JP4490926B2

JP4490926B2 - 電圧検出装置

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Publication number: JP4490926B2
Application number: JP2006012109A
Authority: JP
Inventors: 聡石川; 肇岡本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: US20070170889A1; JP2007192706A; US7489112B2

Description

本発明は、電圧検出装置に係り、特に、車載高圧バッテリを構成する互いに直列接続された複数の二次電池の両端電圧を検出する電圧検出装置に関するものである。

近年、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（以下ＨＥＶ）が普及してきている。このＨＥＶは、上記エンジン始動用の１２Ｖ程度の低圧バッテリと、上記電動モータ駆動用の高圧バッテリとの２種類のバッテリを備えている。上述した高圧バッテリは、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった二次電池を単電池または単位セルとして、これらを複数直列接続して高電圧を得ている。

上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各二次電池の両端電圧、即ち充電状態（ＳＯＣ）にバラツキが生じる。バッテリの充放電にあたっては、各二次電池の耐久性や安全確保の観点より、ＳＯＣ（又は両端電圧）の最も高い二次電池が設定上限ＳＯＣ（又は上限両端電圧値）に到達した時点で充電を禁止し、ＳＯＣ（又は両端電圧）の最も低い二次電池が設定下限ＳＯＣ（又は下限両端電圧値）に到達した時点で放電を禁止する必要がある。従って、各二次電池にＳＯＣのバラツキが生じると、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。このため、ＨＥＶにおいては、登坂時にガソリンに対してバッテリエネルギーを補充したり、降坂時にバッテリにエネルギーを回生したりする、いわゆるアシスト・回生が不十分となり、実車動力性能や燃費を低下させることになる。そこで、各二次電池のＳＯＣを均等化するために、各二次電池の両端電圧を検出する必要がある。

従来、上述した高圧バッテリを構成する各二次電池の両端電圧を検出する電圧検出装置として特許文献１に示すような装置が提案されている。特許文献１の電圧検出装置は高圧バッテリを複数のモジュールに分割しモジュール毎に配置したＣＰＵ等により各モジュール内の各二次電池の両端電圧を検出する。このような構成にすることにより同時に複数の二次電池の両端電圧の検出が行えると共に、両端電圧を検出するのに使用するデバイスの耐圧を下げることができる。
特開２００３−２４３０４４号公報

上述した従来の電圧検出装置は、各モジュールの両端電圧の検出に使用する基準電圧やＡ／Ｄ変換器などの精度のバラツキにより、モジュール間で検出誤差が発生してしまう。モジュール間の検出誤差が大きいと各二次電池のＳＯＣを均等化する際に均等化誤差を生じてしまうため、各二次電池を効率的に使用できないことがあった。高精度の基準電圧やＡ／Ｄ変換器を使用すればこの誤差を解消することができるが、高精度の基準電圧やＡ／Ｄ変換器が分割したモジュール分必要となりコストアップになってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、直列に接続された二次電池を複数のモジュール（ブロック）に分割してモジュール毎に配置したＣＰＵ等により各モジュール内の二次電池の両端電圧を検出する際に、検出された両端電圧の各モジュール間における検出誤差を低コストに補正できる電圧検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、二次電池が複数直列接続された車載高圧バッテリの、前記二次電池を少なくとも１つ有した複数のブロック各々に対応して設けられ、前記ブロックを構成する前記二次電池各々の両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記複数の電圧検出手段を制御する制御手段と、を備えた電圧検出装置において、前記複数の二次電池に、互いに異なる二つのブロック夫々に対応して設けられた二つの電圧検出手段双方によって両端電圧の検出が可能な共通二次電池を設け、前記制御手段は、前記二つの電圧検出手段に、前記共通二次電池の両端電圧を検出させて、検出された該共通二次電池の両端電圧に基づいて前記二つの電圧検出手段同士の検出誤差を算出し、算出された検出誤差に基づいて前記二つの電圧検出手手の検出する両端電圧値の補正を行うものであることを特徴とする電圧検出装置に存する。

請求項１記載の発明によれば、互いに異なる二つのブロック夫々に対応して設けられた電圧検出手段双方のよって両端電圧の検出が可能な共通二次電池を設け、その共通二次電池の両端電圧を二つの電圧検出手段で夫々検出する。二つの電圧検出手段は夫々検出した共通二次電池の両端電圧を制御手段に送信し、制御手段では二つの電圧検出手段から送信された共通二次電池の両端電圧から互いに異なるブロック間の電圧検出手段の検出誤差を算出する。そして、制御手段において算出された検出誤差に基づいて二つの電圧検出手段の検出値の補正を行う。すなわち、互いに異なる二つの電圧検出手段夫々で同じ二次電池の両端電圧を検出するので二つの電圧検出手段の検出誤差を算出でき、その検出誤差から電圧検出手段の検出した二次電池の両端電圧値の補正をすることができる。

請求項２記載の発明は、前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段のうち、一方の電圧検出手段によって検出した前記共通二次電池の両端電圧から、他方の電圧検出手段で検出した前記共通二次電池の両端電圧を減算して前記二つの電圧検出手段の検出誤差を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、制御手段が、一方の電圧検出手段によって検出した共通二次電池の両端電圧から他方の電圧検出手段で検出した共通二次電池の両端電圧を減算して隣接する二つの電圧検出手段の検出誤差を算出することで、容易に隣接する二つの電圧検出手段の検出誤差を算出することができる。

請求項３記載の発明は、前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段の検出誤差を、前記一方の電圧検出手段が検出した前記一方の電圧検出手段が対応するブロックの二次電池各々の両端電圧値から減算することにより、前記一方の電圧検出手段が検出した前記共通二次電池以外の前記二次電池各々の両端電圧値を補正するものであることを特徴とする請求項２に記載の電圧検出装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、制御手段が二つの電圧検出回路のうちの一方の電圧検出手段に対応するブロックに含まれる共通二次電池以外の各二次電池の両端電圧値から、算出した他方の電圧検出手段との検出誤差を減算することで、一方の電圧検出手段が検出する二次電池の両端電圧値を補正している。すなわち、他方の電圧検出手段を基準に一方の電圧検出手段が検出する両端電圧値の補正を行うことができる。

請求項４記載の発明は、前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段の検出誤差を、前記他方の電圧検出手段が検出した前記他方の電圧検出手段が対応するブロックの二次電池各々の両端電圧値に加算することにより、前記他方の電圧検出手段が検出した前記共通二次電池以外の前記二次電池各々の両端電圧値を補正するものであることを特徴とする請求項２に記載の電圧検出装置に存する。

請求項４記載の発明によれば、制御手段が二つの電圧検出回路のうちの他方の電圧検出回路に対応するブロックに含まれる共通二次電池以外の各二次電池の両端電圧値に、算出した一方の電圧検出手段との検出誤差を加算することで、他方の電圧検出手段が検出する二次電池の両端電圧値を補正している。すなわち、一方の電圧検出手段を基準に他方の電圧検出手段が検出する両端電圧値の補正を行うことができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、互いに異なる二つの電圧検出手段夫々で同じ二次電池の両端電圧を検出するので互いに異なる二つの電圧検出手段の検出誤差を算出でき、その検出誤差から互いに異なる二つの電圧検出手段が検出する両端電圧値の補正をすることができる。すなわち、各電圧検出手段の相対的な誤差を算出し、補正することができるので、電圧検出手段に使用する基準電圧やＡ／Ｄ変換器が高精度でなくても、低コストで各二次電池の均等化誤差を解消し、各二次電池を効率的に使用できるようになる。

請求項２記載の発明によれば、共通二次電池を、夫々の電圧検出手段で両端電圧を検出し、一方の電圧検出手段が検出した両端電圧値から他方の電圧検出手段が検出した両端電圧値を減算することで隣接する二つの電圧検出手段の検出誤差を算出するので、容易に隣接する二つの電圧検出手段の検出誤差を算出することができる。

請求項３記載の発明によれば、二つの電圧検出回路のうちの一方の電圧検出手段に対応するブロックに含まれる各二次電池の両端電圧値に、算出した他方の電圧検出手段との検出誤差を減算する。即ち、他方の電圧検出手段を基準に一方の電圧検出手段が検出する両端電圧値の補正を行うことにより、電圧検出手段の相対的な検出誤差の補正を行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、二つの電圧検出回路のうちの他方の電圧検出手段に対応するブロックに含まれる各二次電池の両端電圧値に、算出した一方の電圧検出手段との検出誤差を加算する。即ち、一方の電圧検出手段を基準に他方の電圧検出手段が検出する両端電圧値の補正を行うことにより、電圧検出手段の相対的な検出誤差の補正を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電圧検出装置
の一実施形態を示す回路図である。図中引用符号ＢＬは低圧バッテリである。低圧バッテリＢＬは図１に示すように、例えば一つの二次電池から構成されている。低圧バッテリＢＬは、エンジンを始動するスタータＳｔの動作電源として用いられ、その両端にはオルタネータ等が必要に応じて充電器として接続される。

また、図中引用符号ＢＨは高圧バッテリである。上記高圧バッテリＢＨは、エンジンと電動モータＭを走行駆動源として併用するＨＥＶにおいて前記電動モータＭの電源として用いられ、その両端には電動モータＭが必要に応じて負荷として接続されると共にオルタネータ等(図示せず)が必要に応じて充電器として接続される。

高圧バッテリＢＨは、ｍ個（ｍは任意の整数）のブロックＢ１〜Ｂｍに分けられている。各ブロックＢ１〜Ｂｍはそれぞれｎ個（ｎは任意の整数）の二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎから構成されている。二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎは同じ電圧、電流を供給するものが直列に接続されている。また、互いに異なるブロックとしての各ブロックの隣接するブロックとの境界にある二次電池Ｃ１ｎ、Ｃ２ｎ、…、Ｃ（ｍ−１）ｎは、夫々のブロックに対応する二つの電圧検出回路１１〜１ｍが両端電圧の検出を可能とする共通二次電池となっている。即ち、共通二次電池Ｃ１ｎは、電圧検出回路１１と１２へ、Ｃ２ｎは、電圧検出回路１２と１３へ、Ｃ（ｍ−１）ｎは、電圧検出回路１（ｍ−１）と１ｍへ、夫々接続されている。

電圧検出装置は、電圧検出手段としての電圧検出回路１１〜１ｍと制御手段としての低圧系ＣＰＵ３０と、送信用インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍと、受信用インタフェースＩＦｒ１〜ＩＦｒｍとを備えている。

電圧検出回路１１〜１ｍは、各ブロックＢ１〜Ｂｍにそれぞれ対応して設けられている。電圧検出回路１１〜１ｍは、複数のブロックＢ１〜Ｂｍのうち対応するブロックＢ１〜Ｂｍを構成する二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎから電源供給を受けて動作する。即ち、上述した電圧検出回路１１〜１ｍは、対応するブロックＢ１〜Ｂｍのマイナス側がグランドレベルになり、互いに異なるグランドレベルとなっている。これにより電圧検出回路１１〜１ｍを構成するデバイスの耐圧を下げることができる。

電圧検出回路１１〜１ｍは、それぞれ二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎの両端電圧を検出する差動増幅器ＯＰと、各ブロックＢ１〜Ｂｍを構成する二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎの一つの両端を差動増幅器ＯＰに接続する選択スイッチ群２４と、差動増幅器ＯＰが検出した両端電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器２２と、上記選択スイッチ群２４を制御する高圧系ＣＰＵ２５とを備えている。上記選択スイッチ群２４は二次電池Ｃ１１〜Ｃｍｎの両端に設けられた常閉のスイッチから構成されている。

また、電圧検出回路１１〜１ｍは、対応するブロックＢ１〜Ｂｍの供給電圧から上記差動増幅器ＯＰ、Ａ／Ｄ変換器２２及び高圧系ＣＰＵ２５の動作電源となる定電圧を出力する高圧系電源回路２３と、該高圧系電源回路２３から差動増幅器ＯＰ及びＡ／Ｄ変換器２２間との間に設けた遮断スイッチＳｃ１とを備えている。この遮断スイッチＳｃ１は高圧系ＣＰＵ２５によってオンオフが制御される。

また、上述した電圧検出回路１１〜１ｍはそれぞれがワンチップで構成されている。また、電圧検出回路１１〜１ｍには外付け抵抗Ｒ１〜Ｒｍが接続されている。外付け抵抗Ｒ１〜Ｒｍは各ブロックＢ１〜Ｂｍのアドレスに対応するものであり、各々異なる抵抗値となっている。外付け抵抗Ｒ１〜Ｒｍは、各々高圧系電源回路２３からの電源投入に応じて高圧系ＣＰＵ２５が抵抗値を読み取り、各高圧系ＣＰＵ２５のアドレスとして図示しない記憶手段に記憶する。

低圧系ＣＰＵ３０は、低圧バッテリＢＬからの電源供給を受けて動作し、電圧検出回路１１〜１ｍの制御や、各電圧検出回路間の検出誤差の検出および補正等を行う。

電圧検出回路１１〜１ｍと低圧系ＣＰＵ３０との間には、送信用バスラインＢＬｔ及び受信用バスラインＢＬｒが設けられている。送信用バスラインＢＬｔ及び受信用バスラインＢＬｒはそれぞれ、低圧系ＣＰＵ３０から複数の電圧検出回路１１〜１ｍに向かって分岐して設けられている。また、分岐した後の送信用バスラインＢＬｔ及び受信用バスラインＢＬｒ、上にそれぞれ、送信用絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ及び受信用絶縁インタフェースＩＦｒ１〜ＩＦｒｍが設けられている。すなわち、送信用バスラインＢＬｔ及び受信用バスラインＢＬｒの分岐点は、送信用絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ及び受信用絶縁インタフェースＩＦｒ１〜ＩＦｒｍよりも低圧系ＣＰＵ３０側に設けられている。

絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ及びＩＦｒｍ〜ＩＦｔｍは、電圧検出回路１１〜１ｍと低圧系ＣＰＵ３０とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。低圧系ＣＰＵ３０及び電圧検出回路１１〜１ｍは、絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ及びＩＦｒ１〜ＩＦｒｍによって互いに絶縁した状態で情報の送受信を行うことができる。これにより、高圧バッテリＢＨと低圧バッテリＢＬとの絶縁を保つことができる。絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ及びＩＦｒ１〜ＩＦｒｍとしては、例えば発光素子及び受光素子から成るフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。

上述した構成の電圧検出装置における各電圧検出回路１１〜１ｍの二次電池の両端電圧の検出誤差を算出および補正する手順を図２ないし４に示す。図２ないし４に示したフローチャートはＨＥＶのイグニッションスイッチのオフ後に低圧系ＣＰＵ３０と高圧系ＣＰＵ２５とにおいて実行される。すなわち、低圧系ＣＰＵ３０で図２に示すフローチャートを実行して互いに異なる二つの電圧検出回路で共有する共通二次電池の両端電圧から二つの電圧検出回路の検出誤差を算出し、さらに、低圧系ＣＰＵ３０で図４に示すフローチャートを実行して図２に示すフローチャートで算出した二つの電圧検出回路の両端電圧の検出誤差を基に補正を行う。高圧系ＣＰＵ２５では図３のフローチャートを実行して共通二次電池の両端電圧値を検出する。

まず、図２に示す隣接する二つの電圧検出回路の両端電圧の検出誤差を算出する手順の説明をする。ステップＳ１０１において、ブロック番号を表す変数Ｎを０にリセットしてステップＳ１０２に進む。なお、本明細書における電圧検出回路の両端電圧値の検出誤差とは主に電圧検出回路１１〜１ｍの各個体毎の特性のバラツキに起因するものを指す。

次に、ステップＳ１０２において、ブロック番号を表す変数Ｎに１を加算し、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０１から進んだ場合はＮは１となり、この場合は以降ブロックＢ１およびＢ２に対応する電圧検出回路１１および１２に対して以降のステップを実行することとなる。

次に、ステップＳ１０３において、ブロックＢ１に対応する電圧検出回路１１とブロックＢ２に対応する電圧検出回路１２との共通二次電池Ｃ１ｎの両端電圧Ｖ（１）を一方の電圧検出回路としての電圧検出回路１１にて検出させステップＳ１０４へ進む。

次に、ステップＳ１０４において、ブロックＢ１に対応する電圧検出回路１１とブロックＢ２に対応する電圧検出回路１２との共通二次電池Ｃ１ｎの両端電圧Ｖ（２）を他方の電圧検出回路としての電圧検出回路１２にて検出させステップＳ１０５へ進む。

次に、ステップＳ１０５において、電圧検出回路１１と電圧検出回路１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）を算出しステップＳ１０６へ進む。検出誤差ＥＲ（１＆２）はステップＳ１０３で電圧検出回路１１にて検出した二次電池電圧Ｖ（１）からステップＳ１０４で電圧検出回路１２にて検出した二次電池電圧Ｖ（２）を減算することにより算出する。

次に、ステップＳ１０６において、全ての二つの電圧検出回路（Ｂ（ｍ−１）に対応する電圧検出回路１（ｍ−１）とＢｍに対応する電圧検出回路１ｍまで）同士の検出誤差が算出されたか否かを判断し、全ての二つの電圧検出回路同士の検出誤差が算出された場合（ＹＥＳの場合）はフローチャートを終了し、全ての二つの電圧検出回路同士の検出誤差が算出されていない場合（ＮＯの場合）はステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０６で全ての二つの電圧検出回路同士の電圧検出回路の検出誤差が算出されていないと判断してステップＳ１０２に戻った場合に、Ｎが１だった場合は、Ｎが２となりブロックＢ２に対応する電圧検出回路１２とブロックＢ３に対応する電圧検出回路１３との検出誤差を算出する。即ち、Ｎがｍ−１となる（ブロックＢ（ｍ−１）とＢｍの夫々に対応する電圧検出回路１（ｍ−１）と１ｍの検出誤差の算出）までステップＳ１０２〜Ｓ１０６を繰り返し実行する。

ここで、図２のフローチャートのステップＳ１０３およびＳ１０４で二次電池電圧を検出する際に電圧検出回路１１〜１ｍの高圧系ＣＰＵ２５で実行する手順を図３のフローチャートを参照して説明する。

まずステップＳ２０１において、低圧系ＣＰＵ３０から送信用バスラインＢＬｔおよび送信用絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍを経由して各電圧検出回路１１〜１ｍへ送信される電源オン信号を受信したか否かを判断し、受信した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２０２へ進み、受信していない場合（ＮＯの場合）は受信するまで繰り返し判断する。

次に、ステップＳ２０２において、各電圧検出回路１１〜１ｍの遮断スイッチＳｃ１をオンにする。これにより各電圧検出回路１１〜１ｍを構成する差動増幅器ＯＰ及びＡ／Ｄ変換器２２に対して対応する各ブロックＢ１〜Ｂｍから電源が供給される。

次に、ステップＳ２０３において、低圧系ＣＰＵ３０から送信用バスラインＢＬｔおよび送信用絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍを経由して各電圧検出回路１１〜１ｍへ送信される検出信号を受信したか否かを判断し、受信した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２０４へ進み、受信していない場合（ＮＯの場合）はステップＳ２０６へ進む。

次に、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３で受信した検出信号に指定されたアドレスが自己のアドレスであるか否かを判断し、自己アドレスだった場合はステップＳ２０５へ進み、自己アドレスではない場合はステップＳ２０６へ進む。

次に、ステップＳ２０５において、低圧系ＣＰＵ３０に指定された二次電池の両端電圧の検出を行う（図２のステップＳ１０３およびＳ１０４では隣接する二つの電圧検出回路が接続された共通二次電池が指定される）。二次電池の両端電圧の検出を隣接する二つの電圧検出回路１１と１２との共通二次電池Ｃ１ｎを例として以下に説明する。高圧系ＣＰＵ２５は、共通二次電池Ｃ１ｎの両端を差動増幅器ＯＰに接続する。これによりＡ／Ｄ変換器２２から高圧系ＣＰＵ２５に対して二次電池Ｃ１ｎの両端電圧のデジタル値が供給される。これに応じて高圧系ＣＰＵ２５は受信用絶縁インタフェースＩＦｒ１に対して自己のアドレスを指定した二次電池Ｃ１ｎの両端電圧のデジタル値を送信する。受信用絶縁インタフェースＩＦｒ１に対して送信された二次電池Ｃ１ｎの両端電圧のデジタル値は、受信用バスラインＢＬｒを介して低圧系ＣＰＵ３０へ送信される。

次に、ステップＳ２０６において、低圧系ＣＰＵ３０から送信用バスラインＢＬｔおよび送信用絶縁インタフェースＩＦｔ１〜ＩＦｔｍを経由して各電圧検出回路１１〜１ｍへ送信される電源オフ信号を受信したか否かを判断し、受信した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２０７へ進み、受信していない場合（ＮＯの場合）はステップＳ２０３へ戻る。

次に、ステップＳ２０７において、各電圧検出回路１１〜１ｍの遮断スイッチＳｃ１をオフにする。これにより各電圧検出回路１１〜１ｍを構成する差動増幅器ＯＰ及びＡ／Ｄ変換器２２に対して対応する各ブロックＢ１〜Ｂｍから電源が遮断される。

次に、図２に示したフローチャートで算出した隣接するブロック間の電圧検出回路の両端電圧の検出誤差を基に各電圧検出回路の検出値を補正する手順を図４を参照して説明する。

まずステップＳ３０１において、ブロック番号を表す変数Ｎおよびブロック内の二次電池番号を表す変数ｉを０にリセットしてステップＳ３０２に進む。

次に、ステップＳ３０２において、ブロック番号を表す変数Ｎに１を加算し、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０１から進んだ場合はＮは１となり、この場合はブロックＢ１に対応する電圧検出回路１１に対して以降のステップを実行することとなる。

次に、ステップＳ３０３において、ブロック内の二次電池番号を表す変数ｉに１を加算し、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０１、Ｓ３０２と進んだ場合はｉは１となり、この場合はステップＳ３０２の結果と合わせてブロックＢ１の二次電池Ｃ１１に対して以降のステップを実行することとなる。

次に、ステップＳ３０４において、ブロックＮ内のｉ番目の二次電池ＣＮｉの両端電圧を検出しステップＳ３０５へ進む。検出方法は互いに異なる二つの電圧検出回路の両端電圧の検出誤差と同様に図３に示したフローチャートで検出する。

次に、ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で検出した二次電池の両端電圧値の補正を行いステップＳ３０６に進む。例えば、一方の電圧検出回路としてのブロックＢ１に対応する電圧検出回路１１を基準に他の電圧検出回路の相対誤差を補正する場合は、電圧検出回路１２であれば、ブロックＢ２内の二次電池の電圧検出回路１２での両端電圧値に電圧検出回路１１と電圧検出回路１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）を加算する。電圧検出回路１３であれば、ブロックＢ３内の二次電池の電圧検出回路１３での両端電圧値に電圧検出回路１１と電圧検出回路１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）と、電圧検出回路１２と電圧検出回路１３との検出誤差ＥＲ（２＆３）を加算する。電圧検出回路１ｍであれば、ブロックＢｍ内の二次電池の電圧検出回路１ｍでの両端電圧値に電圧検出回路１１と電圧検出回路１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）から電圧検出回路１（ｍ−１）と電圧検出回路１Ｂｍとの検出誤差ＥＲ（（ｍ−１）＆ｍ）までを全て加算する。このようにすることにより、一方の電圧検出回路を基準として各電圧検出回路１１〜１ｍの相対誤差を補正することができる。

他方の電圧検出回路としてのブロックＢｍに対応する電圧検出回路１ｍを基準に他の電圧検出回路の相対誤差を補正する場合は、電圧検出回路１（ｍ−１）であれば、ブロックＢ（ｍ−１）内の二次電池の電圧検出回路１（ｍ−１）での両端電圧値にブロックＢ（ｍ−１）の電圧検出回路１（ｍ−１）とブロックＢｍの電圧検出回路１Ｂｍとの検出誤差ＥＲ（（ｍ−１）＆ｍ）を減算する。同様に電圧検出回路１１であれば、ブロックＢ１内の二次電池の電圧検出回路１１での両端電圧値にブロックＢ（ｍ−１）の電圧検出回路１（ｍ−１）とブロックＢｍの電圧検出回路１Ｂｍとの検出誤差ＥＲ（（ｍ−１）＆ｍ）からブロックＢ１の電圧検出回路１１とブロックＢ２の電圧検出回路１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）までを全て減算する。このようにすることにより、他方の電圧検出回路を基準として各電圧検出回路１１〜１ｍの相対誤差を補正することができる。

例えば、電圧検出回路１１と１２との検出誤差ＥＲ（１＆２）が−０．１Ｖだったとすると、一方の電圧検出回路としての電圧検出回路１１を基準とする場合は電圧検出回路１２が検出する両端電圧値に−０．１Ｖを加算する。即ち、電圧検出回路１２が検出する両端電圧値から０．１Ｖを減算することとなる。また、他方の電圧検出回路としての電圧検出回路１２を基準とする場合は電圧検出回路１１が検出する両端電圧値から−０．１Ｖを減算する。即ち、電圧検出回路１１が検出する両端電圧値に０．１Ｖを加算することとなる。

次に、ステップＳ３０６において、ブロック内の全ての二次電池の両端電圧値の補正が終了したか否かを判断し終了している場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３０７に進み、終了していない場合（ＮＯの場合）は次の二次電池の補正を行うためにステップＳ３０３に戻る。

次に、ステップＳ３０７において、全てのブロックの二次電池の両端電圧値の補正が終了したか否かを判断し終了している場合（ＹＥＳの場合）はフローチャートを終了し、終了していない場合（ＮＯの場合）は次のブロックの補正を行うためにステップＳ３０２に戻る。

以上の電圧検出装置によれば、隣接した電圧検出回路夫々で同じ二次電池の両端電圧を検出する。例えば電圧検出回路１１と１２であれば二次電池Ｃ１ｎの両端電圧を検出し、低圧系ＣＰＵ３０において電圧検出回路１１で検出した両端電圧値から電圧検出回路１２で検出した両端電圧値を減算することで隣接する二つの電圧検出回路の検出誤差を算出することができる。そして、算出した検出誤差を電圧検出回路１１を基準とする場合はブロックＢ２の各二次電池の電圧検出回路１２で検出した両端電圧値に加算するとにより隣接する電圧検出回路１１と１２間の相対誤差を補正することができる。即ち、電圧検出回路１１〜１ｍの相対的な誤差を算出し、その誤差を積算して補正するので、電圧検出回路に使用する高圧系電源回路２３やＡ／Ｄ変換器２２が高精度でなくても、低コストで各二次電池の均等化誤差を解消し、各二次電池を効率的に使用できるようになる。

また、上述した電圧検出装置によれば、低圧系ＣＰＵ３０が、例えば互いに異なる電圧検出回路１１と１２の双方から両端電圧が検出可能な共有二次電池Ｃ１ｎの両端電圧を、電圧検出回路１１および１２にて夫々検出させ、低圧系ＣＰＵ３０において電圧検出回路１１で検出した両端電圧値から電圧検出回路１２で検出した両端電圧値を減算して隣接する電圧検出回路１１と１２の検出誤差を算出する。即ち、別々の電圧検出回路から同じ二次電池の両端電圧を検出するので電圧検出回路の検出誤差を容易に算出することができる。

また、上述した電圧検出装置によれば、低圧系ＣＰＵ３０が、例えばブロックＢ２に含まれる二次電池Ｃ２１〜Ｃ２ｎを電圧検出回路１２で検出した両端電圧値に電圧検出回路１１と１２との検出誤差を加算することにより、一方の電圧検出回路としての電圧検出回路１１を基準にして電圧検出回路１２での検出値の検出誤差の補正を行うことができる。

また、上述した電圧検出装置によれば、低圧系ＣＰＵ３０が、例えばブロックＢ１に含まれる二次電池Ｃ１１〜Ｃ１ｎを電圧検出回路１１で検出した両端電圧値に電圧検出回路１１と１２との検出誤差を減算することにより、他方の電圧検出回路としての電圧検出回路１２を基準にして電圧検出回路１１での検出値の検出誤差の補正を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、互いに異なる二つの電圧検出回路の双方から両端電圧の検出が可能な共通二次電池を隣接するブロック間の境界にあるＣ１ｎ、Ｃ２ｎ、…、Ｃ（ｍ−１）ｎ、Ｃｍｎとしていたが、Ｃ２１、…Ｃ（ｍ−１）１、Ｃｍ１としてもよい。さらに、共通二次電池は、隣接するブロック間の境界にある二次電池に限らず互いに異なる二つのブロックに含まれる二次電池であればよい。

また、上述した実施形態では、二次電池の両端電圧の検出誤差の補正を低圧系ＣＰＵ３０で行っていたが、算出された隣接する電圧検出回路の検出誤差を基に、基準とする電圧検出回路と他の電圧検出回路との検出誤差を低圧系ＣＰＵ３０で算出し、その値を各電圧検出回路の高圧系ＣＰＵ２５に送信するようにしてもよい。このようにすることにより、電圧検出回路側で各二次電池の両端電圧値の補正を行うことができる。

また、上述した実施形態では、互いに異なる電圧検出回路で共有される二次電池を１つとしていたが、１つに限らず複数でもよい。さらに、上述した実施形態では、高圧バッテリを二次電池の単電池で構成したいたが、それに限らず二次電池からなる単位電池や単位セルなどで構成してもよい。

また、各電圧検出回路のうち、基準とする電圧検出回路のみ高精度な電源回路やＡ／Ｄ変換器を使用してもよい。あるいは、基準とする電圧検出回路のみ予め検出誤差の補正値を算出して低圧系ＣＰＵ３０に記憶させ、他の電圧検出回路が検出した両端電圧値の補正時には隣接するブロック間の検出誤差に加えて基準とする電圧検出回路の検出誤差の補正値も加算するようにしてもよい。これらのようにすることにより、基準とする電圧検出回路で検出する両端電圧値の精度が高くなるため、相対誤差を算出して補正した他の電圧検出回路で検出する両端電圧値の精度もより高めることができる。

本発明の電圧検出装置の一実施の形態を示す回路図である。図１に示す電圧検出装置を構成する低圧系ＣＰＵ３０が隣接する電圧検出回路間の検出誤差を算出する処理手順を示すフローチャートである。図１に示す電圧検出装置を構成する高圧系ＣＰＵ２５が二次電池の電圧を検出する処理手順を示すフローチャートである。図１に示す電圧検出装置を構成する低圧系ＣＰＵ３０が隣接する電圧検出回路間の検出誤差を補正する処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

ＢＬ低圧バッテリ
ＢＨ高圧バッテリ(車載高圧バッテリ)
Ｂ１〜Ｂｍブロック
ＢＬｔ送信用バスライン
ＢＬｒ受信用バスライン
Ｃ１１〜Ｃｍｎ二次電池
ＩＦｔ１〜ＩＦｔｍ送信用絶縁インタフェース
ＩＦｒ１〜ＩＦｒｍ受信用絶縁インタフェース
ＯＰ差動増幅器
Ｒ１〜Ｒｍ外付け抵抗
１１〜１ｍ電圧検出回路(電圧検出手段)
２２Ａ／Ｄ変換器
２５高圧系ＣＰＵ
３０低圧系ＣＰＵ(制御手段)

Claims

二次電池が複数直列接続された車載高圧バッテリの、前記二次電池を少なくとも１つ有した複数のブロック各々に対応して設けられ、前記ブロックを構成する前記二次電池各々の両端電圧を検出する電圧検出手段と、
前記複数の電圧検出手段を制御する制御手段と、
を備えた電圧検出装置において、
前記複数の二次電池に、互いに異なる二つのブロック夫々に対応して設けられた二つの電圧検出手段双方によって両端電圧の検出が可能な共通二次電池を設け、
前記制御手段は、前記二つの電圧検出手段に、前記共通二次電池の両端電圧を検出させて、検出された該共通二次電池の両端電圧に基づいて前記二つの電圧検出手段同士の検出誤差を算出し、算出された検出誤差に基づいて前記二つの電圧検出手段の検出する両端電圧値の補正を行うものであることを特徴とする電圧検出装置。
前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段のうち、一方の電圧検出手段によって検出した前記共通二次電池の両端電圧から、他方の電圧検出手段で検出した前記共通二次電池の両端電圧を減算して前記二つの電圧検出手段の検出誤差を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段の検出誤差を、前記一方の電圧検出手段が検出した前記一方の電圧検出手段が対応するブロックの二次電池各々の両端電圧値から減算することにより、前記一方の電圧検出手段が検出した前記共通二次電池以外の前記二次電池各々の両端電圧値を補正するものであることを特徴とする請求項２に記載の電圧検出装置。
前記制御手段が、前記二つの電圧検出手段の検出誤差を、前記他方の電圧検出手段が検出した前記他方の電圧検出手段が対応するブロックの二次電池各々の両端電圧値に加算することにより、前記他方の電圧検出手段が検出した前記共通二次電池以外の前記二次電池各々の両端電圧値を補正するものであることを特徴とする請求項２に記載の電圧検出装置。