JPH11248755A - 積層電圧計測装置 - Google Patents
積層電圧計測装置Info
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- JPH11248755A JPH11248755A JP10054689A JP5468998A JPH11248755A JP H11248755 A JPH11248755 A JP H11248755A JP 10054689 A JP10054689 A JP 10054689A JP 5468998 A JP5468998 A JP 5468998A JP H11248755 A JPH11248755 A JP H11248755A
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- multiplexer
- capacitor
- switch
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 簡素な回路構成で、直列接続された電圧源の
各電圧を絶縁的に計測する。 【解決手段】 直列接続されたＮ個の電圧源に接続され
た（Ｎ＋１）個の電圧検出端子と、コンデンサと、奇数
番目の前記電圧検出端子を前記コンデンサの一方の端子
に選択的に接続する第一のマルチプレクサと、偶数番目
の前記電圧検出端子を前記コンデンサの他方の端子に選
択的に接続する第２のマルチプレクサと、電圧計測回路
と、前記コンデンサの両端子を前記電圧計測回路に接続
するサンプルスイッチと、奇数番目の前記電圧源と偶数
番目の前記電圧源の検出電圧極性を揃える極性補正手段
とを備え、前記サンプルスイッチを開いた状態で前記マ
ルチプレクサにより所望の電圧源を選択した後に前記マ
ルチプレクサを開いて前記サンプルスイッチを閉じる動
作を繰り返すことにより前記電圧源の各電圧を計測す
る。
各電圧を絶縁的に計測する。 【解決手段】 直列接続されたＮ個の電圧源に接続され
た（Ｎ＋１）個の電圧検出端子と、コンデンサと、奇数
番目の前記電圧検出端子を前記コンデンサの一方の端子
に選択的に接続する第一のマルチプレクサと、偶数番目
の前記電圧検出端子を前記コンデンサの他方の端子に選
択的に接続する第２のマルチプレクサと、電圧計測回路
と、前記コンデンサの両端子を前記電圧計測回路に接続
するサンプルスイッチと、奇数番目の前記電圧源と偶数
番目の前記電圧源の検出電圧極性を揃える極性補正手段
とを備え、前記サンプルスイッチを開いた状態で前記マ
ルチプレクサにより所望の電圧源を選択した後に前記マ
ルチプレクサを開いて前記サンプルスイッチを閉じる動
作を繰り返すことにより前記電圧源の各電圧を計測す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直列接続された電圧
源の個々の電圧を絶縁計測する積層電圧計測装置に関す
る。
源の個々の電圧を絶縁計測する積層電圧計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車などの数百Ｖの高出力電源
は、ニッケル水素蓄電池のような２次電池を多数個直列
接続して構成される。直列接続された電池は充放電制御
のために個々の電池の能力の状態を監視する必要があ
る。具体的には240セルの直列電池で288Ｖの総電圧が得
られるが、個々の電池を監視するのは物量的に困難なた
め10セルで１モジュールとしモジュール単位即ち24個の
モジュール毎の電圧を計測している例がある。（特開平
８−１４０２０４4号公報参照）電気自動車において高
電圧系統は危険防止のためシャーシから絶縁されてい
る。一方、充放電を制御するプロセッサはシャーシが基
準電位であるため前記電池の電圧は絶縁的に計測される
必要がある。前記の例においては個々のモジュール毎に
オペアンプ、ADコンバータ、フォトカップラ、電源等を
含む絶縁回路ユニットを備えており、非常に複雑となっ
ていた。
は、ニッケル水素蓄電池のような２次電池を多数個直列
接続して構成される。直列接続された電池は充放電制御
のために個々の電池の能力の状態を監視する必要があ
る。具体的には240セルの直列電池で288Ｖの総電圧が得
られるが、個々の電池を監視するのは物量的に困難なた
め10セルで１モジュールとしモジュール単位即ち24個の
モジュール毎の電圧を計測している例がある。（特開平
８−１４０２０４4号公報参照）電気自動車において高
電圧系統は危険防止のためシャーシから絶縁されてい
る。一方、充放電を制御するプロセッサはシャーシが基
準電位であるため前記電池の電圧は絶縁的に計測される
必要がある。前記の例においては個々のモジュール毎に
オペアンプ、ADコンバータ、フォトカップラ、電源等を
含む絶縁回路ユニットを備えており、非常に複雑となっ
ていた。
【０００３】センサ等の出力電圧を絶縁的に計測する方
式としてフライング・キャパシタ回路が知られている。
図13にフライング・キャパシタ方式による従来のマルチ
プレクサの構成例（特開平９−１６１７号公報参照）を
示しており、それぞれスイッチ23,33,43を開いた状態で
スイッチ21,31,41を閉じることによりセンサ等の電圧源
20,30,40の電圧をコンデンサ22,32,42に充電し、次にそ
れぞれスイッチ21,31,41を開いた状態でスイッチ23,33,
43を順次走査（マルチプレックス）することによりコン
デンサ22,32,42の端子電圧をADコンバータ24で計測す
る。このような各スイッチ動作の位相関係により各電圧
源と計測回路の絶縁性が確保される。
式としてフライング・キャパシタ回路が知られている。
図13にフライング・キャパシタ方式による従来のマルチ
プレクサの構成例（特開平９−１６１７号公報参照）を
示しており、それぞれスイッチ23,33,43を開いた状態で
スイッチ21,31,41を閉じることによりセンサ等の電圧源
20,30,40の電圧をコンデンサ22,32,42に充電し、次にそ
れぞれスイッチ21,31,41を開いた状態でスイッチ23,33,
43を順次走査（マルチプレックス）することによりコン
デンサ22,32,42の端子電圧をADコンバータ24で計測す
る。このような各スイッチ動作の位相関係により各電圧
源と計測回路の絶縁性が確保される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
電気自動車の電池のモジュール電圧の計測に図12のフラ
イング・キャパシタ方式の回路構成をとれば回路がかな
り簡単になる。しかし、24のモジュールに対し高価な高
耐圧の絶縁駆動型アナログスイッチ素子を計96個も使用
するというのはコスト、サイズ、信頼性などの面で更な
る改善が必要である。
電気自動車の電池のモジュール電圧の計測に図12のフラ
イング・キャパシタ方式の回路構成をとれば回路がかな
り簡単になる。しかし、24のモジュールに対し高価な高
耐圧の絶縁駆動型アナログスイッチ素子を計96個も使用
するというのはコスト、サイズ、信頼性などの面で更な
る改善が必要である。
【０００５】本発明は、従来の積層電圧計測装置の構成
を更に簡素化することを目的とする。
を更に簡素化することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、直列接続されたＮ個の電圧源に接続された
（Ｎ＋１）個の電圧検出端子と、コンデンサと、奇数番
目の前記電圧検出端子を前記コンデンサの一方の端子に
選択的に接続する第一のマルチプレクサと、偶数番目の
前記電圧検出端子を前記コンデンサの他方の端子に選択
的に接続する第２のマルチプレクサと、電圧計測回路
と、前記コンデンサの両端子を前記電圧計測回路に接続
するサンプルスイッチと、奇数番目の前記電圧源と偶数
番目の前記電圧源の検出電圧極性を揃える極性補正手段
とを備えたものである。
に本発明は、直列接続されたＮ個の電圧源に接続された
（Ｎ＋１）個の電圧検出端子と、コンデンサと、奇数番
目の前記電圧検出端子を前記コンデンサの一方の端子に
選択的に接続する第一のマルチプレクサと、偶数番目の
前記電圧検出端子を前記コンデンサの他方の端子に選択
的に接続する第２のマルチプレクサと、電圧計測回路
と、前記コンデンサの両端子を前記電圧計測回路に接続
するサンプルスイッチと、奇数番目の前記電圧源と偶数
番目の前記電圧源の検出電圧極性を揃える極性補正手段
とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図12を用いて説明する。
て、図１から図12を用いて説明する。
【０００８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態による積層電圧計測装置の構成を示し、電圧源の数
（Ｎ）を５個として説明する。直列接続された電圧源V1
〜V5は電圧検出端子T1〜T6からスイッチS1,S3,S5から成
る第一のマルチプレクサ１およびスイッチS2,S4,S6から
成る第２のマルチプレクサ２を経由してコンデンサ３に
接続され、さらにコンデンサ３はスイッチ4a,4bから成
るサンプルスイッチ４を経由して電圧計測回路５に接続
されている。
形態による積層電圧計測装置の構成を示し、電圧源の数
（Ｎ）を５個として説明する。直列接続された電圧源V1
〜V5は電圧検出端子T1〜T6からスイッチS1,S3,S5から成
る第一のマルチプレクサ１およびスイッチS2,S4,S6から
成る第２のマルチプレクサ２を経由してコンデンサ３に
接続され、さらにコンデンサ３はスイッチ4a,4bから成
るサンプルスイッチ４を経由して電圧計測回路５に接続
されている。
【０００９】図２は本発明の実施例の動作を説明するた
めの各スイッチの開閉タイミングを示し、図２に基づい
て図１の動作を説明する。各スイッチ素子は開いた状態
を基準とし、期間P1において、スイッチS1とS2を閉じれ
ば電圧源V1の電圧がコンデンサ３に充電され、次にスイ
ッチS1とS2を開いた後サンプルスイッチ４を閉じると電
圧計測回路５にコンデンサ３の充電電圧即ち電圧源V1の
電圧が入力される。各スイッチの駆動回路とスイッチの
接点は当然のことながら絶縁が保たれているとして、マ
ルチプレクサ１，２とサンプルスイッチ４は同時に閉じ
ないため電圧源Vと電圧は絶縁的に計測される。同様
に、期間P2でスイッチS2とS3を、期間P3でS3とS4をとい
う具合に順次マルチプレックスしていく。
めの各スイッチの開閉タイミングを示し、図２に基づい
て図１の動作を説明する。各スイッチ素子は開いた状態
を基準とし、期間P1において、スイッチS1とS2を閉じれ
ば電圧源V1の電圧がコンデンサ３に充電され、次にスイ
ッチS1とS2を開いた後サンプルスイッチ４を閉じると電
圧計測回路５にコンデンサ３の充電電圧即ち電圧源V1の
電圧が入力される。各スイッチの駆動回路とスイッチの
接点は当然のことながら絶縁が保たれているとして、マ
ルチプレクサ１，２とサンプルスイッチ４は同時に閉じ
ないため電圧源Vと電圧は絶縁的に計測される。同様
に、期間P2でスイッチS2とS3を、期間P3でS3とS4をとい
う具合に順次マルチプレックスしていく。
【００１０】ここで図１において注意すべきことは、奇
数番目の電圧源に対して偶数番目の電圧源の電圧が極性
反転して電圧計測回路５に入力されることである。この
ための極性補正手段６の一実施例を図３に示す。極性補
正手段６よく知られた絶対値回路で電圧計測回路５のＡ
Ｄコンバータに入力される電圧極性を揃える役割をし、
電池の様な単極性の電圧源Vに対して有効である。極性
補正手段６はこの様なアナログ回路でなく、両極入力の
ＡＤコンバータの極性出力ビットを無視するようなデジ
タル回路であっても良い。
数番目の電圧源に対して偶数番目の電圧源の電圧が極性
反転して電圧計測回路５に入力されることである。この
ための極性補正手段６の一実施例を図３に示す。極性補
正手段６よく知られた絶対値回路で電圧計測回路５のＡ
Ｄコンバータに入力される電圧極性を揃える役割をし、
電池の様な単極性の電圧源Vに対して有効である。極性
補正手段６はこの様なアナログ回路でなく、両極入力の
ＡＤコンバータの極性出力ビットを無視するようなデジ
タル回路であっても良い。
【００１１】（実施の形態２）図４は本発明の極性補正
手段６の別の実施例であり、図１のサンプルスイッチ４
に極性反転スイッチ4c,4dを加えた構成で、スイッチ4a,
4bを図２のSSPのタイミングでスイッチ4c,4dをSSNのタ
イミングで開閉して極性補正が行われる。
手段６の別の実施例であり、図１のサンプルスイッチ４
に極性反転スイッチ4c,4dを加えた構成で、スイッチ4a,
4bを図２のSSPのタイミングでスイッチ4c,4dをSSNのタ
イミングで開閉して極性補正が行われる。
【００１２】（実施の形態３）図５は本発明の極性補正
手段のさらに別の実施例であり、極性補正手段６はコン
デンサ３のまえに設けられた極性選択スイッチ７であ
る。スイッチ7a,7bを図２のMUPのタイミングでスイッチ
7c,7dをMUNのタイミングで開閉して極性補正が行われ
る。この場合は、前の実施例と比べて単極性の電圧源V
に対してコンデンサ５は単極性用で済む特徴がある。
手段のさらに別の実施例であり、極性補正手段６はコン
デンサ３のまえに設けられた極性選択スイッチ７であ
る。スイッチ7a,7bを図２のMUPのタイミングでスイッチ
7c,7dをMUNのタイミングで開閉して極性補正が行われ
る。この場合は、前の実施例と比べて単極性の電圧源V
に対してコンデンサ５は単極性用で済む特徴がある。
【００１３】（実施の形態４）図６は電圧計測における
コモンモード誤差を説明する図であり、電圧源V（図に
おいてはゼロVoltとしている）が電圧計測回路５の基準
電位（図における接地電位）に対してコモンモード電圧
Enを持っており、マルチプレクサ１，２の閉動作でコン
デンサ３の端子電圧がゼロVoltになり、マルチプレクサ
１，２を開いた後にサンプルスイッチ４を閉じた状態を
示している。オン抵抗の低い半導体スイッチはオフ時の
寄生容量が比較的大きく、図のようにオフ状態のスイッ
チS1〜S6はコンデンサで、オン状態のスイッチ4a,4bは
抵抗で表現できる。サンプルスイッチ４が閉じる直前で
は、コンデンサ３の両端子の電位はそれぞれEnであり各
スイッチS1〜S6のオフ容量に蓄えられた電荷はゼロであ
る。その後、サンプルスイッチが閉じられるとコンデン
サ３の両端子の電位は接地電位に向かう変化をする。こ
の間各スイッチS1〜S6のオフ容量に対する電荷の移動に
伴うリーク電流Ia,Ibが発生する。電流IaとIbは対照で
同じ値であるが、図６に示した電圧計測回路５では流れ
る経路が非対称で電流Iaはコンデンサ３を経由して接地
電位に落ちる。この影響でコンデンサ３にオフセット電
圧が発生して計測誤差の要因になる。このコモンモード
誤差は絶縁された電圧源Vに乗った外来ノイズのみなら
ず本来の直列接続による各電圧源自身の電位の違いによ
って生ずる問題であり、特に多数の電圧源を計測する構
成ではマルチプレクサを構成する多数のスイッチの並列
オフ容量により問題が大きかった。
コモンモード誤差を説明する図であり、電圧源V（図に
おいてはゼロVoltとしている）が電圧計測回路５の基準
電位（図における接地電位）に対してコモンモード電圧
Enを持っており、マルチプレクサ１，２の閉動作でコン
デンサ３の端子電圧がゼロVoltになり、マルチプレクサ
１，２を開いた後にサンプルスイッチ４を閉じた状態を
示している。オン抵抗の低い半導体スイッチはオフ時の
寄生容量が比較的大きく、図のようにオフ状態のスイッ
チS1〜S6はコンデンサで、オン状態のスイッチ4a,4bは
抵抗で表現できる。サンプルスイッチ４が閉じる直前で
は、コンデンサ３の両端子の電位はそれぞれEnであり各
スイッチS1〜S6のオフ容量に蓄えられた電荷はゼロであ
る。その後、サンプルスイッチが閉じられるとコンデン
サ３の両端子の電位は接地電位に向かう変化をする。こ
の間各スイッチS1〜S6のオフ容量に対する電荷の移動に
伴うリーク電流Ia,Ibが発生する。電流IaとIbは対照で
同じ値であるが、図６に示した電圧計測回路５では流れ
る経路が非対称で電流Iaはコンデンサ３を経由して接地
電位に落ちる。この影響でコンデンサ３にオフセット電
圧が発生して計測誤差の要因になる。このコモンモード
誤差は絶縁された電圧源Vに乗った外来ノイズのみなら
ず本来の直列接続による各電圧源自身の電位の違いによ
って生ずる問題であり、特に多数の電圧源を計測する構
成ではマルチプレクサを構成する多数のスイッチの並列
オフ容量により問題が大きかった。
【００１４】図７はコモンモード誤差を低減するための
本発明の一実施形態を示し、マルチプレクサ１とコンデ
ンサ３の間に図２のMUBのタイミングで開閉するスイッ
チ８を設けている。従来例で示した24個のモジュール電
圧源の場合、マルチプレクサ１の13個の並列オフ容量が
スイッチ８の１個分のオフ容量と直列になるためコモン
モード誤差を約13分の１に低減できる。
本発明の一実施形態を示し、マルチプレクサ１とコンデ
ンサ３の間に図２のMUBのタイミングで開閉するスイッ
チ８を設けている。従来例で示した24個のモジュール電
圧源の場合、マルチプレクサ１の13個の並列オフ容量が
スイッチ８の１個分のオフ容量と直列になるためコモン
モード誤差を約13分の１に低減できる。
【００１５】（実施の形態５）図８はコモンモード誤差
を低減するための本発明の別の実施形態を示し、電圧計
測回路５は差動入力型であり、図１におけるコンデンサ
３を２個の直列コンデンサ3a,3bで構成するとともにそ
の中間点と接地電位の間にサンプルスイッチ４と同じタ
イミングで開閉するスイッチ９を設けている。図６での
説明と同様に発生するリーク電流Ia,Ibはそれぞれコン
デンサ3a,3bを経由し、スイッチ９を通して接地電位に
落ちる。図８に示した電流の向きの場合、リーク電流Ia
はコンデンサ3aに正のオフセット電圧をリーク電流Ibは
コンデンサ3bに負のオフセット電圧をそれぞれ発生させ
る。これらのオフセット電圧は、回路の対照性により絶
対値が等しく、電圧計測回路５の差動特性でキャンセル
されるためコモンモード誤差は原理的に発生しない。
を低減するための本発明の別の実施形態を示し、電圧計
測回路５は差動入力型であり、図１におけるコンデンサ
３を２個の直列コンデンサ3a,3bで構成するとともにそ
の中間点と接地電位の間にサンプルスイッチ４と同じタ
イミングで開閉するスイッチ９を設けている。図６での
説明と同様に発生するリーク電流Ia,Ibはそれぞれコン
デンサ3a,3bを経由し、スイッチ９を通して接地電位に
落ちる。図８に示した電流の向きの場合、リーク電流Ia
はコンデンサ3aに正のオフセット電圧をリーク電流Ibは
コンデンサ3bに負のオフセット電圧をそれぞれ発生させ
る。これらのオフセット電圧は、回路の対照性により絶
対値が等しく、電圧計測回路５の差動特性でキャンセル
されるためコモンモード誤差は原理的に発生しない。
【００１６】（実施の形態６）図９はコモンモード誤差
を更に低減するための本発明の別の実施形態を示し、図
８の構成に対しそれぞれマルチプレクサ１，２とコンデ
ンサ3a,3bの間に更に図２のMUBのタイミングで開閉する
スイッチ8a,8bを設けている。図８の説明での回路の対
照性はそれぞれマルチプレクサ１，２の並列オフ容量値
およびコンデンサ3a,3bの容量値の対照性に係わるわけ
であるが、実際の部品にはバラツキがあるためキャンセ
ル誤差が残る。キャンセル誤差を低減するには、部品そ
のものの精度を上げるより回路構成的に原因となるリー
ク電流を減らすのが得策である。スイッチ8a,8bを設け
ることにより図７におけるスイッチ８と同様の効果で図
８の実際的な構成で発生するコモンモード誤差を更に低
減できる。
を更に低減するための本発明の別の実施形態を示し、図
８の構成に対しそれぞれマルチプレクサ１，２とコンデ
ンサ3a,3bの間に更に図２のMUBのタイミングで開閉する
スイッチ8a,8bを設けている。図８の説明での回路の対
照性はそれぞれマルチプレクサ１，２の並列オフ容量値
およびコンデンサ3a,3bの容量値の対照性に係わるわけ
であるが、実際の部品にはバラツキがあるためキャンセ
ル誤差が残る。キャンセル誤差を低減するには、部品そ
のものの精度を上げるより回路構成的に原因となるリー
ク電流を減らすのが得策である。スイッチ8a,8bを設け
ることにより図７におけるスイッチ８と同様の効果で図
８の実際的な構成で発生するコモンモード誤差を更に低
減できる。
【００１７】（実施の形態７）図10は電圧源Vの各電圧
とともに直列接続された合計電圧を計測するための本発
明の一実施形態を示し、図１の積層電圧計測装置の構成
に加えて、直列接続された電圧源Vの両端の電圧をスイ
ッチ10を介して抵抗分圧器11に導きスイッチ12とスイッ
チS6でマルチプレックスする構成としている。抵抗分圧
器11の分圧比をＮ：１にとると計測レンジ上都合が良
く、また計測時以外はスイッチ10を開状態にすることに
より省電力化がはかれる。
とともに直列接続された合計電圧を計測するための本発
明の一実施形態を示し、図１の積層電圧計測装置の構成
に加えて、直列接続された電圧源Vの両端の電圧をスイ
ッチ10を介して抵抗分圧器11に導きスイッチ12とスイッ
チS6でマルチプレックスする構成としている。抵抗分圧
器11の分圧比をＮ：１にとると計測レンジ上都合が良
く、また計測時以外はスイッチ10を開状態にすることに
より省電力化がはかれる。
【００１８】（実施の形態８）図11は高周波ノイズの影
響を低減できる本発明の一実施形態を示し、図１の構成
に加えて、マルチプレクサ１とコンデンサ３の間に抵抗
器13を設けている。本発明の主な利用対象である高出力
積層電池電源の負荷の殆どはモーターや照明装置を駆動
するインバータ装置である。このインバータ系には数キ
ロヘルツ以上の繰り返しの多位相の急峻なパルスノイズ
が散在し負荷電流を介して電池の検出電圧にも現れる。
マルチプレクサ１，３によってコンデンサ３にこのパル
スノイズを含めて検出電圧がトラックホールドされると
必要な計測精度に誤差を与えるため対策が必要である。
図11の抵抗器13はコンデンサ３に対して高周波応答低減
の時定数を与える。抵抗器はコンデンサ３より前であれ
ばどこでも良いがこの位置では数が少なくて済む。回路
を対照的にする場合はマルチプレクサ２とコンデンサ３
の間にも同様に抵抗器を設ければよい。
響を低減できる本発明の一実施形態を示し、図１の構成
に加えて、マルチプレクサ１とコンデンサ３の間に抵抗
器13を設けている。本発明の主な利用対象である高出力
積層電池電源の負荷の殆どはモーターや照明装置を駆動
するインバータ装置である。このインバータ系には数キ
ロヘルツ以上の繰り返しの多位相の急峻なパルスノイズ
が散在し負荷電流を介して電池の検出電圧にも現れる。
マルチプレクサ１，３によってコンデンサ３にこのパル
スノイズを含めて検出電圧がトラックホールドされると
必要な計測精度に誤差を与えるため対策が必要である。
図11の抵抗器13はコンデンサ３に対して高周波応答低減
の時定数を与える。抵抗器はコンデンサ３より前であれ
ばどこでも良いがこの位置では数が少なくて済む。回路
を対照的にする場合はマルチプレクサ２とコンデンサ３
の間にも同様に抵抗器を設ければよい。
【００１９】（実施の形態９）図12に本発明の実施に好
適なスイッチ素子の例を示す。このＬＥＤ14の光で光電
素子15を介してＭＯＳトランジスタを開閉する構成のス
イッチ素子は駆動側との光絶縁効果、高オフ耐圧・低オ
ン抵抗のスイッチ特性などに優れ、欠点である高オフ容
量は本発明で対策できるため実用性が高い。
適なスイッチ素子の例を示す。このＬＥＤ14の光で光電
素子15を介してＭＯＳトランジスタを開閉する構成のス
イッチ素子は駆動側との光絶縁効果、高オフ耐圧・低オ
ン抵抗のスイッチ特性などに優れ、欠点である高オフ容
量は本発明で対策できるため実用性が高い。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、極めて簡
素な回路構成で高精度の絶縁計測が可能な積層電圧計側
装置が実現できるという顕著な効果が得られる。
素な回路構成で高精度の絶縁計測が可能な積層電圧計側
装置が実現できるという顕著な効果が得られる。
【図１】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の構成図
の構成図
【図２】本発明の各実施例におけるスイッチの開閉タイ
ミング図
ミング図
【図３】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の部分構成図
の部分構成図
【図４】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の部分構成図
の部分構成図
【図５】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の部分構成図
の部分構成図
【図６】電圧計測におけるコモンモード誤差の説明図
【図７】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の構成図
の構成図
【図８】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の構成図
の構成図
【図９】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装置
の構成図
の構成図
【図１０】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装
置の構成図
置の構成図
【図１１】本発明の一実施の形態による積層電圧計測装
置の構成図
置の構成図
【図１２】本発明の一実施の形態によるスイッチ素子の
構成図
構成図
【図１３】従来のフライング・キャパシタ回路の構成図
V 複数の電圧源 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 3 コンデンサ 4 サンプルスイッチ 5 電圧計測回路 6 極性補正手段
Claims (11)
- 【請求項１】直列接続されたＮ個の電圧源に接続された
（Ｎ＋１）個の電圧検出端子と、コンデンサと、奇数番
目の前記電圧検出端子を前記コンデンサの一方の端子に
選択的に接続する第一のマルチプレクサと、偶数番目の
前記電圧検出端子を前記コンデンサの他方の端子に選択
的に接続する第２のマルチプレクサと、電圧計測回路
と、前記コンデンサの両端子を前記電圧計測回路に接続
するサンプルスイッチと、奇数番目の前記電圧源と偶数
番目の前記電圧源の検出電圧極性を揃える極性補正手段
とを備え、前記サンプルスイッチを開いた状態で前記マ
ルチプレクサにより所望の電圧源を選択した後に前記マ
ルチプレクサを開いて前記サンプルスイッチを閉じる動
作を繰り返すことにより前記電圧源の各電圧を計測する
ことを特徴とする積層電圧計測装置。 - 【請求項２】極性補正手段が絶対値回路である請求項１
記載の積層電圧計測装置。 - 【請求項３】極性補正手段が極性選択機能を持たせたサ
ンプルスイッチである請求項１記載の積層電圧計測装
置。 - 【請求項４】極性補正手段がマルチプレクサとコンデン
サの間に設けられたマルチプレクサと同様のタイミング
で開閉する極性選択スイッチである請求項１記載の積層
電圧計測装置。 - 【請求項５】マルチプレクサとコンデンサの間にマルチ
プレクサと同様のタイミングで開閉するスイッチを備え
る請求項１記載の積層電圧計測装置。 - 【請求項６】コンデンサが直列接続された２個のコンデ
ンサ素子から成り、それらの中間接続点と電圧計測回路
の基準電位の間にサンプルスイッチと同様のタイミング
で開閉するスイッチを備え、電圧計測回路が差動入力型
であることを特徴とする請求項１記載の積層電圧計測装
置。 - 【請求項７】マルチプレクサとコンデンサの間にマルチ
プレクサと同様のタイミングで開閉する１対のスイッチ
を備える請求項６記載の積層電圧計測装置。 - 【請求項８】直列接続されたＮ個の電圧源の両端の電圧
を抵抗分圧する分圧器と、前記分圧器の出力電圧を取り
込むマルチプレクサを備えることを特徴とする請求項１
記載の積層電圧計測装置。 - 【請求項９】電圧源と分圧器の間に分圧が不必要な時に
回路を分離するスイッチを備える請求項８記載の積層電
圧計測装置。 - 【請求項１０】マルチプレクサとコンデンサの間に抵抗
器を備える請求項１記載の積層電圧計測装置。 - 【請求項１１】装置を構成するアナログスイッチ素子が
ＭＯＳトランジスタのゲートを光絶縁駆動する半導体リ
レー素子であることを特徴とする請求項１〜10の何れか
に記載の積層電圧計測装置。
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