CN102790412B - 比较电路，半导体装置，电池监视***及充电禁止方法 - Google Patents

比较电路，半导体装置，电池监视***及充电禁止方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在电池单元的电池电压低的情况下也能检测电池单元的电池电压的比较电路、半导体装置、电池监视***、充电禁止方法以及充电禁止程序。由于通过二极管（D1）的阳极-阴极间（正方向）电压，能够降低从电池单元的负极（低电位）侧向PMOS晶体管（M1）的栅极端子施加的电压，所以能够将输出（OUT）的电平变化的阈值设为从PMOS晶体管（M1）的阈值电压（Vt）减去二极管（D1）的阳极-阴极间（正方向）电压后的电压。

Description

比较电路，半导体装置，电池监视***及充电禁止方法
技术领域
本发明涉及比较电路，半导体装置，电池监视***，充电禁止方法以及充电禁止程序，特别涉及对电池单元的正极的电压和负极的电压进行比较的比较电路、半导体装置、电池监视***、充电禁止方法以及充电禁止程序。
背景技术
通常，作为在混合动力汽车、电动汽车的电动机驱动等中使用的大容量高输出的电池，使用作为将能够充电的多个电池（电池单元）串联连接起来的电池组的电池（作为具体例子举出锂离子电池等）。已知具备用于保护该电池的保护电路的电池监视***。
例如，在专利文献1中，记载了在串联连接了多个能够充电的电池单元的电池组的充电中，即使使用不同特性的电池单元也能对全部的电池单元满充电的充电电流控制电路和电池组充电方法。
在这样的电池监视***中，在电池单元的电压极端小的情况下，存在产生不能恢复（不可逆）的电池的劣化的情况。例如，在锂离子电池单元中，当电池电压变为0.6V以下时，作为负极的涂覆基材的铜箔的铜发生离子化而溶出到电荷液中，析出到电池单元内部的所有地方，由此产生正极的功能劣化，或容器（铁）溶出，开孔而漏出电解液的问题。进而，在电解液漏出的情况下，由于充电电流在电解液中流动，所以有时产生附着有电解液的印刷基板发热、发烟、进而着火的问题。
为了应对该问题，规定了充电禁止电压，通常，即使在电池组中包含的1个电池单元的电池电压变为该充电禁止电压以下的情况下，也进行禁止充电等的规定的处置。
因此，电池监视***的保护电路构成为具备电压检测电路，该电压检测电路用于检测电池单元的电池电压是否变为充电禁止电压以下。图13中示出了现有的电压检测电路的一个具体例子。再有，这样的电压检测电路2000按串联连接的多个电池单元的每一个分别设置（参照图2）。如图13所示，现有的电压检测电路2000以比较电路（比较器电路，comparatorcircuit）构成，该比较电路比较以电阻对各电池单元的电池电压（高电位侧的电压与低电位侧的电压的差）进行分压后的电压与在基准电压发生电路中生成的基准电压，输出比较结果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-155241号公报。
发明要解决的问题
可是，在上述的技术中，在电池单元的电池电压低的情况下，产生不能检测电池电压的问题。
构成图13所示的电压检测电路2000的基准电压发生电路、比较器电路通常由COMS-IC（互补MOS集成电路）构成，因此通过MOS晶体管的阈值Vt，制约最低工作电源电压。由于该基准电压发生电路、该比较器电路的电源由各电池单元供给，所以当该电池单元的电池电压变为例如1V以下的非常低的电压时，基准电压发生电路、比较器电路的电源电压变为1V以下。
上述的充电禁止电压根据电池单元而不同，但通常使用0.7V左右的电压，此外在近来的电池单元中，期望使其成为0.1V~0.2V。
可是，在电压检测电路2000中，当电池单元的电池电压比最低工作电源电压低时，存在基准电压发生电路、比较器电路不工作的情况。因此，在电压检测电路2000中，受到最低工作电源电压的制约，仅能检测出超过最低工作电源电压的电池电压，在电池单元的电池电压是1V以下的非常低的电压的情况下不能检测，因此产生不能检测充电禁止电压的问题。
特别在电池单元的电池电压急剧地减少的情况下，由于不能检测变低的电池电压，所以不能禁止充电而对充电禁止电压以下的电池单元进行充电，由此产生上述那样的问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种在电池单元的电池电压低的情况下也能检测电池单元的电池电压的比较电路、半导体装置、电池监视***、充电禁止方法以及充电禁止程序。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，第一发明的比较电路，具备：开关元件，设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元对所述控制端子施加的电压进行工作；电压调整单元，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整；以及输出信号线，对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出。
第二发明的半导体装置，具备：第一发明所述的比较电路；处理电路，在从所述比较电路的所述输出信号线输出的电位是所述固定电位供给源的电位的情况下，进行禁止所述电池单元的充电的处理。
第三发明的电池监视***，具备：串联连接的多个电池单元；第二发明所述的半导体装置，其具备对所述电池单元的高电位侧的电压和低电位侧的电压进行比较的第一发明所述的比较电路；以及充电电路，使所述多个电池单元充电。
第四发明的充电禁止方法，具备：电位取得工序，取得从比较电路的输出信号线输出的电位，所述比较电路具备：设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元施加到所述控制端子的电压进行工作的开关元件，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整的电压调整单元，以及对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出的输出信号线；判断工序，判断在所述电位取得工序中取得的电位是否是所述固定电位供给源的电平；以及判定工序，在所述判断工序中判断为是所述固定电位供给源的电平的情况下，判定为所述电池单元的电压是充电禁止电压以下。
权利要求15所述的充电禁止程序，用于使计算机执行如下处理，该处理具备：电位取得步骤，取得从比较电路的输出信号线输出的电位，所述比较电路具备：设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元施加到所述控制端子的电压进行工作的开关元件，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整的电压调整单元，以及对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出的输出信号线；判断步骤，判断在所述电位取得步骤中取得的电位是否是所述固定电位供给源的电平；以及判定步骤，在所述判断步骤中判断为是所述固定电位供给源的电平的情况下，判定为所述电池单元的电压是充电禁止电压以下。
发明的效果
根据本发明，能够获得即使在电池单元的电池电压低的情况下也能检测电池单元的电池电压的效果。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电池监视***的概略结构的一例的电路图。
图2是表示第1实施方式的电压检测电路和电池单元组的关系的一例的概略结构图。
图3是表示第1实施方式的电压检测电路的概略结构的一例的电路图。
图4是表示第1实施方式的充电禁止判定工作的流程的一例的流程图。
图5是表示第2实施方式的电压检测电路的概略结构的一例的电路图。
图6是用于说明第3实施方式的充电禁止判定工作的电池监视***的半导体电路中的电压检测电路的示意图。
图7是用于说明在图6所示的电压检测电路中，电池单元组的各电池单元的电压是理想值（充电结束的电压值：3.6V）的情况的示意图。
图8是用于说明在图6所示的电压检测电路中，电池单元组的各电池单元的电压大幅降低的情况（0.6V）的示意图。
图9是用于说明在图6所示的电压检测电路中，电池单元组的各电池单元的电压比图8所示的情况进一步降低的情况（0.4V）的示意图。
图10是用于说明在图6所示的电压检测电路中，电池单元组的各电池单元的电压比图9所示的情况进一步降低的情况（0.2V）的示意图。
图11是表示第3实施方式的禁止电池单元组充电的充电禁止判定工作的流程的一例的流程图。
图12是表示第1实施方式的电压检测电路的概略结构的另一例的电路图。
图13是表示现有的电压检测电路的概略结构的一例的电路图。
具体实施方式
[第1实施方式]
首先，在以下参照附图针对第1实施方式的比较电路和具备半导体装置的电池监视***详细地进行说明，该半导体装置具备该比较电路。
首先，针对本实施方式的电池监视***的结构进行说明。图1中表示本实施方式的电池监视***的概略结构的一例。图1所示的本实施方式的电池监视***10构成为具备：包含多个电池单元的电池单元组12（在图1中，作为一个具体例子示出了具备三个电池单元的电池单元组12）；具备检测电池单元组12的各电池单元的电池电压的电压检测电路20的半导体电路14；以及用于对电池单元组12进行充电的充电电路16。
充电电路16具有对电池单元组12进行充电的功能，例如具有通过对最上位（最高电压侧）的电池单元的正极（高电位）侧和最下位（最低电位侧）的电池单元的负极（低电位）侧施加规定的电压从而进行充电的功能。
半导体电路14构成为具备电压检测电路20以及处理电路22，电池单元组12的各电池单元的高电压侧与低电压侧经由端子（焊盘）23连接（参照图2）。
在本实施方式中，电压检测电路20设置在每个电池单元，即设置有电池单元组12的电池单元的数量。在图2中示出本实施方式的电压检测电路20和电池单元组12的关系。电压检测电路20是比较电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的比较电路，具体来说具有如下功能，在正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差（电池单元的电池电压）是规定的电压（充电禁止电压）以下的情况下，作为输出OUT输出规定的电位（在本实施方式中是GND电平）。再有，在本实施方式的半导体电路14中，全部的电压检测电路20采用相同的结构。
处理电路22由CPU、ROM、RAM等的存储器构成，具有如下功能，即根据从各电压检测电路20输出的输出OUT是否是规定的电位，进行预先决定的处理（例如，对充电电路16输出禁止电池单元组12的充电的指示等）（具体后述）。
接着，针对本实施方式的电压检测电路20详细地进行说明。图3示出本实施方式的电压检测电路20的概略结构的一例的电路图。
本实施方式的电压检测电路20构成为具备：作为开关元件发挥功能的PMOS晶体管M1、二极管D1、恒电流源I1、恒电流源I2。此外，具备用于提取PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间的电位作为输出OUT的输出信号线21。
二极管D1的阳极端子连接于电池单元的负极（低电位）侧，阴极端子连接于恒电流源I1。本实施方式的二极管D1具有调整从电池单元的负极（低电位）侧对PMOS晶体管M1的栅极端子施加的电压的功能（具体后述）。
PMOS晶体管M1的源极端子经由端子（焊盘）23连接于电池单元的正极侧，漏极端子连接于恒电流源I2。此外，栅极端子连接于二极管D1和恒电流源I1之间。
恒电流源I1的一端连接于二极管D1，另一端连接于固定电位供给源（在本实施方式中是GND电平）。此外，恒电流源I2的一端连接于PMOS晶体管M1，另一端连接于固定电位供给源（在本实施方式中是GND电平，以下称为GND电平）。
此外，在PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间连接有用于对输出信号OUT进行输出的输出信号线21。
接着，针对本实施方式的电压检测电路20的电压检测工作进行说明。
首先，针对电池单元的电池电压高的情况进行说明。在电池单元的电压高、电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差大、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压超过PMOS晶体管M1的阈值电压Vt的情况下，PMOS晶体管M1变为导通状态，向恒电流源I2供给电流。由此，经由输出信号线21输出的输出OUT成为电池单元的正极（高电位）侧的电压电平。
另一方面，针对电池单元的电池电压低的情况进行说明。在电池单元的电压低、电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差小、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压是PMOS晶体管M1的阈值电压Vt以下的情况下，PMOS晶体管M1变为截止状态，不再向恒电流源I2供给电流。由此，经由输出信号线21输出的输出OUT成为GND电平。
在这里，在本实施方式中，通过二极管D1调整从电池单元的负极（低电位）侧对PMOS晶体管M1的栅极端子施加的电压，从而能够将根据电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差，输出OUT从电池单元的正极（高电位）侧的电压电平向GND电平变化的阈值，设定为比PMOS晶体管M1的阈值电压Vt小的电压值。
对PMOS晶体管M1的栅极端子，施加从电池单元的负极（低电位）侧施加的电压减去二极管D1的阳极-阴极间电压后的电压。因此，PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压，成为对电池单元的正极（高电位）侧的电压和负极（低电位）侧的电压的差加上二极管D1的阳极-阴极间电压后的电压值。
即，在本实施方式的电压检测电路20中，输出OUT的电平变化的阈值成为从PMOS晶体管M1的阈值电压Vt减去二极管D1的阳极-阴极间电压后的电压。通常，由于PMOS晶体管M1的阈值电压Vt=0.8V，二极管D1的正方向电压=0.7V，所以输出信号OUT的电平变化的阈值电压成为0.8-0.7=0.1V，能够设定成低电压。
因此，在本实施方式的电压检测电路20中，能够直到0.1V检测电池单元的电压。
接着，针对本实施方式的半导体电路14的电池单元的充电禁止判定工作进行说明。在本实施方式的半导体电路14中，通过处理电路22的CPU执行存储器中存储的程序，从而进行充电禁止判定工作。图4示出本实施方式的充电禁止判定工作的流程的一例的流程图。
在步骤100中，检测电压检测电路20的输出OUT。在这里，检测任1个电压检测电路20的输出OUT。在接下来的步骤102中，将检测出的输出OUT存储在存储器等中。
在接下来的步骤104中，判断是否检测了全部的电压检测电路20的输出OUT。在存在还没有检测的电压检测电路20的情况下，例如在图1、2所示的半导体电路14中没有检测出3个电压检测电路20的输出OUT的情况下，否定并返回步骤100，反复进行检测输出OUT，进行存储的处理。另一方面，在检测出全部的电压检测电路20的输出OUT的情况下，肯定并进入步骤106。
在步骤106中，判定存储的输出OUT中是否有表示GND电平的输出OUT。在没有的情况下，由于全部的电池单元是充电禁止电压以上，所以结束本处理。另一方面，在即使有1个表示GND电平的输出OUT的情况下，进入步骤108，进行规定的处置之后，结束本处理。规定的处置例如是对充电电路16输出用于禁止充电的禁止信号，或对电池检测***10的外部告知电池单元的电压变为充电禁止电压以下的情况等的处置，是为了不发生上述的铜离子的析出、电解液泄漏等的问题，用于防止对变为充电禁止电压以下的电池单元进行充电的处置。
如以上说明的那样，本实施方式的电池监视***10的半导体电路14中的电压检测电路20构成为具备：作为开关元件发挥功能的PMOS晶体管M1、二极管D1、恒电流源I1、恒电流源I2。此外，具备用于提取PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间的电位作为输出OUT的输出信号线21。二极管D1的阳极端子连接于电池单元的负极（低电位）侧，阴极端子连接于恒电流源I1，PMOS晶体管M1的源极端子经由端子（焊盘）23连接于电池单元的正极侧，漏极端子连接于恒电流源I2，并且栅极端子连接于二极管D1与恒电流源I1之间。
在电池单元的电压高、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压超过PMOS晶体管M1的阈值电压Vt的情况下，PMOS晶体管M1变为导通状态，输出OUT变成电池单元的正极（高电位）侧的电压电平。另一方面，在电池单元的电压低、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压是PMOS晶体管M1的阈值电压Vt以下的情况下，PMOS晶体管M1变为截止状态，输出OUT变成GND电平。
这时，在本实施方式中，由于通过二极管D1的阳极-阴极间（正方向）电压，能够降低从电池单元的负极（低电位）侧向PMOS晶体管M1的栅极端子施加的电压，所以能够将输出OUT的电平变化的阈值设为从PMOS晶体管M1的阈值电压Vt减去二极管D1的阳极-阴极间（正方向）电压后的电压。
因此，即使在电池单元的电池电压低的情况下也能检测电池单元的电池电压。特别是在现有的电压检测电路2000（参照图13）中，如上述那样，依赖于构成电压检测电路2000的MOS晶体管的阈值Vt，限制了能够检测的最低电压，但在本实施方式的电压检测电路20中，由于能够将输出OUT的电平变化的阈值设为比PMOS晶体管M1的阈值电压Vt小的值，所以即使是更低的电池单元的电池电压也能够检测。
此外，在本实施方式中，通过半导体电路14的处理电路22检测电压检测电路20的输出OUT的电平，基于是否是GND电平，在有GND电平的输出OUT的情况下，判断为检测出该输出OUT的电压检测电路20所检测出的电池单元的电池电压是充电禁止电压以下，进行用于禁止充电的规定的处置。
因此，能够防止发生由于对充电禁止电压以下的电池单元进行充电而产生的铜离子的析出、电解液泄漏等的问题。
再有，针对电池单元组12的最下位（低电位）侧的电压检测电路20，虽然存在负极（低电位）侧的电位电平是0V的情况等的，不能获得利用二极管D1的正方向电压的电压调整的效果，根据PMOS晶体管M1的阈值电压Vt，控制PMOS晶体管M1的导通/截止的情况，但能够检测出比上述现有的电压检测电路2000更低的电压。
[第2实施方式]
以下，参照附图，针对本发明的第2实施方式的电压检测电路进行说明。本实施方式除了与第1实施方式的电压检测电路20在电压检测电路的结构、工作不同之外，与第1实施方式是大致相同的结构和工作，因此针对大致相同的部分仅记载其主旨，省略详细的说明。
在电池监视***10和半导体电路14中，将电压检测电路20置换为本实施方式的电压检测电路，除此之外与第1实施方式大致相同，因此在这里省略详细的说明。
图5示出本实施方式的电压检测电路的概略结构的一例的电路图。
本实施方式的电压检测电路30构成为具备：作为开关元件发挥功能的PMOS晶体管M1、PMOS晶体管M2、电阻元件R1、恒电流源I1、恒电流源I2。此外，具备用于提取PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间的电位作为输出OUT的输出信号线21。
电阻元件R1设置在电池单元的正极（高电位）侧与PMOS晶体管M1的源极端子之间。本实施方式的电阻元件R1具有调整从电池单元的正极（高电位）侧对PMOS晶体管M1的源极端子施加的电压的功能（具体后述）。
PMOS晶体管M1的源极端子经由电阻元件R1连接于电池单元的正极（高电位）侧，漏极端子连接于恒电流源I2。此外，PMOS晶体管M2的源极端子连接于电池单元的负极（低电位）侧，漏极端子连接于恒电流源I1。进而，PMOS晶体管M1的栅极端子和PMOS晶体管M2的栅极端子均连接于PMOS晶体管M2的漏极端子，构成电流镜电路。再有，在本实施方式中，PMOS晶体管M1和PMOS晶体管M2采用相同结构的PMOS晶体管。
此外，在PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间连接有用于对输出信号OUT进行输出的输出信号线21。
接着，针对本实施方式的电压检测电路30的电压检测工作进行说明。
首先，针对电池单元的电池电压高的情况进行说明。在电池单元的电压高、电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差大、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压超过PMOS晶体管M1的阈值电压Vt的情况下，PMOS晶体管M1变为导通状态，向恒电流源I2供给电流。由此，经由输出信号线21输出的输出OUT成为电池单元的正极（高电位）侧的电压电平。
另一方面，针对电池单元的电池电压低的情况进行说明。在电池单元的电压低、电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差小、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压是PMOS晶体管M1的阈值电压Vt以下的情况下，PMOS晶体管M1变为截止状态，不再向恒电流源I2供给电流。由此，经由输出信号线21输出的输出OUT成为GND电平。
在这里，在本实施方式中，通过电阻元件R1的电压降来调整从电池单元的正极（高电位）侧对PMOS晶体管M1的源极端子施加的电压，从而能够将根据电池单元的正极（高电位）侧的电压与负极（低电位）侧的电压的差，输出OUT从电池单元的正极（高电位）侧的电压电平向GND电平变化的阈值，设定为比PMOS晶体管M1的阈值电压Vt小的电压值。
PMOS晶体管M1和PMOS晶体管M2构成电流镜电路，此外，对栅极端子施加的电压相同。此外，对PMOS晶体管M1的源极端子，施加从电池单元的正极（高电位）侧施加的电压减去电阻元件R1的电压降的量后的电压。
因此，在本实施方式的电压检测电路30中，输出OUT的电平变化的阈值与PMOS晶体管M1的阈值电压Vt无关地，是电阻元件R1的电压降的量的电压。具体来说，根据电阻元件R1的电阻值和恒电流源I2的电流值I2，决定电压降的量。
因此，在本实施方式的电压检测电路30中，通过调整电阻元件R1的电阻值和恒电流源I2的电流值I2，从而能够将输出OUT的电平变化的阈值设定为任意的值，能够设定为低电压。
因此，在本实施方式的电压检测电路30中，与PMOS晶体管M1的阈值电压Vt无关地，能够直到低电压（例如0.1V）检测电池单元的电压。
本实施方式的半导体电路14的电池单元的充电禁止判定工作与第1实施方式大致相同，通过半导体电路14的处理电路22检测电压检测电路30的输出OUT的电平，基于是否是GND电平，在有GND电平的输出OUT的情况下，判断为检测出该输出OUT的电压检测电路30所检测出的电池单元的电池电压是充电禁止电压以下，进行用于禁止充电的规定的处置，因此在这里省略说明。
如以上说明的那样，本实施方式的电池监视***10的半导体电路14中的电压检测电路30构成为具备：作为开关元件发挥功能的PMOS晶体管M1、PMOS晶体管M2、电阻元件R1、恒电流源I1、恒电流源I2。此外，具备用于提取PMOS晶体管M1和恒电流源I2之间的电位作为输出OUT的输出信号线21。
电阻元件R1设置在电池单元的正极（高电位）侧与PMOS晶体管M1的源极端子之间。PMOS晶体管M1的源极端子经由电阻元件R1连接于电池单元的正极（高电位）侧，漏极端子连接于恒电流源I2。PMOS晶体管M2的源极端子连接于电池单元的负极（低电位）侧，漏极端子连接于恒电流源I1。PMOS晶体管M1和PMOS晶体管M2的栅极端子均连接于PMOS晶体管M2的漏极端子，构成电流镜电路。
在电池单元的电压高、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压超过PMOS晶体管M1的阈值电压Vt的情况下，PMOS晶体管M1变为导通状态，输出OUT变成电池单元的正极（高电位）侧的电压电平。另一方面，在电池单元的电压低、PMOS晶体管M1的栅极-源极间电压是PMOS晶体管M1的阈值电压Vt以下的情况下，PMOS晶体管M1变为截止状态，输出OUT变成GND电平。
这时，在本实施方式中，构成电流镜电路，此外，对PMOS晶体管M1的源极端子施加从电池单元的正极（高电位）侧施加的电压减去电阻元件R1的电压降的量后的电压，因此能够将输出OUT的电平变化的阈值设为与恒电流源I2的电流值I2对应的电阻元件R1的电压降的量的电压值。
因此，通过调整电阻元件R1的电阻值和恒电流源I2的电流值I2，从而能够将输出OUT的电平变化的阈值设定为任意的值，因此即使在电池单元的电池电压低的情况下，也能够检测电池单元的电池电压。
即，与第1实施方式同样地，能够将输出OUT的电平变化的阈值设定为比PMOS晶体管M1的阈值电压Vt小的值，因此即使是更低的电池单元的电池单元也能够检测。
此外，与第1实施方式同样地，通过半导体电路14的处理电路22，在电池单元的电池电压是充电禁止电压以下的情况下，进行用于禁止充电的规定的处置，因此能够防止发生由于对充电禁止电压以下的电池单元进行充电而产生铜离子的析出、电解液泄漏等的问题。
[第3实施方式]
以下，参照附图，针对本发明的第3实施方式进行说明。在本实施方式中，针对电池单元的充电禁止判定工作的其它例子进行说明。在本实施方式中，针对在搭载有电池单元组12的***（例如在汽车、电动自行车搭载的***等）长期间不被使用，电池单元组12的各电池单元发生自然放电，由此电池单元组12的电池单元的电压一齐减低（相同电压量）的情况下，判定电池单元组12的电池单元的电池电压是否变为充电禁止电压以下的充电禁止判定工作的具体的一例进行说明。
图6~图10示出了用于说明本实施方式的充电禁止判定工作的电池监视***10的半导体电路14中的电压检测电路20（201~205）的示意图。再有，在这里作为电压检测电路使用第1实施方式的电压检测电路20，但当然也可以采用第2实施方式的电压检测电路30。此外，在这里示出电池单元组12具备5个电池单元的情况。
在本实施方式中，作为具体的一例，设电池单元的电压值（充电完成的状态的电压值）=3.6V、电压检测电路20（201~205）的PMOS晶体管M1（M11~M15）的阈值电压Vt=0.8V、二极管D1（D11~D15）的正方向电压=0.7V。
首先，参照图7的示意图，说明电池单元组12的各电池单元的电压值是理想的值（充电完成的状态的电压值）的情况下的电压检测电路20（201~205）的工作。
对PMOS晶体管M11的栅极端子施加的电位（点P1的电位）是0V。由于对PMOS晶体管M11的源极端子施加的电位是电位1=3.6V，所以PMOS晶体管M11的栅极-源极间电压成为3.6V-0V=3.6V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M11变为导通状态，输出信号OUT输出电位1的电平。
由于对PMOS晶体管M12的栅极端子施加的电位（点P2的电位）是从电位1减去二极管D12的正方向电压后的值，所以成为P2=3.6V-0.7V=2.9V。由于对PMOS晶体管M12的源极端子施加的电位是电位2=7.2V，所以PMOS晶体管M12的栅极-源极间电压成为7.2V-2.9V=4.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M12变为导通状态，输出信号OUT输出电位2的电平。
由于对PMOS晶体管M13的栅极端子施加的电位（点P3的电位）是从电位2减去二极管D13的正方向电压后的值，所以成为P3=7.2V-0.7V=6.5V。由于对PMOS晶体管M13的源极端子施加的电位是电位3=10.8V，所以PMOS晶体管M13的栅极-源极间电压成为10.8V-6.5V=4.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M13变为导通状态，输出信号OUT输出电位3的电平。
由于对PMOS晶体管M14的栅极端子施加的电位（点P4的电位）是从电位3减去二极管D14的正方向电压后的值，所以成为P4=10.8V-0.7V=10.1V。由于对PMOS晶体管M14的源极端子施加的电位是电位4=14.4V，所以PMOS晶体管M14的栅极-源极间电压成为14.4V-10.1V=4.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M14变为导通状态，输出信号OUT输出电位4的电平。
由于对PMOS晶体管M15的栅极端子施加的电位（点P5的电位）是从电位4减去二极管D15的正方向电压后的值，所以成为P5=14.4V-0.7V=13.7V。由于对PMOS晶体管M15的源极端子施加的电位是电位5=18.0V，所以PMOS晶体管M15的栅极-源极间电压成为18.0V-13.7V=4.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M15变为导通状态，输出信号OUT输出电位5的电平。
在该情况下，由于没有输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20（201~205），所以在处理电路22中判定为电池单元组12的电池单元的电池电压超过充电禁止电压，因此不进行充电禁止工作。
接着，针对电池单元组12的各电池单元的电池电压大幅降低的情况进行说明。在这里，参照图8的示意图，说明各电池单元的电池电压全部降低到0.6V的情况下的电压检测电路20（201~205）的工作。
对PMOS晶体管M11的栅极端子施加的点P1的电位是0V。由于对PMOS晶体管M11的源极端子施加的电位是电位1=0.6V，所以PMOS晶体管M11的栅极-源极间电压成为0.6V-0V=0.6V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M11变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M12的栅极端子施加的点P2的电位是从电位1减去二极管D12的正方向电压后的值，所以是0V。由于对PMOS晶体管M12的源极端子施加的电位是电位2=1.2V，所以PMOS晶体管M12的栅极-源极间电压成为1.2V-0V=1.2V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M12变为导通状态，输出信号OUT输出电位2的电平。
由于对PMOS晶体管M13的栅极端子施加的点P3的电位是从电位2减去二极管D13的正方向电压后的值，所以成为P3=1.2V-0.7V=0.5V。由于对PMOS晶体管M13的源极端子施加的电位是电位3=1.8V，所以PMOS晶体管M13的栅极-源极间电压成为1.8V-0.5V=1.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M13变为导通状态，输出信号OUT输出电位3的电平。
由于对PMOS晶体管M14的栅极端子施加的点P4的电位是从电位3减去二极管D14的正方向电压后的值，所以成为P4=1.8V-0.7V=1.1V。由于对PMOS晶体管M14的源极端子施加的电位是电位4=2.4V，所以PMOS晶体管M14的栅极-源极间电压成为2.4V-1.1V=1.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M14变为导通状态，输出信号OUT输出电位4的电平。
由于对PMOS晶体管M15的栅极端子施加的点P5的电位是从电位4减去二极管D15的正方向电压后的值，所以成为P5=2.4V-0.7V=1.7V。由于对PMOS晶体管M15的源极端子施加的电位是电位5=3.0V，所以PMOS晶体管M15的栅极-源极间电压成为3.0V-1.7V=1.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M15变为导通状态，输出信号OUT输出电位5的电平。
在该情况下，由于有输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20（201~205），所以在处理电路22中，检测出有1个输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20。在充电禁止电压设定为0.6V的情况下，在像这样有1个GND电平的电压检测电路20的情况下，通过以禁止电池单元组12的充电工作的方式进行判定，从而能够禁止充电。
接着，针对电池单元组12的各电池单元的电池电压进一步降低的情况进行说明。在这里，参照图9的示意图，说明各电池单元的电池电压全部降低到0.4V的情况下的电压检测电路20（201~205）的工作。
对PMOS晶体管M11的栅极端子施加的点P1的电位是0V。由于对PMOS晶体管M11的源极端子施加的电位是电位1=0.4V，所以PMOS晶体管M11的栅极-源极间电压成为0.4V-0V=0.4V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M11变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M12的栅极端子施加的点P2的电位是从电位1减去二极管D12的正方向电压后的值，所以是0V。由于对PMOS晶体管M12的源极端子施加的电位是电位2=0.8V，所以PMOS晶体管M12的栅极-源极间电压成为0.8V-0V=0.8V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M12变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M13的栅极端子施加的点P3的电位是从电位2减去二极管D13的正方向电压后的值，所以成为P3=0.8V-0.7V=0.1V。由于对PMOS晶体管M13的源极端子施加的电位是电位3=1.2V，所以PMOS晶体管M13的栅极-源极间电压成为1.2V-0.1V=1.1V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M13变为导通状态，输出信号OUT输出电位3的电平。
由于对PMOS晶体管M14的栅极端子施加的点P4的电位是从电位3减去二极管D14的正方向电压后的值，所以成为P4=1.2V-0.7V=0.5V。由于对PMOS晶体管M14的源极端子施加的电位是电位4=1.6V，所以PMOS晶体管M14的栅极-源极间电压成为1.6V-0.5V=1.1V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M14变为导通状态，输出信号OUT输出电位4的电平。
由于对PMOS晶体管M15的栅极端子施加的点P5的电位是从电位4减去二极管D15的正方向电压后的值，所以成为P5=1.6V-0.7V=0.9V。由于对PMOS晶体管M15的源极端子施加的电位是电位5=2.0V，所以PMOS晶体管M15的栅极-源极间电压成为2.0V-0.9V=1.3V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M15变为导通状态，输出信号OUT输出电位5的电平。
在该情况下，由于有输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20（201~205），所以在处理电路22中，检测出有2个输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20。在充电禁止电压设定为0.4V的情况下，在像这样有2个GND电平的电压检测电路20的情况下，通过以禁止电池单元组12的充电工作的方式进行判定，从而能够禁止充电。
此外，针对电池单元组12的各电池单元的电池电压进一步降低的情况进行说明。在这里，参照图10的示意图，说明各电池单元的电池电压全部降低到0.2V的情况下的电压检测电路20（201~205）的工作。
对PMOS晶体管M11的栅极端子施加的点P1的电位是0V。由于对PMOS晶体管M11的源极端子施加的电位是电位1=0.2V，所以PMOS晶体管M11的栅极-源极间电压成为0.2V-0V=0.2V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M11变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M12的栅极端子施加的点P2的电位是从电位1减去二极管D12的正方向电压后的值，所以是0V。由于对PMOS晶体管M12的源极端子施加的电位是电位2=0.4V，所以PMOS晶体管M12的栅极-源极间电压成为0.4V-0V=0.4V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M12变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M13的栅极端子施加的点P3的电位是从电位2减去二极管D13的正方向电压后的值，所以是0V。由于对PMOS晶体管M13的源极端子施加的电位是电位3=0.6V，所以PMOS晶体管M13的栅极-源极间电压成为0.6V-0V=0.6V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M13变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M14的栅极端子施加的点P4的电位是从电位3减去二极管D14的正方向电压后的值，所以是0V。由于对PMOS晶体管M14的源极端子施加的电位是电位4=0.8V，所以PMOS晶体管M14的栅极-源极间电压成为0.8V-0V=0.8V。由于是阈值电压Vt=0.8V以下，所以PMOS晶体管M14变为截止状态，输出信号OUT输出GND电平。
由于对PMOS晶体管M15的栅极端子施加的点P5的电位是从电位4减去二极管D15的正方向电压后的值，所以成为P5=0.8V-0.7V=0.1V。由于对PMOS晶体管M15的源极端子施加的电位是电位5=1.0V，所以PMOS晶体管M15的栅极-源极间电压成为1.0V-0.1V=0.9V。由于超过了阈值电压Vt=0.8V，所以PMOS晶体管M15变为导通状态，输出信号OUT输出电位5的电平。
在该情况下，由于有输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20（201~205），所以在处理电路22中，检测出有4个输出信号OUT是GND电平的电压检测电路20。在充电禁止电压设定为0.2V的情况下，在像这样有4个GND电平的电压检测电路20的情况下，通过以禁止电池单元组12的充电工作的方式进行判定，从而能够禁止充电。
图11示出像这样根据输出与充电禁止电压对应地预先决定的GND电平的输出信号OUT的数量，禁止电池单元组12充电的充电禁止判定工作的流程的一例。
图11所示的充电禁止判定工作的步骤150、152、154分别与第1实施方式的充电禁止判定工作（参照图4）的步骤100、102、104对应。即，对全部电压检测电路20（201~205）进行检测电压检测电路20的输出OUT、进行存储的处理之后，进入步骤156。
在步骤156中，取得与充电禁止电压的设定对应的GND电平的输出OUT数。充电禁止电压可以预先设定为规定的值（固定值），也可以根据电池单元组12的使用状况等任意地设定。充电禁止电压和GND电平的输出OUT数的数量的对应关系预先存储在省略了图示的存储部（存储器）等中即可。例如在上述的情况下，在充电禁止电压=0.6V的情况下取得输出OUT数=1，在充电禁止电压=0.4V的情况下取得输出OUT数=2，在充电禁止电压=0.2V的情况下取得输出OUT数=4。
在接下来的步骤158中，在步骤152中存储的输出OUT中，对示出GND电平的输出OUT的数量进行计数，在接下来的步骤154中，判断是否在步骤156中取得的取得数≤在步骤158中计数的计数值。在否定的情况下，由于电池单元组12的各电池单元的电池电压超过充电禁止电压，所以结束本处理。另一方面，在肯定的情况下，由于电池单元组12的各电池单元的电池电压是充电禁止电压以下，所以进入步骤162，与第1实施方式的充电禁止判定工作（参照图4）的步骤108同样地，在进行用于禁止充电的规定的处理之后，结束本处理。
如以上说明的那样，在本实施方式的充电禁止判定工作中，通过检测输出GND电平的输出信号OUT的数量，能够判定电池单元组12的电池单元的电池电压是否是充电禁止电压以下。此外，由于能够根据输出与充电禁止电压对应地预先决定的GND电平的输出信号OUT的数量，禁止电池单元组12的充电，所以能够任意地设定充电禁止电压。
再有，在上述第1实施方式~第3实施方式中，设想对上位（高电位）侧的电池单元的电压检测电路的PMOS晶体管M1施加高电压，在这样的情况下，使用高耐压的PMOS晶体管来构成即可。
再有，在上述第1实施方式~第3实施方式中，将处理电路22构成为配备在与电压检测电路20相同的半导体电路14内部，但并不限于此，也可以形成在其它的电路（芯片上）。此外，同样地也可以构成为在电池监视***10的外部具备充电电路16。
此外，在上述的第1实施方式~第3实施方式中，针对电池单元组12的各电池单元的每一个具备电压检测电路的情况详细地进行了说明，但并不局限于此，也可以例如对电池单元组12设置1个电压检测电路，适当地以开关元件等连接希望检测电压的电池单元与电压检测电路。
此外，在第1实施方式~第3实施方式中，使用PMOS晶体管作为开关元件，但并不局限于此，例如也可以使用PNP晶体管。此外，例如也可以使用NMOS晶体管、NPN晶体管作为开关元件。作为该情况的一个例子，图12示出在第1实施方式中使用NMOS晶体管作为开关元件的情况。在图12示出的检测电路20中，作为开关元件将NMOS晶体管M1的漏极端子连接于电池单元的负极（低电位）侧，源极端子连接于恒电流源I1。此外，栅极端子连接于二极管D1和恒电流源I2之间。此外，调整对晶体管M1的栅极端子施加的电压的二极管D1设置在电池单元的正极（高电位）侧。此外，在NMOS晶体管M1和恒电流源I1之间连接有用于对输出信号OUT进行输出的输出信号线21。与第1实施方式同样地，通过调整对晶体管M1的控制端子施加的电压，从而调整栅极-源极间电压，与阈值电压Vth无关地能够检测低的电池单元的电压。
再有，作为开关元件使用的晶体管在栅极-源极间电压超过阈值电压Vth的情况下以从截止状态切换到导通状态的方式进行工作，所以优选以将晶体管（开关元件）的源极侧连接于电池单元的正极（高电位）侧或负极（低电位）侧的方式构成检测电路20。因此，作为开关元件，优选如第1~第3实施方式那样使用PMOS晶体管。再有，从制造成本的观点出发，优选使用PMOS晶体管。
此外，在第1~第3实施方式中说明的电压检测电路的结构、工作，在第1实施方式中为了调整电压而使用的二极管D1，在第2实施方式中为了调整电压而使用的电阻元件R1等是一个例子，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够根据情况进行变更。例如，第1实施方式中的二极管D1只要能够通过使从电池单元的负极（低电压）侧施加的电压下降来调整电压的话，也可以是电阻元件等。再有，在第1实施方式中，由于能够通过固定的正方向电压使电压下降，所以优选使用二极管。此外，例如，第2实施方式中的电阻元件R1也是同样地，只要能够通过使从电池单元的负极（低电压）侧施加的电压下降来调整电压的话，也可以是二极管等。再有，由于能够根据流过的电流使电压下降量变动，所以优选使用电阻元件。
附图标记说明
10电池监视***；
12电池单元组；
16充电电路；
20、30检测电路；
22处理电路；
M1、M2、M11、M12、M13、M14、M15PMOS晶体管；
D1、D11、D12、D13、D14、D15二极管；
R1电阻元件；
I1、I2恒电流源。

Claims (13)

1.一种比较电路，其中，具备：
开关元件，设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元对所述控制端子施加的电压进行工作；
电压调整单元，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整；
输出信号线，对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出；
第1恒电流源，设置在所述开关元件的所述控制端子与所述固定电位供给源之间；以及
第2恒电流源，设置在所述开关元件与所述固定电位供给源之间，
所述输出信号线对所述开关元件与所述第2恒电流源之间的电位进行输出。
2.根据权利要求1所述的比较电路，其中，所述电压调整单元设置在所述电池单元的负极与所述开关元件的所述控制端子之间，是使从所述电池单元对所述控制端子施加的电压下降的具备电阻分量的元件。
3.根据权利要求2所述的比较电路，其中，所述具备电阻分量的元件是阳极连接于所述电池单元的负极并且阴极连接于所述开关元件的所述控制端子的二极管。
4.根据权利要求1所述的比较电路，其中，
具备：晶体管，一端连接于所述电池单元的负极，另一端连接于所述固定电位供给源，并且控制端子连接在所述固定电位供给源以及所述开关元件的控制端子，
所述电压调整单元设置在所述电池单元的正极与所述开关元件的非控制端子之间，是使从所述电池单元施加到所述非控制端子的电压下降的具备电阻分量的元件。
5.根据权利要求4所述的比较电路，其中，所述晶体管是PMOS晶体管，所述晶体管的一端是源极，所述晶体管的另一端是漏极。
6.根据权利要求4所述的比较电路，其中，所述晶体管的另一端连接于所述第1恒电流源与所述晶体管之间。
7.一种半导体装置，其中，具备：
权利要求1至权利要求6的任一项所述的比较电路；以及
处理电路，在从所述比较电路的所述输出信号线输出的电位是所述固定电位供给源的电位的情况下，进行禁止所述电池单元的充电的处理。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，对多个电池单元的每一个分别设置有所述比较电路。
9.一种电池监视***，其中，具备：
串联连接的多个电池单元；
权利要求7或权利要求8所述的半导体装置，其具备对所述电池单元的高电位侧的电压和低电位侧的电压进行比较的权利要求1至权利要求6的任一项所述的比较电路；以及
充电电路，使所述多个电池单元充电。
10.一种充电禁止方法，其中，具备：
电位取得工序，取得从比较电路的输出信号线输出的电位，所述比较电路具备：设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元施加到所述控制端子的电压进行工作的开关元件，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整的电压调整单元，以及对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出的输出信号线；
判断工序，判断在所述电位取得工序中取得的电位是否是所述固定电位供给源的电平；以及
判定工序，在所述判断工序中判断为是所述固定电位供给源的电平的情况下，判定为所述电池单元的电压是充电禁止电压以下。
11.根据权利要求10所述的充电禁止方法，其中，所述判定工序还包含禁止所述电池单元的充电的工序。
12.一种充电禁止方法，其中，具备：
电位取得工序，对多个电池单元的每一个进行取得从比较电路的输出信号线输出的电位的处理，所述比较电路具备：设置在电池单元的正极与固定电位供给源之间且控制端子连接于所述电池单元的负极，并且根据从所述电池单元施加到所述控制端子的电压进行工作的开关元件，设置在所述电池单元与所述开关元件之间，对从所述电池单元施加到所述开关元件的电压进行调整的电压调整单元，以及对所述开关元件与所述固定电位供给源之间的电位进行输出的输出信号线；
取得工序，对在所述电位取得工序中取得的电位是所述固定电位供给源的电平的输出的数量进行取得；以及
判定工序，将在所述取得工序中取得的作为所述固定电位供给源的电平的输出的数量和与充电禁止电压的设定对应的GND电平的输出的数量进行比较，在所述取得工序中取得的作为所述固定电位供给源的电平的输出的数量小于等于与充电禁止电压的设定对应的GND电平的输出的数量的情况下，判定为所述电池单元的电压是充电禁止电压以下。
13.根据权利要求12所述的充电禁止方法，其中，所述判定工序还包含禁止所述电池单元的充电的工序。
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