JP2019068639A - Discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge device.
直列接続された2つのスイッチを有し、平滑コンデンサに並列接続されると共に2つのスイッチの接続点が車両の車体に接続されたスイッチ回路と、2つのスイッチのうち少なくとも一方と車体との間の絶縁抵抗の低下を判定する絶縁状態判定手段と、絶縁状態判定手段により2つのスイッチのうちの一方と車体との間の絶縁抵抗が低下していると判定されたときに、異常を報知する異常報知手段と、を備える車両用放電装置が開示されている(特許文献1)。 A switch circuit having two switches connected in series, connected in parallel to the smoothing capacitor and having a connection point of the two switches connected to the vehicle body, and at least one of the two switches and the vehicle body An abnormality notifying an abnormality when it is determined that the insulation resistance between the one of the two switches and the vehicle body is lowered by the insulation state judging means for judging the decrease of the insulation resistance and the insulation state judging means There is disclosed a vehicle discharge device provided with a notification means (Patent Document 1).
従来技術では、2つのスイッチの開放故障を検出できない等、異常の種類によっては、平滑コンデンサに蓄積された電荷の放電経路の異常を検出することができない、という問題がある。 In the prior art, there is a problem that, depending on the type of abnormality, such as an open failure of two switches can not be detected, an abnormality in the discharge path of the charge accumulated in the smoothing capacitor can not be detected.
本発明が解決しようとする課題は、異常の種類に関係なく放電経路の異常を検出できる放電装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a discharge device capable of detecting an abnormality in the discharge path regardless of the type of the abnormality.
本発明は、蓄電部の出力電圧を平滑するコンデンサの正負極間に、抵抗、スイッチング素子が直列接続する直列回路と、スイッチング素子のうち高電位側の端子の電圧又は抵抗の高電位側の端子の電圧に基づいて、スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、スイッチング素子をハーフオンさせる制御回路と、スイッチング素子の制御端子の電圧を検出し、検出結果に基づいて直列回路の異常を検出する異常検出回路を備えることにより、上記課題を解決する。 The present invention relates to a series circuit in which a resistor and a switching element are connected in series between positive and negative electrodes of a capacitor that smoothes the output voltage of the storage unit, and a terminal on the high potential side of the terminal on the high potential side of the switching element or the high potential side of the resistor. The voltage of the control terminal of the switching element is controlled based on the voltage of the switching element to detect the voltage of the control circuit for turning on the switching element and the control terminal of the switching element, and the abnormality of the series circuit is detected based on the detection result The above problem is solved by providing an abnormality detection circuit.
本発明によれば、異常の種類に関係なく放電経路の異常を検出できる。 According to the present invention, an abnormality in the discharge path can be detected regardless of the type of the abnormality.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
≪第1実施形態≫
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
First Embodiment
本実施形態では、本発明に係る放電装置100を、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷を放電する放電システムに適用した場合を例にして説明する。本実施形態の放電システムは、車載に搭載されたバッテリ1により蓄積された平滑コンデンサ2の電荷を放電するシステムである。
In the present embodiment, the case where the
図1は、本実施形態に係る放電装置100を備える放電システムの構成図である。図1に示すように、本実施形態の放電システムは、バッテリ1と、平滑コンデンサ2と、三相インバータ3と、リレー4と、放電装置100と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge system provided with a
バッテリ1は、直流電源であって、電動車両の駆動用電源として用いられる。例えば、バッテリ1にはリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。バッテリ1は、リレー4を介して、平滑コンデンサ2、放電装置100、及び三相インバータ3と接続している。リレー4は、車両のメインスイッチ(付図示)のオン/オフ操作によってオン/オフを切り替える。メインスイッチがオンの時に、リレー4が閉じられ、メインスイッチがオフの時にリレー4が開かれる。
The battery 1 is a direct current power supply and is used as a drive power supply of the electric vehicle. For example, a secondary battery such as a lithium ion battery is used for the battery 1. The battery 1 is connected to the smoothing capacitor 2, the
平滑コンデンサ2は、バッテリ1の出力電圧を平滑するためのコンデンサであり、リレー4を介して、バッテリ1と並列接続している。リレー4がオフからオンに切り替わると、平滑コンデンサ2にはバッテリ1から電荷が供給される。そして、平滑コンデンサ2の容量に応じた時間が経過すると、平滑コンデンサ2の両端子の電圧は、バッテリ1と同電圧となる。平滑コンデンサ2に電荷が充電された状態において、リレー4がオンからオフに切り替わると、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷は、放電装置100により放電される。そして、所定の時間が経過すると、平滑コンデンサ2の両端子電圧はゼロ電圧となる。なお、本実施形態では、平滑コンデンサ2の容量は特に限定されず、バッテリ1の特性や三相インバータ3の起動時間に応じて設定するのが好ましい。
The smoothing capacitor 2 is a capacitor for smoothing the output voltage of the battery 1 and is connected in parallel with the battery 1 via the relay 4. When the relay 4 is switched from off to on, the smoothing capacitor 2 is supplied with charge from the battery 1. Then, when time corresponding to the capacity of the smoothing capacitor 2 elapses, the voltage of both terminals of the smoothing capacitor 2 becomes the same voltage as the battery 1. When the relay 4 is switched from on to off while the smoothing capacitor 2 is charged, the
三相インバータ3は、バッテリ1の直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を三相交流モータ(付図示)に供給する電圧変換装置である。リレー4がオンすると、三相インバータ3には平滑コンデンサ2により平滑されたバッテリ1の直流電圧が入力される。三相インバータ3としては、バッテリ1に並列接続する、2つの電圧型駆動素子を直列に接続した3対の回路と、各電圧型駆動素子に並列接続する整流ダイオードとを備える構成が例示できる。なお、電圧型駆動素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が例示できる。 The three-phase inverter 3 is a voltage conversion device that converts the DC voltage of the battery 1 into an AC voltage and supplies the converted AC voltage to a three-phase AC motor (shown in the drawing). When the relay 4 is turned on, the DC voltage of the battery 1 smoothed by the smoothing capacitor 2 is input to the three-phase inverter 3. The three-phase inverter 3 can be exemplified by a configuration including three pairs of circuits in which two voltage drive elements are connected in series and connected in parallel to each other, and a rectifier diode connected in parallel to each voltage drive element. In addition, as a voltage type drive element, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be illustrated.
放電装置100は、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷を放電するための放電装置である。本実施形態の放電装置100は、直列回路10と、第1制御回路20と、第2制御回路30と、異常検出回路40とを備える。
The
直列回路10は、平滑コンデンサ2と並列接続しており、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷の放電経路として機能する回路である。直列回路10は、平滑コンデンサ2の正極側から順に、放電抵抗13と、第1スイッチング素子11と、第2スイッチング素子12の直列接続で構成されている。
The
放電抵抗13は、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷を放電するための抵抗である。放電抵抗13としては、セメント抵抗が例示できる。放電抵抗13の一端は、平滑コンデンサ2の正極と接続し、放電抵抗13の他端は、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dと接続している。また、放電抵抗13の他端は、抵抗22を介して第1制御回路20が備えるオペアンプ21の正極側の入力端子とも接続している。
The
第1スイッチング素子11は、直列回路10に異常が発生した場合、放電経路である直列回路10を保護するためのスイッチング素子である。具体的には、第1スイッチング素子11は、後述する異常検出回路40の制御に基づいてオフすることで、バッテリ1又は平滑コンデンサ2から直列回路10に流れ込む過電流を遮断する。直列回路10に異常が発生した場合、第1スイッチング素子11がオフすると、直列回路10に過電流が流れる経路がなくなり、放電装置100での発熱を抑制することができる。第1スイッチング素子11は、電圧駆動型素子であり、例えば、シリコン(Si)製の電界効果トランジスタ(MOSFET)が用いられる。以降では、第1スイッチング素子11をNch MOSFETとして説明する。
The
第1スイッチング素子11の各端子の接続について説明する。ドレイン端子Dは、放電抵抗13の他端と接続している。ソース端子Sは、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dと接続している。ゲート端子Gは、電流制限抵抗15を介して、後述する第1制御回路20と接続している。また、ゲート端子Gとソース端子Sの間には、ゲート端子Gを過電圧から保護するために、ツェナーダイオード14が接続されている。
The connection of each terminal of the
第2スイッチング素子12は、直列回路10に異常が発生した場合、放電経路である直列回路10を保護するためのスイッチング素子である。具体的には、第2スイッチング素子12は、後述する異常検出回路40の制御に基づいてオフすることで、バッテリ1又は平滑コンデンサ2から直列回路10に流れ込む過電流を遮断する。直列回路10に異常が発生した場合、第2スイッチング素子12がオフすると、直列回路10に過電流が流れる経路がなくなり、放電装置100での発熱を抑制することができる。第2スイッチング素子12は、第1スイッチング素子11と同様に、電圧駆動型素子である。以降では、第2スイッチング素子12をNch MOSFETとして説明する。
The
第2スイッチング素子12の各端子の接続について説明する。ドレイン端子Dは、第1スイッチング素子11のソース端子Sと接続している。ソース端子Sは、平滑コンデンサ2の負極と接続している。ゲート端子Gは、後述する第2制御回路30と接続している。
The connection of each terminal of the
本実施形態の放電装置100では、上述したように、平滑コンデンサ2の放電経路は、2つのスイッチング素子、すなわち、第1スイッチング素子11と第2スイッチング素子12で構成される。これにより、2つのスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子が開放故障又は短絡故障したとしても、他方のスイッチング素子をオフすることで、直列回路10に過電流が流れるのを防ぐことができる。その結果、放電装置100が発熱すること、放電装置100内の信号線が断線すること、又は放電装置100を構成する各素子が故障すること等を防止できる。
In the
第1制御回路20は、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧に基づいて、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧を制御することで、第1スイッチング素子11をハーフオンさせる回路である。ハーフオンについては後述する。図1の例では、第1制御回路20は、オペアンプ21を用いたフィードバック回路で構成されている。具体的には、第1制御回路20は、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧が所定の電圧に固定されるように、オペアンプ21の入力に当該電圧をフィードバックし、第1スイッチング素子11をハーフオンさせる。
The
なお、第1制御回路20は、オペアンプ21を用いた回路構成に限定されず、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧を所定の電圧を固定し、かつ、当該電圧に基づいて、第1スイッチング素子11をハーフオンさせる回路構成であればよい。例えば、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータが挙げられる。
The
図1の例では、オペアンプ21の正極側の入力端子は、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dと接続している。オペアンプ21の負極側の入力端子は、所定の電圧で固定されている。図1の例では、オペアンプ21の負極側には、電圧源51の電圧を分圧抵抗52、分圧抵抗53、及び分圧抵抗54で分圧した電圧が入力される。オペアンプ21の出力端子は、電流制限抵抗15を介して、第1スイッチング素子11のゲート端子Gと接続している。また、オペアンプ21の正極側の入力端子及び第1スイッチング素子11のドレイン端子Dと、平滑コンデンサ2の負極の間には、逆電流を防止するためのツェナーダイオード55が接続されている。
In the example of FIG. 1, the positive input terminal of the
第2制御回路30は、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧に基づいて、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を制御することで、第2スイッチング素子12をハーフオンさせる回路である。図1の例では、第2制御回路30は、オペアンプ31を用いたフィードバック回路で構成されている。具体的には、第2制御回路30は、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧が所定の電圧に固定されるように、オペアンプ31の入力に当該電圧をフィードバックし、第2スイッチング素子12をハーフオンさせる。
The
なお、第2制御回路30は、オペアンプ31を用いた回路構成に限定されず、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧を所定の電圧に固定し、かつ、当該電圧に基づいて、第2スイッチング素子12をハーフオンさせる回路構成であればよい。例えば、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータが挙げられる。また、本実施形態では、第1制御回路20と第2制御回路30は、ともにオペアンプを使用した回路であるが、第1制御回路20と第2制御回路30が同じ回路構成であることに限定されない。
The
図1の例では、オペアンプ31の正極側の入力端子は、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dと接続している。オペアンプ31の負極側の入力端子は、所定の電圧で固定されている。図1の例では、オペアンプ31の負極側には、電圧源51の電圧を分圧抵抗52、分圧抵抗53、及び分圧抵抗54で分圧した電圧が入力される。オペアンプ31の出力端子は、第2スイッチング素子12のゲート端子Gと接続している。また、オペアンプ31の正極側の入力端子及び第2スイッチング素子12のドレイン端子Dと、平滑コンデンサ2の負極の間には、逆電流を防止するためのツェナーダイオード56が接続されている。
In the example of FIG. 1, the positive input terminal of the
なお、図1の例では、第1制御回路20と第2制御回路30の一部を構成する、電圧源51の電圧値や、分圧抵抗52、分圧抵抗53、及び分圧抵抗54の抵抗値は、特に限定されるものではない。例えば、オペアンプ21又はオペアンプ31のゲイン特性、第1スイッチング素子11又は第2スイッチング素子12のスイッチング特性に応じて適宜設定することができる。
Note that, in the example of FIG. 1, the voltage value of the
ここで、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12のハーフオンについて説明する。MOSFETの場合、ゲート−ソース間の電圧(VGS)が閾値(VT)以上になると、MOSFETは完全にオンし、ドレイン−ソース間は導通する。一方、ハーフオンとは、MOSFETが完全にオンしない状態であって、ドレイン−ソース間に電位が存在する状態である。ハーフオンしたMOSFETは、完全にオンしたMOSFETに比べて大きな抵抗を有する。なお、MOSFETがハーフオンするゲート−ソース間の電圧には、所定の電圧範囲が存在する。所定の電圧範囲は、MOSFETの製造プロセス等に応じて定まる。
Here, half on of the
本実施形態では、放電装置100の放電動作において、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12が常時ハーフオンした状態を、直列回路10の正常状態とする。反対に、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12のうちいずれか一方がオン又はオフした状態を、直列回路10の異常状態とする。これにより、放電抵抗13、第1スイッチング素子11、及び第2スイッチング素子12の異常を全て検出できるとともに、各素子の異常の種類(短絡故障、開放故障)を区別して検出できる。直列回路10の異常の判定方法については後述する。
In the present embodiment, in the discharge operation of the
異常検出回路40は、直列回路10の異常を検出するための検出回路である。異常検出回路40の回路構成は特に限定されない。異常検出回路40として、例えば、コンパレータ等の電圧比較器と、電圧比較器の比較結果に応じてオペアンプ21又はオペアンプ31の動作を停止する制御器との構成が挙げられる。また、異常検出回路40としては、例えば、コンピュータであってもよい。
The
図1の例では、異常検出回路40は、第1制御回路20の出力端子と第1スイッチング素子11のゲート端子Gの接続点と接続している。異常検出回路40は、第1制御回路20の出力端子の電圧、すなわち、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧を検出する。以降では、異常検出回路40が検出する第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧を、第1検出電圧と称して説明する。
In the example of FIG. 1, the
また、異常検出回路40は、第2制御回路30の出力端子と第2スイッチング素子12のゲート端子Gの接続点と接続している。異常検出回路40は、第2制御回路30の出力端子の電圧、すなわち、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を検出する。以降では、異常検出回路40が検出する第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を、第2検出電圧と称して説明する。
Further, the
切り替え回路41は、第1制御回路20及び第2制御回路30に放電動作を実行させるか否かを切り替える素子である。切り替え回路41には、AND回路を例示できる。図1の例では、切り替え回路41の一方の入力には、メインコントローラ(付図示)から放電動作を切り替える信号が接続され、他方の入力には異常検出回路40の制御信号が接続されている。また切り替え回路41の出力端子は、オペアンプ21及びオペアンプ31に接続されている。なお、本実施形態では、メインコントローラから放電動作をオンさせる信号、すなわち、オペアンプ21及びオペアンプ31を動作させる信号が入力されている。この場合、オペアンプ21及びオペアンプ31は、異常検出回路40が出力する制御信号に応じて、動作を継続又は停止する。
The switching
次に、異常検出回路40による直列回路10の異常検出方法について説明する。異常検出回路40は、検出した第1検出電圧及び第2検出電圧が対象電圧範囲内か否かを判定する。本実施形態の対象電圧範囲とは、第1スイッチング素子11及び第2スイッチング素子12がハーフオンする電圧の範囲である。なお、対象電圧範囲は、第1スイッチング素子11と第2スイッチング素子12それぞれで異なっていてもよい。例えば、第1スイッチング素子11にPch MOSFETを用い、第2スイッチング素子12にNch MOSFETを用いたとする。この場合、第1スイッチング素子11に対応する対象電圧範囲と第2スイッチング素子12に対応する対象電圧範囲をそれぞれ別に設定してもよい。
Next, an abnormality detection method of the
異常検出回路40は、第1検出電圧が対象電圧範囲内、かつ、第2検出電圧が対象電圧範囲内の場合、直列回路10は正常状態と判定する。具体的に、異常検出回路40は、直列回路10を構成する放電抵抗13、第1スイッチング素子11、及び第2スイッチング素子12のいずれの素子も正常状態と判定する。そして、異常検出回路40は、直列回路10が正常状態と判定した場合、放電動作を継続させる。
The
反対に、異常検出回路40は、第1検出電圧及び第2検出電圧のいずれか一方が対象電圧範囲外の場合、又は、第1検出電圧及び第2検出電圧の双方が対象電圧範囲外の場合、直列回路10は異常状態と判定する。具体的には、異常検出回路40は、対象電圧範囲に対する第1検出電圧の判定結果と、対象電圧範囲に対する第2検出電圧の判定結果の組み合わせに応じて、直列回路10を構成する素子のうちどの素子がどのような異常状態であるかを特定する。
On the other hand, the
次に、本実施形態の異常検出回路40が異常を検出できる素子と検出できる故障モードについて、図2を参照しながら説明する。図2は、第1検出電圧の判定結果及び第2検出電圧の判定結果の組み合わせと、当該組み合わせに応じて判定する各素子の異常状態を示す。
Next, elements that can detect an abnormality and failure modes that can be detected by the
図2では、「第1検出電圧の判定結果」の列は、対象電圧範囲に対する第1検出電圧の判定結果を示し、「第2検出電圧の判定結果」の列は、対象電圧範囲に対する第2検出電圧の判定結果を示している。この2つの列において、「L」は第1検出電圧又は第2検出電圧が対象電圧範囲よりも低電位側であることを示し、「H」は第1検出電圧又は第2検出電圧が対象電圧範囲よりも高電位側であることを示す。また、「M」は第1検出電圧又は第2検出電圧が対象範囲電圧内であることを示す。 In FIG. 2, the column of “determination result of first detection voltage” shows the determination result of first detection voltage for the target voltage range, and the column of “determination result of second detection voltage” is the second for the target voltage range It shows the determination result of the detection voltage. In these two columns, “L” indicates that the first detection voltage or the second detection voltage is lower than the target voltage range, and “H” indicates the first detection voltage or the second detection voltage. It indicates that the potential is higher than the range. Also, "M" indicates that the first detection voltage or the second detection voltage is within the target range voltage.
「判定結果」のうち「素子名」の列は、直列回路10のうち異常が発生している素子名を示している。本実施形態では、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11、第2スイッチング素子12、放電抵抗13の異常を検出する。また、「判定結果」のうち「故障モード」の列は、故障の種類を示している。「短絡故障」は、いわゆるショート状態を示し、「開放故障」は、いわゆるオープン状態を示す。図2に示すように、本実施形態では、第1検出結果の判定結果と第2検出結果の判定結果の組み合わせに応じて、各素子がどのように故障しているかを判定できる。
The column of “element name” in “determination result” indicates the name of the element in the
次に、それぞれの素子が短絡故障又は開放故障した場合の放電装置100の動作について説明する。以降の説明で用いる図3〜8に示す放電装置100は、図1の放電装置100と同じであるため、各図において図1の符号と同一の符号を付している。まず、第1スイッチング素子11が短絡故障した場合の放電装置100の動作について、図3を参照しながら説明する。図3は、第1スイッチング素子11が短絡故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図3に示すように、第1スイッチング素子11が何らかの原因で短絡故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧は降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第1制御回路20は、ドレイン端子Dの電圧を上昇させるために、第1スイッチング素子11をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第1制御回路20は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。なお、完全なオフ状態とは、スイッチング素子のドレイン−ソース間が遮断した状態である。
As shown in FIG. 3, when the
一方、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧には大きな変化が生じない。第1スイッチング素子11が短絡故障した場合、第2スイッチング素子12は、第2制御回路30によりドレイン端子Dの電圧を所定の電圧に保ちながらハーフオンしている。
On the other hand, the voltage at the drain terminal D of the
放電装置100が上述した動作を行うと、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲内であることを検出する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果(L)と第2検出電圧の判定結果(M)から、第1スイッチング素子11が短絡故障していると判定する。
When the
次に、第1スイッチング素子11が開放故障した場合の放電装置100の動作について、図4を参照しながら説明する。図4は、第1スイッチング素子11が開放故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図4に示すように、第1スイッチング素子11が何らかの原因で開放故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧は上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第1制御回路20は、ドレイン端子Dの電圧を降下させるために、第1スイッチング素子11をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第1制御回路20は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。なお、完全なオン状態とは、スイッチング素子のドレイン−ソース間が導通した状態であって、ドレイン−ソース間が略同電圧となる状態である。
As shown in FIG. 4, when the
一方、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧は降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を上昇させようと、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
On the other hand, the voltage at the drain terminal D of the
放電装置100が上述した動作を行うと、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも高電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であることを検出する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果(H)と第2検出電圧の判定結果(L)から、第1スイッチング素子11が開放故障していると判定する。
When the
次に、第2スイッチング素子12が短絡故障した場合の放電装置100の動作について、図5を参照しながら説明する。図5は、第2スイッチング素子12が短絡故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図5に示すように、第2スイッチング素子12が何らかの原因で短絡故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧には大きな変化が生じない。第1スイッチング素子11は、第1制御回路20によりドレイン端子Dの電圧を所定の電圧に保ちながらハーフオンしている。
As shown in FIG. 5, when the
一方、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧は降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を上昇させるために、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
On the other hand, the voltage at the drain terminal D of the
放電装置100が上述した動作を行うと、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲内であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であることを検出する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果(M)と第2検出電圧の判定結果(L)から、第2スイッチング素子12が短絡故障していると判定する。
When the
次に、第2スイッチング素子12が開放故障した場合の放電装置100の動作について、図6を参照しながら説明する。図6は、第2スイッチング素子12が開放故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図6に示すように、第2スイッチング素子12が何らかの原因で開放故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧は上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第1制御回路20は、ドレイン端子Dの電圧を降下させるために、第1スイッチング素子11をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第1制御回路20は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。
As shown in FIG. 6, when the
同様に、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧も上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を降下させるために、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。
Similarly, the voltage at the drain terminal D of the
次に、放電抵抗13が短絡故障した場合の放電装置100の動作について、図7を参照しながら説明する。図7は、放電抵抗13が短絡故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図7に示すように、放電抵抗13が何らかの原因で短絡故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧は上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第1制御回路20は、ドレイン端子Dの電圧を降下させるために、第1スイッチング素子11をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第1制御回路20は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。
As shown in FIG. 7, when the
同様に、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧も上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を降下させるために、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。
Similarly, the voltage at the drain terminal D of the
放電装置100が図6又は図7を用いて説明した動作を行うと、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも高電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも高電圧であることを検出する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果(H)と第2検出電圧の判定結果(H)から、第2スイッチング素子12が開放故障している、又は放電抵抗13が短絡故障していると判定する。
When the
次に、放電抵抗13が開放故障した場合の放電装置100の動作について、図8を参照しながら説明する。図8は、放電抵抗13が開放故障した場合の放電装置100を示す。
Next, the operation of the
図8に示すように、放電抵抗13が何らかの原因で開放故障した場合、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧は降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第1制御回路20は、ドレイン端子Dの電圧を上昇させるために、第1スイッチング素子11をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第1制御回路20は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
As shown in FIG. 8, when the
同様に、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧も降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を上昇させようと、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
Similarly, the voltage at the drain terminal D of the
放電装置100が上述した動作を行うと、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であることを検出する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果(L)と第2検出電圧の判定結果(L)から、放電抵抗13が開放故障していると判定する。
When the
図3〜図8を用いて説明したように、直列回路10に異常が発生すると、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果と第2検出電圧の判定結果に応じて、各素子の異常を検出する。そして、異常検出回路40は、直列回路10の各素子に発生した異常を検出すると、異常により発生する過電流から放電装置100及びその周辺装置を保護するために、第1スイッチング素子11又は第2スイッチング素子12を強制的にオフする。
As described with reference to FIGS. 3 to 8, when an abnormality occurs in the
例えば、異常検出回路40は、第1スイッチング素子11が短絡故障又は開放故障していると判定した場合、第2スイッチング素子12を強制的にオフさせる。また、例えば、異常検出回路40は、第2スイッチング素子12が短絡故障又は開放故障していると判定した場合、第1スイッチング素子11を強制的にオフさせる。また、例えば、異常検出回路40は、放電抵抗13が短絡故障又は開放故障していると判定した場合、第1スイッチング素子11及び/又は第2スイッチング素子12を強制的にオフさせる。図1の例では、異常検出回路40は、オペアンプ21の動作を強制的に停止させることで、第1スイッチング素子11を強制的にオフさせ、オペアンプ31の動作を強制的に停止させることで、第2スイッチング素子12を強制的にオフさせる。なお、第1スイッチング素子11又は第2スイッチング素子12を強制的にオフさせる方法は特に限定されず、例えば、第1スイッチング素子11又は第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を直接変更してもよい。
For example, when the
以上のように、本実施形態の放電装置100は、バッテリ1の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ2の正負極間に、放電抵抗13、第1スイッチング素子11、及び第2スイッチング素子12が直列接続する直列回路10と、第1スイッチング素子11のドレイン端子Dの電圧に基づいて第1スイッチング素子11のゲート端子Gの電圧を制御することで、第1スイッチング素子11をハーフオンさせる第1制御回路20と、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧に基づいて第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を制御することで、第2スイッチング素子12をハーフオンさせる第2制御回路30と、第1スイッチング素子11のゲート端子G及び第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を検出し、検出結果に基づいて直列回路10の異常を検出する異常検出回路40を備える。これにより、第1検出電圧及び第2検出電圧の判定結果の組み合わせに応じて、全ての素子の異常を検出できる。その結果、直列回路10を構成する各素子の異常の種類に関係なく放電経路の異常を検出することができる。
As described above, in the
また、本実施形態では、直列回路10を構成するスイッチング素子には、第1スイッチング素子11と第2スイッチング素子12の2つのスイッチング素子が含まれる。スイッチング素子を制御する制御回路には、第1制御回路20と第2制御回路30の2つの制御回路が含まれる。これにより、一方のスイッチング素子に異常が発生したとしても、他方のスイッチング素子を強制的にオフすることで、放電装置100及びその周辺装置を保護することができる。
Further, in the present embodiment, the switching elements constituting the
さらに、本実施形態では、異常検出回路40は、直列回路10の異常を検出した場合、第1スイッチング素子11又は第2スイッチング素子12のいずれか一方、又は双方を強制的にオフさせる。これにより、例えば、直列回路10に平滑コンデンサ2からの過電流が流れ込むのを防ぎ、その結果、放電装置100及びその周辺装置を保護することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、異常検出回路40は、第1検出電圧が対象電圧範囲と比べて高電圧側か又は低電圧側かを判定し、第2検出電圧が対象電圧範囲と比べて高電圧側か又は低電圧側かを判定する。そして、異常検出回路40は、第1検出電圧の判定結果と第2検出電圧の判定結果の組み合わせに応じて、放電抵抗13の短絡故障及び第2スイッチング素子12の開放故障のいずれかの故障、放電抵抗13の短絡故障、第1スイッチング素子11の短絡故障、第1スイッチング素子の開放故障、及び第2スイッチング素子12の短絡故障を区別して判定する。これにより、放電装置100の故障個所を容易に特定することができる。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態の変形例として、平滑コンデンサ2に電荷が充電された状態において、直列回路10の異常を検出する放電装置150について、図9を参照しながら説明する。図9は、本実施形態の変形例の放電装置150を備える放電システムの構成図である。図9は、図1の放電システムと比べて、リレー4がオンしている点と、放電装置150が異なる以外は同様の構成であるため、同様の構成には図1の符号と同じ符号を付している。
Next, as a modified example of the present embodiment, a
放電装置150は、上述した実施形態の放電装置100と比べて、直列回路10、第1制御回路20、第2制御回路30、及び異常検出回路40を除く周辺素子の構成が異なる。放電装置150では、リレー4のオン状態において直列回路10の異常を検出するために、周辺素子の構成が放電装置100の周辺素子の構成と異なる。周辺素子の構成について説明する。
The
図9の例では、オペアンプ21の負極側に入力する電圧を切り替えるためのスイッチ61が設けられている。平滑コンデンサ2の正負極間には、平滑コンデンサ2の正極側から順に、ツェナーダイオード62と、分圧抵抗63と、分圧抵抗64が直列接続している。スイッチ61は、分圧抵抗63と分圧抵抗64の接続点と、平滑コンデンサ2の負極との間に接続されている。オペアンプ21の負極側の入力端子は、分圧抵抗63と分圧抵抗64の接続点と接続しているため、スイッチ61がオン/オフすることで、オペアンプ21の負極側の電圧を切り替えることができる。なお、変形例において、スイッチ61はオフしている。
In the example of FIG. 9, a
また、オペアンプ21の正極側の入力端子と平滑コンデンサ2の負極の間には抵抗65が設けられている。オペアンプ31の負極側の入力端子と平滑コンデンサ2の負極の間には電圧源66が設けられ、変形例ではオペアンプ31の負極側は、電圧源66の電圧で固定されている。
Further, a
なお、直列回路10、第1制御回路20、第2制御回路30、及び異常検出回路40については本実施形態で行った説明を援用する。また、異常検出回路40による直列回路10の異常を判定する方法についても本実施形態で行った説明を援用する。
The description given in this embodiment is used for the
以上のように、図9に示す回路構成にすることで、放電装置150は、リレー4がオンしている状態においても、述した実施形態と同様に直列回路10の異常を検出することができる。すなわち、直列回路10を構成する各素子の異常の種類に関係なく放電経路の異常を検出することができる。
As described above, with the circuit configuration shown in FIG. 9, the
≪第2実施形態≫
次に、第1実施形態とは異なる本発明に係る放電装置200を、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷を放電する放電システムに適用した場合を例にして説明する。
Second Embodiment
Next, a case where the
図10は、本実施形態に係る放電装置200を備える放電システムの構成図である。本実施形態の放電システムは、第1実施形態の放電システムと比べて、放電装置200が異なる以外は、同一の構成を備えている。そのため、図10では、第1実施形態と同一の構成に図1と同一の符号を付し、同一の構成については第1実施形態でした説明を援用する。
FIG. 10 is a configuration diagram of a discharge system provided with the
放電装置200は、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷を放電するための放電装置である。本実施形態の放電装置200は、直列回路110と、第1制御回路120と、第2制御回路30とを備える。なお、第2制御回路30は、第1実施形態と同様であるため、本実施形態では説明を割愛する。
The
直列回路110は、平滑コンデンサ2と並列接続しており、平滑コンデンサ2に蓄積された電荷の放電経路として機能する回路である。直列回路110は、平滑コンデンサ2の正極側から順に、第1スイッチング素子111と、第2スイッチング素子12と、電流検出抵抗113の直列接続で構成されている。なお、第2スイッチング素子12は、第1実施形態と同様であるため、本実施形態では説明を割愛する。
The
第1スイッチング素子111は、直列回路110(放電経路)に所定の定電流を流すスイッチング素子である。第1スイッチング素子111は、電圧駆動型素子であり、例えば、シリコン(Si)製の電界効果トランジスタ(MOSFET)やIGBTが用いられる。以降では、第1スイッチング素子111を、Nch MOSFETとして説明する。 The first switching element 111 is a switching element that causes a predetermined constant current to flow in the series circuit 110 (discharge path). The first switching element 111 is a voltage drive type element, and for example, a field effect transistor (MOSFET) or an IGBT made of silicon (Si) is used. Hereinafter, the first switching element 111 will be described as an Nch MOSFET.
第1スイッチング素子111の各端子の接続について説明する。ドレイン端子Dは、平滑コンデンサ2の正極と接続している。ソース端子Sは、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dと接続している。ゲート端子Gは、後述する第1制御回路120が備えるオペアンプ121の出力端子が接続している。
The connection of each terminal of the first switching element 111 will be described. The drain terminal D is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor 2. The source terminal S is connected to the drain terminal D of the
第1スイッチング素子111は、所定の電圧がゲート端子Gに印加することで、オンする。第1スイッチング素子111がオンすると、ドレイン端子Dとソース端子Sは導通する。 The first switching element 111 is turned on by applying a predetermined voltage to the gate terminal G. When the first switching element 111 is turned on, the drain terminal D and the source terminal S become conductive.
本実施形態の第2スイッチング素子12は、第1実施形態の第2スイッチング素子12と同様に、直列回路10に異常が発生した場合、放電経路である直列回路10を保護するためのスイッチング素子である。また、本実施形態では、第2スイッチング素子12は、ハーフオンすることでドレイン−ソース間に電位が存在する状態となり、放電抵抗としても機能する。なお、第2スイッチング素子12に流れる電流は、後述する電流検出抵抗113に流れる電流に相当する。
Similar to the
電流検出抵抗113は、直列回路110に流れる所定の電流量を調整するための抵抗である。電流検出抵抗113の一端は、第2スイッチング素子のソース端子Sと接続するとともに、第1制御回路120のオペアンプ121の負極側の入力端子と接続している。また、電流検出抵抗113の他端は平滑コンデンサ2の負極と接続している。電流検出抵抗113の抵抗値は、第1スイッチング素子111及び第2スイッチング素子12の特性や各素子を接続している配線特性に応じて、放電装置200が放電動作により発熱しないよう設定するのが好ましい。
The
第1制御回路120は、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧を制御することで、電流検出抵抗113に所定の定電流を流すとともに、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧を制御することで、第1スイッチング素子111をハーフオンさせる。本実施形態の第1制御回路120は、差動入力端子を有するオペアンプ121と、オペアンプ21の正極側の入力端子と接続する電圧源122を備える。電圧源122は、定電圧を出力できれば特に限定されない。なお、電圧源122の電圧値は、実験的に求められた電圧値が好ましい。
The
オペアンプ121の負極側の入力端子は、電流検出抵抗113の一端と接続している。図10の例では、第1制御回路120は、オペアンプ121を用いたフィードバック回路で構成されている。具体的には、第1制御回路120は、電流検出抵抗113の高電位側の電圧が所定の電圧に固定されるように、オペアンプ121の入力に当該電圧をフィードバックし、第1スイッチング素子111をハーフオンさせる。
The negative input terminal of the
なお、第1制御回路120は、オペアンプ121を用いた回路構成に限定されず、電流検出抵抗113に所定の電圧に固定するとともに、当該電圧に基づいて、第1スイッチング素子11をハーフオンさせる回路構成であればよい。例えば、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータが挙げられる。
The
なお、図10の例では、第2制御回路30は、電源151の電圧値、分圧抵抗152の抵抗値、及び153の抵抗値が異なる以外は、第1実施形態と同様の回路構成とする。
In the example of FIG. 10, the
異常検出回路140は、直列回路110の異常を検出するための検出回路である。異常検出回路140の回路構成は特に限定されない。
The
図10の例では、異常検出回路140は、第1制御回路120の出力端子と第1スイッチング素子111のゲート端子Gの接続点と接続している。異常検出回路140は、第1制御回路120の出力端子の電圧、すなわち、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧を検出する。以降では、異常検出回路140が検出する第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧を、第1検出電圧と称して説明する。
In the example of FIG. 10, the
異常検出回路140は、第2制御回路30の出力端子と第2スイッチング素子12のゲート端子Gの接続点と接続している。以降では、第1実施形態と同様に、異常検出回路140が検出する第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を、第2検出電圧と称して説明する。
The
本実施形態の異常検出回路140は、第1実施形態の異常検出回路40と同様の異常検出方法を実行する。すなわち、異常検出回路140は、検出した第1検出電圧及び第2検出電圧が対象電圧範囲内か否かを判定する。なお、異常検出回路140は、第1実施形態の異常検出回路40と比べて、直列回路110を構成する各素子の異常を判定する際の、第1検出電圧の判定結果と第2検出電圧の判定結果の組み合わせが異なる以外は同様の機能を有する。
The
次に、本実施形態の異常検出回路140が異常を検出できる素子と検出できる故障モードについて、図11を参照しながら説明する。図11は、第1検出電圧の判定結果及び第2検出電圧の判定結果の組み合わせと、当該組み合わせに応じて判定する各素子の異常状態を示す。なお、図11は、第1実施形態で用いた図2に対応する図である。
Next, elements that can detect an abnormality and failure modes that can be detected by the
次に、第1検出電圧の判定結果と第2検出電圧の判定結果の組み合わせが、第1実施形態と異なる故障モードについて説明する。以降の説明で用いる図12、13に示す放電装置200は、図10の放電装置200と同じであるため、各図において図10の符号と同一の符号を付している。
Next, a failure mode in which the combination of the determination result of the first detection voltage and the determination result of the second detection voltage is different from that of the first embodiment will be described. Since the
まず、第1スイッチング素子111が短絡故障した場合の放電装置200の動作について、図12を参照しながら説明する。図12は、第1スイッチング素子111が短絡故障した場合の放電装置200を示す。
First, the operation of the
図12に示すように、第1スイッチング素子111が何らかの原因で短絡故障した場合、電流検出抵抗113の高電位側の端子の電圧は上昇する。そのため、当該端子の電圧がフィードバックされる第1制御回路120は、電流検出抵抗113の電圧を降下させるために、第1スイッチング素子111をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第1制御回路120は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
As shown in FIG. 12, when the first switching element 111 has a short circuit failure for some reason, the voltage of the high potential side terminal of the
一方、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧は上昇する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を降下させようと、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオン状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも高い電圧を出力する。
On the other hand, the voltage of the drain terminal D of the
放電装置200が上述した動作を行うと、異常検出回路140は、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも高電圧であることを検出する。そして、異常検出回路140は、第1検出電圧の判定結果(L)と第2検出電圧の判定結果(H)から、第1スイッチング素子111が短絡故障していると判定する。
When the
次に、電流検出抵抗113が開放故障した場合の放電装置200の動作について、図13を参照しながら説明する。図13は、電流検出抵抗113が開放故障した場合の放電装置200を示す。
Next, the operation of the
図13に示すように、電流検出抵抗113が何らかの原因で開放故障した場合、電流検出抵抗113の高電位側の端子の電圧は上昇する。そのため、当該端子の電圧がフィードバックされる第1制御回路120は、電流検出抵抗113の電圧を降下させるために、第1スイッチング素子111をハーフオン状態から完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第1制御回路120は、対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
As shown in FIG. 13, when the
一方、第2スイッチング素子12では、ドレイン端子Dの電圧は、ソース端子Sの電圧に応じて上昇又は降下する。そのため、当該ドレイン端子Dの電圧がフィードバックされる第2制御回路30は、ドレイン端子Dの電圧を降下又は上昇させるために、第2スイッチング素子12をハーフオン状態から完全なオン状態又は完全なオフ状態にさせようとする。その結果、第2制御回路30は、対象電圧範囲よりも高い電圧又は対象電圧範囲よりも低い電圧を出力する。
On the other hand, in the
放電装置200が上述した動作を行うと、異常検出回路140は、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧(第1検出電圧)が対象電圧範囲よりも低電圧であり、第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧(第2検出電圧)が対象電圧範囲よりも高電圧又は低電圧であることを検出する。そして、異常検出回路140は、第1検出電圧の判定結果(L)と第2検出電圧の判定結果(H/L)から、電流検出抵抗113が開放故障していると判定する。本実施形態の対象電圧範囲とは、第1スイッチング素子111及び第2スイッチング素子12がハーフオンする電圧の範囲である。
When the
図12、図13を用いて説明したように、直列回路110に異常が発生すると、異常検出回路140は、第1検出電圧の判定結果と第2検出電圧の判定結果に応じて、各素子の異常を検出する。そして、異常検出回路140は、直列回路110の各素子に発生した異常を検出すると、異常により発生する過電流から放電装置200及びその周辺装置を保護するために、第1スイッチング素子111又は第2スイッチング素子12を強制的にオフする。
As described with reference to FIGS. 12 and 13, when an abnormality occurs in the
以上のように、本実施形態では、直列回路110を構成するスイッチング素子には、第1スイッチング素子111と第2スイッチング素子12の2つのスイッチング素子が含まれる。スイッチング素子を制御する制御回路には、第1制御回路120と第2制御回路30の2つの制御回路が含まれる。第1制御回路120は、第1スイッチング素子111のゲート端子Gの電圧を制御することで、第1スイッチング素子111をハーフオンさせるとともに電流検出抵抗113に所定の電流を流す。また、第2制御回路30は、第2スイッチング素子12のドレイン端子Dの電圧に基づいて第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を制御することで、第2スイッチング素子12をハーフオンさせる。異常検出回路140は、第1スイッチング素子111のゲート端子G及び第2スイッチング素子12のゲート端子Gの電圧を検出し、検出結果に基づいて直列回路110の異常を検出する。これにより、放電経路に所定の定電流を流して平滑コンデンサ2の電荷を放電する放電装置であっても、第1検出電圧及び第2検出電圧の判定結果の組み合わせに応じて、全ての素子の異常を検出できる。その結果、直列回路10を構成する各素子の異常の種類に関係なく放電経路の異常を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the switching elements constituting the
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described to facilitate the understanding of the present invention, and are not described to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents that fall within the technical scope of the present invention.
上述した実施形態において、第1スイッチング素子11又は第1スイッチング素子111、第2スイッチング素子12を一つのスイッチング素子を用いる構成を例示したが、第1スイッチング素子11又は第1スイッチング素子111、第2スイッチング素子12の数は、これに限られない。例えば、複数の第1スイッチング素子、複数の第2スイッチング素子を直列接続した構成でもよい。
Although the
また、本明細書では、本発明に係る放電装置の一態様として放電装置100、放電装置150及び放電装置200を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
Further, in the present specification, the
加えて、本明細書では、本発明の蓄電部の一態様としてバッテリ1を例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、本発明に係る第1スイッチング素子を第1スイッチング素子11及び第1スイッチング素子111を例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、本発明に係る第2スイッチング素の一態様として第2スイッチング素子12を例にして説明するが、これに限定されるものではない。
In addition, in the present specification, the battery 1 is described as an example of one embodiment of the power storage unit of the present invention, but the present invention is not limited thereto. In the present specification, the first switching element according to the present invention will be described by taking the
また、本明細書では、本発明の第1スイッチング素子の制御端子の一態様として、ゲート端子Gを例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、本発明の第2スイッチング素子の制御端子の一態様として、ゲート端子Gを例にして説明するが、これに限定されるものではない。 Further, in the present specification, the gate terminal G is described as an example of one mode of the control terminal of the first switching element of the present invention, but the present invention is not limited to this. Further, in the present specification, the gate terminal G is described as an example of one mode of the control terminal of the second switching element of the present invention, but the present invention is not limited to this.
また、本明細書では、本発明の第1制御回路の一態様として、第1制御回路20及び第1制御回路120を例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、本発明の第2制御回路の一態様として、第2制御回路30を例にして説明するが、これに限定されるものではない。
Furthermore, in the present specification, the
また、本明細書では、本発明の異常検出回路の一態様として、異常検出回路40及び異常検出回路140を例にして説明するが、これに限定されるものではない。
Further, in the present specification, although the
また、本明細書では、本発明の第1スイッチング素子がハーフオンする電圧範囲及び第2スイッチング素子がハーフオンする電圧範囲の一態様として、対象電圧範囲を例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、本発明の第2の分圧抵抗の一態様として、分圧抵抗33及び分圧抵抗63を例にして説明するが、これに限定されるものではない。
Further, in the present specification, the voltage range in which the first switching element of the present invention is half-on and the voltage range in which the second switching element is half-on are described by taking the target voltage range as an example, but is limited thereto It is not a thing. Further, in the present specification, as one aspect of the second voltage dividing resistor of the present invention, although the voltage dividing resistor 33 and the
1…バッテリ
2…平滑コンデンサ
3…三相インバータ
4…リレー
100…放電装置
10…直列回路
11…第1スイッチング素子
12…第2スイッチング素子
13…放電抵抗
14…ツェナーダイオード
15…電流制限抵抗
20…第1制御回路
21…オペアンプ
22…抵抗
30…第2制御回路
31…オペアンプ
32…抵抗
40…異常検出回路
41…切り替え回路
51…電圧源
52…分圧抵抗
53…分圧抵抗
54…分圧抵抗
55…ツェナーダイオード
56…ツェナーダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Smoothing capacitor 3 ... Three-phase inverter 4 ...
Claims (7)
前記スイッチング素子のうち高電位側の端子の電圧又は前記抵抗の高電位側の端子の電圧に基づいて、前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、前記スイッチング素子をハーフオンさせる制御回路と、
前記スイッチング素子の制御端子の電圧を検出し、検出結果に基づいて前記直列回路の異常を検出する異常検出回路を備える放電装置。 A series circuit in which a resistor and a switching element are connected in series between positive and negative electrodes of a capacitor that smoothes the output voltage of the storage unit;
A control circuit that causes the switching element to be half-on by controlling the voltage of the control terminal of the switching element based on the voltage of the high potential side terminal of the switching element or the voltage of the high potential side terminal of the resistor. ,
A discharge device comprising: an abnormality detection circuit which detects a voltage of a control terminal of the switching element and detects an abnormality of the series circuit based on a detection result.
前記制御回路は、第1制御回路と第2制御回路を含み、
前記第1制御回路は、前記第1スイッチング素子のうち高電位側の端子の電圧に基づいて、前記第1スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、前記第1スイッチング素子をハーフオンさせ、
前記第2制御回路は、前記第2スイッチング素子のうち高電位側の端子の電圧に基づいて、前記第2スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、前記第2スイッチング素子をハーフオンさせ、
前記異常検出回路は、前記第1スイッチング素子の制御端子の電圧及び前記第2スイッチング素子の制御端子の電圧を検出し、検出結果に基づいて前記直列回路の異常を検出する請求項1に記載の放電装置。 The switching element includes a first switching element and a second switching element,
The control circuit includes a first control circuit and a second control circuit,
The first control circuit controls the voltage of the control terminal of the first switching element on the basis of the voltage of the terminal on the high potential side of the first switching element to turn on the half of the first switching element.
The second control circuit makes the second switching element half on by controlling the voltage of the control terminal of the second switching element based on the voltage of the terminal on the high potential side among the second switching elements,
The abnormality detection circuit detects a voltage at a control terminal of the first switching element and a voltage at a control terminal of the second switching element, and detects an abnormality in the series circuit based on a detection result. Discharge device.
前記制御回路は、第1制御回路と第2制御回路を含み、
前記第1制御回路は、前記第1スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、前記第1スイッチング素子をハーフオンさせるとともに前記抵抗に所定の定電流を流し、
前記第2制御回路は、前記第2スイッチング素子のうち高電位側の端子の電圧に基づいて、前記第2スイッチング素子の制御端子の電圧を制御することで、前記第2スイッチング素子をハーフオンさせ、
前記異常検出回路は、前記第1スイッチング素子の制御端子の電圧及び前記第2スイッチング素子の制御端子の電圧を検出し、検出結果に基づいて前記抵抗、前記直列回路の異常を検出する請求項1に記載の放電装置。 The switching element includes a first switching element and a second switching element,
The control circuit includes a first control circuit and a second control circuit,
The first control circuit controls the voltage of the control terminal of the first switching element to turn on the half of the first switching element and apply a predetermined constant current to the resistor.
The second control circuit makes the second switching element half on by controlling the voltage of the control terminal of the second switching element based on the voltage of the terminal on the high potential side among the second switching elements,
The abnormality detection circuit detects a voltage of a control terminal of the first switching element and a voltage of a control terminal of the second switching element, and detects an abnormality of the resistor and the series circuit based on a detection result. The discharge device described in.
前記第1スイッチング素子の制御端子の電圧が、前記第1スイッチング素子がハーフオンする電圧範囲と比べて高電圧側か又は低電圧側かを判定し、
前記第2スイッチング素子の制御端子の電圧が、前記第2スイッチング素子がハーフオンする電圧範囲と比べて高電圧側か又は低電圧側かを判定し、
前記第1スイッチング素子での判定結果と前記第2スイッチング素子での判定結果に応じて、前記抵抗の短絡故障及び第2スイッチング素子の短絡故障のいずれかの故障、前記抵抗の開放故障、前記第1スイッチング素子の短絡故障、前記第1スイッチング素子の開放故障、及び前記第2スイッチング素子の短絡故障を区別して判定する請求項2又は3に記載の放電装置。 The abnormality detection circuit
It is determined whether the voltage at the control terminal of the first switching element is higher or lower than the voltage range in which the first switching element is half-on,
It is determined whether the voltage at the control terminal of the second switching element is higher or lower than the voltage range where the second switching element is half-on,
According to the determination result of the first switching element and the determination result of the second switching element, any one of a short circuit fault of the resistor and a short circuit fault of the second switching element, an open fault of the resistor, 4. The discharge device according to claim 2, wherein a short circuit failure of a switching element, an open circuit failure of the first switching element, and a short circuit failure of the second switching element are distinguished and determined.
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