(57)【要約】【課題】電池の電圧を測定する装置において、コストを削減しつつも、電池の電圧との絶縁及び、高い測定精度の維持を実現する。【解決手段】選択的に使用される複数の電池Ｂ１〜Ｂ８のうち１つの電池の両端電圧に基づく電圧が入力されるアイソレーションアンプを含む電圧検出回路５と、各電池の両端電圧に基づく電圧が入力可能なフォトカプラを含む電圧検出回路６２〜６８とを設け、共通の電圧を測定対象としたときの、電圧検出回路５（アイソレーションアンプ）の出力と他の電圧検出回路（フォトカプラ）６２〜６８のいずれかの出力との対比に基づいて、フォトカプラの出力を、制御装置（演算装置）４により補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に使用される複数の電池と、
前記複数の電池のうち少なくとも１つの電池の両端電圧に基づく電圧が入力可能なアイソレーションアンプと、
電圧測定対象となる各電池にそれぞれ対応して設けられ、各電池の両端電圧に基づく電圧が入力可能なフォトカプラと、
１又は複数の前記電池に基づく共通の電圧を測定対象としたときの前記アイソレーションアンプの出力と前記フォトカプラの出力との対比に基づいて、各フォトカプラの出力を補正する演算装置と
を備えていることを特徴とする絶縁型電圧測定装置。
【請求項２】
前記複数の電池はそれぞれ直列のスイッチを介して相互に並列回路を構成しており、
一の電池の両端電圧が前記アイソレーションアンプを含む電圧検出回路に入力され、他の電池の両端電圧はそれぞれ対応して設けられたフォトカプラを含む電圧検出回路に入力される請求項１記載の絶縁型電圧測定装置。
【請求項３】
前記複数の電池はそれぞれ直列のスイッチを介して相互に並列回路を構成しており、
前記並列回路全体に対してさらに並列に前記アイソレーションアンプを含む電圧検出回路の入力端子が接続されている請求項１記載の絶縁型電圧測定装置。
【請求項４】
前記演算装置は、所定期間が経過するごとに前記の補正を実行する請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁型電圧測定装置。
【請求項５】
前記演算装置は、所定時間あたりの周囲温度変化が所定値を超える場合に前記の補正を実行する請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁型電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電圧を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電して繰り返し使用可能な二次電池を用いて電力を貯蔵し、必要時に二次電池から系統へ電力を供給する電力貯蔵技術の開発が進んでいる（例えば、非特許文献１参照。）。このような電力貯蔵技術は、電力需要の変動を緩和して発電設備の利用率を高める用途の他、太陽光発電や風力発電のように発電量の変動が大きい発電設備を補完する用途にも適用可能である（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００３】
上記のような用途に用いられる電池は、多数のセルの集合体からなる。例えばリチウムイオン電池であれば、１セルの電圧は３．６Ｖ程度であるので、多数のセルを直列に接続してストリングを構成し、さらにストリングを並列に接続した直並列接続とする。このような多数の電池を充電しておくことにより、必要な場合に、系統連系が可能な電圧・電力を供給することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】三菱重工技報Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．５、「リチウムイオン電池電力貯蔵システムの開発」、２００４年９月
【非特許文献２】電気設備学会誌、平成１７年１０月、「レドックスフロー電池の風力発電出力平滑化用途への適用」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電池を用いたパワーシステムでは、運用上、電池の残量を常時監視する必要があり、そのためには、電圧を測定する必要がある。系統連系する電圧が高いほど電池の電圧も高くなり、そのため、測定装置側のマイコンやＡ／Ｄコンバータの使用電圧と比べて、電池の電圧が、かなり高くなる場合がある。従って、測定装置側の保護のためには、何らかの絶縁対策が望まれる。しかし、このような絶縁対策は、実用上、なるべく低コストに実現したい。その一方で、低コスト実現のために測定精度が悪くなっては、好ましくない。
【０００６】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、電池の電圧を測定する装置において、コストを削減しつつも、電池の電圧との絶縁及び、高い測定精度の維持を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の絶縁型電圧測定装置は、選択的に使用される複数の電池と、前記複数の電池のうち少なくとも１つの電池の両端電圧に基づく電圧が入力可能なアイソレーションアンプと、電圧測定対象となる各電池にそれぞれ対応して設けられ、各電池の両端電圧に基づく電圧が入力可能なフォトカプラと、１又は複数の前記電池に基づく共通の電圧を測定対象としたときの前記アイソレーションアンプの出力と前記フォトカプラの出力との対比に基づいて、各フォトカプラの出力を補正する演算装置とを備えたものである。
【０００８】
上記のように構成された絶縁型電圧測定装置では、フォトカプラに比べて入力対出力の変換精度の高いアイソレーションアンプの出力を基準として、フォトカプラの出力を補正することができる。また、フォトカプラはアイソレーションアンプに比べて安価であるという実用的価値がある。
【０００９】
（２）また、上記（１）の絶縁型電圧測定装置において、複数の電池はそれぞれ直列のスイッチを介して相互に並列回路を構成しており、一の電池の両端電圧がアイソレーションアンプを含む電圧検出回路に入力され、他の電池の両端電圧はそれぞれ対応して設けられたフォトカプラを含む電圧検出回路に入力される、という構成であってもよい。
この場合、アイソレーションアンプが設けられている電池のスイッチと、任意のフォトカプラが設けられている電池のスイッチとを共にオンにすることにより並列回路が構成され、測定対象の電圧は強制的に互いに等しくなる。従って、両者（アイソレーションアンプ／フォトカプラ）の出力の差を容易に対比することができる。
【００１０】
（３）また、上記（１）の絶縁型電圧測定装置において、複数の電池はそれぞれ直列のスイッチを介して相互に並列回路を構成しており、並列回路全体に対してさらに並列にアイソレーションアンプを含む電圧検出回路の入力端子が接続される、という構成であってもよい。
この場合、任意のフォトカプラが設けられている電池のスイッチをオンにすることにより、アイソレーションアンプと当該フォトカプラとで互いに同じ電圧を測定することになる。従って、両者（アイソレーションアンプ／フォトカプラ）の出力の差を容易に対比することができる。また、電池を互いに並列接続しなくてもよいので、電池相互間の電圧が大きく異なっていても、測定に支障がない。さらに、電池を充放電に使用しているときでも、補正は可能である。
【００１１】
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかの絶縁型電圧測定装置において、演算装置は、所定期間が経過するごとに補正を実行するようにしてもよい。
この場合、経年劣化等によりフォトカプラの特性が変化しても、それを補償することができる。
【００１２】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの絶縁型電圧測定装置において、演算装置は、所定時間あたりの周囲温度変化が所定値を超える場合に補正を実行するようにしてもよい。
この場合、周囲温度の比較的大きな変化でフォトカプラの特性が変化しても、それを補償することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の絶縁型電圧測定装置によれば、アイソレーションアンプの出力を基準として、フォトカプラの出力を補正することができる。フォトカプラはアイソレーションアンプに比べて安価であるという実用的価値があるので、両者を併用することで、高い精度とコスト削減とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る絶縁型電圧測定装置の適用対象となる電源装置を含む、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。
【図２】図１の電源装置の詳細な回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】第１実施形態に係る絶縁型電圧測定装置の構成を示す回路図である。
【図４】（ａ）は、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路の内部を示す回路図であり、（ｂ）は、フォトカプラを含む電圧検出回路の内部を示す回路図である。
【図５】電源装置における充電又は放電の動作に関する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第１（第２）実施形態に係る絶縁型電圧測定装置による補正動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る絶縁型電圧測定装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《電源装置の構成》
図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁型電圧測定装置の適用対象となる電源装置を含む、電力貯蔵システムの要部を示す接続図である。図において、交流負荷系統に連系する電力貯蔵システムは、交流／直流を相互に変換する交直変換装置１０１と、電源装置１とによって構成される。なお、図示しているのは電源装置１の一部を成すキャパシタのみであり、詳細は後述する。
【００１６】
複数のキャパシタＣ１〜Ｃｎは、互いに直列に接続され、ストリングを構成している。複数のストリングＳ１，Ｓ２，・・・，Ｓｍは、互いに並列に接続されている。なお、これらｎ，ｍの数値は必要に応じて自在に構成することができ、複数であること自体も一例である。
【００１７】
なお、図１は、交流負荷系統との連系を想定した接続図であるが、直流負荷系統と連系する場合には、交直変換装置１０１に代えて直流／直流変換装置を用いる。例えば、電気自動車に電源装置１を搭載する場合には、直流負荷系統との連系となり、直流／直流変換装置が使用される。
【００１８】
図２は、上記電源装置１の詳細な回路構成の一例を示す回路図である。図において、この装置１は、大別して３つの部分、すなわち、複数の二次電池Ｂ１〜Ｂ８と、キャパシタによる蓄電部２と、接続装置３とによって構成されている。上記「複数」の一例として、例えば８個の二次電池Ｂ１〜Ｂ８があるものとする。個々の二次電池は、電池としての一個体が１個のみからなるものであってもよいし、複数個直列に接続されたストリングであってもよい。なお、二次電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、その他各種の充電可能な電池を用いることができる。
【００１９】
一方、例えば４つの等容量のキャパシタＣ１〜Ｃ４は、互いに直列に接続されて１ストリングを成す蓄電部２となっている。これらのキャパシタＣ１〜Ｃ４は、例えば図１における１ストリングのキャパシタＣ１〜Ｃｎに相当するものである。蓄電部２は、二次電池又は変換装置（交直変換装置１０１等）から提供される電気エネルギーを蓄えつつ放出するという過程を連続的に行って、電気エネルギーの中継を行っている。
【００２０】
ここで、変換装置と直接的に電気エネルギーのやりとりをするのは蓄電部２であり、また、変換装置から見て、電圧として現れているのは、蓄電部２の両端電圧のみである。二次電池Ｂ１〜Ｂ８は、放電により蓄電部２に電気エネルギーを送り込むか、または、蓄電部２から電気エネルギーを受け取って充電されることを実現できればよい。そのため、複数の二次電池Ｂ１〜Ｂ８をどのように使うかの自由度が広がり、固定的な回路構成で使用する必要は無くなる。
【００２１】
二次電池Ｂ１〜Ｂ８の負極は全て、共通のマイナス側電路Ｌｎ２に接続されている。また、正極はそれぞれスイッチＳＢ１〜ＳＢ８を介してプラス側電路Ｌｐ２に接続されている。スイッチＳＢ１〜ＳＢ８は、どの二次電池Ｂ１〜Ｂ８をプラス側電路Ｌｐ２につなぐかを選択するスイッチである。また、プラス側電路Ｌｐ２が抵抗Ｒを介して、蓄電部２の図示のどの部位につながるかを選択するのがスイッチＳＰ１〜ＳＰ４である。すなわち、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４を介した行き先はそれぞれ、蓄電部２のプラス側にあるプラス側電路Ｌｐ１、キャパシタＣ１，Ｃ２の相互接続点、キャパシタＣ２，Ｃ３の相互接続点、キャパシタＣ３，Ｃ４の相互接続点である。
【００２２】
なお、上記の抵抗Ｒは、ここを流れる電流の抑制、特に、充放電開始時の電流が過度に大きくなることの抑制を目的として設けられている。但し、抵抗以外に、リアクトルでもよく、要するに、二次電池Ｂ１〜Ｂ８と蓄電部２との間に流れる電流を抑制する回路素子が介装されていればよい。
【００２３】
さらに、マイナス側電路Ｌｎ２が、蓄電部２の図示のどの部位につながるかを選択するのがスイッチＳＮ１〜ＳＮ４である。すなわち、スイッチＳＮ１〜ＳＮ４を介した行き先はそれぞれ、キャパシタＣ１，Ｃ２の相互接続点、キャパシタＣ２，Ｃ３の相互接続点、キャパシタＣ３，Ｃ４の相互接続点、蓄電部２のマイナス側にあるマイナス側電路Ｌｎ１である。
【００２４】
上記スイッチＳＢ１〜ＳＢ８、ＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＮ１〜ＳＮ４は、高速応答に適し、耐久性にも優れている半導体スイッチング素子であり、例えば、ＦＥＴである。また、ＳｉＣ、ＧａＮ、又はダイヤモンド等の材料によって構成されたワイドバンドギャップ半導体であることが好ましい。ＦＥＴは高速応答に適し、特に、ＳｉＣ−ＦＥＴは、高速応答及び耐電圧の点で優れている。また、これらの材料の半導体は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れており、１０００Ｖ以上の耐圧を低オン抵抗で実現することも可能である。
ＣＰＵを含む制御装置４は、上記スイッチＳＢ１〜ＳＢ８、ＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＮ１〜ＳＮ４を個別にオン・オフする。
【００２５】
《絶縁型電圧測定装置の構成及び基本動作：第１実施形態》
次に、上記電源装置１を対象とする、第１実施形態に係る絶縁型電圧測定装置について説明する。図３は、紙面の都合で図２には図示しなかった絶縁型電圧測定装置９の構成を示す回路図である。二次電池Ｂ１〜Ｂ８、スイッチＳＢ１〜ＳＢ８、及び、制御装置４は、図２に示したものと同じである。但し、絶縁型電圧測定装置９の一部としての制御装置４は、ここでは主に、演算装置として機能する。なお、電圧測定対象としての二次電池Ｂ１〜Ｂ８も絶縁型電圧測定装置９の構成要素として含めるものとする。
【００２６】
図３において、例えば二次電池Ｂ１の両端（正極・負極）は、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路５に接続されており、二次電池Ｂ１の両端電圧が常時、電圧検出回路５に入力されている。また、その他の二次電池Ｂ２〜Ｂ８のそれぞれにおける両端（正極・負極）は、フォトカプラを含む電圧検出回路６２〜６８に接続されており、二次電池Ｂ２〜Ｂ８の両端電圧が常時、それぞれ電圧検出回路６２〜６８に入力されている。
なお、本例ではアイソレーションアンプを含む電圧検出回路５を二次電池Ｂ１に対応して設けたが、これは一例に過ぎず、二次電池Ｂ１に代えて、その他のいずれかの二次電池（Ｂ２〜Ｂ８）に対応して設けてもよい。
【００２７】
図４の（ａ）は、電圧検出回路５の内部を示す回路図である。電圧検出回路５は、アイソレーションアンプＩＡと、抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃとによって構成されている。二次電池Ｂ１の両端電圧は、抵抗Ｒａ，Ｒｂで分圧され、分圧された電圧がアイソレーションアンプＩＡに入力される。アイソレーションアンプＩＡへの入力電流はごく僅かであり、従って、アイソレーションアンプＩＡへの入力電圧は電池の起電力にほぼ比例する。
【００２８】
アイソレーションアンプＩＡは、入力された電圧を増幅して出力する。また、アイソレーションアンプＩＡは、入力と出力とが互いに絶縁されている。入力対出力の変換精度すなわち、同一入力値に対する出力の誤差範囲は、数％程度である。但し、同様な絶縁性を有するフォトカプラに比べるとコストは高い。
【００２９】
図４の（ｂ）は、複数の電圧検出回路６２〜６８の一例として、電圧検出回路６２の内部を示す回路図である（他の電圧検出回路６３〜６８についても同じである。）。電圧検出回路６２は、フォトカプラＰｃと、抵抗Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚとによって構成されている。二次電池Ｂ２の両端電圧は、抵抗Ｒｘ，Ｒｙで分圧され、分圧された電圧がフォトカプラＰｃに入力される。フォトカプラＰｃへの入力電流はごく僅かであり、従って、フォトカプラＰｃへの入力電圧は電池の起電力にほぼ比例する。
【００３０】
フォトカプラＰｃは比例領域で動作し、入力された電圧を増幅して出力する。また、フォトカプラＰｃは、入力と出力とが互いに絶縁されている。入力対出力の変換精度すなわち、同一入力値に対する出力の誤差範囲は、アイソレーションアンプＩＡに比べて一桁大きく、数１０％程度である。但し、アイソレーションアンプＩＡに比べてフォトカプラは、かなり低コストであり、このことが実用的には大きなメリットである。
【００３１】
図３に戻り、電圧検出回路５の出力は一定の増幅機能等を有するバッファ回路７１を経て、Ａ／Ｄコンバータ８１に入力される。Ａ／Ｄコンバータ８１は入力されたアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換して、制御装置４に提供する。また、電圧検出回路６２〜６８の出力はそれぞれ一定の増幅機能等を有するバッファ回路７２〜７８を経て、Ａ／Ｄコンバータ８２〜８８に入力される。
【００３２】
Ａ／Ｄコンバータ８２〜８８はそれぞれ、入力されたアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換して、制御装置４に提供する。制御装置４は、電圧を読み取り、記憶する。また、周囲温度を測定する温度センサ１０の出力信号はＡ／Ｄコンバータ１１を介して制御装置４に入力される。
なお、各Ａ／Ｄコンバータ１１，８１〜８８は、制御装置４に内蔵させることも可能である。
【００３３】
なお、電源装置１では、後述のように、二次電池Ｂ１〜Ｂ８は選択されて使用されるので、使用されていない二次電池がある。使用されていない二次電池については、起電力の測定が可能である。すなわち、対応するスイッチ（ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか）がオフであることにより、現在、使用（選択）されていない電池の両端電圧は内部抵抗による電圧降下がほとんど無いので、実質的に起電力を表している。一方、使用されている電池の両端電圧は、大きな電流が内部抵抗に流れることによる電圧降下分だけ、起電力より低い値となる。
【００３４】
そこで、制御装置４は、使用中でない二次電池についての測定値は、起電力として扱う。起電力がわかれば、ネルンストの式（Nernst Equation）を用いて充電深度を求めることができる。一方、使用中であれば、測定値をそのまま両端電圧として扱い、既に記憶している起電力との比較に基づいて内部抵抗を求める。
【００３５】
こうして制御装置４は、サイクリックに電池情報の取得を繰り返し、情報を更新していく。なお、充電深度すなわち電池としての残量は、充放電に際して、どの二次電池を選択するかの選択基準となる。また、電池は、劣化するほど内部抵抗が大きくなるので、内部抵抗に基づいて交換時期を判断し、交換を促す警告を発する処理を行うこともできる。
【００３６】
《電源装置の動作》
次に、上記電源装置１の充電又は放電の動作について説明する。
図５は、充電又は放電の動作に関する処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置４は、電池の充電か放電かによって、動作を区別する（ステップＳ１０）。充電／放電のどちらの動作を行うかは、外部（上位システム）からの指示による。
まず、二次電池を放電させる場合の動作について説明する。なお、放電に使用される電池は基本的に１つ（１ストリング）である。
【００３７】
上記の電池情報に基づいて、制御装置４は、放電用として最も充電深度が高い二次電池（Ｂ１〜Ｂ８のいずれか１つ）を、次に選択すべき電池として特定する（ステップＳ１１）。なお、現時点で選択されている電池については、電圧降下のために正確な充電深度を把握できないので、当該電池は除外して、その他の電池のうちで最も充電深度が高い電池（Ｂ１〜Ｂ８のうち使用中の１つを除いたものの中のいずれか１つ）を特定するようにしてもよい。
【００３８】
次に、制御装置４は、現時点で選択されている電池に対応するスイッチ（ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか）をオフにして、当該電池を系統から解列する（ステップＳ１２）。なお、この解列前に、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４及びＳＮ１〜ＳＮ４は全てオフとなっている。続いて制御装置４は、次に選択すべき電池に対応するスイッチ（ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか）をオンにして、当該電池をプラス側電路Ｌｐ２に接続する（ステップＳ１３）。そして、制御装置４は、スイッチＳＰ１及びＳＮ１をオンにして、選択された電池からキャパシタＣ１への放電回路を構成し、キャパシタＣ１を充電する（ステップＳ１４）。電池を放電させる時間はキャパシタＣ１の容量や電池の性能にもよるが、ごく短時間であり、当該時間経過後は、スイッチＳＰ１及びＳＮ１をオフにする。
【００３９】
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ２及びＳＮ２をオンにして、選択された電池からキャパシタＣ２への放電回路を構成し、キャパシタＣ２を充電する（ステップＳ１５）。また、制御装置４は、電池の放電時間経過後は、スイッチＳＰ２及びＳＮ２をオフにする。
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ３及びＳＮ３をオンにして、選択された電池からキャパシタＣ３への放電回路を構成し、キャパシタＣ３を充電する（ステップＳ１６）。また、制御装置４は、電池の放電時間経過後は、スイッチＳＰ３及びＳＮ３をオフにする。
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ４及びＳＮ４をオンにして、選択された電池からキャパシタＣ４への放電回路を構成し、キャパシタＣ４を充電する（ステップＳ１７）。また、制御装置４は、電池の放電時間経過後は、スイッチＳＰ４及びＳＮ４をオフにする。
【００４０】
ステップＳ１７の後、制御装置４はステップＳ１０に戻り、同様の処理を繰り返す。電池はその都度特定される（ステップＳ１１）ので、現在選択されている電池を次期選択の対象外とする場合は、残りの電池の中で充電深度が最も高い電池が選択されることになる。このようにして、残量の多い電池が逐次選ばれる。なお、「残りの電池の中で充電深度が最も高い」というのは選択基準の一例であり、必ずしも最も高いものでなくてもよい。
【００４１】
要するに、充電深度が相対的に高い電池を優先的に選択することで、性能の劣る電池に制約されることなく、その時点で性能が優れている電池を適時に有効活用することができる。
なお、同じ電池を連続的に選択して使用することも可能である。但し、使用中は最新の充電深度がわからないので、所定回数連続して使用した後、次の電池を選択するようにすればよい。具体的には、例えば、ステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を所定回数繰り返してからステップＳ１０に戻るフローチャートにすればよい。
【００４２】
次に、二次電池を充電する場合の動作について説明する。なお、充電に使用される（すなわち充電される）電池は基本的に１つ（１ストリング）である。
まず、前述の電池情報に基づいて、制御装置４は、充電用（充電対象）として最も充電深度が低い電池（Ｂ１〜Ｂ８のいずれか１つ）を、次に選択すべき電池として特定する（ステップＳ２１）。
【００４３】
次に、制御装置４は、現時点で選択されている電池に対応するスイッチ（ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか）をオフにして、当該電池を系統から解列する（ステップＳ２２）。なお、この解列前に、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４及びＳＮ１〜ＳＮ４は全てオフとなっている。続いて制御装置４は、次に選択すべき電池に対応するスイッチ（ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか）をオンにして、当該電池をプラス側電路Ｌｐ２に接続する（ステップＳ２３）。そして、制御装置４は、スイッチＳＰ１及びＳＮ１をオンにして、キャパシタＣ１から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタＣ１を放電させる（ステップＳ２４）。なお、キャパシタＣ１を放電させる時間は、ごく短時間であり、当該時間経過後は、スイッチＳＰ１及びＳＮ１をオフにする。
【００４４】
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ２及びＳＮ２をオンにして、キャパシタＣ２から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタＣ２を放電させる（ステップＳ２５）。また、制御装置４は、キャパシタＣ２の放電時間経過後は、スイッチＳＰ２及びＳＮ２をオフにする。
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ３及びＳＮ３をオンにして、キャパシタＣ３から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタＣ３を放電させる（ステップＳ２６）。また、制御装置４は、キャパシタＣ３の放電時間経過後は、スイッチＳＰ３及びＳＮ３をオフにする。
続いて、制御装置４は、スイッチＳＰ４及びＳＮ４をオンにして、キャパシタＣ４から選択された電池への充電回路を構成し、キャパシタＣ４を放電させる（ステップＳ２７）。また、制御装置４は、キャパシタＣ４の放電時間経過後は、スイッチＳＰ４及びＳＮ４をオフにする。
【００４５】
なお、この場合のキャパシタＣ１〜Ｃ４は変換装置（交直変換装置１０１等）から常時充電される状態にあり、放電によって失った電荷は補充される。
そして、制御装置４は、上記のステップＳ２４〜Ｓ２７による放電を所定回数繰り返し（ステップＳ２８）、所定回数に達したら、ステップＳ１０に戻る。
【００４６】
それ以降は、同様の処理が行われる。充電対象となる電池はその都度特定される（ステップＳ２１）ので、現在選択されている電池を次期選択の対象外とする場合は、残りの電池の中で充電深度が最も低い電池が選択されることになる。このようにして、残量の少ない電池が逐次選ばれる。なお、「残りの電池の中で充電深度が最も低い」というのは選択基準の一例であり、必ずしも最も低いものでなくてもよい。要するに、充電深度が相対的に低い電池を優先的に選択することで、残量の少ない電池を、放電用に選択できる状態に回復させることができる。
【００４７】
なお、例えば４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４を１ストリングとして、これが２ストリング並列に設けられている場合（すなわち合計８つのキャパシタがある場合）には、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４，ＳＮ１〜ＳＮ４を別途１セット設けて、８つのキャパシタを順番に充電し又は放電させるように構成すればよい。さらに多くのキャパシタが設けられる場合であっても同様である。
【００４８】
《絶縁型電圧測定装置の補正動作：第１実施形態》
次に、絶縁型電圧測定装置９による補正動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。前述の絶縁型電圧測定装置９の基本動作、及び、電源装置１の充放電動作は、並行して繰り返し行われる。一方、以下に述べる絶縁型電圧測定装置９による補正動作は、基本的には、充放電動作の合間を縫って実行される。従って、補正動作が行われるときは、スイッチＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＮ１〜ＳＮ４が全てオフである。なお、補正動作は、比較的長い周期で定期的（例えば数時間に１回、１日に１回、１月に１回等）に実行される。また、電源装置１の起動時（起動直前あるいは直後）には必ず行うことが好ましい。
【００４９】
図６において、制御装置４は、まずステップＳ１において、図３におけるスイッチＳＢ１と、他のいずれか１つのスイッチ（例えばスイッチＳＢ２とする。）とを、共にオンにする（その他はオフである。）。これにより、２つの電池Ｂ１，Ｂ２は互いに並列に接続されることになり、両電池の両端電圧は、強制的に同一値とさせられた状態になる。従って、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路５によって検出される電圧Ｖ１と、フォトカプラを含む電圧検出回路６２とによって検出される電圧Ｖ６２とは、同じ値になるはずである。そこで、制御装置４は、両電池の両端電圧を測定し（ステップＳ２）、同じ値か否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５０】
ここで、２つの電圧が異なっているときは、精度の高いアイソレーションアンプを含む電圧検出回路５によって検出される電圧Ｖ１が、より正確な値を示しているものとして、電圧検出回路６２のフォトカプラの電圧補正係数ｋ６２（＝Ｖ１／Ｖ６２）を求める（ステップＳ４）。そして、制御装置４は、電圧検出回路６２からの入力電圧Ｖ６２に対して補正係数を適用することとし（ステップＳ５）、電池Ｂ２の電圧Ｖ２については、Ｖ２＝ｋ６２・Ｖ６２と補正する。
【００５１】
そして、制御装置４は全てのフォトカプラ（電圧検出回路６２〜６８）について同様なチェックを行い、補正を行うものとする（ステップＳ６）。なお、ステップＳ３において同じ値であれば、補正の必要は無いので、ステップＳ４，Ｓ５は省略される。
制御装置４は、ステップＳ１に戻ると、例えば次は、スイッチＳＢ１，ＳＢ３を共にオンにすることにより、同様の処理を行って、電池Ｂ３の電圧Ｖ３は、Ｖ３＝ｋ６３・Ｖ６３と補正する。以下同様に、
Ｖ４＝ｋ６４・Ｖ６４
Ｖ５＝ｋ６５・Ｖ６５
Ｖ６＝ｋ６６・Ｖ６６
Ｖ７＝ｋ６７・Ｖ６７
Ｖ８＝ｋ６８・Ｖ６８
となる。これらの補正演算は、次に補正係数が更新されるまで適用される。
【００５２】
以上のような絶縁型電圧測定装置９を用いることによって、フォトカプラに比べて入力対出力の変換精度の高いアイソレーションアンプの出力を基準として、フォトカプラの出力を補正することができる。フォトカプラはアイソレーションアンプに比べて安価であるという実用的価値があるので、両者を併用することで、高い精度とコスト削減とを両立させることができる。
また、定期的に補正を行うことで、経年劣化によりフォトカプラの特性が変化しても、アイソレーションアンプの精度が高く維持されている限り、ある程度までは、補正により補償することができる。
【００５３】
また、定期的以外にも、例えば所定時間あたりの周囲温度変化が所定値を超える場合、すなわち、温度変化が大きいときには、フォトカプラの特性が変化し易い。そこで、温度センサ１０の出力に基づいて、制御装置４は、温度変化が大きいことを検出したときには補正を実行することにより、特性の変化を補償して、ほぼ正確に電圧検出を行うことができる。
【００５４】
なお、上記の補正動作においては２つの電池を並列に接続するので、電池Ｂ１〜Ｂ８は基本的に同種の電池であることが好ましい。また、並列接続される電池同士に、あまり大きな電圧差が生じないように、適時に充電を行っておくことが好ましい。
【００５５】
《絶縁型電圧測定装置の構成及び基本動作：第２実施形態》
次に、第２実施形態に係る絶縁型電圧測定装置について説明する。図７は、図３とは一部異なる絶縁型電圧測定装置９の構成を示す回路図である。
図３との違いは、アイソレーションアンプＩＡを含む電圧検出回路５を設ける位置が異なる点である。図７において、アイソレーションアンプＩＡを含む電圧検出回路５の入力端子とスイッチＳＢ０との直列体は、プラス側電路Ｌｐ２とマイナス側電路Ｌｎ２との間に設けられている。スイッチＳＢ０は、他のスイッチＳＢ１〜ＳＢ８と同種のスイッチである。一方、電池Ｂ１に関しては、他の電池Ｂ２〜Ｂ８と同様に、フォトカプラを含む電圧検出回路６１並びに、バッファ７１及びＡ／Ｄコンバータ８１が設けられている。
【００５６】
《絶縁型電圧測定装置の補正動作：第２実施形態》
次に、第２実施形態に係る絶縁型電圧測定装置９による補正動作について、図６（第１実施形態と同じ。）のフローチャートを参照して説明する。補正動作が行われる時期や、状況（スイッチＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＮ１〜ＳＮ４が全てオフ）は、第１実施形態と同じである。
【００５７】
図６において、制御装置４は、まずステップＳ１において、図７におけるスイッチＳＢ０（必須）の他、ＳＢ１〜ＳＢ８のいずれか１つ（例えばスイッチＳＢ１とする。）をオンにする（その他はオフである。）。これにより、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路５によって検出される電圧Ｖｒと、フォトカプラを含む電圧検出回路６１とによって検出される電圧Ｖ６１とは、同じ値になるはずである。そこで、制御装置４は、両電池の両端電圧を測定し（ステップＳ２）、同じ値か否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５８】
ここで、２つの電圧が異なっているときは、精度の高いアイソレーションアンプを含む電圧検出回路５によって検出される電圧Ｖｒが、より正確な値を示しているものとして、電圧検出回路６１のフォトカプラの電圧補正係数ｋ６１（＝Ｖｒ／Ｖ６１）を求める（ステップＳ４）。そして、制御装置４は、電圧検出回路６１からの入力電圧Ｖ６１に対して補正係数を適用することとし、電池Ｂ１の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝ｋ６１・Ｖ６１と補正する。
【００５９】
そして、制御装置４は全てのフォトカプラ（電圧検出回路６１〜６８）について同様なチェックを行い、補正を行うものとする（ステップＳ６）。なお、ステップＳ３において同じ値であれば、補正の必要は無いので、ステップＳ４，Ｓ５は省略される。
制御装置４は、ステップＳ１に戻ると、例えば次は、スイッチＳＢ０の他、スイッチＳＢ２をオンにすることにより、同様の処理を行って、電池Ｂ２の電圧Ｖ２は、Ｖ２＝ｋ６２・Ｖ６２と補正する。以下同様に、
Ｖ３＝ｋ６３・Ｖ６３
Ｖ４＝ｋ６４・Ｖ６４
Ｖ５＝ｋ６５・Ｖ６５
Ｖ６＝ｋ６６・Ｖ６６
Ｖ７＝ｋ６７・Ｖ６７
Ｖ８＝ｋ６８・Ｖ６８
となる。これらの補正演算は、次に補正係数が更新されるまで適用される。
【００６０】
以上のような第２実施形態の絶縁型電圧測定装置９も、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
なお、前述のように、絶縁型電圧測定装置９による補正動作は、基本的には、充放電動作の合間を縫って実行される。しかしながら、第２実施形態の場合、スイッチＳＢ０がオンの状態で電池が充放電しても差し支えない。この場合には、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路５や、フォトカプラを含む電圧検出回路（６１〜６８のいずれか）の検出する電圧は電池の起電力とは言えないが、測定対象としている電圧は共通の電圧（放電中又は充電中の電池の端子電圧）であることには変わりはないので、電圧の対比によるフォトカプラの出力補正は可能である。従って、電源装置１として充放電の動作中も、補正が可能である。特に、電池の発熱によりフォトカプラの周囲温度が大きく変化する場合等には、充放電の動作中に補正を行うことができれば、迅速に、より正確な補正を行うことができる。
【００６１】
また、第２実施形態の絶縁型電圧測定装置９では、２つの電池を互いに並列接続しなくてもよいので、電池間に大きな電圧格差があっても何ら差し支えない。この点は、第１実施形態の絶縁型電圧測定装置９には無い利点である。
なお、図７におけるスイッチＳＢ０は、これを省略して電圧検出回路５の入力端子を電路Ｌｐ２−Ｌｎ２間に直接接続し、常時、Ｌｐ２−Ｌｎ２間の電圧を検出しているようにしてもよい。
【００６２】
《その他》
なお、上記実施形態ではアイソレーションアンプを含む電圧検出回路５を１つしか設けていないが、フォトカプラの廉価性を生かしながら、複数の電池に対応して設けることも可能である。
もちろん、全てアイソレーションアンプを使用することも可能であるが、この場合は、フォトカプラの廉価性を生かすことができない。
【００６３】
また、図３の絶縁型電圧測定装置９における補正は、スイッチＳＢ１（必須）の他、スイッチＳＢ２〜ＳＢ８のいずれか１つのスイッチをオンにするとして説明したが、２以上（全ても可）のスイッチをオンにして補正を行うことも可能ではある。例えば、スイッチＳＢ１の他、スイッチＳＢ２，ＳＢ３を共にオンとすると、電池Ｂ１〜Ｂ３に関する３並列回路が構成される。従って、電圧検出回路６２，６３による電圧を、アイソレーションアンプを含む電圧検出回路５による電圧に合わせるよう補正する補正係数を求めればよい。図７においても同様で、スイッチＳＢ１〜ＳＢ８の中から、複数（全ても可）のスイッチをオンにして、オンにしたスイッチに対応する電圧検出回路について、同時に補正係数を求めることが可能である。
【００６４】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態は、二次電池を用いた電源装置１と共に用いる絶縁型電圧測定装置について説明したが、絶縁型電圧測定装置の用途はこれに限定される訳ではなく、電圧を測定したい電池が複数あり、かつ、測定したい電圧との間で絶縁性を必要とする場合のコスト節約型の電圧測定装置として、種々適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１：電源装置
４：制御装置（演算装置）
５：電圧検出回路
６１〜６８：電圧検出回路
Ｂ１〜Ｂ８：二次電池
ＩＡ：アイソレーションアンプ
Ｐｃ：フォトカプラ
ＳＢ１〜ＳＢ８：スイッチ
【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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