JP5991299B2 - 組電池の電圧検出装置 - Google Patents
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Description
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態について図1から図6を参照しながら説明する。組電池1は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され、インバータを介して電動機に電力を供給するものである。実際の組電池1は、多数のリチウム2次電池、ニッケル水素2次電池等(単位電池)を直列に接続した構成を有している。図1では、説明の都合上、低電位側の電池セルB1から高電位側の電池セルB4までを示している。
制御回路6は、全ての電池セルB1〜B4について、第1スイッチSW1A〜SW1Dと第4スイッチSW4と第5スイッチSW5A〜SW5Dをオンし、第2スイッチSW2A〜SW2Dと第3スイッチSW3A〜SW3Dをオフする。これにより、第1コンデンサC1A〜C1Dは、それぞれVn−VREFの電圧で一斉に充電される(サンプリング)。第2コンデンサC2の電荷は、ゼロに初期化される。
制御回路6は、第5スイッチSW5A〜SW5Dを一斉に(同時に)オフして、電池セルB1〜B4による電荷を第1コンデンサC1A〜C1Dに同時に保持する(ホールド)。電荷をホールドすればよいので、第1スイッチSW1A〜SW1Dを一斉にオフしてもよく、第1スイッチSW1A〜SW1Dと第5スイッチSW5A〜SW5Dを一斉にオフしてもよい。図示しない電流検出装置は、これと同時に組電池1に流れる電流を検出する。期間1、2は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、電池セルB4を電圧検出対象とするときの第2コンデンサC2の初期化期間でもある。
制御回路6は、電池セルB4を電圧検出対象とし、電荷再分配の期間4に備えて第1スイッチSW1Dと第4スイッチSW4をオフする。第1スイッチSW1A〜SW1Cは、オンのままでよい。
制御回路6は、電池セルB4について第2スイッチSW2Dと第3スイッチSW3Dをオンする。第1コンデンサC1Dの一端には、電圧V4に替えて電圧V3が印加される。このとき、期間2で第1コンデンサC1Dにホールドされた電荷が、第2コンデンサC2との間で再分配される。期間3と期間4との間の電荷保存の一般式は、第1コンデンサの容量をC1、第2コンデンサの容量をC2とすれば(1)式となる。電池セルB4についてはVn=V4、Vn-1=V3となる。
C1(Vn−VREF)=C1(Vn-1−VREF)+C2(VOUT−VREF) …(1)
VOUT=C1/C2(Vn−Vn-1)+VREF …(2)
すなわち、オペアンプの出力電圧VOUTは、電荷再分配の後、電池セルB4の端子間電圧(=電池セルB4の電圧VB4)をC1/C2倍し、基準電圧VREFだけオフセットした電圧となる。この場合でも、オフ状態にあるSW2A〜SW2C、SW1Dには、それぞれ電池セルB1〜B4の電圧VB1〜VB4だけが印加される。
制御回路6は、電圧検出対象の電池セルをB4からB3に切り替える。電圧検出対象でなくなった電池セルB4については、第3スイッチSW3Dをオフして第1コンデンサC1DをコモンラインCLから切り離し、第2スイッチSW2Dをオフ、第1スイッチSW1Dと第5スイッチSW5Dをオンしてサンプリング動作に移行する。ノンオーバーラップ信号生成回路12の作用により、第1スイッチSW1Dと第2スイッチSW2Dが同時にオンすることはない。制御回路6は、第2コンデンサC2の電荷を初期化するため、本期間の間、一時的に第4スイッチSW4をオンする。
制御回路6は、期間3と同様に、電荷再分配の期間7に備えて第1スイッチSW1Cと第4スイッチSW4をオフする。第1スイッチSW1A、SW1B、SW1Dは、オンのままでよい。
制御回路6は、期間4と同様に、電池セルB3について第2スイッチSW2Cと第3スイッチSW3Cをオンする。このとき、期間2で第1コンデンサC1Cにホールドされた電荷が、第2コンデンサC2との間で再分配される。オペアンプ4の出力電圧VOUTは、(2)式(Vn=V3、Vn-1=V2)のようになる。
制御回路6は、期間8〜10において電池セルB2を電圧検出対象とし、期間5〜7と同様にして(2)式(Vn=V2、Vn-1=V1)で示す出力電圧VOUTを得る。続いて、期間11〜13において電池セルB1を電圧検出対象とし、期間5〜7と同様にして(2)式(Vn=V1、Vn-1=V0)で示す出力電圧VOUTを得る。
以上説明したように、本実施形態の電圧検出装置2は、電池セルBnを同時にサンプリングした後、そのサンプリングした電荷を用いて順にセル電圧VBnを検出する。電池セルBnごとに第1コンデンサC1xとスイッチとからなる容量切換回路を備えればよいので、電池セルBnごとに専用のA/D変換器を設けて同時サンプリングを実現する構成に比べ、レイアウト面積が格段に小さくて済む。
次に、図7および図8を参照しながら第2の実施形態について説明する。図7に示す電圧検出装置31は、図1に示す電圧検出装置2から第5スイッチSW5A〜SW5Dを削除した構成を備えている。制御回路6は、電池セルB1〜B4を一斉にサンプリングして、電荷を第1コンデンサC1A〜C1Dに同時に保持する。その後、各スイッチを切り替えて電池セルB1〜B4を降順に電圧検出対象としながら、各保持電荷に対し電荷再分配を実行してセル電圧VB1〜VB4を検出する。
制御回路6は、全ての電池セルB1〜B4について、第1スイッチSW1A〜SW1Dと第3スイッチSW3A〜SW3Dと第4スイッチSW4をオンし、第2スイッチSW2A〜SW2Dをオフする。これにより、オペアンプ4はボルテージフォロアで動作し、第1コンデンサC1A〜C1Dは、それぞれVn−VREFの電圧で一斉に充電される(サンプリング)。第2コンデンサC2の電荷は、ゼロに初期化される。このとき、オフ状態にあるSW2A〜SW2Dには、それぞれ電池セルB1〜B4の電圧VB1〜VB4だけが印加されている。
制御回路6は、第3スイッチSW3A〜SW3Dを一斉に(同時に)オフして、電池セルB1〜B4による電荷を第1コンデンサC1A〜C1Dに同時に保持する(ホールド)。電荷をホールドすればよいので、第1スイッチSW1A〜SW1Dを一斉にオフしてもよく、第1スイッチSW1A〜SW1Dと第3スイッチSW3A〜SW3Dを一斉にオフしてもよい。図示しない電流検出装置は、これと同時に組電池1に流れる電流を検出する。期間1、2は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、電池セルB4を電圧検出対象とするときの第2コンデンサC2の初期化期間でもある。
制御回路6は、電池セルB4を電圧検出対象とし、電荷再分配の期間4に備えて第1スイッチSW1Dと第4スイッチSW4をオフする。第1スイッチSW1A〜SW1Cはオンのままでよく、第3スイッチSW3A〜SW3Cはオフのままでよい。
制御回路6は、電池セルB4について第2スイッチSW2Dと第3スイッチSW3Dをオンする。第1コンデンサC1Dの一端には、電圧V4に替えて電圧V3が印加される。このとき、期間2で第1コンデンサC1Dにホールドされた電荷が、第2コンデンサC2との間で再分配される。期間3と期間4との間の電荷保存の一般式は(1)式となり、オペアンプ4の出力電圧VOUTは(2)式となる。電池セルB4についてはVn=V4、Vn-1=V3となる。
制御回路6は、電圧検出対象の電池セルをB4からB3に切り替える。電圧検出対象でなくなった電池セルB4については、第2スイッチSW2Dと第3スイッチSW3Dをオフして待機動作に移行する。制御回路6は、第2コンデンサC2の電荷を初期化するため、本期間の間、一時的に第4スイッチSW4をオンする。
制御回路6は、期間3と同様に、電荷再分配の期間7に備えて第1スイッチSW1Cと第4スイッチSW4をオフする。第1スイッチSW1A、SW1Bは、オンのままでよい。
制御回路6は、期間4と同様に、電池セルB3について第2スイッチSW2Cと第3スイッチSW3Cをオンする。このとき、期間2で第1コンデンサC1Cにホールドされた電荷が、第2コンデンサC2との間で再分配される。オペアンプ4の出力電圧VOUTは、(2)式(Vn=V3、Vn-1=V2)のようになる。
制御回路6は、期間8〜10において電池セルB2を電圧検出対象とし、期間5〜7と同様にして(2)式(Vn=V2、Vn-1=V1)で示す出力電圧VOUTを得る。続いて、期間11〜13において電池セルB1を電圧検出対象とし、期間5〜7と同様にして(2)式(Vn=V1、Vn-1=V0)で示す出力電圧VOUTを得る。
次に、図9および図10を参照しながら第3の実施形態について説明する。図9に示す電圧検出装置41は、オペアンプ4のオフセット電圧の影響を排除するため、図7に示す電圧検出装置31に対し第2コンデンサと第4スイッチの構成を変更したものである。
C1(Vn−VREF)+C2(VA−VREF)=C1(Vn-1−VREF)+C2(VOUT−VREF) …(3)
VOUT=C1/C2(Vn−Vn-1)+VA …(4)
C1(Vn−VREF+ΔVOS)+C2(VA−VREF+ΔVOS)=C1(Vn-1−VREF+ΔVOS)+C2(VOUT−VREF+ΔVOS) …(5)
次に、図11を参照しながら第4の実施形態を説明する。電圧検出装置51は、差動出力形式のオペアンプ52を用いることにより、第1の実施形態の電圧検出装置2を全差動形式としたものである。オペアンプ52のコモン電圧VCOMは基準電圧VREFに等しく設定されている。オペアンプ52は、その非反転出力端子、反転出力端子からそれぞれ差動電圧VOP、VOMを出力する。出力端子TP、TMから出力される差動電圧VOP、VOMは、差動入力形式のA/D変換器53によりデジタルデータに変換される。
C1(Vn−VREF)=C1(Vn-1−VX)+C2(VOP−VX) …(6)
C1(Vn-1−VREF)=C1(Vn−VX)+C2(VOM−VX) …(7)
VOP−VOM=2C1/C2(Vn−Vn-1) …(8)
C1(Vn−VREF)=C1(Vn-1+ΔV−VX)+C2(VOP−VX) …(9)
C1(Vn-1−VREF)=C1(Vn+ΔV−VX)+C2(VOM−VX) …(10)
次に、図12を参照しながら第5の実施形態を説明する。電圧検出装置61は、差動出力形式のオペアンプ52を用いることにより、第2の実施形態の電圧検出装置31を全差動形式としたものである。オペアンプ52の反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側は、それぞれ電圧検出装置31と同様の接続形態で、第1コンデンサC1x、第2コンデンサC2、スイッチSW1x〜SW3xおよびスイッチSW4を備えている。換言すれば、電圧検出装置61は、図11に示す電圧検出装置51から第5スイッチSW5A〜SW5Dを削除した構成を備えている。
C1(Vn−VCOM)=C1(Vn-1−VX)+C2(VOP−VX) …(11)
C1(Vn-1−VCOM)=C1(Vn−VX)+C2(VOM−VX) …(12)
次に、図13を参照しながら第6の実施形態を説明する。電圧検出装置71は、第3の実施形態の電圧検出装置41を全差動形式としたものである。オペアンプ52の反転入力端子と非反転出力端子の側、および非反転入力端子と反転出力端子の側は、それぞれ電圧検出装置41と同様の接続形態でスイッチSW4A〜SW4Cを備えている。その他の構成は、図12に示す電圧検出装置61と同様である。
C1(Vn−VCOM)+C2(VA−VCOM)=C1(Vn-1−VX)+C2(VOP−VX) …(13)
C1(Vn-1−VCOM)+C2(VB−VCOM)=C1(Vn−VX)+C2(VOM−VX) …(14)
VOP−VOM=2C1/C2(Vn−Vn-1)+(VA−VB) …(15)
C1(Vn−VCOM)+C2(VA−VCOM)=C1(Vn-1+ΔV−VX)+C2(VOP−VX) …(16)
C1(Vn-1−VCOM)+C2(VB−VCOM)=C1(Vn+ΔV−VX)+C2(VOM−VX) …(17)
C1(Vn−VCOM+VOS)+C2(VA−VCOM+VOS)=C1(Vn-1−VX+VOS)+C2(VOP−VX+VOS) …(18)
次に、図14を参照しながら第7の実施形態を説明する。電圧検出装置81は、第6の実施形態に対し第2スイッチの構成を変更したものである。すなわち、オペアンプ52の反転入力端子側および非反転入力端子側にそれぞれ設けられた第1コンデンサC1xの各一端の間に、共通の第2スイッチSW2xを備えている。その他の構成およびスイッチのオンオフ制御は、電圧検出装置71と同様である(図10参照)。
C1(Vn−VCOM)+C2(VA−VCOM)=C1(VY−VX)+C2(VOP−VX) …(19)
C1(Vn-1−VCOM)+C2(VB−VCOM)=C1(VY−VX)+C2(VOM−VX) …(20)
VOP−VOM=C1/C2(Vn−Vn-1)+(VA−VB) …(21)
次に、図15および図16を参照しながら第8の実施形態を説明する。電圧検出装置91は、組電池1全体の電圧VBLKの分圧電圧VDIVを検出するため、図1に示す電圧検出装置2に対し分圧回路92、第3コンデンサC3、第7スイッチSW7および第8スイッチSW8を加えたものである。
VDIV=R2/(R1+R2)×VBLK …(22)
C3(VDIV−VREF)=C3(0−VREF)+C2(VOUT−VREF) …(23)
VOUT=(C1/C2)VDIV+VREF …(24)
次に、図17および図18を参照しながら第9の実施形態を説明する。図17に示す電圧検出装置101は、図15に示す電圧検出装置91から第5スイッチSW5A〜SW5Dと第8スイッチSW8を削除した構成を備えている。
次に、図19および図20を参照しながら第10の実施形態を説明する。図19に示す電圧検出装置111は、オペアンプ4のオフセット電圧の影響を排除するため、図17に示す電圧検出装置101に対し第2コンデンサと第4スイッチの構成を変更したものである。第2コンデンサと第4スイッチの構成は、図9に示す構成と同様である。
次に、図21を参照しながら第11の実施形態を説明する。電圧検出装置121は、図11に示す電圧検出装置51に対し、組電池1の分圧電圧VDIVを検出するための図15に示す構成を差動形式にして加えたものである。オペアンプ52の反転入力端子の側においては、第3コンデンサC3の一端は分圧回路92の分圧ノードに接続されており、オペアンプ52の非反転入力端子の側においては、第3コンデンサC3の一端は端子TB0(グランド)に接続されている。スイッチ制御は、第8の実施形態と同様である(図16参照)。本実施形態によれば、第4、第8の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
次に、図22を参照しながら第12の実施形態を説明する。電圧検出装置131は、図12に示す電圧検出装置61に対し、組電池1の分圧電圧VDIVを検出するための図17に示す構成を差動形式にして加えたものである。オペアンプ52の反転入力端子の側においては、第3コンデンサC3の一端は分圧回路92の分圧ノードに接続されており、オペアンプ52の非反転入力端子の側においては、第3コンデンサC3の一端は端子TB0(グランド)に接続されている。スイッチ制御は、第9の実施形態と同様である(図18参照)。本実施形態によれば、第5、第9の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
次に、図23を参照しながら第13の実施形態を説明する。電圧検出装置141は、図13に示す電圧検出装置71に対し、組電池1の分圧電圧VDIVを検出するための図19に示す構成を差動形式にして加えたものである。スイッチ制御は、第10の実施形態と同様である(図20参照)。本実施形態によれば、第6、第10の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
次に、図24を参照しながら第14の実施形態を説明する。電圧検出装置151は、図14に示す電圧検出装置81に対し、組電池1の分圧電圧VDIVを検出するための図19に示す構成を差動形式にして加えたものである。スイッチ制御は、第10の実施形態と同様である(図20参照)。本実施形態によれば、第7、第10の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
第1、第4の実施形態において、期間4、期間7、期間10の後、電圧検出対象とした電池セルの第2スイッチSW2xを直ちにオフして第1スイッチSW1xと第5スイッチSW5xを直ちにオンする必要はない。これらのスイッチ動作は、次の一斉のサンプリング期間である期間1の開始時点までに行えばよい。第8、第11の実施形態においても同様である。
Claims (13)
- 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ(4)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4スイッチ(SW4)と、
前記基準電圧との電圧差がスイッチの耐圧以下となる規定電圧が付与された電圧線と前記第1コンデンサの他端との間に設けられた第5スイッチ(SW5A〜SW5D)と、
前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第5スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)と、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第8スイッチ(SW8)とを備え、
前記制御手段は、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチとともに前記第6スイッチと前記第8スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第5スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第8スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第6スイッチと前記第8スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出するもので、全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧であるコモン電圧にバイアスされた差動出力構成のオペアンプ(52)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4スイッチ(SW4)と、
前記コモン電圧との電圧差がスイッチの耐圧以下となる規定電圧が付与された電圧線と前記第1コンデンサの他端との間に設けられた第5スイッチ(SW5A〜SW5D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に並列に設けられ、前記第5スイッチは、前記規定電圧が付与された電圧線と前記第1コンデンサの他端との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に並列に設けられ、前記第5スイッチは、前記規定電圧が付与された電圧線と前記第1コンデンサの他端との間に設けられ、
前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第5スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)とを備え、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第8スイッチ(SW8)とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第8スイッチ(SW8)とを備え、
前記制御手段は、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第5スイッチとともに前記第6スイッチと前記第8スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第5スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第8スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第6スイッチと前記第8スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ(4)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4スイッチ(SW4)と、
前記第4スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)と、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記制御手段は、前記第4スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチとともに前記第6スイッチと前記第7スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第7スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第6スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出するもので、全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定のコモン電圧にバイアスされた差動出力構成のオペアンプ(52)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4スイッチ(SW4)と、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に並列に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に並列に設けられ、
前記第4スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)とを備え、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記制御手段は、前記第4スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチとともに前記第6スイッチと前記第7スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第7スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第6スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ(4)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられた第4Aスイッチ(SW4A)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に直列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4Bスイッチ(SW4B)と、
前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられた第4Cスイッチ(SW4C)と、
前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)とを備え、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記制御手段は、前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチとともに前記第6スイッチと前記第7スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第7スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、前記第6スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出するもので、全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定のコモン電圧にバイアスされた差動出力構成のオペアンプ(52)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1、第2スイッチ(SW1A〜SW1D、SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられた第4Aスイッチ(SW4A)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に直列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4Bスイッチ(SW4B)と、
前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられた第4Cスイッチ(SW4C)とを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第4Aスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4Bスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第4Cスイッチは、前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第1、第2スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第4Aスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4Bスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第4Cスイッチは、前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)と、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記制御手段は、前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチとともに前記第6スイッチと前記第7スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第7スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、前記第6スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 直列接続された複数の単位電池(B1〜B4)からなる組電池(1)について各単位電池の電圧を検出するもので、全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定のコモン電圧にバイアスされた差動出力構成のオペアンプ(52)と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第1コンデンサ(C1A〜C1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第1スイッチ(SW1A〜SW1D)と、
前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に共通に設けられた第2スイッチ(SW2A〜SW2D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第1コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第3スイッチ(SW3A〜SW3D)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられた第4Aスイッチ(SW4A)と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に直列に設けられた第2コンデンサ(C2)および第4Bスイッチ(SW4B)と、
前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられた第4Cスイッチ(SW4C)とを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第1スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第4Aスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4Bスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第4Cスイッチは、前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第1スイッチは、前記第1コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子と当該第1コンデンサの一端との間に設けられ、前記第3スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第1コンデンサの他端との間に設けられ、前記第4Aスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に設けられ、前記第2コンデンサおよび前記第4Bスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第4Cスイッチは、前記第2コンデンサと前記第4Bスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記共通の第2スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子側および非反転入力端子側にそれぞれ設けられた第1コンデンサの各一端の間に設けられ、
前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチを閉じて前記第1コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第1スイッチを開いた状態で前記第2スイッチと前記第3スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段(6)とを備え、
前記組電池の高電位側端子(TBH)と低電位側端子(TB0)との間に直列に設けられた第6スイッチ(SW6)および分圧回路(92)と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第3コンデンサ(C3)と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第3コンデンサの他端との間に設けられた第7スイッチ(SW7)とを備え、
前記制御手段は、前記第4Aスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第1スイッチと前記第3スイッチとともに前記第6スイッチと前記第7スイッチを閉じて前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第1スイッチと前記第3スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第7スイッチを一斉に開いて電荷を前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに同時に保持し、その後、前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第2コンデンサの電荷を初期化した後、前記第4Bスイッチを閉じ、前記第6スイッチを開いた状態で前記第7スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置。 - 前記制御手段は、前記複数の単位電池について前記第1コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第4スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、前記第2コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
- 前記制御手段は、前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第4スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に前記組電池全体の分圧電圧を検出する場合、前記第2コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
- 前記制御手段は、前記複数の単位電池について前記第1コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、前記第2コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項5から7の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
- 前記制御手段は、前記第1コンデンサと前記第3コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第4Aスイッチと前記第4Cスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に前記組電池全体の分圧電圧を検出する場合、前記第2コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項5から7の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
- 前記規定電圧は、前記基準電圧に等しく設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の組電池の電圧検出装置。
- 前記制御手段は、検出した前記各単位電池の電圧を加算した電圧と、検出した前記組電池全体の分圧電圧から得られる前記組電池全体の電圧との比較に基づいて、当該組電池の電圧検出装置の故障判定を行うことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
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