(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックからなる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電池電圧検出装置であって、
Ｎ個の電池ブロックそれぞれに接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、
前記電池ブロックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、
奇数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイッチと、
偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第３スイッチと、
前記第２スイッチと前記第３スイッチに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチと、
前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方との接続点との間に設けられたコンデンサと、
前記各第４スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
該Ａ／Ｄコンバータにて変換されたデジタル値を処理する演算装置とを具備し、
前記差動増幅器は、分圧回路から得られる電圧を基準電圧としており、
前記分圧回路から得られる電圧が、前記Ａ／Ｄコンバータにより、または、前記Ａ／Ｄコンバータとは異なるＡ／Ｄコンバータにより測定されることを特徴とする電池電圧検出装置。
【請求項２】
直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックからなる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電池電圧検出装置であって、
Ｎ個の電池ブロックそれぞれに接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、
前記電池ブロックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、
奇数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイッチと、
偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第３スイッチと、
前記第２スイッチと前記第３スイッチに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチと、
前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方との接続点との間に設けられたコンデンサと、
前記各第４スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
該Ａ／Ｄコンバータにて変換されたデジタル値を処理する演算装置とを具備し、
前記差動増幅器は、該差動増幅器のゲインを形成する抵抗器と同じ抵抗値を有する抵抗器によって構成された分圧回路を有しており、
前記分圧回路の出力が、前記Ａ／Ｄコンバータにより、または、前記Ａ／Ｄコンバータとは異なるＡ／Ｄコンバータにより測定されることを特徴とする電池電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車等において、モーターの電源として搭載される電池のように、対地に対して電位が固定されていないインピーダンスの低い電圧を計測するために好適に使用される電池電圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、ハイブリッド自動車等では、動力源としてモーターが搭載されており、モーターの電源として電池が使用される。このような電池は、高電圧および高出力が必要であるために、複数の単電池を直列接続した組電池が使用される。単電池としては、通常、充電が可能な二次電池が使用される。電気自動車に使用される組電池は、高電圧であるために、安全のために、シャシーアースに対して絶縁状態で車両に搭載されている。
【０００３】
電気自動車に使用される組電池では、異常等の発生を監視するために、複数の単電池を１単位とした電池ブロック毎の電圧を検出する電池電圧検出装置が設けられている。図３は、このような電池電圧検出装置の一例を示す構成図である。
【０００４】
組電池１１における各電池ブロック１１ａの電圧検出端子１２には、第１のスイッチング素子として、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）である第１ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）４３が、それぞれ接続されている。そして、組電池１１における奇数番目の電圧検出端子１２に接続された全ての第１ＦＥＴ４３は、一括して、コンデンサ４６の一方の端子に接続されるとともに、第２のスイッチング素子である第２ＦＥＴ４５ａに接続されている。また、組電池１１における偶数番目の電圧検出端子に接続された全てのＦＥＴ４３は、一括して、コンデンサ４６の他方の端子に接続されるとともに、第３のスイッチング素子である第３ＦＥＴ４５ｂに接続されている。
【０００５】
第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂは、それぞれ、差動増幅器２０の入力端子に接続されている。差動増幅器２０は、第１オペアンプ２１を有しており、各第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂが、第１抵抗２２ａおよび第２抵抗２２ｂを介して、第１オペアンプ２１のプラス入力端子およびマイナス入力端子にそれぞれ接続されている。第１オペアンプ２１のプラス入力端子は、基準電圧を生成する第２オペアンプ２３の出力が、第３抵抗２２ｃを介して与えられている。第１オペアンプ２１のマイナス入力端子には、その第１オペアンプ２１の出力が、第４抵抗２２ｄを介して帰還されている。第１オペアンプ２１の出力は、差動増幅器２０の出力として、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられている。
【０００６】
基準電圧を生成する第２オペアンプ２３のプラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａおよび２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペアンプ２３の出力が帰還されている。
【０００７】
このような構成の電池電圧検出装置では、組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に差動増幅器２０によって検出される。
【０００８】
この場合、まず、差動増幅器２０に接続された第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞれオフ状態として、組電池１１の第１番目の電圧検出端子１２に接続された第１番目の第１ＦＥＴ４３と、第２番目の電圧検出端子１２に接続された第２番目の第１ＦＥＴ４３とを、それぞれオン状態とする。これにより、第１番目の電池ブロック１１ａがコンデンサ４６に接続されて、その電池ブロック１１ａの電荷がコンデンサ４６に充電される。
【０００９】
コンデンサ４６に電荷が充電されると、オン状態になった一対の第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフ状態とした後に、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞれオン状態とする。これにより、コンデンサ４６の電圧が差動増幅器２０に与えられる。
【００１０】
差動増幅器２０では、第１オペアンプ２１のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力されるコンデンサ４６の電圧が、２．５Ｖを基準として、５Ｖまでの範囲で検出される。
【００１１】
同様にして、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂがオフした状態で、第２番目の電圧検出端子１２および第３番目の電圧検出端子１２に接続された各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオンして、コンデンサ４６に第２番目の電池ブロック１１ａの電荷を充電した後に、各第１ＦＥＴ４３をそれぞれオフして、第２ＦＥＴ４５ａおよび第３ＦＥＴ４５ｂをそれぞれオンすることによって、組電池１１の第２番目の電池ブロック１１ａの電圧を検出する。
【００１２】
この場合には、差動増幅器２０の第１オペアンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペアンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまでの範囲で電池ブロック１１ａの電圧を検出する。
【００１３】
以下、同様にして、組電池１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
【００１４】
このように、差動増幅器２０では、組電池１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、ＣＰＵ等の演算装置に出力される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このような電池電圧検出装置では、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ４３は、それぞれ端子間容量を有しているために、各電池ブロック１１ａの電圧を検出する際に、その端子間容量が問題になる。すなわち、各電池ブロック１１ａの電圧を検出するために、各電池ブロック１１ａの各電圧検出端子１２にそれぞれ接続された一対の第１ＦＥＴ４３がそれぞれオン状態になると、コンデンサ４６は、接続された電池ブロック１１ａとほぼ同等の電圧値になる。しかしながら、各第１ＦＥＴ４３がオフ状態になると、各第１ＦＥＴ４３が端子間容量を有しているために、コンデンサ４６の電荷が各第１ＦＥＴ４３に充電され、コンデンサ４６の電圧値が変化するおそれがある。その結果、各電池ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができなくなる。
【００１６】
また、組電池１１の電池ブロック１１ａの個数が偶数個の場合には、コンデンサ４６の両端に接続される第１ＦＥＴ４３の個数が異なり、偶数番目の電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合には、奇数番目の電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合よりも、コンデンサ４６に接続される第１ＦＥＴ４３の個数が１つだけ増加する。これにより、奇数番目の電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合と、偶数番目の電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合とでは、コンデンサ４６に接続される端子間容量が異なることになり、電池ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができないおそれがある。
【００１７】
この場合、コンデンサ４６の容量を第１ＦＥＴ４３の容量に対して十分に大きくすることにより、コンデンサ４６の電圧の変動を抑制することができる。しかしながら、コンデンサ４６は、容量が大きくなるほど高価になるために、経済性が損なわれるという問題がある。また、電池ブロック１１ａの数が増加すると、コンデンサ４６に接続されるライン数が増加し、さらには、コンデンサ４６に対して並列に接続された各第１ＦＥＴ４３の数も増加するために、コンデンサ４６に接続される見掛け上の容量が増加し、コンデンサ４６の電圧の変動を抑制することができないおそれがある。
【００１８】
さらにまた、前述したように、電気自動車に使用される組電池１１は、シャシーアースに対して絶縁状態で車両に搭載されているために、組電池１１は、シャシーアースに対して大きなインピーダンスにて接続された状態になっており、組電池１１の出力は、負荷の状況によって、シャシーアースに対して大きく変動し、コモンモードノイズが発生するおそれがある。このコモンモードノイズは、各第１ＦＥＴ４３の端子間容量に影響を与え、コンデンサ４６に充電される電圧に影響を与えるおそれがある。これにより、各電池ブロック１１ａの電圧の検出精度が低下する。
【００１９】
このようなコモンモードノイズによる影響を防止するためには、組電池１１の出力を差動増幅器２０によって抑制すればよい。しかしながら、この場合には、シャシーアースに対して絶縁状態で設けられる組電池に対して、絶縁型のＤＣ−ＤＣ差動増幅器が必要になるため、部品点数が増加して回路構成が複雑になり、経済性が損なわれるという問題がある。
【００２０】
しかも、組電池１１に差動増幅器を設けると、差動増幅器とコンデンサ４６との間に、端子間容量がばらついた複数の第１ＦＥＴ４３が接続されることになり、第１ＦＥＴ４３毎にインピーダンスが異なることによって、新たなコモンモードノイズが発生して、電池ブロック１１ａの電圧を高精度で検出することができないおそれもある。
【００２１】
コンデンサ４６の電圧が入力される差動増幅器２０は、第１〜第４の各抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗値を変更することによって、ゲインを変更することができ、また、第１オペアンプ２１の基準電位を変更することによって、オフセットを変更することができる。従って、電位が固定されていない低インピーダンスのアナログ電圧を計測する場合に好適である。また、コモンモードノイズの抑制比を大きくすることができる。
【００２２】
しかしながら、差動増幅器２０を構成するオペアンプ、抵抗は、温度変化によって特性が変化し、また、経時的に劣化することによっても特性が変化する。このために、温度変化等による特性変化が少ないオペアンプ、抵抗が使用されるが、そのようなオペアンプおよび抵抗は、高価であって経済性が損なわれるという問題がある。
【００２３】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、経済性を損なうことなく、高精度で電池電圧を検出することができる電池電圧検出装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池電圧検出装置は、直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックからなる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電池電圧検出装置であって、Ｎ個の電池ブロックそれぞれに接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、前記電池ブロックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、奇数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイッチと、偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第３スイッチと、前記第２スイッチと前記第３スイッチに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチと、前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方との接続点との間に設けられたコンデンサと、前記各第４スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器と、前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータにて変換されたデジタル値を処理する演算装置とを具備し、前記差動増幅器は、分圧回路から得られる電圧を基準電圧としており、前記分圧回路から得られる電圧が、前記Ａ／Ｄコンバータにより、または、前記Ａ／Ｄコンバータとは異なるＡ／Ｄコンバータにより測定されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の電池電圧検出装置は、直列接続された複数（Ｎ個）の電池ブロックからなる組電池における各電池ブロックの電圧を検出する電池電圧検出装置であって、Ｎ個の電池ブロックそれぞれに接続されたＮ＋１個の電圧検出端子と、前記電池ブロックの前記各電圧検出端子にそれぞれ接続されており、それぞれが端子間容量を有する第１スイッチと、奇数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第２スイッチと、偶数番目の前記電圧検出端子にそれぞれ接続された前記第１スイッチが一括して接続された、端子間容量を有する第３スイッチと、前記第２スイッチと前記第３スイッチに対してそれぞれ直列接続された一対の第４スイッチと、前記第２スイッチと前記第４スイッチの一方との接続点と、前記第３スイッチと前記第４スイッチの他方との接続点との間に設けられたコンデンサと、前記各第４スイッチが各入力端子にそれぞれ接続された差動増幅器と、前記差動増幅器の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータにて変換されたデジタル値を処理する演算装置とを具備し、前記差動増幅器は、該差動増幅器のゲインを形成する抵抗器と同じ抵抗値を有する抵抗器によって構成された分圧回路を有しており、前記分圧回路の出力が、前記Ａ／Ｄコンバータにより、または、前記Ａ／Ｄコンバータとは異なるＡ／Ｄコンバータにより測定されることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の電池電圧検出装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。この電池電圧検出装置は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等に、モーターの電源として搭載される高電圧の組電池１１を構成する各電池ブロック１１ａの電池電圧を検出するようになっている。ここで言う電池ブロックは、電圧を検出する電池の単位のことであり、少なくとも１個の単電池または少なくとも１個の電池モジュールによって構成されている。
【００３２】
組電池１１は、高電圧を得るために、二次電池であるＮ個の電池ブロック１１ａを直列に接続して構成されており、組電池１１における各電池ブロック１１ａの電圧が、電池電圧検出装置にて、それぞれ検出される。高電圧の組電池１１は、車両のシャシーアースに対して絶縁されて、シャシーアースに対してフローティング状態になっている。
【００３３】
組電池１１における各電池ブロック１１ａのＮ＋１個の電圧検出端子１２には、第１のスイッチング素子として、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）である第１ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）１３が、それぞれ接続されている。そして、組電池１１における奇数番目の電圧検出端子１２に接続された各第１ＦＥＴ１３は、一括して、第２のスイッチング素子として設けられた第２ＦＥＴ１４ａに接続されており、また、組電池１１における偶数番目の電圧検出端子１２に接続された各ＦＥＴ１３は、一括して、第３ＦＥＴ１４ｂに接続されている。
【００３４】
この場合、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂとしては、各第１ＦＥＴ１３よりも端子間容量が小さいものがそれぞれ使用されており、各電池ブロック１１ａにそれぞれ接続された第１ＦＥＴ１３は、端子間容量が大きくてもよく、また、端子間容量がばらついていてもよい。このために、各第１ＦＥＴ１３として、経済性を考慮して、比較的安価なものが、それぞれ使用されている。
【００３５】
第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂは、それぞれ、第４のスイッチング素子である第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂにそれぞれ接続されており、第２ＦＥＴ１４ａおよび第４ＦＥＴ１５ａの接続点と、第３ＦＥＴ１４ｂおよび第４ＦＥＴ１５ｂの接続点との間に、コンデンサ１６が接続されている。
【００３６】
各第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂは、それぞれ、差動増幅器２０に接続されている。差動増幅器２０は、第１オペアンプ２１を有しており、各第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂが、第１抵抗２２ａおよび第２抵抗２２ｂを介して、第１オペアンプ２１のプラス入力端子およびマイナス入力端子にそれぞれ接続されている。第１オペアンプ２１のプラス入力端子は、基準電圧を生成する第２オペアンプ２３の出力が、第３抵抗２２ｃを介して与えられている。第１オペアンプ２１のマイナス入力端子には、その第１オペアンプ２１の出力が、第４抵抗２２ｄを介して帰還されている。第１オペアンプ２１の出力は、差動増幅器２０の出力として、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられている。
【００３７】
基準電圧を生成する第２オペアンプ２３のプラス入力端子には、抵抗２４ａおよび２４ｂの直列回路によって構成された分圧回路２４における抵抗２４ａおよび２４ｂの接続点の電位が入力されている。第２オペアンプ２３のマイナス入力端子には、その第２オペアンプ２３の出力が帰還されている。
【００３８】
このような構成の電池電圧検出装置では、組電池１１の各電池ブロック１１ａの電圧が順番に検出される。
【００３９】
この場合、まず、差動増幅器２０に接続された一対の第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオフ状態として、組電池１１の第１番目の電池ブロック１１ａの電圧検出端子１２に接続された第１番目の第１ＦＥＴ１３と、その電池ブロック１１ａの第２番目の第１ＦＥＴ１３をオン状態とするとともに、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂをそれぞれオン状態とする。これにより、第１番目の電池ブロック１１ａがコンデンサ１６に接続されて、その電池ブロック１１ａの電荷がコンデンサ１６に充電される。
【００４０】
コンデンサ１６に電荷が充電されると、オン状態になった一対の第１ＦＥＴ１３をそれぞれオフ状態とした後に、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂをそれぞれオフ状態とする。その後、第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂがそれぞれオン状態とされる。これにより、コンデンサ１６の電圧が差動増幅器２０に与えられる。
【００４１】
差動増幅器２０では、第１オペアンプ２１のプラス入力端子には、第２オペアンプ２３から第３抵抗を介して２．５Ｖの基準電圧が与えられており、入力されるコンデンサ１６の電圧を、２．５Ｖを基準として、５Ｖまでの範囲で検出する。
【００４２】
同様にして、第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂがオフした状態で、組電池１１の第２番目の電池ブロック１１ａの電圧が、第２番目と第３番目の電圧検出端子１２にそれぞれ接続された各第１ＦＥＴ１３をオン状態とするとともに第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂをオンした後に、各第１ＦＥＴ１３と第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂとをそれぞれオフして、第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂをそれぞれオンすることによって検出される。
【００４３】
この場合には、差動増幅器２０の第１オペアンプ２１に入力される電圧の極性は、第１番目の電池ブロック１１ａの場合とは反対になっており、第１オペアンプ２１は、２．５Ｖの電圧を基準として、０Ｖまでの範囲でコンデンサ１６の電圧を検出する。
【００４４】
以下、同様にして、組電池１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧が、順番に検出される。
【００４５】
このように、差動増幅器２０では、組電池１１を構成する各電池ブロック１１ａの電圧の極性が反転して入力されるものの、第１オペアンプ２１の基準電位を、特に切り換えることなく検出される。そして、検出された各電池ブロック１１ａの電圧が、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられて、Ａ／Ｄ変換された後に、マイコン等の演算装置に出力される。
【００４６】
このようにして、各電池ブロック１１ａの電圧を検出する場合、ＳＳＲである各第１ＦＥＴ１３は、それぞれ大きな端子間容量を有していても、コンデンサ１６の両端に、それぞれ、第１ＦＥＴ１３よりも端子間容量の小さな第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂがそれぞれ接続されて、各第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂと、奇数番目の第１ＦＥＴ１３および偶数番目の第１ＦＥＴ１３とがそれぞれ接続されているために、コンデンサ１６に対する影響を抑制することができる。
【００４７】
すなわち、各第１ＦＥＴ１３の端子間容量をＣ１、各第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの端子間容量をＣ２とすると、直列接続された第１ＦＥＴ１３および第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４ｂの端子間容量の総和Ｃは、Ｃ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）となるが、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４ｂの端子間容量Ｃ２は、第１ＦＥＴ１３の端子間容量をＣ１よりも小さくなっているために、Ｃ＝Ｃ２／（１＋Ｃ２／Ｃ１）で表され、第２ＦＥＴ１４ａまたは第３ＦＥＴ１４ｂの端子間容量Ｃ２にほぼ等しくなる。従って、第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂの端子間容量によるコンデンサ１６への影響は、第１ＦＥＴ１３の端子間容量によるコンデンサ１６への影響よりも小さくなる。
【００４８】
このように、コンデンサ１６は、第１ＦＥＴ１３の端子間容量によって直接影響されないために、第１ＦＥＴ１３の端子間容量が、ばらついた状態であっても、特に問題はなく、また、第１ＦＥＴ１３として、端子間容量の大きな安価なものを使用することができる。第１ＦＥＴ１３は、組電池１１における全ての電池ブロック１１ａに対応して設けられるために、全ての第１ＦＥＴ１３を安価なものを使用することにより、経済性が著しく向上する。
【００４９】
また、高電圧の組電池１１は、車両のシャシーアースとは絶縁状態になっているために、シャシーアースに対して大きなインピーダンスになっており、組電池１１の電池電圧は、さまざまな負荷状況によって、シャシーアースに対して大きく変動し、コモンモードノイズが発生する。しかしながら、このようなコモンモードノイズが発生しても、コンデンサ１６の両端に、第１ＦＥＴ１３よりも端子間容量が小さく、それぞれの端子間容量がほぼ等しい第２ＦＥＴ１４ａおよび第３ＦＥＴ１４ｂがそれぞれ接続されているために、コンデンサ１６に対する影響を防止することができる。
【００５０】
差動増幅器２０は、コンデンサ１６の電圧Ｖｃが、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として検出される。差動増幅器２０の出力Ｖｏｕｔは、コンデンサ１６の電圧Ｖｃ、差動増幅器２０における第１抵抗２２ａ〜第４抵抗２２ｄの各抵抗値を、それぞれＲ１〜Ｒ４、第１オペアンプ２１の基準電圧をＶｒｅｆとすると、次のようになる。
【００５１】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２）  …（１）
このように、コンデンサ１６の電圧は、（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２）で表されるゲインによって補正されて、基準電圧Ｖｒｅｆに対する変位として、出力される。差動増幅器２０では、通常、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４であるので、ゲインは、Ｒ３／Ｒ１となり、（１）式は、次の（２）式で表される。
【００５２】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ・Ｒ３／Ｒ１  …（２）
しかしながら、差動増幅器２０を構成する第１オペアンプ２１および第２オペアンプ２２、各抵抗２２ａ〜２２ｄ、２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、周囲の温度、劣化等によって特性が変化するおそれがある。特に、第１オペアンプ２１の基準電圧Ｖｒｅｆも、第２オペアンプ２３と一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構成された分圧回路２４によって生成されるために、生成される基準電圧Ｖｒｅｆも、温度等によって、２．５Ｖから変位するおそれがある。
【００５３】
図２は、温度等による出力の変位の補正を可能とした差動増幅回路２０の一例を示す構成図である。この差動増幅器２０は、図１に示す電池電圧検出装置２０として使用され、第１オペアンプ２１の出力が、第５スイッチ２５を介して、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられている。また、Ａ／Ｄ変換器３０には、抵抗２６ａおよび２６ｂの直列回路によって構成された分圧回路２６における抵抗２６ａおよび抵抗２６ｂの接続点の電位が、第６スイッチ２７を介して入力されるようになっている。
【００５４】
分圧回路２６における一方の抵抗２６ａの抵抗値Ｒ５は、第１および第２の各抵抗２２ａおよび２２ｂの各抵抗値Ｒ１およびＲ２に等しくなっており（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ５）、また、分圧回路２６における他方の抵抗２６ｂの抵抗値Ｒ６は、第３および第４の各抵抗２２ｃおよび２２ｄの抵抗値Ｒ３およびＲ４に等しくなっている（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ６）。その他の構成は、図１に示す電池電圧回路に設けられた差動増幅器２０の構成と同様になっている。
【００５５】
このような構成の差動増幅器２０では、温度等による特性の変化を補正する場合には、まず、第４ＦＥＴ１５ａおよび１５ｂを、それぞれオフ状態として、それぞれの端子間容量を十分に放電した状態で、第５スイッチ２５をオン状態とする。これにより、第１オペアンプ２１のマイナス入力端子には、電荷がほとんど入力されず、第２オペアンプ２３によって生成されて第３抵抗２２ｃを介して第１オペアンプ２１のプラス入力端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆが、第５スイッチ２５を通って、Ａ／Ｄ変換器３０に出力される。これにより、Ａ／Ｄ変換器３０では、第１オペアンプ２１の基準電圧Ｖｒｅｆに相当する電圧が検出される。
【００５６】
第１オペアンプ２１に入力される基準電圧Ｖｒｅｆは、一対の抵抗２４ａおよび２４ｂによって構成された分圧回路２４、第２オペアンプ２３、第３抵抗２２ｃによって生成されており、これらの抵抗および第２オペアンプ２３も、温度変化によって、特性が変化する。従って、Ａ／Ｄ変換器３０にて検出される基準電圧Ｖｒｅｆも、温度変化によって、基準電位２．５Ｖに対して変位している。
【００５７】
従って、検出される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて、差動増幅器２０の出力を補正することにより、各抵抗２４ａおよび２４ｂの抵抗値が温度等によって変化しても、その影響を防止することができる。
【００５８】
また、この場合には、第２オペアンプ２３の出力が、第１オペアンプ２１を介して出力されるために、第１オペアンプ２１のオフセット電圧も、分圧器２４によって得られる基準電圧とともに検出されるために、そのオフセット電圧も補正することができる。
【００５９】
なお、このように、第２オペアンプ２３の出力を、第１オペアンプ２１および第５スイッチ２５を介して出力する構成に替えて、第２オペアンプ２３の出力を第５スイッチ２５を介して、直接出力するようにしてもよく、また、このような第５スイッチ２５を使用することなく、第２オペアンプ２３の出力を、Ａ／Ｄ変換器３０とは別のＡ／Ｄ変換器によって検出するようにしてもよい。いずれの場合も、第１オペアンプ２１のオフセット電圧は、検出することができないが、オフセット電圧、温度等による電圧変化は小さく、特に問題はない。また、Ａ／Ｄ変換器を用いる場合には、Ａ／Ｄ変換器自体の温度等による特性の変化が小さなものを使用することが好ましい。
【００６０】
次に、第５スイッチ２５をオフするとともに、第６スイッチ２７をオン状態とする。これにより、Ａ／Ｄ変換器３０には、分圧回路２６の一対の抵抗２６ａおよび２６ｂによって得られる電圧が入力される。分圧回路２６における各抵抗２６ａおよび２６ｂの抵抗値をＲ５およびＲ６とすると、分圧回路２６の出力Ｖｏは、分圧回路２６に印加される電位Ｖａに対してＶａ・Ｒ６／（Ｒ５＋Ｒ６）となる。この場合、分圧回路２６には、Ａ／Ｄ変換器３０の基準電圧Ｖａとして５Ｖの電圧が印加されている。
【００６１】
前述したように、分圧回路２６の各抵抗２６ａおよび２６ｂの抵抗値Ｒ５およびＲ６は、それぞれＲ１およびＲ３に等しくなっているために、分圧回路２６の出力から得られるＲ６／Ｒ５は、温度変化による特性の変化を考慮したＲ３／Ｒ１に等しくなる。従って、差動増幅器２０のゲインを得るための各抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗値が、温度等によって変化した場合にも、各抵抗２２ａ〜２２ｄの抵抗値に関する情報をえることができ、得られた情報に基づいて、差動増幅器２０のゲインが所定値となるように補正することができる。
【００６２】
なお、図２に示す差動増幅器２０は、図１に示す電池電圧検出装置に使用する構成に限らず、第１オペアンプ２１に直接コンデンサを接続した電池電圧検出回路としても使用することができる。このような場合でも、コンデンサには、フェールセーフ、素子の破壊を監視するための保護回路が設けられているために、コンデンサが保護回路によって十分に放電された状態とすることにより、第２オペアンプ２３から出力される基準電圧を正確に検出することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の電池電圧検出装置は、このように、組電池の各電池ブロックに接続される第１スイッチが、大きな端子間容量を有している場合にも、それぞれの端子間容量に影響されることなく、各電池ブロックの電圧を、高精度で検出することができる。また、各電池ブロックにそれぞれ接続される第１スイッチとして、それぞれの端子間容量が大きいものを使用することができるために、経済性が向上する。
【００６４】
また、差動増幅器は、温度等によって抵抗値等の特性が変化した場合にも、ゲイン、基準電圧を補正することができるために、さらに高精度で、電池電圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池電圧検出装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】その電池電圧検出装置に使用される差動増幅回路の他の例を示す構成図である。
【図３】従来の電池電圧検出装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１１  組電池
１１ａ  電池ブロック
１２  電圧検出端子
１３  第１ＦＥＴ
１４ａ  第２ＦＥＴ
１４ｂ  第３ＦＥＴ
１５ａ、１５ｂ  第４ＦＥＴ
１６  コンデンサ
２０  差動増幅器
２１  第１オペアンプ
２２ａ  第１抵抗
２２ｂ  第２抵抗
２２ｃ  第３抵抗
２２ｄ  第４抵抗
２３  第２オペアンプ
２４  分圧回路
２４ａ、２４ｂ  抵抗
２５  第５スイッチ
２６  分圧回路
２６ａ、２６ｂ  抵抗
２７  第６スイッチ
【図１】
0004047558.tif 000002
【図２】
0004047558.tif 000003
【図３】
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