JP4557407B2 - 積層電圧計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電圧源が直列接続されて構成された電源において、各電圧源の電圧を絶縁的に計測する積層電圧計測装置に関し、特に、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）等の電気自動車の電源として複数の単電池を直列接続した高電圧電池における複数の電圧源の電圧計測に適した積層電圧計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＥＶに電源として搭載される高電圧電池は、高電圧を得るために、多数個の単電池を直列に接続して構成されている。このような高電圧電池では、異常検知、蓄電状態の検出等のために、各単電池の電圧を計測することが好ましい。しかしながら、高電圧電池では、多数の単電池が使用されているために、全ての単電池の電圧をそれぞれ計測することが容易でなく、通常は、直列接続された多数の単電池を、所定数ごとに複数の電池モジュールに分割し、各電池モジュールの電圧をそれぞれ計測している。
【０００３】
また、各電池モジュールの電圧を計測する場合には、計測回路の構成を簡略化するために、１つの電圧計測回路に対して、各電池モジュールをスイッチング回路によってそれぞれ順番に接続して、各電池モジュールの電圧を順番に計測する積層電圧計測装置が採用されている。
【０００４】
ＨＥＶの電源として使用される高電圧電池は、危険防止のために、シャーシに対して絶縁状態で搭載されており、積層電圧計測装置では、高電圧電池における各電池モジュールの絶対的な電圧が計測されるが、高電圧電池の充放電を制御する制御系は、シャーシの電圧を基準電位として制御している。
【０００５】
特開平１１−２４８７５５号公報には、複数の単電池が直列接続された高電圧電池における各電池モジュールの電圧を、簡潔な回路構成によって計測する積層電圧計測装置が開示されている。この装置では、２つのマルチプレクサを組み合わせたスイッチング回路が使用されており、各電池モジュールの電圧を、各電池モジュールに対応して設けられた各コンデンサに順番に印加するように構成するとともに、各コンデンサを１つの電圧計測回路に順番に接続するように構成されている。
【０００６】
このような構成によって、高精度で各電池モジュールの電圧を計測することができ、しかも、スイッチング回路に使用される高価なアナログスイッチの数を大幅に削減することができるために、回路構成が簡潔になって経済的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＥＶに搭載される高電圧電池では、ＨＥＶの走行中は、複数の電池モジュールのそれぞれ電圧が、常時、所定タイミングで計測されるようになっている。この場合、ＨＥＶが走行している間、各モジュールに流れる電流値は、時々刻々と変動しており、各電池モジュールを計測するタイミングにおいても、各電池モジュールの電圧値は変動している。極端な場合には、高電圧電池に対する充電と放電とが切り替えられることによって、各電池モジュールの電流値が急激に変化することもある。
【０００８】
このように、各電池モジュールの電圧を計測するタイミングに、各電池モジュールに対する電流値が変動すると、前記公報に開示された積層電圧計測装置等では、そのタイミングにおける各電池モジュールの電圧を正確に計測することができないおそれがある。その結果、計測される各電池モジュールの電圧が不正確になり、電池異常の誤検知、充放電制御の精度低下等が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、直列接続された複数の電圧源の電圧を、電流値の変動に影響されることなく、同時刻の電池電圧を正確に計測することができる積層電圧計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層電圧計測装置は、直列接続されたＮ個の電圧源を有し、ハイブリッド電気自動車に搭載されて、走行時に充電と放電とが切り替えられる高電圧電池の前記各電圧源のそれぞれの電圧を走行時に計測する積層電圧計測装置であって、それぞれが相互に直列接続されるとともに、前記各電圧源の電圧がそれぞれに印加されるように設けられたＮ個の容量手段と、前記各電圧源の電圧を、前記各電圧源に対応する前記各容量手段に対して、同一のタイミングでそれぞれ印加する第１スイッチング手段と、前記各容量手段に印加された電圧をそれぞれ計測する電圧計測手段と、前記各容量手段を、該電圧計測手段に対してそれぞれ順番に接続する第２スイッチング手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
前記第１スイッチング手段は、前記Ｎ個の電圧源が直列接続された回路の各端部と、前記Ｎ個の容量手段が直列接続された回路の各端部との間にそれぞれ設けられた２個のサンプルスイッチと、相互に直列接続された各一対の前記電圧源の接続部と、相互に直列接続された各一対の前記容量手段の接続部との間にそれぞれ設けられたＮ−１個のサンプルスイッチとを有しており、これらＮ＋１個のサンプルスイッチが同じタイミングにてオンオフ制御される。
【００１２】
前記第２スイッチング手段は、直列接続された前記Ｎ個の容量手段における奇数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の一方との間に接続された切替スイッチを有する第１のマルチプレクサと、偶数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の他方との間に接続された切替スイッチを有する第２のマルチプレクサとを有しており、Ｎ個の各容量手段がそれぞれ順番に前記電圧計測手段に接続されるように、前記第１および第２の各マルチプレクサの１つの切替スイッチがそれぞれ選択されて、同一のタイミングでオンオフ制御される。
【００１３】
前記電圧計測手段には、計測される電圧の極性を反転させる極性補正手段が設けられている。
【００１４】
前記各容量手段が、直列接続された一対の容量素子によってそれぞれ構成されるとともに、前記電圧計測手段が差動入力型になっており、前記第２スイッチング手段には、前記電圧計測手段に接続された容量手段の前記一対の容量素子の中間接続点と前記電圧計測手段の基準電位点とを選択的に接続する第３のマルチプレクサを具備する。
【００１５】
前記第１スイッチング手段の各サンプルスイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号にて駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている。
【００１６】
前記第２スイッチング手段の各切替スイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号によって駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の積層電圧計測装置の一例を示す回路図、図２はその積層電圧計測装置におけるスイッチ動作を示すタイミングチャートである。
【００１９】
図１に示す積層電圧計測装置は、ＨＥＶ等の電気自動車に搭載される高電圧電池Ｖにおける電池モジュールの電圧の計測に使用される。高電圧電池Ｖは、複数の単電池を直列接続して構成されており、また、所定個数の単電池が直列されたＮ個の電池モジュールに分割されている。なお、本実施形態では、説明の便宜上、電圧源となる電池モジュールの個数Ｎを５とし、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５によって高電圧電池Ｖが構成されている。積層電圧計測装置は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧をそれぞれ計測する。
【００２０】
積層電圧計測装置は、５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５に対応してそれぞれ設けられた５個の直列接続された容量手段としてのコンデンサＣ１〜Ｃ５と、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路とコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路との間に設けられた第１のスイッチング回路１０と、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧をそれぞれ選択的に計測するための１つの電圧計測回路３０と、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０との間に介装された第２のスイッチング回路２０と、電圧計測回路３０によって計測される電圧の極性を選択的に反転させる極性補正手段４０とを備えている。
【００２１】
第１のスイッチング回路１０には、直列された各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれ対応して設けられた各コンデンサＣ１〜Ｃ５に印加されるように設けられた６個（Ｎ＋１個）のサンプルスイッチ１１〜１６が設けられている。
【００２２】
第１のサンプルスイッチ１１は、５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路の一方の端子と、５個のコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路の一方の端子との間に設けられており、また、第６のサンプルスイッチ１６は、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路の他方の端子と、コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路の他方の端子との間に設けられている。
【００２３】
第２のサンプルスイッチ１２は、直列接続された第１および第２の電池モジュールＶ１およびＶ２の接続点と、直列接続された第１および第２のコンデンサＣ１およびＣ２の接続点との間に設けられている。
【００２４】
同様に、第３のサンプルスイッチ１３は、直列接続された第２および第３の電池モジュールＶ２およびＶ３の接続点と、直列接続された第２および第３のコンデンサＣ２およびＣ３の接続点との間、第４のサンプルスイッチ１４は、直列接続された第３および第４の電池モジュールＶ３およびＶ４の接続点と、直列接続された第３および第４のコンデンサＣ３およびＣ４の接続点との間、第５のサンプルスイッチ１５は、直列接続された第４および第５の電池モジュールＶ４およびＶ５の接続点と、直列接続された第４および第５のコンデンサＣ４およびＣ５の接続点との間に、それぞれ設けられている。
【００２５】
第１〜第６のサンプルスイッチ１１〜１６は、図示しないＣＰＵ、タイミングジェネレータ等の制御手段により、電圧計測タイミングに基づいて、それぞれが同時にオンオフ状態に制御される。
【００２６】
第１〜第５のコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０との間に設けられた第２のスイッチング回路２０は、２つのマルチプレクサ２０Ａおよび２０Ｂを有している。第１のマルチプレクサ２０Ａには、第１のスイッチング回路１０における奇数番目である第１、第３、第５の各サンプルスイッチ１１、１３、１５と、奇数番目のコンデンサである第１、第３、第５の各コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５とのそれぞれの接続点に接続された３つの切替スイッチ２１、２３、２５が設けられている。各切替スイッチ２１、２３、２５は、電圧計測回路３０における一対の入力端子の一方にそれぞれ接続されている。
【００２７】
第２のマルチプレクサ２０Ｂには、第１のスイッチング回路１０における偶数番目である第２、第４、第６の各サンプルスイッチ１２、１４、１６と、偶数番目のコンデンサである第２、第４、第６の各コンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６とのそれぞれの接続点に接続された３つの切替スイッチ２２、２４、２６が設けられている。各切替スイッチ２２、２４、２６は、電圧計測回路３０における一対の入力端子の他方にそれぞれ接続されている。
【００２８】
第１および第２のマルチプレクサ２０Ａおよび２０Ｂは、図示しないＣＰＵ、タイミングジェネレータ等の制御手段により、第１のスイッチング回路１０に設けられた第１〜第６の各サンプルスイッチ１１〜１６がオン状態からオフ状態へ切り替わるたびに、各コンデンサＣ１〜Ｃ５が順番に電圧計測回路３０に接続されるように、それぞれ、１つの切替スイッチが選択的にオン制御される。
【００２９】
なお、電池モジュールＶ１〜Ｖ５によって構成された高電圧電池Ｖは、シャーシから電気的に絶縁されているが、電圧計測回路３０は、高電圧電池Ｖが搭載された電気自動車のシャーシに接地されており、シャーシの電位を基準電位として、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を計測するようになっている。
【００３０】
このような構成の積層電圧計測装置の動作を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
【００３１】
高電圧電池Ｖが搭載されたＨＥＶでは、所定の周期で、高電圧電池Ｖにおける各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が計測される。第１のスイッチング回路１０に設けられた第１〜第６の各サンプルスイッチ１１〜１６、及び、第２のスイッチング回路２０に設けられた第１〜第６の切替スイッチ２１〜２６は、通常、オフ状態になっており、電圧計測の各タイミングごとに、まず、第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６が、オフ状態からオン状態へ同時に制御される。
【００３２】
これにより、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５と、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれに対応して設けられた各コンデンサＣ１〜Ｃ５とが、それぞれ、相互に並列接続された状態になり、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が各コンデンサＣ１〜Ｃ５にそれぞれ印加される。これにより、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、各コンデンサＣ１〜Ｃ５にそれぞれ充電され、各コンデンサＣ１〜Ｃ５に充電された電圧が、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧に対応した状態になる。このとき、第２スイッチング回路２０の各スイッチ２１〜２６は、それぞれオフ状態になっており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０とが、電気的に絶縁されている。
【００３３】
第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６がオンした後に、各コンデンサＣ１〜Ｃ５が充電される所定時間が経過すると、第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６がオフ状態とされ、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路とコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路とが電気的に絶縁される。
【００３４】
このような状態になると、第２のスイッチング回路２０における第１のマルチプレクサ２０Ａに設けられた第１切替スイッチ２１と、第２のマルチプレクサ２０Ｂに設けられた第２切替スイッチ２２とがオン状態とされる。これにより、第１コンデンサＣ１の正極側の端子が電圧計測回路３０の一方の入力端子に接続されるとともに、第１コンデンサＣ１の負極側の端子が電圧計測回路３０の他方の入力端子に接続される。そして、このような状態で、電圧計測回路３０は、第１コンデンサＣ１の絶対的な電圧が計測される。
【００３５】
第１コンデンサＣ１の電圧が計測されると、第１のマルチプレクサ２０Ａの第３切替スイッチ２３と、第２のマルチプレクサ２０Ｂの第２スイッチ２２とが、それぞれオン状態とされる。これにより、第２コンデンサＣ２の負極側の端子が電圧計測回路３０の一方の入力端子に接続されるとともに、第２コンデンサＣ２の正極側の端子が電圧計測回路３０の他方の入力端子に接続される。そして、このような状態で、第２コンデンサＣ２の絶対的な電圧が計測される。
【００３６】
以下、第１のマルチプレクサ２０Ａの第３切替スイッチ２３と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第４の切替スイッチ２４とがオンされて、第３コンデンサＣ３の電圧が計測され、第１のマルチプレクサ２０Ａの第５切替スイッチ２５と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第４の切替スイッチ２４とがオンされて、第４コンデンサＣ４の電圧が計測され、さらに、第１のマルチプレクサ２０Ａの第５切替スイッチ２５と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第６の切替スイッチ２６とがオンされて、第５コンデンサＣ５の電圧が計測される。
【００３７】
第１〜第５の各コンデンサＣ１〜Ｃ５は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５のそれぞれの電圧が同一のタイミングで充電されており、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５に対してそれぞれ等しい電流が流れている状態における各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧に対応している。従って、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を、それぞれ順番に計測することにより、それぞれに等しい電流が流れている状態の各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、それぞれ、順番に正確に計測される。
【００３８】
この場合、奇数番目である第１、第３、第５の各コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の電圧のそれぞれの計測値に対して、偶数番目である第２、第４の各コンデンサＣ２、Ｃ４の電圧のそれぞれの計測値は、極性が反転しているが、偶数番目の各コンデンサＣ２、Ｃ４の計測電圧の極性は、それぞれ極性補正手段４０によって反転され。これにより、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の計測電圧の極性が一致される。
【００３９】
なお、極性補正手段４０は、スイッチを用いた周知の回路により構成される。
【００４０】
このように、本発明の積層電圧計測装置では、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路と電圧計測回路３０との間には、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の個数の２倍強と比較的少ない個数のスイッチ素子を用いて、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれ同一の電流が流れた状態の電圧を正確に検出することができる。
【００４１】
図３は、本発明の積層電圧計測装置の他の例を示す回路図、図４はその積層電圧計測装置におけるスイッチ動作を示すタイミングチャートである。
【００４２】
この積層電圧計測装置は、図１に示す積層電圧計測装置における容量手段としての各コンデンサＣ１〜Ｃ５が、直列接続された一対の容量が等しいコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1〜Ｃａ5およびＣｂ5によって、それぞれ構成されている。
【００４３】
電圧計測回路３０は、差動入力型のオペアンプ３１を有しており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５におけるそれぞれのコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1〜Ｃａ5およびＣｂ5の中間接続点は、第３のマルチプレクサ２０Ｃを介して電圧計測回路３０の基準電圧入力端子に接続されている。
【００４４】
第３のマルチプレクサ２０Ｃは、第１〜第５の各コンデンサＣ１〜Ｃ５に対応して設けられた５個の切替スイッチ２１′〜２５′を有しており、各切替スイッチ２１′〜２５′は、通常は、オフ状態になっており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の両側の各端子を電圧計測回路３０の一対の各入力端子にそれぞれ接続するタイミングでオン状態に制御される。そして、第３のマルチプレクサ２０Ｃの全ての切替スイッチ２１’〜２５’が、電圧計測回路３０におけるオペアンプ３１の基準電圧入力端子に、一括して接続されている。
【００４５】
その他の構成は、図１の積層電圧計測装置と同一に構成されている。
【００４６】
このような構成の積層電圧計測装置では、第１のマルチプレクサ２０Ａの各切替スイッチ２１、２３、２５、並びに第２のマルチプレクサ２０Ｂの各切替スイッチ２２、２４、２６がオン状態に制御されると、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の両側の各端子が電圧計測回路３０の各入力端子にそれぞれ接続され、電圧計測回路３０によって、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の各電圧が順番に計測されるが、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧計測時に、対応する切替スイッチ２１′〜２５′がそれぞれオン状態に制御される。
【００４７】
各コンデンサＣ１〜Ｃ５には、第２のスイッチング回路２０の各切替スイッチ２１〜２６がオン制御される際に、リーク電流が流れる。このリーク電流は、各切替スイッチ２１〜２６のオフ容量に起因するものであり、コモンノイズと呼ばれ、計測される電圧の誤差要因となるが、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧計測時に、対応する切替スイッチ２１′〜２５′がそれぞれオン状態に制御されることにより、そのコモンノイズを低減することができる。
【００４８】
例えば、第１コンデンサＣ１の電圧計測時に、第３マルチプレクサ２０Ｃの切替スイッチ２１’がオン制御されると、その第１コンデンサＣ１を構成するコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1の中間接続点が、電圧計測回路３０の基準電位端子と接続される。これにより、各切替スイッチ２１および２２のオフ容量に起因するリーク電流が、コンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1を対称的に流れ、電圧計測回路３０の基準電位として印加される。この状態で、第１コンデンサＣ１の各電圧が、電圧計測回路３０の差動入力型のオペアンプ３１によって計測されることにより、リーク電流が相殺され、コモンノイズが低減される。
【００４９】
第２〜第５の各コンデンサＣ２〜Ｃ５の電圧を計測する場合にも、同様にして、コモンノイズが低減される。
【００５０】
従って、本実施形態の積層電圧計測装置は、スイッチング回路２０を構成する各切替スイッチのオフ容量が大きい場合、高周波ノイズが大きい場合等においても、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を高精度で計測することができる。
【００５１】
図５は、本発明の積層電圧計測装置における第１のスイッチング回路の各サンプルスイッチ１１〜１６、第２のスイッチング回路２０の各切替スイッチ２１〜２６、２１’〜２５’として、それぞれ好適に使用される半導体リレー素子の回路図である。
【００５２】
この半導体リレー素子５０は、発光素子としてのＬＥＤ５１と、このＬＥＤ５１から発せられる光信号を受光する光電素子５２とを有しており、光電素子５２の出力によって、一対のＭＯＳトランジスタ５３および５４がオンされるようになっている。このような構成の半導体リレー素子５０は、ＬＥＤ５１と光電素子５２とを絶縁状態で配置することができるために、ＨＥＶのシャーシに対して絶縁状態で配置される高電圧電池Ｖと、シャーシにボディアースされる電圧計測回路３０とが電気的に絶縁された状態であっても、相互に信号を送受信することができる。
【００５３】
また、この半導体リレー素子５０は、高オフ耐性および低オン抵抗等のスイッチ特性にも優れているために、第１のスイッチング回路１０の各サンプルスイッチ１１〜１６、第２のスイッチング回路２０を構成する各切替スイッチ２１〜２６、２１’〜２５’として好適に使用することができる。
【００５４】
なお、このような構成の半導体リレー素子５０は、オフ容量が大きいが、第２スイッチング回路２０における各切替スイッチ２１〜２６として使用する場合には、図３に示す積層電圧計測装置の構成とすることにより、オフ容量によるコモンノイズが低減されるために好ましい。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、容量素子としてコンデンサを用いたが、各電池モジュールの電圧に対応した電圧を得ることができるものであれば、特に限定されものでなく、他の容量素子を使用するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の積層電圧計測装置は、このように、直列接続された複数の電圧源の各電圧が、各電圧源に対応して設けられた容量手段にそれぞれ同時に充電されるようになっているために、直列接続された複数の電圧源を流れる電流値が変動するような場合にも、各電圧源に等しい電流が流れているときの各電圧源の電圧を、それぞれ正確に計測することができる。従って、各電圧源の電圧を計測して、各電圧源の異常等を高精度で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層電圧計測装置の実施形態の一例を示すの回路図である。
【図２】その積層電圧計測装置の動作説明のたるのタイミングチャートである。
【図３】本発明の積層電圧計測装置の実施形態の他の例を示す回路図である。
【図４】その積層電圧計測装置の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の積層電圧計測装置として好適に使用される半導体リレー素子の回路図である。
【符号の説明】
Ｖ 高電圧電池
Ｖ１〜Ｖ５ 電圧源
Ｃ１〜Ｃ５ コンデンサ
１０ 第１のスイッチング回路
１１〜１６ サンプルスイッチ
２０ 第２のスイッチング回路
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ マルチプレクサ
２１〜２６、２１′〜２５′ 切替スイッチ
３０ 電圧計測回路
４０ 極性補正手段
５０ スイッチ素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電圧源が直列接続されて構成された電源において、各電圧源の電圧を絶縁的に計測する積層電圧計測装置に関し、特に、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）等の電気自動車の電源として複数の単電池を直列接続した高電圧電池における複数の電圧源の電圧計測に適した積層電圧計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＥＶに電源として搭載される高電圧電池は、高電圧を得るために、多数個の単電池を直列に接続して構成されている。このような高電圧電池では、異常検知、蓄電状態の検出等のために、各単電池の電圧を計測することが好ましい。しかしながら、高電圧電池では、多数の単電池が使用されているために、全ての単電池の電圧をそれぞれ計測することが容易でなく、通常は、直列接続された多数の単電池を、所定数ごとに複数の電池モジュールに分割し、各電池モジュールの電圧をそれぞれ計測している。
【０００３】
また、各電池モジュールの電圧を計測する場合には、計測回路の構成を簡略化するために、１つの電圧計測回路に対して、各電池モジュールをスイッチング回路によってそれぞれ順番に接続して、各電池モジュールの電圧を順番に計測する積層電圧計測装置が採用されている。
【０００４】
ＨＥＶの電源として使用される高電圧電池は、危険防止のために、シャーシに対して絶縁状態で搭載されており、積層電圧計測装置では、高電圧電池における各電池モジュールの絶対的な電圧が計測されるが、高電圧電池の充放電を制御する制御系は、シャーシの電圧を基準電位として制御している。
【０００５】
特開平１１−２４８７５５号公報には、複数の単電池が直列接続された高電圧電池における各電池モジュールの電圧を、簡潔な回路構成によって計測する積層電圧計測装置が開示されている。この装置では、２つのマルチプレクサを組み合わせたスイッチング回路が使用されており、各電池モジュールの電圧を、各電池モジュールに対応して設けられた各コンデンサに順番に印加するように構成するとともに、各コンデンサを１つの電圧計測回路に順番に接続するように構成されている。
【０００６】
このような構成によって、高精度で各電池モジュールの電圧を計測することができ、しかも、スイッチング回路に使用される高価なアナログスイッチの数を大幅に削減することができるために、回路構成が簡潔になって経済的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＥＶに搭載される高電圧電池では、ＨＥＶの走行中は、複数の電池モジュールのそれぞれ電圧が、常時、所定タイミングで計測されるようになっている。この場合、ＨＥＶが走行している間、各モジュールに流れる電流値は、時々刻々と変動しており、各電池モジュールを計測するタイミングにおいても、各電池モジュールの電圧値は変動している。極端な場合には、高電圧電池に対する充電と放電とが切り替えられることによって、各電池モジュールの電流値が急激に変化することもある。
【０００８】
このように、各電池モジュールの電圧を計測するタイミングに、各電池モジュールに対する電流値が変動すると、前記公報に開示された積層電圧計測装置等では、そのタイミングにおける各電池モジュールの電圧を正確に計測することができないおそれがある。その結果、計測される各電池モジュールの電圧が不正確になり、電池異常の誤検知、充放電制御の精度低下等が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、直列接続された複数の電圧源の電圧を、電流値の変動に影響されることなく、同時刻の電池電圧を正確に計測することができる積層電圧計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層電圧計測装置は、直列接続されたＮ個の電圧源を有し、ハイブリッド電気自動車に搭載されて、走行時に充電と放電とが切り替えられる高電圧電池の前記各電圧源のそれぞれの電圧を走行時に計測する積層電圧計測装置であって、それぞれが相互に直列接続されるとともに、前記各電圧源の電圧がそれぞれに印加されるように設けられたＮ個の容量手段と、前記各電圧源の電圧を、前記各電圧源に対応する前記各容量手段に対して、同一のタイミングでそれぞれ印加する第１スイッチング手段と、前記各容量手段に印加された電圧をそれぞれ計測する電圧計測手段と、前記各容量手段を、該電圧計測手段に対してそれぞれ順番に接続する第２スイッチング手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
前記第１スイッチング手段は、前記Ｎ個の電圧源が直列接続された回路の各端部と、前記Ｎ個の容量手段が直列接続された回路の各端部との間にそれぞれ設けられた２個のサンプルスイッチと、相互に直列接続された各一対の前記電圧源の接続部と、相互に直列接続された各一対の前記容量手段の接続部との間にそれぞれ設けられたＮ−１個のサンプルスイッチとを有しており、これらＮ＋１個のサンプルスイッチが同じタイミングにてオンオフ制御される。
【００１２】
前記第２スイッチング手段は、直列接続された前記Ｎ個の容量手段における奇数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の一方との間に接続された切替スイッチを有する第１のマルチプレクサと、偶数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の他方との間に接続された切替スイッチを有する第２のマルチプレクサとを有しており、Ｎ個の各容量手段がそれぞれ順番に前記電圧計測手段に接続されるように、前記第１および第２の各マルチプレクサの１つの切替スイッチがそれぞれ選択されて、同一のタイミングでオンオフ制御される。
【００１３】
前記電圧計測手段には、計測される電圧の極性を反転させる極性補正手段が設けられている。
【００１４】
前記各容量手段が、直列接続された一対の容量素子によってそれぞれ構成されるとともに、前記電圧計測手段が差動入力型になっており、前記第２スイッチング手段には、前記電圧計測手段に接続された容量手段の前記一対の容量素子の中間接続点と前記電圧計測手段の基準電位点とを選択的に接続する第３のマルチプレクサを具備する。
【００１５】
前記第１スイッチング手段の各サンプルスイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号にて駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている。
【００１６】
前記第２スイッチング手段の各切替スイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号によって駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の積層電圧計測装置の一例を示す回路図、図２はその積層電圧計測装置におけるスイッチ動作を示すタイミングチャートである。
【００１９】
図１に示す積層電圧計測装置は、ＨＥＶ等の電気自動車に搭載される高電圧電池Ｖにおける電池モジュールの電圧の計測に使用される。高電圧電池Ｖは、複数の単電池を直列接続して構成されており、また、所定個数の単電池が直列されたＮ個の電池モジュールに分割されている。なお、本実施形態では、説明の便宜上、電圧源となる電池モジュールの個数Ｎを５とし、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５によって高電圧電池Ｖが構成されている。積層電圧計測装置は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧をそれぞれ計測する。
【００２０】
積層電圧計測装置は、５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５に対応してそれぞれ設けられた５個の直列接続された容量手段としてのコンデンサＣ１〜Ｃ５と、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路とコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路との間に設けられた第１のスイッチング回路１０と、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧をそれぞれ選択的に計測するための１つの電圧計測回路３０と、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０との間に介装された第２のスイッチング回路２０と、電圧計測回路３０によって計測される電圧の極性を選択的に反転させる極性補正手段４０とを備えている。
【００２１】
第１のスイッチング回路１０には、直列された各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれ対応して設けられた各コンデンサＣ１〜Ｃ５に印加されるように設けられた６個（Ｎ＋１個）のサンプルスイッチ１１〜１６が設けられている。
【００２２】
第１のサンプルスイッチ１１は、５個の電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路の一方の端子と、５個のコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路の一方の端子との間に設けられており、また、第６のサンプルスイッチ１６は、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路の他方の端子と、コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路の他方の端子との間に設けられている。
【００２３】
第２のサンプルスイッチ１２は、直列接続された第１および第２の電池モジュールＶ１およびＶ２の接続点と、直列接続された第１および第２のコンデンサＣ１およびＣ２の接続点との間に設けられている。
【００２４】
同様に、第３のサンプルスイッチ１３は、直列接続された第２および第３の電池モジュールＶ２およびＶ３の接続点と、直列接続された第２および第３のコンデンサＣ２およびＣ３の接続点との間、第４のサンプルスイッチ１４は、直列接続された第３および第４の電池モジュールＶ３およびＶ４の接続点と、直列接続された第３および第４のコンデンサＣ３およびＣ４の接続点との間、第５のサンプルスイッチ１５は、直列接続された第４および第５の電池モジュールＶ４およびＶ５の接続点と、直列接続された第４および第５のコンデンサＣ４およびＣ５の接続点との間に、それぞれ設けられている。
【００２５】
第１〜第６のサンプルスイッチ１１〜１６は、図示しないＣＰＵ、タイミングジェネレータ等の制御手段により、電圧計測タイミングに基づいて、それぞれが同時にオンオフ状態に制御される。
【００２６】
第１〜第５のコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０との間に設けられた第２のスイッチング回路２０は、２つのマルチプレクサ２０Ａおよび２０Ｂを有している。第１のマルチプレクサ２０Ａには、第１のスイッチング回路１０における奇数番目である第１、第３、第５の各サンプルスイッチ１１、１３、１５と、奇数番目のコンデンサである第１、第３、第５の各コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５とのそれぞれの接続点に接続された３つの切替スイッチ２１、２３、２５が設けられている。各切替スイッチ２１、２３、２５は、電圧計測回路３０における一対の入力端子の一方にそれぞれ接続されている。
【００２７】
第２のマルチプレクサ２０Ｂには、第１のスイッチング回路１０における偶数番目である第２、第４、第６の各サンプルスイッチ１２、１４、１６と、偶数番目のコンデンサである第２、第４、第６の各コンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６とのそれぞれの接続点に接続された３つの切替スイッチ２２、２４、２６が設けられている。各切替スイッチ２２、２４、２６は、電圧計測回路３０における一対の入力端子の他方にそれぞれ接続されている。
【００２８】
第１および第２のマルチプレクサ２０Ａおよび２０Ｂは、図示しないＣＰＵ、タイミングジェネレータ等の制御手段により、第１のスイッチング回路１０に設けられた第１〜第６の各サンプルスイッチ１１〜１６がオン状態からオフ状態へ切り替わるたびに、各コンデンサＣ１〜Ｃ５が順番に電圧計測回路３０に接続されるように、それぞれ、１つの切替スイッチが選択的にオン制御される。
【００２９】
なお、電池モジュールＶ１〜Ｖ５によって構成された高電圧電池Ｖは、シャーシから電気的に絶縁されているが、電圧計測回路３０は、高電圧電池Ｖが搭載された電気自動車のシャーシに接地されており、シャーシの電位を基準電位として、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を計測するようになっている。
【００３０】
このような構成の積層電圧計測装置の動作を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
【００３１】
高電圧電池Ｖが搭載されたＨＥＶでは、所定の周期で、高電圧電池Ｖにおける各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が計測される。第１のスイッチング回路１０に設けられた第１〜第６の各サンプルスイッチ１１〜１６、及び、第２のスイッチング回路２０に設けられた第１〜第６の切替スイッチ２１〜２６は、通常、オフ状態になっており、電圧計測の各タイミングごとに、まず、第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６が、オフ状態からオン状態へ同時に制御される。
【００３２】
これにより、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５と、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれに対応して設けられた各コンデンサＣ１〜Ｃ５とが、それぞれ、相互に並列接続された状態になり、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が各コンデンサＣ１〜Ｃ５にそれぞれ印加される。これにより、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、各コンデンサＣ１〜Ｃ５にそれぞれ充電され、各コンデンサＣ１〜Ｃ５に充電された電圧が、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧に対応した状態になる。このとき、第２スイッチング回路２０の各スイッチ２１〜２６は、それぞれオフ状態になっており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路と電圧計測回路３０とが、電気的に絶縁されている。
【００３３】
第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６がオンした後に、各コンデンサＣ１〜Ｃ５が充電される所定時間が経過すると、第１スイッチング回路１０の全てのサンプルスイッチ１１〜１６がオフ状態とされ、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路とコンデンサＣ１〜Ｃ５の直列回路とが電気的に絶縁される。
【００３４】
このような状態になると、第２のスイッチング回路２０における第１のマルチプレクサ２０Ａに設けられた第１切替スイッチ２１と、第２のマルチプレクサ２０Ｂに設けられた第２切替スイッチ２２とがオン状態とされる。これにより、第１コンデンサＣ１の正極側の端子が電圧計測回路３０の一方の入力端子に接続されるとともに、第１コンデンサＣ１の負極側の端子が電圧計測回路３０の他方の入力端子に接続される。そして、このような状態で、電圧計測回路３０は、第１コンデンサＣ１の絶対的な電圧が計測される。
【００３５】
第１コンデンサＣ１の電圧が計測されると、第１のマルチプレクサ２０Ａの第３切替スイッチ２３と、第２のマルチプレクサ２０Ｂの第２スイッチ２２とが、それぞれオン状態とされる。これにより、第２コンデンサＣ２の負極側の端子が電圧計測回路３０の一方の入力端子に接続されるとともに、第２コンデンサＣ２の正極側の端子が電圧計測回路３０の他方の入力端子に接続される。そして、このような状態で、第２コンデンサＣ２の絶対的な電圧が計測される。
【００３６】
以下、第１のマルチプレクサ２０Ａの第３切替スイッチ２３と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第４の切替スイッチ２４とがオンされて、第３コンデンサＣ３の電圧が計測され、第１のマルチプレクサ２０Ａの第５切替スイッチ２５と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第４の切替スイッチ２４とがオンされて、第４コンデンサＣ４の電圧が計測され、さらに、第１のマルチプレクサ２０Ａの第５切替スイッチ２５と第２のマルチプレクサ２０Ｂの第６の切替スイッチ２６とがオンされて、第５コンデンサＣ５の電圧が計測される。
【００３７】
第１〜第５の各コンデンサＣ１〜Ｃ５は、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５のそれぞれの電圧が同一のタイミングで充電されており、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５に対してそれぞれ等しい電流が流れている状態における各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧に対応している。従って、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を、それぞれ順番に計測することにより、それぞれに等しい電流が流れている状態の各電池モジュールＶ１〜Ｖ５の電圧が、それぞれ、順番に正確に計測される。
【００３８】
この場合、奇数番目である第１、第３、第５の各コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の電圧のそれぞれの計測値に対して、偶数番目である第２、第４の各コンデンサＣ２、Ｃ４の電圧のそれぞれの計測値は、極性が反転しているが、偶数番目の各コンデンサＣ２、Ｃ４の計測電圧の極性は、それぞれ極性補正手段４０によって反転され。これにより、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の計測電圧の極性が一致される。
【００３９】
なお、極性補正手段４０は、スイッチを用いた周知の回路により構成される。
【００４０】
このように、本発明の積層電圧計測装置では、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の直列回路と電圧計測回路３０との間には、電池モジュールＶ１〜Ｖ５の個数の２倍強と比較的少ない個数のスイッチ素子を用いて、各電池モジュールＶ１〜Ｖ５にそれぞれ同一の電流が流れた状態の電圧を正確に検出することができる。
【００４１】
図３は、本発明の積層電圧計測装置の他の例を示す回路図、図４はその積層電圧計測装置におけるスイッチ動作を示すタイミングチャートである。
【００４２】
この積層電圧計測装置は、図１に示す積層電圧計測装置における容量手段としての各コンデンサＣ１〜Ｃ５が、直列接続された一対の容量が等しいコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1〜Ｃａ5およびＣｂ5によって、それぞれ構成されている。
【００４３】
電圧計測回路３０は、差動入力型のオペアンプ３１を有しており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５におけるそれぞれのコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1〜Ｃａ5およびＣｂ5の中間接続点は、第３のマルチプレクサ２０Ｃを介して電圧計測回路３０の基準電圧入力端子に接続されている。
【００４４】
第３のマルチプレクサ２０Ｃは、第１〜第５の各コンデンサＣ１〜Ｃ５に対応して設けられた５個の切替スイッチ２１′〜２５′を有しており、各切替スイッチ２１′〜２５′は、通常は、オフ状態になっており、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の両側の各端子を電圧計測回路３０の一対の各入力端子にそれぞれ接続するタイミングでオン状態に制御される。そして、第３のマルチプレクサ２０Ｃの全ての切替スイッチ２１’〜２５’が、電圧計測回路３０におけるオペアンプ３１の基準電圧入力端子に、一括して接続されている。
【００４５】
その他の構成は、図１の積層電圧計測装置と同一に構成されている。
【００４６】
このような構成の積層電圧計測装置では、第１のマルチプレクサ２０Ａの各切替スイッチ２１、２３、２５、並びに第２のマルチプレクサ２０Ｂの各切替スイッチ２２、２４、２６がオン状態に制御されると、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の両側の各端子が電圧計測回路３０の各入力端子にそれぞれ接続され、電圧計測回路３０によって、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の各電圧が順番に計測されるが、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧計測時に、対応する切替スイッチ２１′〜２５′がそれぞれオン状態に制御される。
【００４７】
各コンデンサＣ１〜Ｃ５には、第２のスイッチング回路２０の各切替スイッチ２１〜２６がオン制御される際に、リーク電流が流れる。このリーク電流は、各切替スイッチ２１〜２６のオフ容量に起因するものであり、コモンノイズと呼ばれ、計測される電圧の誤差要因となるが、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧計測時に、対応する切替スイッチ２１′〜２５′がそれぞれオン状態に制御されることにより、そのコモンノイズを低減することができる。
【００４８】
例えば、第１コンデンサＣ１の電圧計測時に、第３マルチプレクサ２０Ｃの切替スイッチ２１’がオン制御されると、その第１コンデンサＣ１を構成するコンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1の中間接続点が、電圧計測回路３０の基準電位端子と接続される。これにより、各切替スイッチ２１および２２のオフ容量に起因するリーク電流が、コンデンサ素子Ｃａ1およびＣｂ1を対称的に流れ、電圧計測回路３０の基準電位として印加される。この状態で、第１コンデンサＣ１の各電圧が、電圧計測回路３０の差動入力型のオペアンプ３１によって計測されることにより、リーク電流が相殺され、コモンノイズが低減される。
【００４９】
第２〜第５の各コンデンサＣ２〜Ｃ５の電圧を計測する場合にも、同様にして、コモンノイズが低減される。
【００５０】
従って、本実施形態の積層電圧計測装置は、スイッチング回路２０を構成する各切替スイッチのオフ容量が大きい場合、高周波ノイズが大きい場合等においても、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧を高精度で計測することができる。
【００５１】
図５は、本発明の積層電圧計測装置における第１のスイッチング回路の各サンプルスイッチ１１〜１６、第２のスイッチング回路２０の各切替スイッチ２１〜２６、２１’〜２５’として、それぞれ好適に使用される半導体リレー素子の回路図である。
【００５２】
この半導体リレー素子５０は、発光素子としてのＬＥＤ５１と、このＬＥＤ５１から発せられる光信号を受光する光電素子５２とを有しており、光電素子５２の出力によって、一対のＭＯＳトランジスタ５３および５４がオンされるようになっている。このような構成の半導体リレー素子５０は、ＬＥＤ５１と光電素子５２とを絶縁状態で配置することができるために、ＨＥＶのシャーシに対して絶縁状態で配置される高電圧電池Ｖと、シャーシにボディアースされる電圧計測回路３０とが電気的に絶縁された状態であっても、相互に信号を送受信することができる。
【００５３】
また、この半導体リレー素子５０は、高オフ耐性および低オン抵抗等のスイッチ特性にも優れているために、第１のスイッチング回路１０の各サンプルスイッチ１１〜１６、第２のスイッチング回路２０を構成する各切替スイッチ２１〜２６、２１’〜２５’として好適に使用することができる。
【００５４】
なお、このような構成の半導体リレー素子５０は、オフ容量が大きいが、第２スイッチング回路２０における各切替スイッチ２１〜２６として使用する場合には、図３に示す積層電圧計測装置の構成とすることにより、オフ容量によるコモンノイズが低減されるために好ましい。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、容量素子としてコンデンサを用いたが、各電池モジュールの電圧に対応した電圧を得ることができるものであれば、特に限定されものでなく、他の容量素子を使用するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の積層電圧計測装置は、このように、直列接続された複数の電圧源の各電圧が、各電圧源に対応して設けられた容量手段にそれぞれ同時に充電されるようになっているために、直列接続された複数の電圧源を流れる電流値が変動するような場合にも、各電圧源に等しい電流が流れているときの各電圧源の電圧を、それぞれ正確に計測することができる。従って、各電圧源の電圧を計測して、各電圧源の異常等を高精度で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層電圧計測装置の実施形態の一例を示すの回路図である。
【図２】その積層電圧計測装置の動作説明のたるのタイミングチャートである。
【図３】本発明の積層電圧計測装置の実施形態の他の例を示す回路図である。
【図４】その積層電圧計測装置の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の積層電圧計測装置として好適に使用される半導体リレー素子の回路図である。
【符号の説明】
Ｖ 高電圧電池
Ｖ１〜Ｖ５ 電圧源
Ｃ１〜Ｃ５ コンデンサ
１０ 第１のスイッチング回路
１１〜１６ サンプルスイッチ
２０ 第２のスイッチング回路
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ マルチプレクサ
２１〜２６、２１′〜２５′ 切替スイッチ
３０ 電圧計測回路
４０ 極性補正手段
５０ スイッチ素子
Claims (7)
- 直列接続されたＮ個の電圧源を有し、ハイブリッド電気自動車に搭載されて、走行時に充電と放電とが切り替えられる高電圧電池の前記各電圧源のそれぞれの電圧を走行時に計測する積層電圧計測装置であって、
それぞれが相互に直列接続されるとともに、前記各電圧源の電圧がそれぞれに印加されるように設けられたＮ個の容量手段と、
前記各電圧源の電圧を、前記各電圧源に対応する前記各容量手段に対して、同一のタイミングでそれぞれ印加する第１スイッチング手段と、
前記各容量手段に印加された電圧をそれぞれ計測する電圧計測手段と、
前記各容量手段を、該電圧計測手段に対してそれぞれ順番に接続する第２スイッチング手段と、
を具備することを特徴とする積層電圧計測装置。 - 前記第１スイッチング手段は、前記Ｎ個の電圧源が直列接続された回路の各端部と、前記Ｎ個の容量手段が直列接続された回路の各端部との間にそれぞれ設けられた２個のサンプルスイッチと、相互に直列接続された各一対の前記電圧源の接続部と、相互に直列接続された各一対の前記容量手段の接続部との間にそれぞれ設けられたＮ−１個のサンプルスイッチとを有しており、これらＮ＋１個のサンプルスイッチが同じタイミングにてオンオフ制御される請求項１記載の積層電圧計測装置。
- 前記第２スイッチング手段は、直列接続された前記Ｎ個の容量手段における奇数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の一方との間に接続された切替スイッチを有する第１のマルチプレクサと、偶数番目の容量手段のそれぞれの正極側の端子と、前記電圧計測手段の一対の入力端子の他方との間に接続された切替スイッチを有する第２のマルチプレクサとを有しており、Ｎ個の各容量手段がそれぞれ順番に前記電圧計測手段に接続されるように、前記第１および第２の各マルチプレクサの１つの切替スイッチがそれぞれ選択されて、同一のタイミングでオンオフ制御される請求項１記載の積層電圧計測装置。
- 前記電圧計測手段には、計測される電圧の極性を反転させる極性補正手段が設けられている請求項１記載の積層電圧計測装置。
- 前記各容量手段が、直列接続された一対の容量素子によってそれぞれ構成されるとともに、前記電圧計測手段が差動入力型になっており、前記第２スイッチング手段には、前記電圧計測手段に接続された容量手段の前記一対の容量素子の中間接続点と前記電圧計測手段の基準電位点とを選択的に接続する第３のマルチプレクサを具備する請求項１記載の積層電圧計測装置。
- 前記第１スイッチング手段の各サンプルスイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号にて駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている請求項１記載の積層電圧計測装置。
- 前記第２スイッチング手段の各切替スイッチが、ＭＯＳトランジスタを光信号によって駆動する半導体リレー素子によってそれぞれ構成されている請求項１記載の積層電圧計測装置。
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