JP2003111297A - 蓄電素子の電圧検出回路 - Google Patents
蓄電素子の電圧検出回路Info
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Abstract
用部品の必要数を少なくして、製造コストを安くできる
直列接続された蓄電素子の電圧検出回路を提供する。 【解決手段】 直列接続された複数の蓄電素子B1,B2
の各々の端子間電圧を検出する蓄電素子の電圧検出回路
において、前記複数の蓄電素子の端子間にそれぞれ電圧
判定手段VPL-1,VPL2,VPH-1,VPH-2を設
け、初段の電圧判定手段の判定結果を次段の電圧判定手
段に絶縁せずに伝送し、最終段の電圧判定手段の判定結
果を得る蓄電素子の電圧検出回路。
Description
出回路に関し、特に、複数の直列接続された各蓄電素子
の端子間電圧の異常を検出する蓄電素子の電圧検出回路
に関する。
得る構成は、例えば、電気自動車やフォークリフト等の
バッテリーなどに用いられる。このような複数の蓄電素
子を直列接続したバッテリーにおいては、蓄電素子の故
障や消耗などにより電圧異常が発生し、バッテリーの性
能が損なわれることがある。このため、蓄電素子の電圧
検出回路を設ける必要がある。この蓄電素子の電圧検出
回路は、各蓄電素子の電圧を監視し、電圧が規定の値か
らずれた場合に、電圧異常を知らせる検出信号を出力す
るものである。
来例を挙げ、図2を用いて以下説明する。図2は従来の
電圧検出回路を示す回路図である。図2において、B1
〜B4は蓄電素子、Q1〜Q4は半導体スイッチ素子、
q1〜q4は制御信号生成用トランジスタ、Vp1〜V
p4は電圧判定手段、PH0〜PH4はフォトカプラで
ある。
列接続され、電圧判定手段Vp1〜Vp4は、それぞれ
の蓄電素子の端子間に接続されている。また、半導体ス
イッチ素子Q1〜Q4は、蓄電素子B1〜B4と電圧判
定手段の間に接続されている。
タ又は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されるフォトカプラP
H0の出力が与えられるように接続されている。また、
別の半導体スイッチ素子Q2の制御端子であるベース
は、制御信号生成用トランジスタq1のコレクタに抵抗
を介して接続されている。制御信号生成用トランジスタ
q1のベースは、半導体スイッチ素子Q1の出力側の電
圧判定手段Vp1の両端に抵抗により分圧接続されてい
る。
端子であるベースは、制御信号生成用トランジスタq2
のコレクタに抵抗を介して接続されている。制御信号生
成用トランジスタq2のベースは、半導体スイッチ素子
Q2の出力側の電圧判定手段Vp2の両端に抵抗により
分圧接続されている。
制御端子であるベースは、制御信号生成用トランジスタ
q3のコレクタに抵抗を介して接続されている。制御信
号生成用トランジスタq3のベースは、半導体スイッチ
素子Q3の出力側の電圧判定手段Vp3の両端に抵抗に
より分圧接続されている。
コレクタは、図示しない次段の半導体スイッチ素子に接
続されるように端子が取出されている。また、制御信号
生成用トランジスタq4のベースは、半導体スイッチ素
子Q4の出力側の電圧判定手段Vp4の両端に抵抗によ
り分圧接続されている。
定電圧以上又は、所定電圧以下)は、それぞれフォトカ
プラPH1〜PH4を介して電気的に絶縁して取出され
て出力される。図2では、フォトカプラPH1〜PH4
の出力が並列接続されているので、蓄電素子B1〜B4
のいずれか1個の蓄電素子の端子間電圧が、例えば、所
定電圧以下か以上になった場合に、aとして出力され
る。
動作を説明する。外部制御信号cによって、フォトカプ
ラPH0出力が半導体スイッチ素子Q1のベース与えら
れると、この半導体スイッチ素子Q1にはエミッタから
ベースに電流が流れてONになる。
は、この半導体スイッチ素子Q1のコレクタから制御信
号生成用トランジスタq1のベース・エミッタを介して
電流が流れて、この制御信号生成用トランジスタq1を
ONにする。そして、この制御信号生成用トランジスタ
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、半導体スイッチ素子
Q2がONになる。
は、この半導体スイッチ素子Q2のコレクタから制御信
号生成用トランジスタq2のベース・エミッタを介して
電流が流れて、この制御信号生成用トランジスタq2を
ONにする。そして、この制御信号生成用トランジスタ
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、半導体スイッチ素子
Q3がONになる。
は、この半導体スイッチ素子Q3のコレクタから制御信
号生成用トランジスタq3のベース・エミッタを介して
電流が流れて、この制御信号生成用トランジスタq3を
ONにする。そして、この制御信号生成用トランジスタ
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、半導体スイッチ素子
Q4がONになる。
い場合には、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。半
導体スイッチ素子Q1がOFFであると、各制御信号生
成用トランジスタq1〜q4がONになれないために、
全ての半導体スイッチ素子Q1〜Q4はOFFになって
いる。
て、全ての半導体スイッチ素Q1〜Q4をON・OFF
することができ、該半導体スイッチ素子を介して接続さ
れた電圧判定手段Vp1〜Vp4により蓄電素子B1〜
B4の電圧の検出(判定)を以下のように行うことがで
きる。
4が入力電圧が所定電圧以下の時に検出出力をフォトカ
プラPH1〜PH4に出力する構成の場合には、外部制
御信号cが存在する時に、出力aが得られれば、蓄電素
子B1〜B4の内のいずれかの蓄電素子の端子間電圧が
所定電圧以下か、或いは、本回路の構成部品が異常であ
ると判断できる。
電圧が所定電圧以上の時に検出出力をフォトカプラPH
1〜PH4に出力する構成の場合には、外部制御信号c
が存在する時に、出力aが得られれば、蓄電素子B1〜
B4の内のいずれかの蓄電素子の端子間電圧が所定電圧
以上であるか、或いは、本回路の構成部品が異常である
と判断できる。
出力aが得られれば、本回路の構成部品が異常であると
判断できる。図2の回路では、このような検出を組合わ
せることにより、蓄電素子B1〜B4の端子間電圧の異
常及び本回路の構成部品の異常が判定できる。
の図2の回路では、蓄電素子B1〜B4の端子間電圧の
異常及び本回路の構成部品の異常の判定が可能である
が、各電圧判定手段の検出出力を外部に取出す際に電気
的絶縁を行うフォトカプラPH1〜PH4が多数必要で
あって、コストが高くなるという問題があった。
たものであり、その目的は電圧判定結果を外部に取出す
ための信号伝達用部品の必要数を少なくして、装置の製
造に伴うコストを安くできる直列接続された蓄電素子の
電圧検出回路を提供することにある。
ために、本発明に係る蓄電素子の電圧検出回路は、請求
項1に記載したように、直列接続された複数の蓄電素子
の各々の端子間電圧を検出する蓄電素子の電圧検出回路
において、前記複数の蓄電素子の端子間にそれぞれ電圧
判定手段を設け、任意の前記電圧判定手段を初段とし
て、該初段の電圧判定手段の判定結果を他の電圧判定手
段に順次絶縁せずに伝送し、初段から最終段までの電圧
判定手段の総合した判定結果を得ることを特徴とし、さ
らに、請求項2に記載したように、最終段の電圧判定手
段の判定結果をフォトカプラを介して外部に出力するこ
とを特徴とする。このように、各電圧判定手段毎に判定
結果を出力する必要が無いので、各段毎にフォトカプラ
を設ける必要がない。よって、電圧判定結果を外部に取
出すためのフォトカプラの必要数を少なくでき、装置の
製造に伴うコストを安くできる。
路は、請求項3に記載したように、前記初段の電圧判定
手段を前記直列接続された複数の蓄電素子の低圧側と
し、前記最終段の電圧判定手段を前記直列接続された複
数の蓄電素子の高圧側とすることを特徴とする。これに
よって、電圧判定結果を低圧側の電圧判定手段から高圧
側の電圧判定手段へ伝送するので、検出結果伝送用トラ
ンジスタのベース電位が各ICモジュールの接地電位よ
りも高電位(プラス電位)となるため、装置のIC化に
適している。
回路は、請求項4に記載したように、前記電圧判定手段
は、蓄電素子の端子間電圧が規定電圧以下又は規定電圧
以上のいずれか一方の電圧を検出することを特徴とす
る。これにより、蓄電素子の端子間電圧が規定電圧以下
の場合は不足電圧の検出ができ、蓄電素子の端子間電圧
が規定電圧以上場合は過電圧の検出ができる。
路は、請求項5に記載したように、前記電圧判定手段
は、複数の蓄電素子のいずれかの端子間電圧が規定電圧
範囲内から外れた場合に外部に出力されることを特徴と
する。これにより、直列接続された複数の蓄電素子が規
定電圧範囲内にあるか否かの監視を容易に行うことがで
きる。
路は、請求項6に記載したように、前記初段の電圧判定
手段が、強制的に動作チェック用信号を入力することに
よって、前記電圧検出回路の自己診断を行うことを特徴
とし、さらに、請求項7に記載したように、外部からの
動作チェック用信号はフォトカプラを介して入力される
ことを特徴とする。これにより、外部からの信号によっ
て監視結果を得ることができる。
路は、請求項8に記載したように、前記複数の蓄電素子
と前記複数の電圧判定手段の間には、外部からの信号に
よって順次ON・OFFを行う半導体スイッチ素子が接
続されていることを特徴とし、さらに、請求項9に記載
したように、外部からの信号はフォトカプラを介して入
力されることを特徴とする。これによって、必要に応じ
て電圧検出回路を切り離すことができる。
図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施の形態
の電圧検出回路の回路図である。図1において、B1,
B2は蓄電素子(従来の図2の蓄電素子B1〜B4に相
当する)、Q1,Q2は半導体スイッチ素子(図2のQ
1〜Q4相当する)、q1,q2は制御信号生成用トラン
ジスタ(図2のq1〜q4に相当する)、VPL-1,
VPH1は第一段(初段)の電圧判定手段(図2のVp
1に相当する)、VPL-2,VPH-2は第二段(最終
段)の電圧判定手段(図2のVp4に相当する)、PH
0,PHH,PHLはフォトカプラ(図2のPH0〜P
H4に相当する)である。なお、図中○で示した部分
は、各段の回路をICモジュールで構成した場合のIC
モジュールの端子である。
例えば図2の如く、蓄電素子が4個直列接続されている
場合など、複数の任意の数の蓄電素子が直列接続されて
いればよい。
は、直列接続され、電圧判定手段VPL-1,VPH
1,VPL-2,VPH-2は、それぞれの蓄電素子の端子
間に接続されている。また、半導体スイッチ素子Q1,
Q2は、蓄電素子B1,B2と電圧判定手段の間に接続
されている。
タ又は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されるフォトカプラP
H0の出力が与えられるように接続されている。また、
別の半導体スイッチ素子Q2の制御端子であるベース
は、制御信号生成用トランジスタq1のコレクタに抵抗
を介して接続されている。そして、制御信号生成用トラ
ンジスタq1のベースは、半導体スイッチ素子Q1の出
力側の電圧判定手段VPL-1,VPH-1の両端に抵抗
により分圧接続されている。
コレクタは、図示しない次段の半導体スイッチ素子に接
続されるように端子が取出されている。また、制御信号
生成用トランジスタq2のベースは、半導体スイッチ素
子Q2の出力側の電圧判定手段Vpl-2,VPH-2の両端
に抵抗により分圧接続されている。
動作を説明する。外部制御信号cによって、フォトカプ
ラPH0出力が半導体スイッチ素子Q1のベース与えら
れると、この半導体スイッチ素子Q1にはエミッタから
ベースに電流が流れてONになる。
は、この半導体スイッチ素子Q1のコレクタから制御信
号生成用トランジスタq1のベース・エミッタを介して
電流が流れて、この制御信号生成用トランジスタq1を
ONにする。そして、この制御信号生成用トランジスタ
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、半導体スイッチ素子
Q2がONになる。
は、この半導体スイッチ素子Q2のコレクタから制御信
号生成用トランジスタq2のベース・エミッタを介して
電流が流れて、この制御信号生成用トランジスタq2を
ONにする。そして、この制御信号生成用トランジスタ
q2がONになると、図示しない次段の半導体スイッチ
素子のエミッタ・ベースへ電流が端子から流れる。
い場合には、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。半
導体スイッチ素子Q1がOFFであると、各制御信号生
成用トランジスタq1がONになれないために、半導体
スイッチ素子Q2はOFFになっている。
て、全ての半導体スイッチ素Q1,Q2をON・OFF
することができ、該半導体スイッチ素子を介して接続さ
れた電圧判定手段VPL-1,VPH1,VPL-2,VP
H-2により蓄電素子B1,B2の電圧の検出(蓄電素子
の端子間電圧が所定範囲内であるという判定)を以下の
ように行うことができる。
1,VPL-2,VPH-2の内のVPL-1及びVPL-2
は、蓄電素子の端子間電圧が規定値以下であることを検
出する電圧判定手段である。 図1において、不足電圧
チェック用信号がフォトカプラPHCLを介して与えら
れると、第一段(初段)の電圧判定手段(不足電圧)V
PL-1の検出結果を最終段のVPL-2に絶縁せずに伝
え、該最終段のVPL-2の検出結果はフォトカプラPH
Lを介して外部に絶縁して出力される。
して不足電圧チェック信号が外部から入力されると、検
出結果伝送用トランジスタTr1が導通して、電圧判定
手段VPL-1の検出結果が検出結果伝送用トランジス
タTr1-1を介して次段の送られ、検出結果伝送用ト
ランジスタTr2を導通させる。この検出結果伝送用ト
ランジスタTr2の導通により次段の電圧判定手段VP
L-2の検出結果は検出結果伝送用トランジスタTr2-1
を介して外部出力のためのフォトカプラPHLに与えら
れる。
ォトカプラPHCHを介して与えられると、第一段(初
段)の電圧判定手段(過電圧)VPH-1の検出結果を
第二段(最終段)のVPH-2に絶縁せずに伝え、該第二
段(最終段)のVPH-2の検出結果はフォトカプラPH
Hを介して外部に絶縁して出力される。また、過電圧の
検出結果の伝送は不足電圧の場合と同様である。
側の電圧判定手段VPL-1,VPH1から、高圧側の
電圧判定手段VPL-2,VPH-2へ伝送する上記構成と
しなくてもよい。例えば、検出結果を高圧側の電圧判定
手段VPL-2,VPH-2から、低圧側の電圧判定手段V
PL-1,VPH1へ伝送する構成や、例えば図2の如
く、蓄電素子が4個直列接続されている場合に、第二段
を初段として,第四段,第三段,第一段の順に、検出結
果を順次伝送させるなどの構成でもよい。つまり、任意
のものを初段として、該初段の電圧判定手段の判定結果
を他の電圧判定手段に順次絶縁せずに伝送し、最終段の
電圧判定手段の判定結果をフォトカプラを介して外部に
出力する構成であればよい。
判定手段毎に外部に検出結果を出力するためのフォトカ
プラを設ける必要がなくなり、装置の製造に伴うコスト
が安くなる。
如く、低圧側の電圧判定手段VPL-1,VPH1か
ら、高圧側の電圧判定手段VPL-2,VPH-2へ伝送す
る構成となっている。よって、各段の回路をICモジュ
ールで構成した場合(図1中、○で示した部分がICモ
ジュールの端子となる)、各検出結果伝送用トランジス
タTr1,Tr2のベース電位が各ICモジュールの接
地電位よりも高電位(プラス電位)となる。このため、
図1の如く、初段を低圧側、最終段を高圧側とした構成
は、装置のIC化に適した構成となる。
れた複数の蓄電素子の各々の端子間電圧を検出する蓄電
素子の電圧検出回路において、複数の蓄電素子の端子間
にそれぞれ電圧判定手段を設け、任意の電圧判定手段を
初段として、該初段の電圧判定手段の判定結果を他の電
圧判定手段に順次絶縁せずに伝送し、初段から最終段ま
での電圧判定手段の総合した判定結果を得ることによ
り、蓄電素子の電圧検出回路を構成する。これにより、
電圧判定結果を外部に取出すための部品点数を少なくし
て、製造に伴うコストを安くできる。
段の電圧判定手段の判定結果をフォトカプラを介して外
部に出力するので、蓄電素子と外部回路との間を電気的
に絶縁することができる安全性の高い蓄電素子の電圧検
出回路を提供できる。
の電圧判定手段を直列接続された複数の蓄電素子の低圧
側とし、最終段の電圧判定手段を直列接続された複数の
蓄電素子の高圧側とすることにより、検出結果伝送用ト
ランジスタのベース電位が各ICモジュールの接地電位
よりも高電位(プラス電位)となるため、装置のIC化
が容易にできる。
定手段は、蓄電素子の端子間電圧が規定電圧以下又は規
定電圧以上のいずれか一方の電圧を検出することが可能
であり、不足電圧または過電圧の検出ができる。
定手段は、複数の蓄電素子のいずれかの端子間電圧が規
定電圧範囲内から外れた場合に外部に出力するようにし
て、直列接続された複数の蓄電素子が規定電圧範囲内に
あるか否かの監視を容易に行うことができる。
電圧判定手段は、強制的に動作チェック用信号を入力す
ることによって、電圧検出回路の自己診断が行われる構
成として、外部からの信号によって監視結果を得ること
ができる。
からの動作チェック用信号はフォトカプラを介して入力
されるので、蓄電素子と外部回路との間を電気的に絶縁
することができる安全性の高い蓄電素子の電圧検出回路
を提供できる。
蓄電素子と複数の電圧判定手段の間には、外部からの信
号によって順次ON・OFFを行う半導体スイッチ素子
を接続することによって、必要に応じて電圧検出回路を
切り離すことができる。
からの信号はフォトカプラを介して入力されるので、蓄
電素子と外部回路との間を電気的に絶縁することができ
る安全性の高い蓄電素子の電圧検出回路を提供できる。
回路の構成を示す回路図である。
路図である。
スタ VPL-1 (初段の)電圧判定手段
(不足電圧) VPL-2 (最終段の)電圧判定手
段(不足電圧) VPH-1 (初段の)電圧判定手段
(過電圧) VPH-2 (最終段の)電圧判定手
段(過電圧) PH0,PHCH,PHCL,PHL,PHH フォト
カプラ PH1,PH2,PH3,PH4 フォト
カプラ Tr1,Tr1-1,Tr2,Tr2-1 検出結果伝
送用トランジスタ
Claims (9)
- 【請求項1】 直列接続された複数の蓄電素子の各々の
端子間電圧を検出する蓄電素子の電圧検出回路におい
て、 前記複数の蓄電素子の端子間にそれぞれ電圧判定手段を
設け、 任意の前記電圧判定手段を初段として、該初段の電圧判
定手段の判定結果を他の電圧判定手段に順次絶縁せずに
伝送し、 初段から最終段までの電圧判定手段の総合した判定結果
を得ることを特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載の蓄電素子の電圧検出回
路であって、 最終段の電圧判定手段の判定結果をフォトカプラを介し
て外部に出力することを特徴とする蓄電素子の電圧検出
回路。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の蓄電素子の電圧
検出回路であって、 前記初段の電圧判定手段を前記直列接続された複数の蓄
電素子の低圧側とし、前記最終段の電圧判定手段を前記
直列接続された複数の蓄電素子の高圧側とすることを特
徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄
電素子の電圧検出回路であって、 前記電圧判定手段は、蓄電素子の端子間電圧が規定電圧
以下又は規定電圧以上のいずれか一方の電圧を検出する
ことを特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄
電素子の電圧検出回路であって、 前記電圧判定手段は、複数の蓄電素子のいずれかの端子
間電圧が規定電圧範囲内から外れた場合に外部に出力さ
れることを特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄
電素子の電圧検出回路であって、 前記初段の電圧判定手段が、強制的に動作チェック用信
号を入力することによって、前記電圧検出回路の自己診
断を行うことを特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項7】 請求項6に記載の蓄電素子の電圧検出回
路において、 外部からの動作チェック用信号はフォトカプラを介して
入力されることを特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄
電素子の電圧検出回路であって、 前記複数の蓄電素子と前記複数の電圧判定手段の間に
は、外部からの信号によって順次ON・OFFを行う半
導体スイッチ素子が接続されていることを特徴とする蓄
電素子の電圧検出回路。 - 【請求項9】 請求項8に記載の蓄電素子の電圧検出回
路において、 外部からの信号はフォトカプラを介して入力されること
を特徴とする蓄電素子の電圧検出回路。
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