JP2002156392A - 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】回路構成の複雑化を抑止しつつ、計測誤差が小
さいフライングキャパシタ式の組電池の電圧検出装置を
提供すること。 【解決手段】組電池１の電池ブロック１１，１２ごと
に、単電池電圧をアナログスイッチ２１〜２９を用いて
コンデンサ３１〜３４に並列に読み込む。コンデンサ３
１〜３４の蓄電電圧はアナログスイッチ４１〜４５を通
じて時間順次にＡ／Ｄ変換される。これにより、大抵抗
値の電流制限抵抗を単電池１１１〜１１４、１２１〜１
２４とアナログスイッチ２１〜２９の間に配置して回路
安全性を確保しつつ、フライングキャパシタ方式により
簡素な回路構成で計測誤差を抑止しつつ各単電池電圧を
計測することができる。
さいフライングキャパシタ式の組電池の電圧検出装置を
提供すること。 【解決手段】組電池１の電池ブロック１１，１２ごと
に、単電池電圧をアナログスイッチ２１〜２９を用いて
コンデンサ３１〜３４に並列に読み込む。コンデンサ３
１〜３４の蓄電電圧はアナログスイッチ４１〜４５を通
じて時間順次にＡ／Ｄ変換される。これにより、大抵抗
値の電流制限抵抗を単電池１１１〜１１４、１２１〜１
２４とアナログスイッチ２１〜２９の間に配置して回路
安全性を確保しつつ、フライングキャパシタ方式により
簡素な回路構成で計測誤差を抑止しつつ各単電池電圧を
計測することができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フライングキャパ
シタ式電池電圧検出装置に関する。
シタ式電池電圧検出装置に関する。
【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により構成されること
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により構成されること
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て単電池電圧をサンプルホー
ルドし、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て単電池電圧をサンプルホー
ルドし、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実用
上、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実用
上、好ましい。
【０００７】しかし、この電流制限抵抗の介設は、コン
デンサすなわちフライングキャパシタの端子電圧が単電
池電圧に達するまでの時間が長時間化するため、全単電
池電圧の計測に必要な時間が増加するという問題があっ
た。しかし、単電池電圧計測時間の増大は、この計測時
間中における組電池の動作状態、特に電流、電圧、温
度、ＳＯＣの変動を招き、計測した単電池電圧や電流な
どに基づいて計算した組電池の特性に大きな誤差が生じ
てしまう。
デンサすなわちフライングキャパシタの端子電圧が単電
池電圧に達するまでの時間が長時間化するため、全単電
池電圧の計測に必要な時間が増加するという問題があっ
た。しかし、単電池電圧計測時間の増大は、この計測時
間中における組電池の動作状態、特に電流、電圧、温
度、ＳＯＣの変動を招き、計測した単電池電圧や電流な
どに基づいて計算した組電池の特性に大きな誤差が生じ
てしまう。
【０００８】この問題は、コンデンサを複数設け、マル
チプレクサ数を増加し、各マルチプレクサのの入力数を
減らすことにより解決できるが、回路構成が複雑化する
という問題があった。
チプレクサ数を増加し、各マルチプレクサのの入力数を
減らすことにより解決できるが、回路構成が複雑化する
という問題があった。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、回路構成の複雑化を抑止しつつ、計測誤差が小
さいフライングキャパシタ式の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。
であり、回路構成の複雑化を抑止しつつ、計測誤差が小
さいフライングキャパシタ式の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。
【００１０】
【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、直列接続された多数の単電池に
よりそれぞれ構成されて互いに直列接続された複数の電
池ブロックをもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧
検出装置において、前記電池ブロックの単電池数に等し
い数のコンデンサを直列接続してなる直列コンデンサ回
路と、各前記コンデンサを第１の前記電池ブロックの各
前記単電池個々により個別に充電可能に前記第１の電池
ブロックの前記各単電池のターミナルと前記各コンデン
サの端子とを個別に接続するとともに、前記第１の電池
ブロックに対して低電位側に隣接する第２の前記電池ブ
ロックの各前記単電池のターミナルを前記第１の電池ブ
ロックのターミナルと電位的に逆の順序で前記各コンデ
ンサの端子に個別に接続する入力アナログスイッチ群
と、前記各コンデンサの端子を別々に電圧検出回路の入
力端子に接続する出力アナログスイッチ群とを備えるこ
とを特徴としている。
電池の電圧検出回路は、直列接続された多数の単電池に
よりそれぞれ構成されて互いに直列接続された複数の電
池ブロックをもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧
検出装置において、前記電池ブロックの単電池数に等し
い数のコンデンサを直列接続してなる直列コンデンサ回
路と、各前記コンデンサを第１の前記電池ブロックの各
前記単電池個々により個別に充電可能に前記第１の電池
ブロックの前記各単電池のターミナルと前記各コンデン
サの端子とを個別に接続するとともに、前記第１の電池
ブロックに対して低電位側に隣接する第２の前記電池ブ
ロックの各前記単電池のターミナルを前記第１の電池ブ
ロックのターミナルと電位的に逆の順序で前記各コンデ
ンサの端子に個別に接続する入力アナログスイッチ群
と、前記各コンデンサの端子を別々に電圧検出回路の入
力端子に接続する出力アナログスイッチ群とを備えるこ
とを特徴としている。
【００１１】すなわち、本発明は、各ブロックの一個の
単電池電圧をマルチプレクサを通じて一個のコンデンサ
で時間順次に計測する並列コンデンサ使用フライングキ
ャパシタ式電池電圧検出方式を採用しているので、従来
の単独コンデンサ使用フライングキャパシタ式電池電圧
検出方式に比べて、速やかに単電池電圧計測を終了する
ことができる。逆に、１ルーチンの全単電池電圧計測時
間を一定とした場合には、単電池と入力アナログスイッ
チとの間に大抵抗の電流制限抵抗を接続できるために回
路安全性を向上することができる。
単電池電圧をマルチプレクサを通じて一個のコンデンサ
で時間順次に計測する並列コンデンサ使用フライングキ
ャパシタ式電池電圧検出方式を採用しているので、従来
の単独コンデンサ使用フライングキャパシタ式電池電圧
検出方式に比べて、速やかに単電池電圧計測を終了する
ことができる。逆に、１ルーチンの全単電池電圧計測時
間を一定とした場合には、単電池と入力アナログスイッ
チとの間に大抵抗の電流制限抵抗を接続できるために回
路安全性を向上することができる。
【００１２】更に本構成では、第１の電池ブロックに対
して低電位側に隣接する第２の電池ブロックの各単電池
のターミナルを、第１の電池ブロックのターミナルと電
位的に逆の順序で各コンデンサの端子に個別に接続する
回路構成（以下、ミラー構成という）を採用するので、
両電池ブロックの各単電池のターミナルを電位順にマル
チプレックスする場合に比べて、第１電池ブロックの最
低電位端のターミナルに２つのアナログスイッチを接続
する必要がなく、回路構成を簡素化することができる。
して低電位側に隣接する第２の電池ブロックの各単電池
のターミナルを、第１の電池ブロックのターミナルと電
位的に逆の順序で各コンデンサの端子に個別に接続する
回路構成（以下、ミラー構成という）を採用するので、
両電池ブロックの各単電池のターミナルを電位順にマル
チプレックスする場合に比べて、第１電池ブロックの最
低電位端のターミナルに２つのアナログスイッチを接続
する必要がなく、回路構成を簡素化することができる。
【００１３】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の組電池の電圧検出装置において更に、前記電圧検出回
路が、前記出力アナログスイッチ群を通じて入力される
入力電圧をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換値を求め、Ａ／Ｄ
変換値が単電池電圧の負値に相当する場合に、前記Ａ／
Ｄ変換値を前記単電池電圧の正値に相当する値に変換す
る演算を行うことを特徴としている。
の組電池の電圧検出装置において更に、前記電圧検出回
路が、前記出力アナログスイッチ群を通じて入力される
入力電圧をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換値を求め、Ａ／Ｄ
変換値が単電池電圧の負値に相当する場合に、前記Ａ／
Ｄ変換値を前記単電池電圧の正値に相当する値に変換す
る演算を行うことを特徴としている。
【００１４】上記ミラー構成によれば、第１電池ブロッ
クの単電池電圧を検出する場合と、第２電池ブロックの
単電池電圧を検出する場合とで、コンデンサの蓄電電圧
の極性が反転する。したがって、コンデンサの蓄電電圧
をそのままＡ／Ｄ変換すると、第１電池ブロックの単電
池電圧と第２電池ブロックの単電池電圧とで異なる値と
なってしまう。
クの単電池電圧を検出する場合と、第２電池ブロックの
単電池電圧を検出する場合とで、コンデンサの蓄電電圧
の極性が反転する。したがって、コンデンサの蓄電電圧
をそのままＡ／Ｄ変換すると、第１電池ブロックの単電
池電圧と第２電池ブロックの単電池電圧とで異なる値と
なってしまう。
【００１５】この問題を解決するには、出力アナログス
イッチを組み合わせて電池ブロックごとにコンデンサの
蓄電電圧を反転させて電圧検出回路に入力すればよい
が、出力アナログスイッチの個数が増大してしまう。
イッチを組み合わせて電池ブロックごとにコンデンサの
蓄電電圧を反転させて電圧検出回路に入力すればよい
が、出力アナログスイッチの個数が増大してしまう。
【００１６】そこで、本構成では、単電池電圧に相当す
るＡ／Ｄ変換値が、単電池電圧の負値又は所定値以上の
負値のレンジに相当する場合には、この単電池電圧と絶
対値が等しい正値に相当するＡ／Ｄ変換値に演算により
変換する。この演算は簡単な加減算で実施できる。すな
わち、あらかじめわかっている単電池電圧０Ｖに相当す
る値に対応するＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）と、それ
より小さい今回検出したＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）
との差を演算し、単電池電圧０Ｖに相当する値に対応す
るＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）にこの差に相当するデ
ジタル数値を加算してＡ／Ｄ変換値とすればよい。
るＡ／Ｄ変換値が、単電池電圧の負値又は所定値以上の
負値のレンジに相当する場合には、この単電池電圧と絶
対値が等しい正値に相当するＡ／Ｄ変換値に演算により
変換する。この演算は簡単な加減算で実施できる。すな
わち、あらかじめわかっている単電池電圧０Ｖに相当す
る値に対応するＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）と、それ
より小さい今回検出したＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）
との差を演算し、単電池電圧０Ｖに相当する値に対応す
るＡ／Ｄ変換値（デジタル数値）にこの差に相当するデ
ジタル数値を加算してＡ／Ｄ変換値とすればよい。
【００１７】なお、Ａ／Ｄコンバータはコンデンサの一
端の電位が他端の電位より小さい場合でも大きい場合で
も、この一端の電位を単電池電圧の変動範囲でＡ／Ｄ変
換可能とされる。同様に、出力アナログスイッチとＡ／
Ｄコンバータとの間に増幅器を設ける場合には、この増
幅器も同じく、コンデンサの一端の電位が他端の電位よ
り小さい場合でも大きい場合でも、この一端の電位を単
電池電圧の変動範囲で増幅可能とされる。
端の電位が他端の電位より小さい場合でも大きい場合で
も、この一端の電位を単電池電圧の変動範囲でＡ／Ｄ変
換可能とされる。同様に、出力アナログスイッチとＡ／
Ｄコンバータとの間に増幅器を設ける場合には、この増
幅器も同じく、コンデンサの一端の電位が他端の電位よ
り小さい場合でも大きい場合でも、この一端の電位を単
電池電圧の変動範囲で増幅可能とされる。
【００１８】これにより、Ａ／Ｄ変換値のソフトウエア
又はハードウエア演算により、コンデンサから出力され
る＋の単電池電圧もーの単電池電圧も処理できるので、
回路構成が簡素化する。
又はハードウエア演算により、コンデンサから出力され
る＋の単電池電圧もーの単電池電圧も処理できるので、
回路構成が簡素化する。
【００１９】好適な態様では、上記演算は単電池電圧の
検出がすべて終了してから一括して処理することが好ま
しい。これにより、各単電池電圧の計測時点のずれを減
らすことができる。この場合、この演算は、コンデンサ
による単電池電圧計測プロセスと連続して処理する必要
がないので、組電池の各単電池電圧のＡ／Ｄ変換に必要
な計測時間が延長されることはない。
検出がすべて終了してから一括して処理することが好ま
しい。これにより、各単電池電圧の計測時点のずれを減
らすことができる。この場合、この演算は、コンデンサ
による単電池電圧計測プロセスと連続して処理する必要
がないので、組電池の各単電池電圧のＡ／Ｄ変換に必要
な計測時間が延長されることはない。
【００２０】請求項３記載の組電池の電圧検出装置は、
隣接する一対の前記コンデンサの接続点は前記出力アナ
ログスイッチ群のアナログスイッチを通じて基準電位を
印加され、前記電圧検出回路は、前記一対のコンデンサ
の前記接続点と異なる端子の電位を、前記基準電位を基
準として計測することを特徴としている。
隣接する一対の前記コンデンサの接続点は前記出力アナ
ログスイッチ群のアナログスイッチを通じて基準電位を
印加され、前記電圧検出回路は、前記一対のコンデンサ
の前記接続点と異なる端子の電位を、前記基準電位を基
準として計測することを特徴としている。
【００２１】すなわち、本構成によれば、各一端が直列
接続された一対のコンデンサの接続点に基準電位を与え
ることにより、この基準電位に対する両コンデンサの各
他端の電位を計測する。このようにすれば、たとえば、
低電位側のコンデンサの低位側端子に基準電位を与えて
両コンデンサの端子電圧を計測する場合に比較して、高
電位側のコンデンサの高電位側の端子の基準電位からの
電位差を小さくできるので、後段の増幅器やＡ／Ｄコン
バータの入力電圧振幅を低減することができるので回路
のリニアリティを確保しつつ、電源回路を含めて回路構
成を簡素化することができる。
接続された一対のコンデンサの接続点に基準電位を与え
ることにより、この基準電位に対する両コンデンサの各
他端の電位を計測する。このようにすれば、たとえば、
低電位側のコンデンサの低位側端子に基準電位を与えて
両コンデンサの端子電圧を計測する場合に比較して、高
電位側のコンデンサの高電位側の端子の基準電位からの
電位差を小さくできるので、後段の増幅器やＡ／Ｄコン
バータの入力電圧振幅を低減することができるので回路
のリニアリティを確保しつつ、電源回路を含めて回路構
成を簡素化することができる。
【００２２】請求項４記載の構成によれば請求項３記載
の組電池の電圧検出装置において更に、前記電圧検出回
路は、前記一対のコンデンサの前記接続点と異なる端子
の電位、並びに、前記基準電位をそれぞれＡ／Ｄ変換
し、前記端子の電位のＡ／Ｄ変換値から前記基準電位の
Ａ／Ｄ変換値を減算して前記単電池の電圧を計測するこ
とを特徴としている。
の組電池の電圧検出装置において更に、前記電圧検出回
路は、前記一対のコンデンサの前記接続点と異なる端子
の電位、並びに、前記基準電位をそれぞれＡ／Ｄ変換
し、前記端子の電位のＡ／Ｄ変換値から前記基準電位の
Ａ／Ｄ変換値を減算して前記単電池の電圧を計測するこ
とを特徴としている。
【００２３】本構成によれば、上記一対のコンデンサの
接続点電位すなわち、基準電位もＡ／Ｄコンバータによ
りＡ／Ｄ変換するので、この基準電位が変動し、それに
応じて、一対のコンデンサの両端の電位が連動しても、
両端の各電位のＡ／Ｄ変換値から基準電位のＡ／Ｄ変換
を減算することにより、基準電位の変動をキャンセルす
ることができる。
接続点電位すなわち、基準電位もＡ／Ｄコンバータによ
りＡ／Ｄ変換するので、この基準電位が変動し、それに
応じて、一対のコンデンサの両端の電位が連動しても、
両端の各電位のＡ／Ｄ変換値から基準電位のＡ／Ｄ変換
を減算することにより、基準電位の変動をキャンセルす
ることができる。
【００２４】本構成の好適な態様において、上記コンデ
ンサの両端の電位のデジタル信号値の絶対値を求めるこ
とにより、コンデンサの蓄電電圧の蓄電方向の反転を解
消する。このようにすれば、回路構成の複雑化や計測精
度の低下を抑止しつつコンデンサの蓄電方向を自由に変
更できる。
ンサの両端の電位のデジタル信号値の絶対値を求めるこ
とにより、コンデンサの蓄電電圧の蓄電方向の反転を解
消する。このようにすれば、回路構成の複雑化や計測精
度の低下を抑止しつつコンデンサの蓄電方向を自由に変
更できる。
【００２５】請求項５記載の組電池の電圧検出装置は、
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、コン
デンサと、前記コンデンサに複数の前記単電池電圧を時
間順次に印加する入力アナログスイッチ群と、前記各コ
ンデンサの端子を電圧検出回路の入力端子に接続する出
力アナログスイッチとを備え、前記電圧検出回路が、前
記コンデンサ電圧の絶対値を検出することを特徴として
いる。
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、コン
デンサと、前記コンデンサに複数の前記単電池電圧を時
間順次に印加する入力アナログスイッチ群と、前記各コ
ンデンサの端子を電圧検出回路の入力端子に接続する出
力アナログスイッチとを備え、前記電圧検出回路が、前
記コンデンサ電圧の絶対値を検出することを特徴として
いる。
【００２６】本構成によれば、コンデンサに時間順次に
読み込まれる単電池電圧の蓄電方向が逆となる場合で
も、問題なく正確な単電池電圧を複数検出することがで
き、回路構成を簡素化することができる。
読み込まれる単電池電圧の蓄電方向が逆となる場合で
も、問題なく正確な単電池電圧を複数検出することがで
き、回路構成を簡素化することができる。
【００２７】請求項６記載の組電池の電圧検出装置は、
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、前記
電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコンデ
ンサと、各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力す
る入力アナログスイッチ群と、前記コンデンサの蓄電電
圧を電圧検出回路の入力端子に出力する出力アナログス
イッチと、前記組電池の電流を検出する電流検出回路と
を備え、前記電流検出回路が、前記入力アナログスイッ
チの実質的ターンオフ時点に前記電流のサンプリングを
行うことを特徴としている。ここでいう入力アナログス
イッチの実質的ターンオフ時点とは、入力アナログスイ
ッチの制御電極に印加したターンオン電圧がターンオフ
方向に所定値以上変化した時点から、入力アナログスイ
ッチのオン抵抗が所定値以上に達した時点までの任意の
時点を意味するものとする。
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、前記
電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコンデ
ンサと、各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力す
る入力アナログスイッチ群と、前記コンデンサの蓄電電
圧を電圧検出回路の入力端子に出力する出力アナログス
イッチと、前記組電池の電流を検出する電流検出回路と
を備え、前記電流検出回路が、前記入力アナログスイッ
チの実質的ターンオフ時点に前記電流のサンプリングを
行うことを特徴としている。ここでいう入力アナログス
イッチの実質的ターンオフ時点とは、入力アナログスイ
ッチの制御電極に印加したターンオン電圧がターンオフ
方向に所定値以上変化した時点から、入力アナログスイ
ッチのオン抵抗が所定値以上に達した時点までの任意の
時点を意味するものとする。
【００２８】本構成によれば、フライングキャパシタ式
電池電圧検出装置において、単電池電圧がコンデンサに
サンプルホールドされる時点にて組電池の電流を検出す
るので、これら単電池電圧及び電流に基づく組電池の状
態（ＳＯＣなど）を演算する場合の誤差を低減すること
ができる。
電池電圧検出装置において、単電池電圧がコンデンサに
サンプルホールドされる時点にて組電池の電流を検出す
るので、これら単電池電圧及び電流に基づく組電池の状
態（ＳＯＣなど）を演算する場合の誤差を低減すること
ができる。
【００２９】請求項７記載の組電池の電圧検出装置は、
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、前記
電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコンデ
ンサと、各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力す
る入力アナログスイッチ群と、前記コンデンサの蓄電電
圧を電圧検出回路の入力端子に出力する出力アナログス
イッチと、前記組電池の電流を検出する電流検出回路と
を備え、前記入力アナログスイッチ群は、互いに異なる
複数の入力タイミングで前記各単電池の電圧を前記コン
デンサに入力し、前記電流検出回路は、前記入力アナロ
グスイッチと同期して時間順次に前記電流のサンプリン
グを行うことを特徴としている。
直列接続された多数の単電池によりそれぞれ構成されて
互いに直列接続された複数の電池ブロックをもつ組電池
の電圧を検出する組電池の電圧検出装置において、前記
電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコンデ
ンサと、各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力す
る入力アナログスイッチ群と、前記コンデンサの蓄電電
圧を電圧検出回路の入力端子に出力する出力アナログス
イッチと、前記組電池の電流を検出する電流検出回路と
を備え、前記入力アナログスイッチ群は、互いに異なる
複数の入力タイミングで前記各単電池の電圧を前記コン
デンサに入力し、前記電流検出回路は、前記入力アナロ
グスイッチと同期して時間順次に前記電流のサンプリン
グを行うことを特徴としている。
【００３０】すなわち、本構成によれば、コンデンサ
は、複数の単電池の電圧を時間順次にサンプルホールド
する。この場合には本質的に上記実質的ターンオフ時点
が異なるので、各実質的ターンオフ時点ごとに組電池の
電流をサンプリングする。
は、複数の単電池の電圧を時間順次にサンプルホールド
する。この場合には本質的に上記実質的ターンオフ時点
が異なるので、各実質的ターンオフ時点ごとに組電池の
電流をサンプリングする。
【００３１】そして、同一時点でサンプルホールド及び
サンプリングされた単電池電圧と電流とのペアによりこ
の単電池の状態（たとえばＳＯＣ）が演算される。これ
により、単電池電圧計測を、マルチプレクサによる時間
多重化処理で行う場合でも、電圧計測タイミングと電流
計測タイミングとがずれることがなく、高精度の単電池
電気状態の算出が可能となる。
サンプリングされた単電池電圧と電流とのペアによりこ
の単電池の状態（たとえばＳＯＣ）が演算される。これ
により、単電池電圧計測を、マルチプレクサによる時間
多重化処理で行う場合でも、電圧計測タイミングと電流
計測タイミングとがずれることがなく、高精度の単電池
電気状態の算出が可能となる。
【００３２】請求項８記載の構成によれば請求項１乃至
７のいずれか記載の組電池の電圧検出装置において更
に、前記単電池は、電流制限抵抗を通じて前記入力アナ
ログスイッチ群に接続されることを特徴としている。
７のいずれか記載の組電池の電圧検出装置において更
に、前記単電池は、電流制限抵抗を通じて前記入力アナ
ログスイッチ群に接続されることを特徴としている。
【００３３】これにより、入力アナログスイッチの不良
が生じても組電池から電圧検出系に過大電流が流れるこ
とを抑止することができ、回路安全性を向上することが
できる。
が生じても組電池から電圧検出系に過大電流が流れるこ
とを抑止することができ、回路安全性を向上することが
できる。
【００３４】請求項９記載の構成によれば請求項８記載
の組電池の電圧検出装置において更に、前記入力アナロ
グスイッチ群は、前記電池ブロックごとに並列に前記各
コンデンサに単電池電圧を読み込み、前記出力アナログ
スイッチ群は、前記各コンデンサの電位を時間順次に前
記電圧検出回路に読み出すことを特徴としている。
の組電池の電圧検出装置において更に、前記入力アナロ
グスイッチ群は、前記電池ブロックごとに並列に前記各
コンデンサに単電池電圧を読み込み、前記出力アナログ
スイッチ群は、前記各コンデンサの電位を時間順次に前
記電圧検出回路に読み出すことを特徴としている。
【００３５】本構成によれば、電流制限抵抗の存在によ
るコンデンサへの単電池電圧読み込み時間の増大を抑止
しつつ回路構成を簡素化することができる。
るコンデンサへの単電池電圧読み込み時間の増大を抑止
しつつ回路構成を簡素化することができる。
【００３６】
【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。
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。
【００３７】
【実施例】（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。
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。
【００３８】１は組電池、２はマルチプレクサ、３はコ
ンデンサ群、４は出力アナログスイッチ群、５は電圧検
出回路、６は電源回路、７は電流検出回路、８は電流制
限抵抗群である。電流制限抵抗群８は電流制限抵抗Ｒ１
〜Ｒ８からなる。組電池１は、直列接続された電池ブロ
ック１１、１２をもち、電池ブロック１１は直列接続さ
れた４つの単電池１１１〜１１４からなり、電池ブロッ
ク１２は直列接続された４つの単電池１２１〜１２４か
らなる。入力アナログスイッチ２はアナログスイッチ２
１〜２９からなる。コンデンサ群３は直列接続されたコ
ンデンサ３１〜３４からなる。出力アナログスイッチ群
４はアナログスイッチ４１〜４５からなる。
ンデンサ群、４は出力アナログスイッチ群、５は電圧検
出回路、６は電源回路、７は電流検出回路、８は電流制
限抵抗群である。電流制限抵抗群８は電流制限抵抗Ｒ１
〜Ｒ８からなる。組電池１は、直列接続された電池ブロ
ック１１、１２をもち、電池ブロック１１は直列接続さ
れた４つの単電池１１１〜１１４からなり、電池ブロッ
ク１２は直列接続された４つの単電池１２１〜１２４か
らなる。入力アナログスイッチ２はアナログスイッチ２
１〜２９からなる。コンデンサ群３は直列接続されたコ
ンデンサ３１〜３４からなる。出力アナログスイッチ群
４はアナログスイッチ４１〜４５からなる。
【００３９】電池ブロック１１の単電池１１１〜１１４
の各ターミナル（正極端又は負極端）は電流制限抵抗Ｒ
１〜Ｒ５を個別に通じてアナログスイッチ２１〜２５の
一端に個別に接続されている。
の各ターミナル（正極端又は負極端）は電流制限抵抗Ｒ
１〜Ｒ５を個別に通じてアナログスイッチ２１〜２５の
一端に個別に接続されている。
【００４０】電池ブロック１２の単電池１２１〜１２４
の各ターミナル（正極端又は負極端）は電流制限抵抗Ｒ
５〜Ｒ９を個別に通じてアナログスイッチ２１〜２５の
一端に個別に接続されている。
の各ターミナル（正極端又は負極端）は電流制限抵抗Ｒ
５〜Ｒ９を個別に通じてアナログスイッチ２１〜２５の
一端に個別に接続されている。
【００４１】単電池１２４の低電位側のターミナル（負
極端）は電流制限抵抗Ｒ９、アナログスイッチ２９を通
じてコンデンサ３１のターミナル３１１に接続されてい
る。単電池１２３の低電位側のターミナル（負極端）は
電流制限抵抗Ｒ８、アナログスイッチ２８を通じてコン
デンサ３２のターミナル３１２に接続されている。単電
池１２２の低電位側のターミナル（負極端）は電流制限
抵抗Ｒ７、アナログスイッチ２７を通じてコンデンサ３
３のターミナル３１３に接続されている。単電池１２１
の低電位側のターミナル（負極端）は電流制限抵抗Ｒ
６、アナログスイッチ２６を通じてコンデンサ３４のタ
ーミナル３１４に接続されている。
極端）は電流制限抵抗Ｒ９、アナログスイッチ２９を通
じてコンデンサ３１のターミナル３１１に接続されてい
る。単電池１２３の低電位側のターミナル（負極端）は
電流制限抵抗Ｒ８、アナログスイッチ２８を通じてコン
デンサ３２のターミナル３１２に接続されている。単電
池１２２の低電位側のターミナル（負極端）は電流制限
抵抗Ｒ７、アナログスイッチ２７を通じてコンデンサ３
３のターミナル３１３に接続されている。単電池１２１
の低電位側のターミナル（負極端）は電流制限抵抗Ｒ
６、アナログスイッチ２６を通じてコンデンサ３４のタ
ーミナル３１４に接続されている。
【００４２】アナログスイッチ２１〜２５の他端は、コ
ンデンサ３１〜３４の各端子３１１〜３１５に個別に接
続されている。
ンデンサ３１〜３４の各端子３１１〜３１５に個別に接
続されている。
【００４３】上記したように、アナログスイッチ２９の
他端はコンデンサ３１の高電位側の端子に接続され、ア
ナログスイッチ２８の他端はコンデンサ３２の高電位側
の端子に接続され、アナログスイッチ２７の他端はコン
デンサ３３の高電位側の端子に接続され、アナログスイ
ッチ２６の他端はコンデンサ３４の高電位側の端子に接
続されている。上記接続は、コンデンサ３４の低電位側
に接続されるアナログスイッチ２５を中心として高電位
側のアナログスイッチ２１〜２４と低電位側のアナログ
スイッチ２６〜２９とが鏡像関係に接続されるので、本
明細書では「ミラー接続」と称する。
他端はコンデンサ３１の高電位側の端子に接続され、ア
ナログスイッチ２８の他端はコンデンサ３２の高電位側
の端子に接続され、アナログスイッチ２７の他端はコン
デンサ３３の高電位側の端子に接続され、アナログスイ
ッチ２６の他端はコンデンサ３４の高電位側の端子に接
続されている。上記接続は、コンデンサ３４の低電位側
に接続されるアナログスイッチ２５を中心として高電位
側のアナログスイッチ２１〜２４と低電位側のアナログ
スイッチ２６〜２９とが鏡像関係に接続されるので、本
明細書では「ミラー接続」と称する。
【００４４】コンデンサ３１〜３４の端子３１１、３１
３、３１５は、マルチプレクサを構成するアナログスイ
ッチ４１、４３、４５を個別に介して電圧検出回路５の
入力端５１に接続されている。コンデンサ３１〜３４の
端子３１２、３１４は、マルチプレクサを構成するアナ
ログスイッチ４２、４４を個別に介して電圧検出回路５
の入力端５２に接続されている。
３、３１５は、マルチプレクサを構成するアナログスイ
ッチ４１、４３、４５を個別に介して電圧検出回路５の
入力端５１に接続されている。コンデンサ３１〜３４の
端子３１２、３１４は、マルチプレクサを構成するアナ
ログスイッチ４２、４４を個別に介して電圧検出回路５
の入力端５２に接続されている。
【００４５】電圧検出回路５は、入力端５１、５２に入
力されるコンデンサのターミナル電位を所定の参照電圧
を基準として増幅する一対の電圧増幅器と、これら電圧
増幅器の出力信号電圧を個別にＡ／Ｄ変換する一対のＡ
／Ｄコンバータとを有しているが、電圧検出回路５の回
路構成及び動作は本発明の要旨ではなくかつ周知である
ため説明を省略する。
力されるコンデンサのターミナル電位を所定の参照電圧
を基準として増幅する一対の電圧増幅器と、これら電圧
増幅器の出力信号電圧を個別にＡ／Ｄ変換する一対のＡ
／Ｄコンバータとを有しているが、電圧検出回路５の回
路構成及び動作は本発明の要旨ではなくかつ周知である
ため説明を省略する。
【００４６】その他、入力端５１、５２に入力されるコ
ンデンサの端子電圧を、電圧検出回路５の一個の電圧増
幅器で差動増幅し、その出力信号電圧をＡ／Ｄ変換して
もよい。
ンデンサの端子電圧を、電圧検出回路５の一個の電圧増
幅器で差動増幅し、その出力信号電圧をＡ／Ｄ変換して
もよい。
【００４７】電源回路６は、電圧検出回路５の入力端５
２に基準電圧Vrefを印加し、また、電圧検出回路５に正
負の電源電圧ＶＨ、ＶＬを印加している。電源電圧ＶＨ
は基準電位Vrefより所定値（たとえば５Ｖ）大きい値に
設定され、電源電圧ＶＬは基準電位Vrefより所定値（た
とえば５Ｖ）小さい値に設定されている。
２に基準電圧Vrefを印加し、また、電圧検出回路５に正
負の電源電圧ＶＨ、ＶＬを印加している。電源電圧ＶＨ
は基準電位Vrefより所定値（たとえば５Ｖ）大きい値に
設定され、電源電圧ＶＬは基準電位Vrefより所定値（た
とえば５Ｖ）小さい値に設定されている。
【００４８】電流検出回路７は、組電池１の電流を検出
する電流センサ７１と、電流センサが検出したアナログ
電流値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ７２とを有
し、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイクロコンピュータ９
にデジタル電流信号を出力する。同じく、電圧検出回路
５も検出したデジタル電圧信号をマイクロコンピュータ
９に出力する。
する電流センサ７１と、電流センサが検出したアナログ
電流値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ７２とを有
し、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイクロコンピュータ９
にデジタル電流信号を出力する。同じく、電圧検出回路
５も検出したデジタル電圧信号をマイクロコンピュータ
９に出力する。
【００４９】マイクロコンピュータ９は、入力された信
号に基づいて、組電池１のＳＯＣを演算する。また、マ
イクロコンピュータ９は、各アナログスイッチや各Ａ／
Ｄコンバータのサンプリングタイミングを制御する。
号に基づいて、組電池１のＳＯＣを演算する。また、マ
イクロコンピュータ９は、各アナログスイッチや各Ａ／
Ｄコンバータのサンプリングタイミングを制御する。
【００５０】（動作）次に、この回路の動作を以下に説
明する。最初、すべてのアナログスイッチはオフしてい
る。
明する。最初、すべてのアナログスイッチはオフしてい
る。
【００５１】（電池ブロック１１の単電池電圧計測）ま
ず、アナログスイッチ２１〜２５をオンして、コンデン
サ３１〜３４に単電池１１１〜１１４の端子電圧を印加
する。所定時間後、アナログスイッチ２１〜２５をオフ
する。
ず、アナログスイッチ２１〜２５をオンして、コンデン
サ３１〜３４に単電池１１１〜１１４の端子電圧を印加
する。所定時間後、アナログスイッチ２１〜２５をオフ
する。
【００５２】次に、アナログスイッチ４１，４２をオン
して、コンデンサ３１の両端電位を電圧検出回路５の入
力端５１，５２に送り、電圧検出回路５の一対のＡ／Ｄ
コンバータがそれらをＡ／Ｄ変換してデジタル電圧信号
とし、内蔵のデジタルメモリに一時ホールドする。もち
ろんただちにマイクロコンピュータ９に送信してもよ
い。
して、コンデンサ３１の両端電位を電圧検出回路５の入
力端５１，５２に送り、電圧検出回路５の一対のＡ／Ｄ
コンバータがそれらをＡ／Ｄ変換してデジタル電圧信号
とし、内蔵のデジタルメモリに一時ホールドする。もち
ろんただちにマイクロコンピュータ９に送信してもよ
い。
【００５３】次に、アナログスイッチ４１をオフし、ア
ナログスイッチ４３をオンして、コンデンサ４２の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドする。
ナログスイッチ４３をオンして、コンデンサ４２の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドする。
【００５４】次に、アナログスイッチ４２をオフし、ア
ナログスイッチ４４をオンして、コンデンサ４３の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドする。
ナログスイッチ４４をオンして、コンデンサ４３の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドする。
【００５５】次に、アナログスイッチ４３をオフし、ア
ナログスイッチ４５をオンして、コンデンサ４４の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドし、アナログスイッチ４４，４５をオフ
する。
ナログスイッチ４５をオンして、コンデンサ４４の両端
電位を電圧検出回路５の入力端５１，５２に送り、電圧
検出回路５の一対のＡ／ＤコンバータがそれらをＡ／Ｄ
変換してデジタル電圧信号とし、内蔵のデジタルメモリ
に一時ホールドし、アナログスイッチ４４，４５をオフ
する。
【００５６】次に、アナログスイッチ２５〜２９をオン
して、単電池１２１〜１２４の電圧をコンデンサ３１〜
３４に個別に印加する。所定時間後、アナログスイッチ
２５〜２９をオフする。
して、単電池１２１〜１２４の電圧をコンデンサ３１〜
３４に個別に印加する。所定時間後、アナログスイッチ
２５〜２９をオフする。
【００５７】次に、電池ブロック１１の単電池電圧検出
時と同様に、アナログスイッチ４１〜４５を時間順次に
一対ずつオンしてコンデンサ３１〜３４の蓄電電圧を電
圧検出回路５によりＡ／Ｄ変換し、一時ホールドする。
もちろんただちにマイクロコンピュータ９に送信しても
よい。
時と同様に、アナログスイッチ４１〜４５を時間順次に
一対ずつオンしてコンデンサ３１〜３４の蓄電電圧を電
圧検出回路５によりＡ／Ｄ変換し、一時ホールドする。
もちろんただちにマイクロコンピュータ９に送信しても
よい。
【００５８】次に、電圧検出回路５に一時ホールドされ
た合計８対のデジタル電圧信号をマイクロコンピュータ
９に送信し、マイクロコンピュータ９はそれらを演算し
て各単電池電圧を求める。
た合計８対のデジタル電圧信号をマイクロコンピュータ
９に送信し、マイクロコンピュータ９はそれらを演算し
て各単電池電圧を求める。
【００５９】更に詳しく説明すれば、アナログスイッチ
４１，４２のオンにより求めた一対のデジタル信号の差
の絶対値により単電池１１１の電圧を算出する。以下、
同様に、同時にＡ／Ｄ変換されたデジタル信号のペアの
差の絶対値により各単電池電圧を算出する。もちろん、
電圧検出回路５にて上記デジタル減算を行い、その結果
を一時ホールドすれば、電圧検出回路５の一時ホールド
メモリを減らすことができる。
４１，４２のオンにより求めた一対のデジタル信号の差
の絶対値により単電池１１１の電圧を算出する。以下、
同様に、同時にＡ／Ｄ変換されたデジタル信号のペアの
差の絶対値により各単電池電圧を算出する。もちろん、
電圧検出回路５にて上記デジタル減算を行い、その結果
を一時ホールドすれば、電圧検出回路５の一時ホールド
メモリを減らすことができる。
【００６０】また、電圧検出回路５が入力端５１，５２
に同時入力される一対の電位の差を差動増幅器により差
動増幅する場合には、差動増幅した値をアナログ絶対値
回路で絶対値に変換してからＡ／Ｄ変換することが好ま
しい。この絶対値回路は、次のようなデジタル回路で実
行してもよい。すなわち、差動増幅した値をＡ／Ｄ変換
したデジタル信号値と、単電池電圧が０Ｖに相当するデ
ジタル値との差を求め、この差の絶対値を算出すればよ
い。なお、単電池電圧が０Ｖに相当するデジタル値は、
たとえば、アナログスイッチ４１〜４４をオフした状態
で、更に好ましくは入力端５１，４２を短絡スイッチで
短絡した状態で、電圧検出回路５の差動増幅器で差動増
幅を行い、その出力電圧をＡ／Ｄ変換すればよい。
に同時入力される一対の電位の差を差動増幅器により差
動増幅する場合には、差動増幅した値をアナログ絶対値
回路で絶対値に変換してからＡ／Ｄ変換することが好ま
しい。この絶対値回路は、次のようなデジタル回路で実
行してもよい。すなわち、差動増幅した値をＡ／Ｄ変換
したデジタル信号値と、単電池電圧が０Ｖに相当するデ
ジタル値との差を求め、この差の絶対値を算出すればよ
い。なお、単電池電圧が０Ｖに相当するデジタル値は、
たとえば、アナログスイッチ４１〜４４をオフした状態
で、更に好ましくは入力端５１，４２を短絡スイッチで
短絡した状態で、電圧検出回路５の差動増幅器で差動増
幅を行い、その出力電圧をＡ／Ｄ変換すればよい。
【００６１】上記実施例では、電池ブロック１１（もし
くは１２）の単電池電圧をコンデンサ３１〜３４に読む
こむ動作は並列処理し、コンデンサ３１〜３４から読み
出す動作は時間順次に行っている。これは、上記読み込
み時には、高圧できわめて出力インピーダンスが小さい
組電池１とアナログスイッチ群２との間に、高抵抗の電
流制限抵抗群８を設けているため、読み込みにおおける
時定数が大きく長時間を要するのに比較して、上記読み
だしでは、電圧検出回路５の入力インピーダンスが大き
く、Ａ／Ｄ変換も現在ではきわめて高速で実施できるの
で、一個のコンデンサの蓄電電圧のＡ／Ｄ変換に要する
時間がきわめて短くて済むためである。これにより、回
路構成の複雑化を抑止しつつ高速の単電池電圧計測が可
能となる。
くは１２）の単電池電圧をコンデンサ３１〜３４に読む
こむ動作は並列処理し、コンデンサ３１〜３４から読み
出す動作は時間順次に行っている。これは、上記読み込
み時には、高圧できわめて出力インピーダンスが小さい
組電池１とアナログスイッチ群２との間に、高抵抗の電
流制限抵抗群８を設けているため、読み込みにおおける
時定数が大きく長時間を要するのに比較して、上記読み
だしでは、電圧検出回路５の入力インピーダンスが大き
く、Ａ／Ｄ変換も現在ではきわめて高速で実施できるの
で、一個のコンデンサの蓄電電圧のＡ／Ｄ変換に要する
時間がきわめて短くて済むためである。これにより、回
路構成の複雑化を抑止しつつ高速の単電池電圧計測が可
能となる。
【００６２】次に、電流計測について以下に説明する。
【００６３】この実施例では、マイクロコンピュータ９
の指令により、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイクロコン
ピュータ９がアナログスイッチ２１〜２５にオフを指令
してから所定時間（アナログスイッチ２１〜２５の遮断
遅延時間とＡ／Ｄコンバータ７２の遮断遅延時間の差に
一致）後、Ａ／Ｄコンバータ７２に電流信号のサンプル
ホールドを指令する。これは、Ａ／Ｄコンバータのサン
プルホールド用のサンプリングスイッチの遮断遅延時間
に比較して、通常、フォトＭＯＳトランジスタにより構
成されるアナログスイッチ２１〜２４の遮断遅延時間が
格段に大きいためである。これにより電圧サンプリング
と電流サンプリングの同時性を確保することができ、両
データを用いて高精度に電池ブロック１１の電気状態を
算出することができる。
の指令により、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイクロコン
ピュータ９がアナログスイッチ２１〜２５にオフを指令
してから所定時間（アナログスイッチ２１〜２５の遮断
遅延時間とＡ／Ｄコンバータ７２の遮断遅延時間の差に
一致）後、Ａ／Ｄコンバータ７２に電流信号のサンプル
ホールドを指令する。これは、Ａ／Ｄコンバータのサン
プルホールド用のサンプリングスイッチの遮断遅延時間
に比較して、通常、フォトＭＯＳトランジスタにより構
成されるアナログスイッチ２１〜２４の遮断遅延時間が
格段に大きいためである。これにより電圧サンプリング
と電流サンプリングの同時性を確保することができ、両
データを用いて高精度に電池ブロック１１の電気状態を
算出することができる。
【００６４】同様に、この実施例では、マイクロコンピ
ュータ９の指令により、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイ
クロコンピュータ９がアナログスイッチ２５〜２９にオ
フを指令してから所定時間（アナログスイッチ２１〜２
５の遮断遅延時間とＡ／Ｄコンバータ７２の遮断遅延時
間の差に一致）後、Ａ／Ｄコンバータ７２に電流信号の
サンプルホールドを指令する。これは、Ａ／Ｄコンバー
タのサンプルホールド用のサンプリングスイッチの遮断
遅延時間に比較して、通常、フォトＭＯＳトランジスタ
により構成されるアナログスイッチ２５〜２９の遮断遅
延時間が格段に大きいためである。これにより電圧サン
プリングと電流サンプリングの同時性を確保することが
でき、両データを用いて高精度に電池ブロック１１の電
気状態を算出することができる。
ュータ９の指令により、Ａ／Ｄコンバータ７２は、マイ
クロコンピュータ９がアナログスイッチ２５〜２９にオ
フを指令してから所定時間（アナログスイッチ２１〜２
５の遮断遅延時間とＡ／Ｄコンバータ７２の遮断遅延時
間の差に一致）後、Ａ／Ｄコンバータ７２に電流信号の
サンプルホールドを指令する。これは、Ａ／Ｄコンバー
タのサンプルホールド用のサンプリングスイッチの遮断
遅延時間に比較して、通常、フォトＭＯＳトランジスタ
により構成されるアナログスイッチ２５〜２９の遮断遅
延時間が格段に大きいためである。これにより電圧サン
プリングと電流サンプリングの同時性を確保することが
でき、両データを用いて高精度に電池ブロック１１の電
気状態を算出することができる。
【００６５】更に、この実施例では、マイクロコンピュ
ータ９は、電池ブロック１１の単電池１１１〜１１４の
電気状態検出（典型的にはＳＯＣ算出）には、上記同時
サンプリングした電圧・電流データを用い、電池ブロッ
ク１２の単電池１２１〜１２４の電気状態検出（典型的
にはＳＯＣ算出）には、上記同時サンプリングした電圧
・電流データを用いる。すなわち、この実施例では、時
間順次に単電池電圧の計測を行う異なる電池ブロックは
異なるタイミングでサンプリングされた電流値を用いて
ＳＯＣ演算を行う。これにより、時間順次に電圧サンプ
リングするにもかかわらず、電圧と電流との計測時間誤
差を解消することができるので、各単電池のＳＯＣを高
精度に計測することができる。
ータ９は、電池ブロック１１の単電池１１１〜１１４の
電気状態検出（典型的にはＳＯＣ算出）には、上記同時
サンプリングした電圧・電流データを用い、電池ブロッ
ク１２の単電池１２１〜１２４の電気状態検出（典型的
にはＳＯＣ算出）には、上記同時サンプリングした電圧
・電流データを用いる。すなわち、この実施例では、時
間順次に単電池電圧の計測を行う異なる電池ブロックは
異なるタイミングでサンプリングされた電流値を用いて
ＳＯＣ演算を行う。これにより、時間順次に電圧サンプ
リングするにもかかわらず、電圧と電流との計測時間誤
差を解消することができるので、各単電池のＳＯＣを高
精度に計測することができる。
【００６６】上記説明したこの実施例の組電池の電圧検
出装置によれば、上記説明した種々の作用効果を奏する
ことができる。
出装置によれば、上記説明した種々の作用効果を奏する
ことができる。
【００６７】（変形態様１）上記実施例の組電池の電圧
検出装置の一変形態様を図２を参照して以下に説明す
る。
検出装置の一変形態様を図２を参照して以下に説明す
る。
【００６８】図２では、電圧検出回路５は１個の入力端
５１をもち、この入力端５１は、増幅器を通じてあるい
は直接Ａ／Ｄコンバータにコンデンサ３１〜３４の端子
３１１、３１３、３１５の電位を入力し、電圧検出回路
５の増幅器又はＡ／Ｄコンバータは所定の参照電圧を基
準として、コンデンサ３１〜３４の各端子３１１、３１
３、３１５の電位を時間順次に増幅あるいはＡ／Ｄ変換
する。
５１をもち、この入力端５１は、増幅器を通じてあるい
は直接Ａ／Ｄコンバータにコンデンサ３１〜３４の端子
３１１、３１３、３１５の電位を入力し、電圧検出回路
５の増幅器又はＡ／Ｄコンバータは所定の参照電圧を基
準として、コンデンサ３１〜３４の各端子３１１、３１
３、３１５の電位を時間順次に増幅あるいはＡ／Ｄ変換
する。
【００６９】この変形態様の特徴は、電圧検出回路５の
入力端５１にアナログスイッチ４６を通じて基準電位を
上記コンデンサ３１〜３４の各端子３１１、３１３、３
１５の電位とともに時間順次に入力する点にある。それ
以外の回路及びその動作は実施例と同じである。
入力端５１にアナログスイッチ４６を通じて基準電位を
上記コンデンサ３１〜３４の各端子３１１、３１３、３
１５の電位とともに時間順次に入力する点にある。それ
以外の回路及びその動作は実施例と同じである。
【００７０】このようにすれば、各端子３１１、３１
３、３１５のデジタル電位と基準電位のデジタル電位と
の差の絶対値を求めることにより、上記した実施例より
一層簡素な回路構成で、実施例と同様の作用効果を奏す
ることができる。
３、３１５のデジタル電位と基準電位のデジタル電位と
の差の絶対値を求めることにより、上記した実施例より
一層簡素な回路構成で、実施例と同様の作用効果を奏す
ることができる。
【００７１】（変形態様２）上記実施例の組電池の電圧
検出装置の他の変形態様を図３を参照して以下に説明す
る。
検出装置の他の変形態様を図３を参照して以下に説明す
る。
【００７２】図３では、実施例と同様に電圧検出回路５
は２個の入力端５１、５２をもつ。ただし、図３では、
入力端５１，５２の電位、すなわち、各コンデンサの端
子電圧は、時間順次に、１個の差動増幅器５３で差動増
幅されてＡ／Ｄコンバータ５４でＡ／Ｄ変換される。
は２個の入力端５１、５２をもつ。ただし、図３では、
入力端５１，５２の電位、すなわち、各コンデンサの端
子電圧は、時間順次に、１個の差動増幅器５３で差動増
幅されてＡ／Ｄコンバータ５４でＡ／Ｄ変換される。
【００７３】そして、Ａ／Ｄコンバータ５４から出力さ
れるデジタル信号は一時記憶されてすべての単電池電圧
のＡ／Ｄ変換終了後に、マイクロコンピュータ９に送信
される。なお、このデジタル信号のマイクロコンピュー
タ９への送信はコンデンサ３１〜３４に単電池電圧を読
み込む期間に並列に行うこともできる。
れるデジタル信号は一時記憶されてすべての単電池電圧
のＡ／Ｄ変換終了後に、マイクロコンピュータ９に送信
される。なお、このデジタル信号のマイクロコンピュー
タ９への送信はコンデンサ３１〜３４に単電池電圧を読
み込む期間に並列に行うこともできる。
【００７４】この態様の特徴は、入力端５１，５２を短
絡する短絡スイッチ４７を設けた点にある。所定のタイ
ミングで、この短絡スイッチ４７をオンして、単電池電
圧が０Ｖに相当するデジタル信号をＡ／Ｄコンバータ５
４から出力する。これにより、この０Ｖ相当デジタル信
号と、他のデジタル信号との差の絶対値により各単電池
電圧を計測することができる。
絡する短絡スイッチ４７を設けた点にある。所定のタイ
ミングで、この短絡スイッチ４７をオンして、単電池電
圧が０Ｖに相当するデジタル信号をＡ／Ｄコンバータ５
４から出力する。これにより、この０Ｖ相当デジタル信
号と、他のデジタル信号との差の絶対値により各単電池
電圧を計測することができる。
【００７５】なお、上記実施例では、各単電池は電池セ
ル一個としたが直列に接続された複数の電池セルからな
る電池モジュールを単電池と見なしてもよいことはもち
ろんである。
ル一個としたが直列に接続された複数の電池セルからな
る電池モジュールを単電池と見なしてもよいことはもち
ろんである。
【００７６】なお、出力アナログスイッチ群は、フォト
ＭＯＳトランジスタではなく、通常のＭＯＳを使用する
ことができることはもちろんである。
ＭＯＳトランジスタではなく、通常のＭＯＳを使用する
ことができることはもちろんである。
【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。
【図２】図１の変形態様の組電池の電圧検出回路を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】図１の変形態様の組電池の電圧検出回路を示す
回路図である。
回路図である。
１ 組電池 ２ 入力アナログスイッチ群 ３ コンデンサ群 ４ 出力アナログスイッチ群 ５ 電圧検出回路 ６ 電源回路 ７ 電流検出回路 ８ 電流制限抵抗群 ９ マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB12 CC01 CC04 CC05 CC07 CC12 CC16 CC24 CC27 CC28 CD10 2G035 AA01 AA15 AB03 AC16 AD03 AD13 AD20 AD26 AD28 AD45 AD47 AD48 AD56 AD65 5H030 AA09 AA10 AS06 AS08 FF44
Claims (9)
- 【請求項１】直列接続された多数の単電池によりそれぞ
れ構成されて互いに直列接続された複数の電池ブロック
をもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置に
おいて、 前記電池ブロックの単電池数に等しい数のコンデンサを
直列接続してなる直列コンデンサ回路と、 各前記コンデンサを第１の前記電池ブロックの各前記単
電池個々により個別に充電可能に前記第１の電池ブロッ
クの前記各単電池のターミナルと前記各コンデンサの端
子とを個別に接続するとともに、前記第１の電池ブロッ
クに対して低電位側に隣接する第２の前記電池ブロック
の各前記単電池のターミナルを前記第１の電池ブロック
のターミナルと電位的に逆の順序で前記各コンデンサの
端子に個別に接続する入力アナログスイッチ群と、 前記各コンデンサの端子を別々に電圧検出回路の入力端
子に接続する出力アナログスイッチ群と、 を備えることを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 【請求項２】請求項１記載の組電池の電圧検出装置にお
いて、 前記電圧検出回路は、前記出力アナログスイッチ群を通
じて入力される入力電圧をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換値
を求め、Ａ／Ｄ変換値が単電池電圧の負値に相当する場
合に、前記Ａ／Ｄ変換値を前記単電池電圧の正値に相当
する値に変換する演算を行うことを特徴とする組電池の
電圧検出装置。 - 【請求項３】請求項１記載の組電池の電圧検出装置にお
いて、 隣接する一対の前記コンデンサの接続点は前記出力アナ
ログスイッチ群のアナログスイッチを通じて基準電位を
印加され、 前記電圧検出回路は、前記一対のコンデンサの前記接続
点と異なる端子の電位を、前記基準電位を基準として計
測することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 【請求項４】請求項３記載の組電池の電圧検出装置にお
いて、 前記電圧検出回路は、前記一対のコンデンサの前記接続
点と異なる端子の電位、並びに、前記基準電位をそれぞ
れＡ／Ｄ変換し、前記端子の電位のＡ／Ｄ変換値から前
記基準電位のＡ／Ｄ変換値を減算して前記単電池の電圧
を計測することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 【請求項５】直列接続された多数の単電池によりそれぞ
れ構成されて互いに直列接続された複数の電池ブロック
をもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置に
おいて、 コンデンサと、 前記コンデンサに複数の前記単電池電圧を時間順次に印
加する入力アナログスイッチ群と、 前記各コンデンサの端子を電圧検出回路の入力端子に接
続する出力アナログスイッチと、 を備え、 前記電圧検出回路は、 前記コンデンサ電圧の絶対値を検出することを特徴とす
る組電池の電圧検出装置。 - 【請求項６】直列接続された多数の単電池によりそれぞ
れ構成されて互いに直列接続された複数の電池ブロック
をもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置に
おいて、 前記電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコ
ンデンサと、 各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力する入力ア
ナログスイッチ群と、 前記コンデンサの蓄電電圧を電圧検出回路の入力端子に
出力する出力アナログスイッチと、 前記組電池の電流を検出する電流検出回路と、 を備え、 前記電流検出回路は、前記入力アナログスイッチの実質
的ターンオフ時点に前記電流のサンプリングを行うこと
を特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 【請求項７】直列接続された多数の単電池によりそれぞ
れ構成されて互いに直列接続された複数の電池ブロック
をもつ組電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置に
おいて、 前記電池ブロックの単電池電圧を蓄電する所定個数のコ
ンデンサと、 各前記単電池の電圧を前記コンデンサに入力する入力ア
ナログスイッチ群と、 前記コンデンサの蓄電電圧を電圧検出回路の入力端子に
出力する出力アナログスイッチと、 前記組電池の電流を検出する電流検出回路と、 を備え、 前記入力アナログスイッチ群は、互いに異なる複数の入
力タイミングで前記各単電池の電圧を前記コンデンサに
入力し、 前記電流検出回路は、前記入力アナログスイッチと同期
して時間順次に前記電流のサンプリングを行うことを特
徴とする組電池の電圧検出装置。 - 【請求項８】請求項１乃至７のいずれか記載の組電池の
電圧検出装置において、 前記単電池は、電流制限抵抗を通じて前記入力アナログ
スイッチ群に接続されることを特徴とする組電池の電圧
検出装置。 - 【請求項９】請求項８記載の組電池の電圧検出装置にお
いて、 前記入力アナログスイッチ群は、前記電池ブロックごと
に並列に前記各コンデンサに単電池電圧を読み込み、 前記出力アナログスイッチ群は、前記各コンデンサの電
位を時間順次に前記電圧検出回路に読み出すことを特徴
とする組電池の電圧検出装置。
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| JP2000353179A JP3672183B2 (ja) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | 組電池の電圧検出装置 |
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| JP2002156392A true JP2002156392A (ja) | 2002-05-31 |
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- 2000-11-20 JP JP2000353179A patent/JP3672183B2/ja not_active Expired - Fee Related
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