JP2016001114A - 電圧検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が高い電池の電圧を、簡易な構成で検出することができる電圧検出装置を提供する。
【解決手段】抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列体であって、電池スタック２１０に接続される直列体と、直列体と電池スタック２１０との間に接続されている抵抗Ｒ２と、電池スタック２１０に対して抵抗Ｒ２と並列に接続されているキャパシタＣ１と、キャパシタＣ１とＡ／Ｄ変換器３００との間に接続されるスイッチＳＷ３と、を備え、キャパシタＣ１は、スイッチＳＷ１がオン且つスイッチＳＷ３がオフのときに充電され、Ａ／Ｄ変換器３００は、スイッチＳＷ１がオフ且つスイッチＳＷ３がオンのときに、キャパシタＣ１の充電電圧を検出する。
【選択図】図１
【解決手段】抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列体であって、電池スタック２１０に接続される直列体と、直列体と電池スタック２１０との間に接続されている抵抗Ｒ２と、電池スタック２１０に対して抵抗Ｒ２と並列に接続されているキャパシタＣ１と、キャパシタＣ１とＡ／Ｄ変換器３００との間に接続されるスイッチＳＷ３と、を備え、キャパシタＣ１は、スイッチＳＷ１がオン且つスイッチＳＷ３がオフのときに充電され、Ａ／Ｄ変換器３００は、スイッチＳＷ１がオフ且つスイッチＳＷ３がオンのときに、キャパシタＣ１の充電電圧を検出する。
【選択図】図１
Description
本発明は、電池電圧を検出する電圧検出装置に関する。
電池電圧を検出する電圧検出装置として、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の装置は、電池の両端とフライングキャパシタの両端とを接続し、電池電圧でフライングキャパシタを蓄電した後、フライングキャパシタの蓄電電圧を差動増幅器を介してＡ／Ｄコンバータ（電圧検出器）で検出している。
上記電圧検出装置は、差動増幅器を用いているため、部品点数が多く回路の構成が複雑である。さらに、部品点数が多いため、電池電圧の検出誤差の要因が多い。しかしながら、電池の最大電圧が電圧検出器の入力電圧の上限よりも高い場合、電池電圧を直接電圧検出器で検出することはできない。
本発明は、上記実情に鑑み、電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が高い電池の電圧を、簡易な構成で検出することができる電圧検出装置を提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電圧検出器を備え、前記電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が大きい電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１抵抗と第１開閉器との直列体であって、前記電池に接続される直列体と、前記直列体と前記電池との間に接続されている第２抵抗と、前記電池に対して前記第２抵抗と並列に接続されている第１キャパシタと、前記第１キャパシタと前記電圧検出器との間に接続される第２開閉器と、を備え、前記第１キャパシタは、前記第１開閉器が閉状態且つ前記第２開閉器が開状態のときに充電され、前記電圧検出器は、前記第１開閉器が開状態且つ前記第２開閉器が閉状態のときに、前記第１キャパシタの充電電圧を検出することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、第１開閉器を閉状態且つ第２開閉器を開状態にすると、電池と第１キャパシタとが第１抵抗を介して接続され、第１キャパシタと電圧検出器との接続が遮断される。そして、第１キャパシタが、第１抵抗と第２抵抗とで分圧された電池の電圧に充電される。さらに、第１開閉器を開状態且つ第２開閉器を閉状態にすると、電池と第１キャパシタとの接続が遮断され、第１キャパシタと電圧検出器とが接続される。そして、第１キャパシタの充電電圧が電圧検出器により検出される。電圧検出器により検出された充電電圧は、第１抵抗と第２抵抗の抵抗値の比から電池電圧に戻すことができる。したがって、電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が高い電池の電圧を、簡易な構成で検出することができる。ひいては、電池電圧の検出誤差を低減することができる。
また、請求項２に記載の発明は、電圧検出器を備え、前記電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が大きい電池の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１抵抗と第１開閉器との直列体であって、前記電池に接続される直列体と、前記直列体に第１端が接続されている第２キャパシタと、前記電池に対して前記第２キャパシタと直列に接続されており、前記第２キャパシタの第２端が接続されている第１キャパシタと、前記第１キャパシタと前記電圧検出器との間に接続される第２開閉器と、を備え、前記第１キャパシタは、前記第１開閉器が閉状態且つ前記第２開閉器が開状態のときに充電され、前記電圧検出器は、前記第１開閉器が開状態且つ前記第２開閉器が閉状態のときに、前記第１キャパシタの充電電圧を検出する。
請求項２に記載の発明によれば、第１開閉器を閉状態且つ第２開閉器を開状態にすると、電池と、第１抵抗、第２キャパシタ及び第１キャパシタが直列に接続され、第１キャパシタと電圧検出器との接続が遮断される。そして、第１キャパシタが、第１キャパシタと第２キャパシタとで分圧された電池の電圧に充電される。さらに、第１開閉器を開状態且つ第２開閉器を閉状態にすると、請求項１と同様に、第１キャパシタの充電電圧が電圧検出器により検出される。電圧検出器により検出された充電電圧は、第１キャパシタと第２キャパシタの容量の比から電池電圧に戻すことができる。したがって、電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が高い電池の電圧を、簡易な構成で検出することができる。ひいては、電池電圧の検出誤差を低減することができる。
以下、組電池２００の各電池スタックの電圧を検出する電圧検出装置を具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各実施形態において、電圧検出装置は、Ａ／Ｄ変換器を備え、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧の上限よりも最大電圧が大きい電池スタックの電圧を検出することを想定している。具体的には、電池スタックは、互いに直列接続されたニッケル水素電池等の電池セルから構成されており、組電池２００は、互いに直列接続された複数の電池スタックから構成されている。
なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。また、各実施形態及び変形例の説明において、明示している構成の組み合わせだけでなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、各実施形態及び変形例を組み合わせることも可能である。
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、電池スタック２１０の電圧を検出する電圧検出装置１０の構成について説明する。電圧検出装置１０は、抵抗Ｒ１（第１抵抗）とスイッチＳＷ１（第１開閉器）との直列体、抵抗Ｒ２（第２抵抗）、キャパシタＣ１（第１キャパシタ）、スイッチＳＷ３（第２開閉器）、スイッチＳＷ５（第３開閉器）、Ａ／Ｄ変換器３００（電圧検出器）を備える。以下の説明では、各素子の高電位側を第１端、低電位側を第２端とする。
まず、図１を参照して、電池スタック２１０の電圧を検出する電圧検出装置１０の構成について説明する。電圧検出装置１０は、抵抗Ｒ１（第１抵抗）とスイッチＳＷ１（第１開閉器）との直列体、抵抗Ｒ２（第２抵抗）、キャパシタＣ１（第１キャパシタ）、スイッチＳＷ３（第２開閉器）、スイッチＳＷ５（第３開閉器）、Ａ／Ｄ変換器３００（電圧検出器）を備える。以下の説明では、各素子の高電位側を第１端、低電位側を第２端とする。
抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列体は、電池スタック２１０と抵抗Ｒ２との間に直列に接続されている。詳しくは、抵抗Ｒ１の第２端とスイッチＳＷ１の第１端とが接続されており、抵抗Ｒ１の第１端が電池スタック２１０の高電位側に接続されている。また、スイッチＳＷ１の第２端と抵抗Ｒ２の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値は、それぞれＲ１及びＲ２とする。
キャパシタＣ１は、電池スタック２１０に対して、スイッチＳＷ５を介して抵抗Ｒ２と並列に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧された電池スタック２１０の電圧に充電される。詳しくは、抵抗Ｒ２の第１端及びスイッチＳＷ１の第２端と、スイッチＳＷ５の第１端とが接続されており、キャパシタＣ１の第１端とスイッチＳＷ５の第２端とが接続されている。また、抵抗Ｒ２の第２端及びキャパシタＣ１の第２端は、スイッチＳＷ２（第１開閉器）を介して電池スタック２１０の低電位側に接続されているとともに、スイッチＳＷ４（第２開閉器）を介して接地されている。
さらに、キャパシタＣ１の第１端子は、スイッチＳＷ３を介してＡ／Ｄ変換器３００の入力チャンネルに接続されている。Ａ／Ｄ変換器３００は、キャパシタＣ１の充電電圧を検出する。詳しくは、Ａ／Ｄ変換器３００は、アナログ信号であるキャパシタＣ１の充電電圧が入力されると、所定数のビットのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３００の分解能は、入力電圧の上限値Ｖｌとデジタル信号のビット数とで決まる。Ａ／Ｄ変換器３００に入力される最大電圧が入力電圧の上限値Ｖｌに近いほど、デジタル信号に変換された電圧の分解能が高くなり、電圧の検出精度が高くなる。
スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ２と電池スタック２１０との接続を開閉する。また、スイッチＳＷ５は、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ１との接続を開閉する。また、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４は、キャパシタＣ１とＡ／Ｄ変換器３００及びグラウンドとの接続を開閉する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ５の開閉は、制御装置４００により制御される。制御装置４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータである。なお、Ａ／Ｄ変換器３００は、制御装置内蔵のものを使用してもよい。
次に、電圧検出装置１０の動作について説明する。
＜キャパシタＣ１の充電＞
スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン（閉状態）、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ（開状態）、スイッチＳＷ５をオン（閉状態）にする。このようにすると、抵抗Ｒ２の両端には、電池スタック２１０の電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧した電圧が印加される。具体的には、電池スタック２１０の電圧をＶｉとすると、Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の電圧が抵抗Ｒ２の両端に印加される。よって、抵抗Ｒ２と並列に接続されているキャパシタＣ１は、電圧Ｖｉから降圧された電圧Ｖｏに充電される。そのため、キャパシタＣ１として、低耐圧のキャパシタを採用できる。
スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン（閉状態）、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ（開状態）、スイッチＳＷ５をオン（閉状態）にする。このようにすると、抵抗Ｒ２の両端には、電池スタック２１０の電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧した電圧が印加される。具体的には、電池スタック２１０の電圧をＶｉとすると、Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の電圧が抵抗Ｒ２の両端に印加される。よって、抵抗Ｒ２と並列に接続されているキャパシタＣ１は、電圧Ｖｉから降圧された電圧Ｖｏに充電される。そのため、キャパシタＣ１として、低耐圧のキャパシタを採用できる。
電圧Ｖｉに対する電圧Ｖｏの降圧比は、Ｒ１とＲ２との比で決まる。そして、電圧Ｖｏは、Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌに近いほど、電圧の検出精度が高くなる。そこで、Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌと電池スタック２１０の最大電圧Ｖｍとの比に基づいて、Ｒ１とＲ２を設定する。なお、電池スタック２１０の最大電圧Ｖｍは、電池スタック２１０が満充電状態のときの電圧である。
具体的には、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１の場合は、Ｒ１とＲ２を等しい値に設定する。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが１０Ｖの場合は、Ｒ１とＲ２を等しい値に設定することにより、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧は５Ｖ以下となる。すると、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
また、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい場合は、Ｒ１をＲ２よりも大きく設定し、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧を、最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい電圧Ｖｏにする。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが１２Ｖの場合は、Ｒ１：Ｒ２を７：５にすれば、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
また、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい場合は、Ｒ１をＲ２よりも小さく設定し、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧を、最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい電圧Ｖｏにする。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが８Ｖの場合は、Ｒ１：Ｒ２を３：５にすれば、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
＜キャパシタＣ１の保持＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオフにする。このようにすると、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ１との接続が開状態となり、キャパシタＣ１から抵抗Ｒ２へ電荷の放電が行われない。よって、キャパシタＣ１の充電電圧が保持される。さらに、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフにしても、キャパシタＣ１の充電電圧は保持され続ける。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオフにする。このようにすると、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ１との接続が開状態となり、キャパシタＣ１から抵抗Ｒ２へ電荷の放電が行われない。よって、キャパシタＣ１の充電電圧が保持される。さらに、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフにしても、キャパシタＣ１の充電電圧は保持され続ける。
＜充電電圧の検出＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１の第１端はＡ／Ｄ変換器３００の入力チャンネルに接続され、キャパシタＣ１の第２端は接地され、キャパシタＣ１の端子間の電圧Ｖｏが、Ａ／Ｄ変換器３００により検出される。検出された電圧Ｖｏに、降圧比Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の逆数を乗算することで、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが算出される。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１の第１端はＡ／Ｄ変換器３００の入力チャンネルに接続され、キャパシタＣ１の第２端は接地され、キャパシタＣ１の端子間の電圧Ｖｏが、Ａ／Ｄ変換器３００により検出される。検出された電圧Ｖｏに、降圧比Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の逆数を乗算することで、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが算出される。
＜キャパシタＣ１の放電＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１に充電されている電荷が抵抗Ｒ２へ流れて、キャパシタＣ１の充電電圧は０となる。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１に充電されている電荷が抵抗Ｒ２へ流れて、キャパシタＣ１の充電電圧は０となる。
＜待機＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにすると、待機状態となる。この後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにすると、再びキャパシタＣ１が充電されるので、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出する。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにすると、待機状態となる。この後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにすると、再びキャパシタＣ１が充電されるので、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出する。
電圧検出装置１０に断線異常がない場合は、キャパシタＣ１に充電されている電荷の放電を行わないままキャパシタＣ１を充電しても、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出できる。しかしながら、キャパシタＣ１を充電してから次にキャパシタＣ１を充電するまでの間に、電圧検出装置１０に断線異常が発生した場合、キャパシタＣ１の電荷の放電を行わないまま充電すると、断線異常の発生を検出できない。これは、断線異常の発生によりキャパシタＣ１が充電されなくなっても、断線異常が発生する前のキャパシタＣ１の充電電圧が検出されるためである。これに対して、キャパシタＣ１の電荷を放電してから充電すると、断線異常が発生した場合には、検出される電圧Ｖｏが０となるため、断線異常の発生を検出できる。そのため、キャパシタＣ１の充電を行う前に、キャパシタＣ１の放電を行う方がよい。
（第１実施形態の変形例）
電圧検出装置１０は、図１に破線で示すように、電池スタック２１０の低電位側とスイッチＳＷ２との間に、抵抗Ｒ３が直列に接続されていてもよい。この場合、電圧Ｖｏ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となる。このようにすれば、電圧検出装置１０が対称性を備えた回路となり、ノイズに対する信頼性が向上する。
電圧検出装置１０は、図１に破線で示すように、電池スタック２１０の低電位側とスイッチＳＷ２との間に、抵抗Ｒ３が直列に接続されていてもよい。この場合、電圧Ｖｏ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となる。このようにすれば、電圧検出装置１０が対称性を備えた回路となり、ノイズに対する信頼性が向上する。
また、抵抗Ｒ１を外して、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３だけを接続してもよい。この場合、抵抗Ｒ３とスイッチＳＷ２が直列体となり、電池スタック２１０の低電位側と抵抗Ｒ２の第２端との間に接続される。また、この場合、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）となる。
また、図２に示す電圧検出装置１０ｂのように、スイッチＳＷ１と電池スタック２１０の高電位側とを接続し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを接続してもよい。同様に、抵抗Ｒ３を接続する場合は、スイッチＳＷ２と電池スタック２１０の低電位側とを接続し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２とを接続してもよい。ただし、一般に、電池スタック２１０と電圧検出装置との間には、ノイズ除去用のＲＣ回路を接続する。そのため、抵抗Ｒ１及びＲ３を電池スタック２１０に接続する構成にすれば、ＲＣ回路の抵抗と抵抗Ｒ１及びＲ３を共用できる。
また、絶縁が問題とならない場合は、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ４は接続しないで短絡させてもよい。また、電圧検出器は、Ａ／Ｄ変換器以外でもよい。例えば、入力電圧によって周波数を変化させる可変周波数発振器（ＶＦＯ）でもよい。
以上説明した第１実施形態及びその変形例によれば、以下の効果を奏する。
（１）電池スタック２１０の電圧Ｖｉが抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧され、分圧された電圧ＶｏにキャパシタＣ１は充電される。そして、キャパシタＣ１の充電電圧がＡ／Ｄ変換器３００により検出される。よって、Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌよりも最大電圧Ｖｍが高い電池スタック２１０電圧Ｖｉを、簡易な構成で検出することができる。ひいては、電池スタック２１０の電圧Ｖｉの検出誤差を低減することができる。
（２）スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ５をオンにすると、Ｒ１とＲ２との比で電圧Ｖｉが降圧された電圧Ｖｏに、キャパシタＣ１が充電される。そして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオフにすると、キャパシタＣ１から抵抗Ｒ２へ電荷が放電されることを防止しつつ、キャパシタＣ１の充電電圧をＡ／Ｄ変換器３００により検出できる。
（３）Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌと、電池スタック２１０の最大電圧Ｖｍとの比に基づいて、Ｒ１及びＲ２を設定することにより、キャパシタＣ１の最大充電電圧を上限値Ｖｌに近づけ、電池スタック２１０の電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（４）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１である場合は、Ｒ１とＲ２とを等しく設定することにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（５）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい場合は、Ｒ１をＲ２よりも大きくすることにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（６）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい場合は、Ｒ１をＲ２よりも小さくすることにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る電圧検出装置２０について、第１実施形態に係る電圧検出装置１０と異なる点を、図３を参照して説明する。
次に、第２実施形態に係る電圧検出装置２０について、第１実施形態に係る電圧検出装置１０と異なる点を、図３を参照して説明する。
電圧検出装置２０は、スイッチＳＷ５の代わりに抵抗Ｒ４が接続されている。抵抗Ｒ４の抵抗値は、キャパシタＣ１に充電された電荷が抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ２へ放電される速度を、Ａ／Ｄ変換器３００による充電電圧の検出に要する時間に比べて、十分に遅くする大きな値に設定される。
電圧検出装置２０において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオンにし、スイッチＳＷ３及びスイッチオフにすると、キャパシタＣ１が電圧Ｖｏに充電される。
次に、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をオフにすると、抵抗Ｒ４及びＲ２へキャパシタＣ１の電荷の放電が漸次始まる。続けて、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をオンにすると、キャパシタＣ１の充電電圧が、Ａ／Ｄ変換器３００により検出される。Ｒ４を大きな値に設定することにより、キャパシタＣ１の放電速度を遅くできるため、電圧Ｖｉの検出精度の低下は抑制できる。ただし、Ｒ４を大きな値にすると、キャパシタＣ１の充電速度も遅くなるため、適切に設定する必要がある。
キャパシタＣ１の電荷の放電が終わった後、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をオフにすると、待機状態となる。この後、再び充電に戻り、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出する。なお、電圧検出装置２０についても、電圧検出装置１０と同様の変形例を適用できる。
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、スイッチＳＷ５を抵抗Ｒ４とすることにより、電圧検出装置１０の体格及びコストを低減できる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る電圧検出装置３０について、第１実施形態に係る電圧検出装置１０と異なる点を、図４を参照して説明する。
次に、第３実施形態に係る電圧検出装置３０について、第１実施形態に係る電圧検出装置１０と異なる点を、図４を参照して説明する。
電圧検出装置３０は、抵抗Ｒ２の代わりにキャパシタＣ２（第２キャパシタ）を備える。キャパシタＣ２は、電池スタック２１０に対して、キャパシタＣ１と直列に接続されている。詳しくは、キャパシタＣ２の第１端は、抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１との直列体に接続され、キャパシタＣ２の第２端は、キャパシタＣ１の第１端及びスイッチＳＷ３に接続されている。さらに、電圧検出装置３０は、スイッチＳＷ５を備えていない。キャパシタＣ１及びＣ２の容量は、それぞれＣ１及びＣ２とする。
次に、電圧検出装置３０の動作について説明する。
＜キャパシタＣ１及びＣ２の充電＞
スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、キャパシタＣ１及びＣ２が充電され、キャパシタＣ１の充電電圧とキャパシタＣ２の充電電圧の合計値が、電池スタック２１０の電圧Ｖｉとなる。キャパシタＣ１の充電電圧とキャパシタＣ２の充電電圧の比は、Ｃ２：Ｃ１となる。すなわち、キャパシタＣ１は、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）に充電される。なお、抵抗Ｒ１は、キャパシタＣ１及びＣ２に流入する電流を制限し、キャパシタＣ１及びＣ２を保護する役割をする。
スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、キャパシタＣ１及びＣ２が充電され、キャパシタＣ１の充電電圧とキャパシタＣ２の充電電圧の合計値が、電池スタック２１０の電圧Ｖｉとなる。キャパシタＣ１の充電電圧とキャパシタＣ２の充電電圧の比は、Ｃ２：Ｃ１となる。すなわち、キャパシタＣ１は、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）に充電される。なお、抵抗Ｒ１は、キャパシタＣ１及びＣ２に流入する電流を制限し、キャパシタＣ１及びＣ２を保護する役割をする。
電圧Ｖｉに対する電圧Ｖｏの降圧比は、Ｃ１とＣ２との比で決まる。そして、電圧Ｖｏの最大値は、Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌに近いほど、電圧の検出精度が高くなる。そこで、Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌと電池スタック２１０の最大電圧Ｖｍとの比に基づいて、Ｃ１とＣ２を設定する。
具体的には、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１の場合は、Ｃ１とＣ２を等しい値に設定する。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが１０Ｖの場合は、Ｃ１とＣ２を等しい値に設定することにより、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧は５Ｖ以下となる。すると、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
また、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい場合は、Ｃ１をＣ２よりも大きく設定し、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧を、最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい電圧Ｖｏにする。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが１２Ｖの場合は、Ｃ１：Ｃ２を７：５にすれば、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
また、上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい場合は、Ｃ１をＣ２よりも小さく設定し、Ａ／Ｄ変換器３００への入力電圧を、最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい電圧Ｖｏにする。例えば、上限値Ｖｌが５Ｖ、最大電圧Ｖｍが８Ｖの場合は、Ｃ１：Ｃ２を３：５にすれば、最大入力電圧が上限値Ｖｌに近くなり、電圧Ｖｏの検出精度が高くなる。
＜キャパシタＣ１の保持＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１及びＣ２の電荷の放電が行われない。よって、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧が保持される。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１及びＣ２の電荷の放電が行われない。よって、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧が保持される。
＜充電電圧の検出＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１の第１端はＡ／Ｄ変換器３００の入力チャンネルに接続され、キャパシタＣ１の第２端は接地され、キャパシタＣ１の端子間の電圧Ｖｏが、Ａ／Ｄ変換器３００により検出される。検出された電圧Ｖｏに、降圧比Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）の逆数を乗算することで、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが算出される。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１の第１端はＡ／Ｄ変換器３００の入力チャンネルに接続され、キャパシタＣ１の第２端は接地され、キャパシタＣ１の端子間の電圧Ｖｏが、Ａ／Ｄ変換器３００により検出される。検出された電圧Ｖｏに、降圧比Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）の逆数を乗算することで、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが算出される。
＜待機＞
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、待機状態となる。このとき、キャパシタＣ１及びＣ２は充電電圧が保持されたままとなる。この後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、キャパシタＣ１の充電電圧が、前時点の電圧Ｖｏから、この時点の電池スタック２１０の電圧Ｖｉを降圧した電圧Ｖｏになる。よって、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出する。
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、待機状態となる。このとき、キャパシタＣ１及びＣ２は充電電圧が保持されたままとなる。この後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、キャパシタＣ１の充電電圧が、前時点の電圧Ｖｏから、この時点の電池スタック２１０の電圧Ｖｉを降圧した電圧Ｖｏになる。よって、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０の電圧Ｖｉを繰り返し検出する。
（第３実施形態の変形例）
電圧検出装置３０は、図４に破線で示すように、キャパシタＣ１とスイッチＳＷ２との間に、キャパシタＣ３が直列に接続され、電池スタック２１０の低電位側とスイッチＳＷ２との間に、抵抗Ｒ３が直列に接続されていてもよい。この場合、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｃ２Ｃ３／（Ｃ１Ｃ２＋Ｃ２Ｃ３＋Ｃ３Ｃ１）となる。また、キャパシタＣ２を外して、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ３だけを接続してもよい。
電圧検出装置３０は、図４に破線で示すように、キャパシタＣ１とスイッチＳＷ２との間に、キャパシタＣ３が直列に接続され、電池スタック２１０の低電位側とスイッチＳＷ２との間に、抵抗Ｒ３が直列に接続されていてもよい。この場合、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×Ｃ２Ｃ３／（Ｃ１Ｃ２＋Ｃ２Ｃ３＋Ｃ３Ｃ１）となる。また、キャパシタＣ２を外して、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ３だけを接続してもよい。
以上説明した第３実施形態及びその変形例によれば、第１実施形態の（１）と同様の効果を奏するとともに、以下の効果を奏する。
（７）スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオフにすると、キャパシタＣ１がＣ１とＣ２との比で電圧Ｖｉを分圧した電圧Ｖｏに充電される。そして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオンにすると、キャパシタＣ１の充電電圧をＡ／Ｄ変換器３００により検出できる。よって、キャパシタＣ２を抵抗Ｒ２とした場合よりも、更に簡易な構成で電池スタック２１０の電圧Ｖｉを検出できる。
（８）Ａ／Ｄ変換器３００の入力電圧の上限値Ｖｌと、電池スタック２１０の最大電圧Ｖｍとの比に基づいて、Ｃ１及びＣ２を設定することにより、キャパシタＣ１の最大充電電圧を上限値Ｖｌに近づけ、電池スタック２１０の電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（９）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１である場合は、Ｃ１とＣ２とを等しく設定することにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（１０）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも小さい場合は、Ｃ１をＣ２よりも大きくすることにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（１１）上限値Ｖｌが最大電圧Ｖｍの２分の１よりも大きい場合は、Ｃ１をＣ２よりも小さくすることにより、電池スタック２１０の電圧Ｖｉが最大の場合でも、電圧ＶｉをＡ／Ｄ変換器３００の入力範囲に降圧できる。そうすることで、電圧Ｖｏの最大値を上限値Ｖｌに近づけて、電圧Ｖｉの検出精度を高くすることができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る電圧検出装置４０について、第３実施形態に係る電圧検出装置３０と異なる点を、図５を参照して説明する。
次に、第４実施形態に係る電圧検出装置４０について、第３実施形態に係る電圧検出装置３０と異なる点を、図５を参照して説明する。
電圧検出装置４０は、電圧検出装置３０の構成に加えて、抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ５との直列体を備える。詳しくは、抵抗Ｒ５の第１端とキャパシタＣ２の第１端とが接続され、スイッチＳＷ５の第２端とキャパシタＣ１の第２端とが接続されている。すなわち、抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ５との直列体は、直列接続されたキャパシタＣ２及びＣ１に並列に接続されている。スイッチＳＷ５の第１端とキャパシタＣ２の第１端とが接続され、抵抗Ｒ５の第２端とキャパシタＣ１の第２端とが接続されていてもよい。
次に、電圧検出装置４０の動作について説明する。＜キャパシタＣ１の充電＞、＜キャパシタＣ１の保持＞、＜充電電圧の検出＞、＜待機＞は、スイッチＳＷ５をオフにし、スイッチＳＷ１〜４を実施形態３と同様に操作して行う。
＜キャパシタＣ１の放電＞
充電電圧の検出後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１及びＣ２に充電されている電荷が抵抗Ｒ５へ流れて、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧は０となる。その後、スイッチＳＷ１〜５をオフにして、待機状態にする。すなわち、本実施形態では、キャパシタＣ１及びＣ２を再度充電する前に放電させるため、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧はリセットされる。なお、電圧検出装置４０についても、電圧検出装置３０と同様の変形例を適用できる。
充電電圧の検出後、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をオン、スイッチＳＷ５をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１及びＣ２に充電されている電荷が抵抗Ｒ５へ流れて、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧は０となる。その後、スイッチＳＷ１〜５をオフにして、待機状態にする。すなわち、本実施形態では、キャパシタＣ１及びＣ２を再度充電する前に放電させるため、キャパシタＣ１及びＣ２の充電電圧はリセットされる。なお、電圧検出装置４０についても、電圧検出装置３０と同様の変形例を適用できる。
以上説明した第４実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を奏する。さらに、抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ５との直列体を備えることにより、キャパシタＣ１及びＣ２に充電された電荷を放電できる。そのため、電圧検出装置４０に断線異常が発生したときに、断線異常を検出できる。
（第４実施形態の変形例）
スイッチＳＷ５をオンにして＜キャパシタＣ１の充電＞を行ってもよい。このようにすると、電圧Ｖｉが抵抗Ｒ１とＲ５で分圧された電圧Ｖｉ×Ｒ５／（Ｒ１＋Ｒ５）が、さらにキャパシタＣ１とＣ２とで分圧されて、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×（Ｒ５／（Ｒ１＋Ｒ５））×（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））となる。すなわち、スイッチＳＷ５をオンにして＜キャパシタＣ１の充電＞を行うと、抵抗Ｒ５は、第１実施形態の抵抗Ｒ２と同じ役割をする。
スイッチＳＷ５をオンにして＜キャパシタＣ１の充電＞を行ってもよい。このようにすると、電圧Ｖｉが抵抗Ｒ１とＲ５で分圧された電圧Ｖｉ×Ｒ５／（Ｒ１＋Ｒ５）が、さらにキャパシタＣ１とＣ２とで分圧されて、電圧Ｖｏ＝Ｖｉ×（Ｒ５／（Ｒ１＋Ｒ５））×（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））となる。すなわち、スイッチＳＷ５をオンにして＜キャパシタＣ１の充電＞を行うと、抵抗Ｒ５は、第１実施形態の抵抗Ｒ２と同じ役割をする。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る電圧検出装置５０について、図６を参照して説明する。電圧検出装置５０は、２つの電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を同時に検出する。電圧検出装置５０は、抵抗Ｒ１１〜１３、スイッチＳＷ１１〜１６、キャパシタＣ１１〜１４、及びＡ／Ｄ変換器３１０を備える。
次に、第５実施形態に係る電圧検出装置５０について、図６を参照して説明する。電圧検出装置５０は、２つの電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を同時に検出する。電圧検出装置５０は、抵抗Ｒ１１〜１３、スイッチＳＷ１１〜１６、キャパシタＣ１１〜１４、及びＡ／Ｄ変換器３１０を備える。
抵抗Ｒ１１とスイッチＳＷ１１との直列体は、電池スタック２１０の高電位側とキャパシタ１３の第１端とに接続されている。抵抗Ｒ１２とスイッチＳＷ１２との直列体は、電池スタック２１０の低電位側及び電池スタック２２０の高電位側と、キャパシタ１１の第２端及びキャパシタＣ１２の第１端とに接続されている。抵抗Ｒ１３とスイッチＳＷ１３との直列体は、電池スタック２２０の低電位側とキャパシタ１４の第２端とに接続されている。
また、キャパシタＣ１３の第２端とキャパシタＣ１１の第１端とが接続されている。すなわち、キャパシタＣ１１とキャパシタＣ１３は、電池スタック２１０に対して直列に接続されている。キャパシタＣ１１の第１端とＸ端子との間には、スイッチＳＷ１４が接続されている。
また、キャパシタＣ１１の第２端とキャパシタＣ１２の第１端とが接続されている。キャパシタＣ１２の第１端とＹ端子との間には、スイッチＳＷ１５が接続されている。
また、キャパシタＣ１２の第２端とキャパシタＣ１４の第１端とが接続されている。すなわち、キャパシタＣ１２とキャパシタＣ１４は、電池スタック２２０に対して直列に接続されている。キャパシタＣ１４の第１端とＺ端子との間には、スイッチＳＷ１６が接続されている。
Ａ／Ｄ変換器３１０は入力用の２つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２、及びＧ端子（接地端子）を備え、チャンネルＣＨ１，ＣＨ２に入力された電圧を同時あるいは順次に検出できる。Ｘ端子、Ｙ端子、及びＺ端子は、Ａ／Ｄ変換器３１０のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２、及びＧ端子のいずれかに接続される。
なお、本実施形態では、キャパシタＣ１１及びＣ１２が第１キャパシタ、キャパシタＣ１３及びＣ１４が第２キャパシタ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３が第１抵抗に相当する。また、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３が第１開閉器、スイッチＳＷ１４〜ＳＷ１６が第２開閉器に相当する。
次に、電圧検出装置５０の動作について説明する。
＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電＞
スイッチＳＷ１１〜１３をオン、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにすると、キャパシタＣ１１〜１４が充電される。そして、キャパシタＣ１１の充電電圧とキャパシタＣ１３の充電電圧の合計値が、電池スタック２１０の電圧Ｖｉ１となり、キャパシタＣ１２の充電電圧とキャパシタＣ１４の充電電圧の合計値が、電池スタック２２０の電圧Ｖｉ２となる。第３実施形態と同様に、キャパシタＣ１１は、電圧Ｖｏ１＝Ｖｉ１×Ｃ１３／（Ｃ１１＋Ｃ１３）に充電され、キャパシタＣ１２は、電圧Ｖｏ２＝Ｖｉ２×Ｃ１４／（Ｃ１２＋Ｃ１４）に充電される。
スイッチＳＷ１１〜１３をオン、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにすると、キャパシタＣ１１〜１４が充電される。そして、キャパシタＣ１１の充電電圧とキャパシタＣ１３の充電電圧の合計値が、電池スタック２１０の電圧Ｖｉ１となり、キャパシタＣ１２の充電電圧とキャパシタＣ１４の充電電圧の合計値が、電池スタック２２０の電圧Ｖｉ２となる。第３実施形態と同様に、キャパシタＣ１１は、電圧Ｖｏ１＝Ｖｉ１×Ｃ１３／（Ｃ１１＋Ｃ１３）に充電され、キャパシタＣ１２は、電圧Ｖｏ２＝Ｖｉ２×Ｃ１４／（Ｃ１２＋Ｃ１４）に充電される。
電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２に対する電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２の降圧比は、それぞれＣ１１とＣ１３との比、及びＣ１２とＣ１４との比できまる。第３実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器３１０の入力電圧の上限値Ｖｌと電池スタック２１０及び２２０の最大電圧Ｖｍとの比に基づいて、Ｃ１１とＣ１３、及びＣ１２とＣ１４を設定する。
＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の保持＞
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電電圧が保持される。
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにする。このようにすると、キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電電圧が保持される。
＜充電電圧の検出＞
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオンにする。このようにすると、ＸＹ端子間には電圧Ｖｏ１が印加され、ＹＺ端子間には電圧Ｖｏ２が印加される。よって、Ｘ〜Ｚ端子とＡ／Ｄ変換器３１０とを接続することにより、電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が検出される。接続の仕方として、次の２パターンがある。
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオンにする。このようにすると、ＸＹ端子間には電圧Ｖｏ１が印加され、ＹＺ端子間には電圧Ｖｏ２が印加される。よって、Ｘ〜Ｚ端子とＡ／Ｄ変換器３１０とを接続することにより、電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が検出される。接続の仕方として、次の２パターンがある。
（接続パターン１）
Ｘ端子をチャンネルＣＨ１、Ｙ端子をチャンネルＣＨ２、Ｚ端子をＧ端子に接続する。このようにすると、チャンネルＣＨ２では電圧Ｖｏ２が検出され、チャンネルＣＨ１では電圧Ｖｏ１＋Ｖｏ２が検出される。よって、チャンネルＣＨ１からチャンネルＣＨ２を引くことにより、電圧Ｖｏ１が検出される。
Ｘ端子をチャンネルＣＨ１、Ｙ端子をチャンネルＣＨ２、Ｚ端子をＧ端子に接続する。このようにすると、チャンネルＣＨ２では電圧Ｖｏ２が検出され、チャンネルＣＨ１では電圧Ｖｏ１＋Ｖｏ２が検出される。よって、チャンネルＣＨ１からチャンネルＣＨ２を引くことにより、電圧Ｖｏ１が検出される。
接続パターン１では、接続を繋ぎ替えないで、電圧Ｖｏ１及びＶｏ２を同時に検出できるため、計測時間を短くすることができる。ただし、Ｖｏ１の最大値とＶｏ２の最大値との和が上限値Ｖｌを超えないように、キャパシタＣ１１とＣ１３の容量、及びキャパシタＣ１２とＣ１４の容量を設定しなければならない。
（接続パターン２）
まず、Ｘ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２、Ｙ端子をＧ端子に接続して、電圧Ｖｏ１を検出する。その後、Ｙ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２、Ｚ端子をＧ端子に接続して、電圧Ｖｏ２を検出する。
まず、Ｘ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２、Ｙ端子をＧ端子に接続して、電圧Ｖｏ１を検出する。その後、Ｙ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２、Ｚ端子をＧ端子に接続して、電圧Ｖｏ２を検出する。
接続パターン２では、２つの電池スタック２１０，２２０の電圧を検出する際に、接続を繋ぎ替えるためのスイッチが更に必要になるが、電圧Ｖｏ１及びＶｏ２の両方を直接検出するため、分解能を高くでき、算出もする必要がない。よって、高精度に電圧Ｖｏ１及びＶｏ２を検出できる。
＜待機＞
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにすると、待機状態となる。このとき、キャパシタＣ１１及びＣ１２は充電電圧が保持されたままとなる。この後、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を繰り返し検出する。
次に、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオフにすると、待機状態となる。このとき、キャパシタＣ１１及びＣ１２は充電電圧が保持されたままとなる。この後、上記手順を繰り返して、電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を繰り返し検出する。
接続パターン１で、電池スタック２３０，２４０の電圧を検出する場合、キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電電圧の極性が逆になるので、Ａ／Ｄ変換器３１０の接続も逆にする。具体的には、Ｘ端子をＧ端子、Ｙ端子をチャンネルＣＨ２、Ｚ端子をチャンネルＣＨ１に接続する。また、接続パターン２で、電池スタック２３０，２４０の電圧を検出する場合、まず、Ｘ端子をＧ端子、Ｙ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２に接続して、電池スタック２４０の電圧を検出する。その後、Ｙ端子をＧ端子、Ｚ端子をチャンネルＣＨ１又はＣＨ２に接続して、電池スタック２３０の電圧を検出する。さらに、電池スタック２５０，２６０の電圧を検出する場合、キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電電圧の極性は、電池スタック２１０，２２０の電圧検出時と同じ極性になるので、電池スタック２１０，２２０の電圧検出時と同様に接続する。このように、どちらの接続パターンでも、２つの電池スタックの電圧を検出する度に、Ｘ，Ｙ，Ｚ端子とＡ／Ｄ変換器３１０との接続を逆にすることにより、電池スタック２５０，２６０以降の電池スタックの電圧も順次検出できる。なお、電圧検出装置５０についても、電圧検出装置３０と同様の変形例を適用できる。
以上説明した第５実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を奏する。さらに、電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を同時に検出できる。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る電圧検出装置６０について、第５実施形態に係る電圧検出装置５０と異なる点を、図７を参照して説明する。電圧検出装置６０は、電圧検出装置５０の構成に加えて、抵抗Ｒ１４とスイッチＳＷ１７との直列体、及び抵抗Ｒ１５とスイッチＳＷ１８との直列体を備える。抵抗Ｒ１４とスイッチＳＷ１７との直列体は、第４実施形態に係る電圧検出装置４０と同様に、キャパシタＣ１１及びＣ１３に充電された電荷を放電させる経路となる。同様に、抵抗Ｒ１５とスイッチＳＷ１８は、キャパシタＣ１２及びＣ１４に充電された電荷を放電させる経路となる。
次に、第６実施形態に係る電圧検出装置６０について、第５実施形態に係る電圧検出装置５０と異なる点を、図７を参照して説明する。電圧検出装置６０は、電圧検出装置５０の構成に加えて、抵抗Ｒ１４とスイッチＳＷ１７との直列体、及び抵抗Ｒ１５とスイッチＳＷ１８との直列体を備える。抵抗Ｒ１４とスイッチＳＷ１７との直列体は、第４実施形態に係る電圧検出装置４０と同様に、キャパシタＣ１１及びＣ１３に充電された電荷を放電させる経路となる。同様に、抵抗Ｒ１５とスイッチＳＷ１８は、キャパシタＣ１２及びＣ１４に充電された電荷を放電させる経路となる。
次に、電圧検出装置６０の動作について説明する。＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電＞、＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の保持＞、＜充電電圧の検出＞、＜待機＞は、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８をオフにし、スイッチＳＷ１１〜１６を第５実施形態と同様に操作して行う。
＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の放電＞
充電電圧の検出後、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオン、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１１及びＣ１３に充電されている電荷が抵抗Ｒ１４へ流れて、キャパシタＣ１１及びＣ１３の充電電圧は０となる。同様に、キャパシタＣ１２及びＣ１４に充電されている電荷が抵抗Ｒ１５へ流れて、キャパシタＣ１２及びＣ１４の充電電圧は０となる。その後、待機状態にする。すなわち、本実施形態では、第４実施形態と同様に、キャパシタＣ１１及びＣ１２を再度充電する前に放電させる。なお、電圧検出装置６０についても、電圧検出装置４０及び５０と同様の変形例を適用できる。
充電電圧の検出後、スイッチＳＷ１１〜１３をオフ、スイッチＳＷ１４〜１６をオン、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ１１及びＣ１３に充電されている電荷が抵抗Ｒ１４へ流れて、キャパシタＣ１１及びＣ１３の充電電圧は０となる。同様に、キャパシタＣ１２及びＣ１４に充電されている電荷が抵抗Ｒ１５へ流れて、キャパシタＣ１２及びＣ１４の充電電圧は０となる。その後、待機状態にする。すなわち、本実施形態では、第４実施形態と同様に、キャパシタＣ１１及びＣ１２を再度充電する前に放電させる。なお、電圧検出装置６０についても、電圧検出装置４０及び５０と同様の変形例を適用できる。
以上説明した第６実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果を奏する。さらに、キャパシタＣ１１〜１４に充電された電荷を放電できるため、電圧検出装置６０に断線異常が発生したときに、断線異常を検出できる。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態に係る電圧検出装置７０について、第５実施形態に係る電圧検出装置５０と異なる点を、図８を参照して説明する。電圧検出装置７０は、キャパシタＣ１３及びＣ１４の代わりに、抵抗Ｒ１６及び抵抗Ｒ１７を備えるとともに、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８を備える。
次に、第７実施形態に係る電圧検出装置７０について、第５実施形態に係る電圧検出装置５０と異なる点を、図８を参照して説明する。電圧検出装置７０は、キャパシタＣ１３及びＣ１４の代わりに、抵抗Ｒ１６及び抵抗Ｒ１７を備えるとともに、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８を備える。
抵抗Ｒ１６の第１端はスイッチＳＷ１１に接続され、抵抗Ｒ１６の第２端はキャパシタＣ１１の第２端に接続されている。そして、抵抗Ｒ１６の第１端とキャパシタＣ１１の第１端との間に、スイッチＳＷ１７が接続されている。すなわち、抵抗Ｒ１６は、電池スタック２１０に対して、スイッチＳＷ１７を介してキャパシタＣ１１と並列に接続されている。
また、抵抗Ｒ１７の第１端は、キャパシタＣ１２の第１端及び抵抗Ｒ１６の第２端に接続され、抵抗Ｒ１７の第２端はスイッチＳＷ１３に接続されている。そして、抵抗Ｒ１７の第２端とキャパシタＣ１２の第２端との間に、スイッチＳＷ１８が接続されている。すなわち、抵抗Ｒ１７は、電池スタック２２０に対して、スイッチＳＷ１８を介してキャパシタＣ１２と並列に接続されている。
なお、本実施形態では、キャパシタＣ１１及びＣ１２が第１キャパシタ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３が第１抵抗、抵抗Ｒ１６及び抵抗Ｒ１７が第２抵抗に相当する。また、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３が第１開閉器、スイッチＳＷ１４〜ＳＷ１６が第２開閉器、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８が第３開閉器に相当する。
電池スタック２１０の電圧Ｖｉ１と電池スタック２２０の電圧Ｖｉ２が等しい場合、抵抗Ｒ１２には電流が流れない。その場合、キャパシタＣ１１は、電池スタック２１０の電圧Ｖｉ１をＲ１１とＲ１６との比で分圧した電圧に充電される。また、キャパシタＣ１２は、電池スタック２２０の電圧Ｖｉ２をＲ１３とＲ１７との比で分圧した電圧に充電される。よって、抵抗Ｒ１１及びＲ１６の抵抗値、抵抗Ｒ１３及びＲ１７の抵抗値は、第１実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器３１０の入力電圧の上限値Ｖｌと、電池スタック２１０，２２０の最大電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２との比に基づいて設定する。
＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の充電＞、＜待機＞は、スイッチＳＷ１７及びＳＷ１８をオンにし、スイッチＳＷ１１〜１６を第６実施形態と同様に操作して行う。また、＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の保持＞、＜充電電圧の検出＞、＜キャパシタＣ１１及びＣ１２の放電＞は、スイッチＳＷ１１〜１８を第６実施形態と同様に操作して行う。
なお、電池スタック２１０の電圧Ｖｉ１と電池スタック２２０の電圧Ｖｉ２とが異なる場合、抵抗Ｒ１２には電流が流れるが、抵抗Ｒ１２における電圧降下を算出して検出された電圧を補正できる。
以上説明した第７実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、電池スタック２１０，２２０の電圧Ｖｉ１，Ｖｉ２を同時に検出できる。
（参考例）
次に、参考例に係る電圧検出装置８０について、図９を参照して説明する。電圧検出装置８０では、スイッチＳＷ２１及びＳＷ２２をオン、スイッチＳＷ２３及びＳＷ２４をオフにして、キャパシタＣ２１を電池スタック２１０の電圧Ｖｉに充電する。その後、スイッチＳＷ２１及びＳＷ２２をオフ、スイッチＳＷ２３及びＳＷ２４をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ２１の充電電圧が、抵抗Ｒ２６及びＲ２７の比で降圧されて、Ａ／Ｄ変換器３００に入力される。抵抗Ｒ２６及びＲ２７の抵抗値の比は、第１実施形態と同様に設定する。なお、抵抗Ｒ２６及びＲ２７の抵抗値を十分に大きくすれば、Ａ／Ｄ変換器３００による電圧検出時に、キャパシタＣ２１の放電の影響を抑制できる。なお、キャパシタＣ２１は、電池スタック２１０の電圧Ｖｉに充電されるため、キャパシタＣ２１として、上記各実施形態よりも高耐圧のキャパシタを採用する。
（参考例）
次に、参考例に係る電圧検出装置８０について、図９を参照して説明する。電圧検出装置８０では、スイッチＳＷ２１及びＳＷ２２をオン、スイッチＳＷ２３及びＳＷ２４をオフにして、キャパシタＣ２１を電池スタック２１０の電圧Ｖｉに充電する。その後、スイッチＳＷ２１及びＳＷ２２をオフ、スイッチＳＷ２３及びＳＷ２４をオンにする。このようにすると、キャパシタＣ２１の充電電圧が、抵抗Ｒ２６及びＲ２７の比で降圧されて、Ａ／Ｄ変換器３００に入力される。抵抗Ｒ２６及びＲ２７の抵抗値の比は、第１実施形態と同様に設定する。なお、抵抗Ｒ２６及びＲ２７の抵抗値を十分に大きくすれば、Ａ／Ｄ変換器３００による電圧検出時に、キャパシタＣ２１の放電の影響を抑制できる。なお、キャパシタＣ２１は、電池スタック２１０の電圧Ｖｉに充電されるため、キャパシタＣ２１として、上記各実施形態よりも高耐圧のキャパシタを採用する。
１０，１０ｂ，２０，３０，４０，５０，６０，７０…電圧検出装置、３００，３１０…Ａ／Ｄ変換器、Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２…第１キャパシタ、Ｒ１，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３…第１抵抗、Ｒ２，Ｒ１６，Ｒ１７…第２抵抗、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１３，Ｃ１４…第２キャパシタ。
Claims (10)
- 電圧検出器（３００，３１０）を備え、前記電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が大きい電池（２１０，２２０）の電圧を検出する電圧検出装置（１０、１０ｂ，２０，７０）であって、
第１抵抗（Ｒ１，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３）と第１開閉器（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３）との直列体であって、前記電池に接続される直列体と、
前記直列体と前記電池との間に接続されている第２抵抗（Ｒ２，Ｒ１６，Ｒ１７）と、
前記電池に対して前記第２抵抗と並列に接続されている第１キャパシタ（Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２）と、
前記第１キャパシタと前記電圧検出器との間に接続される第２開閉器（ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ１４，ＳＷ１５，ＳＷ１６）と、を備え、
前記第１キャパシタは、前記第１開閉器が閉状態且つ前記第２開閉器が開状態のときに充電され、
前記電圧検出器は、前記第１開閉器が開状態且つ前記第２開閉器が閉状態のときに、前記第１キャパシタの充電電圧を検出することを特徴とする電圧検出装置。 - 電圧検出器（３００，３１０）を備え、前記電圧検出器の入力電圧の上限よりも最大電圧が大きい電池（２１０，２２０）の電圧を検出する電圧検出装置（３０，４０，５０，６０）であって、
第１抵抗（Ｒ１，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３）と第１開閉器（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３）との直列体であって、前記電池に接続される直列体と、
前記直列体に第１端が接続されている第２キャパシタ（Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１３，Ｃ１４）と、
前記電池に対して前記第２キャパシタと直列に接続されており、前記第２キャパシタの第２端が接続されている第１キャパシタ（Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ１２）と、
前記第１キャパシタと前記電圧検出器との間に接続される第２開閉器（ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ１４，ＳＷ１５，ＳＷ１６）と、を備え、
前記第１キャパシタは、前記第１開閉器が閉状態且つ前記第２開閉器が開状態のときに充電され、
前記電圧検出器は、前記第１開閉器が開状態且つ前記第２開閉器が閉状態のときに、前記第１キャパシタの充電電圧を検出することを特徴とする電圧検出装置。 - 前記第１抵抗及び前記第２抵抗の抵抗値を、前記電圧検出器の入力電圧の上限と前記電池の最大電圧との比に基づいて設定する請求項１に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１の場合は、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の抵抗値を等しく設定する請求項３に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１よりも小さい場合は、前記第１抵抗の抵抗値を前記第２抵抗の抵抗値よりも大きく設定する請求項３に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１よりも大きい場合は、前記第１抵抗の抵抗値を前記第２抵抗の抵抗値よりも小さく設定する請求項３に記載の電圧検出装置。
- 前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタの容量を、前記電圧検出器の入力電圧の上限と前記電池の最大電圧との比に基づいて設定する請求項２に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１の場合は、前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタの容量を等しく設定する請求項７に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１よりも小さい場合は、前記第１キャパシタの容量を前記第２キャパシタの容量よりも大きく設定する請求項７に記載の電圧検出装置。
- 前記入力電圧の上限が前記最大電圧の２分の１よりも大きい場合は、前記第１キャパシタの容量を前記第２キャパシタの容量よりも小さく設定する請求項７に記載の電圧検出装置。
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