(57)【要約】【課題】セルの出力電圧がマイナスとなっている場合でも、高精度に測定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供する。【解決手段】複数のセルＰ１〜Ｐ５５毎にそれぞれ設けられ、セルが出力する電圧の極性を検出する極性検出回路５０と、複数のセル毎にそれぞれ設けられ、セルが出力する電圧の絶対値を検出する絶対値回路５０と、各セルを、少なくとも１つのセルで構成される複数のブロック（６１−１）〜（６１−５）に区分けし、各ブロック毎に設けられ、各ブロックのセルに対応する絶対値回路４０で検出された絶対値電圧をディジタル化するＡ／Ｄ変換器２６と、各ブロック毎に、ディジタル化された絶対値電圧と、電圧の極性に基づいて、各セル毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出する電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のコントロール部２７と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、
前記複数のセル毎にそれぞれ設けられ、前記セルが出力する電圧の極性を検出する極性検出手段と、
前記複数のセル毎にそれぞれ設けられ、前記セルが出力する電圧の絶対値を検出する絶対値検出手段と、
前記各セルを、少なくとも１つのセルで構成される複数のブロックに区分けし、前記各ブロック毎に設けられ、各ブロックのセルに対応する前記絶対値検出手段で検出された絶対値電圧をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
前記各ブロック毎に、前記ディジタル化された絶対値電圧と、前記電圧の極性に基づいて、各セル毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出する電圧検出手段と、
を備えたことを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複数組電池の電圧測定装置において、
前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力すると共に、前記各電圧検出手段で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧を前記セルの出力電圧として提示する制御手段と、
前記制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続され、前記電源からの電力を変換する電圧変換手段と、を更に有し、
前記制御手段は、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力する場合、前記電圧変換手段に電力を供給する電力供給信号を出力し、
前記電圧変換手段は、前記制御手段から電圧測定要求信号を取得すると、前記絶対値検出手段に電力を供給することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の複数組電池の電圧測定装置において、
前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力すると共に、前記各電圧検出手段で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧を前記セルの出力電圧として提示する制御手段と、
前記制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続され、前記電源からの電力を変換する電圧変換手段と、を更に有し、
前記制御手段は、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力する場合、前記電圧変換手段に電力を供給する電力供給信号を出力し、
前記電圧変換手段は、前記制御手段から電圧測定要求信号を取得すると、前記極性検出手段に電力を供給することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の複数組電池の電圧測定装置において、
前記セルは、第１セルから第ＮセルまでのＮ個が設けられ、
前記第１セルの負極がグランドとされ、
前記第Ｎセルの正極が最も高い電圧とされ、
第ｎセル（但し、２≦ｎ≦Ｎ）の電圧は、第（ｎ−１）セルの電圧を基準電圧として測定することを特徴とする複数組電池の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを直列接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、電圧を検出する電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド車両等では、モータの駆動電源として、高電圧バッテリを備えている。このような高電圧バッテリは、例えば、ニッケル・水素電池やリチウム電池などの二次電池（蓄電式電池）のセルを複数個、直列に接続することにより、高電圧を得ている。
【０００３】
また、全ての二次電池を同じ電力で充電、或いは放電するため、各々の二次電池の劣化する状態が異なる場合、二次電池は過充電状態、或いは過放電状態になりやすくなる。そこで、二次電池が過充電状態、或いは過放電状態とならないように、各単位セル毎の充電状態を確認する必要がある。そのため、複数個（例えば、５５個）の単位セルを、例えば、５個のブロックに分割し（即ち、１１個のセルで１ブロック）、各ブロックの電圧を各ブロック毎に設けられた電圧検出用ＩＣにより、リアルタイムで電圧を測定している。
【０００４】
この際、電圧検出用ＩＣでは、１ブロックの単位セル（例えば、１１個）の電圧を測定し、さらに、電圧検出用ＩＣが有するＡ／Ｄ変換器にて、検出したアナログ電圧信号をディジタル信号に変換し、メインマイコンに送信する。その後、メインマイコンにより、測定した電圧値が所定の範囲内であるか否かにより二次電池の異常を判定している（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６２０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の電圧測定装置では、電池の出力電圧にプラスの電圧とマイナスの電圧が混在する場合、Ａ／Ｄ変換器はプラスの電圧しか検出できないため、電圧検出用ＩＣは、マイナスの出力電圧を０Ｖとして検出し、メインマイコンに信号を送信するため、出力電圧を正確に測定することができない。
【０００７】
特に、水素及び酸素を燃料として電力を発生して車両を走行させる燃料電池車に従来の電圧測定装置を適用した場合、燃料電池に設けられるセル内の燃料の状態によっては燃料電池の出力電圧がマイナスになる場合がある。この際、Ａ／Ｄ変換器はマイナスの電圧をＡ／Ｄ変換することができないので、セルの出力電圧を０Ｖとして検出してしまう。その結果、出力電圧を正確に測定することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、セルの出力電圧がマイナスとなっている場合でも、高精度に測定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、複数のセルを直列に接続して所望の電圧を出力する複数組電池の、出力電圧を測定する電圧測定装置において、前記複数のセル毎にそれぞれ設けられ、前記セルが出力する電圧の極性を検出する極性検出手段と、前記複数のセル毎にそれぞれ設けられ、前記セルが出力する電圧の絶対値を検出する絶対値検出手段と、前記各セルを、少なくとも１つのセルで構成される複数のブロックに区分けし、前記各ブロック毎に設けられ、各ブロックのセルに対応する前記絶対値検出手段で検出された絶対値電圧をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、前記各ブロック毎に、前記ディジタル化された絶対値電圧と、前記電圧の極性に基づいて、各セル毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出する電圧検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の複数組電池の電圧測定装置において、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力すると共に、前記各電圧検出手段で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧を前記セルの出力電圧として提示する制御手段と、前記制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続され、前記電源からの電力を変換する電圧変換手段と、を更に有し、前記制御手段は、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力する場合、前記電圧変換手段に電力を供給する電力供給信号を出力し、前記電圧変換手段は、前記制御手段から電圧測定要求信号を取得すると、前記絶対値検出手段に電力を供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の複数組電池の電圧測定装置において、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力すると共に、前記各電圧検出手段で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧を前記セルの出力電圧として提示する制御手段と、前記制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続され、前記電源からの電力を変換する電圧変換手段と、を更に有し、前記制御手段は、前記各電圧検出手段に電圧測定要求信号を出力する場合、前記電圧変換手段に電力を供給する電力供給信号を出力し、前記電圧変換手段は、前記制御手段から電圧測定要求信号を取得すると、前記極性検出手段に電力を供給することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の複数組電池の電圧測定装置において、前記セルは、第１セルから第ＮセルまでのＮ個が設けられ、前記第１セルの負極がグランドとされ、前記第Ｎセルの正極が最も高い電圧とされ、第ｎセル（但し、２≦ｎ≦Ｎ）の電圧は、第（ｎ−１）セルの電圧を基準電圧として測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、絶対値検出手段によりセルが出力する電圧の絶対値を検出し、この絶対値電圧をＡ／Ｄ変換するため、Ａ／Ｄ変換手段はマイナスの出力電圧をＡ／Ｄ変換することがない。
【００１４】
また、電圧検出手段により、絶対値電圧と、電圧の極性に基づいて、各セル毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出するため、出力電圧を正確に測定することができる。
【００１５】
従って、セルの出力電圧がマイナスとなっている場合でも、高精度に測定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。
【００１６】
さらに、各ブロックのセルに対応する極性検出手段及び絶対値検出手段により出力電圧の合計を求めるため、電圧検出手段の構成を変更する必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続された電圧変換手段により絶対値検出手段に電力を供給するため、別途、電源を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、制御手段を作動させる電力を供給する電源に接続された電圧変換手段により極性検出手段に電力を供給するため、別途、電源を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、第ｎセルの電圧は、第（ｎ−１）セルの電圧を基準電圧として測定するため、必ず、プラスの絶対値電圧を基準電圧として測定することにより、測定値の誤差を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の電圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の絶対値回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の絶対値回路の基準電圧を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電圧測定装置の電圧測定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。はじめに、図１を参照して、本発明の実施形態に係る電圧測定装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の電圧測定装置１０、及び複数のセルＰ１〜Ｐ５５からなる燃料電池１３を示すブロック図である。本実施形態に係る燃料電池１３は、例えば、車両に搭載して車両駆動用のモータを駆動するための電力を供給する用途に用いられる。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、複数のセルＰ１〜Ｐ５５を直列に接続して電圧を出力する燃料電池の出力電圧を測定する。
【００２３】
複数のセルＰ１〜Ｐ５５は、第１セルから第５５セルまでの５５個が設けられ、セルＰ１（第１セル）の負極がグランドとされ、セルＰ５５（第５５セル）の正極が最も高い電圧となる。複数のセルＰ１〜Ｐ５５には、それぞれ極性検出回路（極性検出手段）５０が設けられている。
【００２４】
また、複数のセルＰ１〜Ｐ５５には、それぞれ絶対値回路（絶対値検出手段）４０が設けられている。絶対値回路４０は、複数のセルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧の絶対値を検出する。例えば、セルＰ１が出力する電圧が−２．５Ｖの場合、絶対値回路４０は、Ｐ１の絶対値電圧を２．５Ｖとして検出する。
【００２５】
また、図１に示すように、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、絶縁インターフェース３２を介して、高電圧側装置１１と低電圧側装置１２に分離されている。
【００２６】
高電圧側装置１１は、５個の電圧検出用ＩＣ（電圧検出手段）、即ち、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）を備えている。そして、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）は、第１ブロック６１−１として区分けした１１個のセルＰ１〜Ｐ１１に対応する極性検出回路５０が検出した極性信号を検出し、セルＰ１〜Ｐ１１に対応する絶対値回路４０の出力電圧である絶対値電圧を測定する。
【００２７】
また、第２電圧検出用ＩＣ（２１−２）は、第２ブロック６１−２として区切られた１１個のセルＰ１２〜Ｐ２２に対応する極性検出回路５０が検出した極性信号を検出し、セルＰ１２〜Ｐ２２に対応する絶対値回路４０の出力電圧である絶対値電圧を測定する。同様に、第３電圧検出用ＩＣ（２１−３）は、第３ブロック６１−３として区切られた１１個のセルＰ２３〜Ｐ３３に対応する極性検出回路５０が検出した極性信号を検出し、セルＰ２３〜Ｐ３３に対応する絶対値回路４０の出力電圧である絶対値電圧を測定する。第４電圧検出用ＩＣ（２１−４）は、第４ブロック６１−４として区切られた１１個のセルＰ３４〜Ｐ４４に対応する極性検出回路５０が検出した極性信号を検出し、セルＰ３４〜Ｐ４４に対応する絶対値回路４０の出力電圧である絶対値電圧を測定する。第５電圧検出用ＩＣ（２１−５）は、第５ブロック６１−５として区切られた１１個のセルＰ４５〜Ｐ５５に対応する極性回路５０が検出した極性信号を検出し、セルＰ４５〜Ｐ５５に対応する絶対値回路４０の出力電圧である絶対値電圧を測定する。
【００２８】
さらに、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２６（後述の図４参照、「ＡＤＣ」と記載）を備えており、Ａ／Ｄ変換用の基準電源７１−１〜７１−５（図１参照）より出力される基準電圧を用いて、各ブロック（第１ブロック〜第５ブロック）毎に検出した極性信号のアナログ電圧信号（１１個のセルを直列接続した電圧信号）をディジタル電圧信号に変換する。
【００２９】
また、Ａ／Ｄ変換器２６は、各ブロック毎に測定された絶対値電圧のアナログ電圧信号（１１個のセルを直列接続した電圧信号）をディジタル電圧信号に変換する。つまり、絶対値回路４０により、複数のセルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧は極性（プラスかマイナスかの符号）を取り除いた絶対値を出力するため、Ａ／Ｄ変換器２６に入力されるアナログ電圧信号は、必ず正電圧のアナログ電圧信号が入力される。
【００３０】
また、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、通信線３１を介して、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）と接続され、この第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）は、絶縁インターフェース３２を介して、低電圧側装置１２側に設けられているメインマイコン（制御手段）３３に接続されている。即ち、メインマイコン３３と、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、絶縁インターフェース３２を介し、デイジーチェーン通信で接続されている。
【００３１】
低電圧側装置１２には、５Ｖの直流電圧を出力するレギュレータ４３が設けられ、このレギュレータ４３は、車両に搭載されるバッテリ（電源）４１より出力される電圧（例えば、１２Ｖ）から、安定した５Ｖの直流電圧を生成してマイコン３３に供給する。
【００３２】
更に、バッテリ４１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換手段）４２に接続されており、このＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、バッテリ４１より出力される電圧（例えば、１２Ｖ）を昇圧して極性検出回路５０及び絶対値回路４０に電力を供給する。
【００３３】
本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０では、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求信号を出力する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に電力を供給する信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、メインマイコン３３から電圧測定要求信号を取得すると、極性検出回路５０及び絶対値回路４０に電力を供給する。
【００３４】
そして、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、メインマイコン３３から出力された電圧測定要求信号を入力すると、Ａ／Ｄ変換器２６によりディジタル化された絶対値電圧と、極性検出回路５０が検出した電圧の極性に基づいて、各セルＰ１〜Ｐ５５毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出し、検出した合計電圧をメインマイコン３３へ送信する。詳細については後述する。
【００３５】
次に、図２を参照して、本発明の実施形態に係る極性検出回路５０と絶対値回路４０について詳細に説明する。図２は、セルＰ１〜Ｐ４に設けられた極性検出回路５０と、絶対値回路４０の回路図である。なお、セルＰ５〜Ｐ５５は、セルＰ１〜Ｐ４と同一の回路構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００３６】
図２に示すように、セルＰ１〜Ｐ４には、それぞれセルＰ１〜Ｐ４が出力する電圧の極性を検出する極性検出回路５０ａ〜５０ｄと、セルＰ１〜Ｐ４が出力する電圧の絶対値を検出し、図１に示す第１検出用ＩＣ（２１−１）へ出力する絶対値回路４０ａ〜４０ｄが設けられている。
【００３７】
極性検出回路５０ａ〜５０ｄは、セルＰ１〜Ｐ４が出力する出力電圧が、プラスの電圧又はマイナスの電圧であるかの極性を検出する。具体的には、セルＰ１〜Ｐ４が出力する電圧をオペアンプ（図示省略）に入力し、オペアンプから出力した極性信号が信号Ｈの場合、セルが出力した電圧はプラスの電圧であることを検出し、極性信号が信号Ｌの場合、セルが出力した電圧はマイナスの電圧であることを検出する。検出した極性信号は、図１に示す第１検出用ＩＣ（２１−１）へ出力する。
【００３８】
極性検出回路５０ａ〜５０ｄのオペアンプ（図示省略）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２（図１参照）から電力が供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から電力が供給されると、極性検出回路５０ａ〜５０ｄは、セルＰ１〜Ｐ４の出力電圧の極性がプラスの電圧又はマイナスの電圧であるかを検出する。
【００３９】
絶対値回路４０ａ〜４０ｄは、セルＰ１〜Ｐ４の正極端子と負極端子の電圧を増幅して出力する第１反転増幅回路４５ａ〜４５ｄと、第１反転増幅回路４５ａ〜４５ｄの出力電圧を正極側から入力する第２反転増幅回路４６ａ〜４６ｄを備えている。また、第２反転増幅回路４６ａ〜４６ｄの出力側に設けられ、入力する電圧がプラスの場合にＯＮとし、入力する電圧がマイナスの場合にＯＦＦとする理想ダイオード４７ａ〜４７ｄと、理想ダイオード４７ａ〜４７ｄの出力側に設けられた加算増幅回路４８ａ〜４８ｄを備えている。
【００４０】
第１反転増幅回路４５ａ〜４５ｄ、第２反転増幅回路４６ａ〜４６ｄ、理想ダイオード４７ａ〜４７ｄ、加算増幅回路４８ａ〜４８ｄが有するオペアンプの電源＋Ｖ１、−Ｖ１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から電力が供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から電力が供給されると、絶対値回路４０ａ〜４０ｄはセルＰ１〜Ｐ４の出力電圧の絶対値電圧を図１に示す第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）へ出力する。例えば、セルＰ１の出力電圧が２．５Ｖの場合、絶対値電圧は２．５Ｖとして出力し、セルＰ２の出力電圧が−２．５Ｖの場合、絶対値電圧は２．５Ｖとして出力する。
【００４１】
次に、図３を参照して、本発明の実施形態に係る絶対値回路４０の基準電圧について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る絶対値回路４０の基準電圧を示す図である。なお、セルＰ２〜Ｐ５５は、セルＰ１３〜Ｐ１５と同一の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００４２】
図３に示すように、セルＰ１３〜Ｐ１５には、それぞれセルＰ１３〜Ｐ１５が出力する電圧の極性を検出する極性検出回路５０ｍ〜５０ｏが設けられている。また、第ｎセル（ただし、２≦ｎ≦Ｎ）の絶対値回路４０から出力される電圧は、第（ｎ−１）セルの電圧を基準電圧として出力電圧を測定する。つまり、セルＰ１４（第１４セル）は、セルＰ１３（第１３セル）の絶対値回路４０ｍから出力された絶対値電圧を基準電圧としてセルＰ１４の出力電圧を測定する。
【００４３】
また、セルＰ１５（第１５セル）は、セルＰ１４（第１４セル）の絶対値回路４０ｎから出力された絶対値電圧を基準電圧としてセルＰ１５の出力電圧を測定する。なお、セルＰ１（第１セル）は（図１参照）、グランドを基準電圧としてＰ１の出力電圧を測定する。
【００４４】
次に、図４を参照して、本発明の実施形態に係る電圧検出用ＩＣの詳細な構成について説明する。図４は、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）の内部構成を示すブロック図である。なお、第２〜第５電圧検出用ＩＣ（２１−２）〜（２１−５）は、第１電圧検出用ＩＣ２１−１と同一の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図４に示すように、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、セルＰ１〜Ｐ１１より出力される電力を入力して、所定の電圧を生成する電源回路２３と、ブロック６１−１に設けられる各セルＰ１〜Ｐ１１毎に設けられた極性検出回路５０が検出した極性信号と、各セルＰ１〜Ｐ１１毎に設けられた絶対値回路４０から出力される絶対値電圧を検出するセル電圧・極性信号入力部２２を備えている。また、セル電圧・極性信号入力部２２より出力される各セルの信号を、１系統の時系列的な信号に変換するマルチプレクサ２５と、マルチプレクサ２５より出力される各単位セルの信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６とを備えている。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換器２６は、基準電源７１−１（図１参照）より出力される基準電圧を用いて、マルチプレクサ２５より出力される各セルの極性信号及び絶対値電圧信号をディジタル信号に変換する。また、第１電圧検出用ＩＣ２１−１は、コントロール部２７と、２つの通信Ｉ／Ｆ３５ａ、３５ｂを備えている。
【００４７】
コントロール部２７は、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）を総括的に制御する。特に、図１に示したメインマイコン３３より、セル電圧の電圧測定要求信号が送信された場合には、セルＰ１〜Ｐ１１毎に設けられた極性検出回路５０が検出した極性信号と、絶対値回路４０の出力電圧をＡ／Ｄ変換器２６でディジタル化したディジタル電圧から、合計電圧を求め、通信Ｉ／Ｆ３５ａ、３５ｂを経由して、メインマイコン３３に送信する。
【００４８】
また、コントロール部２７には、合計電圧を求める場合、極性信号がプラスのセルに対応する絶対値電圧を加算し、極性信号がマイナスのセルに対応する絶対値電圧を減算することにより、合計電圧を求める。つまり、コントロール部２７には、セル電圧・極性信号入力部２２より出力される各セルの信号が１系統の時系列的な信号に変換されて入力さるため、例えば、１番目に入力した極性信号がプラス、２番目に入力した極性信号がマイナスの場合、１番目に入力した絶対値電圧（例えば、２．５Ｖ）を加算し、２番目に入力した絶対値電圧（例えば、０．５Ｖ）を減算することにより合計電圧（例えば、２．０Ｖ）を求める。
【００４９】
次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０の動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る電圧測定処理のフローチャートである。
【００５０】
はじめに、ステップＳ１１の処理において、メインマイコン３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に電力供給の開始を指示する電力供給信号を出力する。その結果、バッテリ４１の出力電圧（例えば、１２Ｖ）が４０Ｖ程度の高電圧に昇圧されて極性検出回路５０及び絶対値回路４０に供給される。
【００５１】
ステップＳ１２の処理において、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に、極性検出回路５０及び絶対値回路４０より出力される信号に基づいて、各ブロックのセルＰ１〜Ｐ５５の出力電圧を測定し、測定した電圧を合計した合計電圧の検出を指示する電圧測定要求信号を出力する。
【００５２】
ステップＳ１３の処理において、メインマイコン３３より指示された各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、各ブロックのセルＰ１〜Ｐ５５に対応する極性検出回路５０により出力される電圧の極性を検出する。この処理では、各セルＰ１〜Ｐ５５に対応する極性検出回路５０により検出した極性信号がセル電圧・極性信号入力部２２に供給され、更に、マルチプレクサ２５を介してＡ／Ｄ変換器２６に供給されるので、ディジタル化された極性信号がコントロール部２７に入力される。
【００５３】
ステップＳ１４の処理において、メインマイコン３３より指示された各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、各ブロックのセルＰ１〜Ｐ５５に対応する絶対値回路４０により、セルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧の絶対値電圧を検出する。この処理では、各セルＰ１〜Ｐ５５に対応する絶対値回路４０により出力された絶対値電圧信号がセル電圧・極性信号入力部２２に供給され、更に、マルチプレクサ２５を介してＡ／Ｄ変換器２６に供給されるので、ディジタル化された絶対値電圧信号がコントロール部２７に入力される。
【００５４】
ステップＳ１５の処理において、メインマイコン３３より指示された各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、コントロール部２７に入力された極性信号に基づいて、絶対値電圧データを合計した電圧値を算出する。つまり、第１電圧検出用ＩＣ（２１−１）の場合、極性信号がプラスのセルに対応する絶対値電圧を加算し、極性信号がマイナスのセルに対応する絶対値電圧を減算することにより、セルＰ１〜Ｐ１１の出力電圧である１１個の絶対値電圧を合計する。
【００５５】
ステップＳ１６の処理において、メインマイコン３３より指示された電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）は、コントロール部２７で算出した各セルＰ１〜Ｐ５５の合計電圧信号を通信Ｉ／Ｆ３５ａ、３５ｂを経由して、メインマイコン３３に送信する。
【００５６】
ステップＳ１７の処理において、全ての各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）から合計電圧を受信したか否かを判定する。メインマイコン３３は、全ての各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）から合計電圧を受信していないと判定したときには（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１１の処理に戻り、合計電圧を送信していない電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に合計電圧の検出を指示する電圧測定要求信号を送信する。
【００５７】
一方、全ての各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）から合計電圧を受信したと判定したときには（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８の処理において、メインマイコン３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に電力供給の停止を指示する電力供給停止信号を出力する。電力供給停止信号を取得したＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、極性検出回路５０及び絶対値回路４０への電力の供給を停止する。
【００５８】
そして、メインマイコン３３は、合計電圧が所定の範囲内ではない場合には、燃料電池に何らかの異常が発生しているものと判断して、警報信号を出力する。この警報信号は電圧測定装置１０の上位システム（図示省略）に送信され、車両の乗員に異常が発生していることを報知する。この処理を終了したときには、電圧測定処理を終了する。
【００５９】
このようにして、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、複数のセルＰ１〜Ｐ５５毎にそれぞれ設けられ、セルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧の極性を検出する極性検出回路５０と、複数のセルＰ１〜Ｐ５５毎にそれぞれ設けられ、セルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧の絶対値を検出する絶対値回路４０と、各セルＰ１〜Ｐ５５を、少なくとも１つのセルで構成される複数のブロック（６１−１）〜（６１−５）に区分けし、各ブロック（６１−１）〜（６１−５）毎に設けられ、各ブロック（６１−１）〜（６１−５）のセルに対応する絶対値検出回路４０で検出された絶対値電圧をディジタル化するＡ／Ｄ変換器２６と、各ブロック（６１−１）〜（６１−５）毎に、ディジタル化された絶対値電圧と、電圧の極性に基づいて、各セルＰ１〜Ｐ５５毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出する電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）、コントロール部２７と、を備えたことを特徴とする。
【００６０】
また、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求信号を出力すると共に、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧をセルＰ１〜Ｐ５５の出力電圧として提示するメインマイコン３３と、メインマイコン３３を作動させる電力を供給するバッテリ４１に接続され、バッテリ４１からの電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４２を更に有し、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求信号を出力する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に電力を供給する電力供給信号を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、メインマイコン３３から電圧測定要求信号を取得すると、絶対値回路４０に電力を供給することを特徴とする。
【００６１】
さらに、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求信号を出力すると共に、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）で検出した合計電圧を取得し、且つ取得した合計電圧をセルＰ１〜Ｐ５５の出力電圧として提示するメインマイコン３３と、メインマイコン３３を作動させる電力を供給するバッテリ４１に接続され、バッテリ４１からの電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４２を更に有し、メインマイコン３３は、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）に電圧測定要求信号を出力する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に電力を供給する電力供給信号を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、メインマイコン３３から電圧測定要求信号を取得すると、極性検出回路５０に電力を供給することを特徴とする。
【００６２】
また、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０は、セルＰ１〜Ｐ５５は、第１セル（Ｐ１）から第Ｎセル（Ｐ５５）までのＮ個（５５個）が設けられ、第１セル（Ｐ１）の負極がグランドとされ、第Ｎセル（Ｐ５５）の正極が最も高い電圧とされ、第ｎセル（但し、２≦ｎ≦Ｎ）の電圧は、第（ｎ−１）セルの電圧を基準電圧として測定する。
【００６３】
そして、本発明の実施形態に係る電圧測定装置１０によれば、絶対値回路４０によりセルＰ１〜Ｐ５５が出力する電圧の絶対値を検出し、この絶対値電圧をＡ／Ｄ変換するため、Ａ／Ｄ変換器２６はマイナスの出力電圧をＡ／Ｄ変換することがない。
【００６４】
また、各電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）のコントロール部２７により、絶対値電圧と、電圧の極性に基づいて、各セルＰ１〜Ｐ５５毎の極性を含めた出力電圧を算出し、この極性を含めた出力電圧の合計電圧を検出するため、出力電圧を正確に測定することができる。
【００６５】
従って、セルの出力電圧がマイナスとなっている場合でも、高精度に測定することが可能な複数組電池の電圧測定装置を提供することが可能となる。
【００６６】
さらに、各ブロック（６１−１）〜（６１−５）のセルＰ１〜Ｐ５５に対応する極性検出回路５０及び絶対値回路５０により出力電圧の合計を求めるため、電圧検出用ＩＣ（２１−１）〜（２１−５）の構成を変更する必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００６７】
また、メインマイコン３３を作動させる電力を供給するバッテリ４１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ４２により絶対値回路４０に電力を供給するため、別途、電源を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００６８】
さらに、メインマイコン３３を作動させる電力を供給するバッテリ４１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ４２により極性検出回路５０に電力を供給するため、別途、電源を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００６９】
また、第ｎセル（例えば、第１４セル）の電圧は、第（ｎ−１）セル（例えば、第１３セル）の電圧を基準電圧として測定するため、必ず、プラスの電圧を基準電圧として測定することにより、測定値の誤差を少なくすることができる。
【００７０】
以上、本発明の燃料電池の電圧測定装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００７１】
例えば、上記した実施形態では、極性検出回路５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２により電力が供給される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セルＰ１〜Ｐ５５より出力される電力が供給されるように構成することにより、回路構成を簡素化することができる。
【００７２】
また、上述した実施形態では、絶対値回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２により電力が供給される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セルＰ１〜Ｐ５５より出力される電力が供給されるように構成することにより、回路構成を簡素化することができる。
【００７３】
さらに、上述した実施形態では、極性信号がプラスのセルに対応する絶対値電圧を加算し、極性信号がマイナスのセルに対応する絶対値電圧を減算することにより絶対値電圧の合計電圧を求める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラスのセルに対応する絶対値電圧と、極性信号がマイナスのセルに対応する絶対値電圧の合計を求め、プラスの絶対値電圧の合計からマイナスの絶対値電圧の合計を減算することにより合計電圧を求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、プラスの電圧とマイナスの電圧が混在する燃料電池の出力電圧を測定する場合に極めて有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  電圧測定装置
１１  高電圧側装置
１２  低電圧側装置
１３  燃料電池
２１−１〜２１−５  第１〜第５電圧検出用ＩＣ
２２  セル電圧・極性信号入力部
２３  電源回路
２５  マルチプレクサ
２６  Ａ／Ｄ変換器
２７  コントロール部
２８  通信部
３１  通信線
３２  絶縁インターフェース
３３  メインマイコン
３５  通信Ｉ／Ｆ
４０  絶対値回路
４１  バッテリ
４２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４３  レギュレータ
４５  第１反転増幅回路
４６  第２反転増幅回路
４７  理想ダイオード
４８  加算増幅回路
５０  極性検出回路
６１−１〜６１−５  第１〜第５ブロック
７１−１〜７１−５  基準電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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