JP6884079B2 - 半導体装置、電池システム及び電池制御方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置、電池システム及び電池制御方法に関し、例えば電池監視回路の半導体装置、電池システム及び電池制御方法に関する。

複数のセルで構成される組電池では、セル間の残容量ばらつきに起因する過放電および過充電の発生を防止するために、各セルのばらつきに応じて容量調整を行ない、容量を均一化する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、複数のセルから、セル容量調整目標電圧以上の電圧値を有する１つまたは複数個のセルを選択し、選択したセルにより、電動機器の動作休止中にも稼動する間欠稼動ユニットを間欠稼動することが記載されている。また、特許文献１は、この間欠稼動を繰返すことで、選択したセルの電圧値を下げていくことにより、組電池の電池蓄電エネルギーを無駄に放電することなく、セル間の残容量ばらつきを低減することが記載されている。

国際公開２０１１／１０２２４１号

しかし、特許文献１に記載されたセル容量調整装置では、残容量ばらつきの低減が動作休止中に制限されるため、電動機器の動作状態においてセル間の残容量ばらつきを低減できない期間があった。本発明では組電池の負荷状態に関わらず残容量ばらつきを低減する技術が提供される。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、半導体装置は、複数の電池セルが直列に接続された組電池に対して、前記組電池の前記電池セルのいずれかを選択して接続するマルチプレクサを含む高耐圧回路と、前記電池セルの電圧を個別に測定する測定回路を含む低電圧回路と、を備え、前記マルチプレクサは、前記複数の電池セルのうち、いずれかの電池セルを前記低電圧回路の電源に接続する。

前記一実施の形態によれば、組電池の負荷状態に関わらず残容量ばらつきを低減することができる。

実施の形態の概要に係る半導体装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の制御回路の一例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置のＭＣＵの一例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。 実施の形態２にかかる半導体装置のレギュレータの一例を示す回路図である。 実施の形態２にかかる半導体装置のレギュレータの一例を示す回路図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。 実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。 実施の形態３にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。 実施の形態３にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる半導体装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態３にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。 実施の形態４にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。 実施の形態４にかかる半導体装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（実施形態の概要）
図１は、実施の形態の概要に係る半導体装置の構成を示すブロック図である。図１において、半導体装置１００は、高耐圧回路１２０と、低電圧回路１３０とを備える

高耐圧回路１２０は、複数の電池セルが直列に接続された組電池１０に対して、組電池１０の電池セルのいずれかを選択して接続するマルチプレクサを含む。
低電圧回路１３０は、電池セルの電圧を個別に測定する測定回路を含む。
そして、高耐圧回路１２０のマルチプレクサは、複数の電池セルのうち、測定した電圧が最も低い電池セルを除いた、いずれかの電池セルを低電圧回路１３０の電源に接続する。

このように、実施形態の概要に係る半導体装置によれば、残容量を低電圧回路に供給して、セルの容量を均一化するので、エネルギー効率を高めることができる。

（実施の形態１）
図２は、実施の形態１にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。図２において、半導体装置１００は、セルバランス１１０と、高耐圧回路１２０と、低電圧回路１３０とを備える。半導体装置１００は、アイソレータ２０と接続し、ＭＣＵ３０と通信して、組電池１０の電圧を監視する電池監視回路として機能する。

また、セルバランス１１０は、Ｎ＋１個のスイッチ１１１−０〜１１１−Ｎを備える。ここでＮは、正の整数である。高耐圧回路１２０は、低電圧回路の電源を選択するＶＤＤマルチプレクサ１２１と、電池電圧を測定する電池セルを選択するＶＣマルチプレクサ１２２と、低電圧回路の基準電圧を選択するＶＳＳマルチプレクサ１２３とを備える。低電圧回路１３０は、測定回路１３１と、リファレンス１３２と、低電圧検知回路１３３と、ＯＳＣ１３４と、制御回路１３５とを備える。

組電池１０は、Ｎ＋１個のセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］を直列に接続した組電池である。セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］は、充電可能な電池である。例えば、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］は、リチウムイオン電池のような、残容量が開放電圧と一定の比例関係にある電池である。

組電池１０は、ＨＶＤＤ（高電圧駆動電圧）及びＨＶＳＳ（高電圧基準電圧）を出力する電源として、セルバランス１１０及び高耐圧回路１２０に接続する。

また、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］には、それぞれ、並列にスイッチ１１１−０〜１１１−Ｎが接続されている。スイッチ１１１−０〜１１１−Ｎの開閉動作は、制御回路１３５により制御される。スイッチ１１１−０〜１１１−Ｎは、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の正極と負極の間をスイッチと保護抵抗で短絡することで、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の容量のバランスをとるパッシブセルバランス回路（セルバランス１１０）を構成する。

更に、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の正極は、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の選択側端子に接続されている。同様に、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の両端は、ＶＣマルチプレクサ１２２に接続されている。Ｃ［０］〜Ｃ［Ｎ］の負極はＶＳＳマルチプレクサの選択側端子に接続されている。

アイソレータ２０は、入力信号と出力信号の間を直流的に絶縁する機能を有する信号絶縁器である。アイソレータ２０は、半導体装置１００及びＭＣＵ３０と接続し、半導体装置１００とＭＣＵとの信号のやり取りにおいて、電流信号やノイズの回り込みを防止及び低減する。

ＭＣＵ(micro controller unit)３０は、電子機器の制御用に最適化された集積回路である。実施の形態１において、半導体装置１００の制御の一部は、ＭＣＵ３０で行ってもよい。ＭＣＵ３０が半導体装置１００を制御する例については、後述する。

ＶＤＤマルチプレクサ１２１の共通側端子及びＶＳＳマルチプレクサの共通側端子は、低電圧回路１３０に、電源として接続されている。また、ＶＣマルチプレクサ１２２の２つの共通端子は、それぞれ測定回路１３１の２つの測定端子に接続されている。

ＶＤＤマルチプレクサ１２１は、選択側端子でセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］と接続し、共通側端子で低電圧回路１３０の電源に接続し、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］のいずれかを低電圧回路１３０の電源に選択的に接続する切り替えスイッチである。ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続は、制御回路１３５の指示により切り替えられる。

ＶＣマルチプレクサ１２２は、Ｎ＋１個の選択側端子と２つの共通側端子を有するスイッチである。例えば、ＶＣマルチプレクサ１２２は、２つの共通側端子が隣り合う選択側端子と接続するスイッチであってもよい。ＶＣマルチプレクサ１２２は、選択側端子でセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］と接続し、共通側端子で測定回路１３１に接続する。そして、ＶＣマルチプレクサ１２２は、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］のいずれかのセルの両端子を測定回路１３１に選択的に接続するスイッチである。ＶＣマルチプレクサ１２２の接続は、制御回路１３５の指示により切り替えられる。

ＶＳＳマルチプレクサ１２３は、選択側端子でセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］と接続し、共通側端子で低電圧回路１３０のＧＮＤに接続し、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］のいずれかを低電圧回路１３０のＧＮＤに選択的に接続する切り替えスイッチである。ＶＳＳマルチプレクサ１２３は、制御回路１３５の接続は、制御回路１３５の指示により切り替えられる。

測定回路１３１は、ＶＣマルチプレクサ１２２を介して、セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧測定する回路である。そして、測定回路１３１は、測定結果を制御回路１３５に出力する。
リファレンス１３２は、参照電圧を測定回路１３１及び低電圧検知回路１３３に出力する回路である。

低電圧検知回路１３３は、低電圧回路１３０の電源―ＧＮＤ間電圧と低電圧回路の動作を保証される最低電源電圧レベルを比較し、比較結果を制御回路１３５に出力する。

ＯＳＣ１３４は、所定の周波数のクロック信号を生成し、クロック信号を制御回路１３５に出力する発振回路である。ＯＳＣ１３４は、例えば、ＲＣ発振回路、水晶発振回路またはＰＬＬ（Phase Locked Loop）周波数シンセサイザ回路が好適である。

制御回路１３５は、低電圧回路１３０内の各構成の動作を制御するコントローラである。制御回路１３５の詳細な構成と動作は後述する。

次に、制御回路１３５が電池監視の制御を行う場合の、制御回路１３５の詳細な構成について説明する。図３は、実施の形態１にかかる半導体装置の制御回路の一例を示すブロック図である。図３において、制御回路１３５は、電圧比較回路２０１と、電池セル選択回路２０２と、セルバランス制御回路２０３と、ＲＡＭ２０４と、シーケンサ２０５と、インターフェース２０６と、タイマー２０７とを備える。

電圧比較回路２０１は、ＲＡＭ２０４に記憶された電圧値と、所定の電圧値とを比較し、比較結果を電池セル選択回路２０２に出力する。

電池セル選択回路２０２は、電圧比較回路２０１の比較結果及びシーケンサ２０５の指示に基づいて低電圧回路１３０の電源に接続するセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］を選択し、選択したセルを示す選択制御信号をＶＤＤマルチプレクサ１２１、ＶＳＳマルチプレクサ１２３及びセルバランス制御回路２０３に出力する。この選択制御信号に基づいて、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続先が切り換えられる。

セルバランス制御回路２０３は、電池セル選択回路２０２が選択したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の情報と、シーケンサ２０５の指示に基づいて、セルバランス制御信号をセルバランス１１０に出力する。具体的には、セルバランス制御回路２０３が出力するセルバランス制御信号は、複数のセル間で容量を均一化するように、セルバランス１１０内のスイッチ１１１−０〜１１１−Ｎの開閉を指示する信号である。

ＲＡＭ（Random access memory）２０４は、測定回路１３１が測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値を記憶する記憶回路である。また、ＲＡＭ２０４は、測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値を記憶する記憶領域、及び測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値をソートした結果を記憶する記憶領域を有する。

シーケンサ２０５は、予め定められた制御シーケンスに従って、制御回路１３５内の各構成の動作を指示する。具体的には、シーケンサ２０５は、後述する制御回路１３５の動作を指示する。
インターフェース２０６は、アイソレータ２０を介してＭＣＵと通信を行うために、信号のレベル及びタイミングを調整するインターフェースである。

タイマー２０７は、所定の時間を計測するタイマーである。タイマー２０７はシーケンサ２０５の指示する時間を計測する。そして、タイマー２０７は、指示された時間を経過したことをシーケンサ２０５に報告する。

次に、ＭＣＵ３０が電池監視の制御を行う場合の、ＭＣＵ３０の詳細な構成について説明する。図４は、実施の形態１にかかる半導体装置のＭＣＵの一例を示すブロック図である。図４において、ＭＣＵ３０は、電圧比較回路３０１と、電池セル選択回路３０２と、セルバランス制御回路３０３と、ＲＡＭ３０４−１と、ＲＡＭ３０４−２と、シーケンサ３０５と、インターフェース３０６と、タイマー３０７とを備える。

電圧比較回路３０１は、ＲＡＭ３０４−２に記憶された電圧値同士を比較し、比較結果を電池セル選択回路３０２に出力する。

電池セル選択回路３０２は、電圧比較回路３０１の比較結果及びシーケンサ３０５の指示に基づいて低電圧回路１３０の電源に接続するセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］を選択し、インターフェース３０６を介して、選択したセルを示す選択制御信号を制御回路１３５に出力する。この選択制御信号に基づいて、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続先が切り換えられる。

セルバランス制御回路３０３は、電池セル選択回路３０２が選択したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の情報と、シーケンサ３０５の指示に基づいて、セルバランス制御信号をセルバランス１１０に出力する。具体的には、セルバランス制御回路３０３が出力するセルバランス制御信号は、複数のセル間で容量を均一化するように、セルバランス１１０内のスイッチ１１１−０〜１１１−Ｎの開閉を指示する信号である。

ＲＡＭ３０４−１は、測定回路１３１が測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値を記憶する記憶回路である。また、ＲＡＭ３０４−１は、測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値を記憶する記憶領域を有する。
ＲＡＭ３０４−２は、測定回路１３１が測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値を記憶する記憶回路である。また、ＲＡＭ３０４−２は、測定したセルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電圧値をソートした結果を記憶する記憶領域を有する。

シーケンサ３０５は、予め定められた制御シーケンスに従って、ＭＣＵ３０内の各構成の動作を指示する。具体的には、シーケンサ３０５は、後述する制御回路１３５の動作をＭＣＵ３０の動作として指示する。
インターフェース３０６は、アイソレータ２０を介して制御回路１３５と通信を行うために、信号のレベル及びタイミングを調整するインターフェースである。

タイマー３０７は、所定の時間を計測するタイマーである。タイマー３０７はシーケンサ３０５の指示する時間を計測する。そして、タイマー３０７は、指示された時間を経過したことをシーケンサ３０５に報告する。

次に、半導体装置１００の動作について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１において、制御回路１３５により、低電圧回路用の初期電池セルが設定され、ステップＳ４０２に進む。具体的には、ステップＳ４０１において、セルＣ［０］が低電圧回路１３０の電源として接続するように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサが切り替えられる。

ステップＳ４０２において、制御回路１３５により、ＬＶＤＤ（低電圧回路駆動電圧）が所定の閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＬＶＤＤが閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４０３に進み、ＬＶＤＤが閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ４０２を繰り返す。

ステップＳ４０３において、制御回路１３５により、測定対象とするセル番号ｉが０に設定され、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４において、測定回路１３１により、セル番号ｉのセルの電圧ＶＣ［ｉ］が測定され、ステップＳ４０５、Ｓ４０６及びＳ４０７に進む。ステップＳ４０５、Ｓ４０６及びＳ４０７は平行して処理が行われる。

ステップＳ４０５において、電圧ＶＣ［ｉ］が読み出し用ＲＡＭ（ＲＡＭ１）のアドレスａｄｄｒ１［ｉ］に保存され、ステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０６において、電圧ＶＣ［ｉ］が、ソート用の電圧ＶＣ２［ｉ］としてソート用ＲＡＭ（ＲＡＭ２）のアドレスａｄｄｒ２［ｉ］に保存され、ステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０７において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［ｉ］がセル番号ｉに設定され、ステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０８において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１加算され、ステップＳ４０９に進む。

ステップＳ４０９において、制御回路１３５により、セル番号ｉがセル番号の最大数Ｎ以下であるか否か判断される。セル番号ｉがＮ以下である場合、ステップＳ４０４に戻り、セル番号ｉがＮより大きい場合、ステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４１０において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０に設定され、ソート用のセル番号ｊがＮに設定される。そして、処理がステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４１１において、制御回路１３５により、ソート用の電圧ＶＣ２［ｊ］が電圧ＶＣ２［ｊ−１］より小さいか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｊ］が電圧ＶＣ２［ｊ−１］より小さい場合、ステップＳ４１２に進み、電圧ＶＣ２［ｊ］が電圧ＶＣ２［ｊ−１］以上である場合、ステップＳ４１３に進む。

ステップＳ４１２において、制御回路１３５により、電圧値を並べ替えるために、電圧ＶＣ２［ｊ］と電圧ＶＣ２［ｊ−１］の値が入れ替えられ、そしてｉｎｄｅｘ［ｊ］とｉｎｄｅｘ［ｊ−１］の値が入れ替えられる。これらの処理後、ステップＳ４１３に進む。

ステップＳ４１３において、制御回路１３５により、ソート用のセル番号ｊの値が１減算され、ステップＳ４１４に進む。

ステップＳ４１４において、制御回路１３５により、ソート用のセル番号ｊがセル番号ｉより大きいか判断される。セル番号ｊがセル番号ｉより大きい場合、ステップＳ４１１に戻り、セル番号ｊがセル番号ｉ以下である場合、ステップＳ４１５に進む。

ステップＳ４１５において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１加算され、ステップＳ４１６に進む。

ステップＳ４１６において、制御回路１３５により、セル番号ｉがセル番号の最大数Ｎより小さいか否か判断される。セル番号ｉがＮより小さい場合、ステップＳ４１１に戻り、セル番号ｉがＮ以上である場合、ステップＳ４１７に進む。

ステップＳ４１７において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ４１８に進む。

ステップＳ４１８において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上である場合、ステップＳ４１９に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃより小さい場合、ステップＳ４２３に進む。

ステップＳ４１９において、制御回路１３５により、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］のセルバランスがＯＮになる。そしてステップＳ４２０に進む。

ステップＳ４２０において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１減算され、ステップＳ４２１に進む。

ステップＳ４２１において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０より大きいか否か判断される。セル番号ｉが０より大きい場合、ステップＳ４１８に戻り、セル番号ｉが０以下の場合、ステップＳ４２２に進む。

ステップＳ４２２において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ４２３に進む。

ステップＳ４２３において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ４２４に進む。具体的には、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＬＶＤＤに設定され、［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ４２４において、制御回路１３５により、タイマーの周期が設定され、ステップＳ４２５に進む。

ステップＳ４２５において、制御回路１３５により、タイマーが駆動され、所定の時間が経過した後、ステップＳ４０３に戻る。

例えば、放電終止電圧ＶＣ＿ＭＩＮ＝２．５Ｖ、充電完了電圧ＶＣ＿ＭＡＸ＝４．７Ｖ低電圧回路の電源電圧範囲ＬＶＤＤ−ＬＶＳＳ＝２．５Ｖ〜５．０ＶのようなＶＣ＿ＭＩＮ≧ＬＶＤＤ＿ＭＩＮの場合、電池セル１つで低電圧回路を駆動できる。そのため、極力電池電圧の高いセルを低電圧回路の電源に選択することで実施の形態１を実現できる。

図６のフローチャートでは、最低電圧のセルに対して各電池セルの電圧差があるレベルｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上のとき、従来のセルバランス回路を動作させ、全ての電池セル間の電圧差がｄｅｌｔａ＿ｖｃ未満となるように制御を行っている。

また、セルバランス回路動作中、電池の発熱を極力抑えるため、最低電圧の電池セルが２番目に電圧の低い電池セルともｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上の電圧差を有する場合を除いて、セルバランスを行っている電池セルと低電圧回路の電源に選択される電池セルが重複しないよう制御している。

セルバランス制御は、パッシブ型セルバランス回路の場合、充電時に各電池セルの電圧が最大電圧を超えないよう電圧の高い電池セルの電荷を放電し、セル電圧を電圧の低いセルに合わせる。

ここでｄｅｌｔａ＿ｖｃの値を充電完了電圧のような大きな電圧値に調整することでセルバランス機能を無効に設定できる。もしくは、電池セル間の電圧差比較の直前にセルバランスの有効／無効の判定を入れるによってもセルバランス動作を無効化できる。

次に図５Ａ及び図５Ｂの動作による電池電圧の推移について説明する。図５Ａ及び図５Ｂでは、放電終止電圧ＶＣ＿ＭＩＮが低電圧回路最小電源電圧ＬＶＤＤ＿ＭＩＮ以上である例について説明する。図６は、実施の形態１にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。図６の上段において、充電時の電池電圧の推移を示し、図６の下段において、放電時の充電時の電池電圧の推移を示す。図６では、セル番号が０から７までの８個の電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧を調整する場合の、電池電圧の推移を示す。

最初に充電時の電池電圧の推移について説明する。充電開始時ｔ５０１では、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧はいずれも、放電終止電圧未満となっている。

電池セルＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されているので、電池セルＣ［０］の電圧が放電終止電圧未満の場合、電池セルＣ［０］は、低電圧回路１３０に電源を供給することができない。低電圧回路１３０は、電池セルの電圧を監視する回路を含むので、電池セルＣ［０］の電圧が放電終止電圧以上となるまで、電池セルの電圧を監視する回路は、停止している。時刻ｔ５０２において、電池セルＣ［４］が放電終止電圧以上の電圧に達しているが、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されている電池セルＣ［０］が依然放電終止電圧未満であるため電池セルの電圧を監視する回路は停止している。

時刻ｔ５０３において、電池セルＣ［０］の電圧が放電終止電圧以上となり、低電圧回路１３０に電力が供給され、電池セルの電圧を監視し始める。図６に示すように、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［２］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。時刻ｔ５０３においても同様に、最も電圧が高い電池セルＣ［２］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ５０４において、最も電圧が高い電池セルがＣ［５］になっている。ここで、最も電圧が高い電池セルＣ［５］と、最も電圧が低い電池セルがＣ［７］の電圧差が所定の閾値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるので、セルバランス１１０がＯＮにされ、二番目に電圧の高い電池セルＣ［２］が低電圧回路１３０の電源に選択される。

そして、時刻ｔ５０５〜ｔ５０７の間に電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化される。

次に放電時の電池電圧の推移を示す。図６の下段に示すように、時刻ｔ５１１では、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化されている状態にある。また、時刻ｔ５１１では、電池セルＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されている。

時刻ｔ５１１から所定の時間が経過した時刻ｔ５１２で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［１］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ５１２から所定の時間が経過した時刻ｔ５１３で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［０］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

このように、所定の時刻が経過する毎に、最も電圧が高い電池セルが、低電圧回路１３０の電源に選択される。

図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、実施の形態１にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおいて、ステップＳ４０１〜ステップＳ４１７は、図５Ａ及び図５Ｂと同一の動作であるので、説明を省略する。

ステップＳ４１７において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ６１８に進む。

ステップＳ６１８において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上である場合、ステップＳ６１９に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃより小さい場合、ステップＳ６２６に進む。

ステップＳ６１９において、制御回路１３５により、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］のセルバランスがＯＮになる。そしてステップＳ６２０に進む。

ステップＳ６２０において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１減算され、ステップＳ６２１に進む。

ステップＳ６２１において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０より大きいか否か判断される。セル番号ｉが０より大きい場合、ステップＳ６１８に戻り、セル番号ｉが０以下の場合、ステップＳ６２２に進む。

ステップＳ６２２において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［Ｎ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。電圧ＶＣ２［Ｎ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ６２７に進み、電圧ＶＣ２［Ｎ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ６２３に進む。

ステップＳ６２３において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［Ｎ］＝０且つｉｎｄｅｘ［０］＝１、またはｉｎｄｅｘ［Ｎ］＝Ｎ且つｉｎｄｅｘ［０］＝Ｎ−１の条件を満たすか否か判断される。条件を満たす場合、ステップＳ６２４に進み、条件を満たさない場合、ステップＳ６２５に進む。

ステップＳ６２４において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮ−１に設定され、ステップＳ６２８に進む。

ステップＳ６２５において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ６２８に進む。

ステップＳ６２６において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ６２７に進み、電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ６２８に進む。

ステップＳ６２７において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ６３７に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＬＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ６２８において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しい場合、ステップＳ６２９に進み、ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しくない場合、ステップＳ６３１に進む。

ステップＳ６２９において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しい場合、ステップＳ６２０に進み、ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しくない場合、ステップＳ６３０に進む。

ステップＳ６３０において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ６３７に進む。具体的には、電池セルＣ［Ｎ］の正極がＬＶＤＤに設定され、Ｃ［Ｎ−１］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ６３１において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しい場合、ステップＳ６３２に進み、ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しくない場合、ステップＳ６３４に進む。

ステップＳ６３２において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しい場合、ステップＳ６２０に進み、ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しくない場合、ステップＳ６３４に進む。

ステップＳ６３３において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ６３７に進む。具体的には、電池セルＣ［１］の正極がＬＶＤＤに設定され、Ｃ［０］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ６３４において、制御回路１３５により、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］以上であるか否か判断される。ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］以上である場合、ステップＳ６３５に進み、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］未満である場合、ステップＳ６３６に進む。

ステップＳ６３５において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ６３７に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＬＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ６３６において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ６３７に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］の正極がＬＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＬＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ６３７において、制御回路１３５により、タイマーの周期が設定され、ステップＳ６３８に進む。

ステップＳ６３８において、制御回路１３５により、タイマーが駆動され、所定の時間が経過した後、ステップＳ４０３に戻る。

上述の動作では、例えば、放電終止電圧ＶＣ＿ＭＩＮ＝２．５Ｖ、充電完了電圧ＶＣ＿ＭＡＸ＝４．７Ｖである例では、低電圧回路の電源電圧範囲ＬＶＤＤ−ＬＶＳＳ＝３．０Ｖ〜６．０ＶのようなＶＣ＿ＭＩＮ＜ＬＶＤＤ＿ＭＩＮの場合、電池セル電圧ＶＣ＝２．５Ｖ〜３．０Ｖの範囲においては電池セルを２つ選択し、電池セル電圧ＶＣ＝３．０Ｖ〜４．７Ｖの範囲においては電池セルを１つ選択することになる。

ここで、電池電圧の最も高いセルがＣ［０］かつ最も低いセルがＣ［１］の場合、または電池電圧の最も高いセルがＣ［Ｎ］かつ最も低いセルがＣ［Ｎ−１］の場合で
更に電池セルを２つ使用する必要があるとき、電池電圧が２番目に高いセルと、２番目に高い電池セルに接続される２つの電池セルのうち電圧の高い方のセルを選択する。

また、最も電圧の低いセルとその他の電池セルとの電圧差が設定された電圧差ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上のとき従来のセルバランス回路を用いてセル電圧の調整を行っている。

次に、放電終止電圧ＶＣ＿ＭＩＮが低電圧回路最小動作電圧ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより低い例について説明する。図８は、実施の形態１にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。

図８を用いて、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃの動作による電池電圧の推移について説明する。図８の上段において、充電時の電池電圧の推移を示し、図８の下段において、放電時の充電時の電池電圧の推移を示す。図８では、セル番号が０から７までの８個の電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧を調整する場合の、電池電圧の推移を示す。

最初に充電時の電池電圧の推移について説明する。充電開始時ｔ７０１では、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧はいずれも、放電終止電圧未満となっている。

電池セルＣ［１］及びＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されているので、電池セルＣ［１］及びＣ［０］の電圧ＶＣ［１］＋ＶＣ［０］が低電圧回路の最小動作電圧ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより低い場合、電池セルＣ［１］及びＣ［０］は、低電圧回路１３０に電源を供給することができない。低電圧回路１３０は、電池セルの電圧を監視する回路を含むので、電池セルＣ［１］及びＣ［０］の電圧ＶＣ［１］＋ＶＣ［０］が最小動作電圧以上となるまで、電池セルの電圧を監視する回路は、停止している。

時刻ｔ７０２において、電池セルＣ［１］及びＣ［０］の電圧ＶＣ［１］およびＶＣ［０］は放電終止電圧に達していないが、ＶＣ［１］＋ＶＣ［０］が低電圧回路の動作電圧以上となっている。また、充電時の電力は組電池に接続されている充電回路より供給されるため、低電圧回路１３０に電力が供給され、電池セルの電圧を監視し始める。時刻ｔ７０３において、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［３］の電圧が、所定の閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより低い場合、１つの電池セルで低電圧回路１３０の駆動電圧に達していないことになる。したがって、２つの連続する電池セルＣ［３］及びＣ［２］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ７０４において、最も電圧が高い電池セルがＣ［４］になっている。電池セルＣ［４］の電圧が、所定の閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより高いので、電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

そして、時刻ｔ７０５〜ｔ７０７の間に電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化される。

次に放電時の電池電圧の推移を示す。図８の下段に示すように、時刻ｔ７１１では、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化されている状態にある。また、時刻ｔ７１１では、電池セルＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されている。

時刻ｔ７１１から所定の時間が経過した時刻ｔ７１２で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［１］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ７１２から所定の時間が経過した時刻ｔ７１３で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ７１４において、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［６］の電圧が、所定の閾値ＬＶＤＤ＿ＭＩＮより低くなり、１つの電池セルで低電圧回路１３０の駆動電圧に達していないことになる。したがって、２つの連続する電池セルＣ［５］及びＣ［６］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

このように、所定の時刻が経過する毎に、最も電圧が高い電池セルが、低電圧回路１３０の電源に選択される。また、１つの電池セルで低電圧回路１３０の駆動電圧に達していない場合、連続する複数の電池セルが低電圧回路１３０の電源に選択される。

このように実施の形態１の半導体装置によれば、電池セルの電圧を個別に測定し、複数の電池セルのうち、測定した電圧が最も低い電池セルを除いた、いずれかの電池セルを、前記測定回路を含む低電圧回路の電源に接続することにより、低電圧回路の電力をセル容量の調整の電力で賄うことができるので、セル容量の調整において、エネルギー効率を高めることができる。

なお、図５Ａ及び図５Ｂまたは図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃのフローチャートの説明において、ＭＣＵ３０が、制御回路１３５の動作を行ってもよい。この場合、図３の制御回路１３５に代えて、ＭＣＵ３０が図４の構成を備えることにより実現できる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。図９において、半導体装置８００は、セルバランス１１０と、高耐圧回路１２０と、低電圧回路１３０と、低電圧供給回路８１０を備える。図９において、図２と同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。低電圧供給回路８１０は、レギュレータ８１１と、低電圧検知回路８１２とを備える。

レギュレータ８１１は、入力された電圧を低電圧回路１３０の電源電圧に調整するレギュレータである。また、レギュレータ８１１は、シリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータで構成されることが好適である。

低電圧検知回路８１２は、レギュレータ８１１が正常に低電圧回路１３０の電源電圧を供給可能な電圧であるかを検知し制御回路１３５に出力する。

図１０は、実施の形態２にかかる半導体装置のレギュレータの一例を示す回路図である。図１０では、レギュレータ８１１がシリーズレギュレータで構成されている例について説明する。

図１０において、レギュレータ８１１は、演算増幅器ＯＰ９０１と、電界効果トランジスタＴＲ９０２と、抵抗Ｒ９０３及びＲ９０４とを備える。

演算増幅器ＯＰ９０１の非反転入力端子はリファレンス１３２と接続され、参照電圧ｖｒｅｆが印加される。

演算増幅器ＯＰ９０１の出力端子は、電界効果トランジスタＴＲ９０２のゲートに接続されている。電界効果トランジスタＴＲ９０２のドレインは、電圧ＶＤＤのラインに接続されている。また、電界効果トランジスタＴＲ９０２のソースは、ＬＶＤＤのラインに接続されている。

また、電界効果トランジスタＴＲ９０２のゲートとＬＶＳＳのラインの間に、抵抗Ｒ９０３と抵抗Ｒ９０４が直列に接続されている。そして、抵抗Ｒ９０３と抵抗Ｒ９０４の接続点が、演算増幅器ＯＰ９０１の反転入力端子に接続している。

以上の構成により、レギュレータ８１１がシリーズレギュレータとして構成することができる。

図１１は、実施の形態２にかかる半導体装置のレギュレータの一例を示す回路図である。図１１では、レギュレータ８１１がスイッチングレギュレータの昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータで構成されている例について説明する。図１１において、レギュレータ８１１は、コンデンサＣ１００１及びＣ１０１０と、電界効果トランジスタＴＲ１００２、ＴＲ１００３、ＴＲ１００６及びＴＲ１００７と、ゲート制御回路１００４と、インダクタＬ１００５と、抵抗Ｒ１００８及びＲ１００９と、演算増幅器ＯＰ１０１１と、ＰＷＭ制御回路１０１２と、電流検知回路１０１３とを備える。

ＶＤＤラインからＬＶＤＤラインの間に、電界効果トランジスタＴＲ１００２、インダクタＬ１００５及び電界効果トランジスタＴＲ１００６が直列に接続されている。また、ＶＤＤラインとＬＶＳＳラインの間にコンデンサ１００１及び電界効果トランジスタＴＲ１００３が並列に接続されている。

ＬＶＤＤラインとＬＶＳＳラインの間に電界効果トランジスタＴＲ１００７及びコンデンサ１０１０が並列に接続されている。また、ＬＶＤＤラインとＬＶＳＳラインの間に抵抗Ｒ１００８と抵抗Ｒ１００９が直列に接続されている。そして、抵抗Ｒ１００８と抵抗Ｒ１００９の接続点が、演算増幅器ＯＰ１０１１の反転入力端子に接続している。演算増幅器ＯＰ１０１１の非反転入力端子はリファレンス１３２と接続され、参照電圧ｖｒｅｆが印加される。

ＰＷＭ制御回路１０１２は、演算増幅器ＯＰ１０１１の出力のレベル及び電流検知回路１０１３が検出した電流に基づいて、ＰＷＭ制御のデューティ比を決定する。電流検知回路１０１３は、ＶＤＤラインの電流を検出する。

ゲート制御回路１００４は、ＰＷＭ制御のデューティ比に基づいて、電界効果トランジスタＴＲ１００２、ＴＲ１００３、ＴＲ１００６及びＴＲ１００７のスイッチングのタイイング（すなわちゲート電圧の印加）を決定する。

以上の構成により、レギュレータ８１１が昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成することができる。

図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃにおいて、ステップＳ４０３〜ステップＳ４１７は、図５Ａ及び図５Ｂと同一の動作であるので、説明を省略する。また、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃにおいて、ＶＤＤは、レギュレータ８１１の電源電圧を示す。また、ＶＤＤ＿ＭＩＮは、レギュレータ８１１の最小動作電圧を示す。

まず、ステップＳ１１０１において、制御回路１３５により、シリーズレギュレータに接続する低電圧回路用の初期電池セルが設定され、ステップＳ１１０２に進む。例えば、初期電池セルとして、ＶＤＤ側がＣ［Ｎ］の正極に設定され、ＶＳＳ側がＣ［０］の負極に設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサが切り替えられる。

ステップＳ１１０２において、制御回路１３５により、ＶＤＤが所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４０３に進み、ＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１０２を繰り返す。

ステップＳ４１７において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１１１８に進む。

ステップＳ１１１８において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１１１９に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１１４２に進む。

ステップＳ１１１９において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上である場合、ステップＳ１１２０に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃより小さい場合、ステップＳ１１２７に進む。

ステップＳ１１２０において、制御回路１３５により、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］のセルバランスがＯＮになる。そしてステップＳ１１２１に進む。

ステップＳ１１２１において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１減算され、ステップＳ１１２２に進む。

ステップＳ１１２２において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０より大きいか否か判断される。セル番号ｉが０より大きい場合、ステップＳ１１１８に戻り、セル番号ｉが０以下の場合、ステップＳ１１２３に進む。

ステップＳ１１２３において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［Ｎ］＝０且つｉｎｄｅｘ［０］＝１、またはｉｎｄｅｘ［Ｎ］＝Ｎ且つｉｎｄｅｘ［０］＝Ｎ−１の条件を満たすか否か判断される。条件を満たす場合、ステップＳ１１２４に進み、条件を満たさない場合、ステップＳ１１２５に進む。

ステップＳ１１２４において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮ−１に設定され、ステップＳ１１２７に進む。

ステップＳ１１２５において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１１２７に進む。

ステップＳ１１２７において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ１１２８に進み、電圧ＶＣ２［ｉ］が所定の電圧値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１２９に進む。

ステップＳ１１２８において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１４３に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１２９において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しい場合、ステップＳ１１３０に進み、ｉｎｄｅｘ［ｉ］がＮに等しくない場合、ステップＳ１１３３に進む。

ステップＳ１１３０において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しい場合、ステップＳ１１２１に進み、ｉｎｄｅｘ［０］がＮ−１に等しくない場合、ステップＳ１１３１に進む。

ステップＳ１１３１において、制御回路１３５により、ＶＣ［Ｎ−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＣ［Ｎ−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ１１３２に進み、ＶＣ［Ｎ−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１２１に進む。

ステップＳ１１３２において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１４３に進む。具体的には、電池セルＣ［Ｎ］の正極がＶＤＤに設定され、電池セルＣ［Ｎ−１］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１３３において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しい場合、ステップＳ１１３４に進み、ｉｎｄｅｘ［ｉ］が０に等しくない場合、ステップＳ１１３７に進む。

ステップＳ１１３４において、制御回路１３５により、ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しいか否か判断される。ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しい場合、ステップＳ１１２１に進み、ｉｎｄｅｘ［０］が１に等しくない場合、ステップＳ１１３５に進む。

ステップＳ１１３５において、制御回路１３５により、ＶＣ［１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＣ［１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ１１３６に進み、ＶＣ［１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１２１に進む。

ステップＳ１１３６において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１３７に進む。具体的には、電池セルＣ［１］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［０］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１３７において、制御回路１３５により、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］以上であるか否か判断される。ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］以上である場合、ステップＳ１１３８に進み、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］がＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］未満である場合、ステップＳ１１４０に進む。

ステップＳ１１３８において、制御回路１３５により、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ１１３９に進み、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１２１に進む。

ステップＳ１１３９において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１４３に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］−１］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１４０において、制御回路１３５により、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ１１４１に進み、ＶＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］が所定の閾値ＶＣ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１１２１に進む。

ステップＳ１１４１において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１４３に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］＋１］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１４２において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１１４３に進む。具体的には、電池セルＣ［Ｎ］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［０］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

ステップＳ１１４３において、制御回路１３５により、タイマーの周期が設定され、ステップＳ１１４４に進む。

ステップＳ１１４４において、制御回路１３５により、タイマーが駆動され、所定の時間が経過した後、ステップＳ４０３に戻る。

ここで、選択された電池セルの電圧ＶＣ［ｉ］が放電終止電圧ＶＣ＿ＭＩＮに満たない時、放電時であれば外部制御回路ＭＣＵから回路の停止処理を行い、充電時であれば組電池に接続された充電回路から低電圧回路を駆動する電力を得ることができる。

次に図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃの動作による電池電圧の推移について説明する。図１３は、実施の形態２にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。図１３の上段において、充電時の電池電圧の推移を示し、図１３の下段において、放電時の充電時の電池電圧の推移を示す。図１３では、セル番号が０から７までの８個の電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧を調整する場合の、電池電圧の推移を示す。

最初に充電時の電池電圧の推移について説明する。充電開始時ｔ１２０１では、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧は、放電終止電圧未満となっているが、Ｃ［０］〜Ｃ［７］の電圧の総和は所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上であるため電池監視をオンにする。ここで、セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧は、電池監視回路の電力は、組電池に接続された充電回路より供給される。

充電開始時ｔ１２０２でも、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧はいずれも、放電終止電圧未満となっている。電池セルＣ［Ｎ］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［０］の負極がＶＳＳに設定される。

時刻ｔ１２０３において、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が放電終止電圧以上となっているが、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより低い。したがって、２つの連続する電池セルが、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ１２０４において、最も電圧が高い電池セルがＣ［４］になっている。電池セルＣ［４］の電圧が、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより高いので、電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

そして、時刻ｔ１２０５〜ｔ１２０６の間に電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化される。

次に放電時の電池電圧の推移を示す。図１３の下段に示すように、時刻ｔ１２１１では、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化されている状態にある。また、時刻ｔ１２１１では、電池セルＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されている。

時刻ｔ１２１１から所定の時間が経過した時刻ｔ１２１２で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［１］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。同様に、時刻ｔ１２１２から所定の時間が経過した時刻ｔ１２１３で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ１２１３から所定の時間が経過した時刻ｔ１２１４で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより低い。したがって、２つの連続する電池セルが、低電圧回路１３０の電源に選択される。

このように、所定の時刻が経過する毎に、最も電圧が高い電池セルが、低電圧回路１３０の電源に選択される。また、最も電圧が高い電池セルの電圧が低電圧回路１３０の最小動作電圧に満たない時は、２つの連続する電池セルが低電圧回路１３０の電源に選択される。

低電圧回路のレギュレータとして、シリーズレギュレータを用いる時、入力電圧ＶＤＤと出力電圧ＬＶＤＤの電位差（ＶＤＤ−ＬＶＤＤ）と低電圧回路の消費電流の積のエネルギーが熱損失として消費されるが、電池セルを選択してＶＤＤ−ＬＶＤＤの電位差を小さくすることによってこの熱損失を低減できる。

次に、レギュレータが昇降圧型である場合の例について説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施の形態２にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、ステップＳ４０３〜ステップＳ４１７は、図５Ａ及び図５Ｂと同一の動作であるので、説明を省略する。

まず、ステップＳ１３０１において、制御回路１３５により、昇降圧レギュレータが降圧に設定され、ステップＳ１３０２に進む。

ステップＳ１３０２において、制御回路１３５により、レギュレータに接続する低電圧回路用の初期電池セルが設定され、ステップＳ１３０３に進む。例えば、初期電池セルとして、ＶＤＤ側がＣ［Ｎ］の正極に設定され、ＶＳＳ側がＣ［０］の負極に設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサが切り替えられる。

ステップＳ１３０３において、制御回路１３５により、ＶＤＤが所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４０３に進み、ＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１３０３を繰り返す。

ステップＳ４１８において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１３１９に進む。

ステップＳ１３１９において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１３２０に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１３２９に進む。

ステップＳ１３２０において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上である場合、ステップＳ１３２１に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃより小さい場合、ステップＳ１３２５に進む。

ステップＳ１３２１において、制御回路１３５により、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］のセルバランスがＯＮになる。そしてステップＳ１３２２に進む。

ステップＳ１３２２において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１減算され、ステップＳ１３２３に進む。

ステップＳ１３２３において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０より大きいか否か判断される。セル番号ｉが０より大きい場合、ステップＳ１３１９に戻り、セル番号ｉが０以下の場合、ステップＳ１３２４に進む。

ステップＳ１３２４において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１３２５に進む。

ステップＳ１３２５において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１３２６に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１３２７に進む。

ステップＳ１３２６において、制御回路１３５により、レギュレータ８１１が降圧動作に設定され、ステップＳ１３２８に進む。

ステップＳ１３２７において、制御回路１３５により、レギュレータ８１１が昇圧動作に設定され、ステップＳ１３２８に進む。

ステップＳ１３２８において、制御回路１３５により、低電圧回路１３０の電源に用いられる電池セルが選択され、ステップＳ１３３１に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極がＶＤＤに設定され、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の負極がＶＳＳに設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１の接続とＶＳＳマルチプレクサ１２３の接続が、それぞれ切り換えられる。

また、ステップＳ１３２９において、制御回路１３５により、昇降圧シリーズレギュレータが降圧に設定され、ステップＳ１３３０に進む。

ステップＳ１３３０において、制御回路１３５により、シリーズレギュレータに接続する低電圧回路用の電池セルが設定され、ステップＳ１３３１に進む。例えば、電池セルとして、ＶＤＤ側がＣ［Ｎ］の正極に設定され、ＶＳＳ側がＣ［０］の負極に設定されるように、ＶＤＤマルチプレクサ１２１及びＶＳＳマルチプレクサが切り替えられる。

ステップＳ１３３１において、制御回路１３５により、タイマーの周期が設定され、ステップＳ１３３２に進む。

ステップＳ１３３２において、制御回路１３５により、タイマーが駆動され、所定の時間が経過した後、ステップＳ４０３に戻る。

次に図１４Ａ及び図１４Ｂの動作による電池電圧の推移について説明する。図１５は、実施の形態２にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。図１５の上段において、充電時の電池電圧の推移を示し、図１５の下段において、放電時の充電時の電池電圧の推移を示す。図１５では、セル番号が０から７までの８個の電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧を調整する場合の、電池電圧の推移を示す。

最初に充電時の電池電圧の推移について説明する。充電開始時ｔ１４０１では、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧は、放電終止電圧未満となっているが、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧の総和が所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上であるため電池監視をオンにする。セルＣ［０］〜Ｃ［７］は、充電状態であるため、電池監視回路の電力は、組電池に接続された充電回路より供給される。

充電開始時ｔ１４０２でも、８個のセルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧はいずれも、放電終止電圧未満となっているため、電池セルＣ［Ｎ］の正極がＶＤＤに設定され、Ｃ［０］の負極がＶＳＳに設定される。

時刻ｔ１４０３において、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が放電終止電圧以上となっているが、最も電圧が高い電池セルＣ［３］の電圧が、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより低い。したがって、シリーズレギュレータが昇圧動作する。

時刻ｔ１４０４において、最も電圧が高い電池セルがＣ［４］になっている。電池セルＣ［４］の電圧が、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより高いので、電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。電池セルＣ［４］の電圧は、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいので、シリーズレギュレータが降圧動作する。

そして、時刻ｔ１４０５〜ｔ１４０６の間に電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化される。

次に放電時の電池電圧の推移を示す。図１５の下段に示すように、時刻ｔ１４１１では、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］の電圧が均一化されている状態にある。また、時刻ｔ１４１１では、電池セルＣ［０］が、初期の低電圧回路１３０の電源に選択されている。

時刻ｔ１４１１から所定の時間が経過した時刻ｔ１４１２で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［１］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ１４１２から所定の時間が経過した時刻ｔ１４１３で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［４］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。

時刻ｔ１４１３から所定の時間が経過した時刻ｔ１４１４で、電池セルＣ［０］〜Ｃ［７］のうち、最も電圧が高い電池セルＣ［６］が、低電圧回路１３０の電源に選択される。ここで、電池セルＣ［６］の電圧が、所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより低い。したがって、シリーズレギュレータが昇圧動作する。

このように、実施の形態２の半導体装置によれば、マルチプレクサに選択された電池セルの電圧を低電圧回路の電源電圧に調整するレギュレータを備えることにより、各電池セルの電圧値を均一化できる。

（実施の形態３）
図１６は、実施の形態３にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。図１６において、半導体装置１５００は、セルバランス１１０と、高耐圧回路１２０と、低電圧回路１３０と、低電圧供給回路１５０１を備える。図１６において、図２と同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。

低電圧供給回路１５０１は、チャージポンプ回路１５１０と、スイッチ１５１６と、シリーズレギュレータ１５１７と、低電圧検知回路１５１８とを備える。

チャージポンプ回路１５１０は、スイッチ１５１１と、コンデンサ１５１２と、スイッチ１５１３と、コンデンサ１５１５とを備える。ここでチャージポンプ回路１５１０は１つのコンデンサ１５１２のみ示しているが、このチャージポンプ回路１５１０は、従来用いられている入出力電圧に応じて昇降圧動作が可能なチャージポンプで構成されている。

スイッチ１５１１の共通側端子はコンデンサ１５１２に接続されている。また、スイッチ１５１１の第１の選択側端子はＶＳＳマルチプレクサ１２３に接続されている。そして、スイッチ１５１１の第２の選択側端子はコンデンサ１５１５、低電圧回路１３０のＧＮＤ及びＭＣＵ３０のＧＮＤに接続されている。
コンデンサ１５１２は、選択された電池セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電荷を蓄えるコンデンサである。

スイッチ１５１３の共通側端子はコンデンサ１５１２に接続されている。また、スイッチ１５１３の第１の選択側端子はＶＤＤマルチプレクサ１２１に接続されている。そして、スイッチ１５１３の第２の選択側端子はスイッチ１５１６の選択側端子に接続されている。
コンデンサ１５１５は、コンデンサ１５１２が電池セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］の電荷を蓄える間に、低電圧回路１３０に電力を供給するためのコンデンサである。また、コンデンサ１５１４はチャージポンプ１５１０の出力電圧ＶＣＰを平滑化する為のコンデンサである。

スイッチ１５１６は、電池セルＣ［０］〜Ｃ［Ｎ］を直列に接続したＨＶＤＤラインと、コンデンサ８２１を接続するチャージポンプとを、選択してシリーズレギュレータ１５１７に接続するスイッチである。

シリーズレギュレータ１５１７は、入力された電圧を低電圧回路１３０の電源電圧に調整するレギュレータである。

低電圧検知回路１５１８は、電池セルＣ［０］の負極とＣ［Ｎ］の正極間の電圧が、シリーズレギュレータ１５１７が正常に低電圧回路１３０の電源電圧を供給可能な電圧であるかを検知し制御回路１３５に出力する。

次に、半導体装置８００の動作について説明する。図１７Ａ及び図１７Ｂは、実施の形態３にかかる半導体装置の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１６０１において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０がパワーオフにされ、ステップＳ１６０２に進む。

ステップＳ１６０２において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０に接続する初期電池セルが設定され。ステップＳ１６０３に進む。例えば、初期電池セルとして、ＶＤＤ側がＣ［Ｎ］の正極に設定され、ＶＳＳ側がＣ［０］の負極に設定される。また、スイッチ１５１６では、ＨＶＤＤ側、すなわちＣ［Ｎ］の正極が、コンデンサ１５１５及びシリーズレギュレータ１５１７に接続される。

ステップＳ１６０３において、ＨＶＤＤが所定の閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きいか否か判断される。ＨＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮより大きい場合、ステップＳ４０３に進み、ＨＶＤＤが閾値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以下である場合、ステップＳ１６０３を繰り返す。

ステップＳ４０３において、制御回路１３５により、測定対象とするセル番号ｉが０に設定され、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４からステップＳ４１７までの処理は、図５Ａ及び図５Ｂと同一の処理であるので、同じ番号を付して説明を省略する。

ステップＳ４１７において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１６１９に進む。

ステップＳ１６１９において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１６２０に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＣ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１６２５に進む。

ステップＳ１６２０において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃ以上である場合、ステップＳ１６２１に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］から電圧ＶＣ２［０］を減算した値が、所定の値ｄｅｌｔａ＿ｖｃより小さい場合、ステップＳ１６２７に進む。

ステップＳ１６２１において、制御回路１３５により、電池セル［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］のセルバランスがＯＮになる。そしてステップＳ１６２２に進む。

ステップＳ１６２２において、制御回路１３５により、セル番号ｉが１減算され、ステップＳ１６２３に進む。

ステップＳ１６２３において、制御回路１３５により、セル番号ｉが０より大きいか否か判断される。セル番号ｉが０より大きい場合、ステップＳ１６１９に戻り、セル番号ｉが０以下の場合、ステップＳ１６２４に進む。

ステップＳ１６２４において、制御回路１３５により、セル番号ｉがＮに設定され、ステップＳ１６２７に進む。

ステップＳ１６２５において、制御回路１３５により、スイッチ１５１６では、ＨＶＤＤ側、すなわちＣ［Ｎ］の正極が、コンデンサ１５１５及びシリーズレギュレータ１５１７に接続され、ステップＳ１６２６に進む。

ステップＳ１６２６において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０がパワーオフにされ、ステップＳ１６３５に進む。

ステップＳ１６２７において、制御回路１３５により、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１６２８に進む。また、電圧ＶＣ２［ｉ］が、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１６２９に進む。

ステップＳ１６２８において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０が降圧に設定され、ステップＳ１６３０に進む。

ステップＳ１６２９において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０が昇圧に設定され、ステップＳ１６３０に進む。

ステップＳ１６３０において、制御回路１３５により、チャージポンプの電源に用いられる電池セルが選択されステップＳ１６３１に進む。具体的には、電池セルＣ［ｉｎｄｅｘ［ｉ］］の正極と負極が、スイッチ１５１３の第１の選択端子とスイッチ１５１１の第１の選択端子にそれぞれ接続されるように設定される。

ステップＳ１６３１において、チャージポンプ回路１５１０がパワーオンにされ、ステップＳ１６３２に進む。

ステップＳ１６３２において、制御回路１３５により、チャージポンプ回路１５１０の電圧ＶＣＰが、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上であるか否か判断される。電圧ＶＣＰが、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮ以上である場合、ステップＳ１６３３に進む。また、電圧ＶＣＰが、所定の値ＶＤＤ＿ＭＩＮより小さい場合、ステップＳ１６３４に進む。

ステップＳ１６３３において、スイッチ１５１６がＶＣＰ側に切り換えられ、ステップＳ１６３４に進む。具体的には、チャージポンプ回路１５１０が、コンデンサ１５１５及びシリーズレギュレータ１５１７に接続するようにスイッチ１５１６が切り換えられる。

ステップＳ１６３４において、スイッチ１５１６がＨＶＤＤ側に切り換えられ、ステップＳ１６３５に進む。

ステップＳ１６３５において、制御回路１３５により、タイマーの周期が設定され、ステップＳ１６３６に進む。

ステップＳ１６３６において、制御回路１３５により、タイマーが駆動され、所定の時間が経過した後、ステップＳ４０３に戻る。

以上の動作により、電池セルの容量が調整される。次に各動作のタイミングについて説明する。図１８は、実施の形態３にかかる半導体装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。ここで、図１９に示すように最も電圧の高い電池セルとして低電圧回路１３５の電源としてＣ［Ｎ］が選択され、最も電圧の低い電池セルがＣ［１］である状態を用いる。

まず、期間ｔ１７０１において、電池セルＣ［Ｎ］がチャージポンプとして機能するコンデンサ１５１２に接続され、電池セルＣ［Ｎ］の電荷がチャージポンプ１５１２に蓄えられる。

電荷が蓄えられた後、期間ｔ１７０２において、電池セルＣ［Ｎ］とコンデンサ１５１２の接続が切り離され、コンデンサ１５１２がコンデンサ１５１５と接続される。電池セルＣ［Ｎ］に蓄えられた電荷（の一部）はコンデンサ１５１５に移される。

電荷が移された後、期間ｔ１７０３において、コンデンサ１５１２とコンデンサ１５１５の接続が切り離され、電池セルＣ［１］がコンデンサ１５１２と接続される。そして、コンデンサ１５１２から蓄えられた電荷（の一部）が電池セルＣ［１］に電力が供給される。

そして期間ｔ１７０４において、電池セルＣ［１］とコンデンサ１５１２が切り離され、電池セルＣ［Ｎ］とコンデンサ１５１２が接続される。以降、同様に、コンデンサ１５１２に電荷を供給する電池セルを選択して、コンデンサ１５１２に電荷を蓄えられる。その後、コンデンサ１５１２からコンデンサ１５１５に電荷が移され、電荷を移されたコンデンサ１５１５から低電圧回路１３０に電力が供給されると共に、コンデンサ１５１２から蓄えられた電荷（の一部）から最も電圧の低い電池セルＣ［１］に電力が供給される。

図１９は、実施の形態３にかかる半導体装置が監視する電池電圧の推移の一例を示す略図である。図１９に示すように、（電池セルの中で最も電圧が高い）電池セルＣ［Ｎ］とチャージポンプ１５１２が接続されている状態φ１では、電池セルＣ［Ｎ］の電荷がチャージポンプ１５１２に移され、チャージポンプ１５１２の電圧は、電池セルＣ［Ｎ］の電圧と等しくなる。

次に、チャージポンプ１５１２とコンデンサ１５１５が接続されている状態φ２では、チャージポンプ１５１２に蓄えられた電荷が、コンデンサ１５１５に移される。コンデンサ１５１５の電圧は、チャージポンプ１５１２の電圧と等しくなる。

そして、コンデンサ１５１５から低電圧回路１３０に電力が供給されている状態φ３では、（電池セルの中で最も電圧が低い）電池セルＣ［１］とチャージポンプ１５１２が接続される。チャージポンプ１５１２に残った電荷は、電池セルＣ［１］に移される。

このように、実施の形態３の半導体装置によれば、電池セルの電圧を昇圧して、電池セルから低電圧回路の電源に電力を供給するチャージポンプを備えることにより、電池セルの電圧が低電圧回路の電源電圧より低い場合でも、電池セルから低電圧回路の電源に電力を供給することができる。

また、実施の形態３の半導体装置によれば、チャージポンプの電荷を移すことが可能なコンデンサを備え、コンデンサを介して低電圧回路の電源に電力を供給することにより、電池セルの電荷をチャージポンプに蓄えている間も、低電圧回路の電源に電力を供給することができる。また、実施の形態３の半導体装置によれば、同時に、電圧の高い電池セルから電圧の低い電池セルにも電力を供給できるため、よりエネルギー効率を改善できるアクティブセルバランス回路を実現できる。

（実施の形態４）
図２０は、実施の形態４にかかる半導体装置の一例を示す回路図である。図２０において、半導体装置１９００は、セルバランス１１０と、高耐圧回路１２０と、低電圧回路１３０と、スイッチ１９０１、１９０２、１９０４、１９０５、１９０９及び１９１２〜１９１４と、コンデンサ１９０３、１９０６、１９０８、１９１０及び１９１１と、シリーズレギュレータ１９０７とを備える。図２０において、図２と同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。

マルチプレクサ１２２の共通端子ａからシリーズレギュレータ１９０７の入力端子との間に、スイッチ１９０１及び１９０４が直列に接続されている。また、マルチプレクサ１２２の共通端子ｂからシリーズレギュレータ１９０７の入力端子との間に、スイッチ１９０２及び１９０５が直列に接続されている。

マルチプレクサ１２２の共通端子ａとマルチプレクサ１２２の共通端子ｂの間には、コンデンサ１９０３及び１９０６が並列に接続されている。コンデンサ１９０３は、スイッチ１９０１と１９０４の接続ラインと、スイッチ１９０２と１９０５の接続ラインの間で接続されている。コンデンサ１９０６は、スイッチ１９０４とシリーズレギュレータ１９０７の入力端子の接続ラインと、スイッチ１９０５とシリーズレギュレータ１９０７の共通端子の接続ラインの間で接続されている。図２０に示すように、スイッチ１９０１、１９０２、１９０４、１９０５ｌ及びコンデンサ１９０３の回路は、チャージポンプを構成している。ここで、コンデンサ１９０３は１つのシンボルで描かれているが従来用いられている入出力電圧に応じて昇降圧動作が可能なチャージポンプが構成されている。

コンデンサ１９０８は、シリーズレギュレータ１９０７の出力端子と、ＬＶＳＳラインとの間に接続されている。

また、マルチプレクサ１２２の共通端子ａから測定回路１３１の入力端子との間に、スイッチ１９１３及びコンデンサ１９１０が直列に接続されている。更にマルチプレクサ１２２の共通端子ｂから測定回路１３１の入力端子との間に、スイッチ１９１４及びコンデンサ１９１１が直列に接続されている。

マルチプレクサ１２２の共通端子ａとマルチプレクサ１２２の共通端子ｂの間には、スイッチ１９０９及び１９１２が並列に接続されている。

スイッチ１９０９は、測定回路１３１とコンデンサ１９１０の接続ラインと、測定回路１３１とコンデンサ１９１１の接続ラインの間で接続されている。スイッチ１９１２は、コンデンサ１９１０とスイッチ１９１３の接続ラインと、コンデンサ１９１１とスイッチ１９１４の接続ラインの間で接続されている。

図２１は、実施の形態４にかかる半導体装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。

期間ｔ２００１において、マルチプレクサ１２２は、スイッチングパターンｓ１ａ及びａ１ｂで電池セルとコンデンサ１９０３を接続する。スイッチングパターンｓ１ａ及びａ１ｂは、チャージポンプＣＰとして機能するコンデンサ１９０３に電荷を供給する電池セルを接続するパターンである。そして、φ１に対応するスイッチ１９０１及び１９０２が閉じられる。チャージポンプＣＰとして機能するコンデンサ１９０３の電圧が上昇する。また、コンデンサ１９０６の電圧が降下する。

期間ｔ２００２において、φ１に対応するスイッチ１９０１及び１９０２が開き、φ２に対応するスイッチ１９０４及び１９０５が閉じられる。この結果、コンデンサ１９０３に蓄えられた電荷が、コンデンサ１９０６に移される。そして、コンデンサ１９０３とコンデンサ１９０６の電圧が等しくなる。

期間ｔ２００３において、マルチプレクサ１２２は、スイッチングパターンｓ２ａ及びａ２ｂで電池セルと低電圧回路を接続する。スイッチングパターンｓ２ａ及びａ２ｂは、測定する電池セルを接続するパターンである。そして、φ３に対応するスイッチ１９０９、１９１３及び１９１４が閉じられる。この結果、コンデンサ１９１０及び１９１１に電荷が蓄えられ、測定の準備が整う。

期間ｔ２００４において、φ３に対応するスイッチ１９０９、１９１３及び１９１４が開き、φ４に対応するスイッチ１９１２が閉じられる。電荷が蓄えられたコンデンサ１９１０及び１９１１の電圧が測定回路１３１により測定される。

期間ｔ２００５において、マルチプレクサ１２２は、スイッチングパターンｓ３ａ及びａ３ｂで、電圧の低い電池セルとコンデンサ１９０３を接続する。このときコンデンサの電圧がスイッチングパターンｓ３ａ及びａ３ｂで選択された電池セルの電圧よりも高ければ、コンデンサの電荷によってスイッチングパターンｓ３ａ及びａ３ｂで選択された電池セルが充電される。
以降、同様の動作を繰り返す。

このように、実施の形態４の半導体装置によれば、電池セルの電荷を蓄え、電池セルから低電圧回路の電源に電力を供給するチャージポンプと、電池セルの電荷を蓄えるサンプリングコンデンサと、を備え、サンプリングコンデンサが蓄えた電荷から測定回路で電池セルの電圧を測定することにより、低電圧回路の電源に電力を供給する回路と測定回路のマルチプレクサを共通化することができるので、マルチプレクサの数を減少させることができる。

マルチプレクサは、高耐圧回路の部品であるので、高い電圧で使用できるように、十分に絶縁するように、サイズが大きく、また価格が高い。したがって、マルチプレクサの数を減少させることは、装置のサイズを小さくすることができ、また装置の価格を低減することができる。

また、第１チャージポンプとサンプリングコンデンサは、異なるタイミングで電荷を蓄えるようにしてもよい。

半導体装置１００、８００、１２００及び１９００については、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアまたはソフトウェアで実施できる。また、処理の一部をソフトウェアで実施し、それ以外をハードウェアで実施することとしても良い。ソフトウェアで実施する際には、マイクロプロセッサ等の１つあるいは複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータシステムに機能ブロックの処理に関するプログラムを実行させればよい。これらのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−Ｒ（DVD Recordable）、ＤＶＤ−Ｒ ＤＬ（DVD-R Dual Layer)、ＤＶＤ−ＲＷ（DVD ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＲ＋Ｒ ＤＬ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＢＤ−Ｒ（Blu-ray（登録商標） Disc Recordable）、ＢＤ−ＲＥ（Blu-ray （登録商標）Disc Rewritable）、ＢＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態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の変更が可能であることはいうまでもない。

１０ 組電池
２０ アイソレータ
１００、８００、１２００、１９００ 半導体装置
１１０ セルバランス
１１１ スイッチ
１２０ 高耐圧回路
１２１ ＶＤＤマルチプレクサ
１２２ ＶＣＣマルチプレクサ
１２３ ＶＳＳマルチプレクサ
１３０ 低電圧回路
１３１ 測定回路
１３２ リファレンス
１３３、８１２、１５１８ 低電圧検知回路
１３５ 制御回路
２０１、３０１ 電圧比較回路
２０２、３０２ 電池セル選択回路
２０３、３０３ セルバランス制御回路
２０５、３０５ シーケンサ
２０６、３０６ インターフェース
２０７、３０７ タイマー
８１０、１５０１ 低電圧供給回路
８１１ レギュレータ
１００４ ゲート制御回路
１０１２ ＰＷＭ制御回路
１５１０ チャージポンプ回路
１５１２ チャージポンプ
１５１７、１９０７ シリーズレギュレータ

Claims (12)

1. 複数の電池セルが直列に接続された組電池に対して、前記組電池の前記電池セルのいずれかを選択して接続するマルチプレクサを含む高耐圧回路と、
   前記電池セルの電圧を個別に測定する測定回路を含む低電圧回路と、を備え、
   前記マルチプレクサは、前記複数の電池セルのうち、いずれかの電池セルを前記低電圧回路の電源に接続し、
   前記マルチプレクサは、いずれかの電池セルを前記低電圧回路のプラス電源に接続する第１マルチプレクサと、いずれかの電池セルを前記低電圧回路のマイナス電源に接続する第２マルチプレクサとを備え、
   前記第１マルチプレクサと前記第２マルチプレクサは、独立して相異なる前記電池セルに接続可能である半導体装置。
2. 前記マルチプレクサは、前記複数の電池セルのうち、測定した電圧が最も低い電池セルを除いた、いずれかの電池セルを前記低電圧回路の電源に接続する請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記マルチプレクサは、前記電池セルのいずれかを選択して前記測定回路に接続する第３マルチプレクサを備える請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記電池セルの電荷を蓄え、前記電池セルから前記低電圧回路の電源に電力を供給するチャージポンプを備える請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記チャージポンプの電荷を移すことが可能なコンデンサを備え、
   前記コンデンサを介して前記低電圧回路の電源に電力を供給する請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記マルチプレクサに選択された電池セルの電圧を前記低電圧回路の電源電圧に調整するレギュレータを備える請求項１に記載の半導体装置。
7. 前記電池セルの電荷を蓄え、前記電池セルから前記低電圧回路の電源に電力を供給するチャージポンプと、
   前記電池セルの電荷を蓄えるサンプリングコンデンサと、を備え、前記サンプリングコンデンサが蓄えた電荷から前記測定回路で前記電池セルの電圧を測定する請求項１に記載の半導体装置。
8. 前記チャージポンプと前記サンプリングコンデンサは、異なるタイミングで電荷を蓄える請求項７に記載の半導体装置。
9. 複数の電池セルが直列に接続された組電池と、
   前記組電池の前記電池セルのいずれかを選択して接続するマルチプレクサを含む高耐圧回路と、
   前記マルチプレクサを介して、前記電池セルの電圧を個別に測定する測定回路を含む低電圧回路と、を備え、
   前記マルチプレクサは、前記複数の電池セルのうち、いずれかの電池セルを前記低電圧回路の電源に接続し、
   前記マルチプレクサは、いずれかの電池セルを前記低電圧回路のプラス電源に接続する第１マルチプレクサと、いずれかの電池セルを前記低電圧回路のマイナス電源に接続する第２マルチプレクサとを備え、
   前記第１マルチプレクサと前記第２マルチプレクサは、独立して相異なる前記電池セルに接続可能である電池システム。
10. 前記マルチプレクサは、前記複数の電池セルのうち、測定した電圧が最も低い電池セルを除いた、いずれかの電池セルを前記低電圧回路の電源に接続する請求項９に記載の電池システム。
11. 複数の電池セルが直列に接続された組電池に対して、測定回路により前記電池セルの電圧を個別に測定し、
    第１のマルチプレクサにより、前記複数の電池セルのうち、いずれかの電池セルを、前記測定回路を含む低電圧回路のプラス電源に接続し、
    第２のマルチプレクサにより前記複数の電池セルのうち、いずれかの電池セルを前記低電圧回路のマイナス電源に接続する
    電池制御方法。
12. 前記複数の電池セルのうち、測定した電圧が最も低い電池セルを除いた、いずれかの電池セルを、前記測定回路を含む低電圧回路の電源に接続する、請求項１１に記載の電池制御方法。

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