JP2002171681A - 組電池装置 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 組電池を構成する各単位電池の電圧を高い精
度で検出する。 【解決手段】 複数の単位電池が直列接続されてなる組
電池と、各単位電池毎にサンプルホールド用スイッチを
介して並列に設けられたコンデンサと、コンデンサの両
極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備えるようにし
て構成し、さらに、サンプルホールド用スイッチをオン
状態から一斉にオフさせるスイッチ制御手段を設け、バ
ッファアンプを介して電圧検出手段と各コンデンサの両
極から引き出された計測ラインとを接続し、計測ライン
に選択スイッチを設ける。
度で検出する。 【解決手段】 複数の単位電池が直列接続されてなる組
電池と、各単位電池毎にサンプルホールド用スイッチを
介して並列に設けられたコンデンサと、コンデンサの両
極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備えるようにし
て構成し、さらに、サンプルホールド用スイッチをオン
状態から一斉にオフさせるスイッチ制御手段を設け、バ
ッファアンプを介して電圧検出手段と各コンデンサの両
極から引き出された計測ラインとを接続し、計測ライン
に選択スイッチを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の単位電池を
直列接続して構成された組電池装置において、各単位電
池の電圧を検出する回路構成に特徴を有するものに関す
る。
直列接続して構成された組電池装置において、各単位電
池の電圧を検出する回路構成に特徴を有するものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電気自動車の動力用バッテリー
は多数の単位電池を直列接続して所要の高電圧を確保し
た組電池により構成されている。このような電池システ
ムでは、各単位電池の電圧にばらつきが生ずると、電池
システムの信頼性が低下するおそれがあるため、各単位
電池の電圧を検出して、各単位電池が所定の状態にある
か否かを監視するようにしている。
は多数の単位電池を直列接続して所要の高電圧を確保し
た組電池により構成されている。このような電池システ
ムでは、各単位電池の電圧にばらつきが生ずると、電池
システムの信頼性が低下するおそれがあるため、各単位
電池の電圧を検出して、各単位電池が所定の状態にある
か否かを監視するようにしている。
【０００３】各単位電池の電圧を検出するためには、一
般に、図５に示すような構成が利用される。ここでは、
単位電池は図面の簡略化のために４個のみ図示してあ
り、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の例えば正極側の出力端子
と、グランドラインＧＮＤとの間に抵抗ＲA，ＲBを直列
接続してなる分圧回路Ｐ１〜Ｐ４が接続されると共に、
各分圧回路Ｐ１〜Ｐ４における抵抗ＲA，ＲB間の共通接
続点は、電圧検出用のＣＰＵ１に接続されている。この
ＣＰＵ１では、単位電池Ｅ１の電圧Ｖ１と、単位電池Ｅ
１とＥ２とを合わせた電圧Ｖ２と、単位電池Ｅ１〜Ｅ３
を合わせた電圧Ｖ３と、単位電池Ｅ１〜Ｅ４を合わせた
電圧Ｖ４とを、順次にサンプリングして検出すると共
に、これらＶ１〜Ｖ２をＣＰＵ１に備えたＡ／Ｄ変換器
にてデジタル信号化し、次式に従って各単位電池Ｅ１〜
Ｅ４の電圧ＶE1〜ＶE4を求める。なお、下式においてｋ
は分圧比で決まる比例常数である。
般に、図５に示すような構成が利用される。ここでは、
単位電池は図面の簡略化のために４個のみ図示してあ
り、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の例えば正極側の出力端子
と、グランドラインＧＮＤとの間に抵抗ＲA，ＲBを直列
接続してなる分圧回路Ｐ１〜Ｐ４が接続されると共に、
各分圧回路Ｐ１〜Ｐ４における抵抗ＲA，ＲB間の共通接
続点は、電圧検出用のＣＰＵ１に接続されている。この
ＣＰＵ１では、単位電池Ｅ１の電圧Ｖ１と、単位電池Ｅ
１とＥ２とを合わせた電圧Ｖ２と、単位電池Ｅ１〜Ｅ３
を合わせた電圧Ｖ３と、単位電池Ｅ１〜Ｅ４を合わせた
電圧Ｖ４とを、順次にサンプリングして検出すると共
に、これらＶ１〜Ｖ２をＣＰＵ１に備えたＡ／Ｄ変換器
にてデジタル信号化し、次式に従って各単位電池Ｅ１〜
Ｅ４の電圧ＶE1〜ＶE4を求める。なお、下式においてｋ
は分圧比で決まる比例常数である。
【０００４】 ＶE1＝ｋ・Ｖ１ ＶE2＝ｋ・（Ｖ２−Ｖ１） ＶE3＝ｋ・（Ｖ３−Ｖ２） ＶE4＝ｋ・（Ｖ４−Ｖ３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の組電
池装置では、最終的に検出したいものは、各単位電池Ｅ
１〜Ｅ４の個々の電圧であるが、そのために複数の単位
電池が直列した大電圧（Ｖ２〜Ｖ４）を検出し、それら
の大電圧同士の差に基づいて単位電池の個々の電圧を算
出している。このため、ＣＰＵ１の分解能が十分に発揮
されず、検出精度が低下するという問題が生じる。即
ち、ＣＰＵ１におけるＡ／Ｄ変換器の分解能を例えば１
０ビットとした場合に、１つの単位電池の電圧を直にＡ
／Ｄ変換器に取り込むときと、単位電池を４つ直列した
大電圧をＡ／Ｄ変換器に取り込むときとを比較すると、
前者では、１つの単位電池の電圧に２10の分解能を割り
当てることができるが、後者では、１つの単位電池の電
圧に２10／４の分解能しか割り当てることができず、前
者に比べて後者は分解能が低下し、従って、単位電池の
個々の電圧の検出精度が低くなる。
池装置では、最終的に検出したいものは、各単位電池Ｅ
１〜Ｅ４の個々の電圧であるが、そのために複数の単位
電池が直列した大電圧（Ｖ２〜Ｖ４）を検出し、それら
の大電圧同士の差に基づいて単位電池の個々の電圧を算
出している。このため、ＣＰＵ１の分解能が十分に発揮
されず、検出精度が低下するという問題が生じる。即
ち、ＣＰＵ１におけるＡ／Ｄ変換器の分解能を例えば１
０ビットとした場合に、１つの単位電池の電圧を直にＡ
／Ｄ変換器に取り込むときと、単位電池を４つ直列した
大電圧をＡ／Ｄ変換器に取り込むときとを比較すると、
前者では、１つの単位電池の電圧に２10の分解能を割り
当てることができるが、後者では、１つの単位電池の電
圧に２10／４の分解能しか割り当てることができず、前
者に比べて後者は分解能が低下し、従って、単位電池の
個々の電圧の検出精度が低くなる。
【０００６】また、上述の組電池装置では、上記電圧Ｖ
１〜Ｖ４を順次にサンプリングして検出しているので、
例えば、最初に検出した単位電池の検出電圧に対し、最
後に検出した単位電池の検出電圧には、検出タイミング
のずれに伴う電圧変動分が含まれることとなり、単位電
池同士の正確な電圧差を求められない。一方、上記電圧
Ｖ１〜Ｖ４を、一度に検出すべく、同時に複数の電圧検
出を行うことが可能なＣＰＵ（Ａ／Ｄコンバータ）を設
けると、コストがかかってしまう。
１〜Ｖ４を順次にサンプリングして検出しているので、
例えば、最初に検出した単位電池の検出電圧に対し、最
後に検出した単位電池の検出電圧には、検出タイミング
のずれに伴う電圧変動分が含まれることとなり、単位電
池同士の正確な電圧差を求められない。一方、上記電圧
Ｖ１〜Ｖ４を、一度に検出すべく、同時に複数の電圧検
出を行うことが可能なＣＰＵ（Ａ／Ｄコンバータ）を設
けると、コストがかかってしまう。
【０００７】さらに、上述したシステムでは、各分圧回
路Ｐ１〜Ｐ４に流れる放電電流ｉ1〜ｉ4により、各単位
電池Ｅ１〜Ｅ４の容量にばらつきが発生する。すなわ
ち、図５に示すように、放電電流ｉ１は単位電池Ｅ１に
のみ流れるが、放電電流ｉ２は単位電池Ｅ１，Ｅ２の双
方に流れ、放電電流ｉ３は単位電池Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に
流れる…、という関係になっているため、グランドライ
ンＧＮＤにより近い単位電池Ｅ１，Ｅ２…には、より多
くの電流が常時流れることになる。このため、グランド
ラインに近い単位電池ほど容量を低下させてしまうので
ある。
路Ｐ１〜Ｐ４に流れる放電電流ｉ1〜ｉ4により、各単位
電池Ｅ１〜Ｅ４の容量にばらつきが発生する。すなわ
ち、図５に示すように、放電電流ｉ１は単位電池Ｅ１に
のみ流れるが、放電電流ｉ２は単位電池Ｅ１，Ｅ２の双
方に流れ、放電電流ｉ３は単位電池Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に
流れる…、という関係になっているため、グランドライ
ンＧＮＤにより近い単位電池Ｅ１，Ｅ２…には、より多
くの電流が常時流れることになる。このため、グランド
ラインに近い単位電池ほど容量を低下させてしまうので
ある。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、組電池を構成する各単位電池の電圧を
高い精度で検出することが可能な組電池装置を提供する
ことにある。
で、その目的は、組電池を構成する各単位電池の電圧を
高い精度で検出することが可能な組電池装置を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る組
電池装置は、複数の単位電池が直列接続されてなる組電
池と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッチ
を介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデンサ
の両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備えたこと
を特徴とする。請求項２の発明に係る組電池装置は、請
求項１記載の組電池装置において、上記サンプルホール
ド用スイッチをオン状態から一斉にオフさせるスイッチ
制御手段を備えていることを特徴とする。
電池装置は、複数の単位電池が直列接続されてなる組電
池と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッチ
を介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデンサ
の両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備えたこと
を特徴とする。請求項２の発明に係る組電池装置は、請
求項１記載の組電池装置において、上記サンプルホール
ド用スイッチをオン状態から一斉にオフさせるスイッチ
制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明に係る組電池装置は、請求
項１または２に記載の組電池装置において、上記コンデ
ンサが互いに直列接続されてコンデンサ群が構成され、
上記電圧検出手段には、前記各コンデンサの両極から引
き出された複数の計測ラインがバッファアンプを介して
接続され、それら計測ラインに選択スイッチが備えら
れ、上記電圧検出手段が、各コンデンサ両端電圧を下側
コンデンサから順次電圧検出手段に入力すると共に、計
測済みコンデンサを零電圧に放電させるよう選択スイッ
チをオンオフ制御し、上記サンプルホールド用スイッチ
をオフした状態で、前記コンデンサ群の所定部間の電圧
を順次に取り込んで、前記各コンデンサの両極間の電圧
を検出するよう構成され、前記バッファアンプの出力が
電圧検出手段に対して規定電圧範囲以上の過電圧となっ
て印加されることを防止するための過電圧リミッタ回路
が、バッファアンプと電圧検出手段との間に設けられて
いることを特徴とする。
項１または２に記載の組電池装置において、上記コンデ
ンサが互いに直列接続されてコンデンサ群が構成され、
上記電圧検出手段には、前記各コンデンサの両極から引
き出された複数の計測ラインがバッファアンプを介して
接続され、それら計測ラインに選択スイッチが備えら
れ、上記電圧検出手段が、各コンデンサ両端電圧を下側
コンデンサから順次電圧検出手段に入力すると共に、計
測済みコンデンサを零電圧に放電させるよう選択スイッ
チをオンオフ制御し、上記サンプルホールド用スイッチ
をオフした状態で、前記コンデンサ群の所定部間の電圧
を順次に取り込んで、前記各コンデンサの両極間の電圧
を検出するよう構成され、前記バッファアンプの出力が
電圧検出手段に対して規定電圧範囲以上の過電圧となっ
て印加されることを防止するための過電圧リミッタ回路
が、バッファアンプと電圧検出手段との間に設けられて
いることを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞請求項１の
構成によれば、各単位電池毎に設けられたサンプルホー
ルド用スイッチをオンすると、各単位電池の電圧が、各
コンデンサの両極間の電圧と同じになり、この両極間の
電圧を電圧検出手段により測定することにより、各単位
電池の電圧が測定される。これにより、各単位電池に分
圧回路を接続しなくて済むから、従来のような、分圧回
路に流れる放電電流によって各単位電池の容量にばらつ
きが発生するというようなことを防止できる。また、コ
ンデンサが単位電池毎に設けられている為、サンプルホ
ールド用スイッチの開閉のタイミングを調整すること
で、同じ時点での各単位電池の電圧を測定することが可
能となる。
構成によれば、各単位電池毎に設けられたサンプルホー
ルド用スイッチをオンすると、各単位電池の電圧が、各
コンデンサの両極間の電圧と同じになり、この両極間の
電圧を電圧検出手段により測定することにより、各単位
電池の電圧が測定される。これにより、各単位電池に分
圧回路を接続しなくて済むから、従来のような、分圧回
路に流れる放電電流によって各単位電池の容量にばらつ
きが発生するというようなことを防止できる。また、コ
ンデンサが単位電池毎に設けられている為、サンプルホ
ールド用スイッチの開閉のタイミングを調整すること
で、同じ時点での各単位電池の電圧を測定することが可
能となる。
【００１２】＜請求項２の発明＞請求項２の構成によれ
ば、スイッチ制御手段によりサンプルホールド用スイッ
チをオン状態から一斉にオフさせることにより、各コン
デンサの両極間に各単位電池の同時刻における電圧がホ
ールドされて単位電池の同時刻の電圧を検出することが
可能となり、従来問題となっていた、検出タイミングの
ずれに伴う電圧変動分が検出結果に含まれなくなり、高
精度の電圧検出が可能となる。また、電圧測定中にはす
べてのコンデンサが同時に単位電池から切断されるの
で、電圧測定に伴う単位電池への影響を無くした状態で
の電圧測定が可能となる。
ば、スイッチ制御手段によりサンプルホールド用スイッ
チをオン状態から一斉にオフさせることにより、各コン
デンサの両極間に各単位電池の同時刻における電圧がホ
ールドされて単位電池の同時刻の電圧を検出することが
可能となり、従来問題となっていた、検出タイミングの
ずれに伴う電圧変動分が検出結果に含まれなくなり、高
精度の電圧検出が可能となる。また、電圧測定中にはす
べてのコンデンサが同時に単位電池から切断されるの
で、電圧測定に伴う単位電池への影響を無くした状態で
の電圧測定が可能となる。
【００１３】＜請求項３の発明＞請求項３の構成によれ
ば、各コンデンサの両極が順次に電圧検出手段に接続さ
れて、そこにホールドされた単位電池一つ当たりの電圧
が、電圧検出手段（例えばＡ／Ｄ入力を有する電圧検出
手段）によって検出される。これにより、電圧検出手段
が有する分解能の全てを使って、単位電池一つ当たりの
電圧を検出することが可能となり、従来のように、複数
の単位電池が直列した大電圧に分解能を割り当てなけれ
ばならないものに比べて、検出精度が向上する。さら
に、過電圧リミッタ回路により、所定個数以上のコンデ
ンサが直列に電圧検出手段に接続されることがなくな
り、電圧検出手段が過電圧の印加から保護される。
ば、各コンデンサの両極が順次に電圧検出手段に接続さ
れて、そこにホールドされた単位電池一つ当たりの電圧
が、電圧検出手段（例えばＡ／Ｄ入力を有する電圧検出
手段）によって検出される。これにより、電圧検出手段
が有する分解能の全てを使って、単位電池一つ当たりの
電圧を検出することが可能となり、従来のように、複数
の単位電池が直列した大電圧に分解能を割り当てなけれ
ばならないものに比べて、検出精度が向上する。さら
に、過電圧リミッタ回路により、所定個数以上のコンデ
ンサが直列に電圧検出手段に接続されることがなくな
り、電圧検出手段が過電圧の印加から保護される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、例えば電気自動
車の動力用バッテリーシステムに適用した一実施形態に
ついて図１〜４を参照しつつ、説明する。
車の動力用バッテリーシステムに適用した一実施形態に
ついて図１〜４を参照しつつ、説明する。
【００１５】図１は、本発明実施形態の組電池装置の基
本回路構成図である。本発明における組電池に相当する
バッテリーＢは、図１に示すように、例えば４つの単位
電池Ｅ１〜Ｅ４を直列接続してなる。本実施形態の組電
池装置では、上記４つの単位電池Ｅ１〜Ｅ４に対応させ
て、４つのコンデンサＣ１〜Ｃ４を直列接続したコンデ
ンサ群１０が備えられ、このコンデンサ群１０とバッテ
リーＢとの間では、互いに同じ順位に配置された各コン
デンサＣ１〜Ｃ４の両極と各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の両極
とが、並列ラインＬ１〜Ｌ５で接続されている。
本回路構成図である。本発明における組電池に相当する
バッテリーＢは、図１に示すように、例えば４つの単位
電池Ｅ１〜Ｅ４を直列接続してなる。本実施形態の組電
池装置では、上記４つの単位電池Ｅ１〜Ｅ４に対応させ
て、４つのコンデンサＣ１〜Ｃ４を直列接続したコンデ
ンサ群１０が備えられ、このコンデンサ群１０とバッテ
リーＢとの間では、互いに同じ順位に配置された各コン
デンサＣ１〜Ｃ４の両極と各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の両極
とが、並列ラインＬ１〜Ｌ５で接続されている。
【００１６】すなわち、バッテリーＢの正極は、並列ラ
インＬ４によって、コンデンサ群１０の一端に接続され
ており、また、バッテリーＢの負極は、並列ラインＬ５
によってコンデンサ群１０の他端に接続されている。さ
らに、バッテリーＢのうち隣り合った単位電池同士の共
通接続点とコンデンサ群１０のうち隣り合ったコンデン
サ同士の共通接続点とが並列ラインＬ１〜Ｌ３で接続さ
れている。
インＬ４によって、コンデンサ群１０の一端に接続され
ており、また、バッテリーＢの負極は、並列ラインＬ５
によってコンデンサ群１０の他端に接続されている。さ
らに、バッテリーＢのうち隣り合った単位電池同士の共
通接続点とコンデンサ群１０のうち隣り合ったコンデン
サ同士の共通接続点とが並列ラインＬ１〜Ｌ３で接続さ
れている。
【００１７】上記並列ラインＬ１〜Ｌ４には、それぞれ
サンプルホールド用スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられ
ている。このサンプルホールド用スイッチは、回路の開
閉機能を有していれば基本的にどのようなスイッチでも
良いが、下記図２や図３に示す構造のスイッチを好適に
用いることができる。
サンプルホールド用スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が設けられ
ている。このサンプルホールド用スイッチは、回路の開
閉機能を有していれば基本的にどのようなスイッチでも
良いが、下記図２や図３に示す構造のスイッチを好適に
用いることができる。
【００１８】本実施形態の組電池装置には、電圧検出手
段として、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ３０が備
えられている。このＣＰＵ３０には、４つのＡ／Ｄ変換
用の入力端子Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４と、１つのＧＮＤ端子
とが備えられ、これら各端子に各コンデンサＣ１〜Ｃ４
の両極から引き出された計測ラインがバッファアンプＵ
１〜Ｕ４を介して接続されている。
段として、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ３０が備
えられている。このＣＰＵ３０には、４つのＡ／Ｄ変換
用の入力端子Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４と、１つのＧＮＤ端子
とが備えられ、これら各端子に各コンデンサＣ１〜Ｃ４
の両極から引き出された計測ラインがバッファアンプＵ
１〜Ｕ４を介して接続されている。
【００１９】すなわち、前記した並列ラインＬ５を延長
した計測ラインＬ１５がＣＰＵ３０のＧＮＤ端子に接続
され、前記した並列ラインＬ１〜Ｌ４がバッファアンプ
に入力され、さらにこの計測ラインＬ１１〜Ｌ１４が、
ＣＰＵ３０の入力端子Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４にそれぞれ接
続されている。
した計測ラインＬ１５がＣＰＵ３０のＧＮＤ端子に接続
され、前記した並列ラインＬ１〜Ｌ４がバッファアンプ
に入力され、さらにこの計測ラインＬ１１〜Ｌ１４が、
ＣＰＵ３０の入力端子Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４にそれぞれ接
続されている。
【００２０】また、コンデンサに直接接続している計測
ラインＬ１６〜Ｌ１８には、選択スイッチＳＷ２１〜Ｓ
Ｗ２３が設けられ、ＣＰＵ３０からの信号を受けてオン
オフ制御されるようになっている。
ラインＬ１６〜Ｌ１８には、選択スイッチＳＷ２１〜Ｓ
Ｗ２３が設けられ、ＣＰＵ３０からの信号を受けてオン
オフ制御されるようになっている。
【００２１】本発明の組電池装置は、基本的には以上の
ような回路構成を採用することにより実施することがで
きる。
ような回路構成を採用することにより実施することがで
きる。
【００２２】本発明の組電池装置を実使用上より好まし
い状態で実施するには、例えば、図２、図３に示す回路
構成を用いる。
い状態で実施するには、例えば、図２、図３に示す回路
構成を用いる。
【００２３】図２、図３に示す組電池装置では、図１で
示した基本回路構成に加え、バッファアンプＵ１〜Ｕ４
とＣＰＵ３０との間に、抵抗とクランプダイオードとか
らなる過電圧リミッタ回路Ｈ１が設けられている。この
ように、計測ラインＬ１１〜Ｌ１４の途中に、過電圧リ
ミッタ回路Ｈ１を設けることにより、ＣＰＵ３０には一
定以上の電圧がかからず、ＣＰＵの保護機能が果たされ
る。なお、コンデンサ端子とクランプダイオードとの間
にバッファが介された構成となっているため、コンデン
サにサンプルホールドした電圧のクランプダイオードへ
の流れ込みは防止されている。
示した基本回路構成に加え、バッファアンプＵ１〜Ｕ４
とＣＰＵ３０との間に、抵抗とクランプダイオードとか
らなる過電圧リミッタ回路Ｈ１が設けられている。この
ように、計測ラインＬ１１〜Ｌ１４の途中に、過電圧リ
ミッタ回路Ｈ１を設けることにより、ＣＰＵ３０には一
定以上の電圧がかからず、ＣＰＵの保護機能が果たされ
る。なお、コンデンサ端子とクランプダイオードとの間
にバッファが介された構成となっているため、コンデン
サにサンプルホールドした電圧のクランプダイオードへ
の流れ込みは防止されている。
【００２４】また、図２、図３に示す組電池装置では、
コンデンサに直接接続している計測ラインＬ１６〜Ｌ１
８に設けられた選択スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３が、Ｎ
チャンネルのＭＯＳ型ＦＥＴ３で構成され、これらＦＥ
Ｔ３のゲートが、図示しないバイアス回路に接続され、
このバイアス回路に備えた例えばトランジスタがＣＰＵ
３０から２値信号を受けてオンオフされ、もってＦＥＴ
３が別々にオンオフされるように構成されている。
コンデンサに直接接続している計測ラインＬ１６〜Ｌ１
８に設けられた選択スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３が、Ｎ
チャンネルのＭＯＳ型ＦＥＴ３で構成され、これらＦＥ
Ｔ３のゲートが、図示しないバイアス回路に接続され、
このバイアス回路に備えた例えばトランジスタがＣＰＵ
３０から２値信号を受けてオンオフされ、もってＦＥＴ
３が別々にオンオフされるように構成されている。
【００２５】さらに、図２に示す組電池装置では、サン
プルホールド用スイッチが、いずれもＮチャンネルの接
合型ＦＥＴ１で構成されており、隣り合った並列ライン
の間には、それぞれトランジスタＴ１のエミッタ・コレ
クタが接続されており、これら各トランジスタＴ１のコ
レクタに各ＦＥＴ１のゲートが接続されている。さら
に、各トランジスタＴ１のバイアス回路は、ひとまとめ
にされて１つのトランジスタＴ２に接続され、このトラ
ンジスタＴ２が次述するＣＰＵ３０（スイッチ制御手段
に相当する）から２値信号を受けてオンオフされること
で、全部のトランジスタＴ１が一斉にオンオフする。こ
れにより、後の動作説明で詳説するように全部のＦＥＴ
１が一斉にオンオフされる。また、各ＦＥＴ１のゲート
回路は、抵抗を介してひとまとめにされて負電源に接続
され、これにより漏れ電流が防止されている。負電源に
より下げる電位は−０．５Ｖ以下とするのが良い。
プルホールド用スイッチが、いずれもＮチャンネルの接
合型ＦＥＴ１で構成されており、隣り合った並列ライン
の間には、それぞれトランジスタＴ１のエミッタ・コレ
クタが接続されており、これら各トランジスタＴ１のコ
レクタに各ＦＥＴ１のゲートが接続されている。さら
に、各トランジスタＴ１のバイアス回路は、ひとまとめ
にされて１つのトランジスタＴ２に接続され、このトラ
ンジスタＴ２が次述するＣＰＵ３０（スイッチ制御手段
に相当する）から２値信号を受けてオンオフされること
で、全部のトランジスタＴ１が一斉にオンオフする。こ
れにより、後の動作説明で詳説するように全部のＦＥＴ
１が一斉にオンオフされる。また、各ＦＥＴ１のゲート
回路は、抵抗を介してひとまとめにされて負電源に接続
され、これにより漏れ電流が防止されている。負電源に
より下げる電位は−０．５Ｖ以下とするのが良い。
【００２６】また、図３に示す組電池装置では、サンプ
ルホールド用スイッチが、いずれもＰチャンネルのＭＯ
Ｓ型のＦＥＴ１で構成されており、各ＦＥＴ１のバイア
ス回路は、ひとまとめにされて１つのトランジスタＴ２
に接続され、このトランジスタＴ２が次述するＣＰＵ３
０（スイッチ制御手段に相当する）から２値信号を受け
てオンオフされることで、全部のＦＥＴ１が一斉にオン
オフされる。
ルホールド用スイッチが、いずれもＰチャンネルのＭＯ
Ｓ型のＦＥＴ１で構成されており、各ＦＥＴ１のバイア
ス回路は、ひとまとめにされて１つのトランジスタＴ２
に接続され、このトランジスタＴ２が次述するＣＰＵ３
０（スイッチ制御手段に相当する）から２値信号を受け
てオンオフされることで、全部のＦＥＴ１が一斉にオン
オフされる。
【００２７】次に、図４のタイムチャートを参照しなが
ら、本発明組電池装置の動作を上記図１に示す実施形態
に基づいて説明する。
ら、本発明組電池装置の動作を上記図１に示す実施形態
に基づいて説明する。
【００２８】ＣＰＵ３０は、タイムチャートに示すよう
に、所定周期で上記した各サンプルホールド用スイッチ
及び選択スイッチをオンオフ制御している。
に、所定周期で上記した各サンプルホールド用スイッチ
及び選択スイッチをオンオフ制御している。
【００２９】まず、組電池装置のスイッチ制御手段とな
るＣＰＵ３０を起動すると、全てのスイッチがオフされ
た状態となる。この状態から、まず最初に、並列ライン
Ｌ１〜Ｌ４に設けたＳＷ１〜ＳＷ４が一斉にオンして、
各単位電池Ｅ１〜Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両
極同士が導通接続される。
るＣＰＵ３０を起動すると、全てのスイッチがオフされ
た状態となる。この状態から、まず最初に、並列ライン
Ｌ１〜Ｌ４に設けたＳＷ１〜ＳＷ４が一斉にオンして、
各単位電池Ｅ１〜Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両
極同士が導通接続される。
【００３０】例えば、図２に示す装置では、ＣＰＵ３０
によってトランジスタＴ２がオンされて、単位電池Ｅ１
〜Ｅ４毎に配した全部のトランジスタＴ１にバイアス電
流が流れ、それらトランジスタＴ１がオンする。する
と、各ＦＥＴ１のゲートの電位がソースの電位まで持ち
上げられて、ゲート・ソース電圧ＶGSが０Ｖとなり、全
部のＦＥＴ１がオンして、並列ラインＬ１〜Ｌ４が導通
状態となり、もって上記したように、各単位電池Ｅ１〜
Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極同士が導通接続
される。
によってトランジスタＴ２がオンされて、単位電池Ｅ１
〜Ｅ４毎に配した全部のトランジスタＴ１にバイアス電
流が流れ、それらトランジスタＴ１がオンする。する
と、各ＦＥＴ１のゲートの電位がソースの電位まで持ち
上げられて、ゲート・ソース電圧ＶGSが０Ｖとなり、全
部のＦＥＴ１がオンして、並列ラインＬ１〜Ｌ４が導通
状態となり、もって上記したように、各単位電池Ｅ１〜
Ｅ４及び各コンデンサＣ１〜Ｃ４の両極同士が導通接続
される。
【００３１】すると、コンデンサＣ１〜Ｃ４に電荷が流
れ込み、対応した単位電池と同じ電圧が各コンデンサの
両極間に発生する。また、このとき、コンデンサ群１０
とＣＰＵ３０とを繋ぐ計測ラインＬ１２〜Ｌ１４上のバ
ッファアンプの出力が制御電源電位にクランプされてい
るため、単位電池を２つ以上繋げた大電圧が、ＣＰＵ３
０の入力端子（Ａ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４）に印加されること
はない。
れ込み、対応した単位電池と同じ電圧が各コンデンサの
両極間に発生する。また、このとき、コンデンサ群１０
とＣＰＵ３０とを繋ぐ計測ラインＬ１２〜Ｌ１４上のバ
ッファアンプの出力が制御電源電位にクランプされてい
るため、単位電池を２つ以上繋げた大電圧が、ＣＰＵ３
０の入力端子（Ａ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４）に印加されること
はない。
【００３２】次いで、ＳＷ１〜ＳＷ４が一斉にオフされ
る（ホールド期間）。例えば、図２に示す装置では、Ｃ
ＰＵ３０からの２値信号が例えばＬレベルになり、トラ
ンジスタＴ２がオフして、全トランジスタＴ１がオフす
る。すると、各ＦＥＴ１のゲートとソース間に、単位電
池の電圧が印加された状態となり、ＦＥＴ１が一斉にオ
フする。
る（ホールド期間）。例えば、図２に示す装置では、Ｃ
ＰＵ３０からの２値信号が例えばＬレベルになり、トラ
ンジスタＴ２がオフして、全トランジスタＴ１がオフす
る。すると、各ＦＥＴ１のゲートとソース間に、単位電
池の電圧が印加された状態となり、ＦＥＴ１が一斉にオ
フする。
【００３３】これにより、各単位電池Ｅ１〜Ｅ４と各コ
ンデンサＣ１〜Ｃ４とが一斉に非導通状態となり、コン
デンサＣ１〜Ｃ４に流れ込んだ電荷は、どこにも逃げる
経路がなくなり、同時刻（ＳＷ１〜ＳＷ４をオフした瞬
間の時刻。図４の時刻ｔ１参照）の各単位電池Ｅ１〜Ｅ
４の電圧が、各コンデンサＣ１〜Ｃ４にホールドされ
る。
ンデンサＣ１〜Ｃ４とが一斉に非導通状態となり、コン
デンサＣ１〜Ｃ４に流れ込んだ電荷は、どこにも逃げる
経路がなくなり、同時刻（ＳＷ１〜ＳＷ４をオフした瞬
間の時刻。図４の時刻ｔ１参照）の各単位電池Ｅ１〜Ｅ
４の電圧が、各コンデンサＣ１〜Ｃ４にホールドされ
る。
【００３４】次いで、コンデンサ群１０のうち低電位側
のコンデンサＣ１から、順次に、その両極間の電位をＣ
ＰＵ３０に取り込む動作に移行する。すなわち、まず最
初に、ＣＰＵ３０のＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ１との
間の電圧が取り込まれる。ここで、ＧＮＤ端子と入力端
子Ａ／Ｄ１とに両極を接続されたコンデンサＣ１には、
単位電池Ｅ１の電圧がホールドされているから、その単
位電池Ｅ１の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれることとな
り、これがデジタルデータ化されかつ所定のソフト処理
を経て電圧値として検出される。
のコンデンサＣ１から、順次に、その両極間の電位をＣ
ＰＵ３０に取り込む動作に移行する。すなわち、まず最
初に、ＣＰＵ３０のＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ１との
間の電圧が取り込まれる。ここで、ＧＮＤ端子と入力端
子Ａ／Ｄ１とに両極を接続されたコンデンサＣ１には、
単位電池Ｅ１の電圧がホールドされているから、その単
位電池Ｅ１の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれることとな
り、これがデジタルデータ化されかつ所定のソフト処理
を経て電圧値として検出される。
【００３５】このデータの取り込みが終了すると（図４
の時刻ｔ２参照）、スイッチＳＷ２１（図２の場合、Ｆ
ＥＴ３）がオンして、計測ラインＬ１６とＬ１５とが導
通接続される。これにより、コンデンサＣ１に蓄えられ
た電荷が放電されると共に、コンデンサＣ２の負極がＣ
ＰＵ３０のＧＮＤ端子に導通接続される。
の時刻ｔ２参照）、スイッチＳＷ２１（図２の場合、Ｆ
ＥＴ３）がオンして、計測ラインＬ１６とＬ１５とが導
通接続される。これにより、コンデンサＣ１に蓄えられ
た電荷が放電されると共に、コンデンサＣ２の負極がＣ
ＰＵ３０のＧＮＤ端子に導通接続される。
【００３６】次いで、バッファアンプを介して、コンデ
ンサＣ２の正極が入力端子Ａ／Ｄ２に導通接続される。
そして、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ２と
の間の電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれてデジタルデー
タ化される。これにより、コンデンサＣ２の両極間にホ
ールドされた単位電池Ｅ２の電圧が検出される。
ンサＣ２の正極が入力端子Ａ／Ｄ２に導通接続される。
そして、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ２と
の間の電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれてデジタルデー
タ化される。これにより、コンデンサＣ２の両極間にホ
ールドされた単位電池Ｅ２の電圧が検出される。
【００３７】このデータの取り込みが終了すると（図４
の時刻ｔ３参照）、ＳＷ２２（図２の場合、ＦＥＴ３）
がオンする。これにより、コンデンサＣ２の正極がＧＮ
Ｄに導通接続されて、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷
が放電されると共に、コンデンサＣ３の負極がＧＮＤ端
子に導通接続される。次いで、コンデンサＣ３の正極が
バッファアンプを介して入力端子Ａ／Ｄ３に導通接続さ
れ、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ３との間
に印加された電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれる。これ
により、コンデンサＣ３の両極間にホールドされた単位
電池Ｅ３の電圧が検出される。
の時刻ｔ３参照）、ＳＷ２２（図２の場合、ＦＥＴ３）
がオンする。これにより、コンデンサＣ２の正極がＧＮ
Ｄに導通接続されて、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷
が放電されると共に、コンデンサＣ３の負極がＧＮＤ端
子に導通接続される。次いで、コンデンサＣ３の正極が
バッファアンプを介して入力端子Ａ／Ｄ３に導通接続さ
れ、この状態で、ＧＮＤ端子と入力端子Ａ／Ｄ３との間
に印加された電圧が、ＣＰＵ３０に取り込まれる。これ
により、コンデンサＣ３の両極間にホールドされた単位
電池Ｅ３の電圧が検出される。
【００３８】以下、同様にして、コンデンサＣ４の両極
間の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれ、もって、コンデン
サＣ４の両極間にホールドされた単位電池Ｅ４の電圧が
検出される。
間の電圧がＣＰＵ３０に取り込まれ、もって、コンデン
サＣ４の両極間にホールドされた単位電池Ｅ４の電圧が
検出される。
【００３９】このようにして、各コンデンサＣ１〜Ｃ４
の両極間にホールドされた各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時
刻における電圧が、順次にＣＰＵ３０に取り込まれて検
出され、例えば、各単位電池の電圧の差が所定の電圧差
に収まっているか否かが監視される。
の両極間にホールドされた各単位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時
刻における電圧が、順次にＣＰＵ３０に取り込まれて検
出され、例えば、各単位電池の電圧の差が所定の電圧差
に収まっているか否かが監視される。
【００４０】このように本実施形態によれば、複数の単
位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時刻の電圧を検出することが可能
となり、従来問題となっていた、検出タイミングのずれ
に伴う電圧変動分が検出結果に含まれなくなり、高精度
の電圧検出が可能となる。しかも、同時に複数の電圧検
出を行えるＣＰＵを備えて同じ課題を解決した電圧検出
回路に比べて、低コストで製造することができる。
位電池Ｅ１〜Ｅ４の同時刻の電圧を検出することが可能
となり、従来問題となっていた、検出タイミングのずれ
に伴う電圧変動分が検出結果に含まれなくなり、高精度
の電圧検出が可能となる。しかも、同時に複数の電圧検
出を行えるＣＰＵを備えて同じ課題を解決した電圧検出
回路に比べて、低コストで製造することができる。
【００４１】また、ＣＰＵ３０に、各単位電池Ｅ１〜Ｅ
４の一つ当たりの電圧を取り込む構成としたから、ＣＰ
Ｕ３０の分解能（例えば、１０ビット）を、単位電池１
つの電圧に割り当てることができ、従来のように、複数
の単位電池が直列した大電圧に分解能の全てを割り当て
たものに比べて、検出精度が向上する。
４の一つ当たりの電圧を取り込む構成としたから、ＣＰ
Ｕ３０の分解能（例えば、１０ビット）を、単位電池１
つの電圧に割り当てることができ、従来のように、複数
の単位電池が直列した大電圧に分解能の全てを割り当て
たものに比べて、検出精度が向上する。
【００４２】さらに、本発明によれば、各単位電池Ｅ１
〜Ｅ４に分圧回路を接続しなくて済むから、従来のよう
に、分圧回路に流れる放電電流によって、各単位電池の
容量にばらつきが発生することもない。その上、コンデ
ンサは、分圧回路に必要な抵抗に比べて温度の影響を受
けにくく、この点においても、検出精度の向上が図られ
る。
〜Ｅ４に分圧回路を接続しなくて済むから、従来のよう
に、分圧回路に流れる放電電流によって、各単位電池の
容量にばらつきが発生することもない。その上、コンデ
ンサは、分圧回路に必要な抵抗に比べて温度の影響を受
けにくく、この点においても、検出精度の向上が図られ
る。
【図１】 本発明の一実施形態の組電池装置の基本回路
構成図。
構成図。
【図２】 本発明の一実施形態の組電池装置の詳細回路
構成図。
構成図。
【図３】 本発明の一実施形態の組電池装置の詳細回路
構成図。
構成図。
【図４】 ＣＰＵによるオンオフタイミングを示したタ
イムチャート。
イムチャート。
【図５】 従来の組電池装置の回路構成図。
１０…コンデンサ群 ３０…ＣＰＵ（電圧検出手段、スイッチ制御手段） Ｂ…バッテリー（組電池） Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ Ｅ１〜Ｅ４…単位電池 Ｌ１〜Ｌ５…並列ライン Ｌ１１〜１８…計測ライン ＳＷ１〜ＳＷ４…サンプルホールド用スイッチ ＳＷ２１〜ＳＷ２３…選択スイッチ Ｕ１〜Ｕ４…バッファアンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の単位電池が直列接続されてなる組
電池と、前記各単位電池毎にサンプルホールド用スイッ
チを介して並列に設けられたコンデンサと、該コンデン
サの両極間の電圧を測定する電圧検出手段とを備えたこ
とを特徴とする組電池装置。 - 【請求項２】 上記サンプルホールド用スイッチをオン
状態から一斉にオフさせるスイッチ制御手段を備えてい
ることを特徴とする請求項１記載の組電池装置。 - 【請求項３】 上記コンデンサが互いに直列接続されて
コンデンサ群が構成され、 上記電圧検出手段には、前
記各コンデンサの両極から引き出された複数の計測ライ
ンがバッファアンプを介して接続され、それら計測ライ
ンに選択スイッチが備えられ、 上記電圧検出手段が、各コンデンサ両端電圧を下側コン
デンサから順次電圧検出手段に入力すると共に、計測済
みコンデンサを零電圧に放電させるよう選択スイッチを
オンオフ制御し、上記サンプルホールド用スイッチをオ
フした状態で、前記コンデンサ群の所定部間の電圧を順
次に取り込んで、前記各コンデンサの両極間の電圧を検
出するよう構成され、 前記バッファアンプの出力が電圧検出手段に対して規定
電圧範囲以上の過電圧となって印加されることを防止す
るための過電圧リミッタ回路が、バッファアンプと電圧
検出手段との間に設けられていることを特徴とする請求
項１または２記載の組電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000365270A JP4281036B2 (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 組電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000365270A JP4281036B2 (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 組電池装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002171681A true JP2002171681A (ja) | 2002-06-14 |
| JP2002171681A5 JP2002171681A5 (ja) | 2007-12-20 |
| JP4281036B2 JP4281036B2 (ja) | 2009-06-17 |
Family
ID=18836073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000365270A Expired - Fee Related JP4281036B2 (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 組電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4281036B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289263A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-04 | Denso Corp | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
| JP2009159769A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Gs Yuasa Corporation | 組電池の電池管理装置 |
| US7719283B2 (en) | 2004-06-04 | 2010-05-18 | Yazaki Corporation | Switching circuit and voltage measuring circuit |
| JP2012002542A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Honda Motor Co Ltd | 電圧検出回路及び電力供給装置 |
| JP2012112810A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Denso Corp | 電圧測定装置 |
-
2000
- 2000-11-30 JP JP2000365270A patent/JP4281036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289263A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-04 | Denso Corp | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
| JP4662098B2 (ja) * | 2001-03-27 | 2011-03-30 | 株式会社デンソー | フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置 |
| US7719283B2 (en) | 2004-06-04 | 2010-05-18 | Yazaki Corporation | Switching circuit and voltage measuring circuit |
| JP2009159769A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Gs Yuasa Corporation | 組電池の電池管理装置 |
| JP2012002542A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Honda Motor Co Ltd | 電圧検出回路及び電力供給装置 |
| JP2012112810A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Denso Corp | 電圧測定装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4281036B2 (ja) | 2009-06-17 |
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