(57)【要約】【課題】被測定電圧と逆極性の基準電圧を不要にすると共に被測定電圧源を電源にして測定可能な二重積分方式を用いた電圧測定方法、電圧測定装置および二重積分方式Ａ／Ｄ変換器並びに電圧監視システムを提供すること。【解決手段】被測定電圧Ｖｉが入力され、Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成する中間電位生成手段１と、Ｖｉを電源とすると共に、積分動作の基準電位としてＶｍｉｄが供給される積分回路４と、積分回路４への第１の入力信号としてのＶｉの供給をオン、オフする第１のスイッチ手段１０と、積分回路４への第２の入力信号としてのＶｒｅｆの供給をオン、オフする第２のスイッチ手段１１と、第１及び第２のスイッチ手段のオン、オフを制御するロジック制御手段７，８，９とを備え、積分回路４から、被測定電圧Ｖｉの電圧値に相当する積分時間出力を得る。【選択図】図１
2005127820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電圧Ｖｉを電源とする積分回路の基準電位として中間電位Ｖｍｉｄを設け、該中間電位Ｖｍｉｄとして、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位を供給し、前記積分回路において、まず前記被測定電圧Ｖｉを入力して積分し、次いで、前記中間電位Ｖｍｉｄを基準として前記被測定電圧Ｖｉと逆の極性を持つ前記基準電圧Ｖｒｅｆを入力して積分し、前記基準電圧Ｖｒｅｆを入力して積分している時間に基づいて前記被測定電圧Ｖｉの電圧値を得る
ことを特徴とする二重積分方式を用いた電圧測定方法。
【請求項２】
被測定電圧Ｖｉが入力され、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成する中間電位生成手段と、
前記被測定電圧Ｖｉを電源とすると共に、積分動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給される積分回路と、
前記積分回路への第１の入力信号としての前記被測定電圧Ｖｉの供給をオン、オフする第１のスイッチ手段と、
前記積分回路への第２の入力信号としての前記基準電圧Ｖｒｅｆの供給をオン、オフする第２のスイッチ手段と、
前記第１および第２のスイッチ手段のオン、オフを制御するロジック制御手段とを備え、
前記積分回路から、前記被測定電圧Ｖｉの電圧値に相当する積分時間出力を得る
ことを特徴とする二重積分方式を用いた電圧測定装置。
【請求項３】
被測定電圧Ｖｉが入力され、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成する中間電位生成手段と、
前記被測定電圧Ｖｉを電源とすると共に、積分動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給される積分回路と、
前記積分回路への第１の入力信号としての前記被測定電圧Ｖｉの供給をオン、オフする第１のスイッチ手段と、
前記積分回路への第２の入力信号としての前記基準電圧Ｖｒｅｆの供給をオン、オフする第２のスイッチ手段と、
前記第１および第２のスイッチ手段のオン、オフを制御するロジック制御手段と、
比較動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給され、前記積分回路の出力と前記中間電位Ｖｍｉｄとを比較する比較器と
を備えることを特徴とする二重積分方式Ａ／Ｄ変換器。
【請求項４】
低電圧バッテリと、直列接続された複数のセルからなる高電圧バッテリとを備えた車両に搭載される電圧監視システムであって、
前記高電圧バッテリの各セルの電圧を測定する請求項３記載の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器と、
前記低電圧バッテリから電源電圧が供給されるバッテリコントローラと、
前記二重積分方式Ａ／Ｄ変換器と前記バッテリコントローラを電気的に絶縁して、前記二重積分方式Ａ／Ｄ変換器から出力される電圧測定信号を前記バッテリコントローラに入力するためのアイソレーション回路と
を備えることを特徴とする電圧監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重積分方式を用いた電圧測定方法、電圧測定装置および二重積分方式Ａ／Ｄ変換器並びに電圧監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二重積分方式を用いた電圧測定方法の一例として、特開２００３−３２１１４号公報（特許文献１）における従来技術に開示されている積分型Ａ／Ｄコンバータがある。
【０００３】
図５および図６は、上述の積分型Ａ／Ｄコンバータの構成およびそのタイミングチャートを示す。
【０００４】
図５において、最初、積分回路７０１はリセットされていて、積分出力Ｅａは零電圧となっている。この状態で、スタートパルスｓが印加され、フリップフロップ７０３がセットされると、スイッチＳ１がオン、スイッチＳ２がオフになり、入力信号Ｅｉ側に接続される。積分回路７０１は、入力信号Ｅｉの積分を開始し、基準期間である第１積分期間Ｔｓが始まり、傾斜−Ｅｉ／ＲＣの出力Ｅａが生じ、出力Ｅａが比較電圧−ΔＶｔを越えれば、比較パルスｐが発生する。
【０００５】
これにより、アンド回路７０６が開かれ、カウンタ７０４は、クロックパルス発生回路７０５のクロックパルスの計数を始める。一定期間Ｔｓ後に、カウンタ７０４のカウント値がオーバーフロー値Ｎｍに達して、オーバーフローパルスｒによりフリップフロップ７０３がリセットされる。
【０００６】
したがって、今度はスイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンになり、基準電圧−Ｅｓ側に切り替わって、第２積分期間Ｔが始まり、積分回路７０１は、以前と逆の傾斜Ｅｓ／ＣＲの積分を行う。そして、出力Ｅａが、比較電圧−ΔＶｔに戻ると、比較回路７０２が反転し、アンド回路７０６が閉となる。この間、カウンタ７０４は、オーバーフローの後再び１からの計数を行っており、アンド回路７０６の閉時の計数値Ｎは、入力信号Ｅｉに比例した値となっている。
【０００７】
このように、積分回路７０１で入力信号Ｅｉを基準期間Ｔｓだけ積分し、続いて、積分回路７０１を入力信号Ｅｉと逆極性の基準電圧−Ｅｓに切り替え、この積分値を零に戻すように積分する。積分回路７０１の前半の積分値は、入力信号Ｅｉの値に比例するから、後半の逆方向積分時間Ｔは、入力信号Ｅｉの値に比例し、この期間クロックパルスを計数することにより、Ａ／Ｄ変換されたことになる。この従来の積分型Ａ／Ｄコンバータは、回路が安価に構成でき、雑音の影響を受けにくい利点を持っている。
【特許文献１】特開２００３−３２１１４号公報（第３頁、図７〜８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気自動車などの高電圧バッテリは、複数セルを直列に接続した構成をとっており、各セルの個別電圧を電圧測定器で測定する必要がある。この直列に接続した各セルの個別電圧を測定するためには、高電圧バッテリを電源にした高圧回路と、補機バッテリを電源にした低圧回路（ＧＮＤは、自動車のボディアース）を絶縁または分離して、各セルの個別電圧を測定することが必要になる。
【０００９】
この各セルの電圧測定方法として二重積分方式を使用するとき、たとえば上述の積分型Ａ／Ｄコンバータでは、基準電圧として負電圧が必要になるため、各セルを電源にして、そのセル電圧を測定することが難しかった。
【００１０】
よって本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、被測定電圧と逆極性の基準電圧を不要にすると共に被測定電圧源を電源にして測定可能な二重積分方式を用いた電圧測定方法、電圧測定装置および二重積分方式Ａ／Ｄ変換器並びに電圧監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明の二重積分方式を用いた電圧測定方法は、被測定電圧Ｖｉを電源とする積分回路の基準電位として中間電位Ｖｍｉｄを設け、該中間電位Ｖｍｉｄとして、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位を供給し、前記積分回路において、まず前記被測定電圧Ｖｉを入力して積分し、次いで、前記中間電位Ｖｍｉｄを基準として前記被測定電圧Ｖｉと逆の極性を持つ前記基準電圧Ｖｒｅｆを入力して積分し、前記基準電圧Ｖｒｅｆを入力して積分している時間に基づいて前記被測定電圧Ｖｉの電圧値を得ることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明の二重積分方式を用いた電圧測定装置は、被測定電圧Ｖｉが入力され、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成する中間電位生成手段と、前記被測定電圧Ｖｉを電源とすると共に、積分動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給される積分回路と、前記積分回路への第１の入力信号としての前記被測定電圧Ｖｉの供給をオン、オフする第１のスイッチ手段と、前記積分回路への第２の入力信号としての前記基準電圧Ｖｒｅｆの供給をオン、オフする第２のスイッチ手段と、前記第１および第２のスイッチ手段のオン、オフを制御するロジック制御手段とを備え、前記積分回路から、前記被測定電圧Ｖｉの電圧値に相当する積分時間出力を得ることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器は、被測定電圧Ｖｉが入力され、前記被測定電圧Ｖｉと基準電圧としての接地電位Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成する中間電位生成手段と、前記被測定電圧Ｖｉを電源とすると共に、積分動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給される積分回路と、前記積分回路への第１の入力信号としての前記被測定電圧Ｖｉの供給をオン、オフする第１のスイッチ手段と、前記積分回路への第２の入力信号としての前記基準電圧Ｖｒｅｆの供給をオン、オフする第２のスイッチ手段と、前記第１および第２のスイッチ手段のオン、オフを制御するロジック制御手段と、比較動作の基準電位として前記中間電位生成手段から出力される前記中間電位Ｖｍｉｄが供給され、前記積分回路の出力と前記中間電位Ｖｍｉｄとを比較する比較器とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明の電圧監視システムは、低電圧バッテリと、直列接続された複数のセルからなる高電圧バッテリとを備えた車両に搭載される電圧監視システムであって、前記高電圧バッテリの各セルの電圧を測定する請求項３記載の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器と、前記低電圧バッテリから電源電圧が供給されるバッテリコントローラと、前記二重積分方式Ａ／Ｄ変換器と前記バッテリコントローラを電気的に絶縁して、前記二重積分方式Ａ／Ｄ変換器から出力される電圧測定信号を前記バッテリコントローラに入力するためのアイソレーション回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明の二重積分方式を用いた電圧測定方法によれば、従来の二重積分方式の電圧測定に必要であった、被測定電圧と逆極性の基準電圧を不要にすると共に、被測定電圧源を電源にして測定できる。
【００１６】
請求項２記載の発明の二重積分方式を用いた電圧測定装置によれば、従来の二重積分方式の電圧測定に必要であった、被測定電圧と逆極性の基準電圧を不要にすると共に、被測定電圧源を電源にして測定できる。
【００１７】
請求項３載の発明の二重積分方式Ｄ／Ａ変換器によれば、従来の二重積分方式の電圧測定に必要であった、被測定電圧と逆極性の基準電圧を不要にすると共に、被測定電圧源を電源にして測定でき、電圧測定信号として積分時間に応じたパルス幅またはパルス数のデジタル信号を得ることができる。
【００１８】
請求項４載の発明の電圧監視システムによれば、高電圧バッテリの各セルのセル電圧を測定し、高電圧系と電気的に絶縁または分離した低電圧系で監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による二重積分方式を用いた電圧測定方法を実施する電圧測定装置を組み込んだ二重積分方式Ａ／Ｄ変換器の回路図を示し、図２は、図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器における各部信号のタイミングチャートを示す。
【００２０】
二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００は、被測定電圧Ｖｉを電源とし、中間電位生成手段としての中間電位生成回路１と、積分回路４と、増幅回路５と、比較器６と、ロジック制御手段を構成するフリップフロップ回路７、インバータ８およびノアゲート９と、アナログスイッチ１０，１１，１２から構成されている。
【００２１】
中間電位生成回路１は、レギュレータ２および増幅回路３からなる。レギュレータ２は、被測定電圧Ｖｉが入力され、被測定電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆ（ここでは、接地（ボディアース）電位）の間の一定電圧を出力する。増幅回路３は、レギュレータ２の出力が非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＡ１と、オペアンプＯＡ１の反転入力端子と接地間に接続された抵抗Ｒ１と、オペアンプＯＡ１の反転流力端子と出力端子間に接続された抵抗Ｒ２とからなる。増幅回路３は、被測定電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆとの間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄ（好適には、被測定電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆの差の１／２に設定される）を出力する。
【００２２】
積分回路４は、中間電位生成回路１から出力される中間電位Ｖｍｉｄが積分動作の基準電位として非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＡ２と、オペアンプＯＡ２の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ３と、オペアンプＯＡ２の反転入力端子と接地間に接続されたコンデンサＣ１とからなる。
【００２３】
増幅回路５は、中間電位生成回路１から出力される中間電位Ｖｍｉｄが非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＡ３と、積分回路４の出力とオペアンプＯＡ３の反転入力端子間に接続された抵抗Ｒ４と、オペアンプＯＡ３の反転入力端子と接地間に接続された抵抗Ｒ５とからなる。
【００２４】
比較器６は、比較動作の基準電位として中間電位生成回路１から出力される中間電位Ｖｍｉｄが非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＡ４と、増幅回路５の出力とオペアンプＯＡ４の反転入力端子間に接続された抵抗Ｒ６と、オペアンプＯＡ４の反転入力端子と接地間に接続された抵抗Ｒ７とからなる。
【００２５】
フリップフロップ回路８は、Ｄ型フリップフロップであり、比較器６の出力がインバータ７を介してクロック端子ＣＫに入力され、測定電圧積分時間Ｔ１信号がセット端子に入力される。
【００２６】
ノアゲート９は、一方の入力端子に測定電圧積分時間Ｔ１信号が入力され、他方の入力端子にフリップフロップ回路８のＱバー出力が入力される。
【００２７】
アナログスイッチ１０は、第１のスイッチ手段として働き、被測定電圧Ｖｉの入力端子と積分回路４の抵抗Ｒ３間に接続され、測定電圧積分時間Ｔ１信号で制御されてオン、オフする。
【００２８】
アナログスイッチ１１は、第２のスイッチ手段として働き、アナログスイッチ１０および積分回路４の抵抗Ｒ３の接続点と接地間に接続され、ノアゲート９の出力で制御されてオン、オフする。
【００２９】
アナログスイッチ１２は、第３のスイッチ手段として働き、アナログスイッチ１０および積分回路４の抵抗Ｒ３の接続点と中間電位生成回路１の出力間に接続され、フリップフロップ８のＱバー出力で制御されてオン、オフする。
【００３０】
次に、上述の構成を有する二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００の動作を説明する。
【００３１】
まず、図示しないタイミング制御回路より、ハイレベルの測定電圧積分時間Ｔ１信号が、アナログスイッチ１０に入力されると、アナログスイッチ１０がオフからオンとなる。それにより、正電圧である第１の入力信号としての被測定電圧Ｖｉが、アナログスイッチ１０を介して積分回路４の抵抗Ｒ３に供給される。それにより、積分回路４において被測定電圧Ｖｉの積分が開始される。このとき、積分回路４のオペアンプＯＡ２の非反転入力端子に中間電位生成回路１から出力される一定の中間電位Ｖｍｉｄが入力されているので、被測定電圧Ｖｉの積分は、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ１で決定される時定数と、中間電位Ｖｍｉｄとによって決まる傾斜で行われる。したがって、積分回路４の出力は、中間電位Ｖｍｉｄからスタートして前述の傾斜で減少するように変化する電圧となる。
【００３２】
積分回路４の出力は、増幅回路５で増幅されて比較器６に入力される。比較器６は、比較動作の基準電圧として中間電位生成回路１からの中間電位Ｖｍｉｄが入力されているので、積分回路４から中間電位Ｖｍｉｄ以下の電圧が入力されると、ハイレベル信号を出力する。
【００３３】
比較器６からのハイレベルの出力は、インバータ７でローレベル信号に変換され、フリップフロップ回路８のクロック端子ＣＫに入力される。それにより、フリップフロップ回路８のＱバー出力はローレベルとなる。それにより、フリップフロップ回路８からローレベルのＱバー出力が入力されて、アナログスイッチ１２はオフになる。
【００３４】
ノアゲート９は、一方の入力端子にハイレベルの測定電圧積分時間Ｔ１信号が入力され、他方の入力端子にローレベルのＱバー出力が入力されるので、その出力はローレベルになる。それにより、ノアゲート９からローレベルの出力が入力されて、アナログスイッチ１１はオフになる。
【００３５】
次いで、測定電圧積分時間Ｔ１が終了すると、ローレベル信号が入力されることにより、アナログスイッチ１０がオンからオフになると共に、ノアゲート９の両入力端子がローレベルになるために、ノアゲート９の出力がローレベルからハイレベルに変化する。ノアゲート９からハイレベルの出力が入力されると、アナログスイッチ１１がオフからオンになる。
【００３６】
それにより、第２の入力信号としての接地電位である基準電圧Ｖｒｅｆが、アナログスイッチ１１を介して積分回路４の抵抗Ｒ３に供給される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、中間電位Ｖｍｉｄよりも低い電位なので、積分回路４の出力は、前述と逆の傾斜で中間電位Ｖｍｉｄに向かって増加するように変化する電圧となる。
【００３７】
次いで、積分回路４の出力電圧が増加して中間電位Ｖｍｉｄに達すると、比較器６の出力は、ハイレベルからローレベルになる。
【００３８】
比較器６からのローレベルの出力は、インバータ７でハイレベル信号に変換され、フリップフロップ回路８のクロック端子ＣＫに入力される。それにより、フリップフロップ回路８のＱバー出力はハイレベルとなる。それにより、フリップフロップ回路８からハイレベルのＱバー出力が入力されて、アナログスイッチ１２はオフからオンになる。また、ノアゲート９は、一方の入力端子にローレベルの測定電圧積分時間Ｔ１信号が入力され、他方の入力端子にハイレベルのＱバー出力が入力されるので、その出力はハイレベルからローレベルになる。それにより、アナログスイッチ１１はオフになる。
【００３９】
それにより、中間電位生成回路１から出力される中間電位Ｖｍｉｄが、アナログスイッチ１２を介して積分回路４の抵抗Ｒ３に供給される。そのため、積分回路４の出力は、時間Ｔ３の間中間電位Ｖｍｉｄに維持され、二重積分方式Ａ／Ｄ変換器は、次のハイレベルの測定電圧積分時間Ｔ１信号が入力されるまで待機する。この時間Ｔ３の間、積分回路４の積分動作が行われなくなるので、この時間Ｔ３は、無変換時間と呼ばれる。
【００４０】
したがって、二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００において、積分回路４の出力は、測定電圧積分時間Ｔ１の間被測定電圧Ｖｉの入力により、中間電位Ｖｍｉｄから所定の傾斜で減少し、次にノアゲート９の出力がハイレベルになっている時間Ｔ２の間基準電圧Ｖｒｅｆの入力により、再び中間電位Ｖｍｉｄに戻るように所定の傾斜で増加し、続いて、比較器６の出力がローレベルになっている無変換時間Ｔ３の間中間電位Ｖｍｉｄの入力により、中間電位Ｖｍｉｄに維持される。
【００４１】
以上のように、本発明による二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００は、積分回路４において、積分動作の基準電位としての中間電位Ｖｍｉｄに対して見かけ上互いに極性の異なる被測定電圧Ｖｉと基準電圧Ｖｒｅｆを積分して、その時の測定電圧に応じた積分時間を出力する。そこで、中間電位Ｖｍｉｄから所定の傾斜で減少している時間Ｔ１の間の積分回路４の積分出力は、被測定電圧Ｖｉに比例し、同様に、再び中間電位Ｖｍｉｄに戻るように所定の傾斜で増加している時間Ｔ２の間の積分回路４の積分出力も、被測定電圧Ｖｉに比例する。したがって、積分回路４からの積分時間Ｔ２出力に基づき、被測定電圧Ｖｉの電圧値を得ることができる電圧測定装置が構成される。
【００４２】
また、被測定電圧Ｖｉの電圧値が積分時間Ｔ２に変換されているので、具体的には、この時間Ｔ２の間カウンタ（図示しない）でクロックパルスを計数することにより、被測定電圧Ｖｉ（アナログ信号）がクロックパルスの計数値（デジタル信号）にＡ／Ｄ変換されたことになり、変換されたデジタル値が電圧測定値として得られることになる。
【００４３】
そして、二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００は、要約すれば、積分回路４を次のように動作させている。
（１）既知のＴ１（ｓ；秒）時間の間、被測定電圧Ｖｉ（Ｖ；ボルト）（積分回路４の積分動作の基準電位としての中間電位Ｖｍｉｄに対して正電圧）を積分する。
（２）積分回路４の出力電圧が、Ｖｍｉｄ（Ｖ；ボルト）になるまで、既知の基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）（積分回路４の積分動作の基準電位としての中間電位Ｖｍｉｄに対して見かけ上、負電圧）を積分する。この時の積分時間Ｔ２（ｓ）を出力する。積分時間Ｔ２（ｓ）は、被測定電圧Ｖｉの電圧値の変化に応じて変化する。
【００４４】
図３は、被測定電圧Ｖｉの異なる値に対する積分回路４の出力電圧波形を示し、（Ａ）は被測定電圧Ｖｉが大きい値の場合、（Ｂ）は被測定電圧Ｖｉが小さい値の場合である。図３に示すように、被測定電圧ＶｉをＴ１時間の間積分すると、被測定電圧Ｖｉに応じて積分値（出力電圧値）が変化し、続いてＶｍｉｄになるまで、既知のＶｒｅｆを積分した時の時間Ｔ２が変化する。また、時間Ｔ２と無変換時間Ｔ３の合計時間は一定となるように設定されており、無変換時間Ｔ３も、時間Ｔ２の変化に応じて変化する。
【００４５】
次に、図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００を用いた本発明の電圧監視システムの構成例について説明する。
【００４６】
電気自動車においては、高電圧バッテリにてモータを駆動している。この高電圧バッテリは、通常複数個（たとえば、１５〜２０個）のセルが直列に接続されて構成されており、各セルのセル電圧を監視することが必要である。電気自動車の高電圧バッテリにおいて直列に接続された各セルの電圧を二重積分方式の電圧測定方法で測定するためには、各セル毎にセル電圧に対して極性の異なる基準電圧が必要になる。本発明による二重積分方式の電圧測定方法では、レギュレータなどを用いて各セル両端電位の中間の一定電位である中間電位Ｖｍｉｄを生成し、この中間電位Ｖｍｉｄを二重積分方式の積分回路の積分動作の基準電位とするように構成することで、積分回路に対して見かけ上の負電位を生成することができる。また、この二重積分方式の電圧測定方法により、測定電圧源を電源にして電圧測定ができる。
【００４７】
図４は、図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００を用いた本発明の電圧監視システムの構成例を示すブロック図である。
【００４８】
電圧監視システムは、直列接続された複数のセル１０１ａ，１０１ｂ，・・・１０１ｎからなる高電圧バッテリ１０１と、低電圧バッテリ２０１とを備えた電気自動車に搭載される。高電圧バッテリ１０１は、モータ等の高電圧負荷１０２に電力を供給すると共に、高電圧バッテリ１０１の各セル１０１ａ，１０１ｂ，・・・１０１ｎの電圧を測定するために、図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００が、各セル１０１ａ，１０１ｂ，・・・１０１ｎの両端に接続されている。（なお、説明を簡単にするために、図４ではセル１０１ｂのセル電圧を測定する構成のみを示しており、他のセルのセル電圧を測定する構成については省略されている。）
【００４９】
低電圧バッテリ２０１は、１個のバッテリからなり、低電圧負荷２０２に電力を供給すると共に、マイクロコンピュータ等からなるバッテリコントローラ２０３へ電源電圧を供給している。
【００５０】
二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００の出力は、アイソレーション回路１０３を介してバッテリコントローラ２０３に供給される。アイソレーション回路１０３は、フォトカプラ、コンデンサ、絶縁型増幅器等からなり、高電圧バッテリ１０１に接続された二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００を含む高電圧系と、低電圧バッテリ２０１に接続されたバッテリコントローラ２０３を含む低電圧系とを電気的に絶縁して、感電、漏電、ノイズ伝送等を防止する。
【００５１】
上述の構成を有する電圧監視システムにおいて、高電圧バッテリ１０１のセル１０１ｂの両端のセル電圧は、被測定電圧Ｖｉおよび電源電圧として二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００に入力される。二重積分方式Ａ／Ｄ変換器１００から出力される電圧測定信号は、セル電圧に相当する積分時間Ｔ２に応じたパルス幅またはパルス数のデジタル信号としてアイソレーション回路１０３を介してバッテリコントローラ２０３に入力される。
【００５２】
バッテリコントローラ２０３は、アイソレーション回路１０３を介して入力されたデジタル信号形式の電圧測定信号に基づいて、セル１０１ｂのセル電圧の状態を常時監視し、セル１０１ｂのセル電圧を最適な電圧になるように制御する。すなわち、バッテリコントローラ２０３は、電圧測定信号に基づきセル１０１ｂのセル電圧が所定の電圧より低下した場合には、たとえば図示しない充電器へ充電制御信号を出力して、充電器からセル１０１ｂへの充電を行なわせることにより、セル１０１ｂのセル電圧を最適な電圧に維持することができる。
【００５３】
このように高電圧系から低電圧系に各セルの測定電圧情報を送信するときに、高電圧系と低電圧系との絶縁または分離が必要になるが、上記に説明した電圧監視システムにおいては、測定した各セルのセル電圧を積分時間に応じたパルス幅またはパルス数で送信することで、絶縁並びに分離が容易になる。また、積分時間に応じたパルス幅またはパルス数はデジタル信号なので、測定電圧信号の送受信素子としてフォトカプラやコンデンサ等をアイソレーション回路１０３において利用できる。したがって、本発明の二重積分方式の電圧測定方法は、高圧回路と定圧回路の絶縁または分離が容易な電圧測定方法である。
【００５４】
以上の通り、本発明の実施の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。
【００５５】
たとえば、前述の実施の形態では、被測定電圧Ｖｉが正電圧の場合について説明したが、本発明は、被測定電圧Ｖｉが負電圧の場合についても適用可能なことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による二重積分方式を用いた電圧測定方法を実施する電圧測定装置を組み込んだ二重積分方式Ａ／Ｄ変換器の回路図を示す。
【図２】図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器における各部信号のタイミングチャートを示す。
【図３】図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器における被測定電圧Ｖｉの異なる値に対する積分回路の出力電圧波形を示し、（Ａ）は被測定電圧Ｖｉが大きい値の場合、（Ｂ）は被測定電圧Ｖｉが小さい値の場合である。
【図４】図１の二重積分方式Ａ／Ｄ変換器を用いた本発明の電圧監視システムの構成例を示すブロック図である。
【図５】従来の積分型Ａ／Ｄコンバータの構成を示す回路図である。
【図６】図５の回路における各部信号のタイミングチャートを示す。
【符号の説明】
【００５７】
１  中間電位生成回路（中間電位生成手段）
２  レギュレータ
３  増幅回路
４  積分回路
５  増幅回路
６  比較器
７  インバータ（ロジック制御手段の一部）
８  フリップフロップ回路（ロジック制御手段の一部）
９  ノアゲート（ロジック制御手段の一部）
１０  アナログスイッチ（第１のスイッチ手段）
１１  アナログスイッチ（第２のスイッチ手段）
１２  アナログスイッチ
１０１  高電圧バッテリ
１０１ａ  セル
１０１ｂ  セル
１０１ｎ  セル
１０３    アイソレーション回路
２０１    低電圧バッテリ
２０３    バッテリコントローラ
【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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