JP2017118055A - 半導体装置、電池監視システム、及び半導体装置の診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの電圧が低い場合でも、昇圧部の異常を診断することができる。
【解決手段】電池監視システム１０の電池監視ＩＣ２０は、昇圧回路２４の他端（出力側）と、バッファアンプ３０の非反転入力端子とが抵抗素子Ｒ６を介してスイッチング素子ＳＷｘにより接続される。また、電源端子２３（昇圧回路２４の一端（入力側））が、抵抗素子Ｒ５を介してスイッチング素子ＳＷｙにより接続される。さらに、バイパス部３４のスイッチング素子ＳＷＰ、及びバイパス部３６のスイッチング素子ＳＷＮをオフ状態にする。診断部１８は、比較部２８のアンプ４０から出力された出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣを測定する。昇圧回路２４が正常に動作していれば、出力Ｖｏｕｔは、昇圧回路２４の昇圧電圧と同様になる。一方、差分が昇圧回路２４の昇圧電圧と同様ではない場合は、昇圧回路２４が異常であると診断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置、電池監視システム、及び半導体装置の診断方法に関するものである。

一般に、電池セルの監視・制御を行うための電池監視用の半導体装置がある。このような電池監視用の半導体装置として、例えば車両等に搭載される電池セルを監視・制御するための電池監視ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が知られている。

当該電池監視ＩＣでは、電池セルの高電位側の電池電圧と、低電位側の電池電圧とをアナログレベルシフタ等の比較部によって比較することにより、両電圧の差分に基づいて当該電池セルの電池電圧の測定を行うものがある。ここで、電池電圧をバッファアンプを介して比較部に入力させることにより、電池電圧の測定精度を向上させることが行われている。

この際に用いられる電池監視ＩＣのバッファアンプを駆動する電源電圧に、監視対象の電池セルの高電位側（複数の電池セルを有する場合は最も高電位側）から入力される入力電圧を用いることがある。この場合、当該バッファアンプの出力電圧にオフセット電圧が生じ、電池電圧の測定精度が低下する場合がある。

これに対して、特許文献１には、入力電圧を昇圧する昇圧回路を備えた電池監視ＩＣが記載されている。特許文献１に記載された技術では、入力電圧を昇圧回路で昇圧した電源電圧によってバッファアンプを駆動させることにより、当該バッファアンプの出力電圧に生じるオフセット電圧を抑制し、電池電圧の測定精度を向上させている。

また、近年、このような電池監視ＩＣでは、内部回路等を診断する機能の搭載についての要望が高まっている。そこで、特許文献２には、電池監視ＩＣが備える上記昇圧回路の異常をバッファアンプ内に設けられたトランジスタの飽和電流を利用することで診断する技術が記載されている。

特開２０１１−２３２１６１号公報 特開２０１２−７８１３６号公報

特許文献２に開示される昇圧回路の診断を行う電池監視システムの回路図を図４に示す。特許文献２に開示されるバッファアンプ３０、３２には、電圧Ｖ５を昇圧回路（不図示）で昇圧した電圧または電圧Ｖ５が選択的に電源電圧ＶＣＣＵＰとして供給される。また、バッファアンプ３０、３２の具体的一例の回路図を図５に示す。バッファアンプ３０、３２は、ＰＭＯＳトランジスタ８０、８２、８４、８６、コンデンサ８８、及びＮＭＯＳトランジスタ９０、９２、９４を含んでいる。

図４に示した電池監視ＩＣ１２０では、昇圧回路で昇圧された電源電圧ＶＣＣＵＰがバッファアンプ３０、３２に駆動用の電圧として供給されると、バッファアンプ３０から出力される電圧Ｖｘ１は、電圧Ｖ５となる。また、バッファアンプ３２から出力される電圧Ｖｙ１は、電圧Ｖ４となる。従って、比較部２８から出力される出力Ｖｏｕｔは、電圧Ｖ５と電圧Ｖ４との差分（Ｖ５−Ｖ４）となり、電池セルＶｃ５の電池電圧となる。

一方、電圧Ｖ５がバッファアンプ３０、３２の駆動用電源電圧ＶＣＣＵＰとして供給される場合には、バッファアンプ３０では、非反転入力端子に入力される電圧Ｖ５と、電源電圧ＶＣＣＵＰとがほぼ等しくなる。

ここで、バッファアンプ３０の非反転入力端子に入力される電圧の電圧値とバッファアンプ３０の駆動用の電圧の電圧値とがほぼ等しい場合には、バッファアンプ３０内のＭＯＳトランジスタ（図３に図示したＰＭＯＳトランジスタ８０、８２、８４、８６及びＮＭＯＳトランジスタ９０、９２、９４）が非飽和領域で動作し、バッファアンプ３０の出力のオフセット電圧が大きくなり、バッファアンプ３０から出力される電圧Ｖｘ１はＶ５−Ｖｓａｔ１となる。また、バッファアンプ３２では、非反転入力端子に入力される電圧Ｖ４と、電源電圧ＶＣＣＵＰとでは電位差が存在するため、バッファアンプ３２の出力電圧は、電圧Ｖ４となる。従って、比較部２８（アンプ４０）から出力される出力Ｖｏｕｔは、電圧Ｖ５−Ｖｓａｔ１と電圧Ｖ４との差分（Ｖ５−Ｖ４−Ｖｓａｔ１）となる。

このように、従来の電池監視システム１００では、バッファアンプ３０、３２に供給される電源電圧ＶＣＣＵＰが電圧Ｖ５から昇圧した電圧の場合の出力Ｖｏｕｔと、電源電圧ＶＣＣＵＰが電圧Ｖ５の場合の出力Ｖｏｕｔとを比較することにより昇圧回路の動作が正常であるか否かの診断を行っていた。

しかしながら、電池セルＶｃ５の電池電圧が低い場合にバッファアンプ３０、３２の電源電圧ＶＣＣＵＰを電圧Ｖ５とした場合には、電源電圧ＶＣＣＵＰと電圧Ｖ４との電位差が小さくなり、バッファアンプ３２内のＭＯＳトランジスタが非飽和領域で動作する。このため、バッファアンプ３２の出力のオフセット電圧が大きくなり、バッファアンプ３２から出力される電圧Ｖｙ１はＶ４−Ｖｓａｔ２となる。

従って、電池セルＶｃ５の電池電圧が少ない場合に比較部２８から出力される出力Ｖｏｕｔは、電圧Ｖ５−Ｖｓａｔ１と電圧Ｖ４−Ｖｓａｔ２との差分（Ｖ５−Ｖ４−Ｖｓａｔ１＋Ｖｓａｔ２）となり、昇圧回路による昇圧有無による出力Ｖｏｕｔの差異が小さくなる。すなわち特許文献２に開示される昇圧回路の診断方法では、電池セルＶｃ５の電池電圧が少ない場合には昇圧回路の診断精度が低下するという課題があった。

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、電池セルの電圧が低い場合でも、昇圧部の異常を診断することができる、半導体装置、電池監視システム、及び半導体装置の診断方法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、本発明の半導体装置は、電池セルから第１電圧が入力される入力部と、前記入力部から一端に入力された前記第１電圧を、制御部からの制御信号に基づいて前記第１電圧または前記第１電圧を昇圧した第２電圧を電源電圧として他端から出力する昇圧部と、出力部と、前記入力部と前記昇圧部の一端が接続される第１入力部と、前記昇圧部の他端が接続される第２入力部とを備え、前記第１入力部と前記第２入力部とに入力された電圧の差分に応じた電圧を前記出力部から出力する比較部と、を備える。

また、本発明の電池監視システムは、電池セルと、本発明の半導体装置と、前記半導体装置に前記電池セルの電池電圧の測定を指示する診断部と、を備える。

また、本発明の半導体装置の診断方法は、入力部に電池セルから入力電圧が入力されるステップと、昇圧回路により、前記入力部を介して一端に入力された前記入力電圧を昇圧して電源電圧を他端から出力するステップと、比較部により、前記電源電圧により駆動し、前記昇圧回路の他端に接続され、当該他端から前記電源電圧が入力される入力端子と、出力端子とを備える第１バッファ部の出力端子から出力された電圧と、前記電源電圧により駆動し、前記昇圧回路の一端に接続され、当該一端から前記入力電圧が入力される入力端子と、出力端子とを備える第２バッファ部の出力端子から出力された電圧と、の差分の電圧を出力するステップと、を備える。

本発明によれば、電池セルの電圧が低い場合でも、昇圧部の異常を診断することができる、という効果を奏する。

本実施の形態に係る電池監視ＩＣの一例の回路図である。 本実施の形態の電池監視ＩＣにおける昇圧回路の第一の異常診断処理の流れの一例のフローチャートである。 本実施の形態の電池監視ＩＣにおける昇圧回路の第二の異常診断処理の流れの一例のフローチャートである。 従来の電池監視システムの電池監視ＩＣによる昇圧回路の診断を説明するための回路図である。 バッファアンプの具体的一例の回路図である。

以下、図面を参照して本実施の形態の電池監視システム及び電池監視用の半導体装置（以下、「電池監視ＩＣ」という）について詳細に説明する。本実施の形態の電池監視システム（電池監視ＩＣ）は、電池ＬＳＩ（組電池等）を使用する製品に適用可能であり、このような製品としては、パーソナルコンピュータ、車、自動二輪車、及び電動工具等が挙げられる。

本実施の形態の電池監視ＩＣ２０の詳細な構成について説明する。図１には、本実施の形態の組電池１４、電池監視ＩＣ２０及び診断部１８の一例の回路図を示す。

組電池１４は、直列に接続された５個の電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５（総称する場合は「電池セルＶｃ」という。）を含んでいる。電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５は、電池セルＶｃ１を最下段とし、電池セルＶｃ５を最上段として直列に接続されている。電池セルＶｃの具体的一例としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等が挙げられる。なお、図１では、組電池１４の電池セルＶｃの数であるｎ＝５の場合を具体例として示しているが、組電池１４に含まれる電池セルＶｃの数ｎは、特に限定されるものではない。

電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５の各々は、電池監視ＩＣ２０に接続されている。例えば、電池監視ＩＣ２０の入力端子２１_０には、電池セルＶｃ１の低電位側の電圧Ｖ０が入力される。また、入力端子２１_１には、電池セルＶｃ２の低電位側の電圧と同義である電池セルＶｃ１の高電位側の電圧Ｖ１が入力される。

さらに、電池監視ＩＣ２０の電源端子２３には、電池セルＶｃ５の高電位側が接続されている。電源端子２３が本発明の入力部の一例である。

電池監視ＩＣ２０は、制御部２２、昇圧部５０、セル選択ＳＷ２６、比較部２８、バッファアンプ３０、バッファアンプ３２、バイパス部３４、バイパス部３６、第１直列素子部５２、及び第２直列素子部５４を備えている。バッファアンプ３０が本発明の第１バッファ部の一例であり、バッファアンプ３２が本発明の第２バッファ部の一例である。また、バイパス部３４が本発明の第２バイパス部の一例であり、バイパス部３６が本発明の第３バイパス部の一例である。

昇圧部５０は、電源端子２３から一端に入力された電圧ＶＣＣを、制御部２２からの制御信号に基づいて電圧ＶＣＣ、または電圧ＶＣＣを昇圧した電源電圧ＶＣＣＵＰを他端から出力する機能を有する。昇圧部５０は、昇圧回路２４及びバイパス部３８を備える。電圧ＶＣＣが本発明の第１電圧の一例であり、電源電圧ＶＣＣＵＰが本発明の第２電圧の一例である。昇圧部５０の一端には、電源端子２３を介して組電池１４の最高電位に応じた電圧ＶＣＣが入力される。昇圧回路２４は、電圧ＶＣＣを電源電圧ＶＣＣＵＰ（ＶＣＣ＜ＶＣＣＵＰ）に昇圧する。昇圧部５０は、昇圧回路２４により昇圧された電源電圧ＶＣＣＵＰを他端からバッファアンプ３０、３２に供給する機能を有する。本実施の形態の昇圧部５０は、具体例として、一端に入力された電圧ＶＣＣを５Ｖほど昇圧した電源電圧ＶＣＣＵＰ（ＶＣＣ＋５＝ＶＣＣＵＰ）を他端から出力する。

本実施の形態のバイパス部３８は、スイッチング素子ＳＷＣを備えており、昇圧回路２４の一端（入力側）と他端（出力側）とをバイパスする機能を有している。本実施の形態のバイパス部３８は本発明の第１バイパス部の一例であり、スイッチング素子ＳＷＣは本発明の第１スイッチの一例である。制御部２２はスイッチング素子ＳＷＣをオンまたはオフする制御信号を出力すると共に昇圧回路２４の昇圧機能をオンまたはオフする制御信号を出力する。スイッチング素子ＳＷＣは、オン状態の場合に昇圧回路２４の一端と他端とを接続する。また、昇圧回路２４は、スイッチング素子ＳＷＣがオン状態の場合には昇圧機能を停止される。そのため、スイッチング素子ＳＷＣがオン状態になると、電源端子２３を介して入力された電圧ＶＣＣが、昇圧回路２４を介さずに、すなわち昇圧されずに電源電圧ＶＣＣＵＰとして供給される。このように制御部２２により制御された昇圧回路２４並びにバイパス部３８によれば、バッファアンプ３０、３２に供給する電源電圧が、電圧ＶＣＣのままの電圧、及び昇圧された電圧のいずれかに切り換えられる。

セル選択ＳＷ２６は、スイッチング素子ＳＷ０、ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２、ＳＷ４＿１、ＳＷ４＿２、ＳＷ５を備える。以下では、セル選択ＳＷ２６が備えるこれらのスイッチング素子を総称する場合は、「セル選択ＳＷ２６のスイッチング素子ＳＷ」という。

セル選択ＳＷ２６のスイッチング素子ＳＷは、制御部２２から出力された制御信号により、オンまたはオフされる。スイッチング素子ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿２、ＳＷ４＿２、ＳＷ５の各々は、オン状態の場合に入力端子２１_１〜２１_５と、バッファアンプ３０の非反転入力端子と、を接続する。また、スイッチング素子ＳＷ０、ＳＷ１＿１、ＳＷ２＿１、ＳＷ３＿１、ＳＷ４＿１の各々は、オン状態の場合に入力端子２１_０〜２１_４と、バッファアンプ３２の非反転入力端子と、を接続する。

バッファアンプ３０の非反転入力端子には、セル選択ＳＷ２６が接続されている。また、バッファアンプ３０の非反転入力端子には、第２直列素子部５４を介して昇圧回路２４の他端（出力側）が接続されている。第２直列素子部５４は、一例として、図１に示すように直列に接続された抵抗素子Ｒ６及びスイッチング素子ＳＷｘを備える。抵抗素子Ｒ６が本発明の第２抵抗素子の一例であり、スイッチング素子ＳＷｘが本発明の第３スイッチの一例である。スイッチング素子ＳＷｘは、制御部２２から出力された制御信号により、オンまたはオフされる。スイッチング素子ＳＷｘがオン状態の場合は、バッファアンプ３０の非反転入力端子には、電源電圧ＶＣＣＵＰが入力される。また、バッファアンプ３０の出力端子と反転入力端子とは接続されている。

バイパス部３４は、本発明の第４スイッチの一例であるスイッチング素子ＳＷＰを備えており、バッファアンプ３０の非反転入力端子と出力端子とをバイパスする機能を有している。スイッチング素子ＳＷＰは、制御部２２から出力された制御信号により、オンまたはオフされる。スイッチング素子ＳＷＰは、オン状態の場合にバッファアンプ３０の非反転入力端子と出力端子とを接続する。

一方、バッファアンプ３２の非反転入力端子には、セル選択ＳＷ２６が接続されている。また、バッファアンプ３２の非反転入力端子には、第１直列素子部５２を介して昇圧回路２４の一端（入力側）が接続されている。第１直列素子部５２は、一例として、図１に示すように直列に接続された抵抗素子Ｒ５及びスイッチング素子ＳＷｙを備える。抵抗素子Ｒ５が本発明の第１抵抗素子の一例であり、スイッチング素子ＳＷｙが本発明の第２スイッチの一例である。スイッチング素子ＳＷｙは、制御部２２から出力された制御信号により、オンまたはオフされる。スイッチング素子ＳＷｙがオン状態の場合は、バッファアンプ３２の非反転入力端子には、電圧ＶＣＣが入力される。また、バッファアンプ３２の出力端子と反転入力端子とは接続されている。

バイパス部３６は、本発明の第５スイッチの一例であるスイッチング素子ＳＷＮを備えており、バッファアンプ３２の非反転入力端子と出力端子とをバイパスする機能を有している。スイッチング素子ＳＷＮは、制御部２２から出力された制御信号により、オンまたはオフされる。スイッチング素子ＳＷＮは、オン状態の場合にバッファアンプ３２の非反転入力端子と出力端子とを接続する。

また、抵抗素子Ｒ５及び抵抗素子Ｒ６は、比較部２８に入力される電圧を所望の値に調節すると共に、組電池１４の過電流から比較部２８を保護する機能を有する。

比較部２８は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と、アンプ４０と、入力部６０、６２と、出力部６４と、を備える。また、入力部６０が本発明の第１入力部の一例であり、入力部６２が本発明の第２入力部の一例である。

アンプ４０の非反転入力端子には、バッファアンプ３０の出力端子が接続されており、バッファアンプ３０から出力された電圧が抵抗素子Ｒ１を介して入力される。抵抗素子Ｒ２は、一方の端子がアンプ４０の非反転入力端子と抵抗素子Ｒ１との間に接続され、他方の端子がＧＮＤ（基準電位ＶＳＳ）に接続されている。また、アンプ４０の反転入力端子には、バッファアンプ３２の出力端子が接続されており、バッファアンプ３２から出力された電圧が、抵抗素子Ｒ３を介して入力される。さらに、アンプ４０の出力端子と反転入力端子とは、抵抗素子Ｒ４を介して接続されている。

比較部２８からは、バッファアンプ３０の出力端子から出力された電圧とバッファアンプ３２から出力された電圧との差に応じた出力Ｖｏｕｔが、出力端子４１を介して診断部１８に出力される。

次に、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０の動作について説明する。

まず、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０による電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５の電池電圧の測定について説明する。本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、電池電圧を測定する旨を表す指示信号が診断部１８から制御部２２に入力された場合に、制御部２２の制御により、電池電圧の測定が行われる。

例えば、電池セルＶｃ２の電圧値（Ｖ２−Ｖ１＝Ｖｃ２）を測定する場合、セル選択ＳＷ２６のスイッチング素子ＳＷ１＿１及びＳＷ２＿２がオン状態になり、その他のスイッチング素子ＳＷがオフ状態になる。バッファアンプ３０、３２の入力インピーダンスが高いため、スイッチング素子ＳＷ１＿１及びＳＷ２＿２による電圧降下が無視できる。そのため、バッファアンプ３０の非反転入力端子に入力される電圧Ｖｘ＝Ｖ２、バッファアンプ３２の非反転入力端子に入力される電圧Ｖｙ＝Ｖ１になる。従って、比較部２８の出力Ｖｏｕｔは、Ｖ２−Ｖ１＝Ｖｃ２となり、グランド基準の電圧に変換されて診断部１８に出力される。

ここで、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０が、電圧ＶＣＣを昇圧回路２４により電源電圧ＶＣＣＵＰに昇圧する理由について説明する。

本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、電池セルＶｃ５の電池電圧を測定する場合、電圧ＶＣＣをそのままバッファアンプ３０、３２に駆動用の電圧として供給すると、電池セルＶｃ５の正極側に接続されているバッファアンプ３０では、電圧ＶｘがＶｘ＝Ｖ５＝ＶＣＣとなる。このようにバッファアンプ３０の非反転入力端子に入力される電圧の電圧値とバッファアンプ３０の駆動用の電圧の電圧値とが同じ電圧ＶＣＣになるため、バッファアンプ３０内のＭＯＳトランジスタ（図５に図示したＰＭＯＳトランジスタ８０、８２、８４、８６及びＮＭＯＳトランジスタ９０、９２、９４）が非飽和領域で動作し、バッファアンプ３０の出力のオフセット電圧が大きくなる。オフセット電圧の影響により、出力Ｖｘ１、Ｖｙ１による電池電圧の測定精度が低下する場合がある。

そこで本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、電圧ＶＣＣを昇圧部５０により、バッファアンプ３０、３２内のＭＯＳトランジスタを飽和領域で動作させられる電源電圧ＶＣＣＵＰに昇圧し、昇圧した電源電圧ＶＣＣＵＰをバッファアンプ３０、３２に供給する。これにより、バッファアンプ３０、３２を構成するＭＯＳトランジスタが飽和領域で動作するため、オフセット電圧が抑制され、バッファアンプ３０、３２から出力される電圧Ｖｘ１、Ｖｙ１にオフセット電圧の影響がなくなる。従って、比較部２８から出力される出力Ｖｏｕｔによる電池電圧の測定精度が向上する。

なお、昇圧部５０による電圧ＶＣＣの昇圧は、バッファアンプ３０、３２のＭＯＳトランジスタを飽和領域で動作させることができる電圧に昇圧すればよい。そのため、具体例として電圧ＶＣＣを５Ｖ昇圧する場合について上述したが、具体的な電圧値は、バッファアンプ３０、３２のＭＯＳトランジスタの仕様に応じて定めればよい。

本実施の形態の電池監視システム１０の診断部１８では、上述のようにして電池監視ＩＣ２０から出力された出力Ｖｏｕｔに基づいて、電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５の電池電圧の測定が行われる。

次に、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０に備えられた昇圧部５０の昇圧回路２４の異常の診断について説明する。診断を行うタイミングは特に限定されないが、例えば、予め定められたタイミング毎に定期的に行ってもよい。

なお、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、昇圧回路２４の異常の診断について二通りの方法がある。以下、二通りの方法について、第１実施例及び第２実施例としてそれぞれ説明する。第１実施例及び第２実施例のいずれの方法を用いて異常の診断を行うかは、任意であり、限定されるものでない。

（第１実施例）
本実施例の、電池監視システム１０（電池監視ＩＣ２０）における昇圧回路２４の異常診断処理の流れの一例を図２に示す。なお、バイパス部３８のスイッチング素子ＳＷＣは、オフ状態としておく。

ステップＳ１００では、制御部２２から出力される制御信号により、セル選択ＳＷ２６のスイッチング素子ＳＷが全てオフ状態になる。

次のステップＳ１０２では、制御部２２から出力される制御信号により、バイパス部３４のスイッチング素子ＳＷＰ、及びバイパス部３６のスイッチング素子ＳＷＮがオン状態になる。

バイパス部３４のスイッチング素子ＳＷＰがオン状態になることにより、バッファアンプ３０の非反転入力端子と出力端子とが接続される。また、バイパス部３６のスイッチング素子ＳＷＮがオン状態になることにより、バッファアンプ３２の非反転入力端子と出力端子とが接続される。

次のステップＳ１０４では、制御部２２から出力される制御信号により、スイッチング素子ＳＷｘ、ＳＷｙがオン状態になる。

スイッチング素子ＳＷｘがオン状態になることにより、昇圧回路２４の他端（出力側）と、バイパス部３４及びバッファアンプ３０の非反転入力端子と、が接続される。また、スイッチング素子ＳＷｙがオン状態になることにより、昇圧回路２４の一端（入力側）と、バイパス部３６及びバッファアンプ３２の非反転入力端子と、が接続される。

次のステップＳ１０６では、出力Ｖｏｕｔを測定する。

比較部２８のアンプ４０の非反転入力端子には、昇圧回路２４から出力された電源電圧ＶＣＣＵＰが、第２直列素子部５４及びバイパス部３４を介して入力される。

一方、アンプ４０の反転入力端子には、昇圧回路２４に入力される前の電圧ＶＣＣが、第１直列素子部５２及びバイパス部３６を介して入力される。

従って、アンプ４０からは、昇圧回路２４で昇圧された電源電圧ＶＣＣＵＰと、電圧ＶＣＣとの差分に応じた電圧（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）が出力Ｖｏｕｔとして診断部１８に出力される。診断部１８は出力Ｖｏｕｔを測定する。

次のステップＳ１０８では、出力Ｖｏｕｔが所定の範囲内であるか否かを判断する。昇圧回路２４が正常に動作している場合、出力Ｖｏｕｔは、昇圧回路２４の昇圧電圧（上記具体例では５Ｖ）になる。そこで、昇圧回路２４の昇圧電圧に基づいて、実験等により得られた許容範囲を加味して、出力Ｖｏｕｔが昇圧回路２４の昇圧電圧から所定の範囲内の場合は、昇圧回路２４が正常に動作していると診断部１８が判断する。

出力Ｖｏｕｔが所定の範囲内の場合は、肯定判定となりステップＳ１１０へ移行する。ステップＳ１１０で診断部１８は、昇圧回路２４が正常であると診断した後、本異常診断処理を終了する。

一方、出力Ｖｏｕｔが所定の範囲内ではない（範囲外）場合は、否定判定となりステップＳ１１２へ移行する。ステップＳ１１２で診断部１８は、昇圧回路２４が異常であると診断した後、本異常診断処理を終了する。

このように、本実施例の異常診断処理によれば、電池監視システム１０の電池監視ＩＣ２０は、昇圧回路２４の他端（出力側）と、バッファアンプ３０の非反転入力端子とが抵抗素子Ｒ６を介してスイッチング素子ＳＷｘにより接続される。また、電源端子２３（昇圧回路２４の一端（入力側））と、バッファアンプ３２の非反転入力端子とが、抵抗素子Ｒ５を介してスイッチング素子ＳＷｙにより接続される。さらに、バイパス部３４のスイッチング素子ＳＷＰ、及びバイパス部３６のスイッチング素子ＳＷＮをオン状態にする。

診断部１８は、比較部２８から出力された出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣを測定する。

昇圧部５０の昇圧回路２４が正常に動作していれば、出力Ｖｏｕｔは、昇圧回路２４の昇圧電圧と同様になる。一方、出力Ｖｏｕｔが昇圧回路２４の昇圧電圧と同様ではない場合は、昇圧回路２４が異常であると診断することができる。

（第２実施例）
図３に、本実施例の、電池監視ＩＣ２０における異常診断処理の流れの一例を示す。

ステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理は第１実施例の異常診断処理（図２参照）と同様の処理であるため、説明を省略する。

ステップＳ１０４の次のステップＳ１２０では、制御部２２から出力される制御信号により、スイッチング素子ＳＷＣがオフ状態になる。

次のステップＳ１２２では、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）を測定する。この場合、比較部２８からは、昇圧回路２４で昇圧された電源電圧ＶＣＣＵＰと、電圧ＶＣＣとの差分に応じた電圧（ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣ）が出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）として診断部１８に出力される。診断部１８は出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）を測定する。

次のステップＳ１２４では、制御部２２から出力される制御信号により、スイッチング素子ＳＷＣがオン状態になると共に昇圧回路２４の昇圧機能を停止する。昇圧回路２４を経由せずに電流が流れるようになる。

これにより、比較部２８のアンプ４０の非反転入力端子には、電圧ＶＣＣと同電位の電源電圧ＶＣＣＵＰが、第２直列素子部５４及びバイパス部３４を介して入力される。

一方、アンプ４０の反転入力端子には、昇圧回路２４に入力される前の電圧ＶＣＣが、第１直列素子部５２及びバイパス部３６を介して入力される。

従って、アンプ４０からは、電圧ＶＣＣと、電圧ＶＣＣとの差分に応じた電圧（ＶＣＣ−ＶＣＣ）が出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）として診断部１８に出力される。

次のステップＳ１２６で診断部１８は、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）を測定する。

次のステップＳ１２８で診断部１８は、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）と出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）が一致するか否かを判断する。

昇圧回路２４が正常に動作している場合、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）と出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）との差は、昇圧回路２４の昇圧電圧（上記具体例では５Ｖ）になる。すなわち、Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）−Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）≒５Ｖとなる。

一方、昇圧回路２４が、ほとんど動作していない（ほとんど昇圧しない）場合、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）と出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）との差は、ほとんど無くなる。すなわち、Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）−Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）≒０Ｖとなる。

そのため、本実施例では、昇圧回路２４の昇圧電圧に基づいて、実験等により得られた許容範囲を加味して、Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）−Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）が所定の範囲内の場合は、昇圧回路２４が正常に動作していると診断部１８が判断する。

そこで、診断部１８は、出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）と出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）とを比較して出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）と出力Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）とが一致する場合は、ステップＳ１２８で肯定判定となりステップＳ１３４へ移行する。ステップＳ１３４で診断部１８は、昇圧回路２４が異常であると診断した後、本異常診断処理を終了する。

一方、一致しない場合は、ステップＳ１２８で否定判定となりステップＳ１３０へ移行する。ステップＳ１３０で診断部１８は、Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｆｆ）−Ｖｏｕｔ（ｓｗｏｎ）が所定の範囲内であるか否かを判断する。所定の範囲内ではない場合は、否定判定となりステップＳ１３４へ移行し、上述のように昇圧回路２４が異常であると診断した後、本異常診断処理を終了する。

一方、所定の範囲内である場合は、ステップＳ１３０で肯定判定となりステップＳ１３２へ移行する。ステップＳ１３４で診断部１８は、昇圧回路２４が正常であると診断した後、本異常診断処理を終了する。

なお、診断部１８による昇圧回路２４の診断結果は、電池監視システム１０の外部に出力しても良いし、電池監視システム１０内部の記憶部（図示省略）等に記憶しておいてもよい。

このように本実施例の異常診断処理によれば、電池監視システム１０の電池監視ＩＣ２０は、昇圧回路２４の診断を行う場合、昇圧回路２４の他端（出力側）と、アンプ４０の非反転入力端子とが抵抗素子Ｒ６を介してスイッチング素子ＳＷｘとスイッチング素子ＳＷＰとにより接続される。また、アンプ４０の非反転入力端子と電源端子２３（昇圧回路２４の一端（入力側））とが、抵抗素子Ｒ５を介してスイッチング素子ＳＷｙとスイッチング素子ＳＷＮとにより接続される。

診断部１８は、バイパス部３８のスイッチング素子ＳＷＣをオフ状態にした昇圧有効時で比較部２８から出力された出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣと、バイパス部３８のスイッチング素子ＳＷＣをオン状態にした昇圧無効時で比較部２８から出力された出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣと、を比較する。

昇圧回路２４が正常に動作していれば、昇圧有効時の出力Ｖｏｕｔと、昇圧無効時の出力Ｖｏｕｔとの差分は、昇圧回路２４の昇圧電圧と同様になる。一方、差分が昇圧回路２４の昇圧電圧と同様ではない場合は、昇圧回路２４が異常であると診断することができる。

本実施の形態の電池監視システム１０（電池監視ＩＣ２０）では、上述のように、昇圧部５０の昇圧回路２４の診断を行うことができる。第１実施例の異常診断処理では、出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣにより昇圧回路２４の診断を行うことができる。また、第２実施例の異常診断処理では、昇圧有効時の出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ−ＶＣＣと、昇圧無効時の出力Ｖｏｕｔ＝ＶＣＣＵＰ（ＶＣＣと同電位）−ＶＣＣとの差分により昇圧回路２４の診断を行うことができる。そのため、電池セルＶｃ５（最高電位の電池セルＶｃ）の電池電圧に依存することなく、昇圧回路２４の診断を行うことができる。

従って、本実施の形態の電池監視システム１０（電池監視ＩＣ２０）では、電池セルＶｃの電圧が低い場合でも、昇圧部５０の昇圧回路２４の異常を診断することができる。

また、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、組電池１４の電池セルＶｃの電池電圧を測定するために用いる電池監視ＩＣ２０に対して、極めて少ない構成を追加することにより、昇圧回路２４の診断精度を向上させることができる。そのため、回路規模の増大やコストの増大を抑制することができる。

また、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０では、昇圧回路２４の診断を行う場合に、バイパス部３４のスイッチング素子ＳＷＰ及びバイパス部３６のスイッチング素子ＳＷＮをオン状態にして、バッファアンプ３０、３２をバイパスしている。バッファアンプ３０を経由する場合、非反転入力端子に入力される電圧Ｖｘ＝電源電圧ＶＣＣＵＰとなり、駆動に用いる電源電圧ＶＣＣＵＰとのマージンが少なくなる結果、バッファアンプ３０の出力電圧が低下（図４に示した電池監視ＩＣ１２０において説明したＶｓａｔ１相当低下）してしまう。電池監視ＩＣ２０では、バッファアンプ３０、３２をバイパスすることで、この問題を回避している。

なお、本実施の形態の電池監視ＩＣ２０が備えるスイッチング素子ＳＷｘ、ＳＷｙ、ＳＷＣ、ＳＷＰ、ＳＷＮは、物理的なバイパス経路を制御するスイッチング素子であってもよいし、機能的にＥＮＡＢＬＥとＤＩＳＥＮＡＢＬＥ（オンとオフ）とを切り替える論理制御スイッチング素子であってもよく、特に限定されない。

また、本実施の形態の電池監視システム１０では、組電池１４が５個の電池セルＶｃ（電池セルＶｃ１〜Ｖｃ５）を備える場合について説明したが、その個数は特に限定されない。

１０ 電池監視システム
１４ 組電池
１８ 診断部
２０ 電池監視ＩＣ
２２ 制御部
２３ 電源端子
２４ 昇圧回路
２６ セル選択ＳＷ
２８ 比較部
３０、３２ バッファアンプ
３４、３６、３８ バイパス部
５０ 昇圧部
５２ 第１直列素子部
５４ 第２直列素子部
ＳＷｘ、ＳＷｙ、ＳＷＣ、ＳＷＰ、ＳＷＮ スイッチング素子
Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４、Ｖｃ５ 電池セル

Claims (7)

1. 電池セルから第１電圧が入力される入力部と、
   前記入力部から一端に入力された前記第１電圧を、制御部からの制御信号に基づいて前記第１電圧または前記第１電圧を昇圧した第２電圧を電源電圧として他端から出力する昇圧部と、
   出力部と、前記入力部と前記昇圧部の一端が接続される第１入力部と、前記昇圧部の他端が接続される第２入力部とを備え、前記第１入力部と前記第２入力部とに入力された電圧の差分に応じた電圧を前記出力部から出力する比較部と、
   を備える半導体装置。
2. 前記昇圧部は、
   前記第１電圧を前記第２電圧に昇圧する昇圧回路と、
   第１スイッチを備え、一端が前記昇圧回路の一端に接続されると共に他端が前記昇圧回路の他端に接続された第１バイパス部と、
   を備える請求項１に記載の半導体装置。
3. 直列に接続された第１抵抗素子と第２スイッチとを備え、一端が前記入力部と前記昇圧部の一端に接続され他端が前記第１入力部に接続された第１直列素子部と、
   直列に接続された第２抵抗素子と第３スイッチとを備え、一端が前記昇圧部の他端に接続され他端が前記第２入力部に接続された第２直列素子部と、
   を備える請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記電源電圧により駆動し、前記第２直列素子部を介して前記昇圧部の他端に接続され、当該他端から前記電源電圧が入力される入力端子と、前記比較部の第２入力部に接続された出力端子とを備える第１バッファ部と、
   第４スイッチを備え、前記第１バッファ部の入力端子と出力端子とを接続する第２バイパス部と、
   前記電源電圧により駆動し、前記第１直列素子部を介して前記昇圧部の一端に接続され、当該一端から前記第１電圧が入力される入力端子と、前記比較部の第１入力部に接続された出力端子とを備える第２バッファ部と
   第５スイッチを備え、前記第２バッファ部の入力端子と出力端子とを接続する第３バイパス部と、
   を備える請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記電池セルは、複数の電池セルが直列に接続された組電池に含まれる電池セルであり、
   前記組電池の各電池セルの高電位側と、前記第１バッファ部とを接続し、また、前記組電池の各電池セルの低電位側と、前記第２バッファ部とを接続するセル選択スイッチをさらに備えた、
   請求項４に記載の半導体装置。
6. 電池セルと、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置と、
   前記半導体装置に前記電池セルの電池電圧の測定を指示する診断部と、
   を備えた電池監視システム。
7. 入力部に電池セルから入力電圧が入力されるステップと、
   昇圧回路により、前記入力部を介して一端に入力された前記入力電圧を昇圧して電源電圧を他端から出力するステップと、
   比較部により、前記電源電圧により駆動し、前記昇圧回路の他端に接続され、当該他端から前記電源電圧が入力される入力端子と、出力端子とを備える第１バッファ部の出力端子から出力された電圧と、前記電源電圧により駆動し、前記昇圧回路の一端に接続され、当該一端から前記入力電圧が入力される入力端子と、出力端子とを備える第２バッファ部の出力端子から出力された電圧と、の差分の電圧を出力するステップと、
   を備えた半導体装置の診断方法。

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