JP2008076339A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１組の電圧検出回路で、全ての電池モジュールの電圧を正確に検出する。
【解決手段】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プラス側の電池ブロック１Ａ及びマイナス側の電池ブロック１Ｂと、プラス側とマイナス側の電池ブロックを直列に接続しているヒューズ１９と、ヒューズ１９の一端の中間基準点８に対する電池モジュール２の接続点７の電圧を検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３が検出した接続点７の電圧に基づいて、ひとつ又は複数の電池モジュール２の電圧を算出する演算回路６とを備える。電圧検出回路３は、電池モジュール２の接続点７の電圧に加えて、中間基準点８に対するヒューズ１９と電池モジュール２との接続点７’の電圧を検出して、演算回路６でもってヒューズ両端のヒューズ電圧を検出し、ヒューズ電圧で接続点７の電圧を補正して、電池モジュール２の電圧を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の電源装置に関し、とくに内蔵する複数の電池の電圧を検出する回路を内蔵する電源装置に関する。

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、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。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は、多数の二次電池を直列に接続して、出力電圧を２００Ｖ以上と極めて高くしている。二次電池をニッケル水素電池とする電源装置は、複数のニッケル水素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。また、二次電池をリチウムイオン二次電池とする電源装置は、電池モジュールを１個のリチウムイオン二次電池とし、これを多数に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及び２参照）。
特開２００２−１９９５１０号公報 特開２００６−１４４８０号公報

特許文献１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いものを使用する必要がある。

この欠点は、特許文献２の電源装置のように、中間基準点に対する電池モジュールの接続点の電圧を検出する回路構成として解消できる。この図の電源装置は、電池モジュールの接続点の電圧の差から、各々の電池モジュールの電圧を検出する。ただ、この電源装置は、中間基準点のプラス側とマイナス側に、複数の電池モジュールを直列に接続する電池ブロックを接続し、各々の電池ブロックを構成する電池モジュールの電圧を独立する電圧検出回路で検出する。したがって、この電源装置は、全ての電池モジュールの電圧を検出するために、２組の電圧検出回路を設ける必要がある。

本発明の第１の目的は、１組の電圧検出回路で電池モジュールの電圧を検出できる車両用の電源装置を提供することにある。

電源装置は、１組の電圧検出回路で、プラス側の電池ブロックを構成する電池モジュールの電圧と、マイナス側の電池ブロックを構成する電池モジュールの電圧を検出することができる。しかしながら、この電源装置は、電池に流れる電流によって、特定の電池モジュールの電圧を正確に検出できなくなる欠点がある。プラス側とマイナス側の電池ブロックを直列に接続しているヒューズに流れる電流による電圧降下が、電池モジュールの検出電圧の誤差の原因となるからである。

本発明の第２の目的は、１組の電圧検出回路で電池モジュールの電圧を検出しながら、電池モジュールの電圧を正確に検出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、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
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プラス側の電池ブロック１Ａと、複数の電池モジュール２を直列に接続しているマイナス側の電池ブロック１Ｂと、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂを直列に接続しているヒューズ１９と、ヒューズ１９の一端の中間基準点８に対する電池モジュール２の接続点７の電圧を検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３が検出した接続点７の電圧に基づいて、ひとつ又は複数の電池モジュール２の電圧を算出する演算回路６とを備える。電圧検出回路３は、電池モジュール２の接続点７の電圧に加えて、中間基準点８に対するヒューズ１９と電池モジュール２との接続点７’の電圧を検出して、演算回路６でもってヒューズ両端のヒューズ電圧を検出し、ヒューズ電圧で接続点７の電圧を補正して、電池モジュール２の電圧を検出する。

本発明の車両用の電源装置は、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂとが、同一又は略等しい個数の電池モジュール２を直列に接続することができる。

本発明の車両用の電源装置は、電池モジュール２を、複数の素電池を直列に接続したものとすることができる。また、本発明の車両用の電源装置は、電池モジュール２をひとつの素電池で構成することができる。

本発明の車両用の電源装置は、電圧検出回路３が入力側にマルチプレクサ４を備え、マルチプレクサ４が接続点７を切り換えて順番に接続点７の電圧を検出することができる。

本発明の車両用の電源装置は、ヒューズ１９に流れる電流を検出する電流センサ２０を備え、演算回路６が、電流センサ２０で検出されるヒューズ１９の電流と、ヒューズ両端の接続点の電圧差からヒューズ１９の電気抵抗を検出することができる。さらに、演算回路６は、検出したヒューズ１９の電気抵抗の変化から、ヒューズ１９の接触不良または故障を判定することができる。

本発明の車両用の電源装置は、プラス側とマイナス側の電池ブロックをヒューズを介して直列に接続して走行用バッテリとしているにもかかわらず、１組の電圧検出回路でもって、各々の電池モジュールの電圧を正確に検出でき、とくに、電池モジュールに電流が流れる状態においても、各々の電池モジュールの電圧を正確に検出できる特徴がある。それは、本発明の電源装置の電圧検出回路が、電池モジュールの接続点の電圧に加えて、中間基準点に対するヒューズと電池モジュールとの接続点の電圧を検出して、ヒューズの電圧降下を検出して電池モジュールの電圧を補正するからである。ヒューズは、無駄に消費する電力を小さくするために、電気抵抗を小さく設計される。ただ、ヒューズはジュール熱で発熱して溶断されるので、電気抵抗を０Ωにはできない。ヒューズの電圧降下は、流れる電流に比例して大きくなる。したがって、ヒューズは、電気抵抗を小さくしても、電流が大きくなると電圧降下が大きくなる。ヒューズの電圧降下は、これに接続している電池モジュールの電圧に加算されて誤差となるが、本発明の車両用の電源装置は、ヒューズの電圧降下を補正して電池モジュールの電圧を検出するので、ヒューズの電圧降下による誤差を皆無にでき、全ての電池モジュールの電圧、とくに電流を流す状態においても、高い精度で検出できる。

また、本発明の請求項６の電源装置は、ヒューズに流れる電流を検出する電流センサを備え、電流センサで検出されるヒューズの電流と、ヒューズ両端の接続点の電圧差からヒューズの電気抵抗を検出するので、ヒューズの電気抵抗の変化も検出できる。とくに、本発明の請求項７の電源装置は、検出されるヒューズの電気抵抗の変化から、ヒューズの接触不良や故障などを判定するので、電源装置の安全性を向上して、長期間にわたって安心して使用できる特長がある。

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１に示す車両用の電源装置は、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂを、ヒューズ１９を介して直列に接続している走行用バッテリ１と、プラス側とマイナス側の電池ブロックを構成する電池モジュール２の接続点７の電圧を検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３で検出される接続点７の電圧から電池モジュール２の電圧を演算する演算回路とを備える。

走行用バッテリ１は、複数の電池モジュール２を直列に接続しているプラス側の電池ブロック１Ａと、複数の電池モジュール２を直列に接続しているマイナス側の電池ブロック１Ｂとを、ヒューズ１９を介して直列に接続している。このヒューズ１９は、過電流が流れるときに溶断されて走行用バッテリ１を保護する。走行用バッテリ１は、ヒューズ１９のプラス側とマイナス側に複数の電池モジュール２を直列に接続して、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂとしている。

電圧検出回路３は、ヒューズ１９の一端の中間基準点８に対する電池モジュール２の接続点７の電圧を検出する。この電圧検出回路３は、各々の電池モジュール２の電圧を検出して、電池モジュール２の過充電と過放電を防止しながら充電放電するために、電源装置に装備される回路である。したがって、この電源装置は、各々の電池モジュール２の接続点７の電圧を検出して、電池モジュール２の電圧を検出する。電圧検出回路３は、全ての接続点７の電圧を検出して、全ての電池モジュール２の電圧を検出することができる。ただ、電圧検出回路は、必ずしも全ての接続点の電圧を検出する必要はなく、直列に接続している複数の電池モジュールをひとつのユニットとして、ユニット間の接続点の電圧を検出して、複数の電池モジュールからなる１ユニットの電圧として検出することもできる。たとえば、５０個の電池モジュールを直列に接続しているバッテリは、好ましくは５０個の全ての電池モジュールの電圧を各々独立して電圧検出回路で検出し、あるいは２個の電池モジュールを１ユニットとし、２個の電池モジュールのトータル電圧を１ユニットの電圧として、２５ユニットの電圧を検出することもできる。

検出された電池モジュール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、過放電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、充放電の繰り返し回数が多くなると、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、満充電できる容量の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、電池モジュール２の電圧を検出している。

図１の電源装置は、走行用バッテリ１をプラス側の電池ブロック１Ａと、マイナス側の電池ブロック１Ｂの２ブロックに分割している。たとえば、全体で５０個の電池モジュールを直列に接続している走行用バッテリは、２５個の電池モジュールを接続しているプラス側の電池ブロックと、２５個の電池モジュールを接続しているマイナス側の電池ブロックに分割し、あるいは２４個の電池モジュールを接続しているプラス側の電池ブロックと、２６個の電池モジュールを接続しているマイナス側の電池ブロックのように、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ことができる。各々の電池ブロックの電池モジュール２の電圧は、１組の電圧検出回路３で検出される。

各々の電池モジュール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、たとえば、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。電池モジュールの二次電池をリチウムイオン二次電池とする電源装置は、電池モジュールを１個のリチウムイオン二次電池で構成する。

走行用バッテリ１をプラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂに分割し、これを直列に接続して、１組の電圧検出回路３で電圧を検出する電源装置は、電池モジュール２の接続点７をマルチプレクサ４で切り換えて、接続点７の電圧を検出する。

図に示す走行用バッテリ１は、ヒューズ１９のプラス側とマイナス側に電池ブロックを接続している。各々の電池ブロックとヒューズ１９は、接続点で接続している。ヒューズ１９の一端と電池ブロックとの接続点は、中間基準点８とし、ヒューズ１９の他端と電池ブロックとの接続点は、ヒューズ電圧を検出する接続点７’としている。図の電源装置は、ヒューズ１９とマイナス側の電池ブロック１Ｂとの接続点を中間基準点８としている。また、ヒューズ１９とプラス側の電池ブロック１Ａとの接続点を、ヒューズ電圧の検出点である接続点７’としている。プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂの電池モジュール２は、中間基準点８と接続点７’を介してヒューズ１９で接続されて、互いに直列に接続される。

電圧検出回路３は、中間基準点８に対する接続点７の電圧を検出し、検出した接続点７の電圧差から各々の電池モジュール２の電圧を演算する。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の基準入力端子１８に接続される。基準接続ライン９は、端子やコネクターを介して一端を走行用バッテリ１の中間基準点８に、他端を電圧検出回路３の基準入力端子１８に接続しているリード線である。この基準接続ライン９は、電圧検出回路３のアースラインとなる。ただ、電圧検出回路３のアースラインとなる基準接続ライン９は、車両のシャーシーアースには接続されない。感電を防止するためである。

電池モジュール２の接続点７は電圧検出点として、電圧検出ライン１０を介して電圧検出回路３の電圧入力端子１７に接続される。電圧検出回路３は、中間基準点８に対する接続点７の電圧を検出して、各々の電池モジュール２の電圧を演算する。

さらに、図に示す電源装置は、プラス側の電池ブロック１Ａとヒューズ１９との接続点７’を、ヒューズ電圧検出ライン１６を介して電圧検出回路３の電圧入力端子１７に接続している。このヒューズ電圧検出ライン１６は、ヒューズ１９の電圧降下を検出する。すなわち、中間基準点８と接続点７’との電圧を電圧検出回路３に入力して、ヒューズ１９の電圧降下を検出する。このように、ヒューズ１９の電圧降下を検出する電源装置は、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧から電池モジュール２の電圧を演算するときに、ヒューズ１９の電圧降下を考慮して正確に検出できる。ヒューズ１９の電圧降下を検出しない電源装置は、図において、プラス側の電池ブロック１Ａの電池モジュールであって、最もマイナス側に接続しているマイナス側電池モジュール２’の電圧を正確に検出できない。それは、マイナス側電池モジュール２’の電圧にヒューズ１９の電圧降下が加算されるからである。ヒューズ１９の電圧降下を検出することによって、マイナス側電池モジュール２’に加算されるヒューズ１９の電圧降下を減算でき、マイナス側電池モジュール２’の電圧を正確に検出できる。

電圧検出回路３は、各々の電池モジュール２の接続点７の電圧と、ヒューズ１９の接続点７’の電圧を分圧する抵抗分圧回路１１と、抵抗分圧回路１１で分圧された電圧を時分割に切り換えて検出するマルチプレクサ４と、マルチプレクサ４の出力側に接続している電圧検出部５とを備える。電源装置は、図示しないが、各々の電圧検出ラインとヒューズ電圧検出ラインに短絡電流制限抵抗を接続することもできる。この短絡電流制限抵抗は、電圧検出ラインやヒューズ電圧検出ラインが短絡したときに、大きな短絡電流が流れるのを防止する。短絡電流制限抵抗の電気抵抗は、数十ｋΩと大きくして、短絡電流を小さく制限することができる。

抵抗分圧回路１１は、ふたつの抵抗器１４を直列に接続して、接続点７、７’の電圧を分圧してマルチプレクサ４に入力する。接続点７、７’の最高電圧は、マルチプレクサ４の最高入力電圧よりも高電圧となる。抵抗分圧回路１１は、特定の分圧比で接続点７、７’の電圧を降下する。抵抗分圧回路１１の分圧比は、直列に接続している抵抗器１４の電気抵抗で特定される。マルチプレクサ４の入力と並列に接続している並列抵抗１４Ｂに比較して、直列に接続している直列抵抗１４Ａの電気抵抗を大きくして、抵抗分圧回路１１の分圧比を大きく、すなわちマルチプレクサ４の入力電圧を低くできる。

抵抗分圧回路１１は、好ましくは、接続点７、７’の電圧を数Ｖに降圧してマルチプレクサ４に入力する。抵抗分圧回路１１が接続点７、７’の電圧を低下させる割合は電気抵抗の比で特定されているので、検出された電圧は、後述するように、電圧検出部５、Ａ／Ｄコンバータ１５を経て、演算回路６にて演算されて、抵抗分圧回路１１の分圧比を考慮して、実際の電圧に補正される。たとえば、抵抗分圧回路１１の分圧比が１／５０であれば、電圧検出回路３は、検出された電圧を５０倍して接続点７、７’の電圧とする。

抵抗分圧回路１１は、各々の接続点７、７’に接続される。すなわち、全ての接続点７、７’の電圧は、抵抗分圧回路１１で降圧してマルチプレクサ４に入力される。各々の接続点７、７’に接続される抵抗分圧回路１１は、マルチプレクサ４の入力電圧がほぼ等しくなる分圧比に設定される。

複数の接続点７、７’の電圧を切り換えて検出するためのマルチプレクサ４は、電圧検出部５の入力側に接続されて、電池モジュール２との接続点７、７’を切り換えて、各接続点７、７’の電圧を電圧検出部５に入力する。電圧検出回路３のマルチプレクサ４は、電圧を検出する接続点７、７’を切り換えて、順番に全ての電池モジュール２の接続点７の電圧とヒューズ１９の接続点７’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７、７’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７の電圧とヒューズの接続点７’の電圧を検出して、電池モジュール２の電圧とヒューズ１９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は一方の入力端子である基準入力側端子５ａを中間基準点８に、他方の入力端子である電圧入力側端子５ｂ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７とヒューズ１９の接続点７’に接続して、中間基準点８に対する接続点７、７’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。第１の中間接続点をアンプのマイナス側の入力端子である基準入力側端子に接続し、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の入力端子である電圧入力側端子に接続して、第１の中間接続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７の電圧差として検出される。たとえば、図１において電池モジュールＭ2の電圧Ｅ2は、Ｖ2−Ｖ1として検出され、電池モジュールＭ3の電圧Ｅ3は、Ｖ3−Ｖ2で検出される。さらに、プラス側の電池ブロック１Ａの最もマイナス側に接続しているマイナス側電池モジュール２’の電圧は、ヒューズ１９の両端のヒューズ電圧Ｅhを検出し、このヒューズ電圧Ｅhに基づいて、接続点７の電圧を補正して検出される。従来の電源装置では、マイナス側電池モジュール２’の電圧は、Ｖ1−Ｖ0として検出されるので、ヒューズ１９の電圧降下が加算された電圧であった。これに対して、本発明の電源装置では、ヒューズ１９の電圧降下であるヒューズ電圧Ｅhを検出し、このヒューズ電圧ＥhでＶ1−Ｖ0を補正して、マイナス側電池モジュール２’である電池モジュールＭ1の正確な電圧Ｅ1を検出する。ここで、ヒューズ１９の両端のヒューズ電圧Ｅhは、中間基準点８に対するヒューズ１９と電池モジュール２との接続点７’の電圧であって、Ｖh−Ｖ0として検出される。したがって、電池モジュールＭ1の電圧Ｅ1は、Ｖ1−Ｖhとして正確に検出される。以上のように、接続点７、７’の電圧から電池モジュールの電圧とヒューズ電圧を検出する演算は、演算回路６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１５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７、７’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１５でデジタル信号に変換して演算回路６に入力する。演算回路６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。

さらに、図１の電源装置は、ヒューズ１９に流れる電流を検出する電流センサ２０を備える。ヒューズ１９に流れる電流は、走行用バッテリ１の電流と同じである。電源装置は、走行用バッテリ１の電流を検出する電流センサ２０を備えている。この電流センサ２０で走行用バッテリ１の充放電の電流を検出して、電池の残容量を演算するためである。走行用バッテリ１の電流を検出する電流センサ２０は、ヒューズ１９の電流を検出する電流センサに併用される。この電流センサ２０で検出されるヒューズ１９の電流から、ヒューズ１９の電気抵抗Ｒを演算できる。ヒューズ１９の電圧降下が、電気抵抗Ｒと電流の積に比例するからである。すなわち、ヒューズ１９の電気抵抗Ｒは、以下の式で演算できる。
ヒューズの電気抵抗Ｒ＝ヒューズの電圧降下／ヒューズの電流

ヒューズ１９が正常な状態にあるとき、電気抵抗Ｒは一定の範囲にある。ヒューズ１９が接触不良となり、あるいはヒューズ１９が故障すると電気抵抗Ｒが変化する。したがって、検出されるヒューズ１９の電気抵抗Ｒから、ヒューズ１９の接触不良や故障を判定できる。たとえば、ヒューズ１９の電気抵抗Ｒが正常な値よりも大きくなると、ヒューズ１９の接触不良と判定し、またはヒューズ１９が故障して溶断されやすい状態となったと判定できる。この方法は、ヒューズ１９の電気抵抗Ｒが変化したことを検出して、ヒューズ１９の接触不良や故障を判定することもできる。

また、マイコンを利用する演算回路として、以下のマイコンを利用することができる。フラッシュマイコンを使用した組み込みシステムで、フラッシュメモリの予め決められた保護領域にブートローダーを配置し、ブートローダーが外部との通信を介してアプリケーションプログラムのフラッシュを行う構成において、マイコン起動直後に、まずブートローダーが実行され、アプリケーション領域のチェックを行い、異常がなければアプリケーションにジャンプ、異常があればアプリケーションへはジャンプしないでブートローダーにとどまる方式である。さらには、アプリケーション領域のチェックと同時に通信コマンドを監視し、特定コマンドを受信した場合はアプリケーションへはジャンプしないでブートローダーにとどまる方式である。

従来は、マイコンリセット後にアプリケーションが実行され、外部よりＪＢメッセージを受信した場合にブートローダーにジャンプしていた。この場合、もしアプリケーションが動作しなければブートローダーに制御を移せないのでフラッシュすることができない。
これに対して、上述の方式は、マイコンリセット後に、まずブートローダーが実行され、アプリケーション領域のチェックを行うので、不正なプログラム（フラッシュメモリが破壊された、何もフラッシュしなかった等）の実行を防止できる。さらに、アプリケーション領域のチェックと同時に通信データ（ＪＢメッセージ）の監視も行っているので、特別なハードウエアを追加しなくても、マイコンリセット直後にＪＢメッセージを送信することでアプリケーションを実行しないように強制することができる。

なお、以下のように、マイコン内のチェックを行うことができる。
通常、マイコンは、起動時に、搭載するＲＯＭのチェックを行うが、搭載ＲＯＭ容量の増大に伴い、起動処理時間が長くなる傾向にある。従来においては、マイコンに搭載されたＲＯＭ全域に対するチェックサムを予め計算し、その値を特定の領域に保管しておく。起動時にチェックサムを計算し、その結果と保管しておいた値の比較を行う。

これに代わって、図２のように、チェックすることもできる。チェックサムをＲＯＭ全域に１つだけでなく、予め設定したサイズごとに作成する。分割する場合に一部の領域が重なるように領域設定をしてもよい。複数できるチェックサムは、チェックサム保存領域に保管する。起動時のチェック対象は、予め決定している１つ以上の領域とする。チェック対象は、たとえば、起動ごとに順番登録された順番に行うことができる。このとき、実行対象情報は、ＥＥＰＲＯＭ等に保存する。あるいは、チェック対象は、乱数を用いて不作為に選択することもできる。起動時にチェックを行わなかった他の領域については、次回の起動までチェックを行わない、または、起動処理終了後の通常動作時に行う等の処理を行うことができる。これにより、起動処理時間を短縮できる。

また、本実施例においては、電流センサと電圧測定の同期あわせ方法を利用することもできる。この方法は、図３に示す回路構成で実現できる。この図の電源装置は、バッテリ電流を測定するために電流センサ４０の電圧値をマイコン３６が読み込む時に、マイコン３６からRead信号とChipSelect信号を出力すると共に、このRead信号とChipSelect信号とによって、ラッチ信号を生成する生成回路３８を備える。図に示す生成回路３８は、アンド回路である。この生成回路３８は、マイコン３６から出力されるRead信号とChipSelect信号の両方が入力されると、ラッチ信号を出力する。さらに、図の電源装置は、走行用バッテリ３１の各電池モジュール３２の電圧を、抵抗分圧回路４１とマルチプレクサ３４を用いて読み込む電圧検出回路３３を備え、この電圧検出回路３３の電圧データライン４２とマイコンポート４３の間に、ラッチ回路３７を配設している。

この電源装置は、図４で示すタイミングで電流値と総電圧値を取得する。電圧検出回路３３は、マイコン３６から出力されるChipSelect信号によって、マルチプレクサ３４を強制的に切り換えて、走行用バッテリ３１の総電圧を測定する。ラッチ回路３７は、生成回路３８からラッチ信号が入力されると、その時の総電圧をラッチする。マイコン３６は、バッテリ電流を読み込む時の総電圧値を保持する。これにより、マイコン３６は、シーケンシャルな動作によって起こるタイミングのずれに左右される事なく、任意のタイミングでの走行用バッテリ３１の電流値と総電圧値を取得し、正確な電力量を算出する。その後、マイコン３６が電流センサ４０の電圧値を読み込むと、マイコン３６からラッチ回路３７にリセット信号が出力されて、ラッチ回路３７における電圧データの保持状態が解除される。

従来は、バッテリ情報を得て、その情報によってバッテリ制御を行なう事を目的として、電流センサの電流測定と電圧検出回路の総電圧検出とを非同期に一定周期で行っていた。近来、バッテリの寿命計算及び、車両全体の消費電力の計算のため、バッテリボックスの電力も注目を浴びるようになってきている。現状では、電流測定と電圧測定のタイミングは、ソフトウェアで有効データのシフトを使ってタイミングを合わす手法が取られている。しかし、この方法では、急激な変化や製品（ハードウェア）のばらつきに対応できず、今後の最適な電力値を算出する事ができない。これに対して、上述の方法によれば、電流測定によって電圧測定の電圧をラッチするので、マイコンの動作速度、シーケンスに影響することなく、安定した電力情報を取得できる。

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。 マイコン内のＲＯＭをチェックする一例を示す概略図である。 電流値と電圧値を同期して取得する電源装置の一例を示す回路図である。 図３に示す電源装置が電流値と電圧値を取得するタイミングチャートである。

符号の説明

１…走行用バッテリ １Ａ…プラス側の電池ブロック
１Ｂ…マイナス側の電池ブロック
２…電池モジュール ２’…マイナス側電池モジュール
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
５ａ…基準入力側端子
５ｂ…電圧入力側端子
６…演算回路
７…接続点 ７’…接続点
８…中間基準点
９…基準接続ライン
１０…電圧検出ライン
１１…抵抗分圧回路
１４…抵抗器 １４Ａ…直列抵抗
１４Ｂ…並列抵抗
１５…Ａ／Ｄコンバータ
１６…ヒューズ電圧検出ライン
１７…電圧入力端子
１８…基準入力端子
１９…ヒューズ
２０…電流センサ
３１…走行用バッテリ
３２…電池モジュール
３３…電圧検出回路
３４…マルチプレクサ
３６…マイコン
３７…ラッチ回路
３８…生成回路
４０…電流センサ
４１…抵抗分圧回路
４２…電圧データライン
４３…マイコンポート

Claims (7)

1. 複数の電池モジュール(2)を直列に接続しているプラス側の電池ブロック(1A)と、複数の電池モジュール(2)を直列に接続しているマイナス側の電池ブロック(1B)と、プラス側の電池ブロック(1A)とマイナス側の電池ブロック(1B)を直列に接続しているヒューズ(19)と、ヒューズ(19)の一端の中間基準点(8)に対する電池モジュール(2)の接続点(7)の電圧を検出する電圧検出回路(3)と、電圧検出回路(3)が検出した接続点(7)の電圧に基づいて、ひとつ又は複数の電池モジュール(2)の電圧を算出する演算回路(6)とを備える車両用の電源装置であって、
   電圧検出回路(3)が、電池モジュール(2)の接続点(7)の電圧に加えて、中間基準点(8)に対するヒューズ(19)と電池モジュール(2)との接続点(7')の電圧を検出して、演算回路(6)でもってヒューズ両端のヒューズ電圧を検出し、ヒューズ電圧で接続点(7)の電圧を補正して、電池モジュール(2)の電圧を検出する車両用の電源装置。
2. プラス側の電池ブロック(1A)と、マイナス側の電池ブロック(1B)とが同一又は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. 電池モジュール(2)が複数の素電池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。
4. 電池モジュール(2)がひとつの素電池で構成される請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. 電圧検出回路(3)が入力側にマルチプレクサ(4)を備え、マルチプレクサ(4)が接続点(7)を切り換えて順番に接続点(7)の電圧を検出する請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. ヒューズ(19)に流れる電流を検出する電流センサ(20)を備え、演算回路(6)が、電流センサ(20)で検出されるヒューズ(19)の電流と、ヒューズ両端の接続点の電圧差からヒューズ(19)の電気抵抗を検出する請求項１に記載される車両用の電源装置。
7. 演算回路(6)が、検出したヒューズ(19)の電気抵抗の変化から、ヒューズ(19)の接触不良または故障を判定する請求項６に記載される車両用の電源装置。

Images