JP4588675B2

JP4588675B2 - Voltage detection device and electric vehicle

Info

Publication number: JP4588675B2
Application number: JP2006215551A
Authority: JP
Inventors: 宏和河合
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-08-08
Also published as: JP2007071871A

Description

本発明は、組電池の電圧を検出するための電圧検出装置、及びそれを備えた電動車輌に関する。 The present invention relates to a voltage detection device for detecting the voltage of an assembled battery, and an electric vehicle including the same.

従来、組電池を構成する電池ブロックの電圧を検出するための装置として、特許文献１の電池電圧検出装置が開示されている。 Conventionally, a battery voltage detection device disclosed in Patent Document 1 is disclosed as a device for detecting the voltage of a battery block constituting an assembled battery.

特許文献１に記載の電池電圧検出装置は、ツェナーダイオードのような定電圧降下回路を含む基準電圧発生部と並列に、１つのコンデンサを有し、スイッチの切り替えによって、組電池を構成する二次電池でコンデンサを充電する。電圧検出部は、充電後のコンデンサの両端電圧を基準電圧として入力することで、内部基準電圧の補正を行う。
特開２００２−０４００６４号公報（第２図） The battery voltage detection device described in Patent Document 1 includes a secondary capacitor that includes one capacitor in parallel with a reference voltage generation unit including a constant voltage drop circuit such as a Zener diode, and configures an assembled battery by switching the switch. Charge the capacitor with the battery. The voltage detector corrects the internal reference voltage by inputting the voltage across the capacitor after charging as a reference voltage.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-040064 (FIG. 2)

上記従来例の電池電圧検出装置は、基準電圧発生用の電源を接続する必要がなく、単独かつ頻繁に内部基準電圧の補正を行えるという利点を有する一方で、定電圧降下回路を構成するツェナーダイオードの降伏電圧以上の内部基準電圧を発生することができなかった。 The battery voltage detection device of the above-described conventional example has the advantage that it is not necessary to connect a power source for generating a reference voltage and can independently and frequently correct an internal reference voltage, while a Zener diode that constitutes a constant voltage drop circuit An internal reference voltage higher than the breakdown voltage could not be generated.

このため、比較的高電圧の電池ブロック電圧を検出する場合、精度良く検出誤差を補正出来ない、という問題を有していた。
本発明は、上記問題に鑑み、できる限り低コストに、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することが可能な電圧検出装置、及びそれを備えた電動車輌を提供することを課題とする。 For this reason, when detecting a battery block voltage having a relatively high voltage, the detection error cannot be corrected with high accuracy.
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a voltage detection device capable of correcting a detection error with a voltage equal to or higher than an internal reference voltage at as low a cost as possible, and an electric vehicle including the same. .

上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
本発明の電圧検出装置は、１つ以上の二次電池からなる電池ブロックを１つ以上直列接続させた構成を有する組電池の任意の電池ブロックの両端電圧を取出すための複数のスイッチを有する第１のスイッチ群、前記任意の電池ブロックの両端電圧又は所定の内部基準電圧で充電され、直列接続及び並列接続に切り替えられる２つ以上のコンデンサを有する充放電部、及び前記２つ以上のコンデンサの放電電圧を入力する電圧検出部、を有する電圧検出装置であって、前記充放電部は、前記２つ以上のコンデンサのそれぞれの間に設けられ、一方のコンデンサの第２端子と他方のコンデンサの第１端子との間に接続された、相互に連動してオンオフする１つ以上のスイッチを有する第２のスイッチ群と、前記２つ以上のコンデンサと前記内部基準電圧を供給する電源との間に設けられ、各コンデンサの第１端子と前記内部基準電圧を供給する電源の正極との間の各々に接続された第１のスイッチ、及び各コンデンサの第２端子と前記内部基準電圧を供給する電源の負極との間の各々に接続された第２のスイッチからなり、連動してオンオフ制御される第３のスイッチ群と、を有し、直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの高電位端子と前記電圧検出部との間に接続された第３のスイッチと、直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの低電位端子と前記電圧検出部との間に接続された第４のスイッチとを有し、第１の期間において、互いに直列接続された前記２つ以上のコンデンサが前記組電池の任意の電池ブロックの両端電圧で充電され、第２の期間において、互いに直列接続された、前記第１の期間に充電された前記２つ以上のコンデンサが放電され、その放電電圧が前記電圧検出部によって検出され、第３の期間において、互いに並列接続された前記２つ以上のコンデンサが前記所定の内部基準電圧でそれぞれ充電され、第４の期間において、互いに直列接続された、前記第３の期間に充電された前記２つ以上のコンデンサが放電され、その放電電圧を基準として前記電圧検出部の検出誤差が補正される。この発明によれば、直列接続及び並列接続に切り替えられる２つ以上のコンデンサを設けることにより、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することができる、という効果を有する。コンデンサは低コストである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The voltage detection device of the present invention includes a plurality of switches for taking out the voltage at both ends of an arbitrary battery block of an assembled battery having a configuration in which one or more battery blocks made of one or more secondary batteries are connected in series. A switch group, a charging / discharging unit having two or more capacitors that are charged with a voltage between both ends of the arbitrary battery block or a predetermined internal reference voltage and switched to a series connection and a parallel connection, and the two or more capacitors A voltage detection device having a voltage detection unit for inputting a discharge voltage, wherein the charge / discharge unit is provided between each of the two or more capacitors, and the second terminal of one capacitor and the other capacitor A second switch group having one or more switches connected to each other and connected to each other and interlocked with each other; the two or more capacitors; and the internal group A first switch provided between the power supply for supplying the voltage and connected between the first terminal of each capacitor and the positive electrode of the power supply for supplying the internal reference voltage; and a second terminal of each capacitor And a third switch group connected to each of a negative electrode of a power source that supplies the internal reference voltage, and a third switch group that is controlled on and off in conjunction with each other, and when connected in series A third switch connected between the high-potential terminals of the two or more capacitors and the voltage detector, and the low-potential terminals of the two or more capacitors and the voltage detector when connected in series A second switch connected between the first and second capacitors , and in the first period, the two or more capacitors connected in series with each other are charged with a voltage across an arbitrary battery block of the assembled battery, In the period of 2, The two or more capacitors charged in the first period connected in series are discharged, the discharge voltage is detected by the voltage detection unit, and the two connected in parallel in the third period Two or more capacitors are charged with the predetermined internal reference voltage, respectively. In the fourth period, the two or more capacitors charged in the third period and connected in series with each other are discharged, and the discharge voltage As a reference, the detection error of the voltage detector is corrected. According to the present invention, by providing two or more capacitors that can be switched between series connection and parallel connection, the detection error can be corrected with a voltage that is equal to or higher than the internal reference voltage. Capacitors are low cost.

また、コンデンサ及びスイッチは低コストである故に、できる限り低コストに、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することが可能な電圧検出装置を実現できる、という効果を奏する。 In addition , since the capacitor and the switch are low in cost, it is possible to realize a voltage detection device capable of correcting the detection error with a voltage equal to or higher than the internal reference voltage as low as possible.

更にこうした電圧検出装置は、以下に列記するような態様での具体化が可能である。 Furthermore Such voltage detecting device is capable embodied in such a manner are listed in below.

・前記第１、第２、及び第４の期間では、前記第２のスイッチ群の前記１つ以上のスイッチがオンとされ、且つ前記第３のスイッチ群の前記複数のスイッチがオフとされることにより、前記２つ以上のコンデンサが直列接続される。 In the first, second, and fourth periods, the one or more switches of the second switch group are turned on, and the plurality of switches of the third switch group are turned off Thus, the two or more capacitors are connected in series.

・前記第３の期間では、前記第２のスイッチ群の前記１つ以上のスイッチがオフとされ、且つ前記第３のスイッチ群の前記複数のスイッチがオンとされることにより、前記２つ以上のコンデンサが並列接続される。 • In the third period, the second of the one or more switches of the switch group is turned off, and by the third of the plurality of switches of the switch group is turned on, the two or more Are connected in parallel.

・コンデンサの充放電は、（１）前記第１及び第３の期間では、前記第３及び第４のスイッチが共にオフとされることで前記２つ以上のコンデンサが充電される、或いは（２）前記第２及び第４の期間において、前記第３及び第４のスイッチが共にオンとされることで前記２つ以上のコンデンサが放電される、といった態様で実現できる。 · Discharge of the capacitor, in (1) the first and third periods, the third and fourth of said two or more capacitor switches together by being turned off is charged, or (2 ) In the second and fourth periods, the two or more capacitors are discharged when both the third and fourth switches are turned on.

・前記第１のスイッチ群は、複数のスイッチを有する第１のマルチプレクサと、複数のスイッチを有する第２のマルチプレクサとを備え、前記第１のマルチプレクサの各スイッチは、前記第２のスイッチ群の前記１つ以上のスイッチがオンとされ、且つ前記第３のスイッチ群の前記複数のスイッチがオフとされることで直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの高電位端子と、前記複数の電池ブロックの各々の第１端子との間に接続され、前記第２のマルチプレクサの各スイッチは、前記第２のスイッチ群の前記１つ以上のスイッチがオンとされ、且つ前記第３のスイッチ群の前記複数のスイッチがオフとされることで直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの低電位端子と、前記複数の電池ブロックの第２端子との間に接続される。なおこうした構成では、（１）前記第１の期間では、前記第１のマルチプレクサのいずれか１つのスイッチのみがオンとされ、且つ前記第２のマルチプレクサのいずれか１つのスイッチのみがオンとされることで、前記２つ以上のコンデンサが任意の電池ブロックの両端電圧で充電される、或いは（２）前記第２、第３及び第４の期間では、前記第１のマルチプレクサの全てのスイッチのみがオフとされ、且つ前記第２のマルチプレクサの全てのスイッチのみがオフとされる、といった態様で電源電圧の検出及び検出誤差の補正を行うことができる。 - the first switch group includes: a first multiplexer having a plurality of switches, and a second multiplexer having a plurality of switches, each switch of the first multiplexer, the second switch group The one or more switches are turned on, and the plurality of switches of the third switch group are turned off, and when connected in series, the two or more capacitors have high potential terminals, and the plurality of switches Each switch of the second multiplexer, the one or more switches of the second switch group are turned on, and the third switch is connected to the first terminal of each of the battery blocks The low-potential terminals of the two or more capacitors when connected in series by turning off the plurality of switches of the group and the second terminals of the plurality of battery blocks It is. In yet configuration was Hiroshi, (1) In the first period, the only one of the switches of the first multiplexer is turned on, and only one of the switches of the second multiplexer on The two or more capacitors are charged with the voltage across the battery block, or ( 2 ) in the second, third and fourth periods, all of the first multiplexers It is possible to detect the power supply voltage and correct the detection error in such a manner that only the switch is turned off and only all the switches of the second multiplexer are turned off.

更に以上の本発明の電圧検出装置は、全ての電池ブロックが一巡されるまで、対象とする電池ブロックを順次切り替えながら、前記第１の期間及び第２の期間が繰り返されることで、前記電圧検出部は、全ての電池ブロックの両端電圧を検出し、次いで前記第３の期間及び第４の期間において、前記電圧検出部の検出結果の検出誤差の補正を行うように構成することで、検出誤差補正を行った上で全ての電池ブロックの両端電圧を個別に検出することができるようになる。 Further, the voltage detection device of the present invention described above is configured such that the first period and the second period are repeated while sequentially switching the target battery blocks until all the battery blocks are made a circuit, so that the voltage detection is performed. The unit detects the voltage across both battery blocks, and then corrects the detection error of the detection result of the voltage detection unit in the third period and the fourth period, thereby detecting a detection error. It becomes possible to individually detect the voltages at both ends of all the battery blocks after performing the correction.

一方、本発明の電動車輌は、直列接続された複数の電池ブロックを有する組電池と、前記複数の電池ブロックのうちの任意の両端電圧を検出する電圧検出装置と、を備える電動車輌であって、前記電圧検出装置は、前記任意の電池ブロックの両端電圧を取出すための複数のスイッチを有する第１のスイッチ群、前記任意の電池ブロックの両端電圧又は所定の内部基準電圧で充電され、直列接続及び並列接続に切り替えられる２つ以上のコンデンサを有する充放電部、及び前記２つ以上のコンデンサの放電電圧を入力する電圧検出部、を有し、前記充放電部は、前記２つ以上のコンデンサのそれぞれの間に設けられ、一方のコンデンサの第２端子と他方のコンデンサの第１端子との間に接続された、相互に連動してオンオフする１つ以上のスイッチを有する第２のスイッチ群と、前記２つ以上のコンデンサと前記内部基準電圧を供給する電源との間に設けられ、各コンデンサの第１端子と前記内部基準電圧を供給する電源の正極との間の各々に接続された第１のスイッチ、及び各コンデンサの第２端子と前記内部基準電圧を供給する電源の負極との間の各々に接続された第２のスイッチからなり、連動してオンオフ制御される第３のスイッチ群と、を有し、直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの高電位端子と前記電圧検出部との間に接続された第３のスイッチと、直列接続されたときの前記２つ以上のコンデンサの低電位端子と前記電圧検出部との間に接続された第４のスイッチとを有し、第１の期間において、互いに直列接続された前記２つ以上のコンデンサが前記組電池の任意の電池ブロックの両端電圧で充電され、第２の期間において、互いに直列接続された、前記第１の期間に充電された前記２つ以上のコンデンサが放電され、その放電電圧が前記電圧検出部によって検出され、第３の期間において、互いに並列接続された前記２つ以上のコンデンサが前記所定の内部基準電圧でそれぞれ充電され、第４の期間において、互いに直列接続された、前記第３の期間に充電された前記２つ以上のコンデンサが放電され、その放電電圧を基準として前記電圧検出部の検出誤差が補正される。この発明によれば、上記の電圧検出装置と同等の効果を奏する電動車輌を実現することができる。 On the other hand, an electric vehicle of the present invention is an electric vehicle including an assembled battery having a plurality of battery blocks connected in series, and a voltage detection device that detects an arbitrary voltage across the plurality of battery blocks. The voltage detection device is charged with a first switch group having a plurality of switches for taking out the voltage across the battery block, the voltage across the battery block or a predetermined internal reference voltage, and connected in series. And a charging / discharging unit having two or more capacitors switched to parallel connection, and a voltage detection unit for inputting discharge voltages of the two or more capacitors, wherein the charging / discharging unit includes the two or more capacitors. One or more switches connected between the second terminal of one capacitor and the first terminal of the other capacitor, which are turned on and off in conjunction with each other. A second switch group having a first and a second power source, and a power supply for supplying the internal reference voltage, and a positive terminal of the power supply for supplying the internal reference voltage. And a second switch connected to each of the second switch between the second terminal of each capacitor and the negative electrode of the power source for supplying the internal reference voltage. A third switch group that is on / off controlled, and a third switch connected between the high potential terminals of the two or more capacitors when connected in series and the voltage detection unit, A second switch connected between the low potential terminals of the two or more capacitors when connected and the voltage detection unit, and the two switches connected in series in the first period; The above capacitor In the second period, the two or more capacitors charged in the first period and charged in the first period are discharged with the voltage at both ends of any battery block of the pond, and the discharge voltage is the voltage. In the third period, the two or more capacitors connected in parallel with each other are charged with the predetermined internal reference voltage, and in the fourth period, the third capacitors connected in series with each other. The two or more capacitors charged during this period are discharged, and the detection error of the voltage detector is corrected based on the discharge voltage. According to the present invention, it is possible to realize an electric vehicle that exhibits the same effect as the voltage detection device described above.

本発明によれば、できる限り低コストに、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することが可能な電圧検出装置、及びそれを備えた電動車輌を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a voltage detection device capable of correcting a detection error with a voltage equal to or higher than the internal reference voltage and an electric vehicle including the same, at as low a cost as possible.

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について、図面とともに記載する。 Hereinafter, examples specifically showing the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１、２、及び３を用いて、本発明の実施例における電圧検出装置について説明する。図１は、本実施例の電圧検出装置を備えた電動車輌の構成を示すブロック図である。図１において、本実施例の電動車輌は、組電池１、ハイサイドコンタクタ２、ローサイドコンタクタ３、プリチャージコンタクタ４、制限抵抗５、コンデンサ６、インバータ７、モータジェネレータ８、電流センサ９、電源制御部１０、及び車輌制御部１１を有する。 A voltage detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electric vehicle including the voltage detection device according to the present embodiment. In FIG. 1, the electric vehicle of this embodiment includes an assembled battery 1, a high side contactor 2, a low side contactor 3, a precharge contactor 4, a limiting resistor 5, a capacitor 6, an inverter 7, a motor generator 8, a current sensor 9, and power control. Unit 10 and vehicle control unit 11.

組電池１は、直列接続された複数の電池ブロックから構成される、総電圧３００Ｖの電源である。各電池ブロックは、比較的低電圧の二次電池を複数個直列接続することによって構成される。二次電池は、例えば、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命等の基本特性に優れる密閉型のニッケル水素化物電池（ニッケル水素蓄電池）であるが、これに限らず、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池等を用いても良い。 The assembled battery 1 is a power source having a total voltage of 300 V, which is composed of a plurality of battery blocks connected in series. Each battery block is configured by connecting a plurality of relatively low voltage secondary batteries in series. The secondary battery is, for example, a sealed nickel hydride battery (nickel metal hydride battery) excellent in basic characteristics such as energy density, output density, and cycle life, but is not limited to this, but is a lithium ion secondary battery or nickel cadmium. A storage battery, a lead storage battery, or the like may be used.

組電池１の正極側には、ハイサイドコンタクタ２の一端が接続され、負極側にはローサイドコンタクタ３の一端が接続される。プリチャージコンタクタ４は、制限抵抗５と共に直列回路を構成し、この直列回路は、ハイサイドコンタクタ２と並列に接続される。 One end of the high side contactor 2 is connected to the positive electrode side of the assembled battery 1, and one end of the low side contactor 3 is connected to the negative electrode side. The precharge contactor 4 constitutes a series circuit together with the limiting resistor 5, and this series circuit is connected in parallel with the high side contactor 2.

ハイサイドコンタクタ２、ローサイドコンタクタ３、及びプリチャージコンタクタ４は、各々可動接点と固定接点とを有し、さらに可動接点を動作させるためのコイルを有する。各コイルは一端を接地電位に接続し、車輌制御部１１を介して補助電源電圧Ｖｓｕｂをコイルに印加することによって可動接点を可動せしめ、接点間の導通状態及び遮断状態を切り替える。 The high side contactor 2, the low side contactor 3, and the precharge contactor 4 each have a movable contact and a fixed contact, and further have a coil for operating the movable contact. One end of each coil is connected to the ground potential, and the auxiliary power supply voltage Vsub is applied to the coil via the vehicle control unit 11 to move the movable contact and switch between a conduction state and a cutoff state between the contacts.

コンデンサ６は、ハイサイドコンタクタ２の他端と、ローサイドコンタクタ３の他端との間に接続された平滑用のコンデンサである。コンデンサ６は、インバータ７に印加される電圧の変動を抑える働きをし、モータジェネレータ８に安定して電圧を供給するために設けられる。 The capacitor 6 is a smoothing capacitor connected between the other end of the high side contactor 2 and the other end of the low side contactor 3. Capacitor 6 serves to suppress fluctuations in the voltage applied to inverter 7 and is provided to stably supply voltage to motor generator 8.

インバータ７は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）等の高速スイッチングが可能な複数組のトランジスタ及びダイオードから構成される。インバータ７は、入力した直流電源を三相の交流電圧に変換し、モータジェネレータ８の各相に電圧を順次印加する。これにより、モータジェネレータ８が回転駆動される。 The inverter 7 is composed of a plurality of sets of transistors and diodes capable of high-speed switching such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The inverter 7 converts the input DC power source into a three-phase AC voltage, and sequentially applies a voltage to each phase of the motor generator 8. Thereby, the motor generator 8 is rotationally driven.

モータジェネレータ８は、インバータ７によって制御され、例えばロータ内部に埋め込まれた磁石が、ステータコイルに印加された電圧によって回転力を与えられることによって回転駆動する。モータジェネレータ８は、三相交流発電機又は三相交流電動機として機能する。モータジェネレータ８は、発電機として機能している場合、組電池１を充電し、電動機として機能している場合、組電池１から供給される電力を消費する。 The motor generator 8 is controlled by the inverter 7 and is driven to rotate when, for example, a magnet embedded in the rotor is given a rotational force by a voltage applied to the stator coil. The motor generator 8 functions as a three-phase AC generator or a three-phase AC motor. The motor generator 8 charges the assembled battery 1 when functioning as a generator, and consumes the electric power supplied from the assembled battery 1 when functioning as an electric motor.

車輌制御部１１は、車輌判定部１１０、コンタクタ制御部１１１、及びインバータ制御部１１２を有する。
車輌判定部１１０は、操作者が図示しないイグニションキー、アクセル、シフトレバー、ブレーキ等を操作することによって出力される操作信号を、操作信号入力端子ＯＰから入力する。車輌判定部１１０は、入力した各操作信号に応じて、コンタクタ制御部１１１、インバータ制御部１１２、及び電源制御部１０に命令を出力する。 The vehicle control unit 11 includes a vehicle determination unit 110, a contactor control unit 111, and an inverter control unit 112.
The vehicle determination unit 110 inputs an operation signal output when an operator operates an ignition key, an accelerator, a shift lever, a brake, and the like (not shown) from the operation signal input terminal OP. The vehicle determination unit 110 outputs a command to the contactor control unit 111, the inverter control unit 112, and the power supply control unit 10 in accordance with each input operation signal.

コンタクタ制御部１１１は、ハイサイドコンタクタ２、ローサイドコンタクタ３、及びプリチャージコンタクタ４のコイルに補助電源電圧Ｖｓｕｂを印加することによって、各コンタクタ２、３、及び４の導通状態及び遮断状態を制御する。 The contactor control unit 111 controls the conduction state and the cutoff state of each of the contactors 2, 3, and 4 by applying the auxiliary power supply voltage Vsub to the coils of the high-side contactor 2, the low-side contactor 3, and the precharge contactor 4. .

インバータ制御部１１２は、インバータに印加される電圧、及び、インバータ７の出力信号である帰還した三相の電圧信号を入力する。インバータ制御部１１２は、入力した各信号に基づいて、インバータ７の各トランジスタを制御する制御信号を出力し、インバータ７を介してモータジェネレータ８の回転数等を制御する。 The inverter control unit 112 inputs a voltage applied to the inverter and a fed back three-phase voltage signal that is an output signal of the inverter 7. The inverter control unit 112 outputs a control signal for controlling each transistor of the inverter 7 based on each input signal, and controls the rotational speed and the like of the motor generator 8 via the inverter 7.

電源制御部１０は、電圧検出装置１００、電流検出部１０５、温度検出部１０８、及び電源判定部１０９を有する。
電流検出部１０５は、例えば、電源判定部１０９が指示するタイミングで、あるいは、所定の電流測定周期毎に、電流センサ９が検出した組電池１の低電位側に流れる電流を読み出して、電源判定部１０９に出力する。電流センサ９は、例えば、導線を流れる電流によって発生する電磁界を検出するホールセンサを用いて、組電池１の低電位側のラインに流れる電流を検出する。 The power supply control unit 10 includes a voltage detection device 100, a current detection unit 105, a temperature detection unit 108, and a power supply determination unit 109.
For example, the current detection unit 105 reads the current flowing to the low potential side of the assembled battery 1 detected by the current sensor 9 at the timing indicated by the power supply determination unit 109 or at every predetermined current measurement cycle, and determines the power supply Output to the unit 109. The current sensor 9 detects the current flowing through the low potential side line of the assembled battery 1 using, for example, a Hall sensor that detects an electromagnetic field generated by the current flowing through the conducting wire.

温度検出部１０８は、例えば電源判定部１０９が指示するタイミングで、あるいは、所定の電流測定周期毎に、組電池１の近傍に設けられた温度センサ１０８ａ及び１０８ｂによって組電池１の温度を検出する。温度センサ１０８ａ及び１０８ｂは、例えばサーミスタ等である。本実施例において、温度センサは２個図示されているが、温度センサの数は１個以上の任意の数であって良い。しかし、組電池１内での温度差を補償するために２個以上設けられることが好ましい。 The temperature detection unit 108 detects the temperature of the assembled battery 1 using, for example, temperature sensors 108a and 108b provided in the vicinity of the assembled battery 1 at a timing instructed by the power supply determination unit 109 or at predetermined current measurement cycles. . The temperature sensors 108a and 108b are, for example, thermistors. In the present embodiment, two temperature sensors are illustrated, but the number of temperature sensors may be an arbitrary number of one or more. However, two or more are preferably provided to compensate for the temperature difference in the assembled battery 1.

電圧検出装置１００は、組電池１の任意の電池ブロックの両端電圧を検出する。電圧検出装置１００については、後に図２を用いて更に詳しく説明する。
電源判定部１０９は、電圧検出装置１００が検出した組電池１の各電池ブロックの両端電圧と、温度検出部１０８が検出した組電池１の温度と、電流検出部１０５が検出した組電池１に流れる電流とを入力する。電源判定部１０９は、入力した組電池１の諸情報を用いて組電池１の状態を監視し、車輌制御部１１に出力する。車輌制御部１１は、電源判定部１０９から入力される組電池１の状態に基づいて、インバータ制御及びコンタクタ制御を行う。 The voltage detection device 100 detects the voltage across both battery blocks of the assembled battery 1. The voltage detection device 100 will be described in more detail later with reference to FIG.
The power source determination unit 109 applies the voltage across the battery block of the assembled battery 1 detected by the voltage detection device 100, the temperature of the assembled battery 1 detected by the temperature detection unit 108, and the assembled battery 1 detected by the current detection unit 105. Input the flowing current. The power determination unit 109 monitors the state of the assembled battery 1 using the various pieces of information of the assembled battery 1 that has been input, and outputs it to the vehicle control unit 11. The vehicle control unit 11 performs inverter control and contactor control based on the state of the assembled battery 1 input from the power determination unit 109.

次に、図２を参照して、本発明の特徴である電圧検出装置１００について詳細に説明する。図２は、図１に示した構成のうち、組電池１、電圧検出装置１００、及び電源判定部１０９のみを抜き出して、その詳細構成を記載した回路図である。 Next, with reference to FIG. 2, the voltage detection apparatus 100 that is a feature of the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a circuit diagram in which only the assembled battery 1, the voltage detection device 100, and the power supply determination unit 109 are extracted from the configuration illustrated in FIG.

図２において、電圧検出装置１００は、第１のマルチプレクサ１０１、第２のマルチプレクサ１０２、サンプルスイッチ部１０３、電圧検出部１０６、及び充放電部１０７を有する。第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２は、組電池の任意の電池ブロックの両端電圧を取出すための第１のスイッチ群を形成する。また、図２において、組電池１は、ｎ個の電池ブロックを有し、各電池ブロックを高電位側から順にそれぞれＢＢ１、ＢＢ２、・・・、ＢＢ（ｎ−１）、ＢＢｎとしている。 2, the voltage detection apparatus 100 includes a first multiplexer 101, a second multiplexer 102, a sample switch unit 103, a voltage detection unit 106, and a charge / discharge unit 107. The first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 form a first switch group for taking out the voltage across both battery blocks of the assembled battery. In FIG. 2, the assembled battery 1 has n battery blocks, and the battery blocks are designated as BB1, BB2,..., BB (n−1), BBn in order from the high potential side.

第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２は、組電池１の高電位側、組電池１の各電池ブロック間、及び組電池１の低電位側に交互に一端が接続された複数のスイッチから構成される。第１のマルチプレクサ１０１の各スイッチ１０１１、１０１２、・・・１０１ｐは、他端がサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ａに接続される。第２のマルチプレクサ１０２の各スイッチ１０２１、・・・１０２ｑは、他端がサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ｂに接続される。なお本実施形態においては、スイッチ１０３ａが上記第３のスイッチに、スイッチ１０３ｂが上記第４のスイッチにそれぞれ相当する。 The first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 are composed of a plurality of switches whose one ends are alternately connected to the high potential side of the assembled battery 1, between each battery block of the assembled battery 1, and to the low potential side of the assembled battery 1. Composed. The other end of each switch 1011, 1012,... 101p of the first multiplexer 101 is connected to the switch 103a of the sample switch unit 103. The other end of each switch 1021,... 102q of the second multiplexer 102 is connected to the switch 103b of the sample switch unit 103. In the present embodiment, the switch 103a corresponds to the third switch, and the switch 103b corresponds to the fourth switch.

第１のマルチプレクサ１０１を構成する複数の（図２ではｐ個）スイッチの中から適当な１つのスイッチ、及び、第２のマルチプレクサ１０２を構成する複数の（図２ではｑ個）スイッチの中から適当な１つのスイッチ、を選択してこの２つのスイッチをオンとし、その他のスイッチを全てオフにする。これによって、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２は、組電池１の電池ブロックのうち任意の１つの電池ブロックの両端電圧を取り出すことができる。 An appropriate switch from among a plurality of (p in FIG. 2) switches constituting the first multiplexer 101 and a plurality of (q in FIG. 2) switches constituting the second multiplexer 102. Select an appropriate switch to turn on these two switches and turn off all other switches. As a result, the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 can extract the voltage across one battery block of the battery blocks of the assembled battery 1.

なお、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチの総数ｐ及び第２のマルチプレクサ１０２のスイッチの総数ｑと、組電池１の電池ブロックの数ｎとの間には、以下の式が成り立つ。 The following formula is established between the total number p of switches of the first multiplexer 101 and the total number q of switches of the second multiplexer 102 and the number n of battery blocks of the assembled battery 1.

ｐ＋ｑ＝ｎ＋１・・・・・・（１）
例えば、図２に示した構成において、組電池１の高電位側は、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１１の一端に接続されている。組電池１の電池ブロックＢＢ１及びＢＢ２の接続点は、第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１の一端に接続されている。組電池１の電池ブロックＢＢ２及びＢＢ３の接続点は、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１２の一端に接続されている。組電池１の電池ブロックＢＢ（ｎ−１）及びＢＢｎの接続点は、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１ｐの一端に接続されている。組電池１の低電位側は、第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２ｑの一端に接続されている。 p + q = n + 1 (1)
For example, in the configuration shown in FIG. 2, the high potential side of the assembled battery 1 is connected to one end of the switch 1011 of the first multiplexer 101. A connection point between the battery blocks BB 1 and BB 2 of the assembled battery 1 is connected to one end of the switch 1021 of the second multiplexer 102. A connection point between the battery blocks BB2 and BB3 of the assembled battery 1 is connected to one end of the switch 1012 of the first multiplexer 101. A connection point of the battery blocks BB (n−1) and BBn of the assembled battery 1 is connected to one end of the switch 101 p of the first multiplexer 101. The low potential side of the assembled battery 1 is connected to one end of the switch 102q of the second multiplexer 102.

例えば、電池ブロックＢＢ２の両端電圧は、第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１及び第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１２をオンとし、その他のスイッチを全てオフにすることによって、取り出すことができる。 For example, the voltage across the battery block BB2 can be taken out by turning on the switch 1021 of the second multiplexer 102 and the switch 1012 of the first multiplexer 101 and turning off all other switches.

サンプルスイッチ部１０３は、一端が第１のマルチプレクサ１０１の各スイッチに接続され、他端が電圧検出部１０６に接続されたスイッチ１０３ａと、一端が第２のマルチプレクサ１０２の各スイッチに接続され、他端が電圧検出部１０６に接続されたスイッチ１０３ｂとを有する。スイッチ１０３ａ及び１０３ｂは、相互に連動してオンオフ制御される。 The sample switch unit 103 has one end connected to each switch of the first multiplexer 101, the other end connected to the voltage detection unit 106, one end connected to each switch of the second multiplexer 102, and the other The switch 103b has an end connected to the voltage detection unit 106. The switches 103a and 103b are on / off controlled in conjunction with each other.

充放電部１０７は、第１のマルチプレクサ１０１とサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ａとの接続点、及び第２のマルチプレクサ１０２とサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ｂとの接続点間に接続される。充放電部１０７は、補正スイッチ部１０４、コンデンサＣ１、Ｃ２及びＣ３、スイッチＳＷ１及びＳＷ２、及び、高精度基準電圧Ｖｒｅｆを有する。なお本実施形態では、このスイッチＳＷ１及びＳＷ２により上記第２のスイッチ群が構成されている。 The charging / discharging unit 107 is connected between a connection point between the first multiplexer 101 and the switch 103 a of the sample switch unit 103 and a connection point between the second multiplexer 102 and the switch 103 b of the sample switch unit 103. The charging / discharging unit 107 includes a correction switch unit 104, capacitors C1, C2, and C3, switches SW1 and SW2, and a high-precision reference voltage Vref. In the present embodiment, the switches SW1 and SW2 constitute the second switch group.

コンデンサＣ１、スイッチＳＷ１、コンデンサＣ２、スイッチＳＷ２、及びコンデンサＣ３は、この順で、第１のマルチプレクサ１０１とサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ａとの接続点、及び第２のマルチプレクサ１０２とサンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ｂとの接続点間に直列に接続される。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、相互に連動してオンオフ制御される。 The capacitor C1, the switch SW1, the capacitor C2, the switch SW2, and the capacitor C3 are connected in this order to the connection point between the first multiplexer 101 and the switch 103a of the sample switch unit 103, and the second multiplexer 102 and the sample switch unit 103. Are connected in series between the connection points with the switch 103b. The switches SW1 and SW2 are on / off controlled in conjunction with each other.

補正スイッチ部１０４は、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅを有する。スイッチ１０４ａは、コンデンサＣ１の高電位側に接続された第１端子と、高精度基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、５Ｖ）を有する内部電源の正極に接続された第２端子とを有する。スイッチ１０４ｂは、コンデンサＣ１の低電位端子に接続された第１端子と上記内部電源の負極に接続された第２端子とを有する。スイッチ１０４ｃは、コンデンサＣ２の高電位側に接続された第１端子と、上記内部電源の正極に接続された第２端子とを有する。スイッチ１０４ｄは、コンデンサＣ２の低電位端子に接続された第１端子と上記内部電源の負極に接続された第２端子とを有する。更にスイッチ１０４ｅは、コンデンサＣ３の高電位端子に接続された第１端子と上記内部電源の正極に接続された第２端子とを有する。これらスイッチ１０４ａ〜１０４ｅは、連動してオンオフ制御される。なお本実施形態では、これらスイッチ１０４ａ〜１０４ｅにより上記第３のスイッチ群が構成されている。 The correction switch unit 104 includes switches 104a to 104e. The switch 104a has a first terminal connected to the high potential side of the capacitor C1, and a second terminal connected to the positive electrode of the internal power supply having a high-precision reference voltage Vref (for example, 5V). Switch 104b has a first terminal connected to the low potential terminal of capacitor C1 and a second terminal connected to the negative electrode of the internal power supply. The switch 104c has a first terminal connected to the high potential side of the capacitor C2, and a second terminal connected to the positive electrode of the internal power supply. Switch 104d has a first terminal connected to the low potential terminal of capacitor C2 and a second terminal connected to the negative electrode of the internal power supply. Furthermore, the switch 104e has a first terminal connected to the high potential terminal of the capacitor C3 and a second terminal connected to the positive electrode of the internal power source. These switches 104a to 104e are on / off controlled in conjunction with each other. In the present embodiment, the switches 104a to 104e constitute the third switch group.

コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の接続関係は、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２、充放電部１０７のスイッチＳＷ１及びＳＷ２、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂ、及びスイッチ１０４ａ〜１０４ｅが制御されることによって、組電池１の任意の電池ブロック又は電圧検出部１０６に対して直列接続、あるいは、充放電部１０７内の高精度基準電圧Ｖｒｅｆに対して並列接続に切り替えられる。 The connection relationship of the capacitors C1, C2, and C3 is controlled by controlling the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102, the switches SW1 and SW2, the switches 103a and 103b, and the switches 104a to 104e of the charging / discharging unit 107. The battery is switched in series to an arbitrary battery block or voltage detection unit 106 of the assembled battery 1 or in parallel connection to the high-precision reference voltage Vref in the charge / discharge unit 107.

電圧検出部１０６は、抵抗１０６０、１０６１、１０６５、及び１０６８と演算増幅器１０６３とで構成される差動増幅回路、相互に連動してオンオフ制御されるスイッチ１０６２及び１０６４、及びＡ／Ｄ変換器１０６７を有する。電圧検出部１０６は、スイッチ１０６２及び１０６４がオフである時、サンプルスイッチ部１０３の各スイッチ１０３ａ及び１０３ｂを介してそれぞれ入力される充放電部１０７の放電電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換して電源判定部１０９に出力する。スイッチ１０６２及び１０６４がオンである時、電圧検出部１０６の出力はゼロである。 The voltage detection unit 106 includes a differential amplifier circuit composed of resistors 1060, 1061, 1065, and 1068 and an operational amplifier 1063, switches 1062 and 1064 that are on / off controlled in conjunction with each other, and an A / D converter 1067. Have When the switches 1062 and 1064 are off, the voltage detection unit 106 detects the discharge voltage of the charge / discharge unit 107 that is input via the switches 103a and 103b of the sample switch unit 103, and performs A / D conversion. Output to the power source determination unit 109. When the switches 1062 and 1064 are on, the output of the voltage detector 106 is zero.

電源判定部１０９は、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の各スイッチ、サンプルスイッチ部１０３のスイッチ１０３ａ及び１０３ｂ、スイッチＳＷ１及びＳＷ２、補正スイッチ部１０４のスイッチ１０４ａ〜１０４ｅを制御する。電源判定部１０９は、上記各スイッチを制御して、ある期間において、組電池１の各電池ブロックの両端電圧を監視し、別の期間において、電圧検出部１０６の検出誤差を補正する。 The power determination unit 109 controls the switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102, the switches 103a and 103b of the sample switch unit 103, the switches SW1 and SW2, and the switches 104a to 104e of the correction switch unit 104. The power source determination unit 109 controls each of the switches to monitor the voltage across the battery blocks of the assembled battery 1 in a certain period, and corrects the detection error of the voltage detection unit 106 in another period.

以下、電源判定部１０９の各スイッチの制御について詳しく説明する。
第１の期間において、電源判定部１０９は、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の適当な２つのスイッチをオンに制御して、組電池１の任意の電池ブロックの両端電圧を取り出す。同時に、電源判定部１０９は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅをオフ、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂをオフに制御する。コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２によって取り出された組電池１の任意の電池ブロックの両端電圧で充電される。この時、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は直列接続である。 Hereinafter, the control of each switch of the power determination unit 109 will be described in detail.
In the first period, the power supply determination unit 109 controls the appropriate two switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 to be turned on, and extracts the voltage across the battery blocks of the assembled battery 1. At the same time, the power determination unit 109 controls the switches SW1 and SW2 to be on, the switches 104a to 104e to be off, and the switches 103a and 103b to be off. Capacitors C 1, C 2, and C 3 are charged with a voltage across an arbitrary battery block of the assembled battery 1 taken out by the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102. At this time, the capacitors C1, C2, and C3 are connected in series.

第２の期間において、電源判定部１０９は、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全スイッチをオフにし、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂをオンに制御して、第１の期間において充電されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３を放電する。この時、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅはオフのままである故に、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は直列接続である。スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオンである故に、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧は、電圧検出部１０６に入力され、検出される。電源判定部１０９は、電圧検出部１０６が検出した電圧を入力し、その値が正常範囲内であるか否かを監視する。 In the second period, the power source determination unit 109 turns off all the switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 and controls the switches 103a and 103b to turn on, and the capacitor charged in the first period C1, C2, and C3 are discharged. At this time, since the switches SW1 and SW2 remain on and the switches 104a to 104e remain off, the capacitors C1, C2, and C3 are connected in series. Since the switches 103a and 103b are on, the discharge voltages of the capacitors C1, C2, and C3 are input to the voltage detection unit 106 and detected. The power source determination unit 109 receives the voltage detected by the voltage detection unit 106 and monitors whether the value is within the normal range.

第３の期間において、電源判定部１０９は、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂをオフ、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフ、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅをオンに制御して、高精度基準電圧ＶｒｅｆでコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３を充電する。第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全スイッチはオフのままである。この時、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオフである故に、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は並列接続であり、高精度基準電圧Ｖｒｅｆでそれぞれ充電される。 In the third period, the power source determination unit 109 controls the switches 103a and 103b to be turned off, the switches SW1 and SW2 to be turned off, and the switches 104a to 104e to be turned on, and the capacitors C1, C2, and C3 with the high-precision reference voltage Vref. To charge. All switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 remain off. At this time, since the switches SW1 and SW2 are off, the capacitors C1, C2, and C3 are connected in parallel and are charged with the high-precision reference voltage Vref, respectively.

第４の期間において、電源判定部１０９は、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂをオン、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅをオフに制御して、第３の期間において充電されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３を放電する。第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全スイッチはオフのままである。この時、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は直列接続である。スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオンである故に、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧は、電圧検出部１０６に入力され、検出される。電源判定部１０９は、電圧検出部１０６が検出した電圧を入力し、その値を基準として、電圧検出部１０６の検出誤差を補正する。具体的には、電圧検出部１０６の演算増幅器１０６３のオフセット電圧を補正する。 In the fourth period, the power supply determination unit 109 controls the switches 103a and 103b to be on, the switches SW1 and SW2 to be on, and the switches 104a to 104e to be off, so that the capacitors C1, C2, And C3 is discharged. All switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 remain off. At this time, the capacitors C1, C2, and C3 are connected in series. Since the switches 103a and 103b are on, the discharge voltages of the capacitors C1, C2, and C3 are input to the voltage detection unit 106 and detected. The power source determination unit 109 receives the voltage detected by the voltage detection unit 106 and corrects the detection error of the voltage detection unit 106 based on the value. Specifically, the offset voltage of the operational amplifier 1063 of the voltage detection unit 106 is corrected.

なお、電源判定部１０９は、更に電圧検出部１０６のスイッチ１０６２及び１０６４を制御しても良い。その場合、電圧検出部１０６のスイッチ１０６２及び１０６４は、上記第１の期間及び第３の期間においてオン、上記第２の期間及び第４の期間においてオフに制御される。 The power source determination unit 109 may further control the switches 1062 and 1064 of the voltage detection unit 106. In that case, the switches 1062 and 1064 of the voltage detection unit 106 are controlled to be on in the first period and the third period, and off in the second period and the fourth period.

次に、図２及び図３を参照して、上記の構成を有する本発明の電圧検出装置１００の動作について、説明する。図３は、電圧検出装置１００の各スイッチの動作を説明するための図である。 Next, the operation of the voltage detection apparatus 100 of the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of each switch of the voltage detection apparatus 100.

図３の期間Ｔ１に渡って、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅはオフに維持される。
期間Ｔ１の前半（第１の期間に相当する）において、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１１及び第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１がオンに制御され、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の他のスイッチは全てオフに制御される。これにより、組電池１の電池ブロックＢＢ１の両端電圧が取り出される。スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅはオフ、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオフである故に、組電池１の電池ブロックＢＢ１の両端電圧で、直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３が充電される。 Over the period T1 in FIG. 3, the switches SW1 and SW2 are kept on and the switches 104a to 104e are kept off.
In the first half of the period T1 (corresponding to the first period), the switch 1011 of the first multiplexer 101 and the switch 1021 of the second multiplexer 102 are controlled to be on, and the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 All other switches are controlled to be off. Thereby, the both-ends voltage of battery block BB1 of the assembled battery 1 is taken out. Since the switches SW1 and SW2 are on, the switches 104a to 104e are off, and the switches 103a and 103b are off, the capacitors C1, C2, and C3 connected in series are charged with the voltage across the battery block BB1 of the assembled battery 1. The

期間Ｔ１の後半（第２の期間に相当する）において、第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１１及び第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１がオフに制御され（これにより第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全てのスイッチがオフとなる。）、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオンとなる。直列接続された、期間Ｔ１の前半（第１の期間に相当する）で充電されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧が電圧検出部１０６に入力される。 In the second half of the period T1 (corresponding to the second period), the switch 1011 of the first multiplexer 101 and the switch 1021 of the second multiplexer 102 are controlled to be off (thus, the first multiplexer 101 and the second multiplexer). All the switches 102 are turned off.) The switches 103a and 103b are turned on. The discharge voltages of the capacitors C1, C2, and C3 connected in series and charged in the first half of the period T1 (corresponding to the first period) are input to the voltage detection unit 106.

したがって、期間Ｔ１によって、組電池１の電池ブロックＢＢ１の両端電圧が検査される。
図３の期間Ｔ２に渡って、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅはオフに維持される。 Therefore, the voltage across the battery block BB1 of the assembled battery 1 is inspected by the period T1.
Over the period T2 in FIG. 3, the switches SW1 and SW2 are kept on and the switches 104a to 104e are kept off.

期間Ｔ２の前半（第１の期間に相当する）において、第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１及び第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１２がオンに制御され、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の他のスイッチは全てオフに制御される。これにより、組電池１の電池ブロックＢＢ２の両端電圧が取り出される。スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅはオフ、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオフである故に、組電池１の電池ブロックＢＢ２の両端電圧で、直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３が充電される。 In the first half of the period T2 (corresponding to the first period), the switch 1021 of the second multiplexer 102 and the switch 1012 of the first multiplexer 101 are controlled to be on, and the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 All other switches are controlled to be off. Thereby, the both-ends voltage of battery block BB2 of the assembled battery 1 is taken out. Since the switches SW1 and SW2 are on, the switches 104a to 104e are off, and the switches 103a and 103b are off, the voltage across the battery block BB2 of the battery pack 1 charges the capacitors C1, C2, and C3 connected in series. The

期間Ｔ２の後半（第２の期間に相当する）において、第２のマルチプレクサ１０２のスイッチ１０２１及び第１のマルチプレクサ１０１のスイッチ１０１２がオフに制御され（これにより第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全てのスイッチがオフとなる。）、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオンとなる。直列接続された、期間Ｔ２の前半（第１の期間に相当する）で充電されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧が、電圧検出部１０６に入力される。 In the second half of the period T2 (corresponding to the second period), the switch 1021 of the second multiplexer 102 and the switch 1012 of the first multiplexer 101 are controlled to be turned off (thus, the first multiplexer 101 and the second multiplexer). All the switches 102 are turned off.) The switches 103a and 103b are turned on. Discharge voltages of capacitors C1, C2, and C3 connected in series and charged in the first half of period T2 (corresponding to the first period) are input to voltage detector 106.

したがって、期間Ｔ２によって、組電池１の電池ブロックＢＢ２の両端電圧が検査される。
上記の動作を組電池１の全ての電池ブロックに対して繰り返すことにより、組電池１の全電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｎについて、その両端電圧が順に検査される。 Therefore, the voltage across the battery block BB2 of the assembled battery 1 is inspected by the period T2.
By repeating the above operation for all the battery blocks of the assembled battery 1, the voltages at both ends of all the battery blocks BB1 to BBn of the assembled battery 1 are inspected in order.

次に、図３の期間ＡＤＪにおいて、電圧検出部１０６の検出誤差が補正される。
図３の期間ＡＤＪに渡って、第１のマルチプレクサ１０１及び第２のマルチプレクサ１０２の全てのスイッチはオフに維持される。
期間ＡＤＪの前半（第３の期間に相当する）において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオフ、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅがオン、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオフに制御される。高精度基準電圧Ｖｒｅｆで、並列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３がそれぞれ充電される。 Next, in the period ADJ of FIG. 3, the detection error of the voltage detection unit 106 is corrected.
All the switches of the first multiplexer 101 and the second multiplexer 102 are kept off over the period ADJ in FIG.
In the first half of the period ADJ (corresponding to the third period), the switches SW1 and SW2 are turned off, the switches 104a to 104e are turned on, and the switches 103a and 103b are turned off. The capacitors C1, C2, and C3 connected in parallel are charged with the high-precision reference voltage Vref.

期間ＡＤＪの後半（第４の期間に相当する）において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオン、スイッチ１０４ａ〜１０４ｅがオフ、スイッチ１０３ａ及び１０３ｂがオンとなる。期間ＡＤＪの前半（第３の期間に相当する）で充電された、直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧が、電圧検出部１０６に入力される。 In the second half of the period ADJ (corresponding to the fourth period), the switches SW1 and SW2 are turned on, the switches 104a to 104e are turned off, and the switches 103a and 103b are turned on. The discharge voltage of capacitors C1, C2, and C3 connected in series and charged in the first half of period ADJ (corresponding to the third period) is input to voltage detector 106.

コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は、期間ＡＤＪの前半（第３の期間に相当する）において、高精度基準電圧Ｖｒｅｆでそれぞれ並列に充電されているため、期間ＡＤＪの後半（第４の期間に相当する）において、直列接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の放電電圧は、高精度基準電圧Ｖｒｅｆの３倍である。電源判定部１０９は、電圧検出部１０６が検出した、高精度基準電圧Ｖｒｅｆの３倍の電圧を用いて、電圧検出部１０６のオフセット電圧を調整して検出誤差を補正する。電圧検出部１０６は、高精度基準電圧Ｖｒｅｆ以上の電圧で検出誤差を補正することができる。 Since the capacitors C1, C2, and C3 are charged in parallel with the high-precision reference voltage Vref in the first half of the period ADJ (corresponding to the third period), the second half of the period ADJ (corresponding to the fourth period) The discharge voltage of the capacitors C1, C2, and C3 connected in series is three times the high-precision reference voltage Vref. The power source determination unit 109 adjusts the offset voltage of the voltage detection unit 106 and corrects the detection error by using a voltage three times the high-accuracy reference voltage Vref detected by the voltage detection unit 106. The voltage detector 106 can correct the detection error with a voltage equal to or higher than the high-accuracy reference voltage Vref.

以上の構成によれば、本発明の電圧検出装置は、比較的低い内部基準電圧を備える場合でも、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することが可能な電圧検出装置を実現することができる。このため、高い電池ブロック電圧を検出する場合でも精度良く検出誤差を補正することができる。また、コンデンサ及びスイッチは低コストである故に、本発明の電圧検出装置は低コストである。 According to the above configuration, the voltage detection device of the present invention can realize a voltage detection device that can correct a detection error with a voltage that is equal to or higher than the internal reference voltage even when a relatively low internal reference voltage is provided. it can. For this reason, even when a high battery block voltage is detected, the detection error can be accurately corrected. Further, since the capacitor and the switch are low cost, the voltage detection device of the present invention is low cost.

なお、本実施例において、充放電部１０７は、コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３の３つのコンデンサを有した。しかし、これに限らず、電圧検出装置の検出誤差を補正するための所望の電圧値に応じて、コンデンサ数を変更し得る。充放電部１０７は、２つ以上のコンデンサを有していれば、内部基準電圧以上の電圧で検出誤差を補正することができる、という効果を発揮する。 In the present embodiment, the charging / discharging unit 107 has three capacitors C1, C2, and C3. However, the present invention is not limited to this, and the number of capacitors can be changed according to a desired voltage value for correcting the detection error of the voltage detection device. If the charging / discharging unit 107 includes two or more capacitors, the charging / discharging unit 107 has an effect that the detection error can be corrected with a voltage equal to or higher than the internal reference voltage.

本発明にかかる電圧検出装置は、例えば、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド電気自動車等の電動車輌に搭載される組電池の電圧検出装置として利用することができる。 The voltage detection apparatus according to the present invention is, for example, an assembled battery voltage detection apparatus mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle (PEV), a hybrid electric vehicle (HEV), or a hybrid electric vehicle having a fuel cell and a secondary battery. Can be used as

本発明の実施例における電圧検出装置を備えた電動車輌の構成を示す図The figure which shows the structure of the electric vehicle provided with the voltage detection apparatus in the Example of this invention. 本発明の実施例における電圧検出装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the voltage detection apparatus in the Example of this invention. 本発明の実施例における電圧検出装置のスイッチ動作を説明するための図The figure for demonstrating the switch operation | movement of the voltage detection apparatus in the Example of this invention.

Explanation of symbols

１組電池
２ハイサイドコンタクタ
３ローサイドコンタクタ
４プリチャージコンタクタ
５制限抵抗
６平滑用コンデンサ
７インバータ
８モータ
９電流センサ
１０電源制御部
１１車輌制御部
１００電圧検出装置
１０１第１のマルチプレクサ
１０２第２のマルチプレクサ
１０３サンプルスイッチ部
１０４補正スイッチ部
１０５電流検出部
１０６電圧検出部
１０７充放電部
１０８温度検出部
１０８ａ、１０８ｂ温度センサ
１０９電源判定部
１１０車輌制御部
１１１コンタクタ制御部
１１２インバータ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Assembly battery 2 High side contactor 3 Low side contactor 4 Precharge contactor 5 Limiting resistor 6 Smoothing capacitor 7 Inverter 8 Motor 9 Current sensor 10 Power supply control part 11 Vehicle control part 100 Voltage detection apparatus 101 1st multiplexer 102 2nd multiplexer DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 Sample switch part 104 Correction | amendment switch part 105 Current detection part 106 Voltage detection part 107 Charging / discharging part 108 Temperature detection part 108a, 108b Temperature sensor 109 Power supply determination part 110 Vehicle control part 111 Contactor control part 112 Inverter control part

Claims

A first switch group having a plurality of switches for taking out the voltage at both ends of an arbitrary battery block of the assembled battery having a configuration in which one or more battery blocks including one or more secondary batteries are connected in series;
Charging / discharging unit having two or more capacitors that are charged with a voltage between both ends of the arbitrary battery block or a predetermined internal reference voltage and switched to a serial connection and a parallel connection, and a discharge voltage of the two or more capacitors is input Voltage detector,
A voltage detecting device comprising:
The charging / discharging unit is provided between each of the two or more capacitors, and is connected between the second terminal of one capacitor and the first terminal of the other capacitor, and is turned on and off in conjunction with each other. A second group of switches having one or more switches;
A first power source provided between the two or more capacitors and a power source that supplies the internal reference voltage, and connected between a first terminal of each capacitor and a positive electrode of the power source that supplies the internal reference voltage; And a third switch group connected to each of a second terminal of each capacitor and a negative electrode of a power source that supplies the internal reference voltage, and a third switch group that is on / off controlled in conjunction with each other. Have
A third switch connected between the high potential terminals of the two or more capacitors when connected in series and the voltage detector; and a low potential terminal of the two or more capacitors when connected in series And a fourth switch connected between the voltage detection unit and
In the first period, the two or more capacitors connected in series with each other are charged with a voltage across an arbitrary battery block of the assembled battery,
In the second period, the two or more capacitors charged in the first period and connected in series with each other are discharged, and the discharge voltage is detected by the voltage detection unit,
In the third period, the two or more capacitors connected in parallel with each other are charged with the predetermined internal reference voltage,
In the fourth period, the two or more capacitors charged in the third period and connected in series with each other are discharged, and the detection error of the voltage detector is corrected based on the discharge voltage. A voltage detection device.

In the first, second, and fourth periods, the one or more switches of the second switch group are turned on, and the plurality of switches of the third switch group are turned off. Accordingly, the voltage detecting device of claim 1, wherein the two or more capacitors are connected in series.

In the third period, the one or more switches of the second switch group are turned off, and the plurality of switches of the third switch group are turned on, whereby the two or more switches are turned on. voltage detecting device according to claim 1 or 2 capacitors are connected in parallel.

In the first and third periods, the third and voltage according to any one of claims 1 to 3, the fourth of said two or more capacitor switches together by being turned off is charged Detection device.

In the second and fourth periods, the third and voltage according to any one of claims 1 to 4, the fourth switch is the two or more capacitors to be turned on and both are discharged Detection device.

The first switch group includes a first multiplexer having a plurality of switches, and a second multiplexer having a plurality of switches,
Each switch of the first multiplexer is connected in series by turning on the one or more switches of the second switch group and turning off the plurality of switches of the third switch group. Connected between the high potential terminals of the two or more capacitors at the time and the first terminals of the plurality of battery blocks,
The switches of the second multiplexer are connected in series by turning on the one or more switches of the second switch group and turning off the plurality of switches of the third switch group. the two or more and a low potential terminal of the capacitor, the voltage detecting device according to any one of claims 1 to 5 connected between the second terminal of the plurality of battery blocks when the.

In the first period, only one switch of the first multiplexer is turned on, and only one switch of the second multiplexer is turned on, so that the two or more switches are turned on. The voltage detection device according to claim 6 , wherein the capacitor is charged with a voltage across an arbitrary battery block.

The second, the third and fourth periods, all switches of the first multiplexer is turned off, and to claim 6 or 7 all switches of the second multiplexer is turned off The voltage detection apparatus of description.

By repeating the first period and the second period while sequentially switching the target battery blocks until all the battery blocks are completed, the voltage detection unit detects the voltage across both battery blocks. The voltage detection device according to any one of claims 1 to 8 , wherein detection is performed, and then a detection error of a detection result of the voltage detection unit is corrected in the third period and the fourth period.

An electric vehicle comprising an assembled battery having a plurality of battery blocks connected in series, and a voltage detection device for detecting an arbitrary voltage across the plurality of battery blocks,
The voltage detection device is charged with a first switch group having a plurality of switches for taking out the voltage across the arbitrary battery block, the voltage across the arbitrary battery block or a predetermined internal reference voltage, and connected in series. A charging / discharging unit having two or more capacitors switched to parallel connection, and a voltage detection unit for inputting discharge voltages of the two or more capacitors,
The charging / discharging unit is provided between each of the two or more capacitors, and is connected between the second terminal of one capacitor and the first terminal of the other capacitor, and is turned on and off in conjunction with each other. A second group of switches having one or more switches;
A first power source provided between the two or more capacitors and a power source that supplies the internal reference voltage, and connected between a first terminal of each capacitor and a positive electrode of the power source that supplies the internal reference voltage; And a third switch group connected to each of a second terminal of each capacitor and a negative electrode of a power source that supplies the internal reference voltage, and a third switch group that is on / off controlled in conjunction with each other. Have
A third switch connected between the high potential terminals of the two or more capacitors when connected in series and the voltage detector; and a low potential terminal of the two or more capacitors when connected in series And a fourth switch connected between the voltage detection unit and
In the first period, the two or more capacitors connected in series with each other are charged with a voltage across an arbitrary battery block of the assembled battery,
In the second period, the two or more capacitors charged in the first period and connected in series with each other are discharged, and the discharge voltage is detected by the voltage detection unit,
In the third period, the two or more capacitors connected in parallel with each other are charged with the predetermined internal reference voltage,
In the fourth period, the two or more capacitors charged in the third period and connected in series with each other are discharged, and the detection error of the voltage detector is corrected based on the discharge voltage. A featured electric vehicle.