JP2018017683A - Power source monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源監視装置に関する。 The present invention relates to a power supply monitoring device.
従来、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両においては、動力源たるモータに対して電力を供給する電源を備えている。また、かかる電源の状態を監視する装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle includes a power source that supplies electric power to a motor that is a power source. Various devices for monitoring the state of the power supply have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記した電源監視装置にあっては、フライングキャパシタ方式を用いて電源の状態の一つである電源電圧を検出している。具体的には、電源監視装置においては、電源からキャパシタへ通電して充電し、充電されたキャパシタの電圧に基づいて電源電圧を検出している。 In the power supply monitoring apparatus described above, the power supply voltage, which is one of the power supply states, is detected using the flying capacitor method. Specifically, in the power supply monitoring device, the capacitor is charged by energizing the capacitor from the power supply, and the power supply voltage is detected based on the charged voltage of the capacitor.
また、電源監視装置においては、電源電圧の検出が終わった後、次回の電圧検出等の処理に備え、キャパシタをスイッチング素子を介して放電経路に接続し、充電されたキャパシタの放電を行って、一連の電圧検出処理が完了する。なお、上記した電源監視装置では、電源の車体に対する絶縁性を確保するため、放電経路のスイッチング素子として、フォトMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)などの絶縁型のスイッチング素子が用いられている。 Further, in the power supply monitoring device, after the detection of the power supply voltage is completed, the capacitor is connected to the discharge path via the switching element in preparation for the next voltage detection or the like, and the charged capacitor is discharged. A series of voltage detection processing is completed. In the power supply monitoring device described above, an insulating switching element such as a photo-MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) is used as a switching element for the discharge path in order to ensure insulation of the power supply with respect to the vehicle body. ing.
しかしながら、絶縁型のスイッチング素子は、流し得る電流(定格電流)が比較的低いことから、上記した電源監視装置では、例えばスイッチング素子に流れる電流を低減させるための放電抵抗を放電経路に設けるようにしていた。そのため、従来技術においては、キャパシタの放電に時間を要することとなり、電圧検出処理の時間の短縮という点で改善の余地があった。 However, since the insulating type switching element has a relatively low current (rated current) that can flow, the above-described power supply monitoring device is provided with, for example, a discharge resistor for reducing the current flowing through the switching element in the discharge path. It was. For this reason, in the prior art, it takes time to discharge the capacitor, and there is room for improvement in terms of shortening the time for voltage detection processing.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電圧検出処理に要する時間を短縮することのできる電源監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power supply monitoring apparatus capable of reducing the time required for voltage detection processing.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電源監視装置において、キャパシタと、非絶縁型のスイッチング素子と、絶縁型のスイッチング素子とを備える。キャパシタは、電源によって充電され、少なくとも前記電源の電圧監視に用いられる。非絶縁型のスイッチング素子は、充電された前記キャパシタを放電する放電経路に設けられる。絶縁型のスイッチング素子は、前記非絶縁型のスイッチング素子のゲート端子に接続される。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a capacitor, a non-insulating switching element, and an insulating switching element in a power supply monitoring device. The capacitor is charged by a power source and used at least for voltage monitoring of the power source. The non-insulating switching element is provided in a discharge path for discharging the charged capacitor. The insulating switching element is connected to the gate terminal of the non-insulating switching element.
本発明によれば、電源監視装置において、電圧検出処理に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the time required for the voltage detection process can be shortened in the power supply monitoring device.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電源監視装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a power supply monitoring device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
<1.充放電システムの構成>
図1は、実施形態に係る電源監視装置を含む充放電システムの構成例を示すブロック図である。充放電システム1は、例えば、図示しないハイブリッド自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV:Electric Vehicle)、および、燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)等の車両に搭載される。充放電システム1は、車両の動力源たるモータに対して電力を供給する電源の充放電等を行うシステムである。
<1. Configuration of charge / discharge system>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a charge / discharge system including a power monitoring device according to an embodiment. The charge /
詳しくは、充放電システム1は、組電池10と、電源監視システム20と、車両制御装置30と、モータ40と、電圧変換器50と、フェールセーフ用リレー60とを備える。また、電源監視システム20は、モニタIC(Integrated Circuit)21等を有する複数のサテライト基板22と、電源監視装置23とを備える。
Specifically, the charge /
組電池10は、図示しない車体と絶縁された電源(バッテリ)であり、複数のブロック11により構成される。1つのブロック11は、直列に接続された複数、例えば2個の電池スタック12を備える。また、1つの電池スタック12は、例えば直列に接続された複数の電池セル13を備える。
The assembled
なお、ブロック11、電池スタック12および電池セル13の個数は、上記あるいは図示のものに限定されない。また、上記した組電池10としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
The numbers of
複数の電池セル13はそれぞれ、サテライト基板22に設けられたモニタIC21に電気的に接続される。そして、各電池セル13の電圧は、モニタIC21によって検出される。なお、モニタIC21は、第1モニタIC21aおよび第2モニタIC21bの複数あり、第1、第2モニタIC21a,21bがそれぞれ、1つの電池スタック12分の電池セル13の電圧を検出する。
Each of the plurality of
電源監視装置23は、複数の電池セル13のそれぞれの個別電圧を監視するとともに、各電池スタック12の電圧を監視する機能を有する。すなわち、電源監視装置23は、組電池10の充電状態を監視する。
The
具体的には、電源監視装置23は、モニタIC21に対して電圧検出要求を送信して複数の電池セル13のそれぞれの個別電圧を検出させ、通信ラインL1を介して検出結果を受信することで、電池セル13の電圧を監視する。また、電源監視装置23は、通信ラインL2を介して後述するキャパシタに電池スタック12の電圧(以下、「スタック電圧」と記載する場合がある)を充電することによりスタック電圧を直接測定して、組電池10の充電状態を監視する。
Specifically, the power
なお、電源監視装置23は、モニタIC21が正常に動作しているか否かを判定する機能も有していることが好ましい。具体的には、例えば、電源監視装置23は、モニタIC21から受信した各電池セル13の個別電圧を加算して得たスタック電圧と、直接検出したスタック電圧とを比較し、両者の差が許容値より大きい場合にモニタIC21が異常であると判定する。そして、電源監視装置23は、モニタIC21が異常であると判定された場合、例えばフェールセーフ用リレー60を切り離して、電池セル13に対する充放電が行われないようにしてもよい。
The power
また、電源監視装置23は、電源監視システム20が有する絶縁抵抗(後述)の劣化を検出するが、これについては後に説明する。なお、ここで絶縁抵抗の劣化とは、例えば絶縁抵抗の抵抗値が低下して組電池10の漏電が生じていることを意味する。
The power
車両制御装置30は、組電池10の充電状態に応じて組電池10に対する充放電を行って車両制御する。具体的には、車両制御装置30は、電圧変換器50を用いて組電池10に充電された電圧を直流から交流の電圧に変換し、変換した電圧をモータ40へ供給してモータ40を駆動させる。これにより、組電池10は放電されることとなる。
The
また、車両制御装置30は、モータ40の回生制動によって発電した電圧を電圧変換器50で交流から直流の電圧に変換し、組電池10へ供給する。これにより、組電池10は充電されることとなる。このように、車両制御装置30は、電源監視装置23から取得した組電池10の充電状態に基づいて組電池10の電圧を監視し、監視結果に応じた制御を実行する。
Further, the
<2.電源監視装置の構成>
次に、電源監視装置23の構成について説明する。図2は、電源監視装置23の構成例を示すブロック図である。なお、図2では、サテライト基板22や通信ラインL1などを省略している。また、図2では、理解の便宜のため、複数のブロック11のうちの1つを示すとともに、以下では、ブロック11における2個の電池スタック12のうちの一方を「第1スタック12a」、他方を「第2スタック12b」と記載する場合がある。
<2. Configuration of power monitoring device>
Next, the configuration of the power
電源監視装置23は、例えば電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)であり、図2に示すように、電圧検出回路部24と、A/D変換部25と、電圧検出回路部24やA/D変換部25などを含む電源監視装置23全体を制御する制御部26とを備える。
The power
電圧検出回路部24は、各スタック電圧の検出や、絶縁抵抗の劣化による漏電検出などを行うための回路を備える。ここで、電圧検出回路部24について図3を参照して詳しく説明する。
The voltage
図3は、電圧検出回路部24の構成例を示す図である。図3に示すように、電圧検出回路部24は、キャパシタCと、第1スイッチS1〜第6スイッチS6と、第1抵抗R1〜第7抵抗R7と、非絶縁型のスイッチング素子M1,M2と、絶縁型のスイッチング素子SWと、第1、第2ダイオードD1,D2とを備える。また、組電池10は、正極側に絶縁抵抗Rpを備え、負極側に絶縁抵抗Rnを備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the voltage
かかる電圧検出回路部24では、フライングキャパシタ方式が適用され、後述するように、キャパシタCを各スタック12a,12bの電圧で充電した後、キャパシタCの電圧を各スタック12a,12bの電圧として検出している。
In the voltage
具体的には、電圧検出回路部24は、キャパシタCを介して充電側回路と放電側回路とに分かれている。充電側回路は、組電池10の各スタック12a,12bとキャパシタCとが接続され、各スタック12a,12bの電圧をキャパシタCに充電する経路を含む部分である。また、放電側回路は、キャパシタCに充電された電圧を放電する経路を含む部分である。
Specifically, the voltage
そして、各スイッチS1〜S6、非絶縁型のスイッチング素子M1,M2および絶縁型のスイッチング素子SWのオン/オフが制御部26によって制御されることで、キャパシタCへの充電および放電が制御される。
The
なお、以下では、非絶縁型のスイッチング素子M1を「第1非絶縁型素子M1」、非絶縁型のスイッチング素子M2を「第2非絶縁型素子M2」という場合がある。また、絶縁型のスイッチング素子SWを「絶縁型素子SW」という場合がある。 Hereinafter, the non-insulating switching element M1 may be referred to as “first non-insulating element M1”, and the non-insulating switching element M2 may be referred to as “second non-insulating element M2”. Further, the insulating switching element SW may be referred to as “insulating element SW”.
なお、上記した各スイッチS1〜S6としては、例えばソリッドステートリレー(SSR:Solid State Relay)を用いることができるが、これに限定されるものではない。また、第1抵抗R1〜第6抵抗R6は、キャパシタCの電圧を検出するための電圧検出用抵抗である。 In addition, as each above-mentioned switch S1-S6, although a solid state relay (SSR: Solid State Relay) can be used, for example, it is not limited to this. The first resistor R1 to the sixth resistor R6 are voltage detection resistors for detecting the voltage of the capacitor C.
電圧検出回路部24の充電側回路は、キャパシタCに対して、第1スタック12aおよび第2スタック12bの各々が並列に接続されている。すなわち、キャパシタCの両端は、第1スタック12aの正極および負極に接続されるとともに、第2スタック12bの正極および負極とも接続されている。
In the charging side circuit of the voltage
また、第1スタック12aの正極側とキャパシタCとの間には、第1抵抗R1および第1スイッチS1が直列に設けられ、第1スタック12aの負極側とキャパシタCとの間には、第2抵抗R2および第2スイッチS2が直列に設けられている。
A first resistor R1 and a first switch S1 are provided in series between the positive electrode side of the
また、第2スタック12bの正極側とキャパシタCとの間には、第3抵抗R3および第3スイッチS3が直列に設けられ、第2スタック12bの負極側とキャパシタCとの間には、第4抵抗R4および第4スイッチS4が直列に設けられている。
A third resistor R3 and a third switch S3 are provided in series between the positive electrode side of the
電圧検出回路部24の放電側回路には、第1スタック12aおよび第2スタック12bの正極側の経路に第5スイッチS5が設けられ、第5スイッチS5の一端とキャパシタCとの間に第1非絶縁型素子M1のドレイン端子が接続される。
In the discharge side circuit of the voltage
また、第1、第2スタック12a,12bの負極側の経路には、第6スイッチS6が設けられ、第6スイッチS6の一端とキャパシタCとの間に第2非絶縁型素子M2のドレイン端子が接続される。
In addition, a sixth switch S6 is provided in the negative-side path of the first and
第1非絶縁型素子M1のソース端子は、第2非絶縁型素子M2のソース端子と接続される。このように、第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2は、第1、第2スタック12a,12bの正極側の経路と負極側の経路との間において直列に接続される。
The source terminal of the first non-insulated element M1 is connected to the source terminal of the second non-insulated element M2. Thus, the first non-insulated element M1 and the second non-insulated element M2 are connected in series between the positive path and the negative path of the first and
また、第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2はそれぞれ、アノードがソース端子に接続され、カソードがドレイン端子に接続された寄生ダイオードM1a,M2aを含む。 Each of the first non-insulated element M1 and the second non-insulated element M2 includes parasitic diodes M1a and M2a each having an anode connected to the source terminal and a cathode connected to the drain terminal.
第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、上記のように接続されるため、第1、第2スタック12a,12bの正極側の経路から負極側の経路、および、負極側の経路から正極側の経路の双方向に導通可能とされる。なお、この双方向に導通可能とされる点については、図6A,10Aを用いて後述する。
Since the first and second non-insulating elements M1 and M2 are connected as described above, from the path on the negative electrode side to the path on the negative electrode side and the path on the negative electrode side of the first and
なお、上記した第1、第2非絶縁型素子M1,M2としては、例えばMOSFETを用いることができるが、これに限定されるものではない。なお、MOSFET等である第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、流し得る電流を示す定格電流が、フォトMOSFET等の非絶縁型のスイッチング素子に比較して高くなるように設定される。 For example, MOSFETs can be used as the first and second non-insulated elements M1 and M2, but the present invention is not limited to this. The first and second non-insulated elements M1 and M2 such as MOSFETs are set so that the rated current indicating the current that can flow is higher than that of non-insulated switching elements such as photo MOSFETs. .
上記した第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子には、キャパシタCが絶縁型素子SW等を介して接続され、これによって第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、充電されたキャパシタCの電圧が供給されて駆動することが可能となる。 Capacitors C are connected to the gate terminals of the first and second non-insulated elements M1 and M2 via the insulating elements SW and the like, whereby the first and second non-insulated elements M1 and M2 are The charged voltage of the capacitor C is supplied and can be driven.
具体的に説明すると、第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子はともに、絶縁型素子SWに接続される。かかる絶縁型素子SWとしては、例えばフォトカプラを用いることができるが、これに限られず、フォトMOSFETなどであってもよい。 Specifically, the gate terminals of the first and second non-insulating elements M1 and M2 are both connected to the insulating element SW. As the insulating element SW, for example, a photocoupler can be used, but is not limited thereto, and may be a photo MOSFET or the like.
フォトカプラである絶縁型素子SWは、バイポーラトランジスタを含み、かかるバイポーラトランジスタのエミッタに、上記した第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子が接続される。 Insulated element SW that is a photocoupler includes a bipolar transistor, and the gate terminals of the first and second non-insulated elements M1 and M2 are connected to the emitter of the bipolar transistor.
また、絶縁型素子SWにおいて、バイポーラトランジスタのコレクタは、第1ダイオードD1のカソードおよび第2ダイオードD2のカソードに接続される。第1ダイオードD1のアノードは、第1、第2スタック12a,12bの正極側の経路に接続される一方、第2ダイオードD2のアノードは、第1、第2スタック12a,12bの負極側の経路に接続される。
In the insulated element SW, the collector of the bipolar transistor is connected to the cathode of the first diode D1 and the cathode of the second diode D2. The anode of the first diode D1 is connected to the path on the positive side of the first and
換言すれば、第1ダイオードD1のアノードは、第5スイッチS5の一端とキャパシタCとの間に接続される。一方、第2ダイオードD2のアノードは、第6スイッチS6の一端とキャパシタCとの間に接続される。第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、上記のように接続されることで、充電されたキャパシタCの電圧が供給されて駆動することとなるが、これについては図6A,10Aを用いて後述する。 In other words, the anode of the first diode D1 is connected between one end of the fifth switch S5 and the capacitor C. On the other hand, the anode of the second diode D2 is connected between one end of the sixth switch S6 and the capacitor C. The first and second non-insulated elements M1 and M2 are connected as described above to be driven by being supplied with the voltage of the charged capacitor C. This is illustrated in FIGS. 6A and 10A. Will be described later.
上記のように、電圧検出回路部24にあっては、第1、第2非絶縁型素子M1,M2を駆動させる素子として絶縁型素子SWを用いたことから、第1、第2スタック12a,12bやキャパシタCの車体(図示せず)に対する絶縁性を確保することができる。
As described above, in the voltage
また、絶縁型素子SWはさらに、直列に接続された第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2の間に接続される。具体的には、絶縁型素子SWにおいて、バイポーラトランジスタのエミッタは、第7抵抗R7を介して、第1非絶縁型素子M1のソース端子と第2非絶縁型素子M2のソース端子との間に接続される。 Further, the insulating element SW is further connected between the first non-insulating element M1 and the second non-insulating element M2 connected in series. Specifically, in the insulating element SW, the emitter of the bipolar transistor is interposed between the source terminal of the first non-insulating element M1 and the source terminal of the second non-insulating element M2 via the seventh resistor R7. Connected.
これにより、例えば放電時にキャパシタCの電圧が低下して、第1、第2非絶縁型素子M1,M2がオフされた場合であっても、キャパシタCの放電を継続することが可能となるが、これについては図6B,10Bを用いて後述する。 As a result, for example, even when the voltage of the capacitor C drops during discharging and the first and second non-insulated elements M1 and M2 are turned off, the discharging of the capacitor C can be continued. This will be described later with reference to FIGS. 6B and 10B.
なお、第7抵抗R7は、第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子にキャパシタCの電圧が供給されなくなってオフされたとき、第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2を同電位にするための抵抗である。 The seventh resistor R7 is connected to the first non-isolated element M1 and the second non-insulated element when the voltage of the capacitor C is not supplied to the gate terminals of the first and second non-insulated elements M1 and M2. This is a resistor for setting the mold element M2 to the same potential.
電圧検出回路部24の説明を続けると、第5スイッチS5の他端は、A/D変換部25に接続されるとともに、途中で分岐して第5抵抗R5を介して車体GNDに接続される。また、第6スイッチS6の他端は、第6抵抗R6を介して車体GNDに接続される。
Continuing the description of the voltage
A/D変換部25は、電圧検出回路部24の接続点Aにおける電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換されたデジタル値を制御部26へ出力する。
The A /
ここで、第1、第2スタック12a,12bの電圧を検出するために行われる、キャパシタCの充電および放電について説明する。
Here, charging and discharging of the capacitor C performed to detect the voltages of the first and
本実施形態に係る電源監視装置23にあっては、電圧検出処理として、先ず第1スタック12aまたは第2スタック12bの電圧でキャパシタCの充電を行い、次に、充電されたキャパシタCを電圧を検出するための放電経路に接続して電圧の検出を行う。続いて、電源監視装置23にあっては、次回の電圧検出等の処理に備え、キャパシタCを放電のみが行われる放電経路に接続して放電を継続し、その後キャパシタCの放電の完了によって一連の電圧検出処理が終わる。
In the power
上記した電源監視装置23におけるキャパシタCの充電および放電について図4〜図7を参照して説明する。図4は、第1スタック12aの電圧でキャパシタCの充電を行う充電経路を示す図である。図5は、充電されたキャパシタCの電圧を検出するための放電経路を示す図であり、図6A,6Bは、キャパシタCの放電のみが行われる放電経路を示す図である。また、図7は、第2スタック12bの電圧でキャパシタCの充電を行う充電経路を示す図である。
Charging and discharging of the capacitor C in the power
電源監視装置23では、第1、第2スタック12a,12b毎にキャパシタCが充電される。先ず、第1スタック12aの電圧(以下「第1スタック電圧」と記載する場合がある)でキャパシタCを充電する例を説明すると、図4に示すように、第1スイッチS1および第2スイッチS2がオンされ、他のスイッチS3〜S6や絶縁型素子SW等がオフされる。
In the power
これにより、第1スタック12aの正極側は、第1抵抗R1、第1スイッチS1、キャパシタC、第2スイッチS2および第2抵抗R2を介して第1スタック12aの負極側と接続される。すなわち、第1スタック12aとキャパシタCとを結ぶ第1経路P1が形成され、キャパシタCに第1スタック電圧が充電される。
Thereby, the positive electrode side of the
そして、第1経路P1が形成されてから所定時間が経過した後、キャパシタCの電圧を放電させて、第1スタック電圧の検出が行われる。すなわち、充電されたキャパシタCは、電圧を検出するための放電経路に接続される。具体的には、図5に示すように、第1スイッチS1および第2スイッチS2がオフされるとともに、第5スイッチS5および第6スイッチS6がオンされる。 Then, after a predetermined time has elapsed since the formation of the first path P1, the voltage of the capacitor C is discharged, and the first stack voltage is detected. That is, the charged capacitor C is connected to a discharge path for detecting a voltage. Specifically, as shown in FIG. 5, the first switch S1 and the second switch S2 are turned off, and the fifth switch S5 and the sixth switch S6 are turned on.
これにより、電圧検出回路部24には、放電経路たる第2経路P2が形成される。第5スイッチS5の他端にはA/D変換部25が接続されているため、第2経路P2が形成されると、キャパシタCの電圧(すなわち第1スタック電圧)がA/D変換部25に入力される。なお、A/D変換部25は、第5、第6スイッチS5,S6がオンした瞬間に入力されたアナログ値をデジタル値に変換して制御部26へ出力する。これにより、第1スタック電圧が検出されることとなる。
As a result, a second path P <b> 2 that is a discharge path is formed in the voltage
次に、次回の電圧検出等の処理に備えるべく、キャパシタCの放電を完了させる。具体的には、充電されたキャパシタCは、放電のみが行われる放電経路に接続される。より具体的には、図6Aに示すように、第5スイッチS5および第6スイッチS6がオフされるとともに、絶縁型素子SWに駆動信号が入力されてオンされる。 Next, the discharge of the capacitor C is completed in preparation for the next processing such as voltage detection. Specifically, the charged capacitor C is connected to a discharge path where only discharging is performed. More specifically, as shown in FIG. 6A, the fifth switch S5 and the sixth switch S6 are turned off, and a drive signal is input to the isolated element SW and turned on.
これにより、電圧検出回路部24には、放電経路P10が形成される。具体的には、絶縁型素子SWがオンされることで、先ず図6Aに放電経路P11として示すように、キャパシタCの電圧が、第1ダイオードD1、絶縁型素子SWを介して第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子に供給される。
Thereby, a discharge path P <b> 10 is formed in the voltage
これにより、第1、第2非絶縁型素子M1,M2はオンされ、キャパシタCと第1、第2非絶縁型素子M1,M2とが導通し、放電経路P10が形成される。従って、キャパシタCにおいては、電流が第1非絶縁型素子M1、第2非絶縁型素子M2を流れて放電が行われる。 As a result, the first and second non-insulated elements M1 and M2 are turned on, the capacitor C and the first and second non-insulated elements M1 and M2 are conducted, and the discharge path P10 is formed. Accordingly, in the capacitor C, a current flows through the first non-insulated element M1 and the second non-insulated element M2, and discharge is performed.
このように、第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、放電経路P10に設けられており、また定格電流が、従来技術で用いられていたフォトMOSFETに比較して高い。そのため、放電経路P10において、キャパシタCからの電流が比較的多く流れ、よって放電時間を短縮することができる。 Thus, the first and second non-insulated elements M1 and M2 are provided in the discharge path P10, and the rated current is higher than that of the photo MOSFET used in the conventional technique. Therefore, a relatively large amount of current flows from the capacitor C in the discharge path P10, so that the discharge time can be shortened.
また、第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、充電されたキャパシタCの電圧が絶縁型素子SWを介して入力されて駆動することで、放電経路P10を形成している。これにより、電源監視装置23にあっては、キャパシタCの電圧が第1、第2非絶縁型素子M1,M2の駆動にも利用されることとなるため、キャパシタCの放電を促進させることができ、放電時間を一層短縮することができる。
Further, the first and second non-insulated elements M1 and M2 are driven by the charged voltage of the capacitor C being input via the insulated element SW, thereby forming the discharge path P10. As a result, in the power
また、上記のように構成することで、第1、第2非絶縁型素子M1,M2を駆動させるための専用の電源を不要にでき、電源監視装置23の構成を簡素化することもできる。
Further, by configuring as described above, a dedicated power source for driving the first and second non-insulating elements M1 and M2 can be eliminated, and the configuration of the power
続いて、キャパシタCの放電が進むと、キャパシタCの電圧が低下し、それに伴って第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子へ供給される電圧も低下する。そして、ゲート端子への供給電圧が、第1、第2非絶縁型素子M1,M2を駆動させることのできるしきい値Vref以下に低下すると、第1、第2非絶縁型素子M1,M2はオフされ、よって放電経路P10によるキャパシタCの放電が終わる。 Subsequently, when the discharge of the capacitor C proceeds, the voltage of the capacitor C decreases, and accordingly, the voltage supplied to the gate terminals of the first and second non-insulated elements M1 and M2 also decreases. When the supply voltage to the gate terminal falls below the threshold value Vref that can drive the first and second non-insulating elements M1 and M2, the first and second non-insulating elements M1 and M2 Thus, the discharge of the capacitor C by the discharge path P10 ends.
そこで、本実施形態においては、絶縁型素子SWが、直列に接続された第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2の間に接続されることから、キャパシタCの放電を継続することができる。 Therefore, in the present embodiment, since the insulated element SW is connected between the first non-insulated element M1 and the second non-insulated element M2 connected in series, the discharge of the capacitor C is continued. be able to.
具体的には、図6Bに放電経路P12として示すように、キャパシタCにおいては、電流が第1ダイオードD1、絶縁型素子SW、第7抵抗R7および第2非絶縁型素子M2の寄生ダイオードM2aを流れて放電が行われる。 Specifically, as shown as the discharge path P12 in FIG. 6B, in the capacitor C, the current flows through the first diode D1, the insulating element SW, the seventh resistor R7, and the parasitic diode M2a of the second non-insulating element M2. It flows and discharges.
このように、本実施形態にあっては、絶縁型素子SWが第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2の間に接続され、第2非絶縁型素子M2の寄生ダイオードM2aを利用することで、キャパシタCの放電を継続でき、放電時間をより一層短縮することができる。 Thus, in the present embodiment, the insulating element SW is connected between the first non-insulating element M1 and the second non-insulating element M2, and the parasitic diode M2a of the second non-insulating element M2 is connected. By using, the discharge of the capacitor C can be continued and the discharge time can be further shortened.
次に、第2スタック12bの電圧(以下「第2スタック電圧」と記載する場合がある)でキャパシタCを充電する例を説明する。図7に示すように、第3スイッチS3および第4スイッチS4がオンされ、他のスイッチS1,S2,S5,S6や絶縁型素子SW等がオフされる。
Next, an example in which the capacitor C is charged with the voltage of the
これにより、第2スタック12bの正極側は、第3抵抗R3、第3スイッチS3、キャパシタC、第4スイッチS4および第4抵抗R4を介して第2スタック12bの負極側と接続される。すなわち、第2スタック12bとキャパシタCとを結ぶ第3経路P3が形成され、キャパシタCに第2スタック電圧が充電される。
Thereby, the positive electrode side of the
そして、第3経路P3が形成されてから所定時間が経過した後、第3、第4スイッチS3,S4がオフされるとともに、第5、第6スイッチS5,S6がオンされて、キャパシタCの電圧を放電させる(図5参照)。 Then, after a predetermined time has elapsed since the formation of the third path P3, the third and fourth switches S3 and S4 are turned off, and the fifth and sixth switches S5 and S6 are turned on. The voltage is discharged (see FIG. 5).
これにより、電圧検出回路部24には第2経路P2が形成され、キャパシタCの電圧(すなわち第2スタック電圧)がA/D変換部25に入力される。そして、A/D変換部25は、上記と同様に、入力された電圧のアナログ値をデジタル値に変換して制御部26へ出力する。これにより、第2スタック電圧が検出されることとなる。
As a result, the second path P <b> 2 is formed in the voltage
続いて、第5、第6スイッチS5,S6がオフされるとともに、絶縁型素子SWがオンされ、キャパシタCの放電を完了させる(図6A,6B参照)。 Subsequently, the fifth and sixth switches S5 and S6 are turned off, and the insulating element SW is turned on to complete the discharge of the capacitor C (see FIGS. 6A and 6B).
このように、放電側の経路と充電側の経路とを切り替えてキャパシタCへの充電および放電が行われることで、第1スタック電圧および第2スタック電圧を検出することができる。 In this manner, the first stack voltage and the second stack voltage can be detected by switching the discharge-side path and the charge-side path to charge and discharge the capacitor C.
なお、第1、第2スタック電圧の検出処理において、キャパシタCは満充電されることを要しない。すなわち、例えば、第1、第2スタック電圧の検出処理では、満充電に要するであろう時間よりも短い所定時間だけ充電を行い、その充電電圧に基づいて第1、第2スタック電圧を推定してもよい。これにより、第1、第2スタック電圧の検出処理時間を短縮することができる。 In the first and second stack voltage detection processes, the capacitor C does not need to be fully charged. That is, for example, in the first and second stack voltage detection processing, charging is performed for a predetermined time shorter than the time required for full charge, and the first and second stack voltages are estimated based on the charging voltage. May be. Thereby, the detection processing time of the first and second stack voltages can be shortened.
また、電圧検出回路部24の回路には、図3に示すように、上記した組電池10の正極側の絶縁抵抗Rpと負極側の絶縁抵抗Rnとが設けられている。なお、これら各絶縁抵抗Rp,Rnは、実装された抵抗と、車体GNDに対する絶縁を仮想的に表した抵抗との合成抵抗を示しているが、ここでは、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかを問わない。
Further, as shown in FIG. 3, the circuit of the voltage
各絶縁抵抗Rp,Rnの抵抗値は、正常時にはほとんど通電することが無い程度に十分に大きい値、例えば数MΩとされる。但し、絶縁抵抗Rp,Rnが劣化した異常時には、例えば組電池10が車体GNDなどと短絡して、あるいは短絡に近い状態となって通電してしまう程度の抵抗値に低下する。
The resistance value of each of the insulation resistances Rp and Rn is set to a sufficiently large value, for example, several MΩ, so that almost no current is supplied in a normal state. However, when the insulation resistances Rp and Rn are deteriorated abnormally, for example, the assembled
ここで、組電池10の絶縁抵抗Rp,Rnの劣化を検出するために行われる、キャパシタCの充電および放電について図8,9を参照して説明する。図8は、組電池10の正極側の絶縁抵抗Rpの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。また、図9は、組電池10の負極側の絶縁抵抗Rnの劣化を検出する際の充電経路を示す図である。
Here, charging and discharging of the capacitor C performed for detecting deterioration of the insulation resistances Rp and Rn of the assembled
先ず、正極側の絶縁抵抗Rpの劣化を検出する場合は、図8に示すように、第4スイッチS4および第5スイッチS5がオンされ、他のスイッチS1〜S3,S6や絶縁型素子SW等がオフされる。これにより、第1スタック12aの正極側は、絶縁抵抗Rp、第5抵抗R5、第5スイッチS5、キャパシタC、第4スイッチS4、第4抵抗R4および第2スタック12bを介して第1スタック12aの負極側と接続される。
First, when detecting the deterioration of the insulation resistance Rp on the positive side, as shown in FIG. 8, the fourth switch S4 and the fifth switch S5 are turned on, and the other switches S1 to S3, S6, the insulation type element SW, etc. Is turned off. Thus, the positive side of the
すなわち、第1、第2スタック12a,12bとキャパシタCとを正極側の絶縁抵抗Rpを介して結ぶ第4経路P4が形成される。この際、絶縁抵抗Rpの抵抗値が正常である場合には、第4経路P4はほとんど導通せず、絶縁抵抗Rpが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第4経路P4は導通することとなる。
That is, a fourth path P4 that connects the first and
そして、第4経路P4が形成されてから所定時間が経過した後、第4スイッチS4がオフされるとともに、第6スイッチS6がオンされてキャパシタCの電圧を放電させる(図5参照)。このときに検出されるキャパシタCの電圧を「電圧VRp」とし、電圧VRpに基づいて絶縁抵抗Rpの劣化を検出するが、これについては後述する。 Then, after a predetermined time has elapsed since the formation of the fourth path P4, the fourth switch S4 is turned off and the sixth switch S6 is turned on to discharge the voltage of the capacitor C (see FIG. 5). The voltage of the capacitor C detected at this time is “voltage VRp”, and deterioration of the insulation resistance Rp is detected based on the voltage VRp, which will be described later.
続いて、第5、第6スイッチS5,S6がオフされるとともに、絶縁型素子SWがオンされ、キャパシタCの放電を完了させる(図6A,6B参照)。 Subsequently, the fifth and sixth switches S5 and S6 are turned off, and the insulating element SW is turned on to complete the discharge of the capacitor C (see FIGS. 6A and 6B).
負極側の絶縁抵抗Rnの劣化を検出する場合は、図9に示すように、第1スイッチS1および第6スイッチS6がオンされ、他のスイッチS2〜S5や絶縁型素子SW等がオフされる。これにより、第1スタック12aの正極側は、第1抵抗R1、第1スイッチS1、キャパシタC、第6スイッチS6、第6抵抗R6、絶縁抵抗Rnおよび第2スタック12bを介して第1スタック12aの負極側と接続される。
When detecting the deterioration of the negative-side insulation resistance Rn, as shown in FIG. 9, the first switch S1 and the sixth switch S6 are turned on, and the other switches S2 to S5, the insulation element SW, and the like are turned off. . Accordingly, the positive side of the
すなわち、第1、第2スタック12a,12bとキャパシタCとを負極側の絶縁抵抗Rnを介して結ぶ第5経路P5が形成される。この際、絶縁抵抗Rnの抵抗値が正常である場合には、第5経路P5はほとんど導通せず、絶縁抵抗Rnが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第5経路P5は導通することとなる。
That is, a fifth path P5 is formed that connects the first and
そして、第5経路P5が形成されてから所定時間が経過した後、図5に示すように、キャパシタCの電圧を放電させる。このときに検出されるキャパシタCの電圧を「電圧VRn」とし、電圧VRnに基づいて絶縁抵抗Rnの劣化を検出するが、これについては後述する。 Then, after a predetermined time has elapsed since the fifth path P5 is formed, the voltage of the capacitor C is discharged as shown in FIG. The voltage of the capacitor C detected at this time is “voltage VRn”, and the deterioration of the insulation resistance Rn is detected based on the voltage VRn, which will be described later.
なお、絶縁抵抗Rp,Rnの劣化検出処理では、満充電に要するであろう時間よりも短い所定時間だけ充電を行い、その充電電圧を電圧VRp,VRnとして用いて絶縁抵抗Rp,Rnの劣化検出を行う。 In the deterioration detection process of the insulation resistances Rp and Rn, the battery is charged for a predetermined time shorter than the time required for full charge, and the charge voltage is used as the voltages VRp and VRn to detect the deterioration of the insulation resistances Rp and Rn. I do.
続いて、第5、第6スイッチS5,S6がオフされるとともに、絶縁型素子SWがオンされ、キャパシタCの放電を完了させる点は、上記と同じである(図6A,6B参照)。 Subsequently, the fifth and sixth switches S5 and S6 are turned off, the isolated element SW is turned on, and the discharge of the capacitor C is completed, as described above (see FIGS. 6A and 6B).
ここで、第1、第2非絶縁型素子M1,M2が双方向に導通可能とされる点について詳しく説明する。上記した充放電システム1においては、例えば絶縁抵抗Rnの劣化を検出するための充電経路(第5経路P5)が形成されている状態で、昇圧コンバータ70(図9参照)が動作する場合がある。かかる場合、例えば絶縁抵抗Rnの状態や昇圧コンバータ70の動作タイミング等によっては、ボディ電圧が変動して電源の電圧を上回ることがある。
Here, the point that the first and second non-insulating elements M1 and M2 can be conducted in both directions will be described in detail. In the charging / discharging
ボディ電圧が電源の電圧を上回ると、キャパシタCに負電圧が充電される。詳しくは、図9に示すように、想像線で示す昇圧コンバータ70によって充電経路P5aのように電流が流れ、充電経路P5aの電流が第5経路P5の電流より大きくなると、キャパシタCに負電圧が充電されることとなる。
When the body voltage exceeds the voltage of the power supply, the capacitor C is charged with a negative voltage. Specifically, as shown in FIG. 9, when a current flows in the charging path P5a by the
このように、負電圧が充電されたキャパシタCであっても、第1、第2非絶縁型素子M1,M2が双方向に導通可能とされるため、キャパシタCの放電を行うことができる。これについて図10A,10Bを参照して説明する。 As described above, even if the capacitor C is charged with a negative voltage, the first and second non-insulated elements M1 and M2 can be conducted in both directions, so that the capacitor C can be discharged. This will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.
図10A,10Bは、負電圧が充電されたキャパシタCの放電のみが行われる放電経路を示す図である。 10A and 10B are diagrams illustrating a discharge path in which only the capacitor C charged with a negative voltage is discharged.
電源監視装置23にあっては、負電圧が充電されたキャパシタCの電圧が検出された後、次回の電圧検出等の処理に備えるべく、図10Aに示すように、第5スイッチS5および第6スイッチS6がオフされるとともに、絶縁型素子SWに駆動信号が入力されてオンされる。
In the power
これにより、電圧検出回路部24には、放電経路P10aが形成される。具体的には、絶縁型素子SWがオンされることで、先ず図10Aに放電経路P11aとして示すように、キャパシタCの電圧が、第2ダイオードD2、絶縁型素子SWを介して第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子に供給される。
As a result, a discharge path P <b> 10 a is formed in the voltage
これにより、第1、第2非絶縁型素子M1,M2はオンされ、キャパシタCと第1、第2非絶縁型素子M1,M2とが導通し、放電経路P10aが形成される。従って、キャパシタCにおいては、電流が第2非絶縁型素子M2、第1非絶縁型素子M1を流れて放電が行われる。 As a result, the first and second non-insulated elements M1 and M2 are turned on, the capacitor C and the first and second non-insulated elements M1 and M2 are brought into conduction, and the discharge path P10a is formed. Therefore, in the capacitor C, a current flows through the second non-insulated element M2 and the first non-insulated element M1, and discharge is performed.
また、キャパシタCの放電が進み、第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子へ供給される電圧が低下し、ゲート端子への供給電圧が上記したしきい値Vref以下に低下すると、第1、第2非絶縁型素子M1,M2はオフされる。 Further, when the discharge of the capacitor C progresses, the voltage supplied to the gate terminals of the first and second non-insulated elements M1 and M2 decreases, and the supply voltage to the gate terminals decreases below the above threshold value Vref. The first and second non-insulating elements M1 and M2 are turned off.
しかしながら、本実施形態においては、上記したように、絶縁型素子SWが、直列に接続された第1非絶縁型素子M1および第2非絶縁型素子M2の間に接続される。従って、図10Bに放電経路P12aとして示すように、キャパシタCにおいては、電流が第2ダイオードD2、絶縁型素子SW、第7抵抗R7および第1非絶縁型素子M1の寄生ダイオードM1aを流れて放電が継続して行われることとなる。 However, in the present embodiment, as described above, the insulating element SW is connected between the first non-insulating element M1 and the second non-insulating element M2 connected in series. Accordingly, as shown as a discharge path P12a in FIG. 10B, in the capacitor C, a current flows through the second diode D2, the insulating element SW, the seventh resistor R7, and the parasitic diode M1a of the first non-insulating element M1 to discharge. Will continue.
このように、本実施形態にあっては、キャパシタCに正電圧が充電された場合であっても、負電圧が充電された場合であっても、第1、第2非絶縁型素子M1,M2が双方向に導通可能とされることから、キャパシタCの放電を確実に行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the first and second non-insulated elements M1 and M1 are charged regardless of whether the capacitor C is charged with a positive voltage or the negative voltage. Since M2 can conduct in both directions, the capacitor C can be reliably discharged.
図2の説明に戻ると、電源監視装置23の制御部26は、CPU、RAMおよびROMなどを備えたマイクロコンピュータである。具体的には、制御部26は、スイッチ制御部26aと、電圧検出部26bと、電源監視部26cとを備える。
Returning to the description of FIG. 2, the
スイッチ制御部26aは、第1スイッチS1〜第6スイッチS6、非絶縁型のスイッチング素子M1,M2や絶縁型のスイッチング素子SWの動作を制御し、充電経路である第1、第3、第4、第6経路P1,P3,P4,P5、放電経路である第2経路P2および放電経路P10〜P12,P10a〜P12aを形成する。
The
なお、第1〜第6スイッチS1〜S6や絶縁型素子SWのスイッチングパターンは、RAMおよびROMなどの記憶部に予め記憶させておくものとする。そして、スイッチ制御部26aは、適宜なタイミングで記憶部からスイッチングパターンを読み出すことによって、充電経路または放電経路を形成する。
It should be noted that the switching patterns of the first to sixth switches S1 to S6 and the insulation type element SW are stored in advance in a storage unit such as a RAM and a ROM. And the
電圧検出部26bは、スイッチ制御部26aによって放電経路である第2経路P2が形成されると、充電されたキャパシタCの電圧をA/D変換部25を介して検出する。電圧検出部26bは、上記した第1、第2スタック電圧および電圧VRp,VRnを検出するものとする。そして、電圧検出部26bは、検出した第1、第2スタック電圧等を示す信号を電源監視部26cへ出力する。
The voltage detection unit 26b detects the voltage of the charged capacitor C via the A /
電源監視部26cは、第1、第2スタック電圧に基づいて、第1、第2スタック12a,12bの充電状態を監視する。そして、電源監視部26cは、第1、第2スタック12a,12bを含む組電池10の充電状態の監視結果を示す情報を車両制御装置30(図1参照)へ出力する。なお、車両制御装置30は、上述したように、組電池10の充電状態の監視結果に応じて車両制御を行う。
The
電源監視部26cはさらに、キャパシタCの電圧VRp,VRnに基づいて、絶縁抵抗Rp,Rnの劣化を検出する。
The power
具体的には、絶縁抵抗Rpや絶縁抵抗Rnが劣化しておらず抵抗値が低下していない場合は、キャパシタCはほとんど充電されないか、あるいは充電されたとしても十分に小さい電圧が充電される。したがって、電源監視部26cは、電圧VRpや電圧VRnを、比較的低い値に予め設定された所定値Vaと比較する。
Specifically, when the insulation resistance Rp and the insulation resistance Rn are not deteriorated and the resistance value is not lowered, the capacitor C is hardly charged or even if it is charged, a sufficiently small voltage is charged. . Therefore, the power
そして、電源監視部26cは、キャパシタCの電圧VRpが所定値Va以上となった場合、絶縁抵抗Rpの劣化を検出する、言い換えれば、絶縁抵抗Rpに異常が生じて漏電していると判定する。他方、電源監視部26cは、電圧VRpが所定値Va未満の場合、絶縁抵抗Rpに劣化はない、言い換えれば、絶縁抵抗Rpは正常であり、漏電していないと判定する。
Then, when the voltage VRp of the capacitor C becomes equal to or higher than the predetermined value Va, the power
同様に、電源監視部26cは、電圧VRnが所定値Va以上となった場合、絶縁抵抗Rnの劣化を検出する一方、電圧VRnが所定値Va未満の場合、絶縁抵抗Rnに劣化はないと判定する。なお、上記では、電圧VRn,VRpと比較する値を同じ所定値Vaとしたが、これに限られず、互いに異なる値に設定されたしきい値を用いてもよい。
Similarly, when the voltage VRn is equal to or higher than the predetermined value Va, the power
そして、電源監視部26cは、上記した絶縁抵抗Rp,Rnの劣化状態の結果を示す情報を車両制御装置30等へ出力する。そして、車両制御装置30は、劣化状態に応じた車両制御やユーザへの報知動作などを行う。
And the power
<3.充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的動作>
次に、以上のように構成された電源監視システム20で行われる、充電状態監視処理および劣化検出処理の具体的な動作について図11,12を参照して説明する。
<3. Specific operation of charge state monitoring process and deterioration detection process>
Next, specific operations of the charge state monitoring process and the deterioration detection process performed by the power
図11は、電源監視システム20が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。図12は、図11に示す処理の一部であるステップS10〜S12を説明する図である。なお、図11に示す各種の処理は、電源監視装置23の制御部26による制御に基づいて実行される。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a part of a processing procedure of processing executed by the power
図11に示すように、先ず制御部26は、第1経路P1を形成してキャパシタCの充電を行う(ステップS10)。次いで、制御部26は、第2経路P2を形成して第1スタック電圧を検出する(ステップS11)。そして、制御部26は、絶縁型素子SWを制御して放電経路P10,P11を形成した後、放電経路P12を形成し、キャパシタCの放電を完了させる(ステップS12)。
As shown in FIG. 11, first, the
上記したステップS10〜S12の処理について、図12を用いて詳説すると、制御部26は、時刻a1において第1、第2スイッチS1,S2をオンして第1経路P1を形成する。これにより、キャパシタCは第1スタック電圧が供給されて充電を開始する。
The processing in steps S10 to S12 described above will be described in detail with reference to FIG. 12. The
制御部26は、所定時間が経過してキャパシタCの電圧が例えば満充電の値V1に到達すると(時刻a2)、第1、第2スイッチS1,S2をオフし、第5、第6スイッチS5,S6をオンして第2経路P2を形成する。これにより、第1スタック電圧が検出される。
When a predetermined time elapses and the voltage of the capacitor C reaches, for example, the fully charged value V1 (time a2), the
制御部26は、時刻a3において、第1スタック電圧の検出が終わると、絶縁型素子SWをオンして放電経路P11を形成することで、第1、第2非絶縁型素子M1,M2をオンし、放電経路P10を形成する。このようにして、キャパシタCの放電が行われる。
When the detection of the first stack voltage is completed at time a3, the
放電経路P10には、上記したように、定格電流が比較的高い第1、第2非絶縁型素子M1,M2が設けられているため、キャパシタCの放電は急速に進み、キャパシタCの電圧は、時刻a4において、しきい値Vrefまで低下する。 As described above, since the first and second non-insulated elements M1 and M2 having a relatively high rated current are provided in the discharge path P10, the discharge of the capacitor C proceeds rapidly, and the voltage of the capacitor C is At time a4, the voltage drops to the threshold value Vref.
しきい値Vrefは、第1、第2非絶縁型素子M1,M2を駆動させることのできる電圧値であることから、時刻a4でキャパシタCの電圧がしきい値Vref以下になると、第1、第2非絶縁型素子M1,M2はオフされる。 Since the threshold value Vref is a voltage value that can drive the first and second non-insulated elements M1 and M2, when the voltage of the capacitor C becomes equal to or lower than the threshold value Vref at time a4, The second non-insulating elements M1 and M2 are turned off.
第1、第2非絶縁型素子M1,M2がオフされても、上記した放電経路P12が形成され、キャパシタCの放電は継続される。そして、時刻a5においてキャパシタCの放電が完了する。 Even when the first and second non-insulated elements M1 and M2 are turned off, the above-described discharge path P12 is formed and the discharge of the capacitor C is continued. Then, the discharge of the capacitor C is completed at time a5.
その後、制御部26は、時刻a6において、絶縁型素子SWをオフし、次の電圧検出処理に移行する。なお、図示の例では、キャパシタCの放電が終了した後に絶縁型素子SWをオフしたが、これに限られず、キャパシタCの放電が完了したと同時、すなわち、時刻a5で絶縁型素子SWをオフしてもよい。
Thereafter, at time a6, the
ここで、図12においては、従来のフォトMOSFETを放電経路のスイッチング素子として用いた場合のキャパシタCの放電状態を想像線で示した。フォトMOSFETは、定格電流が第1、第2非絶縁型素子M1,M2と比べて低いため、放電に時間を要し、図12に想像線で示すように、キャパシタCの放電が終わるのに時刻a7までかかり、結果として一連の電圧検出処理が完了するまでに時間Txがかかる。 Here, in FIG. 12, the discharge state of the capacitor C when the conventional photo MOSFET is used as the switching element of the discharge path is indicated by an imaginary line. Since the rated current of the photo MOSFET is lower than that of the first and second non-insulated elements M1 and M2, it takes time to discharge, and as shown by an imaginary line in FIG. It takes time a7, and as a result, it takes time Tx to complete a series of voltage detection processes.
これに対し、本実施形態に係る電源監視装置23においては、放電経路P10に第1、第2非絶縁型素子M1,M2(MOSFET)を設けることで、放電の時間を短縮することができ、一連の電圧検出処理を時間Taで完了させることができる。従って、本実施形態にあっては、時間Txと時間Taの差である時間Tbの分だけ電圧検出処理の時間を短縮することができる。
On the other hand, in the power
なお、上記した電圧処理時間の短縮は、放電時間の短縮に起因するものであるため、同じようにキャパシタCの放電を行う絶縁抵抗Rp,Rnの劣化検出の処理時間についても、同様に短縮することができる。 In addition, since the shortening of the voltage processing time described above is caused by the shortening of the discharging time, the processing time for detecting the deterioration of the insulation resistances Rp and Rn for discharging the capacitor C is similarly shortened. be able to.
図11の説明に戻ると、続いて制御部26は、第3経路P3を形成して第2スタック電圧によるキャパシタCの充電を行う(ステップS13)。次いで、制御部26は、第2経路P2を形成して第2スタック電圧を検出し(ステップS14)、続いて放電経路P10,P11,P12を形成して、キャパシタCの放電を完了させる(ステップS15)。
Returning to the description of FIG. 11, the
次いで、制御部26は、第4経路P4を形成し(ステップS16)、所定時間経過後、第2経路P2を形成してキャパシタCの電圧VRpを検出する(ステップS17)。次いで、制御部26は、放電経路P10,P11,P12を形成して、キャパシタCの放電を完了させる(ステップS18)。
Next, the
次いで、制御部26は、第5経路P5を形成し(ステップS19)、所定時間経過後、第2経路P2を形成してキャパシタCの電圧VRnを検出する(ステップS20)。続いて、制御部26は、放電経路P10,P11,P12を形成して、キャパシタCの放電を完了させる(ステップS21)。
Next, the
そして、制御部26は、ステップS17,S20で検出されたキャパシタCの電圧VRp,VRnに基づいて絶縁抵抗Rp,Rnの劣化を検出する(ステップS22)。次いで、制御部26は、劣化検出結果として絶縁抵抗Rp,Rnの劣化状態を示す情報と、組電池10の充電状態の監視結果として第1、第2スタック電圧を示す情報とを車両制御装置30へ出力する(ステップS23)。
Then, the
なお、上記では、第1スタック電圧、第2スタック電圧、電圧VRp、電圧VRnの順で検出するようにしたが、これは例示であって限定されるものではなく、検出の順番は任意に設定することができる。 In the above description, the detection is performed in the order of the first stack voltage, the second stack voltage, the voltage VRp, and the voltage VRn. However, this is only an example, and the detection order is arbitrarily set. can do.
上述してきたように、実施形態に係る電源監視装置23は、キャパシタCと、第1、第2非絶縁型素子M1,M2と、絶縁型素子SWとを備える。キャパシタCは、組電池10(電源の一例)によって充電され、少なくとも組電池10の電圧監視に用いられる。第1、第2非絶縁型素子M1,M2は、充電されたキャパシタCを放電する放電経路P10に設けられる。絶縁型素子SWは、第1、第2非絶縁型素子M1,M2のゲート端子に接続される。これにより、電源監視装置23において、電圧検出処理に要する時間を短縮することができる。
As described above, the
また、本実施形態に係る放電経路P10においては、定格電流が比較的高い第1、第2非絶縁型素子M1,M2が設けられているため、例えば電流を低減させるための放電抵抗を不要にすることができ、回路構成の簡素化を図ることができる。 In addition, in the discharge path P10 according to the present embodiment, the first and second non-insulated elements M1 and M2 having a relatively high rated current are provided, so that, for example, a discharge resistor for reducing the current is unnecessary. Therefore, the circuit configuration can be simplified.
また、例えば、車両の仕様変更によって電池スタック12や電池セル13が増加する場合であっても、本実施形態にあっては、電圧検出処理の時間を短縮したことから、規定された検出時間内で、増加した電池スタック12の分の電圧検出も行うことが可能となる。換言すれば、本実施形態に係る電源監視装置23にあっては、電池スタック12や電池セル13の増加に容易に対応することができる。
Further, for example, even when the
なお、上記した実施形態において、第1、第2非絶縁型素子M1,M2や絶縁型素子SW、キャパシタCなどの位置や個数は、例示であって限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the positions and the number of the first and second non-insulating elements M1 and M2, the insulating element SW, the capacitor C, etc. are examples and are not limited.
また、上記した絶縁抵抗Rp,Rnの劣化検出では、キャパシタCの電圧VRp、電圧VRnをそれぞれ所定値Vaと比較するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば電圧VRpと電圧VRnとを加算し、加算された電圧を予め設定された別のしきい値と比較して、絶縁抵抗Rp,Rnの劣化を検出するようにしてもよい。 Further, in the above-described deterioration detection of the insulation resistances Rp and Rn, the voltage VRp and the voltage VRn of the capacitor C are respectively compared with the predetermined value Va. However, the present invention is not limited to this. That is, for example, the voltage VRp and the voltage VRn may be added and the added voltage may be compared with another preset threshold value to detect deterioration of the insulation resistances Rp and Rn.
また、絶縁抵抗Rp,Rnの劣化検出処理を実行するタイミングは、上記に限定されるものではない。すなわち、例えば車両始動時や車両停止時、所定時間間隔や所定走行距離ごとなど、劣化検出処理を実行するタイミングを変更してもよい。 Moreover, the timing which performs the degradation detection process of insulation resistance Rp, Rn is not limited to the above. That is, for example, when the vehicle is started or stopped, the timing for executing the deterioration detection process may be changed, such as every predetermined time interval or every predetermined travel distance.
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 充放電システム
10 組電池
12a 第1スタック
12b 第2スタック
20 電源監視システム
23 電源監視装置
24 電圧検出回路部
26 制御部
C キャパシタ
M1 第1非絶縁型素子
M2 第2非絶縁型素子
P10,P11,P12 放電経路
Rn 絶縁抵抗
Rp 絶縁抵抗
SW 絶縁型素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
充電された前記キャパシタを放電する放電経路に設けられる非絶縁型のスイッチング素子と、
前記非絶縁型のスイッチング素子のゲート端子に接続される絶縁型のスイッチング素子と
を備えることを特徴とする電源監視装置。 A capacitor charged by a power source and used at least for monitoring the voltage of the power source;
A non-insulating switching element provided in a discharge path for discharging the charged capacitor;
An insulating switching element connected to a gate terminal of the non-insulating switching element.
充電された前記キャパシタの電圧が前記絶縁型のスイッチング素子を介して入力されて駆動することで、前記放電経路を形成すること
を特徴とする請求項1に記載の電源監視装置。 The non-insulating switching element is
The power supply monitoring apparatus according to claim 1, wherein the discharge path is formed by driving and driving the charged voltage of the capacitor through the insulating switching element.
2個の前記非絶縁型のスイッチング素子は、
双方向に導通可能となるように直列に接続されること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源監視装置。 There are two non-insulating switching elements,
The two non-insulating switching elements are:
The power supply monitoring device according to claim 1, wherein the power supply monitoring device is connected in series so as to be conductive in both directions.
直列に接続された2個の前記非絶縁型のスイッチング素子の間に接続されること
を特徴とする請求項3に記載の電源監視装置。 The insulating switching element further includes:
The power supply monitoring apparatus according to claim 3, wherein the power supply monitoring apparatus is connected between the two non-insulated switching elements connected in series.
Priority Applications (1)
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JP2016150145A JP2018017683A (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Power source monitoring device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7395240B2 (en) | 2021-08-06 | 2023-12-11 | 矢崎総業株式会社 | Ground fault detection device |
-
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- 2016-07-29 JP JP2016150145A patent/JP2018017683A/en active Pending
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