JP2006014480A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの電池モジュールの電圧を正確に検出する。検出電圧が正確であるかどうかを判別して、電池モジュールを保護しながら充放電する。
【解決手段】車両用の電源装置は、中間基準点８のプラス側とマイナス側に直列に複数の電池モジュール２を接続しているバッテリ１と、このバッテリ１の中間基準点８に対するひとつ又は複数の電池モジュール２の電圧を検出する電圧検出回路３とを備える。電源装置は、バッテリ１の中間基準点８を、複数本の基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続している。さらに、各々の基準接続ライン９には、基準接続ライン９に電圧を供給して電流を検出する１ないし複数の通電検出回路６を接続しており、この通電検出回路６でもって、各々の基準接続ライン９の中間基準点８への接続状態を検出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両を走行させるモーターを駆動する電源装置であって、簡単な回路構成としながら、検出回路の異常を正確に検出できる車両用の電源装置に関する。

電動車両を走行させる電源装置は、出力を大きくするためにバッテリの電圧を高くする必要がある。出力がバッテリの電圧と電流の積に比例するからである。たとえば、ハイブリッドカーや電気自動車を走行させる電源装置のバッテリは、２００Ｖ以上と極めて高い。高電圧のバッテリは、複数の二次電池を直列に接続して電池モジュールとし、さらに電池モジュールを直列に接続して出力電圧を高くしている。

以上のように、多数の電池モジュールを直列に接続しているバッテリは、各々の電池モジュールを、過充電と過放電を防止しながら充放電することが大切である。過充電と過放電が電池の電気性能を低下させると共に、劣化させて寿命を短くするからである。電池モジュールの過充電や過放電を防止するために、電池モジュールの電圧を検出してバッテリの充放電を制御する車両用の電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１９９５１０号公報

この公報に記載される電源装置は、各々の電池モジュールの電圧を差動増幅器で検出する。この電源装置は、各々の差動増幅器の一対の入力端子間の電圧はほぼ一定であるが、入力端子のアースに対する電圧が次第に高くなる。それは、直列に接続して次第に電圧が高くなる電池モジュールの電圧を、各々の差動増幅器で検出するからである。したがって、差動増幅器の電源回路の設計が複雑になったり、あるいは差動増幅器として電源電圧が高くものを使用する必要がある。

この欠点は、図１に示すように、電池モジュール２２の中間基準点２８に対する各々の接続点の電圧を検出する電圧検出回路２３で解消できる。この図の電圧検出回路２３は、電池モジュール２２の接続点の電圧の差から、電池モジュール２２の電圧を検出する。この電圧検出回路２３は、中間基準点２８に対する電池モジュール２２の接続点の電圧を検出するので、全ての検出電圧が中間基準点２８に対する電圧となる。したがって、図に示すように、マルチプレクサ２４で電池モジュール２２の接続点を切り換えて、接続点の電圧を検出できる。

ただ、この電圧検出回路２３は、全ての電圧を中間基準点２８に対する電圧として検出する。したがって、中間基準点２８の電圧が狂うと、全ての電池モジュール２２の電圧を正確に検出できなくなる。バッテリ２１の中間基準点２８は、基準接続ライン２９を介して電圧検出回路２３の入力側に接続される。基準接続ライン２９は、コネクターと接続コード、あるいは端子と接続コード等で中間基準点２８を電圧検出回路２３に接続する。コネクターや端子は、互いに金属表面を押圧して電気接続している。金属表面は経時的に変質するのを皆無にできない。変質した金属表面は接触不良の原因となる。とくに車両は、温度、湿度、ほこり等の厳しい外的環境で使用されることから、コネクターや端子の変質を皆無にできない。基準接続ラインのコネクターや端子の接触不良は、接触部分の電気抵抗を大きくし、あるいは変動させて、中間基準点の電圧を不安定に変動させる。また、接続コードが断線すると、中間基準点の電圧を検出できなくなる。車両用の電源装置は、電池モジュールの電圧を正確に検出できなくなると、バッテリを過充電したり、あるいは過放電して著しく劣化させる弊害や、バッテリを充放電できるにもかかわらず、充放電が制限されたり停止されて、バッテリでもって車両を正常に走行できなくなる。

この欠点は、たとえば２本の接続コードを介して、バッテリの中間基準点を電圧検出回路に接続して少なくできる。しかしながら、２本の接続コードで接続しても、両方に接触不良等が原因で正確に電圧が検出できなくなることがある。とくに、接触不良等で検出電圧が狂うと、検出した電圧が正確であるかどうかも判別できなくなる。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、バッテリの電池モジュールの電圧検出機能に障害が発生していないかどうかを判別して、電池モジュールを保護しながら充放電できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、中間基準点８のプラス側とマイナス側に直列に複数の電池モジュール２を接続しているバッテリ１と、このバッテリ１の中間基準点８に対するひとつ又は複数の電池モジュール２の電圧を検出する電圧検出回路３とを備える。電源装置は、バッテリ１の中間基準点８を、複数本の基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続している。さらに、各々の基準接続ライン９には、基準接続ライン９に電圧を供給して電流を検出する１ないし複数の通電検出回路６を接続しており、この通電検出回路６でもって、各々の基準接続ライン９の中間基準点８への接続状態を検出している。

本発明の電源装置は、中間基準点８のプラス側とマイナス側に、略等しい数の電池モジュール２を直列に接続することができる。
ただし、本明細書において、中間基準点８のプラス側とマイナス側に接続する電池モジュール２の数が略等しいとは、プラス側に接続される電池モジュール２とマイナス側に接続される電池モジュール２の個数の差が、全体の電池モジュール２の個数の１０％以下である状態を意味するものとする。

通電検出回路６は、電流制限抵抗１２を介して基準接続ライン９に電圧を印加する１ないし複数の電圧供給スイッチ１１と、この電圧供給スイッチ１１と直列に接続されて、通電の有無を検出するひとつの電流検出素子１３と、この電流検出素子１３を各々の基準接続ライン９に接続する通電スイッチ１４とで構成することができる。この通電検出回路６は、通電スイッチ１４でもって選択されたひとつの基準接続ライン９を、電流検出素子１３と電流制限抵抗１２と電圧供給スイッチ１１の直列回路に接続し、電圧供給スイッチ１１から供給される電圧で基準接続ライン９に通電して、通電の有無を電流検出素子１３で検出して、選択された基準接続ライン９の通電を検出する。

電流制限抵抗１２は、複数の電圧供給スイッチ１１を介して電池モジュール２に接続することができる。電圧供給スイッチ１１と電流検出素子１３と通電スイッチ１４は、光結合半導体スイッチとすることができる。

本発明の電源装置は、基準接続ライン９の接続状態の検出を、特定時間にのみ制限して行うことができる。さらに、本発明の電源装置は、接続状態の異常が検出された基準接続ライン９に接続している通電スイッチ１４をオフ状態に保持することができる。さらにまた、本発明の電源装置は、全ての基準接続ライン９で接続状態の異常が検出された場合においても、少なくとも１個の通電スイッチ１４を動作可能とすることができる。

本発明の車両用の電源装置は、バッテリの電池モジュールの電圧を検出する機能に障害が発生していないかどうかを判別して、電池モジュールを保護しながら充放電できる特長がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、バッテリの中間基準点を、複数本の基準接続ラインを介して電圧検出回路に接続しており、各々の基準接続ラインには、基準接続ラインに電圧を供給して電流を検出する通電検出回路を接続して、この通電検出回路でもって、各々の基準接続ラインの中間基準点への接続状態を検出しているからである。この構造の電源装置は、基準接続ラインを複数本としているので、ある基準接続ラインが接触不良を起こしても、他の基準接続ラインを利用することができる。さらに、本発明の電源装置は、通電検出回路が基準接続ラインに電圧を供給して、電流が流れる状態で基準電圧ラインの接触不良や断線を検出するので、基準接続ラインが正常な状態であるかどうかを正確に判別して、バッテリの電池モジュールの電圧を正確に検出できる。

とくに、本発明の請求項３の電源装置は、通電スイッチでもって選択されたひとつの基準接続ラインを、電流検出素子と電流制限抵抗と電圧供給スイッチの直列回路に接続して、基準接続ラインの通電の有無をひとつの電流検出素子で検出するので、複数の基準接続ラインの接続状態を個別に選択しながら検出できると共に、通電の有無を検出、判定する回路を簡略化できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。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車両用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。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を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」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。

図２と図３に示す車両用の電源装置は、複数の電池モジュール２を直列に接続している走行用のバッテリ１と、この走行用のバッテリ１を構成する電池モジュール２の電圧を検出する電圧検出回路３とを備える。

電圧検出回路３は、複数の電池モジュール２の電圧を時分割に切り換えて検出するためのマルチプレクサ４を入力側に接続し、マルチプレクサ４の出力を電圧検出部５に接続している。マルチプレクサ４は、図３に示すように電圧検出回路３の入力側に接続されて、電池モジュール２の接続点を切り換えて、接続点の電圧を電圧検出部５に入力する。

電圧検出回路３は、全ての電池モジュール２の電圧を検出し、あるいは複数の電池モジュールをひとつのユニットとして、１ユニットの電圧を検出する。たとえば、５０個の電池モジュール２を直列に接続しているバッテリ１は、好ましくは５０個の全ての電池モジュール２の電圧を電圧検出回路３で検出する。検出された各々の電池モジュール２の電圧は、電池モジュール２の残容量の検出に使用され、あるいは充放電の電流を積算して演算される残容量の補正に使用され、あるいはまた、残容量が０になって完全に放電されたことを検出して過充電にされる状態では放電電流を遮断し、さらに満充電されたことを検出して、過充電される状態になると充電電流を遮断するために使用される。

多数の電池モジュール２を直列に接続している走行用のバッテリ１は、同じ電流で充放電される。したがって、全ての電池モジュール２の充電量と放電量は同じになる。しかしながら、必ずしも全ての電池モジュール２の電気特性は、等しく揃って変化するわけではない。とくに、充放電の回数が多くなると、各々の電池モジュール２は劣化する程度が異なって、満充電できる容量が変化する。この状態になると、満充電できる容量が減少した電池モジュール２は、過充電されやすく、また過放電もされやすくなる。電池モジュール２は過充電と過放電で著しく電気特性が劣化するので、満充電できる容量が減少した電池モジュール２が過充電や過放電されると急激に劣化してしまう。このため、走行用のバッテリ１は多数の電池モジュール２を直列に接続しているが、全ての電池モジュール２の過充電と過放電を防止しながら、すなわち、電池モジュール２を保護しながら充放電することが大切となる。全ての電池モジュール２を保護しながら充放電するために、電圧検出回路３は、各々の電池モジュール２の電圧を検出している。

図２の電源装置は、全体の電池モジュール２を２ブロックに分割している。２ブロックに分割された電池モジュール２の電圧を検出するために、２組の電圧検出回路３を備える。たとえば、５０個の電池モジュール２を直列に接続している走行用のバッテリ１は、２５個の同数の電池モジュール２に２分割し、あるいは２４個と２６個等と異なる個数に分割してトータルで５０個となるように２ブロックに分割する。電池モジュール２は、５個のニッケル水素電池を直列に接続している。この走行用バッテリ１は、全体で２５０個のニッケル水素電池を直列に接続して、出力電圧を３００Ｖとしている。電池モジュールは、必ずしも５個の電池を直列に接続するものではなく、たとえば、４個以下、あるいは６個以上の二次電池を直列に接続することもできる。また、走行用のバッテリは、必ずしも５０個の電池モジュールを直列に接続する必要はなく、これよりも少なく、あるいは多くの電池モジュールを直列に接続することができる。さらにまた、電池モジュールの二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケルカドミウム電池等の他の二次電池も使用できる。

５０個の電池モジュール２を直列に接続して、これを２組の電圧検出回路３で電圧を検出する電源装置は、１組の電圧検出回路３で２４個〜２６個の電池モジュール２の電圧を検出する。電圧検出回路３のマルチプレクサ４は、電圧を検出する電池モジュール２を切り換えて、順番に全ての電池モジュール２の接続点の電圧を電圧検出部５に出力する。したがって、マルチプレクサ４は、電圧検出部５の入力側に接続されて、電圧検出部５が検出する電池モジュール２の接続点を順番に切り換える。

電圧検出部５は、中間基準点８に対する電池モジュール２の接続点の電圧を検出して、電池モジュール２の電圧を検出する。中間基準点８は、直列に接続された複数の電池モジュール２の中間点であり、中間基準点８のプラス側とマイナス側には、略等しい個数の電池モジュール２を接続している。図の電圧検出部５は、差動増幅器５Ａである。差動増幅器５Ａは一方の入力端子を中間基準点８に、他方の入力端子をマルチプレクサ４を介して電池モジュール２の接続点に接続して、中間基準点８に対する接続点の電圧を検出する。ただし、電圧検出部は、必ずしも差動増幅器とする必要はない。中間基準点をアンプのマイナス側に接続し、マルチプレクサを介して電池モジュールの接続点をアンプのプラス側に接続して、中間基準点に対する接続点の電圧を検出することもできるからである。

電池モジュール２の電圧は、電池モジュール２の両端を接続している接続点の電圧差として検出される。たとえば、図３において電池モジュールＭ1の電圧Ｅ1は、Ｖ1−Ｖ0として検出され、電池モジュールＭ2の電圧Ｅ2は、Ｖ2−Ｖ1で検出される。接続点の電圧差から電池モジュール２の電圧を検出する演算は、制御回路７で処理される。図の電圧検出回路３は、マルチプレクサ４の出力側に電圧検出部５を接続し、電圧検出部５の出力側にＡ／Ｄコンバータ１０を接続している。この電圧検出回路３は、マルチプレクサ４で切り換えて電圧検出部５で接続点の電圧を順番に検出し、電圧検出部５の出力をＡ／Ｄコンバータ１０でデジタル信号に変換して制御回路７に入力する。制御回路７は、入力されるデジタル信号の電圧信号を演算して、電池モジュール２の電圧を検出する。

電圧検出回路３は、バッテリ１の中間基準点８に対する接続点の電圧を検出する。すなわち、中間基準点８を基準として、接続点の電圧を検出する。したがって、中間基準点８の電圧が狂うと、全ての接続点の電圧を正確に検出できなくなり、電池モジュール２の電圧も正確に検出できなくなる。バッテリ１の中間基準点８は、基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続される。基準接続ライン９は、接続コードを介して、電圧検出回路３の入力側をバッテリ１の中間基準点８に接続する。また、接続コードは、コネクターや端子を介してバッテリ１の中間基準点８に接続される。一端を中間基準点８に接続している接続コードは、他端を、電圧検出回路３を実現する電子部品を実装している基板に半田付して接続され、あるいはコネクターを介して電圧検出回路３の入力側に接続される。接続コード、コネクター、端子等の接続部は、接触不良が起こりやすい。基準接続ライン９に接触不良が発生すると、電圧検出回路３に入力される中間基準点８の電圧が変動する。

この弊害を避けるために、図２と図３に示す電源装置は、複数の基準接続ライン９で、バッテリ１の中間基準点８を電圧検出回路３に接続している。図の電源装置は、２系統の基準接続ライン９を介して、中間基準点８を電圧検出回路３に接続している。図示しないが、電源装置は、３系統以上の基準接続ラインを介して中間基準点を電圧検出回路に接続することもできる。中間基準点は、アース電位に接続されても良い。

さらに、図３の電源装置は、各々の基準接続ライン９の接触不良を検出するために、通電検出回路６を接続している。基準接続ライン９の接触不良は強制的に電流を流して検出できる。接触不良が発生すると、電気抵抗が大きくなって正常に電流が流れなくなるからである。また、接触不良に限らず、基準接続ライン９は接続コードが断線することもある。この状態になると電気抵抗はさらに大きくなって、電流が流れなくなる。したがって、基準接続ライン９は、強制的に電流を流して、接続コードや断線を検出できる。ただ、基準接続ライン９は、バッテリ１の中間基準点８に接続されるので、アース電位の０Ｖのラインとなる。したがって、基準接続ライン９はそのままの状態では電流を流すことができない。通電検出回路６は、基準接続ライン９に電圧を供給して電流を流し、流れる電流を検出して基準接続ライン９の接続状態を検出する。

通電検出回路６は、基準接続ライン９の接続コードや断線の発生しやすい部分に電流を流すように、基準接続ライン９に接続される。基準接続ライン９は、電圧検出回路３との接続部分よりも、バッテリ側で接触不良や断線が発生しやすい。図３の通電検出回路６は、電圧検出回路３の入力側に接続している。この通電検出回路６は、電圧検出回路３の入力側から、接続コードを流れ、さらに接続コードと中間基準点８との接続部を通過するように電流を流すことができる。すなわち接触不良や断線の可能性がある接続コードと、コネクターや端子を介して連結される基準接続ライン９と中間基準点８との接続部に電流を流すことができる。電流が流れるラインに接触不良や断線があると、電気抵抗が大きくなって電流が流れなくなる。したがって、通電検出回路６は、基準接続ライン９に電圧を供給し、電流が流れる状態で接触不良や断線を検出する。

図３の通電検出回路６は、電流制限抵抗１２を介して基準接続ライン９に電圧を印加する電圧供給スイッチ１１と、この電圧供給スイッチ１１と直列に接続されて、通電の有無を検出するひとつの電流検出素子１３と、この電流検出素子１３を各々の基準接続ライン９に接続する通電スイッチ１４と、電圧供給スイッチ１１と通電スイッチ１４をオンオフに制御し、さらに電流検出素子１３のオンオフを判定して、基準接続ライン９が正常な状態であるかどうかを判別する制御回路７を備える。

電圧供給スイッチ１１と電流検出素子１３と通電スイッチ１４は、光結合半導体スイッチである。光結合半導体スイッチは、発光ダイオードとフォトトランジスタとを光結合しているフォトモストランジスターである。電圧供給スイッチ１１と通電スイッチ１４を光結合半導体スイッチとする通電検出回路６は、光結合されるが電気的には接続されない、いいかえるとアースラインを切り離している発光ダイオードでオンオフに切り換えできるので、発光ダイオードの点滅回路のアースを共通にして、回路構成を簡単にできる。ただし、電圧供給スイッチ１１と通電スイッチ１４は必ずしも光結合半導体スイッチを使用する必要はなく、たとえば、トランジスター等の半導体スイッチやリレー等も使用できる。半導体スイッチは、ベースやゲートに流れる電流をコントロールしてオンオフに切り換える。リレーは、励磁コイルに電流を流し、あるいは電流を遮断して接点をオンオフに切り換える。

図の通電検出回路６は、２系統の電圧供給スイッチ１１を平行に接続している。このように、複数系統の電圧供給スイッチ１１を介して基準接続ライン９に電圧を供給する通電検出回路６は、いずれかひとつの電圧供給スイッチ１１が正常に電圧を供給できない状態でも、一方から電圧を供給できる。すなわち、一方をバックアップとして基準接続ライン９に確実に電圧を供給できる。ただし、通電検出回路は、ひとつの電圧供給スイッチを介して基準接続ラインに電圧を供給することもできる。

電流制限抵抗１２は、基準接続ライン９に流れる電流を制限する。電流制限抵抗１２は、光結合半導体スイッチと直列に接続されて、光結合半導体スイッチに流れる電流をコントロールする。電流制限抵抗１２は、電流検出素子１３の光結合半導体スイッチをオンに切り換えできる電流を基準接続ライン９に流す電気抵抗とする。

電流検出素子１３は、基準接続ライン９に所定の電流が流れたことを検出する。図の電流検出素子１３は、フォトモストランジスターからなる光結合半導体スイッチである。この光結合半導体スイッチは、基準接続ライン９に所定の電流が流れると発光ダイオードを点灯し、発光ダイオードに光結合している半導体スイッチをオンに切り換える。電流検出素子１３は、所定の電流が流れたことを検出できる全ての素子、たとえば、設定電流よりも大きな電流が流れたことを検出する電流センサー等も使用することができる。

通電スイッチ１４は、各々の基準接続ライン９に通電して、正常に通電できるかどうかを検出する。図の通電検出回路６は、各々の基準接続ライン９に、専用の通電スイッチ１４を接続し、通電スイッチ１４を介して電流検出素子１３に接続している。通電スイッチ１４がオンになると、電圧供給スイッチ１１から供給される電圧を基準接続ライン９に供給して、電流制限抵抗１２でコントロールされる電流を流す。図の電源装置は、２系統の基準接続ライン９を備えるので、ふたつの通電スイッチ１４を備える。各々の通電スイッチ１４は、各々の基準接続ライン９を電流検出素子１３に接続する。図示しないが、通電検出回路は、切換スイッチを介して各々の基準接続ラインを電流検出素子と電圧供給スイッチに接続することもできる。

制御回路７は、電圧供給スイッチ１１と通電スイッチ１４をオンオフに切り換えて、基準接続ライン９に正常に通電できるかどうかを判別する。すなわち、通電スイッチ１４で選択されたひとつの基準接続ライン９に、電流検出素子１３と電流制限抵抗１２と電圧供給スイッチ１１の直列回路を接続し、電圧供給スイッチ１１から供給される電圧で基準接続ライン９に通電して、通電の有無を電流検出素子１３で検出して、選択された基準接続ライン９の通電が検出される。そして、制御回路７は、基準接続ライン９の通電の判別結果に基づいて、以下の動作を取ることになる。
本実施例においては、２本の基準接続ライン９を利用しており、２本とも正常に通電できれば、２本の基準接続ライン９を両方利用して、その後の電池電圧検出を行う。また、一方の基準接続ライン９が通電できないときは、他方の通電できる基準接続ライン９を利用して、その後の電池電圧検出を行う。そして、２本の基準接続ライン９の両方に通電できないときは、中間基準点８の電圧が検出できないので、制御回路７は、検出不可能であることを認識する。そして、制御回路７は、車体側に異常信号を発生して、異常状態を通知することになる。その後、この異常状態でバッテリ１の使用を中止する動作を行ってもいいし、これに代わって、中間基準点８の電圧を、隣接する電池モジュール２の接続点の電圧又はバッテリ１の両端電圧より近似値として計算して求めて利用し、その後、電池電圧を測定してバッテリ１を継続して利用しても良い。
なお、基準接続ラインが３本以上の複数ある場合は、少なくとも１本が正常であれば、中間基準点の電圧を検出できることになる。

制御回路７は、図４に示す以下のフローチャートで、各々の基準接続ライン９に通電して、基準接続ライン９が正常に接続されているかどうかを判定する。

［ｎ＝１のステップ］
制御回路７は、電圧供給スイッチ１１の発光ダイオードに接続している端子ＲＡ1を”Ｌｏｗ”とする。この状態で、電圧供給スイッチ１１の発光ダイオードは通電されて、点灯される。発光ダイオードの他方の端子は、電源１５を接続している。
さらに、一方の通電スイッチ１４の発光ダイオードに接続している端子ＲＢ1を”Ｌｏｗ”として、この発光ダイオードを点灯して、この通電スイッチ１４をオンに切り換える。他方の通電スイッチ１４の発光ダイオードに接続している端子ＲＢ2を”Ｈｉｇｈ”として、発光ダイオードを消灯して、この通電スイッチ１４をオフとする。
この状態で、一方の基準接続ライン９に電流制限抵抗１２を介して電流が流れる。

［ｎ＝２、３のステップ］
電流を流して一定時間（１ｍｓｅｃ）待った後、端子ＲＣの電圧が”Ｈｉｇｈ”か”Ｌｏｗ”かを制御回路７にて判別する。
［ｎ＝４、５のステップ］
基準接続ライン９に正常に電流が流れると、電流検出素子１３の発光ダイオードが点灯する。したがって、光結合半導体スイッチである電流検出素子１３の半導体スイッチがオンに切り換えられて、端子ＲＣの入力を”Ｌｏｗ”とする。したがって、端子ＲＣの入力信号が”Ｌｏｗ”であると、基準接続ライン９が正常にバッテリ１の中間基準点８に接続されていると判定する。接触不良や断線等が原因で、基準接続ライン９がバッテリ１の中間基準点８に正常に接続されないと、電流検出素子１３である光結合半導体スイッチの発光ダイオードが点灯されないので、光結合半導体スイッチの出力は”Ｈｉｇｈ”となる。したがって、制御回路７は端子ＲＣの入力信号が”Ｈｉｇｈ”であると、基準接続ライン９が正常でないと判定する。

［ｎ＝６のステップ］
その後、制御回路７は、端子ＲＢ1を”Ｈｉｇｈ”として発光ダイオードを消灯し、この通電スイッチ１４をオンからオフに切り換える。また、端子ＲＢ2を”Ｌｏｗ”として発光ダイオードを点灯し、この通電スイッチ１４をオフからオンに切り換える。このステップで、オンに制御される通電スイッチ１４が切り換えられる。したがって、電圧供給スイッチ１１は、別の基準接続ライン９に電圧を供給する。

［ｎ＝７、８のステップ］
電流を流して一定時間（１ｍｓｅｃ）待った後、端子ＲＣの電圧が”Ｈｉｇｈ”か”Ｌｏｗ”かを制御回路７にて判別する。
［ｎ＝９、１０のステップ］
基準接続ライン９に正常に電流が流れると、電流検出素子１３の発光ダイオードが点灯するので、光結合半導体スイッチである電流検出素子１３の半導体スイッチがオンに切り換えられて、端子ＲＣの入力を”Ｌｏｗ”とする。したがって、端子ＲＣの入力信号が”Ｌｏｗ”であると、電圧が供給された基準接続ライン９が正常にバッテリ１の中間基準点８に接続されていると判定する。接触不良や断線等が原因で、基準接続ライン９がバッテリ１の中間基準点８に正常に接続されないと、電流検出素子１３である光結合半導体スイッチの発光ダイオードが点灯されないので、光結合半導体スイッチの出力は”Ｈｉｇｈ”となる。したがって、制御回路７は、端子ＲＣの入力信号が”Ｈｉｇｈ”であると、電圧を供給している基準接続ライン９が正常でないと判定する。

本ステップにより、接続状態の異常が検出されて故障であると判定された基準接続ラインに接続されている通電スイッチは、その後、オフ状態に保持することができる。基準接続ラインは、最小１線が接続状態であれば電圧検出回路が正しく動作可能である。したがって、故障と判定された基準接続ラインは、その後、接続状態を検出することなく、正常な接続状態にあると判定された残りの基準接続ラインの接続状態のみを検出することができる。このように、接続状態の異常が検出された基準接続ラインの通電スイッチをオフ状態に保持することによって、通電スイッチの駆動電流分の消費電流を低減させることが可能である。

また、全ての基準接続ラインで接続状態の異常が検出された場合においても、最小１個の通電スイッチを動作可能とする方が望ましい。それは、検出回路の試験を行う場合など、必ずしも電池に対して正しく接続されていない場合においても回路の動作が確実に行えるからである。

なお、基準接続ライン９の接続状態の検出は、特定時間にのみ制限して行うことが望ましい。それは、この検出に電池の電荷を使用するからである。すなわち、検出の頻度が高いほど電池負荷が多くなり、当該電池の残量を多く消費することとなる。したがって、接続状態の検出は、好ましくは、特定時間にのみ制限して短時間で行われる。特定時間とは、システム起動時等の特定のタイミングや、所定の時間間隔で特定される時間である。たとえば、本ステップは、システム起動時に１回、もしくは１０秒に１回といった特定時間で行うことができる。

従来の電源装置の電圧検出回路を示す回路図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 図２に示す車両用の電源装置の電圧検出回路の回路図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置が各々の基準接続ラインの接続状態を判別するフローチャートである。

符号の説明

１…バッテリ
２…電池モジュール
３…電圧検出回路
４…マルチプレクサ
５…電圧検出部 ５Ａ…差動増幅器
６…通電検出回路
７…制御回路
８…中間基準点
９…基準接続ライン
１０…Ａ／Ｄコンバータ
１１…電圧供給スイッチ
１２…電流制限抵抗
１３…電流検出素子
１４…通電スイッチ
１５…電源
２１…バッテリ
２２…電池モジュール
２３…電圧検出回路
２４…マルチプレクサ
２８…中間基準点
２９…基準接続ライン

Claims (8)

1. 中間基準点(8)のプラス側とマイナス側に直列に複数の電池モジュール(2)を接続しているバッテリ(1)と、このバッテリ(1)の中間基準点(8)に対するひとつ又は複数の電池モジュール(2)の電圧を検出する電圧検出回路(3)とを備える電源装置であって、
   バッテリ(1)の中間基準点(8)を、複数本の基準接続ライン(9)を介して電圧検出回路(3)に接続しており、
   さらに、各々の基準接続ライン(9)には、基準接続ライン(9)に電圧を供給して電流を検出する１ないし複数の通電検出回路(6)を接続しており、この通電検出回路(6)でもって、各々の基準接続ライン(9)の中間基準点(8)への接続状態を検出できるようにしてなる車両用の電源装置。
2. 中間基準点(8)のプラス側とマイナス側に略等しい個数の電池モジュール(2)を直列に接続している請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 通電検出回路(6)が、電流制限抵抗(12)を介して基準接続ライン(9)に電圧を印加する１ないし複数の電圧供給スイッチ(11)と、この電圧供給スイッチ(11)と直列に接続されて、通電の有無を検出するひとつの電流検出素子(13)と、この電流検出素子(13)を各々の基準接続ライン(9)に接続する通電スイッチ(14)とを備え、
   通電スイッチ(14)でもって選択されたひとつの基準接続ライン(9)が、電流検出素子(13)と電流制限抵抗(12)と電圧供給スイッチ(11)の直列回路に接続され、電圧供給スイッチ(11)から供給される電圧で基準接続ライン(9)に通電して、通電の有無を電流検出素子(13)で検出して、選択された基準接続ライン(9)の通電を検出するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 電流制限抵抗(12)を、複数の電圧供給スイッチ(11)を介して電池モジュール(2に接続している請求項３に記載される車両用の電源装置。
5. 電圧供給スイッチ(11)と電流検出素子(13)と通電スイッチ(14)が光結合半導体スイッチである請求項３に記載される車両用の電源装置。
6. 基準接続ライン(9)の接続状態の検出を、特定時間にのみ制限して行う請求項１ないし３のいずれかに記載される車両用の電源装置。
7. 接続状態の異常が検出された基準接続ライン(9)に接続している通電スイッチ(14)をオフ状態に保持する請求項３に記載される車両用の電源装置。
8. 全ての基準接続ライン(9)で接続状態の異常が検出された場合においても、少なくとも１個の通電スイッチ(14)を動作可能とする請求項３に記載される車両用の電源装置。
   

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