JP2006060324A - インタフェース回路 - Google Patents

Abstract

【課題】光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をともに短縮することで、応答性を向上することができるインタフェース回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の入力側サンプリングスイッチは、フォトモスリレーと、トランジスタと、電流制御回路とから構成されている。電流制御回路は並列接続された抵抗及びコンデンサを有している。そして、電流制御回路で、フォトモスリレーをオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、オフさせるときには、ターンオン電流より小さくオン電流閾値より大きいターンオフ電流入力端子に流す。これにより、フォトモスリレーのターンオン及びターンオフ時間を短縮して、入力側サンプリングスイッチの応答性を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力側と出力側を絶縁して信号を伝達するインタフェース回路に関する。

従来、光絶縁素子を備え、入力側と出力側を絶縁して信号を伝達するインタフェース回路を有する装置として、例えば、特開平１１−１６０３６７号公報に開示されている組電池の電圧検出装置や、特開平１１−２７２９８１号公報に開示されているフライングキャパシタ方式絶縁回路がある。

組電池の電圧検出装置は、組電池を構成する電池モジュールのモジュール電圧を個別に検出する装置である。組電池の電圧検出装置は、差動型電圧検出回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、フォトカプラと、マイコンとを備えている。光絶縁素子であるフォトカプラは、差動型電圧検出回路及びＡ／Ｄ変換回路を介して出力されるモジュール電圧に関する出力を、電気的に絶縁してマイコンに伝送する。

フライングキャパシタ方式絶縁回路は、回路の入力側と出力側を絶縁して直流信号を伝達する回路である。フライングキャパシタ方式絶縁回路は、入力側のスイッチ素子と、コンデンサと、出力側のスイッチ素子とを備えている。入力側と出力側のスイッチ素子のオン／オフ状態を適切に切換えることで、入力される直流信号を入力側から絶縁し、コンデンサを介して出力する。ここで、スイッチ素子として、光絶縁素子であるフォトモスリレーが用いられている。
特開平１１−１６０３６７号公報 特開平１１−２７２９８１号公報

フォトカプラやフォトモスリレーのような光絶縁素子は、発光部と、受光部とを備えている。

発光部は、光絶縁素子の入力端子に接続され、電流を流すことで発光する発光ダイオードで構成されている。発光ダイオードは、流れる電流の大きさに応じた強さで発光する。また、流れる電流が大きいほどより早く発光する。

受光部は、光絶縁素子の出力端子に接続され、発光部の発した光を受光し、その光の強さに基づいて出力端子間をオン／オフする。そのため、受光部は、発光ダイオードに流れる電流が大きいほど、出力端子間をオンするまでの時間、つまり、ターンオン時間が短くなる。しかし、発光ダイオードに流れる電流を大きくすると、発光ダイオードの消光に時間がかかるため、出力端子間をオフするまでの時間、つまり、ターンオフ時間は長くなってしまう。これに対し、発光ダイオードに流れる電流を小さくすると、ターンオフ時間は短くなるが、ターンオン時間が長くなってしまう。

そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をともに短くして、応答性を向上させることが困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をともに短縮することで、応答性を向上することができるインタフェース回路を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、出力端子間をオンさせるターンオン電流をオン電流閾値より大きく、出力端子間をオフさせるターンオフ電流をターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きくすることで、光絶縁素子の応答性を向上できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載のインタフェース回路は、入力端子間に電流を流すことで発光する発光部と前記発光部の発した光を受光し前記光の強さに基づいて出力端子間をオン／オフする受光部とからなる光絶縁素子を備え、入力端子側と出力端子側を絶縁して信号を伝達するインタフェース回路において、さらに、前記出力端子間をオンさせるとき、前記発光部にオン電流閾値より大きいターンオン電流を流し、前記出力端子間をオフさせるとき、前記発光部に前記ターンオン電流より小さく、かつ、前記オン電流閾値より大きいターンオフ電流を流す電流制御回路を有することを特徴とする。

請求項２に記載のインタフェース回路は、請求項１に記載のインタフェース回路において、さらに、前記電流制御回路は、前記入力端子に並列接続された抵抗及びコンデンサを有することを特徴とする。

請求項３に記載のインタフェース回路は、請求項１に記載のインタフェース回路において、さらに、前記電流制御回路は、前記入力端子の一端の電圧に基づいて前記発光部に流れる電流を制御する電流増幅回路を有することを特徴とする。

請求項４に記載のインタフェース回路は、請求項１に記載のインタフェース回路において、さらに、前記電流制御回路は、前記発光部に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出した前記電流に基づいて前記発光部に流れる電流を制御する電流増幅回路とを有することを特徴とする。

請求項５に記載のインタフェース回路は、請求項１乃至４に記載のインタフェース回路において、さらに、車両に搭載された電子機器を制御する電子制御装置において、前記入力端子側と前記出力端子側を絶縁して信号を伝達することを特徴とする。

請求項１に記載のインタフェース回路によれば、電流制御回路で、光絶縁素子の発光部に流れる電流を制御することにより、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をともに短くすることができる。そのため、インタフェース回路の応答性を向上することができる。

出力端子間をオンさせるとき、発光部に流れるターンオン電流をオン電流閾値より大きくすることで、発光部の発光が早くなり、ターンオン時間を短縮することができる。さらに、出力端子間をオフさせるとき、発光部に流れるターンオフ電流をターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きくすることで、発光部の消光にかかる時間が短くなり、ターンオフ時間を短縮することができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をともに短縮することができる。また、光絶縁素子に流れる平均電流を低減することで、光絶縁素子の負荷を軽減して寿命を延ばすことができる。

請求項２に記載のインタフェース回路によれば、並列接続された抵抗及びコンデンサで、出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実に光絶縁素子の発光部に流すことができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮して、インタフェース回路の応答性をより向上することができる。

光絶縁素子の入力端子に信号が印加されると、発光部にコンデンサを介してオン電流閾値より大きなターンオン電流を流すことができる。その後、コンデンサが充電されると、発光部に抵抗によって制限されるターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きい電流を流すことができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮できる。

請求項３に記載のインタフェース回路によれば、入力端子の一端の電圧に基づいて発光部に流れる電流を制御することで、出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実に光絶縁素子の発光部に流すことができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮して、インタフェース回路の応答性をより向上することができる。

光絶縁素子の入力端子に信号が印加されると、入力端子の一端の電圧から入力端子を介して発光部に流れる電流を推定することができる。推定された発光部に流れる電流に基づいて、電流増幅回路で、発光部に流れる電流を必要とされるターンオン電流及びターンオフ電流に制御することができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮できる。

請求項４に記載のインタフェース回路によれば、検出した発光部に流れる電流に基づいて発光部に流れる電流を制御することで、出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実に光絶縁素子の発光部に流すことができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をより確実に短縮して、インタフェース回路の応答性をさらに向上することができる。

光絶縁素子の入力端子に信号が印加されると、発光部に電流が流れる。発光部に流れた電流は電流検出回路で検出される。電流検出回路で検出された発光部を流れる電流に基づいて、電流増幅回路で、発光部に流れる電流を必要とされるターンオン電流及びターンオフ電流に制御することができる。そのため、光絶縁素子のターンオン時間及びターンオフ時間をより確実に短縮できる。

請求項５に記載のインタフェース回路によれば、車両に搭載され、入力端子側と出力端子側を絶縁して信号を伝達するインタフェース回路を備えた電子制御装置の応答性を向上させることができる。

本実施形態は、本発明に係るインタフェース回路を、ハイブリッド電気自動車の駆動用モータに電力を供給するための組電池の電圧を検出するフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
第１実施形態におけるフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置の回路図を図１に、サンプリングスイッチの回路図を図２に、サンプリングスイッチ各部の信号波形及び電流波形を図３に示す。そして、図１〜図３を参照して、構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、具体的構成について説明する。図１に示すように、フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１は、入力側電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ９と、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９（インタフェース回路）と、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２と、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２（インタフェース回路）と、出力側電流制限抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２と、差動電圧検出回路１ａと、コントローラ１ｂとから構成され、組電池２に接続されている。ここで、組電池２は、充放電可能な複数の単電池からなる電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８を直列接続して構成される直流電源である。組電池２の正極端子及び負極端子は、ハイブリッド電気自動車の駆動用モータを制御するインバータ（図略）にそれぞれ接続されている。

入力側電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ９は、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９を介して
フライングキャパシタＣ１、Ｃ２を充電するときに、電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８に流れる電流を制限するための抵抗である。入力側電流制限抵抗Ｒ１の一端は電池モジュールＶＢ１の正極端子に、他端は入力側サンプリングスイッチＳ１にそれぞれ接続されている。また、入力側電流制限抵抗Ｒ２〜Ｒ８の一端は直列接続された電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８間の接続点に、他端は入力側サンプリングスイッチＳ２〜Ｓ８にそれぞれ接続されている。さらに、入力側電流制限抵抗Ｒ９の一端は電池モジュールＶＢ８の負極端子に、他端は入力側サンプリングスイッチＳ９にそれぞれ接続されている。

入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９は、入力側電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒ９を介して、電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８をフライングキャパシタＣ１、Ｃ２に接続するためのスイッチング回路である。入力側サンプリングスイッチＳ１、Ｓ５、Ｓ９の一端は入力側電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ５、Ｒ９の他端に、他端はともにフライングキャパシタＣ１にそれぞれ接続されている。また、入力側サンプリングスイッチＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８の一端は入力側電流制限抵抗Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ８の他端に、他端はともにフライングキャパシタＣ１、Ｃ２にそれぞれ接続されている。さらに、入力側サンプリングスイッチＳ３、Ｓ７の一端は入力側電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ７の他端に、他端はともにフライングキャパシタＣ２にそれぞれ接続されている。

次に、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９の具体的構成について詳細に説明する。入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９は互いに同じ構成であるため、ここでは、入力側サンプリングスイッチＳ１についてのみ説明する。図２に示すように、入力側サンプリングスイッチＳ１は、フォトモスリレー１０（光絶縁素子）と、トランジスタ１１と、電流制御回路１２とから構成されている。

フォトモスリレー１０は、入力端子間に電流を流すことで発光する発光部と、発光部の発した光を受光し、光の強さに基づいて出力端子間をオン／オフする受光部とからなる光絶縁素子である。フォトモスリレー１０の入力端子の一端は電流制御回路１２に、他端はトランジスタ１１にそれぞれ接続されている。また、出力端子の一端は入力側電流制限抵抗Ｒ１の他端に、他端は、前述したように、入力側サンプリングスイッチＳ５、Ｓ９とともにフライングキャパシタＣ１の一端にそれぞれ接続されている。

トランジスタ１１は、コントローラ１ｂの出力に基づいて、フォトモスリレー１０に流れる電流をオン／オフするためのスイッチング素子である。トランジスタ１１のベースはコントローラ１ｂに、コレクタはフォトモスリレー１０の入力端子の他端に、エミッタは電流制御回路１２にそれぞれ接続されている。

電流制御回路１２は、トランジスタ１１がオンしたときに、フォトモスリレー１０の入力端子間に流れる電流を制御するための回路である。電流制御回路１２は、抵抗１２ａ、１２ｂと、コンデンサ１２ｃとから構成されている。抵抗１２ａの一端はフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１を駆動するための回路用電源Ｖｃｃに、他端はフォトモスリレー１０の入力端子の一端にそれぞれ接続されている。抵抗１２ｂとコンデンサ１２ｃは並列接続され、接続された一端はトランジスタ１１のエミッタに接続され、他端は接地されている。

図１に戻り説明する。フライングキャパシタＣ１、Ｃ２は、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９を介して、電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８が接続されることで、電池モジュールＶＢ１〜ＶＢ８の電圧を充電して保持するためのコンデンサである。フライングキャパシタＣ１、Ｃ２は直列接続され、フライングキャパシタＣ１の一端は入力側サンプリングスイッチＳ１、Ｓ５、Ｓ９の他端に、フライングキャパシタＣ２の一端は入力側サンプリングスイッチＳ３、Ｓ７の他端にそれぞれ接続されている。また、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続点は入力側サンプリングスイッチＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８の他端にそれぞれ接続されている。

出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２は、出力側電流制限抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２を介して、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２を差動電圧検出回路１ａに接続するためのスイッチング回路である。出力側サンプリングスイッチＳ１０の一端はフライングキャパシタＣ１の一端に、他端は出力側電流制限抵抗Ｒ１０にそれぞれ接続されている。また、出力側サンプリングスイッチＳ１１の一端はフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の接続点に、他端は出力側電流制限抵抗Ｒ１１にそれぞれ接続されている。さらに、出力側サンプリングスイッチＳ１２の一端はフライングキャパシタＣ２の一端に、他端は出力側電流制限抵抗Ｒ１２にそれぞれ接続されている。出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２の具体的構成は、前述した入力側サンプリングスイッチＳ１と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

出力側電流制限抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２は、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を介して、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２を差動電圧検出回路１ａに接続したときに、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２に流れる電流を制限するための抵抗である。出力側電流制限抵抗Ｒ１０、Ｒ１２の一端は出力側サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１２の他端に、他端はともに差動電圧検出回路１ａにそれぞれ接続されている。また、出力側電流制限抵抗Ｒ１１の一端は出力側サンプリングスイッチＳ１１の他端に、他端は差動電圧検出回路１ａにそれぞれ接続されている。

差動電圧検出回路１ａは、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２を介して入力されるフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を増幅する回路である。差動電圧検出回路１ａの一方の入力端子は、出力側電流制限抵抗Ｒ１０、Ｒ１２の他端に、他方の入力端子は、出力側電流制限抵抗Ｒ１１の他端と基準電源Ｖｒｅｆにそれぞれ接続されている。

コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２をオン／オフするための信号を出力する回路である。コントローラ１ｂの出力端子は、入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９、出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２にそれぞれ接続されている。

次に、図１〜図３を参照して具体的動作について説明する。まず、フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１の具体的動作について説明する。図１に示すように、コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオンする。入力側サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２がオンすると、フライングキャパシタＣ１は、入力側電流制限抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、電池モジュールＶＢ１に接続され充電される。また、入力側サンプリングスイッチＳ２、Ｓ３がオンすると、フライングキャパシタＣ２は、入力側電流制限抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して、電池モジュールＶＢ２に接続され充電される。これにより、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２の電圧は、電池モジュールＶＢ１、ＶＢ２とそれぞれ同電圧になる。

その後、コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフするとともに、出力側サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２を所定時間オンする。出力側サンプリングスイッチＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２がオンすると、フライングキャパシタＣ１、Ｃ２は、出力側電流制限抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２を介して、差動電圧検出回路１ａに接続される。フライングキャパシタＣ１、Ｃ２が接続されると、差動電圧検出回路１ａは、電池モジュールＶＢ１、ＶＢ２と同電圧であるフライングキャパシタＣ１、Ｃ２の電圧を、基準電源Ｖｒｅｆの電圧を基準として増幅し出力する。

以降、同様に、隣接する３つの入力側サンプリングスイッチをオンすることで、差動電圧検出回路１ａは、電池モジュールＶＢ３〜ＶＢ８の電圧を順次増幅して出力する。

ここで、図２及び図３を参照して、入力側サンプリングスイッチＳ１の具体的動作について詳細に説明する。図２に示すように、コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオンさせるとき、ハイレベルを出力する。コントローラ１ｂがハイレベルを出力すると、トランジスタ１１がオンする。このとき、コンデンサ１２ｃは充電されていないため、フォトモスリレー１０の入力端子には、回路用電源Ｖｃｃの電圧と抵抗１２ａの抵抗値で決まるターンオン電流が流れる。ターンオン電流は、回路用電源Ｖｃｃの電圧に対して、抵抗１２ａの抵抗値を適切に設定することで、オン電流閾値より充分大きくすることができる。（図３のｔ０）。

フォトモスリレー１０の入力端子にターンオン電流が流れると、ターンオン時間経過後、出力端子に出力電流が流れる。ターンオン電流はオン電流閾値より充分大きいため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオンする。（図３のｔ１）。

コンデンサ１２ｃは、フォトモスリレー１０の入力電流によって充電され、徐々に電圧が上昇する。コンデンサ１２ｃの電圧が上昇すると、フォトモスリレー１０の入力端子間の電圧が低下し、入力電流は徐々に減少していく。コンデンサ１２ｃの電圧は、回路用電源Ｖｃｃの電圧と抵抗１２ａ、１２ｂの抵抗値で決まる電圧まで上昇する。フォトモスリレー１０の入力電流は、回路用電源Ｖｃｃの電圧に対して、抵抗１２ａ、１２ｂの抵抗値を適切に設定することで、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流とすることができる。（図３のｔ２）。

コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオフさせるとき、ローレベルを出力する。コントローラ１ｂがローレベルを出力すると、トランジスタ１１がオフし、フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断される。また、コンデンサ１２ｃに蓄積された電荷は、抵抗１２ｂを介して放電される。（図３のｔ３）。

フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断されると、ターンオフ時間経過後、出力端子の出力電流が遮断される。ターンオフ電流はターンオン電流よりもかなり小さく、オン電流閾値よりわずかに大きい程度であるため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオフする。（図３のｔ４）。

最後に具体的効果について説明する。第１実施形態によれば、並列接続された抵抗１２ｂ及びコンデンサ１２ｃで、フォトモスリレー１０の出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実にフォトモスリレー１０の入力端子に流すことができる。そのため、フォトモスリレー１０のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮して、入力側サンプリングスイッチＳ１及び同様の構成の入力側、出力側サンプリングスイッチＳ２〜Ｓ１２の応答性をより向上することができる。また、フォトモスリレー１０の平均入力電流を低減することで、フォトモスリレー１０の負荷を軽減して寿命を延ばすことができる。さらに、車両に搭載されたフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１の応答性を向上することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態におけるサンプリングスイッチの回路図を図４に、サンプリングスイッチ各部の信号波形及び電流波形を図５に示す。ここでは、第１実施形態におけるフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置との相違部分であるサンプリングスイッチの電流制御回路について説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

まず、具体的構成について説明する。入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９及び出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２は互いに同じ構成であるため、ここでは、入力側サンプリングスイッチＳ１についてのみ説明する。図４に示すように、入力側サンプリングスイッチＳ１は、フォトモスリレー１０（光絶縁素子）と、電流制御回路１２とから構成されている。

電流制御回路１２は、抵抗１２ａと、トランジスタ１２０ｄ及びトランジスタ制御回路１２１ｄからなる電流増幅回路１２ｄとから構成されている。抵抗１２ａの一端はフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１を駆動するための回路用電源Ｖｃｃに、他端はフォトモスリレー１０の入力端子の一端にそれぞれ接続されている。トランジスタ１２０ｄのベースはトランジスタ制御回路１２１ｄに、コレクタはフォトモスリレー１０の入力端子の他端にそれぞれ接続され、エミッタは接地されている。トランジスタ制御回路１２１ｄの入力端子はフォトモスリレー１０とトランジスタ１２０ｄの接続点に、出力端子はトランジスタ１２０ｄのベースにそれぞれ接続されている。また、別の入力端子はコントローラ１ｂに接続されている。

次に、図４及び図５を参照して、入力側サンプリングスイッチＳ１の具体的動作について詳細に説明する。図４に示すように、コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオンさせるとき、ハイレベルを出力する。コントローラ１ｂがハイレベルを出力すると、トランジスタ制御回路１２１ｄがトランジスタ１２０ｄをオンする。このとき、フォトモスリレー１０の入力端子には、回路用電源Ｖｃｃの電圧と抵抗１２ａの抵抗値で決まるターンオン電流が流れる。ターンオン電流は、回路用電源Ｖｃｃの電圧に対して、抵抗１２ａの抵抗値を適切に設定することで、オン電流閾値より充分大きくすることができる。（図５のｔ０）。

フォトモスリレー１０の入力端子にターンオン電流が流れると、ターンオン時間経過後、出力端子に出力電流が流れる。ターンオン電流はオン電流閾値より充分大きいため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオンする。（図５のｔ１）。

トランジスタ制御回路１２１ｄは、回路用電源Ｖｃｃの電圧、フォトモスリレー１０の入力端子の電圧及び抵抗１２ａの抵抗値からフォトモスリレー１０の入力電流を推定する。そして、所定時間経過後、トランジスタ制御回路１２１ｄは、推定したフォトモスリレー１０の入力電流がターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流となるように、トランジスタ１２０ｄを制御する。（図５のｔ２）。

コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオフさせるとき、ローレベルを出力する。コントローラ１ｂがローレベルを出力すると、トランジスタ制御回路１２１ｄがトランジスタ１２０ｄがオフし、フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断される。（図５のｔ３）。

フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断されると、ターンオフ時間経過後、出力端子の出力電流が遮断される。ターンオフ電流はターンオン電流よりもかなり小さく、オン電流閾値よりわずかに大きい程度であるため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオフする。（図５のｔ４）。

最後に具体的効果について説明する。第２実施形態によれば、フォトモスリレー１０の入力端子の一端の電圧に基づいて入力電流を制御することで、フォトモスリレー１０の出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実にフォトモスリレー１０の入力端子に流すことができる。そのため、フォトモスリレー１０のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮して、入力側サンプリングスイッチＳ１及び同様の構成の入力側、出力側サンプリングスイッチＳ２〜Ｓ１２の応答性をより向上することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態におけるサンプリングスイッチの回路図を図６に示す。ここでは、第１及び第２実施形態におけるフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置との相違部分であるサンプリングスイッチの電流制限回路について説明し、共通する部分については、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１及び第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

まず、具体的構成について説明する。入力側サンプリングスイッチＳ１〜Ｓ９及び出力側サンプリングスイッチＳ１０〜Ｓ１２は互いに同じ構成であるため、ここでは、入力側サンプリングスイッチＳ１についてのみ説明する。図６に示すように、入力側サンプリングスイッチＳ１は、フォトモスリレー１０（光絶縁素子）と、電流制御回路１２とから構成されている。

電流制御回路１２は、抵抗１２ａと、電流検出抵抗１２ｅ（電流検出回路）と、トランジスタ１２０ｆ及びトランジスタ制御回路１２１ｆからなる電流増幅回路１２ｆとから構成されている。抵抗１２ａの一端はフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置１を駆動するための回路用電源Ｖｃｃに、他端はフォトモスリレー１０の入力端子の一端にそれぞれ接続されている。トランジスタ１２０ｆのベースはトランジスタ制御回路１２１ｆに、コレクタは電流検出抵抗１２ｅを介してフォトモスリレー１０の入力端子の他端にそれぞれ接続され、エミッタは接地されている。トランジスタ制御回路１２１ｆの入力端子は電流検出抵抗１２ｅの両端に、出力端子はトランジスタ１２０ｆのベースにそれぞれ接続されている。また、別の入力端子はコントローラ１ｂに接続されている。

次に、図６を参照して、入力側サンプリングスイッチＳ１の具体的動作について詳細に説明する。なお、サンプリングスイッチＳ１の各部の信号波形及び電流波形は、第２実施形態と同様であるため、図５を参照して説明する。図６に示すように、コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオンさせるとき、ハイレベルを出力する。コントローラ１ｂがハイレベルを出力すると、トランジスタ制御回路１２１ｆがトランジスタ１２０ｆをオンする。このとき、フォトモスリレー１０の入力端子には、回路用電源Ｖｃｃの電圧と抵抗１２ａ、１２ｅの抵抗値で決まるターンオン電流が流れる。ターンオン電流は、回路用電源Ｖｃｃの電圧に対して、抵抗１２ａ、１２ｅの抵抗値を適切に設定することで、オン電流閾値より充分大きくすることができる。（図５のｔ０）。

フォトモスリレー１０の入力端子にターンオン電流が流れると、ターンオン時間経過後、出力端子に出力電流が流れる。ターンオン電流はオン電流閾値より充分大きいため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオンする。（図５のｔ１）。

所定時間経過後、トランジスタ制御回路１２１ｆは、電流検出抵抗１２ｅで検出されるフォトモスリレー１０の入力電流がターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流となるように、トランジスタ１２０ｆを制御する。（図５のｔ２）。

コントローラ１ｂは、入力側サンプリングスイッチＳ１をオフさせるとき、ローレベルを出力する。コントローラ１ｂがローレベルを出力すると、トランジスタ制御回路１２１ｆがトランジスタ１２０ｆをオフし、フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断される。（図５のｔ３）。

フォトモスリレー１０の入力端子に流れていたターンオフ電流が遮断されると、ターンオフ時間経過後、出力端子の出力電流が遮断される。ターンオフ電流はターンオン電流よりもかなり小さく、オン電流閾値よりわずかに大きい程度であるため、フォトモスリレー１０の出力端子間は素早くオフする。（図３のｔ４）。

最後に具体的効果について説明する。第３実施形態によれば、検出したフォトモスリレー１０の入力電流に基づいて入力電流を制御することで、フォトモスリレー１０の出力端子間をオンさせるときには、オン電流閾値より大きいターンオン電流を、出力端子間をオフさせるときには、ターンオン電流より小さく、かつ、オン電流閾値より大きいターンオフ電流を確実にフォトモスリレー１０の入力端子に流すことができる。そのため、フォトモスリレー１０のターンオン時間及びターンオフ時間を確実に短縮して、入力側サンプリングスイッチＳ１及び同様の構成の入力側、出力側サンプリングスイッチＳ２〜Ｓ１２の応答性をより向上することができる。

第１実施形態におけるフライングキャパシタ式組電池電圧検出装置の回路図を示す。 第１実施形態におけるサンプリングスイッチの回路図を示す。 第１実施形態におけるサンプリングスイッチ各部の信号波形及び電流波形を示す。 第２実施形態におけるサンプリングスイッチの回路図を示す。 第２実施形態におけるサンプリングスイッチ各部の信号波形及び電流波形を示す。 第３実施形態におけるサンプリングスイッチの回路図を示す。

符号の説明

１・・・フライングキャパシタ式組電池電圧検出装置、Ｒ１〜Ｒ９・・・入力側電流制限抵抗、Ｓ１〜Ｓ９・・・入力側サンプリングスイッチ（インタフェース回路）、１０・・・フォトモスリレー（光絶縁素子）、１１・・・トランジスタ、１２・・・電流制御回路、１２ａ、１２ｂ・・・抵抗、１２ｃ・・・コンデンサ、１２ｄ、１２ｆ・・・電流増幅回路、１２０ｄ、１２０ｆ・・・トランジスタ、１２１ｄ、１２１ｆ・・・トランジスタ制御回路、１２ｅ・・・電流検出抵抗（電流検出回路）、Ｃ１、Ｃ２・・・フライングキャパシタ、Ｓ１０〜Ｓ１２・・・出力側サンプリングスイッチ（インタフェース回路）、Ｒ１０〜Ｒ１２・・・出力側電流制限抵抗、１ａ・・・差動電圧検出回路、１ｂ・・・コントローラ、２・・・組電池、ＶＢ１〜ＶＢ８・・・電池モジュール

Claims (5)

1. 入力端子間に電流を流すことで発光する発光部と前記発光部の発した光を受光し前記光の強さに基づいて出力端子間をオン／オフする受光部とからなる光絶縁素子を備え、入力端子側と出力端子側を絶縁して信号を伝達するインタフェース回路において、
   さらに、前記出力端子間をオンさせるとき、前記発光部にオン電流閾値より大きいターンオン電流を流し、前記出力端子間をオフさせるとき、前記発光部に前記ターンオン電流より小さく、かつ、前記オン電流閾値より大きいターンオフ電流を流す電流制御回路を有することを特徴とするインタフェース回路。
2. 前記電流制御回路は、前記入力端子に並列接続された抵抗及びコンデンサを有することを特徴とする請求項１記載のインタフェース回路。
3. 前記電流制御回路は、前記入力端子の一端の電圧に基づいて前記発光部に流れる電流を制御する電流増幅回路を有することを特徴とする請求項１記載のインタフェース回路。
4. 前記電流制御回路は、前記発光部に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の検出した前記電流に基づいて前記発光部に流れる電流を制御する電流増幅回路とを有することを特徴とする請求項１記載のインタフェース回路。
5. 車両に搭載された電子機器を制御する電子制御装置において、前記入力端子側と前記出力端子側を絶縁して信号を伝達することを特徴とする請求項１乃至４記載のインタフェース回路。
   

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