(57)【要約】【課題】最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度を向上させること。【解決手段】電圧測定装置１０は、電池セルＣの端子間電圧を測定する監視部２１と、監視部２１に電源電圧を供給する電源線Ｌ１，Ｌ２と、監視部２１に電池セルＣの両端の電位を入力する計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎと、マイコン５１と、を備える。高電位セルＣＨの正極Ｐと監視部２１の入力端子Ｖを接続する高電位計測線Ｌｐ及び低電位セルＣＬの負極Ｎと入力端子Ｖを接続する低電位計測線Ｌｎのそれぞれと電源線Ｌ１，Ｌ２との間には監視部２１内で漏れ電流が生じる。電圧測定装置１０は、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を測定するオペアンプＯＰ１を備える。マイコン５１は、オペアンプＯＰ１の出力により得られた低電位計測線Ｌｎの電圧降下値で高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧を補正する。【選択図】図２
2020071101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列接続した電池モジュールに設けられ、前記電池セルそれぞれの端子間電圧を測定する電圧測定装置であって、
前記電池セルの端子間電圧を測定する監視部と、
前記電池セルのうち最高電位の電池セルの正極及び最低電位の電池セルの負極から前記監視部を動作させる電力を供給する電源線と、
前記電池セルそれぞれの両端の電位を前記監視部に入力する計測線と、
前記計測線のうち、前記最高電位の電池セルの正極の電位を前記監視部に入力する前記計測線及び前記最低電位の電池セルの負極の電位を前記監視部に入力する前記計測線を両端計測線とすると、前記最高電位の電池セルの正極及び前記最低電位の電池セルの負極のそれぞれの前記両端計測線と前記電源線との間には前記監視部内で漏れ電流が生じ、
前記最高電位の電池セルの正極及び前記最低電位の電池セルの負極の少なくとも一方の前記両端計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力されるオペアンプと、
前記監視部により測定された前記最高電位の電池セルの端子間電圧及び前記最低電位の電池セルの端子間電圧を、前記オペアンプの出力により得られた前記両端計測線の電圧降下値で補正する補正部と、を備える電圧測定装置。
【請求項２】
前記両端計測線のうち前記最低電位の電池セルの負極に接続された前記両端計測線を低電位計測線とすると、前記オペアンプは前記低電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される低電位オペアンプであり、
前記補正部は、前記監視部により測定された前記最高電位の前記電池セルの端子間電圧及び前記最低電位の前記電池セルの端子間電圧の両方を、前記低電位オペアンプの出力により得られた前記低電位計測線の電圧降下値で補正する請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記電池セルのそれぞれは、角型電池であり、
前記電池セルは、前記最高電位の電池セル及び前記最低電位の電池セルが両端に位置するように並んで配置されており、
前記監視部は、前記電池セルのうち前記電池セルの並ぶ方向の中央に位置する電池セルにおける前記電池セルの並ぶ方向と交わる複数の面のうち、互いに最も離間した２つの面を延長した仮想面同士の間の領域内に配置されている請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
前記両端計測線のうち前記最高電位の電池セルの正極に接続された前記両端計測線を高電位計測線とし、前記最低電位の電池セルの負極に接続された前記両端計測線を低電位計測線とすると、
前記オペアンプは、前記高電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される高電位オペアンプと、前記低電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される低電位オペアンプと、を含み、
前記補正部は、
前記監視部により測定された前記最高電位の前記電池セルの端子間電圧を、前記高電位オペアンプの出力により得られた前記高電位計測線の電圧降下値で補正し、
前記監視部により測定された前記最低電位の前記電池セルの端子間電圧を、前記低電位オペアンプの出力により得られた前記低電位計測線の電圧降下値で補正する請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項５】
前記計測線に設けられた抵抗素子と、コンデンサにより構成されたフィルタを備え、
前記監視部側の接続端は、前記抵抗素子よりも前記監視部側である請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを直列接続した電池モジュールには、各電池セルの端子間電圧を測定するための電圧測定装置が設けられている。特許文献１に記載の電圧測定装置は、端子間電圧を測定する監視部と、電池セルそれぞれの両端の電位を監視部に入力する計測線と、電池モジュールの電力を監視部に供給する電源線と、を備える。監視部は、電源線から供給された電力により動作する。従って、監視部は、電圧の監視対象となる電池モジュールからの電力により動作することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
計測線のうち、最高電位の電池セルの正極の電位又は最低電位の電池セルの負極の電位を監視部に入力する計測線を両端計測線とする。両端計測線と電源線は共に最高電位の電池セルの正極又は最低電位の電池セルの負極に接続されているものの、電源線では電源電流が流れ、配線抵抗による電圧降下が発生する。そうすると、両端計測線の監視部への接続部に加わる電圧と、電源線の監視部への接続部に加わる電圧との間に差が生じる。最高電位の電池セルの正極及び最低電位の電池セルの負極のそれぞれの両端計測線と電源線とが監視部内で接続されていると、両端計測線の監視ＩＣへの接続部に加わる電圧と電源線の監視ＩＣへの接続部に加わる電圧との差によって、両端計測線から電源線へ漏れ電流が流れる。このため、両端計測線でも漏れ電流によって、配線抵抗による電圧降下が発生してしまい、端子間電圧の測定誤差が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度を向上させることができる電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電圧測定装置は、複数の電池セルを直列接続した電池モジュールに設けられ、前記電池セルそれぞれの端子間電圧を測定する電圧測定装置であって、前記電池セルの端子間電圧を測定する監視部と、前記電池セルのうち最高電位の電池セルの正極及び最低電位の電池セルの負極から前記監視部を動作させる電力を供給する電源線と、前記電池セルそれぞれの両端の電位を前記監視部に入力する計測線と、前記計測線のうち、前記最高電位の電池セルの正極の電位を前記監視部に入力する前記計測線及び前記最低電位の電池セルの負極の電位を前記監視部に入力する前記計測線を両端計測線とすると、前記最高電位の電池セルの正極及び前記最低電位の電池セルの負極のそれぞれの前記両端計測線と前記電源線との間には前記監視部内で漏れ電流が生じ、前記最高電位の電池セルの正極及び前記最低電位の電池セルの負極の少なくとも一方の前記両端計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力されるオペアンプと、前記監視部により測定された前記最高電位の電池セルの端子間電圧及び前記最低電位の電池セルの端子間電圧を、前記オペアンプの出力により得られた前記両端計測線の電圧降下値で補正する補正部と、を備える。
【０００７】
電池モジュールからの電力供給によって監視部は動作する。電源線から監視部に流れる電流は、漏れ電流として監視部を介して両端計測線に流れ、両端計測線で電圧降下が生じることになる。オペアンプに両端計測線の電池セル側の接続端及び監視部側の接続端の両端の電位を入力すると、両端計測線の電圧降下値が出力される。この電圧降下値を用いて、監視部により測定された最高電位の電池セルの端子間電圧及び最低電位の電池セルの端子間電圧を補正することで、最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度を向上させることができる。
【０００８】
上記電圧測定装置について、前記両端計測線のうち前記最低電位の電池セルの負極に接続された前記両端計測線を低電位計測線とすると、前記オペアンプは前記低電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される低電位オペアンプであり、前記補正部は、前記監視部により測定された前記最高電位の前記電池セルの端子間電圧及び前記最低電位の前記電池セルの端子間電圧の両方を、前記低電位オペアンプの出力により得られた前記低電位計測線の電圧降下値で補正してもよい。
【０００９】
低電位オペアンプに入力される電位は、低電位計測線の両端の電位であり、高電位計測線の両端の電位よりも低電位である。高電位計測線の両端の電位が入力されるオペアンプを用いる場合に比べて、耐圧の低いオペアンプを用いることができる。
【００１０】
上記電圧測定装置について、前記電池セルのそれぞれは、角型電池であり、前記電池セルは、前記最高電位の電池セル及び前記最低電位の電池セルが両端に位置するように並んで配置されており、前記監視部は、前記電池セルのうち前記電池セルの並ぶ方向の中央に位置する電池セルにおける前記電池セルの並ぶ方向と交わる複数の面のうち、互いに最も離間した２つの面を延長した仮想面同士の間の領域内に配置されていてもよい。
【００１１】
監視部を領域外に配置した場合に比べて、２つの両端計測線同士の長さの差が小さくなる。２つの両端計測線同士の配線抵抗の差を小さくすることができる。従って、最高電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度の更なる向上が図られる。
【００１２】
上記電圧測定装置について、前記両端計測線のうち前記最高電位の電池セルの正極に接続された前記両端計測線を高電位計測線とし、前記最低電位の電池セルの負極に接続された前記両端計測線を低電位計測線とすると、前記オペアンプは、前記高電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される高電位オペアンプと、前記低電位計測線の前記電池セル側の接続端及び前記監視部側の接続端の両端の電位が入力される低電位オペアンプと、を含み、前記補正部は、前記監視部により測定された前記最高電位の前記電池セルの端子間電圧を、前記高電位オペアンプの出力により得られた前記高電位計測線の電圧降下値で補正し、前記監視部により測定された前記最低電位の前記電池セルの端子間電圧を、前記低電位オペアンプの出力により得られた前記低電位計測線の電圧降下値で補正してもよい。
【００１３】
高電位計測線の電圧降下値と、低電位計測線の電圧降下値とが個別に測定されるため、それぞれの電圧降下値を用いて、最高電位の電池セルの端子間電圧及び最低電位の電池セルの端子間電圧を補正することができる。従って、高電位計測線の配線抵抗と、低電位計測線の配線抵抗に差があっても、最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度の向上が図られる。
【００１４】
上記電圧測定装置について、前記計測線に設けられた抵抗素子と、コンデンサにより構成されたフィルタを備え、前記監視部側の接続端は、前記抵抗素子よりも前記監視部側であってもよい。
【００１５】
オペアンプを用いて、計測線の配線抵抗に加えてフィルタを構成する抵抗素子による電圧降下値も計測することができる。従って、最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、最高電位の電池セル及び最低電位の電池セルについて端子間電圧の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の電圧測定装置が搭載される電池モジュールを示す平面図。
【図２】第１実施形態の電池モジュールと電圧測定装置を示す回路図。
【図３】電圧測定装置が行う処理を示すフローチャート。
【図４】第２実施形態の電池モジュールと電圧測定装置を示す回路図。
【図５】変形例の電圧測定装置を示す平面図。
【図６】変形例の電圧測定装置を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、電圧測定装置の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、電池モジュールＢＭは、複数の電池セルＣを備える。電池セルＣは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。電池セルＣは、角型電池である。電池セルＣは、一列に並んで配置されている。隣り合う電池セルＣ同士は、一方の電池セルＣの正極Ｐと他方の電池セルＣの負極Ｎとが電池セルＣの並ぶ方向に隣り合うように配置されている。
【００１９】
隣り合う電池セルＣ同士の正極Ｐと負極Ｎは、バスバーなどの接続部材Ｂによって接続されている。これにより、電池セルＣは、直列接続されている。電池セルＣの並ぶ方向の両端に配置された２つの電池セルＣのうち、一方の電池セルＣは最高電位の電池セルＣであり、他方の電池セルＣは最低電位の電池セルＣである。以下、最高電位の電池セルＣを高電位セルＣＨ、最低電位の電池セルＣを低電位セルＣＬと称する。高電位セルＣＨの正極Ｐは電池モジュールＢＭの総プラス端子であり、低電位セルＣＬの負極Ｎは電池モジュールＢＭの総マイナス端子である。高電位セルＣＨの正極Ｐ及び低電位セルＣＬの負極Ｎは、負荷や他の電池モジュールに接続される。
【００２０】
図１及び図２に示すように、電池モジュールＢＭには、電圧測定装置１０が搭載されている。電圧測定装置１０は、電池セルＣそれぞれの端子間電圧を測定する。電圧測定装置１０は、基板３１と、基板３１に実装された監視部２１と、集約部１２と、端子接続部１４と、を備える。監視部２１は、各電池セルＣの端子間電圧を測定し、電池セルＣの端子間電圧に異常が生じているか否かを監視するための集積回路である。
【００２１】
集約部１２は、基板３１に接続される配線を集約したものである。集約部１２としては、例えば、ハーネスや、フレキシブル基板が用いられる。集約部１２は、コネクタ１６を備える。コネクタ１６が基板３１に接続されることで、集約部１２を構成する各配線と基板３１とは接続されている。端子接続部１４は、各電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎと監視部２１とを電気的に接続するための部材であり、各電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎと集約部１２、又は、各電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎと基板３１とを電気的に接続している。
【００２２】
複数の電池セルＣのうち電池セルＣの並ぶ方向の中央に位置する電池セルＣを中央セルＣＣとする。なお、中央セルＣＣとは、電池モジュールＢＭを構成する電池セルＣの総数が奇数であれば１つであり、偶数であれば２つである。電池モジュールＢＭを構成する電池セルＣの総数をｎとし、ｎ＝３以上の整数とすると、ｎが奇数であれば、一端から（ｎ＋１）／２番目の電池セルＣが中央セルＣＣとなる。ｎが偶数であれば、一端からｎ／２番目の電池セルＣと、（ｎ／２）＋１番目の電池セルＣが中央セルＣＣとなる。
【００２３】
中央セルＣＣにおける電池セルＣの並ぶ方向と交わる複数の面のうち、互いに最も離間した面Ｓを当該面Ｓの拡がる方向に仮想的に延長したとする。監視部２１は、面Ｓを延長した２つの仮想面Ｓｖの間の領域Ａに位置している。監視部２１は、領域Ａ内のうち、中央セルＣＣの正極Ｐ及び負極Ｎが設けられた面に向かい合って配置されている。領域Ａとは、中央セルＣＣにおける電池セルＣの並ぶ方向に拡がる４つの面を各面の向かい合う方向に投影した領域ともいえる。なお、監視部２１が領域Ａに位置しているとは、監視部２１の全体が領域Ａ内に位置している態様に限られず、監視部２１の一部が領域Ａ内に位置している態様も含む。
【００２４】
図２に示すように、監視部２１は、入力端子Ｖと、高圧電源端子Ｖｈと、低圧電源端子Ｖｌと、グランド端子ＧＮＤと、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output、汎用I/Oポート）端子Ｏと、電圧検出部２２と、通信部２４と、を備える。
【００２５】
電圧測定装置１０は、マイコン５１と、電圧降下部ＶＤと、オペアンプＯＰ１と、フィルタＦと、監視部２１に電源電圧を供給する電源線Ｌ１，Ｌ２と、監視部２１に電池セルＣの両端の電位を入力する計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎと、を備える。
【００２６】
計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎは、各接続部材Ｂと入力端子Ｖとを接続する計測線Ｌｖと、高電位セルＣＨの正極Ｐと入力端子Ｖとを接続する計測線Ｌｐと、低電位セルＣＬの負極Ｎと入力端子Ｖとを接続する計測線Ｌｎと、を含む。計測線Ｌｐ，Ｌｎを両端計測線Ｌｐ，Ｌｎとし、２つの両端計測線Ｌｐ，Ｌｎのうち高電位セルＣＨの正極Ｐと入力端子Ｖとを接続している両端計測線Ｌｐを高電位計測線Ｌｐとする。２つの両端計測線Ｌｐ，Ｌｎのうち低電位セルＣＬの負極Ｎと入力端子Ｖとを接続している両端計測線Ｌｎを低電位計測線Ｌｎとする。
【００２７】
両端計測線Ｌｐ，Ｌｎは、高電位セルＣＨの正極Ｐ又は低電位セルＣＬの負極Ｎから基板３１までの配線である第１配線部１３と、第１配線部１３から監視部２１までの配線である第２配線部３２によって構成されている。２つの両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの第１配線部１３同士の長さは同一であり、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの配線抵抗も同一である。なお、同一とは、厳密な意味での同一に限られず、公差による長さや配線抵抗のずれを許容するものである。
【００２８】
図１に示すように、第１配線部１３は、端子接続部１４及び集約部１２に集約された１つの配線１５を含む。第２配線部３２は、例えば、基板３１に設けられたパターンである。第２配線部３２の長さは、第１配線部１３の長さよりも短い。
【００２９】
両端計測線Ｌｐ，Ｌｎ以外の計測線Ｌｖについても、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎのように第１配線部１３と第２配線部３２によって構成される。計測線Ｌｖの第１配線部１３は、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの第１配線部１３のように端子接続部１４及び集約部１２に集約された一部の配線によって構成することができる。また、中央セルＣＣのように、基板３１に近い電池セルＣについては、端子接続部１４を基板３１に接続することで、端子接続部１４を第１配線部１３とすることもできる。
【００３０】
図２に示すように、計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎ上には、ノイズを低減するためにフィルタＦが設けられる。フィルタＦは、計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎ上に設けられる抵抗素子Ｒと、隣り合う計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎの間に設けられるコンデンサＣ１と、で構成される。
【００３１】
電圧検出部２２は、例えば、図示しないマルチプレクサと、Ａ／Ｄコンバータ２３によって構成される。Ａ／Ｄコンバータ２３には、マルチプレクサを介して、各電池セルＣの両端の電位（＝端子間電圧）が切り替えられて入力される。Ａ／Ｄコンバータ２３は、各電池セルＣの端子間電圧をデジタル値として出力する。各計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎは、監視部２１内でマルチプレクサを介してＡ／Ｄコンバータ２３に電気的に接続されている。
【００３２】
通信部２４は、監視部２１がマイコン５１と通信を行うためのインターフェイスである。監視部２１は、マイコン５１からの指令に応じて、電池セルＣの端子間電圧の測定などを行う。監視部２１は、電池セルＣの端子間電圧など、電池セルＣに関する情報をマイコン５１に送信する。通信部２４の通信規格は、例えば、ＳＰＩ通信である。
【００３３】
マイコン５１は、監視部２１から各電池セルＣの端子間電圧などの情報を受け取ることで、電池セルＣの異常時に電池モジュールＢＭの負荷からの遮断や、電池セルＣの充電率の推定などを行う。
【００３４】
電源線Ｌ１は、高電位セルＣＨの正極Ｐと高圧電源端子Ｖｈとを接続している。電源線Ｌ１は、監視部２１内でＡ／Ｄコンバータ２３に電気的に接続されている。電源線Ｌ１は、監視部２１内の半導体を介して高電位計測線Ｌｐと監視部２１内で電気的に接続されている。詳細には、高電位計測線Ｌｐから電源線Ｌ１には、監視部２１内の半導体を通じて漏れ電流が流れる。なお、「漏れ電流が流れる」とは、監視部２１の動作時において、高電位計測線Ｌｐから電源線Ｌ１に流れる漏れ電流が、高電位計測線ＬｐにＡ／Ｄコンバータ２３の分解能以上の電圧降下を生じさせる電流量以上である様態を指す。
【００３５】
電源線Ｌ１には、電圧降下部ＶＤが接続されている。電圧降下部ＶＤは、例えば、レギュレータである。
電圧降下部ＶＤは、入力された電圧を降圧して出力する。電圧降下部ＶＤから出力された電圧は、低圧電源端子Ｖｌに加わる。電圧降下部ＶＤから出力された電圧は動作電源としてオペアンプＯＰ１に加わる。
【００３６】
電源線Ｌ２は、低電位セルＣＬの負極Ｎとグランド端子ＧＮＤとを接続している。電源線Ｌ２は、監視部２１内で通信部２４及びＡ／Ｄコンバータ２３に電気的に接続されている。電源線Ｌ２は、監視部２１内の半導体を介して低電位計測線Ｌｎと監視部２１内で電気的に接続されている。詳細には、監視部２１の動作時において、低電位計測線Ｌｎから電源線Ｌ２には、監視部２１内の半導体を通じて、低電位計測線ＬｎにＡ／Ｄコンバータ２３の分解能以上の電圧降下を生じさせる漏れ電流が流れる。２つの電源線Ｌ１，Ｌ２を介して電池モジュールＢＭから供給される電力によって監視部２１は動作する。即ち、監視部２１は、監視対象である電池セルＣの電力によって動作する。
【００３７】
オペアンプＯＰ１には、低電位計測線Ｌｎの電池セルＣ側の接続端Ｅ１及び監視部２１側の接続端Ｅ２の両端の電位が入力される。詳細にいえば、電圧測定装置１０は、電池セルＣ側の接続端Ｅ１とオペアンプＯＰ１の反転入力端子とを接続する第１入力線３３と、監視部２１側の接続端Ｅ２とオペアンプＯＰ１の非反転入力端子とを接続する第２入力線３４と、を備える。オペアンプＯＰ１の出力端子は、ＧＰＩＯ端子Ｏに接続されている。また、オペアンプＯＰ１のグランドは、電池セルＣ側の接続端Ｅ１に接続されている。オペアンプＯＰ１は、低電位オペアンプである。
【００３８】
低電位計測線Ｌｎの電池セルＣ側の接続端Ｅ１とは、低電位セルＣＬの負極Ｎの電位をオペアンプＯＰ１に入力できる箇所であり、例えば、負極Ｎ、低電位計測線Ｌｎの端子接続部１４、あるいは、低電位計測線Ｌｎの配線１５のうち端子接続部１４に近い部位である。低電位計測線Ｌｎの配線１５のうち端子接続部１４に近い部位とは、例えば、電池セルＣの並ぶ方向に直交する方向に低電位セルＣＬを投影した範囲内に含まれる配線１５の部位である。
【００３９】
低電位計測線Ｌｎの監視部２１側の接続端Ｅ２とは、監視部２１に入力される電位をオペアンプＯＰ１に入力できる箇所である。本実施形態では、低電位計測線Ｌｎの第１配線部１３の長さは、低電位計測線Ｌｎの第２配線部３２よりも長い。抵抗率及び断面積が第１配線部１３と第２配線部３２とで同一とすると、低電位計測線Ｌｎ全体の配線抵抗Ｒｗに占める第１配線部１３の抵抗は、第２配線部３２の抵抗よりも大きくなる。本実施形態では、少なくとも第１配線部１３による電圧降下値を計測できればよく、監視部２１側の接続端Ｅ２は、第２配線部３２のいずれかの位置であればよい。また、監視部２１側の接続端Ｅ２は、極力、入力端子Ｖに近いほうが好ましく、例えば、入力端子Ｖ、あるいは、第２配線部３２のうち抵抗素子Ｒと入力端子Ｖとの間などを採用することができる。本実施形態では、監視部２１側の接続端Ｅ２を抵抗素子Ｒと入力端子Ｖとの間、即ち、抵抗素子Ｒよりも監視部２１側としている。
【００４０】
オペアンプＯＰ１からは電池セルＣ側の接続端Ｅ１の電位と、監視部２１側の接続端Ｅ２の電位の差である低電位計測線Ｌｎの電圧降下値が出力される。オペアンプＯＰ１から出力された電圧降下値は、ＧＰＩＯ端子Ｏを介して、監視部２１に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２３は、ＧＰＩＯ端子Ｏを介して入力された電圧降下値をデジタル値に変換して出力する。
【００４１】
次に、電圧測定装置１０が各電池セルＣの端子間電圧の測定を行う際の処理について第１実施形態の作用とともに説明する。
図３に示すように、ステップＳ１において、マイコン５１は、電圧測定指令を監視部２１に送信する。監視部２１は、電圧測定指令を受信すると、電圧降下部ＶＤを動作させる。マイコン５１からの電圧測定指令を受信するまでは、オペアンプＯＰ１は停止しているため、オペアンプＯＰ１の動作による消費電流を低減することができる。
【００４２】
次に、ステップＳ２において、監視部２１は、電圧検出部２２により各電池セルＣの端子間電圧を測定する。監視部２１は、オペアンプＯＰ１により低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を測定する。低電位計測線Ｌｎと電源線Ｌ２には、電圧降下による電位差が生じており、この電位差によって監視部２１内の半導体を介して低電位計測線Ｌｎに漏れ電流が流れる。この漏れ電流による電圧降下が生じることで、低電位セルＣＬの端子間電圧の測定値に誤差が生じる原因となる。オペアンプＯＰ１は、この電圧降下による電圧降下値を測定している。
【００４３】
次に、ステップＳ３において、監視部２１は、通信部２４から各電池セルＣの測定値及び低電位計測線Ｌｎの電圧降下値をマイコン５１に送信する。
次に、ステップＳ４において、マイコン５１は、低電位セルＣＬの端子間電圧及び高電位セルＣＨの端子間電圧を補正する。マイコン５１は、電圧検出部２２により測定された低電位セルＣＬの端子間電圧に低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を加えることで、低電位セルＣＬの端子間電圧を補正する。なお、オペアンプＯＰ１の出力は、入力線３３，３４と反転入力端子及び非反転入力端子の接続態様によって正負が反転する。電圧降下値の正負に応じて、低電位セルＣＬの端子間電圧に電圧降下値を加算するか減算するかを変更してもよい。
【００４４】
マイコン５１は、高電位セルＣＨの端子間電圧に低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を加えることで、高電位セルＣＨの端子間電圧を補正する。高電位計測線Ｌｐと電源線Ｌ１とは、低電位計測線Ｌｎと同様に、監視部２１内の半導体を介して高電位計測線Ｌｐに漏れ電流が流れる。低電位計測線Ｌｎと同様に、高電位計測線Ｌｐにも電圧降下が生じ、これにより高電位セルＣＨの端子間電圧の測定値にも誤差が生じることになる。
【００４５】
ここで、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの電圧降下値は、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの配線抵抗Ｒｗに依存している。本実施形態では、監視部２１を領域Ａ内に配置していることで、監視部２１を領域Ａ外に配置する場合に比べて、低電位計測線Ｌｎの長さと高電位計測線Ｌｐの長さの差が小さくなる。これにより、低電位計測線Ｌｎの配線抵抗Ｒｗと高電位計測線Ｌｐとの配線抵抗Ｒｗとの差が小さくなりやすく、低電位計測線Ｌｎに生じる電圧降下値と高電位計測線Ｌｐに生じる電圧降下値との差も小さくなる。従って、高電位計測線Ｌｐに流れる漏れ電流による電圧降下値と、低電位計測線Ｌｎに流れる漏れ電流による電圧降下値は、同一、あるいは、略同一とみなすことができる。従って、高電位セルＣＨの端子間電圧を、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値で補正することができる。マイコン５１は、補正部として機能する。
【００４６】
なお、マイコン５１は、高電位セルＣＨ及び低電位セルＣＬを除く電池セルＣの端子間電圧については補正を行わない。
第１実施形態の効果について説明する。
【００４７】
（１−１）オペアンプＯＰ１により得られた電圧降下値を用いて、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧を補正している。従って、両端計測線Ｌｐ，Ｌｎと電源線Ｌ１，Ｌ２との間に監視部２１内で漏れ電流が生じることを原因とする誤差を低減して、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧の測定精度を向上させることができる。
【００４８】
（１−２）低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を測定するオペアンプＯＰ１を用いて、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧の両方を補正している。オペアンプＯＰ１に入力される電位は、低電位計測線Ｌｎの両端の電位であり、高電位計測線Ｌｐの両端の電位よりも低電位である。高電位計測線Ｌｐの両端の電位が入力されるオペアンプを用いる場合に比べて、耐圧の低いオペアンプを用いることができる。
【００４９】
（１−３）監視部２１は、領域Ａ内に配置されている。監視部２１を領域Ａ外に配置した場合に比べて、２つの両端計測線Ｌｐ，Ｌｎ同士の長さの差が小さくなる。両端計測線Ｌｐ，Ｌｎの配線抵抗Ｒｗの差を小さくすることができる。従って、高電位セルＣＨの端子間電圧の測定精度の更なる向上が図られる。
【００５０】
（１−４）監視部２１側の接続端Ｅ２を、抵抗素子Ｒと監視部２１との間にしている。配線抵抗Ｒｗによる電圧降下値に加えてフィルタＦを構成する抵抗素子Ｒによる電圧降下値も測定することができる。従って、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧の測定精度を更に向上させることができる。
【００５１】
（１−５）オペアンプＯＰ１のグランドを接続端Ｅ１に接続している。このため、オペアンプＯＰ１の入力電圧がグランドより低い負電圧にならず、電圧降下値の測定精度が向上する。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、電圧測定装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分については説明を省略する。
【００５３】
図４に示すように、第２実施形態の電圧測定装置１０は、２つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２を備える。２つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２のうち一方は、第１実施形態と同様のオペアンプＯＰ１、即ち、低電位オペアンプであり、他方は高電位オペアンプＯＰ２である。高電位オペアンプＯＰ２は、高電位計測線Ｌｐの電池セルＣ側の接続端Ｅ３及び監視部２１側の接続端Ｅ４の両端の電位が入力されるオペアンプである。高電位オペアンプＯＰ２の電源端子には、電源線Ｌ１が接続されている。
【００５４】
高電位計測線Ｌｐの電池セルＣ側の接続端Ｅ３は、高電位セルＣＨの正極Ｐの電位を高電位オペアンプＯＰ２に入力できる箇所であり、例えば、正極Ｐ、高電位計測線Ｌｐの端子接続部１４、あるいは、高電位計測線Ｌｐの配線１５のうち端子接続部１４に近い部位である。高電位計測線Ｌｐの配線１５のうち端子接続部１４に近い部位とは、例えば、電池セルＣの並ぶ方向に直交する方向に高電位セルＣＨを投影した範囲内に含まれる配線１５の部位である。
【００５５】
高電位計測線Ｌｐの監視部２１側の接続端Ｅ４とは、監視部２１に入力される電位を高電位オペアンプＯＰ２に入力できる箇所である。高電位計測線Ｌｐの監視部２１側の接続端Ｅ４は、例えば、入力端子Ｖ、あるいは、第２配線部３２のうち抵抗素子Ｒと入力端子Ｖとの間などである。
【００５６】
電圧測定装置１０は、高電位計測線Ｌｐの監視部２１側の接続端Ｅ４と高電位オペアンプＯＰ２の反転入力端子とを接続する第３入力線３５と、高電位計測線Ｌｐの電池セルＣ側の接続端Ｅ３と高電位オペアンプＯＰ２の非反転入力端子とを接続する第４入力線３６と、を備える。
【００５７】
第３入力線３５は、互いに直列接続された２つの分圧抵抗６１，６２を備え、２つの分圧抵抗６１，６２の中点が高電位オペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。第４入力線３６は、互いに直列接続された２つの分圧抵抗６３，６４を備え、２つの分圧抵抗６３，６４の中点が高電位オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続されている。
【００５８】
２つの分圧抵抗６１，６２の抵抗比と、２つの分圧抵抗６３，６４の抵抗比は同一の値である。分圧抵抗６１，６２により分圧を行うことで、第３入力線３５によって高電位オペアンプＯＰ２に入力される電位（電圧）は、分圧抵抗６１，６２の抵抗値に応じて小さくなる。詳細にいえば、分圧抵抗６１，６２の両端に加わる電圧に、２つの分圧抵抗６１，６２の合成抵抗に占める分圧抵抗６２の割合を乗算した値が高電位オペアンプＯＰ２に入力されることになる。２つの分圧抵抗６３，６４についても、同様に、２つの分圧抵抗６３，６４の抵抗比に応じて、第４入力線３６によって高電位オペアンプＯＰ２に入力される電位（電圧）は小さくなる。本実施形態では、直列接続された各分圧抵抗６１，６２，６３，６４を全て同一の抵抗値としている。この場合、高電位オペアンプＯＰ２に入力される電位は高電位計測線Ｌｐの電位の１／２となる。各分圧抵抗６１，６２，６３，６４の抵抗値を大きくすることで、入力線３５，３６に流れる電流を小さくすることができる。このため、入力線３５，３６に流れる電流を小さくするため、各分圧抵抗６１，６２，６３，６４の抵抗値は極力大きくすることが好ましい。
【００５９】
高電位オペアンプＯＰ２は、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値に、分圧抵抗６１，６２，６３，６４の抵抗比に応じた割合を乗算した値を出力する。本実施形態では、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値の１／２の値が高電位オペアンプＯＰ２から出力される。以下の説明において、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値に分圧抵抗６１，６２，６３，６４の抵抗比に応じた割合を乗算した値を分圧後電圧降下値と称する。
【００６０】
オペアンプＯＰ１と同様に、高電位オペアンプＯＰ２の出力端子は、ＧＰＩＯ端子Ｏに接続されている。Ａ／Ｄコンバータ２３は、高電位オペアンプＯＰ２からの出力をデジタル値に変換して出力する。
【００６１】
次に、電圧測定装置１０が各電池セルＣの端子間電圧の測定を行う際の処理について第２実施形態の作用とともに説明する。
第２実施形態においては、図３に示すステップＳ２において、監視部２１は、各電池セルＣの端子間電圧、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値及び分圧後電圧降下値を測定する。
【００６２】
ステップＳ３において、監視部２１は、各電池セルＣの端子間電圧、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値及び分圧後電圧降下値をマイコン５１に送信する。
ステップＳ４において、マイコン５１は、低電位セルＣＬ及び高電位セルＣＨの端子間電圧を補正する。低電位セルＣＬの端子間電圧の補正は、第１実施形態と同様の処理で行うことができる。高電位セルＣＨの端子間電圧の補正は、分圧後電圧降下値によって行われる。マイコン５１は、分圧後電圧降下値から高電位計測線Ｌｐの電圧降下値を算出する。分圧後電圧降下値は、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値に１／２を乗算した値であるため、分圧後電圧降下値を２倍にすることで高電位計測線Ｌｐの電圧降下値を算出することができる。即ち、分圧抵抗６１，６２，６３，６４の抵抗比に応じた割合の逆数を分圧後電圧降下値に乗算することで、マイコン５１は、高電位オペアンプＯＰ２の出力から高電位計測線Ｌｐの電圧降下値を得ることができる。マイコン５１は、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値を高電位セルＣＨの端子間電圧に加えることで補正する。
【００６３】
第２実施形態の効果について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の効果（１−１）、（１−４）及び（１−５）に加えて、以下の効果が得られる。
（２−１）高電位セルＣＨの端子間電圧は、高電位オペアンプＯＰ２の出力により得られた高電位計測線Ｌｐの電圧降下値で補正され、低電位セルＣＬの端子間電圧は、オペアンプＯＰ１の出力により得られた低電位計測線Ｌｎの電圧降下値で補正される。高電位計測線Ｌｐの電圧降下値と、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値とが個別に測定されるため、それぞれの電圧降下値を用いて、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧を補正することができる。従って、高電位計測線Ｌｐの配線抵抗Ｒｗと、低電位計測線Ｌｎの配線抵抗Ｒｗに差があっても、端子間電圧の測定精度の向上が図られる。言い換えれば、高電位計測線Ｌｐの長さと、低電位計測線Ｌｎの長さとの差に関わらず測定精度の向上を図ることができるため、高電位計測線Ｌｐと低電位計測線Ｌｎの長さの差を考慮して監視部２１の配置位置を定める必要がない。従って、監視部２１の配置位置の自由度が向上する。
【００６４】
（２−２）分圧抵抗６１，６２，６３，６４を設けることで、高電位オペアンプＯＰ２に入力される電位（電圧）を小さくしている。これにより、高電位オペアンプＯＰ２として、耐圧の低いオペアンプを用いることができる。従って、製造コストの低減が図られる。
【００６５】
各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図５に示すように、第１実施形態において、集約部１２は、４つに分けられていてもよい。この場合、各集約部１２と同数のコネクタ１６が設けられることになる。
【００６６】
○図６に示すように、第１実施形態において、監視部２１は、電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎが設けられた面に向かい合って配置されていなくてもよい。この場合、集約部１２は、電池セルＣの並ぶ方向の両端に位置する電池セルＣから中央セルＣＣに向けて延びて、監視部２１に向けて曲げられる。２つの集約部１２は、監視部２１に向けて同一方向に延びることになるため、２つの集約部１２でコネクタ１６を共通化することができる。
【００６７】
また、電池モジュールＢＭが車両に搭載される場合、配置上の制約により、電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎが設けられた面に向かい合う方向である高さ方向の寸法を小さくしたい場合がある。監視部２１を電池セルＣの正極Ｐ及び負極Ｎが設けられた面に向かい合わないように配置することで、監視部２１や基板３１が電池モジュールＢＭから突出することで、高さ方向の寸法が大きくなることを抑制できる。
【００６８】
○各実施形態において、電圧測定装置１０は、フィルタＦを備えていなくてもよい。
○第１実施形態において、監視部２１は領域Ａ外に設けられていてもよい。なお、この場合であっても、高電位セルＣＨの端子間電圧を、低電位計測線Ｌｎの電圧降下値を用いて補正してもよい。監視部２１が領域Ａ外に設けられる場合、低電位計測線Ｌｎの長さと高電位計測線Ｌｐの長さの差が大きくなるおそれがあり、これに伴い低電位計測線Ｌｎの電圧降下値と、高電位計測線Ｌｐの電圧降下値との差が大きくなるおそれがある。しかしながら、高電位計測線Ｌｐにも電圧降下は生じるため、補正を行わない場合に比べて、測定精度を向上させることができる。
【００６９】
○第１実施形態において、オペアンプＯＰ１に代えて、高電位オペアンプＯＰ２を用いてもよい。この場合、高電位オペアンプＯＰ２の出力により得られた高電位計測線Ｌｐの電圧降下値を用いて、高電位セルＣＨの端子間電圧及び低電位セルＣＬの端子間電圧の両方を補正する。即ち、オペアンプとしては、低電位オペアンプ及び高電位オペアンプＯＰ２の少なくともいずれが設けられていればよい。
【００７０】
○各１実施形態において、低電位計測線Ｌｎの第１配線部１３と高電位計測線Ｌｐの第１配線部１３とは異なる長さであってもよい。
○第２実施形態において、分圧抵抗６１，６２，６３，６４を設けなくてもよい。この場合、高電位オペアンプＯＰ２として、耐圧の高いオペアンプを用いることが好ましい。
【００７１】
○第２実施形態において、高電位オペアンプＯＰ２の電源端子は、電源線Ｌ１に接続し、電池モジュールＢＭから供給し動作するようにしても良い。ただし、電源線Ｌ１と高電位オペアンプＯＰ２の電源端子の間にスイッチを接続し、電圧測定時以外はオフし消費電流を低減することが望ましい。
【００７２】
○各実施形態において、オペアンプＯＰ１のグランドは、接続端Ｅ１以外に接続されていてもよい。
○各実施形態において、各計測線Ｌｖ，Ｌｐ，Ｌｎは、それぞれ１つの配線部によって構成されていてもよい。
【００７３】
○各実施形態において、電池セルＣは、角型電池に限られず、円筒型電池、ラミネート型電池などを用いてもよい。
○各実施形態において、電池セルＣの配置位置は、適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
Ａ…領域、ＢＭ…電池モジュール、Ｃ…電池セル、Ｃ１…コンデンサ、ＣＨ…高電位セル（最高電位の電池セル）、ＣＬ…低電位セル（最低電位の電池セル）、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４…接続端、Ｆ…フィルタ、Ｌ１，Ｌ２…電源線、Ｌｎ…低電位計測線（両端計測線）、Ｌｐ…高電位計測線（両端計測線）、Ｌｖ…計測線、Ｎ…負極、ＯＰ１…オペアンプ（低電位オペアンプ）、ＯＰ２…高電位オペアンプ（オペアンプ）、Ｐ…正極、Ｒ…抵抗素子、Ｓ…面、Ｓｖ…仮想面、１０…電圧測定装置、２１…監視部、５１…マイコン（補正部）。
【図１】
2020071101.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020071101.tif 000005
【図４】
2020071101.tif 000006
【図５】
2020071101.tif 000007
【図６】
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