JP2017050999A - Power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池を充電する充電動作及び放電させる放電動作を行う充放電回路を備える電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus including a charge / discharge circuit that performs a charging operation for charging a storage battery and a discharging operation for discharging the storage battery.
近年、HEV(Hybrid Electric Vehicle)及びEV(Electric Vehicle)等の車両が普及しつつある。このような車両では、蓄電池を充電する充電動作及び負荷へ電力を供給すべく蓄電池を放電させる放電動作を行う充放電回路を備える電源装置を装備している。このような電源装置では、蓄電池と充放電回路との間の電路にリレーを介装してあり、蓄電池と充放電回路とを遮断できるようにしてある。また、充放電回路の充電時出力端子には、蓄電池と並列に接続され、電圧変動を抑制するためのキャパシタを設けている。 In recent years, vehicles such as HEV (Hybrid Electric Vehicle) and EV (Electric Vehicle) are becoming widespread. Such a vehicle is equipped with a power supply device that includes a charging operation for charging the storage battery and a charging / discharging circuit that performs a discharging operation for discharging the storage battery to supply power to the load. In such a power supply device, a relay is interposed in the electric path between the storage battery and the charge / discharge circuit so that the storage battery and the charge / discharge circuit can be shut off. In addition, a capacitor for suppressing voltage fluctuation is provided at the charging output terminal of the charge / discharge circuit in parallel with the storage battery.
また、大電流が流れる電路をリレーで遮断する場合、リレーのオン・オフ時のアーク放電により接点が溶着する場合がある。このため、周期的にリレーをオン・オフさせて、リレーの故障を判定している。故障の判定は、例えば、リレーをオフ(電路の遮断)した後で、充放電回路の充電時出力端子の電圧が下がることでリレーが故障していない(正常に遮断することができた)と判定することができる。しかし、蓄電池と充放電回路との間の電路を遮断しても、キャパシタの容量が大きい場合には、キャパシタの自然放電により充電時出力端子の電圧が下がるまで比較的長い時間を要するので、短時間にリレーの故障を判定することができない。 Further, when an electric circuit through which a large current flows is interrupted by a relay, the contact may be welded by arc discharge when the relay is turned on / off. For this reason, the relay is periodically turned on and off to determine the failure of the relay. The determination of failure is, for example, that after the relay is turned off (interruption of the electric circuit), the voltage of the output terminal at the time of charging of the charge / discharge circuit decreases, so that the relay has not failed (can be normally disconnected). Can be determined. However, even if the circuit between the storage battery and the charging / discharging circuit is cut off, if the capacity of the capacitor is large, it takes a relatively long time until the voltage at the output terminal during charging drops due to the spontaneous discharge of the capacitor. The failure of the relay cannot be determined in time.
そこで、電源装置に設けられた、電圧変動を抑制するためのキャパシタに蓄えられた電荷を速やかに放電させるため、専用の放電回路を備えた装置が開示されている(特許文献1〜5参照)。
In view of this, a device provided with a dedicated discharge circuit is disclosed in order to quickly discharge the electric charge stored in the capacitor provided in the power supply device for suppressing voltage fluctuation (see
しかし、専用の放電回路を備える場合、部品点数の増加により、装置が大型化する場合、あるいはコストが高くなる場合があり、専用の放電回路を設けることなくリレー(開閉素子)の故障を短時間に判定することができることが望まれる。 However, when a dedicated discharge circuit is provided, the size of the device may increase due to an increase in the number of parts, or the cost may increase. A failure of the relay (switching element) can be prevented for a short time without providing a dedicated discharge circuit. It is desirable that it can be determined.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、専用の放電回路を設けることなく開閉素子の故障を判定することができる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of determining a failure of an opening / closing element without providing a dedicated discharge circuit.
本発明に係る電源装置は、蓄電池を充電する充電動作及び放電させる放電動作を行う充放電回路を備える電源装置において、前記充放電回路の充電時出力端子に接続されたキャパシタと、前記充電時出力端子の電圧を検出する電圧検出部と、前記充電時出力端子と前記蓄電池との間の電路に介装された開閉素子の開閉を制御する制御部と、該制御部が前記開閉素子を閉から開へ制御し、かつ前記充放電回路を動作させた場合、前記電圧検出部で検出した電圧に基づいて前記開閉素子の故障を判定する判定部とを備えることを特徴とする。 A power supply device according to the present invention includes a charge / discharge circuit that performs a charging operation for charging a storage battery and a discharging operation for discharging, and a capacitor connected to an output terminal during charging of the charge / discharge circuit, and the output during charging. A voltage detection unit that detects a voltage of the terminal; a control unit that controls opening and closing of an open / close element interposed in an electric circuit between the output terminal during charging and the storage battery; and the control unit closes the open / close element And a determination unit that determines a failure of the switching element based on a voltage detected by the voltage detection unit when the charging and discharging circuit is operated.
本発明にあっては、充放電回路の充電時出力端子にキャパシタを接続してある。また、充電時出力端子と蓄電池との間の電路には開閉素子(例えば、リレー)を介装してある。すなわち、開閉素子を介して蓄電池とキャパシタは並列に接続されている。電圧検出部は、充電時出力端子の電圧を検出する。制御部は、開閉素子の開閉を制御する。判定部は、制御部が開閉素子を閉から開へ制御し、かつ充放電回路を動作させた場合、電圧検出部で検出した電圧に基づいて開閉素子の故障を判定する。 In the present invention, a capacitor is connected to the output terminal during charging of the charge / discharge circuit. In addition, an open / close element (for example, a relay) is interposed in the electric path between the output terminal during charging and the storage battery. That is, the storage battery and the capacitor are connected in parallel via the switching element. A voltage detection part detects the voltage of the output terminal at the time of charge. The control unit controls opening / closing of the opening / closing element. When the control unit controls the switching element from closed to open and operates the charge / discharge circuit, the determination unit determines a failure of the switching element based on the voltage detected by the voltage detection unit.
例えば、開閉素子を開にして充放電回路を放電動作させた場合、開閉素子が正常であれば、蓄電池とキャパシタとの間の電路は遮断(オープン)されているので、キャパシタの電圧は短時間の間に低下する。しかし、開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に下がらないので、キャパシタの電圧は、あまり変化しない。 For example, when the switching element is opened and the charging / discharging circuit is discharged, if the switching element is normal, the electric circuit between the storage battery and the capacitor is cut off (opened), so the voltage of the capacitor is short. Decrease during. However, when the switching element is faulty (short circuit), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected, so the voltage of the storage battery does not drop in a short time even when the discharge operation is started. The capacitor voltage does not change much.
例えば、開閉素子を開にして充放電回路を充電動作させた場合、開閉素子が正常であれば、蓄電池とキャパシタとの間の電路は遮断(オープン)されているので、キャパシタの電圧は短時間の間に上昇する。しかし、開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に上がらないので、キャパシタの電圧は、あまり変化しない。 For example, when the charge / discharge circuit is charged by opening the switch element, if the switch element is normal, the electric circuit between the storage battery and the capacitor is cut off (open), so the capacitor voltage is short. Rise during. However, if the switching element is faulty (short-circuited), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected, so the voltage of the storage battery does not rise in a short time even when the charging operation is started. The capacitor voltage does not change much.
上述のように、制御部が開閉素子を閉から開へ制御した場合に、充放電回路を動作させたときに、キャパシタの電圧を検出することにより、専用の放電回路を設けることなく開閉素子の故障を判定することができる。 As described above, when the control unit controls the opening / closing element from closed to open, when the charge / discharge circuit is operated, the voltage of the capacitor is detected without detecting the voltage of the capacitor. A failure can be determined.
本発明に係る電源装置は、前記判定部は、前記充放電回路を動作させた時点から所定時間経過後に前記電圧検出部で検出した電圧に基づいて前記開閉素子の故障を判定する。 In the power supply device according to the present invention, the determination unit determines a failure of the switching element based on a voltage detected by the voltage detection unit after a predetermined time has elapsed since the charge / discharge circuit was operated.
本発明にあっては、判定部は、充放電回路を動作させた時点から所定時間経過後に電圧検出部で検出した電圧に基づいて開閉素子の故障を判定する。所定時間は、例えば、300msとすることができるが、これに限定されない。例えば、充放電回路を放電動作させる場合には、充放電回路が、キャパシタに蓄積した電荷を短時間に放電させる放電回路となるので、専用の放電回路を設けることなく開閉素子の故障を短時間で判定することができる。 In the present invention, the determination unit determines the failure of the switching element based on the voltage detected by the voltage detection unit after a predetermined time has elapsed since the charge / discharge circuit was operated. The predetermined time can be, for example, 300 ms, but is not limited thereto. For example, when the charging / discharging circuit is discharged, the charging / discharging circuit becomes a discharging circuit that discharges the charge accumulated in the capacitor in a short time. Can be determined.
本発明に係る電源装置は、前記判定部は、前記充放電回路を動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差の絶対値が所定の電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する。 In the power supply device according to the present invention, the determination unit includes a voltage detected by the voltage detection unit before operating the charge / discharge circuit, and a voltage detected by the voltage detection unit after operating the charge / discharge circuit. When the absolute value of the voltage difference is within a predetermined voltage threshold, the switch element is determined to be faulty.
本発明にあっては、判定部は、充放電回路を動作させる前に電圧検出部で検出した電圧と、充放電回路を動作させた後に電圧検出部で検出した電圧との電圧差の絶対値が所定の電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定する。 In the present invention, the determination unit is the absolute value of the voltage difference between the voltage detected by the voltage detection unit before operating the charge / discharge circuit and the voltage detected by the voltage detection unit after operating the charge / discharge circuit. Is within a predetermined voltage threshold, it is determined that the switching element is faulty.
例えば、開閉素子を開にして充放電回路を放電動作させた場合、開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に下がらないので、充放電回路を動作させた前後でのキャパシタの電圧差は小さい。すなわち、充放電回路を放電動作させた前後でのキャパシタの電圧差の絶対値が所定の電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定することができる。 For example, when the switching element is opened and the charging / discharging circuit is discharged, if the switching element is faulty (short-circuited), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected. Even if it starts, the voltage of the storage battery does not drop in a short time, so the voltage difference between the capacitors before and after the charge / discharge circuit is operated is small. That is, when the absolute value of the voltage difference between the capacitors before and after the charge / discharge circuit is discharged is within a predetermined voltage threshold, it is possible to determine that the switching element is faulty.
また、開閉素子を開にして充放電回路を充電動作させた場合、開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に上がらないので、充放電回路を動作させた前後でのキャパシタの電圧差は小さい。すなわち、充放電回路を充電動作させた前後でのキャパシタの電圧差の絶対値が所定の電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定することができる。 In addition, when the charge / discharge circuit is charged with the switch element open, if the switch element is faulty (short circuit), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected. Since the voltage of the storage battery does not rise in a short time even if it is started, the voltage difference between the capacitors before and after the charge / discharge circuit is operated is small. That is, when the absolute value of the voltage difference between the capacitors before and after the charging / discharging circuit is charged is within a predetermined voltage threshold, it is possible to determine that the switching element is faulty.
本発明に係る電源装置は、前記判定部は、前記充放電回路を充電動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を充電動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差が前記電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する。 In the power supply device according to the present invention, the determination unit detects the voltage detected by the voltage detection unit after operating the charging / discharging circuit and the voltage detection unit before performing the charging operation of the charging / discharging circuit. If the voltage difference from the voltage is within the voltage threshold, the switch element is determined to be faulty.
本発明にあっては、判定部は、充放電回路を充電動作させた後に電圧検出部で検出した電圧と、充放電回路を充電動作させる前に電圧検出部で検出した電圧との電圧差が電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定する。開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に上がらない。すなわち、充電動作させた後に電圧検出部で検出した電圧と、充電動作させる前に電圧検出部で検出した電圧との電圧差が電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定することができる。 In the present invention, the determination unit has a voltage difference between the voltage detected by the voltage detection unit after the charge / discharge circuit is charged and the voltage detected by the voltage detection unit before the charge / discharge circuit is charged. If it is within the voltage threshold, the switch element is determined to be faulty. When the switching element is faulty (short-circuited), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected, so the voltage of the storage battery does not rise in a short time even when the charging operation is started. That is, when the voltage difference between the voltage detected by the voltage detection unit after the charging operation and the voltage detected by the voltage detection unit before the charging operation is within the voltage threshold value, the switching element can be determined as a failure. .
本発明に係る電源装置は、前記判定部は、前記充放電回路を放電動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を放電動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差が前記電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する。 In the power supply device according to the present invention, the determination unit detects the voltage detected by the voltage detection unit before discharging the charge / discharge circuit, and the voltage detection unit after discharging the charge / discharge circuit. If the voltage difference from the voltage is within the voltage threshold, the switch element is determined to be faulty.
本発明にあっては、判定部は、充放電回路を放電動作させる前に電圧検出部で検出した電圧と、充放電回路を放電動作させた後に電圧検出部で検出した電圧との電圧差が電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定する。開閉素子が故障(短絡)している場合、蓄電池とキャパシタとの間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池の電圧は短時間の間に下がらない。すなわち、放電動作させる前に電圧検出部で検出した電圧と、放電動作させた後に電圧検出部で検出した電圧との電圧差が電圧閾値以内である場合、開閉素子を故障と判定することができる。 In the present invention, the determination unit has a voltage difference between the voltage detected by the voltage detection unit before the charge / discharge circuit is discharged and the voltage detected by the voltage detection unit after the charge / discharge circuit is discharged. If it is within the voltage threshold, the switch element is determined to be faulty. When the switching element is faulty (short-circuited), the electric circuit between the storage battery and the capacitor remains connected, so that the voltage of the storage battery does not drop in a short time even when the discharge operation is started. That is, when the voltage difference between the voltage detected by the voltage detection unit before the discharge operation and the voltage detected by the voltage detection unit after the discharge operation is within the voltage threshold value, the switching element can be determined as a failure. .
本発明によれば、専用の放電回路を設けることなく開閉素子の故障を判定することができる。 According to the present invention, it is possible to determine a failure of a switching element without providing a dedicated discharge circuit.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の電源装置を備える車載機器の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、車載機器は、電源装置としてのDC/DCコンバータ50、開閉素子としてのリレー70、蓄電池81、バッテリ82、発電機83、負荷84などを備える。DC/DCコンバータ50は、制御部10、電圧検出部21、22、充放電回路30、キャパシタ60などを備え、蓄電池81を充電する充電動作及び負荷84などへ電力を供給すべく蓄電池81を放電させる放電動作を行う。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an in-vehicle device including the power supply device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the in-vehicle device includes a DC /
DC/DCコンバータ50は、リレー70の接点71の開閉を制御する制御端子1、充電動作時に所要の電圧を出力する充電時出力端子2、放電動作時に所要の電圧を出力する放電時出力端子3、接地端子4を備える。キャパシタ60は、充電時出力端子2と接地端子4との間に接続してある。
The DC /
充電時出力端子2と蓄電池81との間の電路にはリレー70を介装してある。すなわち、リレー70を介して蓄電池81とキャパシタ60は並列に接続されている。蓄電池81は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、放電時出力端子3には、バッテリ82、発電機83、負荷84を接続してある。また、制御部10は、リレー70の接点71の開閉を制御する。
A
発電機83は、エンジン(不図示)と連動して電力を発生し、あるいは車両の制動動作と連動して回生電力を発生する。発電機83は、整流器(不図示)を備え、発生した電力を直流に整流し、整流した直流を負荷84、バッテリ82、充放電回路30へ出力する。
The
充放電回路30は、制御部10の制御の下、発電機83が出力した直流電圧を所要の電圧に変換し、変換した電圧を充電時出力端子2から出力して蓄電池81を充電する(充電動作)。また、充放電回路30は、制御部10の制御の下、蓄電池81の電圧を所要の電圧に変換し、変換した電圧を放電時出力端子3から出力する(放電動作)。
The charging / discharging
充放電回路30は、トランジスタ31、32、33、34、各トランジスタのコレクタ・エミッタ間に逆並列に接続されたダイオード41、42、43、44、インダクタ35などを備える。なお、トランジスタ31〜34は、FETなどであってもよい。
The charge /
より具体的には、トランジスタ31のコレクタを充電時出力端子2に接続し、トランジスタ31のエミッタをトランジスタ32のコレクタに接続し、トランジスタ32のエミッタを接地レベルに接続してある。また、トランジスタ33のコレクタを放電時出力端子3に接続し、トランジスタ33のエミッタをトランジスタ34のコレクタに接続し、トランジスタ34のエミッタを接地レベルに接続してある。また、トランジスタ31のエミッタ及びトランジスタ32のコレクタの接続点と、トランジスタ33のエミッタ及びトランジスタ34のコレクタの接続点とには、それぞれインダクタ35の一端と他端とを接続してある。なお、充放電回路30の構成は、図1に示すものに限定されるものではなく、他の昇降圧回路の構成でもよい。
More specifically, the collector of the
電圧検出部21は、充電時出力端子2の電圧を検出する。キャパシタ60の電圧をVconと表す。また、蓄電池81の電圧をVcapと表す。電圧検出部21は、キャパシタ60の電圧Vconを検出することになる。電圧検出部21は、検出した電圧を制御部10へ出力する。
The
電圧検出部22は、放電時出力端子3の電圧を検出する。放電時出力端子3の電圧をVbatと表す。電圧検出部22は、検出した電圧を制御部10へ出力する。
The
制御部10は、判定部11を備える。判定部11は、制御部10がリレー70の接点71を閉から開へ制御した場合に、充放電回路30を動作させたときに、電圧検出部21で検出した電圧に基づいてリレー70の故障を判定する。なお、図1の例では、制御部10が判定部11を具備する構成であるが、これに限定されるものではなく、判定部11を制御部10と別個に構成してもよい。
The
制御部10は、リレー70の故障を判定する場合、充放電回路30を放電動作又は充電動作させる。より具体的には、電圧検出部21で検出した電圧Vconと、電圧検出部22で検出した電圧Vbatとの大小を判定し、Vcon≦Vbatである場合、制御部10は、充放電回路30を放電動作させる。また、Vcon>Vbatである場合、制御部10は、充放電回路30を充電動作させる。
When determining the failure of the
例えば、リレー70の接点71を開にして充放電回路30を放電動作させた場合、リレー70が正常であれば、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は遮断(オープン)されているので、キャパシタ60の電圧Vconは、短時間の間に低下する。しかし、リレー70が故障(短絡)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に下がらないので、キャパシタ60の電圧Vconは、あまり変化しない。
For example, when the
また、リレー70の接点71を開にして充放電回路30を充電動作させた場合、リレー70が正常であれば、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は遮断(オープン)されているので、キャパシタ60の電圧Vconは、短時間の間に上昇する。しかし、リレー70が故障(短絡)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に上がらないので、キャパシタ60の電圧Vconは、あまり変化しない。
Further, when the charge /
上述のように、制御部10がリレー70の接点71を閉から開へ制御した場合に、充放電回路30を動作させたときに、キャパシタ60の電圧Vconを検出することにより、専用の放電回路を設けることなくリレー70の故障を判定することができる。
As described above, when the
また、判定部11は、充放電回路30を動作させた時点から所定時間経過後に電圧検出部21で検出した電圧に基づいてリレー70の故障を判定する。所定時間は、例えば、300msとすることができるが、これに限定されない。例えば、充放電回路30を放電動作させる場合には、充放電回路30が、キャパシタ60に蓄積した電荷を短時間に放電させる放電回路となるので、専用の放電回路を設けることなくリレー70の故障を短時間で判定することができる。
Further, the
図2は本実施の形態の電源装置50の放電動作の一例を示す説明図である。図2では、簡便のため、電源装置50の要部だけを図示している。制御部10は、充放電回路30を放電動作させる場合、トランジスタ31をオンに設定し、トランジスタ32、33をオフに設定し、トランジスタ34を所定の周期でスイッチング(オン・オフの繰り返し)させる。スイッチング周波数は、例えば、100kHz−200kHzのいずれかの数値とすることができるが、これに限定されるものではない。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the discharge operation of the
蓄電池81と充放電回路30との間の電路が遮断されている場合において、充放電回路30を放電動作させたときは、図2の実線で示すように、キャパシタ60に蓄えられた電荷は、トランジスタ31、インダクタ35、トランジスタ34を通じて接地レベルへ放電される。これにより、専用の放電回路を設けることなく、充放電回路30の放電動作により、キャパシタ60の電圧Vconを短時間(例えば、300ms以下)で下げることができ、ほぼ0Vにすることができる。
When the electric circuit between the
図3は本実施の形態の電源装置50の充電動作の一例を示す説明図である。図3では、簡便のため、電源装置50の要部だけを図示している。制御部10は、充放電回路30を充電動作させる場合、トランジスタ33をオンに設定し、トランジスタ31、34をオフに設定し、トランジスタ32を所定の周期でスイッチング(オン・オフの繰り返し)させる。スイッチング周波数は、例えば、100kHz−200kHzのいずれかの数値とすることができるが、これに限定されるものではない。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the charging operation of the
蓄電池81と充放電回路30との間の電路が遮断されている場合において、充放電回路30を充電動作させる。まず、トランジスタ32をオンさせた場合、図3の破線で示すように、トランジスタ33、インダクタ35、トランジスタ32を通じて接地レベルへ電流が流れ、インダクタ35にエネルギーが蓄えられる。次に、トランジスタ32をオフにすると、インダクタ35に蓄積されたエネルギーにより、図3の実線に示すように、ダイオード44、インダクタ35、ダイオード41を通じて電流が流れ、キャパシタ60を充電する。これにより、充放電回路30の充電動作により、キャパシタ60の電圧Vconを短時間(例えば、300ms以下)で上げることができ、所定値(例えば、充電時出力電圧値など)にすることができる。
When the electric circuit between the
図4は本実施の形態の電源装置50によるリレー70の故障判定の一例を示す説明図である。図4に示すように、リレー70の故障判定は、充放電回路30の動作状態、キャパシタ60の電圧Vconに応じて判定結果が異なる。以下、具体的に説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of failure determination of the
まず、充放電回路30を放電動作させる場合について説明する。リレー70を開にして充放電回路30を放電動作させた場合、リレー70が故障(接点71の短絡故障)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に下がらないので、充放電回路30を動作させた前後でのキャパシタ60の電圧差は小さい。
First, the case where the charging / discharging
判定部11は、充放電回路30を放電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、充放電回路30を放電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値を超える場合、リレー70は正常と判定する。例えば、充放電回路30を放電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconがほぼ0Vまで低下した場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は遮断されていると考えられるので、リレー70は正常と判定することができる。
The
一方、判定部11は、充放電回路30を放電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、充放電回路30を放電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値以内である場合、リレー70を故障と判定する。リレー70が故障(接点71の短絡故障)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、放電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に下がらず、キャパシタ60の電圧Vconも短時間の間には下がらない。すなわち、放電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、放電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値以内である場合、リレー70を故障と判定することができる。
On the other hand, the
次に、充放電回路30を充電動作させる場合について説明する。リレー70を開にして充放電回路30を充電動作させた場合、リレー70が故障(接点71の短絡故障)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に上がらないので、充放電回路30を動作させた前後でのキャパシタ60の電圧差は小さい。
Next, a case where the charge /
判定部11は、充放電回路30を充電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、充放電回路30を充電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値を超える場合、リレー70は正常と判定する。例えば、充放電回路30を充電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconが電圧閾値を超えて上がった場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は遮断されていると考えられるので、リレー70は正常と判定することができる。
The
一方、判定部11は、充放電回路30を充電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、充放電回路30を充電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値以内である場合、リレー70を故障と判定する。リレー70が故障(接点71の短絡故障)している場合、蓄電池81とキャパシタ60との間の電路は接続されたままとなるので、充電動作を開始しても蓄電池81の電圧は短時間の間に上がらず、キャパシタ60の電圧Vconも短時間の間には上がらない。すなわち、充電動作させた後に電圧検出部21で検出した電圧Vconと、充電動作させる前に電圧検出部21で検出した電圧Vconとの電圧差が電圧閾値以内である場合、リレー70を故障と判定することができる。
On the other hand, the
次に、本実施の形態の電源装置50の動作について説明する。図5は本実施の形態の電源装置50の故障判定処理の手順の一例を示すフローチャートである。以下では便宜上、処理の主体を制御部10として説明する。制御部10は、リレー70をオフにし(S11)、電圧Vcon、電圧Vbatを検出する(S12)。
Next, the operation of the
制御部10は、Vcon≦Vbatであるか否かを判定し(S13)、Vcon≦Vbatである場合(S13でYES)、放電動作を実施し(S14)、後述のステップS16の処理を行う。Vcon≦Vbatでない場合(S13でNO)、制御部10は、充電動作を実施し(S15)、後述のステップS16の処理を行う。
The
制御部10は、動作開始から所定時間(例えば、300msなど)経過したか否かを判定し(S16)、所定時間を経過していない場合(S16でNO)、ステップS16の処理を続ける。所定時間を経過した場合(S16でYES)、制御部10は、放電動作又は充電動作などの動作開始の前後において、Vconの電圧差の絶対値≦電圧閾値であるか否かを判定する(S17)。
The
電圧差の絶対値≦電圧閾値(S17でYES)、である場合、制御部10は、リレー故障と判定し(S18)、処理を終了する。また、電圧差の絶対値≦電圧閾値でない場合(S17でNO)、制御部10は、リレー正常と判定し(S19)、処理を終了する。
When the absolute value of the voltage difference ≦ the voltage threshold (YES in S17), the
上述のとおり、本実施の形態によれば、短時間(例えば、300ms程度)内に接点71が短絡したリレー70の故障を判定することができる。また、専用の放電回路(例えば、放電抵抗で短時間内に放電させるためには、放電抵抗の定格電力が大きくなり、放電抵抗のサイズも大きくなってしまう)を設けることなく、キャパシタ60に蓄えられた電荷を短時間に放電させることができる。また、専用の放電回路を追加する必要がないので、コスト上昇も避けることができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine the failure of the
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiments and examples disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. .
1 制御端子
2 充電時出力端子
3 放電時出力端子
4 接地端子
10 制御部
11 判定部
21、22 電圧検出部
30 充放電回路
31、32、33、34 トランジスタ
35 インダクタ
41、42、43、44 ダイオード
50 DC/DCコンバータ
60 キャパシタ
70 リレー(開閉素子)
71 接点
81 蓄電池
82 バッテリ
83 発電機
84 負荷
DESCRIPTION OF
71
Claims (5)
前記充放電回路の充電時出力端子に接続されたキャパシタと、
前記充電時出力端子の電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電時出力端子と前記蓄電池との間の電路に介装された開閉素子の開閉を制御する制御部と、
該制御部が前記開閉素子を閉から開へ制御し、かつ前記充放電回路を動作させた場合、前記電圧検出部で検出した電圧に基づいて前記開閉素子の故障を判定する判定部と
を備えることを特徴とする電源装置。 In a power supply device comprising a charging / discharging circuit that performs a charging operation for charging a storage battery and a discharging operation for discharging the storage battery,
A capacitor connected to the charge output terminal of the charge / discharge circuit;
A voltage detector for detecting the voltage at the charging output terminal;
A control unit for controlling opening and closing of an opening / closing element interposed in an electric circuit between the output terminal at the time of charging and the storage battery;
A determination unit configured to determine a failure of the switching element based on a voltage detected by the voltage detection unit when the control unit controls the switching element from closed to open and operates the charge / discharge circuit; A power supply device characterized by that.
前記充放電回路を動作させた時点から所定時間経過後に前記電圧検出部で検出した電圧に基づいて前記開閉素子の故障を判定する請求項1に記載の電源装置。 The determination unit
The power supply device according to claim 1, wherein a failure of the switching element is determined based on a voltage detected by the voltage detection unit after a predetermined time has elapsed from the time when the charge / discharge circuit is operated.
前記充放電回路を動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差の絶対値が所定の電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 The determination unit
The absolute value of the voltage difference between the voltage detected by the voltage detector before operating the charge / discharge circuit and the voltage detected by the voltage detector after operating the charge / discharge circuit is within a predetermined voltage threshold. 3. The power supply device according to claim 1, wherein if there is, the power supply device determines that the switching element is faulty.
前記充放電回路を充電動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を充電動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差が前記電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する請求項3に記載の電源装置。 The determination unit
When the voltage difference between the voltage detected by the voltage detector after the charge / discharge circuit is charged and the voltage detected by the voltage detector before the charge / discharge circuit is charged is within the voltage threshold The power supply device according to claim 3, wherein the switch element is determined to be faulty.
前記充放電回路を放電動作させる前に前記電圧検出部で検出した電圧と、前記充放電回路を放電動作させた後に前記電圧検出部で検出した電圧との電圧差が前記電圧閾値以内である場合、前記開閉素子を故障と判定する請求項3又は請求項4に記載の電源装置。 The determination unit
When the voltage difference between the voltage detected by the voltage detector before the charge / discharge circuit is discharged and the voltage detected by the voltage detector after the charge / discharge circuit is discharged is within the voltage threshold. The power supply device according to claim 3 or 4, wherein the switch element is determined to be faulty.
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| JP2015173016A JP2017050999A (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Power supply |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10705155B2 (en) | 2017-11-28 | 2020-07-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory systems and power management apparatuses including secondary power devices, and related methods of operation |
| CN113167204A (en) * | 2018-12-11 | 2021-07-23 | 株式会社自动网络技术研究所 | Control device and failure determination method |
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2015
- 2015-09-02 JP JP2015173016A patent/JP2017050999A/en active Pending
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| CN113167204A (en) * | 2018-12-11 | 2021-07-23 | 株式会社自动网络技术研究所 | Control device and failure determination method |
| CN113167204B (en) * | 2018-12-11 | 2022-07-15 | 株式会社自动网络技术研究所 | Control device and fault determination method |
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