JP2005252789A - 回路システム - Google Patents

Abstract

【課題】 夫々異なる基準電圧で動作している回路間においても、電気的に絶縁することなく信号を伝達可能とする回路システムを提供する。
【解決手段】 電池ＥＣＵ２２は、複数の単位セル２３を直列に接続して構成されるＨＥＶ１１の主機バッテリ１８について、各セルブロック２４毎にセルブロック監視部２５を配置し、それらのセルブロック監視部２５より出力される信号に基づいて制御部２６が充放電制御等を行う。その場合、出力した信号によりトランジスタ３９をＯＮさせて低圧側のセルブロック２４（２）に信号を伝達し、セルブロック２４（２）側においては、伝達された信号によりトランジスタ４９をＯＮさせて低圧側のセルブロック２４（１）に信号を伝達し、セルブロック２４（１）側においては、伝達された信号によりトランジスタ５３をＯＮさせて制御部２６に信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の電源電圧範囲を複数の電圧範囲に区切り、夫々の電圧範囲を電源として動作する回路が配置された複数の回路ブロックで構成される回路システムに関する。

例えば、電気自動車に使用されるバッテリは、走行用モータを駆動するために高い電圧が要求されるので、通常、複数個の二次電池を直列に接続して構成されている。図５は、特許文献１に開示されている構成を示すものである。直列接続された電圧源Ｖ１〜Ｖ５は、電圧検出端子Ｔ１〜Ｔ６よりスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ５から成る第一のマルチプレクサ１およびスイッチＳ２，Ｓ４，Ｓ６から成る第２のマルチプレクサ２を経由してコンデンサ３に接続され、さらにコンデンサ３はスイッチ４ａ，４ｂから成るサンプルスイッチ４を経由して電圧計測回路５に接続されている。

この従来技術は、夫々基準電位が異なる電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧をマルチプレックスすると共に、電位変換を行ないながら１つの電圧計測回路５によって順次計測することを可能とするもので、従来使用されていたフライングキャパシタ方式（特許文献１，図１３参照）の煩雑さを解消することを目的としてなされている。
特開平１１−２４８７５５号公報

斯様な問題は、例えば電圧源Ｖ１〜Ｖ５に夫々並列に電圧計測回路を設けて過充電や過放電を検出し、その検出結果を示す信号を制御部に出力する構成においても、信号を出力する回路の基準電位が夫々異なるため同様の問題がある。そのような問題を解決するため、特許文献１に開示されている構成を用いて信号の電位を変換することも考えられるが、上記構成では、マルチプレクサ２，３の切換えにより電圧源Ｖ１〜Ｖ５の電圧極性が交互に反転するようになっており、その極性を補正するための絶対値回路６が別途必要になる。また、アナログ信号ではなく、２値レベルに有意性を持たせるデジタル信号の伝達にコンデンサを用いるのは非効率である。

一般的には、例えばフォトカプラやフォトＭＯＳリレーなどの素子を用いて信号を一旦絶縁し、信号電圧を制御部側の基準電位に変換することが考えられる。しかしながら、このような絶縁素子は高価であると共に、光電変換を行う過程において信号の伝達遅延が発生するという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、夫々異なる基準電圧で動作している回路間においても、電気的に絶縁することなく信号を伝達可能とする回路システムを提供することにある。

請求項１記載の回路システムによれば、夫々基準電位が異なる電源電圧が供給されて動作する複数の回路ブロックの何れかに属する回路は、その他の回路ブロックの何れかに属する回路に信号を出力する場合は、信号伝達用トランジスタを介して信号を伝達する。この時、信号伝達用トランジスタに印加される電圧は、自身が属する回路ブロックの電源電圧範囲を超える可能性があるが、電圧設定手段が、印加電圧が前記トランジスタの耐圧以下となるように設定を行うので信号伝達用トランジスタは破壊されることはない。従って、回路ブロックを超えて信号伝達を行うために電気的絶縁を図る必要がなく、回路システムを小型且つ低価格で構成することができる。

請求項２記載の回路システムによれば、電圧設定手段を構成するツェナーダイオードのアノード電位は、自身が属する回路ブロックの電圧範囲よりも低電位となるツェナー電圧で規定される。そして、信号伝達用トランジスタの電源側電位は、前記アノード電位から、更に電圧設定用トランジスタの制御端子−出力端子間電位だけ低下したものとなる。従って、信号伝達用トランジスタに印加される電圧を大きく低下させ、当該トランジスタの耐圧以下となるように設定することができる。

請求項３記載の回路システムによれば、回路ブロックの１つは、当該ブロックに属する回路によって信号が出力されると、信号出力用トランジスタが導通して低圧側の回路ブロックに信号を出力する。従って、高圧側の回路ブロックから低圧側の回路ブロックに、信号を伝達することが可能となる。

請求項４記載の回路システムによれば、回路ブロックの１つは、高圧側の回路ブロックより信号が出力されると信号入力用トランジスタが導通して、信号伝達用トランジスタが低圧側の回路ブロックに信号を出力する。従って、高圧側の回路ブロックより出力された信号を低圧側の回路ブロックに伝達するように中継できるので、この中継用回路ブロックを経由させれば、基準電位がより大きく離れている回路ブロック間においても信号を伝達することが可能となる。

請求項５記載の回路システムによれば、回路ブロックの１つは、低圧側の回路ブロックに属する信号伝達用トランジスタが導通すると信号入力用トランジスタが導通し、自身のブロックに属する回路に信号を出力する。従って、低圧側の回路ブロックから高圧側の回路ブロックに信号を伝達することが可能となる。

請求項６記載の回路システムによれば、回路ブロックの１つは、低圧側の回路ブロックに属する信号伝達用トランジスタが導通すると信号入力用トランジスタが導通して、信号伝達用トランジスタが高圧側の回路ブロックに信号を出力する。従って、低圧側の回路ブロックより出力された信号を高圧側の回路ブロックに伝達するように中継できるので、この中継用回路ブロックを経由させれば、基準電位がより大きく離れている回路ブロック間においても信号を伝達することが可能となる。

請求項７記載の回路システムによれば、複数の回路ブロックを、二次電池電源においてセルの所定直列数を単位とするセルブロック毎に構成し、回路ブロックに属する回路を、セルブロックの充放電を制御するための充放電制御回路とする。即ち、斯様なバッテリ電源においては、各回路ブロックの基準電位は、グランドに接続されるもの以外は低圧側に配置されるセルブロックの高圧側電位となる。
従って、各セルブロックの充放電制御に関して出力される信号や入力される信号を何れかの回路ブロックに属する回路で管理しようとすれば、必然的に信号の電圧差が問題となる。そこで、本発明を適用すれば、信号を絶縁することなく伝達できるようになり、充放電の集中管理を可能とする構成を低コストで実現できる。

請求項８記載の回路システムによれば、二次電池電源を、電気自動車の走行用モータに駆動用電源を供給するものとして、その駆動用電源を制御するＥＣＵに適用する。即ち、電気自動車の走行用モータを駆動する電源は、多数の二次電池セルを直列接続して構成され、端子電圧は一般に１００Ｖ〜４００Ｖ程度となっている。従って、多数のセルブロックについて充放電を集中管理する必要があるので、本発明を極めて有効に適用することができる。

請求項９記載の回路システムによれば、半導体基板上に集積回路として構成する。即ち、信号の絶縁を図るためのフォトカプラ等は、信号を光で伝達する部分に物理的なスペースが必要となるため、集積回路として構成することを想定すると、素子面積が多く必要となりチップサイズが大きくなることからコスト上問題がある。これに対して、本発明によれば、回路ブロック間における信号伝達を、絶縁構造を採用することなく実現できるので、集積回路を極めて小型に構成することが可能となる。

（第１実施例）
以下、本発明の回路システムを、ハイブリッド電気自動車の主機バッテリを制御する電池ＥＣＵに適用した場合の第１実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図３は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のシステム構成を概略的に示すものである。ＨＥＶ１１は、エンジン（ＥＮＧ）１２の駆動力を動力分割機構１３によって分割し、モータ／ジェネレータ（ＭＧ）１４，１５に夫々伝達している。ＭＧ１４は、主に発電機として動作すると共に、動力分割機構１３を介した動力分割調整（即ち、トランスミッションとしての機能）を行なうために配置されている。ＭＧ１４の出力負荷は、インバータ１６によって調整される。一方、ＭＧ１５は、ＨＥＶ１１の走行輪１７を駆動するが、制御状態によってはエンジン１２と協調して駆動するように構成されている。

主機バッテリ１８は、例えば１００Ｖ〜４００Ｖ程度の電圧をインバータ１９に供給してＭＧ１５を駆動する。また、ＭＧ１４によって発電された電圧は、インバータ１６を介して主機バッテリ１８を充電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して補機バッテリ２１を充電する。補機バッテリ２１は１４Ｖ程度の電圧であり、ライト，ブロワモータ，ＥＣＵなどの補機１０に動作用電源を供給する。

図２は、主機バッテリ１８の充放電制御を行う電池ＥＣＵ２２の構成を概念的に示すものである。主機バッテリ１８は、標準的な端子電圧４Ｖ程度の単位セル２３を８個直列に接続したものをセルブロック２４として、そのセルブロック２４を１２個直列に接続して構成されている。この場合、主機バッテリ１８の端子電圧は、４Ｖ×８×１２＝３６４Ｖとなる。

尚、異なるセルブロック２４間における単位セル２３の端子電圧を均等化する必要がある場合には、低圧側ブロック２４の最上段の単位セル２３（Ｖ１）と、高圧側ブロック２４の最下段の単位セル２３（Ｖ８）とを共有化するように「襷掛け」接続を行えば良い。また、設計に応じて２〜３セルを単位として「襷掛け」接続を行っても良い。
そして、電池ＥＣＵ２２は、セルブロック２４毎にセルブロック監視部（充放電制御回路）２５を配置している。セルブロック監視部２５は、対応するセルブロック２４に属する８つの単位セル２３について夫々端子電圧を監視することで過充電，過放電を検出し、それらを検出すると、制御部（充放電制御回路）２６にダイアグ（diagnosis）出力を行うようになっている。

また、セルブロック監視部２５は、過充電，過放電の検出を制御部２６によって送信されるクロック信号ＣＬＫに同期して行なうようになっている。クロック信号ＣＬＫの周波数は数１０〜数１００Ｈｚ程度であり、ＣＬＫ＝Ｈのときに過充電を検出し、ＣＬＫ＝Ｌのとき過放電を検出する。尚、例えば過充電は４．５Ｖを超えた場合、過放電は０．７Ｖを下回った場合とする（これらは、所定のマージンを持たせて設定する）。

そして、制御部２６は、１２個のセルブロック監視部２５より送信される信号に基づいて主機バッテリ１８の残存容量を検出し、充放電制御や異常判定等を行うようになっている。例えば、過充電を検出した単位セル２３については、セルブロック監視部２５において放電抵抗を介して放電を行わせ、過放電を検出した単位セル２３については放電を停止させるように制御する。

図１は、セルブロック監視部２５が出力した信号を、制御部２６に入力するために構成される回路の具体例であり、主機バッテリ１８を構成するグランド側から３つのセルブロック２４に対応する部分のみ示している。この場合、各セルブロック２４（図１では図示せず）の電圧範囲は、グランドを基準としてセルブロック２４（１）が３２Ｖ（＝Ｖ１）〜０，セルブロック２４（２）が６４Ｖ（＝Ｖ２）〜３２Ｖ，セルブロック２４（３）が９６Ｖ（＝Ｖ３）〜６４Ｖとなっている。

そして、セルブロック２４（１）には、セルブロック監視部２５（１）及び制御部２６が接続されている。これらは、内部に図示しない電源回路を備えており、３２Ｖの電圧より例えば５Ｖの動作用電源を生成し、その電源によって動作する。尚、図１ではセルブロック監視部２５（１）及び２５（２）は図示してない。一方、セルブロック２４（３）にはセルブロック監視部２５（３）が接続されている。セルブロック監視部２５（３）も、６４Ｖを基準電位として内部で５Ｖの動作用電源を生成している。

ここで、セルブロック監視部２５（３）が制御部２６に対して信号を出力しようとすると、電位基準が異なっているため直接出力することはできず、従来構成ではフォトカプラなどにより電位変換を行うようにしていた。これに対して、本実施例では、下記の構成によってフォトカプラなどを用いることなく信号の伝達を可能としている。
先ず、セルブロック２４（３）側に着目すると、セルブロック監視部２５（３）の信号出力端子は、抵抗３１及び３２の直列回路を介して電源線Ｖ２に接続されている。抵抗３１及び３２の共通接続点は、ＮＰＮトランジスタ（信号出力用トランジスタ）３３のベースに接続されている。トランジスタ３３のエミッタは電源線Ｖ２に接続されており、コレクタは、抵抗３４及び３５の直列回路を介してＮＰＮトランジスタ（電圧設定用トランジスタ）３６のエミッタに接続されている。

トランジスタ３６のコレクタは、電源線Ｖ３に接続されている。また、電源線Ｖ３，Ｖ２間には、電流源３７及びツェナーダイオード３８の直列回路が接続されており、それらの共通接続点には、トランジスタ３６のベースが接続されている。ツェナーダイオード３８のツェナー電圧は、例えば５Ｖに設定されている。また、トランジスタ３６のエミッタには、ＰＮＰトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）３９のエミッタが接続されており、そのトランジスタ３９のベースは、抵抗３４及び３５の共通接続点に接続されている。尚、トランジスタ３６，電流源３７及びツェナーダイオード３８は、電圧設定手段４０を構成している。

次に、セルブロック２４（２）側については、セルブロック２４（３）側の上記回路素子に相当するものを、符号を４０番台にシフトして図示しており、それらが同一の形態で接続されている。但し、抵抗４１には、セルブロック監視部２５（２）の信号出力端子に代えて、セルブロック２４（３）に対応するトランジスタ３９のコレクタが接続されている。

また、セルブロック２４（１）側についても、セルブロック２４（３）側の上記回路素子に相当するものを、符号を５０番台にシフトして図示しており、それらが同一の形態で接続されている。但し、抵抗３４，トランジスタ３９に相当する素子は存在せず、抵抗５１には、セルブロック２４（２）に対応するトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）４９のコレクタが接続されている。そして、トランジスタ（信号出力用トランジスタ）５３のコレクタは、制御部２６の信号入力端子に接続されている。

尚、セルブロック２４（３）に対応する回路素子３１〜３９は信号出力回路６０を構成し、セルブロック２４（２）に対応する回路素子４１〜４９は信号中継回路６１を構成し、セルブロック２４（１）に対応する回路素子５１〜５８は信号入力回路６２を構成している。また、各セルブロック２４に上記のような回路が配置されることで、夫々に回路ブロックが構成されている。そして、以上のように構成される電池ＥＣＵ２２は半導体集積回路として構成されている。

次に、本実施例の作用について説明する。セルブロック２４（３）に対応するセルブロック監視部２５（３）が信号出力端子をロウレベルにしている状態では、トランジスタ３３はＯＦＦとなっており、それに応じてトランジスタ３９もＯＦＦとなっている。従って、セルブロック２４（２）に対応するトランジスタ４３，４９もＯＦＦ，セルブロック２４（１）に対応するトランジスタ５３もＯＦＦとなり、制御部２６の信号入力端子のレベルはハイになっている。

そして、セルブロック監視部２５（３）が信号出力端子をハイレベルにすると、トランジスタ３３がＯＮとなり、それに応じてトランジスタ３９もＯＮする。すると、セルブロック２４（２）に対応するトランジスタ４３（信号入力用トランジスタ）は、トランジスタ３９を介して伝達された信号を分圧抵抗４１を介して受けることでＯＮとなるので、トランジスタ４９（信号伝達用トランジスタ）もＯＮとなる。同様に、セルブロック２４（１）に対応するトランジスタ５３は、トランジスタ４９を介して伝達された信号を分圧抵抗５１を介して受けることでＯＮとなり、制御部２６の信号入力端子のレベルはハイからロウに転じる。以上のような経路を介し、セルブロック監視部２５（３）により出力された信号は制御部２６に伝達される。

このとき、トランジスタ３９は、セルブロック２４（３）から２４（２）に信号を伝達しており、そのコレクタは、抵抗４１及び４２を介して電源線Ｖ１（＝３２Ｖ）に接続されている。しかし、トランジスタ３９のエミッタ電位は、電源線Ｖ２（＝６４Ｖ）を基準として、ツェナーダイオード３８のツェナー電圧５Ｖよりトランジスタ３６のベース（制御端子）−エミッタ（出力端子）間電圧ＶF（＝０．７Ｖ）を減じた電位に設定されている。即ち、トランジスタ３９のエミッタ−コレクタ間電圧は、３２Ｖ＋５Ｖ−０．７Ｖ＝３６．３Ｖとなっている。従って、トランジスタ３９の耐圧が３７Ｖ程度であれば、電源線Ｖ１を基準として６４Ｖの電位差があるセルブロック２４（３）→２４（２）への信号の伝達が可能となる。

また、セルブロック２４（２）→２４（１）への信号伝達に関しても同様の構造であり、トランジスタ４９は、セルブロック２４（２）から２４（１）に信号を伝達するが、そのエミッタ−コレクタ間電圧は、ツェナーダイオード４８及びトランジスタ４６（電圧設定用トランジスタ）により３２Ｖ＋５Ｖ−０．７Ｖ＝３６．３Ｖとなっている。そして、セルブロック２４（１）側においては、トランジスタ５３のコレクタ、即ち制御部２６の信号入力端子電位は、５Ｖ−０．７Ｖ＝４．３Ｖに設定される。

尚、図示はしていないが、セルブロック２４（２）に対応するセルブロック監視部２５（２）が制御部２６に信号を出力する場合には、信号中継回路６１における抵抗４１を、トランジスタ３９のコレクタに代えてセルブロック監視部２５（２）の信号出力端子に接続することで、セルブロック２４（３）に対応する信号出力回路６０と同様の構成にすれば良い。

以上のように本実施例によれば、電池ＥＣＵ２２は、複数の単位セル２３を直列に接続して構成されるＨＥＶ１１の主機バッテリ１８について、各セルブロック２４毎にセルブロック監視部２５を配置し、それらのセルブロック監視部２５より出力される信号に基づいて制御部２６が充放電制御等を行う。その場合、出力した信号によりトランジスタ３９をＯＮさせて低圧側のセルブロック２４（２）に信号を伝達し、セルブロック２４（２）側においては、伝達された信号によりトランジスタ４９をＯＮさせて低圧側のセルブロック２４（１）に信号を伝達し、セルブロック２４（１）側においては、伝達された信号によりトランジスタ５３をＯＮさせて制御部２６に信号を出力するようにした。

そして、セルブロック２４を高圧側から低圧側に跨いで信号を伝達するトランジスタ３９，４９のコレクタ−エミッタ間電圧が、電圧設定手段４０，５０によって各トランジスタ３９，４９の耐圧以下となるように設定した。従って、斯様な信号伝達を行うためにフォトカプラ等を用いて電気的絶縁を図る必要がなく、回路システムを小型且つ低価格で構成することができる。

また、電圧設定手段４０（及び５０）を、トランジスタ３６，電流源３７，ツェナーダイオード３８により構成したので、トランジスタ３９のエミッタ電位を、ツェナーダイオード３８のアノード電位からトランジスタ３６のベース−エミッタ間電圧だけ低下させた電位に設定することができ、トランジスタ３９に印加される電圧を大きく低下させることができる。

そして、セルブロック２４（２）に対応する信号中継回路６１は、高圧側のセルブロック２４（３）より伝達された信号を受けて、その信号を低圧側のセルブロック２４（１）に対応する回路に伝達するので、信号中継回路６１と同様に構成した中継回路を順次経由させれば、３ブロック以上隔たっているセルブロック２４間においても信号の伝送が可能となる。

また、本発明を、ＨＥＶ１１の主機バッテリ１８について充放電制御等を行う電池ＥＣＵ２２に適用したので、複数のセルブロック２４毎に配置されて異なる基準電圧で動作するセルブロック監視部２５から出力される信号を制御部２６が受信して、集中的に管理制御を行う構成に極めて有効に適用することができる。
そして、電池ＥＣＵ２２を半導体集積回路として構成した。即ち、信号の絶縁を図るためのフォトカプラ等は、信号を光で伝達する部分に物理的なスペースが必要となるため、集積回路として構成することを想定すると素子面積が多く必要となりチップサイズが大きくなることからコスト上問題がある。従って、従来、電池ＥＣＵはデスクリートの回路素子によって構成されていた。これに対して、本発明によれば、セルブロック２４間における信号伝達を、絶縁構造を採用することなく実現できるので、電池ＥＣＵ２２を集積回路として極めて小型に構成することが可能となる。

（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例は、低電圧側に位置する制御部２６より、高電圧側に位置するセルブロック監視部２５（３）に対して信号を出力するための回路構成であり、電池ＥＣＵ２２の一部を示すものである。

制御部２６の出力端子は、抵抗６５及び６６の直列回路を介してグランドに接続されており、抵抗６５及び６６の共通接続点は、ＮＰＮトランジスタ６７（信号伝達用トランジスタ）のベースに接続されている。トランジスタ６７のエミッタはグランドに接続されており、コレクタは、抵抗７１及び７２の直列回路を介してセルブロック２４（２）に対応するＮＰＮトランジスタ７３のエミッタに接続されている。

セルブロック２４（２）側において、トランジスタ７３のコレクタは電源線Ｖ２に接続されている。また、電源線Ｖ２，Ｖ１間には、電流源７４及びツェナーダイオード７５の直列回路が接続されており、それらの共通接続点にはトランジスタ７３のベースが接続されている。また、トランジスタ７３のエミッタにはＰＮＰトランジスタ７６（信号入力用トランジスタ）のエミッタが接続されており、トランジスタ７６のベースは抵抗７１及び７２の共通接続点に接続され、コレクタは、抵抗７７及び７８の直列回路を介して電源線Ｖ１に接続されている。

抵抗７７及び７８の共通接続点にはＮＰＮトランジスタ７９（信号伝達用トランジスタ）のベースが接続されており、トランジスタ７９のコレクタは、抵抗８１及び８２の直列回路を介してセルブロック２４（１）に対応するＮＰＮトランジスタ８３のエミッタに接続されている。尚、トランジスタ７３，電流源７４及びツェナーダイオード７５は、電圧設定手段８０を構成している。

また、セルブロック２４（３）側については、セルブロック２４（２）側の上記構成における回路素子に相当するものを、符号を８０番台にシフトして図示しており、それらが同一の形態で接続されている。但し、トランジスタ８９（信号出力用トランジスタ）のコレクタは、セルブロック監視部２５（３）の信号入力端子に接続されていると共に抵抗９１を介してトランジスタ８３のエミッタに接続されている。尚、セルブロック２４（２）における回路素子７１〜７９は信号中継回路９２を構成し、セルブロック２４（３）における回路素子８１〜８９は信号出力回路９３を構成している。

次に、第２実施例の作用について説明する。セルブロック２４（１）に対応する制御部２６が信号出力端子をロウレベルにしている状態では、トランジスタ６７はＯＦＦとなっており、それに応じてセルブロック２４（２）に対応するトランジスタ７６，７９もＯＦＦとなっている。従って、セルブロック２４（１）に対応するトランジスタ８６（信号入力用トランジスタ），８９もＯＦＦとなり、セルブロック監視部２５（３）の信号入力端子のレベルはハイになっている。

そして、制御部２６が信号出力端子をハイレベルにするとトランジスタ６７がＯＮとなり、それに応じてセルブロック２４（２）に対応するトランジスタ７６は、抵抗７１を介して伝達された信号を受けてＯＮとなるので、トランジスタ７９もＯＮとなる。同様に、セルブロック２４（３）に対応するトランジスタ８６はトランジスタ７９を介して伝達された信号を分圧抵抗８１を介して受けることでＯＮとなり、それに応じてトランジスタ８９がＯＮすることでセルブロック監視部２５（３）の信号入力端子のレベルはハイからロウに転じる。以上のような経路を介し、制御部２６により出力された信号はセルブロック監視部２５（３）に伝達される。

このとき、トランジスタ６７は、セルブロック２４（１）から２４（２）に信号を伝達しており、そのコレクタは、抵抗７１及び７２を介してトランジスタ７３のエミッタに接続されている。しかし、トランジスタ７３のエミッタ電位は、電源線Ｖ１（＝３２Ｖ）を基準として、ツェナーダイオード７５のツェナー電圧５Ｖよりトランジスタ７３のベースエミッタ間電圧ＶF（＝０．７Ｖ）を減じた電位に設定されている。

即ち、トランジスタ６７のエミッタ−コレクタ間電圧は、３２Ｖ＋５Ｖ−０．７Ｖ＝３６．３Ｖとなっているので、第１実施例と同様に、トランジスタ６７の耐圧が３７Ｖ程度であれば、グランドを基準として６４Ｖの電位差があるセルブロック２４（１）→２４（２）への信号の伝達が可能となる。また、セルブロック２４（２）→２４（３）への信号伝達に関しても同様の構造であり、トランジスタ７９は、セルブロック２４（２）から２４（１）に信号を伝達するが、そのエミッタ−コレクタ間電圧は、３２Ｖ＋５Ｖ−０．７Ｖ＝３６．３Ｖとなっている。

尚、図示はしないが、セルブロック２４（２）に対応するセルブロック監視部２５（２）に制御部２６が信号を出力する場合には、信号中継回路９２におけるトランジスタ３９のコレクタを抵抗素子を介して電源線Ｖ２に接続すると共に、セルブロック監視部２５（２）の信号入力端子に接続することで、セルブロック２４（３）に対応する信号入力回路９３と同様の構成にすれば良い。

以上のように第２実施例によれば、セルブロック２４（１）に対応して配置される制御部２６が信号出力端子のレベルをロウからハイにするとトランジスタ６７がＯＮとなり、それに応じてセルブロック２４（２）に対応するトランジスタ７６，７９がＯＮとなることで、セルブロック２４（３）に信号を伝達する。そして、セルブロック２４（３）に対応するトランジスタ８６は、トランジスタ７９を介して伝達された信号を受けてＯＮとなりトランジスタ８９をＯＮさせて、セルブロック監視部２５（３）に信号を伝達するようにした。

このとき、トランジスタ６７のコレクタ電位は、セルブロック２４（２）に対応する電圧設定手段８０によりその耐圧を超えないように設定され、また、トランジスタ７９のコレクタ電位は、セルブロック２４（３）に対応する電圧設定手段９０によりその耐圧を超えないように設定される。従って、絶縁を図ることなく、低圧側のセルブロック２４（１）から高圧側のセルブロック２４（３）側に信号を伝達することができる。
そして、セルブロック２４（２）側の信号中継回路９２と同様に構成した信号中継回路を順次経由させれば、３ブロック以上隔たっているセルブロック２４間においても信号の伝送が可能となる。

本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
例えば、セルブロック２４（２）とセルブロック２４（３）との間においても高圧側から低圧側へ、逆に低圧側から高圧側への信号伝達は可能である。また、第１実施例における信号出力回路６０，信号中継回路６１，信号入力回路６２，第２実施例における信号中継回路９２，信号出力回路９３は対称性があるので、異なるセルブロック２４に対応する回路間における信号の伝送経路を極めて柔軟に構成することができる。

信号の伝送を正相で行う必要がある場合は、必要な素子を加えて信号レベルを反転すれば良い。
電位設定手段は、電流源，ツェナーダイオード，ＮＰＮトランジスタによって構成するものに限らない。要は、信号伝達用トランジスタに印加される電圧がその耐圧以下となるように電位を設定する構成であれば良い。

電池ＥＣＵ２２は、ディスクリート素子によって構成しても良い。
回路ブロックの電圧範囲は３２Ｖに限ることなく、より広い又は狭い電圧範囲であっても良い。例えば、トランジスタを、トレンチ分離構造を備える半導体素子として構成する場合には１００Ｖ以上の耐圧を確保することも可能であるから、実際の電圧範囲の設計仕様と使用する回路素子の耐圧とに応じて、電圧設定手段により設定する電圧を適宜設定すれば良い。

複数の単位セル２３を直列接続して構成される主機バッテリ１８を制御する電池ＥＣＵ２２に適用するものに限らない。例えば、１個のバッテリによって出力される電圧を抵抗などで分圧して複数の電圧範囲に区切り、夫々を電源電圧とする複数の回路ブロックが構成されるものであっても良い。また、回路ブロックは、２つのみであっても良い。即ち、基準電位が異なる回路ブロック間において、電位差により信号を直接伝達することが困難となる回路システムであれば、本発明の適用が可能である。

本発明を、ハイブリッド電気自動車の主機バッテリを制御する電池ＥＣＵに適用した場合の第１実施例であり、電池ＥＣＵのセルブロック監視部が出力した信号を制御部に入力するために構成される回路の具体例を示す図 電池ＥＣＵの構成を概念的に示す図 ハイブリッド電気自動車のシステム構成を概略的に示す図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 従来技術を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１１はハイブリッド電気自動車、１８は主機バッテリ、２４はセルブロック、２５はセルブロック監視部（充放電制御回路）、２６は制御部（充放電制御回路）、３３はＮＰＮトランジスタ（信号出力用トランジスタ）、３６はＮＰＮトランジスタ（電圧設定用トランジスタ）、３７は電流源、３８はツェナーダイオード、３９はＰＮＰトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）、４０は電圧設定手段、４３はＮＰＮトランジスタ（信号入力用トランジスタ）、４６はＮＰＮトランジスタ（電圧設定用トランジスタ）、４７は電流源、４８はツェナーダイオード、４９はＮＰＮトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）、５０は電圧設定手段、５３はＮＰＮトランジスタ（信号出力用トランジスタ）、６０は信号出力回路、６１は信号中継回路、６２は信号入力回路、６７はＮＰＮトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）、７４は電流源、７５はツェナーダイオード、７６はＰＮＰトランジスタ（信号入力用トランジスタ）、７９はＮＰＮトランジスタ（信号伝達用トランジスタ）、８０は電圧設定手段、８４は電流源、８５はツェナーダイオード、８６はＰＮＰトランジスタ（信号入力用トランジスタ）、８９はトランジスタ（信号出力用トランジスタ）、９０は電圧設定手段、９２は信号中継回路、９３は信号出力回路を示す。

Claims (9)

1. 所定の電源電圧範囲を複数の電圧範囲に区切り、夫々の電圧範囲を電源として動作する回路が配置されてなる複数の回路ブロックと、
   これら複数の回路ブロックの何れかに属する回路によって出力された信号を、その他の回路ブロックの何れかに属する回路に伝達するための信号伝達用トランジスタと、
   この信号伝達用トランジスタに印加される電圧が当該トランジスタの耐圧以下となるように設定する電圧設定手段とを備えて構成されることを特徴とする回路システム。
2. 前記電圧設定手段は、
   回路ブロックの高圧電位側と低圧電位側との間に接続される電流源とツェナーダイオードとの直列回路と、
   制御端子が前記ツェナーダイオードのアノードに接続され、当該回路ブロックの高圧電位側と信号伝達用トランジスタとの間に直列に接続される電圧設定用トランジスタとで構成されることを特徴とする請求項１記載の回路システム。
3. 前記回路ブロックの１つは、
   当該回路ブロックに属する回路によって信号が出力されると導通する信号出力用トランジスタと、
   この信号出力用トランジスタが導通すると、低圧側の回路ブロックに信号を出力する信号伝達用トランジスタとを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の回路システム。
4. 前記回路ブロックの１つは、
   高圧側の回路ブロックより出力された信号を受けて導通する信号入力用トランジスタと、
   この信号入力用トランジスタが導通すると低圧側の回路ブロックに信号を出力する信号伝達用トランジスタとを備えることを特徴とする請求項３記載の回路システム。
5. 前記回路ブロックの１つは、
   低圧側の回路ブロックに属する信号伝達用トランジスタが導通することに伴って導通する信号入力用トランジスタと、
   この信号入力用トランジスタが導通すると当該回路ブロックに属する回路に信号を出力する信号出力用トランジスタとを備え、
   前記電圧設定手段は、前記信号伝達用トランジスタに印加される電圧を、当該トランジスタの耐圧以下に設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回路システム。
6. 前記回路ブロックの１つは、
   低圧側の回路ブロックに属する信号伝達用トランジスタが導通することに伴って導通する信号入力用トランジスタと、
   この信号入力用トランジスタが導通すると高圧側の回路ブロックに信号を出力する信号伝達用トランジスタとを備え、
   前記電圧設定手段は、前記低圧側の回路ブロックに属する信号伝達用トランジスタに印加される電圧を、当該トランジスタの耐圧以下に設定することを特徴とする請求項５記載の回路システム。
7. 前記複数の回路ブロックは、複数のセルを直列に接続して構成される二次電池電源において、前記セルの所定直列数を単位とするセルブロック毎に構成されるもので、
   前記回路ブロックに属する回路は、前記セルブロックの充放電を制御するための充放電制御回路であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回路システム。
8. 前記二次電池電源は、電気自動車の走行用モータに駆動用電源を供給するものであり、
   前記駆動用電源を制御するＥＣＵに適用されることを特徴とする請求項７記載の回路システム。
9. 半導体基板上に集積回路として構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の回路システム。
   
   

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