特開 2017-212643 Ａ／Ｄ変換回路、クーロンカウンタ回路、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-212643(P2017-212643A)

(43)【公開日】2017年11月30日

(54)【発明の名称】Ａ／Ｄ変換回路、クーロンカウンタ回路、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/10 20060101AFI20171102BHJP

【ＦＩ】

   H03M1/10 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-105397(P2016-105397)

(22)【出願日】2016年5月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】鮒谷 研治

【テーマコード（参考）】

5J022

【Ｆターム（参考）】

5J022AA01

5J022AC04

5J022CB01

5J022CD02

5J022CF01

5J022CF08

(57)【要約】

【課題】Ａ／Ｄコンバータの信頼性を向上する。
【解決手段】第１マルチプレクサ１０４は、アナログ信号Ｖ_ＡＮＬＧと診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを受け、それらのひとつを選択して出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０６は、第１マルチプレクサ１０４の出力信号Ｓ１をデジタル信号Ｓ２に変換する。メモリ１０８は、正常であるＡ／Ｄコンバータ１０６に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを入力したときのデジタル信号Ｓ２の期待値に応じた診断データＳ４を格納する。ロジック回路１１０は、通常動作時において第１マルチプレクサ１０４にアナログ信号Ｖ_ＡＮＬＧを選択させて、そのとき得られるデジタル信号Ｓ２を処理する。またロジック回路１１０は自己診断時において第１マルチプレクサ１０４に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを選択させ、そのとき得られるデジタル信号Ｓ２と診断データＳ４の関係にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の診断用電圧を生成する基準電圧源と、
アナログ信号と前記診断用電圧を受け、それらのひとつを選択して出力する第１マルチプレクサと、
前記第１マルチプレクサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
正常である前記Ａ／Ｄコンバータに前記診断用電圧を入力したときの前記デジタル信号の期待値に応じた診断データを格納するメモリと、
（i）通常動作時において前記第１マルチプレクサに前記アナログ信号を選択させて、そのとき得られる前記デジタル信号を処理するとともに、（ii）自己診断時において前記第１マルチプレクサに前記診断用電圧を選択させ、そのとき得られる前記デジタル信号と前記診断データの関係にもとづいて、前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出するロジック回路と、
を備えることを特徴とするＡ／Ｄ変換回路。

【請求項2】

前記ロジック回路は、前記デジタル信号と前記診断データにもとづくしきい値との比較結果にもとづいて、前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項3】

前記診断データは、上側しきい値を含み、前記ロジック回路は、前記デジタル信号が前記上側しきい値を超えたときに、異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項4】

前記診断データは、下側しきい値を含み、前記ロジック回路は、前記デジタル信号が前記下側しきい値を下回ったときに、異常と判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項5】

前記Ａ／Ｄコンバータは、ΔΣＡ／Ｄコンバータであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項6】

前記通常動作時と前記自己診断時において前記Ａ／Ｄコンバータの入力基準値が切りかえられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項7】

前記第１マルチプレクサの前段に設けられ、前記アナログ信号を増幅するアンプをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項8】

前記第１マルチプレクサは、複数のアナログ信号を受け、複数のアナログ信号および前記診断用電圧からひとつを選択することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項9】

前記ロジック回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路の温度に応じて、前記しきい値を変化させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項10】

ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換回路。

【請求項11】

バッテリの充放電電荷量を計算するクーロンカウンタ回路であって、
差動入力ポートであって、それらの間に前記バッテリの電流を示す検出電圧が入力される差動入力ポートと、
前記差動入力ポートの電位差を、所定電圧を基準として増幅するアンプと、
所定の診断用電圧を生成する基準電圧源と、
前記アンプの出力信号と前記診断用電圧を受け、ひとつを選択する第１マルチプレクサと、
前記所定電圧と接地電圧を受け、ひとつを選択する第２マルチプレクサと、
前記第１マルチプレクサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
正常である前記Ａ／Ｄコンバータに前記診断用電圧を入力したときの前記デジタル信号の期待値に応じた診断データを格納するメモリと、
（i）通常動作時において前記第１マルチプレクサに前記アンプの出力信号を選択させ、前記第２マルチプレクサに前記所定電圧を選択させ、そのとき得られる前記デジタル信号を積算処理するとともに、（ii）自己診断時において前記第１マルチプレクサに前記診断用電圧を選択させ、前記第２マルチプレクサに前記接地電圧を選択させ、そのとき得られる前記デジタル信号と前記診断データの関係にもとづいて、前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出するロジック回路と、
前記ロジック回路が生成した前記バッテリの電流の積算値を示すデータを外部に出力するためのインタフェース回路と、
を備えることを特徴とするクーロンカウンタ回路。

【請求項12】

前記ロジック回路は、前記デジタル信号と前記診断データにもとづくしきい値との比較結果にもとづいて、前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出することを特徴とする請求項１１に記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項13】

前記診断データは、上側しきい値を含み、前記ロジック回路は、前記デジタル信号が前記上側しきい値を超えたときに、異常と判定することを特徴とする請求項１１または１２に記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項14】

前記診断データは、下側しきい値を含み、前記ロジック回路は、前記デジタル信号が前記下側しきい値を下回ったときに、異常と判定することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項15】

前記Ａ／Ｄコンバータは、ΔΣＡ／Ｄコンバータであることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項16】

アナログ信号を受けるシングルエンドの入力ポートをさらに備え、
前記第１マルチプレクサは、前記アンプの出力信号、前記入力ポートの信号および前記診断用電圧を受け、ひとつを選択することを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項17】

前記ロジック回路は、前記クーロンカウンタ回路の温度に応じて、前記しきい値を変化させることを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項18】

ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路。

【請求項19】

バッテリと、
前記バッテリを充電する充電回路と、
前記バッテリの負荷と、
前記バッテリの充放電電荷を検出する請求項１１から１８のいずれかに記載のクーロンカウンタ回路と、
前記クーロンカウンタ回路の出力にもとづいて、前記バッテリの残量を検出する残量検出回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ａ／Ｄ変換に関する。

【背景技術】

【0002】

さまざまな電子機器において、内部回路の電気的状態や電子機器の物理的状態を検出してデジタル信号処理するために、これらの状態を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−０１４０２９号公報

【特許文献2】特開２０１５−１０２３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者らは、Ａ／Ｄコンバータについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

【0005】

Ａ／Ｄコンバータが完全に故障して動作不能となった場合には、デジタル信号は、アナログ信号と相関を持たなくなる。この場合には、Ａ／Ｄコンバータの出力信号を利用する後段のプロセッサや回路において、異常を認識することが可能である。

【0006】

しかしながらＡ／Ｄコンバータには、経年劣化により、不完全な故障が生ずる場合がある。不完全な故障とは、何らかの異常が生じているが、Ａ／Ｄコンバータは一見すると動作しており、不正確ではあるが何らかの出力信号が生成される故障モードをいう。不完全な故障が生ずると、後段のプロセッサや回路は、誤った出力信号に基づいて動作することとなるため、システムの誤動作の要因となる。

【0007】

本発明者はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、信頼性を高めたＡ／Ｄコンバータの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある態様はＡ／Ｄ変換回路に関する。Ａ／Ｄ変換回路は、所定の診断用電圧を生成する基準電圧源と、アナログ信号と診断用電圧を受け、ひとつを選択して出力する第１マルチプレクサ（セレクタ）と、第１マルチプレクサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、正常であるＡ／Ｄコンバータに診断用電圧を入力したときのデジタル信号の期待値に応じた診断データを格納するメモリと、（i）通常動作時において第１マルチプレクサにアナログ信号を選択させて、そのとき得られるデジタル信号を処理するとともに、（ii）自己診断時において第１マルチプレクサに診断用電圧を選択させ、そのとき得られるデジタル信号と診断データの関係にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータの異常を検出するロジック回路と、を備える。

【0009】

この態様によると、Ａ／Ｄ変換回路が自己診断を実行することにより、Ａ／Ｄコンバータが動作不能となる故障のみでなく、不完全な故障も検出でき、信頼性を高めることができる。

【0010】

ロジック回路は、デジタル信号と診断データにもとづくしきい値との比較結果にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータの異常を検出してもよい。この場合、大小比較の簡単な処理で、Ａ／Ｄコンバータの異常を判定できる。

【0011】

診断データは、上側しきい値を含み、ロジック回路は、デジタル信号が上側しきい値を超えたときに、異常と判定してもよい。診断データは、下側しきい値を含み、ロジック回路は、デジタル信号が下側しきい値を下回ったときに、異常と判定してもよい。

【0012】

Ａ／Ｄコンバータは、ΔΣＡ／Ｄコンバータであってもよい。

【0013】

通常動作時と自己診断時においてＡ／Ｄコンバータの入力基準値が切りかえられてもよい。

【0014】

Ａ／Ｄ変換回路は、第１マルチプレクサの前段に設けられ、アナログ信号を増幅するアンプをさらに備えてもよい。

【0015】

第１マルチプレクサは、複数のアナログ信号を受け、複数のアナログ信号および診断用電圧からひとつを選択してもよい。

【0016】

ロジック回路は、Ａ／Ｄ変換回路の温度に応じて、しきい値を変化させてもよい。これにより、温度ドリフトの影響を考慮した異常判定が可能となる。

【0017】

Ａ／Ｄ変換回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

【0018】

本発明の別の態様は、バッテリの充放電電荷量を計算するクーロンカウンタ回路に関する。クーロンカウンタ回路は、差動入力ポートであって、それらの間にバッテリの電流を示す検出電圧が入力される差動入力ポートと、差動入力ポートの電位差を、所定電圧を基準として増幅するアンプと、所定の診断用電圧を生成する基準電圧源と、アンプの出力信号と診断用電圧を受け、ひとつを選択する第１マルチプレクサと、所定電圧と接地電圧を受け、ひとつを選択する第２マルチプレクサと、第１マルチプレクサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、正常であるＡ／Ｄコンバータに診断用電圧を入力したときのデジタル信号の期待値に応じた診断データを格納するメモリと、（i）通常動作時において第１マルチプレクサにアンプの出力信号を選択させ、第２マルチプレクサに所定電圧を選択させ、そのとき得られるデジタル信号を積算処理するとともに、（ii）自己診断時において第１マルチプレクサに診断用電圧を選択させ、第２マルチプレクサに接地電圧を選択させ、そのとき得られるデジタル信号と診断データの関係にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータの異常を検出するロジック回路と、ロジック回路が生成したバッテリの電流の積算値を示す診断データを外部に出力するためのインタフェース回路と、を備える。

【0019】

クーロンカウンタ回路は、アナログ信号を受けるシングルエンドの入力ポートをさらに備えてもよい。第１マルチプレクサは、アンプの出力信号、入力ポートの信号および診断用電圧を受け、ひとつを選択してもよい。

【0020】

ロジック回路は、クーロンカウンタ回路の温度に応じて、しきい値を変化させてもよい。

【0021】

クーロンカウンタ回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。

【0022】

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、バッテリと、バッテリを充電する充電回路と、バッテリの負荷と、バッテリの充放電電荷を検出するクーロンカウンタ回路と、クーロンカウンタ回路の出力にもとづいて、バッテリの残量を検出する残量検出回路と、を備えてもよい。

【0023】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、Ａ／Ｄコンバータの信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施の形態に係るＡ／Ｄ変換回路のブロック図である。

【図2】Ａ／Ｄ変換回路の動作を示すフローチャートである。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）は、図２のフローチャートの比較処理におけるＡ／Ｄ変換回路の状態を説明する図である。

【図4】Ａ／Ｄ変換回路の構成例を示す回路図である。

【図5】実施の形態に係るクーロンカウンタ回路を備える電子機器のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0027】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0028】

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0029】

図１は、実施の形態に係るＡ／Ｄ変換回路１００のブロック図である。Ａ／Ｄ変換回路１００は、基準電圧源１０２、第１マルチプレクサ１０４、Ａ／Ｄコンバータ１０６、メモリ１０８を備える。Ａ／Ｄ変換回路１００は、通常動作時において、アナログ入力電圧Ｖ_ＡＮＬＧをデジタル信号Ｄ_ＯＵＴに変換し、所定の信号処理を施す。またＡ／Ｄ変換回路１００は、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常や故障等を自己診断する機能を備える。

【0030】

基準電圧源１０２は、所定の診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを生成する。診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧは、Ａ／Ｄコンバータ１０６の入力レンジのセンター付近に規定されるが、その限りではない。

【0031】

第１マルチプレクサ１０４は、アナログ信号Ｖ_ＡＮＬＧと診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを受け、それらの中からロジック回路１１０からの選択信号Ｓ６に応じたひとつを選択して出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０６は、第１マルチプレクサ１０４の出力信号Ｓ１をデジタル信号Ｓ２に変換する。

【0032】

メモリ１０８は、正常であるＡ／Ｄコンバータ１０６に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを入力したときのデジタル信号Ｓ２の期待値Ｓ３に応じた診断データＳ４を格納する。たとえばＡ／Ｄ変換回路１００の出荷前の検査工程において、第１マルチプレクサ１０４に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを選択させ、そのときのＡ／Ｄコンバータ１０６からのデジタル信号Ｓ２を、期待値Ｓ３としてもよい。あるいは期待値Ｓ３として設計値を用いてもよい。

【0033】

メモリ１０８は、不揮発性メモリであってもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換回路１００の出荷前に、期待値Ｓ３に応じた診断データＳ４が、メモリ１０８に書き込まれる。診断データＳ４は、期待値Ｓ３から定まるしきい値Ｓ５であってもよい。

【0034】

ロジック回路１１０は、（i）通常動作時において第１マルチプレクサ１０４にアナログ信号Ｖ_ＡＮＬＧを選択させて、そのとき得られるデジタル信号Ｓ２を処理する。これを通常処理と称し、ロジック回路１１０は、通常処理のための回路ブロック（あるいは機能）１１２を有する。

【0035】

さらにロジック回路１１０は、（ii）自己診断時において第１マルチプレクサ１０４に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを選択させ、そのとき得られるデジタル信号Ｓ２とメモリ１０８に格納される診断データＳ４の関係にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常を検出する。ロジック回路１１０は、自己診断のための回路ブロック（あるいは機能）１１４を有する。

【0036】

メモリ１０８に格納される診断データＳ４は、上側しきい値Ｓ５Ｕを含み、ロジック回路１１０は、デジタル信号Ｓ２が上側しきい値Ｓ５Ｕを超えたときに、異常と判定する。さらに診断データＳ４は、下側しきい値Ｓ５Ｌを含み、ロジック回路１１０は、デジタル信号Ｓ２が下側しきい値Ｓ５Ｌを下回ったときに、異常と判定する。回路ブロック１１４は、デジタルコンパレータを含んでもよい。

【0037】

以上がＡ／Ｄ変換回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図２は、Ａ／Ｄ変換回路１００の動作を示すフローチャートである。Ａ／Ｄ変換回路１００が起動すると、初期化シーケンスＳ１００が実行され、続いて自己診断シーケンスＳ２００に移行する。自己診断シーケンスＳ２００は、処理Ｓ２０２〜Ｓ２１４を含む。

【0038】

基準電圧源１０２が診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを生成し（Ｓ２０２）、第１マルチプレクサ１０４が診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを選択してＡ／Ｄコンバータ１０６に入力する（Ｓ２０４）。Ａ／Ｄコンバータ１０６は、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧをデジタル信号Ｓ２に変換する（Ｓ２０６）。

【0039】

ロジック回路１１０は、メモリ１０８から診断データＳ４をリードし、しきい値Ｓ５Ｕ，Ｓ５Ｌを取得する（Ｓ２０８）。そしてデジタル信号Ｓ２をしきい値Ｓ５Ｕ，Ｓ５Ｌと比較する（Ｓ２１０）。Ｓ５Ｌ＜Ｓ２＜Ｓ５Ｕのとき（Ｓ２１０のＹ）、Ａ／Ｄコンバータ１０６は正常と判定され（Ｓ２１２）、通常動作Ｓ１０２に移行する。Ｓ５Ｌ＞Ｓ２あるいはＳ２＞Ｓ５Ｕのとき（Ｓ２１０のＮ）、Ａ／Ｄコンバータ１０６は異常と判定され（Ｓ２１４）、必要に応じてエラー処理Ｓ１０４が実行される。

【0040】

なお、図２のフローチャートや処理の順序を限定するものではなく、処理が破綻しない限りにおいて、各処理の順序を入れかえてもよい。

【0041】

図３（ａ）、（ｂ）は、図２のフローチャートの比較処理Ｓ２１０におけるＡ／Ｄ変換回路１００の状態を説明する図である。上述のようにロジック回路１１０は、デジタルコンパレータＣＯＭＰを含む。図３（ａ）に示すように、デジタルコンパレータＣＯＭＰの非反転入力に、デジタル信号Ｓ２が、反転入力に上側しきい値Ｓ５Ｕが入力される。このとき、Ｓ２＞Ｓ５Ｕであれば、異常判定信号Ｓ８がアサート（ハイレベル）となる。また図３（ｂ）に示すように、デジタルコンパレータＣＯＭＰの非反転入力に、下側しきい値Ｓ５Ｌが、反転入力にデジタル信号Ｓ２が入力される。このとき、Ｓ２＜Ｓ５Ｌであれば、異常判定信号Ｓ８がアサート（ハイレベル）となる。デジタルコンパレータＣＯＭＰを２個設け、図３（ａ）、（ｂ）の比較処理を同時に実行してもよい。

【0042】

以上がＡ／Ｄ変換回路１００の動作である。このＡ／Ｄ変換回路１００によれば、自己診断を実行することにより、Ａ／Ｄコンバータ１０６が完全に動作不能となる故障のみでなく、不完全な故障も検出でき、信頼性を高めることができる。

【0043】

本発明は、図１のブロック図や回路図、あるいは図２のフローチャートとして把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

【0044】

図４は、Ａ／Ｄ変換回路１００の構成例（１００ａ）を示す回路図である。Ａ／Ｄ変換回路１００ａは、図１のＡ／Ｄ変換回路１００に加えて、第２マルチプレクサ１１６、アンプ１２０、インタフェース回路１２２を備え、ひとつの半導体基板に集積化されたＡ／ＤコンバータＩＣである。

【0045】

差動入力ポートＩＮＰ，ＩＮＮは対をなしており、それらの電位差Ｖ_ＩＮが、アナログ入力となる。アンプ１２０は第１マルチプレクサ１０４の前段に設けられ、電位差Ｖ_ＩＮを増幅し、アナログ電圧Ｖ_{ＡＮＬＧ１}を生成する。アンプ１２０は、加算増幅器であってもよく、Ｖ_{ＡＮＬＧ１}＝α×Ｖ_ＩＮ＋β×Ｖ_ＲＥＦを出力してもよい。Ｖ_ＲＥＦはオフセット量を規定する。アンプ１２０の利得は可変であってもよい。

【0046】

さらにＡ／Ｄ変換回路１００ａは、アナログポートＰＯＲＴ１，ＰＯＲＴ２を備え、それらにはアナログ電圧Ｖ_{ＡＮＬＧ２}，Ｖ_{ＡＮＬＧ３}が入力可能となっている。第１マルチプレクサ１０４は、アナログ電圧Ｖ_{ＡＮＬＧ１}〜Ｖ_{ＡＮＬＧ３}および診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを受け、選択信号Ｓ６に応じたひとつを選択する。具体的には自己診断時には診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを選択し、通常動作時には、複数のアナログ電圧Ｖ_{ＡＮＬＧ１}〜Ｖ_{ＡＮＬＧ３}を時分割で選択する。

【0047】

Ａ／Ｄコンバータ１０６は、ΔΣＡ／Ｄコンバータである。上述のように、通常動作時においてアンプ１２０は入力電圧Ｖ_ＩＮを、基準電圧Ｖ_ＲＥＦにもとづいてオフセット（シフト）させる。このオフセットに対応して、通常動作時に、Ａ／Ｄコンバータ１０６の入力基準値Ｖａとして、基準電圧Ｖ_ＲＥＦが与えられる。Ａ／Ｄコンバータ１０６は差動入力を有し、入力基準値Ｖａは、Ａ／Ｄコンバータ１０６の反転入力端子に供給される電圧であってもよい。これにより、アンプ１２０における基準電圧Ｖ_ＲＥＦの影響を除いて、差動入力ポートＩＮＰ，ＩＮＮの電位差Ｖ_ＩＮをデジタル値Ｓ２に変換できる。

【0048】

一方で自己診断時では、Ａ／Ｄコンバータ１０６の入力基準値Ｖａはゼロでよい。そこで第２マルチプレクサ１１６は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと接地電圧Ｖ_ＧＮＤを受け、ロジック回路１１０からの選択信号Ｓ７に応じた一方を選択し、Ａ／Ｄコンバータ１０６に供給する。

【0049】

インタフェース回路１２２は、通常動作時においてロジック回路１１０の信号処理により得られたデータを、ＯＵＴピンに接続される外部のマイコンやプロセッサに出力する。あるいは自己診断シーケンスにおいてＡ／Ｄコンバータ１０６の異常を検出した場合、異常を通知してもよい。

【0050】

以上がＡ／Ｄ変換回路１００ａの構成である。続いてＡ／Ｄ変換回路１００ａの用途を説明する。Ａ／Ｄ変換回路１００ａは、汎用のＡ／ＤコンバータＩＣとして利用可能であるが、ロジック回路１１０にさまざまな機能を追加することにより、特定用途向けのＩＣを構成するができる。上述のようにＡ／Ｄ変換回路１００ａは、自己診断機能を備えるため、長期間にわたり高信頼性が要求される用途に好適である。

【0051】

図５は、実施の形態に係るクーロンカウンタ回路２００を備える電子機器３００のブロック図である。このクーロンカウンタ回路２００は、図４のＡ／Ｄ変換回路１００ａをもとに構成されている。クーロンカウンタ回路２００は、電子機器３００に搭載される。

【0052】

電子機器３００は、クーロンカウンタ回路２００に加えて、バッテリ３０２、電流センサ３０４、マイコン３０６、充電回路３０８、負荷３１０を備える。バッテリ３０２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの再充電可能な２次電池である。

【0053】

充電回路３０８は、外部から電源供給を受け、バッテリ３０２を充電する。負荷３１０は、バッテリ３０２からの電力供給を受けて動作する。

【0054】

クーロンカウンタ回路２００の接地ピン（ＧＮＤ，ＤＧＮＤ）は接地されている。また電源ピン（ＶＣＣ）にはアナログブロックの電源電圧が供給され、電源ピン（ＶＤＤ）にはデジタルブロックの電源電圧が供給される。

【0055】

電流センサ３０４は、バッテリ３０２に流れる充放電電流Ｉ_ＢＡＴを測定する。電流センサ３０４は、たとえばバッテリ３０２と直列に設けられたセンス抵抗Ｒ_Ｓで構成することができ、センス抵抗Ｒ_Ｓの電圧降下Ｖ_Ｓが、電流量を示すアナログ電圧Ｖ_ＩＮとして、クーロンカウンタ回路２００の差動入力ポートＩＮＰ，ＩＮＮに入力される。電流センサ３０４は、電流センスアンプであってもよい。

【0056】

基準電圧源２０２および内部電圧源２０４は、それぞれ異なる電圧レベルの基準電圧Ｖ_{ＲＥＦ２５}，Ｖ_{ＲＥＦ１５}を生成する。基準電圧（ＶＲＥＦ２５）端子および内部電圧（ＶＲＥＦ１５）端子はそれぞれ、基準電圧源２０２および内部電圧源２０４の出力と接続され、外付けの平滑キャパシタが接続される。またクーロンカウンタ回路２００の外部回路から、基準電圧Ｖ_{ＲＥＦ２５}および内部電圧Ｖ_{ＲＥＦ１５}が参照可能となっている。なお、基準電圧源１０２を、基準電圧源２０２あるいは内部電圧源２０４と共通化してもよい。

【0057】

アンプ１２０は、非反転型の差動増幅器であり、入力アナログ信号Ｖ_Ｓを、基準電圧Ｖ_{ＲＥＦ２５}を基準として増幅し、アナログ電圧Ｖ_{ＡＮＬＧ１}を生成する。Ａ／Ｄコンバータ１０６は、基準電圧Ｖ_{ＲＥＦ２５}およびＶ_{ＲＥＦ１５}を利用して、第１マルチプレクサ１０４が選択したアナログ信号Ｖ_ＡＮＬＧをデジタル信号Ｓ２に変換する。検出信号Ｖ_Ｓに対応するデジタル信号Ｓ２は、バッテリ３０２の充放電電流Ｉ_ＢＡＴを示す。

【0058】

クーロンカウンタ回路２００は、クーロンカウント法によるバッテリの残量検出に使用され、バッテリの充電電荷量の積算値（ＣＣＣ：Charge Coulomb Count）、バッテリの放電電荷量の積算値（ＤＣＣ：Discharge Coulomb Count）、累積カウント値（ＡＣＣ：Accumulate Coulomb Count）の少なくともひとつを生成する。

【0059】

オシレータ２０６は、内部クロックを発生する。ロジック回路１１０は、内部クロックと同期して動作する。ロジック回路１１０は、積算器１３０、データレジスタ１３２などを含む。これらは図１や図４の回路ブロック１１２に相当する。積算器１３０は、正の電流Ｉ_ＢＡＴに対応するデジタル信号Ｓ２を積算し、ＣＣＣ値を生成してもよい。また積算器１３０は、負の電流Ｉ_ＢＡＴに対応するデジタル信号Ｓ２を積算し、ＤＣＣ値を生成してもよい。また積算器１３０は、正負にかかわらずデジタル信号Ｓ２を積算し、ＡＣＣ値を生成してもよい。

【0060】

積算器１３０が生成したクーロンカウント値は、データレジスタ１３２に書き込まれる。データレジスタ１３２の値は、インタフェース回路１２２を介してマイコン３０６からアクセス可能となっている。インタフェース回路１２２は、たとえばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）である。ＳＤＩはデータ入力端子、ＳＤＯはデータ出力端子、ＣＳはチップセレクト端子、ＣＬＫはシリアルクロックの入力端子である。

【0061】

マイコン３０６は、クーロンカウント値にもとづいて、バッテリ３０２の残量を計算する。マイコン３０６は、ヒューエルゲージＩＣ（残量検出回路）とも称される。

【0062】

さらにロジック回路１１０は、自己診断回路１３４およびアラーム出力回路１３６を含む。これらは図１や図２の回路ブロック１１４に相当する。自己診断回路１３４は、自己診断時における比較処理を行い、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常の有無を判定する。またアラーム出力回路１３６は、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常、あるいはそのほかの異常が検出されると、ＡＬＡＲＭピンの信号をアサートし、マイコン３０６に通知する。

【0063】

またクーロンカウンタ回路２００は割り込み出力ピンＩＮＴをさらに備える。ＩＮＴピンには、外部のマイコン３０６が接続されており、ロジック回路１１０は、クーロンカウンタ回路２００の内部で所定の割り込みイベントが発生すると、ＩＮＴピンを介してマイコン３０６に割り込みをかける。割り込みイベントとしては、キャリブレーションの完了などが例示される。

【0064】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0065】

（第１変形例）
実施の形態では、メモリ１０８に格納される診断データＳ４がしきい値Ｓ５であるとしたがそれに限定されない。たとえば診断データＳ４は、期待値Ｓ３であってもよい。ロジック回路１１０は、期待値Ｓ３にマージンを加算・減算することにより、しきい値Ｓ５を生成してもよい。

【0066】

実施の形態では上側、下側の２個のしきい値を設けたが、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧをフルスケールの最大値の近傍に設定し、下側しきい値のみを規定してもよい。反対に診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧをフルスケールの最小値の近傍に設定し、上側しきい値のみを規定してもよい。

【0067】

（第２変形例）
実施の形態では、ロジック回路１１０が自己診断時に、診断データＳ４と期待値Ｓ３を比較することで、Ａ／Ｄコンバータ１０６の異常の有無を判定したがそれに限定されない。ロジック回路１１０は、診断データＳ４に所定の演算処理を施した結果得られる値にもとづいて、Ａ／Ｄコンバータ１０６を診断してもよい。たとえばロジック回路１１０は、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧに応じたデジタル信号Ｓ２を複数回、測定し、複数の測定値の平均値をしきい値と比較してもよい。

【0068】

（第３変形例）
Ａ／Ｄ変換回路１００は、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧを二値、あるいは三値以上で変化させてもよい。メモリ１０８の診断データＳ４は、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧの各値ごとに用意され、ロジック回路１１０は、診断用電圧Ｖ_ＤＩＡＧの各値ごとにＡ／Ｄコンバータ１０６の正常、異常を判定してもよい。この場合、精度を高めることができる。

【0069】

（第４変形例）
Ａ／Ｄコンバータ１０６は、温度依存性を有する場合がある。この場合、ロジック回路１１０は、温度に応じて、しきい値Ｓ５を変化させてもよい。Ａ／Ｄコンバータ１０６の温度依存性が大きく、かつしきい値Ｓ５を一定とする場合、しきい値Ｓ５を規定する際に、大きいマージンを考慮する必要がある。これに対して、しきい値Ｓ５に温度依存性を持たせる場合には、マージンを小さくできるため、より正確な診断が可能となる。

【0070】

（第５変形例）
メモリ１０８は、レジスタ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの揮発性メモリであってもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換回路１００と接続されるホストプロセッサ側に、不揮発性メモリを設けておき、Ａ／Ｄ変換回路１００の起動毎に、診断データＳ４をＡ／Ｄ変換回路１００のメモリ１０８に書き込むようにしてもよい。

【0071】

（第６変形例）
図５のクーロンカウンタ回路２００は、電子機器以外にも、家庭用あるいはプラント用の蓄電システムや、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車にも利用可能である。

【0072】

（第７変形例）
Ａ／Ｄコンバータ１０６の形式は特に限定されず、ΔΣＡ／Ｄコンバータの他、ＳＡＲ（逐次比較型）Ａ／Ｄコンバータであってもよいし、その他のＡ／Ｄコンバータであってもよい。

【0073】

（第８変形例）
自己診断を行うタイミングは適切なタイミング、あるいは周期で実行すればよく、必ずしもＡ／Ｄ変換回路１００の起動時に実行する必要はない。

【0074】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0075】

１００…Ａ／Ｄ変換回路、１０２…基準電圧源、１０４…第１マルチプレクサ、１０６…Ａ／Ｄコンバータ、１０８…メモリ、１１０…ロジック回路、１１２，１１４…回路ブロック、１１６…第２マルチプレクサ、１２０…アンプ、１２２…インタフェース回路、２００…クーロンカウンタ回路、２０２…、３００…電子機器、３０２…バッテリ、３０４…電流センサ、３０６…マイコン、３０８…充電回路、３１０…負荷、Ｓ２…デジタル信号、Ｓ３…期待値、Ｓ４…診断データ、Ｓ５…しきい値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】