JP4824655B2 - 電圧センサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の２次電池が直列接続されて構成された電源装置における電池電圧を検出する電池電圧監視装置に係り、特に、電圧測定に係る異常電圧を検出する電池電圧監視装置に関する。

従来から、環境を考慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車が知られている。電気自動車やハイブリッド車では、車両を駆動するための駆動源としてモータが用いられている。このモータには、充電が可能な２次電池が接続され、２次電池から得られた直流電圧を交流に変換して、モータが駆動される。そして、この２次電池は、高電圧が要求されるため、通常複数の電池セルを直列接続した組電池として構成されている。

この組電池の各電池セルの電圧検出のために、複数の電圧センサが用いられている。この電圧センサは、適当数ずつまとめられモジュール化されている。電気自動車などのように、直列接続される電池セルの数が多数になる場合は、この電圧センサのモジュールも複数用意され、直列に接続される。また、特許文献１、２及び３に、このような組電池の電圧を監視する装置が開示されている。以下、この複数の電圧センサを有するモジュールが１つの半導体装置（ＩＣ）で形成され、この半導体装置をさらに複数個接続して、組電池の電圧を監視する装置について説明する。

図１０は、従来の組電池の出力電圧を監視する電圧監視装置を示す。組電池は、直列接続された複数の電池セルと、複数の電池端子とから構成され、各電池セルの出力は、対応する電池端子にそれぞれ接続されている。また、図１０では、３．６Ｖの起電圧を有する電池セルが８０個直列接続された例を示している。

電圧監視装置は、電圧センサモジュール（ＩＣ）と、入力端子と、出力端子を備えている。入力端子は、組電池の電池端子と電圧センサモジュールのモジュール入力端子にそれぞれ接続され、各電池セルが出力する電圧を受けて、電圧センサモジュールへ供給する。また、出力端子は、電圧センサモジュールのモジュール出力端子と接続され、電圧センサモジュールの監視結果を電圧監視装置の外部へ出力する。図１０では、電圧監視装置が、４個の電池セルの出力電圧を監視することができる電圧センサモジュールを２０個備え、これにより組電池に含まれる８０個全ての電池セルの出力電圧を監視することができるようにしている。

図１１は、従来の４個の電池セルの出力電圧を監視する電圧センサモジュールを示す。電圧センサモジュールは、２種類の比較器（過電圧検出用比較器、低電圧検出用比較器）と基準電圧生成回路を有し、基準電圧生成回路から出力される基準電圧と電池セルの出力電圧に基づいて生成された電圧とを比較することで、各電池セルの出力電圧の低電圧検出と過電圧検出を行う。また、１個の電池セルの低電圧検出と過電圧検出を行うために、基準電圧生成回路、低電圧検出用比較器および過電圧検出用比較器をそれぞれ１個ずつ必要とする。

基準電圧生成回路は、組電池の電池端子および電圧監視装置の入力端子を介して１個の電池セルの両端（正極側および負極側）と接続されているモジュール入力端子間に接続され、モジュール入力端子間にかかる電圧に基づいて、基準電圧を生成する。また、モジュール入力端子間には、基準電圧生成回路と並列に、３個の抵抗が直列接続されており、抵抗分圧によって２種類の電圧が生成される。

ここで、図１１の電池セルＡに着目して、基準電圧生成回路（Ｖｒｅｆ）、低電圧検出用比較器および過電圧検出用比較器の接続関係およびその動作（低電圧検出、過電圧検出）について詳細に説明する。

電池セルＡの正極側は、組電池の外部端子Ｎ１および電圧監視装置の入力端子Ｎ２を介して、電圧センサモジュールのモジュール入力端子Ｎ３と電気的に接続される。一方、電池セルＡの負極側は、組電池の外部端子Ｎ４および電圧監視装置の入力端子Ｎ５を介して、電圧センサモジュールのモジュール入力端子Ｎ６と電気的に接続される。また、モジュール入力端子Ｎ３とＮ６間には、直列接続された３個の抵抗が、ＶｒｅｆＡと互いに並列に接続される。なお、図１１に示す通り、直列接続された抵抗の接続点をＡ点、Ｂ点とし、それぞれＮ３とＮ６間にかかるモジュール入力端子間電圧を抵抗分圧する（Ａ点の抵抗分圧＞Ｂ点の抵抗分圧）。

低電圧検出用比較器Ａの反転入力端子はＡ点と、非反転入力端子はＶｒｅｆＡとそれぞれ接続される。一方、過電圧検出用比較器Ａの反転入力端子はＶｒｅｆＡと、非反転入力端子はＢ点とそれぞれ接続される。また、低電圧検出用比較器Ａおよび過電圧検出用比較器Ａの出力は、電圧センサモジュールのモジュール出力端子Ｎ７およびＮ８と、それぞれ接続される。

ＶｒｅｆＡが出力する基準電圧および抵抗は、電池セルＡの出力電圧が許容される電圧範囲を取り得る場合、低電圧検出用比較器Ａおよび過電圧検出用比較器Ａが、正常状態を示す'Ｌ'レベルを出力するような値に設定される。従って、電池セルＡの出力電圧が許容範囲より低電圧側になる（異常な値に出力電圧が低下する）と、それに伴いＡ点の抵抗分圧も異常な値に低下し、低電圧検出量比較器Ａは、Ａ点の異常に低い抵抗分圧と基準電圧とを比較して低電圧側に異常となったことを示す信号として'Ｈ'レベルを出力する。また逆に、電池セルＡの出力電圧が許容範囲より過電圧側になる（異常な値に出力電圧が上昇する）と、それに伴いＢ点の抵抗分圧も異常な値に上昇し、過電圧検出用比較器Ａは、Ｂ点の異常に高い抵抗分圧と基準電圧とを比較し、過電圧側に異常となったことを示す信号として'Ｈ'レベルを出力する。このようにして、従来の電圧監視装置は、電池セルの出力電圧が低電圧になったり、あるいは、過電圧になったりした場合に異常を検出する。

上記した電圧監視装置では、電池セルの出力電圧に所定のレベル以上の電圧低下が発生すると、電圧低下を起こした電池セルを基にして基準電圧を生成する基準電圧生成回路が、適切な基準電圧を作れなくなってしまう。適切な基準電圧を生成できないとすると、低電圧検出用比較器による低電圧検出システムの正常動作を期待できない。

図１２に、電池セルＡの出力電圧の変化に対するＡ点の電位、ＶｒｅｆＡの出力および低電圧検出用比較器Ａの出力を示す。電池セルＡの出力電圧がＶ１以上である場合には、Ａ点の電位は、ＶｒｅｆＡの出力電圧と比較して大きくなる。この場合には、低電圧検出用比較器Ａの出力は、'Ｌ'レベルの出力となり、電池セルＡが正常な範囲の電圧を出力している（低電圧となっていない）ことが検出される。

電池セルＡの出力電圧がＶ１以下になると、電池セルＡの出力電圧は、低電圧側に異常な電圧となる。また、電池セルＡの出力電圧がＶ２になると、基準電圧が低電圧を検出するための閾値電圧（基準電圧）を生成できなくなり、電池セルＡの出力電圧の低下と共に、ＶｒｅｆＡの出力電圧が徐々に低下していく。ＶｒｅｆＡの出力電圧が、Ａ点の電位を上回っている間（Ｖ３〜Ｖ１）は、低電圧検出用比較器の出力は、'Ｈ'レベルとなるため、電池セルＡの出力電圧が低電圧になっていることを正常に検出することができる。ところが、電池セルＡの出力電圧が、Ｖ３以下になると、ＶｒｅｆＡの出力電圧がさらに低下し、Ａ点の電位を下回ってしまう。この場合、電池セルＡの出力電圧は異常な電圧であるのにもかかわらず、低電圧比較器Ａの出力は、'Ｌ'レベルとなり、電池セルＡが正常な範囲の電圧を出力していることが検出されてしまう。

そこで、本件出願人は、特願２００７−１２５９４２において、２つの低電圧検出用比較器を用いる電圧監視装置について説明している。特願２００７−１２５９４２に記載の電圧監視装置では１個の電池セルの電圧を参照して生成した第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１と、複数の電池セルを参照して生成した第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を用いている。そして、第１の低電圧検出用比較器によって第１の基準電圧と抵抗分圧の入力を比較し、１つの電池セルの低電圧異常を高精度に検出ている。また、第２の低電圧検出用比較器によって、第２の基準電圧と抵抗分圧の入力を比較して第１の低電圧検出用比較器に誤動作が生じた場合でも、第２の低電圧検出用比較器が正常に低電圧検出し'Ｈ'を出力することによって、正確に異常検出をすることができる。
特開平９−１５９７０１号公報 特開２００３−０９２８４０号公報 特開２００６−２７５９２８号公報

上記出願では、低電圧異常を確実に検出することが可能となる。一方で、第１の低電圧検出用比較器及び第２の低電圧検出用比較器には、製造時のバラツキによって低電圧を検出する閾値が変動する場合がある。このバラツキにより、第１の低電圧検出用比較器が低電圧を検出する電圧の閾値が第２の低電圧検出用比較器の閾値よりも低くなってしまった場合、本来第１の低電圧検出用比較器で行うはずの低電圧状態を検出することができないことがあり、このチップは例えば出荷工程における検査によって不良チップとして選別されて廃棄されていた。つまり、上記出願では、生産効率を向上させることができない問題があった。

本発明の実施形態による電圧センサモジュールは、複数の電池セルの電圧を監視する電圧センサモジュールであって、複数の電池セルに含まれる監視対象の電池セルの両端にかかる電圧を受ける第１および第２の端子と、複数の電池セルの両端にかかる電圧を受ける第３および第４の端子と、第１および第２の端子と接続され、監視対象の電池セルの両端にかかる電圧に基づいて第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成回路と、第３および第４の端子と接続され、複数の電池セルの両端にかかる電圧に基づいて第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成回路と、第１および第２の端子間にかかる電圧に基づいて生成される第１の電圧と第１の基準電圧とを比較する第１の比較回路と、第１および第２の端子間にかかる電圧に基づいて生成される第２の電圧と第２の基準電圧とを比較する第２の比較回路と、前記第１の電圧を設定するトリミング回路とを有する。本構成により、１つの電池セルの出力が所定レベル以下となっても、他の電池セルが所定レベル以下とならなければ、安定した基準電圧を生成することが可能である。また、第１の比較回路と第２の比較回路の閾値が反転してしまうことを防ぐことも可能となる。

第１の比較回路と第２の比較回路の閾値が反転してしまうことを防ぎ、生産効率を向上させることが可能となる。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に関する電圧監視装置を示す図である。図１の電圧監視装置では１個の電池セルの電圧を参照して生成した第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１と、複数の電池セルを参照して生成した第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を用いて低電圧検出を行う。

電圧監視装置１は、電圧センサモジュール１０を複数有している。ここで、電圧センサモジュールとは、１つあるいは複数の電圧センサを１つのモジュールとした素子であり、本実施形態では１つのモジュールは１つの半導体装置（ＩＣ）で構成されている。図面を簡略化するために、図１では、１つのモジュールのみが示されている。以下、１つの電圧センサモジュール（ＩＣ）が４個の電池セルの電圧を検出する場合を例に説明する。なお、ここで言う電池セルとは、必ずしも１つの電池をさすものではない。電圧センサモジュールの隣接端子間に、複数の電池が接続されている場合はその複数の電池を電池セルと称するものとする。

図１に示すように、本実施の形態では、電圧センサモジュール１０（以下、ＩＣとも称す）の監視対象となる４個の電池セルＣ１〜Ｃ４が直列に接続されている。各電池セルの正極は、組電池２の外部端子および電圧監視装置１の入力端子を介して、電圧センサモジュール１０のモジュール入力端子Ｖ１〜Ｖ４に接続されている。ここで、電圧センサモジュール１０は、電池セルＣ１の正極側の電位を第１の電源電位（上位側電源電位）とし、電池セルＣ４の負極側の電位を第２の電源電位（下位側電源電位）として動作している。そのため、電池セルＣ１の正極は、第１の電源端子ＶＣＣにも接続される。電池セルＣ４の負極は、ＩＣ１０の第２の電源端子ＶＳＳに接続される。

このように構成された電圧監視装置１では、ＩＣ１０が、各電池セル（Ｃ１〜Ｃ４）の出力する電圧を測定する。ＩＣ１０は、電池セルの電圧が過電圧になった場合あるいは低電圧になった場合に過電圧検出信号、低電圧検出信号を出力する。電圧監視装置１は、この過電圧検出信号、低電圧検出信号に基づいて電池セルの電圧を監視している。電圧監視装置１は、ＩＣ１０の出力端子に接続された電圧監視装置１の出力端子から電池セルの電圧が異常であることを知らせる信号を出力する。なお、図１ではＩＣ１０の出力端子と電圧監視装置１の出力端子が１対１対応で示されているが、必ずしも１対１対応で出力する必要はない。この電圧監視装置１に用いられるＩＣ１０の構成について以下に詳細に説明する。

図１に示すように、ＩＣ１０は、分圧抵抗１１、過電圧検出用比較器１２、第１の低電圧検出用比較器１３、第２の低電圧検出用比較器１４、第１の基準電圧生成回路１５、第２の基準電圧生成回路１６、ＯＲ回路１７、１８、１９およびトリミング回路２０、２１を有している。本実施の形態では１つの電圧センサモジュールが４つの電池セルの過電圧、低電圧を検出するため、それぞれ４つの分圧抵抗１１−１〜１１−４、過電圧検出用比較器１２−１〜１２−４、低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４、基準電圧生成回路１５−１〜１５−４、１６−１〜１６−４、ＯＲ回路１７−１〜１７−４、１及びトリミング回路２０−１〜２０−４、２１−１〜２１−４を有している。なお、本実施の形態では、第１の比較回路として過電圧検出用比較器１２及び第１の低電圧検出用比較器１３を用い、第２の比較回路として第２の低電圧検出用比較器１４を用いる。

分圧抵抗１１−１〜１１−４は、ＩＣ１０の隣接端子間に直列に接続された抵抗により構成されている。本実施の形態では、過電圧検出用の抵抗列と低電圧検出用の抵抗列が並列に設けられている。また、各抵抗列の中段にはトリミング回路２０−１〜２０−４及び２１−１〜２１−４が挿入されている。このトリミング回路２０、２１は、分圧抵抗により分圧される電圧値を調整することにより、過電圧検出用比較器１２及び第１の低電圧用比較器１３のしきい値を調整する回路である。このトリミング回路の詳細については後述する。

過電圧検出用比較器１２−１〜１２−４は、トリミング回路２０によって設定された分圧点の電圧と第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を比較している。過電圧検出用比較器１２−１〜１２−４は、分圧点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも高くなった場合に、過電圧検出信号を出力する。

第１の低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４は、トリミング回路２１によって設定された分圧点の電圧（第１の電圧）と第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を比較している。第1の低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４は、分圧点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低くなった場合に、低電圧検出信号を出力する。

第２の低電圧検出用比較器１４−１〜１４−４は、抵抗列中の所定の分圧点の電圧（第２の電圧）と第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を比較している。第２の低電圧検出用比較器１４−１〜１４−３は、分圧点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも高くなった場合に、低電圧検出信号を出力する。

第１の基準電圧生成回路１５−１〜１５−４は、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成し、各比較器に供給している。第１の基準電圧生成回路１５−１〜１５−４は、監視対象となる１つの電池セルの出力電圧を参照して基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成する基準電圧生成回路である。例えば、第１の基準電圧生成回路１５−１は、第１の端子をＶ１、第２の端子をＶ２としてＶ１とＶ２の電位差（セルＣ１の出力電圧）から第１の基準電圧を生成する。本実施の形態では、第１の基準電圧生成回路１５−１〜１５−４は、バンドギャップリファレンス（ＢＧＲ）回路で構成されている。

第２の基準電圧生成回路１６−１〜１６−４は、第２の基準電圧生成回路１６−１〜１６−４は、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成し、各比較器に供給している。第２の基準電圧生成回路１６−１〜１６−４は、２つ以上の電池セルの出力電圧を参照して基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する基準電圧生成回路である。例えば、第２の基準電圧生成回路１６−１は、第３の端子をＶ１、第４の端子をＶＳＳとしてＶ１の電位から第２の基準電圧を生成する。本実施の形態では、この第２の基準電圧生成回路１６−１〜１６−４は、電流源と抵抗を用いた電圧降下を利用する回路で構成されている。

トリミング回路２０−１の出力は、過電圧検出用比較器１２-１の非反転入力端子に接続されている。トリミング回路２１−１の出力は、第1の低電圧検出用比較器１３−１の反転入力端子に接続されている。第１の基準電圧生成回路１５−１の出力する電圧Ｖｒｅｆ１は、過電圧検出用比較器１２−１の反転入力端子および第１の低電圧検出用比較器１３−１の非反転入力端子に入力されている。

以降、同様にトリミング回路２０−２〜２０−４の出力は、過電圧検出用比較器１２−２〜１２−４の非反転入力端子に接続されている。トリミング回路２１−１の出力は、第1の低電圧検出用比較器１３−２、１３−４の反転入力端子に接続されている。第１の基準電圧生成回路１５−２〜１５−４の出力する電圧Ｖｒｅｆ１は、過電圧検出用比較器１２−２〜１２−４の反転入力端子および低電圧検出用比較器１３−２〜１３−４の非反転入力端子に入力されている。

なお、本実施の形態では、上位側の第２の低電圧検出用比較器１４−１、１４−２と下位側の第２の低電圧検出用比較器１４−３、１４−４とでその入力が反対となっている。

上位側の第２の基準電圧生成回路１６−１、１６−２は、上側電位を参照して基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成するため、その出力が第２の低電圧検出用比較器１４−１、１４−２の反転入力端子に接続されている。また、低電圧を検出するための抵抗列において、トリミング回路２１−１で生成される電圧よりも低い電圧に対応する分圧点の電圧が第２の低電圧検出用比較器１４−１、１４−２の非反転入力端子に入力されている。

下位側の第２の基準電圧生成回路１６−３、１６−４は、下側電位を参照して基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成するため、その出力が第２の低電圧検出用比較器１４−３、１４−４の非反転入力端子に接続されている。また、低電圧を検出するための抵抗列において、トリミング回路２１−１で生成される電圧よりも低い電圧に対応する分圧点の電圧が第２の低電圧検出用比較器１４−３、１４−４の反転入力端子に入力されている。

ＯＲゲート１７−１〜１７−４には、それぞれ第１の低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４及び第２の低電圧検出用比較器１４−１〜１４−４の出力が接続されている。ＯＲゲートは第１あるいは第２の低電圧検出用比較器が低電圧を検出した場合に低電圧検出信号を出力する。

ＯＲ回路１８は、いずれかの過電圧検出用比較器１２−１〜１２−４が過電圧を検出した際に各電圧センサモジュールの出力として過電圧検出信号を出力する。

ＯＲ回路１９は、いずれかの低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４が低電圧を検出した際に電圧センサモジュールの出力として低電圧検出信号を出力する。

このように構成されたＩＣ１０の動作について、図２及び図３を用いて説明する。図２は電池セルＣ１、Ｃ２の出力電圧が低下した場合に各比較器に入力される電圧と各比較器の出力を示す図である。図３は電池セルＣ３、Ｃ４の出力電圧が低下した場合に各比較器に入力される電圧と各比較器の出力を示す図である。

過電圧検出用比較器１２−１〜１２−４は、トリミング回路２０−１〜２０−４によって設定された分圧点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも高くなった場合に"Ｈ"レベルの信号を出力する（図２および図３、Ｐ点、Ｐ'点参照）。本実施の形態ではセル電圧が４．２Ｖを上回った場合に過電圧検出信号を出力する。
低電圧検出用比較器１３−１〜１３−４は、トリミング回路２１−１〜２１−４によって設定された分圧点の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低くなった場合に"Ｈ"レベルの信号を出力する（図２および図３、Ｑ点、Ｑ'点参照）。本実施の形態ではセル電圧が２．５Ｖを下回った場合に低電圧検出信号を出力する。

図１に示した電圧監視装置において、ＩＣ１０のＶ１−Ｖ２間のセル電圧がＢＧＲ回路の動作できない電圧まで低下した場合について説明する。ここで、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は、Ｖ１の電位を参照して生成されている。つまり、Ｖ１の電位よりも抵抗の電圧降下分だけ低い電位とされている（図２比較器１４−入力参照）。

このように構成することにより、監視対象であるＶ１−Ｖ２間の電圧が低下しても、基準電圧Ｖｒｅｆ２は、Ｖ１の電位より生成しているため、最低でもセルＣ２の正極側の電位を元に入力することが可能である。一方で低電圧検出用比較器の非反転入力端子にはセル電圧に対して所定の比を有する電圧が入力される（図２比較器１４＋入力参照）。そのため、本実施の形態では、第２の低電圧検出用比較器１４−１の非反転入力端子に入力される電圧が、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回った場合に、第２の低電圧検出用比較器１４−１が"Ｈ"レベルの信号を出力する（図２、Ｒ点参照）。本実施の形態ではセル電圧が２．１Ｖを下回った場合に低電圧検出信号を出力する。第２の低電圧検出用比較器１４−２に関しても同様の動作で低電圧検出信号を出力する。

一方、ＩＣ１０のＶ４−ＶＳＳ端子間の場合、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は、ＶＳＳ端子の電位を参照してＶＳＳ端子に抵抗による電圧上昇分を加えた電位とされている。したがって、２の低電圧検出用比較器１４−４に入力される第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を下回った場合に、第２の低電圧検出用比較器１４−１が"Ｈ"レベルの信号を出力する（図２、Ｒ'点参照）。

このように構成することで、第１の低電圧検出用比較器に入力される基準電圧Ｖｒｅｆ１が正常に生成されない場合（例えばセル電圧が１．８Ｖ以下）でも低電圧検出信号の出力を維持することが可能である（図２及び図３、Ｓ点、Ｓ'点、ＯＲ回路１７出力参照）。

ここで、本実施形態のトリミング回路２０、２１について説明する。上記したとおり、本実施の形態のトリミング回路２０、２１は過電圧及び低電圧検出用比較器１２、１３に対して入力する分圧点を設定することにより、過電圧、低電圧の検出をより正確に行うための回路である。図４に、このトリミング回路を示す。図４に示すように本実施の形態のトリミング回路はトリミング値設定部２０１、デコーダ２０２、スイッチ部２０３、抵抗列２０４を有している。図４に示す抵抗列２０４は、図１に１１−１〜１１−４として示したＩＣ１０の隣接端子間の抵抗の一部に対応している。図４に示す抵抗列では抵抗値Ｒの抵抗が７個直列に接続された構成となっている。

トリミング値設定部２０１は、複数のヒューズＦ１〜Ｆ６とＯＲ回路、ＡＮＤ回路などの論理回路で構成されている。本実施の形態では、電源ＶＣＣ及びＶＳＳ間に直列に接続された２つのヒューズの一方を溶断することによって、論理回路に"Ｈ"あるいは"Ｌ"に相当する論理値を入力する。図４に示した回路では、ヒューズＦ１とＦ２、Ｆ３とＦ４、Ｆ５とＦ６がそれぞれ直列に接続されている。そして２つのヒューズの間のノードがＯＲ回路およびＡＮＤ回路に接続されている。

本実施形態では、Ｆ１とＦ２、Ｆ３とＦ４、Ｆ５とＦ６を互いに並列に３組接続しそのヒューズの溶断の仕方によってＡＮＤ回路、ＯＲ回路から３ビットの論理信号を出力する構成としている。この論理回路の部分はヒューズの溶断の仕方に応じて必要な論理信号を出す構成であればよく、どのような論理回路で構成してもよい。

また図４に示す回路では、ヒューズＦ１と電源ＶＣＣの間に抵抗Ｒ１、ヒューズＦ２と電源ＶＳＳの間に抵抗Ｒ２が接続されている。以下、同様に抵抗Ｒ３〜Ｒ６もヒューズと電源ＶＣＣあるいはＶＳＳとの間に接続されている。この抵抗はヒューズの溶断を行わない場合、つまり第1の低電圧検出用比較器１３のしきい値を調整しない場合のデフォルト値を設定するための抵抗である。ここでデフォルト値として１ビット目が"Ｈ"、２ビット目、３ビット目が"Ｌ"であるとすればＲ１＜＜Ｒ２、Ｒ４＜＜Ｒ３、Ｒ６＜＜Ｒ５となるように設定する。

デコーダ２０２はトリミング値設定部の出力する３ビットの信号に応じてスイッチ部２０３の複数のスイッチ素子の任意の１つを選択してオン状態とする信号を出力する。なお、この入力される論理信号のビット数、論理信号に基づいて選択するスイッチ等は適宜変更は可能であるが、本実施形態でのデコーダ入力Ｉ１〜Ｉ３に対する出力Ｏ１〜Ｏ８の関係を図５に示す。

スイッチ部２０３は複数のスイッチ素子で構成されている。この複数のスイッチ素子は、デコーダ２０２の出力に基づいて、抵抗列の任意の分圧点をトリミング回路の出力に対して接続する。

本実施の形態では、製造時に第１の低電圧検出用比較器のしきい値をヒューズ溶断によって調整することが可能となる。つまり、ヒューズ溶断によって任意の分圧点に対応するスイッチを選択して低電圧検出用比較器１３に入力することによって、第１の低電圧検出用の比較器のしきい値を調整し、確実に第２の低電圧検出用比較器のしきい値よりも大きな値とすることが可能となる。

実施の形態２
図６は、本発明の実施の形態２に関するトリミング回路を示す図である。電圧監視装置そのものの構成及び動作は実施の形態１で説明したものと同じになるため、その説明を省略する。

本実施の形態では、低電圧検出用比較器１３のトリミング回路２１における設定が実施の形態１と異なっている。実施の形態１では、トリミング回路２１における抵抗列の抵抗を全て等しい値のＲを持つ例を示している。しかしながら本実施の形態では、直列に接続された７つの抵抗のうち、セルの上位電圧側の４つの抵抗を抵抗値２Ｒ、セルの下位電圧側の３つの抵抗を抵抗値Ｒとしている。

ここで、上記した実施の形態と同様にトリミングを行わない場合のデフォルト状態で、デコーダ２０２は図６に示すＯ５に接続されたスイッチを選択するものとする。この場合、デフォルト状態で第１の低電圧検出用比較器１３に入力される値がより小さくなる。つまり、図２、図３で示した「比較器１３−入力」の傾きがより緩やかな方向になる。このことにより第1の低電圧検出用比較器のしきい値はより高くなる。ここで、Ｒ及び２Ｒの値を適切に設定することにより、トリミング前の低電圧検出用比較器のしきい値を（２．１Ｖ＋第２の低電圧検出用比較器１４のしきい値最大バラツキ＋第１の低電圧検出用比較器１３のしきい値最大バラツキ）とすることができる（図７参照）。このトリミング前のしきい値の設定によって、より確実に第２の低電圧検出用比較器のしきい値よりも大きな値とすることが可能となる。

実施の形態３
図８は、本発明の実施の形態３に関するトリミング回路を示す図である。電圧監視装置そのものの構成及び動作は実施の形態１で説明したものと同じになるため、その説明を省略する。

本実施の形態では、低電圧検出用比較器１３のトリミング回路２１における設定が実施の形態１および２と異なっている。実施の形態２では、トリミング回路２１における抵抗列の抵抗値を変えることでトリミング前の第１の低電圧検出用比較器１３のしきい値を第２の低電圧検出用比較器１４のしきい値バラツキを考慮した大き目の値としている。本実施の形態では、トリミングを行わない場合のデフォルト状態で、デコーダ２０２が図８に示すＯ８のスイッチを選択するものとする。つまり、しきい値設定部２０２の抵抗をＲ１＜＜Ｒ２、Ｒ３＜＜Ｒ４、Ｒ５＜＜Ｒ６となるように設定する。この場合、このことにより第1の低電圧検出用比較器のしきい値はより高くなる。ここで、Ｒの値を適切に設定することにより、トリミング前の第1の低電圧検出用比較器のしきい値を（２．５Ｖ＋第１の低電圧検出用比較器１３のしきい値最大バラツキ）とする（図９参照）。このトリミング前のしきい値の設定によって、第1の低電圧検出用比較器のしきい値は２．５Ｖになるように下げる方向のみの調整ですむようになる。そのため、より確実に第２の低電圧検出用比較器のしきい値よりも大きな値とすることが可能となる。

本発明の実施の形態1の電圧監視装置を示す図である。 過電圧検出、低電圧検出時の電位の関係を示す図である。 過電圧検出、低電圧検出時の電位の関係を示す図である。 本発明の実施の形態1のトリミング回路を示す図である。 デコーダの入力論理信号と選択する図一致の関係を示す図である。 本発明の実施の形態２のトリミング回路を示す図である。 第１、第２の低電圧検出用比較器のしきい値の関係を示す図である。 本発明の実施の形態３のトリミング回路を示す図である。 第１、第２の低電圧検出用比較器のしきい値の関係を示す図である。 従来の電圧監視装置を示す図である。 従来の電圧センサモジュールを示す図である。 基準電圧出力と電池セル電圧の関係を示す図である。

符号の説明

１ 電圧監視装置
２ 組電池
１０ 電圧センサモジュール
１１ 分圧抵抗
１２、１２−１〜１２−４ 過電圧検出用比較器
１３、１３−１〜１３−４ 低電圧検出用比較器
１４、１４−１〜１４−４ 低電圧検出用比較器
１５、１５−１〜１５−４ 基準電圧生成回路
１６、１６−１〜１６−４ 基準電圧生成回路
１７、１８、１９ ＯＲ回路
２０、２０−１〜２０−４ トリミング回路
２１、２１−１〜２１−４ トリミング回路
２０１ トリミング値設定部
２０２ デコーダ
２０３ スイッチ部
２０４ 抵抗列
Ｃ１〜Ｃ４ 電池セル
Ｆ１〜Ｆ６ ヒューズ
Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗

Claims (8)

1. 複数の電池セルの電圧を監視する電圧センサモジュールであって、
   前記複数の電池セルに含まれる監視対象の電池セルの両端にかかる電圧を受ける第１および第２の端子と、
   前記複数の電池セルの両端にかかる電圧を受ける第３および第４の端子と、
   前記第１および第２の端子と接続され、前記監視対象の電池セルの両端にかかる電圧に基づいて第１の基準電圧を生成する第１の基準電圧生成回路と、
   前記第３および第４の端子と接続され、前記複数の電池セルの両端にかかる電圧に基づいて第２の基準電圧を生成する第２の基準電圧生成回路と、
   前記第１および第２の端子間にかかる電圧に基づいて生成される第１の電圧と前記第１の基準電圧とを比較する第１の比較回路と、
   前記第１および第２の端子間にかかる電圧に基づいて生成される第２の電圧と前記第２の基準電圧とを比較する第２の比較回路と、
   前記第１の電圧を設定するトリミング回路とを有する電圧センサモジュール。
2. 前記トリミング回路は前記第１の比較回路の比較結果が遷移するしきい値電圧が前記第２の比較回路の比較結果が遷移するしきい値電圧よりも大きな値となるように前記第１の電圧を設定することを特徴とする請求項１記載の電圧センサモジュール。
   
   
   
3. 前記トリミング回路は、直列に接続された複数の抵抗を有し、前記複数の抵抗間の複数のノードのうち任意のノードを選択することで前記第１の電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の電圧センサモジュール。
   ル。
4. 前記トリミング回路は、前記複数のノードと前記第１の電圧の出力端子との間に配置された複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子の導通状態に基づいて前記第１の電圧を設定することを特徴とする請求項３に記載の電圧センサモジュール。
5. 前記トリミング回路は、入力される論理信号に基づいて前記複数のスイッチ素子のうち任意のスイッチを導通状態とするデコーダを有することを特徴とする請求項４に記載の電圧センサモジュール。
6. 前記トリミング回路は、前記デコーダに入力する論理信号を決定するトリミング値設定部を有し、当該論理信号は、前記第１の比較回路の比較結果が遷移する電圧値のバラツキに基づいて、設定されることを特徴とする請求項５に記載の電圧センサモジュール。
7. 前記トリミング回路は、前記デコーダに入力する論理信号を決定するトリミング値設定部を有し、当該論理信号は、前記第２の比較回路の比較結果が遷移する電圧値のバラツキに基づいて、設定されることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の電圧センサモジュール。
8. 前記論理信号は、電源電位あるいは接地電位に接続されたヒューズの導通状態によって決定されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電圧センサモジュール。

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