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JP2001204141A - Detector for cell voltage of set battery and detecting method therefor - Google Patents

Detector for cell voltage of set battery and detecting method therefor

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Publication number
JP2001204141A
JP2001204141A JP2000014017A JP2000014017A JP2001204141A JP 2001204141 A JP2001204141 A JP 2001204141A JP 2000014017 A JP2000014017 A JP 2000014017A JP 2000014017 A JP2000014017 A JP 2000014017A JP 2001204141 A JP2001204141 A JP 2001204141A
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JP
Japan
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voltage
capacitor
cell
time
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000014017A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Noda
勝 野田
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Hitachi Ltd
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a set battery voltage detector capable of freely setting the number of cells in series of a unit of measurement, and detecting cell voltage with high precision without the need of a highly precise A/D converter in the detector for the cell voltage of a set battery consisting of a plurality of cells connected in series, particularly, in the cell voltage detector which detects the cell voltage by shifting the respective cell voltages having different potentials to ground to the same one, using a flying capacitor method. SOLUTION: This detector, as a first step, charges a capacitor to the cell voltage in an arbitrary cell having a different potential to ground of the set battery in which a plurality of cells are connected in series by action of the flying capacitor circuit, as a second step, obtains a pulse having pulse width corresponding to the time when the voltage of the capacitor charged by the cell voltage attenuates and reach threshold voltage by action of the capacitor of the flying capacitor circuit, a discharge circuit, and a voltage comparator, and, as a third step, obtains the digital value of the cell voltage by action of a time measuring method of the pulse width and an operating means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は多セルを直列してな
る組電池のセル電圧検出装置及び検出方法に関し、特
に、対地電位の異なる各セルの電圧を同一の対地電位に
シフトして高精度で電圧検出できるセル電圧検出装置及
び検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a cell voltage of a battery pack comprising a plurality of cells connected in series, and more particularly, to shifting a voltage of each cell having a different ground potential to the same ground potential to achieve high accuracy. The present invention relates to a cell voltage detection device and a detection method capable of detecting a voltage by using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気自動車やいわゆるハイブリッドカー
では、動力源又は補助動力源として電動モーターが用い
られ、その電力源として多数のセルを直列した二次電池
が用いられている。一例として、1セル当たりの標準電
圧が1.2Vのニッケル・水素二次電池を60セル直列
したものが知られている。このように多数のセルを直列
した二次電池を、充電と放電を繰り返して継続使用する
と、セルの電圧に高低のばらつきが生じてくることが知
られている。そのため、全セルの総電圧の監視に加え
て、セル毎の電圧を監視し、いずれのセルにおいても過
充電や過放電の状態で継続使用されることのないように
した二次電池の管理方式が必要である。
2. Description of the Related Art In an electric vehicle or a so-called hybrid car, an electric motor is used as a power source or an auxiliary power source, and a secondary battery in which many cells are connected in series is used as a power source. As an example, there is known a nickel-hydrogen secondary battery having a standard voltage of 1.2 V per cell in which 60 cells are connected in series. It is known that when a secondary battery in which a large number of cells are connected in series is used repeatedly by repeating charging and discharging, variations in cell voltage occur. Therefore, in addition to monitoring the total voltage of all cells, the voltage of each cell is monitored, and a secondary battery management method that prevents any cell from being continuously used in an overcharged or overdischarged state is necessary.

【0003】電圧の監視は、電圧をA/D変換器でディ
ジタル値に変換して取り込んで行うのが都合が良いが、
そのためには、セル毎に異なる対地電位を同一の対地電
位にシフトした上でセル電圧をA/D変換器に入力しな
くてはならない。この観点において、上記の60セル直
列のケースでは、最下段セルの負極の電位をアース電位
にとると、最上段セルの正極の対地電位は72Vにも達
して、このままでは対地電位を同一電位にシフトする設
計が困難になる。そこで先ずは、60セルを数ブロック
に分けて各ブロックの直列セル数を減じた上で、各ブロ
ック内でセル毎の電圧を監視し、各ブロックで得られた
セル電圧の監視結果等のデータをフォトカプラなどの絶
縁通信手段を介して集計して統合管理する構成がとられ
る。勿論、このようにブロック分けするとA/D変換器
をはじめ回路部品の個数が増えるなどデメリットも多い
が、機能の実現のためにはやむを得ないことである。
[0003] It is convenient to monitor the voltage by converting the voltage into a digital value by an A / D converter and taking it in.
To this end, it is necessary to shift a different ground potential to the same ground potential for each cell and then input the cell voltage to the A / D converter. From this viewpoint, in the case of the series of 60 cells described above, when the potential of the negative electrode of the lowermost cell is set to the ground potential, the ground potential of the positive electrode of the uppermost cell reaches 72 V, and the ground potential becomes the same potential as it is. Shifting design becomes difficult. Therefore, first, after dividing 60 cells into several blocks and reducing the number of serial cells in each block, the voltage of each cell is monitored in each block, and data such as the monitoring result of the cell voltage obtained in each block. Are integrated and managed by totalizing them through an insulated communication means such as a photocoupler. Of course, such block division has many disadvantages such as an increase in the number of circuit components including the A / D converter, but it is unavoidable to realize the functions.

【0004】ここで、セル電圧とは各セルの正極電位と
負極電位の差電圧、即ち差動電圧であり、これに対し
て、セル毎に異なる対地電位は同相電圧であるから、多
数のセルが直列された電池のセル電圧を計測すると言う
目的は、同相電圧に感応しないで差動電圧を計測すると
言う目的に相当する。
Here, the cell voltage is a voltage difference between the positive electrode potential and the negative electrode potential of each cell, that is, a differential voltage. On the other hand, since the ground potential that differs for each cell is the same-mode voltage, a large number of cells The purpose of measuring the cell voltage of the batteries in series with each other corresponds to the purpose of measuring the differential voltage without being sensitive to the common-mode voltage.

【0005】1ブロックの直列セル数を20セルとした
ケースでは、最下段セルの負極電位と最上段セルの負極
電位の電位差は22.8Vであり、もっとも厳しい条件
において、同相電圧22.8Vの影響を排除しながら差
動電圧1.2Vを正確に計測することが要求される。
In the case where the number of series cells in one block is 20 cells, the potential difference between the negative electrode potential of the lowermost cell and the negative electrode potential of the uppermost cell is 22.8 V. Under the severest conditions, the common mode voltage of 22.8 V It is required to accurately measure the differential voltage 1.2 V while eliminating the influence.

【0006】同相電圧の影響を排除して差動電圧を取り
出す回路としては、一般には差動増幅器やオペアンプを
使ったレベルシフト回路がよく知られているが、いずれ
も、差動増幅器を構成するトランジスタ対のしきい電圧
オフセットやレベルシフト用抵抗器の抵抗比誤差などの
影響を受けて出力電圧の対地電位に誤差を発生しやす
く、ここでの使用目的に合った性能を得にくい面があ
る。他の回路方式として、専門家の間でフライングキャ
パシタ(Flying Capacitor)と呼ばれている回路方式が
ある。その概念は公開特許公報、特開平8−24216
9号に記載されているが、基本的な動作は次の(1)から
(3)の繰り返しである。
A level shift circuit using a differential amplifier or an operational amplifier is well known as a circuit for extracting a differential voltage while eliminating the influence of a common-mode voltage. Due to the effects of threshold voltage offset of the transistor pair and resistance ratio error of the level shift resistor, errors in the output voltage are likely to occur with respect to the ground potential, and it is difficult to obtain performance suitable for the intended use here. . As another circuit system, there is a circuit system called a flying capacitor (Flying Capacitor) among experts. The concept is disclosed in JP-A-8-24216.
Although described in No. 9, the basic operation is from the following (1)
This is a repetition of (3).

【0007】(1)コンデンサを被測定電圧源に接続し被
測定電圧源の電圧に充電する。
(1) A capacitor is connected to the voltage source to be measured and charged to the voltage of the voltage source to be measured.

【0008】(2)コンデンサの両端子を被測定電圧源か
ら切り離す。
(2) Disconnect both terminals of the capacitor from the voltage source to be measured.

【0009】(3)コンデンサをA/D変換器の基準電位
端子(通常はアース端子)と入力端子に接続し、コンデ
ンサの電圧をディジタル値に変換する。
(3) A capacitor is connected to a reference potential terminal (usually a ground terminal) and an input terminal of the A / D converter, and the voltage of the capacitor is converted into a digital value.

【0010】上記の一連の動作は、あたかもコンデンサ
が被測定電圧源とA/D変換器との間を飛び交いながら
被測定電圧源の電圧をA/D変換器の入力へと転写して
いるかのようであることから、フライングキャパシタと
呼ばれているようである。これは一般にはあまり聞き慣
れない用語であるが、前述のようにその動作の概念を良
く言い表している用語であると考え、本願明細書でもフ
ライングキャパシタ又はフライングキャパシタ方式を用
語として用いることにする。
The above-described series of operations determines whether the capacitor is transferring the voltage of the voltage source to be measured to the input of the A / D converter while jumping between the voltage source to be measured and the A / D converter. Therefore, it seems to be called a flying capacitor. Although this is a term that is generally unfamiliar to hear, it is considered to be a term that expresses the concept of its operation well as described above, and a flying capacitor or a flying capacitor method will be used as a term in this specification.

【0011】フライングキャパシタ方式を電池のセル電
圧の計測に応用した例は、公開特許公報、特開平11−
98702号に記載されている。
An example in which the flying capacitor method is applied to the measurement of the cell voltage of a battery is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
98702.

【0012】このように、フライングキャパシタ方式
は、被測定電圧源の電圧をコンデンサに充電して保持
し、対地電位だけをシフトして、コンデンサの充電電圧
をそのままA/D変換器に転写するので、同相電圧の影
響を排除して差動電圧だけを取り出すのに好適な方式で
あると言える。
As described above, in the flying capacitor method, the voltage of the voltage source to be measured is charged and held in the capacitor, only the ground potential is shifted, and the charged voltage of the capacitor is directly transferred to the A / D converter. It can be said that this is a method suitable for extracting only the differential voltage while eliminating the influence of the common mode voltage.

【0013】一方、フライングキャパシタによって対地
電位をシフトした電圧を高精度でA/D変換するために
は、A/D変換器自体が十分な分解能を持った高精度な
ものであることに加えて、A/D変換器の最大入力電圧
(即ちA/D変換器のフルスケール)が被測定電圧源の
最大電圧(即ち被測定電圧源のフルスケール)に程良く
整合していることが必要条件である。A/D変換器フル
スケールが被測定電圧源のフルスケールに対して大きす
ぎれば、実質的な分解能が低下し、逆に小さければ変換
不能の領域が生じる。この観点でフライングキャパシタ
方式とその出力を受けるA/D変換器との整合性につい
て観ると、被測定電圧源の電圧に充電したコンデンサの
充電電圧をそのままA/D変換器に転写すると言うこと
は、上記の必要条件を満たす上で障害になることが多い
ことが分かる。例えば、マイコンに内蔵するA/D変換
器はフルスケールが5Vのものが多いが、これに対し
て、1セル当たりの標準電圧が1.2Vのニッケル・水
素二次電池を6セル直列したものをセル電圧の測定単位
とするケースでは、標準で7.2Vとなって、5Vフル
スケールのA/D変換器を使えない。逆に、5Vフルス
ケールのA/D変換器を使うには、セル電圧の変動も考
慮して計測単位を3セル程度に留めなければならないと
言う制約条件が発生する。
On the other hand, in order to perform A / D conversion of a voltage whose ground potential has been shifted by a flying capacitor with high accuracy, the A / D converter itself has high accuracy with sufficient resolution. , The maximum input voltage of the A / D converter (ie, the full scale of the A / D converter) must be reasonably matched to the maximum voltage of the voltage source to be measured (ie, the full scale of the voltage source to be measured). It is. If the A / D converter full scale is too large with respect to the full scale of the voltage source to be measured, the substantial resolution is reduced. Looking at the compatibility between the flying capacitor method and the A / D converter receiving the output from this viewpoint, it can be said that the charging voltage of the capacitor charged to the voltage of the voltage source to be measured is directly transferred to the A / D converter. It can be seen that there are many obstacles to satisfying the above requirements. For example, A / D converters built into microcomputers often have a full-scale of 5 V, whereas a nickel-hydrogen secondary battery with a standard voltage of 1.2 V per cell is a series of 6 cells. Is the unit of measurement of the cell voltage, the voltage becomes 7.2 V as a standard, and a 5 V full-scale A / D converter cannot be used. Conversely, in order to use the 5V full-scale A / D converter, there is a constraint condition that the measurement unit must be limited to about 3 cells in consideration of the fluctuation of the cell voltage.

【0014】このように、フライングキャパシタ方式を
多セル直列の組電池のセル電圧検出に適用し、フライン
グキャパシタ回路の出力電圧をA/D変換したのでは、
計測するセル電圧の範囲が制約されるので、装置を総合
的観点で最適設計することができない。また、高精度の
A/D変換器は高価でもある。
As described above, if the flying capacitor method is applied to cell voltage detection of a multi-cell series assembled battery and the output voltage of the flying capacitor circuit is A / D converted,
Since the range of the cell voltage to be measured is restricted, the device cannot be optimally designed from a comprehensive viewpoint. Also, a high-precision A / D converter is expensive.

【0015】そこで本発明が対象とする課題は、多セル
を直列してなる組電池のセル電圧検出装置に関し、特
に、フライングキャパシタ方式を用いて対地電位の異な
る各セルの電圧を同一の対地電位にシフトしてセル電圧
を検出するものにおいて、計測単位とするセルの直列個
数を自由に設定でき、高精度のA/D変換器を必要とせ
ず、かつ、高精度でセル電圧を検出できるセル電圧検出
装置及び検出方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a cell voltage detecting device for an assembled battery in which a number of cells are connected in series. In particular, the voltage of each cell having a different ground potential by using a flying capacitor method is applied to the same ground potential. In the cell voltage detecting method, the number of cells as a unit of measurement can be freely set, and a high-precision A / D converter is not required, and the cell voltage can be detected with high precision. An object of the present invention is to provide a voltage detection device and a detection method.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明によるセル電圧検
出装置は、複数のセルを直列した組電池と、フライング
キャパシタ回路と、放電回路と、電圧比較器と、時間計
測手段と、演算手段を具備する。
A cell voltage detecting device according to the present invention comprises an assembled battery in which a plurality of cells are connected in series, a flying capacitor circuit, a discharging circuit, a voltage comparator, a time measuring means, and a calculating means. Have.

【0017】該フライングキャパシタ回路は、コンデン
サと、該組電池の内の選択されたセルの両端を該コンデ
ンサに接続し該選択されたセルの電圧を該コンデンサに
サンプルホールドするサンプリングスイッチと、該サン
プリングスイッチがオフに遷移した後に該コンデンサを
該放電回路に並列接続して該コンデンサの電荷を該放電
回路を通して放電するトランスファスイッチとを具備す
る。
The flying capacitor circuit includes a capacitor, a sampling switch for connecting both ends of a selected cell of the battery pack to the capacitor, and sampling and holding a voltage of the selected cell on the capacitor, A transfer switch that connects the capacitor in parallel with the discharge circuit after the switch has turned off and discharges the charge of the capacitor through the discharge circuit.

【0018】該放電回路は、定電流回路又は単純な抵抗
器であり、その一端は基準電位に接続されている。該放
電回路の両端子間電圧は該トランスファスイッチがオン
する直前までは小さな電圧であり、該トランスファスイ
ッチのオンにより該コンデンサが接続されるとコンデン
サの電圧まで立ち上がる。その後の電圧の推移は該放電
回路が定電流回路の場合と単純な抵抗器の場合で異な
る。定電流回路の場合、該コンデンサの電荷が一定電流
で放電され、電圧は放電時間の推移に比例して減少す
る。単純な抵抗器の場合、該コンデンサの容量値をCと
し、該抵抗器の抵抗値をRとしたとき、CRを時定数と
する衆知のエキスポーネンシャル関数に従って放電時間
の推移と共に電圧が減少する。
The discharge circuit is a constant current circuit or a simple resistor, one end of which is connected to a reference potential. The voltage between both terminals of the discharge circuit is a small voltage immediately before the transfer switch is turned on, and rises to the voltage of the capacitor when the capacitor is connected by turning on the transfer switch. The transition of the voltage after that differs depending on whether the discharge circuit is a constant current circuit or a simple resistor. In the case of the constant current circuit, the charge of the capacitor is discharged at a constant current, and the voltage decreases in proportion to the transition of the discharge time. In the case of a simple resistor, when the capacitance value of the capacitor is C and the resistance value of the resistor is R, the voltage decreases with the transition of the discharge time according to a well-known exponential function with CR as a time constant. I do.

【0019】該電圧比較器は、該放電回路の該基準電位
に接続されていない他端の電圧を入力とし、しきい電圧
と比較する。そして、放電時間の推移と共に減少する入
力電圧が該しきい電圧に到達したときに、出力電圧をハ
イからロー(又はローからハイ)に遷移させる。従っ
て、該電圧比較器の出力には、該トランスファスイッチ
のオンによる放電開始時刻から入力電圧が該しきい電圧
に到達した時刻までの時間をパルス幅とするパルスが発
生する。この時間をしきい到達時間(T)と定義する。
しきい到達時間(T)は放電開始直前のコンデンサの電
圧に関連した関数で決まるので、このしきい到達時間
(T)を元に放電開始直前のコンデンサの電圧、即ち、
計測対象のセル電圧を算出することが出来る。
The voltage comparator receives the voltage of the other end of the discharge circuit that is not connected to the reference potential and compares the voltage with a threshold voltage. Then, when the input voltage that decreases with the transition of the discharge time reaches the threshold voltage, the output voltage is changed from high to low (or from low to high). Therefore, a pulse having a pulse width from the time when the transfer switch is turned on to the time when the input voltage reaches the threshold voltage is generated at the output of the voltage comparator. This time is defined as a threshold arrival time (T).
Since the threshold arrival time (T) is determined by a function related to the voltage of the capacitor immediately before the start of the discharge, the voltage of the capacitor immediately before the start of the discharge based on the threshold arrival time (T), that is,
The cell voltage to be measured can be calculated.

【0020】該時間計測手段は、上述したしきい到達時
間(T)に関連したディジタル値を得るもので、例え
ば、該時間内の基準クロックパルス数を計数することで
ディジタル値に変換するものである。更に具体的には、
基準クロックパルスを計数するパルスカウンタのゲート
制御を該電圧比較器の出力パルスで行う方法や、同じく
パルスカウンタのゲート制御を該トランスファスイッチ
のオンタイミングとしきい電圧到達時刻に該電圧比較器
の出力に発生した電圧遷移のタイミングによって開閉制
御する方法などが利用できる。或いは、上記のようなパ
ルス計数手法に代わる別の手法であっても良い。いずれ
にしろ、この段階でセル電圧に関連するアナログ値がデ
ィジタル値に変換されたことになる。
The time measuring means obtains a digital value related to the threshold arrival time (T) described above, and converts the digital value into a digital value by counting the number of reference clock pulses within the time, for example. is there. More specifically,
The gate control of the pulse counter for counting the reference clock pulse is performed by the output pulse of the voltage comparator, or the gate control of the pulse counter is set to the on timing of the transfer switch and the output of the voltage comparator at the threshold voltage arrival time. A method of opening and closing control according to the timing of the generated voltage transition can be used. Alternatively, another method may be used instead of the above-described pulse counting method. In any case, at this stage the analog value associated with the cell voltage has been converted to a digital value.

【0021】該演算手段は、該時間計測手段で計測され
たしきい到達時間に関するディジタル値を元にセル電圧
のディジタル値を算出する。その演算式については、実
施形態により後述する。
The calculating means calculates a digital value of the cell voltage based on the digital value relating to the threshold arrival time measured by the time measuring means. The operation formula will be described later according to an embodiment.

【0022】以上を要約すると、第1ステップとしてフ
ライングキャパシタ回路の作用により、多セルを直列し
た組電池の対地電位の異なる任意のセルについてコンデ
ンサをセル電圧に充電し、第2ステップとしてフライン
グキャパシタ回路のコンデンサと放電回路と電圧比較器
の作用により、セル電圧に充電されたコンデンサの電圧
が減衰してしきい電圧に到達する時間に対応するパルス
幅のパルスを得、第3ステップとして時間計測手段と演
算手段の作用により、セル電圧のディジタル値を得るも
のである。
To summarize the above, as a first step, the action of the flying capacitor circuit is used to charge a capacitor to a cell voltage for an arbitrary cell having a different ground potential of an assembled battery in which multiple cells are connected in series. By the action of the capacitor, the discharge circuit and the voltage comparator, a pulse having a pulse width corresponding to the time when the voltage of the capacitor charged to the cell voltage attenuates and reaches the threshold voltage is obtained. The digital value of the cell voltage is obtained by the operation of the calculation means.

【0023】これにより、多セルを直列した組電池の対
地電位の異なる任意のセルについて、A/D変換器のフ
ルスケールの制約を受けることなく計測単位のセル電圧
を自由に設定でき、かつ、高価な高精度A/D変換器を
用いることなく高精度でセル電圧のディジタル値を得る
ことが可能になる。
With this arrangement, the cell voltage of a unit of measurement can be set freely for any cells having different ground potentials of a battery pack in which multiple cells are connected in series, without being restricted by the full scale of the A / D converter. A digital value of the cell voltage can be obtained with high accuracy without using an expensive high-precision A / D converter.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により本発明を
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

【0025】図1は本発明の第1の実施形態を示す図で
ある。同図において、1は組電池、2はフライングキャ
パシタ回路、3は放電回路、4は電圧比較器、5は時間
計測手段、6は演算手段である。21,22,23はそ
れぞれフライングキャパシタ回路の構成要素で、21は
コンデンサ、22はサンプリングスイッチ、23はトラ
ンスファスイッチである。31と32は放電回路3の構
成手段で、31は抵抗器、32は定電流回路ある。31
と32はどちらかの一方が用いられる。41は電圧比較
器4のしきい電圧を示す。51と52は時間計測手段5
の構成要素で、51はパルス幅計測手段、52は基準ク
ロックパルスである。また、100はマイコンを示し、
101はスイッチパルス発生手段である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an assembled battery, 2 is a flying capacitor circuit, 3 is a discharge circuit, 4 is a voltage comparator, 5 is time measuring means, and 6 is arithmetic means. 21, 22 and 23 are components of the flying capacitor circuit, 21 is a capacitor, 22 is a sampling switch, and 23 is a transfer switch. Reference numerals 31 and 32 denote constituent means of the discharge circuit 3, reference numeral 31 denotes a resistor, and reference numeral 32 denotes a constant current circuit. 31
Either of 32 is used. Reference numeral 41 denotes a threshold voltage of the voltage comparator 4. 51 and 52 are time measuring means 5
, 51 is a pulse width measuring means, and 52 is a reference clock pulse. Also, 100 indicates a microcomputer,
101 is a switch pulse generating means.

【0026】組電池1は、#1から#4までの4個のセル
の直列体で、更に、#1から#4の各セル自体も又複数の
素電池の直列体で出来ている。セルの直列個数や素電池
の直列個数は本発明の成立に直接関わるものではない
が、ひとまず、標準電圧が1.2Vのニッケル水素電池
の素電池を6個直列にしたもので各セルを構成し、標準
のセル電圧が7.2Vで標準の総電圧が28.8Vのケ
ースとする。
The battery pack 1 is a series body of four cells # 1 to # 4, and each cell # 1 to # 4 itself is also made of a series body of a plurality of unit cells. Although the number of cells in series and the number of cells in series are not directly related to the establishment of the present invention, for the time being, each cell is composed of six nickel metal hydride cells having a standard voltage of 1.2 V in series. Then, assume that the standard cell voltage is 7.2 V and the standard total voltage is 28.8 V.

【0027】フライングキャパシタ回路のサンプリング
スイッチ22はスイッチパルス発生手段101から供給
されるサンプリングスイッチパルスによってφS1乃至
φS4の内の1つのスイッチが選択されてオンオフ制御
される。スイッチパルス発生手段101はφS1乃至φ
S4の4個のスイッチパルスを個別にサンプリングスイ
ッチに供給しても良いが、例えば2ビットのコードにエ
ンコードしたものを供給し、サンプリングスイッチ側で
それをデコードして用いる方法でも良い。サンプリング
スイッチがオンすると、選択されたスイッチに繋がるセ
ルがコンデンサ21に接続され、コンデンサ21が当該
セルの電圧に充電される。
One of the switches φS1 to φS4 is selected by the sampling switch pulse supplied from the switch pulse generator 101, and the sampling switch 22 of the flying capacitor circuit is turned on / off. The switch pulse generating means 101 has
The four switch pulses of S4 may be individually supplied to the sampling switch. Alternatively, for example, a method in which a 2-bit code is supplied and decoded and used on the sampling switch side may be used. When the sampling switch is turned on, a cell connected to the selected switch is connected to the capacitor 21, and the capacitor 21 is charged to the voltage of the cell.

【0028】トランスファスイッチ23はトランスファ
スイッチパルスφTによってオンオフ制御され、サンプ
リングスイッチ22がオンからオフに遷移した後のタイ
ミングでオンする。なお、サンプリングスイッチとトラ
ンスファスイッチが同時にオンすることの無いようにス
イッチタイミングが管理されている。
The transfer switch 23 is on / off controlled by the transfer switch pulse φT, and is turned on at the timing after the sampling switch 22 has transitioned from on to off. The switch timing is managed so that the sampling switch and the transfer switch are not turned on at the same time.

【0029】放電回路3は、抵抗器31又は定電流回路
32のいずれかで構成され、機能的には2端子の回路で
ある。更に、定電流回路32は図中に例示した回路で実
現できる。放電回路3の一端は基準電位(図示ではアー
ス電位)にバイアスされており、他端子は電圧比較器4
の入力端子に接続されている。この電圧比較器4の入力
端子に接続されている他端子側の電圧を放電回路の電圧
として定義する。放電回路の電圧はトランスファスイッ
チ23がオフの期間では低い電圧にある。トランスファ
スイッチ23がオンするとコンデンサ21が放電回路3
に並列接続され、コンデンサ21の充電電荷が放電回路
3を通して徐々に放電される。放電回路の電圧は、放電
開始直後ではコンデンサ21の初期充電電圧まで上昇
し、その後、放電時間の推移と共に徐々に低下する。
The discharge circuit 3 is composed of either a resistor 31 or a constant current circuit 32, and is functionally a two-terminal circuit. Further, the constant current circuit 32 can be realized by the circuit illustrated in the figure. One end of the discharge circuit 3 is biased to a reference potential (earth potential in the figure), and the other terminal is connected to a voltage comparator 4.
Is connected to the input terminal of The voltage of the other terminal connected to the input terminal of the voltage comparator 4 is defined as the voltage of the discharge circuit. The voltage of the discharge circuit is at a low voltage while the transfer switch 23 is off. When the transfer switch 23 is turned on, the capacitor 21 discharges the discharge circuit 3
, And the charge of the capacitor 21 is gradually discharged through the discharge circuit 3. Immediately after the start of discharging, the voltage of the discharging circuit increases to the initial charging voltage of the capacitor 21, and then gradually decreases with the transition of the discharging time.

【0030】電圧比較器4は、入力端子に印加された該
放電回路の電圧をしきい電圧41と比較する。そして、
放電時間の推移と共に低下する入力電圧が該しきい電圧
に到達したときに、出力電圧をハイからローに遷移させ
る。従って、電圧比較器4の出力には、トランスファス
イッチのオンによる放電開始時刻から入力電圧が該しき
い電圧に到達した時刻までの時間をパルス幅とするパル
スが発生する。このパルスをしきい到達時間パルスと定
義する。又、この放電開始時刻から入力電圧が該しきい
電圧に到達した時刻までの時間をしきい到達時間(T)
と定義する。しきい到達時間(T)は放電開始直前のコ
ンデンサの電圧に関連した関数で決まるので、このしき
い到達時間(T)を元に放電開始直前のコンデンサの電
圧、即ち、計測対象のセル電圧を算出することが出来
る。
The voltage comparator 4 compares the voltage of the discharge circuit applied to the input terminal with a threshold voltage 41. And
When the input voltage that decreases with the transition of the discharge time reaches the threshold voltage, the output voltage transitions from high to low. Therefore, a pulse having a pulse width from the time when the transfer switch is turned on to the time when the input voltage reaches the threshold voltage is generated at the output of the voltage comparator 4. This pulse is defined as a threshold arrival time pulse. The time from the discharge start time to the time when the input voltage reaches the threshold voltage is a threshold arrival time (T).
Is defined. Since the threshold arrival time (T) is determined by a function related to the voltage of the capacitor immediately before the start of discharge, the voltage of the capacitor immediately before the start of discharge, that is, the cell voltage to be measured, is determined based on the threshold arrival time (T). Can be calculated.

【0031】なお、トランスファスイッチのオン期間は
しきい到達時間(T)よりも長く設定されていることが
必要条件である。予め余裕を持って定めた一定時間にす
るか、又は、放電回路の電圧がしきい電圧に到達した後
の適当な時刻にオフに戻るような設計が良い。
It is a necessary condition that the ON period of the transfer switch is set to be longer than the threshold arrival time (T). It is preferable to design so as to set a predetermined time with a margin in advance or to turn off at an appropriate time after the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage.

【0032】図2は、本第1の実施形態におけるサンプ
リングスイッチパルス、トランスファスイッチパルス、
しきい到達時間パルスの相互タイミングの一例を示す図
である。
FIG. 2 shows a sampling switch pulse, a transfer switch pulse,
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of mutual timing of threshold arrival time pulses.

【0033】図3はしきい到達時間(T)の説明図であ
る。放電回路が抵抗器(R)の場合と定電流回路(I
c)の場合を、それぞれ(A)と(B)に示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the threshold arrival time (T). The discharge circuit is a resistor (R) and the constant current circuit (I
The case (c) is shown in (A) and (B), respectively.

【0034】まず、放電回路が抵抗器(R)の場合を説
明する。この場合、放電時間推移に伴う放電回路の電圧
(V(t))は下記のエキスポーネンシャル関数とな
る。
First, the case where the discharge circuit is a resistor (R) will be described. In this case, the voltage (V (t)) of the discharge circuit according to the transition of the discharge time becomes the following exponential function.

【0035】[0035]

【数1】 (Equation 1)

【0036】ここに、Vcは放電開始直前のコンデンサ
21の充電電圧、即ち、計測対象のセル電圧である。
又、Cはコンデンサ21の容量値、Rは抵抗器31の抵
抗値である。図ではVcが異なる電圧(V1,V2)の
場合の電圧推移も併せて表示している。しきい電圧41
がVthであるとして、放電回路の電圧(V(t))が
Vthに到達する時刻がTで示されている。V1,V2
に対応するTは、それぞれ、T1,T2である。
Here, Vc is the charging voltage of the capacitor 21 immediately before the start of discharging, that is, the cell voltage to be measured.
C is the capacitance value of the capacitor 21 and R is the resistance value of the resistor 31. In the figure, the voltage transition when Vc is a different voltage (V1, V2) is also shown. Threshold voltage 41
Is Vth, the time at which the voltage (V (t)) of the discharge circuit reaches Vth is indicated by T. V1, V2
Are T1 and T2, respectively.

【0037】VthとCR積が既知であれば、Tの計測
値を用いてVcを次式により算出できる。
If Vth and the CR product are known, Vc can be calculated by the following equation using the measured value of T.

【0038】[0038]

【数2】 (Equation 2)

【0039】次に、放電回路が定電流回路(Ic)の場
合を説明する。この場合、放電時間推移に伴う放電回路
の電圧(V(t))は下記の直線関数となる。
Next, the case where the discharge circuit is a constant current circuit (Ic) will be described. In this case, the voltage (V (t)) of the discharge circuit accompanying the transition of the discharge time becomes a linear function as follows.

【0040】[0040]

【数3】 (Equation 3)

【0041】ここに、Icは定電流回路の電流値であ
る。図では、しきい電圧41がVthであるとして、放
電回路の電圧(V(t))がVthに到達する時刻がT
で示されている。V1,V2に対応するTは、それぞ
れ、T1,T2である。
Here, Ic is the current value of the constant current circuit. In the figure, assuming that the threshold voltage 41 is Vth, the time when the voltage (V (t)) of the discharge circuit reaches Vth is T.
Indicated by T corresponding to V1 and V2 are T1 and T2, respectively.

【0042】VthとIcが既知であれば、Tの計測値
を用いてVcを次式により算出できる。
If Vth and Ic are known, Vc can be calculated by the following equation using the measured value of T.

【0043】[0043]

【数4】 (Equation 4)

【0044】Vth,C,R,Icはいずれも設計パラ
メータであって、既知、かつ、基本的には固定値である
から、上述の数式(2)又は数式(4)に従って、しき
い到達時間(T)の計測値からセル電圧を算出すること
が出来る。なお、上記設計パラメータには経時変化や温
度異存による変化が見込まれる場合があるが、その場合
の対処方法については、後述の他の実施形態によって説
明する。
Since Vth, C, R, and Ic are design parameters and are known and are basically fixed values, the threshold arrival time is calculated according to the above equation (2) or (4). The cell voltage can be calculated from the measured value of (T). In some cases, the design parameters are expected to change over time or due to temperature, and a method of dealing with such a case will be described in another embodiment described later.

【0045】再び図1の説明に戻る。Returning to the description of FIG.

【0046】時間計測手段5は、上述したしきい到達時
間(T)に関連したディジタル値を得るもので、例え
ば、しきい到達時間(T)内の基準クロックパルス数を
計数することでディジタル値に変換するものである。一
例として、パルス幅計測手段51と基準クロックパルス
52により構成されたものが示されている。パルス幅計
測手段51は電圧比較器4から出力されるパルスによっ
てパルスカウンタのゲートを開閉制御するものであっ
て、パルス幅Tのパルスが印加されている期間の基準ク
ロックパルスを計数する。パルスカウンタのゲート開閉
制御の別の方法として、トランスファスイッチのオンタ
イミングでゲートを開き、しきい電圧到達時刻に電圧比
較器の出力に発生した電圧遷移のタイミングでゲートを
閉める方法が利用できる。又、マイコンにはこのような
機能をインプットキャプチャと称して組み込んでいるも
のが有り、それを利用することも出来る。いずれにし
ろ、しきい到達時間(T)内の基準クロックパルス数を
計数することでしきい到達時間(T)のディジタル値を
得ることが出来る。
The time measuring means 5 obtains a digital value related to the above-described threshold arrival time (T). For example, by counting the number of reference clock pulses within the threshold arrival time (T), the digital value is obtained. Is converted to As an example, the one constituted by the pulse width measuring means 51 and the reference clock pulse 52 is shown. The pulse width measuring means 51 controls opening and closing of the gate of the pulse counter by a pulse output from the voltage comparator 4, and counts a reference clock pulse during a period when a pulse having a pulse width T is applied. As another method of controlling the gate opening / closing of the pulse counter, a method of opening the gate at the ON timing of the transfer switch and closing the gate at the timing of the voltage transition generated at the output of the voltage comparator at the threshold voltage arrival time can be used. Some microcomputers incorporate such a function as input capture, and this function can also be used. In any case, by counting the number of reference clock pulses within the threshold arrival time (T), a digital value of the threshold arrival time (T) can be obtained.

【0047】基準クロックパルスの繰り返し周期がTc
lkで、パルス計数値がPであった場合のしきい到達時
間(T)のディジタル値は、次式によって求められる。
The repetition period of the reference clock pulse is Tc
The digital value of the threshold arrival time (T) when the pulse count value is P at lk is obtained by the following equation.

【0048】[0048]

【数5】 T=P・Tclk−−−−−−−−−−−−−−−−−−(5) 例えば、マイコンのクロックを5MHzとするとき、T
clkは0.2μ秒が適当であり、しきい到達時間
(T)を200μ秒程度にするように各設計パラメータ
が設定されていると、±1の計数誤差が有ったとして
も、0.1%程度の精度が得られる計算になる。
## EQU00005 ## For example, when the clock of the microcomputer is 5 MHz, T = P.Tclk ---------------------
The clk is appropriately 0.2 μsec. If each design parameter is set so that the threshold arrival time (T) is set to about 200 μsec, even if there is a counting error of ± 1, it will be 0.1 μsec. This is a calculation that can obtain an accuracy of about 1%.

【0049】演算手段6は、時間計測手段5で計測され
たしきい到達時間に関するディジタル値を元にセル電圧
のディジタル値を算出する。具体的には、上記数式
(5)を前記の数式(2)又は(4)に代入して得られ
る数式に相当するプログラムが組み込まれたマイコン1
00がこれを行う。演算の結果得られたセル電圧のディ
ジタル値は、同じマイコン内においてセル電圧監視に用
いられたり、或いは、別のホストマイコンに報知されて
装置全体の制御など他の用に供される。
The calculating means 6 calculates the digital value of the cell voltage based on the digital value relating to the threshold arrival time measured by the time measuring means 5. Specifically, the microcomputer 1 in which a program corresponding to an equation obtained by substituting the equation (5) into the equation (2) or (4) is incorporated.
00 does this. The digital value of the cell voltage obtained as a result of the operation is used for monitoring the cell voltage in the same microcomputer, or is notified to another host microcomputer and used for other purposes such as control of the entire apparatus.

【0050】以上述べたことを、時系列に要約して表現
すると以下のようになる。なお、#4のセル電圧を計測
する場合を例題にする。
The foregoing is summarized in a time series and expressed as follows. The case where the cell voltage of # 4 is measured is taken as an example.

【0051】(1)サンプリングスイッチのφS4をオン
し、#4のセルをコンデンサ21に接続する。この時、
コンデンサ21は#4のセルのセル電圧に充電される。
(1) The sampling switch φS4 is turned on, and the cell # 4 is connected to the capacitor 21. At this time,
The capacitor 21 is charged to the cell voltage of the cell # 4.

【0052】(2)φS4をオフにする。この時、コンデ
ンサ21は#4のセルのセル電圧を保持している。
(2) Turn off φS4. At this time, the capacitor 21 holds the cell voltage of the cell # 4.

【0053】(3)トランスファスイッチのφTをオン
し、コンデンサ21を放電回路3に並列接続する。この
時、コンデンサの充電電荷の放電が開始される。
(3) Turn on the transfer switch φT and connect the capacitor 21 to the discharge circuit 3 in parallel. At this time, discharging of the charge of the capacitor is started.

【0054】(4)放電開始直前のコンデンサの充電電圧
を初期値にして、放電回路の電圧が放電時間の推移と共
に低下する。
(4) With the charging voltage of the capacitor immediately before the start of discharging as an initial value, the voltage of the discharging circuit decreases with the transition of the discharging time.

【0055】(5)放電回路の電圧がしきい電圧に到達し
た時刻に電圧比較器が電圧遷移を出力する。この時、し
きい到達時間(T)をパルス幅とするしきい到達時間パ
ルスが発生する。
(5) At the time when the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage, the voltage comparator outputs a voltage transition. At this time, a threshold arrival time pulse having a pulse width equal to the threshold arrival time (T) is generated.

【0056】(6)時間計測手段が上記パルスの期間の基
準クロックパルス数を計数して、しきい到達時間(T)
をディジタル値に変換する。
(6) The time measuring means counts the number of reference clock pulses during the period of the pulse, and calculates a threshold arrival time (T).
Is converted to a digital value.

【0057】(7)上記しきい到達時間(T)のディジタ
ル値を元にディジタル演算して、セル電圧のディジタル
値を算出する。
(7) A digital operation is performed based on the digital value of the threshold arrival time (T) to calculate a digital value of the cell voltage.

【0058】(8)放電回路の電圧がしきい電圧に到達し
た時刻より後の適当な時刻に、トランスファスイッチを
オフする。
(8) At an appropriate time after the time when the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage, the transfer switch is turned off.

【0059】(9)手順(1)に戻り、次のセル電圧計測シ
ーケンスに移る。(φS3オンなど)以上述べた本発明
の実施形態においては、多セルを直列した組電池の対地
電位の異なる任意のセルについて、A/D変換器のフル
スケールの制約を受けることなく計測単位のセルの個数
を自由に設定でき、かつ、高価な高精度A/D変換器を
必要とせずに高精度でセル電圧のディジタル値を得るこ
とが可能になる。
(9) Returning to the procedure (1), the process proceeds to the next cell voltage measurement sequence. In the embodiment of the present invention described above, for any cell having a different ground potential of a battery pack in which multiple cells are connected in series, the measurement unit can be measured without being restricted by the full scale of the A / D converter. The number of cells can be freely set, and a digital value of the cell voltage can be obtained with high accuracy without requiring an expensive high-precision A / D converter.

【0060】次に本発明の第2の実施形態を図4を用い
て説明する。本第2の実施形態は、前記第1の実施形態
の説明でセル電圧の算出式として導出した数式(2)又
は数式(4)におけるC,R,Ic,Vth等のパラメ
ータの初期ばらつき、及び、それらの経時変化と温度依
存への対処方法を開示するものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the initial variation of parameters such as C, R, Ic, and Vth in Equation (2) or Equation (4) derived as the cell voltage calculation equation in the description of the first embodiment, and It discloses a method for coping with those changes with time and temperature dependence.

【0061】セル電圧(Vc)の算出式を以下に再掲す
る。
The formula for calculating the cell voltage (Vc) is shown below again.

【0062】[0062]

【数2】 (Equation 2)

【0063】[0063]

【数4】 (Equation 4)

【0064】上記セル電圧算出式において、Tは計測値
であり、他のC,R,Ic,Vthがパラメータであ
る。一般に、各パラメータの初期ばらつき、経時変化、
温度依存性等の変動要因はそれらの部品の素材や構造の
違いによって量的程度や性質が異なる。例えば、C,R
は一般に温度依存性が高く、又、Icも一般的に抵抗値
に反比例するので、同様に温度依存性が高いと言う性質
がある。
In the above cell voltage calculation formula, T is a measured value, and other C, R, Ic, and Vth are parameters. Generally, initial variation of each parameter, aging,
Factors such as temperature dependency vary in the degree and properties of the components depending on the material and structure of the components. For example, C, R
Is generally highly temperature-dependent, and Ic is also generally inversely proportional to the resistance value.

【0065】このような性質を考慮して、C,R,Ic
に直接依存しない仕組みを提供するのが本第2の実施形
態である。
Considering these properties, C, R, Ic
The second embodiment provides a mechanism that does not directly depend on.

【0066】図4において、1は組電池を示す。組電池
1は前記第1の実施形態における組電池と同様に複数個
のセルの直列体であるが、本実施形態の本質を理解し易
くするために、その内の任意のセル(#n)が代表とし
て表記されている。同様にセル(#n)以外につながる
サンプリングスイッチが省略されて表記されている。7
は校正電圧源である。この校正電圧源7の電圧(Vo)
をサンプリングするためのスイッチφSoがサンプリン
グスイッチ22に新しく追加されている。8は分圧器で
あり、校正電圧源7の電圧(Vo)を分圧比αで分圧し
てαVoの電圧を生成する。このαVoの電圧は電圧比
較器4のしきい電圧として用いられている。その他は前
記第1の実施形態と同じであり、同図では記載が省略さ
れている。なお、放電回路3は、前記第1の実施形態と
同様に抵抗器の場合と定電流回路の場合の2通りがあ
る。
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a battery pack. The battery pack 1 is a series body of a plurality of cells like the battery pack in the first embodiment, but in order to facilitate understanding of the essence of the present embodiment, any cell (#n) in the battery pack 1 will be described. Are represented as representatives. Similarly, sampling switches connected to other than the cell (#n) are omitted. 7
Is a calibration voltage source. The voltage (Vo) of the calibration voltage source 7
Is newly added to the sampling switch 22. Reference numeral 8 denotes a voltage divider that divides the voltage (Vo) of the calibration voltage source 7 at a division ratio α to generate a voltage αVo. The voltage of αVo is used as a threshold voltage of the voltage comparator 4. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and are not shown in FIG. As in the first embodiment, there are two types of the discharge circuit 3, that is, a resistor and a constant current circuit.

【0067】校正電圧源7は、半導体のツエナー電圧や
バンドギャップ電圧を利用して出力電圧を安定化した電
圧源である。この種の電圧源としては、温度依存性が1
0ppm/度Cと極めて安定な特性を持ったICが比較
的安価に流通している。分圧器8は、2個の抵抗器から
成り、分圧比αは2個の抵抗器の抵抗値比で決まる。2
個の抵抗器は同種の素材かつ同種の構造であるから、抵
抗値の温度依存性も同一であり、従って、分圧比αは温
度依存性を持たない。又分圧比αの初期値も、必要に応
じてトリミングを施すことで正確なものが得られる。そ
こで、本実施形態では、校正電圧Voと分圧比αは安定
な固定値であるとして以下の説明を進める。
The calibration voltage source 7 is a voltage source whose output voltage is stabilized using a zener voltage or a band gap voltage of a semiconductor. Such a voltage source has a temperature dependency of 1
ICs having extremely stable characteristics of 0 ppm / degree C are distributed at relatively low cost. The voltage divider 8 is composed of two resistors, and the voltage division ratio α is determined by the resistance value ratio of the two resistors. 2
Since the resistors are of the same kind of material and of the same kind of structure, the resistance values have the same temperature dependence, and therefore the partial pressure ratio α has no temperature dependence. The initial value of the partial pressure ratio α can be accurately obtained by performing trimming as necessary. Therefore, in the present embodiment, the following description will be made on the assumption that the calibration voltage Vo and the voltage division ratio α are stable fixed values.

【0068】本実施形態によるセル電圧検出回路はセル
電圧検出モードと校正モードの2つの動作モードを持
つ。セル電圧検出モードでの動作は前記第1の実施形態
と同じである。校正モードでは、サンプリングスイッチ
22のφSoが働いて、校正電圧源7の電圧Voを計測
するように動作し、その時計測されたしきい到達時間を
Toとして記憶する。以下、放電回路が抵抗器の場合と
定電流回路の場合とに分けて説明する。
The cell voltage detection circuit according to the present embodiment has two operation modes, a cell voltage detection mode and a calibration mode. The operation in the cell voltage detection mode is the same as in the first embodiment. In the calibration mode, φSo of the sampling switch 22 operates to measure the voltage Vo of the calibration voltage source 7, and stores the threshold arrival time measured at that time as To. Hereinafter, the case where the discharge circuit is a resistor and the case where the discharge circuit is a constant current circuit will be described separately.

【0069】まず、放電回路が抵抗器の場合、数式
(2)において、VcをVo、VthをαVo、TをT
oと置き換えて校正モードに対応した下記の数式が成り
立つ。
First, when the discharge circuit is a resistor, Vc is Vo, Vth is αVo, and T is T
The following equation corresponding to the calibration mode is established by substituting o.

【0070】[0070]

【数6】 (Equation 6)

【0071】上式を1/CRについて解いて次式が得ら
れる。
By solving the above equation for 1 / CR, the following equation is obtained.

【0072】[0072]

【数7】 (Equation 7)

【0073】上式は、温度依存性の高いCRを、安定な
固定値αと校正モードでのしきい到達時間の計測値To
で置き換えられることを意味する。
The above equation shows that the CR having a high temperature dependency is obtained by calculating the stable fixed value α and the measured value To of the threshold arrival time To in the calibration mode.
Means that it can be replaced by

【0074】この式を数式(2)に代入して、下記のセ
ル電圧計測モードでのセル電圧算出式を得る。
By substituting this equation into Equation (2), the following cell voltage calculation equation in the cell voltage measurement mode is obtained.

【0075】[0075]

【数8】 (Equation 8)

【0076】上式は、安定な固定値である校正電圧Vo
と分圧比αと、校正モードで計測され記憶されたしきい
到達時間Toとを計算パラメータとし、セル電圧計測モ
ードでのきい到達時間Tの計測値からセル電圧を算出で
きることを示している。
The above equation shows that the calibration voltage Vo is a stable fixed value.
It shows that the cell voltage can be calculated from the measured value of the threshold arrival time T in the cell voltage measurement mode, using the threshold arrival time To measured and stored in the calibration mode as the calculation parameters.

【0077】次に放電回路が定電流回路の場合、数式
(4)において、VcをVo、VthをαVo、TをT
oと置き換えて下記の数式が成り立つ。
Next, when the discharging circuit is a constant current circuit, Vc is Vo, Vth is αVo, and T is T
The following equation is established by substituting for o.

【0078】[0078]

【数9】 (Equation 9)

【0079】上式をIc/Cについて解いて次式が得ら
れる。
By solving the above equation for Ic / C, the following equation is obtained.

【0080】[0080]

【数10】 (Equation 10)

【0081】上式は、温度依存性の高いCとIcを、安
定な固定値αと校正モードでのしきい到達時間の計測値
Toで置き換えられることを意味する。
The above equation means that C and Ic, which have a high temperature dependency, can be replaced with a stable fixed value α and a measured value To of the threshold arrival time To in the calibration mode.

【0082】この式を数式(4)に代入して、下記のセ
ル電圧計測モードでのセル電圧算出式を得る。
By substituting this equation into Equation (4), the following cell voltage calculation equation in the cell voltage measurement mode is obtained.

【0083】[0083]

【数11】 [Equation 11]

【0084】上式は、安定な固定値である校正電圧Vo
と分圧比αと、校正モードで計測され記憶されたしきい
到達時間Toとを計算パラメータとし、セル電圧計測モ
ードでのきい到達時間Tの計測値からセル電圧を算出で
きることを示している。
The above equation shows that the calibration voltage Vo is a stable fixed value.
It shows that the cell voltage can be calculated from the measured value of the threshold arrival time T in the cell voltage measurement mode, using the threshold arrival time To measured and stored in the calibration mode as the calculation parameters.

【0085】上記の2通りの放電回路のいずれのケース
も、校正モードとセル電圧計測モードの時間間隔を適切
に短く管理すれば、その時間内での温度変化と経時変化
を十分小さく留めることが出来るから、C,R,Ic等
の温度依存性と経時変化の影響を排除することが可能に
なる。また、C,R,Icの初期的なばらつきも完全に
吸収される。
In either case of the above two types of discharge circuits, if the time interval between the calibration mode and the cell voltage measurement mode is appropriately shortened, the temperature change and the change over time within that time can be kept sufficiently small. Because it is possible, it is possible to eliminate the effects of temperature dependence of C, R, Ic, etc. and the change with time. Also, the initial variations of C, R, and Ic are completely absorbed.

【0086】以上の説明において、校正電圧Voと分圧
比αは安定な固定値であることを必要条件とした。しか
し、次のような初期値校正方法を併用すれば、初期値が
設計目標値に完全に一致していることは必ずしも必要で
なくなる。その初期値校正方法とは、本発明を実施した
組電池装置の組立行程の最終工程に近い行程において、
次の手順により行う。
In the above description, it is a necessary condition that the calibration voltage Vo and the voltage division ratio α are stable fixed values. However, if the following initial value calibration method is used together, it is not always necessary that the initial value completely matches the design target value. The initial value calibration method is a process close to the final process of the assembly process of the battery pack device embodying the present invention,
Perform the following procedure.

【0087】(1)校正電圧源7の校正電圧Voと分圧器
8で生成された分圧電圧を外部の精密電圧計で読みる。
(1) The calibration voltage Vo of the calibration voltage source 7 and the divided voltage generated by the voltage divider 8 are read by an external precision voltmeter.

【0088】(2)読みとった校正電圧のディジタル値を
Voの実値として組電池装置内のメモリに格納する。
(2) The read digital value of the calibration voltage is stored in the memory of the battery pack device as the actual value of Vo.

【0089】(3)読みとった前記2者の電圧の比を計算
し、αの実値として組電池装置内のメモリに格納する。
(3) The ratio between the two voltages thus read is calculated and stored in the memory in the battery pack device as the actual value of α.

【0090】組電池装置が使用される段階では、組電池
装置内のメモリに格納された上記のVoの実値とαの実
値をメモリから読み出して、前記数式(8)又は数式
(11)の演算に用いる。
At the stage where the battery pack device is used, the actual value of Vo and the real value of α stored in the memory of the battery pack device are read out from the memory, and the above-mentioned formula (8) or (11) is read. Used for the calculation of

【0091】これにより、校正電圧源7と分圧器8の初
期精度をむやみに厳しくしなくて済む。
As a result, the initial accuracy of the calibration voltage source 7 and the voltage divider 8 does not have to be unduly strict.

【0092】次に、校正電圧VoとVoのα倍の電圧を
生成する他の手段を図5(A),(B)に示す。同図
(A)は、オペアンプの出力を分圧比αで分圧した電圧
をオペアンプの反転入力端子へ帰還し、非反転入力端子
にαVoの電圧を印加するものである。オペアンプの出
力電圧はVoとなり、VoとαVoを前記第2の実施形
態と同様に用いる。
Next, FIGS. 5A and 5B show the calibration voltages Vo and other means for generating a voltage α times the Vo. FIG. 2A is a diagram in which a voltage obtained by dividing the output of the operational amplifier by the voltage dividing ratio α is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the voltage αVo is applied to the non-inverting input terminal. The output voltage of the operational amplifier becomes Vo, and Vo and αVo are used in the same manner as in the second embodiment.

【0093】図5(B)は、前記(A)と同一形式の回
路をもう1組有し、オペアンプに印加する電圧をVoと
もαVoとも異なる電圧Vrefとする。それぞれの分
圧器の分圧比をVref/Vo,Vref/αVoとす
ることで、オペアンプの出力に、VoとαVoの電圧を
得る。こうして得られたVoとαVoを前記第2の実施
形態と同様に用いる。
FIG. 5B has another set of circuits of the same type as that of FIG. 5A, and the voltage applied to the operational amplifier is a voltage Vref different from Vo and αVo. By setting the voltage dividing ratio of each voltage divider to Vref / Vo, Vref / αVo, voltages of Vo and αVo are obtained at the output of the operational amplifier. Vo and αVo thus obtained are used in the same manner as in the second embodiment.

【0094】上記のいずれの手段によっても、校正電圧
Voと校正電圧に係数αを掛けた電圧αVoを得ると言
う機能において等価である。
Either of the above means is equivalent in the function of obtaining the calibration voltage Vo and the voltage αVo obtained by multiplying the calibration voltage by the coefficient α.

【0095】なお、本第2の実施形態によって得られる
効果は、セル電圧計測対象セルが特定の1個のセルに限
られているケースでも有効である。即ち、サンプリング
スイッチ22は、組電池1の全セルを選択可能なもので
あることは必ずしも必要でなく、特定のセルのみを選択
するものにおいても同様の効果が得られる。
The effect obtained by the second embodiment is effective even in a case where the cell voltage measurement target cell is limited to one specific cell. That is, the sampling switch 22 does not necessarily need to be able to select all the cells of the battery pack 1, and the same effect can be obtained even if only a specific cell is selected.

【0096】次に、本発明の第3の実施形態を図6によ
り説明する。同図において前記第1の実施形態と異なる
点は、サンプリングスイッチ22に新たにコモンサンプ
リングスイッチφScが追加されたことである。その他
は同一である。コモンサンプリングスイッチのコモンの
意味は、セル電圧計測の該当セルを選択する機能を持つ
サンプリングスイッチφS1乃至φS4のコモン端子に
つながれていて、いずれのセル電圧計測でも共通にスイ
ッチ動作をするサンプリングスイッチであることを表し
ている。前記第1の実施形態におけるサンプリングスイ
ッチは、セル電圧計測の該当セルを選択する機能と所定
の時間だけスイッチがオンして該当セルの電圧をサンプ
リングしてコンデンサ21に充電する機能とを兼ね備え
たものであったが、本第3の実施形態におけるサンプリ
ングスイッチは、上記両機能の内の後者の機能をコモン
サンプリングスイッチに課したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the difference from the first embodiment is that a common sampling switch φSc is newly added to the sampling switch 22. Others are the same. The meaning of the common of the common sampling switch is a sampling switch connected to the common terminals of the sampling switches φS1 to φS4 having a function of selecting a corresponding cell of the cell voltage measurement, and performing a common switching operation in any cell voltage measurement. It represents that. The sampling switch in the first embodiment has both a function of selecting a corresponding cell for cell voltage measurement and a function of turning on the switch for a predetermined time to sample the voltage of the corresponding cell and charge the capacitor 21. However, the sampling switch according to the third embodiment imposes the latter of the above functions on the common sampling switch.

【0097】図7に、本第3の実施形態におけるスイッ
チ駆動タイミングを示す。図2に前掲した第1の実施形
態におけるスイッチ駆動タイミングを参照すれば、上記
の違いが分かると共に、本第3の実施形態によって前記
第1の実施形態と同様のセル電圧検出機能が得られるこ
とが理解できる。
FIG. 7 shows the switch drive timing in the third embodiment. Referring to the switch drive timing in the first embodiment shown in FIG. 2, the above difference can be understood, and the same cell voltage detection function as that of the first embodiment can be obtained by the third embodiment. Can understand.

【0098】一方、上記のコモンサンプリングスイッチ
の追加によって、以下の新たな効果が得られる。それ
は、フライングキャパシタ回路がその動作原理上、寄生
コンデンサの影響を受けて電圧誤差を発生するという性
質に着目したものである。即ち、実際のフライングキャ
パシタ回路構成においては、コンデンサの接続先を切り
換える電子スイッチ群が必須であり、この電子スイッチ
に不可避的に付随する寄生コンデンサの影響を受けて、
結果的に、コンデンサ21に保持された電圧に誤差を生
ずると言う現象である。この現象は特に、計測対象のセ
ル数が多く、それに伴って電子スイッチの個数とそれに
付随する寄生コンデンサの総容量値が大きい場合、又、
IC化など種々の理由でコンデンサ21の容量値をあま
り大きくできない場合に重大になる。
On the other hand, the following new effects can be obtained by adding the common sampling switch. It focuses on the property that a flying capacitor circuit generates a voltage error under the influence of a parasitic capacitor due to its operation principle. That is, in an actual flying capacitor circuit configuration, an electronic switch group for switching a connection destination of a capacitor is essential, and is affected by a parasitic capacitor inevitably attached to this electronic switch.
As a result, there is a phenomenon that an error occurs in the voltage held in the capacitor 21. This phenomenon is particularly large when the number of cells to be measured is large, and accordingly the number of electronic switches and the total capacitance of the parasitic capacitors associated therewith are large.
It becomes important when the capacitance value of the capacitor 21 cannot be increased so much for various reasons such as IC.

【0099】ここで、寄生コンデンサの影響を受けてコ
ンデンサ21の電圧に生ずる誤差について図8と図9を
用いて説明する。図8は電子スイッチに付随する寄生コ
ンデンサの内、上記の電圧誤差に関与するものを、コモ
ンサンプリングスイッチが無い場合とある場合を対比さ
せて表示している。電子スイッチの1個毎に容量値Cs
の寄生コンデンサが付随するものとする。コンデンサ2
1のハイ電位側端子に直接つながる寄生コンデンサが上
記電圧誤差に関与するので、その寄生コンデンサの総容
量値をΣCsとする。図から分かるように、コモンサン
プリングスイッチが無い場合は、ΣCsは5Csであ
り、他方、コモンサンプリングスイッチが有る場合は、
ΣCsは2Csである。コモンサンプリングスイッチが
コンデンサ21とセル選択の機能を果たすφS1乃至φ
S4スイッチの間に有って、φS1乃至φS4スイッチ
に付随する寄生コンデンサの影響を排除しているのであ
る。
Here, an error generated in the voltage of the capacitor 21 under the influence of the parasitic capacitor will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows, of the parasitic capacitors associated with the electronic switch, those related to the above-mentioned voltage error, in comparison with the case without the common sampling switch and the case with the common sampling switch. The capacitance value Cs for each electronic switch
Parasitic capacitor. Capacitor 2
Since a parasitic capacitor directly connected to the high-potential-side terminal 1 contributes to the voltage error, the total capacitance value of the parasitic capacitor is set to ΔCs. As can be seen from the figure, when there is no common sampling switch, ΔCs is 5Cs, while when there is a common sampling switch,
ΣCs is 2Cs. ΦS1 to φS1 where the common sampling switch performs the function of capacitor 21 and cell selection
It is located between the S4 switches and eliminates the influence of the parasitic capacitors associated with the φS1 to φS4 switches.

【0100】図9は上記ΣCsがどのようなメカニズム
でコンデンサ21に電圧誤差を生むのかを、説明してい
る。サンプリングスイッチがオンの期間にΣCsは被測
定セル#nの正極電位に充電され、次いで、トランスフ
ァスイッチがオンしてコンデンサ21のロー側の電極が
アース電位に接続されると、上記ΣCsからコンデンサ
21に向かって充電電荷の移動が発生する。これが、コ
ンデンサ21にΔVの電圧誤差を発生させる。ΔVの大
きさは、図中に記載された算出式で表され、ΣCsの大
きさに比例する。従って、ΣCsを小さくできるコモン
サンプリングスイッチがある場合の方が、電圧誤差が小
さい値に留まる。
FIG. 9 illustrates the mechanism by which ΔCs causes a voltage error in the capacitor 21. When the sampling switch is on, ΔCs is charged to the positive potential of the cell under measurement #n. Then, when the transfer switch is turned on and the low-side electrode of the capacitor 21 is connected to the ground potential, the capacitor 21 The movement of the charged charge toward. This causes the capacitor 21 to generate a voltage error of ΔV. The magnitude of ΔV is represented by the calculation formula described in the figure, and is proportional to the magnitude of ΔCs. Therefore, when there is a common sampling switch that can reduce ΔCs, the voltage error remains at a smaller value.

【0101】なお、本第3の実施形態で説明したコモン
サンプリングスイッチは、前記第2の実施形態にも応用
できることは明白である。
It is clear that the common sampling switch described in the third embodiment can be applied to the second embodiment.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセル電圧
検出装置及び検出方法によれば、第1ステップとしてフ
ライングキャパシタ回路の作用により、多セルを直列し
た組電池の対地電位の異なる任意のセルについてコンデ
ンサをセル電圧に充電し、第2ステップとしてフライン
グキャパシタ回路のコンデンサと放電回路と電圧比較器
の作用により、セル電圧に充電されたコンデンサの電圧
が減衰してしきい電圧に到達する時間に対応するパルス
幅のパルスを得、第3ステップとして該パルス幅の時間
計測手段と演算手段の作用により、セル電圧のディジタ
ル値を得るので、A/D変換器のフルスケールの制約を
受けることなく計測単位のセル電圧を自由に設定でき、
かつ、高価な高精度A/D変換器を必要とせず、対地電
位の異なる任意のセル電圧のディジタル値を高精度で得
ることが可能になる。
As described above, according to the cell voltage detecting device and the detecting method of the present invention, as a first step, by the action of the flying capacitor circuit, an arbitrary battery having a series connection of multiple cells having different ground potentials is obtained. For the cell, the capacitor is charged to the cell voltage, and as a second step, the time required for the voltage of the capacitor charged to the cell voltage to attenuate to reach the threshold voltage by the action of the capacitor of the flying capacitor circuit, the discharge circuit, and the voltage comparator. In the third step, the digital value of the cell voltage is obtained by the operation of the time measuring means and the calculating means of the pulse width, so that the A / D converter is restricted by the full scale. The cell voltage of the unit of measurement can be set freely without
In addition, a digital value of an arbitrary cell voltage having a different ground potential can be obtained with high accuracy without requiring an expensive high-precision A / D converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態におけるスイッチ駆動タイミン
グを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing switch drive timing in the first embodiment.

【図3】しきい到達時間(T)の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a threshold arrival time (T).

【図4】本発明の第2の実施形態を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】校正電圧VoとVoのα倍の電圧を生成する他
の手段を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing calibration voltages Vo and other means for generating a voltage α times the Vo;

【図6】本発明の第3の実施形態を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図7】第3の実施形態におけるスイッチ駆動タイミン
グを示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating switch drive timing in a third embodiment.

【図8】フライングキャパシタ回路における寄生コンデ
ンサの振る舞いを説明する図。
FIG. 8 is a diagram illustrating the behavior of a parasitic capacitor in the flying capacitor circuit.

【図9】寄生コンデンサの影響によるコンデンサ電圧誤
差を説明する図。
FIG. 9 is a diagram illustrating a capacitor voltage error due to the influence of a parasitic capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…組電池、2…フライングキャパシタ回路、3…放電
回路、4…電圧比較器、5…時間計測手段、6…演算手
段、21…コンデンサ、22…サンプリングスイッチ、
23…トランスファスイッチ、31…抵抗器、32…定
電流回路、41…電圧比較器4のしきい電圧、51…パ
ルス幅計測手段、52…基準クロックパルス、7…校正
電圧源、8…分圧器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... assembled battery, 2 ... flying capacitor circuit, 3 ... discharge circuit, 4 ... voltage comparator, 5 ... time measuring means, 6 ... arithmetic means, 21 ... capacitor, 22 ... sampling switch,
23: transfer switch, 31: resistor, 32: constant current circuit, 41: threshold voltage of voltage comparator 4, 51: pulse width measuring means, 52: reference clock pulse, 7: calibration voltage source, 8: voltage divider

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03M 1/50 H03M 1/50 Fターム(参考) 2G016 CA03 CB11 CB12 CC01 CC04 CC12 CC27 CD10 CD14 5G003 BA03 CA11 CB10 CC02 CC07 EA02 EA06 GC05 5H030 AS06 AS08 FF43 FF44 5H115 PG04 PI16 PU01 QN03 QN12 TI05 TR19 TU16 TU17 5J022 AA07 BA01 CE02 CF01 CF04 CG01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H03M 1/50 H03M 1/50 F term (Reference) 2G016 CA03 CB11 CB12 CC01 CC04 CC12 CC27 CD10 CD14 5G003 BA03 CA11 CB10 CC02 CC07 EA02 EA06 GC05 5H030 AS06 AS08 FF43 FF44 5H115 PG04 PI16 PU01 QN03 QN12 TI05 TR19 TU16 TU17 5J022 AA07 BA01 CE02 CF01 CF04 CG01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】サンプリングスイッチと、コンデンサと、
トランスファスイッチと、放電回路と、電圧比較器と、
時間計測手段と、演算手段とを具備する組電池のセル電
圧検出装置であって、 該サンプリングスイッチは、組電池の内の選択されたセ
ルの両端を該コンデンサに接続して該選択されたセルの
電圧を該コンデンサにサンプルホールドし、 該トランスファスイッチは、該サンプリングスイッチが
オフに遷移した後に該コンデンサを該放電回路に並列接
続し、 該放電回路は、該トランスファスイッチのオンにより該
コンデンサが接続されると該コンデンサの充電電荷を放
電時間の推移と共に放電し、 該電圧比較器は、該放電回路の電圧をしきい電圧と比較
し、放電の推移と共に減少する該放電回路の電圧が該し
きい電圧に到達したときに、出力電圧を遷移させて該時
間計測手段にこれを報知し、 該時間計測手段は、該トランスファスイッチのオンによ
り該コンデンサの電荷の放電が開始された時刻から該放
電回路の電圧が該しきい電圧に到達した時刻までの時間
内の基準クロックパルスの個数を計数し、これをしきい
到達時間に関連するディジタル値として計測し、 該演算手段は、該時間計測手段で計測されたしきい到達
時間に関するディジタル値を用いてセル電圧のディジタ
ル値を算出する、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出装置。
A sampling switch, a capacitor,
A transfer switch, a discharge circuit, a voltage comparator,
A cell voltage detecting device for a battery pack comprising a time measuring means and a calculating means, wherein the sampling switch connects both ends of a selected cell of the battery pack to the capacitor and selects the selected cell. The transfer switch switches the capacitor in parallel with the discharge circuit after the sampling switch is turned off, and the discharge circuit connects the capacitor when the transfer switch is turned on. Then, the charge of the capacitor is discharged with the transition of the discharge time, the voltage comparator compares the voltage of the discharge circuit with the threshold voltage, and the voltage of the discharge circuit, which decreases with the transition of the discharge, is equal to the threshold voltage. When the threshold voltage is reached, the output voltage is changed to notify the time measuring means, and the time measuring means turns off the transfer switch. By counting the number of reference clock pulses within the time from the time when the discharge of the capacitor starts to discharge to the time when the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage, this is related to the threshold arrival time. A cell value digital value, wherein the calculating means calculates a digital value of the cell voltage using a digital value related to the threshold arrival time measured by the time measuring means. .
【請求項2】サンプリングスイッチとコンデンサとトラ
ンスファスイッチとを含むフライングキャパシタ回路
と、放電回路と、電圧比較器と、時間計測手段と、演算
手段とを用いた組電池のセル電圧検出方法であって、 該フライングキャパシタ回路により、該コンデンサを組
電池のセル電圧に充電し、 該コンデンサと該放電回路と該電圧比較器の作用によ
り、セル電圧に充電された該コンデンサの電圧がしきい
電圧に到達する時間に対応するパルス幅のパルスを得、 該時間計測手段により該パルスのパルス幅をディジタル
値として計測し、 該演算手段により、該パルス幅に関するディジタル値か
らセル電圧のディジタル値を得る、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出方法。
2. A method for detecting a cell voltage of an assembled battery using a flying capacitor circuit including a sampling switch, a capacitor, and a transfer switch, a discharging circuit, a voltage comparator, a time measuring unit, and an arithmetic unit. The flying capacitor circuit charges the capacitor to the cell voltage of the assembled battery, and the voltage of the capacitor charged to the cell voltage reaches a threshold voltage by the action of the capacitor, the discharging circuit, and the voltage comparator. Obtaining a pulse of a pulse width corresponding to the time to perform, measuring the pulse width of the pulse as a digital value by the time measuring means, and obtaining a digital value of the cell voltage from the digital value related to the pulse width by the calculating means. A method for detecting a cell voltage of an assembled battery, comprising the steps of:
【請求項3】サンプリングスイッチと、コンデンサと、
トランスファスイッチと、放電回路と、電圧比較器と、
時間計測手段と、演算手段と、電圧生成手段とを具備
し、校正モードとセル電圧計測モードで動作する組電池
のセル電圧検出装置であって、 該電圧生成手段は、校正電圧Vo及びこれに係数α(0
<α<1)を乗じたしきい電圧αVoを生成し、 該校正モードにおいては、 該サンプリングスイッチは、該電圧生成手段を該コンデ
ンサに接続して該校正電圧Voを該コンデンサにサンプ
ルホールドし、 該トランスファスイッチは、該サンプリングスイッチが
オフに遷移した後に該コンデンサを該放電回路に並列接
続し、 該放電回路は、該トランスファスイッチのオンにより該
コンデンサが接続されると該コンデンサの充電電荷を放
電時間の推移と共に放電し、 該電圧比較器は、該放電回路の電圧を該電圧生成手段か
ら供給された該しきい電圧αVoと比較し、放電の推移
と共に減少する該放電回路の電圧が該しきい電圧に到達
したときに、出力電圧を遷移させて該時間計測手段にこ
れを報知し、 該時間計測手段は、該トランスファスイッチのオンによ
り該コンデンサの電荷の放電が開始された時刻から該放
電回路の電圧が該しきい電圧に到達した時刻までの時間
内の基準クロックパルスの個数を計数し、これを校正モ
ードにおけるしきい到達時間(To)に関連するディジ
タル値として計測し、これをメモリに格納し、 該セル電圧計測モードにおいては、 該サンプリングスイッチは、組電池のセルの両端を該コ
ンデンサに接続して該セルの電圧を該コンデンサにサン
プルホールドし、 該トランスファスイッチは、該サンプリングスイッチが
オフに遷移した後に該コンデンサを該放電回路に並列接
続し、 該放電回路は、該トランスファスイッチのオンにより該
コンデンサが接続されると該コンデンサの充電電荷を放
電時間の推移と共に放電し、 該電圧比較器は、該放電回路の電圧を該電圧生成手段か
ら供給された該しきい電圧αVoと比較し、放電の推移
と共に減少する該放電回路の電圧が該しきい電圧に到達
したときに、出力電圧を遷移させて該時間計測手段にこ
れを報知し、 該時間計測手段は、該トランスファスイッチのオンによ
り該コンデンサの電荷の放電が開始された時刻から該放
電回路の電圧が該しきい電圧に到達した時刻までの時間
内の基準クロックパルスの個数を計数し、これをしきい
到達時間に関連するディジタル値(T)として計測し、 該演算手段は、該時間計測手段で計測されたしきい到達
時間に関するディジタル値(T)と該メモリから読み出
した前記校正モードにおけるしきい到達時間(To)を
用いてセル電圧のディジタル値を算出する、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出装置。
3. A sampling switch, a capacitor,
A transfer switch, a discharge circuit, a voltage comparator,
A cell voltage detecting device for an assembled battery, comprising a time measuring unit, a calculating unit, and a voltage generating unit, operating in a calibration mode and a cell voltage measuring mode, wherein the voltage generating unit includes a calibration voltage Vo and a calibration voltage Vo. Coefficient α (0
Generating a threshold voltage αVo multiplied by <α <1); in the calibration mode, the sampling switch connects the voltage generation means to the capacitor to sample and hold the calibration voltage Vo on the capacitor; The transfer switch connects the capacitor in parallel with the discharge circuit after the sampling switch has turned off, and the discharge circuit discharges the charge of the capacitor when the capacitor is connected by turning on the transfer switch. The voltage comparator discharges with time, and the voltage comparator compares the voltage of the discharge circuit with the threshold voltage αVo supplied from the voltage generating means. When the threshold voltage is reached, the output voltage is changed to notify the time measuring means, and the time measuring means To count the number of reference clock pulses within the time from the time when the discharge of the capacitor starts to be discharged to the time when the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage. In the cell voltage measurement mode, the sampling switch connects both ends of the cell of the assembled battery to the capacitor and measures the digital value related to the arrival time (To). The transfer switch samples and holds the voltage on the capacitor, and the transfer switch connects the capacitor in parallel to the discharge circuit after the sampling switch has turned off, and the discharge circuit has the capacitor connected by turning on the transfer switch. Then, the charge of the capacitor is discharged with the transition of the discharge time, and the voltage comparator discharges the charge of the discharge circuit. The voltage is compared with the threshold voltage αVo supplied from the voltage generating means, and when the voltage of the discharge circuit, which decreases with the transition of the discharge, reaches the threshold voltage, the output voltage is shifted to measure the time. Means for notifying this, and the time measuring means sets the time within the time from the time when the discharge of the capacitor is started by turning on the transfer switch to the time when the voltage of the discharge circuit reaches the threshold voltage. The number of reference clock pulses is counted and measured as a digital value (T) related to the threshold arrival time. And calculating a digital value of the cell voltage using the threshold arrival time (To) in the calibration mode read from the memory.
【請求項4】サンプリングスイッチとコンデンサとトラ
ンスファスイッチとを含むフライングキャパシタ回路
と、放電回路と、電圧比較器と、時間計測手段と、演算
手段と、電圧生成手段とを用いた組電池のセル電圧検出
方法であって、 該電圧生成手段により、校正電圧Vo及びこれに係数α
(0<α<1)を乗じたしきい電圧αVoを生成し、 該フライングキャパシタ回路により、該コンデンサを該
校正電圧Voに充電し、 該コンデンサと該放電回路と該電圧比較器の作用によ
り、該校正電圧Voに充電された該コンデンサの電圧が
減衰してしきい電圧に到達する時間に対応するパルス幅
(Wo)のパルスを得、 該パルスのパルス幅(Wo)を該時間計測手段によりデ
ィジタル値(To)として計測し、 一方該フライングキャパシタ回路により、該コンデンサ
を組電池のセル電圧に充電し、 該コンデンサと該放電回路と該電圧比較器の作用によ
り、セル電圧に充電された該コンデンサの電圧が減衰し
てしきい電圧に到達する時間に対応するパルス幅(W)
のパルスを得、 該パルスのパルス幅(W)を該時間計測手段によりディ
ジタル値(T)として計測し、 該演算手段により、前記ディジタル値(To)と前記デ
ィジタル値(T)を用いてセル電圧のディジタル値を算
出する、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出方法。
4. A cell voltage of an assembled battery using a flying capacitor circuit including a sampling switch, a capacitor, and a transfer switch, a discharging circuit, a voltage comparator, a time measuring unit, a calculating unit, and a voltage generating unit. A detection method, wherein a calibration voltage Vo and a coefficient α
(0 <α <1) to generate a threshold voltage αVo, charge the capacitor to the calibration voltage Vo by the flying capacitor circuit, and operate the capacitor, the discharge circuit and the voltage comparator A pulse having a pulse width (Wo) corresponding to the time when the voltage of the capacitor charged to the calibration voltage Vo attenuates and reaches the threshold voltage is obtained, and the pulse width (Wo) of the pulse is measured by the time measuring means. The capacitor is charged to the cell voltage of the assembled battery by the flying capacitor circuit, and the capacitor is charged to the cell voltage by the action of the capacitor, the discharging circuit and the voltage comparator. Pulse width (W) corresponding to the time when the capacitor voltage attenuates and reaches the threshold voltage
The pulse width (W) of the pulse is measured as a digital value (T) by the time measuring means, and the cell is calculated by the calculating means using the digital value (To) and the digital value (T). A method of detecting a cell voltage of an assembled battery, comprising calculating a digital value of a voltage.
【請求項5】請求項1又は請求項3に記載の組電池のセ
ル電圧検出装置において、 該放電回路は抵抗であることを特徴とした組電池のセル
電圧検出装置。
5. The cell voltage detecting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the discharging circuit is a resistor.
【請求項6】請求項1又は請求項3に記載の組電池のセ
ル電圧検出装置において、 該放電回路は定電流回路であることを特徴とした組電池
のセル電圧検出装置。
6. The cell voltage detecting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the discharging circuit is a constant current circuit.
【請求項7】請求項2又は請求項4に記載の組電池のセ
ル電圧検出方法において、 該放電回路は抵抗であることを特徴とした組電池のセル
電圧検出方法。
7. The cell voltage detecting method according to claim 2, wherein said discharging circuit is a resistor.
【請求項8】請求項2又は請求項4に記載の組電池のセ
ル電圧検出方法において、 該放電回路は定電流回路であることを特徴とした組電池
のセル電圧検出方法。
8. The method for detecting a cell voltage of a battery pack according to claim 2, wherein the discharge circuit is a constant current circuit.
【請求項9】請求項1、請求項3、請求項5及び請求項
6のいずれか1項に記載の組電池のセル電圧検出装置に
おいて、 該サンプリングスイッチは、組電池のセルの内の1つを
選択するセル選択スイッチのコモン端子に直列に接続さ
れたコモンサンプリングスイッチを有する、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出装置。
9. The cell voltage detecting device for an assembled battery according to claim 1, wherein the sampling switch is connected to one of the cells of the assembled battery. A cell voltage detection device for an assembled battery, comprising: a common sampling switch connected in series to a common terminal of a cell selection switch for selecting one of the cell selection switches.
【請求項10】請求項2、請求項4、請求項7及び請求
項8のいずれか1項に記載の組電池のセル電圧検出方法
において、 該サンプリングスイッチは、組電池のセルの内の1つを
選択するセル選択スイッチのコモン端子に直列に接続さ
れたコモンサンプリングスイッチを有する、 ことを特徴とした組電池のセル電圧検出方法。
10. A method for detecting a cell voltage of an assembled battery according to any one of claims 2, 4, 7, and 8, wherein the sampling switch comprises one of the cells of the assembled battery. A cell sampling switch connected in series to a common terminal of a cell selection switch for selecting one of the cell selection switches.
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