JP5239975B2 - Earth leakage detection system - Google Patents
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Description
本発明は、電池セルの直列接続体である組電池から車体への漏電を検出するための装置であって且つ、前記組電池にキャパシタ及び抵抗体を介して交流信号を出力する交流信号出力手段と、前記キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき前記漏電の有無を検出する漏電検出手段とを備える漏電検出システムに関する。 The present invention is an apparatus for detecting leakage from an assembled battery, which is a battery cell series connection body, to a vehicle body, and outputs an AC signal to the assembled battery via a capacitor and a resistor. And a leakage detection system including a leakage detection means for detecting the presence or absence of the leakage based on a potential between the capacitor and the resistor.
例えばハイブリッド車や電気自動車、燃料電池車などでは、複数の電池セルの直列接続体としての組電池を、車体と絶縁しつつ用いることが一般的である。また、これら電池セルについては、その状態を監視する様々な監視装置が提案され一部実用化されている。こうした監視装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されているように、複数の電池セルを選択的にフライングキャパシタに接続するマルチプレクサと、フライングキャパシタを電圧検出回路に接続するスイッチング素子とを備えるものもある。これにより、電池セルとフライングキャパシタとの電気的な接続を遮断した状態で電圧検出回路によりフライングキャパシタの両端の電圧を検出することで、組電池を車両と絶縁しつつ、電池セルの電圧を検出することができる。 For example, in a hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and the like, it is common to use an assembled battery as a series connection body of a plurality of battery cells while being insulated from the vehicle body. For these battery cells, various monitoring devices for monitoring the state have been proposed and partially put into practical use. As such a monitoring device, for example, as described in Patent Document 1 below, a multiplexer that selectively connects a plurality of battery cells to a flying capacitor and a switching element that connects the flying capacitor to a voltage detection circuit are provided. There are also things. As a result, the voltage of the both ends of the flying capacitor is detected by the voltage detection circuit in a state where the electrical connection between the battery cell and the flying capacitor is cut off, thereby detecting the voltage of the battery cell while insulating the assembled battery from the vehicle. can do.
また、例えば下記特許文献2に見られるように、上記組電池から車体への漏電を検出する漏電検出装置も提案され、実用化されている。この漏電検出装置は、キャパシタ及び抵抗体を介して組電池に交流信号を出力し、キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき漏電の有無を検出するものである。すなわち、組電池と車両とが短絡している場合には、交流信号は、車両と組電池との間の抵抗と上記抵抗体とによって分圧されるため、その波高値が減少する。このため、キャパシタ及び抵抗体間の電位の低下に基づき、漏電を検出することができる。 Further, as seen in, for example, Patent Document 2 below, a leakage detection device that detects a leakage from the assembled battery to the vehicle body has been proposed and put into practical use. This leakage detection device outputs an alternating current signal to an assembled battery via a capacitor and a resistor, and detects the presence or absence of a leakage based on the potential between the capacitor and the resistor. That is, when the assembled battery and the vehicle are short-circuited, the AC signal is divided by the resistance between the vehicle and the assembled battery and the resistor, so that the peak value decreases. For this reason, it is possible to detect a leakage based on a decrease in potential between the capacitor and the resistor.
更に、この文献には、組電池を意図的に車体に短絡させる回路を備え、意図的に短絡させた状態におけるキャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき、漏電検出装置の異常の有無を判断することも提案されている。 Furthermore, this document includes a circuit for intentionally short-circuiting the assembled battery to the vehicle body, and judges whether there is an abnormality in the leakage detection device based on the potential between the capacitor and the resistor in a state where the assembled battery is intentionally short-circuited. Has also been proposed.
ところで、上記のように漏電検出装置の異常の有無を検出する目的で組電池と車体とを短絡させる回路を備えることは部品点数の増加を招く。特に、こうした回路は、フォトMOSリレー等の絶縁素子を備えて構成されるのが一般的であるが、この場合、コストアップも顕著なものとなる。更に、上記短絡させるための回路は、車体と絶縁された高圧システムの部品を備えるため、配置の制約等が生じるおそれもある。 By the way, providing the circuit which short-circuits an assembled battery and a vehicle body for the purpose of detecting the presence or absence of an abnormality in the leakage detection device as described above causes an increase in the number of parts. In particular, such a circuit is generally configured to include an insulating element such as a photo MOS relay. In this case, however, the cost increases significantly. Furthermore, since the circuit for short-circuiting includes components of a high-voltage system that is insulated from the vehicle body, there may be a restriction on the arrangement.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、組電池にキャパシタ及び抵抗体を介して交流信号を出力する交流信号出力手段と、前記キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき前記漏電の有無を検出する漏電検出手段とを備える漏電検出装置の異常の有無を、部品点数の増加を抑制しつつ判断することのできる漏電検出システムを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an AC signal output means for outputting an AC signal to a battery pack via a capacitor and a resistor, and a potential between the capacitor and the resistor. The present invention is to provide a leakage detection system capable of determining whether or not there is an abnormality in a leakage detection device comprising a leakage detection means for detecting the presence or absence of leakage based on the above while suppressing an increase in the number of parts.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、電池セルの直列接続体である組電池から車体への漏電を検出するための装置であって且つ、前記組電池にキャパシタ及び抵抗体を介して交流信号を出力する交流信号出力手段と、前記キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき前記漏電の有無を検出する漏電検出手段とを備える漏電検出装置と、前記組電池を構成する1又は隣接する複数の電池セルからなる単位電池の電圧を検出するための装置であって且つ、蓄電手段と、電圧検出手段と、前記単位電池及び前記蓄電手段間を電気的に開閉する高電圧側開閉手段と、前記蓄電手段及び前記電圧検出手段間を電気的に開閉する低電圧側開閉手段とを備える電圧検出装置と、前記低電圧側開閉手段及び前記高電圧側開閉手段の双方を閉操作する操作手段と、前記交流信号出力手段によって前記交流信号が出力されて且つ前記操作手段によって前記双方が閉操作されている際の前記キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき前記漏電検出装置の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a device for detecting an electric leakage from the assembled battery, which is a series connection body of battery cells, to the vehicle body, and outputs an AC signal to the assembled battery via a capacitor and a resistor. A leakage detection device comprising an AC signal output means, a leakage detection means for detecting the presence or absence of the leakage based on the potential between the capacitor and the resistor, and one or a plurality of adjacent battery cells constituting the assembled battery An apparatus for detecting a voltage of a unit battery, and a power storage means, a voltage detection means, a high voltage side opening / closing means for electrically opening and closing between the unit battery and the power storage means, the power storage means, and the A voltage detection device comprising a low voltage side switching means for electrically opening and closing between the voltage detection means, an operation means for closing both the low voltage side switching means and the high voltage side switching means, and the AC signal output. Determining means for determining whether or not the leakage detecting device is abnormal based on a potential between the capacitor and the resistor when the AC signal is output by the means and the both are closed by the operating means. It is characterized by that.
上記電圧検出装置によれば、低電圧側開閉手段と高電圧側開閉手段とを交互に閉状態とすることで、組電池と車体とを絶縁しつつ単位電池の電圧を検出することができる。一方、上記交流信号が出力される場合、キャパシタ及び抵抗体間の電位は、組電池から車体への漏電の有無に応じて変化する。このため、上記漏電検出装置では、キャパシタ及び抵抗体間の電位が低くなることで、組電池から車体への漏電を検出することができる。 According to the voltage detection device, the voltage of the unit battery can be detected while insulating the assembled battery and the vehicle body by alternately closing the low voltage side opening / closing means and the high voltage side opening / closing means. On the other hand, when the AC signal is output, the potential between the capacitor and the resistor changes according to the presence or absence of leakage from the assembled battery to the vehicle body. For this reason, in the said leakage detection apparatus, the electric leakage from an assembled battery to a vehicle body can be detected because the electric potential between a capacitor and a resistor becomes low.
しかも、低電圧側開閉手段と高電圧側開閉手段との双方を閉状態とすることで、故意に、組電池と車体とを電気的に接続することも可能となる。このため、この際のキャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき、漏電検出装置の異常の有無を判断することができる。 In addition, it is possible to intentionally electrically connect the assembled battery and the vehicle body by closing both the low voltage side opening / closing means and the high voltage side opening / closing means. For this reason, based on the electric potential between the capacitor and the resistor at this time, it is possible to determine whether or not the leakage detecting device is abnormal.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記低電圧側開閉手段及び前記高電圧側開閉手段は、それぞれ複数の開閉手段を備え、前記操作手段は、前記双方のオン操作に際して閉操作する開閉手段の組み合わせを前回閉操作した開閉手段の組み合わせと相違させる機能を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the low voltage side opening / closing means and the high voltage side opening / closing means each include a plurality of opening / closing means. and having a function of different combinations of opening and closing means the last closing operation of the combination of the opening and closing means for closing operation.
上記発明では、上記双方のオン操作に際して閉操作する開閉手段の組み合わせを前回閉操作した開閉手段の組み合わせと相違させる機能を備えることで、組電池と車体とを故意に電気接続する際の抵抗値を可変設定したり、開閉手段の異常の有無を判断したりすることができる。 In the above invention, by providing a function of different combinations of opening and closing means the last closing operation of the combination of the opening and closing means for closing operation when the both turned on, the resistance value at the time of electrical connection between the battery pack and the vehicle body intentionally Can be variably set, and the presence / absence of abnormality of the opening / closing means can be determined.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記低電圧側開閉手段及び前記高電圧側開閉手段は、それぞれ複数の開閉手段を備え、前記操作手段は、前記双方のオン操作に際して閉操作する開閉手段の数を前回閉操作した開閉手段の数と相違させる機能を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, each of the low-voltage side opening / closing means and the high-voltage side opening / closing means includes a plurality of opening / closing means, and the operation means is configured to turn on both of them. It is characterized in that it has a function of making the number of opening / closing means that are closed during operation differ from the number of opening / closing means that were closed last time .
上記発明では、上記双方のオン操作に際して閉操作する開閉手段の数を前回閉操作した開閉手段の数と相違させる機能を備えることで、組電池と車体とを故意に電気接続する際の抵抗値を可変設定したり、開閉手段の異常の有無を判断したりすることができる。 In the above invention, the resistance value when the assembled battery and the vehicle body are intentionally electrically connected is provided with a function of making the number of the opening / closing means to be closed at the time of the both ON operations differ from the number of the opening / closing means having been previously closed. Can be variably set, and the presence / absence of abnormality of the opening / closing means can be determined.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧検出手段は、前記蓄電手段に接続される入力端子を備えて且つ、該入力端子が、抵抗体を介して前記車体に接続されていることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、上記入力端子を抵抗体を介して車体に接続することで、電圧検出に際してノイズの影響を抑制したり、発振現象を抑制したりすることなどができる。しかも、高電圧側開閉手段と低電圧側開閉手段との双方を閉状態とすることで、この抵抗体を用いて車体と組電池とを電気的に接続することもできる。 In the above invention, by connecting the input terminal to the vehicle body via a resistor, it is possible to suppress the influence of noise or suppress the oscillation phenomenon when detecting voltage. In addition, by closing both the high-voltage side opening / closing means and the low-voltage side opening / closing means, the vehicle body and the assembled battery can be electrically connected using this resistor.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる漏電検出システムをハイブリッド車に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a leakage detection system according to the present invention is applied to a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態のシステム構成を示す。図示される組電池10は、車載高圧バッテリを構成するものであり、車載回転機に電力を供給したり、車載回転機から供給される電気エネルギを充電したり、更には、図示しない降圧コンバータを介して車載低圧バッテリに電力を供給したりする。組電池10は、リチウムイオン2次電池からなる電池セル12の直列接続体である。詳しくは、組電池10は、隣接する規定数ずつの電池セル12毎にグループ化されてブロックBi(i=0〜3)を構成している。
FIG. 1 shows the system configuration of this embodiment. The illustrated assembled
組電池10を構成する各ブロックBiの負極端子には、配線Liが接続されており、各ブロックBiの正極端子には、配線L(i+1)が接続されている。各配線Lj(j=0〜4)はそれぞれ抵抗体14を備えており、抵抗体14の他方の端部でマルチプレクサMPXに接続されている。
A wiring Li is connected to the negative terminal of each block Bi constituting the assembled
マルチプレクサMPXは、一対の配線Li、L(i+1)を選択的にフライングキャパシタ16に接続するものである。詳しくは、マルチプレクサMPXは、隣接するブロックの電圧がフライングキャパシタ16に印加される際の充電極性が互いに逆となる態様にて一対の配線Li、L(i+1)をフライングキャパシタ16に接続する。マルチプレクサMPXは、各配線Ljに対応した高圧側スイッチング素子SWjを備えて構成されており、これら高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4と高圧側スイッチング素子SW1、SW3とがフライングキャパシタ16の互いに相違する電極に接続されている。なお、高圧側スイッチング素子SW0〜SW4は、例えばフォトMOSリレー等の絶縁素子にて構成されている。
The multiplexer MPX selectively connects the pair of wirings Li and L (i + 1) to the
フライングキャパシタ16は、低圧側スイッチング素子SSa,SSbを介して電圧検出回路20に接続可能とされている。電圧検出回路20は、オペアンプ21を用いて構成される差動増幅回路を備えている。すなわち、オペアンプ21の反転入力端子は、抵抗体22を介して低圧側スイッチング素子SSaに接続され、非反転入力端子は、抵抗体23を介して低圧側スイッチング素子SSbに接続されている。更に、反転入力端子と出力端子とは、抵抗体24にて接続されている。また、オペアンプ21の非反転入力端子には、抵抗体25を介して電源26が接続されている。これは、フライングキャパシタ16の充電電圧にかかわらず、電圧検出回路20の出力電圧の極性を固定するためのものである。また、出力端子は、抵抗体27を介して接地されている。これは、ノイズの抑制や、共振現象の抑制を目的とするものである。なお、上記低圧側スイッチング素子SSa,SSbは、フォトMOSリレー等の絶縁素子にて構成されている。
The
上記低圧側スイッチング素子SSa,SSbを介してフライングキャパシタ16が電圧検出回路20に電気的に接続されることで、フライングキャパシタ16の電圧が電圧検出回路20によって検出される。電圧検出回路20の出力信号は、組電池用の電子制御装置(電池ECU30)に取り込まれる。電池ECU30は、アナログデジタル変換装置(A/D変換装置32)を備えており、これにより電圧検出回路20の出力電圧をデジタルデータに変換する。制御部34では、A/D変換装置32の出力するデジタルデータに基づき、各種のデジタル処理を行う。
The flying
また、制御部34では、上記マルチプレクサMPXや、低圧側スイッチング素子SSa,SSbを操作することで、ブロックBiの電圧を検出する。すなわち、ブロックBiの電圧を検出する際には、低圧側スイッチング素子SSa,SSbをオフ状態として且つ、高圧側スイッチング素子SWi,SW(i+1)を所定時間(例えば「数ms」)の間オン状態とすることで、フライングキャパシタ16にブロックBiの電圧を印加する。そしてその後、ブロックBiとフライングキャパシタ16とを絶縁した後、低圧側スイッチング素子SSa,SSbをオン状態とすることで、フライングキャパシタ16の電圧を電圧検出回路20に印加する。これにより、電池ECU30では、各ブロックBiの電圧を検出することができる。
Further, the
更に、電池ECU30では、組電池10を備える車載高圧システムと車体との絶縁不良の有無を検出する処理を行う。これは、高圧システムを車体に対して絶縁しなければならないという法規制に対応した処理である。なお、電池ECU30にとってのグランドラインは、車体とされている。
Further, the
こうした処理を実行すべく、制御部34では、矩形波状の交流信号(矩形波信号RS)を出力する。この矩形波信号RSは、その周期が例えば「数百ms」程度とされている。矩形波信号RSは、インピーダンス変換手段としてのボルテージフォロワ36に取り込まれる。そして、ボルテージフォロワ36の出力は、抵抗体38及びコンデンサ48を介して組電池10に電気的に接続されている。詳しくは、本実施形態では、組電池10の正極側の配線L0に接続されている。一方、抵抗体38及びコンデンサ48の接続点は、コンパレータ40の反転入力端子に印加され、コンパレータ40の非反転入力端子には、閾値電圧Vthが印加される。ここで、閾値電圧Vthは、電源42の電圧が抵抗体44,46によって分圧されることで生成されるものである。コンパレータ40の出力(診断信号DS)は、制御部34に取り込まれる。制御部34では、矩形波信号RSが出力される際のコンパレータ40の出力に基づき、高圧システムと車体との絶縁不良の有無を判断する。
In order to execute such processing, the
すなわち、高圧システムと車体との絶縁が良好である場合には、コンパレータ40の反転入力端子の電位Va、換言すれば抵抗体38及びコンデンサ48間の電位Vaは、制御部34が出力する矩形波信号RSそのものとなる。これに対し、高圧システムと車体との絶縁が不十分である場合には、車体、抵抗体38、コンデンサ48、及び高圧システムを備える閉ループ回路が形成されるため、矩形波信号RSの出力時の電位Vaが低下する。このため、閾値電圧Vthを、これら絶縁不良の有無による電位Vaの変化を判断することのできる値に設定することで、高圧システムと車体との絶縁不良の有無を判断することができる。
That is, when the insulation between the high-voltage system and the vehicle body is good, the potential Va at the inverting input terminal of the
本実施形態では、更に、電圧検出回路20を備えて構成される電圧検出装置を利用して、組電池10と電圧検出回路20とを意図的に短絡させ、そのときの診断信号DSに基づき、漏電検出装置の異常の有無を判断する。以下、これについて詳述する。
In the present embodiment, the assembled
図2に、本実施形態にかかる漏電検出処理及び漏電検出装置の異常の有無の診断処理の態様を示す。詳しくは、図2(a)に、矩形波信号RSの推移を示し、図2(b)に、抵抗体38及びコンデンサ48間の電位Vaの推移を示し、図2(c)に、診断信号DSの推移を示し、図2(d)に、マルチプレクサMPXの操作態様の推移を示し、図2(e)に、低圧側スイッチング素子SSa,SSbの操作態様の推移を示す。
FIG. 2 shows an aspect of the leakage detection process and the diagnosis process of whether there is an abnormality in the leakage detection device according to the present embodiment. Specifically, FIG. 2A shows the transition of the rectangular wave signal RS, FIG. 2B shows the transition of the potential Va between the
図示されるように、時刻t1〜t2の期間においては、漏電検出処理がなされる。ここでは、矩形波信号RSの立ち上がりによって診断信号DSが立ち上がることで正常であると判断することができる。また、漏電検出処理期間においては、マルチプレクサMPXと低圧側スイッチング素子SSa,SSbとが交互にオン操作されることで、ブロックBiによるフライングキャパシタ16の充電処理、及び電圧検出回路20によるフライングキャパシタ16の充電電圧の検出処理がなされている。なお、矩形波信号RSの周期は、フライングキャパシタ16の充電期間であるマルチプレクサMPXのオン操作期間と比べて長い期間となっている。これは、フライングキャパシタ16の静電容量よりもコンデンサ48の静電容量が大きい値であることに対応している。
As shown in the figure, during the period from time t1 to time t2, leakage detection processing is performed. Here, it can be determined that the diagnostic signal DS rises at the rising edge of the rectangular wave signal RS and is normal. Further, in the leakage detection processing period, the multiplexer MPX and the low-voltage side switching elements SSa and SSb are alternately turned on, so that the charging processing of the flying
これに対し、時刻t2以降では、漏電検出装置の異常の有無を判断する。ここでは、マルチプレクサMPX及び低圧側スイッチング素子SSa,SSbの双方がオン操作されることで、組電池10の意図的な漏電状態を生成している。そして、この際、電位Vaが低下し、診断信号DSが常時論理「L」となることで、漏電検出装置が正常であると判断できる。
On the other hand, after time t2, it is determined whether or not the leakage detection device is abnormal. Here, both the multiplexer MPX and the low-voltage side switching elements SSa and SSb are turned on to generate an intentional leakage state of the assembled
図3に、本実施形態にかかる漏電検出処理及び漏電検出装置の異常の有無の判断処理の手順を示す。この処理は、電池ECU30によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 3 shows the procedure of the leakage detection process and the determination process of whether there is an abnormality in the leakage detection apparatus according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、車両の起動スイッチがオン状態であるか否かを判断する。ここで、起動スイッチは、車両の制御システムを起動させるためのスイッチで、ユーザにより操作可能なものである。なお、ユーザによる操作とは、必ずしもユーザが手動で操作することを意味せず、例えば所定の無線信号を出力する携帯型の無線送信機をユーザが車両に近接させることを含むものとする。 In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the start switch of the vehicle is on. Here, the activation switch is a switch for activating the vehicle control system and can be operated by the user. The operation by the user does not necessarily mean that the user manually operates, and includes, for example, that the user brings a portable wireless transmitter that outputs a predetermined wireless signal close to the vehicle.
ステップS10において肯定判断される場合、ステップS12において、制御部34より矩形波信号RSを出力する。続くステップS14においては、異常診断条件が成立したか否かを判断する。この条件は、例えば、起動スイッチがオン操作された直後であることや、車両が停車していて且つ前回異常診断が実行されてから所定時間が経過していること等とすればよい。そして、異常診断条件が成立しないと判断される場合、ステップS16において、上述した漏電検出処理を行う。
When a positive determination is made in step S10, the rectangular wave signal RS is output from the
これに対し、異常診断条件が成立すると判断される場合、ステップS18において、上記電圧検出回路20を備える電圧検出装置を利用して、組電池10と電圧検出回路20とを意図的に短絡させる短絡処理を行う。詳しくは、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとのいずれか1組をオンとする。これにより、組電池10は、抵抗体22,24,27又は抵抗体24,25及び電源26を介して接地されることとなる。
On the other hand, when it is determined that the abnormality diagnosis condition is satisfied, a short circuit that intentionally short-circuits the assembled
続くステップS20においては、所定時間待機する。この処理は、コンデンサ48が充電された後に、漏電検出装置の異常の有無を判断するためのものである。すなわち、漏電検出装置の異常の有無は、矩形波信号RSが、抵抗体38と、抵抗体22,24,27又は抵抗体24,25とによって分圧されることで、抵抗体38及びコンデンサ48間の電位Vaが、抵抗体44,46の接続点の電位よりも低くなることを利用するものである。一方、組電池10が接地されると、コンデンサ48は、組電池10の接続箇所の電位と、抵抗体38及びコンデンサ48間の電位Vaとの差に等しい充電電圧に充電される。そして、コンデンサ48がこの充電電圧となることで、矩形波信号RSが、抵抗体38と、抵抗体22,24,27又は抵抗体24,25とによって分圧される。このため、コンデンサ48の電圧が定常となる以前には、異常の有無の判断を適切に行うことができない。
In the subsequent step S20, the process waits for a predetermined time. This process is for determining whether or not the leakage detection device is abnormal after the
そして、所定時間が経過すると、コンデンサ48の電圧が定常となったと考えられることから、ステップS22において、診断信号DSが常時論理Lであるか否かを判断する。そして、診断信号DSが常時論理Lである場合、ステップS24において正常と判断する。これに対し、ステップS22において否定判断される場合、ステップS26において、異常と判断する。
Then, since it is considered that the voltage of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)マルチプレクサMPX及び低圧側スイッチング素子SSa,SSbの双方をオン操作することで、組電池10の漏電状態を意図的に生成した。これにより、ブロックBiの電圧検出手段を利用して漏電検出装置の異常の有無を判断することができ、ひいては部品点数の増加を抑制しつつも異常の有無を判断することができる。
(1) The leakage state of the assembled
(2)オペアンプ21の出力端子を抵抗体27を介して接地した。これにより、電圧検出に際してノイズや共振現象の影響を抑制することができる。更に、これにより、マルチプレクサMPX及び低圧側スイッチング素子SSaの双方をオン操作することで、組電池10及び車体を接続することができる。
(2) The output terminal of the
(3)オペアンプ21の非反転入力端子を、抵抗体25及び電源26を介して接地した。これにより、フライングキャパシタ16の充電極性が反転するにもかかわらず、電圧検出回路20の出力の極性を固定することができる。更に、マルチプレクサMPX及び低圧側スイッチング素子SSbの双方をオン操作することで、組電池10及び車体を接続することができる。
(3) The non-inverting input terminal of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図4に、本実施形態にかかる漏電検出処理及び漏電検出装置の異常の有無の判断処理の手順を示す。この処理は、電池ECU30によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図4において、先の図3に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 4 shows the procedure of the leakage detection process and the determination process of whether there is an abnormality in the leakage detection apparatus according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS14において異常診断条件が成立したと判断される場合、上記ステップS18における短絡処理に代えて、ステップS18aにおいて、組電池10を意図的に車体に接続しつつ、その接続経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変処理を行う。詳しくは、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとのいずれか1組をオンした状態と双方をオンした状態とを切り替える処理を行う。
In this series of processes, when it is determined in step S14 that the abnormality diagnosis condition has been established, instead of the short-circuit process in step S18, in step S18a, the assembled
詳しくは、この切替処理は、短絡処理の継続時間が所定時間となった(ステップS20:YES)と判断された後に行われる。そして、ステップS22aにおいて、組電池10と車体との接続経路のインピーダンスを上昇させることで、抵抗体38及びコンデンサ48間の電位Vaが上昇するか否かを判断する。この判断を行うに当っては、先の図1に示したシステムを、制御部34が電位Vaをモニタする機能を有するように変更しておく。
Specifically, this switching process is performed after it is determined that the duration of the short circuit process has reached a predetermined time (step S20: YES). In step S22a, it is determined whether or not the potential Va between the
このステップS22aの処理は、漏電検出装置の異常の有無を判断するためのものである。すなわち、組電池10と車体とを接続することで、抵抗体38及びコンデンサ48間に現れる矩形波信号RSは、制御部34から出力される矩形波信号RSが抵抗体38と上記接続経路の抵抗体とによって分圧されたものとなる。このため、接続経路の抵抗体の抵抗値が上昇するほど、矩形波信号RSの論理「H」時の電位Vaが上昇する。
The process of step S22a is for determining whether or not the leakage detecting device is abnormal. That is, when the assembled
このステップS22aにおいて肯定判断される場合には、ステップS24において正常と判断し、否定判断される場合には、ステップS26において異常と判断する。 If an affirmative determination is made in step S22a, it is determined to be normal in step S24, and if a negative determination is made, it is determined to be abnormal in step S26.
以上詳述した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(2)、(3)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained in addition to the effects (2) and (3) of the first embodiment.
(4)マルチプレクサMPX及び低圧側スイッチング素子SSa,SSbの双方をオン操作するに際し、その操作態様を変化させることで、組電池10と車体との接続経路の抵抗値を可変とした。これにより、ブロックBiの電圧検出手段を利用して漏電検出装置の異常の有無を判断することができ、ひいては部品点数の増加を抑制しつつも漏電検出装置の異常の有無を判断することができる。
(4) When both the multiplexer MPX and the low-voltage side switching elements SSa and SSb are turned on, the operation mode is changed to make the resistance value of the connection path between the assembled
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第1の実施形態では、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとのいずれか1組をオンとすることで異常の有無を判断したがこれに限らない。例えば、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4の全て及び低圧側スイッチング素子Saをオンすることで異常の有無を判断したり、高圧側スイッチング素子SW1,SW3の全て及び低圧側スイッチング素子Sbをオンすることで異常の有無を判断したりしてもよい。 In the first embodiment, any one of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa, and any one of the high-voltage side switching elements SW1 and SW3 and the low-voltage side switching element Sb. Although the presence / absence of abnormality is determined by turning on the pair, the present invention is not limited to this. For example, it is determined whether there is an abnormality by turning on all of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa, or turning on all of the high-voltage side switching elements SW1 and SW3 and the low-voltage side switching element Sb. The presence or absence of abnormality may be judged.
・上記第1の実施形態において、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saをオンとする3パターンと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbをオンとする2パターンとの合計5パターンのそれぞれで異常の有無を判断する処理を行ってもよい。この場合、少なくとも1つのパターンにおいて正常と判断された場合であって且つ異常と判断されるパターンがあるなら、異常判断に利用されたスイッチング素子の開固着異常であると判断するようにしてもよい。これにより、スイッチング素子の開固着異常をも判断することができる。 In the first embodiment, three patterns for turning on one of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa, one of the high-voltage side switching elements SW1 and SW3, and the low-voltage side switching element You may perform the process which judges the presence or absence of abnormality in each of a total of 5 patterns with 2 patterns which turn ON Sb. In this case, if there is a pattern that is determined to be normal in at least one pattern and there is a pattern that is determined to be abnormal, it may be determined that the switching element used for the abnormality determination is abnormally stuck. . Thereby, it is also possible to determine whether the switching element is stuck open.
・上記第1の実施形態では、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとのいずれか1組をオンとすることで異常の有無を判断したがこれに限らない。例えば、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとの双方の組をオンした際の診断信号DSに基づき異常の有無を判断してもよい。要は、検出対象とする組電池10と車体との接続状態がいなかる抵抗値であるかに応じて、この抵抗値に近似する接続状態を実現できるようなスイッチング操作とすればよい。
In the first embodiment, any one of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa, and any one of the high-voltage side switching elements SW1 and SW3 and the low-voltage side switching element Sb. Although the presence / absence of abnormality is determined by turning on the pair, the present invention is not limited to this. For example, a diagnostic signal when any one of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa and the high-voltage side switching elements SW1 and SW3 and the low-voltage side switching element Sb are turned on. The presence or absence of an abnormality may be determined based on the DS. The point is that the switching operation can realize a connection state that approximates this resistance value depending on whether the connection state between the assembled
・上記第2の実施形態では、高圧側スイッチング素子SW0,SW2,SW4のいずれか及び低圧側スイッチング素子Saと、高圧側スイッチング素子SW1,SW3のいずれか及び低圧側スイッチング素子Sbとのいずれか1組をオンしたときよりも双方をオンしたときの方が電位Vaの波高値が低下しない場合に異常と判断したがこれに限らない。例えば、先の図1の構成において、上記いずれか1組をオンしたときの診断信号DSに基づく異常の有無の判断と、双方をオンしたときの診断信号DSに基づく異常の有無の判断とを異なるタイミングで行ってもよい。 In the second embodiment, any one of the high-voltage side switching elements SW0, SW2, and SW4 and the low-voltage side switching element Sa, and any one of the high-voltage side switching elements SW1 and SW3 and the low-voltage side switching element Sb. Although it is determined that an abnormality occurs when the crest value of the potential Va does not decrease when both are turned on rather than when the pair is turned on, the present invention is not limited to this. For example, in the configuration of FIG. 1, the determination of the presence / absence of an abnormality based on the diagnostic signal DS when any one of the above sets is turned on and the determination of the presence / absence of an abnormality based on the diagnostic signal DS when both are turned on are performed. It may be performed at different timings.
・フライングキャパシタ16及び電圧検出回路20の数は、1つに限らず、これらを複数個ずつ備えるようにしてもよい。この場合、互いに相違する低圧側スイッチング素子を介した車体との接続経路の数が増えることから、車体との接続経路の抵抗値をより多段階とすることが可能となる。このため、これら各抵抗値による電気的な接続状態を利用して、第2の実施形態の要領で、抵抗値が小さくなるほど電位Vaが低下することに基づき異常であると判断することもできる。
The number of flying
・電圧検出回路20としては、図1に例示したものに限らない。例えば、オペアンプの反転入力端子や非反転入力端子と接地との間の抵抗値が、検出対象とする組電池10と車体との接続状態の抵抗値に近似したものであるなら、抵抗体27,24等を備えないものであっても、組電池10と車体との上記接続状態を検出することができる。
The
・漏電検出装置の異常診断条件としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、車両の走行中に行ってもよい。 -Abnormality diagnosis conditions for the leakage detection device are not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, it may be performed while the vehicle is running.
・交流信号としては、矩形波信号に限らない。例えば正弦波信号であってもよい。これにより、矩形波のように高次高調波が生じることを回避することができる。 -The AC signal is not limited to a rectangular wave signal. For example, it may be a sine wave signal. Thereby, it is possible to avoid the generation of high-order harmonics such as rectangular waves.
・組電池10としては、4つのブロックから構成されるものに限らない。
-The assembled
・フライングキャパシタ16を用いた電圧の検出対象としては、ブロック電圧に限らず、電池セルの電圧であってもよい。
The voltage detection target using the flying
・電池セルとしては、2次電池に限らず、例えば燃料電池等であってもよい。 The battery cell is not limited to a secondary battery, and may be a fuel cell, for example.
・組電池10としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、電気自動車に搭載されるものであってもよい。
The assembled
10…組電池、16…フライングキャパシタ、20…電圧検出回路、30…電池ECU,34…制御部、38…抵抗体、48…コンデンサ、SW0〜SW4…高圧側スイッチング素子、Sa,Sb…低圧側スイッチング素子。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記組電池を構成する1又は隣接する複数の電池セルからなる単位電池の電圧を検出するための装置であって且つ、蓄電手段と、電圧検出手段と、前記単位電池及び前記蓄電手段間を電気的に開閉する高電圧側開閉手段と、前記蓄電手段及び前記電圧検出手段間を電気的に開閉する低電圧側開閉手段とを備える電圧検出装置と、
前記低電圧側開閉手段及び前記高電圧側開閉手段の双方を閉操作する操作手段と、
前記交流信号出力手段によって前記交流信号が出力されて且つ前記操作手段によって前記双方が閉操作されている際の前記キャパシタ及び抵抗体間の電位に基づき前記漏電検出装置の異常の有無を判断する判断手段とを備えることを特徴とする漏電検出システム。 AC signal output means for detecting an electric leakage from an assembled battery, which is a series connection body of battery cells, to a vehicle body, and outputting an AC signal to the assembled battery via a capacitor and a resistor, and the capacitor And a leakage detection device comprising a leakage detection means for detecting the presence or absence of the leakage based on the potential between the resistors,
An apparatus for detecting a voltage of a unit battery composed of one or a plurality of adjacent battery cells constituting the assembled battery, and electrically connecting a power storage means, a voltage detection means, and the unit battery and the power storage means. A voltage detection device comprising: a high-voltage side opening / closing means that opens and closes electrically; and a low-voltage side opening / closing means that electrically opens and closes between the power storage means and the voltage detection means;
An operation means for closing both the low voltage side opening and closing means and the high voltage side opening and closing means;
Judgment for determining whether or not the leakage detection device is abnormal based on the potential between the capacitor and the resistor when the AC signal is output by the AC signal output unit and the both are closed by the operation unit. A leakage detection system.
前記操作手段は、前記双方の閉操作に際して閉操作する開閉手段の組み合わせを前回閉操作した開閉手段の組み合わせと相違させる機能を有することを特徴とする請求項1記載の漏電検出システム。 The low voltage side switching means and the high voltage side switching means each include a plurality of switching means,
It said operating means, the leakage detection system according to claim 1, characterized in that it has a function of different combinations of opening and closing means the last closing operation of the combination of the opening and closing means for closing operation during closing operation of the both.
前記操作手段は、前記双方の閉操作に際して閉操作する開閉手段の数を前回閉操作した開閉手段の数と相違させる機能を有することを特徴とする請求項1又は2記載の漏電検出システム。 The low voltage side switching means and the high voltage side switching means each include a plurality of switching means,
The leakage detecting system according to claim 1 or 2, wherein the operating means has a function of making the number of opening / closing means to be closed when the both closing operations differ from the number of opening / closing means having been previously closed .
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