JP2006280171A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路構成で基準接続ラインの断線を検出し、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、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の基準点８を基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続すると共に、バッテリ１の電圧検出点７を電圧検出ライン１０を介して電圧検出回路３に接続して、電圧検出回路３でもって電圧検出点７の電圧を検出して電池モジュール２の電圧を検出している。電圧検出回路３は、電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続しており、この検出スイッチ１２をオフに切り換える状態で、電圧検出点７の電圧を検出して、検出電圧から基準接続ライン９の断線を検出する。
【選択図】図３

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、電池モジュールの電圧を検出する基準接続ラインの断線を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の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い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の中点電位付近の基準点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、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、全ての電圧を基準点２８に対する電圧として検出する。したがって、基準点２８を電圧検出回路２３に接続する基準接続ライン２９が断線すると、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。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、バッテリ２１の基準点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、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、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。

本出願人は、この欠点を解消するために、基準接続ラインの断線を検出する回路を備える電源装置を開発した（特願２００４−１８７８４３）。この電源装置は、図２に示すように、基準接続ライン３９に電流を流して断線を検出する検出回路３０を備える。検出回路３０は、オンオフスイッチ３５と電流制限抵抗３６とフォトカプラ３７との直列回路である。検出回路３０は、基準接続ライン３９の断線をより確実に検出するために、オンオフスイッチ３５と電流制限抵抗３６とフォトカプラ３７との直列回路を２回路並列に接続して、いずれかの直列回路が故障しても基準接続ライン３９を検出できるようにしている。この検出回路３６は、オンオフスイッチ３５をオンにすると基準接続ライン３９に所定の電流が流れる。電流はフォトカプラ３７を介して判定回路４０に入力される。なお、この図において、３１はバッテリ、３２は電池モジュール、３３は電圧検出回路、３４はマルチプレクサ、３８は基準点をそれぞれ示している。

この検出回路は、基準接続ラインの断線を確実に検出できる。ただ、専用の検出回路を設ける必要があるので、製造コストが高くなる欠点がある。とくに、検出回路は、イグニッションスイッチをオンにした極めて短い時間に動作して、基準接続ラインの断線を検出する用途に限って使用される。このため、検出回路を簡単な回路構成として製造コストを低減することが切望されている。

さらに、この検出回路は、電池モジュールの接続点を電圧検出回路に接続する電圧検出ラインに短絡電流制限抵抗を接続している電源装置には使用が制限される。それは、短絡電流制限抵抗がフォトカプラに流す電流を減少して、フォトカプラをオンに切り換えできなくなるからである。短絡電流制限抵抗をパスして専用回線を接続して、この弊害は解消できる。ただ、専用回線は引き回しが複雑となり、また専用回線が短絡するとショート電流を制限できなくなる等の弊害もある。

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、簡単な回路構成で基準接続ラインの断線を検出して、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、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、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の基準点８を基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続すると共に、バッテリ１の電圧検出点７を電圧検出ライン１０を介して電圧検出回路３に接続して、電圧検出回路３でもって電圧検出点７の電圧を検出して電池モジュール２の電圧を検出している。電圧検出回路３は、電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続しており、この検出スイッチ１２をオフに切り換える状態で、電圧検出点７の電圧を検出して、検出電圧から基準接続ライン９の断線を検出する。

本発明の車両用の電源装置は、各々の電池モジュール２の接続点に電圧検出ライン１０を接続して、電圧検出回路３で各々の電池モジュール２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、電圧検出回路３が抵抗分圧回路１１を備え、電圧検出ライン１０から入力される電圧を抵抗分圧回路１１で分圧して検出することができる。

本発明の車両用の電源装置は、全ての電圧検出ライン１０に接続している検出スイッチ１２をバッテリ１の放電電流を遮断する電流遮断スイッチに併用することができる。さらに、この電源装置は、一部の検出スイッチ１２をオフさせることで、基準接続ライン９の断線を検出することができる。

さらに、本発明の車両用の電源装置は、全ての電圧検出ライン１０に電流制限抵抗を接続することができる。

本発明の車両用の電源装置は、簡単な回路構成で基準接続ラインの断線を検出して、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、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、バッテリの基準点を基準接続ラインを介して電圧検出回路に接続すると共に、バッテリの電圧検出点を電圧検出ラインを介して電圧検出回路に接続して、電圧検出回路でもって電圧検出点の電圧を検出して、バッテリの基準点に対する電池モジュールの電圧を検出しており、電圧検出回路が、電圧検出ラインに接続した検出スイッチをオフに切り換える状態で電圧検出点の電圧を検出して、この検出電圧から基準接続ラインの断線を検出しているからである。この構造の電源装置は、検出スイッチをオフに切り換える状態で、基準接続ラインの断線の有無によって、電流が流れる回路が変化し、電圧検出点の検出電圧が変化する。したがって、この検出電圧の変化を検出して判別することによって、基準接続ラインの断線を検出できる。とくに、本発明の電源装置は、従来のように専用の検出回路を設けることなく、簡単な回路構成として製造コストを低減できる。

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３ないし図６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。図３は第１実施例、図４は第２実施例、図５は第３実施例であり、図６は、図３ないし図５のバッテリ１及び電圧検出回路３を組み合わせた電源装置を示している。

図３ないし図６の電圧検出回路３は、各々の電池モジュール２の電圧を検出する。したがって、この電源装置は、各々の電池モジュール２の接続点を電圧検出点７として、電圧検出回路３に接続している。なお、電圧検出点７とは、電圧検出回路３が電圧を検出する接続点である。ただし、図示しないが、電圧検出回路は、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ユニットして２個の電池モジュールの電圧をトータル電圧として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充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６の電源装置は、全体の電池を２ブロックのバッテリ１に分割している。２ブロックに分割されたバッテリ１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、全体で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個の第１ブロック１Ａと、２５個の第２ブロック１Ｂに分割し、あるいは２４個の第１ブロックと２６個の第２ブロック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ことができる。

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、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、これを図６に示すように、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。

図３ないし図６に示すバッテリは、中点電位付近の基準点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。図３ないし図５においては、基準点８は中点電位であるが、多数の電池モジュール２を接続している場合においては、中点電位付近であればよい。電圧検出回路３は、このバッテリ１の基準点８に対する電圧検出点７の電圧を検出し、検出した電圧検出点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。バッテリ１の基準点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、端子やコネクターを介して一端をバッテリ１の基準点８に、他端を電圧検出回路３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の接続点である電圧検出点７は、電圧検出ライン１０を介して電圧検出回路３に接続される。電圧検出回路３は、電圧検出点７の電圧を検出して、各々の電池モジュール２の電圧を検出する。

電圧検出回路３は、図３ないし図５に示すように、各々の電池モジュール２の接続点である電圧検出点７の電圧を分圧する抵抗分圧回路１１と、電圧検出ライン１０に接続している検出スイッチ１２と、電圧検出回路３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。さらに、図４の電源装置は、各々の電圧検出ライン１０に短絡電流制限抵抗１３を接続している。短絡電流制限抵抗１３は、電圧検出ライン１０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。この短絡電流制限抵抗１３の電気抵抗は、数十ｋΩと大きく、短絡電流を小さく制限する。

抵抗分圧回路１１は、ふたつの抵抗器１４を直列に接続して、電圧検出点７の電圧を分圧してマルチプレクサ４に入力する。電圧検出点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、特定の分圧比で電圧検出点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。

図４の電源装置は、抵抗分圧回路１１と直列に短絡電流制限抵抗１３が接続される。短絡電流制限抵抗１３は、図示しないが、バッテリのケースに固定しているエンドプレートに固定される。この電源装置は、抵抗分圧回路１１の直列抵抗１４Ａの電気抵抗を、短絡電流制限抵抗１３の電気抵抗を考慮して特定する。すなわち、直列抵抗１４Ａの電気抵抗を、短絡電流制限抵抗１３の電気抵抗を減算した電気抵抗とする。この電源装置は、抵抗分圧回路１１の直列抵抗１４Ａを短絡電流制限抵抗１３を介して電圧検出点７に接続する。

抵抗分圧回路１１は、好ましくは、電圧検出点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が電圧検出点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、制御回路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倍して電圧検出点７の電圧とする。

抵抗分圧回路１１は、各々の電圧検出点７に接続される。すなわち、全ての電圧検出点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。各々の電圧検出点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。

電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続している。検出スイッチ１２は、電圧検出ライン１０の途中に接続している。検出スイッチ１２は、基準接続ライン９の断線を検出するときにオフ、電圧検出回路３が各々の電池モジュール２の電圧を検出するときにオンに切り換えられる。基準接続ライン９の断線は、イグニッションスイッチをオンに切り換えた直後に検出される。したがって、検出スイッチ１２はイグニッションスイッチをオンに切り換えた直後に一時的にオフに制御される。

図３と図４の電源装置は、基準点８のマイナス側の電池モジュール２の電圧検出点７に接続している電圧検出ライン１０の途中に検出スイッチ１２を接続している。図５の電源装置は、マイナス側とプラス側の両方の電池モジュール２の電圧検出点７に接続している。図５に示すように、全ての電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続している電源装置は、全ての検出スイッチ１２をオフに切り換えて、車両が使用されない間のバッテリ１の抵抗分圧回路１１による放電電流を遮断できる。したがって、この電源装置は、検出スイッチ１２を電流遮断スイッチに併用できる。いいかえると、イグニッションスイッチをオフに切り換える状態でバッテリ１の放電を停止する電流遮断スイッチが検出スイッチ１２に併用される。

基準接続ライン９の断線は、図３と図４に示すように、基準点８のマイナス側の電圧検出ライン１０にのみ検出スイッチ１２を接続して検出できる。ただ、図５に示すように、マイナス側とプラス側の両方の電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続して、基準接続ライン９の断線を検出することもできる。また、図示しないが、基準点のプラス側の電圧検出ラインにのみ検出スイッチを接続して、基準接続ラインの断線を検出することもできる。

検出スイッチ１２は、制御回路６にコントロールされてオンオフに切り換えられる。制御回路６は、イグニッションスイッチをオンに切り換えて、基準接続ライン９の断線を検出するときに、検出スイッチ１２をオフとし、電池モジュール２の電圧を検出するときにオンに切り換えられる。また、イグニッションスイッチをオフに切り換える状態では、検出スイッチ１２をオフに切り換えて、バッテリ１の放電電流を遮断する。

検出スイッチをオフに切り換えて、基準接続ラインの断線が検出される動作原理を図７と図８に示す。ただし、これらの図は、図３に示す電源装置における動作原理を示している。基準接続ライン９が断線する状態で、検出スイッチ１２をオンにすると、図７の矢印Ａで示す経路に電流が流れる。検出スイッチのオン・オフ制御がない従来の電源装置は、検出スイッチをオフに切り換えできないので、矢印で示すループ電流が流れる。ループ電流は、並列抵抗１４Ｂに電圧降下を発生させる。したがって、マルチプレクサ４に入力される電圧は、基準接続ライン９が断線しても、規定の入力電圧からそれほどずれない。したがって、検出スイッチ１２をオンにする状態では、ＡＤ変換結果による基準接続ライン９の断線を識別することはできない。

図８に示すように、マイナス側の検出スイッチ１２がオフに切り換えられると、マイナス側の電圧検出ライン１０にループ電流が流れなくなる。このとき、基準接続ライン９が断線していないと、ループ電流は矢印Ｂで示すように流れる。すなわち、プラス側の抵抗分圧回路１１は、電圧検出点７の電圧を正常に分圧してマルチプレクサ４に入力する。したがって、電圧検出回路３は、正常に電圧検出点７の電圧を検出する。しかしながら、基準接続ライン９が断線すると、ループ電流は基準接続ライン９には流れず、矢印Ｃで示すように、高電位の電圧検出点７から低電位の電圧検出点７に流れる。矢印Ｃの方向に流れる電流は、図８において、並列抵抗１４Ｂ、直列抵抗１４Ａを逆向きに流れる。この逆向きの電流は、並列抵抗１４Ｂの両端に発生するマルチプレクサ４への入力電圧Ｖ1をマイナスとする。したがって、プラス側の電圧検出点７の電圧がマイナス電圧として検出される。プラス側の電圧検出点７の電圧は、基準点８に対してマイナスとなることはない。したがって、検出スイッチ１２をオフにする状態で、プラス側電圧検出点７の検出電圧がマイナスになると、基準接続ライン９が断線していると判定できる。なお、このように、基準接続ライン９が断線していると判断したときは、バッテリ１からの出力を制限させた状態で、電源装置を利用する。

マイナス側の電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続している電源装置は、以上のようにして基準接続ライン９の断線を検出する。図５に示すように、プラス側の電圧検出ライン１０に検出スイッチ１２を接続している電源装置は、以上の方法とは反対に、プラス側の検出スイッチ１２をオフに切り換える状態で、マイナス側の電圧検出点７の検出電圧がプラスになると、基準接続ライン９が切断されと判定する。

マルチプレクサ４は、図３ないし図５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との接続点を切り換えて、各電圧検出点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の電圧検出点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の接続点を順番に切り換える。

電圧検出部５は、基準点８に対する電池モジュール２の電圧検出点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。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、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、基準点８に対する電圧検出点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。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、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。電圧検出点７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で電圧検出点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制御回路６に入力する。制御回路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。

電圧検出回路３は、バッテリ１の基準点８に対する電圧検出点７の電圧を検出する。すなわち、基準点８を基準として、電圧検出点７の電圧を検出する。したがって、基準点８の電圧が狂うと、全ての電圧検出点７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の基準点８に接続される。一端を基準点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に入力される基準点８の電圧が変動する。

図９は、電源装置が基準接続ライン９の断線を検出するフローチャートを示している。このフローチャートは、図３に示す電源装置における、基準接続ライン９の断線を検出するステップを示している。このフローチャートは、通常の電圧検出動作に影響を与えないシステム起動中処理もしくは図示省略される主制御回路からの指令により、以下のステップで基準接続ライン９の断線を検出する。
［ｎ＝１のステップ］
検出スイッチ１２をオフに切り換える。
［ｎ＝２のステップ］
マルチプレクサ４を切り換えて、全ての電圧検出点７の電圧を検出する。
［ｎ＝３、４のステップ］
マイナス側の電圧検出ライン１０の遮断状況を判定する。電圧検出ライン１０の遮断状況は、検出電圧が０Ｖであるかどうかで判定する。電圧検出ライン１０が遮断されると、検出電圧が０Ｖとなるからである。検出スイッチ１２がオフの状態では、マイナス側の電圧検出ライン１０は、全て０Ｖでなければならない。どこかに０Ｖ以外の値が検出された場合、検出スイッチ１２の制御回路が故障しているものと判断し、ここでは回路故障に等しい「基準接続ライン断線」という判断をするようにしている。もちろん、個別に回路故障といった出力をさせることもできる。
［ｎ＝５、６のステップ］
マイナス側の全ての電圧検出ライン１０が遮断されていると、プラス側の検出電圧を全て加算してトータル電圧を検出する。基準接続ライン９が断線すると、検出電圧の一部がマイナス電位となるので、トータル電圧が第１設定電圧よりも低くなる。したがって、トータル電圧が第１設定電圧よりも低いと、基準接続ライン９が断線していると判定する。
［ｎ＝７、８のステップ］
トータル電圧が設定電圧よりも低くない場合は、このステップでマイナス電圧を検出した最低電位の検出線を探索し、この最低のマイナス電位を第２設定電圧に比較する。最低のマイナス電位が第２設定電圧よりも低いと、基準接続ライン９が断線していると判定し、第２設定電圧よりも低くないと、基準接続ライン９は断線していないと判定する。

従来の電源装置の電圧検出回路を示す回路図である。 本出願人が先に開発した車両用の電源装置の概略構成図である。 本発明の第１実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 本発明の第２実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 本発明の第３実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 本発明の他の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３に示す電源装置の動作原理を示す図である。 図３に示す電源装置の動作原理を示す図である。 図３に示す電源装置が基準接続ラインの断線を検出するフローチャートである。

符号の説明

１…バッテリ １Ａ…第１ブロック １Ｂ…第２ブロック
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…制御回路
７…電圧検出点
８…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
１２…検出スイッチ
１３…短絡電流制限抵抗
１４…抵抗器 １４Ａ…直列抵抗 １４Ｂ…並列抵抗
１５…Ａ／Ｄコンバータ
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…基準点
２９…基準接続ライン
３０…検出回路
３１…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
３５…オンオフスイッチ
３６…電流制限抵抗
３７…フォトカプラ
３８…基準点
３９…基準接続ライン
４０…判定回路

Claims (6)

1. 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、
   バッテリ(1)の基準点(8)を基準接続ライン(9)を介して電圧検出回路(3)に接続すると共に、バッテリ(1)の電圧検出点(7)を電圧検出ライン(10)を介して電圧検出回路(3)に接続して、電圧検出回路(3)でもって電圧検出点(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源装置であって、
   電圧検出回路(3)が電圧検出ライン(10)に検出スイッチ(12)を接続しており、この検出スイッチ(12)をオフに切り換える状態で、電圧検出回路(3)が電圧検出点(7)の電圧を検出して、検出電圧から基準接続ライン(9)の断線を検出する車両用の電源装置。
2. 各々の電池モジュール(2)の接続点に電圧検出ライン(10)を接続して、電圧検出回路(3)が各々の電池モジュール(2)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。
3. 電圧検出回路(3)が抵抗分圧回路(11)を備え、電圧検出ライン(10)から入力される電圧を抵抗分圧回路(11)で分圧して検出する請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 全ての電圧検出ライン(10)に接続している検出スイッチ(12)を、バッテリ(1)の放電電流を遮断する電流遮断スイッチに併用する請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. 一部の検出スイッチ(12)をオフさせることで、基準接続ライン(9)の断線を検出する請求項４に記載される車両用の電源装置。
6. 全ての電圧検出ライン(10)に電流制限抵抗を接続している請求項１に記載される車両用の電源装置。
   

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