JP2011038876A - 複数組電池の電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減し、高精度にＡ／Ｄ変換器の異常を判定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供する。
【解決手段】複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置１０において、電圧検出用ＩＣで検出されるアナログ電圧信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器２６と、Ａ／Ｄ変換器２６にＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０を出力する基準電源７１と、基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成する第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２と、サンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データを記憶するレジスタ２９と、サンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、電圧データとを比較し、差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器２６に異常が発生していると判定するコントロール部２７と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の単位セルを直列接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、電圧を検出する電圧測定装置に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド車両等では、モータの駆動電源として、高電圧バッテリを備えている。このような高電圧バッテリは、例えば、ニッケル・水素電池やリチウム電池などの二次電池（蓄電式電池）の単位セルを複数個、直列に接続することにより、高電圧を得ている。

また、全ての二次電池を同じ電力で充電、或いは放電するため、各々の二次電池の劣化する状態が異なる場合、二次電池は過充電状態、或いは過放電状態になりやすくなる。そこで、二次電池が過充電状態、或いは過放電状態とならないように、各単位セル毎の充電状態を確認する必要がある。そのため、複数個（例えば、５５個）の単位セルを、例えば、５個のブロックに分割し、（即ち、１１個の単位セルで１ブロック）、各ブロックの電圧を各ブロック毎に設けられた電圧検出用ＩＣにより、リアルタイムで電圧を測定している。

この際、電圧検出用ＩＣでは、１ブロックの単位セル（例えば、１１個）の電圧を測定し、電圧検出用ＩＣが有するＡ／Ｄ変換器にて、検出したアナログの電圧信号をディジタル信号に変換し、メインマイコンに送信する。

ここで、各電圧検出用ＩＣに設けられたＡ／Ｄ変換器に異常が発生した場合には、各単位セルで検出された電圧を正確にディジタル信号に変換することができなくなる。そのため、メインマイコンでは、正確な電圧情報を取得できなくなってしまい、二次電池の過充電状態、或いは過放電状態を検出できなくなるという問題が発生する。

そこで、Ａ／Ｄ変換器の異常をいち早く検出するため、例えば、特開２００６−３０４３６５号公報（特許文献１）に記載された技術が提案されている。該特許文献１では、各電圧検出用ＩＣに出力電圧が所定電圧である電源を接続し、この出力電圧をＡ／Ｄ変換器でディジタル化し、ディジタル化された電圧値と上記の所定電圧との一致を確認することにより、Ａ／Ｄ変換器が正常に作動しているか否かを検出している。

特開２００６−３０４３６５号公報

しかしながら、上述した従来の電圧測定装置では、Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する基準電源とは別にＡ／Ｄ変換器の異常を判定するための電源を設ける必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、製造コストを低減し、高精度にＡ／Ｄ変換器の異常を判定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、前記複数のセルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、前記各ブロック電圧検出手段に設けられ、所定のＡ／Ｄ変換用電圧を用いてこのブロック電圧検出手段で検出されるアナログ電圧信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する基準電源と、前記基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成するサンプル電圧生成手段と、前記サンプル電圧に対応する電圧データを記憶する記憶手段と、前記サンプル電圧を前記Ａ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、前記記憶手段に記憶された電圧データとを比較する電圧比較手段と、前記ディジタル電圧と、前記電圧データとの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、前記Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、高電圧側装置と、高電圧側装置と絶縁インターフェースを介して接続された低電圧側装置と、を有し、前記高電圧側装置は、前記複数のセルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、前記各ブロック電圧検出手段に設けられ、所定のＡ／Ｄ変換用電圧を用いてこのブロック電圧検出手段で検出されるアナログ電圧信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する基準電源と、前記基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成するサンプル電圧生成手段と、を有し、前記低電圧側装置は、前記サンプル電圧に対応する電圧データを記憶する記憶手段と、前記サンプル電圧を前記Ａ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、前記記憶手段に記憶された電圧データとを比較する電圧比較手段と、前記ディジタル電圧と、前記電圧データとの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、前記Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、第１端が前記基準電源に接続された第１の抵抗と、前記第１の抵抗の第２端に接続され、前記基準電源から直列に接続された第２の抵抗と、を有し、前記サンプル電圧生成手段は、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗によって前記基準電圧を分圧してサンプル電圧を生成することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記第１の抵抗の第２端に接続され、前記第２の抵抗と並列に接続された第３の抵抗を更に有し、前記サンプル電圧生成手段は、前記第２の抵抗及び第３の抵抗のいずれか一方の接続状態を切り替えることにより、複数のサンプル電圧を生成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいてサンプル電圧を生成し、このサンプル電圧をＡ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、記憶手段に記憶されたサンプル電圧に対応する電圧データとの差分を求める。そして、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する。従って、基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成することにより、Ａ／Ｄ変換器の異常を判定するための電源を別途設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、基準電源は、Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する安定した電圧を出力する電源である。従って、基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成することにより、高精度にＡ／Ｄ変換器の異常を判定することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、高電圧側装置に設けられた基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成し、このサンプル電圧をＡ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、高電圧側装置と絶縁インターフェースを介して接続された低電圧側装置に設けられた記憶手段に記憶されたサンプル電圧に対応する電圧データとの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する。従って、基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいてサンプル電圧を生成することにより、Ａ／Ｄ変換器の異常を判定するための電源を別途設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、基準電源は、Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する安定した電圧を出力する電源である。従って、基準電源から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成することにより、高精度にＡ／Ｄ変換器の異常を判定することが可能となる。

更に、低電圧側装置に設けられた記憶手段に記憶されたサンプル電圧に対応する電圧データの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する。このため、記憶手段に記憶されるサンプル電圧に対応する電圧データを任意に設定することができ、汎用性の高い電圧測定装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、サンプル電圧生成手段は、第１端が基準電源に接続された第１の抵抗、及び第１の抵抗の第２端に接続され、基準電源から直列に接続された第２の抵抗によって基準電圧を分圧してサンプル電圧を生成する。従って、第１の抵抗、及び第２の抵抗の抵抗値を変更することにより、生成するサンプル電圧を任意に設定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、サンプル電圧生成手段は、第２の抵抗、及び第２の抵抗と並列に接続された第３の抵抗のいずれか一方の接続状態を切り替えることにより、複数のサンプル電圧を生成する。この場合、第２の抵抗、及び第３の抵抗を異なる抵抗値にすることにより、複数のサンプル電圧を生成することができる。

本発明の一実施形態に係る複数組電池の電圧測定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電圧測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電圧測定装置の異常判定処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電圧測定装置１０、及び複数の単位セルＢＴ１〜ＢＴ５５からなる二次電池１３（複数組電池）を示すブロック図である。本実施形態で採用する二次電池１３は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等に用いられるモータを駆動するための高圧バッテリとして用いられる。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、絶縁インターフェース３２を介して、高電圧側装置１１と低電圧側装置１２に分離されている。

高電圧側装置１１は、５個の電圧検出用ＩＣ（ブロック電圧検出手段）、即ち、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）を備えている。そして、第１電圧用検出用ＩＣ（２１−１）は、第１ブロック６１−１として区切られた１１個の単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１の出力電圧を測定する。また、第２電圧検出用ＩＣ（２１−２）は、第２ブロック６１−２として区切られた１１個の単位セルＢＴ１２〜ＢＴ２２の出力電圧を測定し、同様に、第３電圧検出用ＩＣ（２１−３）は、第３ブロック６１−３として区切られた１１個の単位セルＢＴ２３〜ＢＴ３３の出力電圧を測定し、第４電圧検出用ＩＣ（２１−４）は、第４ブロック６１−４として区切られた１１個の単位セルＢＴ３４〜ＢＴ４４の出力電圧を測定し、第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）は、第５ブロック６１−５として区切られた１１個の単位セルＢＴ４５〜ＢＴ５５の出力電圧を測定する。

また、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）２６を備えており（後述する図２参照）、基準電源７１−１〜７１−５より出力されるＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０を用いて、各ブロック（第１ブロック〜第５ブロック）毎に測定されたアナログの電圧信号（１１個の単位セルを直列接続した電圧信号）をディジタルの電圧信号に変換する。

更に、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、通信線３１を介して、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）と接続され、該電圧検出用ＩＣ（２１−１）は、絶縁インターフェース３２を介して、低電圧側装置１２側に設けられているメインマイコン３３に接続されている。即ち、メインマイコン３３と、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、絶縁インターフェース３２を介し、デイジーチェーン通信で接続されている。

そして、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０では、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）にて、基準電源（７１−１）〜（７１−５）より出力されるＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいてサンプル電圧を生成し、このサンプル電圧をＡ／Ｄ変換器２６によりディジタル化したディジタル電圧をメインマイコン３３に送信する。メインマイコン３３（電圧比較手段、異常判定手段）は、図示を省略するデータ記憶用のメモリ（記憶手段）を備え、送信されたディジタル電圧と、メモリに予め記憶されたサンプル電圧に対応する電圧データを比較することにより、Ａ／Ｄ変換器２６の異常を判定する。詳細については後述する。

図２は、第１電圧検出用ＩＣ２１−１の内部構成を示すブロック図であり、以下、図２を参照して第１電圧検出用ＩＣ２１−１の詳細な構成について説明する。なお、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、第１電圧検出用ＩＣ２１−１と同一構成であるので、詳細な説明を省略する。

図２に示すように、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、単位セルより出力される電力を入力して、所定の電圧を生成する電源回路２３と、ブロック６１−１に設けられる各単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１と接続され、これらの出力電力を検出するセル電力入力部２２と、セル電力入力部２２より出力される各単位セルの電圧信号を、１系統の時系列的な信号に変換するマルチプレクサ２５と、マルチプレクサ２５より出力される各単位セルの電圧信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、を備えている。Ａ／Ｄ変換器２６は、基準電源７１−１より出力されるＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０を用いて、アナログ電圧信号をディジタル化する。

また、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、基準電源７１−１より出力される基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２（サンプル電圧生成手段）と、マルチプレクサ２５より出力される各単位セルの電圧信号と、サンプル電圧Ｖｆ１を出力する電圧信号とを切り替えるスイッチＳＷ１を備えている。

第１の抵抗Ｒ１の一端（第１端）は、基準電源７１−１の出力端子である点Ｐ１に接続され、他端（第２端）は、サンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６へ出力する出力端子である点Ｐ２に接続されている。また、点Ｐ２には、基準電源７１−１から直列に接続された第２の抵抗Ｒ２が接続されている。

そして、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２により、基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する際に、スイッチＳＷ１により各単位セルの電圧信号を切り替えてＡ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する。

サンプル電圧Ｖｆ１は、例えば、基準電源７１−１からＡ／Ｄ変換用の基準電圧５Ｖを出力すると、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２の抵抗値が同じ場合には、基準電圧５Ｖは第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２により分圧され、サンプル電圧２．５Ｖが生成されてＡ／Ｄ変換器２６へ供給される。このサンプル電圧Ｖｆ１は、基準電源７１−１より出力された電圧を分圧して生成しているので、極めて精度の高い電圧値である。

更に、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、コントロール部２７と、２つの通信Ｉ／Ｆ３５ａ、３５ｂを備えている。コントロール部２７では、Ａ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧を通信Ｉ／Ｆ３５ａ、３５ｂを介して、図１に示すメインマイコン３３に送信する処理を行う。

次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０で実行されるＡ／Ｄ変換器２６の異常判定処理を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１１の処理において、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）にサンプル電圧Ｖｆ１をディジタル化したディジタル電圧Ｖｆ１−ｎの検出を指示する信号を送信する。ここで、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で生成されるサンプル電圧Ｖｆ１とサンプル電圧Ｖｆ１をディジタル化したディジタル電圧を区別するために、サフィックス「−ｎ」を付する。例えば、第１電圧検出用ＩＣ２１−１で生成されるディジタル電圧は「Ｖｆ１−１」と示し、第２電圧検出用ＩＣ２１−２で生成されるディジタル電圧は「Ｖｆ１−２」と示し、以下、同様に「Ｖｆ１−３」、「Ｖｆ１−４」、「Ｖｆ１−５」と示す。

ステップＳ１２の処理において、メインマイコン３３より指示された電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力された基準電圧Ｖｆ０を第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２（図２参照）により分圧して生成されたサンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換し、ディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）を生成する。

ステップＳ１３の処理において、メインマイコン３３より指示された電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、ディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）を、絶縁インターフェース３２を介してメインマイコン３３に送信する。

ステップＳ１４の処理において、メインマイコン３３は、指示された電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）より送信されたディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、予めメインマイコン３３のメモリ（図示省略）に記憶されたサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データとを比較し、ディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と電圧データとの差分を算出する。

ステップＳ１５の処理において、メインマイコン３３は、ディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と電圧データとの差分が、閾値より大きいか否かを判定する。メインマイコン３３は、ディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と電圧データとの差分が閾値より大きいと判定したときには（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、Ａ／Ｄ変換器の異常をメインマイコン３３のレジスタ（図示省略）へ保持する。そして、メインマイコン３３は、レジスタに保持され、Ａ／Ｄ変換器の異常を判定した電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を上位装置（図示省略）に送信することによりＡ／Ｄ変換器の異常を判定した電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）を報知する。

一方、ステップＳ１５の処理において、メインマイコン３３は、ディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と電圧データとの差分が、閾値より小さいと判定したとき（ステップＳ１５：ＮＯ）、及びステップＳ１６の後、全ての電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の差分を算出したか否かを判定する。メインマイコン３３は、全ての電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の差分を算出したと判定したときには（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、異常判定処理を終了する。

一方、ステップＳ１７の処理において、メインマイコン３３は、全ての電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の差分を算出していないと判定したときには（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１１の処理に戻り、差分を算出していない電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）にサンプル電圧をディジタル化したディジタル電圧Ｖｆ１−ｎの検出を指示する信号を送信する。

上記のように、メインマイコン３３は、電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成し、ディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、予めメモリ（図示省略）に記憶された電圧データとを比較し、差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器２６に異常が発生していると判定する。

このようにして、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０では、高電圧側装置１１に設けられた基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成し、このサンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、高電圧側装置１１と絶縁インターフェース３２を介して接続された低電圧側装置１２に設けられたメインマイコン３３のメモリに記憶されたサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器２６に異常が発生していると判定する。従って、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成することにより、Ａ／Ｄ変換器２６の異常を判定するための電源を別途設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、基準電源（７１−１）〜（７１−５）は、Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０を出力する安定した電圧を出力する電源である。従って、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成することにより、高精度にＡ／Ｄ変換器２６の異常を判定することが可能となる。

更に、低電圧側装置１２に設けられたメインマイコン３３に記憶されたサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器２６に異常が発生していると判定する。このため、メインマイコン３３のメモリに記憶されるサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データを任意に設定することができ、汎用性の高い電圧測定装置１０を提供することができる。

また、サンプル電圧Ｖｆ１は、点Ｐ１が基準電源に接続された第１の抵抗Ｒ１、及び第１の抵抗Ｒ１の点Ｐ２に接続され、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から直列に接続された第２の抵抗Ｒ２によって基準電圧Ｖｆ０を分圧して生成する。従って、第１の抵抗Ｒ１、及び第２の抵抗Ｒ２の抵抗値を変更することにより、生成するサンプル電圧Ｖｆ１を任意に設定することができる。

次に、本発明の他の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の他の実施形態を示し、上記一実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図４は、本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。以下、図４を参照して第１電圧検出用ＩＣ２１−１の詳細な構成について説明する。なお、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、第１電圧検出用ＩＣ２１−１と同一構成であるので、詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、基準電源７１−１より出力される基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２と、更に第３の抵抗とを備える。

また、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、マルチプレクサ２５より出力される各単位セルの電圧信号と、サンプル電圧Ｖｆ１を出力する電圧信号とを切り替えるスイッチＳＷ１を備えている。更に、第２の抵抗Ｒ２及び第３の抵抗Ｒ３のいずれか一方の接続状態を切り替えるスイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３を備えている。

第１の抵抗Ｒ１の一端（第１端）は、基準電源７１−１の出力端子である点Ｐ１に接続され、他端（第２端）は、サンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６へ出力する出力端子である点Ｐ２に接続されている。また、点Ｐ２には、基準電源７１−１から直列に接続された第２の抵抗Ｒ２及び、第２の抵抗Ｒ２と並列に接続された第３の抵抗Ｒ３が接続されている。

そして、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２及び第３の抵抗Ｒ３により、基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する際に、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３を閉路した状態で、スイッチＳＷ１により各単位セルの電圧信号を切り替えてＡ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する。

また、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２により、基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する場合には、スイッチＳＷ１によりＡ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する状態で、スイッチＳＷ２を閉路して、Ａ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する。

更に、第１の抵抗Ｒ１と第３の抵抗Ｒ２により、基準電圧Ｖｆ０を分圧してサンプル電圧Ｖｆ１を生成する場合には、スイッチＳＷ１によりＡ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する状態で、スイッチＳＷ３を閉路して、Ａ／Ｄ変換器２６へサンプル電圧Ｖｆ１を供給する。

サンプル電圧Ｖｆ１を供給する場合、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３を異なる抵抗値にすることにより、複数のサンプル電圧Ｖｆ１を生成することができる。例えば、基準電源７１−１からＡ／Ｄ変換用の基準電圧５Ｖを出力すると、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２の抵抗値が同じ場合には、基準電圧５Ｖは第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２により分圧され、サンプル電圧２．５Ｖが生成されてＡ／Ｄ変換器２６へ供給される。また、第３の抵抗Ｒ３が第１の抵抗Ｒ１の２倍の抵抗値である場合には、基準電圧５Ｖを第１の抵抗Ｒ１と第３の抵抗Ｒ３により分圧され、サンプル電圧３．３３Ｖが生成されてＡ／Ｄ変換器２６へ供給される。

本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０では、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）にて、基準電源（７１−１）〜（７１−５）より出力されるＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいてサンプル電圧Ｖｆ１を生成し、このサンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６によりディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、メインマイコン３３（図１参照）のメモリ（図示省略）に記憶されたサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データを比較する場合について説明したが、図４に示すように、コントロール部２７は、更にデータ記憶用のメモリ２８及びレジスタ２９を備え、第１電圧検出用ＩＣ２１−１を総括的に制御するように構成してもよい。この場合、コントロール部２７は、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２及び第３の抵抗Ｒ３により、分圧して得られるサンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、メモリ２８に予め記憶された電圧データとを比較し、差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器の異常をレジスタ２９に記憶すると共に、Ａ／Ｄ変換器の異常をメインマイコン３３に送信する。

このようにして、本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置１０では、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成し、このサンプル電圧Ｖｆ１をＡ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧（Ｖｆ１−１）〜（Ｖｆ１−５）と、レジスタ２９に記憶されたサンプル電圧Ｖｆ１に対応する電圧データの差分を求める。そして、この差分が所定の閾値より大きい場合に、Ａ／Ｄ変換器２６に異常が発生していると判定する。従って、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成することにより、Ａ／Ｄ変換器２６の異常を判定するための電源を別途設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、基準電源（７１−１）〜（７１−５）は、Ａ／Ｄ変換器２６にＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０を出力するため、安定した電圧を出力する電源である。従って、基準電源（７１−１）〜（７１−５）から出力するＡ／Ｄ変換用の基準電圧Ｖｆ０に基づいて、サンプル電圧Ｖｆ１を生成することにより、高精度にＡ／Ｄ変換器２６の異常を判定することが可能となる。

また、サンプル電圧Ｖｆ１は、第２の抵抗Ｒ２、及び第２の抵抗Ｒ２と並列に接続された第３の抵抗Ｒ３のいずれか一方の接続状態を切り替えることにより、複数のサンプル電圧Ｖｆ１を生成する。この場合、第２の抵抗Ｒ２、及び第３の抵抗Ｒ３を異なる抵抗値にすることにより、複数のサンプル電圧Ｖｆ１を生成することができる。

以上、本発明の電圧測定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれにこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上記した実施形態では、基準電圧Ｖｆ０を第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２及び第３の抵抗Ｒ３により分圧する場合について説明したが、分圧する抵抗を３つ以上接続してもよい。この場合、より多くのサンプル電圧Ｖｆ１を生成することで高精度にＡ／Ｄ変換器の異常を判定することが可能となる。

また、上記した実施形態では、第２の抵抗Ｒ２又は第３の抵抗Ｒ３の接続状態を切り替えるスイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３を閉路することにより、サンプル電圧Ｖｆ１をそれぞれ生成する場合について説明したが、更に、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３を閉路することにより、第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３を合成してサンプル電圧Ｖｆ１を生成することで、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２、第１の抵抗Ｒ１と第３の抵抗Ｒ３、更に第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２と第３の抵抗Ｒ３のサンプル電圧Ｖｆ１を生成することが可能となる。

本発明は、複数の単位セルを直列接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、電圧を検出する電圧測定装置のＡ／Ｄ変換器の異常を検出する上で極めて有用である。

１０ 電圧測定装置
１１ 高電圧側装置
１２ 低電圧側装置
１３ 二次電池
２１−１〜２１−５ 第１〜第５電圧検出用ＩＣ
２２ セル電圧入力部
２３ 電源回路
２５ マルチプレクサ
２６ Ａ／Ｄ変換器
２７ コントロール部
２８ メモリ
２９ レジスタ
３１ 通信線
３２ 絶縁インターフェース
３３ メインマイコン
６１−１〜６１−５ 第１〜第５ブロック
７１−１〜７１−５ 基準電源
ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗

Claims (4)

1. 複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、
   前記複数のセルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、
   前記各ブロック電圧検出手段に設けられ、所定のＡ／Ｄ変換用電圧を用いてこのブロック電圧検出手段で検出されるアナログ電圧信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する基準電源と、
   前記基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成するサンプル電圧生成手段と、
   前記サンプル電圧に対応する電圧データを記憶する記憶手段と、
   前記サンプル電圧を前記Ａ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、前記記憶手段に記憶された電圧データとを比較する電圧比較手段と、
   前記ディジタル電圧と、前記電圧データとの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、前記Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する異常判定手段と、
   を有することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
2. 複数の単位セルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、
   高電圧側装置と、高電圧側装置と絶縁インターフェースを介して接続された低電圧側装置と、を有し、
   前記高電圧側装置は、
   前記複数のセルを複数のブロックに分割し、各ブロック毎の電圧を検出するブロック電圧検出手段と、
   前記各ブロック電圧検出手段に設けられ、所定のＡ／Ｄ変換用電圧を用いてこのブロック電圧検出手段で検出されるアナログ電圧信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段にＡ／Ｄ変換用の基準電圧を出力する基準電源と、
   前記基準電圧に基づいて、サンプル電圧を生成するサンプル電圧生成手段と、を有し、
   前記低電圧側装置は、
   前記サンプル電圧を前記Ａ／Ｄ変換手段でディジタル化したディジタル電圧と、前記記憶手段に記憶された電圧データとを比較する電圧比較手段と、
   前記ディジタル電圧と、前記電圧データとの差分を求め、この差分が所定の閾値より大きい場合に、前記Ａ／Ｄ変換手段に異常が発生していると判定する異常判定手段と、
   を有することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
3. 第１端が前記基準電源に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗の第２端に接続され、前記基準電源から直列に接続された第２の抵抗と、を有し、
   前記サンプル電圧生成手段は、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗によって前記基準電圧を分圧してサンプル電圧を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複数組電池の電圧測定装置。
4. 前記第１の抵抗の第２端に接続され、前記第２の抵抗と並列に接続された第３の抵抗を更に有し、
   前記サンプル電圧生成手段は、前記第２の抵抗及び第３の抵抗のいずれか一方の接続状態を切り替えることにより、複数のサンプル電圧を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の複数組電池の電圧測定装置。

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