特許 5905588 半導体装置及び電池電圧監視装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5905588

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】半導体装置及び電池電圧監視装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/36 20060101AFI20160407BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20160407BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/36 A

   H02J7/02 H

【請求項の数】20

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2014-534137(P2014-534137)

(86)(22)【出願日】2012年9月10日

(86)【国際出願番号】JP2012073045

(87)【国際公開番号】WO2014038081

(87)【国際公開日】20140313

【審査請求日】2014年11月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089071

【弁理士】

【氏名又は名称】玉村 静世

(72)【発明者】

【氏名】福手 明子

(72)【発明者】

【氏名】榎本 亮介

(72)【発明者】

【氏名】木村 純子

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 俊貴

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−１６５７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１０２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７８５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−７２０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８２５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０４３５９２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３０Ｌ １１／１８

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極と負極の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、前記正極に近い第１タップから前記負極に近い第２タップまでの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に配置され、前記グループに属する単電池を監視するための半導体装置であって、
通信信号端子と、
前記Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群と、
前記通信信号端子から信号を出力するか遮断するかを切り替え可能な出力切替回路と、
前記配置設定端子群の状態に基づいて前記出力切替回路を制御するモード判定回路とを備え、
前記第１タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態が第１符号であり、前記第２タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態が第２符号であり、
前記モード判定回路は、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のときに、前記出力切替回路により前記通信信号端子からの出力を遮断する、半導体装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記出力切替回路は、前記通信信号端子を電圧源で駆動するか、電流源で駆動するか、ハイインピーダンスにするかを切り替え可能であり、
前記モード判定回路は、前記配置設定端子群の状態が前記第１符号と一致したとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子を前記電圧源で駆動し、前記配置設定端子群の状態が前記第２符号と一致したとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子を電流源で駆動し、前記配置設定端子群の状態が前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子をハイインピーダンスにする、半導体装置。

【請求項3】

請求項１において、前記配置設定端子群はアドレス設定端子であり、アドレスレジスタをさらに備え、前記アドレス設定端子に設定される状態に基づいて前記アドレスレジスタを設定する、半導体装置。

【請求項4】

請求項１において、前記通信信号端子を通信信号出力端子とし、アドレスレジスタと通信信号入力端子とをさらに備え、前記配置設定端子群はモード設定端子であり、前記モード設定端子に設定される状態と前記通信信号入力端子から入力される値に基づいて、前記アドレスレジスタを設定する、半導体装置。

【請求項5】

請求項４において、演算回路と出力選択回路とレジスタ通信制御回路をさらに備え、
前記出力選択回路は、前記通信信号入力端子から入力された信号に対して前記演算回路による演算を施して前記通信信号出力端子に出力するか、前記通信信号入力端子から入力された信号をそのまま前記通信信号出力端子に出力するか、を選択可能であり、
前記通信信号入力端子からＩＣアドレスを指定したレジスタアクセスコマンドが入力されたとき、前記レジスタアクセスコマンドに基づいて前記レジスタ通信制御回路により内部レジスタにアクセス可能であり、
前記通信信号入力端子からＩＣアドレス設定コマンドとＩＣアドレス値が入力されたとき、前記ＩＣアドレス値に基づいて前記アドレスレジスタを設定し、前記出力選択回路は、前記通信信号入力端子から入力されたＩＣアドレス値に対して、前記演算回路による演算が施された信号を選択して、前記通信信号出力端子に出力する、半導体装置。

【請求項6】

請求項５において、前記通信信号入力端子に入力される信号はビットシリアル信号であり、前記通信信号出力端子から出力される信号はビットシリアル信号であり、前記演算回路による演算がビットシフトである、半導体装置。

【請求項7】

請求項５において、前記通信信号入力端子に入力される信号はビットシリアル信号であり、前記通信信号出力端子から出力される信号はビットシリアル信号であり、前記演算回路は、前記ＩＣアドレス設定コマンドに伴って入力された前記ＩＣアドレス値をインクリメントして前記通信信号出力端子から出力する、半導体装置。

【請求項8】

請求項５において、前記通信信号入力端子からＩＣアドレス設定コマンドとＩＣアドレス値が入力されたとき、前記ＩＣアドレス値に基づいて前記アドレスレジスタに設定される値と、前記アドレスレジスタに格納されている値との比較を行う、半導体装置。

【請求項9】

請求項１において、割り込み出力端子をさらに備え、前記モード判定回路により、前記配置設定端子群の状態が前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１であることが検出されたときに、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する、半導体装置。

【請求項10】

正極と負極の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、複数の単電池グループ毎に配置され、ＩＣアドレスが与えられ、前記グループに属する単電池を監視するための半導体装置であって、
与えられた前記ＩＣアドレスを保持するためのアドレスレジスタと、
通信信号入力端子と通信信号出力端子と、
前記通信信号入力端子から入力されるチップアドレスフレームのデータに基づいてＩＣ選択信号を出力するチップアドレス判定回路と、
前記通信信号入力端子から入力されるレジスタアドレスフレームのデータに基づいてレジスタ選択信号を出力するレジスタアドレス判定回路と、
前記レジスタ選択信号によって指定可能なステータスレジスタとを備え、
前記ＩＣ選択信号によって選択されたとき、前記通信信号入力端子から入力されるレジスタ読み出しデータフレームの、前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスに対応するビット位置のデータを、前記レジスタ選択信号によって指定されるステータスレジスタのステータス情報で置き換えて更新し、更新されたレジスタ読み出しデータフレームを前記通信信号出力端子から送出する、半導体装置。

【請求項11】

請求項１０において、前記チップアドレス判定回路は、前記チップアドレスフレームにおける前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスによって特定されるビット位置の値に基づいて、前記ＩＣ選択信号を出力する、半導体装置。

【請求項12】

請求項１０において、モード設定端子をさらに備え、前記ステータスレジスタはＩＣアドレスエラーを格納可能であり、前記チップアドレスフレームが所定の値のときに、前記レジスタアドレスフレームの値に基づいて前記アドレスレジスタに設定される値と、前記アドレスレジスタに格納されている値とが異なるときに、前記ＩＣアドレスエラーを前記ステータスレジスタに格納する、半導体装置。

【請求項13】

正極と負極の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、前記正極に近い最高電位端から前記負極に近い最低電位端までの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に、前記最低電位端から前記最高電位端まで順次配置され、前記配置に基づいて第１アドレスから第Ｍアドレスまでのアドレスによって識別される第１電圧測定部から第Ｍ電圧測定部までのＭ個の電圧測定部と、電池システム制御部とを備える、電池電圧監視装置であって、
前記電池システム制御部と、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部までがデイジーチェーンで接続され、
前記電池システム制御部は、前記デイジーチェーンを使った通信により、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部にアクセス可能であり、
前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれ前記Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群を有し、
前記最高電位端の単電池グループに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態が第１符号であり、前記最低電位端の単電池グループに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態が第２符号であり、
前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のときに、前記デイジーチェーンを使った前記通信を遮断する、電池電圧監視装置。

【請求項14】

請求項１３において、前記第１電圧測定部と前記電池システム制御部とが第１通信配線で接続され、前記第Ｍ電圧測定部と前記電池システム制御部とが信号電位変換素子を介して第Ｍ＋１通信配線で接続され、前記第１電圧測定部と第２電圧測定部とが第２通信配線で接続され、第Ｍ−１電圧測定部と前記第Ｍ電圧測定部が第Ｍ通信配線で接続され、
前記第１電圧測定部は、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第２符号と等しいときには、前記第２通信配線を電流源で駆動し、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第２符号とのハミング距離が１であるときには、前記第２通信配線をハイインピーダンスにし、
前記第Ｍ電圧測定部は、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第１符号と等しいときには、前記信号電位変換素子を電圧源で駆動し、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第１符号とのハミング距離が１であるときには、前記信号電位変換素子との接続をハイインピーダンスにする、電池電圧監視装置。

【請求項15】

請求項１３において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれアドレスレジスタをさらに備え、前記配置設定端子群はアドレス設定端子であり、前記アドレス設定端子に設定される状態に基づいて前記アドレスレジスタを設定する、電池電圧監視装置。

【請求項16】

請求項１３において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれアドレスレジスタをさらに備え、前記配置設定端子群はモード設定端子であり、前記モード設定端子に設定される状態と前記デイジーチェーンを使った通信によって指定される値に基づいて、前記アドレスレジスタを設定する、電池電圧監視装置。

【請求項17】

請求項１６において、前記デイジーチェーンを使った前記通信はシリアル通信であり、前記電池システム制御部は、複数ビットからなるコマンドを発行可能であり、
前記コマンドは、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のうちいずれがアクセス対象であるかそれぞれ独立に指定可能な、Ｍビットを含むチップアドレスフレームを含み、
前記コマンドのうちアドレス設定コマンドは、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のうちいずれもアクセス対象でないことを示すチップアドレスフレームと前記第１電圧測定部に設定すべきＩＣアドレス値を示すデータフレームを含み、
前記第１電圧測定部は、前記アドレス設定コマンドを受信したとき、前記アドレスレジスタに前記データフレームの値に基づく値を格納し、
前記第１電圧測定部は、受信した前記アドレス設定コマンドを、受信した前記チップアドレスフレームと、前記データフレームの値に予め定められた演算を施した値による新たなデータフレームとを含む新たなアドレス設定コマンドに置き換えて、通信信号出力端子を介して第２電圧測定部に送出し、
前記第２電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、受信した前記アドレス設定コマンドを、受信したチップアドレスフレームと、受信したデータフレームの値に前記演算を施した値による新たなデータフレームとを含む新たなアドレス設定コマンドに置き換えて、次段の電圧測定部に送出する、電池電圧監視装置。

【請求項18】

請求項１７において、前記演算が、受信したデータフレームの値のビットシフトである、電池電圧監視装置。

【請求項19】

請求項１７において、前記演算が、受信したデータフレームの値のインクリメントである、電池電圧監視装置。

【請求項20】

請求項１７において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、前記アドレス設定コマンドを受信したとき、前記データフレームの値に基づいて前記アドレスレジスタに設定する値と、前記アドレスレジスタに格納されている値との比較を行う、電池電圧監視装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電池電圧監視装置及びそれに用いる半導体装置に関し、特に電池電圧監視IC (Integrated Circuit)の通信におけるフェイルセーフ設計に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、車両走行用の駆動源としてモータを使用する電気自動車が自動車メーカだけでなく多くの企業・団体で開発されている。モータを駆動するためには数百ボルトの高電圧を有する車両搭載電源が必要とされる。この電源は、数ボルト程度の電圧を発生する電池セル（単電池）を多数個直列に接続して構成される組電池を使った電池システムで実現されている。このような電池システムは、車両の走行時や充電時などあらゆる使用環境下において、各電池セルの状態（例えば電池電圧、電池インピーダンス、温度、充電残量等）を監視する必要がある。また、電池システムは異常発生時には発火や爆発などの重大なリスクがあるので、これを安全に運用するためには、電圧測定装置において測定された複数の電池セル１個ずつの電池電圧などの状態データを、システム制御装置に伝送してリアルタイムに集計し、その状態データに基づいて適切な制御を行う必要がある。

【0003】

各電池セルの状態を監視するため、電池制御システムが構成される。電池制御システムは、各電池セルを個別に高精度で監視し制御するものである。電池制御システムは、通常、監視IC (Integrated Circuit)、フォルトモニタIC、システム制御装置として働くMCU (Micro Controller Unit)等から構成される。

【0004】

監視ICは電池セルの状態を監視して状態データ（主に電池電圧）を出力するものである。監視ICは、電池セルの電池電圧を例えば±5mV程度の精度で測定し、MCUからの命令に応じて測定結果を出力する。フォルトモニタICは、電池セルの電圧を監視して、所定の電圧を超えた場合に信号を出力するものである。フォルトモニタICは、例えば、電池電圧が2V以下になった場合に過放電状態であるとして信号を出力し、電池電圧が4.5V以上になった場合に過充電状態であるとして信号を出力する。MCUは、監視ICおよびフォルトモニタICを制御するとともに、監視ICおよびフォルトモニタICの出力結果に基づいて電池制御システムを制御するものである。MCUは、監視ICから出力された状態データをリアルタイムに集計し、その状態データに基づいて適切な制御を行なう。

【0005】

監視ICおよびフォルトモニタICは、通常、12直〜14直のLi電池を監視する機能を有する。電池監視モジュールは、一つの監視ICと一つのフォルトモニタICと周辺素子とが搭載されたモジュール基板と、12直〜14直に接続された電池モジュールとで構成される。したがって、一つの電池監視モジュールは、例えば、Li電池の場合、43.2V〜50.4V程度の出力となる。従って、数百ボルトの組電池は、この電池監視モジュールを複数スタックして構成される。スタック接続された複数（例えば8スタック）の電池監視モジュールは、一つのMCUによって制御される。MCUは、複数の電池監視モジュールの監視ICをパラレルまたはシリアルに接続する通信線によって、電池監視モジュールを個別に制御する。

【0006】

MCUが各電池監視モジュールを個別に制御するためには、例えば8スタックされた監視ICに個別にアドレスを設定する必要が生じる。このため、多くの監視ICはアドレスを設定するための複数の端子を有しており、その端子の接続（プルダウン/プルアップ）を変えることによってアドレスが設定される。この場合、例えば8スタックの場合は、少なくとも3端子のアドレス設定ピンが必要となる。

【0007】

特許文献１には、アナログの電流が入力されるアドレス検出端子が設けられ、、入力される電流の方向と大きさに基づいて、蓄電モジュールのアドレスを特定するアドレス認識装置が備えられている蓄電システムが開示されている。複数の蓄電セル（Ｅ１〜Ｅ１０）を直列または並列に接続した複数の蓄電モジュール（Ｂ１〜Ｂ１４）がそれぞれ接続端子（１１ａ、１２ａ）を介して直列または並列に接続されるとともに、上記蓄電モジュールにそれぞれアドレス検出端子（Ｓ１）が設けられて、これらのアドレス検出端子が相互に接続されている。各蓄電モジュール（Ｂ１〜Ｂ１４）におけるアドレス検出端子（Ｓ１）間がそれぞれケーブル（６）によって短絡されて、このケーブル（６）が接地されており、これによって、蓄電モジュール（Ｂ１）から蓄電モジュール（Ｂ１４）に向けて、各放電配線（２１）から電流検出回路（２３）に流れる電流の向きが一定になり、大きさの比較だけでアドレスの特定が可能になっている。蓄電システムは、マイクロコンピュータが受信した電圧信号に基づいて制御回路（Ｍ）からトランス（５）の端子（Ｓ２およびＳ３）を通じて送信された電流検出回路（２３）の電流量の信号に応じて、ホストコンピュータによって自動的に各蓄電モジュール（Ｂ１〜Ｂ１４）にアドレスが振り分けられる。

【0008】

特許文献２には、複数の単電池ボードとバッテリ管理ユニットをループ状通信路によって接続した組電池が開示されている。単電池ボードは単電池毎に設けられ、単電池の電圧、内部抵抗、温度、周辺温度などの測定値をディジタル化して保持し、トークンリング通信制御プロトコルにより、バッテリ管理ユニットに送る。通信路はループ状であるので、大多数は隣接単電池ボード間の接続である。隣接単電池ボード間の電位差は大きくないため、そのレベルシフト回路の構成は容易である。

【0009】

特許文献３には、蓄電装置を制御するマスター側制御手段（２３）と、電池電圧を監視する複数のスレーブ側制御手段（１４）を有する蓄電装置が開示されている。この蓄電装置は、マスター側制御手段（２３）と各スレーブ側制御手段（１４）との処理動作により設定した自己アドレスを記憶部に記憶し、電圧検出回路（１３）で検出した電池電圧に基づく制御信号に自己アドレスを付加してマスター側制御手段（２３）に送信する。

【0010】

スレーブ側制御手段（１４）は、例えばマイコンで構成されており、通信インターフェース回路（１２）を介して制御装置（１）及び他の組電池（５）と送受信されると共に、電圧検出回路（１３）で検出した電池電圧の信号が入力される。この電圧検出回路（１３）で検出した電池電圧が二次電池（３）の制限電圧値を超えている場合には、スレーブ側制御手段（１４）でそれを認識して後述するように設定されるアドレスと共に不具合情報である制御信号を、通信インターフェース回路（１２）を通して制御装置（１）に送信する。これにより、制御装置（１）は不具合のある組電池を特定して認識することができる。また、このスレーブ側制御手段（１４）は、仮アドレス生成のための乱数発生部（１５）及び設定されたアドレスを記憶するための記憶部（１６）を有している。

【0011】

スレーブ側制御手段（１４）は、このコマンドを受信すると、コマンドの受信処理を行ない（ステップ
５０）、そのコマンドの種類の判定を行なう（ステップ５１）。この判定で、アドレス再設定コマンドと判定した場合には、スレーブ側制御手段（１４）が持つ乱数発生部（１５）（ここでは電池電圧検出データをシードとする乱数発生プログラム）を用いて１〜Ｎ以下(Ｎは予め定めた上限値でここでは２５５とする)の乱数を発生させ、その乱数を仮の自己アドレスとする（ステップ５２）。次いで、返信データの準備を行ない（ステップ５３）、その仮アドレスを待ち時間としてカウントし、採用した乱数による返信待ち時間の調整処理を行ない（ステップ５４）、その仮アドレスを返信処理し、マスター側制御手段（２３）に送信する（ステップ５５）。スレーブ側制御手段（１４）から仮アドレスの送信を受けたマスター側制御手段（２３）は、仮アドレスの受信処理を行ない（ステップ４１）、有効受信データ件数が仮アドレスの種類数と同じか否かを判定する（ステップ４２）。このステップ４２の判定では、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じでない場合にはステップ４０に戻ってアドレス再設定コマンドの発行を行ない、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じになるまで繰り返す。マスター側制御手段（２３）側では、全てのスレーブ側制御手段（１４）が異なる仮アドレスであるとすれば、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が最終的に同じになるはずであるからである。ステップ４２において、有効受信データ件数と仮アドレスの種類数が同じになった場合には、マスター側制御手段（２３）は仮アドレスに重複があるか判定する（ステップ４３）。この判定で、仮アドレスに重複がある場合には、ステップ４０に戻ってアドレス再設定コマンドの発行を行ない、仮アドレスの重複がなくなるまで繰り返す。そして、仮アドレスの重複がなくなった場合には、スレーブ側制御手段（１４）の全てに異なるアドレスデータが配分されるものとして、マスター側制御手段（２３）はアドレス確定コマンドの発行を行ない、全てのスレーブ側制御手段（１４）に送信する。スレーブ側制御手段（１４）では、このアドレス確定コマンドの送信を受けて、コマンド受信処理をし（ステップ５０）、そのコマンドの種類の判定を行なう（ステップ５１）。この判定で、コマンドがアドレス確定コマンドであると判定した場合には、その仮アドレスをマスター側制御手段（２３）の本当の自己アドレスとして記憶部１６に記憶し（ステップ５６）、ステップ５３からステップ５５の処理を行なう。このようにして自動的に複数の電池監視装置２のアドレスを確定させることができる。このように、乱数発生部（１５）により仮アドレスを発生してこれを自己アドレスに確定するように処理動作させたので、簡単に各電池監視装置（２）に自己アドレスを設定することができる。

【0012】

特許文献４には、システムバス（６）によって接続された中央処理装置（１）と複数の入出力装置（２〜５）において、入出力装置にアドレスを自動設定するシステムが開示されている。中央処理装置（１）と複数の入出力装置（２〜５）は、デイジーチェーン状のデータ線（７）で接続されている。まずシステム内でアドレスを自動設定するためのアドレスを設定しておく。そのアドレスを指定して中央処理装置（１）がデイジーチェーン状のデータ線（７）において初段の入出力装置（２）に対して設定すべきアドレスの先頭値を送信する。初段の入出力装置（２）は受信したアドレスを設定し、自装置のメモリ分のアドレスを加えて次段の入出力装置（３）に対して設定すべきアドレスの先頭値を送信する。これを最終段の入出力装置（５）まで繰り返すことにより、各入出力装置（２〜５）のアドレスをマッピングすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開2009-072053号公報

【特許文献2】特開2011-182558号公報

【特許文献3】特開2002-110259号公報

【特許文献4】特開平05-165758号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

特許文献１、２、３及び４について本発明者らが検討した結果、以下のような新たな課題があることがわかった。

【0015】

特許文献１に開示される技術によれば、配線数の増加やコマンドデータ文の利用もないため、必要以上の蓄電システムの大型化や通信時間の増大を防止することができる。直流電流を流し続ける必要があるため、常に電力を消費することとなる、また、単電池セルごとの供給する電流の大きさが均一とはならないため、組電池を構成する単電池の電圧のバランスであるセルバランスを崩す要因となる。さらに、電流というアナログ値であるので、ノイズの影響を受ける恐れがある。特に、消費電力を抑えるために電流値を低く抑えた場合には、ノイズの影響が大きくなる。

【0016】

特許文献２に開示される技術によれば、多数の高耐圧アイソレータを必要とすることなく、配線数の増加を抑えることができるが、単電池ボードにアドレスを付与する方法については何ら開示されていない。

【0017】

特許文献３に開示される技術によれば、確実に、各電池監視装置（２）に自己アドレスを設定することができるが、電池監視装置（２）のそれぞれにもMCUのようなプロセッサを備える必要があり、コスト負担が大きい。

【0018】

特許文献４に開示される技術によれば、デイジーチェーンで接続されたスレーブデバイスに対して、自動的にアドレスを付与することができる。特許文献４に開示される技術自体は、システムバスに共通に接続された中央処理装置と複数の入出力装置からなるデータ処理システムであり、複数の入出力装置の電位が異なる場合については想定されていない。仮に特許文献２に開示される電池監視装置と組み合わせることができたとしても、設定したアドレスが故障によって正しく読み出されないなどの、故障に対するフェイルセーフについては全く開示されておらず、また示唆さえもされていない。

【0019】

本発明者らが検討した結果、以下のような新たな課題があることがわかった。

【0020】

特許文献２に開示される電池監視装置を構成するためには、複数の電池電圧監視IC間の接続方法が問題である。電池電圧監視ICは、その配置される位置、即ち、組電池のどの電位タップに接続されるかによって、デイジーチェーンを構成する通信信号端子の電気的特性を変える必要がある。例えば、昇圧または降圧のレベルシフタの回路方式、ホトカプラなどの絶縁素子（アイソレータ）の入力あるいは出力の電気的特性などに、適切に、電圧出力、電流出力、電圧入力、電流入力などの通信信号端子の電気的特性を対応させる必要がある。このとき、電池電圧監視ICの通信信号端子の電気的特性を、その配置される位置、即ち、組電池のどの電位タップに接続されるかによって、適宜切り替え可能に構成すると良いことを見出した。通信信号端子の電気的特性の異なる種々の電池電圧監視ICを準備することは、経済的に適切でないためである。

【0021】

ここで、電池電圧監視ICが、その配置された位置、即ち、組電池のどの電位タップに接続されたかを検知する方法について検討する。電池電圧監視ICは、システム制御装置として働くMCUとの通信のために、それぞれ固有のアドレスが付与されている。本発明者らは、この通信のためのアドレスと電池電圧監視ICの配置された位置とを対応付けることにより、電池電圧監視ICは、アドレスを解釈（デコード）することによって、配置された位置を検知することができることを見出した。最低電位端に配置される電池電圧監視ICをアドレス０とし、高電位側に向かって順次アドレスを増やすことによって、配置された位置と検知させることができ、それに基づいて通信信号端子の電気的特性を適合させることができる。

【0022】

本発明者らは、さらに、故障等によって付与されたアドレスに誤りを生じると、電池電圧監視ICの通信信号端子の電気的特性が不適切に変化し、接続されている回路との間で通信ができなくなり、場合によっては、電池電圧監視IC自体か接続される回路又はその破壊などの重大な事故につながる恐れがあることを見出した。特に、デイジーチェーンでは、最高電位端に配置される電池電圧監視ICと最低電位端に配置される電池電圧監視ICは、その間に配置されるものとは、通信信号端子の電気的特性を変える必要がある。

【0023】

システム制御装置として働くMCUと複数の電池電圧監視ICとの間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧監視ICのそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現するためには、上述のような解決すべき種々の課題がある。

【0024】

このような課題を解決するための手段を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0025】

本願において開示される発明のうち代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。

【0026】

すなわち、多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、複数の単電池グループ毎に配置される複数の電池電圧監視ＩＣと電池システム制御部とを備える、電池電圧監視装置であって、以下のように構成される。

【0027】

複数の電池電圧監視ＩＣは、電位の異なる単電池グループ毎に順次配置され、電池システム制御部とデイジーチェーンによる通信路で接続されている。電池電圧監視ＩＣは、複数の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子を有する。電池電圧監視ＩＣは、配置設定端子の状態が、最も高い電位の単電池グループに接続されたことを示す符号または最も低い電位の単電池グループに接続されたことを示す符号とのハミング距離が１のときに、デイジーチェーンを使った通信を遮断する。

【発明の効果】

【0028】

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。

【0029】

すなわち、システム制御装置として働くMCUと複数の電池電圧監視ICとの間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧監視ICのそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ、及び電池システム制御部と複数の電池電圧監視ＩＣと一巡通信を行うデイジーチェーンで接続した、電池電圧監視装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態２に係る電池電圧監視ＩＣ、及び電池システム制御部と複数の電池電圧監視ＩＣと折り返し通信を行うデイジーチェーンで接続した、電池電圧監視装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ（ピンアドレッシング）のより詳細な構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態３に係る電池電圧監視ＩＣ（オートアドレッシング）の構成例を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る電池電圧監視装置においてアドレス設定端子に設定される電池電圧監視ＩＣの配置アドレス（電池電圧監視モジュールの配置アドレス）の相互のハミング距離を表す説明図である。

【図6】図６は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ（ピンアドレッシング）のアドレステーブルの例を表す説明図である。

【図7】図７は、実施形態３に係る電池電圧監視装置においてモード設定端子に設定される符号の相互のハミング距離を表す説明図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る電池電圧監視ＩＣ（オートアドレッシング）のアドレステーブルの例を表す説明図である。

【図9】図９は、オートアドレッシングにおける自動アドレス設定の動作を示す説明図である。

【図10】図１０は、オートアドレッシング（ビットシフト）における自動アドレス設定の動作を示すタイミングチャートである。

【図11】図１１は、オートアドレッシング（インクリメント）における自動アドレス設定の動作を示すタイミングチャートである。

【図12】図１２は、デイジーチェーンで構成された割り込み信号通信を備える電池電圧監視装置のブロック図である。

【図13】図１３は、テストモードにおけるステータスレジスタ一括読み出しの動作を示す説明図である。

【図14】図１４は、テストモードにおけるステータスレジスタ一括読み出しの動作を示すタイミングチャートである。

【図15】図１５は、デイジーチェーン通信の動作の一例を示す、１フレームのタイミングチャートである。

【図16】図１６は、各種通信モードにおける動作ごとのフレームフォーマットの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

【0032】

〔１〕＜配置設定端子の故障を検出し出力を遮断＞
正極（９１）と負極（９２）の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、前記正極に近い第１タップ（９３）から前記負極に近い第２タップ（９４）までの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に配置され、前記グループに属する単電池を監視するための半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）であって、以下のように構成される。

【0033】

通信信号端子（４）と、前記Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群（６、７）と、前記通信信号端子から信号を出力するか遮断するかを切り替え可能な出力切替回路（１０）と、前記配置設定端子群の状態に基づいて前記出力切替回路を制御するモード判定回路（２０）とを備える。

【0034】

前記第１タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第１符号とし、前記第２タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第２符号とする。

【0035】

前記モード判定回路は、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のときに、前記出力切替回路により前記通信信号端子からの出力を遮断する。

【0036】

これにより、システム制御装置として働くＭＣＵと複数の電池電圧監視ＩＣとの間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧監視ＩＣのそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現することができる。配置設定端子の設定については、最も電位の高いグループに配置されたことを示す第１符号と、最も電位の低いグループに配置されたことを示す第２符号と、それぞれ１ビットのみ状態の異なる符号（ハミング距離＝１の符号）の設定を禁止する。配置設定端子の状態が禁止されている設定になったことを検出して、故障と判断し、出力を遮断する。これにより、フェイルセーフとなる。

【0037】

〔２〕＜電圧出力／電流出力／ＨｉＺの切替え＞
項１において、前記出力切替回路は、前記通信信号端子を電圧源（１２）で駆動するか、電流源（１１）で駆動するか、ハイインピーダンスにするかを切り替え可能である。

【0038】

前記モード判定回路は、前記配置設定端子群の状態が前記第１符号と一致したとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子を前記電圧源で駆動する。前記配置設定端子群の状態が前記第２符号と一致したとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子を電流源で駆動する。前記配置設定端子群の状態が前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のとき、前記出力切替回路により前記通信信号端子をハイインピーダンスにする。

【0039】

これにより、通信信号端子に接続される回路が、電圧入力型であっても、電流入力型であっても、適切に対応することができる。特に、最低電位端に配置される場合は電流駆動型の昇圧レベルシフタを駆動するのに好適であり、最高電位端に配置される場合には電圧入力型の絶縁素子（アイソレータ）を駆動するのに好適である。また、内部のＩＣアドレス信号に１ビットの誤りが発生したときには、それを検出して前記通信信号端子をハイインピーダンスにすることにより、外付け回路を破壊する恐れがなくなり、フェイルセーフとなる。

【0040】

〔３〕＜アドレス設定端子（ピンアドレッシング）＞
項１または項２において、半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）は、前記配置設定端子群はアドレス設定端子（６）であり、アドレスレジスタ（３０）をさらに備え、前記アドレス設定端子に設定される状態に基づいて前記アドレスレジスタを設定する。

【0041】

これにより、電池電圧監視ＩＣのアドレスを、アドレス設定端子（６）に印加する電圧レベル（ロー固定／ハイ固定、プルダウン／プルアップなど）により、ＩＣの外部から設定することができる。

【0042】

〔４〕＜モード設定端子＞
項１または項２において、半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）は、前記通信信号端子を通信信号出力端子（４）とし、アドレスレジスタ（３０）と通信信号入力端子（５）とをさらに備え、前記配置設定端子群はモード設定端子（７）であり、前記モード設定端子に設定される状態と前記通信信号入力端子から入力される値に基づいて、前記アドレスレジスタを設定する。

【0043】

これにより、電池電圧監視ＩＣのアドレスを、モード設定端子（７）に印加する電圧レベル（ロー固定／ハイ固定、プルダウン／プルアップなど）とＩＣ内部のアドレスレジスタ（３０）に格納される値により設定することができる。例えば、モード設定端子（７）により、最高電位端か／最低電位端か／その中間のいずれかに配置されているかの３通りのうち１通りを設定し、残りの詳細なアドレスを、アドレスレジスタ（３０）に格納される値により設定することができる。最高電位端と最低電位端のどちらに配置されているかは、故障による影響が甚大であるので保護を強化し、その中間に配置されている場合には、アドレスに誤りが生じる故障の影響は比較的軽微であるため、保護よりも復旧を強化するなどの対処を可能とすることができる。

【0044】

〔５〕＜オートアドレッシング＞
項４において、半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）は、演算回路（１５）と出力選択回路（１６）とレジスタ通信制御回路（１７）をさらに備える。

【0045】

前記出力選択回路は、前記通信信号入力端子から入力された信号に対して前記演算回路による演算を施して前記通信信号出力端子に出力するか、前記通信信号入力端子から入力された信号をそのまま前記通信信号出力端子に出力するか、を選択可能である。

【0046】

前記通信信号入力端子からＩＣアドレスを指定したレジスタアクセスコマンドが入力されたとき、前記レジスタアクセスコマンドに基づいて前記レジスタ通信制御回路により内部レジスタにアクセス可能である。

【0047】

前記通信信号入力端子からＩＣアドレス設定コマンドとＩＣアドレス値が入力されたとき、前記ＩＣアドレス値に基づいて前記アドレスレジスタを設定し、前記出力選択回路は、前記通信信号入力端子から入力されたＩＣアドレス値に対して、前記演算回路による演算が施された信号を選択して、前記通信信号出力端子に出力する。

【0048】

これにより、ＩＣアドレスが未設定であっても、外部からＩＣアドレスを設定することができ、ＩＣアドレスを指定するための端子の数を必要最小限に抑えることができる。

【0049】

〔６〕＜ビットシフトによる次段のＩＣアドレス生成＞
項５において、前記通信信号入力端子に入力される信号はビットシリアル信号であり、前記通信信号出力端子から出力される信号はビットシリアル信号であり、前記演算回路による演算がビットシフトである。

【0050】

これにより、前記通信信号入力端子から入力されたアドレス値をパラレル信号に変換することなく、後段に送出すべき新たなアドレス値を算出することができ、フレーム期間単位で遅延させることなく、後段に送出することができる。

【0051】

〔７〕＜インクリメントによる次段のＩＣアドレス生成＞
項５において、前記通信信号入力端子に入力される信号はビットシリアル信号であり、前記通信信号出力端子から出力される信号はビットシリアル信号であり、前記演算回路は、前記ＩＣアドレス設定コマンドに伴って入力された前記アドレス値をインクリメントして前記通信信号出力端子から出力する。

【0052】

これにより、ＩＣアドレス値は隣接する半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）に、順次隣接した値が与えられ、コード効率を高くする（少ないビット数で多くのアドレスを表現する）ことができる。

【0053】

〔８〕＜アドレスレジスタ診断モード＞
項５において、前記通信信号入力端子からＩＣアドレス設定コマンドとＩＣアドレス値が入力されたとき、前記ＩＣアドレス値に基づいて前記アドレスレジスタに設定される値と、前記アドレスレジスタに格納されている値との比較を行う。

【0054】

これにより、最初のＩＣアドレス設定コマンドでは、アドレスレジスタへのＩＣアドレスの自動設定を行い、２度目以降のＩＣアドレス設定コマンドでは、初期設定されたＩＣアドレスが保持されているか否かの診断を行うことができる。

【0055】

〔９〕＜割り込み＞
項１において、割り込み出力端子（５２）をさらに備え、前記モード判定回路により、前記配置設定端子群の状態が前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１であることが検出されたときに、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0056】

これにより、故障の発生を、迅速かつ確実に、電池システム制御部に通知することができる。

【0057】

〔１０〕＜ステータスレジスタ一括読み出し＞
正極（９１）と負極（９２）の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、複数の単電池グループ毎に配置され、ＩＣアドレスが与えられ、前記グループに属する単電池を監視するための半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）であって、以下のように構成される。

【0058】

与えられた前記ＩＣアドレスを保持するためのアドレスレジスタ（３０）と、通信信号入力端子（５）と通信信号出力端子（４）とを備える。

【0059】

前記通信信号入力端子から入力されるチップアドレスフレームのデータに基づいてＩＣ選択信号（３２）を出力するチップアドレス判定回路（２２）と、前記通信信号入力端子から入力されるレジスタアドレスフレームのデータに基づいてレジスタ選択信号（３３）を出力するレジスタアドレス判定回路（２４）と、前記レジスタ選択信号によって指定可能なステータスレジスタとを備える。

【0060】

前記ＩＣ選択信号によって選択されたとき、前記通信信号入力端子から入力されるレジスタ読み出しデータフレームの、前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスに対応するビット位置のデータを、前記レジスタ選択信号によって指定されるステータスレジスタのステータス情報で置き換えて更新し、更新されたレジスタ読み出しデータフレームを前記通信信号出力端子から送出する。

【0061】

これにより、複数の半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）から一括して（同時且つ並列に）、ステータス情報を読み出すことができる。

【0062】

〔１１〕＜チップアドレスフレーム＞
項１０において、前記チップアドレス判定回路は、前記チップアドレスフレームにおける前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスによって特定されるビット位置の値に基づいて、前記ＩＣ選択信号を出力する。

【0063】

これにより、チップアドレスフレームにおいては１ビットで１個の半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）を指定することができ、同時に０個〜Ｍ個の電池電圧監視ＩＣを独立して並列に指定することができる。

【0064】

〔１２〕＜アドレスレジスタ診断モード＞
項１０または項１１において、モード設定端子（７）をさらに備え、前記ステータスレジスタはＩＣアドレスエラーを格納可能である。前記チップアドレスフレームが所定の値のときに、前記レジスタアドレスフレームの値に基づいて前記アドレスレジスタに設定される値と、前記アドレスレジスタに格納されている値とが異なるときに、前記ＩＣアドレスエラーを前記ステータスレジスタに格納する。

【0065】

これにより、最初のＩＣアドレス設定コマンドでは、アドレスレジスタへのＩＣアドレスの自動設定を行い、２度目以降のＩＣアドレス設定コマンドでは、初期設定されたＩＣアドレスが保持されているか否かの診断を行うことができる。診断結果はＩＣアドレスエラーとしてステータスレジスタに格納され、ステータスレジスタ一括読み出しコマンドにより、複数の半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）から一括して読み出すことができる。

【0066】

〔１３〕＜電池電圧監視装置における故障時のデイジーチェーンの遮断＞
正極（９１）と負極（９２）の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に配置される第１電圧測定部（２＿１）から第Ｍ電圧測定部（２＿Ｍ）までのＭ個の電圧測定部と、電池システム制御部３とを備える、電池電圧監視装置であって、以下のように構成される。

【0067】

第１電圧測定部（２＿１）から第Ｍ電圧測定部（２＿Ｍ）までのＭ個の電圧測定部は、前記正極に近い最高電位端（９３）から前記負極に近い最低電位端（９４）までの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に、前記最低電位端から前記最高電位端まで順次配置され、前記配置に基づいて第１アドレスから第Ｍアドレスまでのアドレスによって識別される。

【0068】

前記電池システム制御部と、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部までがデイジーチェーン（８）で接続され、前記電池システム制御部は、前記デイジーチェーンを使った通信により、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部にアクセス可能である。

【0069】

前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、前記Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）を有する。

【0070】

前記最高電位端の単電池グループに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第１符号とし、前記最低電位端の単電池グループに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第２符号とする。

【0071】

前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のときに、前記デイジーチェーンを使った前記通信を遮断する。

【0072】

これにより、システム制御装置として働くMCUと複数の電池電圧監視ICとの間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧監視ICのそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現することができる。配置設定端子の設定については、最も電位の高いグループに配置されたことを示す第１符号と、最も電位の低いグループに配置されたことを示す第２符号と、それぞれ１ビットのみ状態の異なる符号（ハミング距離＝１の符号）の設定を禁止する。配置設定端子の状態が禁止されている設定になったことを検出して、故障と判断し、出力を遮断する。これにより、フェイルセーフとなる。

【0073】

〔１４〕＜一巡通信におけるＨｉＺ制御＞
項１３において、前記第１電圧測定部と前記電池システム制御部とが第１通信配線（８＿１）で接続され、前記第Ｍ電圧測定部と前記電池システム制御部とが信号電位変換素子（９）を介して第Ｍ＋１通信配線（８＿Ｍ＋１）で接続される。また、前記第１電圧測定部と第２電圧測定部とが第２通信配線（８＿２）で接続され、第Ｍ−１電圧測定部と前記第Ｍ電圧測定部が第Ｍ通信配線（８＿Ｍ）で接続される。

【0074】

前記第１電圧測定部は、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第２符号と等しいときには、前記第２通信配線を電流源（１１）で駆動し、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第２符号とのハミング距離が１であるときには、前記第２通信配線をハイインピーダンスにする。

【0075】

前記第Ｍ電圧測定部は、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第１符号と等しいときには、前記信号電位変換素子を電圧源（１２）で駆動し、設定された前記配置設定端子群の状態が前記第１符号とのハミング距離が１であるときには、前記信号電位変換素子との接続をハイインピーダンスにする。

【0076】

これにより、一巡通信を実現するデイジーチェーンにおいて、配置アドレスの故障を検出した場合に、通信路の駆動をハイインピーダンスにして保護することができる。

【0077】

〔１５〕＜アドレス設定端子（ピンアドレッシング）＞
項１３において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれアドレスレジスタ（３０）をさらに備え、前記配置設定端子群はアドレス設定端子（６）であり、前記アドレス設定端子に設定される状態に基づいて前記アドレスレジスタを設定する。

【0078】

これにより、電圧測定部（２＿１〜２＿Ｍ）のアドレスを、アドレス設定端子（６）に印加する電圧レベル（ロー固定／ハイ固定、プルダウン／プルアップなど）により、ＩＣの外部から設定することができる。

【0079】

〔１６〕＜モード設定端子＞
項１３において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれアドレスレジスタ（３０）をさらに備え、前記配置設定端子群はモード設定端子（７）であり、前記モード設定端子に設定される状態と前記デイジーチェーンを使った通信によって指定される値に基づいて、前記アドレスレジスタを設定する。

【0080】

これにより、電圧測定部のアドレスを、モード設定端子（７）に印加する電圧レベル（ロー固定／ハイ固定、プルダウン／プルアップなど）とＩＣ内部のアドレスレジスタ（３０）に格納される値により設定することができる。例えば、モード設定端子（７）により、最高電位端か／最低電位端か／その中間のいずれかに配置されているかの３通りのうち１通りを設定し、残りの詳細なアドレスを、アドレスレジスタ（３０）に格納される値により設定することができる。最高電位端と最低電位端のどちらに配置されているかは、故障による影響が甚大であるので保護を強化し、その中間に配置されている場合には、アドレスに誤りが生じる故障の影響は比較的軽微であるため、保護よりも復旧を強化するなどの対処を可能とすることができる。

【0081】

〔１７〕＜オートアドレッシング＞
項１６において、前記デイジーチェーンを使った前記通信はシリアル通信であり、前記電池システム制御部は、複数ビットからなるコマンドを発行可能である。

【0082】

前記コマンドは、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のうちいずれがアクセス対象であるかそれぞれ独立に指定可能な、Ｍビットを含むチップアドレスフレームを含む。

【0083】

前記コマンドのうちアドレス設定コマンドは、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のうちいずれもアクセス対象でないことを示すチップアドレスフレームと前記第１電圧測定部に設定すべきアドレス値を示すデータフレームを含む。

【0084】

前記第１電圧測定部は、前記アドレス設定コマンドを受信したとき、前記アドレスレジスタに前記データフレームの値に基づく値を格納する。さらに、前記第１電圧測定部は、受信した前記アドレス設定コマンドを、受信した前記アドレスフレームと、前記データフレームの値に予め定められた演算を施した値による新たなデータフレームとを含む新たなアドレス設定コマンドに置き換えて、前記第２通信線を介して前記第２電圧測定部に送出する。

【0085】

前記第２電圧測定部から前記第Ｍ−１電圧測定部のそれぞれは、受信した前記アドレス設定コマンドを、受信したアドレスフレームと、受信したデータフレームの値に前記演算を施した値による新たなデータフレームとを含む新たなアドレス設定コマンドに置き換えて、次段の電圧測定部に送出する。

【0086】

これにより、ＩＣアドレスが未設定であっても、外部からＩＣアドレスを設定することができ、ＩＣアドレスを指定するための端子の数を必要最小限に抑えることができる。

【0087】

〔１８〕＜ビットシフトによる次段のＩＣアドレス生成＞
項１７において、前記演算が、受信したデータフレームの値のビットシフトである。

【0088】

これにより、前記通信信号入力端子から入力されたアドレス値をパラレル信号に変換することなく、後段に送出すべき新たなアドレス値を算出することができ、フレーム期間単位で遅延させることなく、後段に送出することができる。

【0089】

〔１９〕＜インクリメントによる次段のＩＣアドレス生成＞
項１７において、前記演算が、受信したデータフレームの値のインクリメントである。

【0090】

これにより、ＩＣアドレス値は隣接する半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）に、順次隣接した値が与えられ、コード効率を高くする（少ないビット数で多くのアドレスを表現する）ことができる。

【0091】

〔２０〕＜アドレスレジスタ診断モード＞
項１７において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ−１電圧測定部のそれぞれは、前記アドレス設定コマンドを受信したとき、前記データフレームの値に基づいて前記アドレスレジスタに設定する値と、前記アドレスレジスタに格納されている値との比較を行う。

【0092】

これにより、最初のＩＣアドレス設定コマンドでは、アドレスレジスタへのＩＣアドレスの自動設定を行い、２度目以降のＩＣアドレス設定コマンドでは、初期設定されたＩＣアドレスが保持されているか否かの診断を行うことができる。

【0093】

〔２１〕＜配置設定端子の故障を検出しスリープモードに遷移＞
正極（９１）と負極（９２）の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、前記正極に近い第１タップ（９３）から前記負極に近い第２タップ（９４）までの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に配置され、前記グループに属する単電池を監視するための半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）であって、以下のように構成される。

【0094】

通常動作モードとスリープモードを有し、前記通常動作モードから前記スリープモードへの切り替えを行うモード切替回路と、前記Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群（６、７）と、前記配置設定端子群の状態に基づいて前記モード切替回路を制御するモード判定回路（２０）とを備える。

【0095】

前記第１タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第１符号とし、前記第２タップに接続されることを指定するための前記配置設定端子群の状態を第２符号とする。

【0096】

前記モード判定回路は、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１であることを検出したときに、前記モード切替回路により、前記半導体装置を通常動作モードからスリープモードに遷移させる。

【0097】

これにより、システム制御装置として働くMCUと複数の電池電圧監視ICとの間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧監視ICのそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現することができる。配置設定端子の設定については、最も電位の高いグループに配置されたことを示す第１符号と、最も電位の低いグループに配置されたことを示す第２符号と、それぞれ１ビットのみ状態の異なる符号（ハミング距離＝１の符号）の設定を禁止する。配置設定端子の状態が禁止されている設定になったことを検出して、故障と判断し、出力を遮断する。これにより、フェイルセーフとなる。

【0098】

〔２２〕＜アドレスレジスタ診断モードにおける割り込み＞
項８において、割り込み出力端子（５２）をさらに備え、前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレス値と新たに設定されるＩＣアドレス値との前記比較結果が、不一致の場合に、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0099】

これにより、初期設定されたＩＣアドレスが適切に保持されていないとの診断結果が検出された場合に、その故障の発生を、迅速かつ確実に、電池システム制御部に通知することができる。

【0100】

〔２３〕＜デイジーチェーン構成の割り込み通信＞
項９または項２２において、割り込み入力端子（５１）をさらに備え、前記割り込み入力端子から入力された信号が割り込み信号である場合、または、前記半導体装置自身によって割り込み信号が出力される場合に、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0101】

これにより、割り込み信号の伝送路をデイジーチェーンで構成することができ、割り込み信号による配線数を抑えることができる。

【0102】

〔２４〕＜ステータスレジスタ一括読み出し＞
正極（９１）と負極（９２）の間に多段に直列接続されることにより組電池を構成する複数の単電池のうち、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に配置される第１電圧測定部（２＿１）から第Ｍ電圧測定部（２＿Ｍ）までのＭ個の電圧測定部と、電池システム制御部とを備える、電池電圧監視装置であって、以下のように構成される。

【0103】

第１電圧測定部（２＿１）から第Ｍ電圧測定部（２＿Ｍ）までのＭ個の電圧測定部は、前記正極に近い最高電位端（９３）から前記負極に近い最低電位端（９４）までの、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループ毎に、前記最低電位端から前記最高電位端まで順次配置され、前記配置に基づいて第１アドレスから第Ｍアドレスまでのアドレスによって識別される。

【0104】

前記電池システム制御部と、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部までがデイジーチェーン（８）で接続され、前記電池システム制御部は、前記デイジーチェーンを使った通信により、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部にアクセス可能である。

【0105】

前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部は、それぞれに設定された配置アドレスを保持する。

【0106】

前記電池システム制御部は、前記デイジーチェーンを使った通信により、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部に対し、チップアドレスフレームとレジスタアドレスフレームと有効なデータを含まないレジスタ読み出しデータフレームを送信し、読み出されたデータを含むレジスタ読み出しデータフレームを受信する。

【0107】

前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、受信したチップアドレスフレームとレジスタアドレスフレームとをそのまま送出する。前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、それぞれに設定された配置アドレスが、前記チップアドレスフレームによって指定された配置アドレスと一致したとき、前記レジスタ読み出しデータフレームの、前記配置アドレスに対応するビット位置のデータを、前記レジスタアドレスフレームによって指定されるステータスレジスタ（２５）のステータス情報に置き換えて更新し、更新されたレジスタ読み出しデータフレームを前記デイジーチェーンに送出する。

【0108】

これにより、複数の電圧測定部（２＿１〜２＿Ｍ）から一括して（同時且つ並列に）、ステータス情報を読み出すことができる。

【0109】

〔２５〕＜チップアドレスフレーム＞
項２４において、前記チップアドレスフレームは、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部をそれぞれ独立に指定可能なＭビットのアドレス指定ビットを含んで構成される。

【0110】

これにより、チップアドレスフレームにおいては１ビットで１個の電圧測定部（２＿１〜２＿Ｍ）を指定することができ、同時に０個〜Ｍ個の電圧測定部を独立して並列に指定することができる。

【0111】

〔２６〕＜アドレスレジスタ診断モード＞
項２４または項２５において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれはモード設定端子（７）と前記配置アドレスを保持するアドレスレジスタ（３１）とをさらに備え、前記ステータスレジスタはチップアドレスエラーを格納可能である。前記チップアドレスフレームが所定の値のときに、前記レジスタアドレスフレームの値に基づいて前記アドレスレジスタにＩＣアドレスを設定する。前記アドレスレジスタに設定されるＩＣアドレスと前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスとを比較し、その結果が一致しないとき、前記チップアドレスエラーを前記ステータスレジスタに格納する。

【0112】

これにより、最初のＩＣアドレス設定コマンドでは、アドレスレジスタへのＩＣアドレスの自動設定を行い、２度目以降のＩＣアドレス設定コマンドでは、初期設定されたＩＣアドレスが保持されているか否かの診断を行うことができる。診断結果はＩＣアドレスエラーとしてステータスレジスタに格納され、ステータスレジスタ一括読み出しコマンドにより、複数の半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）から一括して読み出すことができる。

【0113】

〔２７〕＜割り込み＞
項１３において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは割り込み出力端子（５２）をさらに備え、前記配置設定端子群の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１であることが検出されたときに、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0114】

これにより、故障の発生を、迅速かつ確実に、電池システム制御部に通知することができる。

【0115】

〔２８〕＜アドレスレジスタ診断モードにおける割り込み＞
項２０において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは割り込み出力端子（５２）をさらに備え、前記アドレスレジスタに設定されるＩＣアドレスと前記アドレスレジスタに格納されているＩＣアドレスとを比較し、その結果が一致しないときに、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0116】

これにより、初期設定されたＩＣアドレスが適切に保持されていないとの診断結果が検出された場合に、故障の発生を、迅速かつ確実に、電池システム制御部に通知することができる。

【0117】

〔２９〕＜デイジーチェーン構成の割り込み通信＞
項２７または項２８において、前記第１電圧測定部から前記第Ｍ電圧測定部のそれぞれは、割り込み入力端子（５１）をさらに備え、前記割り込み入力端子から入力された信号が割り込み信号である場合、または、自身が割り込みを発生する場合に、前記割り込み出力端子から割り込み信号を出力する。

【0118】

これにより、割り込み信号の伝送路をデイジーチェーンで構成することができ、割り込み信号による配線数を抑えることができる。

【0119】

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

【0120】

〔実施形態１〕＜ＨｉＺ制御＞
図１は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ、及び電池システム制御部と複数の電池電圧監視ＩＣと一巡通信を行うデイジーチェーンで接続した、電池電圧監視装置の構成例を示すブロック図である。

【0121】

組電池は、複数の単電池を多段に直列接続されることにより構成されている。これをいくつかの単電池からなるＭ個（Ｍは３以上の整数）の単電池グループに分け、単電池グループ毎に電池電圧監視ＩＣ１を搭載したＭ個の電圧測定部２が配置される。Ｍ個の単電池グループは、もともと直列接続されているので、配置されるＭ個の電圧測定部２は、最低電位端９４から最高電位端９３までの間に、段階的に異なる電位を持つ。通常最低電位端９４は組電池の負極９２であり、最高電位端９３は正極９１である。

【0122】

組電池をＮ×Ｍ個の単電池グループに分け、Ｍ個の単電池グループに対して１組の電池電圧監視装置を配置し、Ｎ組の電池電圧監視装置によって全体の電池電圧監視装置を構成してもよい。複数の電池電圧監視装置を配置することにより、より高電圧の組電池や複数の組電池を並列接続した大規模な組電池にも適用することができる。

【0123】

第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２は、配置される位置に基づいて第１アドレスから第Ｍアドレスまでの配置アドレスが付与され、この配置アドレスによって識別される。配置される位置とは、直列接続された単電池のタップ位置であり、組電池における電位に対応する。第１アドレスが付与される第１電圧測定部２＿１は最低電位端９４に接続されており、第２電圧測定部２＿２以降順次高い電位のタップに接続され、第Ｍアドレスが付与された第Ｍ電圧測定部２＿Ｍは最高電位端９３に接続されている。

【0124】

電池システム制御部３と、第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２がデイジーチェーン８で接続されている。図１には、接続例として一巡通信を行うデイジーチェーン８が示されている。第１電圧測定部２＿１と電池システム制御部３とが第１通信配線８＿１で接続され、第Ｍ電圧測定部２＿Ｍと電池システム制御部３とが信号電位変換素子９を介して第Ｍ＋１通信配線８＿Ｍ＋１で接続され、第１電圧測定部２＿１と第２電圧測定部２＿２とが第２通信配線８＿２で接続され、第Ｍ−１電圧測定部２＿Ｍ−１と第Ｍ電圧測定部２＿Ｍが第Ｍ通信配線８＿Ｍで接続される。ここで、信号電位変換素子９は、直流的に絶縁しながら通信データを伝送する絶縁素子（アイソレータ）であって、例えば、ホトカプラ、誘導結合性絶縁素子、容量結合性絶縁素子などである。第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿Ｍまでの電圧測定部２は、それぞれに設定された配置アドレスを保持する。電池システム制御部３は、デイジーチェーン８を使った通信により、第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿Ｍまでにアクセス可能である。電圧測定部２に電池電圧監視ＩＣ１が搭載され、その監視ＩＣ１に保持されているときは、配置アドレスは、ＩＣに付されたアドレスであり、ＩＣアドレスと呼ぶ。

【0125】

第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２のそれぞれは、Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを２進符号で指定する配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）を備える。配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）には、最高電位端の単電池グループに接続されることを指定するときには第１符号が入力され、最低電位端の単電池グループに接続されることを指定するときには第２符号が入力される。電圧測定部２内で配置設定端子をハイ固定またはロー固定し、プルアップまたはプルダウンし、あるいは、その他の方法でディジタル信号を入力すればよい。第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２のそれぞれは、入力された配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）の状態が、第１符号または第２符号とのハミング距離が１のときに、デイジーチェーン８を使った通信を遮断する。例えば、デイジーチェーン８の通信線（８＿１〜８＿Ｍ＋１）への出力をハイインピーダンスにする。

【0126】

第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２のそれぞれは、Ｍ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかによって、デイジーチェーン８において接続される相手の回路が異なり、デイジーチェーン８の通信線（８＿１〜８＿Ｍ＋１）を駆動する回路の特性を、適合させる必要がある。第１電圧測定部２＿１は通常同じ電位レベルにある、電池システム制御部３から第１通信線８＿１を介して入力され、１段高い電位レベルにある第２電圧測定部２＿２を、第２通信線８＿２を介して駆動することになる。第Ｍ電圧測定部は、１段低い電位レベルにある第Ｍ−１電圧測定部２＿Ｍ−１から第Ｍ通信線８＿Ｍを介して入力され、信号電位変換素子９を駆動する。電位レベルの違いにより、レベルシフタの有無や回路方式が異なるので、それに合わせてデイジーチェーン８の通信線（８＿１〜８＿Ｍ＋１）を駆動する回路の特性を、適合させる必要があるのである。

【0127】

第１アドレスから第Ｍアドレスまでの配置アドレスを、配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）に設定し、これに基づいてＭ個の単電池グループのうちどの単電池グループに接続されるかを判定し、それに合わせてデイジーチェーン８の通信線（８＿１〜８＿Ｍ＋１）を駆動する回路の特性を適合させることができる。配置アドレスが正しければ、デイジーチェーンを構成する通信回路は正しく機能する。しかし、故障等により配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）の状態が正しい符号ではなくなった場合には、通信回路が正しく機能しなくなる。そこで、フェイルセーフの考え方を取り入れる。

【0128】

本実施形態では、故障などに起因するアドレスの誤りの影響が深刻な箇所を、重点的に保護する。デイジーチェーンの通信路を形成された電池電圧監視装置では、最高電位端と最低電位端での故障がより深刻である。中間の電位に接続された電池電圧測定部２は、デイジーチェーンで接続されるのは、隣接する電池電圧測定部２のみであるから電位差は大きくないが、最高電位端と最低電位端に配置される電池電圧測定部２は、接続先との電位差が大きく、場合によっては最高電位端と最低電位端の電位差にまでなる可能性があるからである。

【0129】

本実施形態では、配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）の状態が、第１符号または第２符号とのハミング距離が１であるときに、デイジーチェーン８を使った通信を遮断する。本来最高電位端９３に配置される電池電圧測定部２＿Ｍに設定される第１符号に１ビットの誤りが生じたとき、または、本来最低電位端９４に配置される電池電圧測定部２＿１設定される第２符号に１ビットの誤りが生じたときに、通信路を駆動しないように遮断する。一方、中間的な電位のタップ位置に配置される電池電圧測定部２設定される符号に１ビットの誤りが生じても、デイジーチェーンを駆動する回路には重大な影響を及ぼす切替えは生じない。

【0130】

これにより、電池システム制御部３と複数の電池電圧測定部２との間の通信を、少ない配線で、部品コストを抑え、高機能の通信インターフェースを電池電圧測定部２のそれぞれに設けたり、複雑な通信プロトコルを採用することなく、さらに、フェイルセーフを考慮して実現することができる。故障等により配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）の状態が正しい符号ではなくなった場合に、エラーを発生させるなどではなく、通信路から切り離すことにより、フェイルセーフとなる。

【0131】

第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２のそれぞれに、電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿Ｍが搭載され、配置設定端子群（６＿１〜６＿Ｍ、７＿１〜７＿Ｍ）がその端子である場合について、より詳細に説明する。

【0132】

最低電位端の第１電圧測定部２＿１の通信信号入力端子５＿１は、電池システム制御部３して働くＭＣＵによって駆動されるため、一般には電圧入力となり、通信信号出力端子４＿１は、レベルシフタを介して１段高電位側の第２電圧測定部２＿２の通信信号入力端子５＿２に接続されるため、電流出力とするのがよい。２段目以降の電圧測定部２は、入力も出力もレベルシフタに接続されるため、電圧入力、電流出力が好適である。最高電位端の第Ｍ電圧測定部２＿Ｍの通信信号入力端子５＿Ｍは、レベルシフタの出力に接続されるため電圧入力である。通信信号出力端子４＿Ｍは、折り返しの通信回路方式に応じて適宜最適化される。例えば、ホトカプラなどの絶縁素子（アイソレータ）９を介してＭＣＵ３へ巡回させるときは、絶縁素子９を駆動するため、電圧出力が好適である場合が多い。ここで、レベルシフタには種々の回路方式があるが、低電位側で電流出力された信号を、高電位側で抵抗により電圧に変換する回路を仮定している。降圧レベルシフタも同様の回路で実現することができる。

【0133】

第１電圧測定部２＿１は、設定された配置設定端子群（６＿１、７＿１）の状態が前記第１符号と等しいときには、第２通信配線８＿２を電流源で駆動し、設定された配置設定端子群（６＿１、７＿１）の状態が前記第１符号とのハミング距離が１であるときには、第２通信配線８＿２をハイインピーダンスにする。

【0134】

第Ｍ電圧測定部２＿Ｍは、設定された配置設定端子群（６＿１、７＿１）の状態が前記第２符号と等しいときには、信号電位変換素子９を電圧源で駆動し、設定された配置設定端子群（６＿１、７＿１）の状態が前記第２符号とのハミング距離が１であるときには、信号電位変換素子９との接続をハイインピーダンスにする。

【0135】

これにより、一巡通信を実現するデイジーチェーンにおいて、配置アドレスの故障を検出した場合に、通信路の駆動をハイインピーダンスにして保護することができる。

【0136】

第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２に搭載することができる、電池電圧監視ＩＣ１のより詳細な構成について説明する。図３は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ（ピンアドレッシング）のより詳細な構成例を示すブロック図である。

【0137】

電池電圧監視ＩＣ１は、通信信号端子４と前記配置設定端子としてのアドレス設定端子６と、前記通信信号端子からの信号を出力するか遮断するかを切り替え可能な出力切替回路１０と、アドレス設定端子６の状態に基づいて出力切替回路１０を制御するモード判定回路２０とを備える。モード判定回路２０は、アドレス設定端子６の状態が、前記第１符号または前記第２符号とのハミング距離が１のときに、出力切替回路１０により通信信号端子４からの出力を遮断する。

【0138】

出力切替回路１０は、通信信号端子４を電圧源１２で駆動するか、電流源１１で駆動するか、ハイインピーダンスにするかを切り替え可能である。アドレス判定回路２０は、通信信号端子４を以下のように制御する。

【0139】

アドレス設定端子６の状態が前記第１符号と一致したときには、出力切替回路１０により通信信号端子４を電圧源１２で駆動する。アドレス設定端子６の状態が前記第２符号と一致したときには、出力切替回路１０により通信信号端子４を電流源１１で駆動する。アドレス設定端子６の状態が前記第１符号とまたは前記第２符号とのハミング距離が１のときには、出力切替回路１０により通信信号端子４をハイインピーダンスにする。

【0140】

これにより、通信信号端子に接続される回路が、電圧入力型であっても、電流入力型であっても、適切に対応することができる。特に、最低電位端に配置される場合は電流駆動型の昇圧レベルシフタを駆動するのに好適であり、最高電位端に配置される場合には電圧入力型の絶縁素子（アイソレータ）を駆動するのに好適である。また、アドレス設定端子６の状態に１ビットの誤りが発生したときには、それを検出して前記通信信号端子をハイインピーダンスにすることにより、外付け回路を破壊する恐れがなくなり、フェイルセーフとなる。

【0141】

なお、図３に記載したその他の回路要素については後述する。

【0142】

図５は、実施形態１に係る電池電圧監視装置においてアドレス設定端子６に設定される電池電圧監視ＩＣの配置アドレス（電池電圧監視モジュールの配置アドレス）の相互のハミング距離を表す説明図である。この数値例は単電池を８個直列接続した単電池グループに接続可能な、電池電圧監視システムにおける配置アドレスの設定例である。最高電位端に配置される最上位の監視ＩＣ１には、ｂ’１１１１１を除くｂ’１１＊＊＊が配置アドレスとして与えられる。ここで、「ｂ’」は２進数であることを表し、「ｂ’１１１１１」は５桁の２進数において全てのビットが１である数値を表す。最低電位端に配置される最下位の監視ＩＣ１には、ｂ’１０１１１が与えられている。最上位監視ＩＣに設定され得るアドレスからｂ’１１１１１が除かれているので、最下位の監視ＩＣ１の配置アドレスｂ’１０１１１とは、必ずハミング距離が２以上となる。最上位と最下位との間の中位の監視ＩＣの配置アドレスは、ｂ’００１１１を除くｂ’００＊＊＊とすればよい。最上位の監視ＩＣとも最下位の監視ＩＣとも、中位の監視ＩＣの配置アドレスとのハミング距離は２以上となる。さらに、監視ＩＣを単独で使用する場合は、配置アドレスｂ’０１１１１を与えればよい。また、単独使用の監視ＩＣの配置アドレスをｂ’０１１１１とすることにより、最上位、最下位及び中位の監視ＩＣのいずれとも２以上のハミング距離を持たせることができる。アドレス設定端子６の状態が、最上位、最下位、中位の監視ＩＣ及び単独使用の監視ＩＣのアドレスに割り当てられない配置アドレスのときは、出力をハイインピーダンスにして通信路を遮断（非通信）する。最上位、最下位、中位の監視ＩＣ及び単独使用の監視ＩＣの配置アドレスからハミング距離が１の配置アドレスは、必ず出力をＨｉＺに制御すべき配置アドレスである。ここで、中位の監視ＩＣは複数あってもよく、それらに設定すべき配置アドレスは、互いにハミング距離＝１を許容している点に特徴がある。中位の監視ＩＣに設定された配置アドレスに誤りが生じても、その影響は比較的軽微であるため、誤り検出のための冗長性を持たせていない。そのため、監視ICを搭載した回路基板の故障時、及び、監視ICの故障時に、中位の監視ICに関しては、外部ピン(アドレス設定用)を変更及び考慮することなく、容易かつ安全に交換することが可能となる。最上位と最下位の監視ＩＣのアドレスに誤りが生じたときには、影響が深刻であるので、配置アドレスを他の配置アドレスからハミング距離２以上離すことにより、誤り検出機能を持たせ、保護を強化している。一律に冗長性を持たせるよりも、配置アドレスを表現するためのビット数を少なく抑えることができる。図５には、８個の監視ＩＣ１を識別することができる例を示したが、それ以下またはそれ以上の数の監視ＩＣ１を識別することができる配置アドレスの割り付け方法に拡張することができる。識別すべき監視ＩＣの数を２倍にするには、配置アドレスのビット数を１ビット、即ちアドレス設定端子６の端子数を１個増やせばよい。一方、全ての監視ＩＣに一律に冗長性を持たせるためには、識別すべき監視ＩＣの数を２倍にするために、アドレス設定端子６の端子数を２個増やす必要がある。この点でも、本実施形態のアドレス割り付け方法は、配置アドレスを表現するためのビット数を少なく抑え、監視ＩＣに備えるべきアドレス設定端子６の端子数を抑えることができる。

【0143】

電池電圧監視ＩＣ１は、さらに、アドレス設定端子６に設定される状態に基づいて、アドレスレジスタ３０を設定することができる。アドレス設定端子６から入力された値は、アドレス読込回路１８に、例えば電源投入直後に取り込まれ、アドレステーブル１９を経てＩＣアドレス値に変換された後に、アドレスレジスタ３０に格納される。

【0144】

これにより、アドレスレジスタ３０を、アドレス設定端子６に印加する電圧レベルにより、ＩＣの外部から設定することができる。アドレス設定端子６をロー固定またはハイ固定し、若しくは、プルダウンまたはプルアップすることにより、所望のアドレスを設定することができる。

【0145】

図６は、実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ（ピンアドレッシング）のアドレステーブルの例を表す説明図である。アドレス設定端子６の状態とアドレスレジスタに格納する値の関係を対応付けている。（ａ）は一般的な設定方法であり、（ｂ）は８スタック（８個の単電池グループに接続される８個の電圧監視モジュールを備える場合で、Ｍ＝８に相当する。）の場合の例である。チップアドレスフレームは、デイジーチェーン通信において、アクセス対象のチップアドレスを指定する通信フレームにおける表示例である。デイジーチェーン通信の動作と通信フレームのフォーマットについては後述する。

【0146】

アドレス設定端子６に設定された状態に基づいて、アドレスレジスタにアドレスを格納する。８スタックの場合、最上位のアドレスはｂ’１１０００、最下位のアドレスは、ｂ’１１１１１とし、中位のアドレスをｂ’１１＊＊＊とすることができる。

【0147】

デイジーチェーン通信の動作と通信フレームのフォーマットについて説明する。電池電圧監視ＩＣ１は、図示されない種々のレジスタを備えている。電池電圧監視ＩＣ１を制御するための制御レジスタ、データを保持するためのデータレジスタ、電池電圧監視ＩＣ１の状態や測定対象である単電池の状態を保持するためのステータスレジスタなどがある。これらのレジスタには、レジスタアドレスが付けられていて、電池システム制御部３からは、チップアドレスとレジスタアドレスとを指定して、所望のレジスタへのアクセスが可能となっている。

【0148】

図１５は、デイジーチェーン通信の動作の一例を示す、１フレームのタイミングチャートであり、図１６は、各種通信モードにおける動作ごとのフレームフォーマットの一例である。

【0149】

デイジーチェーン通信は、シリアルセレクト信号ＳＳ、シリアルクロック信号ＳＣＬＫ及びシリアルデータ信号ＳＤによって実現される。それぞれ１ビット、少なくとも合計３本の信号線で構成することができる。２倍の本数の信号線を使って差動化してもよく、また、データは一部並列化しても良い。図１５は８ビットで１フレームを構成した例である。ビット数は任意に決めることができる。

【0150】

通常モードでは、ホストから各ＩＣへのレジスタ書き込みと、ホストから各ＩＣのレジスタ読み出しの２つのコマンドがある。ホストとはコマンドを発行する主体であり、ＩＣとはそのコマンドによって指定されるレジスタを備える、アクセス先である。本実施形態においては、電池システム制御部３はホストであり、電池電圧監視ＩＣ（１＿１〜１＿Ｍ）はＩＣである。

【0151】

レジスタ書き込みでは、第１フレームと第２フレームはチップアドレスフレームを構成しＩＣアドレスを指定する。第３フレームでレジスタアドレスを指定し、ライトコマンドであることも合わせて指定する。第４フレームで書き込みデータを指定する。第５フレームと第６フレームには、第１〜第４フレームのコマンドに対する誤り検出のためのCRC (Cyclic Redundancy Check)符号が送信される。第７フレームから第１０フレームには、アクセスされた各ＩＣから応答信号を送信（返信）することができる。レジスタ書き込みは、一般には、ホストからＩＣへの単方向で完結する動作であり、応答信号の返信は必要がない。チップアドレスフレームは、接続されるＩＣの数と同じ数のビット数を含むように構成される。８ビットのフレームを２フレーム使うことで、１６個までのＩＣを指定することができる。１ＩＣを１ビットに対応させることにより、１６個までのＩＣを独立に指定することができる。最大１６個のＩＣに並列に同時に同じ値を書き込むことができ、一方、１個１個のＩＣを順次指定してそれぞれに独立の値を書き込むこともできる。

【0152】

レジスタ読み出しでも、第１フレームと第２フレームはチップアドレスフレームを構成しＩＣアドレスを指定する。第３フレームでレジスタアドレスを指定し、リードコマンドであることも合わせて指定する。第４フレームで読み出されるデータのサイズを指定する。第５フレームと第６フレームには、第１〜第４フレームのコマンドに対する誤り検出のためのCRC符号が送信される。第７フレーム以降に、前記第４フレームで指定したデータサイズに対応するフレーム数の読み出しデータが、読み出しデータについてのCRC符号を付加されて、アクセスされたＩＣから送信（返信）される。

【0153】

図１６には、チップアドレスフレームが２フレームであり、レジスタアドレスとリード／ライトを指定するコマンドフレームが１フレームであり、読み出しデータとCRC符号がそれぞれ２バイトである場合を図示したが、この長さ（フレーム数）を始めとするフォーマットは、任意に設定することができる。

【0154】

アドレッシングモードとテストモードについては、後述する。

【0155】

デイジーチェーン通信における上記通常モードのコマンドに応答するための、電池電圧監視ＩＣ１の構成について、図３を引用して説明する。

【0156】

デイジーチェーン通信における全てのフレームは通信信号入力端子５から入力され、そのまま、または応答フレーム等を追加され、あるいは、受信したフレームの一部のデータを書き換えて、後段の電池電圧監視ＩＣ１へ送出するため、通信信号出力端子４から出力される。図３には、シリアルセレクト信号ＳＳとシリアルクロック信号ＳＣＬＫに関する回路は図示を省略してあり、通信信号入力端子５からはシリアルデータ信号ＳＤが入力されるものとして記載してある。

【0157】

通信信号入力端子５から入力されたシリアルデータ信号ＳＤは、シリアル−パラレル変換されて、レジスタ通信制御回路１７と、チップアドレスフレーム抽出回路２１と、レジスタアドレスフレーム抽出回路２３に並列に入力される。チップアドレスフレーム抽出回路２１によって、入力されたシリアルデータ信号ＳＤが、フレームフォーマットにおける第１フレームと第２フレームであることが検出されると、ＩＣ選択/非選択判別回路２２に転送され、アドレスレジスタ３０に格納されているＩＣアドレスと比較され、一致したときはＩＣ選択信号３２が出力される。レジスタアドレスフレーム抽出回路２３によって、入力されたシリアルデータ信号ＳＤが、フレームフォーマットにおける第３フレームと第４フレームであることが検出されると、デコーダで構成されるレジスタアドレス判定回路２４に転送され、レジスタ選択信号３３が出力される。レジスタアドレス判定回路２４は、ライトコマンドかリードコマンドかも合わせて判定する。ＩＣ選択信号３２により、自身のＩＣがアクセス対象であることが判定されたとき、判定されたリードコマンド／ライトコマンドに応じて、レジスタ選択信号３３によって指定される（図３には図示されない）レジスタがアクセスされ、そのアクセス結果に基づいて、レジスタ通信制御回路１７により応答フレームが構成される。レジスタ通信制御回路１７は応答フレームのＣＲＣも合わせて算出し、ＣＲＣフレームを付加する。構成された応答フレームは、パラレル−シリアル変換器５４、出力選択回路１６、及び出力切替回路１０を経て、通信信号出力端子４から出力される。

【0158】

これにより、デイジーチェーン通信を用いて、電池電圧監視ＩＣ１内のレジスタにアクセスすることができる。図３のブロック図は、図１６に示したフレーム構成に合わせて記載したものであって、一例に過ぎない。１フレームを何ビットで構成するか、チップアドレスフレームをフレームで構成するかなど、フレームフォーマットは、通信対象のＩＣの数、ＩＣ当たりのレジスタの数などに応じて、適宜定めればよい。

【0159】

〔実施形態２〕＜折り返し通信＞
図２は、実施形態２に係る電池電圧監視ＩＣ、及び電池システム制御部と複数の電池電圧監視ＩＣと折り返し通信を行うデイジーチェーンで接続した、電池電圧監視装置の構成例を示すブロック図である。

【0160】

実施形態１では、図１に示したように、接続例として一巡通信を行うデイジーチェーン８を示したが、実施形態２では折り返し通信を行うデイジーチェーン８を示す。電池システム制御部３と、第１電圧測定部２＿１から第Ｍ電圧測定部２＿ＭまでのＭ個の電圧測定部２がデイジーチェーン８で接続されている点では同様であるが、電池システム制御部３から最高電位端である第Ｍ電圧測定部２＿Ｍに至る上りの通信路（８＿Ｕ＿１〜８＿Ｕ＿Ｍ）と下りの通信路（８＿Ｄ＿Ｍ〜８＿Ｄ＿１）を備える点で異なる。

【0161】

電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿Ｍは、それぞれ、上り通信のための出力切替回路１０＿Ｕ、通信信号入力端子５＿Ｕ及び通信信号出力端子４＿Ｕとを備え、さらに、下り通信のための出力切替回路１０＿Ｄ、通信信号入力端子５＿Ｄ及び通信信号出力端子４＿Ｄとを備える。上り通信のための出力切替回路１０＿Ｕと下り通信のための出力切替回路１０＿Ｄは、モード判定回路２０によって上り下りそれぞれに適するように制御される。

【0162】

一巡通信に代えて折り返し通信としたことにより、特に、レジスタ読み出しコマンドにおいて、アクセス対象として指定された電池電圧監視ＩＣ１は、後段からの返信を待つことなく、自ら応答することができる。また、信号電位変換素子９を不要とすることができる。

【0163】

〔実施形態３〕＜オートアドレッシング＞
図４は、実施形態３に係る電池電圧監視ＩＣ（オートアドレッシング）の構成例を示すブロック図である。実施形態１に係る電池電圧監視ＩＣ（ピンアドレッシング）では、アドレス設定端子６により、全ての配置アドレスを設定した。本実施形態３においては、モード設定端子７によりそのＩＣが最高電位端に配置されるか、最低電位端に配置されるか、その中間に配置されるかの情報のみを設定する。

【0164】

図７は、実施形態３に係る電池電圧監視装置においてモード設定端子７に設定される符号の相互のハミング距離を表す説明図である。最高電位端９３に配置される最上位の電池電圧監視ＩＣ１には、ｂ’１１０が配置アドレスとして与えられ、最低電位端９４に配置される最下位の電池電圧監視ＩＣ１には、ｂ’１０１が与えられる。最上位と最下位との間の中位の電池電圧監視ＩＣの配置アドレスは、ｂ’０００とすれば、最上位の電池電圧監視ＩＣとも最下位の電池電圧監視ＩＣとも、配置アドレスのハミング距離は２以上となる。さらに、電池電圧監視ＩＣを単独で使用する場合は、配置アドレスｂ’０１１を与えればよい。モード設定端子７の状態が、最上位、最下位、中位の電池電圧監視ＩＣ及び単独使用の電池電圧監視ＩＣのアドレスに割り当てられない配置アドレスのときは、出力をハイインピーダンスにして通信路を遮断（非通信）する。最上位、最下位、中位の電池電圧監視ＩＣ及び単独使用の電池電圧監視ＩＣの配置アドレスからハミング距離が１の配置アドレスは、必ず出力をＨｉＺに制御すべき配置アドレスである。ここで、中位の電池電圧監視ＩＣは複数あってもよく、それらに設定すべき配置アドレスは、全て同じ値としている点に特徴がある。

【0165】

実施形態１では、図５に８個の電池電圧監視ＩＣ１を識別することができる例を示し、そのときのアドレス設定端子６の数は５ピンである。電池電圧監視ＩＣ１の数を２倍に増やすごとにアドレス設定端子６の数を１ピンずつ増やす。一方、本実施形態２では、電池電圧監視ＩＣの数によらずモード設定端子７は３ピンである。

【0166】

これにより、電池電圧監視ＩＣに備えるべき端子数を抑えることができる。

【0167】

一方、実施形態１では、図６に示したように、アドレス設定端子６の設定情報のみに基づいて、アドレスレジスタに格納するチップアドレスを算出し、アドレスレジスタ３０に設定したが、モード設定端子７は電池電圧監視ＩＣの数によらず３個のみであるので、この情報のみでは全ての電池電圧監視ＩＣに固有のアドレスを設定することはできない。そこで、アドレスレジスタ３０に格納すべきＩＣアドレスは、モード設定端子７の設定情報に加えて、デイジーチェーンを使った通信によって与える。

【0168】

図１６のアドレッシングモードの欄に、アドレスレジスタ３０にＩＣアドレスを設定するためのデイジーチェーン通信のフレームフォーマットの一例を示す。第１フレームと第２フレームは、通常モードと同様に、チップアドレスフレームを構成する。通常モードでは、少なくとも１個のＩＣがアクセス対象となっているのに対して、アドレッシングモードの第１フレームと第２フレームは、いずれのＩＣもアクセス対象と指定しないデータで構成する。アドレッシングモードでは全てのＩＣのアドレスレジスタがアクセス対象であることが、自明であることから、通常モードで指定されることのない、いずれのＩＣもアクセス対象と指定しないデータで構成されたチップアドレスフレームにより、アドレッシングモードであることが検出できる。

【0169】

これにより、通常モードに対してフレームフォーマットの種類やフレーム数を追加することなく、アドレッシングモードを追加することができる。

【0170】

アドレッシングモードであることを示す第１フレームと第２フレームに続いて、第３フレームと第４フレームには、初段の電池電圧監視ＩＣ１に設定すべきＩＣアドレス値を与える。初段の電池電圧監視ＩＣ１は、その値に基づいてアドレスレジスタ３０を設定し、所定の演算を施して、次段の電池電圧監視ＩＣに送出する。

【0171】

図４において、レジスタアドレスフレーム抽出回路２３によって抽出された第３フレームと第４フレームの値は、アドレステーブル１９を経てアドレス診断レジスタ２６に書き込まれた後、転送回路２７を経てアドレスレジスタ３０に転送される。これにより、デイジーチェーン通信の第３フレームと第４フレームで指定された値に基づいて、アドレスレジスタ３０が設定される。一方、第３フレームと第４フレームの値は、演算回路１５によって所定の演算処理を施され、出力選択回路１６、及び出力切替回路１０を経て、通信信号出力端子４から出力され、次段の監視ＩＣに転送される。次段の監視ＩＣでも同様の動作によってアドレスレジスタ３０が設定される。所定の演算を施されているため、設定されるＩＣアドレスは、初段のものとは異なる値にすることができる。さらに、多段に転送され、アドレス設定される場合であっても、演算の種類を適切に選べば、全ての監視ＩＣのそれぞれに固有のＩＣアドレスを設定することができる。

【0172】

図８は、実施形態３に係る電池電圧監視ＩＣ（オートアドレッシング）のアドレステーブルの例を表す説明図である。モード設定端子は、最上位のｂ’１１０と最下位のｂ’１０１と中位のｂ’０００の３通りのみである。アドレスレジスタに設定される値は、最下位のｂ’１１１１１から最上位のｂ’１００００までそれぞれ固有の値とすることができる。

【0173】

図９は、オートアドレッシングにおける自動アドレス設定の動作を示す説明図である。図１６に示される第１フレームと第２フレームによるチップアドレスフレームと、第３フレームと第４フレームによるレジスタアドレスフレームが、８個の電池電圧監視ＩＣ１＿１から１＿８までを順次転送される動作を、模式的に表したものである。チップアドレスフレームは、１ビットで１個の電池電圧監視ＩＣを示し、ｂ’０であるときにアクセス対象であることを表すものとする。チップアドレスフレームは第１フレームと第２フレーム合計１６ビットによって構成されているので、最大１６個のＩＣを接続したデイジーチェーンで、使用することができるが、図９では簡略化のため８個のＩＣよりなるデイジーチェーンを示してある。チップアドレスフレームは全て１であるので、通常モードでは選択されるＩＣがないこととなり、アドレッシングモードが指定されている。チップアドレスフレームは、全てのＩＣに対して順次、同じ値（全て１）が転送される。電池システム制御部３は、初段の電池電圧監視ＩＣ１＿１に対して、レジスタアドレスフレームにｂ’０１１１１１１１，１１１１１１１１を送出する。初段の電池電圧監視ＩＣ１＿１は、図８に示したアドレステーブルを参照して、レジスタアドレスフレームにｂ’０１１１１１１１，１１１１１１１１に対応するＩＣアドレスｂ’１１１１１をアドレスレジスタ３０に設定し、演算回路１５によってレジスタアドレスフレームを１ビットシフトし、ｂ’１０１１１１１１，１１１１１１１１に変えて次段の電池電圧監視ＩＣ１＿２に送出する。以降、電池電圧監視ＩＣ１＿２〜１＿７は受信したレジスタアドレスフレームに基づいてアドレスレジスタの値を設定するとともに、順次１ビットずつシフトしたレジスタアドレスフレームを次段に送出する。

【0174】

これにより、ＩＣアドレスが未設定であっても、外部からＩＣアドレスを設定することができ、ＩＣアドレスを指定するための端子の数を必要最小限に抑えることができる。

【0175】

図１０は、オートアドレッシング（ビットシフト）における自動アドレス設定の動作を示すタイミングチャートである。図９に示した例では、レジスタアドレスフレームに対する演算をビットシフトした。このとき、図１０に示すタイミングチャートのように、ビットシフトをＳＣＬＫに同期して行えばよい。

【0176】

これにより、通信信号入力端子５から入力されたレジスタアドレスフレームの値をパラレル信号に変換することなく、後段に送出すべき新たなレジスタアドレスフレームの値を算出することができ、さらに、チップアドレスフレームとレジスタアドレスフレームいずれも、フレーム期間単位で遅延させることなく、後段に送出することができる。

【0177】

図１１は、オートアドレッシング（インクリメント）における自動アドレス設定の動作を示すタイミングチャートである。演算回路１５によるレジスタアドレスフレームに対する演算を、インクリメントとした場合の例である。インクリメントとするために、レジスタアドレスフレームを一旦パラレル値に変換して１を加えた後、再びシリアル値に戻して、次段に送出する。シリアル−パラレル変換は、すべてのデータが揃うまで待って実行する必要があるため、１フレームサイクルずつの遅延が発生する。図１１では、ＳＣＬＫの図示を省略して、ＳＳで示される１フレームサイクル毎の変化を、図示した。全ての監視ＩＣ１＿１〜１＿８のアドレスレジスタ３０の設定が完了するまでに、時間がかかる一方、レジスタアドレスフレームは順次インクリメントされるので、少ないビット数で多くの監視ＩＣを対象にアドレス設定をすることができる。例えば、８ビットのレジスタアドレスフレームでも２５６個の監視ＩＣを対象にアドレス設定をすることができる。

【0178】

これにより、ＩＣアドレス値は隣接する半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）に、順次隣接した値が与えられ、コード効率を高くする（少ないビット数で多くのアドレスを表現する）ことができる。

【0179】

〔実施形態４〕＜アドレスレジスタ診断＞
アドレスレジスタ診断について説明する。実施形態３で説明した、オートアドレッシングと同じコマンドを、再度送信することにより、設定されているアドレスレジスタに意図しない値の変化がないかどうか、即ち故障の発生の有無を診断することができる。

【0180】

実施形態３で説明したとおり、電池電圧監視ＩＣ１では図４に示されるように、レジスタアドレスフレーム抽出回路２３によって抽出された第３フレームと第４フレームの値は、アドレステーブル１９を経てアドレス診断レジスタ２６に書き込まれた後、転送回路２７を経てアドレスレジスタ３０に転送される。これにより、デイジーチェーン通信の第３フレームと第４フレームで指定された値に基づいて、アドレスレジスタ３０が設定される。ここで、レジスタアドレスフレームに基づいて設定されようとしているＩＣアドレスは、一旦、アドレス診断レジスタ２６に格納される。その時点で、アドレスレジスタ３０に設定されているＩＣアドレスは、比較回路２８によって、設定されようとしているＩＣアドレスと比較される。その結果がアドレス比較一致信号（診断）３４として出力される。

【0181】

初期設定と同じＩＣアドレスを設定するオートアドレッシングコマンドを、再び入力することにより、設定されようとしているＩＣアドレスと同じＩＣアドレスが設定されているか否かの診断に利用することができる。同じコマンドであるので、初期設定の時点では、不一致の結果を出力するが、コマンドを発行する電池システム制御部３は、それが初期設定であるときには、不一致であるという結果を無視すればよい。また、再設定、あるいは設定変更の場合にも、同様である。一致するという結果が期待されるときに不一致の結果となった場合には、アドレスレジスタに何らかの故障が発生したものと、診断することができる。一致または不一致の結果は、ステータスレジスタを設けて、それに格納することができる。電池システム制御部３は、オートアドレッシングコマンドを発行した後、ステータスレジスタの内容を読み出して確認すればよい。

【0182】

不一致の場合は、割り込み信号を発生してもよい。割り込み信号は、各監視ＩＣからそれぞれ出力されるので、電池システム制御部３とそれぞれ１：１に接続してもよいし、共通バスを介して接続してもよい。しかし、電池電圧監視システムでは、各監視ＩＣの動作する電位が異なっているため、１：１接続する場合も、共通バスを介して接続する場合も、多くの絶縁素子（アイソレータ）が必要となる。そこで、通信信号線８と同様にデイジーチェーンで構成することが、より好適である。

【0183】

図１２は、デイジーチェーンで構成された割り込み信号通信を備える電池電圧監視装置のブロック図である。各電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿８はそれぞれ、割り込み出力端子５２と割り込み入力端子５１を備え、デイジーチェーンを構成して接続されている。割り込み出力端子５２には、通信信号出力端子４と同様に、モード判定回路２０によって制御される出力切替回路１０が接続され、故障の場合には、ハイインピーダンスに切り替えるなどにより、通信を遮断することもできる。比較的軽微な故障は、割り込みによって電池システム制御部３に通知し、復旧することができるが、深刻な故障の場合は、重大な影響を避けるためにいち早く遮断することができる。

【0184】

図１２には、一巡通信の例を示してある。最上位の電池電圧監視ＩＣ１＿８から電池システム制御部３への経路には、その電位差によっては、絶縁素子（アイソレータ）９が必要となる場合があるが、図示は省略した。図２と同様の折り返し通信のデイジーチェーンを構成することもできるが、その場合には、割り込み出力端子５２と割り込み入力端子５１はそれぞれ、上りと下りの２系統を設ける必要がある。割り込み信号伝送するため、送信主体は割り込みが発生した電池電圧監視ＩＣ１である。割り込みが発生した電池電圧監視ＩＣ１は、チップアドレスフレームによって電池システム制御部３を指定するライトコマンドを発行するなどの方法により、割り込み信号を電池システム制御部３に送ることができる。複数の電池電圧監視ＩＣから同時に割り込みが発生したときの伝送方法や競合を調停する方法は、デイジーチェーン通信を利用した公知の通信方式に倣って、実現することができる。

【0185】

割り込みを発生させることにより、故障の発生を、迅速かつ確実に、電池システム制御部に通知することができる。また、割り込み信号の伝送のために、デイジーチェーン構成を採ることにより、通信信号線数を抑え、また、絶縁素子（アイソレータ）の使用数を抑えることができる。

【0186】

〔実施形態５〕＜ステータスレジスタ一括読み出し＞
図１３は、テストモードにおけるステータスレジスタ一括読み出しの動作を示す説明図であり、図１４は、テストモードにおけるステータスレジスタ一括読み出しの動作を示すタイミングチャートである。

【0187】

電池電圧監視ＩＣ１には、種々のステータスレジスタが設けられている。例えば、監視対象の単電池の異常を示すステータス、デイジーチェーン通信で受信したコマンドのＣＲＣを計算してエラーを検出した場合のＣＲＣエラーステータス、上記実施形態４で示したアドレスレジスタの診断を行った場合のエラーを示すエラーステータスなどである。これらのエラーが発生した場合、上記実施形態４で説明したように、割り込みにより、電池システム制御部３にエラーの発生は通知することができるが、エラーの原因までは通知できない場合が少なくない。割り込みの通知は、迅速性を優先するため、通信プロトコルを簡略なものとして、伝送できる情報量を制限することが多いからである。このとき、異常の発生を割り込みによって通知された電池システム制御部３は、エラーの原因を調べるために、ステータスレジスタの情報を読み出す。

【0188】

本実施形態５におけるステータスレジスタ一括読み出しは、１つのコマンドを発行することにより、デイジーチェーン接続された全ての電池電圧監視ＩＣから一括してステータスレジスタの内容を読み出す。フレームフォーマットは例えば、図１６のテストモード欄に示すように構成することができる。

【0189】

第１フレームと第２フレームによってチップアドレスフレームを構成し、第３フレームでリードコマンドであることと、読み出すべきステータスレジスタのアドレスを指定する。通常モードでは、読み出しデータが競合することを避けるため、リードコマンドではチップアドレスフレームは１個の監視ＩＣのみを指定できるように構成されている。テストモードでは、リードコマンドでも全ての監視ＩＣを同時にアクセス対象として指定する。読み出されるデータは、第７フレームと第８フレームで構成されるリードデータフレームに出力される。

【0190】

図１３に、８個の電池電圧監視ＩＣで構成されたデイジーチェーンにおける、ステータスレジスタ一括読み出しの動作を示す。８個の電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿８には同じアドレスのステータスレジスタに、ａからｈまでの８通りのステータス情報が格納されているものとして記載する。実際には、ステータス情報は１ビットであって、１または０の２通りである。ａ＝１または０、ｂ＝１または０、・・・ｈ＝１または０を表している。図１３には、各電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿８から出力されるリードデータフレームが記載されている。電池電圧監視ＩＣ１＿１は第１ビットにステータスレジスタの情報ａを書き込んで、次段の電池電圧監視ＩＣ１＿２に送る。電池電圧監視ＩＣ１＿２は、受信したリードデータフレームの１ビット目はそのままとし、第２ビットに自己のステータスレジスタの情報ｂを書き込んで、次段の電池電圧監視ＩＣ１＿３に送る。以後、順次、受信したリードデータフレームにおいて、自己のＩＣアドレスに基づいて決まるビット位置に、自己のステータスレジスタの情報を書き込んで、次段の電池電圧監視ＩＣに送る。８個すべての電池電圧監視ＩＣ１＿１〜１＿８を経由して取集されたステータス情報は、一括して電池システム制御部３が受信する。

【0191】

図１４は、この動作のタイミングチャートである。リードデータフレームは、ＳＣＬＫに同期して順次新たなステータス情報が追記される。全体としては、フレーム単位での遅延は生じない。

【0192】

これにより、複数の半導体装置（電池電圧監視ＩＣ）（１＿１〜１＿Ｍ）から一括して（同時且つ並列に）、ステータス情報を読み出すことができる。

【0193】

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0194】

例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、燃料電池などの２次電池を多段に直列接続した組電池に限らず、直列接続された１次電池による組電池を始め、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン・キャパシタなどの大容量キャパシタなどを多段に直列接続された電源の電圧監視装置に有効に適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0195】

本発明は電池電圧監視装置及びそれに用いる半導体装置に関し、特に電池電圧監視ICの通信におけるフェイルセーフ設計に広く適用することができる。

【符号の説明】

【0196】

１、１＿１〜１＿Ｍ 電池電圧監視ＩＣ
２、２＿１〜２＿Ｍ 電池電圧監視モジュール（電圧測定部）
３ 電池システム制御部
４、４＿１〜４＿Ｍ ＳＤＯ（通信信号出力端子）
５、５＿１〜５＿Ｍ ＳＤＩ（通信信号入力端子）
６ アドレス設定端子
７ モード設定端子
８＿１〜８＿Ｍ＋１ 通信配線
９ 絶縁素子（アイソレータ）
１０ 出力切替回路
１１ 電流出力回路
１２ 電圧出力回路
１３ スイッチ
１５ 演算回路
１６ 出力選択回路
１７ レジスタ通信制御回路
１８ アドレス読込み回路
１９ アドレステーブル
２０ モード判定回路
２１ チップアドレスフレーム抽出回路
２２ ＩＣ選択/非選択判別回路
２３ レジスタアドレスフレーム抽出回路
２４ レジスタアドレス判定回路
２５ ステータスレジスタ
２６ アドレス診断レジスタ
２７ 転送回路
２８ 比較回路
３０ アドレスレジスタ
３１ ＩＣアドレス信号
３２ ＩＣ選択信号
３３ レジスタ選択信号
３４ アドレス比較一致信号（診断）
５１ 割り込み入力端子
５２ 割り込み出力端子
５３ シリアル−パラレル変換回路
５４ パラレル−シリアル変換回路
９１ 組電池の正極
９２ 組電池の負極
９３ Ｍ個の電池監視モジュールが接続される単電池グループの最高電位端
９４ Ｍ個の電池監視モジュールが接続される単電池グループの最低電位端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】