JP5104539B2 - 電圧測定装置 - Google Patents
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Description
<全体の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る電圧測定装置Aのブロック図である。電圧測定装置Aは、複数の測定ユニット10と、制御ユニット20と、を備え、電池セルユニット1を構成する個々の電池セルCLの電圧を測定する。電池セルCLは、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の充電可能な二次電池であり、直列接続されて電池セルユニット1を構成している。本実施形態の場合、各電池セルCLは同じ電池セルである場合を想定している。
W=1/2・C0・(V2+(V−E)2)
であり、エネルギー最小の原理から、
dW/dV=2・C0・V−C0・E=0
である。すなわち、V=1/2・E、V−E=−1/2・Eでエネルギーが最小であり、中性点電位は、電池セルユニット1の中間電位となる。なお、コンデンサC0が互いに異なる容量を持つ場合は、中性点電位も異なるものとなるが、同様の考え方により特定することができる。尤も、通常は送電線に接続されるコンデンサの容量は等しい。
次に、測定誤差について説明する。本実施形態の電圧測定装置Aのように、スイッチ回路11により電池セルCLとコンデンサCfとの接続切り替えを行う構成の場合、スイッチ回路11の各スイッチ素子に存する寄生容量の影響により測定誤差が生じる。そして、この測定誤差は、中性点電位NPからの電位差が大きい電池セルCL程大きくなることを見出した。
V=1/Cf×(Cf・Vcl+・Cs・E1)
である。ここで、ΔV=Vcl−Vとして、式を変形すると、
ΔV=Cs/Cf×E1
である。ΔVは測定誤差を示し、したがって、電位E1が大きいほど、測定誤差が大きくなることになる。また、寄生容量Csに対して、コンデンサCfの容量が大きい程、測定誤差が小さくなることになる。
上記の通り、測定誤差は、中性点からの電位差が大きい程、大きくなるが、コンデンサCfの容量を大きくすれば、測定誤差を小さくすることができる。しかし、コンデンサCfの容量を大きくすると、電圧測定のために消費する電池セルCLの放電量が大きくなり、無駄が生じる。
Cf(+#1)<Cf(+#2)<Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)<Cf(−#2)<Cf(−#3)<Cf(−#4)
と設定する。このように、中性点NPの電位からの電位差に応じて、各電池セルグループCLG毎にコンデンサCfの容量を設定することで、測定誤差の低減と、測定時の放電量の削減とをより効果的に実現できる。
Cf(+#1)=Cf(+#2)<Cf(+#3)=Cf(+#4)、
Cf(−#1)=Cf(−#2)<Cf(−#3)=Cf(−#4)、或いは、
Cf(+#1)<Cf(+#2)=Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)<Cf(−#2)=Cf(−#3)<Cf(−#4)
と設定する。この例の場合、容量が異なるコンデンサCfの種類の増加を抑制しながら、測定誤差の低減と、測定時の放電量の削減とを実現できる。
Cf(+#1)=Cf(+#2)=Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)=Cf(−#2)=Cf(−#3)<Cf(−#4)
と設定する。この例の場合、容量が異なるコンデンサCfの種類の増加を抑制しながら、最も測定誤差が生じ得る電池セルグループCLG(+#4)及び電池セルグループCLG(−#4)について測定誤差を軽減することができる。
コンデンサCfの容量を大きくすると、充電に要する時間も長くなる。したがって、相対的に大容量のコンデンサCfを有する測定ユニット10では、電圧の測定時間が相対的に長くなってしまい、電池セルグループCLG間で単位時間あたりの電池セルCLの測定個数が異なる場合が生じ得る。本実施形態では、この問題を解消する。
Cf(+#1)<Cf(+#2)<Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)<Cf(−#2)<Cf(−#3)<Cf(−#4)
とした場合、各電池セルグループCLGの電池セルCLの数の大小関係は、
k1>k2>k3>k4
とする。
Cf(+#1)=Cf(+#2)=Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)=Cf(−#2)=Cf(−#3)<Cf(−#4)
とした場合、各電池セルグループCLGの電池セルCLの数の大小関係は、
k1=k2>k3=k4
とする。
Cf(+#1)=Cf(+#2)=Cf(+#3)<Cf(+#4)、
Cf(−#1)=Cf(−#2)=Cf(−#3)<Cf(−#4)
とした場合、各電池セルグループCLGの電池セルCLの数の大小関係は、
k1=k2=k3>k4
とする。
Cf(+#1)×k1≒Cf(+#2)×k2≒Cf(+#3)×k3≒Cf(+#4)×k4≒Cf(−#1)×k1≒Cf(−#2)×k2≒Cf(−#3)×k3≒Cf(−#4)×k4
である。
Cf コンデンサ
CL 電池セル
CLG 電池セルグループ
1 電池セルユニット
2 測定ユニット
10 スイッチ回路
14 電圧測定回路
Claims (5)
- 直列接続された複数の電池セルから構成される電池セルユニットの前記電池セルの電圧を測定する電圧測定装置において、
連続する複数の前記電池セルから構成される電池セルグループ毎に設けられ、前記電池セルグループの中から測定対象とする前記電池セルに並列接続されて充電されるコンデンサと、
前記電池セルグループ毎に設けられ、前記コンデンサと前記電池セルとの接続を切り替えるスイッチ回路と、
測定対象とする前記電池セルにより充電され、前記電池セルから切り離された前記コンデンサの電圧を測定する電圧測定手段と、
を備え、
前記電池セルユニットの中性点電位からの電位差が相対的に大きい前記電池セルグループに対応する前記コンデンサの容量が、前記電位差が相対的に小さい前記電池セルグループに対応する前記コンデンサの容量よりも大きいことを特徴とする電圧測定装置。 - 容量が大きい前記コンデンサに対応する前記電池セルグループの前記電池セルの数が、容量が小さい前記コンデンサに対応する前記電池セルグループの前記電池セルの数よりも少ないことを特徴とする請求項1に記載の電圧測定装置。
- 各々の前記コンデンサの容量をCfn、各々の前記コンデンサに対応する前記電池セルグループの前記電池セルの数をknとした場合、
Cfn×kn≒定数
であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電圧測定装置。 - 前記中性点電位からの電位差が異なる各々の前記電池セルグループに対応する各々の前記コンデンサの容量が互いに異なることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電圧測定装置。
- 前記中性点電位からの電位差が最大となる前記電池セルグループに対応する前記コンデンサの容量のみが、他の前記電池セルグループに対応する前記コンデンサの容量よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電圧測定装置。
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JP2009276298A JP2009276298A (ja) | 2009-11-26 |
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JP2008130092A Active JP5104539B2 (ja) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | 電圧測定装置 |
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