JP2006210252A - 電池監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 監視ＩＣの小型化を図る。
【解決手段】 電池監視装置に組み込まれる監視ＩＣであり、外部電極端子として、放電端子、充電端子、入力端子、第１電源端子、第２電源端子とを有するとともに、基準電圧発生回路と、基準電圧発生回路及び入力端子から信号を受け取る放電電流検出回路と、基準電圧発生回路から信号を受け取る下限電圧検出回路と、基準電圧発生回路から信号を受け取る上限電圧検出回路と、発振器及びこの発振器に接続されるカウンタと、第１電源端子及び入力端子から信号を受け取る充電器電圧検出回路と、下限電圧検出回路、上限電圧検出回路、放電電流検出回路、充電器電圧検出回路及びカウンタから信号を受け取り、発振器に信号を送る制御回路と、制御回路から信号を受け取り、充電端子または放電端子に信号を送る駆動回路とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明はリチウムイオン二次電池監視装置及びその電池監視装置に組み込む半導体装置に係わり、監視回路付きリチウムイオン二次電池に適用して有効な技術に関する。

リチウムイオン二次電池は、電池の過充電及び過放電等を常時監視する監視ＩＣ（Integrated Circuit）を取り付けた状態で使用される（例えば、非特許文献１、２）。

非特許文献１には、リチウムイオン２次電池保護用ＬＳＩについて記載されている。非特許文献２には、３品種のリチウムイオン二次電池用監視ＩＣと、その動作説明について記載されている。動作説明では、電池電圧の監視、放電電流の監視、過電流状態からの復帰、過放電状態とスタンバイ機能（消費電流削減機能）、充電器電圧の監視機能について説明されている。

工業調査会発行「電子材料」2001年４月号、80頁〜84頁。

株式会社 日立超ＬＳＩシステムズ、データシート、Ｒev.2-0-0,04.03.18 、「MD170B15TELV/MD170B15USL/MD170B15PLP」１頁〜１２頁。

リチウムイオン二次電池は、電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）が接続されて使用される。図１５は、従来の監視回路付きリチウムイオン二次電池８０を模式的に示すものである。図１５には、リチウムイオン二次電池７０と、このリチウムイオン二次電池７０に接続された電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）７１が示されている。

電池監視装置７１は、薄くかつ細長い矩形板からなる配線を有する実装基板７２を有する。この実装基板の第１の面（図１４では上面）には監視ＩＣ７３と、放電スイッチ及び充電スイッチを構成するＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ、以下単にＭＯＳとも表記する）を組み込んだ制御ＩＣ７４が固定されている。また、実装基板の一端には第１電源端子（Ｖｃｃ）７５が取り付けられるとともに、他端側には第２電源端子（Ｇｎｄ）７６が取り付けられている。

第１電源端子（Ｖｃｃ）７５はリチウムイオン二次電池７０の図示しない第１電源端子（Ｖｃｃ）に接続コード７７を介して接続されている。第２電源端子（Ｇｎｄ）７６はリチウムイオン二次電池７０の第２電源端子（ＧＮＤ）７８に接続コード７９を介して接続されている。

図１６は非特許文献２に開示されている監視回路を有するリチウムイオン二次電池を示す回路図である。この監視回路付きリチウムイオン二次電池８０は、外部端子としてプラス端子８１及びマイナス端子８２を有し、この端子８１，８２が充電器または負荷回路等の負荷８３の外部端子８４，８５に接続される。

監視ＩＣ７３は、外部電極端子として、放電（ＤＣＨ）端子、充電（ＣＨＧ）端子、入力（ＩＤＴ）端子、テスト（Ｔ）端子、第１電源（ＶＣＣ）端子、第２電源（ＧＮＤ）端子を有している。

監視ＩＣ７３のＶＣＣ端子はリチウムイオン二次電池７０のプラス側の電源端子にヒューズ８６を介して接続されている。監視ＩＣ７３のＧＮＤ端子はリチウムイオン二次電池７０のマイナス側の電源端子に接続されている。ＤＣＨ端子とマイナス端子８２との間には放電スイッチ８７がＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１）等によって形成され、ＣＨＧ端子とマイナス端子８２との間には充電スイッチ８８がＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ２）等によって形成されている。

図１７に監視ＩＣ７３の一例を示す。図１５では、監視ＩＣ７３はパッケージの両側からそれぞれ外部電極端子であるリードを突出させる構造であるが、図１７ではパッケージの下面側にリード（外部電極端子）を露出させ、パッケージの周縁から外側に突出しないいわゆるノンリード型半導体装置を示す。図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は底面図である。監視ＩＣ７３は、外観的には偏平な四角形の絶縁性樹脂からなる封止体（パッケージ）９１の下面に、図１７（ｃ）に示すように、外部電極端子９２を有する構造になっている。外部電極端子９２は前述のＤＣＨ，ＣＨＧ，ＩＤＴ，Ｔ，ＶＣＣ，ＧＮＤ端子であり、これら端子は、パッケージ９１の対面する一対の辺に沿って配置されている。また、中央にはタブ９３を有している。このタブ９３の下面はパッケージ９１の下面から露出する。そして、図１７（ｂ）に示すように、タブ９３の上面側に半導体チップ９４が固定されている。また、半導体チップ９４の電極と外部電極端子９２は導電性のワイヤ９５で電気的に接続されている。半導体チップ９４及びワイヤ９５はパッケージ９１によって覆われている。タブ９３はパッケージ９１の内部で半導体チップの基板に接続され、基板電位（ＶCB）端子となる。このタブ９３は回路的には開放またはＶＣＣに接続されて使用される。

外部電極端子９２において、ＤＣＨ端子は放電回路遮断用外付けＦＥＴ駆動信号出力（出力端子）であり、電池の電圧が正常な時はハイ（Ｈｉｇｈ）レベル（ＶＣＣ）となり、過放電状態または過電流状態を検出するとロウ（Ｌｏｗ）レベル（ＧＮＤ）になる。ＣＨＧ端子は充電回路遮断用外付けＦＥＴ駆動信号出力であり、電池の電圧が正常な時はハイレベル（ＶＣＣ）となり、過充電状態または過大な充電器電圧を検出するとロウレベル（ＩＤＴ）になる。

ＩＤＴ端子は過電流電圧検出入力端子及び充電出力のマイナス電源端子であり、マイナス端子８２に抵抗を介して接続されている。ＩＤＴ端子では、放電電流が増加してＩＤＴの入力電圧が過電流検出電圧（Ｖ５）、または短絡電流検知電圧（Ｖ６）を越えるとＤＣＨ出力がロウレベル（ＧＮＤ）になり、その後、入力電圧がＶ５以下になると過電流状態から復帰する。またＧＮＤ端子に対するＩＤＴ端子の電圧（ＶＩＤＴ）が充電過電流検出時間（Ｔｓｐ９）以上の間、充電過電流検出電圧（Ｖ９）以下にある場合、充電過電流状態になり、ＣＨＧ端子はロウレベルとなり、その後、ＶＩＤＴがＶ９以上になると充電過電流検出状態から復帰する。

Ｔ端子はＶＣＣ端子に接続される入力端子である。Ｔ端子はハイレベル（動作モード）またはロウレベル（テストモード）となる。通常はハイレベル（Ｔ＝ＶＣＣ）で使用される。テストモード（スパイク回避時間の短縮）ではロウレベルで使用される。テストモードでは、例えば、過放電電圧スパイク回避時間（Ｔsp１）が１００ｍｓｅｃから７．５msecに短縮、過充電電圧スパイク回避時間（Ｔsp３）が６．２５ｓｅｃから７．５msecに短縮された状態となる。

このように、図１６の回路構成によって、電池７０の過充電及び過放電を防止する。

図１８は監視ＩＣ７３の機能構成を示すブロック図である。監視ＩＣ７３は、基準電圧発生回路５０、下限電圧検出回路５１、上限電圧検出回路５２、制御回路５３、発振器５４、カウンタ５５、放電電流検出回路５６、充電器電圧検出回路５７、駆動回路５８で構成されている。監視ＩＣ７３は、電池側の異常状態を過大な充電状態は上限電圧検出回路５２で、過大な放電状態は下限電圧検出回路５１で電圧値によって監視している。また充電器及び負荷側の異常状態を充電器電圧検出回路５７及び放電電流検出回路５６で電圧値によって監視している。異常状態を検出した場合、異常状態に応じた遅延時間をカウンタ５５によりカウントした後に制御回路５３よりＤＣＨ端子、もしくはＣＨＧ端子にＦＥＴスイッチ（放電スイッチまたは充電スイッチ）を遮断する信号を出力する働きを有する。

図１９は電池電圧の監視を行う基本動作のタイミングチャートである。縦軸には上から下に向かって、充電停止電圧Ｖ１、充電停止復帰電圧Ｖ２、放電停止復帰電圧Ｖ３、放電停止電圧Ｖ４、過放電充電禁止電圧Ｖ７、短絡電流検出電圧Ｖ６、スタンバイ検出電圧Ｖstb 、過電流検出電圧Ｖ５、ＧＮＤ（０Ｖ）、過大充電器検出電圧ＶＣＣ−Ｖ８ｒｅｃ，ＶＣＣ−Ｖ８ｄｅｃ、ＤＣＨ（放電スイッチ制御：ＶＣＣ，ＧＮＤ）、ＣＨＧ（充電スイッチ制御：ＶＣＣ，ＩＤＴレベル）がとられている。縦軸のＶ１〜Ｖ７の段は電池電圧（ＶBAT ）であり、縦軸のＶ６〜ＧＮＤの段はＩＤＴ電圧（ＶIDT ）である。

出力端子では充電スイッチ及び放電スイッチのオン・オフ状態を示す。ＩＤＴ電圧（ＶIDT ）部分では充電及び放電の状態を示す。電池電圧（ＶBAT ）では、４種類の線によって通常状態、過充電状態、過放電状態、過放電充電禁止状態を示す。

タイミングチャートの横軸におけるＴsp１は過放電電圧スパイク回避時間であり、例えば、１００ｍｓｅｃである。Ｔsp３は過充電電圧スパイク回避時間であり、例えば、６．２５ｓｅｃである。Ｔｄ１は充電タイマリセット遅延時間であり、Ｔｄ２は充電停止復帰遅延時間である。

図２０乃至図２４に各種の状態におけるタイミングチャートを示す。図２０は過充電状態［１］（Ｖ１＜ＶBAT ）を示すタイミングチャートである。この状態では過電流検出状態は動作せず、短絡電流検出機能だけが動作する。ＶIDT がＴsp４以上の間Ｖ６以上にあるＤＣＨがロウレベルになる。ＶIDT がＶ６以下になるとＤＣＨはハイレベルに戻る。過充電状態のためＣＨＧはロウレベルのままとなる。

図２１は過充電状態［２］（Ｖ２＜ＶBAT ＜Ｖ１）を示すタイミングチャートである。この状態ではＶIDT がＶ５以上になるとＣＨＧはハイレベルになり、ＤＣＨもハイレベルなので充放電が可能な通常状態になる。

図２２は通常状態を示すタイミングチャートである。この状態では、ＶIDT がＴsp２（過放電電流スパイク回避時間、例えば、２０．０ｍｓｅｃ））以上の間Ｖ５以上にあるかまたはＴsp４（短絡電流スパイク回避時間、例えば、２．０ｍｓｅｃ）以上の間Ｖ６以上にあるとＤＣＨがロウレベルになる。また、ＶIDT がＶ５以下になるとＤＣＨはハイレベルに戻る。通常状態のためＣＨＧはハイレベルのままである。

図２３は過放電状態、過放電充電禁止状態を示すタイミングチャートである。過放電状態、過放電充電禁止状態ではすでにＤＣＨはロウレベルにあるのでＶIDT の変化はＤＣＨの状態に影響しない。ＣＨＧは過放電充電禁止状態にあるとき（ＶBAT ＜Ｖ７）はロウレベルになる。

図２４は過充電電流検出状態を示すタイミングチャートである。充電と放電スイッチの放電電流による電圧降下を観測することにより充電電流を監視する。すなわち、ＧＮＤ端子に対するＩＤＴ端子の電圧（ＶIDT）がＴｓｐ９以上の間Ｖ９以下にある場合、充電過電流状態となる。充電過電流状態になるとＣＨＧ端子はロウレベルになり充電を禁止する。また充電過電流検出状態からはＶＩＤＴがＶ９以上となる事でＣＨＧ端子がハイレベルとなる。

以上のように、従来のリチウムイオン二次電池用監視ＩＣの基本機能は、電池電圧の監視, 充電器側の負荷による短絡電流，過放電電流を監視する機能を備えている。またテスト機能として通常、電源ＶＣＣレベルに接続しているテスト専用端子Ｔをロウレベルにすることによって電池電圧の過充電電圧（Ｖ１）レベルを検出する時間（Ｔsp３）、過放電電圧（Ｖ４）レベルを検出する時間（Ｔsp１）を早める機能を有している。

図１７（ａ）〜（ｃ）に示すような従来の監視ＩＣ７３では、テスト機能の設定に外部端子を使用している。この結果、（１）テスト状態では、テスト端子Ｔを電源ＶＣＣレベルからロウレベルに変化させることで各種テスト状態への設定を行っていた。そのため、テスト端子用に一端子確保しなければならず、チップ面積, 実装面積, パッケージの小型化に制限が生じる。

（２）テスト端子Ｔを削減した場合, チップ面積、実装面積は低減するが、Ｔsp３，Ｔsp１を実時問で測定しなければならないため、選別試験時問が長くなり（例えば、Ｔsp３は６．２５ｓｅｃ、Ｔsp１は１００ｍｓｅｃ）、量産性が落ちる難点がある。

本発明の目的は、電池監視装置を構成する半導体装置（監視ＩＣ）の小型化を図ることにある。

本発明の他の目的は、過放電電圧スパイク回避時間（Ｔsp１）及び過充電電圧スパイク回避時間（Ｔsp３）を短縮できる電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）本発明の電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）は、
リチウムイオン二次電池に並列に接続される放電スイッチ及び充電スイッチと、前記スイッチを制御する監視ＩＣ（半導体装置）を有する電池監視装置であって、
前記監視ＩＣは、
前記リチウムイオン二次電池監視装置の前記放電スイッチに接続される放電端子と、
前記リチウムイオン二次電池監視装置の前記充電スイッチに接続される充電端子と、
リチウムイオン二次電池の第２電源端子に充電スイッチ、放電スイッチを介して接続される入力端子と、
前記リチウムイオン二次電池の第１電源端子に接続される第１電源端子と、
前記リチウムイオン二次電池の第２電源端子に第２電源端子と、
基準電圧発生回路と、
前記基準電圧発生回路及び前記入力端子から信号を受け取る放電電流検出回路と、
前記基準電圧発生回路から信号を受け取る下限電圧検出回路と、
前記基準電圧発生回路から信号を受け取る上限電圧検出回路と、
発振器及びこの発振器に接続されるカウンタと、
第１電源端子及び前記入力端子から信号を受け取る充電器電圧検出回路と、
前記下限電圧検出回路、前記上限電圧検出回路、前記放電電流検出回路、前記充電器電圧検出回路及び前記カウンタから信号を受け取り、前記発振器に信号を送る制御回路と、
前記制御回路から信号を受け取り、前記充電端子または前記放電端子に信号を送る駆動回路とを有し、
前記放電スイッチは前記監視ＩＣの前記放電端子と前記リチウムイオン二次電池の前記第２電源端子間に接続され、
前記充電スイッチは前記監視ＩＣの前記充電端子と前記リチウムイオン二次電池の前記第２電源端子間に接続され、
前記監視ＩＣの前記第１電源端子に接続される外部電源端子であるＶbvcc端子と、
前記監視ＩＣの前記入力端子に接続され、かつ前記第１電源端子との間に直列にスイッチを接続してなる外部入力端子であるＶbidt端子とを有することを特徴とする。

また、前記カウンタは、
前記発振器の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第１のカウンタと、
前記第１のカウンタに接続され、短絡電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路と、
前記入力端子に入力されるＩＤＴ信号と短絡電流検知電圧Ｖ６を入力し、前記第１のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに信号を出力する第１の差動増幅器と、
前記発振器の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第２のカウンタと、
前記第２のカウンタの出力信号を入力するとともに、前記短絡電流検出信号の反転信号を入力する第１のＡＮＤゲートと、
前記発振器の出力信号と前記短絡電流検出信号を入力する第２のＡＮＤゲートと、
前記第１のＡＮＤゲートの出力信号及び前記第２のＡＮＤゲートの出力信号を入力するＮＯＲゲートと、
前記ＮＯＲゲートの出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第３のカウンタと、
前記第３のカウンタの出力信号を入力し、過充電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路と、
前記第１電源電圧ＶＣＣと前記上限電圧検出回路の出力信号である充電停止電圧Ｖ１を入力し、前記第２のカウンタの前記各ハイリセットカウンタ及び前記第３のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに出力する第２の差動増幅器とによって、過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成し、
（ａ）短絡電流スパイク回避時間Ｔsp４を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＞前記短絡電流検知電圧Ｖ６なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して短絡電流検出状態に遷移させ、
（ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＞充電停止電圧Ｖ１となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することにより、過充電電圧（Ｖ１）を検出する時間（Ｔsp３）を短縮させた状態である過充電電圧検出時間短縮テスト状態に遷移させることを特徴とする。

また、前記カウンタは、
前記発振器の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第１のカウンタと、
前記第１のカウンタに接続され、充電過電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路と、
前記入力端子に入力されるＩＤＴ信号と充電過電流検出電圧Ｖ９を入力し、前記第１のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに信号を出力する第１の差動増幅器と、
前記発振器の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第２のカウンタと、
前記第２のカウンタの出力信号を入力するとともに、前記充電過電流検出信号の反転信号を入力する第１のＡＮＤゲートと、
前記発振器の出力信号と前記充電過電流検出信号を入力する第２のＡＮＤゲートと、
前記第１のＡＮＤゲートの出力信号及び前記第２のＡＮＤゲートの出力信号を入力するＮＯＲゲートと、
前記ＮＯＲゲートの出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第３のカウンタと、
前記第３のカウンタの出力信号を入力し、過放電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路と、
前記第１電源電圧ＶＣＣと前記下限電圧検出回路の出力信号である放電停止電圧Ｖ４を入力し、前記第２のカウンタの前記各ハイリセットカウンタ及び前記第３のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに出力する第２の差動増幅器とによって、過放電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成し、
（ａ）充電過電流検出時間Ｔsp９を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＜前記充電過電流検出電圧Ｖ９なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して充電過電流検出状態に遷移させ、
（ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＜放電停止電圧Ｖ４となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することにより、過放電電圧（Ｖ４）を検出する時間（Ｔsp１）が短縮された状態である過放電電圧検出時間短縮テスト状態に遷移させることを特徴とする。

前記監視ＩＣは、
前記リチウムイオン二次電池監視装置の放電スイッチに接続される放電端子と、
前記リチウムイオン二次電池監視装置の充電スイッチに接続される充電端子と、
リチウムイオン二次電池の第２電源端子に充電スイッチ、放電スイッチを介して接続される入力端子と、
前記リチウムイオン二次電池の第１電源端子に接続される第１電源端子と、
前記リチウムイオン二次電池の第２電源端子に第２電源端子と、
基準電圧発生回路と、
前記基準電圧発生回路及び前記入力端子から信号を受け取る放電電流検出回路と、
前記基準電圧発生回路から信号を受け取る下限電圧検出回路と、
前記基準電圧発生回路から信号を受け取る上限電圧検出回路と、
発振器及びこの発振器に接続されるカウンタと、
前記基準電圧発生回路及び前記入力端子から信号を受け取る充電器電圧検出回路と、
前記下限電圧検出回路、前記上限電圧検出回路、前記放電電流検出回路、前記充電器電圧検出回路及び前記カウンタから信号を受け取り、前記発振器に信号を送る制御回路と、
前記制御回路から信号を受け取り、前記充電端子または前記放電端子に信号を送る駆動回路とを有することを特徴とする。

また、前記監視ＩＣは、
絶縁性樹脂からなる封止体と、
前記封止体に封止され、一部を前記封止体から露出させる導体からなる支持板と、
前記支持板の側面に内端を臨ませ一部を前記封止体の外に露出させる導体からなる４個の外部電極端子と、
前記支持体の上面に固定され、前記封止体内に位置する半導体チップと、
前記半導体チップの電極と前記外部電極端子を電気的に接続し、かつ前記封止体内に位置する接続手段とを有し、
前記支持板が前記第１電源端子となり、
前記４個の外部電極端子が前記充電端子，前記放電端子、前記入力端子及び前記第２電源端子となっている。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）監視ＩＣにおいて、外部電極端子としてのＴ端子が不要になることで半導体チップの小型化合が可能になる。また、半導体チップの小型化とパッケージの周縁側に配置する外部電極端子も一つ減ることになり、パッケージの小型化、即ち、半導体装置（監視ＩＣ）の小型化が可能になる。これにより監視ＩＣを組み込む電池監視装置の小型化も達成できる。

（ｂ）監視ＩＣにおいて、Ｔ端子をなくしても、実装基板にテスト時に使用するＶbidt端子及びＶbvcc端子を設け、かつ監視ＩＣのカウンタも、過充電電圧検出時間短縮モード実現機構及び過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成する構造とすることから、過充電電圧検出時間（Ｔsp３）及び過放電電圧検出時間（Ｔsp１）をそれぞれ短縮でき、テスト時間の短縮が可能になる。

（ｃ）上記（ｂ）より、監視回路付きリチウムイオン二次電池のテスト時間も短縮できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

本実施例１ではリチウムイオン二次電池の過充電及び過放電を監視する電池監視装置に本発明を適用した例について説明する。図１乃至図１４は本発明の実施例１である電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）に係わる図である。

図２には、監視回路付きリチウムイオン二次電池１を模式的に示すものである。リチウムイオン二次電池２は、電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）３が接続されて使用される。

電池監視装置３は、薄くかつ細長い矩形板からなる配線を有する実装基板４を有する。この実装基板の第１の面（図２では上面）には監視ＩＣ５（半導体装置）と、放電スイッチ及び充電スイッチを構成するＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ、以下単にＭＯＳとも表記する）を組み込んだ制御ＩＣ６（半導体装置）が固定されている。また、実装基板４の一端には第１電源端子（Ｖｃｃ）７が取り付けられるとともに、他端側には第２電源端子（Ｇｎｄ）８が取り付けられている。

第１電源端子（Ｖｃｃ）７はリチウムイオン二次電池２の第１電源端子（Ｖｃｃ）１４（図６参照）に接続コード９を介して接続されている。第２電源端子（Ｇｎｄ）８はリチウムイオン二次電池２の第２電源端子（ＧＮＤ）１０に接続コード１１を介して接続されている。

また、これが本発明の特徴の一つであるが、実装基板４の第１の面には、Ｖbvcc端子（外部電源端子）１２及びＶbidt端子（外部入力端子）１３が設けられている。これらＶbvcc端子１２及びＶbidt端子１３は、過充電及び過放電の監視が正確に行われているか否かを調べる過充電電圧検出テスト及び過放電電圧検出テストの際使用される。

図１は監視回路付きリチウムイオン二次電池１の回路図である。この監視回路付きリチウムイオン二次電池１は、外部端子としてプラス端子２０及びマイナス端子２１を有し、この端子２０，２１が充電器または負荷回路等の負荷２２の外部端子２３，２４に接続される。

監視ＩＣ５は、図１に示すように、外部電極端子として、放電（ＤＣＨ）端子、充電（ＣＨＧ）端子、入力（ＩＤＴ）端子、第１電源（ＶＣＣ）端子、第２電源（ＧＮＤ）端子を有している。監視ＩＣ５のＶＣＣ端子はリチウムイオン二次電池２のプラス側の電源端子にヒューズ２７を介して接続されている。監視ＩＣ５のＧＮＤ端子はリチウムイオン二次電池２のマイナス側の電源端子に接続されている。ＤＣＨ端子とマイナス端子２１との間には放電スイッチ２８がＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ１）等によって形成され、ＣＨＧ端子とマイナス端子２１との間には充電スイッチ２９がＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ２）等によって形成されている。また、各部には抵抗やコンデンサが配置され、回路の整合がとられている。

本実施例１の監視ＩＣ５は、図１６及び図１７に示す従来の監視ＩＣ７３に比較して、テスト（Ｔ）端子が存在しない構造となっている。テスト（Ｔ）端子を無くすことにより、監視ＩＣ５の半導体チップの小型化が達成できる。

しかし、テスト端子Ｔを削減した場合, チップ面積、実装面積は低減するが、過充電電圧検出時間（Ｔsp３），過放電電圧検出時間（Ｔsp１）を実時問で測定しなければならないため、前述のように選別試験時問が長くなり, 量産性が落ちる難点がある。

そこで、本実施例１では、図１及び図６に示すように、監視ＩＣ５の第１電源端子に接続されるＶbvcc端子１２と、監視ＩＣ５の入力端子ＩＤＴに接続されるＶbidt端子１３が設けられている。Ｖbidt端子１３にはグランド（第２電源端子）との間に外部電源１７を介して接続されるスイッチ（ＳＷ）１８を接続した構成になっている。スイッチ（ＳＷ）１８をオンさせることによって、Ｖbidt端子１３の端子電圧はV９電位となる。これらＶbvcc端子１２及びＶbidt端子１３を使用することによって、過充電電圧検出テスト及び過放電電圧検出テストにおける過充電電圧検出時間（Ｔsp３），過放電電圧検出時間（Ｔsp１）を短縮できる。これについては後述する。

監視ＩＣ５は、例えば、図３のような構造になっている。図２では、監視ＩＣ５及び制御ＩＣ６はパッケージの両側からそれぞれ外部電極端子であるリードを突出させる構造である。図３では、監視ＩＣ５はパッケージの下面側にリード（外部電極端子）を露出させ、パッケージの周縁から外側に突出しないいわゆるノンリード型半導体装置である。半導体装置のパッケージ構造は特に限定されるものではない。監視ＩＣ５の構造については、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

図３（ａ）は監視ＩＣ５の平面図、図３（ｂ）は監視ＩＣ５の断面図、図３（ｃ）は監視ＩＣ５の底面図である。監視ＩＣ５は、外観的には偏平な四角形の絶縁性樹脂からなる封止体（パッケージ）３２の下面に、図３（ｃ）に示すように、外部電極端子３３を有する構造になっている。外部電極端子３３は前述のＤＣＨ，ＣＨＧ，ＩＤＴ，ＧＮＤの各端子である。これら外部電極端子３３は、パッケージ３２の対面する一対の辺に沿って配置されている。即ち、外部電極端子３３はパッケージ３２の周縁寄りに配置されている。

パッケージ３２の中央には幅広のタブ３４が設けられている。このタブ３４はパッケージ３２の底に露出している。このタブ３４はＶＣＣ端子を構成する。実装基板４に監視ＩＣ５を搭載した際、図示はしないが外部電極端子３３は配線によって形成された電極パッドに導電性の接合材を介して接続される。また、タブ３４も配線によって形成されたタブ接続パッドに導電性の接合材を介して接続される。

図３（ｂ）に示すように、前記タブ３４の上面側に半導体チップ３５が固定されている。半導体チップ３５の電極と外部電極端子３３は導電性のワイヤ３６で電気的に接続されている。半導体チップ３５及びワイヤ３６はパッケージ３２によって覆われている。

図３（ａ）〜（ｃ）からも分かるように、外部電極端子３３はパッケージ３２の対面する一対の辺にそれぞれ２個設ければよく、従来のようなテスト端子が存在する場合の３個（図１７参照）に比較してパッケージ３２の小型化が可能になる。これはパッケージ３２の内部に配置する半導体チップ３５の小型化にもなる。半導体チップ３５においても、対向する一対の辺に沿って２個の電極を配置すればよいことによる。

外部電極端子３３において、ＤＣＨ端子は放電回路遮断用外付けＦＥＴ駆動信号出力（出力端子）であり、電池の電圧が正常な時はハイ（Ｈｉｇｈ）レベル（ＶＣＣ）となり、過放電状態または過電流状態を検出するとロウ（Ｌｏｗ）レベル（ＧＮＤ）になる。ＣＨＧ端子は充電回路遮断用外付けＦＥＴ駆動信号出力であり、電池の電圧が正常な時はハイレベル（ＶＣＣ）となり、過充電状態または過大な充電器電圧を検出するとロウレベル（ＩＤＴ）になる。

ＩＤＴ端子は過電流電圧検出入力端子及び充電出力のマイナス電源端子であり、図１に示すように、マイナス端子２１に抵抗を介して接続されている。ＩＤＴ端子では、放電電流が増加してＩＤＴの入力電圧が過電流検出電圧（Ｖ５）、または短絡電流検出電圧（Ｖ６）を越えるとＤＣＨ出力がロウレベル（ＧＮＤ）になり、その後、入力電圧がＶ６以下になると過電流状態から復帰する。

図４は監視ＩＣ５の機能構成を示すブロック図である。監視ＩＣ５は、基準電圧発生回路５０と、基準電圧発生回路５０及び入力端子（ＩＤＴ端子）から信号を受け取る放電電流検出回路５６と、基準電圧発生回路５０から信号を受け取る下限電圧検出回路５１と、基準電圧発生回路５０から信号を受け取る上限電圧検出回路５２と、発振器５４及びこの発振器５４に接続されるカウンタ５５と、第１電源端子及び入力端子（ＩＤＴ端子）から信号を受け取る充電器電圧検出回路５７と、下限電圧検出回路５１、上限電圧検出回路５２、放電電流検出回路５６、充電器電圧検出回路及びカウンタ５５から信号を受け取り、発振器５４に信号を送る制御回路５３と、制御回路５３から信号を受け取り充電端子ＣＨＧまたは放電端子ＤＣＨに信号を送る駆動回路５８とを有する構成になっている。

監視ＩＣ５は、電池側の異常状態を過大な充電状態は上限電圧検出回路５２で、過大な放電状態は下限電圧検出回路５１で電圧値によって監視している。また充電器及び負荷側の異常状態を充電器電圧検出回路５７及び放電電流検出回路５６で電圧値によって監視している。異常状態を検出した場合、異常状態に応じた遅延時間をカウンタ５５によりカウントした後に制御回路５３よりＤＣＨ端子、もしくはＣＨＧ端子にＦＥＴスイッチ（放電スイッチまたは充電スイッチ）を遮断する信号を出力する働きを有する。

図５は監視回路付きリチウムイオン二次電池１の動作状態（形態）を示す状態遷移概念図である。

ＶDCH （ＤＣＨ端子電圧）及びＶCHG （ＣＨＧ端子電圧）がハイレベルである場合非検出監視状態４０になる。ＴＳＰ１を経過する時間、ＶCC＜Ｖ４の場合、非検出監視状態４０からＶDCH がロウレベルとなる過放電電圧検出状態４１に遷移する。この状態が図８に示す状態である。図８において、（１）、即ち、ＴＳＰ１を経過する時間、ＶCC＜Ｖ４であると、ＶDCH がロウレベルになり、結果、放電スイッチ２８がオフ（ＯＦＦ）になる。また、図５に示すように、ＶCC＜Ｖ４でかつ過放電電圧検出時間（Ｔsp１）以上経過すると、過放電電圧検出状態４１から非検出監視状態４０に遷移する。

ＶCC＞Ｖ１でかつ短絡電流スパイク回避時間（Ｔsp４）以上経過すると、非検出監視状態４０からＶCHG がロウレベルとなる過充電電圧検出状態４２に遷移する。この状態が図７に示す状態である。図７において、（１）、即ち、ＴＳＰ４を経過する時間、ＶCC＞Ｖ１であると、ＶCHG がロウレベルになり、結果、充電スイッチ２９がオフになる。また、図５に示すように、ＶCC＜Ｖ２となると過充電電圧検出状態４２から非検出監視状態４０に遷移する。

ＶIDT ＜Ｖ９でかつ充電過電流検出時間（Ｔsp９）以上経過すると、非検出監視状態４０からＶCHG がロウレベルとなる充電過電流検出状態４３に遷移する。この状態が図１０に示す状態である。図１０において、（１）、即ち、ＶIDT ＜Ｖ９であると、ＶCHG がロウレベルになり、結果、充電スイッチ２９がオフになる。この充電過電流検出状態４３の状態で、ＶCC＜Ｖ４とさせると過放電電圧検出時間短縮テスト状態４４に遷移する。この際、ＶDCH はロウレベルになる。過放電電圧検出時間短縮テスト状態４４にすることによって過放電電圧検出時間（Ｔsp１）が短縮される。充電過電流状態は充電状態である。また過放電電圧検出状態は放電状態である。通常使用する上では放電状態と充電状態は同時には起こりえない。従ってテスト状態として過放電電圧検出時問短縮テスト状態を充電過電流状態と組み合わせても実使用上、問題が無い。また、図５に示すように、充電過電流検出状態４３において、ＶIDT ＞Ｖ９となると、充電過電流検出状態４３から非検出監視状態４０に遷移する。ここで、Ｔsp９は充電過電流検出時間であり、Ｖ９は充電過電流検出電圧である。

ＶIDT ＞Ｖ６でかつ短絡電流スパイク回避時間（Ｔsp４）以上経過すると、非検出監視状態４０からＶDCH がロウレベルとなる短絡電流検出状態４５に遷移する。この状態が図９に示す状態である。図９において、（１）、即ち、ＴＳＰ４を経過する時間、ＶIDT ＞Ｖ６であると、ＶDCH がロウレベルになり、結果、放電スイッチ２８がオフになる。この短絡電流検出状態４５の状態で、ＶCC＞Ｖ１とさせると過充電電圧検出時間短縮テスト状態４６に遷移する。この際、ＶCHG はロウレベルになる。過充電電圧検出時間短縮テスト状態４６にすることによって過充電電圧検出時間（Ｔsp３）が短縮される。短絡電流状態は放電状態である。また過充電電圧検出状態は充電状態である。通常使用する上では放電状態と充電状態は同時には起こりえない。従ってテスト状態として過充電電圧検出時間短縮テスト状態を短絡電流状態と組み合わせても実使用上、問題が無い。また、図５に示すように、短絡電流検出状態４５において、ＶIDT ＜Ｖ６となると、短絡電流検出状態４５から非検出監視状態４０に遷移する。

図５において、四角で囲まれた状態が監視状態であり、細長い楕円で囲まれた状態がテスト状態である。また、実線矢印が監視状態遷移方向を示し、破線矢印がテスト状態遷移方向を示すものである。

このように状態遷移概念図に示す通り, 実使用では相互に相反し、同時に存在し得ない監視状態の組み合わせによってテスト状態への切り替えを行うことができる。

つぎに、過充電電圧検出時間短縮モード実現機構について説明する。過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を実現するカウンタ５５は図１１に示すような機能構成になっている。カウンタ５５は、発振器５４の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタ６０ａを直列に接続してなる第１のカウンタ６０を有している。

この第１のカウンタ６０には第１の差動増幅器６１の出力信号が入力される。第１の差動増幅器６１は入力端子に入力されるＩＤＴ信号と短絡電流検出電圧Ｖ６を入力し、その出力信号を第１のカウンタ６０の各ハイリセットカウンタ６０ａに出力する。第１のカウンタ６０の末端のハイリセットカウンタ６０ａには短絡電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路６２が接続されている。

一方、カウンタ５５は発振器５４の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタ６３ａを直列に接続してなる第２のカウンタ６３を有している。第２のカウンタ６３の末端のハイリセットカウンタ６３ａの信号は第１のＡＮＤゲート６４の入力側に入力される。この第１のＡＮＤゲート６４は第１のキャリービット検出回路６２の出力信号である短絡電流検出信号を反転状態で入力側に入力するようになっている。

また、第１のＡＮＤゲート６４に並列状態で第２のＡＮＤゲート６５が配置されている。この第２のＡＮＤゲート６５の入力側には発振器５４の出力信号と第１のキャリービット検出回路６２の出力信号である短絡電流検出信号が入力される。

第１のＡＮＤゲート６４及び第２のＡＮＤゲート６５の出力信号はＮＯＲゲート６６の入力側に入力される。ＮＯＲゲート６６の出力信号は複数のハイリセットカウンタ６７ａを直列に接続した第３のカウンタ６７に入力されるようになっている。

他方、第２のカウンタ６３及び第３のカウンタ６７には第２の差動増幅器６８の出力信号が入力される。第２の差動増幅器６８は、第１電源電圧ＶＣＣと上限電圧検出回路５２の出力信号である充電停止電圧Ｖ１を入力し、第２のカウンタ６３の各ハイリセットカウンタ６３ａ及び第３のカウンタ６７の各記ハイリセットカウンタ６７ａにそれぞれ出力信号を出力する。第３のカウンタ６７の末尾のハイリセットカウンタ６７ａには過充電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路６９が接続されている。

このような構成において、（ａ）短絡電流スパイク回避時間Ｔsp４を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＞前記短絡電流検出電圧Ｖ６なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して短絡電流検出状態に遷移させ、
（ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＞充電停止電圧Ｖ１となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することによって、過充電電圧検出時間（Ｔsp３）が短縮された、過充電電圧検出時間短縮モード（テストモード）が実現する。

即ち、図１１において、（ａ）ＶIDT ＞Ｖ６でロウ出力となり第１のカウンタ６０のカウントが開始し、（ｂ）前記（ａ）の成立と短絡電流スパイク回避時間Ｔsp４経過によって第１のキャリービット検出回路６２から短絡電流検出信号が出力される。また、（ｃ）ＶＣＣ＞Ｖ１で第２の差動増幅器６８はロウ出力となり、第２のカウンタ６３はカウントを開始する。この結果、ＮＯＲゲート６６には入力信号が入るようになり、（ｄ）短絡電流検出信号ハイ時に前半部のカウンタ（第２のカウンタ６３）を飛ばして後半部の第３のカウンタ６７からカウントするため、過充電電圧検出時間が短縮される。

図１２は過充電電圧検出時間短縮モード実現機構におけるテスト状態の一設定例を示すタイミングチャートである。図１２に示す過充電電圧検出時間短縮状態は以下の操作によって行われる。

図１２にテスト端子Ｔを使用しないで過充電電圧検出時間短縮状態へ遷移させる実施例を示す。まず短絡電流検出状態の検出条件である（図６のIDT 端子電圧（ＶIDT ）＞V６（０．９Ｖ）かつ短絡電流スパイク回避時間Ｔsp４（２０ｍｓ以上）をＶbidt端子１３より入力して短絡電流検出状態４５へ遷移させる。この状態で過充電電圧検出条件である（図６のＶＣＣ端子電圧（Ｖcc ）＞Ｖ１（４．２８Ｖ）を、図６のＶbvcc端子１２より入力すると、過充電電圧検出時間Ｔsp３が短縮されるテスト状態となる。この例によれば、Ｔ端子を使用するテストに比較して、過充電電圧スパイク回避時間（Ｔsp３）は１／４２０と短縮される。

つぎに、過放電電圧検出時間短縮モード実現機構について、図１３を参照して説明する。このカウンタ５５は図１１で説明した構成と同じであるが、比較する電圧が異なる。

カウンタ５５は、発振器５４の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタ６０ａを直列に接続してなる第１のカウンタ６０を有している。

この第１のカウンタ６０には第１の差動増幅器６１の出力信号が入力される。第１の差動増幅器６１は入力端子に入力されるＩＤＴ信号と充電過電流検出電圧Ｖ９を入力し、その出力信号を第１のカウンタ６０の各ハイリセットカウンタ６０ａに出力する。第１のカウンタ６０の末端のハイリセットカウンタ６０ａには充電過電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路６２が接続されている。

一方、カウンタ５５は発振器５４の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタ６３ａを直列に接続してなる第２のカウンタ６３を有している。第２のカウンタ６３の末端のハイリセットカウンタ６３ａの信号は第１のＡＮＤゲート６４の入力側に入力される。この第１のＡＮＤゲート６４は第１のキャリービット検出回路６２の出力信号である充電過電流検出信号を反転状態で入力側に入力するようになっている。

また、第１のＡＮＤゲート６４に並列状態で第２のＡＮＤゲート６５が配置されている。この第２のＡＮＤゲート６５の入力側には発振器５４の出力信号と第１のキャリービット検出回路６２の出力信号である充電過電流検出信号が入力される。

第１のＡＮＤゲート６４及び第２のＡＮＤゲート６５の出力信号はＮＯＲゲート６６の入力側に入力される。ＮＯＲゲート６６の出力信号は複数のハイリセットカウンタ６７ａを直列に接続した第３のカウンタ６７に入力されるようになっている。

他方、第２のカウンタ６３及び第３のカウンタ６７には第２の差動増幅器６８の出力信号が入力される。第２の差動増幅器６８は、第１電源電圧ＶＣＣと下限電圧検出回路５１の出力信号である放電停止電圧Ｖ４を入力し、第２のカウンタ６３の各ハイリセットカウンタ６３ａ及び第３のカウンタ６７の各記ハイリセットカウンタ６７ａにそれぞれ出力信号を出力する。第３のカウンタ６７の末尾のハイリセットカウンタ６７ａには過放電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路６９が接続されている。

このような構成において、（ａ）充電過電流検出時間Ｔsp９を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＜前記充電過電流検出電圧Ｖ９なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して充電過電流検出状態に遷移させ、
（ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＜放電停止電圧Ｖ４となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することによって、過放電電圧検出時間（Ｔsp１）が短縮された、過放電電圧検出時間短縮モード（テストモード）が実現する。

即ち、図１３において、（ａ）ＶIDT ＜Ｖ９となった時点で第１のカウンタ６０のカウントが開始し、（ｂ）前記（ａ）の成立と充電過電流検出時間Ｔsp９経過によって第１のキャリービット検出回路６２から充電過電流検出信号が出力される。また、（ｃ）ＶＣＣ＜Ｖ４で第２の差動増幅器６８はロウ出力となり、第２のカウンタ６３はカウントを開始する。この結果、ＮＯＲゲート６６には入力信号が入るようになり、（ｄ）充電過電流検出信号ハイ時に前半部のカウンタ（第２のカウンタ６３）を飛ばして後半部の第３のカウンタ６７からカウントするため、過放電電圧検出時間が短縮される。

図１４は過放電電圧検出時間短縮モード実現機構におけるテスト状態の一設定例を示すタイミングチャートである。図１４に示す過放電電圧検出時間短縮状態は以下の操作によって行われる。

図１４にテスト端子Ｔを使用しないで過放電電圧検出時間短縮状態へ遷移させる実施例を示す。まず充電過電流検出状態４３の検出条件である［ＶIDT ≦Ｖ９（−０．１２Ｖ）かつ充電過電流検出時間（Ｔsp９：８ｍｓ）以上］をＶbidt端子１３より入力して充電過電流検出状態４３へ遷移させる。この状態で過放電電圧検出条件である［Ｖvcc ＜Ｖ４（２．３Ｖ）を図６のＶbvcc端子１２より入力すると過放電電圧検出時問(Tsp1)が短縮されるテスト状態となる。Ｔ端子を使用するテストに比較して、過放電電圧スパイク回避時間（Ｔsp１）は１／３２と短縮される。

本実施例１によれば、以下の効果を有する。

（１）監視ＩＣ５において、外部電極端子３３としてのＴ端子が不要になることで半導体チップ３５の小型化合が可能になる。また、半導体チップ３５の小型化とパッケージ３２の周縁側に配置する外部電極端子３３も一つ減ることになり、パッケージの小型化、即ち、半導体装置（監視ＩＣ）の小型化が可能になる。これにより監視ＩＣ５を組み込む電池監視装置３の小型化も達成できる。

（２）監視ＩＣ５において、Ｔ端子をなくしても、実装基板４にテスト時に使用するＶbidt端子１３及びＶbvcc端子１２を設け、かつ監視ＩＣ５のカウンタ５５も、過充電電圧検出時間短縮モード実現機構及び過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成する構造とすることから、過充電電圧検出時間（Ｔsp３）及び過放電電圧検出時間（Ｔsp１）をそれぞれ短縮でき、テスト時間の短縮が可能になる。

（３）上記（２）より、監視回路付きリチウムイオン二次電池１のテスト時間も短縮できる。即ち、Ｔ端子を使用しない本実施例１の場合、Ｔ端子を使用するテストに比較して、過放電電圧スパイク回避時間（Ｔsp１）は１／３２と短縮でき、過充電電圧スパイク回避時間（Ｔsp３）は１／４２０と短縮できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の実施例１である監視回路を有するリチウムイオン二次電池を示す回路図である。 本実施例１の電池監視装置を取り付けたリチウムイオン二次電池を示す斜視図である。 本実施例１の電池監視装置における監視ＩＣを示す図である。 前記監視ＩＣの機能構成を示すブロック図である。 本実施例１の電池監視における状態遷移を示す概念図である。 本実施例１の電池監視装置の基板実装状態でのテスト状態設定概念図である。 本実施例１の監視回路付きリチウムイオン二次電池における過充電電圧検出状態を示す回路図である。 本実施例１の監視回路付きリチウムイオン二次電池における過放電電圧検出状態を示す回路図である。 本実施例１の監視回路付きリチウムイオン二次電池における放電電流検出状態（短絡）を示す回路図である。 本実施例１の監視回路付きリチウムイオン二次電池における充電過電流検出状態を示す回路図である。 本実施例１の電池監視装置の監視ＩＣにおける過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を示すブロック図である。 前記過充電電圧検出時間短縮モード実現機構におけるテスト状態の一設定例を示すタイミングチャートである。 本実施例１の電池監視装置の監視ＩＣにおける過放電電圧検出時間短縮モード実現機構を示すブロック図である。 前記過放電電圧検出時間短縮モード実現機構におけるテスト状態の一設定例を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置を取り付けたリチウムイオン二次電池を示す斜視図である。 従来の監視回路を有するリチウムイオン二次電池を示す回路図である。 従来の電池監視装置を構成する監視ＩＣを示す図である。 従来の電池監視装置を構成する監視ＩＣの機能構成を示すブロック図である。 従来の電池監視装置の電池電圧を行う基本動作を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置における過充電状態［１］を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置における過充電状態［２］を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置における通常状態を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置における過放電状態、過放電充電禁止状態を示すタイミングチャートである。 従来の電池監視装置における充電過電流検出状態を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…監視回路付きリチウムイオン二次電池、２…リチウムイオン二次電池、３…電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）、４…実装基板、５…監視ＩＣ、６…制御ＩＣ、７…第１電源端子（Ｖｃｃ）、８…第２電源端子（Ｇｎｄ）、９…接続コード、１０…第２電源端子（ＧＮＤ）、１１…接続コード、１２…Ｖbvcc端子、１３…Ｖbidt端子、１４…第１電源端子（Ｖｃｃ）、１７…外部電源、１８…スイッチ（ＳＷ）、２０…プラス端子、２１…マイナス端子、２２…負荷、２３，２４…外部端子、２７…ヒューズ、２８…放電スイッチ、２９…充電スイッチ、３２…封止体（パッケージ）、３３…外部電極端子、３４…タブ、３５…半導体チップ、３６…ワイヤ、４０…非検出監視状態、４１…過放電電圧検出状態、４２…過充電電圧検出状態、４３…充電過電流検出状態、４４…過放電電圧検出時間短縮テスト状態、４５…短絡電流検出状態、４６…過充電電圧検出時間短縮テスト状態、５０…基準電圧発生回路、５１…下限電圧検出回路、５２…上限電圧検出回路、５３…制御回路、５４…発振器、５５…カウンタ、５６…放電電流検出回路、５７…充電器電圧検出回路、５８…駆動回路、６０…第１のカウンタ、６０ａ…ハイリセットカウンタ、６１…第１の差動増幅器、６２…第１のキャリービット検出回路、６３…第２のカウンタ、６３ａ…ハイリセットカウンタ、６４…第１のＡＮＤゲート、６５…第２のＡＮＤゲート、６６…ＮＯＲゲート、６７…第３のカウンタ、６７ａ…ハイリセットカウンタ、６８…第２の差動増幅器、６９…第２のキャリービット検出回路、７０…リチウムイオン二次電池、７１…電池監視装置（リチウムイオン二次電池監視装置）、７２…実装基板、７３…監視ＩＣ、７４…制御ＩＣ、７５…第１電源端子（Ｖｃｃ）、７６…第２電源端子（Ｇｎｄ）、７７…接続コード、７８…第２電源端子（ＧＮＤ）、７９…接続コード、８０…監視回路付きリチウムイオン二次電池、８１…プラス端子、８２…マイナス端子、８３…負荷、８４，８５…外部端子、８６…ヒューズ、８７…放電スイッチ、８８…充電スイッチ、９１…封止体（パッケージ）、９２…外部電極端子、９３…タブ、９４…半導体チップ、９５…ワイヤ

Claims (5)

1. リチウムイオン二次電池監視装置に組み込まれる監視ＩＣであって、
   前記リチウムイオン二次電池監視装置の放電スイッチに接続される放電端子と、
   前記リチウムイオン二次電池監視装置の充電スイッチに接続される充電端子と、
   リチウムイオン二次電池の第２電源端子に充電スイッチ、放電スイッチを介して接続される入力端子と、
   前記リチウムイオン二次電池の第１電源端子に接続される第１電源端子と、
   前記リチウムイオン二次電池の第２電源端子に接続される第２電源端子と、
   基準電圧発生回路と、
   前記基準電圧発生回路及び前記入力端子から信号を受け取る放電電流検出回路と、
   前記基準電圧発生回路から信号を受け取る下限電圧検出回路と、
   前記基準電圧発生回路から信号を受け取る上限電圧検出回路と、
   発振器及びこの発振器に接続されるカウンタと、
   前記第１電源端子及び前記入力端子から信号を受け取る充電器電圧検出回路と、
   前記下限電圧検出回路、前記上限電圧検出回路、前記放電電流検出回路、前記充電器電圧検出回路及び前記カウンタから信号を受け取り、前記発振器に信号を送る制御回路と、
   前記制御回路から信号を受け取り、前記充電端子または前記放電端子に信号を送る駆動回路とを有することを特徴とする監視ＩＣ。
2. 絶縁性樹脂からなる封止体と、
   前記封止体に封止され、一部を前記封止体から露出させる導体からなる支持板と、
   前記支持板の側面に内端を臨ませ一部を前記封止体の外に露出させる導体からなる４個の外部電極端子と、
   前記支持体の上面に固定され、前記封止体内に位置する半導体チップと、
   前記半導体チップの電極と前記外部電極端子を電気的に接続し、かつ前記封止体内に位置する接続手段とを有し、
   前記支持板が前記第１電源端子となり、
   前記４個の外部電極端子が前記充電端子，前記放電端子、前記入力端子及び前記第２電源端子となることを特徴とする請求項１に記載の監視ＩＣ。
3. リチウムイオン二次電池に並列に接続される放電スイッチ及び充電スイッチと、前記スイッチを制御する監視ＩＣを有する電池監視装置であって、
   前記監視ＩＣは、
   前記リチウムイオン二次電池監視装置の前記放電スイッチに接続される放電端子と、
   前記リチウムイオン二次電池監視装置の前記充電スイッチに接続される充電端子と、
   リチウムイオン二次電池の第２電源端子に充電スイッチ、放電スイッチを介して接続される入力端子と、
   前記リチウムイオン二次電池の第１電源端子に接続される第１電源端子と、
   前記リチウムイオン二次電池の第２電源端子に接続される第２電源端子と、
   基準電圧発生回路と、
   前記基準電圧発生回路及び前記入力端子から信号を受け取る放電電流検出回路と、
   前記基準電圧発生回路から信号を受け取る下限電圧検出回路と、
   前記基準電圧発生回路から信号を受け取る上限電圧検出回路と、
   発振器及びこの発振器に接続されるカウンタと、
   前記第１電源端子及び前記入力端子から信号を受け取る充電器電圧検出回路と、
   前記下限電圧検出回路、前記上限電圧検出回路、前記放電電流検出回路、前記充電器電圧検出回路及び前記カウンタから信号を受け取り、前記発振器に信号を送る制御回路と、
   前記制御回路から信号を受け取り、前記充電端子または前記放電端子に信号を送る駆動回路とを有し、
   前記放電スイッチは前記監視ＩＣの前記放電端子と前記リチウムイオン二次電池の前記第２電源端子間に接続され、
   前記充電スイッチは前記監視ＩＣの前記充電端子と前記リチウムイオン二次電池の前記第２電源端子間に接続され、
   前記監視ＩＣの前記第１電源端子に接続される、基板テスト及び電池パック完成後のテストを行う際に状態設定用として設けられた外部電源端子であるＶbvcc端子と、
   前記監視ＩＣの前記入力端子に接続され、かつ前記第１電源端子との間に直列にスイッチを接続してなる、基板テスト及び電池パック完成後のテストを行う際に状態設定用として設けられた外部入力端子であるＶbidt端子とを有することを特徴とする電池監視装置。
4. 前記カウンタは、
   前記発振器の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第１のカウンタと、
   前記第１のカウンタに接続され、短絡電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路と、
   前記入力端子に入力されるＩＤＴ信号と短絡電流検知電圧Ｖ６を入力し、前記第１のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに信号を出力する第１の差動増幅器と、
   前記発振器の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第２のカウンタと、
   前記第２のカウンタの出力信号を入力するとともに、前記短絡電流検出信号の反転信号を入力する第１のＡＮＤゲートと、
   前記発振器の出力信号と前記短絡電流検出信号を入力する第２のＡＮＤゲートと、
   前記第１のＡＮＤゲートの出力信号及び前記第２のＡＮＤゲートの出力信号を入力するＮＯＲゲートと、
   前記ＮＯＲゲートの出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第３のカウンタと、
   前記第３のカウンタの出力信号を入力し、過充電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路と、
   前記第１電源電圧ＶＣＣと前記上限電圧検出回路の出力信号である充電停止電圧Ｖ１を入力し、前記第２のカウンタの前記各ハイリセットカウンタ及び前記第３のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに出力する第２の差動増幅器とによって、過充電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成し、
   （ａ）短絡電流スパイク回避時間Ｔsp４を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＞前記短絡電流検知電圧Ｖ６なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して短絡電流検出状態に遷移させ、
   （ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＞充電停止電圧Ｖ１となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することにより、過充電電圧(V1)を検出する時間（Ｔsp３）を短縮させた状態である過充電電圧検出時間短縮テスト状態に遷移させることを特徴とする請求項３に記載の電池監視装置。
5. 前記カウンタは、
   前記発振器の出力信号を入力信号とし、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第１のカウンタと、
   前記第１のカウンタに接続され、充電過電流検出信号を出力する第１のキャリービット検出回路と、
   前記入力端子に入力されるＩＤＴ信号と充電過電流検出電圧Ｖ９を入力し、前記第１のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに信号を出力する第１の差動増幅器と、
   前記発振器の出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第２のカウンタと、
   前記第２のカウンタの出力信号を入力するとともに、前記充電過電流検出信号の反転信号を入力する第１のＡＮＤゲートと、
   前記発振器の出力信号と前記充電過電流検出信号を入力する第２のＡＮＤゲートと、
   前記第１のＡＮＤゲートの出力信号及び前記第２のＡＮＤゲートの出力信号を入力するＮＯＲゲートと、
   前記ＮＯＲゲートの出力信号を入力し、複数のハイリセットカウンタを直列に接続してなる第３のカウンタと、
   前記第３のカウンタの出力信号を入力し、過放電電圧検出信号を出力する第２のキャリービット検出回路と、
   前記第１電源電圧ＶＣＣと前記下限電圧検出回路の出力信号である放電停止電圧Ｖ４を入力し、前記第２のカウンタの前記各ハイリセットカウンタ及び前記第３のカウンタの前記各ハイリセットカウンタに出力する第２の差動増幅器とによって、過放電電圧検出時間短縮モード実現機構を構成し、
   （ａ）充電過電流検出時間Ｔsp９を経過する時間、前記入力端子の端子電圧（ＶIDT ）が端子電圧（ＶIDT ）＜前記充電過電流検出電圧Ｖ９なる電圧を前記Ｖbidt端子に印加して充電過電流検出状態に遷移させ、
   （ｂ）前記ＶＣＣ端子電圧（Ｖbvcc）がＶbvcc＜放電停止電圧Ｖ４となる電圧を前記Ｖbvcc端子に印加することにより、過放電電圧(Ｖ４)を検出する時間（Ｔsp１）が短縮された状態である過放電電圧検出時間短縮テスト状態に遷移させることを特徴とする請求項３に記載の電池監視装置。

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