JP2010220377A - Electric storage device - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電装置の回路において、隣り合う接続ピン間隔が狭い部品のピン間短絡異常の検出と、短絡による異常状態の解除を両立できる蓄電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】直列接続された複数の蓄電素子11と、各蓄電素子11の正極に、ヒューズ13とスイッチ15の直列回路を介して電気的に接続された電圧検出回路17と、スイッチ15と電圧検出回路17に電気的に接続された制御回路19と、を備え、スイッチ15は、2個の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続される構成を有し、制御回路19は、スイッチ15をオンオフする際に、前記2個の電界効果トランジスタを同時にオンオフするようにした。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a power storage device capable of achieving both detection of a short circuit abnormality between pins of a part having a narrow interval between adjacent connection pins and cancellation of an abnormal state due to a short circuit in a circuit of the power storage device.
A plurality of power storage elements 11 connected in series, a voltage detection circuit 17 electrically connected to a positive electrode of each power storage element 11 via a series circuit of a fuse 13 and a switch 15, a switch 15 and a voltage A control circuit 19 electrically connected to the detection circuit 17, and the switch 15 has a configuration in which the parasitic diodes of the two field effect transistors are connected in series so as to be opposite to each other. In No. 19, the two field effect transistors are simultaneously turned on and off when the switch 15 is turned on and off.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、蓄電素子に電力を蓄え、必要な時に放電する蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a power storage device that stores power in a power storage element and discharges it when necessary.
近年、環境保護の観点から、ハイブリッド車や電気自動車等の脱化石燃料化の車両が開発されている。このような車両は、モータにより駆動するために、複数の蓄電素子(単電池など)を直列に接続して電力を蓄える蓄電装置を搭載している。この蓄電装置は、複数の蓄電素子の電圧を監視し、そのバラツキが発生した場合は個々の蓄電素子の容量を調整することにより、電圧バランスを取るための制御回路を備えている。この制御回路には、前記各蓄電素子の電圧を検出する電圧検出回路が設けられている。 In recent years, defossil fuel vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles have been developed from the viewpoint of environmental protection. Such a vehicle is equipped with a power storage device that stores power by connecting a plurality of power storage elements (such as single cells) in series in order to be driven by a motor. This power storage device includes a control circuit for balancing the voltages by monitoring the voltages of a plurality of power storage elements and adjusting the capacities of the individual power storage elements when variations occur. This control circuit is provided with a voltage detection circuit for detecting the voltage of each storage element.
前記電圧検出回路としては、フライングキャパシタ式が一般的である。これは、複数の前記蓄電素子の両端にスイッチを設けて任意の1個の蓄電素子を選択し、その蓄電素子でフライングキャパシタを充電することにより、前記蓄電素子の両端電圧を前記フライングキャパシタの両端電圧から検出するものである。このような構成とすることにより、前記両端電圧を検出する回路部分が少なくて済み、回路構成が簡単になるという長所がある。 As the voltage detection circuit, a flying capacitor type is common. This is because a switch is provided at both ends of the plurality of power storage elements to select any one power storage element, and the flying capacitor is charged by the power storage element, whereby the voltage at both ends of the power storage element is changed between both ends of the flying capacitor. It is detected from the voltage. By adopting such a configuration, there is an advantage that the circuit configuration for detecting the voltage at both ends can be reduced and the circuit configuration is simplified.
一方、前記フライングキャパシタ式の短所としては、前記スイッチの短絡故障時に大電流が流れないように、前記蓄電素子と前記フライングキャパシタの間に電流制限用の抵抗器を設ける構成とするため、電圧の測定に時間がかかってしまう点が挙げられる。特に前記蓄電素子として、急速充放電が可能な大容量のキャパシタを用いた場合は、その電圧変動が大きいので、電圧検出精度が低下する可能性がある。 On the other hand, the disadvantage of the flying capacitor type is that a current limiting resistor is provided between the storage element and the flying capacitor so that a large current does not flow when a short circuit failure occurs in the switch. The measurement takes time. In particular, when a large-capacity capacitor capable of rapid charging / discharging is used as the power storage element, the voltage fluctuation is large, so that the voltage detection accuracy may be lowered.
さらに、複数の前記蓄電素子は車両のシャシーアースと絶縁された状態で搭載される。従って、負荷(前記モータ)の状況によっては前記蓄電装置の出力が前記シャシーアースに対して大きく変動し、コモンモードノイズが発生する場合がある。これにより、前記蓄電素子の電圧検出精度が低下する可能性がある。 Further, the plurality of power storage elements are mounted in a state of being insulated from the chassis earth of the vehicle. Therefore, depending on the state of the load (the motor), the output of the power storage device may fluctuate greatly with respect to the chassis ground, and common mode noise may occur. Thereby, there is a possibility that the voltage detection accuracy of the power storage element is lowered.
そこで、高速、かつ、高精度に前記蓄電素子の電圧を検出するために、回路構成がやや複雑になるものの、前記蓄電素子にそれぞれ差動増幅器からなる電圧検出回路を設ける電圧検出装置が、例えば特許文献1に提案されている。このような電圧検出装置を図4のブロック回路図に示す。
Therefore, in order to detect the voltage of the power storage element at high speed and with high accuracy, a circuit configuration is slightly complicated, but a voltage detection device provided with a voltage detection circuit including a differential amplifier in each of the power storage elements, for example, This is proposed in
図4において、直列接続された複数の単電池(以下、セル101という)には、その両端にセルスイッチ103を介して差動増幅部105が接続されている。また、差動増幅部105の2つの入力端間には容量調整回路107が接続されている。なお、容量調整回路107は容量調整回路スイッチ109と抵抗器111の直列回路で構成される。さらに、容量調整回路107には基準電圧源スイッチ113を介して基準電圧源115が接続されている。
In FIG. 4, a differential amplifier 105 is connected to both ends of a plurality of cells connected in series (hereinafter referred to as a cell 101) via a
差動増幅部105の出力は、セルコントローラ117とバッテリコントローラ119を介して車両コントローラ121に接続されている。車両コントローラ121は、バッテリコントローラ119からの信号以外にも、アクセル、ブレーキ、車速センサ等の信号を取り込む。また、車両コントローラ121は、各セル101に接続されたセルスイッチ103と差動増幅部105からなる電圧検出回路が故障した場合に、それを知らせるインジケータへの信号を出力するとともに、モータコントローラ123に車両を駆動するための信号を出力する。モータコントローラ123はインバータ125を介してモータ127を制御する。なお、直列接続されたセル101の電力は、インバータ125を介してモータ127に供給される。
The output of the differential amplifier 105 is connected to the
次に、このような電圧検出装置の動作について説明する。各セル101の両端電圧を検出する際には、セルコントローラ117がセルスイッチ103をオンにする。これにより、セル101の両端電圧が差動増幅部105から出力される。これをセルコントローラ117が読み込むことにより、各セル101の前記両端電圧を検出できる。この際、セル101と差動増幅部105の間に電流制限用の抵抗器が存在せず、前記フライングキャパシタも不要であるので、高速、かつ高精度に前記両端電圧を検出できる。
Next, the operation of such a voltage detection device will be described. When detecting the voltage across each
こうして検出された前記両端電圧にバラツキがあれば、セルコントローラ117はセルスイッチ103をオンにした状態で、前記両端電圧が高いセル101に接続された容量調整回路スイッチ109をオンにする。これにより、当該セル101の電力が抵抗器111により消費され、前記両端電圧が低下する。このようにして、セルコントローラ117は各セル101の容量を調整することにより、各セル101の電圧バラツキを低減する。
If there is a variation in the both-end voltage detected in this way, the
電圧検出回路の故障診断は次のようにして行われる。まず、全セルスイッチ103をオフにし、容量調整回路スイッチ109と基準電圧源スイッチ113をオンにする。これにより、各差動増幅部105には、基準電圧源115の電圧が各抵抗器111で抵抗分割されて入力される。ここで、各差動増幅部105の出力電圧は、基準電圧源115の電圧と各抵抗器111の抵抗値により決定され、既知である。ゆえに、既知の前記出力電圧が各差動増幅部105から出力されているか否かによって故障を診断している。これにより、電圧検出装置の高信頼性が得られる。
上記の蓄電装置によると、確かにセルスイッチ103や差動増幅部105の故障を検出することができるのであるが、それ以外の部品で、特に隣り合う接続ピン間隔が狭いオペアンプを差動増幅部105に用いた場合、ピン間短絡異常が発生する可能性が高くなるので、その異常を検出する必要があるという課題があった。さらに、前記異常が発生した場合、それを検出するだけでなく、蓄電素子の過放電状態、特に、過放電に至る期間が電池に比べ短い上に、過放電により劣化が進行しやすい電気化学キャパシタにおける過放電状態は、できるだけ早く解除される必要があるという課題もあった。
According to the above power storage device, the failure of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蓄電装置の回路において、隣り合う接続ピン間隔が狭い部品のピン間短絡という異常の検出と、短絡による異常状態の素早い解除を両立できる蓄電装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problem, and in the circuit of the power storage device, the power storage device that can both detect an abnormality such as a short circuit between pins of adjacent parts having a narrow connection pin interval and quickly cancel the abnormal state due to the short circuit. The purpose is to provide.
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電素子と、前記各蓄電素子の正極に、ヒューズとスイッチの直列回路を介して電気的に接続された電圧検出回路と、前記スイッチと前記電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、前記スイッチは、2個の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続される構成を有し、前記制御回路は、前記スイッチをオンオフする際に、前記2個の電界効果トランジスタを同時にオンオフするようにしたものである。 In order to solve the conventional problems, a power storage device of the present invention is electrically connected to a plurality of power storage elements connected in series and a positive electrode of each power storage element via a series circuit of a fuse and a switch. A voltage detection circuit; and a switch and a control circuit electrically connected to the voltage detection circuit, wherein the switch is connected in series so that parasitic diodes of two field effect transistors are opposite to each other. The control circuit is configured to simultaneously turn on and off the two field effect transistors when turning on and off the switch.
また、本発明の蓄電装置は、直列接続された複数の蓄電素子と、前記各蓄電素子の正極に、ヒューズとスイッチの直列回路を介して電気的に接続された電圧検出回路と、前記スイッチと前記電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、前記スイッチは、2個の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続される構成を有し、前記制御回路は、前記スイッチをオンオフする際に、前記2個の電界効果トランジスタを同時にオンオフするとともに、前記ヒューズが切断することにより前記電圧検出回路の出力が既定範囲を超えると、前記スイッチを全てオフにするようにしたものである。 The power storage device of the present invention includes a plurality of power storage elements connected in series, a voltage detection circuit electrically connected to a positive electrode of each power storage element through a series circuit of a fuse and a switch, and the switch. A control circuit electrically connected to the voltage detection circuit, and the switch has a configuration in which parasitic diodes of two field effect transistors are connected in series so as to be opposite to each other, and the control The circuit simultaneously turns on and off the two field effect transistors when turning on and off the switch, and turns off all of the switches when the output of the voltage detection circuit exceeds a predetermined range by cutting the fuse. It is what you do.
本発明の蓄電装置によれば、接続ピン間隔が狭い部品のピン間短絡異常により過電流が流れると、蓄電素子と電圧検出回路の間に設けたヒューズが切断することにより、ピン間短絡異常の検出と、素早く過電流の主因部分の回路を切り離し、異常状態を解除することが両立できる。その結果、過電流等の異常状態が継続する可能性を低減することができるという効果が得られる。 According to the power storage device of the present invention, when an overcurrent flows due to a short circuit between pins of a component having a narrow connection pin interval, a fuse provided between the power storage element and the voltage detection circuit is cut, thereby causing a short circuit between the pins. The detection and the circuit of the main cause part of the overcurrent can be quickly disconnected to cancel the abnormal state. As a result, it is possible to reduce the possibility that an abnormal state such as an overcurrent will continue.
さらに、制御回路はヒューズの切断で電圧検出回路の出力が既定範囲を超えると、蓄電素子と電圧検出回路の間に設けた全てのスイッチをオフにすることで、蓄電素子と電圧検出回路の全体を切り離す。その結果、ヒューズ切断に起因して、他の回路部分に異常が発生しても、速やかに電圧検出回路が切り離されるので、蓄電素子が放電し続け、過放電になる可能性を低減することができるという効果が得られる。 Further, when the output of the voltage detection circuit exceeds the predetermined range due to the blow of the fuse, the entire storage element and the voltage detection circuit are turned off by turning off all the switches provided between the storage element and the voltage detection circuit. Disconnect. As a result, even if an abnormality occurs in other circuit parts due to the blown fuse, the voltage detection circuit is quickly disconnected, so that the possibility that the storage element continues to discharge and becomes overdischarged can be reduced. The effect that it can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における蓄電装置のブロック回路図である。図2は、本発明の実施の形態における蓄電装置のピン間短絡異常時のブロック回路図である。図3は本発明の実施の形態における蓄電装置の両端電圧読み込み動作を示すフローチャートである。なお、図1、図2の回路図において、太線は大電力系配線を、細線は制御等の小電力系配線をそれぞれ示す。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block circuit diagram of a power storage device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block circuit diagram when the pin-to-pin short-circuit abnormality of the power storage device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing the voltage reading operation of the power storage device according to the embodiment of the present invention. In the circuit diagrams of FIGS. 1 and 2, a thick line indicates a high power system wiring, and a thin line indicates a low power system wiring for control or the like.
図1において、蓄電装置10は次の構成を有する。まず、蓄電素子11は複数個が直列に接続されている。本実施の形態では、蓄電素子11として大容量の電気二重層キャパシタを用いた。なお、蓄電素子11は必要な電力仕様に応じて直並列接続としてもよい。この場合は、並列接続部分の複数の蓄電素子をまとめて1個の蓄電素子11と等価であるとして取り扱えばよい。従って、1個の蓄電素子11を複数個直列に接続する構成としてもよいし、複数個の蓄電素子11を並列接続したものを1単位として、それを複数個直列に接続する構成としてもよい。本実施の形態では、前者の構成であるとして、以下説明する。
In FIG. 1, the
各蓄電素子11の正極には、それぞれヒューズ13とスイッチ15の直列回路を介して電圧検出回路17が電気的に接続されている。ここで、ヒューズ13は過電流が流れた際に切断されるものであるが、通常は電圧検出回路17が必要とする電流値は極めて小さいので、切断される電流値が小さいチップ型ヒューズを用いている。また、スイッチ15は後述する制御回路によりオンオフ制御される構成を有するもので、ここでは2個の電界効果トランジスタ(以下、FETという)を用いて、それらの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続した構成としている。この際、前記制御回路は、2個のFETを同時にオンオフするように制御する。これにより、2個のFETをオフにした際に、前記寄生ダイオードによる導通経路が遮断されるので、より確実に蓄電素子11と電圧検出回路17を切り離すことができる。
A
なお、前記直列回路において、図1に示すように、ヒューズ13が蓄電素子11と直接接続されるようにしている。これにより、例えばスイッチ15が地絡することにより過電流が流れても、蓄電素子11に直接接続されたヒューズ13が溶断するので、蓄電素子11からの過電流が流れ続ける可能性を低減でき、高信頼性が得られる。また、図1の一番下の蓄電素子11の負極はグランドに直接接続されるので、ヒューズ13とスイッチ15の直列回路を設けていない。ゆえに、前記直列回路は各蓄電素子11の正極に接続する構成としている。
In the series circuit, as shown in FIG. 1, the
電圧検出回路17は、各蓄電素子11の両端に電気的に接続され、その両端電圧V1、V2、・・・、Vn(nは直列接続された蓄電素子11の個数)を出力する構成を有する。ここでは、電圧検出回路17としてオペアンプを用いた。前記オペアンプは一般にIC化されており、2つの入力端子と1つの出力端子、および正負の電源端子の計5端子を有する。従って、これら5端子の接続ピン間隔が狭い構成となる。
The
スイッチ15と電圧検出回路17のそれぞれは、制御回路19と電気的に接続されている。制御回路19はマイクロコンピュータと周辺回路で構成され、各電圧検出回路17で検出された各蓄電素子11の両端電圧V1、V2、・・・、Vnを読み込んだり、スイッチオンオフ信号SW1〜SWnを出力することで、各スイッチ15のオンオフ制御を行う。さらに、制御回路19は外部制御回路(図示せず)とデータ信号dataを送受信する構成を有する。これにより、例えば複数の蓄電装置10を前記外部制御回路により統合制御する等の動作を行うことができる。
Each of the
直列接続された複数の蓄電素子11の正極側は正極端子21に、負極側は負極端子23に、それぞれ接続されている。これらの正極端子21と負極端子23を介して各蓄電素子11の充放電が行われる。なお、負極端子23は蓄電装置10の内部における共通(グランド)端子としている。
The positive electrode side of the plurality of
正極端子21と負極端子23の間には、レギュレータ25が電気的に接続されている。レギュレータ25は蓄電素子11の全電圧から、各電圧検出回路17や制御回路19等を駆動するための電源電圧(例えば5V)を生成している。
A
次に、蓄電装置10の動作について、まず通常時の動作を説明する。
Next, the operation of the
前記外部制御回路により蓄電装置10の使用開始信号をデータ信号dataで受信すると、制御回路19は全てのスイッチ15をオンにするようにスイッチオンオフ信号SW1〜SWnを出力する。これにより、各蓄電素子11は電圧検出回路17と電気的に接続されるので、制御回路19は各蓄電素子11の両端電圧V1、V2、・・・、Vnを読み込むことができる。その結果、制御回路19は各蓄電素子11の両端電圧V1、V2、・・・、Vnを監視し、データ信号dataとして前記外部制御回路に出力する。これを受け、前記外部制御回路は蓄電素子11の充放電制御を行うことができる。
When the external control circuit receives the use start signal of the
一方、前記外部制御回路により、使用終了後に蓄電装置10の使用終了信号をデータ信号dataで受信すると、制御回路19は全てのスイッチ15をオフにするようにスイッチオンオフ信号SW1〜SWnを出力する。これにより、非使用時には全てのスイッチ15がオフとなり、各蓄電素子11は電圧検出回路17と電気的に切断されるので、非使用時に蓄電素子11が電圧検出回路17を経由して過放電されてしまう可能性を低減することができる。さらに、非使用時に電圧検出回路17でピン間短絡異常が発生しても、スイッチ15がオフであるので、蓄電素子11から過電流が流れる可能性も低減できる。
On the other hand, when the external control circuit receives the use end signal of the
通常は上記のように動作するが、次に、蓄電装置10の使用中における異常時の動作について説明する。
Normally, the operation is as described above. Next, an operation at the time of abnormality while the
まず、上記したように、接続ピン間隔が狭い部品(ここでは電圧検出回路17のオペアンプ)のピン間短絡異常が発生していない通常時には、制御回路19は各スイッチ15をオンにする。これにより、各蓄電素子11の両端電圧V1、V2、・・・、Vnを検出している。
First, as described above, the
この状態で、図2の一番上の電圧検出回路17において太点線で示すように、電圧検出回路17の入力端子とグランド端子の間に導体からなる不純物が付着するなどして、両者が導通状態になったとする。これは、電圧検出回路17のように接続ピン間隔が狭い部品(オペアンプ)がピン間短絡異常を起こしたことに相当する。その結果、直列接続された2番目から一番下までの蓄電素子11の両端がグランドに接続されたことと回路的に等価になるので、図2の太矢印に示すように、2番目の蓄電素子11の正極から電圧検出回路17のグランドに向けて大電流が流れる。これにより、図2の上から2番目のヒューズ13が切断する。このような構成とすることにより、蓄電素子11から電圧検出回路17に向けて大電流(過電流)が流れると、過電流の主因部分を含む経路に配されたヒューズ13が直ちに切断するので、過電流が流れ続けることによる回路全体への過電圧印加や昇温等の不具合を解除することができる。さらに、素早い過電流切断により、特に蓄電素子11が電気化学キャパシタであった場合でも、その過放電が抑制されるので、蓄電素子11の劣化進行を低減することができる。また、ヒューズ13が切断することにより、電圧検出回路17の出力が大きく変動するので、どの回路部分に過電流が流れたかを検出することができる。
In this state, as indicated by a thick dotted line in the uppermost
上記の動作により、直接過電流が流れる部分のヒューズ13が切断することで、主因部分をハード的に切り離しているので、ピン間短絡異常の検出と、素早く過電流の主因部分の回路を切り離すことが両立でき、過電流等の異常状態が継続する可能性が低減される。
As a result of the above operation, the
ここで、ヒューズ13が切断するまでの期間に、例えばグランドを通して他の電圧検出回路17に異常電圧が印加され、電圧検出回路17の内部で短絡等の不具合を起こす場合がある。これをこのまま放置すると、不具合を起こした電圧検出回路17にも過電流が流れたり、電圧検出回路17の出力が異常値になる可能性がある。過電流が流れる場合は、上記したように、不具合を起こした電圧検出回路17に接続されたヒューズ13も切断される。従って、ハード的に異常のある電圧検出回路17等の他の回路部分を切り離すことができる。しかし、ヒューズ13の切断に至らない程度の電流が流れ続ける場合もある。
Here, during the period until the
そこで、本実施の形態では、ヒューズ13の切断に起因して、他の回路部分に異常が発生しても、速やかに全ての電圧検出回路17が切り離される動作をソフト的に行っている。この動作を図3のフローチャートにより説明する。なお、図3のフローチャートはサブルーチンであり、制御回路19のマイクロコンピュータによって、適宜(例えば0.1秒毎に)実行される。
Therefore, in the present embodiment, even if an abnormality occurs in another circuit portion due to the
図3のサブルーチンが実行されると、制御回路19は変数iに1を代入する(ステップ番号S11)。ここで、変数iは両端電圧Viの順番を示すもので、S11により変数iに1が代入されているので、両端電圧Viは1番目の蓄電素子11の両端電圧V1を示すことになる。また、図3において、例えばi=1と記載した場合は、判断動作を除き、右辺の値(ここでは1)を左辺の変数(ここでは変数i)に代入するという意味であると定義する。
When the subroutine of FIG. 3 is executed, the
次に、制御回路19は電圧検出回路17より、変数iの値に応じて、i番目の蓄電素子11の両端電圧Viを読み込む(S13)。次に、制御回路19は読み込んだ両端電圧Viが既定範囲を超えているか否かを判断する(S15)。ここで、既定範囲とは、蓄電素子11の両端電圧Viが取り得る電圧値の範囲のことである。本実施の形態では、蓄電素子11に電気二重層キャパシタを用いたので、その両端電圧Viの既定範囲は0Vから定格電圧2.5Vまでとした。もし、両端電圧Viが0V未満の負電圧(過放電状態)であるか、または2.5V以上の過電圧であれば、両端電圧Viは既定範囲を超えているので(S15のYes)、制御回路19は電圧検出回路17のピン間短絡異常や、それに伴う電圧検出回路17の内部回路異常等の何らかの異常が起こっていると判断し、直ちに全てのスイッチ15をオフにする(S17)。これにより、速やかに全電圧検出回路17が蓄電素子11から切り離されるので、電圧検出回路17の内部回路異常等により蓄電素子11が放電し続け、過放電になる可能性を低減することができる。
Next, the
次に、制御回路19は外部制御回路(図示せず)に対し異常信号をデータ信号dataにより出力し(S19)、蓄電装置10に異常が発生していることを知らせる。これを受け、前記外部制御回路は当該蓄電装置10の蓄電素子11への充放電を禁止したり、蓄電装置10の使用そのものを停止することで、さらなる高信頼性を得ている。その後、図3のサブルーチンを終了する。
Next, the
ここで、S15に戻り、もし両端電圧Viが既定範囲を超えていなければ(S15のNo)、i番目の蓄電素子11や電圧検出回路17は正常であると判断する。この場合は、引き続き次の蓄電素子11や電圧検出回路17の異常判断を行うために、変数iの値に1を加えて更新する(S21)。次に、制御回路19は変数iがn+1に至ったか否かを判断する(S23)。ここで、nは蓄電素子11の直列数である。もし、変数iがn+1でなければ(S23のNo)、S13に戻り、次の両端電圧Viの読み込み以降の動作を継続する。一方、変数iがn+1と等しければ(S23のYes)、全ての両端電圧Viが既定範囲に入っていることになるので、そのまま図3のサブルーチンを終了する。
Here, it returns to S15, and if both-ends voltage Vi does not exceed the predetermined range (No of S15), it will be judged that the i-th
このような動作により、蓄電素子11の両端電圧Viが1つでも異常であれば、全スイッチ15をオフにすることで、速やかに全ての電圧検出回路17を切り離すので、ピン間短絡に起因した電圧検出回路17の異常が発生しても、蓄電素子11の過放電等の影響を低減することができる。
Due to such an operation, if even one of the voltages Vi across the
なお、ここでは、図2に示したように、電圧検出回路17の入力端子とグランド端子の間が導通状態になった場合について説明したが、以下の場合についてもヒューズ13は切断する。
Here, as shown in FIG. 2, the case where the input terminal of the
まず、電圧検出回路17の入力端子と電源端子の間が導通状態になった場合、前記電源端子はレギュレータ25に電気的に接続されているので、蓄電素子11の正極が前記電源端子を介してレギュレータ25と導通することになる。この場合、前記電源端子、すなわちレギュレータ25の出力端子の電圧は、蓄電素子11の正極の電圧よりも極めて低い場合がある。この際に、高電圧差に起因して、短絡発生と同時に大電流が流れる。しかし、この状態でも必ずヒューズ13を介して大電流が流れるので、ヒューズ13が切断され、高信頼性が得られる。
First, when the input terminal of the
次に、電圧検出回路17の2つの入力端子間が導通状態になった場合は、その電圧検出回路17が電気的に接続されている蓄電素子11の正極と負極間が短絡したことになる。この場合も、短絡発生と同時に蓄電素子11の正極から負極に大電流が流れるが、この電流経路には少なくとも1つのヒューズ13が介在するため、そのヒューズ13が切断する。従って、高信頼性が得られる。
Next, when the two input terminals of the
次に、電圧検出回路17の入力端子と出力端子が導通状態になった場合は、蓄電素子11の正極が制御回路19と導通することになる。この場合、制御回路19に入力される許容電圧は、蓄電素子11の正極の電圧よりも極めて低い場合がある。この際に、高電圧差に起因して、短絡発生と同時に大電流が流れる。しかし、この状態でも必ずヒューズ13を介して大電流が流れるので、ヒューズ13が切断され、高信頼性が得られる。
Next, when the input terminal and the output terminal of the
このように、図2の短絡状態も含め、4通りの短絡状態のいずれが発生してもヒューズ13が切断されるので、高信頼性が得られることがわかる。また、上記した4通りの内、どの短絡状態が発生するかわからないので、ヒューズ13は全ての蓄電素子11の正極に電気的に接続しておく必要がある。
In this way, it can be seen that the high reliability can be obtained because the
以上の構成、動作により、ピン間短絡異常が発生すると、直ちに異常発生箇所のヒューズ13が切断するとともに、ヒューズ13の切断に起因して、電圧検出回路17等の他の回路部分に異常が発生しても、異常のある回路部分に接続されたヒューズ13も切断されるので、速やかに蓄電素子11から切り離される。従って、ピン間短絡異常の検出と、短絡による異常状態の解除を両立できる蓄電装置が実現できる。さらに、ヒューズ13の切断で電圧検出回路17の出力が既定範囲を超えると、全てのスイッチ15をオフにするので、電圧検出回路17を介して蓄電素子11が放電し続けて過放電になる可能性を低減することができる蓄電装置が実現できる。
With the above configuration and operation, when a pin short-circuit abnormality occurs, the
なお、本実施の形態では、各蓄電素子11の電圧検出に関する回路構成のみについて説明したが、それに加え、各蓄電素子11の両端に電圧バランスを取るための回路を設ける構成としてもよい。この場合は、図3のフローチャートの実行により、ピン間短絡等の異常がなければ、全ての両端電圧Viが得られるので、制御回路19はこれらの値を基に、従前の方法により、どの蓄電素子11を、どれ位の期間放電するか、を求めて、電圧バランスを取るようにすればよい。
In the present embodiment, only the circuit configuration relating to the voltage detection of each
また、本実施の形態において蓄電素子11には電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタや二次電池等の他の蓄電素子でもよい。
In the present embodiment, an electric double layer capacitor is used as the
本発明にかかる蓄電装置はピン間短絡異常の検出と、短絡による異常状態の解除を両立できるので、特に高信頼性が要求される車両の蓄電システムや非常用補助電源に対する蓄電装置等として有用である。 The power storage device according to the present invention can both detect a short circuit abnormality between pins and cancel an abnormal state due to a short circuit, and thus is particularly useful as a power storage system for vehicles that require high reliability, a power storage device for an emergency auxiliary power source, or the like. is there.
10 蓄電装置
11 蓄電素子
13 ヒューズ
15 スイッチ
17 電圧検出回路
19 制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各蓄電素子の正極に、ヒューズとスイッチの直列回路を介して電気的に接続された電圧検出回路と、
前記スイッチと前記電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、
前記スイッチは、2個の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続される構成を有し、
前記制御回路は、前記スイッチをオンオフする際に、前記2個の電界効果トランジスタを同時にオンオフするようにした蓄電装置。 A plurality of power storage elements connected in series;
A voltage detection circuit electrically connected to a positive electrode of each power storage element via a series circuit of a fuse and a switch;
A control circuit electrically connected to the switch and the voltage detection circuit;
The switch has a configuration in which parasitic diodes of two field effect transistors are connected in series so as to be opposite to each other,
The power storage device, wherein the control circuit simultaneously turns on and off the two field effect transistors when the switch is turned on and off.
前記各蓄電素子の正極に、ヒューズとスイッチの直列回路を介して電気的に接続された電圧検出回路と、
前記スイッチと前記電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、
前記スイッチは、2個の電界効果トランジスタの寄生ダイオードが互いに逆方向になるように直列接続される構成を有し、
前記制御回路は、前記スイッチをオンオフする際に、前記2個の電界効果トランジスタを同時にオンオフするとともに、前記ヒューズが切断することにより前記電圧検出回路の出力が既定範囲を超えると、前記スイッチを全てオフにするようにした蓄電装置。 A plurality of power storage elements connected in series;
A voltage detection circuit electrically connected to a positive electrode of each power storage element via a series circuit of a fuse and a switch;
A control circuit electrically connected to the switch and the voltage detection circuit;
The switch has a configuration in which parasitic diodes of two field effect transistors are connected in series so as to be opposite to each other,
The control circuit simultaneously turns on and off the two field effect transistors when turning on and off the switch, and when the output of the voltage detection circuit exceeds a predetermined range by cutting the fuse, all the switches are turned on. A power storage device that is turned off.
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