JP2011075503A - 電池電圧監視装置及び該電池電圧監視装置における電池電圧監視制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フライングキャパシタ方式の電池電圧監視装置において、セル電池切り替え用半導体スイッチがＯＮする際に電圧検出部の入力端子に発生するサージ電圧を簡易な方法により抑制する。
【解決手段】本発明の電池電圧監視装置１０では、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（または，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮ（導通状態）にすると同時（または、それより少し前に）、バイパス回路部１３内の半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする。これにより、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにした瞬間に、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの寄生容量Ｃｓを通して、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ側に流れるサージ電流Ｉｓをバイパス回路部１３内のコンデンサ放電用抵抗Ｒにバイパスさせる。これにより、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに生じるサージ電圧を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直列に接続された複数の二次電池（セル電池）のそれぞれの電圧を検出する電池電圧監視装置に関するものであり、特に、フライングキャパシタ方式の電池電圧監視装置において、計測対象となるセル電池を選択する際に、電圧検出部の入力端子に発生するサージ電圧を簡易な方法により抑制することができる、電池電圧監視装置および電池電圧監視制御方法に関する。

従来、直列に接続された複数のセル電池のそれぞれの電池電圧を一つの計測回路（電圧検出部）を用いて検出（計測）する場合、計測回路とセル電池に電位の違いがあるため、セル電池に接続されたスイッチを切り替えてコンデンサに各セル電池の電荷を蓄えて検出を行う、フライングキャパシタ方式の計測方法がある（例えば、特許文献１を参照）。

図４は、従来のフライングキャパシタ方式の電池電圧監視装置の構成例を示す図である。図４において、セル電池１およびセル電池２は、直列に接続された複数のセル電池であり、図示しないバッテリ充電器（定電圧直流電源等）により一括で充電されるセル電池である。

電池電圧監視装置１０Ａは、各セル電池１，２の電池電圧（バッテリ電圧）Ｖ１，Ｖ２を検出するためのフライングキャパシタ方式の電池電圧監視装置である。電池電圧監視装置１０Ａにおいて、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂは、セル電池１の電池電圧Ｖ１をフライングキャパシタＣｏに転写（セル電池によりフライングキャパシタＣｏを充電）するための半導体スイッチであり、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂは、セル電池２の電池電圧Ｖ２をフライングキャパシタＣｏに転写するための半導体スイッチである。

電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃは、フライングキャパシタＣｏの充電電圧を電圧検出部１４の入力端子（測定端子）Ｅ，Ｆに入力するための半導体スイッチである。電圧検出部１４は、フライングキャパシタＣｏに充電された電圧を電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃを介して、入力端子Ｅ，Ｆから取り込み、セル電池１，２の電池電圧を検出する。

図５は、図４に示す電池電圧監視装置１０Ａの動作を説明するための図であり、フライングキャパシタ方式によるセル電池電圧の計測制御動作と電圧検出部への入力波形を示す図である。以下、図５（および図４）を参照して、セル電池の電池電圧を検出するための制御動作について説明する。

最初に、時刻ｔ１において、セル電池１に接続されるセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮ（導通状態）にする。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、セル電池１の電池電圧Ｖ１により、フライングキャパシタＣｏに電荷を充電する。また、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１をＯＮした際に、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの入出力間に存在する寄生容量Ｃｓを通して電圧検出部１４にサージ電流Ｉｓが流れ、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆにサージ電圧Ｖｓ（破線Ｘで囲む部分を参照）が発生する。

その後、時刻ｔ２において、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＦＦ（非導通状態）し、時刻ｔ３において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＮにする。これにより、フライングキャパシタＣｏに充電された電圧を電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに印加し、時刻ｔ３´において、電圧検出部１４によりフライングキャパシタＣｏの電圧Ｖｎの計測を行う。

また、図６は、上述した電池電圧監視装置１０Ａにおける動作の流れをフローチャートで示したものであり、上述した電池電圧監視装置１０Ａにおけるセル電池電圧の検出処理の流れをフローチャートで示したものである。

図６（および図５）を参照して、最初に、時刻ｔ１において、セル電池１のセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにする（ステップＳ２０１）。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、セル電池１の電池電圧Ｖ１によりフライングキャパシタＣｏに電荷を充電する（ステップＳ２０２）。

その後、時刻ｔ２において、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＦＦにし（ステップＳ２０３）、時刻ｔ３において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＮにする（ステップＳ２０４）。これにより、フライングキャパシタＣｏに充電された電圧が電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに印加される。そして、時刻ｔ３´おいて、電圧検出部１４によりフライングキャパシタＣｏの電圧Ｖｎの検出を行う（ステップＳ２０５）。

なお、セル電池２の電池電圧Ｖ２の検出については、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂをＯＮにし（ステップＳ２０６）、以後、前述したセル電池１に対して行われたのと同様の手順により電池電圧Ｖ２の検出が行われる。なお、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（またはＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮする以前に、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷を、図示しない放電回路により一旦放電させる場合もある。

特開２００４−２４５７４３号公報

上述したように、従来の電池電圧監視装置１０Ａにおける電池電圧の検出方法では、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（または，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮした瞬間に、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの寄生容量Ｃｓにより、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間にサージ電圧Ｖｓ（図５を参照）が発生していた。

すなわち、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（または，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮした瞬間に、セル電池から電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの寄生容量Ｃｓを通してサージ電流Ｉｓが流れる。このため、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間にサージ電圧Ｖｓが生じていた。このサージ電圧Ｖｓは、電圧検出部１４のグランド（接地電位）と、セル電池全体のグランド（例えば、１番目のセル電池１の負（−）極側）とが共通にグランド接続されるため、サージ電流Ｉｓの流れる経路によっては、複数のセル電池により合成される電位に相当するピーク値を持つサージ電圧Ｖｓが生じることがある。例えば、セル電池が３個直列に接続され、各セル電池の電圧が３Ｖである場合には、９Ｖ（３Ｖ×３）のピーク値を持つサージ電圧が発生する可能性がある。

このため、このサージ電圧Ｖｓにより電圧検出部１４内の半導体素子（例えば、オペアンプ等）の最大定格電圧を超える電圧が入力端子Ｅ，Ｆに印加され、電圧検出部１４内の半導体素子を破壊する可能性があった。

このサージ電圧対策として、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，（または、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮした瞬間に流れるサージ電流Ｉｓを抑制するために、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間に繋がる計測ラインに突入電流抑制用の抵抗（サージ電流Ｉｓの尖頭値を抑制するための抵抗）を挿入して電圧検出部１４を保護する必要があった。あるいは、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間にサージ電圧抑制用（電圧制限用）のツェナーダイオード等を挿入し電圧検出部１４を保護する必要があった。このため、回路構成が複雑化し、コストの上昇を招いていた。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、電池電圧の検出対象となる二次電池（セル電池）を選択する際に、電圧検出部の入力端子に発生するサージ電圧を、簡易な方法により効果的に抑制することができる、電池電圧監視装置および該電池電圧監視装置における電池電圧監視制御方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の電池電圧監視装置は、直列に接続された複数のセル電池のそれぞれの電圧を検出する電池電圧監視装置であって、前記各セル電池の電池電圧を検出するための電圧検出部と、前記各セル電池と前記電圧検出部との間に配置され、前記各セル電池と前記電圧検出部の入力端子とへの接続処理を選択的に行うフライングキャパシタ部と、前記フライングキャパシタ部が接続される前記電圧検出部の入力端子間を選択的に並列に接続するバイパス回路部と、前記フライングキャパシタ部における前記接続処理のタイミングに応じて、前記バイパス回路部の並列接続を制御する制御部と、備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記フライングキャパシタ部は、前記セル電池の電圧を保持する容量部と、前記セル電池による前記容量部への充電と、前記容量部に保持された前記充電電圧の前記電圧検出部による検出を選択的に行う切り替え部と、を備え、前記制御部は、前記切り換え部により前記容量部への充電が開始される前に、前記電圧検出部の入力端子に前記バイパス回路部を並列接続することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記制御部は、前記容量部への充電が行われるときに、前記電圧検出部の入力端子に前記バイパス回路部を並列接続することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記バイパス回路部は前記容量部に充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成され、前記制御部は、前記前記容量部に保持された充電電圧を前記電圧検出部により検出した後に、前記容量部と前記バイパス回路部とを並列接続し、前記容量部に充電された電荷を前記バイパス回路部により放電することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記制御部は、前記容量部への充電が開始された後、前記バイパス回路部の電流が安定化するまでの所定の第１の時間が経過するまで、前記電圧検出部の入力端子への前記バイパス回路部の並列接続を保持することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記制御部は、前記所定の第１の時間が経過した後に、前記切り換え部により前記容量部への充電を停止させるとともに、前記電圧検出部の入力端子への前記バイパス回路部の並列接続を開放し、さらに所定の第２の時間が経過した後の所定の第３の時間の間、前記容量部と前記電圧検出部の入力端子間とを並列接続させ、該所定の第３の時間の間において前記電圧検出部により前記容量部の充電電圧を検出させることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記バイパス回路部は前記容量部に充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成され、前記制御部は、前記所定の第３の時間が経過した後の所定の第４の時間の間、前記バイパス回路部を前記容量部に並列接続し、前記容量部に充電された電荷を前記バイパス回路部により放電させるとともに、前記所定の第４の時間の経過後に、前記容量部と前記電圧検出部の入力端子との並列接続を開放するともに、前記容量部と前記バイパス回路部との並列接続を開放することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記制御部は、前記直列に接続された複数のセル電池のそれぞれに対して、前記所定の第１の時間から前記所定の第４の時間までにおける各制御動作を繰り返し実行することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の電池電圧監視装置において、前記切り替え部は、前記直列に接続された複数のセル電池のそれぞれを選択して前記容量部に並列に接続するセル電池切り替え用半導体スイッチと、前記容量部と前記電圧検出部とを並列接続する電圧計測用半導体スイッチと、で構成され、前記バイパス回路部は、コンデンサ放電用抵抗と、前記コンデンサ放電用抵抗を前記電圧検出部の入力端子に並列接続するためのコンデンサ放電用半導体スイッチと、で構成されることを特徴とする。

また、本発明の電池電圧監視制御方法は、直列に接続された複数のセル電池のそれぞれの電圧を検出する電池電圧監視装置における電池電圧監視制御方法であって、前記電池電圧監視装置内の制御部により、前記各セル電池の電池電圧を電圧検出部により検出する電圧検出過程と、前記セル電池と前記電圧検出部との間に配置され、前記セル電池と前記電圧検出部の入力端子とへの接続処理を選択的に行うフライングキャパシタ部による接続処理過程と、前記フライングキャパシタ部が接続される前記電圧検出部の入力端子間とバイパス回路部とを選択的に並列に接続する過程と、前記フライングキャパシタ部の前記接続処理過程のタイミングに応じて、前記バイパス回路部の並列接続を制御する制御過程と、が行われることを特徴とする。

本発明の電池電圧監視装置においては、フライングキャパシタ部によりセル電池を選択するタイミングに合わせて、電圧検出部の入力端子にバイパス回路部を並列接続する。
これにより、電池電圧の検出対象となるセル電池をフライングキャパシタ部により選択する際に、電圧検出部の入力端子に発生するサージ電圧を、簡易な方法により効果的に抑制することができる。

本発明の実施の形態に係わる電池電圧監視装置の構成を示す図である。 図１に示す電池電圧監視装置の動作を説明するための図である。 図１に示す電池電圧監視装置における動作の流れを示すフローチャートである。 従来の電池電圧監視装置の構成を示す図である。 図４に示す電池電圧監視装置の動作を説明するための図である。 図４に示す電池電圧監視装置における動作の流れを示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係わる電池電圧監視装置の構成を示す図である。また、図１は、本発明の電池電圧監視装置１０における制御動作により、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの持つ寄生容量Ｃｓにより流れるサージ電流Ｉｓの電流ルートを示している。

図１に示す本発明の電池電圧監視装置１０と、図４に示す従来の電池電圧監視装置１０Ａとが構成上で異なる点は、図１に示す電池電圧監視装置１０において、バイパス回路部１３を新たに追加した点であり、また、制御部１１と、フライングキャパシタ部１２とを明記した点である。他の構成は図４に示す電池電圧監視装置１０Ａと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付している。

図１において、セル電池１およびセル電池２は、直列に接続された複数の二次電池（セル電池）であり、図示しないバッテリ充電器（定電圧直流電源等）で一括で充電されるセル電池である。なお、図１に示す例では、２個のセル電池１，２が直列に接続された例を示しているが、実際には所望の出力電圧を得るために任意のｎ個のセル電池が直列に接続されて構成されている。

電池電圧監視装置１０は、各セル電池１，２のバッテリ電圧を検出するためのフライングキャパシタ方式の電池電圧監視装置である。この電池電圧監視装置１０は、制御部１１と、フライングキャパシタ部１２と、バイパス回路部１３と、電圧検出部１４とで構成される。

フライングキャパシタ部１２は、切り替え部１２Ａとフライングキャパシタ（セル電圧検出用コンデンサ）Ｃｏとで構成される。この切り替え部１２Ａは、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂと、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃとで構成さる。バイパス回路部１３は、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄ、コンデンサ放電用抵抗Ｒとで構成されている。

フライングキャパシタ部１２内のフライングキャパシタＣｏは、セル電池１およびセル電池２のセル電圧検出用コンデンサであり、セル電池１およびセル電池２の電池電圧を転写して、電圧検出部１４により検出（計測）するためのコンデンサである。このフライングキャパシタＣｏは、例えば、数μＦの静電容量のコンデンサである。

セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂは、セル電池１の電池電圧Ｖ１をフライングキャパシタＣｏに転写するための半導体スイッチであり、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａの一方の端子はセル電池１の＋極性側に接続され、他方の端子はフライングキャパシタＣｏの端子Ａ（＋極性側）に接続されている。また、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ｂの一方の端子はセル電池１の−極性側に接続され、他方の端子はフライングキャパシタＣｏの端子Ｂ（−極性側）に接続されている。

同様にして、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂは、セル電池２の電池電圧Ｖ２をフライングキャパシタＣｏに転写するための半導体スイッチであり、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａの一方の端子はセル電池２の＋極性側に接続され、他方の端子はフライングキャパシタＣｏの端子Ａ（＋極性側）に接続されている。また、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ｂの一方の端子は、セル電池２の−極性側に接続され、他方の端子はフライングキャパシタＣｏの端子Ｂ（−極性側）に接続されている。

電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃは、フライングキャパシタＣｏの充電電圧（セル電池による充電電圧）を電圧検出部１４の入力端子（測定端子）Ｅ，Ｆに入力するための半導体スイッチである。この電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃの一方の端子は、フライングキャパシタＣｏの端子Ａ（＋極性側）に接続され、他方の端子は電圧検出部１４の入力端子Ｅに接続されている。また、電圧計測用半導体スイッチＳＷ２ｃ一方の端子は、フライングキャパシタＣｏの端子Ｂ（−極性側）に接続され、他方の端子は電圧検出部１４の入力端子Ｆに接続されている。

また、バイパス回路部１３はコンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄとコンデンサ放電用抵抗Ｒの直列回路で構成される。このコンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄとコンデンサ放電用抵抗Ｒの直列回路で構成されるバイパス回路部１３は、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに端子Ｃ，Ｄを通して接続されている。また、このバイパス回路部１３は、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの出力側に、端子Ｃ，Ｄを通して接続されている。

なお、このバイパス回路部１３は、後述するようにフライングキャパシタＣｏの放電回路としても使用されるものであり、コンデンサ放電用抵抗Ｒは、例えば、数１００Ωから数ｋΩ単位の抵抗で構成することができる。

電圧検出部１４は、フライングキャパシタＣｏに充電された電圧を、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃを介して、入力端子Ｅ，Ｆから取り込み電圧値を検出する。この電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間の入力インピーダンスＺは、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＮした際に、フライングキャパシタＣｏの電位に変化を与えないように高インピーダンス（例えば、数１００ｋΩ〜数ＭΩ単位の抵抗値）となるように設定される。

制御部１１は、この電池電圧監視装置１０の全体を統括して制御する制御部であり、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃ、およびコンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄのＯＮ，ＯＦＦのタイミングを制御すると共に、電圧検出部１４に対して電圧検出の指示を行う。

なお、この電池電圧監視装置１０には、セル電池電圧の検出動作を行わせるための入力装置（例えば、押しボタンスイッチ等）や、検出結果を表示するための表示装置や、検出結果を通信により外部に出力するための通信装置（いずれも表示せず）が設備されているものとする。

また、この電池電圧監視装置１０は、図示しないバッテリ充電装置（定電圧電源装置または定電流電源装置等）により各セル電池１，２に対して一括して充電を行う際に、充電の開始と終了を制御する充電制御装置内において、各セル電池１，２の電池電圧Ｖ１，Ｖ２を検出する電池電圧監視装置として用いることができる。この充電制御装置では、充電の際に、電池電圧監視装置１０により電池電圧Ｖ１，Ｖ２を検出し、セル電池１，２の充電容量（電池電圧）にアンバランス（不均衡）が生じている場合は、電池電圧の高いセル電池に並列にバランス回路（充電電流のバイパス回路）を接続して充電電流をバイパスする。これにより、セル電池１，２に対する充電速度（電池電圧の充電による電圧上昇速度）を揃え、セル電池１，２の充電容量が均一になるように制御する。また、この充電制御装置では、電池電圧監視装置１０により電池電圧Ｖ１，Ｖ２を検出し、いずれかのセル電池１，２が満充電となった場合には、過充電になることを防ぐために、セル電池１，２への充電を停止させる。

また、図２は、電池電圧監視装置１０の動作を説明するための図であり、フライングキャパシタ部１２の制御動作と電圧検出部１４への入力波形を示す図である。図２に示す本発明の電池電圧監視装置１０の動作説明図と、図５に示す従来の電池電圧監視装置１０Ａの動作説明図との主な違いは、図２において、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄの動作状態を示す図が新たに追加された点である。すなわち、時刻ｔ１においてセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにし、セル電池１の電池電圧によりフライングキャパシタＣｏに電荷を蓄える動作の開始と同時（または、それより前）に、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする点である（図２中の破線Ｙで囲む部分を参照）。

以下、図２を参照して、本実施形態の動作について説明する。図２において、セル電池１の電圧検出するための手順は、最初に、時刻ｔ１において、セル電池１のセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにし、また、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする。これにより、フライングキャパシタＣｏをセル電池１の電池電圧により充電する。なお、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにするよりも少し前に、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにするようにしてもよい。

これにより、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにした瞬間に、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの寄生容量Ｃｓを通して電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ側に流れるサージ電流Ｉｓを、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄとコンデンサ放電用抵抗Ｒからなるバイパス回路部（放電回路）１３によりバイパスさせる。これにより、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに生じるサージ電圧を抑制することができる（図２中の破線Ｘで囲む部分を参照）。

その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにし、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにした状態を保持する。これにより、セル電池１の電池電圧によるフライングキャパシタＣｏへの電荷の充電を安定に行わせるようにする。

その後、時刻ｔ２において、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＦＦにし、また、同時にコンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＦＦにする。

続いて、時刻ｔ３において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＮにし、フライングキャパシタＣｏの充電電圧を電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに入力させ、時刻ｔ３´において電圧検出部１４によりフライングキャパシタＣｏの電圧Ｖｎの計測を行う。

電圧検出部１４における電圧検出の完了後、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにし、フライングキャパシタＣｏの電荷をコンデンサ放電用抵抗Ｒにより放電する。

その後、時刻ｔ５において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＦＦにし、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＦＦにする。これにより、セル電池１の電池電圧の検出が完了する。

以後、時刻ｔ６において、セル電池２のセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂをＯＮにし、また、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする。以後、時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９・・において、セル電池１に対して行ったのと同様の手順を繰り返し、セル電池２の電池電圧の検出を行う。

なお、図３は、図１に示す電池電圧監視装置における動作の流れを示すフローチャートであり、上述した電池電圧監視装置１０におけるセル電池電圧の検出処理の流れをフローチャートで示したものである。

以下、図３（および図２）を参照して、その処理の流れについて説明する。最初に、時刻ｔ１において、セル電池１のセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＮにし、また、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする（ステップＳ１０１）。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、セル電池１により、フライングキャパシタＣｏに電荷を充電する（ステップＳ１０２）。この際に、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの入出力間に存在する寄生容量Ｃｓを通して電圧検出部１４に流れるサージ電流Ｉｓをコンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄとコンデンサ放電用抵抗Ｒからなるバイパス回路部（放電回路）１３によりバイパスする。

その後、時刻ｔ２において、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂをＯＦＦにし、また、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＦＦにする（ステップＳ１０３）。

続いて、時刻ｔ３において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＮにし（ステップＳ１０４）、電圧検出部１４によりフライングキャパシタＣｏの電圧Ｖｎの検出を行う（ステップＳ１０５）。

そして、電圧検出部１４によるフライングキャパシタＣｏの充電電圧の検出完了後、時刻ｔ４において、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにし（ステップＳ１０６）、フライングキャパシタＣｏの電荷をコンデンサ放電用抵抗Ｒにより放電する（ステップＳ１０７）。

その後、時刻ｔ５において、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃをＯＦＦにし、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＦＦにする（ステップＳ１０８）。これにより、セル電池１の電池電圧の検出が完了する。

以後、時刻ｔ６において、セル電池２に接続されるセル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂをＯＮにし、また、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにし（ステップＳ１０９）、以後、時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９・・において、セル電池１に対して行ったのと同様の手順により、セル電池２の電池電圧Ｖ２の検出を行う。

以上説明したように、本実施形態では、セル電池切り替え用半導体スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（またはＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ）をＯＮにし、セル電池１の電池電圧によりフライングキャパシタＣｏに電荷を蓄える動作の開始と同時（または少し前）に、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄをＯＮにする（図２のＹで囲む部分を参照）。

これにより、電圧計測用半導体スイッチＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃの入出力間に存在する寄生容量Ｃｓを通して流れるサージ電流Ｉｓを、バイパス回路部１３内のコンデンサ放電用抵抗Ｒを通してバイパスすることができる。このため、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに生じるサージ電圧の発生を抑止することができる（図２の破線Ｘで囲む部分を参照）。

また、本実施形態においては、バイパス回路部１３内のコンデンサ放電用抵抗ＲによりフライングキャパシタＣｏに充電された電荷を放電するように構成され、フライングキャパシタＣｏに保持された充電電圧を電圧検出部１４により検出した後に、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷をコンデンサ放電用抵抗Ｒにより放電する。
これにより、バイパス回路部１３により、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間にサージ電圧が発生することを抑止できるとともに、このバイパス回路部１３をフライングキャパシタＣｏの放電回路としても使用することができる。すなわち、バイパス回路部１３を、フライングキャパシタＣｏの放電回路として兼用することができる。このため、各セル電池の電圧検出を効率的に行うことができる。なお、フライングキャパシタＣｏの放電回路を予め備える電池電圧監視装置においては、この放電回路をバイパス回路部１３として利用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、図１に示す電池電圧監視装置１０内の制御部１１および電圧検出部１４における機能は、専用のハードウェア（例えば、ゲートアレイ等のロジックＩＣ）を使用して実現することができる。また、電池電圧監視装置１０内にＣＰＵ（マイクロコンピュータやＤＳＰ等の中央演算処理装置）を含むコンピュータシステムを設け、制御部１１および電圧検出部１４における処理に関する一連の処理の過程を、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させておき、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって、上記処理を行うことができる。すなわち、制御部１１および電圧検出部１４等における各処理は、ＣＰＵが上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより実現することができる。

なお、本発明の電圧検出部は、電圧検出部１４が相当する。また、本発明のフライングキャパシタ部はフライングキャパシタ部１２が相当する。また、本発明のバイパス回路部はバイパス回路部１３が相当する。また、本発明の制御部は制御部１１が相当する。また、本発明の容量部はフライングキャパシタＣｏが相当する。また、本発明の切り替え部は、切り替え部１２Ａが相当する。

また、前述の所定の第１の時間は、図２に示す動作説明図において、時刻ｔ１〜ｔ２が相当し、所定の第２の時間は時刻ｔ２〜ｔ３が、所定の第３の時間は時刻ｔ３〜ｔ４が、所定の第４の時間は時刻ｔ４〜ｔ５が、それぞれ相当する。

そして、図１に示す電池電圧監視装置１０は、電圧検出部１４が、セル電池１，２の電池電圧を検出する。フライングキャパシタ部１２は、各セル電池１，２と電圧検出部１４との間に配置され、各セル電池１，２と電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆとへの接続処理を選択的に行う。バイパス回路部１３は、フライングキャパシタ部１２が接続される電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間を選択的に並列に接続する。制御部１１は、フライングキャパシタ部１２における接続処理のタイミングに応じて、バイパス回路部１３の並列接続を制御する。
これにより、本発明の電池電圧監視装置１０においては、検出対象となるセル電池１，２をフライングキャパシタ部１２により選択する際に、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに発生するサージ電圧を、簡易な方法により効果的に抑制することができる。

また、電池電圧監視装置１０は、フライングキャパシタ部１２が、セル電池１，２の電圧を保持するフライングキャパシタＣｏ（容量部）と、セル電池１，２によるフライングキャパシタＣｏへの充電と、フライングキャパシタＣｏに保持された充電電圧の電圧検出部１４による検出を選択的に行う切り替え部１２Ａとを備える。制御部１１は、切り換え部１２ＡによりフライングキャパシタＣｏへの充電が開始される前に、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆにバイパス回路部１３を並列接続する。
これにより、検出対象となるセル電池１，２を選択してフライングキャパシタＣｏを充電する際に、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに発生するサージ電圧を、バイパス回路部１３を用いて効果的に抑制することができる。

また、電池電圧監視装置１０は、制御部１１が、フライングキャパシタＣｏへの充電が行われるときに、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆにバイパス回路部１３を並列接続する。
これにより、フライングキャパシタＣｏの充電期間中にフライングキャパシタＣｏ全体の入力インピーダンスを低下させることにより、サージ電流の影響を無くしてフライングキャパシタＣｏへの充電を安定に行うことができる。

また、電池電圧監視装置１０は、バイパス回路部１３が、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成される。制御部１１は、フライングキャパシタＣｏに保持された充電電圧を電圧検出部１４により検出した後に、フライングキャパシタＣｏとバイパス回路部１３とを並列接続し、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷をバイパス回路部１３により放電する。
これにより、バイパス回路部１３により、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間にサージ電圧が発生することを抑止できるとともに、このバイパス回路部１３をフライングキャパシタＣｏの放電回路としても使用することができる。すなわち、バイパス回路部１３を、フライングキャパシタＣｏの放電回路として兼用することができる。従って、フライングキャパシタＣｏの放電回路を予め備える電池電圧監視装置においては、この放電回路をバイパス回路部１３として利用することができる。

また、電池電圧監視装置１０は、制御部１１が、フライングキャパシタＣｏへの充電が開始された後、バイパス回路部１３の電流が安定化するまでの所定の第１の時間（時刻ｔ１〜ｔ２）が経過するまで、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆへのバイパス回路部１３の並列接続を保持する。
これにより、サージ電流の影響が確実がなくなった後、バイパス回路部１３の電流が安定化し、かつフライングキャパシタＣｏへの充電が安定に完了するまでの期間を設定することができる。

また、電池電圧監視装置１０は、制御部１１が、所定の第１の時間（時刻ｔ１〜ｔ２）が経過した後に、切り換え部１２ＡによりフライングキャパシタＣｏへの充電を停止させるとともに、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆへのバイパス回路部１３の並列接続を開放する。そして、さらに所定の第２の時間（時刻ｔ２〜ｔ３）の経過した後の所定の第３の時間（時刻ｔ３〜ｔ４）の間、フライングキャパシタＣｏと電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆ間とを並列接続させ、該所定の第３の時間（時刻ｔ３〜ｔ４）の間において電圧検出部１４によりフライングキャパシタＣｏの充電電圧を検出させる。
これにより、第３の時間（時刻ｔ３〜ｔ４）の間において、フライングキャパシタＣｏに充電された電圧が安定した状態（フライングキャパシタＣｏへの充電が完了し、かつ切り替え部１２Ａが作動しない状態）において、フライングキャパシタＣｏの充電電圧を電圧検出部１４により読み取ることができる。

また、電池電圧監視装置１０は、バイパス回路部１３が、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成される。また、制御部１１は、所定の第３の時間（時刻ｔ３〜ｔ４）の経過した後の所定の第４の時間（時刻ｔ４〜ｔ５）の間、バイパス回路部１３をフライングキャパシタＣｏに並列接続し、フライングキャパシタＣｏに充電された電荷をバイパス回路部１３により放電させる。そして、所定の第４の時間（時刻ｔ４〜ｔ５）の経過後に、フライングキャパシタＣｏと電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆとの並列接続を開放するともに、フライングキャパシタＣｏとバイパス回路部１３との並列接続を開放する。
これにより、バイパス回路部１３をフライングキャパシタＣｏの放電回路として兼用することができる。このため、各セル電池１，２の電圧検出の完了ごとにフライングキャパシタＣｏに充電された電荷を放電させることができ、電池電圧監視装置１０における電圧検出の効率を向上させることができる。

また、電池電圧監視装置１０は、制御部１１が、直列に接続された複数のセル電池１，２のそれぞれに対して、所定の第１の時間から所定の第４の時間（時刻ｔ１〜ｔ５）までにおける各制御動作を繰り返し実行する。
これにより、直列に接続されたセル電池１，２のそれぞれの電池電圧を検出する際に、電圧検出部１４の入力端子Ｅ，Ｆに発生するサージ電圧を抑制しつつ、それぞれの電池電圧を検出することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の電池電圧監視装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

なお、バイパス回路部１３におけるコンデンサ放電用抵抗Ｒは、純抵抗に代えて、所望のインピーダンスを有する構成とすることもできる。また、電流制限を行う定電流回路とすることもできる。また、コンデンサ放電用抵抗Ｒは、コンデンサ放電用半導体スイッチＳＷｄの有する内部抵抗とすることもできる。

１・・・セル電池（電池電圧Ｖ１），２・・・セル電池（電池電圧Ｖ２）、１０，１０Ａ・・・電池電圧監視装置、１１・・・制御部、１２・・・フライングキャパシタ部、１２Ａ・・・切り替え部、１３・・・バイパス回路部、１４・・・電圧検出部、Ｃｏ・・・フライングキャパシタ（セル電圧検出用コンデンサ）、ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ・・・セル電池切り替え用半導体スイッチ、ＳＷ１ｃ，ＳＷ２ｃ・・・電圧計測用半導体スイッチ、ＳＷｄ・・・コンデンサ放電用半導体スイッチ、Ｒ・・・コンデンサ放電用抵抗

Claims (10)

1. 直列に接続された複数のセル電池のそれぞれの電圧を検出する電池電圧監視装置であって、
   前記各セル電池の電池電圧を検出するための電圧検出部と、
   前記各セル電池と前記電圧検出部との間に配置され、前記各セル電池と前記電圧検出部の入力端子とへの接続処理を選択的に行うフライングキャパシタ部と、
   前記フライングキャパシタ部が接続される前記電圧検出部の入力端子間を選択的に並列に接続するバイパス回路部と、
   前記フライングキャパシタ部における前記接続処理のタイミングに応じて、前記バイパス回路部の並列接続を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする電池電圧監視装置。
2. 前記フライングキャパシタ部は、
   前記セル電池の電圧を保持する容量部と、
   前記セル電池による前記容量部への充電と、前記容量部に保持された前記充電電圧の前記電圧検出部による検出を選択的に行う切り替え部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記切り換え部により前記容量部への充電が開始される前に、前記電圧検出部の入力端子に前記バイパス回路部を並列接続する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池電圧監視装置。
3. 前記制御部は、
   前記容量部への充電が行われるときに、前記電圧検出部の入力端子に前記バイパス回路部を並列接続する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池電圧監視装置。
4. 前記バイパス回路部は前記容量部に充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成され、
   前記制御部は、
   前記前記容量部に保持された充電電圧を前記電圧検出部により検出した後に、前記容量部と前記バイパス回路部とを並列接続し、前記容量部に充電された電荷を前記バイパス回路部により放電する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池電圧監視装置。
5. 前記制御部は、
   前記容量部への充電が開始された後、前記バイパス回路部の電流が安定化するまでの所定の第１の時間が経過するまで、前記電圧検出部の入力端子への前記バイパス回路部の並列接続を保持する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池電圧監視装置。
6. 前記制御部は、
   前記所定の第１の時間が経過した後に、前記切り換え部により前記容量部への充電を停止させるとともに、前記電圧検出部の入力端子への前記バイパス回路部の並列接続を開放し、
   さらに所定の第２の時間が経過した後の所定の第３の時間の間、前記容量部と前記電圧検出部の入力端子間とを並列接続させ、該所定の第３の時間の間において前記電圧検出部により前記容量部の充電電圧を検出させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池電圧監視装置。
7. 前記バイパス回路部は前記容量部に充電された電荷の放電回路としての機能を備えるように構成され、
   前記制御部は、
   前記所定の第３の時間が経過した後の所定の第４の時間の間、前記バイパス回路部を前記容量部に並列接続し、前記容量部に充電された電荷を前記バイパス回路部により放電させるとともに、
   前記所定の第４の時間の経過後に、前記容量部と前記電圧検出部の入力端子との並列接続を開放するともに、前記容量部と前記バイパス回路部との並列接続を開放する
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池電圧監視装置。
8. 前記制御部は、
   前記直列に接続された複数のセル電池のそれぞれに対して、
   前記所定の第１の時間から前記所定の第４の時間までにおける各制御動作を繰り返し実行する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電池電圧監視装置。
9. 前記切り替え部は、
   前記直列に接続された複数のセル電池のそれぞれを選択して前記容量部に並列に接続するセル電池切り替え用半導体スイッチと、
   前記容量部と前記電圧検出部とを並列接続するための電圧計測用半導体スイッチと、
   で構成され、
   前記バイパス回路部は、
   コンデンサ放電用抵抗と、
   前記コンデンサ放電用抵抗を前記電圧検出部の入力端子に並列接続するためのコンデンサ放電用半導体スイッチと、
   で構成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池電圧監視装置。
10. 直列に接続された複数のセル電池のそれぞれの電圧を検出する電池電圧監視装置における電池電圧監視制御方法であって、
    前記電池電圧監視装置内の制御部により、
    前記各セル電池の電池電圧を電圧検出部により検出する電圧検出過程と、
    前記セル電池と前記電圧検出部との間に配置され、前記セル電池と前記電圧検出部の入力端子とへの接続処理を選択的に行うフライングキャパシタ部による接続処理過程と、
    前記フライングキャパシタ部が接続される前記電圧検出部の入力端子間とバイパス回路部とを選択的に並列に接続する過程と、
    前記フライングキャパシタ部の前記接続処理過程のタイミングに応じて、前記バイパス回路部の並列接続を制御する制御過程と、
    が行われることを特徴とする電池電圧監視制御方法。

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