JP3402583B2 - 組み電池の電圧検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組み電池の電圧検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−６４３７７号公報は、縦続接
続形式の多数の単電池からなる複数の電池モジュ−ルの
モジュ−ル電圧をそれぞれ電圧検出モジュールで検出す
る組み電池の電圧検出装置を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように各モジュ−ル電圧を多数の差動型電圧検出回路
で個別に検出することは、回路構成が大規模となり、費
用、電力消費、スペース、信頼性の点で改善を要してい
た。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、検出精度や安全性の低下を抑止しつつ簡素な回路
構成で実現できる組み電池の電圧検出装置を提供するこ
とを、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の組み電池の電圧検出装置によれば、高圧の組み電池
は、電池モジュールを複数直列接続してなる電池ブロッ
クを複数直列接続してなる。電池モジュールとしては単
電池を一個もちいてもよく、複数の単電池を直列接続し
てもよい。

【０００６】本構成では特に、電池ブロックの最高位ま
たは最低位の端子からなる共通端子は、それぞれ複数の
抵抗素子を直列接続してなる多数の分圧回路の一端に基
準電位ラインを通じて個別に接続され、各分圧回路の他
端は、共通端子を除く各電池モジュールの端子にそれぞ
れ接続され、各分圧回路の複数の抵抗素子のうち、基準
電位ライン側の抵抗素子の電圧降下が検出される。 こ
のようにすれば、同一の電池ブロック内の各分圧回路か
らモジュ−ル電圧検出部に出力される分圧からなるモジ
ュ−ル電圧信号は、基準電位ラインの電位からなる共通
電位を基準とする電位信号となるので、その後の回路処
理が簡単となり、簡素な回路構成で誤差が少ないモジュ
−ル電圧検出をおこなうことができる。

【０００７】更に説明すると、一つの電池ブロックにお
いて、各電池モジュールの電位がこの電池ブロックの最
高電位または最低電位を基準として検出されるので、各
電池モジュールの端子電圧は、検出された各電池モジュ
ール電位の差分として求められる。このようにすれば、
各電池モジュールの電位差（端子電圧）を個別に検出す
るよりも、各モジュ−ル電圧検出部に印加する電源電圧
を共用化することができるので、電源回路の簡素化を図
ることができ、各電源回路から出力される電源電圧変動
のばらつきの影響も小さい。

【０００８】ただし、上述した電池ブロックごとに共通
の基準電位からの電位差で各電池モジュールの電位を求
め、各電池モジュールの電位の減算で各電池モジュール
の電位差を算出する方式では、電池ブロックの基準電位
ラインから離れた電池モジュールの電位が電池モジュー
ル電位差の数倍たとえば数十Ｖといった高圧となり、こ
のような高電圧の検出のためにモジュ−ル電圧検出部の
入力部の耐圧増大を必要とする。これに対し、本構成で
は、上記基準電位ラインの電位（基準電位）を基準とす
る分圧回路で各電池モジュールの電位を分圧しているの
で、モジュ−ル電圧検出部の入力電圧をたとえば５Ｖと
いった通常のレベルとすることができ、モジュ−ル電圧
検出部を汎用の回路素子で構成することが可能となる。

【０００９】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の組み電池の電圧検出装置において更に、電位的に隣接
する第一、第二の電池ブロックの前記共通端子はそれぞ
れ切り替えスイッチ（基準電位切り替えスイッチ）を通
じて共通の前記基準電位ラインに接続され、各分圧回路
はそれぞれ複数の抵抗素子と直列接続された切り替えス
イッチ（モジュ−ル電圧切り替えスイッチ）を有し、第
一の電池ブロックの基準電位ライン側の抵抗素子は第二
の電池ブロックの基準電各位ライン側の抵抗素子を兼ね
る。

【００１０】このようにすれば、電位的に隣接する一対
の電池ブロックの電位を切り替えスイッチの切り替えに
より検出することができるので、モジュ−ル電圧検出部
の数を半減できるとともに、分圧回路の抵抗素子の必要
個数を大幅に減らすことができ、回路規模の縮小を図る
ことができる。

【００１１】更に、互いに接続された複数のモジュ−ル
電圧切り替えスイッチの一つが短絡故障した状態で、残
りのモジュ−ル電圧切り替えスイッチをオンしても、こ
れら両切り替えスイッチを経由して流れる短絡電流は抵
抗素子により抑制されるので安全性に優れる。すなわ
ち、分圧回路の抵抗は請求項１記載の作用効果を奏する
と同時に短絡電流低減効果も奏することができる。

【００１２】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の組み電池の電圧検出装置において更に、各分圧
回路はそれぞれ複数の抵抗素子と直列接続された切り替
えスイッチを有し、基準電位ライン側の抵抗素子は各分
圧回路において共通とされる。

【００１３】このようにすれば、更にモジュ−ル電圧検
出部および分圧回路の抵抗素子の必要数を削減すること
ができるので、更なる回路規模縮小を実現することがで
きる。

【００１４】請求項４記載の構成によれば請求項２又は
３記載の組み電池の電圧検出装置において更に、各切り
替えスイッチは分圧回路の複数の抵抗素子の間に介設さ
れ、複数の切り替えスイッチは同一回路モジュールに集
積されるので、回路構成の簡素化を図ることができる。

【００１５】すなわち、各切り替えスイッチを分圧回路
の複数の抵抗素子の間に介設する場合、各切り替えスイ
ッチの反電池モジュール側の端子は少なくとも一つの他
の切り替えスイッチの反電池モジュール側の端子と回路
モジュール内部で結線することができるので、外部の配
線ライン数およびその結線作業を大幅に低減することが
でき、切り替えスイッチ回路を簡素化することができ
る。

【００１６】請求項５に記載した本発明の組み電池の電
圧検出装置によれば、電位的に隣接する第一、第二の電
池ブロックの共通端子はそれぞれ切り替えスイッチを通
じて共通の基準電位ラインに接続され、各分圧回路は複
数の抵抗素子（分圧抵抗）と直列に接続された逆流防止
ダイオードを有する。電圧検出回路は、測定するべき電
池ブロックの最低電位の電池モジュールの低電位端を実
質的に基準としてこの電池ブロックに属する各抵抗分圧
回路の分圧出力端の電位を検出する。この時、測定する
べき電池ブロックの共通端子は測定時にのみ切り替えス
イッチで基準電位ラインに接続される。

【００１７】このようにすれば、以下の作用効果を奏す
る。

【００１８】本構成によれば、電池モジュールと抵抗分
圧回路との間に各抵抗分圧回路ごとに逆流防止ダイオー
ドを介設するので、請求項２記載の構成のように各分圧
回路ごとに切り換えスイッチを直列接続する必要がな
く、回路製造が簡単となる。

【００１９】すなわち、この逆流防止ダイオードは、請
求項３記載の構成のように各分圧回路ごとに設けた切り
換えスイッチにより任意の二つの分圧回路及び１乃至複
数の電池モジュールからなる回路を循環する循環（短
絡）電流を阻止することができる。逆流防止ダイオード
は切り換えスイッチに比較して格段に安価であり、かつ
その開閉制御回路も省略することができる。

【００２０】更に説明する。

【００２１】この切り換えスイッチは分圧回路と直列に
接続されるので、分圧回路の電流が流れる。周知のよう
に電池モジュールの電圧変化は小さく、この小電圧変化
を極めて低ノイズに測定する必要があり、このため、分
圧回路の抵抗素子（及びそれと切り替えスイッチを直列
接続する場合にはそのオン抵抗）を小さくして、それら
の抵抗性雑音を小さくする必要がある。

【００２２】しかし、切り換えスイッチはいわゆるトラ
ンスファスイッチであり、安全上両方向の耐圧をそれぞ
れ確保する必要があり、バイポーラ技術で作成すること
が難しく、ＭＯＳ技術で作製せざるを得ない。しかしな
がら、切り換えスイッチとしての大型のＭＯＳトランジ
スタと分圧回路の低抵抗素子（通常、バイポーラ技術で
作製される）との集積化は容易ではない。

【００２３】これに対し、本構成では必要な切り換えス
イッチの個数が少なく、短絡電流阻止のために逆流防止
ダイオードを用いる構成を採用するので、低抵抗の分圧
回路とこの逆流防止ダイオードとはバイポーラ集積回路
技術により簡単に集積化することができる。

【００２４】なお、本回路構成によれば、電圧検出回路
は、（電池モジュールの端子電圧Ｖ−逆流防止ダイオー
ドの順方向電圧降下ΔＶ）×分圧比に等しい信号電圧を
測定するが、電流値や温度がわかれば逆流防止ダイオー
ドの順方向電圧降下量は予め知ることができるので、種
々のハードウエア又はソフトウエアを用いて逆流防止ダ
イオードの電圧降下のばらつきによる測定値を補正する
ことができる。

【００２５】請求項６記載の構成によれば請求項５記載
の組み電池の電圧検出装置において更に、電位的に隣接
して直列接続された一対の前記電池ブロックのうちの高
位側の電池ブロックに属する電池モジュールに接続され
る分圧回路の分圧出力端の電位を所定レベル以下に抑止
するクランプ回路を備える。

【００２６】このようにすれば、クランプ回路の作動に
より、低位側の電池ブロックに属する電池モジュールに
接続される抵抗分圧回路の分圧出力端の電位を測定する
際に、低位側の電池ブロックの電圧分に分圧回路の分圧
比を掛けた電圧だけ高位側の電池ブロックの抵抗分圧回
路の出力がレベルアップすることがなく、その電圧を検
出するモジュ−ル電圧検出部の入力耐圧を増大する必要
がない。

【００２７】なお、このクランプ回路としては、ダイオ
ードや定電圧ダイオードなどを用いることができる。

【００２８】請求項７記載の構成によれば請求項５記載
の組み電池の電圧検出装置において更に、複数の分圧回
路の分圧出力端は互いに異なる信号切り替えスイッチを
通じて一つの電圧検出回路の入力端に接続される。

【００２９】このようにすれば、低位側の電池ブロック
に属する電池モジュールに接続される分圧回路の分圧出
力端の電位を測定する際に、低位側の電池ブロックの電
圧分に分圧回路の分圧比を掛けた電圧だけ高位側の電池
ブロックの抵抗分圧回路の出力がレベルアップしても、
上記信号切り替えスイッチが開放されているので、高位
側の電池ブロックに属する電池モジュールに接続される
分圧回路の分圧出力端の電位を検出するモジュ−ル電圧
検出部の入力信号耐圧を増大する必要がなく、上記クラ
ンプ回路を省略することができる。

【００３０】更にその上、この信号切り替えスイッチ
は、いわゆるマルチプレクサとして用いることができ、
モジュ−ル電圧検出部の個数を減らすことができるとい
う利点がある。

【００３１】なお、この回路構成は、逆流防止ダイオー
ドと信号切り替えスイッチとを両方必要とするが、この
信号切り替えスイッチは、請求項２記載するような分圧
回路と直列接続された切り替えスイッチとは本質的に異
なり、そのオン抵抗は格段に高くてよい。すなわち、こ
の信号切り替えスイッチは単に分圧回路の分圧出力端の
電位をモジュ−ル電圧検出部の入力端に伝達すればよ
く、そのオン抵抗はたとえば数＋ｋオーム以上としても
問題がなく、多数の信号切り替えスイッチをＭＯＳ集積
回路で容易に構成でき、更にこの程度のオン抵抗値はモ
ジュ−ル電圧検出部の入力端へのサージノイズ電圧侵入
を抑止するので好ましい。

【００３２】これに対し、分圧回路と直列接続された切
り替えスイッチは、抵抗性ノイズ電圧を抑止するために
そのオン抵抗を格段に低抵抗化しなければならず、多数
の切り替えスイッチを集積することは困難であり、その
上、オン抵抗のばらつきも減らす必要もある。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な態様を以下
の実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は下記
の実施例の構成に限定されるものではなく、置換可能な
公知回路を用いて構成できることは当然である。

【００３４】

【実施例１】本発明の組み電池の電圧検出装置の一実施
例を図１に示す部分回路図を参照して説明する。

【００３５】１は組み電池であり、最高位の電池ブロッ
ク１１，次に最高位の電池ブロック１２を含む合計４個
の電池ブロックを直列接続してなる。ただし、残りの電
池ブロックの図示は省略する。電池ブロック１１は５つ
の電池モジュールＢＡＴ０１〜ＢＡＴ０５を直列接続し
てなり、電池ブロック１２は５つの電池モジュールＢＡ
Ｔ０６〜ＢＡＴ１０を直列接続してなる。

【００３６】２は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ
１５、Ｒ１７、Ｒ１９からなる分圧回路群であり、Ｒ１
及びＲ２、Ｒ３及びＲ４、Ｒ５及びＲ６、Ｒ７及びＲ
８、Ｒ９及びＲ１０、Ｒ１１およびＲ２、Ｒ１３及びＲ
４、Ｒ１５及びＲ６、Ｒ１７及びＲ８、Ｒ１９及びＲ１
０はそれぞれ分圧回路を構成している。抵抗素子Ｒ２、
Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０（本発明でいう基準電位ライ
ン側の抵抗素子）の各一端は、基準電位ライン３及び切
り替えスイッチＳＷ２１を通じて電池ブロック１１の最
低電位端に接続され、かつ、基準電位ライン３及び切り
替えスイッチＳＷ２２を通じて電池ブロック１２の最低
電位端に接続されている。また、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、
Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０（本発明でいう基準電位ライン側の
抵抗素子）の各他端は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ
７、Ｒ９及び切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を通じ
て、電池ブロック１１の各電池モジュールの高位側の極
に接続されている。更に、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、
Ｒ８、Ｒ１０（本発明でいう基準電位ライン側の抵抗素
子）の各他端は、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ１５、Ｒ
１７、Ｒ１９及び切り替えスイッチＳＷ６〜ＳＷ１０を
通じて、電池ブロック１２の各電池モジュールの高位側
の極に接続されている。

【００３７】各切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０、Ｓ
Ｗ２１、ＳＷ２２は、フォトＭＯＳトランジスタからな
り、それぞれ対面するＬＥＤからの光信号により駆動さ
れて開閉される。

【００３８】４はモジュ−ル電圧検出ブロックであり、
内部に５チャンネルのモジュ−ル電圧検出部を並列に内
蔵しており、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０
（本発明でいう基準電位ライン側の抵抗素子）の電圧降
下を個別に検出している。上記モジュ−ル電圧検出部は
それぞれＡ／Ｄコンバータからなる。もちろん多数の入
力信号を逐次切り替える形式のＡ／Ｄコンバータを用い
てもよい。

【００３９】このＡ／Ｄコンバータは、上記各分圧回路
から入力される分圧と基準電位ＶＳＳとの電圧差をデジ
タル信号に変換する。一例において、このＡ／Ｄコンバ
ータは、基準電位ＶＳＳを基準電位としてそれより大き
い各種の参照電圧を作成する参照電圧発生回路と、作成
された各参照電圧と入力される分圧とを比較する複数の
コンパレータと、コンパレータから出力される信号をデ
ジタル信号に変換するデジタル信号発生回路とを有する
が、詳細説明は省略する。

【００４０】電池ブロック１１の電池モジュールの電圧
検出時には、Ａ／Ｄコンバータは基準電位ライン３およ
び切り替えスイッチＳＷ２１を通じて電池モジュールＢ
ＡＴ０５の低位側の極から基準電位ＶＳＳを受け取り、
この時、切り替えスイッチＳＷ２２は開放されている。
これにより、切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ５をオン
し、切り替えスイッチＳＷ６〜ＳＷ１０をオフすること
により、電池ブロック１１の各電池モジュールＢＡＴ０
１〜ＢＡＴ０５の高位側の極の電位がデジタル信号に変
換されて図示しないコントローラに出力され、このコン
トローラが減算処理により各電池モジュールＢＡＴ０１
〜ＢＡＴ０５の電圧を検出する。

【００４１】同様に、電池ブロック１２の電池モジュー
ルの電圧検出時には、切り替えスイッチＳＷ６〜ＳＷ１
０をオンし、切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ５をオフす
ることにより、電池ブロック１２の各電池モジュールＢ
ＡＴ０６〜ＢＡＴ１０の高位側の極の電位がデジタル信
号に変換されて図示しないコントローラに出力され、こ
のコントローラが減算処理により各電池モジュールＢＡ
Ｔ０６〜ＢＡＴ１０の電圧を検出する。

【００４２】この実施例によれば、同一の電池ブロック
内の各分圧回路からモジュ−ル電圧検出部に出力される
分圧からなるモジュ−ル電圧信号は、基準電位ラインの
電位からなる共通電位を基準とする電位信号となるため
各モジュ−ル電圧検出部に印加する電源電圧を共用化す
ることができるので、電源回路の簡素化を図ることがで
きる上に、この場合におけるモジュ−ル電圧検出部への
入力信号電圧の増大を分圧回路の採用により低減するの
で、入力電圧の増大を抑止しつつ回路構成の簡素化を図
ることができる。

【００４３】更に、この実施例では、分圧回路の基準電
位ライン側の抵抗素子Ｒ２、Ｒ４．Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０
はそれぞれ二つの分圧回路の一部を構成するので、抵抗
素子数を減らすことができる。

【００４４】

【実施例２】モジュ−ル電圧検出回路ブロック４を構成
するモジュ−ル電圧検出部の他の例を図４に示す。

【００４５】このモジュ−ル電圧検出部は、差動電圧回
路４１と、その出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータ４２とからなる。他のモジュ−ル電圧検出部も構成
は同じである。各差動電圧回路４１及び各Ａ／Ｄコンバ
ータ４２には定電圧電源回路４３から電源電圧ＶＨ、Ｖ
Ｌを供給されている。

【００４６】電池ブロック１１の電池モジュールの電圧
検出時には、差動電圧回路４１の−入力端は基準電位ラ
イン３および切り替えスイッチＳＷ２１を通じて電池モ
ジュールＢＡＴ０５の低位側の極から基準電位ＶＳＳを
受け取り、この時、切り替えスイッチＳＷ２２は開放さ
れている。定電圧電源回路４３から出力される電源電圧
ＶＬはこの基準電位ＶＳＳより低い電位にシフトされ、
定電圧電源回路４３から出力される電源電圧ＶＨは、抵
抗素子Ｒ１とＲ２との接続点の電位（分圧）ＶＣＨＯよ
りも高い電位に設定されている。これにより、切り替え
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５をオンし、切り替えスイッチＳ
Ｗ６〜ＳＷ１０をオフすることにより、電池ブロック１
１の各電池モジュールＢＡＴ０１〜ＢＡＴ０５の高位側
の極の電位が各差動電圧回路４１の＋入力端に入力され
るので、その差をデジタル変換して図示しないコントロ
ーラに出力する。このコントローラは、減算処理により
各電池モジュールＢＡＴ０１〜ＢＡＴ０５の電位を検出
する。

【００４７】同様に、電池ブロック１２の電池モジュー
ルの電圧検出時には、差動電圧回路４１の−入力端は基
準電位ライン３および切り替えスイッチＳＷ２２を通じ
て電池モジュールＢＡＴ１０の低位側の極から基準電位
ＶＳＳを受け取り、この時、切り替えスイッチＳＷ２１
は開放されている。定電圧電源回路４３から出力される
電源電圧ＶＬはこの基準電位ＶＳＳより低い電位にシフ
トされ、定電圧電源回路４３から出力される電源電圧Ｖ
Ｈは、抵抗素子Ｒ１１とＲ２との接続点の電位（分圧）
ＶＣＨＯよりも高い電位に設定されている。これによ
り、切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ５をオフし、切り替
えスイッチＳＷ６〜ＳＷ１０をオンすることにより、電
池ブロック１２の各電池モジュールＢＡＴ０６〜ＢＡＴ
１０の高位側の極の電位が各差動電圧回路４１の＋入力
端に入力されるので、その差をデジタル変換して図示し
ないコントローラに出力する。このコントローラは、減
算処理により各電池モジュールＢＡＴ０６〜ＢＡＴ１０
の電位を検出する。

【００４８】

【実施例３】本発明の組み電池の電圧検出装置の他の実
施例を図２に示す部分回路図を参照して説明する。

【００４９】この実施例の装置は、図１に示す実施例１
の装置において、基準電位ライン３と切り替えスイッチ
ＳＷ２１、ＳＷ２２との間に更に分圧抵抗Ｒ２１、Ｒ２
２を設けたものである。ただし、このようにすると、各
抵抗素子間の抵抗比は変更を要する。

【００５０】この実施例によれば、切り替えスイッチＳ
Ｗ２１、ＳＷ２２のいずれか一方が短絡故障を起こした
状態で他方の切り替えスイッチを導通させた場合でもこ
れら両切り替えスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２間を流れる
短絡電流を規制でき、安全性を向上することができる。

【００５１】

【実施例４】本発明の組み電池の電圧検出装置の他の実
施例を図３に示す部分回路図を参照して説明する。

【００５２】この実施例の装置は、図１に示す実施例１
の装置において、分圧回路群２の奇数番号の抵抗素子か
らなるハイサイド抵抗素子群２ａと、各切り替えスイッ
チＳＷ１〜ＳＷ１０との接続順序を逆とし、すべての切
り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０、ＳＷ２１、ＳＷ２２
を共通の回路基板５上に設け、更に、抵抗素子Ｒ２、Ｒ
４、Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０（本発明でいう基準電位ライン
側の抵抗素子）を単一の抵抗素子Ｒｃに置換したもので
ある。更に、この実施例では、各切り替えスイッチＳＷ
１〜ＳＷ１０、ＳＷ２１、ＳＷ２２を通常のＭＯＳトラ
ンジスタで構成している。

【００５３】なお、電池ブロック１１の各電池モジュー
ルＢＡＴ０１〜ＢＡＴ０５の電圧検出に際しては、切り
替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を時間順次に導通させて、
共通の抵抗素子Ｒｃの両端の電位を検出し、それを単一
のモジュ−ル電圧検出部で検出する。また、電池ブロッ
ク１２の各電池モジュールＢＡＴ０６〜ＢＡＴ１０の電
圧検出に際しては、切り替えスイッチＳＷ６〜ＳＷ１０
を時間順次に導通させて、共通の抵抗素子Ｒｃの両端の
電位を検出し、それを上記と同じモジュ−ル電圧検出部
で検出する。なお、この実施例においても、図２に示す
抵抗素子Ｒ２１、Ｒ２２の追加は可能である。

【００５４】この実施例によれば、外部からの入力が抵
抗素子を通じて各切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０に
入力されるので、静電気による電圧やその他のサージ電
圧は上記抵抗素子で減衰され、これにより上記電圧に対
して切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０を良好に保護す
ることができるという利点もある。

【００５５】また、ＭＯＳトランジスタからなる切り替
えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０、ＳＷ２１、ＳＷ２２を駆
動するための制御電圧を低電圧化でき、その耐圧（たと
えばゲート耐圧）が小さい素子を用いることができると
いう大きな効果を奏することができる。これについて、
図５を参照して更に説明する。

【００５６】切り替えスイッチＳＷ１はゲート電位Ｖｇ
とそのソース電位Ｖｓとの差である制御電圧Ｖｇｓで作
動する。切り替えスイッチＳＷ１がオフの場合にはソー
ス電圧Ｖｓは基準電位ライン３の電位に等しいので小さ
い制御電圧Ｖｇｓで切り替えスイッチＳＷ１は作動する
ことができ、更に、その導通後でも、ソース電圧Ｖｓは
抵抗素子Ｒ１とＲ２との分圧となって低いので、制御電
圧Ｖｇｓが小さくても十分に切り替えスイッチＳＷ１を
駆動することができる。

【００５７】これに対し、図１に示す切り替えスイッチ
ＳＷ１の配置では、その導通後には、ソース電圧Ｖｓは
ほとんど電池モジュールＢＡＴ０１の高位側の極の電位
に等しくなるので、それよりも更に高いゲート電圧Ｖｇ
を採用する必要があり、切り替えスイッチを構成する半
導体スイッチの耐圧やチャンネル抵抗が格段に大きくな
ってしまう。

【００５８】更に、この実施例では、図３に示すよう
に、各切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０の一端をそれ
らの共通の出力端５１まで回路基板上の配線パターン更
には１チップ化してチップ内配線とすることができるの
で、回路構成を極めて簡素化できるという利点がある。

【００５９】なお、図１に示す実施例１の回路において
も、切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０と奇数番号の抵
抗素子とをこの実施例と同じく入れ替えることができ、
切り替えスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０を構成する半導体ス
イッチの簡素化を図ることができ、更に、これら半導体
スイッチを同一回路基板上に実装することにより配線の
簡素化を図ることができる。

【００６０】

【実施例５】本発明の組み電池の電圧検出装置の他の実
施例を図６に示す回路図を参照して説明する。ただし、
実施例１の回路と主要機能が共通する構成要素には同一
符号を付す場合もあるものとする。

【００６１】（構成）１は組み電池であり、最高位の電
池ブロック１１，次に最高位の電池ブロック１２をも
つ。電池ブロック１１は５つの電池モジュールＢＡＴ０
１〜ＢＡＴ０５を直列接続してなり、電池ブロック１２
は５つの電池モジュールＢＡＴ０６〜ＢＡＴ１０を直列
接続してなる。

【００６２】２は、ダイオードＤ１〜Ｄ１０及び抵抗素
子Ｒ１〜Ｒ２０からなる分圧回路群２１と、ダイオード
Ｄ１１〜Ｄ１５からなるクランプ回路２２とからなる分
圧回路網である。分圧回路群２１は、電池ブロック１１
用の第一群２１１と電池ブロック１２用の第二群２１２
とからなる。

【００６３】第一群２１１は、ダイオードＤ１、抵抗素
子Ｒ１及びＲ２を直列接続してなる分圧回路、ダイオー
ドＤ２、抵抗素子Ｒ３及びＲ４を直列接続してなる分圧
回路、ダイオードＤ３、抵抗素子Ｒ５及びＲ６を直列接
続してなる分圧回路、ダイオードＤ４、抵抗素子Ｒ７及
びＲ８を直列接続してなる分圧回路、ダイオードＤ５、
抵抗素子Ｒ９及びＲ１０を直列接続してなる分圧回路か
らなる。

【００６４】同様に、第二群２１２は、ダイオードＤ
６、抵抗素子Ｒ１１及びＲ１２を直列接続してなる分圧
回路、ダイオードＤ７、抵抗素子Ｒ１３及びＲ４１を直
列接続してなる分圧回路、ダイオードＤ８、抵抗素子Ｒ
１５及びＲ１６を直列接続してなる分圧回路、ダイオー
ドＤ９、抵抗素子Ｒ１７及びＲ１８を直列接続してなる
分圧回路、ダイオードＤ１０、抵抗素子Ｒ１９及びＲ２
０を直列接続してなる分圧回路からなる。

【００６５】第一群２１１の共通接続端２１１０及び第
二群２１２の共通接続端２１２０はそれぞれ基準電位ラ
イン３に接続されている。

【００６６】第一群２１１の共通接続端２１１０は切り
替えスイッチＳＷ２１を通じて電池ブロック１１の最低
電位端（共通端子）に接続され、同様に、第二群２１２
の共通接続端２１２０は切り替えスイッチＳＷ２２を通
じて電池ブロック１２の最低電位端（共通端子）に接続
されている。各分圧回路の高電位入力端は各電池モジュ
ールＢＡＴ０１〜ＢＡＴ１０の高位側の極に接続され、
第一群２１１の各分圧回路の低電位入力端は共通接続端
２１１０に接続され、第二群２１２の各分圧回路の低電
位入力端は共通接続端２１２０に接続されている。

【００６７】各ダイオードＤ１〜Ｄ１０は各分圧回路
の、分圧出力端と高電位入力端との間に介設され、各分
圧出力端はモジュ−ル電圧検出ブロック４内の各モジュ
−ル電圧検出部の入力端ＣＨ０〜ＣＨ９に個別に接続さ
れている。各モジュ−ル電圧検出部はそれぞれ上記入力
端と基準電位ライン３との間の電位差を検出するＡ／Ｄ
コンバータからなる。

【００６８】（動作）電池ブロック１１の電池モジュー
ルの電圧検出時には、切り替えスイッチＳＷ２１がオ
ン、切り替えスイッチＳＷ２２がオフとされる。

【００６９】これにより、入力端ＣＨ０〜ＣＨ４には、
第一群２１１の分圧回路から電池ブロック１１の各電池
モジュールＢＡＴ０１〜ＢＡＴ０５の高位側電位と基準
電位ライン３との間の電圧の分圧が印加され、これら分
圧がＡ／Ｄ変換される。

【００７０】この時、第二群２１２の各分圧回路の高電
位入力端には電池ブロック１２から負電位が印加される
が、この負電位は逆流防止ダイオードＤ６〜Ｄ１０によ
り阻止される。また、各逆流防止ダイオードＤ１〜Ｄ５
は各分圧回路を通じての電池モジュールの短絡を阻止す
る。

【００７１】電池ブロック１２の電池モジュールの電圧
検出時には、切り替えスイッチＳＷ２１がオフ、切り替
えスイッチＳＷ２２がオンとされる。

【００７２】これにより、入力端ＣＨ５〜ＣＨ９には、
第二群２１２の分圧回路から電池ブロック１２の各電池
モジュールＢＡＴ０６〜ＢＡＴ１０の高位側電位と基準
電位ライン３との間の電圧の分圧が印加され、これら分
圧がＡ／Ｄ変換される。

【００７３】この時、第一群２１１の各分圧回路の高電
位入力端は、電池ブロック１２の電圧の分圧だけ正方向
にレベルシフトされるが、モジュ−ル電圧検出ブロック
４内の各モジュ−ル電圧検出部の入力端ＣＨ０〜ＣＨ４
は、クランプ回路２２をなす各ダイオードＤ１１〜Ｄ１
５により、ＶＤＤ＋ダイオードＤ１１〜Ｄ１５の順方向
電圧降下の合計にクランプされるので、入力端ＣＨ０〜
ＣＨ４から信号が入力されるモジュ−ル電圧検出部の入
力電圧が過大となることがない。

【００７４】モジュ−ル電圧検出回路ブロック４内で
は、各モジュ−ル電圧検出部すなわちＡ／Ｄコンバータ
のデジタル出力電圧の減算処理により、各電池モジュー
ルＢＡＴ０１〜ＢＡＴ１０の電圧が算出される。

【００７５】この実施例によれば、同一の電池ブロック
内の各分圧回路からモジュ−ル電圧検出部に出力される
分圧からなるモジュ−ル電圧信号は、基準電位ラインの
電位からなる共通電位を基準とする電位信号となるため
各モジュ−ル電圧検出部に印加する電源電圧を共用化す
ることができるので、電源回路の簡素化を図ることがで
きる上に、この場合におけるモジュ−ル電圧検出部への
入力信号電圧の増大を分圧回路の採用により低減するの
で、入力電圧の増大を抑止しつつ回路構成の簡素化を図
ることができる。

【００７６】更に、この実施例では、分圧回路網２はバ
イポーラ集積回路技術により作製されるので、回路構成
を簡素化することができる。

【００７７】

【実施例６】本発明の組み電池の電圧検出装置の他の実
施例を図７に示す回路図を参照して説明する。ただし、
実施例５の回路と主要機能が共通する構成要素には同一
符号を付す場合もあるものとする。

【００７８】（構成）図７に示す回路は、図６に示す分
圧回路網２からクランプ回路２２を省略し、その代わり
に、分圧回路網２の各分圧出力端から出力される１０個
の信号電圧を、マルチプレクサ５のトランスファゲート
５１〜６０を個別に通じて５チャンネルの並列Ａ／Ｄコ
ンバータからなるモジュ−ル電圧検出回路ブロック４の
５つの入力端ＣＨ５〜ＣＨ９に入力する回路構成を採用
している。各トランスファゲート５１〜６０はそれぞれ
小型のＭＯＳトランジスタからなり、ワンチップのマル
チプレクサ回路となっている。

【００７９】（動作）電池ブロック１１の電池モジュー
ルの電圧検出時には切り替えスイッチＳＷ２１がオン、
切り替えスイッチＳＷ２２がオフとされ、トランスファ
ゲート５１〜５５がオン、トランスファゲート５６〜６
０がオフされる。電池ブロック１２の電池モジュールの
電圧検出時には切り替えスイッチＳＷ２２がオン、切り
替えスイッチＳＷ２１がオフとされ、トランスファゲー
ト５１〜５５がオフ、トランスファゲート５６〜６０が
オンされる。

【００８０】この実施例によれば、電池ブロック１２の
電池モジュールの電圧検出時に切り替えスイッチＳＷ２
２がオン、切り替えスイッチＳＷ２１がオフとなって、
第一群２１１の分圧出力端の電位がレベルアップして
も、トランスファゲート５１〜５５がオフしているの
で、モジュ−ル電圧検出回路ブロック４の入力端に悪影
響を与えることがなく、その上、これらトランスファゲ
ート５１〜６０が入力信号電圧をマルチプレックスする
ので、モジュ−ル電圧検出回路ブロックのＡ／Ｄコンバ
ータの個数を減らすことができる。

【００８１】（変形態様）この実施例の変形態様を図８
に示す。

【００８２】この変形態様では、図７において、モジュ
−ル電圧検出回路ブロック４及びマルチプレクサ５を変
形したものであり、モジュ−ル電圧検出回路ブロック４
は一個のＡ／Ｄコンバータだけをもち、マルチプレクサ
５のトランスファゲート５１〜６０は各分圧回路の分圧
出力端をこの一個のＡ／Ｄコンバータの入力端ＣＨ９に
接続する。

【００８３】動作において、電池ブロック１１の電圧検
出では、切り替えスイッチＳＷ２１をオン、切り替えス
イッチＳＷ２２をオフした状態でトランスファゲート５
１〜５５を順番にオンし、電池ブロック１２の電圧検出
では、切り替えスイッチＳＷ２２をオン、切り替えスイ
ッチＳＷ２１をオフした状態でトランスファゲート５６
〜６０を順番にオンすればよい。

【００８４】（変形態様）実施例５、６の変形態様を以
下に説明する。

【００８５】この変形態様では、切り替えスイッチＳＷ
２１、ＳＷ２２の両方がオンした場合に電池ブロック１
２が短絡されるのを防止するために、図９に示すように
この短絡回路中に電流制限抵抗Ｒを配置したものであ
る。特に、この電流制限抵抗Ｒを図９に示す位置に設け
ると、この電流制限抵抗Ｒは、電池ブロック１１の電圧
測定時における分圧回路小群２１の主電流回路及び電池
ブロック１２の電圧測定時における分圧回路小群２２の
主電流回路から外れるので、分圧回路の検出精度を低下
させることがない。また、この電流制限抵抗Ｒは正特性
サーミスタのように高温時に高抵抗となる素子とするこ
とができ、短絡電流を一層制限することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の組み電池の電圧検出装置の一例を示す
回路図である。

【図２】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【図３】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【図４】モジュ−ル電圧検出部の回路構成の一例を示す
ブロック図である。

【図５】切り替えスイッチの一例を示す回路図である。

【図６】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【図７】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【図８】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【図９】本発明の組み電池の電圧検出装置の他例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１は組み電池、２は分圧回路群（分圧回路網）、３は基
準電位ライン、４はモジュ−ル電圧検出回路ブロック
（電圧検出回路）、Ｒ１〜Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ
１５、Ｒ１７、Ｒ１９は分圧回路の抵抗素子、ＳＷ１〜
ＳＷ１０は切り替えスイッチ、ＳＷ２１、ＳＷ２２は切
り替えスイッチ、１１、１２は電池ブロック、ＢＡＴ０
１〜ＢＡＴ１０は電池モジュール、２２はクランプ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−64377（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−160371（ＪＰ，Ａ) 特開2000−134818（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−140204（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−138759（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−299032（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−84627（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15311（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−7640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 19/165 G01R 31/36 H02J 7/00 302 H02J 7/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池モジュールを複数直列接続してなる電
   池ブロックを複数直列接続してなる組み電池から各前記
   電池モジュールの端子電圧をモジュ−ル電圧検出部によ
   り検出する組み電池の電圧検出装置において、 前記電池ブロックの最高位または最低位の端子からなる
   共通端子は、それぞれ複数の抵抗素子を直列接続してな
   る多数の分圧回路の各一端である共通接続端に基準電位
   ラインを通じて接続され、 各前記分圧回路の他端は、前記共通端子を除く各前記電
   池モジュールの端子にそれぞれ接続され、 前記モジュ−ル電圧検出部は、前記各分圧回路の前記複
   数の抵抗素子のうち、前記基準電位ライン側の前記抵抗
   素子の電圧降下を検出することを特徴とする組み電池の
   電圧検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の組み電池の電圧検出装置に
   おいて、 電位的に隣接する第一、第二の前記電池ブロックの前記
   共通端子は、それぞれ切り替えスイッチを通じて共通の
   前記基準電位ラインに接続され、 前記各分圧回路は、それぞれ前記複数の抵抗素子と直列
   接続された切り替えスイッチを有し、 前記第一の電池ブロックの前記基準電位ライン側の前記
   抵抗素子は、前記第二の電池ブロックの前記基準電位ラ
   イン側の前記抵抗素子を兼ねることを特徴とする組み電
   池の電圧検出装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の組み電池の電圧検出
   装置において、 前記各分圧回路は、それぞれ前記複数の抵抗素子と直列
   接続された切り替えスイッチを有し、 前記基準電位ライン側の前記抵抗素子は、前記各分圧回
   路において共通とされることを特徴とする組み電池の電
   圧検出装置。
4. 【請求項４】請求項２又は３記載の組み電池の電圧検出
   装置において、 前記各切り替えスイッチは前記分圧回路の前記複数の抵
   抗素子の間に介設され、複数の前記切り替えスイッチは
   同一回路モジュールに集積されることを特徴とする組み
   電池の電圧検出装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の組み電池の電圧検出装置に
   おいて、 電位的に隣接する第一、第二の前記電池ブロックの前記
   共通端子は、それぞれ切り替えスイッチを通じて共通の
   前記基準電位ラインに接続され、 前記各分圧回路は、それぞれ前記複数の抵抗素子と直列
   接続された逆流防止ダイオードを有することを特徴とす
   る組み電池の電圧検出装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の組み電池の電圧検出装置に
   おいて、 電位的に隣接して直列接続された一対の前記電池ブロッ
   クのうちの高位側の前記電池ブロックに属する前記電池
   モジュールに接続される前記分圧回路の分圧出力端の電
   位を所定レベル以下に抑止するクランプ回路を備えるこ
   とを特徴とする組み電池の電圧検出装置。
7. 【請求項７】請求項５記載の組み電池の電圧検出装置に
   おいて、 複数の前記分圧回路の分圧出力端は互いに異なる信号切
   り替えスイッチを通じて一つの前記電圧検出回路の入力
   端に接続されることを特徴とする組み電池の電圧検出装
   置。