JP4488921B2 - 車両用の電源装置と電源装置の溶着検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車等に搭載されて、車両を走行させるモーターに電力を供給する電源装置に関する。

車両用の電源装置は、出力側にコンタクターを接続している。コンタクターは車両のイグニッションスイッチでオンオフに切り換えられる。イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、コンタクターもオンに切り換えられて電源装置からモーターに出力できる状態となる。イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、コンタクターはオフに切り換えられて、電源装置の出力を負荷から切り離し、電池の無駄な放電を防止すると共に、安全性を向上している。

コンタクターは、負荷に流れる数百Ａと極めて大きな電流が流れるので、大電流が接点の溶着の原因となる。コンタクターの接点が溶着されると、イグニッションスイッチをオフに切り換えても、電源装置の出力を遮断できなくなる。この弊害を防止するために、コンタクターの溶着を検出する装置が開発されている。（特許文献１ないし４参照）
特開２０００−１７３４２８号公報 ＷＯ０１／０６０６５２号 特開２０００−２７０５６１号公報 特開２００４−１４２４２号公報

特許文献１と２の公報に記載される電源装置は、図１に示すように、フォトカプラ３１でもってコンタクター３３の接点と電池３２を含む閉回路に電流が流れるかどうかを検出して、コンタクター３３の溶着を検出する。コンタクターが溶着すると、コンタクターを介して閉回路に電流が流れ、コンタクターがオフになると、電流が遮断されて閉回路に電流が流れなくなる。したがって、閉回路に電流が流れるかどうかを検出して、コンタクターの溶着を検出している。

しかしながら、この回路構成の電源装置は、コンタクターをオフにしてから、溶着を検出するようになるのに時間がかかり、イグニッションスイッチをオフにした後、速やかにコンタクターの溶着を検出できない欠点がある。それは、車両用の電源装置は、負荷に大きい静電容量のコンデンサーが接続されるからである。コンデンサーは、コンタクターをオフにして電源装置から切り離した後も電荷が溜っている。大容量のコンデンサーは、放電して電圧が低下するのに相当な時間がかかる。コンデンサーを放電しない状態で、コンタクターの溶着を検出すると、コンデンサーが溶着しなくても、コンデンサーからフォトカプラに通電される。このため、コンタクターが正常にオフに切り換えられても、検出回路はコンタクターを溶着と誤判定してしまう。この弊害は、コンデンサーが充分に放電されて、フォトカプラが電流を検出しなくなるまで待って、コンタクターの溶着を検出する必要がある。ところが、負荷に接続されるコンデンサーは、数千μＦと極めて大きいので、これが放電されて電圧が低下するのに極めて時間がかかる。図２は、コンタクターをオフに切り換えて、コンデンサーの電圧が低下する状態を示す。この図に示すように、コンデンサーの電圧は、電圧が１０％低下するのに、約６００ｍｓｅｃもかかる。このことから、図１の検出回路は、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、相当に長い時間待って、コンデンサーを充分に放電した後、コンタクターの溶着を検出する必要があり、速やかに検出できない検出があった。

特許文献３の公報に記載される装置は、正極と負極のコンタクターの出力電圧を検出して、コンタクターの溶着を判定する。この装置は、正極と負極の一方のコンタクターをオン、他方をオフとしてコンタクターから電圧が出力されると、オフ側のコンタクターが溶着したと判定する。一方のコンタクターをオン、他方をオンとするので、コンタクターが溶着しないと、コンタクターの出力側の電圧が０Ｖとなるからである。

ただ、この公報の装置も、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、コンデンサーを放電しない状態では、コンタクターが溶着していなくても、コンタクターの出力側に電圧が現れて、誤検出する。このため、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、コンデンサーが充分に放電されるのを待って、コンタクターの溶着を検出する必要があり、速やかに溶着を検出できない。

また、特許文献４の装置は、電源装置にインバータを介して接続する三相モーターの電流を検出してコンタクターの溶着を判定する。正極と負極のコンタクターが正常にオフに切り換えられると、電源装置の出力は遮断される。このため、三相モーターの電流はいずれも流れなくなる。ところが、コンタクターが溶着されて、インバータに電力が供給されると、三相モーターに電流が流れる。このため、三相モーターの電流を検出して、コンタクターの溶着を検出できる。ただ、この装置も、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、インバータの入力側に接続しているコンデンサーからインバータに電流が供給される。このため、この装置も、コンデンサーが放電されるまで待って、コンタクターの溶着を検出する必要があり、イグニッションスイッチをオフにした後、速やかにコンタクターの溶着を検出できない。

本発明は、このような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、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、速やかにコンタクターの溶着を検出できる車両用の電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、電源装置が漏電してもコンタクターの溶着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。
本発明の請求項１の車両用の電源装置は、複数の電池ユニット２を直列に接続している走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター３Ａ及び負極コンタクター３Ｂと、コンタクター３の接点の溶着を検出する検出回路４とを備える。検出回路４は、正極コンタクター３Ａの電池側電圧を検出するために、正極コンタクター３Ａに接続しているプラス側の電池ユニット２と並列に第１抵抗回路１１を接続して、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット２と正極コンタクター３Ａとの直列回路と並列に第２抵抗回路１２を接続しており、さらに、検出回路４は、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧を検出するために、負極コンタクター３Ｂに接続しているマイナス側の電池ユニット２と並列に第３抵抗回路１３を接続して、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット２と負極コンタクター３Ｂとの直列回路と並列に第４抵抗回路１４を接続している。第２抵抗回路１２は、該第２抵抗回路１２と直列に正極スイッチ１５を接続しており、第４抵抗回路１４は、該第4抵抗回路１４と直列に負極スイッチ１６を接続している。正極コンタクター３Ａをオフに制御する状態で正極スイッチ１５をオンして、正極コンタクター３Ａの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ１５及び負極スイッチ１６をオンして第２抵抗回路１２と第４抵抗回路１４とを通電させ、正極コンタクター３Ａの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が正極スイッチ１６をオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、正極コンタクター３Ａが溶着と判定する。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、複数の電池ユニット２を直列に接続している走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター３Ａ及び負極コンタクター３Ｂと、コンタクター３の接点の溶着を検出する検出回路４とを備える。検出回路４は、正極コンタクター３Ａの電池側電圧を検出するために、正極コンタクター３Ａに接続しているプラス側の電池ユニット２と並列に第１抵抗回路１１を接続して、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット２と正極コンタクター３Ａとの直列回路と並列に第２抵抗回路１２を接続しており、さらに、検出回路４は、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧を検出するために、負極コンタクター３Ｂに接続しているマイナス側の電池ユニット２と並列に第３抵抗回路１３を接続して、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット２と負極コンタクター３Ｂとの直列回路と並列に第４抵抗回路１４を接続している。第２抵抗回路１２は、該第２抵抗回路１２と直列に正極スイッチ１５を接続しており、第４抵抗回路１４は、該第4抵抗回路１４と直列に負極スイッチ１６を接続している。負極コンタクター３Ｂをオフに制御する状態で負極スイッチ１６をオンして、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ１５及び負極スイッチ１６をオンして第２抵抗回路１２と第４抵抗回路１４とを通電させ、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が負極スイッチ１６をオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、負極コンタクター３Ａが溶着と判定する。

本発明の請求項４の電源装置の溶着検出方法は、複数の電池ユニット２を直列に接続している走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター３Ａ及び負極コンタクター３Ｂの溶着を検出回路４で検出する。溶着検出方法は、検出回路４でもって、正極コンタクター３Ａの電池側電圧を検出するために、正極コンタクター３Ａに接続しているプラス側の電池ユニット２と並列に第１抵抗回路１１を接続して、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット２と正極コンタクター３Ａとの直列回路と並列に第２抵抗回路１２を接続し、さらに、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧を検出するために、負極コンタクター３Ｂに接続しているマイナス側の電池ユニット２と並列に第３抵抗回路１３を接続して、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット２と負極コンタクター３Ｂとの直列回路と並列に第４抵抗回路１４を接続している。第２抵抗回路１２は、該第２抵抗回路１２と直列に正極スイッチ１５を接続しており、第４抵抗回路１４は、該第4抵抗回路１４と直列に負極スイッチ１６を接続している。さらに、溶着検出方法は、少なくとも一方のコンタクター３をオフに制御する状態で正極スイッチ１５もしくは負極スイッチ１６のどちらか一方をオンして、該コンタクター３の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較するステップと、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ１５及び負極スイッチ１６をオンして、第２抵抗回路１２と第４抵抗回路１４とを通電させて、上記一方のコンタクター３の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較するステップとを備える。
この溶着検出方法は、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあり、溶着が発生していると思える場合であっても、漏電により、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内となる場合があるので、この漏電に起因する溶着の誤検出をなくすことができる（後述する実施例におけるステップ（３）に相当している）。
具体的には、後述する実施例においては、スイッチ１５とスイッチ１６を同時にオンさせて第２抵抗回路１２と第４抵抗回路１４とを通電させた状態で、電池側電圧と負荷側電圧の検出を行うことにより漏電等の影響による誤検出をなくすことができる。

本発明の車両用の電源装置は、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、漏電による溶着の誤検出を防止して速やかにコンタクタの溶着を検出できる特徴がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、正極コンタクターをオフに制御する状態で正極スイッチをオンして、正極コンタクターの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ及び負極スイッチをオンして第２抵抗回路と第４抵抗回路とを通電させ、正極コンタクターの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が正極スイッチをオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、正極コンタクターが溶着と判定し、さらに、負極コンタクターをオフに制御する状態で負極スイッチをオンして、負極コンタクターの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ及び負極スイッチをオンして第２抵抗回路と第４抵抗回路とを通電させ、負極コンタクターの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が負極スイッチをオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、負極コンタクターが溶着と判定するからである。

さらに、本発明の請求項４の溶着検出方法は、漏電による誤検出を防止できる特長がある。それは、本発明の溶着検出方法が、少なくとも一方のコンタクターの電池側電圧と負荷側電圧の電圧差を検出して、この電圧差が設定範囲内にあると、正極スイッチ及び負極スイッチをオンして第２抵抗回路と第４抵抗回路とを通電させて、該コンタクターの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較して溶着を検出するからである。検出される電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあって、溶着が発生していると思える場合であっても、漏電によって電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内となる場合があるが、本発明では、電圧差が設定範囲内にある場合に、正極スイッチ及び負極スイッチをオンして第２抵抗回路と第４抵抗回路とを通電させて、電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較するので、漏電による溶着の誤検出を確実に防止できる。

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と電源装置の溶着検出方法を例示するものであって、本発明は電源装置と溶着検出方法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３に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載され、あるいは又燃料電池自動車に搭載されて、負荷として接続されるモーターを駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、複数の電池ユニット２を直列に接続している走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に直列に接続されて、負荷２０に電力を供給する正極コンタクター３Ａ及び負極コンタクター３Ｂと、コンタクター３の接点の溶着を検出する検出回路４とを備える。負荷２０は、上述のモーターであって、図に示されるように、電気回路の等価回路としては、コンデンサー成分と抵抗成分とからなる。

負荷２０は、大容量のコンデンサー２１を並列に接続している。このコンデンサー２１は、コンタクター３の接点をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と共に負荷２０に電力を供給する。とくに、コンデンサー２１からは、負荷２０に瞬間的に大電力を供給する。走行用バッテリ１に並列にコンデンサー２１を接続することで、負荷２０に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー２１から負荷２０に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー２１には、たとえば４０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。

走行用バッテリ１は、４組の電池ユニット２を直列に接続している。電池ユニット２は、複数の電池モジュールを直列に接続している。電池モジュールは、複数の二次電池を直列に直線状に連結している。二次電池は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池である。電池モジュールは、５〜６個の二次電池を直列に接続している。ただ、電池モジュールは、４個以下、あるいは７個以上の二次電池を直列に接続することもできる。４組の電池ユニット２からなる走行用バッテリ１は、各々の電池ユニット２に７〜８本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１は、モーターに大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、走行用バッテリ１の出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を接続して、走行用バッテリ１の電圧を昇圧して、負荷２０に電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、走行用バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリ１は、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。

本発明の電源装置は、電池ユニット２を、必ずしも電池モジュールで構成する必要はなく、素電池を直列に接続して電池ユニットとすることができる。また、走行用バッテリは、必ずしも４組の電池ユニットで構成する必要はない。
参考までに、走行用バッテリ１から供給される電流については、直列に接続される電流センサー（図示せず）にて測定し、各電池ユニット２の電圧は、電池ユニット２の両端電圧を測定することにより得ることができる。そして、電流センサーの異常については、各電圧ユニット２あるいは走行用バッテリ１の電圧の変化に対して、電流の変化が小さいとき、電流センサーの異常を検出することができる。ここで、電流と各種電圧の測定タイミングが多少ずれるが、所定期間内に測定される値で比較するなら、上述のように電流センサーの異常を検出することができる。

正極コンタクター３Ａは、走行用バッテリ１の正極側と正極の出力端子との間に接続され、負極コンタクター３Ｂは、走行用バッテリ１の負極側と負極の出力端子との間に接続される。正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂは、接点をオンオフに制御する励磁コイルを有する。正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂは、各々独立してオンオフに制御できるように、各々が励磁コイルを有するリレーである。正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂは、励磁コイルに通電する状態で接点をオン、通電を停止してオフに切り換えられる。

電源装置は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、正極コンタクター３Ａをオフに保持して、負極コンタクター３Ｂをオンに切り換え、この状態で、正極コンタクター３Ａと並列に接続しているプリチャージ回路（図示せず）でコンデンサー２１をプリチャージする。コンデンサー２１がプリチャージされた後、正極コンタクター３Ａをオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ１を負荷２０に接続する。その後、プリチャージ回路のプリチャージリレーをオフに切り換える。

車両のイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの励磁コイルの通電を遮断する。励磁コイルの通電が遮断された正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂは、正常に動作する場合には、オフに切り換えられる。ただ、接点が溶着されると、オフに切り換えられずにオンの状態に保持される。

検出回路４は、イグニッションスイッチをオフにして、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの励磁コイルの通電を遮断し、両方をオフ状態に制御した後、正常にオフに切り換えられたかどうかを検出する。

検出回路４は、以下の動作原理で、コンタクター３の溶着を検出する。
［正極コンタクター３Ａの溶着検出］
正極コンタクター３Ａをオフに制御する状態、すなわち正極コンタクター３Ａの励磁コイルの通電を遮断する状態で、正極コンタクター３Ａの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較する。正極コンタクター３Ａが溶着してオン状態にあると、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が同じ電圧となる。したがって、電池側電圧と負荷側電圧との電圧差が設定範囲内にあると、正極コンタクター３Ａが溶着していると判定する。

「負極コンタクター３Ｂの溶着検出］
負極コンタクター３Ｂも同じ動作原理で溶着を検出する。すなわち、負極コンタクター３Ｂをオフに制御する状態、すなわち負極コンタクター３Ｂの励磁コイルの通電を遮断する状態で、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較する。負極コンタクター３Ｂが溶着してオン状態にあると、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が同じ電圧となる。したがって、電池側電圧と負荷側電圧との電圧差が設定範囲内にあると、負極コンタクター３Ｂが溶着していると判定する。

以上のように、本発明の電源装置は、コンタクター３の電池側電圧と負荷側電圧を検出し、両電圧が同じ電圧であるときに溶着と判定する。コンタクター３が溶着すると、電池側電圧と負荷側電圧が同じ電圧になるからである。電池側電圧と負荷側電圧は、抵抗に流れる電流を検出して測定することもできる。電気抵抗と電流の積が電圧となるので、電気抵抗が特定されている抵抗の電流を検出することは、実質的には電圧を検出するのに等しいからである。また、電池側電圧と負荷側電圧は、図に示すように、抵抗で分圧して検出することができるが、分圧しないで検出することもできる。さらに、電流も抵抗で分流して検出することができる。したがって、本発明の電源装置は、電池側電圧と負荷側電圧を直接に検出するのに代わって、電圧を検出する部分に抵抗を接続して抵抗の電流を検出し、あるいは電圧を分圧抵抗１７で抵抗比に分圧して検出して、電池側電圧と負荷側電圧を間接的に検出して比較することができる。

さらに、本発明の電源装置検出回路４は、好ましくは、正極コンタクター３Ａの溶着を検出するために、図に示すように、正極コンタクター３Ａに接続しているプラス側の電池ユニット２と並列に第１抵抗回路１１を接続し、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット２と正極コンタクター３Ａとの直列回路と並列に第２抵抗回路１２を接続する。この検出回路４は、第１抵抗回路１１で電池側電圧を検出し、第２抵抗回路１２で負荷側電圧を検出する。検出された電池側電圧と負荷側電圧が比較されて、正極コンタクター３Ａの溶着が検出される。

また、検出回路４は、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧を検出するために、負極コンタクター３Ｂに接続しているマイナス側の電池ユニット２と並列に第３抗回路を接続し、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット２と負極コンタクター３Ｂとの直列回路と並列に第４抵抗回路１４を接続する。この検出回路４は、第３抵抗回路１３で電池側電圧を検出し、第４抵抗回路１４で負荷側電圧を検出する。電池側電圧と負荷側電圧が比較されて、負極コンタクター３Ｂの溶着が検出される。

さらに、図の検出回路４は、第２抵抗回路１２に抵抗と直列に正極スイッチ１５を接続して、第４抵抗回路１４には抵抗と直列に負極スイッチ１６を接続している。この検出回路４は、正極コンタクター３Ａの溶着を検出するとき、正極スイッチ１５をオン、負極スイッチ１６をオフとして、電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較する。また、負極コンタクター３Ｂの溶着を検出するときは、負極スイッチ１６をオン、正極スイッチ１５をオフとして、電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較する。また、図示しないが、抵抗回路１１、１３においては、制御回路１０の制御により、電圧検出抵抗１８に発生する電圧を測定するときだけに、通電させるスイッチを直列に挿入させることもできる。

この回路構成の検出回路４は、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、負荷２０に接続しているコンデンサー２１の影響をなくして、速やかにコンタクター３の溶着を検出できる特徴がある。それは、まず正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフとした後、正極コンタクター３Ａの溶着を検出するときには、スイッチ１５をオン、スイッチ１６をオフとし、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４を含むマイナス側検出回路４Ｂを負荷側から切り離して、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２の電圧を検出でき、また、負極コンタクター３Ｂの溶着を検出するときには、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２を含むプラス側検出回路４Ａを負荷側から切り離して、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４の電圧を検出できるからである。マイナス側検出回路４Ｂまたはプラス側検出回路４Ａを負荷側から切り離して、抵抗回路の電圧を検出することにより、コンデンサー２１にチャージされた電圧の影響をなくして、抵抗回路の電圧を正確に検出できる。

さらに、図の第１ないし第４抵抗回路１１、１２、１３、１４は、電池側電圧と負荷側電圧を分圧して検出するために、分圧抵抗１７と電圧検出抵抗１８を直列に接続して抵抗回路としている。この抵抗回路は、電圧を抵抗比に分圧して検出する。電池側電圧と負荷側電圧は高電圧であるから、このように分圧する抵抗回路は、検出電圧を低くできる特徴がある。分圧抵抗１７と電圧検出抵抗１８との直列回路からなる抵抗回路は、分圧抵抗１７の抵抗値をＲｂ、電圧検出抵抗１８の抵抗値をＲａとすると、電池側電圧や負荷側電圧を、
Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ）に分圧して、電圧検出抵抗１８の両端に出力する。

検出回路４は、第１抵抗回路１１の分圧抵抗１７と第２抵抗回路１２の分圧抵抗１７を同じ電気抵抗とし、さらに第１抵抗回路１１の電圧検出抵抗１８と第２抵抗回路１２の電圧検出抵抗１８を同じ電気抵抗としている。この検出回路４は、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２を同じ分圧比にできる。したがって、正極コンタクター３Ａの電池側電圧と負荷側電圧が同じ電圧となるとき、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２の電池側電圧の電圧も等しくなる。このため、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２の電圧検出抵抗１８の電圧が等しいとき、すなわち、設定範囲にあるとき正極コンタクター３Ａが溶着と判定できる。

また、検出回路４は、第３抵抗回路１３の分圧抵抗１７と第４抵抗回路１４の分圧抵抗１７を同じ電気抵抗とし、さらに第３抵抗回路１３の電圧検出抵抗１８と第４抵抗回路１４の電圧検出抵抗１８を同じ電気抵抗としている。この検出回路４は、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４を同じ分圧比にできる。したがって、負極コンタクター３Ｂの電池側電圧と負荷側電圧が同じ電圧となるとき、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４の電池側電圧の電圧も等しくなる。このため、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４の電圧検出抵抗１８の電圧が等しいとき、すなわち、設定範囲にあるとき負極コンタクター３Ｂが溶着と判定できる。

好ましくは、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２と第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４は、分圧抵抗１７の電気抵抗を同じとし、また電圧検出抵抗１８の電気抵抗も同じにする。

電池側電圧と負荷側電圧を比較してコンタクター３の溶着を検出するために、図の検出回路４は、電圧の比較部１９と、比較部１９から出力される信号からコンタクター３の溶着を判定する制御回路１０とを備えている。比較部１９は差動アンプである。ただ、比較部は、必ずしも差動アンプとする必要はない。たとえば、電圧検出抵抗の電圧をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、デジタル信号を制御回路に入力し、入力される電圧を制御回路が比較して、コンタクターの溶着を判定できるからである。

制御回路１０は、入力される電圧を比較して、コンタクター３の溶着を判定し、さらに、溶着を検出するときに正極スイッチ１５と負極スイッチ１６をオンオフに制御する。

制御回路１０は、以下のステップで正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの溶着を検出する。ただし、以下において、第１、第２、第３、第４抵抗回路１１、１２、１３、１４における電圧検出抵抗１８を、各々、第１、第２、第３、第４電圧検出抵抗１８とする。
まず、イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの励磁コイルの通電を遮断する。

Ａ 正極コンタクター３Ａの溶着判定
（１） イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、制御回路１０は、一定の時間、たとえば５０ｍｓｅｃ経過するのを待って、正極スイッチ１５をオン、負極スイッチ１６をオフとする。この状態で、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８と第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８の電圧を検出して比較する。
（２） 第１電圧検出抵抗１８と第２電圧検出抵抗１８の電圧差が設定範囲内（例えば、第１電圧検出抵抗１８の電圧の１０％以内）にないとき、制御回路１０は、正極コンタクター３Ａを溶着していないと判定する。つまり、完全に溶着していないなら、第２抵抗回路１２には、電流が流れないので、第２電圧検出抵抗１８に発生する電圧はゼロであり、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８に発生する電圧とは、異なることになる。
ここで、以下に説明する漏電がある場合を除いて、溶着があるときには、第１抵抗回路１１と第２抵抗回路１２が並列接続となるので、第１電圧検出抵抗１８と第２電圧検出抵抗１８に発生する電圧は同じとなる。よって、以下の（３）のステップを採用することなく、（１）（２）のステップで、正極コンタクター３Ａの溶着有無の判定をすることもできる。
（３） 第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８と第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８の電圧差が設定範囲内であるとき（以下、同じ電圧という）、制御回路１０は正極スイッチ１５と負極スイッチ１６の両方をオンにする。この状態で、ふたたび、第１電圧検出抵抗１８と第２電圧検出抵抗１８の電圧を検出して比較する。第１電圧検出抵抗１８と第２電圧検出抵抗１８の電圧が設定範囲にあっても、正極コンタクター３Ａを直ちに溶着と判定しないのは、以下に説明するように、走行用バッテリ１が漏電して、両電圧が設定範囲になることがあるからである。
たとえば、走行用バッテリ１の中間点が漏電して、漏電抵抗がアースラインに接続されると、図４に示すように、第２抵抗回路１２を介して電流が流れる。このとき、コンデンサー２１にチャージされている電圧で第２抵抗回路１２に電流が流れる。この電流によって、第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８に、第１電圧検出抵抗１８と同じ電圧が発生して、正極コンタクター３Ａを溶着と誤判定することがある。この弊害を避けるために、正極スイッチ１５に加えて、負極スイッチ１６もオンにすると、図５に示すように図４と異なる経路で電流が流れる。したがって、第２抵抗回路１２に流れる電流値が変化する。このため、正極スイッチ１５のみをオンにする状態で、第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８の電圧が、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８の電圧と等しくても、負極スイッチ１６をオンにして電流値が変化して、第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８の電圧が変化し、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８と異なる電圧となる。したがって、正極スイッチ１５のみをオンにして、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８と第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８が同じ電圧となる場合、負極スイッチ１６もオンにして、両電圧が異なる電圧になれば、正極コンタクター３Ａは溶着していないと判定する。正極コンタクター３Ａが溶着していると、正極スイッチ１５のみをオンにした場合も、正極スイッチ１５と負極スイッチ１６の両方をオンにした場合も、第１抵抗回路１１の第１電圧検出抵抗１８と第２抵抗回路１２の第２電圧検出抵抗１８に誘導される電圧が同じ電圧となるからである。
なお、正極コンタクター３Ａが溶着せず、正常な場合に、正極スイッチ１５と負極スイッチ１６の両方をオンにした場合は、コンデンサー２１より電流が流れて、第２電圧検出抵抗１８に電流が流れて電圧が発生し、第１電圧検出抵抗１８の電圧と同じ電圧となる場合が生じて、溶着状態として誤検出することがある。よって、本実施例では、上述のように図４のように漏電が発生している場合以外では、正極スイッチ１５と負極スイッチ１６の両方をオンにせず、交互にオンすることになる。

Ｂ 負極コンタクター３Ｂの溶着判定
（１） 正極コンタクター３Ａの溶着を判定した後、制御回路１０は、負極スイッチ１６をオン、正極スイッチ１５をオフとする。この状態で、第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８と第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８の電圧を検出して比較する。
（２） 第３電圧検出抵抗１８と第４電圧検出抵抗１８の電圧差が設定範囲内（例えば、第３電圧検出抵抗１８の電圧の１０％以内）にないとき、制御回路１０は、負極コンタクター３Ｂを溶着していないと判定する。
ここで、以下に説明する漏電がある場合を除いて、溶着があるときには、第３抵抗回路１３と第４抵抗回路１４が並列接続となるので、第３電圧検出抵抗１８と第４電圧検出抵抗１８に発生する電圧は同じとなる。よって、以下の（３）のステップを採用することなく、（１）（２）のステップで、負極コンタクター３Ｂの溶着有無の判定をすることもできる。
（３） 第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８と第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８の電圧差が設定範囲内であるとき（以下、同じ電圧という）、制御回路１０は正極スイッチ１５と負極スイッチ１６の両方をオンにする。この状態で、ふたたび、第３電圧検出抵抗１８と第４電圧検出抵抗１８の電圧を検出して比較する。第３電圧検出抵抗１８と第４電圧検出抵抗１８の電圧が設定範囲にあっても、負極コンタクター３Ｂを直ちに溶着と判定しないのは、正極コンタクター３Ａのときと同じように、走行用バッテリ１が漏電して、両電圧が設定範囲になることがあるからである。
たとえば、正極コンタクター３Ａのときに同じように、走行用バッテリ１の中間点が漏電して、漏電抵抗がアースラインに接続されると、第４抵抗回路１４を介して電流が流れる。このとき、コンデンサー２１にチャージされている電圧で第４抵抗回路１４に電流が流れる。この電流によって、第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８に、第３電圧検出抵抗１８と同じ電圧が発生して、負極コンタクター３Ｂを溶着と誤判定することがある。この弊害を避けるために、負極スイッチ１６に加えて、正極スイッチ１５もオンにすると、異なる経路で電流が流れる。したがって、第４抵抗回路１４に流れる電流値が変化する。このため、負極スイッチ１６のみをオンにする状態で、第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８の電圧が、第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８の電圧と等しくても、正極スイッチ１５をオンにして電流値が変化して、第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８の電圧が変化し、第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８と異なる電圧となる。したがって、負極スイッチ１６のみをオンにして、第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８と第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８が同じ電圧となる場合、正極スイッチ１５もオンにして、両電圧が異なる電圧になれば、負極コンタクター３Ｂは溶着していないと判定する。負極コンタクター３Ｂが溶着していると、負極スイッチ１６のみをオンにした場合も、負極スイッチ１６と正極スイッチ１５の両方をオンにした場合も、第３抵抗回路１３の第３電圧検出抵抗１８と第４抵抗回路１４の第４電圧検出抵抗１８に誘導される電圧が同じ電圧となるからである。

従来の電源装置の回路図である。 コンデンサーが放電されて電圧が低下する状態を示すグラフである。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の回路図である。 図３に示す電源装置が漏電する状態を示す回路図である。 図４に示す電源装置の負極スイッチをオンにする状態を示す回路図である。

符号の説明

１…走行用バッテリ
２…電池ユニット
３…コンタクター ３Ａ…正極コンタクター
３Ｂ…負極コンタクター
４…検出回路 ４Ａ…プラス側検出回路
４Ｂ…マイナス側検出回路
１０…制御回路
１１…第１抵抗回路
１２…第２抵抗回路
１３…第３抵抗回路
１４…第４抵抗回路
１５…正極スイッチ
１６…負極スイッチ
１７…分圧抵抗
１８…電圧検出抵抗
１９…比較部
２０…負荷
２１…コンデンサー
３１…フォトカプラ
３２…電池
３３…コンタクター

Claims (4)

1. 複数の電池ユニット(2)を直列に接続している走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター(3A)及び負極コンタクター(3B)と、コンタクター(3)の接点の溶着を検出する検出回路(4)とを備える電源装置であって、
   検出回路(4)は、正極コンタクター(3A)の電池側電圧を検出するために、正極コンタクター(3A)に接続しているプラス側の電池ユニット(2)と並列に第１抵抗回路(11)を接続して、正極コンタクター(3A)の負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット(2)と正極コンタクター(3A)との直列回路と並列に第２抵抗回路(12)を接続しており、
   さらに、検出回路(4)は、負極コンタクター(3B)の電池側電圧を検出するために、負極コンタクター(3B)に接続しているマイナス側の電池ユニット(2)と並列に第３抵抗回路(13)を接続して、負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット(2)と負極コンタクター(3B)との直列回路と並列に第４抵抗回路(14)を接続しており、
   第２抵抗回路(12)は、該第２抵抗回路(12)と直列に正極スイッチ(15)を接続しており、第４抵抗回路(14)は、該第4抵抗回路(14)と直列に負極スイッチ(16)を接続しており、
   正極コンタクター(3A)をオフに制御する状態で正極スイッチ(15)をオンして、正極コンタクター(3A)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ(15)及び負極スイッチ(16)をオンして第２抵抗回路(12)と第４抵抗回路(14)とを通電させ、正極コンタクター(3A)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が正極スイッチ(15)をオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、正極コンタクター(3A)が溶着と判定してなる車両用の電源装置。
2. 複数の電池ユニット(2)を直列に接続している走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター(3A)及び負極コンタクター(3B)と、コンタクター(3)の接点の溶着を検出する検出回路(4)とを備える電源装置であって、
   検出回路(4)は、正極コンタクター(3A)の電池側電圧を検出するために、正極コンタクター(3A)に接続しているプラス側の電池ユニット(2)と並列に第１抵抗回路(11)を接続して、正極コンタクター(3A)の負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット(2)と正極コンタクター(3A)との直列回路と並列に第２抵抗回路(12)を接続しており、
   さらに、検出回路(4)は、負極コンタクター(3B)の電池側電圧を検出するために、負極コンタクター(3B)に接続しているマイナス側の電池ユニット(2)と並列に第３抵抗回路(13)を接続して、負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット(2)と負極コンタクター(3B)との直列回路と並列に第４抵抗回路(14)を接続しており、
   第２抵抗回路(12)は、該第２抵抗回路(12)と直列に正極スイッチ(15)を接続しており、第４抵抗回路(14)は、該第4抵抗回路(14)と直列に負極スイッチ(16)を接続しており、
   負極コンタクター(3B)をオフに制御する状態で負極スイッチ(16)をオンして、負極コンタクター(3B)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ(15)及び負極スイッチ(16)をオンして第２抵抗回路(12)と第４抵抗回路(14)とを通電させ、負極コンタクター(3B)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較し、電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が負極スイッチ(16)をオンしたのみの状態時と同じ電圧である時、負極コンタクター(3A)が溶着と判定してなる車両用の電源装置。
3. 第１抵抗回路(11)と、第２抵抗回路(12)と、第３抵抗回路(13)と、第４抵抗回路(14)が、分圧抵抗(17)と電圧検出抵抗(18)との直列回路で、電圧検出抵抗(18)の電圧を検出して、第１ないし第４抵抗回路の電圧を検出する請求項１及び２に記載される車両用の電源装置。
4. 複数の電池ユニット(2)を直列に接続している走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側に直列に接続している正極コンタクター(3A)及び負極コンタクター(3B)の溶着を検出回路(4)で検出する電源装置の溶着検出方法であって、
   検出回路(4)でもって、正極コンタクター(3A)の電池側電圧を検出するために、正極コンタクター(3A)に接続しているプラス側の電池ユニット(2)と並列に第１抵抗回路(11)を接続して、正極コンタクター(3A)の負荷側電圧を検出するために、プラス側の電池ユニット(2)と正極コンタクター(3A)との直列回路と並列に第２抵抗回路(12)を接続し、
   さらに、負極コンタクター(3B)の電池側電圧を検出するために、負極コンタクター(3B)に接続しているマイナス側の電池ユニット(2)と並列に第３抵抗回路(13)を接続して、負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出するために、マイナス側の電池ユニット(2)と負極コンタクター(3B)との直列回路と並列に第４抵抗回路(14)を接続し、
   第２抵抗回路(12)は、該第２抵抗回路(12)と直列に正極スイッチ(15)を接続しており、第４抵抗回路(14)は、該第4抵抗回路(14)と直列に負極スイッチ(16)を接続しており、
   少なくとも一方のコンタクター(3)をオフに制御する状態で正極スイッチ(15)もしくは負極スイッチ(16)のどちらか一方をオンして、該コンタクター(3)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較するステップと、
   電池側電圧と負荷側電圧の電圧差が設定範囲内にあると正極スイッチ(15)及び負極スイッチ(16)をオンして第２抵抗回路(12)と第４抵抗回路(14)とを通電させて、上記一方のコンタクター(3)の電池側電圧と負荷側電圧を検出して比較するステップとを備えることを特徴とする電源装置の溶着検出方法。

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