(57)【要約】【課題】電圧測定の精度を高める。【解決手段】電圧測定回路１０は、第１電源１１と、第１電源１１よりも低い電圧を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源１２と、第１電源１１及び第２電源１２から印加された電圧が分圧される複数の抵抗２１，２２を有する分圧回路２０と、第１電源１１及び第２電源１２のうちの一方から選択的に電圧を分圧回路２０に印加する選択手段３０と、分圧回路２０からの出力に基づいて第１電源１１の電圧を測定するマイコン４０と、を備え、分圧回路２０は、第１電源１１から電圧が印加されたときに第１電源１１の電圧に応じた第１出力信号ＳＧ１を出力するとともに、第２電源１２から電圧が印加されたときに複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂを出力し、マイコン４０は、第１出力信号ＳＧ１から得られる第１電源１１の電圧に応じた値を、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂから得られる複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた値で補正して第１電源１１の電圧を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源と、
前記第１電源よりも低い電圧を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源と、
前記第１電源及び前記第２電源から印加された電圧が分圧される複数の抵抗を有する分圧回路と、
前記第１電源及び前記第２電源のうちの一方から選択的に前記電圧を前記分圧回路に印加する選択手段と、
前記分圧回路からの出力に基づいて前記第１電源の電圧を測定する測定部と、を備え、
前記分圧回路は、前記第１電源から前記電圧が印加されたときに前記第１電源の電圧に応じた第１出力信号を出力するとともに、前記第２電源から前記電圧が印加されたときに前記複数の抵抗の抵抗値に応じた第２出力信号を出力し、
前記測定部は、前記第１出力信号から得られる前記第１電源の電圧に応じた値を、前記第２出力信号から得られる前記複数の抵抗の抵抗値に応じた値で補正して前記第１電源の電圧を測定する、電圧測定回路。
【請求項２】
前記第２出力信号は、前記複数の抵抗の抵抗値に応じた複数の電圧信号であり、前記測定部は、前記複数の電圧信号の比率を演算するとともに、前記第１電源の電圧に応じた値を、前記比率で補正して前記第１電源の電圧を測定する請求項１に記載の電圧測定回路。
【請求項３】
前記第１電源と前記第２電源との間には、前記第１電源から前記第２電源への通電を規制するダイオードが配されている請求項１又は請求項２に記載の電圧測定回路。
【請求項４】
前記選択手段は、前記第１電源から前記分圧回路への電圧の印加と、前記第２電源から前記分圧回路への電圧の印加とを周期的に切り替える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧測定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載された技術は、電圧測定回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源の電圧を測定するためにマイコンが用いられている。このマイコンは、所定の電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）よりも高い入力電圧については測定できないため、直列接続された複数の抵抗からなる分圧回路によって電圧Ｖｃｃよりも低い電圧に変換された入力電圧に基づいて電源の電圧を測定することが知られている。特許文献１は、バッテリ電圧がリレー及びソレノイドバルブを介して出力トランジスタに接続されており、出力トランジスタのコレクタ電圧は、直列に接続された２つの抵抗で分圧され、２つの抵抗間の分圧点の電圧がマイクロコンピュータの入力ポートに入力されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１３７２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、分圧回路を構成する複数の抵抗は、温度変化や劣化により抵抗値が変化することがある。分圧回路を構成する複数の抵抗の抵抗値が変化すると、マイコンに入力される電圧に誤差が生じてしまい、精度の高い電源電圧の測定ができないという問題がある。具体的には、例えば、図３に示すように、電源が１２Ｖ，分圧回路の抵抗がＲＡ＝８０ｋΩ，ＲＢ＝２０ｋΩとした場合、分圧比は、（８０ｋΩ＋２０ｋΩ）／２０ｋΩ＝５倍であり、マイコンＭＣの入力端子ＴＥに入力される電圧は、１２Ｖ／５（分圧比）＝２．４Ｖである。ここで、仮に抵抗ＲＢが温度や劣化等により、２０ｋΩから２１ｋΩに変化したとすると、分圧比は、（８０ｋΩ＋２１ｋΩ）／２１ｋΩ＝約４．８１倍であるため、入力端子ＴＥに入力される電圧ＶＩＮは、１２Ｖ／４．８１（分圧比）＝２．４９５Ｖとなる。電圧測定時に、この電圧ＶＩＮと、抵抗値の変化前の分圧比とを用いて電源の電圧を算出すると、２．４９５Ｖ×５（抵抗値の変化前の分圧比）＝１２．４８Ｖとなり、実際の電圧１２Ｖに対して誤差が生じてしまい、精度の高い電源電圧の測定ができないという問題がある。
【０００５】
本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電圧測定の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載された電圧測定回路は、第１電源と、前記第１電源よりも低い電圧を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源と、前記第１電源及び前記第２電源から印加された電圧が分圧される複数の抵抗を有する分圧回路と、前記第１電源及び前記第２電源のうちの一方から選択的に前記電圧を前記分圧回路に印加する選択手段と、前記分圧回路からの出力に基づいて前記第１電源の電圧を測定する測定部と、を備え、前記分圧回路は、前記第１電源から前記電圧が印加されたときに前記第１電源の電圧に応じた第１出力信号を出力するとともに、前記第２電源から前記電圧が印加されたときに前記複数の抵抗の抵抗値に応じた第２出力信号を出力し、前記測定部は、前記第１出力信号から得られる前記第１電源の電圧に応じた値を、前記第２出力信号から得られる前記複数の抵抗の抵抗値に応じた値で補正して前記第１電源の電圧を測定する。
【０００７】
第１電源から分圧回路に電圧が印加されたときには、分圧回路から第１電源の電圧に応じた第１出力信号が出力される。この第１出力信号のみによる第１電源の電圧測定は、温度変化や抵抗の劣化等による抵抗値の変化に起因した誤差が懸念される。本構成によれば、第１電源よりも低い電圧を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源から分圧回路に電圧が印加されたときには、分圧回路から複数の抵抗の抵抗値に応じた第２出力信号が出力される。そして、測定部は、第１出力信号から得られる第１電源の電圧に応じた値を、第２出力信号から得られる複数の抵抗の抵抗値に応じた値で補正して第１電源の電圧を測定する。これにより、第１出力信号のみから電圧を測定する場合と比較して、温度変化や抵抗の劣化等による測定誤差を抑制することができる。よって、第１電源の電圧測定の精度を高めることができる。
【０００８】
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記第２出力信号は、前記複数の抵抗の抵抗値に応じた複数の電圧信号であり、前記測定部は、前記複数の電圧信号の比率を演算するとともに、前記第１電源の電圧に応じた値を、前記比率で補正して前記第１電源の電圧を測定する。
【０００９】
前記第１電源と前記第２電源との間には、前記第１電源から前記第２電源への通電を規制するダイオードが配されている。
このようにすれば、第１電源から分圧回路への通電時における第１電源から第２電源側への通電を抑制することができる。
【００１０】
前記選択手段は、前記第１電源から前記分圧回路への電圧の印加と、前記第２電源から前記分圧回路への電圧の印加とを周期的に切り替える。
このようにすれば、第１電源の電圧の測定を周期的に補正することで、電圧測定の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書に記載された技術によれば、電圧測定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の電圧測定回路の回路構成を示す図
【図２】スイッチング素子の動作とマイコンの入力端子の電圧との関係を示すタイミングチャート
【図３】従来の電圧測定回路の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
実施形態１について、図１，図２を参照しつつ説明する。
電圧測定回路１０は、例えば、自動車等の車両に搭載され、バッテリ電圧の監視、制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の電気接続箱に適用することができる。
【００１４】
（電圧測定回路１０）
電圧測定回路１０は、第１電源１１と、第２電源１２と、第１電源１１及び第２電源１２から印加された電圧が分圧される分圧回路２０と、第１電源１１及び第２電源１２のうちの一方から選択的に分圧回路２０に電圧を印加する選択手段３０と、分圧回路２０からの出力に基づいて第１電源１１の電圧を測定するマイコン４０（「測定部」の一例）と、を備える。
（第１電源１１，第２電源１２）
第１電源１１は、例えばバッテリであって、例えば１２Ｖの電圧が出力される。第２電源１２は、電源ＩＣ（integrated circuit）からなり、例えば第１電源１１等から電力の供給を受けて所定の電圧（１２Ｖよりも低い電圧）を出力可能とされている。また、例えば比較的大電流を出力可能であり、電圧変換部や制御部等を有し、小型化されている。この電源ＩＣの出力電圧は、所定の範囲内で任意に設定することができる。本実施形態では、例えば５Ｖの電圧を出力するように設定されている。
【００１５】
（分圧回路２０）
分圧回路２０は、直列に接続された２個（複数）の第１抵抗２１及び第２抵抗２２を有する。第１抵抗２１は、一端がグランドに接続されている。本実施形態では、第１抵抗２１＝２０ｋΩ，第２抵抗２２＝８０ｋΩが用いられている。また、詳しくは後述するが、第１抵抗２１は、温度や抵抗の劣化等に起因して２０ｋΩから２１ｋΩに変化するものとして説明する。なお、複数の抵抗の抵抗値の組み合わせは、これに限られず、種々の値に変更することができる。
【００１６】
分圧回路２０は、第１電源１１から電圧が印加されたときには第１電源１１の電圧に応じた第１出力信号ＳＧ１を分圧点ＶＰからマイコン４０に出力する。分圧点ＶＰは、第１抵抗２１と第２抵抗２２との間であり、第１出力信号ＳＧ１は、分圧点ＶＰの電圧信号である。また、分圧回路２０は、第２電源１２から電圧が印加されたときには、第１抵抗２１の抵抗値に応じた電圧である第２出力信号ＳＧ２Ａを分圧点ＶＰからマイコン４０に出力するとともに、複数の抵抗２１，２２の合計の抵抗値に応じた電圧である第２出力信号ＳＧ２Ｂを合算点ＴＰからマイコン４０に出力する。合算点ＴＰは、第２抵抗２２の上流側の電位の点である。
【００１７】
（選択手段３０）
選択手段３０は、２個（複数）のスイッチング素子３１，３２を備えている。スイッチング素子３１，３２は、第１電源１１と第１抵抗２１との間の第１電源ラインＬ１に直列に接続された第１スイッチング素子３１と、第２電源１２と第１抵抗２１との間の第２電源ラインＬ２に直列に接続された第２スイッチング素子３２とからなる。本実施形態では、スイッチング素子３１，３２は、共にＰＮＰ接合のバイポーラトランジスタとされている。スイッチング素子３１，３２のベース（制御端子）は、マイコン４０の出力端子４３，４４に抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して接続されている。スイッチング素子３１，３２のオンオフは所定の周期Ｔで選択的に切り替えられる。
【００１８】
第２電源ラインＬ２には、ダイオード３５が直列に接続されている。ダイオード３５は、アノード側が第２スイッチング素子３２のコレクタに接続され、カソード側が第１スイッチング素子３１のコレクタ及び第２抵抗２２に接続されている。
【００１９】
（マイコン４０）
マイコン４０は、第１入力端子４１と第２入力端子４２と出力端子４３，４４と記憶部４５とを有する。第１入力端子４１は、分圧点ＶＰに接続され、第２入力端子４２は、合算点ＴＰに接続されている。入力端子４１，４２に入力されたアナログ信号の電圧は、マイコン４０の内部でデジタル信号に変換される。
【００２０】
出力端子４３，４４は、各スイッチング素子３１，３２のベースに接続され、各出力端子４３，４４から制御信号ＩＢ１，ＩＢ２を出力することにより、図２に示すように、各スイッチング素子３１，３２が通電可能なオン状態（図２のＯＮ）と、通電が規制されるオフ状態（図２のＯＦＦ）とを交互に周期的に切り替える（選択的に一方をオン状態とする）。したがって、マイコン４０は、選択手段３０の動作を制御する制御部としても機能する。スイッチング素子３１，３２の切り替えの周期Ｔは、求められる測定精度等に応じて適宜設定することができるが、本実施形態では、例えば、１秒とすることができる。
【００２１】
選択手段３０の選択により第１電源１１から分圧回路２０に電圧が印加されているときには第１出力信号ＳＧ１が第１入力端子４１に入力され、選択手段３０の選択により第２電源１２から分圧回路２０に電圧が印加されているときには第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂが第２入力端子４２に入力される。本実施形態では、温度や抵抗２１，２２の劣化等に起因して第１抵抗２１が２０ｋΩから２１ｋΩに変化しているため、第１出力信号ＳＧ１として、第１入力端子４１に２．４９５Ｖの電圧が入力される。また、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂとして、第１入力端子４１に０．９３６Ｖの電圧が入力され、第２入力端子４２に約４．５０２Ｖの電圧が入力される。なお、第１電源１１から分圧回路２０に電圧が印加されているときにおける合算点ＴＰの電圧は、５Ｖを超えており、マイコン４０の第２入力端子４２から５Ｖ以上の電圧が入力されても測定できないため、飽和した５Ｖで測定される。
そして、記憶部４５は、第１出力信号ＳＧ１の電圧の値、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂの電圧の値を記憶する。
【００２２】
マイコン４０は、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂから電圧の比率ＲＴ（複数の抵抗２１，２２の抵抗値の比率）を演算する。具体的には、例えば、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂが周期的に入力されると、その都度、比率ＲＴ＝４．５０２Ｖ／０．９３６Ｖ＝４．８１を演算（図２参照）し、得られた値を記憶部４５に記憶する。
【００２３】
そして、マイコン４０は、第１出力信号ＳＧ１から得られた電圧の値に、演算による求めた比率ＲＴを（例えば比率ＲＴと同様に周期的に）乗算して第１電源１１の電圧の値を求める。具体的には、２．４９５Ｖ（分圧点ＶＰの電圧）×４．８１（比率）＝１２．００Ｖの演算により第１電源１１の電圧が求められる。この測定値は、抵抗値の変化による測定誤差が抑制されており、第１電源１１の電圧の測定精度が高められている。
【００２４】
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
電圧測定回路１０は、第１電源１１と、第１電源１１よりも低い電圧を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源１２と、第１電源１１及び第２電源１２から印加された電圧が分圧される複数の抵抗２１，２２を有する分圧回路２０と、第１電源１１及び第２電源１２のうちの一方から選択的に電圧を分圧回路２０に印加する選択手段３０と、分圧回路２０からの出力に基づいて第１電源１１の電圧を測定するマイコン４０（測定部）と、を備え、分圧回路２０は、第１電源１１から電圧が印加されたときに第１電源１１の電圧に応じた第１出力信号ＳＧ１を出力するとともに、第２電源１２から電圧が印加されたときに複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂを出力し、マイコン４０は、第１出力信号ＳＧ１から得られる第１電源１１の電圧に応じた値を、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂから得られる複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた値で補正して第１電源１１の電圧を測定する。
【００２５】
第１電源１１から分圧回路２０に電圧が印加されたときには、分圧回路２０から第１電源１１の電圧に応じた第１出力信号ＳＧ１が出力される。この第１出力信号ＳＧ１のみによる第１電源１１の電圧測定は、温度変化や抵抗２１，２２の劣化による抵抗値の変化に起因した誤差が懸念される。本実施形態によれば、第１電源１１（１２Ｖ）よりも低い電圧（５Ｖ）を出力可能な電源ＩＣからなる第２電源１２から分圧回路２０に電圧が印加されたときには、分圧回路２０から複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂが出力される。そして、マイコン４０は、第１出力信号ＳＧ１から得られる第１電源１１の電圧に応じた値を、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂから得られる複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた値で補正して第１電源１１の電圧を測定する。これにより、第１出力信号ＳＧ１のみから電圧を測定する場合と比較して、温度変化や抵抗２１，２２の劣化等による測定誤差を抑制することができる。よって、第１電源１１の電圧測定の精度を高めることができる。
【００２６】
また、第２出力信号ＳＧ２Ａ，ＳＧ２Ｂは、複数の抵抗２１，２２の抵抗値に応じた複数の電圧信号であり、マイコン４０は、複数の電圧信号の比率ＲＴを演算するとともに、第１電源１１の電圧に応じた値を、比率ＲＴで補正して第１電源１１の電圧を測定する。
【００２７】
また、第１電源１１と第２電源１２との間には、第１電源１１から第２電源１２への通電を規制するダイオード３５が配されている。
このようにすれば、第１電源１１から分圧回路２０に通電しているときに、第１電源１１から第２電源１２側への通電を抑制することができる。
【００２８】
また、選択手段３０は、第１電源１１から分圧回路２０への電圧の印加と、第２電源１２から分圧回路２０への電圧の印加とを周期Ｔで周期的に切り替える。
このようにすれば、第１電源１１の電圧の測定を周期的に補正することで、電圧測定の精度を高めることができる。
【００２９】
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）スイッチング素子３１，３２は、本実施形態ではＰＮＰ接合のバイポーラトランジスタとしたが、これに限られず、例えばＮＰＮ接合のトランジスタやＦＥＴ（Field effect transistor）やメカニカルリレーとしてもよい。
（２）第２電源ラインＬ２にダイオード３５を設けたが、ダイオード３５を設けない構成としてもよい。
【００３０】
（３）第１電源１１は、バッテリとしたが、これに限られず、キャパシタやオルタネータ等としてもよい。
（４）スイッチング素子３１，３２のオンオフを周期的に切り替える構成としたが、これに限られない。例えば、所定の時刻で切り替えるようにしてもよい。また、スイッチング素子３１，３２の双方がオフ状態となる時間を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０：  電圧測定回路
１１：  第１電源
１２：  第２電源
２０：  分圧回路
２１，２２：  抵抗
３０：  選択手段
３１，３２：  スイッチング素子
３５：  ダイオード
４０：  マイコン（測定部）
４１，４２：  入力端子
４３，４４：  出力端子
４５：  記憶部
ＲＴ：  比率
Ｔ：  周期
【図１】
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【図２】
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【図３】
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