(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池（２）を構成する複数の電池セル（３）の電圧を検出する電圧検出装置（１）であって、
前記電池セルの電圧を検出するときに前記複数の電池セルのうち１又は２以上の電池セルの端子間信号、又は、前記電圧検出装置の故障診断時に故障診断用信号を取得してＡ／Ｄ変換する装置であって、ΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理するΔΣモードと、巡回型のＡ／Ｄ変換処理する巡回モードと、又は／及び、上位ビットを前記ΔΣ型でＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを取得するときに前記巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモードと、を備えるＡ／Ｄ変換装置（６；１０６；２０６）と、
前記Ａ／Ｄ変換装置が処理する前記ΔΣモードと前記巡回モードと前記ハイブリッドモードと、を切替え制御する制御部（９；１０９；２０９）と、を備え、
前記制御部は、前記電池セルの端子間信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記ΔΣモード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、故障診断時に故障診断用信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記巡回モード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、
前記制御部は、前記Ａ／Ｄ変換装置が前記電池セルの端子間信号をアナログ入力信号（Ｖin）としてＡ／Ｄ変換するときには前記ΔΣ型の処理と前記巡回型の処理との割合を所定の第１割合としてＡ／Ｄ変換処理させ、前記故障診断時に前記故障診断用信号を前記アナログ入力信号（Ｖin）としてＡ／Ｄ変換するときには前記第１割合よりも前記ΔΣ型の処理割合を低くした第２割合としてＡ／Ｄ変換処理させる電圧検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の電圧検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換装置（６；１０６）は、
Ａ／Ｄ変換器（２７ａ、２７ｂ）を備えた量子化部（１３）と、
第１のＤ／Ａ変換器（２５ａ、２６ａ）を備え、前記制御部（９；１０９）によりスイッチが切替えられることに応じて第１の前記キャパシタ（Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）の蓄積電荷を前記第１のＤ／Ａ変換器の出力に応じて充放電する第１のキャパシタ切替回路（２０ａ、２１ａ、２２ａ；２０ａ、１２１ａ、１２２ａ）と、前記第１のキャパシタ切替回路の第１のキャパシタの蓄積電荷に応じた処理を行う第１の演算増幅器（２４ａ）と、を備え、アナログ入力信号（Ｖin）を入力する第１ブロック（１４；１１４）と、
第２のＤ／Ａ変換器（２５ｂ、２６ｂ）を備え、前記制御部（９；１０９）によりスイッチが切替えられることに応じて第２の前記キャパシタ（Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂ）の蓄積電荷を充放電する第２のキャパシタ切替回路（２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ；２０ａ、１２１ｂ、１２２ｂ）と、前記第２のキャパシタ切替回路の第２のキャパシタの蓄積電荷に応じた処理を行う第２の演算増幅器（２４ｂ）と、を備え、前記第１ブロックの第１の演算増幅器（２４ａ）の出力電圧を入力する第２ブロック（１５；１１５）と、を備え、
前記制御部（９；１０９）によりスイッチが切替えられることに応じて前記量子化部のＡ／Ｄ変換器のデジタル出力を前記第１又は／及び第２のＤ／Ａ変換器を通じて前記第１又は／及び第２のキャパシタ切替回路の第１又は／及び第２のキャパシタに接続し、前記第１又は第２の演算増幅器を用いて積分する２段のブロックの構成とされている電圧検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の電圧検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換装置（２０６）は、
Ｄ／Ａ変換器（２５ａ、２６ａ）を備え前記制御部（２０９）によりスイッチが切替えられることに応じて前記キャパシタ（Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）の蓄積電荷を充放電するキャパシタ切替回路（２０ａ、２２１ａ、２２２ａ）と、前記キャパシタ切替回路のキャパシタの蓄積電荷に応じた処理を行う演算増幅器（２４ａ）と、前記演算増幅器により処理される出力電圧をＡ／Ｄ変換処理するＡ／Ｄ変換器（２２７）を備える量子化部（１３）と、を備え、
前記量子化部のＡ／Ｄ変換器のデジタル出力をＤ／Ａ変換器（２５ａ、２６ａ）を通じて前記キャパシタ切替回路のキャパシタに接続し、前記演算増幅器を用いて積分する１段のブロック（２１４）の構成とされている電圧検出装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の電圧検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換装置（６；１０６；２０６）は、前記ΔΣモード、前記巡回モード、及び前記ハイブリッドモードの何れも同一の演算増幅器（２４ａ、２４ｂ；２４ａ、２４ｂ；２４ａ）を用いてＡ／Ｄ変換処理する電圧検出装置。
【請求項５】
請求項２から４の何れか一項に記載の電圧検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換装置（６；１０６；２０６）は、
前記量子化部のＡ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換結果をデジタルフィルタ処理するデジタルフィルタ（８）をさらに備え、
前記制御部（９；１０９；２０９）は、前記Ａ／Ｄ変換装置（６；１０６；２０６）に前記ΔΣモードでＡ／Ｄ変換処理させるときには前記デジタルフィルタを通じてデータ出力させる電圧検出装置。
【請求項６】
組電池（２）を構成する複数の電池セル（３）の電圧を検出する電圧検出装置（１）であって、
前記電池セルの電圧を検出するときに前記複数の電池セルのうち１又は２以上の電池セルの端子間信号、又は、前記電圧検出装置の故障診断時に故障診断用信号を取得してＡ／Ｄ変換する装置であって、ΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理するΔΣモードと、巡回型のＡ／Ｄ変換処理する巡回モードと、又は／及び、上位ビットを前記ΔΣ型でＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを取得するときに前記巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモードと、を備えるＡ／Ｄ変換装置（６）と、
前記Ａ／Ｄ変換装置が処理する前記ΔΣモードと前記巡回モードと前記ハイブリッドモードと、を切替え制御する制御部（９）と、を備え、
前記制御部は、前記電池セルの端子間信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記ΔΣモード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、故障診断時に故障診断用信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記巡回モード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、
前記Ａ／Ｄ変換装置（６）は、
Ａ／Ｄ変換器（２７ａ、２７ｂ）を備えた量子化部（１３）を備え、
前記制御部（９）は、
前記Ａ／Ｄ変換装置（６）を前記巡回モードで動作させるとき、
前記アナログ入力信号（Ｖin）を第１の前記キャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）に入力サンプル動作させると共に前記量子化部（１３）のＡ／Ｄ変換器（２７ｂ）に前記アナログ入力信号を入力させ、
このとき得られる前記Ａ／Ｄ変換器（２７ｂ）のデジタル出力を第１の前記Ｄ／Ａ変換器（２６ａ）を通じて前記第１のキャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）に接続し、第１の前記演算増幅器（２４ａ）によりＭＤＡＣ動作させると共に、前記第１の演算増幅器（２４ａ）の出力電圧を第２のキャパシタ切替回路（２１ｂ、２２ｂ）のキャパシタ（Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂ）にサンプル動作させ、さらに前記第１の演算増幅器（２４ａ）の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換器（２７ａ）に入力させて得られるデジタル出力を上位ビットとし、
このとき得られる前記Ａ／Ｄ変換器（２７ａ）のデジタル出力を第２の前記Ｄ／Ａ変換器（２６ｂ）を通じて前記第２のキャパシタ切替回路（２１ｂ、２２ｂ）のキャパシタ（Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂ）に接続し、第２の前記演算増幅器（２４ｂ）によりＭＤＡＣ動作させると共に、前記第２の演算増幅器（２４ｂ）の出力電圧を前記第１のキャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）に巡回サンプル動作させ、さらに前記第２の演算増幅器（２４ｂ）の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換器（２７ｂ）に入力させて得られるデジタル出力を前記上位ビットの下位ビットとし、
前記上位ビット及び前記下位ビットの取得処理を最上位から最下位まで繰り返す電圧検出装置。
【請求項７】
組電池（２）を構成する複数の電池セル（３）の電圧を検出する電圧検出装置（１）であって、
前記電池セルの電圧を検出するときに前記複数の電池セルのうち１又は２以上の電池セルの端子間信号、又は、前記電圧検出装置の故障診断時に故障診断用信号を取得してＡ／Ｄ変換する装置であって、ΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理するΔΣモードと、巡回型のＡ／Ｄ変換処理する巡回モードと、又は／及び、上位ビットを前記ΔΣ型でＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを取得するときに前記巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモードと、を備えるＡ／Ｄ変換装置（１０６）と、
前記Ａ／Ｄ変換装置が処理する前記ΔΣモードと前記巡回モードと前記ハイブリッドモードと、を切替え制御する制御部（１０９）と、を備え、
前記制御部は、前記電池セルの端子間信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記ΔΣモード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、故障診断時に故障診断用信号を検出するときには、前記Ａ／Ｄ変換装置に前記巡回モード又は前記ハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、
前記Ａ／Ｄ変換装置（１０６）は、
Ａ／Ｄ変換器（２７ａ、２７ｂ）を備えた量子化部（１３）を備え、
前記制御部（１０９）は、
前記Ａ／Ｄ変換装置（１０６）を前記巡回モードで動作させるとき、
前記アナログ入力信号（Ｖin）をアナログ信号入力用の前記キャパシタ切替回路（２０ａ）のキャパシタ（Ｃ１ａ）に当初サンプルする動作、
前記Ｄ／Ａ変換器（２５ａ）を通じて所定の中間固定値（ＶＭ）を前記アナログ信号入力用のキャパシタ切替回路（２０ａ）のキャパシタ（Ｃ１ａ）に印加して第１の前記演算増幅器（２４ａ）により積分させて前記第１の演算増幅器の出力電圧を当初ホールドする動作、
前記第１の演算増幅器の出力電圧を信号入力用の前記キャパシタ切替回路（２０ｂ）のキャパシタ（Ｃ１ｂ）に当初サンプルする動作、
前記Ｄ／Ａ変換器（２５ｂ）を通じて前記中間固定値（ＶＭ）を前記信号入力用のキャパシタ切替回路（２０ｂ）のキャパシタ（Ｃ１ｂ）に印加して第２の前記演算増幅器（２４ｂ）により積分させて前記第２の演算増幅器の出力電圧を当初ホールドする動作、を複数回繰り返した後、
第１の前記キャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）の蓄積電荷を放電させ、
その後、前記第２の演算増幅器の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換器（２７ｂ）に入力させることにより得られるデジタル出力を前記Ｄ／Ａ変換器（２６ａ）を通じて前記キャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）に接続し、前記第１の演算増幅器（２４ａ）にＭＤＡＣ(Multiplying-DAC)動作させ、前記第１の演算増幅器（２４ａ）の出力電圧を第２の前記キャパシタ切替回路（２１ｂ、２２ｂ）のキャパシタ（Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂ）に巡回サンプル動作させ、さらに前記演算増幅器（２４ａ）の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換器（２７ａ）に入力させて得られるデジタル出力を前記上位ビットとして取得し、
このとき取得される前記Ａ／Ｄ変換器（２７ａ）のデジタル出力を前記Ｄ／Ａ変換器（２６ｂ）を通じて前記キャパシタ切替回路（２１ｂ、２２ｂ）のキャパシタ（Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂ）に接続し、前記第２の演算増幅器（２４ｂ）にＭＤＡＣ動作させると共に、前記第２の演算増幅器（２４ｂ）の出力電圧を前記第１のキャパシタ切替回路（２１ａ、２２ａ）のキャパシタ（Ｃ２ａ、Ｃ３ａ）に巡回サンプル動作させ、さらに前記第２の演算増幅器（２４ｂ）の出力電圧を前記Ａ／Ｄ変換器（２７ｂ）に入力させて得られるデジタル出力を前記上位ビットの下位の下位ビットとして取得し、
前記上位ビット及び前記下位ビットの取得処理を最上位から最下位まで繰り返す電圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の充電電圧等を検出するための電圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電圧検出装置は、例えば複雑な信号処理やマイクロプロセッサとのインターフェースのためＡ／Ｄ変換装置を用いて検出する。このＡ／Ｄ変換装置としては、例えばΔΣ方式やパイプライン方式を組み合わせたマルチモードで使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、その他、本願出願人はΔΣ方式と巡回方式とを組み合わせたハイブリッドモードで用いる技術を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６６６２６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３３６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなＡ／Ｄ変換装置を、組電池の電池セルの充電電圧の検出処理及び故障診断時の電圧検出処理に適用することを考慮する。電池セルの充電状態の監視や充電量の算出性能の向上を図るために電圧検出精度を高めると、故障診断時の電圧検出処理に用いたときにも高い電圧検出精度でＡ／Ｄ変換処理することになる。
【０００５】
すると、システムの安全性の観点から、より数多くの回路ブロックを故障診断する場合に、故障診断に関わる処理時間を多く要し、診断スケジュールが過密となることで、所定期間内に全診断処理を完了できずシステムの安全性が損なわれる可能性を生じることが考えられる。このため、電圧セルの電圧検出精度を向上しつつ、システムの安全性を確保できるように求められている。このような場合の他にも、検出精度と処理時間を様々な状況に対応させることが必要であり、検出対象に応じて検出精度及び処理時間を柔軟に変更可能にすることが求められている。
【０００６】
本発明の目的は、Ａ／Ｄ変換装置の検出精度及び処理時間を、検出対象の変更に応じて柔軟に変更対応できるようにした電圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は組電池を構成する複数の電池セルの電圧を検出する電圧検出装置を対象としている。この電圧検出装置にはＡ／Ｄ変換装置、制御部が備えられている。Ａ／Ｄ変換装置は、電池セルの電圧を検出するときに複数の電池セルのうち１又は２以上の電池セルの端子間信号、又は、電圧検出装置の故障診断時に故障診断用信号を取得してＡ／Ｄ変換する装置であり、ΔΣ型としてＡ／Ｄ変換処理するΔΣモードと、巡回型としてＡ／Ｄ変換処理する巡回モードと、上位ビットをΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモードと、を備える。
【０００８】
制御部は、電池セルの端子間信号を検出するときには、Ａ／Ｄ変換装置にΔΣモード又はハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させ、故障診断時に故障診断用信号を検出するときには、Ａ／Ｄ変換装置に巡回モード又はハイブリッドモードによりＡ／Ｄ変換処理させる。これらのΔΣモード、巡回モード、ハイブリッドモードでは、そのＡ／Ｄ変換装置の検出精度及び処理時間が互いに異なることが確認されている。このため、Ａ／Ｄ変換装置の検出精度及び処理時間を、検出対象の変更に応じて柔軟に変更対応できるようになる。また、電池セルの端子間信号をアナログ入力信号としてＡ／Ｄ変換するときにはΔΣ型の処理と巡回型の処理との割合を所定の第１割合とし、故障診断時には第１割合よりもΔΣ側の処理割合を低くした第２割合としている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態におけるシステム構成を概略的に示す図
【図２】Ａ／Ｄ変換装置の電気的構成図
【図３】ΔΣモードにおける１サイクル分の処理手順を概略的に示すタイミングチャート
【図４】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その１）
【図５】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その２）
【図６】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その３）
【図７】巡回モードにおける１サイクル分の処理手順を概略的に示すタイミングチャート
【図８】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その１）
【図９】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その２）
【図１０】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その３）
【図１１】ハイブリッドモードにおける１サイクル分の処理手順を模式的に示すタイミングチャート
【図１２】ΔΣモード、巡回モード、ハイブリッドモードを比較したときのシミュレーション結果
【図１３】検出対象の変更に応じたモード変更処理の一例を概略的に示すフローチャート
【図１４】第２実施形態について示すＡ／Ｄ変換装置の電気的構成図
【図１５】巡回モードにおける１サイクル分の処理手順を概略的に示すタイミングチャート
【図１６】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その１）
【図１７】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その２）
【図１８】第３実施形態について示すＡ／Ｄ変換装置の電気的構成図
【図１９】ΔΣモードにおける１サイクル分の処理手順を概略的に示すタイミングチャート
【図２０】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その１）
【図２１】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その２）
【図２２】ΔΣモードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その３）
【図２３】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その１）
【図２４】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その２）
【図２５】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その３）
【図２６】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その４）
【図２７】巡回モードにおける一動作段階を概略的に示す説明図（その５）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、電圧検出装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号の十の位と一の位とさらに添え字に同一符号を付して説明を行っている。
【００１１】
（第１実施形態）
図１から図１３は第１実施形態の説明図を示す。図１は車両に搭載される電圧検出装置の電気的構成例を概略的に示している。この電圧検出装置１は、組電池２を構成する各電圧セル３の端子間電圧等の状態や、電圧検出装置１を構成する要素の故障を監視するものである。組電池２は、例えば電気自動車の走行用モータの電源として搭載されるものであり、リチウムイオン二次電池による複数の電池セル３を直列接続して構成される。
【００１２】
この電圧検出装置１は、１又は複数のマルチプレクサ４、５、ハイブリッドＡ／Ｄ変換装置（以下Ａ／Ｄ変換装置と称す）６、スイッチ７、デジタルフィルタ８、及び、制御部９を備え、その他周辺回路１０、１１を接続して構成される。マルチプレクサ４は複数直列接続された電池セル３の各端子電圧を入力し、制御部９の制御信号に基づいて、これらの入力電圧を切替えてＡ／Ｄ変換装置６に出力する。またマルチプレクサ５は、周辺回路１０、１１から出力される電圧を入力し、制御部９の制御信号に基づいて、これらの入力電圧を切り替えてＡ／Ｄ変換装置６に出力する。周辺回路１０は組電池２の総電圧を分圧する分圧回路により構成され、組電池２の総電圧の分圧電圧をブロック電圧として入力する。また周辺回路１１は、温度センサ、ＩＣ内電源や外部信号を入力するブロックにより構成され、これらの入力信号を切替えてＡ／Ｄ変換装置６に出力する。周辺回路１０、１１は前述した内容に限られない。
【００１３】
マルチプレクサ５が、マルチプレクサ４の電圧入力経路と別経路で総電圧の分圧電圧をブロック電圧として入力しているが、これはマルチプレクサ４を通じて選択出力される各電池セル３の端子間電圧の総和と、周辺回路１０が出力するブロック電圧とを比較することで、制御部９が電池セル３の検出経路にリーク故障が存在するか否かを判定するために設けられる。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換装置６は、このように切替え入力された電圧をＡ／Ｄ変換処理する。Ａ／Ｄ変換装置６は、ΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理するΔΣモード、巡回型のＡ／Ｄ変換処理する巡回モード、及び、上位ビットをΔΣ型でＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを取得するときに巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモード、により動作可能に構成され、制御部９がこれらのモードを切替制御する。これらのモードの詳細動作は後述する。
【００１５】
スイッチ７は制御部９の制御信号に応じて切替可能に構成されている。制御部９が、Ａ／Ｄ変換装置６をΔΣモードで動作させるときには、Ａ／Ｄ変換装置６とデジタルフィルタ８とを接続するようにスイッチ７を切替え、これによりデジタルフィルタ８の出力をデータ出力Ｄｏとする。また制御部９が、Ａ／Ｄ変換装置６を巡回モード、ハイブリッドモードで動作させるときには、スイッチ７を切替え、Ａ／Ｄ変換装置６の出力からデジタルフィルタ８を介在させないように接続し、そのままデータ出力Ｄｏとする。以下、Ａ／Ｄ変換装置６の構成と、ΔΣモード、巡回モード、ハイブリッドモードの動作の説明を行う。
【００１６】
なお、ハイブリッドモードではデジタル積分器を用いて処理を行っている。このデジタル積分器は、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換処理による上位ビットと巡回型Ａ／Ｄ変換処理による下位ビットを結合させるときに用いられる。このデジタル積分器もデジタルフィルタに分類されるが、デジタル積分器は上位ビットと下位ビットとの結合処理に必要な機能であるため、ここでは、任意のフィルタ特性に変更可能にした前記のデジタルフィルタ８とは区別して説明する。
【００１７】
＜Ａ／Ｄ変換装置６の構成＞
図２に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６は、信号処理部１２と、量子化部１３と、を備える。信号処理部１２は、第１ブロック１４と第２ブロック１５とを備えた二次構成とされている。第１ブロック１４および第２ブロック１５は同様の構成を備えるため、以下の説明では、第１ブロック１４の構成説明を行う。第１ブロック１４は回路入出力端子として２つの入力端子Ｔis、Ｔicと出力端子Ｔoとを備える。
【００１８】
第１ブロック１４の入力端子Ｔisにはアナログ入力信号Ｖinが入力される。第１ブロック１４は、第１のキャパシタ切替回路２０ａ、２１ａ、２２ａ、グランドスイッチ回路２３ａ、及び、演算増幅器２４ａを備える。演算増幅器２４ａの非反転入力端子は、グランド電位が与えられるアナロググランド線に接続されている。演算増幅器２４ａの反転入力端子は、キャパシタ切替回路２０ａ、２１ａ、２２ａの共通出力ノードＮａに接続されると共に、このノードＮａを通じてグランドスイッチ回路２３ａに接続されている。演算増幅器２４ａの出力は第１ブロック１４の出力端子Ｔｏに接続されている。グランドスイッチ回路２３ａは、アナロググランド線とノードＮａとの間に介在したスイッチＳ０ａを備える。
【００１９】
キャパシタ切替回路２０ａは、キャパシタＣ１ａ、スイッチＳ１ａ〜Ｓ４ａ、及び、Ｄ／Ａ変換器２５ａを備える。キャパシタＣ１ａは、制御部９によりスイッチがオン／オフに切り替えられることに応じて電荷を充放電するように構成される。キャパシタＣ１ａの一方の端子は、スイッチＳ３ａを介在してノードＮａに接続されると共に、スイッチＳ２ａを介在してアナロググランド線に接続されている。また、キャパシタＣ１ａの他方の端子はスイッチＳ１ａを介在して入力端子Ｔisに接続されると共に、スイッチＳ４ａを介在してアナロググランド線に接続されている。
【００２０】
また、このキャパシタＣ１ａの他方の端子はＤ／Ａ変換器２５ａに接続されている。Ｄ／Ａ変換器２５ａは複数のスイッチＳ５ａ〜Ｓ７ａを備える。制御部９はこれらのスイッチＳ５ａ〜Ｓ７ａを切り替えることで量子化部１３の出力の変換出力ＶＴ、ＶＭ、ＶＢの何れかをキャパシタＣ１ａの他方の端子に印加する。これらの量子化部１３の変換出力ＶＴ、ＶＭ、ＶＢは、量子化部１３の出力デジタル値をＤ／Ａ変換処理したアナログ電圧に相当し、例えばＶＴ＞ＶＭ＞ＶＢの関係を備える。以下では選択された変換出力をＶＲａとして表記する。
【００２１】
キャパシタ切替回路２１ａは、キャパシタＣ２ａ、スイッチＳ８ａ〜Ｓ１０ａ、Ｓ１４ａ、及び、Ｄ／Ａ変換器２６ａを備える。キャパシタＣ２ａは、制御部９によりスイッチＳ８ａ〜Ｓ１０ａ、Ｓ１４ａがオン／オフに切り替えられ、又は、Ｄ／Ａ変換器２６ａが駆動することに応じて電荷を充放電するように構成される。キャパシタＣ２ａの一方の端子はノードＮａに直接接続されている。また、キャパシタＣ２ａの他方の端子はスイッチＳ８ａを介在して入力端子Ｔicに接続されると共に、スイッチＳ９ａを介在してアナロググランド線に接続されている。キャパシタＣ２ａの他方の端子はスイッチＳ１０ａを介在して入力端子Ｔisに接続されている。
【００２２】
また、このキャパシタＣ２ａの他方の端子はＤ／Ａ変換器２６ａに接続されている。Ｄ／Ａ変換器２６ａは複数のスイッチＳ１１ａ〜Ｓ１３ａを備える。制御部９は、これらのスイッチＳ１１ａ〜Ｓ１３ａを切り替えることで量子化部１３の変換出力ＶＴ、ＶＭ、ＶＢの何れかをキャパシタＣ２ａの他方の端子に印加する。これらの量子化部１３の変換出力ＶＴ、ＶＭ、ＶＢは、Ｄ／Ａ変換器２５ａと同様に、量子化部１３の出力デジタル値をＤ／Ａ変換処理したアナログ電圧に相当する。また、Ｄ／Ａ変換器２６ａの出力はスイッチＳ１４ａを介在して、第１ブロック１４の演算増幅器２４ａの出力端子Ｔｏに接続されている。
【００２３】
キャパシタ切替回路２２ａは、キャパシタＣ３ａ、及び、スイッチＳ１５ａ〜Ｓ１８ａを備える。キャパシタＣ３ａは、制御部９によりスイッチＳ１５ａ〜Ｓ１８ａがオン／オフに切り替えられることに応じて電荷を充放電するように構成される。キャパシタＣ３ａの一方の端子はノードＮａに直接接続されている。キャパシタＣ３ａの他方の端子はスイッチＳ１５ａを介在して入力端子Ｔicに接続されると共に、スイッチＳ１６ａを介在して第１ブロック１４の出力端子Ｔｏに接続されている。また、キャパシタＣ３ａの他方の端子はスイッチＳ１７ａを介在して入力端子に接続されている。また、キャパシタＣ３ａの他方の端子はスイッチＳ１８ａを介在してアナロググランド線に接続されている。
【００２４】
第２ブロック１５は第１ブロック１４と同様の構成とされており第１ブロック１４に縦続接続されている。このため、その接続関係の説明を省略する。なお同一機能を備える部分には、第１ブロック１４では添え字「ａ」を付すと共に第２ブロック１５では添え字「ａ」に代えて「ｂ」を付して説明を省略するが、第２ブロック１５では、スイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａに相当するスイッチは、キャパシタ切替回路２１ｂ、２２ｂにはそれぞれ設けられていない。図２に示すように、第２ブロック１５のＤ／Ａ変換器２５ｂ、２６ｂによる変換出力はＶＲｂとして表記する。
【００２５】
第１ブロック１４の出力端子Ｔｏは第２ブロック１５の２つの入力端子Ｔis、Ｔicに接続されている。そして、第２ブロック１５の出力端子Ｔｏは第１ブロック１４の入力端子Ｔicに接続されている。量子化部１３は、第１Ａ／Ｄ変換器２７ａ、第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂを備える。第１ブロック１４の出力は量子化部１３の第１Ａ／Ｄ変換器２７ａに入力されている。第２ブロック１５の出力はスイッチＳ２０を介在して量子化部１３の第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂに入力されている。これらのＡ／Ｄ変換器２７ａ、２７ｂは、いずれも３レベル（１．５ビット）のデジタル出力として量子化値Ｑｏ１、Ｑｏ２を生成する。また、第１ブロック１４の入力端子Ｔisは、スイッチＳ２１を介在して量子化部１３の第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂに入力されている。
【００２６】
第１Ａ／Ｄ変換器２７ａは、それぞれ第１ブロック１４の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo1を入力してＡ／Ｄ変換処理して制御部９に出力する。量子化部１３の第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂは、スイッチＳ２０がオンされているときには第２ブロック１５の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo2をＡ／Ｄ変換処理して制御部９に出力し、スイッチＳ２１がオンされているときにはアナログ入力信号をＡ／Ｄ変換処理して制御部９に出力する。
【００２７】
制御部９はスイッチ７、Ｓ１ａ〜Ｓ１８ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ１８ｂ、Ｓ２０及びＳ２１をオン／オフ制御することで、信号処理部１２及び量子化部１３を、ΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理を行うΔΣモード、巡回型のＡ／Ｄ変換処理を行う巡回モード、ΔΣ型でＡ／Ｄ変換処理した後にその残存ビットを巡回型でＡ／Ｄ変換処理するハイブリッドモードの何れかで動作させる。そして、制御部９は、量子化部１３により生成された量子化値Ｑo1、Ｑo2に基づいてＡ／Ｄ変換結果とし、ΔΣモードの場合にはデジタルフィルタ８を介在させてデータ出力Ｄｏとする。デジタルフィルタ８はローパスフィルタ処理するように構成される。
【００２８】
以下では、まずΔΣモード、巡回モード、ハイブリッドモードにおける第１ブロック１４及び第２ブロック１５の動作説明を行う。これらの各モードにおいて、第１ブロック１４、第２ブロック１５は、「リセット動作」、「ΔΣサンプル動作」、「ΔΣホールド動作」、「入力動作」、「巡回サンプル動作」、「巡回ホールド動作」の何れかの動作を行う。
（１）ΔΣモード
図３はΔΣモードにおける動作をタイミングチャートにより示している。ΔΣモードおにおいては、Ａ／Ｄ変換装置６は所謂オーバーサンプリング型のＡ／Ｄ変換処理を行うようになっている。図３中にハッチングのない「Reset」「Sample」「Hold」は、それぞれリセット動作、ΔΣサンプル動作、ΔΣホールド動作を行うタイミングを示している。図３に示すように、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は、リセット動作、ΔΣサンプル動作、ΔΣホールド動作を同時並行して行う。また、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は、ステップＴ１においてリセット動作した後、ステップＴ２においてΔΣサンプル動作し、その後、ステップＴ３においてΔΣホールド動作する。そして、ステップＴ４、Ｔ５…に示すように、ΔΣサンプル動作、ΔΣホールド動作を繰り返し行う。このとき、所定回これらの動作をオーバーサンプリングして行いつつ、量子化部１３がデジタル出力し続け、デジタルフィルタ８がこの量子化部１３の出力値をローパスフィルタ処理してデータ出力Ｄｏとする。
【００２９】
＜リセット動作＞
図４に示すように、第１ブロック１４のリセット動作においては、制御部９がスイッチＳ０ａ、Ｓ２ａ、Ｓ４ａ、Ｓ９ａ、Ｓ１８ａをオンしそれ以外のスイッチをオフすることでキャパシタＣ１ａ〜Ｃ３ａの蓄積電荷をアナロググランド線に放電させる動作を行う。第２ブロック１５のリセット動作では、制御部９がスイッチＳ０ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ４ｂ、Ｓ９ｂ、Ｓ１８ｂをオンしそれ以外のスイッチをオフすることでキャパシタＣ１ｂ〜Ｃ３ｂの蓄積電荷をアナロググランド線に放電させる動作を行う。なお、制御部９は、ΔΣモードとする前にデジタルフィルタ８をリセット処理している。
【００３０】
＜ΔΣサンプル動作＞
図５に示すように、第１ブロック１４のΔΣサンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンしそれ以外のスイッチをオフすることで、キャパシタＣ１ａにアナログ入力信号Ｖinを充電させる。また、スイッチＳ１４ａ、Ｓ１６ａがオンするため、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａは演算増幅器２４ａの反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。これにより第１ブロック１４は、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａの蓄積電荷に応じて演算増幅器２４ａを用いて積分処理された電圧を出力端子Ｔｏから出力する。
【００３１】
第２ブロック１５のΔΣサンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ１４ｂ、Ｓ１６ｂをオンしそれ以外のスイッチをオフすることでキャパシタＣ１ｂの他方の端子に第１ブロック１４の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo1を入力させる。このとき、キャパシタＣ１ｂには第１ブロック１４の出力電圧Ｖo1が充電される。他方、キャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂは、演算増幅器２４ｂの反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。これにより、第２ブロック１５は、キャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂの蓄積電荷に応じて演算増幅器２４ｂを用いて積分処理された電圧を出力端子Ｔｏから出力する。このとき、制御部９はスイッチＳ２０をオンし、出力端子Ｔｏと量子化部１３の第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂとを接続する。図３に示すように、量子化部１３は、第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂにより量子化して制御部９にビット出力すると共に、その後のΔΣホールド動作で用いられる変換出力ＶＲａ、ＶＲｂを、第１及び第２Ａ／Ｄ変換器２７ａ及び２７ｂにより生成する。図３中の「＃１」「＃２」はそれぞれ第１ブロック１４、第２ブロック１５を示す。
【００３２】
＜ΔΣホールド動作＞
図６に示すように、第１ブロック１４のΔΣホールド動作においては、制御部９がスイッチＳ３ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンし、それ以外のスイッチをオフすることで演算増幅器２４ａの反転入力端子にスイッチＳ３ａを介在したキャパシタＣ１ａの一端を接続させる。このとき、演算増幅器２４ａ及びキャパシタＣ１ａ〜Ｃ３ａが電荷分配回路、積分回路を構成する。前述のΔΣサンプル動作時にキャパシタＣ１ａに蓄積された電荷から、Ｄ／Ａ変換器２５ａの変換出力ＶＲａに応じた電荷を減算してフィードバックされた残余電荷がキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに移動する。これにより、この残余電荷がキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに蓄積される。
【００３３】
第２ブロック１５のΔΣホールド動作においては、制御部９がスイッチＳ３ｂ、Ｓ１４ｂ、Ｓ１６ｂをオンしそれ以外のスイッチをオフする。このとき、演算増幅器２４ｂ及びキャパシタＣ１ｂ〜Ｃ３ｂが電荷分配回路、積分回路を構成することになり、前述のΔΣサンプル動作時に、キャパシタＣ１ｂに蓄積された電荷から、Ｄ／Ａ変換器２５ｂの変換出力ＶＲｂに応じた電荷を減算してフィードバックされた残余電荷がキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに移動する。これにより、この残余電荷がキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに蓄積される。
【００３４】
図３に示すように、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は同時にリセット動作した後、前述のΔΣサンプル動作、ΔΣホールド動作を同時に所定回だけ交互に繰り返し実行する。このΔΣモードでは同一タイミングにおいて第１及び第２ブロック１４及び１５は同じ動作状態となる。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換装置６の制御部９はこれらの動作をオーバーサンプリングして行いつつ、量子化部１３が値を出力し続け、デジタルフィルタ８がこの量子化部１３の出力値を出力することでローパスフィルタ処理してデータ出力Ｄｏとする。ΔΣモードではこのような処理が実行される。
（２）巡回モード
図７は巡回モードにおける動作をタイミングチャートにより示している。図７において、ハッチングの付された「Input」、「Sample」、「Hold」は、それぞれ、入力動作、巡回サンプル動作、巡回ホールド動作を行うタイミングを示している。図７に示すように、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は、ステップＴ１１において同時にリセット動作した後、ステップＴ１２において第２ブロック１５がリセット動作を保持したまま第１ブロック１４が入力動作し、その後、ステップＴ１３において第１ブロック１４が巡回ホールド動作するときには第２ブロック１５が巡回サンプル動作し、ステップＴ１４において第２ブロック１５が巡回ホールド動作するときには第１ブロック１４が巡回サンプル動作する。そして、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は、ステップＴ１５、Ｔ１６…に示すように、ステップＴ１３、Ｔ１４の処理を繰り返し行う。
【００３６】
＜両ブロックのリセット動作＞
巡回モードにおける第１ブロック１４及び第２ブロック１５のリセット動作は、図４に示すΔΣモードにおける第１ブロック１４及び第２ブロック１５のリセット動作と同じであり説明を省略する。なお、ここで制御部９は、巡回モードにおいてデータ出力Ｄｏを得るに先立ち、図８に示すように量子化器１３の出力とデジタルフィルタ８との間をスイッチ７を用いて切断し、そのままデータ出力Ｄｏとするようにスイッチ７を切替える。
【００３７】
＜第１ブロックの入力サンプル動作＞
図８に示すように、第１ブロック１４の入力サンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａをオンしそれ以外のスイッチをオフすることでキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａの他方の端子にアナログ入力信号Ｖinを入力させる。このとき、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａは入力端子Ｔisのアナログ入力信号Ｖinにより充電される。制御部９はスイッチＳ２ａ、Ｓ４ａをオンしなくても良いが、キャパシタＣ１ａの両端子間電圧の変動を防止するためキャパシタＣ１ａの両端子をアナロググランド線に接続すると良い。このとき制御部９が、スイッチＳ２１をオンすることによりアナログ入力信号Ｖinを量子化部１３の第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂに入力させ、この第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂの量子化値Ｑo2に基づいて、次回の第１ブロック１４の巡回ホールド動作をさせるための変換出力ＶＲａを設定する。
【００３８】
＜第１ブロックの巡回ホールド動作＞
図９に示すように、第１ブロック１４の巡回ホールド動作においては、制御部９がスイッチＳ２ａ、Ｓ４ａ、Ｓ１６ａをオンすると共にスイッチＳ１１ａ、Ｓ１２ａ、Ｓ１３ａの何れかをオンし、それ以外のスイッチをオフすることで演算増幅器２４ａの反転入力端子と出力端子との間にキャパシタＣ３ａの両端を接続する。このとき前述の第１ブロック１４の入力動作時（２回目以降に繰り返すときには、第１ブロック１４の巡回サンプル動作時）にキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに蓄積された電荷から、演算増幅器２４ａが量子化器１３のデジタル出力に基づくＤ／Ａ変換部２６ａの変換出力ＶＲａに応じた電荷を減算して、残余電荷をキャパシタＣ３ａに蓄積するＭＤＡＣ(Multiplying-DAC)処理が行われる。そして、ＭＤＡＣ処理された出力電圧Ｖo1が出力端子Ｔｏから出力される。
【００３９】
＜第２ブロックの巡回サンプル動作＞
図９に示すように、第２ブロック１５の巡回サンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ０ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ４ｂ、Ｓ８ｂ、Ｓ１５ｂをオンしそれ以外のスイッチをオフすることで第２ブロック１５の入力端子Ｔicに第１ブロック１４の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo1を入力させると共に、入力端子Ｔicと演算増幅器２４ｂの反転入力端子との間にキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂを介在させ、反転入力端子をアナロググランド線に接続させる。これにより、キャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂが第１ブロック１４の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo1により充電されることになる。スイッチＳ２ｂ、Ｓ４ｂはオンされていなくても良いが、キャパシタＣ１ｂの両端子間電圧の変動を防止するためキャパシタＣ１ｂの両端子をアナロググランド線に接続すると良い。
【００４０】
＜第１ブロックの巡回サンプル動作＞
図１０に示すように、第１ブロック１４の巡回サンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ０ａ、Ｓ２ａ、Ｓ４ａ、Ｓ８ａ、Ｓ１５ａをオンしそれ以外のスイッチをオフすることで第１ブロック１４の入力端子Ｔicに第２ブロック１５の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo2を入力させると共に、入力端子Ｔicと演算増幅器２４ａの反転入力端子との間にキャパシタＣ３ａを介在させ、反転入力端子をアナロググランド線に接続させる。これにより、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａが第２ブロック１５の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo2により充電されることになる。スイッチＳ２ａ、Ｓ４ａはオンされていなくても良いが、キャパシタＣ１ａの両端子間電圧の変動を防止するためキャパシタＣ１ａの両端子をアナロググランド線に接続すると良い。
【００４１】
＜第２ブロックの巡回ホールド動作＞
図１０に示すように、第２ブロック１５の巡回ホールド動作においては、制御部９がスイッチＳ２ｂ、Ｓ４ｂ、Ｓ１６ｂをオンすると共にスイッチＳ１１ｂ、Ｓ１２ｂ、Ｓ１３ｂの何れかをオンし、それ以外のスイッチをオフすることで演算増幅器２４ａの両入力端子にキャパシタＣ３ｂの両端を接続すると共に、反転入力端子にスイッチを介在したキャパシタＣ２ｂの一端を入力させる。このとき、前述の第２ブロック１５の巡回サンプル動作時にキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ａに蓄積された電荷から、演算増幅器２４ａが、量子化器１３のデジタル出力に基づくＤ／Ａ変換部２６ａの変換出力ＶＲａに応じた電荷を減算して、残余電荷をキャパシタＣ３ａに蓄積するＭＤＡＣ(Multiplying-DAC)処理が行われる。そして、ＭＤＡＣ処理された出力電圧Ｖo2が出力端子Ｔｏから出力される。
【００４２】
図７のタイミングチャートに示すように、第１及び第２ブロック１４及び１５は、図８に示すように、共にリセット動作した後、図８に示すように第１ブロック１４がアナログ入力信号Ｖinを入力動作し、その後、図９に示すように、「第１ブロック１４の巡回ホールド動作」、「第２ブロック１５の巡回サンプル動作」を行い、さらにその後、図１０に示すように、「第１ブロック１４の巡回サンプル動作」、「第２ブロック１５の巡回ホールド動作」を行う。その後、図９に示す動作と、図１０に示す動作を繰り返すことで、信号処理部１２の第１及び第２ブロック１４及び１５は交互に電圧を出力する。すなわち、第１ブロック１４と第２ブロック１５は互いに異なる動作状態となる。
【００４３】
量子化部１３は最上位ビットから最下位ビットまで第１Ａ／Ｄ変換器２７ａと第２Ａ／Ｄ変換器２７ｂとにより量子化された値Ｑｏ１、Ｑｏ２を制御部９に出力し、制御部９はこれらの上位ビットの値から下位ビットの値までこれらの値を交互に組み合わせて、このデータ出力Ｄｏとする。巡回モードではこのような処理が実行される。
【００４４】
量子化ビット数を同一（例えば１４ビット）とした条件では、ΔΣモードでは少なくとも＜ΔΣサンプル動作＞＜ΔΣホールド動作＞を数十〜数千回程度繰り返すのに対し、巡回モードでは量子化ビット分だけ＜巡回サンプル動作＞＜巡回ホールド動作＞を繰り返すことでＡ／Ｄ変換できるため、巡回モードの方がＡ／Ｄ変換処理を素早く完了できる。
（３）ハイブリッドモード
図１１はＡ／Ｄ変換結果を出力する１サイクル分の処理手順をタイミングチャートにより概略的に示している。この図１１においては、ハッチングが付されていない部分がΔΣモードの処理と同じようにΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理を行う部分であり、ハッチングが付されている部分が巡回モードの処理と同じ巡回型のＡ／Ｄ変換処理を行う部分を示す。この図１１に示すように、Ａ／Ｄ変換装置６は、ハイブリッドモードにおいて処理当初にΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理を行い、その後、その量子化の残余値を処理対象として、前述の巡回型のＡ／Ｄ変換処理を行う。まず、第１ブロック１４及び第２ブロック１５はステップＴ２１において同時にリセット動作した後、ステップＴ２２において同時にΔΣサンプル動作、ステップＴ２３において同時にΔΣホールド動作を行う。その後、ステップＴ２４〜Ｔ２７に示すように、この一連の処理を所定回（例えば数十回）だけ交互に繰り返しオーバーサンプリング処理して実行する。このΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理を行うときには、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は前述したように同一タイミングにおいて同じ動作状態となる。
【００４５】
その後、巡回型のＡ／Ｄ変換処理に移行する直前のステップＴ２８においては、制御部９は第２ブロック１５をΔΣサンプル動作させるが、第１ブロック１４をリセット状態とする。このとき、制御部９は、第２及び第３キャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのスイッチＳ１４ａ、Ｓ１６ａをオフすると共にスイッチＳ９ａ、Ｓ１８ａをオンに切替え、そしてグランド切替回路２３ａのスイッチＳ０ａをオンに切り替えて、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａの両端子をアナロググランド線に接続し、これによりリセット状態とする。
【００４６】
その後、ステップＴ２９において、第１ブロック１４は巡回モードにおける巡回サンプル動作から処理を開始し、第２ブロック１５はΔΣホールド動作を行う。この第２ブロック１５のΔΣホールド動作は巡回ホールド動作と同一となる。したがって、ステップＴ２９では巡回型のＡ／Ｄ変換処理を行うことになる。このステップＴ２９の第１ブロック１４の巡回サンプル動作においては、図１０に示したように入力端子ＴicにキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａを介して第２ブロック１５の出力電圧Ｖo2を入力させる。このため、この直前のステップＴ２８においては、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａの両端子をアナロググランド線に接続してリセット状態としている。
【００４７】
その後、第１ブロック１４及び第２ブロック１５は、ステップＴ３０、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３…において、図９に示す「第１ブロック１４の巡回ホールド動作」、「第２ブロック１５の巡回サンプル動作」と、図１０に示す「第１ブロックの巡回サンプル動作」、「第２ブロックの巡回ホールド動作」と、を繰り返す。制御部９は、ステップＴ２１〜Ｔ２８及びＴ２９のΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理を用いて生成された量子化値に対し、デジタル積分器により所定のデジタル積分処理を行うことで上位ビットを生成し、この生成された上位ビットの値に、ステップＴ３０以降の巡回型のＡ／Ｄ変換処理により得られた量子化値Ｑｏ１、Ｑｏ２について桁をずらしながら順次加算して組み合わせて、この加算結果をＡ／Ｄ変換結果として出力する。このようにして最終的なＡ／Ｄ変換結果が得られるようになる。
【００４８】
図１２は（１）ΔΣモード、（２）巡回モード、（３）ハイブリッドモードの各動作モードにおけるＡ／Ｄ変換速度とその精度についてのシミュレーション結果を示す。ここで、シミュレーションの条件として各キャパシタの容量値の相対精度を±０．１％と実用的な値となるように設定しており、（３）ハイブリッドモードでは、１４ビットのうちΔΣモードの処理を行う量子化ビット数をｎ（但しｎ＝１〜１３）ビット、巡回モードで処理を行う量子化ビット数を１４−ｎビットとしている。
【００４９】
前述したように、Ａ／Ｄ変換装置６が巡回モードにおいて量子化したとき処理速度はΔΣモードの量子化処理速度に比較して速くなる。逆に、Ａ／Ｄ変換装置６が（１）ΔΣモードにおいてアナログ信号Ｖinを量子化処理したときの変換精度は、（２）巡回モードの変換精度に比較して高くなる。また、これらの（１）ΔΣモード、（２）巡回モードの中間に相当する（３）ハイブリッドモードでは、（１）ΔΣモード、（２）巡回モードの相互の利点を享受できることが確認されている。このとき、（３）ハイブリッドモードでは、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換による処理ビット数を多くすれば変換精度を良好にすることができ、逆に巡回型Ａ／Ｄ変換の処理ビット数を多くすれば処理速度を速くすることができる。これらの相互の利点を享受するように用途に応じて処理速度と変換精度を変更することが望ましい。条件付きでモード切替を行いながらＡ／Ｄ変換処理を行う事例を図１３に示す。
【００５０】
電圧検出装置１の制御部９は、ステップＳ１において電池セル３の電圧検出処理を行うか、ステップＳ３において故障診断処理を行うか、を判断する。制御部９がステップＳ１においてＹＥＳと判断し電池セル３の電圧を検出するときには、複数の電池セル３のうち１又は２以上の電池セル３の端子間信号を検出する。このような場合には、比較的高い変換精度が要求される。例えば、電池セル３の電圧検出処理は数百μsec程度の低速処理であっても良いが、変換精度は例えば１４〜１６ビットの高精度で要求される場合もある。このとき、制御部９は、Ａ／Ｄ変換装置６の動作モードとして例えばΔΣ型の処理割合を高くし巡回型の処理割合を低くした第１割合とする。制御部９が、最も変換精度を高くするときには、ΔΣ型の処理割合を１００％とし巡回型の処理割合を０％とした（１）ΔΣモードで動作させると良い。このときＡ／Ｄ変換装置６は、ステップＳ２においてΔΣ型と巡回型との処理割合を第１割合としてＡ／Ｄ変換処理する。
【００５１】
逆に、電圧検出装置１の制御部９がステップＳ３において故障診断処理を行うと判定し、故障診断時に故障診断用信号を取得し故障の有無等を監視するときには、故障を素早く検知するためにも変換精度よりも処理速度を重視すると良い。電圧検出装置１が、故障診断処理するときには、例えば１０〜１４ビットの中精度で且つ数十secの中速で処理することが要求される。このとき、制御部９は、Ａ／Ｄ変換装置６の動作モードとして例えばΔΣ型の処理割合を低くし巡回型の処理割合を高くした第２割合とする。制御部９が、Ａ／Ｄ変換装置６に最も素早く処理させるためには、ΔΣ型の処理割合を０％とし巡回型の処理割合を１００％とした（２）巡回モードで動作させると良い。このように、検出用途に応じて検出精度及び処理速度を柔軟に調整できる。
【００５２】
なお「（１）ΔΣモード」はΔΣ型と巡回型のＡ／Ｄ変換処理の割合をそれぞれ１００％、０％とし、「（２）巡回モード」は、ΔΣ型と巡回型のＡ／Ｄ変換処理の割合をそれぞれ０％、１００％とし、ハイブリッドモードは、ΔΣ型と巡回型のＡ／Ｄ変換処理の割合を何れもそれ以外の割合（０％を超え１００％未満）とするモードである。
【００５３】
本実施形態では、（１）ΔΣモードと（２）巡回モードと、ΔΣ型及び巡回型を組み合わせた（３）ハイブリッドモードとにおけるＡ／Ｄ変換処理特性を利用し、電池セル３の電圧検出用途と故障検出時の電圧検出用途とに応じて、ΔΣ型と巡回型とのＡ／Ｄ変換処理割合を切り替えるようにした。これにより検出用途に合わせて処理速度及び検出精度を柔軟に変更できる。
【００５４】
本実施形態では、制御部９がΔΣ型の処理割合を０％、巡回型の処理割合を１００％とした巡回モードとすることで、Ａ／Ｄ変換装置６が（２）巡回モードの処理を完結して処理できるようにしている。このため、処理速度を最大限高めることができる。
【００５５】
本実施形態では、制御部９がΔΣ型の処理割合を１００％、巡回型の処理割合を０％としたΔΣモードとし、スイッチ７を切り替えて高次のデジタルフィルタ８を後段に接続することで、Ａ／Ｄ変換装置６が（１）ΔΣモードを完結して処理できるようにしている。このとき（１）ΔΣモードでＡ／Ｄ変換処理し、デジタルフィルタ８がＡ／Ｄ変換器２７ｂのＡ／Ｄ変換結果を高次のデジタルフィルタ処理をすることで、（３）ハイブリッドモードにおける変換精度を上回る精度を実現できる。このため、Ａ／Ｄ変換装置６が（１）ΔΣモードの処理を完結して処理すれば変換精度を最大限高めることができる。
【００５６】
例えば従来、ΔΣ方式やパイプライン方式を組み合わせたマルチモードのＡ／Ｄ変換装置が特許文献１に提案されている。この方式ではパイプライン方式を用いるときに４段のブロックを必要とし、ΔΣ型の処理を行うときに２段のブロックを必要とする。この場合、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換処理するときには不使用のブロックが存在するため回路使用効率が悪い。またそれぞれの段に演算増幅器を必要とするため消費電流も多くなる。
【００５７】
本実施形態によれば、（１）ΔΣモードの動作ブロック１４、１５で計２段ブロックとし、（２）巡回モードの動作ブロック１４、１５で計２段としている。さらに、（３）ハイブリッドモードの動作ブロック１４、１５で計２段としている。このため、何れのモードにおいても動作する回路構成を共用化することができ、従来方式に比較しても回路使用効率を良好にできる。ハイブリッドモードにおけるブロックの段数を考慮した場合、２段のブロックにすることによってハイブリッドモード機能のバランスを最良にできる。
【００５８】
より詳細には、（１）ΔΣモード、（２）巡回モード、（３）ハイブリッドモードにおいて、各ブロック１４及び１５の演算増幅器２４ａを共用化して動作させている。このため、回路使用効率を良好にでき消費電流も少なくなる。さらに言及すれば、Ａ／Ｄ変換装置６は同一の回路構成を用いて、（１）ΔΣ型の処理割合を１００％及び巡回型の処理割合を０％としたΔΣモード、（２）ΔΣ型の処理割合を０％及び巡回型の処理割合を１００％とした巡回モード、（３）その間のハイブリッドモードを実現できるため、各モードに応じた回路を大幅に追加することなく各モードを実行できる。
【００５９】
また、本実施形態における巡回モードを作用的に記載すると、以下のようにまとめることができる。制御部９は、Ａ／Ｄ変換装置６を巡回モードで動作させるとき、第１ブロック１４を入力サンプル動作させると共に第２ブロック１５をリセット動作させる。制御部９はこのときアナログ入力信号Ｖinをキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ２ｂに入力サンプル動作させると共に量子化部１３のＡ／Ｄ変換器２７ｂにアナログ入力信号Ｖinを入力させ、このとき得られるＡ／Ｄ変換器２７ｂのデジタル出力をＤ／Ａ変換器２６ａを通じてキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａに接続し、演算増幅器２４ａにＭＤＡＣ処理させる。このとき、制御部９は、第２ブロック１５の演算増幅器２４ａの出力電圧Ｖo1を第２のキャパシタ切替回路２１ｂ、２２ｂのキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに巡回サンプル動作させる。
【００６０】
このとき得られるＡ／Ｄ変換器２７ａのデジタル出力をＤ／Ａ変換器２６ｂを通じてキャパシタ切替回路２１ｂ、２２ｂのキャパシタＣ２ｂに接続し、演算増幅器２４ｂにＭＤＡＣ処理させると共に、演算増幅器２４ｂの出力電圧Ｖo2をキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに巡回サンプル動作させる。さらに制御部９は、演算増幅器２４ｂの出力電圧Ｖo2をＡ／Ｄ変換器２７ｂに入力させて得られるデジタル出力を下位ビットとする。そして、前述の上位ビットの取得処理と下位ビットの取得処理とを最上位から最下位まで繰り返して量子化する。これにより全てのビットを巡回モードにより完結して処理できる。
【００６１】
また、車両製造メーカは種々のアルゴリズムを用いて様々な車種の車両の内部の制御処理を行うようになっているが、これらの内部に組み込まれる電圧検出装置１の監視スケジュールも車両制御処理に応じて様々に変化する。本実施形態によれば、制御部９が各スイッチの切替制御状態を変更することでΔΣ型と巡回型のＡ／Ｄ変換処理割合を変更でき、Ａ／Ｄ変換装置６の処理速度及び検出精度を柔軟に変更できる。このため、種々の車両制御処理を行う電子制御装置に組み込みやすくなる。
【００６２】
（第２実施形態）
図１４から図１７は第２実施形態の追加説明図を示す。第１実施形態の説明と同一機能を備える部分には同一符号を付して説明を省略する。図１４はＡ／Ｄ変換装置１０６の構成例を示している。この図１４に示すＡ／Ｄ変換装置１０６は、信号処理部１１２と、量子化部１３と、制御部１０９と、を備える。信号処理部１１２は、第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５を備える。第１ブロック１１４はキャパシタ切替回路２０ａ、１２１ａ、１２２ａを備え、第２ブロック１１５はキャパシタ切替回路２０ｂ、１２１ｂ、１２２ｂを備える。キャパシタ切替回路１２１ａはキャパシタＣ２ａと共に、スイッチＳ８ａ、Ｓ９ａ、Ｓ１１ａ〜Ｓ１４ａを備え、キャパシタ切替回路１２２ａは、キャパシタＣ３ａと共にスイッチＳ１５ａ、Ｓ１６ａ、Ｓ１８ａを備える。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換装置１０６が、第１実施形態のＡ／Ｄ変換装置６と異なるところは、入力端子Ｔisと各回路２１ａ、２２ａ、１３との間にスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１を構成していないところであり、第２ブロック１１５の出力端子Ｔｏと量子化部１３との間にスイッチＳ２０を構成していないところも第１実施形態と異なるところである。
【００６４】
第１実施形態の図２に示すスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１は、図８を用いて説明した「巡回モードの第１ブロック１４の入力サンプル動作」時にオンされるスイッチである。この「巡回モードの第１ブロック１４の入力サンプル動作」は、アナログ入力信号Ｖinをキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに入力させるときに行われる処理であり、このとき制御部９はスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１をオンする。その後の巡回モードにおける動作やΔΣモードの動作、さらにハイブリッドモードの動作時には、制御部９はこれらのスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１をオフする。また、スイッチＳ２０はリセット状態以外には全てオン動作する。
【００６５】
本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１０６は、スイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１をオフしているときと同じ動作状態となる。本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１０６は、「巡回モードの第１ブロック１４の入力サンプル動作」以外の処理は第１実施形態で説明した動作と同一の動作を行うため、その動作の詳細説明は省略する。本実施形態では、「巡回モード」の最初のタイミングにおいて、アナログ入力信号ＶinをキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに入力させる動作に代わる動作について主に説明する。
【００６６】
図１５は巡回モードにおける１サイクル分の処理手順をタイミングチャートにより示している。図１５において、ハッチングの付されていない「Reset」「Sample」「Hold」は、それぞれ、リセット動作、当初サンプル動作、当初ホールド動作、を示している。また、ハッチングの付された「Sample」「Hold」は、それぞれ巡回サンプル動作、巡回ホールド動作を行うタイミングを示している。図１５に示すように、第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５は、ステップＴ４１において同時にリセット動作した後、ステップＴ４２において同時に当初サンプル動作する。その後、第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５はステップＴ４３において同時に当初ホールド動作する。第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５は、ステップＴ４４〜Ｔ４７において、これらの当初サンプル動作及び当初ホールド動作を複数回（例えば図１５では３回）繰り返す。
【００６７】
そして、その後、ステップＴ４８において第１ブロック１１４がリセット動作すると同時に第２ブロック１１５が当初サンプル動作する。その後、ステップＴ４９において第１ブロック１１４が巡回サンプル動作すると同時に第２ブロック１１５が巡回ホールド動作し、その後、ステップＴ５０において第１ブロック１１４が巡回ホールド動作すると同時に第２ブロック１１５が巡回サンプル動作する。そして、これらのステップＴ４９、Ｔ５０と同様の処理をステップＴ５１、Ｔ５２、Ｔ５３…において繰り返し行う。このとき第１実施形態にて説明した巡回モードの処理を行う。
【００６８】
＜両ブロック１４及び１５のリセット動作＞
巡回モードにおける第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５のリセット動作は、図４に示すΔΣモードにおける第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５のリセット動作と同じであり、説明を省略する。なお、ここで制御部９は、巡回モードにおいてデータ出力Ｄｏを得るに先立ち、制御部１０９とデジタルフィルタ８との間を切断してそのままデータ出力Ｄｏとするようにスイッチ７を切替える。
【００６９】
＜第１ブロック１４の当初サンプル動作＞
図１６に示すように、第１ブロック１１４の当初サンプル動作においては、制御部１０９がスイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンしその他のスイッチをオフさせる。制御部１０９がスイッチＳ１ａ、Ｓ２ａをオンすることでキャパシタＣ１ａの他方の端子にアナログ入力信号Ｖinを入力させる。これによりキャパシタＣ１ａにはアナログ入力信号Ｖinが充電される。他方、制御部１０９がスイッチＳ１４ａ、Ｓ１６ａをオンすることで、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａは、演算増幅器２４ａの反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。
【００７０】
＜第２ブロック１５の当初サンプル動作＞
図１６に示すように、第２ブロック１１５の当初サンプル動作においては、制御部１０９がスイッチＳ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ１４ｂ、Ｓ１６ｂをオンしその他のスイッチをオフさせる。このとき制御部１０９がスイッチＳ１ｂ、Ｓ２ｂをオンすることでキャパシタＣ１ｂの他方の端子に第１ブロック１１４の出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖo1を入力させる。このときキャパシタＣ１ｂには第１ブロック１１４の出力電圧Ｖo1が充電される。他方、キャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂは、演算増幅器２４ｂの反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。
【００７１】
＜第１ブロック１１４の当初ホールド動作＞
図１７に示すように、第１ブロック１１４の当初ホールド動作においては、制御部１０９がスイッチＳ６ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンし、それ以外のスイッチをオフする。制御部９が、スイッチＳ６ａをオンすることで、キャパシタＣ１ａの他方の端子にＤ／Ａ変換器２５ａから所定の中間固定値となる中間レベルＶＭを印加する。このとき、キャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａは演算増幅器２４ａの反転入力端子及び出力端子間に介在させたまま保持される。
【００７２】
このとき、演算増幅器２４ａ及びキャパシタＣ１ａ〜Ｃ３ａにより電荷分配回路、積分回路が構成されることになり、当初サンプル動作時にキャパシタＣ１ａに蓄積された電荷から、Ｄ／Ａ変換器２５ａの変換出力ＶＭに応じた電荷を減算してフィードバックされた残余電荷がキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに再分配される。
【００７３】
＜第２ブロック１１５の当初ホールド動作＞
図１７に示すように、第２ブロック１１５の当初ホールド動作においては、制御部９がスイッチＳ６ｂ、Ｓ１４ｂ、Ｓ１６ｂをオンし、それ以外のスイッチをオフする。制御部９がスイッチＳ６ｂをオンすることで、キャパシタＣ１ｂの他方の端子にＤ／Ａ変換器２５ｂから所定の中間固定値となる中間レベルＶＭを印加する。このときキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂは演算増幅器２４ａの反転入力端子及び出力端子間に介在したまま保持される。
【００７４】
このとき、演算増幅器２４ｂ及びキャパシタＣ１ｂ〜Ｃ３ｂにより電荷分配回路、積分回路が構成されることになり、当初サンプル動作時にキャパシタＣ１ｂに蓄積された電荷から、Ｄ／Ａ変換器２５ｂの変換出力ＶＭに応じた電荷を減算してフィードバックされた残余電荷に応じてキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに再分配される。
【００７５】
図１５に示すように、第１ブロック１１４及び第２ブロック１１５は当初サンプル動作、当初ホールド動作を複数回（例えば３回）繰り返す。このとき、第１ブロック１１４の電圧ゲインをａ１、第２ブロック１１５の電圧ゲインをａ２とすると、３回繰り返すことで、出力電圧Ｖo2はアナログ入力信号Ｖinの３×ａ１×ａ２倍の電圧となる。この詳細を記載すると、以下のように表すことができる。
【００７６】
リセット直後には、第１ブロック１１４の出力電圧Ｖo1（０）＝０、第２ブロック１１５の出力電圧Ｖo2（０）＝０となる。１回目の当初ホールド動作後には、第１ブロック１１４の出力電圧Ｖo1（１）＝ａ１×Ｖin＋Ｖo1（０）、第２ブロック１１５の出力電圧Ｖo2（１）＝ａ２×Ｖo1（０）＋Ｖo2（０）となる。２回目の当初ホールド動作後には、第１ブロック１１４の出力電圧Ｖo1（２）＝ａ１×Ｖin＋Ｖo1（１）、第２ブロック１１５の出力電圧Ｖo2（２）＝ａ２×Ｖo1（１）＋Ｖo2（１）となる。３回目の当初ホールド動作後には、第１ブロック１１４の出力電圧Ｖo1（３）＝ａ１×Ｖin＋Ｖo1（２）、第２ブロック１１５の出力電圧Ｖo2（３）＝ａ２×Ｖo1（２）＋Ｖo2（２）となる。このため、３回目の当初ホールド動作後の第２ブロック１１５の出力電圧Ｖo2（３）は３×ａ１×ａ２×Ｖinとなる。
【００７７】
図１５に示すように、当初サンプル動作、当初ホールド動作を複数回繰り返す。その後、（３）ハイブリッドモードのΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理終了時と同様の状態となり、その後には、巡回モードによる巡回サンプル動作、巡回ホールド動作の処理を行う。この内容は、ハイブリッドモードにおける巡回型の巡回サンプル動作、巡回ホールド動作と同様の処理内容となる。
【００７８】
そして制御部１０９は、量子化値Ｑｏ１、Ｑｏ２の変換出力を、桁をずらしながら順次加算し、この加算結果をＡ／Ｄ変換結果とする。そして制御部１０９は、得られたＡ／Ｄ変換結果から前述したゲインの影響（３×ａ１×ａ２×Ｖin）をデジタル演算処理することで補正し、最終的なＡ／Ｄ変換結果として出力する。これにより、たとえスイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１を設けなくても巡回モードの処理を完結して行うことができる。
【００７９】
要するに、本実施形態の巡回モードは作用的には次のように表すことができる。制御部１０９は巡回モードになるとき、アナログ入力信号Ｖinをアナログ信号入力用のキャパシタ切替回路２０ａのキャパシタＣ１ａに当初サンプルする動作、Ｄ／Ａ変換器２５ａを通じて所定の中間固定値ＶＭをアナログ信号入力用のキャパシタ切替回路２０ａのキャパシタＣ１ａに印加して演算増幅器２４ａにより積分させて演算増幅器２４ａの出力電圧を当初ホールドする動作、演算増幅器２４ａの出力電圧を信号入力用のキャパシタ切替回路２０ｂのキャパシタＣ１ｂに当初サンプルする動作、Ｄ／Ａ変換器２５ｂを通じて所定の中間固定値ＶＭを信号入力用のキャパシタ切替回路２０ｂのキャパシタＣ１ｂに印加して演算増幅器２４ｂにより積分させて演算増幅器２４ｂの出力電圧を当初ホールドする動作、を複数回行う。その後、制御部１０９は、キャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａの蓄積電荷を放電させる。
【００８０】
他方、演算増幅器２４ｂの出力電圧をＡ／Ｄ変換器２７ｂに入力させることにより得られるデジタル出力をＤ／Ａ変換器２６ａを通じてキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに接続し、演算増幅器２４ａにＭＤＡＣ動作させ、演算増幅器２４ａの出力電圧をキャパシタ切替回路２１ｂ、２２ｂのキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに巡回サンプル動作させ、さらに演算増幅器２４ａの出力電圧をＡ／Ｄ変換器２７ａに入力させて得られるデジタル出力を上位ビットとして取得する。
【００８１】
そして、制御部１０９は、このとき取得されるＡ／Ｄ変換器２７ａのデジタル出力をＤ／Ａ変換器２６ｂを通じてキャパシタ切替回路２１ｂ、２２ｂのキャパシタＣ２ｂ、Ｃ３ｂに接続し、演算増幅器２４ｂにＭＤＡＣ動作させると共に、演算増幅器２４ｂの出力電圧をキャパシタ切替回路２１ａ、２２ａのキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに巡回サンプル動作させ、さらに演算増幅器２４ｂの出力電圧をＡ／Ｄ変換器２７ｂに入力させて得られるデジタル出力を上位ビットの下位の下位ビットとして取得し、上位ビット及び下位ビットの取得処理を、さらに最上位から最下位まで繰り返している。これにより、巡回モードを完結して動作させることができる。
【００８２】
本実施形態でも同様に、電池セル３の端子間信号をアナログ入力信号ＶinとしてＡ／Ｄ変換するときにはΔΣ型と巡回型との処理割合を第１割合とし、故障診断時に故障診断用信号をアナログ入力信号ＶinとしてＡ／Ｄ変換処理するときにはΔΣ型と巡回型との処理割合を第２割合として設定して動作させることで、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、スイッチＳ１０ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２１を設けずに構成できるため、第１実施形態に比較して回路を簡素化でき回路規模を縮小化できる。
【００８３】
（第３実施形態）
図１８から図２２は第３実施形態の追加説明図を示す。例えば第１実施形態の「（１）ΔΣモード」は、縦続接続するブロック１４、１５の段数を増やすほど単位時間当たりの精度を上げやすい。このため、より検出精度、変換精度を上げるためにはブロック１４、１５の段数を増やすと良い。しかしブロック１４、１５の段数を４段以上に増やすと、系が不安定になりやすく、Ｄ／Ａ変換器の精度設計が困難になりやすいため、ブロック１４、１５を１〜３段程度で用いることが望ましい。第３実施形態のＡ／Ｄ変換装置２０６は１段のブロック２１４を用いた形態を示す。
【００８４】
Ａ／Ｄ変換装置２０６は、信号処理部２１２と、量子化部２１３と、制御部２０９と、を備える。信号処理部２１２は、本実施形態では、１つのブロック２１４による一次構成とされている。このブロック２１４が、第１実施形態の第１ブロック１４と異なる部分を中心に説明する。ブロック２１４は、ブロック１４の入力端子Ｔicと同一機能の端子も構成されておらず、信号処理部２１２は、１つの入力端子Ｔisだけを備える。
【００８５】
このブロック２１４は、キャパシタ切替回路２０ａ、２２１ａ、２２２ａを備える。キャパシタ切替回路２２１ａはＤ／Ａ変換器２６ａとスイッチＳ９ａ、Ｓ１４ａ、キャパシタＣ２ａを備える。これらのＤ／Ａ変換器２６ａ、スイッチＳ９ａ、Ｓ１４ａ、キャパシタＣ２ａの結線関係は、第１実施形態の第１ブロック１４の内部と同様であり説明を省略する。キャパシタ切替回路２２１ａには、第１実施形態のキャパシタ切替回路２１ａと比較してスイッチＳ８ａ、Ｓ１０ａが構成されていない。
【００８６】
また、キャパシタ切替回路２２２ａは、キャパシタＣ３ａとスイッチＳ１６ａ、Ｓ１８ａとを備える。これらのキャパシタＣ３ａとスイッチＳ１６ａ、Ｓ１８ａの結線関係は、第１実施形態の第１ブロック１４と同様であり説明を省略する。キャパシタ切替回路２２２ａには、第１実施形態のキャパシタ切替回路２２ａと比較してスイッチＳ１５ａ、Ｓ１７ａが構成されていない。量子化部２１３は、１つのＡ／Ｄ変換器２２７を用いて構成される。
（１）ΔΣモード
図１９はΔΣモードにおける１サイクル分の処理手順を概略的に示すタイミングチャートである。図１９に示す「Reset」「Sample」「Hold」は、それぞれリセット動作、ΔΣサンプル動作、ΔΣホールド動作を示す。信号処理部２１２のブロック２１４は、ステップＴ６１においてリセット動作し、その後、ステップＴ６２、Ｔ６３…においてΔΣサンプル動作及びΔΣホールド動作を繰り返す。このとき、所定回これらの動作をオーバーサンプリングして行いつつ、量子化部２１３がデジタル出力し続け、デジタルフィルタ８がこの量子化部１３の出力値をローパスフィルタ処理してデータ出力Ｄｏとする。
【００８７】
＜リセット動作＞
図２０に示すように、ブロック２１４のリセット動作は、第１実施形態の第１ブロック１４のリセット動作と同様であり説明を省略する。なお、制御部９は、ΔΣモードとする前にデジタルフィルタ８をリセット処理している。
【００８８】
＜ΔΣサンプル動作＞
図２１に示すように、ブロック２１４のΔΣサンプル動作は、第１実施形態における第１ブロック１４のΔΣサンプル動作、第２実施形態における第１ブロック１４の当初サンプル動作と同様である。
【００８９】
＜ΔΣホールド動作＞
図２２に示すように、ブロック２１４のΔΣホールド動作は、第１実施形態における第１ブロック１４のΔΣホールド動作、第２実施形態における第１ブロック１４の当初ホールド動作と同様である。
（２）巡回モード
図２３から図２７は巡回モードを実行するときの各動作状態を示している。ブロック２１４は、リセット動作を行い、その後、初回サンプル動作を行い、その後、初回ホールド及び初回巡回サンプル動作を行う。その後、ブロック２１４は巡回ホールド動作、及び巡回サンプル動作を繰り返し行う。
【００９０】
＜リセット動作＞
図２３に示すように、ブロック２１４のリセット動作は、図２０に示したΔΣモードのリセット動作と同様である。ただし、制御部２０９はＡ／Ｄ変換器２２７の変換出力とデジタルフィルタ８を切離すようにスイッチ７を切り替える。
【００９１】
＜初回サンプル動作＞
図２４に示すように、ブロック２１４の初回サンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンし、それ以外のスイッチをオフさせる。このときの動作は、第２実施形態における第１ブロック１４の当初サンプル動作と同様となり説明を省略する。
【００９２】
＜初回ホールド及び初回巡回サンプル動作＞
図２５に示すように、ブロック２１４の初回積分ホールド及び初回巡回サンプル動作においては、制御部２０９がスイッチＳ５ａ〜Ｓ７ａの何れか、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンし、それ以外のスイッチをオフする。制御部２０９がＤ／Ａ変換器２５ａのスイッチＳ５ａ〜Ｓ７ａの何れかをオンすることで、Ｄ／Ａ変換器２５ａの変換出力ＶＲａをキャパシタＣ１ａの他端に入力させる。このとき、前述のブロック１４の初回サンプル動作時にキャパシタＣ１ａに蓄積された電荷から、Ｄ／Ａ変換部２５ａの変換出力ＶＲａに応じた電荷を減算してフィードバックされた残余電荷がキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに移動する。これにより、この残余電荷がキャパシタＣ２ａ、Ｃ３ａに蓄積される。このとき、出力端子Ｔｏの出力電圧Ｖｏはブロックの電圧ゲインをａ１とすればａ１×Ｖinとなる。
【００９３】
＜巡回ホールド動作＞
図２６に示すように、ブロック２１４の巡回ホールド動作においては、制御部２０９が量子化器２１３の量子化値Ｑo1に応じてＤ／Ａ変換器２５ａのスイッチＳ１１ａ〜Ｓ１３ａの何れかをオンすると共に、スイッチＳ２ａ、Ｓ４ａ、Ｓ１６ａをオンし、それ以外のスイッチをオフする。制御部２０９がＤ／Ａ変換器２６ａのスイッチＳ１１ａ〜Ｓ１３ａの何れかをオンすることで、Ｄ／Ａ変換器２６ａの変換出力ＶＲａをキャパシタＣ２ａの他端に入力させる。このとき、前述の図２５に示す動作時にキャパシタＣ１ａ〜Ｃ３ａに蓄積された電荷から、演算増幅器２４ａが、量子化器２１３のデジタル出力に基づくＤ／Ａ変換部２６ａの変換出力ＶＲａに応じた電荷を減算して、残余電荷をキャパシタＣ３ａに蓄積するＭＤＡＣ処理が行われる。このときの出力電圧Ｖｏは２×ａ１×Ｖin−変換出力ＶＲａとなり、量子化部２１３がこの出力電圧ＶｏをＡ／Ｄ変換器２２７により量子化し出力する。また、制御部２０９がスイッチＳ２ａ、Ｓ４ａをオンすることでキャパシタＣ１ａの両端をアナロググランド線に接続して放電させる。
【００９４】
＜巡回サンプル動作＞
図２７に示すように、ブロック２１４の巡回サンプル動作においては、制御部９がスイッチＳ２ａ、Ｓ４ａ、Ｓ１４ａ、Ｓ１６ａをオンしそれ以外のスイッチをオフする。これにより制御部９が出力電圧ＶｏをキャパシタＣ２ａにも入力させ充電させる。このとき、前述の出力電圧Ｖｏ＝２×ａ１×Ｖin−変換出力ＶＲａがキャパシタＣ２に入力されることになる。
【００９５】
この後、制御部９は、前述のスイッチをオン／オフ制御することで＜巡回ホールド動作＞＜巡回サンプル動作＞を繰り返し、上位ビットから下位ビットまで量子化部２１３のＡ／Ｄ変換器２２７により量子化しながら出力する。これにより、巡回モードにより完結して動作させることができる。
（３）ハイブリッドモード
ハイブリッドモードを実行するときの各動作状態について図２３〜図２７を参照しながら説明する。ハイブリッドモードにおいて、制御部９は、量子化部２１３のＡ／Ｄ変換器２２７とデジタルフィルタ８とを切り離すようにスイッチ７を切替える。ブロック２１４は、まず図２３に示すリセット動作を行い、その後、図２４に示す＜初回サンプル動作＞、続く、図２５に示す＜初回ホールド動作及び初回巡回サンプル動作＞を所定の複数回繰り返し行う。
【００９６】
ハイブリッドモードでは、これらの＜初回サンプル動作＞＜初回ホールド動作及び初回巡回サンプル動作＞の複数回の繰返し動作がΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理として行われ、このＡ／Ｄ変換処理を用いて生成された量子化値にデジタル積分器を用いて所定のデジタル積分処理を行って生成された値を上位ビットの値とする。このとき、Ｄ／Ａ変換器２５ａは、Ａ／Ｄ変換器２２７のデジタル出力に応じて変換出力ＶＴ、ＶＭ、ＶＢの何れかに対応するスイッチＳ５ａ、Ｓ６ａ、Ｓ７ａを選択してオンする。そして、残差分の出力電圧Ｖｏが次に説明する＜巡回ホールド動作＞＜巡回サンプル動作＞に引き渡される。その後、ブロック２１４は、図２６に示す＜巡回ホールド動作＞、図２７に示す＜巡回サンプル動作＞を残存ビット数分繰り返し行う。
【００９７】
すなわち、図２４及び図２５に示す動作を複数回繰り返すときにΔΣ型のＡ／Ｄ変換処理が行われ、その後、図２６及び図２７に示す動作を繰り返すときに巡回型のＡ／Ｄ変換処理が行われることになる。これによりハイブリッドモードで動作させることができる。
【００９８】
そして、制御部９は、前述したように得られた上位ビットの値に、＜巡回ホールド動作＞＜巡回サンプル動作＞を必要に応じて繰り返して得られた下位ビットの値を組み合わせて、この加算結果をデータ出力Ｄｏとする。このようなハイブリッドモードにおいても最終的なデータ出力Ｄｏを取得できる。
【００９９】
本実施形態に示されるように、Ａ／Ｄ変換装置２０６が、ブロック２１４を１段に備えた一次構成のものであったとしても、（１）ΔΣモード、（２）巡回モード、（３）ハイブリッドモードの各モードで動作させることができ、前述実施形態に示したように、用途に合わせてΔΣ型及び巡回型の処理割合を設定して動作させることにより、第１実施形態と同様の作用効果を得られる。
【０１００】
本実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換装置２０６のブロック２１４を１段としたので、第１及び第２実施形態に比較して、回路を簡素化することができ、回路規模を縮小化できる。その他、第１、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。
【０１０１】
（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。各構成要素は概念的なものであり、前述の実施形態に限定されるものではない。
【０１０２】
電圧検出装置１の検出内容は第１実施形態に示した内容に限られない。例えば、周辺回路１０を、例えば各電池セル３の端子間電圧又はその総電圧を入力して検出する回路により構成しても良く、この場合、組電池２に故障が発生した場合に備えて、周辺回路１０に組電池２の端子間電圧に基づいた基準電圧を出力する機能を設け、この参照電圧が規定の範囲に入っていることを条件として故障していないと判断する用途のものに適用しても良い。この場合のマルチプレクサ５は、この判断方法を適用した場合の参照電圧を入力し、この参照電圧をＡ／Ｄ変換装置６に出力する。また、電池セル３の同一の端子間電圧を複数のマルチプレクサ４、５に入力させ、これらのマルチプレクサ４、５の出力を相互に比較する。このようにすることで、マルチプレクサ４、５の故障の有無を検出する用途に適用しても良い。
【０１０３】
前述においては、Ａ／Ｄ変換装置６、１０６、２０６は、電池セル３のうち１又は２以上の端子間信号をアナログ入力信号ＶinとしてＡ／Ｄ変換するときに、ΔΣ型と巡回型のＡ／Ｄ変換処理割合を所定の第１割合としてＡ／Ｄ変換処理し、故障診断時に故障診断用信号をアナログ入力信号ＶinとしてＡ／Ｄ変換するときには第１割合よりもΔΣ型Ａ／Ｄ変換処理の割合を低くした第２割合としてＡ／Ｄ変換処理する形態を示した。
【０１０４】
しかしながら、このような形態に限定されるものではなく、これらの電池セル３の端子間信号の監視用途と故障監視用途との間で、第１割合と第２割合の比率を逆転しても良いし、何れもハイブリッドモードとして同一又は異なる比率としてＡ／Ｄ変換処理する形態に適用しても良い。このため、Ａ／Ｄ変換装置６、１０６、２０６の変換精度及び処理時間を、監視用途に応じて柔軟に変更できる。
【０１０５】
量子化部１３の変換出力ＶＲａ、ＶＲｂは、３レベルに限るものではなく、量子化部１３における量子化値のレベル数に応じて適宜設定すればよい。このレベル数に応じて第１のキャパシタ切替回路２０ａ、２１ａ、２２ａの第１Ｄ／Ａ変換器２５ａ、２６ａの変換出力ＶＲａ、第２のキャパシタ切替回路２０ｂ、２１ｂ、２２ｂの第２Ｄ／Ａ変換器２５ｂ、２６ｂの変換出力ＶＲｂのレベル数も変更すると良い。
【０１０６】
前述実施形態において、量子化部１３はブロック１４、１５毎に個別にＡ／Ｄ変換器２７ａ、２７ｂを備えている。しかし、前述実施形態に示すように、両ブロック１４、１５の出力電圧Ｖo1，Ｖo2を同時に量子化しなくても良いため、量子化部１３は、出力電圧Ｖo1、Ｖo2のいずれか一方を選択可能な選択回路と、選択回路で選択された出力をＡ／Ｄ変換する単一のＡ／Ｄ変換器と、により構成してもよい。
【０１０７】
第１、第２実施形態では、信号処理部１２はブロック１４、１５及び量子化部１３とによるΔΣ変調器により構成したが、ΔΣ変調器の形式は前述の形態に限られるものではない。例えば、フィードフォワード型ΔΣ変調器の代表的な例である２次のＣＩＦＦ（Cascade of Integrators with FeedForward）型ΔΣ変調器として動作するように構成してもよい。
【０１０８】
前述実施形態では、第１ブロック１４、第２ブロック１５、ブロック２１４として、演算増幅器２４ａ、２５ａの一方の入力である反転入力端子に信号を入力し、他方の入力である非反転入力端子にアナロググランド線に接続するシングルエンドタイプの回路を用いているが、完全差動型もしくは擬似差動型の演算増幅器に差動の信号を入力する差動タイプで構成してもよい。
【０１０９】
例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また前述の実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、前述の２以上の実施形態の構成の一部又は全部を互いに組み合わせて付加しても置換しても良い。
【０１１０】
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１１１】
図面中、１は電圧検出装置、２は組電池、３は電池セル、６、１０６、２０６はＡ／Ｄ変換装置、８はデジタルフィルタ、９、１０９、２０９は制御部、１３は量子化部、１４は第１ブロック、１５は第２ブロック、２１４はブロック（１段のブロック）、２０ａ、２１ａ、２２ａ、１２１ａ、１２２ａ、２２１ａ、２２２ａはキャパシタ切替回路（第１のキャパシタ切替回路、２０ａは信号入力用のキャパシタ切替回路）、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、１２１ｂ、１２２ｂ、２２１ｂ、２２２ｂはキャパシタ切替回路（第２のキャパシタ切替回路、２０ｂは信号入力用のキャパシタ切替回路）、２４ａは演算増幅器（第１の演算増幅器）、２４ｂは演算増幅器（第２の演算増幅器）、２５ａ、２６ａはＤ／Ａ変換器（第１のＤ／Ａ変換器）、２５ｂ、２６ｂはＤ／Ａ変換器（第２のＤ／Ａ変換器）、２７ａ、２７ｂはＡ／Ｄ変換器、Ｃ１ａ、Ｃ２ａ、Ｃ３ａはキャパシタ（第１のキャパシタ）、Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ、Ｃ３ｂはキャパシタ（第２のキャパシタ）、を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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