JP5910172B2 - スイッチ故障診断装置、電池パックおよびスイッチ故障診断プログラム、スイッチ故障診断方法 - Google Patents
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Description
この構成によれば、充電または放電を継続しつつ、スイッチ素子のオフ不可故障を診断することが可能な電池パックを提供することができる。
本実施形態の電池パック1は、二次電池2、および、電池保護装置3を備える。なお、電池パック1は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、車内の各種機器に電力を供給する。二次電池2は、蓄電素子の一例であり、キャパシタなどでもよい。また、電池保護装置3は、スイッチ故障診断装置の一例である。
二次電池2は、リチウムイオン電池であり、4つの電池セル2Aが直列接続された組電池である。なお、二次電池2は、1つの電池セル2Aのみを有する構成や、2つ、3つ、或いは5つ以上の電池セル22Aが直列接続された構成でもよい。
電池保護装置3の電源がオンされると、CPU34Aは、充電遮断用FET31および放電遮断用FET32の両方をオンさせる。これにより、接続端子T3が切替スイッチ7により充電器5側に接続されると、充電器5からの電力供給により二次電池2が充電され、接続端子T3が切替スイッチ7により負荷6側に接続されると、二次電池2が放電して負荷6に電力供給される(図1参照)。また、CPU34Aは、メモリ34Bから上記プログラムを読み出して、図2に示す電池保護処理、および、図3に示す故障診断処理を実行する。
電池保護処理では、CPU34Aは、常時或いは定期的に、例えば第1電圧検出回路35からの検出信号に基づき第1電圧V1を検出し(S1)、当該第1電圧V1を、過充電閾値および過放電閾値と比較する。第1電圧検出回路35は、電池電圧検出部の一例であり、第1電圧V1は、蓄電素子の端子電圧の一例である。過充電閾値は、二次電池2が過充電状態になったときの第1電圧V1の値よりやや小さい値が好ましく、過放電閾値は、二次電池2が過放電状態になったときの第1電圧V1の値よりもやや大きい値が好ましい。なお、過充電閾値および過放電閾値は、例えば予め、二次電池2を過充電状態や過放電状態にして第1電圧Vを検出する実験によって求めることができる。
CPU34Aは、充電遮断用FET31および放電遮断用FET32の両方にオン指令信号を与えており、且つ、所定の条件を満たした場合に、図3に示す故障診断処理を実行する。所定の条件の例は、車両の電源がオンされたことや、前回の故障診断処理の実行時から所定時間経過したこと等である。なお、スイッチ故障診断処理を実行するためのプログラムは、スイッチ故障診断プログラムの一例である。
CPU34Aは、放電状態であると判断した場合(S11:YES)、接続端子T1と接続端子T3との間のオン電圧Von1を検出する(S12)。このオン電圧Von1は、端子電圧の一例であり、充電遮断用FET31および放電遮断用FET32の両方にオン指令信号を与えているときにおける、両FET31,32の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第1電圧検出回路35および第2電圧検出回路36からの検出信号に基づき、第1電圧V1と第2電圧V2との電圧差を、オン電圧Von1として算出する。
CPU34Aは、充電状態であると判断した場合(S11:NO)、接続端子T1と接続端子T3との間のオン電圧Von2を検出する(S20)。このオン電圧Von2は、端子電圧の一例であり、充電遮断用FET31および放電遮断用FET32の両方にオン指令信号を与えているときにおける、両FET31,32の電圧降下分の電圧である。本実施形態では、第1電圧検出回路35および第2電圧検出回路36からの検出信号に基づき、第1電圧V1と第2電圧V2との電圧差を、オン電圧Von2として算出する。
本実施形態によれば、二次電池2が放電状態のときに、充電遮断用FET31にオフ指令信号が与えられ、そのときに検出された充電遮断用FET31のオンオフ電圧差ΔV1が、閾値TH2よりも小さい場合に、オフ不可故障が発生していると診断される。ここで、充電遮断用FET31がオフされても、二次電池2からの放電電流Iは寄生ダイオードD1を介して負荷6側に流れる。このため、負荷6への充電を継続しつつ、充電遮断用FET31のオフ不可故障を診断することができる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
Claims (9)
- 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、
前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電素子が充電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記充電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有するスイッチ故障診断装置。 - 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第1スイッチ素子および第2スイッチ素子と、
前記第1スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第1整流素子と、
前記第2スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第2整流素子と、
前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の入出力間電圧[g1]を検出するスイッチ電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電素子が放電状態であるか充電状態であるかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記第1スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第2スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記充電状態であると判断した場合に、前記第2スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第1スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記第1スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフ処理により前記第2スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第1基準値より小さい場合に、前記第2スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行する構成を有する構成を有するスイッチ故障診断装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のスイッチ故障診断装置であって、
前記制御部は、
前記スイッチ故障診断処理において、その診断対象のスイッチ素子にオン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオン電圧と、前記診断対象のスイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオフ電圧との差が、前記第1基準値よりも小さい場合に、前記オフ不可故障であると診断する、スイッチ故障診断装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のスイッチ故障診断装置であって、
前記制御部は、
前記スイッチ故障診断処理の診断対象のスイッチ素子に前記オン指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧であるオン電圧が第2基準値より小さい場合、前記スイッチ故障診断処理を実行し、前記オン電圧が前記第2基準値以上である場合、前記スイッチ故障診断処理を実行しない、スイッチ故障診断装置。 - 蓄電素子と、
請求項1から4のいずれか一項に記載のスイッチ故障診断装置と、を備える電池パック。 - 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、を備える電池保護装置が有するコンピュータに、
前記蓄電素子が充電状態であるかどうかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記充電状態であると判断した場合に、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行させるスイッチ故障診断プログラム。 - 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第1スイッチ素子および第2スイッチ素子と、前記第1スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第1整流素子と、前記第2スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第2整流素子と、前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子それぞれの入出力間電圧を検出するスイッチ電圧検出部と、を備える電池保護装置が有するコンピュータに、
前記蓄電素子が放電状態であるか充電状態であるかを判断する状態判断処理と、
前記状態判断処理で前記放電状態であると判断した場合に、前記第1スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第2スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記充電状態であると判断した場合に、前記第2スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第1スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフ処理と、
前記スイッチオフ処理により前記第1スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフ処理により前記第2スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ電圧検出部で検出された前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第1基準値より小さい場合に、前記第2スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断処理と、を実行させるスイッチ故障診断プログラム。 - 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられるスイッチ素子と、前記スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする整流素子と、を備える電池保護装置におけるスイッチ故障診断方法であって、
前記蓄電素子が充電状態であるときに、前記スイッチ素子にオフ指令信号を与えるスイッチオフステップと、
前記スイッチオフステップにより前記スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記スイッチ素子の入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断ステップと、を含むスイッチ故障診断方法。 - 蓄電素子の充電電流及び放電電流が流れる電流経路に設けられる第1スイッチ素子および第2スイッチ素子と、前記第1スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記放電電流が流れる方向を順方向とする第1整流素子と、前記第2スイッチ素子に並列接続または寄生され、前記充電電流が流れる方向を順方向とする第2整流素子と、を備える電池保護装置におけるスイッチ故障診断方法であって、
前記蓄電素子が放電状態であるときに、前記第1スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第2スイッチ素子にオン指令信号を与え、前記蓄電素子が充電状態であるときに、前記第2スイッチ素子にオフ指令信号を与え、前記第1スイッチ素子にオン指令信号を与えるスイッチオフステップと、
前記スイッチオフステップにより前記第1スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、第1基準値より小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフにすることができないオフ不可故障であると診断し、前記スイッチオフステップにより前記第2スイッチ素子に前記オフ指令信号を与えているときに前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子の前記入出力間電圧を検出し、その入出力間電圧または前記入出力間電圧に応じた電圧が、前記第1基準値より小さい場合に、前記第2スイッチ素子を前記オフ不可故障であると診断するスイッチ故障診断ステップと、を含むスイッチ故障診断方法。
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