(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間に接続された負荷に流れる電流を、単一の外部制御信号によって遮断する蓄電素子の電流遮断回路において、前記各々の蓄電素子と、前記各々の負荷との間にそれぞれ挿入された半導体スイッチ素子と、低電圧側の半導体スイッチ素子に前記外部制御信号を与える手段と、前記外部制御信号を与えられた前記半導体スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦに基づく電気的変化に応じて、他の半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する制御信号生成手段と、を有することを特徴とする蓄電素子の電流遮断回路。
【請求項２】
前記外部制御信号が、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に、同時に与えられることを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子の電流遮断回路。
【請求項３】
前記制御信号生成手段は、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に、ＯＮ／ＯＦＦ信号を同時に与えることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電素子の電流遮断回路。
【請求項４】
前記半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号は、それぞれダイオードを介して与えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子の電流遮断回路。
【請求項５】
前記負荷は、直列接続された複数の前記蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子の電流遮断回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の直列接続された蓄電素子と、それぞれの負荷回路（電圧検出回路）とを単一の外部信号によって遮断して、漏れ電流を防止する電流遮断回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の蓄電素子を直列接続し、それぞれの蓄電素子に負荷が接続された回路において、蓄電素子に蓄積されたエネルギーの消耗を防止する必要があった。そのため、それぞれの蓄電素子と各負荷とを切り離すに際して、単一の制御信号によって、全ての負荷を切り離すことのできる従来の電流遮断回路としては、図６及び図７に示すものがあった。
【０００３】
以下、図６及び図７を用いて従来の回路の構成及び、その動作を説明する。図６は、従来の電流遮断回路の１例である。図６において、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４は直列接続されている。また、負荷Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。
【０００４】
また、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と負荷Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されている。半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の制御端子であるベースは、それぞれダイオードｄ１〜ｄ４及び抵抗ｒ１〜ｒ４を介して共通接続され、蓄電素子Ｂ１のマイナス端子との間に設けられた外部信号用スイッチＳを、ＯＮ／ＯＦＦ信号によって導通または非導通にできるように構成されている。
【０００５】
この電流遮断回路の動作は、抵抗ｒ１〜ｒ４の共通接続端子と、蓄電素子Ｂ１のマイナス端子との間のスイッチＳに供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号で、外部信号用スイッチＳがＯＮの時には、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４が全てＯＮになって、それぞれの負荷Ｒ１〜Ｒ４に蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４から電流が供給される。また、外部信号用スイッチＳがＯＦＦの時は、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はＯＦＦになって、負荷Ｒ１〜Ｒ４には電流が供給されることはない。
【０００６】
この電流遮断回路では、単一のＯＮ／ＯＦＦ信号によって、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であるが、直列接続された蓄電素子の高電位側（図６では、Ｂ４側）になる程半導体スイッチ素子のエミッタとＢ１のマイナス間電圧が高くなり、抵抗のパワーロスが大きくなると共に、外部信号用スイッチＳが高圧用のものを使用しなければならないという問題がある。
【０００７】
図７は、従来の電流遮断回路の別の例である。図７においても図６と同様に、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４は直列接続されている。また、負荷Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。
【０００８】
また、フォトカップラ（フォトリレー）ＰＨ１〜ＰＨ４は蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と負荷Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されている。該フォトカップラＰＨ１〜ＰＨ４の発光ダイオードは、全て直列接続され、その両端子間にスイッチＳに対するＯＮ／ＯＦＦ信号に応じて電流が供給されるように構成されている。
【０００９】
この電流遮断回路の動作は、前記直列接続された発光ダイオードに電流が供給されるている時には、前記フォトカップラＰＨ１〜ＰＨ４が全てＯＮになって、それぞれの負荷Ｒ１〜Ｒ４に蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４から電流が供給される。また、前記直列接続された発光ダイオードに電流が供給されない時には、前記フォトカップラＰＨ１〜ＰＨ４が全てＯＦＦになって、負荷Ｒ１〜Ｒ４には電流が供給されることはない。
【００１０】
この電流遮断回路では、単一のＯＮ／ＯＦＦ信号によって、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、図６に記載の回路の如き、耐圧の問題は解決されるが、高価なフォトカップラ等を多数使用せざるを得ないという問題がある。
【００１１】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来の電流遮断回路の欠点である、高耐圧のスイッチや、高価なフォトカップラを使用すること無く、直列接続された複数の蓄電素子から複数の負荷に供給される電流を単一の外部制御信号によって、確実に遮断できる電流遮断回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、蓄電素子の電流遮断回路として、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間に接続された負荷に流れる電流を、単一の外部制御信号によって遮断する蓄電素子の電流遮断回路において、前記各々の蓄電素子と、前記各々の負荷との間にそれぞれ挿入された半導体スイッチ素子と、低電圧側の半導体スイッチ素子に前記外部制御信号を与える手段と、前記外部制御信号を与えられた前記半導体スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦに基づく電気的変化に応じて、他の半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する制御信号生成手段と、を有することを特徴とする。これによって、高耐圧のスイッチや、高価なフォトカップラを使用すること無く、直列接続された複数の蓄電素子から複数の負荷に供給される電流を単一の外部制御信号によって、確実に遮断できる。（請求項１）
また、前記構成における負荷を蓄電素子の電圧検出回路として、(1)直列接続された複数の蓄電素子と、(2)前記複数の蓄電素子の各単セル毎に前記電圧検出回路を接続し、(3)前記電圧検出回路は前記各単セルの正極と負極の間に接続され、(4)前記蓄電素子と前記電圧検出回路との間に半導体スイッチ素子を挿入し、(5)前記直列に挿入した半導体スイッチ素子の制御電極に制御信号を与える制御信号生成回路が前記半導体スイッチ素子の制御電極に接続され、(6)前記制御信号生成回路は、制御信号を与える前記半導体スイッチ素子が接続されている蓄電素子以外の他の蓄電素子に接続されている前記半導体スイッチ素子の電圧検出回路側の電圧変化を検出して前記制御信号を生成することを特徴とした蓄電素子の電流遮断回路、として構成することもできる。
また、前記外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号が与えられる半導体スイッチ素子は、直列接続された蓄電素子の内の低電位側に接続された半導体スイッチ素子であるので、スイッチの電位を低くすることができる。
【００１３】
また、前記外部制御信号が、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に同時に与えることによって、より少ない構成要素で蓄電素子の電流遮断回路を構成できる。（請求項２）
【００１４】
また、前記制御信号生成手段は、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に、ＯＮ／ＯＦＦ信号を同時に与えることによって、制御信号生成回路の数を少なくすることができる。（請求項３）
【００１５】
また、前記外部からのＯＮ／ＯＦＦ信号が与えられる半導体スイッチ素子は、直列接続された蓄電素子の内の低電位側に接続された半導体スイッチ素子であるので、スイッチの電位を低くすることができる。
【００１６】
また、前記半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号は、それぞれダイオードを介して与えられることによって、半導体スイッチ素子の制御端子に高電圧が加わるのを防止できる。（請求項４）
【００１７】
また、前記負荷は、直列接続された複数の前記蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路とすることによって、電圧検出回路に流れる微小な電流をも確実に遮断することができる。（請求項５）
【００１８】
また、蓄電素子の電圧検出回路を、(1)蓄電素子と、(2)前記蓄電素子の正極端子電圧（Ｖｎ＋１）と負極端子電圧（Ｖｎ）とを入力して前記蓄電素子の端子間電圧（Ｖｎｏ）を出力する減算回路と、(3)前記減算回路の出力を入力してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、(4)前記(1)、(2)、(3)とにより前記蓄電素子の端子間電圧生成回路を構成し、(5)前記端子間電圧生成回路を少なくとも複数備え、(6)前記複数の端子間電圧生成回路が備える蓄電素子をそれぞれ直列に接続して構成すると共に、(7)前記複数の端子間電圧生成回路が備えるそれぞれの前記Ａ／Ｄ変換回路の出力をセレクタ回路に供給し、(8)前記セレクタ回路は入力されてくる複数の前記Ａ／Ｄ変換回路のパラレル出力データから、一つの出力データを選択してパラレル／シリアル変換回路に加え、シリアルデータに変換して出力することにより、(9)前記直列接続された複数の前記蓄電素子の中から任意の蓄電素子の端子間電圧をシリアルデータで得ることを特徴とする。このように構成された、蓄電素子の電圧検出回路は、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間電圧を正確に、且つ選択的に検出して出力することができる。（参考例１）
【００１９】
また、前記セレクタ回路に対して、外部からのセレクト制御信号を与えることを特徴としている。（参考例２）
また、前記セレクタ回路の前段に複数のパラレル／シリアル変換回路を設け、シリアルデータに変換した出力を、セレクタ回路で選択することも可能である。（参考例３）
【００２０】
また、前記シリアルデータ及び／または前記セレクト制御信号を、アイソレータを介して与えることによって、外部回路と電気的な絶縁をすることができる。（参考例４）
【００２１】
また、電圧検出回路として、(1)蓄電素子と、(2)前記蓄電素子の正極端子電圧（Ｖｎ＋１）と負極端子電圧（Ｖｎ）とを入力して前記蓄電素子の端子間電圧（Ｖｎｏ）を出力する減算回路と、(3)前記減算回路の出力を入力してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、(4)前記(1)、(2)、(3)から前記蓄電素子の端子間電圧生成回路を構成し、(5)前記端子間電圧生成回路を少なくとも複数備え、(6)前記複数の端子間電圧生成回路が備える前記蓄電素子をそれぞれ直列に接続して構成すると共に、(7)前記複数の端子間電圧生成回路が備えるそれぞれの前記Ａ／Ｄ変換回路の出力を選択するセレクタ回路の出力データから、一つの出力データを選択してパラレル／シリアル変換回路に加え、シリアルデータに変換して出力する構成とを、単一のモジュール内に含み、前記モジュールの外部端子として、前記直列接続された複数の蓄電素子の両端子及び、前記シリアルデータの出力端子とが導出することを特徴としている。単一のモジュールを前記の如く構成することにより、モジュールを複数個用いて任意のシステムを容易に構成することができる。（参考例５）
【００２２】
また、前記セレクタ回路に対して、前記モジュール外部からのセレクト制御信号を、シリアル信号として与えるので、少ない本数の信号線によってモジュールと外部との信号の送受が可能になる。（参考例６）
【００２３】
また、前記セレクタ回路の前段に、複数のパラレル／シリアル変換回路を設け、シリアルデータに変換した出力を、前記セレクタ回路で選択することも可能である。（参考例７）
【００２４】
また、前記シリアルデータ及び／または前記セレクト制御信号を電気的に絶縁するアイソレータを、前記モジュール内に含むことも可能である。（参考例８）
【００２５】
また、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間に接続された複数の負荷に流れる電流を、単一の外部制御信号によって遮断する電流遮断回路の異常を検出する回路において、前記単一の外部制御信号と、最終段の負荷の両端電圧とにより、前記電流遮断回路の動作異常を検出することにより、電流遮断回路全体の動作の異常を簡単に検出することができる。（参考例９）
【００２６】
また、第１のフォトカップラと第２のフォトカップラとを備え、前記最終段の負荷の両端に直列接続し、前記第２のフォトカップラに異常検出期間のみ外部から制御信号を与えて異常検出回路をＯＮ状態にし、前記第１のフォトカップラを介して検出結果を得ることによって、検出期間のみ、第１のフォトカップラの発光素子と第２のフォトカップラの受光素子に電流が流れるように構成できるので、常時導通させておく必要がなくなり、無駄な電力の消費を防ぐことができる。（参考例１０）
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である電流遮断回路を示す図である。図１において、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４は直列接続されている。また、負荷Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。
【００２８】
また、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と負荷Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されている。該半導体スイッチ素子（例えば、トランジスタまたはＦＥＴ）Ｑ１の制御端子であるベースは、外部制御信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチＳの一端に抵抗ｒ１を介して接続されている。また、半導体スイッチ素子Ｑ２の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１のコレクタに抵抗ｒ２を介して接続されている。トランジスタｑ１のベースは抵抗ｒ１１を介して半導体スイッチ素子Ｑ１のコレクタに、エミッタは負荷Ｒ１のマイナス端子に接続されている。
【００２９】
また、半導体スイッチ素子Ｑ３の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ２のコレクタに抵抗ｒ３を介して接続されている。トランジスタｑ２のベースは、抵抗ｒ２２を介して半導体スイッチ素子Ｑ２のコレクタに、エミッタは負荷Ｒ２のマイナス端子に接続されている。
【００３０】
また、半導体スイッチ素子Ｑ４の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ３のコレクタに抵抗ｒ４を介して接続されている。トランジスタｑ３のベースは、抵抗ｒ３３を介して半導体スイッチ素子Ｑ３のコレクタに、エミッタは負荷Ｒ３のマイナス端子に接続されている。
【００３１】
この図１に示す電流遮断回路の動作は、以下の通りである。まず、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ１は、エミッタからベースに電流が流れてＯＮになる。該半導体スイッチ素子Ｑ１がＯＮの時は、該半導体スイッチ素子Ｑ１のコレクタから制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１のベース・エミッタを介して電流が流れるため、該トランジスタｑ１をＯＮにする。そして、該トランジスタｑ１がＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ２のエミッタ・ベースから電流が流れるため、該半導体スイッチ素子Ｑ２がＯＮになる。
【００３２】
また、半導体スイッチ素子Ｑ２がＯＮの時は、該半導体スイッチ素子Ｑ２のコレクタから制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ２のベース・エミッタを介して電流が流れるため、該トランジスタｑ２をＯＮにする。そして、該トランジスタｑ２がＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ３のエミッタ・ベースから電流が流れるため、該半導体スイッチ素子Ｑ３がＯＮになる。
【００３３】
さらに、半導体スイッチ素子Ｑ３がＯＮの時は、該半導体スイッチ素子Ｑ３のコレクタから制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ３のベース・エミッタを介して電流が流れるため、該トランジスタｑ３をＯＮにする。そして、該トランジスタｑ３がＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ４のエミッタ・ベースから電流が流れるため、該半導体スイッチ素子Ｑ４がＯＮになる。このように、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＮになると、全ての半導体スイッチ素子４１〜Ｑ４は、ＯＮになる。
【００３４】
これに対して、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＦＦになると、半導体スイッチ素子Ｑ１は、エミッタからベースに電流が流れないため、ＯＦＦになっている。該半導体スイッチ素子Ｑ１がＯＦＦであると、各制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１〜ｑ３がＯＮになれないため、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、ＯＦＦになっている。
【００３５】
このように、第１の実施の形態である図１に示す電流遮断回路では、単一の外部制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）によって、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、且つ、耐圧の高いスイッチや、高価なフォトカップラ等を使用せずに構成できる。
【００３６】
図２は、本発明の第２の実施の形態である電流遮断回路を示す図である。図２において、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４は直列接続されている。また、負荷Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。
【００３７】
また、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と負荷Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されている。該半導体スイッチ素子Ｑ１及びＱ２の制御端子であるベースは、外部制御信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチＳの一端に抵抗ｒ１，ｒ２とダイオードｄ１，ｄ２の直列回路を介して接続されている。
【００３８】
また、半導体スイッチ素子Ｑ３及びＱ４の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１のコレクタに抵抗ｒ３，ｒ４とダイオードｄ３、ｄ４の直列回路を介して接続されている。トランジスタｑ１のベースは、抵抗ｒ１１を介して前記半導体スイッチ素子Ｑ２のコレクタに、エミッタは負荷Ｒ２のマイナス端子に接続されている。
【００３９】
この図２に示す電流遮断回路の動作は、以下の通りである。まず、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ１及びＱ２は、エミッタからベースに電流が流れて共にＯＮになる。該半導体スイッチ素子Ｑ１及びＱ２がＯＮの時は、該半導体スイッチ素子Ｑ２のコレクタから制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１のベース・エミッタを介して電流が流れるため、該トランジスタｑ１をＯＮにする。そして、該トランジスタｑ１がＯＮになると、半導体スイッチ素子Ｑ３及びＱ４のエミッタ・ベースから電流が流れるため、該半導体スイッチ素子Ｑ３及びＱ４が共に、ＯＮになる。
【００４０】
このように、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＮになると、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、ＯＮになる。
【００４１】
これに対して、外部制御信号によって、スイッチＳがＯＦＦになると、半導体スイッチ素子Ｑ１及びＱ２は、エミッタからベースに電流が流れないため、ＯＦＦになる。該半導体スイッチ素子Ｑ２がＯＦＦであると、各制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１がＯＮになれないため、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、ＯＦＦになる。
【００４２】
このように、第１の実施の形態である図２に示す電流遮断回路では、単一の外部制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）によって、全ての半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、且つ、耐圧の高いスイッチや、高価なフォトカップラ等を使用せずに構成できると共に、２個の半導体スイッチ素子を共通にＯＮ／ＯＦＦさせるので制御信号生成回路の数が少なくなる。なお、図２では、２個の半導体スイッチ素子を共通にＯＮ／ＯＦＦさせているが、各素子の耐圧によっては２個以上の半導体スイッチ素子を共通にＯＮ／ＯＦＦさせるようにしても良い。
【００４３】
上記図１及び図２の電流遮断回路では、直列接続された複数の蓄電素子から、複数の半導体スイッチ素子を介して負荷に電流を供給するものとして説明しているが、この場合の負荷としては、個々の蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路の場合により効果を奏する。
【００４４】
直列接続された複数の蓄電素子が用いられるシステムにおいて、該システムが停止した場合にも、直列接続されている複数の蓄電素子の個々の端子間電圧を検出する電圧検出回路（図１及び図２における負荷に相当する。）へは僅かではあるが電流が流れている。この状態が長期間継続すると、蓄電素子から電流が放出されてしまうので、システムが停止した場合には、この電圧検出回路に対して流れる電流をも遮断する必要がある。このような場合に、上記図１及び図２に記載の電流遮断回路は、システムの停止にともなって、外部制御信号を発生すると蓄電素子の放電防止として有効である。
【００４５】
また、図１または図２に記載の電流遮断回路を、単位ブロックとしてモジュール化した構成とし、該単位モジュールの外側には、直列接続された複数の蓄電素子の低圧と高圧側端子、半導体スイッチ素子の制御端子、及び半導体スイッチの導通に応じた出力端子とを設け、複数のモジュールを従属接続することによって、任意の電圧に適合したシステムを構成することが可能である。この場合にも、単一の外部信号によって、システム内の複数のモジュールにまたがる複数の半導体スイッチをＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００４６】
図３は、本発明の参考例である電流遮断回路の異常検出回路を示す図である。図３において、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４は直列接続されている。また、負荷Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。
【００４７】
また、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と負荷Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されている。半導体スイッチ素子（例えば、トランジスタまたはＦＥＴ）Ｑ１の制御端子であるベースは、外部制御信号ｃによってＯＮ／ＯＦＦされるフォトカップラＰＨ３の出力が与えられるように接続されている。また、半導体スイッチ素子Ｑ２の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ１のコレクタに抵抗を介して接続されている。トランジスタｑ１のベースは負荷Ｒ１の両端に抵抗によって分圧接続されている。
【００４８】
また、半導体スイッチ素子Ｑ３の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ２のコレクタに抵抗を介して接続されている。トランジスタｑ２のベースは、負荷Ｒ２の両端に抵抗によって分圧接続されている。
【００４９】
また、半導体スイッチ素子Ｑ４の制御端子であるベースは、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ３のコレクタに抵抗を介して接続されている。トランジスタｑ３のベースは、負荷Ｒ３の両端に抵抗によって分圧接続されている。
【００５０】
また、制御信号生成回路を構成するトランジスタｑ４のコレクタは、次段の半導体スイッチ素子に接続されるように取り出されている。トランジスタｑ４のベースは、負荷Ｒ４の両端に抵抗によって分圧接続されている。
【００５１】
また、最終段としての負荷Ｒ４の両端には、抵抗を介して２個のフォトカップラＰＨ１の発光素子とフォトカップラＰＨ２の受光素子が直列に接続されている。該フォトカップラＰＨ２の発光素子に信号ｂが与えられ、フォトカップラＰＨ１の受光素子から出力信号ａが取り出されるようになっている。
【００５２】
次に、上記電流遮断回路の異常検出回路の動作を説明する。フォトカップラＰＨ３の発光素子に与えられる信号ｃの有無に応じて、発光素子がＯＮ／ＯＦＦして、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４が順次ＯＮ／ＯＦＦすることは図１と同様である。
【００５３】
フォトカップラＰＨ２に与えられる信号ｂは、フォトカップラＰＨ１から信号ａの有無を検出する期間のみ与えるようにされていて、無駄な電力の消費を防ぐものである。この異常検出回路は、信号ｃが存在する時に（フォトカップラＰＨ３の発光素子に電流を流した時に）、信号ａが得られれば（フォトカップラＰＨ１の受光素子がＯＮになれば）、電流遮断回路が正常に動作していると判断できる。また、信号ｃが存在する時に（フォトカップラＰＨ３の発光素子に電流を流した時に）、信号ａが得られなければ（フォトカップラＰＨ１の受光素子がＯＦＦになれば）、電流遮断回路が異常であると判断できる。また、信号ｃが存在しない時に（フォトカップラＰＨ３の発光素子に電流を流さない時に）、信号ａが得られれば（フォトカップラＰＨ１の受光素子がＯＮになれば）、電流遮断回路が異常であると判断できる。また、信号ｃが存在しない時に（フォトカップラＰＨ３の発光素子に電流を流さない時に）、信号ａが得られなければ（フォトカップラＰＨ１の受光素子がＯＦＦになれば）、電流遮断回路が正常に動作していると判断できる。以上の４通りの場合の結果により、電流遮断回路が正常であるか、異常であるかの判断を行うことができる。
【００５４】
次に、電流遮断回路の負荷の１例である電圧検出回路の詳細について、図４を用いて説明する。このような複数の蓄電素子を直列接続したモジュール内の、各蓄電素子の端子間電圧は個々に変動するので、個々の蓄電素子の正確な端子間電圧を検出する電圧検出回路の必要性があった。図４は、複数の蓄電素子が直列接続された蓄電素子群の、個々の蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路である。図４において、符号Ｂ１〜Ｂ４は直列接続された蓄電素子であって、各蓄電素子の正極端子と負極端子間には、それぞれ端子間電圧生成回路ＶＰ１〜ＶＰ４が接続され、該端子間電圧生成回路の出力を例えば、マルチ・スイッチャブル・ＩＣ等で構成されるセレクタ回路ＳＥによって選択した出力を、パラレル・シリアル変換回路Ｐ／Ｓを介して出力する。
【００５５】
また、端子間電圧生成回路ＶＰ２〜ＶＰ４は、それぞれＯＰアンプ等によって構成される、減算回路Ｄ２〜Ｄ４及びアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４によって構成されている。なお、低圧側の蓄電素子に接続される端子間電圧生成回路ＶＰ１は、減算回路を介さずに、蓄電素子Ｂ１の正極端子電圧が、アナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１に接続されている。なお、低圧側の蓄電素子に接続される端子間電圧生成回路ＶＰ１を、減算回路を介して、アナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１に接続した場合にも同様の動作を行わせることが可能である。
【００５６】
上記減算回路Ｄ２〜Ｄ４では、各減算回路の接続された蓄電素子の正極端子電圧から負極端子電圧を減算することによって、それぞれの蓄電素子の端子間電圧の検出を行っている。検出された、各蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４の端子電圧は、それぞれ対応するアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４を介して、セレクタ回路ＳＥに供給され、該セレクタＳＥ回路で選択された蓄電素子の検出電圧が、パラレル・シリアル変換回路Ｐ／Ｓを介してシリアルデータとして出力される。
【００５７】
なお、図４では示されていないが、パラレル・シリアル変換回路Ｐ／Ｓの出力を、フォトカップラ等のアイソレータを介して出力すると蓄電素子との間で電気的絶縁ができるので有効である。また、セレクタ回路における複数の蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４の検出電圧の選択は、ＣＰＵ等によって予め定められた順序で出力するか、図示しない外部からのセレクト制御信号によって、任意の蓄電素子の検出電圧を出力することも可能である。また、シリアルデータとして出力されるデータの内容としては、検出された蓄電素子の端子間電圧のみでなく、各蓄電素子の過電圧や低電圧情報を出力することも可能である。また、図４では、セレクタ回路で選択した後に、パラレル・シリアル変換回路でシリアル信号に変換しているが、複数のパラレル・シリアル変換回路を設け、シリアル信号に変換した後にセレクタ回路で選択するようにしても良い。
【００５８】
図５は、複数の蓄電素子が直列接続された蓄電素子群の、個々の蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路の別の例である。図５において、符号Ｂ１〜Ｂ４は直列接続された蓄電素子であって、各蓄電素子の正極端子と負極端子間には、それぞれ端子間電圧生成回路ＶＰ１〜ＶＰ４が接続され、該端子間電圧生成回路の出力をセレクタ回路ＳＥによって選択した出力をパラレルシ・リアル変換回路Ｐ／Ｓを介して出力する。（図５では、セレクタ回路ＳＥの出力が供給されるパラレルシ・リアル変換回路Ｐ／Ｓは、記載が省略されている。）また、端子間電圧生成回路ＶＰ２〜ＶＰ４は、それぞれＯＰアンプ等によって構成される減算回路Ｄ２〜Ｄ４及びアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ２〜Ａ／Ｄ４によって構成されている。なお、低圧側の蓄電素子に接続される端子間電圧生成回路ＶＰ１は、減算回路を介さずに蓄電素子Ｂ１の正極端子電圧がアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１に接続されている。なお、低圧側の蓄電素子に接続される端子間電圧生成回路ＶＰ１を減算回路を介して、アナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１に接続した場合にも同様の動作を行わせることが可能である。
【００５９】
上記減算回路Ｄ２〜Ｄ４では、各減算回路の接続された蓄電素子の正極端子電圧から負極端子電圧を減算することによって、それぞれの蓄電素子の端子間電圧の検出を行っている。検出された、各蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４の端子電圧は、それぞれ対応するアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４を介して、セレクタ回路ＳＥに供給され、該セレクタ回路ＳＥで選択された蓄電素子の検出電圧が、図示されていないパラレル・シリアル変換回路Ｐ／Ｓを介して、シリアルデータとしてフォトカップラ等のアイソレータＰＨ（図５の上段に示す）を介して出力される。
【００６０】
また、セレクタ回路ＳＥには、外部からコントロール指令がフォトカップラ等のアイソレータＰＨ（図５の下段に示す）を介して、サブコントローラＳＣに与えられ、該サブコントローラＳＣからの出力によって、セレクタ回路ＳＥによる複数の蓄電素子の検出電圧の外部への出力を制御する。フォトカップラ等のアイソレータを介して、信号を入力又は出力することによって、蓄電素子と外部回路との間で電気的絶縁ができるので有効である。
【００６１】
また、図５の電圧検出回路は、直列接続された複数の蓄電素子を含めて、図示の一点鎖線で示す範囲が１個のモジュールとして形成されることが望ましい。また、図５の電圧検出回路の減算回路、アナログ・デジタル変換回路及びセレクタ回路等の各要素は、図示の如く、前記モジュール内の蓄電素子から動作用の電源を供給されている。図５の回路を１個のモジュールとして構成した場合には、モジュールの外部には、複数の直列接続された蓄電素子の両端子と、セレクタ回路からの信号出力端子及び、該セレクタ回路に外部からの指令を与える信号入力端子が設けられる。
【００６２】
また、図５の電圧検出回路をモジュール化するに際して、フォトカップラ等で構成されるアイソレータＰＨをモジュール内に設けるか、モジュールの外に設けるかは適宜選択できる。図５に記載のモジュールを複数個直列又は並列に接続することによって、用途の電圧及び電流に適合した任意のシステムを構成することが可能である。また、図１〜５では、直列接続される蓄電素子の数を４個として記載しているが、任意の数で良いことはいうまでもない。
【００６３】
なお、図４及び図５の電圧検出回路では、複数の蓄電素子Ｂ１〜Ｂ４と端子間電圧生成回路とを直接接続しているが、各蓄電素子とそれぞれの端子間電圧生成回路との間に半導体スイッチを挿入して、図１及び図２に記載の如き構成を採用して、単一の外部信号によって、複数の半導体スイッチをＯＮ／ＯＦＦすることもできる。
【００６４】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明では、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間に接続された負荷に流れる電流を、単一の外部制御信号によって遮断する蓄電素子の電流遮断回路において、前記各々の蓄電素子と、前記各々の負荷との間にそれぞれ挿入された半導体スイッチ素子と、低電圧側の半導体スイッチ素子に前記外部制御信号を与える手段と、前記外部制御信号を与えられた前記半導体スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦに基づく電気的変化に応じて、他の半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する制御信号生成手段と、を有することによって、高耐圧のスイッチや、高価なフォトカップラを使用すること無く、直列接続された複数の蓄電素子から複数の負荷に供給される電流を単一の外部制御信号によって、確実に遮断できるという効果を奏する。
【００６５】
また、請求項２に記載の発明では、前記外部制御信号が、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に同時に与えることによって、より少ない構成要素で蓄電素子の電流遮断回路を構成できる。
【００６６】
また、請求項３に記載の発明では、前記制御信号生成手段は、隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子にＯＮ／ＯＦＦ信号を同時に与えることによって、制御信号生成回路の数を少なくすることができる。
【００６７】
また、請求項１に記載の発明では、前記外部制御信号が与えられる前記半導体スイッチ素子は、直列接続された前記蓄電素子の内の低電位側に接続された半導体スイッチ素子であるので、スイッチの接続される電位を低くすることができる。
【００６８】
また、請求項４に記載の発明では、前記半導体スイッチ素子に対するＯＮ／ＯＦＦ信号は、それぞれダイオードを介して与えられることによって、前記半導体スイッ素子の制御端子に高電圧が加わるのを防止できる。特に、ＯＮ／ＯＦＦ信号が、直列接続された隣接する２個以上の前記半導体スイッチ素子に同時に与えられる構成の場合には、半導体スイッチの破壊の防止に役立つという効果を奏する。
【００６９】
また、請求項５に記載の発明では、前記負荷は、直列接続された複数の前記蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出回路とすることによって、電圧検出回路に流れる微小な電流をも確実に遮断することができる。
【００７０】
また、参考例１では、蓄電素子の電圧検出回路を、(1)蓄電素子と、(2)前記蓄電素子の正極端子電圧（Ｖｎ＋１）と負極端子電圧（Ｖｎ）とを入力して前記蓄電素子の端子間電圧（Ｖｎｏ）を出力する減算回路と、(3)前記減算回路の出力を入力してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、(4)前記(1)、(2)、(3)とにより前記蓄電素子の端子間電圧生成回路を構成し、(5)前記端子間電圧生成回路を少なくとも複数備え、(6)前記複数の端子間電圧生成回路が備える蓄電素子をそれぞれ直列に接続して構成すると共に、(7)前記複数の端子間電圧生成回路が備えるそれぞれのＡ／Ｄ変換回路の出力をセレクタ回路に供給し、(8)前記セレクタ回路は入力されてくる複数のＡ／Ｄ変換回路のパラレル出力データから、一つの出力データを選択してパラレル／シリアル変換回路に加え、シリアルデータに変換して出力することにより、(9)前記直列接続された複数の前記蓄電素子の中から任意の蓄電素子の端子間電圧をシリアルデータで得るように構成することによって、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間電圧を正確に、且つ選択的に検出して出力することができる。
【００７１】
また、参考例２では、前記セレクタ回路に対して、外部からセレクト制御信号を与えることによって、外部からの指示によって任意の蓄電素子の端子間電圧を出力することができる。
【００７２】
また、参考例３では、前記セレクタ回路の前段に複数のパラレル／シリアル変換回路を設け、シリアルデータに変換した出力をセレクタ回路で選択することも可能である。
【００７３】
また、参考例４では、前記シリアルデータ及び／または前記セレクト制御信号をアイソレータを介して与えることによって、外部回路と電気的な絶縁をすることができる。
【００７４】
また、参考例５では、蓄電素子の電圧検出回路として、(1)蓄電素子と、(2)前記蓄電素子の正極端子電圧（Ｖｎ＋１）と負極端子電圧（Ｖｎ）とを入力して前記蓄電素子の端子間電圧（Ｖｎｏ）を出力する減算回路と、(3)前記減算回路の出力を入力してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、(4)前記(1)、(2)、(3)から蓄電素子の端子間電圧生成回路を構成し、(5)前記端子間電圧生成回路を少なくとも複数備え、(6)前記複数の端子間電圧生成回路が備える蓄電素子をそれぞれ直列に接続して構成すると共に、(7)前記複数の端子間電圧生成回路が備えるそれぞれのＡ／Ｄ変換回路の出力を選択するセレクタ回路の出力データから、一つの出力データを選択してパラレル／シリアル変換回路に加えて、シリアルデータに変換して出力する構成とを、単一のモジュール内に含み、前記モジュールの外部端子として、前記直列接続された複数の蓄電素子の両端子及び、前記シリアルデータの出力端子とを導出するように形成するので、前記モジュールを複数個用いて任意のシステムを容易に構成することができる。
【００７５】
また、参考例６では、前記セレクタ回路に対して、モジュール外部からのセレクト制御信号をシリアル信号として与えるので、少ない本数の信号線によってモジュールと外部との信号の送受が可能になる。
【００７６】
また、参考例７では、前記セレクタ回路の前段に複数のパラレル／シリアル変換回路を設け、シリアルデータに変換した出力を前記セレクタ回路で選択することも可能である。
【００７７】
また、参考例８では、前記シリアルデータ及び／または前記セレクト制御信号を電気的に絶縁するアイソレータを前記モジュール内に含むことも可能である。
【００７８】
また、参考例９では、直列接続された複数の蓄電素子の各々の端子間に接続された複数の負荷に流れる電流を、単一の外部制御信号によって遮断する電流遮断回路の異常を検出する回路において、前記単一の外部制御信号と、最終段の負荷の両端電圧とにより、前記電流遮断回路の動作異常を検出することにより、電流遮断回路全体の動作の異常を簡単に検出することができる。
【００７９】
また、参考例１０では、第１のフォトカップラと第２のフォトカップラとを備え、前記最終段の負荷の両端に直列接続し、前記第２のフォトカップラに異常検出期間のみ外部から制御信号を与えて異常検出回路をＯＮ状態にし、前記第１のフォトカップラを介して検出結果を得ることによって、検出期間のみ第１のフォトカップラの発光素子と第２のフォトカップラの受光素子に電流が流れるように構成できるので、常時導通させておく必要がなくなり、無駄な電力の消費を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の電流遮断回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の電流遮断回路の構成を示す図である。
【図３】参考例の電流遮断回路の異常検出回路を示す図である。
【図４】参考例の電圧検出回路の詳細を示す図である。
【図５】参考例の別の電圧検出回路の詳細を示す図である。
【図６】従来の電流遮断回路の構成を示す図である。
【図７】従来の別の電流遮断回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ 蓄電素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ 半導体スイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 負荷
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４ ダイオード
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４ 抵抗
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 減算回路
Ａ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２，Ａ／Ｄ３，Ａ／Ｄ４ アナログ・デジタル変換回路
ＳＥ セレクタ回路
ＰＨ，ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３ フォトカップラ
Ｐ／Ｓ パラレル・シリアル変換回路
ＳＣ サブ・コントローラ
【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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