半导体装置和电池电压监视装置的制造方法_4

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M的M个电压测定部2中的每一个具有配置设定端子组出―1-6 —M、7—1-7—M),所述配置设定端子组出―1-6—M、7 —1-7 —M)通过二进制字符来指定与M个单电池组中的哪个单电池组连接。在指定与最高电位端的单电池组连接时,向配置设定端子组(6 — 1-6 —M、7 — 1-7—M)输入第I字符,在指定与最低电位端的单电池组连接时,向配置设定端子组(6 — 1-6—M、7 — 1-7 —Μ)输入第2字符。在电压测定部2内,可以将配置设定端子高电平固定或低电平固定,上拉或下拉,或者通过其他的方法输入数字信号。从第I电压测定部2—I到第M电压测定部2 — M的M个电压测定部2中的每一个在被输入的配置设定端子组(6 — 1-6 — Μ、7 —1-7 —Μ)的状态是与第I字符或第2字符的汉明距离为I时,切断使用雏菊链8的通信。例如,使向雏菊链8的通信线路(8 —1-8—Μ+1)的输出为高阻抗。
[0181]根据与M个单电池组中的哪个单电池组连接,从第I电压测定部2 — I到第M电压测定部2 —M的M个电压测定部2中的每一个在雏菊链8中连接的对方的电路不同,需要使驱动雏菊链8的通信线路(8 —1-8—Μ+1)的电路的特性相匹配。第I电压测定部2—I从通常处于相同的电位电平的电池系统控制部3经由第I通信线路8 — I进行输入,并经由第2通信线路8 — 2驱动处于高I级的电位电平的第2电压测定部2 — 2。第M电压测定部从处于低I级的电位电平的第M-1电压测定部2 — M-1经由第M通信线路8—M进行输入,并驱动信号电位变换元件9。由于根据电位电平的差异,有无电平移位器和电路方式不同,因此需要与此相应地使驱动雏菊链8的通信线路(8—1-8—Μ+1)的电路的特性相匹配。
[0182]可以对配置设定端子组(6 — 1-6 —Μ、7 — 1-7—Μ)设定第I地址到第M地址的配置地址,据此判定与M个单电池组中的哪个单电池组连接,并且与此相应地使驱动雏菊链8的通信线路(8 — 1-8 —Μ+1)的电路的特性相匹配。如果配置地址正确,则构成雏菊链的通信电路会正确地发挥功能。但是,在由于故障等而导致配置设定端子组(6—1-6 —Μ、7—1-7 —Μ)的状态变成了不正确的字符的情况下,通信电路不再正确地发挥功能。因此,采取自动防故障的方法。
[0183]在本实施方式中,重点地保护由于故障等所导致的地址的错误的影响比较大的部分。在形成有雏菊链的通信线路的电池电压监视装置中,最高电位端和最低电位端的故障更加严重。这是因为:对于与中间的电位连接的电池电压测定部2来说,由于通过雏菊链连接的仅是相邻的电池电压测定部2,因此电位差不大,但是对于配置在最高电位端和最低电位端的电池电压测定部2来说,与连接目标的电位差很大,根据情况可能会变为最高电位端与最低电位端的电位差。
[0184]在本实施方式中,在配置设定端子组(6 —1-6 —M、7 —1-7 —M)的状态是与第I字符或第2字符的汉明距离为I时切断使用雏菊链8的通信。当本来对配置在最高电位端93的电池电压测定部2—M设定的第I字符产生了 I位的错误时,或者当本来对配置在最低电位端94的电池电压测定部2 — I设定的第2字符产生了 I位的错误时,进行切断以不驱动通信线路。另一方面,即使对配置在中间电位的抽头位置的电池电压测定部2设定的字符产生了 I位的错误,也不会产生对驱动雏菊链的电路产生重大影响的切换。
[0185]由此,能够在布线少、部件成本低、各个电池电压测定部2设置了高功能的通信接口而不采用复杂的通信协议、并考虑了自动防故障的情况下实现电池系统控制部3和多个电池电压测定部2之间的通信。在配置设定端子组(6 —1-6 —M、7—1-7 —M)的状态由于故障等而变为了不正确的字符时,不产生错误等,而是通过从通信线路切断而成为自动防故障。
[0186]针对以下的情况进行更加详细的说明:从第I电压测定部2 — I到第M电压测定部2 — M的M个电压测定部2分别安装有电池电压监视ICl — 1-1 — M,配置设定端子组(6—1-6 —M、7—1-7 —M)是其端子。
[0187]由于最低电位端的第I电压测定部2 — I的通信信号输入端子5 — I由作为电池系统控制部3工作的MCU驱动,因此一般是电压输入,由于通信信号输出端子4— I经由电平移位器与高I级电位侧的第2电压测定部2 —2的通信信号输入端子5 —2连接,因此可以是电流输出。由于第2级之后的电压测定部2的输入和输出均与电平移位器连接,因此电压输入、电流输出是适宜的。由于最高电位端的第M电压测定部2 — M的通信信号输入端子5 — M与电平移位器的输出连接,因此是电压输入。通信信号输出端子4 — M根据环回的通信电路方式而适当地进行了最优化。例如,在经由热耦合器等绝缘元件(绝缘体)9向MCU3循环(cycle)时,为了驱动绝缘元件9,在很多情况下电压输出是适宜的。这里,电平移位器有各种电路方式,假定是在高电位侧通过电阻将在低电位侧被电流输出的信号转换为电压的电路。降压电平移位器也可以通过同样的电路实现。
[0188]第I电压测定部2 —I在被设定了的配置设定端子组(6—1、7—I)的状态是与上述第I字符相等时通过电流源来驱动第2通信布线8 — 2,在被设定了的配置设定端子组(6 — 1、7 — I)的状态是与上述第I字符的汉明距离为I时使第2通信布线8 _ 2为高阻抗。
[0189]第M电压测定部2—M在被设定了的配置设定端子组(6—1、7—I)的状态是与上述第2字符相等时通过电压源来驱动信号电位变换元件9,在被设定了的配置设定端子组(6 —1、7—I)的状态是与上述第2字符的汉明距离为I时使与信号电位变换元件9的连接为高阻抗。
[0190]由此,当在实现循环通信的雏菊链中检测到配置地址的故障时,能够使通信线路的驱动为高阻抗来进行保护。
[0191]说明能够安装在从第I电压测定部2 — I到第M电压测定部2 — M的M个电压测定部2中的电池电压监视ICl的更加详细的结构。图3是表示实施方式一的电池电压监视IC (引脚寻址)的更加详细的结构例子的框图。
[0192]电池电压监视ICl包括:通信信号端子4、作为上述配置设定端子的地址设定端子6、能够对输出或切断来自上述通信信号端子的信号进行切换的输出切换电路10、以及基于地址设定端子6的状态来控制输出切换电路10的模式判定电路20。在地址设定端子6的状态是与上述第I字符或上述第2字符的汉明距离为I时,模式判定电路20通过输出切换电路10切断从通信信号端子4的输出。
[0193]输出切换电路10能够对通过电压源12驱动通信信号端子4、通过电流源11驱动通信信号端子4、或者使通信信号端子4为高阻抗进行切换。地址判断电路20如下来控制通信信号端子4。
[0194]在地址设定端子6的状态是与上述第I字符一致时,通过输出切换电路10,利用电压源12来驱动通信信号端子4。在地址设定端子6的状态是与上述第2字符一致时,通过输出切换电路10,利用电流源11来驱动通信信号端子4。在地址设定端子6的状态是与上述第I字符或上述第2字符的汉明距离为I时,通过输出切换电路10使通信信号端子4为尚阻抗。
[0195]由此,无论与通信信号端子连接的电路是电压输入型还是电流输入型,都能够适当地进行应对。尤其是,在配置于最低电位端的情况下适于驱动电流驱动型的升压电平移位器,在配置于最高电位端的情况下适于驱动电压输入型的绝缘元件(绝缘体)。另外,在地址设定端子6的状态产生了 I位的错误时,通过检测出该错误并使上述通信信号端子为高阻抗,不会损害外部电路,成为自动防故障。
[0196]另外,后面将说明图3所示的其他的电路要素。
[0197]图5是表示在实施方式一的电池电压监视装置中对地址设定端子6设定的电池电压监视IC的配置地址(电池电压监视模块的配置地址)的相互的汉明距离的说明图。该数值例子是能够与串联连接8个单电池的单电池组连接的电池电压监视系统中的配置地址的设定例子。作为配置地址,赋予配置于最高电位端的最高位的监视ICl除了 b' 11111以外的b' 11***。这里,“b' ”表示是二进制,“b' 11111”表示在5位的二进制中所有的位均为I的数值。赋予配置于最低电位端的最低位的监视IClb' 1lllo由于从能够对最高位监视IC设定的地址中除去了 V 11111,因此与最低位的监视ICl的配置地址V 10111的汉明距离必定为2以上。可以使最高位和最低位之间的中位的监视IC的配置地址为除了 V 00111以外的V 00***。最高位的监视IC和最低位的监视IC与中位的监视IC的配置地址的汉明距离均为2以上。并且,在单独使用监视IC的情况下,可以赋予配置地址b' 01111。另外,通过使单独使用的监视IC的配置地址为b' 01111,能够使最高位、最低位、以及中位的监视IC均具有2以上的汉明距离。当地址设定端子6的状态是不分配给最高位、最低位、中位的监视1C、以及单独使用的监视IC的地址的配置地址时,使输出为高阻抗并切断通信线路(非通信)。距离最高位、最低位、中位的监视1C、以及单独使用的监视IC的配置地址的汉明距离为I的配置地址必定是应将输出控制为HiZ的配置地址。这里,中位的监视IC可以是多个,应对它们设定的配置地址的特征是允许相互之间的汉明距离=I这一点。即使对中位的监视IC设定了的配置地址产生了错误,由于其影响比较轻微,因此不产生源于错误检测的冗余度。因此,在安装了监视IC的电路基板发生故障时和在监视IC发生故障时,关于中位的监视1C,能够在不改变或考虑外部引脚(地址设定用)的情况下容易且安全地进行更换。在最高位和最低位的监视IC的地址产生了错误时,由于影响比较大,因此通过使配置地址距离其他的配置地址的汉明距离为2以上,使之具有错误检测功能,强化了保护。与一律使其具有冗余度相比,能够将用于表示配置地址的位数抑制得较少。图5表示了能够识别8个监视ICl的例子,可以扩展到能够识别8个以下或8个以上的数量的监视ICl的配置地址的分配方法。为了使应识别的监视IC的数量为2倍,可以使配置地址的位数为I位、亦即使地址设定端子6的端子数量增加I个。另一方面,为了使所有的监视IC 一律具有冗余度,为了使应识别的监视IC的数量为2倍,需要使地址设定端子6的端子数量增加2个。根据这一点,本实施方式的地址分配方法也能够将用于表示配置地址的位数抑制得较少,能够抑制监视IC应当具有的地址设定端子6的端子数量。
[0198]电池电压监视ICl还能够基于对地址设定端子6设定的状态来设定地址寄存器
30。将从地址设定端子6输入的值例如在刚刚接通电源后读入到地址读入电路18,并在经由地址表19转换为IC地址值后存储于地址寄存器30。
[0199]由此,通过施加于地址设定端子6的电压电平,能够从IC的外部来设定地址寄存器30。通过将地址设定端子6高电平固定或低电平固定、或者下拉或上拉,能够设定期望的地址。
[0200]图6是表示实施方式一的电池电压监视IC(引脚寻址)的地址表的例子的说明图。使地址设定端子6的状态与地址寄存器存储的值的关系相对应。(a)是一般的设定方法,(b)是8堆叠(在具有与8个单电池组连接的8个电压监视模块的情况下,相当于M =8。)的情况的例子。芯片地址帧是在雏菊链通信中指定作为访问对象的芯片地址的通信帧中的表示例子。后面将说明雏菊链通信的动作和通信帧的格式。
[0201]基于对地址设定端子6设定的状态,将地址存储于地址寄存器。在8堆叠的情况下,可以使最高位的地址为V 11000,最低位的地址为V 11111,中级的地址为b' 11***。
[0202]说明雏菊链通信的动作和通信帧的格式。电池电压监视ICl具有未图示的各种寄存器。有用于控制电池电压监视ICi的控制寄存器、用于存储数据的数据寄存器、用于存储电池电压监视ICl的状态和作为测定对象的单电池的状态的状态寄存器等。这些寄存器被赋予了寄存器地址,能够从电池系统控制部3指定芯片地址和寄存器地址,并访问期望的寄存器。
[0203]图15是表示雏菊链通信的动作的一个例子的I帧的时序图,图16是各种通信模式下的每一动作的帧格式的一个例子。
[0204]雏菊链通信通过串行选择信号SS、串行时钟信号SCLK、以及串行数据信号SD实现。可以通过各I位、至少合计3条的信号线来构成。也可以使用2倍条数的信号线进行差动化,另外也可以使一部分数据并行化。图15是通过8位构成了 I帧的例子。可以任意地决定位数。
[0205]在通常模式下,有从主机向各IC的寄存器写入和从主机向各IC的寄存器读出这2个指令。主机是发行指令的主体,IC是具有由该指令指定的寄存器的访问目标。在本实施方式中,电池系统控制部3是主机,电池电压监视IC(I — 1-1—M)是1C。
[0206]在寄存器写入中,第I帧和第2帧构成了芯片地址帧并指定IC地址。通过第3帧来指定寄存器地址,还与是写指令相结合来进行指定。通过第4帧来指定写入数据。向第5帧和第6帧发送用于对第I至第4帧的指令进行错误检测的CRC(Cyclic RedundancyCheck,循环冗余检查)字符。可以从被访问了的各IC向第7帧到第10帧发送(回复)响应信号。寄存器写入一般是从主机向IC的单方向完成的动作,不需要回复响应信号。芯片地址帧构成为包括与被连接的IC的数量相同数量的位数。通过使用2帧的8位的帧,能够指定多至16个的1C。通过使IIC与I位相对应,能够独立地指定多至16个的1C。能够并列地同时对最多16个的IC写入相同的值,另一方面也能够依次指定I个I个的IC并分别写入独立的值。
[0207]在寄存器读出中,第I帧和第2帧也构成了芯片地址帧并指定IC地址。通过第3帧来指定寄存器地址,还与是写指令相结合来进行指定。通过第4帧来指定被读出的数据的大小。向第5帧和第6帧发送用于对第I至第4帧的指令进行错误检测的CRC字符。在第7帧之后,在与通过上述第4帧指定的数据大小相对应的帧数的读出数据上添加关于读出数据的CRC字符,并从被访问了的IC发送(回复)。
[0208]图16图示了芯片地址帧为2帧、指定寄存器地址和读/写的指令帧为I帧、读出数据和CRC字符分别为2字节的情况,可以任意地设定以该长度(帧数)为首的格式。
[0209]后面将说明寻址模式和测试模式。
[0210]参照图3来说明用于响应雏菊链通信中的上述通常模式的指令的电池电压监视ICl的结构。
[0211]雏菊链通信中的所有的帧从通信信号输入端子5输入,为了原样、增加响应帧等、或者重写接收到的帧的一部分的数据后向后级的电池电压监视ICi发送,从通信信号输出端子4输出。图3省略了与串行选择信号SS和串行时钟信号SCLK相关的电路的图示,表示为从通信信号输入端子5输入串行数据信号SD0
[0212]对从通信信号输入端子5输入了的串行数据信号SD执行串行-并行转换,并且并行地输入到寄存器通信控制电路17、芯片地址帧提取电路21、以及寄存器地址帧提取电路23。当通过
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