(57)【要約】【課題】組電池を構成する複数の単位電池を同時にサンプリングして電圧検出する。【解決手段】複数の電池セルＢｎに対応する第１スイッチＳＷ１ｘと第５スイッチＳＷ５ｘをオンし、第１コンデンサＣ１ｘに一斉に電荷を充電する。続いて、第１スイッチＳＷ１ｘと第５スイッチＳＷ５ｘの少なくとも一方のスイッチを一斉にオフし、電荷を第１コンデンサＣ１ｘに同時に保持する。その後、電池セルＢｎを順に電圧検出対象として、第４スイッチＳＷ４を一時的にオフした状態にして第２コンデンサＣ２の電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の電池セルＢｎに対応する第１スイッチＳＷ１ｘと第５スイッチＳＷ５ｘをオフした状態で第２スイッチＳＷ２ｘと第３スイッチＳＷ３ｘをオンすることにより、電池セルＢｎの電圧ＶＢｎを検出する。【選択図】図１
2014142333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の単位電池（Ｂ１〜Ｂ４）からなる組電池（１）について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ（４）と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第１コンデンサ（Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄ）と、
前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第１、第２スイッチ（ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第１コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第３スイッチ（ＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第２コンデンサ（Ｃ２）および第４スイッチ（ＳＷ４）と、
前記基準電圧との電圧差がスイッチの耐圧以下となる規定電圧が付与された電圧線と前記第１コンデンサの他端との間に設けられた第５スイッチ（ＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄ）と、
前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第５スイッチを閉じて前記第１コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第１スイッチと前記第５スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第４スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第５スイッチを開いた状態で前記第２スイッチと前記第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段（６）とを備えたことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項２】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第８スイッチ（ＳＷ８）とを備え、
前記制御手段は、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第５スイッチとともに前記第６スイッチと前記第８スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第５スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第８スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第６スイッチと前記第８スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項１記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項３】
全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
前記基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプに替えて、前記基準電圧をコモン電圧とする差動出力構成のオペアンプ（５２）を備え、そのオペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側のそれぞれに対して前記第１、第２コンデンサと前記第１スイッチから第５スイッチを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に並列に設けられ、前記第５スイッチは、前記規定電圧が付与された電圧線と前記第１コンデンサの他端との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に並列に設けられ、前記第５スイッチは、前記規定電圧が付与された電圧線と前記第１コンデンサの他端との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項４】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第８スイッチ（ＳＷ８）とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）と、
前記規定電圧が付与された電圧線と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第８スイッチ（ＳＷ８）とを備え、
前記制御手段は、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第５スイッチとともに前記第６スイッチと前記第８スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第５スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第８スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第６スイッチと前記第８スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項３記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項５】
直列接続された複数の単位電池（Ｂ１〜Ｂ４）からなる組電池（１）について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ（４）と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第１コンデンサ（Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄ）と、
前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第１、第２スイッチ（ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第１コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第３スイッチ（ＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第２コンデンサ（Ｃ２）および第４スイッチ（ＳＷ４）と、
前記第４スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチを閉じて前記第１コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第４スイッチを一時的に閉じた状態にして前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第１スイッチを開いた状態で前記第２スイッチと前記第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段（６）とを備えたことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項６】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記制御手段は、前記第４スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチとともに前記第６スイッチと前記第７スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第７スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第６スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項５記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項７】
全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
前記基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプに替えて、前記基準電圧をコモン電圧とする差動出力構成のオペアンプ（５２）を備え、そのオペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側のそれぞれに対して前記第１、第２コンデンサと前記第１スイッチから第４スイッチを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に並列に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に並列に設けられていることを特徴とする請求項５記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項８】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記制御手段は、前記第４スイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチとともに前記第６スイッチと前記第７スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第７スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第６スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項７記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項９】
直列接続された複数の単位電池（Ｂ１〜Ｂ４）からなる組電池（１）について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
非反転入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプ（４）と、
前記各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第１コンデンサ（Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄ）と、
前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第１、第２スイッチ（ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第１コンデンサの他端との間にそれぞれ設けられた第３スイッチ（ＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられた第４Ａスイッチ（ＳＷ４Ａ）と、
前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に直列に設けられた第２コンデンサ（Ｃ２）および第４Ｂスイッチ（ＳＷ４Ｂ）と、
前記第２コンデンサと前記第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられた第４Ｃスイッチ（ＳＷ４Ｃ）と、
前記第４Ａスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記複数の単位電池について各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチを閉じて前記第１コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池について前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサに同時に保持し、その後、前記複数の単位電池を順に電圧検出対象として、前記第４Ａスイッチと前記第４Ｃスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第４Ｂスイッチを閉じ、当該電圧検出対象の単位電池に対応する前記第１スイッチを開いた状態で前記第２スイッチと前記第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する制御手段（６）とを備えたことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項１０】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記制御手段は、前記第４Ａスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチとともに前記第６スイッチと前記第７スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第７スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第４Ａスイッチと前記第４Ｃスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第４Ｂスイッチを閉じ、前記第６スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項９記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１１】
全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
前記基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプに替えて、前記基準電圧をコモン電圧とする差動出力構成のオペアンプ（５２）を備え、そのオペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側のそれぞれに対して前記第１、第２コンデンサと前記第１、第２、第３、第４Ａ、第４Ｂ、第４Ｃスイッチを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第４Ａスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４Ｂスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第４Ｃスイッチは、前記第２コンデンサと前記第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第１、第２スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子、高電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第４Ａスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４Ｂスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第４Ｃスイッチは、前記第２コンデンサと前記第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられていることを特徴とする請求項９記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１２】
全差動構成を有する組電池の電圧検出装置であって、
前記基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプに替えて、前記基準電圧をコモン電圧とする差動出力構成のオペアンプ（５２）を備え、そのオペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側のそれぞれに対して前記第１、第２コンデンサと前記第１、第３、第４Ａ、第４Ｂ、第４Ｃスイッチを備えるとともに、前記各側の第２スイッチに替えて共通の第２スイッチを備え、
前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子の側では、前記第１スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第４Ａスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４Ｂスイッチは、前記オペアンプの反転入力端子と非反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第４Ｃスイッチは、前記第２コンデンサと前記第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子の側では、前記第１スイッチは、前記第１コンデンサに対応する単位電池の低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間に設けられ、前記第３スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と当該第１コンデンサの他端との間に設けられ、前記第４Ａスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に設けられ、前記第２コンデンサおよび前記第４Ｂスイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子と反転出力端子との間に直列に設けられ、前記第４Ｃスイッチは、前記第２コンデンサと前記第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられ、
前記共通の第２スイッチは、前記オペアンプの反転入力端子側および非反転入力端子側にそれぞれ設けられた第１コンデンサの各一端の間に設けられていることを特徴とする請求項９記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１３】
前記組電池の高電位側端子（ＴＢＨ）と低電位側端子（ＴＢ０）との間に直列に設けられた第６スイッチ（ＳＷ６）および分圧回路（９２）と、
前記オペアンプの反転入力端子の側に対して、
一端が前記分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記オペアンプの非反転入力端子の側に対して、
一端が前記組電池の低電位側端子に接続された第３コンデンサ（Ｃ３）と、
前記オペアンプの非反転入力端子と前記第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチ（ＳＷ７）とを備え、
前記制御手段は、前記第４Ａスイッチを閉じて前記オペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、前記各単位電池に対応する前記第１スイッチと前記第３スイッチとともに前記第６スイッチと前記第７スイッチを閉じて前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を充電し、前記複数の単位電池についての前記第１スイッチと前記第３スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび前記第７スイッチを一斉に開いて電荷を前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに同時に保持し、その後、前記第４Ａスイッチと前記第４Ｃスイッチを一時的に閉じた状態にして前記第２コンデンサの電荷を初期化した後、前記第４Ｂスイッチを閉じ、前記第６スイッチを開いた状態で前記第７スイッチを閉じることにより、前記組電池全体の電圧を分圧して検出することを特徴とする請求項１１または１２記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記複数の単位電池について前記第１コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第４スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、前記第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項１、３、５および７の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第４スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に前記組電池全体の分圧電圧を検出する場合、前記第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項２、４、６および８の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記複数の単位電池について前記第１コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第４Ａスイッチと前記第４Ｃスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、前記第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項９、１１および１２の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記第１コンデンサと前記第３コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に前記第４Ａスイッチと前記第４Ｃスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に前記組電池全体の分圧電圧を検出する場合、前記第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略することを特徴とする請求項１０または１３記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１８】
前記規定電圧は、前記基準電圧に等しく設定されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
【請求項１９】
前記制御回路は、検出した前記各単位電池の電圧を加算した電圧と、検出した前記組電池全体の分圧電圧から得られる前記組電池全体の電圧との比較に基づいて、当該組電池の電圧検出装置の故障判定を行うことを特徴とする請求項２、４、６、８、１０および１３の何れか一項に記載の組電池の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の単位電池からなる組電池について各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車には、複数の２次電池（単位電池）を直列に接続して構成される組電池が搭載されている。このような組電池においては、各単位電池の保護管理のため、各単位電池の電圧を個別に検出する必要がある。しかし、上記用途において、組電池を構成する単位電池の直列接続数は非常に多い。このため、組電池における接続位置が高電位側になるに従って単位電池の電位が高くなり、単位電池の電圧検出装置に高い電圧が印加される。
【０００３】
特許文献１に記載された組電池の電圧検出装置は、高耐圧トランジスタを用いることなく、低耐圧トランジスタによりオペアンプおよびスイッチを構成している。この電圧検出装置は、各単位電池に対応してそれぞれ第１コンデンサを備えており、第１コンデンサの一端と単位電池の高電位側端子、低電位側端子との間に第１、第２スイッチを備え、第１コンデンサの他端とオペアンプの反転入力端子との間に第３スイッチを備えている。オペアンプの入出力端子間には、第２コンデンサと第４スイッチが並列に接続されている。
【０００４】
この電圧検出装置は、複数の単位電池を順に検出対象とし、第１、第３、第４スイッチをオンして当該単位電池の電荷を第１コンデンサに蓄積した後、第１、第４スイッチをオフして第２スイッチをオンすることにより電池電圧を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
単位電池が劣化すると、内部抵抗の増大、端子開放電圧（起電力）の低下などが生じる。そこで、組電池の管理装置は、各単位電池の電圧と組電池全体に流れる電流とを同時に検出して、各単位電池の内部抵抗および端子開放電圧を高精度に測定する必要がある。特許文献１に記載された電圧検出装置は、検出対象とする単位電池を順に選択しながら、その選択した単位電池の電圧に応じた電荷を第１コンデンサに順に保持し（電圧サンプリング）、電池電圧を検出している。
【０００７】
この電圧検出装置を内部抵抗および端子開放電圧の測定に用いると、各単位電池を検出対象とするごとに電圧サンプリングが必要になる。また、各単位電池の電圧をサンプリングするごとに、組電池に流れる電流を逐次検出する必要がある。その結果、サンプリングに要する時間および電流検出回数が増大し、内部抵抗および端子開放電圧の測定時間が長くなる不都合が生じる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、組電池を構成する複数の単位電池を同時にサンプリングして電圧検出する組電池の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】
【０００９】
請求項１に記載した組電池の電圧検出装置は、直列接続された複数の単位電池からなる組電池について、各単位電池の電圧を検出する組電池の電圧検出装置である。この電圧検出装置は、入力端子が所定の基準電圧にバイアスされたシングルエンド出力構成のオペアンプと、各単位電池に対応してそれぞれ設けられた第１コンデンサと、第１コンデンサに対応する単位電池の高電位側端子、低電位側端子と当該第１コンデンサの一端との間にそれぞれ設けられた第１、第２スイッチと、オペアンプの反転入力端子と第１コンデンサの他端との間に設けられた第３スイッチと、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に並列に設けられた第２コンデンサおよび第４スイッチと、基準電圧との電圧差がスイッチの耐圧以下となる規定電圧が付与された電圧線と第１コンデンサの他端との間に設けられた第５スイッチと、制御手段とを備えている。
【００１０】
制御手段は、複数の単位電池について、各単位電池に対応する第１スイッチと第５スイッチを閉じ、第１コンデンサに一斉に電荷を充電する。続いて、複数の単位電池について、第１スイッチと第５スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開き、電荷を第１コンデンサに同時に保持する。その後、複数の単位電池を順に電圧検出対象として、第４スイッチを一時的に閉じた状態にして第２コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する第１スイッチと第５スイッチを開いた状態で第２スイッチと第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する。
【００１１】
本手段によれば、各単位電池を同時にサンプリングし、その後、サンプリングした電荷を用いて順に単位電池の電圧を検出する。従って、本電圧検出装置を内部抵抗および端子開放電圧の測定に用いると、従来構成に比べて測定時間を短縮できる。オペアンプおよびスイッチを構成する回路を、低耐圧トランジスタにより構成できるので、レイアウト面積を低減できる。
【００１２】
請求項２に記載した組電池の電圧検出装置は、各単位電池の電圧とともに組電池全体の分圧電圧を検出する。この電圧検出装置は、組電池の高電位側端子と低電位側端子との間に直列に設けられた第６スイッチおよび分圧回路と、一端が分圧回路の分圧ノードに接続された第３コンデンサと、オペアンプの反転入力端子と第３コンデンサの他端との間に設けられた第７スイッチと、規定電圧が付与された電圧線と第３コンデンサの他端との間に設けられた第８スイッチを備えている。
【００１３】
制御手段は、各単位電池に対応する第１スイッチと第５スイッチとともに第６スイッチと第８スイッチを閉じて第１コンデンサと第３コンデンサに電荷を充電する。続いて、複数の単位電池についての第１スイッチと第５スイッチの少なくとも一方のスイッチおよび第８スイッチを一斉に開いて電荷を第１コンデンサと第３コンデンサに同時に保持する。その後、第２コンデンサの電荷を初期化した後、第６スイッチと第８スイッチを開いた状態で第７スイッチを閉じることにより、組電池全体の電圧を分圧して検出する。
【００１４】
本手段によれば、各単位電池の電圧と組電池全体の分圧電圧を同時にサンプリングし、その後、サンプリングした電荷を用いて組電池全体の分圧電圧と各単位電池の電圧を順次検出する。このようにして検出された電圧を用いると、各単位電池の電圧を加算した電圧と組電池全体の分圧電圧から得られる組電池全体の電圧との比較に基づいて、組電池の電圧検出装置の故障診断を正確に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載した組電池の電圧検出装置は、請求項１に記載した組電池の電圧検出装置の構成を全差動構成としたものである。本構成によれば、第１スイッチと第５スイッチが閉じた第１コンデンサの充電時および第１スイッチに替えて第２スイッチが閉じた電荷再分配の時に、組電池にコモンモードノイズが重畳しても、オペアンプの出力電圧からコモンモードノイズを除去することができる。さらに、回路構成が対称となっているので、各スイッチの切り替え時に発生するフィードスルーなどによる誤差を相殺でき、より高い精度の検出電圧を得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載した組電池の電圧検出装置は、請求項３に記載した全差動構成において、請求項２と同様の構成により各単位電池の電圧とともに組電池全体の分圧電圧を検出可能な構成を備えている。これにより、請求項２、３と同様の作用および効果が得られる。
【００１７】
請求項５、７に記載した組電池の電圧検出装置は、それぞれ請求項１、３に記載した組電池の電圧検出装置から第５スイッチを削除した構成を備えている。制御手段は、第４スイッチを閉じてオペアンプをボルテージフォロアで動作させた状態で、複数の単位電池について各単位電池に対応する第１スイッチと第３スイッチを閉じて第１コンデンサに一斉に電荷を充電する。続いて、複数の単位電池について第１スイッチと第３スイッチの少なくとも一方のスイッチを一斉に開き、電荷を第１コンデンサに同時に保持する。その後、複数の単位電池を順に電圧検出対象として、第４スイッチを一時的に閉じた状態にして第２コンデンサの電荷を初期化した後、当該電圧検出対象の単位電池に対応する第１スイッチを開いた状態で第２スイッチと第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する。本手段によれば、請求項１、３に記載した組電池の電圧検出装置と同様の作用および効果が得られる。第５スイッチが不要なので、その分だけレイアウト面積を低減できる。
【００１８】
請求項６、８に記載した組電池の電圧検出装置は、それぞれ請求項２、４に記載した組電池の電圧検出装置から第５スイッチと第８スイッチを削除した構成を備えている。本手段によれば、請求項２、４に記載した組電池の電圧検出装置と同様の作用および効果が得られる。第５スイッチが不要なので、その分だけレイアウト面積を低減できる。
【００１９】
請求項９、１１に記載した組電池の電圧検出装置は、それぞれ請求項５、７に記載した組電池の電圧検出装置に対し、第２コンデンサと第４スイッチの構成を異にする。シングルエンド構成の場合、請求項５記載の構成と同様のオペアンプ、第１コンデンサおよび第１、第２、第３スイッチに加え、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられた第４Ａスイッチと、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に直列に設けられた第２コンデンサおよび第４Ｂスイッチと、第２コンデンサと第４Ｂスイッチとの共通接続点と定電圧が付与された電圧線との間に設けられた第４Ｃスイッチとを備えている。
【００２０】
制御手段は、請求項５と同様にして、電荷を各第１コンデンサに充電して同時に保持する。その後、複数の単位電池を順に電圧検出対象として、第４Ａスイッチと第４Ｃスイッチを一時的に閉じた状態にして第２コンデンサの電荷を初期化した後、第４Ｂスイッチを閉じ、当該電圧検出対象の単位電池に対応する第１スイッチを開いた状態で第２スイッチと第３スイッチを閉じることにより、各単位電池の電圧を検出する。本手段によれば、請求項５、７に記載した組電池の電圧検出装置と同様の効果が得られる他、単位電池の検出電圧からオペアンプのオフセット電圧を取り除くことができる。
【００２１】
請求項１２に記載した組電池の電圧検出装置は、請求項９に記載した組電池の電圧検出装置の構成を全差動構成としたものである。請求項１１記載の構成に対し、オペアンプの反転入力端子側および非反転入力端子側にそれぞれ設けられた第１コンデンサの各一端の間に共通化した第２スイッチを備えた点が異なっている。本手段によれば、請求項１１に記載した手段と同様の作用および効果が得られる。
【００２２】
また、電荷再分配時に第１コンデンサの一端が組電池から切り離されてフローティング状態になる。これにより、第１スイッチが閉じた第１コンデンサの充電時および第２スイッチが閉じた電荷再分配の時に組電池にコモンモードノイズが重畳しても、オペアンプの入力端コモン電圧から当該コモンモードノイズの影響を除去することができる。
【００２３】
請求項１０、１３に記載した組電池の電圧検出装置は、それぞれ請求項６、８に記載した組電池の電圧検出装置に対し、第２コンデンサと第４スイッチの構成を異にする。第２コンデンサと第４スイッチの構成は、請求項９、１１記載の構成と同様である。さらに、請求項１３に記載した組電池の電圧検出装置は、請求項１２に記載した手段にも適用可能である。これらの手段によれば、請求項６、８、９、１１、１２に記載した組電池の電圧検出装置と同様の作用および効果が得られる。
【００２４】
請求項１４に記載した組電池の電圧検出装置は、複数の単位電池について第１コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に第４スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略する。本手段によれば、電圧検出時間をより短縮できる。
【００２５】
請求項１５に記載した組電池の電圧検出装置は、第１コンデンサと第３コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に第４スイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に組電池全体の分圧電圧を検出する場合、第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略する。本手段によれば、電圧検出時間をより短縮できる。
【００２６】
請求項１６に記載した組電池の電圧検出装置は、複数の単位電池について第１コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に第４Ａスイッチと第４Ｃスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に電圧検出対象とする単位電池について、第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略する。本手段によれば、電圧検出時間をより短縮できる。
【００２７】
請求項１７に記載した組電池の電圧検出装置は、第１コンデンサと第３コンデンサに電荷を一斉に充電している期間に第４Ａスイッチと第４Ｃスイッチを閉じることを条件として、電荷を同時に保持した後最初に組電池全体の分圧電圧を検出する場合、第２コンデンサの電荷の初期化処理を省略する。本手段によれば、電圧検出時間をより短縮できる。
【００２８】
請求項１８に記載した組電池の電圧検出装置では、規定電圧は基準電圧に等しく設定されている。
【００２９】
請求項１９に記載した組電池の電圧検出装置は、検出した各単位電池の電圧を加算した電圧と、検出した組電池全体の分圧電圧から得られる組電池全体の電圧との比較に基づいて、当該組電池の電圧検出装置の故障判定を行う。同時にサンプリングした検出電圧を用いるので、電池電圧の変動が大きい場合でも正確に故障判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す電圧検出装置の構成図
【図２】第１、第２スイッチおよびその駆動回路の構成図
【図３】レベルシフト回路の構成図
【図４】ノンオーバーラップ信号生成回路の構成図
【図５】ノンオーバーラップ信号生成回路のタイミングチャート
【図６】スイッチのオンオフ状態、出力電圧の波形およびセル電圧の検出状態を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】スイッチのオンオフ状態、出力電圧の波形およびセル電圧の検出状態を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図１０】スイッチのオンオフ状態、出力電圧の波形およびセル電圧の検出状態を示す図
【図１１】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図１２】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図１３】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図１４】本発明の第７の実施形態を示す図１相当図
【図１５】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【図１６】図６相当図
【図１７】本発明の第９の実施形態を示す図１相当図
【図１８】図８相当図
【図１９】本発明の第１０の実施形態を示す図１相当図
【図２０】図１０相当図
【図２１】本発明の第１１の実施形態を示す図１相当図
【図２２】本発明の第１２の実施形態を示す図１相当図
【図２３】本発明の第１３の実施形態を示す図１相当図
【図２４】本発明の第１４の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１から図６を参照しながら説明する。組電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され、インバータを介して電動機に電力を供給するものである。実際の組電池１は、多数のリチウム２次電池、ニッケル水素２次電池等（単位電池）を直列に接続した構成を有している。図１では、説明の都合上、低電位側の電池セルＢ１から高電位側の電池セルＢ４までを示している。
【００３２】
電池セルが劣化すると、内部抵抗の増大、端子開放電圧（起電力）の低下などが生じる。組電池１の管理装置（図示せず）は、図１に示す電圧検出装置２と図示しない電流検出装置とを用いて、各電池セルＢ１〜Ｂ４の電圧と組電池１全体に流れる電流とを同時に検出し、各電池セルの内部抵抗および端子開放電圧を測定する。高精度に測定するには、電圧と電流を同時にサンプリングすることが必要である。
【００３３】
組電池１の電圧検出装置２の端子ＴＢ０〜ＴＢ４には、それぞれ電池セルＢ１〜Ｂ４の各端子が接続されている。端子ＴＢ０〜ＴＢ４の電圧は、それぞれＶ０〜Ｖ４である。電圧検出装置２は、組電池１を構成する各電池セルＢｎ（ｎ＝１、２、３、４）を同時にサンプリングした後、その保持電荷を用いてセル電圧ＶＢｎを順に検出し、それを順次ＶOUTとして出力端子ＴＰからＡ／Ｄ変換器３に出力する。
【００３４】
電圧検出装置２は、Ａ／Ｄ変換器３などの回路とともにＩＣとして構成されている。電圧検出装置２は、グランド電位ＶSSを基準とする電源電圧ＶDDの供給を受けて動作するシングルエンド出力構成のオペアンプ４を備えている。オペアンプ４の非反転入力端子は、電圧生成回路５によって基準電圧ＶREFにバイアスされている。オペアンプ４の反転入力端子と出力端子との間には、第２コンデンサＣ２と第４スイッチＳＷ４とが並列に接続されている。
【００３５】
端子ＴＢｎとオペアンプ４との間には、各電池セルＢｎに対応してそれぞれ同一構成の容量切換回路が設けられている。例えば電池セルＢ４に対応する容量切換回路では、電池セルＢ４の高電位側端子ＴＢ４、低電位側端子ＴＢ３と第１コンデンサＣ１Ｄの一端との間に、それぞれ第１スイッチＳＷ１Ｄ、第２スイッチＳＷ２Ｄが接続されている。オペアンプ４の反転入力端子に繋がるコモンラインＣＬとコンデンサＣ１Ｄの他端との間には、第３スイッチＳＷ３Ｄが接続されている。コンデンサＣ１Ｄの他端には、第５スイッチＳＷ５Ｄを介して、基準電圧と等しく設定された規定電圧ＶREFが印加可能とされている。
【００３６】
他の電池セルＢｎに対応する容量切換回路も同様に、第１コンデンサＣ１ｘと第１、第２、第３、第５スイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ２ｘ、ＳＷ３ｘ、ＳＷ５ｘ（ｘは低電位側の容量切換回路から順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、それぞれ上記ｎの１、２、３、４に対応する。）とから構成されている。各スイッチはＭＯＳトランジスタから構成されており、これらのスイッチの切り換えは、制御手段としての制御回路６によって行われる。
【００３７】
図２は、第１コンデンサＣ１ｘを挟んで組電池側に配される第１、第２スイッチＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ｄおよびその駆動回路の構成を示している。制御回路６から出力されるグランド電位ＶSSを基準電位とする信号Ｓ１は、レベルシフト回路７により絶縁およびレベルシフトされる。
【００３８】
レベルシフト回路７は、図３に示すように、制御回路６と同じくグランドを基準電位として電源電圧ＶDDにより動作するインバータ８、端子ＴＢ３の電位Ｖ３を基準電位として電池セルＢ４の電圧ＶＢ４（＝Ｖ４−Ｖ３）により動作するインバータ９、１０および両基準電位回路間を絶縁するコンデンサ１１から構成されている。インバータ９、１０はリング状に接続されており、インバータ８の出力端子とインバータ１０の入力端子との間にコンデンサ１１が接続されている。
【００３９】
インバータ８に信号Ｓ１が入力され、その信号Ｓ１のレベルが変化すると、コンデンサ１１を通してインバータ１０の入力電位を変化させる。これにより、インバータ１０の入力レベルがしきい値を超え、インバータ１０の出力信号Ｓ２が反転する。この信号Ｓ２は、インバータ９で反転されてインバータ１０の入力端子に印加されるので、安定した信号Ｓ２が出力される。なお、第３スイッチＳＷ３ｘ、第４スイッチＳＷ４および第５スイッチＳＷ５ｘは、グランド電位ＶSSを基準電位とする駆動回路を用いることができるのでレベルシフト回路７は不要となる。
【００４０】
スイッチＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ｄは、図２に示すようにそれぞれ低耐圧のＰＭＯＳトランジスタ、ＮＭＯＳトランジスタにより構成されている。ノンオーバーラップ信号生成回路１２は、上述した信号Ｓ２を入力し、そのレベルに応じてスイッチＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ｄの一方だけをオンする駆動信号Ｓ３、Ｓ４を生成してスイッチＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ｄに出力する。
【００４１】
ノンオーバーラップ信号生成回路１２は、図４に示すようにＮＡＮＤゲート１３とインバータ１４〜１７の直列回路およびインバータ１８とＮＡＮＤゲート１９とインバータ２０〜２３の直列回路を備えている。インバータ１４〜１７、２０〜２３は、遅延時間を生成するために設けられている。インバータ１７の出力端子はＮＡＮＤゲート１９の入力端子に接続され、インバータ２３の出力端子はＮＡＮＤゲート１３の入力端子に接続されている。
【００４２】
図５に示すように、ノンオーバーラップ信号生成回路１２において、ＮＡＮＤゲート１３とインバータ１８に入力される信号Ｓ２がＬレベル（電圧Ｖ３）のとき、駆動信号Ｓ３、Ｓ４はＨレベル（電圧Ｖ４）となる。信号Ｓ２がＨレベルのとき、駆動信号Ｓ３、Ｓ４はＬレベルとなる。信号Ｓ２のレベルが変化した時、駆動信号Ｓ３がＨレベル、駆動信号Ｓ４がＬレベルとなるノンオーバーラップ期間が生じるので、スイッチＳＷ１Ｄ、ＳＷ２Ｄの同時オンを防止できる。
【００４３】
次に、図６を参照しながら本実施形態の作用および効果を説明する。制御回路６は、電池セルＢ１〜Ｂ４の電圧ＶＢ１〜ＶＢ４に応じた電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに同時に保持する。その後、各スイッチを切り替えて電池セルＢ１〜Ｂ４を降順に電圧検出対象としながら、各保持電荷に対し電荷再分配を実行してセル電圧ＶＢ１〜ＶＢ４を検出する。Ａ／Ｄ変換器３は、電圧検出装置２から順次出力される検出電圧をＡ／Ｄ変換する。図６に示すスイッチのオンオフ状態は、高レベルがオン状態、低レベルがオフ状態である。
【００４４】
［期間１］
制御回路６は、全ての電池セルＢ１〜Ｂ４について、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第４スイッチＳＷ４と第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄをオンし、第２スイッチＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄと第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄをオフする。これにより、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄは、それぞれＶｎ−ＶREFの電圧で一斉に充電される（サンプリング）。第２コンデンサＣ２の電荷は、ゼロに初期化される。
【００４５】
このとき、オフ状態にあるＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄには、それぞれ電池セルＢ１〜Ｂ４の電圧ＶＢ１〜ＶＢ４だけが印加されている。オペアンプ４の入力端子には、電源電圧ＶDDより低く設定された基準電圧ＶREFが印加されている。基準電圧ＶREFと規定電圧ＶREFは等しいので、スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄには電圧が印加されない。
【００４６】
［期間２］
制御回路６は、第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄを一斉に（同時に）オフして、電池セルＢ１〜Ｂ４による電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに同時に保持する（ホールド）。電荷をホールドすればよいので、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄを一斉にオフしてもよく、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄを一斉にオフしてもよい。図示しない電流検出装置は、これと同時に組電池１に流れる電流を検出する。期間１、２は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、電池セルＢ４を電圧検出対象とするときの第２コンデンサＣ２の初期化期間でもある。
【００４７】
［期間３］
制御回路６は、電池セルＢ４を電圧検出対象とし、電荷再分配の期間４に備えて第１スイッチＳＷ１Ｄと第４スイッチＳＷ４をオフする。第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｃは、オンのままでよい。
【００４８】
［期間４］
制御回路６は、電池セルＢ４について第２スイッチＳＷ２Ｄと第３スイッチＳＷ３Ｄをオンする。第１コンデンサＣ１Ｄの一端には、電圧Ｖ４に替えて電圧Ｖ３が印加される。このとき、期間２で第１コンデンサＣ１Ｄにホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は、第１コンデンサの容量をＣ１、第２コンデンサの容量をＣ２とすれば（１）式となる。電池セルＢ４についてはＶn＝Ｖ４、Ｖn-1＝Ｖ３となる。
Ｃ１（Ｖn−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶREF）＋Ｃ２（ＶOUT−ＶREF）  …（１）
【００４９】
これを解くと（２）式が得られる。
ＶOUT＝Ｃ１／Ｃ２（Ｖn−Ｖn-1）＋ＶREF  …（２）
すなわち、オペアンプの出力電圧ＶOUTは、電荷再分配の後、電池セルＢ４の端子間電圧（＝電池セルＢ４の電圧ＶＢ４）をＣ１／Ｃ２倍し、基準電圧ＶREFだけオフセットした電圧となる。この場合でも、オフ状態にあるＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｃ、ＳＷ１Ｄには、それぞれ電池セルＢ１〜Ｂ４の電圧ＶＢ１〜ＶＢ４だけが印加される。
【００５０】
［期間５］
制御回路６は、電圧検出対象の電池セルをＢ４からＢ３に切り替える。電圧検出対象でなくなった電池セルＢ４については、第３スイッチＳＷ３Ｄをオフして第１コンデンサＣ１ＤをコモンラインＣＬから切り離し、第２スイッチＳＷ２Ｄをオフ、第１スイッチＳＷ１Ｄと第５スイッチＳＷ５Ｄをオンしてサンプリング動作に移行する。ノンオーバーラップ信号生成回路１２の作用により、第１スイッチＳＷ１Ｄと第２スイッチＳＷ２Ｄが同時にオンすることはない。制御回路６は、第２コンデンサＣ２の電荷を初期化するため、本期間の間、一時的に第４スイッチＳＷ４をオンする。
【００５１】
［期間６］
制御回路６は、期間３と同様に、電荷再分配の期間７に備えて第１スイッチＳＷ１Ｃと第４スイッチＳＷ４をオフする。第１スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂ、ＳＷ１Ｄは、オンのままでよい。
【００５２】
［期間７］
制御回路６は、期間４と同様に、電池セルＢ３について第２スイッチＳＷ２Ｃと第３スイッチＳＷ３Ｃをオンする。このとき、期間２で第１コンデンサＣ１Ｃにホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。オペアンプ４の出力電圧ＶOUTは、（２）式（Ｖn＝Ｖ３、Ｖn-1＝Ｖ２）のようになる。
【００５３】
［期間８〜期間１３］
制御回路６は、期間８〜１０において電池セルＢ２を電圧検出対象とし、期間５〜７と同様にして（２）式（Ｖn＝Ｖ２、Ｖn-1＝Ｖ１）で示す出力電圧ＶOUTを得る。続いて、期間１１〜１３において電池セルＢ１を電圧検出対象とし、期間５〜７と同様にして（２）式（Ｖn＝Ｖ１、Ｖn-1＝Ｖ０）で示す出力電圧ＶOUTを得る。
【００５４】
期間１〜１３を経て、１回のセル電圧ＶＢ１〜ＶＢ４の検出が終了する。電圧検出装置２は、管理装置からの指令に従って期間１〜１３の処理を繰り返す。
以上説明したように、本実施形態の電圧検出装置２は、電池セルＢｎを同時にサンプリングした後、そのサンプリングした電荷を用いて順にセル電圧ＶＢｎを検出する。電池セルＢｎごとに第１コンデンサＣ１ｘとスイッチとからなる容量切換回路を備えればよいので、電池セルＢｎごとに専用のＡ／Ｄ変換器を設けて同時サンプリングを実現する構成に比べ、レイアウト面積が格段に小さくて済む。
【００５５】
組電池１の管理装置は、この電荷のサンプリングと同時に電流のサンプリングを行うことにより、多数の電池セルＢｎに対して１回の電流サンプリングで各電池セルＢｎの内部抵抗および端子開放電圧（起電力）を精度良く測定できる。この測定方法を用いると、従来構成に比べて測定時間を短縮できる。さらに、多数の電池セルＢｎに対して１回の電流検出演算で済むので、電流検出の演算量が減少する。従って、演算能力の低い安価なマイコンを用いて管理装置を構成できる。
【００５６】
電池側回路のスイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ２ｘには、単一のセル電圧ＶＢｎ以下の電圧しか印加されない。スイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ２ｘの駆動には、絶縁分離用のコンデンサ１１を備えたレベルシフト回路７が用いられる。基準電圧と規定電圧が等しく設定されているので、オペアンプ側回路のスイッチＳＷ３ｘ、ＳＷ５ｘには電圧が印加されず、スイッチＳＷ４にも電源電圧ＶDD以下の電圧しか印加されない。こうした構成により、オペアンプ４および全てのスイッチを低耐圧トランジスタで構成できる。また、スイッチの駆動に伴う第１コンデンサＣ１ｘからの電荷抜けがないので、セル電圧ＶＢｎを高精度に検出できる。
【００５７】
第１コンデンサＣ１ｘには電源電圧ＶDDを超える高耐圧が必要であるが、メタル配線の層間絶縁膜を利用することにより高耐圧を確保でき、専用の製造工程は不要である。従って、ＩＣとして構成される電圧検出装置２は、高耐圧トランジスタを用いることなく、５Ｖ系、３．３Ｖ系といった低耐圧トランジスタを用いて構成できる。これにより、レイアウト面積が低減するので製造コストを低減できる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、図７および図８を参照しながら第２の実施形態について説明する。図７に示す電圧検出装置３１は、図１に示す電圧検出装置２から第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄを削除した構成を備えている。制御回路６は、電池セルＢ１〜Ｂ４を一斉にサンプリングして、電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに同時に保持する。その後、各スイッチを切り替えて電池セルＢ１〜Ｂ４を降順に電圧検出対象としながら、各保持電荷に対し電荷再分配を実行してセル電圧ＶＢ１〜ＶＢ４を検出する。
【００５９】
［期間１］
制御回路６は、全ての電池セルＢ１〜Ｂ４について、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄと第４スイッチＳＷ４をオンし、第２スイッチＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄをオフする。これにより、オペアンプ４はボルテージフォロアで動作し、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄは、それぞれＶｎ−ＶREFの電圧で一斉に充電される（サンプリング）。第２コンデンサＣ２の電荷は、ゼロに初期化される。このとき、オフ状態にあるＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄには、それぞれ電池セルＢ１〜Ｂ４の電圧ＶＢ１〜ＶＢ４だけが印加されている。
【００６０】
［期間２］
制御回路６は、第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄを一斉に（同時に）オフして、電池セルＢ１〜Ｂ４による電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに同時に保持する（ホールド）。電荷をホールドすればよいので、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄを一斉にオフしてもよく、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄを一斉にオフしてもよい。図示しない電流検出装置は、これと同時に組電池１に流れる電流を検出する。期間１、２は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、電池セルＢ４を電圧検出対象とするときの第２コンデンサＣ２の初期化期間でもある。
【００６１】
［期間３］
制御回路６は、電池セルＢ４を電圧検出対象とし、電荷再分配の期間４に備えて第１スイッチＳＷ１Ｄと第４スイッチＳＷ４をオフする。第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｃはオンのままでよく、第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｃはオフのままでよい。
【００６２】
［期間４］
制御回路６は、電池セルＢ４について第２スイッチＳＷ２Ｄと第３スイッチＳＷ３Ｄをオンする。第１コンデンサＣ１Ｄの一端には、電圧Ｖ４に替えて電圧Ｖ３が印加される。このとき、期間２で第１コンデンサＣ１Ｄにホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（１）式となり、オペアンプ４の出力電圧ＶOUTは（２）式となる。電池セルＢ４についてはＶn＝Ｖ４、Ｖn-1＝Ｖ３となる。
【００６３】
［期間５］
制御回路６は、電圧検出対象の電池セルをＢ４からＢ３に切り替える。電圧検出対象でなくなった電池セルＢ４については、第２スイッチＳＷ２Ｄと第３スイッチＳＷ３Ｄをオフして待機動作に移行する。制御回路６は、第２コンデンサＣ２の電荷を初期化するため、本期間の間、一時的に第４スイッチＳＷ４をオンする。
【００６４】
［期間６］
制御回路６は、期間３と同様に、電荷再分配の期間７に備えて第１スイッチＳＷ１Ｃと第４スイッチＳＷ４をオフする。第１スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂは、オンのままでよい。
【００６５】
［期間７］
制御回路６は、期間４と同様に、電池セルＢ３について第２スイッチＳＷ２Ｃと第３スイッチＳＷ３Ｃをオンする。このとき、期間２で第１コンデンサＣ１Ｃにホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。オペアンプ４の出力電圧ＶOUTは、（２）式（Ｖn＝Ｖ３、Ｖn-1＝Ｖ２）のようになる。
【００６６】
［期間８〜期間１３］
制御回路６は、期間８〜１０において電池セルＢ２を電圧検出対象とし、期間５〜７と同様にして（２）式（Ｖn＝Ｖ２、Ｖn-1＝Ｖ１）で示す出力電圧ＶOUTを得る。続いて、期間１１〜１３において電池セルＢ１を電圧検出対象とし、期間５〜７と同様にして（２）式（Ｖn＝Ｖ１、Ｖn-1＝Ｖ０）で示す出力電圧ＶOUTを得る。
【００６７】
期間１〜１３を経て、１回のセル電圧ＶＢ１〜ＶＢ４の検出が終了する。制御回路６は、期間１３から期間１に移行すると、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄと第４スイッチＳＷ４をオンして、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに一斉に電荷を充電する。電圧検出装置３１は、管理装置からの指令に従って期間１〜１３の処理を繰り返す。
【００６８】
本実施形態の電圧検出装置３１は、第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄを備えていないので、その分だけレイアウト面積を低減できる。その他、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、図９および図１０を参照しながら第３の実施形態について説明する。図９に示す電圧検出装置４１は、オペアンプ４のオフセット電圧の影響を排除するため、図７に示す電圧検出装置３１に対し第２コンデンサと第４スイッチの構成を変更したものである。
【００７０】
オペアンプ４の反転入力端子と出力端子との間には第４Ａスイッチが接続され、これと並列に第２コンデンサＣ２と第４ＢスイッチＳＷ４Ｂとの直列回路が接続されている。第２コンデンサＣ２と第４ＢスイッチＳＷ４Ｂとの共通接続点と定電圧ＶＡが付与された電圧線との間には、第４ＣスイッチＳＷ４Ｃが接続されている。制御回路６は、第４ＡスイッチＳＷ４Ａと第４ＣスイッチＳＷ４Ｃを常に同一状態に制御する。その他の構成は、電圧検出装置３１と同様である。
【００７１】
電池セルＢ４の電圧ＶＢ４の検出を例にして、図１０を参照しながら第１の実施形態と異なる作用のみを説明する。期間１において、制御回路６は、第４Ａ、第４ＣスイッチＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｃをオン、第４ＢスイッチＳＷ４Ｂをオフする。これにより、第２コンデンサＣ２は、ＶＡ−ＶREFの電圧に応じた電荷で初期化される。
【００７２】
制御回路６は、期間３において第４Ａ、第４ＣスイッチＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｃをオフし、期間４において第４ＢスイッチＳＷ４Ｂをオンする。期間４では、期間２で第１コンデンサＣ１Ｄにホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（３）式となり、これを解くと（４）式が得られる。
Ｃ１（Ｖn−ＶREF）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶREF）＋Ｃ２（ＶOUT−ＶREF）  …（３）
ＶOUT＝Ｃ１／Ｃ２（Ｖn−Ｖn-1）＋ＶＡ  …（４）
【００７３】
オペアンプは一般にオフセット電圧を有している。オペアンプ４のオフセット電圧ΔＶOSも考慮すると、電荷保存の式は（５）式となり、これを解くとオフセット電圧ΔＶOSが相殺されて（４）式と同一結果が得られる。
Ｃ１（Ｖn−ＶREF＋ΔＶOS）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶREF＋ΔＶOS）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶREF＋ΔＶOS）＋Ｃ２（ＶOUT−ＶREF＋ΔＶOS）  …（５）
【００７４】
本実施形態によれば、セル電圧ＶＢｎの検出電圧からオペアンプ４のオフセット電圧ΔＶOSの影響を排除することができ、一層高精度の電圧検出が可能となる。その他、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
（第４の実施形態）
次に、図１１を参照しながら第４の実施形態を説明する。電圧検出装置５１は、差動出力形式のオペアンプ５２を用いることにより、第１の実施形態の電圧検出装置２を全差動形式としたものである。オペアンプ５２のコモン電圧ＶCOMは基準電圧ＶREFに等しく設定されている。オペアンプ５２は、その非反転出力端子、反転出力端子からそれぞれ差動電圧ＶOP、ＶOMを出力する。出力端子ＴＰ、ＴＭから出力される差動電圧ＶOP、ＶOMは、差動入力形式のＡ／Ｄ変換器５３によりデジタルデータに変換される。
【００７６】
オペアンプ５２の反転入力端子と非反転出力端子の側、および非反転入力端子と反転出力端子の側は、対称回路構成を有している。各側は、それぞれ電圧検出装置２と同様の接続形態で、第１コンデンサＣ１ｘ、第２コンデンサＣ２、スイッチＳＷ１ｘ〜ＳＷ３ｘ、スイッチＳＷ５ｘおよびスイッチＳＷ４を備えている（ｘは低電位側のスイッチ回路から順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする）。
【００７７】
オペアンプ５２の反転入力端子と非反転出力端子の側においては、第１スイッチＳＷ１ｘ、第２スイッチＳＷ２ｘは、第１コンデンサＣ１ｘに対応する電池セルＢｎの高電位側端子、低電位側端子と第１コンデンサＣ１ｘの一端との間に設けられている。オペアンプ５２の非反転入力端子と反転出力端子の側においては、第１スイッチＳＷ１ｘ、第２スイッチＳＷ２ｘは、第１コンデンサＣ１ｘに対応する電池セルＢｎの低電位側端子、高電位側端子と第１コンデンサＣ１ｘの一端との間に設けられている。
【００７８】
スイッチ制御は、第１の実施形態と同様である（図６参照）。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（６）式、（７）式となる。（６）式から（７）式を減ずると（８）式が得られる。ここで、ＶXは入力側のコモン電圧である。
Ｃ１（Ｖn−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（６）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（７）
ＶOP−ＶOM＝２Ｃ１／Ｃ２（Ｖn−Ｖn-1）  …（８）
【００７９】
また、期間４の電荷再分配時に組電池１にコモンモードノイズΔＶが重畳した場合、電荷保存の一般式は（９）式、（10）式となる。（９）式から（10）式を減ずるとΔＶの項は相殺されて上記（８）式と同じ結果が得られる。つまり、電圧検出装置５１は全差動形式であるため、電荷再分配時に組電池１にコモンモードノイズΔＶが重畳しても、差動出力電圧ＶOP−ＶOMに影響しない。
Ｃ１（Ｖn−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn-1＋ΔＶ−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（９）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶREF）＝Ｃ１（Ｖn＋ΔＶ−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（10）
【００８０】
以上述べたように、全差動構成を有する本実施形態によれば、第１コンデンサＣ１ｘの充電時に組電池１にコモンモードノイズが重畳した場合のみならず、電荷再分配の時に組電池１にコモンモードノイズが重畳した場合でも、差動出力電圧ＶOP−ＶOMからコモンモードノイズを除去することができる。さらに、回路構成が対称となっているので、各スイッチの切り替え時に発生するフィードスルーなどによる誤差を相殺でき、より高い精度の検出電圧を得ることができる。その他、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
（第５の実施形態）
次に、図１２を参照しながら第５の実施形態を説明する。電圧検出装置６１は、差動出力形式のオペアンプ５２を用いることにより、第２の実施形態の電圧検出装置３１を全差動形式としたものである。オペアンプ５２の反転入力端子と非反転出力端子の側および非反転入力端子と反転出力端子の側は、それぞれ電圧検出装置３１と同様の接続形態で、第１コンデンサＣ１ｘ、第２コンデンサＣ２、スイッチＳＷ１ｘ〜ＳＷ３ｘおよびスイッチＳＷ４を備えている。換言すれば、電圧検出装置６１は、図１１に示す電圧検出装置５１から第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄを削除した構成を備えている。
【００８２】
スイッチ制御は、第２の実施形態と同様である（図８参照）。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（11）式、（12）式となる。（11）式から（12）式を減ずると、既に示した（８）式が得られる。ここで、ＶCOMはオペアンプ５２の出力側のコモン電圧であり、ＶXは入力側のコモン電圧である。
Ｃ１（Ｖn−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（11）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（12）
【００８３】
本実施形態によれば、第４の実施形態と同様に全差動構成に特有の効果が得られる他、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
（第６の実施形態）
次に、図１３を参照しながら第６の実施形態を説明する。電圧検出装置７１は、第３の実施形態の電圧検出装置４１を全差動形式としたものである。オペアンプ５２の反転入力端子と非反転出力端子の側、および非反転入力端子と反転出力端子の側は、それぞれ電圧検出装置４１と同様の接続形態でスイッチＳＷ４Ａ〜ＳＷ４Ｃを備えている。その他の構成は、図１２に示す電圧検出装置６１と同様である。
【００８５】
スイッチ制御は、第３の実施形態と同様である（図１０参照）。期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（13）式、（14）式となる。（13）式から（14）式を減ずると（15）式が得られる。
Ｃ１（Ｖn−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（13）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＢ−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（14）
ＶOP−ＶOM＝２Ｃ１／Ｃ２（Ｖn−Ｖn-1）＋（ＶＡ−ＶＢ）  …（15）
【００８６】
また、期間４の電荷再分配時に組電池１にコモンモードノイズΔＶが重畳した場合、電荷保存の一般式は（16）式、（17）式となる。（16）式から（17）式を減ずるとΔＶの項は相殺されて上記（15）式と同じ結果が得られる。つまり、電圧検出装置７１は全差動形式であるため、電荷再分配時に組電池１にコモンモードノイズΔＶが重畳しても、差動出力電圧ＶOP−ＶOMに影響しない。
Ｃ１（Ｖn−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn-1＋ΔＶ−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（16）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＢ−ＶCOM）＝Ｃ１（Ｖn＋ΔＶ−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（17）
【００８７】
さらに、オペアンプ５２のオフセット電圧ＶOSも考慮すると、電荷保存の一般式は上記（13）式に替えて（18）式となる。（18）式から（14）式を減ずるとΔＶOSの項は相殺されて上記（15）式と同じ結果が得られる。つまり、電圧検出装置７１は、第３の実施形態と同様にオペアンプ５２のオフセット電圧ΔＶOSの影響を排除することができる。
Ｃ１（Ｖn−ＶCOM＋ＶOS）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶCOM＋ＶOS）＝Ｃ１（Ｖn-1−ＶX＋ＶOS）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX＋ＶOS）  …（18）
【００８８】
本実施形態によれば、第４の実施形態と同様に全差動構成に特有の効果が得られる他、第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
（第７の実施形態）
次に、図１４を参照しながら第７の実施形態を説明する。電圧検出装置８１は、第６の実施形態に対し第２スイッチの構成を変更したものである。すなわち、オペアンプ５２の反転入力端子側および非反転入力端子側にそれぞれ設けられた第１コンデンサＣ１ｘの各一端の間に、共通の第２スイッチＳＷ２ｘを備えている。その他の構成およびスイッチのオンオフ制御は、電圧検出装置７１と同様である（図１０参照）。
【００９０】
第２スイッチＳＷ２ｘがオンする期間４において、２つの第１コンデンサＣ１ｘ同士の接続ノードの電圧をＶYとすると、期間３と期間４との間の電荷保存の一般式は（19）式、（20）式となり、（19）式から（20）式を減ずると（21）式が得られる。すなわち、容量比を調整すれば、差動出力電圧ＶOP−ＶOMは第６の実施形態に示す（15）式と同様となる。
Ｃ１（Ｖn−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＡ−ＶCOM）＝Ｃ１（ＶY−ＶX）＋Ｃ２（ＶOP−ＶX）  …（19）
Ｃ１（Ｖn-1−ＶCOM）＋Ｃ２（ＶＢ−ＶCOM）＝Ｃ１（ＶY−ＶX）＋Ｃ２（ＶOM−ＶX）  …（20）
ＶOP−ＶOM＝Ｃ１／Ｃ２（Ｖn−Ｖn-1）＋（ＶＡ−ＶＢ）  …（21）
【００９１】
本実施形態によれば、第１コンデンサＣ１ｘの充電時に組電池１にコモンモードノイズが重畳した場合のみならず、電荷再分配の時に組電池１にコモンモードノイズが重畳した場合でも、オペアンプ５２の差動出力電圧ＶOP−ＶOMおよび入力側のコモン電圧ＶXから当該コモンモードノイズを除去することができる。その他、フィードスルーなどによる誤差およびオペアンプ５２のオフセット電圧ΔＶOSの影響について、第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（第８の実施形態）
次に、図１５および図１６を参照しながら第８の実施形態を説明する。電圧検出装置９１は、組電池１全体の電圧ＶBLKの分圧電圧ＶDIVを検出するため、図１に示す電圧検出装置２に対し分圧回路９２、第３コンデンサＣ３、第７スイッチＳＷ７および第８スイッチＳＷ８を加えたものである。
【００９３】
高電位側端子である端子ＴＢＨと低電位側端子である端子ＴＢ０（グランド）との間には、第６スイッチＳＷ６と分圧回路９２が直列に接続されている。分圧回路９２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路から構成されており、その分圧ノードは第３コンデンサＣ３の一端に接続されている。コモンラインＣＬと第３コンデンサＣ３の他端との間には、第７スイッチＳＷ７が接続されている。コンデンサＣ３の他端には、第８スイッチＳＷ８を介して規定電圧ＶREFが印加可能とされている。スイッチＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８はＭＯＳトランジスタから構成されており、制御回路６によって切り替えられる。
【００９４】
続いて、図１６を参照しながら第１の実施形態と異なる作用のみを説明する。制御回路６は、期間１において、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ、第４スイッチＳＷ４、第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄとともに第６スイッチＳＷ６と第８スイッチＳＷ８をオンし、第２スイッチＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄ、第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄとともに第７スイッチＳＷ７をオフする。これにより、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄの充電とともに、第３コンデンサＣ３は分圧電圧ＶDIVで充電される（サンプリング）。
【００９５】
制御回路６は、期間２において、第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄと第８スイッチＳＷ８を一斉に（同時に）オフして、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄと第３コンデンサＣ３に電荷を同時に保持する（ホールド）。期間１、２は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、分圧電圧ＶDIVを検出するときの第２コンデンサＣ２の初期化期間でもある。制御回路６は、期間３において、電荷再分配の期間４に備えて第６スイッチＳＷ６と第４スイッチＳＷ４をオフする。
【００９６】
制御回路６は、期間４において、スイッチＳＷ７をオンして組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出する。このとき、期間２で第３コンデンサＣ３にホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配される。組電池１の電圧ＶBLKと分圧電圧ＶDIVの関係は（22）式となり、期間３と期間４との間の電荷保存の式は（23）式となる。分圧比Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、１／総セル数に等しく設定することが好ましい。
ＶDIV＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×ＶBLK  …（22）
Ｃ３（ＶDIV−ＶREF）＝Ｃ３（０−ＶREF）＋Ｃ２（ＶOUT−ＶREF）  …（23）
【００９７】
これを解くと（24）式が得られる。
ＶOUT＝（Ｃ１／Ｃ２）ＶDIV＋ＶREF  …（24）
【００９８】
制御回路６は、期間５において、第７スイッチＳＷ７をオフ、第８スイッチＳＷ８をオンする。第６スイッチＳＷ６をオンしてサンプリング動作に移行すると、分圧回路９２に電流が流れて損失が生じるので、次に期間１が到来するまで第６スイッチＳＷ６をオフしたまま待機動作に移行する。制御回路６は、期間５から期間１６までの間、セル電圧ＶＢ４からＶＢ１の検出を順に行う。
【００９９】
本実施形態によれば、組電池１の管理装置は、各電池セルＢｎについてセル電圧ＶＢｎを加算した電圧と組電池１全体の電圧ＶBLKとを比較することにより、電圧検出装置９１の故障診断を行うことができる。例えば、セル電圧ＶＢｎの全加算電圧と組電池１の電圧ＶBLKとの差分電圧（絶対値）を求め、この差分電圧が所定のしきい値未満の場合に正常、所定のしきい値以上の場合に故障との判定を行う。全てのセル電圧ＶＢｎと組電池１の分圧電圧ＶDIVは同時にサンプリングされるので、電池電圧の変動が大きい場合でも正確に故障判定できる。この故障判定は、制御回路６が自ら実行してもよい（以下に述べる第９から第１４の実施形態でも同様）。故障判定を行うことにより、電圧検出装置９１が検出するセル電圧ＶＢｎの信頼性が向上する。
【０１００】
（第９の実施形態）
次に、図１７および図１８を参照しながら第９の実施形態を説明する。図１７に示す電圧検出装置１０１は、図１５に示す電圧検出装置９１から第５スイッチＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄと第８スイッチＳＷ８を削除した構成を備えている。
【０１０１】
制御回路６は、期間１において、第１スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ、第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄ、第４スイッチＳＷ４、第６スイッチＳＷ６および第７スイッチＳＷ７をオンし、第２スイッチＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄをオフする。これにより、オペアンプ４はボルテージフォロアで動作し、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄの充電とともに、第３コンデンサＣ３は分圧電圧ＶDIVで充電される（サンプリング）。
【０１０２】
制御回路６は、期間２において、第３スイッチＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄと第７スイッチＳＷ７を一斉に（同時に）オフして、第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄと第３コンデンサＣ３に電荷を同時に保持する（ホールド）。期間１、２は、充電期間、ホールド期間であるのみならず、分圧電圧ＶDIVを検出するときの第２コンデンサＣ２の初期化期間でもある。制御回路６は、期間３において、電荷再分配の期間４に備えて第６スイッチＳＷ６と第４スイッチＳＷ４をオフする。
【０１０３】
制御回路６は、期間４において、第７スイッチＳＷ７をオンして組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出する。このとき、期間２で第３コンデンサＣ３にホールドされた電荷が、第２コンデンサＣ２との間で再分配され、オペアンプ４は（24）式で示した電圧ＶOUTを出力する。制御回路６は、期間５において、第７スイッチＳＷ７をオフして分圧電圧ＶDIVについて待機動作に移行する。制御回路６は、期間５から期間１６までの間、セル電圧ＶＢ４からＶＢ１の検出を順に行う。本実施形態によれば、第２、第８の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０４】
（第１０の実施形態）
次に、図１９および図２０を参照しながら第１０の実施形態を説明する。図１９に示す電圧検出装置１１１は、オペアンプ４のオフセット電圧の影響を排除するため、図１７に示す電圧検出装置１０１に対し第２コンデンサと第４スイッチの構成を変更したものである。第２コンデンサと第４スイッチの構成は、図９に示す構成と同様である。
【０１０５】
図２０に示すように、制御回路６は、期間１において、第４Ａ、第４ＣスイッチＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｃをオン、第４ＢスイッチＳＷ４Ｂをオフし、期間３において第４Ａ、第４ＣスイッチＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｃをオフし、期間４において第４ＢスイッチＳＷ４Ｂをオンする。本実施形態によれば、第３、第９の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【０１０６】
（第１１の実施形態）
次に、図２１を参照しながら第１１の実施形態を説明する。電圧検出装置１２１は、図１１に示す電圧検出装置５１に対し、組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出するための図１５に示す構成を差動形式にして加えたものである。オペアンプ５２の反転入力端子の側においては、第３コンデンサＣ３の一端は分圧回路９２の分圧ノードに接続されており、オペアンプ５２の非反転入力端子の側においては、第３コンデンサＣ３の一端は端子ＴＢ０（グランド）に接続されている。スイッチ制御は、第８の実施形態と同様である（図１６参照）。本実施形態によれば、第４、第８の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【０１０７】
（第１２の実施形態）
次に、図２２を参照しながら第１２の実施形態を説明する。電圧検出装置１３１は、図１２に示す電圧検出装置６１に対し、組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出するための図１７に示す構成を差動形式にして加えたものである。オペアンプ５２の反転入力端子の側においては、第３コンデンサＣ３の一端は分圧回路９２の分圧ノードに接続されており、オペアンプ５２の非反転入力端子の側においては、第３コンデンサＣ３の一端は端子ＴＢ０（グランド）に接続されている。スイッチ制御は、第９の実施形態と同様である（図１８参照）。本実施形態によれば、第５、第９の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【０１０８】
（第１３の実施形態）
次に、図２３を参照しながら第１３の実施形態を説明する。電圧検出装置１４１は、図１３に示す電圧検出装置７１に対し、組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出するための図１９に示す構成を差動形式にして加えたものである。スイッチ制御は、第１０の実施形態と同様である（図２０参照）。本実施形態によれば、第６、第１０の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【０１０９】
（第１４の実施形態）
次に、図２４を参照しながら第１４の実施形態を説明する。電圧検出装置１５１は、図１４に示す電圧検出装置８１に対し、組電池１の分圧電圧ＶDIVを検出するための図１９に示す構成を差動形式にして加えたものである。スイッチ制御は、第１０の実施形態と同様である（図２０参照）。本実施形態によれば、第７、第１０の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【０１１０】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な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に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【０１１１】
各実施形態では、第１コンデンサＣ１ｘに電荷を一斉に充電している期間１に、第４スイッチＳＷ４または第４Ａ、第４ＣスイッチＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｃをオンして第２コンデンサＣ２の電荷を初期化している。このため、電荷を保持した後最初に電圧検出対象とする電池セルＢ４または組電池１全体について、第２コンデンサＣ２の電荷の初期化処理を省略することができた。これに替えて、期間１に第２コンデンサＣ２の電荷を初期化せず、期間１と期間２との間に期間５、８、１１、１４と同様の初期化期間を設けてもよい。
【０１１２】
規定電圧は、基準電圧ＶREFとの電圧差がスイッチＳＷ３ｘ、ＳＷ５ｘ、ＳＷ７、ＳＷ８の耐圧以下となる限りにおいて、基準電圧ＶREFと異なる電圧に設定してもよい。
第１、第４の実施形態において、期間４、期間７、期間１０の後、電圧検出対象とした電池セルの第２スイッチＳＷ２ｘを直ちにオフして第１スイッチＳＷ１ｘと第５スイッチＳＷ５ｘを直ちにオンする必要はない。これらのスイッチ動作は、次の一斉のサンプリング期間である期間１の開始時点までに行えばよい。第８、第１１の実施形態においても同様である。
【０１１３】
第２、第３、第５、第６、第７の実施形態において、期間４、期間７、期間１０の後、電圧検出対象とした電池セルの第２スイッチＳＷ２ｘを直ちにオフする必要はない。また、第１スイッチＳＷ１ｘと第２スイッチＳＷ２ｘをオフすれば、第３スイッチＳＷ３ｘを直ちにオフする必要はない。第９、第１０、第１２、第１３、第１４の実施形態においても同様である。
【０１１４】
電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄに同時に保持（サンプリング）した後、当該電荷を用いてセル電圧ＶＢｎを検出する順序は任意である。電荷を第１コンデンサＣ１Ａ〜Ｃ１Ｄと第３コンデンサＣ３に同時に保持（サンプリング）した後、当該電荷を用いてセル電圧ＶＢｎおよび分圧電圧ＶDIVを検出する順序も任意である。
【符号の説明】
【０１１５】
図面中、１は組電池、２、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１は組電池の電圧検出装置、４、５２はオペアンプ、６は制御回路（制御手段）、９２は分圧回路、Ｂｎ（Ｂ１〜Ｂ４）は電池セル（単位電池）、Ｃ１ｘ（Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄ）は第１コンデンサ、Ｃ２は第２コンデンサ、Ｃ３は第３コンデンサ、ＳＷ１ｘ（ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄ）は第１スイッチ、ＳＷ２ｘ（ＳＷ２Ａ〜ＳＷ２Ｄ）は第２スイッチ、ＳＷ３ｘ（ＳＷ３Ａ〜ＳＷ３Ｄ）は第３スイッチ、ＳＷ４は第４スイッチ、ＳＷ４Ａ、ＳＷ４Ｂ、ＳＷ４Ｃは第４Ａ、第４Ｂ、第４Ｃスイッチ、ＳＷ５ｘ（ＳＷ５Ａ〜ＳＷ５Ｄ）は第５スイッチ、ＳＷ６は第６スイッチ、ＳＷ７は第７スイッチ、ＳＷ８は第８スイッチ、ＶREFは基準電圧および規定電圧、ＴＢＨは高電位側端子、ＴＢ０は低電位側端子、ＶＡ、ＶＢは定電圧である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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