JP2016048174A - 電圧監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フライングキャパシタ方式の電圧監視装置における単位電池の電圧の検出精度を高める。【解決手段】組電池を構成する複数の単位電池Ｖ１〜Ｖ８の各々の電圧を個別に検出する電圧検出部３２を備える電圧監視装置２０は、複数の単位電池に検出ラインＬ１〜Ｌ９を介して接続されたキャパシタＣと、複数の単位電池のうち所定の単位電池の電圧の極性がキャパシタＣに対して反転するように、単位電池の各々とキャパシタとを接続する入力側スイッチ２１と、キャパシタＣに印加された単位電池の電圧をマイコン３２の電圧レベルに変換する差動増幅回路３１と、キャパシタＣの電圧の極性に応じて、差動増幅回路３１が電圧変換を行う際の基準電圧を設定する基準電圧設定部４０と、を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の単位電池の直列接続体で構成された組電池に適用される電圧監視装置に関し、特に複数の単位電池の電圧をキャパシタを用いて監視するフライングキャパシタ方式の電圧監視装置に関する。

組電池を構成する複数の単位電池の電圧をフライングキャパシタ方式の電圧監視装置で検出することが行われている。

詳しくは、複数の単位電池のいずれかとキャパシタとを接続し、単位電池の電圧をキャパシタに充電する。その後、キャパシタと差動増幅回路とを接続して、キャパシタの両端の電位差を差動増幅したアナログの電圧として出力する。アナログの電圧は、マイコン等のＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換され、これによりデジタル化された単位電池の電圧検出値が記憶される。

なお、隣接する単位電池はその極性が交互に反転する向きにキャパシタに接続される。例えば、奇数番目の単位電池はキャパシタに正極性となる向きに接続され、偶数番目の単位電池はキャパシタに負極性となる向きに接続される。

そのため、キャパシタの電圧が正極性及び負極性の両方の場合において、マイコンが電圧を検出できるようにする必要がある。そこで、特許文献１では、マイコンが処理可能な電圧範囲（０〜５Ｖ）の中間値（２．５Ｖ）を基準電圧として差動増幅回路に与えている。この場合、キャパシタの電圧が正極性の場合には、キャパシタの電圧は基準電圧以上（２．５〜５Ｖ）の値にデジタル変換される。キャパシタの電圧が負極性の場合には、キャパシタの電圧は基準電圧未満（０〜２．５Ｖ）の値にデジタル変換される。これにより、マイコンは、キャパシタの電圧の極性が正極性及び負極性の両方の場合において、キャパシタに印加された単位電池の電圧を検出することが可能となる。

特開２００５−２９２１３７号公報

しかし、特許文献１では、基準電圧が固定値であるため、個々の単位電池の電圧を、マイコンが処理可能な電圧範囲をフルスケールで用いて検出することができず、マイコンによる電圧検出の精度が制限される課題があった。

本発明は、フライングキャパシタ方式の電圧監視装置における単位電池の電圧の検出精度を高めることを主たる目的とするものである。

本発明は、組電池（１０）を構成する複数の単位電池（Ｖ１〜Ｖ８）の各々の電圧を個別に検出する電圧検出部（３２）を備える電圧監視装置であって、前記複数の単位電池に検出ライン（Ｌ１〜Ｌ９）を介して接続されたキャパシタ（Ｃ）と、前記複数の単位電池のうち所定の単位電池の電圧の極性が前記キャパシタ（Ｃ）に対して反転するように、前記単位電池の各々と前記キャパシタとを接続する入力側スイッチ（２１）と、前記キャパシタに印加された前記単位電池の電圧を前記電圧検出部の電圧レベルに変換する電圧変換回路（３１）と、前記キャパシタの電圧の極性に応じて、前記電圧変換回路が電圧変換を行う際の基準電圧を設定する基準電圧設定部（４０）と、を備えることを特徴とする。

上記発明において、キャパシタの電圧の極性に応じて、電圧変換回路が電圧変換を行う際の基準電圧が設定されるようにした。この場合、キャパシタの電圧の極性に応じて、キャパシタの電圧をマイコンの電圧レベルに変換することができ、ひいてはマイコンによる単位電池の電圧の検出精度を高めることができる。

電圧監視システムの説明図。 基準電圧設定部の説明図。 電圧監視システムのタイミングチャート。 マイコンによるＡ／Ｄ変換の説明図。 基準電圧設定部の変容例を示す図。 基準電圧設定部の変容例を示す図。 電圧監視システムの変容例のタイミングチャート。 電圧監視システムの変容例のタイミングチャート。 電圧監視システムの変容例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、組電池１０を構成する車載高圧バッテリを監視する電圧監視システムに本発明の電圧監視装置２０を適用している。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の電圧監視システムは、組電池１０と、フライングキャパシタ方式の電圧監視装置２０とを備えている。

組電池１０は、インバータ等を介して車両走行用の電動機（走行用モータ）に電力を供給するものであり、ｎ個の単位電池の直列接続体として構成されている。図１では、組電池１０を８個の単位電池Ｖ１〜Ｖ８の直列接続体として構成した例を示している。各単位電池Ｖ１〜Ｖ８は、充放電の最小単位である電池セル、またはその電池セルの複数個の直列接続体である。なお電池セルは、充放電可能なリチウムイオン電池や鉛蓄電池などが用いられる。

電圧監視装置２０は、各単位電池Ｖ１〜Ｖ８の両電極間に設けられた検出ラインＬ１〜Ｌ９を介して組電池１０に接続されている。電圧監視装置２０は、入力側スイッチ２１、キャパシタ回路２２、出力側スイッチ２３、電圧検出回路３０を備えている。

入力側スイッチ２１は、各検出ラインＬ１〜Ｌ９に個別に設けられた複数個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９を備えている。

キャパシタ回路２２は、キャパシタＣと、キャパシタＣの両側の端部の各々に設けられた接続端子Ａ，Ｂを有している。なお接続端子Ａには、入力側スイッチ２１における奇数番目の第１スイッチＳＷｉ（ｉ＝１，３，５，７，９）が接続される。接続端子Ｂには、入力側スイッチ２１における偶数番目の第２スイッチＳＷj（j＝２，４，６，８）が接続される。

出力側スイッチ２３は、スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを備えている。スイッチＳＷＡは、キャパシタ回路２２の接続端子Ａに接続され、スイッチＳＷＢは接続端子Ｂに接続される。

電圧検出回路３０は、差動増幅回路３１、マイクロコンピュータ（以下、マイコン３２と記す）、基準電圧設定部４０を備えている。

差動増幅回路３１は、オペアンプ３１ａと、４個の抵抗Ｒ１〜Ｒ４とを備えて構成されている。抵抗Ｒ１は、入力側スイッチ２１の第１スイッチＳＷｉとオペアンプ３１ａの反転入力端子（−）との間に接続される。抵抗Ｒ２は、入力側スイッチ２１の第２スイッチＳＷｊとオペアンプ３１ａの非反転入力端子（＋）との間に接続される。オペアンプ３１ａの出力端子（図番号略）はマイコン３２に接続される。またオペアンプ３１ａの非反転入力端子（＋）には、基準電圧設定部４０が接続されており、差動増幅回路３１は、基準電圧設定部４０で設定された基準電圧を用いて、キャパシタＣの充電電圧をマイコン３２が処理可能な電圧レベルに変換する。

基準電圧設定部４０は、キャパシタＣの電圧の極性（正極性，負極性）に応じて、差動増幅回路３１のオペアンプ３１ａに与える基準電圧（オフセット電圧）を切り替えるものである。なお、以下の説明において、キャパシタＣの電圧の極性は、接続端子Ａがプラス、接続端子Ｂがマイナスの場合が正極性、接続端子Ａがマイナス、接続端子Ｂがプラスの場合が負極性であるとする。

図２に基準電圧設定部４０の回路図を示す。基準電圧設定部４０は、第１電圧経路と第２電圧経路とを有している。第１電圧経路は、第１電源４１，第１電源４１と抵抗Ｒ４とを接続するスイッチＳＷＨを備えている。第２電圧経路は、第２電源４２，第２電源４２と抵抗Ｒ４とを接続するスイッチＳＷＬを備えている。

第１電源４１は、本実施形態のマイコン３２の入力電圧をＶｒｅｆとした場合、Ｖｒｅｆ×１／２〜Ｖｒｅｆの電圧を出力するものである。第２電源４２は０〜Ｖｒｅｆ×１／２の電圧を出力するものである。なお、第１電源４１＞第２電源４２となるように各電源の電圧が設定されればよい。

各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、マイコン３２からの指令信号に基づき導通と非導通とが切り替えられる。これにより、抵抗Ｒ４に接続される電源が第１電源４１と第２電源４２とで切り替えられ、オペアンプ３１ａの非反転入力端子（＋）に与えられる基準電圧が切り替えられる。

キャパシタＣが正極性の場合には、スイッチＳＷＬがオンに切替えられて、差動増幅回路３１には０〜Ｖｒｅｆ×１／２の基準電圧が与えられる。キャパシタＣが負極性の場合には、スイッチＳＷＨがオンに切替えられて、差動増幅回路３１にはＶｒｅｆ×１／２〜Ｖｒｅｆの基準電圧が与えられる。

図１の説明に戻り、マイコン３２は電圧検出部であり、本実施形態ではＡ／Ｄ変換回路３２ａが内蔵されたワンチップ・マイコンが用いられるとするが、マイコン３２とＡ／Ｄ変換回路３２ａとは別構成であってもよい。マイコン３２は、ＣＰＵ、メモリ等を備え、入力電圧Ｖｒｅｆで動作する。本実施形態では入力電圧Ｖｒｅｆは５Ｖであるとするが、入力電圧Ｖｒｅｆは３．３Ｖ等であってもよい。

Ａ／Ｄ変換回路３２ａは、差動増幅回路３１の出力電圧をＡ／Ｄ変換してデジタル値として出力するものであり、本実施形態では、０〜Ｖｒｅｆ（＝５Ｖ）の電圧を、１０ビットの分解能でデジタル信号に変換する。

例えば、キャパシタＣが正極性の場合の基準電圧を０Ｖ、キャパシタＣが負極性の場合の基準電圧を５Ｖとした場合、キャパシタＣが正極性の場合には、差動増幅回路３１によってキャパシタＣの電圧（０〜３０Ｖ）がマイコン３２のフルスケールに対応した電圧（０〜５Ｖ）に変換される。同様にキャパシタＣが負極性の場合には、キャパシタＣの電圧（−３０〜０Ｖ）がマイコン３２のフルスケールに対応した電圧（０〜５Ｖ）に変換される。すなわちキャパシタＣの極性に応じて、差動増幅回路３１の基準電圧が切り替えられることで、キャパシタＣの電圧が正極性と負極性の両方の場合において、キャパシタＣの電圧（すなわち単位電池の電圧）をマイコン３２のフルスケール（１０ビットの分解能）を用いてデジタル信号に変換することが可能となる。

ＣＰＵは、単位電池Ｖ１〜Ｖ８の電圧検出に際して、入力側スイッチ２１と出力側スイッチ２３の導通と遮断を切り替える指令信号を出力する。

また、ＣＰＵは、単位電池Ｖ１〜Ｖ８の電圧検出を行う際、キャパシタＣの極性（正極性、負極性）に応じて、基準電圧設定部４０の基準電圧を切り替えるための指令信号を出力する。詳しくは、キャパシタＣが正極性の場合には、スイッチＳＷＬをオン、スイッチＳＷＨをオフにする指令信号を出力する。この場合、差動増幅回路３１には０Ｖの基準電圧が与えられる。キャパシタＣが負極性の場合には、スイッチＳＷＨをオン、スイッチＳＷＬをオフにする指令信号を出力する。この場合、差動増幅回路３１には５Ｖの基準電圧が与えられる。

なお、キャパシタＣの極性は、キャパシタＣを充電した単位電池Ｖ１〜Ｖ８を特定することで判定できる。いずれの単位電池Ｖ１〜Ｖ８が選択されたかは、マイコン３２が入力側スイッチ２１に対して出力した指令信号に基づき判定できる。ここでは、偶数番目の単位電池Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８が選択された場合には、キャパシタＣの電圧は正極性と判定される。奇数番目の単位電池Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が選択された場合には、キャパシタＣの電圧は負極性と判定される。

ところで、差動増幅回路に与えられる基準電圧が固定値である場合、差動増幅回路は、キャパシタの正極性と負極性の両方の電圧を合わせた電圧範囲（例えば‐３０〜３０Ｖ）を、マイコンが処理可能な電圧範囲（ここでは０〜５Ｖ）に変換することになる。例えば、基準電圧がマイコンの電圧範囲の中間値（２．５Ｖ）に設定されている場合、キャパシタが正極性の場合には、差動増幅回路によってキャパシタの電圧（０〜３０Ｖ）が２．５〜５Ｖの電圧範囲に変換される。キャパシタが負極性の場合には、差動増幅回路によってキャパシタの電圧（−３０〜０Ｖ）が、０〜２．５Ｖの電圧範囲に変換される。この場合、キャパシタが正極性の場合には、マイコンの０〜２．５Ｖの範囲が使用されないこととなり、マイコンによる電圧検出の分解能が制限されてしまう。同様にキャパシタが負極性の場合には、マイコンの２．５〜５Ｖの電圧範囲が使用されないこととなり、マイコンによる電圧検出の分解能が制限されてしまう。

一方、本実施形態では、キャパシタＣの極性に応じて、差動増幅回路３１に与える基準電圧を切り替える。すなわち、キャパシタＣが正極性の場合には、差動増幅回路３１に与える基準電圧を０Ｖとすることで、差動増幅回路３１はキャパシタＣが正極性の場合における電圧（０〜３０Ｖ）を、マイコン３２のフルスケール（０〜５Ｖ）に対応付けて変換する。キャパシタＣが負極性の場合には、差動増幅回路３１に与える基準電圧を５Ｖとすることで、差動増幅回路３１はキャパシタＣが正極性の場合における電圧（−３０〜０Ｖ）を、マイコン３２のフルスケール（０〜５Ｖ）に対応付けて変換する。このようにキャパシタの極性毎に、個々の単位電池の電圧をマイコン３２のフルスケールを用いて検出できるようにしたことで、マイコン３２による単位電池の電圧検出の精度を高めることができる。

次に以上の構成を備える電圧検出回路３０の動作を説明する。図３は電圧検出回路３０の動作のタイミングチャートである。

時刻ｔ１で、入力側スイッチ２１のスイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンとし、出力側スイッチ２３のスイッチＳＷＡ，ＳＷＢをオフとして、単位電池Ｖ２によりキャパシタＣを充電する。この際、図１の実線の向きにキャパシタＣがチャージされるため、キャパシタＣの充電電圧は正極性となる。

また、時刻ｔ１では、基準電圧設定部４０のスイッチＳＷＬがオン（スイッチＳＷＨはオフのまま）に切替えられ、差動増幅回路３１に０Ｖの基準電圧が与えられる。なお本実施形態では、時刻ｔ１で基準電圧設定部４０の状態を切り替えているが、基準電圧設定部４０の状態は、出力側スイッチ２３がオンとなる前に切替えられればよい。

時刻ｔ２で、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオフに切替えられた後、時刻ｔ３でスイッチＳＷＡ，ＳＷＢがオンに切り替えられる。これにより差動増幅回路３１にキャパシタＣの電圧が入力されて、差動増幅回路３１による電圧変換が実施される。ここでは、キャパシタＣの電圧（０〜３０Ｖ）がマイコン３２の電圧範囲（０〜５Ｖ）に変換される。

時刻ｔ４でＡ／Ｄ変換の実施時期となると、マイコン３２は、差動増幅回路３１のアナログの出力電圧をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル電圧値を、単位電池Ｖ２の電圧値として記憶する。

この際、図４に示されるように、差動増幅回路３１によって、キャパシタＣの正極性の電圧（０〜３０Ｖ）がマイコン３２のフルスケール（０〜５Ｖ）に対応付けて変換されるため、デジタル値として取得される単位電池の電圧の検出精度（分解能）が高められる。

時刻ｔ５で入力側スイッチ２１のスイッチＳＷ３，ＳＷ４がオン、スイッチＳＷＡ，ＳＷＢがオフとなり、単位電池Ｖ３の電圧がキャパシタＣに充電される。この際、図１の破線の向きにキャパシタＣがチャージされるため、キャパシタＣは負極性となる。また時刻ｔ５では、基準電圧設定部４０のスイッチＳＷＨがオンに切替えられ、差動増幅回路３１に５Ｖの基準電圧が与えられる。

時刻ｔ６で入力側スイッチ２１がオフに切替えられ、時刻ｔ７で出力側スイッチ２３がオンに切り替えられる。これにより差動増幅回路３１にキャパシタＣの電圧が入力されて、差動増幅回路３１による電圧変換が実施される。ここでは、キャパシタＣの電圧（−３０Ｖ〜０）がマイコン３２の電圧範囲（０〜５Ｖ）に変換される。

時刻ｔ８でＡ／Ｄ変換の実施時期となると、マイコン３２は、差動増幅回路３１のアナログの出力電圧をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル電圧値を、単位電池Ｖ３の電圧値として記憶する。

この際、図４に示されるように、差動増幅回路３１によって、キャパシタＣの負極性の電圧（−３０〜０Ｖ）がマイコン３２のフルスケール（０〜５Ｖ）に対応付けて変換されるため、デジタル値として取得される単位電池の電圧の検出精度（分解能）が高められる。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

・差動増幅回路に与えられる基準電圧が固定値である場合、差動増幅回路は、キャパシタの正極性と負極性の両方の電圧を合わせた電圧範囲（例えば‐３０〜３０Ｖ）を、マイコンが処理可能な電圧範囲（ここでは０〜５Ｖ）に変換することになる。この場合、キャパシタの極性に応じて、マイコンが処理可能な電圧範囲のうち、マイコンによる電圧検出に使用されない電圧範囲が生じることとなり、電圧検出の精度が制限されてしまう。そこで、キャパシタＣの電圧の極性に応じて、差動増幅回路３１が電圧変換を行う際の基準電圧が設定されるようにした。この場合、キャパシタＣの電圧の極性に応じて、差動増幅回路３１がキャパシタＣの電圧をマイコン３２の電圧レベルに変換することとなる。例えば、差動増幅回路３１によって、キャパシタＣが正極性の場合の電圧（例えば０〜３０Ｖ）がマイコン３２が処理可能な電圧範囲（０〜５Ｖ）に変換される。キャパシタＣが負極性の場合の電圧（例えば‐３０Ｖ〜０）がマイコン３２が処理可能な電圧範囲（０〜５Ｖ）に変換される。そのため、マイコン３２による単位電池の電圧の検出精度を高めることができる。

・出力側スイッチ２３でキャパシタＣとマイコン３２とを接続した後に、キャパシタＣの電圧の極性に基づき基準電圧が設定されると、Ａ／Ｄ変換回路３２ａによるＡ／Ｄ変換後の電圧がマイコン３２の電圧レベルを超えるおそれがある。そこで出力側スイッチ２３によりキャパシタＣとマイコン３２とが接続される前に、基準電圧設定部４０による基準電圧の設定が実施されるようにした。この場合、キャパシタＣの電圧の極性に基づき設定された基準電圧を用いてキャパシタＣの電圧変換を適切に実施できる。

・第１電圧を出力する第１電圧経路とマイコン３２とを接続するスイッチＳＷＨ（第１スイッチ）と、第２電圧を出力する第２電圧経路とマイコン３２とを接続するスイッチＳＷＬ（第２スイッチ）とを設けるとともに、キャパシタＣの電圧の極性に応じて各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続状態が切り替えられるようにした。この場合、キャパシタＣの電圧の極性に応じて、電圧変換を実施することができ、ひいてはマイコン３２による電圧検出精度を高めることができる。

本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において、上記と同じ構成には同じ図番号を付し、詳述は省略する。

（第２実施形態）
第１実施形態において、時刻ｔ５でスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフが切り替えられる際に、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの両方がオンとなると、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬ間に意図しない電流が流れるため、回路に損傷が生じる等の不都合が生じるおそれがある。そのため、実際には、両スイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフとなる期間である両オフ期間が設けられる必要がある。しかし、両オフ期間において、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの両方がオフとなると、オペアンプ３１ａに与える基準電圧が不定となり、このことがマイコン３２による電圧の検出処理に影響するおそれがある。

そこで第２実施形態では、図５の例に示すように、差動増幅回路３１の抵抗Ｒ４に、抵抗Ｒ５を介して第３電源４３を接続する。例えば、第３電源４３は、第１電源４１又は第２電源４２と同じ電圧を出力するものであるとする。この場合、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの両方がオフとなる期間においては、差動増幅回路３１の非反転入力端子（＋）に第３電源４３の電圧が入力されるため、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの両オフ期間において、差動増幅回路３１（オペアンプ３１ａ）の基準電圧を安定させることができる。

（第３実施形態）
上記以外にも、基準電圧設定部４０のスイッチＳＷＨ，ＳＷＬが同時にオンとなることを許容する回路構成としてもよい。例えば図６（ａ）の例に示すように、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬと差動増幅回路３１（抵抗Ｒ４）との間に周知のボルテージフォロア回路ＢＦを設ける。なお、ボルテージフォロア回路ＢＦは、入力電圧をそのまま出力電圧として取り出してインピーダンス変換を行うものである。

スイッチＳＷＨ，ＳＷＬが同時にオンとなると、ボルテージフォロア回路ＢＦによって、第１電圧経路における電圧と第２電圧経路における電圧の差分が基準電圧として差動増幅回路３１に与えられる。すなわち、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬが同時オンになった際に、差動増幅回路３１の基準電圧が所定値に定めることができる。そのため第３実施形態では、スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの両オフ期間を設けなくとも、電圧検出回路３０による電圧検出処理の適切なる実施が可能となる。

またボルテージフォロア回路ＢＦを設ける場合、図６（ｂ）の構成としてもよい。この場合、基準電圧設定部４０における抵抗及び電源の個数を削減することができ、電圧検出回路３０の構成を簡略化できる。詳しくは、第１電圧経路及び第２電圧経路に共通の第１電源４１を設ける。また第１電源４１に抵抗Ｒ６〜Ｒ８を直列接続するとともに、抵抗Ｒ６，Ｒ７の間にスイッチＳＷＨ，抵抗Ｒ６，Ｒ８の間にスイッチＳＷＬを接続する。なおスイッチＳＷＬ，ＳＷＨの他端は、上記のボルテージフォロア回路ＢＦに接続する。この場合、抵抗Ｒ６〜Ｒ８で分圧された第１電源４１の電圧を、第１電圧経路及び第２電圧経路のそれぞれに印加することができる。

すなわち、スイッチＳＷＬ，ＳＷＨの両方が接続状態となると、第１電圧経路及び第２電圧経路を介して流れる電流による不都合が生じるおそれがある。スイッチＳＷＬ，ＳＷＨの両方が接続状態となった際に、第１電圧経路及び第２電圧経路を介して流れる電流を制限する電流制限手段としてボルテージフォロア回路ＢＦを設けることとした。この場合、両スイッチＳＷＬ，ＳＷＨが接続状態となる際に生じる不都合を抑えることができる。

（第４実施形態）
上記において、差動増幅回路３１及びマイコン３２による電圧の検出誤差が相殺（キャンセル）されるようにしてもよい。例えば、図７のタイミングチャートに示すように、入力側スイッチ２１及び出力側スイッチ２３がオフの状態で、スイッチＳＷＬがオン、スイッチＳＷＨがオフとなる時刻ｔ１１で、差動増幅回路３１（オペアンプ３１ａ）の出力電圧をＡ／Ｄ変換する。これにより、キャパシタ回路２２が接続されていない状態での、基準電圧設定部４０の第１電圧経路における電圧誤差（第１電圧誤差）を取得できる。

その後、入力側スイッチ２１及び出力側スイッチ２３がオフの状態で、スイッチＳＷＨをオン、スイッチＳＷＬがオフとなる時刻ｔ１２で、差動増幅回路３１の出力電圧をＡ／Ｄ変換する。これにより、キャパシタ回路２２が接続されていない状態での、基準電圧設定部４０の第２電圧経路における電圧誤差（第２電圧誤差）を取得できる。

その後、時刻ｔ１３で、キャパシタ回路２２と差動増幅回路３１とが接続された状態で、キャパシタＣの通常の電圧の検出時期となると、Ａ／Ｄ変換が実施され、キャパシタＣの電圧のデジタル値が取得される。この際、マイコン３２はキャパシタＣの検出電圧値から、予め取得した各電圧誤差（第１電圧誤差及び第２電圧誤差）を減算した値を単位電池の電圧として取得する。

すなわち、出力側スイッチが非接続状態の際に、差動増幅回路３１及びマイコン３２による電圧検出誤差を取得する。そしてキャパシタＣの充電電圧から電圧誤差を減じた値を電圧変換するようにした。この場合、電圧検出回路３０における電圧誤差を除いた状態で、キャパシタＣに入力された単位電池の電圧を求めることができ、単位電池の電圧の検出精度を高めることができる。

（第５実施形態）
第４実施形態では、第１，第２電圧誤差を取得した後に、キャパシタＣの通常の電圧検出処理を行う例を示した。これ以外にも、キャパシタＣの電圧検出処理と並行して、電圧誤差の検出処理が実施されてもよい。

例えば図８のタイミングチャートに示されるように、入力側スイッチ２１がオフ、出力側スイッチ２３がオンである時刻ｔ２１で、電圧誤差を取得する。そして入力側スイッチ２１がオフ，出力側スイッチ２３がオンとなる時刻ｔ２２で、キャパシタＣの電圧検出処理を実施する。

すなわち、入力側スイッチ２１が接続されており、単位電池Ｖ１〜Ｖ８のいずれかでキャパシタＣが充電されている際に、電圧検出回路３０の電圧誤差を検出するようにした。この場合、一連の電圧検出動作の中で（処理手順を新たに追加することなく）、電圧検出回路３０の電圧誤差を除いた上で、単位電池Ｖ１〜Ｖ８の電圧検出を行うことができ、電圧の検出精度を高めることができる。

（第６実施形態）
図９の例に示すように、出力側スイッチ２３のスイッチＳＷＡ，ＳＷＢのそれぞれに、互いに電源電圧が異なる差動増幅回路３１ｂ，３１ｃを接続する構成としてもよい。なお図９では、差動増幅回路３１ｂの電源を第１電源４１、差動増幅回路３１ｃの電源を第２電源４２としている。この場合、マイコン３２は、キャパシタＣの電圧の極性に応じて、いずれかの差動増幅回路３１ｂ，３１ｃを作動させ、その出力電圧をＡ／Ｄ変換回路３２ａでＡ／Ｄ変換することとなる。

（他の実施形態）
・上記では、キャパシタ回路２２に一つのキャパシタＣを設ける例を示した。これ以外にも、キャパシタ回路２２に２つのキャパシタＣの接続体を設けるダブルフライングキャパシタ回路においても上記の構成を適用可能である。

・上記では、入力側スイッチ２１に対するスイッチＳＷ１〜ＳＷ９の接続及び非接続を切り替える動作と、基準電圧設定部４０に対する基準電圧を切り替え動作とをマイコン３２が個別に制御する例を示した。これ以外にも、入力側スイッチ２１の切替動作の指令信号に、基準電圧の切替を行うための指令信号（ロジック）が組み込まれるようにしてもよい。この場合、マイコンポートに固着等の異常が生じた場合にも、基準電圧設定部４０の基準電圧を正しく設定できる。

１０…組電池、３１…差動増幅回路、３２…マイコン、４０…基準電圧設定部、Ｃ…キャパシタ。

Claims (11)

1. 組電池（１０）を構成する複数の単位電池（Ｖ１〜Ｖ８）の各々の電圧を個別に検出する電圧検出部（３２）を備える電圧監視装置であって、
   前記複数の単位電池に検出ライン（Ｌ１〜Ｌ９）を介して接続されたキャパシタ（Ｃ）と、
   前記複数の単位電池のうち所定の単位電池の電圧の極性が前記キャパシタに対して反転するように、前記単位電池の各々と前記キャパシタとを接続する入力側スイッチ（２１）と、
   前記キャパシタに印加された前記単位電池の電圧を前記電圧検出部の電圧レベルに変換する電圧変換回路（３１）と、
   前記キャパシタの電圧の極性に応じて、前記電圧変換回路が電圧変換を行う際の基準電圧を設定する基準電圧設定部（４０）と、
   を備えることを特徴とする電圧監視装置。
2. 前記キャパシタと前記電圧変換回路とを接続する出力側スイッチ（２３）を備え、
   前記基準電圧設定部は、前記出力側スイッチによって前記電圧変換回路と前記キャパシタとが接続される前に、前記キャパシタの電圧の極性に応じて前記基準電圧を設定する請求項１に記載の電圧監視装置。
3. 前記入力側スイッチは、前記キャパシタの電圧の極性が正極性又は負極性となるように、前記単位電池の各々と前記キャパシタとを接続するものであって、
   前記基準電圧設定部は、前記キャパシタの電圧が正極性の際に前記基準電圧を第１電圧に設定し、前記キャパシタの電圧が負極性の際に前記基準電圧を第２電圧に設定する請求項２に記載の電圧監視装置。
4. 前記基準電圧設定部は、前記第１電圧を出力する第１電源と前記電圧変換回路とを接続する第１スイッチ（ＳＷＨ）と、前記第２電圧を出力する第２電源と前記電圧変換回路とを接続する第２スイッチ（ＳＷＬ）と、を備えており、
   前記基準電圧設定部は、前記キャパシタの電圧が正極性の際に前記第１スイッチを接続して前記基準電圧を前記第１電圧に設定し、前記キャパシタの電圧が負極性の際に前記第２スイッチを接続して前記基準電圧を前記第２電圧に設定する請求項３に記載の電圧監視装置。
5. 前記基準電圧設定部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方が非接続の際に、前記基準電圧を前記電圧検出部の電圧レベルに対応する第３電圧に設定する手段を備える請求項４に記載の電圧監視装置。
6. 前記基準電圧設定部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方が接続状態の際に、前記第１電源及び前記第２電源を介して流れる電流を制限する電流制限手段（ＢＦ）を備える請求項５に記載の電圧監視装置。
7. 前記電圧変換回路は、反転入力端子（−）及び非反転入力端子（＋）を有する増幅素子を備え、前記反転入力端子及び前記非反転入力端子の電圧の差分から前記キャパシタに入力された前記単位電池の電圧を求めるものであって、
   前記基準電圧設定部は、前記非反転入力端子に接続される請求項６に記載の電圧監視装置。
8. 前記出力側スイッチがオフの際に、前記電圧変換回路又は前記電圧検出部による電圧誤差を取得する電圧誤差取得手段（３０）を備え、
   前記電圧検出部は、前記キャパシタの充電電圧から前記電圧誤差を減じた電圧値を前記単位電池の電圧として取得する請求項７に記載の電圧監視装置。
9. 前記電圧誤差取得手段は、前記単位電池の電圧検出の実施前に前記電圧誤差を取得する請求項８に記載の電圧監視装置。
10. 前記電圧誤差取得手段は、前記入力側スイッチが接続されている際に、前記電圧誤差を取得する請求項８に記載の電圧監視装置。
11. 前記電圧変換回路は、反転入力端子（−）及び非反転入力端子（＋）を有するオペアンプ（３１ａ）を備えている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電圧監視装置。

Images