CN110100363A - 电路保护装置以及电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

电路保护装置设置于直流电源与连接于该直流电源的保护对象电路之间，通过由规定的断路元件断开所述直流电源与所述保护对象电路的连接，保护所述保护对象电路不受所述直流电源的过电压影响。电路保护装置具备抑制电的交流分量通电至所述断路元件的旁路电路。

Description

电路保护装置以及电压检测装置
技术领域
本发明涉及电路保护装置以及电压检测装置。
本申请基于2017年3月17日向日本申请的特愿2017-052151号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
下述专利文献1公开了用于保护监测电源部的电压的监测电路的电路保护装置。其图2表明，该电路保护装置是在连接电源部与监测电路的多个检测线中分别插入保险丝，并在相邻的检测线间分别设置齐纳二极管的电路。在该电路保护装置中，若电源部发生过电压，则齐纳二极管使检测线间处于短路状态，其结果，通过保险丝熔断来断开电源部与监测电路间的电连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5585616号
发明内容
发明所要解决的课题
在上述电路保护装置中，不仅是电源部发生的过电压，混入检测线等的噪声也可能导致齐纳二极管实施击穿动作，从而使得作为断路元件之一的保险丝工作(熔断)。即是说，在振幅为齐纳二极管的击穿电压以上的噪声混入检测线等的情况下，由于检测线间变为短路状态，因此保险丝熔断。
本发明涉及的方式，是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种能够防止噪声导致断路元件工作的电路保护装置以及电压检测装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题以达成相关目的，本发明采用以下方式。
(1)本发明涉及的一方式的电路保护装置设置于直流电源与连接于该直流电源的保护对象电路之间，通过由规定的断路元件断开所述直流电源与所述保护对象电路的连接，从而保护所述保护对象电路不受所述直流电源的过电压影响，其具备：旁路电路，抑制电的交流分量通电至所述断路元件。
(2)在上述(1)记载的方式中，所述旁路电路可以为至少一端连接于所述断路元件的输入端的电容器。
(3)在上述(2)记载的方式中，所述断路元件可以设置于所述直流电源的各个电极，所述电容器可以设置为将一对所述断路元件的输入端之间进行连接。
(4)在上述(3)记载的方式中，所述直流电源可以为多个电池单元串联连接的电池组，所述电容器可以与每隔一个的相邻的所述电池单元对应而设置。
(5)在上述(2)记载的方式中，所述断路元件可以设置于所述直流电源的各个电极，所述电容器的另一端可以连接于所述断路元件的输出端。
(6)本发明涉及的一方式的电压检测装置，具备：上述(1)至(5)中任一个方式的电路保护装置；以及电压检测电路，其是所述保护对象电路，用于、检测所述直流电源的电压。
发明效果
根据本发明，具备抑制电的交流分量通电至断路元件的情况的旁路电路。因此，能够提供一种能够防止噪声导致断路元件工作的电路保护装置以及电压检测装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的电压检测装置A1的整体构成的电路图。
图2是表示本发明的第一实施方式涉及的电压检测装置A1的主要部分构成的电路图。
图3是表示本发明的第二实施方式涉及的电压检测装置A2的主要部分构成的电路图。
图4是表示本发明的第一实施方式的变形例涉及的电压检测装置A1a的整体构成的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
〔第一实施方式〕
首先，参照图1和图2对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，第一实施方式涉及的电压检测装置A1，是以电池组X为检测对象的装置，具备断路电路1、过电压保护电路2和单元电压监测部3。另外，在这样的构成要素中，断路电路1相当于本发明中的电路保护装置，且单元电压监测部3相当于本发明中的保护对象电路和电压检测电路。
首先，电池组X是搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆的直流电源(电池(battery))，例如，锂离子电池、镍氢电池等蓄电池。如图所示，该电池组X具备相互串联连接的多个电池单元b1～bn。这样的电池组X，例如，向逆变器供给直流电,所述逆变器驱动产生车辆的行驶动力的牵引马达。即是说，电池组X的正端子P1连接于逆变器的一个输入端，电池组X的负端子P2连接于逆变器的另一个输入端。另外，上述“n”是2以上的自然数。
如图所示，各电池单元b1～bn具备CID(电流中断装置，Current InterruptDevice)d1～dn。即是说，电池单元b1具备CIDd1，电池单元b2具备CIDd2，电池单元b3具备CIDd3，(中略)电池单元bn具备CIDdn。如图所示，各CIDd1～dn设置于各电池单元b1～bn的正端子侧，其是一种断路元件(断开元件)，若因对应的电池单元的异常导致该电池单元的内压过度上升，则进行工作，从而使得各电池单元b1～bn的正端子机械性地断开。
这样的电池组X经由(n+1)根连接线L1～Ln+1连接于电压检测装置A1。在该电池组X中，若各电池单元b1～bn中的任一个变为异常状态，则对应的CID进行工作，使该异常的电池单元(异常单元)与其他正常的电池单元(正常单元)分离。此外，对应于CID工作的异常单元，超出正常的电压范围的过电压被施加于相邻的一对连接线上。例如，参照图2进行说明，若电池单元b1异常，则CIDd1进行工作，其结果，过电压被施加于一对连接线L1、L2之间。
断路电路1设置于电池组X与过电压保护电路2之间，通过(n+1)根连接线L1～Ln+1与电池组X连接。如图所示，该断路电路1具备n个电容器C1～Cn和(n+1)个保险丝F1～Fn+1(断路元件)。这n个电容器C1～Cn相当于本发明中的旁路电路。即是说，n个电容器C1～Cn是抑制或阻止电的交流分量通电至(n+1)个保险丝F1～Fn+1(断路元件)的旁路电路。
在这n个电容器C1～Cn中，电容器C1可以设置为连接于与电池单元b1对应的一对保险丝F1、F2的输入端之间，电容器C2可以设置为连接于与电池单元b2对应的一对保险丝F2、F3的输入端之间，电容器C3可以设置为连接于与电池单元b3对应的一对保险丝F3、F4的输入端之间，(中略)电容器Cn可以设置为连接于与电池单元bn对应的一对保险丝Fn、Fn+1的输入端之间。
此外，(n+1)个保险丝F1～Fn+1与电池组X的电极，即电池单元b1～bn的各个电极对应设置。在这些保险丝F1～Fn+1中，保险丝F1的一端连接于电容器C1的一端(CIDd1的一端)，保险丝F1的另一端连接于过电压保护电路2的第一输入端。保险丝F2的一端连接于电容器C2的一端(CIDd2的一端，即电池单元b1的负端子)，保险丝F2的另一端连接于过电压保护电路2的第二输入端。
此外，保险丝F3的一端连接于电容器C3的一端(CIDd3的一端，即电池单元b2的负端子)，保险丝F3的另一端连接于过电压保护电路2的第三输入端。(中略)进一步地，保险丝Fn的一端连接于电容器Cn的一端(CIDdn的一端)，保险丝Fn的另一端连接于过电压保护电路2的第n输入端。保险丝Fn+1的一端连接于电容器Cn的另一端(电池单元bn的负端子)，保险丝Fn+1的另一端连接于过电压保护电路2的第n+1输入端。
过电压保护电路2与各电池单元b1～bn对应地设置于断路电路1与单元电压监测部3之间。即是说，断路电路1和过电压保护电路2在电池组X与单元电压监测部3之间，与各电池单元b1～bn对应设置，其中，断路电路1设置于前级，即电池组X侧，过电压保护电路2设置于后级，即单元电压监测部3侧。
在各电池单元b1～bn的排列方向上，具备使相邻的一对保险丝的另一端相互短路的n个短路电路。另外，由于n个短路电路均为同一构成，以下，以与电池单元b1对应的短路电路为例，对详细构成进行说明。如图2所示，与电池单元b1对应的短路电路具备串联连接的开关电路2a和滤波电路2b。
开关电路2a为，若保险丝F1的另一端与保险丝F2的另一端的电压差超过规定的击穿电压，则自发地从OFF状态切换至ON状态的齐纳二极管，或基于从外部输入的控制信号在ON状态与OFF状态间切换的电子开关。滤波电路2b为具有规定的时间常数的无源电路，其支配当开关电路2a从OFF状态切换至ON状态时流过的短路电流的暂态特性。
与这样的电池单元b1对应的短路电路用于保护单元电压监测部3，免受由于CIDd1工作而经由一对连接线L1，L2施加于一对保险丝F1、F2的另一端之间的过电压的影响。另一方面，断路电路1，通过因短路电路工作时流过的短路电流导致保险丝F1～Fn+1熔断，从而使过电压保护电路2和单元电压监测部3相对于电池组X的连接状态分离，由此，保护过电压保护电路2和单元电压监测部3。
单元电压监测部3具备与各电池单元b1～bn对应的n个放电电路3a、与(n+1)根连接线L1～Ln+1对应的n+1个滤波电路K1～Kn+1和LIB IC3b，并且基于经由(n+1)根连接线L1～Ln+1、断路电路1和过电压保护电路2而输入的各电池单元b1～bn的输出电压(单元电压V1～Vn)，监测电池组X的状态。
以下，参照图2，以与电池单元b1对应的单元电压监测部3的构成为代表进行说明，与其他的电池单元b2～bn对应的单元电压监测部3的构成与电池单元b1所对应的构成相同。放电电路3a为连接于一对保险丝F1、F2的另一端之间的二端电路。该放电电路3a是为了抑制电池单元b1过充电而使电池单元b1放电的电路，更具体地，其是电阻器(放电电阻)与电子开关的串联电路。这样的放电电路3a通过从外部控制电子开关而使其变为ON状态，从而经由电阻器使电池单元b1的电荷放电。
滤波电路K1是在保险丝F1的另一端与LIB IC3b的第一输入端之间插入的LPF(低通滤波器(Low Pass Filter))。另一方面，滤波电路K2是在保险丝F2的另一端与LIB IC3b的第二输入端之间插入的LPF(低通滤波器)。这一对滤波电路K1、K2用于去除噪声分量。LIBIC3b检测经由一对滤波电路K1，K2输入的电池单元b1的端子间电压作为单元电压V1。即是说，单元电压监测部3将与各电池单元b1～bn的输出端(正端和负端)的电压差作为单元电压V1～Vn进行检测，并基于该单元电压V1～Vn监测各电池单元b1～bn的状态。
接着，对如此构成的电压检测装置A1的动作进行说明。
在该电压检测装置A1中，构成电池组X的各电池单元b1～bn的端子间电压经由(n+1)根连接线L1～Ln+1、断路电路1和过电压保护电路2输入至单元电压监测部3，分别检测出各电池单元b1～bn的单元电压V1～Vn。
在此，若各电池单元b1～bn中的任一个变为异常单元，则该异常单元附带的CID工作而将异常单元与正常单元分离，由于该分离，与异常单元有关的端子间电压变为过电压。并且，若经由相邻的一对连接线、断路电路1和过电压保护电路2而向单元电压监测部3持续输入该过电压，则该单元电压监测部3会发生故障。
例如，在电池单元b1变为异常单元的情况下，过电压经由相邻的一对连接线L1、L2、断路电路1中的一对保险丝F1、F2和过电压保护电路2而施加于单元电压监测部3。若这样的过电压施加于断路电路1和过电压保护电路2，则首先过电压保护电路2工作而消除对单元电压监测部3施加的过电压。即是说，通过过电压保护电路2的开关电路2a从OFF状态变为ON状态，短路电流流经滤波电路2b，从而消除对单元电压监测部3施加的过电压。
上述短路电流为足以使各保险丝F1、F2熔断的电流量。因此，短路电流开始流通时，通过在经过规定时间的时间点，各保险丝F1、F2熔断，从而一对保险丝F1、F2的另一端之间呈电气断开状态，由此，过电压保护电路2中的短路电流的通电被中断。
这样，一对保险丝F1、F2本来通过短路电流流过过电压保护电路2而熔断以消除短路电流的通电，因此，不优选由于短路电流以外的因素而熔断的情况。作为该短路电流以外的因素，可考虑从外部侵入一对连接线L1、L2等的噪声，但由于断路电路1具备一端连接于保险丝F1的一端(输入端)，且另一端连接于保险丝F2的一端(输入端)的电容器C1，因而上述噪声不会流入一对保险丝F1、F2中。
因此，根据本第一实施方式，由于具备抑制或阻止各保险丝F1～Fn+1(断路元件)中的电的交流分量通过的n个电容器C1～Cn(旁路电路)，因此能够防止噪声导致的断路元件的工作，即各保险丝F1～Fn+1的熔断。
〔第二实施方式〕
接着，参照图3对本发明的第二实施方式进行说明。
在上述电压检测装置A1中，如图2所示，设置了电容器C1以连接于相邻的一对保险丝F1、F2的输入端之间，而在本第二实施方式涉及的电压检测装置A2中，如图3所示，分别将电容器Ca、Cb与一对保险丝F1、F2并联连接。
即是说，在电压检测装置A2中，将电容器Ca的一端与保险丝F1的一端连接，并将电容器Ca的另一端与保险丝F1的另一端连接。此外，在电压检测装置A2中，将电容器Cb的一端与保险丝F2的一端连接，并将电容器Cb的另一端与保险丝F2的另一端连接。对于其他保险丝F3～Fn+1，也同样地设置这样的电容器Ca、Cb，其作为抑制或阻止电的交流分量通电至各保险丝F1～Fn+1的旁路电路而发挥功能。
因此，根据本第二实施方式，由于具备分别与构成断路电路1的各保险丝F1～Fn+1并联连接的电容器Ca、Cb，因此能够防止噪声造成的断路电路1的工作，即各保险丝F1～Fn+1的熔断。
另外，本发明不限于上述实施方式，例如，可考虑如下变形例。
(1)在上述各实施方式中，将电池组X作为电压检测对象，但本发明不限于此。本发明也能够应用于1个单电池。此外，在上述各实施方式中，将单元电压监测部3作为保护对象电路，但本发明不限于此。也可以将单元电压监测部3以外的电路作为保护对象电路。
(2)在上述各实施方式中，设置电容器C1～Cn以连接于相邻的保险丝F1～Fn+1(断路元件)的输入端之间，或与各保险丝F1～Fn+1(断路元件)并联地设置电容器Ca、Cb，但本发明不限于此。为了抑制或阻止电的交流分量通电至各保险丝F1～Fn+1，电容器的至少一端连接于各保险丝F1～Fn+1的输入端即可。例如，可以设置(n+1)个电容器，电容器的一端连接于(n+1)个保险丝F1～Fn+1的各输入端，电容器的另一端接地或与低阻抗的输入端子连接。
(3)在上述第一实施方式中，如图1所示，对应所有的电池单元b1～bn设置了n个电容器C1～Cn，但本发明不限于此。例如，如图4所示的电压检测装置A1a，也可以与每隔一个的相邻的n个电池单元对应地设置电容器C1、C3～Cn。由于所有保险丝F1～Fn+1(断路元件)的输入端之间至少连接有电容器的一端，因此这样的电容器C1、C3～Cn的设置方法也能够抑制或防止噪声通电至保险丝F1～Fn+1而使该保险丝F1～Fn+1熔断。
附图标记说明
A1、A1a、A2 电压检测装置
X 电池组(直流电源)
C1～Cn、Ca、Cb 电容器(旁路电路)
F1～Fn+1 保险丝(断路元件)
K1～Kn+1 放电电路
1 断路电路(电路保护装置)
2 过电压保护电路
2a 开关电路
2b 滤波电路
3 单元电压监测部(保护对象电路、电压检测电路)
3a 放电电路
3b LIB IC

Claims (6)

1.一种电路保护装置，其设置于直流电源与连接于该直流电源的保护对象电路之间，通过由规定的断路元件断开所述直流电源与所述保护对象电路的连接，从而保护所述保护对象电路不受所述直流电源的过电压影响，所述电路保护装置的特征在于，具备：
旁路电路，抑制电的交流分量通电至所述断路元件。
2.如权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，
所述旁路电路为至少一端连接于所述断路元件的输入端的电容器。
3.如权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，
所述断路元件设置于所述直流电源的各个电极，
所述电容器设置为将一对所述断路元件的输入端之间进行连接。
4.如权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于，
所述直流电源为多个电池单元串联连接的电池组，
所述电容器与每隔一个相邻的所述电池单元对应而设置。
5.如权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，
所述断路元件设置于所述直流电源的各个电极，
所述电容器的另一端连接于所述断路元件的输出端。
6.一种电压检测装置，其特征在于，具备：
权利要求1～5中的任一项所述的电路保护装置；以及
电压检测电路，其是所述保护对象电路，用于检测所述直流电源的电压。
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