(57)【要約】【課題】電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧を検出する場合、それらの検出タイミングにずれが生じやすいこと。【解決手段】電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎのそれぞれの電圧は、電位変換回路５０によって同一の基準電位の電圧に変換される。電位変換回路５０の電圧は、コンパレータ６０の非反転入力端子に印加され、コンパレータ６０の反転入力端子には、キャリアＣＳが印加される。これにより、コンパレータ６０の出力は、電位変換回路５０の出力電圧をＰＷＭ変調したものとなる。これらコンパレータ６０の出力は、ＡＮＤ回路６４に取り込まれ、ここで電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧の最小値に応じた信号が生成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検出対象電池の電圧を検出する電池電圧検出装置において、
前記複数の検出対象電池のそれぞれの両端の電圧およびそれらの相当値のいずれかと周期的に増減する１のキャリアとの大小に応じた２値的な信号を電圧検出信号として出力する比較手段を備えることを特徴とする電池電圧検出装置。
【請求項２】
前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最小値に対応するものを選択して出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電池電圧検出装置。
【請求項３】
前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最大値に対応するものを選択して出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電池電圧検出装置。
【請求項４】
前記複数の検出対象電池の両端のそれぞれに接続されることで前記複数の検出対象電池の両端の電圧のそれぞれを共通の基準電位の電圧に変換して前記比較手段に入力する電位変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池電圧検出装置。
【請求項５】
前記複数の検出対象電池は、複数の電池セルの直列接続体である組電池を構成するものであることを特徴とする請求項４記載の電池電圧検出装置。
【請求項６】
前記複数の検出対象電池は、いずれも同一個数の電池セルからなることを特徴とする請求項５記載の電池電圧検出装置。
【請求項７】
前記複数の検出対象電池は、これらを構成する電池セルの個数が互いに相違するものを含み、
前記電位変換手段は、複数の検出対象電池の電圧のそれぞれを前記基準電位の電圧に変換するに際し、変換される電圧を、同一個数の電池セル当たりの電圧に規格化する規格化手段を備えることを特徴とする請求項５記載の電池電圧検出装置。
【請求項８】
前記電位変換手段は、オペアンプを備えて構成されて且つ、前記複数の検出対象電池の両端をオペアンプの入力端子に直結したことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の電池電圧検出装置。
【請求項９】
前記組電池は、前記電位変換手段によって１の基準電位の電圧に変換される複数の検出対象電池を複数組備えて且つ、これら各組の検出対象電池の電圧は、互いに相違する基準電位の電圧に前記電位変換手段によって変換されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電池電圧検出装置。
【請求項１０】
前記組電池は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成するものであり、
前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最小値に対応するものおよび最大値に対応するものの少なくとも一方を選択して出力する出力手段をさらに備え、
前記出力手段の出力が絶縁手段を介して前記低電圧システムに出力されることを特徴とする請求項５〜７，９のいずれか１項に記載の電池電圧検出装置。
【請求項１１】
前記組電池は、前記電位変換手段によって１の基準電位の電圧に変換される複数の検出対象電池を複数組備えて且つ、これら各組の電池は、互いに相違する基準電位の電圧に前記電位変換手段によって変換されるものであり、
前記出力手段は、前記互いに相違する基準電位毎に各別に備えられるものであり、
前記絶縁手段を介して出力される前記各出力手段の出力信号のうち、電圧の最小値に対応するものおよび最大値に対応するものの少なくとも一方を選択する選択手段を更に備えることを特徴とする請求項１０記載の電池電圧検出装置。
【請求項１２】
前記複数の検出対象電池の各組に対応するキャリア同士を同期させる同期手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の電池電圧検出装置。
【請求項１３】
前記比較手段は、ヒステリシスコンパレータを備えて構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池の電圧を検出する電池電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電池電圧検出装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、燃料電池を構成する複数の電池セルのうちの１つをマルチプレクサによってＡ／Ｄ変換器に選択的に接続するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４５６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようにマルチプレクサを用いる場合、複数の電池セルの電圧の検出タイミング同士のずれが無視できない。また、上記装置では、複数のＡ／Ｄ変換器を備えるために、コストアップが無視できない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の検出対象電池の電圧の検出タイミングのずれを好適に低減することのできる電池電圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、複数の検出対象電池の電圧を検出する電池電圧検出装置において、前記複数の検出対象電池のそれぞれの両端の電圧およびそれらの相当値のいずれかと周期的に増減する１のキャリアとの大小に応じた２値的な信号を電圧検出信号として出力する比較手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、複数の検出対象電池のそれぞれに対応する比較手段のそれぞれが、共通のキャリアとの大小に応じた電圧検出信号を出力するため、複数の検出対象電池の電圧の検出タイミングのずれを好適に低減することができる。特に、共通のキャリアを用いることで、電圧検出信号から電圧情報を復調する際の復調手法を共通とすることもできる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最小値に対応するものを選択して出力する出力手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
複数の検出対象電池の情報のうち特にその最小値に関する情報は、要求される度合いが大きくなる傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、出力手段を備えることで、要求される度合いの大きい情報を確実に取得しつつも出力手段の出力信号を受信する手段の受信用端子の数を低減することなどができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最大値に対応するものを選択して出力する出力手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
複数の検出対象電池の情報のうち特にその最大値に関する情報は、要求される度合いが大きくなる傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、出力手段を備えることで、要求される度合いの大きい情報を確実に取得しつつも出力手段の出力信号を受信する手段の受信用端子の数を低減することなどができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の検出対象電池の両端のそれぞれに接続されることで前記複数の検出対象電池の両端の電圧のそれぞれを共通の基準電位の電圧に変換して前記比較手段に入力する電位変換手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記複数の検出対象電池は、複数の電池セルの直列接続体である組電池を構成するものであることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、複数の検出対象電池の電極電位が互いに相違するため、電位変換手段を備えるメリットが特に大きい。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記複数の検出対象電池は、いずれも同一個数の電池セルからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記複数の検出対象電池は、これらを構成する電池セルの個数が互いに相違するものを含み、前記電位変換手段は、複数の検出対象電池の電圧のそれぞれを前記基準電位の電圧に変換するに際し、変換される電圧を、同一個数の電池セル当たりの電圧に規格化する規格化手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項４〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記電位変換手段は、オペアンプを備えて構成されて且つ、前記複数の検出対象電池の両端をオペアンプの入力端子に直結したことを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、検出対象電池とオペアンプとの間に流れる電流を制限できるため、これらの間の電圧降下量を低減することができ、ひいては電圧降下による検出誤差を低減することができる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池は、前記電位変換手段によって１の基準電位の電圧に変換される複数の検出対象電池を複数組備えて且つ、これら各組の検出対象電池の電圧は、互いに相違する基準電位の電圧に前記電位変換手段によって変換されることを特徴とする。
【００２１】
上記発明では、組電池内の電位差が大きくなる場合であっても、電位変換手段に要求される耐圧を低減することができる。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項５〜７，９のいずれか１項に記載の発明において、前記組電池は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成するものであり、前記比較手段の出力する電圧検出信号のうち電圧の最小値に対応するものおよび最大値に対応するものの少なくとも一方を選択して出力する出力手段をさらに備え、前記出力手段の出力が絶縁手段を介して前記低電圧システムに出力されることを特徴とする。
【００２３】
複数の検出対象電池の情報のうち特にその最小値や最大値に関する情報は、要求される度合いが大きくなる傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、出力手段を備えることで、要求される度合いの大きい情報を確実に伝達しつつも絶縁手段の数を低減することができる。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記組電池は、前記電位変換手段によって１の基準電位の電圧に変換される複数の検出対象電池を複数組備えて且つ、これら各組の電池は、互いに相違する基準電位の電圧に前記電位変換手段によって変換されるものであり、前記出力手段は、前記互いに相違する基準電位毎に各別に備えられるものであり、前記絶縁手段を介して出力される前記各出力手段の出力信号のうち、電圧の最小値に対応するものおよび最大値に対応するものの少なくとも一方を選択する選択手段を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
上記発明では、選択手段の出力を受信する手段の受信端子等を低減することができる。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記複数の検出対象電池の各組に対応するキャリア同士を同期させる同期手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
上記発明では、選択手段の出力を、検出対象電池の全てのうちの最大値および最小値の少なくとも一方を高精度に表現する信号とすることができる。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記比較手段は、ヒステリシスコンパレータを備えて構成されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかる電圧検出態様を示すタイムチャート。
【図４】第２の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図５】同実施形態にかかる電圧検出態様を示すタイムチャート。
【図６】第３の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図７】同実施形態にかかる電圧検出態様を示すタイムチャート。
【図８】第４の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図９】同実施形態にかかる電圧検出態様を示すタイムチャート。
【図１０】第５の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図１１】第６の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図１２】第７の実施形態にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【図１３】上記実施形態の変形例にかかる監視ユニットの構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる電池電圧検出装置を車載主機の電力源としての組電池の電圧検出装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３２】
図示される組電池１０は、車載主機としての電動機（図示略）に対する電力供給源である。組電池１０は、燃料電池によって構成される電池セルＣｉｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）の直列接続体である。電池セルＣｉｊは、全て同一仕様であり、個体差や経年変化を除き端子電圧が等しくなるものである。電池セルＣｉｊは、隣接するｎ個ずつでグループ化され、ブロックＢｉを構成している。各ブロックＢｉの状態は、監視ユニットＵｉによって監視される。
【００３３】
上記組電池１０や監視ユニットＵｉは、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成するものである。監視ユニットＵｉには、フォトカプラ２０を介して低電圧システムを構成する制御装置２２から同期信号Ｓｙｎが入力される。これにより、監視ユニットＵｉでは、ブロックＢｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧のうちのブロック内最大値ＭＡＸｉとブロック内最小値ＭＩＮｉとをそれぞれフォトカプラ２４，２８を介して低電圧システム側に出力する。そして、各ブロックＢｉのブロック内最大値ＭＡＸｉは、ＯＲ回路２６に取り込まれ、ＯＲ回路２６の出力するブロック間最大値ＭＡＸが制御装置２２に入力される。このＯＲ回路２６の出力するブロック間最大値ＭＡＸは、電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの電圧の最大値を表現する。一方、各ブロックＢｉのブロック内最小値ＭＩＮｉは、ＡＮＤ回路３０に取り込まれ、ＡＮＤ回路３０の出力するブロック間最小値ＭＩＮが制御装置２２に入力される。このＡＮＤ回路３０の出力するブロック間最小値ＭＩＸは、電池セルＣ１１〜Ｃｎｍの電圧の最小値を表現する。
【００３４】
上記制御装置２２は、低電圧バッテリ４０を電源とする。また、監視ユニットＵｉは、低電圧バッテリ４０の電力を入力とするフライバックコンバータ４２を電源とする。すなわち、フライバックコンバータ４２は、２次側コイル４４をｍ個備えており、これらの出力電圧がダイオードを介して各監視ユニットＵｉにそれぞれ印加される。
【００３５】
図２に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。
【００３６】
図示されるように、各電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの一対の電極は、各電位変換回路５０のそれぞれの一対の入力端子に接続され、これにより、各電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧が同一の電位基準の電圧に変換される。電位変換回路５０は、オペアンプ５１を備えて構成される差動増幅回路である。すなわち、非反転入力端子に抵抗体５３が接続され、反転入力端子に抵抗体５５が接続され、抵抗体５３と非反転入力端子との間に抵抗体５７が接続されている。そして、反転入力端子と出力端子との間に抵抗体５９が接続されている。ここで、上記抵抗体５７のうち、抵抗体５３と非反転入力端子との接続側でない方は、基準電位とされる。なお、図２では、基準電位とするための手段を記載していないが、実際には、所定の電位に固定される。
【００３７】
上記電位変換回路５０の各出力は、対応するコンパレータ６０の非反転入力端子に印加される。コンパレータ６０の反転入力端子には、キャリアＣＳが印加される。これにより、電位変換回路５０の出力する電圧信号は、キャリアＣＳによってＰＷＭ変調されることとなる。
【００３８】
コンパレータ６０の出力信号は、ＯＲ回路６２とＡＮＤ回路６４とにそれぞれ入力される。ＯＲ回路６２の出力信号は、ｎ個のコンパレータ６０の出力信号のうち論理「Ｈ」期間が最長となるものを出力させる機能を有する。このため、ＯＲ回路６２の出力は、上記ブロック内最大値ＭＡＸｉとなる。一方、ＡＮＤ回路６４の出力信号は、ｎ個のコンパレータ６０の出力信号のうち論理「Ｈ」期間が最短となるものを出力させる機能を有する。このため、ＡＮＤ回路６４の出力は、上記ブロック内最小値ＭＩＮｉとなる。
【００３９】
上記キャリアＣＳは、上記同期信号Ｓｙｎに基づき生成される。すなわち、同期信号Ｓｙｎは、矩形波発生回路７０に取り込まれ、ここで所定の波高値を有する矩形波信号とされた後、積分回路７２に取り込まれる。積分回路７２の出力は、三角波形状のキャリアＣＳとなる。
【００４０】
図３に、本実施形態にかかるブロック内の電圧検出処理の態様を示す。詳しくは、図３（ａ）に、同期信号Ｓｙｎの推移を示し、図３（ｂ）に、積分回路７２の出力（キャリアＣＳ）の推移を示し、図３（ｃ）に、コンパレータ６０の一対の入力の推移を示す。また、図３（ｄ）に、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧の最大値ＶＨに対応するコンパレータ６０の出力の推移を示し、図３（ｅ）に、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧の中間値ＶＭに対応するコンパレータ６０の出力の推移を示し、図３（ｆ）に、電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧の最小値ＶＬに対応するコンパレータ６０の出力の推移を示す。また、図３（ｇ）に、ＯＲ回路６２の出力（ブロック内最大値ＭＡＸｉ）の推移を示し、図３（ｈ）に、ＡＮＤ回路６４の出力（ブロック内最小値ＭＩＮｉ）の推移を示す。
【００４１】
図示されるように、ＯＲ回路６２の出力は、最大値ＶＨとキャリアＣＳとを比較したコンパレータ６０の出力となり、ＡＮＤ回路６４の出力は、最小値ＶＬとキャリアＣＳとを比較したコンパレータ６０の出力となる。そして、先の図１に示したＯＲ回路２６とＡＮＤ回路３０とによって、制御装置２２では、電池セルＣ１１〜Ｃｍｎの電圧の最大値と最小値とを把握することができる。
【００４２】
ここで、組電池１０による電力供給時に生じる電池セルＣｉｊの異常としては、電池セルＣｉｊの端子電圧が低下し、やがて起電力がゼロとなって抵抗体（ショート状態）となる異常がある。この異常を電池セルＣｉｊの電圧が低下し始めた時点で検出するためには、電池セルＣｉｊのうち端子電圧が最低となるものの値を検出すれば足りる。このため、ブロック間最小値ＭＩＮのみから異常の有無を診断することができる。
【００４３】
また、組電池１０に燃料が供給されない状況下において端子電圧がゼロとならない場合には、意図せずして発電する異常が生じていると考えられる。この異常は、電池セルＣｉｊのうち端子電圧が最高となるものの値を検出すれば足りる。このため、ブロック間最大値ＭＡＸのみから異常の有無を診断することができる。なお、この診断は、監視ユニットＵｉの電源をブロックＢｉ自体としたのでは行なうことができない。この点、本実施形態によれば、フライバックコンバータ４２を電源とすることでこうした診断処理をも好適に行なうことができる。
【００４４】
なお、制御装置２２では、ブロック間最小値ＭＩＮやブロック間最大値ＭＡＸの１周期に対する論理「Ｈ」期間の時比率によって電圧値を把握することができる。このため、制御装置２２では、最大値や最小値を検出するための機能として、タイマ計測機能やカウンタ機能等の計時動作機能を備えるのみでよく、高精度なＡ／Ｄ変換器を搭載する必要がない。さらに、ブロック内最小値ＭＩＮｉやブロック間最大値ＭＡＸｉが２値信号であることから、２値的な信号を伝送する絶縁素子（フォトカプラ２４，２８）を利用してこれらを低電圧システムに出力することができる。このため、絶縁処理を簡素化することもできる。
【００４５】
ちなみに、上記キャリアＣＳが漸増期間と漸減期間とを周期的に繰り返す周期信号であって且つ漸増期間が時間に比例して増加するものであり、漸減期間が時間に比例して減少するものであるため、電圧と上記時比率との関係は、線形関係となる。
【００４６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４７】
（１）複数の検出対象電池（電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ）のそれぞれの両端の電圧相当値と周期的に増減する１のキャリアＣＳとの大小に応じた２値的な信号を電圧検出信号として出力するコンパレータ６０を備えた。これにより、複数の検出対象電池の電圧の検出タイミングのずれを好適に低減することができる。
【００４８】
（２）コンパレータ６０の出力する電圧検出信号のうち電圧の最小値に対応するものを選択して出力するＡＮＤ回路６４を備えた。これにより、電池セルＣｉｊの異常の有無に関する情報を好適に取得することができる。
【００４９】
（３）コンパレータ６０の出力する電圧検出信号のうち電圧の最大値に対応するものを選択して出力するＯＲ回路６２を備えた。これにより、電池セルＣｉｊの異常の有無に関する情報を好適に取得することができる。
【００５０】
（４）複数の検出対象電池（電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎ）の両端の電圧のそれぞれを共通の基準電位の電圧に変換してコンパレータ６０に入力する電位変換回路５０を備えた。これにより、最小値や最大値に関する信号を好適に生成することができる。
【００５１】
（５）複数の検出対象電池を、いずれも同一個数の電池セルとした。これにより、電位変換回路５０等の構成を同一としつつも、最大値や最小値に関する信号を適切に生成することができる。
【００５２】
（６）ブロックＢ１〜Ｂｍのそれぞれの電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎが、電位変換回路５０によって互いに共通の基準電位の電圧に変換されて且つ、ブロック毎に基準電位を相違させた。これにより、電位変換回路５０に要求される耐圧を低減することができる。
【００５３】
（７）ブロック内最小値ＭＩＮｉの論理積を取るＡＮＤ回路３０やブロック内最大値ＭＡＸｉの論理和を取るＯＲ回路２６を備えることで、制御装置２２の入力端子数を低減することができる。
【００５４】
（８）各ブロックＢ１〜ＢｍのそれぞれのキャリアＣＳ同士を同期信号Ｓｙｎによって同期させた。これにより、ブロック間最小値ＭＩＮやブロック間最大値ＭＡＸを高精度に生成することができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５５】
図４に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図４において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００５６】
図示されるように、本実施形態では、積分回路７２の出力を反転回路７４に入力することでキャリアＣＳを鋸波とする。なお、反転回路７４には、同期信号Ｓｙｎが論理「Ｌ」の間に限って反転処理を行なうべく同期信号Ｓｙｎが入力されている。
【００５７】
図５に、本実施形態にかかるブロック内の電圧検出処理の態様を示す。詳しくは、図５（ａ）および図５（ｃ）〜図５（ｈ）は、先の図３（ａ）および図３（ｃ）〜図３（ｈ）に対応している。また、図５（ｂ１）は、積分回路７２の出力の推移を示し、図５（ｂ２）は、反転回路７４の出力の推移を示す。
【００５８】
図示されるように、本実施形態にかかるキャリアＣＳは、漸増期間の後、初期化される鋸波であり、漸増期間においては時間に比例して増加する信号であるため、コンパレータ６０やＯＲ回路６２、ＡＮＤ回路６４の出力の時比率と電圧値との関係が線形関係となる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５９】
図６に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図６において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００６０】
図示されるように、本実施形態では、矩形波発生回路７０の出力がローパスフィルタ７６に取り込まれることで、その出力（キャリアＣＳ）を正弦波とする。
【００６１】
図７に、本実施形態にかかるブロック内の電圧検出処理の態様を示す。詳しくは、図７（ａ）および図７（ｃ）〜図７（ｈ）は、先の図３（ａ）および図３（ｃ）〜図３（ｈ）に対応している。また、図７（ｂ３）は、ローパスフィルタ７６の出力の推移を示す。
【００６２】
図示されるように、本実施形態にかかるキャリアＣＳは、漸増期間と漸減期間とを周期的に繰り返すものであるものの漸増速度や漸減速度が変化するものであるため、コンパレータ６０やＯＲ回路６２、ＡＮＤ回路６４の出力の時比率と電圧値との関係は非線形関係となる。ただし、この場合であっても、制御装置２２において、時比率と閾値とを比較することで電池セルＣｉｊの異常の有無を診断することはできる。特に正弦波の場合、その極大点近傍や極小点近傍での変化速度が最も小さいため、異常判定のための電位変換回路５０の出力電圧の閾値が極大点よりも僅かに小さくなったり、極小点よりも僅かに大きくなったりするようにキャリアＣＳを設定するなら、制御装置２２による電圧の分解能が閾値付近において増大する。このため、閾値以上であるか否かや閾値以下であるか否かの判断精度を向上させることができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６３】
図８に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図８において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００６４】
図示されるように、本実施形態では、ローパスフィルタ７６の出力が全波整流回路７８に取り込まれることで、その出力（キャリアＣＳ）を全波整流正弦波とする。
【００６５】
図９に、本実施形態にかかるブロック内の電圧検出処理の態様を示す。詳しくは、図９（ａ）および図９（ｃ）〜図９（ｈ）は、先の図３（ａ）および図３（ｃ）〜図３（ｈ）に対応している。また、図９（ｂ３）は、ローパスフィルタ７６の出力の推移を示し、図９（ｂ４）は、全波整流回路７８の出力の推移を示す。
【００６６】
図示されるように、本実施形態にかかるキャリアＣＳは、漸増期間と漸減期間とを周期的に繰り返すものであるものの漸増速度や漸減速度が変化するものであるため、コンパレータ６０やＯＲ回路６２、ＡＮＤ回路６４の出力の時比率と電圧値との関係は非線形関係となる。ただし、この場合であっても、制御装置２２において、時比率と閾値とを比較することで電池セルＣｉｊの異常の有無を診断することはできる。特に全波整流正弦波の場合、その極大点近傍での変化速度が最も小さいため、異常判定のための電位変換回路５０の出力電圧の閾値が極大点よりも僅かに小さくなるようにキャリアＣＳを設定するなら、制御装置２２による電圧の分解能が閾値付近において増大する。このため、閾値以上であるか否かの判断精度を向上させることができる。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６７】
図１０に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図１０において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００６８】
図示されるように、本実施形態では、ブロックＢｉ内の電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−２）については各１つずつの電圧が検出されるのに対し、ブロックＢｉ内の電池セルＣｉ（ｎ−１）および電池セルＣｉｎについてはこれらの合計の電圧が検出対象となる。ただし、ブロック内最大値ＭＡＸｉを、ブロックＢｉ内の電池セルＣｉｊの最大値相当の電圧検出結果として且つ、ブロック内最小値ＭＩＮｉを、ブロックＢｉ内の電池セルＣｉｊの最小値相当の電圧検出結果とすべく、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−２）のそれぞれの電位変換回路５０と、電池セルＣｉ（ｎ−１）および電池セルＣｉｎの電位変換回路５０とでゲインを変更する。詳しくは、電池セルＣｉ（ｎ−１）および電池セルＣｉｎの電位変換回路５０の抵抗体５３，５５の抵抗値Ｒ３を、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−２）のそれぞれの電位変換回路５０の抵抗体５３，５５の抵抗値Ｒ１の２倍とする。
【００６９】
これにより、電池セルＣｉ（ｎ−１）および電池セルＣｉｎの電位変換回路５０は、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−２）のそれぞれの電位変換回路５０と比較して、入力電圧の出力電圧への変換比が「１／２」となる。このため、電池セルＣｉ（ｎ−１）および電池セルＣｉｎの電位変換回路５０と、電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−２）のそれぞれの電位変換回路５０とのそれぞれの出力を、電池セルＣｉｊの１つ当たりの電圧とすることができる。
【００７０】
ちなみに、検出対象電池を構成する電池セル数を一定値としないこうした設定は、組電池１０の部分部分で異常の生じやすさが相違する場合等に有効である。すなわち、異常の生じやすい箇所については検出対象電池の電池セル数を少なくする一方、異常の生じにくい箇所については検出対象電池の電池セル数を多くすることで、検出精度を確保しつつも部品点数を低減することができる。
【００７１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）、（６）〜（８）の各効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００７２】
（９）複数の検出対象電池に、電池セルの個数が互いに相違するものを含めて且つ、電位変換回路５０によって変換される電圧を、同一個数の電池セル当たりの電圧に規格化した。これにより、ブロック内最大値ＭＡＸｉやブロック内最小値ＭＩＮｉを好適に生成することができる。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７３】
図１１に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図１１において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００７４】
図示されるように、本実施形態では、電位変換回路５０を、オペアンプを２つ備えて構成し、電池セルＣｉｊの両電極がオペアンプの入力端子に直結される構成とする。これにより、電池セルＣｉｊとオペアンプの入力端子との間に電流が流れないため、この間の電圧降下を無視することができる。このため、先の図２に示した電位変換回路５０のように、抵抗体５３，５５の電圧降下による電圧検出精度の低下を回避することができる。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７５】
図１２に、本実施形態にかかる監視ユニットＵｉの回路構成を示す。なお、図１２において先の図２に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００７６】
図示されるように、本実施形態では、コンパレータ６０として、オープンコレクタタイプのものを用い、これに起因して出力端子を抵抗体８０を介してプルアップする。また、コンパレータ６０の非反転入力端子と出力端子との間に抵抗体８２を接続することで、ヒステリシスコンパレータを構成する。そして、コンパレータ６０の反転入力端子に、抵抗体８４を介して電位変換回路５０の出力を印加し、非反転入力端子に抵抗体８６を介してキャリアＣＳを印加する。
【００７７】
このように、ヒステリシスコンパレータを備えることで、ブロック内最大値ＭＡＸｉやブロック内最小値ＭＩＮｉのノイズ等に対する耐性を高めることができる。すなわち、ヒステリシスコンパレータは、論理「Ｈ」となる閾値と論理「Ｌ」となる閾値とが相違するため、出力が論理「Ｈ」および論理「Ｌ」を頻繁に行き来するハンチング現象を好適に抑制することができる。
【００７８】
特に本実施形態では、コンパレータ６０としてオープンコレクタタイプのものを用いて且つ、非反転入力端子にキャリアＣＳを印加することで、上記一対の閾値間の間隔（ヒステリシス幅）が抵抗体８６等によってばらついたとしても電圧の検出精度への影響を好適に回避することができる。以下、これについて説明する。
【００７９】
今、抵抗体８２，８４，８６の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とキャリアＣＳの電圧Ｖｃを用いると、ヒステリシスコンパレータの出力が論理「Ｌ」のとき、非反転入力端子の電圧Ｖ＋は、「Ｖ＋＝Ｖｃ・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ３）≒Ｖｃ」となる。ただし、「Ｒ１＞＞Ｒ３」とした。このため、電位変換回路５０の出力電圧がＶｃとなることでヒステリシスコンパレータの出力は論理「Ｈ」に反転する。
【００８０】
一方、ヒステリシスコンパレータの出力が論理「Ｈ」（電圧Ｖｈ）のとき、非反転入力端子の電圧Ｖ＋は、「Ｖ＋≒Ｖｃ＋Ｖｈ（Ｒ３／Ｒ１）」となる。したがって、電位変換回路５０の出力電圧がこの電圧「Ｖｃ＋Ｖｈ（Ｒ３／Ｒ１）」となることで、ヒステリシスコンパレータの出力は論理「Ｌ」に反転する。この電圧は、抵抗体８２，８６の抵抗値によって変動する。ただし、ヒステリシスコンパレータの出力が論理「Ｌ」に反転するのは、鋸波のリセット時であるため、この影響はヒステリシスコンパレータの出力に影響しない。
【００８１】
なお、本実施形態では、ＯＲ回路６２の出力がブロック内最小値ＭＩＮｉとなる。また、ブロック内最大値ＭＡＸｉについては、ヒステリシスコンパレータの出力端子同士を接続することでその接続点の電圧とすることができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「比較手段について」
上記第１〜第６の実施形態では、コンパレータ６０の非反転入力端子に検出対象電池の電圧相当信号を入力し、反転入力端子にキャリアＳＣを入力したが、逆でもよい。
【００８２】
また、上記第７の実施形態において、コンパレータ６０の非反転入力端子に検出対象電池の電圧相当信号を入力し、反転入力端子にキャリアＳＣを入力してもよい。ただし、この場合、抵抗体８２，８６によるヒステリシスのばらつきの影響を受けやすくなる。
「ヒステリシスコンパレータについて」
ヒステリシスコンパレータとしては、上記第７の実施形態（図１２）に例示したものに限らない。例えば、出力電圧の論理反転後、所定期間にわたって論理反転を禁止するものであってもよい。この場合、上記第１〜第４の実施形態で例示したキャリアを用いて上記第７の実施形態と同様の効果を得ることも可能となる。また例えば、コンパレータ６０として、オペアンプを用いてもよい。
「キャリアについて」
キャリアＳＣとしては、上記第１〜第４の実施形態で例示したものに限らない。要は、検出対象電圧領域内において１の単調増加期間と１の単調減少期間とを有する周期的な電圧信号であればよい。なお、ここで検出対象電圧領域とは、正常時の電圧と異常判断のための電圧閾値とを結ぶ領域を含む領域のことである。
「出力手段について」
電圧の最小値に対応する信号を出力する手段としては、上記ＡＮＤ回路６４やＯＲ回路６２を用いて構成されるものに限らない。例えば、上記第１の実施形態において、ＡＮＤ回路６４に代えて、コンパレータ６０の各出力を取り込みそのうちの１の出力のみを選択的に出力させるセレクタを備え、コンパレータ６０の出力が最初に経ち下がるものをセレクタによって選択する手段としてもよい。
【００８３】
電圧の最大値に対応する信号を出力する手段としては、上記ＡＮＤ回路６４やＯＲ回路６２を用いて構成されるものや上記第７の実施形態において例示したものに限らない。例えば、上記第７の実施形態において、コンパレータ６０の各出力を取り込みそのうちの１の出力のみを選択的に出力させるセレクタを備え、コンパレータ６０の出力が最初に経ち下がるものをセレクタによって選択する手段としてもよい。
【００８４】
また、電圧の最小値に対応する信号を出力する手段と、電圧の最大値に対応する信号を出力する手段との双方を備えるものに限らない。
「電位変換手段について」
電位変換手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば電池セルＣｉ１〜Ｃｉ（ｎ−１）のそれぞれの電圧を電流に変換する電流変換手段と、この電流を電池セルＣｉｎの負極電位基準の電圧に変換する抵抗体等の電圧変換手段とを備えるものであってもよい。
「オペアンプの入力端子を直結する手法について」
電位変換回路を構成するオペアンプの入力端子と電池セルＣｉｊとの間に抵抗体を介在させない手法としては、上記第６の実施形態（図１１）に例示したものに限らない。例えば図１３に示すように、電位変換回路５０として、計測器アンプを備えるものであってもよい。
「規格化手段について」
先の図１０に示した構成において、電池セルＣｉ（ｎ−１），Ｃｉｎの両端の電圧を抵抗体によって分圧して電位変換回路５０に入力することで、規格化手段を構成してもよい。
【００８５】
また、規格化手段としては、差動増幅回路の抵抗値の調節によって、多数の電池セルＣｉｊの電圧を変換する際の倍率を、少数の電池セルＣｉｊの電圧を変換する際の倍率よりも小さくするものに限らない。例えば、各電池セル毎に差動増幅回路と、それらの出力を平均する平均値回路とを備えて電位変換手段を構成してもよい。
「同期手段について」
上記実施形態では、同期信号Ｓｙｎを矩形波発生回路７０の出力信号と同様の信号としたがこれに限らない。例えば矩形波発生回路７０の立ち上がりエッジを規定するパルス信号と、立ち下がりエッジを規定するパルス信号とを、パルス数の相違によって表現する信号であってもよい。
【００８６】
また、同期手段を備えなくてもよい。すなわち、例えば各監視ユニットＵｉがキャリアを生成するための発振器を備える構成としてもよい。この場合であっても、キャリアの周期や波形情報を予め制御装置２２に記憶しておくなどすることで、各ブロックＢｉを構成する電池セルＣｉ１〜Ｃｉｎの電圧の最大値と最小値とを把握することはできる。ただし、この場合、ブロック毎に検出結果を制御装置２２に送信することが望ましい。
「検出対象電池について」
検出対象電池としては、１の電池セルまたは２個直列接続された電池セルに限らない。例えば３つ以上の直列接続された電池セルであってもよい。また、電池セルとしては、燃料電池に限らず、例えば２次電池であってもよい。ここで、２次電池としてリチウムイオン２次電池等を採用するなら、その充電状態を厳密に監視する要求が高いため、電圧の最大値および最小値を上記態様にて監視することが特に有効である。
【００８７】
また、複数の検出対象電池としては、共通の組電池を構成するものに限らない。例えば、互いに並列接続されるものであってもよい。この場合、電位変換回路５０は不要となる。このため、比較手段に検出対象電池の電圧を直接印加してもよい。また、これに代えて、検出対象電池の電圧を抵抗体によって分圧したものを比較手段に印加してもよい。
（そのほか）
・監視ユニットＵｉの電源としては、フライバックコンバータ４２に限らない。例えば、各ブロックＢｉであってもよい。この場合であっても、組電池１０の電圧が安定した後に最小電圧等を監視することなどはできる。また、組電池１０を２次電池とする場合には、こうした構成であっても常時電圧を監視することができる。
【００８８】
・コンパレータ６０のそれぞれの出力を制御装置２２に出力するようにしてもよい。もっとも、この場合、絶縁手段の数が膨大となるため、制御装置２２自体を高電圧システムに搭載することが望ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１０…組電池、２２…制御装置、５０…電位変換回路、６０…コンパレータ、６２…ＯＲ回路、６４…ＡＮＤ回路、Ｕｉ…監視ユニット、Ｃｉｊ…電池セル。
【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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