JP5362428B2 - Disconnection detector - Google Patents

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Description

本発明は、断線検出装置に係り、特に、互いに直列接続された複数の単位セルの各々の両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置に関するものである。   The present invention relates to a disconnection detecting device, and in particular, detects disconnection of an electric circuit connecting both ends of a plurality of unit cells connected in series with each other and voltage detecting means for detecting a voltage between both ends of the unit cell. The present invention relates to a disconnection detection device.

近年、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車(以下HEV)が普及してきている。このHEVは、上記エンジン始動用の12V程度の低圧バッテリと、上記電動モータ駆動用の高圧バッテリとの2種類のバッテリと、を備えている。上述した高圧バッテリは、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セルとして、この単位セルを複数直列接続して高電圧を得ている。   In recent years, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEVs) that travel using both an engine and an electric motor have become widespread. The HEV includes two types of batteries: a low voltage battery of about 12 V for starting the engine and a high voltage battery for driving the electric motor. The high voltage battery described above obtains a high voltage by connecting a plurality of unit cells in series with a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery or a lithium battery as a unit cell.

上述した高圧バッテリは充放電を繰り返すうちに各単位セルの両端電圧、即ち充電状態(SOC)にばらつきが生じる。バッテリの充放電にあたっては、各単位セルの耐久性や安全確保の観点より、SOC(又は両端電圧)の最も高い単位セルが設定上限SOC(又は上限両端電圧値)に到達した時点で充電を禁止し、SOC(又は両端電圧)の最も低い単位セルが設定下限SOC(又は下限両端電圧値)に到達した時点で放電を禁止する必要がある。従って、各単位セルにSOCのバラツキが生じると、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。このため、HEVにおいては、登坂時にガソリンエンジンに対して電動モータによりエネルギーを補充したり、降坂時に高圧バッテリにエネルギーを回生したりする、いわゆるアシスト・回生が不十分となり、実車動力性能や燃費を低下させることになる。そこで、各単位セルのSOCを均等化するために、各単位セルの両端電圧を検出する必要がある。   In the above-described high voltage battery, the voltage across the unit cell, that is, the state of charge (SOC) varies as charging and discharging are repeated. When charging or discharging the battery, from the viewpoint of ensuring the durability and safety of each unit cell, charging is prohibited when the unit cell with the highest SOC (or both-ends voltage) reaches the set upper limit SOC (or upper-end both-ends voltage value). However, it is necessary to inhibit discharge when the unit cell having the lowest SOC (or both-ends voltage) reaches the set lower limit SOC (or lower-end both-ends voltage value). Therefore, when SOC variation occurs in each unit cell, the usable capacity of the battery is substantially reduced. For this reason, in HEV, so-called assist / regeneration that replenishes energy with an electric motor to a gasoline engine when climbing or regenerates energy to a high-voltage battery when descending is insufficient. Will be reduced. Therefore, in order to equalize the SOC of each unit cell, it is necessary to detect the voltage across each unit cell.

従来では各単位セルの両端を電圧検出手段としての電圧検出ICに接続して、電圧検出ICによって各単位セルの両端電圧を検出していた。しかしながら、上述した単位セルと電圧検出ICとを接続する電路が断線すると、電圧検出ICの内部インピーダンスの影響で断線した電路側の電位が不安定となる。このため、正確に単位セルの両端電圧を検出することができない、という問題があった。   Conventionally, both ends of each unit cell are connected to a voltage detection IC as voltage detection means, and the voltage across each unit cell is detected by the voltage detection IC. However, if the electric circuit that connects the unit cell and the voltage detection IC is disconnected, the potential on the electric circuit side that is disconnected due to the internal impedance of the voltage detection IC becomes unstable. For this reason, there has been a problem that the voltage across the unit cell cannot be detected accurately.

そこで、バイパス抵抗及びバイパス抵抗への通電をオンオフするスイッチ素子から構成されるバイパス回路を単位セルに並列に接続し、バイパス抵抗への通電がオフのときの単位セルの両端電圧とバイパス抵抗への通電がオンのときの単位セルの両端電圧と差が大きいときに電線の断線を検知する断線検知装置が提案されている(特許文献1)。   Therefore, a bypass circuit composed of a bypass resistor and a switching element that turns on and off the energization of the bypass resistor is connected in parallel to the unit cell, and the voltage across the unit cell and the bypass resistor when the energization to the bypass resistor is off are connected. There has been proposed a disconnection detection device that detects disconnection of an electric wire when a difference between the voltage across the unit cell when energization is on is large (Patent Document 1).

しかしながら、上述した従来の断線検知装置では、バイパス抵抗を単位セルに並列に設ける必要がある。このため、単位セルの両端と電圧検ICとの間に接続したノイズフィルタ用や単位セルを均等化するための放電用の抵抗とは別にバイパス抵抗が必要となり、部品点数が増加する、といった問題があった。また、ノイズフィルタ用の抵抗、バイパス抵抗のいずれかの抵抗値が変動した場合は検出電圧が大きく変動するので、抵抗値が変動すると、誤検出の原因となる、という問題があった。   However, in the above-described conventional disconnection detection device, it is necessary to provide a bypass resistor in parallel with the unit cell. For this reason, a bypass resistor is required in addition to a noise filter connected between both ends of the unit cell and the voltage detection IC and a discharge resistor for equalizing the unit cell, which increases the number of parts. was there. Further, when the resistance value of either the noise filter resistor or the bypass resistor fluctuates, the detection voltage fluctuates greatly. Therefore, if the resistance value fluctuates, there is a problem in that it causes a false detection.

特許第3839397号公報Japanese Patent No. 3839397

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、電路の断線を検出することができる断線検出装置を安価に提供することを課題とする。   Therefore, the present invention focuses on the above-described problems, and an object thereof is to provide a disconnection detection device that can detect disconnection of an electric circuit at a low cost.

上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、互いに直列接続された複数の単位セルの各々両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置において、前記複数の単位セルの両端と前記電圧検出手段との間を接続する前記電路にそれぞれ設けられた複数の抵抗と、前記抵抗を介して前記単位セルの各々に並列接続された複数のスイッチ素子と、前記抵抗を介して前記単位セル及び前記スイッチ素子の各々に並列接続された複数のコンデンサと、前記スイッチ素子をオン制御する前に前記コンデンサの両端電圧を測定する第1コンデンサ電圧測定手段と、前記スイッチ素子をオン制御することにより前記コンデンサを放電してその両端電圧を0にした後に前記スイッチ素子をオフ制御するスイッチ制御手段と、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御された後の前記コンデンサの両端電圧を測定する第2コンデンサ電圧測定手段と、前記第1及び第2コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に基づいて前記電路の断線を検出する断線検出手段と、を備えたことを特徴とする断線検出装置に存する。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that an electric circuit for connecting each end of a plurality of unit cells connected in series to each other and a voltage detecting means for detecting a voltage at both ends of the unit cell. In the disconnection detecting device for detecting disconnection, a plurality of resistors respectively provided in the electric circuit connecting between both ends of the plurality of unit cells and the voltage detecting means, and each of the unit cells via the resistors. A plurality of switch elements connected in parallel, a plurality of capacitors connected in parallel to each of the unit cell and the switch element via the resistor, and a voltage across the capacitor before the switch element is turned on First capacitor voltage measuring means for performing on-control of the switch element to discharge the capacitor and reducing the voltage across the capacitor to zero. Switch control means for controlling off, second capacitor voltage measurement means for measuring a voltage across the capacitor after the switch element is turned off by the switch control means, and first and second capacitor voltage measurement means And a disconnection detecting means for detecting disconnection of the electric circuit based on the voltage across the capacitor measured by the above.

請求項2記載の発明は、前記第2コンデンサ電圧測定手段が、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御されてから所定時間経過したときに前記コンデンサの両端電圧を測定するように設定され、前記断線検出手段が、前記第2コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧と、前記第1コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に応じて定めた閾値と、の比較に基づいて前記電路の断線を検出するように設定され、前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になる前までの時間と、の間に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の断線検出装置に存する。   The invention according to claim 2 is set such that the second capacitor voltage measuring means measures the voltage across the capacitor when a predetermined time has elapsed since the switch element is turned off by the switch control means. The disconnection detecting means compares the voltage across the capacitor measured by the second capacitor voltage measuring means with a threshold value determined according to the voltage across the capacitor measured by the first capacitor voltage measuring means. Is set so as to detect disconnection of the electric circuit, and when the capacitor is charged by controlling the switch element to be off when the electric circuit is normal, the voltage across the capacitor is constant from 0 And when the capacitor is charged by controlling the switch element to be off when the electric circuit is disconnected. And time until the voltage across the serial capacitor becomes constant from 0, consists in breaking detection apparatus according to claim 1 that is characterized in that set between.

請求項3記載の発明は、前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時における前記コンデンサの充電時定数と、の間に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の断線検出装置に存する。   According to a third aspect of the present invention, the predetermined time is a time taken for the voltage across the capacitor to become constant from 0 when the switch element is turned off and the capacitor is charged when the electric circuit is normal. The disconnection detection device according to claim 2, wherein the disconnection detection device is set between a charging time constant of the capacitor at the time of disconnection of the electric circuit.

請求項4記載の発明は、前記閾値が、前記第1コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧の0.63倍以下に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の断線検出装置に存する。   The invention according to claim 4 is characterized in that the threshold value is set to 0.63 times or less of the voltage across the capacitor measured by the first capacitor voltage measuring means. It exists in the disconnection detection device.

請求項5記載の発明は、前記抵抗と前記コンデンサにより決まる前記電路の正常時の前記コンデンサの充電時定数の3倍を、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間として、前記所定時間を設定していることを特徴とする請求項2〜4何れか1項に記載の断線検出装置に存する。   According to a fifth aspect of the present invention, the capacitor is charged by controlling the switching element to be off when the electric circuit is normal, with three times the charging time constant of the capacitor when the electric circuit is normal determined by the resistor and the capacitor. 5. The disconnection detection device according to claim 2, wherein the predetermined time is set as a time required for the voltage across the capacitor to become constant from 0 in some cases.

以上説明したように請求項1及び2記載の発明によれば、電路が正常なときはスイッチ素子をオフすると単位セルによりコンデンサが充電されてコンデンサの両端電圧は短時間で上昇して一定となる。一方、電路が断線しているときはスイッチ素子をオフすると電流検出手段からの微少な漏れ電流によりコンデンサが充電されるためコンデンサの両端電圧は時間をかけてゆっくり上昇した後に一定となる。よって、スイッチ素子がオフ制御された後のコンデンサの両端電圧を測定することにより電路の断線を正確に測定することができる。また、単位セルを放電して均等化するために用いられる抵抗及びスイッチ素子、ノイズフィルタ用のコンデンサを利用して断線検出を行うことができる。このため、部品点数の増加を防いで電路の断線を検出することができる断線検出装置を安価に提供することができる。   As described above, according to the first and second aspects of the invention, when the switch circuit is turned off when the electric circuit is normal, the capacitor is charged by the unit cell, and the voltage across the capacitor rises in a short time and becomes constant. . On the other hand, when the electric circuit is disconnected, when the switch element is turned off, the capacitor is charged by a minute leakage current from the current detection means, so that the voltage across the capacitor rises slowly over time and becomes constant. Therefore, the disconnection of the electric circuit can be accurately measured by measuring the voltage across the capacitor after the switch element is turned off. Further, it is possible to detect disconnection using a resistor, a switch element, and a noise filter capacitor that are used to discharge and equalize unit cells. For this reason, the disconnection detection apparatus which can prevent the increase in a number of parts and can detect disconnection of an electric circuit can be provided at low cost.

請求項3記載の発明によれば、所定時間が経過したときのコンデンサの両端電圧を断線時と正常時とで大きく異ならせることができるため、正確に電路の断線を検出することができる。   According to the third aspect of the present invention, the voltage across the capacitor when the predetermined time has elapsed can be made greatly different between when disconnected and when it is normal, so that the disconnection of the electric circuit can be accurately detected.

請求項4記載の発明によれば、正確に電路の断線を検出することができる。   According to invention of Claim 4, the disconnection of an electric circuit is correctly detectable.

請求項5記載の発明によれば、コンデンサの充電時定数から簡単に電路の正常時にスイッチ素子をオフ制御してコンデンサを充電した場合にコンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間を求めることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the capacitor is charged by simply turning off the switching element when the electric circuit is normal from the charging time constant of the capacitor, the time taken for the voltage across the capacitor to become constant from 0 is calculated. Can be sought.

本発明の断線検出装置を組み込んだ電圧検出装置の一実施形態を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows one Embodiment of the voltage detection apparatus incorporating the disconnection detection apparatus of this invention. 図1に示す電圧検出ICの詳細を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the voltage detection IC shown in FIG. 1. 図1に示す第1の絶縁I/Fとしてフォトカプラを用いたときの詳細な電気接続図である。FIG. 2 is a detailed electrical connection diagram when a photocoupler is used as the first insulation I / F shown in FIG. 1. 図1に示す第2の絶縁I/Fとしてフォトカプラを用いたときの詳細な電気接続図である。FIG. 5 is a detailed electrical connection diagram when a photocoupler is used as the second insulation I / F shown in FIG. 1. 図1に示す単位セルBT1〜BT11と電圧検出IC11との間の詳細回路図である。FIG. 2 is a detailed circuit diagram between unit cells BT 1 to BT 11 and a voltage detection IC 11 shown in FIG. (A)は正常時の充電電流を示す回路図であり、(B)は断線時の充電電流を示す回路図である。(A) is a circuit diagram which shows the charging current at the time of normal, (B) is a circuit diagram which shows the charging current at the time of a disconnection. 正常時と断線時とにおけるコンデンサの両端電圧を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the both-ends voltage of a capacitor at the time of normal time and a disconnection. 図2に示す制御回路の断線検出処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the disconnection detection process procedure of the control circuit shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態において、電圧検出装置は車両に搭載されている。図1中引用符号BLは、低圧バッテリである。低圧バッテリBLは、図1に示すように、複数の二次電池から構成されている。低圧バッテリBLは、エンジンを始動するスタータの駆動電源として用いられ、その両端にはDC/DCコンバータを介して高圧バッテリが必要に応じて充電器として接続される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the voltage detection device is mounted on a vehicle. In FIG. 1, reference sign BL is a low voltage battery. As shown in FIG. 1, the low-voltage battery BL is composed of a plurality of secondary batteries. The low-voltage battery BL is used as a drive power source for a starter that starts the engine, and a high-voltage battery is connected to both ends of the low-voltage battery BL as a charger via a DC / DC converter as necessary.

また、図1中引用符号BHは高圧バッテリである。上記高圧バッテリBHは、エンジンと電動モータを走行駆動源として併用するHEVにおいて前記電動モータの電源として用いられ、その両端には電動モータが必要に応じて負荷として接続されると共にジェネレータ(発電機)等が必要に応じて充電器として接続される。 In FIG. 1, reference symbol B H is a high voltage battery. The high-voltage battery B H is used as a power source of the electric motor in an HEV that uses both the engine and the electric motor as a travel drive source. Both ends of the high-voltage battery B H are connected as a load as needed and a generator (generator ) Etc. are connected as a charger if necessary.

高圧バッテリBHは、例えば5個のブロックB1〜B5に分けられている。各ブロックB1〜B5はそれぞれ例えば11個の単位セルBT1〜BT11、BT12〜BT22、BT23〜BT33、BT34〜BT44、BT45〜BT55から構成されている。単位セルBT1〜BT55はそれぞれ一つの二次電池から構成されている。 The high voltage battery BH is divided into, for example, five blocks B1 to B5. Each block B1~B5 are each composed for example 11 pieces of unit cells BT 1 ~BT 11, BT 12 ~BT 22, BT 23 ~BT 33, BT 34 ~BT 44, BT 45 ~BT 55. Each of the unit cells BT 1 to BT 55 is composed of one secondary battery.

電圧検出装置は、制御手段としてのメインマイコン10と、電圧検出手段としての電圧検出IC11〜15と、を備えている。メインマイコン10は、周知のCPU、ROM、RAMなどから構成されており、低圧系電源回路20から電源供給を受けて動作し、電圧検出IC11〜15を制御する。低圧系電源回路20は、低圧バッテリBLの供給電圧からメインマイコン10の動作電圧VCを生成する。 The voltage detection apparatus includes a main microcomputer 10 as control means and voltage detection ICs 11 to 15 as voltage detection means. The main microcomputer 10 is composed of a well-known CPU, ROM, RAM, and the like, operates by receiving power supply from the low-voltage power supply circuit 20, and controls the voltage detection ICs 11-15. The low-voltage power supply circuit 20 generates the operating voltage VC of the main microcomputer 10 from the supply voltage of the low-voltage battery BL .

上記電圧検出IC11〜15は、各ブロックB1〜B5に対応して設けられている。電圧検出IC11〜15は、図2に示すように、複数のブロックB1〜B5のうち対応するブロックB1〜B5を構成する単位セルBT1〜BT11、BT12〜BT22、BT23〜BT33、BT34〜BT44、BT45〜BT55のみから電源供給を受けて動作する。即ち、上述した電圧検出IC11〜15は、対応するブロックB1〜B5の負側がグランドレベルになり、互いに異なるグランドレベルとなっている。これにより、電圧検出IC11〜15を構成するデバイスの耐圧を下げることができる。 The voltage detection ICs 11 to 15 are provided corresponding to the blocks B1 to B5. As shown in FIG. 2, the voltage detection ICs 11 to 15 are unit cells BT 1 to BT 11 , BT 12 to BT 22 , and BT 23 to BT 33 that constitute the corresponding blocks B 1 to B 5 among the plurality of blocks B 1 to B 5. , BT 34 to BT 44 and BT 45 to BT 55 are operated by receiving power supply only. That is, in the voltage detection ICs 11 to 15 described above, the negative sides of the corresponding blocks B1 to B5 are at the ground level, and are at different ground levels. Thereby, the breakdown voltage of the devices constituting the voltage detection ICs 11 to 15 can be lowered.

電圧検出IC11〜15はそれぞれ、選択スイッチ群16と、差動増幅器OPと、A/D変換器17と、制御回路18と、高圧系電源回路19と、遮断スイッチSと、を備えている。上記選択スイッチ群16は、単位セルBT1〜BT55の両端に各々設けられた常開のスイッチから構成されていて、複数の単位セルBT1〜BT55の一つの両端を差動増幅器OPに接続する。差動増幅器OPは、選択スイッチ群16によって接続された単位セルBT1〜BT55の両端電圧をA/D変換器17に対して出力する。A/D変換器17は、差動増幅器OPからの単位セルBT1〜BT55の両端電圧をデジタル変換して制御回路18に出力する。 Each of the voltage detection ICs 11 to 15 includes a selection switch group 16, a differential amplifier OP, an A / D converter 17, a control circuit 18, a high-voltage power supply circuit 19, and a cutoff switch S. The selection switch group 16 includes normally open switches provided at both ends of the unit cells BT 1 to BT 55 , and one end of each of the plurality of unit cells BT 1 to BT 55 serves as a differential amplifier OP. Connecting. The differential amplifier OP outputs the voltage across the unit cells BT 1 to BT 55 connected by the selection switch group 16 to the A / D converter 17. The A / D converter 17 digitally converts the voltage across the unit cells BT 1 to BT 55 from the differential amplifier OP and outputs the converted voltage to the control circuit 18.

制御回路18は、周知のCPU、ROM、RAMなどから構成されており、電圧検出IC11〜15全体の制御を司る。高圧系電源回路19は、対応するブロックB1〜B5の供給電圧から上記差動増幅器OP、A/D変換器17及び制御回路18の動作電圧Vccを生成する。遮断スイッチSは、各ブロックB1〜B5の正側と高圧系電源回路19との間に設けられている。遮断スイッチSは、高圧系電源回路19に対するブロックB1〜B5の両端電圧の供給をオンオフして、電圧検出IC11〜15に対する電源供給をオンオフするスイッチである。遮断スイッチSは、例えば、PNP型のトランジスタから構成されている。   The control circuit 18 includes a well-known CPU, ROM, RAM, and the like, and controls the entire voltage detection ICs 11 to 15. The high voltage power supply circuit 19 generates the operating voltage Vcc of the differential amplifier OP, the A / D converter 17 and the control circuit 18 from the supply voltages of the corresponding blocks B1 to B5. The cutoff switch S is provided between the positive side of each of the blocks B1 to B5 and the high-voltage power supply circuit 19. The cutoff switch S is a switch that turns on / off the supply of the voltage across the blocks B1 to B5 to the high-voltage power supply circuit 19 and turns on / off the power supply to the voltage detection ICs 11-15. The cutoff switch S is composed of, for example, a PNP type transistor.

また、上述した電圧検出装置は、図1などに示すように、第1の通信ラインとしての第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1と、第1の絶縁インタフェース(I/F)21と、を備えている。第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1は、電圧検出IC11〜15を互いに直列に接続するように設けられている。電圧検出IC11〜15は互いにグランドレベルが異なるので、電圧検出IC11〜15間に設けられた第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1にはレベルシフト回路(図示せず)を設ける必要がある。   Further, as shown in FIG. 1 and the like, the voltage detection device described above includes a first transmission line LT1 and a first reception line LR1 as a first communication line, and a first insulation interface (I / F) 21. And. The first transmission line LT1 and the first reception line LR1 are provided so as to connect the voltage detection ICs 11 to 15 in series with each other. Since the voltage detection ICs 11 to 15 have different ground levels, it is necessary to provide level shift circuits (not shown) on the first transmission line LT1 and the first reception line LR1 provided between the voltage detection ICs 11 to 15. is there.

また、第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1は、電圧検出IC11〜15のうち最下位の電圧検出IC11及びメインマイコン10間を接続するように設けられている。即ち、第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1は、メインマイコン10、電圧検出IC11、電圧検出IC12、電圧検出IC13、電圧検出IC14、電圧検出IC15がこの順で互いに直列に接続されるように設けられている。   Further, the first transmission line LT1 and the first reception line LR1 are provided so as to connect between the lowest voltage detection IC 11 and the main microcomputer 10 among the voltage detection ICs 11-15. That is, in the first transmission line LT1 and the first reception line LR1, the main microcomputer 10, the voltage detection IC 11, the voltage detection IC 12, the voltage detection IC 13, the voltage detection IC 14, and the voltage detection IC 15 are connected in series in this order. It is provided as follows.

第1の絶縁I/F21は、最下位の電圧検出IC11及びメインマイコン10間に設けられた第1の送信ラインLT1及び第1の受信ラインLR1上に設けられていて、電圧検出IC11とメインマイコン10とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。最下位の電圧検出IC11及びメインマイコン10は、第1の絶縁I/F21によって互いに絶縁した状態で情報の送受信を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHと低圧バッテリBLとの絶縁を保つことができる。第1の絶縁I/F21としては、例えば発光素子及び受光素子から成るフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。 The first insulation I / F 21 is provided on the first transmission line LT1 and the first reception line LR1 provided between the lowest voltage detection IC 11 and the main microcomputer 10, and is connected to the voltage detection IC 11 and the main microcomputer. 10 in an electrically insulated state. The lowest voltage detection IC 11 and the main microcomputer 10 can transmit and receive information while being insulated from each other by the first insulation I / F 21. Thereby, the insulation of the high voltage battery BH and the low voltage battery BL can be maintained. As the first insulating I / F 21, for example, a light medium such as a photocoupler including a light emitting element and a light receiving element, and a magnetic medium such as a magnetic coupler are known.

図3に第1の絶縁I/F21としてフォトカプラを用いたときの図1に示す電圧検出装置の詳細な電気接続図を示す。同図において、電圧検出IC11の詳細などは省略してある。同図に示すように、第1の絶縁I/F21は、低圧側システムに設けられた発光素子LE1及び受光素子LD2と、高圧側システムに設けられた発光素子LE2及び受光素子LD1と、を有している。同図に示すように、発光素子LE1は、一端がメインマイコン10に接続され、他端がグランドに接続されていて、メインマイコン10から電気信号が出力されると電流が流れて発光する。   FIG. 3 shows a detailed electrical connection diagram of the voltage detection device shown in FIG. 1 when a photocoupler is used as the first insulation I / F 21. In the figure, details of the voltage detection IC 11 are omitted. As shown in the figure, the first insulation I / F 21 includes a light emitting element LE1 and a light receiving element LD2 provided in the low voltage side system, and a light emitting element LE2 and a light receiving element LD1 provided in the high voltage side system. doing. As shown in the drawing, the light emitting element LE1 has one end connected to the main microcomputer 10 and the other end connected to the ground. When an electric signal is output from the main microcomputer 10, a current flows and emits light.

一方、受光素子LD1は、ブロックB1の高圧系電源回路19と単位セルBT1の負側との間に設けられている。受光素子LD1は、発光素子LE1からの光を受光するとオンして、第1の送信ラインLT1を通じて制御回路18に電気信号を供給する。以上の構成によれば、メインマイコン10から電気的に絶縁した状態で電気信号をブロックB1の制御回路18に送信することができる。 On the other hand, the light receiving element LD1 is provided between the negative side of the high-voltage power supply circuit 19 and the unit cell BT 1 block B1. The light receiving element LD1 is turned on when receiving light from the light emitting element LE1, and supplies an electric signal to the control circuit 18 through the first transmission line LT1. According to the above configuration, an electrical signal can be transmitted to the control circuit 18 of the block B1 while being electrically insulated from the main microcomputer 10.

また、発光素子LE2は、一端が制御回路18に接続され、他端が単位セルBT1の負側に接続されていて、制御回路18から電気信号が出力されると電流が流れて発光する。一方、受光素子LD2は、低圧系電源回路20とグランドとの間に設けられている。受光素子LD2は、発光素子LE2からの光を受光するとオンして、第1の受信ラインLR1を通じてメインマイコン10に電気信号を供給する。以上の構成によれば、ブロックB1の制御回路18から電気的に絶縁した状態で電気信号をメインマイコン10に送信することができる。 Further, the light emitting element LE2 has one end connected to the control circuit 18, the other end is connected to the negative side of the unit cell BT 1, the electrical signal is an output current to emit light flows from the control circuit 18. On the other hand, the light receiving element LD2 is provided between the low-voltage power supply circuit 20 and the ground. The light receiving element LD2 is turned on when receiving light from the light emitting element LE2, and supplies an electric signal to the main microcomputer 10 through the first receiving line LR1. According to the above configuration, an electrical signal can be transmitted to the main microcomputer 10 while being electrically insulated from the control circuit 18 of the block B1.

また、上述した電圧検出装置は、図1などに示すように、第2の通信ラインとしての第2の送信ラインLT2と、第2の絶縁I/F22と、on/offI/F31〜35と、を備えていて、これらによりメインマイコン10からの電源信号の出力に応じて遮断スイッチSをオンできるようになっている。即ち、第2の送信ラインLT2は、各遮断スイッチSを構成するPNP型トランジスタのベースとメインマイコン10との間に設けられている。第2の送信ラインLT2は、一端がメインマイコン10側に接続される主線Lsと、この主線Lsの他端から分岐した複数の分岐線Lb1〜Lb5と、から構成されている。分岐線Lb1〜Lb5は、図4に示すように、その他端が遮断スイッチSを構成するPNP型トランジスタのベースに接続されている。   In addition, as shown in FIG. 1 and the like, the voltage detection device described above includes a second transmission line LT2 as a second communication line, a second insulation I / F 22, on / off I / Fs 31 to 35, Thus, the cut-off switch S can be turned on in accordance with the output of the power signal from the main microcomputer 10. That is, the second transmission line LT <b> 2 is provided between the base of the PNP transistor constituting each cutoff switch S and the main microcomputer 10. The second transmission line LT2 includes a main line Ls having one end connected to the main microcomputer 10 side and a plurality of branch lines Lb1 to Lb5 branched from the other end of the main line Ls. As shown in FIG. 4, the other ends of the branch lines Lb <b> 1 to Lb <b> 5 are connected to the base of a PNP transistor that constitutes the cutoff switch S.

第2の絶縁I/F22は、図1に示すように、主線Ls上に設けられていて、遮断スイッチSとメインマイコン10とを電気的に絶縁した状態で結合するものである。これにより、高圧バッテリBHと低圧バッテリBLとの絶縁を保つことができる。第2の絶縁I/F22としては、例えば発光素子及び受光素子から成るフォトカプラといった光を媒体にしたものや、磁気カプラといった磁気を媒体にしたものが公知である。上記on/offI/F31〜35は、各分岐線lb1〜lb5に対応して設けられていて、メインマイコン10から送信された電源信号を、遮断スイッチSをオンオフするために適切な信号レベルに変換する。 As shown in FIG. 1, the second insulation I / F 22 is provided on the main line Ls, and couples the cutoff switch S and the main microcomputer 10 in an electrically insulated state. Thereby, the insulation of the high voltage battery BH and the low voltage battery BL can be maintained. As the second insulation I / F 22, for example, a light medium such as a photocoupler composed of a light emitting element and a light receiving element or a magnetic medium such as a magnetic coupler is known. The on / off I / Fs 31 to 35 are provided corresponding to the branch lines lb1 to lb5, and convert the power signal transmitted from the main microcomputer 10 into an appropriate signal level for turning on / off the cutoff switch S. To do.

次に、図4を参照して、上述した第2の通信ラインとしての第2の送信ラインLT2と、第2の絶縁I/F22と、on/offI/F31〜35と、の詳細な構成について説明する。同図に示すように、第2の絶縁I/F22は、低圧側システムに設けられた発光素子LE3と、低圧側システムに設けられた受光素子LD3と、を有している。同図に示すように、発光素子LE3は、一端がメインマイコン10に接続され、他端がグランドに接続されていて、メインマイコン10から電源信号が出力されると電流が流れて発光する。   Next, with reference to FIG. 4, the detailed configuration of the second transmission line LT2, the second insulation I / F 22, and the on / off I / Fs 31 to 35 as the second communication line described above. explain. As shown in the figure, the second insulation I / F 22 includes a light emitting element LE3 provided in the low pressure side system and a light receiving element LD3 provided in the low pressure side system. As shown in the drawing, the light emitting element LE3 has one end connected to the main microcomputer 10 and the other end connected to the ground. When a power signal is output from the main microcomputer 10, a current flows and emits light.

一方、受光素子LD3は、一端が最上位のブロックB5のプラス側に接続され、他端が分圧抵抗R1〜R6を介して最下位のブロックB1のマイナス側に接続されている。そして、上記分圧抵抗R1と分圧抵抗R2との接点が、on/offI/F31を構成するNPN型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗R2と分圧抵抗R3との接点が、on/offI/F32を構成するNPN型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗R3と分圧抵抗R4との接点が、on/offI/F33を構成するNPN型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗R4と分圧抵抗R5との接点が、on/offI/F34を構成するNPN型トランジスタのベースに接続されている。分圧抵抗R5と分圧抵抗R6との接点が、on/offI/F35を構成するNPN型トランジスタのベースに接続されている。   On the other hand, one end of the light receiving element LD3 is connected to the plus side of the uppermost block B5, and the other end is connected to the minus side of the lowermost block B1 via voltage dividing resistors R1 to R6. The contact point between the voltage dividing resistor R1 and the voltage dividing resistor R2 is connected to the base of an NPN transistor that constitutes the on / off I / F 31. A contact point between the voltage dividing resistor R2 and the voltage dividing resistor R3 is connected to the base of an NPN transistor that constitutes the on / off I / F 32. A contact point between the voltage dividing resistor R3 and the voltage dividing resistor R4 is connected to the base of an NPN transistor that constitutes the on / off I / F 33. A contact point between the voltage dividing resistor R4 and the voltage dividing resistor R5 is connected to the base of the NPN transistor that constitutes the on / off I / F. A contact point between the voltage dividing resistor R5 and the voltage dividing resistor R6 is connected to a base of an NPN transistor that constitutes an on / off I / F 35.

on/offI/F31〜35を構成するNPN型トランジスタのエミッタは、各ブロックB1〜B5のマイナス側に接続されている。on/offI/F31〜35を構成するNPN型トランジスタのコレクタは、遮断スイッチSを構成するPNP型トランジスタのベースに接続される。以上の構成によれば、メインマイコン10が発光素子LE3に対して電源信号を供給すると、発光素子LE3に電源が流れて発光する。この発光素子LE3からの光を受光すると受光素子LD3がオンする。この受光素子LD3のオンにより各on/offI/F31〜35を構成するNPN型トランジスタがオンする。そして、各on/offI/F31のオンに応じて遮断スイッチSを構成するPNP型トランジスタがオンして、各電圧検出IC11〜15に電源が供給される。即ち、メインマイコン10から電源信号の供給によって、各電圧検出IC11〜15の電源のオンオフを制御することができる。   The emitters of the NPN transistors constituting the on / off I / Fs 31 to 35 are connected to the negative side of the blocks B1 to B5. The collectors of the NPN transistors constituting the on / off I / Fs 31 to 35 are connected to the bases of the PNP transistors constituting the cutoff switch S. According to the above configuration, when the main microcomputer 10 supplies a power signal to the light emitting element LE3, the power flows to the light emitting element LE3 to emit light. When the light from the light emitting element LE3 is received, the light receiving element LD3 is turned on. When the light receiving element LD3 is turned on, the NPN transistors constituting the on / off I / Fs 31 to 35 are turned on. Then, in response to the on / off I / F 31 being turned on, the PNP transistors constituting the cutoff switch S are turned on, and power is supplied to the voltage detection ICs 11 to 15. That is, the power supply of each voltage detection IC 11 to 15 can be controlled by supplying a power signal from the main microcomputer 10.

次に、上述した電圧検出装置に組み込まれた断線検出装置30の構成について図5を参照して説明する。断線検出装置30は、上述した単位セルBT1〜BT55の各々の両端と、電圧検出IC11〜15と、を接続する電路の断線を検出する装置である。同図に示すように、ブロックB1において断線検出装置30は、抵抗R100〜R111と、複数のスイッチ素子SW1〜SW11と、複数のコンデンサC101〜C111と、を備えている。 Next, the configuration of the disconnection detection device 30 incorporated in the voltage detection device described above will be described with reference to FIG. The disconnection detection device 30 is a device that detects disconnection of an electric circuit that connects both ends of each of the unit cells BT 1 to BT 55 described above and the voltage detection ICs 11 to 15. As shown in the figure, in the block B1, the disconnection detection device 30 includes resistors R100 to R111, a plurality of switch elements SW1 to SW11, and a plurality of capacitors C101 to C111.

複数の抵抗R100〜R111は、複数の単位セルBT1〜BT11の両端と電圧検出IC11との間にそれぞれ設けられている。互いに隣り合う単位セルBT1〜BT11の接続部は共通の抵抗R100〜R111を介して電圧検出IC11に接続される。よって、抵抗R100〜R111は、単位セルBT1〜BT11の数+1個設けられている。複数のスイッチ素子SW1〜SW11は、上記抵抗R100〜R111を介して単位セルBT1〜BT11の各々に並列接続される。 A plurality of resistors R100~R111 are respectively provided between the ends and the voltage detection IC11 of a plurality of unit cells BT 1 to BT 11. Connection portions of the unit cells BT 1 to BT 11 adjacent to each other are connected to the voltage detection IC 11 via common resistors R100 to R111. Therefore, the resistance R100~R111 are provided several +1 unit cells BT 1 to BT 11. The plurality of switch elements SW1 to SW11 are connected in parallel to each of the unit cells BT 1 to BT 11 via the resistors R100 to R111.

複数のコンデンサC101〜C111は、上記抵抗R100〜R111を介して単位セルBT1〜BT11の各々に並列接続される。上記複数のスイッチ素子SW1〜SW11及びコンデンサC101〜C111は、単位セルBT1〜BT11と同じ数設けられている。上述した単位セルBT1〜BT11の両端に設けた抵抗R100〜R111と、単位セルBT1〜BT11に並列に接続されたコンデンサC101〜C111と、で単位セルBT1〜BT11の両端電圧からノイズ成分を除去するノイズフィルタ回路を構成している。また、上記抵抗R100〜R111と、スイッチ素子SW1〜SW11と、で単位セルBT1〜BT11を放電するバイパス回路を構成している。即ち、両端電圧が高い単位セルBT1〜BT11に対応するスイッチ素子SW1〜SW11をオンして単位セルBT1〜BT11を放電することにより、単位セルBT1〜BT11の両端電圧を均等化することができる。また、ブロックB2〜B5についてもブロックB1と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。 A plurality of capacitors C101~C111 are connected in parallel to each of the unit cells BT 1 to BT 11 via the resistor R100~R111. It said plurality of switch elements SW1~SW11 and capacitor C101~C111 are provided as many as unit cells BT 1 to BT 11. The voltage across the unit cells BT 1 to BT 11 is composed of the resistors R100 to R111 provided at both ends of the unit cells BT 1 to BT 11 and the capacitors C101 to C111 connected in parallel to the unit cells BT 1 to BT 11 . The noise filter circuit which removes a noise component from is comprised. Further, the above resistance R100~R111, constitutes a bypass circuit for discharging switching element SW1~SW11, in the unit cell BT 1 to BT 11. Evenly That is, by discharging the unit cell BT 1 to BT 11 turns on the switching element SW1~SW11 corresponding to high unit cell BT 1 to BT 11 is the voltage across the voltage across the unit cell BT 1 to BT 11 Can be Further, since the blocks B2 to B5 have the same configuration as the block B1, detailed description thereof is omitted here.

次に、上述した電圧検出装置に組み込まれた断線検出装置30の断線検出原理について図6及び図7を参照して説明する。説明を簡単にするために電圧検出IC11に接続されるブロックB1ついてのみ説明するが、ブロックB2〜B5についても同様である。スイッチ素子SWn(nは任意の整数)をオンするとスイッチ素子SWnに並列に接続されたコンデンサC10nが放電されて、コンデンサC10nの両端電圧が0となる。その後、スイッチ素子SWnをオフすると、図6(A)に示すように、断線が生じていない正常時においては、単位セルBTnからの充電電流i1が抵抗R10nを介してコンデンサC10nに供給されてコンデンサC10nが充電される。これにより、図7の実線で示すように、コンデンサC10nの両端電圧は、短時間で上昇して単位セルBTnの両端電圧Eに達するとその電圧を保持して一定になる。 Next, the disconnection detection principle of the disconnection detection device 30 incorporated in the voltage detection device described above will be described with reference to FIGS. For the sake of simplicity, only the block B1 connected to the voltage detection IC 11 will be described, but the same applies to the blocks B2 to B5. When the switch element SWn (n is an arbitrary integer) is turned on, the capacitor C10n connected in parallel to the switch element SWn is discharged, and the voltage across the capacitor C10n becomes zero. Thereafter, when the off SWn switching element, as shown in FIG. 6 (A), in the normal disconnection has not occurred, the charging current i1 from the unit cell BT n is supplied to the capacitor C10n through the resistor R10n Capacitor C10n is charged. Thus, as shown by the solid line in FIG. 7, the voltage across the capacitor C10n is constant retains its voltage when a short time rises reach across voltage E of the unit cell BT n.

一方、図6(B)に示すように、単位セルBTnの正側の一端と電圧検出IC11とを接続する電路が断線しているときにおいては、スイッチ素子SWnをオフすると、電圧検出IC11から微少な漏れ電流i2によりコンデンサC10nが充電される。これにより、図7の一点鎖線で示すように、コンデンサC10nの両端電圧は、時間をかけてゆっくり上昇した後に一定となる。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the electric circuit connecting the one end of the positive side of the unit cell BT n and the voltage detection IC 11 is disconnected, if the switch element SWn is turned off, the voltage detection IC 11 The capacitor C10n is charged by the minute leakage current i2. As a result, as shown by the one-dot chain line in FIG. 7, the voltage across the capacitor C10n becomes constant after slowly rising over time.

より詳しく説明すると、正常時は単位セルBTnからの充電電流i1が抵抗R10nを介してコンデンサC10nに充電されるため、コンデンサC10nは、抵抗R10nとコンデンサC10nにより決定される時定数で充電される。一方、断線時は電圧検出IC11からの漏れ電流i2によりコンデンサC10nが充電されるため、コンデンサC10nは、電圧検出IC11の内部インピーダンスとコンデンサC10nにより決定される時定数で充電される。そして、上述した抵抗R100〜R111は、電圧検出IC11の内部インピーダンスよりも小さく設定されている。例えば、電圧検出IC11の内部インピーダンスが100kΩ以上である場合は、抵抗R100〜R111は数百Ω以下に設定されている。よって、正常時のコンデンサC10nの充電時定数が、断線時のコンデンサC10nの充電時定数よりも小さくなるため、図7に示すように、正常時のコンデンサC10nの両端電圧の方が、断線時のコンデンサC10nの両端電圧に比べて短時間で上昇して一定になる。 In more detail, since at the normal time in which the charging current i1 from the unit cell BT n is charged to the capacitor C10n through a resistor R10n, capacitor C10n is charged with a time constant determined by the resistor R10n and capacitor C10n . On the other hand, since the capacitor C10n is charged by the leakage current i2 from the voltage detection IC11 at the time of disconnection, the capacitor C10n is charged with a time constant determined by the internal impedance of the voltage detection IC11 and the capacitor C10n. The resistors R100 to R111 described above are set smaller than the internal impedance of the voltage detection IC 11. For example, when the internal impedance of the voltage detection IC 11 is 100 kΩ or more, the resistors R100 to R111 are set to several hundred Ω or less. Therefore, since the charging time constant of the capacitor C10n at the normal time is smaller than the charging time constant of the capacitor C10n at the time of disconnection, as shown in FIG. The voltage rises and becomes constant in a short time compared to the voltage across the capacitor C10n.

今、断線が生じていない正常時にスイッチ素子SWnをオフ制御してコンデンサC10nを充電した場合にコンデンサC10nの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間をT3、電圧検出IC11の内部インピーダンスとコンデンサC10nにより決定される断線時の時定数をτ1、とする。図7からも明らかなように、正常時においては時間T3経過した後のコンデンサC10nの両端電圧は確実に単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍を超えている。一方、断線が生じていると、時定数τ1より前のコンデンサC10nの両端電圧は当然、単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍以下となる。 When the switch element SWn is controlled to be off and the capacitor C10n is charged in a normal state where no disconnection occurs, the time taken for the voltage across the capacitor C10n to become constant from 0 is defined as T3, the internal impedance of the voltage detection IC 11 and the capacitor A time constant at the time of disconnection determined by C10n is τ1. As is apparent from FIG. 7, the voltage across the capacitor C10n after elapsed time T3 in the normal is over 0.63 times the voltage across E of reliably unit cell BT n. On the other hand, when disconnection occurs, the voltage across the capacitor C10n prior time constant τ1 of course, equal to or less than 0.63 times the voltage across E of the unit cell BT n.

よって、スイッチ素子SWnをオフ制御してから時間T3と時定数τ1との間の期間T4に設定された所定時間Tc1経過したときのコンデンサC10nの両端電圧V1が単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍(閾値)以下であれば断線を検出し、上記両端電圧V1が単位セルBTnの両端電圧の0.63倍より大きければ正常を検出することができる。上述した時間T3は実験的に求めても良いし、正常時の抵抗R10nとコンデンサC10nとで決定される時定数τ2の3倍を時間T3として所定時間Tc1を決定してもよい(∵3×τ2≒T3)。また、時定数τ1は電圧検出IC11の内部インピーダンスを測定することにより予め求めることができる。次に、具体的な数値を当てはめてみる。今、抵抗R10n=100Ω、コンデンサC10n=0.1μF、電圧検出IC11の内部インピーダンス=500kΩとすると、断線時の時定数τ1、正常時の時定数τ2は下記の式(1)、(2)で示す値となる。
τ1=500kΩ×0.1μF=0.05秒 …(1)
τ2=100Ω×0.1μF=0.00001秒 …(2)
よって、3×τ2=0.00003秒以上、τ1=0.05秒以下の期間T4に所定時間Tc1を設定すればよい。
Therefore, the voltage V1 across the capacitor C10n when the predetermined time Tc1 set in the period T4 between the time T3 and the time constant τ1 elapses after the switch element SWn is turned off is equal to the voltage E across the unit cell BTn. if 0.63 (threshold value) or less to detect disconnection, it is possible to detect the normal is greater than 0.63 times the voltage across the voltage V1 across the unit cell BT n. The above-described time T3 may be obtained experimentally, or the predetermined time Tc1 may be determined with the time T3 being three times the time constant τ2 determined by the resistor R10n and the capacitor C10n in a normal state (∵3 × τ2≈T3). The time constant τ1 can be obtained in advance by measuring the internal impedance of the voltage detection IC 11. Next, let's apply specific numerical values. Now, assuming that the resistance R10n = 100Ω, the capacitor C10n = 0.1 μF, and the internal impedance of the voltage detection IC 11 = 500 kΩ, the time constant τ1 at the time of disconnection and the time constant τ2 at the time of normality are expressed by the following equations (1) and (2). It becomes the value shown.
τ1 = 500 kΩ × 0.1 μF = 0.05 seconds (1)
τ2 = 100Ω × 0.1 μF = 0.00001 seconds (2)
Therefore, the predetermined time Tc1 may be set in the period T4 of 3 × τ2 = 0.00003 seconds or more and τ1 = 0.05 seconds or less.

上述した断線検出原理を踏まえて上述した構成の電圧検出装置の断線検出処理について図8を参照して説明する。まず、断線検出処理に切り替わると、メインマイコン10は、処理を開始して、第1の送信ラインLT1を介して接続されたブロックB1の制御回路18に対して断線検出命令を送信する。この断線検出命令は、第1の送信ラインLTを通じてブロックB1の制御回路18から上位のブロックB2〜B5の制御回路18に順々に伝送される。   Based on the above-described disconnection detection principle, disconnection detection processing of the voltage detection apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIG. First, when switching to disconnection detection processing, the main microcomputer 10 starts processing and transmits a disconnection detection command to the control circuit 18 of the block B1 connected via the first transmission line LT1. This disconnection detection command is sequentially transmitted from the control circuit 18 of the block B1 to the control circuits 18 of the upper blocks B2 to B5 through the first transmission line LT.

ブロックB1の制御回路18は、上記断線検出命令を受け取ると、後述する断線検出処理を行う。断線検出処理において、まず、制御回路18は、nを1にセットする(ステップS1)。次に、制御回路18は、第1コンデンサ電圧測定手段として働き、コンデンサC10nの両端電圧を測定して、単位セルBTnの両端電圧EとしてRAM内に格納する(ステップS2)。次に、制御回路18は、スイッチ素子SWnをオン制御する(ステップS3)。制御回路18は、オン制御してから時間T1が経過するのを待って(ステップS4でY)、スイッチ素子SWnをオフ制御する(ステップS5)。時間T1は、スイッチ素子SWnをオン制御してからコンデンサC10nが放電して両端電圧が0になるような時間に設定されている。よって、ステップS5でスイッチ素子SWnをオフ制御した直後はコンデンサC10nの両端電圧は0である。そして、スイッチ素子SWnのオフ制御によりコンデンサC10nは、単位セルBTnからの充電電流i1又は電圧検出IC11からの漏れ電流i2によって充電されて両端電圧が0から上昇する。以上のことから明らかなように、ステップS3〜S5において制御回路18はスイッチ制御手段として働く。 When receiving the disconnection detection command, the control circuit 18 of the block B1 performs a disconnection detection process described later. In the disconnection detection process, first, the control circuit 18 sets n to 1 (step S1). Next, the control circuit 18 serves as a first capacitor voltage measuring means measures the voltage across the capacitor C10n, stored in the RAM as a voltage across E of the unit cell BT n (step S2). Next, the control circuit 18 turns on the switch element SWn (step S3). The control circuit 18 waits for the time T1 to elapse after the ON control (Y in Step S4), and controls the switch element SWn to OFF (Step S5). The time T1 is set to such a time that the capacitor C10n is discharged after the switch element SWn is turned on and the voltage at both ends becomes zero. Therefore, the voltage across the capacitor C10n is 0 immediately after the switch element SWn is turned off in step S5. Then, the capacitor C10n by OFF control of SWn switching element, the voltage across it is charged by the leakage current i2 from the charging current i1 or voltage detection IC11 from the unit cell BT n is increased from zero. As is apparent from the above, the control circuit 18 functions as a switch control unit in steps S3 to S5.

次に、制御回路18は、スイッチ素子SWnをオフ制御してから図7に示すように、時間T3と時間τ1との間の期間T4に設定された所定時間Tc1が経過するのを待って(ステップS6でY)、第2コンデンサ電圧測定手段として働き、コンデンサC10nの両端電圧を測定して両端電圧V1としてRAMに格納する(ステップS7)。即ち、制御回路18は、選択スイッチ群16を制御して単位セルBTnの両端、即ちコンデンサC10nの両端を差動増幅器OPに接続する。これにより、差動増幅器OPからコンデンサC10nの両端電圧がA/D変換器17を介して制御回路18に供給される。制御回路18は、供給されたコンデンサC10nの両端電圧を取り込んで両端電圧V1として図示しないRAMに格納する。その後、制御回路18は、断線検出手段として働き、両端電圧V1が単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍以下であれば(ステップS8でN)、単位セルBTnと電圧検出IC11とを接続する電路が断線していると判断し、その旨を断線検出結果としてRAMに格納する(ステップS9)。 Next, the control circuit 18 waits for a predetermined time Tc1 set in a period T4 between the time T3 and the time τ1 to elapse as shown in FIG. Y in Step S6) acts as a second capacitor voltage measuring means, measures the voltage across the capacitor C10n, and stores it in the RAM as the voltage V1 across the capacitor (Step S7). That is, the control circuit 18, both ends of the unit cell BT n by controlling the selection switch group 16, i.e., connecting both ends of the capacitor C10n to the differential amplifier OP. As a result, the voltage across the capacitor C10n is supplied from the differential amplifier OP to the control circuit 18 via the A / D converter 17. The control circuit 18 takes in the supplied voltage across the capacitor C10n and stores it in a RAM (not shown) as a voltage V1 across the capacitor C10n. Thereafter, the control circuit 18 serves as breakage detector, not more than 0.63 times the voltage across E of the voltage V1 across the unit cell BT n (in step S8 N), the unit cell BT n and the voltage detection IC11 Is connected to the RAM as a disconnection detection result (step S9).

これに対して、制御回路18は、両端電圧V1が単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍より大きければ(ステップS8でY)、単位セルBTnと電圧検出IC11とを接続する電路は正常であると判断し、その旨を断線検出結果としてRAMに格納する(ステップS10)。次に、制御回路18は、nが11に達したか否かを判断する(ステップS11)。nが11に達していない場合(ステップS11でN)、制御回路18は、nをインクリメントした後に(ステップS12)、再びステップS2に戻る。 In contrast, the control circuit 18, electrical path across voltage V1 is greater than 0.63 times the voltage across E of the unit cell BT n (Y in step S8), and connecting the unit cells BT n and the voltage detection IC11 Is stored in the RAM as a disconnection detection result (step S10). Next, the control circuit 18 determines whether n has reached 11 (step S11). If n has not reached 11 (N in step S11), the control circuit 18 increments n (step S12), and then returns to step S2.

一方、nが11に達している場合(ステップS11でY)、制御回路18は、ブロックB1を構成する全ての単位セルBT1〜BT11と電圧検出IC11との間の電路の断線検出が終了したと判断して、ステップS9及びS10でRAM内に格納した断線検出結果をメインマイコン10に対して送信した後(ステップS13)、処理を終了する。ブロックB2〜B5の制御回路18も同様に断線検出処理を行う。メインマイコン10は、各ブロックB1〜B5の断線検出結果を受け取り、断線があると判断すれば、その旨を報知する。 On the other hand, if n has reached 11 (Y in step S11), the control circuit 18 finishes detecting the disconnection of the electric circuit between all the unit cells BT 1 to BT 11 and the voltage detection IC 11 constituting the block B1. After determining that the disconnection detection result stored in the RAM in steps S9 and S10 is transmitted to the main microcomputer 10 (step S13), the process is terminated. Similarly, the control circuit 18 of the blocks B2 to B5 performs the disconnection detection process. When the main microcomputer 10 receives the disconnection detection result of each of the blocks B1 to B5 and determines that there is a disconnection, the main microcomputer 10 notifies the fact.

上述した第1実施形態によれば、単位セルBT1〜BT55を放電して均等化するために用いられる抵抗R100〜R111及びスイッチ素子SW1〜SW11、ノイズフィルタ用のコンデンサC101〜C111を利用して断線検出を行うことができる。このため、部品点数の増加を防いで電路の断線を検出することができる断線検出装置1を安価に提供することができる。 According to the first embodiment described above, the unit cell BT 1 to BT discharged is used to equalize the resistance to 55 R100~R111 and switching element SW1~SW11, utilizing the capacitor C101~C111 for noise filter Disconnection detection. For this reason, the disconnection detection apparatus 1 which can prevent the increase in a number of parts and can detect the disconnection of an electric circuit can be provided at low cost.

また、第1実施形態によれば、制御回路18は、スイッチ素子SWnがオフ制御されてから所定時間Tc1経過したときにコンデンサC10nの両端電圧を測定し、測定されたコンデンサC10nの両端電圧と単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍との比較に基づいて電路の断線を検出している。これにより、スイッチ素子SWnがオフしてから所定時間Tc1が経過したときに、コンデンサC10nの両端電圧を測定するだけで簡単、かつ、短時間に断線検出を行うことができる。 Further, according to the first embodiment, the control circuit 18 measures the voltage across the capacitor C10n when the predetermined time Tc1 has elapsed since the switch element SWn was turned off, and measured the voltage across the capacitor C10n and the unit. and it detects the disconnection of the electric path on the basis of a comparison between 0.63 times the voltage across E cell BT n. Thereby, when the predetermined time Tc1 has elapsed after the switch element SWn is turned off, the disconnection can be detected easily and in a short time only by measuring the voltage across the capacitor C10n.

また、第1実施形態によれば、所定時間Tc1を時間T3と時定数τ1との間に設定している。このように所定時間Tc1を設定することにより、所定時間Tc1が経過したときのコンデンサC10nの両端電圧を断線時と正常時とで大きく異ならせることができるため、正確に電路の断線を検出することができる。また、上述した第1実施形態によれば、閾値が単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍に設定されている。よって、正確に電路の断線を検出することができる。 Further, according to the first embodiment, the predetermined time Tc1 is set between the time T3 and the time constant τ1. By setting the predetermined time Tc1 in this way, the voltage across the capacitor C10n when the predetermined time Tc1 elapses can be made greatly different between the disconnected time and the normal time, so that the disconnection of the electric circuit can be accurately detected. Can do. Further, according to the first embodiment described above, the threshold value is set to 0.63 times the voltage across E of the unit cell BT n. Therefore, the disconnection of the electric circuit can be detected accurately.

なお、上述した第1実施形態によれば、閾値として単位セルBTnの両端電圧Eの0.63倍を設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。閾値としては、断線時と正常時とでコンデンサC10nの充電時定数が異なることに着目して断線を検出できるような値であればよい。 According to the first embodiment described above, 0.63 times the voltage E between both ends of the unit cell BT n is set as the threshold value, but the present invention is not limited to this. The threshold value may be a value that can detect disconnection by paying attention to the fact that the charging time constant of capacitor C10n differs between disconnection and normal.

また、上述した実施形態によれば、所定時間Tc1を時間T3と時定数τ1との間の期間T4に設定していたが、本発明はこれに限ったものではない。図7からも明らかなように、時定数τ1より長くしても時間T5を超えなければ断線時と正常時とでコンデンサC10nの両端電圧の差があることが分かる。よって、所定時間Tc1としては時間T3と時間T5との間の期間に設定していればよく、時定数τ1よりも長くてもよい。   Further, according to the above-described embodiment, the predetermined time Tc1 is set to the period T4 between the time T3 and the time constant τ1, but the present invention is not limited to this. As is apparent from FIG. 7, it can be seen that there is a difference in the voltage across the capacitor C10n between the disconnection time and the normal time unless the time T5 is exceeded even if the time constant is longer than τ1. Therefore, the predetermined time Tc1 may be set to a period between the time T3 and the time T5, and may be longer than the time constant τ1.

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

11〜15 電圧検出IC(電圧検出手段)
18 制御回路(スイッチ制御手段、第1コンデンサ電圧測定手段、第2コンデンサ測定手段、断線検出手段)
BT1〜BT55 単位セル
C101〜C111 コンデンサ
R100〜R111 抵抗
SW1〜SW11 スイッチ素子
11-15 Voltage detection IC (voltage detection means)
18 Control circuit (switch control means, first capacitor voltage measurement means, second capacitor measurement means, disconnection detection means)
BT 1 to BT 55 unit cell C101 to C111 capacitor R100 to R111 resistor SW1 to SW11 switch element

Claims (5)

互いに直列接続された複数の単位セルの各々両端と、前記単位セルの両端電圧を検出する電圧検出手段と、を接続する電路の断線を検出する断線検出装置において、
前記複数の単位セルの両端と前記電圧検出手段との間を接続する前記電路にそれぞれ設けられた複数の抵抗と、
前記抵抗を介して前記単位セルの各々に並列接続された複数のスイッチ素子と、
前記抵抗を介して前記単位セル及び前記スイッチ素子の各々に並列接続された複数のコンデンサと、
前記スイッチ素子をオン制御する前に前記コンデンサの両端電圧を測定する第1コンデンサ電圧測定手段と、
前記スイッチ素子をオン制御することにより前記コンデンサを放電してその両端電圧を0にした後に前記スイッチ素子をオフ制御するスイッチ制御手段と、
前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御された後の前記コンデンサの両端電圧を測定する第2コンデンサ電圧測定手段と、
前記第1及び第2コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に基づいて前記電路の断線を検出する断線検出手段と、
を備えたことを特徴とする断線検出装置。
In the disconnection detecting device for detecting the disconnection of the electric circuit connecting the both ends of the plurality of unit cells connected in series with each other and the voltage detection means for detecting the voltage across the unit cells,
A plurality of resistors respectively provided in the electric circuit connecting between both ends of the plurality of unit cells and the voltage detection means;
A plurality of switch elements connected in parallel to each of the unit cells via the resistor;
A plurality of capacitors connected in parallel to each of the unit cell and the switch element via the resistor;
First capacitor voltage measuring means for measuring a voltage across the capacitor before turning on the switch element;
A switch control means for controlling the switch element to be turned off after the capacitor is discharged by setting the switch element to be turned on to reduce the voltage across the capacitor to 0;
Second capacitor voltage measuring means for measuring a voltage across the capacitor after the switch element is turned off by the switch control means;
Disconnection detecting means for detecting disconnection of the electric circuit based on the voltage across the capacitor measured by the first and second capacitor voltage measuring means;
A disconnection detecting device comprising:
前記第2コンデンサ電圧測定手段が、前記スイッチ制御手段により前記スイッチ素子がオフ制御されてから所定時間経過したときに前記コンデンサの両端電圧を測定するように設定され、
前記断線検出手段が、前記第2コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧と、前記第1コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧に応じて定めた閾値と、の比較に基づいて前記電路の断線を検出するように設定され、
前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になる前までの時間と、の間に設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の断線検出装置。
The second capacitor voltage measuring means is set to measure a voltage across the capacitor when a predetermined time has elapsed since the switch element was turned off by the switch control means;
The disconnection detecting means compares the voltage across the capacitor measured by the second capacitor voltage measuring means with a threshold value determined according to the voltage across the capacitor measured by the first capacitor voltage measuring means. Is set to detect disconnection of the electrical circuit based on
When the predetermined time is normal when the electric circuit is normal and the switch element is turned off to charge the capacitor, the time required for the voltage across the capacitor to become constant from 0 and the switch element when the electric circuit is disconnected 2. The disconnection detecting device according to claim 1, wherein the disconnection detecting device is set between a time until the voltage across the capacitor becomes constant from 0 when the capacitor is charged by controlling off the capacitor. .
前記所定時間が、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間と、前記電路の断線時における前記コンデンサの充電時定数と、の間に設定されている
ことを特徴とする請求項2に記載の断線検出装置。
The predetermined time is the time taken for the voltage across the capacitor to become constant from 0 when the switch element is turned off and the capacitor is charged when the electric circuit is normal, and the capacitor when the electric circuit is disconnected The disconnection detection device according to claim 2, wherein the disconnection detection device is set between
前記閾値が、前記第1コンデンサ電圧測定手段により測定された前記コンデンサの両端電圧の0.63倍以下に設定されている
ことを特徴とする請求項3に記載の断線検出装置。
The disconnection detecting device according to claim 3, wherein the threshold value is set to 0.63 times or less of a voltage across the capacitor measured by the first capacitor voltage measuring unit.
前記抵抗と前記コンデンサにより決まる前記電路の正常時の前記コンデンサの充電時定数の3倍を、前記電路の正常時に前記スイッチ素子をオフ制御して前記コンデンサを充電した場合に前記コンデンサの両端電圧が0から一定になるまでにかかる時間として、前記所定時間を設定している
ことを特徴とする請求項2〜4何れか1項に記載の断線検出装置。
When the capacitor is charged by turning off the switching element when the electric circuit is normal, the voltage across the capacitor is three times the charging time constant of the capacitor when the electric circuit is normal determined by the resistor and the capacitor. The disconnection detecting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the predetermined time is set as a time required to become constant from 0.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5443327B2 (en) * 2010-12-08 2014-03-19 株式会社東芝 Battery assembly
JP5940363B2 (en) * 2012-04-27 2016-06-29 三洋電機株式会社 Power supply device and vehicle equipped with this power supply device
US10826138B2 (en) 2014-12-10 2020-11-03 Datang Nxp Semiconductors Co., Ltd. Method and apparatus for contact detection in battery packs
US10620274B2 (en) 2014-12-10 2020-04-14 Datang NXP Semiconductor Co., Ltd. Method and apparatus for contact detection in battery packs
US20190067962A1 (en) * 2016-03-15 2019-02-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Management device and power supply device
US11249139B2 (en) 2017-06-14 2022-02-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery monitoring system
JP2021043140A (en) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社Nttファシリティーズ Device and method for detecting position of disconnection
JP7228610B2 (en) * 2021-03-03 2023-02-24 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Disconnection diagnosis device and disconnection diagnosis method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3839397B2 (en) * 2002-11-26 2006-11-01 本田技研工業株式会社 Device for detecting disconnection of voltage detection line of power storage device

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