JPH11230997A - 電気自動車用電圧センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でかつ安価でしかも絶縁性を有した電気
自動車用電圧センサを提供する。 【解決手段】 発光ダイオード１１は、安定化電源５の
電圧により発光し、フォトダイオード１３、１５は、発
光ダイオードの光を受光する。オペアンプ７は、安定化
電源の電圧により駆動し、バッテリ電源２ｂの電圧とフ
ォトダイオード１３から帰還された帰還電圧とを増幅し
増幅された電圧に基づき発光ダイオードの発光出力を制
御する。オペアンプ１７は、弱電系のバッテリ電源の電
圧により駆動し、フォトダイオード１５の両端から入力
された受光出力に基づく電圧を積分し、積分された電圧
を強電系のバッテリ電源の電圧に応じた検出電圧として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車を動作
させるモータに印加された強電系の電圧をフォトカプラ
を用いて非接触で検出する絶縁型の電気自動車用電圧セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車においては、強電系の
電池（バッテリ）からの電圧をモータに供給して該モー
タを回転駆動させることにより電気自動車を走行させて
いる。この場合、強電系の電池の電圧を絶縁して測定す
るために、一般的には図１３に示すゼロ磁束法（センサ
技術 １９８９年７月号参照）を応用した電圧センサを
用いていた。

【０００３】図１３に示す電圧センサ１０１は、磁気コ
ア１０３を有し、この磁気コア１０３には一次巻線１０
５及び二次巻線１０７が巻回されており、一次巻線１０
５には抵抗１０９を介して複数の電源１１１ａ，１１１
ｂ，・・・１１１ｎを直列に接続して構成された強電系
バッテリ１１１が接続されている。磁気コア１０３に形
成されたギャップ１１３にはホール素子１１５が設けら
れる。

【０００４】この場合、一次巻線１０５を流れる一次電
流Ｉ₁により磁気コア１０３内に磁束が発生し、その磁
界を検出するホール素子１１５は、磁界の方向及び磁界
Φ₁の大きさに応じて電圧を発生させて電流増幅器１１
７に出力する。電流増幅器１１７は、ホール素子１１５
からの電圧に基づき電流を増幅して出力電流Ｉ₂を二次
巻線１０７に流す。二次巻線１０７に出力電流Ｉ₂が流
れると、磁束Φ₂が発生する。この場合、磁束Φ₂が磁束
Φ₁を打ち消すように働く。

【０００５】そして、磁束Φ₂が磁束Φ₁と等しくなった
とき、磁気コア１０３内の磁束Φ₁はゼロになる。これ
に伴って、ホール素子１１５は出力をゼロにし、磁束Φ
₂もゼロになる。この状態になると、磁気コア１０３内
に再び磁束Φ₁が発生するとともに、ホール素子１１５
にも出力が発生し、磁気コア１０３内では磁束Φ₂が磁
束Φ₁よりも大きくなる。このような動作が高周波で繰
り返されて、出力電流Ｉ₂が実効値化される。このと
き、以下のアンペアターン則が成立する。

【０００６】Ｎ₁Ｉ₁＝Ｎ₂Ｉ₂ この式を用いて、電流増幅器１１７からの出力電流Ｉ₂
を測定すれば、一次電流Ｉ₁が求められる。また、抵抗
１１９の両端にかかる検出電圧は、出力電流Ｉ₂に比例
した電圧となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電圧センサにあっては、高精度であるが、磁気コア１０
３、一次巻線１０５、二次巻線１０７を有しているた
め、電圧センサが大型化し、また、高価になってしまう
という課題を有していた。

【０００８】また、近年の電気自動車においては、バッ
テリの開発が進み、充放電機能が高性能化するに伴って
バッテリの電圧管理に対する要求が厳しくなってきてい
た。例えば、駆動系の強電系バッテリは、２０個から３
０個程度のバッテリが直列に接続されて構成され、その
単体のバッテリの電圧管理が必要となってきている。

【０００９】このため、バッテリの数だけ、電圧センサ
が必要となるため、従来の電圧センサを用いたとすれ
ば、さらに、その電圧センサが大型化してしまう。ま
た、電気自動車において、感電、漏電、ノイズの対策の
ために、電気自動車の強電系と弱電系とを絶縁する必要
があった。

【００１０】本発明は、小型でかつ安価でしかも絶縁性
を有した電気自動車用電圧センサを提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の発明の電気自
動車用電圧センサは、強電系のバッテリ電源の電圧を安
定化する安定化電源と、この安定化電源の電圧により発
光する発光素子と、この発光素子の光を受光する第１の
受光素子及び第２の受光素子と、前記安定化電源の電圧
により駆動し、前記バッテリ電源の電圧と前記第１の受
光素子から帰還された帰還電圧とを増幅し増幅された電
圧に基づき前記発光素子の発光出力を制御する差動増幅
回路と、弱電系のバッテリ電源の電圧により駆動し、前
記第２の受光素子の両端から入力された受光出力に基づ
く電圧を積分し、積分された電圧を前記強電系のバッテ
リ電源の電圧に応じた検出電圧として出力する積分回路
とを備えることを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明によれば、安定化電源によ
り安定化された強電系のバッテリ電源の電圧が発光素子
に供給されると、発光素子が発光し、発光素子の光を第
１の受光素子及び第２の受光素子が受光する。

【００１３】そして、差動増幅回路は、バッテリ電源の
電圧と第１の受光素子から帰還された帰還電圧とを増幅
し増幅された電圧に基づき発光素子の発光出力を制御す
る。このとき、第２の受光素子も第１の受光素子と同一
の動作を行うので、積分回路は、第２の受光素子の両端
から入力された受光出力に基づく電圧を積分し、積分さ
れた電圧を強電系のバッテリ電源の電圧に応じた検出電
圧として出力する。また、強電系と弱電系とが絶縁され
ているので、小型化且つ安価でしかも絶縁性を有する電
圧センサを提供することができる。

【００１４】請求項２の発明の電気自動車用電圧センサ
は、直列に接続された複数個の強電系のバッテリ電源の
各バッテリ電源と１対１で対応して設けられ、前記バッ
テリ電源の端子電圧を検出する複数の電圧検出部を備
え、各電圧検出部は、前記強電系のバッテリ電源の電圧
を安定化する安定化電源と、この安定化電源の電圧によ
り発光する発光素子と、この発光素子の光を受光する第
１の受光素子及び第２の受光素子と、前記安定化電源の
電圧により駆動し、前記バッテリ電源の電圧と前記第１
の受光素子から帰還された帰還電圧とを増幅し増幅され
た電圧に基づき前記発光素子の発光出力を制御する差動
増幅回路と、弱電系のバッテリ電源の電圧により駆動
し、前記第２の受光素子の両端から入力された受光出力
に基づく電圧を積分し、積分された電圧を前記強電系の
バッテリ電源の電圧に応じた検出電圧として出力する積
分回路とを備えることを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明によれば、電圧センサが、
各バッテリ電源毎に設けられているので、複数個のバッ
テリ電源の各バッテリ電源の単体電圧を測定することが
できる。

【００１６】請求項３の発明は、直列に接続された複数
個の強電系のバッテリ電源の総電圧を検出する電気自動
車用電圧センサであって、安定化電源と、この安定化電
源の電圧により発光する発光素子と、この発光素子の光
を受光する第１の受光素子及び第２の受光素子と、前記
安定化電源の電圧により駆動し、前記複数個の強電系の
バッテリ電源の電圧と前記第１の受光素子から帰還され
た帰還電圧とを増幅し増幅された電圧に基づき前記発光
素子の発光出力を制御する差動増幅回路と、弱電系のバ
ッテリ電源の電圧により駆動し、前記第２の受光素子の
両端から入力された受光出力に基づく電圧を積分し、積
分された電圧を前記複数個の強電系のバッテリ電源の電
圧に応じた検出電圧として出力する積分回路とを備える
ことを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明によれば、積分回路が、複
数個の強電系のバッテリ電源の電圧に応じた検出電圧と
して出力するので、１つの電圧センサで、直列に接続さ
れた複数個の強電系のバッテリ電源の総電圧を検出する
ことができ、さらに、小型化且つ安価な電圧センサを提
供することができる。

【００１８】請求項４の発明のように、前記安定化電源
は、前記複数個の強電系のバッテリ電源の総電圧を安定
化し、安定化された電圧を前記差動作増幅回路及び前記
発光素子に供給することを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明によれば、安定化電源は、
複数個の強電系のバッテリ電源の総電圧を安定化し、安
定化された電圧を差動作増幅回路及び発光素子に供給す
るので、強電系の電源で差動作増幅回路及び発光素子を
動作させることができる。

【００２０】請求項５の発明のように、前記安定化電源
は、前記弱電系のバッテリ電源の電圧を絶縁を介して強
電系のバッテリ電源の電圧に変換し、変換された前記強
電系のバッテリ電源の電圧を前記差動作増幅回路及び前
記発光素子に供給することを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明によれば、安定化電源は、
弱電系のバッテリ電源の電圧を絶縁を介して強電系のバ
ッテリ電源の電圧に変換し、変換された強電系のバッテ
リ電源の電圧を差動作増幅回路及び発光素子に供給する
ので、強電系と弱電系とを絶縁し、しかも複数個の強電
系のバッテリ電源からの電圧を受けずに、強電系の電源
で差動作増幅回路及び発光素子を動作させることがで
き、しかも、差動作増幅回路及び発光素子の耐圧が低く
て済む。

【００２２】請求項６の発明の電気自動車用電圧センサ
は、強電系バッテリの端子電圧を安定化する強電系安定
化電源と、この強電系安定化電源の電圧により動作し、
前記強電系バッテリの端子電圧をその電圧に応じた周波
数に変換する電圧周波数変換器と、入力側に前記強電系
安定化電源の電圧が供給され、出力側に弱電系電源の電
圧が供給され、前記入力側と前記出力側とを絶縁した状
態で前記電圧周波数変換器で変換された周波数を、前記
強電系バッテリの端子電圧に対応した検出出力として出
力する絶縁部とを備えることを特徴とする。

【００２３】請求項６の発明によれば、強電系安定化電
源の電圧により動作した電圧周波数変換器は、強電系バ
ッテリの端子電圧をその電圧に応じた周波数に変換し、
絶縁部は、入力側に強電系安定化電源の電圧が供給さ
れ、出力側に弱電系電源の電圧が供給され、入力側と出
力側とを絶縁した状態で電圧周波数変換器で変換された
周波数を、強電系バッテリの端子電圧に対応した検出出
力として出力するので、小型化且つ安価でしかも絶縁性
を有する電圧センサを提供できる。

【００２４】請求項７の発明は、直列に接続された複数
個の強電系バッテリの各強電系バッテリと１対１で対応
して設けられる複数の電圧検出部を備え、各電圧検出部
は、強電系バッテリの端子電圧を安定化する強電系安定
化電源と、この強電系安定化電源の電圧により動作し、
前記強電系バッテリの端子電圧をその電圧に応じた周波
数に変換する電圧周波数変換器と、入力側に前記強電系
安定化電源の電圧が供給され、出力側に弱電系電源の電
圧が供給され、前記入力側と前記出力側とを絶縁した状
態で前記電圧周波数変換器で変換された周波数を、前記
強電系バッテリの端子電圧に対応した検出出力として出
力する絶縁部とを備えることを特徴とする。

【００２５】請求項７の発明によれば、電圧センサが、
複数個の強電系バッテリの各強電系バッテリ毎に設けら
れるので、各強電系バッテリ毎に、強電系バッテリの単
体電圧に対応する周波数を出力できる。

【００２６】請求項８の発明は、前記強電系バッテリの
端子電圧の検出時に、前記弱電系電源が動作したとき、
前記弱電系電源の電圧により動作し、前記強電系バッテ
リの端子電圧を前記強電系安定化電源に供給させる電圧
供給制御部を備えることを特徴とする。

【００２７】請求項８の発明によれば、電圧供給制御部
は、強電系バッテリの端子電圧の検出時に、弱電系電源
の電圧により動作し、強電系バッテリの端子電圧を強電
系安定化電源に供給させるので、強電系安定化電源は、
強電系バッテリの端子電圧の検出時に電圧周波数変換
器、及び絶縁部を動作させる。このため、強電系バッテ
リの電圧検出時以外の時に流れる暗電流をなくすことが
でき、これによって、強電系バッテリの放電を防止する
ことができる。

【００２８】請求項９の発明は、直列に接続された複数
個の強電系バッテリの総電圧を検出する電気自動車用電
圧センサであって、安定化電源と、この安定化電源の電
圧により動作し、前記複数個の強電系バッテリの総電圧
をその電圧に応じた周波数に変換する電圧周波数変換器
と、入力側に前記安定化電源の電圧が供給され、出力側
に弱電系電源の電圧が供給され、前記入力側と前記出力
側とを絶縁した状態で前記電圧周波数変換器で変換され
た周波数を、前記複数個の強電系バッテリの総電圧に対
応した検出出力として出力する絶縁部と、を備えること
を特徴とする。

【００２９】請求項９の発明によれば、絶縁部が、電圧
周波数変換器で変換された周波数を複数個の強電系バッ
テリの総電圧に対応した検出出力として出力するので、
１つの電圧センサで済むから、さらに、小型化且つ安価
な電圧センサを提供することができる。

【００３０】請求項１０の発明は、前記複数個の強電系
バッテリの総電圧の検出時に、前記弱電系電源が動作し
たとき、前記弱電系電源の電圧により動作し、前記複数
個の強電系バッテリの総電圧を前記安定化電源に供給さ
せる電圧供給制御部を備えることを特徴とする。

【００３１】請求項１０の発明によれば、強電系バッテ
リの電圧検出時以外の時に流れる暗電流をなくすことが
でき、これによって、強電系バッテリの放電を防止する
ことができる。

【００３２】請求項１１の発明のように、前記安定化電
源は、前記複数個の強電系バッテリの総電圧を安定化
し、安定化された電圧を前記電圧周波数変換器及び前記
絶縁部の入力側に供給することを特徴とする。

【００３３】請求項１１の発明によれば、安定化電源
は、複数個の強電系バッテリの総電圧を安定化し、安定
化された電圧を電圧周波数変換器及び絶縁部の入力側に
供給するので、強電系の電源で、電圧周波数変換器及び
絶縁部の入力側を動作させることができる。

【００３４】請求項１２の発明のように、前記安定化電
源は、前記弱電系電源の電圧を絶縁を介して強電系電源
の電圧に変換し、変換された前記強電系電源の電圧を前
記電圧周波数変換器及び前記絶縁部の入力側に供給する
ことを特徴とする。

【００３５】請求項１２の発明によれば、安定化電源
は、弱電系電源の電圧を絶縁を介して強電系電源の電圧
に変換し、変換された強電系電源の電圧を電圧周波数変
換器及び絶縁部の入力側に供給するので、強電系と弱電
系とを絶縁し、しかも複数個の強電系バッテリからの電
圧を受けずに、強電系の電源で電圧周波数変換器及び絶
縁部の入力側を動作させることができ、しかも電圧周波
数変換器及び絶縁部の入力側の耐圧が低くて済む。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気自動車用電圧
センサの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

【００３７】＜実施の形態１＞図１に本発明の電気自動
車用電圧センサの実施の形態１を示す回路構成図であ
る。図１に示す電圧センサ１において、複数のバッテリ
２ａ，２ｂ，２ｃ・・・が直列に接続されて構成された
強電系バッテリ２が設けられ、この強電系バッテリ２
は、一次側の回路電源を構成し、モータに高電圧を印加
してモータを回転駆動させて電気自動車を走行させるよ
うになっている。

【００３８】バッテリ２ｂの両端には抵抗３ａと抵抗３
ｂとが直列に接続されており、バッテリ２ｂの正極側及
び抵抗３ａの一端にはバッテリ２ｂからの電圧を安定化
させるための強電系の安定化電源５が接続されている。
抵抗３ａの他端と抵抗３ｂの一端との接続点は、抵抗６
を介して第１の差動増幅回路を構成するオペアンプ７の
反転入力端子（−）に接続され、抵抗３ｂの他端はバッ
テリ２ｂの負極側及び大地に接続されている。

【００３９】オペアンプ７の反転入力端子（−）とオペ
アンプ７の出力と間には負帰還用のコンデンサ８が接続
され、オペアンプ７の非反転入力端子（＋）は、バッテ
リ２ｂの負極側及び大地に接続されている。

【００４０】安定化電源５の出力はオペアンプ７及びフ
ォトカプラ集積回路（以下、フォトカプラＩＣと称す
る。）９に供給される。フォトカプラＩＣ９は、発光ダ
イオード１１、フォトダイオード１３、フォトダイオー
ド１５を有して構成される。発光ダイオード１１及びフ
ォトダイオード１３は、一次側である入力側を構成し、
フォトダイオード１５は、二次側である出力側を構成す
る。一次側と二次側とは絶縁されている。

【００４１】発光ダイオード１１のアノードはポートＰ
１を介して安定化電源５に接続され、発光ダイオード１
１のカソードはポートＰ２を介してオペアンプ７の出力
側に接続される。一次側のフォトダイオード１３のカソ
ードはポートＰ３を介してオペアンプ７の反転入力端子
（−）に接続され、フォトダイオード１３のアノード
は、ポートＰ４を介して接地される。フォトダイオード
１３及びフォトダイオード１５は、発光ダイオード１１
で発光した光を受光する。

【００４２】二次側のフォトダイオード１５のカソード
は、ポートＰ６を介して第２の差動増幅回路を構成する
オペアンプ１７の反転入力端子（−）に接続され、フォ
トダイオード１５のアノードは、ポートＰ５を介してオ
ペアンプ１７の非反転入力端子（＋）に接続されている
とともに、接地されている。オペアンプ１７は、弱電系
の電源により動作し、フォトダイオード１５の両端の電
圧差を増幅する。フォトカプラ９のポートＰ７，Ｐ８
は、未接続端子（ＮＣ）である。

【００４３】オペアンプ１７の出力側とオペアンプ１７
の反転入力端子との間には抵抗１９が接続され、この抵
抗１９にはコンデンサ２１が並列に接続され、抵抗１９
とコンデンサ２１とにより積分回路を構成している。オ
ペアンプ１７の出力側には、バッテリ２ｂの電圧に対応
した電圧Ｖｏｕｔが出力されるようになっている。

【００４４】次に、このように構成された実施の形態１
の電気自動車用電圧センサの動作を説明する。まず、強
電系バッテリ２の内のバッテリ２ｂの電圧は、安定化電
源５により安定化され、安定化電源５からの電圧がオペ
アンプ７及びフォトカプラＩＣ９内の発光ダイオード１
１のアノードに印加される。

【００４５】また、これと同時にバッテリ２ｂの電圧
は、抵抗３ａと抵抗３ｂとで分圧され、抵抗３ａと抵抗
３ｂとの接続点における分圧電圧が抵抗６を介してオペ
アンプ７の反転入力端子に入力される。すると、フォト
カプラＩＣ９内の発光ダイオード１１が発光してオンす
ると、発光ダイオード１１の光をフォトダイオード１３
が受光してオンする。

【００４６】さらに、フォトダイオード１３のオンによ
る比較的低い電圧がオペアンプ７の反転入力端子に入力
されるので、オペアンプ７の反転入力端子の入力電圧が
下がる。すると、オペアンプ７の出力電圧は、最初の電
圧よりも上がるため、発光ダイオード１１がオフする。

【００４７】すると、発光ダイオード１１のオフにより
フォトダイオード１３がオフするので、フォトダイオー
ド１３のオフによる比較的高い電圧がオペアンプ７の反
転入力端子に入力されるので、オペアンプ７の反転入力
端子の入力電圧が上がる。すると、オペアンプ７の出力
電圧は、最初の電圧に戻るため、発光ダイオード１１が
オンする。

【００４８】すなわち、オペアンプ７、発光ダイオード
１１、フォトダイオード１３で構成されるフィードバッ
クループにより、発光ダイオード１１及びフォトダイオ
ード１３のそれぞれがオンオフを繰り返す。これによ
り、発光ダイオード１１の発光出力が制御される。

【００４９】一方、フォトダイオード１５もフォトダイ
オード１３と同一の特性を有するため、発光ダイオード
１１が発光すると、発光ダイオード１１の光をフォトダ
イオード１５が受光する。すなわち、二次側のフォトダ
イオード１５は、一次側の発光ダイオード１１のオンオ
フ動作に応じてフォトダイオード１３の動作と同一の動
作を行う。

【００５０】そして、フォトダイオード１５の受光出力
がオペアンプ１７に入力されると、その出力は、オペア
ンプ１７と抵抗１９及びコンデンサ２１からなる積分回
路とにより積分して増幅されて、オペアンプ１７の出力
側にはバッテリ２ｂの電圧に対応した電圧出力Ｖｏｕｔ
が出力される。

【００５１】このように実施の形態１の電圧センサ１に
よれば、フォトカプラを用いて構成したので、ゼロ磁束
法を用いた電圧センサに比較して、小型化であり、しか
も安価で絶縁性を有する電圧センサを提供することがで
きる。また、検出電圧の精度もゼロ磁束法とほぼ同一の
精度を得ることができる。

【００５２】次に、図２に電気自動車における強電系及
び弱電系の回路構成図を示す。図２において、強電系バ
ッテリ２は、フォトカプラを用いた電圧センサ１とモー
タコントローラドライバ３１とに電源を供給し、モータ
コントローラドライバ３１は、強電系バッテリ２からの
電源によりモータ３３を回転駆動させる。

【００５３】電流センサ３５は、強電系バッテリ２とモ
ータコントローラドライバ３１を介してモータ３３とを
接続する信号線に流れる電流Ｉ₃を検出してその検出電
流を電池コントローラ２７に出力する。電池コントロー
ラ２７は、電圧センサ１からの電圧値、電流センサ３５
からの電流値に基づきバッテリの電圧管理や温度管理を
行う。弱電系バッテリ４１は、例えば１２Ｖ系の補助機
器などを駆動するために使用される補助電池であり、弱
電系機器３９や電池コントローラ３７に電源を供給す
る。

【００５４】以上の構成により、強電系バッテリ２と弱
電系バッテリ４１とがフォトカプラを用いた電圧センサ
１を介して相互に電気的に絶縁されている。従って、感
電や漏電することもなく、また、ノイズを低減すること
ができる。

【００５５】図３に電圧センサ及び電池コントローラを
含む電圧監視装置を示す。電圧監視装置は、電圧センサ
１、電池コントローラ３７、バッテリ冷却ファン４３、
充電器４５、モータコントローラ４７、メータ４９を有
して構成される。電池コントローラ３７には、電圧セン
サ１、バッテリ冷却ファン４３、充電器４５、モータコ
ントローラ４７、メータ４９が接続される。

【００５６】電池コントローラ３７は、バッテリ制御部
を構成し、電圧センサ１からの電圧値を入力してバッテ
リ２ｂの電圧の状態を常時監視し、バッテリ２ｂの電圧
を最適な電圧になるように制御する。すなわち、電池コ
ントローラ３７は、電圧センサ１からの電圧値に基づき
バッテリ２ｂの電圧が所定の電圧よりも低下した場合に
は、充電器４５へ充電制御信号を出力するので、充電器
４５がバッテリ２ｂへの充電を行ないバッテリ２ｂの電
圧を所定の電圧にさせる。これにより、バッテリ２ｂの
電圧が所定の電圧より低下しないように管理することが
できる。

【００５７】また、電池コントローラ３７は、電圧セン
サ１からの電圧値に基づきモータコントローラ４７に放
電制御信号や回生制御信号を出力するので、モータコン
トローラ４７は、バッテリ２ｂのモータ３３への放電制
御を行ったり、電気自動車が坂道を降りるとき等にモー
タ３３からバッテリ２ｂへの電力の回生制御を行う。こ
れにより、バッテリ２ｂに蓄積された電気量を有効に利
用することができる。

【００５８】さらに、電池コントローラ３７は、電圧セ
ンサ１からの電圧値に基づきバッテリ冷却ファン４３を
作動させてバッテリ２ｂの温度管理を行う。電池コント
ローラ３７は、例えば、電圧センサ１からの電圧値が所
定の電圧値よりも高い場合には、バッテリ冷却ファン４
３を作動させてバッテリ２ｂの温度が一定の温度になる
ように制御を行うことができる。

【００５９】また、電池コントローラ３７は、電圧セン
サ１からの電圧値が所定の電圧値以下になったときにメ
ータ４９にワーニングインジケータ信号を出力し、バッ
テリ２ｂの電圧が所定の電圧以下に低下したことを警報
することができる。

【００６０】＜実施の形態２＞次に、本発明の電気自動
車用電圧センサの実施の形態２を説明する。図４に直列
に接続された複数個のバッテリの総電圧を測定する実施
の形態２の電気自動車用電圧センサを示す。図４におい
て、強電系バッテリ２は、例えば、２８８Ｖであり、直
列に接続されたバッテリ２ａ，２ｂ，２ｃ・・・２ｎか
ら構成され、各バッテリは、例えば、１２Ｖである。電
圧センサ１の一端はバッテリ２ａの正極側に接続され、
電圧センサ１の他端はバッテリ２ｎの負極側に接続され
ている。

【００６１】この構成によれば、電圧センサ１により直
列に接続されたバッテリ２ａ，２ｂ，２ｃ・・・２ｎの
総電圧を測定でき、電圧センサ１が１つであるから、さ
らに、小型化且つ安価となる。

【００６２】次に、実施の形態２の電圧センサ、すなわ
ち、直列に接続された複数個のバッテリの総電圧を測定
する電圧センサの具体的な実施例を３つ上げてそれぞれ
を説明する。

【００６３】（実施例１）まず、図５に直列に接続され
た複数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの実
施例１の回路構成図を示す。図５において、点Ｐと点Ｎ
との間に図４に示す強電系バッテリ２（例えば、２８８
Ｖ）が接続されており、また、点Ｐと点Ｎとの間には、
抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１６、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１２、Ｒ１５
が接続され、抵抗Ｒ１３の一端及び点Ｎは、接地され
る。

【００６４】点Ｐには安定化電源５ａが接続され、この
安定化電源５ａは、２８８Ｖの強電系バッテリ２の電圧
を安定化して、強電系の安定電圧をオペアンプ５１、オ
ペアンプ７、発光ダイオード１１のアノードに供給して
いる。

【００６５】抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ１２との接続点は、オペ
アンプ５１の非反転入力端子に接続され、オペアンプ５
１の反転入力端子と出力端子とは直結接続され、オペア
ンプ５１の電源と大地との間にはコンデンサ５２が接続
され、電圧フォロワ回路を構成している。

【００６６】抵抗５３は、オペアンプ５１の出力端子と
オペアンプ７の反転入力端子との間に接続され、抵抗５
４の一端はオペアンプ５１の出力端子に接続され、抵抗
５４の他端は接地される。

【００６７】次に、オペアンプ７を含む差動増幅回路、
フォトカプラＩＣ９、及びオペアンプ１７を含む積分回
路の構成は、図１に示す構成とほぼ同一構成であるの
で、同一部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。なお、図１の回路に対して、オペアンプ７の出力端
子と発光ダイオード１１のカソードとに接続された抵抗
１０、オペアンプ１７の電源と大地との間に接続された
コンデンサ１８、オペアンプ１７の出力端子と大地との
間に接続された抵抗２０を設けている点が異なる。

【００６８】また、オペアンプ１７を動作させるために
弱電系の電源６０が設けられている。この電源６０は、
弱電系の＋１２Ｖを弱電系の＋５Ｖに変換して変換され
た電圧をオペアンプ１７に供給するもので、次のように
構成されている。

【００６９】弱電系の＋１２Ｖにはダイオード６１のア
ノードが接続され、カソードはコンデンサ６２、６３の
一端に接続されるとともに、パルスのデューティ比で＋
１２Ｖを＋５Ｖに変換するスイッチングレギュレータ
（ＲＥＧ）６４の入力側に接続される。スイッチングレ
ギュレータ６４の出力側にはコンデンサ６５が接続され
るとともに、その出力はオペアンプ１７に弱電系の電源
として供給される。

【００７０】次に、このように構成された実施例１の動
作を説明する。まず、安定化電源５ａは、強電系バッテ
リ２の電圧（２８８Ｖ）を安定化し、強電系の電圧を直
接にオペアンプ５１、オペアンプ７、発光ダイオード１
１に供給するので、オペアンプ５１、オペアンプ７、発
光ダイオード１１が動作する。この場合、オペアンプ５
１、オペアンプ７、発光ダイオード１１は高電圧に耐え
うる必要がある。また、強電系の電圧が直接にオペアン
プ５１、オペアンプ７、発光ダイオード１１に供給され
ているので、絶縁されていない。

【００７１】次に、抵抗Ｒ１２での強電系の電圧がオペ
アンプ５１の非反転入力端子に入力され、オペアンプ５
１により高インピーダンスから低インピーダンスに変換
されて、オペアンプ５１の出力電圧は抵抗５３を介して
オペアンプ７の反転入力端子に入力される。

【００７２】そして、オペアンプ７、フォトカプラＩＣ
９、オペアンプ１７は、実施の形態１の動作で説明した
ように動作する。すなわち、オペアンプ７、発光ダイオ
ード１１、フォトダイオード１３で構成されるフィード
バックループにより、発光ダイオード１１及びフォトダ
イオード１３のそれぞれがオンオフを繰り返す。フォト
ダイオード１５は、発光ダイオード１１のオンオフ動作
に応じてフォトダイオード１３の動作と同一の動作を行
う。

【００７３】そして、フォトダイオード１５の出力がオ
ペアンプ１７に入力されると、その出力は、オペアンプ
１７と抵抗１９、抵抗２０及びコンデンサ２１からなる
積分回路とにより積分して増幅される。すなわち、オペ
アンプ１７は、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１５との合成抵抗に
対応した分圧電圧を求め、この分圧電圧と合成抵抗と全
抵抗（抵抗Ｒ１から抵抗１５までの全抵抗）とからバッ
テリ全体の総電圧を求め、この総電圧を電圧出力Ｖｏｕ
ｔとして出力することができる。

【００７４】（実施例２）まず、図６に直列に接続され
た複数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの実
施例２の回路構成図を示す。実施例２では、実施例１の
安定化電源５ａに代えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５５を
設けたことを特徴とする。

【００７５】ＤＣ−ＤＣコンバータ５５は、弱電系の＋
１２Ｖを強電系の＋５Ｖまたは＋１２Ｖに変換する例え
ば、変圧トランス等であり、弱電系と強電系とを絶縁し
ている。ＤＣ−ＤＣコンバータ５５の出力には、コンデ
ンサ５６、スイッチングレギュレータ５８が接続され、
スイッチングレギュレータ５８の出力（例えば、強電系
の＋５Ｖ、図６のＰ＋５ＶのＰは強電系であることを示
す。）がオペアンプ５１、オペアンプ７、発光ダイオー
ド１１に供給されている。

【００７６】なお、その他の構成は、実施例１の構成と
同一構成であるので、同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【００７７】このように実施例２によれば、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ５５により弱電系の＋１２Ｖを強電系の＋５
Ｖに変換するので、弱電系を絶縁を介して強電系の安定
化電源を得ることができる。また、変換された強電系の
電圧によりオペアンプ５１、オペアンプ７、発光ダイオ
ード１１を動作させているので、これらの素子の耐圧が
低くてよい。

【００７８】（実施例３）まず、図７に直列に接続され
た複数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの実
施例３の回路構成図を示す。実施例３では、実施例１の
安定化電源５ａに代えて、マルチバイブレータを利用し
た絶縁型電源７０を設けたことを特徴とする。

【００７９】絶縁型電源７０は、弱電系の＋１２Ｖを強
電系の＋５Ｖまたは＋１２Ｖに変換するもので、弱電系
と強電系とを絶縁している。オペアンプ７１には弱電系
の＋１２Ｖが供給され、オペアンプ７１の反転入力端子
と大地との間にはコンデンサ７２が接続され、オペアン
プ７１の反転入力端子と出力端子との間には抵抗７３が
接続される。

【００８０】オペアンプ７１の非反転入力端子と大地と
の間には抵抗７４が接続され、オペアンプ７１の非反転
入力端子と出力端子との間には抵抗７５が接続され、マ
ルチバイブレータを構成している。

【００８１】オペアンプ７１の出力は抵抗７６を介して
トランジスタ７７のベースに接続され、コレクタは＋１
２Ｖに接続され、エミッタは変圧トランス７８の一次巻
線の一端に接続される。変圧トランス７８の一次巻線の
他端は接地される。変圧トランス７８は、一次側の弱電
系と二次側の強電系とを絶縁させている。変圧トランス
７８の二次巻線の一端にはダイオード７９のアノード及
びダイオード８１のカソードが接続され、ダイオード７
９のカソードと二次巻線の他端との間にはコンデンサ８
０が接続されている。

【００８２】二次巻線の他端とダイオード８１のアノー
ドとの間にはコンデンサ８２が接続され、コンデンサ８
３の一端はダイオード７９のカソードに接続される。コ
ンデンサ８３の他端、ダイオード８１のアノード、及び
コンデンサ８２の一端は接地される。

【００８３】ダイオード７９のカソードにはスイッチン
グレギュレータ８４が接続され、スイッチングレギュレ
ータ８４の出力（例えば、強電系の＋５Ｖ、図７のＰ＋
５ＶのＰは強電系であることを示す。）がオペアンプ５
１、オペアンプ７、発光ダイオード１１に供給されてい
る。

【００８４】なお、その他の構成は、実施例１の構成と
同一構成であるので、同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【００８５】このように実施例３によれば、弱電系の＋
１２Ｖを受けてオペアンプ７１が動作し、オペアンプ７
１を含むマルチバイブレータにより周期的なパルスを発
生し、発生したパルスは、トランジスタ７７により増幅
される。そして、変圧トランス７８により弱電系から絶
縁を介して強電系に変換されるとともに電圧が降圧され
て、その電圧はダイオード７９、ダイオード８１、コン
デンサ８０、コンデンサ８２、コンデンサ８３等により
整流されて、交流から直流に変換される。

【００８６】そして、スイッチングレギュレータ８４が
パルスのデューティ比で＋１２Ｖを強電系のＰ＋５Ｖに
変換し、オペアンプ５１、オペアンプ７、発光ダイオー
ド１１を動作させる。

【００８７】すなわち、マルチバイブレータを用いた絶
縁型電源により弱電系の＋１２Ｖを強電系の＋５Ｖに変
換するので、弱電系を絶縁を介して強電系の安定化電源
を得ることができる。また、変換された強電系の電圧に
よりオペアンプ５１、オペアンプ７、発光ダイオード１
１を動作させているので、これらの素子の耐圧が低くて
よい。

【００８８】＜実施の形態３＞次に、本発明の電気自動
車用電圧センサの実施の形態３を説明する。図８に直列
に接続されたバッテリの個々の電圧をそれぞれ測定する
実施の形態３の電気自動車用電圧センサを示す。

【００８９】図１では、バッテリ２ｂに対して電圧セン
サ１を設けた場合を説明したが、実際には図８に示すよ
うに各々のバッテリ２ａ，２ｂ，２ｃ・・・２ｎに対応
させて各々の電圧センサ１ａ，１ｂ，１ｃ・・・１ｎを
設けている。また、各々の電圧センサ１ａ，１ｂ，１ｃ
・・・１ｎは、個別に、図１に示すような安定化電源５
（図示せず）を有している。

【００９０】各電圧センサ毎に安定化電源５を設けたの
は、以下の理由による。仮に１つの安定化電源５の電圧
を分圧して各電圧センサに１２Ｖを供給すると、例え
ば、電圧センサ１ａには例えば、２８８Ｖが供給される
ことになり、電圧センサ１ａの耐圧が問題となるからで
ある。

【００９１】このような構成によれば、各々の電圧セン
サ１ａ，１ｂ，１ｃ・・・１ｎにより、各電圧センサに
対応する各バッテリの単体電圧を測定することができ
る。

【００９２】また、各電圧センサは、小型且つ安価であ
るので、直列に接続された複数のバッテリの各バッテリ
の電圧を管理するための電気自動車用電圧センサとして
も最適である。

【００９３】＜実施の形態４＞図９に本発明の電気自動
車用電圧センサの実施の形態４の回路構成図を示す。図
９に示す電圧センサ１ａは、複数のバッテリ２ａ，２ｂ
・・・が直列に接続されて構成された強電系バッテリ２
のバッテリ単体（例えば、バッテリ２ｂ）の端子電圧を
検出するものである。強電系バッテリ２は、一次側の回
路電源を構成し、モータに高電圧を印加してモータを回
転駆動させて電気自動車を走行させるようになってい
る。

【００９４】弱電系電源３は、例えば、＋１２Ｖ電源で
あり、電圧センサ１ａが端子電圧を検出するとき、例え
ば、イグニッションがオンであるときまたはバッテリの
充電中に、電圧センサ１ａに電圧を供給する。このた
め、弱電系電源３は、図示しない例えば、スイッチング
トランジスタやリレーなどのスイッチング素子を有す
る。

【００９５】次に、電圧センサ１ａにおいて、バッテリ
２ｂの両端には抵抗３ａと抵抗３ｂとが直列に接続され
ている。電圧供給制御部８６は、バッテリの検出時にの
み、弱電系電源３からの電圧を受けて、この電圧により
強電系のバッテリ２ｂの電圧を強電系安定化電源９４に
供給させる。電圧供給制御部８６は、第１のフォトカプ
ラ８７、抵抗９０、トランジスタ９１等を有する。

【００９６】第１のフォトカプラ８７は、発光素子であ
る第１の発光ダイオード８８、受光素子である第１のフ
ォトトランジスタ８９から構成される。第１の発光ダイ
オード８８は、一次側である入力側を構成し、第１のフ
ォトトランジスタ８９は、二次側である出力側を構成す
る。一次側と二次側とは絶縁されている。第１の発光ダ
イオード８８のカソードは、接地され、第１の発光ダイ
オード８８のアノードは、抵抗９０を介して弱電系電源
３に接続されている。

【００９７】第１の発光ダイオード８８は、抵抗９０を
介して弱電系電源３の電圧が供給されたとき、すなわ
ち、バッテリ２ｂの端子電圧の検出時に発光する。第１
のフォトトランジスタ８９は、第１の発光ダイオード８
８の光を受光してトランジスタ９１を動作させる。

【００９８】バッテリ２ｂの正極側には、トランジスタ
９１のエミッタが接続され、トランジスタ９１のエミッ
タとベース間には抵抗９２が接続されている。また、ト
ランジスタ９１のベースは抵抗９３を介して第１のフォ
トトランジスタ８９のコレクタに接続され、第１のフォ
トトランジスタ８９のエミッタはバッテリ２ｂの負極側
に接続されている。

【００９９】トランジスタ９１のコレクタには、バッテ
リ２ｂからの電圧をトランジスタ９１を介して安定化さ
せるための強電系安定化電源９４が接続されている。こ
の強電系安定化電源９４は、電圧周波数変換器９５、第
２のフォトカプラ９６内の第２の発光ダイオード９７の
アノードに安定化された電圧を供給する。

【０１００】第２のフォトカプラ９６は、発光素子であ
る第２の発光ダイオード９７、受光素子である第２のフ
ォトトランジスタ９８から構成される。第２の発光ダイ
オード９７は、一次側である入力側を構成し、第２のフ
ォトトランジスタ９８は、二次側である出力側を構成す
る。一次側は強電系であり、二次側は弱電系であり、強
電系と弱電系とは絶縁されている。

【０１０１】電圧周波数変換器９５は、抵抗３ａと抵抗
３ｂとの分圧電圧を入力し、この分圧電圧を電圧に応じ
た周波数に変換して第２の発光ダイオード９７のカソー
ドに出力する。

【０１０２】第２の発光ダイオード９７は、電圧周波数
変換器９５からの周波数出力の周期に応じた発光周波数
で発光または非発光する。第２のフォトトランジスタ９
８は、第２の発光ダイオード９７の光を受光し、発光周
波数に応じた受光周波数をバッテリの端子電圧に応じた
検出出力として出力する。第２のフォトトランジスタ９
８のコレクタには、第２のフォトトランジスタ９８を動
作させるための弱電系電源３の電圧が供給されている。

【０１０３】なお、第２のフォトトランジスタ９８の周
波数出力は、図示しないバッテリコントローラに送られ
て、バッテリコントローラにより処理されてバッテリ単
体の電圧が測定されるようになっている。第２のフォト
トランジスタ９８のエミッタは、接地される。

【０１０４】次に、このように構成された実施の形態４
の電圧センサの動作を図９を参照して説明する。まず、
弱電系電源３は、バッテリ２ｂの端子電圧を検出すると
きに、電圧を抵抗９０に供給すると、弱電系電源３の電
圧が抵抗９０を介して第１の発光ダイオード８８に供給
されるので、第１の発光ダイオード８８が発光する。

【０１０５】すると、第１のフォトトランジスタ８９が
第１の発光ダイオード８８の光を受光して動作するの
で、バッテリ２ｂの正極側から抵抗９２、抵抗９３、第
１のフォトトランジスタ８９を介してバッテリ２ｂの負
極側に電流が流れる。

【０１０６】このため、トランジスタ９１が動作して、
バッテリ２ｂの強電系の電圧が強電系安定化電源９４に
供給されて、強電系安定化電源９４は、バッテリ２ｂの
電圧検出時のみ、安定化電圧を電圧周波数変換器９５、
第２の発光ダイオード９７を供給する。

【０１０７】また、抵抗３ａと抵抗３ｂとの分圧電圧が
電圧周波数変換器９５に入力されると、電圧周波数変換
器９５は、この分圧電圧を電圧に応じた周波数に変化し
て第２の発光ダイオード９７のカソードに出力する。

【０１０８】すると、第２の発光ダイオード９７は、電
圧周波数変換器９５からの周波数出力の周期に応じた発
光周波数で発光または非発光するので、第２のフォトト
ランジスタ９８は、第２の発光ダイオード９７の光を受
光し、バッテリ２ｂの端子電圧に応じた受光周波数を出
力する。そして、図示しないバッテリコントローラが、
電圧センサ１ａからの周波数出力を処理してバッテリ２
ｂの端子電圧を測定する。

【０１０９】このように実施の形態４の電圧センサによ
れば、電圧センサ１ａを絶縁性を有する第１のフォトカ
プラ８７及び第２のフォトカプラ９６を用いて構成した
ので、ゼロ磁束法を用いた電圧センサに比較して、小型
化であり、しかも安価で絶縁性を有する電圧センサを提
供することができる。

【０１１０】また、弱電系電源３が、バッテリ２ｂの電
圧検出時にのみ、強電系安定化電源９４を駆動させて、
電圧周波数変換器９５、第２の発光ダイオード９７を動
作させるので、強電系バッテリ単体の電圧検出時以外の
時に、強電系バッテリ２ｂの電源を受けた強電系安定化
電源９４から、電圧周波数変換器９５、及び第２のフォ
トカプラ９６内の第２のフォトダイオード９７に流れる
暗電流をなくすことができる。この暗電流が流れなくな
ることで、強電系バッテリ２ｂの放電を防止することが
できる。

【０１１１】また、電圧周波数変換器９５を用いている
ので、出力が周波数で得られるから、出力にノイズが少
なくなり、正確な出力が得られるという効果が得られ
る。

【０１１２】＜実施の形態５＞次に、本発明の電気自動
車用電圧センサの実施の形態５を説明する。実施の形態
５の電圧センサ、すなわち、直列に接続された複数個の
バッテリの総電圧を測定する電圧センサの具体的な実施
例を３つ上げてそれぞれを説明する。

【０１１３】（実施例４）まず、図１０に直列に接続さ
れた複数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの
実施例１の回路構成図を示す。図１０において、点Ｐと
点Ｎとの間に強電系バッテリ２（例えば、２８８Ｖ）が
接続されており、また、点Ｐと点Ｎとの間には、抵抗Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ１６、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１２、Ｒ１５が接続
され、抵抗Ｒ１３の一端及び点Ｎは、接地される。

【０１１４】点Ｐには電圧供給制御部８６が接続され、
この電圧供給制御部８６には、弱電系電源３、及び強電
系安定化電源９４が接続されている。安定化電源９４
は、２８８Ｖの強電系バッテリ２の電圧を安定化して、
強電系の安定電圧を電圧周波数変換器９５、第２の発光
ダイオード９７のアノードに供給している。

【０１１５】抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ１２との接続点は、オペ
アンプ５１の非反転入力端子に接続され、オペアンプ５
１の反転入力端子と出力端子とは直結接続され、オペア
ンプ５１の電源と大地との間にはコンデンサ５２が接続
され、電圧フォロワ回路を構成している。

【０１１６】抵抗５３は、オペアンプ５１の出力端子と
オペアンプ７の反転入力端子との間に接続され、抵抗５
４の一端はオペアンプ５１の出力端子に接続され、抵抗
５４の他端は接地される。

【０１１７】電圧周波数変換器９５、第２のフォトカプ
ラ９６を含む回路の構成は、図９に示す構成とほぼ同一
構成であるので、同一部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。

【０１１８】次に、このように構成された実施例４の動
作を説明する。まず、弱電系電源３が、強電系バッテリ
の総電圧検出時に電源を電圧供給制御部８６に供給する
と、これに応じて、電圧供給制御部８６は、強電系バッ
テリの総電圧検出時に、点Ｐにおけるバッテリの電圧を
強電系安定化電源９４に供給する。

【０１１９】すると、強電系安定化電源９４は、強電系
バッテリ２の電圧（２８８Ｖ）を安定化し、強電系の電
圧を直接にオペアンプ５１、電圧周波数変換器９５、第
２のフォトカプラ９６に供給するので、オペアンプ５
１、電圧周波数変換器９５、第２の発光ダイオード９７
が動作する。この場合、オペアンプ５１、電圧周波数変
換器９５、第２の発光ダイオード９７は高電圧に耐えう
る必要がある。また、強電系の電圧が直接にオペアンプ
５１、電圧周波数変換器９５、第２の発光ダイオード９
７に供給されているので、絶縁されていない。

【０１２０】次に、抵抗Ｒ１２での強電系の電圧がオペ
アンプ５１の非反転入力端子に入力され、オペアンプ５
１により高インピーダンスから低インピーダンスに変換
されて、オペアンプ５１の出力電圧は抵抗５３を介して
電圧周波数変換器９５に入力される。そして、電圧周波
数変換器９５、第２のフォトカプラ９６は、実施の形態
４の動作で説明したように動作する。すなわち、第２の
フォトトランジスタ９８は、バッテリ全体の総電圧に対
応する周波数を出力することができる。

【０１２１】（実施例５）まず、図１１に直列に接続さ
れた複数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの
実施例５の回路構成図を示す。実施例５では、実施例４
の強電系安定化電源９４に代えて、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ５５を設けたことを特徴とする。

【０１２２】弱電系電源３は、バッテリ全体の電圧検出
時に、電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ５５に供給する。Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ５５は、バッテリ全体の電圧検出時
に、弱電系電源３の＋１２Ｖを強電系の＋５Ｖまたは＋
１２Ｖに変換する例えば、変圧トランス等であり、弱電
系と強電系とを絶縁している。

【０１２３】ＤＣ−ＤＣコンバータ５５の出力には、コ
ンデンサ５６、スイッチングレギュレータ５８が接続さ
れ、スイッチングレギュレータ５８の出力（例えば、強
電系の＋５Ｖ、図１１のＰ＋５ＶのＰは強電系であるこ
とを示す。）がオペアンプ５１、電圧周波数変換器９
５、発光ダイオード９７に供給されている。

【０１２４】なお、その他の構成は、実施例４の構成と
同一構成であるので、同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【０１２５】このように実施例５によれば、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ５５により弱電系の＋１２Ｖを強電系の＋５
Ｖに変換するので、弱電系を絶縁を介して強電系の安定
化電源を得ることができる。また、変換された強電系の
電圧によりオペアンプ５１、電圧周波数変換器９５、発
光ダイオード９７を動作させているので、これらの素子
の耐圧が低くてよい。

【０１２６】さらに、バッテリ全体の電圧検出時のみ
に、弱電系電源３が電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５５に
供給するので、電圧検出時にのみ、オペアンプ５１、電
圧周波数変換器９５、発光ダイオード９７が動作する。
従って、消費電流を少なくすることができる。

【０１２７】（実施例６）図１２に直列に接続された複
数個のバッテリの総電圧を測定する電圧センサの実施例
６の回路構成図を示す。実施例６では、実施例４の強電
系安定化電源９４に代えて、マルチバイブレータを利用
した絶縁型電源７０を設けたことを特徴とする。

【０１２８】弱電系電源３は、バッテリ全体の電圧検出
時に、電圧を絶縁型電源７０に供給する。絶縁型電源７
０は、バッテリ全体の電圧検出時に、弱電系の＋１２Ｖ
を強電系の＋５Ｖまたは＋１２Ｖに変換するもので、弱
電系と強電系とを絶縁している。オペアンプ７１には弱
電系の＋１２Ｖが供給され、オペアンプ７１の反転入力
端子と大地との間にはコンデンサ７２が接続され、オペ
アンプ７１の反転入力端子と出力端子との間には抵抗７
３が接続される。

【０１２９】オペアンプ７１の非反転入力端子と大地と
の間には抵抗７４が接続され、オペアンプ７１の非反転
入力端子と出力端子との間には抵抗７５が接続され、マ
ルチバイブレータを構成している。

【０１３０】オペアンプ７１の出力は抵抗７６を介して
トランジスタ７７のベースに接続され、コレクタは＋１
２Ｖに接続され、エミッタは変圧トランス７８の一次巻
線の一端に接続される。変圧トランス７８の一次巻線の
他端は接地される。変圧トランス７８は、一次側の弱電
系と二次側の強電系とを絶縁させている。変圧トランス
７８の二次巻線の一端にはダイオード７９のアノード及
びダイオード８１のカソードが接続され、ダイオード７
９のカソードと二次巻線の他端との間にはコンデンサ８
０が接続されている。

【０１３１】二次巻線の他端とダイオード８１のアノー
ドとの間にはコンデンサ８２が接続され、コンデンサ８
３の一端はダイオード７９のカソードに接続される。コ
ンデンサ８３の他端、ダイオード８１のアノード、及び
コンデンサ８２の一端は接地される。

【０１３２】ダイオード７９のカソードにはスイッチン
グレギュレータ８４が接続され、スイッチングレギュレ
ータ８４の出力（例えば、強電系の＋５Ｖ、図１２のＰ
＋５ＶのＰは強電系であることを示す。）がオペアンプ
５１、電圧周波数変換器９５、発光ダイオード９７に供
給されている。

【０１３３】なお、その他の構成は、実施例４の構成と
同一構成であるので、同一部分には同一符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。

【０１３４】このように実施例６によれば、バッテリ全
体の電圧検出時に、弱電系電源３から＋１２Ｖを受けて
オペアンプ７１が動作し、オペアンプ７１を含むマルチ
バイブレータにより周期的なパルスを発生し、発生した
パルスは、トランジスタ７７により増幅される。そし
て、変圧トランス７８により弱電系から絶縁を介して強
電系に変換されるとともに電圧が降圧されて、その電圧
はダイオード７９、ダイオード８１、コンデンサ８０、
コンデンサ８２、コンデンサ８３等により整流されて、
交流から直流に変換される。

【０１３５】そして、スイッチングレギュレータ８４が
パルスのデューティ比で＋１２Ｖを強電系のＰ＋５Ｖに
変換し、オペアンプ５１、電圧周波数変換器９５、発光
ダイオード９７を動作させる。

【０１３６】すなわち、マルチバイブレータを用いた絶
縁型電源により弱電系の＋１２Ｖを強電系の＋５Ｖに変
換するので、弱電系を絶縁を介して強電系の安定化電源
を得ることができる。また、変換された強電系の電圧に
よりオペアンプ５１、電圧周波数変換器９５、発光ダイ
オード９７を動作させているので、これらの素子の耐圧
が低くてよい。

【０１３７】さらに、バッテリ全体の電圧検出時のみ
に、弱電系電源３が電圧をマルチバイブレータを含む絶
縁型電源７０に供給するので、電圧検出時にのみ、オペ
アンプ５１、電圧周波数変換器９５、発光ダイオード９
７が動作する。従って、消費電流を少なくすることがで
きる。

【０１３８】

【発明の効果】請求項１の発明では、安定化電源により
安定化された強電系のバッテリ電源の電圧が発光素子に
供給されると、発光素子が発光し、発光素子の光を第１
の受光素子及び第２の受光素子が受光する。差動増幅回
路は、バッテリ電源の電圧と第１の受光素子から帰還さ
れた帰還電圧とを増幅し増幅された電圧に基づき発光素
子の発光出力を制御する。このとき、第２の受光素子も
第１の受光素子と同一の動作を行うので、積分回路は、
第２の受光素子の両端から入力された受光出力に基づく
電圧を積分し、積分された電圧を強電系のバッテリ電源
の電圧に応じた検出電圧として出力する。また、強電系
と弱電系とが絶縁されているので、小型化且つ安価でし
かも絶縁性を有する電圧センサを提供することができ
る。

【０１３９】請求項２の発明では、電圧センサが、各バ
ッテリ電源毎に設けられているので、複数個のバッテリ
電源の各バッテリ電源の単体電圧を測定することができ
る。

【０１４０】請求項３の発明では、積分回路が、複数個
の強電系のバッテリ電源の電圧に応じた検出電圧として
出力するので、１つの電圧センサで、直列に接続された
複数個の強電系のバッテリ電源の総電圧を検出すること
ができ、さらに、小型化且つ安価な電圧センサを提供す
ることができる。

【０１４１】請求項４の発明では、安定化電源は、複数
個の強電系のバッテリ電源の総電圧を安定化し、安定化
された電圧を差動作増幅回路及び発光素子に供給するの
で、強電系の電源で差動作増幅回路及び発光素子を動作
させることができる。

【０１４２】請求項５の発明では、安定化電源は、弱電
系のバッテリ電源の電圧を絶縁を介して強電系のバッテ
リ電源の電圧に変換し、変換された強電系のバッテリ電
源の電圧を差動作増幅回路及び発光素子に供給するの
で、強電系と弱電系とを絶縁し、しかも複数個の強電系
のバッテリ電源からの電圧を受けずに、強電系の電源で
差動作増幅回路及び発光素子を動作させることができ、
しかも、差動作増幅回路及び発光素子の耐圧が低くて済
む。

【０１４３】請求項６の発明では、強電系安定化電源の
電圧により動作した電圧周波数変換器は、強電系バッテ
リの端子電圧をその電圧に応じた周波数に変換し、絶縁
部は、入力側に強電系安定化電源の電圧が供給され、出
力側に弱電系電源の電圧が供給され、入力側と出力側と
を絶縁した状態で電圧周波数変換器で変換された周波数
を、強電系バッテリの端子電圧に対応した検出出力とし
て出力するので、小型化且つ安価でしかも絶縁性を有す
る電圧センサを提供できる。

【０１４４】請求項７の発明では、電圧センサが、複数
個の強電系バッテリの各強電系バッテリ毎に設けられる
ので、各強電系バッテリ毎に、強電系バッテリの単体電
圧に対応する周波数を出力できる。

【０１４５】請求項８の発明では、電圧供給制御部は、
強電系バッテリの端子電圧の検出時に、弱電系電源の電
圧により動作し、強電系バッテリの端子電圧を強電系安
定化電源に供給させるので、強電系安定化電源は、強電
系バッテリの端子電圧の検出時に電圧周波数変換器、及
び絶縁部を動作させる。このため、強電系バッテリの電
圧検出時以外の時に流れる暗電流をなくすことができ、
これによって、強電系バッテリの放電を防止することが
できる。

【０１４６】請求項９の発明では、絶縁部が、電圧周波
数変換器で変換された周波数を複数個の強電系バッテリ
の総電圧に対応した検出出力として出力するので、１つ
の電圧センサで済むから、さらに、小型化且つ安価な電
圧センサを提供することができる。

【０１４７】請求項１０の発明では、強電系バッテリの
電圧検出時以外の時に流れる暗電流をなくすことがで
き、これによって、強電系バッテリの放電を防止するこ
とができる。

【０１４８】請求項１１の発明では、安定化電源は、複
数個の強電系バッテリの総電圧を安定化し、安定化され
た電圧を電圧周波数変換器及び絶縁部の入力側に供給す
るので、強電系の電源で、電圧周波数変換器及び絶縁部
の入力側を動作させることができる。

【０１４９】請求項１２の発明では、安定化電源は、弱
電系電源の電圧を絶縁を介して強電系電源の電圧に変換
し、変換された強電系電源の電圧を電圧周波数変換器及
び絶縁部の入力側に供給するので、強電系と弱電系とを
絶縁し、しかも複数個の強電系バッテリからの電圧を受
けずに、強電系の電源で電圧周波数変換器及び絶縁部の
入力側を動作させることができ、しかも電圧周波数変換
器及び絶縁部の入力側の耐圧が低くて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気自動車用電圧センサの実施の形態
１の回路構成図である。

【図２】電気自動車における強電系及び弱電系の回路構
成図である。

【図３】電圧センサ及び電池コントローラを含む電圧監
視装置を示す構成図である。

【図４】直列に接続されたバッテリの総電圧を測定する
実施の形態２の電気自動車用電圧センサを示す図であ
る。

【図５】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧を
測定する電圧センサの実施例１を示す回路構成図であ
る。

【図６】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧を
測定する電圧センサの実施例２を示す回路構成図であ
る。

【図７】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧を
測定する電圧センサの実施例３を示す回路構成図であ
る。

【図８】直列に接続されたバッテリの個々の電圧をそれ
ぞれ測定する実施の形態３の電気自動車用電圧センサを
示す図である。

【図９】本発明の電気自動車用電圧センサの実施の形態
４の回路構成図である。

【図１０】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧
を測定する電圧センサの実施例４を示す回路構成図であ
る。

【図１１】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧
を測定する電圧センサの実施例５を示す回路構成図であ
る。

【図１２】直列に接続された複数個のバッテリの総電圧
を測定する電圧センサの実施例６を示す回路構成図であ
る。

【図１３】従来の電圧センサの構成を示す図である。

【符号の説明】

１，１０１ 電圧センサ ２ 強電系バッテリ ２ａ〜２ｎ バッテリ ３ 弱電系電源 ３ａ，３ｂ，１９ 分圧抵抗 ５，５ａ 安定化電源 ７，１７ オペアンプ ９ フォトカプラＩＣ １１ 発光ダイオード １３，１５ フォトダイオード ２１ コンデンサ ３１ モータコントローラドライバ ３３ モータ ３５ 電流センサ ３７ 電池コントローラ ３９ 弱電系機器 ４１ 弱電系バッテリ ４３ バッテリ冷却ファン ４５ 充電器 ４７ モータコントローラ ４９ メータ ５５ ＤＣ−ＤＣコンバータ ７１ マルチバイプレータ ８６ 電圧供給制御部 ８７ 第１のフォトカプラ ９１ トランジスタ ９４ 強電系安定化電源 ９５ 電圧周波数変換器 ９６ 第２のフォトカプラ １０３ 磁気コア １１５ ホール素子 １１７ 電流増幅器

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強電系のバッテリ電源の電圧を安定化す
   る安定化電源と、 この安定化電源の電圧により発光する発光素子と、 この発光素子の光を受光する第１の受光素子及び第２の
   受光素子と、 前記安定化電源の電圧により駆動し、前記バッテリ電源
   の電圧と前記第１の受光素子から帰還された帰還電圧と
   を増幅し増幅された電圧に基づき前記発光素子の発光出
   力を制御する差動増幅回路と、 弱電系のバッテリ電源の電圧により駆動し、前記第２の
   受光素子の両端から入力された受光出力に基づく電圧を
   積分し、積分された電圧を前記強電系のバッテリ電源の
   電圧に応じた検出電圧として出力する積分回路と、を備
   えることを特徴とする電気自動車用電圧センサ。
2. 【請求項２】 直列に接続された複数個の強電系のバッ
   テリ電源の各バッテリ電源と１対１で対応して設けら
   れ、前記バッテリ電源の端子電圧を検出する複数の電圧
   検出部を備え、 各電圧検出部は、 前記強電系のバッテリ電源の電圧を安定化する安定化電
   源と、 この安定化電源の電圧により発光する発光素子と、 この発光素子の光を受光する第１の受光素子及び第２の
   受光素子と、 前記安定化電源の電圧により駆動し、前記バッテリ電源
   の電圧と前記第１の受光素子から帰還された帰還電圧と
   を増幅し増幅された電圧に基づき前記発光素子の発光出
   力を制御する差動増幅回路と、 弱電系のバッテリ電源の電圧により駆動し、前記第２の
   受光素子の両端から入力された受光出力に基づく電圧を
   積分し、積分された電圧を前記強電系のバッテリ電源の
   電圧に応じた検出電圧として出力する積分回路と、を備
   えることを特徴とする電気自動車用電圧センサ。
3. 【請求項３】 直列に接続された複数個の強電系のバッ
   テリ電源の総電圧を検出する電気自動車用電圧センサで
   あって、 安定化電源と、 この安定化電源の電圧により発光する発光素子と、 この発光素子の光を受光する第１の受光素子及び第２の
   受光素子と、 前記安定化電源の電圧により駆動し、前記複数個の強電
   系のバッテリ電源の電圧と前記第１の受光素子から帰還
   された帰還電圧とを増幅し増幅された電圧に基づき前記
   発光素子の発光出力を制御する差動増幅回路と、 弱電系のバッテリ電源の電圧により駆動し、前記第２の
   受光素子の両端から入力された受光出力に基づく電圧を
   積分し、積分された電圧を前記複数個の強電系のバッテ
   リ電源の電圧に応じた検出電圧として出力する積分回路
   と、を備えることを特徴とする電気自動車用電圧セン
   サ。
4. 【請求項４】 前記安定化電源は、前記複数個の強電系
   のバッテリ電源の総電圧を安定化し、安定化された電圧
   を前記差動作増幅回路及び前記発光素子に供給すること
   を特徴とする請求項３記載の電気自動車用電圧センサ。
5. 【請求項５】 前記安定化電源は、前記弱電系のバッテ
   リ電源の電圧を絶縁を介して強電系のバッテリ電源の電
   圧に変換し、変換された前記強電系のバッテリ電源の電
   圧を前記差動作増幅回路及び前記発光素子に供給するこ
   とを特徴とする請求項３記載の電気自動車用電圧セン
   サ。
6. 【請求項６】 強電系バッテリの端子電圧を安定化する
   強電系安定化電源と、 この強電系安定化電源の電圧により動作し、前記強電系
   バッテリの端子電圧をその電圧に応じた周波数に変換す
   る電圧周波数変換器と、 入力側に前記強電系安定化電源の電圧が供給され、出力
   側に弱電系電源の電圧が供給され、前記入力側と前記出
   力側とを絶縁した状態で前記電圧周波数変換器で変換さ
   れた周波数を、前記強電系バッテリの端子電圧に対応し
   た検出出力として出力する絶縁部と、を備えることを特
   徴とする電気自動車用電圧センサ。
7. 【請求項７】 直列に接続された複数個の強電系バッテ
   リの各強電系バッテリと１対１で対応して設けられる複
   数の電圧検出部を備え、 各電圧検出部は、 強電系バッテリの端子電圧を安定化する強電系安定化電
   源と、 この強電系安定化電源の電圧により動作し、前記強電系
   バッテリの端子電圧をその電圧に応じた周波数に変換す
   る電圧周波数変換器と、 入力側に前記強電系安定化電源の電圧が供給され、出力
   側に弱電系電源の電圧が供給され、前記入力側と前記出
   力側とを絶縁した状態で前記電圧周波数変換器で変換さ
   れた周波数を、前記強電系バッテリの端子電圧に対応し
   た検出出力として出力する絶縁部と、を備えることを特
   徴とする電気自動車用電圧センサ。
8. 【請求項８】 前記強電系バッテリの端子電圧の検出時
   に、前記弱電系電源が動作したとき、前記弱電系電源の
   電圧により動作し、前記強電系バッテリの端子電圧を前
   記強電系安定化電源に供給させる電圧供給制御部を備え
   ることを特徴とする請求項６または請求項７記載の電気
   自動車用電圧センサ。
9. 【請求項９】 直列に接続された複数個の強電系バッテ
   リの総電圧を検出する電気自動車用電圧センサであっ
   て、 安定化電源と、 この安定化電源の電圧により動作し、前記複数個の強電
   系バッテリの総電圧をその電圧に応じた周波数に変換す
   る電圧周波数変換器と、 入力側に前記安定化電源の電圧が供給され、出力側に弱
   電系電源の電圧が供給され、前記入力側と前記出力側と
   を絶縁した状態で前記電圧周波数変換器で変換された周
   波数を、前記複数個の強電系バッテリの総電圧に対応し
   た検出出力として出力する絶縁部と、を備えることを特
   徴とする電気自動車用電圧センサ。
10. 【請求項１０】 前記複数個の強電系バッテリの総電圧
    の検出時に、前記弱電系電源が動作したとき、前記弱電
    系電源の電圧により動作し、前記複数個の強電系バッテ
    リの総電圧を前記安定化電源に供給させる電圧供給制御
    部を備えることを特徴とする請求項９記載の電気自動車
    用電圧センサ。
11. 【請求項１１】 前記安定化電源は、前記複数個の強電
    系バッテリの総電圧を安定化し、安定化された電圧を前
    記電圧周波数変換器及び前記絶縁部の入力側に供給する
    ことを特徴とする請求項９記載の電気自動車用電圧セン
    サ。
12. 【請求項１２】 前記安定化電源は、前記弱電系電源の
    電圧を絶縁を介して強電系電源の電圧に変換し、変換さ
    れた前記強電系電源の電圧を前記電圧周波数変換器及び
    前記絶縁部の入力側に供給することを特徴とする請求項
    ９記載の電気自動車用電圧センサ。