JP2017090383A

JP2017090383A - 電圧測定装置

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Publication number: JP2017090383A
Application number: JP2015224019A
Authority: JP
Inventors: 俊滋亀井; Toshishige Kamei; 貴仁早川; Takahito Hayakawa; 基史平岡; Motofumi Hiraoka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】レイアウト面積を極力増加させることなく、寄生容量の影響を低減できる電圧測定装置を提供する。【解決手段】例えば下段の電池セルＶ１に対応する低電位側コンデンサ４１ａと、その上段の電池セルＶ２に対応する高電位側コンデンサ４１ｂとが隣接するようにレイアウトする。スイッチ群２を各電池セルＶ１〜Ｖ４の高電位側端子とコンデンサ４１ｂ〜４４ｂと間に接続し、スイッチ群３をコンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ａの一端間に接続する。２個１組のスイッチ群５をコンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ｂの他端と基準電源Ｖａとの間に夫々接続する。２個１組のスイッチ群６の一端をコンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ａの他端に夫々接続し、スイッチ７ａ，７ｂをスイッチ群６の他端と差動増幅器８Ｄの各入力端子との間に共通に接続する。制御回路は、図４に示す手順で各スイッチ群２，３，５，６及び７のＯＮ／ＯＦＦを制御し、最低電位側の電池セルＶ１より電圧測定を開始し、順次高電位側の電池セルＶ２〜Ｖ４の電圧を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、多段直列接続されている各電圧源の電圧を測定する装置に関する。

組電池を構成している複数の電池セルの電圧を測定して監視を行う装置には、各電池セルの負荷条件を同一にするため、同じタイミングで各電池セルの電圧をサンプリングし、その後、サンプリングした電圧を逐次Ａ／Ｄ変換して測定を行う構成のものがある。このような装置をＩＣとして構成すると、一般には、シリコン基板上に形成されたコンデンサを用いて電圧をサンプリングすることになる。この場合、複数のコンデンサを基板上に近接させて配置すると、素子間や素子と隣接する電池セルに接続されている配線との間等に寄生容量が発生し、電圧の測定値に誤差が生じることが問題となる。

特許文献１は、組電池を電圧の測定対象とするものではないが、キャパシタアレイを備えるＡ／Ｄ変換器に存在する寄生容量を調整し、積分動作における非直線性誤差を補正する構成が開示されている。

特開２０１０−２７２８００号公報

上述した寄生容量の問題に対処するには、各コンデンサ間にシールド配線を設けたり、特許文献１のように寄生容量自体を調整して低減を図ることが考えられるが、何れもレイアウト面積が増加することが避けられない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レイアウト面積を極力増加させることなく、寄生容量の影響を低減できる電圧測定装置を提供することにある。

請求項１記載の電圧測定装置によれば、多段直列接続されている各電圧源の高電位側端子及び低電位側端子に対応して複数の高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサが設けられており、差動増幅器は、高電位側及び低電位側コンデンサによりサンプリングされた電圧を差動増幅する。そして、下段の電圧源に対応する低電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する高電位側コンデンサとが隣接するようにレイアウトされている。

第１スイッチは、各電圧源の高電位側及び低電位側端子と、高電位側及び低電位側コンデンサとの何れか一方の間に接続される。第２スイッチは、高電位側及び低電位側コンデンサの電圧源側端子間に接続される。

２個１組の第３スイッチは、高電位側及び低電位側コンデンサの測定側端子と基準電圧源との間にそれぞれ接続される。２個１組の第４スイッチは、一端が高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子にそれぞれ接続される。２個１組の第５スイッチは、第４スイッチの他端と差動増幅器の各入力端子との間に共通に接続される。

制御回路は、初期状態で第１〜第５スイッチを全てオフにしておき、次に、全ての電圧源に対応する第１及び第４スイッチを同時にオンする。これにより、各電圧源の電圧を高電位側及び低電位側コンデンサにより同時にサンプリングし、続いて、第１及び第４スイッチをオフすることで上記コンデンサの電荷を保持する。

次に、最初の測定対象の電圧源として最低電位側に位置するものを選択し、対応する第２及び第４スイッチ並びに前記第５スイッチをオンすることで、前記電圧源の電圧に相当する、対応するコンデンサに保持されている電荷に応じた電圧を差動増幅器に入力させる。そして、前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を最低電位側から順次高電位方向に移行させて、対応する第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返すことで順次各電圧源の電圧を測定する。

このように構成すれば、下段の電圧源に対応する低電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する高電位側コンデンサとが隣接していることで、これらの間に寄生容量が発生する。しかし、制御回路が、各電圧源の電圧測定を最低電位側から開始し、順次高電位方向に移行させて測定することで、寄生容量が形成される端子の電位は変動し難くなる。したがって、レイアウト面積を増加させることなく電圧の測定精度を向上させることができる。

請求項２記載の電圧測定装置によれば、請求項１と相違する構成のみ説明すると、下段の電圧源に対応する高電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する低電位側コンデンサとが隣接するようにレイアウトされている。そして、制御回路は、最初の測定対象の電圧源として最高電位側に位置するものを選択し、対応する第２及び第４スイッチ並びに第５スイッチをオンすることで、前記電圧源の電圧に相当する、対応するコンデンサに保持されている電荷に応じた電圧を差動増幅器に入力させる。そして、前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を最高電位側から順次低電位方向に移行させて、対応する第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返す。

このように構成すれば、下段の電圧源に対応する高電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する低電位側コンデンサとが隣接していることで、これらの間に寄生容量が発生する。しかし、制御回路が、各電圧源の電圧測定を最高電位側から開始し、順次低電位方向に移行させて測定することで、寄生容量が形成される端子の電位は変動し難くなる。したがって請求項１と同様に、レイアウト面積を増加させることなく電圧の測定精度を向上させることができる。

請求項３記載の電圧測定装置によれば、請求項１と相違する構成のみ説明すると、制御回路は、同様のスイッチ操作により、各電圧源の電圧を高電位側及び低電位側コンデンサにより同時にサンプリングし、前記コンデンサの電荷を保持する。次に、最初の測定対象の電圧源として最低電位側に位置するもの又は最高電位側に位置するものを選択し、対応する第２及び第４スイッチ並びに第５スイッチをオンして高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサからの電荷転送を行う。

それから、前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を、最低電位側から順次高電位方向に移行させるか、又は最高電位側から順次低電位方向に移行させて、対応する第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返すことで、順次各電圧源の電圧を測定する。

そして、高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサは、電荷保持及び電荷転送を行う際に各コンデンサの電位が変化しないように、各コンデンサ間に発生する寄生容量を考慮してレイアウトされている。これにより、電圧の測定を最低電位側から開始して順次高電位方向に移行させる場合、又は最高電位側から開始して順次低電位方向に移行させる場合の何れについても寄生容量が形成される端子の電位が変動し難くなり、電圧の測定精度を向上させることができる。

第１実施形態であり、電圧測定装置の構成を示す図隣接する２つのコンデンサのレイアウトをより実体的な状態で示す図隣接する２つのコンデンサの断面と、これらの間に形成される寄生容量とを模式的に示す図電圧測定処理を示すフローチャート従来技術を示す図隣接する２つのコンデンサのレイアウトをより実体的な状態で示す図隣接する２つのコンデンサの断面と、これらの間に形成される寄生容量とを模式的に示す図従来の電圧測定装置により、電池セルＶ１，Ｖ２の電圧を測定する場合に、寄生容量が及ぼす影響を説明する図（その１）従来の電圧測定装置により、電池セルＶ１，Ｖ２の電圧を測定する場合に、寄生容量が及ぼす影響を説明する図（その２）第２実施形態であり、電圧測定装置の構成を示す図第３実施形態であり、電圧測定装置の構成を示す図隣接する２つのコンデンサの間に形成される寄生容量を模式的に示す図第４実施形態であり、電圧測定装置の構成を示す図隣接する２つのコンデンサの間に形成される寄生容量を模式的に示す図第５実施形態であり、電圧測定装置の構成を示す図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、組電池１は、複数例えば４個の電池セルＶ１〜Ｖ４を多段直列接続して構成され、電圧測定装置１１に接続されている。電池セルＶ１〜Ｖ４は電圧源に相当する。電池セルＶ１〜Ｖ４の低電位側端子はそれぞれ抵抗素子Ｒ１ａ〜Ｒ４ａを介して、同高電位側端子はそれぞれ抵抗素子Ｒ１ｂ〜Ｒ４ｂを介して電圧測定装置１１に接続されている。各抵抗素子Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ間，Ｒ２ａ−Ｒ２ｂ，Ｒ３ａ−Ｒ３ｂ，Ｒ４ａ−Ｒ４ｂ間には、それぞれコンデンサＣ１〜Ｃ４が接続されている。

抵抗素子Ｒ１ａとコンデンサＣ１との共通接続点は、コンデンサ４１ａを介してスイッチ６１ａの一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１ｂとコンデンサＣ１との共通接続点は、スイッチ２１及びコンデンサ４１ｂを介してスイッチ６１ｂの一端に接続されている。コンデンサ４１ａ及び４１ｂは、電荷保持用のホールドコンデンサである。スイッチ６１ａ及び６１ｂの他端は、それぞれスイッチ７ａ及び７ｂの一端に接続されている。

スイッチ２１及びコンデンサ４１ｂの共通接続点と抵抗素子Ｒ１ａ及びコンデンサ４１ａの共通接続点との間には、スイッチ３１が接続されている。スイッチ６１ａ及び６１ｂの一端には、スイッチ５１ｂ及び５１ａの直列回路が接続されており、両者の共通接続点には基準電圧Ｖａが付与されている。尚、以降も含めて「一端側」は図中左側である電圧源側を、「他端側」は図中右側である測定側を言う。

以上は電池セルＶ１に対応する構成について説明したが、電圧測定装置１１における各電池セルＶ１〜Ｖ４に対応する構成は対称であるから説明を省略する。図１では、電池セルＶ２〜Ｖ４に対応する構成に付与した符号の１桁目を「２〜４」として示している。また、図中に破線で囲んでいる各スイッチ群を符号の２桁目で示すことがある。スイッチ群２，３，５〜７は、それぞれ第１〜第５スイッチに相当する。各スイッチ群２，３，５〜７のＯＮ／ＯＦＦ制御は、図示しない制御回路により行われる。

スイッチ７ａ及び７ｂの他端は、Ａ／Ｄ変換器８に内蔵されている差動増幅器８Ｄの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続されている。差動増幅器８Ｄの出力端子は、Ａ／Ｄ変換器８の図示しない変換器本体の入力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換されたデータは、組電池１の電圧監視を行う図示しない監視回路部によって読み込まれる。

図１において、破線で接続状態を示しているコンデンサは、端子間に形成される寄生容量である。例えばコンデンサ４０２は、コンデンサ４１ａの一端とコンデンサ４２ｂの一端との間に形成される寄生容量であり、コンデンサ４０５は、コンデンサ４１ａの他端とコンデンサ４２ｂの他端との間に形成される寄生容量である。また、コンデンサ４１１はコンデンサ４１ａの一端とコンデンサ４２ｂの他端との間，コンデンサ４１２はコンデンサ４１ａの他端とコンデンサ４２ｂの一端との間に形成される寄生容量である。

これは図２に示すように、より実体的なレイアウトとしては、電池セルＶ１に対応するコンデンサ４１ａがスイッチ２１側，つまり電池セルＶ１の高電位側に位置しており、コンデンサ４１ｂが電池セルＶ１の低電位側に位置するように接続配線が交差する形となっている。電池セルＶ２に対応するコンデンサ４２ａ，４２ｂについても同様であり、その結果、コンデンサ４１ａ，４２ｂが隣接するレイアウトとなっている。そして、図３に示すように、コンデンサ４１ａ，４２ｂの各電極間に、寄生容量４０２，４０５，４１１，４１２が形成されている。

これに対して、図５に示す従来の一般的なレイアウトでは、図６及び図７に示すように、コンデンサ４１ｂ，４２ａ間に各寄生容量４０２，４０５，４１１，４１２が形成される。

次に、本実施形態の作用について説明する。初期状態では、全てのスイッチ群２，３，５〜７はＯＦＦである。図４に示すように、例えば上位の制御装置からの電圧検出指示が入力されると、制御回路は電圧検出処理を開始する。先ず、全てのスイッチ群２及び５を同時にＯＮする（Ｓ１）。これにより、全ての電池セルＶ１〜Ｖ４の電圧を、それぞれに対応するホールドコンデンサ４１〜４４によりサンプリングする。また、スイッチ群５をＯＮにすることで、コンデンサ４１〜４４の他端側の電位は基準電圧Ｖａに固定される。その後、各コンデンサ４１〜４４の充電電位が安定する時間が経過すると、全てのスイッチ群２及び５を同時にＯＦＦし、各コンデンサ４１〜４４の電荷を保持する（Ｓ２）。

続いて、電圧の測定対象とする１つの電池セル，本実施形態では最低電位側の電池セルＶ１を最初の測定対象として、対応するスイッチ３１，６１とスイッチ７とをＯＮする。これにより、コンデンサ４１ａ及び４１ｂに保持されている電荷を差動増幅器８Ｄに転送してＡ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換すると、スイッチ３１，６１及び７をＯＦＦする（Ｓ３）。以降は、電圧を測定する順に、本実施形態では高電位側に位置する電池セルＶ２〜Ｖ４についてステップＳ３と同様に電荷転送してＡ／Ｄ変換するように、順次対応するスイッチ３，６及び７をＯＮ，ＯＦＦする（Ｓ４）。

以下、このような手順で各電池セルＶ１〜Ｖ４の測定を行う際の寄生容量の影響について、従来構成と比較しながら説明する。図５から図７に示す従来構成について、本実施形態と同様に低電位側のセルＶ１から電圧測定を開始し、高電位側のセルＶ２〜Ｖ４について順次測定する場合を想定する。

最下位セルＶ１からコンデンサ４１ａ及び４１ｂに蓄積された電荷を読み出して電圧を測定する場合、コンデンサ４１ａ及び４１ｂ並びにコンデンサ４１ｂに隣接するコンデンサに発生する寄生容量４１１，４１２の合成容量に蓄積された電荷を転送することになる。この時、寄生容量４１１，４１２に蓄積されている電荷は、基準電圧Ｖａと電池セルＶ１の高電位側端子との電位差（Ｖａ−Ｖ１Ｈ）によって充電された電荷となる。この電位差は、図８に示すようにコンデンサ４１ｂに印加される電位差と等しくなるため、読み出し時の電位差に変動が無く検出電圧誤差は小さい。

次に電池セルＶ２の電圧を測定する場合、コンデンサ４２ａ及びコンデンサ４２ａに隣接するコンデンサ４１ｂに発生する寄生容量４１１，４１２と、コンデンサ４２ｂ及びコンデンサ４２ｂに隣接するコンデンサ４３ａに発生する寄生容量４２３，４３２により電荷が蓄積される。これらの電荷の転送は電池セルＶ１の電荷の転送後に行われるが、この転送時にスイッチ３１がＯＮする。これにより、図９に示すように、寄生容量４１１，４１２の両端電位が変化して各コンデンサに蓄積された電荷の再配分が行われ、低電位側のコンデンサ４２ａの電荷が変動する。

一方、高電位側のコンデンサ４２ｂは、未だスイッチ３３がＯＮしていない上位セルＶ３との間の寄生容量４２３，４３２では電荷の再配分が行われない。したがって、高電位側コンデンサ４２ｂと低電位側コンデンサ４２ａとの間に電荷蓄積時と異なる電位差が発生し、この電荷が転送されるため検出誤差となる。以降、順次下位セルの電荷転送時のスイッチ動作が上位セルの電圧測定に影響を与えるので、同様に誤差が発生する。

これに対し、本実施形態の構成において寄生容量４０２〜４０４の両電極は、ステップＳ１〜Ｓ３におけるサンプルホールド時及び電荷転送時には低インピーダンスラインに接続され、電荷保持状態では電荷の移動が無いのでＡ／Ｄ変換誤差に寄与しない。また、寄生容量４０５〜４０７は、サンプルホールド時に両端電位が基準電圧Ｖａに固定され、電荷転送時は差動増幅器８Ｄの入力端子が基準電圧Ｖａとなるので、やはりＡ／Ｄ変換誤差に寄与しない。

寄生容量４１２，４２２，４３２については、本実施形態の構成において高電位側に位置する上位セルから読み出し処理を行うことを想定すると、上位セルの電荷転送処理を実行した際にＯＮする電荷転送用のスイッチ３の動作により、寄生容量がサンプリング時と異なる低インピーダンスラインに接続されるため、低電位側に位置する下位セルのホールドコンデンサの電圧を変動させて、Ａ／Ｄ変換値の誤差要因となる。

本実施形態では、図１〜図３に示す回路構成に合わせて、電圧測定を下位セル側から上位セル側に順次行うことで、隣接するセルの電圧測定時に寄生容量４１２，４２２，４３２の影響が及ばないようにしている。以下、図４に示す処理に沿って説明する。

ステップＳ２で電荷をコンデンサ４１ａ及び４１ｂ保持した状態で、電池セルＶ１の電圧検出をするため、ステップＳ３では電荷転送用のスイッチ３１及びＡＤＣ接続用のスイッチ６１ａ及び６１ｂ並びに７ａ及び７ｂをＯＮする。この場合、コンデンサ４１ａと隣接セルＶ２のコンデンサ４２ｂとの間に寄生容量４１１が存在する。

ステップＳ３において、寄生容量４１１が接続されるスイッチ５２ｂ及び６２ｂはＯＦＦしており、隣接セルＶ２のコンデンサ４２に接続されるスイッチ２２及び３２もＯＦＦしているので、寄生容量４１１はフローティング状態となっている。これにより、寄生容量４１１により保持されている電荷の移動は起きず、したがって誤差要因となる電圧変動が発生せず、測定電圧はコンデンサ４１aとコンデンサ４１ｂとの差電圧として取得される。

最初の測定対象である電池セルＶ１に対応した保持電圧の電荷転送及びＡ／Ｄ変換が終了すると、次に上位セルＶ２の電荷転送処理に移行する。この時、下位セルＶ１の電荷転送時と同様に、電池セルＶ２の電圧は、コンデンサ４２ａとコンデンサ４２ｂとの差電圧として保持されている。この電荷を転送するため、スイッチ３２，スイッチ６２ａ及び６２ｂ並びに７ａ及び７ｂをＯＮする。

このとき，コンデンサ４２ａには，隣接セルＶ３のコンデンサ４３ｂとの間に寄生容量４２１が接続され、コンデンサ４２ｂには隣接セルＶ１のコンデンサ４１ａとの間に寄生容量４１１が接続される。寄生容量４２１については、前述した電池セルＶ１の電圧検出の際と同様に接続先がフローティングとなるため、電圧変動の要因とならない。寄生容量４１１については、サンプリング時に両端に電池セルＶ１の低電位側端子と基準電圧Ｖａとの差電圧が印加される。同時にコンデンサ４２ａには、電池セルＶ２の低電位側端子と基準電圧Ｖａの差電圧が印加される。

電荷転送時に、コンデンサ４２ａはサンプリング時と同様、電池セルＶ２の低電位側端子に接続されているため、差動増幅器８Ｄの入力側は基準電圧Ｖａとなっている。このとき、仮想ショートにより差動増幅器８Ｄの差動対入力は同電位となるが、寄生容量４１１の差動増幅器８Ｄの入力側も基準電圧Ｖａとなっている。したがって、寄生容量４１１からの電荷移動は行われないので誤差要因とならず、コンデンサ４２ａ，４２ｂの差電圧がＡ／Ｄ変換される。

以上のように本実施形態によれば、電圧測定装置１１において、例えば下段の電池セルＶ１に対応する低電位側コンデンサ４１ａと、その上段の電池セルＶ２に対応する高電位側コンデンサ４１ｂとが隣接するようにレイアウトする。スイッチ群２を、各電池セルＶ１〜Ｖ４の高電位側端子とコンデンサ４１ｂ〜４４ｂと間に接続し、スイッチ群３を、コンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ａの一端間に接続する。

２個１組のスイッチ群５を、コンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ｂの他端と基準電源Ｖａとの間にそれぞれ接続する。２個１組のスイッチ群６の一端を、コンデンサ４１ｂ〜４４ｂ，４１ａ〜４４ａの他端にそれぞれ接続し、スイッチ７ａ，７ｂをスイッチ群６の他端と差動増幅器８Ｄの各入力端子との間に共通に接続する。

そして、制御回路は、図４に示す手順で各スイッチ群２，３，５，６及び７のＯＮ／ＯＦＦを制御し、最低電位側の電池セルＶ１より電圧測定を開始し、順次高電位側の電池セルＶ２〜Ｖ４の電圧を測定するようにした。これにより、隣接している例えばコンデンサ４１ａ，４２ｂ間に寄生容量４０２，４０５，４１１，４１２が形成されても、これらが形成される端子の電位が変動し難くなる。したがって、レイアウト面積を増加させることなく電圧の測定精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図１０に示すように、第２実施形態の電圧測定装置１２は、例えば下段の電池セルＶ１に対応する高電位側コンデンサ４１ｂと、その上段の電池セルＶ２に対応する低電位側コンデンサ４２ａとが隣接するようにレイアウトされている。これは、最高電位側の電池セルＶ４から電圧測定を開始し、以降順次低電位側の電池セルＶ３〜Ｖ１の電圧を測定する場合に対応した構成であるとなっている。この構成自体は図５に示す従来構成と同じもので、測定手順は、上記の条件以外は第１実施形態の図４と同様である。この構成においても、電池セルＶ４から電圧測定を開始し、順次低電位側の電池セルＶ３〜Ｖ１の電圧を測定することで、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
図１１に示すように、第３実施形態の電圧測定装置１３は、第１実施形態と同様に最低電位側の電池セルＶ１から電圧測定を開始する場合に対応した構成であるが、ホールドコンデンサ４１〜４４のレイアウトが異なっている。図１２に示すように、電池セルＶ１の低電位側コンデンサ４１ａと、電池セルＶ３の高電位側コンデンサ４３ｂとが隣接するようにレイアウトされており、これらの間に寄生容量４０２，４０５，４１１，４１２が形成されている。また、電池セルＶ２の低電位側コンデンサ４２ａと、電池セルＶ４の高電位側コンデンサ４４ｂとが隣接するようにレイアウトされており、これらの間に寄生容量４０３，４０６，４２１，４２２が形成されている。

以上のように第３実施形態によれば、このように各ホールドコンデンサ４１〜４４をレイアウトした場合も、第１実施形態と同様に最低電位側の電池セルＶ１から電圧測定を開始することで、寄生容量が測定に及ぼす影響を排除できる。

（第４実施形態）
図１３に示すように、第４実施形態の電圧測定装置１４は、第２実施形態と同様に最高電位側の電池セルＶ４から電圧測定を開始する場合に対応した構成であるが、第３実施形態と同様にホールドコンデンサ４１〜４４のレイアウトが異なっている。図１４に示すように、電池セルＶ１の高電位側コンデンサ４１ｂと、電池セルＶ３の低電位側コンデンサ４３ａとが隣接するようにレイアウトされており、これらの間に寄生容量４０２，４０５，４２１，４２２が形成されている。また、電池セルＶ２の高電位側コンデンサ４２ｂと、電池セルＶ４の低電位側コンデンサ４４ａとが隣接するようにレイアウトされており、これらの間に寄生容量４０３，４０６，４３１，４３２が形成されている。

以上のように第４実施形態によれば、このように各ホールドコンデンサ４１〜４４をレイアウトした場合も、第２実施形態と同様に最高電位側の電池セルＶ４から電圧測定を開始することで、寄生容量が測定に及ぼす影響を排除できる。

（第５実施形態）
図１５に示すように、第５実施形態の電圧測定装置１５は、上記実施形態の電圧測定装置，例えば電圧測定装置１１をベースとして、組電池１の監視を行う図示しない上位の制御装置に測定データを送信する機能を備えている。但し、組電池１のセル数はｎ個に拡張されており、電圧測定装置１５もそれに対応した構成となっている。図中に示すサンプルホールド部は、電圧測定装置１１におけるスイッチ群２〜７までの構成に対応する。

制御ロジック１６は上記実施形態の「制御回路」に相当するもので、サンプルホールド部における各スイッチ群のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと共に、Ａ／Ｄ変換器８によるＡ／Ｄ変換も制御する。Ａ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換されたデータは、通信インターフェイス；Ｉ／Ｆ１７に出力される。通信Ｉ／Ｆ１７は、図示しない上位の制御装置と通信を行い、電圧検出指示を受信すると、組電池１の各電池セルＶ１〜Ｖｎについて測定した電圧データを送信する。通信Ｉ／Ｆ１７は通信部に相当する。

以上のように第５実施形態によれば、電圧測定装置１５に、Ａ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換された電圧データを読み込んで組電池１の監視を行う上位制御装置に送信する通信部Ｉ／Ｆ１７を備えたので、通信ネットワークを介して接続されている制御装置にデータを送信できる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
第１スイッチを、電圧源の低電位側に配置しても良い。
差動増幅器は、必ずしもＡ／Ｄ変換器８に内蔵されている必要はない。
第５実施形態の電圧測定装置に、第２〜第４実施形態の構成を適用しても良い。
電圧源は電池セルに限ることはない。

１組電池、２，３，５〜７スイッチ群、８Ａ／Ｄ変換器、８Ｄ差動増幅器、４１ａ〜４４ａ低電位側コンデンサ、４１ｂ〜４４ｂ高電位側コンデンサ、Ｖ１〜Ｖ４電池セル。

Claims

多段直列接続されている各電圧源（Ｖ１〜Ｖ４）の高電位側端子及び低電位側端子に対応して設けられる複数の高電位側コンデンサ（４１ｂ〜４４ｂ）及び低電位側コンデンサ（４１ａ〜４４ａ）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサによりサンプリングされた電圧を差動増幅する差動増幅器（８Ｄ）と、
前記各電圧源の高電位側端子及び低電位側端子と、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサとの何れか一方の間に接続される第１スイッチ（２１〜２４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの電圧源側端子間に接続される第２スイッチ（３１〜３４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子と基準電圧源（Ｖａ）との間にそれぞれ接続される２個１組の第３スイッチ（５１〜５４）と、
一端が、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子にそれぞれ接続される２個１組の第４スイッチ（６１〜６４）と、
これら第４スイッチの他端と、前記差動増幅器の各入力端子との間に共通に接続される２個１組の第５スイッチ（７）と、
初期状態で、前記第１〜第５スイッチを全てオフにしておき、
次に、全ての電圧源に対応する第１及び第４スイッチを同時にオンし、
次に、前記第１及び第４スイッチをオフし、
次に、最初の測定対象の電圧源を、最低電位側に位置するものを選択して、対応する第２及び第４スイッチ並びに前記第５スイッチをオンし、
前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を、前記最低電位側から順次高電位方向に移行させて、前記第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返す制御回路とを備え、
下段の電圧源に対応する低電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する高電位側コンデンサとが隣接するようにレイアウトされている電圧測定装置。
多段直列接続されている各電圧源（Ｖ１〜Ｖ４）の高電位側端子及び低電位側端子に対応して設けられる複数の高電位側コンデンサ（４１ｂ〜４４ｂ）及び低電位側コンデンサ（４１ａ〜４４ａ）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサによりサンプリングされた電圧を差動増幅する差動増幅器（８Ｄ）と、
前記各電圧源の高電位側端子及び低電位側端子と、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサとの何れか一方の間に接続される第１スイッチ（２１〜２４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの電圧源側端子間に接続される第２スイッチ（３１〜３４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子と基準電圧源（Ｖａ）との間にそれぞれ接続される２個１組の第３スイッチ（５１〜５４）と、
一端が、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子にそれぞれ接続される２個１組の第４スイッチ（６１〜６４）と、
これら第４スイッチの他端と、前記差動増幅器の各入力端子との間に共通に接続される２個１組の第５スイッチ（７）と、
初期状態で、前記第１〜第５スイッチを全てオフにしておき、
次に、全ての電圧源に対応する第１及び第４スイッチを同時にオンし、
次に、前記第１及び第４スイッチをオフし、
次に、最初の測定対象の電圧源を、最高電位側に位置するものを選択して、対応する第２及び第４スイッチ並びに前記第５スイッチをオンし、
前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を、前記最高電位側から順次低電位方向に移行させて、前記第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返す制御回路とを備え、
下段の電圧源に対応する高電位側コンデンサと、その上段の電圧源に対応する低電位側コンデンサとが隣接するようにレイアウトされている電圧測定装置。
多段直列接続されている各電圧源（Ｖ１〜Ｖ４）の高電位側端子及び低電位側端子に対応して設けられる複数の高電位側コンデンサ（４１ｂ〜４４ｂ）及び低電位側コンデンサ（４１ａ〜４４ａ）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサによりサンプリングされた電圧を差動増幅する差動増幅器（８Ｄ）と、
前記各電圧源の高電位側端子及び低電位側端子と、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサとの何れか一方の間に接続される第１スイッチ（２１〜２４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの電圧源側端子間に接続される第２スイッチ（３１〜３４）と、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子と基準電圧源との間にそれぞれ接続される２個１組の第３スイッチ（５１〜５４）と、
一端が、前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの測定側端子にそれぞれ接続される２個１組の第４スイッチ（６１〜６４）と、
これら第４スイッチの他端と、前記差動増幅器の各入力端子との間に共通に接続される２個１組の第５スイッチ（７）と、
初期状態で、前記第１〜第５スイッチを全てオフにしておき、
次に、全ての電圧源に対応する第１及び第４スイッチを同時にオンし、
次に、前記第１及び第４スイッチをオフして前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサの電荷保持を行い、
次に、最初の測定対象の電圧源を、最低電位側に位置するもの又は最高電位側に位置するものを選択して、対応する第２及び第４スイッチ並びに前記第５スイッチをオンして前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサからの電荷転送を行い、
前記第２，第４及び第５スイッチをオフすると、以降に測定対象とする電圧源を、前記最低電位側から順次高電位方向に移行させるか、又は前記最高電位側から順次低電位方向に移行させて、前記第２，第４及び第５スイッチのオンオフを繰り返す制御回路とを備え、
前記高電位側コンデンサ及び低電位側コンデンサは、前記電荷保持及び前記電荷転送を行う際に各コンデンサの電位が変化しないように、各コンデンサ間に発生する寄生容量を考慮してレイアウトされている電圧測定装置。
前記電圧源は電池セルであり、多段直列接続されて組電池（１）が構成され、
前記差動増幅器は、Ａ／Ｄ変換器（８）に内蔵されて入力側に配置されており、
前記Ａ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換された電圧データを読み込んで、前記組電池の監視を行う上位制御装置に送信する通信部（１７）を備える請求項１から３の何れか一項に記載の電圧測定装置。