JP2006343171A - フライングキャパシタ方式電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定系の故障の種類や故障箇所の特定が可能なフライングキャパシタ方式電圧測定装置を提供すること。
【解決手段】直列接続されたＮ個の電圧源Ｖ１〜Ｖ５を含む高圧電源Ｖと、フライングキャパシタ３と、Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６をフライングキャパシタ３に選択的に接続する（Ｎ＋１）個のスイッチＳ１〜Ｓ６を含むマルチプレクサ１，２と、電圧計測手段７と、フライングキャパシタ３の両端電圧を電圧計測手段７に供給するサンプルスイッチ４とを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、マルチプレクサ１，２とフライングキャパシタ３の間に設けられ、マルチプレクサ１，２のスイッチの開閉に連動して開閉する故障検出スイッチ９を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フライングキャパシタ方式電圧測定装置に関し、特に、測定系の故障の種類や故障箇所の特定が可能なフライングキャパシタ方式電圧測定装置に関する。

電気自動車の電源のように、多数個の電池（電圧源）を直列接続して構成される高圧電源において、高圧電源を構成する各個別電池（電圧源）の電圧を、それぞれ測定する装置として、フライングキャパシタ方式電圧測定装置がある。このような装置は、たとえば、特開平１１−２４８７５５号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平１１−２４８７５５号公報

しかしながら、上述の従来装置では、電圧源に接続するマルチプレクサのスイッチがショート故障した場合、多電圧源の計測時に回路がショート状態となってしまう。また、測定系の故障の種類や故障箇所の特定をすることができない。

そこで本発明は、上述の課題に鑑み、測定系の故障の種類や故障箇所の特定が可能なフライングキャパシタ方式電圧測定装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、直列接続されたＮ個の電圧源を含む高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプル電圧計測スイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、前記マルチプレクサと前記フライングキャパシタの間に設けられ、前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチの開閉に連動して開閉する故障検出スイッチを備えている
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、直列接続されたＮ個の電圧源を含む高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプル電圧計測スイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、前記マルチプレクサと前記フライングキャパシタの間に設けられ、前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチの閉による前記フライングキャパシタへの充電時には閉じられており、前記サンプル電圧計測スイッチの閉による前記フライングキャパシタからの両端電圧の前記電圧計測手段への供給時には開けられる故障検出スイッチを備えていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの奇数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する第１のマルチプレクサと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの偶数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する第２のマルチプレクサとを含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチと、前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの１番目からＮ番目までの電圧サンプルスイッチと前記フライングキャパシタの一方の端子間に、それぞれ、前記電圧サンプルスイッチから前記フライングキャパシタへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードと、前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの２番目から（Ｎ＋１）番目までの電圧サンプルスイッチと前記フライングキャパシタの他方の端子間に、それぞれ、前記フライングキャパシタから前記電圧サンプルスイッチへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードとをさらに備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記電圧計測手段による前記各電圧源の電圧測定結果に基づき、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値のみ正常で、残り全ての電圧源の測定値が異常か否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段で、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値のみ正常で、残り全ての電圧源の測定値が異常と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値か否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値も異常と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトか否かを判定する第３の判定手段と、前記第２の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値であると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第１の推定手段と、前記第２の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値と判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるレアショート故障が発生していると推定する第２の推定手段と、前記第３の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトと判定された場合、 前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるオープン故障が発生していると推定する第３の推定手段と、前記第３の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトと判定されかった場合、 前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常が発生していると推定する第４の推定手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記第１の推定手段の推定結果に基づき、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるプラス側ラインに接続されている前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチのみを閉じて、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能か否かを判定する第４の判定手段と、前記第４の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのうちのマイナス側ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第５の推定手段と、前記第４の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能と判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのうちのプラス側ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第６の推定手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記電圧計測手段による前記各電圧源の電圧測定結果に基づき、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が規格上限以上または下限以下の値になっているか否かを判定する第５の判定手段と、前記第５の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が規格上限以上の値になっていると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）と（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の直列電圧を計測し、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいか否かを判定する第６の判定手段と、前記第５の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が下限以下の値になっている判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトか否かを判定する第７の判定手段と、前記第７の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトと判定されなかった場合、（ｎ＋１）番目の電圧源Ｖ（ｎ＋１）の電圧を計測し、計測した測定値が、規格上限以上の値になっているか否かを判定する第８の判定手段と、前記第６の判定手段で、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいと判定された場合、前記（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測ラインにおけるショート故障と推定する第７の推定手段と、前記第６の判定手段で、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいと判定されなかった場合、または第８の判定手段で、計測した測定値が、規格上限以上の値になっていると判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常と推定する第８の推定手段と、前記第８の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトと判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）が異常またはその電圧計測ラインにおけるオープン故障が発生していると推定する第９の推定手段と、前記第７の判定手段で、計測した測定値が、規格上限以上の値になっていると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるレアショート故障が発生していると推定する第１０の推定手段とをさらに備えたことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記電圧計測手段は、第７の推定手段の推定結果に基づき、ショート故障と推定された電圧計測ラインを＋側とする電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測を行い、その計測値を電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧と推定し、ショート故障と推定された電圧計測ラインを−側とする電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧計測を行い、その計測値を電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧と推定すると共に、前記電圧源Ｖ（ｎ−１）およびＶ（ｎ−２）以外の電圧源の電圧計測を行い、その計測値から前記電圧源Ｖ（ｎ−１）またはＶ（ｎ−２）の計測値を減算することにより、前記電圧源Ｖ（ｎ−１）およびＶ（ｎ−２）以外の電圧源の電圧と推定することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項５から７のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記推定手段のいずれかの推定結果を警報する警報手段をさらに備えたことを特徴とする。

請求項１および２記載の発明によれば、故障検出スイッチを設けたことにより、マルチプレクサのスイッチのショート故障が発生した場合に、二次故障を起こすことなく、ショート故障を検出することができる。フライングキャパシタの両端電圧を電圧計測手段で読み込む際に、故障検出スイッチを開くことで、マルチプレクサからフライングキャパシタまでのフローティングラインを電気的に遮断できるため、電波の共振防止などノイズ性が向上する。

請求項３記載の発明によれば、両極性のフライングキャパシタを用いたフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、故障検出スイッチを設けたことにより、マルチプレクサのスイッチのショート故障が発生した場合に、二次故障を起こすことなく、ショート故障を検出することができる。

請求項４記載の発明によれば、単極性のフライングキャパシタを用いたフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、故障検出スイッチを設けたことにより、マルチプレクサのスイッチのショート故障が発生した場合に、二次故障を起こすことなく、ショート故障を検出することができる。

請求項５、６および７記載の発明によれば、故障の種類、箇所を推定することができる。

請求項８記載の発明によれば、故障発生時にも、電圧源の電圧の正確な推定が可能となる。

請求項９記載の発明によれば、故障発生を警報することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。

フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６に接続された第１のマルチプレクサ１および第２のマルチプレクサ２、両極性のフライングキャパシタ３、サンプル電圧計測スイッチ４、電圧計測手段としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）７、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路８および故障検出スイッチ９を含む。

高圧電源Ｖは、直列接続されたＮ個（この形態では、たとえばＮ＝５）の電圧源（たとえば、単電池）Ｖ１〜Ｖ５を含む。各電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、同一電圧を有し、（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６に、それぞれ接続されている。

第１のマルチプレクサ１は、一方の端子が各電圧検出端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５にそれぞれ短絡防止用の電流制限抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５を介して接続されかつ他方の端子が故障検出スイッチ９に接続された電圧サンプルスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ５を含む。また、第２のマルチプレクサ２は、一方の端子が各電圧検出端子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６にそれぞれ短絡防止用の電流制限抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６を介して接続されかつ他方の端子が故障検出スイッチ９に接続された電圧サンプルスイッチＳ２，Ｓ４，Ｓ６を含む。

サンプル電圧計測スイッチ４は、一方の端子がフライングキャパシタ３の一方の端子に接続されたスイッチ４ａと、一方の端子がフライングキャパシタ３の他方の端子に接続されたスイッチ４ｂを含む。スイッチ４ａおよび４ｂの他方の端子は、Ｉ／Ｆ回路８の入力側に接続されている。

Ｉ／Ｆ回路８は、サンプル電圧計測スイッチ４を介して供給されるフライングキャパシタ３の両端電圧を接地電位に対する電圧に変換するものであり、たとえば、分圧回路や差動増幅回路で構成される。Ｉ／Ｆ回路８の出力側は、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に接続されている。マイコン７は、その電源ポートＶｃｃに、電源＋Ｖｃｃからの駆動電圧が供給される。

故障検出スイッチ９は、第１のマルチプレクサ１とフライングキャパシタ３の一方の端子の間に接続されたスイッチ９ａと、第２のマルチプレクサ２とフライングキャパシタ３の他方の端子の間に接続されたスイッチ９ｂを含む。

次に、上述の構成を有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置の通常測定モード時の電圧測定動作について説明する。まず、マルチプレクサ１および２の電圧サンプルスイッチＳ１〜Ｓ６、故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂおよびサンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａ，４ｂが全て開いている状態から、第１のマルチプレクサ１の電圧サンプルスイッチＳ１と第２のマルチプレクサ２の電圧サンプルスイッチＳ２と故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂとを連動して閉じると、電圧源Ｖ１、電圧検出端子Ｔ１、電流制限抵抗Ｒ１、電圧サンプルスイッチＳ１、スイッチ９ａ、フライングキャパシタ３、スイッチ９ｂ、電圧サンプルスイッチＳ２、電流制限抵抗Ｒ２および電圧検出端子Ｔ２により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ１の電圧が、電圧サンプルスイッチＳ１に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、電圧サンプルスイッチＳ１，Ｓ２およびスイッチ９ａ，９ｂを連動して開いて、サンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａおよび４ｂを所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧をサンプル電圧計測スイッチ４およびＩ／Ｆ回路８を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に供給する。それにより、供給された両端電圧はＡ／Ｄ変換され、その値が電圧源Ｖ１の電圧を示すデジタル値としてマイコン７で読み込まれる。

次に、電圧サンプルスイッチＳ２およびＳ３と故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂとを連動して閉じると、電圧源Ｖ２、電圧検出端子Ｔ２、電流制限抵抗Ｒ２、電圧サンプルスイッチＳ２、スイッチ９ｂ、フライングキャパシタ３、スイッチ９ａ、電圧サンプルスイッチＳ３、電流制限抵抗Ｒ３および電圧検出端子Ｔ３により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ２の電圧が、電圧源Ｖ１の測定時と逆極性で、すなわち、電圧サンプルスイッチＳ２に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、電圧サンプルスイッチＳ２，Ｓ３およびスイッチ９ａ，９ｂを連動して開いて、サンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａおよび４ｂを所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧をサンプル電圧計測スイッチ４およびＩ／Ｆ回路８を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に供給する。それにより、供給された両端電圧はＡ／Ｄ変換され、その値が電圧源Ｖ２の電圧を示すデジタル値としてマイコン７で読み込まれる。

以下同様に、第１のマルチプレクサ１及び第２のマルチプレクサ２の各スイッチの開閉タイミングを、電圧サンプルスイッチＳ３およびＳ４、Ｓ４およびＳ５、Ｓ５およびＳ６の組み合わせにより順次マルチプレックスして、それぞれ、電圧源Ｖ３、Ｖ４およびＶ５の各電圧を示す値が、マイコン７で読み込まれる。

次に、上述の通常測定モードの動作中に故障を検出する故障判定モードの動作説明を、図２および図３に示すフローチャートを参照して説明する。この故障判定モードは、ＣＰＵ７による制御に基づいて行われる。

まず、通常測定モード中の各電圧源の電圧を順次測定した結果、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）のみ正常値であり、残りの電圧源の測定結果が全て異常値か否かを判定する（ステップＳ１；第１の判定手段）。ここで、電圧サンプルスイッチのショート故障の影響は、全電圧源の計測値に影響を及ぼすが、通常計測は、マイコン７への読み込み時、故障検出スイッチ９のスイッチ９ａおよび９ｂを開いて計測するため、唯一正常な計測値となる電圧源の電圧計測ラインにおけるショート故障発生と判断することができる。

ステップＳ１の答がＹｅｓならば、次いで、計測されたｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧が、完全な正常値か否かを判定する（ステップＳ２；第２の判定手段）。ここでは、正常値の判定に幅を持たせ、低めの正常値ではない完全な正常値か否かを判定している。たとえば、電圧５Ｖの単電圧源の正常値の範囲を４．８〜５．０Ｖと設定し、計測値が５．０Ｖならば完全な正常値であり、５．０Ｖより低い値なら低めの正常値とする。

ステップＳ２の答がＹｅｓならば（すなわち、完全な正常値ならば）、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのショート故障と推定する（ステップＳ３；第１の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動してショート故障を警報する。ステップＳ２の答がＮｏならば（すなわち、完全な正常値ではないが正常値の範囲内の低めの正常値であれば）、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障と推定する（ステップＳ４；第２の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動してレアショート故障を警報する。

一方、ステップＳ１の答がＮｏならば、次いで、異常値が計測されたｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのオープン故障または電圧源異常と判定する（ステップＳ５）。また、この判定に基づき、図示しない表示器やブザーを駆動して電圧源異常を警報する。次に、計測されたｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常値が０（ゼロ）ボルトか否かを判定する（ステップＳ６；第３の判定手段）。その答がＹｅｓならば、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのオープン故障と推定する（ステップＳ８；第３の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動してオープン故障を警報する。ステップＳ６の答がＮｏならば、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常と推定する（ステップＳ７；第４の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動して電圧源異常を警報する。

このように、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）のみ正常値であり、残りの電圧源の測定結果が全て異常値か否かの判定に基づくステップＳ１〜Ｓ８の作業により、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障、ショート故障またはオープン故障、あるいはｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常と推定される。また、それぞれの故障や異常が、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動して警報される。なお、それぞれの故障や異常は、区別できる形態で警報される。

次に、ステップＳ３またはＳ８のように、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのショート故障またはオープン故障と判定された場合は、ステップＳ９の故障時計測モードに進む。

この故障時計測モードでは、まず、ショート故障か否かを判定する（ステップＳ１０）。その答がＮｏならば（すなわち、オープン故障ならば）、次いで、オープン部分のｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧値を推定する（ステップＳ１１）。この推定値は、全電圧一括計測値から（オープンライン以外の電圧源の計測値の合計）を減算する計算で求められる。

ステップＳ１０の答がＹｅｓならば（すなわち、ショート故障ならば）、次いで、異常ラインの＋側ラインの電圧サンプルスイッチのみを閉じて、電圧計測可能か否かを判定する（ステップＳ１２）。その答がＹｅｓならば、次いで、異常ラインの−側ラインの電圧サンプルスイッチのショート故障と推定する（ステップＳ１３；第５の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動して、異常ラインの−側ラインの電圧サンプルスイッチのショート故障を警報する。次いで、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２の答がＮｏならば、異常ラインの＋側ラインの電圧サンプルスイッチのショート故障と推定する（ステップＳ１４；第６の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動して、異常ラインの＋側ラインの電圧サンプルスイッチのショート故障を警報する。次いで、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５で、ショートラインを含む単電圧源の計測可能と推定する。また、合計奇数となる複数の直列電圧源の合計値の計測可能と推定する。たとえば、（Ｖ（ｎ）＋Ｖ（ｎ＋１）＋Ｖ（ｎ＋２））の合計値や（Ｖ（ｎ）＋Ｖ（ｎ＋１）＋Ｖ（ｎ＋２）＋Ｖ（ｎ＋３）＋Ｖ（ｎ＋４））の合計値の計測が可能である。

このように、電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインの故障と推定された場合は、その旨の警報を発しながら、応急的に一部の電圧源の電圧を算出することができる。

（第２の実施形態）図４は、本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。

図４において、フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの電圧検出端子に接続されたマルチプレクサ１２、単極性のフライングキャパシタ１３、サンプル電圧計測スイッチ４、マイコン７、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路８、故障検出スイッチ９、ダイオード１７ａ〜１７ｅ，１８ｂ〜１８ｆおよび補正手段としての補正回路１９−１〜１９−５を含む。

高圧電源Ｖは、直列接続されたＮ個（この形態では、たとえばＮ＝５）の電圧源（たとえば、単電池）Ｖ１〜Ｖ５を含む。各電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、同一電圧を有し、（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続されている。

マルチプレクサ１２は、各電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続された（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧サンプルスイッチ１２ａ〜１２ｆを含む。また、１番目から５番目までの電圧サンプルスイッチ１２ａ〜１２ｅは、それぞれ、５個のダイオード１７ａ〜１７ｅおよび故障検出スイッチ９を介して、フライングキャパシタ１３の一方の端子（たとえば、＋端子）に接続されている。ダイオード１７ａ〜１７ｅは、それぞれ、電圧サンプルスイッチ１２ａ〜１２ｅからフライングキャパシタ１３へ導通する極性で、すなわち、そのアノードが各電圧サンプルスイッチ１２ａ〜１２ｅ側にかつカソードがフライングキャパシタ１３側になるように接続されている。

また、２番目から６番目までの電圧サンプルスイッチ１２ｂ〜１２ｆは、それぞれ、５個のダイオード１８ｂ〜１８ｆおよび故障検出スイッチ９を介して、フライングキャパシタ１３の他方の端子（たとえば、−端子）に接続されている。各ダイオード１８ｂ〜１８ｆは、それぞれ、フライングキャパシタ１３から各電圧サンプルスイッチ１２ｂ〜１２ｆへ導通する極性で、すなわち、そのアノードがフライングキャパシタ１３側にかつカソードが各電圧サンプルスイッチ１２ｂ〜１２ｆ側になるように接続されている。

サンプル電圧計測スイッチ４は、フライングキャパシタ１３の＋端子に接続されたスイッチ４ａと、フライングキャパシタ１３の−端子に接続されたスイッチ４ｂを含む。また、スイッチ４ａおよび４ｂは、Ｉ／Ｆ回路８の入力側に接続されている。

Ｉ／Ｆ回路８の出力側は、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に接続されている。マイコン７は、その電源ポートＶｃｃに電源＋Ｖｃｃからの電圧が供給され、入力ポートＡ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ６には、それぞれ、補正回路１９−１〜１９−５が接続されている。補正回路１９−１は、＋Ｖｃｃ電源に直列接続された抵抗１９ａ−１とダイオード１９ｂ−１および１９ｃ−１とを含み、抵抗１９ａ−１とダイオード１９ｂ−１の接続点がマイコン７の入力ポートＡ／Ｄ２に接続されている。同様に、補正回路１９−５は、＋Ｖｃｃ電源に直列接続された抵抗１９ａ−５とダイオード１９ｂ−５および１９ｃ−５とを含み、抵抗１９ａ−５とダイオード１９ｂ−５の接続点がマイコン７の入力ポートＡ／Ｄ６に接続されている。（なお、入力ポートＡ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ５にも、それぞれ、同様の構成の補正回路１９−２〜１９−４が接続されているが、ここでは図示していない。）

なお、ダイオードは、少なくとも２素子入りのダイオードアレイとしての多端子（この実施形態では４端子）パッケージ品を使用し、その１個を電圧測定ライン用とし、残りの１個を補正回路用とする。たとえば、ダイオード１７ａおよびダイオード１９ｂ−１の組み合わせ、ダイオード１８ｂおよびダイオード１９ｃ−１の組み合わせ、ダイオード１７ｅおよびダイオード１９ｂ−５の組み合わせ、ダイオード１８ｆおよびダイオード１９ｃ−５の組み合わせを、それぞれ同一パッケージ品とする。（なお、図示していない補正回路１９−２〜１９−４におけるダイオードも、前述と同様の組み合わせ方による同一パッケージ品とされる。）

故障検出スイッチ９は、ダイオード１７ａ〜１７ｅとフライングキャパシタ１３の＋端子の間に接続されたスイッチ９ａと、ダイオード１８ｂ〜１８ｆとフライングキャパシタ１３の−端子の間に接続されたスイッチ９ｂを含む。

次に、上述の構成を有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置の通常測定モード時の電圧測定動作について説明する。まず、マルチプレクサ１２の電圧サンプルスイッチ１２ａ〜１２ｆ、故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂおよびサンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａ，４ｂが全て開いている状態から、電圧サンプルスイッチ１２ａおよび１２ｂと故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂを連動して閉じると、電圧源Ｖ１、電圧検出端子Ｔ１、電圧サンプルスイッチ１２ａ、ダイオード１７ａ、スイッチ９ａ、フライングキャパシタ１３、スイッチ９ｂ、ダイオード１８ｂ、電圧サンプルスイッチ１２ｂおよび電圧検出端子Ｔ２により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ１の電圧が、フライングキャパシタ１３に充電される。

次に、電圧サンプルスイッチ１２ａ，１２ｂおよびスイッチ９ａ，９ｂを連動して開いて、サンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａおよび４ｂを所定期間閉じ、フライングキャパシタ１３の両端電圧をサンプル電圧計測スイッチ４およびＩ／Ｆ回路８を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に供給する。それにより、供給された両端電圧はＡ／Ｄ変換され、その値が電圧源Ｖ１の電圧を示すデジタル値としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ１３に充電された電圧が充分に放電された後、電圧サンプルスイッチ１２ｂおよび１２ｃと故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂを連動して閉じると、電圧源Ｖ２、電圧検出端子Ｔ２、電圧サンプルスイッチ１２ｂ、ダイオード１７ｂ、スイッチ９ａ、フライングキャパシタ１３、スイッチ９ｂ、ダイオード１８ｃ、電圧サンプルスイッチ１２ｃおよび電圧検出端子Ｔ３により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ２の電圧が、フライングキャパシタ１３に充電される。

次に、電圧サンプルスイッチ１２ｂ，１２ｃおよびスイッチ９ａ，９ｂを連動して開いて、サンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａおよび４ｂを所定期間閉じ、フライングキャパシタ１３の両端電圧をサンプル電圧計測スイッチ４およびＩ／Ｆ回路８を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に供給する。それにより、供給された両端電圧はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換され、その値が電圧源Ｖ２の電圧を示すデジタル値としてマイコン７で読み込まれる。

以下同様に、電圧サンプルスイッチ１２ｃおよび１２ｄ、１２ｄと１２ｅ、１２ｅおよび１２ｆの組み合わせにより、それぞれ、電圧源Ｖ３〜Ｖ５の各電圧を示すデジタル値が、マイコン７で読み込まれる。

なお、上述の説明は、１個の電圧源の電圧を測定する場合について説明したが、この装置では、これに限らず、２個の電圧サンプルスイッチの任意の組み合わせの開閉により、２個以上の電圧源の直列接続状態での電圧を測定することもできる。したがって、この第２の実施形態では、電圧検出端子の奇数番目と偶数番目間の電圧測定に限らず、奇数番目−奇数番目間や、偶数番目−偶数番目間の電圧測定も可能となる。

また、２つの電圧サンプルスイッチの組み合わせを閉じて閉回路が形成されたとき、閉回路中に挿入される２つのダイオードの順方向電圧降下による電圧損失分が発生するが、この電圧損失分は、補正回路１９−１〜１９−５で補正される。

すなわち、電圧測定のための閉回路にダイオード１７ａおよび１８ｂが含まれる場合は、マイコン７は、入力ポートＡ／Ｄ１に供給され測定された電圧のデジタル値に対して、入力ポートＡ／Ｄ２に供給される、補正回路１９−１の２つのダイオード１９ｂ−１および１９ｃ−１の順方向電圧降下に相当する電圧をＡ／Ｄ変換して読み込んだデジタル値で、上述の損失分を相殺するように補正を行う。この補正は、たとえば、入力ポートＡ／Ｄ１に供給された電圧と入力ポートＡ／Ｄ２に供給された電圧を加算する演算をマイコン７で行うことによってなされる。

同様に、電圧測定のための閉回路にダイオード１７ｅおよび１８ｆが含まれる場合は、マイコン７は、入力ポートＡ／Ｄ１に供給され測定された電圧のデジタル値に対して、入力ポートＡ／Ｄ６に供給される、補正回路１９−５の２つのダイオード１９ｂ−５および１９ｃ−５の順方向電圧降下に相当する電圧をＡ／Ｄ変換して読み込んだデジタル値で、上述の損失分を相殺するように補正を行う。この補正は、たとえば、入力ポートＡ／Ｄ１に供給された電圧と入力ポートＡ／Ｄ６に供給された電圧を加算する演算をマイコン７で行うことによってなされる。

この第２の実施形態では、ダイオード１７ａおよびダイオード１９ｂ−１の組み合わせ、ダイオード１８ｂおよびダイオード１９ｃ−１の組み合わせ、ダイオード１７ｅおよびダイオード１９ｂ−５の組み合わせ、ダイオード１８ｆおよびダイオード１９ｃ−５の組み合わせ等が、それぞれ同一パッケージ品とされているので、製造上同一ロットばかりか、同一ウェハ上のしかも同一地点の素子となるため、ほぼ同じ特性を示し、かつ、周囲温度により変動する順方向電圧降下特性も、全く同じ影響を受けることになるため同じとなり、電圧損失分の理想的な補正が可能となり、電圧源の電圧の検出精度を向上させることができる。

また、本発明の第２の実施形態によれば、電圧サンプルスイッチのショート故障時も二次故障は発生しないので、安全性が向上する。また、電圧サンプルスイッチの故障検出が可能となる。また、フライングキャパシタに単極性のものも使用できるため、コストダウン、設計の自由度拡大が可能となる。さらに、奇数−偶数電圧源間の接続部の劣化状態もモニタ可能となる。

次に、上述の通常測定モードの動作中に故障を検出する故障判定モードの動作説明を、図５および図６に示すフローチャートを参照して説明する。この故障判定モードは、ＣＰＵ７による制御に基づいて行われる。

まず、通常測定モード中の各電圧源の電圧を順次測定している間に、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測時に、計測された電圧が規格上の上限以上または下限以下になっているかを判定する（ステップＳ２１；第５の判定手段）。

計測された電圧が上限以上になっていれば、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）と（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の直列接続状態の電圧を計測する（ステップＳ２２）。次に、計測されたｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧が、計測されたｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）と（ｎ＋−）番目の電圧源Ｖ（ｎ＋１）の直列電圧に等しいか否かを判定する（ステップＳ２３；第６の判定手段）。

ステップＳ２３の答がイエスならば、（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測ラインにおけるショート故障と推定する（ステップＳ２４；第７の推定手段）。また、この推定結果に基づき、警報手段としての図示しない表示器やブザーを駆動してショート故障を警報する。

一方、ステップＳ２３の答がノーならば、次いで、電圧源Ｖ（ｎ）の電圧異常と推定する（ステップＳ２５；第８の推定手段）。すなわち、この場合は、上述のようなショート故障ではなく、測定対象の電圧源の電圧が異常に大きくなっていると推定するのである。

次に、ステップＳ２１に戻って、計測された電圧源Ｖ（ｎ）の電圧が規格上の下限以下になっていれば、次いで、計測された電圧が０（ゼロ）ボルトか否かを判定する（ステップＳ２６；第７の判定手段）。

ステップＳ２６の答がイエスならば、次いで、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧異常、またはｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのオープン故障と推定する（ステップＳ２７；第９の推定手段）。

次に、ステップＳ２６の答がノーならば（すなわち、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧が０（ゼロ）ボルトを超えて規格上の下限未満の値を示しているならば）、次いで、（ｎ＋１）番目の電圧源Ｖ（ｎ＋１）の電圧を計測する（ステップＳ２８）。

次に、計測された電圧が規格上の上限以上になっているか否かを判定し（ステップ２９；第８の判定手段）、その答がノーならば、次いでステップＳ２５に進み、その答がイエスならば、次いでステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０（第１０の推定手段）では、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障と推定する。

このように、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の計測された電圧が、規格上限以上か下限以下かの判定に基づくステップＳ２１〜Ｓ３０の作業により、（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのラインショート故障、あるいはｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障、またはｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常もしくは電圧計測ラインのショート故障、またはｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）のレアショート故障と推定される。

次に、ステップＳ２４のように、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのショート故障と推定された場合は、ステップＳ３１のショート故障時計測モードに進む。

このショート故障時計測モードでは、まず、故障判定モードでショート故障と判定された電圧計測ラインを＋側とする（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）に対応するマルチプレクサ１２のスイッチと故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂを連動して閉じ、電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧によりフライングキャパシタ１３を充電する。次いで計測時、故障検出スイッチ９ａおよび９ｂを開くことにより、電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測を行い、その計測値を電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧と推定する（ステップＳ３２）。

次に、電圧源Ｖ（ｎ−１）が最下位電圧源ではないか否かを判定する（ステップＳ３３）。図４の回路では、最下位電圧源は電圧源Ｖ５である。その答がＹｅｓならば、次いで、ｎ＝ｎ＋１にし、電圧源Ｖ（ｎ−１）より１つ下位のｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）を選定し、上述の電圧源Ｖ（ｎ−１）電圧計測と同様の手順で電圧計測を行う（ステップＳ３４）。

次に、電圧源Ｖ（ｎ）の電圧値を算出する（ステップＳ３５）。この算出は、ステップＳ３４で求められた電圧源Ｖ（ｎ）の計測値から、ステップＳ３２で求められた電圧源Ｖ（ｎ−１）の計測値を減算することにより行われる。次に、ステップ３３に戻り、ステップ３３でＹｅｓ（すなわち、電圧源Ｖ（ｎ−１）が最下位電圧源でない）と判定されている間は、ステップＳ３４およびＳ３５の作業が繰り返され、その前に計測した電圧源より１つ下位の電圧源の電圧の算出が、順次行われる。

一方、ステップＳ３３の答がＮｏならば（すなわち、電圧源Ｖ（ｎ）が最下位電圧源ならば）、次いで、故障判定モードでショート故障と判定された電圧計測ラインを−側とする電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧計測を行う（ステップＳ３６）。この計測は、まず（ｎ−２）番目の電圧源Ｖ（ｎ−２）に対応するマルチプレクサ１２のスイッチと故障検出スイッチ９のスイッチ９ａ，９ｂを連動して閉じ、電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧によりフライングキャパシタ１３を充電する。次いで計測時、故障検出スイッチ９ａおよび９ｂを開くことにより行われる。

次に、ｎ＝ｎ＋１にインクリメントし、電圧源Ｖ（ｎ−２）より１つ上位の電圧源Ｖ（ｎ−３）を選定し、上述の電圧源Ｖ（ｎ−２）電圧計測と同様の手順で電圧計測を行う（ステップＳ３７）。次に、電圧源Ｖ（ｎ−３）の電圧値を算出する（ステップＳ３８）。この算出は、ステップＳ３７で求められた電圧源（ｎ−３）の計測値から、ステップＳ３６で求められた電圧源Ｖ（ｎ−２）の計測値を減算することにより行われる。

次に、電圧源Ｖ（ｎ−２）が最上位電圧源か否かを判定する（ステップＳ３９）。図４の回路では、最上位電圧源は電圧源Ｖ１である。その答がＮｏならば、次いで、ステップＳ３７に戻り、ステップ３９でＮｏ（すなわち、電圧源Ｖ（ｎ−２）が最上位電圧源でない）と判定されている間は、ステップＳ３７およびＳ３８の作業が繰り返され、その前に計測して算出した電圧源より１つ上位の電圧源の電圧の算出が、順次行われる。

一方、ステップＳ３９の答がＹｅｓならば（すなわち、電圧源Ｖ（ｎ−３）が最上位電圧源ならば）、次いで、ステップＳ３２に戻る。

次に、ステップＳ３０のように、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障と推定された場合は、ステップＳ４０のレアショート故障時計測モードに進む。

このレアショート故障時計測モードでは、レアショート故障の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧は、全電圧源Ｖ１〜Ｖ５の直列電圧を計測し、得られた全電圧一括計測結果から、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）を除く単電圧源の各計測結果の総和を減算する計算を行うことにより算出される（ステップＳ４１）。

このように、電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測ラインのショート故障または電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのレアショート故障と推定された場合は、その旨の警報を発しながら、応急的に各電圧源の電圧を算出することができる。

次に、電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測ラインのショート故障の推定の具体例を以下に説明する。たとえば、電圧サンプルスイッチ１２ｃが何らかの原因によりショート故障を発生した場合、３番目の電圧源Ｖ３の電圧を計測する時は、電圧サンプルスイッチ１２ｃ，１２ｄを閉じて計測するので支障はなく、マイコン７による計測値がそのまま、電圧源Ｖ３の電圧として推定できる。

次に、４番目の電圧源Ｖ４の電圧を測定する時、電圧サンプルスイッチ１２ｄ，１２ｅおよびスイッチ９ａ，９ｂを連動して閉じると、電圧サンプルスイッチ１２ｃがショート故障しているために、スイッチ９ａとフライングキャパシタ１３の接続点には、電圧源Ｖ３プラス電圧源Ｖ４の電位が発生し、スイッチ９ｂとフライングキャパシタ１３の接続点には、電圧源Ｖ４の−（マイナス）側電位が発生する。それにより、フライングキャパシタ３には電圧源Ｖ３プラス電圧源Ｖ４の電圧がフライングキャパシタ１３に充電される。

次に、電圧サンプルスイッチ１２ｄ，１２ｅおよびスイッチ９ａ，９ｂを連動して開いて、サンプル電圧計測スイッチ４のスイッチ４ａおよび４ｂを所定期間閉じ、フライングキャパシタ１３の両端電圧をサンプル電圧計測スイッチ４およびＩ／Ｆ回路８を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に供給する。それにより、供給された両端電圧はＡ／Ｄ変換され、その値が電圧源Ｖ３プラス電圧源Ｖ４の電圧を示すデジタル値としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、４番目の電圧源Ｖ４の電圧を測定しているにもかかわらず、測定された電圧が、規格上の上限以上であって電圧源Ｖ３プラス電圧源Ｖ４の電圧になっていることから、ステップＳ２４で、電圧源Ｖ３の電圧計測ラインにおけるショート故障であると推定すると共に警報するのである。

このように、電圧源Ｖ３の電圧計測ラインにおけるショート故障であると推定された場合、続いてショート故障時計測モードにおいて、ステップ３２で、電圧源Ｖ３の計測が行われ、その計測値が電圧源Ｖ３の電圧として推定される。

次に、電圧源Ｖ４の計測時は、上述のように、計測値が電圧源Ｖ３プラス電圧源Ｖ４の電圧になっているので、ステップＳ３４およびＳ３５の作業により、電圧源Ｖ４の電圧は、電圧源Ｖ４の計測値から電圧源Ｖ３の計測値を減算（すなわち、電圧源Ｖ４の計測値−電圧源Ｖ３の計測値）することにより推定される。同様に、電圧源Ｖ５の電圧は、電圧源Ｖ５の計測値から電圧源Ｖ４の計測値を減算（すなわち、電圧源Ｖ５の計測値−電圧源Ｖ４の計測値）することにより推定される。

電圧源Ｖ５は最下位の電圧源なので、電圧源Ｖ５の計測が終わると、続いてステップＳ３６で、電圧源Ｖ２の計測が行われ、その計測値が電圧源Ｖ２の電圧として推定される。

次に、電圧源Ｖ１の計測時は、上述のように、計測値が電圧源Ｖ１プラス電圧源Ｖ２の電圧になっているので、ステップＳ３７およびＳ３８の作業により、電圧源Ｖ１の電圧は、電圧源Ｖ１の計測値から電圧源Ｖ２の計測値を減算（すなわち、電圧源Ｖ１の計測値−電圧源Ｖ２の計測値）することにより推定される。

以上のように第１および第２の実施形態について説明したように、本発明によれば、計測系に故障が発生した場合でも、その故障の影響を含む電圧計測が可能となるため、通常計測で以上計測値が計測された場合には、異常値の電圧や、異常値が計測された電圧源とその前後の電圧源を同時に計測した場合の計測値を比較することにより、故障の種類、故障箇所のと区邸が可能となるだけでなく、電圧計測を中止することなく、応急的に電圧源電圧を推定することもできる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

たとえば、第２の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置では、たとえば、電圧源Ｖ１と電圧源Ｖ２を個別に計測して加算した加算値と、電圧源Ｖ１および電圧源Ｖ２の直列電圧を計測した計測値とを比較することにより、加算値＜計測値となった場合には電圧検出端子Ｔ２を含む電圧計測ラインに劣化あり、というように各電圧計測ラインの劣化状況も把握することができる。

本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。（第１の実施形態） 本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の故障判定モードの動作を説明するフローチャートである。（第１の実施形態） 本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の故障判定モードの動作を説明するフローチャートである。（第１の実施形態） 本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。（第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の故障判定モードの動作を説明するフローチャートである。（第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の故障判定モードの動作を説明するフローチャートである。（第２の実施形態）

符号の説明

Ｖ 高圧電源
Ｖ１〜Ｖ５ 電圧源
Ｔ１〜Ｔ６ 電圧検出端子
１ 第１のマルチプレクサ
２ 第２のマルチプレクサ
Ｓ１〜Ｓ６ 電圧サンプルスイッチ
３ フライングキャパシタ
４ サンプル電圧計測スイッチ
７ マイコン（電圧計測手段、第１〜第８の判定手段、第１〜第１０の推定手段）
９ 故障検出スイッチ
１２ マルチプレクサ
１２ａ〜１２ｆ 電圧サンプルスイッチ
１３ フライングキャパシタ
１４ サンプル電圧計測スイッチ
１７ａ〜１７ｆ ダイオード
１８ａ〜１８ｆ ダイオード

Claims (9)

1. 直列接続されたＮ個の電圧源を含む高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプル電圧計測スイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、
   前記マルチプレクサと前記フライングキャパシタの間に設けられ、前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチの開閉に連動して開閉する故障検出スイッチを備えている
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
2. 直列接続されたＮ個の電圧源を含む高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプル電圧計測スイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、
   前記マルチプレクサと前記フライングキャパシタの間に設けられ、前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチの閉による前記フライングキャパシタへの充電時には閉じられており、前記サンプル電圧計測スイッチの閉による前記フライングキャパシタからの両端電圧の前記電圧計測手段への供給時には開けられる故障検出スイッチを備えている
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
3. 請求項１または２記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの奇数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する第１のマルチプレクサと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの偶数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する第２のマルチプレクサとを含む
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
4. 請求項１または２記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチと、
   前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの１番目からＮ番目までの電圧サンプルスイッチと前記フライングキャパシタの一方の端子間に、それぞれ、前記電圧サンプルスイッチから前記フライングキャパシタへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードと、
   前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの２番目から（Ｎ＋１）番目までの電圧サンプルスイッチと前記フライングキャパシタの他方の端子間に、それぞれ、前記フライングキャパシタから前記電圧サンプルスイッチへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードとをさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
5. 請求項３記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記電圧計測手段による前記各電圧源の電圧測定結果に基づき、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値のみ正常で、残り全ての電圧源の測定値が異常か否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段で、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値のみ正常で、残り全ての電圧源の測定値が異常と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値か否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第１の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値も異常と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトか否かを判定する第３の判定手段と、
   前記第２の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値であると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第１の推定手段と、
   前記第２の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値は完全な正常値と判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるレアショート故障が発生していると推定する第２の推定手段と、
   前記第３の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトと判定された場合、 前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるオープン故障が発生していると推定する第３の推定手段と、
   前記第３の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定異常値はゼロボルトと判定されかった場合、 前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常が発生していると推定する第４の推定手段とをさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
6. 請求項５記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記第１の推定手段の推定結果に基づき、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるプラス側ラインに接続されている前記マルチプレクサの電圧サンプルスイッチのみを閉じて、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能か否かを判定する第４の判定手段と、
   前記第４の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能と判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのうちのマイナス側ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第５の推定手段と、
   前記第４の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧の計測が可能と判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインのうちのプラス側ラインにおけるショート故障が発生していると推定する第６の推定手段とをさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
7. 請求項４記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記電圧計測手段による前記各電圧源の電圧測定結果に基づき、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が規格上限以上または下限以下の値になっているか否かを判定する第５の判定手段と、
   前記第５の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が規格上限以上の値になっていると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）と（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の直列電圧を計測し、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいか否かを判定する第６の判定手段と、
   前記第５の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値が下限以下の値になっている判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトか否かを判定する第７の判定手段と、
   前記第７の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトと判定されなかった場合、（ｎ＋１）番目の電圧源Ｖ（ｎ＋１）の電圧を計測し、計測した測定値が、規格上限以上の値になっているか否かを判定する第８の判定手段と、
   前記第６の判定手段で、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいと判定された場合、前記（ｎ−１）番目の電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測ラインにおけるショート故障と推定する第７の推定手段と、
   前記第６の判定手段で、計測した測定値が、ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値と等しいと判定されなかった場合、または第８の判定手段で、計測した測定値が、規格上限以上の値になっていると判定されなかった場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の異常と推定する第８の推定手段と、
   前記第７の判定手段で、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の測定値がゼロボルトと判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）が異常またはその電圧計測ラインにおけるオープン故障が発生していると推定する第９の推定手段と、
   前記第８の判定手段で、計測した測定値が、規格上限以上の値になっていると判定された場合、前記ｎ番目の電圧源Ｖ（ｎ）の電圧計測ラインにおけるレアショート故障が発生していると推定する第１０の推定手段とをさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
8. 請求項７記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記電圧計測手段は、第７の推定手段の推定結果に基づき、ショート故障と推定された電圧計測ラインを＋側とする電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧計測を行い、その計測値を電圧源Ｖ（ｎ−１）の電圧と推定し、ショート故障と推定された電圧計測ラインを−側とする電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧計測を行い、その計測値を電圧源Ｖ（ｎ−２）の電圧と推定すると共に、前記電圧源Ｖ（ｎ−１）およびＶ（ｎ−２）以外の電圧源の電圧計測を行い、その計測値から前記電圧源Ｖ（ｎ−１）またはＶ（ｎ−２）の計測値を減算することにより、前記電圧源Ｖ（ｎ−１）およびＶ（ｎ−２）以外の電圧源の電圧と推定する
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
9. 請求項５から７のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記推定手段のいずれかの推定結果を警報する警報手段をさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。

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