(57)【要約】【課題】装置ごとに固有の補正定数を取得することなく精度の高い電圧を検出できる電圧検出装置を提供する。【解決手段】スイッチ部１０においてｎ＋１個の電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎから一対の電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１が選択され、選択された電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１が検査入力ノードＮＡ，ＮＢに接続される。このとき、制御部５０の制御により、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１と検査入力ノードＮＡ，ＮＢは極性の異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）により接続され、その２通りの接続パターンにおいて生成される２つので電圧検出信号Ｓ２０のデジタルデータＳ３０が検出データ処理部４０に入力される。検出データ処理部４０では、この２つのデジタルデータＳ３０の差に応じて、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１の電位差を示す電圧検出データＳ４０が生成される。【選択図】図５
2010060435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電圧入力ノードと、
一対の検出入力ノードと、
上記複数の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとの接続をオン又はオフする複数のスイッチを備えたスイッチ部と、
上記一対の検出入力ノードの各々に入力される電圧をそれぞれ異なるゲインで増幅し、当該増幅結果の和若しくは差に応じた第１検出信号を生成する第１検出信号生成部と、
上記複数の電圧入力ノードから一対の電圧入力ノードを選択し、当該選択した一対の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御する制御部と、
上記２通りの接続パターンにおいて上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じた第２検出信号を生成する第２検出信号生成部と
を有する電圧検出装置。
【請求項２】
上記第１検出信号生成部は、
一対の入力ノードをそれぞれ基準電位に保つとともに、当該一対の入力ノードに入力される電流の和若しくは差に応じた上記第１検出信号を生成する信号生成部と、
上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを一対一に接続する２つの入力抵抗と
を有する、
請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項３】
上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記２つの入力抵抗との接続を切り換える切り換え部と、
上記スイッチ部及び上記入力抵抗の異常の有無を判定する第１判定部と
を有し、
上記２つの入力抵抗は同等な抵抗値を持ち、
上記制御部は、第１の検査モードにおいて、上記複数の電圧入力ノードから一対の電圧入力ノードを選択し、当該選択した一対の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御するとともに、当該２通りのパターンの各々において、上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記２つの入力抵抗とを極性の異なる２通りのパターンで接続するように上記切り換え部を制御し、
上記第１判定部は、上記第１の検査モードにおいて、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの接続関係が等しく、かつ、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの各接続経路に介在する上記入力抵抗が異なる２通りの接続パターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号の差に基づいて上記判定を行う、
請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
上記第２検出信号生成部は、上記第１の検査モードにおいて、上記スイッチ部による接続を同一に維持した状態で上記切り換え部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じて上記第２検出信号を生成し、
上記第１判定部は、上記第１の検査モードにおいて、上記スイッチ部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第２検出信号生成部により生成される２つの上記第２検出信号に基づいて上記判定を行う、
請求項３に記載の電圧検出装置。
【請求項５】
上記複数の電圧入力ノードは、参照電圧を入力する一対の検査用ノードを含んでおり、
上記制御部は、第２の検査モードにおいて、上記一対の検査用ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御し、
上記第２の検査モードにおいて生成される上記第２検出信号と上記参照電圧に応じて設定される基準値とを比較し、当該比較結果の差に基づいて上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定する第２判定部を有する、
請求項３又は４に記載の電圧検出装置。
【請求項６】
上記第２検出信号生成部は、上記第２の検査モードにおいて、上記切り換え部による接続を同一に維持した状態で上記スイッチ部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じて上記第２検出信号を生成し、
上記判定部は、上記第２の検査モードにおいて、上記切り換え部が極性の異なる２通りのパターンの接続を行ったときに上記第２検出信号生成部により生成される２つの上記第２検出信号それぞれと上記基準値との比較結果に基づいて、上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定する、
請求項５に記載の電圧検出装置。
【請求項７】
上記第１検出信号並びに上記参照電圧をデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換部を有し、
上記第２判定部は、上記第２の検査モードにおいて、上記第１検出信号生成部で生成される２つの上記第１検出信号を上記アナログ・デジタル変換部で変換した２つのデジタルデータに応じて生成される上記第２検出信号と、上記参照電圧を上記アナログ・デジタル変換部で変換したデジタルデータに応じて設定される上記基準値との比較結果に基づいて、上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定する、
請求項５又は６に記載の電圧検出装置。
【請求項８】
上記信号生成部は、
上記一対の入力ノードにおける一方の入力ノードの電圧と上記基準電圧との差を増幅する第１増幅部と、
上記第１増幅部の出力ノードと上記一方の入力ノードとを接続する第１抵抗と、
上記一対の入力ノードにおける他方の入力ノードの電圧と上記基準電圧との差を増幅する第２増幅部と、
上記第２増幅部の出力ノードと上記他方の入力ノードとを接続する第２抵抗と、
上記第１増幅部の出力ノードと上記他方の入力ノードとを接続する第３抵抗と
を有する、
請求項３乃至７の何れか一つに記載の電圧検出装置。
【請求項９】
上記スイッチ部の各スイッチは、
直列に接続された同一導電型の２つのトランジスタと、
上記２つのトランジスタの制御端子と中間接続ノードとの間に接続された定電圧素子と、
上記２つのトランジスタの制御端子に共通の駆動電流を供給する駆動回路と
を有する、
請求項１乃至８の何れか一つに記載の電圧検出装置。
【請求項１０】
上記スイッチ部、上記一対の検出入力ノード及び上記第１検出信号生成部をそれぞれ含んだ複数の検出モジュールと、
上記複数の検出モジュールから一つの検出モジュールを選択し、当該選択した検出モジュールの上記第１検出信号生成部において生成される上記第１検出信号を上記第２検出信号生成部に入力する選択部とを有する、
請求項１乃至９の何れか一つに記載の電圧検出装置。
【請求項１１】
直列接続される複数の電池の各接続ノードにそれぞれ接続される複数の電圧入力ノードと、
上記複数の電圧入力ノードの中から選択される２つの電圧入力ノードと第１及び第２のノードとをそれぞれ選択的に接続するための第１のスイッチ回路と、
上記第１及び第２のノードと第３及び第４のノードとをそれぞれ選択的に接続するための第２のスイッチ回路と、
上記複数の電圧入力ノードと上記第３及び第４のノードとの間に形成される複数の電流路にそれぞれ設けられる複数の入力抵抗と、
上記第３及び第４のノードに接続され、上記第３及び第４のノードに現れる電圧差を検出するための電圧検出回路と、
を含み、
上記電圧検出回路が、
上記第３のノードに負側入力端子が接続され、電圧供給端子に正側入力端子が接続される第１の演算増幅器と、
上記第４のノードに負側入力端子が接続され、上記電圧供給端子に正側入力端子が接続される第２の演算増幅器と、
上記第１の演算増幅器の出力端子と負側入力端子との間に接続される第１の抵抗と、
上記第２の演算増幅器の出力端子と負側入力端子との間に接続される第２の抵抗と、
上記第１の演算増幅器の出力端子と上記第２の演算増幅器の負側入力端子との間に接続される第３の抵抗と、
を有し、
上記複数の電圧入力ノードの中から選択された２つの電圧入力ノードの一方と上記第１のノードとが接続され、上記選択された２つの電圧入力ノードの他方と上記第２のノードとが接続される第１の状態において、
上記第１のノードと上記第３のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第４のノードとが接続されるときに、上記電圧検出回路が第１の検出電圧を出力し、
上記第１のノードと上記第４のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第３のノードとが接続されたときに、上記電圧検出回路が第２の検出電圧を出力し、
上記第１の検出電圧と上記第２の検出電圧との差である第１の差電圧を生成し、
上記選択された２つの電圧入力ノードの一方と上記第２のノードとが接続され、上記選択された２つの電圧入力ノードの他方と上記第１のノードとが接続される第２の状態において、
上記第１のノードと上記第３のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第４のノードとが接続されるときに、上記電圧検出回路が第３の検出電圧を出力し、
上記第１のノードと上記第４のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第３のノードとが接続されたときに、上記電圧検出回路が第４の検出電圧を出力し、
上記第３の検出電圧と上記第４の検出電圧との差である第２の差電圧を生成し、
上記第１及び第２の差電圧に基づいて上記第１のスイッチ回路の検査を行なう、
電圧検出装置。
【請求項１２】
上記第１のスイッチ回路に含まれる各スイッチが、
ソース及びゲートが互いに接続される第１及び第２のＭＯＳトランジスタと、
上記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲートとソースとの間に接続される抵抗素子と、
上記抵抗素子に並列に接続される定電圧素子と、
上記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲートに定電流を供給する定電流回路と、
を有し、
上記定電流回路が上記ゲートに定電流を供給することにより、上記スイッチが導通状態となる、
請求項１１に記載の電圧検出装置。
【請求項１３】
第１及び第２の検査用ノードと、
上記第１及び第２の検査用ノード間に所定の電圧を印加する電圧供給回路と、
上記第１及び第２の検査用ノードと上記第１及び第２のノードとを選択的に接続するための第３のスイッチ回路と、
を更に含み、
上記第１及び第２の検査用ノードと上記第１及び第２のノードとの接続関係を切り替えることにより上記電圧検出回路を用いて検出した第１の電圧値と、上記所定の電圧に基づいた基準値とを比較して上記電圧検出回路の検査を行なう、
請求項１１又は１２に記載の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電位に対して電位差をもったノード間に印加される電圧を検出する電圧検出装置に係り、例えば直列接続された複数の２次電池セルにおける各セルの電圧を検出する電圧検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車などにおいて駆動系にエネルギを供給するバッテリは、一般に数百Ｖ程度の電圧が必要であり、リチウムイオン電池などの２次電池を多数直列に接続して構成されているものが多い。多数の２次電池を直列に接続した場合、個々の電池の特性が異なることから、電圧にばらつきが生じる。そうすると、例えば充電時において一部の電池の電圧が過大になり、破損や発火などの不具合を生じることがある。そのため一般的には、直列接続された各二次電池の電圧を検出して過電圧の発生を防止する回路が設けられている。
【０００３】
特許文献１には、直列接続された複数の電池モジュールにおける各モジュールの電圧を検出する電圧検出装置が記載されている。例えば特許文献１の図６に記載される電圧検出装置は、直列接続された複数の電池モジュールの各接続ノードから２つのノードを選択するマルチプレクサと、マルチプレクサにより選択された２つのノードの電圧を検出する差動増幅型電圧検出回路と、差動増幅型電圧検出回路により検出された電圧を所定の補正式に基づいて補正するモジュール電圧補正部を備えている。
【０００４】
特許文献１に記載される電圧検出装置では、まず、直列接続された複数の電池モジュールからマルチプレクサによって各電池モジュールのノードが選択され、選択された電池モジュールの電圧が差動増幅型電圧検出回路により検出される。検出値は、モジュール電圧補正部に随時記録される。そして、全ての電池モジュールの電圧検出値が取得されると、その検出結果を用いて、所定の補正式により各電池モジュールの正確な電圧が演算される。
【特許文献１】特開２００１−２６４，３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す電圧検出装置では、モジュール電圧補正部において補正式に基づいた補正演算を行う際に使用する定数を、製品出荷の前に予め取得しておく必要がある。すなわち、出荷検査の際、電池モジュールの代わりに基準電圧源を接続してその電圧を検出し、得られた電圧検出値を基に所定のアルゴリズムによって必要な定数を算出する。従って、出荷検査の工数が増加するとともに、出荷後の装置交換時においても同様の作業が必要になるという問題がある。また、出荷の際に取得した定数を使用し続けることから、経時変化等による誤差の増大を避けられないという問題もある。
【０００６】
更に、特許文献１に示す電圧検出装置では、各電池モジュールの電圧値を得るために、全ての電池モジュールの電圧を検出する必要がある。モジュール電圧補正部における処理は比較的複雑であることから、特許文献１においてはこれをマイクロコンピュータによって実現している。そうすると、各電池モジュールの確定的な電圧値を取得するには、全ての電池モジュールの検出値をそれぞれアナログ・デジタル変換し、得られたデータをマイクロコンピュータに転送し、マイクロコンピュータにおいて転送されたデータをもとに補正演算を実行するという段階を経る必要がある。すなわち、電圧値の確定までに多くの時間を要するという問題がある。電池モジュールの電圧を監視して過電圧などの異常を判定する場合、そのような時間の遅れが安全性の面で問題になる可能性がある。また、マイクロコンピュータを使用することによって、回路面積や消費電力が増大する問題もある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置ごとに固有の補正定数を取得することなく精度の高い電圧を検出できる電圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点に係る電圧検出装置は、複数の電圧入力ノードと、一対の検出入力ノードと、上記複数の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとの接続をオン又はオフする複数のスイッチを備えたスイッチ部と、上記一対の検出入力ノードの各々に入力される電圧をそれぞれ異なるゲインで増幅し、当該増幅結果の和若しくは差に応じた第１検出信号を生成する第１検出信号生成部と、上記複数の電圧入力ノードから一対の電圧入力ノードを選択し、当該選択した一対の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御する制御部と、上記２通りの接続パターンにおいて上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じた第２検出信号を生成する第２検出信号生成部とを有する。
【０００９】
上記電圧検出装置では、複数の電圧入力ノードからスイッチ部において一対の電圧入力ノードが選択され、当該選択された一対の電圧入力ノードが上記一対の検出入力ノードに接続される。このとき、上記制御部の制御により、上記一対の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードは極性の異なる２通りのパターンにより接続され、その２通りの接続パターンにおいて生成される２つの第１検出信号が上記第２検出信号生成部に入力される。上記第２検出信号生成部では、この２つの第１検出信号の差に応じて、上記一対の電圧入力ノードの電位差を示す上記第２検出信号が生成される。
ここで、上記第１検出信号生成部により生成される上記第１検出信号は、入力オフセット電圧等の影響により、上記一対の検出入力ノードの電圧に依存しない一定の誤差を含んでいる。この誤差成分は、上記２通りの接続パターンにおいて生成される２つの第１検出信号においてほぼ等しい。そのため、当該２つの第１検出信号の差に応じて生成される上記第２検出信号においては、当該誤差成分がキャンセルされて、極めて微小になる。
他方、上記第１検出信号生成部では、上記一対の検出入力ノードの各々に入力される電圧が異なるゲインで増幅され、その増幅結果の和若しくは差に応じて上記第１検出信号が生成されることから、上記２通りのパターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号の差をとっても、上記一対の検出入力ノードに入力される２つの電圧成分はキャンセルされず、当該２つの電圧成分の差に応じた成分が残る。従って、上記第２検出信号は、上記一対の電圧入力ノードの差に応じた信号となる。
【００１０】
好適に、上記第１検出信号生成部は、一対の入力ノードをそれぞれ基準電位に保つとともに、当該一対の入力ノードに入力される電流の和若しくは差に応じた上記第１検出信号を生成する信号生成部と、上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを一対一に接続する２つの入力抵抗とを有してよい。
【００１１】
また、上記電圧検出装置は、上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記２つの入力抵抗との接続を切り換える切り換え部と、上記スイッチ部及び上記入力抵抗の異常の有無を判定する第１判定部とを有してもよい。この場合、上記２つの入力抵抗は、同等な抵抗値を持ってよい。上記制御部は、第１の検査モードにおいて、上記複数の電圧入力ノードから一対の電圧入力ノードを選択し、当該選択した一対の電圧入力ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御するとともに、当該２通りのパターンの各々において、上記信号生成部の上記一対の入力ノードと上記２つの入力抵抗とを極性の異なる２通りのパターンで接続するように上記切り換え部を制御してよい。上記第１判定部は、上記第１の検査モードにおいて、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの接続関係が等しく、かつ、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの各接続経路に介在する上記入力抵抗が異なる２通りの接続パターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号の差に基づいて上記判定を行ってよい。
【００１２】
上記の構成によれば、上記２つの入力抵抗が同等な抵抗値を持ち、かつ、上記一対の入力ノードが上記基準電位に保たれていることから、一の電圧入力ノードから一の入力ノードに流れる電流は、その電流経路に介在する上記入力抵抗に関わらず、ほぼ等しくなる。また、上記一対の入力ノードに入力される電流がそれぞれ等しければ、上記信号生成部において生成される上記第１検出信号は等しくなる。
そのため、上記第１の検査モードにおいて、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの接続関係が等しく、かつ、上記一対の上記電圧入力ノードと上記一対の上記入力ノードとの各接続経路に介在する上記入力抵抗が異なる２通りの接続パターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号は、ほぼ等しくなる。上記判定部では、当該２つの第１検出信号の差に応じて、上記スイッチ部及び上記入力抵抗の異常の有無が判定される。
【００１３】
なお、上記第２検出信号生成部は、上記第１の検査モードにおいて、上記スイッチ部による接続を同一に維持した状態で上記切り換え部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じて上記第２検出信号を生成してよい。上記第１判定部は、上記第１の検査モードにおいて、上記スイッチ部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第２検出信号生成部により生成される２つの上記第２検出信号に基づいて上記判定を行ってよい。
【００１４】
上記の構成によれば、上記第２検出信号生成部において、上記スイッチ部による接続を上記２通りのパターンにおける一方のパターンに維持しつつ上記切り換え部を上記２通りのパターンで接続することにより得られる上記第２検出信号と、上記スイッチ部による接続を上記２通りのパターンにおける他方のパターンに維持しつつ上記切り換え部を上記２通りのパターンで接続することにより得られる上記第２検出信号との関係は、通常の動作モードにおいて大きさが等しく極性が逆の電圧を検出した場合に得られる２つの上記第２検出信号の関係と等価になる。この関係は、上記２つの入力抵抗の少なくとも一方に異常が生じている場合や、上記スイッチ部に異常が生じている場合には、成立しない。
従って、上記第１の検査モードにおいて、上記スイッチ部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第２検出信号生成部により生成される２つの上記第２検出信号を比較することにより、上記入力抵抗や上記スイッチ部における異常の有無が判定される。
【００１５】
好適に、上記複数の電圧入力ノードは、参照電圧を入力する一対の検査用ノードを含んでよい。上記制御部は、第２の検査モードにおいて、上記一対の検査用ノードと上記一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターンで接続するように上記スイッチ部を制御してよい。上記電圧検出装置は、上記第２の検査モードにおいて生成される上記第２検出信号と上記参照電圧に応じて設定される基準値とを比較し、当該比較結果に基づいて上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定する第２判定部を有してよい。
【００１６】
上記の構成によれば、上記第２の検査モードにおいて、上記一対の検査用ノードと上記一対の検出入力ノードとが極性が異なる２通りのパターンで接続され、当該２通りのパターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号に基づいて、上記第２検出信号が生成される。この第２検出信号は、上記参照電圧の電圧検出値を示しているので、上記参照電圧に基づいて設定される基準値と当該第２検出信号との比較結果に基づいて、上記第１検出信号生成部の異常の有無が判定される。
【００１７】
なお、上記第２検出信号生成部は、上記第２の検査モードにおいて、上記切り換え部による接続を同一に維持した状態で上記スイッチ部が上記２通りのパターンの接続を行ったときに上記第１検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号の差に応じて上記第２検出信号を生成してよい。上記判定部は、上記第２の検査モードにおいて、上記切り換え部が極性の異なる２通りのパターンの接続を行ったときに上記第２検出信号生成部により生成される２つの上記第２検出信号それぞれと上記基準値との比較結果に基づいて、上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定してよい。
これにより、上記切り換え部における上記２通りの接続パターンの各々について、上記第１検査信号生成部の異常の有無が判定される。
【００１８】
また、上記電圧検出装置は、上記第１検出信号並びに上記参照電圧をデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換部を有してよい。上記第２判定部は、上記第２の検査モードにおいて第１検出信号生成部で生成される２つの上記第１検出信号を上記アナログ・デジタル変換部で変換した２つのデジタルデータに応じて生成される上記第２検出信号と、上記参照電圧を上記アナログ・デジタル変換部で変換したデジタルデータに応じて設定される上記基準値との比較結果に基づいて、上記第１検査信号生成部の異常の有無を判定してよい。
これにより、上記参照電圧の変化に応じて上記基準値が更新される。
【００１９】
好適に、上記信号生成部は、上記一対の入力ノードにおける一方の入力ノードの電圧と上記基準電圧との差を増幅する第１増幅部と、上記第１増幅部の出力ノードと上記一方の入力ノードとを接続する第１抵抗と、上記一対の入力ノードにおける他方の入力ノードの電圧と上記基準電圧との差を増幅する第２増幅部と、上記第２増幅部の出力ノードと上記他方の入力ノードとを接続する第２抵抗と、上記第１増幅部の出力ノードと上記他方の入力ノードとを接続する第３抵抗とを有してよい。
【００２０】
また好適に、上記スイッチ部の各スイッチは、直列に接続された同一導電型の２つのトランジスタと、上記２つのトランジスタの制御端子と中間接続ノードとの間に接続された定電圧素子と、上記２つのトランジスタの制御端子に共通の駆動電流を供給する駆動回路とを有してよい。
【００２１】
また、上記電圧検出装置は、上記スイッチ部、上記一対の検出入力ノード及び上記第１検出信号生成部をそれぞれ含んだ複数の検出モジュールと、上記複数の検出モジュールから一つの検出モジュールを選択し、当該選択した検出モジュールの上記第１検出信号生成部において生成される上記第１検出信号を上記第２検出信号生成部に入力する選択部とを有してよい。
【００２２】
本発明の第２の観点に係る電圧検出装置は、直列接続される複数の電池の各接続ノードにそれぞれ接続される複数の電圧入力ノードと、上記複数の電圧入力ノードの中から選択される２つの電圧入力ノードと第１及び第２のノードとをそれぞれ選択的に接続するための第１のスイッチ回路と、上記第１及び第２のノードと第３及び第４のノードとをそれぞれ選択的に接続するための第２のスイッチ回路と、上記複数の電圧入力ノードと上記第３及び第４のノードとの間に形成される複数の電流路にそれぞれ設けられる複数の入力抵抗と、上記第３及び第４のノードに接続され、上記第３及び第４のノードに現れる電圧差を検出するための電圧検出回路と、を含み、上記電圧検出回路が、上記第３のノードに負側入力端子が接続され、電圧供給端子に正側入力端子が接続される第１の演算増幅器と、上記第４のノードに負側入力端子が接続され、上記電圧供給端子に正側入力端子が接続される第２の演算増幅器と、上記第１の演算増幅器の出力端子と負側入力端子との間に接続される第１の抵抗と、上記第２の演算増幅器の出力端子と負側入力端子との間に接続される第２の抵抗と、上記第１の演算増幅器の出力端子と上記第２の演算増幅器の負側入力端子との間に接続される第３の抵抗と、を有し、上記複数の電圧入力ノードの中から選択された２つの電圧入力ノードの一方と上記第１のノードとが接続され、上記選択された２つの電圧入力ノードの他方と上記第２のノードとが接続される第１の状態において、上記第１のノードと上記第３のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第４のノードとが接続されるときに、上記電圧検出回路が第１の検出電圧を出力し、上記第１のノードと上記第４のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第３のノードとが接続されたときに、上記電圧検出回路が第２の検出電圧を出力し、上記第１の検出電圧と上記第２の検出電圧との差である第１の差電圧を生成し、上記選択された２つの電圧入力ノードの一方と上記第２のノードとが接続され、上記選択された２つの電圧入力ノードの他方と上記第１のノードとが接続される第２の状態において、上記第１のノードと上記第３のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第４のノードとが接続されるときに、上記電圧検出回路が第３の検出電圧を出力し、上記第１のノードと上記第４のノードとが接続され、上記第２のノードと上記第３のノードとが接続されたときに、上記電圧検出回路が第４の検出電圧を出力し、上記第３の検出電圧と上記第４の検出電圧との差である第２の差電圧を生成し、上記第１及び第２の差電圧に基づいて上記第１のスイッチ回路の検査を行なう。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、装置ごとに固有の補正定数を取得することなく、入力オフセット電圧等に起因した誤差成分をキャンセルすることが可能であり、精度の高い電圧を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す電圧検出装置は、直列接続された電池セルＣＥＬ１〜ＣＥＬｎの各セル電圧を検出する装置であり、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎと、スイッチ部１０と、検出入力ノードＮＡ，ＮＢと、電圧検出部２０と、アナログ・デジタル変換部３０と、検出データ処理部４０と、制御部５０を有する。スイッチ部１０は、スイッチＳＡ０〜ＳＡｎ及びＳＢ０〜ＳＢｎを有する。
電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎは、本発明における複数の電圧入力ノードの一実施形態である。
検出入力ノードＮＡ，ＮＢは、本発明における一対の検出入力ノードの一実施形態である。
スイッチ部１０は、本発明におけるスイッチ部の一実施形態である。
電圧検出部２０は、本発明における第１検出信号生成部の一実施形態である。
制御部５０は、本発明における制御部の一実施形態である。
検出データ処理部４０は、本発明における第２検出信号生成部の一実施形態である。
【００２５】
直列接続された電池セルＣＥＬ１〜ＣＥＬｎの各端子の電圧は、それぞれ電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎに供給される。電圧入力ノードＮＣ０には、接地電位ＧＮＤに接続された電池セルＣＥＬ１の負極端子の電圧が印加され、電圧入力ノードＮＣｋ（ｋは１からｎまでの整数を示す。）には、電池セルＣＥＬｋの正極端子の電圧が印加される。
【００２６】
スイッチ部１０のスイッチＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎは、制御部５０の制御に基づいて、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとの接続をオン又はオフする。スイッチＳＡｊ（ｊは０からｎまでの整数を示す。）は電圧入力ノードＮＣｊと電圧入力ノードＮＡとの接続をオン又はオフし、スイッチＳＢｊは電圧入力ノードＮＣｊと検出入力ノードＮＢとの接続をオン又はオフする。
【００２７】
図２は、スイッチＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎの構成例を示す第１の図である。
図２（Ａ）に示すスイッチは、互いのソースが共通に接続されたｎ型のＭＯＳトランジスタＱｎ１及びＱｎ２と、ＭＯＳトランジスタＱｎ１及びＱｎ２のソースとゲートの間に接続されたツェナーダイオード等の定電圧素子Ｄ１と、定電圧素子Ｄ１と並列に接続された抵抗Ｒ１と、ＭＯＳトランジスタＱｎ１及びＱｎ２のゲートに共通の駆動電流Ｉｃ１を供給する電流源（駆動回路）ＣＭ１とを有する。電流源ＣＭ１は、スイッチの両端子Ｔ１，Ｔ２の電位より十分に高い電位Ｖｈから駆動電流Ｉｃ１を供給する。このｎ型ＭＯＳトランジスタＱｎ１，Ｑｎ２は、ドレイン・エクステンデッド（Ｄｒａｉｎ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ）、ドレインのＬＯＣＯＳオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）などと呼ばれる高耐圧用の構造を備える。
制御信号Ｓｃに応じて電流源ＣＭ１が駆動電流Ｉｃ１を発生すると、抵抗Ｒ１に電流が流れてＭＯＳトランジスタＱｎ１，Ｑｎ２のゲートとソースの間に電位差が発生する。この電位差を受けてＭＯＳトランジスタＱｎ１，Ｑｎ２がオンすることにより、スイッチが導通状態となる。ＭＯＳトランジスタＱｎ１，Ｑｎ２のゲート−ソース電圧は、定電圧素子Ｄ１によって一定値に制限される。
【００２８】
図２（Ｂ）は、電流源ＣＭ１の構成例を示す図である。
図２（Ｂ）に示す電流源ＣＭ１は、接地電位ＧＮＤ側においてカレントミラー回路を構成するｎ型のＭＯＳトランジスタＱｎ３及びＱｎ４と、スイッチの両端子Ｔ１，Ｔ２の電位より十分に高い電位Ｖｈ側においてカレントミラー回路を構成するｐ型のＭＯＳトランジスタＱｐ３及びＱｐ４と、オフセット電流のオンオフを制御するためのｎ型のＭＯＳトランジスタＱｎ５とを有する。
ＭＯＳトランジスタＱｎ３は、そのゲートとドレインが接続され、ソースが接地電位ＧＮＤに接続され、ドレインに基準電流Ｉｒｅｆが入力される。ＭＯＳトランジスタＱｎ４は、そのゲートがＭＯＳトランジスタＱｎ３のゲートに接続され、ソースが接地電位ＧＮＤに接続され、ドレインがＭＯＳトランジスタＱｐ３のドレインに接続される。ＭＯＳトランジスタＱｐ３は、そのゲートとドレインが接続され、ソースが電位Ｖｈに接続され、ドレインにＭＯＳトランジスタＱｎ４のドレイン電流が入力される。ＭＯＳトランジスタＱｐ４は、そのゲートがＭＯＳトランジスタＱｐ３のゲートに接続され、ソースが電位Ｖｈに接続され、ドレインから駆動電流Ｉｃ１を出力する。ＭＯＳトランジスタＱｎ５は、ＭＯＳトランジスタＱｎ３のゲートと接地電位ＧＮＤとの間に接続されており、ゲートに入力される制御信号Ｓｃに応じてオン又はオフする。
【００２９】
図２（Ｂ）に示す電流源ＣＭ１では、ＭＯＳトランジスタＱｎ５のオン又はオフを制御することにより、駆動電流Ｉｃ１の発生を制御する。
ＭＯＳトランジスタＱｎ５がオフのとき、ＭＯＳトランジスタＱｎ３に基準電流Ｉｒｅｆが流れ、ＭＯＳトランジスタＱｎ３と同じゲート電圧を入力するＭＯＳトランジスタＱｎ４にも基準電流Ｉｒｅｆに比例した電流が流れる。ＭＯＳトランジスタＱｐ３には、ＭＯＳトランジスタＱｎ４と同じドレイン電流が流れる。ＭＯＳトランジスタＱｐ３と同じゲート電圧を入力するＭＯＳトランジスタＱｐ４にも、ＭＯＳトランジスタＱｐ３のドレイン電流に比例した電流が流れ、これが駆動電流Ｉｃ１として出力される。従って、電流源ＣＭ１は、基準電流Ｉｒｅｆに比例した電流を高電位側からＭＯＳトランジスタＱｎ１，Ｑｎ２のゲートに流し込む。
ＭＯＳトランジスタＱｎ５がオンすると、ＭＯＳトランジスタＱｎ３，Ｑｎ４のゲートとソースが短絡され、トランジスタＱｎ３，Ｑｎ４に電流が流れず、これによりＭＯＳトランジスタＱｐ３，Ｑｐ４の電流もゼロになる。従って、電流源ＣＭ１の駆動電流Ｉｃ１はゼロになる。
【００３０】
図３は、スイッチＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎの構成例を示す第２の図である。
図３（Ａ）に示すスイッチは、互いのソースが共通に接続されたｐ型のＭＯＳトランジスタＱｐ１及びＱｐ２と、ＭＯＳトランジスタＱｐ１及びＱｐ２のソースとゲートの間に接続されたツェナーダイオード等の定電圧素子Ｄ２と、定電圧素子Ｄ２と並列に接続された抵抗Ｒ２と、ＭＯＳトランジスタＱｐ１及びＱｐ２のゲートに共通の駆動電流Ｉｃ２を供給する電流源（駆動回路）ＣＭ２とを有する。電流源ＣＭ２は、接地電位ＧＮＤへ引き込む方向に流れる駆動電流Ｉｃ２を発生する。このｐ型ＭＯＳトランジスタＱｐ１，Ｑｐ２は、ドレイン・エクステンデッド（Ｄｒａｉｎ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ）、ドレインのＬＯＣＯＳオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）などと呼ばれる高耐圧用の構造を備える。
【００３１】
制御信号Ｓｃに応じて電流源ＣＭ２が駆動電流Ｉｃ２を発生すると、抵抗Ｒ２に電流が流れてＭＯＳトランジスタＱｐ１，Ｑｐ２のゲートとソースの間に電位差が発生する。この電位差を受けてＭＯＳトランジスタＱｐ１，Ｑｐ２がオンすることにより、スイッチが導通状態となる。ＭＯＳトランジスタＱｐ１，Ｑｐ２のゲート−ソース電圧は、定電圧素子Ｄ２によって一定値に制限される。
【００３２】
図３（Ｂ）は、電流源ＣＭ２の構成例を示す図である。
図３（Ｂ）に示す電流源ＣＭ２は、図２（Ｂ）に示す電流源ＣＭ１において高電位側のカレントミラー回路（ＭＯＳトランジスタＱｐ３，Ｑｐ４）を省略したものであり、ＭＯＳトランジスタＱｎ４のドレイン電流が駆動電流Ｉｃ２となる。
以上が、スイッチ部１０の説明である。
【００３３】
図１に戻る。
電圧検出部２０は、検出入力ノードＮＡ，ＮＢに入力される電圧の差に応じた電圧検出信号Ｓ２０を生成する。
【００３４】
図４は、電圧検出部２０の構成の一例を示す図である。
図４に示す電圧検出部２０は、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２と信号生成部２０１を有する。
信号生成部２０１は、本発明における信号生成部の一実施形態である。
入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３は、本発明における入力抵抗の一実施形態である。
【００３５】
信号生成部２０１は、入力ノードＰＡ，ＰＢをそれぞれ基準電位Ｖｍに保つとともに、入力ノードＰＡ，ＰＢに入力される電流の和若しくは差に応じた電圧検出信号Ｓ２０を生成する。入力抵抗Ｒｓ１は検出入力ノードＮＡと入力ノードＰＡの間に接続され、入力抵抗Ｒｓ３は検出入力ノードＮＢと入力ノードＰＢの間に接続される。
【００３６】
信号生成部２０１は、例えば図４に示すように、演算増幅回路Ａ１及びＡ２と、抵抗Ｒｆ１，Ｒｓ２，Ｒｆ２を有する。
演算増幅回路Ａ１は、本発明における第１増幅部の一実施形態である。
演算増幅回路Ａ２は、本発明における第２増幅部の一実施形態である。
抵抗Ｒｆ１は、本発明における第１抵抗の一実施形態である。
抵抗Ｒｆ２は、本発明における第２抵抗の一実施形態である。
抵抗Ｒｓ２は、本発明における第３抵抗の一実施形態である。
【００３７】
演算増幅回路Ａ１の負入力ノードは入力ノードＰＡに接続され、その正入力ノードは基準電位Ｖｍに接続され、その出力ノードは抵抗Ｒｆ１を介して負入力ノードに接続される。抵抗Ｒｓ２は、演算増幅回路Ａ１の出力ノードと演算増幅回路Ａ２の負入力ノードとの間に接続される。演算増幅回路Ａ２の負入力ノードは入力ノードＰＢに接続され、その正入力ノードは基準電位Ｖｍに接続され、その出力ノードは抵抗Ｒｆ２を介して負入力ノードに接続される。
抵抗Ｒｆ１，Ｒｓ２，Ｒｆ２は、それぞれ、抵抗値ｒｆ１，ｒｓ２，ｒｆ２を有する。
【００３８】
入力ノードＰＡに電流Ｉｎａ、検出入力ノードＰＢに電流Ｉｎｂがそれぞれ入力される場合の動作を説明する。
演算増幅回路Ａ１は、入力ノードＰＡを基準電圧Ｖｍに保つように出力ノードに電圧を発生する。入力ノードＰＡに電流Ｉｎａが入力されると、演算増幅回路Ａ１は基準電位Ｖｍに対して「−ｒｆ１×Ｉｎａ」の電圧を出力ノードに発生する。他方、演算増幅回路Ａ２も、入力ノードＰＢを基準電圧Ｖｍに保つように出力ノードに電圧を発生する。入力ノードＰＢが基準電圧Ｖｍに保たれているため、抵抗Ｒｓ２には電位差「−ｒｆ１×Ｉｎａ」が加わる。したがって、抵抗Ｒｓ２には電流「−（ｒｆ１／ｒｓ２）×Ｉｎａ」が流れる。この電流と、検出入力ノードＮＢに入力される電流Ｉｎｂとが合成されて、抵抗Ｒｆ２に流れる。
すなわち、電流Ｉｎａと電流Ｉｎｂは「−（ｒｆ１／ｒｓ２）：１」の割合で合成され、その合成電流Ｉｓが抵抗Ｒｆ２に流れる。
演算増幅回路Ａ２は、基準電位Ｖｍに対して「−Ｉｓ×ｒｆ２」の電圧を発生し、電圧検出信号Ｓ２０として出力する。
【００３９】
再び図１に戻る。
アナログ・デジタル変換部３０は、電圧検出部２０から出力される電圧検出信号Ｓ２０を所定ビット長のデジタルデータに変換する。
【００４０】
制御部５０は、電圧検出部２０において各電池セル（ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ）の電圧を検出するように、スイッチ部１０を制御する。すなわち、制御部５０は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎから２つの電圧入力ノードを選択し、当該選択した２つの電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを極性が異なる２通りのパターンで接続するようにスイッチ部１０を制御する。
【００４１】
例えば制御部５０は、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１（ｋ＝１〜ｎ）を選択する場合、電圧入力ノードＮＣｋと検出入力ノードＮＡを接続し、電圧入力ノードＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＢを接続するパターン（以下、「順接続」と記す場合がある）と、電圧入力ノードＮＣｋと検出入力ノードＮＢを接続し、電圧入力ノードＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡを接続するパターン（以下、「逆接続」と記す場合がある）の２通りの接続を行う。
【００４２】
検出データ処理部４０は、アナログ・デジタル変換部３０より出力されるデジタルデータＳ３０に基づいて、各電池セル（ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ）の正確な電圧を示す電圧検出データＳ４０を生成する。すなわち、検出データ処理部４０は、制御部５０により選択された一対の電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを上述した２通りのパターン（順接続、逆接続）で接続した場合にそれぞれ生成される２つのデジタルデータＳ３０を取得し、取得した２つのデジタルデータＳ３０の差に応じて、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１に入力される電圧を示す電圧検出データＳ４０を生成する。
【００４３】
ここで、上述した構成を有する本実施形態に係る電圧検出装置の動作を説明する。
制御部５０は、各電池セル（ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ）から順次に一の電池セルを選択し、選択した電池セルの正負の電極に接続される一対の電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続する。
【００４４】
図５（Ａ）は、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを順接続する場合を示し、図５（Ｂ）は、これらを逆接続する場合を示す。図５に示すように、制御部５０は、順接続においてスイッチＳＡｋ，ＳＢｋ−１をオン、他のスイッチをオフに設定し、逆接続においてスイッチＳＡｋ−１，ＳＢｋをオン、他のスイッチをオフに設定する。
【００４５】
順接続時（図５（Ａ））における電圧検出信号Ｓ２０の電圧値を「Ｘ１」、逆接続時（図５（Ｂ））における電圧検出信号Ｓ２０の電圧値を「Ｘ２」とすると、「Ｘ１」及び「Ｘ２」はそれぞれ次式で表わされる。
【００４６】
【数１】
2010060435.tif 000003
【００４７】
式（１），（２）において、「Ｖｐ」は電圧入力ノードＮＣｋの電圧、「Ｖｎ」は電圧入力ノードＮＣｋ−１の電圧、「ｒｓ１」は入力抵抗Ｒｓ１の抵抗値、「ｒｓ３」は入力抵抗Ｒｓ３の抵抗値、「Ｖｏf１」は演算増幅回路Ａ１の入力オフセット電圧、「Ｖｏｆ２」は演算増幅回路Ａ２の入力オフセット電圧をそれぞれ示す。
【００４８】
検出データ処理部４０は、式（１），（２）で示される「Ｘ１」，「Ｘ２」のデジタルデータ（Ｓ３０）をそれぞれ取得し、両者の差を電圧検出データＳ４０として算出する。「Ｘ１」及び「Ｘ２」の差「Ｘｄｉｆ」は、次式で表わされる。
【００４９】
【数２】
2010060435.tif 000004
【００５０】
式（３）から分かるように、検出データ処理部４０において生成される電圧検出データＳ４０（Ｘｄｉｆ）においては、式（１），（２）の右辺第３項、第４項における入力オフセット電圧の成分がキャンセルされており、２つの電圧入力ノードの電圧（Ｖｐ−Ｖｎ）に一定の比例定数を乗じた値が得られる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る電圧検出装置では、スイッチ部１０において、ｎ＋１個の電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎから一対の電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１が選択され、選択された電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１が検出入力ノードＮＡ，ＮＢに接続される。このとき、制御部５０の制御により、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとは極性の異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）により接続され、その２通りの接続パターンにおいて生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０のデジタルデータＳ３０が検出データ処理部４０に入力される。検出データ処理部４０は、この２つのデジタルデータＳ３０の差に応じて、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１の電位差を示す電圧検出データＳ４０を生成する。
ここで、電圧検出部２０により生成される電圧検出信号Ｓ２０には、入力オフセット電圧等の影響により、検出入力ノードＮＡ，ＮＢの電圧に依存しない一定の誤差が生じている。この誤差成分は、２通りの接続パターン（順接続，逆接続）で生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０においてほぼ等しい。そのため、この２つの電圧検出信号Ｓ２０の差をとることにより、電圧検出データＳ４０においては当該誤差成分がキャンセルされている。
他方、電圧検出部２０では、検出入力ノードＮＡ，ＮＢの各々に入力される電圧がそれぞれ異なるゲインで増幅され、その増幅結果の和若しくは差に応じて電圧検出信Ｓ２０が生成されることから、２通りのパターン（順接続，逆接続）において生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０の差をとっても、検出入力ノードＮＡ，ＮＢに入力される２つの電圧成分はキャンセルされず、当該２つの電圧成分の差に応じた成分が残る。従って、電圧検出データＳ４０は、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１の差に応じた値を持つ。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、装置ごとに固有の補正定数を取得することなく、精度の高い電圧検出を実現できる。そのため、出荷検査の工数を削減できるとともに、出荷後の装置交換時においても面倒な校正作業が不要となる。また、特性の経時変化に伴って補正定数が適切な値からずれることに起因する誤差が生じないため、補正定数を必要とする従来の装置に比べて電圧検出精度を向上できる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、検出対象となる一対の電圧入力ノードについて２つの接続パターンによる２つのデータを取得してその差を算出するだけの簡易な処理で、当該一対の電圧入力ノードの電圧を検出できる。従って、全ノードの電圧を検出しなければ検出値を確定できない従来の装置に比べて、電圧検出に要する時間を大幅に短縮できる。その結果、直列接続された各電池セルの電圧を監視して過電圧などの異常を判定する場合でも、十分高速に判定結果を得ることが可能であり、信頼性を向上できる。
【００５４】
更に、本実施形態によれば、２つのデータの差を算出するだけの簡易な処理で電圧検出結果を得ることができるため、マイクロコンピュータなどを用いずとも、簡易なハードウェア構成で装置を実現可能である。その結果、従来の装置に比べて回路面積や消費電力を大幅に削減できる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、例えば図２に示すように、接地電位ＧＮＤを基準とする制御信号Ｓｃによってスイッチ部１０の各スイッチのオンオフ状態を制御可能であり、スイッチの駆動のための回路を簡易化できる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置は、スイッチ部と入力抵抗の検査に関する動作モードを備える。
【００５７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
図６に示す電圧検出装置は、図１に示す電圧検出装置における電圧検出部２０を電圧検出部２１に置換し、制御部５０を制御部５１に置換するとともに、更に判定部６０を設けたものである。図１と図６におけるその他の同一符号は同一の構成要素を示す。
判定部６０は、本発明における第１判定部の一実施形態である。
【００５８】
図７は、電圧検出部２１の構成の一例を示す図である。
図７に示す電圧検出部２１は、図４に示す電圧検出部２０と同様の構成に加えて、入力ノードＰＡ，ＰＢと入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３との接続を切り換える切り換え部２０２を有する。切り換え部２０２は、例えば図７に示すように、４つのスイッチＳＰ１〜ＳＰ４を備える。スイッチＳＰ１は入力抵抗Ｒｓ１と入力ノードＰＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＰ２は入力抵抗Ｒｓ１と入力ノードＰＢとの接続をオンオフし、スイッチＳＰ３は入力抵抗Ｒｓ３と入力ノードＰＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＰ４は入力抵抗Ｒｓ３と入力ノードＰＢとの接続をオンオフする。
【００５９】
図８は、切り換え部２０２の各スイッチ（ＳＰ１〜ＳＰ４）の構成例を示す図であり、各スイッチをｎ型ＭＯＳトランジスタにより構成する例を示す。この場合、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４を構成するｎ型ＭＯＳトランジスタのソースは入力ノードＰＡ，ＰＢに接続され、ドレインは入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の一端に接続される。
ｎ型ＭＯＳトランジスタは、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎに印加される電圧に対して適当なドレイン耐圧を有する。これらｎ型ＭＯＳトランジスタは、ドレイン・エクステンデッド（Ｄｒａｉｎ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ）、ドレインのＬＯＣＯＳオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）などと呼ばれる高耐圧用の構造を備えるものを用いてよい。入力ノードＰＡ，ＰＢは信号生成部２０１によって基準電位Ｖｍに保たれているので、ｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートに供給する駆動信号のレベルは、例えば検出データ処理部４０のロジック・レベルと同じでよい。
【００６０】
制御部５１は、各電池セルの電圧検出を行う上述した通常の動作モードに加えて、切り換え部２０２よりも前段に位置する回路（スイッチ部１０、入力抵抗）の検査を行う動作モード（第１の検査モード）を有する。制御部５１は、通常の動作モードでは上述した制御部５０と同様な制御を行うが、スイッチ部１０の検査を行う第１の検査モードでは、スイッチ部１０と切り換え部２０２を次のように制御する。すなわち、制御部５１は、第１の検査モードにおいて、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｋから一対の電圧入力ノードを選択し、当該選択した一対の電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを極性が異なる２通りのパターンで接続するようにスイッチ部１０を制御するとともに、この２通りのパターンの各々において、信号生成部２０１の入力ノードＰＡ，ＰＢと入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２とを極性の異なる２通りのパターンで接続するように切り換え部２０２を制御する。
この第１の検査モードにおいて、検出データ処理部４０は、スイッチ部１０による接続を同一に維持した状態で切り換え部２０２が２通りのパターンの接続を行ったときに電圧検出部２０により生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０のデジタルデータＳ３０の差に応じて、通常の動作モード時と同様に電圧検査データＳ４０を生成する。
【００６１】
判定部６０は、第１の検査モードにおいて、スイッチ部１０が２通りのパターンの接続（順接続，逆接続）を行ったときに検出データ処理部４０により生成される２つの電圧検出データＳ４０に基づいて、スイッチ部１０及び入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の異常の有無を判定する。
【００６２】
ここで、図６に示す電圧検出装置の動作を説明する。
まず通常の動作モードにおいて、制御部５１は、切り換え部２０２による入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３と入力ノードＰＡ，ＰＢとの接続を一定に固定した状態で、スイッチ部１０を先述した制御部５０と同様に制御する。
【００６３】
図９は、通常の動作モードにおけるスイッチ部１０及び切り換え部２０２の接続パターンを示す図である。
制御部５１は、例えば図９に示すように、入力抵抗Ｒｓ１と入力ノードＰＡが接続され、かつ、入力抵抗Ｒｓ３と入力ノードＰＢが接続されるように、切り換え部２０２を制御する。制御部５１は、この接続状態を維持しながら、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎから選択した２つの電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続するようにスイッチ部１０を制御する（図９（Ａ），図９（Ｂ））。検出データ処理部Ｓ４０は、２通りの接続パターンにおいて生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０の差に応じた電圧検出データＳ４０を生成する。
【００６４】
これに対し、第１の検査モードにおいては、切り換え部２０２において更に接続の切り換えが行われる。
【００６５】
図１０及び図１１は、第１の検査モードにおけるスイッチ部１０及び切り換え部２０２の接続パターンを示す図である。
図１０は、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを順接続にした場合における、検出入力ノードＮＡ，ＮＢと入力ノードＰＡ，ＰＢとの２通りの接続パターンを示す。
図１１は、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを逆接続にした場合における、検出入力ノードＮＡ，ＮＢと入力ノードＰＡ，ＰＢとの２通りの接続パターンを示す。
【００６６】
図１０（Ａ）の接続パターンにおいて、制御部５１は、スイッチ部１０のスイッチＳＡｋ及びＳＢｋ−１をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせ、切り換え部２０２のスイッチＳＰ１及びＳＰ４をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせる。
図１０（Ｂ）の接続パターンにおいて、制御部５１は、スイッチ部１０のスイッチＳＡｋ及びＳＢｋ−１をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせ、切り換え部２０２のスイッチＳＰ２及びＳＰ３をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせる。
図１１（Ａ）の接続パターンにおいて、制御部５１は、スイッチ部１０のスイッチＳＢｋ及びＳＡｋ−１をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせ、切り換え部２０２のスイッチＳＰ１及びＳＰ４をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせる。
図１１（Ｂ）の接続パターンにおいて、制御部５１は、スイッチ部１０のスイッチＳＢｋ及びＳＡｋ−１をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせ、切り換え部２０２のスイッチＳＰ２及びＳＰ３をオンさせるとともに他のスイッチをオフさせる。
【００６７】
図１０（Ａ）の接続パターンにおいて生成される電圧検出信号Ｓ２０を「Ｘ１＿Ｐ」、図１０（Ｂ）の接続パターンにおいて生成される電圧検出信号Ｓ２０を「Ｘ２＿Ｐ」とし、「Ｘ１＿Ｐ」と「Ｘ２＿Ｐ」の差を「Ｘｄｉｆ＿Ｐ」とすると、これらの信号は概ね次式で表される。
【００６８】
【数３】
2010060435.tif 000005
【００６９】
他方、図１１（Ａ）の接続パターンにおいて生成される電圧検出信号Ｓ２０を「Ｘ１＿Ｎ」、図１１（Ｂ）の接続パターンにおいて生成される電圧検出信号Ｓ２０を「Ｘ２＿Ｎ」とし、「Ｘ１＿Ｎ」と「Ｘ２＿Ｎ」の差を「Ｘｄｉｆ＿Ｎ」とすると、これらの信号は概ね次式で表される。
【００７０】
【数４】
2010060435.tif 000006
【００７１】
なお、式（４）〜（９）において、「ｒｓ１ｐ」，「ｒｓ３ｐ」，「ｒｓ１ｎ」，「ｒｓ３ｎ」は次式に示す抵抗値を表す。
【００７２】
【数５】
2010060435.tif 000007
【００７３】
式（１０）〜（１３）における「ｒｗ１」はスイッチＳＡｋのオン抵抗値を示し、「ｒｗ２」はスイッチＳＢｋのオン抵抗値を示し、「ｒｗ３」はスイッチＳＡｋ−１のオン抵抗値を示し、「ｒｗ４」はスイッチＳＢｋ−１のオン抵抗値を示す。
【００７４】
式（６）で表される「Ｘｄｉｆ＿Ｐ」は、図１０に示す２つの接続パターンにおける２つの電圧検出信号「Ｘ１＿Ｐ」及び「Ｘ２＿Ｐ」の差に応じて生成される電圧検出データＳ４０に対応する。また、式（９）で表される「Ｘｄｉｆ＿Ｎ」は、図１１に示す２つの接続パターンにおける２つの電圧検出信号「Ｘ１＿Ｎ」及び「Ｘ２＿Ｎ」の差に応じて生成される電圧検出データＳ４０に対応する。
判定部６０は、この式（６）、（９）に対応する「Ｘｄｉｆ＿Ｐ」及び「Ｘｄｉｆ＿Ｎ」の和を演算する。
ここで、正常な状態において、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の抵抗値「ｒｓ１」，「ｒｓ３」がほぼ等しく、かつ、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４のオン抵抗値「ｒｗ１」〜「ｒｗ４」が「ｒｓ１」，「ｒｓ３」に比べて十分小さいものとする。この場合、式（６）における右辺第１項が式（９）における右辺第２項によりキャンセルされるとともに、式（６）における右辺第２項が式（９）における右辺第１項によりキャンセルされる。そのため、「Ｘｄｉｆ＿Ｐ」及び「Ｘｄｉｆ＿Ｎ」の和の絶対値「Ｅ１」は、下記の式（１４）に示すように、ほぼゼロになる。
【００７５】
【数６】
2010060435.tif 000008
【００７６】
従って、判定部６０は、この「Ｅ１」を所定の基準値と比較し、「Ｅ１」が基準値を超える場合に、スイッチ部１０若しくは入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の抵抗値が異常であると判定する。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態では、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３が同等な抵抗値を持ち、かつ、入力ノードＰＡ，ＰＢが基準電位Ｖｍに保たれていることから、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１から入力ノードＰＡ，ＰＢに流れる電流は、その電流経路に介在する入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３に関わらず、ほぼ等しくなる。また、入力ノードＰＡ，ＰＢに入力される電流が等しければ、信号生成部２０１において生成される電圧検出信号Ｓ２０は等しくなる。
そのため、第１の検査モードにおいてスイッチ部１０による接続を順接続に維持しつつ切り換え部２０１を２通りのパターンで接続することにより得られる電圧検出データＳ４０（Ｘｄｉｆｆ＿Ｐ）と、スイッチ部１０による接続を逆接続に維持しつつ切り換え部２０１を２通りのパターンで接続することにより得られる電圧検出データＳ４０（Ｘｄｉｆ＿Ｎ）との関係は、通常の動作モードにおいて大きさが等しく極性が逆の電圧を検出した場合に得られる２つの電圧検出データＳ４０の関係と等価になる。この関係は、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の少なくとも一方に異常が生じている場合や、スイッチ部１０に異常が生じている場合には、成立しない。
従って、第１の検査モードにおいて、スイッチ部１０が２通りのパターンの接続（順接続及び逆接続）を行ったときに検出データ処理部４０により生成される２つの電圧検出データＳ４０を比較することにより、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３やスイッチ部１０における異常の有無を判定できる。
【００７８】
本実施形態よれば、このような異常の有無を製品の出荷後においても随時検査することができるため、電圧検出結果の信頼性を向上できる。また、電圧検出結果に基づいて電池セルの過電圧を判定する場合には、その判定の信頼性が向上するので、電池セルが組み込まれた機器の信頼性・安全性を高めることができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３と入力ノードＰＡ，ＰＢとの間に切り換え部２０２のスイッチＳＰ１〜ＳＰ４が設けられていることから、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４を駆動する制御部５１においては、基準電位Ｖｍを基準として駆動信号を生成できる。従って、例えばスイッチＳＰ１〜ＳＰ４を駆動するための絶縁された電源をスイッチ毎に設けなくてもよいため、回路構成を簡易化できる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電圧検出装置は、電圧検出部の検査に関する動作モードを備える。
【００８１】
図１２は、第３の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。図１２に示す電圧検出装置は、図６に示す電圧検出装置のスイッチ部１０をスイッチ部１１に置換し、制御部５１を制御部５２に置換するとともに、参照電圧Ｖｒｅｆを入力する検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と、選択部９０と、判定部７０とを設けたものであり、図６と図１２におけるその他の同一符号は同一の構成要素を示す。
検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１は、本発明における一対の検査用ノードの一実施形態である。
判定部７０は、本発明における第２判定部の一実施形態である。
【００８２】
スイッチ部１１は、図１，図６におけるスイッチ部１０に検査用のスイッチＳＶＡ０，ＳＶＡ１，ＳＶＢ０，ＳＶＢ１を追加したものである。スイッチＳＶＡ１は検査用ノードＮＶ１と検出入力ノードＮＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＶＢ１は検査用ノードＮＶ１と検出入力ノードＮＢとの接続をオンオフし、スイッチＶＡ０は検査用ノードＮＶ０と検出入力ノードＮＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＶＢ０は検査用ノードＮＶ０と検出入力ノードＮＢとの接続をオンオフする。
【００８３】
制御部５２は、通常のモード及び第１の検査モードにおいて、図６における制御部５１と同様にスイッチ部１１及び切り換え部２０２の制御を行うとともに、これに加えて、電圧検出部２０の検査を行う検査モード（第２の検査モード）においては、スイッチＳＶＡ０，ＳＶＡ１，ＳＶＢ０，ＳＶＢ１の制御を行う。すなわち制御部５２は、第２の検査モードにおいて、検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続するようにスイッチＳＶＡ０，ＳＶＡ１，ＳＶＢ０，ＳＶＢ１を制御する。
【００８４】
制御部５２は、検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとの間における２通りの接続（順接続，逆接続）を、電圧検出部２１内の切り換え部２０２における２通りの接続の各々について行う。
すなわち、制御部５２は、切り換え部２０２によって検出入力ノードＮＡと入力ノードＰＡを接続するとともに検出入力ノードＮＢと入力ノードＰＢを接続し、この状態で、検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続する。このとき検出データ処理部４０は、切り換え部２０２による接続を同一に維持した状態でスイッチ部１１による当該２つのパターンの接続を行ったときに生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０のデジタルデータＳ３０の差に応じて、電圧検出データＳ４０を生成する。
また、制御部５２は、切り換え部２０２によって上記と逆の接続を行い（検出入力ノードＮＡと入力ノードＰＢを接続するとともに検出入力ノードＮＢと入力ノードＰＡを接続する）、この状態で、検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続する。このとき検出データ処理部４０は、切り換え部２０２による接続を同一に維持した状態でスイッチ部１１による当該２つのパターンの接続を行ったときに生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０のデジタルデータＳ３０の差に応じて、電圧検出データＳ４０を生成する。
【００８５】
選択部９０は、電圧検出部２１において生成される電圧検出信号Ｓ２０又は検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１に入力される参照電圧Ｖｒｅｆの一方を選択してアナログ・デジタル変換部３０に入力する。
【００８６】
判定部７０は、第２の検査モードにおいて、電圧検出部２１から出力される２つの電圧検出信号Ｓ２０の差分に基づいて生成される電圧検出データＳ４０と参照電圧Ｖｒｅｆに応じた基準値とを比較し、当該比較結果に基づいて電圧検出部２１の異常の有無を判定する。すなわち、判定部７０は、第２の検査モードにおいて、電圧検出部２１を用いて検出した参照電圧Ｖｒｅｆに対応するデジタルデータの電圧検出データＳ４０と、参照電圧Ｖｒｅｆを直接アナログ・デジタル変換部３０により変換して得たデジタルデータＳ３０に対応する基準値とを比較し、当該比較結果に基づいて電圧検出部２１に異常があるか否かを判定する。
【００８７】
また、判定部７０は、切り換え部２０２において極性の異なる２通りのパターンの接続を行ったときに検出データ処理部４０によりそれぞれ生成される２つの電圧検出データＳ４０について、上述した基準値との比較をそれぞれ行い、その比較結果に基づいて、切り換え部２０２における２通りの接続パターンそれぞれに関して異常があるか否かを判定する。
【００８８】
まず、切り換え部２０２において検出入力ノードＮＡと入力ノードＰＡ、検出入力ノードＮＢと入力ノードＰＢをそれぞれ接続する場合について説明する。
この接続状態で、検査用ノードＮＶ０，ＮＶ１と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとを極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続し、その２通りのパターンにおいて生成される電圧検出信号Ｓ２０の差に応じて得られる電圧検出データＳ４０を「Ｘｖｒｆ１」とすると、「Ｘｖｒｆ１」は次式のように表わされる。
【００８９】
【数７】
2010060435.tif 000009
【００９０】
式（１５）に表される「Ｘｖｒｆ１」は、電圧検出部２１が正常な場合において、基準電圧Ｖｒｅｆと同じ電圧が生じている電池セルの電圧検出を行ったときに得られる電圧検出データＳ４０に対応する。
この「Ｘｖｒｆ１」を式（１６）の電圧ゲイン「Ｇ１」で除したものと基準電圧Ｖｒｅｆとの差をとり、その差の絶対値を誤差「Ｅ２＿１」とすると、「Ｅ２＿１」は次式のように表される。
【００９１】
【数８】
2010060435.tif 000010
【００９２】
式（１７）に示すように、誤差「Ｅ２＿１」は理想的にはゼロになる。
従って、判定部７０は、誤差「Ｅ２＿１」を所定の基準値と比較し、誤差「Ｅ２＿１」が基準値より大きい場合、電圧検出部２１に異常があると判定する。
【００９３】
他方、切り換え部２０２において検出入力ノードＮＡと入力ノードＰＢ、検出入力ノードＮＢと入力ノードＰＡをそれぞれ接続した場合の電圧検出データＳ４０を「Ｘｖｒｆ２」とすると、「Ｘｖｒｆ２」は次式のように表される。
【００９４】
【数９】
2010060435.tif 000011
【００９５】
誤差「Ｘｖｒｆ２」を式（１９）の電圧ゲイン「Ｇ２」で除したものと基準電圧Ｖｒｅｆとの差をとり、その差の絶対値を誤差「Ｅ２＿２」とすると、「Ｅ２＿２」は次式のように表される。
【００９６】
【数１０】
2010060435.tif 000012
【００９７】
式（２０）に示すように、誤差「Ｅ２＿２」も理想的にはゼロになる。
従って、判定部７０は、誤差「Ｅ２＿２」を所定の基準値と比較し、誤差「Ｅ２＿２」が基準値より大きい場合、電圧検出部２１に異常があると判定する。
【００９８】
誤差「Ｅ２＿１」と「Ｅ２＿２」のそれぞれを基準値と比較することにより、もし両方の誤差に異常が認められる場合には信号生成部２０１に異常があると推定し、いずれか一方の誤差に異常が認められる場合には切り換え部２０２のスイッチＳＰ１〜ＳＰ４に異常が生じていると推定できる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態では、第２の検査モードにおいて検査用ノードＮＶ１，ＮＶ０と検出入力ノードＮＡ，ＮＢとが極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続され、この２通りのパターンにおいて生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０に基づいて電圧検出データＳ４０が生成される。この電圧検出データＳ４０は、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧検出値を示しているので、参照電圧Ｖｒｅｆに基づいて設定される基準値と電圧検出データＳ４０とを比較することにより、その比較結果に基づいて、電圧検出部２１に異常が生じているか否かを判定することができる。
本実施形態によれば、電圧検出部２１に異常があるかどうかを製品の出荷後においても随時検査することができるため、電圧検出結果の信頼性を向上できる。また、電圧検出結果に基づいて電池セルの過電圧を判定する場合には、その判定の信頼性が向上するので、電池セルが組み込まれた機器の信頼性・安全性を高めることができる。
【０１００】
また、本実施形態によれば、切り換え部２０２における極性の異なる２通りのパターンのそれぞれについて、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧検出値としての電圧検出データＳ４０（Ｘｖｒｆ１，Ｘｖｒｆ２）を生成し、生成した２つの電圧検出データＳ４０をそれぞれ基準値と比較することで、切り換え部２０２における異常の有無と信号生成部２０１における異常の有無とを識別することができる。
【０１０１】
更に、本実施形態によれば、選択部９０において参照電圧Ｖｒｅｆを選択し、アナログ・デジタル変換部３０において参照電圧Ｖｒｅｆをデジタルデータ（Ｓ３０）に変換し、このデジタルデータに応じて判定部７０の基準値を設定することにより、参照電圧Ｖｒｅｆのレベルが経時的に変化しても、この変化に合わせて基準値を更新することができる。そのため、参照電圧Ｖｒｅｆが経時的に変化しても、参照電圧Ｖｒｅｆの電圧検出値として得られる電圧検出データＳ４０（Ｘｖｒｆ１，Ｘｖｒｆ２）と基準値との相対的な差を微小に抑えることができる。すなわち、参照電圧Ｖｒｅｆの経時変化に伴う判定確度の低下を効果的に抑制できる。従って、製品の出荷後においても安定的に電圧検出部２１を検査できる。
【０１０２】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【０１０３】
図１３は、第４の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
図１３に示す電圧検出装置は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎと、スイッチ部１１−１及び１１−２と、検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１，ＮＡ２，ＮＢ２と、電圧検出部２１−１及び２１−２と、アナログ・デジタル変換部３０と、検出データ処理部４０と、制御部５３と、選択部８０を有する。ただし、図１３と図６の同一符号は同一の構成要素を示す。
スイッチ部１１−１，検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１及び電圧検出部２１−１を含むユニット、並びに、スイッチ部１１−２，検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２及び電圧検出部２１−２を含むユニットは、それぞれ本発明における検出モジュールの一実施形態である。
選択部８０は、本発明のおける選択部の一実施形態である。
【０１０４】
スイッチ部１１−１は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｐ（ｐはｎより小さい正の整数を示す。）と検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１との接続をオン又はオフする複数のスイッチを備える。例えばスイッチ部１１−１は、図１４（Ａ）に示すように、検出入力ノードＮＡ１と電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｐとの間のｐ＋１本の電流経路に設けられたスイッチＳＡ１＿０〜ＳＡ１＿ｐ、及び、検出入力ノードＮＢ１と電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｐとの間のｐ＋１本の電流経路に設けられたスイッチＳＢ１＿０〜ＳＢ１＿ｐを有する。スイッチＳＡ１＿ｔ（ｔは０からｐまでの整数を示す。）は電圧入力ノードＮＣｔと電出入力ノードＮＡ１との接続をオン又はオフし、スイッチＳＢ１＿ｔは電圧入力ノードＮＣｔと検出入力ノードＮＢ１との接続をオン又はオフする。
【０１０５】
スイッチ部１１−２は、電圧入力ノードＮＣｐ〜ＮＣｎ（ｑは、ｎ＝ｐ＋ｑを満たす整数を示す。）と検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２との接続をオン又はオフする複数のスイッチを備える。例えばスイッチ部１１−２は、図１４（Ｂ）に示すように、検出入力ノードＮＡ２と電圧入力ノードＮＣｐ〜ＮＣｎとの間のｑ＋１本の電流経路に設けられたスイッチＳＡ２＿０〜ＳＡ２＿ｑ、及び、検出入力ノードＮＢ２と電圧入力ノードＮＣｑ〜ＮＣｎとの間のｑ＋１本の電流経路に設けられたスイッチＳＢ２＿０〜ＳＢ２＿ｑを有する。スイッチＳＡ２＿ｕ（ｕは０からｑまでの整数を示す。）は電圧入力ノードＮＣｐ＋ｕと電出入力ノードＮＡ２との接続をオン又はオフし、スイッチＳＢ２＿ｕは電圧入力ノードＮＣｐ＋ｕと検出入力ノードＮＢ２との接続をオン又はオフする。
【０１０６】
スイッチ部１１−１，１１−２の各スイッチは、例えば図２に示すように、直列接続されたトランジスタを用いて構成される。
【０１０７】
電圧検出部２１−１，２１−２は、図７に示す電圧検出部２１と同様な構成を有しており、それぞれ通常の動作モード及び第１の検査モードにおいて電圧検出部２１と同様な動作により電圧検出信号Ｓ２０−１，Ｓ２０−２を生成する。電圧検出部２１−１は検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１に入力される電圧に応じて電圧検出信号Ｓ２０−１を生成し、電圧検出部２０−２は検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２に入力される電圧に応じて電圧検出信号Ｓ２０−２を生成する。
【０１０８】
選択部８０は、電圧検出部２１−１において生成される電圧検出信号Ｓ２０−１及び電圧検出部２１−２において生成される電圧検出信号Ｓ２０−２の一方を選択し、当該選択した電圧検出信号をアナログ・デジタル変換部３０に入力する。
【０１０９】
制御部５３は、電圧検出部２１−１において電池セルＣＥＬ１〜ＣＥＬｐの電圧を検出するようにスイッチ部１１−１を制御するとともに、電圧検出部２１−２において電池セルＣＥＬｐ〜ＣＥＬｎの電圧を検出するようにスイッチ部１１−２を制御する。
すなわち、制御部５３は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｑから２つの電圧入力ノードを選択し、当該選択した２つの電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１とを極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続するようにスイッチ部１１−１を制御する。同様に、制御部５３は、電圧入力ノードＮＣｑ〜ＮＣｎから２つの電圧入力ノードを選択し、当該選択した２つの電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２とを極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続するようにスイッチ部１１−２を制御する。
この場合、制御部５３は、各電池セル（ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ）の電圧検出信号（Ｓ２０−１，Ｓ２０−２）がアナログ・デジタル変換部３０においてデジタルデータＳ３０へ変換されるように、選択部８０における電圧検出信号の選択を制御する。
【０１１０】
また制御部５３は、第１の検査モードにおいて、図６に示す電圧検出装置おける制御部５１と同様に、スイッチ部１１−１，１１−２及び電圧検出部２１−１，２１−２を制御する。これにより電圧検出部２１−１，２１−２は、判定部６０における判定に必要な電圧検出信号Ｓ２０−１，Ｓ２０−２を生成する。
【０１１１】
アナログ・デジタル変換部３０及び検出データ処理部４０については、図１における同一符号の構成要素と同じなので説明を割愛する。
【０１１２】
ここで、図１３に示す電圧検出装置の動作を説明する。
制御部５３は、選択部８０によって電圧検出信号Ｓ２０−１又はＳ２０−２の一方を選択する。電圧検出信号Ｓ２０−１を選択した場合、制御部５３は、電池セルＣＥＬ１〜ＣＥＬｐから順次に一の電池セルを選択し、選択した電池セルの正負の電極に接続される一対の電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１とを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続する。他方、電圧検出信号Ｓ２０−２を選択した場合、制御部５３は、電池セルＣＥＬｐ＋１〜ＣＥＬｎから順次に一の電池セルを選択し、選択した電池セルの正負の電極に接続される一対の電圧入力ノードと検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２とを２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続する。
検出データ処理部４０は、制御部５３の制御によって一の電池セルが選択される度に、２通りの接続パターンで生成される電圧検出信号Ｓ２０−１のデジタルデータＳ３０をそれぞれ取得し、取得したデジタルデータＳ３０の差を当該電池セルの電圧検出データＳ４０として算出する。
【０１１３】
本実施形態に係る電圧検出装置においても、先に述べた各実施形態と同様に、電圧検出部（２１−１，２１−２）の入力バイアス電圧、オフセット電圧に起因する誤差成分がキャンセルされた精度の高い電圧検出データＳ４０を得ることが可能であり、図１に示す電圧検出装置と同様な効果を奏する。
【０１１４】
また、図１３に示す電圧検出装置では、一の電圧検出部とそれに接続されるスイッチ部を含んだ一群の回路（以下、「検出モジュール」と記す場合がある）が複数設けられており、電圧入力ノードから電圧検出部へ至る電流経路が検出モジュールごとに分離されていることから、電圧検出部に含まれる入力抵抗の抵抗値を検出モジュールごとに異なる値に設定できる。例えば、基準電位Ｖｍに対する電圧が低い電池セルほど、これに接続される検出モジュールにおいて入力抵抗の抵抗値を低く設定できる。これにより、抵抗値を低くした検出モジュールでは入力抵抗に流れる電流が増大し、電圧検出部における電圧検出信号の生成速度が向上するため、電圧検出時間を短縮できる。
【０１１５】
更に、複数の検出モジュールを設けることによって、スイッチ部の切り換えに起因する電圧検出信号の生成時間の遅延を緩和することも可能である。
例えば、一対の電圧入力ノードについて一の電圧検出信号（Ｓ２０−１，Ｓ２０−２）若しくは一の電圧検出データＳ４０を生成する度に、選択部８０が検出モジュールを切り換えるようにする。そして、選択部８０による切り換えを行う前に、切り換え先となるべき次の検出モジュールにおいて一対の電圧入力ノードと一対の検出入力ノードとの接続が完了しているように、制御部５３が当該検出モジュールのスイッチ部（１１−１，１１−２）を制御する。すなわち、選択部８０によって次の検出モジュールに切り換える前に、当該検出モジュールにおいてスイッチ部（１１−１，１１−２）の切り換えを完了し、電圧検出部（２１−１，２１−２）による電圧検出信号（Ｓ２０−１，Ｓ２０−２）の生成の開始時刻を早める。これにより、電圧検出部（２１−１，２１−２）における電圧検出信号（Ｓ２０−１，Ｓ２０−２）の立ち上がりが早まり、アナログ・デジタル変換部３０において入力信号（Ｓ２０）の安定化のために設けられる変換待ち時間を短縮できるため、電圧検出データＳ４０の取得に要する時間を短くできる。
【０１１６】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図１５は、第５の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
図１５に示す電圧検出装置は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎと、検出モジュールＭ１〜Ｍｎと、選択部８１と、アナログ・デジタル変換部３０と、検出データ処理部４０と、制御部５４と、判定部６０を有する。ただし、図６と図１５の同一符号は同一の構成要素を示す。
検出モジュールＭ１〜Ｍｎは、それぞれ本発明における検出モジュールの一実施形態である。
選択部８１は、本発明のおける選択部の一実施形態である。
【０１１７】
検出モジュールＭｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、図１６に示すように、図７に示す電圧検出部２１と同様な構成に加えて、検出入力ノードＮＡ及びＮＢの前段にスイッチ部１３を有する。スイッチ部１３は、図６に示す電圧検出装置におけるスイッチ部１０に対応する。
【０１１８】
スイッチ部１３は、電圧入力ノードＮＣｋ及びＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡ及びＮＢとの接続をオン又はオフする４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備える。スイッチＳＷ１は電圧入力ノードＮＣｋと検出入力ノードＮＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＷ２は電圧入力ノードＮＣｋと検出入力ノードＮＢとの接続をオンオフし、スイッチＳＷ３は電圧入力ノードＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＡとの接続をオンオフし、スイッチＳＷ４は電圧入力ノードＮＣｋ−１と検出入力ノードＮＢとの接続をオンオフする。
【０１１９】
検出モジュールＭｋは、信号生成部２０１において生成される信号を電圧検出信号ＳＭｋとして選択部８１に入力する。
【０１２０】
選択部８１は、検出モジュールＭ１〜Ｍｎから一の検出モジュールを選択し、当該選択した検出モジュールにより生成される電圧検出信号をアナログ・デジタル変換部３０に入力する。
【０１２１】
制御部５４は、検出モジュールＭ１〜Ｍｎから順次に一の検出モジュールが選択されるように選択部８１を制御する。そして、選択部８１により選択された検出モジュールにおいて、一対の電圧入力ノードと一対の検出入力ノードとを極性が異なる２通りのパターン（順接続，逆接続）で接続するように、当該検出モジュールのスイッチ部１３を制御する。
また制御部５４は、第１の検査モードにおいて、図６に示す電圧検出装置おける制御部５１と同様に、検出モジュールＭ１〜Ｍｎのスイッチ部１３及び切り換え部２０２を制御する。これにより、検出モジュールＭ１〜Ｍｎは、判定部６０における判定に必要な電圧検出信号ＳＭ１〜ＳＭｎを生成する。
【０１２２】
本実施形態に係る電圧検出装置においても、先に述べた各実施形態と同様に、検出モジュールＭ１〜Ｍｎにおいて順接続と逆接続による電圧検出信号が生成されることから、検出データ処理部４０において精度の高い電圧検出データＳ４０を得ることが可能である。
また、複数の検出モジュールを備えることによって、図１３に示す電圧検出装置と同様な方法により、電圧検出時間の短縮を図ることも可能である。
【０１２３】
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【０１２４】
上述の実施形態では各電池セルの電圧を検出する例が挙げられているが、本発明はこれに限定されない。例えば図１，図５に示す電圧検出装置においては、３以上の電圧入力ノードから任意の一対の電圧入力ノードを選択して一対の検出入力ノードに接続できるので、直列接続された一群の電池セルの電圧を検出することも可能である。
【０１２５】
また、第４，第５の実施形態（図１３，図１５）ではスイッチ部等の検査を行う判定部６０を設けているが、これに加えて、電圧検出部の判定を行う判定部７０を更に設けてもよい。或いは、判定部６０の替わりに判定部７０を設けてもよい。第３の実施形態（図１２）では、判定部６０と７０の両方を設けているが、判定部７０のみを設けてもよい。判定部７０のみを設ける場合は、電圧検出部（検出モジュール）に含まれる切り換え部（２０２）は省略してよい。
【０１２６】
また、スイッチ部の各スイッチは、全てを図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す回路構成の一方に統一してもよいし、この２種類の回路構成が混在するようにしてもよい。例えば、電池セルＣＥＬ０〜ＣＥＬｎを低電位グループと高電位グループの２グループに分けて、低電位グループの電池セルに接続されるスイッチには図２（Ａ）に示すスイッチを使用し、高電位グループの電池セルに接続されるスイッチには図２（Ｂ）に示すスイッチを使用してもよい。
図１３に示す電圧検出装置では、例えば、低電位側に接続されるスイッチ部１１−１には図２（Ａ）に示すスイッチを使用し、高電位側に接続されるスイッチ部１１−２には図２（Ｂ）に示すスイッチを使用してもよい。
【０１２７】
また、第２の実施形態（図６）では、検出データ処理部４０において生成される２つの電圧検出データ（Ｘｄｉｆ＿Ｐ，Ｘｄｉｆ＿Ｎ  …式（６），（９））に基づいて、スイッチ部１０及び入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３の異常の有無を判定しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、電圧検出部２１において生成される４つの電圧検出信号（Ｘ１＿Ｐ，Ｘ２＿Ｐ，Ｘ１＿Ｎ，Ｘ２＿Ｎ  …式（４），（５），（７），（８））に基づいて上記の判定を直接行ってもよい。
【０１２８】
第１の検査モードにおける上述した４つの接続パターン（図１０，図１１）には、一対の電圧入力ノード（Ｎｃｋ，Ｎｃｋ−１）と一対の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）との接続関係が等しく、かつ、一対の電圧入力ノード（Ｎｃｋ，Ｎｃｋ−１）と一対の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）との各接続経路に介在する入力抵抗（Ｒｓ１，Ｒｓ３）が異なっている２通り接続パターンが２組存在する（図１０（Ａ）と図１１（Ｂ）、図１０（Ｂ）と図１１（Ａ））。
例えば、判定部６０は、この２通り接続パターンにおいて生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０の差に基づいて（｜（Ｘ１＿Ｐ）−（Ｘ２＿Ｎ）｜、｜（Ｘ２＿Ｐ）−（Ｘ１＿Ｎ）｜）、上記の判定を行ってもよい。
【０１２９】
図６，図７に示す構成では、２つの入力抵抗（Ｒｓ１，Ｒｓ３）が同等な抵抗値を持ち、かつ、一対の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）が基準電位Ｖｍに保たれていることから、一の電圧入力ノード（ＮＣｋ，ＮＣｋ−１）から一の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）に流れる電流は、その電流経路に介在する入力抵抗（Ｒｓ１，Ｒｓ３）に関わらず、ほぼ等しくなる。また、一対の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）に入力される電流が等しければ、信号生成部２０１において生成される電圧検出信号Ｓ２０は等しくなる。
そのため、第１の検査モードにおいて、一対の上記電圧入力ノード（Ｎｃｋ，Ｎｃｋ−１）と一対の上記入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）との接続関係が等しく、一対の電圧入力ノード（Ｎｃｋ，Ｎｃｋ−１）と一対の入力ノード（ＰＡ，ＰＢ）との各接続経路に介在する入力抵抗が異なる２通りの接続パターン（図１０（Ａ）と図１１（Ｂ）、図１０（Ｂ）と図１１（Ａ））において生成される２つの電圧検出信号Ｓ２０（「Ｘ１＿Ｐ」と「Ｘ２＿Ｎ」、「Ｘ２＿Ｐ」と「Ｘ１＿Ｎ」）は、正常な状態においてほぼ等しくなる。従って、判定部６０は、当該２つの電圧検出信号Ｓ２０の差（「Ｘ１＿Ｐ」と「Ｘ２＿Ｎ」の差、「Ｘ２＿Ｐ」と「Ｘ１＿Ｎ」の差）を所定の基準値と比較し、この差が基準値を超える場合、スイッチ部１０若しくは入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３において異常が発生していると判定することができる。
例えば、判定部６０は、「｜（Ｘ１＿Ｐ）−（Ｘ２＿Ｎ）｜」又は「｜（Ｘ２＿Ｐ）−（Ｘ１＿Ｎ）｜」の何れか一方と所定の基準値との比較結果に基づいて判定を行ってもよいし、「｜（Ｘ１＿Ｐ）−（Ｘ２＿Ｎ）｜」及び「｜（Ｘ２＿Ｐ）−（Ｘ１＿Ｎ）｜」のそれぞれと所定の基準値との比較結果に基づいて判定を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
【図２】スイッチ部におけるスイッチの構成の一例を示す第１の図である。
【図３】スイッチ部におけるスイッチの構成の一例を示す第２の図である。
【図４】図１に示す電圧検出装置における電圧検出部の構成の一例を示す図である。
【図５】図１に示す電圧検出装置におけるスイッチ部の接続パターンを示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
【図７】図６に示す電圧検出装置における電圧検出部の構成の一例を示す図である。
【図８】図７に示す電圧検出部における切り換え部の構成の一例を示す図である。
【図９】図６に示す電圧検出装置における通常の動作モードでのスイッチ部及び切り換え部の接続パターンを示す図である。
【図１０】図６に示す電圧検出装置における第１の検査モードでのスイッチ部及び切り換え部の接続パターンを示す第１の図である。
【図１１】図６に示す電圧検出装置における第１の検査モードでのスイッチ部及び切り換え部の接続パターンを示す第２の図である。
【図１２】第３の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
【図１４】図１３に示す電圧検出装置におけるスイッチ部の構成の一例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態に係る電圧検出装置の構成の一例を示す図である。
【図１６】図１５に示す電圧検出装置における検出モジュールの構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，１１，１１−１，１１−２，１３…スイッチ部、２０，２１，２１−１，２１−２…電圧検出部、３０…アナログ・デジタル変換部、４０…検出データ処理部、５０〜５４…制御部、６０，７０…判定部、８０，８１…選択部、２０１…信号生成部、２０２…切り換え部、Ａ１，Ａ２…演算増幅回路、ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ…電池セル、ＣＭ１，ＣＭ２…電流源、Ｄ１，Ｄ２…定電圧素子、Ｍ１〜Ｍｎ…検出モジュール、ＮＣ０〜ＮＣｎ…電圧入力ノード、ＮＡ，ＮＢ，ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＢ１，ＮＢ２…検出入力ノード、Ｑｎ１〜Ｑｎ５，Ｑｐ１〜Ｑｐ４…ＭＯＳトランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒｓ２，Ｒｆ１，Ｒｆ２…抵抗、Ｒｓ１，Ｒｓ３…入力抵抗、ＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎ，ＳＰ１〜ＳＰ４，ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ
【図１】
2010060435.tif 000013
【図２】
2010060435.tif 000014
【図３】
2010060435.tif 000015
【図４】
2010060435.tif 000016
【図５】
2010060435.tif 000017
【図６】
2010060435.tif 000018
【図７】
2010060435.tif 000019
【図８】
2010060435.tif 000020
【図９】
2010060435.tif 000021
【図１０】
2010060435.tif 000022
【図１１】
2010060435.tif 000023
【図１２】
2010060435.tif 000024
【図１３】
2010060435.tif 000025
【図１４】
2010060435.tif 000026
【図１５】
2010060435.tif 000027
【図１６】
2010060435.tif 000028