(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源端子と第２の電源端子との間に接続され、ベースが出力端子と接続される第１及び第２のバイポーラトランジスタと、
前記第２の電源端子と前記第１のバイポーラトランジスタとの間に接続される第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の前記第１のバイポーラトランジスタに接続される側の端部と、前記第２のバイポーラトランジスタと、の間に直列に接続される第２及び第３の抵抗と、
前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との間のノードと、前記第２の電源端子と、の間に接続される第１の温度補正回路と、を備え、
前記第１の温度補正回路は、
前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との間のノードと、前記第２の電源端子と、の間に接続され、ベースが前記第１の抵抗の前記第１のバイポーラトランジスタに接続される側の前記端部と接続される第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタと前記第２の電源端子との間に直列に接続される第４の抵抗と、を備える、
バンドギャップリファレンス回路。
【請求項２】
前記第２のバイポーラトランジスタの電流密度は、前記第１のバイポーラトランジスタの電流密度よりも大きいことを特徴とする、
請求項１に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項３】
前記第４の抵抗は、固定抵抗であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項４】
前記第４の抵抗は、可変抵抗であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項５】
前記第１の抵抗と前記第２の電源端子との間に接続される第５の抵抗を更に備え、
前記第１の温度補正回路は、
前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との間のノードと、前記第２の電源端子と、の間に接続され、ベースが前記第１の抵抗と前記第５の抵抗との間のノードと接続される第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタと前記第２の電源端子との間に直列に接続される第６の抵抗と、を更に備えることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項６】
前記第６の抵抗は、固定抵抗であることを特徴とする、
請求項５に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項７】
前記第６の抵抗は、可変抵抗であることを特徴とする、
請求項５に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項８】
入力が前記第１のバイポーラトランジスタの前記第１の電源端子側端と、前記第２のバイポーラトランジスタの前記第１の電源端子側端と、に接続され、出力が前記出力端子と接続される増幅器を更に備えることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のバンドギャップリファレンス回路。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の前記バンドギャップリファレンス回路と、
前記バンドギャップリファレンス回路と前記出力端子との間に挿入される第２の温度補正回路及び昇圧部を備え、
前記昇圧部は、
前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースと前記出力端子との間に接続される第１の昇圧抵抗と、
前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースと前記第２の電源端子との間に接続される第２の昇圧抵抗と、を備え、
前記第２の温度補正回路は、
前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間に接続され、ベースが前記第１の昇圧抵抗と前記第２の昇圧抵抗との間のノードに接続される第３のバイポーラトランジスタと、
前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間で、前記第３のバイポーラトランジスタと直列に接続される第７の抵抗と、を備える、
電源回路。
【請求項１０】
前記第７の抵抗は、固定抵抗であることを特徴とする、
請求項９に記載の電源回路。
【請求項１１】
前記第７の抵抗は、可変抵抗であることを特徴とする、
請求項９に記載の電源回路。
【請求項１２】
前記昇圧部は、前記第１の昇圧抵抗と前記出力端子との間に接続される第３の昇圧抵抗を更に備え、
前記第２の温度補正回路は、
前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間に接続され、ベースが前記第１の昇圧抵抗と前記第３の昇圧抵抗との間のノードと接続される第４のバイポーラトランジスタと、
前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間で、前記第４のバイポーラトランジスタと直列に接続される第８の抵抗と、を備えることを特徴とする、
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の電源回路。
【請求項１３】
前記第８の抵抗は、固定抵抗であることを特徴とする、
請求項１２に記載の電源回路。
【請求項１４】
前記第８の抵抗は、可変抵抗であることを特徴とする、
請求項１２に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバンドギャップリファレンス回路及び電源回路に関し、特に温度特性の補正を行うバンドギャップリファレンス回路及び電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッドカーや電気自動車の普及が進み、電力から動力を得るために電池を搭載した車両が増えている。このような車両では、高電圧を得るために、多数の電池セルが直列接続されて構成された組電池が一般的に用いられる。組電池の電池セルの電圧は、ガソリン車のガソリンと同様に、車両の使用状況に応じて上下する。そのため、電池セルの状態をモニタリングするために、電圧を監視するシステムが必須である。
【０００３】
監視対象となる電圧は、アナログ信号として電圧監視システムに入力する。電圧監視システムでは、このアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ：以下、ＡＤ変換と表記）が行われる。そのため、電圧監視システム及び電圧監視システム内の装置や回路には、アナログ−デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下ＡＤＣと表記）が搭載される。
【０００４】
ハイブリッドカーや電気自動車などの運行の安全を確保するには、組電池の出力電圧を高精度で監視する必要がある。そのため、ＡＤＣのＡＤ変換の精度を高めることが求められる。ＡＤＣのＡＤ変換精度を高めるためには、ＡＤＣに供給する基準電圧の変動を抑制することが求められる。このため、基準電圧源として、電圧変動の少ないバンドギャップリファレンス回路（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：以下ＢＧＲと表記）が用いられる。
【０００５】
以下で、一般的なＢＧＲ（特許文献１）について説明する。図２４は、一般的なＢＧＲ回路１１００の構成を示す回路図である。ＢＧＲ回路１１００は、一般にブロコウセルと称される形式のＢＧＲ回路である。ＢＧＲ回路１１００は、抵抗ＲＬ１０１及びＲＬ１０２、バイポーラトランジスタＱ１０１及びＱ１０２、抵抗Ｒ１０１及びＲ１０２、増幅器ＡＭＰを有する。
【０００６】
抵抗ＲＬ１０１は、電源電圧ＶＤＤを与える電源端子（以下、電源端子ＶＤＤと表記）とバイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ１０１のエミッタとグランド電圧ＧＮＤを与える電源端子（以下、グランド端子ＧＮＤと表記）との間には、抵抗Ｒ１０１が接続される。バイポーラトランジスタＱ１０１のベースは、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【０００７】
抵抗ＲＬ１０２は、電源端子ＶＤＤとバイポーラトランジスタＱ１０２のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ１０２のエミッタとバイポーラトランジスタＱ１０１のエミッタとの間には、抵抗Ｒ１０２が接続される。バイポーラトランジスタＱ１０２のベースは、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【０００８】
増幅器ＡＭＰの非反転入力はバイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタと接続され、反転入力はバイポーラトランジスタＱ１０２のコレクタと接続される。増幅器ＡＭＰの出力は、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【０００９】
なお、バイポーラトランジスタＱ１０１とバイポーラトランジスタＱ１０２とは、面積が異なる。この例では、バイポーラトランジスタＱ１０１とバイポーラトランジスタＱ１０２との面積比は、１：Ｎである。よって、バイポーラトランジスタＱ１０１とバイポーラトランジスタＱ１０２とは、動作時の電流密度が異なる。つまり、バイポーラトランジスタＱ１０１の電流密度Ｊ１０１とバイポーラトランジスタＱ１０２の電流密度Ｊ１０２とは、以下の式（１）に示す関係を満たす。
【数１】
0005839953.tif 000002
【００１０】
続いて、ＢＧＲ回路１１００の動作について説明する。以下では、バイポーラトランジスタＱ１０１及びＱ１０２のベース−エミッタ間電圧を、それぞれＶＢＥ１及びＶＢＥ２とする。図２４に示すように、バイポーラトランジスタＱ１０１には電流Ｉ１が流れ、バイポーラトランジスタＱ１０２及び抵抗Ｒ１０２には、電流Ｉ２が流れる。抵抗Ｒ１０１には、電流Ｉが流れる。この時、出力端子ＴＯＵＴに現れる出力電圧ＶＢＧＲは、以下の式（２）で表される。
【数２】
0005839953.tif 000003
【００１１】
バイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１は、以下の式（３）で表される。
【数３】
0005839953.tif 000004
式（３）を電流Ｉ２について解くと、以下の式（４）が得られる。
【数４】
0005839953.tif 000005
【００１２】
また、（ＶＢＥ１−ＶＢＥ２）＝ΔＶＢＥは、以下の式（５）で表される。但し、Ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷量、Ｔは絶対温度である。
【数５】
0005839953.tif 000006
式（１）より、式（５）は、以下の式（６）に書き換えることができる。
【数６】
0005839953.tif 000007
【００１３】
式（４）に式（６）を代入すると、以下の式（７）が得られる。
【数７】
0005839953.tif 000008
【００１４】
ＢＧＲ回路１１００は、電流Ｉ１と電流Ｉ２とが等しくなるように動作する。Ｉ１＝Ｉ２とすると、以下の式（８）が成り立つ。
【数８】
0005839953.tif 000009
式（２）、（７）及び（８）より、以下の式（９）が得られる。
【数９】
0005839953.tif 000010
【００１５】
ＢＧＲ回路１１００は、バイポーラトランジスタの温度依存性を補正することができる。式（９）に基づけば、バイポーラトランジスタの温度依存性は、温度変化によるＶＢＥ１の変動として現れる。式（９）の右辺第２項は、ＶＢＥ１の変動を補正する効果を示す項である。つまり、負の温度係数を有するバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１に対して、正の温度係数を有する式（９）の右辺第２項が作用することで、出力電圧ＶＢＧＲの温度依存性を補正することができる。
【００１６】
他にも、種々のＢＧＲ回路が提案されている。特許文献２には、ＢＧＲ回路の出力電圧を参照し、参照結果に応じた信号をＢＧＲ回路に供給することにより、ＢＧＲ回路の出力電圧を補正する手法が開示されている。特許文献３には、差動対を用いて温度特性を補償するＢＧＲ回路が開示されている。特許文献４には、ＢＧＲ回路の出力電圧に補正電圧を加算することにより、ＢＧＲ回路の出力電圧を補償する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第３８８７８６３号明細書
【特許文献２】米国特許第７４２０３５９号明細書
【特許文献３】米国特許第６６４２６９９号明細書
【特許文献４】米国特許第６１１８２６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、発明者は、上述のＢＧＲ回路には、以下の欠点があることを見出した。図２５は、一般的なＢＧＲ回路１１００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。ＢＧＲ回路１１００は、ある温度を中心として、出力電圧ＶＢＧＲが上に凸の曲線Ｌ１０を描く、湾曲した温度特性を有することが知られている。ここでは、ＢＧＲ回路１１００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示す曲線Ｌ１０が最大値を示す温度を、Ｔｓと表示している。
【００１９】
電気自動車やハイブリッド車などで用いられる組電池の電圧監視システムに搭載されるＡＤＣに基準電圧を供給するＢＧＲ回路においては、上述のように、高精度の出力電圧制御が要求される。電気自動車やハイブリッド車の普及が進展する近年の状況を鑑みるに、ＢＧＲ回路の出力電圧制御の精度向上要求は、さらに厳しくなることが予想できる。よって、ＢＧＲ回路の出力電圧の温度依存性を更に向上させるため、図２５に示した湾曲する温度特性をより平坦化することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様であるバンドギャップリファレンス回路は、第１の電源端子と第２の電源端子との間に接続され、ベースが出力端子と接続される第１及び第２のバイポーラトランジスタと、前記第２の電源端子と前記第１のバイポーラトランジスタとの間に接続される第１の抵抗と、前記第１の抵抗の前記第１のバイポーラトランジスタ側端と前記第２のバイポーラトランジスタとの間に直列に接続される第２及び第３の抵抗と、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との間のノードと、前記第２の電源端子と、の間に接続される第１の温度補正回路と、を備え、前記第１の温度補正回路は、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との間のノードと、前記第２の電源端子と、の間に接続され、ベースが前記第１の抵抗の前記第１のバイポーラトランジスタ側端と接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタと前記第２の電源端子との間に直列に接続される第４の抵抗と、を備えるものである。このバンドギャップリファレンス回路によれば、負の温度係数を有する第１のバイポーラトランジスタのベースーエミッタ間電圧に対して、温度補正回路１０が正の温度係数を有する補正量を与えることができる。これにより、出力端子に出力される、第１のバイポーラトランジスタのベースーエミッタ間電圧に依存する出力電圧の変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、出力電圧の温度特性を補正し、出力電圧の変動を抑制することができるバンドギャップリファレンス回路及び電源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。
【図２】電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。
【図３】電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の構成を示す回路図である。
【図５】Ｔ＜ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００を示す等価回路図である。
【図６】Ｔ≧ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００を示す等価回路図である。
【図７】実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。
【図８】実施の形態２にかかるＢＧＲ回路２００の構成を示す回路図である。
【図９】実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００の構成を示す回路図である。
【図１０】実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。
【図１１】実施の形態４にかかる電源回路４００の構成を示す回路図である。
【図１２】Ｔ＞ＴｔｈＬの場合の電源回路４００を示す等価回路図である。
【図１３】Ｔ≦ＴｔｈＬの場合の電源回路４００を示す等価回路図である。
【図１４】実施の形態４にかかる電源回路４００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。
【図１５】実施の形態５にかかる電源回路５００の構成を示す回路図である。
【図１６】実施の形態６にかかる電源回路６００の構成を示す回路図である。
【図１７】実施の形態６にかかる電源回路６００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。
【図１８】実施の形態７にかかる電源回路７００の構成を示す回路図である。
【図１９】実施の形態８にかかる電源回路８００の構成を示す回路図である。
【図２０】実施の形態８にかかる電源回路８００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。
【図２１】実施の形態９にかかる電源回路９００の構成を示す回路図である。
【図２２】実施の形態１０にかかる電源回路１０００の構成を示す回路図である。
【図２３】実施の形態１０にかかる電源回路１０００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。
【図２４】一般的なＢＧＲ回路１１００の構成を示す回路図である。
【図２５】一般的なＢＧＲ回路１１００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一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る。
【００２４】
まず、本発明の実施の形態を理解するための前提として、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムについて説明する。まず、図１を参照して、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成の概要について説明する。図１は、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムＶＭＳの構成を示すブロック図である。電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ（ｎは、２以上の整数）、絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２、セルモニタ部（Cell Monitoring Unit）ＣＭＵ及び電池管理部（Battery Management Unit）ＢＭＵを有する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、例えばマイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵ：Micro Computing Unit）で構成される。
【００２５】
電圧監視システムＶＭＳは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎにより、組電池ａｓｓｙの電圧を監視する。組電池ａｓｓｙは、直列接続されたｎ個の電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎを有する。電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎのそれぞれは、直列接続されたｍ個（ｍは、２以上の整数）の電池セルを有する。すなわち、組電池ａｓｓｙでは、（ｍ×ｎ）個の電池セルが直列に接続される。これにより、組電池ａｓｓｙは高い出力電圧を得ることができる。
【００２６】
セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して電圧監視モジュールＶＭＭｎの通信入力端子と接続され、絶縁素子ＩＮＳ１を介して電圧監視モジュールＶＭＭ１の通信出力端子と接続される。絶縁素子ＩＮＳ１及びＩＮＳ２は、例えばフォトカプラなどが用いられ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎとセルモニタ部ＣＭＵとを電気的に分離する。これにより、故障などの際に組電池ａｓｓｙからセルモニタ部ＣＭＵへ高電圧が印加されることによる、セルモニタ部ＣＭＵの破損を防止することができる。
【００２７】
セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵと更に接続される。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎによる電圧監視結果から各電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。また、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部（Engine Control Unit）ＥＣＵと更に接続される。電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵから通知された各電池セルの出力電圧及びエンジンコントロール部ＥＣＵからの指令に応じて、電圧監視システムＶＭＳの動作を制御する。また、電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳや組電池ａｓｓｙの状態に関する情報などを、エンジンコントロール部ＥＣＵへ通知する。セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの動作については、後述の電圧監視システムＶＭＳの動作の説明において詳述する。
【００２８】
次いで、図２を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係について説明する。図２は、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎ及びセルモニタ部ＣＭＵの接続関係を示す電圧監視システムＶＭＳの要部のブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎと接続され、電池モジュールＥＭ１〜ＥＭｎから受ける電圧を監視する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはデイジーチェーンとして構成され、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎの通信回路の出力が、それぞれ電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）の通信回路の入力と接続される。
【００２９】
セルモニタ部ＣＭＵは、絶縁素子ＩＮＳ２を介して、電圧監視モジュールＶＭＭｎに制御信号を出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に対する制御信号は、デイジーチェーン構成を利用して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭ（ｎ−１）に伝達される。これにより、セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作を制御する。電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、セルモニタ部ＣＭＵからの制御信号に応じ、絶縁素子ＩＮＳ１を介して、監視結果をセルモニタ部ＣＭＵへ出力する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの監視結果は、デイジーチェーン構成を利用して、セルモニタ部ＣＭＵに伝達される。
【００３０】
次いで、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎのそれぞれの構成について説明する。なお、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎは、それぞれ同様の構成を有する。よって、代表例として、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成について、図３を参照して説明する。図３は、電圧監視モジュールＶＭＭ１の構成を示すブロック図である。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源回路ＶＭＭ＿Ｓ、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ、電圧測定回路ＶＭＣ、セルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍ（ｍは２以上の整数）、電源端子ＶＣＣ、入力端子Ｖ＿１〜Ｖ＿（ｍ＋１）、セルバランス入力端子ＶＢ１〜ＶＢｍ、通信入力端子Ｔｉｎ及び通信出力端子Ｔｏｕｔを有する。
【００３１】
電池モジュールＥＭ１は、高電圧側から順に、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍが直列接続されている。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電源端子ＶＣＣが電池セルＥＣ１の高電圧側と接続される。電池セルＥＣｍの低電圧側は、入力端子Ｖ＿（ｍ＋１）と接続される。入力端子の電圧は、電圧監視モジュールＶＭＭ１内で分岐され、電圧測定回路ＶＭＣ及び通信回路ＶＭＭ＿Ｃにグランド電圧として供給される。これにより、電圧監視モジュールＶＭＭ１には、電池モジュールＥＭ１の出力電圧が電源電圧として供給される。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、電源端子ＶＣＣを介して、電池セルＥＣ１からの電源供給を受ける。電源回路ＶＭＭ＿Ｓは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃ及び電圧測定回路ＶＭＣに電源を供給する。
【００３２】
電圧測定回路ＶＭＣは、選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬ、Ａ／Ｄコンバータ（Analog to Digital Converter：ＡＤＣ）ＶＭＣ＿ＡＤＣ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧ及び制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮを有する。選択回路ＶＭＣ＿ＳＥＬは、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを有する。スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの制御信号によりオン／オフする。ｊを１〜ｍの整数とすると、電池セルＥＣｊの電圧を測定する場合には、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊが同時にオンとなる。これにより、電池セルＥＣｊの高電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖ＿ｊを介して、高電位側電圧ＶＨとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。同様に、電池セルＥＣｊの低電位側端子からの電圧が、入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）を介して、低電位側電圧ＶＬとしてＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに供給される。
【００３３】
Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、高電位側電圧ＶＨと低電位側電圧ＶＬの値をデジタル値である電圧値に変換する。そして、デジタル値である電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣから出力された電圧値を記憶する。制御回路は、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする動作を、所定の時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに繰り返す。これにより、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧには、所定の時間ごとに、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）に供給される電圧の値が上書きされる。
【００３４】
通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、通信入力端子Ｔｉｎを介して、セルモニタ部ＣＭＵからの指令及び他の電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を受ける。そして、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの指令を、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。なお、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、電圧監視モジュールＶＭＭ２〜ＶＭＭｎからの出力を、セルモニタ部ＣＭＵにそのまま転送する。
【００３５】
セルバランス回路ＣＢｊと外付け抵抗Ｒ＿ｊとは、セルバランス入力端子ＶＢｊを介して、それぞれ入力端子Ｖ＿ｊと入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）との間に接続される。セルバランス回路ＣＢｊがオンとなることにより、入力端子Ｖ＿ｊと入力端子Ｖ＿（ｊ＋１）との間が導通する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮがセルバランス回路ＣＢ１〜ＣＢｍのオン／オフを制御することにより、電池セルＥＣ１〜ＥＣｍのそれぞれを選択的に放電させる。
【００３６】
続いて、図１を参照して、電圧監視システムＶＭＳの動作について説明する。まず、電池セルの出力電圧監視動作について説明する。電圧監視システムＶＭＳは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電池セルの出力電圧監視動作を開始する。例えば、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオンを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの起動指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの起動指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの起動指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作開始指令を発する。
【００３７】
図３を参照して、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの動作について説明する。  電圧監視動作開始指令を受けた電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎはそれぞれ同様の動作を行うので、以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令に応じ、電圧監視動作を開始する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作開始指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作開始指令に応じ、スイッチＳＷａ＿ｊ及びＳＷｂ＿ｊをオンにする。これにより、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）は、それぞれＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣと接続される。Ａ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣは、接続された入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）に供給される電圧の大きさを、デジタル値である電圧値に変換し、電圧値をレジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに書き込む。
【００３８】
この例では、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、所定の時間内にスイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを順にオンにする。すなわち、所定時間内に、ｍ回のスイッチング動作を繰り返す。所定の時間は、例えば１０ｍｓｅｃである。この場合、電圧監視モジュールＶＭＭ１は、所定の時間（１０ｍｓｅｃ）ごとに、入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）のそれぞれに供給される電圧の値を測定し、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに逐次上書きすることとなる。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの指令がない限り、上述の電圧監視動作を継続して行う。
【００３９】
電気自動車の制御を行うために電池セルの出力電圧の値を参照する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの指令に応じ、電圧値出力指令を電圧監視モジュールＶＭＭ１に発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、電圧値出力指令に応じ、指定された入力端子の電圧値を、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧値出力指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧値出力指令に応じ、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに出力指令を発する。この際、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧに対し、いずれの入力端子の電圧値を出力するかを指定する。レジスタＶＭＣ＿ＲＥＧは、制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮからの出力指令に応じ、出力指令を受けた時点における指定された入力端子の電圧値を、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、セルモニタ部ＣＭＵに出力する。
【００４０】
セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１から受け取った入力端子Ｖ＿ｊ及びＶ＿（ｊ＋１）の電圧値から、電池セルＥＣｊの出力電圧を算出する。例えば、セルモニタ部ＣＭＵは、入力端子Ｖ＿１と入力端子Ｖ＿２との間の電圧の差から、電池セルＥＣ１の出力電圧を算出することができる。その後、セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵの求めに応じて、算出した電池セルの出力電圧を、電池管理部ＢＭＵに通知する。
【００４１】
なお、電気自動車がパワーオフとなる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵは電気自動車のパワーオフを検出し、電池管理部ＢＭＵへ電圧監視システムＶＭＳの停止指令を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧監視システムＶＭＳの停止指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎの停止指令に応じ、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎへ電圧監視動作停止指令を発する。電圧監視モジュールＶＭＭ１は、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令に応じ、電圧監視動作を停止する。具体的には、通信回路ＶＭＭ＿Ｃは、セルモニタ部ＣＭＵからの電圧監視動作停止指令を、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮに転送する。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電圧監視動作停止指令に応じ、スイッチＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ及びＳＷｂ＿１〜ＳＷｂ＿ｍを全てオフにする。これにより、電圧監視動作が停止する。
【００４２】
以上では、電池セルの電圧監視動作について説明した。しかし、電圧監視システムＶＭＳは、例えば電気自動車などに搭載されるので、電気自動車の使用状況などに応じた動作を行う必要がある。よって、以下では、電気自動車の使用状況に応じた電圧監視システムＶＭＳの動作を説明する。
【００４３】
電気自動車を継続的に使用するためには、電気スタンドなどにおいて組電池ａｓｓｙの充電を行う必要がある。組電池ａｓｓｙを充電する場合は、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えば充電プラグの接続などの運転者の操作を検知し、組電池ａｓｓｙを充電するための充電指令を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開ける。これにより、組電池ａｓｓｙとインバータＩＮＶとは、電気的に切断される。この状態で、例えば充電プラグを介して組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給されることにより、組電池ａｓｓｙが充電される。
【００４４】
一般に、電池セルなどの二次電池が過充電又は過放電されると、電池セルの寿命が短くなることが知られている。また、組電池ａｓｓｙのように複数の電池セルが直列接続された構成では、電池セルの製造ばらつきなどにより、同様の充放電動作を行わせても電圧のばらつきなどが生じる。このようなばらつきが生じたまま、組電池ａｓｓｙの充放電動作を繰り返すと、特定の電池セルのみの劣化、過充電又は過放電が発生する。その結果、組電池ａｓｓｙ全体の短寿命化及び故障発生の原因となる。このため、直列接続された電池セルを用いる場合には、各電池セルの電圧のバランス（いわゆるセルバランス）を維持する必要がある。
【００４５】
以下では、電気スタンドなどにおける充電時の電圧監視システムＶＭＳの電池セルの動作について説明する。なお、電池セルの出力電圧監視動作及び電池セルの出力電圧の算出方法については、上述と同様であるので、適宜説明を省略する。
【００４６】
まず、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの充電指令に応じ、セルモニタ部ＣＭＵに出力電圧測定指令を発する。セルモニタ部ＣＭＵは、電池管理部ＢＭＵからの出力電圧測定指令に応じ、組電池ａｓｓｙを構成する全ての電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルを特定する。ここでは、説明を簡略化するため、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ１が、組電池ａｓｓｙの中で最も出力電圧が低い電池セルであるとする。
【００４７】
その後、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作指令をセルモニタ部ＣＭＵに発する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作指令に応じて、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎに放電指令を発する。以下では、電圧監視モジュールＶＭＭ１の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールＶＭＭ１では、電圧測定回路ＶＭＣの制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮが、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、放電指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、放電指令に応じ、セルバランス回路ＣＢ２〜ＣＢｍをオンにする。これにより、電池セルＥＣ２〜ＥＣｍが放電される。
【００４８】
セルモニタ部ＣＭＵは、放電中の電池セルＥＣ２〜ＥＣｍの出力電圧値を逐次算出する。そして、各電池セルの出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合に、該当する電池セルの放電動作を停止させる放電停止指令を発する。以下では、放電により、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下した場合について説明する。まず、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルＥＣ２の出力電圧が電池セルＥＣ１の出力電圧まで降下したことを検出する。そして、電圧監視モジュールＶＭＭ１に電池セルＥＣ２の放電停止指令を発する。
【００４９】
電圧監視モジュールＶＭＭ１の制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、通信回路ＶＭＭ＿Ｃを介して、電池セルＥＣ２の放電停止指令を受ける。制御回路ＶＭＣ＿ＣＯＮは、電池セルＥＣ２の放電停止指令に応じて、セルバランス回路ＣＢ２をオフにする。これにより、電池セルＥＣ２の放電は停止し、電池セルＥＣ２の出力電圧は電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。セルモニタ部ＣＭＵが同様の動作を行うことにより、電池モジュールＥＭ１の電池セルＥＣ３〜ＥＣｍ及び電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧も、電池セルＥＣ１の出力電圧と同じになる。これにより、電池モジュールＥＭ２〜ＥＭｎの各電池セルの出力電圧が均一化され、セルモニタ部ＣＭＵはセルバランス動作を終了する。セルモニタ部ＣＭＵは、セルバランス動作終了を、電池管理部ＢＭＵに通知する。
【００５０】
電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作終了の通知に応じ、充電プラグと接続される受電部（不図示）に、充電開始の指令を発する。これにより、組電池ａｓｓｙに外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥが供給され、組電池ａｓｓｙの充電が開始する。
【００５１】
セルモニタ部ＣＭＵは、充電中の各電池セルの出力電圧を監視する。そして、いずれかの電池セルの出力電圧が充電上限電圧に到達したならば、過充電警報を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報の通知に応じ、受電部に充電停止の指令を発する。これにより、外部充電電圧ＣＨＡＲＧＥの供給が遮断され、充電は停止する。充電上限電圧は、電池セルの過充電の発生を確実に防止するため、過充電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過充電時の閾値電圧レベルよりも小さい電圧値を設定することが望ましい。
【００５２】
なお、電圧モジュールＥＭ１〜ＥＭｎの各電池セルの充電特性には、ばらつきがある。このため、充電後の各電池セルの電圧値には、ばらつきが生じる。よって、各電池セルの電圧値のばらつきを把握するため、セルモニタ部ＣＭＵは各電池セルの出力電圧を測定する。そして、各電池セルの出力電圧のばらつきが、規定範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、判定結果を電池管理部ＢＭＵに通知する。
【００５３】
各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっていない場合には、電池管理部ＢＭＵは、セルバランス動作の開始をセルモニタ部ＣＭＵに指令する。そしてセルバランス動作終了後、電池管理部ＢＭＵは、充電開始を受電部に指令する。一方、各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっている場合には、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに充電完了を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電が完了したことを表示する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳが電池セルの出力電圧を監視することにより、過充電を防止し、かつ良好なセルバランスを維持した状態で、組電池ａｓｓｙをフル充電状態まで充電することができる。
【００５４】
次いで、電気自動車を加速させる場合について説明する。電気自動車を加速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばアクセルペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知して、電気自動車を加速させるための加速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、動作モードが直流→交流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの加速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。これにより、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶに直流電圧が供給される。インバータＩＮＶは、直流電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータＭＧに供給する。モータジェネレータＭＧは、交流電圧の供給を受けることにより、駆動力を発生させる。モータジェネレータＭＧで発生した駆動力が、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に伝達されることにより、電気自動車は加速する。
【００５５】
電気自動車が加速する場合には、電池セルに蓄えられた電力が消費され、電池セルの出力電圧は降下してゆく。従って、電池セルの過放電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。そして、例えばいずれかの電池セルの電圧が警告レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに電圧降下警報を発する。電池管理部ＢＭＵは、電圧降下警報に応じて、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報をエンジンコントロール部ＥＣＵに発する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報を表示し、運転者に電池セルの過放電が生じる恐れがあることを報知する。これにより、電圧監視システムＶＭＳは、走行停止などの過放電防止措置を取ることを、運転者に促すことができる。
【００５６】
なお、組電池ａｓｓｙの充電残量低下警報が放置され、その後も走行が続けられた場合には、電池セルの出力電圧はさらに低下する。よって、電池セルの過放電を防止するため、各電池セルの放電を停止する必要がある。例えばいずれかの電池セルの電圧が緊急停止レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部ＣＭＵは電池管理部ＢＭＵに緊急停止警報を発する。緊急停止レベル電圧は、電池セルの過放電の発生を確実に防止するため、過放電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過放電の閾値電圧レベルよりも大きい電圧値を設定することが望ましい。
【００５７】
電池管理部ＢＭＵは、セルモニタ部ＣＭＵからの緊急停止警報に応じ、緊急停止動作を発動する。具体的には、電池管理部ＢＭＵは、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙからインバータＩＮＶへの電源供給を遮断する。これにより、電池セルの出力電圧降下が停止する。また、電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵに、緊急停止動作の実行を通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに、緊急停止動作が発動されたことを表示する。これにより、電池セルの過放電の発生を確実に防止することができる。
【００５８】
次いで、電気自動車を減速させる場合について説明する。電気自動車を減速させる場合には、エンジンコントロール部ＥＣＵが、例えばブレーキペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知し、電気自動車を減速させるための減速指令をインバータＩＮＶ及び電池管理部ＢＭＵに発する。インバータＩＮＶは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、動作モードが交流→直流変換モードに切り替わる。電池管理部ＢＭＵは、エンジンコントロール部ＥＣＵからの減速指令に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を閉じる。モータジェネレータＭＧは、ドライブシャフトなどを介して伝達されるタイヤの回転力により、発電を行う。発電により生じる回転抵抗は、ドライブシャフトなどを介して、制動力として駆動輪に伝達される。これにより、電気自動車は減速する。この制動手法は、一般に回生ブレーキ動作と称される。回生ブレーキ動作により生じた交流電圧は、インバータＩＮＶに供給される。インバータＩＮＶは、モータジェネレータＭＧからの交流電圧を直流電圧に変換し、組電池ａｓｓｙに供給する。これにより、組電池ａｓｓｙは、回生ブレーキ動作で回収された電圧により充電される。
【００５９】
回生ブレーキ動作時には組電池ａｓｓｙが充電されるので、各電池セルの出力電圧は上昇する。よって、電池セルの過充電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムＶＭＳは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。セルモニタ部ＣＭＵは、回生ブレーキ動作開始時の各電池セルの出力電圧が充電上限電圧以下であるか否かを判定する。充電上限電圧よりも大きな出力電圧を有する電池セルが存在する場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。
【００６０】
また、回生ブレーキ動作による充電中においても、セルモニタ部ＣＭＵは、電池セルの出力電圧の監視を継続する。そして、出力電圧が充電上限電圧に到達した電池セルが発見された場合には、セルモニタ部ＣＭＵは過充電警報を電池管理部ＢＭＵに発する。電池管理部ＢＭＵは、過充電警報に応じてリレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２を開け、組電池ａｓｓｙが充電されることを防止する。これにより、組電池ａｓｓｙの過充電を防止できる。
【００６１】
上述では、電池セルの電圧が正常に検出できることを前提として、電圧監視システムＶＭＳの動作を説明したが、実際には電池セルの出力電圧を正常に検出できない場合が有る。例えば、電圧監視モジュールＶＭＭ１〜ＶＭＭｎと組電池ａｓｓｙとの間の配線が断線してしまうと、断線箇所の電圧が異常降下又は異常上昇してしまい、セルモニタ部ＣＭＵは正常な電圧算出ができなくなる。このような断線が発生した場合には、電圧監視システムＶＭＳの目的である電池セルの出力電圧の監視ができなくなるため、断線故障を検出することが求められる。
【００６２】
そのため、セルモニタ部ＣＭＵには、出力電圧の値の適正範囲が予め記憶されている。算出した電池セルの出力電圧値が適正範囲から逸脱している場合には、セルモニタ部ＣＭＵは断線故障が発生したものと判定する。そして、セルモニタ部ＣＭＵは、断線故障の発生を電池管理部ＢＭＵに通知する。電池管理部ＢＭＵは、断線故障発生の通知に応じ、リレーＲＥＬ１及びＲＥＬ２開けて、インバータＩＮＶと組電池ａｓｓｙの接続を切断する。これにより、システムに更なる障害が発生することを防止する。また、電池管理部ＢＭＵは、断線故障の発生をエンジンコントロール部ＥＣＵに通知する。エンジンコントロール部ＥＣＵは、運転席に設けられた表示装置などに断線故障の発生を表示し、運転者に故障発生を報知する。以上のように、電圧監視システムＶＭＳは、断線故障の発生を検出することも可能である。
【００６３】
なお、電圧監視システムＶＭＳの構成及び動作は例示に過ぎない。従って、例えば、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、セルモニタ部ＣＭＵと電池管理部ＢＭＵが分担する機能の全部又は一部を相互に代替することが可能である。さらに、セルモニタ部ＣＭＵ、電池管理部ＢＭＵ及びエンジンコントロール部ＥＣＵは、１つの回路ブロックに統合することが可能である。また、エンジンコントロール部ＥＣＵは、セルモニタ部ＣＭＵ及び電池管理部ＢＭＵの機能の全部又は一部を代替することが可能である。
【００６４】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１にかかるバンドギャップリファレンス（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：以下ＢＧＲと表記）回路１００について説明する。なお、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００は、例えば図３に示す電圧監視モジュールに電源供給する電源回路内に含まれ、図３のＡ／ＤコンバータＶＭＣ＿ＡＤＣに基準電圧を供給する。特に断らない限り、以降の実施の形態にかかるＢＧＲ回路についても同様である。図４は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の構成を示す回路図である。ＢＧＲ回路１００は、抵抗ＲＬ１及びＲＬ２、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２ａ及びＲ２ｂ、増幅器ＡＭＰ、温度補正回路１０を有する。なお、温度補正回路１０は、第１の温度補正回路に対応する。ＢＧＲ回路１００は、第１の電源端子（例えば電源電圧ＶＤＤを与える電源端子であり、以下では電源端子ＶＤＤと表記する）と第２の電源端子（例えばグランド電圧ＧＮＤを与える電源端子であり、以下グランド端子ＧＮＤと表記する）との間に接続され、電源供給を受ける。
【００６５】
抵抗ＲＬ１は、電源端子ＶＤＤとバイポーラトランジスタＱ１のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ１が接続される。なお、バイポーラトランジスタＱ１は、第１のバイポーラトランジスタに対応する。抵抗Ｒ１は、第１の抵抗に対応する。バイポーラトランジスタＱ１のベースは、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【００６６】
抵抗ＲＬ２は、電源端子ＶＤＤとバイポーラトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタとバイポーラトランジスタＱ１のエミッタとの間には、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂがこの順で直列に接続される。なお、バイポーラトランジスタＱ２は、第２のバイポーラトランジスタに対応する。抵抗Ｒ２ａは第２の抵抗に対応し、抵抗Ｒ２ｂは第３の抵抗に対応する。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【００６７】
抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、同じ抵抗値を有する。また、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、図２４で示すＢＧＲ回路１１００の抵抗Ｒ１０２の半分の抵抗値を有する。すなわち、ＢＧＲ回路１１００の抵抗Ｒ１０２の抵抗値をＲとすると、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂの抵抗値は、それぞれＲ／２である。
【００６８】
増幅器ＡＭＰの非反転入力はバイポーラトランジスタＱ１のコレクタと接続され、反転入力はバイポーラトランジスタＱ２のコレクタと接続される。増幅器ＡＭＰの出力は、出力端子ＴＯＵＴと接続される。
【００６９】
温度補正回路１０は、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂ間のノードとグランド端子ＧＮＤとの間に挿入される。温度補正回路１０は、トランジスタＱ１１及び抵抗Ｒ１１を有する。なお、トランジスタＱ１１は、第１のトランジスタに対応する。抵抗Ｒ１１は、第４の抵抗に対応する。トランジスタＱ１１のコレクタは抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂ間のノードと接続される。トランジスタＱ１１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ１１が接続される。トランジスタＱ１１のベースは、ノードＮ１（すなわち、抵抗Ｒ１のバイポーラトランジスタＱ１側の端子）と接続される。
【００７０】
なお、バイポーラトランジスタＱ１とバイポーラトランジスタＱ２とは、面積が異なる。この例では、バイポーラトランジスタＱ１とバイポーラトランジスタＱ２との面積比は、１：Ｎである。よって、バイポーラトランジスタＱ１とバイポーラトランジスタＱ２とは、動作時の電流密度が異なる。つまり、バイポーラトランジスタＱ１の電流密度Ｊ１とバイポーラトランジスタＱ２の電流密度Ｊ２とは、以下の式（１０）に示す関係を満たす。
【数１０】
0005839953.tif 000011
【００７１】
続いて、ＢＧＲ回路１００の動作について説明する。前述のように、ＢＧＲ回路の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性は、上に凸の曲線を描く。以下では、ＢＧＲ回路の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示す上に凸の曲線が最大値を示す温度をＴｓとする。ＢＧＲ回路１００の温度補正回路１０は、Ｔｓよりも高い所定の閾値温度ＴｔｈＨで動作を開始することを特徴とする。以下では、温度ＴがＴｔｈＨよりも低い場合とＴｔｈＨ以上の場合とに分けて、ＢＧＲ回路１００の動作を説明する。また、以下では、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２のベース−エミッタ間電圧を、それぞれＶＢＥ１及びＶＢＥ２とする。
【００７２】
まず、Ｔ＜ＴｔｈＨの場合について説明する。図５は、Ｔ＜ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００を示す等価回路図である。図５に示すように、バイポーラトランジスタＱ１には電流Ｉ１が流れ、バイポーラトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂには、電流Ｉ２が流れる。
【００７３】
上述のように、抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂは、ＢＧＲ回路１１００の抵抗Ｒ１０２の半分の抵抗値を有する。従って、Ｔ＜ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００は、ＢＧＲ回路１１００と同様の構成となる。つまり、Ｔ＜ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００は、ＢＧＲ回路１１００と同様の動作を行う。よって、Ｔ＜ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００の動作の詳細については、説明を省略する。
【００７４】
次いで、Ｔ≧ＴｔｈＨの場合について説明する。図６は、Ｔ≧ＴｔｈＨの場合のＢＧＲ回路１００を示す等価回路図である。温度ＴがＴｓを超えて上昇するに伴い、図５で示す電流Ｉ２は増加する。そのため、温度上昇に伴い、ノードＮ１の電圧が上昇する。そして、温度Ｔが閾値温度ＴｔｈＨを超えると、ノードＮ１の電圧がトランジスタＱ１１の閾値電圧を超える。すると、トランジスタＱ１１及び抵抗Ｒ１１に、電流Ｉ２２が流れ始める。また、抵抗Ｒ２ｂには、電流Ｉ２から電流Ｉ２２を差し引いた電流Ｉ２１が流れる。これにより、温度補正回路１０が動作を開始し、バイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１の温度変化を補正することにより、ＢＧＲ回路１００の出力電圧ＶＢＧＲを補正する。ＢＧＲ回路１００では、回路のパラメータを適切に設定することで、ノードＮ１の電圧がトランジスタＱ１１の閾値電圧を超える閾値温度を設定することができる。つまり、温度補正回路１０が出力電圧ＶＢＧＲの温度補正動作を開始する温度を設定することができる。
【００７５】
以下、温度補正回路１０の出力電圧ＶＢＧＲの温度補正動作について詳述する。Ｔ≧ＴｔｈＨの場合、抵抗Ｒ１には電流Ｉが流れる。この時、出力端子ＴＯＵＴに現れる出力電圧ＶＢＧＲは、以下式（１１）で表される。
【数１１】
0005839953.tif 000012
【００７６】
Ｒ２ａ＝Ｒ２ｂであるので、バイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１は、以下の式（１２）で表される。
【数１２】
0005839953.tif 000013
【００７７】
また、電流Ｉ２、Ｉ２１及びＩ２２には、式（１３）で示す関係が成立する。
【数１３】
0005839953.tif 000014
式（１３）より、式（１２）は式（１４）に書き換えることができる。
【数１４】
0005839953.tif 000015
式（１４）を電流Ｉ２について解くと、以下の式（１５）が得られる。
【数１５】
0005839953.tif 000016
【００７８】
また、（ＶＢＥ１−ＶＢＥ２）＝ΔＶＢＥは、以下の式（１６）で表される。但し、Ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷量、Ｔは絶対温度である。
【数１６】
0005839953.tif 000017
式（１０）より、式（１６）は、以下の式（１７）に書き換えることができる。
【数１７】
0005839953.tif 000018
【００７９】
式（１５）に式（１７）を代入すると、以下の式（１８）が得られる。
【数１８】
0005839953.tif 000019
また、式（１３）及び式（１８）から、電流Ｉ２１は、以下の式（１９）で表される。
【数１９】
0005839953.tif 000020
【００８０】
ＢＧＲ回路１００は、電流Ｉ１と電流Ｉ２とが等しくなるように動作する。よって、Ｉ１＝Ｉ２とすると、以下の式（２０）が成り立つ。
【数２０】
0005839953.tif 000021
式（１１）、（１８）及び（２０）より、以下の式（２１）が得られる。
【数２１】
0005839953.tif 000022
【００８１】
ここで、ＢＧＲ回路１００の抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂの抵抗値はＲ／２であるので、式（２１）は、式（２２）に書き換えられる。
【数２２】
0005839953.tif 000023
なお、式（９）についても、式（２２）と同じ式に書き換えることができる。つまり、式（２２）の右辺第２項に示すように、本実施の形態にかかるＢＧＲ回路１００は、一般的なＢＧＲ回路１１００と同様の温度補償動作を行うことができる。
【００８２】
さらに、ＢＧＲ回路１００では、Ｉ１＝Ｉ２より、電流Ｉ１は以下の式（２３）で表される。
【数２３】
0005839953.tif 000024
【００８３】
つまり、ＢＧＲ回路１００では、ＢＧＲ回路１１００に比べて、式（２３）の右辺第２項の分だけ、電流Ｉ１の値が大きくなる。よって、電流Ｉ１が大きくなった結果、バイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１が大きくなる。すなわち、負の温度係数を有するバイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１に対して、式（２３）の右辺第２項の分だけ、バイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１に、正の補正量を与えることができる。また、バイポーラトランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１以外のパラメータに影響することなく、式（２３）の右辺第２項による補正量を与えることが可能である。
【００８４】
図７は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。図７では、本実施の形態にかかるＢＧＲ回路１００の温度特性を曲線Ｌ１で示し、一般的なＢＧＲ回路１１００の温度特性を曲線Ｌ１０で示している。図７に示すように、温度補正回路１０は、ＴｔｈＨ以上の温度で動作を開始し、出力電圧ＶＢＧＲの温度補正を行う。
【００８５】
曲線Ｌ１０に示すように、温度補正が無い場合には、温度上昇に伴って、ＢＧＲ回路の出力電圧ＶＢＧＲの変化率は大きくなってゆく。これに対し、温度補正回路１０が動作を開始すると、式（２３）に示すように、温度上昇に従って電流Ｉ１が増加する。よって、温度が高いほど、出力電圧ＶＢＧＲの補正量も大きくなる。つまり、温度補正回路１０が動作すると、曲線Ｌ１０に示す出力電圧ＶＢＧＲの変化をキャンセルするように補正が行われる。従って、ＢＧＲ回路１００は、出力電圧ＶＢＧＲが負の温度係数を有する温度範囲で、出力電圧ＶＢＧＲの変動を抑制することができる。
【００８６】
ＢＧＲ回路１００は、温度補正回路１０の抵抗Ｒ１１の抵抗値を調整することにより、補正量を調整することが可能である。抵抗Ｒ１１の抵抗値を決定するには、ＢＧＲ回路１００を半導体基板上に作製したのち、ＢＧＲ回路１００の温度特性を測定する。そして、測定結果に基づいて、例えば基板上に形成された抵抗素子の長さを調整するために、レーザートリミングなどの物理的加工を施すことにより、抵抗値を調整することができる。つまり、ＢＧＲ回路を対象となる製品に搭載する前のキャリブレーションとして、抵抗値を調整することが可能である。
【００８７】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかるＢＧＲ回路２００について説明する。図８は、実施の形態２にかかるＢＧＲ回路２００の構成を示す回路図である。ＢＧＲ回路２００は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の温度補正回路１０を、温度補正回路２０に置換した構成を有する。なお、温度補正回路２０は、第１の温度補正回路に対応する。
【００８８】
温度補正回路２０は、温度補正回路１０の抵抗Ｒ１１を、可変抵抗Ｒ２１に置換した構成を有する。なお、可変抵抗Ｒ２１は、第４の抵抗に対応する。ＢＧＲ回路２００のその他の構成は、ＢＧＲ回路１００と同様であるので、説明を省略する。
【００８９】
ＢＧＲ回路２００は、例えば外部の制御回路２０１から可変抵抗Ｒ２１に制御信号を供給することにより、可変抵抗Ｒ２１の抵抗値を設定することが可能である。よって、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００などのように、レーザートリミングなどの物理的な加工を行うことなく、ＢＧＲ回路の温度特性の調整が可能である。
【００９０】
実施の形態３
次に、実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００について説明する。図９は、実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００の構成を示す回路図である。ＢＧＲ回路３００は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の温度補正回路１０を温度補正回路３０に、抵抗Ｒ１を抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂに分割した構成を有する。なお、温度補正回路３０は、第１の温度補正回路に対応する。
【００９１】
抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂは、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間に、この順で直列に接続される。なお、抵抗Ｒ１ａは第１の抵抗に対応し、抵抗Ｒ１ｂは第５の抵抗に対応する。すなわち、ＢＧＲ回路３００は、第１の抵抗（抵抗Ｒ１ａ）と第２の電源端子（グランド端子ＧＮＤ）との間に、第５の抵抗（抵抗Ｒ１ｂ）が挿入された構成を有する。抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂは、同じ抵抗値を有する。また、抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂは、ＢＧＲ回路１００の抵抗Ｒ１の半分の抵抗値を有する。すなわち、ＢＧＲ回路１００の抵抗Ｒ１の抵抗値をＲとすると、抵抗Ｒ１ａ及びＲ１ｂの抵抗値は、それぞれＲ／２である。
【００９２】
温度補正回路３０は、温度補正回路１０に、トランジスタＱ３１及び抵抗Ｒ３１を追加した構成を有する。なお、トランジスタＱ３１は、第２のトランジスタに対応する。抵抗Ｒ３１は、第６の抵抗に対応する。トランジスタＱ３１のコレクタは抵抗Ｒ２ａ及びＲ２ｂ間のノードと接続される。トランジスタＱ３１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ３１が接続される。トランジスタＱ３１のベースは、抵抗Ｒ１ａと抵抗Ｒ１ｂとの間のノードＮ２と接続される。ＢＧＲ回路３００のその他の構成は、ＢＧＲ回路１００と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
ＢＧＲ回路３００の温度補正回路３０では、トランジスタＱ１１及びＱ３１のベースのそれぞれに、異なる電圧が入力する。従って、トランジスタＱ１１がオンになるタイミングと、トランジスタＱ３１がオンになるタイミングとを、異ならせることができる。本実施の形態では、例えば、トランジスタＱ１１がオンになる温度をＴｔｈＨ１とし、トランジスタＱ３１がオンになる温度をＴｔｈＨ２とする（但し、ＴｔｈＨ１＜ＴｔｈＨ２）。
【００９４】
図１０は、実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性を示すグラフである。図１０では、本実施の形態にかかるＢＧＲ回路３００の温度特性を曲線Ｌ３で示している。また、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００の温度特性を曲線Ｌ１、一般的なＢＧＲ回路１１００の温度特性を曲線Ｌ１０で示している。
【００９５】
曲線Ｌ３に示すように、まず、温度がＴｔｈＨ１に達すると、トランジスタＱ１１がオンとなり、出力電圧ＶＢＧＲの温度特性の補正を開始する。その後、更に温度が上昇すると、出力電圧ＶＢＧＲの降下量が大きくなってゆく。そして、温度がＴｔｈＨ２に達すると、トランジスタＱ３１がオンとなり、出力電圧ＶＢＧＲの補正量は更に大きくなる。
【００９６】
つまり、ＢＧＲ回路３００は、温度上昇に伴い出力電圧の下降率が大きくなる場合でも、オンになる温度が異なる複数のトランジスタを用いることで、出力電圧ＶＢＧＲの変動を抑制することが可能である。図１０では、曲線Ｌ１に比べて、曲線Ｌ３において出力電圧ＶＢＧＲの降下が小さくなっていることが確認できる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、温度補正回路３０が並列に接続されたトランジスタを２個有する例について説明したが、３個以上のトランジスタを設けてもよい。
【００９８】
実施の形態４
次に、実施の形態４にかかる電源回路４００について説明する。図１１は、実施の形態４にかかる電源回路４００の構成を示す回路図である。電源回路４００は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００、温度補正回路４０及び昇圧部４０１を有する。なお、温度補正回路４０は、第２の温度補正回路に対応する。ＢＧＲ回路１００については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００９９】
昇圧部４０１は、昇圧抵抗Ｒ４０１及びＲ４０２を有する。なお、昇圧部４０１は第１の昇圧抵抗に対応し、第２の昇圧抵抗は第２の昇圧抵抗に対応する。昇圧抵抗Ｒ４０１及びＲ４０２は、ＢＧＲ回路１００の増幅器ＡＭＰの出力及び出力端子ＴＯＵＴとグランド端子ＧＮＤとの間に、この順で接続される。昇圧抵抗Ｒ４０１及びＲ４０２間のノードＮ３には、ＢＧＲ回路１００の出力電圧ＶＢＧＲが入力する。
【０１００】
温度補正回路４０は、抵抗ＲＬ３、バイポーラトランジスタＱ４１及び抵抗Ｒ４１を有する。なお、バイポーラトランジスタＱ４１は、第３のバイポーラトランジスタに対応する。抵抗Ｒ４１は、第７の抵抗に対応する。抵抗ＲＬ３は、電源端子ＶＤＤとバイポーラトランジスタＱ４１のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ４１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ４１が接続される。バイポーラトランジスタＱ４１のベースは、昇圧部４０１の昇圧抵抗Ｒ４０１及びＲ４０２間のノードＮ３と接続される。
【０１０１】
続いて、電源回路４００の動作について説明する。前述のように、ＢＧＲ回路の出力電圧ＶＢＧＲの温度特性は、上に凸の曲線を描く。同様に、ＢＧＲ回路の出力電圧ＶＢＧＲを昇圧した出力電圧ＶＯＵＴを出力する電源回路では、出力電圧ＶＯＵＴの温度特性は上に凸の曲線を描く。以下では、電源回路の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示す上に凸の曲線が最大値を示す温度をＴｓとする。電源回路４００の温度補正回路４０は、温度Ｔｓよりも低い所定の閾値温度ＴｔｈＬ以下で動作することを特徴とする。以下では、温度ＴがＴｔｈＬよりも大きい場合とＴｔｈＬ以下の場合とに分けて、電源回路４００の動作を説明する。
【０１０２】
まず、Ｔ＞ＴｔｈＬの場合について説明する。図１２は、Ｔ＞ＴｔｈＬの場合の電源回路４００を示す等価回路図である。Ｔ＞ＴｔｈＬでは、バイポーラトランジスタＱ４１はオフとなっている。この場合、図１２に示すように、昇圧抵抗Ｒ４０１及び昇圧抵抗Ｒ４０２には、電流Ｉ４が流れる。
【０１０３】
昇圧部４０１により、ＢＧＲ回路１００の出力電圧ＶＢＧＲは、出力電圧ＶＯＵＴに昇圧される。例えば、温度Ｔｓにおける出力電圧ＶＢＧＲが１．２５Ｖであれば、出力電圧ＶＯＵＴは４．７Ｖである。但し、これはあくまで例示であり、ＶＢＧＲ及びＶＯＵＴは、他の値とすることができる。
【０１０４】
次いで、Ｔ≦ＴｔｈＬの場合について説明する。そして、温度Ｔが閾値温度ＴｔｈＬよりも低下すると、バイポーラトランジスタＱ４１がオンとなる。図１３は、Ｔ≦ＴｔｈＬの場合の電源回路４００を示す等価回路図である。このとき、昇圧抵抗Ｒ４０１には電流Ｉ４が流れる。昇圧抵抗Ｒ４０２には電流Ｉ４１が流れる。バイポーラトランジスタＱ４１のベースには、ベース電流Ｉ４２が流れる。
【０１０５】
このベース電流Ｉ４２は負の温度係数を有している。従って、温度Ｔが低下するに伴い、ベース電流Ｉ４２が増加する。よって、電流Ｉ４は、温度低下に伴って、ベース電流Ｉ４２の分だけ増加することとなる。その結果、Ｔ≦ＴｔｈＬの場合、本来正の係数を有する出力電圧ＶＯＵＴに、負の温度係数を有する補正量を与えることができる。
【０１０６】
図１４は、実施の形態４にかかる電源回路４００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。図１４では、本実施の形態にかかる電源回路４００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を曲線Ｌ４で示している。また、一般的なＢＧＲ回路１１００を用いた場合の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を曲線Ｌ１０で、温度補正回路４０が無い場合の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性をＬ１で示している。温度補正回路４０は、温度Ｔｓよりも低温側の領域で動作する。これに、温度Ｔｓよりも高温側で動作する温度補正回路１０と組み合わせ、広い温度範囲で電源回路４００から出力される出力電圧ＶＯＵＴの変動を抑制することができる。
【０１０７】
なお、温度補正回路４０の回路のパラメータを適切に設定することで、バイポーラトランジスタＱ４１がオンとなるタイミングを設定できる。つまり、温度補正回路４０の温度補正動作の開始温度を設定することができる。
【０１０８】
電源回路４００は、温度補正回路４０の抵抗Ｒ４１の抵抗値を調整することにより、補正量を調整することが可能である。抵抗Ｒ４１の抵抗値を決定するには、電源回路４００を半導体基板上に作製したのち、電源回路４００の温度特性を測定する。そして、測定結果に基づいて、例えば基板上に形成された抵抗素子の長さを調整するために、レーザートリミングなどの物理的加工を施すことにより、抵抗値を調整することができる。つまり、電源回路を対象となる製品に搭載する前のキャリブレーションとして、抵抗値を調整することが可能である。
【０１０９】
実施の形態５
次に、実施の形態５にかかる電源回路５００について説明する。図１５は、実施の形態５にかかる電源回路５００の構成を示す回路図である。電源回路５００は、実施の形態４の温度補正回路４０を、温度補正回路５０に置換した構成を有する。なお、温度補正回路５０は、第２の温度補正回路に対応する。
【０１１０】
温度補正回路５０は、温度補正回路４０の抵抗Ｒ４１を、可変抵抗Ｒ５１に置換した構成を有する。なお、抵抗Ｒ５１は、第７の抵抗に対応する。電源回路５００のその他の構成は、電源回路４００と同様であるので、説明を省略する。
【０１１１】
電源回路５００は、例えば外部の制御回路５０１から可変抵抗Ｒ５１に制御信号を供給することにより、可変抵抗Ｒ５１の抵抗値を設定することが可能である。よって、実施の形態４にかかる電源回路４００などのように、レーザートリミングなどの物理的な加工を行うことなく、電源回路の温度特性の調整が可能である。
【０１１２】
実施の形態６
次に、実施の形態６にかかる電源回路６００について説明する。図１６は、実施の形態６にかかる電源回路６００の構成を示す回路図である。電源回路６００は、実施の形態４にかかる電源回路６００の温度補正回路４０を温度補正回路６０に、昇圧部４０１を昇圧部６０１に置換した構成を有する。なお、温度補正回路６０は、第２の温度補正回路に対応する。
【０１１３】
昇圧部６０１は、昇圧部４０１の昇圧抵抗Ｒ４０１を、昇圧抵抗Ｒ４０１ａ及び４０１ｂに分割した構成を有する。なお、昇圧抵抗Ｒ４０１ａは第３の昇圧抵抗に対応し、昇圧抵抗Ｒ４０１ｂは第１の昇圧抵抗に対応する。すなわち、昇圧部６０１は、第１の昇圧抵抗（昇圧抵抗Ｒ４０１ｂ）と出力端子ＴＯＵＴとの間に、第３の昇圧抵抗（昇圧抵抗Ｒ４０１ａ）が挿入された構成を有する。昇圧抵抗Ｒ４０１ａ及び４０１ｂは、同じ抵抗値を有する。また、昇圧抵抗Ｒ４０１ａ及び４０１ｂは、昇圧部４０１の抵抗Ｒ４１の半分の抵抗値を有する。すなわち、昇圧部４０１の抵抗Ｒ４１の抵抗値をＲとすると、昇圧抵抗Ｒ４０１ａ及び４０１ｂの抵抗値は、それぞれＲ／２である。
【０１１４】
温度補正回路６０は、温度補正回路４０に、バイポーラトランジスタＱ６１抵抗ＲＬ４及びＲ６１を追加した構成を有する。なお、バイポーラトランジスタＱ６１は、第４のバイポーラトランジスタに対応する。抵抗Ｒ６１は第８の抵抗に対応する。抵抗ＲＬ４は、電源端子ＶＤＤとバイポーラトランジスタＱ６１のコレクタとの間に接続される。バイポーラトランジスタＱ６１のエミッタとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗Ｒ６１が接続される。バイポーラトランジスタＱ６１のベースは、昇圧部６０１の昇圧抵抗Ｒ４０１ａと４０１ｂとの間のノードＮ４と接続される。電源回路６００のその他の構成は、電源回路４００と同様であるので、説明を省略する。
【０１１５】
電源回路６００の温度補正回路６０では、バイポーラトランジスタＱ４１及びＱ６１のベースのそれぞれに、異なる電圧が入力する。従って、バイポーラトランジスタＱ４１がオンになるタイミングと、バイポーラトランジスタＱ６１がオンになるタイミングとを、異ならせることができる。例えば、バイポーラトランジスタＱ４１がオンになる温度をＴｔｈＬ１とし、バイポーラトランジスタＱ６１がオンになる温度をＴｔｈＬ２とする（但し、ＴｔｈＬ１＞ＴｔｈＬ２）。
【０１１６】
図１７は、実施の形態６にかかる電源回路６００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。図１７では、本実施の形態にかかる電源回路６００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を曲線Ｌ６で示している。また、一般的なＢＧＲ回路１１００を用いた場合の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を曲線Ｌ１０で示している。温度補正回路６０が無い場合の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性をＬ１で示している。実施の形態４にかかる電源回路４００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を曲線Ｌ４で示している。まず、温度がＴｔｈＬ１まで低下すると、バイポーラトランジスタＱ４１がオンとなり、出力電圧ＶＯＵＴの温度特性の補正を開始する。その後、更に温度が低下すると、出力電圧ＶＯＵＴの降下量が大きくなる。そして、温度がＴｔｈＬ２まで低下すると、バイポーラトランジスタＱ６１がオンとなり、出力電圧ＶＯＵＴの補正量は更に大きくなる。
【０１１７】
つまり、電源回路６００は、温度下降に伴い出力電圧の下降率が大きくなる場合でも、オンになる温度が異なる複数のトランジスタを用いることで、より出力電圧ＶＯＵＴの変動を抑制することが可能である。なお、本実施の形態では、温度補正回路６０が並列に接続されたトランジスタを２個有する例について説明したが、３個以上のトランジスタを設けてもよい。
【０１１８】
実施の形態７
次に、実施の形態７にかかる電源回路７００について説明する。図１８は、実施の形態７にかかる電源回路７００の構成を示す回路図である。電源回路７００は、ＢＧＲ回路７０１、温度補正回路７２及び昇圧部６０１を有する。昇圧部６０１については、電源回路６００と同様であるので、説明を省略する。ＢＧＲ回路７０１は、実施の形態３にかかるＢＧＲ回路３００の温度補正回路３０を温度補正回路７１に置換した構成を有する。温度補正回路７１は、温度補正回路３０の抵抗Ｒ１１を可変抵抗Ｒ７１に置換した構成を有する。温度補正回路７２は、実施の形態６にかかる温度補正回路６０の抵抗Ｒ４１を可変抵抗Ｒ７２に置換した構成を有する。
【０１１９】
ＢＧＲ回路７０１は、例えば外部の制御回路７０２から可変抵抗Ｒ７１に制御信号を供給することにより、可変抵抗Ｒ７１の抵抗値を設定することが可能である。よって、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００などのように、レーザートリミングなどの物理的な加工を行うことなく、ＢＧＲ回路の温度特性の調整が可能である。
【０１２０】
また、温度補正回路７２は、例えば外部の制御回路７０２から可変抵抗Ｒ７２に制御信号を供給することにより、可変抵抗Ｒ７２の抵抗値を設定することが可能である。よって、実施の形態４にかかる電源回路４００などのように、レーザートリミングなどの物理的な加工を行うことなく、電源回路の温度特性の調整が可能である。
【０１２１】
つまり、本構成によれば、例えば温度Ｔｓよりも低温側及び高温側の温度特性を、外部からの制御信号などにより調整することができる。よって、実施の形態１〜３にかかるＢＧＲ回路及び実施の形態４〜６にかかる電源回路と比べて、より広い温度範囲で好適に出力電圧を補正することができる。
【０１２２】
実施の形態８
次に、実施の形態８にかかる電源回路８００について説明する。図１９は、実施の形態８にかかる電源回路８００の構成を示す回路図である。電源回路８００は、ＢＧＲ回路８０１、温度補正回路４０及び昇圧部４０１を有する。温度補正回路４０及び昇圧部４０１については、電源回路４００と同様であるので、説明を省略する。また、ＢＧＲ回路８０１は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。ＢＧＲ回路８０１は、図５に示す等価回路と同様の構成となり、図２４に示すＢＧＲ回路１１００と同様の構成となる。よって、ＢＧＲ回路８０１の回路構成及び動作については、説明を省略する。換言すれば、電源回路８００は、電源回路４００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。
【０１２３】
図２０は、実施の形態８にかかる電源回路８００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。電源回路８００は、温度Ｔｓよりも低温側の温度領域において、温度下降に伴い出力電圧ＶＯＵＴが降下する場合に、電圧降下を抑制し、出力電圧ＶＯＵＴの変動を抑制することが可能である。
【０１２４】
実施の形態９
次に、実施の形態９にかかる電源回路９００について説明する。図２１は、実施の形態８にかかる電源回路８００の構成を示す回路図である。電源回路９００は、ＢＧＲ回路８０１、温度補正回路５０及び昇圧部４０１を有する。温度補正回路５０及び昇圧部４０１については、電源回路５００と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態８において説明したように、ＢＧＲ回路８０１は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。換言すれば、電源回路９００は、電源回路５００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。
【０１２５】
電源回路９００は、例えば外部の制御回路９０１から可変抵抗Ｒ５１に制御信号を供給することにより、可変抵抗Ｒ５１の抵抗値を設定することが可能である。よって、実施の形態４にかかる電源回路４００などのように、レーザートリミングなどの物理的な加工を行うことなく、電源回路の温度特性の調整が可能である。
【０１２６】
実施の形態１０
次に、実施の形態１０にかかる電源回路１０００について説明する。図２２は、実施の形態１０にかかる電源回路１０００の構成を示す回路図である。電源回路１０００は、ＢＧＲ回路８０１、温度補正回路６０及び昇圧部６０１を有する。温度補正回路６０及び昇圧部６０１については、電源回路６００と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態８において説明したように、ＢＧＲ回路８０１は、実施の形態１にかかるＢＧＲ回路１００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。言すれば、電源回路１０００は、電源回路６００から温度補正回路１０を取り除いた構成を有する。
【０１２７】
図２３は、実施の形態１０にかかる電源回路１０００の出力電圧ＶＯＵＴの温度特性を示すグラフである。つまり、電源回路１０００は、温度下降に伴い出力電圧の下降率が大きくなる場合でも、オンになる温度が異なる複数のトランジスタを用いることで、より出力電圧ＶＯＵＴの降下を抑制することが可能である。なお、本実施の形態では、温度補正回路６０が並列に接続されたトランジスタを２個有する例について説明したが、３個以上のトランジスタを設けてもよい。
【０１２８】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態４〜６では、ＢＧＲ回路１００を用いたが、ＢＧＲ回路２００又は３００を用いてもよい。
【０１２９】
実施の形態３におけるＢＧＲ回路３００では、温度補正回路３０の抵抗Ｒ３１を固定抵抗としたが、可変抵抗とすることも可能である。また、温度補正回路３０の抵抗Ｒ１１を、温度補正回路２０と同様、可変抵抗Ｒ２１に置換することも可能である。また、実施の形態６及び１０におけるＢＧＲ回路３００及び電源回路１０００では、温度補正回路６０の抵抗Ｒ６１を固定抵抗としたが、可変抵抗とすることも可能である。また、温度補正回路６０の抵抗Ｒ４１を、温度補正回路５０と同様、可変抵抗Ｒ５１に置換することも可能である。さらに、実施の形態７にかかる温度補正回路７１の抵抗Ｒ３１を可変抵抗とすることができる。実施の形態７にかかる温度補正回路７２の抵抗Ｒ６１を可変抵抗とすることができる。
【０１３０】
上述の実施の形態において、ＢＧＲ回路の抵抗Ｒ１、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ及びＲ２ｂの抵抗値は例示に過ぎず、他の値とすることが可能である。また、昇圧部４０１及び６０１の昇圧抵抗Ｒ４０１、Ｒ４０１ａ及びＲ４０１ｂの抵抗値も例示に過ぎず、他の値とすることが可能である。
【０１３１】
トランジスタＱ１１及びＱ３１は、バイポーラトランジスタでもよいし、ＭＯＳトランジスタでもよい。
【０１３２】
また、上述の実施の形態で説明したＢＧＲ回路及び電源回路は、電気自動車やハイブリッド車の組電池の電圧監視システムへの適用に限定されるわけではない。例えば、リチウムイオン電池などの二次電池が搭載される機器及び装置へ適用することが可能である。例えば、上述の実施の形態にかかるＢＧＲ回路及び電源回路は、携帯電話、携帯オーディオプレーヤーや、家屋への電力供給を目的とする家庭用蓄電池に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７１、７２  温度補正回路
１００、２００、３００、７０１、８０１  ＢＧＲ回路
２０１、５０１、７０２、９０１  制御回路
４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００  電源回路
４０１、６０１  昇圧部
ＡＭＰ  増幅器
ＢＭＵ  電池管理部
ＣＢ１〜ＣＢｍ  セルバランス回路
ＣＨＡＲＧＥ  外部充電電圧
ＣＭＵ  セルモニタ部
ＥＣ１〜ＥＣｍ  電池セル
ＥＣＵ  エンジンコントロール部
ＥＭ１〜ＥＭｎ  電圧モジュール
ＧＮＤ  グランド電圧
ＩＮＳ１、ＩＮＳ２  絶縁素子
ＩＮＶ  インバータ
ＭＧ  モータジェネレータ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ４１、Ｑ６１、Ｑ１０１、Ｑ１０２  バイポーラトランジスタ
Ｑ１１、Ｑ１３  トランジスタ
Ｒ１、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ１１、Ｒ３１、Ｒ４１、Ｒ６１、Ｒ４０１、Ｒ４０１ａ、Ｒ４０１ｂ、Ｒ４０２、ＲＬ１〜ＲＬ４、ＲＬ１０１、ＲＬ１０２、Ｒ＿１〜Ｒ＿ｍ  抵抗
Ｒ２１、Ｒ５１、Ｒ７１、Ｒ７２  可変抵抗
ＲＥＬ１、ＲＥＬ２  リレー
ＳＷａ＿１〜ＳＷａ＿ｍ  スイッチ
Ｔｉｎ  通信入力端子
ＴＯＵＴ    出力端子
Ｔｏｕｔ  通信出力端子
Ｖ＿１〜Ｖ＿（ｍ＋１）  入力端子
ＶＢ１〜ＶＢｍ  セルバランス入力端子
ＶＢＥ１、ＶＢＥ２  ベース−エミッタ間電圧
ＶＢＧＲ  出力電圧
ＶＣＣ  電源端子
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＭＣ  電圧測定回路
ＶＭＣ＿ＡＤＣ  コンバータ
ＶＭＣ＿ＣＯＮ  制御回路
ＶＭＣ＿ＲＥＧ  レジスタ
ＶＭＣ＿ＳＥＬ  選択回路
ＶＭＭ＿Ｃ  通信回路
ＶＭＭ＿Ｓ  電源回路
ＶＭＳ  電圧監視システム
ＶＯＵＴ  出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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