JP2006337130A - フライングキャパシタ方式電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧源の電圧測定機能と絶縁検出機能とを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置を提供すること。
【解決手段】フライングキャパシタ３に接続され、高圧電源Ｖの各電圧源Ｖ１〜Ｖ５の個別電圧を測定する電圧測定モードと高圧電源の絶縁状態を検出する絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択する動作モード選択回路４と、サンプルスイッチ５と電圧計測手段７との間に接続され、サンプルスイッチ５を介して供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換して電圧計測手段７に供給するインターフェース回路６と、動作モード選択回路４の動作モードを選択すると共に、選択された動作モードに応じて、マルチプレクサ１，２のスイッチＳ１〜Ｓ６およびサンプルスイッチ４の開閉を制御する制御手段７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フライングキャパシタ方式電圧測定装置に関し、特に、絶縁検出機能を備えたフライングキャパシタ方式電圧測定装置に関する。

電気自動車の電源のように、多数個の電池（電圧源）を直列接続して構成される高圧電源において、高圧電源を構成する各個別電池（電圧源）の電圧を、それぞれ測定する装置として、フライングキャパシタ方式電圧測定装置がある。このような装置は、たとえば、特開平１１−２４８７５５号公報（特許文献１）に開示されている。

上記公報に開示されているフライングキャパシタ方式電圧測定装置では、スイッチにより電圧源の電圧を一旦コンデンサに蓄え、その後電圧源とコンデンサ間のスイッチを切り離し、信号処理側とコンデンサ間を接続することにより、絶縁を保ちながら各電圧源の電圧をマルチプレクスして取り込んでいる。
特開平１１−２４８７５５号公報

しかしながら、上述の従来装置では、電圧源の電圧測定機能のみで、電圧源の絶縁状態を検出するためには、別途地絡センサを設ける必要があり、システムとしての効率が悪いという課題がある。

そこで本発明は、上述した課題に鑑み、電圧源の電圧測定機能と絶縁検出機能とを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明のフライングキャパシタ方式電圧測定装置は、直列接続されたＮ個の電圧源を含み、接地電位から絶縁されている高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個のスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプルスイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、前記フライングキャパシタに接続され、前記高圧電源の各電圧源の個別電圧を測定する電圧測定モードと前記高圧電源の絶縁状態を検出する絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択する動作モード選択回路と、前記サンプルスイッチと前記電圧計測手段との間に接続され、前記サンプルスイッチを介して供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換して前記電圧計測手段に供給するインターフェース回路と、前記動作モード選択回路の動作モードを選択すると共に、選択された動作モードに応じて、前記マルチプレクサのスイッチおよび前記サンプルスイッチの開閉を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの奇数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する第１のマルチプレクサと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの偶数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する第２のマルチプレクサとを含むことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの１〜Ｎ番目の電圧検出端子をそれぞれ前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する複数のスイッチと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの２〜（Ｎ＋１）番目の電圧検出端子をそれぞれ前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する複数のスイッチとを含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個のスイッチと、前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの１番目からＮ番目までのスイッチと前記フライングキャパシタの一方の端子間に、それぞれ、前記スイッチから前記フライングキャパシタへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードと、前記（Ｎ＋１）個のスイッチのうちの２番目から（Ｎ＋１）番目までのスイッチと前記フライングキャパシタの他方の端子間に、それぞれ、前記フライングキャパシタから前記スイッチへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードとをさらに備えたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記動作モード選択回路は、前記動作モードの選択に応じて前記フライングキャパシタの充電抵抗を切り替えることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記動作モード選択回路は、前記動作モードの選択に応じて、前記フライングキャパシタの充電抵抗を切り替えると共に、前記電圧測定モード時には前記フライングキャパシタを接続し、前記絶縁検出モード時には、前記フライングキャパシタに代えて前記フライングキャパシタより容量の大きいキャパシタを接続することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５または６記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、前記インターフェース回路は、前記動作モード選択回路の充電抵抗と共に分圧抵抗として働く抵抗を含む分圧回路で構成されることを特徴とする。

請求項１から４に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、高圧電源の絶縁状態を検出する地絡センサの機能を内蔵でき、地絡センサハードウェア分のコスト・スペースを削減できる。

請求項５および６に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、電圧測定モードの性能を落とすことなく絶縁検出モードの検出精度を向上させることができる。

請求項７記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、充電抵抗が分圧抵抗として兼用されるので、部品コストが安価になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。

フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６に接続された第１および第２のマルチプレクサ１，２、両極性のフライングキャパシタ３、動作モード選択回路４、サンプルスイッチ５、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路６およびマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）７を含む。

高圧電源Ｖは、直列接続されたＮ個（この形態では、たとえばＮ＝５）の電圧源（たとえば、単電池）Ｖ１〜Ｖ５を含み、接地電位から絶縁されている。各電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続されている。電圧検出端子Ｔ１およびＴ６は、それぞれ、高圧電源Ｖの正端子および負端子となっている。

マルチプレクサ１は、一方の端子が各電圧検出端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５にそれぞれ接続されたスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ５を含む。また、マルチプレクサ２は、一方の端子が各電圧検出端子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６にそれぞれ接続されたスイッチＳ２，Ｓ４，Ｓ６を含む。

スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ５の他方の端子は、それぞれ、動作モード選択回路４に接続され、スイッチＳ２，Ｓ４，Ｓ６の他方の端子は、それぞれ、フライングキャパシタ３の一方の端子に接続されている。

動作モード選択回路４は、スイッチＳ７と抵抗Ｒ１の並列接続回路からなり、並列接続回路の一方の端子は、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ５の他方の端子に接続され、他方の端子は、フライングキャパシタ３の他方の端子に接続されている。

サンプルスイッチ５は、動作モード選択回路４の一方の端子に接続されたスイッチＳ８およびＳ１０と、フライングキャパシタ３の一方の端子に接続されたスイッチＳ９およびＳ１１を含む。スイッチＳ８〜Ｓ１１の他方の端子は、Ｉ／Ｆ回路６に接続されている。

Ｉ／Ｆ回路６は、サンプルスイッチ５を介してマイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換するためのものであり、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４で構成される。抵抗Ｒ３およびＲ４は、後述するように、動作モード選択回路４の抵抗Ｒ１と共に分圧抵抗としてフライングキャパシタ３の両端電圧を分圧する分圧回路を構成する。抵抗Ｒ３の一方の端子は、サンプルスイッチ５のスイッチＳ９およびＳ１０の他方の端子に接続され、他方の端子は接地されている。抵抗Ｒ４の一方の端子は、サンプルスイッチ４のスイッチＳ８およびＳ１１の他方の端子とマイコン７の入力ポートＡ／Ｄに接続され、他方の端子は接地されている。

マイコン７は、その電源ポートＶｃｃに、電源＋Ｖｃｃからの駆動電圧が供給され、その入力ポートＡ／ＤにＩ／Ｆ回路６から電圧が供給されて電圧計測手段として働くと共に、マルチプレクサ１，２の各スイッチＳ１〜Ｓ６、動作モード選択回路４のスイッチＳ７およびサンプルスイッチ５の各スイッチＳ８〜Ｓ１１を後述する動作モードに応じて切り替え制御する制御手段として働く。

上述の構成により、フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの各電圧源Ｖ１〜Ｖ５の個別電圧を測定する電圧測定モードと、高圧電源Ｖの絶縁状態（地絡状態）を検出する絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択して動作させることができる。以下、各動作モードについて説明する。

電圧測定モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、動作モード選択回路４のスイッチＳ７を閉じると共に、第１のマルチプレクサ１のスイッチＳ１と第２のマルチプレクサ２のスイッチＳ２を閉じると、電圧源Ｖ１、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ１、スイッチＳ７、フライングキャパシタ３、スイッチＳ２および電圧検出端子Ｔ２により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ１の電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ１の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８，Ｓ９を開き、続いてスイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ７を閉じると、電圧源Ｖ２、電圧検出端子Ｔ２、スイッチＳ２、フライングキャパシタ３、スイッチＳ７、スイッチＳ３および電圧検出端子Ｔ３により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ２の電圧が、電圧源Ｖ１の測定時と逆極性で、すなわち、スイッチＳ２に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ１１，Ｓ１０を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧は、スイッチＳ１１，Ｓ１０で極性反転され、電圧源Ｖ１の測定時と同一極性とされると共に、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ２の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

以下同様に、スイッチＳ３およびＳ４、Ｓ４およびＳ５、Ｓ５およびＳ６の組み合わせにより、それぞれ、電圧源Ｖ３、Ｖ４およびＶ５の各電圧を示す値が、マイコン７で読み込まれる。また、スイッチＳ１およびＳ６の組み合わせにより、電圧源Ｖ１〜Ｖ５の全部の合計電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧もマイコン７で読み込むことができる。なお、奇数番目の電圧源Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５の電圧測定時には、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９が閉じられるが、偶数番目の電圧源Ｖ２，Ｖ４の電圧測定時には、サンプルスイッチ５のスイッチ１１，１０が閉じられて極性反転されるので、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄには、常に同一極性の電圧が供給される。

次に、絶縁検出モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、第１のマルチプレクサ１のスイッチＳ１と第２のマルチプレクサ２のスイッチＳ６を閉じると、電圧源Ｖ１〜Ｖ５、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ６および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、高圧電源Ｖの高圧電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１，Ｓ６を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、高圧電源Ｖの高圧電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ９を閉じたままで、スイッチＳ１を閉じると、電圧源Ｖ１〜Ｖ５、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ９、抵抗Ｒ３、接地電位、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎおよび電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１を開き、続いてスイッチＳ８を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧と、前回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎの値を算出する。（なお、地絡抵抗の算出方法は、たとえば、出願人が先に提案している特開２００４−１７０１０３号公報や特開２００４−２４５６３２号公報等で開示している方法と同じであり、ここでは詳述しない。以下同じ。）

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８を閉じたままで、スイッチＳ６を閉じると、電圧源Ｖ１〜Ｖ５、電圧検出端子Ｔ１、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐ、接地電位、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ２、スイッチＳ８、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ６および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ６を開き、続いてスイッチＳ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧と、前々回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐの値を算出する。

最後に、マイコン７は、算出した負端子側の地絡抵抗Ｒｎと正端子側の地絡抵抗Ｒｐの各値から、高圧電源Ｖの絶縁状態を判定する。たとえば、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐと、予め定められた基準抵抗値とを比較し、地絡抵抗Ｒｐの値が基準抵抗値以下になっている場合は、絶縁不良が生じていると判定する。

このように、第１の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、電圧測定モードにおいて、高圧電源Ｖの各電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧測定を行うことができると共に、絶縁検出モードにおいて、高圧電源Ｖの絶縁や地絡状態を検出することができる。

また、電圧測定モードと絶縁検出モードは、フライングキャパシタ３と、第１のマルチプレクサ１、第２のマルチプレクサ２、動作モード選択回路４、サンプルスイッチ５の各スイッチの開閉を上述のようにシーケンス制御するのみで、電圧源の電圧測定動作と絶縁検出動作を可能とすることができる。そして、このようなシーケンス制御は、マイコン７のソフトウエアプログラムによって実行可能である。

（第２の実施形態）次に図２は、本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。

フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６に接続された短絡保護用の電流制限抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６、マルチプレクサ１２、単極性のフライングキャパシタ３、動作モード選択回路４、サンプルスイッチ５、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路６、および電圧計測手段としてのマイコン７を含む。

高圧電源Ｖは、直列接続されたＮ個（この形態では、たとえばＮ＝５）の電圧源（たとえば、単電池）Ｖ１〜Ｖ５を含む。各電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続されている。

マルチプレクサ１２は、一方の端子が電流制限抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５にそれぞれ接続されたスイッチＳ１２〜Ｓ１６と、一方の端子が電流制限抵抗Ｒ１２〜Ｒ１６にそれぞれ接続されたスイッチＳ１７〜Ｓ２１とを含む。

スイッチＳ１２〜Ｓ１６の他方の端子は、それぞれ、動作モード選択回路４に接続され、スイッチＳ１７〜Ｓ２１の他方の端子は、それぞれ、フライングキャパシタ３の一方の端子に接続されている。

動作モード選択回路４は、スイッチＳ７と抵抗Ｒ１の並列接続回路からなり、並列接続回路の一方の端子は、スイッチＳ１２〜Ｓ１６の他方の端子に接続され、他方の端子は、フライングキャパシタ３の他方の端子に接続されている。

サンプルスイッチ５は、動作モード選択回路４の一方の端子に接続されたスイッチＳ８と、フライングキャパシタ３の一方の端子に接続されたスイッチＳ９を含む。スイッチＳ８，Ｓ９の他方の端子は、Ｉ／Ｆ回路６に接続されている。

Ｉ／Ｆ回路６は、サンプルスイッチ５を介してマイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換するためのものであり、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４で構成される。抵抗Ｒ３およびＲ４は、後述するように、動作モード選択回路４の抵抗Ｒ１と共に分圧抵抗としてフライングキャパシタ３の両端電圧を分圧する分圧回路を構成する。抵抗Ｒ３の一方の端子は、サンプルスイッチ５のスイッチＳ９およびＳ１０の他方の端子に接続され、他方の端子は接地されている。抵抗Ｒ４の一方の端子は、サンプルスイッチ４のスイッチＳ８およびＳ１１の他方の端子とマイコン７の入力ポートＡ／Ｄに接続され、他方の端子は接地されている。

マイコン７は、その電源ポートＶｃｃに、電源＋Ｖｃｃからの駆動電圧が供給され、その入力ポートＡ／ＤにＩ／Ｆ回路６から電圧が供給されて電圧計測手段として働くと共に、マルチプレクサ１，２の各スイッチＳ１〜Ｓ６、動作モード選択回路４のスイッチＳ７およびサンプルスイッチ５の各スイッチＳ８〜Ｓ１１を後述する動作モードに応じて切り替え制御する制御手段として働く。

上述の構成により、第２の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置は、同様に電圧測定モードと絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択して動作させることができる。以下、各動作モードについて説明する。

電圧測定モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、動作モード選択回路４のスイッチＳ７を閉じると共に、マルチプレクサ１２のスイッチＳ１２，Ｓ１７を閉じると、電圧源Ｖ１、電圧検出端子Ｔ１、電流制限用抵抗Ｒ１１、スイッチＳ１２、スイッチＳ７、フライングキャパシタ３、スイッチＳ１７、電流制限用抵抗Ｒ１２および電圧検出端子Ｔ２により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ１の電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１２，Ｓ１７，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ１の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８，Ｓ９を開き、続いてスイッチＳ１３，Ｓ１８，Ｓ７を閉じると、電圧源Ｖ２、電圧検出端子Ｔ２、電流制限用抵抗Ｒ１２、スイッチＳ１３、スイッチＳ７、フライングキャパシタ３、スイッチＳ１８、電流制限用抵抗Ｒ１３および電圧検出端子Ｔ３により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ２の電圧が、電圧源Ｖ１の測定時と同様に、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１３，Ｓ１８，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ４のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ２の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

以下同様に、スイッチＳ１４およびＳ１９、Ｓ１５およびＳ２０、Ｓ１６およびＳ２１の組み合わせにより、それぞれ、電圧源Ｖ３、Ｖ４およびＶ５の各電圧を示す値が、マイコン７で読み込まれる。また、スイッチＳ１２およびＳ２１の組み合わせにより、電圧源Ｖ１〜Ｖ５の全部の合計電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧もマイコン７で読み込むことができる。なお、この第２の実施形態では、全ての電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧測定時に、フライングキャパシタ３は同一方向に充電されるので、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄには、常に同一極性の電圧が供給される。

次に、絶縁検出モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、マルチプレクサ１２のスイッチＳ１２，Ｓ２１を閉じると、電圧源Ｖ１〜Ｖ５、電圧検出端子Ｔ１、電流制限用抵抗Ｒ１１、スイッチＳ１２、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ２１、電流制限用抵抗Ｒ１６および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、高圧電源Ｖの高圧電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１２，Ｓ２１を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、高圧電源Ｖの高圧電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ９を閉じたままで、スイッチＳ１２を閉じると、電圧検出端子Ｔ１、電流制限用抵抗Ｒ１１、スイッチＳ１２、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ９、抵抗Ｒ３、接地電位、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎおよび電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ１２を開き、続いてスイッチＳ８を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧と、前回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎの値を算出する。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８を閉じたままで、スイッチＳ２１を閉じると、電圧検出端子Ｔ１、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐ、接地電位、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ２、スイッチＳ８、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ２１および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２１を開き、続いてスイッチＳ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧と、前々回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐの値を算出する。

最後に、マイコン７は、算出した負端子側の地絡抵抗Ｒｎと正端子側の地絡抵抗Ｒｐの各値から、高圧電源Ｖの絶縁状態を判定する。たとえば、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐと、予め定められた基準抵抗値とを比較し、地絡抵抗Ｒｐの値が基準抵抗値以下になっている場合は、絶縁不良が生じていると判定する。

このように、第２の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、電圧測定モードにおいて、高圧電源Ｖの各電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧測定を行うことができると共に、絶縁検出モードにおいて、高圧電源Ｖの絶縁や地絡状態を検出することができる。

また、電圧測定モードと絶縁検出モードは、フライングキャパシタ３と、マルチプレクサ１２、動作モード選択回路４、サンプルスイッチ５の各スイッチを上述のようにシーケンス制御するのみで、電圧源の電圧測定動作と絶縁検出動作を可能とすることができる。そして、このようなシーケンス制御は、マイコン７のソフトウエアプログラムによって実行可能である。

（第３の実施形態）次に図３は、本発明の第３の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。

フライングキャパシタ方式電圧測定装置は、高圧電源Ｖの電圧検出端子に接続されたマルチプレクサ１２、フライングキャパシタ３、サンプルスイッチ５、Ｉ／Ｆ回路６、電圧計測手段としてのマイコン７、ダイオード１７ａ〜１７ｅ，１８ｂ〜１８ｆおよび補正手段としての補正回路１９−１〜１９−５を含む。

高圧電源Ｖは、直列接続されたＮ個（この形態では、たとえばＮ＝５）の電圧源（たとえば、単電池）Ｖ１〜Ｖ５を含む。各電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）の電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続されている。

マルチプレクサ１２は、各電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ接続された（Ｎ＋１）個（この形態では、たとえば６個）のスイッチＳ２２〜Ｓ２７を含む。また、１番目から５番目までのスイッチＳ２２〜Ｓ２６は、それぞれ、５個のダイオード１７ａ〜１７ｅを介して、動作モード選択回路４の一方の端子に接続されている。各ダイオード１７ａ〜１７ｅは、それぞれ、サンプルスイッチＳ２２〜Ｓ２６から動作モード選択回路４の一方の端子へ導通する極性で、すなわち、そのアノードが各スイッチＳ２２〜Ｓ２６側にかつカソードが動作モード選択回路４の一方の端子側になるように接続されている。

また、２番目から６番目までのスイッチＳ２３〜Ｓ２７は、それぞれ、５個のダイオード１８ｂ〜１８ｆを介して、フライングキャパシタ３の一方の端子（たとえば、−端子）に接続されている。各ダイオード１８ｂ〜１８ｆは、それぞれ、フライングキャパシタ３からスイッチＳ２３〜Ｓ２７へ導通する極性で、すなわち、そのアノードがフライングキャパシタ３側にかつカソードが各スイッチＳ２３〜Ｓ２７側になるように接続されている。

動作モード選択回路４は、スイッチＳ７と抵抗Ｒ１の並列接続回路からなり、並列接続回路の一方の端子は、ダイオード１７ａ〜１７ｅのカソードに接続され、他方の端子は、フライングキャパシタ３の他方の端子に接続されている。

サンプルスイッチ５は、動作モード選択回路４の一方の端子に接続されたスイッチＳ８と、フライングキャパシタ３の一方の端子に接続されたスイッチＳ９を含む。スイッチＳ８，Ｓ９の他方の端子は、Ｉ／Ｆ回路６に接続されている。

Ｉ／Ｆ回路６は、サンプルスイッチ５を介してマイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換するためのものであり、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４で構成される。抵抗Ｒ３およびＲ４は、後述するように、動作モード選択回路４の抵抗Ｒ１と共に分圧抵抗としてフライングキャパシタ３の両端電圧を分圧する分圧回路を構成する。抵抗Ｒ３の一方の端子は、サンプルスイッチ５のスイッチＳ９およびＳ１０の他方の端子に接続され、他方の端子は接地されている。抵抗Ｒ４の一方の端子は、サンプルスイッチ４のスイッチＳ８およびＳ１１の他方の端子とマイコン７の入力ポートＡ／Ｄ１に接続され、他方の端子は接地されている。

マイコン７は、その電源ポートＶｃｃに、電源＋Ｖｃｃからの駆動電圧が供給され、その入力ポートＡ／ＤにＩ／Ｆ回路６から電圧が供給されて電圧計測手段として働くと共に、マルチプレクサ１，２の各スイッチＳ１〜Ｓ６、動作モード選択回路４のスイッチＳ７およびサンプルスイッチ５の各スイッチＳ８〜Ｓ１１を後述する動作モードに応じて切り替え制御する制御手段として働く。

また、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ６には、それぞれ、補正回路１９−１〜１９−５が接続されている。補正回路１９−１は、＋Ｖｃｃ電源に直列接続された抵抗１９ａ−１とダイオード１９ｂ−１および１９ｃ−１とを含み、抵抗１９ａ−１とダイオード１９ｂ−１の接続点がマイコン７の入力ポートＡ／Ｄ２に接続されている。同様に、補正回路１９−５は、＋Ｖｃｃ電源に直列接続された抵抗１９ａ−５とダイオード１９ｂ−５および１９ｃ−５とを含み、抵抗１９ａ−５とダイオード１９ｂ−５の接続点がマイコン７の入力ポートＡ／Ｄ６に接続されている。（なお、入力ポートＡ／Ｄ３〜Ａ／Ｄ５にも、それぞれ、同様の構成の補正回路１９−２〜１９−４が接続されているが、ここでは図示していない。）

なお、ダイオードは２素子入り４端子パッケージ品を使用し、その１個を電圧測定ライン用とし、残りの１個を補正回路用とする。たとえば、ダイオード１７ａおよびダイオード１９ｂ−１の組み合わせ、ダイオード１８ｂおよびダイオード１９ｃ−１の組み合わせ、ダイオード１７ｅおよびダイオード１９ｂ−５の組み合わせ、ダイオード１８ｆおよびダイオード１９ｃ−５の組み合わせを、それぞれ同一パッケージ品とする。（なお、図示していない補正回路１９−２〜１９−４におけるダイオードも、前述と同様の組み合わせ方による同一パッケージ品とされる。）

上述の構成により、第３の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置は、同様に電圧測定モードと絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択して動作させることができる。以下、各動作モードについて説明する。

電圧測定モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、動作モード選択回路４のスイッチＳ７を閉じると共に、マルチプレクサ１２のスイッチＳ２２，Ｓ２３を閉じると、電圧源Ｖ１、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ２２、ダイオード１７ａ、スイッチＳ７、フライングキャパシタ３、ダイオード１８ｂ、スイッチＳ２３および電圧検出端子Ｔ２により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ１の電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２２，Ｓ２３，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ１の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ１の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８，Ｓ９を開き、続いてスイッチＳ２３，Ｓ２４，Ｓ７を閉じると、電圧源Ｖ２、電圧検出端子Ｔ２、スイッチＳ２３、ダイオード１７ｂ、スイッチＳ７、フライングキャパシタ３、ダイオード１８ｃ、スイッチＳ２４および電圧検出端子Ｔ３により閉回路が形成される。それにより、電圧源Ｖ２の電圧が、電圧源Ｖ１の測定時と同様に、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２３，Ｓ２４，Ｓ７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち電圧源Ｖ２の電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、電圧源Ｖ２の電圧としてマイコン７で読み込まれる。

以下同様に、スイッチＳ２４およびＳ２５、Ｓ２５およびＳ２６、Ｓ２６およびＳ２７の組み合わせにより、それぞれ、電圧源Ｖ３、Ｖ４およびＶ５の各電圧を示す値が、マイコン７で読み込まれる。また、スイッチＳ２２およびＳ２７の組み合わせにより、電圧源Ｖ１〜Ｖ５の全部の合計電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧もマイコン７で読み込むことができる。なお、この第３の実施形態では、全ての電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧測定時に、フライングキャパシタ３は同一方向に充電されるので、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄには、常に同一極性の電圧が供給される。

次に、絶縁検出モード時には、まず、全てのスイッチが開いている初期状態から、マルチプレクサ１２のスイッチＳ２２，Ｓ２７を閉じると、電圧源Ｖ１〜Ｖ５、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ２２、ダイオード１７ａ、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、ダイオオード１８ｆ、スイッチＳ２７および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、高圧電源Ｖの高圧電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２２，Ｓ２７を開いて、サンプルスイッチ５のスイッチＳ８，Ｓ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの高圧電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、高圧電源Ｖの高圧電圧としてマイコン７で読み込まれる。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ９を閉じたままで、スイッチＳ２２を閉じると、電圧検出端子Ｔ１、スイッチＳ２２、ダイオード１７ａ、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ９、抵抗Ｒ３、接地電位、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎおよび電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２２を開き、続いてスイッチＳ８を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｎの値に応じた電圧と、前回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの負端子側の地絡抵抗Ｒｎの値を算出する。

次に、図示しないリセットスイッチ等によってフライングキャパシタ３に充電された電圧が充分に放電された後、スイッチＳ８を閉じたままで、スイッチＳ２７を閉じると、電圧検出端子Ｔ１、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐ、接地電位、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ２、スイッチＳ８、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ３、スイッチＳ２７および電圧検出端子Ｔ６により閉回路が形成される。それにより、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧が、スイッチＳ７に接続されているフライングキャパシタ３の端子側がプラスの極性になるように、フライングキャパシタ３に充電される。

次に、スイッチＳ２７を開き、続いてスイッチＳ９を所定期間閉じ、フライングキャパシタ３の両端電圧を抵抗Ｒ１、サンプルスイッチ５およびＩ／Ｆ回路６を介して、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給する。このとき、フライングキャパシタ３の両端電圧、すなわち地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４で決定される分圧比で分圧されて、マイコン７の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、供給された分圧電圧は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換してデジタル値とされ、その値が、地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧としてマイコン７で読み込まれる。

マイコン７は、今回読み込んだ地絡抵抗Ｒｐの値に応じた電圧と、前々回読み込んだ高圧電源Ｖの高圧電圧とに基づいて、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐの値を算出する。

最後に、マイコン７は、算出した負端子側の地絡抵抗Ｒｎと正端子側の地絡抵抗Ｒｐの各値から、高圧電源Ｖの絶縁状態を判定する。たとえば、高圧電源Ｖの正端子側の地絡抵抗Ｒｐと、予め定められた基準抵抗値とを比較し、地絡抵抗Ｒｐの値が基準抵抗値以下になっている場合は、絶縁不良が生じていると判定する。

このように、第３の実施形態のフライングキャパシタ方式電圧測定装置によれば、電圧測定モードにおいて、高圧電源Ｖの各電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧測定を行うことができると共に、絶縁検出モードにおいて、高圧電源Ｖの絶縁や地絡状態を検出することができる。

また、電圧測定モードと絶縁検出モードは、フライングキャパシタ３と、マルチプレクサ１２、動作モード選択回路４、サンプルスイッチ５の各スイッチを上述のようにシーケンス制御するのみで、電圧源の電圧測定動作と絶縁検出動作を可能とすることができる。そして、このようなシーケンス制御は、マイコン７のソフトウエアプログラムによって実行可能である。

以上の通り、本発明の実施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。

たとえば、上述の各実施形態において、Ｉ／Ｆ回路６の抵抗Ｒ２を削除し、分圧回路が、抵抗Ｒ３およびＲ４と、動作モード選択回路４の抵抗Ｒ１とで構成されるようにしても良い。

また、上述の各実施形態において、絶縁検出モードでは、最初に高圧電源Ｖの高圧電圧を測定しているが、この測定を省略して、電圧測定モード時に測定した高圧電源Ｖの高圧電圧の測定値を流用しても良い。この場合、絶縁検出モード時の計測時間を短縮できると共に精度アップできる。

また、上述の第３の実施形態では、２個のダイオードの順方向電圧降下による電圧損失分が測定結果に影響を及ぼすような高い検出精度が求められる場合に、補正回路１９を入力ポートＡ／Ｄ２に接続することによって補正しているが、他の実施例として補正回路１９を接続することなく、マイコン７で入力ポートＡ／Ｄ１に供給された電圧値を算出する際、予め上述の損失分を見込んでおくようにしても良い。

また、動作モード選択回路４の構成は、変形可能である。上述の各実施形態において、電圧測定モードは、多チャンネルの電圧源の電圧を高速にかつ精度良く測定する目的のものであるため、フライングキャパシタ３は、フル充電の状態で使用するのが望ましく、その容量および充電抵抗は、あまり大きな値に設定したくない。一方、絶縁検出モードは、電圧源に接続されるＹコン的な容量に影響を受けるため、広い範囲で精度の良い絶縁検出をするためには、フライングキャパシタ３にある程度大きな値のものを使用したい。このため、電圧測定モードの性能を落とすことなく地絡抵抗の検出精度を向上させたい場合には、以下の変形例のように、フライングキャパシタ３への充電抵抗を切り替えたり、キャパシタの容量を切り替えたりすることによって実現できる。

以下、動作モード選択回路４の変形例について説明する。

図４は、動作モード選択回路４の第１の変形例である。図４において、動作モード選択回路４は、スイッチＳ７と、ダイオードＤ１および抵抗Ｒ１の直列接続体と、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ５の直列接続体との並列接続回路からなる。電圧測定モードにおいては、スイッチＳ７は、電圧源からのフライングキャパシタ３への充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられ、絶縁検出モードにおいては、常に開けられるようにシーケンス制御される。

図５は、動作モード選択回路４の第２の変形例である。図５において、動作モード選択回路４は、スイッチＳ７と、スイッチＳ２８および抵抗Ｒ１の直列接続体と、抵抗Ｒ５との並列接続回路からなる。電圧測定モードにおいては、スイッチＳ７は、電圧源からのフライングキャパシタ３への充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられ、スイッチＳ２８は常に開けられ、絶縁検出モードにおいては、スイッチＳ２８は、電圧源からのフライングキャパシタ３への充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられ、スイッチＳ７は常に開けられるようにシーケンス制御される。

図４および図５に示す動作モード選択回路４の第１および第２の変形例は、いずれも、図１〜３に示す第１〜３実施形態と同様に、充電抵抗をそれぞれのモードに適切な値のものに切り替えるように構成されている。

図６は、動作モード選択回路４の第３の変形例である。図６において、動作モード選択回路４は、フライングキャパシタ３に直列接続されたスイッチＳ７と、フライングキャパシタ３およびスイッチＳ７の直列接続体に並列接続された、スイッチＳ２８、抵抗Ｒ５およびキャパシタ３Ａの直列接続体と、ダイオード１７ａ〜１７ｅのカソードとサンプルスイッチ５のスイッチＳ８の一方の端子との間に、スイッチＳ２９および抵抗Ｒ１の並列接続体とからなる。キャパシタ３Ａの容量は、フライングキャパシタ３の容量より大きく設定されている。電圧測定モードにおいては、スイッチＳ７は常に閉じられ、スイッチＳ２８は常に開けられ、スイッチＳ２９は、フライングキャパシタ３のへの充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられると共に、絶縁検出モードにおいては、スイッチＳ２８は常に閉じられ、スイッチＳ７は常に開けられ、スイッチＳ２９は、フライングキャパシタ３のへの充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられるようにシーケンス制御される。

図７は、動作モード選択回路４の第４の変形例である。図７において、動作モード選択回路４は、フライングキャパシタ３に直列接続されたスイッチＳ７と、スイッチＳ７に並列接続された抵抗Ｒ６およびダイオードＤ３の直列接続体と、フライングキャパシタ３およびスイッチＳ７の直列接続体に並列接続された、スイッチＳ２８、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１およびキャパシタ３Ａの直列接続体と、ダイオードＤ１および抵抗Ｒ１の直列接続体に並列接続された、抵抗Ｒ５およびダイオードＤ２の直列接続体とからなる。キャパシタ３Ａの容量は、フライングキャパシタ３の容量より大きく設定されている。電圧測定モードにおいては、スイッチＳ７は、電圧源からのフライングキャパシタ３への充電時には閉じられ、マイコン７への供給時には開けられ、スイッチＳ２８は常に開けられ、絶縁検出モードにおいては、スイッチＳ２８は常に閉じられ、スイッチＳ７は常に開けられるようにシーケンス制御される。

図６および図７に示す動作モード選択回路４の第３および第４の変形例は、いずれも、充電抵抗およびキャパシタの両方をそれぞれのモードに適切な値のものに切り替えるように構成されている。

本発明の第１の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。（第１の実施形態） 本発明の第２の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。（第２の実施形態） 本発明の第３の実施形態に係るフライングキャパシタ方式電圧測定装置の構成を示す回路図である。（第３の実施形態） 本発明のフライングキャパシタ方式電圧測定装置における動作モード選択回路の第１の変形例を示す回路図である。 動作モード選択回路の第２の変形例を示す回路図である。 動作モード選択回路の第３の変形例を示す回路図である。 動作モード選択回路の第４の変形例を示す回路図である。

符号の説明

Ｖ 高圧電源
Ｖ１〜Ｖ５ 電圧源
Ｓ１〜Ｓ６，Ｓ１２〜Ｓ２７ スイッチ
１，２，１２ マルチプレクサ
３ フライングキャパシタ
３Ａ キャパシタ
４ 動作モード選択回路
５ サンプルスイッチ
６ Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路
７ マイコン（電圧計測手段、制御手段）
１７ａ〜１７ｅ，１８ｂ〜１８ｆ ダイオード

Claims (7)

1. 直列接続されたＮ個の電圧源を含み、接地電位から絶縁されている高圧電源と、フライングキャパシタと、前記Ｎ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個のスイッチを含むマルチプレクサと、電圧計測手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段に供給するサンプルスイッチとを有するフライングキャパシタ方式電圧測定装置であって、
   前記フライングキャパシタに接続され、前記高圧電源の各電圧源の個別電圧を測定する電圧測定モードと前記高圧電源の絶縁状態を検出する絶縁検出モードとの２つの動作モードを選択する動作モード選択回路と、
   前記サンプルスイッチと前記電圧計測手段との間に接続され、前記サンプルスイッチを介して供給される電圧を接地電位に対する電圧に変換して前記電圧計測手段に供給するインターフェース回路と、
   前記動作モード選択回路の動作モードを選択すると共に、選択された動作モードに応じて、前記マルチプレクサのスイッチおよび前記サンプルスイッチの開閉を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
2. 請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの奇数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する第１のマルチプレクサと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの偶数番目の電圧検出端子を前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する第２のマルチプレクサとを含む
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
3. 請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された（Ｎ＋１）個の前記電圧検出端子のうちの１〜Ｎ番目の電圧検出端子をそれぞれ前記フライングキャパシタの一方の端子側に選択的に接続する複数のスイッチと、前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子のうちの２〜（Ｎ＋１）番目の電圧検出端子をそれぞれ前記フライングキャパシタの他方の端子側に選択的に接続する複数のスイッチとを含む
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
4. 請求項１記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記マルチプレクサは、前記直列接続されたＮ個の電圧源に接続された前記（Ｎ＋１）個の電圧検出端子を前記フライングキャパシタに選択的に接続する（Ｎ＋１）個のスイッチと、
   前記（Ｎ＋１）個の電圧サンプルスイッチのうちの１番目からＮ番目までのスイッチと前記フライングキャパシタの一方の端子間に、それぞれ、前記スイッチから前記フライングキャパシタへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードと、
   前記（Ｎ＋１）個のスイッチのうちの２番目から（Ｎ＋１）番目までのスイッチと前記フライングキャパシタの他方の端子間に、それぞれ、前記フライングキャパシタから前記スイッチへ導通する極性で接続されたＮ個のダイオードとをさらに備えた
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記動作モード選択回路は、前記動作モードの選択に応じて前記フライングキャパシタの充電抵抗を切り替える
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記動作モード選択回路は、前記動作モードの選択に応じて、前記フライングキャパシタの充電抵抗を切り替えると共に、前記電圧測定モード時には前記フライングキャパシタを接続し、前記絶縁検出モード時には、前記フライングキャパシタに代えて前記フライングキャパシタより容量の大きいキャパシタを接続する
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。
7. 請求項５または６記載のフライングキャパシタ方式電圧測定装置において、
   前記インターフェース回路は、前記動作モード選択回路の充電抵抗と共に分圧抵抗として働く抵抗を含む分圧回路で構成される
   ことを特徴とするフライングキャパシタ方式電圧測定装置。

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