(57)【要約】【課題】レベルシフタにより消費される電流により生じるセル容量の不均衡を、低減または除去することができ、したがって、電池パックの全体の容量を向上させることができる回路および方法を提供すること。【解決手段】電池パック内のセル電圧を測定するために使用される回路は、セル電圧レベルシフタ、検知ブロック、および補償電流生成器を含むことができる。セル電圧レベルシフタは、セルを選択し、選択されたセルの端子電圧を、第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトする。検知ブロックは、レベルシフタにより消費される電流をモニタし、消費される電流を示す信号を発生させる。補償電流生成器は、レベルシフタにより消費される電流を補償するために、補償電流を発生させる。【選択図】図2
2011137813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルの端子電圧を、第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフト可能なレベルシフタと、
前記レベルシフタに接続され、前記電池セルからの、前記レベルシフタにより消費される電流をモニタすること、および前記電流を示す検知信号を生成可能な検知ブロックと、
前記検知ブロックおよび前記レベルシフタに接続され、前記検知信号を受信し、前記検知信号に応じて、前記電池セルへ流れる補償電流を生成可能な補償電流生成器と、
を備えていることを特徴とする回路。
【請求項２】
前記補償電流生成器は、前記補償電流をシンク/ソース可能な電流ミラーを備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項３】
前記補償電流生成器は、前記電池セルのセル電圧に応じて前記補償電流をさらに生成することを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項４】
前記補償電流生成器は、
前記電池セルの一方の端子電圧を示す電圧信号を受信可能な電圧フォロワと、
一方の端子が前記電圧フォロワに接続され、他方の端子が、前記電池セルの他方の端子電圧を示す電圧を受信可能な抵抗器と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の回路。
【請求項５】
前記レベルシフタは、比例増幅器を備えることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項６】
前記検知信号は、前記レベルシフタにより消費される前記電流に比例することを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項７】
前記検知信号は、検知電流であり、
前記検知ブロックは、前記レベルシフタにより消費される前記電流をシンク/ソース可能、かつ前記検知電流を供給可能な増幅器を備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項８】
前記検知信号は、検知電流であり、
前記検知ブロックは、前記レベルシフタにより消費される前記電流および前記検知電流をシンク/ソース可能な電流ミラーを備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項９】
前記検知ブロックは、一方の端子が前記電池セルの前記端子電圧を受信し、他方の端子が前記電流ミラー内のスイッチのゲートソース電圧を受信する抵抗器をさらに備え、
前記レベルシフタにより消費される前記電流は、基準電圧により決まり、
前記ゲートソース電圧は、前記基準電圧と実質的に等しいことを特徴とする請求項8に記載の回路。
【請求項１０】
前記第1の電圧レベルは、前記第2の電圧レベルより高いことを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項１１】
前記電池セルは、セル選択信号に応じて選択されることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項１２】
前記レベルシフタに接続され、前記第2の電圧レベルを検出かつ測定可能な検出および測定ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の回路。
【請求項１３】
直列に接続された複数の電池セルであって、
電池セルは、セル選択信号に応じて選択され、
前記選択された電池セルの端子の電圧は、第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトされ、
前記端子から流れる消費される電流が検知され、
前記端子に補償電流が供給され、
前記補償電流は、前記消費される電流に大きさに対応することを特徴とする複数の電池セル。
【請求項１４】
検知信号は、前記消費される電流に応じて生成され、
前記補償電流は、前記検知信号に応じて生成されることを特徴とする請求項13に記載の複数の電池セル。
【請求項１５】
前記補償電流は、電流ミラーから流れることを特徴とする請求項13に記載の複数の電池セル。
【請求項１６】
前記検知信号は、増幅器の出力信号であることを特徴とする請求項14に記載の複数の電池セル。
【請求項１７】
電池パック内の電流を補償する方法であって、
前記電池パック内でシフトすべき電池セルを選択するステップと、
前記電池セルの端子電圧を第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトするステップと、
前記端子電圧の前記第1の電圧レベルから前記第2の電圧レベルへのシフトの結果として、前記電池パックからの消費される電流をモニタするステップと、
前記シフトのために消費される前記電流を示す検知信号を生成するステップと、
前記検知信号に応じて補償電流を生成するステップと、
を含み、
前記補償電流は、前記電池パックへ流れることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記第2の電圧レベルを検出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記検知信号は、検知電流であり、
前記補償電流を発生させる前記ステップは、前記検知電流をミラーするステップを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項２０】
前記電池セルのセル電圧に応じて前記補償電流を生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック内のセル電圧の測定に関するものである。
【０００２】
本出願は、本明細書により、その全体を参照により組み込まれている、「CIRCUITS AND METHODS FOR MEASURING CELL VOLTAGES IN BATTERY PACKS」という名称で、2009年12月29日に出願した、米国仮出願第61/290563号の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
電池は、電気自動車およびハイブリッド電気自動車等、様々な用途で使用され得る。電池内の単セルの実用可能な電圧は、約2〜4ボルトでよいが、電気自動車およびハイブリッド電気自動車等の一部のシステムでは、例えば40ボルトのより高い電圧を必要とする場合がある。電気自動車およびハイブリッド電気自動車を駆動するために、複数のセルが相互に直列に接続される場合がある。
【０００４】
電池の管理では、セル電圧等のセルの状態は、測定ブロック、例えばアナログデジタル変換器(ADC)により検出かつ測定することができる。ADCは、比較的低い電圧を有する装置により実現することができる。各セルの端子電圧をより低い電圧に、例えば40ボルトから2ボルトにシフトするために、セルとADCとの間に電圧レベルシフタを接続することが可能であり、ADCは、シフトされた電圧に応じてセル電圧を検出かつ測定する。
【０００５】
図1は、従来のセル電圧検出回路100を示す。回路100は、電池パック110、セル電圧レベルシフタ120、および検出および測定ブロック140を含む。電池パック110は、図1の例に示すように、電池セル111〜115を含む。レベルシフタ120は、セル選択信号180に応じて電池セルを選択し、選択されたセルの端子電圧をより低い電圧にシフトする。そのようにして、検出および測定ブロック140は、セル111〜115のセル電圧を測定し、かつ状況に応じて測定された結果を出力することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レベルシフタ120は、電池パック110からの電流を消費する。例として、セル112が選択される場合、電流IVH1が、セル112の正極端子であるノードH1から、レベルシフタ120およびセル115〜112を通って、ノードH1に戻るように流れる。さらに、電流IVL1が、セル112の負極端子であるノードL1から、レベルシフタ120およびセル115〜113を通って、ノードL1に戻るように流れる。したがって、セル113〜115の容量は、電流IVH1およびIVL1により劣化し、セル112の容量は、電流IVH1により劣化する。同様に、レベルシフタ120は、他のセル、例えばセル111および113〜115のセル電圧を測定する場合に、電流を消費する。その結果、セル111〜115の容量は不均衡であり、電池110の底部に位置するセル115は、他のセル111〜114と比較して容量がより小さい場合があり、したがって、電池パック110の使用可能な容量に影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、電池パック内のセル電圧を測定するために使用される回路は、セル電圧レベルシフタ、検知ブロック、および補償電流生成器を含む。セル電圧レベルシフタは、セルを選択し、選択されたセルの端子電圧を、第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトする。検知ブロックは、レベルシフタにより消費される電流をモニタし、消費される電流を示す信号を発生させる。補償電流生成器は、レベルシフタにより消費される電流を補償するために、補償電流を発生させる。したがって、レベルシフタにより消費される電流により生じるセル容量の不均衡を、低減または除去することができ、したがって、電池パックの全体の容量を向上させることができる。
【０００８】
本詳細説明に組み込まれ、かつその一部をなし、類似する符号が類似する要素を示す添付図面は、本発明の実施形態を図示し、その表現とともに、本発明の原理を説明する役割をする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電池パック用の従来のセル電圧検出回路を示す。
【図２】本発明の一実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路のブロック図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路の概略図を示す。
【図４】本発明の別の実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路の概略図を示す。
【図５】本発明の別の実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路の概略図を示す。
【図６】本発明の一実施形態による、演算増幅器を示す。
【図７】本発明の別の実施形態による、演算増幅器を示す。
【図８】本発明の一実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、その例は添付図面に示されている。実施形態とともに本発明を説明していく過程で、それらが、これらの実施形態に対して本発明を限定することを意図するものではないことが理解されよう。逆に、本発明は、代替方法、変更および等価物を包含することを意図するものであり、これらは、添付の特許請求の範囲により定義されるような、本発明の精神および範囲内に含むことができる。
【００１１】
さらに、本発明の実施形態の下記の詳細説明では、本発明の完全な理解を実現するために、多数の具体的な細部が説明される。しかしながら、通常の当業者であれば、これらの具体的な細部がなくても本発明が実施可能であることは理解されよう。他の例では、本発明の実施形態の側面を不必要に不明瞭にしないために、周知の方法、手順、部品、および回路は、詳細には説明されていない。
【００１２】
本発明による実施形態は、電池パック用の検出または測定の回路を提供する。検出回路は、レベルシフタを含むことができる。有利には、検出回路は、レベルシフタにより消費される電流をモニタし、レベルシフタにより消費される電流を補償するために、対応する補償電流を発生させることができる。その結果、レベルシフタにより消費される電流により生じるセル容量の不均衡を、低減または除去することができ、したがって、電池パックの全体の容量を向上させることができる。本発明で説明される電池は、リチウムイオン電池または鉛蓄電池でよいが、それだけには限定されない。本発明は電池に関して説明されているが、本発明はそのように限定されるものではない。例えば、本発明は、太陽電池の用途で使用してもよい。
【００１３】
図2は、本発明の一実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路200のブロック図を示す。図2の例では、回路200は、電池パック210、セル電圧レベルシフタ220、検出および測定ブロック240、検知ブロック250、および補償電流生成器260を含む。図2の例では、電池パック210は、セル211〜215を説明のために含むが、これに限定されない。電池パック210は、他の数個の電池セルを含むことができる。
【００１４】
レベルシフタ220は、電池パック210内の各セルに接続され、セル選択信号280に応じてセルを選択し、選択されたセルの端子電圧を第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトすることができる。一実施形態では、第1の電圧レベルは、第2の電圧レベルより高い。一実施形態では、毎回1個のセルが選択される。検出および測定ブロック240は、シフトされた電圧を受取り、セル211〜215のセル電圧を測定する。
【００１５】
レベルシフタ220がセルを選択して、選択されたセルの端子電圧をシフトするとき、レベルシフタ220は、選択されたセルの端子からの電流を消費する場合がある。検知ブロック250は、選択されたセルの端子を通って流れる電流をモニタすることができ、選択されたセルの端子からレベルシフタ220へ流れる電流を示す検知信号251を発生させることができる。例えば、検知ブロック250は、セル212の端子H2からレベルシフタ220へ流れる電流IVH2、および/またはセル212の端子L2からレベルシフタ220へ流れる電流IVL2をモニタすることができる。一実施形態では、検知信号251は検知電流である。補償電流生成器260は、検知信号251を受取り、検知信号251に応じて補償電流ICOMPを発生させる。例えば、補償電流生成器260は、信号251をミラー(mirroring)かつ/またはスケーリング(scaling)することにより、補償電流ICOMPを発生させることができる。
【００１６】
有利には、補償電流ICOMPは、レベルシフタ220により消費される電流を補償するために、電池パック210を通って流れることができる。したがって、レベルシフタ220により生じるセル容量の不均衡を、低減または回避することができ、したがって、電池パック210の寿命を向上させることができる。
【００１７】
図3は、本発明の一実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路300の概略図を示す。図3は、図2と組合わせて説明される。
【００１８】
図3の例では、レベルシフタ220は、スイッチ321〜330を含むことができる。スイッチ321〜330は、セル選択信号280により制御することができる。さらに、レベルシフタ220は、2つの比例増幅器(proportional amplifier)を含む。一方の比例増幅器は、抵抗器332および334ならびに演算増幅器335を含み、他方の比例増幅器は、演算増幅器336を含む。さらに、レベルシフタ220は、抵抗器331および333をさらに含む。スイッチ321、322、324、326および328は、抵抗器331を介して、演算増幅器335の正極端子に接続される。スイッチ323、325、327、329および330は、抵抗器332を介して、演算増幅器335の負極端子に接続される。一実施形態では、抵抗器331および332は同一であり、抵抗器333および334は同一である。レベルシフタ220は、選択されたセルの端子電圧を、VOUTPおよびVOUTNにシフトすることができる。シフトされた電圧VOUTPおよびVOUTNは、それぞれ、増幅器335および増幅器336の出力である。
【００１９】
例として、スイッチ322および325がオンであり、スイッチ321、323〜324および326〜330がオフである場合、電池セル212が選択され、セル212の端子電圧VH2およびVL2がレベルシフタ220により受取られ、すなわち検知される。レベルシフタ220は、端子電圧VH2およびVL2をそれぞれ、電圧VOUTPおよびVOUTNにシフトする。VOUTPとVOUTNとの間の差VOUTは、次式で与えることができる。
VOUT = VOUTP - VOUTN = (VH2 - VL2) × RB / RA     (1)
ただし、VH2-VL2は電池セル212のセル電圧であり、RBは抵抗器333の抵抗値および抵抗器334の抵抗値であり、RAは抵抗器331の抵抗値および抵抗器332の抵抗値であり、VH2はセル212の正極端子であるノードH2での電圧であり、VL2はセル212の負極端子であるノードL2での電圧である。ADC370は、電圧VOUTをデジタル値DOUTに変換する。
【００２０】
図3の例では、検知ブロック250は、抵抗器351、ならびにスイッチ352および353を含む電流ミラー(current mirror)を含む。スイッチ352および353は、選択されたセルの端子からレベルシフタ220へ流れる電流を示す検知電流をシンク/ソースする(sinking/sourcing)、Nチャネル金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ(NMOSFET)であってよい。抵抗器351の一方の端子は、選択された電池セルの1つの端子電圧を受取り、抵抗器351の他方の端子は、電流ミラー内のスイッチ352のゲートソース電圧を受取る。例えば、NMOSFET352の幅対長さ比とNMOSFET353の幅対長さ比との比は、1:1であってよい。しかしながら、本発明はそのように限定されるものではない。NMOSFET352の幅対長さ比とNMOSFET353の幅対長さ比との比は、1:1とは異なってよい。検知ブロック250は、選択されたセルの端子を通って流れる電流をモニタすることができ、選択されたセルの端子からレベルシフタ220へ流れる電流を示す検知信号251を発生させることができる。
【００２１】
例として、スイッチ322および325がオンであり、スイッチ321、323〜324および326〜330がオフである場合、電池セル212が選択される。ノードH2(セル212の正極端子)から、スイッチ322、抵抗器331および抵抗器333を通って流れる電流IVH2は、次式で与えることができる。
IVH2 = (VH2 - VREF) / (RA + RB)            (2)
ただし、VREFは所定の基準電圧である。ノードL2(セル212の負極端子)から、スイッチ325ならびに抵抗器332および334を通って流れる電流IVL2は、次式で与えることができる。
IVL2 = IVH2 - (VH2 - VL2) / RA              (3)
すなわち、レベルシフタ220により消費される電流IVH2およびIVL2のレベルは、基準電圧VREFにより決まる。検知ブロック250を通って流れる電流、例えば、抵抗器351およびNMOSFET352を通って流れるバイアス電流IBは、次式で与えることができる。
IB ≒ (VH2 - VGS) / RC                   (4)
ただし、VGSはNMOSFET352のゲートソース電圧であり、RCは抵抗器351の抵抗値である。RA、RBおよびRCは、下記の等式を満たす。
RC = K × (RA + RB)                    (5)
ただし、Kは、RCと(RA+RB)との間の比例係数を示す定数であってよい。所定の基準電圧VREFがVGSと実質的に等しいと仮定し、等式(2)、(3)および(4)を組合わせることにより、電流IVH2は、次式で与えることができる。
IVH2 = K × IB                        (6)
ここで、「実質的に等しい」という言葉は、所定の基準電圧VREFとNMOSFET352のゲートソース電圧VGSとの間の多少の差が許容されることから使用される。しかしながら、その差は無視するのに十分なほど小さいものである。有利には、検知ブロック250は、電流IVH2を検知することができ、補償電流生成器260に対して電流IVH2を示す検知電流INを発生させることができる。一実施形態では、検知電流INは、電流IBと等しくあってよい。したがって、下記の等式を得ることができる。
IN = IVH2 / K                          (7)
【００２２】
図3の例では、補償電流生成器260は、検知電流および補償電流をシンク/ソースする、Pチャネル金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ(PMOSFET)361、362および363を含む電流ミラーであってよい。PMOSFET361、362および363の幅対長さ比は、1:(K+1):Kの比率であってよい。一実施形態では、補償電流生成器260は、検知ブロック250から検知電流INを受取り、レベルシフタ220により消費される電流を補償するために、電池パック210へ流れる補償電流ICN3およびICP3を発生させる。
【００２３】
例として、スイッチ322および325がオンであり、スイッチ321、323〜324および326〜330がオフである場合、電池セル212が選択される。検知電流INは、PMOSFET361を通って流れる。このため、PMOSFET362、スイッチ322およびセル212〜215を通って流れる電流ICP3は、次式で与えることができる。
ICP3 = (K + 1) × IN = IVH2 + IB               (8)
PMOSFET363、スイッチ325およびセル213〜215を通って流れる電流ICN3は、次式で与えることができる。
ICN3 = K × IN = IVH2                      (9)
有利には、補償電流ICP3は、IVH2+IBと実質的に等しいが、電流IVH2およびIBの反対方向に、セル212〜215を通って流れる。ここで、「実質的に等しい」という言葉は、補償電流ICP3と電流IVH2+IBとの間の多少の差が許容されることから使用される。しかしながら、その差は無視するのに十分なほど小さいものである。すなわち、電流IVH2およびIBは、補償電流ICP3により補償することができる。したがって、電流IVH2により生じるセル212〜215の容量劣化は、補償電流ICP3により低減または除去することができる。さらに、(等式(9)により与えられる)補償電流ICN3は、電流IVL2の反対方向に、セル213〜215を通って流れる。一実施形態では、補償電流ICN3と電流IVL2との間の差は無視するのに十分なほど小さく、次式で与えることができる。
ICN3D = ICN3 - IVL2 = IVH2 - IVL2 = (VH2 - VL2) / RA   (10)
したがって、電流IVL2により生じるセル213〜215の容量劣化は、補償電流ICN3により低減することができる。
【００２４】
同様に、セル211、213または214が選択される場合、検知ブロック250は、レベルシフタ220により消費される電流を検知することができ、補償電流生成器260は、レベルシフタ220により消費される電流を補償するために、補償電流を発生させることができる。一実施形態では、セル215が選択される場合、レベルシフタ220はセル215の負極端子(接地)からの電流を消費せず、したがって、セル215の負極端子へ流れる補償電流はなく、PMOSFET363から流れる電流は、接地へ流れることができる。PMOSFET362から流れる電流は、セル215の正極端子から流れる消費される電流を補償する。
【００２５】
さらに、各セル端子でのインピーダンスは比較的低く、電流ミラーの出力(例えば、ノードA、B、CおよびD)ならびにレベルシフタの入力(例えば、ノードCおよびD)でのインピーダンスは比較的高いので、検知ブロック250および補償電流生成器260は、レベルシフタ220により消費される電流と、補償電流生成器260により発生する補償電流との間にいくらかのわずかな差がある場合でも、比較的高い精度をなお維持することができる。
【００２６】
図4は、本発明の別の実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路400の概略図を示す。図4は、図3と組合わせて説明される。
【００２７】
図4の例では、PMOSFET361、362および363を含む電流ミラーの他に、補償電流生成器260は、抵抗値RBを有する抵抗器466、ならびに演算増幅器464およびNMOSFET465を含む電圧フォロワをさらに含むことができる。一実施形態では、スイッチ322および325がオンであり、スイッチ321、323〜324および326〜330がオフである場合、電流ICP3は、図3の例に類似する形で、電流IVH2+IBを補償し、スイッチ325およびセル213〜215を通って流れる電流ICN4は、電流IVL2を補償する。電流ICN4は、次式で与えることができる。
ICN4 = ICN3 - ICELL                       (11)
ただし、ICELLは、一実施形態では、NMOSFET465および抵抗器466を通って流れる電流であってよい。等式(1)を組合わせることにより、電流ICELLは、次式で与えることができる。
ICELL = (VOUTP - VOUTN) / RB = (VH2 - VL2) / RA     (12)
したがって、等式(3)、(9)、(11)および(12)を組合わせることにより、下記の等式を得ることができる。
ICN4 = IVH2 - (VH2 - VL2) / RA = IVL2              (13)
有利には、電流IVL2は、電流IVL2と同じレベルを有する電流ICN4により補償することができる。したがって、電流IVL2により生じるセル213〜215の容量劣化は、補償電流ICN4により低減または除去することができる。
【００２８】
図5は、本発明の別の実施形態による、電池パックのセル電圧を測定するための回路500の概略図を示す。図5は、図4と組合わせて説明される。
【００２９】
図5の例では、レベルシフタ220に含まれる抵抗器331および333ならびに増幅器536は、レベルシフタ220により消費される電流を示す電流IOを発生させるための検知ブロック250の役割をすることができる。一実施形態では、電流IOは、下記の等式を満たすことができる。
IO = IVH2 / K                              (14)
補償電流生成器260は、PMOSFET561、562および563を含むことができる。一実施形態では、PMOSFET561、562および563の幅対長さ比は、1:K:Kの比率を満たすことができる。したがって、PMOSFET562を通って流れるICP5、およびPMOSFET563を通って流れるICN5の両補償電流は、IVH2と等しい。そのようにして、電流ICP5は電流IVH2を補償し、電流ICN5-ICELLは電流IVL2を補償する。有利には、図5の例での回路は、図4の例でのNMOSFET352のゲートソース電圧に左右されずに、消費される電流を補償することができる。さらに、図5の例での回路では、図4の例での抵抗器351が外され、したがって回路のコストがさらに削減される。
【００３０】
図6は、図5で示された演算増幅器536として使用可能な、演算増幅器600の一実施形態を示す。図6は、図5と組合わせて説明される。図6の例では、PMOSFET606の幅対長さ比とPMOSFET609の幅対長さ比との比は、1:1であってよい。しかしながら、本発明はそのように限定されるものではない。PMOSFET606の幅対長さ比とPMOSFET609の幅対長さ比との比は、1:1とは異なってよい。NMOSFET607の幅対長さ比とNMOSFET610の幅対長さ比との比は、K:1であってよく、NMOSFET608の幅対長さ比とNMOSFET611の幅対長さ比との比もまた、K:1であってよい。
【００３１】
増幅器600は、図5での増幅器536として使用し、電流IO1を供給することができる。一実施形態では、図5の例での抵抗器331および抵抗器333の全抵抗値は、PMOSFET606および609のオン抵抗値(on resistance)と比較して相対的に低いので、抵抗器331および抵抗器333を通って流れる電流と、NMOSFET607および608通って流れる電流との間の差は、無視することができる。すなわち、NMOSFET607および608通って流れる電流は、IVH2とほぼ等しい。したがって、電流IO1は、IVH2/Kとほぼ等しくなり得る。
【００３２】
図7は、図5で示された演算増幅器536として使用可能な、演算増幅器700の別の実施形態を示す。図7は、図5および図6と組合わせて説明される。
【００３３】
図6での増幅器600と比較して、図6でのPMOSFET606および609が、図7での増幅器700から外れている。したがって、抵抗器331および333を通って流れる電流は、NMOSFET607および608通って流れる。有利には、増幅器700により発生する電流IO2は、比率1/Kでより高精度に電流IVH2をフォローすることができる。
【００３４】
図8は、電池パックのセル電圧を測定するための方法800のフローチャートを示す。図8は、図2と組合わせて説明される。図8には具体的なステップが開示されているが、これらのステップは例である。すなわち、本発明は、図8に記載されたステップの様々な他のステップまたは変形形態を実行するのに十分に適している。
【００３５】
ステップ812では、電池パック内のセルが選択され、選択されたセルのセル電圧が検出または測定される。例えば、レベルシフタ220は、セル選択信号に応じて、電池パック210内のセルを選択する。ステップ814では、選択されたセルの端子電圧が、第1の電圧レベルから第2の電圧レベルにシフトされる。ステップ816では、第2の電圧レベルが、検出かつ測定される。
【００３６】
ステップ818では、シフトの間に消費される電流がモニタされ、消費される電流を示す検知信号が発生する。一実施形態では、検知信号は、消費される電流に比例する。ステップ820では、消費される電流を補償するために、電池パック210を通って流れる補償電流が、検知信号に応じて発生する。一実施形態では、補償電流は、消費される電流と実質的に等しい。ここで、「実質的に等しい」という言葉は、補償電流と消費される電流との間の多少の差が許容されることから使用される。しかしながら、その差は無視するのに十分なほど小さいものである。一般的に言えば、消費される電流の補償は、どのような量でも有用である。理想的には、補償電流は、消費される電流と一致する。一実施形態では、補償電流は、選択されたセルの端子電圧の第2の電圧レベルに応じてさらに発生する。有利には、補償電流は、レベルシフタ220により消費される電流と実質的に同じレベルを有することができる。したがって、レベルシフタにより消費される電流により生じるセル容量の不均衡を、低減または除去することができ、したがって、電池パックの全体の容量を向上させることができる。
【００３７】
前述の説明および図面により本発明の実施形態が示される過程で、添付の特許請求の範囲で定義されるような、本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなく、その中で様々な追加、変更および置換がなされ得ることが理解されよう。当業者であれば、本発明は、本発明の実施において使用され、本発明の原理から逸脱することなく、特定の環境および動作可能要件に特に適合される、形式、構造、配置、割合、材料、要素、部品およびその他について、多数の変更を伴って使用され得ることが理解されよう。したがって、現在開示される実施形態は、すべての点で例示的であり、限定的ではないと考えるべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法律上の等価物により示され、前述の説明に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
200  回路
210  電池パック、電池
211〜215  電池セル、セル
220  セル電圧レベルシフタ、レベルシフタ
240  検出および測定ブロック
250  検知ブロック
251  検知信号、信号
260  補償電流生成器
280  セル選択信号
300  回路
321〜330  スイッチ
331〜334  抵抗器
335、336  演算増幅器、増幅器
351  抵抗器
352、353  NMOSFET、スイッチ
361〜363  PMOSFET
370  ADC
400  回路
464  演算増幅器
465  NMOSFET
466  抵抗器
500  回路
536  演算増幅器、増幅器
561〜563  PMOSFET
600  演算増幅器、増幅器
606  PMOSFET
607、608  NMOSFET
609  PMOSFET
610、611  NMOSFET
700  演算増幅器、増幅器
【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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【外国語明細書】
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