JP4510753B2

JP4510753B2 - 電源装置、及びその制御方法

Info

Publication number: JP4510753B2
Application number: JP2005363640A
Authority: JP
Inventors: 憲大澤
Original assignee: パナソニックＥｖエナジー株式会社
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007165253A; US7608940B2; US20070139005A1

Description

本発明は、機器に搭載される二次電池を備えた電源装置、及びその制御方法に関する。

近年、充放電可能な二次電池を備えた電源装置は、リサイクル性、経済性、あるいは環境性などに優れた電力源として、多岐多様な用途に使用されている。具体的には、上記のような電源装置は、例えば動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド自動車（「ＨＥＶ」：Hybrid Electric Vehicle）に搭載されており、二次電池を放電させることによってモータやエアコンなどのＨＥＶの各部に電力を供給するようになっている。また、このようなＨＥＶでは、上記モータが発電機としても機能するように構成されており、車輌の制動時や減速時には、当該モータを回生動作させて、二次電池の充電が行われる。このように、ＨＥＶにおいては、従来の自動車では熱として大気中に放出されていたエネルギーを電源装置の二次電池に蓄積できるため、従来の自動車に比べて、エネルギー効率を高めることができ、燃費の飛躍的な向上を図ることができる。

また、上記のような電源装置には、例えば下記特許文献１に記載されているように、二次電池の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続された正極側リレー及び負極側リレーを設けるとともに、これらの正極側リレー及び負極側リレーを介在させて二次電池の電力が供給される機器を接続することで電源装置及び機器の安全性の向上が図られている。つまり、例えば機器内での短絡事故による異常電流が生じたときでも、正極側リレー及び負極側リレーを開状態とすることにより、当該機器と電源装置の二次電池とを電気的に切り離すことができ、異常電流が二次電池に流れ込むのを阻止して、二次電池に異常・破損が発生するのを防げるようになっている。

また、上記のような正極側リレー及び負極側リレーでは、その接点部が長時間の使用に伴う経年劣化や開閉動作時に発生するアークなどに起因して溶着することがあり、閉状態から開状態に切り換えられない不具合を生じることがある。それゆえ、上記従来の電源装置では、車輌の始動動作時に正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を実施することにより、当該正極側リレー及び負極側リレーの各異常（溶着）状態を検出することが提案されている。

以下、上記従来の電源装置及びそのリレー溶着チェック処理について、図７及び図８を参照して具体的に説明する。

図７は従来の電源装置の構成を示すブロック図であり、図８は図７に示した従来の電源装置でのリレー溶着チェック処理を説明するタイミングチャートである。

まず、図７を参照して、従来の電源装置の構成について説明する。

図７に示すように、従来の電源装置は、制御部としての電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、複数の単電池を電気的に直列に接続した二次電池５１とを備えている。また、この従来の電源装置には、上記正極側リレーに含まれたメインリレー５３及びプリチャージリレー５５と、上記負極側リレーとしてのメインリレー５４とが設けられている。つまり、メインリレー５３の一端部側は二次電池５１の正極端子に直接的に接続されており、プリチャージリレー５５の一端部側は抵抗５６を介して二次電池５１の正極端子に接続されている。一方、メインリレー５４では、その一端部側が二次電池５１の負極端子に直接的に接続されている。

また、メインリレー５３、５４及びプリチャージリレー５５の各他端部側は車輌（機器）側に接続されており、電池ＥＣＵ５０がメインリレー５３、５４及びプリチャージリレー５５を開閉動作させることにより、従来の電源装置は車輌側に設けられたモータ５２及びコンデンサ５７に対し、二次電池５１からの電力供給を許容または停止するように構成されている。

また、この従来の電源装置では、コンデンサ５７の両端間に電圧計５８を設置して、電池ＥＣＵ５０が電圧計５８にて測定されたコンデンサ５７の充電電圧を用いてメインリレー５３、５４及びプリチャージリレー５５の溶着チェック処理を行うようになっている。

次に、図８を参照して、従来の電源装置でのリレー溶着チェック処理について具体的に説明する。

図８において、車輌側に設けられたイグニッションキーＩＧが時点ｔ１でオンされると、電池ＥＣＵ５０は、電圧計５８からの出力、つまりコンデンサ５７の充電電圧を測定電圧Ｖｃとして監視する。そして、プリチャージリレー５５を閉状態（ON状態）にする時点ｔ２までに測定電圧Ｖｃが０ボルトよりも大きい値になったときに、電池ＥＣＵ５０は、正極側リレーのメインリレー５３及びプリチャージリレー５５のいずれかと負極側のメインリレー５５との双方が溶着していると判断する。

続いて、プリチャージリレー５５を閉状態にした後、負極側のメインリレー５４を閉状態にする時点ｔ３までに測定電圧Ｖｃが０ボルトよりも大きい値になったときに、電池ＥＣＵ５０は、当該負極側のメインリレー５５が溶着していると判断する。すなわち、従来の電源装置では、負極側リレーの溶着チェック処理が時点ｔ２〜時点ｔ３間のコンデンサ５７の充電電圧の変化に基づいて行われる。

次に、プリチャージリレー５５及び負極側のメインリレー５４を閉状態で維持することにより、コンデンサ５７に電力を供給させた後、電池ＥＣＵ５０は時点ｔ４でプリチャージリレー５５のみ開状態（OFF状態）にして、コンデンサ５７への電力供給を停止させる。さらに、電池ＥＣＵ５０は、時点ｔ４での測定電圧Ｖｃ１を記憶する。その後、負極側のメインリレー５４だけを閉状態で維持することにより、コンデンサ５７からモータ５２側への放電を行わせる。

続いて、電池ＥＣＵ５０は時点ｔ５でプリチャージリレー５５を閉状態にするとともに、当該時点ｔ５での測定電圧Ｖｃ２を求めて記憶する。さらに、電池ＥＣＵ５０は、記憶している測定電圧Ｖｃ２と測定電圧Ｖｃ１との差を求め、この差の電圧値が０ボルト以上、つまり負極側のメインリレー５４だけを閉状態で維持している間にコンデンサ５７の充電電圧が上昇したときには、電池ＥＣＵ５０は、正極側のメインリレー５３またはプリチャージリレー５５が溶着していると判断する。すなわち、従来の電源装置では、正極側リレーの溶着チェック処理が時点ｔ４〜時点ｔ５間のコンデンサ５７の充電電圧の変化に基づいて行われる。その後、従来の電源装置では、電池ＥＣＵ５０が時点ｔ６で正極側のメインリレー５３を閉状態にした後、時点ｔ７でプリチャージリレー５５を開状態にすることにより、モータ５２への実質的な電力供給が開始される。
特開２０００−１３４７０７号公報

しかしながら、上記のような従来の電源装置では、上記正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理が車輌（機器）側に設けられたコンデンサ５７の充電電圧の変化を基に行われていたので、各溶着チェック処理での判断条件が機器の負荷に依存するものであった。つまり、この従来の電源装置では、上記の各溶着チェック処理を行うために、プリチャージリレー５５及び負極側のメインリレー５４の少なくとも一方を閉状態にして、二次電池５１の正極端子及び負極端子の少なくとも一方の電極端子を機器と電気的に導通させる必要があった。さらに、コンデンサ５７の容量やコンデンサ５７に接続されたモータ５２の種類などによっては、電圧計５８などを変更することが要求され、特に、従来の電源装置がコンデンサ５７を備えていない機器に接続される場合、電圧計５８だけでなく、専用のコンデンサを機器との間に設置することが求められた。しかも、従来の電源装置では、プリチャージリレー５５または負極側のメインリレー５４を閉状態にしているので、正極側リレーの溶着チェック処理と負極側リレーの溶着チェック処理とを別のタイミングで行う必要があった。

以上のように、従来の電源装置では、正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を、機器から独立して行うことができず、これらの溶着チェック処理に時間及び手間を要して簡単に行えないという問題点があった。

上記の課題を鑑み、本発明は、正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理を短時間で簡単に行うことができる電源装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる電源装置は、機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置であって、
前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレーと、
前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーと、
前記正極側リレー及び前記負極側リレーを各々開状態または閉状態にする制御部とを備え、
前記制御部は、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧を測定することにより、前記正極側リレーが溶着しているか否かについて判定するとともに、前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定することにより、前記負極側リレーが溶着しているか否かについて判定することを特徴とするものである。

上記のように構成された電源装置では、正極側リレー及び負極側リレーの双方が開状態であるときに、上記第１の電圧及び第２の電圧を測定することにより、制御部は正極側リレー及び負極側リレーが各々溶着しているか否かについて判定している。これにより、上記従来例と異なり、機器から独立して正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を同時に行うことが可能となり、正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理を短時間で簡単に行うことができる。

また、上記電源装置において、前記制御部には、一端部及び他端部が前記二次電池の前記正極端子及び前記負極端子にそれぞれ接続されて、当該二次電池の端子電圧を測定する端子電圧測定部と、
一端部及び他端部が前記高電位出力端子及び前記低電位出力端子にそれぞれ接続されて、前記機器に供給される供給電圧を測定する供給電圧測定部と、
前記供給電圧測定部に入力された前記高電位出力端子の電位と、前記端子電圧測定部に入力された前記二次電池の前記負極端子の電位との差を求めることにより、前記第１の電圧を測定するとともに、測定した前記第１の電圧が第１の閾値よりも大きいときに、前記正極側リレーが溶着していると判定する第１のリレー溶着判定部と、
前記端子電圧測定部に入力された前記二次電池の前記正極端子の電位と、前記供給電圧測定部に入力された前記低電位出力端子の電位との差を求めることにより、前記第２の電圧を測定するとともに、測定した前記第２の電圧が第２の閾値よりも大きいときに、前記負極側リレーが溶着していると判定する第２のリレー溶着判定部とを備えていることが好ましい。

この場合、第１及び第２のリレー溶着判定部が正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理をそれぞれ並行して行うので、溶着チェック処理の処理時間をより確実に短縮することができる。また、上記端子電圧測定部及び供給電圧測定部は、本来的に電源装置に設けられることから、上記の各溶着チェック処理を行うために、専用の電気配線や第１及び第２の各電圧を測定する電圧測定部を別途設ける必要がない。従って、電源装置の内部回路を複雑で大規模化することなく、各溶着チェック処理を実施することができる。

また、上記電源装置において、前記正極側リレーには、一端及び他端が前記二次電池の前記正極端子及び前記高電位出力端子に接続されたメインリレーと、
電流制限用の抵抗を介在させて前記メインリレーに並列に接続されるとともに、前記機器に予備充電を行わせるためのプリチャージリレーとが含まれてもよい。

この場合、上記制御部がメインリレー及びプリチャージリレーの各開閉動作を制御することにより、機器に大きな突入電流が流れるのを阻止することができる。

また、上記電源装置において、前記二次電池は、複数個の単電池を電気的に直列に接続した組電池であることが好ましい。

この場合、単電池の設置数を変更することにより、電源装置の電力供給量を容易に変更することができるので、機器に必要な電力を容易に確保することができる。

また、上記電源装置において、前記二次電池が、モータを備えた車輌に搭載され、前記モータに電力を供給してもよい。

この場合、ＨＥＶや電気自動車等の電動車輌に有効な電源装置を容易に構成することができる。

また、本発明の電源装置の制御方法は、機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置の制御方法であって、
前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレー、及び前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧、及び前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定する工程と、
前記第１の電圧の測定結果及び第２の電圧の測定結果を用いて、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが溶着しているか否かについてそれぞれ判定する工程とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の電源装置の制御プログラムは、機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置の制御方法を、コンピュータに実行させるための制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレー、及び前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧、及び前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定するステップと、
前記第１の電圧の測定結果及び第２の電圧の測定結果を用いて、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが溶着しているか否かについてそれぞれ判定するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明の電源装置の制御方法、及び制御プログラムでは、正極側リレー及び負極側リレーの双方が開状態であるときに、上記第１の電圧及び第２の電圧を測定するとともに、第１の電圧の測定結果及び第２の電圧の測定結果を用いて、正極側リレー及び負極側リレーが各々溶着しているか否かについて判定している。これにより、上記従来例と異なり、機器から独立して正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を同時に行うことが可能となり、正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理を短時間で簡単に行うことができる。

本発明によれば、正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理を短時間で簡単に行うことができる電源装置、及びその制御方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の電源装置、及びその制御方法を示す好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明の電源装置をＨＥＶに適用した場合を例示して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態にかかる電源装置及びこれを搭載した車輌の要部構成を説明する図である。図１において、本実施の形態の電源装置１は、二次電池Ｂと、この二次電池Ｂの出力を制御する電池ＥＣＵ３とを備えており、上記ＨＥＶに搭載された機器（外部装置）としてのモータ駆動部２に対して電力を供給するように構成されている。つまり、電源装置１には、二次電池Ｂの正極端子側及び負極端子側にそれぞれ接続された高電位出力端子Ｓ１及び低電位出力端子Ｓ２が設けられている。これらの高電位出力端子Ｓ１及び低電位出力端子Ｓ２は、モータ駆動部２に設置された高電位入力端子Ｓ３及び低電位入力端子Ｓ４にそれぞれ接続されており、電源装置１が、高電位出力端子Ｓ１及び低電位出力端子Ｓ２を介してモータ駆動部２に電力を供給することによってモータＭが回転駆動するようになっている。

具体的にいえば、モータ駆動部２には、エンジン（内燃機関）とともにＨＥＶの動力源を構成しているモータＭと、このモータＭをインバータ駆動するインバータ回路に含まれた平滑用のコンデンサ９及びブリッジ回路１０とが設けられている。コンデンサ９及びブリッジ回路１０では、各々一端部及び他端部が高電位入力端子Ｓ３及び低電位入力端子Ｓ４にそれぞれ接続されている。そして、モータ駆動部２では、電源装置１が二次電池Ｂを放電させることによってモータＭに電力が供給された状態で、当該モータＭはＨＥＶ全体の統括的な制御部として機能する車輌ＥＣＵ８からの指示信号に応じて回転駆動する。

また、モータＭは、発電機としても機能するように構成されており、ＨＥＶの制動時や減速時に回生電力を発生して、二次電池Ｂを充電するようになっている。すなわち、モータＭの回生動作時では、高電位入力端子Ｓ３及び低電位入力端子Ｓ４が電源装置１への電力供給端子として働いて、当該電源装置１の高電位出力端子Ｓ１及び低電位出力端子Ｓ２に上記回生電力の電圧が印加されることにより、二次電池Ｂは充電される。尚、電源装置１は、モータ駆動部２以外のＨＥＶに搭載されたエアコン等の他の電気機器に電力を供給できるようになっている。

二次電池Ｂは、複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・Ｂ２０を直列に接続した組電池により構成されている。電池ブロックＢ１〜Ｂ２０は、電池ケース（図示せず）に収容された状態でＨＥＶに搭載されている。また、電池ブロックＢ１〜Ｂ２０それぞれは、２個の電池モジュールを電気的に直列に接続して構成されており、さらに、各電池モジュールは、６個の単電池を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池の数は特に限定されるものではない。二次電池Ｂの構成も上記した例に限定されるものではない。但し、二次電池Ｂを上記組電池により構成する場合の方が、単電池の設置数を変更することにより、電源装置１の電力供給量を容易に変更することが可能となり、機器に必要な電力を容易に確保することができる点で好ましい。

二次電池Ｂの正極端子には、正極側のメインリレー４の一端と、電流制限用の抵抗６を介在させてコンデンサ９に予備充電を行わせるためのプリチャージリレー７の一端とが接続されている。メインリレー４及びプリチャージリレー７の各他端は、高電位出力端子Ｓ１に接続されている。また、プリチャージリレー７は、メインリレー４に並列に接続されており、プリチャージリレー７が電源装置１のモータ駆動部２への電力供給の開始（ＨＥＶ始動）時にメインリレー４よりも先に閉動作されることにより、電源装置１では、モータ駆動部２に大きな突入電流が流れるのを抵抗６により阻止できるようになっている。

メインリレー４及びプリチャージリレー７は、二次電池Ｂの正極端子と高電位出力端子Ｓ１との間に設けられた正極側リレーを構成している。

また、二次電池Ｂの負極端子には、負極側のメインリレー５の一端が接続されている。このメインリレー５の他端は、低電位出力端子Ｓ２に接続されており、メインリレー５は、二次電池Ｂの負極端子と低電位出力端子Ｓ２との間に設けられた負極側リレーを構成している。

また、メインリレー４、５、及びプリチャージリレー７は、コンタクタとも呼ばれる電磁接触器を用いて構成されており、メインリレー４、５、及びプリチャージリレー７各々は、電池ＥＣＵ３からの開信号及び閉信号に従って、それぞれ開状態（ＯＦＦ状態）及び閉状態（ＯＮ状態）に切り換えられる。

電池ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータを用いて構成されており、電源装置１の各部の駆動制御を行う制御部として機能する。また、電池ＥＣＵ３は、車輌ＥＣＵ８との間で双方向のデータ通信を行うようになっており、電池ＥＣＵ３は、二次電池Ｂに関する所定の情報を車輌ＥＣＵ８に通知するように構成されている。また、電池ＥＣＵ３は、車輌ＥＣＵ８からの指示信号に従って上記開信号または閉信号を生成して、対応するメインリレー４、５、及びプリチャージリレー７を開状態または閉状態とする。なお、車輌ＥＣＵ８は、イグニッションキー、アクセルペダルやブレーキペダルなどのＨＥＶの各部からのユーザの操作に応じた駆動信号を入力するとともに、その入力した駆動信号を基に電池ＥＣＵ３やＨＥＶに搭載されたエンジンなどの各部への指示信号を出力するようになっている。

また、電池ＥＣＵ３は、図１に二点鎖線の矢印で示す、上記正極側リレーの高電位出力端子Ｓ１側と上記負極側リレーの二次電池Ｂの負極端子側との間の第１の電圧Ｖ１及び負極側リレーの低電位出力端子Ｓ２側と正極側リレーの二次電池Ｂの正極端子側との間の第２の電圧Ｖ２を測定することにより、正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理をそれぞれ行うように構成されている（詳細は後述。）。

ここで、図２も参照して、電池ＥＣＵ３の構成について具体的に説明する。

図２は、図１に示した電池ＥＣＵの具体的な構成を示すブロック図である。

図２に示すように、電池ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータのＣＰＵやＭＰＵ等に機能的に設けられた端子電圧測定部３１、供給電圧測定部３２、リレー制御部３３、溶着判定部３４、及び主演算部３５と、同マイクロコンピュータのメモリ等を用いて構成された記憶部３６とを備えている。

端子電圧測定部３１には、二次電池Ｂの電池ブロックＢ１〜Ｂ２０（図１）毎の正極端子側及び負極端子側にそれぞれ繋げられた電力線Ｗ２、Ｗ３（図１）が接続されており、二次電池Ｂの端子電圧を電池ブロックＢ１〜Ｂ２０毎に測定するよう構成されている。そして、端子電圧測定部３１は、測定した端子電圧（二次電池Ｂ全体での総電圧を含む。）を記憶部３６に適宜記憶させるようになっている。なお、図１では、図面の簡略化のために、電力線Ｗ２、Ｗ３を各々一本の線で示している。

供給電圧測定部３２には、高電位出力端子Ｓ１（図１）及び低電位出力端子Ｓ２（図１）にそれぞれ繋げられた電力線Ｗ１、Ｗ４（図１）が接続されている。そして、供給電圧測定部３２は、モータ駆動部２（図１）に供給される供給電圧を測定し、測定した供給電圧を記憶部３６に適宜記憶させるようになっている。

リレー制御部３３は、車輌ＥＣＵ８からの指示信号に従って、メインリレー４、５、及びプリチャージリレー７の各リレーに対する開信号または閉信号を実質的に生成し、対応するリレーに出力する。これにより、メインリレー４、５、及びプリチャージリレー７の各リレーは、車輌ＥＣＵ８に入力されたイグニッションキーに対するユーザの操作指示に応じて、開閉動作されることとなり、電源装置１は、ＨＥＶが始動されたときにモータ駆動部２への電力供給を許容し、かつ、ＨＥＶが停止されたときに電力供給を止めることが可能となる。

溶着判定部３４には、正極側リレーの溶着チェック処理を行う第１のリレー溶着判定部３４ａと、負極側リレーの溶着チェック処理を行う第２のリレー溶着判定部３４ｂとが設けられている。第１のリレー溶着判定部３４ａは、記憶部３６を参照して、供給電圧測定部３２に入力された高電位出力端子Ｓ１の電位と、端子電圧測定部３１に入力された二次電池Ｂの負極端子の電位との差を求めることにより、第１の電圧Ｖ１を測定する。また、第１のリレー溶着判定部３４ａは、測定した第１の電圧Ｖ１と、記憶部３６内に予め格納されている第１の閾値との比較を行うことにより、正極側リレー、つまりメインリレー４及びプリチャージリレー７の少なくとも一方が溶着しているか否かについて判定する。

また、第２のリレー溶着判定部３４ｂは、記憶部３６を参照して、端子電圧測定部３１に入力された二次電池Ｂの正極端子の電位と、供給電圧測定部３２に入力された低電位出力端子Ｓ２の電位との差を求めることにより、第２の電圧Ｖ２を測定する。また、第２のリレー溶着判定部３４ｂは、測定した第２の電圧Ｖ２と、記憶部３６内に予め格納されている第２の閾値との比較を行うことにより、負極側リレー、つまりメインリレー５が溶着しているか否かについて判定する。

主演算部３５は、二次電池Ｂの放電量、充電量、残存容量（ＳＯＣ）等の当該二次電池Ｂに関する上記所定の情報を管理しつつ、二次電池Ｂの出力制御を行うように構成されている。また、この主演算部３５は、記憶部３６を参照することにより、二次電池Ｂの電池温度の測定結果を用いて、上記ＳＯＣ等を算出するよう構成されており、二次電池Ｂの許容充電量や出力可能な放電電力の上限値を適切に求めたり、二次電池Ｂの劣化判定を正確に行ったりするように構成されている。さらには、主演算部３５は、所定周期または車輌ＥＣＵ８からの指示信号に従って、管理している情報や各種測定結果などを当該車輌ＥＣＵ８に出力するようになっている。

記憶部３６には、本発明の制御プログラムや電池ＥＣＵ３の各部を機能させるための各種プログラムが格納されている。また、この記憶部３６には、電池ＥＣＵ３内の各部で測定された測定データなどが適宜保持されるようになっている。

続いて、上記のように構成された本実施の形態の電源装置１の動作について、図３〜図６も参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、上記正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理について主に説明する。

図３は上記車輌の始動動作時での主な動作を示すフローチャートであり、図４は上記車輌の始動動作時での図１に示した各リレーの開閉状態を示すタイミングチャートである。図５は図３に示したリレー溶着チェック処理に含まれる正極側リレーの具体的な溶着チェック処理を示すフローチャートであり、図６は図３に示したリレー溶着チェック処理に含まれる負極側リレーの具体的な溶着チェック処理を示すフローチャートである。

図３のステップＳ１に示すように、電池ＥＣＵ３は、イグニッションキーに対するオン操作に応じた始動（指示）信号が車輌ＥＣＵ８から入力されるまでスタンバイモードで待機する。そして、図４（ｄ）に示す時点Ｔ０において、イグニッションキーがユーザによりインアクティブからアクティブに切り換えられると、車輌ＥＣＵ８は上記始動信号を電池ＥＣＵ３に出力する。

続いて、図３のステップＳ２に示すように、電池ＥＣＵ３がスタンバイモードから通常モードに切り換えられると、電池ＥＣＵ３は新たな電力供給に備えて二次電池Ｂの放電量などの所定値をリセットする初期化処理を行う。そして、初期化処理が終了すると、メインリレー４、５、及びプリチャージリレー７の全てのリレーがインアクティブ（開状態）である時点Ｔ１（図４）において、電池ＥＣＵ３では、図３のステップＳ３に示すように、上記第１及び第２の電圧Ｖ１、Ｖ２が取得される。つまり、溶着判定部３４には、端子電圧測定部３１で測定された二次電池Ｂの正極端子及び負極端子の各電位（二次電池Ｂの総電圧の各電位）と、供給電圧測定部３２で測定された高電位出力端子Ｓ１及び低電位出力端子Ｓ２の各電位が記憶部３６から読み込まれる。そして、第１のリレー溶着判定部３４ａが、高電位出力端子Ｓ１の電位から二次電池Ｂの負極端子の電位を引き算することにより、第１の電圧Ｖ１が取得される。一方、第２のリレー溶着判定部３４ｂが、二次電池Ｂの正極端子の電位から低電位出力端子Ｓ２の電位を引き算することにより、第２の電圧Ｖ２が取得される。その後、図３のステップＳ４に示すように、溶着判定部３４では、取得された第１及び第２の電圧Ｖ１、Ｖ２を用いたリレー溶着チェック処理が実行される。

また、このリレー溶着チェック処理では、図５及び図６に示すように、正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理が並行して同時に行われる。

具体的には、図５のステップＳ５に示すように、第１のリレー溶着判定部３４ａは、上記ステップＳ３で取得された第１の電圧Ｖ１と記憶部３６内の第１の閾値との比較を行い、第１の電圧Ｖ１が第１の閾値以下であることを判別したときには、第１のリレー溶着判定部３４ａは、メインリレー４及びプリチャージリレー７に溶着が生じていないと判断する（ステップＳ６）。

一方、上記ステップＳ５において、第１のリレー溶着判定部３４ａが、第１の電圧Ｖ１が第１の閾値よりも大きいことを判別したときには、第１のリレー溶着判定部３４ａは、メインリレー４及びプリチャージリレー７の少なくとも一方に溶着が生じていると判断し（ステップＳ７）、車輌ＥＣＵ８に対して、正極側リレーに溶着が発生している旨の異常通報を行う（ステップＳ８）。

また、図６のステップＳ９に示すように、第２のリレー溶着判定部３４ｂは、上記ステップＳ３で取得された第２の電圧Ｖ２と記憶部３６内の第２の閾値との比較を行い、第２の電圧Ｖ２が第２の閾値以下であることを判別したときには、第２のリレー溶着判定部３４ｂは、メインリレー５に溶着が生じていないと判断する（ステップＳ１０）。

一方、上記ステップＳ９において、第２のリレー溶着判定部３４ｂが、第２の電圧Ｖ２が第２の閾値よりも大きいことを判別したときには、第２のリレー溶着判定部３４ｂは、メインリレー５に溶着が生じていると判断し（ステップＳ１１）、車輌ＥＣＵ８に対して、負極側リレーに溶着が発生している旨の異常通報を行う（ステップＳ１２）。

また、上記ステップＳ６及びＳ１０において、第１及び第２のリレー溶着判定部３４ａ、３４ｂが正極側リレー及び負極側リレーに溶着が生じていないとそれぞれ判断すると、電池ＥＣＵ３では、リレー制御部３３が図４に示す時点Ｔ２でプリチャージリレー７及びメインリレー５に対して閉信号を出力する。これにより、プリチャージリレー７及びメインリレー５は閉状態となり、コンデンサ９への予備充電が開始されて、インバータ電圧が立ち上がる。その後、時点Ｔ２から所定時間が経過した時点Ｔ３において、リレー制御部３３がメインリレー４に対して閉信号を出力することでメインリレー４は閉状態となり、モータ駆動部２への電力供給が実質的に開始される。

以上のように構成された本実施の形態の電源装置１では、メインリレー４及びプリチャージリレー７（正極側リレー）とメインリレー５（負極側リレー）との正極側リレー及び負極側リレー双方の全てのリレーが開状態であるときに、電池ＥＣＵ（制御部）３が第１及び第２の電圧Ｖ１、Ｖ２を測定することにより、電池ＥＣＵ３は正極側リレー及び負極側リレーが各々溶着しているか否かについてそれぞれ判定している。このように、本実施の形態の電源装置１では、正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行うときに上記全てのリレーを開状態にしているので、上記従来例と異なり、二次電池Ｂをモータ制御部（機器）２から電気的に切り離した状態で、当該機器から独立して各溶着チェック処理を同時に行うことができる。しかも、上記従来例と異なり、機器側に電圧計などを設ける必要がない。従って、本実施の形態の電源装置１では、機器の種類や構成などにかかわらず、正極側リレー及び負極側リレーの溶着チェック処理を短時間で簡単に行うことができる。

また、本実施の形態の電源装置１では、図４に時点Ｔ１〜時点Ｔ２で示したように、メインリレー４、５及びプリチャージリレー７を全く閉状態とすることなく、上記の各溶着チェック処理が行われるので、各リレーでの開閉状態を切り換えるのに必要な切換時間（例えば、２００ｍｓｅｃ程度）を確実に不要とし、上記時点Ｔ１〜時点Ｔ２で示した短い時間（例えば、５０ｍｓｅｃ程度）で正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行うことができる。

また、本実施の形態における電池ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータに、図３、図５、及び図６に示す各種処理を具現化させる制御プログラムをインストールし、この制御プログラムを実行することによって、実現することができる。

更に、ＨＥＶの分野においては、車輌ＥＣＵが電池ＥＣＵとしても機能する態様が考えられる。この態様においては、上記実施の形態における電池ＥＣＵ３は、車輌ＥＣＵ８を構成するマイクロコンピュータに、上記制御プログラムをインストールし、この制御プログラムを実行することによって、実現することができる。

尚、上記実施の形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、本発明をＨＥＶに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動力源がモータのみで構成された電気自動車や電動車椅子等の電動車輌、コンピュータ等の電子機器のバックアップ電源、あるいは屋外等で使用される電気機器などの各種電力源として本発明を適用することができる。

また、上記の説明では、二次電池の正極端子に対して電気的に並列に接続されたメインリレー及びプリチャージリレーを有する正極側リレーと、二次電池の負極端子に対して接続されたメインリレーからなる負極側リレーとを用いた場合について説明したが、本発明の正極側リレー及び負極側リレーは電力供給先の機器と正極端子及び負極端子との間にそれぞれ設けられたものであれば正極側リレー及び負極側リレーの各リレーの構成、設置数等は上記のものに何等限定されるものではない。具体的にいえば、プリチャージリレーを負極側のメインリレーに並列に接続してもよい。また、機器にコンデンサが設けられていない場合でも、電流制限用の抵抗が直列に接続されたサブリレーを正極側のメインリレーに並列に接続した構成でもよい。

また、上記の説明では、ＨＥＶの始動動作時に正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行う場合について説明したが、本発明は二次電池の正極端子及び負極端子に接続された全てのリレーを開状態にして当該二次電池を機器から電気的に切り離した状態で、正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行うものであればよく、例えば車輌の停止時に正極側リレー及び負極側リレーの全てのリレーが開状態にされた後に各溶着チェック処理を実施してもよい。また、機器側に短絡事故が生じて全てのリレーが強制的に開状態とされた後に各溶着チェック処理を行う構成でもよい。

また、上記の説明以外に、例えば図１に二点鎖線の矢印にて示したように、正極側リレーの高電位出力端子側と負極側リレーの二次電池の負極端子側との間の第１の電圧Ｖ１及び負極側リレーの低電位出力端子側と正極側リレーの二次電池の正極端子側との間の第２の電圧Ｖ２を測定するための２つの電圧計を電源装置に設置して、正極側リレー及び負極側リレーを開状態にしたときでの上記２つの電圧計の測定結果を基に当該正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行うこともできる。但し、上記実施の形態のように、第１のリレー溶着判定部が、端子電圧測定部及び供給電圧測定部にそれぞれ入力された高電位出力端子の電位及び二次電池の負極端子の電位を用いて、第１の電圧Ｖ１を測定することで正極側リレーの溶着チェック処理を実施し、さらに第２のリレー溶着判定部が、端子電圧測定部及び供給電圧測定部にそれぞれ入力された二次電池の正極端子の電位及び低電位出力端子の電位を用いて、第２の電圧Ｖ２を測定することで負極側リレーの溶着チェック処理を実施する場合の方が、各溶着チェック処理を同時に行わせて、リレー溶着チェック処理の処理時間をより確実に短縮することができる点で好ましい。

また、電源装置に本来必要とされる端子電圧測定部及び供給電圧測定部で測定したデータを用いて、上記の各溶着チェック処理を行うので、専用の電気配線や第１及び第２の各電圧を測定する電圧測定部の設置を省略することができ、電源装置の内部回路を複雑で大規模化することなく、各溶着チェック処理を実施することができる点でも好ましい。

本発明にかかる電源装置、及びその制御方法は、二次電池とこの二次電池から電力を供給される機器（外部装置）との間に設けられた正極側リレー及び負極側リレーの各溶着チェック処理を行えるため、二次電池から機器に電力供給を適宜行う電源装置に対して有効である。

本発明の一実施の形態にかかる電源装置及びこれを搭載した車輌の要部構成を説明する図である。図１に示した電池ＥＣＵの具体的な構成を示すブロック図である。上記車輌の始動動作時での主な動作を示すフローチャートである。上記車輌の始動動作時での図１に示した各リレーの開閉状態を示すタイミングチャートである。図３に示したリレー溶着チェック処理に含まれる正極側リレーの具体的な溶着チェック処理を示すフローチャートである。図３に示したリレー溶着チェック処理に含まれる負極側リレーの具体的な溶着チェック処理を示すフローチャートである。従来の電源装置の構成を示すブロック図である。図７に示した従来の電源装置でのリレー溶着チェック処理を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１電源装置
２モータ駆動部（機器）
３電池ＥＣＵ（制御部）
３１端子電圧測定部
３２供給電圧測定部
３４ａ第１のリレー溶着判定部
３４ｂ第２のリレー溶着判定部
４正極側のメインリレー（正極側リレー）
５負極側のメインリレー（負極側リレー）
６抵抗
７プリチャージリレー（正極側リレー）
Ｂ二次電池（組電池）
Ｍモータ（機器）
Ｓ１高電位出力端子
Ｓ２低電位出力端子
Ｖ１第１の電圧
Ｖ２第２の電圧

Claims

機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置であって、
前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレーと、
前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーと、
前記正極側リレー及び前記負極側リレーを各々開状態または閉状態にする制御部とを備え、
前記制御部は、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧を測定することにより、前記正極側リレーが溶着しているか否かについて判定するとともに、前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定することにより、前記負極側リレーが溶着しているか否かについて判定する、
ことを特徴とする電源装置。
前記制御部には、一端部及び他端部が前記二次電池の前記正極端子及び前記負極端子にそれぞれ接続されて、当該二次電池の端子電圧を測定する端子電圧測定部と、
一端部及び他端部が前記高電位出力端子及び前記低電位出力端子にそれぞれ接続されて、前記機器に供給される供給電圧を測定する供給電圧測定部と、
前記供給電圧測定部に入力された前記高電位出力端子の電位と、前記端子電圧測定部に入力された前記二次電池の前記負極端子の電位との差を求めることにより、前記第１の電圧を測定するとともに、測定した前記第１の電圧が第１の閾値よりも大きいときに、前記正極側リレーが溶着していると判定する第１のリレー溶着判定部と、
前記端子電圧測定部に入力された前記二次電池の前記正極端子の電位と、前記供給電圧測定部に入力された前記低電位出力端子の電位との差を求めることにより、前記第２の電圧を測定するとともに、測定した前記第２の電圧が第２の閾値よりも大きいときに、前記負極側リレーが溶着していると判定する第２のリレー溶着判定部とを備えている請求項１に記載の電源装置。
前記正極側リレーには、一端及び他端が前記二次電池の前記正極端子及び前記高電位出力端子に接続されたメインリレーと、
電流制限用の抵抗を介在させて前記メインリレーに並列に接続されるとともに、前記機器に予備充電を行わせるためのプリチャージリレーとが含まれている請求項１または２に記載の電源装置。
前記二次電池は、複数個の単電池を電気的に直列に接続した組電池である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
前記二次電池が、モータを備えた車輌に搭載され、前記モータに電力を供給する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置の制御方法であって、
前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレー、及び前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧、及び前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定する工程と、
前記第１の電圧の測定結果及び第２の電圧の測定結果を用いて、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが溶着しているか否かについてそれぞれ判定する工程と
を備えたことを特徴とする電源装置の制御方法。
機器に電力を供給する二次電池を備えた電源装置の制御方法を、コンピュータに実行させるための制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、前記二次電池の正極端子と前記機器に接続される高電位出力端子との間に設けられた正極側リレー、及び前記二次電池の負極端子と前記機器に接続される低電位出力端子との間に設けられた負極側リレーが開状態であるときに、前記正極側リレーの前記高電位出力端子側と前記負極側リレーの前記二次電池の前記負極端子側との間の第１の電圧、及び前記負極側リレーの前記低電位出力端子側と前記正極側リレーの前記二次電池の前記正極端子側との間の第２の電圧を測定するステップと、
前記第１の電圧の測定結果及び第２の電圧の測定結果を用いて、前記正極側リレー及び前記負極側リレーが溶着しているか否かについてそれぞれ判定するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする電源装置の制御プログラム。