CN103072490B - 车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆。使行驶用电池组与底盘接地绝缘的同时可靠地将电池的电压信号传送到车辆侧。车辆的电源装置具备：第一测量电路，其检测行驶用电池组的电池的电压；第二测量电路，其检测过充电和过放电。电源装置具备：高压侧电源电路，其对第一和第二测量电路供给行驶用电池组的电力；绝缘电路，其将第一和第二测量电路的输出绝缘地输出到车辆侧；低压侧电源电路，其对绝缘电路供给电子设备用电池组的电力。在电源装置中，通过高压侧电源电路而成为动作状态的第一和第二测量电路经由通过第一低压侧电源电路而成为动作状态的第一和第二绝缘电路分别对车辆输出电压信号和异常信号。

Description

车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆，该车辆用的电源装置具备检测构成使车辆行驶的行驶用电池组的电池的电压进一步检测该电池的过充电和过放电的电路。
背景技术
车辆用的电源装置检测构成行驶用电池组的电池的电压，在保护电池的同时控制行驶用电池组的充放电。该电源装置为了提高输出电压增大输出，而串联连接多个电池来提高输出电压。该电源装置检测各电池的电压，在检测各电池的电压的不平衡、过充电、过放电的同时控制充放电。这是因为在电池的电压出现不平衡时，特定的电池容易过充电或过放电，过充电、过放电使电池显著劣化，显著缩短电池的寿命。进一步，作为车辆用的电源装置，开发出了通过两个电路检测电池的电压来进一步提高可靠性的装置(参照专利文件1)。
专利文件1：日本特开2008-125236号公报
发明内容
发明要解决的问题
通过两个电路检测电池的电压的车辆用的电源装置在一个电路故障的状态下，通过另一个电路检测电池的电压，从而能够提高可靠性。该电源装置能够从搭载在车辆上的12V的电子设备用电池组向检测电池的电压的电路供给电力而使其成为动作状态，但根据该电路结构，需要将行驶用电池组的地线与车辆的底盘接地连接。在将行驶用电池组的地线与底盘接地连接时，无法使高电压的行驶用电池组与底盘接地绝缘，因此难以确保防止触电等安全性。
通过从行驶用电池组向检测行驶用电池组的电压的电路供给电力并利用绝缘电路将检测电压的电路的输出信号绝缘地输出到车辆侧，能够消除该缺点。然而，根据该电路结构，存在以下缺点，即，如果绝缘电路故障，则即使检测电压的电路正常动作，也无法将电池的电压信号传送到车辆侧。
本发明是以进一步解决以上缺点为目的而开发的。本发明的重要目的在于提供一种能够在使行驶用电池组与车辆的底盘接地绝缘来确保安全性的同时更可靠且稳定地将电池的电压信号传送到车辆侧的车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆。
用于解决问题的方案和发明效果
本发明的车辆用的电源装置具备：行驶用电池组1，其对使车辆行驶的电动机供给电力；第一测量电路2，其检测构成该行驶用电池组1的电池10的电压；以及第二测量电路3，其根据构成行驶用电池组1的电池10的电压来检测过充电和过放电。进一步，车辆用的电源装置还具备：高压侧电源电路4，其使行驶用电池组1与车辆的底盘接地9绝缘，并且对第一测量电路2和第二测量电路3的电源线供给行驶用电池组1的电力；绝缘电路5，其将第一测量电路2的输出和第二测量电路3的输出绝缘地输出到车辆侧；以及低压侧电源电路6，其以搭载在车辆中的电子设备用电池组7为电源，对绝缘电路5的电源线供给电力。绝缘电路5具备：第一绝缘电路5A，其将第一测量电路2的输出绝缘地输出到车辆侧；以及第二绝缘电路5B，其将第二测量电路3的输出绝缘地输出到车辆侧。进一步，低压侧电源电路6具备：第一低压侧电源电路6A，其对第一绝缘电路5A的电源线供给电力；以及第二低压侧电源电路6B，其对第二绝缘电路5B的电源线供给电力。高压侧电源电路4对第一测量电路2和第二测量电路3的电源线供给行驶用电池组1的电力，第一低压侧电源电路6A对第一绝缘电路5A的电源线供给电力，第二低压侧电源电路6B对第二绝缘电路5B的电源线供给电力，通过高压侧电源电路4而成为动作状态的第一测量电路2经由通过第一低压侧电源电路6A而成为动作状态的第一绝缘电路5A对车辆侧输出电压信号，通过高压侧电源电路4而成为动作状态的第二测量电路3经由通过第二低压侧电源电路6B而成为动作状态的第二绝缘电路5B对车辆侧输出电池10的异常信号。
以上的电源装置的特征在于：能够在使行驶用电池组与车辆的底盘接地绝缘而确保安全性的同时，更可靠且稳定地将电池的电压信号、异常信号传送到车辆侧。这是因为：从对行驶用电池组的电力进行变换输出的高压侧电源电路对检测电池的电压的第一测量电路和检测过充电和过放电的第二测量电路的电源线供给电力，将行驶用电池组侧的接地线与底盘接地绝缘，并且通过绝缘电路将与底盘接地绝缘地输出的第一测量电路和第二测量电路的信号输出到车辆侧，并且通过第一绝缘电路将第一测量电路的信号绝缘地输出到车辆侧，通过第二绝缘电路第二测量电路的信号绝缘地输出到车辆侧，进一步，从对电子设备用电池组的电力进行变换输出的第一低压侧电源电路对第一绝缘电路的电源线供给电力，从第二低压侧电源电路对第二绝缘电路的电源线供给电力，来使它们成为动作状态。即使第一测量电路、第一绝缘电路、第一低压侧电源电路故障，或者第二测量电路、第二绝缘电路、第二低压侧电源电路故障，以上的车辆用的电源装置也能够可靠地将电池的电压或电池的过充电、过放电输出到车辆侧，能够在车辆侧在安全地保护行驶用电池组的同时对行驶用电池组进行充放电。
本发明的车辆用的电源装置能够还具备对第一测量电路2的输出信号进行运算的CPU 8，经由第一绝缘电路5A将通过该CPU 8运算出的信号输出到车辆侧。
以上的电源装置能够通过CPU对由第一测量电路检测出的信号进行运算并输出到车辆侧。因此，能够在简化通过第一测量电路检测电池电压的电路的同时，例如检测串联地连接多个电池而成的行驶用电池组的电池的连接点的电压，检测出各电池的电压而输出到车辆侧。
本发明的车辆用的电源装置还能够是第一绝缘电路5A具备绝缘型DC/DC变换器12，该绝缘型DC/DC变换器12将从第一低压侧电源电路6A输入的电力绝缘地供给到CPU 8。
以上的电源装置能够从内置于绝缘电路的DC/DC变换器对设置于高压侧的CPU供给电力，即能够通过低压侧电源电路和绝缘电路的DC/DC变换器将电子设备用电池组的电力变换为CPU的动作电压并供给到CPU。因此，不需要从行驶用电池组对CPU供给电力，能够减少行驶用电池组的耗电，并且不从行驶用电池组的一部分电池对CPU供给电力，因此能够防止在行驶用电池组的电池电压中产生不平衡。
本发明的车辆用的电源装置还能够是具备对第一绝缘电路5A的输出信号进行运算的CPU 8，低压侧电源电路6对CPU 8供给动作电力，将由CPU 8运算出的信号输出到车辆侧。
以上的电源装置的特征在于将CPU设置在第一绝缘电路的输出侧即低压侧，因此将CPU的接地线与底盘接地连接，并且不经由绝缘电路的DC/DC变换器就能够从低压侧电源电路对CPU供给电力，因此，能够简化对CPU供给电力的电路。本发明的车辆具备以上任一项所记载的电源装置。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的车辆用的电源装置的框图。
图2是本发明的其他实施例的车辆用的电源装置的框图。
图3是表示第一测量电路的一个例子的电路图。
图4是表示第二测量电路的一个例子的电路图。
图5是表示将电源装置搭载在通过引擎和电动机进行行驶的混合动力汽车中的例子的框图。
图6是表示将电源装置搭载在只通过电动机进行行驶的电动汽车中的例子的框图。
附图标记说明
1：行驶用电池；1A：电池模块；1B：电池模块；2：第一测量电路；3：第二测量电路；4：高压侧电源电路；5：绝缘电路；5A：第一绝缘电路；5B第二绝缘电路；6：低压侧电源电路；6A：第一低压侧电源电路；6B：第二低压侧电源电路；7：电子设备(電装)用电池组；8：CPU；9：底盘接地；10：电池；11：连接点；12：DC/DC变换器；13：车辆侧ECU；17：电压检测线；18：中间基准点；19：基准连接线；21：电阻分压电路；22：多路转接器；23：电压检测部；23A：差动放大器；23a：基准输入侧端子；23b：电压输入侧端子；24：A/D转换器；25：电阻器；25A：串联电阻；25B：并联电阻；27：电压输入端子；28：基准输入端子；31：差动放大器；31A：第一差动放大器；31B：第二差动放大器；32：基准电压；32A：第一基准电压；32B：第二基准电压；33：缓冲放大器；34：判断电路；35：切换开关；36：控制电路；90：电源装置；93：电动机；94：发电机；95：DC/AC逆变器；96：引擎；EV：车辆；HV：车辆。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施例。其中，以下所示的实施例例示用于将本发明的技术思想具体化的车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆，本发明的车辆用的电源装置和具备该电源装置的车辆并不限定于以下的实施例。进一步，本说明书对“权利要求”、“用于解决问题的方案”的栏中所示的部件附加与实施例示出的部件对应的编号以容易理解权利要求。但是，决不是将权利要求所示的部件限定于实施例的部件。
图1和图2的框图所示的车辆用的电源装置具备：行驶用电池组1，该行驶用电池组1是用连接点11将多个电池10相互串联连接而成的；第一测量电路2，其检测构成该行驶用电池组1的各电池10的电压来检测电池10的状态；第二测量电路3，其进一步检测各电池10的电压来检测电池10的过充电和过放电；高压侧电源电路4，其向第一测量电路2和第二测量电路3的电源线供给电力；第一绝缘电路5A，其将第一测量电路2的输出信号绝缘地输出到车辆侧；第二绝缘电路5B，其将第二测量电路3的输出信号绝缘地输出到车辆侧；第一低压侧电源电路6A，其以搭载在车辆中的电子设备用电池组7为电源，对第一绝缘电路5A的电源线供给电力；以及第二低压侧电源电路6B，其对第二绝缘电路5B的电源线供给电力。
另外，在图1和图2中，为了容易理解从行驶用电池组1和电子设备用电池组7向各电路供给动作电力的情况，而用粗线显示电力供给线。
进一步，图1和图2所示的电源装置具备CPU 8，该CPU 8对第一测量电路2的输出进行运算并输出到车辆侧。图1的电源装置将CPU 8设置在作为高压侧的电源装置侧，通过第一绝缘电路5A将CPU 8的输出绝缘地输出到作为低压侧的车辆侧。图2的电源装置将CPU 8设置在作为低压侧的车辆侧，因此，通过第一绝缘电路5A将第一测量电路2的输出绝缘地输出到CPU 8，将CPU 8的输出不绝缘地输出到车辆侧。
图1所示的车辆用的电源装置将第一测量电路2、第二测量电路3、CPU 8设置在高压侧，将第一低压侧电源电路6A和第二低压侧电源电路6B设置在低压侧，通过第一绝缘电路5A和第二绝缘电路5B使高压侧与低压侧绝缘来从高压侧向低压侧传送信号。
图2所示的车辆用的电源装置将第一测量电路2和第二测量电路3设置在高压侧，将CPU 8、第一低压侧电源电路6A和第二低压侧电源电路6B设置在低压侧。
绝缘电路5是双向的通信单元，其构成为能够将来自电源装置侧的信号以绝缘的状态输出到车辆侧，并且将来自车辆侧的信号以绝缘的状态输出到电源装置侧。作为输出的具体信号，有第一测量电路2、第二测量电路3、CPU 8的检测信号、车辆侧ECU 13的控制信号等。对于绝缘通信的结构，没有示出具体的电路结构，但存在使用了变压器等的磁绝缘通信、使用了光耦合器等的光绝缘通信等各种方式，能够采用任意的结构。另外，在本实施方式中，使用了以下的绝缘电路，该绝缘电路具备使用了空芯变压器的磁绝缘元件和后述的DC/DC变换器12。另外，第一绝缘电路5A和第二绝缘电路5B的基本电路结构相同。
与行驶用电池组1连接的高压侧不将接地线与底盘接地9连接而与底盘接地9绝缘，以防止高电压触电等，低压侧将接地线与车辆的底盘接地9连接。
从行驶用电池组1经由高压侧电源电路4对设置在高压侧的第一测量电路2和第二测量电路3的电源线供给电力。高压侧电源电路4对行驶用电池组1的电压进行降压后对第一测量电路2和第二测量电路3的电源线供给电力。图1和图2的电源装置将行驶用电池组1分割为两组电池模块1A、1B，并将两组电池模块1A、1B串联连接。但是，行驶用电池组并不必须分割为两组电池模块，能够由一组电池模块构成，也能够由三组以上的电池模块构成。
图1所示的电源装置从一个高压侧电源电路4对第一测量电路2和第二测量电路3双方的电源线供给电力。图示的电源装置从串联连接的两组电池模块1A、1B的正极侧的输出对高压侧电源电路4供给电力。该构造为在高压侧设置一个高压侧电源电路4来对第一测量电路2和第二测量电路3双方的电源线供给电力，因此，在简化电路结构的同时能够降低成本。
另外，图2的电源装置设置两组高压侧电源电路4，从正极侧的电池模块1A对一个高压侧电源电路4供给电力，从负极侧的电池模块1B对另一个高压侧电源电路4供给电力。该电源装置从一个高压侧电源电路4对第一测量电路2的电源线供给电力，从另一个高压侧电源电路4对第二测量电路3的电源线供给电力。但是，也能够从串联连接的电池模块向两组高压侧电源电路供给电力。
从设置在低压侧的低压侧电源电路6对绝缘电路5的电源线供给电力。从第一低压侧电源电路6A对第一绝缘电路5A的电源线供给电力，从第二低压侧电源电路6B对第二绝缘电路5B的电源线供给电力。第一低压侧电源电路6A和第二低压侧电源电路6B将从电子设备用电池组7供给的12V的直流变换为第一绝缘电路5A和第二绝缘电路5B的电源线的电压(例如5V)并输出。
无论CPU 8是如图1所示那样位于高压侧还是如图2所示那样位于低压侧，都从电子设备用电池组7，即从低压侧对其电源线供给电力。图1的电源装置通过第一低压侧电源电路6A将电子设备用电池组7的电压(12V)变换为第一绝缘电路5A的电源电压(5V)，进一步通过内置于第一绝缘电路5A中的绝缘型DC/DC变换器12，将第一绝缘电路5A的电源电压(5V)绝缘地供给到CPU 8的电源线。因此，第一绝缘电路5A内置有绝缘型DC/DC变换器12，通过绝缘型DC/DC变换器12将从第一低压侧电源电路6A输入的电力(5V)绝缘地输出到CPU 8的电源线。
另外，绝缘电路5(第一绝缘电路5A和第二绝缘电路5B)也能够构成为不设置DC/DC变换器12。对于该结构的绝缘电路5，除了从低电压侧供给电源以外，还需要从高电压侧供给电源，因此，构成为除了从电子设备用电池组7对绝缘电路5供给电源以外，还从高电压侧对绝缘电路5供给电源。具体地说，构成为从与来自电子设备用电池组7的电源供给不同的对第一测量电路2、第二测量电路3进行供给的电源线对第一绝缘电路5A供给。例如，在使用光耦合器的绝缘电路中，一般不在绝缘电路中内置DC/DC变换器，因此，需要对构成绝缘电路的发光元件和受光元件双方供给电源。换言之，根据绝缘电路的结构，第一绝缘电路5A还能够构成为从低电压侧电源电路接受电力的供给，并且进一步从高电压侧电源电路接受电力的供给。
图2的电源装置将CPU 8设置在低压侧，即设置在第一绝缘电路5A的输出侧，因此，从第一低压侧电源电路6A对CPU 8的电源线供给电力。该电源装置由第一低压侧电源电路6A对第一绝缘电路5A和CPU 8双方的电源线供给电力。
构成行驶用电池组1的电池10是一个二次电池。其中，电池也能够串联连接多个二次电池。将电池10设为一个二次电池的行驶用电池组1的二次电池为锂离子电池或锂聚合物电池。设置串联连接多个二次电池而成的电池的行驶用电池组的二次电池为镍氢电池、镍镉电池等。在设置串联连接多个二次电池而成的电池的行驶用电池组中，例如设置将三个~六个二次电池串联连接而成的电池。其中，对于行驶用电池组的电池，能够设为能充电的所有的电池，另外能够设为将一个或多个二次电池串联连接而成的电池。
第一测量电路2检测各连接点11相对于行驶用电池组1的接地线的电压来检测各电池10的电压。图3示出第一测量电路2的电路图。该图所示的第一测量电路2检测各电池10的连接点11相对于作为两组电池模块1A、1B的连接点的中间基准点18的电压来检测各电池10的电压。该第一测量电路2检测全部连接点11的电压来检测全部电池10的电压。
图1~图3的电源装置将行驶用电池组1分割为正极侧的电池模块1A和负极侧的电池模块1B，并将其串联连接，通过一个第一测量电路2检测构成各电池模块1A、1B的电池10的电压。该第一测量电路2如图3所示那样，通过多路转接器22切换电池10的连接点11来检测各连接点11的电压。但是，也能够对连接多个电池而成的行驶用电池组设置多个第一测量电路，将多个电池分割为多组来检测电压。例如，对于由两组电池模块构成行驶用电池组的电源装置，也能够设置两个第一测量电路，通过各第一测量电路来检测各电池模块的电池的电压。
第一测量电路2检测连接点11相对于中间基准点18的电压，根据检测出的连接点11的电位差来运算各电池10的电压。中间基准点18经由基准连接线19与第一测量电路2的基准输入端子28连接。基准连接线19是引线，其一端经由端子、连接器与行驶用电池组1的中间基准点18连接，另一端与第一测量电路2的基准输入端子28连接。该基准连接线19为第一测量电路2的接地线。但是，成为第一测量电路2的接地线的基准连接线19不与车辆的底盘接地9连接。这是为了防止触电。
电池10的连接点11作为电压检测点，经由电压检测线17与第一测量电路2的电压输入端子27连接。第一测量电路2检测连接点11相对于中间基准点18的电压来运算各电池10的电压。虽然未图示，但是第一测量电路也能够在各电压检测线上连接短路电流限制电阻。在电压检测线短路时，该短路电流限制电阻防止流过大的短路电流。短路电流限制电阻的电阻大到数十kΩ，能够将短路电流限制为小电流。
图3的第一测量电路2具备：电阻分压电路21，其对各电池10的连接点11的电压进行分压；多路转接器22，其时分割地进行切换来检测由电阻分压电路21分压后的电压；电压检测部23，其与多路转接器22的输出侧连接；以及A/D转换器24，其将电压检测部23的输出转换为数字信号并输出。
对于电阻分压电路21，串联连接两个电阻器25来对连接点11的电压进行分压，并输入到多路转接器22。连接点11的最高电压是比多路转接器22的最高输入电压高的电压。电阻分压电路21按照特定的分压比来降低连接点11的电压。按照串联连接的电阻器25的电阻来确定电阻分压电路21的分压比。通过与和多路转接器22的输入并联连接的并联电阻25B相比增大串联连接的串联电阻25A的电阻，能够增大电阻分压电路21的分压比，即降低多路转接器22的输入电压。
理想的是电阻分压电路21将连接点11的电压降低为数V而输入到多路转接器22。按照电阻的比来确定电阻分压电路21使连接器11的电压降低的比例，因此，检测出的电压在经过电压检测部23、A/D转换器24后由CPU8进行运算，考虑电阻分压电路21的分压比而校正为实际的电压。例如，如果电阻分压电路21的分压比是1/50，则CPU 8将检测出的电压的50倍作为连接点11的电压。
电阻分压电路21与各连接点11连接。即，全部连接点11的电压通过电阻分压电路21进行降压后输入到多路转接器22。与各连接点11连接的电阻分压电路21的分压比被设定为使多路转接器22的输入电压大致相等。
多路转接器22与电压检测部23的输入侧连接，切换多个连接点11来将各连接点11的电压输入到电压检测部23。多路转接器22切换要检测电压的连接点11，按顺序将全部电池10的连接点11的电压输出到电压检测部23。因此，多路转接器22与电压检测部23的输入侧连接，按顺序切换电压检测部23所检测的电池10的连接点11。
电压检测部23检测电池10的连接点11相对于中间基准点18的电压来检测电池10的电压。中间基准点18是串联连接的多个电池10的中间点，在中间基准点18的正极侧和负极侧连接有个数大致相等的电池10。图中的电压检测部23是差动放大器23A。差动放大器23A将作为一个输入端子的基准输入侧端子23a与中间基准点18连接，将作为另一个输入端子的电压输入侧端子23b经由多路转接器22与电池10的连接点11连接，检测连接点11相对于中间基准点18的电压。其中，电压检测部并不必须是差动放大器。这是因为还能够将中间连接点与作为放大器的负侧输入端子的基准输入侧端子连接，经由多路转接器将电池的连接点与作为放大器的正侧输入端子的电压输入侧端子连接，来检测连接点相对于中间连接点的电压。
将电池10的电压检测为连接了电池10的两端的连接点11的电位差。例如，在图3中，将电池M2的电压E2检测为V2-V1，将电池M3的电压E3检测为V3-V2。如上所述，通过CPU 8进行处理来进行根据连接点11的电压检测电池10的电压的运算。
图中的第一测量电路2将电压检测部23与多路转接器22的输出侧连接，将A/D转换器24与电压检测部23的输出侧连接。该第一测量电路2通过多路转接器22进行切换来通过电压检测部23按顺序检测连接点11的电压，通过A/D转换器24将电压检测部23的输出转换为数字信号，并输入到CPU 8。CPU 8对所输入的数字信号的电压信号进行运算来检测电池10的电压。
以上的第一测量电路2在输入侧设置多路转接器22，经由该多路转接器22将输入侧按顺序与电池10的连接点11连接，按顺序检测连接点11的电压。所检测的电压通过A/D转换器24被转换为数字信号而输出。根据从A/D转换器24输出的连接点11的电压来检测各电池10的电压。各连接点11的电位差是电池10的电压，因此根据相邻的连接点11的电位差来检测各电池10的电压。也能够通过内置于第一测量电路2中的运算电路(未图示)对作为数字信号的连接点11的电压进行运算来进行检测，但图1和图2的电源装置通过与外部连接的CPU 8来对从第一测量电路2输出的作为数字信号的连接点11的电压进行运算，来运算电池10的电压。CPU 8对作为数字信号而输入的连接点11的电压进行运算来运算各电池10的电压。
如上所述，根据电池10的连接点11的电位差来检测各电池10的电压的第一测量电路2能够简化电路结构。其中，第一测量电路2也能够将各电池的正负电极与输入侧连接来检测各电池电压。
图1的电源装置将对第一测量电路2的输出进行运算来检测各电池10的电压的CPU 8设置在高压侧。该CPU 8根据从第一测量电路2输入的连接点11的电位差来运算各电池10的电压，另外根据电池10的电压运算电池10的剩余容量并输出到输出侧。
图1的电源装置将CPU 8设置在高压侧，因此，通过CPU 8运算出的电池10的电压信号通过第一绝缘电路5A绝缘地输出到车辆侧。从第一绝缘电路5A输出的信号被输入到车辆侧ECU13。图2的电源装置经由第一绝缘电路5A将由第一测量电路2检测出的连接点的电位差传送到CPU 8，根据输入到CPU 8的信号运算电池10的电压、剩余容量，将表示电池10的电压信号、剩余容量的信号输出到车辆侧。从CPU 8输出的信号被输入到车辆侧ECU 13。
第二测量电路3检测构成行驶用电池组1的电池10的过充电和过放电，在任意的电池10过充电或过放电时，向车辆侧输出表示该情况的异常信号。第二测量电路3将电池10的电压与预先存储的最高电压和最低电压进行比较，来判断电池10的过充电和过放电。第二测量电路3在检测出的电池10的电压高于最高电压时判断为过充电，在低于最低电压时判断为过放电。
第二测量电路3由差动放大器和基准电压构成，或由A/D转换器和运算电路构成。图4表示由差动放大器31和基准电压32构成的第二测量电路3。该图所示的第二测量电路3具备：缓冲放大器33，其由设置在输入侧的差动放大器构成；两组差动放大器31，其一个输入端子与缓冲放大器33的输出连接，对另一个输入端子输入基准电压32；以及判断电路34，其根据差动放大器31的输出来判断电池10的过充电和过放电。缓冲放大器33的输入侧经由切换开关35按顺序与各电池10的正负电极连接。通过控制电路36控制切换开关35的接通和断开，按顺序将电池10的正负电极与缓冲放大器33连接。缓冲放大器33按顺序将电池10的电压输出到差动放大器31。
对于两组差动放大器31，通过第一差动放大器31A来检测过充电，通过第二差动放大器31B来检测过放电。在图示的第二测量电路3中，对用于检测过充电的第一差动放大器31A的负侧输入端子输入作为第一基准电压32A的最高电压(在锂离子电池时例如为4.2V)，对用于检测过放电的第二差动放大器31B的负侧输入端子输入作为第二基准电压32B的最低电压(例如为2.5V)。在电池10的电压高于最高电压时，第一差动放大器31A输出“高”，在电池10的电压低于最低电压时，第二差动放大器31B输出“低”。因此，判断电路34在第一差动放大器31A输出“高”时判断为过充电，在第二差动放大器31B输出“低”时判断为过放电。在以上的第二测量电路3中，对负侧输入端子输入基准电压32，但也能够对正侧输入端子输入基准电压来检测过充电和过放电。其中，对正侧输入端子输入基准电压的第二测量电路在第一差动放大器输出“低”的状态下判断为过充电，并且在第二差动放大器输出“高”的状态下判断为过放电。
图4的第二测量电路3通过一个第二测量电路3检测由两组电池模块1A、1B构成的行驶用电池组1的各电池10的过充电和过放电。但是，对于连接多个电池而成的行驶用电池组，也能够设置多个第二测量电路，将多个电池分割为多组来检测过充电和过放电。例如，由两组电池模块构成行驶用电池组的电源装置也能够具备两个第二测量电路，通过各第二测量电路检测构成各电池模块的电池的过充电和过放电。
虽然未图示，但是通过A/D转换器和运算电路判断电池的过充电和过放电的第二测量电路在运算电路中存储最高电压和最低电压，将各电池的电压与所存储的最高电压和最低电压进行比较来判断电池的过充电和过放电。
以上的电源装置如下这样检测构成行驶用电池组1的电压并将电压信号输出到车辆侧，并且检测电池10的过充电和过放电并将异常信号输出到车辆侧。
[各电池10的电压]
第一测量电路2检测串联连接多个电池10而成的行驶用电池组1的电池10的连接点11的电压，通过CPU 8根据检测出的连接点11的电位差来运算各电池10的电压，将运算出的电池10的电压输出到车辆侧。
在该状态下，高压侧电源电路4对行驶用电池组1的高电压进行降压来对第一测量电路2的电源线供给电力，对于对第一测量电路2的输出信号进行运算的CPU 8，经由第一低压侧电源电路6A和第一绝缘电路5A对其电源线供给电力。第一低压侧电源电路6A将电子设备用电池组7的12V变换为5V，并供给到第一绝缘电路5A的电源线。第一绝缘电路5A内置有绝缘地输出所输入的5V的绝缘型DC/DC变换器12，将该绝缘型DC/DC变换器12所输入的5V绝缘地即不与接地线连接地供给到CPU 8的电源线。CPU 8通过从第一绝缘电路5A输入的电力而成为动作状态，对从第一测量电路2输入的信号进行运算来运算电池10的电压。运算出的电池10的电压信号通过第一绝缘电路5A绝缘地输出到车辆侧。第一绝缘电路5A通过从第一低压侧电源电路6A输入的5V而成为动作状态，将从CPU 8输入的电压信号绝缘地输出到车辆侧。
[各电池10的过充电和过放电]
第二测量电路3检测行驶用电池组1的电池10的电压，将检测出的电池10的电压与最高电压和最低电压进行比较来检测电池10的过充电和过放电，在任意的电池10过充电或过放电时，对车辆侧输出异常信号。
在该状态下，高压侧电源电路4对行驶用电池组1的高电压进行降压来对第二测量电路3的电源线供给电力。通过第二测量电路3检测出的异常信号通过第二绝缘电路5B被绝缘，从高压侧向低压侧，绝缘地即不与接地线连接地输出到车辆侧。从第二低压侧电源电路6B对第二绝缘电路5B的电源线供给动作电力。第二低压侧电源电路6B将电子设备用电池组7的12V变换为第二绝缘电路5B的动作电压的5V，供给到第二绝缘电路5B的电源线。
以上的电源装置经由第一测量电路2和第一绝缘电路5A对车辆侧输出各电池10的电压，并且，经由第二测量电路3和第二绝缘电路5B对车辆侧输出电池10的过充电、过放电。这时，电压信号经由通过第一低压侧电源电路6A而成为动作状态的第一绝缘电路5A从高压侧向低压侧绝缘地输出到车辆侧，并且，异常信号经由通过第二低压侧电源电路6B而成为动作状态的第二绝缘电路5B输出到车辆侧。以上的电源装置通过分别独立的电路将电池10的电压信号和异常信号传送到车辆侧，因此即使某一个低压侧电源电路6、绝缘电路5发生故障，也能够可靠地将电压信号和异常信号中的某一个传送到车辆侧。因此，能够在车辆侧根据电池10的电压信号控制行驶用电池组1，或者根据过充电、过放电控制行驶用电池组1，能够在保护行驶用电池组1的同时使车辆安全地行驶。
以上的电源装置能够利用为车载用的电源。作为搭载电源装置的车辆，能够利用通过引擎和电动机双方进行行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或只通过电动机进行行驶的电动汽车等电动车辆，作为这些车辆的电源来使用。
(混合动力汽车用电源装置)
图5表示在通过引擎和电动机双方进行行驶的混合动力汽车中搭载电源装置的例子。该图所示的搭载了电源装置90的车辆HV具备：引擎96和行驶用的电动机93，其使车辆HV行驶；电源装置90，其对电动机93供给电力；以及发电机94，其对电源装置90的电池进行充电。电源装置90经由DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94连接。车辆HV在对电源装置90的电池进行充放电的同时，通过电动机93和引擎96双方进行行驶。在引擎效率差的区域，例如加速时、低速行驶时，电动机93被驱动而使车辆行驶。从电源装置90对电动机93供给电力来进行驱动。发电机94通过引擎96被驱动，或者通过对车辆进行刹车时的再生制动被驱动，来对电源装置90的电池进行充电。
(电动汽车用电源装置)
另外，图6示出在只通过电动机进行行驶的电动汽车中搭载电源装置的例子。该图所示的搭载了电源装置90的车辆EV具备：行驶用的电动机93，其使车辆EV行驶；电源装置90，其对该电动机93供给电力；以及发电机94，其对该电源装置90的电池进行充电。电源装置90经由DC/AC逆变器95与电动机93和发电机94连接。从电源装置90对电动机93供给电力来进行驱动。发电机94通过对车辆EV进行再生制动时的能量被驱动，来对电源装置90的电池进行充电。
产业上的可利用性
本发明所涉及的车辆用的电源装置能够适合利用于作为能够切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车、电动汽车等的车辆用电源装置。

Claims (5)

1.一种车辆用的电源装置，具备：
行驶用电池组(1)，其对使车辆行驶的电动机供给电力；
第一测量电路(2)，其检测构成上述行驶用电池组(1)的电池(10)的电压；以及
第二测量电路(3)，其根据构成上述行驶用电池组(1)的电池(10)的电压来检测过充电和过放电，
其特征在于，该车辆用的电源装置还具备：
高压侧电源电路(4)，其使上述行驶用电池组(1)与车辆的底盘接地(9)绝缘，并且对上述第一测量电路(2)的电源线和上述第二测量电路(3)的电源线供给上述行驶用电池组(1)的电力；
绝缘电路(5)，其将上述第一测量电路(2)的输出和上述第二测量电路(3)的输出绝缘地输出到车辆侧；以及
低压侧电源电路(6)，其以搭载在车辆中的电子设备用电池组(7)为电源，对上述绝缘电路(5)的电源线供给电力，
其中，上述绝缘电路(5)具备：第一绝缘电路(5A)，其将上述第一测量电路(2)的输出绝缘地输出到车辆侧；以及第二绝缘电路(5B)，其将上述第二测量电路(3)的输出绝缘地输出到车辆侧，
并且，上述低压侧电源电路(6)具备：第一低压侧电源电路(6A)，其对第一绝缘电路(5A)的电源线供给电力；以及第二低压侧电源电路(6B)，其对上述第二绝缘电路(5B)的电源线供给电力，
通过上述高压侧电源电路(4)而成为动作状态的上述第一测量电路(2)经由通过第一低压侧电源电路(6A)而成为动作状态的第一绝缘电路(5A)对车辆侧输出电压信号，
通过上述高压侧电源电路(4)而成为动作状态的上述第二测量电路(3)经由通过第二低压侧电源电路(6B)而成为动作状态的第二绝缘电路(5B)对车辆侧输出电池(10)的异常信号。
2.根据权利要求1所述的车辆用的电源装置，其特征在于，
还具备对上述第一测量电路(2)的输出信号进行运算的CPU(8)，由该CPU(8)运算出的信号经由第一绝缘电路(5A)输出到车辆侧。
3.根据权利要求2所述的车辆用的电源装置，其特征在于，
上述第一绝缘电路(5A)具备绝缘型DC/DC变换器(12)，该绝缘型DC/DC变换器(12)将从上述第一低压侧电源电路(6A)输入的电力绝缘地供给到上述CPU(8)。
4.根据权利要求1所述的车辆用的电源装置，其特征在于，
还具备对上述第一绝缘电路(5A)的输出信号进行运算的CPU(8)，并且上述低压侧电源电路(6)对CPU(8)供给动作电力，由CPU(8)运算出的信号输出到车辆侧。
5.一种车辆，具备根据权利要求1～4中的任一项所述的电源装置。
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