CN103492888A - 开关电路、选择电路、以及电压测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供有助于电压测定装置中的电压测定精度提高和电池的消耗电流均匀化的技术。开关电路（SWP、SWN）具有：设置在输入端子与输出端子之间的开关元件（MP1及MP2、MN1及MN2）；和在中间夹着输入电压而彼此不同的第1电源电压（VCC或GND）与第2电源电压（GND或VCC）之间被驱动的开关驱动部（401～409）。开关驱动部具有：源极跟随器电路（401、404），其漏极侧连接于供给第1电源电压的第1电源端子侧，输入与输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动开关元件的驱动电压而供给到开关元件；和电流控制部（402、405），其根据控制信号（ENABLE）对源极跟随器电路的输出侧与供给第2电源电压的第2电源端子之间的电流路径进行开闭。

Description

开关电路、选择电路、以及电压测定装置
技术领域
本发明涉及开关电路、选择电路、以及电压测定装置，尤其涉及适用于从多个电压中选择一个电压并进行测定的电压测定装置的有效技术。
背景技术
当前，不分汽车制造商，在众多企业、团体中对使用电动机作为车辆行驶用驱动源的电动汽车（EV：electric vehicle）和混合动力车（HEV：hybrid electric vehicle）进行研发。为了驱动这些电动机，需要具有数百伏特的高电压的车辆搭载电源。上述车辆搭载电源能够通过将产生几伏特左右电压的单电池（也称作“电池单元”）多个串联连接而成的电池组来实现。
在电动汽车等中，在车辆行驶时和充电时等所有的使用环境下，都需要为了判断电池的状态（例如，过充电状态、过放电状态、充电余量等）而对各电池单元VCL的每一个的电压高精度地进行测定。电池电压的高精度检测技术对于电池能量的有效利用是必需的，尤其是作为车辆用电源而与车辆的安全性和车辆行驶距离的远距离化相关联的重要技术。
为了应对这样的高精度化的要求、且为了实现进一步的低成本化，车辆搭载电源中的电压测定装置的主要已实用化的结构为，不是对每一个电池单元VCL装备一个AD转换器（以下，也称作ADC（Analog-to-Digital Converter））而是将数个～数十个电池单元集成为一个块并对每一个块装备一个ADC。另外，为了实现该结构，电压测定装置搭载多路转接电路（以下，也称作MUX（multiplexer）），通过MUX将处于不同电压水平的多个电池电压按时间顺序依次切换成以最低电位（地线（GND）电平）为基准而设计的ADC的信号输入，由此实现电压的测定。另外，作为测定电池电压的电路方式，一直以来最常使用的是利用了飞渡电容器电路的方式（例如参照专利文献1）。该方式将至少一个电容器用作MUX电路的一部分而构成。通常时，该电容器的两极的任一端子均不固定于特定电位，通过电池侧的开关电路能够与各电池的两极的输入电压端子连接，通过ADC侧的开关电路而能够与ADC的两个输入端子连接。另外，能够通过其他开关电路将电容器的一个端子连接于GND电位或规定的固定电位。以下简单说明专利文献1所记载的飞渡电容器电路的测定时的动作。例如，首先，将要测定电压的电池的两端和电容器C连接的电池侧开关被接通而向电容器C充入电池电压。接着，在将电池侧开关断开后，将电容器C的某一电极连接于GND电位或固定电位。由此，能够使电压水平不同的电池电压转换到ADC的动作范围内的电压区域中。然后，在该状态下，通过将ADC侧的开关接通使电容器C与ADC电连接，并通过ADC读取其电压值。此外，有时会在电容器C与ADC之间使用缓冲放大器或差动放大器，但动作顺序是相同的。
作为电压测定装置的现有技术，在专利文献1至9中有所公开，作为其他相关技术，在专利文献10至12中有所公开。
在专利文献1中公开有如下技术：在飞渡电容器方式的电压测定装置的各开关电路中，作为在将连接电池电压输入和电容间的开关元件接通时使从电池消耗的开关的驱动电流均匀化的方法，按每一个电池对所述驱动电流进行加权，以使得越是驱动与上位的单位电池单元连接的开关的电平转换电路，使在该电平转换电路中流动的消耗电流越大。
在专利文献2中公开有如下方法：相对于电池单元数量N个，对其与电容器的连接使用N+1个PNP构造或NPN构造的开关元件来与电压检测电路连接。
在专利文献3至6中公开有如下结构：使用与测定对象的电压源相同数量的电容器，并对各开关电路的开关元件仅使用一个N型或P型的MOSFET。另外在专利文献5中公开有如下方法：为了改善由于在飞渡电容器中使用的开关的寄生电容而导致的测定误差，预先测定包含开关组的寄生电容在内的杂散电容，并根据飞渡电容器的电容量和所测定的上述杂散电容等计算出因蓄积在杂散电容中的电荷导致的误差电压，根据该误差电压而计算出测定电压。而且，在专利文献6中公开有针对因开关的寄生电容成分所导致的误差的改善方法。
在专利文献7中公开有如下方法：为了应对用作开关元件的MOS晶体管的源极、漏极间的寄生二极管所导致的电荷泄漏，在电压测定电路中使用与电池单元数量相应的电容器，并且对各开关电路的开关元件使用MOSFET。
在专利文献8中公开有如下方法：在用于使连接电池电压输入和电容间的开关接通的信号的电平转换电路中使用电容器，并通过交流信号将开关接通。
在专利文献9中公开有如下方法：与上述专利文献5同样地，为了改善由于开关的寄生电容而产生的测定误差，使用将开关和差动放大电路（OP放大器）组合而成的采样保持电路。
在专利文献10中公开有用于在蓄电池保护电路中使蓄电池的充电稳定地进行的、外部电极与蓄电池之间的供电路径的开闭控制方法。
在专利文献11中公开有通过一个MOS晶体管而耐压不足的***中的级联晶体管的连接方法。
在专利文献12中公开有在蓄电池充电控制中用于防止因蓄电池的过充电或输入电压下降而导致电流从蓄电池反流的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-265776号公报
专利文献2：日本特开2006-53120号公报
专利文献3：国际公开WO2004/086065号小册子
专利文献4：日本特开2005-283258号公报
专利文献5：日本特开2006-105824号公报
专利文献6：日本特开2005-3394号公报
专利文献7：日本特开2005-91136号公报
专利文献8：日本特开2005-17289号公报
专利文献9：日本特开2008-99371号公报
专利文献10：日本特开2006-320183号公报
专利文献11：日本特开2002-9600号公报
专利文献12：日本特开2009-301209号公报
本申请发明人根据电压测定装置中的电压测定精度的高精度化和电池的消耗电流的均匀化的要求重新研究了该技术课题，结果发现以下新的课题。
第1课题为，由于测定对象的电池能耗的不均衡而导致电池续航能力下降。
图19不是公知技术，是本申请发明人先于本发明研究出的以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例。另外，图20与图19同样地，是本申请发明人先于本发明研究出的以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例。
图19及图20所示的开关电路具有开关驱动部，该开关驱动部由以下部分构成：将两个MOS晶体管的源极共用地连接并且将栅极共用地连接的双向开关；由用于控制该开关的控制信号（ENABLE）控制的MOS晶体管；产生恒流的MOS晶体管；和电阻R。例如，考虑使用该图的开关电路来作为电压测定装置的MUX电路中的开关电路的情况。在通过该电压测定装置对构成电池组的各个电池单元的电压进行测定的情况下，通过开关驱动电路将开关接通，从而使测定对象电池单元所连接的输入端子（VIN）与连接在测量电路侧的输出端子（VOUT）连接。此时，在开关驱动电路中，用于接通开关的驱动电流I从输入侧（VIN）经由电阻R而流向地线（GND）。像这样，为了实现在开关驱动电路中使用低耐压元件和使基于信号的控制容易，当通过使驱动电流I能够从测量对象电池单元的电极向GND电平流动来驱动开关元件时，由于各个电池单元串联连接，所以导致越是配置在下位侧的电池单元就越被多次取出驱动电流。相反，几乎不从配置在最上位侧的电池单元取出驱动电流，因此导致电池能耗的不均衡。作为其对策方法，如上所述，在专利文献1中示出了进行开关驱动电路的驱动电流的加权的方法，但在该方法中，在使串联连接的电池单元的数量增加的情况下，驱动电流与该数量相应地增大，为了抑制电池的耗电就需要使驱动电流的单位电流相当小。另外，最下位附近的开关元件必须通过微小电流来产生接通电压，因此驱动电路的用于产生接通电压的电阻元件（例如，与图19及图20的电阻R相当的电阻元件）变成高电阻，导致电压测定装置的面积增大。
第2课题为，通过开关元件及信号路径的电阻成分和开关元件的驱动电流而产生的电压降导致电压测定精度恶化。如上述第1课题所示，当从测量对象的电池单元供给用于接通开关元件的驱动电流时，由于上述驱动电流流过开关元件的接通电阻、供上述驱动电流流动的信号路径的电阻成分、在电池单元的电极与开关元件之间外置的消除噪声滤波器的电阻成分，所以会产生电压降。这些电阻成分无法在全部制品中制造成一样，从而必然导致元件产生偏差，而该电阻成分的偏差会使各个电压降产生差别。该电压降的差别成为电压测定精度恶化的主要因素。例如在专利文献2中，作为与各电池单元对应的开关元件，对正极侧的开关使用PMOS晶体管，对负极侧使用NMOS开关，但在这样组合构成的开关电路中，在上述电阻成分的偏差较大的情况下，由于驱动电流的流动方向不同而导致电压降不会相互抵消，反倒存在产生大的测定误差要因的可能性。关于该驱动电流所导致的测定误差的改善方法，在上述专利文献1至12中没有特别提及。在专利文献8中，如上所述示出为了驱动开关元件而使用驱动电容器的方法，但是使开关接通的交流信号自身有可能成为测定噪声。为了防止测定噪声，考虑需要保持电压的飞渡电容器电路，以便在将开关与电池侧断开时能够进行测定。另外，为了通过电压测定装置实现该方法，不得不使用面积较大的电容器元件，从而导致电路规模增大。
第3课题为，因在断开状态的开关元件中产生意外的电流泄漏路径（leak path）而导致测定精度恶化。例如在将电池单元选择性地连接于一个飞渡电容器的MUX电路中，考虑使用MOS晶体管来作为各个开关元件的情况。为了测定一个电池单元的电压，在使该电池单元的开关元件（MOS晶体管）接通时，断开其他电池单元的开关元件（MOS晶体管）。但是，即使控制其他电池单元的MOS晶体管的栅极而使其断开，若产生其源极、漏极间的寄生二极管导通那样的电压关系，则除了从测定对象的电池单元朝向飞渡电容器的电流路径以外，还会产生朝向断开了的开关元件的电流路径，对于测定对象的电池单元来说有可能观察到意外的负载电流。由于该负载电流和从电池至MUX电路输出的路径中的电阻成分会产生电压降，该电压降成为产生测定误差的误差主要因素。作为该课题的对策方法，在上述专利文献3至7中提出有寄生二极管不工作的结构，但在这些方法中，由于必须内置与电池单元数量相应的飞渡电容器，所以导致电路面积增大。另一方面，即使在如专利文献9等那样作为开关元件而使用将两个MOS晶体管的源极共用地连接并且将栅极共用地连接的双向开关的情况下，也会在例如测定对象的电池的电压比断开状态的开关元件的PMOS晶体管的源极节点高的情况下，上述PMOS晶体管的寄生二极管动作而产生负载电流。另外，在测定对象的电池的电压比断开状态的开关元件的NMOS晶体管的源极节点低的情况下，上述NMOS晶体管的寄生二极管动作而产生负载电流。
第4课题为，因飞渡电容器方式的电压测定装置中的开关元件的寄生电容及OP放大器的偏置误差等导致产生由器件引起的测定误差。如在上述的专利文献5及专利文献9中也提及那样，在飞渡电容器方式的电压测定装置中，由于开关元件的寄生电容成为测定误差主要因素，所以针对测定的高精度化需要对策。在专利文献5及专利文献9的任一文献中，用于修正误差的处理等复杂而导致电路规模增大。尤其是，在如专利文献9那样在飞渡电容器电路中，在电容与ADC之间出于缓冲作用而增加OP放大器、或采用使用了OP放大器的采样保持电路的情况下，OP放大器自身的偏置电压等成为误差主要因素。虽然修正该误差的方法存在多种，但有可能耗费许多工夫还会导致测量时间增加和耗电增大。
另外，通过专利文献10至12所公开的任一技术均无法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有助于电压测定装置中的电压测定精度的提高和电池的消耗电流的均匀化的技术。
本发明的上述目的以及其他目的和新特征能够根据本说明书的记载及附图得以明确。
对本申请所公开的发明的代表性方案的概要简单说明如下。
即，开关电路具有：设置在输入端子与输出端子之间的开关元件；和在中间隔着向上述输入端子供给的输入电压而彼此不同的第1电源电压与第2电源电压之间被驱动的开关驱动部。上述开关驱动部具有：源极跟随器电路，其漏极侧连接于供给第1电源电压的第1电源端子侧，输入与输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动上述开关元件的驱动电压而供给到上述开关元件；和电流控制部，其根据上述控制信号对上述源极跟随器电路的输出侧与供给第2电源电压的第2电源端子之间的电流路径进行开闭。
发明效果
对根据本申请所公开的发明的代表性方案而得到的效果简单说明如下。
即，本开关电路有助于电压测定装置中的电压测定精度的提高和电池的消耗电流的均匀化。
附图说明
图1是表示实施方式1的电压测定装置的一例的框图。
图2是表示电压测定装置2的电源供给的一例的说明图。
图3是表示电压测定装置2中的MUX电路30的一部分开关电路的连接部分的说明图。
图4是表示电压测定装置2的动作定时的一例的时序图。
图5是表示MUX电路30的以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例的电路图。
图6是表示MUX电路30的以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例的电路图。
图7是表示使用了两种开关电路的MUX电路30的结构例的框图。
图8是表示EV或HEV用的蓄电池的电压测定***的一例的框图。
图9是表示EV或HEV用的蓄电池的电压测定***的另外一例的框图。
图10是表示使用了P型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。
图11是表示图10中的断开信号（OFF）的说明图。
图12是表示使用了P型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。
图13是表示图12中的断开信号（OFF）的说明图。
图14是表示使用了N型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。
图15是表示图14中的断开信号（OFF）的说明图。
图16是表示从其他电源进行电压测定装置2的电源供给的情况的一例的框图。
图17是表示应用了MUX电路30的飞渡电容器方式的电压测定装置的一例的框图。
图18是表示电压测定装置4的动作定时的一例的时序图。
图19是表示本申请发明人先于本发明研究的以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路的电路图。
图20是表示本申请发明人先于本发明研究的以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路的电路图。
具体实施方式
1.实施方式的概要
首先，对本申请所公开的发明的代表性实施方式的概要进行说明。在关于代表性实施方式的概要说明中，标注括号而参照的附图中的附图标记只不过是例示出在标注附图标记的构成要素的概念中所包含的方式。
（电源电压驱动的开关电路）
本发明的代表性实施方式的开关电路（SWP、SWN）具有：设置在输入端子（VIN）与输出端子（VOUT）之间的开关元件（MP1及MP2、或MN1及MN2）；和根据指示上述开关元件的接通断开的控制信号（ENABLE）而驱动上述开关元件的开关驱动部（401～409）。上述开关驱动部在中间隔着向上述输入端子供给的输入电压而彼此不同的第1电源电压（VCC或GND）与第2电源电压(GND或VCC)之间被驱动。另外，上述开关驱动部具有：源极跟随器电路(401、404)，其漏极侧与供给上述第1电源电压的第1电源端子侧连接，输入与上述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动上述开关元件的驱动电压而供给到上述开关元件；和电流控制部(402、405)，其根据上述控制信号对上述源极跟随器电路的输出侧与供给上述第2电源电压的第2电源端子之间的电流路径进行开闭。
项目1的开关电路不是从上述开关电路的输入端子侧供给驱动电流，而是通过经由上述源极跟随器电路在上述第1电源端子与上述第2电源端子之间流动的驱动电流来驱动开关元件。由此，不会因开关的驱动电流和开关的输入输出端子间的电阻成分而产生电压降，并且不会为了进行开关驱动而消耗输入端子侧的电力。因此，例如若在上述的电压测定装置的MUX电路中应用项目1的开关电路，则能够解决上述第1课题和第2课题。
（开关电路的详细情况）
在项目1的开关电路中，上述开关元件具有：第1导电型的第1MOS晶体管(MP1或MN2)，其漏极端子连接在上述输入端子侧，在栅极端子被供给上述驱动电压；和第1导电型的第2MOS晶体管(MP2或MN2)，其漏极端子连接在上述输出端子侧，栅极端子连接在上述第1MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与上述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接。上述源极跟随器电路具有：第2导电型的第3MOS晶体管(MN3或MP5)，其漏极端子连接在上述第1电源端子侧，栅极端子连接在上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子侧；和电压生成部（402、405），其一端连接在上述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接在上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压。上述电流控制部在上述控制信号指示上述开关元件接通的情况下开通上述电压生成部的另一端与上述第2电源端子之间的电流路径，在上述控制信号指示上述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
由此，能够以简单的结构实现项目1的开关电路。另外，由于根据在上述电压生成部中流动的电流而产生第1MOS晶体管及第2MOS晶体管的栅极-源极间电压，所以能够生成不取决于上述输入电压的接通电压。
（具有恒流型的断开加速电路的开关电路）
在项目1或项目2的开关电路中，上述开关驱动部还具有断开加速部（403、406），该断开加速部在上述第1电源端子与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间，经由上述电压生成部的另一端、以及上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的栅极端子而形成供比在通过上述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
由此，在开关元件为断开状态时，由于上述电压生成部的另一端的节点的电位转移到上述第1电源电压侧，所以开关元件的断开状态更加稳定。另外，由于上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子的电位转移到上述第1电源电压侧，所以能够防止电荷经由断开状态的上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如若在上述的电压测定装置的MUX电路中应用项目3的开关电路，则除上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。
（具有开关型的断开加速电路的开关电路）
在项目1或项目2的开关电路中，上述开关驱动部还具有断开加速部（407～409），该断开加速部在上述电流控制部关断电流路径的期间中的规定期间，在上述第1电源端子与第1MOS晶体管及第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成。
由此，与项目3同样地，开关元件的断开状态更加稳定，并且能够防止电荷经由断开状态的上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如若在上述的电压测定装置的MUX电路中应用项目3的开关电路，则除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。另外，由于上述断开加速部在开关元件为接通状态时不使电流流动，所以能够减少消耗电流，并且，作为确定开关元件的接通电压的、在上述电压生成部中流动的电流只要考虑在上述电流控制部中流动的电流即可，因此，有助于接通电压的精度提高。而且，由于上述断开加速部以开关方式动作，所以与在恒流下动作的情况相比能够进一步缩短上述开关元件变换到断开状态的时间，并且能够在更早的定时防止电荷经由寄生二极管的移动。
（断开加速电路：单触发信号）
在项目4的开关电路中，上述断开加速部形成电流路径的期间为上述电流控制部关断电流路径的期间中的一部分期间（图11的断开信号的高电平期间）。
（断开加速电路：反相信号）
在项目4的开关电路中，上述断开加速部形成电流路径的期间为与上述电流控制部关断电流路径的期间对应的期间（图13或图15的断开信号的高电平期间）。
由此，由于能够使上述断开加速部形成电流路径的期间为例如指示开关元件的断开状态的期间，所以设计变得容易。
（开关电路（Pch））
在项目2至项目6的任一开关电路中，上述第1电源电压为上述输入电压以上的电压值（VCC），上述第1导电型为P沟道型，上述第2导电型为N沟道型。
（开关电路（Nch））
在项目2至项目6的任一开关电路中，上述第1电源电压为接地电压，上述第2电源电压为上述输入电压以上的电压值（VCC），上述第1导电型为N沟道型，上述第2导电型为P沟道型。
（具有电源电压驱动的开关电路的多路转接电路）
本发明的代表性实施方式的选择电路30，以由一端和另一端连接而构成电池组的多个单电池（VCL＿1～VCL＿n）中的一个或多个单电池构成的块为1单位，根据输入的控制信号，选择与某一上述块的两端连接的信号线并使其与第1输出端子（INP（+））和第2输出端子（INN（-））连接。上述选择电路对应于各个上述块而具有：第1开关电路（SWP），其具有供连接于上述块的一端（电池单元VCL的正侧电极）的信号线连接的输入端子（VIN）、和供连接于上述第1输出端子的信号线连接的输出端子（VOUT），并根据上述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接；和第2开关电路（SWN），其具有供连接于上述块的另一端（电池单元VCL的负侧电极）的信号线连接的输入端子（VIN）、和供连接于上述第2输出端子的信号线连接的输出端子（VOUT），并根据上述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接。另外，上述第1开关电路及上述第2开关电路具有：设置在该开关电路的输入端子与输出端子之间的开关元件（MP1及MP2、或MN1及MN2）；和根据上述控制信号驱动上述开关元件的开关驱动部（401～409）。上述开关驱动部具有：源极跟随器电路（401、404），其配置在供给第1电源电压（VCC或GND）的第1电源端子与供给第2电源电压（GND或VCC）的第2电源端子之间，输入与上述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动上述开关元件的驱动电压而供给到上述开关元件；和电流控制部（402、405），其根据上述控制信号对上述第1电源端子与上述第2电源端子之间的配置有上述源极跟随器电路的电流路径进行开闭。
由此，与项目1同样地，根据上述第1开关电路及上述第2开关电路，不会因开关的驱动电流和开关的输入输出端子间的电阻成分而产生电压降，并且不会为了进行开关驱动而消耗输入端子侧的电力。因此，例如若作为上述的电压测定装置的MUX电路而应用项目9的选择电路，则能够解决上述第1课题和第2课题。
（VCC为蓄电池电压）
在项目9的选择电路中，上述第1电源电压为与构成上述电池组的单电池中的最高位的单电池的一端的电压相应的电压（VCL＿1的正侧电极的电压）。
在项目10的选择电路中，上述第1开关电路及上述第2开关电路的驱动电流从上述电池组供给。即，由于在上述选择电路的选择动作中从各单电池均等地进行电力消耗，所以能够保持单电池间的电池能耗的均衡。
（每一个块的开关电路为相同种类的晶体管）
在项目10的选择电路中，上述开关元件具有栅极端子被上述驱动电压控制的P型MOS晶体管（MP1、MP2）或N型MOS晶体管（MN1、MN2），上述块所对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件的晶体管的种类相同。
由于在项目11的选择电路中，与上述选择对象的上述块的各个电极连接的开关元件种类相同，所以有助于减少从上述块的各个电极至上述第1输出端子的电阻成分与至上述第2输出端子的电阻成分的差异。
（相同种类的开关电路的连接方法）
在项目9至项目11的任一选择电路中，与上述块中的、上述另一端的电位为规定电位（VT）以上的第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件为P型MOS晶体管（MP1、MP2），与上述块中的、上述另一端的电位比上述规定电位低的第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件为N型MOS晶体管（MN1、MN2）。
由此，即使在作为上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件而使用N型MOS晶体管和P型MOS晶体管的情况下，也能够使与各个块的两端连接的开关元件种类相同。
（开关电路的详细情况（Pch））
在项目12的选择电路中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路具有：P型的第1MOS晶体管（MP1），其漏极端子连接于上述输入端子侧，在栅极端子被供给上述驱动电压；和P型的第2MOS晶体管（MP2），其漏极端子连接于上述输出端子侧，栅极端子与上述第1MOS晶体管的栅极端子侧连接，源极端子与上述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接。另外，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述源极跟随器电路（401）具有：N型的第3MOS晶体管（MN3），其漏极端子连接于上述第1电源端子侧，栅极端子连接于上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子侧；和电压生成部（R1），其一端连接于上述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压。而且，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述电流控制部（402）在上述控制信号（ENABLE）指示上述开关元件接通的情况下开通上述电压生成部的另一端与上述第2电源端子（GND）之间的电流路径，在上述控制信号指示上述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
由此，与项目2同样地，能够以简单的结构实现上述第1开关电路及上述第2开关电路。另外，由于根据在上述电压生成部中流动的电流而产生第1MOS晶体管及第2MOS晶体管的栅极-源极间电压，所以能够生成不取决于上述输入电压的接通电压。
（开关电路的详细情况（Nch））
在项目12或项目13的选择电路中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关元件具有：N型的第4MOS晶体管（MN1），其漏极端子连接于上述输入端子侧，在栅极端子被供给上述驱动电压；和N型的第5MOS晶体管（MN2），其漏极端子连接于上述输出端子侧，栅极端子连接于上述第4MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与上述第4MOS晶体管的源极端子共用地连接。另外，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述源极跟随器电路（404）具有：P型的第6MOS晶体管（MP5），其漏极端子连接于上述第2电源端子侧，栅极端子连接于上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的源极端子侧；和电压生成部（R2），其一端连接于上述第6MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压。而且，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述电流控制部在上述控制信号指示上述开关元件接通的情况下开通上述电压生成部的另一端与上述第1电源端子（VCC）之间的电流路径，在上述控制信号指示上述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
由此，与项目2同样地，能够以简单的结构实现上述第1开关电路及上述第2开关电路。另外，由于根据在上述电压生成部中流动的电流而产生第4MOS晶体管及第5MOS晶体管的栅极-源极间电压，所以能够生成不取决于上述输入电压的接通电压。
（具有恒流型的断开加速电路的开关电路）
在项目12至项目14的任一选择电路中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（403），该断开加速部在上述第1电源端子（VCC）与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间，经由上述电压生成部的另一端而形成供比在通过上述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
由此，与项目3同样地，在开关元件由P型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且，能够防止电荷经由断开状态的上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如若作为上述的电压测定装置的MUX电路而应用项目15的选择电路，则除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。
（具有开关型的断开加速电路的开关电路）
在项目12至项目14的任一选择电路中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（407、408），该断开加速部在上述电流控制部关断电流路径的期间，在上述第1电源端子与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间经由上述电压生成部的另一端而形成。
由此，与项目4同样地，在开关元件由P型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且能够防止电荷经由断开状态时的寄生二极管的移动。因此，根据项目16的选择电路，与项目15同样地，除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。另外，上述断开加速部与项目4同样地，能够降低消耗电流，并且有助于开关元件的接通电压的精度提高。而且，由于上述断开加速部以开关方式动作，所以与在恒流下动作的情况相比能够进一步缩短上述开关元件变换到断开状态的时间，并且能够在更早的定时防止电荷经由寄生二极管的移动。
（具有恒流型的断开加速电路的开关电路）
在项目12至项目16的任一选择电路中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（406），该断开加速部在上述第2电源端子与上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的源极端子之间，经由上述电压生成部的另一端而形成供比在通过上述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
由此，与项目15同样地，在开关元件由N型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且，能够防止电荷经由断开状态的上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如若作为上述的电压测定装置的MUX电路而应用项目17的选择电路，则除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。
（具有开关型的断开加速电路的开关电路）
在项目12至项目16的任一项的选择电路中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（409），该断开加速部在上述电流控制部关断电流路径的期间，在上述第2电源端子与上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的源极端子之间经由上述电压生成部的另一端而形成。
由此，与项目16同样地，在开关元件由N型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且，能够防止电荷经由断开状态时的寄生二极管的移动。因此，根据项目18的选择电路，与项目16同样地，除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。另外，上述断开加速部与项目16同样地，能够降低消耗电流，并且有助于开关元件的接通电压的精度提高。而且，由于上述断开加速部以开关方式动作，所以与在恒流下动作的情况相比能够进一步缩短上述开关元件变换到断开状态的时间，并且能够在更早的定时防止电荷经由寄生二极管的移动。
（具有电源电压驱动的开关电路的、用于测定蓄电池电压的蓄电池电压测定装置）
本发明的代表性实施方式的电压测定装置（2）用于以一端和另一端连接而构成电池组的多个单电池（VCL＿1～VCL＿n）中的一个或多个单电池构成的块为1单位，对每一个块测定上述块的两端的电压的电压测定装置。上述电压测定装置具有：选择部（30），其根据输入的控制信号对每一个块选择与上述块的两端连接的信号线并使其与第1输出端子（INP（+））和第2输出端子（INN（-））连接；和测定部（60），其输入上述第1输出端子和上述第2输出端子的电压，并测定两端子间的电压。上述选择部对应于各个上述块而具有：第1开关电路（SWP），其具有供连接于上述块的一端（电池单元的正侧电极）的信号线连接的输入端子（VIN）、和供连接于上述第1输出端子的信号线连接的输出端子（VOUT），并根据上述控制信号将上述输入端子和上述输出端子电连接；和第2开关电路（SWN），其具有供连接于上述块的另一端（电池单元的负侧电极）的信号线连接的输入端子（VIN）、和供连接于上述第2输出端子的信号线连接的输出端子（VOUT），并根据上述控制信号将上述输入端子和上述输出端子电连接。另外，上述第1开关电路及上述第2开关电路具有：设置在该开关电路的输入端子（VIN）与输出端子（VOUT）之间的开关元件（MP1及MP2、或MN1及MN2）；和根据上述控制信号而驱动上述开关元件的开关驱动部（401～409）。上述开关驱动部具有：源极跟随器电路（401、404），其配置在供给上述第1电源电压（VCC或GND）的第1电源端子与供给上述第2电源电压（GND或VCC）的第2电源端子之间，输入与上述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动上述开关元件的驱动电压而供给到上述开关元件；和电流控制部（402、405），其根据上述控制信号对上述第1电源端子与上述第2电源端子之间的配置有上述源极跟随器电路的电流路径进行开闭。
在项目19的电压测定装置中，上述第1开关电路及上述第2开关电路的驱动电流与项目1同样地，在上述第1电源端子与上述第2电源端子之间流动，因此，不会因开关的驱动电流和开关的输入输出端子间的电阻成分而产生电压降，并且不会为了进行开关驱动而消耗输入端子侧的电力。另外，根据项目19的电压测定装置，由于能够构成不采用飞渡电容器方式的电压测定装置，所以在测定电压时，能够降低由于开关元件的寄生电容等而导致的器件引起的测定误差，并能够防止由于使用缓冲和采样用途的放大电路而产生误差。因此，例如若作为上述的电压测定装置而应用项目19的电压测定装置，则能够解决上述第1课题、第2课题、以及第4课题。
（VCC为蓄电池电压）
在项目19的电压测定装置中，上述第1电源电压为与构成上述电池组的单电池中的最高位的单电池的一端的电压相应的电压（VCL＿1的正侧电极的电压）。
由此，与项目10同样地，在电压测定装置中的上述选择电路的选择动作中，由于从各单电池均等地进行电力消耗，所以能够保持单电池间的电池能耗的均衡。
（每一个块的开关电路为相同种类的晶体管）
在项目19或项目20的电压测定装置中，上述开关元件具有栅极端子被上述驱动电压控制的P型MOS晶体管（MP1、MP2）或N型MOS晶体管（MN1、MN2），上述块所对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件的晶体管的种类相同。
由此，与项目11同样地，由于与上述选择对象的上述块的各个电极连接的开关元件种类相同，所以有助于减少从测定对象的上述块的正电极至上述第1输出端子的信号路径的电阻成分与从负电极至上述第2输出端子的信号路径的电阻成分的差异。由此，例如，即使在由于干扰而产生同相噪声的情况下，也能够防止在测定部的输入中产生差动噪声。因此，例如，即使在测定中使用比较需要时间的Delta-Sigma方式的模数转换器，也能够防止电压测定***整体的去除噪声性能的降低，从而能够防止测定误差的产生。
（相同种类的开关电路的连接方法）
在项目19至项目21的任一电压测定装置中，与上述块中的、上述另一端的电位为规定电位（VT）以上的第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件为P型MOS晶体管（MP1、MP2），与上述块中的、上述另一端的电位比上述规定电位低的第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件为N型MOS晶体管（MN1、MN2）。
由此，与项目12同样地，即使在作为上述第1开关电路及上述第2开关电路的开关元件而使用N型MOS晶体管和P型MOS晶体管的情况下，也能够使与各个块的两端连接的开关元件种类相同。
（开关电路的详细情况（Pch））
在项目22的电压测定装置中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关元件具有：P型的第1MOS晶体管（MP1），其漏极端子连接于上述输入端子侧，在栅极端子被供给上述驱动电压；和P型的第2MOS晶体管（MP2），其漏极端子连接于上述输出端子侧，栅极端子连接于上述第1MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与上述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接。另外，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述源极跟随器电路（401）具有：N型的第3MOS晶体管（MN3），其漏极端子连接于上述第1电源端子侧，栅极端子连接于上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子侧；和电压生成部（R1），其一端连接于上述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压。与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述电流控制部在上述控制信号指示上述开关元件接通的情况下开通上述电压生成部的另一端与上述第2电源端子（GND）之间的电流路径，在上述控制信号指示上述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
由此，与项目13同样地，能够以简单的结构实现上述第1开关电路及上述第2开关电路。另外，由于根据在上述电压生成部中流动的电流而产生第1MOS晶体管及第2MOS晶体管的栅极-源极间电压，所以能够生成不取决于上述输入电压的接通电压。
（开关电路的详细情况（Nch））
在项目22或项目23的电压测定装置中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关元件具有：N型的第4MOS晶体管（MN1），其漏极端子连接于上述输入端子侧，在栅极端子被供给上述驱动电压；和N型的第5MOS晶体管（MN2），其漏极端子连接于上述输出端子侧，栅极端子连接于上述第4MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与上述第4MOS晶体管的源极端子共用地连接。另外，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述源极跟随器电路（404）具有：P型的第6MOS晶体管（MP5），其漏极端子连接于上述第2电源端子侧，栅极端子连接于上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的源极端子侧；和电压生成部（R2），其一端连接于上述第6MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压。而且，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述电流控制部（405）在上述控制信号指示上述开关元件接通的情况下开通上述电压生成部的另一端与上述第1电源端子（VCC）之间的电流路径，在上述控制信号指示上述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
由此，与项目14同样地，能够以简单的结构实现上述第1开关电路及上述第2开关电路。另外，由于根据在上述电压生成部中流动的电流而产生第4MOS晶体管及第5MOS晶体管的栅极-源极间电压，所以能够生成不取决于上述输入电压的接通电压。
（具有恒流型的断开加速电路的开关电路（Pch））
在项目22至项目24的任一电压测定装置中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（403），该断开加速部在上述第1电源端子与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间，经由上述电压生成部的另一端而形成供比在通过上述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
由此，与项目15同样地，在开关元件由P型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且，能够防止电荷经由断开状态的上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如根据项目25的电压测定装置，除了上述第1课题、第2课题、以及第4课题以外，还能够解决第3课题。
（具有开关型的断开加速电路的开关电路（Pch））
在项目22至项目24的任一电压测定装置中，与上述第1块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在上述电流控制部关断电流路径的期间，在上述第1电源端子与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间经由上述电压生成部的另一端而形成电流路径。
由此，与项目16同样地，除了上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。另外，与项目16同样地，由于上述断开加速部以开关方式动作，所以与在恒流下动作的情况相比能够进一步缩短上述开关元件变换到断开状态的时间，并且能够在更早的定时防止电荷经由寄生二极管的移动。
（具有恒流型的断开加速电路的开关电路（Nch））
在项目22至项目26的任一电压测定装置中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部（406），该断开加速部在上述第2电源端子与上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的源极端子之间，经由上述电压生成部的另一端而形成供比在通过上述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
由此，与项目16同样地，在开关元件由N型MOS晶体管构成的上述第1开关电路及上述第2开关电路中，开关元件的断开状态更加稳定，并且，能够防止电荷经由断开状态的上述第4MOS晶体管及上述第5MOS晶体管的寄生二极管的移动。因此，例如根据项目26的电压测定装置，除了上述第1课题、第2课题、以及第4课题以外，还能够解决第3课题。
（具有开关型的断开加速电路的开关电路（Nch））
在项目22至项目26的任一电压测定装置中，与上述第2块对应的上述第1开关电路及上述第2开关电路的上述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在上述电流控制部关断电流路径的期间，在上述第2电源端子与上述第1MOS晶体管及上述第2MOS晶体管的源极端子之间经由上述电压生成部的另一端而形成电流路径。
由此，与项目18同样地，除上述第1课题和第2课题以外，还能够解决第3课题。另外，与项目18同样地，由于上述断开加速部以开关方式动作，所以与在恒流下动作的情况相比能够进一步缩短上述开关元件变换到断开状态的时间，并且能够在更早的定时防止电荷经由寄生二极管的移动。
（ADC为Δ-Σ方式的ADC的、用于测定蓄电池电压的蓄电池电压测定装置）
在项目19至项目28的任一电压测定装置中，上述测定部具有Delta-Sigma方式的模数转换器（601～603）。
2.实施方式的详细情况
进一步详细说明实施方式。
《实施方式1》
图1是表示实施方式1的电压测定装置的一例的框图。
该图所示的电压测定装置2对每一个由串联连接的多个电池单元（VCL＿1～VCL＿n）（在总称电池单元的情况下，仅表示为VCL）中的一个或多个电池单元组成的电池单元的组（以下，也称作“块”）测定两端的电压。在此，作为一例以上述块为一个电池单元。即，上述电压测定装置2从上述串联连接的多个电池单元VCL中每次选择一个电池单元来测定电压。此外，上述串联连接的多个电池单元VCL不限于以单列串联连接的电池单元列，也包含将多个串联连接的电池单元列并联连接而成的电池单元列。另外，也表示将多个电池单元并联连接而成的结构看作一个电池并将其多个串联连接而成的电池单元列。
电压测定装置2由以下部分构成：用于从各块的两端电极输入电压的电压输入端子20；用于输入电源电压的电源端子VCC及GND；选择作为测定对象的一个电池电压并输出的MUX电路30；对输入的电压差进行测量的测量电路60；和保护元件40。此外，在该图中，为了简化，仅表示出电压测定装置2的功能部中的与电压测定相关的功能部。
电压测定装置2的电源例如从上述多个电池单元VCL供给。图2是表示电压测定装置2的电源供给的一例的说明图。如该图所示，关于电压测定装置2，上述多个电池单元VCL中的最上位的电池单元VCL＿1的正侧电极的电压被供给到电压测定装置2的电源端子VCC，上述多个电池单元VCL中的最下位的电池单元VCL＿n的负侧电极的电压被供给到电源端子GND。
MUX电路30具有用于将多个电压输入端子20各个所连接的信号路径和测量电路60的两个输入端子INP（+）及INN（-）连接起来的多个开关电路。具体而言，MUX电路30具有：连接电池单元VCL的正侧电极和测量部60的正侧输入端子INP（+）的开关电路SWP＿1～SWP＿n（在总称的情况下仅表示为SWP）；以及连接电池单元VCL的负侧电极和测量部60的负侧输入端子INN（-）的开关电路SWN＿1～SWN＿n（在总称的情况下仅表示为SWP）。即，若使上述多个电池单元的数量为N个，则为了测定各个电池单元的电压，MUX电路30需要2N个开关电路。此外，在图1中，示出具有包含开关电路SWX和开关电路SWY在内的2N+2个开关电路的情况，其中，开关电路SWX连接输入最上位的电池单元的正侧电压的电压输入端子20和测量电路60的负侧输入端子INN，开关电路SWY连接输入最下位的电池单元的负侧电压的电压输入端子20和测量电路60的正侧输入端子INP，但也可以没有这两个开关电路，能够根据MUX电路30所应用的***等而进行适当配置。
根据控制部50的控制信号来控制开关电路SWP、SWN的开关的接通状态和断开状态。例如，在测定规定的电池单元的电压时，控制部50控制MUX电路30的开关电路，以使得该电池单元的两端电压施加于测量电路60的输入端子间。MUX电路30的详细情况将在后说明。
保护元件40连接于测量电路60的两个输入端子INP、INN间，是用于保护测量电路60的输入级的保护元件，例如为齐纳二极管。
控制部50通过控制MUX电路30和测量电路60而进行用于测定各电池单元的电压的综合控制。上述控制部50例如为专用的逻辑电路或微型计算机等。
测量电路60根据来自控制部50的控制信号对输入到两个输入端子INP、INN的电位差进行测定并输出测定结果。上述测量电路60例如通过Delta-Sigma方式的A/D转换器而实现。测量电路60例如具有：用于取入被输入到输入端INP、INN的电压的开关部601及电容602；和输入所取入的电压并对电压进行测定的测量部603。电容602为高耐压元件，测量部603是由低耐压元件构成的电路。
使用图3及图4简单说明电压测定装置2的测定动作。
图3是表示电压测定装置2中的MUX电路30的一部分开关电路的连接部分的说明图。
图4是表示电压测定装置2的动作定时的一例的时序图。
在图4中，例如为了测定电池单元VCL＿1的电压，首先，控制部50在附图标记201的定时控制MUX电路30而使开关电路SWP＿1及SWN＿1接通。由此，电池单元VCL＿1的电压输入到测量电路60。输入电压稳定后，控制部50在附图标记202的定时控制测量电路60而执行电压测定。当电池单元VCL＿1的电压测定结束时，控制部50在附图标记203的定时使开关电路SWP＿1及SWN＿1断开。然后，例如为了测定电池单元VCL＿2的电压，控制部50在附图标记204的定时控制MUX电路30而使开关电路SWP＿2及SWN＿2接通。此时，为了防止由于开关电路SWP1～SWN＿2全部接通而导致短路，使开关接通的定时204为从开关电路SWP＿1及SWN＿1成为断开状态开始经过一定时间后的定时。通过开关电路SWP＿2及SWN＿2的接通，电池单元VCL＿2的电压输入到测量电路60。输入电压稳定后，控制部50在附图标记205的定时控制测量电路60而执行电压测定。当电池单元VCL＿2的电压测定结束时，控制部50在附图标记206的定时使开关电路SWP＿2及SWN＿2断开。通过重复执行以上动作来测定串联连接的多个电池单元的全部电池单元的电压。像这样，在本实施方式1的电压测定装置2中，由于上述串联连接的多个电池单元的电位直接输入到测量电路60，所以需要如上所述使测量电路60内的电容602为高耐压元件，但由于不需要采用飞渡电容器方式的情况下的飞渡电容器和作为缓冲器的OP放大器等，所以不会产生开关电路的开关元件的寄生电容等器件原因而导致的测定误差和由于OP放大器等的偏置电压等而导致的测定误差。
作为构成MUX电路30的开关电路，存在以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路和以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路这两种。以下，说明各种开关电路的详细情况。
图5是表示MUX电路30的以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例的电路图。如该图所示，开关电路具有由两个P型MOS晶体管MP1、MP2构成的双向开关元件。MP1和MP2的源极端子共用地连接，栅极端子也共用地连接。MP1的漏极端子与电池电压输入端子侧的输入端子VIN连接，MP2的漏极端子与MUX电路的信号输出侧的输出端子VOUT连接。另外，在共用的源极端子与栅极端子之间***有二极管D1，该二极管D1的阳极与共用栅极端子侧连接，阴极与共用源极端子侧连接。此外，在需要栅极耐压保护的情况下，也可以取代上述二极管D1而使用具有双向开关元件的接通电压以上的击穿电压的齐纳二极管。
开关电路还具有接通电压生成部401、电流控制部402、以及断开加速部403。
接通电压生成部401为由N型MOS晶体管MN3和作为电压生成元件的电阻R1构成的源极跟随器电路。MN3的栅极端子与双向开关元件的共用源极端子连接，漏极端子与作为最上位电位的电源端子VCC连接，源极端子经由电阻R1而与双向开关元件的共用栅极端子连接。此外，作为电压生成元件也可以使用电阻以外的元件。例如，可以取代电阻元件R1而使用在栅极端子施加有偏压的MOS晶体管，也可以将耗尽型的MOS晶体管作为电流源而使用。此外，在此所述的耗尽型的MOS晶体管是指，例如即使栅极-源极间电位差为0V也能够调整阈值而产生电流的MOS晶体管。另外，也可以为了防止静电破坏而与MN3和双向开关元件MP1及MP2的各栅极端子或各漏极端子串联地***电阻元件。
电流控制部402例如是将施加有偏压（BIAS）且用于供给电流（2I）的N型MOS晶体管MN4、和施加有用于控制双向开关元件MP1、MP2的接通断开的使能信号（ENABLE）的N型MOS晶体管MN5共阴栅连接的结构。MN4的漏极端子与双向开关元件MP1、MP2的栅极端子连接。使能信号为来自控制部50的控制信号。此外，也可以使MN4与MN5的连接关系反过来。另外，用于供给电流的MN4及MN6例如由电流反射镜电路构成，但为了抑制由于沟道长度调制效应引起的电流值变动，也可以由共阴栅型电流反射镜电路构成。同样地，也可以使由MP3及MP4构成的电流反射镜电路也为共阴栅型电流反射镜电路。
断开加速部403由以下部分构成：施加有与MN4相同的偏压（BIAS）且用于供给电流（I）的N型MOS晶体管MN6；和构成用于使MN6的电流（I）折回而供给到双向开关元件的栅极端子的电流反射镜电路的P型MOS晶体管MP3及MP4。
当使能信号为高（High）电平而指示双向开关元件接通时，MN5成为接通状态，通过MN4产生驱动电流2I。该驱动电流2I与从断开加速部403流入的电流I在其连接节点处叠加。由此，相差的电流I从最上位电位VCC经由接通电压生成部401而被引入。此时，在双向开关元件的栅极-源极间产生足以接通MP1及MP2的电位差VGS，由此电池的电压输入端子侧和MUX电路的输出侧电导通。即，根据上述开关电路，由于开关接通时开关电路的驱动电流不是从输入端子VIN侧供给的而是从电源端子VCC供给的，所以不会由于驱动电流和双向开关元件的接通电阻而产生电压降，能够谋求测定误差的降低。另外，通过从电源端子VCC供给驱动电流，能够使构成电池组的各个电池单元的电力消耗均等地进行，因此，能够防止以往那样的电池单元间的不均衡的电力消耗。
另一方面，当使能信号为低（Low）电平而指示双向开关元件断开时，MN5成为断开状态，驱动电流2I不流动。由此，在接通电压生成部401中没有电流流动，在双向开关元件MP1、MP2的栅极-源极间不产生电位差，开关电路的电池的电压输入端子侧和MUX电路的输出侧为电开路。另外，从断开加速部403流入的电流I将双向开关元件MP1、MP2的栅极端子提升至最上位电位VCC，由此使断开状态稳定。而且，来自断开加速部403的电流I经由二极管D1而流入到MP1及MP2的源极端子，从而对与该源极端子连接的寄生电容进行充电，并将该源极端子的电位提升至最上位电位VCC。由此，其效果如下。如上所述，被选择的电池单元的两端电压经由测量电路60中的电容602而输入到测量部603，但通过使电荷从电池单元经由MUX电路30的开关电路对电容602进行充电而使电池单元的电压输入到测量部603。此时，若MUX电路30中的断开状态的双向开关元件MP1及MP2的漏极端子侧的信号电位为比源极端子侧的电位高的状态，则除了从测定对象的电池单元流入到上述电容602的电流以外，还有经由断开状态的双向开关元件MP1及MP2的寄生二极管的电流流动。由此，由于对上述电容602进行充电的电荷减少，所以充电时间延长，可能导致在到达目标电压之前就开始测定电压的情况，这成为测定误差主要因素。为了防止该情况，虽然也存在使开始测定的定时延迟的方法，但该方法可能会使测定电压的测定时间整体增加。因此，通过上述断开加速部403，能够防止双向开关元件MP1及MP2的漏极端子侧的信号电位比源极端子侧的电位高的状态，因此，能够防止电荷经由寄生二极管的移动，能够谋求断开状态的进一步稳定化和产生测定误差的抑止。
此外，驱动电流（2I）和从断开加速部供给的电流（I）的电流值不必以固定比率设计，只要能够通过接通电压生成部401生成用于接通双向开关元件的电压差VGS，则可以是任意电流值。
图6是表示MUX电路30的以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路的一例的电路图。如该图所示，开关电路具有由两个N型MOS晶体管MN1、MN2构成的双向开关元件。MN1和MN2的源极端子共用地连接，栅极端子也共用地连接。MN1的漏极端子与电池电压输入端子侧的输入端子VIN连接，MN2的漏极端子与MUX电路的信号输出侧的输出端子VOUT连接。另外，在共用的源极端子与栅极端子之间***有二极管D2，该二极管D2的阳极与共用源极端子侧连接，阴极与共用栅极端子侧连接。此外，在需要栅极耐压保护的情况下，也可以取代上述二极管D2而使用具有双向开关元件的接通电压以上的击穿电压的齐纳二极管。
由N型的双向开关元件构成的开关电路还具有接通电压生成部404、电流控制部405、以及断开加速部406。
接通电压生成部404为由P型MOS晶体管MP5和作为电压生成元件的电阻R2构成的源极跟随器电路。MP5的栅极端子与双向开关元件的共用源极端子连接，漏极端子与作为最低电位的电源端子GND连接，源极端子经由电阻R2而与双向开关元件的共用栅极端子连接。此外，与上述接通电压生成部401同样地，作为电压生成元件也可以使用电阻以外的元件。另外，也可以为了防止静电破坏而与MP5和双向开关元件MN1及MN2的各栅极端子或各漏极端子串联地***电阻元件。
电流控制部405例如由以下部分构成：施加有偏压（BIAS）且用于供给电流（2I）的N型MOS晶体管MN4；施加有用于控制双向开关元件MP1、MP2的接通断开的使能信号（ENABLE）的N型MOS晶体管MN4；和构成用于使MN4的电流（2I）折回而供给到双向开关元件的栅极端子的电流反射镜电路的P型MOS晶体管MP6及MP7。使能信号与上述同样地为来自控制部50的控制信号。此外，在即使构成双向开关元件的MN1及MN2的栅极端子被施加低电压也能够充分切换接通断开状态的情况下，也可以不经由电流反射镜电路MP6、MP7而直接向双向开关元件的栅极端子施加信号使之驱动。另外，也可以使MN4与MN5的连接关系反过来。而且，用于供给电流的MN4及MN6例如由电流反射镜电路构成，但为了抑制由于沟道长度调制效应引起的电流值变动，也可以由共阴栅型电流反射镜电路构成。同样地，也可以使由MP6及MP7构成的电流反射镜电路也为共阴栅型电流反射镜电路。
断开加速部406由施加有与MN4相同的偏压（BIAS）且在双向开关元件的栅极端子与GND端子之间产生电流（I）的N型MOS晶体管MN6构成。
当使能信号为高（High）电平而指示双向开关元件接通时，MN5成为接通状态，通过MN4产生驱动电流2I。该驱动电流2I经由电流反射镜电路MP6、MP7而流入到双向开关元件的共用栅极端子所连接的节点，该驱动电流的一部分电流I流向断开加速部406。由此，相差的电流I经由接通电压生成部404而被引入到最上位电位（GND）。此时，在双向开关元件的栅极-源极间产生足以接通MN1及MN2的电位差VGS，由此电池的电压输入端子侧和MUX电路的输出侧电导通。即，根据上述开关电路，由于开关接通时开关电路的驱动电流不是从输入端子VIN侧供给的而是从电源端子VCC供给的，所以不会由于驱动电流和双向开关元件的接通电阻而产生电压降，能够谋求测定误差的降低。另外，通过从电源端子VCC供给驱动电流，能够使构成电池组的各个电池单元的电力消耗均等地进行，因此，能够防止以往那样的电池单元间的不均衡的电力消耗。
另一方面，当使能信号为低（Low）电平而指示双向开关元件断开时，MN5成为断开状态，驱动电流2I不流动。由此，在接通电压生成部404中没有电流流动，在双向开关元件MN1、MN2的栅极-源极间不会产生电位差，开关电路的电池的电压输入端子侧和MUX电路的输出侧为电开路。而且，断开加速部403使电流I流向GND侧，由此将双向开关元件MN1、MN2的栅极端子降低至最上位电位（GND），从而使断开状态稳定。而且，断开加速部404经由二极管D2而从MN1及MN2的源极端子提取电荷，由此对与该源极端子连接寄生电容进行放电，从而将该源极端子的电位降低至最下位电位（GND）。由此，产生MP1及MP2的漏极端子侧的信号电位比源极端子侧的电位低的状态，防止产生经由MN1及MN2的寄生二极管的电荷移动，从而使双向开关元件的断开状态更稳定化。此外，驱动电流（2I）和从断开加速部供给的电流（I）的电流值与上述同样地不必以固定比率设计，只要能够通过接通电压生成部404生成用于接通双向开关元件的电压差VGS，则可以是任意电流值。
接下来，说明MUX电路30的具体结构。
图7是表示使用了两种开关电路的MUX电路30的结构例的框图。为了简化，在该图中，示出测量电路60的前级之前的连接关系，例如，示出串联连接的多个电池单元（外部电压源）1、电压输入端子20、MUX电路30、测量电路60的连接关系。此外，在该图中，为了去除噪声，作为一例示出在上述多个电池单元VCL与电压输入端子20之间***低通滤波器（LPF）3的情况。上述低通滤波器3例如由外置的电阻和电容构成，但也可以使用电感等而构成。在图7所示的MUX电路30中，例如开关电路通过以下方式构成。
第1，作为与从上述多个电池单元中的、负侧电极的电位为规定电位（VT）以上的电池单元连续到正侧电极为最高电位的电池单元的多个电池单元连接的开关电路，使用具有将两个P沟道MOSFET的源极彼此共用连接而构成的双向开关元件的开关电路（PMOS开关组）。例如，在P型的开关元件的开关电路的情况下，为了接通双向开关元件MP1及MP2，需要使MP1及MP2的栅极电压的电压范围在比源极电压低的方向上。因此，对与电位更高的电池单元连接的开关电路使用P型的开关元件的开关电路。
第2，作为与从上述多个电池单元中的、正侧电极的电位为规定电位（VT）以下的电池单元连续到负侧电极为最下位电位的电池单元的多个电池单元连接的开关电路，使用具有将两个N沟道型MOSFET的源极彼此共用连接而构成的双向开关元件的开关电路（NMOS开关组）。例如，在N型的开关元件的开关电路的情况下，为了接通双向开关元件MN1及MN2，需要使MN1及MN2的栅极电压的电压范围在比源极电压高的方向上。因此，对与电位更低的电池单元连接的开关电路使用N型的开关元件的开关电路。
第3，连接电池单元的正侧电极和MUX电路30的输出信号线的正侧输出（测量电路60的正侧输入端子INP）的开关电路SWP＿1～SWP＿n的开关元件、以及连接电池单元的负侧电极和MUX电路30的输出信号线的负侧输出（测量电路60的负侧输入端子INN）的开关电路SWN＿1～SWN＿n的开关元件为相同种类的开关元件。即，形成将被选择的电池单元的电压输入到测量电路60的正侧的信号线和负侧的信号路径的开关元件的MOS晶体管的种类相同，从而构成为开关元件的接通电阻相等。由此，构成为各个信号路径的电阻成分的差异减小。因此，例如在图4所示的执行测量期间，即使在上述信号路径由于干扰而产生同相噪声的情况下，也能够防止在测量电路60的输入中产生差动噪声，从而能够抑制测定误差的产生。
如上所述，在MUX电路30中，在与从负侧电极的电位为规定电位（VT）以上的电池单元连续到正侧电极为最上位电位的电池单元的多个电池单元连接的开关电路中，使用以P型MOS晶体管为开关元件的开关电路，在与从正侧电极的电位为规定电位（VT）以下的电池单元连续到负侧电极为最下位电位的电池单元的多个电池单元连接的开关电路中，使用以N型MOS晶体管为开关元件的开关电路。此外，上述规定电位VT根据MUX电路30的输入电压范围、双向开关元件等的特性、以及MUX电路30的要求规格等而确定。
图8及图9示出应用了电压测定装置2的***的一例。
图8是表示EV或HEV用的蓄电池的电压测定***的一例的框图。
在该图中，电动机通过从蓄电池向电动机驱动用的逆变器的两端供给电力而被驱动。该图所示的构成电压测定***的蓄电池装置10具有：由多个单电池串联连接而成的电池组构成的蓄电池101；以构成上述蓄电池的电池单元中的数个～数十个电池单元为一组、且按每一组电池单元1分配的多个电压测定装置2；和电池监视用微型计算机（MCU）6。蓄电池101例如在电动汽车等车辆整体中由数百个单电池构成，最上位电压例如为400V左右。另外，构成蓄电池101的单电池例如为锂离子电池。
电池监视用微型计算机（MCU）3通过控制电压测定装置2来执行蓄电池电压的测定，并根据测定结果控制从电池对电动机驱动用逆变器的电力供给。另外，在与电池控制用微型计算机7之间进行CAN通信等。
各个电压测定装置2通过上述方法对蓄电池101中的作为测定对象的一组电池单元1测定电压。另外，电压测定装置2除上述功能部以外，还具有通信功能部70、71，并使用通信功能部70、71对来自电池监视用微型计算机6的控制指示和电压测定结果等进行相互通信。
图9是表示EV或HEV用的蓄电池的电压测定***的另外一例的框图。
该图所示的构成电压测定***的蓄电池装置11以构成蓄电池101的电池单元中的数个～数十个电池单元为一组，按每一组电池单元1分配电压测定装置2和电池监视用微型计算机（MCU）6。电压测定按照与上述相同的方法进行，但各个电压测定的指示和电压测定结果等的交互在与一组电池单元1对应的电压测定装置2与电池监视用微型计算机6之间进行。每一组的电池单元1的电压测定装置2和电池监视用微型计算机6可以例如为分别形成在不同半导体基板上的LSI，也可以为分别形成在一个半导体基板上的单芯片LSI。
根据以上实施方式1的电压测定装置2，在开关为接通状态时，不会由于驱动电流和信号路径中的开关元件的接通电阻等电阻成分而产生电压降，因此能够谋求测定误差的降低。另外，由于驱动电流从电源端子VCC供给，所以能够防止单电池间的不均衡的电力消耗。而且，能够通过断开加速部403、406使双向开关元件的断开状态更稳定化。另外。由于实施方式1的电压测定装置2不采用飞渡电容器方式，所以需要使测量电路60内的电容602为高耐压元件，但由于不会产生开关电路的开关元件的寄生电容等器件引起的测定误差和由于OP放大器等的偏置电压等而导致的测定误差，所以能够实现测定误差更小的电压测定电路。
《实施方式2》
图10是表示使用了P型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。对与图5的开关电路相同的构成要素标注相同的附图标记并省略其详细说明。
图10所示的开关电路取代恒流I流入的结构的断开加速部403，而是具有由与使能信号（ENABLE）相应的断开信号（OFF）控制的断开加速部407。上述断开加速部407由以下部分构成：在栅极端子输入断开信号（OFF）的N型MOS晶体管MN7；设置在MN7的源极端子与GND端子之间的用于调整电流值的电阻元件R3；以电源VCC为基准将在MN7中流动的电流转换成电压的电阻元件R4；和输入通过电阻元件R4而产生的电压并以开关方式连接电源端子VCC和双向开关元件的共用栅极端子的P型MOS晶体管MP8。
图11是表示图10中的断开信号的说明图。如该图所示，断开信号（OFF）是在使能信号（ENABLE）从高（High）切换至低（Low）后仅在规定期间为高（High）的信号。断开信号与使能信号同样地，例如为从控制部50输出的控制信号之一。当断开加速部407在使能信号（ENABLE）切换至低（Low）的期间作为短时脉冲而被施加一次或多次断开信号时，MN7接通并通过电阻R4产生以电源VCC为基准的电压，从而MP8接通，从电源VCC侧向双向开关元件MP1及MP2的栅极端子瞬时流入较大电流。由此，双向开关元件的栅极端子提升至最上位电位，并且电流经由二极管D1而流动，从而双向开关元件的源极端子也提升至最上位电位。通过以上动作，防止双向开关元件的漏极端子侧的电位比源极端子侧的电位高的状态，从而能够使双向开关元件的断开状态更稳定化。另外，与以恒流充电的情况相比，能够更高速地进入到稳定状态。
另外，与图5的开关电路不同，不使偏置电流I在开关元件接通时流动。由此，开关元件的接通电压根据电阻R1和在MN4中流动的电流I而确定。即，由于在确定双向开关元件的接通电压方面不需要考虑上述断开加速用的偏置电流I，所以设计变得容易，并且能够提高接通电压的精度。另外，由于不会使偏置电流I无益地流动，所以还能够将消耗电流抑制得更小。
此外，通过输入断开信号的MN7和电阻R3而生成电流，但不限于图10的结构，也可以为通过调整断开信号的电压，在施加断开信号时作为偏置电流源而使MN7动作的结构。另外，可以取代电阻元件R3而使用在栅极端子施加有偏压的MOS晶体管，也可以将耗尽型的MOS晶体管作为电流源而使用。此外，在此所述的耗尽型的MOS晶体管是指，例如，即使栅极、源极间电位差为0V也能够调整阈值而生成电流的MOS晶体管。
《实施方式3》
图12是表示使用了P型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。对与图5及图10的开关电路相同的构成要素标注相同的附图标记并省略且详细说明。
图12所示的开关电路取代恒流I流入的结构的断开加速部403，具有由与使能信号（ENABLE）相应的断开信号（OFF）控制的断开加速部408。上述断开加速部408由以下部分构成：构成输入断开信号（OFF）的逻辑电路的N型MOS晶体管MN8及P型MOS晶体管MP9；和输入上述逻辑电路的输出并以开关方式连接电源端子VCC和双向开关元件的共用栅极端子的P型MOS晶体管MP8。上述逆变器电路被在电源VCC与以电源VCC为基准的电压之间驱动。上述以电源VCC为基准的电位例如为以相对于电源VCC低5V的方式生成的电位。此外，虽然使上述以电源VCC为基准的电位为相对于最上位电压低5V的电压，但该电压能够根据所使用的元件的耐压等各种条件而设定。另外，在该图中，为了简化，作为上述逻辑电路示出由MN8及MP9构成的逆变器电路，但只要能够根据断开信号来控制MP8，则也可以通过更复杂的逻辑电路而构成。
图13是表示图12中的断开信号的说明图。如该图所示，断开信号（OFF）例如是与使能信号（ENABLE）反相位的信号，且是仅在使能信号低（Low）的期间为高（High）的信号。断开信号与使能信号同样地，例如是从控制部50输出的控制信号之一。
当断开加速部408在使能信号（ENABLE）切换至低（Low）的期间被施加高（High）的断开信号时，MP8接通，从电源VCC侧向双向开关元件MP1及MP2的栅极端子瞬时流入较大电流。由此，双向开关元件的栅极端子被提升至最上位电位，并且电流经由二极管D1而流动，从而双向开关元件的源极端子也提升至最上位电位。通过以上动作，防止双向开关元件的漏极端子侧的电位比源极端子侧的电位高的状态，从而能够使双向开关元件的断开状态更稳定化。另外，与以恒流进行充电的情况相比能够更高速地进入到稳定状态。
另外，与实施方式2的开关电路同样地，不使偏置电流I在开关元件接通时从断开加速电路408流动。由此，在确定双向开关元件的接通电压方面不需要考虑上述断开加速用的偏置电流I，因此设计变得容易，并且能够提高接通电压的精度。另外，由于不会使偏置电流I无益地流动，所以还能够将消耗电流抑制得更小。
《实施方式4》
图14是表示使用了N型MOS晶体管的双向开关元件的开关电路的另外一例的电路图。对与图6的开关电路相同的构成要素标注相同的附图标记并省略其详细说明。
图14所示的开关电路取代恒流I流入的结构的断开加速部406，具有由与使能信号（ENABLE）相应的断开信号（OFF）控制的断开加速部409。上述断开加速部409由N型MOS晶体管（MN9）构成，该N型MOS晶体管（MN9）在栅极端子中被输入有断开信号（OFF），源极端子与GND端子连接，漏极端子与双向开关元件的共用栅极端子连接。
图15是表示图14中的断开信号（OFF）的说明图。如该图所示，断开信号（OFF）例如是与使能信号（ENABLE）反相位的信号，且是仅在使能信号低（Low）的期间为高（High）的信号。断开信号与使能信号同样地，例如是从控制部50输出的控制信号之一。
当断开加速部（409）在使能信号（ENABLE）切换至低（Low）的期间被施加高（High）的断开信号时，MN9接通，从双向开关元件MP1及MP2的栅极端子侧向电源GND侧瞬时流入较大电流。由此，双向开关元件的栅极端子降低至最下位电位，并且电流经由二极管D2而流动，从而双向开关元件的源极端子也降低至最下位电位。通过以上动作，防止双向开关元件的漏极端子侧的电位比源极端子侧的电位低的状态，从而能够使双向开关元件的断开状态更稳定化。另外，与以恒流进行充电的情况相比能够更高速地进入到稳定状态。
另外，与实施方式1的开关电路及实施方式2的开关电路同样地，在开关元件接通时不使偏置电流I从断开加速电路409流动。由此，由于在确定双向开关元件的接通电压方面不需要考虑上述断开加速用的偏置电流I，所以设计变得容易，并且能够提高接通电压的精度。另外，由于不会使偏置电流I无益地流动，所以还能够将消耗电流抑制得更小。
此外，在图14中，将MN9的源极端子直接连接于GND端子，但不限于此，也可以在源极端子与GND端子之间***调整电流值的电阻元件。另外，也可以是通过调整断开信号的电压，在施加断开信号时作为偏置电流源而使MN9动作的结构。通过成为这些结构，由于放电时的峰值电流下降，所以有助于***噪声放射的减少。而且，断开信号不限于图15所示的脉冲，也可以是图11所示那样的短时脉冲，该脉冲不限于一次，也可以施加多次。
《实施方式5》
图16是表示从其他电源进行电压测定装置2的电源供给的情况的一例的框图。
在实施方式1中，从上述串联连接的多个电池单元VCL的最上位电压进行电压测定装置2的电源供给，但在实施方式5，从与上述多个电池单元不同的其他电源进行供给。例如，在将电压测定装置2应用于EV或HEV用的蓄电池的电压测定***的情况下，由基于为了驱动车载照明等而搭载的铅蓄电池电源等生成的电压VA进行电源供给。如上所述，由于作为蓄电池而使用的锂离子电池数十个以上串联连接，所以使用多个电压测定装置2。而且，由于其GND电压也各自不同，所以无法将电源供给电路直接电连接。因此，例如为了从对铅蓄电池电源等的电压进行升压或降压而生成的电压VA电绝缘地供给能量，使用绝缘型DC/DC转换器5向电压测定装置2供给对电压VA进行升压或降压而得到的电压VCC。在图16中，作为一例示出通过回扫逆变器而共享电源电压的情况，但也可以是除此以外的结构。另外，电源电压VCC供给上述串联连接的多个电池单元的最上位电压以上的电压。例如，若针对将12个锂离子电池串联连接的情况下的电压测定装置使电池单元的电压最大为4.3V，则电源电压VCC需要为52V以上。因此，作为电源电压VCC，将绝缘型DC/DC转换器5的输出电压调整成例如供给55V左右。
由此，由于电压测定装置2的MUX电路30中的开关电路的驱动电流不从上述串联连接的多个电池单元供给，所以在电池单元的电压测定动作中能够抑制上述多个电池单元的电力消耗，并且还能够防止由于电池单元的电池能耗的不均衡而导致的电池持续力的降低。
《实施方式6》
在实施方式1中示出不使用飞渡电容器的结构的电压测定装置2，但也能够将具有上述开关电路的MUX电路30应用于飞渡电容器方式的电压测定装置。
图17是表示应用了MUX电路30的飞渡电容器方式的电压测定装置的一例的框图。该图所示的电压测定装置4具有：MUX电路30、飞渡电容器C1、电压输入用的开关部80、构成缓冲器的OP放大器（缓冲放大器）U1、测量电路61、和控制部51。测量电路61具有Delta-Sigma方式的AD转换电路或SAR（Successive ApproximationRegister）方式的AD转换电路。在电压测定装置4的电源端子VCC中输入有例如上述多个电池单元VCL中的最高位的电池单元VCL＿1的正侧电极的电压，在电源端子GND中输入有例如上述多个电池单元VCL中的最低位的电池单元VCL＿n的负侧电极的电压。
使用图18详细说明飞渡电容器方式的电压测定装置4的动作顺序。
图18是表示图17所示的电压测定装置4的动作定时的一例的时序图。
例如为了测定电池单元VCL＿1的电压，首先，控制部51在附图标记501的定时控制MUX电路30而使开关电路SWP＿1及SWN＿1接通。由此，电池单元VCL＿1的电压输入到飞渡电容器C1的两端。在输入电压稳定后，控制部51在附图标记502的定时使开关电路SWP＿1及SWN＿1断开而使飞渡电容器C1浮起。在附图标记503的定时，控制部51使开关电路SWB接通而将飞渡电容器C1的一个电极连接于测量电路61的负侧输入端子INN（GND电位）。由此，飞渡电容器C1的两端电压转换成以GND电位为基准的电压。然后，在附图标记504的定时使开关电路SWA接通，将飞渡电容器C1的电压经由缓冲放大器U1而输入到测量电路60。然后，控制部51在附图标记505的定时控制测量电路61而执行电压测定。当电池单元VCL＿1的电压测定结束时，控制部51在附图标记506的定时使开关电路SWA及SWB断开。然后，例如为了测定电池单元VCL＿2的电压，控制部51在附图标记507的定时控制MUX电路30而使开关电路SWP＿2及SWN＿2接通。由此，电池单元VCL＿2的电压输入到飞渡电容器C1的两端。输入电压稳定后，控制部51在附图标记508的定时使开关电路SWP＿1及SWN＿1断开而使飞渡电容器C1浮起。在附图标记509的定时，控制部51使开关电路SWB接通而将飞渡电容器C1的一个电极连接于测量电路61的负侧输入端子INN（GND电位）。然后，在附图标记510的定时使开关电路SWA接通，将飞渡电容器C1的电压经由缓冲放大器U1而输入到测量电路61。然后，控制部51在附图标记511的定时控制测量电路61而执行电压测定。当电池单元VCL＿2的电压测定结束时，控制部51在附图标记512的定时使开关电路SWA及SWB断开。通过重复执行以上动作，对串联连接的单电池的全部电池单元的电压进行测定。
如上所述，在飞渡电容器方式的电压测定装置的情况下，产生由开关元件相对于飞渡电容器的寄生电容等引起的测定误差、和由于构成缓冲器的OP放大器的偏置电压等而导致的测定误差。但是，在能够忽视这样的误差的情况下，只要作为电压测定装置而应用飞渡电容器方式的电压测定装置4，则即使不使用高耐压元件也能够构成测量电路60。另外，由于在电压测定装置4中应用了MUX电路30，所以与实施方式1同样地，能够抑制基于开关电路的驱动电流和信号路径的接通电阻等电阻成分的电压降所导致的产生测定误差，防止电池单元间的不均衡的电力消耗，使开关元件的断开状态更稳定化。
以上根据实施方式具体说明了本发明人所完成的发明，但本发明不限定于此，毫无疑问在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在实施方式1至6中，例示了将电压测定装置应用于电动汽车等的蓄电池的电压测定***的情况，但不限于此，也能够应用于数码相机、笔记本PC、电动工具，电动辅助自行车、以及电动摩托车等使用多串联电池的产品的电池电压的测定。另外，作为构成外部电压源的电池单元例示了锂离子电池，但不限于此，也能够应用于镍氢电池或燃料电池等各种电池。而且，例示了将实施方式1至6的开关电路应用于电压测定装置中的MUX电路30的情况，但不限于此，只要作为开关使用则也能够应用于其他用途的电路。
工业实用性
本发明涉及开关电路、选择电路、以及电压测定装置，尤其能够广泛地适用于从多个电压中选择一个电压并进行测定的电压测定装置。
附图标记说明
VCL＿1～VCL＿n  电池单元
1  一组电池单元
2、4  电压测定装置
3  外置LPF
20  电压输入端子
30  多路转接电路（MUX电路）
SWP＿1～SWP＿n  用于连接电池单元的正侧电极和测量电路的正侧输入端子的开关电路
SWN＿1～SWN＿n  用于连接电池单元的负侧电极和测量电路的负侧输入端子的开关电路
40  保护用二极管
50、51  控制部
60、61  测量电路
INP（+）  正侧的输入端子
INN（-）  负侧的输入端子
601  开关部
602  电容
603  测量部
201～206  动作定时
401、404  接通电压生成部
402、405  电流控制部
403、406～409  断开加速部
MP1、MP2  双向开关元件（P型MOS晶体管）
MN1、MN2  双向开关元件（N型MOS晶体管）
MN3～MN9  N型MOS晶体管
MP3～MP9  P型MOS晶体管
R1～R4  电阻元件
D1、D2  二极管
VIN  开关电路的输入端子
VOUT  开关电路的输出端子
101  蓄电池
10、11  蓄电池装置
70、71、72  通信功能部
5  绝缘型DC/DC转换器
6  电池监视用微型计算机
7  电池控制用微型计算机
VA  基于铅蓄电池等而生成的电压
80  开关部
SWA、SWB  开关电路
U1  缓冲放大器
501～512  动作定时
VCC  电源电压、电源电压端子
GND  接地电压、接地端子
VT  用于确定开关电路的种类的作为基准的电压

Claims (29)

1.一种开关电路，其特征在于，具有：
设置在输入端子与输出端子之间的开关元件；和
根据指示所述开关元件的接通断开的控制信号而驱动所述开关元件的开关驱动部，
所述开关驱动部在中间隔着向所述输入端子供给的输入电压而彼此不同的第1电源电压与第2电源电压之间被驱动，
所述开关驱动部具有：
源极跟随器电路，其漏极侧连接于供给所述第1电源电压的第1电源端子侧，输入与所述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动所述开关元件的驱动电压而供给到所述开关元件；和
电流控制部，其根据所述控制信号对所述源极跟随器电路的输出侧与供给所述第2电源电压的第2电源端子之间的电流路径进行开闭。
2.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，
所述开关元件具有：
第1导电型的第1MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输入端子侧，在栅极端子被供给所述驱动电压；和
第1导电型的第2MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输出端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与所述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接，
所述源极跟随器电路具有：
第2导电型的第3MOS晶体管，其漏极端子连接于所述第1电源端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子侧；和
电压生成部，其一端连接于所述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压，
所述电流控制部在所述控制信号指示所述开关元件接通的情况下开通所述电压生成部的另一端与所述第2电源端子之间的电流路径，在所述控制信号指示所述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
3.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端、以及所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的栅极端子而形成供比在通过所述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
4.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述电流控制部关断电流路径的期间，在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成电流路径。
5.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，
所述断开加速部形成电流路径的期间为所述电流控制部关断电流路径的期间中的一部分期间。
6.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，
所述断开加速部形成电流路径的期间为与所述电流控制部关断电流路径的期间对应的期间。
7.如权利要求3所述的开关电路，其特征在于，
所述第1电源电压为所述输入电压以上的电压值，
所述第1导电型为P沟道型，所述第2导电型为N沟道型。
8.如权利要求3所述的开关电路，其特征在于，
所述第1电源电压为接地电压，所述第2电源电压为所述输入电压以上的电压值，
所述第1导电型为N沟道型，所述第2导电型为P沟道型。
9.一种选择电路，以由单电池的一端和另一端连接而构成电池组的多个单电池中的一个或多个单电池构成的块为1单位，根据输入的控制信号，选择与任一所述块的两端连接的信号线并使该信号线与第1输出端子和第2输出端子连接，其特征在于，
对应于各个所述块而具有：
第1开关电路，其具有供连接于所述块的一端的信号线连接的输入端子、和供连接于所述第1输出端子的信号线连接的输出端子，并根据所述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接；和
第2开关电路，其具有供连接于所述块的另一端的信号线连接的输入端子、和供连接于所述第2输出端子的信号线连接的输出端子，并根据所述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接，
所述第1开关电路及所述第2开关电路具有：设置在该开关电路的输入端子与输出端子之间的开关元件；和根据所述控制信号而驱动所述开关元件的开关驱动部，
所述开关驱动部在中间隔着向所述输入端子供给的输入电压而彼此不同的第1电源电压与第2电源电压之间被驱动，
所述开关驱动部具有：
源极跟随器电路，其配置在供给所述第1电源电压的第1电源端子与供给所述第2电源电压的第2电源端子之间，输入与所述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动所述开关元件的驱动电压而供给到所述开关元件；和
电流控制部，其根据所述控制信号对所述第1电源端子与所述第2电源端子之间的配置有所述源极跟随器电路的电流路径进行开闭。
10.如权利要求9所述的选择电路，其特征在于，
所述第1电源电压为与构成所述电池组的单电池中的最高位的单电池的一端的电压相应的电压。
11.如权利要求10所述的选择电路，其特征在于，
所述开关元件具有栅极端子被所述驱动电压控制的P型MOS晶体管或N型MOS晶体管，
与所述块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件的晶体管的种类相同。
12.如权利要求11所述的选择电路，其特征在于，
与所述块中的、所述另一端的电位为规定电位以上的第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件为P型MOS晶体管，
与所述块中的、所述另一端的电位比所述规定电位低的第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件为N型MOS晶体管。
13.如权利要求12所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关元件具有：P型的第1MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输入端子侧，在栅极端子被供给所述驱动电压；和P型的第2MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输出端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与所述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接，
所述源极跟随器电路具有：N型的第3MOS晶体管，其漏极端子连接于所述第1电源端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子侧；和
电压生成部，其一端连接于所述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压，
所述电流控制部在所述控制信号指示所述开关元件接通的情况下开通所述电压生成部的另一端与所述第2电源端子之间的电流路径，在所述控制信号指示所述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
14.如权利要求13所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关元件具有：N型的第4MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输入端子侧，在栅极端子被供给所述驱动电压；和N型的第5MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输出端子侧，栅极端子连接于所述第4MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与所述第4MOS晶体管的源极端子共用地连接，
所述源极跟随器电路具有：P型的第6MOS晶体管，其漏极端子连接于所述第2电源端子侧，栅极端子连接于所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的源极端子侧；和
电压生成部，其一端连接于所述第6MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压，
所述电流控制部在所述控制信号指示所述开关元件接通的情况下开通所述电压生成部的另一端与所述第1电源端子之间的电流路径，在所述控制信号指示所述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
15.如权利要求14所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成供比在通过所述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
16.如权利要求14所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述电流控制部关断电流路径的期间，在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成电流路径。
17.如权利要求15所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述第2电源端子与所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成供比在通过所述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
18.如权利要求16所述的选择电路，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述电流控制部关断电流路径的期间，在所述第2电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成电流路径。
19.一种电压测定装置，用于以由单电池的一端和另一端连接而构成电池组的多个单电池中的一个或多个单电池构成的块为1单位，对每一个块测定所述块的两端的电压，其特征在于，
具有：选择部，其根据输入的控制信号对每一个块选择与所述块的两端连接的信号线并使该信号线与第1输出端子和第2输出端子连接；和
测定部，其输入所述第1输出端子和所述第2输出端子的电压，并测定两端子间的电压，
所述选择部对应于各个所述块而具有：第1开关电路，其具有供连接于所述块的一端的信号线连接的输入端子、和供连接于所述第1输出端子的信号线连接的输出端子，并根据所述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接；和
第2开关电路，其具有供连接于所述块的另一端的信号线连接的输入端子、和供连接于所述第2输出端子的信号线连接的输出端子，并根据所述控制信号将该输入端子和该输出端子电连接，
所述第1开关电路及所述第2开关电路具有：设置在该开关电路的输入端子与输出端子之间的开关元件；和根据所述控制信号而驱动所述开关元件的开关驱动部，
所述开关驱动部在中间隔着向所述输入端子供给的输入电压而彼此不同的第1电源电压与第2电源电压之间被驱动，
所述开关驱动部具有：
源极跟随器电路，其配置在供给所述第1电源电压的第1电源端子与供给所述第2电源电压的第2电源端子之间，输入与所述输入电压相应的电压，并将在输出侧生成的电压作为用于驱动所述开关元件的驱动电压而供给到所述开关元件；和
电流控制部，其根据所述控制信号对所述第1电源端子与所述第2电源端子之间的配置有所述源极跟随器电路的电流路径进行开闭。
20.如权利要求19所述的电压测定装置，其特征在于，
所述第1电源电压为与构成所述电池组的单电池中的最高位的单电池的一端的电压相应的电压。
21.如权利要求20所述的电压测定装置，其特征在于，
所述开关元件具有栅极端子被所述驱动电压控制的P型MOS晶体管或N型MOS晶体管，
与所述块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件的晶体管的种类相同。
22.如权利要求21所述的电压测定装置，其特征在于，
与所述块中的、所述另一端的电位为规定电位以上的第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件为P型MOS晶体管，
与所述块中的、所述另一端的电位比所述规定电位低的第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路的开关元件为N型MOS晶体管。
23.如权利要求22所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关元件具有：P型的第1MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输入端子侧，在栅极端子被供给所述驱动电压；和P型的第2MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输出端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与所述第1MOS晶体管的源极端子共用地连接，
所述源极跟随器电路具有：N型的第3MOS晶体管，其漏极端子连接于所述第1电源端子侧，栅极端子连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子侧；和
电压生成部，其一端连接于所述第3MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压，
所述电流控制部在所述控制信号指示所述开关元件接通的情况下开通所述电压生成部的另一端与所述第2电源端子之间的电流路径，在所述控制信号指示所述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
24.如权利要求23所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关元件具有：N型的第4MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输入端子侧，在栅极端子被供给所述驱动电压；和N型的第5MOS晶体管，其漏极端子连接于所述输出端子侧，栅极端子连接于所述第4MOS晶体管的栅极端子侧，源极端子与所述第4MOS晶体管的源极端子共用地连接，
所述源极跟随器电路具有：P型的第6MOS晶体管，其漏极端子连接于所述第2电源端子侧，栅极端子连接于所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的源极端子侧；和
电压生成部，其一端连接于所述第6MOS晶体管的源极端子侧，另一端连接于所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的栅极端子侧，并根据被供给的电流而在两端生成电压，
所述电流控制部在所述控制信号指示所述开关元件接通的情况下开通所述电压生成部的另一端与所述第1电源端子之间的电流路径，在所述控制信号指示所述开关元件断开的情况下关断该电流路径。
25.如权利要求24所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成供比在通过所述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
26.如权利要求24所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第1块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述电流控制部关断电流路径的期间，在所述第1电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成电流路径。
27.如权利要求25所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述第2电源端子与所述第4MOS晶体管及所述第5MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成供比在通过所述电流控制部形成的电流路径中流动的电流小的电流流动的电流路径。
28.如权利要求26所述的电压测定装置，其特征在于，
在与所述第2块对应的所述第1开关电路及所述第2开关电路中，
所述开关驱动部还具有断开加速部，该断开加速部在所述电流控制部关断电流路径的期间，在所述第2电源端子与所述第1MOS晶体管及所述第2MOS晶体管的源极端子之间经由所述电压生成部的另一端而形成电流路径。
29.如权利要求19所述的电压测定装置，其特征在于，
所述测定部具有Delta-Sigma方式的模数转换器。
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