(57)【要約】【課題】電圧測定対象のセルの切り換え時に、電圧測定部の入力端子間の電圧変動が大きくなる。【解決手段】複数のセルＳ（１）〜Ｓ（ｎ）が直列に接続された組電池１０のセルの電圧を順次測定するセル電圧測定装置において、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御することによって、各セルＳ（１）〜Ｓ（ｎ）の電圧をオペアンプ５０で測定する。電圧測定対象のセルを切り換える際にオペアンプ５０の２つの入力端子間に生じる電圧差を小さくするための素子（抵抗Ｒ０）を、オペアンプ５０の２つの入力端子間に設けることによって、電圧測定対象セルの切り換え時に生じる電圧差を小さくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが直列に接続された組電池のセルの電圧を順次測定するセル電圧測定装置であって、
第１の入力端子および第２の入力端子を有し、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記第１の入力端子および前記第２の入力端子と、電圧測定対象のセルの陽極および陰極とを接続するためのスイッチ部と、
前記複数のセルの中の第１のセルの電圧測定時に、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子を前記第１のセルの陽極および陰極にそれぞれ接続し、電圧測定対象セルを前記第１のセルと隣接する第２のセルに切り換える際に、前記第１の入力端子または前記第２の入力端子のうち、前記第２のセルの陽極または陰極と接続されていない入力端子の接続を解除してから、前記第２のセルの接続されていない極と接続するように、前記スイッチ部を制御する制御部と、
前記第１の入力端子および前記第２の入力端子の間に設けられ、電圧測定対象のセルを前記第１のセルから前記第２のセルに切り換える際に、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子間に生じる電圧差を小さくするための素子と、
を備えることを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセル電圧測定装置において、
前記素子は、ツェナーダイオードである、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセル電圧測定装置において、
前記素子は、前記スイッチ部が接続されていない状態の抵抗値よりも十分小さい抵抗値を有する抵抗である、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセル電圧測定装置において、
前記スイッチ部は、前記第１の入力端子の接続先として、複数の接続先候補の中から１つを選択して接続する第１のスイッチ部と、前記第２の入力端子の接続先として、複数の接続先候補の中から１つを選択して接続する第２のスイッチ部とを備える、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセル電圧測定装置において、
前記制御部は、電圧測定対象セルを、組電池の電圧最低位のセルから電圧最高位のセルまで隣接する順に切り換えた後、電圧最高位のセルから電圧最低位のセルまで順に切り換えるように、前記スイッチ部を制御する、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項６】
複数のセルが直列に接続された組電池のセルの電圧を順次測定するセル電圧測定装置であって、
第１の入力端子および第２の入力端子を備え、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記第１の入力端子および前記第２の入力端子と、電圧測定対象のセルの陽極および陰極とを接続するためのスイッチ部と、
前記複数のセルの中の第１のセルの電圧測定時に、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子を前記第１のセルの陽極および陰極にそれぞれ接続し、前記複数のセルの中の第２のセルの電圧測定時に、前記第１の入力端子を前記第２のセルの陽極および陰極のうちのいずれか一方の極に接続し、前記第２の入力端子を、前記第２のセルの陽極および陰極のうちの他方の極に接続するように、前記スイッチ部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、電圧測定対象セルを前記第１のセルから第２のセルに切り換える際に、所定期間、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子を、前記第１のセルおよび前記第２のセルと接続するように、前記スイッチ部を制御する、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のセル電圧測定装置において、
前記スイッチ部と直列に接続される保護抵抗をさらに備える、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のセル電圧測定装置において、
前記第１のセルおよび前記第２のセルは隣り合うセルであり、
前記第１のセルの陽極と前記第２のセルの陰極は共通した結線により、前記電圧測定部の第１の入力端子と接続される、
ことを特徴とするセル電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを直列に接続して構成される組電池のセル電圧を順に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のセルが直列に接続された組電池の各セルの電圧を測定する技術として、特許文献１に記載の電圧測定装置が知られている。特許文献１に記載の電圧測定装置では、組電池を所定数のセルからなる群に分割し、群ごとにスイッチ手段を接続してスキャン方式で各セルの電圧を測定する。群と群の間の接続点には、両群に共通のスイッチ手段を設けることによって、スイッチ手段の数を削減している。その他、関連する特許文献として、特許文献２〜特許文献４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５３７４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３４８１８号公報
【特許文献３】特開２００２−１５６３９２号公報
【特許文献４】特開２００１−２８９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、共通のスイッチ手段を設ける従来の技術では、電圧測定対象のセルを切り換えるために、スイッチ手段の接続を切り換えると、セル電圧を測定する差動増幅器に入力される電圧の変動が大きくなるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、電圧測定対象のセルの切り換え時に、電圧測定部に入力される電圧の変動が大きくならないセル電圧測定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】
【０００６】
本発明によるセル電圧測定装置は、複数のセルが直列に接続された組電池のセルの電圧を順次測定する装置である。このセル電圧測定装置は、２つの入力端子間の電圧を測定する電圧測定部と、２つの入力端子と電圧測定対象のセルの陽極および陰極とを接続するためのスイッチ部と、を備える。セル電圧測定装置はさらに、電圧測定対象セルを第１のセルから、隣接する第２のセルに切り換える際に、２つの入力端子のうち、第２のセルの陽極または陰極と接続されていない入力端子の接続を解除してから、第２のセルの接続されていない極と接続するように、スイッチ部を制御する制御部を備える。さらに、セル電圧測定装置は、２つの入力端子の間に設けられ、電圧測定対象のセルを第１のセルから第２のセルに切り換える際に、２つの入力端子間に生じる電圧差を小さくするための素子を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電圧測定対象のセルを切り換える際に電圧測定部の２つの入力端子間に電圧差が生じると、２つの入力端子間に設けた素子に電流が流れて電圧差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、フォトＭＯＳリレーのオン／オフを制御するデコーダを示す図である。
【図３】図３は、フォトＭＯＳリレーのオン／オフの制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、オペアンプのプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０が設けられていない場合の回路構成図で、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっている状態を示す図である。
【図５】図５は、オペアンプのプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０が設けられている場合の回路構成図で、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっている状態を示す図である。
【図６】図６は、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）、Ｐ（４９）、Ｐ（４８）のオン、オフを切り換えた場合に、オペアンプのプラス端子とマイナス端子にそれぞれ入力される電圧をまとめた図である。
【図７】図７は、電圧測定対象セルの切り換え順序を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置において、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっている状態を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態におけるセル電圧測定装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置の内部において、フォトＭＯＳリレーのオン／オフを制御する構成を示す図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置において、フォトＭＯＳリレーのオン／オフの制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、セルＳ（４９）の電圧Ｖ（４９）を測定するために、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（４９）をオンにした状態から、セルＳ（５０）の電圧Ｖ（５０）を測定するために、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）をオンにした状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００の構成を示す図である。第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００は、組電池１０を構成する複数のセルＳ（１）〜Ｓ（ｎ）の電圧を順に測定する。ただし、ｎは２以上の自然数とする。以下では、ｎを偶数として説明する。
【００１０】
組電池１０は、複数のセルＳ（１）〜Ｓ（ｎ）を直列に接続して構成されている。組電池１０は、例えば、燃料電池である。ただし、組電池１０が燃料電池に限定されることはなく、一次電池や二次電池でもよい。
【００１１】
組電池１０とセル電圧測定装置１００との間は、入力端子Ｔ（０）〜Ｔ（ｎ）を介して、入力線Ｌ（０）〜Ｌ（ｎ）で接続されている。具体的には、ｋを１〜ｎいずれかの値としたときに、セルＳ（ｋ）の陽極は、入力線Ｌ（ｋ）および入力端子Ｔ（ｋ）を介して、セル電圧測定装置１００内のフォトＭＯＳ（光ＭＯＳ）リレーＰ（ｋ）に接続されている。入力線Ｌ（ｋ）（ただし、ｋは１〜（ｎ−１）のいずれかの値）は、セルＳ（ｋ＋１）の陰極とも接続されている。また、セルＳ（１）の陰極は、入力線Ｌ（０）および入力端子Ｔ（０）を介して、フォトＭＯＳリレーＰ（０）と接続されている。
【００１２】
各フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）には、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）がそれぞれ直列に接続されている。各保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）は、回路の短絡時に、大電流が流れるのを防ぐために設けられている。各保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）の抵抗値は等しいものとする。
【００１３】
偶数番号の保護抵抗ｒ（０）、ｒ（２）、…、ｒ（ｎ）の両端のうち、フォトＭＯＳリレーＰ（０）、Ｐ（２）、…Ｐ（ｎ）と接続されていない側は、オペアンプ５０のプラス端子と接続されている。また、奇数番号の保護抵抗ｒ（１）、ｒ（３）、…、ｒ（ｎ−１）の両端のうち、フォトＭＯＳリレーＰ（１）、Ｐ（３）、…Ｐ（ｎ−１）と接続されていない側は、オペアンプ５０のマイナス端子と接続されている。
【００１４】
オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子との間には、抵抗Ｒ０およびコンデンサＣがそれぞれ設けられている。保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）、抵抗Ｒ０、および、コンデンサＣにより、ノイズを除去するためのフィルタ回路が構成されている。
【００１５】
後述するように、抵抗Ｒ０の抵抗値は、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）がオフの状態の抵抗値よりも十分小さい値とする。例えば、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）がオフの状態の抵抗値に対して、抵抗Ｒ０の抵抗値の大きさを１／１００とする。
【００１６】
また、抵抗Ｒ０の抵抗値は、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）の抵抗値よりも十分大きい。例えば、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）の抵抗値に対して、抵抗Ｒ０の抵抗値の大きさを１００倍とする。
【００１７】
オペアンプ５０およびＡＤコンバータ６０によって、作動電圧測定回路４０が構成されている。オペアンプ５０は、プラス端子およびマイナス端子間の電圧差を示す信号を、ＡＤコンバータ６０に出力する。ＡＤコンバータ６０は、オペアンプ５０から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、マイコン７０に出力する。
【００１８】
図１では、図面上のスペースの関係から、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御するデコーダを省略している。図２は、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御するデコーダ８１、８２を示す図である。デコーダ８１は、マイコン７０からの指令に基づいて、奇数番号のフォトＭＯＳリレーＰ（１）、Ｐ（３）、…、Ｐ（ｎ−１）のオン／オフを制御する。デコーダ８２は、マイコン７０からの指令に基づいて、偶数番号のフォトＭＯＳリレーＰ（０）、Ｐ（２）、…、Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御する。
【００１９】
本実施形態におけるセル電圧測定装置１００では、あるセルの電圧を測定すると、電圧測定対象セルを隣接するセルに切り換えて、順次、セル電圧を測定する。
【００２０】
図３は、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフの制御タイミングを示すタイミングチャートである。図３では、セルＳ（１）から、Ｓ（２）、Ｓ（３）と順に、セル電圧を測定する際のフォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフの制御タイミングを示している。
【００２１】
セルＳ（１）の電圧Ｖ（１）を測定する場合、全てのフォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）がオフになった状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（０）とＰ（１）をオンにする。フォトＭＯＳリレーＰ（０）とＰ（１）がオンの状態で、オペアンプ５０で検出される電圧Ｖｉは、次式（１）で表される。ただし、式（１）において、Ｒ０、ｒ（０）、ｒ（１）は、それぞれの抵抗の抵抗値を表している。
Ｖｉ＝Ｖ（１）×Ｒ０／（Ｒ０＋ｒ（０）＋ｒ（１））          （１）
ここで、上述したように、抵抗Ｒ０の抵抗値は、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）の抵抗値よりも十分大きい。従って、式（１）は、次式（２）のように近似することができる。
Ｖｉ≒Ｖ（１）                      （２）
すなわち、フォトＭＯＳリレーＰ（０）とＰ（１）とをオンにすると、オペアンプ５０でセルＳ（１）の電圧Ｖ（１）を測定することができる。
【００２２】
続いて、フォトＭＯＳリレーＰ（１）をオンにしたまま、フォトＭＯＳリレーＰ（０）をオフにした後、フォトＭＯＳリレーＰ（２）をオンにする。これにより、オペアンプ５０でセルＳ（２）の電圧Ｖ（２）を測定することができる。同様に、フォトＭＯＳリレーＰ（２）をオンにしたまま、フォトＭＯＳリレーＰ（１）をオフにした後、フォトＭＯＳリレーＰ（３）をオンにすることにより、オペアンプ５０でセルＳ（３）の電圧Ｖ（３）を測定することができる。
【００２３】
ここで、図３に示すように、電圧測定対象のセルを切り換えるために、フォトＭＯＳリレーをオフにしてから、次のフォトＭＯＳリレーをオンにするまでの間に、デッドタイム（タイムラグ）が生じる。このデッドタイムの間は、フォトＭＯＳリレーが１つだけオンとなっている。このときのオペアンプ５０のプラス端子の電位とマイナス端子の電位について、図４〜図６を用いて説明する。
【００２４】
図４および図５は、セルの数を５０とし、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなった場合のオペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の電位を示す図である。図４は、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０が設けられていない場合の回路構成図、図５は、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０が設けられている場合の回路構成図をそれぞれ示している。図４および図５において、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（５０）は、簡略化した形のスイッチとして表示している。また、セルＳ（１）の陰極の電位を基準電位の０Ｖとし、各セルＳ（１）〜Ｓ（５０）の電圧Ｖ（１）〜Ｖ（５０）をそれぞれ２Ｖとする。
【００２５】
まず始めに、図４に示す回路構成の場合について説明する。フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっている場合、オペアンプ５０のマイナス端子には、保護抵抗ｒ（４９）およびフォトＭＯＳリレーＰ（４９）を介して、セルＳ（４９）の陽極の電位である９８Ｖが入力される。
【００２６】
オペアンプ５０のプラス端子と接続されているフォトＭＯＳリレーＰ（０）、Ｐ（２）、…、Ｐ（５０）は全てオフとなっている。オフとなっているフォトＭＯＳリレーは、回路的には、高抵抗値の抵抗と等価である。ここでは、フォトＭＯＳリレーがオフとなっている時に、回路的に等価である抵抗のことを、オフ時抵抗と呼ぶ。フォトＭＯＳリレーＰ（０）、Ｐ（２）、…、Ｐ（５０）のオフ時抵抗の抵抗値が全て等しいとすると、オペアンプ５０のプラス端子には、組電池１０の電圧１００Ｖの真ん中の電位である５０Ｖが入力される。
【００２７】
続いて、図５に示す回路構成、すなわち、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置の構成の場合について説明する。フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっているので、オペアンプ５０のマイナス端子には、セルＳ（４９）の陽極の電位である９８Ｖが入力される。
【００２８】
オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間には、抵抗Ｒ０が設けられている。上述したように、抵抗Ｒ０の抵抗値は、フォトＭＯＳリレーのオフ時抵抗の抵抗値よりも十分小さい値である。従って、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に電位差が生じると、抵抗Ｒ０に電流が流れて、両端子間の電位は等しくなる。図５に示す例では、オペアンプ５０のプラス端子の電位は、マイナス端子の電位と等しい９８Ｖとなる。
【００２９】
すなわち、抵抗Ｒ０の抵抗値がフォトＭＯＳリレーのオフ時抵抗の抵抗値よりも十分小さいというのは、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０の入力端子間の電圧差が大きくなると、抵抗Ｒ０に電流が流れて、電圧差を小さくすることができる程度に小さい、という意味である。
【００３０】
図６は、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）、Ｐ（４９）、Ｐ（４８）のオン、オフを切り換えた場合に、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子にそれぞれ入力される電圧をまとめた図である。フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（４９）がオンで、他のフォトＭＯＳリレーがオフの場合、抵抗Ｒ０が設けられているか否かに関係なく、プラス端子の入力電圧は９６Ｖであり、マイナス端子の入力電圧は９８Ｖである。
【００３１】
この状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）がオフにされると、図４を用いて説明したように、抵抗Ｒ０が設けられていない回路構成では、オペアンプ５０のプラス端子の入力電圧は５０Ｖとなる。一方、抵抗Ｒ０が設けられている第１の実施形態におけるセル電圧測定装置では、図５を用いて説明したように、オペアンプ５０のプラス端子の入力電圧は９８Ｖとなる。
【００３２】
この状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）がオンになると、抵抗Ｒ０が設けられているか否かに関係なく、プラス端子の入力電圧は１００Ｖとなり、マイナス端子の入力電圧は９８Ｖとなる。
【００３３】
すなわち、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０が設けられていない回路構成では、フォトＭＯＳリレーのオン、オフの切り換え時に、オペアンプ５０の入力電圧の変動が大きくなる。図６に示す例では、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（４９）がオンの状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）をオフにし、その後、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）をオンにすると、オペアンプ５０のプラス端子の入力電圧が９６Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖと変動する。
【００３４】
これに対して、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置では、フォトＭＯＳリレーのオン、オフの切り換え時に、オペアンプ５０の入力電圧が大きく変動することはない。図６に示す例では、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（４９）がオンの状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）をオフにし、その後、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）をオンにしても、プラス端子の入力電圧は、９６Ｖ、９８Ｖ、１００Ｖと小さく変化するだけである。従って、耐圧の大きいオペアンプを用いる必要がない。
【００３５】
図７は、電圧測定対象セルの切り換え順序を示す図である。図７に示すように、電圧測定対象セルを、組電池１０の電圧最低位のセルＳ（１）から、Ｓ（２）、Ｓ（３）、と隣接する順に、電圧最高位のセルＳ（ｎ）まで切り換えていく。セルＳ（ｎ）の電圧を測定すると、続いて、セルＳ（ｎ−１）、Ｓ（ｎ−２）と隣接する順に、電圧最低位のセルＳ（１）まで切り換えていく。セルＳ（１）の電圧を測定すると、再び、Ｓ（２）、Ｓ（３）の順に、電圧測定対象セルを切り換えていく。
【００３６】
ここで、電圧測定対象セルを、セルＳ（１）、Ｓ（２）、…、Ｓ（ｎ）の順に切り換えた後、再び、セルＳ（１）、Ｓ（２）、…、Ｓ（ｎ）の順に切り換えていくと、セルＳ（ｎ）からセルＳ（１）への切り換え時の電圧差が急に大きくなり、回路上にノイズが発生する可能性がある。しかしながら、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００では、電圧測定対象セルの切り換えを、図７に示す順序で切り換えることにより、電圧測定対象セルの切り換え時に急激な電圧差が生じるのを防いで、回路上にノイズが発生するのを防ぐことができる。
【００３７】
以上、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置は、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御することによって、直列に接続された複数のセルの電圧を順に測定する装置であって、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間に、抵抗Ｒ０を設けた。これにより、電圧測定対象のセルを第１のセルから、第１のセルと隣接する第２のセルに切り換える際に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間に電圧差が生じると、抵抗Ｒ０に電流が流れて、電圧差を小さくすることができる。従って、電圧測定部であるオペアンプ５０として、耐圧の小さいオペアンプを用いることができる。
【００３８】
また、電圧測定対象セルを、組電池１０の電圧最低位のセルＳ（１）から電圧最高位のセルＳ（ｎ）まで隣接する順に切り換えた後、電圧最高位のセルＳ（ｎ）から電圧最低位のセルＳ（１）まで順に切り換えていくようにした。これにより、電圧測定対象セルの切り換え時に急激な電圧差が生じるのを防いで、回路上にノイズが発生するのを防ぐことができる。
【００３９】
−第２の実施形態−
図８は、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ａの構成を示す図である。第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００では、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子間に生じる電圧差を小さくするための素子として、抵抗Ｒ０を設けた。第２の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ａでは、図１に示す第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００の抵抗Ｒ０の代わりに、ツェナーダイオードＤを設ける。
【００４０】
ツェナーダイオードＤは、順方向および逆方向の両方向で同じツェナーダイオード特性を有する双方向ツェナーダイオードである。ツェナーダイオードＤのツェナー電圧は、電圧測定対象であるセル電圧Ｖ（１）〜Ｖ（ｎ）の上限値（最高値）よりも高い電圧を設定しておく。例えば、セル電圧Ｖ（１）〜Ｖ（ｎ）の上限値（最高値）が２Ｖの場合には、ツェナー電圧を３Ｖに設定しておく。これにより、通常のセル電圧測定時には、各セルＳ（１）〜Ｓ（ｎ）の電圧Ｖ（１）〜Ｖ（ｎ）をオペアンプ５０によって測定することができる。
【００４１】
また、電圧測定対象セルの切り換え時に、１つのフォトＭＯＳリレーのみがオンの状態になり、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子間の電圧差がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオードＤに電流が流れる。これにより、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子間の電圧差がツェナー電圧より大きくなることはない。
【００４２】
図９は、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ａにおいて、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）のみがオンとなっている状態を示す図である。ツェナーダイオードＤに電流が流れる前の状態では、図４を用いて説明したように、オペアンプ５０のマイナス端子の入力電圧は９８Ｖであり、プラス端子の入力電圧は５０Ｖである。従って、ツェナーダイオードＤの両端電圧がツェナー電圧より高いため、ツェナーダイオードＤには、図９の矢印の方向、すなわち、オペアンプ５０のマイナス端子からプラス端子の方向に電流が流れる。これにより、オペアンプ５０のプラス端子の電圧は、マイナス端子の電圧からツェナー電圧を減じた電圧となるので、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０の入力電圧の変動が大きくなることはない。
【００４３】
以上、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置によれば、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御することによって、直列に接続された複数のセルの電圧を順に測定する装置であって、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間に、ツェナーダイオードＤを設けた。これにより、電圧測定対象のセルを第１のセルから、第１のセルと隣接する第２のセルに切り換える際に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間にツェナー電圧より高い電圧差が生じると、ツェナーダイオードＤに電流が流れて、電圧差を小さくすることができる。従って、電圧測定部であるオペアンプ５０として、耐圧の小さいオペアンプを用いることができる。
【００４４】
−第３の実施形態−
図１０は、第３の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｂの構成を示す図である。
【００４５】
第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００では、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御することによって、電圧測定対象のセルの切り換えを行った。第３の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｂでは、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）の代わりに、マルチプレクサ１０１０、１０２０を設けて、電圧測定対象のセルを切り換える。
【００４６】
マルチプレクサ１０１０は、マイコン７０からの指令に基づいて、偶数番号の保護抵抗ｒ（０）、ｒ（２）、…、ｒ（ｎ）のうちのいずれか１つと、オペアンプ５０のプラス端子との間を接続する。また、マルチプレクサ１０２０は、マイコン７０からの指令に基づいて、奇数番号の保護抵抗ｒ（１）、ｒ（３）、…、ｒ（ｎ−１）のうちのいずれか１つと、オペアンプ５０のマイナス端子との間を接続する。
【００４７】
電圧測定対象セルの切り換え方法は、第１の実施形態で説明した方法と同じである。例えば、セルＳ（１）の電圧を測定する場合には、マルチプレクサ１０１０は、保護抵抗ｒ（０）と接続し、マルチプレクサ１０２０は、保護抵抗ｒ（１）と接続する。続いて、セルＳ（２）の電圧を測定する場合、マルチプレクサ１０１０は、保護抵抗ｒ（０）との接続を解除した後、保護抵抗ｒ（２）と接続する。
【００４８】
以上、第３の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｂによれば、第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００と同様に、オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に抵抗Ｒ０を設けている。これにより、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間に電圧差が生じると、抵抗Ｒ０に電流が流れて、電圧差を小さくすることができる。
【００４９】
特に、第３の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｂは、オペアンプ５０のプラス端子の接続先として、複数の接続先候補の中から１つを選択して接続するマルチプレクサ１０１０と、マイナス端子の接続先として、複数の接続先候補の中から１つを選択して接続するマルチプレクサ１０２０とを備える。これにより、オペアンプ５０の入力端子と電圧測定対象セルとの間の接続の切り換えを、簡易な構成で実現することができる。
【００５０】
なお、第２の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ａの構成において、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）の代わりに、マルチプレクサ１０１０、１０２０を設けて、電圧測定対象のセルを切り換えるようにすることもできる。
【００５１】
−第４の実施形態−
図１１は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃの構成を示す図である。第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃは、図１に示す第１の実施形態におけるセル電圧測定装置１００の構成に対して、抵抗Ｒ０が省かれている。
【００５２】
図１２は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃの内部において、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフを制御する構成を示す図である。図１２では、図面上のスペースの関係から、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）、コンデンサＣ、および、作動電圧測定回路４０が省略されている。図１２に示すように、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフは、マイコン７０によって制御される。
【００５３】
図１３は、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃにおいて、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフの制御タイミングを示すタイミングチャートである。図１３では、セルＳ（１）から、Ｓ（２）、Ｓ（３）と順に、電圧測定対象セルを切り換える際のフォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）のオン／オフの制御タイミングを示している。
【００５４】
セルＳ（１）の電圧Ｖ（１）を測定する場合、マイコン７０は、全てのフォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（ｎ）がオフになった状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（０）とＰ（１）をオンにする。続いて、セルＳ（２）の電圧Ｖ（２）を測定するために、マイコン７０は、フォトＭＯＳリレーＰ（２）をオンにし、フォトＭＯＳリレーＰ（２）をオンにしてから所定時間ｔ０を経過した後に、フォトＭＯＳリレーＰ（０）をオフにする。続いて、セルＳ（３）の電圧Ｖ（３）を測定するために、マイコン７０は、フォトＭＯＳリレーＰ（３）をオンにし、フォトＭＯＳリレーＰ（３）をオンにしてから所定時間ｔ０を経過した後に、フォトＭＯＳリレーＰ（１）をオフにする。
【００５５】
すなわち、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０のマイナス端子およびプラス端子に接続されるフォトＭＯＳリレーがそれぞれ少なくとも１つはオンとなるように、フォトＭＯＳリレーのオン／オフを制御する。
【００５６】
図１４は、セルＳ（４９）の電圧Ｖ（４９）を測定するために、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（４９）をオンにした状態から、セルＳ（５０）の電圧Ｖ（５０）を測定するために、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）をオンにした状態を示す図である。図１４において、フォトＭＯＳリレーＰ（０）〜Ｐ（５０）は、簡略化した形のスイッチとして表示している。また、セルＳ（１）の陰極の電位を基準電位の０Ｖとし、各セルＳ（１）〜Ｓ（５０）の電圧Ｖ（１）〜Ｖ（５０）をそれぞれ２Ｖとする。
【００５７】
この場合、フォトＭＯＳリレーＰ（４９）がオンとなっているので、オペアンプ５０のマイナス端子には、セルＳ（４９）の陽極の電位である９８Ｖが入力される。また、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（５０）がオンとなっているので、オペアンプ５０のプラス端子には、セルＳ（４８）の陽極の電位９６Ｖと、セルＳ（５０）の陽極の電位１００Ｖの中間電位である９８Ｖが入力される。
【００５８】
図４を用いて説明したように、電圧測定対象セルの切り換え時に、１つのフォトＭＯＳリレーだけがオンの状態になると、電圧測定対象セルの切り換え前後において、オペアンプ５０の入力電圧の変動が大きくなる。しかし、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃによれば、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子に接続されるフォトＭＯＳリレーがそれぞれ少なくとも１つはオンとなるように制御する。これにより、電圧測定対象セルの切り換え時に、オペアンプ５０の入力電圧の変動が大きくなることはない。
【００５９】
なお、図１４に示す例において、フォトＭＯＳリレーＰ（４８）およびＰ（５０）をオンにすると、セルＳ（５０）の陽極からセルＳ（４８）の陰極へと電流が流れる閉回路が形成される。しかし、フォトＭＯＳリレーＰ（５０）およびＰ（４８）には、それぞれ保護抵抗ｒ（５０）およびｒ（４８）が直列に接続されているので、回路が短絡するようなこともない。
【００６０】
また、電圧測定対象セルを第１のセルから、第１のセルと隣接する第２のセルに切り換えるようにし、第１のセルの陽極と第２のセルの陰極は共通した結線によって、オペアンプ５０の入力端子に接続するようにしている。これにより、スイッチの数、および、スイッチのオン／オフの回数を減らすことができる。
【００６１】
なお、第４の実施形態におけるセル電圧測定装置１００Ｃでは、電圧測定対象セルを切り換える際に、隣接するセルに切り換える必要はない。例えば、セルＳ（１）の電圧Ｖ（１）を測定した後、セルＳ（３）の電圧Ｖ（３）を測定することもできる。この場合、セルＳ（１）の電圧を測定するために、フォトＭＯＳリレーＰ（０）およびＰ（１）をオンにした状態から、フォトＭＯＳリレーＰ（２）およびＰ（３）をオンにする。そして、フォトＭＯＳリレーＰ（２）およびＰ（３）をオンにしてから所定時間ｔ０を経過した後に、フォトＭＯＳリレーＰ（０）およびＰ（１）をオフにする。
【００６２】
本発明は、上述した第１〜第４の実施形態に限定されることはない。例えば、上述した説明では、セル電圧測定装置によって、１つのセルの電圧を順に測定するものとして説明したが、複数のセルが直列に接続されたセル群（モジュール）の電圧を順に測定することもできる。すなわち、電圧測定対象であるセル群を１つのセルとみなせば、電圧の測定原理は同じである。従って、特許請求の範囲に記載のセルには、複数の単セルを直列に接続したセル群も含まれる。
【００６３】
オペアンプ５０のプラス端子とマイナス端子の間に設ける抵抗Ｒ０の抵抗値は、保護抵抗ｒ（０）〜ｒ（ｎ）の抵抗値よりも十分大きいものとしたが、この条件を設けないようにすることもできる。この場合、例えば、フォトＭＯＳリレーＰ（０）とＰ（１）とをオンにすると、オペアンプ５０で測定される電圧Ｖｉは、上式（１）で表される値となる。従って、測定された電圧Ｖｉに対して、（Ｒ０＋ｒ（０）＋ｒ（１））／Ｒ０を乗算することによって、電圧測定対象であるセルＳ（１）の電圧Ｖ（１）を求めることができる。
【００６４】
電圧測定対象セルを切り換える際に、オペアンプ５０のプラス端子およびマイナス端子の間に生じる電圧差を小さくするための素子として、抵抗Ｒ０またはツェナーダイオードＤを設ける例を挙げて説明した。しかし、そのような素子として、トランジスタ等のように、抵抗やツェナーダイオード以外の素子を用いることもできる。
【００６５】
オペアンプ５０の入力端子と、セルの陽極または陰極との間を接続するスイッチとして、フォトＭＯＳリレーを用いる例を挙げて説明したが、スイッチがフォトＭＯＳリレーに限定されることはない。
【符号の説明】
【００６６】
１０…組電池
５０…オペアンプ（電圧測定部）
６０…ＡＤコンバータ
７０…マイコン（制御部）
８１、８２…デコーダ（制御部）
Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）…セル
Ｐ（０）〜Ｐ（ｎ）…フォトＭＯＳリレー（スイッチ部）
ｒ（０）〜ｒ（ｎ）…保護抵抗
Ｒ０…抵抗（素子）
Ｄ…ツェナーダイオード（素子）
１０１０、１０２０…マルチプレクサ（スイッチ部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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