JP6809911B2

JP6809911B2 - 差電圧測定装置

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Inventors: 簡王; 宏尚藤井
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Description

本発明は、差電圧測定装置に関する。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。

このような二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量（電流容量や電力容量など）が徐々に減少することが知られている。そして、二次電池を用いた電気自動車などにおいては、二次電池の劣化の度合を検出することにより蓄電可能容量を求めて、二次電池によって走行可能な距離や二次電池の寿命などを算出している。

二次電池の劣化の度合を示す指標の一つとして、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ(State of Health)がある。このＳＯＨは二次電池の内部抵抗と相関があることが知られている。このため、二次電池の内部抵抗を検出することにより、この内部抵抗に基づいてＳＯＨを求めることができる。

一般的に、内部抵抗は非常に小さいため、十分な検出精度を得ることが困難であったが、特許文献１には、内部抵抗の検出精度を高めた電池状態検出装置が開示されている。

図９は、特許文献１に記載された電池状態検出装置５００の概略構成を示す図である。検出対象である二次電池Ｂは、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。この内部抵抗ｒを検出することにより、二次電池ＢのＳＯＨを求めることができる。

二次電池Ｂは、両電極（正極Ｂｐおよび負極Ｂｎ）間に電圧Ｖを生じ、この電圧Ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧Ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧Ｖｒとによって決定される（Ｖ＝Ｖｅ＋Ｖｒ）。二次電池Ｂの負極Ｂｎは、基準電位Ｇに接続されている。

電池状態検出装置５００は、差動増幅部５１１と、切替スイッチ５１２と、第１コンデンサ５１３と、第２コンデンサ５１４と、充電部５１５と、第１アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）５２１と、第２アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）５２２と、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）５４０と、を有している。

本図に示す構成において、μＣＯＭ５４０が出力ポートＰＯ２を通じ、充電部５１５に充電開始の制御信号を送信すると、充電部５１５は、二次電池Ｂに予め定められた一定の充電電流Ｉｃを流し始める。これにより、二次電池Ｂの充電が開始される。

充電が開始されると、μＣＯＭ５４０は、出力ポートＰＯ１を通じて切替スイッチ５１２を制御し、二次電池Ｂの正極Ｂｐと第１コンデンサ５１３とが接続されるようにする。これにより、第１コンデンサ５１３には充電中の二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ１＝Ｖｅ＋ｒ・Ｉｃが保持される。

次に、μＣＯＭ５４０は、入力ポートＰＩ１を通じて取得する二次電池Ｂの両電極間の電圧が所定の状態検出電圧になると、出力ポートＰＯ１を通じて切替スイッチ５１２を制御し、二次電池Ｂの正極Ｂｐと第２コンデンサ５１４とが接続されるようにするとともに、出力ポートＰＯ２を通じて充電部５１５に充電停止の制御信号を送信する。

これにより、二次電池Ｂへの充電電流Ｉｃが停止し、第２コンデンサ５１４の蓄電状態が安定すると、第２コンデンサ５１４には充電停止中の二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖ２＝Ｖｅが保持される。

この状態で、μＣＯＭ５４０は、入力ポートＰＩ２を通じて差動増幅部５１１が出力する増幅電圧Ｖｍを検出する。そして、検出した増幅電圧Ｖｍを、差動増幅部５１１の増幅率Ａｖで除し、さらに充電電流Ｉｃで除することにより、二次電池Ｂの内部抵抗ｒ（＝（Ｖｍ／Ａｖ）／Ｉｃ）を検出する。

最後に、μＣＯＭ５４０は、出力ポートＰＯ２を通じて充電部５１５に対し充電開始の制御信号を送信する。充電部５１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂに予め定められた一定の充電電流Ｉｃを再度流し始める。これにより充電が開始されて、電池状態検出処理を終了する。

特開２０１４−２１９３１１号公報

引用文献１に記載された電池状態検出装置５００により、二次電池Ｂの内部抵抗ｒの検出精度を高めることができ、電池状態の検出精度の低下を抑制することができる。

ところが、上述した電池状態検出装置５００においては、第１コンデンサ５１３により二次電池Ｂの電圧Ｖ１を保持した後も、第１コンデンサ５１３の負極が二次電池Ｂの基準電位Ｇに接続されたままとなっている。このため、微小なリーク電流が発生し、第１コンデンサ５１３により蓄積した電荷が抜け出す現象が発生する。

第１コンデンサ５１３から電荷が抜け出すと保持した電圧Ｖ１が実際よりも低く測定され、測定精度の低下を招くことになる。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、測定精度を高めた差電圧測定装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様である差電圧測定装置は、第１コンデンサと、第２コンデンサと、前記第１コンデンサが保持する電圧と前記第２コンデンサが保持する電圧との差電圧に応じた電圧を出力する差動増幅部と、電池を前記第１コンデンサの両端に接続して、前記第１コンデンサが当該電池の両端電圧を保持した後、前記電池を前記第２コンデンサの両端に接続する制御部と、前記第１コンデンサ及び前記電池の負極の電気的な接続を遮断する第１スイッチと、を備え、前記制御部が、前記第１コンデンサが当該電池の両端電圧を保持した後、前記電池を前記第２のコンデンサの両端に接続している間、前記第１スイッチをオフすることを特徴とする。

第２の態様である差電圧測定装置は、前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサよりも容量が大きい。

第３の態様である差電圧測定装置は、前記電池と前記差動増幅部とは基準電位が異なり、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの負極と前記差動増幅部の基準電位とを接続する第２スイッチを備え、前記制御部が、前記第２スイッチをオフした状態で、前記電池を前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端に順次接続し、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端を前記電池から切り離した後、前記第２スイッチをオンして、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの負極電位を前記差動増幅部の基準電位にした状態で、前記第１コンデンサが保持する電圧と前記第２コンデンサが保持する電圧を前記差動増幅部に入力する。

第４の態様である差電圧測定装置は、前記電池と前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端を接続するためのスイッチとして、絶縁スイッチを用いる。

以上説明したように第１の態様によれば、制御部は、第１コンデンサが当該電池の両端電圧を保持した後、第１スイッチをオフして、第１コンデンサ及び電池の負極の電気的な接続を遮断する。これにより、リーク電流の発生経路を遮断することができ、測定精度を高めることができる。

第２の態様によれば、第１コンデンサは、第２コンデンサよりも容量が大きいため、第１コンデンサの電荷抜けによる電圧低下を減らすことができ、測定精度を高めることができる。

第３の態様によれば、電池の電圧を保持する第１コンデンサ及び第２コンデンサの差電圧を、電池と絶縁されている差動増幅部によって測定することができる。

第４の態様によれば、簡単に、電池と第１コンデンサ及び第２コンデンサの両端を接続するためのスイッチを制御することができる。また、高低圧の絶縁が確保でき差電圧測定装置が高圧組電池に対応できる。

第１の実施形態における本発明の差電圧測定装置を組み込んだ電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図１に示す各セル電池の内部構造を示す概略図である。図１に示す差動増幅部の詳細を示す回路図である。図１に示すμＣＯＭの電池状態検出処理手順を示すフローチャートである。図１に示す電池状態検出装置の動作を説明するためのタイムチャートである。第２の実施形態における本発明の差電圧測定装置を組み込んだ電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図６に示すμＣＯＭの電池状態検出処理手順を示すフローチャートである。図１や図６に示すセル電池間に接続される接触・配線抵抗を説明するための図である。従来の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。

（第１実施形態）
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。第１実施形態は、本発明の差電圧測定装置を電池状態検出装置に適用した例である。

本実施形態の差電圧測定装置が組み込まれた電池状態検出装置１００は、例えば、電気自動車に搭載され、電気自動車が備える組電池ＢＳの電極間に接続されている。組電池ＢＳは、直列接続された複数のセル電池（電池）Ｃｅ１〜Ｃｅ４から構成されている。電池状態検出装置１００は、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の内部抵抗を検出するものである。もちろん、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。

検出対象であるセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４は、図２に示すように、電圧の生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。この内部抵抗ｒを検出することにより、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４のＳＯＨを求めることができる。

図２に示すように、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４は、両電極（正極Ｂｐおよび負極Ｂｎ）間に電圧Ｖを生じ、この電圧Ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧Ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧Ｖｒとによって決定される（Ｖ＝Ｖｅ＋Ｖｒ）。セル電池Ｃｅ１の負極Ｂｎは、基準電位Ｇに接続されている。

図１に示すように、電池状態検出装置１００は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、μＣＯＭ２１０、切替スイッチ２３１、２３２、差動増幅部２４０、ＡＤＣ２５０、検出対象選択スイッチ２６１、２６２、保護用スイッチ２７０を備えている。

第１コンデンサＣ１は、第１状態におけるセル電池Ｃｅｎ（ｎは１〜４の任意の整数）の両端電圧を第１電圧として保持する。第２コンデンサＣ２は、第２状態におけるセル電池Ｃｅｎの両端電圧を第２電圧として保持する。ここで、第１コンデンサＣ１の容量が第２コンデンサＣ２の容量よりも大きくなるように設計されている。

切替スイッチ２３１は、第１状態におけるセル電池Ｃｅｎの正極Ｂｐ及び第１コンデンサＣ１を接続するスイッチ（ＳＷ）３１と、第２状態におけるセル電池Ｃｅｎの正極Ｂｐ及び第２コンデンサＣ２を接続するＳＷ３２と、を備えている。

切替スイッチ２３２は、第１状態におけるセル電池Ｃｅｎの負極Ｂｎ及び第１コンデンサＣ１を接続するＳＷ５１（第１スイッチ）と、第２状態におけるセル電池Ｃｅｎの負極Ｂｎ及び第２コンデンサＣ２を接続するＳＷ５２とを備えている。

検出対象選択スイッチ２６１は、複数のセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４のうち選択された一つの正極Ｂｐを第１コンデンサＣ１又は第２コンデンサＣ２に接続するためのスイッチである。検出対象選択スイッチ２６１は、各セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の正極Ｂｐと切替スイッチ２３１との間に設けられている。検出対象選択スイッチ２６１は、セル電池Ｃｅ１の正極Ｂｐと切替スイッチ２３１との間に設けられたＳＷ１１、セル電池Ｃｅ２の正極Ｂｐと切替スイッチ２３１との間に設けられたＳＷ１２、セル電池Ｃｅ３の正極Ｂｐと切替スイッチ２３１との間に設けられたＳＷ１３、セル電池Ｃｅ４の正極Ｂｐと切替スイッチ２３１との間に設けられたＳＷ１４を有している。

検出対象選択スイッチ２６２は、複数のセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４のうち選択された一つの負極Ｂｎを第１コンデンサＣ１又は第２コンデンサＣ２に接続するためのスイッチである。検出対象選択スイッチ２６２は、各セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の負極Ｂｎと切替スイッチ２３２との間に設けられている。検出対象選択スイッチ２６２は、セル電池Ｃｅ１の負極Ｂｎと切替スイッチ２３２との間に設けられたＳＷ２１、セル電池Ｃｅ２の負極Ｂｎと切替スイッチ２３２との間に設けられたＳＷ２２、セル電池Ｃｅ３の負極Ｂｎと切替スイッチ２３２との間に設けられたＳＷ２３、セル電池Ｃｅ４の負極Ｂｎと切替スイッチ２３２との間に設けられたＳＷ２４を有している。

保護用スイッチ２７０は、差動増幅部２４０を保護し、且つ、第１コンデンサＣ１・第２コンデンサＣ２に接続される差動増幅部２４０へのリーク電流を低減するためのスイッチである。保護用スイッチ２７０は、第１コンデンサＣ１・第２コンデンサＣ２でのサンプルホールド中に、第１コンデンサＣ１・第２コンデンサＣ２と差動増幅部２４０との接続を遮断するためのスイッチである。保護用スイッチ２７０は、第１コンデンサＣ１と第１入力端子Ｉｎ１との間に設けられたＳＷ４１と、第２コンデンサＣ２と第２入力端子Ｉｎ２との間に設けられたＳＷ４２と、を備えている。ＳＷ４１、ＳＷ４２ともサンプルホールド中はオフとし、サンプルホールが終了するとオンして第１電圧、第２電圧を差動増幅部２４０に入力する。

上述した本実施形態の電池状態検出装置１００に用いられるスイッチ（ＳＷ）は、例えばＭＯＳＦＥＴから構成されている。

差動増幅部２４０は、２つの入力端子（第１入力端子Ｉｎ１および第２入力端子Ｉｎ２）と１つの出力端子（出力端子Ｏｕｔ）を備え、これら２つの入力端子に入力された電圧の差分値を所定の増幅率Ａｖで増幅した増幅電圧Ｖｍを出力端子から出力する。差動増幅部２４０は、例えばオペアンプあるいは図３に示す回路等で構成することができる。

ＡＤＣ２５０は、差動増幅部２４０から出力されたアナログの増幅電圧Ｖｍをデジタル信号に変換する。

μＣＯＭ２１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵して構成しており、制御部として機能して電池状態検出装置１００全体の制御を司る。μＣＯＭ２１０は、ＡＤＣ２５０から出力された信号が入力される第１入力ポートＰＩ１、各スイッチ（ＳＷ）を制御するスイッチ制御部２１１を備えている。

次に、上述した構成の電池状態検出装置１００の動作について図４及び図５を参照して以下説明する。

初期状態では、全てのスイッチがオフとなっている。μＣＯＭ２１０は、組電池ＢＳに放電電流（第１放電電流Ｉ１）が流れると、検出対象選択スイッチ２６１、２６２を制御して、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の１つを選択し、切替スイッチ２３１、２３２を制御して、選択したセル電池Ｃｅｎの両端を第１コンデンサＣ１に接続する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、μＣＯＭ２１０は、ＳＷ１ｎ及びＳＷ２ｎをオンして、セル電池Ｃｅｎを選択する。また、μＣＯＭ２１０は、切替スイッチ２３１、２３２のうちＳＷ３１、ＳＷ５１をオンして、選択したセル電池Ｃｅｎの両端に第１コンデンサＣ１を接続する。これにより、第１コンデンサＣ１にセル電池Ｃｅｎから電荷が流れ込む。

μＣＯＭ２１０は、第１コンデンサＣ１の両端が、第１放電電流Ｉ１で放電中のセル電池Ｃｅｎの両電極間の電圧である第１電圧と等しくなり、第１電圧を保持（サンプルホールド）するまで待機する（ステップＳ２）。その後、μＣＯＭ２１０は、切替スイッチ２３１、２３２を制御して、セル電池Ｃｅｎと第１コンデンサＣ１との接続を遮断する（ステップＳ３）。即ち、ステップＳ３において、μＣＯＭ２１０は、ＳＷ３１、ＳＷ５１をオフとする。これにより、第１コンデンサＣ１からセル電池Ｃｅｎの負極Ｂｎを通るリーク電流の経路を遮断できる。

次に、μＣＯＭ２１０は、組電池ＢＳに流れる放電電流が変化するまで待機する（ステップＳ４）。組電池ＢＳに流れる放電電流が変化（第２放電電流Ｉ２）すると、μＣＯＭ２１０は、変化に応じて組電池ＢＳの電圧が安定するまで待機する（ステップＳ５）。その後、μＣＯＭ２１０は、切替スイッチ２３１、２３２を制御して、選択したセル電池Ｃｅｎの両端を第２コンデンサＣ２に接続する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、μＣＯＭ２１０は、切替スイッチ２３１、２３２のうちＳＷ３２、ＳＷ５２をオンして、選択したセル電池Ｃｅｎの両端に第２コンデンサＣ２を接続する。これにより、第２コンデンサＣ２にセル電池Ｃｅｎから電荷が流れ込む。

μＣＯＭ２１０は、第２コンデンサＣ２の両端が、第２放電電流Ｉ２で放電中のセル電池Ｃｅｎの両電極間の電圧である第２電圧と等しくなり、第２電圧を保持（サンプルホールド）するまで待機する（ステップＳ７）。その後、μＣＯＭ２１０は、ＳＷ３２をオフして、第２コンデンサＣ２とセル電池Ｃｅｎの正極との接続を遮断すると共に、ＳＷ５１をオンして、第１コンデンサＣ１の負極の電位をセル電池Ｃｅｎの負極と同じにする（ステップＳ８）。

次に、μＣＯＭ２１０は、保護用スイッチ２７０のＳＷ４１、ＳＷ４２をオンして、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に保持された第１電圧、第２電圧を差動増幅部２４０に入力する（ステップＳ９）。

その後、μＣＯＭ２１０は、入力ポートＰＩ１から差動増幅部２４０の増幅電圧Ｖｍを取り込み、取り込んだ増幅電圧Ｖｍと第１、第２放電電流Ｉ１、Ｉ２からセル電池Ｃｅｎの内部抵抗ｒを検出する（ステップＳ１０）。μＣＯＭ２１０は、全てのセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の内部抵抗ｒを検出が終了していれば（ステップＳ１１でＹ）、処理を終了する。一方、μＣＯＭ２１０は、全てのセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の内部抵抗ｒの検出が終了していなければ（ステップＳ１１でＮ）、ｎをインクリメントした後（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。

上述した第１実施形態によれば、μＣＯＭ２１０は、第１コンデンサＣ１がセル電池Ｃｅｎの両端電圧を保持した後、ＳＷ５１をオフして、第１コンデンサＣ１及びセル電池Ｃｅｎの負極Ｂｎの電気的な接続を遮断する。これにより、図５に示すように、第１コンデンサＣ１のサンプルホールドが終了してから第２コンデンサＣ２のサンプルホールドが終了するまでの間、第１コンデンサＣ１からセル電池Ｃｅｎの負極Ｂｎに流れ込むリーク電流を遮断することができる。これにより、第１コンデンサＣ１により保持された第１電圧の電圧低下を抑制することができ、差動増幅部２４０による測定精度を高めることができる。

上述した第１実施形態によれば、第１コンデンサＣ１は、第２コンデンサＣ２よりも容量が大きい。第１コンデンサＣ１の容量を大きくすることにより、第２コンデンサＣ２が電荷を蓄電している間の電荷抜けによる電圧低下を少なくすることができ、第２コンデンサＣ２の容量を小さくすることにより、第２コンデンサＣ２の蓄電期間を短くすることができる。これにより、第１コンデンサＣ１の第１電圧が低下しない状態で差電圧を検出することができるため、測定精度を高めることができる。

なお、上述した第１実施形態によれば、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の負極側にそれぞれにＳＷ５１、ＳＷ５２を設けていたが、これに限ったものではない。第１コンデンサＣ１の負極側にＳＷ５１を設ければよく、ＳＷ５２はなくてもよい。

また、上述した第１実施形態によれば、第1コンデンサＣ１の容量を第２コンデンサＣ２の容量よりも大きくしていたが、これに限ったものではない。第１コンデンサＣ１の容量と第２コンデンサＣ２の容量とは同じであってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態における本発明の差電圧測定装置を組み込んだ電池状態検出装置の概略構成を示す図である。同図において、第１実施形態で既に説明した図１と同等の部分については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態では、組電池ＢＳの基準電位Ｇと差動増幅部２４０、μＣＯＭ２１０、ＡＤＣ２５０の基準電位Ｇとが同じであった。しかしながら、第２実施形態では、組電池ＢＳの基準電位Ｇ１と差動増幅部２４０、μＣＯＭ２１０、ＡＤＣ２５０の基準電位Ｇ２とは異なり、差動増幅部２４０、μＣＯＭ２１０、ＡＤＣ２５０は、組電池ＢＳとは絶縁している。また、第２実施形態では、組電池ＢＳは、直列接続されたｍ（ｍは任意の整数）個のセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍから構成されている。

図６に示すように、電池状態検出装置１００は、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、μＣＯＭ２１０、切替スイッチ２３１、２３２、差動増幅部２４０、ＡＤＣ２５０、検出対象選択スイッチ２６１、２６２、保護用スイッチ２７０、グランド切替スイッチ２８０、ＳＷ７を備えている。

第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２及びμＣＯＭ２１０については、上述した第１実施形態と同等であるため、その詳細な説明を省略する。切替スイッチ２３１、２３２のＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２は、第１実施形態ではＭＯＳＦＥＴから構成していたが、第２実施形態ではフォトＭＯＳを用いている。

差動増幅部２４０、ＡＤＣ２５０、検出対象選択スイッチ２６１、２６２及び保護用スイッチ２７０は、上述した第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。グランド切替スイッチ２８０は、第１コンデンサＣ１の負極と基準電位Ｇ２との間を接続するＳＷ６１（第２スイッチ）と、第２コンデンサＣ２の負極と基準電位Ｇ２との間を接続するＳＷ６２（第２スイッチ）と、を備えている。なお、ＳＷ６１は、ＳＷ５１と第１コンデンサＣ１の負極との間に接続されている。ＳＷ６２は、ＳＷ５２と第２コンデンサＣ２の負極との間に接続されている。ＳＷ７は、検出対象選択スイッチ２６２と切替スイッチ２３２との間に設けられたスイッチである。

上述した切替スイッチ２３１、２３２、検出対象選択スイッチ２６１、２６２、ＳＷ７は、組電池ＢＳと同じ基準電位Ｇ１の高圧基板上に設けられている。一方、μＣＯＭ２１０、差動増幅部２４０、ＡＤＣ２５０、保護用スイッチ２７０、グランド切替スイッチ２８０は、組電池ＢＳとは絶縁された基準電位Ｇ２の低圧基板上に設けられている。

次に、上述した構成の電池状態検出装置１００の動作について図７を参照して以下説明する。なお、図７において、図４で説明したステップと同等の部分は同一符号を付してその詳細を省略する。

初期状態では、全てのスイッチがオフとなっている。μＣＯＭ２１０は、組電池ＢＳに放電電流（第１放電電流Ｉ１）が流れると、検出対象選択スイッチ２６１及び２６２を制御して、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍの１つを選択し、切替スイッチ２３１、２３２を制御して、選択されたセル電池Ｃｅｎ（ｎは１〜ｍの任意の整数）の両端を第１コンデンサＣ１に接続する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、μＣＯＭ２１０は、ＳＷ１ｎ及びＳＷ２ｎをオンして、セル電池Ｃｅｎを選択する。また、μＣＯＭ２１０は、切替スイッチ２３１、２３２のうちＳＷ３１、ＳＷ５１をオンすると共にＳＷ７をオンして、選択したセル電池Ｃｅｎの両端に第１コンデンサＣ１を接続する。

次に、μＣＯＭ２１０は、第１実施形態と同様にステップＳ２〜Ｓ７を動作する。次に、μＣＯＭ２１０は、スイッチＳＷ３２及びＳＷ５２をオフすると共にＳＷ７をオフする（ステップＳ１４）。これにより、第２コンデンサＣ２の両端が、セル電池Ｃｅｎから切り離される。このとき、第１コンデンサＣ１の両端は既にセル電池Ｃｅｎから切り離されている。

次に、μＣＯＭ２１０は、ＳＷ６１及びＳＷ６２をオンする（ステップＳ１５）。これにより、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２の負極電位を基準電位Ｇ２にすることができる。その後、μＣＯＭ２１０は、第１実施形態と同様にステップＳ９〜Ｓ１２を実行する。

上述した実施形態によれば、μＣＯＭ２１０が、ＳＷ６１、ＳＷ６２をオフした状態で、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍの一つを第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端に順次接続する。これにより、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２の負極電位は、接続されたセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍの負極と同電位になる。その後、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端をセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍの一つから切り離した後、ＳＷ６１、ＳＷ６２をオンして、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の負極電位を差動増幅部２４０の基準電位Ｇ２にした状態で、第１コンデンサＣ１が保持する第１電圧と第２コンデンサＣ２が保持する第２電圧を差動増幅部２４０に入力する。これにより、セル電池Ｃｅｎの電圧を保持する第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の差電圧を、セル電池Ｃｅｎと絶縁されている差動増幅部２４０によって測定することができる。

またサンプルホールドする際に、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２のプラス側の電位は、最も高くてセル電池Ｃｅ１の電位と同じになり、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２のマイナス側の電位は、その一つ下のセル電池Ｃｅ２の電位となる。ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合、セル電池Ｃｅ１の電位が高くなり制御対象の組電池ＢＳの電圧範囲が広くなると１つのスイッチで制御できなくなる。上述した実施形態によれば、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍと第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の両端を接続するためのＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２としてフォトＭＯＳ（絶縁スイッチ）を用いている。このため、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍの電位に関係なくＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２を簡単に制御できるようになると共に、高低圧の絶縁が確保でき差電圧測定装置が高圧組電池に対応できる。

なお、第２実施形態では、ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２としてフォトＭＯＳを用いていたが、これに限ったものではない。ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２としては、スイッチ自身とスイッチの制御部とが絶縁できる絶縁スイッチであればよく、磁気スイッチで構成してもよい。

ところで、上述した第１実施形態によれば、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４にはそれぞれ隣り合うセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４と接続するためのバスバとの接触抵抗、配線抵抗が生じている。即ち、図８に示すように、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４間に接触・配線抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３が発生している。そして、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２に保持される第１電圧、第２電圧は、セル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４の両端電圧だけではなく、この接触・配線抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３で生じる電圧降下分も含まれてしまう。このため、セル電池Ｃｅｎ（ｎは１〜３の任意の整数）の差動増幅部５１１出力後の差電圧Ｖｍは、セル電池Ｃｅｎの両端電圧の差電圧ΔＶだけではなく、下記の式（１）に示すように接触・配線抵抗Ｒ１ｎで生じる電圧降下の差分も含まれる。
Ｖｍ＝Ａｖ｛ΔＶ＋Ｒ１ｎ（Ｉ１−Ｉ２）｝ …（１）

そこで、出荷前にこの接触・配線抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を計測して、図示しないメモリに格納し、μＣＯＭ２１０はこのメモリに格納した接触・配線抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を下記の式（３）に代入して、内部抵抗ｒｎを求めるようにしてもよい。
ｒｎ＝｛（Ｖｍ/Ａｖ）−Ｒ１ｎ（Ｉ１−Ｉ２）｝/（Ｉ１-Ｉ２） …（２）
これにより、より一層、内部抵抗ｒｎの検出精度向上を図ることができる。

上述は第１実施形態について説明したが、第２実施形態の場合についてもセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅ４がセル電池Ｃｅ１〜Ｃｅｍに変わるのみであるため、同様に適用することが出来る。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１００電池状態検出装置（差電圧測定装置）
５１ＳＷ（第１スイッチ）
６１ＳＷ（第２スイッチ）
６２ＳＷ（第２スイッチ）
２１０ μＣＯＭ（制御部）
２４０差動増幅部
Ｃ１第１コンデンサ
Ｃ２第２コンデンサ
Ｃｅ１〜Ｃｅ４セル電池（電池）
Ｃｅ１〜Ｃｅｍセル電池（電池）

Claims

第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
前記第１コンデンサが保持する電圧と前記第２コンデンサが保持する電圧との差電圧に応じた電圧を出力する差動増幅部と、
電池を前記第１コンデンサの両端に接続して、前記第１コンデンサが当該電池の両端電圧を保持した後、前記電池を前記第２コンデンサの両端に接続する制御部と、
前記第１コンデンサ及び前記電池の負極の電気的な接続を遮断する第１スイッチと、を備え、
前記制御部が、前記第１コンデンサが当該電池の両端電圧を保持した後、前記電池を前記第２のコンデンサの両端に接続している間、前記第１スイッチをオフすることを特徴とする差電圧測定装置。
前記第１コンデンサは、前記第２コンデンサよりも容量が大きいことを特徴とする請求項１に記載の差電圧測定装置。
前記電池と前記差動増幅部とは基準電位が異なり、
前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの負極と前記差動増幅部の基準電位とを接続する第２スイッチを備え、
前記制御部が、前記第２スイッチをオフした状態で、前記電池を前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端に順次接続し、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端を前記電池から切り離した後、前記第２スイッチをオンして、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの負極電位を前記差動増幅部の基準電位にした状態で、前記第１コンデンサが保持する電圧と前記第２コンデンサが保持する電圧を前記差動増幅部に入力することを特徴とする請求項１又は２に記載の差電圧測定装置。
前記電池と前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの両端を接続するためのスイッチとして、絶縁スイッチを用いることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の差電圧測定装置。