(57)【要約】【課題】組電池を構成する各電池セルの端子間電圧のバランスを崩すことなく各電池セルの端子間電圧の測定を行うことができる電圧測定装置および電圧測定方法を提供する。【解決手段】電圧測定装置１０は、第１の入力端子ＩＮ１と第２の入力端子ＩＮ２との間の電位差に応じた出力電圧を出力する差動増幅部３０と、第１の入力端子ＩＮ１に入力される電圧に応じた第１の電流値ｉの電流を第１の端子ＩＮ１に供給するとともに、第１の電流値ｉａと差動増幅部３０の出力電圧に応じた第２の電流値ｉｂとの差分に相当する電流値の電流を第２の入力端子ＩＮ２に供給する電流供給部と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力端子および第２の入力端子を含み、前記第１の入力端子と前記第２の入力端子との間の電位差に応じた出力電圧を出力する差動増幅部と、
前記第１の入力端子に入力される電圧に応じた第１の電流値の電流を前記第１の端子に供給するとともに、前記第１の電流値と、前記出力電圧に応じた第２の電流値との差分に相当する電流値の電流を前記第２の入力端子に供給する電流供給部と、
を含む電圧測定装置。
【請求項２】
組電池を構成する直列接続された複数の電池セルのいずれかを選択して選択した電池セルの正極を前記第１の入力端子に接続し、選択した電池セルの負極を前記第２の入力端子に接続する選択部を更に含む請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記第１の電流値は、前記電流供給部による前記第１の入力端子への電流供給がないとした場合に、前記選択部によって選択された電池セルの正極側から前記第１の入力端子に流入する電流の大きさに相当する請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
前記電流供給部は、前記第１の電流値の電流を生成して前記第１の入力端子および第１の電流経路に供給する電流生成部と、前記出力電圧を前記第２の電流値の電流に変換する変換部と、を含み、
前記第１の電流経路を流れる電流は、前記変換部に前記第２の電流値の電流を供給するための第２の電流経路と、前記第１の電流値と前記第２の電流値との差分に相当する電流値の電流を前記第２の入力端子に供給するための第３の電流経路に分流される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【請求項５】
前記差動増幅部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、前記出力電圧を出力する出力端子と、を有する第１の演算増幅回路と、
一方の端子が前記第１の入力端子に接続され、他方の端子が前記非反転入力端子に接続された第１の抵抗素子と、
一方の端子が前記非反転入力端子に接続され、他方の端子が所定の電位に接続された第２の抵抗素子と、
一方の端子が前記第２の入力端子に接続され、他方の端子が前記反転入力端子に接続された第３の抵抗素子と、
一方の端子が前記反転入力端子に接続され、他方の端子が前記出力端子に接続された第４の抵抗素子と、を含み、
前記第１の抵抗素子の抵抗値と前記第３の抵抗素子の抵抗値は同一であり、前記第２の抵抗素子の抵抗値と前記第４の抵抗素子の抵抗値は同一である請求項４に記載の電圧測定装置。
【請求項６】
前記変換部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する第２の演算増幅回路と、
前記第２の演算増幅回路の出力端子にゲートが接続された第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタに接続され且つ前記第２の抵抗素子および前記第４の抵抗素子の抵抗値と同一の抵抗値を有する第５の抵抗素子と、を含み、
前記第２の演算増幅回路の非反転入力端子は前記第１の演算増幅回路の出力端子に接続され、前記第２の演算増幅回路の反転入力端子は前記第１のトランジスタと前記第５の抵抗素子との接続点に接続されている請求項５に記載の電圧測定装置。
【請求項７】
前記電流生成部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する第３の演算増幅回路と、
前記第３の演算増幅回路の出力端子にゲートが接続された第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに接続され且つ前記第２の抵抗素子および前記第４の抵抗素子の抵抗値と同一の抵抗値を有する第６の抵抗素子と、
前記第２のトランジスタに流れる電流のミラー電流を生成して前記第１の入力端子および前記第１の電流経路にそれぞれ前記ミラー電流を供給するミラー電流生成部と、を含み、
前記第３の演算増幅回路の非反転入力端子は前記第１の演算増幅回路の非反転入力端子に接続され、前記第３の演算増幅回路の反転入力端子は前記第２のトランジスタと前記第６の抵抗素子との接続点に接続されている請求項５または６に記載の電圧測定装置。
【請求項８】
前記差動増幅部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、前記出力電圧を出力する出力端子と、を有する第１の演算増幅回路と、
一方の端子が前記第１の入力端子に接続され、他方の端子が前記非反転入力端子に接続された第１の抵抗素子と、
一方の端子が前記非反転入力端子に接続され、他方の端子が第３の抵抗素子を介して所定の電位に接続された第２の抵抗素子と、
一方の端子が前記第２の入力端子に接続され、他方の端子が前記反転入力端子に接続された第４の抵抗素子と、
一方の端子が前記反転入力端子に接続され、他方の端子が前記出力端子に接続された第５の抵抗素子と、を含み、
前記第１の抵抗素子の抵抗値と前記第４の抵抗素子の抵抗値は同一であり、前記第２の抵抗素子の抵抗値と前記第３の抵抗素子の抵抗値を合算した抵抗値と前記第５の抵抗素子の抵抗値は同一である請求項４に記載の電圧測定装置。
【請求項９】
前記変換部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する第２の演算増幅回路と、
前記第２の演算増幅回路の出力端子にゲートが接続された第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタに接続され且つ前記第５の抵抗素子と同一の抵抗値を有する第６の抵抗素子と、を含み、
前記第２の演算増幅回路の非反転入力端子は前記第１の演算増幅回路の出力端子に接続され、前記第２の演算増幅回路の反転入力端子は前記第１のトランジスタと前記第６の抵抗素子との接続点に接続されている請求項８に記載の電圧測定装置。
【請求項１０】
前記電流生成部は、
反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する第３の演算増幅回路と、
前記第３の演算増幅回路の出力端子にゲートが接続された第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに接続され且つ前記第３の抵抗素子と同一の抵抗値を有する第７の抵抗素子と、
前記第２のトランジスタに流れる電流の電流値に等しいミラー電流を生成して前記第１の入力端子および前記第１の電流経路にそれぞれ前記ミラー電流を供給するミラー電流生成部と、を含み、
前記第３の演算増幅回路の非反転入力端子は前記第２の抵抗素子と前記第３の抵抗素子との接続点に接続され、前記第３の演算増幅回路の反転入力端子は前記第２のトランジスタと前記第７の抵抗素子との接続点に接続されている請求項８または９に記載の電圧測定装置。
【請求項１１】
前記差動増幅部および前記電流供給部は半導体集積回路によって構成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【請求項１２】
第１の入力端子と第２の入力端子との間の電位差に応じた出力電圧を出力する差動増幅部の前記第１の入力端子および前記第２の入力端子に電圧測定対象の端子を接続するとともに、前記第１の入力端子に入力される電圧に応じた第１の電流値の電流を前記第１の入力端子に供給するとともに、前記第１の電流値と、前記出力電圧に応じた第２の電流値との差分に相当する電流値の電流を前記第２の入力端子に供給する電圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧測定装置および電圧測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを直列接続することにより構成される組電池の各電池セルの端子間電圧（セル電圧）を測定する電圧測定装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、複数のセルの各セル電圧を示す複数のサンプリング信号を発生するために複数のセルに結合された変換回路と、変換回路を介して複数のセルの少なくとも１つのセルを通して流れる補償電流を発生する補償回路と、を備えた変換システムが記載されている。補償回路は、補償電流を発生させることにより、複数のセルを通してそれぞれ流れる複数の電流をバランスさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、組電池２００を構成する直列接続された電池セル２０１〜２０５の端子間電圧を順次測定する電圧測定装置１００の構成の一例を示した図である。
【０００６】
電圧測定装置１００は、端子間電圧の測定を行うべき電池セルを選択するための選択部２０と、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧に応じた出力電圧を出力する差動増幅部３０と、を含んでいる。
【０００７】
選択部２０は、電池セル２０１〜２０５の各々に対応するスイッチ回路２１〜２５を含んでおり、各スイッチ回路２１〜２５は、対応する電池セルの正極側に設けられたスイッチ素子２１ｐ〜２５ｐと、負極に設けられたスイッチ素子２１ｎ〜２５ｎと、を含んでいる。
【０００８】
差動増幅部３０は、第１の入力端子ＩＮ１に入力された電位と第２の入力端子ＩＮ２に入力された電位の差分に応じた出力電圧ＶＯＵＴを出力端子ＯＵＴから出力する。すなわち、差動増幅部３０は、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧に応じた出力電圧ＶＯＵＴを出力する。
【０００９】
差動増幅部３０は、反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する演算増幅回路（オペレーショナルアンプ）３１を含んでいる。また、差動増幅部３０は、一方の端子が第１の入力端子ＩＮ１に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の非反転入力端子に接続された抵抗素子Ｒ１と、一方の端子が演算増幅回路３１の非反転入力端子に接続され、他方の端子が接地電位に接続された抵抗素子Ｒ２と、を含んでいる。また、差動増幅部３０は、一方の端子が第２の入力端子ＩＮ２に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の反転入力端子に接続された抵抗素子Ｒ３と、一方の端子が演算増幅回路３１の反転入力端子に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の出力端子ＯＵＴに接続された抵抗素子Ｒ４と、を含んでいる。
【００１０】
電圧測定装置１００は、スイッチ回路２１〜２５の各スイッチ素子を順次オン状態としていくことで電池セル２０１〜２０５を順次選択し、選択した電池セルの端子間電圧に応じた出力電圧ＶＯＵＴを差動増幅部３０の出力端子ＯＵＴから出力する。
【００１１】
このような電圧測定装置１００の構成によれば、各電池セル２０１〜２０５の端子間電圧を測定したときに、各電池セル２０１〜２０５から差動増幅部３０に向けて電流が流出することとなる。そして、全ての電池セルについて測定が完了するまでの間に各電池セルから流出する電流の量は、下位の電池セルの方が上位の電池セルよりも大きくなり、その結果、電池セル間の電圧バランスが崩れ、組電池２００の寿命が低下してしまうという問題がある。ここで上位の電池セルとは、正極側の電池セルであり、下位の電池セルとは、負極側の電池セルである。すなわち、図１に示す例において、電池セル２０１が最上位の電池セルであり、電池セル２０５が最下位の電池セルである。
【００１２】
電圧測定装置１００において、各電池セル２０１〜２０５の端子間電圧を測定することによって、電池セル間の電圧バランスが崩れる理由を図２（ａ）および図２（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００１３】
図２（ａ）は、電圧測定装置１００において、最上位の電池セル２０１の端子間電圧を測定するときの状態を示したものである。最上位の電池セル２０１の端子間電圧を測定する場合、スイッチ回路２１のスイッチ素子２１ｐおよび２１ｎがオン状態とされ、スイッチ回路２２〜２５のスイッチ素子は全てオフ状態とされる。この場合、最上位の電池セル２０１の正極側からスイッチ素子２１ｐおよび差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１を経由して抵抗素子Ｒ１およびＲ２に電流値ｉ１の電流が流れる。更に、最上位の電池セル２０１の負極側からスイッチ素子２１ｎおよび差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２を経由して抵抗素子Ｒ３およびＲ４に電流値ｉ２の電流が流れる。すなわち、最上位の電池セル２０１から流出する電流の電流値はｉ１であり、それ以外の電池セル２０２〜２０５から流出する電流の電流値はｉ１＋ｉ２である。
【００１４】
図２（ｂ）は、電圧測定装置１００において、上位から２番目の電池セル２０２の端子間電圧を測定するときの状態を示したものである。電池セル２０２の端子間電圧を測定する場合、スイッチ回路２２のスイッチ素子２２ｐおよび２２ｎがオン状態とされ、スイッチ回路２１、２３〜２５のスイッチ素子は全てオフ状態とされる。この場合、電池セル２０２の正極側からスイッチ素子２２ｐおよび差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１を経由して抵抗素子Ｒ１およびＲ２に電流値ｉ３の電流が流れる。更に、電池セル２０２の負極側からスイッチ素子２２ｎおよび差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２を経由して抵抗素子Ｒ３およびＲ４に電流値ｉ４の電流が流れる。すなわち、電池セル２０２から流出する電流の電流値はｉ３であり、電池セル２０３〜２０５から流出する電流の電流値はｉ３＋ｉ４である。また、最上位の電池セル２０１からは電流は流出しない。
【００１５】
このように、電池セル２０１〜２０５の端子間電圧の測定を順次行うと、下位の電池セルから流出する電流の量は、上位の電流セルから流出する電流の量よりも大きくなり、電池セル間の電圧バランスが崩れるという結果を招く。
【００１６】
この問題を解決するために、図３に示すように、差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１と第２の入力端子ＩＮ２にそれぞれバッファー回路３２および３３を接続して、入力インピーダンスを大きくする方法が考えられる。しかしながら、このような構成の場合、バッファー回路３２および３３は、広範囲の入力電圧に対応する必要があり、低オフセット電圧などの性能を得ることが困難である。また、回路規模が大きくなる。
【００１７】
また、特許文献１に記載の変換システムによれば、各電池セルに対して電圧電流変換回路を設ける必要があり、電池セルの増加に伴って回路規模が大きくなるという問題がある。また、直列接続された各電池セルの端子間電圧が互いに異なっている場合には、複数の電池セルを通してそれぞれ流れる電流をバランスさせる効果が低減してしまう。
【００１８】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、組電池を構成する各電池セルの端子間電圧のバランスを崩すことなく各電池セルの端子間電圧の測定を行うことができる電圧測定装置および電圧測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る電圧測定装置は、第１の入力端子および第２の入力端子を含み、前記第１の入力端子と前記第２の入力端子との間の電位差に応じた出力電圧を出力する差動増幅部と、前記第１の入力端子に入力される電圧に応じた第１の電流値の電流を前記第１の端子に供給するとともに、前記第１の電流値と前記出力電圧に応じた第２の電流値との差分に相当する電流値の電流を前記第２の入力端子に供給する電流供給部と、を含む。
【００２０】
また、本発明に係る電圧測定方法は、第１の入力端子と第２の入力端子との間の電位差に応じた出力電圧を出力する差動増幅部の前記第１の入力端子および前記第２の入力端子に電圧測定対象の端子を接続するとともに、前記第１の入力端子に入力される電圧に応じた第１の電流値の電流を前記第１の入力端子に供給するとともに、前記第１の電流値と、前記出力電圧に応じた第２の電流値との差分に相当する電流値の電流を前記第２の入力端子に供給するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、組電池を構成する各電池セルの端子間電圧のバランスを崩すことなく各電池セルの端子間電圧の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電圧測定装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、電圧測定装置の動作を示す図である。
【図３】電圧測定装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る電圧測定装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与している。
【００２４】
[第１の実施形態]
図４は、組電池２００を構成する各電池セル２０１〜２０５の端子間電圧を順次測定する本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０の構成を示すブロック図である。
【００２５】
組電池２００は、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０における電圧測定対象である。組電池２００は、電池セル２０１〜２０５が直列接続されて構成されている。本実施形態では、５つの電池セル２０１〜２０５を含む組電池を例示しているが、これに限定されるものではなく、組電池に含まれる電池セルの数はいくつであってもよい。
【００２６】
選択部２０は、測定対象となる電池セルを順次選択して、選択した電池セルの正極を差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に接続するとともに、選択した電池セルの負極を差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に接続する。選択部２０は、例えば、電池セル２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の順に選択を行う。なお、電池セルの選択順序は適宜変更することが可能である。
【００２７】
差動増幅部３０は、第１の入力端子ＩＮ１に入力された電位と第２の入力端子ＩＮ２に入力された電位の差分に応じた出力電圧ＶＯＵＴを出力端子ＯＵＴから出力する。すなわち、差動増幅部３０は、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧に応じた出力電圧ＶＯＵＴを出力する。
【００２８】
キャンセル電流供給部６０は、差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に入力される電圧に応じた第１の電流値ｉａの正極側キャンセル電流Ｉｐを差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に供給する。また、キャンセル電流供給部６０は、第１の電流値ｉａと差動増幅部３０の出力端子ＯＵＴから出力される出力電圧ＶＯＵＴに応じた第２の電流値ｉｂとの差分（ｉａ−ｉｂ）に相当する電流値の負極側キャンセル電流Ｉｎを差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に供給する。
【００２９】
ここで、正極側キャンセル電流Ｉｐの第１の電流値ｉａは、キャンセル電流供給部６０による第１の入力端子ＩＮ１への正極側キャンセル電流Ｉｐの供給がないとした場合に選択部２０によって選択された電池セルの正極側から第１の入力端子ＩＮ１に流入する電流の大きさに相当する。また、負極側キャンセル電流Ｉｎである第１の電流値ｉａと第２の電流値ｉｂとの差分の電流値（ｉａ−ｉｂ）は、キャンセル電流供給部６０による第２の入力端子ＩＮ２への負極側キャンセル電流Ｉｎの供給がないとした場合に選択部２０によって選択された電池セルの負極側から第２の入力端子ＩＮ２に流入する電流の大きさに相当する。
【００３０】
キャンセル電流供給部６０は、電流生成部４０および電圧−電流変換部５０を含んで構成されている。電流生成部４０は、第１の電流値ｉａの電流を生成し、これを正極側キャンセル電流Iｐとして電流経路Ｐ４を介して差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に供給する。また、電流生成部４０は、第１の電流値ｉａの電流を電流経路Ｐ１に供給する。
【００３１】
電圧−電流変換部５０は、差動増幅部３０の出力端子ＯＵＴから出力される出力電圧ＶＯＵＴを当該出力電圧ＶＯＵＴに応じた第２の電流値ｉｂの電流に変換する。すなわち、第２の電流値ｉｂは、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧に応じた大きさである。
【００３２】
電流経路Ｐ１を流れる電流は、電圧−電流変換部５０に第２の電流値ｉｂの電流を供給するための電流経路Ｐ２と、第１の電流値ｉａから第２の電流値ｉｂを差し引いた大きさ（ｉａ−ｉｂ）の電流を負極側キャンセル電流Ｉｎとして差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に供給するための電流経路Ｐ３に分流される。
【００３３】
電流値ｉａの正極側キャンセル電流Ｉｐと電流値ｉａ−ｉｂの負極側キャンセル電流Ｉｎとの電流値の差分は常にｉｂとされ、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧に応じた大きさであるので、正極側キャンセル電流Ｉｐおよび負極側キャンセル電流Ｉｎが差動増幅部３０に供給されても差動増幅部３０の出力電圧ＶＯＵＴ（すなわち、電池セルの端子間電圧の測定結果）に影響が及ぶことはない。
【００３４】
図５は、電圧測定装置１０の詳細な構成を示す回路図である。
【００３５】
選択部２０は、電池セル２０１〜２０５の各々に対応するスイッチ回路２１〜２５を含んでおり、各スイッチ回路２１〜２５は、対応する電池セルの正極側に設けられたスイッチ素子２１ｐ〜２５ｐと、負極に設けられたスイッチ素子２１ｎ〜２５ｎと、を含んでいる。選択部２０は、各スイッチ回路２１〜２５を構成する一対のスイッチ素子を順次オン状態に駆動することによって組電池２００を構成する各電池セルの選択を行う。例えば、スイッチ素子２１ｐおよび２１ｎの双方がオン状態となることにより、電池セル２０１が選択され、電池セル２０１の正極が差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に接続されるとともに、電池セル２０１の負極が差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に接続される。
【００３６】
差動増幅部３０は、反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子と、を有する演算増幅回路（オペレーショナルアンプ）３１を含んでいる。また、差動増幅部３０は、一方の端子が第１の入力端子ＩＮ１に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の非反転入力端子に接続された抵抗素子Ｒ１と、一方の端子が演算増幅回路３１の非反転入力端子に接続され、他方の端子が接地電位に接続された抵抗素子Ｒ２と、を含んでいる。また、差動増幅部３０は、一方の端子が第２の入力端子ＩＮ２に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の反転入力端子に接続された抵抗素子Ｒ３と、一方の端子が演算増幅回路３１の反転入力端子に接続され、他方の端子が演算増幅回路３１の出力端子ＯＵＴに接続された抵抗素子Ｒ４と、を含んでいる。本実施形態において抵抗素子Ｒ１およびＲ３の抵抗値は同一のｒａとされ、抵抗素子Ｒ２およびＲ４の抵抗値は同一のｒｂとされている。なお、同一とは、実質的に同一を含み、例えば抵抗素子の抵抗値の公差範囲（例えば±２０％）を含む。
【００３７】
キャンセル電流供給部６０を構成する電圧−電流変換部５０は、演算増幅回路（オペレーショナルアンプ）５１と、演算増幅回路５１の出力端子にゲートが接続されたｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５２と、一方の端子がＭＯＳＦＥＴ５２のソースに接続され、他方の端子が接地電位に接続された抵抗素子Ｒ５と、を含んでいる。演算増幅回路５１の非反転入力端子は、差動増幅部３０の出力端子ＯＵＴに接続されている。演算増幅回路５１の反転入力端子は、ＭＯＳＦＥＴ５２と抵抗素子Ｒ５との接続点に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５２のドレインは、電流経路Ｐ２および電流経路Ｐ１を介して電流生成部４０を構成するｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ４４のドレインに接続されている。本実施形態において、抵抗素子Ｒ５の抵抗値は、抵抗素子Ｒ２およびＲ４の抵抗値と同一のｒｂとされている。なお、同一とは、実質的に同一を含み、例えば抵抗素子の抵抗値の公差範囲（例えば±２０％）を含む。
【００３８】
キャンセル電流供給部６０を構成する電流生成部４０は、演算増幅回路（オペレーショナルアンプ）４１と、演算増幅回路４１の出力端子にゲートが接続されたｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ４２と、一方の端子がＭＯＳＦＥＴ４２のソースに接続され、他方の端子が接地電位に接続された抵抗素子Ｒ６と、を含んでいる。本実施形態において、抵抗素子Ｒ６の抵抗値は、抵抗素子Ｒ２およびＲ４の抵抗値と同一のｒｂとされている。なお、同一とは、実質的に同一を含み、例えば抵抗素子の抵抗値の公差範囲（例えば±２０％）を含む。演算増幅回路４１の非反転入力端子は、差動増幅部３０を構成する演算増幅回路３１の非反転入力端子（すなわち抵抗素子Ｒ１とＲ２の接続点）に接続され、演算増幅回路４１の反転入力端子は、ＭＯＳＦＥＴ４２と抵抗素子Ｒ６との接続点に接続されている。また、電流生成部４０は、ＭＯＳＦＥＴ４２に流れる第１の電流値ｉａの電流のミラー電流を生成するカレントミラー回路４６を含んでいる。カレントミラー回路４６は、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ４３、４４および４５を含んで構成されている。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴ４３、４４および４５の各ソースは、電源ラインに接続され、各ゲートはＭＯＳＦＥＴ４２のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４３のドレインはＭＯＳＦＥＴ４２のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４４のドレインは電流経路Ｐ１に接続されている。電流経路Ｐ１は、電流経路Ｐ２およびＰ３に分岐している。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ４４のドレインは電流経路Ｐ１およびＰ２を介して電圧−電流変換部５０構成するＭＯＳＦＥＴ５２のドレインに接続されるとともに、電流経路Ｐ１およびＰ３を介して差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４５のドレインは電流経路Ｐ４を介して差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に接続されている。
【００４０】
以下に上記した構成を有する電圧測定装置１０の動作について説明する。
【００４１】
差動増幅部３０は、第１の入力端子ＩＮ１に入力される電位と第２の入力端子ＩＮ２に入力される電位との差分（すなわち選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧）Ｖｃをｒｂ／ｒａ倍した大きさの出力電圧ＶＯＵＴ（＝Ｖｃ×ｒｂ／ｒａ）を出力端子ＯＵＴから出力する。すなわち、出力電圧ＶＯＵＴは、選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧Ｖｃの測定結果である。
【００４２】
電流生成部４０を構成するＭＯＳＦＥＴ４２には第１の電流値ｉａの電流が流れる。第１の電流値ｉａは、キャンセル電流供給部６０による第１の入力端子ＩＮ１への正極側キャンセル電流Ｉｐの供給がないとした場合に、選択部２０によって選択された電池セルの正極側から第１の入力端子ＩＮ１を介して抵抗素子Ｒ１およびＲ２に流れる電流の電流値に略等しい。
【００４３】
カレントミラー回路４６を構成するＭＯＳＦＥＴ４５は、第１の電流値ｉａのミラー電流を生成して、これを正極側キャンセル電流Ｉｐとして電流経路Ｐ４を介して差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１に供給する。これにより正極側キャンセル電流Ｉｐが抵抗素子Ｒ１およびＲ２に流れ、第１の入力端子ＩＮ１の電位は選択部２０によって選択された電池セルの正極側の電位と略等しくなるので、当該電池セルの正極側から第１の入力端子ＩＮ１への電流流入が略ゼロとなる。
【００４４】
電圧−電流変換部５０を構成する演算増幅回路５１の非反転入力端子には、差動増幅部３０の出力端子ＯＵＴから出力される出力電圧ＶＯＵＴ（＝Ｖｃ×ｒｂ／ｒａ）が供給されており、演算増幅回路５１の反転入力端子に接続されている抵抗素子Ｒ５の抵抗値はｒｂであるので、ＭＯＳＦＥＴ５２に流れる電流の第２の電流値ｉｂは、下記の（１）式によって表される。なお、Ｖｃは、第１の入力端子ＩＮ１に入力される電位と第２の入力端子ＩＮ２に入力される電位との差分（すなわち選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧）である。
【００４５】
ib=VOUT/rb=Vc/ra  ・・・（１）
【００４６】
このように、電圧−電流変換部５０は、差動増幅部３０から出力される出力電圧ＶＯＵＴ（すなわち選択部２０によって選択された電池セルの端子間電圧Ｖｃ）に応じた第２の電流値ｉｂの電流を流す回路であり、入力電圧を電流に変換して出力する回路である。
【００４７】
カレントミラー回路４６を構成するＭＯＳＦＥＴ４４によって生成された第１の電流値ｉａのミラー電流は、電流経路Ｐ１を経由して電流経路Ｐ２およびＰ３に分流される。電流経路Ｐ２には、電圧−電流変換部５０によって第２の電流値ｉｂの電流が流れるので、電流経路Ｐ３には、電流値ｉａから電流値ｉｂを差し引いた電流値ｉａ−ｉｂの電流が流れる。電流経路Ｐ３を流れる電流値ｉａ−ｉｂの電流は、負極側キャンセル電流Ｉｎとして差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に供給される。
【００４８】
ここで、キャンセル電流供給部６０による第２の入力端子ＩＮ２への負極側キャンセル電流Ｉｎの供給がないとした場合に、選択部２０によって選択された電池セルの負極側から第２の入力端子ＩＮ２を介して抵抗素子Ｒ３およびＲ４に流れる電流値ｉｘは、下記の（２）式によって表すことができる。
【００４９】
ｉx={(ra+rb)×ia-Vc-Vc×rb/ra}/(ra+rb)=ia-Vc/ra=ia-ib  ・・・（２）
【００５０】
キャンセル電流供給部６０は、電流値ｉｘ（＝ｉａ−ｉｂ）に相当する負極側キャンセル電流Ｉｎを差動増幅部３０の第２の入力端子ＩＮ２に供給するので、第２の入力端子ＩＮ２の電位は、選択部２０によって選択された電池セルの負極側の電位と略等しくなり、当該電池セルの負極側から第２の入力端子ＩＮ２への電流流入が略ゼロとなる。
【００５１】
このように、本発明の実施形態に係る電圧測定装置において、キャンセル電流供給部６０は、差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１および第２の入力端子ＩＮ２にそれぞれ正極側キャンセル電流Ｉｐおよび負極側キャンセル電流Ｉｎを供給する。正極側キャンセル電流Ｉｐは、第１の入力端子ＩＮ１への正極側キャンセル電流Ｉｐの供給がないとした場合に選択部２０によって選択された電池セルの正極側から第１の入力端子ＩＮ１に流入する電流の大きさに相当する。一方、負極側キャンセル電流Ｉｎは、第２の入力端子ＩＮ２への負極側キャンセル電流Ｉｎの供給がないとした場合に選択部２０によって選択された電池セルの負極から第２の入力端子ＩＮ２に流入する電流の大きさに相当する。これにより、選択部２０によって選択された測定対象の電池セルの正極側および負極側から差動増幅部３０の第１の入力端子ＩＮ１および第２の入力端子ＩＮ２に流入する電流を略ゼロとすることができる。すなわち、本発明の実施形態に係る電流測定装置によれば、電池セルの端子間電圧を測定する際に組電池から流出する電流を略ゼロとすることができる。従って、組電池を構成する複数の電池セルの端子間電圧の測定によって各電池セルの端子間電圧のバランスが崩れるという問題を解消することができ、組電池の寿命低下を防止することができる。
【００５２】
[第２の実施形態]
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電圧測定装置１１の構成を示す回路図である。第２の実施形態に係る電圧測定装置１１は、第１の実施形態に係る電圧測定装置１０における抵抗素子Ｒ２が、２つの抵抗素子Ｒ２ａおよびＲ２ｂに分割されるとともに、電流生成部４０を構成する演算増幅回路４１の非反転入力端子が、抵抗素子Ｒ２ａとＲ２ｂの接続点に接続されている点が第１の実施形態に係る電圧測定装置１０と異なる。また、本実施形態において、抵抗素子Ｒ２ａの抵抗値ｒｃと抵抗素子Ｒ２ｂの抵抗値ｒｄを合算した抵抗値ｒｃ＋ｒｄが、抵抗素子Ｒ４の抵抗値ｒｂと同一となるように（ｒｂ＝ｒｃ＋ｒｄ）各抵抗素子の抵抗値が設定されている。また、抵抗素子Ｒ６の抵抗値は、抵抗素子Ｒ２ｂの抵抗値と同一のｒｄに設定されている。なお、同一とは、実質的に同一を含み、例えば抵抗素子の抵抗値の公差（例えば±２０％）を含む。
【００５３】
第２の実施形態に係る電圧測定装置１１によれば、第１の実施形態に係る電圧測定装置１０と同様、各電池セルの端子間電圧の測定によって各電池セルの端子間電圧のバランスが崩れるという問題を解消することができ、組電池の寿命低下を防止することができる。また、第２の実施形態に係る電圧測定装置１１によれば、電流生成部４０を構成する演算増幅回路４１の非反転入力端子に入力される電圧は、抵抗素子Ｒ２ａとＲ２ｂとの接続点の電位とされるので、第１の実施形態に係る電圧測定装置１０と比較して、演算増幅回路４１に入力される入力電圧のレベルを小さくすることができる。
【００５４】
例えば、各電池セル２０１〜２０５の端子間電圧が４Ｖである場合、最上位の電池セル２０１の正極側の電圧は２０Ｖである。この場合において、第１の実施形態に係る電圧測定装置１０の構成において抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２の抵抗値が等しいと仮定すると、電池セル２０１の端子間電圧を測定する際に演算増幅回路４１の非反転入力端子に入力される電圧は１０Ｖである。一方、第２の実施形態に係る電圧測定装置１１の構成において、例えばｒｄ／（ｒａ＋ｒｃ＋ｒｄ）＝０．１となるように、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２ａおよびＲ２ｂの抵抗値を設定することにより、演算増幅回路４１の非反転入力端子に入力される電圧は２Ｖとなる。このように、第２の実施形態に係る電圧測定装置１１によれば、演算増幅回路４１に入力される入力電圧のレベルを小さくすることができるので、演算増幅回路４１を低耐圧トランジスタで構成することが可能となる。これにより、演算増幅回路４１の構成部分の回路面積を第１の実施形態よりも小さくすることができる。さらに、演算増幅回路４１を低耐圧トランジスタで構成することにより、高耐圧トランジスタで構成する場合と比較してオフセット特性等の性能を向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態に係る電圧測定装置は、半導体集積回路として構成することが可能である。すなわち、第１の実施形態および第２の実施形態に係る電圧測定装置を構成する各回路部分を半導体基板上に作製してもよい。
【００５６】
また、上記の各実施形態においては、正極側キャンセル電流Ｉｐの第１の電流値Ｉａを、第１の入力端子ＩＮ１への正極側キャンセル電流Ｉｐの供給がないとした場合に電池セルの正極側から第１の入力端子ＩＮ１に流入する電流の大きさに一致させる場合を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、正極側キャンセル電流の第１の電流値Ｉａを上記の大きさよりも小さくしたとしても、各電池セルの端子間電圧の測定の際に組電池２００から流出する電流の量を低減することができるので、各電池セルの端子間電圧のバランスの低下を抑制することは可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１１  電圧測定回路
２０  選択部
３０  差動増幅部
３１  演算増幅回路
３２  ＭＯＳＦＥＴ
４０  電流生成部
４１  演算増幅回路
４２  ＭＯＳＦＥＴ
４６  カレントミラー回路
５０  電圧−電流変換部
２００  組電池
２０１〜２０５  電池セル
ＩＮ１  第１の入力端子
ＩＮ２  第２の入力端子
ＯＵＴ  出力端子
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗素子
【図２】
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【図４】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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