(57)【要約】【課題】電路の断線を検出することができる断線検出装置を安価に提供する。【解決手段】電圧検出用ＩＣが、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１をオン制御してコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１を放電してその両端電圧を０にしてからスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１をオフ制御する。電圧検出用ＩＣが、オフ制御してから所定時間が経過した後にコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１の両端電圧を計測して、計測した両端電圧と閾値との比較に基いて断線を検出する。所定時間が、電路の正常時にスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１をオフ制御して単位セルＢＴ１〜ＢＴ１１によりコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１を充電した場合にコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１の両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間Ｔ３と、電路の断線時におけるコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１の充電時定数と、の間に設定されている。【選択図】図５
2010256155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続された複数の単位セルの各々両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置において、
前記複数の単位セルの両端と前記電圧検出手段との間を接続する前記電路にそれぞれ設けられた複数の抵抗と、
前記抵抗を介して前記単位セルの各々に並列接続された複数のスイッチ素子と、
前記抵抗を介して前記単位セル及び前記スイッチ素子の各々に並列接続された複数のコンデンサと、
前記スイッチ素子をオン制御する前に前記コンデンサの両端電圧を測定する第１コンデンサ電圧測定手段と、
前記スイッチ素子をオン制御することにより前記コンデンサを放電してその両端電圧を０にした後に前記スイッチ素子をオフ制御するスイッチ制御手段と、
前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御された後の前記コンデンサの両端電圧を測定する第２コンデンサ電圧測定手段と、
前記第１及び第２コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に基づいて前記電路の断線を検出する断線検出手段と、
を備えたことを特徴とする断線検出装置。
【請求項２】
前記第２コンデンサ電圧測定手段が、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御されてから所定時間経過したときに前記コンデンサの両端電圧を測定するように設定され、
前記断線検出手段が、前記第２コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧と、前記第１コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に応じて定めた閾値と、の比較に基づいて前記電路の断線を検出するように設定され、
前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になる前までの時間と、の間に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の断線検出装置。
【請求項３】
前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時における前記コンデンサの充電時定数と、の間に設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の断線検出装置。
【請求項４】
前記閾値が、前記第１コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧の０．６３倍以下に設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の断線検出装置。
【請求項５】
前記抵抗と前記コンデンサにより決まる前記電路の正常時の前記コンデンサの充電時定数の３倍を、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間として、前記所定時間を設定している
ことを特徴とする請求項２〜４何れか１項に記載の断線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線検出装置に係り、特に、互いに直列接続された複数の単位セルの各々の両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（以下ＨＥＶ）が普及してきている。このＨＥＶは、上記エンジン始動用の１２Ｖ程度の低圧バッテリと、上記電動モータ駆動用の高圧バッテリとの２種類のバッテリと、を備えている。上述した高圧バッテリは、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セルとして、この単位セルを複数直列接続して高電圧を得ている。
【０００３】
上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各単位セルの両端電圧、即ち充電状態（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。バッテリの充放電にあたっては、各単位セルの耐久性や安全確保の観点より、ＳＯＣ（又は両端電圧）の最も高い単位セルが設定上限ＳＯＣ（又は上限両端電圧値）に到達した時点で充電を禁止し、ＳＯＣ（又は両端電圧）の最も低い単位セルが設定下限ＳＯＣ（又は下限両端電圧値）に到達した時点で放電を禁止する必要がある。従って、各単位セルにＳＯＣのバラツキが生じると、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。このため、ＨＥＶにおいては、登坂時にガソリンエンジンに対して電動モータによりエネルギーを補充したり、降坂時に高圧バッテリにエネルギーを回生したりする、いわゆるアシスト・回生が不十分となり、実車動力性能や燃費を低下させることになる。そこで、各単位セルのＳＯＣを均等化するために、各単位セルの両端電圧を検出する必要がある。
【０００４】
従来では各単位セルの両端を電圧検出手段としての電圧検出ＩＣに接続して、電圧検出ＩＣによって各単位セルの両端電圧を検出していた。しかしながら、上述した単位セルと電圧検出ＩＣとを接続する電路が断線すると、電圧検出ＩＣの内部インピーダンスの影響で断線した電路側の電位が不安定となる。このため、正確に単位セルの両端電圧を検出することができない、という問題があった。
【０００５】
そこで、バイパス抵抗及びバイパス抵抗への通電をオンオフするスイッチ素子から構成されるバイパス回路を単位セルに並列に接続し、バイパス抵抗への通電がオフのときの単位セルの両端電圧とバイパス抵抗への通電がオンのときの単位セルの両端電圧と差が大きいときに電線の断線を検知する断線検知装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の断線検知装置では、バイパス抵抗を単位セルに並列に設ける必要がある。このため、単位セルの両端と電圧検ＩＣとの間に接続したノイズフィルタ用や単位セルを均等化するための放電用の抵抗とは別にバイパス抵抗が必要となり、部品点数が増加する、といった問題があった。また、ノイズフィルタ用の抵抗、バイパス抵抗のいずれかの抵抗値が変動した場合は検出電圧が大きく変動するので、抵抗値が変動すると、誤検出の原因となる、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８３９３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、電路の断線を検出することができる断線検出装置を安価に提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、互いに直列接続された複数の単位セルの各々両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置において、前記複数の単位セルの両端と前記電圧検出手段との間を接続する前記電路にそれぞれ設けられた複数の抵抗と、前記抵抗を介して前記単位セルの各々に並列接続された複数のスイッチ素子と、前記抵抗を介して前記単位セル及び前記スイッチ素子の各々に並列接続された複数のコンデンサと、前記スイッチ素子をオン制御する前に前記コンデンサの両端電圧を測定する第１コンデンサ電圧測定手段と、前記スイッチ素子をオン制御することにより前記コンデンサを放電してその両端電圧を０にした後に前記スイッチ素子をオフ制御するスイッチ制御手段と、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御された後の前記コンデンサの両端電圧を測定する第２コンデンサ電圧測定手段と、前記第１及び第２コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に基づいて前記電路の断線を検出する断線検出手段と、を備えたことを特徴とする断線検出装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記第２コンデンサ電圧測定手段が、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御されてから所定時間経過したときに前記コンデンサの両端電圧を測定するように設定され、前記断線検出手段が、前記第２コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧と、前記第１コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に応じて定めた閾値と、の比較に基づいて前記電路の断線を検出するように設定され、前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になる前までの時間と、の間に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の断線検出装置に存する。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時における前記コンデンサの充電時定数と、の間に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の断線検出装置に存する。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記閾値が、前記第１コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧の０．６３倍以下に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の断線検出装置に存する。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記抵抗と前記コンデンサにより決まる前記電路の正常時の前記コンデンサの充電時定数の３倍を、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間として、前記所定時間を設定していることを特徴とする請求項２〜４何れか１項に記載の断線検出装置に存する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、電路が正常なときはスイッチ素子をオフすると単位セルによりコンデンサが充電されてコンデンサの両端電圧は短時間で上昇して一定となる。一方、電路が断線しているときはスイッチ素子をオフすると電流検出手段からの微少な漏れ電流によりコンデンサが充電されるためコンデンサの両端電圧は時間をかけてゆっくり上昇した後に一定となる。よって、スイッチ素子がオフ制御された後のコンデンサの両端電圧を測定することにより電路の断線を正確に測定することができる。また、単位セルを放電して均等化するために用いられる抵抗及びスイッチ素子、ノイズフィルタ用のコンデンサを利用して断線検出を行うことができる。このため、部品点数の増加を防いで電路の断線を検出することができる断線検出装置を安価に提供することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、所定時間が経過したときのコンデンサの両端電圧を断線時と正常時とで大きく異ならせることができるため、正確に電路の断線を検出することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、正確に電路の断線を検出することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、コンデンサの充電時定数から簡単に電路の正常時にスイッチ素子をオフ制御してコンデンサを充電した場合にコンデンサの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の断線検出装置を組み込んだ電圧検出装置の一実施形態を示す概略回路図である。
【図２】図１に示す電圧検出ＩＣの詳細を示す回路図である。
【図３】図１に示す第１の絶縁Ｉ／Ｆとしてフォトカプラを用いたときの詳細な電気接続図である。
【図４】図１に示す第２の絶縁Ｉ／Ｆとしてフォトカプラを用いたときの詳細な電気接続図である。
【図５】図１に示す単位セルＢＴ1〜ＢＴ11と電圧検出ＩＣ１１との間の詳細回路図である。
【図６】（Ａ）は正常時の充電電流を示す回路図であり、（Ｂ）は断線時の充電電流を示す回路図である。
【図７】正常時と断線時とにおけるコンデンサの両端電圧を示すタイムチャートである。
【図８】図２に示す制御回路の断線検出処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態において、電圧検出装置は車両に搭載されている。図１中引用符号ＢLは、低圧バッテリである。低圧バッテリＢLは、図１に示すように、複数の二次電池から構成されている。低圧バッテリＢLは、エンジンを始動するスタータの駆動電源として用いられ、その両端にはＤＣ／ＤＣコンバータを介して高圧バッテリが必要に応じて充電器として接続される。
【００２０】
また、図１中引用符号ＢHは高圧バッテリである。上記高圧バッテリＢHは、エンジンと電動モータを走行駆動源として併用するＨＥＶにおいて前記電動モータの電源として用いられ、その両端には電動モータが必要に応じて負荷として接続されると共にジェネレータ（発電機）等が必要に応じて充電器として接続される。
【００２１】
高圧バッテリＢHは、例えば５個のブロックＢ１〜Ｂ５に分けられている。各ブロックＢ１〜Ｂ５はそれぞれ例えば１１個の単位セルＢＴ1〜ＢＴ11、ＢＴ12〜ＢＴ22、ＢＴ23〜ＢＴ33、ＢＴ34〜ＢＴ44、ＢＴ45〜ＢＴ55から構成されている。単位セルＢＴ1〜ＢＴ55はそれぞれ一つの二次電池から構成されている。
【００２２】
電圧検出装置は、制御手段としてのメインマイコン１０と、電圧検出手段としての電圧検出ＩＣ１１〜１５と、を備えている。メインマイコン１０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されており、低圧系電源回路２０から電源供給を受けて動作し、電圧検出ＩＣ１１〜１５を制御する。低圧系電源回路２０は、低圧バッテリＢLの供給電圧からメインマイコン１０の動作電圧ＶＣを生成する。
【００２３】
上記電圧検出ＩＣ１１〜１５は、各ブロックＢ１〜Ｂ５に対応して設けられている。電圧検出ＩＣ１１〜１５は、図２に示すように、複数のブロックＢ１〜Ｂ５のうち対応するブロックＢ１〜Ｂ５を構成する単位セルＢＴ1〜ＢＴ11、ＢＴ12〜ＢＴ22、ＢＴ23〜ＢＴ33、ＢＴ34〜ＢＴ44、ＢＴ45〜ＢＴ55のみから電源供給を受けて動作する。即ち、上述した電圧検出ＩＣ１１〜１５は、対応するブロックＢ１〜Ｂ５の負側がグランドレベルになり、互いに異なるグランドレベルとなっている。これにより、電圧検出ＩＣ１１〜１５を構成するデバイスの耐圧を下げることができる。
【００２４】
電圧検出ＩＣ１１〜１５はそれぞれ、選択スイッチ群１６と、差動増幅器ＯＰと、Ａ／Ｄ変換器１７と、制御回路１８と、高圧系電源回路１９と、遮断スイッチＳと、を備えている。上記選択スイッチ群１６は、単位セルＢＴ1〜ＢＴ55の両端に各々設けられた常開のスイッチから構成されていて、複数の単位セルＢＴ1〜ＢＴ55の一つの両端を差動増幅器ＯＰに接続する。差動増幅器ＯＰは、選択スイッチ群１６によって接続された単位セルＢＴ1〜ＢＴ55の両端電圧をＡ／Ｄ変換器１７に対して出力する。Ａ／Ｄ変換器１７は、差動増幅器ＯＰからの単位セルＢＴ1〜ＢＴ55の両端電圧をデジタル変換して制御回路１８に出力する。
【００２５】
制御回路１８は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されており、電圧検出ＩＣ１１〜１５全体の制御を司る。高圧系電源回路１９は、対応するブロックＢ１〜Ｂ５の供給電圧から上記差動増幅器ＯＰ、Ａ／Ｄ変換器１７及び制御回路１８の動作電圧Ｖｃｃを生成する。遮断スイッチＳは、各ブロックＢ１〜Ｂ５の正側と高圧系電源回路１９との間に設けられている。遮断スイッチＳは、高圧系電源回路１９に対するブロックＢ１〜Ｂ５の両端電圧の供給をオンオフして、電圧検出ＩＣ１１〜１５に対する電源供給をオンオフするスイッチである。遮断スイッチＳは、例えば、ＰＮＰ型のトランジスタから構成されている。
【００２６】
また、上述した電圧検出装置は、図１などに示すように、第１の通信ラインとしての第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１と、第１の絶縁インタフェース（Ｉ／Ｆ）２１と、を備えている。第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１は、電圧検出ＩＣ１１〜１５を互いに直列に接続するように設けられている。電圧検出ＩＣ１１〜１５は互いにグランドレベルが異なるので、電圧検出ＩＣ１１〜１５間に設けられた第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１にはレベルシフト回路（図示せず）を設ける必要がある。
【００２７】
また、第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１は、電圧検出ＩＣ１１〜１５のうち最下位の電圧検出ＩＣ１１及びメインマイコン１０間を接続するように設けられている。即ち、第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１は、メインマイコン１０、電圧検出ＩＣ１１、電圧検出ＩＣ１２、電圧検出ＩＣ１３、電圧検出ＩＣ１４、電圧検出ＩＣ１５がこの順で互いに直列に接続されるように設けられている。
【００２８】
第１の絶縁Ｉ／Ｆ２１は、最下位の電圧検出ＩＣ１１及びメインマイコン１０間に設けられた第１の送信ラインＬＴ１及び第１の受信ラインＬＲ１上に設けられていて、電圧検出ＩＣ１１とメインマイコン１０とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。最下位の電圧検出ＩＣ１１及びメインマイコン１０は、第１の絶縁Ｉ／Ｆ２１によって互いに絶縁した状態で情報の送受信を行うことができる。これにより、高圧バッテリＢHと低圧バッテリＢLとの絶縁を保つことができる。第１の絶縁Ｉ／Ｆ２１としては、例えば発光素子及び受光素子から成るフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。
【００２９】
図３に第１の絶縁Ｉ／Ｆ２１としてフォトカプラを用いたときの図１に示す電圧検出装置の詳細な電気接続図を示す。同図において、電圧検出ＩＣ１１の詳細などは省略してある。同図に示すように、第１の絶縁Ｉ／Ｆ２１は、低圧側システムに設けられた発光素子ＬＥ１及び受光素子ＬＤ２と、高圧側システムに設けられた発光素子ＬＥ２及び受光素子ＬＤ１と、を有している。同図に示すように、発光素子ＬＥ１は、一端がメインマイコン１０に接続され、他端がグランドに接続されていて、メインマイコン１０から電気信号が出力されると電流が流れて発光する。
【００３０】
一方、受光素子ＬＤ１は、ブロックＢ１の高圧系電源回路１９と単位セルＢＴ1の負側との間に設けられている。受光素子ＬＤ１は、発光素子ＬＥ１からの光を受光するとオンして、第１の送信ラインＬＴ１を通じて制御回路１８に電気信号を供給する。以上の構成によれば、メインマイコン１０から電気的に絶縁した状態で電気信号をブロックＢ１の制御回路１８に送信することができる。
【００３１】
また、発光素子ＬＥ２は、一端が制御回路１８に接続され、他端が単位セルＢＴ1の負側に接続されていて、制御回路１８から電気信号が出力されると電流が流れて発光する。一方、受光素子ＬＤ２は、低圧系電源回路２０とグランドとの間に設けられている。受光素子ＬＤ２は、発光素子ＬＥ２からの光を受光するとオンして、第１の受信ラインＬＲ１を通じてメインマイコン１０に電気信号を供給する。以上の構成によれば、ブロックＢ１の制御回路１８から電気的に絶縁した状態で電気信号をメインマイコン１０に送信することができる。
【００３２】
また、上述した電圧検出装置は、図１などに示すように、第２の通信ラインとしての第２の送信ラインＬＴ２と、第２の絶縁Ｉ／Ｆ２２と、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５と、を備えていて、これらによりメインマイコン１０からの電源信号の出力に応じて遮断スイッチＳをオンできるようになっている。即ち、第２の送信ラインＬＴ２は、各遮断スイッチＳを構成するＰＮＰ型トランジスタのベースとメインマイコン１０との間に設けられている。第２の送信ラインＬＴ２は、一端がメインマイコン１０側に接続される主線Ｌｓと、この主線Ｌｓの他端から分岐した複数の分岐線Ｌｂ１〜Ｌｂ５と、から構成されている。分岐線Ｌｂ１〜Ｌｂ５は、図４に示すように、その他端が遮断スイッチＳを構成するＰＮＰ型トランジスタのベースに接続されている。
【００３３】
第２の絶縁Ｉ／Ｆ２２は、図１に示すように、主線Ｌｓ上に設けられていて、遮断スイッチＳとメインマイコン１０とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。これにより、高圧バッテリＢHと低圧バッテリＢLとの絶縁を保つことができる。第２の絶縁Ｉ／Ｆ２２としては、例えば発光素子及び受光素子から成るフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。上記ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５は、各分岐線ｌｂ１〜ｌｂ５に対応して設けられていて、メインマイコン１０から送信された電源信号を、遮断スイッチＳをオンオフするために適切な信号レベルに変換する。
【００３４】
次に、図４を参照して、上述した第２の通信ラインとしての第２の送信ラインＬＴ２と、第２の絶縁Ｉ／Ｆ２２と、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５と、の詳細な構成について説明する。同図に示すように、第２の絶縁Ｉ／Ｆ２２は、低圧側システムに設けられた発光素子ＬＥ３と、低圧側システムに設けられた受光素子ＬＤ３と、を有している。同図に示すように、発光素子ＬＥ３は、一端がメインマイコン１０に接続され、他端がグランドに接続されていて、メインマイコン１０から電源信号が出力されると電流が流れて発光する。
【００３５】
一方、受光素子ＬＤ３は、一端が最上位のブロックＢ５のプラス側に接続され、他端が分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ６を介して最下位のブロックＢ１のマイナス側に接続されている。そして、上記分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接点が、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１を構成するＮＰＮ型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３との接点が、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３２を構成するＮＰＮ型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗Ｒ３と分圧抵抗Ｒ４との接点が、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３３を構成するＮＰＮ型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗Ｒ４と分圧抵抗Ｒ５との接点が、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３４を構成するＮＰＮ型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗Ｒ５と分圧抵抗Ｒ６との接点が、ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３５を構成するＮＰＮ型トランジスタのベースに接続されている。
【００３６】
ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５を構成するＮＰＮ型トランジスタのエミッタは、各ブロックＢ１〜Ｂ５のマイナス側に接続されている。ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５を構成するＮＰＮ型トランジスタのコレクタは、遮断スイッチＳを構成するＰＮＰ型トランジスタのベースに接続される。以上の構成によれば、メインマイコン１０が発光素子ＬＥ３に対して電源信号を供給すると、発光素子ＬＥ３に電源が流れて発光する。この発光素子ＬＥ３からの光を受光すると受光素子ＬＤ３がオンする。この受光素子ＬＤ３のオンにより各ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１〜３５を構成するＮＰＮ型トランジスタがオンする。そして、各ｏｎ／ｏｆｆＩ／Ｆ３１のオンに応じて遮断スイッチＳを構成するＰＮＰ型トランジスタがオンして、各電圧検出ＩＣ１１〜１５に電源が供給される。即ち、メインマイコン１０から電源信号の供給によって、各電圧検出ＩＣ１１〜１５の電源のオンオフを制御することができる。
【００３７】
次に、上述した電圧検出装置に組み込まれた断線検出装置３０の構成について図５を参照して説明する。断線検出装置３０は、上述した単位セルＢＴ1〜ＢＴ55の各々の両端と、電圧検出ＩＣ１１〜１５と、を接続する電路の断線を検出する装置である。同図に示すように、ブロックＢ１において断線検出装置３０は、抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１と、複数のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１と、複数のコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１と、を備えている。
【００３８】
複数の抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１は、複数の単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の両端と電圧検出ＩＣ１１との間にそれぞれ設けられている。互いに隣り合う単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の接続部は共通の抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１を介して電圧検出ＩＣ１１に接続される。よって、抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１は、単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の数＋１個設けられている。複数のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１は、上記抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１を介して単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の各々に並列接続される。
【００３９】
複数のコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１は、上記抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１を介して単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の各々に並列接続される。上記複数のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１及びコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１は、単位セルＢＴ1〜ＢＴ11と同じ数設けられている。上述した単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の両端に設けた抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１と、単位セルＢＴ1〜ＢＴ11に並列に接続されたコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１と、で単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の両端電圧からノイズ成分を除去するノイズフィルタ回路を構成している。また、上記抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１と、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１と、で単位セルＢＴ1〜ＢＴ11を放電するバイパス回路を構成している。即ち、両端電圧が高い単位セルＢＴ1〜ＢＴ11に対応するスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１をオンして単位セルＢＴ1〜ＢＴ11を放電することにより、単位セルＢＴ1〜ＢＴ11の両端電圧を均等化することができる。また、ブロックＢ２〜Ｂ５についてもブロックＢ１と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４０】
次に、上述した電圧検出装置に組み込まれた断線検出装置３０の断線検出原理について図６及び図７を参照して説明する。説明を簡単にするために電圧検出ＩＣ１１に接続されるブロックＢ１ついてのみ説明するが、ブロックＢ２〜Ｂ５についても同様である。スイッチ素子ＳＷｎ（ｎは任意の整数）をオンするとスイッチ素子ＳＷｎに並列に接続されたコンデンサＣ１０ｎが放電されて、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧が０となる。その後、スイッチ素子ＳＷｎをオフすると、図６（Ａ）に示すように、断線が生じていない正常時においては、単位セルＢＴnからの充電電流ｉ１が抵抗Ｒ１０ｎを介してコンデンサＣ１０ｎに供給されてコンデンサＣ１０ｎが充電される。これにより、図７の実線で示すように、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧は、短時間で上昇して単位セルＢＴnの両端電圧Ｅに達するとその電圧を保持して一定になる。
【００４１】
一方、図６（Ｂ）に示すように、単位セルＢＴnの正側の一端と電圧検出ＩＣ１１とを接続する電路が断線しているときにおいては、スイッチ素子ＳＷｎをオフすると、電圧検出ＩＣ１１から微少な漏れ電流ｉ２によりコンデンサＣ１０ｎが充電される。これにより、図７の一点鎖線で示すように、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧は、時間をかけてゆっくり上昇した後に一定となる。
【００４２】
より詳しく説明すると、正常時は単位セルＢＴnからの充電電流ｉ１が抵抗Ｒ１０ｎを介してコンデンサＣ１０ｎに充電されるため、コンデンサＣ１０ｎは、抵抗Ｒ１０ｎとコンデンサＣ１０ｎにより決定される時定数で充電される。一方、断線時は電圧検出ＩＣ１１からの漏れ電流ｉ２によりコンデンサＣ１０ｎが充電されるため、コンデンサＣ１０ｎは、電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンスとコンデンサＣ１０ｎにより決定される時定数で充電される。そして、上述した抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１は、電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンスよりも小さく設定されている。例えば、電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンスが１００ｋΩ以上である場合は、抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１は数百Ω以下に設定されている。よって、正常時のコンデンサＣ１０ｎの充電時定数が、断線時のコンデンサＣ１０ｎの充電時定数よりも小さくなるため、図７に示すように、正常時のコンデンサＣ１０ｎの両端電圧の方が、断線時のコンデンサＣ１０ｎの両端電圧に比べて短時間で上昇して一定になる。
【００４３】
今、断線が生じていない正常時にスイッチ素子ＳＷｎをオフ制御してコンデンサＣ１０ｎを充電した場合にコンデンサＣ１０ｎの両端電圧が０から一定になるまでにかかる時間をＴ３、電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンスとコンデンサＣ１０ｎにより決定される断線時の時定数をτ１、とする。図７からも明らかなように、正常時においては時間Ｔ３経過した後のコンデンサＣ１０ｎの両端電圧は確実に単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍を超えている。一方、断線が生じていると、時定数τ１より前のコンデンサＣ１０ｎの両端電圧は当然、単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍以下となる。
【００４４】
よって、スイッチ素子ＳＷｎをオフ制御してから時間Ｔ３と時定数τ１との間の期間Ｔ４に設定された所定時間Ｔｃ１経過したときのコンデンサＣ１０ｎの両端電圧Ｖ１が単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍（閾値）以下であれば断線を検出し、上記両端電圧Ｖ１が単位セルＢＴnの両端電圧の０．６３倍より大きければ正常を検出することができる。上述した時間Ｔ３は実験的に求めても良いし、正常時の抵抗Ｒ１０ｎとコンデンサＣ１０ｎとで決定される時定数τ２の３倍を時間Ｔ３として所定時間Ｔｃ１を決定してもよい（∵３×τ２≒Ｔ３）。また、時定数τ１は電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンスを測定することにより予め求めることができる。次に、具体的な数値を当てはめてみる。今、抵抗Ｒ１０ｎ＝１００Ω、コンデンサＣ１０ｎ＝０．１μＦ、電圧検出ＩＣ１１の内部インピーダンス＝５００ｋΩとすると、断線時の時定数τ１、正常時の時定数τ２は下記の式（１）、（２）で示す値となる。
τ１＝５００ｋΩ×０．１μＦ＝０．０５秒  …（１）
τ２＝１００Ω×０．１μＦ＝０．００００１秒  …（２）
よって、３×τ２＝０．００００３秒以上、τ１＝０．０５秒以下の期間Ｔ４に所定時間Ｔｃ１を設定すればよい。
【００４５】
上述した断線検出原理を踏まえて上述した構成の電圧検出装置の断線検出処理について図８を参照して説明する。まず、断線検出処理に切り替わると、メインマイコン１０は、処理を開始して、第１の送信ラインＬＴ１を介して接続されたブロックＢ１の制御回路１８に対して断線検出命令を送信する。この断線検出命令は、第１の送信ラインＬＴを通じてブロックＢ１の制御回路１８から上位のブロックＢ２〜Ｂ５の制御回路１８に順々に伝送される。
【００４６】
ブロックＢ１の制御回路１８は、上記断線検出命令を受け取ると、後述する断線検出処理を行う。断線検出処理において、まず、制御回路１８は、ｎを１にセットする（ステップＳ１）。次に、制御回路１８は、第１コンデンサ電圧測定手段として働き、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧を測定して、単位セルＢＴnの両端電圧ＥとしてＲＡＭ内に格納する（ステップＳ２）。次に、制御回路１８は、スイッチ素子ＳＷｎをオン制御する（ステップＳ３）。制御回路１８は、オン制御してから時間Ｔ１が経過するのを待って（ステップＳ４でＹ）、スイッチ素子ＳＷｎをオフ制御する（ステップＳ５）。時間Ｔ１は、スイッチ素子ＳＷｎをオン制御してからコンデンサＣ１０ｎが放電して両端電圧が０になるような時間に設定されている。よって、ステップＳ５でスイッチ素子ＳＷｎをオフ制御した直後はコンデンサＣ１０ｎの両端電圧は０である。そして、スイッチ素子ＳＷｎのオフ制御によりコンデンサＣ１０ｎは、単位セルＢＴnからの充電電流ｉ１又は電圧検出ＩＣ１１からの漏れ電流ｉ２によって充電されて両端電圧が０から上昇する。以上のことから明らかなように、ステップＳ３〜Ｓ５において制御回路１８はスイッチ制御手段として働く。
【００４７】
次に、制御回路１８は、スイッチ素子ＳＷｎをオフ制御してから図７に示すように、時間Ｔ３と時間τ１との間の期間Ｔ４に設定された所定時間Ｔｃ１が経過するのを待って（ステップＳ６でＹ）、第２コンデンサ電圧測定手段として働き、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧を測定して両端電圧Ｖ１としてＲＡＭに格納する（ステップＳ７）。即ち、制御回路１８は、選択スイッチ群１６を制御して単位セルＢＴnの両端、即ちコンデンサＣ１０ｎの両端を差動増幅器ＯＰに接続する。これにより、差動増幅器ＯＰからコンデンサＣ１０ｎの両端電圧がＡ／Ｄ変換器１７を介して制御回路１８に供給される。制御回路１８は、供給されたコンデンサＣ１０ｎの両端電圧を取り込んで両端電圧Ｖ１として図示しないＲＡＭに格納する。その後、制御回路１８は、断線検出手段として働き、両端電圧Ｖ１が単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍以下であれば（ステップＳ８でＮ）、単位セルＢＴnと電圧検出ＩＣ１１とを接続する電路が断線していると判断し、その旨を断線検出結果としてＲＡＭに格納する（ステップＳ９）。
【００４８】
これに対して、制御回路１８は、両端電圧Ｖ１が単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍より大きければ（ステップＳ８でＹ）、単位セルＢＴnと電圧検出ＩＣ１１とを接続する電路は正常であると判断し、その旨を断線検出結果としてＲＡＭに格納する（ステップＳ１０）。次に、制御回路１８は、ｎが１１に達したか否かを判断する（ステップＳ１１）。ｎが１１に達していない場合（ステップＳ１１でＮ）、制御回路１８は、ｎをインクリメントした後に（ステップＳ１２）、再びステップＳ２に戻る。
【００４９】
一方、ｎが１１に達している場合（ステップＳ１１でＹ）、制御回路１８は、ブロックＢ１を構成する全ての単位セルＢＴ1〜ＢＴ11と電圧検出ＩＣ１１との間の電路の断線検出が終了したと判断して、ステップＳ９及びＳ１０でＲＡＭ内に格納した断線検出結果をメインマイコン１０に対して送信した後（ステップＳ１３）、処理を終了する。ブロックＢ２〜Ｂ５の制御回路１８も同様に断線検出処理を行う。メインマイコン１０は、各ブロックＢ１〜Ｂ５の断線検出結果を受け取り、断線があると判断すれば、その旨を報知する。
【００５０】
上述した第１実施形態によれば、単位セルＢＴ1〜ＢＴ55を放電して均等化するために用いられる抵抗Ｒ１００〜Ｒ１１１及びスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ１１、ノイズフィルタ用のコンデンサＣ１０１〜Ｃ１１１を利用して断線検出を行うことができる。このため、部品点数の増加を防いで電路の断線を検出することができる断線検出装置１を安価に提供することができる。
【００５１】
また、第１実施形態によれば、制御回路１８は、スイッチ素子ＳＷｎがオフ制御されてから所定時間Ｔｃ１経過したときにコンデンサＣ１０ｎの両端電圧を測定し、測定されたコンデンサＣ１０ｎの両端電圧と単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍との比較に基づいて電路の断線を検出している。これにより、スイッチ素子ＳＷｎがオフしてから所定時間Ｔｃ１が経過したときに、コンデンサＣ１０ｎの両端電圧を測定するだけで簡単、かつ、短時間に断線検出を行うことができる。
【００５２】
また、第１実施形態によれば、所定時間Ｔｃ１を時間Ｔ３と時定数τ１との間に設定している。このように所定時間Ｔｃ１を設定することにより、所定時間Ｔｃ１が経過したときのコンデンサＣ１０ｎの両端電圧を断線時と正常時とで大きく異ならせることができるため、正確に電路の断線を検出することができる。また、上述した第１実施形態によれば、閾値が単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍に設定されている。よって、正確に電路の断線を検出することができる。
【００５３】
なお、上述した第１実施形態によれば、閾値として単位セルＢＴnの両端電圧Ｅの０．６３倍を設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。閾値としては、断線時と正常時とでコンデンサＣ１０ｎの充電時定数が異なることに着目して断線を検出できるような値であればよい。
【００５４】
また、上述した実施形態によれば、所定時間Ｔｃ１を時間Ｔ３と時定数τ１との間の期間Ｔ４に設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。図７からも明らかなように、時定数τ１より長くしても時間Ｔ５を超えなければ断線時と正常時とでコンデンサＣ１０ｎの両端電圧の差があることが分かる。よって、所定時間Ｔｃ１としては時間Ｔ３と時間Ｔ５との間の期間に設定していればよく、時定数τ１よりも長くてもよい。
【００５５】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１１〜１５          電圧検出ＩＣ（電圧検出手段）
１８                制御回路（スイッチ制御手段、第１コンデンサ電圧測定手段、第２コンデンサ測定手段、断線検出手段）
ＢＴ1〜ＢＴ55        単位セル
Ｃ１０１〜Ｃ１１１  コンデンサ
Ｒ１００〜Ｒ１１１  抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ１１    スイッチ素子
【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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【図８】
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