JP2001185232A - 組電池 - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電電流が小さい場合でも正確な充放電電
流の計測が可能で、かつ、コスト低減可能な組電池を提
供する。 【解決手段】 単セル間に接続された電流検出抵抗２の
両端を入力とし、組電池１Ａの＋端と組電池１Ｂの−端
とを電源とし、電流検出抵抗２の両端のいずれか一端と
同電位の端子をグランドとした差動増幅器３を備え、差
動増幅器３の出力電圧を電圧−電流変換器２１で電流に
変換して抵抗２２又はコンデンサに通電して充放電電流
を計測する。負電源を設けずに、標準市販品の演算増幅
器を用いて正確な充放電電流の計測ができる。
流の計測が可能で、かつ、コスト低減可能な組電池を提
供する。 【解決手段】 単セル間に接続された電流検出抵抗２の
両端を入力とし、組電池１Ａの＋端と組電池１Ｂの−端
とを電源とし、電流検出抵抗２の両端のいずれか一端と
同電位の端子をグランドとした差動増幅器３を備え、差
動増幅器３の出力電圧を電圧−電流変換器２１で電流に
変換して抵抗２２又はコンデンサに通電して充放電電流
を計測する。負電源を設けずに、標準市販品の演算増幅
器を用いて正確な充放電電流の計測ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は組電池に係り、特
に、複数の単電池が直列に接続された組電池の充放電電
流の計測に関する。
に、複数の単電池が直列に接続された組電池の充放電電
流の計測に関する。
【０００２】
【従来の技術】組電池は、一般に、複数の単セル（単電
池）を直並列に接続して構成されている。このような組
電池について残存容量等の充放電状態を正確に把握する
ためには、各単セル電圧と共に組電池の充放電電流を計
測する必要があるので、従来は、組電池の外部に充放電
電流を計測する充放電電流計測手段を設けて測定するの
が一般的であった。しかし最近では、組電池内に各単セ
ル電圧を検出する電圧検出手段と充放電電流検出手段と
を備え、更に内蔵したマイクロコンピュータで各種演算
を行って組電池の充放電状態を推定し、充放電の制御を
するか又は制御信号を外部に出力する電池パック（バッ
テリパック）が開発され実用化に至っている。
池）を直並列に接続して構成されている。このような組
電池について残存容量等の充放電状態を正確に把握する
ためには、各単セル電圧と共に組電池の充放電電流を計
測する必要があるので、従来は、組電池の外部に充放電
電流を計測する充放電電流計測手段を設けて測定するの
が一般的であった。しかし最近では、組電池内に各単セ
ル電圧を検出する電圧検出手段と充放電電流検出手段と
を備え、更に内蔵したマイクロコンピュータで各種演算
を行って組電池の充放電状態を推定し、充放電の制御を
するか又は制御信号を外部に出力する電池パック（バッ
テリパック）が開発され実用化に至っている。
【０００３】図４は、上述した電池パックの典型的なブ
ロック回路図である。図４に示すように、従来の電池パ
ックでは、単セルを直列に接続した組電池７の−端に充
放電電流を検出する電流検出抵抗８が直列に挿入されて
電池パックの−端子とされ、組電池７の＋端は充放電電
流の通電を制御する通電制御部９を介して電池パックの
＋端子とされている。電流検出抵抗８に流れる充放電電
流は、差動増幅器１０で電圧に変換されマイクロコンピ
ュータ１１のＡＤ変換入力に接続されている。マイクロ
コンピュータ１１は、差動増幅器１０の出力電圧を計測
すると共に、各単セルの電圧を検出する電圧検出回路
（図示省略）を介して各単セルの電圧も測定する。ま
た、マイクロコンピュータ１１は充放電電流と各単セル
の電圧とを演算して各単セル及び組電池７の充放電状態
を推定し、通信端子を通じてその推定したデータについ
て負荷又は充電器等との通信を行う。更に、マイクロコ
ンピュータ１１は、各単セルが過充電又は過放電状態に
至る場合には、通電制御部９に制御信号を出力すること
で、各単セルが過充電又は過放電となることを防止する
動作も行う。
ロック回路図である。図４に示すように、従来の電池パ
ックでは、単セルを直列に接続した組電池７の−端に充
放電電流を検出する電流検出抵抗８が直列に挿入されて
電池パックの−端子とされ、組電池７の＋端は充放電電
流の通電を制御する通電制御部９を介して電池パックの
＋端子とされている。電流検出抵抗８に流れる充放電電
流は、差動増幅器１０で電圧に変換されマイクロコンピ
ュータ１１のＡＤ変換入力に接続されている。マイクロ
コンピュータ１１は、差動増幅器１０の出力電圧を計測
すると共に、各単セルの電圧を検出する電圧検出回路
（図示省略）を介して各単セルの電圧も測定する。ま
た、マイクロコンピュータ１１は充放電電流と各単セル
の電圧とを演算して各単セル及び組電池７の充放電状態
を推定し、通信端子を通じてその推定したデータについ
て負荷又は充電器等との通信を行う。更に、マイクロコ
ンピュータ１１は、各単セルが過充電又は過放電状態に
至る場合には、通電制御部９に制御信号を出力すること
で、各単セルが過充電又は過放電となることを防止する
動作も行う。
【０００４】この構成と同様に、組電池の−端に電流検
出抵抗を直列に挿入し充放電電流の検出を行う電池パッ
クは、例えば、特開平第１０−１２２８３号公報にも記
載されている。
出抵抗を直列に挿入し充放電電流の検出を行う電池パッ
クは、例えば、特開平第１０−１２２８３号公報にも記
載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電池パックでは、充放電電流が小さい場合に誤差が
大きくなるので、正確な充放電状態を把握することがで
きない、という問題点、又は、差動増幅器の動作電源を
別途準備する必要があるので、部品点数が増えコスト高
となる、という問題点がある。
成の電池パックでは、充放電電流が小さい場合に誤差が
大きくなるので、正確な充放電状態を把握することがで
きない、という問題点、又は、差動増幅器の動作電源を
別途準備する必要があるので、部品点数が増えコスト高
となる、という問題点がある。
【０００６】すなわち、図５に示すように、一般的な差
動増幅回路は、演算増幅器１２及び抵抗１３〜１６で構
成されている。＋入力を電流検出抵抗８の組電池７側
に、−入力を電池パックの−端子側に接続し、図４に示
した電池パックにこの差動増幅回路を適用すると、充電
電流通電時には、差動増幅器の出力に＋の電圧が出力さ
れる。また、放電電流通電時の電流を計測するために
は、−入力が電流検出抵抗８の組電池７側に、＋入力が
電源パックの−端子側に接続されるもう一つの差動増幅
器を備えるようにすればよい。
動増幅回路は、演算増幅器１２及び抵抗１３〜１６で構
成されている。＋入力を電流検出抵抗８の組電池７側
に、−入力を電池パックの−端子側に接続し、図４に示
した電池パックにこの差動増幅回路を適用すると、充電
電流通電時には、差動増幅器の出力に＋の電圧が出力さ
れる。また、放電電流通電時の電流を計測するために
は、−入力が電流検出抵抗８の組電池７側に、＋入力が
電源パックの−端子側に接続されるもう一つの差動増幅
器を備えるようにすればよい。
【０００７】ここで問題となるのは、演算増幅器１２の
作動電源である。一般的な演算増幅器は、正と負との２
つの電源で作動するが、入力電圧範囲について、＋側は
｛（＋電源電圧）−（１〜１．５Ｖ）｝、−側は｛（−
電源電圧）＋（１〜１．５Ｖ）｝程度の範囲でしか正常
作動ができないので、組電池７の＋端及び−端電圧から
は演算増幅器を直接作動させることができないことにな
る。この問題を解決するためには、図５に示すように、
正の電源１７の他に負の電源１８を設けて演算増幅器を
作動させればよいが、部品点数が増加する結果、コスト
高となる。また、演算増幅器には単電源（片電源）で作
動するものもあるが、０Ｖ近辺、つまり充放電電流が小
さい場合には誤差が大きくなる結果、充放電電流を正確
に計測することができない。更に、特殊な演算増幅器に
は＋電源電圧〜−電源電圧まで正常に動作するものもあ
るが、コスト高又は消費電力が大きくなる、という問題
点を有している。
作動電源である。一般的な演算増幅器は、正と負との２
つの電源で作動するが、入力電圧範囲について、＋側は
｛（＋電源電圧）−（１〜１．５Ｖ）｝、−側は｛（−
電源電圧）＋（１〜１．５Ｖ）｝程度の範囲でしか正常
作動ができないので、組電池７の＋端及び−端電圧から
は演算増幅器を直接作動させることができないことにな
る。この問題を解決するためには、図５に示すように、
正の電源１７の他に負の電源１８を設けて演算増幅器を
作動させればよいが、部品点数が増加する結果、コスト
高となる。また、演算増幅器には単電源（片電源）で作
動するものもあるが、０Ｖ近辺、つまり充放電電流が小
さい場合には誤差が大きくなる結果、充放電電流を正確
に計測することができない。更に、特殊な演算増幅器に
は＋電源電圧〜−電源電圧まで正常に動作するものもあ
るが、コスト高又は消費電力が大きくなる、という問題
点を有している。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑み、充放電電流が
小さい場合でも正確な充放電電流の計測が可能で、か
つ、コスト低減可能な組電池を提供することを課題とす
る。
小さい場合でも正確な充放電電流の計測が可能で、か
つ、コスト低減可能な組電池を提供することを課題とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数の単セルを直列に接続した組電池にお
いて、前記単セル間に直列に挿入された抵抗の両端を入
力とし、前記組電池の＋端子と−端子とを作動電源と
し、前記抵抗両端のいずれか一端と同電位の端子をグラ
ンドとした第１差動増幅器を備える。本発明では、組電
池の充放電電流を検出する抵抗を単セル間に直列に挿入
し、かつ、第１差動増幅器の電源を組電池の＋端子と−
端子とからとる構成にしたので、演算増幅器の入力電圧
は、組電池の＋端子より単セル電圧分以上低く、組電池
の−端子よりも単セル電圧分は高くなることから、通常
の演算増幅器を用いて差動増幅器としても、正常に作動
する入力電圧範囲で使用することができると共に、負の
電源を必要としない。従って、組電池の部品点数を少な
くすることができるので、コストを低減させることがで
きる。また、第１差動増幅器のグランドは抵抗両端のい
ずれか一端と同電位とされており、この同電位の端子と
第１差動増幅器の出力端子間に、充放電電流に比例して
第１差動増幅器から電圧が出力されるので、充放電電流
が小さい場合でも充放電電流との誤差を小さくすること
ができる。従って、正確に充放電電流の計測が可能とな
るので、組電池の充放電状態を正確に把握することがで
きる。
に本発明は、複数の単セルを直列に接続した組電池にお
いて、前記単セル間に直列に挿入された抵抗の両端を入
力とし、前記組電池の＋端子と−端子とを作動電源と
し、前記抵抗両端のいずれか一端と同電位の端子をグラ
ンドとした第１差動増幅器を備える。本発明では、組電
池の充放電電流を検出する抵抗を単セル間に直列に挿入
し、かつ、第１差動増幅器の電源を組電池の＋端子と−
端子とからとる構成にしたので、演算増幅器の入力電圧
は、組電池の＋端子より単セル電圧分以上低く、組電池
の−端子よりも単セル電圧分は高くなることから、通常
の演算増幅器を用いて差動増幅器としても、正常に作動
する入力電圧範囲で使用することができると共に、負の
電源を必要としない。従って、組電池の部品点数を少な
くすることができるので、コストを低減させることがで
きる。また、第１差動増幅器のグランドは抵抗両端のい
ずれか一端と同電位とされており、この同電位の端子と
第１差動増幅器の出力端子間に、充放電電流に比例して
第１差動増幅器から電圧が出力されるので、充放電電流
が小さい場合でも充放電電流との誤差を小さくすること
ができる。従って、正確に充放電電流の計測が可能とな
るので、組電池の充放電状態を正確に把握することがで
きる。
【００１０】この場合において、スイッチ手段により、
第１差動増幅器の一方の入力を抵抗から切り離し他方の
入力に短絡させると、充放電電流が０の状態を作り出す
ことができる。この状態で第１差動増幅器から出力され
る電圧は第１差動増幅器を構成する演算増幅器のオフセ
ット電圧であり、このオフセット電圧を任意のタイミン
グで測定してオフセット電圧を補正することで、より正
確な充放電電流の計測を行うことができる。
第１差動増幅器の一方の入力を抵抗から切り離し他方の
入力に短絡させると、充放電電流が０の状態を作り出す
ことができる。この状態で第１差動増幅器から出力され
る電圧は第１差動増幅器を構成する演算増幅器のオフセ
ット電圧であり、このオフセット電圧を任意のタイミン
グで測定してオフセット電圧を補正することで、より正
確な充放電電流の計測を行うことができる。
【００１１】上記の発明において、第１差動増幅器の出
力を入力とし、組電池の−端子をグランドとして単電源
で作動する第２差動増幅器を更に備えるようにすれば、
第２差動増幅器の出力電圧は組電池の−端子をグランド
として計測することができる。この第２差動増幅器は組
電池の−端子をグランドとするが、入力電圧は高いた
め、０Ｖ近辺の入力電圧で出力誤差が大きくなる心配は
ない。
力を入力とし、組電池の−端子をグランドとして単電源
で作動する第２差動増幅器を更に備えるようにすれば、
第２差動増幅器の出力電圧は組電池の−端子をグランド
として計測することができる。この第２差動増幅器は組
電池の−端子をグランドとするが、入力電圧は高いた
め、０Ｖ近辺の入力電圧で出力誤差が大きくなる心配は
ない。
【００１２】又は、上記の発明において、第１差動増幅
器の出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路を更に
備えるようにすれば、第１差動増幅器の出力電圧は電流
に変換されるので、例えば、この電流を抵抗に通電する
ことにより、任意のグランドを基準とした電圧を得るこ
とができる。このとき、電圧電流変換回路からの出力電
流をコンデンサに通電して蓄積するようにすれば、充放
電電流が定電流でなくても正確に計測することができ
る。
器の出力電圧を電流に変換する電圧電流変換回路を更に
備えるようにすれば、第１差動増幅器の出力電圧は電流
に変換されるので、例えば、この電流を抵抗に通電する
ことにより、任意のグランドを基準とした電圧を得るこ
とができる。このとき、電圧電流変換回路からの出力電
流をコンデンサに通電して蓄積するようにすれば、充放
電電流が定電流でなくても正確に計測することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明が適
用可能な電池パックの実施の形態について説明する。
用可能な電池パックの実施の形態について説明する。
【００１４】（第１実施形態）図１に示すように、本実
施形態の電池パックは、単セルとしてのリチウムイオン
電池が４個直列に接続された組電池１Ａと組電池１Ｂと
を備えている。組電池１Ａの−端及び組電池１Ｂの＋端
は、組電池の充放電電流を検出するための抵抗としての
電流検出抵抗２を介して接続されている。組電池１Ａの
＋端は、各リチウムイオン電池が過充電又は過放電とな
る前に外部との通電を停止させる通電制御部５を介して
電池パックの＋外部出力端子（＋端子）に接続されてい
る。一方、組電池１Ｂの−端は、そのまま電池パックの
−外部出力端子（−端子）に接続されている。
施形態の電池パックは、単セルとしてのリチウムイオン
電池が４個直列に接続された組電池１Ａと組電池１Ｂと
を備えている。組電池１Ａの−端及び組電池１Ｂの＋端
は、組電池の充放電電流を検出するための抵抗としての
電流検出抵抗２を介して接続されている。組電池１Ａの
＋端は、各リチウムイオン電池が過充電又は過放電とな
る前に外部との通電を停止させる通電制御部５を介して
電池パックの＋外部出力端子（＋端子）に接続されてい
る。一方、組電池１Ｂの−端は、そのまま電池パックの
−外部出力端子（−端子）に接続されている。
【００１５】電流検出抵抗２の両端は第１差動増幅器と
しての差動増幅器３の入力に接続されており、電流検出
抵抗２の組電池１Ｂの＋端がグランド（ＧＮＤ）にとら
れている。差動増幅器３の出力は、差動増幅器３のグラ
ンドと共に、第２差動増幅器としての差動増幅器４の入
力に接続されており、差動増幅器４の出力はマイクロコ
ンピュータ６のＡＤ変換入力に接続されている。差動増
幅器３の電源端子は、組電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの
−端に接続されており、差動増幅器４の電源端子は、組
電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に接続されている。
しての差動増幅器３の入力に接続されており、電流検出
抵抗２の組電池１Ｂの＋端がグランド（ＧＮＤ）にとら
れている。差動増幅器３の出力は、差動増幅器３のグラ
ンドと共に、第２差動増幅器としての差動増幅器４の入
力に接続されており、差動増幅器４の出力はマイクロコ
ンピュータ６のＡＤ変換入力に接続されている。差動増
幅器３の電源端子は、組電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの
−端に接続されており、差動増幅器４の電源端子は、組
電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に接続されている。
【００１６】マイクロコンピュータ６は、各リチウムイ
オン電池（以下、単セルという。）の電圧を検出する図
示を省略した電圧検出回路、負荷又は充電器等と通信を
行うポートとなる通信端子、及び通電制御部５に接続さ
れている。このマイクロコンピュータ６は、差動増幅器
４からの入力により組電池の充放電電流をＡＤ変換して
計測すると共に、図示を省略した電圧検出回路の出力か
ら各単セルの電圧を測定して、充放電電流と各単セルの
電圧とを演算することにより単セル及び組電池の充放電
状態を推定し、通信端子を介してその推定したデータに
ついて負荷又は充電器等との通信を行う。また、各単セ
ルが過充電又は過放電状態に至る前に、通電制御部５に
制御信号を出力することで組電池の外部との通電を停止
させ、各単セルが過充電又は過放電となることを防止す
る動作も行う。
オン電池（以下、単セルという。）の電圧を検出する図
示を省略した電圧検出回路、負荷又は充電器等と通信を
行うポートとなる通信端子、及び通電制御部５に接続さ
れている。このマイクロコンピュータ６は、差動増幅器
４からの入力により組電池の充放電電流をＡＤ変換して
計測すると共に、図示を省略した電圧検出回路の出力か
ら各単セルの電圧を測定して、充放電電流と各単セルの
電圧とを演算することにより単セル及び組電池の充放電
状態を推定し、通信端子を介してその推定したデータに
ついて負荷又は充電器等との通信を行う。また、各単セ
ルが過充電又は過放電状態に至る前に、通電制御部５に
制御信号を出力することで組電池の外部との通電を停止
させ、各単セルが過充電又は過放電となることを防止す
る動作も行う。
【００１７】なお、本電池パックでは、差動増幅器３に
使用した演算増幅器には、入力電圧が｛（＋電源電圧）
−１．５Ｖ）｝から｛（−電源電圧）＋１．５Ｖ）｝ま
で作動する標準市販品を用い、差動増幅器４に使用した
演算増幅器には、単電源で０Ｖの入力電圧まで作動する
ものを用いた。
使用した演算増幅器には、入力電圧が｛（＋電源電圧）
−１．５Ｖ）｝から｛（−電源電圧）＋１．５Ｖ）｝ま
で作動する標準市販品を用い、差動増幅器４に使用した
演算増幅器には、単電源で０Ｖの入力電圧まで作動する
ものを用いた。
【００１８】次に、本実施形態の電池パックの差動増幅
器３、４の動作原理について説明する。
器３、４の動作原理について説明する。
【００１９】本電池パックでは、電流検出抵抗２を組電
池１Ａ、１Ｂ間に挿入し、差動増幅器３の電源端子を組
電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に接続したので、一
般の（標準市販品の）演算増幅器を用いて差動増幅器３
としても、演算増幅器の入力電圧は、組電池１Ａの＋端
より単セル電圧分以上必ず低くなり、組電池１Ｂの−端
よりも単セル電圧分は必ず高くなるので、普通の演算増
幅器が正常に差動する入力電圧範囲で使用することがで
きる。この場合、差動増幅器３のグランドを電流検出抵
抗２に接続された組電池１Ｂの＋端と同電位としたの
で、グランドと差動増幅器３の出力端子間には電流検出
抵抗２を流れる充放電電流に比例した電圧が発生する。
池１Ａ、１Ｂ間に挿入し、差動増幅器３の電源端子を組
電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に接続したので、一
般の（標準市販品の）演算増幅器を用いて差動増幅器３
としても、演算増幅器の入力電圧は、組電池１Ａの＋端
より単セル電圧分以上必ず低くなり、組電池１Ｂの−端
よりも単セル電圧分は必ず高くなるので、普通の演算増
幅器が正常に差動する入力電圧範囲で使用することがで
きる。この場合、差動増幅器３のグランドを電流検出抵
抗２に接続された組電池１Ｂの＋端と同電位としたの
で、グランドと差動増幅器３の出力端子間には電流検出
抵抗２を流れる充放電電流に比例した電圧が発生する。
【００２０】また、本電池パックでは、単電源で作動し
グランドを組電池１Ｂの−端とした差動増幅器４の出力
電圧を計測するようにしたので、組電池１Ｂの−端を基
準として測定することができる。このように差動増幅器
４は組電池１Ｂの−端をグランドとするが、入力電圧は
高いので、０Ｖ近辺の入力電圧で出力誤差が大きくなる
ことはない。本実施形態の電池パックを作製し実際に作
動させた結果、充放電電流が０ｍＡ近辺でも差動増幅器
３の出力電圧は組電池１Ｂの直列電圧とほぼ等しいた
め、差動増幅器４の入力電圧が０Ｖ近くまで下がって誤
差が大きくなるようなことはなかった。
グランドを組電池１Ｂの−端とした差動増幅器４の出力
電圧を計測するようにしたので、組電池１Ｂの−端を基
準として測定することができる。このように差動増幅器
４は組電池１Ｂの−端をグランドとするが、入力電圧は
高いので、０Ｖ近辺の入力電圧で出力誤差が大きくなる
ことはない。本実施形態の電池パックを作製し実際に作
動させた結果、充放電電流が０ｍＡ近辺でも差動増幅器
３の出力電圧は組電池１Ｂの直列電圧とほぼ等しいた
め、差動増幅器４の入力電圧が０Ｖ近くまで下がって誤
差が大きくなるようなことはなかった。
【００２１】以上のように、本実施形態によれば、電流
検出抵抗２を組電池１Ａ、１Ｂ間に挿入して差動増幅器
３の電源端子を組電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に
接続し、差動増幅器３のグランドを電流検出抵抗２に接
続された組電池１Ｂの＋端と同電位としたので、充放電
電流が小さい場合でも誤差が大きくならず正確な充放電
電流を計測することができると共に、負の電源を必要と
せず、また、普通の演算増幅器を用いて差動増幅回路を
構成することができることから、コスト低減を図ること
ができる。
検出抵抗２を組電池１Ａ、１Ｂ間に挿入して差動増幅器
３の電源端子を組電池１Ａの＋端、組電池１Ｂの−端に
接続し、差動増幅器３のグランドを電流検出抵抗２に接
続された組電池１Ｂの＋端と同電位としたので、充放電
電流が小さい場合でも誤差が大きくならず正確な充放電
電流を計測することができると共に、負の電源を必要と
せず、また、普通の演算増幅器を用いて差動増幅回路を
構成することができることから、コスト低減を図ること
ができる。
【００２２】（第２実施形態）次に、本発明が適用可能
な電池パックの第２の実施の形態について説明する。な
お、本実施形態以下の実施形態において、第１実施形態
と同一構成には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。
な電池パックの第２の実施の形態について説明する。な
お、本実施形態以下の実施形態において、第１実施形態
と同一構成には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。
【００２３】図２に示すように、本実施形態の電池パッ
クには、スイッチ手段として、組電池１Ａの−端及び電
流検出抵抗２の接続点と差動増幅器３の入力との間に直
列に挿入されたスイッチ１９と、差動増幅器３の入力両
端に並列に挿入されたスイッチ２０と、が追加されてお
り、これらのスイッチ１９、２０はマイクロコンピュー
タ６からの出力でオン、オフが制御される。なお、これ
らスイッチ１９、２０は、例えば、トランジスタ、ＦＥ
Ｔ、抵抗を組み合わせて構成することができる。
クには、スイッチ手段として、組電池１Ａの−端及び電
流検出抵抗２の接続点と差動増幅器３の入力との間に直
列に挿入されたスイッチ１９と、差動増幅器３の入力両
端に並列に挿入されたスイッチ２０と、が追加されてお
り、これらのスイッチ１９、２０はマイクロコンピュー
タ６からの出力でオン、オフが制御される。なお、これ
らスイッチ１９、２０は、例えば、トランジスタ、ＦＥ
Ｔ、抵抗を組み合わせて構成することができる。
【００２４】本実施形態の電池パックでは、通常の充放
電状態では、スイッチ１９がオン、スイッチ２０はオフ
状態であり、オフセット電流測定時のみスイッチ１９を
オフ、スイッチ２０をオン状態とする。スイッチ１９が
オフでスイッチ２０がオン状態では、差動増幅器３の入
力が０Ｖとなり、差動増幅器４の出力電圧は差動増幅器
３と４とのオフセット電圧が出力される。よってこの状
態で、測定したオフセット電流を通常時の測定電流に加
減算（補正）することで、充放電電流のより正確な測定
を行うことができる。
電状態では、スイッチ１９がオン、スイッチ２０はオフ
状態であり、オフセット電流測定時のみスイッチ１９を
オフ、スイッチ２０をオン状態とする。スイッチ１９が
オフでスイッチ２０がオン状態では、差動増幅器３の入
力が０Ｖとなり、差動増幅器４の出力電圧は差動増幅器
３と４とのオフセット電圧が出力される。よってこの状
態で、測定したオフセット電流を通常時の測定電流に加
減算（補正）することで、充放電電流のより正確な測定
を行うことができる。
【００２５】以上のように、本実施形態によれば、スイ
ッチ１９、２０のオン、オフにより充放電電流が０ｍＡ
の状態（差動増幅器３の入力が０Ｖ）の状態を作り出す
ことができるので、オフセット電流を補正して更に正確
な充放電電流の測定が可能となる。このような補正は、
残存容量の演算に充放電電流を積算する方式を用いる場
合に特に有効であり、電池パックを長期間放置してもよ
り正確な残存容量の演算が可能となる。
ッチ１９、２０のオン、オフにより充放電電流が０ｍＡ
の状態（差動増幅器３の入力が０Ｖ）の状態を作り出す
ことができるので、オフセット電流を補正して更に正確
な充放電電流の測定が可能となる。このような補正は、
残存容量の演算に充放電電流を積算する方式を用いる場
合に特に有効であり、電池パックを長期間放置してもよ
り正確な残存容量の演算が可能となる。
【００２６】なお、オフセット電流の測定には任意の方
式を選択でき、例えば、一定時間毎に数秒間測定する方
式、充放電電流が小さい場合のみに一定時間毎に測定す
る方式、温度変動が大きくなった場合に測定する方式
等、マイクロコンピュータ６のプログラムにより種々の
方式の選択が可能である。
式を選択でき、例えば、一定時間毎に数秒間測定する方
式、充放電電流が小さい場合のみに一定時間毎に測定す
る方式、温度変動が大きくなった場合に測定する方式
等、マイクロコンピュータ６のプログラムにより種々の
方式の選択が可能である。
【００２７】（第３実施形態）図３に示すように、本実
施形態の電池パックでは、第１実施形態の差動増幅器４
の代えて、差動増幅器３のグランド及び出力間の電圧を
電流に変換する電圧−電流変換器２１を用い、電圧−電
流変換器２１の出力と電池パック１Ｂの−端との間に抵
抗２２が挿入されている。
施形態の電池パックでは、第１実施形態の差動増幅器４
の代えて、差動増幅器３のグランド及び出力間の電圧を
電流に変換する電圧−電流変換器２１を用い、電圧−電
流変換器２１の出力と電池パック１Ｂの−端との間に抵
抗２２が挿入されている。
【００２８】第１実施形態では、マイクロコンピュータ
６のＡＤ変換器入力へ出力する電圧を、差動増幅器４を
用いて組電池１Ａと１Ｂの−端基準電圧に変換したが、
本実施形態では、電圧−電流変化器２１を用いて電流に
変換し、その電流を抵抗２２に流している。
６のＡＤ変換器入力へ出力する電圧を、差動増幅器４を
用いて組電池１Ａと１Ｂの−端基準電圧に変換したが、
本実施形態では、電圧−電流変化器２１を用いて電流に
変換し、その電流を抵抗２２に流している。
【００２９】このように、本実施形態によれば、電圧−
電流変換器２１により差動増幅器３の出力電圧を電流に
変換し、抵抗２２を介して組電池１Ｂの−端に流したの
で、組電池１Ｂの−端を基準とした電圧がマイクロコン
ピュータ６のＡＤ変換入力に出力される。なお、一端が
マイクロコンピュータ６のＡＤ変換入力に接続された抵
抗２２の他端を任意のグランドを基準として差動増幅器
３の出力電圧を計測するようにしてもよい。
電流変換器２１により差動増幅器３の出力電圧を電流に
変換し、抵抗２２を介して組電池１Ｂの−端に流したの
で、組電池１Ｂの−端を基準とした電圧がマイクロコン
ピュータ６のＡＤ変換入力に出力される。なお、一端が
マイクロコンピュータ６のＡＤ変換入力に接続された抵
抗２２の他端を任意のグランドを基準として差動増幅器
３の出力電圧を計測するようにしてもよい。
【００３０】この場合に、抵抗２２の代わりにコンデン
サを用いると、電流を積分することができる。よって、
マイクロコンピュータ６の制御信号により、例えば、一
定時間毎に、コンデンサに貯まった電荷を放電させた
後、図示しない積分器でコンデンサに蓄積された電荷を
測定するようにすれば、電池パックに、例えば、パルス
状や三角波状等の定電流以外の充放電電流が流れている
場合でも、正確に充放電電流の積算演算を行うことがで
きる。
サを用いると、電流を積分することができる。よって、
マイクロコンピュータ６の制御信号により、例えば、一
定時間毎に、コンデンサに貯まった電荷を放電させた
後、図示しない積分器でコンデンサに蓄積された電荷を
測定するようにすれば、電池パックに、例えば、パルス
状や三角波状等の定電流以外の充放電電流が流れている
場合でも、正確に充放電電流の積算演算を行うことがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
充放電電流を検出する抵抗を単セル間に直列に挿入し、
第１差動増幅器の作動電源を組電池の＋端子と−端子と
からとる構成にしたので、演算増幅器の入力電圧は、組
電池の＋端子より単セル電圧分以上低く、組電池の−端
子よりも単セル電圧分は高くなることから、通常の演算
増幅器を用いて差動増幅器としても、正常に作動する入
力電圧範囲で使用することができると共に、負の電源を
必要としない。このため、組電池のコストを低減させる
ことができる、という効果を得ることができる。また、
第１差動増幅器のグランドは抵抗両端のいずれか一端と
同電位とされており、この同電位の端子と第１差動増幅
器の出力との間に、充放電電流に比例して第１差動増幅
器から電圧が出力されるので、充放電電流が小さい場合
でも充放電電流との誤差を小さくすることができる。こ
のため、正確に充放電電流の計測が可能となる、という
効果を得ることができる。
充放電電流を検出する抵抗を単セル間に直列に挿入し、
第１差動増幅器の作動電源を組電池の＋端子と−端子と
からとる構成にしたので、演算増幅器の入力電圧は、組
電池の＋端子より単セル電圧分以上低く、組電池の−端
子よりも単セル電圧分は高くなることから、通常の演算
増幅器を用いて差動増幅器としても、正常に作動する入
力電圧範囲で使用することができると共に、負の電源を
必要としない。このため、組電池のコストを低減させる
ことができる、という効果を得ることができる。また、
第１差動増幅器のグランドは抵抗両端のいずれか一端と
同電位とされており、この同電位の端子と第１差動増幅
器の出力との間に、充放電電流に比例して第１差動増幅
器から電圧が出力されるので、充放電電流が小さい場合
でも充放電電流との誤差を小さくすることができる。こ
のため、正確に充放電電流の計測が可能となる、という
効果を得ることができる。
【図１】本発明が適用可能な第１実施形態の電池パック
のブロック回路図である。
のブロック回路図である。
【図２】本発明が適用可能な第２実施形態の電池パック
のブロック回路図である。
のブロック回路図である。
【図３】本発明が適用可能な第３実施形態の電池パック
のブロック回路図である。
のブロック回路図である。
【図４】従来の電池パックのブロック回路図である。
【図５】一般的な差動増幅器の構成例を示す回路図であ
る。
る。
１Ａ、１Ｂ 組電池 ２ 電流検出抵抗（抵抗） ３ 差動増幅器（第１差動増幅器） ４ 差動増幅器（第２差動増幅器） ５ 通電制御部 ６ マイクロコンピュータ １９、２０ スイッチ（スイッチ手段） ２１ 電圧−電流変換器（電圧電流変換回路） ２２ 抵抗
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の単セルを直列に接続した組電池に
おいて、前記単セル間に直列に挿入された抵抗の両端を
入力とし、前記組電池の＋端子と−端子とを作動電源と
し、前記抵抗両端のいずれか一端と同電位の端子をグラ
ンドとした第１差動増幅器を備えることを特徴とする組
電池。 - 【請求項２】 前記第１差動増幅器の一方の入力を前記
抵抗から切り離し前記第１差動増幅器の他方の入力に短
絡させるスイッチ手段を更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の組電池。 - 【請求項３】 前記第１差動増幅器の出力を入力とし、
前記組電池の−端子をグランドとして単電源で作動する
第２差動増幅器を更に備えることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の組電池。 - 【請求項４】 前記第１差動増幅器の出力電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路を更に備えることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の組電池。 - 【請求項５】 前記電圧電流変換回路からの出力電流は
該電流を蓄積するコンデンサに通電されることを特徴と
する請求項４に記載の組電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36909499A JP3697986B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 組電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36909499A JP3697986B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 組電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185232A true JP2001185232A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3697986B2 JP3697986B2 (ja) | 2005-09-21 |
Family
ID=18493552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36909499A Expired - Fee Related JP3697986B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 組電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3697986B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196523B1 (en) * | 2003-04-25 | 2007-03-27 | Sanyo Electric Co., Ltd | Battery charge/discharge monitoring circuit and method |
| JP2013090473A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Toyota Motor Corp | 蓄電システム及び電流センサ異常を検出する方法 |
| JP2014517257A (ja) * | 2011-03-28 | 2014-07-17 | チャンズ アセンディング エンタープライズ カンパニー リミテッド | 充電状態判定システム及び方法 |
| CN108288622A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 零功率传感器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL273496A (en) * | 2020-03-22 | 2021-09-30 | Irp Nexus Group Ltd | A system and application for managing a battery array |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP36909499A patent/JP3697986B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7196523B1 (en) * | 2003-04-25 | 2007-03-27 | Sanyo Electric Co., Ltd | Battery charge/discharge monitoring circuit and method |
| JP2014517257A (ja) * | 2011-03-28 | 2014-07-17 | チャンズ アセンディング エンタープライズ カンパニー リミテッド | 充電状態判定システム及び方法 |
| JP2013090473A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Toyota Motor Corp | 蓄電システム及び電流センサ異常を検出する方法 |
| CN108288622A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 零功率传感器 |
| CN108288622B (zh) * | 2017-01-10 | 2023-06-06 | 意法半导体(R&D)有限公司 | 零功率传感器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3697986B2 (ja) | 2005-09-21 |
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