(57)【要約】【課題】フォトモスなどの高価なスイッチを用いることなく、組電池と低圧系回路との絶縁を図ることができる電圧検出装置を提供する。【解決手段】低圧系回路のマイコン１００が、単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧の検出を命令するイネーブルパルスＥｎを出力する。イネーブルパルスＥｎは、フォトカプラＦＣ１を介して、高圧系回路２００に入力される。高圧系回路２００においては、イネーブルパルスＥｎの入力に応じて、単位セルＶ1〜Ｖ3を順次、単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧を示すパルスを出力する電圧パルス出力回路に接続するように、スイッチＳ11〜Ｓ13のオンオフ制御を行う。両端電圧を示すパルスは、フォトカプラＦＣ２を介して、マイコン１００に入力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池において、前記単位セルの両端電圧の検出を命令するイネーブルパルスを出力するイネーブルパルス出力手段を有し、前記組電池とは異なる低電圧源からの電源供給を受けて動作する低圧系回路と、
前記単位セルが接続されたとき、当該接続された単位セルの両端電圧を示す電圧パルスを出力する電圧パルス出力手段と、前記各単位セル及び前記電圧パルス出力手段間に設けられたスイッチ手段と、前記イネーブルパルスの入力に応じて、前記単位セルを順次前記電圧パルス出力手段に接続するように、前記スイッチ手段のオンオフを制御するスイッチ制御手段を有し、前記組電池からの電源供給を受けて動作する高圧系回路と
を備えたことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の組電池の電圧検出装置であって、
前記電圧パルス出力手段は、前記接続された単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の組電池の電圧検出装置であって、
前記電圧パルス出力手段は、入力電圧を積分する積分回路を備え、
前記スイッチ手段は、前記積分回路の入力を、前記単位セルの両端電圧と、該両端電圧とは反対極性の前記基準電圧との間で切り替えることができ、
前記スイッチ制御手段は、前記単位セルの両端電圧、及び、前記基準電圧のうち、何れか一方を、前記所定時間、入力させた後、他方を入力させ、
前記電圧パルス出力手段は、前記積分回路の入力を前記一方から前記他方に切り替えた時から、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の組電池の電圧検出装置であって、
前記電圧パルス出力手段は、前記積分回路の入力を前記一方から前記他方に切り替えた時から、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまでの時間、Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスを出力し、
前記低圧系回路は、前記Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスが出力されている間、カウントパルスを発生するカウントパルス発生手段をさらに有する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項５】
請求項２、３又は４記載の組電池の電圧検出装置であって、
前記高圧系回路は、前記所定時間をカウントするカウンタをさらに有する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項６】
バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池の前記各単位セルの両端電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、
前記単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に基づいて、前記両端電圧を検出する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【請求項７】
請求項６記載の組電池の電圧検出装置であって、
入力電圧を積分する積分回路と、
前記積分回路の入力電圧を、前記単位セルの両端電圧と、該両端電圧とは反対極性の前記基準電圧との間で切り替えるスイッチ手段と、
前記単位セルの両端電圧、及び、前記基準電圧の何れか一方を、前記所定時間、入力させた後、前記他方に切り替えるスイッチ制御手段とを備え、
前記一方から他方に切り替えたときから、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまで時間に基づいて、前記両端電圧を検出する
ことを特徴とする組電池の電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、組電池の電圧検出装置に係わり、特に、バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池の各単位セルの両端電圧を検出する組電池の電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車などの動力源としては、バッテリからなる単位セルを必要な容量に相当する分だけ複数個直列又は並列に接続した組電池が用いられる。このような組電池の各単位セルの両端電圧を検出する電圧検出装置として、例えば、図６（ａ）示す抵抗分圧式のものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図６（ａ）に示す抵抗分圧式の電圧検出装置において、スイッチＳ1及びＳ4→スイッチＳ2及びＳ4→スイッチＳ3及びＳ4の順にオンする。これにより、単位セルＶ1の両端が抵抗Ｒ1及びＲ4からなる分圧回路に、単位セルＶ2の両端が抵抗Ｒ2及びＲ5からなる分圧回路に、単位セルＶ3の両端が抵抗Ｒ3及びＲ6からなる分圧回路に順次接続される。
【０００４】
そして、これら各分圧回路からの分圧出力Ｖ1′、Ｖ2′、Ｖ3′に基づき、コントローラ４が各単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧を検出することができる。このコントローラ４は、組電池とは異なる、例えば、５Ｖの低電圧源から電源供給を受け、組電池とは異なるグランドラインに接続されている。上述した抵抗分圧式の電圧検出装置は、分圧抵抗である抵抗Ｒ1〜Ｒ6を大きな値とすることにより、低電圧系のコントローラ４と組電池とをほぼ絶縁状態にすることができる。
【０００５】
しかしながら、上述した抵抗分圧式の電圧検出装置は、スイッチＳ1〜Ｓ4を介して、コントローラ４と組電池とが接続されるため、完全にコントローラ４と組電池との絶縁を図っているとは言えない。
【０００６】
そこで、完全に絶縁を図ることができる電圧検出装置として、図６（ｂ）に示すフライングキャパシタ式のものも知られている（例えば、特許文献２）。図６（ｂ）に示すフライングキャパシタ式の電圧検出装置において、スイッチＳ7及びＳ8→スイッチＳ8及びＳ9→スイッチＳ9及びＳ10の順にオンする。
【０００７】
これにより、単位セルＶ1→Ｖ2→Ｖ3の順に、その両端がキャパシタＣに接続される。そして、各単位セルＶ1〜Ｖ3により充電されたキャパシタＣの両端電圧に基づき、コントローラ４が各単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧を検出する。なお、キャパシタＣの両端電圧を検出するときには、スイッチＳ11及びＳ12をオンして、コントローラ４にキャパシタＣの両端電圧を出力する。またこのとき、スイッチＳ7〜Ｓ10はオフにして、組電池とキャパシタＣとを切り離すことにより、組電池とコントローラ４７との絶縁を図ることができる。
【特許文献１】特開２０００−１３４８１８公報
【特許文献２】特開２００２−３１５２１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したフライングキャパシタ式の電圧検出装置は、スイッチＳ7〜Ｓ12のオンオフ制御を、低圧系のコントローラ４で行っている。このため、組電池とコントローラ４とを絶縁するために、スイッチＳ7〜Ｓ12としてはフォトモスなどの光信号の入力によりオンオフするスイッチを用いる必要があり、コスト的に問題があった。そこで、例えば、スイッチＳ7〜Ｓ12の制御を組電池から電源供給を受ける高圧系の論理回路で行うとすると、フォトモスなどを用いる必要はなくなるが、今度はスイッチＳ7〜Ｓ12で組電池とコントローラ４との絶縁が図れなくなってしまう。
【０００９】
また、上述した図６（ａ）に示す抵抗分圧式の電圧検出装置は、各単位セルＶ1〜Ｖ3に接続される分圧抵抗である抵抗Ｒ1〜Ｒ6のばらつきに起因して検出誤差が生じてしまうと言う問題があった。この抵抗Ｒ1〜Ｒ6は、周囲の温度変化によってもばらつきが生じてしまう。
【００１０】
一方、図６（ｂ）に示すフライングキャパシタ式の電圧検出装置は、各単位セルＶ1〜Ｖ3に対して共通のキャパシタＣを接続することにより、各単位セルＶ1〜Ｖ3に接続されるキャパシタＣのバラツキに起因する検出誤差の影響を除去することができる。しかしながら、上述したキャパシタＣも抵抗Ｒ1〜Ｒ6と同様に周囲温度によってその容量にばらつきが生じ、これに起因して検出誤差が発生してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、フォトモスなどの高価なスイッチを用いることなく、組電池と低圧系回路との絶縁を図ることができる電圧検出装置を提供することを第１の課題とする。
【００１２】
また、単位セルの両端電圧の検出精度向上を図った電圧検出装置を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記第１の課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池において、前記単位セルの両端電圧の検出を命令するイネーブルパルスを出力するイネーブルパルス出力手段を有し、前記組電池とは異なる低電圧源からの電源供給を受けて動作する低圧系回路と、前記単位セルが接続されたとき、当該接続された単位セルの両端電圧を示す電圧パルスを出力する電圧パルス出力手段と、前記各単位セル及び前記電圧パルス出力手段間に設けられたスイッチ手段と、前記イネーブルパルスの入力に応じて、前記単位セルを順次前記電圧パルス出力手段に接続するように、前記スイッチ手段のオンオフを制御するスイッチ制御手段を有し、前記組電池からの電源供給を受けて動作する高圧系回路とを備えたことを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、低圧系回路において、イネーブルパルス出力手段が、単位セルの両端電圧の検出を命令するイネーブルパルスを出力する。イネーブルパルスは、高圧系回路に入力される。イネーブルパルスの入力に応じて、高圧系回路のスイッチ制御手段が、単位セルを順次電圧パルス出力手段に接続するように、各単位セル−電圧パルス出力手段間に設けられたスイッチ手段のオンオフ制御を行う。電圧パルス出力手段は、単位セルが接続されたとき、接続された単位セルの両端電圧を示す電圧パルスを出力する。電圧パルスは、低圧系回路に入力される。
【００１５】
従って、高圧系回路内にスイッチ制御手段を設けることにより、スイッチ手段とスイッチ制御手段との絶縁を図る必要がなくなり、フォトモスといった高価なスイッチをスイッチ手段として用いる必要がなくなる。しかも、高圧系回路−低圧系回路間の信号の送受信はパルスを用いて行われているため、フォトモスやリレースイッチを用いれば、スイッチ制御手段を高圧系回路に設けても、組電池と低圧系回路との絶縁を図ることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の組電池の電圧検出装置であって、前記電圧パルス出力手段は、前記接続された単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、電圧パルス出力手段が、接続された単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力する。従って、この電圧パルスに基づき、単位セルの両端電圧を求めれば、各単位セルに接続される電圧パルス出力手段のばらつきに伴う、検出誤差の影響を除去することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の組電池の電圧検出装置であって、前記電圧パルス出力手段は、入力電圧を積分する積分回路を備え、前記スイッチ手段は、前記積分回路の入力を、前記単位セルの両端電圧と、該両端電圧とは反対極性の前記基準電圧との間で切り替えることができ、前記スイッチ制御手段は、前記単位セルの両端電圧、及び、前記基準電圧のうち、何れか一方を、前記所定時間、入力させた後、他方を入力させ、前記電圧パルス出力手段は、前記積分回路の入力を前記一方から前記他方に切り替えた時から、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、スイッチ手段が、電圧パルス出力手段内の積分回路の入力を、単位セルの両端電圧と、両端電圧とは反対極性の基準電圧との間で切り替える。スイッチ制御手段が、単位セルの両端電圧、及び、基準電圧のうち、何れか一方を、所定時間、入力させた後、他方を入力させる。電圧パルス出力手段が、積分回路の入力を一方から他方に切り替えた時から、積分回路の出力が、一方を入力する前の積分回路の出力と等しくなるまでの時間に応じた電圧パルスを出力する。従って、基準電圧を、単位セルの両端電圧とは反対極性にすることにより、一つの積分回路を用いて、電圧パルスを出力することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の組電池の電圧検出装置であって、前記電圧パルス出力手段は、前記積分回路の入力を前記一方から前記他方に切り替えた時から、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまでの時間、Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスを出力し、前記低圧系回路は、前記Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスが出力されている間、カウントパルスを発生するカウントパルス発生手段をさらに有することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、電圧パルス出力手段は、積分回路の入力を一方から他方に切り替えた時から、積分回路の出力が、一方を入力する前の積分回路の出力と等しくなるまでの時間、Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスを出力する。低圧系回路が、Ｈレベル又はＬレベルの電圧パルスが出力されている間、カウントパルスを発生するカウントパルス発生手段をさらに有する。従って、低圧系回路にカウントパルス発生手段を設けることにより、例えば高圧系回路側にカウントパルス発生手段を設け、カウントパルス発生手段が出力するカウントパルスを電圧パルスとする場合に比べて、電圧パルスの出力回数を少なくすることができる。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項２、３又は４記載の組電池の電圧検出装置であって、前記高圧系回路は、前記所定時間をカウントするカウンタをさらに有することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、高圧系回路が、所定時間をカウントするカウンタをさらに有する。従って、高圧系回路にカウンタを設けることにより、カウンタと高圧系回路の電圧パルス出力手段との絶縁を図る必要がなくなる。
【００２４】
上記第２の課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池の前記各単位セルの両端電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、前記単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に基づいて、前記両端電圧を検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、バッテリからなる単位セルを複数個接続して構成された組電池の前記各単位セルの両端電圧を検出する組電池の電圧検出装置であって、単位セルの両端電圧、及び、予め定めた基準電圧のうち、何れか一方の積分開始から、当該一方の積分値が、他方を所定時間、積分した積分値と等しくなるまでの時間に基づいて、両端電圧を検出する。従って、等しくなるまでの時間に基づき、単位セルの両端電圧を求めれば、各単位セルに接続される検出素子のばらつきに伴う、検出誤差の影響を除去することができる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の組電池の電圧検出装置であって、入力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の入力電圧を、前記単位セルの両端電圧と、該両端電圧とは反対極性の前記基準電圧との間で切り替えるスイッチ手段と、前記単位セルの両端電圧、及び、前記基準電圧の何れか一方を、前記所定時間、入力させた後、前記他方に切り替えるスイッチ制御手段とを備え、前記一方から他方に切り替えたときから、前記積分回路の出力が、前記一方を入力する前の前記積分回路の出力と等しくなるまで時間に基づいて、前記両端電圧を検出することを特徴とする組電池の電圧検出装置に存する。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、スイッチ手段が、積分回路の入力を、単位セルの両端電圧と、両端電圧とは反対極性の基準電圧との間で切り替える。スイッチ制御手段が、単位セルの両端電圧、及び、基準電圧のうち、何れか一方を、所定時間、入力させた後、他方を入力させる。そして、一方から他方に切り替えたときから、積分回路の出力が、一方を入力する前の積分回路の出力と等しくなるまで時間に基づいて、両端電圧を検出する。従って、基準電圧を、単位セルの両端電圧とは反対極性にすることにより、一つの積分回路を用いて、両端電圧を検出することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、高圧系回路内にスイッチ制御手段を設けることにより、スイッチ手段とスイッチ制御手段との絶縁を図る必要がなくなり、フォトモスといった高価なスイッチをスイッチ手段として用いる必要がなくなる。しかも、高圧系回路−低圧系回路間の信号の送受信はパルスを用いて行われているため、フォトモスやリレースイッチを用いれば、スイッチ制御手段を高圧系回路に設けても、組電池と低圧系回路との絶縁を図ることができる組電池の電圧検出装置を得ることができる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、この電圧パルスに基づき、単位セルの両端電圧を求めれば、各単位セルに接続される電圧パルス出力手段のばらつきに伴う、検出誤差の影響を除去することができるので、単位セルの両端電圧の検出精度向上を図った組電池の電圧検出装置を得ることができる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、基準電圧を、単位セルの両端電圧とは反対極性にすることにより、一つの積分回路を用いて、電圧パルスを出力することができるので、コストダウンを図った組電池の電圧検出装置を得ることができる。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、低圧系回路にカウントパルス発生手段を設けることにより、例えば高圧系回路側にカウントパルス発生手段を設け、カウントパルス発生手段が出力するカウントパルスを電圧パルスとする場合に比べて、電圧パルスの出力回数を少なくすることができる組電池の電圧検出装置を得ることができる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、高圧系回路にカウンタを設けることにより、カウンタと高圧系回路の電圧パルス出力手段との絶縁を図る必要がなくなるので、コストダウンを図った組電池の電圧検出装置を得ることができる。
【００３３】
請求項６記載の発明によれば、等しくなるまでの時間に基づき、単位セルの両端電圧を求めれば、各単位セルに接続される検出素子のばらつきに伴う、検出誤差の影響を除去することができるので、単位セルの両端電圧の検出精度向上を図った電圧検出装置を得ることができる。
【００３４】
請求項７記載の発明によれば、基準電圧を、単位セルの両端電圧とは反対極性にすることにより、一つの積分回路を用いて、両端電圧を検出することができるので、コストダウンを図ったを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［実施例］
以下、本発明について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の組電池の電圧検出装置の一実施形態を示す回路図である。
【００３６】
この組電池の電圧検出装置（以下、電圧検出装置）は、車両に搭載され、バッテリからなる単位セルを複数個接続した組電池の各単位セルの両端電圧を検出する装置である。本実施形態では、説明を簡単にするために、各々１つのバッテリからなる３つの単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧を検出する電圧検出装置について説明する。
【００３７】
同図に示すように、電圧検出装置は、低圧系回路であるマイクロコンピュータ（以下、マイコン）１００と、高圧系回路２００とを備えている。低圧系回路であるマイコン１００は、組電池とは異なる低電圧源からの電源供給を受けて動作する回路であり、ボディーアースされている。一方、高圧系回路２００は、単位セルＶ1〜Ｖ3からなる組電池からの電源供給を受けて動作する回路であり、車両のボディーアースからは絶縁されている。
【００３８】
上述したマイコン１００は、イネーブルパルス出力手段として働き、所定のタイミングで、単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧の検出を命令するイネーブルパルスＥｎを出力する。上述した高圧系回路２００は、積分回路１１〜１３、コンパレータＣＰ１〜ＣＰ３、レベルシフト２１〜２３、ＡＮＤゲート３１〜３３、ＯＲゲート２０１及びカウンタパルス発生回路２０２から構成される電圧パルス出力回路を備えている。この電圧パルス出力回路は、請求項中の電圧パルス出力手段に相当する。
【００３９】
また、高圧系回路２００は、各単位セルＶ1〜Ｖ3及び積分回路１１〜１３間に設けられたスイッチ手段としてのスイッチＳ11〜Ｓ13を備えている。このスイッチＳ11〜Ｓ13は、積分回路１１〜１３に対する入力電圧を単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧と、この両端電圧とは反対極性の基準電圧Ｖref1〜Ｖref3との間で切り替えることができる。
【００４０】
さらに、高圧系回路２００は、マルチプレクサ２０３、論理回路４１〜４３、逆レベルシフト５１〜５３、ＡＮＤゲート６１〜６３、ＡＮＤゲート７１〜７３、ＯＲゲート２０４、カウンタパルス発生回路２０５、カウンタ２０６からなるから構成されるスイッチ制御回路とを備えている。このスイッチ制御回路が、請求項中のスイッチ制御手段に相当する。
【００４１】
次に、上述した高圧系回路２００の詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、任意の単位セルＶnに対するスイッチＳ1n、積分回路１ｎ、コンパレータＣＰｎ、レベルシフト２ｎ、逆レベルシフト５ｎの詳細な構成を示す図である。
【００４２】
同図に示すように、スイッチＳ1nは、積分回路１ｎの入力電圧を、単位セルＶnの両端電圧と、基準電圧Ｖrefnとの間で切り替えることができる。この基準電圧Ｖrefnは、単位セルＶnと直列に接続された抵抗Ｒ21、Ｒ22の接続点と、単位セルＶnのマイナス側との間に設けられた定電圧源８ｎから供給されている。
【００４３】
上述した積分回路１ｎは、ＯＰアンプＡから構成されている。このＯＰアンプＡの＋入力端と、スイッチＳ1nとの間には、抵抗Ｒ23が接続されている。また、ＯＰアンプＡの＋入力端と、出力端との間には、コンデンサＣが接続されている。さらに、ＯＰアンプＡの−入力端には、単位セルＶnの両端電圧を抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22とで分圧した分圧値Ｖｓが供給されている
【００４４】
また、積分回路１ｎの出力は、コンパレータＣＰｎの＋入力端に供給される。このコンパレータＣＰｎの−入力端には、分圧値Ｖｓが供給されている。従って、このコンパレータＣＰｎは、積分回路１ｎの出力が、分圧値Ｖｓより小さくなったとき、Ｈレベルの信号を出力する。さらに、このコンパレータＣＰｎの出力は、レベルシフト２ｎに供給されている。
【００４５】
レベルシフト２ｎは、ベースにコンパレータＣＰｎの出力が、コレクタに抵抗Ｒ24、Ｒ25を介して単位セルＶnのプラス側が、エミッタに単位セルＶnのマイナス側が接続されているトランジスタＴｒ１と、ベースに抵抗Ｒ24、Ｒ25の接続点が、コレクタに単位セルＶnのプラス側が、エミッタに抵抗群Ｒ26及び抵抗Ｒ27を介してアース（ボディーアースとは異なる）が接続されたトランジスタＴｒ２から構成されている。
【００４６】
従って、コンパレータＣＰｎからＨレベルの信号が出力され、レベルシフト２ｎに入力されると、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２がオンする。これにより、レベルシフト２ｎからは、コンパレータＣＰｎのＨレベル信号を、単位セルＶnのプラス側電圧を抵抗群Ｒ26と抵抗Ｒ27とで分圧した分圧値にレベルシフトされた信号が出力される。
【００４７】
また、単位セルＶn間には、逆レベルシフト５ｎが設けられている。この逆レベルシフト５ｎには、論理回路４ｎのＣ端子から出力されるオン信号Ｓｃと、Ｄ端子から出力されるオン信号Ｓｄとが入力されている。この逆レベルシフト５ｎは、ベースにオン信号Ｓｃが、コレクタに抵抗群Ｒ28、抵抗Ｒ29を介して単位セルＶnのプラス側が、エミッタにアースが接続されたトランジスタＴｒ３と、ベースに抵抗群Ｒ28、抵抗Ｒ29の接続点が、コレクタに単位セルＶnのプラス側が、エミッタに抵抗Ｒ30及び抵抗Ｒ31を介して単位セルＶnのマイナス側が接続されたトランジスタＴｒ４から構成されている。
【００４８】
さらに、逆レベルシフト５ｎは、ベースにオン信号Ｓｄが、コレクタに抵抗群Ｒ32、抵抗Ｒ33を介して単位セルＶnのプラス側が、エミッタにアースが接続されたトランジスタＴｒ５と、ベースに抵抗群Ｒ32、抵抗Ｒ33の接続点が、コレクタに単位セルＶnのプラス側が、エミッタに抵抗Ｒ34及び抵抗Ｒ35を介して単位セルＶnのマイナス側が接続されたトランジスタＴｒ６から構成されている。
【００４９】
従って、オン信号Ｓｃが出力され、逆レベルシフト５ｎに入力されると、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４がオンする。これにより、逆レベルシフト５ｎからは、オン信号Ｓｃを、単位セルＶnの両端電圧を抵抗Ｒ30と抵抗Ｒ31とで分圧した分圧値にレベルシフトされたオン信号Ｓｃ′が出力される。
【００５０】
一方、オン信号Ｓｄが出力され、逆レベルシフト５ｎに入力されると、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６がオンする。これにより、逆レベルシフト５ｎからは、オン信号Ｓｄを、単位セルＶnの両端電圧を抵抗Ｒ34と抵抗Ｒ35とで分圧した分圧値にレベルシフトされたオン信号Ｓｄ′が出力される。
【００５１】
次に、上述した電圧パルス出力回路による単位セルＶ1〜Ｖ3の両端電圧の検出原理について説明する。今、積分回路１ｎを構成しているＯＰアンプＡの−入力端には、分圧値Ｖｓが供給されている。このため、積分回路１ｎに入力がない状態において、積分回路１ｎの出力は、分圧値Ｖｓと等しくなる。
【００５２】
次に、スイッチＳ1nを操作して、所定時間Ｔ1だけ、積分回路１ｎに単位セルＶnの両端電圧ＶINを入力すると、積分回路１ｎは、両端電圧ＶINの積分を開始する。これにより、積分回路１ｎの出力は、分圧値Ｖｓから両端電圧ＶINの積分値∫ＶINｄＴ分、減少する。上記所定時間Ｔ1経過後は、両端電圧ＶINの積分値∫ＶINｄＴ1は｛ＶIN×Ｔ1／（Ｒ23×Ｃ）｝となり、積分回路１ｎの出力は、分圧値Ｖｓから積分値∫ＶINｄＴ1＝｛ＶIN×Ｔ1／（Ｒ23×Ｃ）｝分、減少した値となる。
【００５３】
そして、次に、スイッチＳ1nを操作して、積分回路１ｎに単位セルＶnの両端電圧ＶINとは反対極性の基準電圧Ｖrefnを入力すると、積分回路１ｎは、基準電圧Ｖrefnの積分を開始する。反対極性の基準電圧Ｖrefnを積分することにより、積分回路１ｎの出力は、基準電圧Ｖrefnの積分値∫ＶrefnｄＴ分、増加する。そして、基準電圧Ｖrefnを入力してから、積分回路１ｎの出力が再び分圧値Ｖsnと等しくなるまでの時間Ｔ2を計測する。
【００５４】
上記計測時間Ｔ2における基準電圧Ｖrefnの積分値∫ＶrefnｄＴ2は、Ｖrefn×Ｔ2／（Ｒ23×Ｃ）となる。従って、上記積分値∫ＶINｄＴ1と積分値∫ＶrefnｄＴ2とは等しいため、以下の関係式（１）が成り立つ。
ＶIN×Ｔ1／（Ｒ23×Ｃ）＝Ｖrefn×Ｔ2／（Ｒ23×Ｃ）  …（１）
【００５５】
上記関係式（１）から以下の関係式（２）を導くことができる。
ＶIN＝Ｖrefn×（Ｔ2／Ｔ1）  …（２）
従って、上述した基準電圧Ｖrefn及び所定時間Ｔ1は予め分かっている数値なので、時間Ｔ2を計測すれば、単位セルＶnの両端電圧ＶINを検出することができる。
【００５６】
つまり、本実施形態では、基準電圧Ｖrefnの積分開始から、当該積分値∫ＶrefnｄＴが、単位セルＶnの両端電圧ＶINを所定時間Ｔ1、積分した積分値∫ＶINｄＴ1と等しくなるまでの時間Ｔ2に基づいて、両端電圧を検出することができる。このように時間Ｔ2に基づいて、両端電圧を検出すれば、上述した式（２）からも分かるように、積分回路１ｎを構成する抵抗Ｒ23やコンデンサＣを用いずに両端電圧ＶINを求めることができる。このため、各単位セルＶnに接続される積分回路１ｎといった検出素子のばらつきに伴う、検出誤差の影響を除去することができる。
【００５７】
また、積分回路１ｎの入力を、単位セルＶnの両端電圧と、この両端電圧とは反対極性の基準電圧Ｖrefnとの間で切り替えることにより、一つの積分回路１ｎを用いて、時間Ｔ2を計測することができる。
【００５８】
以上概略で説明した電圧検出装置の詳細な動作について、図３のフローチャートを参照して以下説明する。マイコン１００が、まずイネーブルパルスＥｎ（図３（ａ））を出力する。イネーブルパルスＥｎはフォトカプラＦＣ１により光パルスに変換され、高圧系回路２００に供給される。フォトカプラＦＣ１を介して供給されたイネーブルパルスＥｎは、マルチプレクサ２０３に供給される。マルチプレクサ２０３は、イネーブルパルスＥｎの立ち上がりに応じて、Ｘ端子からＨレベルの信号を出力する。
【００５９】
これにより、論理回路４１のＡ端子には、Ｈレベルの信号が供給され（図３（ｂ））、Ｂ端子にはＬレベルの信号が供給される（図３（ｃ））。論理回路４１は、Ａ端子へのＨレベルの信号の入力、Ｂ端子へのＬレベルの信号の入力に応じて、Ｃ端子からＨレベルのオン信号Ｓｃを出力する（図３（ｄ））。オン信号Ｓｃは、逆レベルシフト５１によりレベルシフトされた後、スイッチＳ11に入力される。
【００６０】
これによりスイッチＳ11は、積分回路１１に単位セルＶ1の両端電圧を入力する。この単位セルＶ1の両端電圧の入力により、上述したように積分回路１ｎの出力が、分圧値Ｖｓより下がるため（図３（ｆ））、コンパレータＣＰ１の出力がＨレベルとなる（図３（ｇ））。
【００６１】
このコンパレータＣＰ１のＨレベルに応じて、ＡＮＤゲート７１の両入力端がＨレベルとなるため、ＯＲゲート２０４を通じてカウンタパルス発生回路２０５にＨレベルの信号が供給される。カウンタパルス発生回路２０５はこのＨレベルの供給に応じて、カウンタパルスを出力する（図３（ｈ））。そして、カウンタ２０６がカウントパルスをカウントし、所定時間Ｔ1に応じたカウントパルス数をカウントすると、Ｈレベルの信号を出力する（図３（ｉ））。これに応じて、ＡＮＤゲート６１の両入力端にＨレベルの信号が供給されるため、論理回路４１のＢ端子にもＨレベルの信号が供給される（図３（ｃ））。
【００６２】
そして、この論理回路４１のＢ端子へのＨレベルの信号の供給に応じて、論理回路４１は、Ｃ端子からのオン信号Ｓｃの出力を停止すると共に（図３（ｄ））、Ｄ端子からオン信号Ｓｄを出力する（図３（ｅ））。オン信号Ｓｄは、逆レベルシフト５１によりレベルシフトされた後、スイッチＳ11に入力される。これにより、スイッチＳ11は、積分回路１１に基準電圧Ｖref1を入力する。
【００６３】
また、オン信号Ｓｄの出力により、ＡＮＤゲート３１の両入力端がＨレベルとなるため、ＯＲゲート２０１を通じてカウントパルス発生回路２０２にＨレベルの信号が供給される。カウンタパルス発生回路２０２はこのＨレベルの供給に応じて、カウンタパルスを出力する（図３（ｊ））。
【００６４】
つまり、積分回路１１に単位セルＶ1の両端電圧を入力してから所定時間Ｔ1経過すると、スイッチＳ11が切り替わり、積分回路１１に基準電圧Ｖref1が入力されると共に、カウントパルス発生回路２０２からカウントパルスが出力される。
【００６５】
基準電圧Ｖref1の入力に応じて、積分回路１１の出力は増加する（図３（ｆ）参照）。この出力の増加により、積分回路１１の出力が再び分圧値Ｖｓを超えると、コンパレータＣＰ１の出力がＬレベルとなる（図３（ｇ））。このコンパレータＣＰ１のＬレベルに応じて、ＡＮＤゲート３１もＬレベルを出力し、これがＯＲゲート２０１を介してカウンタパルス発生回路２０２に供給される。これにより、カウントパルス発生回路２０２は、カウントパルスの出力を停止する（図３（ｊ））。
【００６６】
つまり、カウントパルス発生回路２０２は、積分回路１１の入力電圧を単位セルＶ1の両端電圧から基準電圧Ｖrefnに切り替えたときから、積分回路１１の出力が、単位セルＶ1の両端電圧を入力する前の積分回路１１の出力Ｖｓと等しくなるまでの時間Ｔ2、カウントパルスを出力している。このカウントパルスは、フォトカプラＦＣ２を介してマイコン２００内のカウンタ１０１に供給される。
【００６７】
また、ＯＲゲート２０１の出力は、マルチプレクサ２０３に接続されており、マルチプレクサ２０３は、ＯＲゲート２０１の出力が立ち下がる毎に、Ｘ端子、Ｙ端子の順にＨレベルの信号を出力する。これにより、単位セルＶ2、Ｖ3についても同様にカウントパルスが出力され、マイコン１００側で時間Ｔ2を把握して、両端電圧を検出することができる。
【００６８】
以上の電圧検出装置によれば、高圧系回路２００内にスイッチＳ11〜Ｓ13を制御するスイッチ制御回路を設けることにより、スイッチＳ11〜Ｓ13とスイッチ制御回路との絶縁を図る必要がなくなり、フォトモスといった高価なスイッチを用いる必要がなくなる。しかも、高圧系回路２００と低圧系回路１００との信号の送受信はフォトカプラＦＣ１及びＦＣ２により光パルスを用いて行われているため、スイッチ制御回路を高圧系回路２００に設けても、組電池と低圧系回路１００との絶縁を図ることができる。このため、フォトモスといった高価なスイッチを用いることなく、組電池と低圧系回路１００との絶縁を図ることができる。
【００６９】
なお、上述した実施形態では、イネーブルパルスＥｎやカウントパルスを、フォトカプラＦＣ１及びＦＣ２を用いて光パルスに変換していたが、例えば、リレースイッチなどを用いても、低圧系回路１００と高圧系回路２００との絶縁を図ることができる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、カウントパルス発生回路２０２の出力を電圧パルスとし、高圧系回路２００側に設けていた。しかしながら、図４に示すように、カウントパルス発生回路２０２をマイコン１００側に設けることも考えられる。この場合、フォトカプラＦＣ２の点灯回数が少なくなり、フォトカプラＦＣ２の劣化を遅くすることができる。
【００７１】
また、上述した実施形態では、所定時間Ｔ1をカウントするためのカウントパルス発生回路２０５及びカウンタ２０６を、高圧系回路２００側に設けていた。しかしながら、図５に示すように、カウントパルス発生回路２０５及びカウンタ２０６をマイコン１００側に設けることも考えられる。この場合、カウンタ処理を低圧系回路１００側で行えるので、電圧計測の精度、信頼性が向上する。なお、図５に示す場合カウンタ２０６は、カウントパルス回路２０２及び２０５とで兼用されている。
【００７２】
また、上述した実施形態では、基準電圧Ｖrefnの積分開始から、当該積分値∫ＶrefnｄＴが、単位セルＶnの両端電圧ＶINを所定時間Ｔ1、積分した積分値∫ＶINｄＴ1と等しくなるまでの時間Ｔ2に基づいて、両端電圧を検出していた。しかしながら、例えば、単位セルＶnの両端電圧ＶINの積分開始から、当該積分値∫ＶINｄＴが、基準電圧Ｖrefnを所定時間Ｔ1、積分した積分値∫ＶrefnｄＴ1と等しくなるまでの時間Ｔ2に基づいて、両端電圧を検出しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の電圧検出装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】任意の単位セルＶnに対するスイッチＳ1n、積分回路１ｎ、コンパレータＣＰｎ、レベルシフト２ｎ、逆レベルシフト５ｎの詳細な構成を示す図である。
【図３】高圧系回路２００内での各種信号のタイムチャートである。
【図４】他の実施形態における本発明の組電池の電圧検出装置を示す回路図である。
【図５】他の実施形態における本発明の組電池の電圧検出装置を示す回路図である。
【図６】（ａ）は電圧分圧式の電圧検出装置の一例を示す回路図であり、（ｂ）は、フライングキャパシタ式の電圧検出装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７４】
Ｖ1〜Ｖ3     単位セル
Ｓ11〜Ｓ13   スイッチ（スイッチ手段）
１１〜１３    積分回路
１００        マイコン（イネーブルパルス出力手段）
２０２        カウントパルス発生回路（カウントパルス発生手段）
２０６        カウンタ
【図１】
2005077207.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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