JP6348925B2

JP6348925B2 - 半導体装置及び電池監視システム

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Description

本発明は、半導体装置及び電池監視システムに関するものである。

一般に、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ駆動等に用いられる大容量で高出力なバッテリーとして、複数の電池（電池セル）が直列に接続されたバッテリー（具体的一例としては、リチウムイオンバッテリー等が挙げられる）が用いられている。当該バッテリーの電池の電圧を監視・制御するための電池監視システムが知られている。

このような従来の電池監視システムとして、複数の直列に接続された電池の最上位電位（最高位の電位）が、電池監視用回路（電池測定用回路）が備えられた半導体装置の内部回路の駆動電源として、当該半導体装置に供給されるものが知られている。例えば、特許文献１には、ＶＣＣ端子を介して供給される電池セルの最上位電位の電圧を内部回路の駆動等に使用する電池セルコントローラを備えた電池システムが記載されている。特許文献１に記載の電池システムにおける電池セルコントローラでは、供給される電池セルの最上位電位の電圧を内部回路の駆動等に使用する電圧に主定電圧電源（レギュレータ）で変換して用いている。

ところで、半導体装置の内部回路の静電気放電による破壊を防止する技術として、静電気保護回路を設ける技術が知られている。例えば、特許文献２には、半導体装置において、静電気放電等による高圧ノイズをＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）保護ダイオードにより電源端子に放電させる技術が記載されている。

特開２０１０−１６９２８号公報特開２０１１−９６８９７号公報

電池監視システムの半導体装置において、静電気放電による破壊を防止する技術が望まれている。そこで、本発明者は、電池監視システム（上記、特許文献１参照）の半導体装置において、上述の特許文献２に記載の静電気保護回路を設けることを考案し、検討した。しかしながら、本発明者の検討の結果、不具合が発生する場合があることがわかった。本発明者が検討を行ったこのような静電気保護回路を備えた電池監視システムについて図５に示す。

図５に示した電池監視システム１００は、複数の電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）が直列に接続された電池セル群１１２と、半導体装置１２０とがローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ、ＬＰＦｖｃｃ）を介して接続されている。セル電圧測定回路１２２には、供給された電源電圧Ｖｃｃを駆動電圧に変換するレギュレータ、及びレギュレータによって変換された駆動電圧により駆動する内部処理回路等を含む電流駆動型の回路を備えている。

半導体装置１２０の電源端子Ｖｃｃは、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して、電池セル群１１２の最上位の電池セルＣｎの高電位側に接続されたセル入力信号線Ｌｎに接続されており、セル入力信号線Ｌｎを介して半導体装置１２０（電源端子Ｖｃｃ）に電源電圧Ｖｃｃが供給される。一方、半導体装置１２０の電源端子Ｖｓｓは、電池セル群１１２の最下位の電池セルＣ１の低電位側に接続されたセル入力信号線Ｌ０に接続されている。電源端子Ｖｃｃに接続された電源線Ｖｃｃと、電源端子Ｖｓｓに接続された電源線Ｖｓｓとは、電源間ＥＳＤ保護回路１２４に接続されている。

また、半導体装置１２０のセル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）は、それぞれ同等のローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）を介して各電池セルの高電位側に接続されたセル入力信号線Ｌ（Ｌ１〜Ｌｎ）に接続されている。各セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）は、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）が接続されたセル入力信号線Ｌ（Ｌ１〜Ｌｎ）によりセル電圧測定回路１２２に接続されている。

ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は、入力されるセル電圧に混在する外乱ノイズを除去する機能を有している。また、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃは、電源端子Ｖｃｃとセル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）との間でローパスフィルターＬＰＦ通過時の位相差による電位差を生じさせないための機能を有するものであり、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）と同特性を有する。

ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）は、静電気放電等による高圧ノイズを電源端子Ｖｃｃまたは電源端子Ｖｓｓ（電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に放電させる機能を有している。

このような電池監視システム１００において、通常の動作時（電池セルＣの電圧測定時等）は、電源端子Ｖｃｃを介して電源線Ｖｃｃ（セル電圧測定回路やレギュレータ等）に電流Ｉｃｃが流れ込む。レギュレータや内部処理回路等の電流駆動型の回路が電源線Ｖｃｃに接続されているため、電源線Ｖｃｃには、当該電流駆動型の回路を駆動させるための電流（消費電流Ｉｃｃ）がこのように流れ込むことになる。この際、電流Ｉｃｃ及びローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃにより電源端子Ｖｃｃにおいて電圧降下が生じる。降下電圧がＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎのダイオード順方向電圧を越えた場合、通常動作時であるにもかかわらず、電池セルＣｎからＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎを介して電源端子Ｖｃｃ（電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に電流が流れてしまうという問題が発生する場合がある。このように電源端子Ｖｃｃに電流が流れてしまうと、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）の電圧が降下する。その結果、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）における電圧降下が、セル電圧測定回路１２２における電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）の電池電圧の測定誤差となる問題が生じる。

当該問題に対して、本発明者は、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃによる電圧降下を防止するために、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介さずに、セル入力信号線Ｌｎと電源端子Ｖｃｃとを接続させることを検討した。このように接続させることにより、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃによる電圧降下を抑制することができる。しかしながら、本発明者は、この場合、新たに、以下のような問題が発生する懸念があることを見いだした。

電池セル群１１２が電圧を供給する接続先（例えば、モータ等）の駆動（例えば、起動電力等）によりノイズが生じて、電池セル群１１２全体の電圧が変動した場合、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）よりも、電源端子Ｖｃｃの電位がローパスフィルターＬＰＦを介さない事によりノイズの影響が生じてセル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）の電位よりも低くなる可能性がある。低くなった場合、電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）からＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）を介して電源端子Ｖｃｃ（電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に電流が流れてしまう。

このように、上述の技術では、通常動作時に、電池セルＣからＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤを介して電源端子Ｖｃｃ（電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に電流が流れてしまうという問題が生じる場合がある。

本発明は、上述した問題を解決するために提案されたものであり、通常動作時に静電気保護回路を介して電池セルから放電回路に電流が流れるのを抑制することができる、半導体装置及び電池監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、直列に接続された複数の電池セル各々の高電位側に各々接続され、前記複数の電池セル各々からの入力信号が各々に入力される複数の入力端子と、前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される第１の端子と、前記第１の端子に電気的に接続され前記第１の端子を介して供給された電源電圧を内部処理回路の駆動用の電圧に変換するレギュレータを含み、前記複数の入力端子の各々に電気的に接続される第１の回路と、一端が前記複数の入力端子の各々と前記第１の回路とに電気的に接続され、前記第１の端子とは非接続な保護素子と、前記保護素子の他端と電気的に接続される第２の端子と、前記第２の端子と電気的に接続され、前記保護素子からの放電電流を放電する第２の回路と、前記第１の回路と前記第２の回路とに電気的に接続される第３の端子と、を備える。

また、本発明の電池監視システムは、直列に接続された複数の電池セルと、前記複数の電池セル各々の高電位側に各々接続され、前記複数の電池セル各々からの入力信号が各々に入力される複数の入力端子、及び前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される第１の端子に電気的に接続される、前記第１の端子を介して供給された電源電圧を内部処理回路の駆動用の電圧に変換するレギュレータを含み、前記複数の入力端子の各々に電気的に接続される第１の回路と、一端が前記複数の入力端子の各々と前記第１の回路とに電気的に接続され、前記第１の端子とは非接続な保護素子と、前記保護素子の他端と接続される第２の端子、及び前記第１の回路と電気的に接続される第３の端子と電気的に接続され前記保護素子からの放電電流を放電する第２の回路と、を備える。

本発明によれば、通常動作時に静電気保護回路を介して電池セルから放電回路に電流が流れるのを抑制することができる、という効果を奏する。

本実施の形態の電池監視システムの概略構成の一例を示す回路図である。本実施の形態の電池監視システムにおける電池セル群と半導体装置との接続構成の一例を示す回路図である。本実施の形態の電池監視システムにおける電池セル群と半導体装置との接続構成のその他の一例を示す回路図である。本実施の形態の電池監視システムの概略構成のその他の一例を示す回路図である。比較例の電池監視システムの概略構成の一例を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本実施の形態の電池監視システム全体の概略について説明する。

まず、本実施の形態の電池監視システムの構成について説明する。本実施の形態の電池監視システムの概略構成の一例を図１に示す。図１に示した本実施の形態の電池監視システム１０は、複数の電池セルを含む電池セル群１２と、電池セル群１２の各電池セルの電圧を測定する半導体装置２０と、を備えて構成されている。

電池セル群１２と半導体装置２０とは、外乱ノイズを除去するＬＰＦ群１４を介して接続されている。本実施の形態では、各ＬＰＦを電源Ｖｓｓにノイズをバイパスするように構成している（ＬＰＦの容量Ｃｖが電源Ｖｓｓに接続されている）ため、電源線Ｖｓｓには、ＬＰＦを接続させていない。このように本実施の形態の電池監視システム１０では、電源線Ｖｓｓには、ＬＰＦが接続されていないが、電源ＶｓｓもＬＰＦを介して半導体装置２０と接続するように構成してもよい。なお、本実施の形態の電池監視システム１０のように、ＬＰＦを接続しない（介さない）ことにより、電池監視システム１０の回路規模が大きくなることを抑制できるため好ましい。

半導体装置２０は、セル電圧測定回路２２及び電源間ＥＳＤ保護回路２４を備えている。セル電圧測定回路２２は、レギュレータ２６及び内部処理回路２８を含んでいる。内部処理回路２８は、電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ、図２参照）の電圧を測定するための処理回路等であり、複数の回路により構成されていてもよい。

レギュレータ２６は、電池セル群１２から電源端子Ｖｃｃを介して供給された電源電圧Ｖｃｃを、内部処理回路２８の駆動用の電圧に変換する機能を有するものである。本実施の形態のレギュレータ２６は、電流駆動型の回路を用いている。なお、レギュレータ２６で変換された電圧は、半導体装置２０内の他の内部回路に駆動用電圧として供給されてもよい。また、レギュレータ２６は、セル電圧測定回路２２の外部に設けてもよい。

なお、本実施の形態のセル電圧測定回路２２（レギュレータ２６）には、少なくとも通常動作時に定常的に電池セルＣｎの高電位側からセル入力信号線Ｌｎにより電源端子Ｖｃｃを介して電源電圧Ｖｃｃが供給され、電流Ｉｃｃが流れ込んでいる。

電源間ＥＳＤ保護回路２４は、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）からの放電電流を放電する放電回路としての機能を有するものである。本実施の形態の電源間ＥＳＤ保護回路２４は、端子Ｖｃｃ＿ｖｎと、電源端子Ｖｓｓとの間に接続されており、レギュレータ２６等の電流駆動型の回路が接続されている電源線Ｖｃｃと異なる電源線Ｖｃｃ＿ｖｎに接続されている。なお、電源間ＥＳＤ保護回路２４が接続される電源線は、当該電源線Ｖｃｃ＿ｖｎに限らず、電流駆動型の回路が接続されていない電源線であればよい。

次に、本実施の形態の電池監視システム１０において、電池セル群１２と半導体装置２０との接続構成について詳細に説明する。本実施の形態の電池監視システム１０における電池セル群１２と半導体装置２０との接続構成の一例を図２に示す。図２では、一例として電池セル群１２が直列に接続された電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）である場合について示している。なお、電池セル群１２の最高電位側が電池セルＣｎであり、最低電位側が電池セルＣ１である。

ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は、高周波成分をカットすることにより、電池セル群１２の各電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）で発生した急峻な電圧変動を抑制する機能を有するものである。ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は各電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）の高電位側のセル入力信号線Ｌ（Ｌ１〜Ｌｎ）に接続されている。なお、本実施の形態では、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は、フィルタ通過時の位相差による電位差でセル電圧誤差を生じさせないために、同特性のフィルタを用いている。

また、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は、各々セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）を介してセル入力信号線Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）により半導体装置２０のセル電圧測定回路２２に接続されている。

セル入力信号線Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）にはそれぞれ、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）が接続されている。ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）は、静電気放電等による高圧ノイズを端子Ｖｃｃ＿ｖｎまたは電源端子Ｖｓｓ（端子Ｖｃｃ＿ｖｎまたは電源端子Ｖｓｓを介して電源間ＥＳＤ保護回路２４）に放電させることにより、セル電圧測定回路２２の破壊を防止する機能を有している。

本実施の形態では、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）は、ゲート電極とソース電極とが結合されたｐチャネル型クランプＭＯＳトランジスタ及びｎチャネル型クランプＭＯＳトランジスタによって構成される。ｐチャネル型クランプＭＯＳトランジスタは、ソースが端子Ｖｃｃ＿ｖｎに接続され、かつドレインがセル入力信号線Ｖｎに接続されている。一方、ｎチャネル型クランプＭＯＳトランジスタは、ソースが電源端子Ｖｓｓに接続され、かつドレインがセル入力信号線Ｖｎに接続されている。なお、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）はこれに限らず、例えば、ダイオード接続のＭＯＳを用いてもよい。

すなわち、本実施の形態の電池監視システム１０では、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）はそれぞれＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）を介して端子Ｖｃｃ＿ｖｎ及び電源端子Ｖｓｓ（端子Ｖｃｃ＿ｖｎ及び電源端子Ｖｓｓを介して電源間ＥＳＤ保護回路２４）に接続されている。

なお、本実施の形態では、静電気放電からセル電圧測定回路２２を保護するためにＥＳＤ保護ダイオードを用いているがこれに限らず、その他の保護回路等を用いてもよい。

セル電圧測定回路２２は、電源線Ｖｓｓ（セル入力信号線Ｌ０）により電源端子Ｖｓｓを介して電池セル群１２の最低電位側の電池セルＣ１の低電位側に接続されている。なお、本実施の形態のセル電圧測定回路２２では、電源端子Ｖｓｓにより供給される電源電圧Ｖｓｓはセル電圧測定回路２２の内部処理回路２８等のグランドとして機能する。

電池セル群１２の最高電位側の電池セルＣｎの高電位側と、半導体装置２０の電源端子ＶｃｃとはローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して接続されている。セル電圧測定回路２２には、電源端子ＶｃｃによりローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して電池セルＣｎの高電位側から電源電圧Ｖｃｃが供給される。

また、電池セル群１２の最高電位側の電池セルＣｎの高電位側と、半導体装置２０の端子Ｖｃｃ＿ｖｎとはローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎを介して接続されている。

電源間ＥＳＤ保護回路２４は、端子Ｖｃｃ＿ｖｎ及び電源端子ＶｓｓにＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）からの放電電流を放電する機能を有するものであり、放電回路であればその構成は限定されない。

本実施の形態の端子Ｖｃｃ＿ｖｎには、セル電圧測定回路２２が接続されておらず、放電電流が発生した場合に電流が流れる。一方、電源端子Ｖｃｃは、セル電圧測定回路２２に接続されているため定常的に（少なくとも電池セル群１２の電圧測定を行う通常動作時）、電流が流れている。

なお、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ及びローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎは、電源端子Ｖｃｃ及び端子Ｖｃｃ＿ｖｎと、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）とにフィルタ通過時の位相差による電位差を生じさせないために、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）と同特性（フィルタ抵抗値及びフィルタ容量値が同一）としている。

次に、本実施の形態の電池監視システム１０の作用を説明する。

本実施の形態の半導体装置２０の電源端子Ｖｃｃには、上述したようにセル電圧測定回路２２（レギュレータ２６）が接続されているため、通常動作時は定常的に電流が流れる。当該電流と、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｎとにより、電圧降下が生じ、降下電圧分、電源端子Ｖｃｃの電圧が低下する。

一方、端子Ｖｃｃ＿ｖｎには、上述したように電流駆動型の回路であるセル電圧測定回路２２（レギュレータ２６）が接続されていないため、定常的に電流が流れない。従って、上述のようなローパスフィルターＬＰＦによる電圧降下が発生しない。そのため、端子Ｖｃｃ＿ｖｎの電圧は、維持される。これにより、端子Ｖｃｃ＿ｖｎの電圧が、セル入力端子Ｖｎよりも小さくなることがなく、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎの順方向電圧を超えることがない。従って、電池セルＣｎの高電位側からＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎを介して端子Ｖｃｃ＿ｖｎ（端子Ｖｃｃ＿ｖｎを介して電源間ＥＳＤ保護回路２４）に電流が流れ込むのを抑制する。

本発明の電池監視システム１０との比較例として、電池監視システム１００（本発明者が、当初検討した電池監視システム。図５参照）の作用を説明する。図５に示した電池監視システム１００では、本実施の形態の電池監視システム１０と異なり、電池セルＣｎの高電位側と半導体装置１２０の電源端子ＶｃｃとがローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して接続されており、電源端子Ｖｃｃとセル電圧測定回路１２２（セル電圧測定回路１２２内のレギュレータ）及び電源間ＥＳＤ保護回路１２４とが接続されている。また、電池監視システム１００では、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）はそれぞれＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤ（ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎ）を介して電源端子Ｖｃｃ及び電源端子Ｖｓｓ（電源端子Ｖｃｃ及び電源端子Ｖｓｓを介して電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に接続されている。

電源端子Ｖｃｃには、セル電圧測定回路１２２が接続されているため、通常動作時は定常的に電流が流れる。当該電流と、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｎとにより、電圧降下が生じ、降下電圧分、電源端子Ｖｃｃの電圧が低下する。降下電圧がＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎの順方向電圧を超えると、電池セルＣｎの高電位側からＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎを介して電源端子Ｖｃｃ（電源端子Ｖｃｃを介して電源間ＥＳＤ保護回路１２４）に電流が流れ込む。

電池監視システム１００では、このように通常動作時に電源端子Ｖｃｃに流れこむ電流を抑制しようとした場合、当該電流により発生する降下電圧がＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎの順方向で電圧を越えないようにローパスフィルターＬＰＦｖｃｃのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃの抵抗値が制限される。一般に、時定数が大きいローパスフィルターＬＰＦの場合、フィルタ抵抗Ｒｖｃｃの抵抗は制限されるため、コンデンサ（フィルタ容量）Ｃｖｃｃの容量値を大きくすることになるが、耐圧や部品サイズの制約等から、コンデンサ（フィルタ容量）Ｃｖｃｃの容量値にも限界がある。そのため、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃの時定数が制約される。フィルタ通過時の位相差による電位差を生じさせないために、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）と、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃとは同特性としているため、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）の時定数は、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃの時定数に制約されてしまう。

一方、上述したように本実施の形態の電池監視システム１０では、定常的に電流が流れ込まないため、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃ＿ｖｎと電流とによる電圧降下が発生しない。そのため、フィルタ抵抗Ｒｖｃｃ＿ｖｎの抵抗値は制限されることなく、大きくすることができる。従って、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎの時定数は制限されない。従って、本実施の形態の電池監視システム１０では、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は時定数の制約をうけない。

以上説明したように、本実施の形態の半導体装置２０を備えた電池監視システム１０では、電池セル群１２の各電池セルＣ（Ｃ１〜Ｃｎ）の高電位側とセル電圧測定回路２２とが、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）及びセル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）を介して接続されている。最高電位側の電池セルＣｎの高電位側は、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎを介して端子Ｖｃｃ＿ｖｎに接続されており、また、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して電源端子Ｖｃｃに接続されている。セル電圧測定回路２２は、電源端子Ｖｃｃに接続されており、端子Ｖｃｃ＿ｖｎには接続されていない。電池セル群１２の最低電位側の電池セルＣ１の低電位側は、電源端子Ｖｓｓに接続されている。電源間ＥＳＤ保護回路２４は、端子Ｖｃｃ＿ｖｎと電源端子Ｖｓｓとの間に接続されている。セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）には、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤが接続されており、ＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤは、静電気放電等による高圧ノイズを端子Ｖｃｃ＿ｖｎまたは電源端子Ｖｓｓ（端子Ｖｃｃ＿ｖｎまたは電源端子Ｖｓｓを介して電源間ＥＳＤ保護回路２４）に放電させる。

このように本実施の形態では、電源間ＥＳＤ保護回路２４が電流駆動型の回路であるセル電圧測定回路２２が接続されている電源線Ｖｃｃとは別の電源線Ｖｃｃ＿ｖｎに接続されている。電源間ＥＳＤ保護回路２４が接続されている電源線Ｖｃｃ＿ｖｎ（端子Ｖｃｃ＿ｖｎ）に電流駆動型のセル電圧測定回路２２が接続されていないため、定常的に電流が流れることがなく、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎのフィルタ抵抗Ｒｖｃｃ＿ｖｎによる電圧降下が生じず、端子Ｖｃｃ＿ｖｎの電圧は降下しない。そのため、端子Ｖｃｃ＿ｖｎの電圧とセル入力端子Ｖｎの電位との差がＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤｎの順方向電圧を超えることがなく、通常動作時にＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤを介して電池セルから端子Ｖｃｃ＿ｖｎ（電源間ＥＳＤ保護回路２４）に電流が流れるのを抑制することができる。

従って、ローパスフィルターＬＰＦ（ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ）は、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ及びローパスフィルターＬＰＦｖｃｃ＿ｖｎの時定数の制約を受けることがない。

なお、本実施の形態では、電源間ＥＳＤ保護回路２４が、電源線Ｖｃｃ＿ｖｎに接続されている構成について説明したが、これに限らず、電流駆動型の回路が接続されていない電源線に接続されているように構成されていれば特に限定されない。また、本実施の形態では、半導体装置２０の電源端子Ｖｃｃにセル電圧測定回路２２のレギュレータ２６が接続されている構成について説明したがこれに限らず、電源端子Ｖｃｃとレギュレータ２６との間にその他の回路（例えば、レギュレータの前段となる処理回路等）が接続されていてもよい。また、レギュレータ２６に限らず、電流駆動型の回路であれば特に限定されない。

また、本実施の形態では、電池セルＣｎの高電位側と、電源端子ＶｃｃとをローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して接続させたがこれに限らず、例えば、図３に示すように、ローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介さずに接続させてもよい。なお、この場合においても、本発明の通常動作時にＥＳＤ保護ダイオードＥＳＤを介して電池セルから端子Ｖｃｃ＿ｖｎ（電源間ＥＳＤ保護回路２４）に電流が流れるのを抑制することができるが、電源端子Ｖｃｃに入力される電圧と、セル入力端子Ｖ（Ｖ１〜Ｖｎ）に入力される電圧との間に位相差が生じるため、本実施の形態のようにローパスフィルターＬＰＦｖｃｃを介して接続させることが好ましい。

また、本実施の形態では、１つの半導体装置２０を備えた電池監視システム１０について詳細に説明したがこれに限らず、複数の電池セル群１２及び各電池セル群に対応する半導体装置２０を備えるように構成してもよい。このような電池監視システム１０の一例の概略構成図を図４に示す。なお、図４では、ｍ個の電池セル群（１２_１〜１２_ｍ）及び各電池セル群に対応するｍ個の半導体装置（２０_１〜２０_ｍ）を備えた場合の電池監視システム１０を示している。

また、本実施の形態で説明した電池監視システム１０、半導体装置２０、及びセル電圧測定回路２２等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。

１０電池監視システム
１２電池セル群
１４ＬＰＦ群
２０半導体装置
２２セル電圧測定回路（第１の回路）
２４電源間ＥＳＤ保護回路（第２の回路：放電回路）
ＥＳＤ１〜ＥＳＤｎＥＳＤ保護ダイオード（保護素子：静電気保護回路）

Claims

直列に接続された複数の電池セル各々の高電位側に各々接続され、前記複数の電池セル各々からの入力信号が各々に入力される複数の入力端子と、
前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される第１の端子と、
前記第１の端子に電気的に接続され前記第１の端子を介して供給された電源電圧を内部処理回路の駆動用の電圧に変換するレギュレータを含み、前記複数の入力端子の各々に電気的に接続される第１の回路と、
一端が前記複数の入力端子の各々と前記第１の回路とに電気的に接続され、前記第１の端子とは非接続な保護素子と、
前記保護素子の他端と電気的に接続される第２の端子と、
前記第２の端子と電気的に接続され、前記保護素子からの放電電流を放電する第２の回路と、
前記第１の回路と前記第２の回路とに電気的に接続される第３の端子と、
を備えた半導体装置。
前記第２の端子は、第１のノイズ除去フィルタを介して、前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される、
請求項１に記載の半導体装置。
前記第１のノイズ除去フィルタは、抵抗及びコンデンサにより成るローパスフィルターである、
請求項２に記載の半導体装置。
前記第１の回路は、第２のノイズ除去フィルタを介して、前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記第２のノイズ除去フィルタは、抵抗及びコンデンサにより成るローパスフィルターである、
請求項４に記載の半導体装置。
前記保護素子は、前記第２の端子に向かう方向を順方向とするダイオードにより形成されている、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
直列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル各々の高電位側に各々接続され、前記複数の電池セル各々からの入力信号が各々に入力される複数の入力端子、及び前記複数の電池セルの最高電位の電池セルの高電位側と電気的に接続される第１の端子に電気的に接続される、前記第１の端子を介して供給された電源電圧を内部処理回路の駆動用の電圧に変換するレギュレータを含み、前記複数の入力端子の各々に電気的に接続される第１の回路と、
一端が前記複数の入力端子の各々と前記第１の回路とに電気的に接続され、前記第１の端子とは非接続な保護素子と、
前記保護素子の他端と接続される第２の端子、及び前記第１の回路と電気的に接続される第３の端子と電気的に接続され前記保護素子からの放電電流を放電する第２の回路と、
を備えた電池監視システム。