(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直列接続されており、電圧を検出すべき電池に対して、第１スイッチ手段を介して接続されて該電池の電圧が印加されるようになった一対のコンデンサと、
各コンデンサの接続点の電位を所定電位に接続する第２スイッチ手段と、
前記一対のコンデンサの直列回路に対して、第３スイッチ手段を介して接続されて、両コンデンサの電圧が印加されるようになった電圧検出手段と、
を具備し、
前記電圧検出手段の入力端子を、所定電圧に固定する第４のスイッチ手段がさらに設けられており、この第４のスイッチ手段は、前記第２スイッチ手段と同時に接続することを特徴とする電池の電圧検出装置。
【請求項２】
相互に直列接続されており、電圧を検出すべき電池に対して、第１スイッチ手段を介して接続されて該電池の電圧が印加されるようになった一対のコンデンサと、各コンデンサの接続点の電位を所定電位に接続する第２スイッチ手段と、前記一対のコンデンサの直列回路に対して、第３スイッチ手段を介して接続されて、両コンデンサの電圧が印加されるようになった電圧検出手段と、を具備した電池の電圧検出装置によって、電池の電圧を検出する方法であって、
前記第１スイッチ手段によって、電池と一対のコンデンサの直列回路とを接続して、電池の電圧を両コンデンサに印加する工程と、
前記両コンデンサの両端の電圧が前記電池の電圧に等しくなった後、前記第１スイッチを非接続にする工程と、
前記第２スイッチ手段によって、各コンデンサの接続点の電位を前記電圧検出手段の基準電圧とする工程と、
各コンデンサの接続点の電位を所定の電位とした状態で、前記第３スイッチ手段によって、前記コンデンサの直列回路と前記電圧検出手段とを接続する工程と、
を包含し、
前記電池の電圧検出装置には、電圧検出手段の入力端子を所定電圧に固定する第４のスイッチ手段がさらに設けられており、この第４のスイッチ手段は、前記第２スイッチ手段と同時に接続して、電圧検出手段の入力端子をそれぞれ電圧検出手段の基準電圧とし、前記第３スイッチ手段によって、前記コンデンサの直列回路と前記電圧検出手段とを接続した後に、前記第４のスイッチを非接続として前記電圧検出手段によって前記電池の電圧を計測することを特徴とする電池の電圧検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源として電動機（モータ）と内燃機関（エンジン）とを併用するハイブリッド自動車において、電動機の駆動源として使用される電池の電圧検出装置および検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の駆動源として使用されるモータは、それぞれが低電圧の数個の単電池を直列接続して複数の電池ユニットを構成して、各電池ユニットを直列接続した電池電源装置によって駆動される。このような電池電源装置では、電池ユニット全ての単電池が、正常に、しかも、均等な電圧で動作することが要求される。このために、数個の電池が組み合わされた電池ユニットの電圧を検出して、各単電池が正常に動作していることが確認される。電池ユニットの電圧は、通常、差動増幅器によって、検出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような電池電源装置では、全体として約４００Ｖもの高電圧になることもあることから、回路が接地されていないフローティング状態にする必要がある。そのために、各電池ユニットの電圧が、接地電位に対して確定されていないフローティング状態で測定される。このために、検出される電圧が大きく変動するおそれがある。特に、ハイブリッド自動車の駆動源として使用される電池電源装置の電圧は、通常、インバータを介して、モータに与えられているために、インバータによって、電池ユニットの電圧がさらに大きく変動するおそれがある。電池ユニットの電圧が大きく変動すると、電池ユニットの電圧を正確に検出することができない。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、電池の電圧を正確に測定することができる電池の電圧検出装置およびそれを使用した検出方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池の検出装置は、相互に直列接続されており、電圧を検出すべき電池に対して、第１スイッチ手段を介して接続されて該電池の電圧が印加されるようになった一対のコンデンサと、各コンデンサの接続点の電位を所定電位に接続する第２スイッチ手段と、前記一対のコンデンサの直列回路に対して、第３スイッチ手段を介して接続されて、両コンデンサの電圧が印加されるようになった電圧検出手段と、を具備し、前記電圧検出手段の入力端子を所定電圧に固定する第４のスイッチ手段がさらに設けられており、この第４のスイッチ手段は、前記第２スイッチ手段と同時に接続することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電池の電圧検出方法は、相互に直列接続されており、電圧を検出すべき電池に対して、第１スイッチ手段を介して接続されて該電池の電圧が印加されるようになった一対のコンデンサと、各コンデンサの接続点の電位を所定電位に接続する第２スイッチ手段と、前記一対のコンデンサの直列回路に対して、第３スイッチ手段を介して接続されて、両コンデンサの電圧が印加されるようになった電圧検出手段とを具備した電池の電圧検出装置によって、電池の電圧を検出する方法であって、前記第１スイッチ手段によって、電池と一対のコンデンサの直列回路とを接続して、電池の電圧を両コンデンサに印加する工程と、前記両コンデンサの両端の電圧が前記電池の電圧に等しくなった後、前記第１スイッチを非接続にする工程と、前記第２スイッチ手段によって、各コンデンサの接続点の電位を前記電圧検出手段の基準電圧とする工程と、各コンデンサの接続点の電位を所定の電位とした状態で、前記第３スイッチ手段によって、前記コンデンサの直列回路と前記電圧検出手段とを接続する工程と、を包含し、前記電池の電圧検出装置には、電圧検出手段の入力端子を所定電圧に固定する第４のスイッチ手段がさらに設けられており、この第４のスイッチ手段は、前記第２スイッチ手段と同時に接続して、電圧検出手段の入力端子をそれぞれ電圧検出手段の基準電圧とし、前記第３スイッチ手段によって、前記コンデンサの直列回路と前記電圧検出手段とを接続した後に、前記第４のスイッチを非接続として前記電圧検出手段によって前記電池の電圧を計測することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電池の電圧検出装置の実施の形態の一例を示す回路図である。この電圧検出装置は、駆動源として電動機（モータ）と内燃機関（エンジン）とを併用するハイブリッド自動車において、電動機の駆動源として使用される電池電源装置１１の電圧を検出するために使用される。電池電源装置１１では、所定数（１０個）のニッケル水素蓄電池の単電池を直列接続した２４組の電池ユニット１１ａが設けられており、電圧検出装置２０は、各電池ユニット１１ａの電圧をそれぞれ検出するために使用される。
【００１０】
電池電源装置１１の出力は、インバータ１２を介して三相式のモータ１３に与えられており、モータ１３の回転によって車両が走行される。
【００１１】
各電圧検出装置２０は、電池ユニット１１ａの電圧が、第１スイッチ２１を介して印加されるように、相互に直列接続された一対のコンデンサ２８および２９を有している。第１スイッチ２１は、相互に連動する一対の常開接点２１ａおよび２１ｂを有しており、一方の常開接点２１ａが、電池ユニット１１ａの正電極に接続された抵抗と、第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９の直列回路の一方の端子との間に設けられている。また、第１スイッチ２１の他方の常開接点２１ｂは、電池ユニット１１ａの負電極に接続された抵抗と、第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９の直列回路の他方の端子との間に設けられている。
【００１２】
第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９の接続点は、第２スイッチ２２を介してボディアースされており、第２スイッチ２２がオンすることにより、第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９の接続点は、ボディアースと同電位とされる。
【００１３】
直列接続された第１および第２のコンデンサ２８および２９の電圧は、第３スイッチ２３を介して、差動増幅器２５に与えられるようになっている。第３スイッチ２３は、相互に連動する一対の常開接点２３ａおよび２３ｂを有しており、一方の常開接点２３ａが、第１コンデンサと、差動増幅器２５のマイナス端子に接続された抵抗との間に設けられている。また、第３スイッチ２３の他方の常開接点２３ｂは、第２コンデンサ２９と、差動増幅器２５のプラス端子に接続された抵抗との間に設けられている。
【００１４】
差動増幅器２５のマイナス端子およびプラス端子の各入力電圧は、相互に連動する一対の常開接点２４ａおよび２４ｂを有する第４スイッチ２４によって、それぞれ、固定されるようになっている。第４スイッチ２４の一方の常開接点２４ａは、差動増幅器２５のマイナス端子と、その差動増幅器２５の出力端子との間に設けられている。この常開接点２４ａには、抵抗が並列に接続されている。また、第４スイッチ２４の他方の常開接点２４ｂは、差動増幅器２５のプラス端子と、ボディアースとの間に設けられている。この常開接点２４ｂには、抵抗が並列に接続されている。
【００１５】
差動増幅器２５の出力は、Ａ／Ｄ変換器２６に与えられており、Ａ／Ｄ変換器２６の出力が、電圧検出装置２０の出力として、制御装置（ＣＰＵ）３０に与えられている。
【００１６】
このような構成の電圧検出装置２０による電池電源装置１１における各電池ユニット１１ａの電圧の検出動作を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。電池ユニット１１ａの電圧を検出するに際して、第１〜第４の全てのスイッチ２１〜２４がオフ（開）状態とされる。このような状態で、まず、第１スイッチ２１がオン状態とされ、各常開接点２１ａおよび２１ｂがそれぞれ閉状態とされる。これにより、電池ユニット１１ａにおける電圧が、直列接続された第１および第２のコンデンサ２８および２９に印加され、第１および第２の各コンデンサ２８および２９に電荷が蓄積される。
【００１７】
第１スイッチ２１が、所定時間にわたってオンされると、第１スイッチ２１はオフ状態とされ、各常開接点２１ａおよび２１ｂが、それぞれ開状態になる。これにより、相互に直列接続された各コンデンサ２８および２９には、電池ユニット１１ａの電圧に相当する電荷が蓄積される。
【００１８】
第１スイッチ２１がオフされると、第２スイッチ２２がオンされるとともに、第４スイッチ２４が同時にオンされる。第２スイッチ２２のオンにより、第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９の接続点がボディアースされた状態になり、各コンデンサ２８および２９の接続点の電位が、ボディアース（０Ｖ）に固定される。また、第４スイッチ２４がオンされて、各常開接点２４ａおよび２４ｂがそれぞれ閉状態になることにより、差動増幅器２５のマイナス端子が差動増幅器２５の出力と同電位（０Ｖ）に固定されるとともに、プラス端子の電圧がボディアース（０Ｖ）に固定される。
【００１９】
このように、第２スイッチ２２および第４スイッチ２４がそれぞれオンした後に、適当な時間が経過すると、第３スイッチ２３がオンされて、各常開接点２３ａおよび２３ｂがそれぞれ閉状態になる。これにより、第１および第２の各コンデンサが、それぞれ、差動増幅器２５のマイナス端子およびプラス端子にそれぞれ接続された状態になるが、この場合には、第４各スイッチ２４がオンした状態になっているために、それぞれの端子の電圧が固定されており、差動増幅器２５の各端子には、第１および第２の各コンデンサ２８および２９の電圧が印加されない。
【００２０】
第３スイッチ２３がオンした後に、適当な時間が経過すると、第４スイッチ２４がオフされる。これにより、差動増幅器２５の各端子における電圧の固定が解除され、差動増幅器２５には、第１および第２の各コンデンサ２８および２９にて蓄積された電圧が印加される。
【００２１】
この場合、差動増幅器２５の各入力端子における電圧が０Ｖに固定された状態で、各入力端子に各コンデンサ２８および２９の電圧が印加されるために、各入力端子の電圧が許容範囲を超えるおそれがなく、従って、差動増幅器２５の出力が飽和するおそれがなく、各コンデンサ２８および２９から印加され電圧を正確に検出することができる。しかも、差動増幅器２５に入力される電圧が許容範囲を超えるおそれがないために、差動増幅器２５の劣化および破壊が防止される。
【００２２】
このようにして、電池ユニット１１ａにおける電圧に相当する電荷が、第１コンデンサ２８および第２コンデンサ２９に蓄積された後に、各コンデンサ２８および２９の電圧が安定化された状態で、差動増幅器２５に印加されるようになっているために、差動増幅器２５は、各コンデンサ２８および２９の電圧を安定的に検出することができる。
【００２３】
差動増幅器２５は、各コンデンサ２８および２９によって印加される電圧に相当する信号をＡ／Ｄ変換器２６に出力する。Ａ／Ｄ変換器２６では、差動増幅器２５の出力をデジタル変換して、制御装置３０に出力している。制御装置３０では、Ａ／Ｄ変換器２６から出力されるデジタル信号に基づいて、電圧検出装置２０にて検出される電池ユニット１１ａの電圧が、正常値になっているかを判定する。
【００２４】
このようにして、各電池ユニット１１ａにおける電圧が、電圧検出装置２０によって、それぞれ検出されて、各電池ユニット１１ａの電圧が正常であるかが判定される。
【００２５】
差動増幅器２５における各入力端子の電圧を安定化させるために使用される第４スイッチ２４を除く第１〜第３の各スイッチ２１〜２３としては、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）等のトランジスタ、あるいはそのようなトランジスタを使用したＳＳＲ（ソリッドステートリレー）等であって、しかも、例えば４００Ｖの高耐圧性を有するものが使用される。差動増幅器２５は、通常使用されているものが使用される。
【００２６】
また、各スイッチ２１〜２４の動作タイミングは、制御装置３０、あるいは他のＣＰＵによって制御するように構成すればよい。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、各電池ユニット１１ａに対して、電圧検出装置２０を設ける構成であったが、このような構成に限らず、例えば、１つの電圧検出装置２０を、各電池ユニット１１ａに対して順番に接続するように構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電圧検出装置および検出方法は、このように、電池の電圧が印加されるコンデンサの電圧を安定させた状態で、差動増幅器によって、その電圧を検出するようになっているために、電池の電圧を正確に測定することができる。また、差動増幅器の入力端子を、所定の電圧に固定することにより、各コンデンサによって差動増幅器に印加される電圧が安定化され、これにより、電池の電圧を、より一層正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池電圧検出装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図２】その電池電圧検出装置の動作説明のためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１１  電池電源装置
１１ａ  電池ユニット
１２  三相インバータ
１３  モータ
２０  電圧検出装置
２１  第１スイッチ
２１ａ、２１ｂ  常開接点
２２  第２スイッチ
２３  第３スイッチ
２３ａ、２３ｂ  常開接点
２４  第４スイッチ
２４ａ、２４ｂ  常開接点
２５  差動増幅器
２６  Ａ／Ｄ変換器
２８  第１コンデンサ
２９  第２コンデンサ
【図１】
0004472820.tif 000002
【図２】
0004472820.tif 000003