JP2005189073A - Voltage detection device for dc power source - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an unnecessary closed circuit from being formed. <P>SOLUTION: At the time of starting a maintenance work for a vehicle, the internal continuity of the DC power source 11 is disconnected by making the maintenance SW (SW0) 22 turn off, and making the off set power source SW (SW5) 23 turn off. Therefore, the formation of the closed circuit, i.e. the current flow between the positive pole 11p and the negative pole 11n of the DC power source 11 is inhibited even at the time when the positive terminal 11p of the DC power source 11 and the negative terminal 11n are short-circuited. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直流電源の電圧検出装置に関する。   The present invention relates to a voltage detection apparatus for a DC power supply.

従来、例えば二次電池等からなる複数の単位セルを直列に接続してなる組電池(バッテリ)において、各単位セルに並列に接続されたセル電圧検出回路として、例えばフォトMOSFET等の光素子からなるフライングキャパシタ回路を備え、各単位セルの端子間電圧を検出する電池電圧測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3430083号公報
Conventionally, in an assembled battery (battery) formed by connecting a plurality of unit cells, such as secondary batteries, in series, as a cell voltage detection circuit connected in parallel to each unit cell, for example, from an optical element such as a photo MOSFET There is known a battery voltage measuring device that includes a flying capacitor circuit that detects a voltage between terminals of each unit cell (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3430083

しかしながら、上記従来技術の一例に係る電池電圧測定装置において、フォトMOSFET等の光素子は小型化および高集積化が困難であって、例えば電池電圧測定装置を車両に搭載する場合等であっても、電池電圧測定装置を小型化することは困難であるという問題がある。また、フォトMOSFET等の光素子は耐高温化が困難であって、例えば環境温度が相対的に高温となる車両に電池電圧測定装置を搭載した場合には、電池電圧測定装置を適切に作動させることが困難になる虞がある。
このような問題に対して、例えばフォトMOSFET等の光素子の代わりに、例えばpチャネルMOSFETおよびnチャネルMOSFET等のFETからなるスイッチング素子を備えてフライングキャパシタ回路を構成することによって、装置構成に要する費用が嵩むことを抑制しつつ、装置の小型化および耐高温化が容易に可能となる。
ところで、上述したような組電池においては、例えば保守作業時等において組電池の正極側端子と負極側端子とが短絡された場合であっても閉回路が形成されることを防止するために、直列に隣り合う単位セルの接続を遮断するためのメンテナンススイッチを備えることが望まれる。ただし、FETからなるスイッチング素子を備えてフライングキャパシタ回路を構成した場合に、各スイッチング素子を所望の状態で駆動させるために、バッテリの最低電位側の単位セルに所定のバイアス電圧を印加するオフセット電源をバッテリの最低電位側の位置に備えると、メンテナンススイッチをOFF(開放)状態に設定した状態であっても、短絡された組電池の正極側端子および負極側端子とオフセット電源とを含む閉回路が形成される場合があり、このような閉回路が形成されてしまうことを防止することが望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、不必要な閉回路が形成されることを防止することが可能な直流電源の電圧検出装置を提供することを目的とする。
However, in the battery voltage measuring device according to the above prior art, it is difficult to downsize and highly integrate optical elements such as photo MOSFETs. For example, even when the battery voltage measuring device is mounted on a vehicle. There is a problem that it is difficult to downsize the battery voltage measuring device. In addition, it is difficult to increase the temperature resistance of an optical element such as a photo MOSFET. For example, when a battery voltage measuring device is mounted on a vehicle having a relatively high environmental temperature, the battery voltage measuring device is appropriately operated. May be difficult.
For such a problem, for example, instead of an optical element such as a photo MOSFET, a switching capacitor composed of an FET such as a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET is provided to constitute a flying capacitor circuit, thereby requiring a device configuration. It is possible to easily reduce the size of the apparatus and increase the temperature resistance while suppressing the increase in cost.
By the way, in the assembled battery as described above, for example, in order to prevent a closed circuit from being formed even when the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal of the assembled battery are short-circuited during maintenance work or the like, It is desirable to provide a maintenance switch for cutting off the connection between adjacent unit cells in series. However, when a flying capacitor circuit is configured with FET switching elements, an offset power supply that applies a predetermined bias voltage to the unit cell on the lowest potential side of the battery in order to drive each switching element in a desired state Is provided at a position on the lowest potential side of the battery, even if the maintenance switch is set to the OFF (open) state, a closed circuit including the positive and negative terminals and the offset power source of the short-circuited assembled battery It is desirable to prevent such a closed circuit from being formed.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a voltage detection device for a DC power supply capable of preventing an unnecessary closed circuit from being formed.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の直流電源の電圧検出装置は、複数の単位セル(例えば、実施の形態での単位セル11a)が直列に接続されてなる直流電源(例えば、実施の形態での直流電源11)と、該直流電源の各前記単位セルの端子間電圧を検出するフライングキャパシタ回路(例えば、実施の形態での電圧検出装置21)とを備える直流電源の電圧検出装置であって、前記直流電源の最低電位側の位置に接続され、前記直流電源の最低電位側の前記単位セルの端子に所定のバイアス電圧を印加するオフセット電源(例えば、実施の形態でのオフセット電源24)と、前記直流電源において直列に接続されて隣り合う単位セル間の接続を遮断する単位セル間スイッチ(例えば、実施の形態でのメンテナンスSW(SW0)22)と、前記直流電源の最低電位側の位置と前記オフセット電源との接続を遮断するオフセット電源遮断スイッチ(例えば、実施の形態でのオフセット電源SW(SW5)23)と、前記直流電源に係る保守作業の実行時に、前記単位セル間スイッチおよび前記オフセット電源遮断スイッチを開放状態に設定する開放手段(例えば、実施の形態でのステップS02、ステップS03)とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a voltage detection apparatus for a DC power supply according to the first aspect of the present invention includes a plurality of unit cells (for example, the unit cells 11a in the embodiment) connected in series. A connected DC power supply (for example, the DC power supply 11 in the embodiment) and a flying capacitor circuit (for example, the voltage detection device 21 in the embodiment) that detects a voltage between terminals of each unit cell of the DC power supply. An offset power supply that is connected to a position on the lowest potential side of the DC power supply and applies a predetermined bias voltage to the terminal of the unit cell on the lowest potential side of the DC power supply. (For example, the offset power source 24 in the embodiment) and the inter-unit cell switch (for example, in the embodiment) that is connected in series in the DC power source and cuts off the connection between adjacent unit cells. Maintenance SW (SW0) 22), an offset power cut-off switch that cuts off the connection between the position of the lowest potential side of the DC power supply and the offset power supply (for example, offset power supply SW (SW5) 23 in the embodiment), Opening means (for example, step S02, step S03 in the embodiment) for setting the inter-unit cell switch and the offset power cut-off switch to an open state when performing maintenance work related to the DC power supply is provided. And

上記構成の直流電源の電圧検出装置によれば、保守作業の実行時に、単位セル間スイッチに加えて、オフセット電源遮断スイッチをオフ状態とすることで、直流電源の正極側端子と負極側端子とを短絡した場合であっても、短絡された正極側端子および負極側端子とオフセット電源とを含む閉回路が形成されること、つまり直流電源の正極側端子と負極側端子との間に電流が流れることを防止することができる。   According to the voltage detection device for a DC power supply having the above configuration, when performing maintenance work, in addition to the inter-unit cell switch, the offset power cut-off switch is turned off, so that the positive-side terminal and the negative-side terminal of the DC power supply Even when the short circuit is short-circuited, a closed circuit including the short-circuited positive and negative terminals and the offset power supply is formed, that is, current is generated between the positive and negative terminals of the DC power supply. It can be prevented from flowing.

さらに、請求項2に記載の本発明の直流電源の電圧検出装置は、前記直流電源の電圧検出装置は車両に搭載されており、車両の始動を指示する始動スイッチ(例えば、実施の形態での始動SW15)がオン状態であるときに、前記単位セル間スイッチおよび前記オフセット電源遮断スイッチを接続状態に設定する接続手段(例えば、実施の形態でのステップS05、ステップS06、ステップS14、ステップS15)とを備えることを特徴とする。   Furthermore, in the voltage detection device for a DC power supply according to the second aspect of the present invention, the voltage detection device for the DC power supply is mounted on a vehicle, and a start switch (for example, in the embodiment) that instructs the vehicle to start. Connection means (for example, step S05, step S06, step S14, step S15 in the embodiment) for setting the inter-unit cell switch and the offset power cut-off switch to the connected state when the start SW 15) is in the on state. It is characterized by providing.

上記構成の直流電源の電圧検出装置によれば、始動スイッチがオン状態に設定されることによって、単位セルの端子間電圧を検出する処理が実行されるときには、フライングキャパシタ回路を適切に作動させることができる。   According to the voltage detection device for a DC power supply having the above-described configuration, when the process of detecting the voltage between the terminals of the unit cell is executed by setting the start switch to the on state, the flying capacitor circuit is appropriately operated. Can do.

以上説明したように、請求項1に記載の本発明の蓄電装置の電圧検出装置によれば、保守作業の実行時に、直流電源の正極側端子と負極側端子とを短絡した場合であっても、短絡された正極側端子および負極側端子とオフセット電源とを含む閉回路が形成されることを防止することができる。
また、請求項2に記載の本発明の蓄電装置の電圧検出装置によれば、フライングキャパシタ回路を適切に作動させることができる。
As described above, according to the voltage detection device for a power storage device of the present invention described in claim 1, even when the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal of the DC power supply are short-circuited during the maintenance work, Thus, it is possible to prevent a closed circuit including the short-circuited positive and negative terminals and the offset power source from being formed.
In addition, according to the voltage detection device for a power storage device of the present invention described in claim 2, the flying capacitor circuit can be appropriately operated.

以下、本発明の一実施形態に係る直流電源の電圧検出装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による直流電源の電圧検出装置10は、例えば燃料電池車両やハイブリッド車両等の車両に搭載されており、図1に示すように、複数の単位セル11a,…,11aが直列に接続されてなる直流電源11の各単位セル11aの入出力端子の出力電圧を検出する。
ここで、直流電源11は、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる複数のキャパシタセルが直列に接続されてなるキャパシタや、例えば複数のセル(例えばリチウムイオン電池等の二次電池)が直列に接続されてなるバッテリである。
そして、この直流電源11は、例えば図1に示すように、車両の駆動源としてのモータ12の駆動および回生作動を制御するモータ駆動回路13に並列に接続されている。
Hereinafter, a voltage detection apparatus for a DC power supply according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A DC power supply voltage detection device 10 according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as a fuel cell vehicle or a hybrid vehicle, for example, and a plurality of unit cells 11a,..., 11a are connected in series as shown in FIG. The output voltage of the input / output terminal of each unit cell 11a of the DC power supply 11 thus formed is detected.
Here, the DC power source 11 includes, for example, a capacitor in which a plurality of capacitor cells made of, for example, an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor are connected in series, or a plurality of cells (for example, a secondary battery such as a lithium ion battery) in series. The battery is connected to the battery.
The DC power supply 11 is connected in parallel to a motor drive circuit 13 that controls the drive and regenerative operation of a motor 12 as a vehicle drive source, for example, as shown in FIG.

モータ駆動回路13は、例えばトランジスタ等のスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続したスイッチング回路から構成されたパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを備え、例えば複数相のモータ12の固定子巻線への通電を順次転流させるようになっている。
モータ駆動回路13の動作は制御装置14により制御され、例えばモータ12の駆動時に、制御装置14から出力されるトルク指令に基づき、直流電源11から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ12へ供給する。一方、例えば車両の減速時等の回生作動時において駆動輪W側から変速機(T/M)を介してモータ12側に駆動力が伝達されると、モータ駆動回路13はモータ12を発電機として作動させ、いわゆる回生制動力を発生させ、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
これにより、制御装置14には、例えば、操作者の入力操作に応じて車両の始動または停止を指示する信号を出力する始動SW15と、運転者のアクセル操作量に係るアクセル開度APの検出信号を出力するアクセル開度センサ16と、モータ12の回転数Nmの検出信号を出力する回転数センサ17とが接続されている。
なお、直流電源11の正極側端子11pとモータ駆動回路13との間には、始動SW15のオン/オフ状態に応じて制御装置14により開閉状態が制御されるスイッチ18が設けられている。
The motor drive circuit 13 includes, for example, a PWM inverter based on pulse width modulation (PWM) configured by a bridge circuit using a plurality of switching elements such as transistors. For example, the motor drive circuit 13 is connected to a stator winding of the motor 12 having a plurality of phases. The energization is sequentially commutated.
The operation of the motor drive circuit 13 is controlled by the control device 14. For example, when the motor 12 is driven, based on a torque command output from the control device 14, the DC power supplied from the DC power supply 11 is converted into AC power and the motor is operated. 12 is supplied. On the other hand, when a driving force is transmitted from the driving wheel W side to the motor 12 side via the transmission (T / M) during regenerative operation such as when the vehicle is decelerated, the motor driving circuit 13 causes the motor 12 to generate power. To generate a so-called regenerative braking force and recover the kinetic energy of the vehicle body as electric energy.
Thus, for example, the control device 14 outputs a start SW 15 that outputs a signal instructing start or stop of the vehicle according to an input operation of the operator, and a detection signal of the accelerator opening AP related to the accelerator operation amount of the driver. Is connected to an accelerator opening sensor 16 that outputs a rotational speed sensor 17 that outputs a detection signal of the rotational speed Nm of the motor 12.
A switch 18 whose opening / closing state is controlled by the control device 14 according to the on / off state of the start SW 15 is provided between the positive terminal 11p of the DC power source 11 and the motor drive circuit 13.

本実施の形態による直流電源の電圧検出装置10は、例えば図1に示すように、各単位セル11a,…,11aの入出力端子に電圧検出線を介して並列に接続された各電圧検出装置21,…,21と、直流電源11内部の適宜の位置において隣り合う単位セル11a,11aの接続部に設けられたメンテナンスSW(SW0)22と、直流電源11の負極側端子11nとモータ駆動回路13との間の適宜の位置に設けられたオフセット電源SW(SW5)23と、オフセット電源24と、オフセット電源接地部25と、制御装置14とを備えて構成されている。
メンテナンスSW(SW0)22の開閉状態は制御装置14により制御され、後述するように、例えば車両停止中の保守作業開始時や、例えば始動SW15のOFF時(つまり車両停止時)等においてOFF(開放)状態に設定され、各単位セル11a,…,11aの入出力端子間のセル電圧を検出するセル電圧検出時においてON(接続)状態に設定されるようになっている。
As shown in FIG. 1, for example, the voltage detection device 10 of the DC power supply according to the present embodiment has each voltage detection device connected in parallel to the input / output terminals of the unit cells 11a,..., 11a via voltage detection lines. 21, 21, maintenance SW (SW 0) 22 provided at a connection portion between adjacent unit cells 11 a and 11 a at appropriate positions inside the DC power supply 11, a negative terminal 11 n of the DC power supply 11, and a motor drive circuit 13 includes an offset power supply SW (SW5) 23 provided at an appropriate position between the power supply 13, an offset power supply 24, an offset power supply grounding unit 25, and a control device 14.
The open / close state of the maintenance SW (SW0) 22 is controlled by the control device 14, and as described later, for example, when maintenance work starts while the vehicle is stopped, or when the start SW 15 is OFF (that is, when the vehicle is stopped), etc. ) State, and is set to an ON (connected) state at the time of cell voltage detection for detecting a cell voltage between input / output terminals of each unit cell 11a,..., 11a.

オフセット電源SW(SW5)23は、例えばnチャネルMOSFET等のFETからなるスイッチング素子であって、このスイッチング素子のドレインは直流電源11の負極側端子11nに接続され、ソースはオフセット電源24の正極側端子に接続され、ゲートは制御装置14に接続されている。そして、例えば車両停止中の保守作業開始時や、例えば始動SW15のOFF時等において、スイッチング素子のゲートが制御装置14にて接地されることによって、オフセット電源SW23はオフ状態に設定される。一方、セル電圧検出時において、制御装置14にてスイッチング素子のゲートの接地が解除され、適宜の電圧レベルのオン信号がゲートへ入力されることで、オフセット電源SW23はオン状態に設定される。
オフセット電源24は、直流電源11の各単位セル11a,…,11aの最低電位側の単位セル11aの入出力端子に所定のバイアス電圧を印加して、この最低電位側の単位セル11aに並列に接続された電圧検出装置21、さらに、より高電位側の各単位セル11a,…,11aに並列に接続された各電圧検出装置21,…,21に具備される第1スイッチング素子(SW1)31および第2スイッチング素子(SW2)32を所望の状態で駆動させるものであって、このオフセット電源24の負極側端子はオフセット電源接地部25に接続されることで接地されている。
つまり、このオフセット電源24から出力されるバイアス電圧は、少なくとも第1および第2スイッチング素子31,32のゲート駆動電圧以上の値となるように設定されている。
The offset power supply SW (SW5) 23 is a switching element made of an FET such as an n-channel MOSFET. The drain of the switching element is connected to the negative terminal 11n of the DC power supply 11, and the source is the positive side of the offset power supply 24. The gate is connected to the control device 14. For example, when the maintenance work is started while the vehicle is stopped, or when the start SW 15 is turned off, for example, the gate of the switching element is grounded by the control device 14, whereby the offset power supply SW23 is set to the off state. On the other hand, when the cell voltage is detected, the control device 14 releases the ground of the gate of the switching element, and an ON signal having an appropriate voltage level is input to the gate, whereby the offset power supply SW23 is set to the ON state.
The offset power supply 24 applies a predetermined bias voltage to the input / output terminal of the unit cell 11a on the lowest potential side of each unit cell 11a,..., 11a of the DC power supply 11, and is parallel to the unit cell 11a on the lowest potential side. The connected voltage detection device 21, and further, the first switching element (SW1) 31 provided in each voltage detection device 21,..., 21 connected in parallel to each unit cell 11a,. The second switching element (SW2) 32 is driven in a desired state, and the negative terminal of the offset power source 24 is grounded by being connected to the offset power source grounding section 25.
That is, the bias voltage output from the offset power supply 24 is set to be at least a value equal to or higher than the gate drive voltage of the first and second switching elements 31 and 32.

電圧検出装置21は、例えばフライングキャパシタ回路を構成する第1〜第4スイッチング素子(SW1〜SW4)31,32,34,35およびコンデンサ33と、電圧測定部36と、駆動部38とを備えて構成されている。
第1スイッチング素子(SW1)31および第2スイッチング素子(SW2)32は、例えばpチャネルMOSFET等のFETからなるスイッチング素子であって、第1スイッチング素子31のソースは単位セル11aの正極側端子に接続され、第2スイッチング素子32のソースは単位セル11aの負極側端子に接続され、各ゲートは駆動部38に接続されている。そして、第1スイッチング素子31のドレインと第2スイッチング素子32のドレインとの間にはコンデンサ33が接続されている。
また、第3スイッチング素子(SW3)34および第4スイッチング素子(SW4)35は、例えばnチャネルMOSFET等のFETからなるスイッチング素子であって、第3スイッチング素子31のドレインは第1スイッチング素子31のドレインに接続され、第4スイッチング素子35のドレインは第2スイッチング素子32のドレインに接続され、各ゲートは駆動部38に接続されている。そして、第3スイッチング素子34のソースと第4スイッチング素子35のソースとの間には電圧測定部36が接続されている。
電圧測定部36は、コンデンサ33の両端電圧を検出し、この検出結果をA/D変換して得たデジタル信号を制御装置14へ出力する。
なお、各スイッチング素子31,32,34,35のソース−ドレイン間には、それぞれダイオードが配置され、第1および第2スイッチング素子31,32の各ドレインに各ダイオードのアノードが接続され、各ソースには各ダイオードのカソードが接続されている。また、第3および第4スイッチング素子34,35の各ドレインに各ダイオードのカソードが接続され、各ソースには各ダイオードのアノードが接続されている。
また、電圧測定部36に接続される第4スイッチング素子35のソースは接地部37に接続されることで接地されている。
The voltage detection device 21 includes, for example, first to fourth switching elements (SW1 to SW4) 31, 32, 34, and 35 that constitute a flying capacitor circuit, a capacitor 33, a voltage measurement unit 36, and a drive unit 38. It is configured.
The first switching element (SW1) 31 and the second switching element (SW2) 32 are switching elements made of FETs such as p-channel MOSFETs, for example. The source of the first switching element 31 is connected to the positive terminal of the unit cell 11a. The source of the second switching element 32 is connected to the negative terminal of the unit cell 11a, and each gate is connected to the drive unit 38. A capacitor 33 is connected between the drain of the first switching element 31 and the drain of the second switching element 32.
The third switching element (SW3) 34 and the fourth switching element (SW4) 35 are switching elements made of FETs such as n-channel MOSFETs, for example, and the drain of the third switching element 31 is the same as that of the first switching element 31. The drain of the fourth switching element 35 is connected to the drain of the second switching element 32, and each gate is connected to the drive unit 38. A voltage measuring unit 36 is connected between the source of the third switching element 34 and the source of the fourth switching element 35.
The voltage measuring unit 36 detects the voltage across the capacitor 33 and outputs a digital signal obtained by A / D converting the detection result to the control device 14.
A diode is disposed between the source and drain of each switching element 31, 32, 34, 35, and the anode of each diode is connected to each drain of the first and second switching elements 31, 32. Is connected to the cathode of each diode. The cathodes of the diodes are connected to the drains of the third and fourth switching elements 34 and 35, and the anodes of the diodes are connected to the sources.
The source of the fourth switching element 35 connected to the voltage measuring unit 36 is grounded by being connected to the grounding unit 37.

この電圧検出装置21において、セル電圧検出時には、先ず、第1および第2スイッチング素子31,32がオン状態に設定され、かつ、第3および第4スイッチング素子34,35がオフ状態に設定され、コンデンサ33の両端電圧が単位セル11aの端子電圧と同等の電圧になるようにしてコンデンサ33が充電される。
次に、第1および第2スイッチング素子31,32がオフ状態に設定され、かつ、第3および第4スイッチング素子34,35がオン状態に設定され、コンデンサ33の両端電圧が電圧測定部36により検出される。
なお、各スイッチング素子31,32,34,35は、ゲートが駆動部38にて接地されることによってオフ状態に設定され、一方、駆動部38にてゲートの接地が解除され、適宜の電圧レベルのオン信号がゲートへ入力されることでオン状態に設定される。
また、制御装置14により動作状態が制御される駆動部38は、例えば、接地部39に接続されることで接地されると共に、被測定電圧源(つまり電圧検出装置21が並列に接続される単位セル11aの入出力端子間のセル電圧)を、第1および第2スイッチング素子31,32のゲート駆動電圧として利用する適宜の回路を備えて構成されている。ここで、直流電源11の負極側端子11nにオフセット電源SW(SW5)23を介して接続されたオフセット電源24から出力されるバイアス電圧は、少なくとも第1および第2スイッチング素子31,32のゲート駆動電圧以上の値となるように設定されていることから、たとえ、駆動部38で単位セル11aのセル電圧に応じて設定されるゲート駆動用の電圧が、第1および第2スイッチング素子31,32のゲート駆動電圧未満となる場合であっても、オフセット電源24から出力されるバイアス電圧によって第1および第2スイッチング素子31,32を駆動させることができるようになっている。
In this voltage detection device 21, when the cell voltage is detected, first and second switching elements 31, 32 are first set to an on state, and third and fourth switching elements 34, 35 are set to an off state. The capacitor 33 is charged such that the voltage across the capacitor 33 is equal to the terminal voltage of the unit cell 11a.
Next, the first and second switching elements 31 and 32 are set to the off state, the third and fourth switching elements 34 and 35 are set to the on state, and the voltage across the capacitor 33 is changed by the voltage measuring unit 36. Detected.
Each switching element 31, 32, 34, 35 is set to an off state when the gate is grounded by the driving unit 38, while the grounding of the gate is released by the driving unit 38 and an appropriate voltage level is set. When the ON signal is input to the gate, the ON state is set.
The drive unit 38 whose operation state is controlled by the control device 14 is grounded, for example, by being connected to the grounding unit 39, and is a unit in which the voltage source to be measured (that is, the voltage detection device 21 is connected in parallel). A cell voltage between the input and output terminals of the cell 11a) is used as a gate drive voltage for the first and second switching elements 31 and 32. Here, the bias voltage output from the offset power supply 24 connected to the negative terminal 11n of the DC power supply 11 via the offset power supply SW (SW5) 23 is at least the gate drive of the first and second switching elements 31 and 32. Since the voltage is set to be equal to or higher than the voltage, the gate driving voltage set according to the cell voltage of the unit cell 11a by the driving unit 38 is the first and second switching elements 31, 32. The first and second switching elements 31 and 32 can be driven by the bias voltage output from the offset power supply 24 even when the gate drive voltage is lower than the first gate drive voltage.

本実施の形態による直流電源の電圧検出装置10は上記構成を備えており、次に、この直流電源の電圧検出装置10の動作について添付図面を参照しながら説明する。   The voltage detection apparatus 10 for a DC power supply according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the voltage detection apparatus 10 for the DC power supply will be described with reference to the accompanying drawings.

車両運転時には、適宜のタイミングで各単位セル11a,…,11aの入出力端子間のセル電圧が検出されており、このセル電圧検出時には、メンテナンスSW(SW0)22およびオフセット電源SW(SW5)23がオン(接続)状態に設定されている。
一方、例えば車両停止中の保守作業開始時や、例えば始動SW15のOFF時(つまり車両停止時)等には、メンテナンスSW(SW0)22およびオフセット電源SW(SW5)23がオフ(開放)状態に設定される。
ここで、メンテナンスSW(SW0)22をオフ状態とすることで、直流電源11内部の導通が遮断される。つまり、この状態で直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとを短絡した場合であっても、直流電源11内部に電流が流れることは禁止される。
ただし、メンテナンスSW(SW0)22をオフ状態とした場合であっても、オフセット電源SW(SW5)23がオン状態であると、直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとを短絡した場合に、例えば図2に示すように、オフセット電源SW(SW5)23から、順次、オフセット電源24と、オフセット電源接地部25と、電圧検出装置21の接地部37と、第3および第1スイッチング素子34,31または第4および第2スイッチング素子35,32と、正極側端子11pおよび負極側端子11nの短絡部とを流通して、オフセット電源SW(SW5)23へと電流が還流する閉回路Lが形成される。
このため、メンテナンスSW(SW0)22に加えて、オフセット電源SW(SW5)23をオフ状態とすることで、直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとを短絡した場合であっても、閉回路Lが形成されること、つまり直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとの間に電流が流れることが禁止される。
When the vehicle is operated, the cell voltage between the input / output terminals of the unit cells 11a,..., 11a is detected at an appropriate timing. When this cell voltage is detected, the maintenance SW (SW0) 22 and the offset power supply SW (SW5) 23 are detected. Is set to on (connected).
On the other hand, the maintenance SW (SW0) 22 and the offset power supply SW (SW5) 23 are turned off (opened) when, for example, maintenance work is started while the vehicle is stopped, or when the start SW 15 is turned off (that is, when the vehicle is stopped). Is set.
Here, by turning off the maintenance SW (SW0) 22, the continuity inside the DC power supply 11 is cut off. That is, even if the positive electrode side terminal 11p and the negative electrode side terminal 11n of the DC power supply 11 are short-circuited in this state, it is prohibited to flow a current into the DC power supply 11.
However, even when the maintenance SW (SW0) 22 is turned off, when the offset power supply SW (SW5) 23 is turned on, the positive terminal 11p and the negative terminal 11n of the DC power supply 11 are short-circuited. In this case, for example, as shown in FIG. 2, the offset power source SW (SW 5) 23, the offset power source 24, the offset power source grounding unit 25, the grounding unit 37 of the voltage detection device 21, and the third and first switching are sequentially performed. A closed circuit in which current flows back to the offset power supply SW (SW5) 23 through the elements 34, 31 or the fourth and second switching elements 35, 32 and the short-circuited portion of the positive terminal 11p and the negative terminal 11n. L is formed.
Therefore, in addition to the maintenance SW (SW0) 22, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned off so that the positive terminal 11p and the negative terminal 11n of the DC power supply 11 are short-circuited. The closed circuit L is formed, that is, the current is prohibited from flowing between the positive terminal 11p and the negative terminal 11n of the DC power supply 11.

以下に、メンテナンスSW(SW0)22およびオフセット電源SW(SW5)23のオン/オフ状態を制御する処理について説明する。
先ず、例えば図3に示すステップS01においては、車両の保守作業開始時であるか否かを判定する。ここでは、車両の保守作業開始に係る適宜の状態を検知するセンサや適宜のスイッチ、例えば直流電源11が収容される筐体の開放の有無を検知するスイッチ等から出力される信号に基づき、車両の保守作業開始時であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS04に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
ステップS02においては、メンテナンスSW(SW0)22をオフ状態とし、直流電源11内部に電流が流れることを禁止する。
次に、ステップS03においては、オフセット電源SW(SW5)23をオフ状態とし、オフセット電源SW(SW5)23を含む閉回路Lが形成されることを禁止して、一連の処理を終了する。
また、ステップS04においては、車両の始動SW15がオン状態であるか否かを判定する。
ステップS04の判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップS04の判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進む。
ステップS05においては、メンテナンスSW(SW0)22をオン状態とする。
次に、ステップS06においては、オフセット電源SW(SW5)23をオン状態とする。
次に、ステップS07においては、セル電圧検出処理の実行を開始して、一連の処理を終了する。
Hereinafter, processing for controlling the on / off states of the maintenance SW (SW0) 22 and the offset power supply SW (SW5) 23 will be described.
First, for example, in step S01 shown in FIG. 3, it is determined whether or not the vehicle maintenance operation is started. Here, on the basis of a signal output from a sensor or an appropriate switch for detecting an appropriate state related to the start of maintenance work of the vehicle, for example, a switch for detecting whether or not the casing accommodating the DC power supply 11 is opened, the vehicle It is determined whether or not the maintenance work starts.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 04 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 02.
In step S 02, maintenance SW (SW 0) 22 is turned off to prohibit current from flowing into DC power supply 11.
Next, in step S03, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned off, the formation of the closed circuit L including the offset power supply SW (SW5) 23 is prohibited, and the series of processing ends.
In step S04, it is determined whether or not the start SW 15 of the vehicle is on.
If the determination result in step S04 is “NO”, the series of processing ends.
On the other hand, if the determination result of step S04 is “YES”, the process proceeds to step S05.
In step S05, maintenance SW (SW0) 22 is turned on.
Next, in step S06, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned on.
Next, in step S07, the execution of the cell voltage detection process is started, and the series of processes is ended.

上述したように、本実施の形態による直流電源の電圧検出装置10によれば、車両の保守作業開始時に、メンテナンスSW(SW0)22に加えて、オフセット電源SW(SW5)23をオフ状態とすることで、直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとを短絡した場合であっても、閉回路Lが形成されること、つまり直流電源11の正極側端子11pと負極側端子11nとの間に電流が流れることを防止することができる。
しかも、車両の始動SW15がオン状態に設定されることによって、セル電圧検出処理の実行が開始される場合には、メンテナンスSW(SW0)22およびオフセット電源SW(SW5)23をオン状態とすることで、電圧検出装置21を適切に作動させることができる。
As described above, according to the voltage detection device 10 of the DC power supply according to the present embodiment, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned off in addition to the maintenance SW (SW0) 22 at the start of vehicle maintenance work. Thus, even when the positive terminal 11p and the negative terminal 11n of the DC power supply 11 are short-circuited, the closed circuit L is formed, that is, the positive terminal 11p and the negative terminal 11n of the DC power supply 11 are formed. It is possible to prevent a current from flowing between.
Moreover, when the start of the vehicle SW 15 is set to the on state and the execution of the cell voltage detection process is started, the maintenance SW (SW 0) 22 and the offset power source SW (SW 5) 23 are turned on. Thus, the voltage detection device 21 can be appropriately operated.

なお、上述した実施の形態においては、車両の保守作業開始時であるか否かの判定結果に応じて、メンテナンスSW(SW0)22およびオフセット電源SW(SW5)23のオン/オフ状態を切り換えたが、これに限定されず、例えば図4に示すように、単に、車両の始動SW15のオン/オフ状態に応じて、各SW22,23のオン/オフ状態を切り換えてもよい。
この場合には、先ず、図4に示すステップS11において、車両の始動SW15がオン状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS14に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS12に進む。
ステップS12においては、メンテナンスSW(SW0)22をオフ状態とし、直流電源11内部に電流が流れることを禁止する。
次に、ステップS13においては、オフセット電源SW(SW5)23をオフ状態とし、オフセット電源SW(SW5)23を含む閉回路Lが形成されることを禁止して、一連の処理を終了する。
また、ステップS14においては、メンテナンスSW(SW0)22をオン状態とする。
次に、ステップS15においては、オフセット電源SW(SW5)23をオン状態とする。
次に、ステップS16においては、セル電圧検出処理の実行を開始して、一連の処理を終了する。
また、上述した実施の形態においては、始動SW15の代わりに、例えば車両の停車状態を指示するパーキングスイッチや、例えば車両ドアの開閉状態を検知するセンサ等を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the on / off state of the maintenance SW (SW0) 22 and the offset power supply SW (SW5) 23 is switched according to the determination result of whether or not the vehicle maintenance work starts. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the on / off states of the SWs 22 and 23 may be simply switched according to the on / off state of the start SW 15 of the vehicle.
In this case, first, in step S11 shown in FIG. 4, it is determined whether or not the start SW 15 of the vehicle is on.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 14 described later.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 12.
In step S <b> 12, the maintenance SW (SW <b> 0) 22 is turned off to prohibit current from flowing into the DC power supply 11.
Next, in step S13, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned off, prohibiting the formation of the closed circuit L including the offset power supply SW (SW5) 23, and the series of processing ends.
In step S14, the maintenance SW (SW0) 22 is turned on.
Next, in step S15, the offset power supply SW (SW5) 23 is turned on.
Next, in step S16, the execution of the cell voltage detection process is started and the series of processes is terminated.
In the above-described embodiment, instead of the start SW 15, for example, a parking switch for instructing the stop state of the vehicle, a sensor for detecting the open / close state of the vehicle door, or the like may be used.

なお、上述した実施の形態において、メンテナンスSW22の開閉状態は制御装置14により制御されるとしたが、これに限定されず、メンテナンスSW22は、例えば直流電源11が収容される筐体の開放等の保守作業開始に係る適宜の状態に連動して回路を自動的に遮断するスイッチであってもよい。   In the embodiment described above, the open / close state of the maintenance SW 22 is controlled by the control device 14. However, the present invention is not limited to this, and the maintenance SW 22 may be, for example, an opening of a casing in which the DC power supply 11 is accommodated. A switch that automatically shuts off the circuit in conjunction with an appropriate state related to the start of maintenance work may be used.

本発明の一実施形態に係る直流電源の電圧検出装置を搭載する車両の構成図である。It is a lineblock diagram of vehicles carrying a voltage detection device of direct-current power supply concerning one embodiment of the present invention. 図1に示す直流電源の電圧検出装置に形成される閉回路Lの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the closed circuit L formed in the voltage detection apparatus of the DC power supply shown in FIG. 図1に示す直流電源の電圧検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the voltage detection apparatus of the DC power supply shown in FIG. 本実施形態の変形例に係る直流電源の電圧検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the voltage detection apparatus of the DC power supply which concerns on the modification of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 直流電源の電圧検出装置
11 直流電源
15 始動SW(始動スイッチ)
22 メンテナンスSW(単位セル間スイッチ)
23 オフセット電源SW(オフセット電源遮断スイッチ)
24 オフセット電源
ステップS02、ステップS03 開放手段
ステップS05、ステップS06、ステップS14、ステップS15 接続手段

10 DC power supply voltage detection device 11 DC power supply 15 Start SW (start switch)
22 Maintenance SW (switch between unit cells)
23 Offset power switch (offset power cutoff switch)
24 Offset power source Step S02, Step S03 Opening means Step S05, Step S06, Step S14, Step S15 Connection means

Claims (2)

複数の単位セルが直列に接続されてなる直流電源と、該直流電源の各前記単位セルの端子間電圧を検出するフライングキャパシタ回路とを備える直流電源の電圧検出装置であって、
前記直流電源の最低電位側の位置に接続され、前記直流電源の最低電位側の前記単位セルの端子に所定のバイアス電圧を印加するオフセット電源と、
前記直流電源において直列に接続されて隣り合う単位セル間の接続を遮断する単位セル間スイッチと、
前記直流電源の最低電位側の位置と前記オフセット電源との接続を遮断するオフセット電源遮断スイッチと、
前記直流電源に係る保守作業の実行時に、前記単位セル間スイッチおよび前記オフセット電源遮断スイッチを開放状態に設定する開放手段と
を備えることを特徴とする直流電源の電圧検出装置。
A DC power supply voltage detection device comprising: a DC power supply in which a plurality of unit cells are connected in series; and a flying capacitor circuit that detects a voltage between terminals of each unit cell of the DC power supply,
An offset power source connected to a position on the lowest potential side of the DC power source and applying a predetermined bias voltage to a terminal of the unit cell on the lowest potential side of the DC power source;
An inter-unit cell switch that is connected in series in the DC power supply and that cuts off a connection between adjacent unit cells;
An offset power cutoff switch that cuts off the connection between the position of the lowest potential side of the DC power source and the offset power source,
An apparatus for detecting a voltage of a DC power supply, comprising: open means for setting the inter-unit cell switch and the offset power cut-off switch to an open state when performing maintenance work related to the DC power supply.
前記直流電源の電圧検出装置は車両に搭載されており、
車両の始動を指示する始動スイッチがオン状態であるときに、前記単位セル間スイッチおよび前記オフセット電源遮断スイッチを接続状態に設定する接続手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の直流電源の電圧検出装置。

The voltage detection device of the DC power supply is mounted on a vehicle,
2. The direct current according to claim 1, further comprising connection means for setting the inter-unit cell switch and the offset power cutoff switch to a connected state when a start switch for instructing start of the vehicle is in an on state. Power supply voltage detection device.

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