JP6948572B2 - 車載用の電圧検出回路 - Google Patents

Description

本発明は、車載用の電圧検出回路に関するものである。

車両に搭載される電池やキャパシタは、複数の蓄電セルを直列に接続することで蓄電ユニット全体の必要電圧を確保する構成が一般的である。更に、この種の蓄電ユニットに付随する形で、各蓄電セルのセル電圧を検出する回路が組み込まれ、各蓄電セルの過充電や過放電を防ぐ目的などのために使用される。

特開２００８−４２９７０号公報

ところで、蓄電ユニットを構成する複数の蓄電セルの各セル電圧をマイクロコンピュータなどの制御装置によって検出する場合、蓄電セル毎に入力ポートを設けると、入力ポートの数が膨大になってしまうという問題がある。

この問題に関し、特許文献１で開示される電圧測定装置では、電圧バランス補正回路によって全セル（Ｂ１〜Ｂ２ｎ）の電圧が同電圧となるように常にバランス補正し、その上で、一部の特定セルに現れるセル電圧のみを検出するようになっている。しかし、特許文献１のような方式では、常にバランス補正することが必須となってしまい、しかも、各セルのセル電圧がばらついた状態では、各セル電圧を個別に検出するといったことができないという問題がある。

本発明は、上述した事情に基づいてなされたものであり、複数の蓄電セルが直列に接続されてなる車載用蓄電部の各セル電圧を個別に検出し得る電圧検出回路をより簡易な構成で実現することを目的とするものである。

本発明の一つである車載用の電圧検出回路は、
複数の蓄電セルが直列に接続されてなる車載用蓄電部の電圧を検出する車載用の電圧検出回路であって、
複数の前記蓄電セルのうちの少なくともいずれか複数の前記蓄電セルにそれぞれ対応して設けられ、駆動信号が与えられた場合に、対応する前記蓄電セルの両端電圧に応じた出力電圧を生成し、非駆動信号が与えられた場合に、前記出力電圧の生成を停止する複数の個別検出回路と、
各々の前記個別検出回路で生成される前記出力電圧が印加される経路である共通の出力導電路と、
複数の前記個別検出回路のそれぞれに対して駆動信号及び非駆動信号を出力する制御回路と、
を備え、
前記個別検出回路は、
当該個別検出回路に対応する前記蓄電セルの低電位側の電極にベースが電気的に接続され、対応する前記蓄電セルの高電位側の電極に対し、コレクタが電気的に接続されたＮＰＮ型の第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのエミッタに対し、ベースが電気的に接続されたＰＮＰ型の第２トランジスタと、
前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トランジスタのベースとを接続する接続部とグラウンド部との間に配置される第１抵抗部と、
前記接続部とグラウンド部との間において前記第１抵抗部と直列に設けられ、当該個別検出回路に対して駆動信号が与えられた場合にオン動作して前記接続部とグラウンド部との間を通電状態とし、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作して前記接続部とグラウンド部との間を非通電状態とするスイッチ部と、
当該個別検出回路に対応する前記蓄電セルの高電位側の電極に一端が電気的に接続され、前記第２トランジスタのエミッタに他端が電気的に接続された第２抵抗部と、
を有し、
複数の前記個別検出回路における各々の前記第２トランジスタのコレクタが前記出力導電路に電気的に接続されており、
複数の前記個別検出回路のうちのいずれかの駆動対象回路に対して前記制御回路から駆動信号が与えられ、他の非対象回路に対して前記制御回路から非駆動信号が与えられた場合に、前記非対象回路の前記スイッチ部がオフ動作することで当該非対象回路の前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに電流が流れずに当該非対象回路での前記出力電圧の生成が停止され、前記駆動対象回路の前記スイッチ部がオン動作することで当該駆動対象回路の前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに電流が流れ、当該駆動対象回路に対応する前記蓄電セルの両端電圧に応じた電圧が前記出力導電路に印加される。

この車載用の電圧検出回路は、制御回路がいずれかの駆動対象回路に対して駆動信号を与えた場合に、当該駆動対象回路に対応する蓄電セルの両端電圧に応じた電圧が出力導電路に印加され、制御回路から非駆動信号が与えられる残余の個別検出回路（非対象回路）では、出力電圧の生成が停止される。このような構成であるため、制御回路による駆動信号の切り替えによって複数の蓄電セルの各セル電圧を検出することが可能となり、しかも各セル電圧の検出を共通の出力導電路を介して行うことができるため、検出対象となるセルの数だけ出力用の信号線を用意する必要はない。
更に、各々の個別検出回路は、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第１抵抗部、第２抵抗部、スイッチ部を主要素とする形で、簡易且つ小型化しやすい構成で実現することができるため、この利点を個別検出回路の数だけ享受することができ、ひいては、「共通の出力導電路を介して各セル電圧を検出する」という特徴的な電圧検出回路をより簡易且つ小型に実現することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る車載用の電圧検出回路を備えた車載用電源システムを概略的に例示する回路図である。 図２は、実施例１の電圧検出回路の一部を拡大しつつ説明する説明図である。 図３は、他の実施例に係る車載用の電圧検出回路を備えた車載用電源システムを概略的に例示する回路図である。 図４は、図３とは異なる車載用の電圧検出回路を備えた車載用電源システムを概略的に例示する回路図である。

ここで、発明の望ましい例を示す。

本発明の一つである車載用の電圧検出回路は、一端が出力導電路に電気的に接続され、他端がグラウンド部に電気的に接続される第３抵抗部を備えていてもよい。そして、この電圧検出回路は、駆動対象回路に対して制御回路から駆動信号が与えられた場合に、当該駆動対象回路の第２トランジスタに流れる電流に応じた電流が第３抵抗部に流れ、第３抵抗部の両端電圧に応じた電圧が出力導電路に印加される構成となっていてもよい。
このように構成された電圧検出回路は、各セル電圧の検出を共通の出力導電路を介して行うことができる構成に加え、第２抵抗部と第３抵抗部との比率によって各セル電圧に応じた検出値を決定する構成とすることができる。

上記第３抵抗部を設けた電圧検出回路は、各々の個別検出回路において、第１トランジスタのベースエミッタ間の電圧と第２トランジスタのベースエミッタ間の電圧とが同一となるように第１抵抗部の抵抗値が設定されていてもよい。
このように構成された電圧検出回路は、各々の個別検出回路において第２抵抗部の一端の電位と、対応する蓄電セルの低電位側の電極の電位とを、同一又は近似させることができるため、第２抵抗部の両端電圧が、対応する蓄電セルの両端電圧をより高精度に反映したものとなる。ゆえに、各々の蓄電セルのセル電圧をより高精度に特定し得る電圧を共通の出力導電路に出力し得る構成となる。

上記第３抵抗部を設けた電圧検出回路は、複数の個別検出回路における複数の第２抵抗部の抵抗値及び第３抵抗部の抵抗値が同一であってもよい。
このように構成された電圧検出回路は、いずれの個別検出回路においても、駆動対象回路として選定された場合に第２抵抗部の両端電圧と第３抵抗部の両端電圧とを実質的に同一又は近似した値とすることができ、対応する蓄電セルのセル電圧と実質的に同一の値又はこのセル電圧により近い値を共通の出力導電路に出力することができる。

上記第３抵抗部を設けた電圧検出回路は、車載用蓄電部を構成する複数の蓄電セルのうち最も低電位側に配置される低電位側セルは、低電位側の電極がグラウンド部に電気的に接続されていてもよい。更に、この電圧検出回路は、一端が低電位側セルの高電位側の電極に電気的に接続され、他端が出力導電路に電気的に接続された半導体スイッチ素子を有する低電位側検出回路を備えていてもよい。そして、低電位側検出回路は、制御回路から当該低電位側検出回路に対して駆動信号が与えられた場合に半導体スイッチ素子をオン動作させて低電位側セルの高電位側の電極と出力導電路とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合に半導体スイッチ素子をオフ動作させて低電位側セルの高電位側の電極と出力導電路との間の導通を遮断する構成をなしていてもよい。そして、この電圧検出回路は、複数の個別検出回路における複数の第２抵抗部の抵抗値のほうが、第３抵抗部の抵抗値よりも大きくなっていてもよい。
このように構成された電圧検出回路は、制御回路から駆動信号が与えられ、他の個別検出回路に非駆動信号が与えられている場合に、低電位側セルの両端電圧を反映した電圧が共通の出力導電路に出力されるようになる。この場合、共通の出力導電路に出力される電圧は、低電位側セルの高電位側の電極電圧から半導体スイッチ素子での電圧降下分を差し引いた値に応じた電圧となるため、何ら措置を講じないと、低電位側セルのセル電圧を検出するときだけ実際のセル電圧よりも低い値が共通の出力導電路に出力される懸念があり、低電位側セルのセル電圧を検出する場合と、他の蓄電セルのセル電圧を検出する場合とで、検出方式を異ならせる必要が生じる懸念があるが、上述したように第２抵抗部の抵抗値を第３抵抗部の抵抗値よりも大きくすれば、他の蓄電セルのセル電圧を検出するときでも、実際のセル電圧よりも低い値が共通の出力導電路に出力されるように合わせることができる。

本発明の一つである車載用の電圧検出回路は、車載用蓄電部を構成する複数の蓄電セルのうち最も低電位側に配置される低電位側セルは、低電位側の電極がグラウンド部に電気的に接続されていてもよい。そして、一端が低電位側セルの高電位側の電極に電気的に接続され、他端が出力導電路に電気的に接続されたＦＥＴ（field effect transistor）を有する低電位側検出回路を備えていてもよい。更に、低電位側検出回路は、制御回路から当該低電位側検出回路に対して駆動信号が与えられた場合にＦＥＴをオン動作させて低電位側セルの高電位側の電極と出力導電路とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合にＦＥＴをオフ動作させて低電位側セルの高電位側の電極と出力導電路との間の導通を遮断する構成であってもよい。
このように構成された電圧検出回路は、制御回路から低電位側検出回路に対して駆動信号が与えられ、他の個別検出回路に非駆動信号が与えられている場合に、低電位側セルの両端電圧を反映した電圧が共通の出力導電路に出力されるようになる。この場合、共通の出力導電路に出力される電圧は、低電位側セルの高電位側の電極電圧からＦＥＴでの電圧降下分を差し引いた値に応じた電圧となるが、この経路にＦＥＴを使用すれば、電圧降下を低くすることができるため、低電位側セルの高電位側の電極電圧をより高精度に範囲した電圧を共通の出力導電路に出力することができるようになる。

＜実施例１＞
以下、本発明をより具体化した実施例１について説明する。
図１で示す車載用電池システム１００は、複数の蓄電セル１０４が直列に接続されてなる車載用蓄電部１０２（以下、蓄電部１０２ともいう）と、この蓄電部１０２の各蓄電セル１０４の両端電圧（セル電圧）を検出し、各セル電圧の値を特定し得る検出値を出力し得る車載用の電圧検出回路１（以下、電圧検出回路１ともいう）とを備える。

車載用蓄電部１０２は、車載用の電源として機能し得る蓄電手段であり、例えば電動車両（ＥＶやＨＥＶ）の走行用モータの電源等として車両に搭載される車載用のバッテリであってもよく、バックアップ電源やその他の補助電源等として用いられる車載用のキャパシタであってもよい。車載用蓄電部１０２は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどの公知の蓄電手段として構成されている。

図１の構成では、車載用蓄電部１０２を構成する複数の蓄電セル１０４のうち最も低電位側に配置される低電位側セルＣ１（以下では、第１セルＣ１ともいう）は、低電位側の電極（負極）がグラウンド部に電気的に接続され、低電位側セルＣ１の負極はグラウンド電位（例えば、０Ｖ）に保たれる。また、車載用蓄電部１０２を構成する複数の蓄電セル１０４のうち最も高電位側に配置される高電位側セル（第ｎセルＣｎ）は、高電位側の電極（正極）が図示しない電力路に電気的に接続され、車載用蓄電部１０２から電力路を介して電力が出力され得る構成となっている。

電圧検出回路１は、車載用蓄電部１０２の電圧を検出するための回路であり、主に、個別検出回路１０、低電位側検出回路Ｚ１、出力導電路４、第３抵抗部Ｒ３、制御回路２、などを備える。

制御回路２は、例えばマイクロコンピュータなどの情報処理装置として構成されており、入力端子Ｐａ、出力端子Ｐｂ１、Ｐｂ２・・・Ｐｂｎ、ＣＰＵなどの演算回路（図示省略）、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶部（図示省略）、ＡＤ変換器（図示省略）などを備える。この制御回路２は、複数の個別検出回路１０のそれぞれに対して駆動信号（例えば、所定電圧のハイレベル信号）及び非駆動信号（例えば、駆動信号より低い所定電圧のローレベル信号）を出力し得る回路であり、低電位側検出回路Ｚ１に対しても駆動信号及び非駆動信号を出力し得る回路である。この制御回路２は、出力端子Ｐｂ１、Ｐｂ２・・・Ｐｂｎのいずれかの端子に対して択一的に駆動信号を出力し、残余の端子に非駆動信号を出力するような駆動制御を行い得る。また、制御回路２は、上述した駆動制御中に入力端子Ｐａに印加される電圧（即ち、出力導電路４の電位）を検出する機能も有する。

共通の出力導電路４は、各々の個別検出回路１０及び低電位側検出回路Ｚ１で生成される出力電圧が印加される経路であり、一端が制御回路２の入力端子Ｐａに電気的に接続されている。

第３抵抗部Ｒ３は、一端が出力導電路４に電気的に接続され、他端がグラウンド部に電気的に接続される。つまり、出力導電路４の電圧が、第３抵抗部Ｒ３の両端電圧となる構成である。

複数の個別検出回路１０は、抵抗値等の定数以外は同様の構成をなしている。なお、図１の例では、蓄電セル１０４がｎ個設けられ、個別検出回路１０がｎ−１個設けられた例を示している。ｎの値は、３以上の値であることが望ましい。

複数の個別検出回路１０は、複数の蓄電セル１０４のうちの少なくともいずれか複数の蓄電セル（図１の例では、低電位側セルＣ１を除く残余のセルＣ２，・・・Ｃｎ）にそれぞれ対応して設けられ、いずれの個別検出回路１０も、駆動信号が与えられた場合に対応する蓄電セルの両端電圧に応じた出力電圧を生成し、非駆動信号が与えられた場合に出力電圧の生成を停止する構成をなす。なお、図１の例では、第２セルＣ２とセルＣｎとの間を省略しているが、第２セルＣ２とセルＣｎとの間に１以上の蓄電セル１０４が更に直列に設けられていてもよい。このように、第２セルＣ２とセルＣｎとの間に１以上の蓄電セル１０４が更に直列に設けられる場合、それら蓄電セル１０４のそれぞれに対応させるように個別検出回路１０を設ければよい。

個別検出回路１０は、当該個別検出回路１０に対応する蓄電セルの低電位側の電極にベースが電気的に接続され且つ対応する蓄電セルの高電位側の電極に対してコレクタが電気的に接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタからなる第１トランジスタと、第１トランジスタのエミッタに対してベースが電気的に接続されたＰＮＰ型のバイポーラトランジスタからなる第２トランジスタと、第１トランジスタのエミッタと第２トランジスタのベースとを接続する接続部とグラウンド部との間に配置される第１抵抗部と、上記接続部とグラウンド部との間において第１抵抗部と直列に設けられ、当該個別検出回路１０に対して駆動信号が与えられた場合にオン動作して接続部とグラウンド部との間を通電状態とし、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作して接続部とグラウンド部との間を非通電状態とするスイッチ部とを備える。

例えば、低電位側セルＣ１の次の段（２段目）の蓄電セル１０４（第２セルＣ２）に対応する個別検出回路１０である２段目の個別検出回路Ｚ２は、第１トランジスタＴ２１、第２トランジスタＴ２２、第１抵抗部Ｒ２１、第２抵抗部Ｒ２２、スイッチ部Ｓ２を備える。

第１トランジスタＴ２１は、２段目の個別検出回路Ｚ２に対応する蓄電セル１０４（第２セルＣ２）の低電位側の電極（負極）にベースが電気的に接続され、その蓄電セル１０４（第２セルＣ２）の高電位側の電極（正極）及び第２抵抗部Ｒ２２の一端にコレクタが電気的に接続されている。この個別検出回路Ｚ２は、第１トランジスタＴ２１のベース電位は第２セルＣ２の負極電位となり、第１トランジスタＴ２１のコレクタ電位は第２セルＣ２の正極電位及び第２抵抗部Ｒ２２の一端の電位となるように構成されている。第１トランジスタＴ２１のエミッタは、第２トランジスタＴ２２のベース及び第１抵抗部Ｒ２１の一端に電気的に接続され、第１トランジスタＴ２１のエミッタ電位が第２トランジスタＴ２２のベース電位及び第１抵抗部Ｒ２１の一端の電位に等しくなるように構成されている。

第１抵抗部Ｒ２１は、第１トランジスタＴ２１のエミッタと第２トランジスタＴ２２のベースとを接続する接続部Ｌ２とグラウンド部との間に配置されている。図１の例では、第１抵抗部Ｒ２１の他端は、スイッチ部Ｓ２の一端（具体的にはコレクタ）に電気的に接続されている。

第２抵抗部Ｒ２２は、２段目の個別検出回路Ｚ２に対応する蓄電セル１０４（第２セルＣ２）の高電位側の電極（正極）に一端が電気的に接続され、第２トランジスタＴ２２のエミッタに他端が電気的に接続されている。第２抵抗部Ｒ２２の一端の電位は、第２セルＣ２の正極電位となり、他端の電位は、第２トランジスタＴ２２のエミッタ電位となる。

第２トランジスタＴ２２は、エミッタが第２抵抗部Ｒ２２の他端に電気的に接続されており、コレクタが出力導電路４に電気的に接続されている。第２トランジスタＴ２２のベース電位は、第１トランジスタＴ２１のエミッタ電位及び第１抵抗部Ｒ２１の一端の電位と等しくなり、第２トランジスタＴ２２のエミッタ電位は、第２抵抗部Ｒ２２の他端の電位と等しくなり、第２トランジスタＴ２２のコレクタ電位は、出力導電路４の電位と等しくなる。

スイッチ部Ｓ２は、半導体スイッチとして構成され、図１の例では、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成されている。このスイッチ部Ｓ２は、上記接続部Ｌ２とグラウンド部との間において第１抵抗部Ｒ２１と直列に設けられており、図１の例では、コレクタが第１抵抗部Ｒ２１の他端に電気的に接続され、エミッタがグラウンド部に電気的に接続され、ベースが、抵抗部を介して制御回路２の出力端子Ｐｂ２に電気的に接続されている。このスイッチ部Ｓ２は、２段目の個別検出回路Ｚ２に対して制御回路２から駆動信号が与えられた場合（即ち、出力端子Ｐｂ２から駆動信号が出力される場合）にオン動作して接続部Ｌ２とグラウンド部との間を通電状態とし、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作して接続部Ｌ２とグラウンド部との間を非通電状態とするように機能する。

ｎ段目の蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）に対応する個別検出回路１０であるｎ段目の個別検出回路Ｚｎは、第１トランジスタＴｎ１、第２トランジスタＴｎ２、第１抵抗部Ｒｎ１、第２抵抗部Ｒｎ２、スイッチ部Ｓｎを備える。

第１トランジスタＴｎ１は、ｎ段目の個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の低電位側の電極（負極）にベースが電気的に接続され、その蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の高電位側の電極（正極）及び第２抵抗部Ｒｎ２の一端にコレクタが電気的に接続されている。この個別検出回路Ｚｎは、第１トランジスタＴｎ１のベース電位は第ｎセルＣｎの負極電位となり、第１トランジスタＴｎ１のコレクタ電位は第ｎセルＣｎの正極電位及び第２抵抗部Ｒｎ２の一端の電位となる。第１トランジスタＴｎ１のエミッタは、第２トランジスタＴｎ２のベース及び第１抵抗部Ｒｎ１の一端に電気的に接続され、第１トランジスタＴｎ１のエミッタ電位が第２トランジスタＴｎ２のベース電位及び第１抵抗部Ｒｎ１の一端の電位に等しくなる。

第１抵抗部Ｒｎ１は、第１トランジスタＴｎ１のエミッタと第２トランジスタＴｎ２のベースとを接続する接続部Ｌｎとグラウンド部との間に配置されている。図１の例では、第１抵抗部Ｒｎ１の他端は、スイッチ部Ｓｎの一端（具体的にはコレクタ）に電気的に接続されている。

第２抵抗部Ｒｎ２は、ｎ段目の個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の高電位側の電極（正極）に一端が電気的に接続され、第２トランジスタＴｎ２のエミッタに他端が電気的に接続されている。

第２トランジスタＴｎ２は、エミッタが第２抵抗部Ｒｎ２の他端に電気的に接続され、コレクタが出力導電路４に電気的に接続されている。第２トランジスタＴｎ２のベース電位は、第１トランジスタＴｎ１のエミッタ電位及び第１抵抗部Ｒｎ１の一端の電位と等しくなり、第２トランジスタＴｎ２のエミッタ電位は、第２抵抗部Ｒｎ２の他端の電位と等しくなり、第２トランジスタＴｎ２のコレクタ電位は、出力導電路４の電位と等しくなる。

スイッチ部Ｓｎは、半導体スイッチとして構成され、図１の例では、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成されている。このスイッチ部Ｓｎは、上記接続部Ｌｎとグラウンド部との間において第１抵抗部Ｒｎ１と直列に設けられており、図１の例では、コレクタが第１抵抗部Ｒｎ１の他端に電気的に接続され、エミッタがグラウンド部に電気的に接続され、ベースが、抵抗部を介して制御回路２の出力端子Ｐｂｎに電気的に接続されている。このスイッチ部Ｓｎは、ｎ段目の個別検出回路Ｚｎに対して制御回路２から駆動信号が与えられた場合（即ち、出力端子Ｐｂｎから駆動信号が出力される場合）にオン動作して接続部Ｌｎとグラウンド部との間を通電状態とし、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作して接続部Ｌｎとグラウンド部との間を非通電状態とするように機能する。

このように構成された複数の個別検出回路１０は、各々の第２トランジスタＴ２２，・・・Ｔｎ２のコレクタが出力導電路４に電気的に接続されており、各々のコレクタ電位が出力導電路４の電位と等しくなるように構成されている。

低電位側検出回路Ｚ１は、ＦＥＴ３０と、ＦＥＴ駆動回路３２とを備える。ＦＥＴ３０は、一端が低電位側セルＣ１の高電位側の電極（正極）に電気的に接続され、他端が出力導電路４に電気的に接続されている。ＦＥＴ駆動回路３２は、ＦＥＴ３０のゲートに接続される信号線を備えており、制御回路２から出力端子Ｐｂ１を介して駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０のゲートに対してオン信号を出力し、ＦＥＴ３０をオン状態とする。また、ＦＥＴ駆動回路３２は、制御回路２から出力端子Ｐｂ１を介して非駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０のゲートに対してオフ信号を出力し、ＦＥＴ３０をオフ状態とする。このように、低電位側検出回路Ｚ１は、制御回路２から当該低電位側検出回路Ｚ１に対して駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０をオン動作させて低電位側セルＣ１の高電位側の電極（正極）と出力導電路４とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０をオフ動作させて低電位側セルＣ１の高電位側の電極（正極）と出力導電路４との間の導通を遮断する。

次に、電圧検出回路１の動作について説明する。
なお、以下の説明では、車載用蓄電部１０２においてグラウンド部側から数えて１段目のセル（第１セルＣ１）の両端電圧をＶ１とし、２段目のセル（第２セルＣ２）の両端電圧をＶ２とするように両端電圧を対応付けて説明する。そして、グラウンド部側から数えてｎ−１段目のセル（第（ｎ−１）セル）の両端電圧をＶ（ｎ−１）とし、ｎ段目のセル（第ｎセル）の両端電圧をＶｎとするように対応付けて説明する。

電圧検出回路１は、電圧検出動作を行うときに制御回路２が出力端子Ｐｂ１，Ｐｂ２・・・Ｐｂｎのいずれかに対して択一的に駆動信号を出力し、残余の出力端子に対しては非駆動信号を出力する。

複数の個別検出回路１０のうちのいずれかに対して駆動信号が与えられた場合、即ち、出力端子Ｐｂ２・・・Ｐｂｎのいずれかに対して駆動信号が与えられた場合、その駆動信号が与えられた個別検出回路１０が駆動対象回路として動作し、他の個別検出回路１０は非対象回路となる。この場合、駆動対象回路のスイッチ部がオン動作し、非対象回路のスイッチ部がオフ動作する。非対象回路は、スイッチ部がオフ動作しているときには、第１トランジスタ及び第２トランジスタがいずれもオフ状態で維持されるため第１トランジスタ及び第２トランジスタに電流が流れず、当該非対象回路での出力電圧の生成は停止される。また、低電位側検出回路Ｚ１にも駆動信号が与えられていない場合、ＦＥＴ３０もオフ状態となるため、低電位側セルＣ１と出力導電路４とが非導通状態となる。

一方で、駆動対象回路については、スイッチ部がオン動作することで当該駆動対象回路の第１トランジスタ及び第２トランジスタがいずれもオン状態となり、これら第１トランジスタ及び第２トランジスタに電流が流れ、当該駆動対象回路に対応する蓄電セル１０４の両端電圧に応じた電圧が出力導電路４に印加される。

本構成では、いずれの個別検出回路１０も、駆動対象回路となった場合に第１トランジスタのベースエミッタ間の電圧と第２トランジスタのベースエミッタ間の電圧とが同一となるように各々の第１抵抗部の抵抗値が設定されている。なお、第１抵抗部にかかる電圧は個別検出回路１０の段数によって変わるため、各個別検出回路１０において第１抵抗部の抵抗値が個別に調整されている。例えば、２段目の個別検出回路Ｚ２が駆動対象回路となって第１トランジスタＴ２１及び第２トランジスタＴ２２がオン動作する場合に第１トランジスタＴ２１のベースエミッタ間の電圧と第２トランジスタＴ２２のベースエミッタ間の電圧とが同一となるように予め第１抵抗部Ｒ２１の抵抗値が設定されている。同様に、ｎ段目の個別検出回路Ｚｎが駆動対象回路となって第１トランジスタＴｎ１及び第２トランジスタＴｎ２がオン動作する場合に第１トランジスタＴｎ１のベースエミッタ間の電圧と第２トランジスタＴｎ２のベースエミッタ間の電圧とが同一となるように予め第１抵抗部Ｒｎ１の抵抗値が設定されている。更に、複数の個別検出回路１０における複数の第２抵抗部Ｒ２２，・・・Ｒｎ２の抵抗値及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗値が同一とされている。

例えば、制御回路２から出力端子Ｐｂｎに対して駆動信号が出力された場合、出力端子Ｐｂｎに接続されるｎ段目の個別検出回路Ｚｎが駆動対象回路となり、スイッチ部Ｓｎがオン動作することで個別検出回路Ｚｎの第１トランジスタＴｎ１及び第２トランジスタＴｎ２がいずれもオン状態となって電流が流れる。このとき、個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の低電位側の電極（負極）の電位をＳｃｎとし、第１トランジスタＴｎ１のベースエミッタ間の電圧（電位差）をＶｂｅ（Ｔｎ１）とし、第２トランジスタＴｎ２のベースエミッタ間の電圧（電位差）をＶｂｅ（Ｔｎ２）とした場合、接続部Ｌｎの電位はＳｃｎ−Ｖｂｅ（Ｔｎ１）となり、トランジスタＴｎ２のエミッタ及び第２抵抗部Ｒｎ２の他端の電位はＳｃｎ−Ｖｂｅ（Ｔｎ１）−Ｖｂｅ（Ｔｎ２）となる。そして、第１トランジスタＴｎ１及び第２トランジスタＴｎ２のオン動作時にＶｂｅ（Ｔｎ１）＝Ｖｂｅ（Ｔｎ２）となるように第１抵抗部Ｒｎ１の抵抗値が予め調整されているため（即ち、第１トランジスタＴｎ１のコレクタ電流値が調整されているため）、トランジスタＴｎ２のエミッタ及び第２抵抗部Ｒｎ２の他端の電位はＳｃｎとなる。つまり、トランジスタＴｎ２のエミッタ及び第２抵抗部Ｒｎ２の他端の電位は個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセル）の低電位側の電極（負極）の電位と同一となるため、第２抵抗部Ｒｎ２の両端電圧は個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の両端電圧と同一となる。なお、第ｎセルＣｎの負極電位Ｓｃｎは、１段目からｎ−１段目までの蓄電セル１０４の各セル電圧（各両端電圧）の総和（ΣＶ（ｎ−１）＝Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖ（ｎ−１））である。

このように個別検出回路Ｚｎに駆動信号が与えられることに応じて第１トランジスタＴｎ１及び第２トランジスタＴｎ２のオン動作する場合、個別検出回路Ｚｎの第２トランジスタＴｎ２に流れる電流に応じた電流が第３抵抗部Ｒ３に流れ、第３抵抗部Ｒ３の両端電圧に応じた電圧が出力導電路４に印加される。例えば、複数の個別検出回路１０及び低電位側検出回路Ｚ１のうちの個別検出回路Ｚｎのみが駆動して第１トランジスタＴｎ１及び第２トランジスタＴｎ２がオン動作する場合において、第２抵抗部Ｒｎ２を流れる電流をＩ（Ｒｎ２）とし、第３抵抗部Ｒ３を流れる電流をＩ（Ｒ３）とした場合、トランジスタＴｎ２のベース電流が十分小さいため、Ｉ（Ｒｎ２）≒Ｉ（Ｒ３）となる。そして、複数の個別検出回路１０における複数の第２抵抗部Ｒ２２，・・・Ｒｎ２の抵抗値及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗値が同一とされているため、Ｉ（Ｒｎ２）とＩ（Ｒ３）とを同一とみなした場合、第２抵抗部Ｒｎ２の両端電圧と第３抵抗部Ｒ３の両端電圧とが同一となり、出力導電路４の電圧は、個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の両端電圧（セル電圧）であるＶｎとなる。このように、個別検出回路Ｚｎに対応する蓄電セル１０４（第ｎセルＣｎ）の両端電圧（セル電圧）Ｖｎに応じた電圧が出力導電路４に印加される。

ｎ−１段目の蓄電セル１０４（セルＣ（ｎ−１））に対応するｎ−１段目の個別検出回路Ｚ（ｎ−１）が駆動対象回路となる場合も同様である。この場合、スイッチ部Ｓ（ｎ−１）がオン動作することで個別検出回路Ｚ（ｎ−１）の第１トランジスタＴ（ｎ−１）１及び第２トランジスタＴ（ｎ−１）２がいずれもオン状態となって電流が流れる。このとき、個別検出回路Ｚ（ｎ−１）に対応する蓄電セル１０４（セルＣ（ｎ−１））の低電位側の電極（負極）の電位をＳｃ（ｎ−１）とし、第１トランジスタＴ（ｎ−１）１のベースエミッタ間の電圧（電位差）をＶｂｅ（Ｔ（ｎ−１）１）とし、第２トランジスタＴ（ｎ−１）２のベースエミッタ間の電圧（電位差）をＶｂｅ（Ｔ（ｎ−１）２）とした場合、接続部Ｌ（ｎ−１）の電位はＳｃ（ｎ−１）−Ｖｂｅ（Ｔ（ｎ−１）１）となり、トランジスタＴ（ｎ−１）２のエミッタ及び第２抵抗部Ｒ（ｎ−１）２の他端の電位はＳｃ（ｎ−１）−Ｖｂｅ（Ｔ（ｎ−１）１）−Ｖｂｅ（Ｔ（ｎ−１）２）となる。そして、第１トランジスタＴ（ｎ−１）１及び第２トランジスタＴ（ｎ−１）２のオン動作時にＶｂｅ（Ｔ（ｎ−１）１）＝Ｖｂｅ（Ｔ（ｎ−１）２）となるように第１抵抗部Ｒ（ｎ−１）１の抵抗値が予め調整されているため、トランジスタＴ（ｎ−１）２のエミッタ及び第２抵抗部Ｒ（ｎ−１）２の他端の電位はＳｃ（ｎ−１）となる。つまり、第２抵抗部Ｒ（ｎ−１）２の他端の電位は個別検出回路Ｚ（ｎ−１）に対応する蓄電セル１０４（セルＣ（ｎ−１））の負極電位と同一となるため、セルＣ（ｎ−１）の両端電圧と同一となる。なお、セルＣ（ｎ−１）の負極電位Ｓｃ（ｎ−１）は、１段目からｎ−２段目までの蓄電セル１０４の各セル電圧（各両端電圧）の総和（ΣＶ（ｎ−２））である。

そして、個別検出回路Ｚ（ｎ−１）のみが駆動して第１トランジスタＴ（ｎ−１）１及び第２トランジスタＴ（ｎ−１）２がオン動作するときに第２抵抗部Ｒ（ｎ−１）２に流れる電流をＩ（Ｒ（ｎ−１）２）とし、第３抵抗部Ｒ３に流れる電流をＩ（Ｒ３）とした場合、トランジスタＴ（ｎ−１）２のベース電流が十分小さいため、Ｉ（Ｒ（ｎ−１）２）≒Ｉ（Ｒ３）となる。そして、Ｉ（Ｒ（ｎ−１）２）とＩ（Ｒ３）とを同一とみなした場合、第２抵抗部Ｒ（ｎ−１）２の両端電圧と第３抵抗部Ｒ３の両端電圧とが同一となり、出力導電路４の電圧は、個別検出回路Ｚ（ｎ−１）に対応する蓄電セル１０４（セルＣ（ｎ−１））の両端電圧（セル電圧）であるＶ（ｎ−１）となる。このように、個別検出回路Ｚ（ｎ−１）に対応する蓄電セル１０４（セルＣ（ｎ−１））の両端電圧Ｖ（ｎ−１）に応じた電圧が出力導電路４に印加される。

複数の個別検出回路１０に対して非駆動信号が与えられ、低電位側検出回路Ｚ１のみに駆動信号が与えられた場合、ＦＥＴ駆動回路３２がＦＥＴ３０をオン動作させ、低電位側セルＣ１の高電位側の電極（正極）と出力導電路４とを導通させる。このとき、出力導電路４には、低電位側セルＣ１の正極の電圧からＦＥＴ３０での電圧降下分を差し引いた電圧が出力される。

次に、本構成の効果を例示する。
上述した車載用の電圧検出回路１は、制御回路２がいずれかの個別検出回路１０（駆動対象回路）に対して駆動信号を与えた場合に、当該駆動対象回路に対応する蓄電セル１０４の両端電圧に応じた電圧が出力導電路４に印加され、制御回路２から非駆動信号が与えられる残余の個別検出回路１０（非対象回路）では、出力電圧の生成が停止される。このような構成であるため、制御回路２による駆動信号の切り替えによって複数の蓄電セル１０４の各セル電圧を検出することが可能となり、しかも各セル電圧の検出を共通の出力導電路４を介して行うことができるため、検出対象となるセルの数だけ出力用の信号線を用意する必要はない。

更に、各々の個別検出回路１０は、第１トランジスタＴ２１，・・・Ｔｎ１、第２トランジスタＴ２２，・・・Ｔｎ２、第１抵抗部Ｒ２１，・・・Ｒｎ１、第２抵抗部Ｒ２２，・・・Ｒｎ２、スイッチ部Ｓ２，・・・Ｓｎを主要素とする形で、簡易且つ小型化しやすい構成で実現することができるため、この利点を個別検出回路１０の数だけ享受することができ、ひいては、「共通の出力導電路４を介して各セル電圧を検出する」という特徴的な電圧検出回路をより簡易且つ小型に実現することができる。

また、電圧検出回路１は、一端が出力導電路４に電気的に接続され、他端がグラウンド部に電気的に接続される第３抵抗部Ｒ３を備える。そして、この電圧検出回路１は、駆動対象回路に対して制御回路２から駆動信号が与えられた場合に、当該駆動対象回路の第２トランジスタに流れる電流に応じた電流が第３抵抗部Ｒ３に流れ、第３抵抗部Ｒ３の両端電圧に応じた電圧が出力導電路４に印加される構成となっている。このように構成された電圧検出回路１は、各セル電圧の検出を共通の出力導電路４を介して行うことができる構成に加え、第２抵抗部と第３抵抗部Ｒ３との比率によって各セル電圧に応じた検出値を決定する構成とすることができる。

また、電圧検出回路１は、各々の個別検出回路１０において、第１トランジスタのベースエミッタ間の電圧と第２トランジスタのベースエミッタ間の電圧とが同一となるように第１抵抗部の抵抗値が設定されている。このように構成された電圧検出回路１は、各々の個別検出回路１０において第２抵抗部の一端の電位と、対応する蓄電セルの低電位側の電極の電位とを、同一又は近似させることができるため、第２抵抗部の両端電圧が、対応する蓄電セルの両端電圧をより高精度に反映したものとなる。ゆえに、各々の蓄電セルのセル電圧をより高精度に特定し得る電圧を共通の出力導電路４に出力し得る構成となる。

更に、電圧検出回路１は、複数の個別検出回路１０における複数の第２抵抗部Ｒ２２，・・・Ｒｎ２の抵抗値及び第３抵抗部Ｒ３の抵抗値が同一となっている。この電圧検出回路１は、いずれの個別検出回路１０においても、駆動対象回路として選定された場合に第２抵抗部の両端電圧と第３抵抗部Ｒ３の両端電圧とを実質的に同一又は近似した値とすることができ、対応する蓄電セルのセル電圧と実質的に同一の値又はこのセル電圧により近い値を共通の出力導電路４に出力することができる。

また、車載用蓄電部１０２では、複数の蓄電セル１０４のうち最も低電位側に配置される低電位側セルＣ１において、低電位側の電極がグラウンド部に電気的に接続されている。そして、低電位側検出回路Ｚ１において、一端が低電位側セルＣ１の高電位側の電極に電気的に接続され、他端が出力導電路４に電気的に接続されたＦＥＴ３０が設けられており、低電位側検出回路Ｚ１は、制御回路２から当該低電位側検出回路Ｚ１に対して駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０をオン動作させて低電位側セルＣ１の高電位側の電極と出力導電路４とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合にＦＥＴ３０をオフ動作させて低電位側セルＣ１の高電位側の電極と出力導電路４との間の導通を遮断する構成となっている。このように構成された電圧検出回路１は、制御回路２から低電位側検出回路Ｚ１に対して駆動信号が与えられ、他の個別検出回路１０に非駆動信号が与えられている場合に、低電位側セルＣ１の両端電圧を反映した電圧が共通の出力導電路４に出力されるようになる。この場合、共通の出力導電路４に出力される電圧は、低電位側セルＣ１の高電位側の電極電圧からＦＥＴ３０での電圧降下分を差し引いた値に応じた電圧となるが、この経路にＦＥＴ３０を使用すれば、電圧降下を低くすることができるため、低電位側セルＣ１の高電位側の電極電圧をより高精度に範囲した電圧を共通の出力導電路４に出力することができるようになる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施例や後述する実施例は矛盾しない範囲で組み合わせることが可能である。

図１で示す電圧検出回路１において、ＦＥＴ３０を半導体スイッチ素子として機能させるとともに、複数の個別検出回路１０における複数の第２抵抗部Ｒ２２・・・Ｒｎ２の抵抗値を、第３抵抗部Ｒ３の抵抗値よりも大きくしてもよい。このように構成された電圧検出回路１は、制御回路２から低電位側検出回路Ｚ１に対して駆動信号が与えられ、他の個別検出回路１０に非駆動信号が与えられている場合に、低電位側セルＣ１の両端電圧を反映した電圧が共通の出力導電路４に出力されるようになる。この場合、共通の出力導電路４に出力される電圧は、低電位側セルＣ１の高電位側の電極電圧からＦＥＴ３０（半導体スイッチ素子）での電圧降下分を差し引いた値に応じた電圧となるため、何ら措置を講じないと、低電位側セルＣ１のセル電圧を検出するときだけ実際のセル電圧よりも低い値が共通の出力導電路４に出力される懸念があり、低電位側セルのセル電圧を検出する場合と、他の蓄電セルのセル電圧を検出する場合とで、検出方式を異ならせる必要が生じる懸念があるが、上述したように第２抵抗部Ｒ２２・・・Ｒｎ２の抵抗値を第３抵抗部Ｒ３の抵抗値よりも大きくすれば、他の蓄電セルのセル電圧を検出するときでも、実際のセル電圧よりも低い値が共通の出力導電路４に出力されるように合わせることができる。

実施例１の図１の回路を図３のように変更してもよい。図３の電圧検出回路１は、各々の個別検出回路１０において、第１抵抗部とスイッチ部とを入れ替えた点のみが実施例１の図１の構成と異なっている。

実施例１に関する図１の回路を図４のように変更してもよい。図４の電圧検出回路１は、図１の電圧検出回路１における低電位側検出回路Ｚ１に代えて、図４で示す低電位側検出回路Ｚ１を用いている。この低電位側検出回路Ｚ１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって半導体スイッチ素子２３０が構成されており、制御回路２から低電位側検出回路Ｚ１に駆動信号が与えられた場合に半導体スイッチ素子２３０がオン動作し、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作する。

１…車載用の電圧検出回路
２…制御回路
４…出力導電路
１０…個別検出回路
３０…ＦＥＴ（半導体スイッチ素子）
１０２…車載用蓄電部
１０４…蓄電セル
Ｃ１…低電位側セル
Ｔ２１，Ｔｎ１…第１トランジスタ
Ｔ２２，Ｔｎ２…第２トランジスタ
Ｒ２１，Ｒｎ１…第１抵抗部
Ｒ２２，Ｒｎ２…第２抵抗部
Ｓ２，Ｓｎ…スイッチ部
Ｒ３…第３抵抗部
Ｚ１…低電位側検出回路

Claims (6)

1. 複数の蓄電セルが直列に接続されてなる車載用蓄電部の電圧を検出する車載用の電圧検出回路であって、
   複数の前記蓄電セルのうちの少なくともいずれか複数の前記蓄電セルにそれぞれ対応して設けられ、駆動信号が与えられた場合に、対応する前記蓄電セルの両端電圧に応じた出力電圧を生成し、非駆動信号が与えられた場合に、前記出力電圧の生成を停止する複数の個別検出回路と、
   各々の前記個別検出回路で生成される前記出力電圧が印加される経路である共通の出力導電路と、
   複数の前記個別検出回路のそれぞれに対して駆動信号及び非駆動信号を出力する制御回路と、
   を備え、
   前記個別検出回路は、
   当該個別検出回路に対応する前記蓄電セルの低電位側の電極にベースが電気的に接続され、対応する前記蓄電セルの高電位側の電極に対し、コレクタが電気的に接続されたＮＰＮ型の第１トランジスタと、
   前記第１トランジスタのエミッタに対し、ベースが電気的に接続されたＰＮＰ型の第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トランジスタのベースとを接続する接続部とグラウンド部との間に配置される第１抵抗部と、
   前記接続部とグラウンド部との間において前記第１抵抗部と直列に設けられ、当該個別検出回路に対して駆動信号が与えられた場合にオン動作して前記接続部とグラウンド部との間を通電状態とし、非駆動信号が与えられた場合にオフ動作して前記接続部とグラウンド部との間を非通電状態とするスイッチ部と、
   当該個別検出回路に対応する前記蓄電セルの高電位側の電極に一端が電気的に接続され、前記第２トランジスタのエミッタに他端が電気的に接続された第２抵抗部と、
   を有し、
   複数の前記個別検出回路における各々の前記第２トランジスタのコレクタが前記出力導電路に電気的に接続されており、
   複数の前記個別検出回路のうちのいずれかの駆動対象回路に対して前記制御回路から駆動信号が与えられ、他の非対象回路に対して前記制御回路から非駆動信号が与えられた場合に、前記非対象回路の前記スイッチ部がオフ動作することで当該非対象回路の前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに電流が流れずに当該非対象回路での前記出力電圧の生成が停止され、前記駆動対象回路の前記スイッチ部がオン動作することで当該駆動対象回路の前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタに電流が流れ、当該駆動対象回路に対応する前記蓄電セルの両端電圧に応じた電圧が前記出力導電路に印加される車載用の電圧検出回路。
2. 一端が前記出力導電路に電気的に接続され、他端がグラウンド部に電気的に接続される第３抵抗部を備え、
   前記駆動対象回路に対して前記制御回路から駆動信号が与えられた場合に、当該駆動対象回路の前記第２トランジスタに流れる電流に応じた電流が前記第３抵抗部に流れ、
   前記第３抵抗部の両端電圧に応じた電圧が前記出力導電路に印加される請求項１に記載の車載用の電圧検出回路。
3. 各々の前記個別検出回路において、前記第１トランジスタのベースエミッタ間の電圧と前記第２トランジスタのベースエミッタ間の電圧とが同一となるように前記第１抵抗部の抵抗値が設定されている請求項２に記載の車載用の電圧検出回路。
4. 複数の前記個別検出回路における複数の前記第２抵抗部の抵抗値及び前記第３抵抗部の抵抗値が同一である請求項２又は請求項３に記載の車載用の電圧検出回路。
5. 前記車載用蓄電部を構成する複数の前記蓄電セルのうち最も低電位側に配置される低電位側セルは、低電位側の電極がグラウンド部に電気的に接続されており、
   一端が前記低電位側セルの高電位側の電極に電気的に接続され、他端が前記出力導電路に電気的に接続された半導体スイッチ素子を有する低電位側検出回路を備え、
   前記低電位側検出回路は、前記制御回路から当該低電位側検出回路に対して駆動信号が与えられた場合に前記半導体スイッチ素子をオン動作させて前記低電位側セルの高電位側の電極と前記出力導電路とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合に前記半導体スイッチ素子をオフ動作させて前記低電位側セルの高電位側の電極と前記出力導電路との間の導通を遮断する構成をなし、
   複数の前記個別検出回路における複数の前記第２抵抗部の抵抗値のほうが、前記第３抵抗部の抵抗値よりも大きい請求項２又は請求項３に記載の車載用の電圧検出回路。
6. 前記車載用蓄電部を構成する複数の前記蓄電セルのうち最も低電位側に配置される低電位側セルは、低電位側の電極がグラウンド部に電気的に接続されており、
   一端が前記低電位側セルの高電位側の電極に電気的に接続され、他端が前記出力導電路に電気的に接続されたＦＥＴ（field effect transistor）を有する低電位側検出回路を備え、
   前記低電位側検出回路は、前記制御回路から当該低電位側検出回路に対して駆動信号が与えられた場合に前記ＦＥＴをオン動作させて前記低電位側セルの高電位側の電極と前記出力導電路とを導通させ、非駆動信号が与えられた場合に前記ＦＥＴをオフ動作させて前記低電位側セルの高電位側の電極と前記出力導電路との間の導通を遮断する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車載用の電圧検出回路。

Images