JP2003168487A - 電圧検出回路を備える電源装置 - Google Patents
電圧検出回路を備える電源装置Info
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Abstract
池モジュールの電圧を正確に検出する。 【解決手段】 電源装置は、互いに平行に配列してなる
複数本の電池モジュール1と、各々の電池モジュール1
の電圧を検出する電圧検出回路2とを備える。電圧検出
回路2は、電池モジュール1の第1の端部に配設してい
る第1電圧検出回路2Lと、第2の端部に配設している
第2電圧検出回路2Rと、第1電圧検出回路2Lと第2
電圧検出回路2Rの検出電圧から各々の電池モジュール
1の電圧を演算する演算回路2Xとを備える。電圧検出
回路2は、第1電圧検出回路2Lで電池モジュール1の
第1の端部の出力端子間の電圧を検出し、第2電圧検出
回路2Rで電池モジュール1の第2の端部の出力端子間
の電圧を検出し、これらの検出電圧を演算回路2Xに入
力して、演算回路2Xで各々の電池モジュール1の電圧
を検出する。
Description
リッド自動車や電気自動車等のように自動車を駆動する
モーターの電源用に使用される大電流用の電源装置に関
する。
ールを直列に接続して出力電圧を高くしている。たとえ
ば、電気自動車等の電源として使用される電源装置は、
所定の出力を得るためには50〜200A程度の電流を
流すことができる電流容量と、100〜350V程度の
出力電圧が要求される。この種の電源装置に多用される
ニッケル水素電池は、1個の出力電圧が1.2V程度で
あるから、多数の電池を直列接続して所要の出力電圧を
得ることになる。例えば、6個の電池を直列接続してひ
とつの電池モジュールとし、さらに32個の電池モジュ
ールを直列に接続して、192個の電池を直列に接続し
ている電源装置となる。この電源装置の出力電圧は約2
30Vとなる。この構造の電源装置は、多数の電池モジ
ュールを平行に並べてケースに収納している。電池モジ
ュールは、複数の電池を直線上に並べて直列に接続して
いる。この構造の電源装置は、各々の電池モジュールの
過充電と過放電を防止しながら充放電させることが大切
である。それは、過充電や過放電が電池モジュールを構
成している二次電池の電気特性を著しく低下させて、電
池の寿命を短くするからである。とくに、大出力に使用
される電源装置は、大容量の二次電池を直列に接続して
電池モジュールとし、さらに多数の電池モジュールを直
列に接続しているので製造コストが高く、寿命を長くで
きることが極めて大切である。
ルの過充電と過放電を防止するために、各々の電池モジ
ュールの電圧を検出している。各々の電池モジュールの
電圧を検出する構造は、大別してふたつある。第1の構
造は、全ての電池モジュールの出力端子に電圧検出用の
リード線を接続し、このリード線を電圧検出回路に入力
する構造である。
を電池モジュールの出力端子から電圧検出回路まで引き
伸ばす必要がある。リード線は高電圧の出力端子に接続
されるので、ショートすると極めて大電流が流れる弊害
がある。第2の構造は、電池モジュールの一方の出力端
子の近傍に電圧検出回路を設ける構造である。電池モジ
ュールの一方の端部に設けた電圧検出回路は、ひとつの
電池モジュールの電圧を検出できず、直列に接続してい
るふたつの電池モジュールの出力電圧の和が検出され
る。それは、電池モジュールが両端に出力端子を設けて
いるからである。この構造で全ての電池モジュールの電
圧を検出するには、電圧検出回路を設けていない側の出
力端子にリード線を接続し、このリード線を電圧検出回
路に接続する必要がある。
接続しているリード線を、電池モジュールの一端から他
端に配線する必要がある。このリード線も高電圧の出力
端子に接続されるので、ショートすると大電流が流れる
弊害が発生する。
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、長いリード線を配線することなく、全ての電池モジ
ュールの電圧を正確に検出できる電圧検出回路を備える
電源装置を提供することにある。
いに平行に配列してなる複数本の電池モジュール1と、
各々の電池モジュール1の電圧を検出する電圧検出回路
2とを備える。電圧検出回路2は、電池モジュール1の
第1の端部に配設している第1電圧検出回路2Lと、第
2の端部に配設している第2電圧検出回路2Rと、第1
電圧検出回路2Lと第2電圧検出回路2Rの検出電圧か
ら各々の電池モジュール1の電圧を演算する演算回路2
Xとを備える。第1電圧検出回路2Lは、電池モジュー
ル1の第1の端部の出力端子間の電圧を検出し、第2電
圧検出回路2Rは、電池モジュール1の第2の端部の出
力端子間の電圧を検出する。さらに、電圧検出回路2
は、第1の端部の検出電圧と第2の端部の検出電圧とを
演算回路2Xに入力して、演算回路2Xが各々の電池モ
ジュール1の電圧を検出する。
2Rは、好ましくはマルチプレクサ5を備え、マルチプ
レクサ5で切り換えて複数の電池モジュール1の出力端
子間の電圧を検出することができる。さらに、第1電圧
検出回路2Lと第2電圧検出回路2Rは、電池モジュー
ル1の出力端子間の電圧を分圧する抵抗分圧回路4を備
えることができる。さらにまた、第1電圧検出回路2L
と第2電圧検出回路2Rは、検出した電圧をデジタル値
に変換するA/Dコンバータ6を備えて、A/Dコンバ
ータ6の出力信号であるデジタル値を演算回路2Xに伝
送することができる。
電源とすることができる。さらに、本発明の電源装置
は、演算回路2Xを、自動車に搭載される電池用のEC
Uとすることができる。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための電源装置を例示するもの
であって、本発明は電源装置を以下のものに特定しな
い。
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。
している複数本の電池モジュール1と、各々の電池モジ
ュール1の電圧を検出する電圧検出回路2とを備える。
電池モジュール1は、複数の二次電池を直線上に並べて
直列に接続している。自動車用の電源装置は、二次電池
として5〜7Ahのニッケル−水素電池を使用する。た
だ、二次電池には、リチウムイオン電池やニッケル−カ
ドミウム電池も使用できる。電源装置は、直列に接続す
る電池モジュール1の個数で出力電圧を調整する。電源
装置の出力電圧は、たとえば100〜300Vである。
に収納して定位置に配設される。ケースに入れた電池モ
ジュール1は、図2の回路図に示すように、金属板で製
作しているパスバー3で直列に接続される。パスバー3
は、隣接する電池モジュール1の出力端子に両端を連結
して、電池モジュール1を直列に接続する。
1の端部に配設している第1電圧検出回路2Lと、第2
の端部に配設している第2電圧検出回路2Rと、第1電
圧検出回路2Lと第2電圧検出回路2Rの検出電圧から
各々の電池モジュール1の電圧を演算する演算回路2X
とを備える。第1電圧検出回路2Lは、電池モジュール
1の第1の端部において、電池モジュール1の出力端子
間の電圧を検出する。この第1電圧検出回路2Lは、図
2に示すように、V1、V2+3、V4+5、V6+7、V8+9の
電圧を検出する。第2電圧検出回路2Rは、電池モジュ
ール1の第2の端部において、電池モジュール1の出力
端子間の電圧、すなわちV1+2、V3+4、V5+6、V7+8、
V9+10の電圧を検出する。
2Rは、隣接して配設している電池モジュール1の出力
端子間の電圧を抵抗で分圧する抵抗分圧回路4と、この
抵抗分圧回路4の出力を順番に切り換えて、A/Dコン
バータ6に入力する切換回路であるマルチプレクサ5
と、マルチプレクサ5から出力されるアナログ電圧をデ
ジタル値に変換するA/Dコンバータ6とを備える。
る電圧を分圧する分圧抵抗7を内蔵している。分圧抵抗
7は、電池モジュール1を直列に接続しているパスバー
3、あるいは直列に接続されない端部に配設される電池
モジュール1の出力端子に接続される。分圧抵抗7は、
基準抵抗8との比率で出力電圧を分圧する。基準抵抗8
をマルチプレクサ5の出力側に接続することもできる。
抵抗分圧回路4は、分圧抵抗7と基準抵抗8との比率
で、A/Dコンバータ6に入力する電圧を、A/Dコン
バータ6の最適範囲に変更する。したがって、抵抗分圧
回路4を備える第1電圧検出回路2Lと第2電圧検出回
路2Rは、電池モジュール1の出力電圧に関係なく、A
/Dコンバータ6に最適な電圧を入力できる特長があ
る。A/Dコンバータが、隣接する電池モジュール間の
電圧を検出できる場合、抵抗分圧回路を設けることな
く、電池モジュール間の電圧をマルチプレクサを介して
A/Dコンバータに入力し、あるいは直接にA/Dコン
バータに入力できる。
り換えるスイッチング回路9と、このスイッチング回路
9をオンオフに制御するコントロール回路(図示せず)
を内蔵している。第1電圧検出回路2Lのコントロール
回路は、マルチプレクサ5からV1、V2+3、V4+5、V6
+7、V8+9の電圧が順番に出力されるようにスイッチン
グ回路9を切り換える。第2電圧検出回路2Rのコント
ロール回路は、マルチプレクサ5からV1+2、V3+4、V
5+6、V7+8、V9+10の電圧が出力されるようにスイッチ
ング回路9を切り換える。マルチプレクサ5は、コント
ロール回路でスイッチング回路9を制御して、隣接する
パスバー3間の電圧、あるいはパスバー3と直列接続さ
れない電池モジュール1との出力端子との電圧を、順番
にA/Dコンバータ6に出力する。
2Rのマルチプレクサ5は、互いに同期して、順番に電
池モジュール1間の電圧をA/Dコンバータ6に出力す
る。スイッチング回路9を同期して切り換える第1電圧
検出回路2Lと第2電圧検出回路2Rのマルチプレクサ
5は、同期回路(図示せず)を設けて制御され、あるい
は演算回路2Xから入力されるタイミング信号で順番に
切り換えられる。
から入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して演
算回路2Xに出力する。図の第1電圧検出回路2Lと第
2電圧検出回路2Rは、マルチプレクサ5を備えるの
で、ひとつのA/Dコンバータ6で複数のアナログ電圧
をデジタル値に変換できる。ただ、第1電圧検出回路と
第2電圧検出回路は、必ずしもマルチプレクサを設ける
必要はない。マルチプレクサのない第1電圧検出回路と
第2電圧検出回路は、抵抗分圧回路から出力される電圧
を各々独立して設けたA/Dコンバータでデジタル値に
変換して、演算回路に出力する。
ら出力される第1の端部の検出電圧と、第2電圧検出回
路2Rから出力される第2の端部の検出電圧とを順番に
演算して、10本の電池モジュール1の各々の電圧を検
出する。演算回路2Xは、電池モジュール1の電圧を検
出すると共に、電池の充放電を制御する電池ECUを使
用できる。演算回路2Xは、以下の計算式で電池モジュ
ール1の電圧Vnを演算する。 (1) 電池モジュールB1の電圧(V1) この電圧は、第1電圧検出回路2Lの検出電圧であるV
1である。 (2) 電池モジュールB2の電圧(V2) この電圧は、第2電圧検出回路2Rが検出したV1+V2
から、第1電圧検出回路2Lで検出した電池モジュール
B1の電圧であるV1を減算して演算される。 すなわち、V2=(V1+V2)−V1 (3) 電池モジュールB3の電圧(V3) この電圧は、第1電圧検出回路2Lが検出したV2+V3
から、演算された電池モジュールB2の電圧であるV2を
減算して演算される。 すなわち、V3=(V2+V3)−V2 (4) 電池モジュールB4の電圧(V4) この電圧は、第2電圧検出回路2Rが検出したV3+V4
から、演算された電池モジュールB3の電圧であるV3を
減算して演算される。 すなわち、V4=(V3+V4)−V3 (5) 電池モジュールB5の電圧(V5) この電圧は、第1電圧検出回路2Lが検出したV4+V5
から、演算された電池モジュールB4の電圧であるV4を
減算して演算される。 すなわち、V5=(V4+V5)−V4 (6) 電池モジュールB6の電圧(V6) この電圧は、第2電圧検出回路2Rが検出したV5+V6
から、演算された電池モジュールB5の電圧であるV5を
減算して演算される。 すなわち、V6=(V5+V6)−V5 (7) 電池モジュールB7の電圧(V7) この電圧は、第1電圧検出回路2Lが検出したV6+V7
から、演算された電池モジュールB6の電圧であるV6を
減算して演算される。 すなわち、V7=(V6+V7)−V6 (8) 電池モジュールB8の電圧(V8) この電圧は、第2電圧検出回路2Rが検出したV7+V8
から、演算された電池モジュールB7の電圧であるV7を
減算して演算される。 すなわち、V8=(V7+V8)−V7 (9) 電池モジュールB9の電圧(V9) この電圧は、第1電圧検出回路2Lが検出したV8+V9
から、演算された電池モジュールB8の電圧であるV8を
減算して演算される。 すなわち、V9=(V8+V9)−V8 (10) 電池モジュールB10の電圧(V10) この電圧は、第2電圧検出回路2Rが検出したV9+V1
0から、演算された電池モジュールB9の電圧であるV9
を減算して演算される。 すなわち、V10=(V9+V10)−V9
出する演算回路2Xは、図3に示すフローチャートで各
々の電池モジュール1の電圧を検出する。 [n=1のステップ]演算回路2Xは、電圧データの要
求信号を出力する。演算回路2Xから出力される要求信
号は、マルチプレクサ5のコントロール回路とA/Dコ
ンバータ6を制御して、順番に電池モジュール1間の電
圧をA/Dコンバータ6から出力させる。 [n=2のステップ]演算回路2Xは、A/Dコンバー
タ6から出力される隣接する電池モジュール1間の電圧
(Vn-1+Vn)を受信して、これをレジスタに蓄える。 [n=3のステップ]演算回路2Xは、図4に示すステ
ップで各々の電池モジュール1の電圧を検出する。 [n=4のステップ]以上のステップを5回繰り返し
て、各々の電池モジュール1の電圧を正確に検出する。
モジュール1の電圧を演算する方法を例示している。n
本の電池モジュールを直列に接続している電源装置は、
電池モジュールBnの電圧(Vn)を以下の式で演算す
る。 Vn=(Vn-1+Vn)−Vn-1 この式において隣接するふたつの電池モジュールの電圧
の加算値(Vn-1+Vn)は、第1電圧検出回路2Lと第
2電圧検出回路2Rで交互に検出する。
は、長いリード線を配線することなく、全ての電池モジ
ュールの電圧を正確に検出できる特長がある。それは、
本発明の電源装置が、互いに平行に配列してなる複数本
の電池モジュールの第1の端部に第1電圧検出回路を配
設して、第1の端部の出力端子間の電圧を検出すると共
に、第2の端部に第2電圧検出回路を配設して第2の端
部の出力端子間の電圧を検出しており、これら検出電圧
を演算回路に入力して、演算回路で各々の電池モジュー
ルの電圧を演算しているからである。この構造の電源装
置は、第1電圧検出回路と第2電圧検出回路とを、それ
ぞれ電池モジュールの第1の端部と第2の端部に接近し
て配設するので、電圧検出用の長いリード線を電池モジ
ュールから延長して引き出すことなく出力端子間の電圧
を検出できる。このため、高電圧の出力端子に接続され
ていた長いリード線に起因する種々の弊害を皆無にし
て、極めて安全な構造として確実に電圧を検出できる。
とくに、高電圧用のリード線は、高い信頼性が求められ
て高価であるので、長いリード線を配線しない本発明の
電源装置は、製造コストを低減できる。さらに、長いリ
ード線を配線しないので、組み立て性を向上して生産効
率を高めることができる。
る電源装置の概略構成図
ステップを示すフローチャート
圧を演算するステップを示すフローチャート
Claims (6)
- 【請求項1】 互いに平行に配列してなる複数本の電池
モジュール(1)と、各々の電池モジュール(1)の電圧を検
出する電圧検出回路(2)とを備える電源装置であって、 電圧検出回路(2)が、電池モジュール(1)の第1の端部に
配設している第1電圧検出回路(2L)と、第2の端部に配
設している第2電圧検出回路(2R)と、第1電圧検出回路
(2L)と第2電圧検出回路(2R)の検出電圧から各々の電池
モジュール(1)の電圧を演算する演算回路(2X)とを備
え、 第1電圧検出回路(2L)が電池モジュール(1)の第1の端
部の出力端子間の電圧を検出し、第2電圧検出回路(2R)
が電池モジュール(1)の第2の端部の出力端子間の電圧
を検出し、第1の端部の検出電圧と第2の端部の検出電
圧とを演算回路(2X)に入力して、演算回路(2X)が各々の
電池モジュール(1)の電圧を検出する電圧検出回路を備
える電源装置。 - 【請求項2】 第1電圧検出回路(2L)と第2電圧検出回
路(2R)がマルチプレクサ(5)を備え、マルチプレクサ(5)
で切り換えて複数の電池モジュール(1)の出力端子間の
電圧を検出する請求項1に記載の電圧検出回路を備える
電源装置。 - 【請求項3】 第1電圧検出回路(2L)と第2電圧検出回
路(2R)が、電池モジュール(1)の出力端子間の電圧を分
圧する分圧回路を有する請求項1に記載の電圧検出回路
を備える電源装置。 - 【請求項4】 第1電圧検出回路(2L)と第2電圧検出回
路(2R)が、検出した電圧をデジタル値に変換するA/D
コンバータ(6)を備え、A/Dコンバータ(6)の出力信号
であるデジタル値を演算回路(2X)に伝送する請求項1に
記載の電圧検出回路を備える電源装置。 - 【請求項5】 電源装置が自動車を走行させる電源であ
る請求項1に記載の電圧検出回路を備える電源装置。 - 【請求項6】 演算回路(2X)が自動車に搭載される電池
用のECUである請求項5に記載の電圧検出回路を備え
る電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001364457A JP4020630B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 電圧検出回路を備える電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001364457A JP4020630B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 電圧検出回路を備える電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003168487A true JP2003168487A (ja) | 2003-06-13 |
JP4020630B2 JP4020630B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=19174647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001364457A Expired - Lifetime JP4020630B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 電圧検出回路を備える電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4020630B2 (ja) |
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