CN103358926A - 电池监视系统以及半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制电池监视系统整体的消耗电流的电池监视系统以及半导体装置。在电池监视（IC20（IC2））中，设VCC1（IC2）＝VCC2（IC2），不使上位通信部（28）以及通信电平转换部（26）驱动。由于能够抑制被通信电平转换部（26）以及上位通信部（28）消耗的消耗电流，所以能够抑制电池监视系统（10）整体的消耗电流。由于从上位通信部（28）输入通信电平转换部26的信号不定，所以电源电压监控电路（30）检测VCC1（IC2）＝VCC2（IC2），并将检测信号（INV信号）输出至通信电平转换部（26）的HV－LV转换部（26HL）。在HV－LV转换部（26HL）中，通过INV信号将逆变器INV3的输入电压固定为规定的电平（0V），因此迅速地抑制贯通电流。

Description

电池监视系统以及半导体装置

技术领域

本发明涉及电池监视系统以及半导体装置。

背景技术

作为混合动力汽车、电动汽车的马达驱动等所使用的大容量、高输出的电池，通常使用多个电池（电池单元）串联连接起而成的蓄电池。作为这种电池单元，例如使用锂离子二次电池。

由于这种电池单元的能量密度高，所以在因某种问题而产生内部短路等的情况下，存在其能量被一下释放出来的可能性。为了避免这种情况，而利用电池监视系统对电池单元的电池电压进行监视，以便不陷入过充电状态或过放电状态等异常状态。作为这种电池监视系统，例如公开了专利文献1、专利文献2、以及专利文献3中记载的技术。

专利文献1～专利文献3中记载的电池监视系统具备多个电池监视用半导体装置（IC），该电池监视用半导体装置（IC）用于将串联连接的多个电池单元分成规定数量的集合，按各集合（电池单元组）为单位进行监视。

专利文献1：日本特开2009－100644号公报

专利文献2：日本特开2010－178400号公报

专利文献3：日本特开2010－281717号公报

在上述的电池监视系统中，成为多个电池监视IC与串联连接的多个电池单元连接的构成。

各电池监视IC具备：电压测定部，其测定电池单元的电池电压；上位通信部，其进行与监视上位的电池单元组的电池监视IC的通信；下位通信部，其进行与监视下位的电池单元组的电池监视IC的通信；以及通信电平转换部，其进行上位通信部与下位通信部的电压电平的转换。

各电池监视IC利用成为监视对象的各电池单元组的电池电压进行动作。由于成为监视对象的各电池单元组的电池电压电平分别不同，所以为了进行各个电池监视IC间的通信，需要在各个电池监视IC间通信时调整利用于信号的电压电平。因此，通信电平转换部进行上位通信部与下位通信部的电压电平的转换。

在这种电池监视系统中，例如，监视最下位的电池单元的电池监视IC通过下位通信部接收来自控制部的控制信号等，利用通信电平转换部转换电压电平，从上位通信部传递到监视上位的电池单元的电池监视IC的下位通信部。这样在各电池监视IC中，由下位通信部接收信号，由通信电平转换部进行电压电平的转换，并从上位通信部发送信号。然而，在监视最上位的电池单元的电池监视IC中，由于没有比自身更上位的电池监视IC，所以无需使通信电平转换部以及上位通信部动作。

因此，该情况下，产生用于使最上位的电池监视IC的通信电平转换部以及上位通信部动作的电流浪费这样的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制电池监视系统整体的消耗电流的电池监视系统以及半导体装置。

为了实现上述目的，本发明的电池监视系统的特征在于，具备：多个电池单元组，它们通过将串联连接的多个电池单元作为规定数量的集合而形成；以及多个半导体装置，它们按多个上述电池单元组的每一个而被设置，测定对应的上述电池单元组的电池电压，上述半导体装置具有：测定单元，其测定对应的上述电池单元组的电池电压；上位通信单元，其被供给第1电压范围的驱动电压，在存在上位的半导体装置的情况下，该上位通信单元能够与所述上位的半导体装置进行通信，其中，该上位的半导体装置测定比上述半导体装置测定的电池单元组靠近上位的电池单元组，以比上述半导体装置的动作电压高的动作电压进行动作；下位通信单元，其被供给第2电压范围的驱动电压，在存在下位的半导体装置的情况下，该下位通信单元能够与上述下位的半导体装置进行通信，其中，该下位的半导体装置测定比上述半导体装置测定的电池单元组靠近下位的电池单元组，以比上述半导体装置的动作电压低的动作电压进行动作；以及通信电平转换单元，其能够对上述上位通信单元的上述第1电压范围与上述下位通信单元的上述第2电压范围进行相互转换，能够将从上述上位通信单元输入的上位通信信号转换为下位通信信号，并将该下位通信信号输出至上述下位通信单元，并且能够将从上述下位通信单元输入的下位通信信号转换为上位通信号，并将该上位通信信号输出至上述上位通信单元，上述半导体装置彼此的通信中的最上级的上述半导体装置还具有信号电平决定单元，该信号电平决定单元对上述上位通信单元的上述第1电压范围进行检测，在检测出的第1电压范围比规定的电压范围窄时，决定上述通信电平转换单元向上述下位通信单元输出的上述下位通信信号的电平，上述最上级的半导体装置中的上述第1电压范围被设定为比其他上述半导体装置的上述第1电压范围窄的规定电压范围。

另外，本发明的半导体装置具备：上位通信单元，其被供给第1电压范围的驱动电压，在存在上位的半导体装置的情况下，该上位通信单元能够与上述上位的半导体装置进行通信，该上位的半导体装置测定该半导体装置测定的电池单元组靠近上位的电池单元组，以比上述该半导体装置的动作电压高的动作电压进行动作，其中，该半导体装置是比按使串联连接的多个电池单元成为规定数量的集合而形成的多个电池单元组为单位设置的多个半导体装置之一；下位通信单元，其被供给第2电压范围的驱动电压，下位的半导体装置的情况下，该下位通信单元能够与上述下位的半导体装置进行通信，其中，该下位的半导体装置测定比上述本装置测定的电池单元组靠近下位的电池单元组，以比上述本装置的动作电压低的动作电压进行动作；通信电平转换单元，其能够进行上述上位通信单元的上述第1电压范围与上述下位通信单元的上述第2电压范围的相互转换，能够将从上述上位通信单元输入的上位通信信号转换为下位通信信号并将该下位通信信号输出至上述下位通信单元，并且能够将从上述下位通信单元输入的下位通信信号转换为上位通信信号并将该上位通信信号输出至上述上位通信单元；以及信号电平决定单元，其对上述上位通信单元的上述第1电压范围进行检测，在检测出的第1电压范围比规定电压范围窄时，决定上述通信电平转换单元向上述下位通信单元输出的上述下位通信信号的电平。

根据本发明，起到能够抑制电池监视系统整体的消耗电流这一效果。

附图说明

图1是表示本实施方式的电池监视系统的简要构成的一个例子的简要构成图。

图2是表示与本实施方式的电池监视IC的信号通信功能相关的简要构成的一个例子的简要构成图。

图3是具体表示本实施方式的电池监视IC的通信功能的一个例子的框图。

图4是表示本实施方式的电源电压监控电路的一个例子的电路图。

图5是表示本实施方式的通信电平转换部的HV－LV转换部、以及上位通信部的接收电路部的一个例子的电路图。

图6是表示本实施方式的PMOS晶体管的电流镜电路的具体的一个例子的电路图。

图7是表示本实施方式的NMOS晶体管的电流镜电路的具体的一个例子的电路图。

图8是表示本实施方式的电池监视系统中的通信动作的流程的一个例子的流程图。

图9是表示本实施方式的电池监视系统中的通信动作的流程的一个例子的流程图。

图10是表示本实施方式的电源电压监控电路的其他一个例子的电路图。

图11是表示与比较例的电池监视IC的信号通信功能相关的简要构成的一个例子的简要构成图。

图12是表示比较例的通信电平转换部的HV－LV转换部、以及上位通信部的接收电路部的一个例子的电路图。

符号说明

10电池监视系统，12电池单元组，14控制部，20（IC1、IC2）电池监视IC，24下位通信部，26通信电平转换部，28上位通信部，30电源电压监控电路，32稳压器

具体实施方式

以下，参照附图，对本实施方式的电池监视系统以及电池监视用的半导体装置（电池监视IC）进行说明。

首先，对本实施方式的电池监视系统整体的简要构成进行说明。图1表示本实施方式的电池监视系统的简要构成的一个例子。其中，在本实施方式中，作为具体的一个例子，对监视作为二次电池的多个锂离子电池串联连接的电池单元组12的电池电压的电池监视系统10进行说明。

本实施方式的电池监视系统10具备n个电池单元组12（121～12n）、对各电池单元组12的电压进行监视的电池监视IC（IntegratedCircuit：集成电路）20（IC1～ICn）、以及对电池监视系统10整体的动作进行控制的控制部14。

各电池单元组12具备多个（图1中，作为一个例子，是四个）的锂离子二次电池单元（以下，仅称为“电池单元”）。

控制部14具有对电池监视系统10整体进行控制的功能，该控制部是由具备CPU、ROM以及RAM等的微型计算机构成的所谓MCU。在本实施方式的电池监视IC20中，控制部14与最下位的电池监视IC20（IC1）的下位通信部24连接，在控制部14与电池监视IC20（IC1）之间收发各种信息（信号）。

电池监视IC20具有分别监视连接的电池单元组12的电池电压的功能，其被供给成为监视对象的电池单元组12的最上位侧的电位VCC1作为电源。

电池监视IC20具备用于测定各个成为监视对象的电池单元组12的电池电压的电池电压测定部22。电池电压测定部22具备从电池单元组12选择电池单元，输出选择出的电池单元的电池电压，并且使电池单元的电压平均化的功能。

在本实施方式中，与电池电压的测定相关的指示等被从控制部14输入最下位的电池监视IC20（IC1），并依次传递给上位的电池监视IC20。另外，与测定出的电池电压值相关的信息等从各电池监视IC20被输出至控制部14，但上述信息等从上位的电池监视IC20依次经由下位的电池监视IC20而被传递。此外，在本实施方式中，作为具体的一个例子，通过SPI通信进行信号的传递（通信）。

图2表示本实施方式的电池监视IC20的、与信号通信功能有关的简要构成的一个例子的简要构成图。图2表示在图1所示的电池监视系统10中利用2个电池监视IC20对电池单元组12的电池电压进行监视的情况下的系统构成。此外，这里为了简化附图，表示了由2个电池监视IC20形成的系统构成，但是还可以按利用三个以上的电池监视IC20对电池单元组12的电池电压进行监视的方式构成电池监视系统10。

电池监视IC20（IC1、IC2）分别具备电池电压测定部22、下位通信部（LV－SPI）24、通信电平转换部（DLVL）26、上位通信部（HV－SPI）28、电源电压监控电路（VMON）30以及稳压器（REG）32。此外，电池电压测定部22由于与信号通信功能的动作的说明不直接关联，所以在图2中为了简化附图而省略其记载。

首先，参照图2对电池监视IC20（IC1）的构成进行说明。

电池监视IC20（IC1）的稳压器32具有根据从电池单元组12供给的电源电压VCC1（IC1）生成成为内部电源的电源电压VDD的功能。生成的电源电压VDD被供给下位通信部24、通信电平转换部26以及电源电压监控电路30。

电池监视IC20（IC1）的电源电压监控电路30与电源电压VCC1（IC1）和电源电压VCC2（IC1）连接，并具备对电源电压VCC1（IC1）以及电源电压VCC2（IC1）进行监控，将与电源电压VCC1（IC1）和电源电压VCC2（IC1）的电位差对应的信号IN输出给通信电平转换部26的功能。

对于下位通信部24的动作电压而言，从稳压器32供给电压VDD，GND是电压VSS。电池监视IC20（IC1）的下位通信部24经由SPI信号线与控制部14连接。

电池监视IC20（IC1）的通信电平转换部26与电源电压VCC1（IC1）、电源电压VCC2（IC1）、电源电压VDD以及电源电压监控电路30连接。在本实施方式中，作为通信电平转换部26的一个例子，使用了数字电平转换器。基于从电源电压监控电路30输入的信号IN的电平从上位通信部28受理SPI信号。将从上位通信部28受理的SPI信号的电压电平转换为与下位通信部24对应的电压电平并输出给下位通信部24。另外，将从下位通信部24受理的SPI信号的电压电平转换为与上位通信部28对应的电压电平并输出给上位通信部28。

对于电池监视IC20（IC1）的上位通信部28的动作电压，从电池监视IC20（IC2）经由VDD端子被供给电源电压VCC2（IC1），GND是电池单元组12的电源电压VCC1（IC1）。被供给给电池监视IC20（IC1）的上位通信部28的电源电压VCC2（IC1）是上位的电池监视IC20（IC2）的电源电压VDD。在电池监视IC20（IC1）中，VCC2（IC1）－VCC1（IC2）＝电池监视IC20（IC2）的电源电压VDD。电池监视IC20（IC1）的上位通信部28经由SPI信号线与电池监视IC20（IC2）的下位通信部24连接。

接下来，参照图2对电池监视IC20（IC2）的构成进行说明。

电池监视IC20（IC2）的稳压器32具有根据从电池单元组12供给的电源电压VCC1（IC2）生成成为内部电源的电源电压VDD的功能。生成的电源电压VDD被供给下位通信部24、通信电平转换部26以及电源电压监控电路30。

电池监视IC20（IC2）的电源电压监控电路30与电源电压VCC1（IC2）和电源电压VCC2（IC2）连接，并具备对电源电压VCC1（IC2）以及电源电压VCC2（IC2）进行监控，将与电源电压VCC1（IC2）和电源电压VCC2（IC2）的电位差对应的信号IN输出给通信电平转换部26的功能。

对于电池监视IC20（IC2）下位通信部24的动作电压，从稳压器32被供给电压VDD，GND是电压VSS。电池监视IC20（IC2）的下位通信部24经由SPI信号线与下位的电池监视IC20（IC1）的上位通信部28连接。

电池监视IC20（IC2）的通信电平转换部26与电源电压VCC1（IC2）、电源电压VCC2（IC2）、电源电压VDD以及电源电压监控电路30连接。在本实施方式中，如上述那样，作为通信电平转换部26的一个例子，使用了数字电平转换器。通信电平转换部26是与上述的电池监视IC20（IC1）大致相同的构成。

对于电池监视IC20（IC2）的上位通信部28的动作电压，被供给电源电压VCC2（IC2），GND是电池单元组12的电源电压VCC1（IC2）。电池监视IC20（IC2）的上位通信部28由于未使用（不与上位的电池监视IC20连接），所以代替上位的电池监视IC20而与电源电压VCC1（IC2）以及电源电压VCC2（IC2）连接。在电池监视IC20（IC2）中，VCC1（IC2）＝VCC2（IC2）。

在电池监视IC20（IC2）中，由于是最上位的电池监视IC20，所以无需与上位的电池监视IC20进行通信（SPI通信）。因此，无需使通信电平转换部26以及上位通信部28动作。然而，通信电平转换部26以及上位通信部28由于与电源电压VCC1（IC2）以及电源电压VCC2（IC2）连接，所以通信电平转换部26以及上位通信部28根据电源电压VCC1（IC2）以及电源电压VCC2（IC2）的电位差而进行了动作。具体而言，若VCC2（IC2）－VCC1（IC2）的电位电平超过构成通信电平转换部26以及上位通信部28的电子部件（例如，MOS晶体管等）的动作电压（阈值电压），则通信电平转换部26以及上位通信部28驱动。此外，在本实施方式中，通信电平转换部26的“驱动”是指，通信电平转换部26为了与上位的电池监视IC20进行SPI通信而动作。另外，上位通信部28的“驱动”是指，上位通信部28为了进行SPI通信而动作。通过通信电平转换部26以及上位通信部28驱动，消耗电流增大。于是在本实施方式中，为VCC1（IC2）＝VCC2（IC2），以便使上位通信部26以及上位通信部28不驱动。此外，即使不是VCC1（IC2）＝VCC2（IC2），只要VCC2（IC2）－VCC1（IC2）的电位电平是通信电平转换部26以及上位通信部28的动作电压以下即可。

以下，参照附图，详细地对本实施方式的电池监视IC20的SPI通信详细进行说明。图3表示具体地示出了图2的简要图所示的电池监视IC20的通信功能的框图的一个例子。此外，在图3中，为了简化附图，对以下的说明中不需要的构成省略了图示。

本实施方式的下位通信部24具有接收电路部24R以及发送电路部24T。另外，通信电平转换部26具备LV－HV转换部26LH以及HV－LV转换部26HL。上位通信部28具备发送电路部28T以及接收电路部28R。

电源电压监控电路30具有使HV－LV转换部26HL所具备的逆变器的输入电压固定（详细后述）的功能。图4表示电源电压监控电路30的一个例子的电路图。

本实施方式的电源电压监控电路30具备电阻R1、电阻R2、PMOS晶体管MP1、NMOS晶体管MN1以及逆变器INV1。

电阻R1的一端与电源电压VCC2连接，另一端与PMOS晶体管MP1的源极以及基极（Bulk）连接。另外，PMOS晶体管MP1的漏极与NMOS晶体管MN1的漏极连接，栅极与电源电压VCC1连接。NMOS晶体管MN1的栅极被固定于电源，源极与电阻R2的一端以及逆变器INV1的输入连接。基极与电压VSS连接。电阻R2的另一端与电压VSS连接。逆变器INV1的电源与电源电压VDD连接，GND与电压VSS连接。逆变器INV1的输出与OUT连接，从逆变器INV1输出信号IN。

对电源电压监控电路30的动作进行说明。其中，在以下的说明中，对于电源电压VCC1（IC1、IC2）、电源电压VCC2（IC1、IC2），在不需要区分电池监视IC20（IC1）、电池监视IC20（IC2）的情况下，省略表示是哪个的符号（IC1、IC2）的记载，而记载为电源电压VCC1、电源电压VCC2。

首先，对VCC2－VCC1＝VDD的情况下（电池监视IC20（IC1）的情况下）的动作进行说明。由于电源电压VCC2与电源电压VCC1的电位差，PMOS晶体管MP1成为导通状态。另外，在NMOS晶体管MN1中，栅极被固定于电源，总是保持导通状态。由此，在电阻R1以及电阻R2中流动电流。由于在电阻R2中流动电流，所以在电阻R2产生电压。因此，逆变器INV1的输入成为H电平，输出的检测信号（INV信号）成为L电平。这样，在VCC2－VCC1＝VDD的情况下，电源电压监控电路30的检测信号（INV信号）成为L电平。

另一方面，对VCC1＝VCC2的情况下（电池监视IC20（IC2）的情况下）的动作进行说明。由于电源电压VCC1与电源电压VCC2之间没有电位差，所以PMOS晶体管MP1为截止状态。在电阻R1中不流动电流，所以在电阻R2中也不流动电流。因此，逆变器INV1的输入成为L电平，输出的检测信号（INV信号）成为H电平。

通信电平转换部26根据INV信号的电平来固定HV－LV转换部26HL的逆变器INV3的输入。关于该动作，参照附图，详细地进行说明。图5表示本实施方式的通信电平转换部26的HV－LV转换部26HL、以及上位通信部28的接收电路部28R的一个例子的电路图。

接收电路部28R具备电流镜电路PCM1、电流镜电路PCM2、逆变器INV2、恒电流源I1以及恒电流源I2。另外，HV－LV转换部26HL具备电流镜电路PCM3、电流镜电路NCM1、电流镜电路NVM2、逆变器INV3以及开关元件SW。

电流镜电路PCM1、电流镜电路PCM2、电流镜电路PCM3是由PMOS晶体管构成的电流镜电路。图6表示该电流镜电路的具体的一个例子。另外，电流镜电路NCM1以及电流镜电路NCM2是由NMOS晶体管构成的电流镜电路。图7表示该电流镜电路的具体的一个例子。

在接收电路部28R中，电流镜电路PCM1的输入与恒电流源连接，输出与HV－LV转换部26HL的电流镜电路NCM1连接。另外，电流镜电路PCM2的输入与恒电流源连接，输出与HV－LV转换部26HL的电流镜电路NCM2连接。

在HV－LV转换部26HL中，电流镜电路NCM1的输入与电流镜电路PCM1的输出连接，该电流镜电路NCM1的输出与电流镜电路PCM3的输入连接。电流镜电路NCM2的输入与电流镜电路PCM2的输出连接，该电流镜电路NCM2的输出与电流镜电路PCM3的输出连接。另外，电流镜电路PCM1的输出与逆变器INV3的输入的输入连接。根据从电源电压监控电路30输入的信号IN的电平来控制开关元件SW的开/关。在信号IN是L电平的情况下，开关元件SW成为截止状态，在信号IN是H电平的情况下，开关元件SW成为导通状态。从逆变器INV3输出信号LV＿SPI。

从接收电路部28R的SPI信号端子输入从上位的电池监视IC20输入的SPI信号。在SPI信号是L电平的情况下，电流镜电路PCM1的输入与恒电流源I1连接，电流镜电路PCM2的输入与恒电流源I2连接。另一方面，在SPI信号是H电平的情况下，电流镜电路PCM1的输入与恒电流源I2连接，电流镜电路PCM2的输入与恒电流源I1连接。

对VCC2－VCC1＝VDD的情况下（电池监视IC20（IC1）的情况下）的HV－LV转换部26HL以及接收电路部28R的动作进行说明。此外，该情况下，INV信号是L电平，开关元件SW为截止状态。

以SPI信号是L电平的情况为例进行说明。电流镜电路PCM1的输入电流成为电流I1，输出电流也成为电流I1。另外，电流镜电路PCM2的输入电流成为电流I2，输出电流也成为电流I2。

由于电流镜电路NCM1的输入电流成为电流I1，所以输出电流成为电流I1。另外，由于电流镜电路NCM2的输入电流成为电流I2，所以其输出电流成为电流I2。此处，在电流I1＞＞电流I2的情况下，在电流镜电路PCM3中，对应输入电流I1，想要使输出电流也成为电流I1，但由于电流镜电路NCM2，输出为电流I2，所以I1＝I2。此时的逆变器INV3的输入电压成为电源电压VDD。另外，在电流I1＜＜电流I2的情况下，逆变器INV3的输入电压成为电压VSS。

接下来，对VCC2＝VCC1的情况下（电池监视IC20（IC2）的情况下）的HV－LV转换部26HL以及接收电路部28R的动作进行说明。此外，该情况下，INV信号是H电平，开关元件SW成为导通状态。由于开关元件SW是导通状态，所以逆变器INV3的输入的输入电压是0V（VSS）。因此，逆变器INV3的输入电压被固定，不流动贯通电流。

这里，作为比较例，对电池监视IC不具备通信电平转换部的情况下的电池监视系统的通信电平转换部的HV－LV转换部、以及上位通信部的接收电路部的构成以及动作进行说明。图11表示比较例的电池监视系统10的简要构成的一个例子的简要构成图。如图11所示，比较例的电池监视系统10具备控制部114以及2个电池监视IC120（IC1、IC2）。比较例的电池监视IC120除了不具备本实施方式的电池监视IC20中所具备的电源电压监控电路30之外，大致呈相同的构成。

另外，图12表示比较例的通信电平转换部的HV－LV转换部126HL以及上位通信部的接收电路部128R的一个例子的电路图。如图12所示，比较例的接收电路部128R的构成是与本实施方式的接收电路部28R大致相同的构成。另一方面，如图12所示，比较例的HV－LV转换部126HL不具备本实施方式的HV－LV转换部26HL中所具备的开关元件SW。逆变器INV3的输入仅与电流镜电路PCM3的输出（电流镜电路NCM2的输出）连接。

VCC2－VCC1＝VDD的情况下（VCC2（IC1）－VCC1（IC2）＝VDD，电池监视IC120（IC1）的情况下）的HV－LV转换部126HL以及接收电路部128R的动作与上述的本实施方式的HV－LV转换部26HL以及接收电路部28R的动作大致相同，故此处省略说明。

另外，VCC1＝VCC2的情况下（VCC1（IC2）＝VCC2（IC2），电池监视IC120（IC2）的情况下）的HV－LV转换部126HL以及接收电路部128R的动作与上述的本实施方式的HV－LV转换部26HL以及接收电路部28R的动作不同。由于上位通信部128不进行动作，所以接收电路部128R的电流镜电路PCM1以及电流镜电路PCM2的输出电流为0。由此，电流镜电路NCM1、电流镜电路NCM2以及电流镜电路PCM3输出电流也为0。由于电流镜电路PCM3以及电流镜电路NCM2的输出电流是0，所以逆变器INV3的输入电压不定，在逆变器INV3的电路中流动贯通电流。因此，消耗电流变大。由于漏电流等，逆变器INV3的输入电压稳定于L电平或者H电平的任意一个，从而该贯通电流不流动，但到输入电压的电平稳定、消耗电流平稳，即、贯通电流稳定在所希望的电流值以下为止需要时间（作为具体的一个例子，为10～20秒左右）。这样，由于消耗电流不稳定，所以存在产生消耗电流增加这样问题的情况。另外，在电池监视IC20（IC2）中，由于直到贯通电流稳定在所希望的电流值以下为止需要时间，所以由于贯通电流的影响，最上位的电池单元的电池电压的测定结果也发生变动，结果，存在电池单元组12的电池电压的测定精度降低的情况。

另一方面，如上述那样，在本实施方式的HV－LV转换部26HL以及接收电路部28R中，在VCC1＝VCC2的情况下，即使从接收电路部28R向HV－LV转换部26HL发送的信号不稳定，开关元件SW通过H电平的INV信号也成为导通状态，逆变器INV3的输入的输入电压被固定为0V，贯通电流不流动。因此，能够迅速地使消耗电流稳定，在电池监视IC20（IC1）与电池监视IC20（IC2）之间，消耗电流不产生差。另外，由于消耗电流迅速地稳定，所以电池单元组12的电池电压的测定精度不会降低。

接下来，对本实施方式的电池监视系统10中的、从控制部14输出的SPI信号被传递（通信）到电池监视IC20（IC1）以及电池监视IC20（IC1）的情况下的通信动作的流程进行说明。图8表示电池监视系统10中的通信动作的流程的一个例子的流程图。此处，作为具体的一个例子，对电池监视IC2开启时、从省电力模式（睡眠模式）恢复时的通信用于使各电池监视IC20起动的指示（SPI信号）的情况进行说明。

当控制部14检测到发动机的驱动时，则开始电池监视IC20的开启、从省电力模式的恢复。控制部14向电池监视IC20（IC1）输出用于使各电池监视IC20起动的指示（SPI信号）。

首先，在电池监视IC20（IC1）中，下位通信部24的接收电路部24R接收从控制部14输出的SPI信号（图8，步骤S100）。接收到的SPI信号被传递向电池监视IC20（IC1）的电池电压测定部22、省略了图示的MCU（控制电池监视IC20（IC1）的逻辑电路）等各部，并执行规定的起动动作。

另一方面，在电池监视IC20（IC1）的电源电压监控电路30中，由于VCC2－VCC1＝VDD，所以生成并输出L电平的INV信号（图8，步骤S150）。在通信电平转换部26中，如上述那样，通过L电平的INV信号，HV－LV转换部26HL的逆变器INV3的输入被固定（图8，步骤S152）。

由接收电路部28R接收的SPI信号（LV＿SPI信号）被通信电平转换部26的LV－HV转换部26LH从下位通信部24的电压电平LV转换为上位通信部28的电压电平HV的SPI信号（HV＿SPI信号）（图8，步骤S102）。此处，上位通信部28的电压电平HV是指，上位的电池监视IC20（IC2）的电压电平（电池监视IC20（IC2）的下位通信部24的电压电平）。从上位通信部28的上位通信部28T向电池监视IC20（IC2）发送HV＿SPI信号（图8，步骤S104）。

从电池监视IC20（IC1）发送出的SPI信号被电池监视IC20（IC2）的下位通信部24的接收电路部24R接收（图8，步骤S200）。接收到的SPI信号被传递给电池监视IC20（IC2）的电池电压测定部22、省略图示的MCU（控制电池监视IC20（IC2）的逻辑电路）等各部，并执行规定的起动动作。这样，电池监视系统10的各电池监视IC20（IC1、IC2）成为起动状态。

此外，在电池监视IC20（IC2）中，从接收电路部24R向通信电平转换部26的LV－HV转换部26LH输出与接收到的SPI信号对应的LV＿SPI信号，但由于VCC1＝VCC2，所以通信电平转换部26以及上位通信部28不动作。

另一方面，在电池监视IC20（IC2）的电源电压监控电路30中，由于VCC1＝VCC2，所以生成并输出H电平的INV信号（图8，步骤S250）。在通信电平转换部26中，如上述那样，通过H电平的INV信号，HV－LV转换部28HL的逆变器INV3的输入被固定，消耗电流迅速地平稳（图8，步骤S252）。

这样，电池监视IC20（IC1）以及电池监视IC20（IC2）的消耗电流迅速地平稳，即使在上述的用于起动的指示后，立即测定各电池单元组12的电池电压的情况下，测定精度也不降低。

接下来，对SPI信号从电池监视IC20（IC2）经由电池监视IC20（IC1）传递（通信）给控制部14的情况进行说明。作为这样的情况，例如举出在从电池监视IC20（IC2）向控制部14传递（通信）表示与测定出的电池单元组12的电池电压相关的信息的SPI信号的情况等。图9表示电池监视系统10中的通信动作的流程的一个例子的流程图。

此外，在电池监视IC20（IC2）中，由于VCC1＝VCC2，所以从电源电压监控电路30向通信电平转换部26的HV－LV转换部26HL输出H电平的INV信号。另外，由于VCC1＝VCC2，所以虽然通信电平转换部26以及上位通信部28被供给信号（电压），但不驱动。

首先，在电池监视IC20（IC2）中，经由下位通信部24的发送电路部24T发送从电池电压测定部22等各部输出的信号（图9，步骤S400）。

在电池监视IC20（IC1）中，由上位通信部28的接收电路部28R接收从电池监视IC20（IC1）发送的SPI信号（图9，步骤S300）。从接收电路部28R向通信电平转换部26的HV－LV转换部26HL输出HV＿SPI信号。电源电压监控电路30的输出亦即INV信号是L电平，因此HV－LV转换部26HL驱动。在HV－LV转换部26HL中，将输入的HV＿SPI信号转换为下位通信部24的电压电平的SPI信号（LV＿SPI信号），并输出给下位通信部24（图9，步骤S302）。在下位通信部24中，经由发送电路部24T向控制部14输出SPI信号（图9，步骤S304）。

如以上说明那样，本实施方式的电池监视系统10的电池监视IC20具备下位通信部24、通信电平转换部26、上位通信部28以及电源电压监控电路30。在电池监视IC20（IC2）中，由于不存在上位的电池监视IC20，所以构成为使成为用于驱动的电源电压的电源电压VCC2与成为GND的电源电压VCC1为相同电位（VCC1＝VCC2），而不使上位通信部28以及通信电平转换部26驱动。由此，能够抑制被通信电平转换部26以及上位通信部28消耗的消耗电流，所以能够抑制电池监视系统10整体的消耗电流。

此外，在电池监视IC20（IC2）中，为了以不使用上位通信部28以及通信电平转换部26为前提来抑制消耗电流，可以考虑作为不设置这些半导体装置而构成电池监视IC20（IC2）的情况。然而，该情况下，通过制造种类不同的电池监视IC20，从而必须分开制作电池监视IC20，所以从成本方面等来说不优选。

另外，为了抑制消耗电流，可以考虑在各电池监视IC20设置端子，并通过该端子分别对电池监视IC20进行ID设定，控制部14指定电池监视IC20（IC2）的ID，并对电池监视IC20（IC2）的上位通信部28发送用于停止驱动的停止信号。然而，该情况下，根据各电池监视IC20的不同驱动电压不同，若分别设置端子，则导致电池监视IC20变大。另外，分别进行ID的设定需要时间，所以产生与在上述的比较例的电池监视系统10（参照图11、图12）中说明的直到消耗电流平稳需要时间相同的问题，故不优选。

因此，如本实施方式那样，为了使各电池监视IC20（IC1、IC2）成为相同的构成，且不使电池监视IC20的上位通信部28以及通信电平转换部26驱动，而优选VCC1＝VCC2。此外，如上述那样，只要电源电压VCC1与电源电压VCC2的电位差为上位通信部28以及通信电平转换部26的驱动电压（阈值电压）以下即可，并不限于VCC1＝VCC2。

另外，在本实施方式中，通过使VCC1＝VCC2、或者使VCC1与VCC2的电位差为上位通信部28以及通信电平转换部26的驱动电压（阈值电压）以下，从而存在如上述那样，从上位通信部28向通信电平转换部26输入的信号不定的情况。与此相对，在本实施方式中，进一步设置电源电压监控电路30，对VCC1＝VCC2、或者VCC1与VCC2的电位差为上位通信部28以及通信电平转换部26的驱动电压（阈值电压）以下的情况进行检测，在VCC1＝VCC2或者VCC1与VCC2的电位差为上位通信部28以及通信电平转换部26的驱动电压（阈值电压）以下的情况下，将检测信号（INV信号）输出至通信电平转换部26的HV－LV转换部26HL。在HV－LV转换部26HL中，通过INV信号，将逆变器INV3的输入电压固定为规定的电平（0V），因此能够迅速地抑制贯通电流的产生。因此，能够抑制贯通电流对电池电压的测定结果的影响，并能够防止电池单元组12的电池电压的测定精度降低。

此外，在上述的实施方式中所示的电源电压监控电路30的构成（参照图4）是一个例子，只要是能够检测电源电压VCC2与电源电压VCC1的电位差，具体而言，只要能够电位差是否超过通信电平转换部26以及上位通信部28的动作电压，输出表示检测结果的电平的检测信号（INV信号）即可，并没有特别限定。例如，举出了图10所示的电源电压监控电路30。在图4所示的电源电压监控电路30中，使NMOS晶体管MN1的栅极固定于电源，但也可以取而代之，在图10所示的电源电压监控电路30中，构成为对NMOS晶体管MN1的栅极输入PD（断电）信号。根据电池监视IC20的动作状态，从各电池监视IC20中所具备的控制部29（MCU等）向电源电压监控电路30输出该PD信号，在动作模式的情况下，表示H电平，在断电模式的情况下，表示L电平。在图10所示的电源电压监控电路30中，VCC2－VCC1＝VDD，PD信号是H电平的情况下，PMOS晶体管MP1以及NMOS晶体管MN1成为导通状态，在电阻R1以及电阻R2中流动电流。若在电阻R2中流动电流，则产生电压，逆变器INV1的输入电压成为H电平，输出电压成为L电平。另一方面，在VCC2－VCC1＝VDD，PD信号是L电平的情况下，PMOS晶体管MP1以及NMOS晶体管MN1成为截止状态，在电阻R1以及电阻R2中不流动电流。因此，逆变器INV1的输入电压成为L电平，输出电压成为H电平。这样，优选构成为输出与模式（动作模式／断电模式）对应的电平的检测信号（INV信号）。

另外，电池监视系统10的电池单元组12以及电池监视IC20的数量（级数）在本实施方式中并未被限定。例如，可以作为3级～32级的多级连接的电池监视系统10。此外，在这样作为多级的情况下，与本实施方式的电池监视IC20（IC2）同样构成最上级的电池监视IC20，与本实施方式的电池监视IC20（IC1）同样构成最下级的电池监视IC20，并以将本实施方式的电池监视IC20（IC1）的下位通信部24与下级的电池监视IC20的上位通信部28连接的方式构成除此之外的电池监视IC20即可。

另外，在本实施方式中，构成为最下级的电池监视IC20（IC1）的下位通信部24与控制部14连接，但并不限于此。可以构成为将多级连接的电池监视IC20中的、中级的电池监视IC20与控制部14连接。该情况下，在各电池监视IC20之间进行通信时，使成为最上级的、电池监视IC20成为与本实施方式的电池监视IC20（IC2）相同的构成即可。

另外，在本实施方式中，构成为电池监视系统10中所具备的全部电池监视IC20具备电源电压监控电路30，但并不限于此，可以仅有最上位的电池监视IC20（IC2）具备电源电压监控电路30。此外，通过构成为全部电池监视IC20具备电源电压监控电路30，能够避免分开制作电池监视IC20，故优选。

另外，在本实施方式中，对进行SPI通信的情况进行了说明，但通信方式并不限于SPI通信。

另外，电池单元并不限于锂离子二次电池，也可以是其他电池。此外，锂离子二次电池与其他二次电池相比较，具有获得高能量密度（高输出密度）、每1个电池单元的电池电压较高、充放电能量效率较高、且没有记忆效应等特征。因此，优选在混合动力车、马达驱动设备等的领域中使用。

另外，在上述实施方式中所说明的电池监视系统10、控制电路部14、电池监视IC20、上位通信部28、电源电压监控电路30等的构成、各动作等是一个例子，不言而喻，在不脱离本发明的主旨的范围内，根据状况能够进行变更。

Claims (7)

1.一种电池监视系统，其特征在于，

具备：

多个电池单元组，它们通过将串联连接的多个电池单元作为规定数量的集合而形成；以及

多个半导体装置，它们按多个所述电池单元组的每一个而被设置，测定对应的所述电池单元组的电池电压，

所述半导体装置具有：

测定单元，其测定对应的所述电池单元组的电池电压；

上位通信单元，其被供给第1电压范围内的驱动电压，在存在上位的半导体装置的情况下，该上位通信单元能够与所述上位的半导体装置进行通信，其中，该上位的半导体装置测定比所述半导体装置测定的电池单元组靠近上位的电池单元组，以比所述半导体装置的动作电压高的动作电压进行动作；

下位通信单元，其被供给第2电压范围内的驱动电压，在存在下位的半导体装置的情况下，该下位通信单元能够与所述下位的半导体装置进行通信，其中，该下位的半导体装置测定比所述半导体装置测定的电池单元组靠近下位的电池单元组，以比所述半导体装置的动作电压低的动作电压进行动作；以及

通信电平转换单元，其能够对所述上位通信单元的所述第1电压范围与所述下位通信单元的所述第2电压范围进行相互转换，能够将从所述上位通信单元输入的上位通信信号转换为下位通信信号并将该下位通信信号输出至所述下位通信单元，并且能够将从所述下位通信单元输入的下位通信信号转换为上位通信信号并将该上位通信信号输出至所述上位通信单元，

所述半导体装置彼此的通信中的最上级的所述半导体装置还具有信号电平决定单元，该信号电平决定单元对所述上位通信单元的所述第1电压范围进行检测，在检测出的第1电压范围比规定的电压范围窄的情况下，该通信电平决定单元决定所述通信电平转换单元向所述下位通信单元输出的所述下位通信信号的电平，

所述最上级的半导体装置中的所述第1电压范围被设定成比其他所述半导体装置的所述第1电压范围窄的规定的电压范围。

2.根据权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，

所述通信电平转换单元具备逆变器，该逆变器被输入基于与从所述上位通信单元被输入的所述上位通信信号对应的电流的、与所述第2电压范围对应的电压，所述信号电平决定单元通过将所述逆变器的输入电压作为规定的电压，从而决定所述下位通信信号的电平。

3.根据权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，

所述半导体装置彼此的通信中的最上级的所述半导体装置的所述第1电压范围在用于驱动所述上位通信单元的驱动电压以下，在所述第1电压范围内，不驱动所述上位通信单元。

4.根据权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，

全部的半导体装置具有所述信号电平决定单元。

5.根据权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，

具备对所述电池单元组的电池电压的测定进行控制的控制单元，

所述半导体装置通过所述控制单元的控制来执行所述电池单元组的电池电压的测定。

6.根据权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，

所述控制单元对测定最下位的电池单元组的所述半导体装置输出用于使所述电池电压的测定执行的控制信号，该控制信号经由所述半导体装置依次被通信至测定上位的电池单元组的所述上位的半导体装置。

7.一种半导体装置，其特征在于，具备：

上位通信单元，其被供给第1电压范围内的驱动电压，在存在上位的半导体装置的情况下，该上位通信单元能够与所述上位的半导体装置进行通信，该上位的半导体装置测定该半导体装置测定的电池单元组靠近上位的电池单元组，以比所述该半导体装置的动作电压高的动作电压进行动作，其中，该半导体装置是比按使串联连接的多个电池单元成为规定数量的集合而形成的多个电池单元组为单位设置的多个半导体装置之一；

下位通信单元，其被供给第2电压范围内的驱动电压，在存在下位的半导体装置的情况下，该下位通信单元能够与所述下位的半导体装置进行通信，其中，该下位的半导体装置测定比所述本装置测定的电池单元组靠近下位的电池单元组，以比所述本装置的动作电压低的动作电压进行动作；

通信电平转换单元，其能够进行所述上位通信单元的所述第1电压范围与所述下位通信单元的所述第2电压范围的相互转换，能够将从所述上位通信单元被输入的上位通信信号转换为下位通信信号并将该下位通信信号输出至所述下位通信单元，并且能够将从所述下位通信单元被输入的下位通信信号转换为上位通信信号并将该上位通信信号输出至所述上位通信单元；以及

信号电平决定单元，其对所述上位通信单元的所述第1电压范围进行检测，在检测出的第1电压范围比规定电压范围窄的情况下，决定所述通信电平转换单元向所述下位通信单元输出的所述下位通信信号的电平。

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