(57)【要約】【課題】直列接続された複数個の電池において、各起電力の電位差が周波数に対して均一となるようにバランスさせる。【解決手段】直列に接続された電池４〜７の電池電圧を監視するために、電池４に抵抗１０及び１１を接続し、電池５に抵抗１２及び１３を接続し、電池６に抵抗１４及び１５を接続し、電池７に抵抗１６及び１７を接続し、電池７の他端に抵抗１８及び１９を接続し、抵抗１１の他端と抵抗１３の他端との間に容量２１を接続し、抵抗１３の他端と抵抗１５の他端との間に容量２２を接続し、抵抗１５の他端と抵抗１７の他端との間に容量２３を接続し、抵抗１７の他端と抵抗１９の他端との間に容量２４を接続し、抵抗１２，１３、抵抗１４，１５及び抵抗１６，１７の値に対して抵抗１０，１１の値を小さい値とし、かつ、抵抗１２，１３、抵抗１４，１５及び抵抗１６，１７の値に対して抵抗１８，１９の値を小さい値とする。【選択図】図１
2015141062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１の電池、第２の電池及び第３の電池の電池電圧を監視する組電池測定装置であって、
一端を前記第１の電池の一端に接続した第１の抵抗と、
一端を前記第２の電池の一端に接続した第２の抵抗と、
一端を前記第３の電池の一端に接続した第３の抵抗と、
一端を前記第３の電池の他端に接続した第４の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との間に接続された第１の容量と、
前記第２の抵抗の前記他端と前記第３の抵抗の他端との間に接続された第２の容量と、
前記第３の抵抗の前記他端と前記第４の抵抗の他端との間に接続された第３の容量とを備え、
前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗の値に対して前記第１の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗の値に対して前記第４の抵抗の値を小さい値としたことを特徴とする組電池測定装置。
【請求項２】
直列に順次接続された第１の電池、第２の電池、第３の電池及び第ｎの電池（ｎは４以上の整数）の電池電圧を監視する組電池測定装置であって、
一端を前記第１の電池の一端に接続した第１の抵抗と、
一端を前記第２の電池の一端に接続した第２の抵抗と、
一端を前記第３の電池の一端に接続した第３の抵抗と、
一端を前記第（ｎ−１）の電池の一端に接続した第（ｎ−１）の抵抗と、
一端を前記第ｎの電池の一端に接続した第ｎの抵抗と、
一端を前記第ｎの電池の他端に接続した第（ｎ＋１）の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との間に接続された第１の容量と、
前記第２の抵抗の前記他端と前記第３の抵抗の他端との間に接続された第２の容量と、
前記第３の抵抗の前記他端と前記第４の抵抗の他端との間に接続された第３の容量と、
前記第（ｎ−１）の抵抗の前記他端と前記第ｎの抵抗の他端との間に接続された第（ｎ−１）の容量と、
前記第ｎの抵抗の前記他端と前記第（ｎ＋１）の抵抗の他端との間に接続された第ｎの容量とを備え、
前記第２の抵抗から前記第ｎの抵抗の値に対して前記第１の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第２の抵抗から前記第ｎの抵抗の値に対して前記第（ｎ＋１）の抵抗の値を小さい値としたことを特徴とする組電池測定装置。
【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個の電池において、各起電力の電位差が、周波数に対して、均一となるようにバランスさせる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数個の二次電池を直列接続して構成された組電池装置において、過充電や各二次電池の異常な状態を回避するために、各二次電池の電圧を常時監視している。
【０００３】
しかしながら、各二次電池の電圧を監視する経路の周波数特性が異なると、組電池装置として精度の高い検出ができなくなる。
【０００４】
以下、従来の組電池測定装置について説明する。
【０００５】
図４に、組電池測定装置の一例（特許文献１参照）を示す。複数個の二次電池ＢＴが直列に接続された組電池において、各電池の端子の電圧が電圧検出回路２０に与えられる。なお、二次電池（ＢＴ）は、電圧検出回路２０の各抵抗の値に対して、十分に低い値の内部抵抗を有している。
【０００６】
１つの二次電池（ＢＴ）９１４は、二次電池電圧Ｖｅを起電力とし、その正極を電圧検出回路２０内のセルバランス抵抗（Ｒｃ）９１５、負極をセルバランス抵抗（Ｒｃ）９１９に接続し、セルバランススイッチ（ＳＷ１）９７１をオンすることにより蓄えているエネルギーを放電することで、二次電池（ＢＴ）９１４の二次電池電圧Ｖｅを低下させることができる。このとき、セルバランス抵抗（Ｒｃ）９１５とセルバランス抵抗（Ｒｃ）９１９との電位差をセルバランス電圧Ｖｃとする。また、セルバランス抵抗（Ｒｃ）９１５からセルバランススイッチ（ＳＷ１）９７１を経由してセルバランス抵抗（Ｒｃ）９１９へ流れる電流をセルバランス電流（Ｉｃ）９２０とする。
【０００７】
更に、セルバランス抵抗（Ｒｃ）９１５とセルバランススイッチ（ＳＷ１）９７１との接続点に電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１６を接続し、セルバランス抵抗（Ｒｃ）９１９とセルバランススイッチ（ＳＷ１）９７１との接続点に電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１８を接続し、その電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１６の他端と電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１８の他端との間に電圧検出容量（Ｃｓ）９１７が接続されてローパスフィルタが形成されている。このローパスフィルタにより安定化された検出電圧ＶｒをＡＤＣ９１２で測定し、信号処理制御回路９１３で分析することで、二次電池（ＢＴ）９１４の二次電池電圧Ｖｅを測定している。なお、電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１６から電圧検出容量（Ｃｓ）９１７を経由して電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１８へ流れる直流電流は０である。
【０００８】
これらを全ての二次電池ＢＴに設置することにより、全ての二次電池ＢＴの二次電池電圧Ｖｅを測定し、全ての二次電池電圧Ｖｅがほぼ同一となるよう、いずれかのセルバランススイッチＳＷをオン・オフ制御することで、二次電池電圧Ｖｅの均一化を図ることができる。なお、組電池監視装置９１０において、９１１はＭＵＸ、９２０はＭＵＸ制御信号（Ｍｘ）、９２１は入出力信号、９５１〜９５ｎは電圧検出端子（Ｔｓ１〜Ｔｓｎ）、９６１〜９６ｎはセルバランス端子（Ｔｃ１〜Ｔｃｎ）、９７１〜９７ｎはセルバランススイッチ（ＳＷ１〜ＳＷｎ）、９８０はスイッチ制御信号（Ｓｃ）、９８１〜９８ｎはセルバランススイッチ制御信号（Ｓｃ１〜Ｓｃｎ）である。
【０００９】
ここで、二次電池（ＢＴ）９１４は、電気ノイズを発生することがあり、そのノイズが、電圧検出回路２０に入ることがある。
【００１０】
図５に図４の電圧検出回路２０のシミュレーション回路の一例を、図６にシミュレーション結果の一例をそれぞれ示す。
【００１１】
抵抗４１１〜４１１７は、図４のセルバランス抵抗（Ｒｃ）と電圧検出抵抗（Ｒｓ）とを直列接続した抵抗を示す。抵抗４１１〜４１１７の値は、いずれも４．７ｋΩである。また、電圧検出容量４２０は、抵抗４１１〜４１１７の各端子間に接続され、各々２．２μＦである。
【００１２】
二次電池（ＢＴ）９１４を１６個縦続接続して、端子１から交流信号を与え、各電圧検出端子間の信号電圧ＶＣ０１〜ＶＣ１６の周波数特性をプロットしている。
【００１３】
図６によれば、周波数が高くなるとともに、各電圧検出端子間の信号電圧ＶＣ０１〜ＶＣ１６は、異なる周波数特性を示すようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−１３７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、従来の組電池測定装置では、電圧検出回路２０を構成する電圧検出抵抗は、全て同一の抵抗値であり、また、電圧検出容量は、全て同一の容量値で構成されている。
【００１６】
このため、ローパスフィルタを形成する電圧検出抵抗（Ｒｓ）９１６を同一の抵抗値で構成した場合、電圧検出端子（Ｔｓ１〜Ｔｓｎ）９５１〜９５ｎの周波数特性が不均一になり、各二次電池ＢＴの二次電池電圧Ｖｅの検出精度が不均一になる、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これらの課題を解決するために、本発明による組電池測定装置は、直列に接続された第１の電池、第２の電池及び第３の電池の電池電圧を監視する組電池測定装置であって、一端を前記第１の電池の一端に接続した第１の抵抗と、一端を前記第２の電池の一端に接続した第２の抵抗と、一端を前記第３の電池の一端に接続した第３の抵抗と、一端を前記第３の電池の他端に接続した第４の抵抗と、前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端との間に接続された第１の容量と、前記第２の抵抗の前記他端と前記第３の抵抗の他端との間に接続された第２の容量と、前記第３の抵抗の前記他端と前記第４の抵抗の他端との間に接続された第３の容量とを備え、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗の値に対して前記第１の抵抗の値を小さい値とし、かつ、前記第２の抵抗及び前記第３の抵抗の値に対して前記第４の抵抗の値を小さい値とした構成を有している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各電池の電圧を監視する経路の周波数特性を等しくして、組電池装置として精度の高い検出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の組電池測定装置の回路図である。
【図２】図１の組電池測定装置のシミュレーション回路図である。
【図３】図１の組電池測定装置のシミュレーション結果を示す周波数特性図である。
【図４】従来例の組電池測定装置の回路図である。
【図５】図４の組電池測定装置のシミュレーション回路図である。
【図６】図４の組電池測定装置のシミュレーション結果を示す周波数特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図１〜図３に基づき説明する。なお、実施形態では、背景技術で前述した同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００２１】
図１の組電池測定装置では、複数個の二次電池ＢＴが直列に接続され、各電池の端子の電圧が電圧検出回路２に与えられる。なお、二次電池（ＢＴ）は、電圧検出回路２の各抵抗の値に対して、十分に低い値の内部抵抗を有している。
【００２２】
図１において、端子１には二次電池４、二次電池５、二次電池６及び二次電池７を従属接続している。端子１には、二次電池４〜７を充電する充電電流が供給される。
【００２３】
ここで、抵抗１０の一端を二次電池４のプラス側に接続し、抵抗１２の一端を二次電池５のプラス側に接続し、抵抗１４の一端を二次電池６のプラス側に接続し、抵抗１６の一端を二次電池７のプラス側に接続し、抵抗１８の一端を二次電池７のマイナス側に接続している。抵抗１０の他端と抵抗１１の一端とを接続し、抵抗１２の他端と抵抗１３の一端とを接続し、抵抗１４の他端と抵抗１５の一端とを接続し、抵抗１６の他端と抵抗１７の一端とを接続し、抵抗１８の他端と抵抗１９の一端とを接続している。抵抗１１の他端と抵抗１３の他端との間に容量２１を接続し、抵抗１３の他端と抵抗１５の他端との間に容量２２を接続し、抵抗１５の他端と抵抗１７の他端との間に容量２３を接続し、抵抗１７の他端と抵抗１９の他端との間に容量２４を接続している。組電池監視装置３において、５１〜５５は電圧検出端子、６１〜６５はセルバランス端子、７１〜７４はセルバランススイッチ、８１〜８４はセルバランススイッチ制御信号である。
【００２４】
なお、図１は、二次電池の個数が４個の場合について説明した図であり、仮に、二次電池の個数がｎ個（ｎは整数）の場合には、二次電池の各端子には、（ｎ＋１）個のセルバランス抵抗と（ｎ＋１）個の電圧検出抵抗及びｎ個の電圧検出容量が接続される。
【００２５】
二次電池４は、二次電池電圧Ｖｅを起電力とし、その正極を電圧検出回路２内のセルバランス抵抗１０、負極をセルバランス抵抗１２に接続し、セルバランススイッチ７１をオンすることにより蓄えているエネルギーを放電することで、二次電池４の二次電池電圧Ｖｅを低下させることができる。このとき、セルバランス抵抗１０とセルバランス抵抗１２との電位差をセルバランス電圧Ｖｃとする。
【００２６】
また、セルバランス抵抗１０からセルバランススイッチ７１を経由してセルバランス抵抗１２へ流れる電流をセルバランス電流とする。
【００２７】
更に、セルバランス抵抗１０とセルバランススイッチ７１の一端との接続点に電圧検出抵抗１１を接続し、セルバランス抵抗１２とセルバランススイッチ７１の他端との接続点に電圧検出抵抗１３を接続している。また、電圧検出抵抗１１の他端と電圧検出抵抗１３の他端との間に電圧検出容量２１が接続されてローパスフィルタが形成されている。このローパスフィルタにより安定化された検出電圧Ｖｒを組電池監視装置３のＡＤＣ９１２で測定し、信号処理制御回路９１３で分析することで、二次電池４の二次電池電圧Ｖｅを測定している。
【００２８】
なお、二次電池５〜７についても、二次電池４の二次電池電圧Ｖｅを測定するのと同様の動作を行う。
【００２９】
ここで、二次電池４〜７の電気ノイズを考慮して、そのノイズが電圧検出回路２に入った影響を考慮する。
【００３０】
セルバランス抵抗１０と電圧検出抵抗１１との合成抵抗値をＲ０とし、セルバランス抵抗１８と電圧検出抵抗１９との合成抵抗値をＲ０とする。また、セルバランス抵抗１２と電圧検出抵抗１３との合成抵抗値をＲとし、セルバランス抵抗１４と電圧検出抵抗１５との合成抵抗値をＲとし、セルバランス抵抗１６と電圧検出抵抗１７との合成抵抗値をＲとする。
【００３１】
ここで、Ｒ０をＲよりも十分に小さい値とすることで、各二次電池電圧の周波数特性を合わせることができる。たとえば、Ｒ０を４７Ωとし、Ｒを４．７ｋΩとする。各電圧検出容量の値を４７μＦとする。
【００３２】
図２に図１の電圧検出回路２のシミュレーション回路の一例を、図３にシミュレーション結果の一例をそれぞれ示す。
【００３３】
抵抗２１１〜２１１７は、図１のセルバランス抵抗と電圧検出抵抗とを直列接続した抵抗を示す。抵抗２１１と抵抗２１１７の値は、４７Ωである。抵抗２１２〜２１１６の値は、４．７ｋΩである。また、各電圧検出容量２２０は、各々２．２μＦである。
【００３４】
二次電池４を１６個縦続接続して、端子１から交流信号を与え、各電圧検出端子間の信号電圧ＶＣ０１〜ＶＣ１６の周波数特性をプロットしている。
【００３５】
図３によれば、各電圧検出端子間の信号電圧ＶＣ０１〜ＶＣ１６の周波数特性は、ほぼ等しい値である。
【００３６】
これにより、各二次電池の電圧を監視する経路の周波数特性を等しくして、組電池装置として精度の高い検出を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明してきたとおり、本発明に係る組電池測定装置は、直列接続された複数個の電池で構成された組電池を用いる電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、ノートパソコンなど多岐に渡る商品への利用が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  端子
２  電圧検出回路
３  組電池監視装置
４〜７  二次電池
１０〜１９  抵抗
２０  電圧検出回路
２１〜２４  容量
７１〜７４  スイッチ
９１０  組電池監視装置
９１１  ＭＵＸ
９１２  ＡＤＣ
９１３  信号処理制御回路
９１４  二次電池
９１５  セルバランス抵抗
９１６  電圧検出抵抗
９１７  電圧検出容量
９１８  電圧検出抵抗
９１９  セルバランス抵抗
９２０  ＭＵＸ制御信号
９５１〜９５ｎ  電圧検出端子
９６１〜９６ｎ  セルバランス端子
９７１〜９７ｎ  セルバランススイッチ
９８０  スイッチ制御信号
９８１〜９８ｎ  セルバランススイッチ制御信号
【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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