JP6532831B2 - 電圧監視回路及び電圧監視方法 - Google Patents

Description

本実施形態は、電圧監視回路及び電圧監視方法に関する。

電気自動車や家電製品等の電源として、多数の電池セルが直列に接続された電池セル部を有する組電池モジュールの技術が開示されている。また、組電池モジュールにおいて、電池セル部から電圧測定部に至る配線の断線の有無を検出する技術が開示されている。

組電池モジュールにおいては、電圧測定に不要なノイズを除去する為に、電池セル部から電圧測定部に至る電圧測定経路にフィルタ回路が設けられる場合がある。例えば、フィルタ回路は、電池セルの正極と負極を電圧測定部に接続する配線間に接続される容量を有する。配線間に接続された容量にリークが生じた場合には、実際の電池セルの電圧よりも低い電圧が電圧測定部に供給される。従って、電圧測定部によって測定される電圧の低下が、電池セルの電圧の低下に起因するのか、あるいは、フィルタ回路を構成する容量のリーク等による、電圧測定経路に生じた障害に起因するのかを容易に検出できる電圧監視の技術が望まれる。

特開２０１５−５９７６２号公報

一つの実施形態は、電池セル部から電圧測定部に至る電圧測定経路の異常を容易に検出できる電圧監視回路および電圧監視方法を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、電圧監視回路は、電池セルの電圧が印加される第１の抵抗と第１の容量の直列接続を含む第１のフィルタ回路を備える第１の電圧測定経路を有する。前記電池セルの電圧が印加され、前記第１の抵抗よりも小さい抵抗値を有する第２の抵抗と第２の容量の直列接続を含む第２のフィルタ回路を備える第２の電圧測定経路を有する。前記第１の電圧測定経路を介して前記電池セルの電圧を測定する第１の電圧測定と、前記第２の電圧測定経路を介して前記電池セルの電圧を測定する第２の電圧測定を行う電圧測定部を有する。前記第１の電圧測定の測定値と前記第２の電圧測定の測定値が供給される比較回路を有する。

図１は、第１の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図２は、電圧監視方法の一例を示す図である。 図３は、第２の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図４は、第３の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図５は、電圧監視方法の他の一例を示す図である。 図６は、第４の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図７は、第５の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図８は、電圧監視方法の他の一例を示す図である。 図９は、第６の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。 図１０は、電圧測定部の一つの構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる電圧監視回路及び電圧監視方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。図１の電圧監視回路は、複数の電池セルＢＴ１〜ＢＴｎが直列接続された電池セル部１０と、電池セル毎に電圧を測定する複数の電圧測定部２０−１〜２０−ｎとを有する。電池セルＢＴ１〜ＢＴｎは、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。各電圧測定部２０は、第１および第２の電圧測定部２０Ａ、２０Ｂを有し、対応する電池セルの正極および負極間に接続されている。

ここで、電池セルＢＴと電圧測定部２０の接続について説明する。以下では、第１の電池セルＢＴ１について説明する。他の電池セルについても同様の接続を有する。第１の電池セルＢＴ１の正極は、第１の電極端子Ｔ１−１に接続される。第１の電池セルＢＴ１の負極は、第２の電極端子Ｔ２−１に接続される。

第１の電極端子Ｔ１−１には、第１の正極側配線Ｗ１−１が接続される。第１の正極側配線Ｗ１−１は、第１の抵抗Ｒ１−１を介して第１の電圧測定部２０Ａ−１に接続される。第２の電極端子Ｔ２−１には、第１の負極側配線ＷＡ−１が接続される。第１の負極側配線ＷＡ−１は、抵抗ＲＡ−１を介して第１の電圧測定部２０Ａ−１に接続される。

電圧測定部２０−１側の、第１の抵抗Ｒ１−１の一端と抵抗ＲＡ−１の一端間には、第１の容量Ｃ１−１が接続される。第１の抵抗Ｒ１−１、第１の容量Ｃ１−１、及び抵抗ＲＡ−１は、第１のフィルタ回路ＦＬ−１を構成する。第１の電池セルＢＴ１の電圧が印加されると、第１のフィルタ回路ＦＬ−１はロ−パスフィルタを構成し、第１の正極側配線Ｗ１−１と第１の負極側配線ＷＡ−１間に生じる、電圧測定には不要なノイズを除去するフィルタとして機能する。また、第１の正極側配線Ｗ１−１と第１の負極側配線ＷＡ−１は、第１の電圧測定部２０Ａ−１に電池セルＢＴ１の電圧を供給する第１の電圧測定経路を構成する。

第１の電極端子Ｔ１−１には、第２の正極側配線Ｗ２−１が接続される。第２の正極側配線Ｗ２−１は、第２の抵抗Ｒ２−１を介して第２の電圧測定部２０Ｂ−１に接続される。第２の電極端子Ｔ２−１には、第２の負極側配線ＷＢ−１が接続される。第２の負極側配線ＷＢ−１は、抵抗ＲＢ−１を介して第２の電圧測定部２０Ｂ−１に接続される。

電圧測定部２０−１側の、第２の抵抗Ｒ２−１の一端と抵抗ＲＢ−１の一端間には、第２の容量Ｃ２−１が接続される。第２の抵抗Ｒ２−１、第２の容量Ｃ２−１、及び抵抗ＲＢ−１は、第２のフィルタ回路ＦＬＡ−１を構成する。第１の電池セルＢＴ１の電圧が印加されると、第２のフィルタ回路ＦＬＡ−１はロ−パスフィルタを構成し、第２の正極側配線Ｗ２−１と第２の負極側配線ＷＢ−１間に生じるノイズを除去するフィルタとして機能する。また、第２の正極側配線Ｗ２−１と第２の負極側配線ＷＢ−１は、第２の電圧測定部２０Ｂ−１に電池セルＢＴ１の電圧を供給する第２の電圧測定経路を構成する。

第１および第２の電圧測定部２０Ａ−１、２０Ｂ−１に、所定のサンプリング周波数でサンプリング動作を行うＡ／Ｄコンバ−タを用いた場合には、第１および第２のフィルタ回路Ｆｌｌ−１、ＦＬＡ−１のカットオフ周波数を、Ａ／Ｄコンバ−タのサンプリング周波数の１／２より低く設定することにより、サンプリング周波数の１／２を超える周波数成分のノイズを除去するアンチエイリアスフィルタとして機能させることが出来る。所定のサンプリング周波数で動作するＡ／Ｄコンバ−タとしては、例えば、ΔΣＡ／Ｄコンバ−タを用いることが出来る。

電圧測定部２０−１側の、第２の抵抗Ｒ２−１と抵抗ＲＢ−１の一端の間、すなわち、第２の容量Ｃ２−１と並列にセルバランススイッチＳＷ１が接続される。例えば、電池セルＢＴ１が過充電の場合に、セルバランススイッチＳＷ１をオンさせることにより、電池セルＢＴ１の正極側から電流を流して放電させ、他の電池セルＢＴ２〜ＢＴｎとのエネルギの均等化を図ることが出来る。放電時間を短縮させる為、例えば、第２の抵抗Ｒ２−１の抵抗値は、第１の抵抗Ｒ１−１の抵抗値よりも小さい値に設定する。同様に、例えば、抵抗ＲＢ−１の抵抗値は、抵抗ＲＡ−１の抵抗値よりも小さい値に設定する。尚、夫々の配線に設けられる抵抗Ｒ１−１、Ｒ２−１、ＲＡ−１、ＲＢ−１、及び、容量Ｃ１−１、Ｃ２−１を同じ値に設定して、第１及び第２のフィルタ回路ＦＬ−１、ＦＬＡ−１の特性、例えば、カットオフ周波数を同じに設定する構成で有っても良い。

第１の電圧測定部２０Ａ−１は、第１の電圧測定経路を介して電池セルＢＴ１から供給される電圧Ｖ１を測定する。第２の電圧測定部２０Ｂ−１は、第２の電圧測定経路を介して電池セルＢＴ１から供給される電圧Ｖ２を測定する。

電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の測定値は、制御回路４０に供給されると共に、比較回路３０−１に供給される。比較回路３０−１は、第１の電圧測定部２０Ａ−１と第２の電圧測定部２０Ｂ−１から供給される測定値を比較する。これにより、電池セルＢＴ１の電圧低下を検知することが出来る。比較回路３０−１による比較結果は、制御回路４０に供給される。制御回路４０は、比較回路３０−１による比較結果を、表示部５０に供給する。尚、比較回路３０−１は、第１の電圧測定部２０Ａ−１の測定値と第２の電圧測定部２０Ｂ−１の測定値の差分値を演算し、その差分値を所定の閾値と比較する構成であっても良い。

制御回路４０は、例えば、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の差が、所定の閾値Ｖｔｈより大きくなった場合に、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる。例えば、第１の容量Ｃ１−１にリ−クが生じている場合には、電圧Ｖ１が低下する。電圧Ｖ１の低下を検知した時に、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の値を比較する。この為、その差が閾値Ｖｔｈより大きくなった場合に、例えば、電圧測定経路に異常が生じたことを容易に検知することが出来る。閾値Ｖｔｈとしては、例えば、第１の容量Ｃ１−１にリ−クが無い場合の電圧Ｖ１と、第１の容量Ｃ１−１にリ−クが有る場合の電圧Ｖ１との電圧差をシミュレ−ションにより取得し、その電圧差の値を閾値Ｖｔｈとして用いることが出来る。

また、制御回路４０は、例えば、電圧セルＢＴ１の電圧が他の電池セルＢＴ２〜ＢＴｎより高い状態を検知することが出来る。電池セルＢＴ１が他のセルより多く充電されている場合には、制御回路４０によりセルバランススイッチＳＷ１をオンさせる制御を行い、放電させることによりエネルギの均等化を行う。

本実施形態によれば、電池セルＢＴの電圧を第１と第２の電圧測定経路を介して夫々測定し、その測定値を比較することにより、電池セルＢＴの電圧低下が電圧測定経路に生じた異常に起因する現象か、あるいは、電池セルＢＴ自体の電圧低下による現象かをオンタイムで、容易に検知することが出来る。また、第２の抵抗Ｒ２の値を、例えば、第１の抵抗Ｒ１の値よりも小さくすることで、セルバランススイッチＳＷをオンさせて、他の電池セルより充電量が多いい電池セルＢＴを放電させる際の放電時間を短縮することが出来る為、短時間で電池セルＢＴ間のエネルギバランスの均一化を図ることが出来る。

また、各電池セルＢＴの電圧測定経路は、他の電池セルの電圧測定経路から夫々分離された状態で設けられる。この為、各電池セルＢＴの電圧測定経路の相互間の影響を軽減して、夫々の電池セルＢＴの電圧測定を行うことが出来る。これにより、例えば、夫々の電圧測定経路に設けられる抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＲＡ、ＲＢと容量Ｃ１、Ｃ２の値の設定が容易になる為、例えば、カットオフ周波数の調整等を精度良く行うことが出来る。

図２は、既述した第１の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、第１の電圧測定経路を介して供給される第１の電池セルＢＴ１の電圧Ｖ１と第２の電圧測定経路を介して供給される第１の電池セルＢＴ１の電圧Ｖ２を測定する（Ｓ１０１）。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の差と所定の閾値Ｖｔｈを比較する（Ｓ１０２）。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の差が、閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる（Ｓ１０３）。例えば、第１のフィルタ回路ＦＬ−１を構成する容量Ｃ１−１にリ−クが生じて電圧Ｖ１が低下し、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２間に閾値Ｖｔｈを超える電圧差が生じたことを検知することが出来る。尚、電圧Ｖ１の測定結果を制御回路４０で監視することにより、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２間の電圧差が閾値Ｖｔｈを超えない場合には、電池セルＢＴ１自体の電圧の低下を検知することが出来る。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。第１の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、図１に示す電池セルＢＴの電圧測定経路を構成する配線の一部が共用される。すなわち、第１の電池セルＢＴ１の第１の負極側配線ＷＡ−１に設けられて第１のフィルタ回路ＦＬ−１を構成する抵抗ＲＡ−１が、第２の電池セルＢＴ２の第１の正極側配線の一部として共用され、第１の電圧測定部２０Ａ−２に接続される。抵抗ＲＡ−１、第２の電池セルＢＴ２の第１の負極側配線ＷＡ−２に設けられた抵抗ＲＡ−２、及び、これらの配線間に接続される容量Ｃ１−２は、フィルタ回路ＦＬ−２を構成する。

また、第１の電池セルＢＴ１の第２の負極側配線ＷＢ−１に設けられてフィルタＦＬＡ−１を構成する抵抗ＲＢ−１が、第２の電池セルＢＴ２の第２の正極側配線の一部として共用され、電圧測定部２０−２の第２の電圧測定部２０Ｂ−２に接続される。抵抗ＲＢ−１、第２の電池セルＢＴ２の第２の負極側配線ＷＢ−２に設けられた抵抗ＲＢ−２、及び、これらの配線間に接続される容量Ｃ２−２は、フィルタ回路ＦＬＡ−２を構成する。例えば、抵抗ＲＡ−１の値に対して抵抗ＲＢ−１の値は小さい値に設定される。

本実施形態の電圧監視回路においては、各電池セルＢＴの電圧測定経路を構成する配線の一部が他の電池セルの電圧測定経路の配線と共用される。これにより、回路構成を簡略化することが出来る。例えば、フィルタ回路ＦＬ、ＦＬＡのカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗ＲＡ、ＲＢが共用される為、回路素子を削減することが出来る。また、抵抗ＲＡの値に対して抵抗ＲＢの値を小さい値に設定することにより、電圧測定経路の配線の一部を電池セルＢＴ間で共用する構成においても、バランススイッチＳＷをオンさせた時の電池セルＢＴの放電時間を短縮させることが出来る為、短時間で電池セルＢＴ間のエネルギバランスの均一化を図ることが出来る。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、制御回路４０が、第２の電圧測定部２０Ｂの動作状態を制御する制御信号ＯＮ／ＯＦＦを供給する。制御回路４０は、例えば、第２の電圧測定部２０Ｂの動作が不要な場合に、第２の電圧測定部２０Ｂへの電源電圧の供給を停止させる制御を行う。

通常動作においては、例えば、第１の電圧測定部２０Ａのみを動作させて電池セルＢＴの電圧を測定する。第１の電圧測定部２０Ａにおける電圧監視の結果、第２の電圧測定部２０Ｂによる電圧測定の必要性が生じた場合に、制御回路４０は、第２の電圧測定部２０Ｂを動作させる制御を行う。例えば、電圧Ｖ１が低下した場合に、第２の電圧測定部２０Ｂを動作させ、第１の電圧測定部２０Ａ−１〜２０Ａ−ｎと第２の電圧測定部２０Ｂ−１〜２０Ｂ−ｎによる測定値を比較する構成とすることが出来る。

本実施形態によれば、必要に応じて第２の電圧測定部２０Ｂを動作させる構成とすることにより、電圧監視回路の消費電力を軽減することが出来る。

図５は、第３の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、通常時は、第１の電圧測定経路を介して供給される各電池セルＢＴの電圧Ｖ１を測定する（Ｓ２０１）。電圧Ｖ１を所定の閾値Ｖｔｈ１と比較し、電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈ１より低いか否かを判定する（Ｓ２０２）。電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈ１より低くなっていなければ（Ｓ２０２−Ｎｏ）、第１の電圧測定部２０Ａのみで監視を行う。電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈ１より低くなった場合（Ｓ２０２−Ｙｅｓ）には、制御回路４０により第２の電圧測定部２０Ｂを駆動させる。電圧Ｖ１の測定に加え、第２の電圧Ｖ２も測定する（Ｓ２０３）。閾値Ｖｔｈ１として、例えば、電池セルＢＴへの充電が必要となる電圧の値を設定することが出来る。

各電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の測定値の差と閾値Ｖｔｈとを比較する（Ｓ２０４）。その差が閾値Ｖｔｈより大きい場合（Ｓ２０４−Ｙｅｓ）には、電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる（Ｓ２０５）。その差が所定の閾値Ｖｔｈ以下の場合（Ｓ２０４−Ｎｏ）には、閾値Ｖｔｈ以下となった電池セルＢＴの電圧が低下したことを知らせる（Ｓ２０６）。なお、第２の電圧測定部２０Ｂは、各電池セルの電圧Ｖ１に基づき、例えば、電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈより低下した電池セルの電圧を測定する第２の電圧測定部２０Ｂのみを駆動させてもよい。これにより、電圧監視回路の消費電力は更に軽減する。

本実施形態の電圧監視方法によれば、例えば、電池セルＢＴの電圧が閾値Ｖｔｈ１よりも高い、通常状態の時には、第１の電圧測定部２０Ａのみを動作させることで、電圧監視回路の電力消費を低減させることが出来る。また、電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈ１より低下した場合には第２の電圧測定部２０Ｂを動作させて、第１と第２の電圧測定経路から供給される両方の電圧Ｖ１、Ｖ２の測定値を比較することにより、検知した電圧低下が電圧測定経路に生じた異常によるものか、あるいは、電池セルＢＴ自体の電圧低下によるものかを容易に検知することが出来る。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。図４に示した第３の実施形態の電圧監視回路について、第２の実施形態と同様に、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の電圧測定経路を構成する配線の一部を共用する構成としている。図４の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路においては、例えば、電圧測定経路に接続されてフィルタ回路（ＦＬ−１〜ＦＬ−ｎ、ＦＬＡ−１〜ＦＬＡ−ｎ）のカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗（ＲＡ−１〜ＲＡ−ｎ、ＲＢ−１〜ＲＢ−ｎ）が共用される為、回路素子を削減することが出来る。また、制御回路４０により、電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈより低下した場合等、必要に応じて第２の電圧測定部２０Ｂを動作させる構成とすることにより、電圧監視回路の消費電力を軽減することが出来る。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路は、夫々の電池セルＢＴ１〜ＢＴｎの第１の電圧測定経路と第２の電圧測定経路のいずれかを選択して電圧測定部２００に供給する選択回路７０を有する。

選択回路７０は、各電池セルに対し、切替端子ＭＴ１、ＭＴ２、ＭＴＡ、ＭＴＢと、スイッチＭＰＳＷＡ、ＭＰＳＷＢを有する。選択回路７０は、制御回路４０によりスイッチＭＰＳＷＡ、ＭＰＳＷＢを制御し、電圧測定経路を切り替える。以下、電池セルＢＴ１について説明する。他の電池セルについても同様である。切替端子ＭＴ１−１は、抵抗Ｒ１−１を介して第１の電極端子Ｔ１−１に接続される。切替端子ＭＴ２−１は、抵抗Ｒ２−１を介して第１の電極端子Ｔ１−１に接続される。切替端子ＭＴＡ−１は、抵抗ＲＡ−１を介して第２の電極端子Ｔ２−１に接続される。切替端子ＭＴＢ−１は、抵抗ＲＢ−１を介して第２の電極端子Ｔ２−１に接続される。スイッチＭＰＳＷＡ−１を切替端子ＭＴ１−１側に接続し、スイッチＭＰＳＷＢ−１を切替端子ＭＴ２−１側に接続することにより、第１の電圧測定経路を形成する。同様に、スイッチＭＰＳＷＡ−１を切替端子ＭＴ２−１側に接続し、スイッチＭＰＳＷＢ−１を切替端子ＭＴＢ−１側に接続することにより、第２の電圧測定経路を形成する。

スイッチＭＰＳＷＡ、ＭＰＳＷＢにより、各電池セルＢＴに接続される電圧測定経路を切替えて、各電池セルＢＴの電圧を電圧測定部２００により測定する。電圧測定部２００には、記憶回路部２５０が接続される。記憶回路部２５０は、第１の記憶回路２５１と第２の記憶回路２５２を有する。第１の記憶回路２５１は、例えば、第１の電圧測定経路による第１の電圧Ｖ１の測定値を保持し、第２の記憶回路２５２は、第２の電圧測定経路による第２の電圧Ｖ２の測定値を保持する。

比較回路３００は、第１の記憶回路２５１に保持された測定値と第２の記憶回路２５２に保持された測定値を比較する。比較回路３００の出力が制御回路４０に供給される。尚、比較回路３００は、第１の記憶回路２５１に保持された測定値と第２の記憶回路２５２に保持された測定値の差分値を演算し、その差分値を所定の閾値と比較する構成であっても良い。

本実施形態の電圧監視回路は、各電池セルＢＴの電圧測定経路を選択して、電圧測定部２００に供給する選択回路７０を有する。従って、選択回路７０により各電池セルＢＴの電圧測定経路を選択して、共通の電圧測定部２００で測定することが出来る。共通の電圧測定部２００により各電池セルＢＴの電圧を測定することが出来る為、電圧測定部の回路素子数が削減され、回路構成が簡略化される。測定の対象となる電池セルＢＴの数が増えた場合に、電圧測定部を共通化することによる回路素子の削減の効果が増大する。

図８は、第５の実施形態の電圧監視回路における電圧監視方法の一例を示す。例えば、第１の電圧測定経路を用いて電池セルＢＴの電圧Ｖ１を測定する（Ｓ３０１）。第１の電圧Ｖ１を閾値Ｖｔｈと比較する（Ｓ３０２）。第１の電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈより低下していない場合（Ｓ３０２−Ｎｏ）には、第１の電圧Ｖ１の測定を継続する（Ｓ３０１）。第１の電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈより低下した場合（Ｓ３０２−Ｙｅｓ）には、第１の電圧Ｖ１の測定値を保存する（Ｓ３０３）。続いて、第２の電圧測定経路を用いて電圧Ｖ２を測定する（Ｓ３０４）。スイッチＭＰＳＷＡ、ＭＰＳＷＢの接続先を切替えて、電圧測定部２００に供給される電圧を第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２に切替える。第２の電圧Ｖ２の測定値を保存する（Ｓ３０５）。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の測定値は、例えば、第１の記憶回路２５１と第２の記憶回路２５２に夫々保持される。

第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２が比較される（Ｓ３０６）。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の測定値の差が閾値Ｖｔｈより大きい場合（Ｓ３０６−Ｙｅｓ）には、対応する電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる（Ｓ３０７）。第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２の測定値の差が閾値Ｖｔｈ以下の場合（Ｓ３０６−Ｎｏ）には、対応する電池セルＢＴの電圧が低下したことを知らせる（Ｓ３０８）。

本実施形態の電圧監視方法によれば、第１の電圧測定経路を介して供給される電圧Ｖ１が閾値Ｖｔｈ１よりも低下した時に、第２の電圧測定経路に切替えて電圧Ｖ２を測定し、その測定値の差分を閾値Ｖｔｈと比較して電圧測定経路の異常により生じた電圧低下か否かを検知する。電圧測定経路を切替えることで、共通の電圧測定部２００により夫々の電池セルＢＴ１〜ＢＴｎの電圧を測定することが出来る為、回路構成を簡略化することができる。尚、測定対象とする電池セルＢＴを所定のタイミングで選択回路７０により順次選択することにより、直列接続された各電池セルＢＴ１〜ＢＴｎの電圧の状態を時分割で監視することが出来る。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態の電圧監視回路の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成には同一の符号を付している。本実施形態の電圧監視回路においては、図７に示す実施形態の電池セルＢＴの電圧測定経路を構成する配線が共用される。すなわち、第１の電池セルＢＴ１の第１の負極側配線ＷＡ−１が第２の電池セルＢＴ２の第１の正極側配線として共用され、切替端子ＭＴ２−１に接続される。また、第１の電池セルＢＴ１の第２の負極側配線ＷＢ−１が第２の電池セルＢＴ２の第２の正極側配線として共用され、切替端子ＭＴＢ−１に接続される。

切替端子ＭＴＡ−１、ＭＴＡ−２が選択されることにより、抵抗ＲＡ−１、抵抗ＲＡ−２、及びこれらの配線間に接続される容量Ｃ１−２はフィルタ回路ＦＬ−２を構成する。切替端子ＭＴＢ−１、ＭＴＢ−２が選択されることにより、抵抗ＲＢ−１、抵抗ＲＢ−２、及び、これらの配線間に接続される容量Ｃ２−２は、フィルタ回路ＦＬＡ−２を構成する。

選択回路７０は、切替端子ＭＴ１、ＭＴ２、ＭＴＡ、ＭＴＢに加え、接続端子を有する。接続端子は、スイッチＭＴＳＷＢの電圧測定部２００側の入力端子である。スイッチＭＴＳＷＢは、一方を第１の切替端子ＭＴＡまたは第２の切替端子ＭＴＢに接続し、他方を第１の接続端子ＭＴ２−１Ａ〜ＭＴ２−ｎＡまたは第２の接続端子ＭＴ２−１Ｂ〜ＭＴ２−ｎＢに接続する。すなわち、スイッチＭＴＳＷＢは、電池セルＢＴ側の切替部ＭＴＳＷＢ−１Ａ〜ＭＴＳＷＢ−ｎＡと電圧測定部２００側の切替部ＭＴＳＷＢ−１Ｂ〜ＭＴＳＷＢ−ｎＢを有する。

スイッチＭＴＳＷＡ−１を切替端子ＭＴ１−１に接続して、スイッチＭＴＳＷＢ−１を切替端子ＭＴＡ−１及び接続端子ＭＴ２−１Ｂに接続する。これにより、第１の電圧測定経路が形成され、電池セルＢＴ１の電圧Ｖ１が電圧測定部２００に供給される。また、スイッチＭＴＳＷＡ−１を切替端子ＭＴ２−１に接続し、スイッチＭＴＳＷＢ−１を切替端子ＭＴＢ−１及び接続端子ＭＴ２−１Ｂに接続する。これにより、第２の電圧測定経路が形成され、電池セルＢＴ１の電圧Ｖ２が電圧測定部２００に供給される。

同様にして、選択回路７０の各スイッチＭＴＳＷＡ、ＭＴＳＷＢを選択して電池セルＢＴ側の切替端子ＭＴＡ、ＭＴＢを切替えると共に、電圧測定部２００側の接続端子ＭＴ２−１Ａ〜ＭＴ２−ｎＡ、ＭＴ２−１Ｂ〜ＭＴ２−ｎＢを切替える。これにより、異なる電圧測定経路を形成し、各電池セルＢＴ１〜ＢＴｎの電圧を電圧測定部２００で測定することが出来る。

本実施形態の電圧監視回路においては、各電池セルＢＴの電圧測定経路を構成する配線ＷＡ、ＷＢが他の電池セルの電圧測定経路の配線として共用される。例えば、フィルタ回路ＦＬ、ＦＬＡのカットオフ周波数を設定する為に用いられる抵抗ＲＡ、ＲＢが共用される為、回路素子を削減して構成することが出来る。

図１０は、電圧測定部２００の一つの構成を示す図である。電圧測定部２００は、ΔΣ変調を用いてアナログ信号をデジタル化するΔΣＡ／Ｄコンバ−タで構成される。具体的には、電圧測定部２００は、ΔΣＡ／Ｄモジュレ−タ２１０とデシメ−ションフィルタ２２０を有する。ΔΣＡ／Ｄモジュレ−タ２１０には、アナログ入力信号Ｖｉｎが供給される。例えば、各電池セルＢＴの電圧が供給される。ΔΣＡ／Ｄモジュレ−タ２１０は、例えば、入力信号Ｖｉｎとある固定電圧の差を求めるΔ回路（図示せず）、Δ回路の演算結果を逐次加算するΣ回路（図示せず）、所定のサンプリング周波数でΣ回路の演算結果をある値と比較して量子化する量子化回路（図示せず）、及び、その量子化回路の出力に応じて動作するスイッチ回路（図示せず）で構成される。

デシメーションフィルタ２２０は、ΔΣＡ／Ｄモジュレ−タ２１０の出力に対し帯域制限と間引き処理を行う。デシメ−ションフィルタ２２０の出力信号がデジタル出力として出力される。

電圧測定部２００として、デジタルフィルタの機能を有するデシメ−ションフィルタ２２０を備えるΔΣＡ／Ｄコンバ−タの構成を用いることにより、ノイズに影響を受けにくい電圧測定を行うことが出来る。従って、例えば、第１のフィルタ回路ＦＬと第２のフィルタ回路ＦＬＡの特性が相違し、カットオフ周波数が完全に一致しなくても各電池セルＢＴの電圧測定の際のノイズの影響を緩和することが出来る。これにより、第１のフィルタ回路ＦＬを構成する抵抗と容量の値の設定に余裕度を持たせることが出来る。従って、このΔΣＡ／Ｄコンバ−タの構成を用いることにより、セルバランススイッチＳＷに接続される第２の抵抗Ｒ２を第１の抵抗Ｒ１より小さくして各電池セルＢＴ間のエネルギのバランスを短時間で維持することが容易になる。尚、電圧測定部２００としては、ΔΣＡ／Ｄコンバ−タの他、所定の周波数でサンプリングを行うＡ／Ｄコンバ−タにデジタルフィルタ回路を追加することも可能で有る。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 電池セル部、２０−１〜２０−ｎ 電圧測定部、３０−１〜３０−ｎ 比較回路、４０ 制御回路、５０ 表示部、６０ スイッチ部、７０ 選択回路、２００ 電圧測定部、２５０ 記憶回路部、３００ 比較回路。

Claims (6)

1. 電池セルの第１電圧が印加される第１の抵抗と第１の容量の直列接続を含む第１のフィルタ回路を備える第１の電圧測定経路と、
   前記電池セルの第２電圧が印加され、前記第１の抵抗よりも小さい抵抗値を有する第２の抵抗と第２の容量の直列接続を含む第２のフィルタ回路を備える第２の電圧測定経路と、
   前記第１の電圧測定経路を介して前記第１電圧を測定し、前記第２の電圧測定経路を介して前記第２電圧を測定する電圧測定部と、
   前記第１電圧と前記第２電圧の測定値の差と予め定めた第１の閾値を比較する比較回路と、
   を備えることを特徴とする電圧監視回路。
2. 前記電圧測定部は、所定のサンプリング周波数でサンプリング動作を行うΔΣＡ／Ｄモジュレ−タと、前記ΔΣＡ／Ｄモジュレ−タの出力に対し帯域制限と間引き処理を行うデジタルフィルタ回路を有するＡ／Ｄコンバ−タを備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧監視回路。
3. 前記第１の電圧測定経路と前記第２の電圧測定経路のいずれか一方を選択して前記第１または第２電圧を前記電圧測定部に供給する選択回路と、
   前記第１の電圧測定経路を介して測定された前記第１電圧が予め定めた第２の閾値より低下した場合に、前記第２の電圧測定経路を選択して前記第２電圧を前記電圧測定部に供給するように前記選択回路を制御する制御回路と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電圧監視回路。
4. 電池セルの電圧が印加される第１の抵抗と第１の容量の直列接続を含む第１のフィルタ回路を備える第１の電圧測定経路と、
   前記電池セルの電圧が印加される第２の抵抗と第２の容量の直列接続を含む第２のフィルタ回路を備える第２の電圧測定経路と、
   デジタルフィルタ機能を有するＡ／Ｄコンバ−タを備え、前記第１の電圧測定経路を介する前記電池セルの電圧の第１の電圧測定と、前記第２の電圧測定経路を介する前記電池セルの電圧の第２の電圧測定とを行う電圧測定部と、
   前記第１の電圧測定の測定値と前記第２の電圧測定の測定値が供給され、前記第１の電圧測定の測定値と前記第２の電圧測定の測定値の差と予め定めた閾値を比較する比較回路と、
   を備えることを特徴とする電圧監視回路。
5. 電池セルの第１電圧を第１のロ−パスフィルタ回路を有する第１の電圧測定経路を介して測定し、
   前記電池セルの第２電圧を第２のロ−パスフィルタ回路を有する第２の電圧測定経路を介して測定し、
   前記第１電圧と前記第２電圧の値の差を予め定めた第１の閾値と比較し、
   前記第１電圧と前記第２電圧の値の差が前記第１の閾値よりも大きい場合に前記第１の電圧測定経路、または、前記第２の電圧測定経路に異常が生じたことを知らせる
   ことを特徴とする電圧監視方法。
6. 前記第１の電圧測定経路を介して測定された前記第１電圧の値が予め定めた第２の閾値を超えて変化した場合に、前記第２の電圧測定経路を介して前記第２電圧を測定することを特徴とする請求項５に記載の電圧監視方法。

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