JP2000356656A - 電池の端子電圧検出装置 - Google Patents
電池の端子電圧検出装置Info
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- JP2000356656A JP2000356656A JP11167694A JP16769499A JP2000356656A JP 2000356656 A JP2000356656 A JP 2000356656A JP 11167694 A JP11167694 A JP 11167694A JP 16769499 A JP16769499 A JP 16769499A JP 2000356656 A JP2000356656 A JP 2000356656A
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- power supply
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
- G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 電池の端子電圧検出装置１０は、二次電池の
単セル１２ａ〜１２ｃを複数個直列に接続した組電池１
２、各単セル毎に設けられた端子電圧を検出するオペア
ンプ１８、このオペアンプ１８に駆動電源を供給する制
御電源ＶＣＣ、および制御電源のオフ時にオペアンプ１
８に駆動電源を供給するために各単セルの正極端と制御
電源ラインとを接続する抵抗１４とダイオード１８で構
成するバイパス回路２２とを備え、さらにオペアンプ１
８の入力側負極端と出力端側との間にフィードバック抵
抗２６を接続ている。 【効果】 この発明によれば、組電池を構成する二次電
池セルから電圧検出ラインを切り離すためのスイッチ部
は不要となり、それに伴い省スペース、低コストで電池
の端子電圧検出装置が提供できる。
単セル１２ａ〜１２ｃを複数個直列に接続した組電池１
２、各単セル毎に設けられた端子電圧を検出するオペア
ンプ１８、このオペアンプ１８に駆動電源を供給する制
御電源ＶＣＣ、および制御電源のオフ時にオペアンプ１
８に駆動電源を供給するために各単セルの正極端と制御
電源ラインとを接続する抵抗１４とダイオード１８で構
成するバイパス回路２２とを備え、さらにオペアンプ１
８の入力側負極端と出力端側との間にフィードバック抵
抗２６を接続ている。 【効果】 この発明によれば、組電池を構成する二次電
池セルから電圧検出ラインを切り離すためのスイッチ部
は不要となり、それに伴い省スペース、低コストで電池
の端子電圧検出装置が提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電池の端子電圧検出装
置に関し、特にたとえば電気自動車や携帯用電子機器な
どに搭載して使用される充電可能な電池の端子電圧検出
装置に関する。
置に関し、特にたとえば電気自動車や携帯用電子機器な
どに搭載して使用される充電可能な電池の端子電圧検出
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電気自動車は駆動モータのエネ
ルギー源として走行用電池（バッテリ）が必要であり、
一般的に充電可能な二次電池が利用される。その場合、
問題となるのは、電池の残存容量の正確な計測である。
すなわち、残りの放電能力が分からなければ電気自動車
の走行可能距離が把握できず、最悪の場合には充電施設
が無い場所で車がストップしてしまうという事態も発生
する。また、携帯用電子機器では使用途中に電池の容量
が不足すると使用不能となる。そして、電池の残存容量
は、この電池が所定電流を放電している時の電極間電圧
（端子間電圧）を基に演算により求められるものであ
る。
ルギー源として走行用電池（バッテリ）が必要であり、
一般的に充電可能な二次電池が利用される。その場合、
問題となるのは、電池の残存容量の正確な計測である。
すなわち、残りの放電能力が分からなければ電気自動車
の走行可能距離が把握できず、最悪の場合には充電施設
が無い場所で車がストップしてしまうという事態も発生
する。また、携帯用電子機器では使用途中に電池の容量
が不足すると使用不能となる。そして、電池の残存容量
は、この電池が所定電流を放電している時の電極間電圧
（端子間電圧）を基に演算により求められるものであ
る。
【０００３】また、この二次電池（単一の電池からなる
セルまたは複数のセルからなるブロック）を必要な容量
に相当する分だけ複数個直列または直並列に接続した組
電池（パック電池または電池パックともいう）が用いら
れる。このような組電池は、多数の電池、例えば電気自
動車では１００〜２５０セル程度を用いているので、電
池系の信頼性を確保することが重要である。すなわち、
組電池を構成している電池のうち何れかが過放電や過充
電等によってその機能が低下すると、組電池全体として
の機能が低下することになる。図６の（ａ）および
（ｂ）に単セルの一般的な充電特性と放電特性を示す。
なお、充電、放電特性とも充放電電流値によって端子電
圧は異なるものである。
セルまたは複数のセルからなるブロック）を必要な容量
に相当する分だけ複数個直列または直並列に接続した組
電池（パック電池または電池パックともいう）が用いら
れる。このような組電池は、多数の電池、例えば電気自
動車では１００〜２５０セル程度を用いているので、電
池系の信頼性を確保することが重要である。すなわち、
組電池を構成している電池のうち何れかが過放電や過充
電等によってその機能が低下すると、組電池全体として
の機能が低下することになる。図６の（ａ）および
（ｂ）に単セルの一般的な充電特性と放電特性を示す。
なお、充電、放電特性とも充放電電流値によって端子電
圧は異なるものである。
【０００４】さらに、このような組電池の場合には、放
電容量（放電可能な電気量）の減少程度が各電池により
異なっている。そのためＤＯＤ（放電深度：全放電で１
００％、満充電で０％）０％からの放電容量には各電池
にバラツキが生じ、それによって組電池としての放電容
量が減少する。つまり、放電時には、放電容量の小さく
なった電池は早く放電終了して過放電状態となり、この
過放電になっている電池が他の電池の負荷となって、全
ての電池がＤＯＤ１００％にならないうちに電圧が低下
し、組電池としては放電終了になってしまうことにな
る。
電容量（放電可能な電気量）の減少程度が各電池により
異なっている。そのためＤＯＤ（放電深度：全放電で１
００％、満充電で０％）０％からの放電容量には各電池
にバラツキが生じ、それによって組電池としての放電容
量が減少する。つまり、放電時には、放電容量の小さく
なった電池は早く放電終了して過放電状態となり、この
過放電になっている電池が他の電池の負荷となって、全
ての電池がＤＯＤ１００％にならないうちに電圧が低下
し、組電池としては放電終了になってしまうことにな
る。
【０００５】一方、充電時には、放電時にＤＯＤ１００
％にならなかった電池が先にＤＯＤ０％に達して電圧が
上昇し、充電が終了してしまうが、放電時に過放電にな
った電池はＤＯＤ０％にならないままで充電が終了する
ので、ＤＯＤの差が広がり、各電池の放電容量の差も広
がる。そのために、充放電を繰り返すと、放電容量の小
さかった電池は常に充電不足になるので、バラツキが大
きくなって組電池全体としての放電容量が低下するとい
う問題や特定の電池が劣化し易いすいう問題があり、ま
た、過放電や過充電によって必要以上に発熱するおそれ
もある。
％にならなかった電池が先にＤＯＤ０％に達して電圧が
上昇し、充電が終了してしまうが、放電時に過放電にな
った電池はＤＯＤ０％にならないままで充電が終了する
ので、ＤＯＤの差が広がり、各電池の放電容量の差も広
がる。そのために、充放電を繰り返すと、放電容量の小
さかった電池は常に充電不足になるので、バラツキが大
きくなって組電池全体としての放電容量が低下するとい
う問題や特定の電池が劣化し易いすいう問題があり、ま
た、過放電や過充電によって必要以上に発熱するおそれ
もある。
【０００６】このような問題を解決するために、例えば
組電池を構成する各セル毎に並列にツェナダイオードを
接続し、これらのツェナダイオードのツェナ電圧をセル
の充電終止電圧に設定している。この場合、充電が進ん
でセルの端子電圧が上昇し、それが充電終止電圧に達し
たものについては、並列に接続されたツェナダイオード
が導通して充電電流をバイパスするので、それ以上充電
が行われず、端子電圧が充電終止電圧に達しないセルは
充電が継続される。そのため、各セルがそれぞれ満充電
となるまで充電が行われ、バラツキを減少させることが
できる。
組電池を構成する各セル毎に並列にツェナダイオードを
接続し、これらのツェナダイオードのツェナ電圧をセル
の充電終止電圧に設定している。この場合、充電が進ん
でセルの端子電圧が上昇し、それが充電終止電圧に達し
たものについては、並列に接続されたツェナダイオード
が導通して充電電流をバイパスするので、それ以上充電
が行われず、端子電圧が充電終止電圧に達しないセルは
充電が継続される。そのため、各セルがそれぞれ満充電
となるまで充電が行われ、バラツキを減少させることが
できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の解決策
においても次のような問題があった。すなわち、セルの
端子電圧が充電終止電圧に達した場合にバイパス電流が
流れるようになっているので、過充電を防止するには充
電器からの充電電流を完全にセルに流さないようにバイ
パスする必要がある。このため急速充電や回生充電のよ
うに充電電流の大きい場合には、バイパス回路を構成す
るツェナダイオードや抵抗としてこの充電電流に対応し
た大きさのものを用いる必要がある。また、これらのダ
イオードや抵抗は各セル毎に配置する必要があり、それ
に伴いスペースを大きくとると共に温度上昇にも対処し
なければならず、コストがアップする等の問題があっ
た。
においても次のような問題があった。すなわち、セルの
端子電圧が充電終止電圧に達した場合にバイパス電流が
流れるようになっているので、過充電を防止するには充
電器からの充電電流を完全にセルに流さないようにバイ
パスする必要がある。このため急速充電や回生充電のよ
うに充電電流の大きい場合には、バイパス回路を構成す
るツェナダイオードや抵抗としてこの充電電流に対応し
た大きさのものを用いる必要がある。また、これらのダ
イオードや抵抗は各セル毎に配置する必要があり、それ
に伴いスペースを大きくとると共に温度上昇にも対処し
なければならず、コストがアップする等の問題があっ
た。
【０００８】ところで、電池の残存容量を測定する場
合、上述のように電池が所定電流で放電している時の端
子電圧を検出して行われるが、常時端子電圧を検出する
わけではなく、必要に応じて検出される。そのため図４
に示されるように、従来の電池の端子電圧検出装置１
は、例えば、電池２の端子部と電圧検出回路部３とはス
イッチング装置４を介して接続される。すなわち、この
電圧検出回路部３は、電池２の端子電圧ＶＢ１（＝１０
Ｖ）を検出するオペアンプ３ａを含む。このオペアンプ
３ａの制御電源ＶＣＣがＯＮ時の動作では、入力ＩＮＡ
とＩＮＢが等しくなるように動作し、その差が出力とな
る。オペアンプ出力ＶＯＵＴ＝ＩＮＡ−ＩＮＢ＝ＶＢ１
（＝１０Ｖ）で、この時、制御電源（回路電源）ＶＣＣ
がＯＦＦするとオペアンプ入力ＩＮＡ、ＩＮＢへ電池２
の端子電圧が直接印加されて、オペアンプ３ａを破壊す
る可能性がある。
合、上述のように電池が所定電流で放電している時の端
子電圧を検出して行われるが、常時端子電圧を検出する
わけではなく、必要に応じて検出される。そのため図４
に示されるように、従来の電池の端子電圧検出装置１
は、例えば、電池２の端子部と電圧検出回路部３とはス
イッチング装置４を介して接続される。すなわち、この
電圧検出回路部３は、電池２の端子電圧ＶＢ１（＝１０
Ｖ）を検出するオペアンプ３ａを含む。このオペアンプ
３ａの制御電源ＶＣＣがＯＮ時の動作では、入力ＩＮＡ
とＩＮＢが等しくなるように動作し、その差が出力とな
る。オペアンプ出力ＶＯＵＴ＝ＩＮＡ−ＩＮＢ＝ＶＢ１
（＝１０Ｖ）で、この時、制御電源（回路電源）ＶＣＣ
がＯＦＦするとオペアンプ入力ＩＮＡ、ＩＮＢへ電池２
の端子電圧が直接印加されて、オペアンプ３ａを破壊す
る可能性がある。
【０００９】また、オペアンプ３ａの出力側に設けたＡ
／Ｄコンバータ５の入力にもオペアンプ３ａのフィード
バック抵抗Ｒｆを介して入力電圧が印加している関係で
破壊の可能性がある。そのために、制御電源ＶＣＣのＯ
ＦＦ時ではオペアンプ３ａおよびＡ／Ｄコンバータ５に
対する電池２からの入力ラインを切り離すために上述の
スイッチ装置４が必要となるものである。
／Ｄコンバータ５の入力にもオペアンプ３ａのフィード
バック抵抗Ｒｆを介して入力電圧が印加している関係で
破壊の可能性がある。そのために、制御電源ＶＣＣのＯ
ＦＦ時ではオペアンプ３ａおよびＡ／Ｄコンバータ５に
対する電池２からの入力ラインを切り離すために上述の
スイッチ装置４が必要となるものである。
【００１０】このスイッチ装置４としては、例えばリレ
ー等の機械式スイッチとＦＥＴ等の半導体スイッチがあ
る。しかし、前者のスイッチでは開閉寿命やスペースの
問題があり、また、後者のスイッチでは内部抵抗による
電圧降下の問題があった。
ー等の機械式スイッチとＦＥＴ等の半導体スイッチがあ
る。しかし、前者のスイッチでは開閉寿命やスペースの
問題があり、また、後者のスイッチでは内部抵抗による
電圧降下の問題があった。
【００１１】また、図５に示される他の従来例の端子電
圧検出装置１は、制御電源ＶＣＣがＯＦＦ時にオペアン
プ３ａに対する入力電圧を抵抗ＲＩＮＡ、ＲＩＮＢおよ
びダイオードＤＡとＤＢを介して夫々制御電源ＶＣＣラ
インへバイパスさせて、オペアンプ３ａの入出力電圧を
ゼロにすることを可能としている。これは、制御電源Ｖ
ＣＣがＯＦＦの時、オペアンプ３ａへの入力電圧を抵抗
ＲＩＮＡおよびダイオードＤＡを介して制御電源ＶＣＣ
ラインへ、また、抵抗ＲＩＮＢとダイオードＤＢを介し
て制御電源ＶＣＣラインへ夫々バイパスし、制御電源Ｖ
ＣＣに電圧を印加する。
圧検出装置１は、制御電源ＶＣＣがＯＦＦ時にオペアン
プ３ａに対する入力電圧を抵抗ＲＩＮＡ、ＲＩＮＢおよ
びダイオードＤＡとＤＢを介して夫々制御電源ＶＣＣラ
インへバイパスさせて、オペアンプ３ａの入出力電圧を
ゼロにすることを可能としている。これは、制御電源Ｖ
ＣＣがＯＦＦの時、オペアンプ３ａへの入力電圧を抵抗
ＲＩＮＡおよびダイオードＤＡを介して制御電源ＶＣＣ
ラインへ、また、抵抗ＲＩＮＢとダイオードＤＢを介し
て制御電源ＶＣＣラインへ夫々バイパスし、制御電源Ｖ
ＣＣに電圧を印加する。
【００１２】この時、オペアンプ３ａの電源電流が流れ
ようとするため、抵抗ＲＩＮＡとＲＩＮＢによって入力
電圧分の電圧降下が発生し、両抵抗ＲＩＮＡ、ＲＩＮＢ
の電圧がゼロになる。
ようとするため、抵抗ＲＩＮＡとＲＩＮＢによって入力
電圧分の電圧降下が発生し、両抵抗ＲＩＮＡ、ＲＩＮＢ
の電圧がゼロになる。
【００１３】しかし、この構成は、電圧降下を発生させ
るに十分な抵抗値が必要であること、反面、抵抗値をあ
まり大きくするとラインノイズが大きくなり、誤動作の
原因となる。例えば低消費オペアンプを使用するため、
数μＡ程度しか消費せず、十分な電圧降下を得るために
は、入力抵抗を１ＭΩ以上にする必要がある。
るに十分な抵抗値が必要であること、反面、抵抗値をあ
まり大きくするとラインノイズが大きくなり、誤動作の
原因となる。例えば低消費オペアンプを使用するため、
数μＡ程度しか消費せず、十分な電圧降下を得るために
は、入力抵抗を１ＭΩ以上にする必要がある。
【００１４】このような問題から、ダイオードＤＡおよ
びＤＢではクランプしきれずに電圧がゼロにならないこ
とがあった。
びＤＢではクランプしきれずに電圧がゼロにならないこ
とがあった。
【００１５】そのために、上述の如きスイッチ装置が必
要となり、それに伴いスイッチ装置の配置スペースも必
要となりコスト的にも高くなるという問題がある。
要となり、それに伴いスイッチ装置の配置スペースも必
要となりコスト的にも高くなるという問題がある。
【００１６】それゆえに、この発明の主たる目的は、電
池の端子電圧検出回路において、制御電源がＯＦＦの状
態でもオペアンプへの入力ラインを切り離す必要がない
電池の端子電圧検出装置を提供することである。
池の端子電圧検出回路において、制御電源がＯＦＦの状
態でもオペアンプへの入力ラインを切り離す必要がない
電池の端子電圧検出装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の二次
電池セルを直列または直並列に接続した組電池、この組
電池を１つまたは複数の二次電池セルを単位として分割
した複数のブロック毎に設けられかつ前記ブロック毎の
正極端および負極端をそれぞれ入力端に接続して入力端
間の電圧差を検出する差動アンプ、この差動アンプに制
御電源ラインを介して駆動電源を供給する制御電源、お
よび、制御電源のオフ時に前記差動アンプに駆動電源を
供給するため前記各ブロックの正極端と制御電源ライン
とを接続するバイパス手段を備えることを特徴とする、
電池の端子電圧検出装置である。
電池セルを直列または直並列に接続した組電池、この組
電池を１つまたは複数の二次電池セルを単位として分割
した複数のブロック毎に設けられかつ前記ブロック毎の
正極端および負極端をそれぞれ入力端に接続して入力端
間の電圧差を検出する差動アンプ、この差動アンプに制
御電源ラインを介して駆動電源を供給する制御電源、お
よび、制御電源のオフ時に前記差動アンプに駆動電源を
供給するため前記各ブロックの正極端と制御電源ライン
とを接続するバイパス手段を備えることを特徴とする、
電池の端子電圧検出装置である。
【００１８】
【作用】制御電源のオフ時に各ブロックから差動アンプ
に対する駆動電源を供給するために、例えば抵抗とダイ
オードの直列回路で構成するバイパス手段を介して接続
するので、差動アンプを構成するオペアンプのみ低電源
電圧で動作を継続させることにより出力電圧をゼロにす
る。
に対する駆動電源を供給するために、例えば抵抗とダイ
オードの直列回路で構成するバイパス手段を介して接続
するので、差動アンプを構成するオペアンプのみ低電源
電圧で動作を継続させることにより出力電圧をゼロにす
る。
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、二次電池セルの各ブ
ロックから電圧検出ラインを切り離すためのスイッチ部
は不要となり、それに伴い省スペース、低コストで電池
の端子電圧検出装置が提供できる。
ロックから電圧検出ラインを切り離すためのスイッチ部
は不要となり、それに伴い省スペース、低コストで電池
の端子電圧検出装置が提供できる。
【００２０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００２１】
【実施例】図１に示すこの発明による一実施例の電池の
端子電圧検出装置１０は、複数の単セル１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ、…を直列接続した電気自動車用組電池１
２、この組電池１２の単セル１２ａの両端（正極端と負
極端）に夫々抵抗１４（ＲＩＮＡ）および１６（ＲＩＮ
Ｂ）を介して接続される端子電圧を検出する差動アンプ
としてのオペアンプ１８、このオペアンプ１８に駆動電
源を付与する制御電源ＶＣＣ、およびオペアンプ１８の
正極端側入力電圧を抵抗１４とダイオード２０の直列回
路を介して制御電源ＶＣＣラインへバイパスさせるバイ
パス回路２２を含む。この組電池１２を構成する各単セ
ル１２ａ…は、たとえばニッケルカドミウム電池、ニッ
ケル水素電池あるいはリチウムイオン二次電池などの充
電可能な電池である。
端子電圧検出装置１０は、複数の単セル１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ、…を直列接続した電気自動車用組電池１
２、この組電池１２の単セル１２ａの両端（正極端と負
極端）に夫々抵抗１４（ＲＩＮＡ）および１６（ＲＩＮ
Ｂ）を介して接続される端子電圧を検出する差動アンプ
としてのオペアンプ１８、このオペアンプ１８に駆動電
源を付与する制御電源ＶＣＣ、およびオペアンプ１８の
正極端側入力電圧を抵抗１４とダイオード２０の直列回
路を介して制御電源ＶＣＣラインへバイパスさせるバイ
パス回路２２を含む。この組電池１２を構成する各単セ
ル１２ａ…は、たとえばニッケルカドミウム電池、ニッ
ケル水素電池あるいはリチウムイオン二次電池などの充
電可能な電池である。
【００２２】なお、組電池１２は単セル１２ａ、１２ｂ
および１２ｃを並列に接続したブロックを複数組直列に
接続して構成してもよい。
および１２ｃを並列に接続したブロックを複数組直列に
接続して構成してもよい。
【００２３】そして、単セル１２ａの端子電圧はオペア
ンプ１８で検出増幅されアナログ電圧出力としてＡ／Ｄ
コンバータ２４に入力されてデジタル値に変換される。
その後はたとえば、後述の使用例で示すマイクロコンピ
ュータで演算処理されドライバを介して検出されたセル
の状態が表示器に表示される。また、オペアンプ１８の
入力側負極端と出力端側との間には帰還抵抗２６（Ｒ
Ｂ）が接続されている。さらに、オペアンプ１８の入力
側正極端は抵抗２８（ＲＡ）を介して接地され、またオ
ペアンプ１８の負電源も接地されている。
ンプ１８で検出増幅されアナログ電圧出力としてＡ／Ｄ
コンバータ２４に入力されてデジタル値に変換される。
その後はたとえば、後述の使用例で示すマイクロコンピ
ュータで演算処理されドライバを介して検出されたセル
の状態が表示器に表示される。また、オペアンプ１８の
入力側負極端と出力端側との間には帰還抵抗２６（Ｒ
Ｂ）が接続されている。さらに、オペアンプ１８の入力
側正極端は抵抗２８（ＲＡ）を介して接地され、またオ
ペアンプ１８の負電源も接地されている。
【００２４】このように、オペアンプ１８の入力電圧を
抵抗１４（ＲＩＮＡ）とダイオード２０を直列接続して
構成するバイパス回路２２により制御電源ＶＣＣのライ
ンへバイパスさせ、制御電源ＶＣＣがＯＦＦ時にオペア
ンプ１８のみ低電源電圧で動作を継続させることによ
り、出力電圧をゼロに維持する。これは、オペアンプ１
８の出力電圧ＶＯＵＴ＝ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢであること
から、制御電源ＶＣＣのＯＦＦ時ではＶＩＮＡ＝ＩＣＣ
×ＲＩＮＡより、ＶＯＵＴ＝ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢ＜０と
なるように抵抗１４（ＲＩＮＡ）を設定すれば、出力電
圧はゼロ（単電源で使用すれば負電圧は出力されない）
となる。
抵抗１４（ＲＩＮＡ）とダイオード２０を直列接続して
構成するバイパス回路２２により制御電源ＶＣＣのライ
ンへバイパスさせ、制御電源ＶＣＣがＯＦＦ時にオペア
ンプ１８のみ低電源電圧で動作を継続させることによ
り、出力電圧をゼロに維持する。これは、オペアンプ１
８の出力電圧ＶＯＵＴ＝ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢであること
から、制御電源ＶＣＣのＯＦＦ時ではＶＩＮＡ＝ＩＣＣ
×ＲＩＮＡより、ＶＯＵＴ＝ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢ＜０と
なるように抵抗１４（ＲＩＮＡ）を設定すれば、出力電
圧はゼロ（単電源で使用すれば負電圧は出力されない）
となる。
【００２５】また、低消費タイプのオペアンプ１８の消
費電流はＩＣＣ＝１０μＡ程度であり、単セル１２ａの
自己放電を考慮するとほとんど無視できる。
費電流はＩＣＣ＝１０μＡ程度であり、単セル１２ａの
自己放電を考慮するとほとんど無視できる。
【００２６】例えば、ＲＩＮＡ＝ＲＩＮＢ＝３００ｋ
Ω、ＲＡ＝ＲＢ＝１００ｋΩ、ＶＣＣ＝１５Ｖ、ＩＣＣ
＝１０μＡとすると、ＶＣＣがＯＮ時の動作、ＶＩＮＡ
＝ＶＩＮＢ＝３０Ｖ×１／４＝７．５Ｖ ＶＯＵＴ＝１０×１／３＝３．３３３Ｖ ＶＣＣがＯＦＦ時の動作、 ＶＩＮＡ＝ＶＩＮＢ＝７．５Ｖ−３００ｋΩ×１０μＡ
＝４．５Ｖ、 ＶＯＵＴ＝０Ｖ ここで、本来は、ＶＩＮＢ＝２０Ｖ×１／４＝５Ｖであ
り、 ＶＯＵＴ＝（ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢ）×４／３―（−０．５） ＝（４．５−５）×４／３―（−０．５） ＝―０．５Ｖ となるが、単電源なので、ゼロ電圧未満（負電圧）は出
力できない。
Ω、ＲＡ＝ＲＢ＝１００ｋΩ、ＶＣＣ＝１５Ｖ、ＩＣＣ
＝１０μＡとすると、ＶＣＣがＯＮ時の動作、ＶＩＮＡ
＝ＶＩＮＢ＝３０Ｖ×１／４＝７．５Ｖ ＶＯＵＴ＝１０×１／３＝３．３３３Ｖ ＶＣＣがＯＦＦ時の動作、 ＶＩＮＡ＝ＶＩＮＢ＝７．５Ｖ−３００ｋΩ×１０μＡ
＝４．５Ｖ、 ＶＯＵＴ＝０Ｖ ここで、本来は、ＶＩＮＢ＝２０Ｖ×１／４＝５Ｖであ
り、 ＶＯＵＴ＝（ＶＩＮＡ−ＶＩＮＢ）×４／３―（−０．５） ＝（４．５−５）×４／３―（−０．５） ＝―０．５Ｖ となるが、単電源なので、ゼロ電圧未満（負電圧）は出
力できない。
【００２７】この時、ＶＣＣ＝４Ｖ程度（通常動作電圧
範囲内であること）である。
範囲内であること）である。
【００２８】上述のように、単セル１２ａに接続して設
けた端子電圧検出装置１０が、他の単セル１２ｂおよび
１２ｃ、…にも同様に設けられる。
けた端子電圧検出装置１０が、他の単セル１２ｂおよび
１２ｃ、…にも同様に設けられる。
【００２９】次に、この発明による端子電圧検出装置１
０を用いた電池残量推定システムの概略構成を図２につ
いて説明する。
０を用いた電池残量推定システムの概略構成を図２につ
いて説明する。
【００３０】複数個の二次電池セルにより構成される蓄
電池としての組電池１２には、例えば電気自動車の駆動
モータおよびその制御回路等を含む負荷３０および発電
機３２が接続されており、さらに電池残量推定システム
３４内の電源回路（制御電源ＶＣＣ）３６に接続されて
いる。また、組電池１２と負荷３０および発電機３２と
を結ぶケーブル線３８は電池残量推定システム３４内の
電流検出器４０に直列に接続されている。
電池としての組電池１２には、例えば電気自動車の駆動
モータおよびその制御回路等を含む負荷３０および発電
機３２が接続されており、さらに電池残量推定システム
３４内の電源回路（制御電源ＶＣＣ）３６に接続されて
いる。また、組電池１２と負荷３０および発電機３２と
を結ぶケーブル線３８は電池残量推定システム３４内の
電流検出器４０に直列に接続されている。
【００３１】組電池１２に接続された電池残量推定シス
テム３４内の端子電圧検出装置１０で検出された出力電
圧はＡ／Ｄコンバータ２４によりデジタル値に変換され
てマイクロコンピュータ４２で読み込み、電圧変化と通
電時間から計算してケーブル線３８の通電量を算出す
る。マイクロコンピュータ４２は、図示されないＣＰＵ
（中央処理装置），ＲＯＭ，ＲＡＭ、および入出力Ｉ／
Ｆ（インターフェース）を含む。
テム３４内の端子電圧検出装置１０で検出された出力電
圧はＡ／Ｄコンバータ２４によりデジタル値に変換され
てマイクロコンピュータ４２で読み込み、電圧変化と通
電時間から計算してケーブル線３８の通電量を算出す
る。マイクロコンピュータ４２は、図示されないＣＰＵ
（中央処理装置），ＲＯＭ，ＲＡＭ、および入出力Ｉ／
Ｆ（インターフェース）を含む。
【００３２】そして組電池１２で構成される蓄電池に流
れ込む電流、つまり充電電流を正、蓄電池から流れ出る
電流、つまり放電電流を負とすると、充電量と放電量が
算出され、その結果、蓄電池の残存容量が求められる。
この残存容量は、ドライバ４４を介して表示器４６によ
って、例えば％等の割合で表示される。また、この表示
は、割合に限らず残存容量（Ａｈ）や、電気自動車の場
合には走行可能距離や走行時間で表示してもよい。
れ込む電流、つまり充電電流を正、蓄電池から流れ出る
電流、つまり放電電流を負とすると、充電量と放電量が
算出され、その結果、蓄電池の残存容量が求められる。
この残存容量は、ドライバ４４を介して表示器４６によ
って、例えば％等の割合で表示される。また、この表示
は、割合に限らず残存容量（Ａｈ）や、電気自動車の場
合には走行可能距離や走行時間で表示してもよい。
【００３３】また、端子電圧検出装置１０は、回生制動
など発電機３２により充電されているときの電池電圧を
検出して過充電状態を認識し、その時の電流を積算しな
いようにし、放電時の電池電圧を検出して、過放電状態
を認識し、警告する機能を有する。さらに、電池残量推
定システム３４内の温度検出回路４８は、温度センサー
５０を介して蓄電池を構成する組電池１２の温度を検出
し、電池電圧を補正するものである。
など発電機３２により充電されているときの電池電圧を
検出して過充電状態を認識し、その時の電流を積算しな
いようにし、放電時の電池電圧を検出して、過放電状態
を認識し、警告する機能を有する。さらに、電池残量推
定システム３４内の温度検出回路４８は、温度センサー
５０を介して蓄電池を構成する組電池１２の温度を検出
し、電池電圧を補正するものである。
【００３４】ここで、図３に示すフローチャートに基づ
き端子電圧検出後の動作について概要を説明する。
き端子電圧検出後の動作について概要を説明する。
【００３５】まず、ステップＳ１で端子電圧検出装置１
０により組電池１２の端子電圧検出を行い、ステップＳ
３でマイクロコンピュータ４２により組電池の端子電圧
が過放電設定値以下か否かを判断する。その結果、“Ｎ
Ｏ"であればステップＳ５に進み、“ＹＥＳ"であればス
テップＳ７でマイクロコンピュータ４２により過放電・
過充電処理を行いステップＳ９に進む。ステップＳ５で
はマイクロコンピュータ４２により組電池の端子電圧が
満充電設定値以上か否かを判断する。その結果、“ＹＥ
Ｓ"であればステップＳ７に進み、“ＮＯ"であればステ
ップＳ９に進む。ステップＳ９ではマイクロコンピュー
タ４２により電池の残量推定を行い、ステップＳ１に戻
る。以降は上述の動作を繰り返す。
０により組電池１２の端子電圧検出を行い、ステップＳ
３でマイクロコンピュータ４２により組電池の端子電圧
が過放電設定値以下か否かを判断する。その結果、“Ｎ
Ｏ"であればステップＳ５に進み、“ＹＥＳ"であればス
テップＳ７でマイクロコンピュータ４２により過放電・
過充電処理を行いステップＳ９に進む。ステップＳ５で
はマイクロコンピュータ４２により組電池の端子電圧が
満充電設定値以上か否かを判断する。その結果、“ＹＥ
Ｓ"であればステップＳ７に進み、“ＮＯ"であればステ
ップＳ９に進む。ステップＳ９ではマイクロコンピュー
タ４２により電池の残量推定を行い、ステップＳ１に戻
る。以降は上述の動作を繰り返す。
【００３６】なお、ステップＳ７でマイクロコンピュー
タ４２により過放電・過充電処理を行った後、ステップ
Ｓ１１で充放電禁止要求により一連の動作を終了する。
タ４２により過放電・過充電処理を行った後、ステップ
Ｓ１１で充放電禁止要求により一連の動作を終了する。
【図１】この発明の一実施例を示す電池の端子電圧検出
装置の要部回路図である。
装置の要部回路図である。
【図２】この発明による電池の端子電圧検出装置を用い
た電池残量推定システムの概略構成を示すブロック図で
ある。
た電池残量推定システムの概略構成を示すブロック図で
ある。
【図３】図２に示す電池残量推定システムの動作概要を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図４】図１に対応する電池の端子電圧検出装置の従来
例を示す要部回路図である。
例を示す要部回路図である。
【図５】図１に対応する他の従来例を示す要部回路図で
ある。
ある。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、一般的な単セルの放電
特性図と充電特性図である。
特性図と充電特性図である。
１０ …端子電圧検出装置 １２ …組電池（蓄電池） １２ａ、１２ｂ、１２ｃ …単セル １４、１６ …抵抗 １８ …オペアンプ（差動アンプ） ２０ …ダイオード ２２ …バイパス回路 ２４ …Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器） ２６ …帰還抵抗（フィードバック抵抗） ３０ …負荷（例えば駆動モータ等） ３４ …電池残量推定システム ３６ …電源回路（制御電源ＶＣＣ） ４０ …電流検出器 ４２ …マイクロコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍを含む） ４８ …温度検出回路
Ｍを含む） ４８ …温度検出回路
Claims (5)
- 【請求項１】複数の二次電池セルを直列または直並列に
接続した組電池、 前記組電池を１つまたは複数の二次電池セルを単位とし
て分割した複数のブロック毎に設けられかつ前記ブロッ
ク毎の正極端および負極端をそれぞれ入力端に接続して
入力端間の電圧差を検出する差動アンプ、 前記各差動アンプに制御電源ラインを介して駆動電源を
供給する制御電源、および前記制御電源のオフ時に前記
差動アンプに駆動電源を供給するため前記各ブロックの
正極端と前記制御電源ラインとを接続するバイパス手段
を備えることを特徴とする、電池の端子電圧検出装置。 - 【請求項２】前記差動アンプはオペアンプを含む、請求
項１記載の電池の端子電圧検出装置。 - 【請求項３】前記バイパス手段は抵抗とダイオードの直
列回路を含む、請求項１または２記載の電池の端子電圧
検出装置。 - 【請求項４】前記バイパス手段の抵抗は、前記オペアン
プの入力端に接続される抵抗と共用することを特徴とす
る、請求項３記載の電池の端子電圧検出装置。 - 【請求項５】前記抵抗は、前記制御電源のオフ時に前記
バイパス手段を介して前記オペアンプに流入する電流値
が前記オペアンプの許容値以内となる値に設定されるこ
とを特徴とする、請求項３または４記載の電池の端子電
圧検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167694A JP2000356656A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 電池の端子電圧検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167694A JP2000356656A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 電池の端子電圧検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356656A true JP2000356656A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15854506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11167694A Withdrawn JP2000356656A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 電池の端子電圧検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000356656A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007319286A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP2010110156A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
| EP2211412A1 (en) | 2009-01-23 | 2010-07-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Cell voltage detecting system and drive voltage maintaining method |
| JP2010283918A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Mitsubishi Motors Corp | 電気自動車の電池モジュール |
| JP2011232161A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体装置及び電池電圧の監視方法 |
| WO2011151700A1 (en) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Voltage monitoring apparatus and voltage monitoring method |
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| CN103487628A (zh) * | 2012-06-12 | 2014-01-01 | 赵恩海 | 一种在任意节串联电池组中测量各单体电池电压的简易电路 |
| JP2017156244A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池電圧検出装置 |
-
1999
- 1999-06-15 JP JP11167694A patent/JP2000356656A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102445613A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 拉碧斯半导体株式会社 | 半导体装置以及半导体装置的升压电路的异常诊断方法 |
| CN103487628A (zh) * | 2012-06-12 | 2014-01-01 | 赵恩海 | 一种在任意节串联电池组中测量各单体电池电压的简易电路 |
| JP2017156244A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電池電圧検出装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |