JP2019176714A - 電圧検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔第1実施形態〕
初めに第1実施形態について説明する。第1実施形態に係る電圧検出装置は、電気自動車(EV:Electric Vehicle)あるいはハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)等の移動車両に搭載される。第1実施形態に係る電圧検出装置は、バッテリBを構成する各電池セルC1〜Cnの電圧状態を監視する。nは2以上の整数である。第1実施形態に係る電圧検出装置は、図1に示すように、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF、電力調整部A、過電圧保護回路P1及び電圧検出回路Dを備える。電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF(遮断回路)、電力調整部A、過電圧保護回路P1及び電圧検出回路Dは、図示しない基板上に実装されている。
第1実施形態に係る電圧検出装置では、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn及び電力調整部Aにおいて突発的な過電圧が発生した場合、過電圧保護回路P1で以下の特徴的な動作を実行する。つまり、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn及び電力調整部Aにおいて所定のしきい値を超える過電圧が発生した場合、ツェナーダイオードZDのカソード端子に過電圧が印加され、ツェナーダイオードZDのカソード端子からアノード端子の向きに電流が流れ出す。
次に、第2実施形態に係る電圧検出装置について説明する。第2実施形態に係る電圧検出装置は、図2に示すように、過電圧保護回路P2の構成が第1実施形態の過電圧保護回路P1と異なる点において、上記第1実施形態と相違する。過電圧保護回路以外の第2実施形態に係る電圧検出装置の構成要素は、第1実施形態に係る電圧検出装置の構成要素と同様である。よって、第2実施形態に係る電圧検出装置の構成要素において、第1実施形態に係る電圧検出装置と同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。
第2実施形態に係る電圧検出装置は、図2に示すように、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF、電力調整部A、過電圧保護回路P2及び電圧検出回路Dを備える。電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF(遮断回路)、電力調整部A、過電圧保護回路P2及び電圧検出回路Dは、図示しない基板上に実装されている。
次に、第3実施形態に係る電圧検出装置について説明する。第3実施形態に係る電圧検出装置は、図3に示すように、過電圧保護回路P3の構成が第1実施形態の過電圧保護回路P1と異なる点において、上記第1実施形態と相違する。過電圧保護回路以外の第3実施形態に係る電圧検出装置の構成要素は第1実施形態に係る電圧検出装置の構成要素と同様である。よって、第3実施形態に係る電圧検出装置の構成要素において、第1実施形態に係る電圧検出装置の構成要素と同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
第3実施形態に係る電圧検出装置は、図3に示すように、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF、電力調整部A、過電圧保護回路P3及び電圧検出回路Dを備える。電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF(遮断回路)、電力調整部A、過電圧保護回路P3及び電圧検出回路Dは、図示しない基板上に実装されている。
第2保護用抵抗器HR2は、第1の端部が保護用スイッチング素子HSのコレクタ端子に接続され、第2の端部がグランドに接続されている。
次に、第4実施形態に係る電圧検出装置について説明する。第4実施形態に係る電圧検出装置の構成要素において、第1実施形態に係る電圧検出装置の構成要素と同一又は類似の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
第4実施形態に係る電圧検出装置は、第1実施形態に係る電圧検出装置と比較して、第3ダイオードDa1〜Dan+1を備えていない点で相違する。
第4実施形態に係る電圧検出装置は、図4に示すように、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF、電力調整部A、過電圧保護回路P4及び電圧検出回路Dを備える。電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF(遮断回路)、電力調整部A、過電圧保護回路P4及び電圧検出回路Dは、図示しない基板上に実装されている。
電力調整部Aに75V以上の過電圧が発生した場合には、電圧検出線L1に所定のしきい値以上の電圧が印加される。そして、第1ダイオードDb1を介してツェナーダイオードZDのカソード端子に75V以上の過電圧が印加される。
次に、第5実施形態に係る電圧検出装置について説明する。第5実施形態に係る電圧検出装置の構成要素において、第1実施形態に係る電圧検出装置の構成要素と同一又は類似の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
第5実施形態に係る電圧検出装置は、第1実施形態に係る電圧検出装置と比較して、第3ダイオードDa1〜Dan+1を備えていない点で相違する。また、第5実施形態に係る電圧検出装置は、第1実施形態に係る電圧検出装置と比較して、第1ダイオードDb1〜Dbnのうち、第1ダイオードDb1〜Dbmのみを備えている点で相違する。mは、2以上であり、n未満の整数である(2≦m<n)。
第5実施形態に係る電圧検出装置は、図5に示すように、電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF、電力調整部A、過電圧保護回路P5及び電圧検出回路Dを備える。電圧検出線L1〜Ln+1、放電回路H1〜Hn、ヒューズF(遮断回路)、電力調整部A、過電圧保護回路P5及び電圧検出回路Dは、図示しない基板上に実装されている。
過電圧保護回路P5は、ツェナーダイオードZD、保護用スイッチング素子HS、保護用抵抗器HR、第1ダイオードDb1〜Dbm及び第2ダイオードDcを備える。
第5実施形態に係る電圧検出装置は、第1ダイオードDb1〜Dbnのうち、第1のグループである第1ダイオードDb1〜Dbmのみを備えており、第2のグループを備えていない。
第1のグループである第1ダイオードDb1〜Dbmの各々は、直列接続された複数の電池セルC1〜Cnのうち、グランドを基準として電池セルのプラス端子の電圧が所定値Vth以上である電池セルに接続されている。所定値Vthは、例えば、電圧検出回路Dの入力端子の耐圧に基づいて設定される。例えば、所定値Vthは、上記耐圧にマージを持たせた値である。電圧検出回路Dの耐圧が80Vである場合には、所定値Vthは、例えば、50Vや60Vである。電圧検出回路Dの入力端子とは、電圧検出線L1〜Lnが接続されている電圧検出回路Dの端子である。図5に示す例では、電池セルC3〜Cnの各プラス端子の電圧は所定値Vth未満である。図5に示す例では、電池セルC2のプラス端子の電圧は所定値Vth以上である。また、電池セルC1のプラス端子の電圧は所定値Vth以上である。図5に示す例では、電圧検出回路Dの耐圧は、電池セルC3〜Cn分の電圧と比較して非常に大きい。したがって、過電圧保護回路P5は、電池セルC3〜Cn分の電圧から電圧検出回路Dを保護する必要がない。したがって、図5に示す例では、第1のグループは、第1ダイオードDb1及び第1ダイオードDb2である。
電力調整部Aに75V以上の過電圧が発生した場合には、電圧検出線L1に所定のしきい値以上の電圧が印加される。そして、第1ダイオードDb1を介してツェナーダイオードZDのカソード端子に75V以上の過電圧が印加される。
(1)上記第1〜5実施形態の遮断回路は、ヒューズFに限定されず、遮断回路は、ヒューズF以外の単独の回路素子あるいは複数の回路素子であってもよい。
H1〜Hn 放電回路
A 電力調整部
P 過電圧保護回路
D 電圧検出回路
ZD ツェナーダイオード
HS 保護用スイッチング素子
HR 保護用抵抗器
HR1 第1保護用抵抗器
HR2 保護用抵抗器
Da1〜Dan+1 第1ダイオード
Db1〜Dbn 第2ダイオード
Dc 第3ダイオード
Cp 比較器
Cn 制御装置
F ヒューズ(遮断回路)
Claims (5)
- バッテリを構成する複数の電池セルの各々に接続される複数の導線と、
前記バッテリからの電力の給電によって作動し、前記複数の導線を介して前記複数の電池セルの各々の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記複数の導線のうち、一以上の導線の電圧が所定のしきい値を超える場合には、前記一以上の導線と前記バッテリのマイナス端子とを電気的に接続する過電圧保護回路と、
前記一以上の導線から前記マイナス端子に流れる電流によって、前記マイナス端子と前記電圧検出回路との電気的な接続を不可逆的に遮断する遮断回路と、
を備える電圧検出装置。 - 前記遮断回路は、第1の端部が前記マイナス端子に接続され、第2の端部が前記電圧検出回路及びグランドに接続されるヒューズであり、
前記過電圧保護回路は、前記一以上の導線の電圧が所定の閾値を超える場合には、前記一以上の導線と前記グランドとを電気的に接続することで、前記遮断回路を介して前記一以上の導線と前記マイナス端子とを電気的に接続する、ことを特徴とする、請求項1に記載の電圧検出装置。 - 前記バッテリの電力を調整して駆動電力として前記電圧検出回路に供給する電力調整部を更に備え、
前記過電圧保護回路は、
前記所定のしきい値以上の電圧が印加されると電流が流れるツェナーダイオードと、
3つの端子を有し、前記3つの端子のうち、制御端子である第1の端子がツェナーダイオードのアノード端子に接続され、残りの2つの端子のうち、第2の端子がツェナーダイオードのカソード端子に接続され、第3の端子がグランドに接続されるスイッチング素子と、
第1の端部が前記ツェナーダイオードのアノード端子に接続され、第2の端部が前記グランドに接続される抵抗器と、
前記複数の電池セルのうち、少なくとも前記電池セルのプラス端子の電圧が所定値以上である複数の前記電池セルに接続された前記各導線にアノード端子が電気的に接続され、カソード端子が前記ツェナーダイオードのカソード端子に電気的に接続される複数の第1ダイオードと、
アノード端子が前記電力調整部に接続され、カソード端子が前記ツェナーダイオードのカソード端子に接続される第2ダイオードと、
を備え、
前記遮断回路は、第1の端部が前記マイナス端子に接続され、第2の端部が前記電圧検出回路及び前記グランドに接続されるヒューズであることを特徴とする請求項1に記載の電圧検出装置。 - 前記バッテリの電力を調整して駆動電力として前記電圧検出回路に供給する電力調整部を更に備え、
前記過電圧保護回路は、
アノード端子がグランドに接続され、前記所定のしきい値以上の電圧が印加されると電流が流れるツェナーダイオードと、
前記複数の電池セルのうち、少なくとも前記電池セルのプラス端子の電圧が所定値以上である複数の前記電池セルに接続された前記各導線にアノード端子が電気的に接続され、カソード端子が前記ツェナーダイオードのカソード端子に接続される複数の第1ダイオードと、
アノード端子が前記電力調整部に接続され、カソード端子が前記ツェナーダイオードのカソード端子に接続される第2ダイオードと、
を備え、
前記遮断回路は、第1の端部が前記マイナス端子に接続され、第2の端部が前記電圧検出回路及び前記グランドに接続されるヒューズであることを特徴とする請求項1に記載の電圧検出装置。 - 前記バッテリの電力を調整して駆動電力として前記電圧検出回路に供給する電力調整部を更に備え
前記過電圧保護回路は、
第1の端子、第2の端子及び第3の端子を有するスイッチング素子と、
前記第1の端子に接続されており、前記一以上の導線の電圧が所定のしきい値を超える場合には、前記スイッチング素子をオン状態にする制御手段と、
前記複数の電池セルのうち、少なくとも前記電池セルのプラス端子の電圧が所定値以上である複数の前記電池セルに接続された前記各導線にアノード端子が電気的に接続され、カソード端子が前記第2の端子に接続される複数の第1ダイオードと、
アノード端子が前記電力調整部に接続され、カソード端子が前記第2の端子に接続される第2ダイオードと、
を備え、
前記第3の端子は、グランドに電気的に接続され、
前記遮断回路は、第1の端部が前記マイナス端子に接続され、第2の端部が前記電圧検出回路及び前記グランドに接続されるヒューズであることを特徴とする請求項1に記載の電圧検出装置。
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