JP2000171532A

JP2000171532A - 電池電圧検出手段、電池パック、電池管理装置およびそれに用いる電池電圧検出方法

Info

Publication number: JP2000171532A
Application number: JP10343126A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Hasegawa; 広和長谷川; Tetsuyoshi Konno; 哲秀紺野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP3544626B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高性能の電池検出手段を備えた電池パックを
安価で提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも直列接続された複数の単電池
からなる組電池の各種電圧を検出するための電圧検出手
段を備えた電池パックであって、電池検出手段が、単電
池の出力を蓄えるためのコンデンサと、コンデンサを単
電池のうちの少なくとも一つと選択的に接続するための
単電池接続用スイッチ、コンデンサの出力をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器、コンデンサとＡ／Ｄ変換器
を接続するためのＡ／Ｄ変換器接続用スイッチ、単電池
接続用スイッチ、およびＡ／Ｄ変換器接続用スイッチを
制御しかつＡ／Ｄ変換器の出力信号に基づいてコンデン
サに印加された電圧を検出する信号処理部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電気機器とり
わけポータブル機器に用いられる電池パックの電池管理
装置に関するものであり、詳しくは電池パックに用いら
れる二次電池の充放電の制御のために二次電池の電圧情
報を取り出す電池電圧検出手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器の小型化や高性能化に伴
い、それに用いる二次電池（単電池およびその集合体で
ある組電池を示す）の充放電等を精度よく管理する必要
が高まっている。そこで、電気機器や電池パックには、
二次電池を監視し、制御するための電池管理装置が設け
られている。電池管理装置は、機器に搭載された二次電
池の電圧、電流、温度等を監視し、機器の使用時すなわ
ち二次電池の放電時においては、測定した電圧値等に基
づいてその過電流や過放電を防止する。さらに、充電時
においては、過充電を防止する。このように電池管理装
置は、二次電池の安全性を高め、同時にその劣化を防止
している。なお、電池管理装置のその他の機能として
は、単電池の残容量を推定する機能が挙げられる。

【０００３】以下、一例として、単電池を３個直列接続
した組電池を使用する電気機器について説明する。図１
に、電池管理装置を備えた電気機器の構成の概略を示
す。組電池２は、直列接続された単電池３ａ〜３ｃおよ
びこれらの温度を検出するためのサーミスタ８を備えて
いる。組電池２と、組電池２を監視する電池管理装置１
は、一体化されて電池パック４を構成している。電池管
理装置１は、電池電圧検出手段５、電池温度検出手段６
および充放電電流検出手段７を備えている。電池電圧検
出手段５は、組電池２全体の電圧および組電池２を構成
する単電池３ａ〜３ｃの電圧をそれぞれ検出する。電池
温度検出手段６は、サーミスタ８からの信号により組電
池２の温度を検出する。充放電電流検出手段７は、シャ
ント抵抗９からの信号により組電池２の充放電時の電流
値を検出する。

【０００４】以上のようにして電池電圧検出手段５、電
池温度検出手段６および充放電電流検出手段７により検
出された単電池３ａ〜３ｃに関する情報は、それぞれ制
御手段１０に出力される。制御手段１０は、得られた情
報より単電池３ａ〜３ｃの残容量を推定する。また、組
電池２および単電池３ａ〜３ｃに関する情報に基づい
て、通信手段１２よりシリアル通信によって、電池パッ
ク４に接続された機器本体１１に制御信号を出力する。
さらに、制御手段１０は、充電スイッチ１３および放電
スイッチ１４を操作して、組電池２の充放電を制御す
る。なお、機器本体１１は、電池パック４より送られて
きた制御信号に基づいてその出力を制御したり、異常の
有無等の情報を表示部（図示せず）等によって使用者に
通知する。

【０００５】電池電圧検出手段５は、組電池２内の単電
池３ａ、３ｂおよび３ｃの電圧を、図２に示すように所
定間隔ｔ（例えば０．５秒）で繰り返し検出する。得ら
れた単電池の電圧の経時変化の情報は、充電制御、過充
電保護、過放電保護等に用いられる。ニッケル−水素二
次電池等においては、組電池の電圧は、満充電を検出す
る−△Ｖ制御に用いられる。

【０００６】以下、従来の電池電圧検出手段およびその
電圧検出方法について説明する。従来の電池電圧検出手
段５の構成を図３に示す。スイッチＳ１〜Ｓ６は、信号
処理部２１の指令信号により動作し、単電池３ａ〜３ｃ
を選択的に演算増幅器１５および抵抗１７〜２０で構成
される増幅手段２２に接続する。Ａ／Ｄ変換器１６は、
増幅手段２２の出力をデジタル信号に変換する。信号処
理部２１は、Ａ／Ｄ変換器１６からの入力信号より、単
電池３ａ〜３ｃの電圧をそれぞれ検出する。

【０００７】以下、単電池３ａ〜３ｃの電圧の測定方法
を詳細に説明する。あらかじめスイッチＳ１〜Ｓ６はＯ
ＦＦになっている。まず単電池３ａの電圧を測定するた
めに、Ｓ１およびＳ３をＯＮにし、単電池３ａを増幅手
段２２に接続する。電圧検出が終了すると、信号処理部
２１はＳ１およびＳ３をＯＦＦにする。ついで、Ｓ１お
よびＳ３に代えてスイッチＳ２およびＳ５を操作して、
単電池３ｂの電圧を同様に検出する。さらに、Ｓ４およ
びＳ６を同様に操作して、単電池３ｃの電圧を検出す
る。このような操作を常時もしくは定期的に繰り返して
得られた電池の情報は、各種制御に用いられている。

【０００８】しかしながら、上記の電池電圧検出手段
は、以下に示すように、電圧検出時に消費される電力量
が単電池毎に異なるため、単電池間の出力の格差が増大
するといった問題点も有する。具体的な例を挙げて説明
する。図３に示す単電池３ａ、３ｂおよび３ｃの出力電
圧Ｖ_3a、Ｖ_3bおよびＶ_3cをいずれもＶとし、抵抗Ｒ１７
〜Ｒ２０の抵抗値をいずれもＲとする。スイッチＳ１〜
Ｓ６の接続時間は、演算増幅器１５の出力が安定するま
での待ち時間を考慮して、いずれも１ミリ秒とする。

【０００９】単電池３ａの電圧を検出するときに、単電
池３ａ〜３ｃにはスイッチＳ１、抵抗Ｒ１７および抵抗
Ｒ１９を通じてそれぞれ３Ｖ／２Ｒの電流が流れ、さら
にスイッチＳ３、抵抗Ｒ１８および抵抗Ｒ２０を通じ
て、（２Ｖ−Ｖ_out）／２Ｒの電流が流れる。ここで、
Ｖ_outは、演算増幅器１５の出力電圧である。単電池３
ｂの電圧を検出するときに、単電池３ｂおよび３ｃには
スイッチＳ２、抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１９を通じて、
２Ｖ／２Ｒ（＝Ｖ／Ｒ）の電流が流れ、このときさらに
単電池３ｃにはスイッチＳ５、抵抗Ｒ１８および抵抗Ｒ
２０を通じて（Ｖ−Ｖ_out）／２Ｒの電流が流れる。単
電池３ｃの電圧を検出するときに、単電池３ｃにはスイ
ッチＳ４、抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１９を通じて、Ｖ／
２Ｒの電流が流れる。

【００１０】演算増幅器１５の＋側入力電圧をＶ_pと
し、抵抗Ｒ１８の入力電圧をＶ_iとすると、Ｖ_outは、以
下の式（１）で表される。

【００１１】Ｖ_out＝（１＋Ｒ20／Ｒ18）・Ｖ_p−（Ｒ20／Ｒ18）・Ｖ_i （１）

【００１２】したがって、単電池３ａの電圧を検出する
ときには、式（１）は以下の式（２）で表される。

【００１３】Ｖ_out＝（１＋Ｒ20＋Ｒ18）・｛(Ｖ_3a＋Ｖ_3b＋Ｖ_3c）・Ｒ19／（Ｒ17＋Ｒ19）｝ −（Ｖ_3b＋Ｖ_3c）・Ｒ20／Ｒ18 （２）

【００１４】ここで、Ｖ_3a＝Ｖ_3b＝Ｖ_3c＝Ｖとし、Ｒ17
＝Ｒ18＝Ｒ19＝Ｒ20＝Ｒとすると、式（２）は、Ｖ_out
＝Ｖとなる。

【００１５】また、単電池３ｂの電圧を検出するときに
は、式（１）は以下の式（３）で表される。

【００１６】Ｖ_out＝（１＋Ｒ20／Ｒ18）・｛（Ｖ_3b＋Ｖ_3c）・Ｒ19／（Ｒ17＋Ｒ19）｝ −Ｖ_3c・Ｒ20／Ｒ18 （３）

【００１７】したがって、単電池３ａ〜３ｃの電圧を検
出するときに、各単電池の放電量は、表１に示すように
なる。

【００１８】

【表１】

【００１９】すなわち、各単電池の電圧を検出する際の
単電池３ｂの放電量は、単電池３ａのそれの２倍にな
る。また、単電池３ｃの放電量は、単電池３ａのそれの
約２．３倍にも達する。すなわち、各単電池の電圧を検
出する度に、単電池間の出力の格差は増大することにな
る。特に、常時電圧を検出しているような電池パックの
場合、単電池間の出力格差が無視できないほど、大きく
なる恐れがある。

【００２０】また、上記の方法で電圧を検出をするに
は、高性能の演算増幅器や抵抗が必要とされる。たとえ
ば、リチウムイオン二次電池においては、残容量が少な
くなっても出力電圧はわずかしか低下しないために、精
度よく充放電を管理するためには、単電池当たり±５０
ｍＶの高精度で電圧を検出する必要がある。Ａ／Ｄ変換
器の出力誤差が±２５ｍＶであるとすると、上記のよう
な増幅手段においては、±２５ｍＶの精度が求められる
ことになる。汎用の演算増幅器や抵抗を用いた場合に
は、このような高い精度は得られないことから、従来の
電池管理装置には、高価な高性能の演算増幅器や抵抗を
用いる必要があった。

【００２１】増幅手段においては、入力抵抗の相対精度
と、演算増幅器の入力オフセット電圧の精度の２倍が、
出力精度となって現れる。入力抵抗としては、絶対精度
が０．２％以下の抵抗を組み合わせてその最大相対精度
が０．４％以下になるようにしていた。すなわち、リチ
ウムイオン二次電池を例に挙げると、過充電保護検出電
圧４．３５Ｖに対して、±１７．４ｍＶとなる。また、
高性能の演算増幅器においても入力オフセット電圧の精
度はせいぜい±３ｍＶである。したがって、演算増幅器
の入力オフセット電圧の精度に起因した増幅手段の出力
精度は±６ｍＶである。このように、従来、増幅手段の
出力誤差を±２５ｍＶ以下とするためには、精度の高い
高価な演算増幅器を用いる必要があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決するもので、電圧検出時の単電池の消費
電力量を均一にし、さらには単電池間の電圧差を是正す
ることができる高性能の電池検出手段を備えた電池パッ
クを安価で提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明では、直列接続さ
れた複数の単電池を管理するための電池電圧の検出にお
いて、たとえば、単電池の出力を一旦、コンデンサに蓄
えた後、コンデンサに印加された電圧を検出する。これ
により、各単電池間の電圧誤差を増大させることがな
く、微小ではあるが逆に是正することができる。また、
高価な演算増幅器や抵抗に代えて、安価なコンデンサお
よびアナログスイッチを用いることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の電池パックは、単電池の
出力を蓄えるためのコンデンサと、前記コンデンサを前
記単電池のうちの少なくとも一つと選択的に接続するた
めの単電池接続用スイッチ、コンデンサの出力をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、コンデンサとＡ／Ｄ変
換器を接続するためのＡ／Ｄ変換器接続用スイッチ、単
電池接続用スイッチ、およびＡ／Ｄ変換器接続用スイッ
チを制御しかつＡ／Ｄ変換器の出力信号に基づいてコン
デンサに印加された電圧を検出する信号処理部を備えた
電池検出手段を具備している。

【００２５】単電池接続用スイッチをＯＮにして単電池
とコンデンサが接続されると、コンデンサに電圧が印加
され、その後、同スイッチをＯＦＦにすると、コンデン
サに印加された電圧が保持される。このコンデンサをＡ
／Ｄ変換器と接続して、コンデンサに印加された電圧を
検出することにより、単電池の出力電圧を検出する。コ
ンデンサは、その容量のバラツキに関わらず、接続され
た単電池の電圧が正確に伝達される。したがって、本発
明によると、単電池の電圧を直接測定するのと変わらな
い精度で単電池の電圧を検出することができる。したが
って、演算増幅器等を用いた従来の電池管理装置と比べ
て、小さな誤差で電池の電圧を検出することができる。
さらに、従来の電池電圧検出手段に必要であった高価な
高性能の演算増幅器や抵抗を、安価なコンデンサやアナ
ログスイッチに置き換えることができる。また、上記の
方法を用いて、複数の単電池の電圧を順次検出すること
により、印加電圧が保持されたコンデンサが単電池と接
続されるため、出力が低下した単電池は、わずかではあ
るが充電される。したがって、単電池間の電圧の格差を
是正することもできる。

【００２６】本発明の電池管理装置の好ましい態様にお
いて、コンデンサの容量が０．０１μＦ以上である。一
般に、電圧検出手段の信号処理部およびＡ／Ｄ変換器
は、一体化されたマイクロコンピュータによって構成さ
れる。そのようなＡ／Ｄ変換器には、容量がせいぜい１
０ｐＦ程度のサンプルホールド用コンデンサが内蔵され
ている。このような電圧検出手段においては、先に単電
池と接続され電圧を印加されたコンデンサとこのサンプ
ルホールド用コンデンサを接続して、サンプルホールド
用コンデンサに電圧を印加する。このとき、単電池の電
圧が印加された側のコンデンサの極板間電圧をサンプル
ホールド用コンデンサに精度よく伝えるためには、単電
池と直接接続するコンデンサの容量が０．０１μＦ以上
であることが好ましい。

【００２７】コンデンサとサンプルホールド用コンデン
サを接続すると、電気量保存則により、サンプルホール
ド用コンデンサに印加される電圧Ｖ_sは、以下の式
（４）のように表される。

【００２８】Ｖ_s＝Ｃ₀／（Ｃ₀＋Ｃ_s）・Ｖ₀ （４）

【００２９】一般に、コンデンサは単電池からの入力電
圧を１ｍＶ以下の誤差で入出力することが可能であるか
ら、上式は精度よく成り立つ。単電池がリチウムイオン
電池であって、その出力電圧が４３５０ｍＶであるとす
ると、サンプルホールド用のコンデンサの容量を最大値
である１０ｐＦとしても、コンデンサの容量を０．０１
μＦとすることで、本来の単電池電圧と、サンプルホー
ルド用コンデンサに印加される電圧の差を４．３５ｍ
Ｖ、すなわち０．１％とすることができる。もちろん、
コンデンサの容量をさらに大きくすると、両者の差はさ
らに小さくなる。また、式（４）より明らかなように、
コンデンサの容量が充分大きいと、容量のバラツキは誤
差にほとんど影響を及ぼさない。したがって、コンデン
サの容量を０．０１μＦ以上とすることで、誤差を事実
上無視することができる。上記のコンデンサとしては、
例えば、安価なアルミナ等のセラミックコンデンサを用
いる。

【００３０】本発明の電池電圧検出方法は、電圧を検出
しようとする単電池とコンデンサを接続して、コンデン
サに単電池の電圧を印加するステップと、単電池とコン
デンサを切り離すステップと、コンデンサに印加された
電圧を検出するステップとを具備する。本発明の他の電
池電圧検出方法は、電圧を検出しようとする単電池の負
極側に接続されている他の単電池をコンデンサと接続し
て、コンデンサに他の単電池の電圧を印加するステッ
プ、他の単電池とコンデンサを切り離すステップ、およ
び他の単電池と電圧を検出しようとする単電池の電圧を
コンデンサを介して信号処理部に印加し、信号処理部に
加わる電圧を検出するステップを具備する。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を、図面を用
いて詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、
いずれも単電池を３個直列接続して用いる電気機器の電
池パックについて説明する。もちろん、単電池を２個、
または４個以上接続して用いる電気機器の電池パックに
おいても、以下の実施例と同様の手法によって電池を管
理することができる。

【００３２】《実施例１》本実施例の電池パックの特徴
部分の構成を図４に示す。組電池２８には、単電池２３
ａ〜２３ｃが直列に接続されている。信号処理部２７の
指令信号により動作するスイッチＳ１１〜Ｓ１６は、単
電池２３ａ〜２３ｃをコンデンサ２４とそれぞれ接続す
るように配されている。ここで用いるコンデンサ２４に
は、たとえばセラミックコンデンサを用いる。コンデン
サ２４と信号処理部２７の間には、信号処理部２７の指
令信号により動作するスイッチＳ１７およびＳ１８が配
されている。Ｓ１９は、コンデンサ２４に蓄えられた電
荷を放出するためのスイッチで、信号処理部２７の指令
信号により動作する。コンデンサ２４と信号処理部２７
の間にはＡ／Ｄ変換器２６が配されている。Ａ／Ｄ変換
器２６は、コンデンサ２４からのアナログ信号をデジタ
ル化して信号処理部２７に出力する。

【００３３】以下、本電池管理装置による単電池電圧の
検出方法について説明する。測定開始時には、Ｓ１１〜
Ｓ１９はいずれもＯＦＦになっている。まず、信号処理
部２７は、Ｓ１１およびＳ１３を所定時間（たとえば
０．１ミリ秒）、ＯＮにする。これにより、コンデンサ
２４には、単電池２３ａによって電圧が印加され、電荷
が蓄えられる。信号処理部２７は、Ｓ１１およびＳ１３
をＯＦＦにしたのち、Ｓ１７およびＳ１８をＯＮにす
る。これにより、コンデンサ２４からＡ／Ｄ変換器２６
に電圧信号が出力される。Ａ／Ｄ変換器２６は、コンデ
ンサ２４の出力信号をデジタル化して信号処理部２７に
出力する。信号処理部２７は、入力されたデジタル信号
よりコンデンサ２４に印加された電圧を検出する。つい
で、Ｓ１１およびＳ１３に代えてＳ１２およびＳ１５を
制御して、上記と同様に単電池２３ｂの電圧を検出す
る。その後、同様にＳ１２およびＳ１５を制御して、単
電池２３ｃの電圧を検出する。信号処理部２７は、必要
に応じてＳ１９をＯＮにして、コンデンサ２４に蓄えら
れた電荷を放出する。

【００３４】ここで、コンデンサ２４とＡ／Ｄ変換器２
６とを接続すると、コンデンサ２４は、Ａ／Ｄ変換器２
６に内蔵されたサンプルホールド用コンデンサ（図示せ
ず）と接続される。すなわち、Ａ／Ｄ変換器２６は、こ
のサンプルホールド用コンデンサに一時電荷を蓄えたの
ち、そこに印加された電圧を検出する。Ａ／Ｄ変換器２
６はコンデンサ２４とこのサンプルホールド用コンデン
サとを接続したときのサンプル用コンデンサの電圧を検
出することから、上記のようにコンデンサ２４の容量
は、Ａ／Ｄ変換器２６に内蔵されたサンプルホールド回
路としてのコンデンサの容量よりも充分大きくする。

【００３５】サンプルホールド用コンデンサは一般に容
量が４〜５ｐＦ、最大でも１０ｐＦであることから、サ
ンプルホールド用コンデンサに精度よく電圧を伝達する
ためには、コンデンサ２４には、例えば容量が０．０１
μＦのコンデンサを用いる。もちろん、コンデンサ２４
の容量が大きいほど、電圧検出の誤差は小さくなるた
め、より大容量のコンデンサを用いてもよい。特に容量
が大きいコンデンサであれば、その容量のバラツキに起
因した誤差を無視することができ、コンデンサ容量に高
い精度は求められない。したがって、汎用のコンデンサ
を用いることができる。たとえば、安価で小型なセラミ
ックコンデンサが好ましい。

【００３６】本実施例の電圧検出手段によると、従来の
電池パックに用いられていた演算増幅器および抵抗に代
えてアナログスイッチおよびコンデンサを用いる。上記
のような構成によると、アナログスイッチによる誤差は
無視できる。したがって、電圧検出の誤差要因として
は、コンデンサをＡ／Ｄ変換器と接続する際の電圧値の
低下のみと考えてもよい。しかし、これに対しても、上
記のように容量の大きなコンデンサを用いると、誤差を
無視することができる。また、小容量のコンデンサを用
いても、容量が既知であれば、式（４）で示された電気
量保存則に基づいて補正することも可能であり、精度の
高い電圧検出が可能である。

【００３７】さらに、本実施例の電池パックによれば、
単電池はコンデンサと接続されたときだけ放電すること
から、従来の電池パックのように単電池間のアンバラン
スを助長することが無い。むしろ、逆に是正することも
可能である。コンデンサを並列に接続した場合、それら
に蓄えられる電荷量は容量に比例する。上記のように、
コンデンサ２４の容量は、Ａ／Ｄ変換器２６に内蔵され
たサンプルホールド用のコンデンサの容量よりも充分に
大きい。したがって、両者を接続しても、コンデンサ２
４に蓄えられた電荷のうちごく一部がＡ／Ｄ変換器２６
に供給されるだけで、電荷のほとんどはコンデンサに２
４に残存する。また、このとき、両者の接続の前後でコ
ンデンサ２４の電圧はほとんど低下しない。

【００３８】したがって、上記のように、単電池２３ａ
〜２３ｃを順にコンデンサ２４と接続する課程で、コン
デンサ２４が電圧が他の単電池よりも低い単電池、すな
わちコンデンサ２４に印加されている電圧よりも電圧が
低い単電池と接続されると、コンデンサ２４に蓄えられ
た電荷の一部が単電池に向けて移動する。これによりそ
の単電池は充電され、わずかではあるが、他の単電池と
の電圧の格差が是正される。もちろん、コンデンサ２４
から単電池への電荷の移動により単電池の出力電圧は大
きく変化しないため、電圧の低下した単電池であっても
精度よく電圧の検出が可能である。

【００３９】コンデンサ２４に常時、電荷が蓄えられて
いれば、上記のような機能が発揮される。また、信号処
理部２４に単電池２３ａ〜２３ｃの電圧を比較する手段
を設け、検出された電圧値の大小によって次に電圧を検
出する順番を変化させるように制御すれば、さらに効果
的に電圧を是正することも可能である。さらに、従来の
電池パックには、高価な高性能演算増幅器や抵抗が求め
られるのに対して、本実施例の電池パックによると、安
価なアナログスイッチおよびコンデンサを用いる。した
がって、従来の電池パックと比べてコストを大幅に低減
させることができる。本実施例の電池電圧検出手段２５
においては、従来の増幅手段２２に要した部品価格の１
／３の価格で代替回路を構成することができる。

【００４０】また、上記の電池パック４において、通常
の各単電池の電圧の検出中に、定期的にＳ１９をＯＮに
してコンデンサ２４に蓄えられた電荷をすべて放出する
動作を織り交ぜることにより、さらなる効果を得ること
ができる。たとえば、コンデンサ２４に蓄えられた電荷
をすべて放出させた直後に検出した単電池の電圧値が、
通常時に検出した電圧値と等しくなかった場合（特に、
コンデンサ２４の放電直後の電圧値の方が低い場合）に
は、組電池２８と電池管理装置１との接続部のいずれか
に接続不良（オープン）が発生したと判断できる。した
がって、このような場合には、充放電を停止させること
ができる。

【００４１】《実施例２》実施例１では、コストダウン
とともに電圧検出によって消費される電力量のアンバラ
ンスの是正に有用な電池管理装置について説明したが、
本実施例では特にコストダウンに有用な電池管理装置、
すなわち実施例１で説明した電池パックよりもさらに安
価で提供できる電池パックについて説明する。

【００４２】本実施例の電池管理装置を図５に示す。互
いに直接に接続された単電池２３ａ〜２３ｃの正極端子
は、それぞれスイッチＳ２１〜Ｓ２３を介してコンデン
サ３１の一方の極に接続されている。また、単電池２３
ｃの負極端子は、スイッチＳ２５を介してコンデンサ３
１の他極に接続されている。コンデンサ３１のＳ２５と
接続された側の極は、順にスイッチＳ２６およびＡ／Ｄ
変換器３３を介して信号処理部３２と接続されている。
単電池２３ｂの負極端子は、スイッチＳ２４を介して、
Ｓ２６の下流かつＡ／Ｄ変換器３３の上流に接続されて
いる。

【００４３】Ｓ２２およびＳ２５をＯＮにすると、コン
デンサ３１に単電池２３ｂおよび２３ｃにより電圧が印
加されて電荷が蓄えられる。所定時間（例えば１０ミリ
秒）経過すると、信号処理部３２は、Ｓ２２およびＳ２
５をＯＦＦにし、Ｓ２１およびＳ２６をＯＮにする。こ
れにより、コンデンサ３１には、さらに単電池２３ａの
出力電圧が印加される。このとき、Ｓ２５はＯＦＦにな
っているため、単電池２３ａの出力電圧に対応した信号
がＡ／Ｄ変換器３３に出力される。Ａ／Ｄ変換器３３へ
の出力が終了すると、信号処理部３２はＳ２１およびＳ
２６をＯＦＦにする。

【００４４】次に、信号処理部３２は、Ｓ２３およびＳ
２５をＯＮにして、コンデンサ３１に単電池２３ｃの電
圧を印加する。所定時間経過後、Ｓ２３およびＳ２５を
ＯＦＦにし、ついで、Ｓ２２およびＳ２６をＯＮにす
る。これにより、コンデンサ３１には、単電池２３ｃの
電圧に加えて単電池２３ｂの出力電圧が印加される。こ
れにより、Ａ／Ｄ変換器３３に、単電池２３ｂの出力電
圧に対応した信号が供給される。Ａ／Ｄ変換器３３への
出力が終了すると、Ｓ２２およびＳ２６をＯＦＦにす
る。ついで、Ｓ２４をＯＮにし、単電池２３ｃの出力を
直接、Ａ／Ｄ変換器３３に供給する。Ａ／Ｄ変換器３３
は、この入力信号により単電池２３ｃの電圧を検出す
る。

【００４５】本実施例の電池管理装置によると、直列接
続された単電池間に電池電圧検出における消費電力量の
アンバランスは残るものの、装置の構成を従来の電池パ
ックにおける電池電圧検出手段と比べてスイッチを３つ
減らして簡略化することができる。また、実施例１で用
いた電池電圧検出手段と比べてもさらに大幅なコストダ
ウンが可能になる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によると、携帯電話やノート型Ｐ
Ｃから電気自動車におよぶ広い用途で適用可能な高性能
の電池電圧検出手段を備えた電池パックを安価で提供す
ることができる。特に、本発明のコンデンサにいったん
単電池の出力を蓄えたのち、その電圧を検出する方法は
電池を多数直列接続していても適用可能であることか
ら、電気自動車等の電動車両における効果は、さらに大
きいものになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池管理装置を備えた電気機器の構成の概略を
示すブロック図である。

【図２】単電池の電圧検出のサイクルを示す図である。

【図３】従来の電池管理装置の構成の概略を示すブロッ
ク図である。

【図４】本発明の一実施例の電池管理装置の概略を示す
ブロック図である。

【図５】同他の実施例の電池管理装置の概略を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１電池管理装置２、２８組電池３ａ〜３ｃ、２３ａ〜２３ｃ単電池４電池パック５、２５、３０電池電圧検出手段６電池温度検出手段７充放電電流検出手段８サーミスタ９シャント抵抗１０制御手段１１機器本体１２通信手段１３充電スイッチ１４放電スイッチ１５演算増幅器１６、２６、３３Ａ／Ｄ変換器２１、２７、３２信号処理部２２増幅手段２４、３１コンデンサ

フロントページの続きＦターム(参考） 2G016 CA00 CB11 CB12 CB31 CC01 CC04 CC12 CC16 CC27 CD10 2G035 AA20 AB03 AC01 AD17 AD28 AD47 AD48 AD65 5G003 AA01 BA03 CA11 FA08 5H030 AA08 AS06 AS11 FF44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも直列接続された複数の単電池
からなる組電池の各種電圧を検出するための電圧検出手
段であって、前記単電池の出力を蓄えるためのコンデン
サと、前記コンデンサを前記単電池のうちの少なくとも
一つと択一的に接続するための単電池接続用スイッチ
と、前記コンデンサの出力をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、前記コンデンサと前記Ａ／Ｄ変換器を接
続するためのＡ／Ｄ変換器接続用スイッチと、前記単電
池接続用スイッチおよびＡ／Ｄ変換器接続用スイッチを
制御しかつ前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいて前記
コンデンサに印加された電圧を検出する信号処理部とを
具備する電池電圧検出手段。
【請求項２】前記信号処理部が、前記単電池接続用ス
イッチおよびＡ／Ｄ変換器接続用スイッチを制御して、
前記単電池のそれぞれを順次前記コンデンサと接続する
請求項１記載の電池電圧検出手段。
【請求項３】前記コンデンサの容量が０．０１μＦ以
上である請求項１または２に記載の電池電圧検出手段。
【請求項４】前記コンデンサがセラミックコンデンサ
である請求項１〜３のいずれかに記載の電池電圧検出手
段。
【請求項５】前記Ａ／Ｄ変換器がサンプルホールド用
コンデンサを具備する請求項１〜４のいずれかに記載の
電池電圧検出手段。
【請求項６】少なくとも直列接続された複数の単電池
からなる組電池の各種電圧を検出するための電池電圧検
出方法であって、電圧を検出しようとする単電池とコン
デンサを接続して、前記コンデンサに前記単電池の電圧
を印加するステップ、前記単電池と前記コンデンサを切
り離すステップ、および前記コンデンサに印加された電
圧を検出するステップを具備する電池電圧検出方法。
【請求項７】少なくとも直列接続された複数の単電池
からなる組電池の各種電圧を検出するための電池電圧検
出方法であって、電圧を検出しようとする単電池の負極
側に接続されている他の単電池をコンデンサと接続し
て、前記コンデンサに前記他の単電池の電圧を印加する
ステップ、前記他の単電池と前記コンデンサを切り離す
ステップ、および前記他の単電池の電圧に加え電圧を検
出しようとする単電池の電圧を前記コンデンサを介して
信号処理部に印加し、前記信号処理部に加わる電圧を検
出するステップを具備する電池電圧検出方法。
【請求項８】請求項１〜５のいずれかに記載の電池電
圧検出手段を用いたことを特徴とする電池管理装置。
【請求項９】少なくとも直列接続された複数の単電池
からなる組電池および請求項８記載の電池管理装置を具
備する電池パック。