(57)【要約】  蓄電モジュールにおける複数の蓄電セルの電圧をそれぞれ入力とする複数の第１ＡＤＣが設けられている。第１ＡＤＣに対応して、変換動作の基準となる参照電圧ＶＲｎを供給する第１参照電圧部がそれぞれ設けられている。選択部は参照電圧ＶＲｎのいずれかを選択し、第２ＡＤＣに与える。電圧値補正部は電圧値取得部によって求められた蓄電セルの電圧値を、第２ＡＤＣから出力されたデジタル信号から得た補正データを基にして補正する。
2016051684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電セルが接続された蓄電モジュールに対して、各蓄電セルの電圧を測定する蓄電セル制御装置であって、
前記蓄電モジュールにおける少なくとも２個の蓄電セルの電圧をそれぞれ入力とし、入力に応じた第１デジタル信号を出力する複数の第１ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、
前記複数の第１ＡＤＣに対応してそれぞれ設けられており、当該第１ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する複数の第１参照電圧部と、
入力電圧に応じた第２デジタル信号を出力する第２ＡＤＣと、
前記第２ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する第２参照電圧部と、
前記複数の第１参照電圧部のいずれかが供給する参照電圧を選択し、選択した前記参照電圧を前記第２ＡＤＣに前記入力電圧として与える選択部と、
前記複数の第１ＡＤＣから出力された複数の第１デジタル信号を受け、前記複数の第１デジタル信号から、当該複数の蓄電セルの各々の電圧値を求める電圧値取得部と、
前記第２ＡＤＣから出力された第２デジタル信号を受け、前記電圧値取得部によって求められた前記複数の蓄電セルの各々の電圧値を、前記第２デジタル信号から得た補正データを基にして補正する電圧値補正部とを備えた
蓄電セル制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、共通のクロック信号が与えられ、前記共通のクロック信号に同期して動作する
蓄電セル制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記選択部は、前記複数の第１参照電圧部が供給する参照電圧を所定順に選択し、かつ、前記選択動作を繰り返し実行するものであり、
前記電圧値補正部は、前記複数の第１参照電圧部に対応する補正データをそれぞれ記憶するものであり、前記第２ＡＤＣから前記第２デジタル信号を受けたとき、前記第２デジタル信号を基にして、記憶していた補正データを更新する
蓄電セル制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１参照電圧部は、参照電圧として、前記対応する第１ＡＤＣの電源電圧および接地電圧を供給する
蓄電セル制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣ、前記複数の第１参照電圧部、前記第２ＡＤＣ、前記第２参照電圧部、前記選択部、前記電圧値取得部、および、前記電圧値補正部が、単一の半導体装置に搭載されている
蓄電セル制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、デルタシグマ型またはインクリメンタル型のＡＤＣであり、前記第１デジタル信号をＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の形式で出力するものであり、
前記電圧値取得部は、ＰＤＭ信号をデジタル値に補完するデシメーションフィルタを備えている蓄電セル制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、逐次比較型、サイクリック型またはスロープ型のＡＤＣであり、前記第１デジタル信号をシリアル信号で出力するものであり、
前記電圧値取得部は、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレル変換回路を備えている
蓄電セル制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の蓄電セル制御装置と、
前記蓄電モジュールを流れる電流を測定する電流計と、
前記電流計によって測定された電流値と、前記蓄電セル制御装置から出力された前記蓄電セルの電圧値とを用いて、前記蓄電セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）またはＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）を演算する演算部とを備えた
蓄電モジュールマネジメントシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数個の蓄電セルが接続された蓄電モジュールに対して、蓄電セルの電圧を高精度に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量の電力を蓄える蓄電手段として、複数個の蓄電セルが接続された蓄電モジュールが利用されている。例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）では、数百個のリチウムイオンバッテリーセルを直列に接続したバッテリーモジュールが搭載されており、このバッテリーモジュールによって数百Ｖの電圧を発生し、モーターを駆動している。【０００３】
蓄電モジュールでは、蓄電セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）やＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）を高精度に把握することが重要である。例えば車載用途の場合には、ＳＯＣを高精度に把握することによって、充電量の残量計算誤差のマージンを減らして自動車の航続距離を伸ばしたり、誤差のためのマージン分として搭載した蓄電セルの直列数や並列数を削減してバッテリー重量を減らし、燃費を向上させたりすることが可能になる。【０００４】
そして、蓄電セルのＳＯＣやＳＯＨを高精度に把握するためには、複数の蓄電セルの電圧とこれらに流れる電流を、同じタイミングで高精度に測定することが好ましい。【０００５】
特許文献１では、車両用の電源装置として、走行用バッテリーを構成する電池モジュールの電圧を検出する構成が開示されている。この構成では、電池モジュール内の電池セルをマルチプレクサによって順次選択し、選択した電池セルの電圧値を、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５５０１号公報
【発明の概要】
【０００７】
本開示は、蓄電モジュールにおける複数個の蓄電セルの電圧を、同じタイミングで、かつ、高精度に測定可能な蓄電セル制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本開示の一態様では、複数の蓄電セルが接続された蓄電モジュールに対して、各蓄電セルの電圧を測定する蓄電セル制御装置であって、複数の第１ＡＤＣと複数の第１参照電圧部と第２ＡＤＣと選択部と電圧値取得部と電圧値補正部とを有する。複数の第１ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、蓄電モジュールにおける少なくとも２個の蓄電セルの電圧をそれぞれ入力とし、入力に応じた第１デジタル信号を出力する。複数の第１参照電圧部は、複数の第１ＡＤＣに対応してそれぞれ設けられており、当該第１ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する。第２ＡＤＣは、入力電圧に応じた第２デジタル信号を出力する。第２参照電圧部は、第２ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する。選択部は、複数の第１参照電圧部のいずれかが供給する参照電圧を選択し、選択した参照電圧を第２ＡＤＣに入力電圧として与える。電圧値取得部は、複数の第１ＡＤＣから出力された複数の第１デジタル信号を受け、複数の第１デジタル信号から、当該複数の蓄電セルの各々の電圧値を求める。電圧値補正部は、第２ＡＤＣから出力された第２デジタル信号を受け、電圧値取得部によって求められた複数の蓄電セルの各々の電圧値を、第２デジタル信号から得た補正データを基にして補正する。
【０００９】
本態様によると、蓄電モジュールにおける少なくとも２個の蓄電セルに対して、その電圧を測定するために、第１ＡＤＣとこれに参照電圧を供給する第１参照電圧部とが、それぞれ設けられている。そして、電圧値取得部によって、第１ＡＤＣから出力された第１デジタル信号から当該蓄電セルの電圧値が求められる。また、第１参照電圧部が供給する参照電圧を測定するために、第２ＡＤＣとこれに参照電圧を供給する第２参照電圧部とが設けられており、選択部によって選択された参照電圧が第２ＡＤＣに入力として与えられる。そして、蓄電セルの電圧値が、電圧値補正部によって、第２ＡＤＣから出力された第２デジタル信号から得られた補正データを基にして補正される。すなわち、第１ＡＤＣによって測定された蓄電セルの電圧がその参照電圧の測定値に基づいて補正されるので、第１参照電圧部が供給する参照電圧がさほど高い精度を持たなくても、蓄電セルの電圧を精度良く求めることができる。しかも、複数の蓄電セルについてそれぞれ第１ＡＤＣが設けられているので、並列に、例えば同じタイミングで、電圧測定が可能である。また、精度の高い測定を行うためには、第２参照電圧部が高精度の参照電圧を提供すればよいので、本態様によって、回路規模や出荷時のトリミング作業工数の増大を招くことがない。
【００１０】
本開示によると、蓄電セル制御装置において、回路規模や出荷時作業工数の増大を招くことなく、蓄電モジュールにおける複数個の蓄電セルの電圧を、同じタイミングで、かつ、高精度に測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る蓄電セル制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１における参照電圧部群の構成例を示す回路図である。
【図３】図３は、図１における第１ＡＤＣとその周辺の回路構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、実施形態に係る蓄電セル制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、図１における第１ＡＤＣとその周辺の回路構成の他の例を示す回路図である。
【図６】図６は、実施形態に係る蓄電セル制御装置を備えたシステム構成例を示す回路図である。
【図７】図７は、実施形態に係る蓄電セル制御装置の他の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。
【００１３】
特許文献１の構成では、直列に接続された各電池セルの電圧を順次選択し、共通のＡＤＣによって測定している。このため、電池セル間の測定誤差が小さくなるとともに、ＡＤＣの参照電圧として高精度の電圧を与えることによって、高い測定精度を得ることができる。
【００１４】
ところがその一方で、特許文献１の構成では、電池セルを順次選択して電圧測定を行っているため、セル電圧測定の同時性は失われている。特に、精度の高い電圧測定を行うためには、ＡＤＣの方式にかかわらず電池セル１個当たりの測定時間を長くする必要があるので、特許文献１の構成では、セル電圧測定の同時性が益々失われる。このことは、蓄電セルのＳＯＣやＳＯＨを高精度に把握することを逆に困難にする。
【００１５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、蓄電セルとは、電力を蓄える機能を有するセルのことをいい、少なくとも、電池（バッテリー）セルとキャパシタセルとを含む。
【００１６】
図１は実施の形態に係る蓄電セル制御装置の概略構成を示す図である。図１において、蓄電モジュール１では、複数個の蓄電セル１ａ（図では１６個の蓄電セルＣ０〜Ｃ１５）が直列に接続されている。蓄電セル制御装置は、蓄電モジュール１に対して、各蓄電セル１ａの電圧を測定する機能を有している。なお、本実施形態では、蓄電セル１ａとして、リチウムイオンバッテリーセルを利用しているものとする。ただし、他の種類の蓄電セルについても、本実施形態は適用可能である。
【００１７】
蓄電セル制御装置は、複数の第１アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２ａからなるＡＤＣ群２と、ＡＤＣ群２の各第１ＡＤＣ２ａに対応してそれぞれ設けられた複数の第１参照電圧部３ａからなる参照電圧部群３と、選択部としてのマルチプレクサ４と、第２ＡＤＣ５を備える。さらに、第２ＡＤＣ５の変換動作の基準となる参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−を供給する第２参照電圧部６と、電圧値取得部を構成するデシメーションフィルタ７と、電圧値補正部を構成するキャリブレーション回路８とを備えている。ここで、第２参照電圧部６は、バンドギャップ回路やツェナーダイオード等で構成され、出荷検査時に調整（トリミング）され、高精度な絶対電圧基準を供給する。また、電流計９は、蓄電モジュール１を流れる電流Ｉ０を測定する。
【００１８】
ＡＤＣ群２の各第１ＡＤＣ２ａは、蓄電モジュール１における各蓄電セル１ａの電圧をそれぞれ入力とし、入力に応じた第１デジタル信号Ｓ１を出力する。図１の構成では、第１ＡＤＣ２ａはデルタシグマ型のＡＤＣであり、その出力である第１デジタル信号Ｓ１は、１ビットまたは複数ビットのＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。デシメーションフィルタ７は、ＰＤＭ信号である第１デジタル信号Ｓ１から蓄電セル１ａの電圧を示すデジタル値を求める。なお、各第１ＡＤＣ２ａの信号出力の電圧レベルは、対応する蓄電セル１ａの両端の電圧レベルになっているため、各第１ＡＤＣ２ａの信号出力線には、第１デジタル信号Ｓ１の電圧レベルを互いに合わせるためのレベルシフタ１２が設けられている。また、本実施形態では、各第１ＡＤＣ２ａは、クロック生成器１０によって生成された共通のクロック信号が与えられ、この共通のクロック信号に同期して動作する。
【００１９】
参照電圧部群３の各第１参照電圧部３ａは、対応する第１ＡＤＣ２ａに対して、変換動作の基準となる参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−（ｎ＝０〜１５）を供給する。なお、各第１ＡＤＣ２ａに対応する参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−は、その電位差は共通であるが、電圧レベルは各蓄電セル１ａの負極の電圧レベルに応じたものになっている（または、電圧レベルは蓄電セル１ａの電圧レベルに応じたものになっている）。参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−の供給についてはいくつかの方法が考えられるが、ここでは、第２参照電圧部６が供給する参照電圧を、電流・電圧変換によって転送するものとする。
【００２０】
図２は参照電圧部群３の構成例である。図２において、各ＡＤＣ２ａには、参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を供給するための第１参照抵抗３１がそれぞれ設けられている。第２参照電圧部６が供給する高精度な参照電圧と第２参照抵抗３２とによって電流を発生させ、この電流をカレントミラー回路３３を介して分配し、各第１参照抵抗３１に流す。これにより、第１参照抵抗３１の両端に参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−が発生する。
【００２１】
図３は第１ＡＤＣ２ａおよびその周辺の回路構成例である。図３では、第１ＡＤＣ２ａは一次のデルタシグマ型ＡＤＣであり、オペアンプ２１と、量子化器２２とを備えている。図２で説明したように、カレントミラー回路３３を介して分配された電流が第１参照抵抗３１に流れることによって、参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−が生成され、第１ＡＤＣ２ａに与えられている。
【００２２】
なお、図２および図３に示す構成では、第１参照抵抗３１と第２参照抵抗３２とのミスマッチや、電流を分配するカレントミラー比の誤差により、高精度な参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を得ることは難しい。また他にも例えば、フライングキャパシタを用いて電荷伝送を行うことによって、参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を実現する方法も考えられるが、容量のミスマッチによる誤差は避けられない。ただし本実施形態では、後述するとおり、第１ＡＤＣ２ａによる測定電圧がその参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−の測定値に基づいて補正されるので、参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−がさほど高い精度を持たなくても、蓄電セル１ａの電圧を精度良く求めることができる。
【００２３】
図１に戻り、マルチプレクサ４は、参照電圧部群３の各第１参照電圧部３ａのいずれかが供給する参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を選択し、選択した参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を、第２ＡＤＣ５に入力電圧として与える。第２ＡＤＣ５は、第２参照電圧部６から供給された高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−を基準にして変換動作を行い、入力電圧に応じた第２デジタル信号Ｓ２を出力する。すなわち、この第２デジタル信号Ｓ２は、選択された参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−と高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−とのずれを表している。
【００２４】
キャリブレーション回路８は、第２ＡＤＣ５から出力された第２デジタル信号Ｓ２を受け、この第２デジタル信号Ｓ２から得た補正データを基にして、デシメーションフィルタ７によって求められた蓄電セル１ａの電圧値を補正する。例えば、キャリブレーション回路８は、第２デジタル信号Ｓ２から、マルチプレクサ４によって選択された参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−の電位差を求める。この電位差と、予め記憶している高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−の電位差との相違から、補正データを求めて記憶する。すなわち、キャリブレーション回路８は、各第１参照電圧部３ａに対応する補正データをそれぞれ記憶している。そして、デシメーションフィルタ７から出力された蓄電セル１ａの電圧値に対して、記憶している補正データを用いて補正を行う。
【００２５】
ここで、ＡＤＣを用いた電圧測定において、高い測定精度を得るために最も重要となる要素の１つは、ＡＤ変換動作の基準となる参照電圧の精度である。例えば、リチウムイオンバッテリーの場合、セルの劣化を的確に把握するためには、通常の電圧例えば３．４Ｖから、例えば３〜１０ｍＶ程度の微少な電圧低下を検出する必要がある。このため、ＡＤＣの参照電圧として、例えば温度安定性が２〜１０ｐｐｍ／℃、絶対電圧誤差が０．０２〜０．１％精度の高精度な絶対電圧基準が必要となる。
【００２６】
ところが、このような高精度の参照電圧を供給する構成は、バンドギャップ回路やツェナーダイオード等によって構成されるため、回路面積が大きい。また、出荷検査時にトリミングが必要である。このため、例えば図１の構成において、複数の第１ＡＤＣ２ａに対してそれぞれ、第２参照電圧部６のような高精度の参照電圧を供給する構成を設けたとすると、回路面積が格段に大きくなってしまう。また、高精度の参照電圧を供給する構成についてそれぞれ、出荷検査時にトリミングが必要になるため、出荷時における作業工数も膨大になる。
【００２７】
これに対して本実施形態の構成によると、第１参照電圧部３ａが供給する参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−の精度が必ずしも高くなくても、蓄電セル１ａの電圧について、精度の高い参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−に基づいた補正処理を行うことによって、精度の高い値を取得することができる。これにより、第１参照電圧部３ａとして例えば図２に示すような簡易な構成を採用することが可能になり、回路面積や出荷時における作業工数の増加を抑えることができる。
【００２８】
図４は本実施形態に係る蓄電セル制御装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４において、ＶＣ０〜ＶＣ１５は各蓄電セルＣ０〜Ｃ１５の電圧であり、ＡＤＣ群２によって測定される。Ｉ０は蓄電モジュール１を流れる電流であり、電流計９によって測定される。ＶＲ０〜ＶＲ１５は各第１ＡＤＣ２ａの参照電圧であり、第２ＡＤＣ５によって測定される。
【００２９】
図４の動作では、各蓄電セルＣ０〜Ｃ１５の電圧ＶＣ０〜ＶＣ１５と、蓄電モジュール１の電流Ｉ０とが、同一タイミング例えば２０μｓ周期で測定されている。電圧ＶＣ０〜ＶＣ１５は、キャリブレーション回路８によって補正される。一方、第１ＡＤＣ２ａの参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５は、マルチプレクサ４によって例えば４０μｓ毎に所定順に選択され、測定されている。マルチプレクサ４はこの選択動作を繰り返し実行する。そして、第１ＡＤＣ２ａの参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５が測定周期毎に、キャリブレーション回路８において補正データの更新が行われる。その後は、電圧ＶＣ０〜ＶＣ１５は、更新された補正データを基にして補正される。
【００３０】
ここで、精度の高い補正を行うためには、参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５の測定は、参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５が環境温度などの影響を受けて変化する時間と比べて、十分に短い周期で行う必要がある。しかしながら、環境温度の変化は蓄電セルＣ０〜Ｃ１５の電圧の測定周期と比べて緩やかであり、参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５の変化はさほど急ではない。また、参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５は、蓄電セル１ａの電圧と異なり、外乱ノイズの少ないＤＣ電圧である。このため、マルチプレクサ４の巡回速度を緩やかにして、参照電圧ＶＲ０〜ＶＲ１５の測定に十分な時間をとることが可能である。これにより例えば、第２ＡＤＣ５に高いオーバーサンプリング率を持たせることによって、高分解能の測定を実現することが可能になる。
【００３１】
以上のように本実施形態によると、蓄電セル１ａの電圧を入力とする第１ＡＤＣ２ａの参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−が、高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−を基準として変換動作を行う第２ＡＤＣ５によって測定される。そしてデシメーションフィルタ７が、第１ＡＤＣ２ａから出力された第１デジタル信号Ｓ１から蓄電セル１ａの電圧値を生成し、キャリブレーション回路８が、この電圧値を、第２ＡＤＣ５から出力された第２デジタル信号Ｓ２から得た補正データによって補正する。これにより、蓄電セル１ａの電圧を、高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−の精度でもって測定することが可能になり、かつ、蓄電セル１ａ間の電圧値の誤差を最小化することができる。
【００３２】
また本実施形態によると、複数の第１ＡＤＣ２ａが各蓄電セル１ａに対応してそれぞれ設けられており、かつ、共通のクロック信号に同期して動作するので、各蓄電セル１ａの電圧を同一タイミングで測定することができる。これにより、高精度なＳＯＣやＳＯＨなどの測定が可能になる。
【００３３】
また本実施形態によると、蓄電セル１ａの電圧の測定値は、キャリブレーション回路８によって高精度の参照電位ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−の精度に補正されるので、第１参照電圧部３ａは比較的簡易な回路によって構成することができる。なお、第１参照電圧部３ａとして、第２参照電圧部６と同様に高精度な絶対電圧基準を供給する回路を設けることも可能であるが、この場合には回路面積が格段に増大し、かつ、出荷検査時におけるトリミング工数も格段に増大する。すなわち本実施形態によると、回路面積やトリミング工数を抑えつつ、各蓄電セル１ａの電圧を高精度に測定することが可能になる。
【００３４】
ここで、本実施形態の車載用途における有用性について、補足説明する。
【００３５】
背景技術の項で述べたとおり、蓄電モジュールについて、蓄電セルのＳＯＣやＳＯＨを高精度に把握することは重要である。例えば、取得したＳＯＣやＳＯＨから、蓄電モジュールから取り出せる出力パワー値すなわちＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ）を得ることができる。
【００３６】
一方、ＳＯＣは、ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）と呼ばれる開放電圧、すなわち電流が流れていない状態のセル安定電圧との間に線形相関がある。このため、ＯＣＶが検出可能であれば、比較的容易にＳＯＣを求めることができる。
【００３７】
しかしながら、車載された蓄電モジュールでは、ＯＣＶが得られる機会が極めて少ない。すなわち、車両走行中では、モーター駆動時の放電とブレーキ時の回生が繰り返され、またハイブリッド車では一時停止時にもオルタネータによる充電が行われるため、蓄電モジュールには電流がほぼ常時流れている。また駐車時であっても、走行中に付加された分極の影響が解消し、セル電圧がＯＣＶと見なせる電圧値に収束するまでに数十時間以上の時間を必要とする場合がある。さらに、直列に接続された蓄電セルのリバランス（電圧再均等化）が駐車時に実行される場合も多く、このリバランスの際には蓄電セルに電流が流れる。
【００３８】
本実施形態に係る蓄電セル制御装置では、蓄電モジュールに流れる電流と、個々の蓄電セルの電圧を同じタイミングで測定可能なので、これらの値からＳＯＣを計算することができる。したがって、ＯＣＶが得られにくい車載用途の蓄電モジュールに対しても、精度の高いＳＯＣを把握することが可能になる。
【００３９】
なお、第１参照電圧部３ａは、対応する第１ＡＤＣ２ａの電源電圧およびＧＮＤ電圧（接地電圧）を参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−として供給してもよい。図５は第１ＡＤＣ２ａおよびその周辺の他の回路構成例であり、第１ＡＤＣ２ａの電源電圧およびＧＮＤ電圧が参照電位ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−を兼ねている構成である。以下の図において、図１、図２と実質的に同一の箇所については重複説明を省略する場合がある。図５に示すように、カレントミラー回路３３を介して分配された電流が第１参照抵抗３１に流れることによって、第１ＡＤＣ２ａの電源電圧（＝参照電位ＶＲｎ＋）と、ＧＮＤ電圧（＝参照電位ＶＲｎ−）とが生成され、第１ＡＤＣ２ａに与えられている。マルチプレクサ４は、第１ＡＤＣ２ａの電源電圧およびＧＮＤ電圧を、第２ＡＤＣ５に入力として与える。
【００４０】
図６は図１の蓄電セル制御装置を備えた蓄電モジュールマネジメントシステムの構成例である。図６のシステム構成では、ＡＤＣ群２、参照電圧部群３、マルチプレクサ４、第２ＡＤＣ５、第２参照電圧部６、デシメーションフィルタ７、および、キャリブレーション回路８などが、単一の半導体装置１１に搭載されている。そして、演算部４０は、半導体装置１１から出力された電圧値Ｄｖｃと、電流計９から得た電流値Ｄｉ０とを基にして、例えばＳＯＣやＳＯＨ等を求める演算を行う。
【００４１】
また、上述の本実施形態では、第１ＡＤＣ２ａとして、デルタシグマ型ＡＤＣを適用するものとした。本実施形態の場合、連続的に変換動作を行うことが可能になるため、高いオーバーサンプリング率をとることが可能であり、使用するデルタシグマ変調器の次数を下げ、アンチエイリアスフィルタ（折り返し防止フィルタ）への要求仕様を下げることが可能になる。また、１ビットまたは複数ビットのＰＤＭ信号が出力されるため、後段のデシメーションフィルタ７までのデジタル信号の本数を減らし、接続に必要なレベルシフタ１２の数を減らすことができる。
【００４２】
なお、第１ＡＤＣ２ａとして、デルタシグマ型以外のＡＤＣを用いてもかまわない。例えば、インクリメンタル型ＡＤＣを適用した場合には、デルタシグマ型と同様の効果が得られる。その他にも例えば、ＳＡＲ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ：逐次比較）型、サイクリック型、スロープ型を用いてもかまわない。
【００４３】
図７は実施形態に係る蓄電セル制御装置の他の構成例であり、ＡＤＣ群２Ａを構成する第１ＡＤＣ２ｂとして、ＳＡＲ型ＡＤＣを適用している。また、デシメーションフィルタ７に代えて、ＡＤＣ２ｂから出力されたデジタル信号Ｓ１Ａを入力とするシリアル・パラレル変換回路７Ａを、電圧値取得部として設けている。ＳＡＲ型ＡＤＣでは、出力信号のデジタル値が直接シリアル出力されるため、後段への接続に必要なレベルシフタ１２の数を減らすことができる。サイクリック型やスロープ型でも、同様の効果が得られる。
【００４４】
なお、本実施形態では、蓄電モジュール１における各蓄電セル１ａに対して第１ＡＤＣ２ａ，２ｂを設けるものとしたが、これに限られるものではない。すなわち、蓄電モジュール１における一部の蓄電セル１ａに対して、本実施形態を適用してもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示に係る蓄電セル制御装置は、回路規模や出荷時作業工数の増大を招くことなく、蓄電モジュールにおける複数個の蓄電セルの電圧を同じタイミングで、かつ、高精度に測定可能なので、例えば車載バッテリーマネジメントシステムの低コスト化や精度向上に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  蓄電モジュール
１ａ  蓄電セル
２，２Ａ  ＡＤＣ群
２ａ，２ｂ  第１ＡＤＣ
３  参照電圧部群
３ａ  第１参照電圧部
４  マルチプレクサ（選択部）
５  第２ＡＤＣ
６  第２参照電圧部
７  デシメーションフィルタ（電圧値取得部）
７Ａ  シリアル・パラレル変換回路（電圧値取得部）
８  キャリブレーション回路（電圧値補正部）
９  電流計
１１  半導体装置
４０  演算部
Ｓ１  第１デジタル信号
Ｓ２  第２デジタル信号
ＶＲｎ＋，ＶＲｎ−（ｎは整数）ＶＲＸ＋，ＶＲＸ−  参照電位
【図１】
2016051684.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月1日(2017.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電セルが接続された蓄電モジュールに対して、各蓄電セルの電圧を測定する蓄電セル制御装置であって、
前記蓄電モジュールにおける各蓄電セルの電圧をそれぞれ入力とし、入力に応じた第１デジタル信号を出力する複数の第１ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、
前記複数の第１ＡＤＣに対応してそれぞれ設けられており、当該第１ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する複数の第１参照電圧部と、
入力電圧に応じた第２デジタル信号を出力する第２ＡＤＣと、
前記第２ＡＤＣの変換動作の基準となる参照電圧を供給する第２参照電圧部と、
前記複数の第１参照電圧部のいずれかが供給する参照電圧を選択し、選択した前記参照電圧を前記第２ＡＤＣに前記入力電圧として与える選択部と、
前記複数の第１ＡＤＣ群から出力された複数の第１デジタル信号を受け、前記複数の第１デジタル信号から、当該複数の蓄電セルの各々の電圧値を求める電圧値取得部と、
前記第２ＡＤＣから出力された第２デジタル信号を受け、前記電圧値取得部によって求められた前記複数の蓄電セルの各々の電圧値を、前記第２デジタル信号から得た補正データを基にして補正する電圧値補正部とを備えた
蓄電セル制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電セル制御装置において、
前記選択部は、前記第１ＡＤＣの周期以上の周期で前記参照電圧を選択動作する
蓄電セル制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、共通のクロック信号が与えられ、前記共通のクロック信号に同期して動作する
蓄電セル制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置において、
前記選択部は、前記複数の第１参照電圧部が供給する参照電圧を所定順に選択し、かつ、前記選択動作を繰り返し実行するものであり、
前記電圧値補正部は、前記複数の第１参照電圧部に対応する補正データをそれぞれ記憶するものであり、前記第２ＡＤＣから前記第２デジタル信号を受けたとき、前記第２  デジタル信号を基にして、記憶していた補正データを更新する
蓄電セル制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１参照電圧部は、参照電圧として、前記対応する第１ＡＤＣの電源電圧および接地電圧を供給する
蓄電セル制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣ、前記複数の第１参照電圧部、前記第２ＡＤＣ、前記第２参照電圧部、前記選択部、前記電圧値取得部、および、前記電圧値補正部が、単一の半導体装置に搭載されている
蓄電セル制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、デルタシグマ型またはインクリメンタル型のＡＤＣであり、前記第１デジタル信号をＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の形式で出力するものであり、
前記電圧値取得部は、ＰＤＭ信号をデジタル値に補完するデシメーションフィルタを備えている
蓄電セル制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置において、
前記複数の第１ＡＤＣは、逐次比較型、サイクリック型またはスロープ型のＡＤＣであり、前記第１デジタル信号をシリアル信号で出力するものであり、
前記電圧値取得部は、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアルパラレル変換回路を備えている
蓄電セル制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電セル制御装置と、
前記蓄電モジュールを流れる電流を測定する電流計と、
前記電流計によって測定された電流値と、前記蓄電セル制御装置から出力された前記蓄電セルの電圧値とを用いて、前記蓄電セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）またはＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）を演算する演算部とを備えた
蓄電モジュールマネジメントシステム。
【国際調査報告】
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