JP3678163B2 - フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 - Google Patents
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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、特にマルチプレクサを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を直列接続したきわめて多数の単電池で構成している。この組電池の状態観測には、一乃至直列接続された複数の単電池からなり、互いに直列された電池モジュールごとに電圧モニタする必要がある。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ため、通常は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することにより、電圧検出回路の必要個数を低減している。
【０００３】
マルチプレクサにより時間順次多重化された各電池モジュール電圧はフライングキャパシタに蓄電した後、更にサンプリングスイッチを通じて差動電圧検出回路に入力することにより組電池の絶対電圧から差動電圧検出回路を絶縁することができる。
【０００４】
従来のフライングキャパシタ式電圧検出回路の典型例を図６に示す。
【０００５】
１は電圧源、２、３は入力側サンプリングスイッチ、４はフライングキャパシタ、５、６は出力側サンプリングスイッチ、７、８は電位設定抵抗素子、９は高入力抵抗の差動増幅回路である。
【０００６】
電圧源１の電圧検出は次のように行われる。まず、入力側サンプリングスイッチ２、３をオンして電圧源１の電圧をフライングキャパシタ４にサンプルホールドする。次に、入力側サンプリングスイッチ２、３をオフした後で出力側サンプリングスイッチ５、６をオンしてフライングキャパシタ４の蓄電電圧を差動増幅回路９の一対の入力端間に印加する。
【０００７】
電位設定抵抗素子７、８は、フライングキャパシタの蓄電電圧が０の場合に差動電圧検出回路９の入力端子の電位が差動電圧検出回路の基準電位に一致するように、差動電圧検出回路９の入力端子の基準電位（対地電位差）を電位設定するとともに、出力側サンプリングスイッチ５、６のオン期間にフライングキャパシタ４の蓄電電荷を次回の読み込みに備えて放電する。
【０００８】
【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上記フライングキャパシタ式検出回路系を準備することは回路系が大規模化する上、その上、各フライングキャパシタ式検出回路系ごとにＤＣオフセットや増幅率の差に起因する信号電圧ばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００９】
入力側サンプリングスイッチ２，３を、多数の入力側サンプリングスイッチを内蔵するマルチプレクサに変更することにより、検出回路系を簡素化することができるが、その結果、
各電池モジュール電圧をフライングキャパシタに順次読み込むためのマルチプレクサが複雑化するとともに、各電池モジュール電圧をフライングキャパシタに読み込み、出力側サンプリングスイッチをオンして差動電圧検出回路に出力する動作を時間順次に行う必要があるのですべての電池モジュール電圧の検出を完了するのに時間が掛かるという問題が生じた。
【００１０】
これらのことを考えると、上記マルチプレクサにより電池モジュール電圧を電池モジュール数より少ない複数のフライングキャパシタに並列に読み込む「マルチプレクサ＋複数フライングキャパシタ」の回路構成が、回路の複雑化を抑止しつつ計測時間短縮を図る合理的解決策であると言える。しかしながら、この場合でも、複数のフライングキャパシタの容量差やこれら複数のフライングキャパシタの蓄電電圧を個別に検出する複数の差動電圧検出回路の増幅率ばらつきなどによる各電池モジュール電圧の検出ばらつきが問題となる。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、複数のフライングキャパシタ式検出回路系をもつ組電池電圧検出装置の電圧誤差の低減をその目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を差動増幅する差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、前記各フライングキャパシタと前記差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、前記各フライングキャパシタに同一電圧を入力するための誤差補正用アナログスイッチと、少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記同一電圧が前記各フライングキャパシタに入力された場合に前記差動電圧検出回路から出力される各フライングキャパシタの蓄電電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて少なくとも前記フライングキャパシタの容量差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路とを備えることを特徴としている。
【００１３】
本構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の容量誤差や複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができる。これにより、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００１４】
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、前記誤差補正用アナログスイッチが、前記モジュール電圧分配回路の前記入力側サンプリングスイッチとともに、すべての前記フライングキャパシタに前記同一の電池モジュール電圧を印加することを特徴としている。
【００１５】
本構成によれば、回路構成の複雑化を一層抑止することができる。
【００１６】
請求項３記載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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を個別に差動増幅する複数の差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、前記各フライングキャパシタと前記各差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、実質的に同一の前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を前記各差動電圧検出回路に出力するための誤差補正用アナログスイッチと、少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記実質的に同一のフライングキャパシタの前記蓄電電圧が前記差動電圧検出回路に入力された場合に前記各差動電圧検出回路の出力電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて前記各差動電圧検出回路の電圧増幅率の差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路とを備えることを特徴としている。
【００１７】
本構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の蓄電電圧を個別に増幅する複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができる。これにより、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
【実施例１】
本発明を適用するフライングキャパシタ式組電池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、８つの電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７を直列接続してなる。なお、この実施例では、簡略化のために電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７の電圧をＶＢ１〜ＶＢ７と同一符号にて表すものとする。各電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７はそれぞれ等しい数の単電池を直列接続してなる。Ｒ１〜Ｒ８は電流制限抵抗素子であり、Ｓ１〜Ｓ８は電流制限抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８と個別に直列接続されたサンプリングスイッチ（入力側サンプリングスイッチ）であり、マルチプレクサ（本発明でいうモジュール電圧分配回路）２を構成している。
【００２４】
（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋１）番目のサンプリングスイッチＳ１、Ｓ５は、組電池１の（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋１）番目の端子と第一のフライングキャパシタＣ１の独立端とを個別に接続している。フライングキャパシタＣ１、Ｃ２はできるだけ等しい静電容量を有している。
【００２５】
（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋３）番目のサンプリングスイッチＳ３、Ｓ７は、組電池１の（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋３）番目の端子と第二のフライングキャパシタＣ２の独立端とを個別に接続している。
【００２６】
（２ｍ（ｍは０又は正の整数）すなわち偶数）番目のサンプリングスイッチＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８は、組電池１の（２ｍ（ｍは０又は正の整数）すなわち偶数）番目の端子を、両フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続端に個別に接続している。
【００２７】
サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２は出力側サンプリングスイッチである。サンプリングスイッチＳ１０は、第一のフライングキャパシタＣ１の独立端を入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２を通じて電圧検出部３の差動電圧検出回路３１の入力端子Ｘに接続する。サンプリングスイッチＳ１２は、第二のフライングキャパシタＣ２の独立端を入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’を通じて電圧検出部３の差動電圧検出回路３２の入力端子Ｘ’に接続する。サンプリングスイッチＳ１１は、両フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続点を、入力抵抗素子Ｒｅ１を通じて差動電圧検出回路３１の入力端子Ｙに、入力抵抗素子Ｒｅ１’を通じて差動電圧検出回路３２の入力端子Ｙ’に接続している。差動電圧検出回路３１の入力端Ｙには抵抗阻止Ｒｅ２を通じて基準電圧源３３から基準電圧Ｖｒｅｆ（２．５Ｖ）が印加され、差動電圧検出回路３２の入力端Ｙ’には抵抗阻止Ｒｅ２’を通じて基準電圧源３３から基準電圧Ｖｒｅｆ（２．５Ｖ）が印加されている。
【００２８】
Ｒｆ１、Ｒｆ２は、互いに直列接続された差動電圧検出回路３１の帰還抵抗素子であり、Ｒｆ１’、Ｒｆ２’は、互いに直列接続された差動電圧検出回路３２の帰還抵抗素子であり、Ｒｏは差動電圧検出回路３１の出力抵抗素子、Ｒｏ’は差動電圧検出回路３１の出力抵抗素子である。差動電圧検出回路３１、３２はオペアンプ３１０、３２０を用いた周知の差動電圧増幅回路であり、説明は省略する。各差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバータにてデジタル信号に変換された後、コントローラ４に入力される。コントローラ４は、マイコンを内蔵し、上記各スイッチを所定順序で開閉する。
【００２９】
ＲＳ１は、この実施例の特徴をなす誤差補正用アナログスイッチであり、入力抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点と入力抵抗素子Ｒ１１’，Ｒ１２’の接続点とを接続している。
【００３０】
（モジュール電圧検出動作例）
この回路による電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７の電圧検出動作の一例を以下に説明する。
【００３１】
最初に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオンして、電池モジュールＶＢ１の電圧をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュールＶＢ２の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。
【００３２】
次に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフし、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を所定期間だけオンして、フライングキャパシタＣ１の電位差を差動電圧検出回路３１に、フライングキャパシタＣ２の電位差を差動電圧検出回路３２に読み込み、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をそれぞれＡ／Ｄコンバータを通じてコントローラ４に送る。
【００３３】
次に、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２をオフし、サンプリングスイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５をオンして、電池モジュールＶＢ３の電圧をフライングキャパシタＣ２に、電池モジュールＶＢ４の電圧をフライングキャパシタＣ１に読み込む。
【００３４】
次に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフし、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を所定期間だけオンして、フライングキャパシタＣ１の電位差を差動電圧検出回路３１に、フライングキャパシタＣ２の電位差を差動電圧検出回路３２に読み込み、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をそれぞれ図示しないＡ／Ｄコンバータを通じてコントローラ４に送る。
【００３５】
次に、サンプリングスイッチＳ５、Ｓ６、Ｓ７をオンして、電池モジュールＶＢ５の電圧をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュールＶＢ６の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。その後のサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２による差動電圧検出回路３の検出動作は上記と同じである。
【００３６】
次に、サンプリングスイッチＳ７、Ｓ８をオンして、電池モジュールＶＢ７の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。なお、電池モジュール電圧ＶＢ７は図示しない電池モジュール電圧ＶＢ８とペアで検出することが好ましい。このときのサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２による差動電圧検出回路３の検出動作は上記と同じである。
【００３７】
コントローラ４は、入力デジタル信号の絶対値処理を行うが、この絶対値処理は上記Ａ／Ｄコンバータの前又は後で実施してもよい。
【００３８】
（誤差補正動作例）
次に、この実施例の特徴をなす２つの差動電圧検出回路間の誤差（出力電圧ばらつき）の補正方法を以下に説明する。
【００３９】
すなわち、入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２と帰還抵抗素子Ｒｆ１、Ｒｆ２との抵抗比により決定される差動電圧検出回路３１の電圧増幅率と、入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’と帰還抵抗素子Ｒｆ１、Ｒｆ２との抵抗比とにより決定される差動電圧検出回路３１の電圧増幅率とは当然異なる値となり、電池モジュール電圧ＶＢ１、ＶＢ２が等しくても、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧が異なってしまう。
【００４０】
この問題を解決するためのこの実施例では、好適なタイミングたとえばイグニッションキーのオン直後や、各電池モジュール電圧の検出の直前又は直後などに、同じ電池モジュール電圧おいて、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２に実質的に同一の電圧を読み込む同一電圧読み込み動作を実施する。
【００４１】
この実施例における「同一電圧読み込み動作」を、図２を参照して説明する。図２は、電池モジュール電圧ＶＢ１をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュール電圧ＶＢ２をフライングキャパシタＣ２に読み込んだ後、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ３をオフし、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２と誤差補正用アナログスイッチＲＳ１をオンした状態を示す。
【００４３】
誤差補正用アナログスイッチＲＳ１がオンしているので、差動電圧検出回路３１、３２には互いに等しい入力電圧ＶＭ’が印加される。
【００４４】
そこで、この時の差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をＶｏ１、Ｖｏ２とすれば、フライングキャパシタＣ１と差動電圧検出回路３１とからなる検出系の電圧増幅率Ｋ１はＶｏ１／ＶＭ’となり、フライングキャパシタＣ２と差動電圧検出回路３２とからなる検出系の電圧増幅率Ｋ２はＶｏ２／ＶＭ’となり、両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２は、Ｖｏ１／Ｖｏ２となる。ただし、差動電圧検出回路３１、３２に入力電圧０Ｖ（すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ＝２．５Ｖ）が入力された場合の出力電圧はＶｒｅｆ＝２．５Ｖとする。
【００４５】
このことは、差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖｏ１を、両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２で割れば、フライングキャパシタＣ１と差動電圧検出回路３１とからなる検出系の電圧増幅率を、フライングキャパシタＣ２と差動電圧検出回路３２とからなる検出系の電圧増幅率に等しくなるように補正できることを意味する。
【００４６】
そこで、この実施例では、上記した出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２をコントローラ４に読み込み、コントローラ４で両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２＝Ｖｏ１／Ｖｏ２を算出して記憶しておき、その後に差動電圧検出回路３１が出力する電池モジュール電圧をすべてＶｏ１／Ｖｏ２で割ることにより、上記２つのフライングキャパシタ検出系間の電圧ばらつきを補償する。
【００４７】
（実施例効果）
上記したこの実施例の構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の容量誤差や複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができ、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００４８】
【実施例２】
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他の実施例を図３を参照して以下に説明する。
【００４９】
この実施例は、実施例１で説明した両フライングキャパシタに実質的に同一の電圧を印加した状態で、フライングキャパシタ検出系間の電圧増幅率ばらつきを補償する方法において、他の方法で両フライングキャパシタに同一電圧を印加するものである。
【００５０】
すなわち、この実施例では、実施例１において、電池モジュールＶＢ７の正極は誤差補正用アナログスイッチである入力側サンプリングスイッチＳｒと抵抗素子Ｒｒとを追加したものであり、電池モジュールＶＢ７の正極は、抵抗素子Ｒｒ及び誤差補正用サンプリングスイッチＳｒを通じて入力側サンプリングスイッチＳ１０に接続されている。その他の回路構成及び電池モジュール電圧読み込み動作は実施例１であるので説明は省略する。
【００５１】
（誤差補正動作例）
この実施例では、実施例１に示す誤差補正用アナログスイッチＲＳ１、及び、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２のオンによるフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の均圧化の代わりに、同一の電池モジュールＶＢ７の電圧を入力側サンプリングスイッチＳ７、Ｓ８、ＳｒのオンによりフライングキャパシタＣ１、Ｃ２に同時並行して読み込むことにより実現している。このようにすれば、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
更に、この実施例によれば、２つのフライングキャパシタの容量差による電圧誤差も補償することができる。すなわち、サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２のオンによりフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電荷の一部はサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２とオペアンプ３１０、３２０の間に存在する寄生容量などに分配されて減少する。この時のフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電圧の減少率は、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の容量や上記寄生容量のばらつきにより変動する。この問題も本構成により補償される。
【００５３】
【実施例３】
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他の実施例を図１を参照して以下に説明する。
【００５４】
この実施例は、基準電圧源３３とオペアンプ３１０、３２０の＋入力端とを接続する抵抗Ｒｅ２、Ｒｅ２’の抵抗値のばらつきなどにより生じる、オペアンプ３１０、３２０の＋入力端に与えられる入力基準電圧の変動を補償するものである。回路構成及び電池モジュール電圧検出動作は実施例１と同じであるので、基準電圧変動補償動作のみを以下に説明する。
（基準電圧変動補償動作）
この実施例では、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を長期にわたって遮断し、オペアンプ３１０、３２０の一対の入力端間に印加される電圧を自然放電（電流リーク）により０とした状態で、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を採取する。この時の差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖ１を、差動電圧検出回路３１の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶し、この時の差動電圧検出回路３２の出力電圧Ｖ２を、差動電圧検出回路３２の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶する。
【００５５】
その後、差動電圧検出回路３１が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ１を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２などの変動やオペアンプ３１０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３１の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００５６】
同様に、その後、差動電圧検出回路３２が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ２を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２’などの変動やオペアンプ３２０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３２の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００５７】
なお、この時、誤差補正用アナログスイッチＲＳ１をオンしてもよい。
【００５８】
この実施例は、たとえばイグニッションキーのオン直後など、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ８が長期間オフしていた後で実施されることが好ましい。
【００５９】
【実施例４】
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他の実施例を図４を参照して以下に説明する。
【００６０】
この実施例は、実施例３において、誤差補正用アナログスイッチＲＳ１を、誤差補正用アナログスイッチＲＳ２、ＲＳ３に変更したものである。誤差補正用アナログスイッチＲＳ２は入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２の接続点と出力側サンプリングスイッチＳ１１のオペアンプ側の端子とを接続し、誤差補正用アナログスイッチＲＳ３は入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’の接続点と出力側サンプリングスイッチＳ１１のオペアンプ側の端子とを接続している。
【００６１】
この回路構成及び電池モジュール電圧検出動作は実施例３と同じであるので、基準電圧変動補償動作のみを以下に説明する。
（基準電圧変動補償動作）
この実施例では、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を遮断し、誤差補正用アナログスイッチＲＳ２、ＲＳ３をオンした状態で、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を採取する。
【００６２】
この時の差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖ１を、差動電圧検出回路３１の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶し、この時の差動電圧検出回路３２の出力電圧Ｖ２を、差動電圧検出回路３２の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶する。
【００６３】
その後、差動電圧検出回路３１が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ１を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２などの変動やオペアンプ３１０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３１の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００６４】
同様に、その後、差動電圧検出回路３２が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ２を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２’などの変動やオペアンプ３２０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３２の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００６５】
この実施例によれば、実施例３よりも、オペアンプ３１０、３２０の入力電圧の減衰を促進することができる。
【００６６】
（変形態様）
実施例２において、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電圧を同一の差動電圧検出回路で時間順次に検出する場合でも、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の容量差に起因する出力電圧誤差を同様に補償することができる。
【００６７】
（変形態様）
本発明では、図５に示すように、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２が互いに異なる電池ブロックの各電池モジュールの電圧を検出する場合にも適用することができる。
【００６８】
すなわち、各電圧検出系間の誤補正のために、各電圧検出系が同一電圧モジュールの電圧を検出するように回路構成を行えばよいわけである。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】図１の電圧状態の一例を示す模式回路図である。
【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。
【図４】実施例４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。
【図５】変形態様を示す回路図である。
【図６】従来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。
【符号の説明】
１ 組電池
２ マルチプレクサ（モジュール電圧分配回路）
３１、３２ 差動電圧検出回路
４ コントローラ（データ処理回路）
ＶＢ１〜ＶＢ７ 電池モジュール
Ｓ１〜Ｓ８ 入力側サンプリングスイッチ
Ｓ１０ 出力側サンプリングスイッチ
Ｓ１１ 出力側サンプリングスイッチ
Ｓ１２ 出力側サンプリングスイッチ
Ｃ１ 第一のフライングキャパシタ
Ｃ２ 第二のフライングキャパシタ
ＲＳ１〜ＲＳ３、Ｓｒ 誤差補正用アナログスイッチ
【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、特にマルチプレクサを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を直列接続したきわめて多数の単電池で構成している。この組電池の状態観測には、一乃至直列接続された複数の単電池からなり、互いに直列された電池モジュールごとに電圧モニタする必要がある。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ため、通常は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することにより、電圧検出回路の必要個数を低減している。
【０００３】
マルチプレクサにより時間順次多重化された各電池モジュール電圧はフライングキャパシタに蓄電した後、更にサンプリングスイッチを通じて差動電圧検出回路に入力することにより組電池の絶対電圧から差動電圧検出回路を絶縁することができる。
【０００４】
従来のフライングキャパシタ式電圧検出回路の典型例を図６に示す。
【０００５】
１は電圧源、２、３は入力側サンプリングスイッチ、４はフライングキャパシタ、５、６は出力側サンプリングスイッチ、７、８は電位設定抵抗素子、９は高入力抵抗の差動増幅回路である。
【０００６】
電圧源１の電圧検出は次のように行われる。まず、入力側サンプリングスイッチ２、３をオンして電圧源１の電圧をフライングキャパシタ４にサンプルホールドする。次に、入力側サンプリングスイッチ２、３をオフした後で出力側サンプリングスイッチ５、６をオンしてフライングキャパシタ４の蓄電電圧を差動増幅回路９の一対の入力端間に印加する。
【０００７】
電位設定抵抗素子７、８は、フライングキャパシタの蓄電電圧が０の場合に差動電圧検出回路９の入力端子の電位が差動電圧検出回路の基準電位に一致するように、差動電圧検出回路９の入力端子の基準電位（対地電位差）を電位設定するとともに、出力側サンプリングスイッチ５、６のオン期間にフライングキャパシタ４の蓄電電荷を次回の読み込みに備えて放電する。
【０００８】
【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上記フライングキャパシタ式検出回路系を準備することは回路系が大規模化する上、その上、各フライングキャパシタ式検出回路系ごとにＤＣオフセットや増幅率の差に起因する信号電圧ばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００９】
入力側サンプリングスイッチ２，３を、多数の入力側サンプリングスイッチを内蔵するマルチプレクサに変更することにより、検出回路系を簡素化することができるが、その結果、
各電池モジュール電圧をフライングキャパシタに順次読み込むためのマルチプレクサが複雑化するとともに、各電池モジュール電圧をフライングキャパシタに読み込み、出力側サンプリングスイッチをオンして差動電圧検出回路に出力する動作を時間順次に行う必要があるのですべての電池モジュール電圧の検出を完了するのに時間が掛かるという問題が生じた。
【００１０】
これらのことを考えると、上記マルチプレクサにより電池モジュール電圧を電池モジュール数より少ない複数のフライングキャパシタに並列に読み込む「マルチプレクサ＋複数フライングキャパシタ」の回路構成が、回路の複雑化を抑止しつつ計測時間短縮を図る合理的解決策であると言える。しかしながら、この場合でも、複数のフライングキャパシタの容量差やこれら複数のフライングキャパシタの蓄電電圧を個別に検出する複数の差動電圧検出回路の増幅率ばらつきなどによる各電池モジュール電圧の検出ばらつきが問題となる。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、複数のフライングキャパシタ式検出回路系をもつ組電池電圧検出装置の電圧誤差の低減をその目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を差動増幅する差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、前記各フライングキャパシタと前記差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、前記各フライングキャパシタに同一電圧を入力するための誤差補正用アナログスイッチと、少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記同一電圧が前記各フライングキャパシタに入力された場合に前記差動電圧検出回路から出力される各フライングキャパシタの蓄電電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて少なくとも前記フライングキャパシタの容量差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路とを備えることを特徴としている。
【００１３】
本構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の容量誤差や複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができる。これにより、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００１４】
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、前記誤差補正用アナログスイッチが、前記モジュール電圧分配回路の前記入力側サンプリングスイッチとともに、すべての前記フライングキャパシタに前記同一の電池モジュール電圧を印加することを特徴としている。
【００１５】
本構成によれば、回路構成の複雑化を一層抑止することができる。
【００１６】
請求項３記載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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を個別に差動増幅する複数の差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、前記各フライングキャパシタと前記各差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、実質的に同一の前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を前記各差動電圧検出回路に出力するための誤差補正用アナログスイッチと、少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記実質的に同一のフライングキャパシタの前記蓄電電圧が前記差動電圧検出回路に入力された場合に前記各差動電圧検出回路の出力電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて前記各差動電圧検出回路の電圧増幅率の差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路とを備えることを特徴としている。
【００１７】
本構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の蓄電電圧を個別に増幅する複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができる。これにより、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
【実施例１】
本発明を適用するフライングキャパシタ式組電池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、８つの電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７を直列接続してなる。なお、この実施例では、簡略化のために電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７の電圧をＶＢ１〜ＶＢ７と同一符号にて表すものとする。各電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７はそれぞれ等しい数の単電池を直列接続してなる。Ｒ１〜Ｒ８は電流制限抵抗素子であり、Ｓ１〜Ｓ８は電流制限抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８と個別に直列接続されたサンプリングスイッチ（入力側サンプリングスイッチ）であり、マルチプレクサ（本発明でいうモジュール電圧分配回路）２を構成している。
【００２４】
（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋１）番目のサンプリングスイッチＳ１、Ｓ５は、組電池１の（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋１）番目の端子と第一のフライングキャパシタＣ１の独立端とを個別に接続している。フライングキャパシタＣ１、Ｃ２はできるだけ等しい静電容量を有している。
【００２５】
（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋３）番目のサンプリングスイッチＳ３、Ｓ７は、組電池１の（４ｍ（ｍは０又は正の整数）＋３）番目の端子と第二のフライングキャパシタＣ２の独立端とを個別に接続している。
【００２６】
（２ｍ（ｍは０又は正の整数）すなわち偶数）番目のサンプリングスイッチＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８は、組電池１の（２ｍ（ｍは０又は正の整数）すなわち偶数）番目の端子を、両フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続端に個別に接続している。
【００２７】
サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２は出力側サンプリングスイッチである。サンプリングスイッチＳ１０は、第一のフライングキャパシタＣ１の独立端を入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２を通じて電圧検出部３の差動電圧検出回路３１の入力端子Ｘに接続する。サンプリングスイッチＳ１２は、第二のフライングキャパシタＣ２の独立端を入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’を通じて電圧検出部３の差動電圧検出回路３２の入力端子Ｘ’に接続する。サンプリングスイッチＳ１１は、両フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続点を、入力抵抗素子Ｒｅ１を通じて差動電圧検出回路３１の入力端子Ｙに、入力抵抗素子Ｒｅ１’を通じて差動電圧検出回路３２の入力端子Ｙ’に接続している。差動電圧検出回路３１の入力端Ｙには抵抗阻止Ｒｅ２を通じて基準電圧源３３から基準電圧Ｖｒｅｆ（２．５Ｖ）が印加され、差動電圧検出回路３２の入力端Ｙ’には抵抗阻止Ｒｅ２’を通じて基準電圧源３３から基準電圧Ｖｒｅｆ（２．５Ｖ）が印加されている。
【００２８】
Ｒｆ１、Ｒｆ２は、互いに直列接続された差動電圧検出回路３１の帰還抵抗素子であり、Ｒｆ１’、Ｒｆ２’は、互いに直列接続された差動電圧検出回路３２の帰還抵抗素子であり、Ｒｏは差動電圧検出回路３１の出力抵抗素子、Ｒｏ’は差動電圧検出回路３１の出力抵抗素子である。差動電圧検出回路３１、３２はオペアンプ３１０、３２０を用いた周知の差動電圧増幅回路であり、説明は省略する。各差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバータにてデジタル信号に変換された後、コントローラ４に入力される。コントローラ４は、マイコンを内蔵し、上記各スイッチを所定順序で開閉する。
【００２９】
ＲＳ１は、この実施例の特徴をなす誤差補正用アナログスイッチであり、入力抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点と入力抵抗素子Ｒ１１’，Ｒ１２’の接続点とを接続している。
【００３０】
（モジュール電圧検出動作例）
この回路による電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ７の電圧検出動作の一例を以下に説明する。
【００３１】
最初に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオンして、電池モジュールＶＢ１の電圧をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュールＶＢ２の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。
【００３２】
次に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフし、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を所定期間だけオンして、フライングキャパシタＣ１の電位差を差動電圧検出回路３１に、フライングキャパシタＣ２の電位差を差動電圧検出回路３２に読み込み、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をそれぞれＡ／Ｄコンバータを通じてコントローラ４に送る。
【００３３】
次に、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２をオフし、サンプリングスイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５をオンして、電池モジュールＶＢ３の電圧をフライングキャパシタＣ２に、電池モジュールＶＢ４の電圧をフライングキャパシタＣ１に読み込む。
【００３４】
次に、サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフし、サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を所定期間だけオンして、フライングキャパシタＣ１の電位差を差動電圧検出回路３１に、フライングキャパシタＣ２の電位差を差動電圧検出回路３２に読み込み、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をそれぞれ図示しないＡ／Ｄコンバータを通じてコントローラ４に送る。
【００３５】
次に、サンプリングスイッチＳ５、Ｓ６、Ｓ７をオンして、電池モジュールＶＢ５の電圧をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュールＶＢ６の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。その後のサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２による差動電圧検出回路３の検出動作は上記と同じである。
【００３６】
次に、サンプリングスイッチＳ７、Ｓ８をオンして、電池モジュールＶＢ７の電圧をフライングキャパシタＣ２に読み込む。なお、電池モジュール電圧ＶＢ７は図示しない電池モジュール電圧ＶＢ８とペアで検出することが好ましい。このときのサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２による差動電圧検出回路３の検出動作は上記と同じである。
【００３７】
コントローラ４は、入力デジタル信号の絶対値処理を行うが、この絶対値処理は上記Ａ／Ｄコンバータの前又は後で実施してもよい。
【００３８】
（誤差補正動作例）
次に、この実施例の特徴をなす２つの差動電圧検出回路間の誤差（出力電圧ばらつき）の補正方法を以下に説明する。
【００３９】
すなわち、入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２と帰還抵抗素子Ｒｆ１、Ｒｆ２との抵抗比により決定される差動電圧検出回路３１の電圧増幅率と、入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’と帰還抵抗素子Ｒｆ１、Ｒｆ２との抵抗比とにより決定される差動電圧検出回路３１の電圧増幅率とは当然異なる値となり、電池モジュール電圧ＶＢ１、ＶＢ２が等しくても、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧が異なってしまう。
【００４０】
この問題を解決するためのこの実施例では、好適なタイミングたとえばイグニッションキーのオン直後や、各電池モジュール電圧の検出の直前又は直後などに、同じ電池モジュール電圧おいて、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２に実質的に同一の電圧を読み込む同一電圧読み込み動作を実施する。
【００４１】
この実施例における「同一電圧読み込み動作」を、図２を参照して説明する。図２は、電池モジュール電圧ＶＢ１をフライングキャパシタＣ１に、電池モジュール電圧ＶＢ２をフライングキャパシタＣ２に読み込んだ後、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ３をオフし、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２と誤差補正用アナログスイッチＲＳ１をオンした状態を示す。
【００４３】
誤差補正用アナログスイッチＲＳ１がオンしているので、差動電圧検出回路３１、３２には互いに等しい入力電圧ＶＭ’が印加される。
【００４４】
そこで、この時の差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧をＶｏ１、Ｖｏ２とすれば、フライングキャパシタＣ１と差動電圧検出回路３１とからなる検出系の電圧増幅率Ｋ１はＶｏ１／ＶＭ’となり、フライングキャパシタＣ２と差動電圧検出回路３２とからなる検出系の電圧増幅率Ｋ２はＶｏ２／ＶＭ’となり、両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２は、Ｖｏ１／Ｖｏ２となる。ただし、差動電圧検出回路３１、３２に入力電圧０Ｖ（すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ＝２．５Ｖ）が入力された場合の出力電圧はＶｒｅｆ＝２．５Ｖとする。
【００４５】
このことは、差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖｏ１を、両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２で割れば、フライングキャパシタＣ１と差動電圧検出回路３１とからなる検出系の電圧増幅率を、フライングキャパシタＣ２と差動電圧検出回路３２とからなる検出系の電圧増幅率に等しくなるように補正できることを意味する。
【００４６】
そこで、この実施例では、上記した出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２をコントローラ４に読み込み、コントローラ４で両電圧増幅率の比Ｋ１／Ｋ２＝Ｖｏ１／Ｖｏ２を算出して記憶しておき、その後に差動電圧検出回路３１が出力する電池モジュール電圧をすべてＶｏ１／Ｖｏ２で割ることにより、上記２つのフライングキャパシタ検出系間の電圧ばらつきを補償する。
【００４７】
（実施例効果）
上記したこの実施例の構成によれば、モジュール電圧分配回路の出力電圧を処理するために並列に配置された複数のフライングキャパシタ間の容量誤差や複数の差動電圧検出回路間の電圧増幅率誤差を、回路構成の複雑化を抑止しつつ補償することができるので、回路構成の複雑化を抑止しつつ各電池モジュール電圧の検出時間を短縮することができ、各電池モジュール電圧間の検出時点のずれに起因する電圧検出精度の低下を低減することができる。
【００４８】
【実施例２】
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他の実施例を図３を参照して以下に説明する。
【００４９】
この実施例は、実施例１で説明した両フライングキャパシタに実質的に同一の電圧を印加した状態で、フライングキャパシタ検出系間の電圧増幅率ばらつきを補償する方法において、他の方法で両フライングキャパシタに同一電圧を印加するものである。
【００５０】
すなわち、この実施例では、実施例１において、電池モジュールＶＢ７の正極は誤差補正用アナログスイッチである入力側サンプリングスイッチＳｒと抵抗素子Ｒｒとを追加したものであり、電池モジュールＶＢ７の正極は、抵抗素子Ｒｒ及び誤差補正用サンプリングスイッチＳｒを通じて入力側サンプリングスイッチＳ１０に接続されている。その他の回路構成及び電池モジュール電圧読み込み動作は実施例１であるので説明は省略する。
【００５１】
（誤差補正動作例）
この実施例では、実施例１に示す誤差補正用アナログスイッチＲＳ１、及び、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２のオンによるフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の均圧化の代わりに、同一の電池モジュールＶＢ７の電圧を入力側サンプリングスイッチＳ７、Ｓ８、ＳｒのオンによりフライングキャパシタＣ１、Ｃ２に同時並行して読み込むことにより実現している。このようにすれば、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
更に、この実施例によれば、２つのフライングキャパシタの容量差による電圧誤差も補償することができる。すなわち、サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２のオンによりフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電荷の一部はサンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２とオペアンプ３１０、３２０の間に存在する寄生容量などに分配されて減少する。この時のフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電圧の減少率は、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の容量や上記寄生容量のばらつきにより変動する。この問題も本構成により補償される。
【００５３】
【実施例３】
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他の実施例を図１を参照して以下に説明する。
【００５４】
この実施例は、基準電圧源３３とオペアンプ３１０、３２０の＋入力端とを接続する抵抗Ｒｅ２、Ｒｅ２’の抵抗値のばらつきなどにより生じる、オペアンプ３１０、３２０の＋入力端に与えられる入力基準電圧の変動を補償するものである。回路構成及び電池モジュール電圧検出動作は実施例１と同じであるので、基準電圧変動補償動作のみを以下に説明する。
（基準電圧変動補償動作）
この実施例では、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を長期にわたって遮断し、オペアンプ３１０、３２０の一対の入力端間に印加される電圧を自然放電（電流リーク）により０とした状態で、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を採取する。この時の差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖ１を、差動電圧検出回路３１の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶し、この時の差動電圧検出回路３２の出力電圧Ｖ２を、差動電圧検出回路３２の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶する。
【００５５】
その後、差動電圧検出回路３１が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ１を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２などの変動やオペアンプ３１０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３１の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００５６】
同様に、その後、差動電圧検出回路３２が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ２を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２’などの変動やオペアンプ３２０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３２の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００５７】
なお、この時、誤差補正用アナログスイッチＲＳ１をオンしてもよい。
【００５８】
この実施例は、たとえばイグニッションキーのオン直後など、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ８が長期間オフしていた後で実施されることが好ましい。
【００５９】
【実施例４】
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他の実施例を図４を参照して以下に説明する。
【００６０】
この実施例は、実施例３において、誤差補正用アナログスイッチＲＳ１を、誤差補正用アナログスイッチＲＳ２、ＲＳ３に変更したものである。誤差補正用アナログスイッチＲＳ２は入力抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２の接続点と出力側サンプリングスイッチＳ１１のオペアンプ側の端子とを接続し、誤差補正用アナログスイッチＲＳ３は入力抵抗素子Ｒ１１’、Ｒ１２’の接続点と出力側サンプリングスイッチＳ１１のオペアンプ側の端子とを接続している。
【００６１】
この回路構成及び電池モジュール電圧検出動作は実施例３と同じであるので、基準電圧変動補償動作のみを以下に説明する。
（基準電圧変動補償動作）
この実施例では、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を遮断し、誤差補正用アナログスイッチＲＳ２、ＲＳ３をオンした状態で、差動電圧検出回路３１、３２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を採取する。
【００６２】
この時の差動電圧検出回路３１の出力電圧Ｖ１を、差動電圧検出回路３１の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶し、この時の差動電圧検出回路３２の出力電圧Ｖ２を、差動電圧検出回路３２の入力電圧が０Ｖである場合の出力基準電圧としてコントローラ４に記憶する。
【００６３】
その後、差動電圧検出回路３１が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ１を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２などの変動やオペアンプ３１０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３１の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００６４】
同様に、その後、差動電圧検出回路３２が計測するすべての電池モジュール電圧からこの出力基準電圧Ｖ２を減算すれば、上記抵抗Ｒｅ２’などの変動やオペアンプ３２０のＤＣオフセット電圧による差動電圧検出回路３２の出力基準電圧の変動を補償することができる。
【００６５】
この実施例によれば、実施例３よりも、オペアンプ３１０、３２０の入力電圧の減衰を促進することができる。
【００６６】
（変形態様）
実施例２において、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の蓄電電圧を同一の差動電圧検出回路で時間順次に検出する場合でも、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の容量差に起因する出力電圧誤差を同様に補償することができる。
【００６７】
（変形態様）
本発明では、図５に示すように、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２が互いに異なる電池ブロックの各電池モジュールの電圧を検出する場合にも適用することができる。
【００６８】
すなわち、各電圧検出系間の誤補正のために、各電圧検出系が同一電圧モジュールの電圧を検出するように回路構成を行えばよいわけである。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】図１の電圧状態の一例を示す模式回路図である。
【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。
【図４】実施例４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。
【図５】変形態様を示す回路図である。
【図６】従来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。
【符号の説明】
１ 組電池
２ マルチプレクサ（モジュール電圧分配回路）
３１、３２ 差動電圧検出回路
４ コントローラ（データ処理回路）
ＶＢ１〜ＶＢ７ 電池モジュール
Ｓ１〜Ｓ８ 入力側サンプリングスイッチ
Ｓ１０ 出力側サンプリングスイッチ
Ｓ１１ 出力側サンプリングスイッチ
Ｓ１２ 出力側サンプリングスイッチ
Ｃ１ 第一のフライングキャパシタ
Ｃ２ 第二のフライングキャパシタ
ＲＳ１〜ＲＳ３、Ｓｒ 誤差補正用アナログスイッチ
Claims (3)
- 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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、
前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を差動増幅する差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、
前記各フライングキャパシタと前記差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、
前記各フライングキャパシタに同一電圧を入力するための誤差補正用アナログスイッチと、
少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記同一電圧が前記各フライングキャパシタに入力された場合に前記差動電圧検出回路から出力される各フライングキャパシタの蓄電電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて少なくとも前記フライングキャパシタの容量差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路と、
を備え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、
前記誤差補正用アナログスイッチは、
前記モジュール電圧分配回路の前記入力側サンプリングスイッチとともに、すべての前記フライングキャパシタに前記同一の前記電池モジュール電圧を印加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。 - 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池モジュール電圧を前記各フライングキャパシタに分配するための複数の入力側サンプリングスイッチを有するモジュール電圧分配回路と、
前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を個別に差動増幅する複数の差動電圧検出回路を含む電圧検出部と、
前記各フライングキャパシタと前記各差動電圧検出回路との間に介設される出力側サンプリングスイッチと、
実質的に同一の前記各フライングキャパシタの蓄電電圧を前記各差動電圧検出回路に出力するための誤差補正用アナログスイッチと、
少なくとも前記誤差補正用アナログスイッチにより前記実質的に同一のフライングキャパシタの前記蓄電電圧が前記差動電圧検出回路に入力された場合に前記各差動電圧検出回路の出力電圧のばらつきに関連するデータを採取するとともに前記データに基づいて前記各差動電圧検出回路の電圧増幅率の差に起因する前記電圧検出部の出力電圧ばらつきを補正するデータ処理回路と、
を備え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。
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