JP2003004777A - 電池電圧測定方法 - Google Patents

電池電圧測定方法

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JP2003004777A
JP2003004777A JP2001191030A JP2001191030A JP2003004777A JP 2003004777 A JP2003004777 A JP 2003004777A JP 2001191030 A JP2001191030 A JP 2001191030A JP 2001191030 A JP2001191030 A JP 2001191030A JP 2003004777 A JP2003004777 A JP 2003004777A
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voltage
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Masahiko Hashimoto
昌彦 橋本
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の電池電圧を測定する際に、電圧測
定回路構成における配線の複雑化、及び配線インピーダ
ンスの影響による測定誤差の発生を低減することが可能
な電池電圧の定方法を提供する。 【解決手段】 オン・オフ可能な放電用負荷111が
オン状態にある場合には、該放電用負荷111をオフ状
態とした後に、電池101の電圧を測定し、前記放電用
負荷111がオフ状態にある場合には、該放電用負荷1
11をオフ状態に保って、前記電池101の電圧を測定
し、電池102、103についても同様の方法で電圧を
測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池に係る電
池電圧の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、リチウムイオン電池やニッケル水
素電池に代表される二次電池は、保護機能や残量表示機
能といったさまざまな機能を搭載するようになってきて
いる。そして、斯かる機能を高精度化するために、電池
電圧等の電池の状態を示す情報を精度よく取り込むため
の測定技術が重要である。
【0003】斯かる二次電池にはオン・オフ可能な放電
用負荷が接続されている場合がある。例えば、特開平1
0−191573号(IPC:H02J 7/00)に
は、複数個直列接続された二次電池の放電深度のばらつ
きを補正するための補正回路において、各電池の放電深
度のバランスを均等に保つために、各電池毎にオン・オ
フ可能な放電用負荷がそれぞれの電池に並列に接続され
る構成が開示されている。
【0004】一般に、このようなオン・オフ可能な放電
用負荷が接続された電池電圧の測定は、基板上に実装さ
れた差動アンプ、AD変換器等で構成される電圧測定手
段にて行われる。
【0005】従来の電池電圧の測定回路としては、図4
に示すように、基板24上にオン・オフ可能な放電用負
荷26が、配線235、237により、パッド231、
234に接続され、電圧測定手段25が、配線236、
238により、パッド232、233に接続され、二次
電池21が、配線221、224により、パッド23
1、234に接続されると供に、配線222、223に
より、パッド232、233に接続されることにより構
成されるものが知られている。従来の電池電圧の測定回
路はその他、図5に示すように、基板34上にオン・オ
フ可能な放電用負荷36が配線333、335によりパ
ッド331、332に接続され、電圧測定手段35が、
オン・オフ可能な放電用負荷36に対して電気的に並列
となり、かつオン・オフ可能な放電用負荷36と配線3
33、335を共有してパッド331、332に接続さ
れ、二次電池31が、配線321、322により、パッ
ド331、332に接続される構成が知られている。
【0006】しかしながら、図4に示すような従来の測
定回路構成では、基板24上に、オン・オフ可能な放電
用負荷26と電圧測定手段25がそれぞれ個別の配線に
より、個別のパッドに電気的に接続された構成で実装さ
れているため、二次電池21は、別々の配線により、別
々のパッドを介して、オン・オフ可能な放電用負荷26
と電圧測定手段25に電気的に接続されなければなら
ず、この結果、配線が複雑になるという問題があった。
【0007】また、図5に示すような従来の測定回路構
成で電池電圧を測定する場合には、オン・オフ可能な放
電用負荷36をオンして二次電池31の放電を行った
後、オン状態を継続したまま該電池31の電圧を電圧測
定手段35で測定する。この際、二次電池31の正極か
ら、配線321、パッド331、配線333、オン・オ
フ可能な放電用負荷36、配線335、パッド332、
配線322を経由して二次電池31の負極を結ぶ系に電
流が流れているため、基板上の配線333、335、及
び配線321、322による配線インピーダンスの影響
が現れるが、基板上の配線333、335の配線長は基
板34と二次電池31を電気的に接続する配線321、
322と比較して十分に短くできるため、基板上の配線
333、335による配線インピーダンスの影響は無視
できる。
【0008】従って、オン・オフ可能な放電用負荷36
をオン状態で二次電池31の電圧を測定する場合には、
基板34と電池31を電気的に接続する配線321、3
22による配線インピーダンスが影響して測定誤差が生
じるという問題があった。
【0009】次に、この配線321、322の配線イン
ピーダンスの影響による測定誤差について、図6に基づ
いて説明する。
【0010】図6において、オン・オフ可能な放電用負
荷36をオンすると、該負荷36に電流が流れ、配線3
21による配線インピーダンス521、及び配線322
による配線インピーダンス522の影響が現れる。従っ
て、二次電池31の電圧値をE、オン・オフ可能な放電
用負荷36の抵抗値をR、オン・オフ可能な放電用負荷
36に流れる電流値をI、配線インピーダンス521、
522の抵抗値をそれぞれ、r1、r2とすると、オン
・オフ可能な放電用負荷36にはI=E/(R+r1+
r2)の電流が流れ、電圧測定手段35の両端には、
{R/(R+r1+r2)}×Eの電圧しか加わらな
い。これは、実際の電池電圧から、配線インピーダンス
による電圧降下分を差し引いた電圧値となっている。す
なわち、オン・オフ可能な放電用負荷36がオンしてい
る状態では、正確な電池電圧を測定する事ができないと
いう問題が発生する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、斯かる事情
に鑑みてなされたものであり、二次電池の電圧測定回路
構成における配線を複雑にすることなしに、配線インピ
ーダンスの影響を低減する該電池の電圧測定方法を提供
するものである。
【0012】
【課題を解決する為の手段】第1発明に係る、電池電圧
測定方法は、電池と該電池に電気的に接続されたオン・
オフ可能な放電用負荷、及び該放電用負荷に、配線を共
有して電気的に並列に接続された電圧測定手段で構成さ
れた回路における電池電圧の測定方法であって、前記放
電用負荷のオン・オフ、及び電圧測定のタイミングを制
御する手段により、該電池の電圧を測定する事を特徴と
する。
【0013】第2発明に係る、電池電圧測定方法は、第
1発明に係る電池電圧測定方法において、前記放電用負
荷がオン状態にある場合には、該放電用負荷をオフ状態
とした後に前記電池の電圧を測定し、前記放電用負荷が
オフ状態にある場合には、該放電用負荷をオフ状態に保
って、前記電池の電圧を測定する事を特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例を図面に沿
って具体的に説明する。
【0015】図1は、3本のリチウムイオン二次電池が
電気的に直列に接続された組電池に、該二次電池間の放
電深度のバランスを均等化させるためのオン(通電状
態)・オフ(非通電状態)可能な放電用負荷がそれぞれ
の二次電池に電気的に接続され、それぞれの二次電池の
電圧を測定するための電圧測定手段がそれぞれのオン・
オフ可能な放電用負荷に電気的に並列に接続され、それ
ぞれのリチウムイオン二次電池の電圧測定がマイクロコ
ンピュータによって制御される電池電圧測定装置の構成
を示す図である。
【0016】尚、それぞれのリチウムイオン二次電池の
電圧は3.6V、放電抵抗素子は33オーム、オン・オ
フのスイッチは、例えばフォトMOSリレースイッチで
実現され、3本のリチウムイオン二次電池からなる組電
池の電圧は、10msec周期で監視されている。
【0017】図1において、14は基板、104はリチ
ウムイオン二次電池101、102、103が電気的に
直列接続された組電池、111、112、113はオン
・オフ可能な放電用負荷としての放電抵抗素子であり、
各リチウムイオン二次電池101、102、103に電
気的に直列に接続されている。121、122、123
は電圧測定手段で、それぞれはオン・オフ可能な放電抵
抗素子111、112、113に対して電気的に並列に
接続されている。
【0018】尚、電圧測定手段121、122、123
はそれぞれ図2に示すような電圧検出手段201及びこ
れに接続されるAD変換器202で構成される。電圧検
出手段は、差動アンプ201aからなり、該アンプ20
1aの正の端子は二次電池Vの正側の端子に抵抗Raを
介して電気的に接続されると供に、接地された抵抗Rc
に接続され、差動アンプ201aの負の端子は電池Vの
負側端子に抵抗Rbを介して接続される。
【0019】また、差動アンプ201aの負の端子と該
アンプ201aの出力端子は可変抵抗Rdにより接続さ
れている。ここで、電池Vの端子間の電圧(V2−V
1)の値を得るために、抵抗値がRa=Rb=Rc=R
dに設定されており、該端子間の電圧はAD変換器20
2によりデジタル化される。
【0020】13はマイクロコンピュータで、あらかじ
めマイクロコンピュータ13のメモリ内に格納された電
池電圧測定用ソフトウェアプログラムを実行することに
より、3本のリチウムイオン二次電池101、102、
103からなる組電池104の電圧の監視周期制御、オ
ン・オフ可能な放電抵抗111、112、113のオン
・オフの制御、及び電圧測定手段121、122、12
3から出力されるデジタル化された電圧値の読み込み制
御、を司る。131、132、133、134は各リチ
ウムイオン二次電池の電圧測定点、114、115、1
16、117は、基板14とリチウムイオン二次電池1
01、102、103の電圧測定点131、132、1
33、134とを配線を介して接続するためのパッドで
ある。
【0021】尚、オン・オフ可能な放電抵抗111、1
12、113、電圧測定手段121、122、123、
パッド114、115、116、117及びマイクロコ
ンピュータ13は基板14上に実装されており、基板1
4上でこれらを電気的に接続している配線は、パッド1
14、115、116、117を介して、基板14とリ
チウムイオン二次電池101、102、103の電圧測
定点131、132、133、134を電気的に接続す
る配線に比べて十分短いため、基板14上の配線による
配線インピーダンスの影響は無視できる。
【0022】次に、斯かる電池電圧測定装置を用いたリ
チウムイオン二次電池101、102、103の電圧測
定方法について、図3に示すフローチャートを用いて説
明する。尚、先にも述べた通り図3に示すフローチャー
トは、予めマイクロコンピュータ13のメモリに格納さ
れた電池電圧測定用ソフトウェアプログラムを実行する
ことにより実現される。
【0023】まず最初にステップ61において、リチウ
ムイオン二次電池101、102、103から構成され
る組電池104の電圧監視周期である10msec時間
が経過したかどうかを判定し、10msec経過したら
ステップ62に進む。10msec経過していなけれ
ば、経過するまで待ち状態となる。
【0024】ステップ62以降は、リチウムイオン二次
電池101、102、103に対して順番に実行され
る。まず始めにリチウムイオン二次電池101について
ステップ62以降の電圧測定手順について以下に説明す
る。
【0025】ステップ62では、オン・オフ可能な放電
抵抗111がオンされているかどうかを判定し、オンさ
れている場合、ステップ63に進む。オフされている場
合は、ステップ67に進み、電圧検出手段201でリチ
ウムイオン二次電池101の電圧を測定し、AD変換器
202でデジタル化し、マイクロコンピュータ13にデ
ジタル化されたリチウムイオン二次電池101の電圧値
を読み込む。
【0026】尚、オン・オフ可能な放電抵抗111のオ
ン、オフは、マイクロコンピュータ13により、該放電
抵抗111がオン状態、又はオフ状態であることを示す
値を調べることにより、判定することができる。
【0027】ステップ63では、オン・オフ可能な放電
抵抗111を一時的にオフし、配線インピーダンスの影
響がでないようにする。この時、オン・オフ可能な放電
抵抗111がオンされていたことを、マイクロコンピュ
ータ13上のメモリに一時的に記憶しておく。
【0028】尚、オン・オフ可能な放電抵抗111をオ
フとした時は、リチウムイオン二次電池101の電圧値
が安定するまで、一定時間のウエイトをかけた後、次の
ステップ64に進むのが好ましい。
【0029】ステップ64では、ステップ63でオン・
オフ可能な放電抵抗111をオフした状態を保って電圧
検出手段201でリチウムイオン二次電池101の電圧
を測定し、AD変換器202でデジタル化したリチウム
イオン二次電池101の電圧値をマイクロコンピュータ
13に読み込む。
【0030】ステップ65では、ステップ63でマイク
ロコンピュータ13上のメモリに一時的に記憶しておい
たオン・オフ可能な放電抵抗111のオン・オフ情報に
よりオン・オフ可能な放電抵抗111を再びオンし、各
リチウムイオン二次電池101、102、103の放電
深度のばらつきを補正するために放電動作を継続させ
る。
【0031】ステップ66では、図1におけるリチウム
イオン二次電池102,103について、電圧測定が終
了しているかどうかを判定し、終了していなければ、リ
チウムイオン二次電池102、103を順次同様の手順
でステップ61から電圧測定を繰り返し行う。
【0032】リチウムイオン二次電池101、102、
103の電圧測定が終了すると、再びステップ61から
同様の手順でリチウムイオン二次電池101、102、
103から成る組電池104の電圧測定を繰り返し行
う。
【0033】以上の如く、本発明に係る二次電池の電池
電圧測定方法により、オン・オフ可能な放電抵抗11
1、112、113と電圧測定手段121、122、1
23とマイクロコンピュータ13とが実装された基板1
4とリチウムイオン二次電池101、102、103を
電気的に接続する配線を複雑にすることなく、且つ該配
線の配線インピーダンスの影響による電池電圧の測定誤
差を回避して、リチウムイオン二次電池101、10
2、103の電圧を精度良く測定することができる。
【0034】
【発明の効果】本発明に係る電池電圧測定手法を用いる
事により、配線を複雑にすることなく、かつ配線インピ
ーダンスの影響を排除する事ができ、誤差の少ない正確
な電池電圧を測定する事ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る3本のリチウムイオン二次電池を
用いた場合の電池電圧測定方法の構成図である。
【図2】図1の構成図に示す電圧測定手段121、12
2、123の構成図である。
【図3】本発明にかかる3本のリチウムイオン二次電池
を用いた場合の電池電圧測定方法の動作を説明するため
のフローチャートである。
【図4】従来の電池電圧測定方法の一つを示す回路図で
ある。
【図5】従来の電池電圧測定方法の一つを示す他の回路
図である。
【図6】図1の構成図において、電池電圧測定時の配線
インピーダンスの影響を説明するための回路図である。
【符号の説明】
31 二次電池 35 電圧測定手段 36 オン・オフ可能な放電抵抗
フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 CB11 CB12 CC01 CC02 CC05 CC07 CC12 CC16 CC27 CC28 CD06 CD14 2G035 AA01 AA26 AB03 AC01 AD03 AD10 AD12 AD20 AD26 AD28 AD45 AD65 5H030 AA09 AA10 AS20 FF43 FF44

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池と該電池に電気的に接続されたオン
    ・オフ可能な放電用負荷、及び該放電用負荷に、配線を
    共有して電気的に並列に接続された電圧測定手段で構成
    された回路における電池電圧の測定方法であって、前記
    放電用負荷のオン・オフ、及び電圧測定のタイミングを
    制御する手段により、該電池の電圧を測定する事を特徴
    とする電池電圧測定方法。
  2. 【請求項2】 前記放電用負荷がオン状態にある場合に
    は、該放電用負荷をオフ状態とした後に前記電池の電圧
    を測定し、前記放電用負荷がオフ状態にある場合には、
    該放電用負荷をオフ状態に保って、前記電池の電圧を測
    定する事を特徴とした請求項1記載の電池電圧測定方
    法。
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