(57)【要約】      （修正有）【課題】各段の電池電圧を同時に検出することが可能な電圧検出方法、及び電圧検出装置を提供する。【解決手段】各単位電池に対応して設けられるホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３と、単位電池Ｅ１〜Ｅ３と各ホールドコンデンサの両端子との間に設けられたサンプルホールドスイッチＳ１〜Ｓ３と、前記単位電池に対応した入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３を有し、前記各入力ポートに印加された電圧レベルを検出する電圧検出手段（ＣＰＵ３０）と、直列的に接続された一対のスイッチからなるスイッチ対を、初段以外のホールドコンデンサに１対１の対応関係で並列的に接続してなるスイッチ回路５０と、前記各スイッチ対の中間接続点と各入力ラインＭ２、Ｍ３に介挿される各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３と、前記各電圧記憶用コンデンサと前記入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３との接続点をアース接地するアース切替スイッチＳ４、Ｓ５と、からなる。【選択図】図１
2009121840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単位電池を直列接続してなる組電池に関し、前記各単位電池の電池電圧を検出する電圧検出装置であって、
各単位電池に対応して設けられる各ホールドコンデンサを直列的に接続してなるホールドコンデンサ群と、
各単位電池の両極と各ホールドコンデンサの両端子を接続する並列ラインに設けられ、これら並列ラインを開閉する各サンプルホールドスイッチと、
前記単位電池の直列接続段数に応じた段数の電圧入力部を有し、前記各電圧入力部に印加された電圧の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
直列的に接続された一対のスイッチからなるスイッチ対を、初段のホールドコンデンサを除く、他のホールドコンデンサに１対１の対応関係でそれぞれ並列的に接続してなるスイッチ回路と、
前記各スイッチ対の中間接続点とそれに対応する前記電圧入力部とを１対１の対応関係で接続する各入力ラインと、
前記各入力ラインに介挿される各電圧記憶用コンデンサよりなる電圧記憶用コンデンサ群と、
前記各電圧記憶用コンデンサと前記電圧入力部との接続点をアース接地する各アースラインに挿入され前記各アースラインを開閉する各アース切替スイッチと、
前記各スイッチを開閉操作するスイッチ制御手段と、を備えてなる電圧検出装置。
【請求項２】
各単位電池に対応して設けられる各ホールドコンデンサを直列的に接続してなるホールドコンデンサ群と、
各単位電池の両極と各ホールドコンデンサの両端子を接続する並列ラインに設けられ、これら並列ラインを開閉する各サンプルホールドスイッチと、
前記単位電池の直列接続段数に応じた段数の電圧入力部を有し、前記各電圧入力部に印加された電圧の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
直列的に接続された一対のスイッチからなるスイッチ対を、初段のホールドコンデンサを除く、他のホールドコンデンサに１対１の対応関係でそれぞれ並列的に接続してなるスイッチ回路と、
前記各スイッチ対の中間接続点とそれに対応する前記電圧入力部とを１対１の対応関係で接続する各入力ラインと、
前記各入力ラインに介挿される各電圧記憶用コンデンサよりなる電圧記憶用コンデンサ群と、
前記各電圧記憶用コンデンサと前記電圧入力部との接続点をアース接地する各アースラインに挿入され前記各アースラインを開閉する各アース切替スイッチと、
前記各スイッチを開閉操作するスイッチ制御手段と、を備えてなる電圧検出装置を用いて、複数個の単位電池を直列接続してなる組電池を構成する各単位電池の電池電圧を検出する電圧検出方法であって、以下の第一ステップから第三ステップの各ステップを経て前記電池電圧を検出することを特徴とする電圧検出方法。
前記スイッチ対を構成する両スイッチのうち、並列接続されたホールドコンデンサの正極側に連なる側のスイッチを正極側スイッチ、負極側に連なる側のスイッチを負極側スイッチと定義したときに、
（ａ）第一ステップ
前記スイッチ制御手段により各サンプルホールドスイッチをオンさせて、各ホールドコンデンサを、コンデンサ両端電圧が各単位電池の電池電圧になるように、それぞれ充電或いは放電させるサンプル動作を実行すると共に、
前記スイッチ制御手段により前記アース切替スイッチをオンさせ、前記スイッチ回路を構成する各スイッチ対のうちの負極側スイッチをオンさせ、正極側スイッチをオフさせることで、Ｎ段目（Ｎは２以上の整数）の入力ラインに介挿された各電圧記憶用コンデンサを、コンデンサの正極側の電位がＮ−１段目の単位電池の正極電位になるように充電或いは放電させる電圧記憶動作を実行させるステップ。
（ｂ）第二ステップ
前記第一ステップに続いて行われ、前記スイッチ制御手段により各サンプルホールドスイッチをオフさせて、前記電圧検出装置から前記単位電池を電気的に切り離し各コンデンサにて各電圧、各電位を保持するホールド動作を実行するステップ。
（ｃ）第三ステップ
前記第二ステップに続いて行われ、前記スイッチ制御手段により前記アース切替スイッチをオフさせ、前記スイッチ回路を構成する各スイッチ対のうちの負極側スイッチをオフさせ、正極側スイッチをオンさせることで、
Ｎ段目のホールドコンデンサの正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖｎ）から、
Ｎ段目の入力ラインに介挿された電圧記憶用コンデンサにてホールドされたＮ−１段目の単位電池の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖｎ-１）を、差し引いた各差分電圧Ｖｎを各入力ラインを通じて各電圧入力部に同時的に印加させ、印加された各差分電圧Ｖｎの電圧レベルを前記電圧検出手段にて検出するステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検出方法及び電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車の動力用バッテリは多数の単位電池を直列接続して所要の高電圧を確保した組電池により構成されている。このような電池システムでは、各単位電池の電圧にばらつきが生ずると、電池システムの信頼性が低下するおそれがあるため、各単位電池の電圧を検出して、各単位電池が同じ電圧値であるか否かを監視するようにしている。下記特許文献１には、この種の電圧検出装置として、ＣＰＵ、電圧記憶用コンデンサ、スイッチを備えたものが開示されている。この電圧検出装置は、スイッチを所定手順に従って開閉することで、以下の様に、電池電圧を検出することとしている。
【０００３】
例えば、２段目の電池電圧を検出する場合には、スイッチを開閉操作して、まず、一段目の電池電圧を電圧記憶用コンデンサに記憶させてやる。そして、電圧記憶用コンデンサに一段目の電池電圧が記憶されたら、再び、スイッチを開閉して、今度は、一段目の電池と二段目の電池の合計電圧から電圧記憶用コンデンサの電圧を差し引いた電圧がＣＰＵのＡ／Ｄ端子に印加されるように回路の結線を組み替えるようにしている。これにより、Ａ／Ｄ端子に２段目の電池電圧が印加され、ＣＰＵにて２段目の電池電圧を検出することが出来る。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８６７６６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のものは、電圧記憶コンデンサを単一個のみ備えた構成であり、一時期に記憶できる電圧値は一種である。そのため、上述した検出手順を各段について順に行いつつ各段の電池電圧を検出することとしている。すなわち、まず一段の電池電圧を検出してから、次いで二段目の電池電圧を検出し、その後、二段目の電池電圧の検出に続いて三段目の電池電圧を検出している。このように上記特許文献１に開示の技術は、各段の電池電圧の検出タイミングに同時性がなく、この点において改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、各段の電池電圧を同時に検出することが可能な電圧検出方法、及び電圧検出装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数個の単位電池を直列接続してなる組電池に関し、前記各単位電池の電池電圧を検出する電圧検出装置であって、
（１）各単位電池に対応して設けられる各ホールドコンデンサを直列的に接続してなるホールドコンデンサ群と、
（２）各単位電池の両極と各ホールドコンデンサの両端子を接続する並列ラインに設けられ、これら並列ラインを開閉する各サンプルホールドスイッチと、
（３）前記単位電池の直列接続段数に応じた段数の電圧入力部を有し、前記各電圧入力部に印加された電圧の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
（４）直列的に接続された一対のスイッチからなるスイッチ対を、初段のホールドコンデンサを除く、他のホールドコンデンサに１対１の対応関係でそれぞれ並列的に接続してなるスイッチ回路と、
（５）前記各スイッチ対の中間接続点とそれに対応する前記電圧入力部とを１対１の対応関係で接続する各入力ラインと、
（６）前記各入力ラインに介挿される各電圧記憶用コンデンサよりなる電圧記憶用コンデンサ群と、
（７）前記各電圧記憶用コンデンサと前記電圧入力部との接続点をアース接地する各アースラインに挿入され前記各アースラインを開閉する各アース切替スイッチと、
（８）前記各スイッチを開閉操作するスイッチ制御手段と、を備えてなるところに特徴を有する。
【０００７】
（１）各単位電池に対応して設けられる各ホールドコンデンサを直列的に接続してなるホールドコンデンサ群と、
（２）各単位電池の両極と各ホールドコンデンサの両端子を接続する並列ラインに設けられ、これら並列ラインを開閉する各サンプルホールドスイッチと、
（３）前記単位電池の直列接続段数に応じた段数の電圧入力部を有し、前記各電圧入力部に印加された電圧の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
（４）直列的に接続された一対のスイッチからなるスイッチ対を、初段のホールドコンデンサを除く、他のホールドコンデンサに１対１の対応関係でそれぞれ並列的に接続してなるスイッチ回路と、
（５）前記各スイッチ対の中間接続点とそれに対応する前記電圧入力部とを１対１の対応関係で接続する各入力ラインと、
（６）前記各入力ラインに介挿される各電圧記憶用コンデンサよりなる電圧記憶用コンデンサ群と、
（７）前記各電圧記憶用コンデンサと前記電圧入力部との接続点をアース接地する各アースラインに挿入され前記各アースラインを開閉する各アース切替スイッチと、
（８）前記各スイッチを開閉操作するスイッチ制御手段と、を備えてなる電圧検出装置を用いて、組電池を構成する各単位電池の電池電圧を検出する電圧検出方法であって、以下の第一ステップから第三ステップの各ステップを経て前記電池電圧を検出するところに特徴を有する。
前記スイッチ対を構成する両スイッチのうち、並列接続されたホールドコンデンサの正極側に連なる側のスイッチを正極側スイッチ、負極側に連なる側のスイッチを負極側スイッチと定義したときに、
（ａ）第一ステップ
前記スイッチ制御手段により各サンプルホールドスイッチをオンさせて、各ホールドコンデンサを、コンデンサ両端電圧が各単位電池の電池電圧になるように、それぞれ充電或いは放電させるサンプル動作を実行すると共に、
前記スイッチ制御手段により前記アース切替スイッチをオンさせ、前記スイッチ回路を構成する各スイッチ対のうちの負極側スイッチをオンさせ、正極側スイッチをオフさせることで、Ｎ段目（Ｎは２以上の整数）の入力ラインに介挿された各電圧記憶用コンデンサを、コンデンサの正極側の電位がＮ−１段目の単位電池の正極電位になるように充電或いは放電させる電圧記憶動作を実行させるステップ。
（ｂ）第二ステップ
前記第一ステップに続いて行われ、前記スイッチ制御手段により各サンプルホールドスイッチをオフさせて、前記電圧検出装置から前記単位電池を電気的に切り離し各コンデンサにて各電圧、各電位を保持するホールド動作を実行するステップ。
（ｃ）第三ステップ
前記第二ステップに続いて行われ、前記スイッチ制御手段により前記アース切替スイッチをオフさせ、前記スイッチ回路を構成する各スイッチ対のうちの負極側スイッチをオフさせ、正極側スイッチをオンさせることで、Ｎ段目のホールドコンデンサの正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖｎ）から、Ｎ段目の入力ラインに介挿された電圧記憶用コンデンサにてホールドされたＮ−１段目の単位電池の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖｎ-１）を、差し引いた各差分電圧Ｖｎを各入力ラインを通じて各電圧入力部に同時的に印加させ、印加された各差分電圧Ｖｎの電圧レベルを前記電圧検出手段にて検出するステップ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも、２段目以上の各単位電池については各電池電圧をほぼ同時的に検出できる。このような構成であれば、各単位電池間の電池電圧のばらつきを、誤差なく正確に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態は、本発明の電圧検出装置Ｕを用いて、バッテリＢを構成する各単位電池の電池電圧を検出するようにしたものである。尚、バッテリＢは本発明の組電池に相当するものであり、本実施形態では三つの単位電池Ｅ１〜Ｅ３を直列的に接続してなる。また、本明細書を通じて電位とはアース（グランド）を基準としたときの電位レベルを意味するものとする。
【００１０】
本電圧検出装置Ｕは図１を参照して以下詳しく説明するように、ホールドコンデンサ群１０と、サンプルホールドスイッチ群２０と、電圧検出手段としての電圧検出機能及び、スイッチ制御手段としての制御機能を担うＣＰＵ３０と、電圧記憶用コンデンサ群４０と、スイッチ回路５０と、入力ラインＭ１〜Ｍ３と、アース切替スイッチＳ４、Ｓ５とを主体に構成されている。
【００１１】
まず、ホールドコンデンサ群１０について説明する。図１に示すように、ホールドコンデンサ群１０は、三つのホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３より構成されている。これら各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３は直列接続されており、更に、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３の両端子と各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の両極とが並列ラインＬ０〜Ｌ３で接続されている。
【００１２】
具体的には、バッテリＢの正極を構成する三段目の単位電池Ｅ３の正極と、ホールドコンデンサＣＨ３の一端子とが並列ラインＬ３によって相互に接続され、また、バッテリＢの負極を構成する初段の単位電池Ｅ１の負極とホールドコンデンサＣＨ１の一端子とが並列ラインＬ０によって相互に接続されている。そしてさらに、各単位電池同士の共通接続点とホールドコンデンサ同士の共通接続点とが並列ラインＬ２、Ｌ１によって相互に接続されている。
【００１３】
サンプルホールドスイッチ群２０は、サンプルホールドスイッチＳ１〜Ｓ３より構成されている。各サンプルホールドスイッチＳ１〜Ｓ３は上記並列ラインＬ１〜Ｌ３にそれぞれ介挿されており、上記並列ラインＬ１〜Ｌ３を開閉する機能を担っている。
【００１４】
ＣＰＵ３０は、Ａ／Ｄ変換用の入力ポートをＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３の三組備えると共に、ＧＮＤポートを備えている。そして、ホールドコンデンサＣＨ１とホールドコンデンサＣＨ２の中間接続点Ｐ１と上記ＣＰＵ３０の入力ポートＡ／Ｄ１との間が入力ラインＭ１によって相互に接続されている。
【００１５】
また、図１に示すように、ホールドコンデンサＣＨ２には、スイッチＳ２１とスイッチＳ２２を直列的に接続してなるスイッチ対が並列的に接続されている。そして、係るスイッチ対Ｓ２１、Ｓ２２の中間接続点Ｐ４と上記ＣＰＵ３０の入力ポートＡ／Ｄ２との間が入力ラインＭ２によって相互に接続されている。
【００１６】
また、ホールドコンデンサＣＨ３には、スイッチＳ３１とスイッチＳ３２を直列的に接続してなるスイッチ対が並列的に接続されている。そして、係るスイッチ対Ｓ３１、Ｓ３２の中間接続点Ｐ５と、上記ＣＰＵ３０の入力ポートＡ／Ｄ３との間が入力ラインＭ３によって相互に接続されている。
【００１７】
尚、スイッチ対Ｓ３１、Ｓ３２は上記スイッチＳ２１、Ｓ２２と共に、上記スイッチ回路５０を構成している。また、以下の説明において、各ホールドコンデンサＣＨ２、ＣＨ３の正極側（充電時正極側）に連なるスイッチＳ２１、Ｓ３１を正極側スイッチと呼び、負極側（充電時負極側）に連なる各スイッチＳ２２、Ｓ３２を負極側スイッチと呼ぶものとする。
【００１８】
上記した入力ラインＭ２には電圧記憶用コンデンサＣ２が介挿され、入力ラインＭ３には電圧記憶用コンデンサＣ３が介挿入されている。これら両電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３は電圧記憶用コンデンサ群４０を構成するものであり、その容量はホールドコンデンサに比べて容量が小さく設定してある。
【００１９】
また、図１における符号Ｓ４、Ｓ５はアース切替スイッチである。アース切替スイッチＳ４は、電圧記憶用コンデンサＣ２と、ＣＰＵ３０の入力ポートＡ／Ｄ２との接続点Ｐ６をアース接地するアースラインＬ４上に介挿され同アースラインＬ４を開閉する機能を担っている。また、アース切替スイッチＳ５は、電圧記憶用コンデンサＣ３と、ＣＰＵ３０の入力ポートＡ／Ｄ３との接続点Ｐ７をアース接地するアースラインＬ５上に介挿され、同アースラインＬ５を開閉する機能を担っている。
【００２０】
そして、上記ＣＰＵ３０と上記各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４、Ｓ５との間が不図示の信号ラインを通じて電気的に接続されており、ＣＰＵ３０から各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４、Ｓ５に対して制御信号を与えることで各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４、Ｓ５を開閉操作できるようになっている。
【００２１】
以上のことから、上記各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４、Ｓ５をＣＰＵ３０により開閉操作しつつ、続いて説明を行う第一ステップ〜第四ステップからなる電圧検出ルーチンを実行させることで、バッテリＢを構成する各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３を検出できるようになっている。
【００２２】
尚、初期の状態においては、図１にあるように、各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４、Ｓ５はいずれもオフした状態にあり、また各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３は、電荷が蓄えられていない状態にある。
【００２３】
（ａ）第一ステップ
ＣＰＵ３０の制御の下、各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一斉にオン状態に制御される（図２参照）。これにより、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３から各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３に充電電流が流れて各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３は各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電圧に充電される。具体的には、ホールドコンデンサＣＨ１は、コンデンサの両端電圧が初段の単位電池Ｅ１の電池電圧Ｖ１に充電される。また、ホールドコンデンサＣＨ２は、コンデンサの両端電圧が二段目の単位電池Ｅ２の電池電圧Ｖ２に充電され、ホールドコンデンサＣＨ３は、コンデンサの両端電圧が三段目の単位電池Ｅ３の電池電圧Ｖ３に充電されることとなる（電池電圧のサンプル動作）。
【００２４】
また、上記各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一斉にオン状態に制御されるのと、ほぼ同じタイミングでスイッチ対を構成する負極側のスイッチＳ２２、Ｓ３２、及びアース切替スイッチＳ４、Ｓ５がオン状態に制御され、スイッチ対を構成する正極側のスイッチＳ２１、Ｓ３１がオフ状態に制御される。
【００２５】
これにより、電圧記憶用コンデンサＣ２は、一方側の端子が単位電池Ｅ１の正極に接続され、他方側の端子が接地された状態となる。また、電圧記憶用コンデンサＣ３は、一方側の端子が単位電池Ｅ２の正極に接続され、他方側の端子が接地された状態となる。
【００２６】
以上のことから、２段目の入力ラインＭ２に介挿された電圧記憶用コンデンサＣ２は、コンデンサの正極側の電位が１段目の単位電池Ｅ１の正極の電位Ｖ１になるように充電される。また、３段目の入力ラインＭ３に介挿された電圧記憶用コンデンサＣ３は、コンデンサの正極側の電位が２段目の単位電池Ｅ２の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２）になるように充電される。
【００２７】
このように、第一ステップにおいては、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３への充電と並行して、Ｎ段目の入力ラインＭｎに挿入された電圧記憶用コンデンサＣｎに、Ｎ−１段目に位置する単位電池Ｅの正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・Ｖｎ-１）を記憶させる電圧記憶動作が行われる構成となっている。
【００２８】
（ｂ）第二ステップ
各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３及び、電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３が上記各電圧、各電位に充電されると、次にＣＰＵ３０の制御下のもと、各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一斉にオフ状態に制御される（図３参照）。これにより、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３はスイッチＳ１〜Ｓ３をオフ動作する直前の各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電圧Ｖ１〜Ｖ３にそれぞれホールドされる。
【００２９】
また、電圧記憶用コンデンサＣ２は、正極の電位が、スイッチＳ１〜Ｓ３をオフ動作する直前の単位電池Ｅ１の正極の電位Ｖ１にホールドされ、電圧記憶用コンデンサＣ３は、正極の電位がスイッチＳ１〜Ｓ３をオフ動作する直前の単位電池Ｅ２の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２）にホールドされる。尚、このとき、残る他のスイッチは第一ステップと同じ開閉状態に維持される。
【００３０】
（ｃ）第三ステップ
各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３が上記各電圧Ｖ１〜Ｖ３にホールドされると、次にＣＰＵ３０の制御下のもと、以下のように各スイッチＳ１〜Ｓ５が開閉操作される。すなわち、第二ステップにおいて一斉オフした各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３についてはオフ状態が維持される。その一方、残る他のスイッチについては開閉状態が全て切り替えられる。具体的には、スイッチ対を構成する負極側のスイッチＳ２２、Ｓ３２、及びアース切替スイッチＳ４、Ｓ５はオン状態からオフ状態に切り替えられ、スイッチ対を構成する正極側のスイッチＳ２１、Ｓ３１はオフ状態からオン状態に切り替えられる（図４参照）。
【００３１】
これにより、ＣＰＵ３０の各入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３には、それぞれ以下の電圧が同時に印加されることとなる。まず、初段の入力ポートＡ／Ｄ１には点Ｐ１の電位、すなわちホールドされた単位電池Ｅ１の電池電圧Ｖ１が印加されることとなる。
【００３２】
一方、二段目の入力ポートＡ／Ｄ２には、点Ｐ２の電位（Ｖ１＋Ｖ２）から電圧記憶用コンデンサＣ２の電圧Ｖ１を差し引いた差分電圧、すなわちホールドされた単位電池Ｅ２の電池電圧Ｖ２が印加される。
【００３３】
また、三段目の入力ポートＡ／Ｄ３には、点Ｐ３の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）から電圧記憶用コンデンサＣ３の電圧（Ｖ１＋Ｖ２）を差し引いた差分電圧、すなわちホールドされた単位電池Ｅ３の電池電圧Ｖ３が印加される。
【００３４】
そして、上記各電圧が印加されると、ＣＰＵ３０は各入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３にアクセスして、印加された電圧を取り込む処理を行う。
【００３５】
これにより、ＣＰＵ３０に各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３がほぼ同時に取り込まれる。すなわち、初段の入力ポートＡ／Ｄ１を通じて初段の単位電池Ｅ１の電圧Ｖ１が取り込まれ、二段目の入力ポートＡ／Ｄ２を通じて単位電池Ｅ２の電圧Ｖ２が取り込まれ、また三段目の入力ポートＡ／Ｄ３を通じて単位電池Ｅ３の電圧Ｖ３が取り込まれる（電圧の取り込み）。
【００３６】
そして、ＣＰＵ３０は取り込んだ各電圧Ｖ１〜Ｖ３のデータをディジタル化し、その後、各電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルを算出する。これにて、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルが検出される。
【００３７】
（ｄ）第四ステップ
上記第三ステップにて各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルが検出されると、ＣＰＵ３０は、各スイッチＳ１〜Ｓ５に制御信号を与えて、各スイッチＳ１〜Ｓ５を次のように開閉操作する。すなわち、各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３についてはオフ状態が維持される一方、残る他のスイッチについては開閉状態が全て切り替えられる。これにより、スイッチ対を構成する負極側のスイッチＳ２２、Ｓ３２、及びアース切替スイッチＳ４、Ｓ５はオフ状態からオン状態に切り替えられ、スイッチ対を構成する正極側のスイッチＳ２１、Ｓ３１はオン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００３８】
上記の如く各スイッチが開閉操作されることで、回路の結線状態が、図３に示す第二ステップの結線状態に戻される。これにより、電圧記憶用コンデンサＣ２は、正極側の電位がホールドコンデンサＣＨ１の正極の電位に等しい状態になり、電圧記憶用コンデンサＣ３は、正極側の電位がホールドコンデンサＣＨ２の正極の電位に等しい状態となる。かくして、電圧検出ルーチンが完了する。
【００３９】
そして、あとは、上記第一ステップ〜第四ステップの処理を定期的に行うことで、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルを定期的に検出することが出来る。
【００４０】
すなわち、２回目の電圧検出ルーチンが開始されると、まず、ＣＰＵ３０の制御の下、各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一斉にオン状態に制御される。これにより、回路の結線が図３の状態から図２の状態に切り替り、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３とそれに対応する各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３との間にて充電電流／放電電流が流れる。
【００４１】
より具体的に言えば、ホールドコンデンサＣＨ側の電圧が、対応する単位電池Ｅの電圧Ｖより低い場合であれば、単位電池ＥからホールドコンデンサＣＨに、両間の電圧差に応じた充電電流が流れ、ホールドコンデンサＣＨは、コンデンサの両端電圧が単位電池Ｅの電池電圧Ｖに等しい状態になる。
【００４２】
その一方、ホールドコンデンサＣＨの電圧が、単位電池Ｅの電池電圧Ｖより高い場合であれば、ホールドコンデンサＣＨから単位電池Ｅに、両間の電圧差に応じた放電電流が流れ、ホールドコンデンサＣＨは、コンデンサの両端電圧が単位電池Ｅの電池電圧Ｖに等しい状態となる。
【００４３】
このような充電／放電動作が、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３とそれに対応するホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３の間にて、それぞれ個別に行われることで、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３の両端電圧が各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３に等しい状態となる（電池電圧のサンプル動作）。
【００４４】
また、上記各単位電池Ｅ１〜Ｅ３とそれに対応するホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３の間における充電／放電動作と並行して、各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３も充電／放電動作を行う。すなわち、電圧記憶用コンデンサＣ２と単位電池Ｅ１との間にて、両者の電圧差に応じて充電／放電電流が流れ、また電圧記憶用コンデンサＣ３と単位電池Ｅ１、Ｅ２との間にて、両者の電位差に応じて充電／放電電流が流れる。
【００４５】
以上のことから、２段目の入力ラインＭ２に介挿された電圧記憶用コンデンサＣ２は、コンデンサの正極側の電位が１段目のホールドコンデンサＣＨ１の正極の電位Ｖ１になる。そして、３段目の入力ラインＭ３に介挿された電圧記憶用コンデンサＣ３は、コンデンサの正極側の電位が２段目のホールドコンデンサＣＨ２の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２）になる（電圧記憶動作）。
【００４６】
かくして、二回目の電圧検出ルーチンにおいて、ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３による電圧のサンプル動作、電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３による電圧記憶動作が完了する。そして、本実施形態のものは、二回目の電圧検出ルーチン、及びそれに続く三回目以降の電圧検出ルーチンにおいては、係るサンプル動作、電圧記憶動作を極短い時間で完了させることが出来るという利点がある。
【００４７】
というのも、初期状態において、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３及び各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３はいずれも、電荷が蓄えられていない状態にあった。従って、初回の電圧検出ルーチンでは、例えば各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３であれば、電圧ゼロの状態から電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルにまで充電せねばならず、サンプル動作に要する時間が必然的に長くなり勝ちとなる。
【００４８】
しかし、本実施形態では、初回の電圧検出ルーチンにて、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３をＣＰＵ５０にて検出した後、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３、各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３にチャージされている電荷を放電させておらず、電荷をコンデンサにチャージした状態のまま、二回目の電圧検出ルーチンを開始させている。
【００４９】
そのため、二回目の電圧検出ルーチンにおける各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３のサンプル動作（充電動作／放電動作）が、単位電池Ｅ１〜Ｅ３とコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３の電圧差に応じた僅かな電気量の充放電で済み、サンプル動作を極短時間で完了出来る。
【００５０】
また、同様に電圧記憶用コンデンサＣ２に単位電池Ｅ１の正極の電位を記憶させる電圧記憶動作、電圧記憶用コンデンサＣ３に単位電池Ｅ２の正極の電位を記憶させる電圧記憶動作についても、両者の電圧差に応じた僅かな電気量の充放電で済むので、これを極短い時間で完了出来る。
【００５１】
そして、上記サンプル動作、電圧記憶動作が完了すると、その後、各サンプルホールドスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一斉にオフ状態に制御される。これにより、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフ動作する直前の各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電圧値Ｖ１〜Ｖ３にそれぞれホールドされる。
【００５２】
また、電圧記憶用コンデンサＣ２は、正極の電位が、スイッチＳ１〜Ｓ３をオフ動作する直前の単位電池Ｅ１の正極の電位Ｖ１にホールドされ、電圧記憶用コンデンサＣ３は、正極の電位が、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフ動作する直前の単位電池Ｅ２の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２）にホールドされる。
【００５３】
それ以降の処理は既に述べた通りであり、第三ステップ〜第四ステップの処理を行うことで、各入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３に各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３がほぼ同時的に取り込まれ、ＣＰＵ３０により各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルが検出されることとなる。
【００５４】
本実施形態の電圧検出原理と効果
各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３を、ＣＰＵ３０により同時的に検出するには、ＣＰＵ３０の各入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３に、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３を同時的に入力させてやればよい。
【００５５】
しかしながら、直列的に接続された各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の正極の電位は、例えば三段目の単位電池Ｅ３であれば、Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３となり、電池電圧Ｖ３に対して、単位電池Ｅ３よりも下段に位置する両単位電池Ｅ１、Ｅ２の電池電圧Ｖ１、Ｖ２の分だけ高い電位となる。
【００５６】
そのため、上記電圧Ｖ１〜Ｖ３の同時入力を実現させるには、二段目以上の単位電池Ｅｎについては、正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・・Ｖｎ）から、それよりも下段に位置する単位電池Ｅ-１の正極の電位（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・・Ｖｎ-１）を減算する処理を行った上で、各入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に電圧を入力させ、かつ、このような減算処理を各段について一斉に行う必要がある。そこで、本実施形態のものは、係る一斉減算機能を、以下の回路構成及び回路結線の組み替えにより実現させている。
【００５７】
すなわち、回路構成の点については、二段目以上の各ホールドコンデンサＣＨ２、ＣＨ３にそれぞれスイッチ対Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２を設けると共に、二段目以上の各入力ラインＭ２、Ｍ３に電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３をそれぞれ設けている。また、二段目以上の各入力ラインＭ２、Ｍ３にアースラインＬ４、Ｌ５を分岐して設け、そこにアース切替スイッチＳ４、Ｓ５を設けている。
【００５８】
そして、電圧検出ルーチンが開始されると、まず、ステップ１、ステップ２では、各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３の正極が、それより一段低い段に位置するホールドコンデンサＣＨ１、ＣＨ２の正極にそれぞれ接続されるように回路を結線して、各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３に、それより一段低い段に位置する単位電池Ｅ１、Ｅ２の正極の電位に相当する電圧をそれぞれ記憶させている。そして、ステップ３では、各段の電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３の正極側が、対応する段のホールドコンデンサＣＨ２、ＣＨ３の正極側に接続され、各段の電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３の負極が各段の入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３にそれぞれ接続されるように回路の結線を一斉に組み替えている。
【００５９】
これにより、各段の入力ポートＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３には、各段のホールドコンデンサＣＨ２、ＣＨ３の正極の電位から、電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３の電圧を差し引いた差分電圧が一斉に印加されることとなる（上記一斉減算機能の実現）。
【００６０】
以上のことから、各入力ポートＡ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３に、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３が同時的に印加され、ＣＰＵ３０により各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３を同時的に検出できる。これにより、以下の効果を奏することが可能となる。
【００６１】
ここで仮に、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の検出時が同時的でないとすると（従来例にて説明した検出方法によるものの場合）、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の個々の電圧レベル、それ自体については正確に検出できたとしても、電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の時間的な変動分の影響を受けてしまい、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルの高低差（ばらつき）を正しく検出出来ない。この点、本実施形態では、各単位電圧Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３をほぼ同時的に検出出来るから、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルの高低差（ばらつき）を正確に検出することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３を設けており、各単位電池Ｅ１〜Ｅ３の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３をホールドさせている。このように、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３をホールドしておけば、第二ステップにて電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３に記憶動作を行わせてから、第三ステップにて各入力ポートＡ／Ｄに各差分電圧を印加するまでの間、各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３が変動しないので、正確な差分電圧が得られる。よって、個々の電池電圧Ｖ１〜Ｖ３の電圧レベルを正確に検出できる。
【００６３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６４】
（１）上記実施形態では、組電池として、三つの単位電池Ｅ１〜Ｅ３を直列接続してなる構成のものを例示したが、単位電池の接続段数は三段に限定されるものでなく四段、五段あるいはそれ以上であってもよい。
【００６５】
（２）上記実施形態では、ＣＰＵ５０にて各電池電圧Ｖ１〜Ｖ３を検出した後、ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３にチャージされている電荷、電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３にチャージされている電荷をいずれも、放電させない構成としたが、放電回路を専用に設けて、検出完了の都度、各ホールドコンデンサＣＨ１〜ＣＨ３にチャージされた電荷、及び各電圧記憶用コンデンサＣ２、Ｃ３にチャージされた電圧をそれぞれ放電させ、初期の状態に戻す構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施形態に適用された電圧検出装置の回路構成図
【図２】電圧検出装置の回路構成図（サンプル動作を示す）
【図３】電圧検出装置の回路構成図（ホールド動作を示す）
【図４】電圧検出装置の回路構成図（電圧検出動作を示す）
【図５】ＣＰＵによる各スイッチの開閉タイミングを示したタイミングチャート図
【符号の説明】
【００６７】
１０…ホールドコンデンサ群
２０…サンプルホールドスイッチ群
３０…ＣＰＵ（本発明の「電圧検出手段」／「スイッチ制御手段」に相当）
４０…電圧記憶用コンデンサ群
５０…スイッチ回路
ＣＨ１〜ＣＨ３…ホールドコンデンサ
Ｓ１〜Ｓ３…サンプルホールドスイッチ
Ｃ２、Ｃ３…電圧記憶用コンデンサ
Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ３…入力ポート（本発明の「電圧入力部」に相当）
Ｓ２１…正極側スイッチ（スイッチ対）
Ｓ２２…負極側スイッチ（スイッチ対）
Ｓ３１…正極側スイッチ（スイッチ対）
Ｓ３２…負極側スイッチ（スイッチ対）
Ｓ４、Ｓ５…アース切替スイッチ
Ｕ…電圧検出装置
Ｍ１…入力ライン
Ｍ２…入力ライン
Ｍ３…入力ライン
【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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