特開 2024-122043 二次電池保護集積回路、電池保護回路及びバッテリ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122043

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】二次電池保護集積回路、電池保護回路及びバッテリ装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240902BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H02H7/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029352

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】影山 僚大

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G053AA08

5G053BA01

5G053BA04

5G053CA01

5G053EA01

5G053EC03

5G053FA06

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503CC02

5G503FA16

5G503GA01

(57)【要約】

【課題】二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタの異常に対して保護機能を向上させること。
【解決手段】二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタを制御することで、前記二次電池を保護する二次電池保護集積回路であって、前記トランジスタのゲートに接続される制御端子と、前記トランジスタの異常を検知する異常検知回路と、前記異常が前記異常検知回路により検知された場合、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに切り替える制御回路と、を備える、二次電池保護集積回路。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタを制御することで、前記二次電池を保護する二次電池保護集積回路であって、
前記トランジスタのゲートに接続される制御端子と、
前記トランジスタの異常を検知する異常検知回路と、
前記異常が前記異常検知回路により検知された場合、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに切り替える制御回路と、を備える、二次電池保護集積回路。

【請求項2】

前記異常検知回路は、前記制御端子に流れる電流の増加を検出することで、前記トランジスタの異常を検知する、請求項１に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項3】

前記制御端子の電位は、前記制御端子に流れる電流の変化に伴って変化し、
前記異常検知回路は、前記制御端子の電位の低下を検出することで、前記制御端子に流れる電流の増加を検出する、請求項２に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項4】

前記制御回路に流れる電流は、前記制御端子に流れる電流の変化に伴って変化し、
前記異常検知回路は、前記制御回路に流れる電流の増加を検出することで、前記制御端子に流れる電流の増加を検知する、請求項２に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項5】

前記異常検知回路は、前記トランジスタのゲート－ソース間の異常を検知する、請求項２に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項6】

前記制御回路は、前記制御端子に流れる所定電流値以上の電流が所定時間以上継続して検知された場合、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに切り替える、請求項２から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項7】

前記二次電池の異常充電又は異常放電を検出する検出回路を備え、
前記制御回路は、前記異常充電又は前記異常放電が前記検出回路により検出されていて、且つ、前記トランジスタの異常が前記異常検知回路により検知されている場合、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに低下させるとともに、前記異常検知回路による前記トランジスタの異常検知を無効とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項8】

前記制御回路は、前記異常検知回路による前記トランジスタの異常検知を無効とされた場合、前記トランジスタの異常検知を表す信号を前記二次電池保護集積回路の外部へ出力しない、請求項７に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項9】

前記二次電池の異常充電又は異常放電を検出する検出回路を備え、
前記制御回路は、
前記異常充電又は前記異常放電が前記検出回路により検出されている場合、前記トランジスタの異常検知を表す信号を前記二次電池保護集積回路の外部へ出力せずに、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに低下させ、
前記異常充電又は前記異常放電が前記検出回路により検出されていなく、且つ、前記トランジスタの異常が前記異常検知回路により検知されている場合、前記トランジスタの異常検知を表す信号を前記二次電池保護集積回路の外部へ出力する、請求項２から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項10】

前記二次電池の異常充電を検出する異常充電検出回路を備え、
前記トランジスタは、前記二次電池に接続される充電経路に設けられる充電制御トランジスタと、前記二次電池に接続される放電経路に設けられる放電制御トランジスタと、を含み、
前記制御端子は、前記充電制御トランジスタのゲートが接続される充電制御端子と、前記放電制御トランジスタのゲートが接続される放電制御端子と、を含み、
前記制御回路は、
前記異常充電が前記異常充電検出回路により検出されている場合、前記充電制御端子の電位を前記充電制御トランジスタがオフになるレベルに切り替え、
前記放電制御トランジスタの異常が前記異常検知回路により検知されている場合、前記放電制御端子の電位を前記放電制御トランジスタがオフになるレベルに切り替える、請求項２から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項11】

前記二次電池の異常放電を検出する異常放電検出回路を備え、
前記トランジスタは、前記二次電池に接続される充電経路に設けられる充電制御トランジスタと、前記二次電池に接続される放電経路に設けられる放電制御トランジスタと、を含み、
前記制御端子は、前記充電制御トランジスタのゲートが接続される充電制御端子と、前記放電制御トランジスタのゲートが接続される放電制御端子と、を含み、
前記制御回路は、
前記異常放電が前記異常放電検出回路により検出されている場合、前記放電制御端子の電位を前記放電制御トランジスタがオフになるレベルに切り替え、
前記充電制御トランジスタの異常が前記異常検知回路により検知されている場合、前記充電制御端子の電位を前記充電制御トランジスタがオフになるレベルに切り替える、請求項２から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項12】

前記トランジスタに対して前記二次電池とは反対側で前記電流経路に接続される検出端子を備え、
前記異常検知回路は、前記検出端子の電位の変化を検出することで、前記トランジスタの異常を検知する、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項13】

前記異常検知回路は、前記トランジスタがオンになるレベルの電位が前記制御端子において検出されていて、且つ、前記検出端子の電位が第１閾値よりも高く検出されている場合、前記トランジスタの異常と検知する、請求項１２に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項14】

前記異常検知回路は、前記トランジスタのソース－ドレイン間のオープンを検知する、請求項１３に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項15】

前記制御回路は、前記トランジスタがオンになるレベルの電位が前記制御端子において検出されている状態と、前記検出端子の電位が前記第１閾値よりも高く検出されている状態とが、所定時間以上継続して検知された場合、前記トランジスタの異常検知を表す信号を前記二次電池保護集積回路の外部へ出力する、請求項１３に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項16】

前記異常検知回路は、前記トランジスタがオフになるレベルの電位が前記制御端子において検出されていて、且つ、前記検出端子の電位が第２閾値よりも低く検出されている場合、前記トランジスタの異常と検知する、請求項１２に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項17】

前記異常検知回路は、前記トランジスタのソース－ドレイン間のショートを検知する、請求項１６に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項18】

前記制御回路は、前記トランジスタがオフになるレベルの電位が前記制御端子において検出されている状態と、前記検出端子の電位が前記第２閾値よりも低く検出されている状態とが、所定時間以上継続して検知された場合、前記トランジスタの異常検知を表す信号を前記二次電池保護集積回路の外部へ出力する、請求項１６に記載の二次電池保護集積回路。

【請求項19】

請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路及び前記トランジスタを備える、電池保護回路。

【請求項20】

請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池保護集積回路、前記トランジスタ及び前記二次電池を備えるバッテリ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二次電池保護集積回路、電池保護回路及びバッテリ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、二次電池に対する充電路に直列に介挿されて溶断により前記充電路を遮断する非復帰スイッチと、前記二次電池に対する放電路に直列に介挿されて電気的に前記放電路を導通または遮断する半導体スイッチと、前記二次電池の過放電を検出したときに前記半導体スイッチ素子を遮断制御するスイッチ制御回路と、を備える保護回路が知られている。このスイッチ制御回路は、前記半導体スイッチ素子の異常発熱を検出したとき、前記非復帰スイッチを溶断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２９９６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の保護回路は、半導体スイッチの異常発熱を検出したとき、充電路に設けられた非復帰スイッチを溶断するものの、放電路に設けられた当該半導体スイッチの異常は放置されたままである。

【0005】

本開示は、二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタの異常に対して保護機能を向上させた二次電池保護集積回路、電池保護回路及びバッテリ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様の二次電池保護集積回路は、
二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタを制御することで、前記二次電池を保護する二次電池保護集積回路であって、
前記トランジスタのゲートに接続される制御端子と、
前記トランジスタの異常を検知する異常検知回路と、
前記異常が前記異常検知回路により検知された場合、前記制御端子の電位を前記トランジスタがオフになるレベルに切り替える制御回路と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、二次電池に接続される電流経路に設けられるトランジスタの異常に対して保護機能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】二次電池保護集積回路を含むシステムの一例を示す回路ブロック図である

【図2】二次電池保護集積回路を含むシステムの第１構成例を示す図である。

【図3】充電制御トランジスタのゲート－ソース間の異常検知のときの動作例を示すタイミングチャートである。

【図4】放電制御トランジスタのゲート－ソース間の異常検知のときの動作例を示すタイミングチャートである。

【図5】異常充電の検出に伴う保護動作と、充電制御トランジスタの異常検知に伴う保護動作との両方を実現する回路の一例を示す図である。

【図6】異常放電の検出に伴う保護動作と、放電制御トランジスタの異常検知に伴う保護動作との両方を実現する回路の一例を示す図である。

【図7】二次電池保護集積回路を含むシステムの第２構成例を示す図である。

【図8】二次電池保護集積回路を含むシステムの第３構成例を示す図である。

【図9】二次電池保護集積回路を含むシステムの第４構成例を示す図である。

【図10】充電制御トランジスタ又は放電制御トランジスタのソース－ドレイン間のオープン故障を検出する構成の一例を示す図である。

【図11】放電過電流検出状態を例示するタイミングチャートである。

【図12】放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障を検出する構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、二次電池保護集積回路を含むシステムの一例を示す回路ブロック図である。図１に示すシステム５００は、バッテリ装置４００及び電子機器３００を有する。

【0011】

電子機器３００は、バッテリ装置４００に接続される機器である。電子機器３００は、バッテリ装置４００を充電する充電器でもよいし、バッテリ装置４００から供給される電力で動作する負荷でもよい。そのような負荷の具体例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット機器、イヤホンなどが挙げられる。電子機器３００は、これらの機器に限られない。

【0012】

バッテリ装置４００は、電子機器３００に外付けされてもよいし、電子機器３００に内蔵されてもよい。バッテリ装置４００は、例えば、電子機器３００内に着脱自在に収納される電池パックであり、電子機器３００に接続された状態で電子機器３００に電力を供給可能である。バッテリ装置４００と電子機器３００とは、図１に示す複数の端子（正側の電源端子（端子Ｐ＋）及び負側の電源端子（端子Ｐ－））を介して、相互に接続される。例えば、端子Ｐ＋及び端子Ｐ－は、二次電池２１０を充電するときに、充電器（電子機器３００）に電気的に接続される。

【0013】

バッテリ装置４００は、二次電池２１０及び電池保護回路６００を備える。

【0014】

二次電池２１０は、充放電可能な電池の一例である。二次電池２１０は、端子Ｐ＋と端子Ｐ－に接続される電子機器３００に電力を供給する。二次電池２１０は、端子Ｐ＋と端子Ｐ－に接続される充電器によって充電されることが可能である。二次電池２１０の具体例として、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池などが挙げられる。二次電池２１０は、正極２１１と負極２１２を有する。

【0015】

電池保護回路６００は、二次電池２１０を電源として動作する二次電池保護回路の一例である。電池保護回路６００は、二次電池２１０の充電を制御することによって二次電池２１０を過充電等から保護し、二次電池２１０の放電を制御することによって二次電池２１０を過放電等から保護する。電池保護回路６００は、端子Ｐ＋、端子Ｐ－、端子Ｂ＋、端子Ｂ－、抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３、コンデンサＣ２１，Ｃ２２、電源線２０１、接地線２０２、スイッチ回路２０３及び保護ＩＣ（Integrated Circuit）１００を備える。

【0016】

端子Ｐ＋は、負荷プラス端子の一例であり、電子機器３００の電源線が接続される。端子Ｐ－は、負荷マイナス端子の一例であり、電子機器３００のグランド線が接続される。端子Ｂ＋は、電池プラス端子の一例であり、二次電池２１０の正極２１１に接続される。端子Ｂ－は、電池マイナス端子の一例であり、二次電池２１０の負極２１２に接続される。

【0017】

端子Ｂ＋と端子Ｐ＋とは、プラス側の電流経路である電源線２０１によって接続されている。電源線２０１は、端子Ｂ＋と端子Ｐ＋との間を接続する電源経路である。電源線２０１は、二次電池２１０の充電電流が流れる充電経路及び二次電池２１０の放電電流が流れる放電経路として機能する。

【0018】

端子Ｂ－と端子Ｐ－とは、マイナス側の電流経路である接地線２０２によって接続されている。接地線２０２は、端子Ｂ－と端子Ｐ－との間を接続する電源経路である。接地線２０２は、二次電池２１０の充電電流が流れる充電経路及び二次電池２１０の放電電流が流れる放電経路として機能する。

【0019】

スイッチ回路２０３は、端子Ｂ－と端子Ｐ－との間の接地線２０２に設けられている。スイッチ回路２０３は、例えば、充電制御トランジスタＴＲ１と放電制御トランジスタＴＲ２を備え、充電制御トランジスタＴＲ１と放電制御トランジスタＴＲ２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ＴＲ１は、二次電池２１０の充電経路を遮断する半導体スイッチング素子である。放電制御トランジスタＴＲ２は、二次電池２１０の放電経路を遮断する半導体スイッチング素子である。

【0020】

図１の場合、充電制御トランジスタＴＲ１は、二次電池２１０の充電電流が流れる接地線２０２を遮断し、放電制御トランジスタＴＲ２は、二次電池２１０の放電電流が流れる接地線２０２を遮断する。充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２は、接地線２０２を導通するか遮断するか切り替えるスイッチング素子であり、接地線２０２に直列に挿入されている。充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。

【0021】

充電制御トランジスタＴＲ１は、ドレインとソースとの間に、二次電池２１０の充電電流の向きとは逆の向きを順方向とする寄生ダイオードＤ１を有する。充電制御トランジスタＴＲ１は、寄生ダイオードＤ１の順方向が二次電池２１０の放電電流の流れる方向に一致するように接地線２０２に直列に挿入されたスイッチ素子である。

【0022】

放電制御トランジスタＴＲ２は、ドレインとソースとの間に、二次電池２１０の放電電流の向きとは逆の向きを順方向とする寄生ダイオードＤ２を有する。放電制御トランジスタＴＲ２は、寄生ダイオードＤ２の順方向が二次電池２１０の充電電流の流れる方向に一致するように接地線２０２に直列に挿入されたスイッチ素子である。

【0023】

保護ＩＣ１００は、二次電池保護集積回路の一例である。保護ＩＣ１００は、二次電池２１０を電源として動作する。

【0024】

保護ＩＣ１００は、スイッチ回路２０３を制御することによって、二次電池２１０を過放電等から保護する機能を有する。例えば、保護ＩＣ１００は、異常充電（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）が検出回路２２２により検出された場合、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにすることによって、二次電池２１０を異常充電から保護する。一方、保護ＩＣ１００は、異常放電（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）が検出回路２２２により検出された場合、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにすることによって、二次電池２１０を異常放電から保護する。

【0025】

保護ＩＣ１００は、例えば、充電制御端子（端子ＣＯＵＴ）、放電制御端子（端子ＤＯＵＴ）、検出端子（端子Ｖ－）、電源端子（端子ＶＤＤ）、グランド端子（端子ＶＳＳ）、電流検出端子（端子ＣＳ）及びアラーム端子（端子ＡＬＭ）を備える。これらの端子は、保護ＩＣ１００の内部回路を保護ＩＣ１００の外部と接続するための外部接続端子である。

【0026】

端子ＣＯＵＴは、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート（制御電極）に接続され、充電制御トランジスタＴＲ１をオン又はオフさせる信号を出力する。端子ＤＯＵＴは、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート（制御電極）に接続され、放電制御トランジスタＴＲ２をオン又はオフさせる信号を出力する。

【0027】

端子Ｖ－は、端子Ｐ－の電位の監視に使用され、端子Ｐ－に接続されている。端子Ｖ－は、例えば、保護ＩＣ１００内の検出回路２２２が電子機器３００又は充電器の接続の有無を監視するのに使用される。端子Ｖ－は、スイッチ回路２０３と端子Ｐ－との間において接地線２０２に抵抗素子Ｒ２３を介して接続されている。端子Ｖ－は、スイッチ回路２０３に対して二次電池２１０とは反対側で接地線２０２に電気的に接続されている。

【0028】

端子ＶＤＤは、保護ＩＣ１００の電源端子であり、二次電池２１０の正極２１１及び電源線２０１に抵抗素子Ｒ２１を介して接続されている。端子ＶＳＳは、保護ＩＣ１００のグランド端子であり、二次電池２１０の負極２１２に接続されている。コンデンサＣ２１は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間に接続されている。端子ＶＳＳは、スイッチ回路２０３と負極２１２との間において接地線２０２に接続されている。この例では、端子ＶＳＳは、抵抗素子Ｒ２２と負極２１２との間において接地線２０２に接続されている。

【0029】

端子ＣＳは、抵抗素子Ｒ２２とスイッチ回路２０３（放電制御トランジスタＴＲ２のソース）との間において接地線２０２に接続されている。端子ＣＳは、コンデンサＣ２２を介して端子ＶＳＳに接続される。抵抗素子Ｒ２２は、接地線２０２に直列に挿入されている。抵抗素子Ｒ２２は、一端が端子ＶＳＳに接続され、他端が端子ＣＳに接続されている。保護ＩＣ１００は、端子ＶＳＳと端子ＣＳとの間の電位差を検出することで、二次電池２１０に流れる充電過電流又は放電過電流を検出できる。抵抗素子Ｒ２２は、二次電池２１０に流れる電流を検出するセンス抵抗として機能する。

【0030】

端子ＡＬＭは、所定の異常が保護ＩＣ１００により検知されたことを表すアラーム信号を保護ＩＣ１００の外部（例えば、電子機器３００）に出力する。

【0031】

保護ＩＣ１００は、検出回路２２２、制御回路２２１及び異常検知回路２２３を備える。

【0032】

検出回路２２２は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧を監視することで二次電池２１０の過充電を検出するとともに、端子ＶＳＳと端子ＣＳとの間の電位差を監視することで二次電池２１０の充電過電流を検出する。

【0033】

制御回路２２１は、二次電池２１０の過充電又は充電過電流が所定の検出遅延時間継続して検出回路２２２により検出された場合、充電制御トランジスタＴＲ１をオンからオフに切り替える信号（例えば、ローレベルのゲート制御信号）を端子ＣＯＵＴから出力する。制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにすることによって、二次電池２１０を充電する方向の電流が接地線２０２に流れることを禁止する。これにより、二次電池２１０の充電が停止するので、保護ＩＣ１００は、二次電池２１０を過充電又は充電過電流から保護できる。

【0034】

検出回路２２２は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧を監視することで二次電池２１０の過放電を検出するとともに、端子ＶＳＳと端子ＣＳとの間の電位差を監視することで二次電池２１０の放電過電流を検出する。

【0035】

制御回路２２１は、二次電池２１０の過放電又は放電過電流が所定の検出遅延時間継続して検出回路２２２により検出された場合、放電制御トランジスタＴＲ２をオンからオフに切り替える信号（例えば、ローレベルのゲート制御信号）を端子ＤＯＵＴから出力する。制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにすることによって、二次電池２１０を放電する方向の電流が接地線２０２に流れることを禁止する。これにより、二次電池２１０の放電が停止するので、保護ＩＣ１００は、二次電池２１０を過放電又は放電過電流から保護できる。

【0036】

異常検知回路２２３は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常を検知する。制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が異常検知回路２２３により検知された場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替える。例えば、制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオンからオフに切り替える信号（例えば、ローレベルのゲート制御信号）を端子ＣＯＵＴから出力する。

【0037】

このように、保護ＩＣ１００は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が検知された場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替える保護動作を行う。これにより、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が放置されないので、充電制御トランジスタＴＲ１の異常に対する保護機能が向上する。

【0038】

例えば、異常が検知された充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが切り替わるので、二次電池２１０の充電は、充電制御トランジスタＴＲ１がオフとなることで強制的に停止する。したがって、保護ＩＣ１００は、充電制御トランジスタＴＲ１が異常のまま二次電池２１０の充電が継続する可能性を低減できる。

【0039】

制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が異常検知回路２２３により検知された場合、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知を表すアラーム信号を端子ＡＬＭから保護ＩＣ１００の外部機器（例えば、電子機器３００）に出力してもよい。これにより、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知を外部機器に知らせることができる。例えば、当該アラーム信号を受信した充電器等の外部機器は、バッテリ装置４００（二次電池２１０）に対する充電を停止することで、充電制御トランジスタＴＲ１が異常のまま二次電池２１０の充電が継続する可能性がより低減する。

【0040】

異常検知回路２２３は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常を検知する。制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が異常検知回路２２３により検知された場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。例えば、制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２をオンからオフに切り替える信号（例えば、ローレベルのゲート制御信号）を端子ＤＯＵＴから出力する。

【0041】

このように、保護ＩＣ１００は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が検知された場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える保護動作を行う。これにより、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が放置されないので、放電制御トランジスタＴＲ２の異常に対する保護機能が向上する。

【0042】

例えば、異常が検知された放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに端子ＤＯＵＴの電位ｖｄが切り替わるので、二次電池２１０の放電は、放電制御トランジスタＴＲ２がオフとなることで強制的に停止する。したがって、保護ＩＣ１００は、放電制御トランジスタＴＲ２が異常のまま二次電池２１０の放電が継続する可能性を低減できる。

【0043】

制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が異常検知回路２２３により検知された場合、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知を表すアラーム信号を端子ＡＬＭから保護ＩＣ１００の外部機器（例えば、電子機器３００）に出力してもよい。これにより、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知を外部機器に知らせることができる。例えば、当該アラーム信号を受信した電子機器３００は、自身の動作を停止し消費電流を零に近づけることで、放電制御トランジスタＴＲ２が異常のまま二次電池２１０の放電が継続する可能性がより低減する。

【0044】

次に、本実施形態における二次電池保護集積回路を含むシステムの複数の構成例について説明する。

【0045】

図２は、二次電池保護集積回路を含むシステムの第１構成例を示す図である。第１構成例において、図１と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。

【0046】

図２のシステム５０１は、図１のシステム５００のより詳細な例であり、バッテリ装置４０１及び電子機器３００を有する。バッテリ装置４０１は、図１のバッテリ装置４００のより詳細な例であり、二次電池２１０及び電池保護回路６０１を備える。電池保護回路６０１は、図１の電池保護回路６００のより詳細な例であり、保護ＩＣ１０１を備える。保護ＩＣ１０１は、検出回路２２２、制御回路２２１及び異常検知回路２２３を備える。

【0047】

制御回路２２１は、ロジック回路２２４、レベルシフト回路３０、バッファ３１及びバッファ３２を有する。ロジック回路２２４は、タイマ回路２２５を有する。ロジック回路２２４は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電位差である電源電圧で動作する。バッファ３１及びバッファ３２は、それぞれ、例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ出力回路を有する。

【0048】

ロジック回路２２４は、充電制御トランジスタＴＲ１をオン又はオフに切り替える充電制御信号を出力する。レベルシフト回路３０は、端子ＶＳＳの電位をローレベルとする充電制御信号を、端子Ｖ－の電位をローレベルとする充電制御信号にレベルシフトする。バッファ３１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオンにする論理レベルの充電制御信号が入力されているとき、端子ＶＤＤの電位と略同一の電位であるハイレベルの信号を出力する。これにより、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオンとなるレベルに制御される。一方、バッファ３１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにする論理レベルの充電制御信号が入力されているとき、端子Ｖ－の電位と略同一の電位であるローレベルの信号を出力する。これにより、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオフとなるレベルに制御される。

【0049】

ロジック回路２２４は、放電制御トランジスタＴＲ２をオン又はオフに切り替える放電制御信号を出力する。バッファ３２は、放電制御トランジスタＴＲ２をオンにする論理レベルの放電制御信号が入力されているとき、端子ＶＤＤの電位と略同一の電位であるハイレベルの信号を出力する。これにより、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオンとなるレベルに制御される。一方、バッファ３２は、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにする論理レベルの放電制御信号が入力されているとき、端子ＶＳＳの電位と略同一の電位であるローレベルの信号を出力する。これにより、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオフとなるレベルに制御される。

【0050】

図２の異常検知回路２２３は、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常を検知する。

【0051】

充電制御トランジスタＴＲ１の劣化等によって、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の抵抗成分ｒ１の抵抗値が減少し、端子ＣＯＵＴ及び抵抗成分ｒ１を流れるリーク電流ｉ１が増加する場合がある。異常検知回路２２３は、端子ＣＯＵＴに流れるリーク電流ｉ１の増加を検出することで、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の劣化等による異常を検知する。制御回路２２１は、所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１が異常検知回路２２３により検出された場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替える。これにより、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常が放置されないので、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常に対する保護機能が向上する。

【0052】

端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、端子ＣＯＵＴに流れる電流の変化に伴って変化する。端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるレベル（より具体的には、端子ＶＤＤの電位に略同一なレベル）の状態において、リーク電流ｉ１が増加すると、電位ｖｃは、低下する。図２に示す異常検知回路２２３は、この電位ｖｃの低下を検出することで、端子ＣＯＵＴに流れるリーク電流ｉ１の増加を検出する。異常検知回路２２３は、上記の所定の電流値ｉｔｈ１に対応する所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃを検出することで、所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１を検出する。電圧閾値Ｖｔｈ１は、基準電圧Ｖｔｈによって設定される。

【0053】

異常検知回路２２３は、例えば、内部抵抗１１，１２及びコンパレータ１３を有する。コンパレータ１３は、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを所定の電圧閾値Ｖｔｈ１と比較し、その大小関係を表す異常検知信号Ｓｃを出力する。

【0054】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃ（所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１）が検出されたことを表す異常検知信号Ｓｃが入力されると、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにする条件の成否を所定の論理演算を行って判定する。ロジック回路２２４は、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにする条件が成立した場合、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせる充電制御信号を出力する。これにより、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替わるので、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常に対する保護機能が向上する。

【0055】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃ（所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１）が検出されたことを表す異常検知信号Ｓｃが所定時間ｔｔｈ１以上継続して検知されるか否かをタイマ回路２２５によって判定してもよい。ロジック回路２２４は、当該異常検知信号Ｓｃが所定時間ｔｔｈ１以上継続して検知された場合、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせる充電制御信号を出力する。これにより、異常検知信号Ｓｃの検出開始から所定時間ｔｔｈ１以降遅れて、電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替わる。保護ＩＣ１０１の電源投入時などに発生する瞬間的な電位ｖｃの降下が所定時間ｔｔｈ１以内に復帰することで、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせる充電制御信号がロジック回路２２４から誤って出力されることを防止できる。

【0056】

内部抵抗１１は、端子ＣＯＵＴとバッファ３１の信号出力端との間の信号出力ラインに直列に挿入されている。内部抵抗１１は、例えば、バッファ３１の静電気保護用として機能する。内部抵抗１１は、無くてもよい。

【0057】

内部抵抗１２は、端子ＣＯＵＴとコンパレータ１３の反転入力端子との間の信号検出ラインに直列に挿入されている。内部抵抗１２は、例えば、コンパレータ１３の静電気保護用として機能する。内部抵抗１２は、無くてもよい。

【0058】

図２の異常検知回路２２３は、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常を検知する。

【0059】

放電制御トランジスタＴＲ２の劣化等によって、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の抵抗成分ｒ２の抵抗値が減少し、端子ＤＯＵＴ及び抵抗成分ｒ２を流れるリーク電流ｉ２が増加する場合がある。異常検知回路２２３は、端子ＤＯＵＴに流れるリーク電流ｉ２の増加を検出することで、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の劣化等による異常を検知する。制御回路２２１は、所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２が異常検知回路２２３により検出された場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。これにより、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常が放置されないので、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常に対する保護機能が向上する。

【0060】

端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、端子ＤＯＵＴに流れる電流の変化に伴って変化する。端子ＤＯＵＴの電位ｖｄが、放電制御トランジスタＴＲ２がオンになるレベル（より具体的には、端子ＶＤＤの電位に略同一なレベル）の状態において、リーク電流ｉ２が増加すると、電位ｖｄは、低下する。図２に示す異常検知回路２２３は、この電位ｖｄの低下を検出することで、端子ＤＯＵＴに流れるリーク電流ｉ２の増加を検出する。異常検知回路２２３は、上記の所定の電流値ｉｔｈ２に対応する所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄを検出することで、所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２を検出する。電圧閾値Ｖｔｈ２は、基準電圧Ｖｔｈによって設定される。電圧閾値Ｖｔｈ２は、電圧閾値Ｖｔｈ１と同じであるが、異なってもよい。

【0061】

異常検知回路２２３は、例えば、内部抵抗２１，２２及びコンパレータ２３を有する。コンパレータ２３は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを所定の電圧閾値Ｖｔｈ２と比較し、その大小関係を表す異常検知信号Ｓｄを出力する。

【0062】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄ（所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２）が検出されたことを表す異常検知信号Ｓｄが入力されると、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにする条件の成否を所定の論理演算を行って判定する。ロジック回路２２４は、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにする条件が成立した場合、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせる放電制御信号を出力する。これにより、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替わるので、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常に対する保護機能が向上する。

【0063】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄ（所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２）が検出されたことを表す異常検知信号Ｓｄが所定時間ｔｔｈ２以上継続して検知されるか否かをタイマ回路２２５によって判定してもよい。ロジック回路２２４は、当該異常検知信号Ｓｄが所定時間ｔｔｈ２以上継続して検知された場合、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせる放電制御信号を出力する。これにより、異常検知信号Ｓｄの検出開始から所定時間ｔｔｈ２以上遅れて、電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替わる。保護ＩＣ１０１の電源投入時などに発生する瞬間的な電位ｖｄの降下が所定時間ｔｔｈ２以内に復帰することで、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせる放電制御信号がロジック回路２２４から誤って出力されることを防止できる。

【0064】

内部抵抗２１は、端子ＤＯＵＴとバッファ３２の信号出力端との間の信号出力ラインに直列に挿入されている。内部抵抗２１は、例えば、バッファ３２の静電気保護用として機能する。内部抵抗２１は、無くてもよい。

【0065】

内部抵抗２２は、端子ＤＯＵＴとコンパレータ２３の反転入力端子との間の信号検出ラインに直列に挿入されている。内部抵抗２２は、例えば、コンパレータ２３の静電気保護用として機能する。内部抵抗２２は、無くてもよい。

【0066】

図３は、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常検知のときの動作例を示すタイミングチャートである。

【0067】

異常充電が検出回路２２２により検出されていない状態では、制御回路２２１のロジック回路２２４は、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に制御する。

【0068】

充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間に異常がない場合（例えば、充電制御トランジスタＴＲ１の劣化があまり進行していない場合）、ゲート－ソース間のリーク電流ｉ１は、ほぼゼロである。制御回路２２１のロジック回路２２４は、所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１が異常検知回路２２３により検出されていないので、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に制御する。

【0069】

充電制御トランジスタＴＲ１の劣化が進行し、リーク電流ｉ１が増加すると、抵抗成分（バッファ３１内のＰ型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗、内部抵抗１１及び抵抗成分ｒ１）による分圧により電圧降下が生ずる。このため、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、端子ＶＤＤに略同一な電位レベルから低下する。

【0070】

コンパレータ１３は、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが所定の電圧閾値Ｖｔｈ１よりも低下すると、異常検知信号Ｓｃをローレベルからハイレベルに切り替える。

【0071】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃ（所定の電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１）が検出されたことを表すハイレベルの異常検知信号Ｓｃが入力されると、タイマ回路２２５を起動させ、カウントを開始する。

【0072】

タイマ回路２２５のカウントが所定の回数に達すると、ロジック回路２２４は、保護ＩＣ１０１の動作モードを充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知モードに遷移させ、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知を表すフラグＦｌａｇ１をアサートする。タイマ回路２２５がカウントする所定の回数は、上記の所定時間ｔｔｈ１に対応する回数に設定される。ロジック回路２２４は、フラグＦｌａｇ１がアサートのとき、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを、充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベル（端子Ｖ－の電位に略同一なローレベル）に強制的に切り替える。これにより、二次電池２１０の充電は、停止する。

【0073】

なお、フラグＦｌａｇ１がアサートのとき、放電制御トランジスタＴＲ２の異常及び二次電池２１０の異常放電が無ければ、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に維持される。

【0074】

図４は、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常検知のときの動作例を示すタイミングチャートである。

【0075】

異常放電が検出回路２２２により検出されていない状態では、制御回路２２１のロジック回路２２４は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを、放電制御トランジスタＴＲ２がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に制御する。

【0076】

放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間に異常がない場合（例えば、放電制御トランジスタＴＲ２の劣化があまり進行していない場合）、ゲート－ソース間のリーク電流ｉ２は、ほぼゼロである。制御回路２２１のロジック回路２２４は、所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２が異常検知回路２２３により検出されていないので、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを、放電制御トランジスタＴＲ２がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に制御する。

【0077】

放電制御トランジスタＴＲ２の劣化が進行し、リーク電流ｉ２が増加すると、抵抗成分（バッファ３２内のＰ型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗、内部抵抗２１及び抵抗成分ｒ２）による分圧により電圧降下が生ずる。このため、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、端子ＶＤＤに略同一な電位レベルから低下する。

【0078】

コンパレータ２３は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄが所定の電圧閾値Ｖｔｈ２よりも低下すると、異常検知信号Ｓｄをローレベルからハイレベルに切り替える。

【0079】

ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄ（所定の電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２）が検出されたことを表すハイレベルの異常検知信号Ｓｄが入力されると、タイマ回路２２５を起動させ、カウントを開始する。

【0080】

タイマ回路２２５のカウントが所定の回数に達すると、ロジック回路２２４は、保護ＩＣ１０１の動作モードを放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知モードに遷移させ、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知を表すフラグＦｌａｇ２をアサートする。タイマ回路２２５がカウントする所定の回数は、上記の所定時間ｔｔｈ２に対応する回数に設定される。ロジック回路２２４は、フラグＦｌａｇ２がアサートのとき、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを、放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベル（端子ＶＳＳの電位に略同一なローレベル）に強制的に切り替える。これにより、二次電池２１０の放電は、停止する。

【0081】

なお、フラグＦｌａｇ２がアサートのとき、充電制御トランジスタＴＲ１の異常及び二次電池２１０の異常充電が無ければ、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるレベル（端子ＶＤＤの電位に略同一なハイレベル）に維持される。

【0082】

図５は、異常充電の検出に伴う保護動作と、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知に伴う保護動作との両方を実現する回路の一例を示す図である。保護ＩＣ１０１は、図５に示す回路を有してもよい。図５において、「Ｈ」は、ハイレベルの論理レベルを表し、「Ｌ」は、ローレベルの論理を表す。なお、図５内の各箇所に示す「Ｈ」又は「Ｌ」は、過充電が検出され且つ充電制御トランジスタＴＲ１の異常が検知された場合の論理レベルを示している。

【0083】

検出回路２２２は、二次電池２１０の異常充電を検出する異常充電検出回路として、過充電検出回路４１及び充電過電流検出回路４２を含む。過充電検出回路４１は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧を所定の過充電検出電圧と比較し、その比較結果を表す過充電検出信号ＯＣを出力する。充電過電流検出回路４２は、端子ＶＳＳと端子ＣＳとの間の電位差を所定の充電過電流検出電圧と比較し、その比較結果を表す充電過電流検出信号ＣＣを出力する。

【0084】

過充電検出回路４１は、所定の過充電検出電圧以上の電源電圧が検出されている場合、二次電池２１０の過充電が検出されたことを表す過充電検出信号ＯＣをアサートし、過充電検出信号ＯＣをハイレベルに設定する。過充電検出回路４１は、所定の過充電検出電圧以上の電源電圧が検出されていない場合、過充電検出信号ＯＣをネゲートし、過充電検出信号ＯＣをローレベルに設定する。

【0085】

充電過電流検出回路４２は、所定の充電過電流検出電圧以上の電位差（端子ＶＳＳの電位－端子ＣＳの電位）が検出されている場合、二次電池２１０の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ＣＣをアサートし、充電過電流検出信号ＣＣをハイレベルに設定する。充電過電流検出回路４２は、所定の充電過電流検出電圧以上の電位差（端子ＶＳＳの電位－端子ＣＳの電位）が検出されていない場合、充電過電流検出信号ＣＣをネゲートし、充電過電流検出信号ＣＣをローレベルに設定する。

【0086】

異常検知回路２２３は、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを所定の電圧閾値Ｖｔｈ１と比較するコンパレータ１３を有する。コンパレータ１３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃが検出されていない場合（所定の電圧閾値Ｖｔｈ１よりも高い電位ｖｃが検出されている場合）、異常検知信号Ｓｃをネゲートし、異常検知信号Ｓｃをローレベルに設定する。一方、コンパレータ１３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃが検出されている場合、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が検知されたことを表す異常検知信号Ｓｃをアサートし、異常検知信号Ｓｃをハイレベルに設定する。

【0087】

ロジック回路２２４は、反転回路４３、否定論理和回路４４、過充電用論理回路４５、充電過電流用論理回路４６、劣化検知用論理回路４７、否定論理積回路４８及び反転回路４９を有する。

【0088】

反転回路４３は、入力される異常検知信号Ｓｃの論理を反転した信号を反転異常検知信号Ｓｃｉとして出力する。否定論理和回路４４は、入力される複数の信号の否定論理和の信号を劣化検知信号Ｓａとして出力する。

【0089】

過充電用論理回路４５は、過充電検出信号ＯＣがローレベルの場合、過充電用論理回路４５から出力される充電制御信号Ｓ１をアサートし、充電制御信号Ｓ１をハイレベルに設定する。過充電用論理回路４５は、過充電検出信号ＯＣがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定の過充電検出遅延時間Ｔｃ１以上継続して検出された場合、充電制御信号Ｓ１をネゲートし、充電制御信号Ｓ１をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0090】

充電過電流用論理回路４６は、充電過電流検出信号ＣＣがローレベルの場合、充電過電流用論理回路４６から出力される充電制御信号Ｓ２をアサートし、充電制御信号Ｓ２をハイレベルに設定する。充電過電流用論理回路４６は、充電過電流検出信号ＣＣがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定の充電過電流検出遅延時間Ｔｃ２以上継続して検出された場合、充電制御信号Ｓ２をネゲートし、充電制御信号Ｓ２をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0091】

劣化検知用論理回路４７は、劣化検知信号Ｓａがローレベルの場合、劣化検知用論理回路４７から出力される充電制御信号Ｓ３をアサートし、充電制御信号Ｓ３をハイレベルに設定する。劣化検知用論理回路４７は、劣化検知信号Ｓａがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定時間ｔｔｈ１以上継続して検知された場合、充電制御信号Ｓ３をネゲートし、充電制御信号Ｓ３をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0092】

劣化検知用論理回路４７は、劣化検知信号Ｓａがローレベルの場合、劣化検知用論理回路４７から出力されるアラーム信号Ｓ４をネゲートし、アラーム信号Ｓ４をローレベルに設定する。劣化検知用論理回路４７は、劣化検知信号Ｓａがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定時間ｔｔｈ１以上継続して検知された場合、アラーム信号Ｓ４をアサートし、アラーム信号Ｓ４をローレベルからハイレベルに切り替える。アラーム信号Ｓ４がアサートされることで、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常が検知されたことを表すアラーム信号Ｓ４が端子ＡＬＭから出力される。

【0093】

否定論理積回路４８は、入力される複数の充電制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の否定論理積の信号Ｓ５を出力する。反転回路４９は、入力される信号Ｓ５の論理を反転した信号Ｓ６を出力する。バッファ３１は、信号Ｓ６と同じ論理の信号を出力する。

【0094】

否定論理積回路４８に入力される全ての充電制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がハイレベルのときに限り、ローレベルの信号Ｓ５が出力されるので、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１をオンさせるハイレベルとなる。充電制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうち少なくとも一つの信号がローレベルになると、ハイレベルの信号Ｓ５が出力されるので、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせるローレベルとなる。

【0095】

このように、図５に示す回路では、異常充電が異常検知回路２２３により検出されると、過充電検出信号ＯＣ又は充電過電流検出信号ＣＣがハイレベルになる。ロジック回路２２４は、ハイレベルの過充電検出信号ＯＣ又は充電過電流検出信号ＣＣが所定の遅延時間以上継続すると、充電制御信号Ｓ１又は充電制御信号Ｓ２をローレベルとする。これにより、信号Ｓ５はハイレベルとなるので、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせるローレベルとなる。

【0096】

端子ＣＯＵＴの電位ｖｃがローレベルとなると、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃがコンパレータ１３により検出されるので、異常検知信号Ｓｃはアサートされる。このように、過充電検出信号ＯＣ又は充電過電流検出信号ＣＣがハイレベルとなり、電位ｖｃが低下すると、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間に実際には異常がない場合でも、異常検知信号Ｓｃの論理レベルがハイレベルとなることがある。

【0097】

しかしながら、過充電検出信号ＯＣ又は充電過電流検出信号ＣＣがハイレベル、且つ、異常検知信号Ｓｃの論理レベルがハイレベルのとき、否定論理和回路４４によって、ハイレベルの異常検知信号Ｓｃは無効となる。つまり、否定論理和回路４４は、異常検知回路２２３による充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常検知を無効とし、劣化検知信号Ｓａを強制的にローレベルとする。これにより、異常検知信号Ｓｃの論理レベルがハイレベルになっても、アラーム信号Ｓ４は強制的にネゲートされるので、アラーム信号Ｓ４は、端子ＡＬＭから保護ＩＣ１０１の外部へ出力されない。

【0098】

このように、図５の制御回路２２１は、異常充電が検出回路２２２により検出されていて、且つ、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに低下させるとともに、異常検知回路２２３による充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知を無効とする。したがって、異常充電が異常検知回路２２３により検出されることで端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが低下しても、アラーム信号Ｓ４が端子ＡＬＭから誤って出力されることを防止することができる。

【0099】

そして、図５に示す回路では、異常充電が異常検知回路２２３により検出されなければ、過充電検出信号ＯＣ及び充電過電流検出信号ＣＣはローレベルになる。ロジック回路２２４は、充電制御信号Ｓ１及び充電制御信号Ｓ２をハイレベルとする。一方、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間に発生する異常により、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１以下の電位ｖｃがコンパレータ１３により検出されると、異常検知信号Ｓｃはアサートされる。これにより、異常検知信号Ｓｃの論理レベルは、ハイレベルとなり、反転異常検知信号Ｓｃｉの論理レベルは、ローレベルとなる。よって、過充電検出信号ＯＣ、充電過電流検出信号ＣＣ及び反転異常検知信号Ｓｃｉは、いずれもローレベルなので、否定論理和回路４４は、劣化検知信号Ｓａをハイレベルとする。

【0100】

ロジック回路２２４は、ハイレベルの劣化検知信号Ｓａが所定時間ｔｔｈ１以上継続すると、充電制御信号Ｓ３をローレベルとし、アラーム信号Ｓ４をハイレベルとする。これにより、信号Ｓ５はハイレベルとなるので、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１をオフさせるローレベルになるとともに、アラーム信号Ｓ４が端子ＡＬＭから出力される。

【0101】

このように、図５の制御回路２２１は、異常充電が検出回路２２２により検出されている場合、アラーム信号Ｓ４を端子ＡＬＭから出力せずに、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに低下させる。一方、図５の制御回路２２１は、異常充電が検出回路２２２により検出されていなく、且つ、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、アラーム信号Ｓ４を端子ＡＬＭから出力する。

【0102】

制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知に関する異常検知信号Ｓｃが否定論理和回路４４により無効とされた状態において、異常検知回路２２３による放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知機能を有効としてもよい。

【0103】

例えば、制御回路２２１は、過充電が過充電検出回路４１に検出されている場合又は充電過電流が充電過電流検出回路４２により検出されている場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替える。この場合、充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知に関する異常検知信号Ｓｃが否定論理和回路４４により無効とされている。この無効状態において、制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。したがって、保護ＩＣ１０１は、二次電池２１０の異常充電に対する保護動作と、放電制御トランジスタＴＲ２の異常に対する保護動作との両方を同じ期間に実施できる。

【0104】

図６は、異常放電の検出に伴う保護動作と、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知に伴う保護動作との両方を実現する回路の一例を示す図である。保護ＩＣ１０１は、図６に示す回路を有してもよい。図６において、「Ｈ」は、ハイレベルの論理レベルを表し、「Ｌ」は、ローレベルの論理を表す。なお、図６内の各箇所に示す「Ｈ」又は「Ｌ」は、過放電が検出され且つ放電制御トランジスタＴＲ２の異常が検知された場合の論理レベルを示している。

【0105】

検出回路２２２は、二次電池２１０の異常放電を検出する異常放電検出回路として、過放電検出回路５１及び放電過電流検出回路５２を含む。過放電検出回路５１は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧を所定の過放電検出電圧と比較し、その比較結果を表す過放電検出信号ＯＤを出力する。放電過電流検出回路５２は、端子ＶＳＳと端子ＣＳとの間の電位差を所定の放電過電流検出電圧と比較し、その比較結果を表す放電過電流検出信号ＣＤを出力する。

【0106】

過放電検出回路５１は、所定の過放電検出電圧以上の電源電圧が検出されている場合、二次電池２１０の過放電が検出されたことを表す過放電検出信号ＯＤをアサートし、過放電検出信号ＯＤをハイレベルに設定する。過放電検出回路５１は、所定の過放電検出電圧以上の電源電圧が検出されていない場合、過放電検出信号ＯＤをネゲートし、過放電検出信号ＯＤをローレベルに設定する。

【0107】

放電過電流検出回路５２は、所定の放電過電流検出電圧以上の電位差（端子ＣＳの電位－端子ＶＳＳの電位）が検出されている場合、二次電池２１０の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ＣＤをアサートし、放電過電流検出信号ＣＤをハイレベルに設定する。放電過電流検出回路５２は、所定の放電過電流検出電圧以上の電位差（端子ＣＳの電位－端子ＶＳＳの電位）が検出されていない場合、放電過電流検出信号ＣＤをネゲートし、放電過電流検出信号ＣＤをローレベルに設定する。

【0108】

異常検知回路２２３は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを所定の電圧閾値Ｖｔｈ２と比較するコンパレータ２３を有する。コンパレータ２３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄが検出されていない場合（所定の電圧閾値Ｖｔｈ２よりも高い電位ｖｄが検出されている場合）、異常検知信号Ｓｄをネゲートし、異常検知信号Ｓｄをローレベルに設定する。一方、コンパレータ２３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄが検出されている場合、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が検知されたことを表す異常検知信号Ｓｄをアサートし、異常検知信号Ｓｄをハイレベルに設定する。

【0109】

ロジック回路２２４は、反転回路５３、否定論理和回路５４、過放電用論理回路５５、放電過電流用論理回路５６、劣化検知用論理回路５７、否定論理積回路５８及び反転回路５９を有する。

【0110】

反転回路５３は、入力される異常検知信号Ｓｄの論理を反転した信号を反転異常検知信号Ｓｄｉとして出力する。否定論理和回路５４は、入力される複数の信号の否定論理和の信号を劣化検知信号Ｓｂとして出力する。

【0111】

過放電用論理回路５５は、過放電検出信号ＯＤがローレベルの場合、過放電用論理回路５５から出力される放電制御信号Ｓ７をアサートし、放電制御信号Ｓ７をハイレベルに設定する。過放電用論理回路５５は、過放電検出信号ＯＤがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定の過放電検出遅延時間Ｔｄ１以上継続して検出された場合、放電制御信号Ｓ７をネゲートし、放電制御信号Ｓ７をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0112】

放電過電流用論理回路５６は、放電過電流検出信号ＣＤがローレベルの場合、放電過電流用論理回路５６から出力される放電制御信号Ｓ８をアサートし、放電制御信号Ｓ８をハイレベルに設定する。放電過電流用論理回路５６は、放電過電流検出信号ＣＤがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定の放電過電流検出遅延時間Ｔｄ２以上継続して検出された場合、放電制御信号Ｓ８をネゲートし、放電制御信号Ｓ８をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0113】

劣化検知用論理回路５７は、劣化検知信号Ｓｂがローレベルの場合、劣化検知用論理回路５７から出力される放電制御信号Ｓ９をアサートし、放電制御信号Ｓ９をハイレベルに設定する。劣化検知用論理回路５７は、劣化検知信号Ｓｂがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定時間ｔｔｈ２以上継続して検知された場合、放電制御信号Ｓ９をネゲートし、放電制御信号Ｓ９をハイレベルからローレベルに切り替える。

【0114】

劣化検知用論理回路５７は、劣化検知信号Ｓｂがローレベルの場合、劣化検知用論理回路５７から出力されるアラーム信号Ｓ１０をネゲートし、アラーム信号Ｓ１０をローレベルに設定する。劣化検知用論理回路５７は、劣化検知信号Ｓｂがローレベルからハイレベルに切り替わってからハイレベルの状態が所定時間ｔｔｈ２以上継続して検知された場合、アラーム信号Ｓ１０をアサートし、アラーム信号Ｓ１０をローレベルからハイレベルに切り替える。アラーム信号Ｓ１０がアサートされることで、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常が検知されたことを表すアラーム信号Ｓ１０が端子ＡＬＭから出力される。

【0115】

否定論理積回路５８は、入力される複数の放電制御信号Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９の否定論理積の信号Ｓ１１を出力する。反転回路５９は、入力される信号Ｓ１１の論理を反転した信号Ｓ１２を出力する。バッファ３２は、信号Ｓ１２と同じ論理の信号を出力する。

【0116】

否定論理積回路５８に入力される全ての放電制御信号Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９がハイレベルのときに限り、ローレベルの信号Ｓ１１が出力されるので、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２をオンさせるハイレベルとなる。放電制御信号Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９のうち少なくとも一つの信号がローレベルになると、ハイレベルの信号Ｓ１１が出力されるので、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせるローレベルとなる。

【0117】

このように、図６に示す回路では、異常放電が異常検知回路２２３により検出されると、過放電検出信号ＯＤ又は放電過電流検出信号ＣＤがハイレベルになる。ロジック回路２２４は、ハイレベルの過放電検出信号ＯＤ又は放電過電流検出信号ＣＤが所定の遅延時間以上継続すると、放電制御信号Ｓ７又は放電制御信号Ｓ８をローレベルとする。これにより、信号Ｓ１１はハイレベルとなるので、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせるローレベルとなる。

【0118】

端子ＤＯＵＴの電位ｖｄがローレベルとなると、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄがコンパレータ２３により検出されるので、異常検知信号Ｓｄはアサートされる。このように、過放電検出信号ＯＤ又は放電過電流検出信号ＣＤがハイレベルとなり、電位ｖｄが低下すると、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間に実際には異常がない場合でも、異常検知信号Ｓｄの論理レベルがハイレベルとなることがある。

【0119】

しかしながら、過放電検出信号ＯＤ又は放電過電流検出信号ＣＤがハイレベル、且つ、異常検知信号Ｓｄの論理レベルがハイレベルのとき、否定論理和回路５４によって、ハイレベルの異常検知信号Ｓｄは無効となる。つまり、否定論理和回路５４は、異常検知回路２２３による放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常検知を無効とし、劣化検知信号Ｓｂを強制的にローレベルとする。これにより、異常検知信号Ｓｄの論理レベルがハイレベルになっても、アラーム信号Ｓ１０は強制的にネゲートされるので、アラーム信号Ｓ１０は、端子ＡＬＭから保護ＩＣ１０１の外部へ出力されない。

【0120】

このように、図６の制御回路２２１は、異常放電が検出回路２２２により検出されていて、且つ、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに低下させるとともに、異常検知回路２２３による放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知を無効とする。したがって、異常放電が異常検知回路２２３により検出されることで端子ＤＯＵＴの電位ｖｄが低下しても、アラーム信号Ｓ１０が端子ＡＬＭから誤って出力されることを防止することができる。

【0121】

そして、図６に示す回路では、異常放電が異常検知回路２２３により検出されなければ、過放電検出信号ＯＤ及び放電過電流検出信号ＣＤはローレベルになる。ロジック回路２２４は、放電制御信号Ｓ７及び放電制御信号Ｓ８をハイレベルとする。一方、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間に発生する異常により、所定の電圧閾値Ｖｔｈ２以下の電位ｖｄがコンパレータ２３により検出されると、異常検知信号Ｓｄはアサートされる。これにより、異常検知信号Ｓｄの論理レベルは、ハイレベルとなり、反転異常検知信号Ｓｄｉの論理レベルは、ローレベルとなる。よって、過放電検出信号ＯＤ、放電過電流検出信号ＣＤ及び反転異常検知信号Ｓｄｉは、いずれもローレベルなので、否定論理和回路４４は、劣化検知信号Ｓｂをハイレベルとする。

【0122】

ロジック回路２２４は、ハイレベルの劣化検知信号Ｓｂが所定時間ｔｔｈ２以上継続すると、放電制御信号Ｓ９をローレベルとし、アラーム信号Ｓ１０をハイレベルとする。これにより、信号Ｓ１１はハイレベルとなるので、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２をオフさせるローレベルになるとともに、アラーム信号Ｓ１０が端子ＡＬＭから出力される。

【0123】

このように、図６の制御回路２２１は、異常放電が検出回路２２２により検出されている場合、アラーム信号Ｓ１０を端子ＡＬＭから出力せずに、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに低下させる。一方、図６の制御回路２２１は、異常放電が検出回路２２２により検出されていなく、且つ、放電制御トランジスタＴＲ２の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、アラーム信号Ｓ１０を端子ＡＬＭから出力する。

【0124】

制御回路２２１は、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知に関する異常検知信号Ｓｄが否定論理和回路５４により無効とされた状態において、異常検知回路２２３による充電制御トランジスタＴＲ１の異常検知機能を有効としてもよい。

【0125】

例えば、制御回路２２１は、過放電が過放電検出回路５１に検出されている場合又は放電過電流が放電過電流検出回路５２により検出されている場合、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。この場合、放電制御トランジスタＴＲ２の異常検知に関する異常検知信号Ｓｄが否定論理和回路５４により無効とされている。この無効状態において、制御回路２２１は、充電制御トランジスタＴＲ１の異常が異常検知回路２２３により検知されている場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替える。したがって、保護ＩＣ１０１は、二次電池２１０の異常放電に対する保護動作と、充電制御トランジスタＴＲ１の異常に対する保護動作との両方を同じ期間に実施できる。

【0126】

図７は、二次電池保護集積回路を含むシステムの第２構成例を示す図である。第２構成例において、図１及び上記の構成例と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。

【0127】

図７のシステム５０２は、スイッチ回路２０３が端子Ｂ＋と端子Ｐ＋との間の電源線２０１に設けられている点で、図２のシステム５０１と相違する。図７の保護ＩＣ１０２は、電源線２０１に設けられたスイッチ回路２０３を制御可能な回路構成を有する点で、図２の保護ＩＣ１０１と相違する。保護ＩＣ１０２は、保護ＩＣ１０１と同じ機能を有する。

【0128】

図７のシステム５０２は、バッテリ装置４０２及び電子機器３００を有する。バッテリ装置４０２は、二次電池２１０及び電池保護回路６０２を備える。電池保護回路６０２は、保護ＩＣ１０２を備える。保護ＩＣ１０２は、検出回路２２２、制御回路２２１、異常検知回路２２３及びチャージポンプ回路２２６を備える。保護ＩＣ１０２は、検出端子（端子Ｖ－）に代えて、検出端子（端子Ｖ＋）を備える。

【0129】

端子Ｖ＋は、端子Ｐ＋の電位の監視に使用され、端子Ｐ＋に接続されている。端子Ｖ＋は、例えば、保護ＩＣ１０２内の検出回路２２２が電子機器３００又は充電器の接続の有無を監視するのに使用される。端子Ｖ＋は、スイッチ回路２０３と端子Ｐ＋との間において電源線２０１に抵抗素子Ｒ２３を介して接続されている。

【0130】

ロジック回路２２４は、充電制御トランジスタＴＲ１をオン又はオフに切り替える充電制御信号を出力し、放電制御トランジスタＴＲ２をオン又はオフに切り替える放電制御信号を出力する。チャージポンプ回路２２６は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧を昇圧し、端子ＶＤＤの電位よりも高い電位ＶＰを生成する。電位ＶＰは、バッファ３１，３２の電源電位である。

【0131】

バッファ３１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオンにする論理レベルの充電制御信号が入力されているとき、電位ＶＰと略同一のハイレベルの信号を出力する。これにより、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオンとなるレベルに制御される。一方、バッファ３１は、充電制御トランジスタＴＲ１をオフにする論理レベルの充電制御信号が入力されているとき、端子ＶＤＤの電位と略同一の電位であるローレベルの信号を出力する。これにより、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃは、充電制御トランジスタＴＲ１がオフとなるレベルに制御される。

【0132】

バッファ３２は、放電制御トランジスタＴＲ２をオンにする論理レベルの放電制御信号が入力されているとき、電位ＶＰと略同一の電位であるハイレベルの信号を出力する。これにより、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオンとなるレベルに制御される。一方、バッファ３２は、放電制御トランジスタＴＲ２をオフにする論理レベルの放電制御信号が入力されているとき、端子Ｖ＋の電位と略同一の電位であるローレベルの信号を出力する。これにより、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄは、放電制御トランジスタＴＲ２がオフとなるレベルに制御される。

【0133】

保護ＩＣ１０２は、保護ＩＣ１０１と同様に、充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２の各々のゲート－ソース間の異常を検知する異常検知回路２２３を有する。異常検知回路２２３は、電位ＶＰ以下の電位ｖｃをコンパレータ１３により検出することで、端子ＣＯＵＴに流れるリーク電流ｉ１の増加を検出し、異常検知信号Ｓｃを出力する。異常検知回路２２３は、電位ＶＰ以下の電位ｖｄをコンパレータ２３により検出することで、端子ＤＯＵＴに流れるリーク電流ｉ２の増加を検出し、異常検知信号Ｓｄを出力する。したがって、保護ＩＣ１０２は、保護ＩＣ１０１と同様に、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施でき、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施できる。

【0134】

図８は、二次電池保護集積回路を含むシステムの第３構成例を示す図である。第３構成例において、図１及び上記の構成例と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。

【0135】

図８のシステム５０３は、制御回路２２１に流れる電流の増加を検出することでリーク電流ｉ１，ｉ２の増加を検知する点で、図２のシステム５０１と相違する。図８の保護ＩＣ１０３は、保護ＩＣ１０１と同じ機能を有する。

【0136】

図８のシステム５０３は、バッテリ装置４０３及び電子機器３００を有する。バッテリ装置４０３は、二次電池２１０及び電池保護回路６０３を備える。電池保護回路６０３は、保護ＩＣ１０３を備える。保護ＩＣ１０３は、検出回路２２２、制御回路２２１及び異常検知回路２２３を備える。

【0137】

保護ＩＣ１０３は、保護ＩＣ１０１と同様に、充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２の各々のゲート－ソース間の異常を検知する異常検知回路２２３を有する。

【0138】

制御回路２２１に流れる電流は、端子ＣＯＵＴに流れる電流の変化に伴って変化する。端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるレベル（より具体的には、端子ＶＤＤの電位に略同一なレベル）の状態において、リーク電流ｉ１が増加すると、制御回路２２１に流れる電流は、増加する。図８に示す異常検知回路２２３は、制御回路２２１に流れる電流の増加を検出することで、端子ＣＯＵＴに流れるリーク電流ｉ１の増加を検出する。

【0139】

図８の異常検知回路２２３は、シャント抵抗２５及びコンパレータ２４を有する。シャント抵抗２５は、端子ＶＤＤに接続される電源ライン２６に直列に挿入されている。端子ＶＤＤから流入する電流は、電源ライン２６を介して、制御回路２２１内の各回路に分配される。リーク電流ｉ１又はリーク電流ｉ２が増加すると、シャント抵抗２５に流れる電流ｉｓが増加する。

【0140】

異常検知回路２２３は、上記の所定の電流値ｉｔｈ１又は電流値ｉｔｈ２に対応する所定の電圧閾値Ｖｔｈ３以下の電位ｖｓを検出することで、電流値ｉｔｈ１以上のリーク電流ｉ１又は電流値ｉｔｈ２以上のリーク電流ｉ２を検出する。電位ｖｓは、シャント抵抗２５の下流端の電位を表す。異常検知回路２２３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ３以下の電位ｖｓをコンパレータ２４により検出することで、リーク電流ｉ１又はリーク電流ｉ２の増加を検出し、リーク電流ｉ１又はリーク電流ｉ２の増加を表す異常検知信号Ｓを出力する。したがって、保護ＩＣ１０３は、保護ＩＣ１０１と同様に、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施でき、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施できる。

【0141】

異常検知回路２２３は、電源ライン２７に直列に挿入されたシャント抵抗（特に図示しない）による電圧降下を検出することで、リーク電流ｉ１の増加を検出し、リーク電流ｉ１の増加を表す異常検知信号Ｓｃを出力してもよい。これにより、保護ＩＣ１０３は、保護ＩＣ１０１と同様に、充電制御トランジスタＴＲ１のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施できる。電源ライン２７は、電源ライン２６からバッファ３１への分岐ラインである。

【0142】

異常検知回路２２３は、電源ライン２８に直列に挿入されたシャント抵抗（特に図示しない）による電圧降下を検出することで、リーク電流ｉ２の増加を検出し、リーク電流ｉ２の増加を表す異常検知信号Ｓｄを出力してもよい。これにより、保護ＩＣ１０３は、保護ＩＣ１０１と同様に、放電制御トランジスタＴＲ２のゲート－ソース間の異常に対する保護動作を実施できる。電源ライン２８は、電源ライン２６からバッファ３２への分岐ラインである。

【0143】

図９は、二次電池保護集積回路を含むシステムの第４構成例を示す図である。第４構成例において、図１及び上記の構成例と同様の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。

【0144】

図９のシステム５０４は、バッテリ装置４０４及び電子機器３００を有する。バッテリ装置４０４は、二次電池２１０及び電池保護回路６０４を備える。電池保護回路６０４は、保護ＩＣ１０４を備える。保護ＩＣ１０４は、検出回路２２２、制御回路２２１及び異常検知回路２２３を備える。異常検知回路２２３は、端子Ｖ－の電位ｖｍの変化を検出することで、充電制御トランジスタＴＲ１と放電制御トランジスタＴＲ２の少なくとも一方の異常を検知する。

【0145】

充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２は、劣化等によって、ソース－ドレイン間がオープン故障することがある。異常検知回路２２３は、端子Ｖ－の電位の上昇を検出することで、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障を検知する。制御回路２２１は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ４以上の電位ｖｍが異常検知回路２２３により検出された場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替え、且つ、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。これにより、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障が放置されないので、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障に対する保護機能が向上する。

【0146】

充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２は、劣化等によって、ソース－ドレイン間がショート故障することがある。異常検知回路２２３は、端子Ｖ－の電位の低下を検出することで、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障を検知する。制御回路２２１は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ５以下の電位ｖｍが異常検知回路２２３により検出された場合、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベルに切り替え、且つ、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄを放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベルに切り替える。これにより、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障が放置されないので、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障に対する保護機能が向上する。

【0147】

なお、図９は、接地線２０２に設けられた充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２のオープン故障又はショート故障を検出する構成を示す。しかし、図９及び後述の図１０，１１，１２についての説明は、電源線２０１に設けられた充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２のオープン故障又はショート故障を検出する構成に援用可能である。

【0148】

次に、オープン故障の検出回路及び検出方法について説明する。

【0149】

図１０は、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障を検出する構成の一例を示す図である。異常検知回路２２３は、コンパレータ２２９及び論理積回路２２７，２２８を有する。ロジック回路２２４は、タイマ回路２２５を有する。

【0150】

異常充電及び異常放電が検出回路２２２により検出されていなく且つ充電制御トランジスタＴＲ１及び放電制御トランジスタＴＲ２の両方のソース－ドレイン間がオープン状態でなければ、端子Ｖ－の電位ｖｍは、端子ＶＳＳの電位レベル付近である。しかし、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間がオープン状態になると、端子Ｖ－の電位は、端子Ｐ＋の電位まで上昇する。異常検知回路２２３は、異常充電及び異常放電が検出されていない状態において、端子Ｖ－の電位ｖｍの上昇が検出された場合、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障と判定する。

【0151】

異常検知回路２２３は、充電制御トランジスタＴＲ１がオンになるハイレベルの電位が端子ＣＯＵＴにおいて検出されている場合、異常充電が検出回路２２２により検出されていないと判定する。異常検知回路２２３は、放電制御トランジスタＴＲ２がオンになるハイレベルの電位が端子ＤＯＵＴにおいて検出されている場合、異常放電が検出回路２２２により検出されていないと判定する。

【0152】

異常検知回路２２３は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ４以上の電位ｖｍがコンパレータ２２９により検出された場合、オープン検出信号Ｃｐｏｕｔをアサートし、オープン検出信号Ｃｐｏｕｔの論理レベルをハイレベルとする。論理積回路２２７は、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃと端子ＤＯＵＴの電位ｖｄとの論理積の信号を信号ｖａとして出力する。論理積回路２２８は、信号ｖａとオープン検出信号Ｃｐｏｕｔとの論理積の信号を信号ｖｂとして出力する。

【0153】

オープン検出信号Ｃｐｏｕｔがハイレベルであり、且つ、電位ｖｃ及び電位ｖｄがハイレベル（異常充電及び異常放電が検出回路２２２により未検出）の場合、異常検知回路２２３は、信号ｖｂをアサートし、信号ｖｂの論理レベルをハイレベルとする。タイマ回路２２５は、ハイレベルの信号ｖｂが入力されると、カウントを開始する。

【0154】

タイマ回路２２５のカウントが所定の回数に達すると、ロジック回路２２４は、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のオープン故障検知を表すフラグＦＥＴ＿ＯＰＥＮをアサートする。タイマ回路２２５がカウントする所定の回数は、上記の所定時間ｔｔｈ１又は所定時間ｔｔｈ２に対応する回数に設定される。ロジック回路２２４は、フラグＦＥＴ＿ＯＰＥＮがアサートのとき、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを、充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベル（端子Ｖ－の電位に略同一なローレベル）に強制的に切り替えるともに、放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるレベル（端子ＶＳＳの電位に略同一なローレベル）に強制的に切り替える。これにより、二次電池２１０の充電方向及び放電方向に流れる電流が停止する。

【0155】

ロジック回路２２４は、フラグＦＥＴ＿ＯＰＥＮがアサートのとき、電位ｖｃ及び電位ｖｄがハイレベルと検出されている状態と、電位ｖｍが所定の電圧閾値Ｖｔｈ４よりも高く検出されている状態とが、所定時間以上継続して検知されたと判定する。ロジック回路２２４は、フラグＦＥＴ＿ＯＰＥＮがアサートのとき、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のオープン故障が検知されたことを表すアラーム信号を端子ＡＬＭから保護ＩＣの外部へ出力する。

【0156】

これにより、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２のオープン故障を外部機器に知らせることができる。例えば、当該アラーム信号を受信した電子機器３００は、バッテリ装置（二次電池）に対する充電を停止することで、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２がオープン故障のまま二次電池２１０の充電が継続する可能性がより低減する。例えば、当該アラーム信号を受信した電子機器３００は、自身の動作を停止し消費電流を零に近づけることで、充電制御トランジスタＴＲ１又は放電制御トランジスタＴＲ２が異常のまま二次電池２１０の放電が継続する可能性がより低減する。

【0157】

次に、ショート故障の検出回路及び検出方法について説明する。

【0158】

充電制御トランジスタＴＲ１のソース－ドレイン間のショート故障の検出は、充電過電流検出状態において、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃが、充電制御トランジスタＴＲ１がオフとなるレベルに制御されているときに、有効となる。放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障の検出は、放電過電流検出状態において、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄが、放電制御トランジスタＴＲ２がオフとなるレベルに制御されているときに、有効となる。

【0159】

図１１は、放電過電流検出状態を例示するタイミングチャートである。保護ＩＣの動作モードが放電過電流検出状態に遷移すると、ロジック回路２２４は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄをローレベルに切り替えて放電制御トランジスタＴＲ２をオフにするとともに、端子Ｖ－を保護ＩＣ内部のプルアップ抵抗を介して端子ＶＤＤ（端子Ｐ＋）のレベルにプルアップする。しかし、放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間にショートが発生した場合、端子Ｖ－のレベルは、端子ＶＤＤ（端子Ｐ＋）のレベルまで上昇しない。ロジック回路２２４は、所定の電圧閾値Ｖｔｈ５以下の端子Ｖ－の電位Ｖｍが所定時間継続して検知された場合、放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間がショート故障と判定する。

【0160】

図１２は、放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障を検出する構成の一例を示す図である。異常検知回路２２３は、コンパレータ２３０及び否定論理和回路２３１を有する。ロジック回路２２４は、タイマ回路２２５を有する。

【0161】

異常検知回路２２３は、放電制御トランジスタＴＲ２がオフになるローレベルの電位が端子ＤＯＵＴにおいて検出されていて、且つ、所定の電圧閾値Ｖｔｈ５以下の電位ｖｍがコンパレータ２３０により検出されている場合、ショート検出信号ｖｆをアサートし、ショート検出信号ｖｆの論理レベルをハイレベルとする。否定論理和回路２３１は、端子ＤＯＵＴの電位ｖｄのレベルとコンパレータ２３０の出力信号ｖｅのレベルとの否定論理和の信号をショート検出信号ｖｆとして出力する。タイマ回路２２５は、ハイレベルのショート検出信号ｖｆが入力されると、カウントを開始する。

【0162】

タイマ回路２２５のカウントが所定の回数に達すると、ロジック回路２２４は、放電制御トランジスタＴＲ２のショート故障検知を表すフラグＦＥＴ＿ＳＨＯＲＴをアサートする。タイマ回路２２５がカウントする所定の回数は、上記の所定時間ｔｔｈ２に対応する回数に設定される。ロジック回路２２４は、フラグＦＥＴ＿ＳＨＯＲＴがアサートのとき、端子ＣＯＵＴの電位ｖｃを、充電制御トランジスタＴＲ１がオフになるレベル（端子Ｖ－の電位に略同一なローレベル）に強制的に切り替える。これにより、二次電池２１０の充電方向に流れる電流が停止する。

【0163】

ロジック回路２２４は、フラグＦＥＴ＿ＳＨＯＲＴがアサートのとき、電位ｖｄがローレベルと検出されている状態と、電位ｖｍが所定の電圧閾値Ｖｔｈ５よりも低く検出されている状態とが、所定時間以上継続して検知されたと判定する。ロジック回路２２４は、この場合、放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障が検知されたことを表すアラーム信号を端子ＡＬＭから保護ＩＣの外部へ出力する。

【0164】

これにより、放電制御トランジスタＴＲ２のショート故障を外部機器に知らせることができる。例えば、当該アラーム信号を受信した電子機器３００は、バッテリ装置（二次電池）に対する充電を停止することで、放電制御トランジスタＴＲ２がオープン故障のまま二次電池２１０の充電が継続する可能性がより低減する。例えば、当該アラーム信号を受信した電子機器３００は、自身の動作を停止し消費電流を零に近づけることで、放電制御トランジスタＴＲ２が異常のまま二次電池２１０の放電が継続する可能性がより低減する。

【0165】

図１１及び図１２は、放電過電流検出状態において放電制御トランジスタＴＲ２のソース－ドレイン間のショート故障を検出する場合を例示する。しかし、図１１及び図１２の説明において、「放電過電流検出状態」を「充電過電流検出状態」に、「放電制御トランジスタＴＲ２」を「充電制御トランジスタＴＲ１」に読み替えてもよい。図１１及び図１２の説明において、この読み替えをすることで、充電過電流検出状態において充電制御トランジスタＴＲ１のソース－ドレイン間のショート故障を検出する回路及び方法が実現される。

【0166】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0167】

例えば、充電制御トランジスタＴＲ１と放電制御トランジスタＴＲ２の配置位置は、図示の位置に対して互いに置換されてもよい。

【符号の説明】

【0168】

２５ シャント抵抗
１００，１０１，１０２，１０３，１０４ 保護ＩＣ
２０１ 電源線
２０２ 接地線
２０３ スイッチ回路
２１０ 二次電池
２１１ 正極
２１２ 負極
２２１ 制御回路
２２２ 検出回路
２２３ 異常検知回路
２２４ ロジック回路
２２５ タイマ回路
２２６ チャージポンプ回路
２２７，２２８ 論理積回路
２２９ コンパレータ
３００ 電子機器
４００，４０１，４０２，４０３，４０４ バッテリ装置
５００，５０１，５０２，５０３，５０４ システム
６００，６０１，６０２，６０３，６０４ 電池保護回路
ＴＲ１ 充電制御トランジスタ
ＴＲ２ 放電制御トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】