JP5510228B2 - 保護回路 - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池の過電流保護を行う保護回路の信号送受信回路に関する。
近年、二次電池としてリチウムイオン電池がデジタルカメラなど携帯機器に搭載されている。リチウムイオン電池は過充電及び過放電に弱いため、過充電及び過放電の保護回路を備えることが必須となっている。
複数のリチウムイオン電池を直列接続して1つの電池パックとして使用する場合、直列接続された複数のリチウムイオン電池を複数の保護回路それぞれで監視する。この場合、各保護回路に使用する電子部品の耐電圧は1つのリチウムイオン電池の電池電圧になるため、耐電圧が高いMOSトランジスタ等の高価な電子部品を使用する必要がなく、安価な電子部品で済む。
従来の保護回路は、図4に示すように、互いに直列に接続している二次電池1と、各々の二次電池の状態を検出して正常又は異常を示す状態信号を出力する電池状態検出回路2と、電池状態検出回路2の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路3と、レベルシフトされた出力信号を演算する演算回路4とを備え、レベルシフト回路3は定電流回路6とスイッチ5を有し、電池状態検出回路2の出力信号を電流の大きさに変換して伝達し、演算回路4はレベルシフト回路3からの信号と電池状態検出回路2の出力信号とを論理和演算を行う(例えば特許文献1参照)。
また、直列接続された複数の電池からなるブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子A、保護ICと同じ機能を有する別の保護ICと接続するための接続端子B、出力端子Aと接続端子Bとの間を接続する出力回路を具備し、出力回路は検出回路の出力に応じて出力端子Aと接続端子Bとの間の電気的な状態を変化させる機能を有すると共に、別の保護ICから接続端子Bに入力された信号を出力端子Aに伝達する機能を有し、縦続接続が可能な保護ICが提案されている(例えば特許文献2参照)。
特開2005−33951号公報 特開2005−117780号公報
従来回路では、レベルシフト回路3から演算回路4までの信号配線の断線を検出することはできなかった。また、演算回路4の設計によっては、上記信号配線の断線があったとき、電池状態検出回路2が異常状態を検出した場合と同様に演算回路4が信号出力を行うようにしてフェイルセーフを実現することも可能であるが、電池状態検出回路2や演算回路4の論理構成の自由度が小さくなるという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、保護回路間の信号配線の断線を検出できる信号送受信回路を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様による信号送受信回路は、直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記高電圧側の保護回路が出力する2値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第1の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路(11)と、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記2値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧と同一の前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に低下させる電圧シフトを行う電圧シフト部(N21〜N24,N26,I21)と、
前記低電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた2値信号が前記電圧範囲より低いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部(N25,I22)と、を有する。
好ましくは、前記低電圧側の保護回路は、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲であって前記正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧より高い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記2値信号として出力する電圧比較部(21)を有する。
また、本発明の他の一実施態様による信号送受信回路は、直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記低電圧側の保護回路が出力する2値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第1の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路(41)と、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記2値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧と同一の前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に上昇させる電圧シフトを行う電圧シフト部(P31〜P33,N31,N32,I31)と、
前記高電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた2値信号が前記電圧範囲より高いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部(P34,I32)と、を有する。
好ましくは、前記高電圧側の保護回路は、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲であって前記負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧より低い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記2値信号として出力する電圧比較部(31)を有する。
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
本発明によれば、保護回路間の信号配線の断線を検出することができる。
本発明の信号送受信回路の第1実施形態の回路構成図である。 本発明の信号送受信回路の第2実施形態の回路構成図である。 多段構成の保護回路の一実施形態の回路構成図である。 従来の保護回路の一例の回路構成図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態の回路構成>
図1は本発明の保護回路の信号送受信回路の第1実施形態の回路構成図を示す。図1において、高電圧側の保護回路10から低電圧側の保護回路20に過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が伝達される。保護回路10の電源端子VDD1,VSS1は直列接続された複数のリチウムイオン電池L1−1〜L1−nの両端に接続されている。保護回路20の電源端子VDD2,VSS2は直列接続された複数のリチウムイオン電池L2−1〜L2−nの両端に接続されている。リチウムイオン電池L1−nの負極はリチウムイオン電池L2−1の正極に接続されるため、保護回路10の電源電圧VSS1は保護回路20の電源電圧VDD2に等しい。
保護回路10にはnチャネルMOSトランジスタN11〜N15及び定電流回路I11を有する高電圧送信側(THL)の信号送信回路11が設けられている。MOSトランジスタN11のドレインとゲートは定電流回路I11を介して電源VDD1に接続されている。MOSトランジスタN11のソースとバックゲートはMOSトランジスタN12のドレインとゲートに接続され、MOSトランジスタN12のソースとバックゲートは電源VSS1に接続されている。MOSトランジスタN11のゲートはMOSトランジスタN13のゲートに共通接続され、MOSトランジスタN12のゲートはMOSトランジスタN15のゲートに共通接続されている。
MOSトランジスタN13のドレインは電源VDD1に接続されている。MOSトランジスタN13のソースとバックゲートはMOSトランジスタN14のドレインに接続され、MOSトランジスタN14のソースとバックゲートはMOSトランジスタN15のソースとバックゲートに共通接続されると共に、保護回路10の出力端子CO12に接続されている。MOSトランジスタN14のゲートは端子12に接続され、MOSトランジスタN15のドレインは電源VDD1に接続されている。
端子12には保護回路10内部で生成された、過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が供給される。当該信号はハイレベル(値1)又はローレベル(値0)の2値信号である。各nチャネルMOSトランジスタのスレッショールド電圧をVTHn1とする。
端子12に供給される信号がハイレベル(電圧VSS1+Vα :Vα>VTHn1)のとき、電源VSS1にMOSトランジスタN12,N11のスレッショールド電圧を加算し、MOSトランジスタN13のスレッショールド電圧を減算した電圧(VSS1+VTHn1)がハイレベル(値1)の信号として出力端子CO12から出力される。上記のVTHn1が第1の電圧に対応する。
端子12に供給される信号がハイレベル/ローレベルに拘わらず、保護回路20の入力端子CI12は、定電流回路I21で設定される電流値で端子CI12を電圧VSS2にプルダウンされている。端子CI12の稼動電圧範囲は、保護回路10の定電流回路I11とMOSトランジスタN11,N12で設定されるバイアス電圧と、nチャネルMOSトランジスタN13,N15のソースホロアーによって設定される稼動電圧範囲をMOSトランジスタN14のゲート状態(ハイレベル/ローレベル)によって制御することで、出力端子CO12から端子CI12に伝達される。
端子12に供給される信号がローレベル(電圧VSS1)のとき、電源VSS1にMOSトランジスタN12のスレッショールド電圧を加算し、MOSトランジスタN15のスレッショールド電圧を減算した電圧(=VSS1)がローレベル(値0)の信号として出力端子CO12から出力される。保護回路10の出力端子CO12は信号配線15により保護回路20の入力端子CI12と接続されている。
保護回路20にはnチャネルMOSトランジスタN21〜N26及び定電流回路I21,I22及びコンパレータ21を有する低電圧送信側(RHL)の信号受信回路22が設けられている。MOSトランジスタN21のドレインとゲートは入力端子CI12に接続されている。MOSトランジスタN21のソースとバックゲートはMOSトランジスタN22のドレインとMOSトランジスタN25のゲートとコンパレータ21の非反転入力端子に接続され、MOSトランジスタN22のソースとバックゲートは電源VSS2に接続されている。
MOSトランジスタN22のゲートはMOSトランジスタN23のゲートとMOSトランジスタN24のゲート及びドレインに共通接続され、MOSトランジスタN22,N23,N24それぞれのソースとバックゲートは電源VSS2に接続され、MOSトランジスタN22,N23,N24はカレントミラー回路を構成している。MOSトランジスタN23のドレインはMOSトランジスタN26のソースとバックゲートに接続されると共にコンパレータ21の反転入力端子に接続され、MOSトランジスタN26のドレインとゲートは電源VDD2に接続されている。MOSトランジスタN24のゲートとドレインは定電流回路I21を介して電源VDD2に接続されている。
MOSトランジスタN25のソースとバックゲートは電源VSS2に接続され、MOSトランジスタN25のドレインは端子24に接続されると共に定電流回路I22を介して電源VDD2に接続されている。
ここで、各nチャネルMOSトランジスタのスレッショールド電圧をVTHn2(=VTHn1)とする。ただし、MOSトランジスタN26のデバイスサイズはMOSトランジスタN21のデバイスサイズに比して小さくされ、MOSトランジスタN26のスレッショールド電圧VTHn2Lは、MOSトランジスタN21のスレッショールド電圧VTHn2に対し大きくされ、VTHn2L>VTHn2と設定されている。
コンパレータ21の反転入力端子にはMOSトランジスタN26のソースから、電源VDD2をMOSトランジスタN26のスレッショールド電圧だけ減算した電圧(=VDD2−VTHn2L)が基準電圧として供給されている。
保護回路20の入力端子CI12に供給される信号がハイレベル(値1)つまり電圧(VSS1+VTHn1=VDD2+VTHn1)のとき、コンパレータ21の非反転入力端子にはMOSトランジスタN21のソースから、入力端子電圧(=VDD2+VTHn1)をMOSトランジスタN21のスレッショールド電圧だけ減算した電圧(=VDD2+VTHn1−VTHn2)が供給される。このため、コンパレータ21はハイレベル(値1)の信号を端子23から出力する。
保護回路20の入力端子CI12に供給される信号がローレベル(値0)つまり電圧(VSS1=VDD2)のとき、コンパレータ21の非反転入力端子にはMOSトランジスタN21のソースから、入力端子電圧(=VDD2)からMOSトランジスタN21のスレッショールド電圧を減算した電圧(=VDD2−VTHn2)が供給される。このため、コンパレータ21はローレベル(値0)の信号を端子23から出力する。上記のVTHn2が第2の電圧に対応する。
更に、信号配線15が断線したとき、MOSトランジスタN22のドレインがローレベルとなり、MOSトランジスタN25がオフするため、MOSトランジスタN25のドレインに接続された端子24からハイレベルとなる断線検出信号が出力される。なお、信号配線15に断線がなければ、MOSトランジスタN25がオンするため、MOSトランジスタN25のドレインに接続された端子24はローレベルとなる。
<第2実施形態の回路構成>
図2は本発明の保護回路の信号送受信回路の第2実施形態の回路構成図を示す。図2において、低電圧側の保護回路40から高電圧側の保護回路30に過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号の論理和信号が伝達される。保護回路40の電源端子VDD2,VSS2は直列接続された複数のリチウムイオン電池L4−1〜L4−nの両端に接続されている。保護回路30の電源端子VDD1,VSS1は直列接続された複数のリチウムイオン電池L3−1〜L3−nの両端に接続されている。リチウムイオン電池L3−nの負極はリチウムイオン電池L4−1の正極に接続されるため、保護回路30の電源電圧VSS1は保護回路40の電源電圧VDD2に等しい。
保護回路40にはpチャネルMOSトランジスタP41〜P45及び定電流回路I41を有する低電圧送信側(TLH)の信号送信回路41が設けられている。MOSトランジスタP41のソースとバックゲートは電源VDD2に接続されている。MOSトランジスタP41のドレインとゲートはMOSトランジスタP42のソースに接続され、MOSトランジスタP42のバックゲートは電源VDD2に接続され、MOSトランジスタP42のドレインとゲートは定電流回路I41を介して電源VSS2に接続されている。MOSトランジスタP41のゲートはMOSトランジスタP45のゲートに共通接続され、MOSトランジスタP42のゲートはMOSトランジスタP44のゲートに共通接続されている。
MOSトランジスタP43のソースはMOSトランジスタP45のソースと共に保護回路40の出力端子CO21に接続されている。MOSトランジスタP43,P45のバックゲートは電源VDD2に接続されている。MOSトランジスタP45のドレインは電源VSS2に接続されている。MOSトランジスタP43のゲートは端子42に接続され、MOSトランジスタP43のドレインはMOSトランジスタP44のソースと接続されている。MOSトランジスタP44のバックゲートは電源VDD2に接続され、MOSトランジスタP44のドレインは電源VSS2に接続されている。
端子42には保護回路40内部で生成された、過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が供給される。当該信号はハイレベル(値1)又はローレベル(値0)の2値信号である。各pチャネルMOSトランジスタのスレッショールド電圧をVTHp4とする。

端子42に供給される信号がハイレベル/ローレベルに拘わらず、保護回路30の入力端子CI21は、定電流回路I31で設定される電流値で端子CI21をVDD1にプルアップされている。端子CI21の稼動電圧範囲は、保護回路40の定電流回路I41とpチャンネルMOSトランジスタP41,P42,P44,P45とP43のゲート状態(ハイレベル/ローレベル)によって制御され、出力端子CO21から端子CI21に伝達される。
端子42に供給される信号がハイレベル(電圧VDD2)のとき、電源VDD2にMOSトランジスタP41のスレッショールド電圧の絶対値|VTHp4|を減算し、MOSトランジスタP45のスレッショールド電圧の絶対値|VTHp4|を加算した電圧(=VDD2)がハイレベル(値1)の信号として出力端子CO12から出力される。上記の|VTHp4|が第1の電圧に対応する。
端子42に供給される信号がローレベル(電圧VDD2−Vβ :VDD2−|VTHp4|>Vβ)のとき、電源VDD2にMOSトランジスタP41,P42のスレッショールド電圧を減算し、MOSトランジスタP44のスレッショールド電圧を加算した電圧(VDD2−|VTHp4|)がローレベル(値0)の信号として出力端子CO21から出力される。保護回路40の出力端子CO21は信号配線45により保護回路30の入力端子CI21と接続されている。
保護回路30にはpチャネルMOSトランジスタP31〜P34及びnチャネルMOSトランジスタN31,N32及び定電流回路I31,I32及びコンパレータ31を有する高電圧受信側(RLH)の信号受信回路32が設けられている。MOSトランジスタN32のソースとバックゲートは入力端子CI21に接続されている。MOSトランジスタN32のドレインとゲートはMOSトランジスタP32のドレインとMOSトランジスタP34のゲートとコンパレータ31の非反転入力端子に接続され、MOSトランジスタP32のソースとバックゲートは電源VDD1に接続されている。
MOSトランジスタP32のゲートはMOSトランジスタP31のゲートとMOSトランジスタP33のゲート及びドレインに共通接続され、MOSトランジスタP31,P32,P33それぞれのソースとバックゲートは電源VDD1に接続され、MOSトランジスタP31,P32,P33はカレントミラー回路を構成している。MOSトランジスタP31のドレインはMOSトランジスタN31のドレインとゲートに接続されると共にコンパレータ31の反転入力端子に接続され、MOSトランジスタN31のソースとバックゲートは電源VSS1に接続されている。MOSトランジスタP33のゲートとドレインは定電流回路I31を介して電源VSS1に接続されている。
MOSトランジスタP34のソースとバックゲートは電源VDD1に接続され、MOSトランジスタP34のドレインは端子34に接続されると共に定電流回路I32を介して電源VSS1に接続されている。
ここで、各nチャネルMOSトランジスタのスレッショールド電圧をVTHn3とする。ただし、MOSトランジスタN31のデバイスサイズはMOSトランジスタN32のデバイスサイズに比して小さくされ、MOSトランジスタN31のスレッショールド電圧VTHn3Lは、MOSトランジスタN32のスレッショールド電圧VTHn3に対し大きくされ、VTHn3L>VTHn3と設定されている。
コンパレータ31の反転入力端子にはMOSトランジスタN31のドレインから、電源VSS1をMOSトランジスタN31のスレッショールド電圧だけ加算した電圧(=VSS1+VTHn3L)が基準電圧として供給されている。
保護回路30の入力端子CI21に供給される信号がハイレベル(値1)つまり電圧(VDD2=VSS1)のとき、コンパレータ21の非反転入力端子にはMOSトランジスタN32のドレインから、入力端子電圧(=VSS1)をMOSトランジスタN32のスレッショールド電圧だけ加算した電圧(=VSS1+VTHn3)が供給される。このため、コンパレータ21はハイレベル(値1)の信号を端子33から出力する。
保護回路30の入力端子CI21に供給される信号がローレベル(値0)つまり電圧(VDD2−|VTHp4|=VSS1−|VTHp4|)のとき、コンパレータ21の非反転入力端子にはMOSトランジスタN32のドレインから、入力端子電圧(=VSS1−|VTHp4|)をMOSトランジスタN32のスレッショールド電圧だけ加算した電圧(=VSS1−|VTHp4|+VTHn3)が供給される。このため、コンパレータ31はローレベル(値0)の信号を端子33から出力する。上記のVTHn3が第2の電圧に対応する。
更に、信号配線45が断線したとき、MOSトランジスタN32のドレインがハイレベルとなり、MOSトランジスタP34がオフするため、MOSトランジスタP34のドレインに接続された端子24からローレベルとなる断線検出信号が出力される。なお、信号配線45に断線がなければ、MOSトランジスタN34がオンするため、MOSトランジスタN34のドレインに接続された端子24はハイレベルとなる。
<多段構成の保護回路>
図3は多段構成の保護回路の一実施形態の回路構成図を示す。図3において、リチウムイオン電池51〜54それぞれは直列接続された複数のリチウムイオン電池L1−1〜L1−nに相当し、リチウムイオン電池51〜54は直列接続されている。リチウムイオン電池51の正極は出力端子50Aに接続され、リチウムイオン電池51の負極は放電制御用のMOSトランジスタM1と充電制御用のMOSトランジスタM2を介して出力端子50Bに接続されている。なお、出力端子50A,50B間に図示していないが負荷が接続される。
このリチウムイオン電池51〜54それぞれの両端は保護回路61〜64それぞれの電源端子VDD,VSSに接続される。なお、図3では、保護回路64の電源端子をVDD1,VSS1と表し、保護回路63の電源端子をVDD2,VSS2と表している。保護回路61〜64は縦続接続されている。
保護回路63内には、高電圧側から低電圧側への信号受信回路(RHL)71と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路(THL)72と、低電圧側から高電圧側への信号受信回路(RLH)73と、低電圧側から高電圧側への信号送信回路(TLH)74と、高電圧側から低電圧側への信号受信回路(RHL)75と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路(THL)76が設けられている。信号受信回路71,75は前述の信号送信回路22と同一構成であり、信号送信回路72,76は前述の信号送信回路11と同一構成であり、信号受信回路73は前述の信号送信回路32と同一構成であり、信号送信回路74は前述の信号送信回路41と同一構成である。
保護回路63の端子CI01Aには保護回路62から例えば過充電検出信号が供給され、信号受信回路71で受信される。信号受信回路71で受信した過充電検出信号はオア回路81を介して信号送信回路72に供給される。なお、オア回路81には保護回路63内の過充電検出回路で検出した過充電検出信号が供給され、信号受信回路71からの過充電検出信号と論理和がとられる。また、信号受信回路71の出力する断線検出信号はオア回路82に供給される。信号送信回路72は過充電検出信号を保護回路63の端子CO12Aから信号配線83を通して保護回路64の端子CI12Aに送信する。
また、保護回路63の端子CI21には保護回路64から信号配線84を通して例えば過電流検出信号が供給され、信号受信回路73で受信される。信号受信回路73で受信した過電流検出信号はオア回路85を介して信号送信回路74に供給される。なお、オア回路85には保護回路63内の過電流検出回路で検出した過電流検出信号が供給され、信号受信回路73からの過電流検出信号と論理和がとられる。また、信号受信回路73の出力する断線検出信号はインバータ86で反転されてオア回路82に供給される。信号送信回路74は過電流検出信号を保護回路63の端子CO10から保護回路62に送信する。
保護回路63の端子CI01Bには保護回路62から例えば断線検出信号が供給され、信号受信回路75で受信される。信号受信回路75で受信した断線検出信号はオア回路87を介して信号送信回路76に供給される。また、信号受信回路75の出力する断線検出信号はオア回路82に供給される。なお、オア回路87には保護回路63内のオア回路82から断線検出信号が供給され、信号受信回路75からの断線検出信号と論理和がとられる。信号送信回路76は断線検出信号を保護回路63の端子CO12Bから信号配線88を通して保護回路64の端子CI12Bに送信する。
保護回路64内には、高電圧側から低電圧側への信号受信回路(RHL)91と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路(THL)92と、低電圧側から高電圧側への信号受信回路(RLH)93と、低電圧側から高電圧側への信号送信回路(TLH)94と、高電圧側から低電圧側への信号受信回路(RHL)95と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路(THL)96、及びオア回路101,102,105,107,インバータ106が設けられている。信号受信回路91,95は前述の信号送信回路22と同一構成であり、信号送信回路92,96は前述の信号送信回路11と同一構成であり、信号受信回路93は前述の信号送信回路32と同一構成であり、信号送信回路94は前述の信号送信回路41と同一構成である。保護回路64内の回路動作は保護回路63内の回路動作と同様であり、その説明を省略する。
保護回路64の信号送信回路96は保護回路61〜64それぞれで検出した断線検出信号の論理和(断線検出時に値1)を制御信号として端子CO23Bから出力する。この制御信号は端子CO23Bに外付けされたインバータ111で反転されてアンド回路112,113に供給される。アンド回路112は放電オン時に値1の信号を供給され、アンド回路113は充電オン時に値1の信号を供給されており、アンド回路112,113はインバータ111から値0の信号を供給されると、MOSトランジスタM1,M2それぞれのゲートに値0の信号を供給し、これにより、MOSトランジスタM1,M2が共にオフして、負荷に流れる電流が遮断される。
このように、上記実施形態では、信号配線の断線を検出することができる。このため、過充電検出信号等の検出信号を送受信する信号送信回路及び信号受信回路ではフェイルセーフ等の断線の影響を考慮する必要がなく、信号送信回路及び信号受信回路における論理構成の自由度が大きくなる。
10,20,30,40 保護回路
11,41 信号送信回路
15,45 信号配線
22,32 信号受信回路
21,31 コンパレータ
I11,I21,I22,I31,I32,I41 定電流回路
L1−1〜L1−n,L2−1〜L2−n,L3−1〜L3−n,L4−1〜L4−n リチウムイオン電池
N11〜N32 nチャネルMOSトランジスタ
P31〜P33,P41〜P45 pチャネルMOSトランジスタ

Claims (4)

  1. 直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
    高電圧側の保護回路に設けられ、前記高電圧側の保護回路が出力する2値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第1の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路と、
    低電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記2値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧と同一の前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に低下させる電圧シフトを行う電圧シフト部と、
    前記低電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた2値信号が前記電圧範囲より低いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部と、
    を有することを特長とする信号送受信回路。
  2. 請求項1記載の信号送受信回路において、
    前記低電圧側の保護回路は、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲であって前記正極電圧から第2の電圧だけ低い電圧より高い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記2値信号として出力する電圧比較部を
    有することを特長とする信号送受信回路。
  3. 直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
    低電圧側の保護回路に設けられ、前記低電圧側の保護回路が出力する2値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第1の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路と、
    高電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記2値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧と同一の前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に上昇させる電圧シフトを行う電圧シフト部と、
    前記高電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた2値信号が前記電圧範囲より高いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部と、
    を有することを特長とする信号送受信回路。
  4. 請求項3記載の信号送受信回路において、
    前記高電圧側の保護回路は、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲であって前記負極電圧から第2の電圧だけ高い電圧より低い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記2値信号として出力する電圧比較部を
    有することを特長とする信号送受信回路。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5796289B2 (ja) * 2010-11-26 2015-10-21 ソニー株式会社 二次電池セル、電池パック及び電力消費機器
JP6310640B2 (ja) * 2013-04-24 2018-04-11 ローム株式会社 蓄電素子監視回路、充電システム、及び集積回路
US10305271B2 (en) 2016-06-30 2019-05-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-pack and component connectivity detection
JP6903456B2 (ja) * 2017-03-15 2021-07-14 エイブリック株式会社 充放電制御回路およびバッテリ装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3395952B2 (ja) * 1997-11-26 2003-04-14 株式会社デンソー 電気自動車用組み電池の電圧検出装置
US7420295B2 (en) * 2002-08-01 2008-09-02 Gs Yuasa Corporation Power unit for conveyance and conveyance provided with the power unit
JP4000098B2 (ja) 2003-07-09 2007-10-31 三洋電機株式会社 電池の保護回路を備える電源装置
JP4080408B2 (ja) 2003-10-07 2008-04-23 松下電器産業株式会社 電池用保護icおよびそれを利用した電池パック
JP4282008B2 (ja) * 2004-03-29 2009-06-17 株式会社リコー キャパシタ充電回路
JP4762241B2 (ja) * 2005-07-07 2011-08-31 株式会社東芝 電池モジュール
JP4982274B2 (ja) * 2007-07-06 2012-07-25 セイコーインスツル株式会社 バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置
JP5111275B2 (ja) * 2007-09-27 2013-01-09 株式会社日立製作所 監視装置及びそれを用いた蓄電装置制御システム,鉄道車両
US8227944B2 (en) * 2009-01-06 2012-07-24 O2Micro Inc Vertical bus circuits
JP5028436B2 (ja) * 2009-01-27 2012-09-19 株式会社日立製作所 電池コントローラの電位固定方式
JP5631549B2 (ja) * 2009-02-13 2014-11-26 セイコーインスツル株式会社 バッテリーの保護回路装置

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