JP2002350472A - 電池電圧検出装置 - Google Patents
電池電圧検出装置Info
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 経済性を損なうことなく、高精度で電池電圧
を検出する。 【解決手段】 複数の電池ブロック１１ａが直列接続さ
れた組電池１１において、各電池ブロック１１ａの電圧
検出端子１２に端子間容量を有する第１ＦＥＴ１３がそ
れぞれ接続されている。直列接続された電池ブロック１
１ａにおける奇数番目の電圧検出端子１２にそれぞれ接
続された第１ＦＥＴ１３は、一括して、接続される端子
間容量を有する第２ＦＥＴ１４ａに接続されており、偶
数番目の電圧検出端子１２にそれぞれ接続された第１Ｆ
ＥＴ１３は、一括して、端子間容量を有する第３ＦＥＴ
１４ｂに接続されている。各第２ＦＥＴ１４ａおよび第
３ＦＥＴ１４ｂに対してそれぞれ第４ＦＥＴ１５ａおよ
び１５ｂが直列接続されて、各第２ＦＥＴ１４ａおよび
第３ＦＥＴ１４ｂと各第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂと
の接続点との間にコンデンサ１６が接続されている。
を検出する。 【解決手段】 複数の電池ブロック１１ａが直列接続さ
れた組電池１１において、各電池ブロック１１ａの電圧
検出端子１２に端子間容量を有する第１ＦＥＴ１３がそ
れぞれ接続されている。直列接続された電池ブロック１
１ａにおける奇数番目の電圧検出端子１２にそれぞれ接
続された第１ＦＥＴ１３は、一括して、接続される端子
間容量を有する第２ＦＥＴ１４ａに接続されており、偶
数番目の電圧検出端子１２にそれぞれ接続された第１Ｆ
ＥＴ１３は、一括して、端子間容量を有する第３ＦＥＴ
１４ｂに接続されている。各第２ＦＥＴ１４ａおよび第
３ＦＥＴ１４ｂに対してそれぞれ第４ＦＥＴ１５ａおよ
び１５ｂが直列接続されて、各第２ＦＥＴ１４ａおよび
第３ＦＥＴ１４ｂと各第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂと
の接続点との間にコンデンサ１６が接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車、ハイ
ブリッド自動車等において、モーターの電源として搭載
される電池のように、対地に対して電位が固定されてい
ないインピーダンスの低い電圧を計測するために好適に
使用される電池電圧検出装置に関する。
ブリッド自動車等において、モーターの電源として搭載
される電池のように、対地に対して電位が固定されてい
ないインピーダンスの低い電圧を計測するために好適に
使用される電池電圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車、ハイブリッド自動車等で
は、動力源としてモーターが搭載されており、モーター
の電源として電池が使用される。このような電池は、高
電圧および高出力が必要であるために、複数の単電池を
直列接続した組電池が使用される。単電池としては、通
常、充電が可能な二次電池が使用される。電気自動車に
使用される組電池は、高電圧であるために、安全のため
に、シャシーアースに対して絶縁状態で車両に搭載され
ている。
は、動力源としてモーターが搭載されており、モーター
の電源として電池が使用される。このような電池は、高
電圧および高出力が必要であるために、複数の単電池を
直列接続した組電池が使用される。単電池としては、通
常、充電が可能な二次電池が使用される。電気自動車に
使用される組電池は、高電圧であるために、安全のため
に、シャシーアースに対して絶縁状態で車両に搭載され
ている。
【０００３】電気自動車に使用される組電池では、異常
等の発生を監視するために、複数の単電池を１単位とし
た電池ブロック毎の電圧を検出する電池電圧検出装置が
設けられている。図３は、このような電池電圧検出装置
の一例を示す構成図である。
等の発生を監視するために、複数の単電池を１単位とし
た電池ブロック毎の電圧を検出する電池電圧検出装置が
設けられている。図３は、このような電池電圧検出装置
の一例を示す構成図である。
【０００４】組電池１１における各電池ブロック１１ａ
の電圧検出端子１２には、第１のスイッチング素子とし
て、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）である第１
ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）４３が、それぞれ接
続されている。そして、組電池１１における奇数番目の
電圧検出端子１２に接続された全ての第１ＦＥＴ４３
は、一括して、コンデンサ４６の一方の端子に接続され
るとともに、第２のスイッチング素子である第２ＦＥＴ
４５ａに接続されている。また、組電池１１における偶
数番目の電圧検出端子に接続された全てのＦＥＴ４３
は、一括して、コンデンサ４６の他方の端子に接続され
るとともに、第３のスイッチング素子である第３ＦＥＴ
４５ｂに接続されている。
の電圧検出端子１２には、第１のスイッチング素子とし
て、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）である第１
ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）４３が、それぞれ接
続されている。そして、組電池１１における奇数番目の
電圧検出端子１２に接続された全ての第１ＦＥＴ４３
は、一括して、コンデンサ４６の一方の端子に接続され
るとともに、第２のスイッチング素子である第２ＦＥＴ
４５ａに接続されている。また、組電池１１における偶
数番目の電圧検出端子に接続された全てのＦＥＴ４３
は、一括して、コンデンサ４６の他方の端子に接続され
るとともに、第３のスイッチング素子である第３ＦＥＴ
４５ｂに接続されている。
【０００５】第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂ
は、それぞれ、差動増幅器２０の入力端子に接続されて
いる。差動増幅器２０は、第１オペアンプ２１を有して
おり、各第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂが、
第１抵抗２２ａおよび第２抵抗２２ｂを介して、第１オ
ペアンプ２１のプラス入力端子およびマイナス入力端子
にそれぞれ接続されている。第１オペアンプ２１のプラ
ス入力端子は、基準電圧を生成する第２オペアンプ２３
の出力が、第３抵抗２２ｃを介して与えられている。第
１オペアンプ２１のマイナス入力端子には、その第１オ
ペアンプ２１の出力が、第４抵抗２２ｄを介して帰還さ
れている。第１オペアンプ２１の出力は、差動増幅器２
０の出力として、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられている。
は、それぞれ、差動増幅器２０の入力端子に接続されて
いる。差動増幅器２０は、第１オペアンプ２１を有して
おり、各第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂが、
第１抵抗２２ａおよび第２抵抗２２ｂを介して、第１オ
ペアンプ２１のプラス入力端子およびマイナス入力端子
にそれぞれ接続されている。第１オペアンプ２１のプラ
ス入力端子は、基準電圧を生成する第２オペアンプ２３
の出力が、第３抵抗２２ｃを介して与えられている。第
１オペアンプ２１のマイナス入力端子には、その第１オ
ペアンプ２１の出力が、第４抵抗２２ｄを介して帰還さ
れている。第１オペアンプ２１の出力は、差動増幅器２
０の出力として、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられている。
【０００６】基準電圧を生成する第２オペアンプ２３の
プラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回
路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａ
および２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オ
ペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペア
ンプ２３の出力が帰還されている。
プラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回
路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａ
および２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オ
ペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペア
ンプ２３の出力が帰還されている。
【０００７】このような構成の電池電圧検出装置では、
組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に差動
増幅器２０によって検出される。
組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に差動
増幅器２０によって検出される。
【０００８】この場合、まず、差動増幅器２０に接続さ
れた第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞ
れオフ状態として、組電池１１の第１番目の電圧検出端
子１２に接続された第１番目の第１ＦＥＴ４３と、第２
番目の電圧検出端子１２に接続された第２番目の第１Ｆ
ＥＴ４３とを、それぞれオン状態とする。これにより、
第１番目の電池ブロック１１ａがコンデンサ４６に接続
されて、その電池ブロック１１ａの電荷がコンデンサ４
６に充電される。
れた第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞ
れオフ状態として、組電池１１の第１番目の電圧検出端
子１２に接続された第１番目の第１ＦＥＴ４３と、第２
番目の電圧検出端子１２に接続された第２番目の第１Ｆ
ＥＴ４３とを、それぞれオン状態とする。これにより、
第１番目の電池ブロック１１ａがコンデンサ４６に接続
されて、その電池ブロック１１ａの電荷がコンデンサ４
６に充電される。
【０００９】コンデンサ４６に電荷が充電されると、オ
ン状態になった一対の第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフ状
態とした後に、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５
ｂをそれぞれオン状態とする。これにより、コンデンサ
４６の電圧が差動増幅器２０に与えられる。
ン状態になった一対の第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフ状
態とした後に、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５
ｂをそれぞれオン状態とする。これにより、コンデンサ
４６の電圧が差動増幅器２０に与えられる。
【００１０】差動増幅器２０では、第１オペアンプ２１
のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵
抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力
されるコンデンサ４６の電圧が、２．５Ｖを基準とし
て、５Ｖまでの範囲で検出される。
のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵
抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力
されるコンデンサ４６の電圧が、２．５Ｖを基準とし
て、５Ｖまでの範囲で検出される。
【００１１】同様にして、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３
ＦＥＴ４５ｂがオフした状態で、第２番目の電圧検出端
子１２および第３番目の電圧検出端子１２に接続された
各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオンして、コンデンサ４６
に第２番目の電池ブロック１１ａの電荷を充電した後
に、各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフして、第２ＦＥＴ
４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞれオンすること
によって、組電池１１の第２番目の電池ブロック１１ａ
の電圧を検出する。
ＦＥＴ４５ｂがオフした状態で、第２番目の電圧検出端
子１２および第３番目の電圧検出端子１２に接続された
各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオンして、コンデンサ４６
に第２番目の電池ブロック１１ａの電荷を充電した後
に、各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフして、第２ＦＥＴ
４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞれオンすること
によって、組電池１１の第２番目の電池ブロック１１ａ
の電圧を検出する。
【００１２】この場合には、差動増幅器２０の第１オペ
アンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池
ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペ
アンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまで
の範囲で電池ブロック１１ａの電圧を検出する。
アンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池
ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペ
アンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまで
の範囲で電池ブロック１１ａの電圧を検出する。
【００１３】以下、同様にして、組電池１１を構成する
各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
【００１４】このように、差動増幅器２０では、組電池
１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反
転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電
位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検
出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ等の
演算装置に出力される。
１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反
転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電
位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検
出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ等の
演算装置に出力される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このような電池電圧検
出装置では、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ４３は、それぞ
れ端子間容量を有しているために、各電池ブロック１１
ａの電圧を検出する際に、その端子間容量が問題にな
る。すなわち、各電池ブロック１１ａの電圧を検出する
ために、各電池ブロック１１ａの各電圧検出端子１２に
それぞれ接続された一対の第１ＦＥＴ４３がそれぞれオ
ン状態になると、コンデンサ４６は、接続された電池ブ
ロック１１ａとほぼ同等の電圧値になる。しかしなが
ら、各第１ＦＥＴ４３がオフ状態になると、各第１ＦＥ
Ｔ４３が端子間容量を有しているために、コンデンサ４
６の電荷が各第１ＦＥＴ４３に充電され、コンデンサ４
６の電圧値が変化するおそれがある。その結果、各電池
ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができな
くなる。
出装置では、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ４３は、それぞ
れ端子間容量を有しているために、各電池ブロック１１
ａの電圧を検出する際に、その端子間容量が問題にな
る。すなわち、各電池ブロック１１ａの電圧を検出する
ために、各電池ブロック１１ａの各電圧検出端子１２に
それぞれ接続された一対の第１ＦＥＴ４３がそれぞれオ
ン状態になると、コンデンサ４６は、接続された電池ブ
ロック１１ａとほぼ同等の電圧値になる。しかしなが
ら、各第１ＦＥＴ４３がオフ状態になると、各第１ＦＥ
Ｔ４３が端子間容量を有しているために、コンデンサ４
６の電荷が各第１ＦＥＴ４３に充電され、コンデンサ４
６の電圧値が変化するおそれがある。その結果、各電池
ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができな
くなる。
【００１６】また、組電池１１の電池ブロック１１ａの
個数が偶数個の場合には、コンデンサ４６の両端に接続
される第１ＦＥＴ４３の個数が異なり、偶数番目の電池
ブロック１１ａの電圧を検出する場合には、奇数番目の
電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合よりも、コン
デンサ４６に接続される第１ＦＥＴ４３の個数が１つだ
け増加する。これにより、奇数番目の電池ブロック１１
ａの電圧を検出する場合と、偶数番目の電池ブロック１
１ａの電圧を検出する場合とでは、コンデンサ４６に接
続される端子間容量が異なることになり、電池ブロック
１１ａの電圧を高精度で検出することができないおそれ
がある。
個数が偶数個の場合には、コンデンサ４６の両端に接続
される第１ＦＥＴ４３の個数が異なり、偶数番目の電池
ブロック１１ａの電圧を検出する場合には、奇数番目の
電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合よりも、コン
デンサ４６に接続される第１ＦＥＴ４３の個数が１つだ
け増加する。これにより、奇数番目の電池ブロック１１
ａの電圧を検出する場合と、偶数番目の電池ブロック１
１ａの電圧を検出する場合とでは、コンデンサ４６に接
続される端子間容量が異なることになり、電池ブロック
１１ａの電圧を高精度で検出することができないおそれ
がある。
【００１７】この場合、コンデンサ４６の容量を第１Ｆ
ＥＴ４３の容量に対して十分に大きくすることにより、
コンデンサ４６の電圧の変動を抑制することができる。
しかしながら、コンデンサ４６は、容量が大きくなるほ
ど高価になるために、経済性が損なわれるという問題が
ある。また、電池ブロック１１ａの数が増加すると、コ
ンデンサ４６に接続されるライン数が増加し、さらに
は、コンデンサ４６に対して並列に接続された各第１Ｆ
ＥＴ４３の数も増加するために、コンデンサ４６に接続
される見掛け上の容量が増加し、コンデンサ４６の電圧
の変動を抑制することができないおそれがある。
ＥＴ４３の容量に対して十分に大きくすることにより、
コンデンサ４６の電圧の変動を抑制することができる。
しかしながら、コンデンサ４６は、容量が大きくなるほ
ど高価になるために、経済性が損なわれるという問題が
ある。また、電池ブロック１１ａの数が増加すると、コ
ンデンサ４６に接続されるライン数が増加し、さらに
は、コンデンサ４６に対して並列に接続された各第１Ｆ
ＥＴ４３の数も増加するために、コンデンサ４６に接続
される見掛け上の容量が増加し、コンデンサ４６の電圧
の変動を抑制することができないおそれがある。
【００１８】さらにまた、前述したように、電気自動車
に使用される組電池１１は、シャシーアースに対して絶
縁状態で車両に搭載されているために、組電池１１は、
シャシーアースに対して大きなインピーダンスにて接続
された状態になっており、組電池１１の出力は、負荷の
状況によって、シャシーアースに対して大きく変動し、
コモンモードノイズが発生するおそれがある。このコモ
ンモードノイズは、各第１ＦＥＴ４３の端子間容量に影
響を与え、コンデンサ４６に充電される電圧に影響を与
えるおそれがある。これにより、各電池ブロック１１ａ
の電圧の検出精度が低下する。
に使用される組電池１１は、シャシーアースに対して絶
縁状態で車両に搭載されているために、組電池１１は、
シャシーアースに対して大きなインピーダンスにて接続
された状態になっており、組電池１１の出力は、負荷の
状況によって、シャシーアースに対して大きく変動し、
コモンモードノイズが発生するおそれがある。このコモ
ンモードノイズは、各第１ＦＥＴ４３の端子間容量に影
響を与え、コンデンサ４６に充電される電圧に影響を与
えるおそれがある。これにより、各電池ブロック１１ａ
の電圧の検出精度が低下する。
【００１９】このようなコモンモードノイズによる影響
を防止するためには、組電池１１の出力を差動増幅器２
０によって抑制すればよい。しかしながら、この場合に
は、シャシーアースに対して絶縁状態で設けられる組電
池に対して、絶縁型のＤＣ−ＤＣ差動増幅器が必要にな
るため、部品点数が増加して回路構成が複雑になり、経
済性が損なわれるという問題がある。
を防止するためには、組電池１１の出力を差動増幅器２
０によって抑制すればよい。しかしながら、この場合に
は、シャシーアースに対して絶縁状態で設けられる組電
池に対して、絶縁型のＤＣ−ＤＣ差動増幅器が必要にな
るため、部品点数が増加して回路構成が複雑になり、経
済性が損なわれるという問題がある。
【００２０】しかも、組電池１１に差動増幅器を設ける
と、差動増幅器とコンデンサ４６との間に、端子間容量
がばらついた複数の第１ＦＥＴ４３が接続されることに
なり、第１ＦＥＴ４３毎にインピーダンスが異なること
によって、新たなコモンモードノイズが発生して、電池
ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができな
いおそれもある。
と、差動増幅器とコンデンサ４６との間に、端子間容量
がばらついた複数の第１ＦＥＴ４３が接続されることに
なり、第１ＦＥＴ４３毎にインピーダンスが異なること
によって、新たなコモンモードノイズが発生して、電池
ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができな
いおそれもある。
【００２１】コンデンサ４６の電圧が入力される差動増
幅器２０は、第１〜第４の各抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗
値を変更することによって、ゲインを変更することがで
き、また、第１オペアンプ２１の基準電位を変更するこ
とによって、オフセットを変更することができる。従っ
て、電位が固定されていない低インピーダンスのアナロ
グ電圧を計測する場合に好適である。また、コモンモー
ドノイズの抑制比を大きくすることができる。
幅器２０は、第１〜第４の各抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗
値を変更することによって、ゲインを変更することがで
き、また、第１オペアンプ２１の基準電位を変更するこ
とによって、オフセットを変更することができる。従っ
て、電位が固定されていない低インピーダンスのアナロ
グ電圧を計測する場合に好適である。また、コモンモー
ドノイズの抑制比を大きくすることができる。
【００２２】しかしながら、差動増幅器２０を構成する
オペアンプ、抵抗は、温度変化によって特性が変化し、
また、経時的に劣化することによっても特性が変化す
る。このために、温度変化等による特性変化が少ないオ
ペアンプ、抵抗が使用されるが、そのようなオペアンプ
および抵抗は、高価であって経済性が損なわれるという
問題がある。
オペアンプ、抵抗は、温度変化によって特性が変化し、
また、経時的に劣化することによっても特性が変化す
る。このために、温度変化等による特性変化が少ないオ
ペアンプ、抵抗が使用されるが、そのようなオペアンプ
および抵抗は、高価であって経済性が損なわれるという
問題がある。
【００２３】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、経済性を損なうことなく、高精度
で電池電圧を検出することができる電池電圧検出装置を
提供することにある。
であり、その目的は、経済性を損なうことなく、高精度
で電池電圧を検出することができる電池電圧検出装置を
提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の電池電圧検出装
置は、直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックから
なる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電
池電圧検出装置であって、Ｎ個の電池ブロックそれぞれ
に接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、前記電池ブロ
ックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、
それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、奇数番
目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された第１スイッ
チが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイ
ッチと、偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続さ
れた第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を
有する第３スイッチと、前記第２スイッチと第３スイッ
チに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチ
と、前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接
続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方と
の接続点との間に設けられたコンデンサと、前記各第４
スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器
と、を具備することを特徴とする。
置は、直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックから
なる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電
池電圧検出装置であって、Ｎ個の電池ブロックそれぞれ
に接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、前記電池ブロ
ックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、
それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、奇数番
目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された第１スイッ
チが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイ
ッチと、偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続さ
れた第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を
有する第３スイッチと、前記第２スイッチと第３スイッ
チに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチ
と、前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接
続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方と
の接続点との間に設けられたコンデンサと、前記各第４
スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器
と、を具備することを特徴とする。
【００２５】前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値に
変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータにて
変換されたデジタル値を処理する演算装置とを、さらに
具備する。
変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータにて
変換されたデジタル値を処理する演算装置とを、さらに
具備する。
【００２６】前記差動増幅器は、分圧回路から得られる
電圧を基準電圧とする。
電圧を基準電圧とする。
【００２７】前記分圧回路から得られる電圧を、前記差
動増幅器の出力として出力されるようになっている。
動増幅器の出力として出力されるようになっている。
【００２８】前記分圧回路から得られる電圧を測定する
ためのＡ／Ｄコンバータを具備する。
ためのＡ／Ｄコンバータを具備する。
【００２９】前記差動増幅器は、該差動増幅器のゲイン
を形成する抵抗器と同じ抵抗値を有する抵抗器によって
構成された分圧回路を有しており、該分圧回路の出力を
測定するためのＡ／Ｄコンバータを有する。
を形成する抵抗器と同じ抵抗値を有する抵抗器によって
構成された分圧回路を有しており、該分圧回路の出力を
測定するためのＡ／Ｄコンバータを有する。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３１】図１は、本発明の電池電圧検出装置の実施
の形態の一例を示す概略構成図である。この電池電圧検
出装置は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等
に、モーターの電源として搭載される高電圧の組電池１
１を構成する各電池ブロック１１ａの電池電圧を検出す
るようになっている。ここで言う電池ブロックは、電圧
を検出する電池の単位のことであり、少なくとも１個の
単電池または少なくとも１個の電池モジュールによって
構成されている。
の形態の一例を示す概略構成図である。この電池電圧検
出装置は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等
に、モーターの電源として搭載される高電圧の組電池１
１を構成する各電池ブロック１１ａの電池電圧を検出す
るようになっている。ここで言う電池ブロックは、電圧
を検出する電池の単位のことであり、少なくとも１個の
単電池または少なくとも１個の電池モジュールによって
構成されている。
【００３２】組電池１１は、高電圧を得るために、二次
電池であるＮ個の電池ブロック１１ａを直列に接続して
構成されており、組電池１１における各電池ブロック１
１ａの電圧が、電池電圧検出装置にて、それぞれ検出さ
れる。高電圧の組電池１１は、車両のシャシーアースに
対して絶縁されて、シャシーアースに対してフローティ
ング状態になっている。
電池であるＮ個の電池ブロック１１ａを直列に接続して
構成されており、組電池１１における各電池ブロック１
１ａの電圧が、電池電圧検出装置にて、それぞれ検出さ
れる。高電圧の組電池１１は、車両のシャシーアースに
対して絶縁されて、シャシーアースに対してフローティ
ング状態になっている。
【００３３】組電池１１における各電池ブロック１１ａ
のＮ＋１個の電圧検出端子１２には、第１のスイッチン
グ素子として、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）
である第１ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）１３が、
それぞれ接続されている。そして、組電池１１における
奇数番目の電圧検出端子１２に接続された各第１ＦＥＴ
１３は、一括して、第２のスイッチング素子として設け
られた第２ＦＥＴ１４ａに接続されており、また、組電
池１１における偶数番目の電圧検出端子１２に接続され
た各ＦＥＴ１３は、一括して、第３ＦＥＴ１４ｂに接続
されている。
のＮ＋１個の電圧検出端子１２には、第１のスイッチン
グ素子として、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）
である第１ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）１３が、
それぞれ接続されている。そして、組電池１１における
奇数番目の電圧検出端子１２に接続された各第１ＦＥＴ
１３は、一括して、第２のスイッチング素子として設け
られた第２ＦＥＴ１４ａに接続されており、また、組電
池１１における偶数番目の電圧検出端子１２に接続され
た各ＦＥＴ１３は、一括して、第３ＦＥＴ１４ｂに接続
されている。
【００３４】この場合、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３Ｆ
ＥＴ１４ｂとしては、各第１ＦＥＴ１３よりも端子間容
量が小さいものがそれぞれ使用されており、各電池ブロ
ック１１ａにそれぞれ接続された第１ＦＥＴ１３は、端
子間容量が大きくてもよく、また、端子間容量がばらつ
いていてもよい。このために、各第１ＦＥＴ１３とし
て、経済性を考慮して、比較的安価なものが、それぞれ
使用されている。
ＥＴ１４ｂとしては、各第１ＦＥＴ１３よりも端子間容
量が小さいものがそれぞれ使用されており、各電池ブロ
ック１１ａにそれぞれ接続された第１ＦＥＴ１３は、端
子間容量が大きくてもよく、また、端子間容量がばらつ
いていてもよい。このために、各第１ＦＥＴ１３とし
て、経済性を考慮して、比較的安価なものが、それぞれ
使用されている。
【００３５】第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂ
は、それぞれ、第４のスイッチング素子である第４ＦＥ
Ｔ１５ａおよび１５ｂにそれぞれ接続されており、第２
ＦＥＴ１４ａおよび第４ＦＥＴ１５ａの接続点と、第３
ＦＥＴ１４ｂおよび第４ＦＥＴ１５ｂの接続点との間
に、コンデンサ１６が接続されている。
は、それぞれ、第４のスイッチング素子である第４ＦＥ
Ｔ１５ａおよび１５ｂにそれぞれ接続されており、第２
ＦＥＴ１４ａおよび第４ＦＥＴ１５ａの接続点と、第３
ＦＥＴ１４ｂおよび第４ＦＥＴ１５ｂの接続点との間
に、コンデンサ１６が接続されている。
【００３６】各第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂは、それ
ぞれ、差動増幅器２０に接続されている。差動増幅器２
０は、第１オペアンプ２１を有しており、各第４ＦＥＴ
１５ａおよび１５ｂが、第１抵抗２２ａおよび第２抵抗
２２ｂを介して、第１オペアンプ２１のプラス入力端子
およびマイナス入力端子にそれぞれ接続されている。第
１オペアンプ２１のプラス入力端子は、基準電圧を生成
する第２オペアンプ２３の出力が、第３抵抗２２ｃを介
して与えられている。第１オペアンプ２１のマイナス入
力端子には、その第１オペアンプ２１の出力が、第４抵
抗２２ｄを介して帰還されている。第１オペアンプ２１
の出力は、差動増幅器２０の出力として、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられている。
ぞれ、差動増幅器２０に接続されている。差動増幅器２
０は、第１オペアンプ２１を有しており、各第４ＦＥＴ
１５ａおよび１５ｂが、第１抵抗２２ａおよび第２抵抗
２２ｂを介して、第１オペアンプ２１のプラス入力端子
およびマイナス入力端子にそれぞれ接続されている。第
１オペアンプ２１のプラス入力端子は、基準電圧を生成
する第２オペアンプ２３の出力が、第３抵抗２２ｃを介
して与えられている。第１オペアンプ２１のマイナス入
力端子には、その第１オペアンプ２１の出力が、第４抵
抗２２ｄを介して帰還されている。第１オペアンプ２１
の出力は、差動増幅器２０の出力として、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられている。
【００３７】基準電圧を生成する第２オペアンプ２３の
プラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回
路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａ
および２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オ
ペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペア
ンプ２３の出力が帰還されている。
プラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回
路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａ
および２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オ
ペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペア
ンプ２３の出力が帰還されている。
【００３８】このような構成の電池電圧検出装置では、
組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に検出
される。
組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に検出
される。
【００３９】この場合、まず、差動増幅器２０に接続さ
れた一対の第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオ
フ状態として、組電池１１の第１番目の電池ブロック１
１ａの電圧検出端子１２に接続された第１番目の第１Ｆ
ＥＴ１３と、その電池ブロック１１ａの第２番目の第１
ＦＥＴ１３をオン状態とするとともに、第２ＦＥＴ１４
ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂをそれぞれオン状態とする。
これにより、第１番目の電池ブロック１１ａがコンデン
サ１６に接続されて、その電池ブロック１１ａの電荷が
コンデンサ１６に充電される。
れた一対の第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオ
フ状態として、組電池１１の第１番目の電池ブロック１
１ａの電圧検出端子１２に接続された第１番目の第１Ｆ
ＥＴ１３と、その電池ブロック１１ａの第２番目の第１
ＦＥＴ１３をオン状態とするとともに、第２ＦＥＴ１４
ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂをそれぞれオン状態とする。
これにより、第１番目の電池ブロック１１ａがコンデン
サ１６に接続されて、その電池ブロック１１ａの電荷が
コンデンサ１６に充電される。
【００４０】コンデンサ１６に電荷が充電されると、オ
ン状態になった一対の第１ＦＥＴ１３をそれぞれオフ状
態とした後に、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４
ｂをそれぞれオフ状態とする。その後、第４ＦＥＴ１５
ａおよび１５ｂがそれぞれオン状態とされる。これによ
り、コンデンサ１６の電圧が差動増幅器２０に与えられ
る。
ン状態になった一対の第１ＦＥＴ１３をそれぞれオフ状
態とした後に、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４
ｂをそれぞれオフ状態とする。その後、第４ＦＥＴ１５
ａおよび１５ｂがそれぞれオン状態とされる。これによ
り、コンデンサ１６の電圧が差動増幅器２０に与えられ
る。
【００４１】差動増幅器２０では、第１オペアンプ２１
のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵
抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力
されるコンデンサ１６の電圧を、２．５Ｖを基準とし
て、５Ｖまでの範囲で検出する。
のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵
抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力
されるコンデンサ１６の電圧を、２．５Ｖを基準とし
て、５Ｖまでの範囲で検出する。
【００４２】同様にして、第４ＦＥＴ１５ａおよび１５
ｂがオフした状態で、組電池１１の第２番目の電池ブロ
ック１１ａの電圧が、第２番目と第３番目の電圧検出端
子１２にそれぞれ接続された各第１ＦＥＴ１３をオン状
態とするとともに第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１
４ｂをオンした後に、各第１ＦＥＴ１３と第２ＦＥＴ１
４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂとをそれぞれオフして、第
４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオンすることに
よって検出される。
ｂがオフした状態で、組電池１１の第２番目の電池ブロ
ック１１ａの電圧が、第２番目と第３番目の電圧検出端
子１２にそれぞれ接続された各第１ＦＥＴ１３をオン状
態とするとともに第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１
４ｂをオンした後に、各第１ＦＥＴ１３と第２ＦＥＴ１
４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂとをそれぞれオフして、第
４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオンすることに
よって検出される。
【００４３】この場合には、差動増幅器２０の第１オペ
アンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池
ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペ
アンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまで
の範囲でコンデンサ１６の電圧を検出する。
アンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池
ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペ
アンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまで
の範囲でコンデンサ１６の電圧を検出する。
【００４４】以下、同様にして、組電池１１を構成する
各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
【００４５】このように、差動増幅器２０では、組電池
１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反
転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電
位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検
出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、マイコン等
の演算装置に出力される。
１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反
転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電
位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検
出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器
３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、マイコン等
の演算装置に出力される。
【００４６】このようにして、各電池ブロック１１ａの
電圧を検出する場合、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ１３
は、それぞれ大きな端子間容量を有していても、コンデ
ンサ１６の両端に、それぞれ、第１ＦＥＴ１３よりも端
子間容量の小さな第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１
４ｂがそれぞれ接続されて、各第２ＦＥＴ１４ａおよび
第３ＦＥＴ１４ｂと、奇数番目の第１ＦＥＴ１３および
偶数番目の第１ＦＥＴ１３とがそれぞれ接続されている
ために、コンデンサ１６に対する影響を抑制することが
できる。
電圧を検出する場合、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ１３
は、それぞれ大きな端子間容量を有していても、コンデ
ンサ１６の両端に、それぞれ、第１ＦＥＴ１３よりも端
子間容量の小さな第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１
４ｂがそれぞれ接続されて、各第２ＦＥＴ１４ａおよび
第３ＦＥＴ１４ｂと、奇数番目の第１ＦＥＴ１３および
偶数番目の第１ＦＥＴ１３とがそれぞれ接続されている
ために、コンデンサ１６に対する影響を抑制することが
できる。
【００４７】すなわち、各第１ＦＥＴ１３の端子間容量
をＣ１、各第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの
端子間容量をＣ２とすると、直列接続された第１ＦＥＴ
１３および第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４ｂの
端子間容量の総和Ｃは、Ｃ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ
２）となるが、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４
ｂの端子間容量Ｃ２は、第１ＦＥＴ１３の端子間容量を
Ｃ１よりも小さくなっているために、Ｃ＝Ｃ２／（１＋
Ｃ２／Ｃ１）で表され、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３Ｆ
ＥＴ１４ｂの端子間容量Ｃ２にほぼ等しくなる。従っ
て、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの端子間
容量によるコンデンサ１６への影響は、第１ＦＥＴ１３
の端子間容量によるコンデンサ１６への影響よりも小さ
くなる。
をＣ１、各第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの
端子間容量をＣ２とすると、直列接続された第１ＦＥＴ
１３および第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４ｂの
端子間容量の総和Ｃは、Ｃ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ
２）となるが、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４
ｂの端子間容量Ｃ２は、第１ＦＥＴ１３の端子間容量を
Ｃ１よりも小さくなっているために、Ｃ＝Ｃ２／（１＋
Ｃ２／Ｃ１）で表され、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３Ｆ
ＥＴ１４ｂの端子間容量Ｃ２にほぼ等しくなる。従っ
て、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの端子間
容量によるコンデンサ１６への影響は、第１ＦＥＴ１３
の端子間容量によるコンデンサ１６への影響よりも小さ
くなる。
【００４８】このように、コンデンサ１６は、第１ＦＥ
Ｔ１３の端子間容量によって直接影響されないために、
第１ＦＥＴ１３の端子間容量が、ばらついた状態であっ
ても、特に問題はなく、また、第１ＦＥＴ１３として、
端子間容量の大きな安価なものを使用することができ
る。第１ＦＥＴ１３は、組電池１１における全ての電池
ブロック１１ａに対応して設けられるために、全ての第
１ＦＥＴ１３を安価なものを使用することにより、経済
性が著しく向上する。
Ｔ１３の端子間容量によって直接影響されないために、
第１ＦＥＴ１３の端子間容量が、ばらついた状態であっ
ても、特に問題はなく、また、第１ＦＥＴ１３として、
端子間容量の大きな安価なものを使用することができ
る。第１ＦＥＴ１３は、組電池１１における全ての電池
ブロック１１ａに対応して設けられるために、全ての第
１ＦＥＴ１３を安価なものを使用することにより、経済
性が著しく向上する。
【００４９】また、高電圧の組電池１１は、車両のシャ
シーアースとは絶縁状態になっているために、シャシー
アースに対して大きなインピーダンスになっており、組
電池１１の電池電圧は、さまざまな負荷状況によって、
シャシーアースに対して大きく変動し、コモンモードノ
イズが発生する。しかしながら、このようなコモンモー
ドノイズが発生しても、コンデンサ１６の両端に、第１
ＦＥＴ１３よりも端子間容量が小さく、それぞれの端子
間容量がほぼ等しい第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ
１４ｂがそれぞれ接続されているために、コンデンサ１
６に対する影響を防止することができる。
シーアースとは絶縁状態になっているために、シャシー
アースに対して大きなインピーダンスになっており、組
電池１１の電池電圧は、さまざまな負荷状況によって、
シャシーアースに対して大きく変動し、コモンモードノ
イズが発生する。しかしながら、このようなコモンモー
ドノイズが発生しても、コンデンサ１６の両端に、第１
ＦＥＴ１３よりも端子間容量が小さく、それぞれの端子
間容量がほぼ等しい第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ
１４ｂがそれぞれ接続されているために、コンデンサ１
６に対する影響を防止することができる。
【００５０】差動増幅器２０は、コンデンサ１６の電圧
Ｖｃが、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として検出され
る。差動増幅器２０の出力Ｖｏｕｔは、コンデンサ１６
の電圧Ｖｃ、差動増幅器２０における第１抵抗２２ａ〜
第４抵抗２２ｄの各抵抗値を、それぞれＲ１〜Ｒ４、第
１オペアンプ２１の基準電圧をＶｒｅｆとすると、次の
ようになる。
Ｖｃが、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として検出され
る。差動増幅器２０の出力Ｖｏｕｔは、コンデンサ１６
の電圧Ｖｃ、差動増幅器２０における第１抵抗２２ａ〜
第４抵抗２２ｄの各抵抗値を、それぞれＲ１〜Ｒ４、第
１オペアンプ２１の基準電圧をＶｒｅｆとすると、次の
ようになる。
【００５１】 Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２） …（１） このように、コンデンサ１６の電圧は、（Ｒ３＋Ｒ４）
／（Ｒ１＋Ｒ２）で表されるゲインによって補正され
て、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として、出力され
る。差動増幅器２０では、通常、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ
４であるので、ゲインは、Ｒ３／Ｒ１となり、（１）式
は、次の（２）式で表される。
／（Ｒ１＋Ｒ２）で表されるゲインによって補正され
て、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として、出力され
る。差動増幅器２０では、通常、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ
４であるので、ゲインは、Ｒ３／Ｒ１となり、（１）式
は、次の（２）式で表される。
【００５２】 Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ・Ｒ３／Ｒ１ …（２） しかしながら、差動増幅器２０を構成する第１オペアン
プ２１および第２オペアンプ２２、各抵抗２２ａ〜２２
ｄ、２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、周囲の温度、劣
化等によって特性が変化するおそれがある。特に、第１
オペアンプ２１の基準電圧Ｖｒｅｆも、第２オペアンプ
２３と一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構成され
た分圧回路２４によって生成されるために、生成される
基準電圧Ｖｒｅｆも、温度等によって、２．５Ｖから変
位するおそれがある。
プ２１および第２オペアンプ２２、各抵抗２２ａ〜２２
ｄ、２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、周囲の温度、劣
化等によって特性が変化するおそれがある。特に、第１
オペアンプ２１の基準電圧Ｖｒｅｆも、第２オペアンプ
２３と一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構成され
た分圧回路２４によって生成されるために、生成される
基準電圧Ｖｒｅｆも、温度等によって、２．５Ｖから変
位するおそれがある。
【００５３】図２は、温度等による出力の変位の補正を
可能とした差動増幅回路２０の一例を示す構成図であ
る。この差動増幅器２０は、図１に示す電池電圧検出装
置２０として使用され、第１オペアンプ２１の出力が、
第５スイッチ２５を介して、Ａ／Ｄ変換器３０に与えら
れている。また、Ａ／Ｄ変換器３０には、抵抗２６ａお
よび２６ｂの直列回路によって構成された分圧回路２６
における抵抗２６ａおよび抵抗２６ｂの接続点の電位
が、第６スイッチ２７を介して入力されるようになって
いる。
可能とした差動増幅回路２０の一例を示す構成図であ
る。この差動増幅器２０は、図１に示す電池電圧検出装
置２０として使用され、第１オペアンプ２１の出力が、
第５スイッチ２５を介して、Ａ／Ｄ変換器３０に与えら
れている。また、Ａ／Ｄ変換器３０には、抵抗２６ａお
よび２６ｂの直列回路によって構成された分圧回路２６
における抵抗２６ａおよび抵抗２６ｂの接続点の電位
が、第６スイッチ２７を介して入力されるようになって
いる。
【００５４】分圧回路２６における一方の抵抗２６ａの
抵抗値Ｒ５は、第１および第２の各抵抗２２ａおよび２
２ｂの各抵抗値Ｒ１およびＲ２に等しくなっており（Ｒ
１＝Ｒ２＝Ｒ５）、また、分圧回路２６における他方の
抵抗２６ｂの抵抗値Ｒ６は、第３および第４の各抵抗２
２ｃおよび２２ｄの抵抗値Ｒ３およびＲ４に等しくなっ
ている（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ６）。その他の構成は、図１に
示す電池電圧回路に設けられた差動増幅器２０の構成と
同様になっている。
抵抗値Ｒ５は、第１および第２の各抵抗２２ａおよび２
２ｂの各抵抗値Ｒ１およびＲ２に等しくなっており（Ｒ
１＝Ｒ２＝Ｒ５）、また、分圧回路２６における他方の
抵抗２６ｂの抵抗値Ｒ６は、第３および第４の各抵抗２
２ｃおよび２２ｄの抵抗値Ｒ３およびＲ４に等しくなっ
ている（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ６）。その他の構成は、図１に
示す電池電圧回路に設けられた差動増幅器２０の構成と
同様になっている。
【００５５】このような構成の差動増幅器２０では、温
度等による特性の変化を補正する場合には、まず、第４
ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂを、それぞれオフ状態とし
て、それぞれの端子間容量を十分に放電した状態で、第
５スイッチ２５をオン状態とする。これにより、第１オ
ペアンプ２１のマイナス入力端子には、電荷がほとんど
入力されず、第２オペアンプ２３によって生成されて第
３抵抗２２ｃを介して第１オペアンプ２１のプラス入力
端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆが、第５スイッチ２
５を通って、Ａ／Ｄ変換器３０に出力される。これによ
り、Ａ／Ｄ変換器３０では、第１オペアンプ２１の基準
電圧Ｖｒｅｆに相当する電圧が検出される。
度等による特性の変化を補正する場合には、まず、第４
ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂを、それぞれオフ状態とし
て、それぞれの端子間容量を十分に放電した状態で、第
５スイッチ２５をオン状態とする。これにより、第１オ
ペアンプ２１のマイナス入力端子には、電荷がほとんど
入力されず、第２オペアンプ２３によって生成されて第
３抵抗２２ｃを介して第１オペアンプ２１のプラス入力
端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆが、第５スイッチ２
５を通って、Ａ／Ｄ変換器３０に出力される。これによ
り、Ａ／Ｄ変換器３０では、第１オペアンプ２１の基準
電圧Ｖｒｅｆに相当する電圧が検出される。
【００５６】第１オペアンプ２１に入力される基準電圧
Ｖｒｅｆは、一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構
成された分圧回路２４、第２オペアンプ２３、第３抵抗
２２ｃによって生成されており、これらの抵抗および第
２オペアンプ２３も、温度変化によって、特性が変化す
る。従って、Ａ／Ｄ変換器３０にて検出される基準電圧
Ｖｒｅｆも、温度変化によって、基準電位２．５Ｖに対
して変位している。
Ｖｒｅｆは、一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構
成された分圧回路２４、第２オペアンプ２３、第３抵抗
２２ｃによって生成されており、これらの抵抗および第
２オペアンプ２３も、温度変化によって、特性が変化す
る。従って、Ａ／Ｄ変換器３０にて検出される基準電圧
Ｖｒｅｆも、温度変化によって、基準電位２．５Ｖに対
して変位している。
【００５７】従って、検出される基準電圧Ｖｒｅｆに基
づいて、差動増幅器２０の出力を補正することにより、
各抵抗２４ａおよび２４ｂの抵抗値が温度等によって変
化しても、その影響を防止することができる。
づいて、差動増幅器２０の出力を補正することにより、
各抵抗２４ａおよび２４ｂの抵抗値が温度等によって変
化しても、その影響を防止することができる。
【００５８】また、この場合には、第２オペアンプ２３
の出力が、第１オペアンプ２１を介して出力されるため
に、第１オペアンプ２１のオフセット電圧も、分圧器２
４によって得られる基準電圧とともに検出されるため
に、そのオフセット電圧も補正することができる。
の出力が、第１オペアンプ２１を介して出力されるため
に、第１オペアンプ２１のオフセット電圧も、分圧器２
４によって得られる基準電圧とともに検出されるため
に、そのオフセット電圧も補正することができる。
【００５９】なお、このように、第２オペアンプ２３の
出力を、第１オペアンプ２１および第５スイッチ２５を
介して出力する構成に替えて、第２オペアンプ２３の出
力を第５スイッチ２５を介して、直接出力するようにし
てもよく、また、このような第５スイッチ２５を使用す
ることなく、第２オペアンプ２３の出力を、Ａ／Ｄ変換
器３０とは別のＡ／Ｄ変換器によって検出するようにし
てもよい。いずれの場合も、第１オペアンプ２１のオフ
セット電圧は、検出することができないが、オフセット
電圧、温度等による電圧変化は小さく、特に問題はな
い。また、Ａ／Ｄ変換器を用いる場合には、Ａ／Ｄ変換
器自体の温度等による特性の変化が小さなものを使用す
ることが好ましい。
出力を、第１オペアンプ２１および第５スイッチ２５を
介して出力する構成に替えて、第２オペアンプ２３の出
力を第５スイッチ２５を介して、直接出力するようにし
てもよく、また、このような第５スイッチ２５を使用す
ることなく、第２オペアンプ２３の出力を、Ａ／Ｄ変換
器３０とは別のＡ／Ｄ変換器によって検出するようにし
てもよい。いずれの場合も、第１オペアンプ２１のオフ
セット電圧は、検出することができないが、オフセット
電圧、温度等による電圧変化は小さく、特に問題はな
い。また、Ａ／Ｄ変換器を用いる場合には、Ａ／Ｄ変換
器自体の温度等による特性の変化が小さなものを使用す
ることが好ましい。
【００６０】次に、第５スイッチ２５をオフするととも
に、第６スイッチ２７をオン状態とする。これにより、
Ａ／Ｄ変換器３０には、分圧回路２６の一対の抵抗２６
ａおよび２６ｂによって得られる電圧が入力される。分
圧回路２６における各抵抗２６ａおよび２６ｂの抵抗値
をＲ５およびＲ６とすると、分圧回路２６の出力Ｖｏ
は、分圧回路２６に印加される電位Ｖａに対してＶａ・
Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）となる。この場合、分圧回路２６
には、Ａ／Ｄ変換器３０の基準電圧Ｖａとして５Ｖの電
圧が印加されている。
に、第６スイッチ２７をオン状態とする。これにより、
Ａ／Ｄ変換器３０には、分圧回路２６の一対の抵抗２６
ａおよび２６ｂによって得られる電圧が入力される。分
圧回路２６における各抵抗２６ａおよび２６ｂの抵抗値
をＲ５およびＲ６とすると、分圧回路２６の出力Ｖｏ
は、分圧回路２６に印加される電位Ｖａに対してＶａ・
Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）となる。この場合、分圧回路２６
には、Ａ／Ｄ変換器３０の基準電圧Ｖａとして５Ｖの電
圧が印加されている。
【００６１】前述したように、分圧回路２６の各抵抗２
６ａおよび２６ｂの抵抗値Ｒ５およびＲ６は、それぞれ
Ｒ１およびＲ３に等しくなっているために、分圧回路２
６の出力から得られるＲ６／Ｒ５は、温度変化による特
性の変化を考慮したＲ３／Ｒ１に等しくなる。従って、
差動増幅器２０のゲインを得るための各抵抗２２ａ〜２
２ｄの抵抗値が、温度等によって変化した場合にも、各
抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗値に関する情報をえることが
でき、得られた情報に基づいて、差動増幅器２０のゲイ
ンが所定値となるように補正することができる。
６ａおよび２６ｂの抵抗値Ｒ５およびＲ６は、それぞれ
Ｒ１およびＲ３に等しくなっているために、分圧回路２
６の出力から得られるＲ６／Ｒ５は、温度変化による特
性の変化を考慮したＲ３／Ｒ１に等しくなる。従って、
差動増幅器２０のゲインを得るための各抵抗２２ａ〜２
２ｄの抵抗値が、温度等によって変化した場合にも、各
抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗値に関する情報をえることが
でき、得られた情報に基づいて、差動増幅器２０のゲイ
ンが所定値となるように補正することができる。
【００６２】なお、図２に示す差動増幅器２０は、図１
に示す電池電圧検出装置に使用する構成に限らず、第１
オペアンプ２１に直接コンデンサを接続した電池電圧検
出回路としても使用することができる。このような場合
でも、コンデンサには、フェールセーフ、素子の破壊を
監視するための保護回路が設けられているために、コン
デンサが保護回路によって十分に放電された状態とする
ことにより、第２オペアンプ２３から出力される基準電
圧を正確に検出することができる。
に示す電池電圧検出装置に使用する構成に限らず、第１
オペアンプ２１に直接コンデンサを接続した電池電圧検
出回路としても使用することができる。このような場合
でも、コンデンサには、フェールセーフ、素子の破壊を
監視するための保護回路が設けられているために、コン
デンサが保護回路によって十分に放電された状態とする
ことにより、第２オペアンプ２３から出力される基準電
圧を正確に検出することができる。
【００６３】
【発明の効果】本発明の電池電圧検出装置は、このよう
に、組電池の各電池ブロックに接続される第１スイッチ
が、大きな端子間容量を有している場合にも、それぞれ
の端子間容量に影響されることなく、各電池ブロックの
電圧を、高精度で検出することができる。また、各電池
ブロックにそれぞれ接続される第１スイッチとして、そ
れぞれの端子間容量が大きいものを使用することができ
るために、経済性が向上する。
に、組電池の各電池ブロックに接続される第１スイッチ
が、大きな端子間容量を有している場合にも、それぞれ
の端子間容量に影響されることなく、各電池ブロックの
電圧を、高精度で検出することができる。また、各電池
ブロックにそれぞれ接続される第１スイッチとして、そ
れぞれの端子間容量が大きいものを使用することができ
るために、経済性が向上する。
【００６４】また、差動増幅器は、温度等によって抵抗
値等の特性が変化した場合にも、ゲイン、基準電圧を補
正することができるために、さらに高精度で、電池電圧
を検出することができる。
値等の特性が変化した場合にも、ゲイン、基準電圧を補
正することができるために、さらに高精度で、電池電圧
を検出することができる。
【図１】本発明の電池電圧検出装置の実施の形態の一例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】その電池電圧検出装置に使用される差動増幅回
路の他の例を示す構成図である。
路の他の例を示す構成図である。
【図３】従来の電池電圧検出装置の実施の形態の一例を
示す構成図である。
示す構成図である。
１１ 組電池 １１ａ 電池ブロック １２ 電圧検出端子 １３ 第１ＦＥＴ １４ａ 第２ＦＥＴ １４ｂ 第３ＦＥＴ １５ａ、１５ｂ 第４ＦＥＴ １６ コンデンサ ２０ 差動増幅器 ２１ 第１オペアンプ ２２ａ 第１抵抗 ２２ｂ 第２抵抗 ２２ｃ 第３抵抗 ２２ｄ 第４抵抗 ２３ 第２オペアンプ ２４ 分圧回路 ２４ａ、２４ｂ 抵抗 ２５ 第５スイッチ ２６ 分圧回路 ２６ａ、２６ｂ 抵抗 ２７ 第６スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 直久 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック イーブイエナジー株式会社内 Ｆターム(参考） 2G035 AA01 AB03 AC01 AC16 AD03 AD10 AD11 AD13 AD20 AD44 AD65 5H030 AS06 AS08 FF43 FF44 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PU01 SE06 TI01 TI05 TI06 TR14 TR19 TU05 TU06 TU16 TU17 TW08
Claims (6)
- 【請求項１】 直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロ
ックからなる組電池における各電池ブロックの電圧を検
出する電池電圧検出装置であって、 Ｎ個の電池ブロックそれぞれに接続されたＮ＋１個の電
圧検出端子と、 前記電池ブロックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続
されており、それぞれが端子間容量を有する第１スイッ
チと、 奇数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された第１
スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第
２スイッチと、 偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された第１
スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第
３スイッチと、 前記第２スイッチと第３スイッチに対してそれぞれ直列
接続された一対の第４スイッチと、 前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接続点
と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方との接
続点との間に設けられたコンデンサと、 前記各第４スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された
差動増幅器と、 を具備することを特徴とする電池電圧検出装置。 - 【請求項２】 前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値
に変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータに
て変換されたデジタル値を処理する演算装置とを、さら
に具備する請求項１に記載の電池電圧検出装置。 - 【請求項３】 前記差動増幅器は、分圧回路から得られ
る電圧を基準電圧とする請求項２に記載の電池電圧検出
装置。 - 【請求項４】 前記分圧回路から得られる電圧を、前記
差動増幅器の出力として出力されるようになっている請
求項３に記載の電池電圧検出装置。 - 【請求項５】 前記分圧回路から得られる電圧を測定す
るためのＡ／Ｄコンバータを具備する請求項３に記載の
電池電圧検出装置。 - 【請求項６】 前記差動増幅器は、該差動増幅器のゲイ
ンを形成する抵抗器と同じ抵抗値を有する抵抗器によっ
て構成された分圧回路を有しており、該分圧回路の出力
を測定するためのＡ／Ｄコンバータを有する請求項３に
記載の電池電圧検出装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| US10/159,617 US6664761B2 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-29 | Battery voltage detection device |
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|---|---|---|---|
| JP2001161472A JP4047558B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 電池電圧検出装置 |
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| JP4047558B2 JP4047558B2 (ja) | 2008-02-13 |
Family
ID=19004741
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| US7719284B2 (en) | 2004-11-30 | 2010-05-18 | Keihin Corporation | Apparatus for measuring voltage |
| WO2012005186A1 (ja) | 2010-07-07 | 2012-01-12 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 電圧測定回路及び方法 |
| JP2012208068A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Keihin Corp | 電池電圧検出装置 |
| JP2012208067A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Keihin Corp | 電池電圧検出装置 |
| US8680867B2 (en) | 2011-01-17 | 2014-03-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery monitoring circuit and battery monitoring system |
| JP2014137272A (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Denso Corp | 電圧監視装置 |
| JP2016048174A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 株式会社デンソー | 電圧監視装置 |
| JP2018157738A (ja) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | 株式会社デンソー | 電圧検出装置 |
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|---|---|---|---|---|
| TWI221046B (en) * | 2003-03-21 | 2004-09-11 | Benq Corp | DC power source test instrument |
| JP2005086108A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路 |
| US7521896B2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-04-21 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Abnormal voltage detector apparatus for detecting voltage abnormality in assembled battery |
| KR100846710B1 (ko) * | 2006-09-07 | 2008-07-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법 |
| US8258792B2 (en) * | 2009-05-11 | 2012-09-04 | Semiconductor Components Industries, Llc. | Monitoring system and method |
| JP2011038876A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Yazaki Corp | 複数組電池の電圧測定装置 |
| JP5517692B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | 電池パックおよび電池制御システム |
| CN102957386A (zh) * | 2011-08-19 | 2013-03-06 | 凹凸电子（武汉）有限公司 | 对电光源进行控制的运算放大器以及电池管理系统 |
| JP6767769B2 (ja) * | 2016-04-27 | 2020-10-14 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置、電池監視システム、及び検出方法 |
| KR102419042B1 (ko) * | 2017-05-12 | 2022-07-11 | 현대자동차주식회사 | 배터리 전압제어 학습 알고리즘. |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19618897B4 (de) * | 1996-05-10 | 2006-04-20 | Varta Automotive Systems Gmbh | Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Isolationswiderstandes einer Akkumulatorenbatterie |
| JPH10253726A (ja) | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Sony Corp | 検査装置 |
| US5898291A (en) * | 1998-01-26 | 1999-04-27 | Space Systems/Loral, Inc. | Battery cell bypass topology |
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-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001161472A patent/JP4047558B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-05-29 DE DE60220855T patent/DE60220855T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-29 US US10/159,617 patent/US6664761B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-29 EP EP02011936A patent/EP1262784B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US6664761B2 (en) | 2003-12-16 |
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| EP1262784A1 (en) | 2002-12-04 |
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