JP2002148286A - 組電池の電圧検出装置 - Google Patents
組電池の電圧検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電圧計測時間を延長することなく、回路保護性
能を向上可能な組電池の電圧検出装置を提供すること。 【解決手段】低出力インピーダンスをもつ第１初段増幅
器４及び第２初段増幅器５は、単電池１１〜１５の電位
を順次選択して出力するマルチプレクサ２，３とコンデ
ンサ６との間に配置される。ボルテージホロワ回路４，
５はマルチプレクサ２，３から入力される単電池電圧を
低出力インピーダンスでコンデンサ６に出力する。これ
により、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の内部抵抗
や、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と直列に挿入され
る電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値が大きくても、高速
の計測が可能となり、回路の安全性が向上する。
能を向上可能な組電池の電圧検出装置を提供すること。 【解決手段】低出力インピーダンスをもつ第１初段増幅
器４及び第２初段増幅器５は、単電池１１〜１５の電位
を順次選択して出力するマルチプレクサ２，３とコンデ
ンサ６との間に配置される。ボルテージホロワ回路４，
５はマルチプレクサ２，３から入力される単電池電圧を
低出力インピーダンスでコンデンサ６に出力する。これ
により、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の内部抵抗
や、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と直列に挿入され
る電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６の抵抗値が大きくても、高速
の計測が可能となり、回路の安全性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組電池の電圧検出
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえばハイブリッド自動車や電気自動
車、燃料電池車などでは、配線抵抗損失の低減やスイッ
チング素子の小型化などのために、二次電池や燃料電池
からなる単電池を多数直列接続して数１００Ｖといった
高圧の組電池として構成するのが一般的である。
車、燃料電池車などでは、配線抵抗損失の低減やスイッ
チング素子の小型化などのために、二次電池や燃料電池
からなる単電池を多数直列接続して数１００Ｖといった
高圧の組電池として構成するのが一般的である。
【０００３】この高圧の組電池では、各単電池（本明細
書では所定個数の単電池を直列接続してなる電池モジュ
ールも単電池とみなすものとする）の容量計算や保護管
理のために、各単電池の電圧を検出する電圧検出装置が
設けられる。ただし、本明細書でいう単電池は互いに直
列接続された複数の電池セルで構成されることができ
る。
書では所定個数の単電池を直列接続してなる電池モジュ
ールも単電池とみなすものとする）の容量計算や保護管
理のために、各単電池の電圧を検出する電圧検出装置が
設けられる。ただし、本明細書でいう単電池は互いに直
列接続された複数の電池セルで構成されることができ
る。
【０００４】特開平１１−２４８７５５号公報は、上記
組電池の電圧検出装置の一例としていわゆるフライング
キャパシタ及びマルチプレクサ回路を用いる組電池の電
圧検出装置（以下、フライングキャパシタ式電池電圧検
出装置ともいう）を提案している。
組電池の電圧検出装置の一例としていわゆるフライング
キャパシタ及びマルチプレクサ回路を用いる組電池の電
圧検出装置（以下、フライングキャパシタ式電池電圧検
出装置ともいう）を提案している。
【０００５】このフライングキャパシタ式電池電圧検出
装置では、各単電池の電圧は一対のマルチプレクサを通
じて順次フライングキャパシタに印加された後、両マル
チプレクサを遮断状態とし、その後、フライングキャパ
シタの両端をそれぞれコンデンサ電位出力用のアナログ
スイッチを通じて電圧検出回路に導通させて、フライン
グキャパシタの電位差すなわち蓄電電圧が電圧検出回路
により検出される。
装置では、各単電池の電圧は一対のマルチプレクサを通
じて順次フライングキャパシタに印加された後、両マル
チプレクサを遮断状態とし、その後、フライングキャパ
シタの両端をそれぞれコンデンサ電位出力用のアナログ
スイッチを通じて電圧検出回路に導通させて、フライン
グキャパシタの電位差すなわち蓄電電圧が電圧検出回路
により検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のフライングキャパシタ式電池電圧検出装置で
は、マルチプレクサのアナログスイッチが短絡不良や絶
縁不良（地絡不良）したりして組電池から大電流が流れ
るのを抑制するために、各アナログスイッチと直列に大
きな抵抗値をもつ電流制限抵抗を接続することが好まし
い。
た従来のフライングキャパシタ式電池電圧検出装置で
は、マルチプレクサのアナログスイッチが短絡不良や絶
縁不良（地絡不良）したりして組電池から大電流が流れ
るのを抑制するために、各アナログスイッチと直列に大
きな抵抗値をもつ電流制限抵抗を接続することが好まし
い。
【０００７】しかし、大抵抗値の電流制限抵抗をフライ
ングキャパシタ（コンデンサ）と直列接続すると、マル
チプレクサのアナログスイッチをオンしても長時間経過
しないと、コンデンサの端子電圧が単電池電圧に収束せ
ず、全部の単電池電圧を計測するのに長時間掛かってし
まう。各単電池電圧はできるだけ同時的に計測すること
が好ましく、計測時間が長いと、その間に組電池の動作
状態（電流や温度）が変化してしまう。また、単電池電
圧自体も時間変動しており、単電池電圧の計測に必要な
時間が長いと、フライングキャパシタの端子電圧変化が
この単電池電圧の変動に追従することができずに計測誤
差が著しく増大する。
ングキャパシタ（コンデンサ）と直列接続すると、マル
チプレクサのアナログスイッチをオンしても長時間経過
しないと、コンデンサの端子電圧が単電池電圧に収束せ
ず、全部の単電池電圧を計測するのに長時間掛かってし
まう。各単電池電圧はできるだけ同時的に計測すること
が好ましく、計測時間が長いと、その間に組電池の動作
状態（電流や温度）が変化してしまう。また、単電池電
圧自体も時間変動しており、単電池電圧の計測に必要な
時間が長いと、フライングキャパシタの端子電圧変化が
この単電池電圧の変動に追従することができずに計測誤
差が著しく増大する。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電圧計測時間を延長することなく、回路保護性能
を向上可能な組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。
あり、電圧計測時間を延長することなく、回路保護性能
を向上可能な組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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の車両用組
電池の電圧検出回路は、低出力インピーダンスをもつ第
１初段増幅器及び第２初段増幅器と、互いに直列接続さ
れた多数の単電池をもつ電池ブロックの各前記単電池の
正又は負のターミナルのうち、最高電位をもつ最高電位
ターミナル及びこの最高電位ターミナルから低電位側へ
一つおきに隔たる各前記ターミナルの電位を前記第１初
段増幅器に順次入力する第１アナログマルチプレクサ回
路と、前記電池ブロックの各前記単電池の正又は負のタ
ーミナルのうち、最高電位のターミナルの次の電位をも
つ次電位ターミナル及びこの次電位ターミナルから低電
位側へ一つおきに隔たる各前記ターミナルの電位を前記
第２初段増幅器に順次入力する第２アナログマルチプレ
クサ回路と、前記両アナログマルチプレクサ回路の各ア
ナログスイッチと個別に直列接続される多数の電流制限
抵抗と、両端に前記両初段増幅器の出力電圧差が印加さ
れるコンデンサと、前記コンデンサの両端にそれぞれコ
ンデンサ電位出力用のアナログスイッチを通じて接続さ
れて前記コンデンサの蓄電電圧を検出する電圧検出回路
とを備えることを特徴としている。
電池の電圧検出回路は、低出力インピーダンスをもつ第
１初段増幅器及び第２初段増幅器と、互いに直列接続さ
れた多数の単電池をもつ電池ブロックの各前記単電池の
正又は負のターミナルのうち、最高電位をもつ最高電位
ターミナル及びこの最高電位ターミナルから低電位側へ
一つおきに隔たる各前記ターミナルの電位を前記第１初
段増幅器に順次入力する第１アナログマルチプレクサ回
路と、前記電池ブロックの各前記単電池の正又は負のタ
ーミナルのうち、最高電位のターミナルの次の電位をも
つ次電位ターミナル及びこの次電位ターミナルから低電
位側へ一つおきに隔たる各前記ターミナルの電位を前記
第２初段増幅器に順次入力する第２アナログマルチプレ
クサ回路と、前記両アナログマルチプレクサ回路の各ア
ナログスイッチと個別に直列接続される多数の電流制限
抵抗と、両端に前記両初段増幅器の出力電圧差が印加さ
れるコンデンサと、前記コンデンサの両端にそれぞれコ
ンデンサ電位出力用のアナログスイッチを通じて接続さ
れて前記コンデンサの蓄電電圧を検出する電圧検出回路
とを備えることを特徴としている。
【００１０】本構成によれば、マルチプレクサの出力電
位を初段増幅器で増幅してコンデンサに印加する構成を
採用しているので、マルチプレクサのアナログスイッチ
と直列接続された電流制限抵抗の抵抗値を非常に高く設
定しても、初段増幅器は低出力インピーダンスをもつた
め急速にコンデンサを充電することができる。したがっ
て、上記したフライングキャパシタ式電池電圧検出装置
において、コンデンサを急速に充放電することができる
ので、全単電池電圧を短時間で計測でき、計測誤差を減
らすことができる上、マルチプレクサのアナログスイッ
チが短絡不良や絶縁不良（地絡不良）したりしても組電
池から大電流が流れるのを防止して装置の安全性を確保
することができる。
位を初段増幅器で増幅してコンデンサに印加する構成を
採用しているので、マルチプレクサのアナログスイッチ
と直列接続された電流制限抵抗の抵抗値を非常に高く設
定しても、初段増幅器は低出力インピーダンスをもつた
め急速にコンデンサを充電することができる。したがっ
て、上記したフライングキャパシタ式電池電圧検出装置
において、コンデンサを急速に充放電することができる
ので、全単電池電圧を短時間で計測でき、計測誤差を減
らすことができる上、マルチプレクサのアナログスイッ
チが短絡不良や絶縁不良（地絡不良）したりしても組電
池から大電流が流れるのを防止して装置の安全性を確保
することができる。
【００１１】
【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。 （回路構成）本発明の組電池の電圧検出装置を車両用組
電池の電圧検出に適用した実施例を図１に示す回路図を
参照して説明する。
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。 （回路構成）本発明の組電池の電圧検出装置を車両用組
電池の電圧検出に適用した実施例を図１に示す回路図を
参照して説明する。
【００１２】電池ブロック１は、図示しない所定数の電
池ブロックと直列に接続されて組電池を構成している。
電池ブロック１は５つの単電池１１〜１５を直列に接続
してなる。単電池１１〜１５は、単電池電圧Ｖ１〜Ｖ５
をもつ。
池ブロックと直列に接続されて組電池を構成している。
電池ブロック１は５つの単電池１１〜１５を直列に接続
してなる。単電池１１〜１５は、単電池電圧Ｖ１〜Ｖ５
をもつ。
【００１３】Ｒ１〜Ｒ６は電流制限抵抗であり、ＳＷ１
〜ＳＷ６は電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６と個別に直列接続さ
れたアナログスイッチである。アナログスイッチＳＷ
２，ＳＷ４，ＳＷ６は第１マルチプレクサ回路２を構成
し、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は第２マ
ルチプレクサ回路３を構成し、ている。
〜ＳＷ６は電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６と個別に直列接続さ
れたアナログスイッチである。アナログスイッチＳＷ
２，ＳＷ４，ＳＷ６は第１マルチプレクサ回路２を構成
し、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は第２マ
ルチプレクサ回路３を構成し、ている。
【００１４】４、５はボルテージホロワ回路であり、ボ
ルテージホロワ回路４は第１マルチプレクサ回路２の出
力電位を電流増幅してコンデンサ６の一端に出力し、ボ
ルテージホロワ回路５は第２マルチプレクサ回路３の出
力電位を電流増幅してコンデンサ６の他端に出力してい
る。
ルテージホロワ回路４は第１マルチプレクサ回路２の出
力電位を電流増幅してコンデンサ６の一端に出力し、ボ
ルテージホロワ回路５は第２マルチプレクサ回路３の出
力電位を電流増幅してコンデンサ６の他端に出力してい
る。
【００１５】コンデンサ６の両端の電位差すなわちコン
デンサ６の端子電圧は、一対のアナログスイッチ７，８
を通じて差動増幅回路９に入力されて電力増幅されて図
示しないＡ／Ｄコンバータに出力される。差動増幅回路
９は、オペアンプ９a、入力抵抗r1、r2、帰還抵抗rf、
バイアス抵抗rbを有する通常のオペアンプ差動電圧増幅
回路である。
デンサ６の端子電圧は、一対のアナログスイッチ７，８
を通じて差動増幅回路９に入力されて電力増幅されて図
示しないＡ／Ｄコンバータに出力される。差動増幅回路
９は、オペアンプ９a、入力抵抗r1、r2、帰還抵抗rf、
バイアス抵抗rbを有する通常のオペアンプ差動電圧増幅
回路である。
【００１６】１０aはボルテージホロワ回路４に電源電
圧を給電する定電圧電源回路、１０bはボルテージホロ
ワ回路５に電源電圧を給電する定電圧電源回路である。
定電圧電源回路１０aはボルテージホロワ回路４の＋入
力端電位を基準として正負電源電位を形成し、定電圧電
源回路１０bはボルテージホロワ回路５の＋入力端電位
を基準として正負電源電位を形成している。 （動作）次に、この回路の動作を以下に説明する。
圧を給電する定電圧電源回路、１０bはボルテージホロ
ワ回路５に電源電圧を給電する定電圧電源回路である。
定電圧電源回路１０aはボルテージホロワ回路４の＋入
力端電位を基準として正負電源電位を形成し、定電圧電
源回路１０bはボルテージホロワ回路５の＋入力端電位
を基準として正負電源電位を形成している。 （動作）次に、この回路の動作を以下に説明する。
【００１７】最初に、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２
をオンして単電池１１の正負電位を入力抵抗素子Ｒ１、
Ｒ２を通じてボルテージホロワ回路２，３に入力し、ボ
ルテージホロワ回路２，３はそれを電流増幅してコンデ
ンサ６の両端に印加する。
をオンして単電池１１の正負電位を入力抵抗素子Ｒ１、
Ｒ２を通じてボルテージホロワ回路２，３に入力し、ボ
ルテージホロワ回路２，３はそれを電流増幅してコンデ
ンサ６の両端に印加する。
【００１８】次に、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を
オフし、アナログスイッチ７，８をオンして、コンデン
サ６の端子電圧（蓄電電圧）を差動増幅回路９で増幅し
てＡ／Ｄコンバータに出力し、アナログスイッチ７，８
をオフして、単電池１１の電圧検出を終了する。以下順
次、上記と同様の動作手順で単電池１２〜１５の単電池
電圧を検出する。
オフし、アナログスイッチ７，８をオンして、コンデン
サ６の端子電圧（蓄電電圧）を差動増幅回路９で増幅し
てＡ／Ｄコンバータに出力し、アナログスイッチ７，８
をオフして、単電池１１の電圧検出を終了する。以下順
次、上記と同様の動作手順で単電池１２〜１５の単電池
電圧を検出する。
【００１９】本実施例によれば、マルチプレクサとコン
デンサとの間にボルテージホロワ回路４，５を介在させ
ているので、コンデンサ電位の計測遅れを回避しつつ電
流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６を増大してアナログスイッチＳＷ
１〜ＳＷ６の短絡不良や地酪不良に対する安全性を向上
することができる。
デンサとの間にボルテージホロワ回路４，５を介在させ
ているので、コンデンサ電位の計測遅れを回避しつつ電
流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６を増大してアナログスイッチＳＷ
１〜ＳＷ６の短絡不良や地酪不良に対する安全性を向上
することができる。
【００２０】（変形態様）上記実施例では、ボルテージ
ホロワ回路４，５の出力端をコンデンサ６の端子に直結
したが、コンデンサ６の充放電電流のピークを抑えるた
めに、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６よりも抵抗値が小さい電
流制限抵抗を介在させてもよい。
ホロワ回路４，５の出力端をコンデンサ６の端子に直結
したが、コンデンサ６の充放電電流のピークを抑えるた
めに、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ６よりも抵抗値が小さい電
流制限抵抗を介在させてもよい。
【図１】実施例の組電池の電圧検出回路を示す回路図で
ある。
ある。
１ 組電池 ２ 第１マルチプレクサ回路 ３ 第２マルチプレクサ回路 ４ ボルテージホロワ回路（第１初段増幅器） ５ ボルテージホロワ回路（第２初段増幅器） ６ コンデンサ ７ アナログスイッチ ８ アナログスイッチ ９ 差動増幅回路（電圧検出回路） １１〜１５ 単電池 Ｒ１〜Ｒ６ 電流制限抵抗 ＳＷ１〜ＳＷ６ アナログスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G014 AA03 AA04 AB61 AC18 2G035 AA01 AB03 AC01 AD10 AD13 AD20 AD45 AD56 AD65 5H027 KK54 5H030 AS06 FF43 FF44
Claims (1)
- 【請求項１】低出力インピーダンスをもつ第１初段増幅
器及び第２初段増幅器と、 互いに直列接続された多数の単電池をもつ電池ブロック
の各前記単電池の正又は負のターミナルのうち、最高電
位をもつ最高電位ターミナル及びこの最高電位ターミナ
ルから低電位側へ一つおきに隔たる各前記ターミナルの
電位を前記第１初段増幅器に順次入力する第１アナログ
マルチプレクサ回路と、 前記電池ブロックの各前記単電池の正又は負のターミナ
ルのうち、最高電位のターミナルの次の電位をもつ次電
位ターミナル及びこの次電位ターミナルから低電位側へ
一つおきに隔たる各前記ターミナルの電位を前記第２初
段増幅器に順次入力する第２アナログマルチプレクサ回
路と、 前記両アナログマルチプレクサ回路の各アナログスイッ
チと個別に直列接続される多数の電流制限抵抗と、 両端に前記両初段増幅器の出力電圧差が印加されるコン
デンサと、 前記コンデンサの両端にそれぞれコンデンサ電位出力用
のアナログスイッチを通じて接続されて前記コンデンサ
の蓄電電圧を検出する電圧検出回路と、 を備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000342226A JP4186410B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 組電池の電圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000342226A JP4186410B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 組電池の電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148286A true JP2002148286A (ja) | 2002-05-22 |
| JP4186410B2 JP4186410B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=18816821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000342226A Expired - Fee Related JP4186410B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 組電池の電圧検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4186410B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006145293A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Daihatsu Motor Co Ltd | 漏電検出装置 |
| US7362588B2 (en) | 2004-01-19 | 2008-04-22 | Denso Corporation | Flying capacitor type battery voltage detector |
| JP2013004211A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2018081106A (ja) * | 2017-12-28 | 2018-05-24 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-11-09 JP JP2000342226A patent/JP4186410B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7362588B2 (en) | 2004-01-19 | 2008-04-22 | Denso Corporation | Flying capacitor type battery voltage detector |
| JP2006145293A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Daihatsu Motor Co Ltd | 漏電検出装置 |
| JP4564338B2 (ja) * | 2004-11-17 | 2010-10-20 | ダイハツ工業株式会社 | 漏電検出装置 |
| JP2013004211A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2018081106A (ja) * | 2017-12-28 | 2018-05-24 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4186410B2 (ja) | 2008-11-26 |
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