JP4524219B2 - Flying capacitor voltage measuring device - Google Patents

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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。   The present invention relates to a flying capacitor type voltage measuring apparatus, and more particularly to a flying capacitor type voltage measuring apparatus capable of specifying the type of failure and the location of a failure in a measurement system.

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
As a device for measuring the voltage of each individual battery (voltage source) constituting a high-voltage power source in a high-voltage power source configured by connecting a large number of batteries (voltage source) in series like a power source of an electric vehicle, There is a flying capacitor type voltage measuring device. Such an apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-248755 (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-248755

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。   However, in the above-described conventional apparatus, when the switch of the multiplexer connected to the voltage source is short-circuited, the circuit is short-circuited when measuring the multi-voltage source. Further, it is impossible to specify the type of failure or the location of the failure in the measurement system.

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。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a flying capacitor type voltage measuring apparatus capable of specifying the type of failure and the location of a failure in a measurement system.

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み、前記フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、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、前記電圧サンプルスイッチの開および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と、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ていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a high voltage power source including N voltage sources connected in series, a flying capacitor, and (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources are connected to the flying capacitor. A flying capacitor type voltage measuring apparatus having a multiplexer including (N + 1) voltage sample switches to be selectively connected, a voltage measuring means, and a sample voltage measuring switch for supplying a voltage across the flying capacitor to the voltage measuring means. The multiplexer includes an odd-numbered voltage detection terminal among (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources connected in series to one terminal side of the flying capacitor. First multiplexer selectively connected, and even-numbered voltage detection among the (N + 1) voltage detection terminals A second multiplexer for selectively connecting a child to the other terminal side of the flying capacitor, wherein the flying capacitor type voltage measuring device is provided between the multiplexer and the flying capacitor, the voltage sample of the multiplexer A failure that is closed when the flying capacitor is charged by closing the switch, and that is opened when the voltage sample switch is opened and when the sample voltage measuring switch is supplied to the voltage measuring means by supplying both-end voltage from the flying capacitor. Based on the voltage measurement result of each voltage source by the detection switch and the voltage measuring means, it is determined whether only the measured value of the nth voltage source V (n) is normal and the measured values of all the remaining voltage sources are abnormal. The first determination means for determining and the first determination means determine the nth If only the measured value of the pressure source V (n) is normal and the measured values of all the remaining voltage sources are determined to be abnormal, whether or not the measured value of the nth voltage source V (n) is a completely normal value. If the measured value of the nth voltage source V (n) is also determined to be abnormal by the second determining means for determining the first and the first determining means, the nth voltage source V (n) The measurement value of the nth voltage source V (n) is determined to be a complete normal value by the third determination means for determining whether or not the measurement abnormal value is zero volts and the second determination means. In this case, the first estimation unit that estimates that a short fault has occurred in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) and the second determination unit include the nth voltage source V ( If the measurement value of n) is not determined to be a complete normal value, the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) When the second estimation means for estimating that a rare short fault occurs and the third determination means determine that the measured abnormal value of the nth voltage source V (n) is zero volts, The third estimation unit that estimates that an open failure has occurred in the voltage measurement line of the n-th voltage source V (n), and the third determination unit include the n-th voltage source V (n). If the measured abnormal value is not determined to be zero volts, it further comprises fourth estimating means for estimating that an abnormality of the nth voltage source V (n) has occurred .

請求項2記載の発明は、請求項1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。 According to a second aspect of the present invention, in the flying capacitor type voltage measuring device according to the first aspect, the positive side in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) based on the estimation result of the first estimating means. Only a voltage sample switch of the multiplexer connected to the line is closed to determine whether or not the voltage of the nth voltage source V (n) can be measured; and If the determination means determines that the voltage of the n-th voltage source V (n) can be measured, a short circuit failure has occurred in the negative line of the voltage measurement lines of the n-th voltage source V (n). If it is not determined by the fifth estimation unit that estimates that the voltage is generated and the fourth determination unit that the voltage of the n-th voltage source V (n) can be measured, the n-th voltage Voltage of source V (n) Wherein the short-circuit fault in the positive line of the measurement line is further provided with a sixth estimating means for estimating that occurred.

請求項3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は、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、前記フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、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、前記電圧サンプルスイッチの開および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と、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ていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a high voltage power source including N voltage sources connected in series, a flying capacitor, and (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources are connected to the flying capacitor. A flying capacitor type voltage measuring apparatus having a multiplexer including (N + 1) voltage sample switches to be selectively connected, a voltage measuring means, and a sample voltage measuring switch for supplying a voltage across the flying capacitor to the voltage measuring means. The multiplexer includes a first to an Nth voltage sample switch of the (N + 1) voltage sample switches and one terminal of the flying capacitor, the voltage sample switch to the flying capacitor, respectively. N diodes connected in polarity conducting to the capacitor; Between the second (N + 1) -th voltage sample switch of the (N + 1) voltage sample switches and the other terminal of the flying capacitor, the polarity is conducted from the flying capacitor to the voltage sample switch, respectively. The flying capacitor type voltage measuring device is provided between the multiplexer and the flying capacitor, and is closed when charging the flying capacitor by closing a voltage sample switch of the multiplexer. A failure detection switch that is opened when the voltage sample switch is opened and the sample voltage measurement switch is closed to supply the voltage measurement means with the voltage across the flying capacitor, and the voltage measurement means Fifth determination means for determining whether or not the measured value of the nth voltage source V (n) is equal to or higher than the upper limit of the standard or lower than the lower limit based on the voltage measurement result of the voltage source; When the determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is equal to or greater than the upper limit of the standard, the nth voltage source V (n) and (n−1) th A sixth determination means for measuring a series voltage of the voltage source V (n-1) of the first and determining whether or not the measured value is equal to the measured value of the nth voltage source V (n); If the fifth determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is not more than the lower limit, is the measured value of the nth voltage source V (n) zero volts? The seventh determination means for determining whether or not, and the measurement value of the nth voltage source V (n) is determined to be zero volts by the seventh determination means. If not, an eighth determination unit that measures the voltage of the (n + 1) th voltage source V (n + 1) and determines whether or not the measured value is a value equal to or higher than the upper limit of the standard; When it is determined by the sixth determining means that the measured value is equal to the measured value of the nth voltage source V (n), the (n−1) th voltage source V (n−1) When the measured value measured by the seventh estimating means for estimating a short fault in the voltage measurement line and the sixth determining means is not determined to be equal to the measured value of the nth voltage source V (n) Alternatively, if the measured value measured by the eighth determining means is not determined to be equal to or higher than the upper limit of the standard, the eighth estimation is performed to estimate that the nth voltage source V (n) is abnormal. And the seventh determination means, the measured value of the nth voltage source V (n) is zero. A ninth estimating means for estimating that the nth voltage source V (n) is abnormal or an open failure has occurred in the voltage measurement line; and the eighth determining means, When it is determined that the measured value is equal to or greater than the upper limit of the standard, it is estimated that a rare short fault has occurred in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n). And an estimation means.

請求項4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。 According to a fourth aspect of the present invention, in the flying capacitor type voltage measuring device according to the third aspect, the voltage measuring means sets the voltage measurement line estimated as a short-circuit failure on the positive side based on the estimation result of the seventh estimating means. Voltage source V (n−1) is measured, the measured value is estimated as the voltage of the voltage source V (n−1), and the voltage measurement line presumed to be short-circuited is the negative voltage source. The voltage of V (n-2) is measured, the measured value is estimated as the voltage of the voltage source V (n-2), and the voltage other than the voltage sources V (n-1) and V (n-2) The voltage source V is measured, and the voltage source V (n-1) and V (n-) are subtracted from the measured value of the voltage source V (n-1) or V (n-2). It is estimated that it is the voltage of voltage sources other than 2).

請求項5記載の発明は、請求項1から4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。 A fifth aspect of the present invention is the flying capacitor type voltage measuring device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a warning unit that warns of an estimation result of the estimation unit. And

請求項1および3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。また、故障の種類、箇所を推定することができる。 According to claims 1 and 3 Symbol mounting of the invention, by providing the failure detection switch, when the short-circuit failure switch multiplexer occur, without causing secondary fault, it is possible to detect the short circuit failure . When the voltage across the flying capacitor is read by the voltage measuring means, the floating line from the multiplexer to the flying capacitor can be electrically cut off by opening the failure detection switch, thus improving noise characteristics such as prevention of radio wave resonance. In addition, the type and location of the failure can be estimated.

請求項記載の発明によれば、さらに故障の種類、箇所を推定することができる。 According to invention of Claim 2 , the kind and location of a failure can be estimated further .

請求項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。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to accurately estimate the voltage of the voltage source even when a failure occurs.

請求項記載の発明によれば、故障発生を警報することができる。 According to the fifth aspect of the invention, it is possible to warn of the occurrence of a failure.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(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。   (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a flying capacitor type voltage measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

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。   The flying capacitor type voltage measuring apparatus includes a first multiplexer 1 and a second multiplexer 2 connected to voltage detection terminals T1 to T6 of a high-voltage power supply V, a bipolar flying capacitor 3, a sample voltage measuring switch 4, and voltage measuring means. A microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 7, an I / F (interface) circuit 8, and a failure detection switch 9.

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。   High-voltage power supply V includes N voltage sources (for example, single cells) V1-V5 connected in series (in this embodiment, for example, N = 5). Each of the voltage sources V1 to V5 has the same voltage, and is connected to (N + 1) (for example, six in this embodiment) voltage detection terminals T1 to T6.

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。   The first multiplexer 1 has one terminal connected to each of the voltage detection terminals T1, T3, and T5 via current limiting resistors R1, R3, and R5 for short circuit prevention, and the other terminal connected to the failure detection switch 9. Voltage sample switches S1, S3, S5. The second multiplexer 2 has one terminal connected to each of the voltage detection terminals T2, T4, and T6 via current limiting resistors R2, R4, and R6 for preventing a short circuit, and the other terminal connected to the failure detection switch 9. Includes voltage sample switches S2, S4, S6.

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。   The sample voltage measurement switch 4 includes a switch 4 a having one terminal connected to one terminal of the flying capacitor 3 and a switch 4 b having one terminal connected to the other terminal of the flying capacitor 3. The other terminals of the switches 4 a and 4 b are connected to the input side of the I / F circuit 8.

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。   The I / F circuit 8 converts the voltage across the flying capacitor 3 supplied via the sample voltage measurement switch 4 into a voltage with respect to the ground potential, and is constituted by, for example, a voltage dividing circuit or a differential amplifier circuit. . The output side of the I / F circuit 8 is connected to the input port A / D 1 of the microcomputer 7. The microcomputer 7 is supplied with the drive voltage from the power supply + Vcc to the power supply port Vcc.

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。   The failure detection switch 9 includes a switch 9a connected between one terminal of the first multiplexer 1 and the flying capacitor 3, and a switch 9b connected between the second multiplexer 2 and the other terminal of the flying capacitor 3. including.

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。   Next, the voltage measurement operation in the normal measurement mode of the flying capacitor type voltage measuring apparatus having the above-described configuration will be described. First, voltage samples of the first multiplexer 1 from the state in which the voltage sample switches S1 to S6 of the multiplexers 1 and 2 and the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 and the switches 4a and 4b of the sample voltage measurement switch 4 are all open. When the switch S1, the voltage sample switch S2 of the second multiplexer 2 and the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 are closed in conjunction with each other, the voltage source V1, the voltage detection terminal T1, the current limiting resistor R1, the voltage sample switch S1, The switch 9a, the flying capacitor 3, the switch 9b, the voltage sample switch S2, the current limiting resistor R2, and the voltage detection terminal T2 form a closed circuit. Thereby, the voltage of the voltage source V1 is charged in the flying capacitor 3 so that the terminal side of the flying capacitor 3 connected to the voltage sample switch S1 has a positive polarity.

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。   Next, the voltage sample switches S1 and S2 and the switches 9a and 9b are opened in conjunction with each other, the switches 4a and 4b of the sample voltage measuring switch 4 are closed for a predetermined period, and the voltage across the flying capacitor 3, that is, the voltage of the voltage source V1 is set. This is supplied to the input port A / D 1 of the microcomputer 7 through the sample voltage measurement switch 4 and the I / F circuit 8. Thereby, the supplied both-end voltage is A / D converted, and the value is read by the microcomputer 7 as a digital value indicating the voltage of the voltage source V1.

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。   Next, when the voltage sample switches S2 and S3 and the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 are closed in conjunction with each other, the voltage source V2, the voltage detection terminal T2, the current limiting resistor R2, the voltage sample switch S2, the switch 9b, and flying The capacitor 3, the switch 9a, the voltage sample switch S3, the current limiting resistor R3, and the voltage detection terminal T3 form a closed circuit. Thereby, the voltage of the voltage source V2 has a polarity opposite to that at the time of measurement of the voltage source V1, that is, the terminal side of the flying capacitor 3 connected to the voltage sample switch S2 has a positive polarity. Charged.

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。   Next, the voltage sample switches S2 and S3 and the switches 9a and 9b are opened in conjunction with each other, the switches 4a and 4b of the sample voltage measuring switch 4 are closed for a predetermined period, and the voltage across the flying capacitor 3, that is, the voltage of the voltage source V2 is set. This is supplied to the input port A / D 1 of the microcomputer 7 through the sample voltage measurement switch 4 and the I / F circuit 8. Thereby, the supplied both-end voltage is A / D converted, and the value is read by the microcomputer 7 as a digital value indicating the voltage of the voltage source V2.

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。   Similarly, the switching timings of the switches of the first multiplexer 1 and the second multiplexer 2 are sequentially multiplexed by the combination of the voltage sample switches S3 and S4, S4 and S5, S5 and S6, and the voltage sources are respectively supplied. Values indicating the voltages V3, V4, and V5 are read by the microcomputer 7.

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。   Next, the operation of the failure determination mode for detecting a failure during the above-described normal measurement mode will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. This failure determination mode is performed based on control by the CPU 7.

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。   First, as a result of sequentially measuring the voltage of each voltage source in the normal measurement mode, it is determined whether only the n-th voltage source V (n) has a normal value and all the measurement results of the remaining voltage sources are abnormal values. (Step S1; first determination means). Here, the influence of the short failure of the voltage sample switch affects the measurement values of all the voltage sources, but the normal measurement is performed by opening the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 when reading into the microcomputer 7. Therefore, it can be determined that a short circuit failure has occurred in the voltage measurement line of the voltage source that is the only normal measurement value.

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。   If the answer to step S1 is Yes, it is then determined whether or not the measured voltage of the nth voltage source V (n) is a complete normal value (step S2; second determination means). In this case, the normal value is given a wide range, and it is determined whether or not the normal value is a completely normal value that is not a lower normal value. For example, the normal value range of a single voltage source with a voltage of 5 V is set to 4.8 to 5.0 V. If the measured value is 5.0 V, it is a completely normal value, and if it is lower than 5.0 V, the normal value is lower. Value.

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。   If the answer to step S2 is Yes (that is, if it is a completely normal value), then it is estimated that the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) is short-circuited (step S3; first estimating means). . Further, based on this estimation result, a display or buzzer (not shown) as alarm means is driven to warn of a short circuit failure. If the answer to step S2 is No (that is, if it is not a complete normal value but a lower normal value within the range of normal values), then the rare of the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) A short failure is estimated (step S4; second estimation means). Further, based on this estimation result, a display or buzzer (not shown) as alarm means is driven to alarm a rare short-circuit failure.

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。   On the other hand, if the answer to step S1 is No, it is then determined that an open failure of the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) from which the abnormal value is measured or a voltage source abnormality (step S5). Further, based on this determination, a display or buzzer (not shown) is driven to warn of a voltage source abnormality. Next, it is determined whether or not the measured abnormal value of the nth voltage source V (n) is 0 (zero) volts (step S6; third determination means). If the answer is Yes, then it is estimated that the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) is open (step S8; third estimation means). Further, based on this estimation result, an indicator or buzzer (not shown) serving as a warning means is driven to warn of an open failure. If the answer to step S6 is No, it is then estimated that the nth voltage source V (n) is abnormal (step S7; fourth estimation means). Further, based on the estimation result, a display unit and a buzzer (not shown) serving as a warning unit are driven to warn of a voltage source abnormality.

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。   In this way, only the nth voltage source V (n) has a normal value, and the operations of steps S1 to S8 based on the determination of whether or not the measurement results of the remaining voltage sources are all abnormal values result in the nth voltage source. It is estimated that the short-circuit fault, short-circuit fault or open fault of the voltage measurement line of V (n), or the abnormality of the n-th voltage source V (n). In addition, each failure or abnormality is alarmed by driving a display or buzzer (not shown) as alarm means. Each failure or abnormality is alerted in a distinguishable form.

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。   Next, when it is determined as a short failure or an open failure of the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) as in step S3 or S8, the process proceeds to the failure measurement mode in step S9.

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。   In this failure time measurement mode, first, it is determined whether or not there is a short circuit failure (step S10). If the answer is No (that is, if it is an open failure), then the voltage value of the n-th voltage source V (n) in the open part is estimated (step S11). This estimated value is calculated by subtracting (total of measured values of voltage sources other than the open line) from all voltage collective measured values.

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;第4の判定手段)。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。 If the answer to step S10 is Yes (ie, if it is a short circuit fault), then only the voltage sample switch on the + side line of the abnormal line is closed to determine whether or not voltage measurement is possible (step S12 ; fourth) Determination means ). If the answer is yes, then it is estimated that the voltage sample switch on the negative side of the abnormal line is short-circuited (step S13; fifth estimation means). Further, based on this estimation result, a not-shown indicator or buzzer as alarm means is driven to warn of a short failure of the voltage sample switch on the negative side line of the abnormal line. Next, the process proceeds to step S15.

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。   If the answer to step S12 is No, it is estimated that a short circuit fault has occurred in the voltage sample switch on the + side line of the abnormal line (step S14; sixth estimation means). Also, based on this estimation result, a not-shown indicator or buzzer as alarm means is driven to warn of a short circuit fault of the voltage sample switch on the + side line of the abnormal line. Next, the process proceeds to step S15.

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。   In step S15, it is estimated that a single voltage source including a short line can be measured. In addition, it is estimated that the total value of a plurality of series voltage sources that are total odd numbers can be measured. For example, the total value of (V (n) + V (n + 1) + V (n + 2)) or the total value of (V (n) + V (n + 1) + V (n + 2) + V (n + 3) + V (n + 4)) can be measured. is there.

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。   As described above, when it is estimated that the voltage measurement line of the voltage source V (n) is out of order, it is possible to calculate the voltages of some of the voltage sources as soon as possible while issuing an alarm to that effect.

(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。   (Second Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of a flying capacitor type voltage measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

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。   In FIG. 4, the flying capacitor type voltage measuring apparatus includes a multiplexer 12, a unipolar flying capacitor 13, a sample voltage measuring switch 4, a microcomputer 7, and an I / F (interface) circuit 8 connected to a voltage detection terminal of a high voltage power source V. , A failure detection switch 9, diodes 17a to 17e, 18b to 18f, and correction circuits 19-1 to 19-5 as correction means.

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。   High-voltage power supply V includes N voltage sources (for example, single cells) V1-V5 connected in series (in this embodiment, for example, N = 5). Each of the voltage sources V1 to V5 has the same voltage and is connected to (N + 1) (for example, 6 in this embodiment) voltage detection terminals T1 to T6.

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。   The multiplexer 12 includes (N + 1) (for example, 6 in this embodiment) voltage sample switches 12a to 12f connected to the voltage detection terminals T1 to T6, respectively. The first to fifth voltage sample switches 12a to 12e are connected to one terminal (for example, + terminal) of the flying capacitor 13 via the five diodes 17a to 17e and the failure detection switch 9, respectively. Has been. The diodes 17a to 17e are respectively connected in such a polarity that the voltage sample switches 12a to 12e are electrically connected to the flying capacitor 13, that is, the anode is on each voltage sample switch 12a to 12e side and the cathode is on the flying capacitor 13 side. Has been.

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。   The second to sixth voltage sample switches 12b to 12f are connected to the other terminal (for example, the-terminal) of the flying capacitor 13 via the five diodes 18b to 18f and the failure detection switch 9, respectively. Has been. Each of the diodes 18b to 18f has a polarity that conducts from the flying capacitor 13 to each of the voltage sample switches 12b to 12f. That is, the anode is on the flying capacitor 13 side and the cathode is on the voltage sample switch 12b to 12f side. It is connected to the.

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。   The sample voltage measurement switch 4 includes a switch 4 a connected to the + terminal of the flying capacitor 13 and a switch 4 b connected to the − terminal of the flying capacitor 13. The switches 4 a and 4 b are connected to the input side of the I / F circuit 8.

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。)   The output side of the I / F circuit 8 is connected to the input port A / D 1 of the microcomputer 7. In the microcomputer 7, the voltage from the power supply + Vcc is supplied to the power supply port Vcc, and correction circuits 19-1 to 19-5 are connected to the input ports A / D2 to A / D6, respectively. The correction circuit 19-1 includes a resistor 19a-1 and diodes 19b-1 and 19c-1 connected in series to the + Vcc power source, and the connection point between the resistor 19a-1 and the diode 19b-1 is the input port A of the microcomputer 7. / D2 is connected. Similarly, the correction circuit 19-5 includes a resistor 19a-5 and diodes 19b-5 and 19c-5 connected in series to the + Vcc power source, and the connection point between the resistor 19a-5 and the diode 19b-5 is the microcomputer 7's. It is connected to the input port A / D6. (The correction circuits 19-2 to 19-4 having the same configuration are also connected to the input ports A / D2 to A / D5, respectively, but are not shown here.)

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。)   The diode is a multi-terminal (four terminals in this embodiment) packaged product as a diode array containing at least two elements, one of which is for the voltage measurement line and the other one is for the correction circuit. . For example, a combination of the diode 17a and the diode 19b-1, a combination of the diode 18b and the diode 19c-1, a combination of the diode 17e and the diode 19b-5, and a combination of the diode 18f and the diode 19c-5 are each in the same package product. (The diodes in the correction circuits 19-2 to 19-4 (not shown) are also in the same package product by the same combination as described above.)

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。   The failure detection switch 9 includes a switch 9a connected between the diodes 17a to 17e and the positive terminal of the flying capacitor 13, and a switch 9b connected between the diodes 18b to 18f and the negative terminal of the flying capacitor 13.

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。   Next, the voltage measurement operation in the normal measurement mode of the flying capacitor type voltage measuring apparatus having the above-described configuration will be described. First, the voltage sample switches 12a and 12b, the failure detection switch, and the voltage sample switches 12a to 12f of the multiplexer 12, the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9, and the switches 4a and 4b of the sample voltage measurement switch 4 are all opened. When the nine switches 9a and 9b are closed in conjunction with each other, the voltage source V1, the voltage detection terminal T1, the voltage sample switch 12a, the diode 17a, the switch 9a, the flying capacitor 13, the switch 9b, the diode 18b, the voltage sample switch 12b, and the voltage detection A closed circuit is formed by the terminal T2. Thereby, the voltage of the voltage source V1 is charged in the flying capacitor 13.

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。   Next, the voltage sample switches 12a and 12b and the switches 9a and 9b are opened in conjunction with each other, the switches 4a and 4b of the sample voltage measurement switch 4 are closed for a predetermined period, and the voltage across the flying capacitor 13 is changed to the sample voltage measurement switches 4 and I. It is supplied to the input port A / D1 of the microcomputer 7 via the / F circuit 8. Thereby, the supplied both-end voltage is A / D converted, and the value is read by the microcomputer 7 as a digital value indicating the voltage of the voltage source V1.

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。   Next, after the voltage charged in the flying capacitor 13 is sufficiently discharged by a reset switch (not shown) or the like, the voltage sample switches 12b and 12c and the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 are closed in conjunction with each other, A closed circuit is formed by V2, voltage detection terminal T2, voltage sample switch 12b, diode 17b, switch 9a, flying capacitor 13, switch 9b, diode 18c, voltage sample switch 12c, and voltage detection terminal T3. Thereby, the voltage of the voltage source V2 is charged in the flying capacitor 13.

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。   Next, the voltage sample switches 12b and 12c and the switches 9a and 9b are opened in conjunction with each other, the switches 4a and 4b of the sample voltage measurement switch 4 are closed for a predetermined period, and the voltage across the flying capacitor 13 is changed to the sample voltage measurement switches 4 and I. It is supplied to the input port A / D1 of the microcomputer 7 via the / F circuit 8. Thereby, the supplied both-end voltage is A / D (analog / digital) converted, and the value is read by the microcomputer 7 as a digital value indicating the voltage of the voltage source V2.

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。   Similarly, digital values indicating respective voltages of the voltage sources V3 to V5 are read by the microcomputer 7 by the combination of the voltage sample switches 12c and 12d, 12d and 12e, 12e and 12f, respectively.

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。   In the above description, the voltage of one voltage source is measured. However, this apparatus is not limited to this, and two or more voltage sample switches can be opened or closed by opening or closing any combination. It is also possible to measure the voltage when the voltage source is connected in series. Therefore, in the second embodiment, not only voltage measurement between the odd-numbered and even-numbered voltage detection terminals but also voltage measurement between the odd-numbered and odd-numbered and between even-numbered and even-numbered is possible.

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。   In addition, when a combination of two voltage sample switches is closed to form a closed circuit, a voltage loss due to a forward voltage drop of two diodes inserted into the closed circuit occurs. Correction is performed by the correction circuits 19-1 to 19-5.

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。   That is, when the diodes 17a and 18b are included in the closed circuit for voltage measurement, the microcomputer 7 supplies the digital value of the voltage supplied to the input port A / D1 and measured to the input port A / D2. The digital value read by A / D conversion of the voltage corresponding to the forward voltage drop of the two diodes 19b-1 and 19c-1 of the correction circuit 19-1 is canceled out by the digital value. Make corrections. This correction is performed, for example, by the microcomputer 7 performing an operation of adding the voltage supplied to the input port A / D1 and the voltage supplied to the input port A / D2.

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。   Similarly, when the diodes 17e and 18f are included in the closed circuit for voltage measurement, the microcomputer 7 supplies the input port A / D6 to the digital value of the voltage supplied to the input port A / D1 and measured. A digital value obtained by A / D converting and reading the voltage corresponding to the forward voltage drop of the two diodes 19b-5 and 19c-5 of the correction circuit 19-5 to be supplied is canceled out. Make corrections. This correction is performed, for example, by the microcomputer 7 performing an operation of adding the voltage supplied to the input port A / D1 and the voltage supplied to the input port A / D6.

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。   In the second embodiment, a combination of the diode 17a and the diode 19b-1, a combination of the diode 18b and the diode 19c-1, a combination of the diode 17e and the diode 19b-5, a combination of the diode 18f and the diode 19c-5, and the like. Since each is the same package product, it is not only the same lot in production, but also on the same wafer and at the same point, so it shows almost the same characteristics, and the forward voltage drop characteristic that varies with the ambient temperature is also Since they are affected by exactly the same effect, they are the same, making it possible to ideally correct the voltage loss and to improve the voltage source voltage detection accuracy.

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。   In addition, according to the second embodiment of the present invention, since a secondary failure does not occur even when the voltage sample switch is short-circuited, safety is improved. In addition, the failure of the voltage sample switch can be detected. Further, since a flying capacitor having a single polarity can be used, the cost can be reduced and the design flexibility can be increased. Furthermore, the deterioration state of the connection part between the odd-numbered and even-numbered voltage sources can be monitored.

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。   Next, the operation of the failure determination mode for detecting a failure during the operation of the normal measurement mode will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. This failure determination mode is performed based on control by the CPU 7.

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)。   First, during the measurement of the voltage of each voltage source in the normal measurement mode, when the voltage of the nth voltage source V (n) is measured, the measured voltage is equal to or higher than the upper limit or lower limit of the standard. (Step S21; fifth determination means).

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)。   If the measured voltage is equal to or higher than the upper limit, then the voltage of the n-th voltage source V (n) and the (n−1) th voltage source V (n−1) connected in series is measured ( Step S22). Next, whether the measured voltage of the nth voltage source V (n) is equal to the measured series voltage of the nth voltage source V (n) and the (n + −) th voltage source V (n + 1). It is determined whether or not (step S23; sixth determination means).

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。   If the answer to step S23 is yes, it is estimated that a short fault has occurred in the voltage measurement line of the (n-1) th voltage source V (n-1) (step S24; seventh estimation means). Further, based on this estimation result, a display or buzzer (not shown) as alarm means is driven to warn of a short circuit failure.

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。   On the other hand, if the answer to step S23 is no, it is estimated that the voltage source V (n) is abnormal in voltage (step S25; eighth estimating means). That is, in this case, it is estimated that the voltage of the voltage source to be measured is abnormally large, not the short circuit failure as described above.

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)。   Next, returning to step S21, if the measured voltage of the voltage source V (n) is equal to or lower than the lower limit in the standard, it is then determined whether or not the measured voltage is 0 (zero) volts. (Step S26; seventh determination means).

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)。   If the answer to step S26 is yes, it is then estimated that the voltage abnormality of the nth voltage source V (n) or the open failure of the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) (step S27; ninth). Estimation means).

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)。   Next, if the answer to step S26 is no (ie, if the voltage of the nth voltage source V (n) exceeds 0 (zero) volts and indicates a value below the lower limit of the standard), then , The voltage of the (n + 1) th voltage source V (n + 1) is measured (step 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。   Next, it is determined whether or not the measured voltage is equal to or higher than the upper limit in the standard (step 29; eighth determination means). If the answer is no, the process proceeds to step S25, where the answer is yes. If so, the process proceeds to step S30.

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。   In step S30 (tenth estimating means), it is estimated that a rare short fault has occurred in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n).

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。   Thus, the operation of steps S21 to S30 based on the determination of whether the measured voltage of the nth voltage source V (n) is greater than or equal to the standard upper limit or less than the lower limit results in the (n−1) th voltage source V ( n) a voltage short-circuit fault in the voltage measurement line, or an abnormality in the n-th voltage source V (n), a short-circuit fault in the voltage measurement line of the n-th voltage source V (n), or the n-th voltage source V ( It is estimated that the abnormality is n) or the voltage measurement line is short-circuited, or the n-th voltage source V (n) is short-circuited.

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。   Next, when it is estimated that a short fault has occurred in the voltage measurement line of the n-th voltage source V (n) as in step S24, the process proceeds to the short fault measurement mode in step S31.

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)。   In this short failure measurement mode, first, the switch of the multiplexer 12 corresponding to the (n−1) th voltage source V (n−1) with the voltage measurement line determined to be a short failure in the failure determination mode as the + side. The switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 are closed in conjunction with each other, and the flying capacitor 13 is charged by the voltage of the voltage source V (n-1). Next, during measurement, the failure detection switches 9a and 9b are opened to measure the voltage of the voltage source V (n-1), and the measured value is estimated as the voltage of the voltage source V (n-1) (step 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)。   Next, it is determined whether or not the voltage source V (n−1) is not the lowest voltage source (step S33). In the circuit of FIG. 4, the lowest voltage source is the voltage source V5. If the answer is yes, then n = n + 1, the n-th voltage source V (n) one lower than the voltage source V (n−1) is selected, and the voltage source V (n−1) described above is selected. Voltage measurement is performed in the same procedure as voltage measurement (step 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。   Next, the voltage value of the voltage source V (n) is calculated (step S35). This calculation is performed by subtracting the measured value of the voltage source V (n−1) obtained in step S32 from the measured value of the voltage source V (n) obtained in step S34. Next, returning to step 33, while it is determined Yes in step 33 (that is, the voltage source V (n-1) is not the lowest voltage source), the operations in steps S34 and S35 are repeated. The voltage of the voltage source one level lower than the measured voltage source is sequentially calculated.

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。   On the other hand, if the answer to step S33 is No (that is, if the voltage source V (n) is the lowest voltage source), then the voltage source whose negative voltage measurement line is determined to be the negative in the failure determination mode is the voltage source. Voltage measurement of V (n-2) is performed (step S36). In this measurement, first, the switch of the multiplexer 12 corresponding to the (n-2) th voltage source V (n-2) and the switches 9a and 9b of the failure detection switch 9 are closed in conjunction with each other, and the voltage source V (n-2 ) To charge the flying capacitor 13. Next, at the time of measurement, the failure detection switches 9a and 9b are opened.

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。   Next, it increments to n = n + 1, selects a voltage source V (n-3) that is one higher than the voltage source V (n-2), and is the same as the voltage measurement of the voltage source V (n-2) described above. Voltage measurement is performed according to the procedure (step S37). Next, the voltage value of the voltage source V (n-3) is calculated (step S38). This calculation is performed by subtracting the measured value of the voltage source V (n-2) obtained in step S36 from the measured value of the voltage source (n-3) obtained in step S37.

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。   Next, it is determined whether or not the voltage source V (n-2) is the highest voltage source (step S39). In the circuit of FIG. 4, the highest voltage source is the voltage source V1. If the answer is No, the process then returns to Step S37, and while it is determined No in Step 39 (that is, the voltage source V (n-2) is not the highest voltage source), the operations in Steps S37 and S38 are performed. Are repeated, and the voltage of the voltage source one level higher than the voltage source measured and calculated before is sequentially calculated.

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。   On the other hand, if the answer to step S39 is Yes (that is, if the voltage source V (n-3) is the highest voltage source), then the process returns to step S32.

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。   Next, when it is estimated as a rare short failure in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) as in step S30, the process proceeds to the rare short failure measurement mode in step S40.

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)。   In this rare short fault measurement mode, the voltage of the voltage source V (n) of the rare short fault is measured as the series voltage of all the voltage sources V1 to V5, and the nth voltage is obtained from the obtained total voltage batch measurement result. The calculation is performed by subtracting the sum of the measurement results of the single voltage source excluding the source V (n) (step 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。   As described above, when it is estimated that the voltage measurement line of the voltage source V (n−1) is short-circuited or the voltage measurement line of the voltage source V (n) is short-circuited, the emergency is generated while issuing an alarm to that effect. Thus, the voltage of each voltage source can be calculated.

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。   Next, a specific example of short circuit fault estimation in the voltage measurement line of the voltage source V (n−1) will be described below. For example, when the voltage sample switch 12c is short-circuited for some reason, when measuring the voltage of the third voltage source V3, the voltage sample switch 12c, 12d is closed and measured, so there is no problem. The measured value can be estimated as it is as the voltage of the voltage source V3.

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。   Next, when measuring the voltage of the fourth voltage source V4, if the voltage sample switches 12d and 12e and the switches 9a and 9b are closed in conjunction with each other, the voltage sample switch 12c is short-circuited. The potential of the voltage source V3 plus the voltage source V4 is generated at the connection point of the flying capacitor 13, and the − (minus) side potential of the voltage source V4 is generated at the connection point of the switch 9b and the flying capacitor 13. As a result, the flying capacitor 3 is charged with the voltage of the voltage source V3 plus the voltage source V4 in the flying capacitor 13.

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。   Next, the voltage sample switches 12d and 12e and the switches 9a and 9b are opened in conjunction with each other, the switches 4a and 4b of the sample voltage measurement switch 4 are closed for a predetermined period, and the voltage across the flying capacitor 13 is changed to the sample voltage measurement switches 4 and I. It is supplied to the input port A / D1 of the microcomputer 7 via the / F circuit 8. Thereby, the supplied both-ends voltage is A / D converted, and the value is read by the microcomputer 7 as a digital value indicating the voltage of the voltage source V3 plus the voltage source V4.

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。   Although the microcomputer 7 measures the voltage of the fourth voltage source V4, the measured voltage is equal to or higher than the standard upper limit and is the voltage of the voltage source V3 plus the voltage source V4. From step S24, it is estimated that a short circuit fault has occurred in the voltage measurement line of the voltage source V3, and an alarm is issued.

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。   As described above, when it is estimated that there is a short-circuit failure in the voltage measurement line of the voltage source V3, the voltage source V3 is subsequently measured in step 32 in the short-failure measurement mode, and the measured value is the voltage source. Estimated as the voltage of V3.

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。   Next, at the time of measurement of the voltage source V4, as described above, since the measured value is the voltage of the voltage source V3 plus the voltage source V4, the voltage of the voltage source V4 is changed to the voltage by the operations of steps S34 and S35. It is estimated by subtracting the measured value of the voltage source V3 from the measured value of the source V4 (that is, the measured value of the voltage source V4 minus the measured value of the voltage source V3). Similarly, the voltage of the voltage source V5 is estimated by subtracting the measured value of the voltage source V4 from the measured value of the voltage source V5 (that is, the measured value of the voltage source V5 minus the measured value of the voltage source V4).

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。   Since the voltage source V5 is the lowest voltage source, when the measurement of the voltage source V5 is finished, the voltage source V2 is measured in step S36, and the measured value is estimated as the voltage of the voltage source V2.

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。   Next, at the time of measurement of the voltage source V1, as described above, since the measured value is the voltage of the voltage source V1 plus the voltage source V2, the voltage of the voltage source V1 is changed to the voltage by the operations of steps S37 and S38. It is estimated by subtracting the measurement value of the voltage source V2 from the measurement value of the source V1 (that is, the measurement value of the voltage source V1−the measurement value of the voltage source V2).

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。   As described above with respect to the first and second embodiments, according to the present invention, even when a failure occurs in the measurement system, voltage measurement including the influence of the failure is possible. If the measured value is measured in the above, by comparing the voltage of the abnormal value and the measured value when the voltage source where the abnormal value was measured and the voltage source before and after that are measured simultaneously, the type of failure, Not only is it possible to locate the fault location, but it is also possible to quickly estimate the voltage source voltage without stopping the voltage measurement.

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。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation and application are possible.

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。   For example, in the flying capacitor type voltage measuring apparatus according to the second embodiment, for example, an addition value obtained by separately measuring and adding the voltage source V1 and the voltage source V2 and a series voltage of the voltage source V1 and the voltage source V2 are measured. By comparing the measured values, when the added value <measured value, the voltage measurement line including the voltage detection terminal T2 is degraded, and the degradation status of each voltage measurement line can also be grasped.

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)It is a circuit diagram which shows the structure of the flying capacitor system voltage measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (First embodiment) 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)It is a flowchart explaining the operation | movement of the failure determination mode of the flying capacitor type voltage measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (First embodiment) 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)It is a flowchart explaining the operation | movement of the failure determination mode of the flying capacitor type voltage measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (First embodiment) 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)It is a circuit diagram which shows the structure of the flying capacitor system voltage measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (Second Embodiment) 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)It is a flowchart explaining the operation | movement of the failure determination mode of the flying capacitor type voltage measuring device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (Second Embodiment) 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)It is a flowchart explaining the operation | movement of the failure determination mode of the flying capacitor type voltage measuring device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (Second Embodiment)

符号の説明Explanation of symbols

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
V high voltage power supply V1 to V5 voltage source T1 to T6 voltage detection terminal 1 first multiplexer 2 second multiplexer S1 to S6 voltage sample switch 3 flying capacitor 4 sample voltage measurement switch 7 microcomputer (voltage measurement means, first to eighth Determination means, first to tenth estimation means)
9 Fault Detection Switch 12 Multiplexer 12a-12f Voltage Sample Switch 13 Flying Capacitor 14 Sample Voltage Measurement Switch 17a-17f Diode 18a-18f Diode

Claims (5)

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み、
前記フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、
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、前記電圧サンプルスイッチの開および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と、
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。
A high voltage power source including N voltage sources connected in series, a flying capacitor, and (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources are selectively connected to the flying capacitor (N + 1). A flying capacitor type voltage measuring device having a multiplexer including a plurality of voltage sample switches, a voltage measuring unit, and a sample voltage measuring switch for supplying a voltage across the flying capacitor to the voltage measuring unit;
The multiplexer selectively connects an odd-numbered voltage detection terminal among (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources connected in series to one terminal side of the flying capacitor. And a second multiplexer for selectively connecting an even-numbered voltage detection terminal of the (N + 1) voltage detection terminals to the other terminal side of the flying capacitor,
The flying capacitor type voltage measuring device is:
The flying capacitor is provided between the multiplexer and the flying capacitor, and is closed when the flying capacitor is charged by closing the voltage sample switch of the multiplexer, and the flying by opening the voltage sample switch and closing the sample voltage measuring switch. A failure detection switch that is opened when a voltage across the capacitor is supplied to the voltage measuring means;
Based on the voltage measurement result of each voltage source by the voltage measuring means, a first determination is made as to whether only the measurement value of the nth voltage source V (n) is normal and the measurement values of all the remaining voltage sources are abnormal. Determining means,
When the first determination unit determines that only the measurement value of the nth voltage source V (n) is normal and the measurement values of all the remaining voltage sources are abnormal, the nth voltage source V (n) Second determination means for determining whether or not the measured value is a completely normal value;
When the first determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is also abnormal, it is determined whether the measured abnormal value of the nth voltage source V (n) is zero volts. Third determining means for
When the second determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is a complete normal value, a short circuit in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n). First estimating means for estimating that a failure has occurred;
If the measured value of the nth voltage source V (n) is not determined to be a complete normal value by the second determining means, a rare short in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n). Second estimating means for estimating that a failure has occurred;
When the third determination means determines that the measured abnormal value of the nth voltage source V (n) is zero volts, an open failure occurs in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n). Third estimating means for estimating that the
When the third determination means does not determine that the measured abnormal value of the nth voltage source V (n) is zero volts, it is estimated that an abnormality of the nth voltage source V (n) has occurred. A flying capacitor type voltage measuring apparatus , further comprising: a fourth estimating means .
請求項1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、In the flying capacitor type voltage measuring device according to claim 1,
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、Based on the estimation result of the first estimation means, only the voltage sample switch of the multiplexer connected to the plus line in the voltage measurement line of the n-th voltage source V (n) is closed, and the n-th voltage source switch is closed. Fourth determination means for determining whether or not the voltage of the voltage source V (n) can be measured;
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、If the fourth determination means determines that the voltage of the nth voltage source V (n) can be measured, the negative side line of the voltage measurement lines of the nth voltage source V (n) A fifth estimating means for estimating that a short-circuit failure has occurred;
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If the fourth determination unit does not determine that the voltage of the nth voltage source V (n) can be measured, the positive side of the voltage measurement line of the nth voltage source V (n) And a sixth estimating means for estimating that a short circuit failure has occurred in the line.
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。A flying capacitor type voltage measuring apparatus characterized by the above.
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、A high voltage power source including N voltage sources connected in series, a flying capacitor, and (N + 1) voltage detection terminals connected to the N voltage sources are selectively connected to the flying capacitor (N + 1). A flying capacitor type voltage measuring device having a multiplexer including a plurality of voltage sample switches, a voltage measuring unit, and a sample voltage measuring switch for supplying a voltage across the flying capacitor to the voltage measuring unit;
前記マルチプレクサは、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、The multiplexer conducts from the voltage sample switch to the flying capacitor between the first to Nth voltage sample switches of the (N + 1) voltage sample switches and one terminal of the flying capacitor, respectively. Between the N diodes connected in polarity and the second to (N + 1) th voltage sample switches of the (N + 1) voltage sample switches and the other terminal of the flying capacitor, the flying N diodes connected in polarity conducting from a capacitor to the voltage sample switch;
前記フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、The flying capacitor type voltage measuring device is:
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、前記電圧サンプルスイッチの開および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と、The flying capacitor is provided between the multiplexer and the flying capacitor, and is closed when the flying capacitor is charged by closing the voltage sample switch of the multiplexer, and the flying by opening the voltage sample switch and closing the sample voltage measuring switch. A failure detection switch that is opened when a voltage across the capacitor is supplied to the voltage measuring means;
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、A fifth determination for determining whether or not the measured value of the nth voltage source V (n) is equal to or higher than the upper limit of the standard or lower than the lower limit based on the voltage measurement result of each voltage source by the voltage measuring means. Means,
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、When the fifth determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is equal to or greater than the upper limit of the standard, the nth voltage source V (n) and (n -1) A sixth determination that measures the series voltage of the first voltage source V (n-1) and determines whether or not the measured value is equal to the measured value of the nth voltage source V (n) Means,
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、When the fifth determining means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is not more than the lower limit, the measured value of the nth voltage source V (n) is zero volts. Seventh determination means for determining whether or not,
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、If the measurement value of the nth voltage source V (n) is not determined to be zero volts by the seventh determination means, the voltage of the (n + 1) th voltage source V (n + 1) is measured and measured. An eighth determination means for determining whether or not the value is equal to or greater than a standard upper limit;
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、When it is determined by the sixth determining means that the measured value measured is equal to the measured value of the nth voltage source V (n), the (n−1) th voltage source V (n−1). Seventh estimating means for estimating a short-circuit fault in the voltage measurement line of
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、If the measured value measured by the sixth determining means is not determined to be equal to the measured value of the nth voltage source V (n), or the measured value measured by the eighth determining means is An eighth estimating means for estimating that the nth voltage source V (n) is abnormal when it is not determined that the value is equal to or greater than the upper limit;
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、When the seventh determination means determines that the measured value of the nth voltage source V (n) is zero volts, the nth voltage source V (n) is abnormal or there is an open failure in the voltage measurement line. Ninth estimating means for estimating occurrence;
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ているWhen it is determined by the eighth determination means that the measured measurement value is equal to or greater than the upper limit of the standard, a rare short fault occurs in the voltage measurement line of the nth voltage source V (n). And 10th estimating means for estimating that
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。A flying capacitor type voltage measuring apparatus characterized by the above.
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、In the flying capacitor type voltage measuring device according to claim 3,
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The voltage measuring means measures the voltage of the voltage source V (n−1) with the voltage measurement line estimated as a short-circuit failure on the + side based on the estimation result of the seventh estimating means, and the measured value is a voltage. The voltage of the source V (n-1) is estimated, the voltage measurement of the voltage source V (n-2) is performed with the voltage measurement line estimated to be a short circuit failure as the negative side, and the measured value is the voltage source V (n -2), the voltage of the voltage source other than the voltage sources V (n-1) and V (n-2) is measured, and the voltage source V (n-1) or By subtracting the measured value of V (n-2), the voltage of the voltage source other than the voltage sources V (n-1) and V (n-2) is estimated.
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。A flying capacitor type voltage measuring apparatus characterized by the above.
請求項1から4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、In the flying capacitor type voltage measuring device according to any one of claims 1 to 4,
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Alarm means for warning any estimation result of the estimation means is further provided.
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。A flying capacitor type voltage measuring apparatus characterized by the above.
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