JP5746268B2 - バッテリーセル電圧測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパックに含まれた複数のセル電圧を測定する装置及び方法に関する。

一般に、電気自動車やハイブリッド自動車などに使われる大容量バッテリーパックには繰り返し充放電が可能な複数のセルが含まれる。バッテリーパックの充放電時には、各セルの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を適切に維持し、過充電や過放電のような異常状況からバッテリーパックを保護しなければならない。従って、セル電圧測定装置を使用して各セルの電圧を周期的に測定してモニタリングする必要がある。

図１は、従来技術によるバッテリーセル電圧測定装置１０の構成を示す回路図である。

図１を参照すれば、従来のセル電圧測定装置１０は、浮動キャパシタＣ、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、セル電圧測定回路２０、Ａ／Ｄコンバータ３０及び制御部４０を含む。

前記第１スイッチＳＷ１は、セル電圧を測定するとき、前記制御部４０によってターンオンされる。これによって、各浮動キャパシタＣには、対応するセルＢ電圧が充電される。このようなセルＢ電圧の充電が完了すれば、前記第１スイッチＳＷ１はすべてターンオフされる。前記第１スイッチＳＷ１がすべてターンオフされれば、浮動キャパシタＣとバッテリーセルＢとが電気的に分離される。すると、浮動キャパシタＣにはバッテリーセルＢ電圧がホールドされるいる状態になる。

前記第２スイッチＳＷ２は、セルＢ電圧のホールドが完了した後順序に従って順次ターンオンされる。すると、各浮動キャパシタＣの両端電圧（セル電圧に該当）がセル電圧測定回路２０に順次印加される。

前記セル電圧測定回路２０は、順次印加される各浮動キャパシタＣの両端電圧を測定して各セルＢ電圧に該当するアナログ電圧信号をＡ／Ｄコンバータ３０に出力する。すると、Ａ／Ｄコンバータ３０は、アナログ電圧信号を所定ビート数のデジタル電圧信号に変換して制御部４０に出力する。

前記制御部４０は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との動作を全般的に制御し、前記Ａ／Ｄコンバータ３０から出力される各セルＢのデジタル電圧信号の入力を受けてメモリ（図示せず）に貯蔵する。そして、前記制御部４０はメモリに貯蔵された各セルＢのデジタル電圧信号を基準にして各セルＢの充放電を制御して過充電防止や過放電防止のような各種のバッテリー保護動作を行う。

前記セル電圧測定回路２０は、浮動キャパシタＣの両端電圧に該当する電圧信号をＡ／Ｄコンバータ３０側に出力する差動増幅器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む。ところが、従来のセル電圧測定回路２０は一つの差動増幅器で複数のセル電圧を測定できるようにセル電圧測定ラインＬ１〜Ｌ４が配線される。

前記セル電圧測定装置１０は、一つの差動増幅器で４つのセル電圧を測定できるようにセル電圧測定ラインＬ１〜Ｌ４が配線されている。したがって、偶数番目セルの電圧を測定するときには、浮動キャパシタＣの両端電圧を反転させなければならない。このために、前記セル電圧測定回路２０は内部に極性反転回路を含んでいるが、これは、セル電圧測定装置１０の回路構造を複雑にする主な原因になっている。

本発明は、上述した従来技術の問題を解決するために創案されたものであって、差動増幅器及び極性反転回路を使わずに、バッテリーパックに含まれた複数のセル電圧を測定できる装置及び方法を提供することにその目的がある。

前記技術的課題を達成するための本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタ、各バッテリーのセルに対応し、充電モードまたは測定モードに切り替え可能な複数のスイッチング部、及び各スイッチング部を充電モードに切り替えて各セル電圧を対応する浮動キャパシタに充電させ、各スイッチング部を異時的に測定モードに切り替えて浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するセル電圧検出部を含む。
本発明の好ましい態様
〔１〕バッテリーセル電圧測定装置であって、
バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタと、
各バッテリーのセルに対応し、充電モードまたは測定モードに切り替え可能な複数のスイッチング部と、及び
セル電圧検出部とを備えてなり、
前記セル電圧検出部が、各スイッチング部を充電モードに切り替えて各セル電圧を対応する浮動キャパシタに充電させ、各スイッチング部を異時的に測定モードに切り替えて前記浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するものである、バッテリーセル電圧測定装置。
〔２〕 前記スイッチング部が、各浮動キャパシタに対応して備えられてなる、〔１〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔３〕 前記スイッチング部が、
対応する浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子と、
前記基準電位と前記一側端子を選択的に連結する第１スイッチと、
対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するセルの他側端子と、及び
前記共通セル電圧測定ラインと対応する浮動キャパシタの他側端子を選択的に連結する第２スイッチとを備えてなる、〔２〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔４〕 前記セル電圧検出部が、各スイッチング部のモードを制御する制御部を備えてなる、〔１〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔５〕 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するセルの他側端子とを連結することで、各スイッチング部のモードを充電モードに切り替える、〔４〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔６〕 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と前記基準電位とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と前記共通セル電圧測定ラインとを連結することで、各スイッチング部のモードを測定モードに切り替える、〔４〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔７〕 前記制御部が、各スイッチング部のモードを同時にまたは異時的に充電モードに切り替える、〔５〕または〔６〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔８〕 前記制御部が、各スイッチング部のモードを異時的に測定モードに切り替える前に、各スイッチング部のモードをホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させる、〔４〕または〔５〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔９〕 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子との連結を解除し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するバッテリーセルの他側端子との連結を解除することで、各スイッチング部のモードをホールドモードに切り替える、〔８〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１０〕 前記セル電圧検出部が、前記基準電位と前記共通セル電圧測定ラインとに印加されるセル電圧を出力するセル電圧増幅部を備えてなる、〔１〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１１〕 前記セル電圧増幅部は、バッファーである、〔１０〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１２〕 前記制御部が、各スイッチング部のモードを同時にまたは異時的にホールドモードに切り替える、〔８〕または〔９〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１３〕 前記セル電圧検出部が、各スイッチング部のモードを充電モード、ホールドモード及び測定モードの順に切り替えさせる、〔１〕または〔８〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１４〕 前記セル電圧検出部が、セル電圧信号をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備えてなる、〔１〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１５〕 前記セル電圧検出部が、測定された各セル電圧をメモリに貯蔵する、〔１〕に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
〔１６〕〔１〕〜〔１５〕の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリー駆動装置。
〔１７〕〔１〕〜〔１５〕の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリー管理装置。
〔１８〕〔１〕〜〔１５〕の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリーパック。
〔１９〕バッテリーセル電圧測定方法であって、
バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタと、各バッテリーのセルに対応し、充電モードまたは測定モードに切り替え可能な複数のスイッチング部とを用いてなり、
（ａ）前記スイッチング部のモードを充電モードに切り替えて各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに充電するステップと、及び
（ｂ）各スイッチング部のモードを異時的に測定モードに切り替えて浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するステップを含んでなる、バッテリーセル電圧測定方法。
〔２０〕 前記（ｂ）ステップを行う前に、
各スイッチング部をホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させるステップをさらに含んでなる、〔１９〕に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
〔２１〕 前記（ａ）ステップにおいて、
各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに同時にまたは異時的に充電してなる、〔１９〕に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
〔２２〕 対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを同時にまたは異時的に電気的に分離させてなる、〔２０〕に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
〔２３〕 前記測定された各セル電圧をメモリに貯蔵するステップをさらに含んでなる、〔１９〕に記載のバッテリーセル電圧測定方法。

望ましくは、前記スイッチング部は、各浮動キャパシタに対応して備えられる。

望ましくは、前記スイッチング部は、対応する浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子、そして前記基準電位と前記一側端子を選択的に連結する第１スイッチ、及び対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するセルの他側端子、そして前記共通セル電圧測定ラインと対応する浮動キャパシタの他側端子を選択的に連結する第２スイッチを含む。

本発明によれば、前記セル電圧検出部は、各スイッチング部の動作を制御する制御部を含む。

本発明の一側面によれば、前記制御部は、前記第１スイッチを制御して浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するセルの他側端子とを連結することで、各スイッチング部のモードを充電モードに切り替える。

望ましくは、前記制御部は、各スイッチング部のモードを同時にまたは異時的に充電モードに切り替えて各バッテリーセルの電圧を対応する浮動キャパシタに充電する。

本発明の他の側面によれば、前記制御部は、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と前記基準電位とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と前記共通セル電圧測定ラインとを連結することで、各スイッチング部のモードを測定モードに切り替える。

本発明のさらに他の側面によれば、前記制御部は、各スイッチング部のモードを異時的に測定モードに切り替える前に、各スイッチング部のモードをホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させる。

すなわち、前記制御部は、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子との連結を解除し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するバッテリーセルの他側端子との連結を解除することで、各スイッチング部のモードをホールドモードに切り替える。

望ましくは、前記制御部は、各スイッチング部のモードを同時にまたは異時的にホールドモードに切り替える。

望ましくは、前記セル電圧検出部は、前記基準電位と前記共通セル電圧測定ラインとに印加されるセル電圧を出力するセル電圧増幅部を含む。一例として、前記セル電圧増幅部は、バッファーであり得る。

望ましくは、前記セル電圧検出部は、前記セル電圧増幅部から出力されるセル電圧信号をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄコンバータをさらに含む。

本発明において、前記セル電圧検出部は、測定された各セル電圧をメモリに貯蔵することができる。

本発明の技術的課題は、上述したバッテリーセル電圧測定装置を含むバッテリーパック、バッテリー管理装置またはバッテリー駆動装置によって達成できる。

前記技術的課題を達成するための本発明によるバッテリーセル電圧測定方法は、バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタと、各バッテリーのセルに対応し、充電モードまたは測定モードに切り替え可能な複数のスイッチング部とを用いてバッテリーセル電圧を測定する方法であって、（ａ）前記スイッチング部のモードを充電モードに切り替えて各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに充電するステップ、及び（ｂ）各スイッチング部のモードを異時的に測定モードに切り替えて浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するステップを含む。

望ましくは、前記（ｂ）ステップを行う前に、各スイッチング部のモードをホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させるステップをさらに含む。

望ましくは、各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに同時にまたは異時的に充電する。また、対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを同時にまたは異時的に電気的に分離させる。

本明細書に添付される下記の図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはいけない。

従来技術によるバッテリーセル電圧測定装置の回路図である。 本発明の実施例によるバッテリーセル電圧測定装置の回路図である。 本発明の実施例によるバッテリーセル電圧測定方法の流れを示すフローチャートである。 セル電圧の充電、セル電圧のホールド、及びセル電圧の測定ステップにおける第１スイッチと第２スイッチとの接点変化を示す図面である。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはいけず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。従って、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想のすべてを代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

図２は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーセル電圧測定装置１００の構成を示す回路図である。

図２を参照すれば、本発明によるバッテリーセル電圧測定装置１００は、バッテリーパックに含まれた複数のセルＢに対応する複数の浮動キャパシタＣ、各浮動キャパシタＣに対応する複数のスイッチング部Ａ及びセル電圧検出部Ｄを含む。

各スイッチング部Ａは充電モードまたは測定モードに切り替え可能である。さらに、各スイッチング部Ａはホールドモードに切り替え可能である。

ここで、充電モードとは、各セルＢの電圧を対応する浮動キャパシタＣに充電するモードを意味する。また、測定モードとは、各浮動キャパシタＣに充電されたセル電圧を測定するモードを意味する。そして、ホールドモードとは、セルＢ電圧を測定する前に対応する浮動キャパシタＣとセルＢとを電気的に分離させるモードを意味する。

各スイッチング部Ａは、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを含む。

前記第１スイッチＳＷ１は、充電モードで各浮動キャパシタＣの一側端子と対応するセルＢの一側端子とを相互連結し、ホールドモードで各浮動キャパシタＣの一側端子と対応するセルＢの一側端子との連結を解除し、測定モードで各浮動キャパシタＣの一側端子と基準電位Ｇとを連結する。

図面において、前記浮動キャパシタＣの一側端子は低電位端子であり、前記セルＢの一側端子はアノード端子として示した。しかし、本発明がこれに限定されるのではない。

前記第２スイッチＳＷ２は、充電モードで各浮動キャパシタＣの他側端子と対応するセルＢの他側端子とを相互連結し、ホールドモードで各浮動キャパシタＣの他側端子と対応するセルＢの他側端子との連結を解除し、測定モードで各浮動キャパシタＣの他側端子を共通セル電圧測定ラインＬｃと連結する。

図面において、前記浮動キャパシタＣの他側端子は高電位端子であり、前記セルＢの他側端子はカソード端子として示した。しかし、本発明がこれに限定されるのではない。

上述のように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は、充電モードまたは測定モードを共に支援できるように端子の選択的連結機能を備える。したがって、本発明は、端子の選択的連結機能がないスイッチ素子を使用する場合に比べてスイッチ素子の数を削減できる。すなわち、セルＢの数をｎとするとき、本発明は２ｎ個のスイッチ素子を要するが、端子の選択的連結機能がないスイッチ素子を使用する場合４ｎ個のスイッチ素子を要する。

前記セル電圧検出部Ｄは、前記スイッチング部Ａを充電モードに切り替えて各セルＢの電圧を対応する浮動キャパシタＣに充電させる。このとき、前記セル電圧検出部Ｄは各スイッチング部Ａを同時にまたは異時的に充電モードに切り替えて各セルＢの電圧を対応する浮動キャパシタＣに充電させる。

そして、前記セル電圧検出部Ｄは、各スイッチング部Ａを異時的に測定モードに切り替えて浮動キャパシタＣに充電されたセル電圧を基準電位Ｇと共通セル電圧測定ラインＬｃとの間に印加してセル電圧を測定する。

ここで、「異時的」という表現は、時間間隔を置いて各スイッチング部Ａのモードを制御することを意味する。例えば、左側から右側方向またはその反対方向に進みながら各スイッチング部Ａのモードを制御するとき、各スイッチング部Ａのモードを異時的に制御するという。以下、「異時的」という表現の意味は上述のようである。

望ましくは、前記セル電圧検出部Ｄは、前記各スイッチング部Ａを異時的に測定モードに切り替える前に、各スイッチング部Ａをホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタＣとセルＢとを電気的に分離させる。このとき、前記セル電圧検出部Ｄは各浮動キャパシタＣと対応するセルＢとの電気的連結を同時にまたは異時的に分離させる。

前記セル電圧検出部Ｄは、セル電圧増幅部１１０、Ａ／Ｄコンバータ１２０及び制御部１３０を含む。

前記セル電圧増幅部１１０は、測定モードで第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の動作によって基準電位Ｇと共通セル電圧測定ラインＬｃとの間に順次印加される、浮動キャパシタＣに充電されたセル電圧を増幅してＡ／Ｄコンバータ１２０側に出力する。

前記セル電圧増幅部１２０は、基準電位Ｇを基準にして浮動キャパシタＣに充電されたセル電圧を増幅して出力するので、差動増幅器ではなくＯＰアンプ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）からなったバッファーで構成できる。

前記Ａ／Ｄコンバータ１２０は、セル電圧増幅部１１０から出力されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して制御部１３０に出力する。

前記制御部１３０は、前記Ａ／Ｄコンバータ１２０側から出力される各セルのデジタル電圧信号をメモリ（図示せず）に貯蔵し、貯蔵された各セルのデジタル電圧信号を基準にして各セルの充放電動作を制御するか、過充電防止や過放電防止のような各種のバッテリー保護動作を行う。

また、前記制御部１３０は、各スイッチング部Ａが充電モード、ホールドモードまたは測定モードへと切り替え可能に各スイッチング部Ａに含まれた第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の動作を制御する。

望ましくは、前記制御部１３０は、各セルの電圧を測定するために各スイッチング部Ａを充電モード、ホールドモード及び測定モードの順に切り替えさせる。ここで、充電モードまたはホールドモードへの切り替えは同時にまたは異時的になされ、測定モードへの切り替えは異時的になされる。

前記充電モードによれば、前記制御部１３０は、前記第１スイッチＳＷ１を制御して各浮動キャパシタＣの一側端子と対応するセルＢの一側端子とを相互連結し、前記第２スイッチＳＷ２を制御して各浮動キャパシタＣの他側端子と対応するセルＢの他側端子とを相互連結させる。

また、前記ホールドモードによれば、前記制御部１３０は、前記第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御して各浮動キャパシタＣと対応するセルＢの電気的連結を分離させる。

さらに、前記測定モードによれば、前記制御部１３０は、前記第１スイッチＳＷ１を制御して各浮動キャパシタＣの一側端子を基準電位Ｇと連結させ、前記第２スイッチＳＷ２を制御して各浮動キャパシタＣの他側端子を共通セル電圧測定ラインＬｃと連結させる。

前記制御部１３０は、本発明によるバッテリーセル電圧測定方法をプログラム化したコードを実行することができるマイクロプロセッサーとして構成することもでき、本発明によるバッテリーセル電圧測定方法の制御フローを論理回路で具現した半導体チップとしても構成することができるが、本発明がこれに限定されるのではない。

上述した本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、バッテリーパックから電源供給を受けるバッテリーパック駆動装置に結合されて使用され得る。

一例として、本発明は、ノートＰＣ、携帯電話、個人用ポータブルマルチメディアプレイヤーのようにバッテリーから駆動電圧の供給を受ける各種の電子製品に含まれて使用され得る。

他の例として、本発明は、化石燃料自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車のようにバッテリーが搭載された各種の動力装置に結合されて使用され得る。

また、本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、バッテリーパックの充放電を制御して過充電または過放電などからバッテリーパックを保護するバッテリー管理装置（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）に含まれて使用され得る。

ひいては、本発明によるバッテリーセル電圧測定装置は、バッテリーパック内に含まれて使用され得る。

図３は本発明の実施例によるセル電圧測定方法の順序を示すフローチャートであり、図４はセル電圧の充電、セル電圧のホールド、及びセル電圧の測定ステップにおける第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との接点変化過程を順次示す図面である。

以下、図３及び図４を参照しながら本発明の実施例によるバッテリーセル電圧測定方法を詳しく説明する。

まず、ステップ（Ｓ１０）において、制御部１３０は、セル電圧測定周期が到来したか否かを判断する。ここで、セル電圧測定周期は任意に設定できる。

ステップ（Ｓ２０）は、セル電圧測定周期が到来した場合行うステップであって、制御部１３０は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御して対応する浮動キャパシタＣとセルＢとを同時または異時的に連結して各浮動キャパシタＣに対応するセルＢの電圧を充電させる。

図４の（ａ）を参照すれば、前記ステップ（Ｓ２０）において、第１スイッチＳＷ１の接点は浮動キャパシタＣの一側端子とセルＢの一側端子とが相互連結可能にスイッチングされる。図面において、浮動キャパシタＣの一側端子は低電位端子であり、セルＢの一側端子はアノード端子である。そして、第２スイッチＳＷ２の接点は浮動キャパシタＣの他側端子とセルＢの他側端子とが相互連結可能にスイッチングされる。図面において、浮動キャパシタＣの他側端子は高電位端子であり、セルＢの他側端子はカソード端子である。

一方、ステップ（Ｓ１０）において、セル電圧測定周期が到来しなかったと判断されれば、制御部１３０は、セル電圧測定プロセスを開始しない。

ステップ（Ｓ３０）において、制御部１３０は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御して各セルＢと浮動キャパシタＣとの連結を同時または異時的に解除させて各浮動キャパシタＣと対応するセルＢとの電気的連結を分離させる。すると、各浮動キャパシタＣに充電されたセルＢの電圧がホールドされる。

図４の（ｂ）を参照すれば、前記ステップ（Ｓ３０）において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接点はフローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）される。すなわち、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接点は、浮動キャパシタＣとセルＢの何れの端子とも連結されていない状態になる。

ステップ（Ｓ４０）において、制御部１３０は、各スイッチング部Ａに含まれた第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御して異時的に各浮動キャパシタＣに充電されている対応するセルＢの電圧を基準電位Ｇと共通セル電圧測定ラインＬｃとの間に印加してセルＢ電圧を異時的に測定する。

図４の（ｃ）を参照すれば、各セルＢに対応する第１スイッチＳＷ１の接点は、浮動キャパシタＣの一側端子が基準電位Ｇと異時的に相互連結可能にスイッチングされる。そして、第２スイッチＳＷ２の接点は、浮動キャパシタＣの他側端子が共通セル電圧測定ラインＬｃと異時的に相互連結可能にスイッチングされる。図面において、浮動キャパシタＣの一側端子は低電位端子であり、浮動キャパシタＣの他側端子は高電位端子である。これによって、基準電位Ｇと共通セル電圧測定ラインＬｃとの間には各浮動キャパシタＣに充電された対応するセルＢの電圧が順次印加される。すると、セル電圧増幅部１１０は、共通セル電圧測定ラインＬｃに印加される各セルＢの電圧を異時的に測定してＡ／Ｄコンバータ１２０に出力する。すると、Ａ／Ｄコンバータ１２０は、順次各セルＢの電圧信号の入力を受けてデジタル電圧信号に変換して制御部１３０側に出力する。

ステップ（Ｓ５０）において、制御部１３０は、Ａ／Ｄコンバータ１２０から順次出力される各セルのデジタル電圧信号をメモリ（図示せず）に貯蔵する。

ステップ（Ｓ６０）において、制御部１３０は、セル電圧測定を続けるか否かを判断する。セル電圧測定はバッテリーが使用中であれば続けることができる。もし、セル電圧測定を続けようとする場合、制御部１３０は、プロセスをステップ（Ｓ１０）に進ませて次の測定周期のセル電圧測定過程に進む。逆に、セル電圧測定を中断しようとする場合、制御部１３０は、セル電圧測定プロセスを終了する。

図面に示さなかったが、前記制御部１３０は、メモリに貯蔵された各セルのデジタル電圧信号を参照して各セルの充放電制御を行うか、過充電防止や過放電防止のようなバッテリー保護動作を行うことができることは、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者に自明である。

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。

本発明の一側面によれば、バッテリーパックに含まれた複数のセル電圧を差動増幅器及び極性反転回路を使わずに測定できる。したがって、セル電圧測定装置の回路構成を単純化することができ、セル電圧測定過程がさらに単純化される。

本発明の他の側面によれば、各スイッチング部が端子の選択的連結機能を行うスイッチ素子を含むことから、端子の選択的連結機能がないスイッチ素子を使用する場合に比べてスイッチ素子の数を削減できる。

Claims (18)

1. バッテリーセル電圧測定装置であって、
   バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタと、
   前記複数のセルに対応するように備えられ、充電モードにおいては、互いに対応するセルの一側端子と浮動キャパシタの一側端子とを、測定モードにおいては、浮動キャパシタの一側端子と基準電位とを、連結し、ホールドモードにおいては、電気的連結が解除される接点構造とを備えてなる第１スイッチと、
   前記複数のセルに対応するように備えられ、充電モードにおいては、互いに対応するセルの他側端子と浮動キャパシタの他側端子とを、測定モードにおいては、浮動キャパシタの他側端子と共通セル電圧測定ラインとを、連結し、ホールドモードにおいては、電気的連結が解除される接点構造とを備えてなる第２スイッチと、及び
   セル電圧検出部とを備えてなり、
   前記セル電圧検出部が、第１スイッチ及び第２スイッチを充電モードに切り替えて各セル電圧を対応する浮動キャパシタに充電させ、その後、前記第１スイッチ及び第２スイッチを前記ホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させた後、第１スイッチ及び第２スイッチを異時的に測定モードに切り替えて前記浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するものである、バッテリーセル電圧測定装置。
2. 前記セル電圧検出部が、第１スイッチ及び第２スイッチのモードを制御する制御部を備えてなる、請求項１に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
3. 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するセルの他側端子とを連結することで、第１スイッチ及び第２スイッチのモードを充電モードに切り替える、請求項２に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
4. 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と前記基準電位とを連結し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と前記共通セル電圧測定ラインとを連結することで、第１スイッチ及び第２スイッチのモードを測定モードに切り替える、請求項２に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
5. 前記制御部が、第１スイッチ及び第２スイッチのモードを同時に又は異時的に充電モードに切り替える、請求項３又は請求項４に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
6. 前記制御部が、前記第１スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの一側端子と対応するバッテリーセルの一側端子との連結を解除し、前記第２スイッチを制御して対応する浮動キャパシタの他側端子と対応するバッテリーセルの他側端子との連結を解除することで、第１スイッチ及び第２スイッチのモードをホールドモードに切り替える、請求項２に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
7. 前記セル電圧検出部が、前記基準電位と前記共通セル電圧測定ラインとに印加されるセル電圧を出力するセル電圧増幅部を備えてなる、請求項１に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
8. 前記セル電圧増幅部は、バッファーである、請求項７に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
9. 前記制御部が、第１スイッチ及び第２スイッチのモードを同時に又は異時的にホールドモードに切り替える、請求項２又は請求項６に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
10. 前記セル電圧検出部が、セル電圧信号をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄコンバータをさらに備えてなる、請求項１に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
11. 前記セル電圧検出部が、測定された各セル電圧をメモリに貯蔵する、請求項１に記載のバッテリーセル電圧測定装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリー駆動装置。
13. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリー管理装置。
14. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のバッテリーセル電圧測定装置を備えてなる、バッテリーパック。
15. バッテリーセル電圧測定方法であって、
    バッテリーパックに含まれた複数のセルに対応する複数の浮動キャパシタと、
    前記複数のセルに対応するように備えられ、充電モードにおいては、互いに対応するセルの一側端子と浮動キャパシタの一側端子とを、測定モードにおいては、浮動キャパシタの一側端子と基準電位とを、連結し、ホールドモードにおいては、電気的連結が解除される接点構造とを備えてなる第１スイッチと、及び前記複数のセルに対応するように備えられ、充電モードにおいては、互いに対応するセルの他側端子と浮動キャパシタの他側端子とを、測定モードにおいては、浮動キャパシタの他側端子と共通セル電圧測定ラインとを、連結し、ホールドモードにおいては、電気的連結が解除される接点構造とを備えてなる第２スイッチとを用いてなり、
    （ａ）第１スイッチ及び第２スイッチのモードを充電モードに切り替えて各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに充電するステップと、
    (ａ')前記第１スイッチ及び第２スイッチを前記ホールドモードに切り替えて対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを電気的に分離させるステップと、及び
    （ｂ）第１スイッチ及び第２スイッチのモードを異時的に測定モードに切り替えて浮動キャパシタに充電されたセル電圧を基準電位と共通セル電圧測定ラインとの間に印加してセル電圧を測定するステップを含んでなる、バッテリーセル電圧測定方法。
16. 前記（ａ）ステップにおいて、
    各バッテリーセル電圧を対応する浮動キャパシタに同時に又は異時的に充電してなる、請求項１５に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
17. 対応する浮動キャパシタと対応するバッテリーセルとを同時に又は異時的に電気的に分離させてなる、請求項１５に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
18. 前記測定された各セル電圧をメモリに貯蔵するステップをさらに含んでなる、請求項１５に記載のバッテリーセル電圧測定方法。
    
    
    

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