(57)【要約】【課題】入力電圧と該入力電圧を検出するための増幅回路のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能な電圧検出装置、該電圧検出装置を備える電流検出装置及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】電圧検出装置は、第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチ１１と、第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチ１２と、第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチ１３と、第１スイッチ１１、第２スイッチ１２及び第３スイッチ１３のオンオフを制御する制御装置とを備える。制御装置は第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオン（又はオフ）し、且つ第３スイッチ１３をオフ（又はオン）した場合、差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１７で変換した結果に基づいて、第１及び第２入力部に入力される電圧の差分（又は差動増幅回路１００のオフセット電圧）を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、
前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、
前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、
前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、
前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部と
を備え、
該制御部は、前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する電圧検出装置。
【請求項２】
差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、
前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、
前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、
前記第１及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部と
を備え、
該制御部は、前記第１スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する電圧検出装置。
【請求項３】
前記差動増幅回路の基準電位に対する所定電圧を生成する電圧源と、
前記第１入力部及び電圧源間の接続をオンオフする第４スイッチと、
前記第２入力部及び基準電位間の接続をオンオフする第５スイッチと
を備え、
前記制御部は、前記第４及び第５スイッチをオンし、且つ前記第１、第２及び第３スイッチをオフした場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差動増幅回路の差動増幅率を算出する
請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項４】
前記差動増幅回路の基準電位に対する所定電圧を生成する電圧源と、
前記第１入力部及び電圧源間の接続をオンオフする第４スイッチと
を備え、
前記第２入力部は、前記基準電位に接続されており、
前記制御部は、前記第４スイッチをオンし、且つ前記第１及び第３スイッチをオフした場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差動増幅回路の差動増幅率を算出する
請求項２に記載の電圧検出装置。
【請求項５】
周囲温度を取得する取得部と、
記憶部と
を備え、
前記制御部は、
前記差動増幅回路の差動増幅率を算出した場合、算出した差動増幅率を前記取得部の取得結果に対応付けて前記記憶部に記憶し、
前記差分を検出する場合、前記取得部の取得結果に対応して前記記憶部に記憶されている差動増幅率を読み出す
請求項３又は４に記載の電圧検出装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の電圧検出装置と、
流れる電流に応じた電圧を発生する電流センサと
を備え、
該電流センサが発生した電圧を前記電圧検出装置に入力するようにしてあり、
前記制御部は、検出した前記差分に基づいて前記電流センサに流れる電流を検出する電流検出装置。
【請求項７】
第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器と、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備える電圧検出装置の前記制御部で実行可能なコンピュータプログラムであって、
前記制御部に、
前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）するステップと、
前記変換器の変換結果を取得するステップと、
取得した変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出するステップと
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの入力端子に入力される電圧の差分を差動増幅回路で増幅して検出する電圧検出装置、該電圧検出装置を備える電流検出装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池の充放電を監視する装置は、充放電電流を時系列的に検出して積算することにより、二次電池の残容量を算出している。充放電電流を検出するには、充放電電流が流れる線路に検出抵抗を直列に挿入し、検出抵抗の両端電圧を増幅器で増幅した電圧をデジタル値に変換してマイコンに取り込む構成が一般的に採用される。
【０００３】
二次電池の充放電電流を正確に検出するには、正確に把握された増幅率を有する増幅器で検出抵抗の両端電圧を増幅してアナログの検出電圧を得る必要がある。一方、増幅器の増幅率には誤差があり、温度変化や時間の経過に伴うドリフトも発生するため、上記検出電圧に対する補正を適時行う必要がある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、イグニッションのオフ期間の直前及び直後夫々におけるバッテリの残容量の差分と、イグニッションのオフ期間の長さとに基づいてバッテリの暗電流値を推定し、電流センサによる暗電流検出値と、推定した暗電流値との比較結果に基づいて、電流センサのゲイン（増幅率）を補正する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、通電停止時における電流センサに係る温度を標準温度として検出し、通電中の電流センサに係る温度と標準温度との差分が所定の閾値より大きいときに、通電を停止して電流センサのゼロ点補正を行うことにより、電流センサの温度ドリフトが生じた場合であっても電流センサの検出値を補正することが可能な電流センサの補正方法が記載されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、電流センサが介装された主線路をリレーでバイパスしたときに電流センサの出力をオフセット値として検出することにより、主線路に流れる電流を遮断することなく電流センサのオフセット値を随時正確に検出することが可能な電流センサのオフセット値検出方法が記載されている。
【０００７】
更に、特許文献４には、検出抵抗の両端電圧を２つの差動アンプで検出して検出抵抗に流れる電流を検出する電流検出器において、検出抵抗に通電中に一方（又は他方）の差動アンプを検出抵抗から切り離すと共に入力電圧を０Ｖにしてオフセット電圧を検出することにより、電流が流れる状態においても一方（又は他方）の差動アンプのオフセットを補正して高精度に電流を検出する電流検出回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−３０４００号公報
【特許文献２】特開２０１５−２００５９０号公報
【特許文献３】特開２００６−３３７２７２号公報
【特許文献４】特開２００９−１３９２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、暗電流の検出精度が残容量の算出精度に大きく左右される問題があり、特許文献２に開示された技術では、通電を長時間停止して温度を計測しなければならないという制約がある。また、特許文献３に開示された技術では、主線路をバイパスする回路及びバイパス回路を遮断する手段が必要となり、特許文献４に開示された技術では、２つの差動アンプが必要となるため、何れもコスト高になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入力電圧と該入力電圧を検出するための増幅回路のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能な電圧検出装置、該電圧検出装置を備える電流検出装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る電圧検出装置は、差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備え、該制御部は、前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
【００１２】
本発明の一態様に係る電圧検出装置は、差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備え、該制御部は、前記第１スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
【００１３】
本発明の一態様に係る電流検出装置は、上述の電圧検出装置と、流れる電流に応じた電圧を発生する電流センサとを備え、該電流センサが発生した電圧を前記電圧検出装置に入力するようにしてあり、前記制御部は、検出した前記差分に基づいて前記電流センサに流れる電流を検出する。
【００１４】
本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器と、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備える電圧検出装置の前記制御部で実行可能なコンピュータプログラムであって、前記制御部に、前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）するステップと、前記変換器の変換結果を取得するステップと、取得した変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出するステップとを実行させる。
【００１５】
なお、本願は、このような特徴的な処理部を備える電圧検出装置及び電流検出装置として実現したり、係る特徴的な処理部をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現したりすることができるだけでなく、係る特徴的な処理をステップとする電圧検出方法及び電流検出方法として実現することができる。また、電圧検出装置及び電流検出装置夫々の一部又は全部を半導体集積回路として実現したり、電圧検出装置及び電流検出装置夫々を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記によれば、第１及び第２スイッチがオンされ、更に第３スイッチがオフされた場合、第１及び第２入力部に外部からの電圧が入力されて差分が検出される。一方、第１及び第２スイッチがオフされ、更に第３スイッチがオンされた場合、第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
従って、入力電圧と該入力電圧を検出するための増幅回路のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池監視装置が搭載された車両の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電圧増幅装置の構成例を示す回路図である。
【図３】制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】メインリレー及び充電リレーをオンオフするＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】エンジンの始動割込処理を実行するＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電池監視装置で電流及びオフセット電圧を検出するタイミングを示すタイミング図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電池監視装置でシャント抵抗の電流を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電圧増幅装置の構成例を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る電圧増幅装置の構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電池監視装置でシャント抵抗の電流を検出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る電圧増幅装置の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１９】
（１）本発明の一態様に係る電圧検出装置は、差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備え、該制御部は、前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
【００２０】
本態様にあっては、制御部が、差動増幅回路の第１及び第２入力部夫々に対する電圧の入力を第１及び第２スイッチでオン（又はオフ）すると共に、差動増幅回路の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチでオフ（又はオン）し、このときに差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器で変換した結果に基づいて、差動増幅回路の入力電圧の差分（又は差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
これにより、第１及び第２スイッチがオンされ、更に第３スイッチがオフされた場合、第１及び第２入力部に外部からの電圧が入力されて入力電圧の差分が検出される。一方、第１及び第２スイッチがオフされ、更に第３スイッチがオンされた場合、外部からの電圧が差動増幅回路に入力されない状態で第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
【００２１】
（２）本発明の一態様に係る電圧検出装置は、差動増幅回路の第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器とを備える電圧検出装置であって、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備え、該制御部は、前記第１スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）した場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
【００２２】
本態様にあっては、制御部が、差動増幅回路の第１入力部に対する電圧の入力を第１スイッチでオン（又はオフ）すると共に、差動増幅回路の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチでオフ（又はオン）し、このときに差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器で変換した結果に基づいて、差動増幅回路の入力電圧の差分（又は差動増幅回路のオフセット電圧）を検出する。
これにより、第１スイッチがオンされ、更に第３スイッチがオフされた場合、第１及び第２入力部に外部からの電圧が入力されて入力電圧の差分が検出される。一方、第１スイッチがオフされ、更に第３スイッチがオンされた場合、第２入力部に外部からの電圧が入力された状態で第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
【００２３】
（３）前記差動増幅回路の基準電位に対する所定電圧を生成する電圧源と、前記第１入力部及び電圧源間の接続をオンオフする第４スイッチと、前記第２入力部及び基準電位間の接続をオンオフする第５スイッチとを備え、前記制御部は、前記第４及び第５スイッチをオンし、且つ前記第１、第２及び第３スイッチをオフした場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差動増幅回路の差動増幅率を算出することが好ましい。
【００２４】
本態様にあっては、制御部が、第１及び第２スイッチをオフし、且つ差動増幅回路の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチでオフし、更に第４スイッチをオンすることによって第１入力部に所定電圧を入力すると共に、第５スイッチをオンすることによって第２入力部に基準電位の電圧を入力する。このときに差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器で変換した結果に基づいて、差動増幅回路の差動増幅率を算出する。
これにより、第１及び第２入力部間に入力される電圧の差分が所定電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器の変換結果が所定電圧で除算されることにより差動増幅回路の差動増幅率が算出される。
【００２５】
（４）前記差動増幅回路の基準電位に対する所定電圧を生成する電圧源と、前記第１入力部及び電圧源間の接続をオンオフする第４スイッチとを備え、前記第２入力部は、前記基準電位に接続されており、前記制御部は、前記第４スイッチをオンし、且つ前記第１及び第３スイッチをオフした場合、前記変換器の変換結果に基づいて、前記差動増幅回路の差動増幅率を算出することが好ましい。
【００２６】
本態様にあっては、第２入力部が基準電位に接続されており、制御部が、第１スイッチをオフし、且つ差動増幅回路の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチでオフし、更に第４スイッチをオンすることによって第１入力部に所定電圧を入力する。このときに差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器で変換した結果に基づいて、差動増幅回路の差動増幅率を算出する。
これにより、第１及び第２入力部間に入力される電圧の差分が所定電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器の変換結果が所定電圧で除算されることにより差動増幅回路の差動増幅率が算出される。
【００２７】
（５）周囲温度を取得する取得部と、記憶部とを備え、前記制御部は、前記差動増幅回路の差動増幅率を算出した場合、算出した差動増幅率を前記取得部の取得結果に対応付けて前記記憶部に記憶し、前記差分を検出する場合、前記取得部の取得結果に対応して前記記憶部に記憶されている差動増幅率を読み出すことが好ましい。
【００２８】
本態様にあっては、制御部が、算出した差動増幅回路の差動増幅率を、温度センサによる周囲温度の検出結果に対応付けて記憶部に記憶しておき、差動増幅回路に入力される電圧の差分を検出する場合に、温度センサの検出結果に対応する差動増幅率を記憶部から読み出す。
これにより、Ａ／Ｄ変換器の変換結果が差動増幅回路の増幅率で除算されて入力電圧の差分が検出される場合、そのときの周囲温度に応じた増幅率が適用される。
【００２９】
（６）本願の一態様に係る電流検出装置は、上述の電圧検出装置と、流れる電流に応じた電圧を発生する電流センサとを備え、該電流センサが発生した電圧を前記電圧検出装置に入力するようにしてあり、前記制御部は、検出した前記差分に基づいて前記電流センサに流れる電流を検出する。
【００３０】
本態様にあっては、電流センサが発生した電圧が電圧検出装置に入力され、電圧検出装置が備える制御部が、入力された電圧の差分を検出し、検出した差分及び電流センサの電流−電圧変換率に基づいて、電流センサに流れる電流を検出する。
これにより、電流センサに流れる電流と、該電流を検出するための増幅回路のオフセット電圧とが時分割で検出される。
【００３１】
（７）本願の一態様に係るコンピュータプログラムは、第１及び第２入力部に入力される電圧の差分を増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回路で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換する変換器と、前記第１入力部への電圧の入力をオンオフする第１スイッチと、前記第２入力部への電圧の入力をオンオフする第２スイッチと、前記第１及び第２入力部間の接続をオンオフする第３スイッチと、前記第１、第２及び第３スイッチのオンオフを制御する制御部とを備える電圧検出装置の前記制御部で実行可能なコンピュータプログラムであって、前記制御部に、前記第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ前記第３スイッチをオフ（又はオン）するステップと、前記変換器の変換結果を取得するステップと、取得した変換結果に基づいて、前記差分（又は前記差動増幅回路のオフセット電圧）を検出するステップとを実行させる。
【００３２】
本態様にあっては、制御部でコンピュータプログラムを実行するコンピュータに、第１及び第２スイッチをオン（又はオフ）し、且つ第３スイッチをオフ（又はオン）するステップと、Ａ／Ｄ変換器の変換結果を取得するステップと、取得した変換結果に基づいて、第１及び第２入力部に入力される電圧の差分（又は差動増幅回路のオフセット電圧）を検出するステップとを実行させる。
これにより、第１及び第２スイッチがオンされ、更に第３スイッチがオフされた場合、第１及び第２入力部に外部からの電圧が入力されて入力電圧の差分が検出される。一方、第１及び第２スイッチがオフされ、更に第３スイッチがオンされた場合、外部からの電圧が差動増幅回路に入力されない状態で第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
【００３３】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る電圧検出装置、電流検出装置及びコンピュータプログラムを電池監視装置に適用した具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池監視装置が搭載された車両の構成例を示すブロック図である。図中１は電池監視装置であり、電池監視装置１は、電池装置３が備えるメインバッテリ３１の電圧、電流及び温度夫々を検出する電圧検出部３２、電流センサ３３及び温度センサ３４に接続されている。
【００３５】
メインバッテリ３１のプラス端子は、メインリレー４１を介して充電リレー４２の一端及び電気負荷５１の一端に接続されている。充電リレー４２の他端は、不図示のエンジンに連動して発電するオルタネータ６、始動リレー４３、鉛蓄電池である補機バッテリ８及び他の電気負荷５２夫々の一端に接続されている。始動リレー４３の他端はスタータモータ７の一端に接続されている。電気負荷５１，５２、オルタネータ６、スタータモータ７及び補機バッテリ８夫々の他端は、接地電位に接続されている。メインバッテリ３１のマイナス端子は、電流センサ３３を介して接地電位に接続されている。
【００３６】
電池監視装置１は、電流センサ３３が発生した電圧を増幅する電圧増幅装置１０ａと、該電圧増幅装置１０ａの動作を制御する制御装置（制御部に相当）２０とを含んでなる。電圧増幅装置１０ａ及び制御装置２０が電圧検出装置に相当し、電圧検出装置に電流センサ３３を加えたものが電流検出装置に相当する。電池監視装置１が、電流センサ３３を備える電流検出装置と、制御装置２０とを含んでなる場合、電池監視装置１は、電流センサ３３を備えていない電池装置３を監視することとなる。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電圧増幅装置１０ａの構成例を示す回路図であり、図３は、制御装置２０の構成例を示すブロック図である。図２では、電池装置３が備える電流センサ３３がシャント抵抗Ｒｓである場合を例示しており、電圧検出部３２及び温度センサ３４の図示を省略してある。図２において、電圧増幅装置１０ａは、オペアンプである差動増幅器１６及び抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有する差動増幅回路１００と、該差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（変換器に相当）１７とを備える。
【００３８】
電圧増幅装置１０ａは、更に、抵抗器Ｒ１の一端への電圧の入力をオンオフするアナログスイッチである（以下同様）第１スイッチ１１と、抵抗器Ｒ２の一端への電圧の入力をオンオフする第２スイッチ１２と、抵抗器Ｒ１及びＲ２間の接続をオンオフする第３スイッチ１３とを備える。第１スイッチ１１が抵抗器Ｒ２の一端への電圧の入力をオンオフし、第２スイッチ１２が抵抗器Ｒ１の一端への電圧の入力をオンオフするようにしてもよい。第１スイッチ１１の一端は、メインバッテリ３１及びシャント抵抗Ｒｓの接続点であるシャント抵抗Ｒｓの一端に接続されている。第２スイッチ１２の一端は、シャント抵抗Ｒｓの接地電位側の他端に接続されている。
【００３９】
第１スイッチ１１から第３スイッチ１３までの各スイッチの制御端子は、スイッチ制御部２８に接続されている。第１スイッチ１１から第３スイッチ１３までの各スイッチはアナログスイッチであるが、これに限定されるものではなく、例えばフォトＭＯＳリレー等の半導体リレーや電磁リレーであってもよい（後述する第４スイッチ１４及び第５スイッチ１５についても同様）。シャント抵抗Ｒｓが介装される位置は、メインバッテリ３１のマイナス端子側に限定されず、プラス端子側のメインリレー４１との間に介装されていてもよい。
【００４０】
差動増幅回路１００は、抵抗器Ｒ１の他端及び抵抗器Ｒ３の一端が差動増幅器１６の反転入力端子に接続されており、抵抗器Ｒ２の他端及び抵抗器Ｒ４の一端が差動増幅器１６の非反転入力端子に接続されている。抵抗器Ｒ３の他端は、差動増幅器１６の出力端子に接続されている。抵抗器Ｒ４の他端は、接地電位に接続されている。抵抗器Ｒ１の一端が第１入力部に相当し、抵抗器Ｒ２の一端が第２入力部に相当する。第１スイッチ１１が抵抗器Ｒ２の一端への電圧の入力をオンオフし、第２スイッチ１２が抵抗器Ｒ１の一端への電圧の入力をオンオフするようにした場合は、抵抗器Ｒ２の一端が第１入力部に相当し、抵抗器Ｒ１の一端が第２入力部に相当する。
【００４１】
図３に移って、制御装置２０は、制御の中枢となるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１と、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ：登録商標）等の不揮発性メモリを用いたＲＯＭ２２と、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き換え可能なメモリを用いたＲＡＭ（記憶部に相当）２３と、時間を計時するタイマ２４とを備える。ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３及びタイマ２４は、相互にバス接続されている。
【００４２】
制御装置２０は、更に、電圧検出部３２が検出した電圧を取得する電圧取得部２５と、温度センサ３４が検出した温度を取得する温度取得部（取得部に相当）２６と、Ａ／Ｄ変換器１７及び後述のＤ／Ａ変換器１８（図９参照）に対する入出力を行う変換器入出力部２７と、第１スイッチ１１から第５スイッチ１５までの各スイッチのオンオフを制御するためのスイッチ制御部２８とを備えており、これらは何れもＣＰＵ２１とバス接続されている。
【００４３】
ＣＰＵ２１は、予めＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムに従い、バス接続された各部の動作を制御すると共に、入出力、演算等の処理を行う。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１による処理により発生した情報を一時的に記憶する。ＣＰＵ２１による各処理の手順を定めたコンピュータプログラムを、不図示の手段を用いて予めＲＡＭ２３にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ２１で実行するようにしてもよいし、制御装置２０を専用のハードウェア回路で構成してもよい。電圧取得部２５が電圧検出部３２から取得したメインバッテリ３１の電圧は、例えばメインバッテリ３１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の算出に用いられるが、本実施の形態１ではＳＯＣの算出処理の説明を省略する。
【００４４】
上述の構成において、図１に示す各リレーは、車両における各部の状態に応じて不図示のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によりオンオフされる。メインリレー４１は、車両におけるイグニッションのオンオフに応じてオンオフされる。充電リレー４２は、イグニッションがオンでエンジン始動後にオンされ、イグニッションがオフの場合又はメインバッテリ３１の充電状態（ＳＯＣ＝Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が所定の閾値より大きい場合にオフされる。始動リレー４３は、エンジンが始動される場合にオンオフされる。
【００４５】
図４は、メインリレー４１及び充電リレー４２をオンオフするＥＣＵの処理手順を示すフローチャートであり、図５は、エンジンの始動割込処理を実行するＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。図４の処理は、ＥＣＵの初期化の後に適時起動され、処理が終了した時は、例えば一定時間の経過後に再度起動される。図５の割込処理は、使用者によってエンジンの始動が指示された時（例えばエンジンキーがスタート位置まで回動された時）に実行される。
【００４６】
図４の処理が起動された場合、ＥＣＵは、イグニッションがオンであるか否かを判定し（Ｓ１１）、オンである場合（Ｓ１１：ＹＥＳ、）、メインリレー４１をオンする（Ｓ１２）。その後、ＥＣＵは、エンジンが回転中であるか否かを判定し（Ｓ１３）、回転中ではない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、再びイグニッションの判定を行うためにステップＳ１１に処理を移す。エンジンが回転中である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵは、メインバッテリ３１のＳＯＣが所定の閾値以下であるか否かを判定し（Ｓ１４）、以下である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、充電リレー４２をオンして（Ｓ１５）図４の処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ１１でイグニッションがオンではない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＥＣＵは、メインリレー４１をオフする（Ｓ１６）。このステップＳ１６の処理を終えた場合、又はステップＳ１４でメインバッテリ３１のＳＯＣが所定の閾値より大きい場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＥＣＵは、充電リレー４２をオフして（Ｓ１７）図４の処理を終了する。
【００４８】
図５の始動割込処理の実行が開始された場合、ＥＣＵは、充電リレー４２をオンし（Ｓ２１）、メインリレー４１をオフし（Ｓ２２）、更に始動リレー４３をオンして（Ｓ２３）スタータモータ７を駆動させる。その後、ＥＣＵは、エンジンの始動が完了したか否かを判定し（Ｓ２４）、完了していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、完了するまで待機する。エンジンの始動が完了した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ＥＣＵは、始動リレー４３をオフし（Ｓ２５）、メインリレー４１をオンし（Ｓ２６）、更に充電リレー４２をオフして（Ｓ２７）割り込まれたルーチンにリターンする。
【００４９】
本実施の形態１では、図４に示す処理にてメインリレー４１がオンされた状態、即ちイグニッションがオンの状態で、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流と、差動増幅回路１００のオフセット電圧とを時分割で周期的に検出する。
図６は、本発明の実施の形態１に係る電池監視装置１で電流及びオフセット電圧を検出するタイミングを示すタイミング図である。図６に示す３つのタイミング図は、何れも同一の時間軸を横軸にしてあり、図の上から、検出周期、シャント抵抗Ｒｓの電流検出のタイミング、及び差動増幅回路１００のオフセット電圧の検出タイミングを示してある。
【００５０】
電流及びオフセット電圧の検出周期はＴであり、周期Ｔにおける時間Ｔ１（Ｔ＞Ｔ１）の間に、シャント抵抗Ｒｓの電流と、差動増幅回路１００のオフセット電圧とが検出される。このような検出が周期Ｔで繰り返される。なお、オフセット電圧を、例えばｎＴ（ｎは２以上の整数）毎に検出するようにしてもよいし、適宜ｍＴ（ｍは１以上の任意の整数）の時間間隔をおいて検出するようにしてもよい。
【００５１】
次に、差動増幅回路１００について詳細に説明する。ここで、差動増幅回路１００の第１及び第２入力部夫々、即ち抵抗器Ｒ１及びＲ２夫々の一端に入力される電圧がＶ１及びＶ２である場合、差動増幅器１６の反転入力端子及び非反転入力端子夫々の電圧がＶｉｎ及びＶｉｐであり、差動増幅器１６の出力電圧がＶｏであるものとする。また、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値をＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とする。第１入力部から抵抗器Ｒ１を介して差動増幅器１６の反転入力端子に流入する電流と、差動増幅器１６の反転入力端子から抵抗器Ｒ３を介して差動増幅器１６の出力端子に流出する電流とが等しいから、以下の式（１）が成立する。そして、式（１）は式（２）のとおりに変形される。
【００５２】
（Ｖ１−Ｖｉｎ）／Ｒ１＝（Ｖｉｎ−Ｖｏ）／Ｒ３・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｖｉｎ＝（Ｒ３Ｖ１＋Ｒ１Ｖｏ）／（Ｒ１＋Ｒ３）・・・・・・・・・・・・・（２）
【００５３】
一方、電圧Ｖ２を抵抗器Ｒ２及びＲ４で分圧した電圧がＶｉｐであるから、以下の式（３）が成立する。
【００５４】
Ｖｉｐ＝Ｒ４Ｖ２／（Ｒ２＋Ｒ４）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
【００５５】
差動増幅器１６の反転入力端子及び非反転入力端子間では仮想短絡が成り立っており、式（２）及び式（３）の値が等しくなるから、以下の式（４）が成立し、式（４）が式（５）のとおりに変形される。
【００５６】
（Ｒ３Ｖ１＋Ｒ１Ｖｏ）／（Ｒ１＋Ｒ３）＝Ｒ４Ｖ２／（Ｒ２＋Ｒ４）・・・・（４）
Ｒ１Ｖｏ／（Ｒ１＋Ｒ３）
＝Ｒ４Ｖ２／（Ｒ２＋Ｒ４）−Ｒ３Ｖ１／（Ｒ１＋Ｒ３）・・・・・・・・・・（５）
【００５７】
本実施の形態１では、一般的に採用されるように「Ｒ１＝Ｒ２」とし、「Ｒ３＝Ｒ４」とする。このような抵抗値の関係は、差動増幅器１６のバイアス電流の影響を打ち消し合うという意味でも有効である。この場合、式（５）は以下の式（６）、式（７）及び式（８）のとおりに変形される。
【００５８】
Ｒ１Ｖｏ／（Ｒ１＋Ｒ３）
＝Ｒ３Ｖ２／（Ｒ１＋Ｒ３）−Ｒ３Ｖ１／（Ｒ１＋Ｒ３）・・・・・・・・・・（６）
Ｒ１Ｖｏ＝Ｒ３Ｖ２−Ｒ３Ｖ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
Ｖｏ＝（Ｖ２−Ｖ１）Ｒ３／Ｒ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
【００５９】
式（８）は、差動増幅回路１００の差動増幅率が、理想的にはＲ３とＲ１との比の値で決定されることを意味する。しかしながら、たとえ各抵抗器の抵抗値の関係が上記のとおりであったとしても、差動増幅回路１００出力電圧には出力換算のオフセット電圧が含まれている。このため、電池監視装置１でシャント抵抗Ｒｓに流れる電流を算出するためにシャント抵抗Ｒｓの両端電圧（以下、単にシャント抵抗Ｒｓの電圧ともいう）を検出する場合、オフセット電圧を差し引いて検出する必要がある。オフセット電圧とは、一般的に入力換算のオフセット電圧を指すものであるが、本実施の形態１では出力換算のオフセット電圧を検出する。
【００６０】
ところで、差動増幅器１６の反転入力端子及び抵抗器Ｒ１，Ｒ３の間に流れるバイアス電流と、非反転入力端子及び抵抗器Ｒ２，Ｒ４の間に流れるバイアス電流との差分に基づくオフセット電流により、差動増幅回路１００の出力電圧には誤差電圧が含まれている。本実施の形態１では、出力換算のオフセット電圧にオフセット電流による誤差電圧が含まれているものとして検出する。差動増幅器１６の入力部がＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される場合は、オフセット電流の影響を無視してもよい。
【００６１】
イグニッションがオンの状態ではメインリレー４１がオンされており、メインバッテリ３１から電気負荷５１に放電電流が流れる。更にエンジン始動後には充電リレー４２がオンされており、オルタネータ６からメインバッテリ３１に充電電流が流れる。このような状態でシャント抵抗Ｒｓの電圧が検出される場合、制御装置２０が第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオンし、その他のスイッチをオフする。これにより、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの電圧が入力される。また、出力換算のオフセット電圧が検出される場合、制御装置２０が第３スイッチ１３のみをオンする。これにより、第１及び第２入力部が同電位になり、シャント抵抗Ｒｓから切り離される。
【００６２】
ここで差動増幅回路１００の入力換算のオフセット電圧をＶｏｆｆｓｅｔとし、差動増幅率をＧとする。Ｇは例えば式（８）により、Ｒ３／Ｒ１として算出される値である。出力換算のオフセット電圧を検出するために第３スイッチ１３のみがオンされた場合、差動増幅回路１００の出力電圧、即ち出力換算のオフセット電圧Ｖｏｆｆは、以下の式（９）で表される。
【００６３】
Ｖｏｆｆ＝Ｖｏｆｆｓｅｔ×Ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９）
【００６４】
一方、シャント抵抗Ｒｓの電圧が検出される場合、接地電位を基準として検出されるべき電圧をＶｓｃとすると、差動増幅回路１００の出力電圧Ｖｏｃは、以下の式（１０）で表される。そして、式（１０）に式（９）を適用してＶｏｆｆｓｅｔを消去することにより、式（１１）が成立する。
【００６５】
Ｖｏｃ＝（−Ｖｓｃ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ）×Ｇ・・・・・・・・・・・・・・・（１０）
Ｖｓｃ＝−（Ｖｏｃ−Ｖｏｆｆ）／Ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
【００６６】
第１スイッチ１１が抵抗器Ｒ２の一端への電圧の入力をオンオフし、第２スイッチ１２が抵抗器Ｒ１の一端への電圧の入力をオンオフするようにした場合は、式（１０）における「−Ｖｓｃ」を「Ｖｓｃ」に置き換え、式（１１）の右辺先頭の「−」を削除すればよい。このように、差動増幅回路１００の差動増幅率が既知である場合、差動増幅回路１００の出力換算のオフセット電圧Ｖｏｆｆを検出し、差動増幅回路１００の出力電圧Ｖｏｃを計測することにより、シャント抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓｃが式（１１）により検出される。
【００６７】
以下では、上述した制御装置２０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る電池監視装置１でシャント抵抗Ｒｓの電流を検出するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートである。図７に手順を示す処理は、上述した周期Ｔ毎に起動される。周期Ｔは、タイマ２４が計時する。図７の処理が起動される前に、不図示の初期化ステップにて第１スイッチ１１から第３スイッチ１３までの全てのスイッチはオフされている。この場合、差動増幅器１６は抵抗器Ｒ３により１００％の負帰還がかかって増幅率が１の非反転増幅器とみなされ、非反転入力端子が抵抗器Ｒ４により０Ｖに固定されるため、出力電圧が０Ｖとなる。この状態を各スイッチの基準状態とする。
【００６８】
図７の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、ＩＧ（イグニッション）がオンであるか否かを判定し（Ｓ３１）、ＩＧがオンではない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、特段の処理を行わずに図７の処理を終了する。ＩＧがオンである場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、スイッチ制御部２８により（以下、各スイッチについて同様）、第１スイッチ１１をオンする（Ｓ３２）と共に、第２スイッチ１２をオンする（Ｓ３３）。これにより、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの両端電圧が入力される。
【００６９】
その後、ＣＰＵ２１は、変換器入出力部２７により、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果を取り込んで（Ｓ３４）ＲＡＭ２３に記憶した後、第１スイッチ１１をオフし（Ｓ３５）、更に第２スイッチ１２をオフして（Ｓ３６）各スイッチを基準状態に戻す。ここでの変換結果は式（１１）に対応するものであり、変換結果Ａとする。以下、他の変換結果を変換結果Ｂ，Ｃ，・・・と異なる符号を付して区別する。
【００７０】
次いで、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオンして（Ｓ３７）第１及び第２入力部を同電位にし、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｂを取り込んで（Ｓ３８）ＲＡＭ２３に記憶する。その後、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオフして（Ｓ３９）各スイッチを基準状態に戻す。変換結果Ｂは式（９）に対応する出力換算のオフセット電圧である。つまり、ステップＳ３８はオフセット電圧を検出するステップとも言える。変換結果Ｂを差動増幅率Ｇで除算するステップを設けた場合は、該ステップにて入力換算のオフセット電圧が検出される。
【００７１】
最後に、ＣＰＵ２１は、式（１１）の右辺のＶｏｃ及びＶｏｆｆ夫々に変換結果Ａ及びＢを適用してシャント抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓｃを検出し（Ｓ４０）、更に検出結果をシャント抵抗Ｒｓの抵抗値で除算することにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流、即ちメインバッテリ３１の充放電電流を検出して（Ｓ４１）図７の処理を終了する。
【００７２】
なお、本実施の形態１にあっては、差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する場合、第３スイッチ１３をオンし、且つ第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオフしたが、これに限定されるものではない。例えば、第３スイッチ１３をオンし、且つ第１スイッチ１１又は第２スイッチ１２の何れか一方をオンしてもよい。この場合は、後述する実施の形態２で差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する場合と同様の構成となり、同様の効果を奏する。
【００７３】
以上のように本実施の形態１によれば、制御装置２０が、差動増幅回路１００の第１及び第２入力部夫々に対する電圧の入力を第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２でオン（又はオフ）すると共に、差動増幅回路１００の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチ１３でオフ（又はオン）し、このときに差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１７で変換した結果に基づいて、差動増幅回路１００の入力電圧の差分（又は差動増幅回路１００のオフセット電圧）を周期Ｔ毎に検出する。
これにより、第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２がオンされ、更に第３スイッチ１３がオフされた場合、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの両端電圧が入力されて入力電圧の差分が検出される。一方、第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２がオフされ、更に第３スイッチ１３がオンされた場合、シャント抵抗Ｒｓからの電圧が差動増幅回路１００に入力されない状態で第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
従って、電圧検出装置の入力電圧と該入力電圧を検出するための差動増幅回路１００のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能となる。
【００７４】
また、実施の形態１によれば、制御装置２０でコンピュータプログラムを実行するＣＰＵ２１に、第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオン（又はオフ）するステップＳ３２，３３（又は、初期化ステップ及びステップＳ３５）と、第３スイッチ１３をオフ（又はオン）する初期化ステップ（又はステップＳ３７）と、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果を取得するステップＳ３４（又はＳ３８）と、取得した変換結果に基づいて、第１及び第２入力部に入力される電圧の差分（又は差動増幅回路１００のオフセット電圧）を検出するステップＳ４０（又はＳ３８）とを周期Ｔ毎に実行させる。
従って、電圧検出装置の入力電圧と該入力電圧を検出するための差動増幅回路１００のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能となる。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態１が、第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオフし、且つ第３スイッチ１３をオンして差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する形態であるのに対し、実施の形態２は、第２スイッチ１２を導線に置き換えてあり、導線に置き換えられていない第１スイッチ１１をオフし、且つ第３スイッチ１３をオンして差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する形態である。本実施の形態２にあっても、実施の形態１と同様に、シャント抵抗Ｒｓが介装される位置は、メインバッテリ３１のマイナス端子側に限定されず、プラス端子側のメインリレー４１との間に介装されていてもよい。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態２に係る電圧増幅装置１０ｂの構成例を示す回路図である。実施の形態２に係る電圧増幅装置１０ｂは、実施の形態１の図２に示す電圧増幅装置１０ａと比較して、第２スイッチ１２を導線に置き換えてある。この場合と、第２スイッチ１２を残して第１スイッチ１１を導線に置き換えた場合とで、本質的な違いはない。以下、制御装置２０が導線に置き換えられていない第１スイッチ１１をオンオフするものとして説明する。実施の形態２に係る制御装置２０の構成については、実施の形態１の図３に示すものと同様である。その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する場合、実施の形態１では、第１及び第２入力部をシャント抵抗Ｒｓから切り離していた。この場合、電圧検出装置の入力電圧を検出する場合と比較して、差動増幅器１６のバイアス電流がＲ１及びＲ２に流れなくなるため、差動増幅回路１００の出力電圧において、バイアス電流の差分に基づくオフセット電流による誤差電圧の大きさに違いが生じる。つまり、式（９）及び（１０）の左辺に含まれる誤差電圧に僅かな違いが発生し、その結果、式（１１）で算出されるＶｓｃに「（誤差電圧の違い）／Ｇ」の影響が残ることとなる。
【００７８】
そこで本実施の形態２では、差動増幅回路１００のオフセット電圧を検出する場合に、第１入力部をシャント抵抗Ｒｓの一端に接続するか、又は第２入力部をシャント抵抗Ｒｓの他端に接続することにより、電圧検出装置の入力電圧を検出する場合と比較して、オフセット電流に違いが生じないようにする。
【００７９】
具体的には、制御装置２０が第１スイッチ１１をオフし、且つ第３スイッチ１３をオンした場合、抵抗器Ｒ１及びＲ２の一端が共にシャント抵抗Ｒｓの他端に接続される。一方、電圧検出装置の入力電圧を検出するために、制御装置２０が第１スイッチ１１をオンし、且つ第３スイッチ１３をオフした場合、抵抗器Ｒ１及びＲ２夫々の一端がシャント抵抗Ｒｓの一端及び他端に接続される。これら２つの場合において、抵抗器Ｒ１及びＲ２の一端同士の間にシャント抵抗Ｒｓが接続されるか否かの違いがあるが、一般的には、抵抗器Ｒ１及びＲ２の抵抗値より遙かに小さい抵抗値を有するシャント抵抗Ｒｓが選択されるため、実質的な違いは生じない。
【００８０】
以下では、上述した制御装置２０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。本発明の実施の形態２に係る電池監視装置１でシャント抵抗Ｒｓの電流を検出するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートは、実施の形態１の図７に示す処理のうち、第２スイッチ１２をオンするステップＳ３３及びオフするステップＳ３６を削除したものとなるため、図７を用いて簡略化して説明する。
【００８１】
図７で代用される処理が起動されてステップＳ３２の処理が実行された場合、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの両端電圧が入力される。この状態で、ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ａを取り込んで（Ｓ３４）ＲＡＭ２３に記憶する。その後、ＣＰＵ２１は、第１スイッチ１１をオフして（Ｓ３５）各スイッチを基準状態に戻す。
【００８２】
次いで、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオンして（Ｓ３７）第１及び第２入力部を同電位にし、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｂを取り込んで（Ｓ３８）ＲＡＭ２３に記憶する。ステップＳ３９以下の説明は省略する。
【００８３】
なお、第２スイッチ１２を残して第１スイッチ１１を導線に置き換えた場合は、図７の処理のうち、ステップＳ３２を削除して、ステップＳ３３で第２スイッチ１２をオンし、更に、ステップＳ３５を削除して、ステップＳ３６で第２スイッチ１２をオフにすればよい。
【００８４】
以上のように本実施の形態２によれば、制御装置２０が、差動増幅回路１００の第１入力部に対する電圧の入力を、第１スイッチ１１でオン（又はオフ）すると共に、差動増幅回路１００の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチ１３でオフ（又はオン）し、このときに差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１７で変換した結果に基づいて、差動増幅回路１００の入力電圧の差分（又は差動増幅回路１００のオフセット電圧）を周期Ｔ毎に検出する。
これにより、第１スイッチ１１がオンされ、更に第３スイッチ１３がオフされた場合、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの両端電圧が入力されて入力電圧の差分が検出される。一方、第１スイッチ１１がオフされ、更に第３スイッチ１３がオンされた場合、第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの他端の電圧が入力された状態で第１及び第２入力部が同電位になるため、オフセット電圧が検出される。
従って、電圧検出装置の入力電圧と該入力電圧を検出するための差動増幅回路１００のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能となる。
【００８５】
更に、実施の形態１又は２によれば、シャント抵抗Ｒｓが発生した電圧が電圧検出装置に入力され、電圧検出装置が備える制御装置２０が、入力された電圧の差分を検出し、検出した差分及びシャント抵抗Ｒｓの抵抗値に基づいて、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流を検出する。
従って、電流検出装置のシャント抵抗Ｒｓに流れる電流と、該電流を検出するための差動増幅回路１００のオフセット電圧とを時分割で検出することが可能となる。
【００８６】
（実施の形態３）
実施の形態１及び２が、差動増幅回路１００の差動増幅率（以下、ゲインと言う）Ｇを一定の値として扱う形態であるのに対し、実施の形態３は、周囲温度の変化に応じてゲインを算出し、算出して記憶したゲインを周囲温度に応じて読み出す形態である。
【００８７】
図９は、本発明の実施の形態３に係る電圧増幅装置１０ｃの構成例を示す回路図である。実施の形態３に係る電圧増幅装置１０ｃは、実施の形態１の図２に示す電圧増幅装置１０ａと比較して、デジタル値をアナログの電圧に変換するＤ／Ａ変換器（電圧源に相当）１８と、第１入力部（即ち抵抗器Ｒ１の一端）及びＤ／Ａ変換器１８の出力端子間の接続をオンオフする第４スイッチ１４と、第２入力部（即ち抵抗器Ｒ２の一端）及び接地電位間の接続をオンオフする第５スイッチ１５とを更に備える点が異なる。
【００８８】
第４スイッチ１４及び第５スイッチ１５の制御端子は、スイッチ制御部２８に接続されている。実施の形態３に係る制御装置２０の構成については、実施の形態１の図３に示すものと同様である。制御装置２０は、電圧増幅装置１０ｃと熱的に結合されていることが好ましい。これが満たされない場合は、温度センサ３４とは異なる温度センサで差動増幅器１６の周囲温度を検出し、検出結果を温度取得部２６で取得するようにしてもよい。その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
実施の形態１及び２にあっては、「Ｒ１＝Ｒ２」及び「Ｒ３＝Ｒ４」の関係により式（８）が成立し、Ｒ３／Ｒ１の値がゲインとして予め算出されていることが前提であった。しかしながら、Ｒ１からＲ４までの各抵抗器の抵抗値には誤差が含まれており、温度変化や経時変化による誤差も含まれる。ゲインを正確に計測するには、差動増幅回路１００の第１及び第２入力部間に測定のための電圧を印加する必要がある。
【００９０】
そこで、本実施の形態３では、第１及び第２入力部間に所定電圧を印加したときの差動増幅回路１００の出力電圧からオフセット電圧を減算し、減算結果を所定電圧で除算してゲインを精密に計測する。第１及び第２入力部間に所定電圧を印加するには、第１及び第２入力部夫々に、電圧差が所定電圧である第１及び第２電圧を印加する方法があるが、電圧源が２つ必要となるため、第２入力部に接地電位の電圧を入力し、第１入力部に所定電圧を入力する。
【００９１】
具体的には、制御装置２０が第１スイッチ１１、第２スイッチ１２及び第３スイッチ１３をオフし、且つ第４スイッチ１４及び第５スイッチ１５をオンすることにより、第１入力部にＤ／Ａ変換器１８から所定電圧が入力され、第２入力部に接地電位の電圧が入力される。このときの差動増幅回路１００の出力電圧をＶｏｄとし、所定電圧をＶｎとした場合、以下の式（１２）が成立する。そして、式（１２）に式（９）を適用してＶｏｆｆｓｅｔを消去することにより、ゲイン（Ｇ）が以下の式（１３）により算出される。
【００９２】
Ｖｏｄ＝（−Ｖｎ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ）×Ｇ・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）
Ｇ＝（Ｖｏｆｆ−Ｖｏｄ）／Ｖｎ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１３）
【００９３】
第１スイッチ１１が抵抗器Ｒ２の一端への電圧の入力をオンオフし、第２スイッチ１２が抵抗器Ｒ１の一端への電圧の入力をオンオフするようにした場合は、第１入力部に相当する抵抗器Ｒ２の一端に第４スイッチ１４がＶｎを印加する構成とし、式（１２）及び（１３）における「−Ｖｎ」を「Ｖｎ」に置き換えればよい。
制御装置２０が計測したゲインは、計測時の周囲温度に対応付けてＲＡＭ２３に記憶される。その後、制御装置２０がシャント抵抗Ｒｓの電圧を検出する場合、検出時の周囲温度に対応するゲインがＲＡＭ２３から読み出される。
【００９４】
以下では、上述した制御装置２０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る電池監視装置１でシャント抵抗Ｒｓの電流を検出するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートである。図１０に手順を示す処理は、周期Ｔ毎に起動される。但し、電池監視装置１が搭載された車両における各種の起動時間が経過して後に、図１０に示す処理が起動されるものとする。
【００９５】
図１０の処理が起動される前に、不図示の初期化ステップにて第１スイッチ１１から第５スイッチ１５までの各スイッチがオフされている。図１０に示す処理のうち、ステップＳ５２からＳ５９までは実施の形態１の図７に示すステップＳ３２からＳ３９までと同様であるため、これらのステップの説明の大部分を省略する。
【００９６】
図１０の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、ＩＧ（イグニッション）がオンであるか否かを判定し（Ｓ５１）、ＩＧがオンである場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２からＳ５９までの処理を実行して、変換結果Ａ及びＢを取り込み、各スイッチを基準状態に戻す。変換結果Ａ及びＢ夫々は、式（１１）及び（９）に対応するものであり、ＲＡＭ２３に記憶される。
【００９７】
次いで、ＣＰＵ２１は、温度取得部２６により温度センサ３４が検出した周囲温度を取り込み（Ｓ５９１）、取り込んだ周囲温度に対応してＲＡＭ２３に記憶されている差動増幅回路１００のゲインを読み出す（Ｓ５９２）。ここでＲＡＭ２３から読み出すゲインは、後述するステップＳ８２で記憶されたものである。
【００９８】
次いで、ＣＰＵ２１は、式（１１）の右辺のＶｏｃ及びＶｏｆｆ夫々に変換結果Ａ及びＢを適用し、更にＧにＲＡＭ２３から読み出したゲインを適用してシャント抵抗Ｒｓの電圧Ｖｓｃを検出する（Ｓ６０）。その後、ＣＰＵ２１は、検出結果をシャント抵抗Ｒｓの抵抗値で除算することにより、シャント抵抗Ｒｓに流れる電流、即ちメインバッテリ３１の充放電電流を検出して（Ｓ６１）図１０の処理を終了する。
【００９９】
一方、ステップＳ５１でＩＧがオンではない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、Ｄ／Ａ変換器１８にデジタル値を設定して所定電圧を生成させた（Ｓ７１）後、第４スイッチ１４をオンする（Ｓ７２）と共に、第５スイッチ１５をオンする（Ｓ７３）。これにより、第１及び第２入力部間に所定電圧が入力される。
【０１００】
その後、ＣＰＵ２１は、変換器入出力部２７により、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｃを取り込んで（Ｓ７４）ＲＡＭ２３に記憶した後、第４スイッチ１４をオフし（Ｓ７５）、更に第５スイッチ１５をオフして（Ｓ７６）各スイッチを基準状態に戻す。ここでの変換結果Ｃは式（１２）に対応するものである。
【０１０１】
次いで、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオンして（Ｓ７７）第１及び第２入力部を同電位にし、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｄを取り込んで（Ｓ７８）ＲＡＭ２３に記憶する。その後、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオフして（Ｓ７９）各スイッチを基準状態に戻す。変換結果Ｄは式（９）に対応する出力換算のオフセット電圧である。
【０１０２】
次いで、ＣＰＵ２１は、式（１３）の右辺のＶｏｄ及びＶｏｆｆ夫々に変換結果Ｃ及びＤを適用して差動増幅回路１００のゲイン（Ｇ）を算出する（Ｓ８０）と共に、温度取得部２６により周囲温度を取り込む（Ｓ８１）。その後、ＣＰＵ２１は、取り込んだ周囲温度に対応付けて、算出した差動増幅回路１００のゲインをＲＡＭ２３に記憶し（Ｓ８２）、図１０の処理を終了する。
【０１０３】
なお、ステップＳ７１からＳ８２までの処理を、ステップＳ６１に続けて実行するようにしてもよいし、周期Ｔとは異なる周期で実行するようにしてもよい。また、ステップＳ７１からＳ８２までの処理を実行中にシャント抵抗Ｒｓに流れる電流が０であることが明らかな場合は、ステップＳ７７で第３スイッチに代えて第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオンし、ステップＳ７９で第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオフするようにしてもよい。
【０１０４】
以上のように本実施の形態３によれば、制御装置２０が、第１スイッチ１１及び第２スイッチ１２をオフし、且つ差動増幅回路１００の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチ１３でオフし、更に第４スイッチ１４をオンすることによって第１入力部に所定電圧を入力すると共に、第５スイッチ１５をオンすることによって第２入力部に接地電位の電圧を入力する。このときに差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１７で変換した結果に基づいて、差動増幅回路１００のゲインを算出する。
従って、第１及び第２入力部間に入力される電圧の差分が所定電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果を所定電圧で除算することにより差動増幅回路１００のゲイン（差動増幅率）を算出することが可能となる。
【０１０５】
（実施の形態４）
実施の形態３が、第１スイッチ１１、第２スイッチ１２及び第３スイッチ１３をオフし、且つ第４スイッチ１４及び第５スイッチ１５をオンして第１及び第２入力部間に所定電圧を入力する形態であるのに対し、実施の形態４は、第２スイッチ１２を導線に置き換えて接地電位に接続してあり、第４スイッチ１４をオンして第１入力部に所定電圧を入力する形態である。
【０１０６】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る電圧増幅装置１０ｄの構成例を示す回路図である。実施の形態３に係る電圧増幅装置１０ｄは、実施の形態３の図９に示す電圧増幅装置１０ｃと比較して、第２スイッチ１２を導線に置き換えて接地電位に接続してあり、且つ第５スイッチ１５を削除してある。この場合と、第２スイッチ１２を残して第１スイッチ１１を導線に置き換え、且つ第４スイッチ１４を削除した場合とで、本質的な違いはない。但し、第１スイッチ１１を導線に置き換える場合は、第１スイッチ１１の一端を接地電位に接続し、第２スイッチ１２の一端をシャント抵抗Ｒｓの一端（即ちメインバッテリ３１及びシャント抵抗Ｒｓの接続点）に接続する。
【０１０７】
実施の形態４に係る制御装置２０の構成については、実施の形態１の図３に示すものと同様である。その他、実施の形態１及び３に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
本実施の形態４では、第２入力部を接地電位に接続してあり、制御装置２０が第１スイッチ１１及び第３スイッチ１３をオフし、且つ第４スイッチ１４をオンすることにより、第１入力部にＤ／Ａ変換器１８から所定電圧が入力される。このときの差動増幅回路１００の出力電圧Ｖｏｄと、所定電圧Ｖｎとの間に式（１２）が成立する。そして、式（１２）に式（９）を適用してＶｏｆｆｓｅｔを消去することにより、ゲイン（Ｇ）が式（１３）により算出される。
【０１０９】
以下では、上述した制御装置２０の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。本発明の実施の形態４に係る電池監視装置１でシャント抵抗Ｒｓの電流を検出するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートは、実施の形態３の図１０に示す処理のうち、第２スイッチ１２をオンするステップＳ５３及びオフするステップＳ５６を削除し、且つ第５スイッチ１５をオンするステップＳ７３及びオフするステップＳ７６を削除したものとなるため、図１０を用いて簡略化して説明する。
【０１１０】
図１０で代用される処理が起動されてＩＧがオンと判定され（Ｓ５１：ＹＥＳ）、更にステップＳ５２の処理が実行された場合、第１及び第２入力部にシャント抵抗Ｒｓの両端電圧が入力される。この状態で、ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ａを取り込んで（Ｓ５４）ＲＡＭ２３に記憶する。その後、ＣＰＵ２１は、第１スイッチ１１をオフして（Ｓ５５）各スイッチを基準状態に戻す。
【０１１１】
次いで、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオンして（Ｓ５７）第１及び第２入力部を同電位にし、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｂを取り込んで（Ｓ５８）ＲＡＭ２３に記憶する。ステップＳ５９からＳ６１までについては説明を省略する。
【０１１２】
一方、ステップＳ５１でＩＧがオンではない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、ステップＳ７１及びＳ７３の処理を実行する。これにより、第１及び第２入力部間に所定電圧が入力される。この状態で、ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｃを取り込んで（Ｓ７４）ＲＡＭ２３に記憶する。その後、ＣＰＵ２１は、第４スイッチ１４をオフして（Ｓ７５）各スイッチを基準状態に戻す。
【０１１３】
次いで、ＣＰＵ２１は、第３スイッチ１３をオンして（Ｓ７７）第１及び第２入力部を同電位にし、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果Ｄを取り込んで（Ｓ７８）ＲＡＭ２３に記憶する。ステップＳ７９からＳ８１までについては説明を省略する。
【０１１４】
以上のように本実施の形態４によれば、第２入力部が接地電位に接続されており、制御装置２０が、第１スイッチ１１をオフし、且つ差動増幅回路１００の第１及び第２入力部間の接続を第３スイッチ１３でオフし、更に第４スイッチ１４をオンすることによって第１入力部に所定電圧を入力する。このときに差動増幅回路１００で増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１７で変換した結果に基づいて、差動増幅回路１００のゲインを算出する。
従って、第１及び第２入力部間に入力される電圧の差分が所定電圧となるため、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果を所定電圧で除算することにより差動増幅回路１００のゲイン（差動増幅率）を算出することが可能となる。
【０１１５】
更に、実施の形態４又は５によれば、制御装置２０が、算出した差動増幅回路１００のゲインを、温度センサ３４による周囲温度の検出結果に対応付けてＲＡＭ２３に記憶しておき、差動増幅回路１００に入力される電圧の差分を検出する場合に、温度センサ３４の検出結果に対応するゲインをＲＡＭ２３から読み出す。
従って、Ａ／Ｄ変換器１７の変換結果が差動増幅回路１００のゲインで除算されて入力電圧の差分が検出される場合、そのときの周囲温度に応じたゲインを適用することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  電池監視装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  電圧増幅装置
１１  第１スイッチ
１２  第２スイッチ
１３  第３スイッチ
１４  第４スイッチ
１５  第５スイッチ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  抵抗器
１６  差動増幅器
１７  Ａ／Ｄ変換器
１８  Ｄ／Ａ変換器
２０  制御装置
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＯＭ
２３  ＲＡＭ
２４  タイマ
２５  電圧取得部
２６  温度取得部
２７  変換器入出力部
２８  スイッチ制御部
３  電池装置
３１  メインバッテリ
３２  電圧検出部
３３  電流センサ
３４  温度センサ
Ｒｓ  シャント抵抗
４１  メインリレー
４２  充電リレー
４３  始動リレー
５１、５２  電気負荷
６  オルタネータ
７  スタータモータ
８  補機バッテリ
【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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