(57)【要約】【課題】１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を用いることなくブロック電圧を算出することができる電池電圧測定装置を提供する。【解決手段】二次電池における１つのブロック内の電池セルの数と同数のアナログデジタル変換部３２，４２が設けられ、第１の切替回路５０および第２の切替回路６０を用いて電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えることができる。マイコン７０は、第１の切替回路５０および第２の切替回路６０を制御して、測定対象ブロックにおいてブロック内の電池セルの電圧を、対応するアナログデジタル変換部３２，４２によりデジタル値にして取り出す。マイコン７０は、取り出したブロック内の電池セルの電圧を合算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列接続してなるブロックを複数直列接続してなる二次電池における１つの前記ブロック内の電池セルの数と同数のアナログデジタル変換部と、
電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えるための切替手段と、
前記切替手段を制御して、前記測定対象ブロックにおいて前記ブロック内の電池セルの電圧を、対応する前記アナログデジタル変換部によりデジタル値にして取り出す制御手段と、
前記制御手段により取り出した前記ブロック内の電池セルの電圧を合算するブロック電圧算出手段と、
を備えたことを特徴とする電池電圧測定装置。
【請求項２】
前記切替手段は単極単投スイッチを用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池電圧測定装置。
【請求項３】
前記切替手段は単極双投スイッチを用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルが直列に接続された二次電池における各電池セルの電圧を測定（監視）する装置が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７６２９８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、例えば図６に示すように、二次電池２００のブロック２０１，２０２は電池セルが複数直列に接続されて構成され、電池監視ＩＣ２１０を用いて二次電池２００におけるブロック２０１，２０２の電圧を測定する。この場合、電池監視ＩＣ２１０において切替回路２１１により切替えつつアナログデジタル変換部２１２で各セル電圧を時分割で順次アナログデジタル変換して演算回路２２０に取り込む。そして、演算回路２２０において、電池セルの電圧測定後に電池セルの電圧値を合計（Ｖ１＋Ｖ２，Ｖ３＋Ｖ４）してブロック２０１，２０２の電圧を算出する。あるいは、図７に示すように、別途、ブロック電圧測定回路２３０，２４０を設けて、ブロック電圧測定回路２３０，２４０においてブロック２０１，２０２の電圧Ｖ１０，Ｖ１１を測定する。
【０００５】
図６のように時分割で測定した電圧を合計する方式では、各電池セルの電圧を測定したタイミングが異なり、ある瞬間のブロック電圧値とは異なる。
また、図７の方式では、別途、ブロック電圧測定回路２３０，２４０が必要であり、これにより、コスト高となる。
【０００６】
本発明の目的は、１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を用いることなくブロック電圧を算出することができる電池電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、複数の電池セルを直列接続してなるブロックを複数直列接続してなる二次電池における１つの前記ブロック内の電池セルの数と同数のアナログデジタル変換部と、電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えるための切替手段と、前記切替手段を制御して、前記測定対象ブロックにおいて前記ブロック内の電池セルの電圧を、対応する前記アナログデジタル変換部によりデジタル値にして取り出す制御手段と、前記制御手段により取り出した前記ブロック内の電池セルの電圧を合算するブロック電圧算出手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、二次電池は、複数の電池セルを直列接続してなるブロックを複数直列接続してなり、アナログデジタル変換部は、二次電池における１つのブロック内の電池セルの数と同数である。切替手段により、電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えることができる。制御手段により切替手段が制御される。これにより、測定対象ブロックにおいてブロック内の電池セルの電圧が、対応するアナログデジタル変換部によりデジタル値にして取り出される。ブロック電圧算出手段において、制御手段により取り出したブロック内の電池セルの電圧が合算される。
【０００９】
その結果、１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を用いることなくブロック電圧を算出することができる。
請求項１に記載の電池電圧測定装置において、請求項２に記載のように前記切替手段は単極単投スイッチを用いて構成されていても、請求項３に記載のように、前記切替手段は単極双投スイッチを用いて構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を用いることなくブロック電圧を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における電池電圧測定装置の回路構成図。
【図２】電池電圧測定装置の回路構成図。
【図３】電池電圧測定装置の回路構成図。
【図４】別例の電池電圧測定装置の回路構成図。
【図５】別例の電池電圧測定装置の回路構成図。
【図６】一般的な電池電圧測定装置の回路構成図。
【図７】一般的な電池電圧測定装置の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電池電圧測定装置１０は、第１の電池監視ＩＣ３０と、第２の電池監視ＩＣ４０と、第１の切替回路（スイッチング回路）５０と、第２の切替回路（スイッチング回路）６０と、制御手段およびブロック電圧算出手段としてのマイコン７０を備えている。
【００１３】
二次電池２０は、複数の電池セルを直列接続してなるブロックを複数直列接続してなる。詳しくは、二次電池２０における第１のブロックＢ１は、２つの電池セルＣ１，Ｃ２を直列接続している。また、二次電池２０における第２のブロックＢ２は、２つの電池セルＣ３，Ｃ４を直列接続している。第１のブロックＢ１と第２のブロックＢ２は直列接続されている。二次電池２０は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等を挙げることができる。
【００１４】
第１の電池監視ＩＣ３０は、選択回路３１と、アナログデジタル変換部３２を具備している。同様に、第２の電池監視ＩＣ４０は、選択回路４１と、アナログデジタル変換部４２を具備している。よって、２つの電池監視ＩＣ３０，４０（アナログデジタル変換部３２，４２）は、二次電池２０における１つのブロック内の電池セルの数と同数である。
【００１５】
第１の切替回路５０および第２の切替回路６０は電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えるための回路であり、複数の単極単投スイッチを用いて構成されている。第１の切替回路５０は、４つの可動接点５１，５２，５３，５４を有している。同様に、第２の切替回路６０は、４つの可動接点６１，６２，６３，６４を有している。
【００１６】
第１の切替回路５０の可動接点５１は、二次電池２０での電池セルＣ１，Ｃ２間と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。また、第１の切替回路５０の可動接点５２は、二次電池２０での電池セルＣ２，Ｃ３間と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。さらに、第１の切替回路５０の可動接点５３は、二次電池２０での電池セルＣ３，Ｃ４間と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。また、第１の切替回路５０の可動接点５４は、二次電池２０での電池セルＣ４の正極端子と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１は２つのマルチプレクサよりなる。第１の切替回路５０の各可動接点５１，５２，５３，５４がマイコン７０により開閉制御されるとともに選択回路３１がマイコン７０により制御されて電池セルの両端からアナログデジタル変換部３２への電圧測定ラインが形成されるようになっている。
【００１７】
第２の切替回路６０の可動接点６１は、二次電池２０での電池セルＣ１の負極端子と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。また、第２の切替回路６０の可動接点６２は、二次電池２０での電池セルＣ１，Ｃ２間と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。さらに、第２の切替回路６０の可動接点６３は、二次電池２０での電池セルＣ２，Ｃ３間と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。また、第２の切替回路６０の可動接点６４は、二次電池２０での電池セルＣ３，Ｃ４間と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１は２つのマルチプレクサよりなる。第２の切替回路６０の各可動接点６１，６２，６３，６４がマイコン７０により開閉制御されるとともに選択回路４１がマイコン７０により制御されて電池セルの両端からアナログデジタル変換部４２への電圧測定ラインが形成されるようになっている。
【００１８】
第１の電池監視ＩＣ３０において選択回路３１を介してアナログデジタル変換部３２にセル電圧が入力され、アナログデジタル変換部３２においてアナログ値がデジタル値に変換される。第２の電池監視ＩＣ４０において選択回路４１を介してアナログデジタル変換部４２にセル電圧が入力され、アナログデジタル変換部４２においてアナログ値がデジタル値に変換される。
【００１９】
マイコン７０は第１の切替回路５０、第２の切替回路６０、選択回路３１および選択回路４１を制御する。これにより、電圧測定ブロックにおいてブロック内の電池セルの電圧を、対応するアナログデジタル変換部３２，４２によりデジタル値にして取り出すことができる。マイコン７０には、取り出したブロック内の電池セルの電圧を合算するブロック電圧算出機能を有している。
【００２０】
次に、このように構成した電池電圧測定装置１０の作用について説明する。
まず、二次電池２０での第１のブロックＢ１のセル電圧を検出する。図１に示すように、マイコン７０は、第１の切替回路５０の可動接点５１，５２を閉じるとともに可動接点５３，５４を開く。また、マイコン７０は、第２の切替回路６０の可動接点６１，６２を閉じるとともに可動接点６３，６４を開く。
【００２１】
第２の電池監視ＩＣ４０のアナログデジタル変換部４２において二次電池２０での第１のブロックＢ１の電池セルＣ１の電圧Ｖ１がデジタル値に変換され、マイコン７０に送られる。マイコン７０において二次電池２０での第１のブロックＢ１の電池セルＣ１の電圧Ｖ１が取り込まれる。また、第１の電池監視ＩＣ３０のアナログデジタル変換部３２において二次電池２０での第１のブロックＢ１の電池セルＣ２の電圧Ｖ２がデジタル値に変換され、マイコン７０に送られる。マイコン７０において二次電池２０での第１のブロックＢ１の電池セルＣ２の電圧Ｖ２が取り込まれる。
【００２２】
さらに、マイコン７０は二次電池２０での第１のブロックＢ１の電池セルＣ１の電圧Ｖ１と第１のブロックＢ１の電池セルＣ２の電圧Ｖ２を加算して第１のブロックＢ１の電圧を算出する。つまり、マイコン７０において、取り出した第１のブロックＢ１内の電池セルＣ１，Ｃ２の電圧を合算してブロック電圧を算出する。
【００２３】
引き続き、二次電池２０での第２のブロックＢ２のセル電圧を検出する。図２に示すように、マイコン７０は、第１の切替回路５０の可動接点５１，５２を開くとともに可動接点５３，５４を閉じる。また、マイコン７０は、第２の切替回路６０の可動接点６１，６２を開くとともに可動接点６３，６４を閉じる。
【００２４】
第２の電池監視ＩＣ４０のアナログデジタル変換部４２において二次電池２０での第２のブロックＢ２の電池セルＣ３の電圧Ｖ３がデジタル値に変換され、マイコン７０に送られる。マイコン７０において二次電池２０での第２のブロックＢ２の電池セルＣ３の電圧Ｖ３が取り込まれる。また、第１の電池監視ＩＣ３０のアナログデジタル変換部３２において二次電池２０での第２のブロックＢ２の電池セルＣ４の電圧Ｖ４がデジタル値に変換され、マイコン７０に送られる。マイコン７０において二次電池２０での第２のブロックＢ２の電池セルＣ４の電圧Ｖ４が取り込まれる。
【００２５】
さらに、マイコン７０は二次電池２０での第２のブロックＢ２の電池セルＣ３の電圧Ｖ３と第２のブロックＢ２の電池セルＣ４の電圧Ｖ４を加算して第２のブロックＢ２の電圧を算出する。つまり、マイコン７０において、取り出した第２のブロックＢ２内の電池セルＣ３，Ｃ４の電圧を合算してブロック電圧を算出する。
【００２６】
このようにして、二次電池の第１のブロックＢ１のブロック電圧、および、第２のブロックＢ２のブロック電圧が測定される。このブロック単位の電圧の検知により、過充電や過放電をモニタしたり、溜まっている電荷量をモニタすることができる。
【００２７】
また、図３に示すように、二次電池のブロックの数が「３」、即ち、第１のブロックＢ１、第２のブロックＢ２、第３のブロックＢ３を有する二次電池において次のようにする。第３のブロックＢ３は電池セルＣ５と電池セルＣ６が直列に接続されている。第１の切替回路５０において可動接点５５，５６が設けられ、可動接点５５は、二次電池２０での電池セルＣ５，Ｃ６間と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。第１の切替回路５０の可動接点５６は、二次電池２０での電池セルＣ６の正極端子と第１の電池監視ＩＣ３０の選択回路３１とをつなぐ配線に設けられている。また、第２の切替回路６０において可動接点６５，６６が設けられ、可動接点６５は、二次電池２０での電池セルＣ４，Ｃ５間と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。第２の切替回路６０の可動接点６６は、二次電池２０での電池セルＣ５，Ｃ６間と第２の電池監視ＩＣ４０の選択回路４１とをつなぐ配線に設けられている。
【００２８】
そして、可動接点５１，５２を閉じるとともに可動接点６１，６２を閉じて第１のブロックＢ１の電池セルＣ１，Ｃ２の電圧をアナログデジタル変換部３２，４２からマイコン７０に取り込む。そして、マイコン７０において、取り出した第１のブロックＢ１内の電池セルＣ１，Ｃ２の電圧を合算する。また、可動接点５３，５４を閉じるとともに可動接点６３，６４を閉じて第２のブロックＢ２の電池セルＣ３，Ｃ４の電圧をアナログデジタル変換部３２，４２からマイコン７０に取り込む。そして、マイコン７０において、取り出した第２のブロックＢ２内の電池セルＣ３，Ｃ４の電圧を合算する。さらに、可動接点５５，５６を閉じるとともに可動接点６５，６６を閉じて第３のブロックＢ３の電池セルＣ５，Ｃ６の電圧Ｖ５，Ｖ６をアナログデジタル変換部３２，４２からマイコン７０に取り込む。そして、マイコン７０において、取り出した第３のブロックＢ３内の電池セルＣ５，Ｃ６の電圧を合算する。
【００２９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）二次電池における１つのブロック内の電池セルの数と同数のアナログデジタル変換部３２，４２を設けるとともに、切替手段としての第１の切替回路５０および第２の切替回路６０を用いて電圧を測定する測定対象ブロックを切り替えることができるようにする。そして、マイコン７０により、第１の切替回路５０および第２の切替回路６０を制御して、測定対象ブロックにおいてブロック内の電池セルの電圧を、対応するアナログデジタル変換部３２，４２によりデジタル値にして取り出す。さらに、セル電圧算出手段としてのマイコン７０において、取り出したブロック内の電池セルの電圧を合算する。これにより、１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を用いることなくブロック電圧を算出することができる。
【００３０】
より詳しくは、図６のように時分割で測定した電圧を合計する方式では、各電池セルの電圧を測定したタイミングが異なり、ある瞬間のブロック電圧値とは異なる。また、図７の方式では、別途、ブロック電圧測定回路２３０，２４０が必要であるとともにブロック数が増えると多くの数のブロック電圧測定回路（電池監視ＩＣ）が必要であり、さらに、別途、ブロック電圧測定回路２３０，２４０を設けると、電池セルとブロックとで測定回路が異なり誤差要因となる。さらには、電池監視ＩＣは高価なため、ブロック数が増えるにつれてブロック電圧測定回路（電池監視ＩＣ）の数を増やすとコスト高となる。
【００３１】
これに対し、本実施形態では、１ブロック内の全電池セルの電圧を同時に測定可能であるとともにブロック電圧測定用の別回路を不要とすることができる。また、ブロック数が増えても電池監視ＩＣ（アナログデジタル変換部）の数は１ブロック内の電池セル数と同じ数で済む。
【００３２】
（２）切替手段としての第１の切替回路５０および第２の切替回路６０は単極単投スイッチを用いて構成されているので、実用上好ましい。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００３３】
・第１の切替回路５０および第２の切替回路６０（可動接点５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４）は単極単投スイッチを用いて構成したが、これに代わり、図４に示すように、第１の切替回路８０および第２の切替回路９０は単極双投スイッチを用いて構成してよい。つまり、単極双投スイッチの可動接点８１，８２，８３，９１，９２，９３は、図４において実線で示す位置と破線で示す位置に切り替えられる。
【００３４】
・図５に示すように、二次電池のブロックの構成として３つの電池セルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３、および、３つの電池セルＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１６で構成されている場合には、次のようにする。３つの電池監視ＩＣ１００，１１０，１２０を設けるとともに、切替回路１３０，１４０を構成する各可動接点１３１，１３２，１３３，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８の開閉を切り替えるようにする。具体的には、図５において可動接点１３１，１４１，１４２，１４３，１４４を閉じるとともに他の可動接点を開く。この状態で、３つの電池監視ＩＣ１００，１１０，１２０によりブロックの３つの電池セルの電圧を取り込む。また、図５において可動接点１３２，１３３，１４５，１４６，１４７，１４８を閉じるとともに他の可動接点を開く。この状態で、３つの電池監視ＩＣ１００，１１０，１２０により残りのブロックの３つの電池セルの電圧を取り込む。そして、図示しないマイコンにより電池監視ＩＣ１００，１１０，１２０で測定したブロック内の電池セルの電圧を合算してブロック電圧を算出する。
【符号の説明】
【００３５】
１０…電池電圧測定装置、２０…二次電池、３０…第１の電池監視ＩＣ、３１…選択回路、３２…デジタルアナログ変換部、４０…第２の電池監視ＩＣ、４１…選択回路、４２…デジタルアナログ変換部、５０…第１の切替回路、６０…第２の切替回路、７０…マイコン、８０…第１の切替回路、９０…第２の切替回路、１００…電池監視ＩＣ、１１０…電池監視ＩＣ、１２０…電池監視ＩＣ、１３０…切替回路、１４０…切替回路、Ｃ１〜Ｃ６…電池セル、Ｃ１１〜Ｃ１６…電池セル、Ｂ１…第１のブロック、Ｂ２…第２のブロック、Ｂ３…第３のブロック。
【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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