JP7087141B2 - 通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信方法に関する。

通信可能に接続された複数の電池監視用の半導体装置を用いて、組電池を構成する複数の電池セルの各々の状態を監視する電池監視システムが知られている。

例えば、特許文献１には、電池セル群の電池電圧を監視する監視手段と、電池セル群の電池電圧から駆動電圧を生成する電圧生成手段と、駆動電圧によって動作する通信手段と、省電力モード設定信号に応じて、電圧生成手段の駆動を制御する制御手段と、を各々が備えた複数の電池監視装置を備えた電池監視システムが記載されている。この電池監視システムにおいて、省電力モード設定信号が出力された場合、これを受信した一方の電池監視装置において、制御手段が電圧生成手段を起動させて駆動状態とし、駆動電圧に応じた供給電圧を他方の電池監視装置に供給する。供給電圧が供給された他方の電池監視装置において、制御手段が、電圧生成手段を起動させて駆動状態とする。

特開２０１４－１３４４５４号公報

複数の電池監視用の半導体装置（以下、電池監視ＩＣと称する）を、通信可能に多段接続して構成される電池監視システムにおいて、電池監視ＩＣの各々を停止状態（パワーダウン状態）から稼働状態に起動させる場合、複数の電池監視ＩＣを制御するコントローラから初段の電池監視ＩＣに起動信号を送信する。

電池監視ＩＣの各々は、起動信号を検出する起動検出回路を備えており、初段の電池監視ＩＣは、自身の起動検出回路においてコントローラから供給される起動信号を検出すると稼働状態に移行し、次段の電池監視ＩＣに起動信号を送信する。次段の電池監視ＩＣは、自身の起動検出回路において初段の電池監視ＩＣから供給される起動信号を検出すると稼働状態に移行する。初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの起動信号の供給は、これらの電池監視ＩＣ間で通信を行うための通信線を介して行われる。この通信線にはノイズが混入する場合があり、通信線に混入したノイズによって、次段の電池監視ＩＣの起動検出回路において起動信号を誤検出する場合があった。

また、電池監視ＩＣの各々は、通信線に接続された通信回路を備え、電池監視ＩＣ間で、種々のデータの送受信を行う。電池監視ＩＣ間での通信は、通信線に混入する同相ノイズの影響を排除するために差動信号を用いて行われる場合がある。例えば、初段の電池監視ＩＣの通信回路と通信を行う次段の電池監視ＩＣの通信回路に、ノイズを含んでいない電源電圧が与えられている場合において、通信線を介して初段の電池監視ＩＣから供給される通信信号にノイズが混入している場合について考える。通信信号に混入したノイズの振幅が、次段の電池監視ＩＣの通信回路に与えられる電源電圧の電圧幅を超えると、次段の電池監視ＩＣによって受信される受信信号が電源電圧の電圧レベルでクランプされ、初段の電池監視ＩＣから供給される通信信号を、次段の電池監視ＩＣにおいて適正に受信できなくなるおそれがある。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、通信線を介して行われる半導体装置間の通信において、通信線に混入するノイズに起因する弊害の発生を抑制することを目的とする。

本発明に係る半導体装置は、差動伝送線路を構成する一対の第１の通信線を介して供給される起動信号を検出した場合に検出信号を出力する起動検出回路と、前記起動検出回路から前記検出信号が出力された場合にそれぞれ起動される第１の電源回路及び第２の電源回路と、前記第１の通信線に接続され、前記第１の電源回路から電源電圧の供給を受ける第１の通信回路と、前記第２の電源回路から電源電圧の供給を受けて起動した場合に前記起動信号を、差動伝送線路を構成する一対の第２の通信線に送出する第２の通信回路と、を含む。前記起動検出回路は、前記第１の通信線に接続される第１の入力端子及び第２の入力端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に設けられ、前記第１の入力端子の電位が前記第２の入力端子の電位よりも高い場合に電流を発生させる整流部と、前記電流が発生した場合に電圧を発生させる電圧発生部と、前記電圧の発生に応じて前記検出信号を出力する出力部と、を含む。

本発明に係る電池監視システムは、直列接続された複数の電池セルの各々の状態を監視する、第１の半導体装置及び第２の半導体装置を含む電池監視システムである。前記第１の半導体装置及び前記第２の半導体装置は、それぞれ、差動伝送線路を構成する一対の第１の通信線を介して供給される起動信号を検出した場合に検出信号を出力する起動検出回路と、前記起動検出回路から前記検出信号が出力された場合にそれぞれ起動される第１の電源回路及び第２の電源回路と、前記第１の通信線に接続され、前記第１の電源回路から電源電圧の供給を受ける第１の通信回路と、前記第２の電源回路から電源電圧の供給を受けて起動した場合に前記起動信号を、差動伝送線路を構成する一対の第２の通信線に送出する第２の通信回路と、前記検出信号が出力された場合に起動される電源回路から電源電圧の供給を受け、前記複数の電池セルのうちの対応する電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路と、を含む。前記第１の半導体装置の前記第２の通信回路と、前記第２の半導体装置の前記第１の通信回路とが通信線を介して接続されている。前記起動検出回路は、前記第１の通信線に接続される第１の入力端子及び第２の入力端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に設けられ、前記第１の入力端子の電位が前記第２の入力端子の電位よりも高い場合に電流を発生させる整流部と、前記電流が発生した場合に電圧を発生させる電圧発生部と、前記電圧の発生に応じて前記検出信号を出力する出力部と、を含む。

本発明に係る起動信号の検出方法は、差動伝送線路を構成する一対の通信線を介して供給される起動信号を検出した場合に、検出信号を出力する起動検出回路における前記起動信号の検出方法であって、前記通信線に接続される第１の入力端子及び第２の入力端子のうち、前記第１の入力端子の電位が前記第２の入力端子の電位よりも高い場合に電流を発生させ、前記第１の入力端子の電位が前記第２の入力端子の電位以下の場合に前記電流を発生させず、前記電流の発生に伴って発生する電圧に基づいて前記検出信号を出力することを含む。

本発明に係る他の半導体装置は、電池セルから電圧の供給を受け、第１の電源電圧を出力する第１の電源回路と、前記第１の電源電圧の供給を受け、差動信号によって外部と通信を行う第１の通信回路と、前記電池セルから電圧の供給を受け、前記第１の電源電圧の電圧レベルとは異なる電圧レベルの第２の電源電圧を出力する第２の電源回路と、前記第２の電源電圧の供給を受け、差動信号によって外部と通信を行う第２の通信回路と、を含む。

本発明に係る他の通信システムは、直列接続された複数の電池セルの各々の状態を監視する、第１の半導体装置及び第２の半導体装置を含む電池監視システムである。前記第１の半導体装置及び前記第２の半導体装置は、それぞれ、電池セルから電圧の供給を受け、第１の電源電圧を出力する第１の電源回路と、前記第１の電源電圧の供給を受け、差動信号によって外部と通信を行う第１の通信回路と、前記電池セルから電圧の供給を受け、前記第１の電源電圧の電圧レベルとは異なる電圧レベルの第２の電源電圧を出力する第２の電源回路と、前記第２の電源電圧の供給を受け、差動信号によって外部と通信を行う第２の通信回路と、前記複数の電池セルのうち、対応する電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路と、を含む。前記第１の半導体装置の前記第２の通信回路と、前記第２の半導体装置の前記第１の通信回路とが差動伝送線路を構成する一対の通信線を介して接続されている。

本発明に通信方法は、直列接続された複数の電池セルのうち、高電位側の電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路を含む第１の半導体装置に設けられた通信回路と、前記複数の電池セルのうち、低電位側の電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路を含む第２の半導体装置に設けられた通信回路との間の通信方法であって、前記高電位側の電池セルから電圧の供給を受ける電源回路から出力される第１の電圧を、前記第１の半導体装置に設けられた通信回路の電源電圧として供給し、前記低電位側の電池セルから電圧の供給を受ける電源回路から出力される第２の電圧を、前記第２の半導体装置に設けられた通信回路の電源電圧として供給し、前記複数の電池セルの接続ラインに発生したノイズを、前記第１の半導体装置に設けられた通信回路と前記第２の半導体装置に設けられた通信回路との間で送受信される差動信号、前記第１の電圧及び前記第２の電圧のそれぞれに重畳させることを含む。

本発明によれば、通信線を介して行われる半導体装置間の通信において、通信線に混入するノイズに起因する弊害の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電池監視システムの構成を示す回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る起動検出回路の構成の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る電池監視システムの起動時の動作を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生していない場合における、本発明の実施形態に係る電池監視システムの起動時の各部の電圧を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生している場合における、本発明の実施形態に係る電池監視システムの起動時の各部の電圧を示すタイミングチャートである。 比較例に係る起動検出回路の構成を示す回路図である。 比較例に係る起動検出回路を用いた電池監視システムの起動時の各部の電圧を示すタイミングチャートである。 比較例に係る起動検出回路を用いた電池監視システムの起動時の各部の電圧を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生していない場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生していない場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。 電池セルの接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。 比較例に係る電池監視ＩＣを備えた電池監視システムの構成を示す回路ブロック図である。 比較例に係る電池監視システムにおいて、電池セルの接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。 比較例に係る電池監視システムにおいて、電池セルの接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣから次段の電池監視ＩＣへの信号伝送時における、電池監視ＩＣの各部の電圧を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る電池監視システム１の構成を示す回路ブロック図である。電池監視システム１は、直列接続された複数の電池セル５０を含む組電池の各電池セル５０の状態を監視するシステムである

電池監視システム１は、縦列接続された電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２と、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２を制御するＭＣＵ（Micro Controller Unit）２２と、ＭＣＵ２２と電池監視ＩＣ１０＿１とを通信可能に接続するとともにこれらを電気的に絶縁するトランス等を含む絶縁回路２４と、複数の電池セル５０を含んで構成される組電池と、を有する。なお、本実施形態では、一例として、電池監視ＩＣを２段構成とした電池監視システムを例示しているが、電池監視ＩＣの段数は、監視対象となる電池セルの数に応じて適宜変更することが可能である。

複数の電池セル５０は、各々が互いに異なる複数の電池セルを含むように群分けされ、電池セル群５１Ａ、５１Ｂを形成している。電池監視ＩＣ１０＿１は、高電位側の電池セル群５１Ａに対応して設けられ、電池セル群５１Ａに含まれる電池セル５０の各々の状態を監視する。電池監視ＩＣ１０＿２は、電池セル群５１Ｂに対応して設けられ、電池セル群５１Ｂに含まれる電池セル５０の各々の状態を監視する。なお、電池監視ＩＣ１０＿１、１０＿２がそれぞれ監視する電池セル５０の数は、適宜変更することが可能である。

電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２は、それぞれ、半導体基板に形成された集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）を含む半導体装置である。電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２は、互いに同じ構成を有しており、それぞれ、昇圧回路１１、降圧回路１２、セル電圧測定回路１３、起動検出回路１４、レギュレータ１５、制御回路１６、第１の通信回路１７、第２の通信回路１８及びスイッチ回路１９を含んで構成されている。

セル電圧測定回路１３は、対応する電池セル群を構成する各電池セル５０の各電極に接続され、各電池セル５０のセル電圧を測定する。

電池セル群５１Ａ及び５１Ｂにおける、最も高電位側の電池セルの正極の電圧は、それぞれ、ローパスフィルタ２０によってノイズ成分が除去される。昇圧回路１１は、ローパスフィルタ２０から出力されるノイズ成分が除去された電圧ＶＣＣを昇圧した電圧ＶＵＰ（＞ＶＣＣ）を出力する。昇圧回路１１から出力される電圧ＶＵＰは、セル電圧測定回路１３に供給される。

降圧回路１２は、対応する電池セル群における、最も高電位側の電池セル５０の正極に直接接続されており、当該電池セルの正極の電圧ＶＣＣ１を降圧した電圧ＶＣＣ２（＜ＶＣＣ１）を出力する。

レギュレータ１５の低電位側の電源入力端子には、対応する電池セル群における、最も低電位側の電池セル５０の負極が接続されており、当該電池セル５０の負極の電圧ＶＳＳが入力される。レギュレータ１５の高電位側の電源入力端子には、ローパスフィルタ２０の出力端子が接続されており、ローパスフィルタ２０の出力電圧ＶＣＣが入力される。レギュレータ１５は、所定の電圧レベルを有する電圧ＶＤＤ（＜ＶＣＣ２）を出力する。

第１の通信回路１７には、対応する電池セル群における、最も高電位側の電池セル５０の正極の電圧ＶＣＣ１及び降圧回路１２から出力される電圧ＶＣＣ２が電源電圧として供給される。電池監視ＩＣ１０＿１の第１の通信回路１７は、一対の通信線Ｌ１及びＬ２を介して絶縁回路２４に接続されている。通信線Ｌ１及びＬ２は、差動伝送線路を構成し、信号レベルが相補関係にある差動信号を伝送する。すなわち、第１の通信回路１７は、通信線Ｌ１及びＬ２を介して、差動信号を用いてＭＣＵ２２との間で通信を行う。

第２の通信回路１８には、対応する電池セル群における、最も低電位側の電池セル５０の負極の電圧ＶＳＳ及びレギュレータ１５から出力される電圧ＶＤＤが電源電圧として供給される。電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８は、一対の通信線Ｌ３及びＬ４を介して電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７に接続されている。通信線Ｌ３及びＬ４は、差動伝送線路を構成し、信号レベルが相補関係にある差動信号を伝送する。すなわち、電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８と、電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７は、通信線Ｌ３及びＬ４を介して、差動信号を用いて相互に通信を行う。通信線Ｌ３の途中及び通信線Ｌ４の途中には、それぞれ、直流成分を遮断するキャパシタＣ１及びＣ２が設けられている。

制御回路１６は、第１の通信回路１７、第２の通信回路１８及びセル電圧測定回路１３を制御する。

電池監視ＩＣ１０＿１の起動検出回路１４は、スイッチ回路１９を介して通信線Ｌ１及びＬ２に接続されている。電池監視ＩＣ１０＿１の起動検出回路１４は、電池監視ＩＣ１０＿１が停止状態（パワーダウン状態）にある場合に、ＭＣＵ２２から通信線Ｌ１及びＬ２を介して供給される起動信号を検出すると検出信号Ｓｄを出力する。電池監視ＩＣ１０＿１の起動検出回路１４から出力される検出信号Ｓｄは、電池監視ＩＣ１０＿１の昇圧回路１１、降圧回路１２、レギュレータ１５に供給される。停止状態にある電池監視ＩＣ１０＿１の昇圧回路１１、降圧回路１２、レギュレータ１５は、検出信号Ｓｄが供給されると起動し、それぞれ電圧ＶＵＰ、ＶＣＣ２、ＶＤＤを出力する。

電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４は、スイッチ回路１９回路を介して通信線Ｌ３及びＬ４に接続されている。電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４は、電池監視ＩＣ１０＿２が停止状態（パワーダウン状態）にある場合に、先に稼働状態となった電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８から通信線Ｌ３及びＬ４を介して供給される起動信号を検出すると、検出信号Ｓｄを出力する。電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４から出力される検出信号Ｓｄは、電池監視ＩＣ１０＿２の昇圧回路１１、降圧回路１２、レギュレータ１５に供給される。停止状態にある電池監視ＩＣ１０＿２の昇圧回路１１、降圧回路１２、レギュレータ１５は、検出信号Ｓｄが供給されると起動し、それぞれ電圧ＶＵＰ、ＶＣＣ２、ＶＤＤを出力する。

図２は、本発明の実施形態に係る起動検出回路１４の構成の一例を示す回路図である。起動検出回路１４は、スイッチ回路１９を介して通信線Ｌ１（またはＬ４）に接続される入力端子Ｔ１及びスイッチ回路１９を介して通信線Ｌ２（またはＬ３）に接続される入力端子Ｔ２を有する。入力端子Ｔ１及びＴ２は、それぞれ、抵抗素子Ｒ１及びＲ２を介して電圧ＶＣＣが供給されるＶＣＣラインに接続されており、電圧ＶＣＣにプルアップされている。

起動検出回路１４は、入力端子Ｔ１とＴ２との間に設けられた抵抗素子Ｒ３及びダイオードＤ１を含んで構成される整流部３１を有する。抵抗素子Ｒ３は、一端が入力端子Ｔ１に接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは入力端子Ｔ２に接続されている。

起動検出回路１４は、整流部３１に電流が発生した場合に電圧を発生させる電圧発生部３２を有する。電圧発生部３２は、ｐチャネル型のトランジスタＭ１、抵抗素子Ｒ４、インバータＡ１及びＡ２を含んで構成されている。トランジスタＭ１は、ゲートが抵抗素子Ｒ３とダイオードＤ１との接続点に接続され、ソースが入力端子Ｔ１に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ４の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ４の他端は、電圧ＶＳＳが供給されるＶＳＳラインに接続されている。インバータＡ１は、入力端がトランジスタＭ１と抵抗素子Ｒ４との接続点に接続され、出力端がインバータＡ２の入力端に接続されている。

起動検出回路１４は、電圧発生部３２における電圧の発生に応じて検出信号Ｓｄを出力する出力部３３として機能するラッチ回路Ｌａを有する。ラッチ回路Ｌａの入力端は、インバータＡ２の出力端に接続されている。

以下に、電池監視システム１の起動時の動作について説明する。図３は、電池監視システム１の起動時の動作を示すタイミングチャートである。

電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２が停止状態（パワーダウン状態）にある場合、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２において、昇圧回路１１、降圧回路１２、レギュレータ１５はオフ状態であり、電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２及びＶＤＤは発生していない。すなわち、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２において、第１の通信回路１７、第２の通信回路１８及び制御回路１６には、電源電圧が供給されていないので、これらの回路は停止状態である。電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２が停止状態にある場合、スイッチ回路１９のスイッチはオン状態とされ、起動検出回路１４が、起動信号を受信できる状態になっている。

ＭＣＵ２２から起動信号が出力されると、絶縁回路２４において、起動信号が差動信号形式の信号に変換される。差動信号形式に変換された起動信号は、通信線Ｌ１及びＬ２を介して初段の電池監視ＩＣ１０＿１に入力され、スイッチ回路１９を介して電池監視ＩＣ１０＿１の起動検出回路１４に入力される。初段の電池監視ＩＣ１０＿１の起動検出回路１４は、起動信号を検出すると、検出信号Ｓｄを出力し、これを電池監視ＩＣ１０＿１の昇圧回路１１、降圧回路１２及びレギュレータ１５に供給する。電池監視ＩＣ１０＿１の昇圧回路１１、降圧回路１２及びレギュレータ１５は検出信号Ｓｄが供給されると起動し、それぞれ、電圧ＶＵＰ、ＶＣＣ１及びＶＣＣ２、ＶＤＤを出力する。これにより、電池監視ＩＣ１０＿１のセル電圧測定回路１３、制御回路１６、第１の通信回路１７及び第２の通信回路１８が電源電圧の供給を受けることになり、これらの回路が起動し、電池監視ＩＣ１０＿１が稼働状態となる。

稼働状態となった初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８は差動信号形式の起動信号を出力し、通信線Ｌ３及びＬ４を介して次段の電池監視ＩＣ１０＿２に供給する。ここで、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から送信される差動信号形式の起動信号をＴＸ、ＴＸＮとし、次段の電池監視ＩＣ１０＿２において受信される差動信号形式の起動信号をＲＸ、ＲＸＮとする。次段の電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４は、起動信号を検出すると検出信号Ｓｄを出力する。これにより、次段の電池監視ＩＣ１０＿２のセル電圧測定回路１３、制御回路１６、第１の通信回路１７及び第２の通信回路１８が起動し、電池監視ＩＣ１０＿２が稼働状態となる。

組電池を構成する複数の電池セル５０が直列接続された接続ラインには、ノイズが発生する場合がある。従って、電池セル群５１Ａ及び電池セル群５１Ｂの接続点の電圧ＶＳＳにもノイズが重畳する。電池監視ＩＣ１０＿１においては、電圧ＶＳＳが供給されるレギュレータ１５から出力される電圧ＶＤＤにもノイズが重畳する。更に、電圧ＶＳＳ及び電圧ＶＤＤが電源電圧として供給される第２の通信回路１８に接続された通信線Ｌ３（ＴＸ、ＲＸ）、Ｌ４（ＴＸＮ、ＲＸＮ）にもノイズが重畳する。なお、通信線Ｌ３（ＴＸ、ＲＸ）、Ｌ４（ＴＸＮ、ＲＸＮ）に重畳するノイズは同相ノイズである。

図４Ａは、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合における、電池監視システム１の起動時における各部の電圧を示すタイミングチャートである。図４Ｂは、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生している場合における、電池監視システム１の起動時における各部の電圧を示すタイミングチャートである。

本発明の実施形態に係る起動検出回路１４によれば、電池セル５０の接続ライン発生するノイズに起因して、通信線Ｌ３、Ｌ４を介して初段の電池監視ＩＣ１０＿１から次段の電池監視ＩＣ１０＿２に供給される起動信号（ＴＸ、ＴＸＮ、ＲＸ、ＲＸＮ）にノイズが重畳した場合でも、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４は、ノイズが発生していない場合（図４Ａ参照）と同様適切なタイミングで検出信号Ｓｄを出力することができる。すなわち、本発明の実施形態にかかる起動検出回路１４によれば、起動信号が伝送される通信線にノイズが発生している場合でも、起動信号の誤検出を防止することができる。

以下に、起動検出回路１４の動作について説明する。起動検出回路１４の入力端子Ｔ１及びＴ２が同電位である場合、ダイオードＤ１はオフ状態を維持するので、抵抗素子Ｒ３及びダイオードＤ１によって構成される整流部３１は、電流を発生させない。従ってトランジスタＭ１はオフ状態を維持するので、インバータＡ１の入力端及びインバータＡ２の出力端はローレベルを維持する。これにより、ラッチ回路Ｌａから出力される検出信号Ｓｄの信号レベルは、起動信号の未検出を示すローレベルを維持する。入力端子Ｔ２の電位が入力端子Ｔ１の電位よりも高くなる場合についても同様である。

一方、起動検出回路１４の入力端子Ｔ１及びＴ２に起動信号が入力され、入力端子Ｔ１の電位が、入力端子Ｔ２の電位よりも高くなり、入力端子Ｔ１とＴ２との電位差が、ダイオードＤ１の順方向電圧ＶＦよりも大きくなると、ダイオードＤ１はオン状態となり、抵抗素子Ｒ３及びダイオードＤ１によって構成される整流部３１は、電流を発生させる。この電流により抵抗素子Ｒ３の両端に電位差が生じ、トランジスタＭ１がオン状態となる。トランジスタＭ１がオン状態となると抵抗素子Ｒ４に電流が流れ、インバータＡ１の入力端にはハイレベルの電圧が入力され、インバータＡ２の出力端には、ハイレベルの電圧が発生する。これにより、ラッチ回路Ｌａから出力される検出信号Ｓｄの信号レベルは、起動信号を検出したこと示すハイレベルに遷移する。ラッチ回路Ｌａは、検出信号Ｓｄの信号レベルをハイレベルに遷移させると、電池監視ＩＣが稼働状態にある間、検出信号Ｓｄの信号レベルをハイレベルに維持する。

このように、本実施形態に係る起動検出回路１４によれば、入力端子Ｔ１の電位が、入力端子Ｔ２の電位よりも高くなる場合に、検出信号Ｓｄの信号レベルが起動信号を検出したことを示すハイレベルに遷移し、入力端子Ｔ１の電位と入力端子Ｔ２の電位が同じ場合、及び入力端子Ｔ２の電位が入力端子Ｔ１の電位よりも高くなる場合には、検出信号Ｓｄの信号レベルはローレベルを維持する。従って、通信線Ｌ３、Ｌ４を介して初段の電池監視ＩＣ１０＿１から次段の電池監視ＩＣ１０＿２に供給される起動信号（ＴＸ、ＴＸＮ、ＲＸ、ＲＸＮ）に同相ノイズが重畳した場合でも、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４は、起動信号を適切に検出することが可能となる。

図５は、比較例に係る起動検出回路１４Ｘの構成を示す回路図である。起動検出回路１４Ｘは、入力端子Ｔ１１、Ｔ１２、ｎチャネル型のトランジスタＭ１１、Ｍ１２、ｐチャネル型のトランジスタＭ１３、Ｍ１４、インバータＡ１１、ラッチ回路Ｌａ、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５を含んで構成されている。

入力端子Ｔ１１及びＴ１２には、それぞれ通信線を介して起動信号が入力される。抵抗素子Ｒ１１は、一端が入力端子Ｔ１１に接続され、他端がＶＳＳラインに接続されている。抵抗素子Ｒ１２は、一端が入力端子Ｔ１２に接続され、他端が電圧ＶＳＳラインに接続されている。すなわち、入力端子Ｔ１１及びＴ１２は、プルダウンされている。

トランジスタＭ１１は、ゲートが入力端子Ｔ１１に接続され、ソースがＶＳＳラインに接続され、ドレインがトランジスタＭ１３のドレイン及びトランジスタＭ１４のゲートに接続されている。トランジスタＭ１２は、ゲートが入力端子Ｔ１２に接続され、ソースがＶＳＳラインに接続され、ドレインがトランジスタＭ１４のドレイン及びトランジスタＭ１３のゲートに接続されている。

トランジスタＭ１３及びＭ１４は、それぞれ、ソースが抵抗素子Ｒ１３及びＲ１４を介してＶＣＣラインに接続されている。インバータＡ１１は、入力端がトランジスタＭ１２のドレインに接続されるとともに抵抗素子Ｒ１５を介してＶＣＣラインに接続され、出力端がラッチ回路Ｌａの入力端に接続されている。

比較例に係る起動検出回路１４Ｘにおいては、入力端子Ｔ１２にハイレベル、入力端子Ｔ１１にローレベルの起動信号が入力されると、インバータＡ１１の入力端がローレベル、出力端がハイレベルとなり、ラッチ回路Ｌａの出力端から出力される検出信号Ｓｄの信号レベルが、起動信号を検出したことを示すハイレベルとなる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施形態に係る起動検出回路１４に代えて、比較例に係る起動検出回路１４Ｘを用いた電池監視システムの起動時における各部の電圧を示すタイミングチャートであり、図６Ａは、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合を示し、図６Ｂは、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生している場合を示している。

図６Ａに示すように、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合には、比較例に係る起動検出回路１４Ｘは、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から受信した起動信号（ＲＸ、ＲＸＮ）に基づいて、適切なタイミングで検出信号Ｓｄの信号レベルをハイレベルに遷移させる。

一方、図６Ｂに示すように、電池監視ＩＣ１０＿２においては、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生している場合においても、起動検出回路１４Ｘの電源電圧として印加される電圧ＶＳＳ及び電圧ＶＣＣにはノイズが重畳されない。電池監視ＩＣ１０＿２において、電圧ＶＳＳは、接地電圧（ＧＮＤ）に固定され、電圧ＶＣＣは、ローパスフィルタ２０の出力信号だからである。一方、電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４Ｘの入力端子Ｔ１１及びＴ１２には、通信線Ｌ３及びＬ４に重畳しているノイズが印加される。このような状況においては、入力端子Ｔ１１及びＴ１２にゲートが接続されたトランジスタＭ１１及びＭ１２が、入力端子Ｔ１１及びＴ１２に印加されたノイズによってオンオフし、トランジスタＭ１１のドレインの寄生容量Ｃｐ１及びトランジスタＭ１２のドレインの寄生容量Ｃｐ２が異なる場合（Ｃｐ１＜Ｃｐ２）には、トランジスタＭ１２のドレインの電圧レベルが、ハイレベルとローレベルとの間で振動し、これによってラッチ回路Ｌａから出力される検出信号Ｓｄのレベルが、ハイレベルに遷移して保持されてしまうおそれがある。すなわち、通信線Ｌ３、Ｌ４にノイズが重畳した場合に、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の起動検出回路１４Ｘは、起動信号を誤検出してしまうおそれがある。

一方、本発明の実施形態に係る起動検出回路１４によれば、上記のように、入力端子Ｔ１及びＴ２に同相ノイズが印加された場合でも、ダイオードＤ１はオフ状態を維持し、ラッチ回路Ｌａの入力端にハイレベルの電圧が印加されることはないので、通信線に重畳する同相ノイズによって検出信号Ｓｄの信号レベルがハイレベルに遷移するが防止される。

次に、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２がそれぞれ、電池セル５０の電圧を測定し、測定結果をＭＣＵ２２に送信する場合の動作について説明する。

はじめに、ＭＣＵ２２が、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２に、電池セル５０の電圧測定を行うべき指令を出力する。この指令は、絶縁回路２４を介して、初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第１の通信回路１７によって受信される。電池監視ＩＣ１０＿１の第１の通信回路１７は、受信した指令を制御回路１６に送信する。制御回路１６は、ＭＣＵ２２からの指令に基づいて、セル電圧測定回路１３に電池セル５０のセル電圧の測定を実行させる。また、制御回路１６は、ＭＣＵ２２からの指令を第２の通信回路１８に送信する。第２の通信回路１８は、ＭＣＵ２２からの指令を通信線Ｌ３及びＬ４を介して次段の電池監視ＩＣ１０＿２に送信する。

初段の電池監視ＩＣ１０＿１から送信されたＭＣＵ２２からの指令は、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７によって受信される。電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７は、受信した指令を制御回路１６に送信する。制御回路１６は、ＭＣＵ２２からの指令に基づいて、セル電圧測定回路１３に電池セル５０のセル電圧の測定を実行させる。

次段の電池監視ＩＣ１０＿２のセル電圧測定回路１３によって測定されたセル電圧の測定結果は、制御回路１６を介して第１の通信回路１７に送信される。次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７は、セル電圧の測定結果を通信線Ｌ３及びＬ４を介して初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８に送信する。

初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８は、次段の電池監視ＩＣ１０＿２から受信したセル電圧の測定結果を制御回路１６に送信する。制御回路１６は、次段の電池監視ＩＣ１０＿２から受信したセル電圧の測定結果を第１の通信回路１７に送信する。その後、制御回路１６は、電池監視ＩＣ１０＿１のセル電圧測定回路１３によって測定されたセル電圧の測定結果を第１の通信回路１７に送信する。第１の通信回路１７は、電池監視ＩＣ１０＿２のセル電圧測定回路１３によって測定されたセル電圧の測定結果、及び電池監視ＩＣ１０＿１のセル電圧測定回路１３によって測定されたセル電圧の測定結果を、通信線Ｌ１、Ｌ２及び絶縁回路２４を介してＭＣＵ２２に順次送信する。

図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合における、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から次段の電池監視ＩＣ１０＿２への信号伝送時における、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２の各部の電圧を示すタイミングチャートである。

初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８には、電池監視ＩＣ１０＿１に対応する電池セル群５１Ａにおける最も低電位側の電池セルの負極の電圧ＶＳＳ及びレギュレータ１５から出力される電圧ＶＤＤが電源電圧として供給される。従って、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から送信される差動信号形式の送信信号ＴＸ、ＴＸＮにおけるハイレベルは、電圧ＶＤＤのレベルＶｄｄと同じレベルとなり、送信信号ＴＸ、ＴＸＮにおけるローレベルは、電圧ＶＳＳのレベルＶｓｓと同じレベルとなる。

次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７には、電池監視ＩＣ１０＿２に対応する電池セル群５１Ｂにおける最も高電位側の電池セルの正極の電圧ＶＣＣ１及び降圧回路１２から出力される電圧ＶＣＣ２が電源電圧として供給される。すなわち、電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７は、電池セル５０の接続ラインに直接接続されており、ローパスフィルタ２０を介さない電圧ＶＣＣ１及び電圧ＶＣＣ１から降圧した電圧ＶＣＣ２が、電源電圧として第１の通信回路１７に供給される。次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７は、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から送信される送信信号ＴＸ、ＴＸＮを、受信信号ＲＸ、ＲＸＮとして受信する。受信信号ＲＸ、ＲＸＮにおけるハイレベルは、電圧ＶＣＣ１のレベルＶｃｃ１と同じレベルとなり、受信信号ＲＸ、ＲＸＮにおけるローレベルは、電圧ＶＣＣ２のレベルＶｃｃ２と同じレベルとなる。送信信号ＴＸ、ＴＸＮ及び受信信号ＲＸ、ＲＸＮは同じ信号となるので、初段の電池監視ＩＣ１０＿１と次段の電池監視ＩＣ１０＿２との間で通信が可能となる。

図８Ａ及び図８Ｂは、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣ１０＿１から次段の電池監視ＩＣ１０＿２への信号伝送時における、電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２の各部の電圧を示すタイミングチャートである。

図８Ａに示すように、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生した場合、電圧ＶＤＤ及び電圧ＶＳＳにもノイズが重畳し、電圧ＶＤＤ及び電圧ＶＳＳが電源電圧として供給される電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８から送信される送信信号ＴＸ、ＴＸＮ及び電池監視ＩＣ１０＿２の通信回路１７が受信する受信信号ＲＸ、ＲＸＮにもノイズが重畳する。なお、通信線Ｌ３及びＬ４に伝送される送信信号ＴＸ、ＴＸＮ及び受信信号ＲＸ、ＲＸＮに重畳するノイズは同相ノイズである。

図８Ｂに示すように、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生した場合、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７の電源電圧として供給される電圧ＶＣＣ１及びＶＣＣ２にもノイズが重畳する。次段の電池監視ＩＣ１０＿２の通信回路１７が受信する受信信号ＲＸ、ＲＸＮに重畳するノイズ及び電圧ＶＣＣ１及びＶＣＣ２に重畳するノイズは、同相ノイズであるので、受信信号ＲＸ、ＲＸＮは、ノイズの振幅が大きくなった場合でも、電圧ＶＣＣ１のレベルＶｃｃ１及び電圧ＶＣＣ２のレベルＶｃｃ２でクランプされることがない。従って、送信信号ＴＸ、ＴＸＮにノイズが重畳した場合でも、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７において、ＴＸとＴＸＮの差分に相当する差動信号を、ＲＸとＲＸＮとの差分に相当する差動信号として、適切に受信することが可能となる。

図９は、比較例に係る電池監視ＩＣ１０＿１Ｘ及び１０＿２Ｘを備えた電池監視システム１Ｘの構成を示す回路ブロック図である。比較例に係る電池監視ＩＣ１０＿１Ｘ及び１０＿２Ｘは、ローパスフィルタ２０から出力される、ノイズ成分が除去された電圧ＶＣＣ及び昇圧回路１１から出力されるノイズ成分を含まない電圧ＶＵＰ（＞ＶＣＣ）が、電源電圧として第１の通信回路１７に供給される点が、本発明の実施形態に係る電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２と異なる。

初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘの第２の通信回路１８には、電池監視ＩＣ１０＿１Ｘに対応する電池セル群５１Ａにおける最も低電位側の電池セルの負極の電圧ＶＳＳ及びレギュレータ１５から出力される電圧ＶＤＤが電源電圧として供給される。従って、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合、初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘから送信される差動信号形式の送信信号ＴＸ、ＴＸＮにおけるハイレベルは、電圧ＶＤＤのレベルＶｄｄと同じレベルとなり、送信信号ＴＸ、ＴＸＮにおけるローレベルは、電圧ＶＳＳのレベルＶｓｓと同じレベルとなる。

次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７には、ローパスフィルタ２０から出力されるノイズ成分が除去された電圧ＶＣＣ及び昇圧回路１１から出力されるノイズ成分を含まない電圧ＶＵＰが電源電圧として供給される。次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７は、初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘから送信される送信信号ＴＸ、ＴＸＮを、受信信号ＲＸ、ＲＸＮとして受信する。電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合には、受信信号ＲＸ、ＲＸＮにおけるハイレベルは、電圧ＶＵＰのレベルＶｕｐと同じレベルとなり、受信信号ＲＸ、ＲＸＮにおけるローレベルは、電圧ＶＣＣのレベルＶｃｃと同じレベルとなる。電池セル５０の接続ラインにノイズが発生していない場合には、送信信号ＴＸ、ＴＸＮ及び受信信号ＲＸ、ＲＸＮは同じ信号となるので、初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘの第２の通信回路１８と次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７との間で通信が可能となる。このように、比較例に係る電池監視ＩＣ１０＿１Ｘ及び１０＿２Ｘにおいては、第１の通信回路１７には、ノイズ成分を含まない電源電圧が供給される一方、第２の通信回路１８には、ノイズ成分を含む電源電圧が供給される。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、比較例に係る電池監視システム１Ｘにおいて、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生している場合における、初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘから次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘへの信号伝送時における、電池監視ＩＣ１０＿１Ｘ及び１０＿２Ｘの各部の電圧を示すタイミングチャートである。

図１０Ａに示すように、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生した場合、電圧ＶＤＤ及び電圧ＶＳＳにもノイズが重畳し、電圧ＶＤＤ及び電圧ＶＳＳが電源電圧として供給される電池監視ＩＣ１０＿１Ｘの第２の通信回路１８から送信される送信信号ＴＸ、ＴＸＮにもノイズが重畳する。

一方、図１０Ｂに示すように、電池セル５０の接続ラインにノイズが発生した場合でも、次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７の電源電圧として供給される電圧ＶＵＰ及び電圧ＶＣＣにはノイズが重畳されない。このような状況において、ノイズの振幅が大きくなった場合には、次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７が受信する受信信号ＲＸ、ＲＸＮは、図１０Ｂに示すように、第１の通信回路１７の電源電圧である電圧ＶＣＣのレベルＶｃｃ及び電圧ＶＵＰのレベルＶｕｐでクランプされる。この場合、受信信号ＲＸとＲＸＮとの差分に相当する差動信号において、図１０Ｂにおいてハッチングで示す不定領域Ｚが発生し、電池監視ＩＣ１０＿１Ｘの第２の通信回路１８から送信された信号を、電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７において適切に受信することができなくなる。

このように、比較例に係る電池監視システム１Ｘにおいては、初段の電池監視ＩＣ１０＿１Ｘの第２の通信回路１８には、ノイズが重畳した電圧ＶＳＳ及び電圧ＶＤＤが電源電圧として供給され、次段の電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７には、ノイズが重畳していない電圧ＶＣＣ及び電圧ＶＵＰが電源電圧として供給される。これにより、ノイズの振幅が大きくなった場合に、電池監視ＩＣ１０＿２Ｘの第１の通信回路１７に供給される電源電圧のレベルＶｃｃ及びＶｕｐのレベルで、受信信号ＲＸ、ＲＸＮがクランプされ、電池監視ＩＣ１０＿１Ｘと電池監視ＩＣ１０＿２Ｘとの間での通信が不能となる場合がある。

一方、本発明の実施形態に係る電池監視システム１によれば、初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８及び次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７には、互いに同じノイズを含む電源電圧が印加されるように構成されているので、ノイズの振幅が大きくなった場合でも、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７において受信される受信信号ＲＸ、ＲＸＮが、当該第１の通信回路１７に供給される電源電圧の電圧レベルでクランプされることはなく、電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８と電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７との間での通信を良好に保つことが可能となる。

なお、上記の説明では、初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８から送信された信号を、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７が受信する場合について説明したが、次段の電池監視ＩＣ１０＿２の第１の通信回路１７から送信された信号を、初段の電池監視ＩＣ１０＿１の第２の通信回路１８が受信する場合においても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、降圧回路１２から出力される電圧ＶＣＣ２を第１の通信回路１７の電源電圧として供給する場合を例示したが、昇圧回路から出力される電圧を第１の通信回路１７の電源電圧として供給してもよい。この場合、昇圧回路から出力される電圧に電池セル５０の接続ラインに発生するノイズと同相のノイズが重畳されるようにローパスフィルタ２０を介さない電圧が昇圧回路に入力される。

なお、電池監視システム１は、本発明における電池監視システムの一例である。電池監視ＩＣ１０＿１及び１０＿２は、本発明における半導体装置の一例である。起動検出回路１４は、本発明における起動検出回路の一例である。降圧回路１２は、本発明における第１の電源回路の一例である。レギュレータ１５は、本発明における第２の電源回路の一例である。第１の通信回路１７は、本発明における第１の通信回路の一例である。第２の通信回路１８は、本発明における第２の通信回路の一例である。

１ 電池監視システム
１０＿１、１０＿２ 電池監視ＩＣ
１１ 昇圧回路
１２ 降圧回路
１３ セル電圧測定回路
１４ 起動検出回路
１５ レギュレータ
１６ 制御回路
１７ 第１の通信回路
１８ 第２の通信回路
１９ スイッチ回路
２０ ローパスフィルタ
３１ 整流部
３２ 電圧発生部
３３ 出力部
５０ 電池セル
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 通信線
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗素子
Ａ１、Ａ２ インバータ
Ｄ１ ダイオード
Ｍ１ トランジスタ
Ｌａ ラッチ回路
Ｔ１、Ｔ２ 入力端子

Claims (1)

1. 直列接続された複数の電池セルのうち、高電位側の電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路を含む第１の半導体装置に設けられた通信回路と、前記複数の電池セルのうち、低電位側の電池セルの電圧を測定するセル電圧測定回路を含む第２の半導体装置に設けられた通信回路との間の通信方法であって、
   前記高電位側の電池セルから電圧の供給を受ける電源回路から出力される第１の電圧を、前記第１の半導体装置に設けられた通信回路の電源電圧として供給し、
   前記低電位側の電池セルから電圧の供給を受ける電源回路から出力される第２の電圧を、前記第２の半導体装置に設けられた通信回路の電源電圧として供給し、
   前記複数の電池セルの接続ラインに発生したノイズを、前記第１の半導体装置に設けられた通信回路と前記第２の半導体装置に設けられた通信回路との間で送受信される差動信号、前記第１の電圧及び前記第２の電圧のそれぞれに重畳させる
   通信方法。
   

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