JP5801605B2

JP5801605B2 - 比較回路、半導体装置、電池監視システム、充電禁止方法、及び充電禁止プログラム

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Description

本発明は、比較回路、半導体装置、電池監視システム、充電禁止方法、及び充電禁止プログラム、特に電池セルの正極の電圧と負極の電圧とを比較する比較回路、半導体装置、電池監視システム、充電禁止方法、及び充電禁止プログラムに関するものである。

一般に、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ駆動等に用いられる大容量で高出力なバッテリーとして、充電可能な、複数の電池（電池セル）が直列に接続された組電池であるバッテリー（具体的一例としては、リチウムイオンバッテリー等が挙げられる）が用いられている。当該バッテリーを保護するための保護回路を備えた電池監視システムが知られている。

例えば、特許文献１には、充電可能な電池セルを複数個直列接続した組電池の充電において、異なる特性の電池セルを用いても全ての電池セルを満充電できる充電電流制御回路および組電池充電方法が記載されている。

このような電池監視システムでは、電池セルの電圧が極端に小さい場合は、回復できない（不可逆な）電池セルの劣化が生じる場合がある。例えば、リチウムイオン電池セルでは、電池電圧が０．６Ｖ以下になると、負極の塗布基材である銅箔の銅がイオン化して電荷液中に溶出し、電池セル内部のいたるところに析出するため、これにより、正極の機能が劣化したり、容器（鉄）が溶出して、孔が開いて電解液が漏れ出たりする問題が生じる。さらに、電解液が漏れだした場合、充電電流が電解液中を流れるため、電解液が付着したプリント基板が発熱、発煙、さらには発火するという問題が生じることがある。

当該問題に対応するために、充電禁止電圧が定められており、一般に、組電池に含まれる電池セルの１つでも、その電池電圧が当該充電禁止電圧以下となった場合は、充電を禁止する等の所定の処置が行われている。

そのため、電池監視システムの保護回路は、電池セルの電池電圧が充電禁止電圧以下と成ったか否かを検出するための電圧検出回路を備えて構成されている。従来の電圧検出回路の具体的一例を図１３に示す。なお、このような電圧検出回路２０００は、直列に接続された複数の電池セル毎に、それぞれ設けられている（図２参照）。図１３に示すように、従来の電圧検出回路２０００は、各電池セルの電池電圧（高電位側の電圧と低電位側の電圧との差）を抵抗で分圧した電圧を基準電圧発生回路で生成された基準電圧と比較して、比較結果を出力する比較回路（コンパレータ回路）で構成されている。

特開平１１−１５５２４１号公報

しかしながら、上述の技術では、電池セルの電池電圧が低い場合に、電池電圧を検出できないという問題が生じる。

図１３に示した電圧検出回路２０００を構成する基準電圧発生回路やコンパレータ回路は、一般的にはＣＭＯＳ−ＩＣ（相補型ＭＯＳ集積回路）により構成されているため、ＭＯＳトランジスタの閾値Ｖｔにより、最低動作電源電圧が制約される。当該基準電圧発生回路や当該コンパレータ回路の電源は、各電池セルから供給されるため、当該電池セルの電池電圧が例えば１Ｖ以下のような非常に低い電圧になると、基準電圧発生回路やコンパレータ回路の電源電圧が１Ｖ以下になってしまう。

上述した充電禁止電圧は、電池セルにより異なるが、一般的には、０．７Ｖ程度のものが用いられており、また、昨今の電池セルでは、０．１Ｖ〜０．２Ｖ程度とすることが望まれている。

しかしながら、電圧検出回路２０００では、電池セルの電池電圧が最低動作電源電圧よりも低いと、基準電圧発生回路やコンパレータ回路が動作しない場合がある。従って、電圧検出回路２０００では、最低動作電源電圧の制約を受けて最低動作電源電圧を越える電池電圧しか検出できず、電池セルの電池電圧が１Ｖ以下のような非常に低い電圧の場合は検出することができないため、充電禁止電圧を検出できないという問題が生じる。

特に、急激に電池セルの電池電圧が減少した場合、低くなった電池電圧を検出することができないため、充電を禁止できずに、充電禁止電圧以下の電池セルを充電してしまうことにより、上述のような問題が生じてしまう。

本発明は、上述した問題を解決するために提案されたものであり、電池セルの電池電圧が低い場合でも、電池セルの電池電圧を検出することができる、比較回路、半導体装置、電池監視システム、充電禁止方法、及び充電禁止プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の比較回路は、電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、前記スイッチング素子の前記制御端子と前記固定電位供給源との間に設けられた第１定電流源と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間に設けられた第２定電流源と、を備え、前記出力信号線は、前記スイッチング素子と前記第２定電流源との間の電位を出力する。

本発明の半導体装置は、本発明の比較回路と、前記比較回路の前記出力信号線から出力された電位が、前記固定電位供給源の電位である場合は、前記電池セルの充電を禁止する処理を行う処理回路と、を備える。

本発明の電池監視システムは、直列に接続された複数の電池セルと、前記電池セルの高電位側の電圧と低電位側との電圧とを比較する本発明の比較回路を備えた、本発明の半導体装置と、前記複数の電池セルを充電させる充電回路と、を備える。

本発明の充電禁止方法は、電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する電位取得工程と、前記電位取得工程で取得した電位が前記固定電位供給源のレベルであるか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において、前記固定電位供給源のレベルであると判断した場合は、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定工程と、を備える。

本発明に記載の充電禁止プログラムは、電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する電位取得ステップと、前記電位取得ステップで取得した電位が前記固定電位供給源のレベルであるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて、前記固定電位供給源のレベルであると判断した場合は、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定ステップと、を備えた処理をコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、電池セルの電池電圧が低い場合でも、電池セルの電池電圧を検出することができる、という効果を奏する。

第１の実施の形態に係る電池監視システムの概略構成の一例を示す回路図である。第１の実施の形態に係る電圧検出回路と電池セル群との関係の一例を示す概略構成図である。第１の実施の形態に係る電圧検出回路の概略構成の一例の回路図である。第１の実施の形態に係る充電禁止判定動作の流れの一例を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る電圧検出回路の概略構成の一例の回路図である。第３の実施の形態に係る充電禁止判定動作を説明するための電池監視システムの半導体回路における電圧検出回路の模式図である。図６で示した電圧検出回路において、電池セル群の各電池セルの電圧が理想値（充電が完了している電圧値：３．６Ｖ）である場合を説明するための模式図である。図６で示した電圧検出回路において、電池セル群の各電池セルの電圧が大幅に低下した場合（０．６Ｖ）を説明するための模式図である。図６で示した電圧検出回路において、電池セル群の各電池セルの電圧が図８に示した場合よりも低下した場合（０．４Ｖ）を説明するための模式図である。図６で示した電圧検出回路において、電池セル群の各電池セルの電圧が図９に示した場合よりも低下した場合（０．２Ｖ）を説明するための模式図である。第３の実施の形態に係る電池セル群の充電を禁止する充電禁止判定動作の流れの一例を示すフローチャートである。第１の実施の形態に係る電圧検出回路の概略構成のその他の一例の回路図である。従来の電圧検出回路の概略構成の一例を示す回路図である。

［第１の実施の形態］

まず、以下、図面を参照して第１の実施の形態の比較回路及び当該比較回路を備えた半導体装置を備える電池監視システムについて詳細に説明する。

まず、本実施の形態の電池監視システムの構成について説明する。本実施の形態の電池監視システムの概略構成の一例を図１に示す。図１に示した本実施の形態の電池監視システム１０は、複数の電池セルを含む電池セル群１２（図１では、具体的一例として、三個の電池セルを備えた電池セル群１２を示している）と、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧を検出する電圧検出回路２０を備えた半導体回路１４と、電池セル群１２を充電するための充電回路１６と、を備えて構成されている。

充電回路１６は、電池セル群１２を充電する機能を有しており、例えば、最上位（最も高電圧側）の電池セルの正極（高電位）側と最下位（最も低電位側）の電池セルの負極（低電位）側とに所定の電圧を印加することにより充電を行う機能を有している。

半導体回路１４は、電圧検出回路２０と、処理回路２２と、を備えて構成されており、電池セル群１２の各電池セルの高電圧側と、低電圧側とが、端子（パッド）２３を介して接続されている（図２参照）。

本実施の形態では、電圧検出回路２０は、電池セル毎に設けられており、すなわち、電池セル群１２の電池セルの数だけ、設けられている。本実施の形態の電圧検出回路２０と電池セル群１２との関係を図２に示す。電圧検出回路２０は、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧とを比較する比較回路であり、具体的には、正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差（電池セルの電池電圧）が所定の電圧（充電禁止電圧）以下の場合に、所定の電位（本実施の形態ではＧＮＤレベル）を出力ＯＵＴとして出力する機能を有するものである。なお、本実施の形態の半導体回路１４では、全ての電圧検出回路２０は同一の構成としている。

処理回路２２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリから構成されており、各電圧検出回路２０から出力された出力ＯＵＴが所定の電位であるか否かにより、予め定められた処理（例えば、充電回路１６に電池セル群１２の充電を禁止する指示を出力する等）の処理を行う機能を有するものである（詳細後述）。

次に、本実施の形態の電圧検出回路２０について詳細に説明する。図３に、本実施の形態の電圧検出回路２０の概略構成の一例の回路図を示す。

本実施の形態の電圧検出回路２０は、スイッチング素子として機能するＰＭＯＳトランジスタＭ１と、ダイオードＤ１と、定電流源Ｉ１と、定電流源Ｉ２と、を備えて構成されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ２との間の電位を出力ＯＵＴとして取り出すための出力信号線２１を備えている。

ダイオードＤ１は、アノード端子が電池セルの負極（低電位）側に接続されており、カソード端子が定電流源Ｉ１に接続されている。本実施の形態のダイオードＤ１は、電池セルの負極（低電位）側からＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子に印加される電圧を調整する機能を有している（詳細後述）。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、ソース端子が電池セルの正極側に端子（パッド）２３を介して接続されており、ドレイン端子が定電流源Ｉ２に接続されている。また、ゲート端子がダイオードＤ１と定電流源Ｉ１との間に接続されている。

定電流源Ｉ１は、一端がダイオードＤ１に接続されており、他端が固定電位供給源（本実施の形態ではＧＮＤレベル）に接続されている。また、定電流源Ｉ２は、一端がＰＭＯＳトランジスタＭ１に接続されており、他端が固定電位供給源（本実施の形態ではＧＮＤレベル以下、ＧＮＤレベルと称する）に接続されている。

また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ２との間に出力信号ＯＵＴを出力するための出力信号線２１が接続されている。

次に本実施の形態の電圧検出回路２０の電圧検出動作について説明する。

まず、電池セルの電池電圧が高い場合について説明する。電池セルの電圧が高く、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差が大きく、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧がＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔを越える場合は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、オン状態になり、定電流源Ｉ２に電流が供給される。これにより、出力信号線２１を介して出力される出力ＯＵＴは、電池セルの正極（高電位）側の電圧レベルとなる。

一方、電池セルの電池電圧が低い場合について説明する。電池セルの電圧が低く、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差が小さく、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧がＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔ以下の場合は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、オフ状態になり、定電流源Ｉ２に電流が供給されなくなる。これにより、出力信号線２１を介して出力される出力ＯＵＴは、ＧＮＤレベルとなる。

ここで、本実施の形態では、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差により、出力ＯＵＴが電池セルの正極（高電位）側の電圧レベルからＧＮＤレベルに変化する閾値を、ダイオードＤ１によって、電池セルの負極（低電位）側からＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子に印加される電圧を調整してやることにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔよりも小さい電圧値に設定することができる。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子には、電池セルの負極（低電位）側から印加される電圧からダイオードＤ１のアノード−カソード間電圧を差し引いた電圧が印加される。そのため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧は、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差にダイオードＤ１のアノード−カソード間電圧が加算された電圧値となる。

すなわち、本実施の形態の電圧検出回路２０では、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧ＶｔからダイオードＤ１のアノード−カソード間電圧を差し引いた電圧となる。一般的に、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ、ダイオードＤ１の順方向電圧＝０．７Ｖであるため、出力信号ＯＵＴのレベルが変化する閾値電圧は、０．８−０．７＝０．１Ｖとなり、低い電圧に設定することができる。

従って、本実施の形態の電圧検出回路２０では、電池セルの電圧を０．１Ｖまで検出することができる。

次に、本実施の形態の半導体回路１４における電池セルの充電禁止判定動作について説明する。本実施の形態の半導体回路１４では、処理回路２２のＣＰＵによりメモリに記憶されているプログラムが実行されることにより、充電禁止判定動作が行われる。図４に、本実施の形態の充電禁止判定動作の流れの一例のフローチャートを示す。

ステップ１００では、電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出する。ここでは、いずれか１つの電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出する。次のステップ１０２では、検出した出力ＯＵＴをメモリ等に記憶する。

次のステップ１０４では、全部の電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出したか否かを判断する。まだ検出していない電圧検出回路２０がある場合、例えば、図１、２に示した半導体回路１４では、３つの電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出していない場合は、否定されてステップ１００に戻り、出力ＯＵＴを検出し、記憶する処理を繰り返す。一方、全ての電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出した場合は、肯定されてステップ１０６へ進む。

ステップ１０６では、記憶している出力ＯＵＴに、ＧＮＤレベルを示すものが有るか否かを判定する。無い場合は、全ての電池セルが充電禁止電圧以上であるため、本処理を終了する。一方、１つでも、ＧＮＤレベルを示すものが有る場合は、ステップ１０８へ進み、所定の処置を行った後、本処理を終了する。所定の処置とは、例えば、充電回路１６に充電を禁止させるための禁止信号を出力したり、電池監視システム１０の外部に、電池セルの電圧が充電禁止電圧以下になった旨を報知する等の処置であり、上述した銅イオンの析出や電解液漏れ等の問題が発生しないように、充電禁止電圧以下となった電池セルを充電してしまうことを防止するための処置である。

以上説明したように、本実施の形態の電池監視システム１０の半導体回路１４における電圧検出回路２０は、スイッチング素子として機能するＰＭＯＳトランジスタＭ１と、ダイオードＤ１と、定電流源Ｉ１と、定電流源Ｉ２と、を備えて構成されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ２との間の電位を出力ＯＵＴとして取り出すための出力信号線２１を備えている。ダイオードＤ１は、アノード端子が電池セルの負極（低電位）側に接続され、カソード端子が定電流源Ｉ１に接続されており、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、ソース端子が電池セルの正極側に端子（パッド）２３を介して接続され、ドレイン端子が定電流源Ｉ２に接続され、かつ、ゲート端子がダイオードＤ１と定電流源Ｉ１との間に接続されている。

電池セルの電圧が高く、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧がＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔを越える場合は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、オン状態になり、出力ＯＵＴは、電池セルの正極（高電位）側の電圧レベルとなる。一方、電池セルの電池電圧が低く、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧がＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔ以下の場合は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、オフ状態になり、出力ＯＵＴは、ＧＮＤレベルとなる。

この際、本実施の形態では、ダイオードＤ１のアノード−カソード間（順方向）電圧により、電池セルの負極（低電位）側からＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子に印加される電圧を引き下げることができるため、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値をＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧ＶｔからダイオードＤ１のアノード−カソード間（順方向）電圧を差し引いた電圧とすることができる。

従って、電池セルの電池電圧が低い場合でも、電池セルの電池電圧を検出することができる。特に従来の電圧検出回路２０００（図１３参照）では、上述したように、電圧検出回路２０００を構成するＭＯＳトランジスタの閾値Ｖｔに依存して、検出可能な最低電圧を制限されていたが本実施の形態の電圧検出回路２０では、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値をＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔよりも小さい値に設定することができるため、より低い電池セルの電池電圧でも検出することができる。

また、本実施の形態では、半導体回路１４の処理回路２２により、電圧検出回路２０の出力ＯＵＴのレベルを検出し、ＧＮＤレベルか否かに基づいて、ＧＮＤレベルのものが有る場合は、当該出力ＯＵＴを検出した電圧検出回路２０が検出した電池セルの電池電圧は、充電禁止電圧以下と判定して、充電を禁止するための所定の処置を行う。

従って、充電禁止電圧以下の電池セルに充電をしてしまうことによって生じる銅イオンの析出や電解液漏れ等の問題の発生を防止することができる。

なお、電池セル群１２の最下位（低電位）側の電圧検出回路２０については、負極（低電位）側の電位レベルが０Ｖである場合等、ダイオードＤ１の順方向電圧による電圧調整の効果が得られず、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔに応じて、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のオン・オフが制御される場合があるが、上述した従来の電圧検出回路２０００よりも低い電圧を検出することができる。

［第２の実施の形態］

以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態の電圧検出回路について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の電圧検出回路２０と電圧検出回路の構成、動作が異なる他は、第１の実施の形態と略同様の構成、及び動作であるため、略同様の部分については、その旨を記載し、詳細な説明を省略する。

電池監視システム１０及び半導体回路１４は、電圧検出回路２０を本実施の形態音電圧検出回路と置き換える他は、第１の実施の形態と略同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

図５に本実施の形態の、電圧検出回路の概略構成の一例の回路図を示す。

本実施の形態の電圧検出回路３０は、スイッチング素子として機能するＰＭＯＳトランジスタＭ１と、ＰＭＯＳトランジスタＭ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流源Ｉ１と、定電流源Ｉ２と、を備えて構成されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ２との間の電位を出力ＯＵＴとして取り出すための出力信号線２１を備えている。

抵抗素子Ｒ１は、電池セルの正極（高電位）側と、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子との間に設けられている。本実施の形態の抵抗素子Ｒ１は、電池セルの正極（高電位）側からＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子に印加される電圧を調整する機能を有している（詳細後述）。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、ソース端子が抵抗素子Ｒ１を介して電池セルの正極（高電位）側に接続されており、ドレイン端子が定電流源Ｉ２に接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、ソース端子が電池セルの負極（低電位）側に接続されており、ドレイン端子が定電流源Ｉ１に接続されている。さらに、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート端子と、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲート端子とは、共に、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子に接続され、カレントミラー回路を構成している。なお、本実施の形態では、ＰＭＯＳトランジスタＭ１とＰＭＯＳトランジスタＭ２とは、同様の構成のＰＭＯＳトランジスタとしている。

次に本実施の形態の電圧検出回路３０の電圧検出動作について説明する。

ここで、本実施の形態では、電池セルの正極（高電位）側の電圧と負極（低電位）側の電圧との差により、出力ＯＵＴが電池セルの正極（高電位）側の電圧レベルからＧＮＤレベルに変化する閾値を、抵抗素子Ｒ１の電圧降下によって、電池セルの正極（高電位）側からＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子に印加される電圧を調整してやることにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔよりも小さい電圧値に設定することができる。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１とＰＭＯＳトランジスタＭ２とは、カレントミラー回路を構成しており、また、ゲート端子に印加される電圧は同一になる。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子には、電池セルの正極（高電位）側から印加される電圧から抵抗素子Ｒ１の電圧降下分を差し引いた電圧が印加される。

従って、本実施の形態の電圧検出回路３０では、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔにかかわらず、抵抗素子Ｒ１の電圧降下分の電圧となる。具体的には、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、定電流源Ｉ２の電流値Ｉ２とにより電圧降下分が定まる。

そのため、本実施の形態の電圧検出回路３０では、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と、定電流源Ｉ２の電流値Ｉ２とを調整することにより、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値を任意の値に設定することができ、低い電圧に設定することができる。

従って、本実施の形態の電圧検出回路３０では、電池セルの電圧をＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔにかかわらず、低い電圧（例えば、０．１Ｖ）まで検出することができる。

本実施の形態の半導体回路１４における電池セルの充電禁止判定動作は、第１の実施の形態と略同様であり、半導体回路１４の処理回路２２により、電圧検出回路３０の出力ＯＵＴのレベルを検出し、ＧＮＤレベルか否かに基づいて、ＧＮＤレベルのものが有る場合は、当該出力ＯＵＴを検出した電圧検出回路３０が検出した電池セルの電池電圧は、充電禁止電圧以下と判定して、充電を禁止するための所定の処置を行うものであるためここでは説明を省略する。

以上説明したように、本実施の形態の電池監視システム１０の半導体回路１４における電圧検出回路３０は、スイッチング素子として機能するＰＭＯＳトランジスタＭ１と、ＰＭＯＳトランジスタＭ２と、抵抗素子Ｒ１と、定電流源Ｉ１と、定電流源Ｉ２と、を備えて構成されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ２との間の電位を出力ＯＵＴとして取り出すための出力信号線２１を備えている。

抵抗素子Ｒ１は、電池セルの正極（高電位）側と、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子との間に設けられている。ＰＭＯＳトランジスタＭ１は、ソース端子が抵抗素子Ｒ１を介して電池セルの正極（高電位）側に接続されており、ドレイン端子が定電流源Ｉ２に接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、ソース端子が電池セルの負極（低電位）側に接続されており、ドレイン端子が定電流源Ｉ１に接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ１とＰＭＯＳトランジスタＭ２とは共に、ゲート端子がＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子に接続され、カレントミラー回路を構成している。

この際、本実施の形態では、カレントミラー回路を構成しており、また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のソース端子には、電池セルの正極（高電位）側から印加される電圧から抵抗素子Ｒ１の電圧降下分を差し引いた電圧が印加されるため、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値を、定電流源Ｉ２の電流値Ｉ２に応じた抵抗素子Ｒ１の電圧降下分の電圧値とすることができる。

従って、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と定電流源Ｉ２の電流値Ｉ２とを調整することにより、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値を任意の値に設定することができるため、電池セルの電池電圧が低い場合でも、電池セルの電池電圧を検出することができる。

すなわち、第１の実施の形態と同様に、出力ＯＵＴのレベルが変化する閾値をＰＭＯＳトランジスタＭ１の閾値電圧Ｖｔよりも小さい値に設定することができるため、より低い電池セルの電池電圧でも検出することができる。

また、第１の実施の形態と同様に、半導体回路１４の処理回路２２により、電池セルの電池電圧が充電禁止電圧以下の場合に、充電を禁止するための所定の処置を行うため、充電禁止電圧以下の電池セルに充電をしてしまうことによって生じる銅イオンの析出や電解液漏れ等の問題の発生を防止することができる。

［第３の実施の形態］

以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、電池セルの充電禁止判定動作のその他の例について説明する。本実施の形態では、電池セル群１２を搭載したシステム（例えば、車や電動自転車に搭載されたシステム等）が長期間使用されず、電池セル群１２の各電池セルが自然放電を起すことにより、電池セル群１２の電池セルの電圧が一斉に（同一電圧分）低下した場合に、電池セル群１２の電池セルの電池電圧が充電禁止電圧以下となったか否かを判定する充電禁止判定動作の具体的一例について説明する。

本実施の形態の充電禁止判定動作を説明するための電池監視システム１０の半導体回路１４における電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の模式的図面を図６〜１０に示す。なお、ここでは、電圧検出回路として第１の実施の形態の電圧検出回路２０を用いているが、第２の実施の形態の電圧検出回路３０としてもよいことは言うまでもない。また、ここでは、電池セル群１２が５個の電池セルを備えている場合を示している。

本実施の形態では、具体的一例として、電池セルの電圧値（充電が完了している状態の電圧値）＝３．６Ｖ、電圧検出回路２０（２０１〜２０５）のＰＭＯＳトランジスタＭ１（Ｍ１１〜Ｍ１５）の閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ、ダイオードＤ１（Ｄ１１〜Ｄ１５）の順方向電圧＝０．７Ｖとする。

まず、電池セル群１２の各電池セルの電圧値が理想的な値（充電が完了している状態の電圧値）である場合の電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の動作について図７の模式図を参照して説明する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子に印加される電位（ポイントＰ１の電位）は、０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のソース端子に印加される電位は電位１＝３．６Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート−ソース間電圧は、３．６Ｖ−０Ｖ＝３．６Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位１のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子に印加される電位（ポイントＰ２の電位）は、電位１からダイオードＤ１２の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ２＝３．６Ｖ−０．７Ｖ＝２．９Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子に印加される電位は電位２＝７．２Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート−ソース間電圧は、７．２Ｖ−２．９Ｖ＝４．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位２のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート端子に印加される電位（ポイントＰ３の電位）は、電位２からダイオードＤ１３の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ３＝７．２Ｖ−０．７Ｖ＝６．５Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子に印加される電位は電位３＝１０．８Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート−ソース間電圧は、１０．８Ｖ−６．５Ｖ＝４．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位３のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート端子に印加される電位（ポイントＰ４の電位）は、電位３からダイオードＤ１４の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ４＝１０．８Ｖ−０．７Ｖ＝１０．１Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子に印加される電位は電位４＝１４．４Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート−ソース間電圧は、１４．４Ｖ−１０．１Ｖ＝４．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位４のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート端子に印加される電位（ポイントＰ５の電位）は、電位４からダイオードＤ１５の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ５＝１４．４Ｖ−０．７Ｖ＝１３．７Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のソース端子に印加される電位は電位５＝１８．０Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート−ソース間電圧は、１８．０Ｖ−１３．７Ｖ＝４．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位５のレベルを出力する。

この場合、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０（２０１〜２０５）がないため、処理回路２２では、電池セル群１２の電池セルの電池電圧が充電禁止電圧を超えていると判定するため、充電禁止動作は行われない。

次に、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧が大幅に低下した場合について説明する。ここでは、各電池セルの電池電圧が全て０．６Ｖにまで低下した場合の電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の動作について図８の模式図を参照して説明する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子に印加されるポイントＰ１の電位は、０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のソース端子に印加される電位は電位１＝０．６Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート−ソース間電圧は、０．６Ｖ−０Ｖ＝０．６Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子に印加されるポイントＰ２の電位は、電位１からダイオードＤ１２の順方向電圧を差し引いた値となるため０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子に印加される電位は電位２＝１．２Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート−ソース間電圧は、１．２Ｖ−０Ｖ＝１．２Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位２のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート端子に印加されるポイントＰ３の電位は、電位２からダイオードＤ１３の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ３＝１．２Ｖ−０．７Ｖ＝０．５Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子に印加される電位は電位３＝１．８Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート−ソース間電圧は、１．８Ｖ−０．５Ｖ＝１．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位３のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート端子に印加されるポイントＰ４の電位は、電位３からダイオードＤ１４の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ４＝１．８Ｖ−０．７Ｖ＝１．１Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子に印加される電位は電位４＝２．４Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート−ソース間電圧は、２．４Ｖ−１．１Ｖ＝１．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位４のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート端子に印加されるポイントＰ５の電位は、電位４からダイオードＤ１５の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ５＝２．４Ｖ−０．７Ｖ＝１．７Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のソース端子に印加される電位は電位５＝３．０Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート−ソース間電圧は、３．０Ｖ−１．７Ｖ＝１．３Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位５のレベルを出力する。

この場合、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０（２０１〜２０５）がないため、処理回路２２では、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が１つ有ることを検出する。充電禁止電圧が０．６Ｖに設定されている場合は、このようにＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が１つ有る場合に、電池セル群１２の充電動作を禁止するよう判定することにより、充電を禁止することができる。

次に、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧がさらに低下した場合について説明する。ここでは、各電池セルの電池電圧が全て０．４Ｖにまで低下した場合の電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の動作について図９の模式図を参照して説明する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子に印加されるポイントＰ１の電位は、０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のソース端子に印加される電位は電位１＝０．４Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート−ソース間電圧は、０．４Ｖ−０Ｖ＝０．４Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子に印加されるポイントＰ２の電位は、電位１からダイオードＤ１２の順方向電圧を差し引いた値となるため０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子に印加される電位は電位２＝０．８Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート−ソース間電圧は、０．８Ｖ−０Ｖ＝０．８Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート端子に印加されるポイントＰ３の電位は、電位２からダイオードＤ１３の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ３＝０．８Ｖ−０．７Ｖ＝０．１Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子に印加される電位は電位３＝１．２Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート−ソース間電圧は、１．２Ｖ−０．１Ｖ＝１．１Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位３のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート端子に印加されるポイントＰ４の電位は、電位３からダイオードＤ１４の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ４＝１．２Ｖ−０．７Ｖ＝０．５Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子に印加される電位は電位４＝１．６Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート−ソース間電圧は、１．６Ｖ−０．５Ｖ＝１．１Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位４のレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート端子に印加されるポイントＰ５の電位は、電位４からダイオードＤ１５の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ５＝１．６Ｖ−０．７Ｖ＝０．９Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のソース端子に印加される電位は電位５＝２．０Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート−ソース間電圧は、２．０Ｖ−０．９Ｖ＝１．３Ｖとなる。閾値圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位５のレベルを出力する。

この場合、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０（２０１〜２０５）がないため、処理回路２２では、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が２つ有ることを検出する。充電禁止電圧が０．４Ｖに設定されている場合は、このようにＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が２つ有る場合に、電池セル群１２の充電動作を禁止するよう判定することにより、充電を禁止することができる。

また、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧がさらに低下した場合について説明する。ここでは、各電池セルの電池電圧が全て０．２Ｖにまで低下した場合の電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の動作について図１０の模式図を参照して説明する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子に印加されるポイントＰ１の電位は、０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のソース端子に印加される電位は電位１＝０．２Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート−ソース間電圧は、０．２Ｖ−０Ｖ＝０．２Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子に印加されるポイントＰ２の電位は、電位１からダイオードＤ１２の順方向電圧を差し引いた値となるため０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子に印加される電位は電位２＝０．４Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート−ソース間電圧は、０．４Ｖ−０Ｖ＝０．４Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート端子に印加されるポイントＰ３の電位は、電位２からダイオードＤ１３の順方向電圧を差し引いた値となるため０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子に印加される電位は電位３＝０．６Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のゲート−ソース間電圧は、０．６Ｖ−０Ｖ＝０．６Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート端子に印加されるポイントＰ４の電位は、電位３からダイオードＤ１４の順方向電圧を差し引いた値となるため０Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子に印加される電位は電位４＝０．８Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のゲート−ソース間電圧は、０．８Ｖ−０Ｖ＝０．８Ｖとなる。閾値電圧Ｖｔ＝０．８Ｖ以下であるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１４はオフ状態になり、出力信号ＯＵＴは、ＧＮＤレベルを出力する。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート端子に印加されるポイントＰ５の電位は、電位４からダイオードＤ１５の順方向電圧を差し引いた値となるため、Ｐ５＝０．８Ｖ−０．７Ｖ＝０．１Ｖになる。ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のソース端子に印加される電位は電位５＝１．０Ｖであるため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲート−ソース間電圧は、１．０Ｖ−０．１Ｖ＝０．９Ｖとなる。閾値圧Ｖｔ＝０．８Ｖを越えているため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５はオン状態になり、出力信号ＯＵＴは、電位５のレベルを出力する。

この場合、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０（２０１〜２０５）がないため、処理回路２２では、出力信号ＯＵＴがＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が４つ有ることを検出する。充電禁止電圧が０．２Ｖに設定されている場合は、このようにＧＮＤレベルの電圧検出回路２０が４つ有る場合に、電池セル群１２の充電動作を禁止するよう判定することにより、充電を禁止することができる。

このように、充電禁止電圧に応じて予め定められているＧＮＤレベルを出力する出力信号ＯＵＴの数に応じて、電池セル群１２の充電を禁止する充電禁止判定動作の流れの一例を図１１に示す。

図１１に示した、充電禁止判定動作のステップ１５０、１５２、１５４は、第１の実施の形態の充電禁止判定動作（図４参照）のステップ１００、１０２、１０４にそれぞれ対応している。すなわち、電圧検出回路２０の出力ＯＵＴを検出して、記憶する処理を電圧検出回路２０（２０１〜２０５）の全てに対して行った後、ステップ１５６へ進む。

ステップ１５６では、充電禁止電圧の設定に応じたＧＮＤレベルの出力ＯＵＴ数を取得する。充電禁止電圧は、予め所定の値（固定値）が設定されていてもよいし、電池セル群１２の使用状況等に応じて、任意に設定するようにしてもよい。充電禁止電圧とＧＮＤレベルの出力ＯＵＴ数の数との対応関係は予め図示を省略した記憶部（メモリ）等に記憶しておけばよい。例えば、上述の場合、充電禁止電圧＝０．６Ｖの場合は出力ＯＵＴ数＝１、充電禁止電圧＝０．４Ｖの場合は出力ＯＵＴ数＝２、充電禁止電圧＝０．２Ｖの場合は出力ＯＵＴ数＝４を取得する。

次のステップ１５８では、ステップ１５２で記憶した出力ＯＵＴのうち、ＧＮＤレベルを示しているものの数を計数し、次のステップ１５４では、ステップ１５６で取得した取得数≦ステップ１５８で計数した計数値であるか否かを判断する。否定された場合は、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧が充電禁止電圧を超えているため、本処理を終了する。一方、肯定された場合は、電池セル群１２の各電池セルの電池電圧が充電禁止電圧以下であるため、ステップ１６２に進み、第１の実施の形態の充電禁止判定動作（図４参照）のステップ１０８と同様に、充電を禁止するための所定の処理を行った後、本処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態の充電禁止判定動作では、ＧＮＤレベルを出力する出力信号ＯＵＴの数を検出することにより、電池セル群１２の電池セルの電池電圧が充電禁止電圧以下であるか否かを判定することができる。また、充電禁止電圧に応じて予め定められているＧＮＤレベルを出力する出力信号ＯＵＴの数に応じて、電池セル群１２の充電を禁止することができるため、充電禁止電圧を任意に設定することができる。

なお、上述の第１の実施の形態〜第３の実施の形態では、上位（高電位）側の電池セルの電圧検出回路のＰＭＯＳトランジスタＭ１には、高電圧が印加されることが想定されるが、このような場合は、高耐圧のＰＭＯＳトランジスタを用いるように構成すればよい。

なお、上述の第１の実施の形態〜第３の実施の形態では処理回路２２を電圧検出回路２０と同じ半導体回路１４内部に備えるように構成したが、これに限らず、別の回路（チップ上）に形成するようにしてもよい。また、同様に充電回路１６を電池監視システム１０の外部に備えるように構成してもよい。

また、上述の第１の実施の形態〜第３の実施の形態では、電池セル群１２の各電池セル毎に、電圧検出回路を備えた場合について詳細に説明したがこれに限らず、例えば、電池セル群１２に対して１つの電圧検出回路を設け、適宜スイッチング素子等で電圧を検出したい電池セルと電圧検出回路とを接続するようにしてもよい。

また、第１の実施の形態〜第３の実施の形態では、スイッチング素子としＰＭＯＳトランジスタを用いているがこれに限らず、例えば、ＰＮＰトランジスタとしてもよい。また、例えば、スイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタや、ＮＰＮトランジスタを用いてもよい。この場合の一例として、第１の実施の形態において、スイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタを用いた場合を図１２に示す。図１２に示した検出回路２０では、スイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン端子が電池セルの負極（低電位）側に接続されており、ソース端子が定電流源Ｉ１に接続されている。また、ゲート端子がダイオードＤ１と定電流源Ｉ２との間に接続されている。また、トランジスタＭ１のゲート端子に印加される電圧を調整するダイオードＤ１が電池セルの正極（高電位）側に設けられている。また、ＮＭＯＳトランジスタＭ１と定電流源Ｉ１との間に出力信号ＯＵＴを出力するための出力信号線２１が接続されている。第１の実施の形態と同様に、トランジスタＭ１の制御端子に印加される電圧を調整することにより、ゲート−ソース間電圧を調整して、閾値電圧Ｖｔｈにかからわず、低い電池セルの電圧を検出することができる。
なお、スイッチング素子として用いているトランジスタは、ゲート−ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈを越える場合にオフ状態からオン状態に切り替わるよう動作するため、トランジスタ（スイッチング素子）のソース側が電池セルの正極（高電位）側、または負極（低電位）側に接続されているように、検出回路２０を構成することが好ましい。そのため、スイッチング素子としては、第１〜第３の実施の形態のようにＰＭＯＳトランジスタを用いることが好ましい。なお、製造コストの観点からは、ＰＭＯＳトランジスタを用いることが好ましい。

また、第１の実施の形態〜第３の実施の形態で説明した、電圧検出回路の構成や動作、第１の実施の形態で電圧を調整するために用いたダイオードＤ１、第２の実施の形態で電圧を調整するために用いた抵抗素子Ｒ１等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更されることは言うまでもない。例えば、第１の実施の形態におけるダイオードＤ１は、電池セルの負極（低電位）側から印加される電圧を降下させることにより電圧を調整するものであればよく抵抗素子等であってもよい。なお、第１の実施の形態では、一定の順方向電圧により、電圧を降下させることができるため、ダイオードを用いることが好ましい。また、例えば、第２の実施の形態における抵抗素子Ｒ１も同様に、電池セルの負極（低電位）側から印加される電圧を降下させることにより電圧を調整するものであってダイオード等であってもよい。なお、流れる電流に応じて電圧降下量を変動させることができるため、抵抗素子を用いることが好ましい。

１０電池監視システム
１２電池セル群
１６充電回路
２０、３０検出回路
２２処理回路
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５ＰＭＯＳトランジスタ
Ｄ１、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５ダイオード
Ｒ１抵抗素子
Ｉ１、Ｉ２定電流源

Claims

電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、
前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、
前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、
前記スイッチング素子の前記制御端子と前記固定電位供給源との間に設けられた第１定電流源と、
前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間に設けられた第２定電流源と、
を備え、前記出力信号線は、前記スイッチング素子と前記第２定電流源との間の電位を出力する、
比較回路。
前記電圧調整手段は、前記電池セルの負極と前記スイッチング素子の前記制御端子との間に設けられ、前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧を降下させる抵抗である、
請求項１に記載の比較回路。
前記抵抗は、アノードが前記電池セルの負極に接続され、かつカソードが前記スイッチング素子の前記制御端子に接続されたダイオードである、
請求項２に記載の比較回路。
一端が前記電池セルの負極と接続され、他端が前記固定電位供給源と接続され、かつ制御端子が前記固定電位供給源との間及び前記スイッチング素子の制御端子に接続されたトランジスタを備え、
前記電圧調整手段は、前記電池セルの正極と前記スイッチング素子の非制御端子との間に設けられ、前記電池セルから前記非制御端子に印加される電圧を降下させる抵抗である、請求項１に記載の比較回路。
前記トランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタであり、前記トランジスタの一端はソースであり、前記トランジスタの他端はドレインである、請求項４に記載の比較回路。
前記トランジスタの他端は、前記第１定電流源と前記トランジスタとの間に接続されている、請求項４または請求項５に記載の比較回路。
前記請求項１から前記請求項６のいずれか１項に記載の比較回路と、
前記比較回路の前記出力信号線から出力された電位が、前記固定電位供給源の電位である場合は、前記電池セルの充電を禁止する処理を行う処理回路と、
を備えた、半導体装置。
複数の電池セルの各々に対して前記比較回路がそれぞれ設けられている、請求項７に記載の半導体装置。
直列に接続された複数の電池セルと、
前記電池セルの高電位側の電圧と低電位側の電圧とを比較する前記請求項１から前記請求項６のいずれか１項に記載の比較回路を備えた、前記請求項７または前記請求項８に記載の半導体装置と、
前記複数の電池セルを充電させる充電回路と、
を備えた電池監視システム。
電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する電位取得工程と、
前記電位取得工程で取得した電位が前記固定電位供給源のレベルであるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において、前記固定電位供給源のレベルであると判断した場合は、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定工程と、
を備えた充電禁止方法。
前記判定工程は、さらに前記電池セルの充電を禁止する工程を含む、請求項１０に記載の充電禁止方法。
電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する処理を複数の電池セルの各々に対して、行う電位取得工程と、
前記電位取得工程で取得した電位が前記固定電位供給源のレベルである出力の数を取得する取得工程と、
充電禁止電圧に応じて予め定められた設定値と、前記取得工程で取得した前記固定電位供給源のレベルである出力の数とに応じて、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定工程と、
を備えた充電禁止方法。
前記判定工程は、さらに前記電池セルの充電を禁止する工程を含む、請求項１２に記載の充電禁止方法。
電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する電位取得ステップと、
前記電位取得ステップで取得した電位が前記固定電位供給源のレベルであるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップにおいて、前記固定電位供給源のレベルであると判断した場合は、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定ステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための充電禁止プログラム。
電池セルの正極と固定電位供給源との間に設けられると共に制御端子が前記電池セルの負極に接続され、かつ前記電池セルから前記制御端子に印加される電圧に応じて動作するスイッチング素子と、前記電池セルと前記スイッチング素子との間に設けられ、前記電池セルから前記スイッチング素子に印加される電圧を調整する電圧調整手段と、前記スイッチング素子と前記固定電位供給源との間の電位を出力する出力信号線と、を備えた比較回路の前記出力信号線から出力された電位を取得する処理を複数の電池セルの各々に対して、行う電位取得ステップと、
前記電位取得ステップで取得した電位が前記固定電位供給源のレベルである出力の数を取得する取得ステップと、
充電禁止電圧に応じて予め定められた設定値と、前記取得ステップで取得した前記固定電位供給源のレベルである出力の数とに応じて、前記電池セルの電圧が充電禁止電圧以下であると判定する判定ステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための充電禁止プログラム。