(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、これが極性の異なる２通りのパターン（順接続、逆接続）により検出入力ノードＮＡ，ＮＢに接続される。検出入力ノードＮＡ，ＮＢは電圧検出部２０によって基準電位Ｖｍに保持されており、入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１には電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１の電圧に応じた電流Ｉｎａ、Ｉｎｂが流れる。この電流Ｉｎａ，Ｉｎｂが電圧検出部２０において異なる割合で合成され、その合成電流Ｉｃに応じた電圧検出信号Ｓ２０が生成される。２つ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の差に応じて、誤差の少ない電圧検出データＳ４０が生成される。【選択図】図３
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【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、
上記一対の検出入力ノードをそれぞれ基準電位に保つとともに、当該一対の検出入力ノードに入力される電流を異なる割合で合成し、当該合成電流に応じた第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、
上記複数の電圧入力ノードと上記スイッチ部との間の電流経路に設けられた複数の同等な抵抗値を持つ入力抵抗と、
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、
一方の検出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検出入力ノードとを接続する第１抵抗と、
他方の検出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検出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検出入力ノードとを接続する第３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】
上記複数の入力抵抗、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又は２に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
第１の検査モードにおいて、上記複数の入力抵抗が設けられた電流経路にそれぞれオフセット電流を供給する電流供給部と、
上記第１の検査モードにおいて、上記オフセット電流が供給されるときに生成される上記第２検出信号と、上記オフセット電流が供給されないときに生成される上記第２検出信号との差に基づいて、上記入力抵抗の異常の有無を判定する第１判定部とを有する、
請求項１、２又は３の何れか一つに記載の電圧検出装置。
【請求項５】
上記入力抵抗は、直列接続された複数の抵抗を含んでおり、
上記電流供給部は、上記直列接続された複数の抵抗の中間接続ノードに上記オフセット電流を供給する、
請求項４に記載の電圧検出装置。
【請求項６】
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の差に基づいて、上記第１検出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１、２、３、４又は５の何れか一つ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・デジタル変換部を更に有し、
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検出信号生成部により生成される２つの上記第１検出信号をアナログ・デジタル変換して得られたれた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、上記参照電圧をアナログ・デジタル変換して得られたデジタルデータに対応する上記基準値との差に基づいて、上記第１検出信号生成部の異常の有無を判定する、
請求項６に記載の電圧検出装置。
【請求項８】
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た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スイッチ回路と、
上記複数の電圧入力ノードと上記第１及び第２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１及び第２のノードに接続され、上記第１及び第２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１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２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の電圧入力ノードと上記第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の電圧入力ノードと上記第２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、
上記他方の電圧入力ノードと上記第１のノードとが接続され、上記一方の電圧入力ノードと上記第２のノードとが接続されるときに、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の検出電圧との差に基づいて、上記選択された上記２つの電圧入力ノードに印加されている電圧を検出する、
電圧検出装置。
【請求項９】
所定の電流を供給するための複数の電流源回路を更に含み、
上記複数の入力抵抗が直列接続される第４及び第５の抵抗をそれぞれ有し、
上記電流源回路が上記第４及び第５の抵抗の接続中点に上記所定の電流を供給しているときに検出した上記選択された２つの電圧入力ノード間の検出電圧と、上記電流源回路が上記第４及び第５の抵抗の接続中点に上記所定の電流を供給していないときに検出した上記選択された２つの電圧入力ノード間の検出電圧とに基づいて、上記入力抵抗の検査を行なう、
請求項８に記載の電圧検出装置。
【請求項１０】
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スイッチ部と、
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８又は９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２００１−２６４３６６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、上記一対の検出入力ノードをそれぞれ基準電位に保つとともに、当該一対の検出入力ノードに入力される電流を異なる割合で合成し、当該合成電流に応じた第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、上記複数の電圧入力ノードと上記スイッチ部との間の電流経路に設けられた複数の同等な抵抗値を持つ入力抵抗と、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。上記一対の検出入力ノードは、上記第１検出信号生成部によってそれぞれ上記基準電位に保たれているため、上記一対の電圧入力ノードと上記スイッチ部との間の電流経路に設けられた同等な抵抗値を持つ入力抵抗には、上記一対の電圧入力ノードの電圧に応じた電流がそれぞれ流れる。この２つの電流が、上記第１検出信号生成部において異なる割合で合成され、その合成電流に応じて上記第１検出信号が生成される。
一方、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、上記一対の検出入力ノードの電圧は、上記第１検出信号生成部の入力オフセット電圧等の影響により、それぞれ上記基準電位から「ずれ」を生じている。しかしながら、上記複数の入力抵抗は同等な抵抗値を持っているので、一の検出入力ノードにおいて上記基準電位に対する「ずれ」が生じている場合、その「ずれ」の影響により上記入力抵抗に流れる誤差電流成分は、上記２通りの接続パターンにおいて上記入力抵抗が切り替わっても、ほぼ等しくなる。その結果、一方の接続パターンにおいて上記合成電流に含まれる誤差電流成分は、他方の接続パターンにおいて上記合成電流に含まれる誤差電流成分とほぼ等しくなる。従って、上記２通り接続パターンにおいて生成される２つの上記第１検出信号の差に応じて生成された上記第２検出信号では、上記「ずれ」の影響による誤差成分がほぼキャンセルされ、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２つの電流が異なる割合で合成されることから、一方の接続パターンにおいて上記合成電流に含まれる上記２つの電流の割合と、他方の接続パターンにおいて上記合成電流に含まれる上記２つの電流の割合とが異なっている。そのため、上記２通りの接続パターンにおける２つの上記合成電流の差をとっても、上記２つの電流の成分はキャンセルされず、上記２つの電流の差に応じた成分が残る。従って、上記第１検出信号は、上記２つの電流の差に応じた信号となり、すなわち、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、一方の検出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検出入力ノードとを接続する第１抵抗と、他方の検出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検出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検出入力ノードとを接続する第３抵抗とを有する。
【００１１】
また好適に、上記電圧検出装置は、上記複数の入力抵抗、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。
【００１２】
更に、上記電圧検出装置は、第１の検査モードにおいて、上記複数の入力抵抗が設けられた電流経路にそれぞれオフセット電流を供給する電流供給部と、上記第１の検査モードにおいて、上記オフセット電流が供給されるときに生成される上記第２検出信号と、上記オフセット電流が供給されないときに生成される上記第２検出信号との差に基づいて、上記入力抵抗の異常の有無を判定する第１判定部とを有してよい。
この場合、上記入力抵抗は、直列接続された複数の抵抗を含んでよく、上記電流供給部は、上記直列接続された複数の抵抗の中間接続ノードに上記オフセット電流を供給してよい。
【００１３】
また、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く、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。そして、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の差に基づいて、上記第１検出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。
この場合、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検出信号をアナログ・デジタル変換して得られた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、上記参照電圧をアナログ・デジタル変換して得られたデジタルデータに対応する上記基準値との差に基づいて、上記第１検出信号生成部の異常の有無を判定してよい。
【００１４】
また、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た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スイッチ回路と、上記複数の電圧入力ノードと上記第１及び第２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１及び第２のノードに接続され、上記第１及び第２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１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２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の電圧入力ノードと上記第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の電圧入力ノードと上記第２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、上記他方の電圧入力ノードと上記第１のノードとが接続され、上記一方の電圧入力ノードと上記第２のノードとが接続されるときに、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の検出電圧との差に基づいて、上記選択された上記２つの電圧入力ノードに印加されている電圧を検出する。
【発明の効果】
【００１５】
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】
【００１６】
＜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、入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎ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２つ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。
入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎは、本発明における複数の入力抵抗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。
【００１７】
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。
【００１８】
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と電出入力ノード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。
【００１９】
入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎは、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎとスイッチ部１０との間の電流経路に設けらる。すなわち、入力抵抗ＲＩｊ（ｊ＝０〜ｎ）は、スイッチＳＡｊ及びＳＢｊと電圧入力ノードＮＣｊとの間の共通の電流経路に設けられる。
【００２０】
電圧検出部２０は、検出入力ノードＮＡ，ＮＢをそれぞれ基準電位Ｖｍに保つとともに、検出入力ノードＮＡ，ＮＢに入力される電流を異なる割合で合成し、当該合成電流に応じた電圧検出信号Ｓ２０を生成する。
【００２１】
図２は、電圧検出部２０の構成の一例を示す部である。
図２に示す電圧検出部２０は、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。
【００２２】
演算増幅回路Ａ１の負入力ノードは検出入力ノードＮＡ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の負入力ノードは検出入力ノードＮＢ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。
【００２３】
検出入力ノードＮＡに電流Ｉｎａ、検出入力ノードＮＢ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、検出入力ノードＮＡ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。検出入力ノードＮＡ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、検出入力ノードＮＢ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。検出入力ノードＮＢ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Ｉｃ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「−Ｉｃ×ｒｆ２」の電圧を発生し、電圧検出信号Ｓ２０として出力する。
【００２４】
図１の説明に戻る。
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Ｓ３０に変換する。
【００２５】
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。
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及び検出入力ノードＮＡを接続し、電圧入力ノードＮＣｋ−１及び検出入力ノード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及び検出入力ノードＮＢを接続し、電圧入力ノードＮＣｋ−１及び検出入力ノード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。
【００２６】
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）の両端の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、当該一対の電圧入力ノードに入力される電圧を示す電圧検出データＳ４０を生成する。
【００２７】
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。
【００２８】
図３（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３（Ｂ）は、これらを逆接続する場合を示す。図３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。
【００２９】
順接続時（図３（Ａ））における電圧検出信号Ｓ２０の電圧値を「Ｘ１」、逆接続時（図３（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。
【００３０】
【数１】
2010060434.tif 000003
【００３１】
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ＲＩｋの抵抗値、「ｒｓ３」は入力抵抗ＲＩｋ−１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。
【００３２】
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。
入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１の抵抗値ｒｓ１，ｒｓ３がほぼ等しいものとすると、「Ｘ１」及び「Ｘ２」の差「Ｘｄｉｆ」は、次式で表わされる。
【００３３】
【数２】
2010060434.tif 000004
【００３４】
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）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を含んでおらず、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を有している。
【００３５】
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、ｎ個の電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎからスイッチ部１０において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。電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１とスイッチ部１０との間の電流経路には同等な抵抗値を持つ入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１が設けられており、検出入力ノードＮＡ，ＮＢは電圧検出部２０によって基準電位Ｖｍに保たれている。そのため、入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１には、電圧入力ノードＮＣｋ，ＮＣｋ−１の電圧Ｖｐ，Ｖｎに応じた電流Ｉｎａ、Ｉｎｂが流れる（図２）。この電流Ｉｎａ、Ｉｎｂが、電圧検出部２０において異なる割合で合成され、その合成電流Ｉｃに応じた電圧検出信号Ｓ２０が生成される。
一方、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つ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つの電圧検出信号Ｓ２０の差に応じて、電圧入力ノードＮＣｋ及びＮＣｋ−１の電位差を示す電圧検出データＳ４０が生成される。
ここで、検出入力ノードＮＡ，ＮＢの電圧は、電圧検出部２０の入力オフセット電圧Ｖｏｆ１，Ｖｏｆ２の影響により、基準電位Ｖｍからずれを生じている。しかしながら、入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１が同等な抵抗値を持っていることから、順接続において入力オフセット電圧Ｖｏｆ１の影響により入力抵抗ＲＩｋに流れる誤差電流成分と、逆接続において入力オフセット電圧Ｖｏｆ１の影響により入力抵抗ＲＩｋ−１に流れる誤差電流成分はほぼ等しくなる。同様に、順接続において入力オフセット電圧Ｖｏｆ２の影響により入力抵抗ＲＩｋに流れる誤差電流成分と、逆接続において入力オフセット電圧Ｖｏｆ２の影響により入力抵抗ＲＩｋ−１に流れる誤差電流成分もほぼ等しくなる。その結果、順接続において合成電流Ｉｃに含まれる入力オフセット電圧の誤差成分と、逆接続において合成電流Ｉｃに含まれる入力オフセット電圧の誤差成分はほぼ等しくなる。従って、順接続と逆接続において得られる２つの電圧検出信号Ｓ２０の差に応じて生成された電圧検出データＳ４０では、入力オフセット電圧の誤差成分がほぼキャンセルされており、極めて微小になっている。
他方、電圧検出部２０では、電流Ｉｎａ、Ｉｎｂが異なる割合で合成されることから、順接続時の合成電流Ｉｃに含まれる電流Ｉｎａ及びＩｎｂの成分と逆接続時の合成電流Ｉｃに含まれる電流Ｉｎａ及びＩｎｂの成分とは異なっており、順接続時と逆接続時の合成電流Ｉｃの差を演算した場合、電流Ｉｎａ及びＩｎｂの差の成分がキャンセルされずに残る。従って、電圧検出データＳ４０は電流Ｉｎａ及びＩｎｂの差に応じた信号となり、すなわち、電圧入力ノードＮＣｋ及びＮＣｋ−１の電位差に応じた信号となる。
【００３６】
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を生じないため、従来の装置に比べて電圧検出精度を向上できる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
しかも、本実施形態によれば、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎとスイッチ部１０との間の電流経路に入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎが設けられていることから、スイッチ部１０の各スイッチ（ＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎ）を駆動する制御部５０においては、基準電位Ｖｍを基準とした駆動信号を生成すればよい。
【００４０】
図４は、スイッチ部１０の各スイッチ（ＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎ）をｎ型ＭＯＳトランジスタにより構成する例を示す図である。この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。この場合、スイッチＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎを構成するｎ型ＭＯＳトランジスタのソースは検出入力ノードＮＡ，ＮＢに接続され、ドレインは入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎ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。検出入力ノードＮＡ，ＮＢは基準電位Ｖｍに保たれているので、制御部５０から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。
このように、本実施形態では、基準電位Ｖｍを基準としてスイッチの駆動信号を生成できることから、例えば各スイッチの駆動回路に電源を供給するための絶縁された電源回路を駆動回路ごとに設ける必要がなくなり、回路構成を簡易化できる。
【００４１】
＜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。
【００４２】
図５は、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５に示す電圧検出装置は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｎと、入力抵抗ＲＩ１＿０〜ＲＩ１＿ｐ及びＲＩ２＿０〜ＲＩ２＿ｑ（「ｐ」、「ｑ」は、ｎ＝ｐ＋ｑを満たす整数を示す。）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２０−１及び２０−２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５１と、選択部６１を有する。ただし、図１と図５の同一符号は同一の構成要素を示す。
入力抵抗ＲＩ１＿０〜ＲＩ１＿ｐ，スイッチ部１１−１，検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１及び電圧検出部２０−１を含むユニット、並びに、入力抵抗ＲＩ２＿０〜ＲＩ２＿ｑ，スイッチ部１１−２，検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２及び電圧検出部２０−２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６１は、本発明のおける選択部の一実施形態である。
【００４３】
スイッチ部１１−１は、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｐと検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１との接続をオン又はオフするｐ＋１個のスイッチを備える。例えばスイッチ部１１−１は、図６（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。
入力抵抗ＲＩ１＿０〜ＲＩ１＿ｐは、電圧入力ノードＮＣ０〜ＮＣｐとスイッチ部１１−１との間のｐ＋１本の電流経路に設けられている。図６（Ａ）の例において、入力抵抗ＲＩ１＿ｔ（ｔ＝０〜ｐ）は、スイッチＳＡ１＿ｔ及びＳＢ１＿ｔと電圧入力ノードＮＣｔとの間の共通の電流経路に設けられている。
【００４４】
スイッチ部１１−２は、電圧入力ノードＮＣｐ〜ＮＣｎ（ｎ＝ｐ＋ｑ）と検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２との接続をオン又はオフするｑ＋１個のスイッチを備える。例えばスイッチ部１１−２は、図６（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。
入力抵抗ＲＩ２＿０〜ＲＩ２＿ｑは、電圧入力ノードＮＣｑ〜ＮＣｎとスイッチ部１１−２との間のｑ＋１本電流経路に設けられている。図６（Ｂ）の例において、入力抵抗ＲＩ２＿ｕ（ｕ＝０〜ｑ）は、スイッチＳＡ１＿ｕ及びＳＢ１＿ｕと電圧入力ノードＮＣｐ＋ｕとの間の共通の電流経路に設けられている。
【００４５】
スイッチ部１１−１，１１−２の各スイッチは、図４に示すように、ｎ型ＭＯＳトランジスタで構成可能である。この場合、ｎ型ＭＯＳトランジスタのソースは検出入力ノード（ＮＡ１，ＮＢ１，ＮＡ２，ＮＢ２）に接続され、ドレインは入力抵抗（ＲＩ１＿０〜ＲＩ１＿ｐ，ＲＩ２＿０〜ＲＩ２＿ｑ）の一端に接続される。
【００４６】
電圧検出部２０−１は、検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１をそれぞれ基準電位Ｖｍに保つとともに、検出入力ノードＮＡ１，ＮＢ１に入力される電流を異なる割合で合成し、当該合成電流に応じた電圧検出信号Ｓ２０−１を生成する。
電圧検出部２０−２は、検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２をそれぞれ基準電位Ｖｍに保つとともに、検出入力ノードＮＡ２，ＮＢ２に入力される電流を異なる割合で合成し、当該合成電流に応じた電圧検出信号Ｓ２０−２を生成する。
電圧検出部２０−１，２０−２は、例えば図２に示す電圧検出部２０と同様な構成を有する。
【００４７】
選択部６１は、電圧検出部２０−１において生成される電圧検出信号Ｓ２０−１及び電圧検出部２０−２において生成される電圧検出信号Ｓ２０−２の一方を選択し、当該選択結果を電圧検出信号Ｓ２０としてアナログ・デジタル変換部３０に入力する。
【００４８】
制御部５１は、電圧検出部２０−１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２０−２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。
スイッチ部１１−１，１１−２の制御は、先に説明した制御部５０によるスイッチ部１０の制御と同様である。すなわち、制御部５１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。また、制御部５１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。
【００４９】
更に制御部５１は、各電池セル（ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ）の電圧検出信号（Ｓ２０−１又は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６１における電圧検出信号の選択を制御する。
【００５０】
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。
【００５１】
ここで、図５に示す電圧検出装置の動作を説明する。
制御部５１は、選択部６１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５１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５１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５１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。
【００５２】
本実施形態に係る電圧検出装置においても、先に述べた図１に示す電圧検出装置と同様に、電圧検出部（２０−１，２０−２）の入力バイアス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。
【００５３】
また、図５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入力抵抗及び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、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に対する電位差が低い電池セルほど、これに接続される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。
【００５４】
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６１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６１による切り換えを行う前に、切り換えられ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５１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６１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（２０−１，２０−２）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（２０−１，２０−２）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。
【００５５】
＜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。
図７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７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６２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５２とを有する。ただし、図１と図７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６２は、本発明のおける選択部の一実施形態である。
【００５６】
検出モジュールＭｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、一対の電圧入力ノードＮＣｋ及びＮＣｋ−１に印加される電池セルＣＥＬｋの電圧に応じた電圧検出信号ＳＭｋを生成する回路であり、例えば図８に示すように、入力抵抗Ｒｓ１及びＲｓ３と、スイッチ部１２と、一対の検出入力ノードＮＡｋ及びＮＡｋ−１と、電圧検出部２０とを有する。
スイッチ部１２は、一対の電圧入力ノードＮＣｋ及びＮＣｋ−１と一対の検出入力ノードＮＡｋ及びＮＢｋ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ＮＡｋ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ＮＢｋ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ＮＡｋ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ＮＢｋとの接続をオンオフする。
入力抵抗Ｒｓ１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２と電圧入力ノードＮＣｋとの間の共通の電流経路に設けられる。入力抵抗Ｒｓ２は、スイッチＳＷ３及びＳＷ４と電圧入力ノードＮＣｋ−１との間の共通の電流経路に設けられる。
電圧検出部２０は、図２に示す同一符号の電圧検出部と同様の構成を有しており、検出入力ノードＮＡｋ及びＮＡｋ−１に入力される電流の合成電流に応じた電圧検出信号ＳＭｋを生成する。
【００５７】
選択部６２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。
【００５８】
制御部５２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６２を制御する。そして、選択部６２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１２を制御する。
【００５９】
本実施形態に係る電圧検出装置においても、先に述べた図１に示す電圧検出装置と同様に、各検出モジュール（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り、図１に示す電圧検出装置と同様な効果を奏する。
また、複数の検出モジュールを備えることによって、図５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。
【００６０】
＜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。
本実施形態に係る電圧検出装置は、入力抵抗に関する検査モードを備える。
【００６１】
図９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９に示す電圧検出装置は、図１に示す電圧検出装置と同様な構成を有するとともに、電流供給部７０と判定部８０を有する。
電流供給部７０は、本発明における電流供給部の一実施形態である。
判定部８０は、本発明における第１判定部の一実施形態である。
【００６２】
電流供給部７０は、入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎの検査を行う検査モード（第１の検査モード）において、入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎが設けられたｎ＋１本の電流経路にそれぞれオフセット電流を供給する。
【００６３】
例えば電流供給部７０は、上記ｎ＋１本の電流経路にオフセット電流を供給するｎ＋１個の電流源ＣＭ０〜ＣＭｎを有する。電流源ＣＭｊ（ｊ＝０〜ｎ）は、入力抵抗ＲＩｊが設けられた電流経路にオフセット電流を供給する。
【００６４】
各入力抵抗（ＲＩ０〜ＲＩｎ）は、例えば図１０に示すように、２つの直列接続された抵抗によって構成されており、その直列接続された抵抗の中間接続ノードに電流源（ＣＭ０〜ＣＭｎ）のオフセット電流が供給される。
図１０の例において、入力抵抗ＲＩｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、直列接続された抵抗Ｒｓ１１及びＲｓ１２を含む。抵抗Ｒｓ１１は電圧入力ノードＮＣｋに接続され、抵抗Ｒｓ１２はスイッチ部１０のスイッチＳＡｋ，ＳＢｋに接続される。抵抗Ｒｓ１１及びＲｓ１２の中間接続ノードに電流源ＣＭｋのオフセット電流Ｉａが供給される。
他方、入力抵抗ＲＩｋ−１は、直列接続された抵抗Ｒｓ３１及びＲｓ３２を含む。抵抗Ｒｓ３１は電圧入力ノードＮＣｋ−１に接続され、抵抗Ｒｓ３２はスイッチ部１０のスイッチＳＡｋ−１，ＳＢｋ−１に接続される。抵抗Ｒｓ３１，Ｒｓ３２の中間接続ノードに電流源ＣＭｋ−１のオフセット電流Ｉｂが供給される。
【００６５】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、電流供給部７０の電流源ＣＭｊの構成例を示す図である。
図１１（Ａ）は、高電位側から電流を流し込む場合の電流源ＣＭｊの構成を示す。図１１（Ａ）に示す電流源ＣＭｊ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Ｑ１及びＱ２と、接地電位ＧＮＤより高い電位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Ｑ４及びＱ５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Ｑ３とを有する。
ＭＯＳトランジスタＱ１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Ｑ２は、そのゲートがＭＯＳトランジスタＱ１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Ｑ４のドレインに接続される。ＭＯＳトランジスタＱ４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Ｑ２のドレイン電流が入力される。ＭＯＳトランジスタＱ５は、そのゲートがＭＯＳトランジスタＱ４のゲートに接続され、ソースが電位Ｖｈに接続され、ドレインからオフセット電流Ｉａ（Ｉｂ）を出力する。ＭＯＳトランジスタＱ３は、ＭＯＳトランジスタＱ２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。
【００６６】
図１１（Ａ）に示す電流源ＣＭｊでは、ＭＯＳトランジスタＱ３のオン又はオフを制御することにより、オフセット電流Ｉａ（Ｉｂ）の発生を制御する。
ＭＯＳトランジスタＱ３がオフのとき、ＭＯＳトランジスタＱ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れ、ＭＯＳトランジスタＱ１と同じゲート電圧を入力するＭＯＳトランジスタＱ２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Ｑ４には、ＭＯＳトランジスタＱ２と同じドレイン電流が流れる。ＭＯＳトランジスタＱ４と同じゲート電圧を入力するＭＯＳトランジスタＱ５にも、ＭＯＳトランジスタＱ４のドレイン電流に比例した電流が流れ、これがオフセット電流Ｉａ（Ｉｂ)として出力される。従って、電流源ＣＭｊは、基準電流Ｉｒｅｆに比例した電流を高電位側から入力抵抗に流し込む。
ＭＯＳトランジスタＱ３がオンすると、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のゲートとソースが短絡され、トランジスタＱ１，Ｑ２の電流がゼロになり、これによりＭＯＳトランジスタＱ４，Ｑ５の電流もゼロになる。従って、電流源ＣＭｊのオフセット電流Ｉａ（Ｉｂ)が流れなくなる。
【００６７】
図１１（Ａ）に示す電流源ＣＭｊが接続される電位Ｖｈは、オフセット電流を流し込むノードより適当に高い電位であればよく、例えば、電池セルＣＥＬｊの正極や、この正極より更に電位が高い電池セルの端子を電位Ｖｈとして使用してよい。
【００６８】
他方、図１１（Ｂ）は、接地電位ＧＮＤ側へ電流を引き込む場合の電流源ＣＭｊの構成を示す。図１１（Ｂ）に示す電流源ＣＭｊは、図１１（Ａ）に示す回路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Ｑ４，Ｑ５）を省略したものであり、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン電流がオフセット電流Ｉａ（Ｉｂ）となる。
以上が、電流供給部７０の説明である。
【００６９】
判定部８０は、第１の検査モードにおいて、電流供給部７０による電流供給をオンしたときに生成される電圧検出データＳ４０と、当該電流供給をオフしたときに生成される電圧検出データ４０との差に基づいて、入力抵抗（ＲＩ０〜ＲＩｎ）の異常の有無を判定する。すなわち、判定部８０は、オフセット電流Ｉａ，Ｉｂが供給されるときに生成される電圧検出データＳ４０と、オフセット電流Ｉａ，Ｉｂが供給されないときに生成される電圧検出データＳ４０との差に基づいて、入力抵抗（ＲＩ０〜ＲＩｎ）の異常の有無を判定する。
【００７０】
第１の検査モードにおいて、入力抵抗ＲＩｋ，ＲＩｋ−１にそれぞれオフセット電流Ｉａ，Ｉｂを供給した状態で、順接続時に出力される電圧検出信号Ｓ２０と逆接続時に出力される電圧検出信号Ｓ２０との差に応じて得られる電圧検出データＳ４０を「Ｘｃｈｋ」とする。第１の検査モードで得られる電圧検出データ「Ｘｃｈｋ」と、通常のモードで得られる電圧検出データ「Ｘｄｉｆ」（式（３））との差をとり、その絶対値を誤差「Ｅ１」とすると、誤差「Ｅ１」は次式のように表わされる。
【００７１】
【数３】
2010060434.tif 000005
【００７２】
式（４）において、「ｒｓ１１」は抵抗Ｒｓ１１の抵抗値、「ｒｓ１２」は抵抗Ｒｓ１２の抵抗値、「ｒｓ３１」は抵抗Ｒｓ３１の抵抗値、「ｒｓ３２」は抵抗Ｒｓ３２の抵抗値をそれぞれ示す。
ここで、オフセット電流Ｉａ，Ｉｂが等しく、抵抗Ｒｓ１（Ｒｓ１１，Ｒｓ１２）及びＲｓ２（Ｒｓ３１，Ｒｓ３２）の抵抗値が等しく、かつ、入力抵抗ＲＩｋ及びＲＩｋ−１における抵抗の分割比が等しい（すなわち「ｒｓ１１」と「ｒｓ１３」が等しい）ものとすると、誤差Ｅ１はゼロになる（式（５））。
従って、判定部８０は、例えば誤差Ｅ１が所定の標準値より大きい場合、入力抵抗ＲＩｋ及びＲＩｋ−１の一方または両方に異常があると判定する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎ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。
【００７４】
＜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。
本実施形態に係る電圧検出装置は、電圧検出部に関する検査モードを備える。
【００７５】
図１２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１２に示す電圧検出装置は、図１に示す電圧検出装置のスイッチ部１０をスイッチ部１３に置換し、制御部５０を制御部５３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、入力抵抗ＲＶ０，ＲＶ１と、選択部９０と、判定部１００とを設けたものであり、他の構成要素は図１に示す電圧検出装置と同様である。
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１００は、本発明における第２判定部の一実施形態である。
【００７６】
スイッチ部１３は、図１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。
【００７７】
制御部５３は、通常のモードにおいて、図１における制御部５０と同様にスイッチＳＡ０〜ＳＡｎ及びＳＢ０〜ＳＢｎの制御を行い、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５３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。
【００７８】
選択部９０は、電圧検出部２０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。
【００７９】
判定部１００は、第２の検査モードにおいて、電圧検出部２０から出力される２つの電圧検出信号Ｓ２０に基づいて生成される電圧検出データＳ４０と、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく基準値との差に基づいて、電圧検出部３０の異常の有無を判定する。すなわち、判定部１００は、第２の検査モードにおいて、電圧検出部２０を用いて検出した参照電圧Ｖｒｅｆに対応する電圧検出データＳ４０と、参照電圧Ｖｒｅｆを直接アナログ・デジタル変換部３０により変換したたデジタルデータＳ３０に対応する基準値との差に基づいて、電圧検出部３０に異常があるか否かを判定する。
【００８０】
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「Ｘｖｒｆ」とすると、「Ｘｖｒｆ」は次式のように表わされる。
【００８１】
【数４】
2010060434.tif 000006
【００８２】
式（６），（７）において、「ｒｖ０」は抵抗ＲＶ０の抵抗値、「ｒｖ１」は抵抗ＲＶ１の抵抗値、「Ｇ」は電圧ゲインをそれぞれ示す。他の記号は式（３）と同じである。
「Ｘｖｒｆ」を電圧ゲインＧで除したものと基準電圧Ｖｒｅｆとの差をとり、その絶対値を誤差「Ｅ２」とすると、「Ｅ２」は下記のように表わされる。
【００８３】
【数５】
2010060434.tif 000007
【００８４】
式（８）に示すように、誤差「Ｅ２」は理想的にはゼロになる。従って、判定部１００は、例えば誤差「Ｅ２」が所定の上限値より大きい場合、電圧検出部２０に異常があると判定する。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態によれば、電圧検出部２０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。
【００８６】
更に、参照電圧Ｖｒｅｆをアナログ・デジタル変換部３０においてデジタルデータ（Ｓ３０）に変換し、このデジタルデータに応じて設定された基準値と、参照電圧Ｖｒｅｆを電圧検出部２０により検出した２つの電圧検出信号Ｓ２０に応じて生成される電圧検出データＳ４０との差に応じて、電圧検出部２０の異常の有無を判定することから、参照電圧Ｖｒｅｆのレベルが経時的に変化しても、基準値と電圧検出データＳ４０との相対的な差はあまり変化せず、判定の確度の低下が抑制される。従って、製品の出荷後において安定に電圧検出部２０を検査できる。
【００８７】
なお、式（７）に示す電圧ゲインＧが「１」になるように入力抵抗ＲＶ０，ＲＶ１の抵抗値を設定すれば、式（８）に示すような「Ｘｒｅｆ」と電圧ゲインＧとの演算を省略できるので、判定部１００における判定処理をより簡易化できる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
また、図１０に示す電流供給部７０の電流源ＣＭｋ，ＣＭｋ−１は、直列接続された抵抗の中間接続ノードにオフセット電流を供給しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、入力抵抗の一方の端（電圧入力ノード側または検出入力ノード側）においてオフセット電流を供給してもよい。
ただし、式（４）に示すように、抵抗Ｒｓ１１，Ｒｓ３１が大きくなるほどオフセット電流Ｉａ，Ｉｂのばらつきに対する誤差Ｅ１の感度が高くなるので、抵抗Ｒｓ１１，Ｒｓ３１が適当に小さな値となるように、抵抗Ｒｓ１２，Ｒｓ３２を設ける方が好ましい場合もある。
【００９１】
電流供給部７０の電流源（ＣＭ０〜ＣＭｎ）は、全てを図１０（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。例えば入力抵抗ＲＩ０〜ＲＩｎを高電位と低電位の２グループに分けて、高電位グループの入力抵抗には図１０（Ｂ）に示す電流源を用い、低電位グループの入力抵抗には図１０（Ａ）に示す電流源を用いるようにしてもよい。この場合、両グループに属する入力抵抗には、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す電流源によりそれぞれオフセット電流を供給可能にすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【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】電圧検出部の構成の一例を示す部である。
【図３】一対の電圧入力ノードと一対の検出入力ノードとを接続する際の２つの接続パターンについて説明するための図である。
【図４】スイッチ部の各スイッチをｎ型ＭＯＳトランジスタにより構成する例を示す図である。
【図５】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】図５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７】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８】図７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。
【図９】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１０】図９に示す電圧検出装置における電流供給部の構成の一例を示す図である。
【図１１】電流供給部が備える電流源の構成例を示す図である。
【図１２】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。
【符号の説明】
【００９３】
１０，１１−１，１１−２，１２，１３…スイッチ部、２０，２０−１，２０−２…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、５０，５１，５３…制御部、６１，６２…選択部、７０…電流供給部、Ａ１，Ａ２…演算増幅回路、ＣＥＬ１〜ＣＥＬｎ…電池セル、８０，１００…判定部、ＣＭ０〜ＣＭｎ…電流源、Ｍ１〜Ｍｎ…検出モジュール、ＮＣ０〜ＮＣｎ…電圧入力ノード、ＮＡ，ＮＢ，ＮＡ１〜ＮＡｎ，ＮＢ１〜ＮＢｎ…検出入力ノード、Ｒｆ１，Ｒｓ２，Ｒｆ２…抵抗、ＲＩ０〜ＲＩｎ，ＲＶ０，ＲＶ１…入力抵抗、ＳＡ０〜ＳＡｎ，ＳＢ０〜ＳＢｎ…スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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