JP2000199771A - 組み電池の電圧検出装置 - Google Patents

組み電池の電圧検出装置

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JP2000199771A
JP2000199771A JP10373281A JP37328198A JP2000199771A JP 2000199771 A JP2000199771 A JP 2000199771A JP 10373281 A JP10373281 A JP 10373281A JP 37328198 A JP37328198 A JP 37328198A JP 2000199771 A JP2000199771 A JP 2000199771A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】検出精度や安全性の低下を抑止しつつ簡素な回
路構成で実現できる組み電池の電圧検出装置を提供する
こと。 【解決手段】高圧の組み電池1は、電池モジュールBA
T01〜BAT10を複数直列接続してなる電池ブロッ
ク11,12を複数直列接続してなる。各電池モジュー
ルBAT01〜BAT10の端子電圧は抵抗分圧回路2
により分圧された後、それぞれモジュ−ル電圧検出部4
により検出される。電池ブロック11の基準電位はスイ
ッチSW21及びダイオードD1を通じてモジュ−ル電
圧検出部4に送り、電池ブロック12の基準電位はスイ
ッチSW22及びダイオードD2を通じてモジュ−ル電
圧検出部4に送る。スイッチSWrとダイオードDr
は、SW21及びD1、または、SW22及びD2によ
る電圧降下をキャンセルする電圧をモジュ−ル電圧検出
部4に示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、組み電池の電圧検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平5−64377号公報は、縦続接
続形式の多数の単電池からなる複数の電池モジュ−ルの
モジュ−ル電圧をそれぞれ電圧検出モジュールで検出す
る組み電池の電圧検出装置を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように各モジュ−ル電圧を多数の差動型電圧検出回路
で個別に検出することは、回路構成が大規模となり、費
用、電力消費、スペース、信頼性の点で改善を要してい
た。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、検
出精度や安全性の低下を抑止しつつ簡素な回路構成で実
現できる組み電池の電圧検出装置を提供することを、そ
の目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した本発
明の組み電池の電圧検出装置によれば、高圧の組み電池
は、電池モジュールを複数直列接続してなる電池ブロッ
クを複数直列接続してなる。電池モジュールとしては単
電池を一個もちいてもよく、複数の単電池を直列接続し
てもよい。電池ブロックの最高電位または最低電位の端
子の(基準端子)の電位を基準電位とする電池ブロック
の各電池モジュールの端子電圧は抵抗分圧回路により分
圧された後、それぞれモジュ−ル電圧検出部により検出
電圧として検出される。したがって、検出電圧は、抵抗
分圧回路を構成する複数の抵抗素子の抵抗値のばらつき
やモジュ−ル電圧検出部のオフセット電圧などの影響を
受け、高精度の検出が困難である。
【0005】そこで、この発明では、抵抗分圧回路のモ
ジュ−ル電圧入力端子と共通端子との間に真の電圧を印
加して、モジュ−ル電圧検出部からそれに対応する検出
電圧を求め、この検出電圧と真の電圧(抵抗分圧回路へ
の入力電圧)との比または差に関連する回路誤差情報を
あらかじめ記憶しておく。そして、その後で上記基準電
位を基準として各電池モジュールの端子電圧を検出した
ら、それを上記回路誤差情報に基づいて補償してモジュ
−ル電圧検出部の出力電圧の誤差を低減する。このよう
にすれば、特別に高精度の抵抗素子やモジュ−ル電圧検
出部を採用することなく簡単な回路処理により高精度の
モジュ−ル電圧検出を実現することができる。
【0006】また、本構成によれば、同一の電池ブロッ
クからモジュ−ル電圧検出部に出力される各検出電圧
は、基準電位ラインの電位からなる共通電位を基準とす
る電位信号となるので、その後の回路処理が簡単とな
り、簡素な回路構成で誤差が少ないモジュ−ル電圧検出
をおこなうことができる。更に説明すると、一つの電池
ブロックにおいて、各電池モジュールの電位がこの電池
ブロックの最高電位または最低電位を基準として検出さ
れるので、各電池モジュールの発生電圧は、検出された
各電池モジュール電位の差分として求められる。このよ
うにすれば、各電池モジュールの発生電圧を個別に検出
する場合に比べて各モジュ−ル電圧検出部に印加する電
源電圧を共用化することができるので、電源回路の簡素
化を図ることができ、各電源回路から出力される電源電
圧変動のばらつきの影響も小さい。
【0007】更に、本構成によれば、モジュ−ル電圧検
出部には、抵抗分圧回路の分圧が給電される。このよう
にすれば、モジュ−ル電圧検出部の耐圧低減や導通抵抗
の低減を図ることができる。以下、詳しく説明する。上
述した電池ブロックごとに共通の基準電位からの電位差
で各電池モジュールの電位を求め、検出した電位差同士
の減算で各電池モジュールの電位差を算出する上記方式
では、電池ブロックの基準電位ラインから離れた電池モ
ジュールの電位が電池モジュール電位差の数倍たとえば
数十Vといった高圧となり、このような高電圧の検出の
ためにモジュ−ル電圧検出部の入力部の耐圧が必要とな
る。
【0008】これに対し、本構成では、上記基準電位ラ
インの電位(基準電位)を基準とする分圧回路で各電池
モジュールの電位を分圧しているので、モジュ−ル電圧
検出部の入力電圧をたとえば5Vといった通常のレベル
とすることができ、モジュ−ル電圧検出部を汎用の回路
素子や汎用の集積回路技術で構成することが可能とな
る。
【0009】請求項2記載の構成によれば請求項1記載
の組み電池の電圧検出装置において更に、検出電圧Aと
上記真の電圧Bとの比である回路誤差率R(=A/B)
により、その後、検出した電池モジュールの端子電圧に
対応してモジュ−ル電圧検出部から出力される検出電圧
(以下、モジュ−ル電圧ともいう)を除算して上記補償
を行うので、抵抗分圧回路の抵抗素子の抵抗値のばらつ
きやモジュ−ル電圧検出部の増幅率のばらつきを簡単か
つ高精度に補正することができる。
【0010】請求項3記載の構成によれば請求項1又は
2記載の組み電池の電圧検出装置において更に、抵抗分
圧回路のモジュ−ル電圧入力端子間を短絡して検出電圧
を0とした場合のモジュ−ル電圧検出部の出力電圧であ
るオフセット電圧Voを上記検出電圧から減算するの
で、モジュ−ル電圧検出部のDCオフセット電圧誤差を
簡単かつ高精度に補正することができる。
【0011】請求項4に記載した本発明の組み電池の電
圧検出装置によれば、高圧の組み電池は、電池モジュー
ルを複数直列接続してなる電池ブロックを複数直列接続
してなる。電池モジュールとしては単電池を一個もちい
てもよく、複数の単電池を直列接続してもよい。電池ブ
ロックの最高電位または最低電位の端子の(基準端子)
の電位を基準電位とする電池ブロックの各電池モジュー
ルの電圧は抵抗分圧回路により分圧された後、それぞれ
モジュ−ル電圧検出部により検出電圧(モジュ−ル電
圧)として検出される。
【0012】本構成によれば、請求項1記載の構成と同
じく、各電池モジュールの電圧を基準電位ラインの電位
からなる共通電位を基準として計測するので、その後の
回路処理が簡単となり、簡素な回路構成で誤差が少ない
電圧検出をおこなうことができる。また、モジュ−ル電
圧検出部には、抵抗分圧回路の分圧が給電されるので、
モジュ−ル電圧検出部の耐圧低減や導通抵抗の低減を図
ることができる。また、本構成では、複数の電池ブロッ
クの電圧を基準電位切り替えスイッチおよびモジュ−ル
電圧切り替えスイッチを切り替えて検出するので、抵抗
分圧回路の抵抗素子数を減らすことができるとともに、
モジュ−ル電圧検出部の数を減らすことができる。ま
た、本構成では、抵抗分圧回路の抵抗素子が、モジュ−
ル電圧切り替えスイッチの短絡故障時における一対のモ
ジュ−ル電圧切り替えスイッチを経由する短絡電流の低
減機能を果たすので、安全性に優れる。
【0013】更に、本構成では、基準電位切り替えスイ
ッチと直列に電流制限素子を設けるので、一対の基準電
位切り替えスイッチの一つが短絡した状況で他方の基準
電位切り替えスイッチをオンした場合でもこれら一対の
基準電位切り替えスイッチを経由する短絡電流を低減す
ることができ、安全性に優れる。また更に、本構成で
は、電流制限素子による電圧降下に少なくとも相当する
キャンセル電圧を補償回路から出力し、モジュ−ル電圧
検出部により検出された検出電圧からこのキャンセル電
圧を減算するので、電流制限素子による電圧降下による
モジュ−ル電圧の誤差を補正して正確にモジュ−ル電圧
を検出することができる。
【0014】請求項5記載の構成によれば請求項4記載
の構成において更に、上記キャンセル電圧による電流制
限素子の電圧降下キャンセルは、基準電位最近接電池モ
ジュールの端子電圧検出にのみ用い、電池ブロックの他
の電池モジュールのモジュール電圧に対しては、各電池
モジュールの電位差を直接検出するので、誤差が少ない
という特徴がある。
【0015】請求項6記載の構成によれば請求項4記載
の構成において更に、電流制限素子は逆流防止ダイオー
ドからなるので、電流制限素子の電圧降下のばらつきが
小さく、かつ、上記基準電位切り替えスイッチ短絡時の
短絡電流をほぼ0にすることができる。請求項7記載の
構成によれば請求項4記載の組み電池の電圧検出装置に
おいて、電流制限素子及び基準電位切り替えスイッチの
電圧降下の合計を補償するので、モジュ−ル電圧を一層
高精度に検出することができる。
【0016】請求項8記載の構成によれば請求項4乃至
7のいずれか記載の組み電池の電圧検出装置において更
に、電池モジュールの電圧検出時に電流制限素子に通電
される電流値とほぼ等しい電流を基準電位切り替えスイ
ッチを通じて電流制限素子の抵抗値に等しい抵抗値を有
する参照用電流制限素子に流し、この電圧降下をモジュ
−ル電圧から減算する。
【0017】このようにすれば、電流制限素子の電圧降
下の影響を補正したモジュ−ル電圧を得ることができ
る。請求項9記載の構成によれば請求項4乃至7のいず
れか記載の組み電池の電圧検出装置において更に、電流
制限素子の電圧降下を直接検出して、この電圧降下をモ
ジュ−ル電圧から減算するので、簡単に電流制限素子の
電圧降下の影響を補正したモジュ−ル電圧を得ることが
できる。
【0018】請求項10記載の構成によれば請求項4乃
至7のいずれか記載の組み電池の電圧検出装置において
更に、電流制限素子の電圧降下(基準電位ラインの配線
抵抗および基準電位ライン切り替えスイッチのオン抵抗
の電位降下を含んでもよい)に相当する所定の記憶電圧
値をあらかじめ記憶しておいて、検出電圧から前記記憶
電圧値を減算するので、検出電圧Aに含まれる簡単な処
理で電流制限素子(たとえば逆流防止ダイオード)の電
圧降下をキャンセルすることができる。
【0019】請求項11記載の構成によれば請求項10
記載の組み電池の電圧検出装置において更に、検出した
温度に応じてあらかじめ記憶するマップに基づいて記憶
電圧値を変更するので、一層正確に検出電圧Aを補正す
ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な態様を以下
の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記
の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な
公知回路を用いて構成できることは当然である。
【0021】
【実施例1】本発明の組み電池の電圧検出装置の一実施
例を図1に示す部分回路図を参照して説明する。1は組
み電池であり、最高位の電池ブロック11,次に最高位
の電池ブロック12を含む合計4個の電池ブロックを直
列接続してなる。ただし、残りの電池ブロックの図示は
省略する。電池ブロック11は5つの電池モジュールB
AT01〜BAT05を直列接続してなり、電池ブロッ
ク12は5つの電池モジュールBAT06〜BAT10
を直列接続してなる。
【0022】2は、抵抗素子R1〜R11、R13、R
15、R17、R19からなる分圧回路群であり、R1
及びR2、R3及びR4、R5及びR6、R7及びR
8、R9及びR10、R11およびR2、R13及びR
4、R15及びR6、R17及びR8、R19及びR1
0はそれぞれ分圧回路を構成している。抵抗素子R2、
R4、R6、R8、R10(基準電位側の抵抗素子)の
各一端は、基準電位ライン3、基準電位切り替えスイッ
チSW21及び逆流防止ダイオード(電流制限素子)D
1を通じて電池ブロック11の最低電位端に接続され、
かつ、基準電位ライン3、基準電位切り替えスイッチS
W22及び逆流防止ダイオード(電流制限素子)D2を
通じて電池ブロック12の最低電位端に接続されてい
る。また、抵抗素子R2、R4、R6、R8、R10
(基準電位側の抵抗素子)の各他端は、抵抗素子R1、
R3、R5、R7、R9(電池モジュール側の抵抗素
子)及びモジュ−ル電圧切り替えスイッチSW1〜SW
5を通じて、電池ブロック11の各電池モジュールの高
位側の極に接続されている。更に、抵抗素子R2、R
4、R6、R8、R10(基準電位側の抵抗素子)の各
他端は、抵抗素子R11、R13、R15、R17、R
19(電池モジュール側の抵抗素子)及びモジュ−ル電
圧切り替えスイッチSW6〜SW10を通じて、電池ブ
ロック12の各電池モジュールの高位側の極に接続され
ている。
【0023】各切り替えスイッチSW1〜SW10、S
W21、SW22は、フォトMOSトランジスタからな
り、それぞれ対面する発光ダイオードからの光信号によ
り駆動されて開閉される。4はモジュ−ル電圧検出回路
ブロックであり、内部にA/Dコンバータ内蔵の5チャ
ンネルのモジュ−ル電圧検出部を並列に内蔵しており、
抵抗素子R2、R4、R6、R8、R10の電圧降下を
個別に検出している。なお、上記5チャンネルのモジュ
−ル電圧検出部を1個のモジュ−ル電圧検出部とするこ
ともでき、この場合には、抵抗素子R2、R4、R6、
R8、R10は一個の共通抵抗素子で代用することがで
きる。なお、この場合には、モジュ−ル電圧切り替えス
イッチSW1〜SW5及びモジュ−ル電圧切り替えスイ
ッチSW6〜SW10は順番に切り替えられる。
【0024】各A/Dコンバータは、上記各分圧回路か
ら入力される分圧と、基準電位VSSとの電圧差をデジ
タル信号に変換する。一例において、このA/Dコンバ
ータは、基準電位VSSを基準電位としてそれより大き
い各種の参照電圧を作成する参照電圧発生回路と、作成
された各参照電圧と入力される分圧とを比較する複数の
コンパレータと、コンパレータから出力される信号をデ
ジタル信号に変換するデジタル信号発生回路とを有する
が、詳細説明は省略する。
【0025】電池ブロック11の電池モジュールの電圧
検出時には、A/Dコンバータは基準電位ライン3、切
り替えスイッチSW21及び逆流防止ダイオードD1を
通じて電池モジュールBAT05の低位側の極から基準
電位VSSを受け取り、この時、切り替えスイッチSW
22は開放されている。次に、切り替えスイッチSW1
〜SW5をオンし、切り替えスイッチSW6〜SW10
をオフすることにより、電池ブロック11の各電池モジ
ュールBAT01〜BAT05の高位側の極の電位がデ
ジタル信号に変換されて図示しないコントローラに出力
され、このコントローラが減算処理により各電池モジュ
ールBAT01〜BAT04の電圧を順次検出する。な
お、基準電位VSSは、ほぼ電池モジュールBAT05
の低位側の極の電位に、逆流防止ダイオードD1の電位
降下(約0.7V程度)及び切り替えスイッチ21のオ
ン抵抗電圧降下を加算した値に等しい。
【0026】同様に、電池ブロック12の電池モジュー
ルの電圧検出時には、A/Dコンバータは基準電位ライ
ン3、切り替えスイッチSW22及び逆流防止ダイオー
ドD2を通じて電池モジュールBAT10の低位側の極
から基準電位VSSを受け取り、この時、スイッチSW
21は開放されている。次に、切り替えスイッチSW6
〜SW10をオンし、切り替えスイッチSW1〜SW5
をオフすることにより、電池ブロック12の各電池モジ
ュールBAT06〜BAT10の高位側の極の電位がデ
ジタル信号に変換されて図示しないコントローラに出力
され、このコントローラが減算処理により各電池モジュ
ールBAT06〜BAT09の電圧を検出する。
【0027】なお、基準電位VSSは、ほぼ電池モジュ
ールBAT10の低位側の極の電位に、逆流防止ダイオ
ードD2の電位降下(約0.7V程度)及び切り替えス
イッチ22のオン抵抗電圧降下を加算した値に等しい。
この実施例によれば、上述した基準電位切り替えスイッ
チSW21、SW22の一方が短絡故障を起こした場合
でも、逆流防止ダイオードD1、D2が介設されている
ので、モジュ−ル電圧切り替えスイッチSW21、SW
22の他方を導通させたとしてもこれら導通した基準電
位切り替えスイッチおよび短絡した基準電位切り替えス
イッチを循環する短絡電流を阻止することができる。
【0028】また、この実施例によれば、同一の電池ブ
ロック内の各分圧回路からモジュ−ル電圧検出部に出力
される分圧からなるモジュ−ル電圧信号は、基準電位ラ
インの電位からなる共通電位を基準とする電位信号とな
るため、各モジュ−ル電圧検出部に印加する電源電圧を
共用化することができるので、電源回路の簡素化を図る
ことができる上に、この場合におけるモジュ−ル電圧検
出部への入力信号電圧の増大を分圧回路の採用により低
減するので、入力電圧の増大を抑止しつつ回路構成の簡
素化を図ることができる。
【0029】また、分圧回路の基準電位側の抵抗素子R
2、R4.R6、R8、R10はそれぞれ二つの分圧回
路の一部を構成するので、抵抗素子数を減らすことがで
きる。また、奇数番号の抵抗素子すなわち電池モジュー
ル側の抵抗素子は、モジュ−ル電圧切り替えスイッチS
W1〜SW10のいずれかが短絡故障し、それと接続さ
れるもう一つのモジュ−ル電圧切り替えスイッチがオン
された場合でも短絡電流を低減できるという効果を奏す
る。
【0030】また、モジュ−ル電圧切り替えスイッチS
W1〜SW10の制御電圧を低電圧化でき、その耐圧
(たとえばゲート耐圧)が小さい素子を素子を用いるこ
とができるという大きな効果を奏することができる。こ
れについて、更に説明する。たとえばスイッチSW1を
NチャンネルMOSFETで構成する場合、モジュ−ル
電圧切り替えスイッチSW1はゲート電位Vgとそのソ
ース電位Vsとの差である制御電圧Vgsで作動する。
モジュ−ル電圧切り替えスイッチSW1がオフの場合に
はソース電圧Vsは基準電位ライン3の電位に等しいの
で小さい制御電圧Vgsでモジュ−ル電圧切り替えスイ
ッチSW1は作動することができ、更に、その導通後で
も、ソース電圧Vsは抵抗素子R1とR2との分圧とな
って低いので、制御電圧Vgsが小さくても十分にモジ
ュ−ル電圧切り替えスイッチSW1を駆動することがで
き、集積化も容易となる。これに対し、モジュ−ル電圧
切り替えスイッチSW1と電池モジュール側の抵抗素子
R1との配置を逆とする場合には、その導通後には、ソ
ース電圧Vsはほとんど電池モジュールBAT01の高
位側の極の電位に等しくなるので、それよりも更に高い
ゲート電圧Vgを採用する必要があり、モジュ−ル電圧
切り替えスイッチを構成する半導体スイッチの耐圧やチ
ャンネル抵抗が格段に大きくなってしまう。また、半導
体スイッチの保護が十分となる。 (キャンセル処理)ただし、今回検出した入力端CH4
と基準電位VSSとの電位差は、逆流防止ダイオードD
1の順方向電圧降下およびモジュ−ル電圧切り替えスイ
ッチSW21のオン抵抗による電圧降下を含むので、以
下の補償回路(補償手段)を用いた信号処理により、そ
れをキャンセルする。この補償回路を用いたキャンセル
処理について、図1を参照して以下に説明する。
【0031】5はこの補償回路であり、ダミー抵抗Ra
llと参照用スイッチSWrとダミーダイオードDrと
を直列接続してなる。参照用スイッチSWrは基準電位
切り替えスイッチSW21,SW22と同形状、同工程
で形成される。ダミーダイオードDrも、逆流防止ダイ
オードD1、D2と同形状、同工程で形成される。ダミ
ー抵抗Rallは、電池モジュールBAT01〜BAT
05の電位測定時に逆流防止ダイオードD1に流れる電
流値(=電池モジュールBAT06〜BAT10の電位
測定時に逆流防止ダイオードD2に流れる電流値)と、
ダミーダイオードDrに流れる電流値が等しくなる抵抗
値に設定される。補償回路5の一端は基準電位切り替え
スイッチSW21と逆流防止ダイオードD1との接続点
に接続され、補償回路5の他端は基準電位ライン3に接
続される。
【0032】この補償回路5の動作を以下に説明する。
すべてのモジュ−ル電圧切り替えスイッチSW1〜SW
10をオフし、基準電位切り替えスイッチSW21,S
W22、参照用スイッチSWrをオンする。これによ
り、電池ブロック12からの給電により参照用スイッチ
SWr及びダミーダイオードDrの両端に参照用の電圧
降下Vrが生じる。この電圧降下Vrは、モジュ−ル電
圧検出時における基準電位切り替えスイッチSW21及
び逆流防止ダイオードD1の電圧降下、並びに、モジュ
−ル電圧検出時における基準電位切り替えスイッチSW
22及び逆流防止ダイオードD2の電圧降下にほぼ等し
くなる。
【0033】参照用の電圧降下Vrは、モジュ−ル電圧
検出用のモジュ−ル電圧検出部と同じ性能をもつ参照用
電圧降下検出部で増幅されて出力される。この参照用電
圧降下検出部は他のモジュ−ル電圧検出部とともにモジ
ュ−ル電圧検出回路ブロック4に内蔵されている。場合
によっては、モジュ−ル電圧検出部がこの参照電圧検出
部を兼用し、時間順次に計測を行ってもよい。ただし、
この場合には、ダミー抵抗Rallは、モジュ−ル電圧
切り替えスイッチSW21をオンした時に逆流防止ダイ
オードD1に流れる電流に等しい電流をダミーダイオー
ドDrに流す抵抗値とすることが好ましい。
【0034】次に、この電池モジュールBAT05を検
出するモジュ−ル電圧検出部から出力される検出電圧A
から、この参照用の電圧降下Vrをアナログ減算ないし
デジタル減算して、逆流防止ダイオードD1及び基準電
位切り替えスイッチSW21の電圧降下を含まない電池
モジュールBAT05の検出電圧Aを得ることができ
る。
【0035】同様に、この電池モジュールBAT10を
検出するモジュ−ル電圧検出部から出力される検出電圧
Aから、この参照用の電圧降下Vrをアナログ減算ない
しデジタル減算して、逆流防止ダイオードD2及び基準
電位切り替えスイッチSW22の電圧降下を含まない電
池モジュールBAT10の検出電圧Aを得ることができ
る。
【0036】(変形態様)上記実施例では、電池モジュ
ールBAT01〜BAT04、BAT06〜BAT09
の各端子電圧は、モジュ−ル電圧検出部に含まれるA/
Dコンバータにより基準電位VSSまたはそれを基準と
して作成された参照電位を基準としてA/D変換され、
その後、隣接する一対の上記端子電圧の差を求めること
により、逆流防止ダイオードD1、D2や基準電位切り
替えスイッチSW21、SW22のオン抵抗による電圧
降下をキャンセルしたが、上記の代わりに、各A/Dコ
ンバータが隣接する一対の電池モジュールの正極電位間
の電位差を直接A/D変換することもでき、このように
しても逆流防止ダイオードD1、D2や基準電位切り替
えスイッチSW21、SW22のオン抵抗による電圧降
下をキャンセルした値を求めることができる。
【0037】(回路誤差補償)次に、図1における抵抗
分圧回路を構成する各抵抗素子の抵抗値のばらつきによ
る誤差を補償する具体的な信号処理について、図3、図
4に示すフローチャートを参照して以下に説明する、こ
の信号処理はハードウエアまたはソフトウエアで処理さ
れるが、簡単であるので、フローチャート図示は省略す
る。ただし、モジュ−ル電圧検出回路ブロック4は5チ
ャンネルのモジュ−ル電圧検出部及び一つの参照用電圧
検出部をもつものとする。 (ステップ1)まず、電池モジュール側の抵抗素子R
1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R1
5、R17、R19の一端を電池モジュールの端子から
外し、基準電位切り替えスイッチSW21、SW22の
一端も電池モジュールの端子から外す。
【0038】次に、上記電池モジュール側の抵抗素子R
1、R3、R5、R7、R9の一端(モジュ−ル電圧入
力端子)を上記基準電位切り替えスイッチSW21の一
端(共通端子)に接続(短絡)し、SW1〜SW5及び
SW21をオンし、他のスイッチをオフして、この時の
5つのモジュ−ル電圧検出部の出力電圧Voを記憶す
る。
【0039】この時、各出力電圧Voは、各モジュール
電圧検出部の入力端CH0〜CH4の電位が基準電位ラ
イン3の電位に等しい時、すなわち各モジュール電圧検
出部が検出する実質的な入力電圧が0Vの時における各
モジュール電圧検出部の出力電圧に等しくなる。同様
に、SW21、SW22及びSWrをオンし、他のスイ
ッチをオフして、この時の参照電圧検出部の出力電圧V
orを検出する。
【0040】この時の出力電圧Vorは、参照用電圧検
出部の入力端CH5の電位が基準電位ライン3の電位に
等しい時、すなわち参照用電圧検出部が検出する実質的
な入力電圧が0Vの時における参照用電圧検出部の出力
電圧に等しくなる。 (ステップ2)次に、電池ブロック11,12またはそ
れと電気的に等価な電源装置を図1にように接続し、S
W1〜SW5及びSW21をオンし、他のスイッチをオ
フして、この時の5つのモジュ−ル電圧検出部の出力電
圧V1すなわち検出電圧Aを記憶する。同時に、電池ブ
ロック11の各電池モジュールBAT01〜BAT05
の5つの電圧V1realすなわち真の電圧Bを求めて
記憶する。
【0041】次に、SW6〜SW10及びSW22をオ
ンし、他のスイッチをオフして、この時の5つのモジュ
−ル電圧検出部の出力電圧V2すなわち検出電圧Aを記
憶する。同時に、電池ブロック12の各電池モジュール
BAT06〜BAT10の端子電圧V2realすなわ
ち真の電圧Bを求めて記憶する。次に、SW21、SW
22及びSWrをオンし、他のスイッチをオフして、こ
の時の参照電圧検出部の出力電圧Vrを記憶する。同時
に、SWrとDrとの電圧降下の合計Vrrealを実
際に計測して記憶する。 (ステップ3)次に、5つの出力電圧V1から同じモジ
ュ−ル電圧検出部の出力電圧Voを減算して、オフセッ
ト補償試験電圧V1’を求め、この求めた電圧V1’
と、それに対応する5つの真の端子電圧V1realと
の比である誤差率R1(=V1’/V1real)を求
める。
【0042】同様に、5つの出力電圧V2から同じモジ
ュ−ル電圧検出部の出力電圧Voを減算して、オフセッ
ト補償試験電圧V2’を求め、この求めた電圧V2’
と、それに対応する5つの真の端子電圧V2realと
の比である誤差率R2(=V2’/V2real)を求
める。同様に、VrからVorを減算して、オフセット
補償参照用電圧降下Vr’を求め、この求めた電圧V
r’と、それに対応する真の電圧Vrrealとの比で
ある誤差率R3(=Vr’/Vrreal)を求める。
【0043】上記により、各抵抗分圧回路及び各モジュ
−ル電圧検出部並びに参照電圧検出部のオフセット誤
差、分圧誤差及び増幅率誤差を補償するためのパラメー
タが得られる。 (ステップ4)次に、基準電位ラインを基準とする電池
ブロック11,12の各電池モジュールの電圧に対応す
る合計10個の検出電圧Aを求める。なお、この検出電
圧Aは上記5つのV1及び5つのV2でもよい。
【0044】次に、これら10個の検出電圧Aから上記
5つのオフセット電圧Voを減算して、合計10個のオ
フセット補償済み検出電圧A’を求める。 (ステップ5)次に、これら合計10個の検出電圧A’
を上記合計10個の誤差率R1、R2で個別に除算し
て、オフセット誤差も倍率誤差もない合計10個人の検
出電圧A’’を求める。
【0045】要するに上記説明したステップ1〜ステッ
プ5の演算は、抵抗分圧回路群2及びモジュール電圧検
出回路ブロック4をブラックボックスとした場合の入力
電圧Vinと出力電圧Voutとの関係を、Vout=
k・Vin+ΔV、Kは電圧増幅率、ΔVはオフセット
電圧とした場合において、入力電圧Vinが0Vである
時の出力電圧Voutをまずオフセット電圧ΔVとして
求める処理を行い、次に、入力電圧Vinの実測値と出
力電圧Voutの実測値と上記求めたオフセット電圧Δ
Vとから電圧増幅率kを求める処理を行い、その後、出
力電圧Voutの実測値と上記求めたオフセット電圧Δ
V及び電圧増幅率kとから、真の入力電圧(モジュール
電圧)を求める処理を行う処理である。 (ステップ6)次に、電池モジュールBAT05、BA
T10のモジュ−ル電圧以外のモジュ−ル電圧を、隣接
する検出電圧A’’の差により算出する。 (ステップ7)次に、SWr及びDrの電圧降下を参照
電圧検出部で検出して、その出力電圧Vrから上記出力
電圧Vorを減算してオフセット補償した電圧降下V
r’を求める。 (ステップ8)次に、参照電圧Vr’を上記誤差率R3
で除算して、オフセット誤差も倍率誤差もない電圧降下
Vr’’を求める。 (ステップ9)次に、電池モジュールBAT05、BA
T10のオフセット誤差も倍率誤差もない検出電圧
A’’からオフセット誤差も倍率誤差もない電圧降下V
r’’を減算して、オフセット誤差も倍率誤差もない電
池モジュールBAT05、BAT10の端子電圧を得る
ことができる。
【0046】なお、上記演算はマイコンにより簡単に実
施できるものであるが、計算時間短縮のために一部のス
テップを省略したり、同等の演算結果を得る他の演算処
理を実施してもよいことはもちろんである。
【0047】
【実施例2】他の実施例を以下に説明する。逆流防止ダ
イオードD1、D2と基準電位切り替えスイッチSW2
1、SW22の電圧降下を求める他の方式を図5を参照
して説明する。この実施例では、補償回路5を省略する
代わりに、逆流防止ダイオードD1のカソードとモジュ
−ル電圧検出回路ブロック4の参照用電圧検出部の−入
力端CH5とを接続し、この参照用電圧検出部の+入力
端を基準電位ライン3に接続したものである。
【0048】このようにすれば、電池ブロック11の各
電池モジュールの電圧を検出する際に、逆流防止ダイオ
ードD1の電圧降下を参照用電圧検出部で検出すること
ができる。この実施例における参照用電圧検出部も実施
例1の参照用電圧検出部と同じく、モジュ−ル電圧検出
部(図2参照)と同じ構成を採用することができるが、
この実施例の参照用電圧検出部では基準電位ライン3は
+入力端に接続されるか、又は、参照用電圧検出部の出
力電圧はA/D変換される前に反転される。
【0049】この実施例においても、電池モジュールB
AT05の電圧検出のために抵抗素子R10の両端の電
圧降下を検出するモジュ−ル電圧検出部の出力電圧か
ら、上述した参照用電圧検出部の出力電圧を減算するこ
とにより、逆流防止ダイオードD1の電圧降下の影響を
補正することができる。当然、もう一つ参照用電圧検出
部(図5に、その入力端をCH6として図示)をモジュ
−ル電圧検出回路ブロック4に設けることにより電池モ
ジュールBAT10の両端の電圧降下を検出するモジュ
−ル電圧検出部の出力電圧からこの参照用電圧検出部の
出力電圧を減算し、これにより、逆流防止ダイオードD
2の電圧降下の影響を補正することができる。
【0050】また、この実施例でも、実施例1と同様の
方法で、抵抗分圧回路やモジュ−ル電圧検出部や参照電
圧検出部のオフセット電圧や分圧比や電圧増幅率のばら
つきを補正することができることはもちろんである。
【0051】
【実施例3】他の実施例を以下に説明する。逆流防止ダ
イオードD1、D2と基準電位切り替えスイッチSW2
1、SW22の電圧降下を求める他の方式を以下に説明
する。この実施例では、あらかじめ、逆流防止ダイオー
ドD1の順方向電圧降下、モジュ−ル電圧切り替えスイ
ッチSW21のオン抵抗による電圧降下、および、基準
電位ライン3の配線抵抗による電圧降下の合計をあらか
じめ記憶しておく。
【0052】そして、温度を検出し、この検出した温度
とあらかじめ記憶するマップとに基づいて、逆流防止ダ
イオードD1の順方向電圧降下およびモジュ−ル電圧切
り替えスイッチSW21のオン抵抗の温度変動を補正す
る。なお、このマップには、逆流防止ダイオードD1の
順方向電圧降下およびモジュ−ル電圧切り替えスイッチ
SW21のオン抵抗と温度との関係が記述される。
【0053】次に、上記により温度補正されたモジュ−
ル電圧切り替えスイッチSW21のオン抵抗に電流値を
掛けてその電圧降下を求め、それに、温度補正された逆
流防止ダイオードD1の順方向電圧降下と、基準電位ラ
イン3の電圧降下とを加算して、検出電圧Aから今回減
算すべきパラメータとする。このようにしても、かなり
正確かつ比較的簡単に電池モジュールBAT05、BA
T10の電圧降下補償を行うことができる。
【0054】
【実施例4】他の実施例を図6を参照して以下に説明す
る。この実施例は、図1においてスイッチSW21と逆
流防止ダイオードD1との間に接続されていた抵抗Ra
llの高位側の一端を、共通端子(図1参照)に直接接
続するものである。
【0055】このようにすれば、スイッチSW21が参
照用電圧検出部と電池との間に介在しないので、抵抗R
1〜R10、SW1〜SW5からなる抵抗分圧回路群を
参照用電圧検出部5(抵抗Rall、スイッチSWr、
逆流防止ダイオードDr)でより良好に等価することが
できる。なお、参照用電圧検出部5において、抵抗Ra
llは抵抗R1〜R10を等価し、スイッチSWrはス
イッチSW1〜SW5を等価し、逆流防止ダイオードD
rは逆流防止ダイオードD1を等価している。
【0056】
【実施例5】他の実施例を図7を参照して以下に説明す
る。この実施例は、各スイッチSW1〜SW10を、半
導体スイッチ(ここではMOSトランジスタ)100と
逆流防止ダイオード101と構成したものである。な
お、図7では、スイッチSW10を示し、DxはMOS
トランジスタの寄生ダイオードである。
【0057】このようにすれば、たとえばスイッチSW
5とスイッチSW10とのどちらか一方が短絡故障し、
他方をオンしたとしても短絡電流がスイッチSW5及び
スイッチSW10の両方を通じて流れることがなく、回
路保護を行うとともに、電池モジュールの電圧検出に誤
差が生じることがない。
【0058】
【実施例6】他の実施例を図8を参照して以下に説明す
る。この実施例は、スイッチSW1〜SW10、SW2
1、SW22を、直列接続された一対のMOSトランジ
スタ100、102で構成したものである。また、図7
で説明した逆流防止ダイオード101を更に直列接続し
てもよい。なお、図7では、スイッチSW10を示し、
DxはMOSトランジスタ100,102の寄生ダイオ
ードである。MOSトランジスタ100の寄生ダイオー
ドDxとMOSトランジスタ100の寄生ダイオードD
xとは逆向きとされている。
【0059】このようにすれば、たとえばスイッチSW
5とスイッチSW10とのどちらか一方が短絡故障し、
他方をオンしたとしても短絡電流がMOSトランジスタ
に付随する寄生ダイオードDxによりスイッチSW5及
びスイッチSW10の両方を通じて流れることがなく、
回路保護を行うとともに、電池モジュールの電圧検出に
誤差が生じることがない。
【0060】(変形態様)上記各実施例では、一つの電
池ブロックの各電池モジュールごとに個別にモジュ−ル
電圧検出部を設けたが、一個のみ設けて切り替え使用す
ることももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の組み電池の電圧検出装置の一例を示
す回路図である。
【図2】スイッチの一例を示す回路図である。
【図3】回路誤差補償処理ルーチンの一部を示すフロー
チャートである。
【図4】回路誤差補償処理ルーチンののこりを示すフロ
ーチャートである。
【図5】実施例2の組み電池の電圧検出装置の一例を示
す回路図である。
【図6】実施例4の組み電池の電圧検出装置の一例を示
す回路図である。
【図7】実施例5の組み電池の電圧検出装置の一例を示
す回路図である。
【図8】実施例6の組み電池の電圧検出装置の一例を示
す回路図である。
【符号の説明】
1は組み電池、11、12は電池ブロック、BAT01
〜BAT10は電池モジュール、2は分圧回路群、3は
基準電位ライン、R1〜R10、R11、R13、R1
5、R17、R19は分圧回路の抵抗素子、SW1〜S
W10はモジュ−ル電圧切り替えスイッチ、SW21、
SW22は基準電位切り替えスイッチ、D1、D2は逆
流防止ダイオード(電流制限素子)、Drはダミーダイ
オード(参照用電流制限素子)、SWrは参照用切り替
えスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CA00 CB01 CC01 CC03 CC04 CC12 CC16 CC27 CC28 CD06 CD09 CD14 2G035 AA01 AA05 AA20 AB03 AC01 AC16 AD03 AD06 AD11 AD28 AD39 AD47 AD56 AD65 5G003 AA01 BA03 CA11 GA01 5H030 AA06 AS06 FF44

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池モジュールを複数直列接続してなる電
    池ブロックを複数直列接続してなる組み電池から各前記
    電池モジュールの端子電圧をモジュ−ル電圧検出部によ
    り検出する組み電池の電圧検出装置において、 前記電池ブロックの最高電位または最低電位の端子に接
    続される共通端子、並びに、前記各電池モジュールの端
    子に接続される複数のモジュ−ル電圧入力端子を有し、
    前記共通端子と各前記モジュ−ル電圧入力端子との間の
    端子電圧を分圧して前記モジュ−ル電圧検出部に入力す
    る抵抗分圧回路と、 前記抵抗分圧回路の前記共通端子と前記各モジュ−ル電
    圧入力端子との間の真の電圧Bと、前記真の電圧Bに対
    応して前記モジュ−ル電圧検出部から出力される検出電
    圧Aとの比または差に関連する回路誤差情報をあらかじ
    め記憶する記憶手段と、 前記モジュ−ル電圧検出部から出力される前記検出電圧
    Bを前記回路誤差情報に基づいて補償して前記モジュ−
    ル電圧検出部の出力電圧の誤差を低減する誤差補償手段
    と、 を備えることを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の組み電池の電圧検出装置に
    おいて、 前記記憶手段は、前記検出電圧Aと前記真の電圧Bとの
    比である回路誤差率R(=A/B)をあらかじめ記憶
    し、 前記誤差補償手段は、入力される前記各電池モジュール
    の検出電圧を前記回路誤差率Rで除算することを特徴と
    する組み電池の電圧検出装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の組み電池の電圧検出
    装置において、 前記記憶手段は、前記真の電圧Bを0に設定した場合に
    前記モジュ−ル電圧検出部から出力される前記検出電圧
    をオフセット電圧Voとして記憶し、 前記誤差補償手段は、入力される前記各電池モジュール
    の検出電圧Aから前記オフセット電圧Voを減算するこ
    とを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  4. 【請求項4】電池モジュールを複数直列接続してなる電
    池ブロックを複数直列接続してなる組み電池から各前記
    電池モジュールの端子電圧をモジュ−ル電圧検出部によ
    り検出する組み電池の電圧検出装置において、 複数の前記電池ブロックの最高電位または最低電位の端
    子と前記モジュ−ル電圧検出部の一入力端とを個別に接
    続する複数の基準電位切り替えスイッチと、 前記各基準電位切り替えスイッチと直列に接続されて前
    記基準電位切り替えスイッチを流れる電流を制限する電
    流制限素子と、 前記モジュ−ル電圧検出部の両入力端間に接続される分
    圧検出用の抵抗素子と、 前記モジュ−ル電圧検出部の他入力端と複数の電池ブロ
    ックの前記電池モジュールの端子とを個別に接続する複
    数のモジュ−ル電圧切り替えスイッチと、 各前記モジュ−ル電圧切り替えスイッチとそれぞれ直列
    に接続されて前記分圧検出用抵抗素子とともに抵抗分圧
    回路を構成する電池モジュール側の抵抗素子と、 前記電流制限素子の電圧降下に関連する検出情報乃至記
    憶情報に基づいて前記電流制限素子の電圧降下に相当す
    る電圧を発生する補償手段とを備え、 前記モジュ−ル電圧検出部は、前記基準電位切り替えス
    イッチ及び電流制限素子を通じて出力される前記モジュ
    −ル電圧検出部の一入力端の電位と前記モジュ−ル電圧
    切り替えスイッチを通じて入力される前記モジュ−ル電
    圧検出部の他入力端の電位との間の電位差から少なくと
    も前記補償手段の出力電圧を減算することを特徴とする
    組み電池の電圧検出装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載の組み電池の電圧検出装置に
    おいて、 前記モジュ−ル電圧検出部は、 前記電池ブロックを構成する複数の前記電池モジュール
    のうち、一端が前記基準電位切り替えスイッチを通じて
    前記モジュ−ル電圧検出部の他入力端に接続される基準
    電位最近接電池モジュール以外の残りの前記電池モジュ
    ールの端子電圧として、前記残りの電池モジュールの両
    端間の電圧を検出し、 前記基準電位最近接電池モジュールの端子電圧として、
    前記基準電位最近接電池モジュールの端子電圧、並び
    に、前記基準電位切り替えスイッチ及び電流制限素子の
    電圧降下を含む基準電位最近接電池モジュール電位差か
    ら前記補償手段の出力電圧を減算することを特徴とする
    組み電池の電圧検出装置。
  6. 【請求項6】請求項4記載の組み電池の電圧検出装置に
    おいて、 前記電流制限素子は逆流防止ダイオードからなることを
    特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  7. 【請求項7】請求項4記載の組み電池の電圧検出装置に
    おいて、 前記補償手段は、 前記電流制限素子及び前記基準電位切り替えスイッチの
    電圧降下に相当する電圧を発生することを特徴とする組
    み電池の電圧検出装置。
  8. 【請求項8】請求項4乃至7のいずれか記載の組み電池
    の電圧検出装置において、 前記補償手段は、 前記電流制限素子に略等しい抵抗値を有する参照用電流
    制限素子と、 前記電池モジュールの電圧検出時に前記電流制限素子に
    通電される電流値と略等しい電流を前記基準電位切り替
    えスイッチを通じて前記電池ブロックから前記参照用電
    流制限素子に給電する参照用の切り替えスイッチと、 前記参照用電流制限素子の電圧降下を検出する参照用電
    圧降下検出部と、 を備えることを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  9. 【請求項9】請求項4乃至7のいずれか記載の組み電池
    の電圧検出装置において、 前記補償手段は、 前記電流制限素子の電圧降下を直接検出する参照用電圧
    降下検出部と、 を備えることを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  10. 【請求項10】請求項4乃至7のいずれか記載の組み電
    池の電圧検出装置において、 前記補償手段は、 前記電流制限素子の電圧降下に相当する所定の記憶電圧
    値をあらかじめ記憶する記憶部と、 を備えることを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
  11. 【請求項11】請求項10記載の組み電池の電圧検出装
    置において、 前記補償手段は、 検出した温度に応じてあらかじめ記憶するマップに基づ
    いて前記記憶電圧値を変更する記憶電圧値変更手段を備
    えることを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
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