JP6474188B2 - スイッチ故障判定装置、蓄電装置およびスイッチ故障判定方法 - Google Patents
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Description
本明細書によって開示されるスイッチ故障判定装置は、互いに並列接続される第1スイッチおよび第2スイッチと、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチ同士の2つの共通接続点のうち一方の共通接続点と、前記第1スイッチとの間に接続され、インダクタンス成分を有するインダクタンス素子と、前記第1スイッチと前記インダクタンス素子との間の第1電圧に応じた第1電圧検出信号を出力する検出電圧出力部と、前記2つの共通接続点のうち前記一方の共通接続点とは異なる他方の共通接続点に周波数信号を印加する周波数印加部と、制御部と、を備え、前記第1スイッチに前記周波数信号を印加させたときに前記検出電圧出力部から出力される前記電圧検出信号に基づき、前記第1スイッチの状態を判定する状態判定処理を実行する構成を有する。
(電池パックの電気的構成)
一実施形態を図1〜図7を参照しつつ説明する。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。電池パック1は、電池モジュールでもよい。二次電池2はキャパシタなどでもよく、一次電池であってもよい。また、電池保護装置3はスイッチ故障判定装置の一例である。
CPU34Aは、実行条件を満たした場合、CPU34Aは、図2に示すスイッチ故障判定処理を実行する。実行条件の例は、ユーザによってイグニッションキーが操作されることにより車両の電源がオンされたことや、前回の故障判定処理の実行時から基準時間経過したこと等である。なお、スイッチ故障判定処理は、状態判定処理の一例である。
CPU34Aは、まず、高周波信号発生器38を起動させ、高周波信号SGを生成および出力させ、共通接続点D1に高周波信号SGを印加させる(S10)。次に、CPU34Aは、全てのリレー31にクローズ指令信号を与え(S11)、CPU34A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いて、点P1および点P2での電圧値を検出する(S12)。さらに、CPU34Aは、全てのリレー31にクローズ指令信号を与えた状態で、第1電圧検出回路35および第2電圧検出回路36から出力される検出信号と、予め定められた基準値とを比較する(S13)。なお、基準値とは例えば0Vに限りなく近い値等である。
<式1>
VM1=VF×RB1/(RA1+RB1)
<式2>
VM2=VF×RB2/(RA2+RB2)
なお、VFは、高周波信号発生器38から発生される高周波信号SGの振幅(V)を示す。また、分圧値VM1、分圧値VM2はメモリ34Bに記憶されている。
<式3>
V1=VF×RB1/(RA1+RB1)
<式4>
V2=VF×RB2/(RA2+RB2+2πjf(L1+L2))
なお、jは虚数単位、fは高周波信号発生器38から発生される高周波信号SGの周波数(MHz)を示す。
<式5>
V2α=VF×RB2/(RA2+RB2+2πjf×L1)
CPU34Aは、まず、リレー番号Nを1に初期化し(S31)、高周波信号発生器38を起動させ、高周波信号SGを生成および出力させ、共通接続点D1に高周波信号SGを印加させる(S32)。そして、CPU34Aは、N番目のリレー31の分圧値VNを検出する(S33)。
<式6>
V1=VF×RB1/(RA1+RB1)
<式7>
VK1=VF×RB1/(RA1+RB1+2πjf(L1+L2))
<式8>
VK2=VF×RB2/(RA2+RB2)
<式9>
VK1α=VF×RB1/(RA1+RB1+2πjf×L1)
本実施形態によれば、全てのリレー31はクローズ状態で、N番目のリレー31にオープン指令信号を与えているときの分圧値VKNと、N番目のリレー31にオープン指令信号を与える前の分圧値VNとの差の絶対値が、ショートモード故障判定閾値以下であるか否かに基づき、N番目のリレー31のショートモード故障の有無が判定される。これにより、電気機器と二次電池2との間の電流経路が遮断されることを回避しつつ、全てのリレー31の故障の有無の判定精度が低下することを抑制することができる。
本明細書で開示される技術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含まれる。
Claims (8)
- 蓄電素子と負荷との間の回路において互いに並列接続される第1スイッチおよび第2スイッチと、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチ同士の2つの共通接続点のうち一方の共通接続点と、前記第1スイッチとの間に接続され、インダクタンス成分を有するインダクタンス素子と、
前記2つの共通接続点のうち前記一方の共通接続点とは異なる他方の共通接続点に周波数信号を印加する周波数印加部と、
前記周波数印加部を含んだ閉ループを構成して前記第1スイッチと前記インダクタンス素子との接続点における前記周波数信号の電圧である第1電圧に応じた電圧検出信号を出力する検出電圧出力部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第2スイッチがクローズしている状態で前記第1スイッチに前記周波数信号を印加させたときに前記検出電圧出力部から出力される前記電圧検出信号に基づき、前記第1スイッチの状態を判定する状態判定処理を実行する構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 請求項1に記載のスイッチ故障判定装置であって
前記制御部は、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチがクローズし、かつ、前記他方の共通接続点に前記周波数信号が印加されているときに、前記第1スイッチにオープン指令信号を与えるオープン指令処理と、
前記第1スイッチに前記オープン指令信号を与えたときに前記検出電圧出力部から出力される前記電圧検出信号に基づき、前記第1電圧がショートモード故障判定範囲内である場合にショートモード故障有りと判定するショートモード故障判定処理と、
を実行する構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 請求項2に記載のスイッチ故障判定装置であって、
前記検出信号を第1検出信号とし、前記ショートモード故障判定範囲を第1ショートモード故障判定範囲とし、
前記検出電圧出力部である第1検出電圧出力部に加えて、
前記周波数印加部を含んだ閉ループを構成して前記第2スイッチと前記一方の共通接続点との接続点における前記周波数信号の電圧である第2電圧に応じた第2電圧検出信号を出力する第2検出電圧出力部と、を備え、
前記制御部は、
前記オープン指令処理である第1オープン指令処理、および、前記ショートモード故障判定処理である第1ショートモード故障判定処理に加えて、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチがクローズし、かつ、前記他方の共通接続点に前記周波数信号が印加されているときに、前記第2スイッチにオープン指令信号を与える第2オープン指令処理と、
前記第2スイッチに前記オープン指令信号を与えたときに前記第2検出電圧出力部から出力される前記第2電圧検出信号に基づき、前記第2電圧が第2ショートモード故障判定範囲内である場合にショートモード故障有りと判定する第2ショートモード故障判定処理と、
を実行する構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 請求項3に記載のスイッチ故障判定装置であって、
前記インダクタンス素子である第1インダクタンス素子に加えて、
前記一方の共通接続点と前記第2スイッチとの間に接続され、インダクタンス成分を有する第2インダクタンス素子を備え、
前記第2検出電圧出力部は、前記第2スイッチと前記第2インダクタンス素子との間の電圧を前記第2電圧とし、当該第2電圧に応じた前記第2電圧検出信号を出力する構成である、スイッチ故障判定装置。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載のスイッチ故障判定装置であって、
前記制御部は、
前記他方の共通接続点に前記周波数信号が印加されているときに、前記第1スイッチにクローズ指令信号を与えるクローズ指令処理と、
前記第1スイッチに前記クローズ指令信号を与えたときに前記検出電圧出力部から出力される前記電圧検出信号に基づき、前記第1電圧がオープンモード故障判定範囲内である場合にオープンモード故障有りと判定するオープンモード故障判定処理と、
を実行する構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 請求項5に記載のスイッチ故障判定装置であって、
前記オープンモード故障判定範囲を第1オープンモード故障判定範囲とし、
前記制御部は、
前記クローズ指令処理である第1クローズ指令処理、および、前記オープンモード故障判定処理である第1オープンモード故障判定処理に加えて、
前記他方の共通接続点に前記周波数信号が印加されているときに、前記第2スイッチにクローズ指令信号を与える第2クローズ指令処理と、
前記第2スイッチに前記クローズ指令信号を与えたときに前記第2検出電圧出力部から出力される前記第2電圧検出信号に基づき、前記第2電圧が第2オープンモード故障判定範囲内である場合にオープンモード故障有りと判定する第2オープンモード故障判定処理と、
を実行する構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 請求項2に記載のスイッチ故障判定装置であって、
前記制御部は、
前記ショートモード故障判定処理を開始したときに前記周波数信号を印加させ、前記ショートモード故障判定処理を終了したときに前記周波数信号の印加を停止させる構成を有するスイッチ故障判定装置。 - 蓄電素子と負荷との間の回路において互いに並列接続される第1スイッチおよび第2スイッチと、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチ同士の2つの共通接続点のうち一方の共通接続点と、前記第1スイッチとの間に接続され、インダクタンス成分を有するインダクタンス素子と、
前記2つの共通接続点のうち前記一方の共通接続点とは異なる他方の共通接続点に周波数信号を印加する周波数印加部と、
前記周波数印加部を含んだ閉ループを構成して前記第1スイッチと前記インダクタンス素子との接続点における前記周波数信号の電圧である第1電圧に応じた電圧検出信号を出力する検出電圧出力部とを備える電池保護装置におけるスイッチ故障判定方法であって、前記第2スイッチがクローズしている状態で前記第1スイッチに前記周波数信号を印加させたときに前記検出電圧出力部から出力される前記電圧検出信号に基づき、前記第1スイッチの状態を判定する状態判定処理を含む、スイッチ故障判定方法。
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