JP7086492B2 - 電圧検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電圧検出装置に関する。
従来、電圧検出装置として、例えば、特許文献１には、電池から供給される第１電圧と上記電池から供給される電力の第２電圧との差電圧を増幅して出力する差動増幅部と、この差動増幅部から出力された差電圧に基づいて電池の内部抵抗値を検出するμＣＯＭとを備える差電圧測定装置が記載されている。
特開２０１８－１１６０１２号公報
ところで、上述の特許文献１に記載の差電圧測定装置は、例えば、差動増幅部の増幅率を大きくして検出精度を高めると、電池の経年劣化により電池の内部抵抗値が大きくなった際にμＣＯＭにより検出可能な最大の電圧を超えるおそれがあり、一方で、差動増幅部の増幅率を小さくすると、μＣＯＭにより検出可能な最大の電圧を超えないが、差動増幅部の検出精度が低下するおそれがある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池の内部抵抗値を精度よく検出することができる電圧検出装置を提供することを目的とする。
上記電圧検出装置において、前記増幅率調整回路は、複数の抵抗器と、前記複数の抵抗器の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、前記スイッチ回路により前記複数の抵抗器の接続を切り替えることで前記増幅回路の増幅率を調整することが好ましい。
本発明に係る電圧検出装置は、電池から供給される電力の第１電圧を入力する第１入力端子、前記第１電圧とは異なる電圧であり前記電池から供給される電力の第２電圧を入力する第２入力端子、電圧の増幅率を調整可能な増幅率調整回路、前記第１入力端子から入力した前記第１電圧と前記第２入力端子から入力した前記第２電圧との差電圧を、前記増幅率調整回路により調整された増幅率で増幅する増幅回路、前記増幅回路により増幅された差電圧を出力する出力端子を有する差動増幅回路と、前記差動増幅回路から出力された差電圧を検出し当該差電圧に基づいて前記電池の内部抵抗値を演算すると共に前記増幅率調整回路を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記電池を使用した使用期間に応じて前記増幅率調整回路を制御し前記増幅回路の増幅率を設定することを特徴とする。
上記電圧検出装置において、前記増幅率調整回路は、複数の抵抗器と、前記複数の抵抗器の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、前記スイッチ回路により前記複数の抵抗器の接続を切り替えることで前記増幅回路の増幅率を調整することが好ましい。
本発明に係る電圧検出装置は、制御回路により検出可能な最大の電圧を表す最大電圧と差動増幅回路から出力される差電圧とに基づいて増幅回路の増幅率を設定することにより、差動増幅回路から出力される差電圧を制御回路の最大電圧を超えない範囲で当該最大電圧に近づけることができるので、電池の内部抵抗値を精度よく検出することができる。また、本発明に係る電圧検出装置は、電池を使用した使用期間に応じて増幅回路の増幅率を設定することにより、差動増幅回路から出力される差電圧を制御回路の最大電圧を超えない範囲で当該最大電圧に近づけることができるので、電池の内部抵抗値を精度よく検出することができる。
図１は、実施形態に係る電池状態検出装置の構成例を示す回路図である。 図２は、実施形態に係る差電圧と放電電流との関係を示す図である。 図３は、実施形態に係る電池状態検出装置の動作例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態の変形例に係る電池状態検出装置の構成例を示す回路図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電池状態検出装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電池状態検出装置１の構成例を示す回路図である。図２は、実施形態に係る差電圧と放電電流との関係を示す図である。尚、図２では、放電電流を示しているが、充電電流であっても電圧低下が電圧上昇に変わるのみで同様な傾向の関係図が得られる。電池状態検出装置１は、車両に搭載され、当該車両の組電池Ｂを構成する複数の電池セルＢＣ（ＢＣ１～ＢＣ４）の劣化を推定する装置である。電池状態検出装置１は、電池切替回路１０と、電圧検出回路２０とを備える。
組電池Ｂは、直流電力を充放電可能なバッテリであり、例えばリチウムイオン電池である。組電池Ｂは、複数の電池セルＢＣ、例えば４つの電池セルＢＣ１～ＢＣ４を含んで構成される。これらの電池セルＢＣ１～ＢＣ４は、各々の電圧が５Ｖ程度であり、直列に接続されている。組電池Ｂは、直列に接続された電池セルＢＣ１～ＢＣ４により、２０Ｖ程度の電圧の電力を供給する。
電池切替回路１０は、複数の電池セルＢＣの中から劣化を推定する対象の電池セルＢＣに切り替える回路である。電池切替回路１０は、ローパスフィルタＬＦと、コンデンサＣ１、Ｃ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、スイッチ回路ＳＷ１０～ＳＷ５０とを備える。
ローパスフィルタＬＦは、周波数の高い電気信号をカットするものである。ローパスフィルタＬＦは、抵抗及びコンデンサを含んで構成されている。ローパスフィルタＬＦは、組電池Ｂに接続され、予め定められた周波数よりも低い周波数の電気信号を通過させ、且つ、予め定められた周波数よりも高い周波数の電気信号をカットする。これにより、ローパスフィルタＬＦは、組電池Ｂから供給される電力に含まれるノイズを除去することができる。
コンデンサＣ１は、電荷を蓄電し、蓄電した電荷を放出するものである。コンデンサＣ１は、スイッチ回路ＳＷ１０～ＳＷ４０を介して電池セルＢＣに接続され、当該電池セルＢＣから供給される電力の電荷を蓄電する。また、コンデンサＣ１は、スイッチ回路ＳＷ５０を介して差動増幅回路２１に接続され、蓄電した電荷を差動増幅回路２１に放出する。
コンデンサＣ２は、電荷を蓄電し、蓄電した電荷を放出するものである。コンデンサＣ２は、スイッチ回路ＳＷ１０～ＳＷ４０を介して電池セルＢＣに接続され、当該電池セルＢＣから供給される電力の電荷を蓄電する。また、コンデンサＣ２は、スイッチ回路ＳＷ５０を介して差動増幅回路２１に接続され、蓄電した電荷を差動増幅回路２１に放出する。
ダイオードＤ１は、電流を一方向に流すものである。ダイオードＤ１は、アノード端子がコンデンサＣ１の端子に接続され、カソード端子が２０Ｖの電源系統に接続されている。ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１に過電流が流れた際に電流が流れ、コンデンサＣ１を含む回路を保護する。
ダイオードＤ２は、電流を一方向に流すものである。ダイオードＤ２は、アノード端子がコンデンサＣ２の端子に接続され、カソード端子が２０Ｖの電源系統に接続されている。ダイオードＤ２は、コンデンサＣ２に過電流が流れた際に導通しコンデンサＣ２を含む回路を保護する。
スイッチ回路ＳＷ１０は、電流を通電又は遮断するものである。スイッチ回路ＳＷ１０は、後述するＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ１０は、ローパスフィルタＬＦとスイッチ回路ＳＷ３０との間に設けられ、複数の電池セルＢＣの正極からローパスフィルタＬＦを介して流れる電流を通電又は遮断する。スイッチ回路ＳＷ１０は、例えば、複数の電池セルＢＣの中から１つの電池セルＣを通電させる。スイッチ回路ＳＷ１０は、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１４を有している。
スイッチＳＷ１１は、電池セルＢＣ１の正極及びスイッチ回路ＳＷ３０に接続されている。スイッチＳＷ１１は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ１の正極から流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ１の正極から流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ１２は、電池セルＢＣ２の正極及びスイッチ回路ＳＷ３０に接続されている。スイッチＳＷ１２は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ２の正極から流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ２の正極から流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ１３は、電池セルＢＣ３の正極及びスイッチ回路ＳＷ３０に接続されている。スイッチＳＷ１３は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ３の正極から流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ３の正極から流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ１４は、電池セルＢＣ４の正極及びスイッチ回路ＳＷ３０に接続されている。スイッチＳＷ１４は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ４の正極から流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ４の正極から流れる電流を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ２０は、電流を通電又は遮断するものである。スイッチ回路ＳＷ２０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ２０は、ローパスフィルタＬＦとスイッチ回路ＳＷ４０との間に設けられ、ローパスフィルタＬＦを介して複数の電池セルＢＣの負極に流れる電流を通電又は遮断する。スイッチ回路ＳＷ２０は、例えば、複数の電池セルＢＣの中から１つの電池セルＣを通電させる。スイッチ回路ＳＷ２０は、スイッチＳＷ２１～ＳＷ２４を有している。
スイッチＳＷ２１は、電池セルＢＣ１の負極及びスイッチ回路ＳＷ４０に接続されている。スイッチＳＷ２１は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ１の負極に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ１の負極に流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ２２は、電池セルＢＣ２の負極及びスイッチ回路ＳＷ４０に接続されている。スイッチＳＷ２２は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ２の負極に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ２の負極に流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ２３は、電池セルＢＣ３の負極及びスイッチ回路ＳＷ４０に接続されている。スイッチＳＷ２３は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ３の負極に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ３の負極に流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ２４は、電池セルＢＣ４の負極及びスイッチ回路ＳＷ４０に接続されている。スイッチＳＷ２４は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで電池セルＢＣ４の負極に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで電池セルＢＣ４の負極に流れる電流を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ３０は、電流を通電又は遮断するものである。スイッチ回路ＳＷ３０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ３０は、スイッチ回路ＳＷ１０とコンデンサＣ１、Ｃ２との間に設けられ、複数の電池セルＢＣの正極からスイッチ回路ＳＷ１０等を介してコンデンサＣ１、Ｃ２に流れる電流を通電又は遮断する。スイッチ回路ＳＷ３０は、スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２を有している。
スイッチＳＷ３１は、スイッチ回路ＳＷ１０及びコンデンサＣ１に接続されている。スイッチＳＷ３１は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで対象の電池セルＢＣ、つまりスイッチ回路ＳＷ１０により通電された１つの電池セルＢＣの正極からコンデンサＣ１に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで対象の電池セルＢＣの正極からコンデンサＣ１に流れる電流を遮断する。スイッチＳＷ３２は、スイッチ回路ＳＷ１０及びコンデンサＣ２に接続されている。スイッチＳＷ３２は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることで対象の電池セルＢＣの正極からコンデンサＣ２に流れる電流を通電し、ＯＦＦすることで対象の電池セルＢＣの正極からコンデンサＣ２に流れる電流を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ４０は、電流を通電又は遮断するものである。スイッチ回路ＳＷ４０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ４０は、コンデンサＣ１、Ｃ２とスイッチ回路ＳＷ２０との間に設けられ、コンデンサＣ１、Ｃ２からスイッチ回路ＳＷ２０等を介して複数の電池セルＢＣの負極に流れる電流を通電又は遮断する。スイッチ回路ＳＷ４０は、スイッチＳＷ４１、ＳＷ４２を有している。
スイッチＳＷ４１は、コンデンサＣ１及びスイッチ回路ＳＷ２０に接続されている。スイッチＳＷ４１は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることでコンデンサＣ１から対象の電池セルＢＣ、つまりスイッチ回路ＳＷ２０により通電された１つの電池セルＢＣの負極への経路を接続し、ＯＦＦすることでコンデンサＣ１から対象の電池セルＢＣの負極への経路を遮断する。スイッチＳＷ４２は、コンデンサＣ２及びスイッチ回路ＳＷ２０に接続されている。スイッチＳＷ４２は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることでコンデンサＣ２から対象の電池セルＢＣの負極への経路を接続し、ＯＦＦすることでコンデンサＣ２から対象の電池セルＢＣの負極への経路を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ５０は、電圧の印加又は遮断するものである。スイッチ回路ＳＷ５０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ５０は、コンデンサＣ１、Ｃ２と電圧検出回路２０との間に設けられ、コンデンサＣ１、Ｃ２から電圧検出回路２０に入力する電圧を印加又は遮断する。スイッチ回路ＳＷ５０は、スイッチＳＷ５１、ＳＷ５２を有している。
スイッチＳＷ５１は、コンデンサＣ１及び電圧検出回路２０に接続されている。スイッチＳＷ５１は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることでコンデンサＣ１から電圧検出回路２０に入力する電圧を印加し、ＯＦＦすることでコンデンサＣ１から電圧検出回路２０に入力する電圧を遮断する。スイッチＳＷ５２は、コンデンサＣ２及び電圧検出回路２０に接続されている。スイッチＳＷ５２は、ＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮすることでコンデンサＣ２から電圧検出回路２０に入力する電圧を印加し、ＯＦＦすることでコンデンサＣ２から電圧検出回路２０に入力する電圧を遮断する。
電圧検出回路２０は、差動増幅回路２１と、制御回路としてのＭＣＵ２２とを備える。
差動増幅回路２１は、異なる２つの電圧の差を表す差電圧を増幅して出力するものである。差動増幅回路２１は、いわゆる計装アンプ（インスツルメンテーションアンプ）であり、第１入力端子としての入力端子（非反転入力端子）Ｖ１inと、第２入力端子としての入力端子（非反転入力端子）Ｖ２inと、出力端子Ｖ３outと、ダイオードＤ３と、増幅回路としてのオペアンプＯＰ１～ＯＰ３と、増幅率調整回路２１ａとを備える。
入力端子Ｖ１inは、電圧を入力するものである。入力端子Ｖ１inは、電池切替回路１０のスイッチＳＷ５１を介してコンデンサＣ１に接続され、当該コンデンサＣ１に蓄電された電池セルＢＣの電圧を入力する。つまり、入力端子Ｖ１inには、コンデンサＣ１に蓄電された電池セルＢＣの電圧（第１電圧）が印加される。入力端子Ｖ１inは、オペアンプＯＰ１に接続され、入力された第１電圧をオペアンプＯＰ１に出力する。
入力端子Ｖ２inは、電圧を入力するものである。入力端子Ｖ２inは、電池切替回路１０のスイッチＳＷ５２を介してコンデンサＣ２に接続され、当該コンデンサＣ２に蓄電された電池セルＢＣの電圧を入力する。つまり、入力端子Ｖ２inには、コンデンサＣ２に蓄電された電池セルＢＣの電圧（第２電圧）が印加される。この第２電圧は、上述の第１電圧とは異なる電圧である。入力端子Ｖ２inは、オペアンプＯＰ２に接続され、入力された第２電圧をオペアンプＯＰ２に出力する。
オペアンプＯＰ１は、電圧を増幅するものである。オペアンプＯＰ１は、入力端子Ｖ１inに接続され、当該入力端子Ｖ１inから出力された第１電圧を、増幅率調整回路２１ａにより調整された増幅率で増幅し、増幅した第１電圧をオペアンプＯＰ１の出力端子Ｖ１outからオペアンプＯＰ３に出力する。
オペアンプＯＰ２は、電圧を増幅するものである。オペアンプＯＰ２は、入力端子Ｖ２inに接続され、当該入力端子Ｖ２inから出力された第２電圧を、増幅率調整回路２１ａにより調整された増幅率で増幅し、増幅した第２電圧をオペアンプＯＰ２の出力端子Ｖ２outからオペアンプＯＰ３に出力する。
オペアンプＯＰ３は、電圧を増幅するものである。オペアンプＯＰ１の出力端子Ｖ１out及びオペアンプＯＰ２の出力端子Ｖ２outに接続され、出力端子Ｖ１outから出力された第１電圧と出力端子Ｖ２outから出力された第２電圧との差電圧を、増幅率調整回路２１ａにより調整された増幅率で増幅する。オペアンプＯＰ３は、出力端子Ｖ３outを介してＭＣＵ２２に接続され、増幅した差電圧を、出力端子Ｖ３outを介してＭＣＵ２２に出力する。
ダイオードＤ３は、電流を一方向に流すものである。ダイオードＤ３は、アノード端子が出力端子Ｖ３outに接続され、カソード端子が５Ｖの電源系統に接続されている。ダイオードＤ３は、出力端子Ｖ３outから過電流が流れた際に電流が流れＭＣＵ２２を保護する。
増幅率調整回路２１ａは、電圧の増幅率を調整するものである。増幅率調整回路２１ａは、複数の抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２と、複数の抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２の接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０とを備える。増幅率調整回路２１ａは、スイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０により複数の抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２の各抵抗器Ｒの接続を切り替えることでオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を調整する。
ここで、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率は、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２の各抵抗器Ｒの接続を切り替えることで調整されるが、複数の増幅率のパターンが予め用意されている。複数の増幅率のパターンは、電池セルＢＣの耐用年数及び温度範囲（使用する際の上限温度から下限温度の範囲）に応じた内部抵抗値に基づいて予め求められる。この内部抵抗値は、電池セルＢＣが未使用且つ上限温度の場合、最も小さな抵抗値となる。一方で、内部抵抗値は、電池セルＢＣが耐用年数に達し且つ下限温度の場合、最も大きな抵抗値となる。これらの内部抵抗値の最小値及び最大値は、実測や推定により予め求められる。そして、本実施形態では、未使用且つ上限温度の電池セルＢＣに流れる２種類の大きさの電流と内部抵抗値の最小値とに基づいて差電圧の最小値である差電圧Ｖmin（図２参照）を求め、耐用年数に達し且つ下限温度の電池セルＢＣに流れる２種類の大きさの電流と内部抵抗値の最大値とに基づいて差電圧の最大値である差電圧Ｖmax（図２参照）を求める。
そして、求めた最小の差電圧Ｖminを増幅した増幅後の差電圧Ｖminが、ＭＣＵ２２の最大電圧を超えない範囲で増幅後の差電圧ＶminをＭＣＵ２２の最大電圧に可能な限り近づけるように増幅率を設定する。この場合の増幅率は、最小の差電圧Ｖminを増幅するので、その結果、最大の増幅率となる。また、最大の差電圧Ｖmaxを増幅した増幅後の差電圧ＶmaxがＭＣＵ２２の最大電圧を超えない範囲で増幅後の差電圧ＶmaxをＭＣＵ２２の最大電圧に可能な限り近づけるように増幅率を設定する。この場合の増幅率は、最大の差電圧Ｖmaxを増幅するので、その結果、最小の増幅率となる。なお、ＭＣＵ２２の最大電圧は、ＭＣＵ２２が検出することが可能な最大の電圧である。
上記最大の増幅率と最小の増幅率に基づいて、複数の増幅率のパターンを用意する。例えば、最小の増幅率から最大の増幅率まで段階的に増幅率を上げるように、複数の増幅率のパターンを用意する。複数の増幅率のパターンは、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２の各抵抗器Ｒの接続を切り替えることで形成される。複数の増幅率のパターンは、耐用年数と同等の数のパターン、例えば耐用年数が１０年であれば１０個のパターンを形成することが考えられるが、これに限定されない。増幅率を設定する抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２は、以下の説明のように構成されている。
抵抗ユニットＲ６は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子とオペアンプＯＰ２の反転入力端子との間に設けられている。抵抗ユニットＲ６は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ６１～Ｒ６ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ６の最大の個数を表す値であり、適宜定められる。「ｎ」の値は、例えば、組電池Ｂの耐用年数と同等の値にすることが考えられるが、これに限定されない。
スイッチ回路ＳＷ６０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ６０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ６０は、上記抵抗ユニットＲ６とオペアンプＯＰ１の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ６０は、複数のスイッチＳＷ６１～ＳＷ６ｎを有する。複数のスイッチＳＷ６１～ＳＷ６ｎは、抵抗器Ｒ６１～Ｒ６ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ６１～ＳＷ６ｎの各々が抵抗器Ｒ６１～Ｒ６ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ６１は、抵抗器Ｒ６１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ６２は、抵抗器Ｒ６２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ６ｎは、抵抗器Ｒ６ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ７は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子とオペアンプＯＰ１の出力端子Ｖ１outとの間に設けられている。抵抗ユニットＲ７は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ７１～Ｒ７ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ７の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ７０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ７０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ７０は、上記抵抗ユニットＲ７とオペアンプＯＰ１の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ７０は、複数のスイッチＳＷ７１～ＳＷ７ｎを有する。複数のスイッチＳＷ７１～ＳＷ７ｎは、抵抗器Ｒ７１～Ｒ７ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ７１～ＳＷ７ｎの各々が抵抗器Ｒ７１～Ｒ７ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ７１は、抵抗器Ｒ７１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ７２は、抵抗器Ｒ７２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ７ｎは、抵抗器Ｒ７ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ８は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子とオペアンプＯＰ２の出力端子Ｖ２outとの間に設けられている。抵抗ユニットＲ８は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ８１～Ｒ８ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ８の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６等と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ８０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ８０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ８０は、上記抵抗ユニットＲ８とオペアンプＯＰ２の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ８０は、複数のスイッチＳＷ８１～ＳＷ８ｎを有する。複数のスイッチＳＷ８１～ＳＷ８ｎは、抵抗器Ｒ８１～Ｒ８ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ８１～ＳＷ８ｎの各々が抵抗器Ｒ８１～Ｒ８ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ８１は、抵抗器Ｒ８１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ８２は、抵抗器Ｒ８２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ８ｎは、抵抗器Ｒ８ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ９は、オペアンプＯＰ１の出力端子Ｖ１outとオペアンプＯＰ３の反転入力端子との間に設けられている。抵抗ユニットＲ９は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ９１～Ｒ９ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ９の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６等と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ９０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ９０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ９０は、上記抵抗ユニットＲ９とオペアンプＯＰ１の出力端子Ｖ１outとの間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ９０は、複数のスイッチＳＷ９１～ＳＷ９ｎを有する。複数のスイッチＳＷ９１～ＳＷ９ｎは、抵抗器Ｒ９１～Ｒ９ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ９１～ＳＷ９ｎの各々が抵抗器Ｒ９１～Ｒ９ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ９１は、抵抗器Ｒ９１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ９２は、抵抗器Ｒ９２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ９ｎは、抵抗器Ｒ９ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ１０は、オペアンプＯＰ２の出力端子Ｖ２outとオペアンプＯＰ３の非反転入力端子との間に設けられている。抵抗ユニットＲ１０は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ１０１～Ｒ１０ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ１０の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６等と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ１００は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ１００は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ１００は、上記抵抗ユニットＲ１０とオペアンプＯＰ２の出力端子Ｖ２outとの間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ１００は、複数のスイッチＳＷ１０１～ＳＷ１０ｎを有する。複数のスイッチＳＷ１０１～ＳＷ１０ｎは、抵抗器Ｒ１０１～Ｒ１０ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ１０１～ＳＷ１０ｎの各々が抵抗器Ｒ１０１～Ｒ１０ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ１０１は、抵抗器Ｒ１０１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１０２は、抵抗器Ｒ１０２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１０ｎは、抵抗器Ｒ１０ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ１１は、オペアンプＯＰ３の出力端子Ｖ３outとオペアンプＯＰ３の反転入力端子との間に設けられている。抵抗ユニットＲ１１は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ１１１～Ｒ１１ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ１１の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６等と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ１１０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ１１０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ１１０は、上記抵抗ユニットＲ１１とオペアンプＯＰ３の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ１１０は、複数のスイッチＳＷ１１１～ＳＷ１１ｎを有する。複数のスイッチＳＷ１１１～ＳＷ１１ｎは、抵抗器Ｒ１１１～Ｒ１１ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ１１１～ＳＷ１１ｎの各々が抵抗器Ｒ１１１～Ｒ１１ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ１１１は、抵抗器Ｒ１１１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１１２は、抵抗器Ｒ１１２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１１ｎは、抵抗器Ｒ１１ｎを通電又は遮断する。
抵抗ユニットＲ１２は、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子とグランドとの間に設けられている。抵抗ユニットＲ１２は、それぞれ抵抗値が異なる複数の抵抗器Ｒ１２１～Ｒ１２ｎを有する。ここで、「ｎ」は、抵抗器Ｒ１２の最大の個数を表す値であり、上記抵抗器Ｒ６等と同じ数に定められる。
スイッチ回路ＳＷ１２０は、抵抗パターンを選択するものである。スイッチ回路ＳＷ１２０は、ＭＣＵ２２に接続され、このＭＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。スイッチ回路ＳＷ１２０は、上記抵抗ユニットＲ１２とオペアンプＯＰ３の非反転入力端子との間に設けられている。スイッチ回路ＳＷ１２０は、複数のスイッチＳＷ１２１～ＳＷ１２ｎを有する。複数のスイッチＳＷ１２１～ＳＷ１２ｎは、抵抗器Ｒ１２１～Ｒ１２ｎと同じ個数設けられ、スイッチＳＷ１２１～ＳＷ１２ｎの各々が抵抗器Ｒ１２１～Ｒ１２ｎの各々を通電又は遮断する。例えば、スイッチＳＷ１２１は、抵抗器Ｒ１２１を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１２２は、抵抗器Ｒ１２２を通電又は遮断し、スイッチＳＷ１２ｎは、抵抗器Ｒ１２ｎを通電又は遮断する。
上述のように構成された差動増幅回路２１は、コンデンサＣ１から供給される第１電圧とコンデンサＣ２から供給される第２電圧との差電圧を、抵抗器Ｒで調整された増幅率で増幅してＭＣＵ２２に出力する。
ＭＣＵ２２は、各電池セルＢＣの劣化を推定するものである。ＭＣＵ２２は、マイクロプロセッサを搭載し、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、Ｉ／Ｏ関連などの周辺機能を含んで構成されている。ＭＣＵ２２は、例えば、差動増幅回路２１から出力された差電圧に基づいて求めた電池セルＢＣの内部抵抗値に応じた電池セルＢＣの劣化を推定する。ＭＣＵ２２は、Ａ／Ｄ変換器２２ａと、比較部２２ｂと、第１スイッチング制御部２２ｃと、第２スイッチング制御部２２ｄと、演算部２２ｅとを備え、これらの機能が１つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に搭載されている。
Ａ／Ｄ変換器２２ａは、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２２ａは、例えば、差動増幅回路２１から出力された差電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２ａは、比較部２２ｂ及び演算部２２ｅに接続され、デジタル信号に変換した差電圧を比較部２２ｂ及び演算部２２ｅに出力する。
比較部２２ｂは、電圧を比較するものである。比較部２２ｂは、例えば、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧と、ＭＣＵ２２により検出可能な最大の電圧を表す最大電圧とを比較する。ここで、当該最大電圧は、上述したように、ＭＣＵ２２が検出することが可能な最大の電圧である。つまり、ＭＣＵ２２は、この最大電圧を超える電圧を検出することができない。最大電圧は、本実施形態では例えば５Ｖであるが、この電圧値（５Ｖ）は装置の仕様によって適宜設定される。比較部２２ｂは、第１スイッチング制御部２２ｃに接続され、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧と、ＭＣＵ２２により検出可能な最大電圧とを比較した比較結果を第１スイッチング制御部２２ｃに出力する。
第１スイッチング制御部２２ｃは、比較部２２ｂから出力された比較結果に基づいて抵抗切替用のスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０を制御するものである。第１スイッチング制御部２２ｃは、抵抗切替用のスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０を制御することで、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２のそれぞれの抵抗器Ｒの接続を切り替え、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定する。第１スイッチング制御部２２ｃは、例えば、比較部２２ｂから出力された比較結果において、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達した場合、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２のそれぞれの抵抗器Ｒの接続を切り替えてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を下げる。
ところで、第１スイッチング制御部２２ｃは、組電池Ｂの初期状態、すなわち組電池Ｂが未使用（新品）の状態では、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率が最も高くなるように、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２のそれぞれの抵抗器Ｒの接続を切り替える。第１スイッチング制御部２２ｃは、例えば、組電池Ｂの初期状態では、スイッチＳＷ７１、ＳＷ８１、ＳＷ９１、ＳＷ１０１、ＳＷ１１１、ＳＷ１２１をＯＮすることで、最大の増幅率である抵抗器Ｒ６１、Ｒ７１、Ｒ８１、Ｒ９１、Ｒ１０１、Ｒ１１１、Ｒ１２１を接続する。そして、第１スイッチング制御部２２ｃは、組電池Ｂが使用されることに伴い、比較部２２ｂから出力された比較結果において、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達した場合、抵抗ユニットＲ６～Ｒ１２のそれぞれの抵抗器Ｒの接続を切り替えてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を下げる。第１スイッチング制御部２２ｃは、例えば、スイッチＳＷ７２、ＳＷ８２、ＳＷ９２、ＳＷ１０２、ＳＷ１１２、ＳＷ１２２をＯＮすることで、抵抗器Ｒ６２、Ｒ７２、Ｒ８２、Ｒ９２、Ｒ１０２、Ｒ１１２、Ｒ１２２を接続し、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を下げる。
第２スイッチング制御部２２ｄは、電池切替用のスイッチ回路ＳＷ１０～ＳＷ５０を制御するものである。第２スイッチング制御部２２ｄは、電池切替用のスイッチ回路ＳＷ１０～ＳＷ５０を制御することで、複数の電池セルＢＣの中から１つの電池セルＢＣを選択し、選択した電池セルＢＣのそれぞれ異なる電圧の電荷をコンデンサＣ１、Ｃ２に蓄電する。第２スイッチング制御部２２ｄは、例えば、電池セルＢＣ１を第１電流で放電している際に、スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、ＳＷ４１をＯＮすることで、電池セルＢＣ１の第１電圧の電荷をコンデンサＣ１に蓄電する。また、第２スイッチング制御部２２ｄは、電池セルＢＣ１を第１電流とは異なる第２電流で放電している際に、スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３２、ＳＷ４２をＯＮすることで、電池セルＢＣ１の第２電圧の電荷をコンデンサＣ２に蓄電する。
また、第２スイッチング制御部２２ｄは、電池セルＢＣ１から電池セルＢＣ２に切り替える場合、スイッチＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３１、ＳＷ４１をＯＮすることで、電池セルＢＣ２の第１電圧の電荷をコンデンサＣ１に蓄電し、スイッチＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２、ＳＷ４２をＯＮすることで、電池セルＢＣ２の第２電圧の電荷をコンデンサＣ２に蓄電する。
そして、第２スイッチング制御部２２ｄは、スイッチ回路ＳＷ５０のスイッチＳＷ５１、ＳＷ５２をＯＮすることで、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄電された電圧を差動増幅回路２１に出力する。一方、第２スイッチング制御部２２ｄは、スイッチＳＷ５１、ＳＷ５２をＯＦＦすることで、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄電された電力を差動増幅回路２１に出力しない。つまり、第２スイッチング制御部２２ｄは、スイッチＳＷ５１、ＳＷ５２をＯＦＦすることで、コンデンサＣ１、Ｃ２と差動増幅回路２１との電気的な接続を遮断する。
演算部２２ｅは、差電圧に基づいて電池セルＢＣの劣化を推定するものである。演算部２２ｅは、例えば、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧と、電流検出部（図示省略）から出力された電流（第１電流及び第２電流）とに基づいて電池セルＢＣの内部抵抗値を演算する。ここで、内部抵抗値は、周知の演算方法により演算することができる。例えば、第１電流を「Ｉ１」とし、第１電流とは異なる第２電流を「Ｉ２」とし、第１電流を流した際のコンデンサＣ１の電圧を「Ｖ１」とし、第２電流を流した際のコンデンサＣ２の電圧を「Ｖ２」とし、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を「Ｇ」とし、内部抵抗値を「Ｒ」としたとき、以下の式（１）により求められる。
Ｒ＝｜（Ｇ×（Ｖ２－Ｖ１））／（Ｇ×（Ｉ２－Ｉ１））｜・・・（１）
演算部２２ｅは、上記式（１）に基づいて求めた内部抵抗値に応じて電池セルＢＣの劣化を推定する。演算部２２ｅは、例えば、求めた内部抵抗値が相対的に大きければ（例えば使用開始の初期値に比べて増加していれば）、電池セルＢＣの劣化が進んでいると推定し、求めた内部抵抗値が相対的に小さければ（例えば使用開始の初期値に比べて大きな変化が無ければ）、電池セルＢＣの劣化が進んでいないと推定する。そして、演算部２２ｅは、内部抵抗値が予め定められた基準値を超えると、電池セルＢＣの劣化により当該電池セルＢＣが交換時期であると判定する。
次に、電池状態検出装置１の動作例について説明する。図３は、実施形態に係る電池状態検出装置１の動作例を示すフローチャートである。電池状態検出装置１は、図３に示すように、組電池Ｂの初期状態において、劣化を推定する対象の電池セルＢＣを選択する（ステップＳ１）。例えば、ＭＣＵ２２の第２スイッチング制御部２２ｄは、電池セルＢＣ１を第１電流で放電している際に、スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１をＯＮする。次に、第２スイッチング制御部２２ｄは、コンデンサＣ１、Ｃ２に電荷を蓄電する（ステップＳ２）。第２スイッチング制御部２２ｄは、例えば、スイッチＳＷ３１、ＳＷ４１をＯＮすることで、電池セルＢＣ１の第１電圧をコンデンサＣ１に蓄電する。そして、第２スイッチング制御部２２ｄは、コンデンサＣ１に電荷を蓄電後、スイッチＳＷ３１、ＳＷ４１をＯＦＦする。そして、第２スイッチング制御部２２ｄは、電池セルＢＣ１を第２電流で放電している際に、スイッチＳＷ３２、ＳＷ４２をＯＮすることで、電池セルＢＣ１の第２電圧をコンデンサＣ２に蓄電する。
次に、ＭＣＵ２２は、最大の増幅率（第１増幅率）で差電圧を検出する（ステップＳ３）。例えば、第１スイッチング制御部２２ｃは、組電池Ｂの初期状態では、スイッチＳＷ６１、ＳＷ７１、ＳＷ８１、ＳＷ９１、ＳＷ１０１、ＳＷ１１１、ＳＷ１２１をＯＮすることで、最大の増幅率である抵抗器Ｒ６１、Ｒ７１、Ｒ８１、Ｒ９１、Ｒ１０１、Ｒ１１１、Ｒ１２１を接続する。次に、差動増幅回路２１は、コンデンサＣ１から供給される第１電圧とコンデンサＣ２から供給される第２電圧との差電圧を、設定された増幅率で増幅してＭＣＵ２２に出力する。
次に、ＭＣＵ２２は、差動増幅回路２１から出力された差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達しているか否かを判定する（ステップＳ４）。Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達していない場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、演算部２２ｅは、当該差電圧に基づいて電池セルＢＣの内部抵抗値を演算する。そして、演算部２２ｅは、求めた内部抵抗値に基づいて電池セルＢＣの劣化を推定する（ステップＳ５）。
一方、Ａ／Ｄ変換器２２ａから出力された差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達している場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、ＭＣＵ２２は、第１増幅率よりも小さい第２増幅率で差電圧を検出する（ステップＳ６）。例えば、第１スイッチング制御部２２ｃは、スイッチＳＳＷ６２、ＳＷ７２、ＳＷ８２、ＳＷ９２、ＳＷ１０２、ＳＷ１１２、ＳＷ１２２をＯＮすることで、抵抗器Ｒ６２、Ｒ７２、Ｒ８２、Ｒ９２、Ｒ１０２、Ｒ１１２、Ｒ１２２を接続し、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を下げる。そして、演算部２２ｅは、下げた増幅率で増幅した差電圧に基づいて電池セルＢＣの内部抵抗値を求め、求めた内部抵抗値に基づいて電池セルＢＣの劣化を推定する（ステップＳ５）。
以上のように、実施形態に係る電圧検出回路２０は、差動増幅回路２１と、ＭＣＵ２２とを備える。差動増幅回路２１は、入力端子Ｖ１inと、入力端子Ｖ２inと、増幅率調整回路２１ａと、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３と、出力端子Ｖ３outとを含んで構成される。入力端子Ｖ１inは、電池セルＢＣから供給される第１電圧を入力する。入力端子Ｖ２inは、第１電圧とは異なる電圧であり電池セルＢＣから供給される第２電圧を入力する。増幅率調整回路２１ａは、電圧の増幅率を調整可能な回路である。オペアンプＯＰ１～ＯＰ３は、入力端子Ｖ１inから入力した第１電圧と入力端子Ｖ２inから入力した第２電圧との差電圧を、増幅率調整回路２１ａにより調整された増幅率で増幅する。出力端子Ｖ３outは、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３により増幅された差電圧を出力する。ＭＣＵ２２は、差動増幅回路２１のオペアンプＯＰ１～ＯＰ３から出力された差電圧を検出し、検出した差電圧に基づいて電池セルＢＣの内部抵抗値を演算すると共に増幅率調整回路２１ａを制御する。このとき、ＭＣＵ２２は、当該ＭＣＵ２２により検出可能な最大の電圧を表す最大電圧と差動増幅回路２１の出力端子Ｖ３outから出力される差電圧とに基づいて増幅率調整回路２１ａを制御し、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定する。
この構成により、電圧検出回路２０は、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を調整することで、電池セルＢＣの劣化により内部抵抗値が変化しても、差動増幅回路２１から出力される差電圧がＭＣＵ２２により検出可能な最大電圧を超えない範囲で、上記差電圧をＭＣＵ２２の最大電圧に近づけることができる。これにより、電圧検出回路２０は、差電圧に基づいて電池の内部抵抗値を精度よく検出することができ、検出された内部抵抗値に応じた電池の劣化状態（ＳＯＨ；Ｓｔａｔｅｓ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を適正に推定することができる。
上記電圧検出回路２０において、ＭＣＵ２２は、差動増幅回路２１の出力端子Ｖ３outから出力される差電圧がＭＣＵ２２の最大電圧に達した場合、増幅率調整回路２１ａを制御しオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を下げる。この構成により、電圧検出回路２０は、電池セルＢＣの劣化により内部抵抗値が変化しても、差動増幅回路２１から出力される差電圧がＭＣＵ２２により検出可能な最大電圧を超えない範囲で、上記差電圧をＭＣＵ２２の最大電圧に近づけることができる。
上記電圧検出回路２０において、増幅率調整回路２１ａは、複数の抵抗器Ｒと、複数の抵抗器Ｒの接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０とを有し、スイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０により複数の抵抗器Ｒの接続を切り替えることでオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を調整する。この構成により、電圧検出回路２０は、複数の抵抗器Ｒの抵抗値に基づいてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を調整することができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。なお、変形例では、実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図４は、実施形態の変形例に係る電池状態検出装置１Ａの構成例を示す回路図である。変形例に係る電池状態検出装置１Ａは、電池セルＢＣを使用した使用期間に応じてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定する点で実施形態に係る電池状態検出装置１とは異なる。変形例に係る電池状態検出装置１Ａは、図４に示すように、電池切替回路１０と、電圧検出回路２０Ａとを備える。この電圧検出回路２０Ａは、差動増幅回路２１と、ＭＣＵ２２Ａとを含んで構成される。
ＭＣＵ２２Ａは、上述した複数の増幅率のパターンと電池セルＢＣの使用期間との関係を記載したテーブルと、電池セルＢＣの使用期間を計測するタイマー２２ｆと、タイマー２２ｆの出力値に基づいて増幅率を決定する決定部２２ｇと、Ａ／Ｄ変換器２２ａと、第１スイッチング制御部２２ｃと、第２スイッチング制御部２２ｄと、演算部２２ｅとを有し、これらの機能が１つのＩＣに搭載されている。
上記テーブルには、例えば、使用期間が１年経過した場合には第１増幅率を設定し、使用期間が２年経過した場合には第１増幅率よりも小さい第２増幅率を設定し、使用期間がｎ年経過した場合には第ｎ－１増幅率よりも小さい第ｎ増幅率を設定することが記載されている。これらの増幅率は、電池セルＢＣの劣化により内部抵抗値が変化しても、差動増幅回路２１から出力される差電圧がＭＣＵ２２Ａにより検出可能な最大電圧を超えない範囲に設定されている。なお、上記テーブルにおいて、使用期間と増幅率との対応付けは一例であり、その他の方法で対応付けてもよい。
決定部２２ｇは、タイマー２２ｆが計測した使用期間と、テーブルに登録された複数の増幅率とに基づいて、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を決定する。決定部２２ｇは、例えば、タイマー２２ｆにより計測した使用期間が１年を超えた場合には第１増幅率を決定し、タイマー２２ｆにより計測した使用期間が２年を超えた場合には第２増幅率を決定し、タイマー２２ｆにより計測した使用期間がｎ年を超えた場合には第ｎ増幅率を決定する。そして、決定部２２ｇは、決定した増幅率を第１スイッチング制御部２２ｃに出力する。第１スイッチング制御部２２ｃは、決定部２２ｇから出力された増幅率に基づいて増幅率調整回路２１ａのスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０を制御し、オペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定する。
このように、ＭＣＵ２２Ａは、電池セルＢＣを使用した使用期間に応じて増幅率調整回路２１ａを制御しオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定してもよい。この構成により、ＭＣＵ２２Ａは、電池セルＢＣの劣化により内部抵抗値が変化しても、差動増幅回路２１から出力される差電圧がＭＣＵ２２Ａにより検出可能な最大電圧を超えない範囲で、上記差電圧をＭＣＵ２２Ａの最大電圧に近づけることができる。これにより、ＭＣＵ２２Ａは、差電圧に基づいて電池の内部抵抗値を精度よく検出することができ、検出された内部抵抗値に応じた電池の劣化を適正に推定することができる。
上記説明において、組電池Ｂは、リチウムイオン電池である例について説明したが、これに限定されず、その他の電池であってもよい。
電池状態検出装置１、１Ａは、車両に搭載された組電池Ｂの各電池セルＢＣ１～ＢＣ４の劣化を推定する例について説明したが、これに限定されず、車両以外の物に搭載された組電池Ｂの劣化を推定してもよい。
差動増幅回路２１は、いわゆるオペアンプで計装アンプ（インスツルメンテーションアンプ）を構成した例について説明したが、その他の増幅回路であってもよい。
増幅率調整回路２１ａは、複数の抵抗器Ｒと、複数の抵抗器Ｒの接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ６０～ＳＷ１２０とを有する例について説明したが、これに限定されず、その他の構成であってもよい。
ＭＣＵ２２Ａは、電池セルＢＣを使用した使用期間に応じてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定する例について説明したが、これに限定されず、例えば、電池セルＢＣの内部抵抗値に応じてオペアンプＯＰ１～ＯＰ３の増幅率を設定してもよい。
ＭＣＵ２２は、Ａ／Ｄ変換器２２ａと、比較部２２ｂと、第１スイッチング制御部２２ｃと、第２スイッチング制御部２２ｄと、演算部２２ｅとを備え、これらの機能が１つのＩＣに搭載されている例について説明したが、これに限定されず、上記機能が複数のＩＣに分散して搭載されていてもよい。
ＭＣＵ２２Ａは、テーブルと、タイマー２２ｆと、決定部２２ｇと、Ａ／Ｄ変換器２２ａと、第１スイッチング制御部２２ｃと、第２スイッチング制御部２２ｄと、演算部２２ｅとを備え、これらの機能が１つのＩＣに搭載されている例について説明したが、これに限定されず、上記機能が複数のＩＣに分散して搭載されていてもよい。
２０、２０Ａ 電圧検出回路（電圧検出装置）
２１ 差動増幅回路
２１ａ 増幅率調整回路
２２、２２Ａ ＭＣＵ（制御回路）
ＢＣ 電池セル（電池）
Ｖ１in 入力端子（第１入力端子）
Ｖ２in 入力端子（第２入力端子）
Ｖ３out 出力端子
ＯＰ１～ＯＰ３ オペアンプ（増幅回路）
Ｒ 抵抗器
ＳＷ６０～ＳＷ１２０ スイッチ回路

Claims (2)

  1. 電池から供給される電力の第１電圧を入力する第１入力端子、前記第１電圧とは異なる電圧であり前記電池から供給される電力の第２電圧を入力する第２入力端子、電圧の増幅率を調整可能な増幅率調整回路、前記第１入力端子から入力した前記第１電圧と前記第２入力端子から入力した前記第２電圧との差電圧を、前記増幅率調整回路により調整された増幅率で増幅する増幅回路、前記増幅回路により増幅された差電圧を出力する出力端子を有する差動増幅回路と、
    前記差動増幅回路から出力された差電圧を検出し当該差電圧に基づいて前記電池の内部抵抗値を演算すると共に前記増幅率調整回路を制御する制御回路と、を備え、
    前記制御回路は、前記電池を使用した使用期間に応じて前記増幅率調整回路を制御し前記増幅回路の増幅率を設定することを特徴とする電圧検出装置。
  2. 前記増幅率調整回路は、複数の抵抗器と、前記複数の抵抗器の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、前記スイッチ回路により前記複数の抵抗器の接続を切り替えることで前記増幅回路の増幅率を調整する請求項１に記載の電圧検出装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115674071A (zh) 2021-07-29 2023-02-03 株式会社牧田 电动工具以及冲击起子

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117095A (ja) 2002-09-25 2004-04-15 Sony Corp 電圧検出装置及び方法
JP2017032349A (ja) 2015-07-30 2017-02-09 矢崎総業株式会社 二次電池状態検出装置
US20170292997A1 (en) 2014-11-27 2017-10-12 China Resources Powtech (Shanghai) Co., Ltd. System and method for detecting voltage of battery pack

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2593253B2 (ja) * 1991-05-29 1997-03-26 富士通株式会社 電流測定回路
DE10125366A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-12 Infineon Technologies Ag dB-lineare VGA-Stufe mit hoher Bandbreite
JP3615500B2 (ja) * 2001-06-22 2005-02-02 三洋電機株式会社 組電池の充電率調整回路
US7084700B2 (en) * 2003-04-17 2006-08-01 Fujitsu Limited Differential voltage amplifier circuit
WO2007135947A1 (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Rohm Co., Ltd. 照度センサおよび電子機器
US7598706B2 (en) * 2007-01-26 2009-10-06 General Electric Company Cell balancing battery pack and method of balancing the cells of a battery
JP5955680B2 (ja) * 2011-09-02 2016-07-20 アークレイ株式会社 核酸検出装置、方法、及びプログラム
US20130204560A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Ying-Che Lo Gas Gauge Device
US9083297B2 (en) * 2012-05-10 2015-07-14 That Corporation Programmable-gain amplifier
JP6211302B2 (ja) * 2013-05-09 2017-10-11 矢崎総業株式会社 電池状態検出装置
CN103411902A (zh) * 2013-07-22 2013-11-27 山东大学 一种基于可编程放大器的宽范围微水测量系统
TWI528171B (zh) * 2015-04-23 2016-04-01 緯創資通股份有限公司 功率控制方法、以及使用該功率控制方法之行動裝置和功率控制系統
CN106597068A (zh) * 2015-10-19 2017-04-26 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 电流采样电路及采样方法
CN106130495A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 合肥欣奕华智能机器有限公司 一种模拟信号采集系统与采集方法
JP6809911B2 (ja) 2017-01-20 2021-01-06 矢崎総業株式会社 差電圧測定装置
CN109104157B (zh) * 2018-07-19 2021-04-02 电子科技大学 一种自调零运算放大器
CN110061711B (zh) * 2019-05-31 2024-04-30 卓尔智联(武汉)研究院有限公司 信号放大电路及电子装置
CN110460316A (zh) * 2019-09-03 2019-11-15 四川长虹电器股份有限公司 可控增益放大器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117095A (ja) 2002-09-25 2004-04-15 Sony Corp 電圧検出装置及び方法
US20170292997A1 (en) 2014-11-27 2017-10-12 China Resources Powtech (Shanghai) Co., Ltd. System and method for detecting voltage of battery pack
JP2017032349A (ja) 2015-07-30 2017-02-09 矢崎総業株式会社 二次電池状態検出装置

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