(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セル（１１）が直列接続された組電池（１０）の各々の電池セル（１１）のうちのいずれかを選択する第１、第２マルチプレクサ（４０、４１）と、
前記複数の電池セル（１１）の各端子と前記第１マルチプレクサ（４０）とを接続する複数の第１配線（３１）と、
前記複数の第１配線（３１）の各々から分岐され、前記複数の電池セル（１１）の各端子と前記第２マルチプレクサ（４１）とを接続する複数の第２配線（３２）と、
前記第１マルチプレクサ（４０）により選択された電池セル（１１）のセル電圧を検出する第１電圧検出手段（５０）と、
前記第２マルチプレクサ（４１）により選択された電池セル（１１）のセル電圧を検出する第２電圧検出手段（５１）と、
前記第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で異なる電池セル（１１）のセル電圧を検出する第１のモードと、前記第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で同じ電池セル（１１）のセル電圧を検出する第２のモードと、のいずれかに設定する設定手段（６０）と、
前記第２のモードにおいて、前記第１、第２電圧検出手段（５０、５１）のそれぞれで検出した電圧値の差が所定の値よりも大きい場合に異常と検出する異常検出手段（６０）と、を備え、
前記第１マルチプレクサ（４０）は、前記複数の第１配線（３１）と前記第１電圧検出手段（５０）とを選択的に繋げる第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）を備え、前記第２マルチプレクサ（４１）は、前記複数の第２配線（１２）と前記第２電圧検出手段（５１）とを選択的に繋げる第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）を備えており、
前記設定手段（６０）は、前記第１のモードの場合、前記第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で異なる電池セル（１１）のセル電圧が検出されるように前記第１マルチプレクサ（４０）の第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）と前記第２マルチプレクサ（４１）の第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をそれぞれ制御し、前記第２のモードの場合、前記第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で同じ電池セル（１１）のセル電圧が検出されるように前記第１マルチプレクサ（４０）の第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）と前記第２マルチプレクサ（４１）の第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をそれぞれ制御するようになっており、
前記第１のモードのときに前記第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｓ）よりも前記第２のモードのときに前記第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｐ）が短いことを特徴とする電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池セルが直列接続された組電池の各々の電池セルのセル電圧を検出する電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、組電池を構成する電池セルの状態を監視する装置が、例えば特許文献１、２で提案されている。この特許文献１、２では、電池セルを選択するマルチプレクサと、マルチプレクサで選択された電池セルのセル電圧をデジタル変換する１個のＡＤ変換器と、を備える構成が提案されている。
【０００３】
ここで、セル電圧を測定するサンプリングレートは、全ての電池セルのセル電圧を検出する時間で決まる。したがって、上記の構成では、マルチプレクサにより１個ずつ電池セルの接続が切り替えられ、全ての電池セルが切り替わるまでの時間でサンプリングレートが決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６２１８８号公報
【特許文献２】特許第３８５５４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、マルチプレクサによってＡＤ変換器に対する電池セルの接続を１個ずつ切り替えているので、この切り替え時間によりサンプリングレートが低いという問題がある。また、ＡＤ変換器が１個であるので、ＡＤ変換器の出力を比較する対象がない。このため、ＡＤ変換器が特性ずれを起こしたとしてもその特性ずれを故障として診断することができないという問題がある。
【０００６】
ここで、マルチプレクサを無くし、ＡＤ変換器を複数設け、各電池セルのセル電圧をＡＤ変換器で測定する構成が考えられる。これにより、複数の電池セルを各ＡＤ変換器で同時に検出することができるので、全てのセル電圧を測定する時間が短くなり、サンプリングレートを高めることはできる。しかし、同じ電池セルを他のＡＤ変換器で検出することができないので、ＡＤ変換器の特性ずれを検出することはできない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、全てのセル電圧を検出するサンプリングレートの向上と故障診断の両方を可能にした電圧検出装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の電池セル（１１）が直列接続された組電池（１０）の各々の電池セル（１１）のうちのいずれかを選択する第１、第２マルチプレクサ（４０、４１）と、複数の電池セル（１１）の各端子と第１マルチプレクサ（４０）とを接続する複数の第１配線（３１）と、複数の第１配線（３１）の各々から分岐され、複数の電池セル（１１）の各端子と第２マルチプレクサ（４１）とを接続する複数の第２配線（３２）と、第１マルチプレクサ（４０）により選択された電池セル（１１）のセル電圧を検出する第１電圧検出手段（５０）と、第２マルチプレクサ（４１）により選択された電池セル（１１）のセル電圧を検出する第２電圧検出手段（５１）と、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で異なる電池セル（１１）のセル電圧を検出する第１のモードと、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で同じ電池セル（１１）のセル電圧を検出する第２のモードと、のいずれかに設定する設定手段（６０）と、第２のモードにおいて、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）のそれぞれで検出した電圧値の差が所定の値よりも大きい場合に異常と検出する異常検出手段（６０）と、を備え、第１マルチプレクサ（４０）は、複数の第１配線（３１）と第１電圧検出手段（５０）とを選択的に繋げる第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）を備え、第２マルチプレクサ（４１）は、複数の第２配線（１２）と第２電圧検出手段（５１）とを選択的に繋げる第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）を備えており、設定手段（６０）は、第１のモードの場合、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で異なる電池セル（１１）のセル電圧が検出されるように第１マルチプレクサ（４０）の第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）と第２マルチプレクサ（４１）の第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をそれぞれ制御し、第２のモードの場合、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で同じ電池セル（１１）のセル電圧が検出されるように第１マルチプレクサ（４０）の第１選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）と第２マルチプレクサ（４１）の第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をそれぞれ制御するようになっており、第１のモードのときに第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｓ）よりも第２のモードのときに第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｐ）が短いことを特徴とする。
【０００９】
これによると、第１のモードにより、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）によって異なる電池セル（１１）のセル電圧を検出することができるので、１つの電圧検出手段（５０、５１）で全てのセル電圧を検出する場合よりも短い時間で全てのセル電圧を検出することができる。したがって、サンプリングレートを向上させることができる。
【００１０】
また、第２のモードにより、第１、第２電圧検出手段（５０、５１）で同じ電池セル（１１）のセル電圧を検出することができるので、各電圧検出手段（５０、５１）の出力を相互比較することにより故障診断が可能となる。
【００１１】
以上のように、電圧検出装置において、全てのセル電圧を検出するサンプリングレートの向上と故障診断の両方を可能にすることができる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明では、複数の電池セル（１１）の各端子と第１マルチプレクサ（４０）とを接続する複数の第１配線（３１）と、複数の第１配線（３１）の各々から分岐され、複数の電池セル（１１）の各端子と第２マルチプレクサ（４１）とを接続する複数の第２配線（３２）と、を備えている。
【００１３】
このように、配線（３１、３２）が分岐した構成を有しているので、各マルチプレクサ（４０、４１）はそれぞれ同じ電池セル（１１）と異なる電池セル（１１）を選択することができる。したがって、第１のモードと第２のモードの両方を実現することができる。
【００１４】
また、配線（３１、３２）は各マルチプレクサ（４０、４１）よりも組電池（１０）側に設けられているので、マルチプレクサ（４０、４１）を含めた特性ずれの故障診断を行うことができる。
【００１５】
また、請求項１に記載の発明では、第１のモードのときに第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｓ）よりも第２のモードのときに第１、第２選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間（ｔｐ）が短いことを特徴とする。
【００１６】
このように、故障診断を行うための第２のモードでは各電圧検出手段（５０、５１）の出力の相対値を検出できれば良いので、選択スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ８）をＯＮする時間すなわちセル電圧の検出時間を短くすることができる。これにより、高速で故障診断を行うことができる。
【００２４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電圧検出装置を含んだシステム全体図である。
【図２】第１、第２マルチプレクサの具体的な回路図である。
【図３】第１、第２電圧検出手段の具体的な回路図である。
【図４】セル電圧検出の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】故障診断の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電圧検出装置を含んだシステム全体図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電圧検出装置を含んだシステム全体図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る電圧検出装置を含んだシステム全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電圧検出装置を含んだ電圧検出システムの全体図である。この図に示されるように、電圧検出システムは、組電池１０と電圧検出装置２０とを備えて構成されている。
【００２８】
組電池１０は、最小単位である電池セル１１が直列に複数接続されて構成された電池群である。電池セル１１は例えば図１に示されるようにＶ１からＶ８までの８個の電池セル１１が直列に接続されている。電池セル１１として充電可能なリチウムイオン二次電池が用いられる。そして、電圧検出装置２０は、例えばハイブリッド車等の電気自動車に適用されるものであり、組電池１０はハイブリッド車等の電気自動車に搭載され、インバータやモータ等の負荷を駆動するための電源や電子機器の電源等に用いられる。
【００２９】
各電池セル１１のうちの直列接続された隣同士の電池セル１１では、高電圧側の電池セル１１の負極端子と低電圧側の電池セル１１の正極端子とが共通化されている。そして、最も高電圧側の電池セル１１の正極端子と、最も低電圧側の電池セル１１の負極端子と、これらの端子を除く各共通端子と、の各端子に対して電圧検出装置２０が接続されている。
【００３０】
電圧検出装置２０は、各電池セル１１のセル電圧をそれぞれ検出するように構成された装置である。電圧検出装置２０は、切り替え手段３０と、第１マルチプレクサ４０（図１中の「マルチプレクサ１」）、第２マルチプレクサ４１（図１中の「マルチプレクサ２」）、第１電圧検出手段５０（図１中の「電圧検出手段１」）、第２電圧検出手段５１（図１中の「電圧検出手段２」）、およびマイクロコンピュータ６０（以下、マイコン６０という）を備えている。
【００３１】
切り替え手段３０は、各電圧検出手段５０、５１で異なる電池セル１１のセル電圧を検出する第１のモードと、各電圧検出手段５０、５１で同じ電池セル１１のセル電圧を検出する第２のモードと、のうちのいずれかのモードに切り替える役割を果たす。
【００３２】
本実施形態では、切り替え手段３０は、電池セル１１から第１マルチプレクサ４０と第２マルチプレクサ４１とを並列接続する配線３１、３２により構成されている。配線３１は電池セル１１の各端子と第１マルチプレクサ４０とを接続しており、配線３２は配線３１から分岐されて第２マルチプレクサ４１に接続されている。したがって、切り替え手段３０により、電池セル１１に対して各マルチプレクサ４０、４１が並列接続されていると言える。なお、配線３１、３２それ自体では切り替えを行うことはできないので、正確には切り替え手段３０が配線３１、３２により構成されているとは言えないが、配線３１、３２は、上述したように第１のモードと第２のモードとのいずれかに切り替えるために設けられたものであるので、その意味で、便宜上、この第１実施形態では、配線３１、３２により構成された部分を切り替え手段３０として説明する。
【００３３】
なお、最も低電圧側のＶ１の電池セル１１の負極に接続された配線３１、３２をＩＮ０とし、高電圧側に向かってＩＮ１、ＩＮ２、・・・とする。
【００３４】
第１マルチプレクサ４０は、各々の電池セル１１のうちのいずれかと第１電圧検出手段５０とを選択的に接続するスイッチ群である。第２マルチプレクサ４１も同様に、各々の電池セル１１のうちのいずれかと第２電圧検出手段５１とを選択的に接続するスイッチ群である。
【００３５】
図２は、各マルチプレクサ４０、４１の具体的な回路図である。この図に示されるように、各マルチプレクサ４０、４１はスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をそれぞれ備えている。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は、高電圧側の配線３１（または配線３２）に接続された一方のスイッチと、低電圧側の配線３１（または配線３２）に接続された他方のスイッチと、で構成されている。これら一方および他方の両方のスイッチが同時にＯＮまたはＯＦＦするように各スイッチＳＷ１〜ＳＷ８がマイコン６０によって導通制御される。
【００３６】
例えば、スイッチＳＷ１は、ＩＮ０の配線３１（または配線３２）に接続された一方のスイッチと、ＩＮ１の配線３１（または配線３２）に接続された他方のスイッチと、でスイッチＳＷ１が構成されている。このスイッチＳＷ１がＯＮすると、Ｖ１の電池セル１１のセル電圧がマルチプレクサ４０、４１の出力チャンネル（ＯＵＴ０、ＯＵＴ１）から出力される。他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ８についても同様である。
【００３７】
第１電圧検出手段５０は、第１マルチプレクサ４０の出力電圧であるセル電圧を検出するように構成された検出手段である。第２電圧検出手段５１も同様に、第２マルチプレクサ４１の出力電圧であるセル電圧を検出するように構成された検出手段である。
【００３８】
図３は、各電圧検出手段５０、５１の具体的な回路図である。この図に示されるように、各電圧検出手段５０、５１は、入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３（図３中の「ＡＤＣ」）とをそれぞれ備えている。
【００３９】
入力Ｉ／Ｆ回路５２は、マルチプレクサ４０、４１の出力を差動増幅してＡＤ変換回路５３に入力するための回路である。入力Ｉ／Ｆ回路５２の入力チャンネルＩＮ９が第１マルチプレクサ４０の出力チャンネルＯＵＴ０に接続され、入力Ｉ／Ｆ回路５２の入力チャンネルＩＮ１０が第１マルチプレクサ４０の出力チャンネルＯＵＴ１に接続されている。第２マルチプレクサ４１についても同様である。
【００４０】
入力Ｉ／Ｆ回路５２は、バッファ５４ａ、５４ｂと、抵抗５５ａ〜５５ｄと、オペアンプ５６と、を備えて構成されている。バッファ５４ａ、５４ｂは入力高インピーダンスを出力低インピーダンスに変換する回路である。バッファ５４ａは電池セル１１の負極側に対応するＩＮ９に接続され、バッファ５４ｂは電池セル１１の正極側に対応するＩＮ１０に接続されている。
【００４１】
抵抗５５ａはバッファ５４ｂに接続され、抵抗５５ｂは抵抗５５ａとグランドとの間に接続されている。これら抵抗５５ａと抵抗５５ａとの間の接続点がオペアンプ５６の非反転入力端子に接続されている。また、抵抗５５ｃはバッファ５４ａに接続され、抵抗５５ｄは抵抗５５ｃとオペアンプ５６の出力端子との間に接続されている。これら抵抗５５ｃと抵抗５５ｄとの間の接続点がオペアンプ５６の反転入力端子に接続されている。そして、オペアンプ５６の出力端子がＡＤ変換回路５３に接続されている。
【００４２】
ＡＤ変換回路５３は、マイコン６０のＡＤ指令に従って、入力Ｉ／Ｆ回路５２で増幅された電池セル１１のセル電圧を測定する回路である。ＡＤ変換回路５３は、測定したセル電圧をデジタル信号に変換してＡＤ出力としてマイコン６０に出力する。
【００４３】
マイコン６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って各電池セル１１の状態を監視する制御回路である。
【００４４】
マイコン６０は、上述の第１のモードと第２のモードを実現するように動作する。具体的には、第１のモードの場合、マイコン６０は各電圧検出手段５０、５１で異なる電池セル１１のセル電圧が検出されるように各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をそれぞれ制御する。また、第２のモードの場合、マイコン６０は各電圧検出手段５０、５１で同じ電池セル１１のセル電圧が検出されるように各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をそれぞれ制御する。
【００４５】
そして、マイコン６０は、第２のモードにおいて各電圧検出手段５０、５１で検出された電圧値の差が所定の値より大きく差が生じていたときには異常と検出する故障診断機能を備えている。これにより、マイコン６０はＡＤ変換回路５３の特性ずれを故障として診断することができる。
【００４６】
なお、マイコン６０は、上記の機能の他、ＡＤ変換回路５３によって検出された各電池セル１１のセル電圧と図示しない測定回路により測定された組電池１０に流れる電流とを用いて組電池１０の残存容量（State of Charge；ＳＯＣ）を取得する機能も備えている。そして、このセル電圧もしくは残存容量に基づいて図示しない均等化放電回路等により電池セル１１の充電や放電を制御することもできる。
【００４７】
以上が、本実施形態に係る電圧検出装置２０および電圧検出システムの構成である。次に、本実施形態に係る電圧検出装置２０の作動について、図４および図５を参照して説明する。
【００４８】
まず、電池セル１１のセル電圧を検出する第１のモードの作動について説明する。この第１のモードでは、各マルチプレクサ４０、４１で異なる電池セル１１が選択されるように、マイコン６０によって各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００４９】
本実施形態では、第１マルチプレクサ４０ではＶ１〜Ｖ４の電池セル１１のセル電圧を検出するようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が順にＯＮされる。一方、第２マルチプレクサ４１ではＶ５〜Ｖ８の電池セル１１のセル電圧を検出するようにスイッチＳＷ５〜ＳＷ８が順にＯＮされる。
【００５０】
具体的には、図４に示されるように、第１マルチプレクサ４０（図４中の「ＭＰＸ１」）のスイッチＳＷ１がＯＮされると同時に第２マルチプレクサ４１（図４中の「ＭＰＸ２」）のスイッチＳＷ５がＯＮされる。スイッチＳＷ１、ＳＷ５のＯＮ時間はｔｓである。これにより、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３（図４中の「ＡＤ１」）でＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出される。また、これと同時に、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３（図４中の「ＡＤ２」）でＶ５の電池セル１１のセル電圧が検出される。各セル電圧はマイコン６０によってＡＤ変換回路５３から読み出される。
【００５１】
続いて、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ２と第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ６とが同時にＯＮされ、Ｖ２とＶ６の電池セル１１のセル電圧が同時に検出される。この後、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ３と第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ７とが同時にＯＮされ、Ｖ３とＶ７の電池セル１１のセル電圧が同時に検出される。そして、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ４と第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ８とが同時にＯＮされ、Ｖ４とＶ８の電池セル１１のセル電圧が同時に検出される。これらスイッチＳＷ２〜ＳＷ８のＯＮ時間は上記と同様にｔｓである。
【００５２】
このように、２つのマルチプレクサ４０、４１によって異なる電池セル１１のセル電圧をそれぞれ検出しているので、１つのマルチプレクサで全ての電池セル１１のセル電圧を検出する場合よりも半分の時間で測定を完了することができる。つまり、セル電圧検出のサンプリングレートが高くなる。
【００５３】
次に、各電圧検出手段５０、５１の特性ずれを検出する第２のモードの作動について説明する。この第２のモードでは、各マルチプレクサ４０、４１で同じ電池セル１１が選択されるように、マイコン６０によって各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００５４】
具体的には、図５に示されるように、第１マルチプレクサ４０（図５中の「ＭＰＸ１」）のスイッチＳＷ１がＯＮされると同時に第２マルチプレクサ４１（図５中の「ＭＰＸ２」）のスイッチＳＷ１がＯＮされる。これにより、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３（図５中の「ＡＤ１」）でＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出され、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３（図５中の「ＡＤ２」）でもＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出される。各セル電圧はマイコン６０によってＡＤ変換回路５３から読み出される。
【００５５】
そして、Ｖ２からＶ８までの電池セル１１が各マルチプレクサ４０、４１で順に選択され、各電圧検出手段５０、５１で同じ電池セル１１のセル電圧が順に検出される。
【００５６】
そして、マイコン６０は故障診断を行う。すなわち、マイコン６０は、各電圧検出手段５０、５１で検出された電圧値の差が所定の値より大きく差が生じていたら異常であると判定する。これにより、各電圧検出手段５０、５１の特性ずれを検出することができる。なお、マイコンが故障診断するタイミングは、電池セル１１の測定毎に行っても良いし、全ての電池セル１１の測定後にまとめて行っても良い。
【００５７】
ここで、第２のモードのときにスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をＯＮする時間ｔｐは、第１のモードのときにスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をＯＮする時間ｔｓよりも短く設定されている（ｔｐ＜ｔｓ）。故障診断を行うための第２のモードでは、各電圧検出手段５０、５１の出力の相対値がわかれば良いので、各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８をＯＮする時間すなわちセル電圧の検出時間を短くすることができる。したがって、短時間で故障診断を行うことができる。
【００５８】
以上のようにして、第１のモードと第２のモードとが切り替えられ、第１のモードで各電池セル１１のセル電圧が検出され、第２のモードで故障診断が行われる。このような２つのモードの切り替えは、切り替え手段３０が配線３１、３２の分岐により構成されていることで可能となっている。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、配線３１、３２により構成された切り替え手段３０を設け、この切り替え手段３０によって各電池セル１１に対する各マルチプレクサ４０、４１を直列接続または並列接続している。
【００６０】
そして、各マルチプレクサ４０、４１の直列接続すなわち各マルチプレクサ４０、４１に異なる電池セル１１が接続される第１のモードでは、各電圧検出手段５０、５１によって異なる電池セル１１のセル電圧が検出される。このため、１つの電圧検出手段５０、５１で全てのセル電圧を検出する場合よりも短い時間で全てのセル電圧を検出することができる。したがって、セル電圧検出のサンプリングレートを向上させることができ、高速でセル電圧を検出することができる。
【００６１】
また、各マルチプレクサ４０、４１の並列接続すなわち各マルチプレクサ４０、４１に同じ電池セル１１が接続される第２のモードでは、各電圧検出手段５０、５１で同じ電池セル１１のセル電圧が検出される。このため、各電圧検出手段５０、５１の出力を相互比較することが可能となり、各マルチプレクサ４０、４１および各電圧検出手段５０、５１の故障診断を行うことができる。したがって、電圧検出装置２０の信頼性を高めることができる。
【００６２】
上記のように、電圧検出装置２０において、全てのセル電圧を検出するサンプリングレートの向上と故障診断の両方を可能にすることができる。
【００６３】
そして、本実施形態では、第１のモードと第２のモードとでセル電圧を検出する時間が異なっている。第１のモードでは検出時間はｔｓであり、この時間ｔｓは第２のモードでの検出時間ｔｐよりも長い。これは、電圧検出装置２０の回路上に容量成分があり、この容量成分がマルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８の切り替え時に時定数で切り替わるためにスイッチＳＷ１〜ＳＷ８のＯＮ／ＯＦＦ状態が真値になるまでに時間がかかるので、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の状態が安定する時間を確保するために検出時間を長く設定している。したがって、ｔｓ＞ｔｐという関係を満たすように、ｔｓの時間が充分確保されているので、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８が安定した状態でセル電圧を高精度に検出することができる。
【００６４】
これに対し、故障診断の場合には、各電圧検出手段５０、５１で検出されたセル電圧の相対値がわかれば良いため、精度は問題にならない。このため、セル電圧の検出時間ｔｐを短くすることができる。
【００６５】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８が特許請求の範囲の「選択スイッチ」に対応し、マイコン６０が特許請求の範囲の「異常検出手段」に対応する。
【００６６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態では、切り替え手段３０を配線３１、３２で構成していた、本実施形態ではスイッチで構成したことが特徴となっている。
【００６７】
図６は、本実施形態に係る電圧検出装置２０を含んだシステム全体図である。この図に示されるように、本実施形態では、組電池１０は低電圧側のＶ１から高電圧側に向かってＶ６の電池セル１１まで６個の電池セル１１が直列接続されている。
【００６８】
そして、第１マルチプレクサ４０（図６中の「マルチプレクサ１」）はＶ１〜Ｖ３の電池セル１１に接続され、第２マルチプレクサ４１（図６中の「マルチプレクサ２」）はＶ４〜Ｖ６の電池セル１１に接続されている。
【００６９】
各マルチプレクサ４０、４１は、図２に示された構成のうち３個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって構成されている。例えば、第１マルチプレクサ４０では、スイッチＳＷ１がＶ１の電池セル１１に対応し、スイッチＳＷ２がＶ２の電池セル１１に対応し、スイッチＳＷ３がＶ３の電池セル１１に対応する。第１マルチプレクサ４０の出力は、第１電圧検出手段５０の入力Ｉ／Ｆ回路５２（図６中の「入力ＩＦ１」）に入力される。
【００７０】
同様に、第２マルチプレクサ４１では、スイッチＳＷ１がＶ４の電池セル１１に対応し、スイッチＳＷ２がＶ５の電池セル１１に対応し、スイッチＳＷ３がＶ６の電池セル１１に対応する。第２マルチプレクサ４１の出力は、第２電圧検出手段５１の入力Ｉ／Ｆ回路５２（図６中の「入力ＩＦ２」）に入力される。
【００７１】
また、切り替え手段３０は入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３との間に設けられている。ここで、「入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３との間」というときの「入力Ｉ／Ｆ回路５２」は各電圧検出手段５０、５１の２つの入力Ｉ／Ｆ回路５２を指し、「ＡＤ変換回路５３」は各電圧検出手段５０、５１の２つのＡＤ変換回路５３を指している。したがって、図６に示されるように、切り替え手段３０は２つの入力Ｉ／Ｆ回路５２と２つのＡＤ変換回路５３との間に位置している。
【００７２】
そして、本実施形態では、切り替え手段３０は第１スイッチ３３と第２スイッチ３４と第３スイッチ３５とを備えて構成されている。
【００７３】
第１スイッチ３３は第２電圧検出手段５１の入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３（図６中の「Ａ／Ｄ２」）との間に設けられ、入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３との接続を導通または遮断するようにマイコン６０にＯＮ／ＯＦＦされる。
【００７４】
第３スイッチ３５も第１スイッチ３３と同様に、第１電圧検出手段５０の入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３（図６中の「Ａ／Ｄ１」）との間に設けられ、入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３との接続を導通または遮断するようにマイコン６０にＯＮ／ＯＦＦされる。
【００７５】
一方、第２スイッチ３４は、第１スイッチ３３と第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３との間と第３スイッチ３５と第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３との間とを接続するように設けられている。これにより、第２スイッチ３４は、各電圧検出手段５０、５１の各ＡＤ変換回路５３の接続を導通または遮断するようにマイコン６０にＯＮ／ＯＦＦされる。
【００７６】
次に、上記の電圧検出装置２０の構成において、セル電圧の検出と故障診断の作動について説明する。
【００７７】
まず、セル電圧を検出する第１のモードの場合、各ＡＤ変換回路５３で異なる電池セル１１のセル電圧が検出されるように、マイコン６０によって切り替え手段３０の第１スイッチ３３がＯＮ、第２スイッチ３４がＯＦＦ、第３スイッチ３５がＯＮされる。
【００７８】
これにより、第１マルチプレクサ４０の出力は、第１電圧検出手段５０の入力Ｉ／Ｆ回路５２で差動増幅され、第３スイッチ３５を介して第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３に入力され、ＡＤ変換される。一方、第２マルチプレクサ４１の出力は、第２電圧検出手段５１の入力Ｉ／Ｆ回路５２で差動増幅され、第１スイッチ３３を介して第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３に入力され、ＡＤ変換される。
【００７９】
すなわち、第１マルチプレクサ４０で選択されるＶ４〜Ｖ６の電池セル１１のセル電圧は第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ１）で測定され、第２マルチプレクサ４１で選択されるＶ１〜Ｖ３の電池セル１１のセル電圧は第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ２）で測定される。
【００８０】
具体的には、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ１がＯＮされると同時に第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ１がＯＮされる。これにより、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３でＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出される。また、これと同時に、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３でＶ４の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００８１】
続いて、各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ２がそれぞれ同時にＯＮされる。これにより、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３でＶ２の電池セル１１のセル電圧が検出され、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３でＶ５の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００８２】
この後、各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ３がそれぞれ同時にＯＮされる。これにより、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３でＶ３の電池セル１１のセル電圧が検出され、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３でＶ６の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００８３】
各セル電圧はマイコン６０によってＡＤ変換回路５３から読み出される。なお、各マルチプレクサ４０、４１の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のＯＮ時間は第１実施形態と同様にｔｓである。
【００８４】
次に、故障診断を行う第２のモードの場合、各ＡＤ変換回路５３で異なる電池セル１１のセル電圧が検出されるように、切り替え手段３０の各スイッチ３３〜３５が切り替えられる。
【００８５】
第１に、マイコン６０によって切り替え手段３０の第１スイッチ３３がＯＦＦ、第２スイッチ３４がＯＮ、第３スイッチ３５がＯＮされる。これにより、第１マルチプレクサ４０の出力は、第１電圧検出手段５０の入力Ｉ／Ｆ回路５２（入力ＩＦ１）で差動増幅され、第３スイッチ３５を介して第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ１）に入力されると共に第２スイッチ３４を介して第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ２）に入力され、それぞれＡＤ変換される。
【００８６】
したがって、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ１がＯＮされると、第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３でＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出されると共に、第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３でＶ１の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００８７】
また、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ２がＯＮされ、各ＡＤ変換回路５３でＶ２の電池セル１１のセル電圧が検出される。同様に、第１マルチプレクサ４０のスイッチＳＷ３がＯＮされ、各ＡＤ変換回路５３でＶ３の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００８８】
以上のように、各マルチプレクサ４０、４１で異なる電池セル１１のセル電圧を検出することができるので、セル電圧検出のサンプリングレートを高めることができる。したがって、高速でセル電圧を検出することができる。
【００８９】
第２に、マイコン６０によって切り替え手段３０の第１スイッチ３３がＯＮ、第２スイッチ３４がＯＮ、第３スイッチ３５がＯＦＦされる。これにより、第２マルチプレクサ４１の出力は、第２電圧検出手段５１の入力Ｉ／Ｆ回路５２（入力ＩＦ２）で差動増幅され、第１スイッチ３３を介して第２電圧検出手段５１のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ２）に入力されると共に第２スイッチ３４を介して第１電圧検出手段５０のＡＤ変換回路５３（Ａ／Ｄ１）に入力され、それぞれＡＤ変換される。
【００９０】
したがって、第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ１がＯＮされると、各ＡＤ変換回路５３でＶ４の電池セル１１のセル電圧が検出される。また、第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ２がＯＮされ、各ＡＤ変換回路５３でＶ５の電池セル１１のセル電圧が検出される。同様に、第２マルチプレクサ４１のスイッチＳＷ３がＯＮされ、各ＡＤ変換回路５３でＶ６の電池セル１１のセル電圧が検出される。
【００９１】
そして、第１実施形態と同様に、マイコン６０は故障診断を行い、各電圧検出手段５０、５１で検出された電圧値の差が所定の値より大きく差が生じていた場合には異常であると判定する。なお、各マルチプレクサ４０、４１の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のＯＮ時間は第１実施形態と同様にｔｐである。
【００９２】
以上のように、各マルチプレクサ４０、４１で同じ電池セル１１のセル電圧を検出することができるので、各セル電圧の差を取ることができ、ひいては故障診断を行うことができる。したがって、電圧検出装置２０の信頼性を高めることができる。
【００９３】
そして、本実施形態では、切り替え手段３０は入力Ｉ／Ｆ回路５２とＡＤ変換回路５３との間に配置されているため、入力Ｉ／Ｆ回路５２の１出力に対して各スイッチ３３〜３５が設けられていれば良い。このため、スイッチ３３〜３５の数が少なく済み、コストを低減できる。
【００９４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１スイッチ３３および第３スイッチ３５が特許請求の範囲の「第１のスイッチ」に対応し、第２スイッチ３４が特許請求の範囲の「第２のスイッチ」に対応する。
【００９５】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図７は、本実施形態に係る電圧検出装置２０を含んだシステム全体図である。この図に示されるように、本実施形態では、切り替え手段３０は、各マルチプレクサ４０、４１と各電圧検出手段５０、５１との間に設けられている。
【００９６】
なお、各マルチプレクサ４０、４１の出力チャンネルと各電圧検出手段５０、５１の入力チャンネルとに対応するように、切り替え手段３０に備えられた各スイッチ３３〜３５はそれぞれ２個のスイッチで構成されている。
【００９７】
本実施形態に係る電圧検出装置２０の作動は第２実施形態と同じである。したがって、第２実施形態と同様に切り替え手段３０の各スイッチ３３〜３５がマイコン６０によって制御されることで、第１のモードで全ての電池セル１１のセル電圧が検出され、第２のモードで故障診断が行われる。
【００９８】
特に、本実施形態では、同じ電池セル１１のセル電圧が各電圧検出手段５０、５１の各入力Ｉ／Ｆ回路５２を経由して各ＡＤ変換回路５３で検出されるので、入力Ｉ／Ｆ回路５２を含めた故障診断が可能となる。
【００９９】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図８は、本実施形態に係る電圧検出装置を含んだシステム全体図である。この図に示されるように、電圧検出装置２０は、組電池１０と第１マルチプレクサ４０との間に単独フィルタ７０を備えている。
【０１００】
なお、図８では第１マルチプレクサ４０と第１電圧検出手段５０を示しており、切り替え手段３０と第２マルチプレクサ４１および第２電圧検出手段５１は省略している。
【０１０１】
単独フィルタ７０は、複数の抵抗７１と複数のコンデンサ７２を備えている。抵抗７１は、最も高電圧側の電池セル１１の正極端子と、最も低電圧側の電池セル１１の負極端子と、にそれぞれ接続されている。また、抵抗７１は、電池セル１１の共通端子に接続された配線が分岐された各分岐先にそれぞれ接続されている。各コンデンサ７２は、電池セル１１の正極側に接続された抵抗７１と、当該電池セル１１の負極側に接続された抵抗７１と、を接続している。各抵抗７１は第１マルチプレクサ４０の各スイッチにそれぞれ接続されている。
【０１０２】
本実施形態のように単独フィルタ７０が設けられた構成では、電池セル１１の共通端子に接続された配線が分岐されているので、第１マルチプレクサ４０のスイッチの数が約２倍になる。このように、電圧検出装置２０に単独フィルタ７０を設けた構成においても、各マルチプレクサ４０、４１の構成を単独フィルタ７０に応じて変更できる。
【０１０３】
なお、図８では第１実施形態で示された電圧検出装置２０の構成を例として示しているが、第２、第３実施形態に係る電圧検出装置２０についても単独フィルタ７０を設ける場合にはマルチプレクサ４０、４１のスイッチの数が増加する構成となる。
【０１０４】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された電圧検出装置２０の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。
【０１０５】
例えば、上記各実施形態では、マイコン６０は故障診断のみを行っていたが、２つのセル電圧に差が生じていた場合は補正しても良い。すなわち、マイコン６０は、第２のモードにおいて、各電圧検出手段５０、５１で検出した電圧値の範囲内で一致する値となるように各電圧検出手段５０、５１の電圧検出値をそれぞれ補正することができる。これにより、各電圧検出手段５０、５１の出力の相対誤差を小さくすることができる。補正方法としては、２値の間で電圧値を補正するが、例えば平均値を取る方法やいずれか一方の電圧値に合わせる方法等がある。また、マイコン６０は、補正による補正量が閾値より大きくなったときに異常と判定することもできる。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、マイコン６０が特許請求の範囲の「補正手段」および「異常検出手段」に対応する。
【０１０６】
また、第３実施形態では、切り替え手段３０に第１スイッチ３３および第３スイッチ３５が設けられているが、これらのスイッチは各マルチプレクサ４０、４１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を兼ねる構成でも良い。この場合、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の制御の他に第１スイッチ３３および第３スイッチ３５の別の制御を行えば良い。
【０１０７】
さらに、各実施形態では、２つのマルチプレクサ４０、４１および２つの電圧検出手段５０、５１が設けられた構成になっているが、これは電圧検出装置２０の一例であり、マルチプレクサおよび電圧検出手段は３組以上設けられた構成でも良い。上記のように、２組の構成で成立するので、当然３組以上でも成立する。このように、電圧検出手段の数が増えると、各電池セル１１のセル電圧を各電圧検出手段に分散させて検出することができるので、サンプリングレートをさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０            組電池
１１            電池セル
３１、３２      配線
３３            第１スイッチ（第１のスイッチ）
３４            第２スイッチ（第２のスイッチ）
３５            第３スイッチ（第１のスイッチ）
４０            第１マルチプレクサ
４１            第２マルチプレクサ
５０            第１電圧検出手段
５１            第２電圧検出手段
５２            入力Ｉ／Ｆ回路
５３            ＡＤ変換回路
６０            マイコン（異常検出手段、補正手段）
ＳＷ１〜ＳＷ８  スイッチ（選択スイッチ）
【図１】
0005712841.tif 000002
【図２】
0005712841.tif 000003
【図３】
0005712841.tif 000004
【図４】
0005712841.tif 000005
【図５】
0005712841.tif 000006
【図６】
0005712841.tif 000007
【図７】
0005712841.tif 000008
【図８】
0005712841.tif 000009