JP6439621B2 - 二次電池用複合集積回路、二次電池用複合装置及び電池パック - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池用複合集積回路、二次電池用複合装置及び電池パックに関する。
従来、二次電池に接続される電源経路に直列に挿入されるスイッチ回路をオフさせることによって前記二次電池の放電を禁止する保護ＩＣ（Integrated Circuit）と、前記二次電池の状態を検出する状態検出ＩＣとを備える、電池パックが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この状態検出ＩＣは、グランド端子が前記二次電池と前記スイッチ回路との間で前記電源経路に接続されている。
上述の電池パックのように、スイッチ回路を制御する保護ＩＣと、グランド端子が二次電池とスイッチ回路との間の電源経路に接続される電池側ＩＣ（特許文献１の場合、状態検出ＩＣ）とが設けられることがある。しかしながら、電池側ＩＣのグランド端子は二次電池とスイッチ回路との間の電源経路に接続されているので、保護ＩＣがスイッチ回路をオフさせることにより二次電池の放電を禁止しても、電池側ＩＣの電力消費を抑えることができない。そのため、二次電池の放電が電池側ＩＣの電力消費により継続し、二次電池の放電が進行するおそれがある。
そこで、二次電池の放電の進行を抑制できる、二次電池用複合集積回路、二次電池用複合装置及び電池パックの提供を目的とする。
一つの案では、
二次電池を電源として動作し、前記二次電池の負極に接続される電源経路に直列に挿入されるスイッチ回路を制御することによって前記二次電池の放電を許可又は禁止する保護ＩＣと、
前記二次電池を電源として動作し、前記二次電池と前記スイッチ回路との間で前記電源経路に接続されるグランド端子を有し、前記二次電池の電圧を測定して外部に送信する監視ＩＣとを備え、
前記保護ＩＣは、前記スイッチ回路をオンさせる許可信号を出力することによって前記二次電池の放電を許可し、前記スイッチ回路をオフさせる禁止信号を出力することによって前記二次電池の放電を禁止し、
前記監視ＩＣは、前記禁止信号が入力されている場合、前記監視ＩＣの内部回路に供給される電力を制限するレギュレータを有し、
前記監視ＩＣは、前記許可信号が入力されている場合の通常動作時よりも少ない電力を消費する省電力動作を、前記禁止信号が入力されている場合に設定するよう構成され、前記省電力動作において、前記レギュレータは前記通常動作時よりも出力電圧を低く設定される、ことを特徴とする、二次電池用複合集積回路が提供される。
二次電池を電源として動作し、前記二次電池の負極に接続される電源経路に直列に挿入されるスイッチ回路を制御することによって前記二次電池の放電を許可又は禁止する保護ＩＣと、
前記二次電池を電源として動作し、前記二次電池と前記スイッチ回路との間で前記電源経路に接続されるグランド端子を有し、前記二次電池の電圧を測定して外部に送信する監視ＩＣとを備え、
前記保護ＩＣは、前記スイッチ回路をオンさせる許可信号を出力することによって前記二次電池の放電を許可し、前記スイッチ回路をオフさせる禁止信号を出力することによって前記二次電池の放電を禁止し、
前記監視ＩＣは、前記禁止信号が入力されている場合、前記監視ＩＣの内部回路に供給される電力を制限するレギュレータを有し、
前記監視ＩＣは、前記許可信号が入力されている場合の通常動作時よりも少ない電力を消費する省電力動作を、前記禁止信号が入力されている場合に設定するよう構成され、前記省電力動作において、前記レギュレータは前記通常動作時よりも出力電圧を低く設定される、ことを特徴とする、二次電池用複合集積回路が提供される。
一態様によれば、二次電池の放電の進行を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、複合集積回路１４０を備える電池パック１００の一例を示す構成図である。電池パック１００は、プラス端子５とマイナス端子６に接続される電子機器１３０に電力を供給可能な二次電池２００と、二次電池２００に接続された複合装置１１０とを内蔵して備える。電池パック１００は、電子機器１３０に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。
電子機器１３０は、電池パック１００の二次電池２００を電源とする負荷の一例である。電子機器１３０の具体例として、携帯可能な携帯端末装置などが挙げられる。携帯端末装置の具体例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ゲーム機、テレビ、音楽や映像のプレーヤー、カメラなどの電子機器が挙げられる。
二次電池２００の具体例として、リチウムイオン電池やリチウムポリマ電池などが挙げられる。
複合装置１１０は、二次電池２００を電源として動作する、二次電池用複合装置の一例である。複合装置１１０は、例えば、基板１１１と、抵抗９と、センス抵抗１０と、複合集積回路１４０と、電池正極接続端子３と、電池負極接続端子４と、プラス端子５と、マイナス端子６と、外部通信端子１５と、スイッチ回路１３とを備える。抵抗９と、センス抵抗１０と、複合集積回路１４０と、スイッチ回路１３は、基板１１１に実装されている。
複合集積回路１４０は、二次電池２００を電源として動作する、二次電池用複合集積回路の一例である。複合集積回路１４０は、保護ＩＣ１２０と、監視ＩＣ１５０とを備える。複合集積回路１４０は、例えば、保護ＩＣ１２０と監視ＩＣ１５０とが一つのパッケージ内にパッケージされたマルチチップである。
電池正極接続端子３は、二次電池２００の正極２０１に接続される端子であり、電池負極接続端子４は、二次電池２００の負極２０２に接続される端子である。プラス端子５は、電子機器１３０の機器電源経路１４１に接続される端子である。マイナス端子６は、電子機器１３０の機器グランド１３９に接続される端子である。
電池正極接続端子３とプラス端子５とは、プラス側電源経路８によって接続され、電池負極接続端子４とマイナス端子６とは、マイナス側電源経路７によって接続される。プラス側電源経路８は、電池正極接続端子３とプラス端子５との間の充放電経路の一例であり、マイナス側電源経路７は、電池負極接続端子４とマイナス端子６との間の充放電経路の一例である。
複合装置１１０は、スイッチ回路１３を備える。スイッチ回路１３は、第１のマイナス側接続点７ａと第２のマイナス側接続点７ｂとの間のマイナス側電源経路７に直列に挿入される。スイッチ回路１３は、例えば、充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２とが直列に接続された直列回路である。充電制御トランジスタ１１のオフにより、二次電池２００の充電電流が流れるマイナス側電源経路７が遮断され、二次電池２００の充電電流の流れが禁止される。放電制御トランジスタ１２のオフにより、二次電池２００の放電電流が流れるマイナス側電源経路７が遮断され、二次電池２００の放電電流の流れが禁止される。
充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２は、それぞれ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。充電制御トランジスタ１１は、充電制御トランジスタ１１の寄生ダイオード１１ａの順方向を二次電池２００の放電方向に一致させてマイナス側電源経路７に挿入される。放電制御トランジスタ１２は、放電制御トランジスタ１２の寄生ダイオード１２ａの順方向を二次電池２００の充電方向に一致させてマイナス側電源経路７に挿入される。
スイッチ回路１３がマイナス側電源経路７に直列に挿入されることにより、スイッチ回路１３がプラス側電源経路８に直列に挿入される形態に比べて、スイッチ回路１３の放電制御トランジスタ１２及び充電制御トランジスタ１１の小型化ができる。
複合集積回路１４０は、保護ＩＣ１２０を備える。保護ＩＣ１２０は、二次電池２００を電源として動作し、二次電池２００の負極２０２に接続されるマイナス側電源経路７に直列に挿入されるスイッチ回路１３をオフさせることによって二次電池２００を過電流等から保護する保護ＩＣの一例である。保護ＩＣ１２０は、二次電池２００の充放電をスイッチ回路１３により制御することによって二次電池２００を過電流等から保護する。保護ＩＣ１２０は、二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する。
保護ＩＣ１２０は、例えば、電源端子９１と、グランド端子９２と、充電制御出力端子９３と、放電制御出力端子９４と、接続検出端子９５、電流検出端子９６とを備える。
電源端子９１は、プラス側接続点８ａ及び電池正極接続端子３を介して二次電池２００の正極２０１に接続される正極側電源端子であり、ＶＤＤ端子と呼ばれることがある。
グランド端子９２は、第１のマイナス側接続点７ａ及び電池負極接続端子４を介して二次電池２００の負極２０２に接続される負極側電源端子であり、ＶＳＳ端子と呼ばれることがある。グランド端子９２は、マイナス側電源経路７に第１のマイナス側接続点７ａで接続され、放電制御トランジスタ１２のソースにセンス抵抗１０を介して接続される。
充電制御出力端子９３は、二次電池２００の充電の許否を制御する充電制御信号を出力する端子であり、ＣＯＵＴ端子と呼ばれることがある。充電制御出力端子９３は、充電制御トランジスタ１１の制御電極（例えばＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。
放電制御出力端子９４は、二次電池２００の放電の許否を制御する放電制御信号を出力する端子であり、ＤＯＵＴ端子と呼ばれることがある。放電制御出力端子９４は、放電制御トランジスタ１２の制御電極（例えば、ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。
接続検出端子９５は、電子機器１３０の機器グランド１３９に接続されるマイナス端子６に接続される端子であり、Ｖ−端子と呼ばれることがある。接続検出端子９５は、マイナス端子６と充電制御トランジスタ１１との間のマイナス側電源経路７に抵抗９を介して第２のマイナス側接続点７ｂで接続される。接続検出端子９５は、抵抗９を介して、充電制御トランジスタ１１のソースに接続される。
電流検出端子９６は、センス抵抗１０に対して第１のマイナス側接続点７ａとは反対側の第３のマイナス側接続点７ｃでマイナス側電源経路７に接続される端子であり、ＣＳ端子と呼ばれることがある。センス抵抗１０は、マイナス側電源経路７に直列に挿入される電流検出抵抗である。センス抵抗１０の一端は、第１のマイナス側接続点７ａを介して二次電池２００の負極２０２及びグランド端子９２に接続され、センス抵抗１０の他端は、第３のマイナス側接続点７ｃを介してトランジスタ１２のソース及び電流検出端子９６に接続される。
保護ＩＣ１２０は、スイッチ回路１３をオフさせることによって二次電池２００の放電又は充電を禁止する保護動作を行う。保護ＩＣ１２０は、異常検出回路２１と、保護制御回路９８とを備える。異常検出回路２１は、二次電池２００の電流又は電圧の異常を検出する手段の一例である。保護制御回路９８は、異常検出回路２１による異常検出結果に基づいて、スイッチ回路１３のスイッチ動作を制御する制御信号を出力することによって、トランジスタ１１，１２のオン及びオフを制御する。
保護制御回路９８は、例えば、トランジスタ１１を制御することで二次電池２００を過充電から保護する動作（過充電保護動作）を行う。例えば、異常検出回路２１は、電源端子９１とグランド端子９２との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視する。異常検出回路２１は、所定の過充電検出電圧Ｖｄｅｔ１以上のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過充電が検出されたことを表す過充電検出信号を出力する。
過充電検出信号を検知した保護制御回路９８は、所定の過充電検出遅延時間ｔＶｄｅｔ１の経過を待って、トランジスタ１１をオフさせるローレベルの充電制御信号ＣＯＵＴを充電制御出力端子９３から出力する過充電保護動作を実行する。トランジスタ１１がオフされることにより、トランジスタ１２のオン状態及びオフ状態にかかわらず、二次電池２００の充電が禁止され、二次電池２００が過充電されることを防止することができる。
保護制御回路９８は、例えば、トランジスタ１２を制御することで二次電池２００を過放電から保護する動作（過放電保護動作）を行う。例えば、異常検出回路２１は、電源端子９１とグランド端子９２との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視する。異常検出回路２１は、所定の過放電検出電圧Ｖｄｅｔ２以下のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過放電が検出されたことを表す過放電検出信号を出力する。
過放電検出信号を検知した保護制御回路９８は、所定の過放電検出遅延時間ｔＶｄｅｔ２の経過を待って、トランジスタ１２をオフさせるローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴを放電制御出力端子９４から出力する過放電保護動作を実行する。トランジスタ１２がオフされることにより、トランジスタ１１のオン状態及びオフ状態にかかわらず、二次電池２００の放電が禁止され、二次電池２００が過放電されることを防止することができる。
保護制御回路９８は、例えば、トランジスタ１２を制御することで二次電池２００を放電過電流から保護する動作（放電過電流保護動作）を行う。例えば、異常検出回路２１は、センス抵抗１０に流れる電流によって電流検出端子９６とグランド端子９２との間に発生するセンス電圧を検出する。異常検出回路２１は、所定の放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３以上のセンス電圧を検知することにより、マイナス側電源経路７に二次電池２００の放電方向に流れる異常電流である放電過電流が検出されたことを表す放電過電流検出信号を出力する。
放電過電流検出信号を検知した保護制御回路９８は、所定の放電過電流検出遅延時間ｔＶｄｅｔ３の経過を待って、トランジスタ１２をオフさせるローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴを放電制御出力端子９４から出力する放電過電流保護動作を実行する。トランジスタ１２がオフされることにより、トランジスタ１１のオン状態及びオフ状態にかかわらず、二次電池２００の放電が禁止され、二次電池２００を放電する方向に過電流が流れることを防止することができる。
保護制御回路９８は、例えば、トランジスタ１１を制御することで二次電池２００を充電過電流から保護する動作（充電過電流保護動作）を行う。例えば、異常検出回路２１は、センス抵抗１０に流れる電流によって電流検出端子９６とグランド端子９２との間に発生するセンス電圧を検出する。異常検出回路２１は、所定の充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４以下のセンス電圧を検知することにより、マイナス側電源経路７に二次電池２００の充電方向に流れる異常電流である充電過電流が検出されたことを表す充電過電流検出信号を出力する。
充電過電流検出信号を検知した保護制御回路９８は、所定の充電過電流検出遅延時間ｔＶｄｅｔ４の経過を待って、トランジスタ１１をオフさせるローレベルの充電制御信号ＣＯＵＴを充電制御出力端子９３から出力する充電過電流保護動作を実行する。トランジスタ１１がオフされることにより、トランジスタ１２のオン状態及びオフ状態にかかわらず、二次電池２００の充電が禁止され、二次電池２００を充電する方向に過電流が流れることを防止することができる。
保護制御回路９８は、例えば、トランジスタ１２を制御することで二次電池２００を短絡電流から保護する動作（短絡保護動作）を行う。異常検出回路２１は、例えば、所定の第１の短絡検出電圧Ｖｓｈｏｒｔ１以上の電圧を電流検出端子９６とグランド端子９２との間で検知した場合、プラス端子５とマイナス端子６との間の短絡異常が検出されたことを表す短絡検出信号を出力する。或いは、異常検出回路２１は、例えば、所定の第２の短絡検出電圧Ｖｓｈｏｒｔ２以上の電圧を接続検出端子９５とグランド端子９２との間で検知した場合、プラス端子５とマイナス端子６との間の短絡異常が検出されたことを表す短絡検出信号を出力する。第２の短絡検出電圧Ｖｓｈｏｒｔ２は、第１の短絡検出電圧Ｖｓｈｏｒｔ１よりも十分大きい。
短絡検出信号を検知した保護制御回路９８は、トランジスタ１２をオフさせるローレベルの制御信号を放電制御出力端子９４から出力する短絡保護動作を実行する。トランジスタ１２がオフされることにより、トランジスタ１１のオン状態及びオフ状態にかかわらず、二次電池２００の放電が禁止され、二次電池２００を放電する方向に短絡電流が流れることを防止することができる。
一方、保護制御回路９８は、二次電池２００の充電を禁止すべき異常（例えば、過充電と充電過電流とのいずれも）が異常検出回路２１により検出されていない場合、トランジスタ１１をオンさせるハイレベルの充電制御信号ＣＯＵＴを充電制御出力端子９３から出力する。保護制御回路９８は、トランジスタ１１をオンさせるハイレベルの充電制御信号ＣＯＵＴを充電制御出力端子９３から出力することによって、二次電池２００の充電を許可する。
他方、保護制御回路９８は、二次電池２００の放電を禁止すべき異常（例えば、過放電と放電過電流と短絡異常とのいずれも）が異常検出回路２１により検出されていない場合、トランジスタ１２をオンさせるハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴを放電制御出力端子９４から出力する。保護制御回路９８は、トランジスタ１２をオンさせるハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴを放電制御出力端子９４から出力することによって、二次電池２００の放電を許可する。
このように、トランジスタ１１をオフさせるローレベルの充電制御信号ＣＯＵＴは、二次電池２００の充電を禁止する禁止信号の一例であり、トランジスタ１１をオンさせるハイレベルの充電制御信号ＣＯＵＴは、二次電池２００の充電を許可する許可信号の一例である。一方、トランジスタ１２をオフさせるローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴは、二次電池２００の放電を禁止する禁止信号の一例であり、トランジスタ１２をオンさせるハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴは、二次電池２００の放電を許可する許可信号の一例である。
監視ＩＣ１５０は、二次電池２００を電源として動作し、二次電池２００の電圧を測定してその測定値を外部に送信する監視ＩＣの一例である。監視ＩＣ１５０は、二次電池２００の電圧を測定するだけでなく、二次電池２００の電流と温度と残容量の少なくとも一つの電池状態も測定してその測定値を外部に送信する集積回路でもよい。
監視ＩＣ１５０は、例えば、電源端子１５１と、グランド端子１５２と、放電制御入力端子１５３と、通信端子１６３と、電圧測定回路１６０と、通信回路１６２と、制御回路１５５とを有する。
電源端子１５１は、プラス側電源経路８に接続される。グランド端子１５２は、二次電池２００の負極２０２とスイッチ回路１３のトランジスタ１２との間でマイナス側電源経路７に接続される。監視ＩＣ１５０は、電源端子１５１とグランド端子１５２との間の電源電圧によって動作する。放電制御入力端子１５３は、放電制御信号ＤＯＵＴが入力され、放電制御出力端子９４とトランジスタ１２のゲートとの間の信号経路（放電制御信号ＤＯＵＴが伝達する経路）に接続される。
電圧測定回路１６０は、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を測定する回路の一例である。電圧測定回路１６０は、例えば、電源端子１５１とグランド端子１５２との間の電源電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧を測定する。グランド端子１５２が負極２０２とスイッチ回路１３との間でマイナス側電源経路７に接続されることによって、スイッチ回路１３の寄生抵抗値による電圧降下分を、電圧測定回路１６０によって測定される電池電圧に含ませないことができる。特に、グランド端子１５２が負極２０２とセンス抵抗１０との間でマイナス側電源経路７に接続されることによって、センス抵抗１０の抵抗値による電圧降下分も、電圧測定回路１６０によって測定される電池電圧に含ませないことができる。
通信回路１６２は、電圧測定回路１６０によって測定された電池電圧の測定結果を、通信端子１６３を介して監視ＩＣ１５０の外部に送信する送信回路を含む回路である。通信端子１６３は、外部通信端子１５に接続され、外部通信端子１５は、電子機器１３０に接続される。したがって、通信回路１６２は、電圧測定回路１６０によって測定された電池電圧の測定結果を、電子機器１３０に送信できる。通信回路１６２は、保護ＩＣ１２０を経由して、電子機器１３０に送信してもよい。
制御回路１５５は、トランジスタ１２をオフさせるローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、所定の動作を実行する制御回路の一例である。
図１の実施形態によれば、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが監視ＩＣ１５０で実行される所定の動作を開始させるトリガー入力として利用することができる。したがって、監視ＩＣ１５０で実行される所定の動作を保護ＩＣ１２０の保護動作（例えば、過放電保護動作、放電過電流保護動作）に連動させることができる。
例えば、ハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、電圧測定回路１６０は、二次電池２００の電池電圧を測定する動作を実行し、通信回路１６２は、電圧測定回路１６０による測定結果を送信する動作を実行する。そして、制御回路１５５は、ハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、監視ＩＣ１５０の電力モードを通常モードに設定し、監視ＩＣ１５０の消費電力を低減する動作（電力低減動作）を実行しない。一方、制御回路１５５は、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、監視ＩＣ１５０の電力モードを省電力モードに設定し、電力低減動作を実行する。つまり、監視ＩＣ１５０の制御回路１５５は、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、ハイレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合よりも、監視ＩＣ１５０自身の消費電力を低減する。
したがって、監視ＩＣ１５０は、保護ＩＣ１２０の保護動作に連動して自身の電力モードを制御でき、保護ＩＣ１２０による保護動作の実行状態（保護状態）において電流を消費し続けることを回避できる。つまり、二次電池２００の放電が保護ＩＣ１２０により禁止されている保護状態において、監視ＩＣ１５０の消費電流によって二次電池２００の放電が更に進行することを抑制することができる。
例えば、二次電池２００の過放電が異常検出回路２１により検出されている場合、保護ＩＣ１２０は、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴを放電制御出力端子９４から出力している。したがって、監視ＩＣ１５０は、保護ＩＣ１２０が二次電池２００の放電を禁止する過放電検出状態において、監視ＩＣ１５０自身の消費電力によって二次電池２００の放電が進行することを抑制できる。
保護ＩＣ１２０の保護制御回路９８は、例えば、二次電池２００の過放電が異常検出回路２１により検出されている場合、二次電池２００の過放電が異常検出回路２１により検出されていない場合よりも、保護ＩＣ１２０自身の消費電力を低減する。したがって、保護ＩＣ１２０は、二次電池２００の放電を禁止する過放電検出状態において、保護ＩＣ１２０自身の消費電力によって二次電池２００の放電が進行することを抑制できる。
図２は、監視ＩＣ１５０の構成の一例を示す図である。監視ＩＣ１５０は、温度センサ１６４と、電圧測定回路１６０と、通信回路１６２と、制御回路１５５とを有する。電圧測定回路１６０は、マルチプレクサ１６０ａと、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）１６０ｂと、デジタルフィルタ１６０ｃとを有する。制御回路１５５は、シーケンサ１５５ａと、パワーオンリセット回路１５５ｂと、発振器１５５ｃと、レギュレータ１５５ｄと、ＯＴＰ１５５ｅと、ＥＥＰＲＯＭ１５５ｆと、レジスタ１５５ｇとを有する。
シーケンサ１５５ａは、パワーオンリセット回路１５５ｂによるリセット解除によって、動作を開始する。マルチプレクサ１６０ａは、温度センサ１６４からのセンサ電圧と、電源端子１５１とグランド端子１５２との間の電源電圧とを、シーケンサ１５５ａにより選択的に切り替えてＡＤコンバータ１６０ｂに出力する選択回路である。温度センサ１６４は、監視ＩＣ１５０の内部温度を測定し、その内部温度の測定値に対応するセンサ電圧を出力する。シーケンサ１５５ａは、電子機器１３０等の外部機器の指示を必要とせずに、電源端子１５１とグランド端子１５２との間の電源電圧のＡＤ変換と、温度センサ１６４からのセンサ電圧のＡＤ変換とをＡＤコンバータ１６０ｂにより定期的に繰り返して実行する。ＡＤコンバータ１６０ｂによって測定された電源電圧及びセンサ電圧は、デジタルフィルタ１６０ｃによるフィルタ処理が施されて、シーケンサ１５５ａに入力される。
シーケンサ１５５ａは、ＡＤコンバータ１６０ｂによって測定された電源電圧（デジタルフィルタ１６０ｃによるフィルタ処理後の電源電圧）から、二次電池２００の電池電圧を演算し、その電池電圧の演算値をレジスタ１５５ｇに格納する。また、シーケンサ１５５ａは、ＡＤコンバータ１６０ｂによって測定されたセンサ電圧（デジタルフィルタ１６０ｃによるフィルタ処理後のセンサ電圧）から、監視ＩＣ１５０の周囲温度（例えば、電池パック１００の内部温度、二次電池２００の電池温度など）を演算し、その周囲温度の演算値をレジスタ１５５ｇに格納する。
シーケンサ１５５ａは、監視ＩＣ１５０の周囲温度の演算値に応じて二次電池２００の電池電圧の演算値を補正し、その補正後の電池電圧の演算値をレジスタ１５５ｇに格納してもよい。通信回路１６２は、その補正後の電池電圧の演算値が所定の異常値を示した場合、ホスト機器である電子機器１３０に通信端子１６３を介して異常を知らせるインターフェースである。
制御回路１５５は、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、監視ＩＣ１５０の内部回路に供給される電力を制限するレギュレータ１５５ｄを有する。監視ＩＣ１５０の内部回路には、例えば、アナログ回路とデジタル回路とが含まれる。アナログ回路に含まれる回路の具体例として、温度センサ１６４、発振器１５５ｃ、ＡＤコンバータ１６０ｂなどが挙げられる。デジタル回路に含まれる回路の具体例として、シーケンサ１５５ａ、レジスタ１５５ｇ、通信回路１６２などが挙げられる。
レギュレータ１５５ｄは、電源端子１５１とグランド端子１５２との間の電源電圧を降圧レギュレートし、降圧レギュレートしたレギュレート電圧を生成する電源回路である。当該レギュレート電圧は、監視ＩＣ１５０の内部回路を動作させるための動作電圧となる。レギュレータ１５５ｄは、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、レギュレート電圧を小さく又は零にすることで、監視ＩＣ１５０の内部回路に供給される電力を制限する電力低減動作を実行する。
以上、二次電池用複合集積回路、二次電池用複合装置及び電池パックを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
図３は、複合集積回路１４２を備える電池パック１００の一例を示す構成図である。図３の構成のうち図１と同様の構成ついては、図１についての上述の説明を援用する。複合集積回路１４２は、二次電池２００を電源として動作する、二次電池用複合集積回路の一例である。
監視ＩＣ１５０は、充電制御入力端子１５９を有する。充電制御入力端子１５９は、充電制御信号ＣＯＵＴが入力され、充電制御出力端子９３とトランジスタ１１のゲートとの間の信号経路（充電制御信号ＣＯＵＴが伝達する経路）に接続される。
制御回路１５５は、トランジスタ１１をオフさせるローレベルの充電制御信号ＣＯＵＴが充電制御入力端子１５９に入力されている場合、所定の動作を実行する制御回路の一例である。
図３の実施形態によれば、ローレベルの充電制御信号ＣＯＵＴが監視ＩＣ１５０で実行される所定の動作を開始させるトリガー入力として利用することができる。したがって、監視ＩＣ１５０で実行される所定の動作を保護ＩＣ１２０の保護動作（例えば、過充電保護動作、充電過電流保護動作）に連動させることができる。
図４は、監視ＩＣ１５０の構成の他の一例を示す図である。図４の監視ＩＣ１５０は、電池状態測定回路１６５と、メモリ１６１と、通信回路１６２とを有する。
電池状態測定回路１６５は、ローレベルの放電制御信号ＤＯＵＴが放電制御入力端子１５３に入力されている場合、二次電池２００の電池状態を測定する測定回路の一例である。電池状態測定回路１６５は、例えば、二次電池２００の電圧と電流と温度と残容量の少なくとも一つの電池状態を測定する。
通信回路１６２は、監視ＩＣ１５０の通信端子１６３を介して、電池状態測定回路１６５により測定された電池状態を送信する送信回路を含む回路である。通信回路１６２は、通信端子１６３を介して、電池状態測定回路１６５により測定された電池状態を電子機器１３０に伝達する。したがって、監視ＩＣ１５０は、保護ＩＣ１２０による保護動作の実行状態（保護状態）において電池状態測定回路１６５により測定される電池状態を、電子機器１３０に伝達できる。
メモリ１６１は、電池状態測定回路１６５により測定された電池状態を記憶するメモリの一例である。メモリ１６１は、例えば、不揮発性メモリ（図２のＯＴＰ１５５ｅ又はＥＥＰＲＯＭ１５５ｆなど）である。メモリ１６１に電池状態が記憶されることにより、二次電池２００の保護状態での電池状態を保存することができる。通信回路１６２は、メモリ１６１に記憶された電池状態を電子機器１３０に伝達する。
例えば、電池状態測定回路１６５は、放電制御入力端子１５３に入力される放電制御信号ＤＯＵＴのレベルがハイレベルからローレベルに遷移した時にタイマーの動作を開始し、保護状態が解除されるタイミングまでの時間を測定する。保護状態が解除されるタイミングとは、放電制御入力端子１５３に入力される放電制御信号ＤＯＵＴのレベルがローレベルからハイレベルに遷移した時である。通信回路１６２は、電池状態測定回路１６５により測定された時間を送信することで、電子機器１３０は、保護状態の継続時間を把握できる。
例えば、電池状態測定回路１６５は、放電制御入力端子１５３に入力される放電制御信号ＤＯＵＴのレベルがハイレベルからローレベルに遷移した時、監視ＩＣ１５０の動作モードを電池状態を定期的に測定するモードに移行し、二次電池２００の保護状態での電池状態を定期的に測定することを開始する。つまり、電池状態測定回路１６５は、二次電池２００の電圧等の電池状態のログを取得するので、二次電池２００の保護状態での電池状態の変化を測定できる。例えば、電池状態測定回路１６５は、過放電時の最低電圧、過充電時の最高電圧をメモリ１６１に記録する。通信回路１６２は、メモリ１６１に記憶された過放電時の最低電圧又は過充電時の最高電圧を送信することで、電子機器１３０は、二次電池２００の保護状態での挙動をより詳しく把握できる。
なお、図４において、放電制御信号ＤＯＵＴが入力される放電制御入力端子１５３は、充電制御信号ＣＯＵＴが入力される充電制御入力端子１５９に置換されてもよい。
また、放電制御信号ＤＯＵＴと充電制御信号ＣＯＵＴの両方の制御信号が、監視ＩＣ１５０の制御入力に利用されてもよい。
また、スイッチ回路１３は、複合集積回路１４０に内蔵されてもよい。
５ プラス端子
６ マイナス端子
７ マイナス側電源経路
１３ スイッチ回路
９１ 電源端子
９２ グランド端子
９５ 接続検出端子
９８ 保護制御回路
１００ 電池パック
１１０ 複合装置（二次電池用複合装置の一例）
１２０ 保護ＩＣ
１３０ 電子機器
１３９ 機器グランド
１４０，１４２ 複合集積回路（二次電池用複合集積回路の一例）
１５０ 監視ＩＣ
１５１ 電源端子
１５２ グランド端子
１５３ 放電制御入力端子
１５５ 制御回路
１５９ 充電制御入力端子
１６０ 電圧測定回路
１６１ メモリ
１６２ 通信回路
２００ 二次電池
６ マイナス端子
７ マイナス側電源経路
１３ スイッチ回路
９１ 電源端子
９２ グランド端子
９５ 接続検出端子
９８ 保護制御回路
１００ 電池パック
１１０ 複合装置（二次電池用複合装置の一例）
１２０ 保護ＩＣ
１３０ 電子機器
１３９ 機器グランド
１４０，１４２ 複合集積回路（二次電池用複合集積回路の一例）
１５０ 監視ＩＣ
１５１ 電源端子
１５２ グランド端子
１５３ 放電制御入力端子
１５５ 制御回路
１５９ 充電制御入力端子
１６０ 電圧測定回路
１６１ メモリ
１６２ 通信回路
２００ 二次電池
Claims (5)
- 二次電池を電源として動作し、前記二次電池の負極に接続される電源経路に直列に挿入されるスイッチ回路を制御することによって前記二次電池の放電を許可又は禁止する保護ＩＣと、
前記二次電池を電源として動作し、前記二次電池と前記スイッチ回路との間で前記電源経路に接続されるグランド端子を有し、前記二次電池の電圧を測定して外部に送信する監視ＩＣとを備え、
前記保護ＩＣは、前記スイッチ回路をオンさせる許可信号を出力することによって前記二次電池の放電を許可し、前記スイッチ回路をオフさせる禁止信号を出力することによって前記二次電池の放電を禁止し、
前記監視ＩＣは、前記禁止信号が入力されている場合、前記監視ＩＣの内部回路に供給される電力を制限するレギュレータを有し、
前記監視ＩＣは、前記許可信号が入力されている場合の通常動作時よりも少ない電力を消費する省電力動作を、前記禁止信号が入力されている場合に設定するよう構成され、前記省電力動作において、前記レギュレータは前記通常動作時よりも出力電圧を低く設定される、ことを特徴とする、二次電池用複合集積回路。 - 前記保護ＩＣは、前記二次電池の過放電が検出されている場合、前記二次電池の過放電が検出されていない場合よりも自身の消費電力を低減するとともに、前記禁止信号を出力する、請求項１に記載の二次電池用複合集積回路。
- 前記監視ＩＣは、電源端子を有し、
前記レギュレータは、前記電源端子と前記グランド端子との間の電源電圧から前記出力電圧を生成する、請求項１又は２に記載の二次電池用複合集積回路。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池用複合集積回路と、前記スイッチ回路とを備える、二次電池用複合装置。
- 請求項４に記載の二次電池用複合装置と、前記二次電池とを備える、電池パック。
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