(57)【要約】【課題】バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれのセル電圧を簡易な構成で高精度に検出する。【解決手段】本発明の電池電圧検出システムは、複数の電池セルの端子電圧を順次選択して出力するセレクタ（１２０）と、入力インピーダンス回路要素（Ｃ１）を含みセレクタの出力をレベルシフトするレベルシフタ（１３０）と、レベルシフタの出力をアナログ／デジタル変換して出力するアナログ／デジタル変換器（１４０）と、アナログ／デジタル変換器の出力を制御信号に基づいて複数の電池セルそれぞれのセル電圧に対応したデジタル値に変換する前段デジタル処理器（１５０）と、前段デジタル処理器から出力されたデジタル値に対して入力インピーダンス回路要素のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正して出力する後段デジタル処理器（１６０）と、を備える。【選択図】図１
2013015334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれの端子電圧が入力され当該端子電圧をセレクタ信号に基づいて多重化するセレクタと、
前記セレクタの出力をレベルシフトして出力するレベルシフタであって、その入力側に入力インピーダンス回路要素が設けられた当該レベルシフタと、
前記レベルシフタの出力をアナログ／デジタル変換して出力するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器の出力を制御信号に基づいて前記複数の電池セルそれぞれのセル電圧に対応したデジタル値に変換する前段デジタル処理器と、
前記前段デジタル処理器から出力されたデジタル値に対して前記入力インピーダンス回路要素のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正して出力する後段デジタル処理器と、
前記セレクタ信号及び前記制御信号を少なくとも生成する制御器と、
を備える電池電圧検出システム。
【請求項２】
前記前段デジタル処理器は、前記アナログ／デジタル変換器の出力が前記セル電圧に対応したデジタル値に分離される前に、前記アナログ／デジタル変換器の出力に対してオフセット補正並びにゲイン補正を行うように構成されている、請求項１に記載の電池電圧検出システム。
【請求項３】
前記入力インピーダンス回路要素はキャパシタであり、
前記後段デジタル処理器は、前記キャパシタのバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正を行うように構成されている、請求項１又は２に記載の電池電圧検出システム。
【請求項４】
前記入力インピーダンス回路要素は抵抗であり、
前記後段デジタル処理器は、前記抵抗のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正を行うように構成されている、請求項１又は２に記載の電池電圧検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電圧検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを直列に接続して且つモジュール化したバッテリの安全対策の１つとして、複数の電池セルそれぞれの電圧（以下、セル電圧と呼ぶ）の管理が挙げられる。具体的には、各セル電圧を測定した値に基づく充放電制御が行われている。特に、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）に搭載されるバッテリとしては、出力電圧、エネルギー密度及び効率が他の２次電池よりも高いという理由で、主にリチウムイオン電池が用いられている。しかしながら、リチウムイオン電池は、その充放電の制御が難しく、破裂や発火する危険性を有することが知られている。そこで、リチウムイオン電池が車載用バッテリとして使用される場合には、その充放電の制御において様々な安全対策が必須となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数の電池セルが直列に接続されたバッテリの各セル電圧を高精度に検出する電池電圧検出システムが提案されている。図９は、特許文献１に開示された電池電圧検出システムの構成を示した図である。
【０００４】
図９に示す電池電圧検出システム１０Ａは、一方の入力端子に電源３０の基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加され、他方の入力端子にキャパシタＣ１の一端が接続されるオペアンプ２０と、オペアンプ２０の他方の入力端子及び出力端子の間に設けられたキャパシタＣ２と、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４の一方及び他方の端子電圧Ｖ１〜Ｖ４を順にキャパシタＣ１の他端に印加する回路（スイッチＳＷ０〜ＳＷ５、電源３１）と、放電開始信号ＣＨＧに応じてキャパシタＣ２を定電流放電する回路（スイッチＳＷ６、トランジスタ４１〜４７）と、一方の入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加され、他方の入力端子がオペアンプ２０の出力端子と接続されるコンパレータ２５と、放電開始信号ＣＨＧが入力されてからコンパレータ２５の出力信号ＣＭＰが変化するまでの時間を計測するカウンタ５０と、マイコン５５から入力される信号に基づいてスイッチＳＷ０〜ＳＷ６のオンオフを制御するスイッチ制御回路３５とを備え、オペアンプ２０の他方の入力端子に印加される電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い所定レベルの電圧になるとコンパレータ２５の出力信号ＣＭＰが変化するようオフセットが設けられている。
【０００５】
例えば、電池セルＢＶ４のセル電圧を検出する場合には、スイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６を所定のシーケンスで順次オンオフしていくことで、カウンタ５０は、接地電圧Ｖｓｓに応じた時間と、基準電圧Ｖｒｅｆ２に応じた時間と、電池セルＢＶ４のセル電圧ＶＢＶ４に応じた時間とをそれぞれ計測する。マイコン５５は、これらの計測された時間を対比することで、クロック周波数の変化による影響が打ち消されるように、電池セルＢＶ４のセル電圧を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６０４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図９に示す電池電圧検出システムの場合、セル電圧を高精度に検出するために複雑なスイッチの制御が必要という問題がある。そこで、図９に示すカウンタ５０等を設けないで、例えば、電池セルＢＶ４のセル電圧を検出する場合、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンするとともにその他のスイッチＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２をオフすればよい。これにより、電池セルＢＶ４のプラス側の端子電圧Ｖ４とマイナス側の端子電圧Ｖ３との差に応じた電圧がオペアンプ２０の出力電圧Ｖｏｕｔとして出力され、不図示のアナログ／デジタル変換器において出力電圧Ｖｏｕｔがデジタル値に変換されることで、マイコン５５は電池セルＢＶ４のセル電圧を検出できる。他の電池セルＢＶ１〜ＢＶ３のセル電圧も同様に検出することができる。
【０００８】
但し、この場合、オペアンプ２０の他方の入力端子に接続されたキャパシタＣ１の両電極間にかかるバイアス電圧は、セル電圧の検出対象となる電池セルが異なる毎に変化する。例えば、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４にリチウムイオン電池を採用する場合、満充電時における各電池セルＢＶ１〜ＢＶ４は４．５Ｖ近くに達することが知られている。
【０００９】
ここで、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４の電圧が全て５Ｖとし、基準電圧Ｖｒｅｆ１が２．５Ｖの場合とする。つまり、Ｖ０＝０Ｖ、Ｖ１＝５Ｖ、Ｖ２＝１０Ｖ、Ｖ３＝１５Ｖ、Ｖ４＝２０Ｖの場合である。この場合、オペアンプ２０のオフセットを考慮に入れなければ、キャパシタＣ１の両電極間にかかるバイアス電圧は、−２．５Ｖ（＝Ｖｓｓ−Ｖｒｅｆ１），２．５Ｖ（＝Ｖ１−Ｖｒｅｆ１），７．５Ｖ（＝Ｖ２−Ｖｒｅｆ１），１２．５Ｖ（＝Ｖ３−Ｖｒｅｆ１），又は１７．５Ｖ（＝Ｖ４−Ｖｒｅｆ１）となる。このように、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧は全て５Ｖであるにも関わらず、キャパシタＣ１の両電極間にかかるバイアス電圧が異なってくるので、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧として検出された電圧は、キャパシタＣ１のバイアス依存性に応じて相違が生じる。
【００１０】
例えば、キャパシタＣ１のバイアス依存性が０．１（％／Ｖ）の誤差として表される場合において、電池セルＢＶ１のセル電圧として検出される電圧は０．２５％（＝２．５×０．１）分の電圧誤差（−２５ｍＶ）を生じ、電池セルＢＶ２のセル電圧として検出される電圧は最大で０．７５％（＝７．５×０．１）分の電圧誤差（−７５ｍＶ）を生じ、電池セルＢＶ３のセル電圧として検出される電圧は最大で１．２５％（＝１２．５×０．１）分の電圧誤差（−１２５ｍＶ）を生じ、電池セルＢＶ４のセル電圧として検出される電圧は最大で１．７５％（＝１７．５×０．１）分の電圧誤差（−１７５ｍＶ）を生じる。このように、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧は全て５Ｖであるにも関わらず、各セル電圧を適切に検出できないという問題があった。
【００１１】
なお、図９に示す電圧検出システムの構成の他に、例えば、図９に示す電圧検出システムにおいてキャパシタＣ１，Ｃ２が抵抗に置き換えられた場合であっても、当該抵抗のバイアス依存性によって同様の問題が生じることとなる。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれのセル電圧を簡易な構成で高精度に検出可能な電池電圧検出システム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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のある形態（ａｓｐｅｃｔ）に係る電池電圧検出システムは、バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれの端子電圧が入力され当該端子電圧をセレクタ信号に基づいて多重化するセレクタと、前記セレクタの出力をレベルシフトして出力するレベルシフタであって、その入力側に入力インピーダンス回路要素が設けられた当該レベルシフタと、前記レベルシフタの出力をアナログ／デジタル変換して出力するアナログ／デジタル変換器と、前記アナログ／デジタル変換器の出力を制御信号に基づいて前記複数の電池セルそれぞれのセル電圧に対応したデジタル値に変換する前段デジタル処理器と、前記前段デジタル処理器から出力されたデジタル値に対して前記入力インピーダンス回路要素のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正して出力する後段デジタル処理器と、前記セレクタ信号及び前記制御信号を少なくとも生成する制御器と、を備えるものである。
【００１４】
この構成によれば、セレクタの出力、即ち複数の電池セルそれぞれの端子電圧の相違に伴う入力インピーダンス回路要素のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去することができ、複数の電池セルそれぞれのセル電圧を高精度に検出することが可能となる。
【００１５】
前記電池電圧検出システムにおいて、前記前段デジタル処理器は、前記アナログ／デジタル変換器の出力が前記セル電圧に対応したデジタル値に分離される前に、前記アナログ／デジタル変換器の出力に対してオフセット補正並びにゲイン補正を行うように構成されている、としてもよい。
【００１６】
この構成によれば、レベルシフタの入力インピーダンス回路要素のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去する前にセレクタ及びレベルシフタのオフセット誤差並びにゲイン誤差成分を除去することにより、複数の電池セルそれぞれのセル電圧をさらに高精度に検出することが可能となる。
【００１７】
前記電池電圧検出システムにおいて、前記入力インピーダンス回路要素はキャパシタであり、前記後段デジタル処理器は、前記キャパシタのバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正を行うように構成されている、としてもよい。
【００１８】
この構成によれば、レベルシフタの入力インピーダンス回路要素としてのキャパシタのバイアス依存性に基づく誤差成分を除去することができ、複数の電池セルそれぞれのセル電圧をさらに高精度に検出することが可能となる。
【００１９】
前記電池電圧検出システムにおいて、前記入力インピーダンス回路要素は抵抗であり、前記後段デジタル処理器は、前記抵抗のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべくデジタル補正を行うように構成されている、としてもよい。
【００２０】
この構成によれば、レベルシフタの入力インピーダンス回路要素としての抵抗のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去することができ、複数の電池セルそれぞれのセル電圧をさらに高精度に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれのセル電圧を簡易な構成で高精度に検出可能な電池電圧検出システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る電池電圧検出システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は図１に示す前段デジタル処理器のデジタル補正に係る機能ブロック図である。
【図３】図３は図２に示す前段デジタル処理器によるデジタル補正の内容を説明するための概念図である。
【図４】図４は図１に示す後段デジタル処理器のデジタル補正に係る機能ブロック図である。
【図５】図５は図４に示す演算器の機能ブロック図である。
【図６】図６は図４に示す演算器のその他の機能ブロック図である。
【図７】図７は図１に示す電池電圧検出システムの主要信号の波形図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態２に係る電池電圧検出システムの構成例を示す図である。
【図９】図９は従来の電池電圧検出システムの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２４】
（実施の形態１）
［構成例］
以下、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。なお、図１は本発明の実施の形態１に係る電池電圧検出システムの構成例を示す図である。
【００２５】
図１に示す電池電圧検出システムは、バッテリ１１０を構成する４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧を多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により連続したデジタル値に変換するとともに、連続したデジタル値を複数のセル電圧に応じた個々のデジタル値に多重分離（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）して外部のシステムコントローラに向けて出力するように構成されたシステムである。なお、図１に示すバッテリでは、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４が直列に接続されて構成された場合とするが、この構成に限定されるものではない。また、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧は均一な値でもよいし互いに異なる値でもよい。例えば、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧は全て５Ｖであってもよいし、電池セルＢＶ１のセル電圧は２．５Ｖ、電池セルＢＶ２のセル電圧は５Ｖ、電池セルＢＶ３のセル電圧は１Ｖ、及び電池セルＢＶ４のセル電圧は４Ｖであってもよい。
【００２６】
図１に示す電池電圧検出システムは、セレクタ１２０と、レベルシフタ１３０と、アナログ／デジタル変換器１４０と、前段デジタル処理器１５０と、後段デジタル処理器１６０と、レジスタ１７０と、制御器１８０と、を備えている。
【００２７】
セレクタ１２０は、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が入力され、制御器１８０からのセレクタ信号によってこれらの端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４のうちの１つを選択して、それをレベルシフタ１３０の入力電圧信号Ｖｉｎとして出力するように構成されている。具体的には、セレクタ１２０は、その一端には端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が入力されるとともにその他端が互いに共通に接続されているスイッチＳＷ０〜ＳＷ４により構成されている。なお、制御器１８０からのセレクタ信号に基づいて端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が巡回的に選択されるため、セレクタ１２０からレベルシフタ１３０に向けて出力される入力電圧信号Ｖｉｎは端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が繰り返し連続するように構成される。
【００２８】
レベルシフタ１３０は、セレクタ１２０からの入力電圧信号Ｖｉｎをレベルシフトして得られる出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力するように構成されている。本実施の形態では、レベルシフタ１３０は、差動増幅器１３１にキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３を接続した反転増幅回路として実現されている。具体的には、レベルシフタ１３０は、差動増幅器１３１と、差動増幅器１３１の非反転入力端に参照電圧Ｖｒｅｆを印加させる電圧源１３２と、その一方の電極がセレクタ１２０の出力と接続されその他方の電極が差動増幅器１３１の反転入力端と接続されるキャパシタＣ１と、その一方の電極がキャパシタＣ１の他方の電極及び差動増幅器１３１の反転入力端と接続されたキャパシタＣ２と、差動増幅器１３１の反転入力端と出力端との間に設けられたキャパシタＣ３と、キャパシタＣ２の他方の電極とグランドとの間に設けられたスイッチＳＷ＿Ｎと、キャパシタＣ２の他方の電極と参照電圧Ｖｒｅｆを生成する電圧源１３３との間に設けられたスイッチＳＷ＿Ｐ１と、キャパシタＣ３と並列に接続されたスイッチＳＷ＿Ｐ２と、を備えてなる。なお、レベルシフタ１３０は、差動増幅器１３１を使用せずに構成されてもよいし、後述のアナログ／デジタル変換器１４０の入力部に含まれるように構成されてもよい。
【００２９】
アナログ／デジタル変換器１４０は、レベルシフタ１３０からのアナログ出力信号Ｖｏｕｔをデジタル変換してデジタル出力信号ＡＤＣＯＵＴとして出力する。アナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴは電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４のデジタル変換値が連続するように構成されている。アナログ／デジタル変換器１４０はデルタシグマ（ΔΣ）型や逐次比較型（ＳＡＲ）型など種類は問わない。なお、ΔΣ型の場合は、後段にデジタルフィルタが必要であるが、この場合は前段デジタル処理器１５０に含まれるものとする。
【００３０】
前段デジタル処理器１５０は、アナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴから４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧に応じた個々のデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４に多重分離して出力するように構成されている。さらに、前段デジタル処理器１５０は、セレクタ１２０及びレベルシフタ１３０のオフセット誤差やゲイン誤差の影響を取り除くべく、アナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴを子後段デジタル処理器１６０に出力する前にデジタル補正するように構成されている。なお、前段デジタル処理器１５０は、ＤＳＰや論理回路等によって実現される。また、前段デジタル処理器１５０は、アナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴを多重分離せずに連続したデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４を出力するように構成されてもよい。この場合においても、前段デジタル処理器１５０は、セレクタ１２０及びレベルシフタ１３０のオフセット誤差やゲイン誤差の影響を取り除くべく、アナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴをデジタル補正するように構成される。
【００３１】
後段デジタル処理器１６０は、キャパシタＣ１のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべく、前段デジタル処理器１５０から出力される個々のデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４をデジタル補正し、その結果を対応するレジスタ１７０ａ〜１７０ｄそれぞれに格納するように構成されている。例えば、キャパシタＣ１のバイアス依存性を０．１％／Ｖとした場合、端子電圧ＶＣ１と参照電圧Ｖｒｅｆとの差電圧（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）に関して発生する誤差成分ΔＶは０．００１×（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）となり、後段デジタル処理器１６０はこの誤差成分ΔＶを除去すべくデジタル補正を遂行する。なお、後段デジタル処理器１６０は、前段デジタル処理器１５０と同様に、ＤＳＰや論理回路等によって実現される。
【００３２】
レジスタ１７０ａ〜１７０ｄは、測定データを管理する外部のシステムコントローラ（図示せず）がアクセス可能となるように構成されている。システムコントローラは、例えばマイクロコントローラやＣＰＵ等である。
【００３３】
制御器１８０は、電池電圧検出システム全体の制御を司るものであり、特に、セレクタ１２０のスイッチＳＷ０〜ＳＷ４を巡回的にオンオフするためのセレクタ信号、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２，ＳＷ＿Ｎをオンオフするための制御信号、及び前段デジタル処理器１５０における多重分離を制御するための制御信号等を生成する。なお、制御器１８０は、ＤＳＰや論理回路等で実現される。また、複数の制御器１８０が後述の制御を分散処理する形態であってもよい。あるいは、制御器１８０は、外部のシステムコントローラと一体的に構成されてもよい。
【００３４】
［前段デジタル処理器］
図２は、前段デジタル処理器１５０のデジタル補正に係る機能ブロック図であり、同図に示すように、前段デジタル処理器１５０は、入力信号に補正値ｋ１を加算するオフセット補正用の加算器１５１と加算器１５１の出力に補正値ｋ２を乗算するゲイン補正用の乗算部１５２とを備えている。図３は、図２に示す前段デジタル処理器１５０によるデジタル補正の内容を説明するための概念図である。図３に示すように、入力信号のセンタコード（中央値）に応じた出力が出力センタとなるように入力信号に補正値ｋ１が加算（オフセット補正）された後、入力信号のフルコード（最大値）並びにゼロコード（最小値）それぞれに応じた出力が理想値に近づくようにオフセット補正後の入力信号に補正値ｋ２が乗算（ゲイン補正）される。
【００３５】
このように、後段デジタル処理器１６０によるデジタル補正よりも先に、前段デジタル処理器１５０によってオフセット補正並びにゲイン補正が実行されることによって、後段デジタル処理器１６０によるデジタル補正を高精度に実行することができる。
【００３６】
［後段デジタル処理器］
図４は、後段デジタル処理器１６０のデジタル補正に係る機能ブロック図である。同図において、Ｄａｔａ１は電池セルＢＶ１のセル電圧（＝ＶＣ１−ＶＣ０）に対応したデジタル値であり、Ｄａｔａ２は電池セルＢＶ２のセル電圧（＝ＶＣ２−ＶＣ１）に対応したデジタル値であり、Ｄａｔａ３は電池セルＢＶ３のセル電圧（＝ＶＣ３−ＶＣ２）に対応したデジタル値であり、Ｄａｔａ４は電池セルＢＶ４のセル電圧（＝ＶＣ４−ＶＣ３）に対応したデジタル値である。
【００３７】
図４に示す後段デジタル処理器１６０は、デジタル値Ｄａｔａ１とデジタル値Ｄａｔａ２とを加算する加算器１６１ａと、加算器１６１ａの出力Ｄａｔａ２Ｂ（＝Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２）とデジタル値Ｄａｔａ３とを加算する加算器１６１ｂと、加算器１６１ｂの出力Ｄａｔａ３Ｂ（＝Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２＋Ｄａｔａ３）とデジタル値Ｄａｔａ４とを加算する加算器１６１ｃと、を備える。なお、加算器１６１ｃの出力Ｄａｔａ４Ｂは“Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２＋Ｄａｔａ３＋Ｄａｔａ４”である。ここで、デジタル値Ｄａｔａ１、加算器１６１ａの出力Ｄａｔａ２Ｂ、加算器１６１ｂの出力Ｄａｔａ３Ｂ、加算器１６１ｃの出力Ｄａｔａ４Ｂはそれぞれ次式のとおり電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧に対応する。
【００３８】
Ｄａｔａ１＝ＶＣ１−ＶＣ０・・・（１−１）
Ｄａｔａ２Ｂ＝Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２
＝ＶＣ１−ＶＣ０＋ＶＣ２−ＶＣ１
＝ＶＣ２−ＶＣ０・・・（１−２）
Ｄａｔａ３Ｂ＝Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２＋Ｄａｔａ３
＝ＶＣ１＋ＶＣ２−ＶＣ１＋ＶＣ３−ＶＣ２
＝ＶＣ３−ＶＣ０・・・（１−３）
Ｄａｔａ４Ｂ＝Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２＋Ｄａｔａ３＋Ｄａｔａ４
＝ＶＣ１＋ＶＣ２−ＶＣ１＋ＶＣ３−ＶＣ２＋ＶＣ４−ＶＣ３
＝ＶＣ４−ＶＣ０・・・（１−４）
つまり、前段デジタル処理器１５０においてアナログ／デジタル変換器１４０の出力信号ＡＤＣＯＵＴに含まれる電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧に変換されている。そこで、加算器１６１ａ〜１６１ｃにより電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧に相当するデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４が、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ１〜ＶＣ４に相当するデジタル値に一旦戻される。
【００３９】
また、図４に示す後段デジタル処理器１６０は、デジタル値Ｄａｔａ１を補正値ｋ３に基づきデジタル補正する演算器１６２ａと、加算器１６１ａの出力Ｄａｔａ２Ｂを補正値ｋ３に基づきデジタル補正する演算器１６２ｂと、加算器１６１ｂの出力Ｄａｔａ３Ｂを補正値ｋ３に基づきデジタル補正する演算器１６２ｃと、加算器１６１ｃの出力Ｄａｔａ４Ｂを補正値ｋ３に基づきデジタル補正する演算器１６２ｄとを備える。
【００４０】
つまり、加算器１６１ａ〜１６１ｄにより電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ１〜ＶＣ４に相当するデジタル値に戻された値に対して、演算器１６２ａ〜１６２ｄによりデジタル補正が実行される。
【００４１】
さらに、図４に示す後段デジタル処理器１６０は、演算器１６２ｂの出力Ｄｏｕｔ２Ｂから演算器１６２ａの出力Ｄｏｕｔ１Ｂを減算する減算器１６３ａと、演算器１６２ｃの出力Ｄｏｕｔ３Ｂから演算器１６２ｂの出力Ｄｏｕｔ２Ｂを減算する減算器１６３ｂと、演算器１６２ｄの出力Ｄｏｕｔ４Ｂから演算器１６２ｃの出力Ｄｏｕｔ３Ｂを減算する減算器１６３ｃとを備える。ここで、演算器１６２ａの出力Ｄｏｕｔ１、減算器１６３ａの出力Ｄｏｕｔ２、減算器１６３ｂの出力Ｄｏｕｔ３、減算器１６３ｃの出力Ｄｏｕｔ４は、全ての演算器１６２ａ〜１６２ｄにおいて“入力＝出力”の条件が成り立つとすれば、それぞれ次式のとおり、電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧である。
【００４２】
Ｄｏｕｔ１＝ＶＣ１−ＶＣ０・・・（２−１）
Ｄｏｕｔ２＝Ｄｏｕｔ２Ｂ−Ｄｏｕｔ１Ｂ
＝ＶＣ２−ＶＣ１・・・（２−２）
Ｄｏｕｔ３＝Ｄｏｕｔ３Ｂ−Ｄｏｕｔ２Ｂ
＝ＶＣ３−ＶＣ２・・・（２−３）
Ｄｏｕｔ４＝Ｄｏｕｔ４Ｂ−Ｄｏｕｔ３Ｂ
＝ＶＣ４−ＶＣ３・・・（２−４）
つまり、演算器１６２ａ〜１６２ｄによりデジタル補正された後の電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ１〜ＶＣ４に相当するデジタル値が、減算器１６３ａ〜１６３ｄにより電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧に相当するデジタル値に戻される。
【００４３】
図５は、図４に示す演算器１６２（１６２ａ〜１６２ｄ）の機能ブロック図である。図５に示す演算器１６２は、入力Ｄｉｎの二乗に補正値ｋ３を乗算する乗算器１６４と、入力Ｄｉｎから乗算器１６４の出力を減算する減算器１６５とを備える。つまり、減算器１６５の出力Ｄｏｕｔは次式のとおり入力Ｄｉｎの二次関数となる。
【００４４】
Ｄｏｕｔ＝Ｄｉｎ−ｋ３・Ｄｉｎ＾２・・・（３）
【００４５】
図６は、図４に示す演算器１６２（１６２ａ〜１６２）のその他の機能ブロック図である。図６に示す演算器１６２は、図５に示す乗算器１６４及び減算器１６５の他に、入力Ｄｉｎを二乗する乗算器１６６と、乗算器１６６の出力に対して補正値ｋ３とは異なる補正値ｋ４を乗算する乗算器１６７と、減算器１６５の出力から乗算器１６７の出力を減算する減算器１６８とを備えてなる。つまり、減算器１６８の出力Ｄｏｕｔは次式のとおり入力Ｄｉｎの二次関数となる。
【００４６】
Ｄｏｕｔ＝Ｄｉｎ（１−ｋ３−ｋ４・Ｄｉｎ）・・・（４）
なお、図４に示す演算器１６２（１６２ａ〜１６２ｄ）は、図５、図６に示す構成例に限られず、例えば入力Ｄｉｎの三次以上の関数となるように構成されてもよい。この演算器１６２により実現される入力Ｄｉｎの関数の次数は、後述のとおり、キャパシタＣ１のバイアス依存性を定義した関数の次数に応じて決定される。
【００４７】
［システム動作例］
図１に示す電池電圧検出システムの動作例を図７を用いて説明する。図７は図１に示す電池電圧検出システムの主要信号の波形図である。
【００４８】
電池セルＢＶ１のセル電圧の検出動作を説明する。
【００４９】
まず、セレクタ１２０のスイッチＳＷ０がオンするとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンする。なお、その他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ＿Ｎはすべてオフしている。このとき、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１及びＣ３の電極電圧は、差動増幅器１３１の非反転入力端に印加された参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。ここで、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ１の一方の端子電圧ＶＣ０であるので、キャパシタＣ１には電池セルＢＶ１の一方の端子電圧ＶＣ０と参照電圧Ｖｒｅｆとの差電圧（ＶＣ０−Ｖｒｅｆ）が印加される。なお、このときキャパシタＣ１に蓄積される電荷をＱ１Ａと表すと、この電荷Ｑ１Ａは次式のように表される。
【００５０】
Ｑ１Ａ＝（ＶＣ０−Ｖｒｅｆ）×Ｃ１・・・（５）
差動増幅器１３１の出力端側のキャパシタＣ３の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆである。ここで、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ３の電極電圧も参照電圧Ｖｒｅｆであるので、キャパシタＣ３の両電極間は短絡された状態となり、キャパシタＣ３に既に充電されていた電荷がリセット（放電）される。
【００５１】
つぎに、セレクタ１２０のスイッチＳＷ０がオンからオフに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンからオフに切り替わる。そして、セレクタ１２０のスイッチＳＷ１がオフからオンに切り替わるとともにレベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｎがオフからオンに切り替わる。このとき、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ１の他方の端子電圧ＶＣ１となる。また、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。このため、キャパシタＣ１の両電極間の電圧（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）に相当する電荷がキャパシタＣ２に転送される。なお、このときキャパシタＣ２に転送される電荷をＱ１Ｂと表すとすると、この電荷Ｑ１Ｂは次式のように表される。
【００５２】
Ｑ１Ｂ＝（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）×Ｃ１・・・（６）
キャパシタＣ３には参照電圧Ｖｒｅｆとグランドとの差電圧に相当する電荷が充電されるとともに、これと同じ電荷がキャパシタＣ２にも充電される。なお、このとき、キャパシタＣ２，Ｃ３に蓄積される電荷をＱ３Ｂと表すとすると、この電荷Ｑ３Ｂは次式のように表される。
【００５３】
Ｑ３Ｂ＝−Ｖｒｅｆ×Ｃ３・・・（７）
この結果、電池セルＢＶ１のセル電圧に相当する差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔは、キャパシタＣ３の両電極間の電圧とキャパシタＣ２の両電極間の電圧との和として、次式のとおり表される。
【００５４】
Ｖｏｕｔ＝Ｑ１Ａ−Ｑ１Ｂ−Ｑ３Ｂ
＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ１−ＶＣ０）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（８）
【００５５】
つぎに、電池セルＢＶ２のセル電圧の検出動作を説明する。
【００５６】
まず、セレクタ１２０のスイッチＳＷ１がオンするとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンする。なお、その他のスイッチＳＷ０，ＳＷ２〜ＳＷ４、ＳＷ＿Ｎはすべてオフである。このとき、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１及びＣ３の電極電圧は、差動増幅器１３１の非反転入力端に印加された参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。ここで、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ２の一方の端子電圧ＶＣ１であるので、キャパシタＣ１には電池セルＢＶ２の一方の端子電圧ＶＣ１と参照電圧Ｖｒｅｆとの差電圧（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）が印加される。また、差動増幅器１３１の出力端側のキャパシタＣ３の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆである。よって、キャパシタＣ３は短絡されてキャパシタＣ３に既に充電されていた電荷がリセット（放電）される。
【００５７】
つぎに、セレクタ１２０のスイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンからオフに切り替わる。そして、セレクタ１２０のスイッチＳＷ２がオフからオンに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｎがオフからオンに切り替わる。このとき、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ２の他方の端子電圧ＶＣ２となる。また、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。このため、キャパシタＣ１の両電極間の電圧（ＶＣ２−Ｖｒｅｆ）に相当する電荷がキャパシタＣ２に転送される。また、差動増幅器１３１の反転入力端と非反転入力端との間の仮想短絡により、キャパシタＣ３には参照電圧Ｖｒｅｆに相当する電荷が充電される。この結果、電池セルＢＶ２のセル電圧に相当する差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔは、次式のとおり表される。
【００５８】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ２−ＶＣ１）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（９）
【００５９】
つぎに、電池セルＢＶ３のセル電圧の検出動作を説明する。
【００６０】
まず、セレクタ１２０のスイッチＳＷ２がオンするとともにレベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンする。なお、その他のスイッチＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ＿Ｎはすべてオフである。このとき、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１及びＣ３の電極電圧は、差動増幅器１３１の非反転入力端に印加された参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。ここで、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ３の一方の端子電圧ＶＣ２であるので、キャパシタＣ１には電池セルＢＶ３の一方の端子電圧ＶＣ２と参照電圧Ｖｒｅｆとの差電圧（ＶＣ０−Ｖｒｅｆ）が印加される。また、差動増幅器１３１の出力端側のキャパシタＣ３の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆである。よって、キャパシタＣ３の両電極間は短絡された状態となり、キャパシタＣ３に既に充電されていた電荷がリセット（放電）される。
【００６１】
つぎに、セレクタ１２０のスイッチＳＷ２がオンからオフに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンからオフに切り替わる。そして、セレクタ１２０のスイッチＳＷ３がオフからオンに切り替わるとともにレベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｎがオフからオンに切り替わる。このとき、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ３の他方の端子電圧ＶＣ３となる。また、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。このため、キャパシタＣ１の両電極間の電圧（ＶＣ３−Ｖｒｅｆ）に相当する電荷がキャパシタＣ２に転送される。また、差動増幅器１３１の反転入力端と非反転入力端との間の仮想短絡により、キャパシタＣ３には参照電圧Ｖｒｅｆに相当する電荷が充電される。この結果、電池セルＢＶ３のセル電圧に相当する差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔは、次式のとおり表される。
【００６２】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ３−ＶＣ２）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１０）
【００６３】
つぎに、電池セルＢＶ４のセル電圧の検出動作を説明する。
【００６４】
まず、セレクタ１２０のスイッチＳＷ３がオンするとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンする。なお、その他のスイッチＳＷ０〜ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ＿Ｎはすべてオフである。このとき、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１及びＣ３の電極電圧は、差動増幅器１３１の非反転入力端に印加された参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。ここで、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ４の一方の端子電圧ＶＣ３であるので、キャパシタＣ１には電池セルＢＶ４の一方の端子電圧ＶＣ３と参照電圧Ｖｒｅｆとの差電圧（ＶＣ３−Ｖｒｅｆ）が印加される。また、差動増幅器１３１の出力端側のキャパシタＣ３の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆである。よって、キャパシタＣ３は短絡された状態となり、キャパシタＣ３に既に充電されていた電荷がリセット（放電）される。
【００６５】
つぎに、セレクタ１２０のスイッチＳＷ３がオンからオフに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２がオンからオンに切り替わる。そして、セレクタ１２０のスイッチＳＷ４がオフからオンに切り替わるとともに、レベルシフタ１３０のスイッチＳＷ＿Ｎがオフからオンに切り替わる。このとき、セレクタ１２０側のキャパシタＣ１の電極電圧は電池セルＢＶ４の他方の端子電圧ＶＣ４となる。また、差動増幅器１３１の反転入力端側のキャパシタＣ１の電極電圧は参照電圧Ｖｒｅｆと等しくなる。このため、キャパシタＣ１の両電極間の電圧（ＶＣ４−Ｖｒｅｆ）に相当する電荷がキャパシタＣ２に転送される。また、差動増幅器１３１の反転入力端と非反転入力端との間の仮想短絡により、キャパシタＣ３には参照電圧Ｖｒｅｆに相当する電荷が充電される。この結果、電池セルＢＶ４のセル電圧に相当する差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔは、次式のとおり表される。
【００６６】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ×Ｃ４／Ｃ２−｛（ＶＣ４−ＶＣ２）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１１）
以上の動作が繰り返されることで、電池セルＢＶ１の両端子電圧の差電圧（ＶＣ１−ＶＣ０）の検出電圧であるＶｄａｔａ１、電池セルＢＶ２の両端子電圧の差電圧（ＶＣ２−ＶＣ１）の検出電圧であるＶｄａｔａ２、電池セルＢＶ３の両端子電圧の差電圧（ＶＣ３−ＶＣ２）の検出電圧であるＶｄａｔａ３、及び電池セルＢＶ４の両端子電圧の差電圧（ＶＣ４−ＶＣ３）の検出電圧であるＶｄａｔａ４が、差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔとして順次出力される。
【００６７】
Ｖｄａｔａ１＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ１−ＶＣ０）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１２）
Ｖｄａｔａ２＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ２−ＶＣ１）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１３）
Ｖｄａｔａ３＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ３−ＶＣ２）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１４）
Ｖｄａｔａ４＝Ｖｒｅｆ×Ｃ３／Ｃ２−｛（ＶＣ４−ＶＣ３）×Ｃ１／Ｃ２｝・・・（１５）
差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔとして得られる電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの検出電圧Ｖｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ４は、アナログ／デジタル変換器１４０によりデジタル値に変換され、前段デジタル処理器１５０によってオフセット補正及びゲイン補正された後に個々のデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４に多重分離される。さらに、後段デジタル処理器１６０によってキャパシタＣ１のバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべく前段デジタル処理器１５０から入力されたデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４に対するデジタル補正が遂行される。これにより、レジスタ１７０ａ〜１７０ｄには、セレクタ１２０及びレベルシフタ１３０のオフセット誤差やゲイン誤差、さらにはキャパシタＣ１のバイアス依存性に基づく誤差成分が除去された電池セルＢＶ１〜ＢＶ４のセル電圧が格納されることとなる。
【００６８】
［バイアス依存性に基づく誤差成分の除去例］
ところで、キャパシタＣ１のバイアス依存性をαと表し、キャパシタＣ１の両電極間の電位差が０Ｖの時の容量値をＣ１０と表し、キャパシタＣ１の両電極間にかかる電圧をΔＶとすると、キャパシタＣ１の容量値は次式のように表される。
Ｃ１＝Ｃ１０×（１＋α×ΔＶ）・・・（１６）
式（５）、（６）、（７）それぞれに式（１３）を適用すると、電荷Ｑ１Ａ，Ｑ１Ｂ、Ｑ３Ｂはそれぞれ次式のように表される。
Ｑ１Ａ＝（ＶＣ０−Ｖｒｅｆ）×Ｃ１０×｛１＋α×（ＶＣ０−Ｖｒｅｆ）｝・・・（１７）
Ｑ１Ｂ＝（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ）×Ｃ１０×｛１＋α×（ＶＣ１−Ｖｒｅｆ））・・・（１８）
Ｑ３Ｂ＝−Ｖｒｅｆ×Ｃ３・・・（１９）
【００６９】
ここで、キャパシタＣ２，Ｃ３のバイアス依存性は考慮せずに、また説明の簡略化のために基準電圧Ｖｒｅｆが０Ｖとすると、差動増幅器１３１の出力電圧Ｖｏｕｔとして出現する電池セルＢＶ１の検出電圧Ｖｄａｔａ１（α）は、次式のように表される。なお、説明の簡略化のために、“Ｃ１／Ｃ２”を“１”とした。
Ｖｄａｔａ１（α）＝Ｑ１Ａ−Ｑ１Ｂ−Ｑ３Ｂ
＝（ＶＣ０−ＶＣ１）×Ｃ１／Ｃ２＋α×Ｃ１／Ｃ２（ＶＣ０２−ＶＣ１２）
＝（ＶＣ０−ＶＣ１）＋α×（ＶＣ０２−ＶＣ１２）・・・（２０）
したがって、キャパシタＣ１のバイアス依存性αの影響により、式（２０）の“α×Ｃ１／Ｃ２（ＶＣ０２−ＶＣ１２）”の項がＶｄａｔａ１（α）の誤差成分となる。ここで、この誤差成分をΔＶｅ１と表す。
ΔＶｅ１＝α×（ＶＣ０２−ＶＣ１２）・・・（２１）
【００７０】
同様に、電池セルＢＶ２の検出電圧Ｖｄａｔａ２（α）、電池セルＢＶ３の検出電圧Ｖｄａｔａ３（α）、及び電池セルＢＶ４の検出電圧Ｖｄａｔａ４（α）は、それぞれ次式のように表される。
Ｖｄａｔａ２（α）＝（ＶＣ１−ＶＣ２）＋α×（ＶＣ１２−ＶＣ２２）・・・（２２）
Ｖｄａｔａ３（α）＝（ＶＣ２−ＶＣ３）＋α×（ＶＣ２２−ＶＣ３２）・・・（２３）
Ｖｄａｔａ４（α）＝（ＶＣ３−ＶＣ４）＋α×（ＶＣ３２−ＶＣ４２）・・・（２４）
【００７１】
また、Ｖｄａｔａ２（α）の誤差成分ΔＶｅ２、Ｖｄａｔａ３（α）の誤差成分ΔＶｅ３、及びＶｄａｔａ４（α）の誤差成分ΔＶｅ４は、それぞれ次式のように表される。
ΔＶｅ２＝α×（ＶＣ１２−ＶＣ２２）・・・（２５）
ΔＶｅ３＝α×（ＶＣ２２−ＶＣ３２）・・・（２６）
ΔＶｅ４＝α×（ＶＣ３２−ＶＣ４２）・・・（２７）
ここで、図４に示す後段デジタル処理器１６０のＤａｔａ１、Ｄａｔａ２Ｂ、Ｄａｔａ３Ｂ、Ｄａｔａ４Ｂは次式のように表される。
Ｄａｔａ１＝Ｖｄａｔａ１（α）
＝（ＶＣ０−ＶＣ１）＋α×（ＶＣ０２−ＶＣ１２）・・・（２８）
Ｄａｔａ２Ｂ＝Ｖｄａｔａ１（α）＋Ｖｄａｔａ２（α）
＝（ＶＣ０−ＶＣ２）＋α×（Ｖ０２−Ｖ２２）・・・（２９）
Ｄａｔａ３Ｂ＝Ｖｄａｔａ１（α）＋Ｖｄａｔａ２（α）＋Ｖｄａｔａ３（α）
＝（ＶＣ０−ＶＣ３）＋α×（Ｖ０２−Ｖ３２）・・・（３０）
Ｄａｔａ４Ｂ＝Ｖｄａｔａ１（α）＋Ｖｄａｔａ２（α）＋Ｖｄａｔａ３（α）＋Ｖｄａｔａ４（α）
＝（ＶＣ０−ＶＣ４）＋α×（Ｖ０２−Ｖ４２）・・・（３１）
【００７２】
ＶＣ０は基準電圧として０Ｖにできるため、上式のＤａｔａ１、Ｄａｔａ２Ｂ〜４Ｂは次式のようにセル電圧の絶対値に比例した関数として表すことができる。
Ｄａｔａ１＝−ＶＣ１―α×ＶＣ１２・・・（３２）
Ｄａｔａ２Ｂ＝−ＶＣ２―α×ＶＣ２２・・・（３３）
Ｄａｔａ３Ｂ＝−ＶＣ３―α×ＶＣ３２・・・（３４）
Ｄａｔａ４Ｂ＝−ＶＣ４―α×ＶＣ４２・・・（３５）
ここで、図４に示す後段デジタル処理器１６０の演算器１６２ａ〜１６２ｄがそれぞれ図５に示す構成である場合とする。演算器１６２ａを例に挙げると、乗算器１６４の出力Ｄｅｏは、補正値ｋ３をαに設定すれば、次式のように近似される。なお、αの二乗はαよりも十分小さいものとして扱う。
Ｄｅｏ＝α×｛−ＶＣ１―α×ＶＣ１２｝２
≒α×ＶＣ１２・・・（３６）
したがって、演算器１６２ａの出力Ｄｏｕｔ１は、次式のように、誤差成分ΔＶｅ１が打ち消されていることが分かる。
Ｄｏｕｔ１＝Ｄａｔａ１−Ｄｅｏ
＝−ＶＣ１―α×ＶＣ１２＋α×ＶＣ１２
＝−ＶＣ１・・・（３７）
【００７３】
なお、上記の説明では、キャパシタＣ１のバイアス依存性を次式のように１次関数として定義した。
Ｃ１＝Ｃ１０×（１＋α×ΔＶ）・・・（３８）
これ以外に、キャパシタＣ１のバイアス依存性を次式のように２次関数として定義してもよい。
Ｃ１＝Ｃ１０×（１＋α×ΔＶ＋β×ΔＶ２）・・・（３９）
この場合には、図４に示す後段デジタル処理器１６０の演算器１６２ａ〜１６２ｄは図６に示すような２次関数に準じた構成が必要となる。
【００７４】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図８を用いて説明する。なお、図８は本発明の実施の形態２に係る電池電圧検出システムの構成例を示す図である。
【００７５】
図８に示す電池電圧検出システムは、図１に示す電池電圧検出システムと比較して、セレクタ１２０、レベルシフタ１３０及びアナログ／デジタル変換器１４０の構成が相違する。なお、その他の構成は同じである。
【００７６】
セレクタ１２０は、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれの端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が入力され、制御器１８０からのセレクタ信号によって、４つの電池セルＢＶ１〜ＢＶ４それぞれのセル電圧に応じた２つの端子電圧を選択して、それらをレベルシフタ１３０の差動入力電圧信号ＶｉｎＰ，ＶｉｎＮとして出力するように構成されている。具体的には、セレクタ１２０は、その一端には端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が入力されるとともにその他端が互いに共通に接続されているスイッチＳＷ０Ｐ〜ＳＷ４Ｐと、同様に、その一端には端子電圧ＶＣ０〜ＶＣ４が入力されるとともにその他端が互いに共通に接続されているスイッチＳＷ０Ｎ〜ＳＷ４Ｎと、を備え、スイッチＳＷ０Ｐ〜ＳＷ４Ｐの他端から一方の差動入力電圧信号ＶｉｎＰが出力されるとともに、スイッチＳＷ０Ｎ〜ＳＷ４Ｎの他端から他方の差動入力電圧信号ＶｉｎＮが出力されるように構成されている。なお、スイッチＳＷ０Ｐ，ＳＷ０Ｎ、スイッチＳＷ１Ｐ，ＳＷ１Ｎ、スイッチＳＷ２Ｐ，ＳＷ２Ｎ，スイッチＳＷ３Ｐ，３Ｎはそれぞれ制御器１８０からのセレクタ信号によって同時にオンオフするように構成されている。
【００７７】
レベルシフタ１３０は、セレクタ１２０からの差動入力電圧信号ＶｉｎＰ，ＶｉｎＮをそれぞれレベルシフトして得られる差動出力電圧信号ＶｏｕｔＰ，ＶｏｕｔＮを出力するように構成されている。本実施の形態では、レベルシフタ１３０は、２つの差動増幅器１３４，１３５によって構成された２つの反転増幅回路として実現されている。具体的には、レベルシフタ１３０は、差動増幅器１３４と、差動増幅器１３４の非反転入力端に参照電圧ＶｒｅｆＰを印加させる電圧源１３６と、その一方の電極がセレクタ１２０の出力と接続されその他方の電極が差動増幅器１３４の反転入力端と接続される抵抗Ｒ１Ｐと、差動増幅器１３４の反転入力端と出力端との間に設けられた抵抗Ｒ２Ｐと、を備える。差動増幅器１３４の出力が一方の差動出力電圧信号ＶｏｕｔＰである。さらに、レベルシフタ１３０は、差動増幅器１３５と、差動増幅器１３５の非反転入力端に参照電圧ＶｒｅｆＮを印加させる電圧源１３７と、その一方の電極がセレクタ１２０の出力と接続されその他方の電極が差動増幅器１３５の反転入力端と接続される抵抗Ｒ１Ｎと、差動増幅器１３５の反転入力端と出力端との間に設けられた抵抗Ｒ２Ｎと、を備える。差動増幅器１３５の出力が一方の差動出力電圧信号ＶｏｕｔＮである。
【００７８】
アナログ／デジタル変換器１４０は、レベルシフタ１３０から出力された差動出力電圧信号ＶｏｕｔＰ，ＶｏｕｔＮの差電圧（ＶｏｕｔＰ−ＶｏｕｔＮ）をデジタル値に変換して前段デジタル処理器１５０に向けて出力するように構成されている。つまり、差動入力型になっている以外は、図１に示すアナログ／デジタル変換器１４０と同じであり、デルタシグマ（ΔΣ）型や逐次比較型（ＳＡＲ）型など種類は問わない。
【００７９】
以上の構成により、アナログ／デジタル変換器１４０によりデジタル値に変換され、前段デジタル処理器１５０によりオフセット補正及びゲイン補正された後に個々のデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４に多重分離される。さらに、後段デジタル処理器１６０により抵抗Ｒ１Ｐ，Ｒ１Ｎそれぞれのバイアス依存性に基づく誤差成分を除去すべく前段デジタル処理器１５０から入力されたデジタル値Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４に対するデジタル補正が遂行される。これにより、レジスタ１７０ａ〜１７０ｄには、セレクタ１２０及びレベルシフタ１３０のオフセット誤差やゲイン誤差、さらには抵抗Ｒ１Ｐ，Ｒ１Ｎそれぞれのバイアス依存性に基づく誤差が除去された電池セルＢＶ１〜ＢＶ４のセル電圧が格納されることとなる。
【００８０】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、バッテリを構成する直列に接続された複数の電池セルそれぞれのセル電圧を検出する電池電圧検出システム、特に、複数の電池セルがリチウムイオン電池の場合であって車載に搭載されるバッテリの各セル電圧を検出する電池電圧検出システムにとって有用である。
【符号の説明】
【００８２】
ＢＶ１〜ＢＶ４…電池セル
ＶＣ０〜ＶＣ４…端子電圧
１１０…バッテリ
１２０…セレクタ
ＳＷ０〜ＳＷ４…スイッチ
ＳＷ０Ｐ〜ＳＷ４Ｐ，ＳＷ０Ｎ〜ＳＷ４Ｎ…スイッチ
１３０…レベルシフタ
ＳＷ＿Ｐ１，ＳＷ＿Ｐ２，ＳＷ＿Ｎ…スイッチ
Ｃ１…キャパシタ（入力インピーダンス回路要素）
Ｃ２…キャパシタ
Ｃ３…キャパシタ
１３１…差動増幅器
１３２，１３３…電圧源
１３４，１３５…差動増幅器
１３６，１３７…電圧源
１４０…アナログ／デジタル変換器
１５０…前段デジタル処理器
１５１…加算器
１５２…乗算部
１６０…後段デジタル処理器
１６１ａ〜１６１ｃ…加算器
１６２，１６２ａ〜１６２ｄ…演算器
１６３ａ〜１６３ｃ…減算器
１６４，１６６，１６７…乗算器
１６５，１６８…減算器
１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７０ｄ…レジスタ
１８０…制御器
Ｒ１Ｐ，Ｒ１Ｎ…抵抗（入力インピーダンス回路要素）
Ｒ２Ｐ，Ｒ２Ｎ…抵抗
【図１】
2013015334.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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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