JP2003014792A - フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 - Google Patents
フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】回路構成の複雑化を抑止しつつ、組電池電圧の
計測時間の短縮を実現可能なフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置を提供すること。 【解決手段】一対のフライングキャパシタ４、５には、
交互に組電池１のモジュール電圧ＶＢ１〜ＶＢ１０の一
つが読み込まれる。フライングキャパシタ４、５の一方
に上記モジュール電圧が読み込まれる期間に、出力側サ
ンプリングスイッチ６〜９のうちの一対をオンすること
によりフライングキャパシタ４、５の他方の蓄電電圧が
差動電圧検出回路１１、Ａ／Ｄコンバータ１２に出力さ
れる。
計測時間の短縮を実現可能なフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置を提供すること。 【解決手段】一対のフライングキャパシタ４、５には、
交互に組電池１のモジュール電圧ＶＢ１〜ＶＢ１０の一
つが読み込まれる。フライングキャパシタ４、５の一方
に上記モジュール電圧が読み込まれる期間に、出力側サ
ンプリングスイッチ６〜９のうちの一対をオンすること
によりフライングキャパシタ４、５の他方の蓄電電圧が
差動電圧検出回路１１、Ａ／Ｄコンバータ１２に出力さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フライングキャパ
シタ式組電池電圧検出装置に関し、特に車両用組電池に
用いるフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置に関
する。
シタ式組電池電圧検出装置に関し、特に車両用組電池に
用いるフライングキャパシタ式組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、二次電池や燃料電池からなる
組電池は互いに直列接続した多数の電池モジュールによ
り構成され、電池モジュールは所定数の単電池を直列接
続して構成されている。
車、燃料電池車などでは、二次電池や燃料電池からなる
組電池は互いに直列接続した多数の電池モジュールによ
り構成され、電池モジュールは所定数の単電池を直列接
続して構成されている。
【０００３】各電池モジュールの電位が高くかつそれぞ
れ異なるために、各電池モジュールの電圧計測は、各電
池モジュールを出力側の差動電圧検出回路の基準電位か
ら絶縁可能なフライングキャパシタ式組電池電圧検出装
置が好適である。
れ異なるために、各電池モジュールの電圧計測は、各電
池モジュールを出力側の差動電圧検出回路の基準電位か
ら絶縁可能なフライングキャパシタ式組電池電圧検出装
置が好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各電池
モジュールごとに電圧検出回路を装備することは装置の
大規模化を招くとともに、各差動電圧検出回路間のオフ
セット誤差や電圧増幅率誤差も補償する必要があるた
め、マルチプレクサを用いて各電池モジュール電圧を時
間順次にサンプリングして共通のフライングキャパシタ
に読み込むことによりフライングキャパシタや差動電圧
検出回路の必要個数を低減したマルチプレクサ付きフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置が好適な回路構
成となる。
モジュールごとに電圧検出回路を装備することは装置の
大規模化を招くとともに、各差動電圧検出回路間のオフ
セット誤差や電圧増幅率誤差も補償する必要があるた
め、マルチプレクサを用いて各電池モジュール電圧を時
間順次にサンプリングして共通のフライングキャパシタ
に読み込むことによりフライングキャパシタや差動電圧
検出回路の必要個数を低減したマルチプレクサ付きフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置が好適な回路構
成となる。
【０００５】しかしながら、このマルチプレクサ付きフ
ライングキャパシタ式組電池電圧検出装置によれば、全
ての電池モジュール電圧を計測するのに必要な全計測時
間は、各電池モジュールの電圧を差動電圧検出回路で検
出する時間（モジュール電圧計測時間）の総和となる。
このため、最初の電池モジュールの計測時点と、最後の
電池モジュールの計測時点との間にかなるの時間が経過
するため、この間に、充放電している組電池の状態が変
化し、正確な組電池状態が計測できないという問題があ
った。
ライングキャパシタ式組電池電圧検出装置によれば、全
ての電池モジュール電圧を計測するのに必要な全計測時
間は、各電池モジュールの電圧を差動電圧検出回路で検
出する時間（モジュール電圧計測時間）の総和となる。
このため、最初の電池モジュールの計測時点と、最後の
電池モジュールの計測時点との間にかなるの時間が経過
するため、この間に、充放電している組電池の状態が変
化し、正確な組電池状態が計測できないという問題があ
った。
【０００６】この問題は、フライングキャパシタのモジ
ュール電圧読み込み、読み出し過程が本質的にコンデン
サのＣＲ充放電過程であり、その検出精度を向上するに
は時間を掛ける必要があるという点により一層助長され
る。
ュール電圧読み込み、読み出し過程が本質的にコンデン
サのＣＲ充放電過程であり、その検出精度を向上するに
は時間を掛ける必要があるという点により一層助長され
る。
【０００７】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、組電池電圧の
計測時間の短縮を実現可能なフライングキャパシタ式組
電池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、組電池電圧の
計測時間の短縮を実現可能なフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置を提供することを、その目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のフライングキャ
パシタ式組電池電圧検出装置は、複数のフライングキャ
パシタと、互いに直列接続された多数の電池モジュール
からなる組電池の各電極端子を所定の前記フライングキ
ャパシタの両端に順次接続して前記各電池モジュールの
電圧を前記各フライングキャパシタに順次印加するマル
チプレクサと、一対の入力端子間の電位差を検出する差
動電圧検出回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電
電圧を前記差動電圧検出回路の前記一対の入力端子間に
順番に印加する出力側サンプリングスイッチとを備え、
一つの前記フライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、他の前記フライングキャパシタの電圧読み出し期間
とオーバーラップしていることを特徴としている。
パシタ式組電池電圧検出装置は、複数のフライングキャ
パシタと、互いに直列接続された多数の電池モジュール
からなる組電池の各電極端子を所定の前記フライングキ
ャパシタの両端に順次接続して前記各電池モジュールの
電圧を前記各フライングキャパシタに順次印加するマル
チプレクサと、一対の入力端子間の電位差を検出する差
動電圧検出回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電
電圧を前記差動電圧検出回路の前記一対の入力端子間に
順番に印加する出力側サンプリングスイッチとを備え、
一つの前記フライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、他の前記フライングキャパシタの電圧読み出し期間
とオーバーラップしていることを特徴としている。
【０００９】本構成によれば、回路構成の複雑化を抑止
しつつ、組電池電圧の計測時間の短縮を実現することが
できる。フライングキャパシタが一対である場合を例と
して以下に説明するこの場合、ある一つの電池モジュー
ルから第一のフライングキャパシタにモジュール電圧を
読み込む電圧読み込み期間は、第二のフライングキャパ
シタから差動電圧検出回路に蓄電電圧を読み出す電圧読
み出し期間とオーバーラップし、他の電池モジュールか
ら第二のフライングキャパシタにモジュール電圧を読み
込む電圧読み込み期間は、第一のフライングキャパシタ
から差動電圧検出回路に蓄電電圧を読み出す電圧読み出
し期間とオーバーラップしている。
しつつ、組電池電圧の計測時間の短縮を実現することが
できる。フライングキャパシタが一対である場合を例と
して以下に説明するこの場合、ある一つの電池モジュー
ルから第一のフライングキャパシタにモジュール電圧を
読み込む電圧読み込み期間は、第二のフライングキャパ
シタから差動電圧検出回路に蓄電電圧を読み出す電圧読
み出し期間とオーバーラップし、他の電池モジュールか
ら第二のフライングキャパシタにモジュール電圧を読み
込む電圧読み込み期間は、第一のフライングキャパシタ
から差動電圧検出回路に蓄電電圧を読み出す電圧読み出
し期間とオーバーラップしている。
【００１０】好適な実施例において、上記電圧読み込み
期間と上記電圧読み出し期間とのうち、短い方の期間
は、長い方の期間と完全にオーバーラップする。これに
より、計測時間を一層短縮することができる。
期間と上記電圧読み出し期間とのうち、短い方の期間
は、長い方の期間と完全にオーバーラップする。これに
より、計測時間を一層短縮することができる。
【００１１】請求項２記載の構成は請求項１記載のフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
一対の前記フライングキャパシタと、一個の前記差動電
圧検出回路を有することを特徴としている。
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
一対の前記フライングキャパシタと、一個の前記差動電
圧検出回路を有することを特徴としている。
【００１２】本構成によれば、差動電圧検出回路が一個
であるので、複数の差動電圧検出回路を用いる並列型差
動電圧検出回路における差動電圧検出回路の電圧増幅率
ばらつきやＤＣオフセット電圧のばらつきを補償するた
めの複雑な処理を必要とせず、計測時間の短縮を図るこ
とができる。
であるので、複数の差動電圧検出回路を用いる並列型差
動電圧検出回路における差動電圧検出回路の電圧増幅率
ばらつきやＤＣオフセット電圧のばらつきを補償するた
めの複雑な処理を必要とせず、計測時間の短縮を図るこ
とができる。
【００１３】請求項３記載の構成は請求項１記載のフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記差動電圧検出回路の前記一対の入力端間を短絡する
リセットスイッチを有することを特徴としているので、
フライングキャパシタの蓄電電圧を差動電圧検出回路に
読み込んだ後、差動電圧検出回路の入力端寄生容量やフ
ライングキャパシタの蓄電電荷の消去を高速化するの
で、電圧読み出し期間に含まれる上記蓄電電荷消去時間
を短縮して、全体としての電圧読み出し期間を短縮する
ことができる。
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記差動電圧検出回路の前記一対の入力端間を短絡する
リセットスイッチを有することを特徴としているので、
フライングキャパシタの蓄電電圧を差動電圧検出回路に
読み込んだ後、差動電圧検出回路の入力端寄生容量やフ
ライングキャパシタの蓄電電荷の消去を高速化するの
で、電圧読み出し期間に含まれる上記蓄電電荷消去時間
を短縮して、全体としての電圧読み出し期間を短縮する
ことができる。
【００１４】なお、本構成では、リセットスイッチは、
出力側サンプリングスイッチをオフし、差動電圧検出回
路が信号電圧を出力した後でオンされることができる
他、差動電圧検出回路が信号電圧を出力した後で、出力
側サンプリングスイッチをオンした状態でリセットスイ
ッチをオンしてフライングキャパシタの蓄電電荷を消去
することも可能である。
出力側サンプリングスイッチをオフし、差動電圧検出回
路が信号電圧を出力した後でオンされることができる
他、差動電圧検出回路が信号電圧を出力した後で、出力
側サンプリングスイッチをオンした状態でリセットスイ
ッチをオンしてフライングキャパシタの蓄電電荷を消去
することも可能である。
【００１５】また、差動電圧検出回路の出力電圧はＡ／
Ｄコンバータにより所定タイミングにてサンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換されることが好適であるが、このＡ／Ｄ
コンバータのサンプリングタイミングは出力側サンプリ
ングスイッチのオン期間の後期に設定されてもよく、出
力側サンプリングスイッチのオフ後に設定されてもよ
い。
Ｄコンバータにより所定タイミングにてサンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換されることが好適であるが、このＡ／Ｄ
コンバータのサンプリングタイミングは出力側サンプリ
ングスイッチのオン期間の後期に設定されてもよく、出
力側サンプリングスイッチのオフ後に設定されてもよ
い。
【００１６】請求項４記載の構成は請求項２記載のフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記一つのフライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み出し期間
と一致し、前記一つのフライングキャパシタの電圧読み
出し期間は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み
込み期間と一致していることを特徴としている。本構成
によれば、各電圧読み出し期間を決定するためのクロッ
ク信号及各サンプリングスイッチを駆動する制御回路や
配線を簡素化することができる。
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記一つのフライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み出し期間
と一致し、前記一つのフライングキャパシタの電圧読み
出し期間は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み
込み期間と一致していることを特徴としている。本構成
によれば、各電圧読み出し期間を決定するためのクロッ
ク信号及各サンプリングスイッチを駆動する制御回路や
配線を簡素化することができる。
【００１７】請求項５記載の構成は請求項２又は４記載
のフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置において
更に、前記各電圧読み込み期間は等しい長さに設定さ
れ、前記各電圧読み込み期間の立ち上がりエッジタイミ
ングと立ち下がりエッジタイミングとは重なっているこ
とを特徴としている。本構成によれば、各電圧読み出し
期間を決定するためのクロック信号及各サンプリングス
イッチを駆動する制御回路や配線を簡素化することがで
きる。
のフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置において
更に、前記各電圧読み込み期間は等しい長さに設定さ
れ、前記各電圧読み込み期間の立ち上がりエッジタイミ
ングと立ち下がりエッジタイミングとは重なっているこ
とを特徴としている。本構成によれば、各電圧読み出し
期間を決定するためのクロック信号及各サンプリングス
イッチを駆動する制御回路や配線を簡素化することがで
きる。
【００１８】請求項６記載の構成は請求項１記載のフラ
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記各フライングキャパシタの前記電圧読み込み期間
は、それぞれ等しく設定され、かつ、それぞれ等しい時
間だけずれており、前記各フライングキャパシタの前記
電圧読み出し期間は、前記電圧読み込み期間の直後に設
定され、かつ、次の前記フライングキャパシタの前記電
圧読み出し期間の開始前に終了することを特徴としてい
る。
イングキャパシタ式組電池電圧検出装置において更に、
前記各フライングキャパシタの前記電圧読み込み期間
は、それぞれ等しく設定され、かつ、それぞれ等しい時
間だけずれており、前記各フライングキャパシタの前記
電圧読み出し期間は、前記電圧読み込み期間の直後に設
定され、かつ、次の前記フライングキャパシタの前記電
圧読み出し期間の開始前に終了することを特徴としてい
る。
【００１９】本構成によれば、各フライングキャパシタ
に順次読み込まれた蓄電電圧を互いにオーバーラップす
ることなく、一つの差動増幅回路に順次読み込むことが
可能となる。また、各サンプリングスイッチの駆動信号
及び差動増幅回路の出力電圧をサンプリングするＡ／Ｄ
コンバーターのサンプリングスイッチを単純化なクロッ
クパルス信号で駆動することができ。回路構成及びその
駆動を簡素化し、サンプリングレートの向上が容易とな
る。
に順次読み込まれた蓄電電圧を互いにオーバーラップす
ることなく、一つの差動増幅回路に順次読み込むことが
可能となる。また、各サンプリングスイッチの駆動信号
及び差動増幅回路の出力電圧をサンプリングするＡ／Ｄ
コンバーターのサンプリングスイッチを単純化なクロッ
クパルス信号で駆動することができ。回路構成及びその
駆動を簡素化し、サンプリングレートの向上が容易とな
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のフライングキャパ
シタ式組電池電圧検出装置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。
シタ式組電池電圧検出装置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】本発明を適用する組電池の電圧検出装置の
一実施例を図１に示す回路図を参照して説明する。 （回路構成）組電池１は、２つの電池ブロックを構成し
ている電池モジュールＶ１〜Ｖ１０を直列接続してな
る。各電池モジュールＶ１〜Ｖ１０はそれぞれ等しい数
の単電池を直列接続してなる。Ｒ１〜Ｒ１２は保護用の
電流制限抵抗素子、２、３はマルチプレクサ、４、５は
フライングキャパシタ、６〜９は出力側サンプリングス
イッチ、１０はリセットスイッチ、１１は差動電圧検出
回路、１２はＡ／Ｄコンバータである。
一実施例を図１に示す回路図を参照して説明する。 （回路構成）組電池１は、２つの電池ブロックを構成し
ている電池モジュールＶ１〜Ｖ１０を直列接続してな
る。各電池モジュールＶ１〜Ｖ１０はそれぞれ等しい数
の単電池を直列接続してなる。Ｒ１〜Ｒ１２は保護用の
電流制限抵抗素子、２、３はマルチプレクサ、４、５は
フライングキャパシタ、６〜９は出力側サンプリングス
イッチ、１０はリセットスイッチ、１１は差動電圧検出
回路、１２はＡ／Ｄコンバータである。
【００２２】マルチプレクサ２は、互いに異なる電流制
限抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を通じて高電位側の電池ブロック
を構成する電池モジュールＶ１〜Ｖ５の各電極端子に個
別に接続される合計６個のサンプリングスイッチ２１〜
２６を有している。更に詳しく説明すると、フライング
キャパシタ４の一端は、サンプリングスイッチ２１、２
３、２５及び電流制限抵抗素子Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の各対
を通じて電池モジュールＶ１、Ｖ３、Ｖ５の正極端子に
接続され、フライングキャパシタ４の他端は、サンプリ
ングスイッチ２２、２４、２６及び電流制限抵抗素子Ｒ
２、Ｒ４、Ｒ６の各対を通じて電池モジュールＶ１、Ｖ
３、Ｖ５の負極端子に接続されている。
限抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を通じて高電位側の電池ブロック
を構成する電池モジュールＶ１〜Ｖ５の各電極端子に個
別に接続される合計６個のサンプリングスイッチ２１〜
２６を有している。更に詳しく説明すると、フライング
キャパシタ４の一端は、サンプリングスイッチ２１、２
３、２５及び電流制限抵抗素子Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の各対
を通じて電池モジュールＶ１、Ｖ３、Ｖ５の正極端子に
接続され、フライングキャパシタ４の他端は、サンプリ
ングスイッチ２２、２４、２６及び電流制限抵抗素子Ｒ
２、Ｒ４、Ｒ６の各対を通じて電池モジュールＶ１、Ｖ
３、Ｖ５の負極端子に接続されている。
【００２３】マルチプレクサ３は、互いに異なる電流制
限抵抗素子Ｒ７〜Ｒ１２を通じて低電位側の電池ブロッ
クを構成する電池モジュールＶ６〜Ｖ１０の各電極端子
に個別に接続される合計６個のサンプリングスイッチ３
１〜３６を有している。更に詳しく説明すると、フライ
ングキャパシタ５の一端は、サンプリングスイッチ３
１、３３、３５及び電流制限抵抗素子Ｒ７、Ｒ９、Ｒ１
１の各対を通じて電池モジュールＶ６、Ｖ８、Ｖ１０の
正極端子に接続され、フライングキャパシタ５の他端
は、サンプリングスイッチ３２、３４、３６及び電流制
限抵抗素子Ｒ８、Ｒ１０、Ｒ１２の各対を通じて電池モ
ジュールＶ６、Ｖ８、Ｖ１０の負極端子に接続されてい
る。
限抵抗素子Ｒ７〜Ｒ１２を通じて低電位側の電池ブロッ
クを構成する電池モジュールＶ６〜Ｖ１０の各電極端子
に個別に接続される合計６個のサンプリングスイッチ３
１〜３６を有している。更に詳しく説明すると、フライ
ングキャパシタ５の一端は、サンプリングスイッチ３
１、３３、３５及び電流制限抵抗素子Ｒ７、Ｒ９、Ｒ１
１の各対を通じて電池モジュールＶ６、Ｖ８、Ｖ１０の
正極端子に接続され、フライングキャパシタ５の他端
は、サンプリングスイッチ３２、３４、３６及び電流制
限抵抗素子Ｒ８、Ｒ１０、Ｒ１２の各対を通じて電池モ
ジュールＶ６、Ｖ８、Ｖ１０の負極端子に接続されてい
る。
【００２４】出力側サンプリングスイッチ６、７は、フ
ライングキャパシタ４の両端を差動電圧検出回路１１の
一対の入力端に接続し、出力側サンプリングスイッチ
８、９は、フライングキャパシタ５の両端を差動電圧検
出回路１１の上記一対の入力端に接続している。
ライングキャパシタ４の両端を差動電圧検出回路１１の
一対の入力端に接続し、出力側サンプリングスイッチ
８、９は、フライングキャパシタ５の両端を差動電圧検
出回路１１の上記一対の入力端に接続している。
【００２５】リセットスイッチ１０は、差動電圧検出回
路１１の一対の入力端を短絡可能に接続され、差動電圧
検出回路１１の出力電圧はＡ／Ｄコンバータ１２に所定
のタイミングで読み込まれてデジタル信号に変換され
る。
路１１の一対の入力端を短絡可能に接続され、差動電圧
検出回路１１の出力電圧はＡ／Ｄコンバータ１２に所定
のタイミングで読み込まれてデジタル信号に変換され
る。
【００２６】（動作説明)次に、この回路による電池モ
ジュールＶ１〜Ｖ１０の電圧検出動作を以下に説明す
る。また、各サンプリングスイッチの動作タイミングを
図２に示す。
ジュールＶ１〜Ｖ１０の電圧検出動作を以下に説明す
る。また、各サンプリングスイッチの動作タイミングを
図２に示す。
【００２７】最初の第一期間Ｔ１において、サンプリン
グスイッチ２１、２２、出力側サンプリングスイッチ
８、９をオンし、電池モジュールＶ１をフライングキャ
パシタ４に読み込むとともに、フライングキャパシタ５
の蓄電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第
一期間Ｔ１の後半において、リセットスイッチ１０をオ
ンし、フライングキャパシタ５や寄生容量の蓄電電荷を
消去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みは
この第一期間Ｔ１内の前半のなるべく後期、すなわち、
リセットスイッチ１０のオン直前に実施される。
グスイッチ２１、２２、出力側サンプリングスイッチ
８、９をオンし、電池モジュールＶ１をフライングキャ
パシタ４に読み込むとともに、フライングキャパシタ５
の蓄電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第
一期間Ｔ１の後半において、リセットスイッチ１０をオ
ンし、フライングキャパシタ５や寄生容量の蓄電電荷を
消去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みは
この第一期間Ｔ１内の前半のなるべく後期、すなわち、
リセットスイッチ１０のオン直前に実施される。
【００２８】次の第二期間Ｔ２において、サンプリング
スイッチ３１、３２、出力側サンプリングスイッチ６、
７をオンし、電池モジュールＶ６をフライングキャパシ
タ５に読み込むとともに、フライングキャパシタ４の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第一期
間Ｔ２の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ４や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第二期間Ｔ２内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
スイッチ３１、３２、出力側サンプリングスイッチ６、
７をオンし、電池モジュールＶ６をフライングキャパシ
タ５に読み込むとともに、フライングキャパシタ４の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第一期
間Ｔ２の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ４や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第二期間Ｔ２内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
【００２９】次の第三期間Ｔ３において、サンプリング
スイッチ２２、２３、出力側サンプリングスイッチ８、
９をオンし、電池モジュールＶ２をフライングキャパシ
タ４に読み込むとともに、フライングキャパシタ５の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第三期
間Ｔ３の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ５や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第三期間Ｔ３内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
スイッチ２２、２３、出力側サンプリングスイッチ８、
９をオンし、電池モジュールＶ２をフライングキャパシ
タ４に読み込むとともに、フライングキャパシタ５の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第三期
間Ｔ３の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ５や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第三期間Ｔ３内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
【００３０】次の第四期間Ｔ４において、サンプリング
スイッチ３２、３３、出力側サンプリングスイッチ６、
７をオンし、電池モジュールＶ７をフライングキャパシ
タ５に読み込むとともに、フライングキャパシタ４の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第四期
間Ｔ４の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ４や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第四期間Ｔ４内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
スイッチ３２、３３、出力側サンプリングスイッチ６、
７をオンし、電池モジュールＶ７をフライングキャパシ
タ５に読み込むとともに、フライングキャパシタ４の蓄
電電圧を差動電圧検出回路１１に読み出す。この第四期
間Ｔ４の後半において、リセットスイッチ１０をオン
し、フライングキャパシタ４や寄生容量の蓄電電荷を消
去する。Ａ／Ｄコンバータ１２の信号電圧取り込みはこ
の第四期間Ｔ４内の前半のなるべく後期、すなわち、リ
セットスイッチ１０のオン直前に実施される。
【００３１】以下、同様に、各電池モジュールのモジュ
ール電圧をＡ／Ｄ変換する。
ール電圧をＡ／Ｄ変換する。
【００３２】本実施例によれば、一対のフライングキャ
パシタのモジュール電圧読み込み期間と蓄電電圧読みだ
し期間とがほぼ完全にオーバーラップしているので、差
動電圧検出回路を複数化することなく計測時間を短縮す
ることができる。
パシタのモジュール電圧読み込み期間と蓄電電圧読みだ
し期間とがほぼ完全にオーバーラップしているので、差
動電圧検出回路を複数化することなく計測時間を短縮す
ることができる。
【００３３】更に、図２に示すように、マルチプレクサ
２，３のサンプリングスイッチ駆動用のパルス電圧と、
出力側サンプリングスイッチ６〜９を駆動するパルス電
圧を同時タイミングで電位遷移させているので、制御パ
ルス発生回路を簡素化するとともに、Ａ／Ｄコンバータ
の電圧取り込み期間にこれらパルス電圧が変化してノイ
ズとなることを防止することができる。
２，３のサンプリングスイッチ駆動用のパルス電圧と、
出力側サンプリングスイッチ６〜９を駆動するパルス電
圧を同時タイミングで電位遷移させているので、制御パ
ルス発生回路を簡素化するとともに、Ａ／Ｄコンバータ
の電圧取り込み期間にこれらパルス電圧が変化してノイ
ズとなることを防止することができる。
【００３４】（変形態様）上記実施例では、リセットス
イッチ１０を用いたが、放電抵抗により差動電圧検出回
路１１の一対の入力端間の電圧を消去してもよい。
イッチ１０を用いたが、放電抵抗により差動電圧検出回
路１１の一対の入力端間の電圧を消去してもよい。
【００３５】（変形態様）マルチプレクサの構成は、こ
の実施例の回路に限定されるものではなく、組電池１の
各電池モジュールのモジュール電圧を順番にフライング
キャパシタ４、５に取り込めるものであれば、他の回路
構成でもよいことはもちろんである。
の実施例の回路に限定されるものではなく、組電池１の
各電池モジュールのモジュール電圧を順番にフライング
キャパシタ４、５に取り込めるものであれば、他の回路
構成でもよいことはもちろんである。
【００３６】
【実施例２】本発明を適用する組電池の電圧検出装置の
一実施例を図３に示す回路図、及びその動作タイミング
を示す図４のタイミングチャートを参照して説明する。
一実施例を図３に示す回路図、及びその動作タイミング
を示す図４のタイミングチャートを参照して説明する。
【００３７】この実施例は、図１において更に、電池モ
ジュールＶ１〜Ｖ５により構成される高電位側の電池ブ
ロックＸ、及び、電池モジュールＶ６〜Ｖ１０により構
成される低電位側の電池ブロックＹの他に、上記２つの
電池ブロックと直列に接続された第三の電池ブロックＺ
を組電池１に設け、電池ブロックＺを構成する電池モジ
ュールＶ１１〜Ｖ１５の電圧を順次サンプリングするマ
ルチプレクサ１３を設け、マルチプレクサ１３の出力電
圧を蓄電する第三のフライングキャパシタ１４を設け、
第三のフライングキャパシタ１４の蓄電電圧を読み出す
出力側サンプリングスイッチ１５、１６を設けたもので
ある。Ｒ１３〜Ｒ１８は保護用の電流制限抵抗素子であ
る。マルチプレクサ１３は、互いに異なる電流制限抵抗
素子Ｒ１３〜Ｒ１８を通じて高電池モジュール電池モジ
ュールＶ１１〜Ｖ１５の各電極端子に個別に接続される
合計６個のサンプリングスイッチ４１〜４６を有してい
る。
ジュールＶ１〜Ｖ５により構成される高電位側の電池ブ
ロックＸ、及び、電池モジュールＶ６〜Ｖ１０により構
成される低電位側の電池ブロックＹの他に、上記２つの
電池ブロックと直列に接続された第三の電池ブロックＺ
を組電池１に設け、電池ブロックＺを構成する電池モジ
ュールＶ１１〜Ｖ１５の電圧を順次サンプリングするマ
ルチプレクサ１３を設け、マルチプレクサ１３の出力電
圧を蓄電する第三のフライングキャパシタ１４を設け、
第三のフライングキャパシタ１４の蓄電電圧を読み出す
出力側サンプリングスイッチ１５、１６を設けたもので
ある。Ｒ１３〜Ｒ１８は保護用の電流制限抵抗素子であ
る。マルチプレクサ１３は、互いに異なる電流制限抵抗
素子Ｒ１３〜Ｒ１８を通じて高電池モジュール電池モジ
ュールＶ１１〜Ｖ１５の各電極端子に個別に接続される
合計６個のサンプリングスイッチ４１〜４６を有してい
る。
【００３８】（動作説明)次に、この回路による電池モ
ジュールＶ１〜Ｖ１５の電圧検出動作を図４に示す。
ジュールＶ１〜Ｖ１５の電圧検出動作を図４に示す。
【００３９】図４中、「充放電」と記載された期間は、
入力側サンプリングスイッチ対を動作させて電池モジュ
ールからフライングキャパシタに電圧を読み込む電圧読
み込み期間、「検出」と記載された期間は出力側サンプ
リングスイッチ対を動作させてフライングキャパシタか
ら差動増幅回路１１に蓄電電圧を読み出す電圧読み出し
期間、「アイドル」と記載された電圧読み出し期間でも
電圧読み込み期間でもない期間である。
入力側サンプリングスイッチ対を動作させて電池モジュ
ールからフライングキャパシタに電圧を読み込む電圧読
み込み期間、「検出」と記載された期間は出力側サンプ
リングスイッチ対を動作させてフライングキャパシタか
ら差動増幅回路１１に蓄電電圧を読み出す電圧読み出し
期間、「アイドル」と記載された電圧読み出し期間でも
電圧読み込み期間でもない期間である。
【００４０】図４では、各サンプリングスイッチの動作
タイミングは、クロックパルスにより決定される時点ｔ
０〜ｔ１３中の特定のタイミングで行われ、当然、各時
点ｔ０〜ｔ１３間は一定期間ΔＴに設定されている。
タイミングは、クロックパルスにより決定される時点ｔ
０〜ｔ１３中の特定のタイミングで行われ、当然、各時
点ｔ０〜ｔ１３間は一定期間ΔＴに設定されている。
【００４１】「充放電」期間すなわち電圧読み込み期間
は５ΔＴの時間幅、「検出」期間すなわち電圧読み出し
期間は２ΔＴの時間幅、「アイドル」期間も２ΔＴの時
間幅に設定され、フライングキャパシタ４、５、１４の
電圧読み込み期間同士は３ΔＴだけずれて配置されてい
る。このようにすれば、各「検出」期間すなわち電圧読
み出し期間が重なることがなく、かつ、各スイッチの動
作間隔が均一であるので、制御が容易となり、ＡＤコン
バータ１２による信号処理も簡単となり、回路構成も簡
素化することができる。なお、各「検出」期間が時間的
に重複しない範囲で、アイドル期間の伸縮は可能であ
る。
は５ΔＴの時間幅、「検出」期間すなわち電圧読み出し
期間は２ΔＴの時間幅、「アイドル」期間も２ΔＴの時
間幅に設定され、フライングキャパシタ４、５、１４の
電圧読み込み期間同士は３ΔＴだけずれて配置されてい
る。このようにすれば、各「検出」期間すなわち電圧読
み出し期間が重なることがなく、かつ、各スイッチの動
作間隔が均一であるので、制御が容易となり、ＡＤコン
バータ１２による信号処理も簡単となり、回路構成も簡
素化することができる。なお、各「検出」期間が時間的
に重複しない範囲で、アイドル期間の伸縮は可能であ
る。
【００４２】図５〜図７に比較例を示す。これらの図の
「充放電」期間や「検出」期間の配置では、「検出」期
間が時間的に重複したり、各間隔が不均一となって処理
が面倒となったりする不具合が生じる。 （変形態様）なお、ＡＤコンバータ１０において各「検
出」期間ごとに得られる電池モジュール電圧に対して電
池モジュール総数に相当する数を掛けて組電池電圧とす
ることができる。もちろん、この場合、各電池モジュー
ル電圧のばらつきに起因して組電池電圧が時間的に変動
する不具合が発生する。
「充放電」期間や「検出」期間の配置では、「検出」期
間が時間的に重複したり、各間隔が不均一となって処理
が面倒となったりする不具合が生じる。 （変形態様）なお、ＡＤコンバータ１０において各「検
出」期間ごとに得られる電池モジュール電圧に対して電
池モジュール総数に相当する数を掛けて組電池電圧とす
ることができる。もちろん、この場合、各電池モジュー
ル電圧のばらつきに起因して組電池電圧が時間的に変動
する不具合が発生する。
【００４３】しかし、実施例２のように、一定の時間間
隔で電池モジュール電圧をサンプリングする場合、上記
のようにして得た組電池電圧の低域成分を抽出すれば、
各電池モジュール電圧の平均電圧を抽出することがで
き、簡素な回路により簡単に組電池電圧を得ることがで
きる。
隔で電池モジュール電圧をサンプリングする場合、上記
のようにして得た組電池電圧の低域成分を抽出すれば、
各電池モジュール電圧の平均電圧を抽出することがで
き、簡素な回路により簡単に組電池電圧を得ることがで
きる。
【図１】実施例１のフライングキャパシタ式組電池電圧
検出装置を示す回路図である。
検出装置を示す回路図である。
【図２】図１のフライングキャパシタ式組電池電圧検出
装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。
装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。
【図３】実施例２のフライングキャパシタ式組電池電圧
検出装置を示す回路図である。
検出装置を示す回路図である。
【図４】図３のフライングキャパシタ式組電池電圧検出
装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。
装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。
【図５】比較例のフライングキャパシタ式組電池電圧検
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
【図６】比較例のフライングキャパシタ式組電池電圧検
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
【図７】比較例のフライングキャパシタ式組電池電圧検
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
出装置の各スイッチの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。
１ 組電池
２、３ マルチプレクサ
４、５ フライングキャパシタ
６〜９ 出力側サンプリングスイッチ
１０ リセットスイッチ
１１ 差動電圧検出回路
１２ Ａ／Ｄコンバータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０２ Ｈ０２Ｊ 7/00 ３０２Ｃ
7/02 7/02 Ｈ
Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB11 CB12 CC01 CC12
CC14 CC16 CC19 CD10 CD14
2G035 AA12 AB03 AC01 AD10 AD17
AD46 AD48 AD65
5G003 BA03 CA14 GA08 GC06
5H030 AA06 AS08 FF44
5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PI18
PO02 PU01 PU21 SE06 TI01
TI05 TR14 TR19 TU04 TU17
Claims (6)
- 【請求項１】複数のフライングキャパシタと、 互いに直列接続された多数の電池モジュールからなる組
電池の各電極端子を所定の前記フライングキャパシタの
両端に順次接続して前記各電池モジュールの電圧を前記
各フライングキャパシタに順次印加するマルチプレクサ
と、 一対の入力端子間の電位差を検出する差動電圧検出回路
と、 前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を前記差動電圧
検出回路の前記一対の入力端子間に順番に印加する出力
側サンプリングスイッチと、 を備え、 一つの前記フライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、他の前記フライングキャパシタの電圧読み出し期間
とオーバーラップしていることを特徴とするフライング
キャパシタ式組電池電圧検出装置。 - 【請求項２】請求項１記載のフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置において、 一対の前記フライングキャパシタと、一個の前記差動電
圧検出回路を有することを特徴とするフライングキャパ
シタ式組電池電圧検出装置。 - 【請求項３】請求項１記載のフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置において、 前記差動電圧検出回路の前記一対の入力端間を短絡する
リセットスイッチを有することを特徴とするフライング
キャパシタ式組電池電圧検出装置。 - 【請求項４】請求項２記載のフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置において、 前記一つのフライングキャパシタの電圧読み込み期間
は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み出し期間
と一致し、前記一つのフライングキャパシタの電圧読み
出し期間は、前記他のフライングキャパシタの電圧読み
込み期間と一致していることを特徴とするフライングキ
ャパシタ式組電池電圧検出装置。 - 【請求項５】請求項２又は４記載のフライングキャパシ
タ式組電池電圧検出装置において、 前記各電圧読み込み期間は等しい長さに設定され、前記
各電圧読み込み期間の立ち上がりエッジタイミングと立
ち下がりエッジタイミングとは重なっていることを特徴
とするフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置。 - 【請求項６】請求項１記載のフライングキャパシタ式組
電池電圧検出装置において、 前記各フライングキャパシタの前記電圧読み込み期間
は、それぞれ等しく設定され、かつ、それぞれ等しい時
間だけずれており、 前記各フライングキャパシタの前記電圧読み出し期間
は、前記電圧読み込み期間の直後に設定され、かつ、次
の前記フライングキャパシタの前記電圧読み出し期間の
開始前に終了することを特徴とするフライングキャパシ
タ式組電池電圧検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289148A JP4756302B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-09-21 | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-131940 | 2001-04-27 | ||
| JP2001131940 | 2001-04-27 | ||
| JP2001131940 | 2001-04-27 | ||
| JP2001289148A JP4756302B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-09-21 | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014792A true JP2003014792A (ja) | 2003-01-15 |
| JP4756302B2 JP4756302B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=26614428
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001289148A Expired - Fee Related JP4756302B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-09-21 | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
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| JP (1) | JP4756302B2 (ja) |
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- 2001-09-21 JP JP2001289148A patent/JP4756302B2/ja not_active Expired - Fee Related
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