JP2007258109A - 車両用の電源装置とこの電源装置のコンタクターの溶着を判別する溶着検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な回路構成としながら、イグニッションスイッチをオフに切り換えた状態で、正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を確実に検出する。
【解決手段】コンタクターの溶着検出方法は、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂを直列に接続してなる走行用バッテリ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の溶着を検出する方法であって、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに制御する状態で、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂの接続点８に対する正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出し、検出された検出電圧が設定電圧より大きいプラス電圧であると正極コンタクター３Ａの溶着と判定し、検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクター３Ｂの溶着と判定する。
【選択図】図２

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と、この電源装置に装備されるコンタクターの溶着を判別する溶着検出方法に関する。

車両用の電源装置は、出力側に正極コンタクターと負極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９２でもってコンタクター９３の接点と電池９１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９３の溶着を検出する。コンタクター９３が溶着すると、コンタクター９３を介して閉回路に電流が流れ、コンタクター９３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９３の溶着を検出している。

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。

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。

以上の公報に記載される電源装置は、コンタクターの溶着を検出する回路が複雑になってコストが高くなる欠点がある。

本発明は、従来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、極めて簡単な回路構成としながら、イグニッションスイッチをオフに切り換えた状態で、正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を確実に検出できる車両用の電源装置と、コンタクターの溶着検出方法を提供することにある。

本発明の電源装置のコンタクターの溶着検出方法は、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂを直列に接続してなる走行用バッテリ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の溶着を検出する方法である。溶着検出方法は、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに制御する状態で、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂの接続点８に対する正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出し、検出された検出電圧が設定電圧より大きいプラス電圧であると正極コンタクター３Ａの溶着と判定し、検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクター３Ｂの溶着と判定する。

本明細書において、「コンタクターの負荷側電圧が設定電圧より大きい」とは、検出された負荷側電圧の絶対値が設定電圧の絶対値よりも大きいことを意味するものとする。したがって、「検出電圧が設定電圧より大きいプラス電圧である」とは、検出電圧がプラス電圧であって、設定電圧よりも高いことを意味し、「検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧である」とは、検出電圧がマイナス電圧であって、設定電圧よりも低いことを意味している。

本発明の車両用の電源装置は、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂを接続点８で接続して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、正極コンタクター３Ａ及び負極コンタクター３Ｂをオンオフに制御する制御回路７と、コンタクター３の接点の溶着を検出する溶着判別回路４、３４とを備える。溶着判別回路４、３４は、走行用バッテリ１の接続点８に対する正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出する電圧検出部５、３５と、この電圧検出部５、３５で検出される検出電圧の大きさと正負から正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの溶着を判別する判定回路６、３６とを備える。電源装置は、制御回路７が正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに制御する状態で、溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出し、判定回路６、３６が検出電圧を設定電圧に比較して、検出電圧が設定電圧よりも大きいプラス電圧であると正極コンタクター３Ａの溶着と判定し、検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクター３Ｂの溶着と判定する。

本発明の車両用の電源装置は、制御回路７が正極コンタクター３Ａをオン、負極コンタクター３Ｂをオフとする状態で、溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出してプラス側の電池ユニット２Ａ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、制御回路７が正極コンタクター３Ａをオフ、負極コンタクター３Ｂをオンとする状態で、溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、正極コンタクター３Ａ又は負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出してマイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧を検出することができる。

本発明は、極めて簡単な回路構成としながら、イグニッションスイッチをオフに切り換えた状態で、正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を確実に検出できる特長がある。それは、本発明の電源装置と溶着検出方法が、正極コンタクターと負極コンタクターをオフに制御する状態で、プラス側の電池ユニットとマイナス側の電池ユニットの接続点に対する正極コンタクター又は負極コンタクターの負荷側電圧を検出し、検出される検出電圧の大きさと正負から正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を判別するからである。本発明では、検出されたコンタクターの負荷側電圧が設定電圧より大きいプラス電圧であると正極コンタクターの溶着と判定し、検出されたコンタクターの負荷側電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクターの溶着と判定する。したがって、本発明は、極めて簡単な回路構成としながら、正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を確実に検出できる。

さらに、本発明の請求項３と請求項４の電源装置は、溶着判別回路の電圧検出部が、コンタクターの負荷側電圧を検出して、プラス側の電池ユニットあるいはマイナス側の電池ユニットの電圧を検出するので、電池ユニットの電圧を検出する専用の回路が故障したときに、これに代わって電池ユニットの電圧を検出できる特長がある。この電源装置は、電池ユニットの電圧を検出する回路が故障しても、電池ユニットの電圧を検出できるので、走行用バッテリのコントロールが不可能となるのを防止して、車両を走行できる。

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、電源装置のコンタクター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２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２２を駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂ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溶着判別回路４とを備える。負荷２０は、インバータ２１を介して接続される上述のモーター２２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、インバータ２１と並列に大容量のコンデンサー２３を接続している。このコンデンサー２３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２３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２３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２３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２３は、たとえば４０００〜６０００μＦと静電容量を大きくしている。

コンデンサ２３には、並列に放電抵抗２４を接続している。この放電抵抗２４は、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに切り換えた後、コンデンサ２３に蓄えられる電荷を速やかに放電する。放電抵抗２４は電気抵抗を小さくして、コンデンサ２３の放電時間を短くできる。ただ、放電抵抗２４は電気抵抗を小さくすると消費電力が増加する。放電抵抗２４の電力消費が、電気抵抗に反比例して大きくなるからである。したがって、放電抵抗２４の電気抵抗は、消費電力とコンデンサ２３の放電時間を考慮して、たとえば、数十ｋΩに設定される。この放電抵抗２４は、直列にスイッチ（図示せず）を接続して、イグニッションスイッチをオフに切り換えて正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに切り換えた後、スイッチをオンに切り換えて、コンデンサ２３と並列に接続して、コンデンサの電荷を放電することもできる。この回路構成によると、イグニッションスイッチをオンにして、正極コンタクターと負極コンタクターをオンとする状態では、放電抵抗と直列に接続しているスイッチをオフにして、放電抵抗の電力消費を解消できる。

図の走行用バッテリ１は、プラス側とマイナス側に２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。さらに、本発明の電源装置は、電池ユニットを、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もできる。

走行用バッテリ１は、モーター２２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を数百Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、図示しないが、走行用バッテリの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータを接続して、走行用バッテリの電圧を昇圧して、負荷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。

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９Ａ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９Ｂ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（図示せず）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、制御回路７に制御されて、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、制御回路７が正極コンタクター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１０のプリチャージリレー１１をオンに切り換えて、コンデンサー２３をプリチャージする。コンデンサー２３がプリチャージされた後、制御回路７は正極コンタクター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１０のプリチャージリレー１１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、制御回路７は正極コンタクター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状態に保持される。

正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの接点の溶着は、溶着判別回路４で検出される。溶着判別回路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。

図２の溶着判別回路４は、走行用バッテリ１の接続点８に対する正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出する電圧検出部５と、この電圧検出部５で検出される検出電圧の大きさと正負から正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの溶着を判別する判定回路６とを備える。プラス側の電池ユニット２Ａとマイナス側の電池ユニット２Ｂとは、セル数が同一であっても、異なっていても良く、よって、各電池ユニット２の出力電圧は異なることもある。また、セル数が同じであっても、電池セル特性のバラツキ等により、各電池ユニット２の出力電圧は異なることもある。

図３の溶着判別回路３４は、走行用バッテリ１の接続点８に対する負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出する電圧検出部３５と、この電圧検出部３５で検出される検出電圧の大きさと正負から正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂの溶着を判別する判定回路３６とを備える。

判定回路６、３６は、電圧検出部５、３５で検出された検出電圧を設定電圧に比較し、検出電圧の絶対値が設定電圧の絶対値よりも大きいとコンタクター３の溶着と判定する。コンタクター３の接点が溶着されない場合、コンタクター３から負荷側には電圧が出力されない。しかしながら、コンタクター３の接点が溶着されると、コンタクター３を介して負荷側に電圧が出力される。このため、負荷側の電圧を検出して、この検出電圧の絶対値が設定電圧よりも大きいとコンタクター３の溶着と判定される。

さらに、判定回路６、３６は、検出電圧がプラス電圧かマイナス電圧であるかで、溶着しているコンタクター３が正極コンタクター３Ａか負極コンタクター３Ｂかを判別する。溶着した正極コンタクター３Ａは、負荷側にプラス電圧を出力し、溶着した負極コンタクター３Ｂは、負荷側にマイナス電圧を出力するからである。

図２の溶着判別回路４は、正極コンタクター３Ａが溶着すると、溶着した正極コンタクター３Ａから負荷側に出力されるプラス電圧を電圧検出部５で直接に検出する。このため、正極コンタクター３Ａが溶着するとき、電圧検出部５が検出する検出電圧は、プラス側の電池ユニット２Ａの電圧に等しくなる。また、負極コンタクター３Ｂが溶着すると、溶着した負極コンタクター３Ｂから負荷側に出力されるマイナス電圧は、放電抵抗２４を介して電圧検出部５で検出される。放電抵抗２４の電気抵抗は、電圧検出部５の入力インピーダンスに比較して充分に小さいので、負極コンタクター３Ｂが溶着する状態において、電圧検出部５の検出電圧は、マイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧にほぼ等しくなる。

また、図３の溶着判別回路３４は、負極コンタクター３Ｂが溶着すると、溶着した負極コンタクター３Ｂから負荷側に出力されるマイナス電圧を電圧検出部３５で直接に検出する。このため、負極コンタクター３Ｂが溶着するとき、電圧検出部３５が検出する検出電圧は、マイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧に等しくなる。また、正極コンタクター３Ａが溶着すると、溶着した正極コンタクター３Ａから負荷側に出力されるプラス電圧は、放電抵抗２４を介して電圧検出部３５で検出される。放電抵抗２４の電気抵抗は、電圧検出部３５の入力インピーダンスに比較して充分に小さいので、正極コンタクター３Ａが溶着する状態において、電圧検出部３５の検出電圧は、プラス側の電池ユニット２Ａの電圧にほぼ等しくなる。

以上のように、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂが溶着すると、負荷側電圧は電池ユニット２の電圧にほぼ等しくなる。このため、判定回路６、３６がコンタクター３の溶着を判定する設定電圧は、プラス側の電池ユニット２Ａ又はマイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧よりも低い電圧、たとえば、電池ユニット２の電圧の２０％〜８０％の電圧とする。

溶着判別回路４、３４は、図４に示すフローチャートで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の溶着を判定する。
［ｎ＝１のステップ］
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、制御回路７は正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂをオフに切り換える。制御回路７は、コンタクターの励磁コイルへの通電を遮断してコンタクターをオフとする。励磁コイルの通電が遮断されたコンタクター３は、正常に動作する場合には、オフに切り換えられる。ただ、接点が溶着していると、オフに切り換えられずにオン状態に保持される。
［ｎ＝２のステップ］
溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、走行用バッテリ１の接続点８に対するコンタクター３の負荷側電圧を検出する。図２に示す溶着判別回路４は、電圧検出部５が、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出する。図３に示す溶着判別回路３４は、電圧検出部３５が、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出する。
［ｎ＝３、４のステップ］
溶着判別回路４、３４の判定回路６、３６が、電圧検出部５、３５で検出した検出電圧を設定電圧に比較する。判定回路６、３６は、検出した検出電圧の絶対値が設定電圧よりも大きいかどうかを比較する。判定回路６、３６がコンタクター３の溶着を判定する設定電圧は、プラス側の電池ユニット２Ａ又はマイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧よりも低い電圧、たとえば、電池ユニット２の電圧の２０％〜８０％の電圧とする。
検出電圧の絶対値が設定電圧よりも小さいと、コンタクター３は正常であると判定する。検出電圧の絶対値が設定電圧よりも大きいと、コンタクター３が溶着していると判定してｎ＝５のステップに進む。
［ｎ＝５ないし７のステップ］
電圧検出部５、３５が検出した検出電圧が、プラス電圧であるかマイナス電圧であるかを判定して、正極コンタクター３Ａと負極コンタクター３Ｂのいずれが溶着しているかを判定する。検出電圧がプラス電圧であると、正極コンタクター３Ａが溶着と判定し、検出電圧がマイナス電圧であると、負極コンタクター３Ｂが溶着と判定する。
［ｎ＝８のステップ］
コンタクターの溶着の判定結果を記録して終了する。

さらに、溶着判別回路４、３４は、図５示す以下のフローチャートで、プラス側の電池ユニット２Ａの電圧と、マイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧を検出する。車両用の電源装置は、電池ユニット２の電圧を検出する専用の電池ユニット電圧検出回路１５を備えている。電池ユニット電圧検出回路１５で電池ユニット２の電圧を検出し、検出された電圧で走行用バッテリ１の充放電をコントロールしている。電池ユニット電圧検出回路１５が故障するとき、電池ユニット２の電圧は検出できず、走行用バッテリ１のコントロールが不可能となって、車両を走行できない。この場合、溶着判別回路４、３４でもって電池ユニット２の電圧を検出できれば、電池ユニット電圧検出回路１５が故障しても、車両を走行できる。本発明の電源装置は、溶着判別回路４、３４が、以下のフローチャートで電池ユニット２の電圧を検出して、電池ユニット電圧検出回路１５が故障したときに、これに代わって電池ユニット２の電圧を検出する。

［ｎ＝１のステップ］
車両のイグニッションスイッチがオフに切り換えられた後、電池ユニット電圧検出回路の故障を検出する。
［ｎ＝２のステップ］
制御回路７が正極コンタクター３Ａをオン、負極コンタクター３Ｂをオフに切り換える。
［ｎ＝３のステップ］
溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、走行用バッテリ１の接続点８に対するコンタクター３の負荷側電圧を検出する。図２に示す溶着判別回路４は、電圧検出部５が、正極コンタクター３Ａの負荷側電圧を検出する。図３に示す溶着判別回路３４は、電圧検出部３５が、負極コンタクター３Ｂの負荷側電圧を検出する。
［ｎ＝４ないし６のステップ］
電圧検出部５、３５で検出した検出電圧が電池ユニット２の電圧として正常な範囲内にあるかどうかを判定する。すなわち、検出した検出電圧が、電池ユニット２をバッテリとして使用できる最低電圧よりも高く、最高電圧よりも低い設定範囲内にあるかどうかを判定する。検出電圧が設定範囲内にあると、走行用バッテリ１は正常であると判定し、検出した電圧をプラス側の電池ユニット２Ａの電圧とする。検出電圧が設定範囲外であると、走行用バッテリ１が異常であると判定し、エラー信号を発信する。
［ｎ＝７のステップ］
制御回路７が正極コンタクター３Ａをオフ、負極コンタクター３Ｂをオンに切り換える。
［ｎ＝８のステップ］
溶着判別回路４、３４の電圧検出部５、３５が、走行用バッテリ１の接続点８に対するコンタクター３の負荷側電圧を検出する。
［ｎ＝９ないし１１のステップ］
電圧検出部５、３５で検出した検出電圧が電池ユニット２の電圧として正常な範囲内にあるかどうかを判定する。すなわち、検出した検出電圧の絶対値が、電池ユニット２をバッテリとして使用できる最低電圧よりも高く、最高電圧よりも低い設定範囲内にあるかどうかを判定する。検出電圧が設定範囲内にあると、走行用バッテリ１は正常であると判定し、検出した電圧をマイナス側の電池ユニット２Ｂの電圧とする。検出電圧が設定範囲外であると、走行用バッテリ１が異常であると判定し、エラー信号を発信する。

また、本実施例に、図６に示す電流検出回路５０を付加することも可能である。図６に示すように、電流経路に設けられた電流センサー５１からの出力を検出する電流検出回路５０を２回路（電流検出１及び２）とすることにより、一方の回路故障が発生した場合、異なる電流値を検出することで、回路故障を判定することが可能となる。つまり、電池の状態を監視するマイコン５２を含むバッテリＥＣＵ５３（＝バッテリ電子制御ユニット）を利用して、図７の回路故障判定のグラフに示されるように、制御ポート５２Ａからオン信号を出してスイッチ５４をオンして、電流検出１及び２の回路より、電流値を得て、マイコン５２内で比較判定することで、図７のように、その差が所定値（例えば１０Ａ）以上のときに、故障と判定する。

この方法は、以下の手順で判定する。起動時(０Ａ期間)に、０Ａの検出値をチェックし、０Ａの検出値が大きく外れている場合は、電流検出回路５０の各回路が、故障かどうか判定を行う。両方とも正常であれば、以後は電流検出回路５０の故障判定を行う。また、起動後にモジュール電圧が変動しないことを検出し、０Ａとして両回路の故障判定を行うこともできる。なお、どちらか異常であれば、以降は正常な回路で電流検出を行う。

また、図８の回路オフセットドリフト検出のグラフに示されるように、スイッチ５４をオフとすることで、一方の回路の０Ａのオフセットを検出して、この後、スイッチ５４をオンしてオフセットを補正して電流を正確に検出することができる。そして、一定時間毎に回路を切り替えることになり、回路の温度ドリフトを検出することが可能となり、その値を補正することで高精度に電流検出することが可能となる。

また、本実施例に、図９に示す残寿命推定検出回路６０を付加することも可能である。ハイブリッド自動車に使用するＨＥＶバッテリシステムの制御ユニットは、自動車と同じ寿命が必要とされる。制御ユニットは、多くの電解コンデンサを使用しており、長期間使用すると、コンデンサ容量が少なくなってコンデンサとしての機能を失い、制御ユニットも機能を失うことになる。そこで、寿命推定用の電解コンデンサを専用に設けること、あるいは、実際に動作する回路中のコンデンサを利用することにより、簡易的に寿命推定を行うことが可能となる。

図９に示すように、電池の状態を監視するマイコン６２を含むバッテリＥＣＵ６３（＝バッテリ電子制御ユニット）を利用して、残寿命推定検出回路６０を設けることで、以下の手順にて、マイコン６２の制御により、電解コンデンサ６１の寿命、制御ユニットの寿命を推定する。
(1) 測定開始前電圧を測定する。Ｖ0＝１３Ｖ
(2) 各スイッチ６４、６５、６６をＯＮ／ＯＦＦ制御し、時間を計測開始する。
(3) 電圧が５Ｖになるまでの時間（ｔ）を計測する。この時間（ｔ）は、図１０のグラフに示すように、たとえば、コンデンサ容量が１０００μＦの時、ｔ＝９５ｍｓであり、コンデンサ容量が５００μＦの時、ｔ＝４５ｍｓである。
(4) 計測した時間より、コンデンサ容量を計算する。
(5) マイコン６２内にて、出荷時に測定した値と比較し、仕様範囲内か、仕様範囲外かを判定する。
(6) 仕様範囲内である場合、残寿命ＯＫと判定する。
(7) 使用範囲外である場合、残寿命ＮＧと判定し、使用者に残寿命が少ない旨の情報を与える。
また、このような寿命推定用の電解コンデンサには、他コンデンサよりも寿命が短いものを選定し、あるいは温度による影響がでやすいもの、変化量が見えやすいものとして、容量値の大きいものを採用することにより変化量を正確に測定できる。

従来の電源装置の回路図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 溶着判別回路が正極コンタクターと負極コンタクターの溶着を判定するフローチャートである。 溶着判別回路がプラス側の電池ユニットの電圧とマイナス側の電池ユニットの電圧を検出するフローチャートである。 電流検出回路の一例を示すブロック図である。 図６に示す電流検出回路の回路故障判定を示すグラフである。 図６に示す電流検出回路の回路オフセットドリフト検出のグラフである。 残寿命推定検出回路の一例を示すブロック図である。 電解コンデンサの放電時間と電圧の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…走行用バッテリ
２…電池ユニット
２Ａ…プラス側の電池ユニット
２Ｂ…マイナス側の電池ユニット
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…溶着判別回路
５…電圧検出部
６…判定回路
７…制御回路
８…接続点
９Ａ…正極の出力端子
９Ｂ…負極の出力端子
１０…プリチャージ回路
１１…プリチャージリレー
１５…電池ユニット電圧検出回路
２０…負荷
２１…インバータ
２２…モーター
２３…コンデンサー
２４…放電抵抗
３４…溶着判別回路
３５…電圧検出部
３６…判定回路
５０…電流検出回路
５１…電流センサー
５２…マイコン
５２Ａ…制御ポート
５３…バッテリＥＣＵ
５４…スイッチ
６０…残寿命推定検出回路
６１…電解コンデンサ
６２…マイコン
６３…バッテリＥＣＵ
６４…スイッチ
６５…スイッチ
６６…スイッチ
９１…電池
９２…フォトカプラ
９３…コンタクター

Claims (4)

1. プラス側の電池ユニット(2A)とマイナス側の電池ユニット(2B)を直列に接続してなる走行用バッテリ(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)の溶着を検出する電源装置のコンタクターの溶着検出方法であって、
   正極コンタクター(3A)と負極コンタクター(3B)をオフに制御する状態で、プラス側の電池ユニット(2A)とマイナス側の電池ユニット(2B)の接続点(8)に対する正極コンタクター(3A)又は負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出し、検出された検出電圧が設定電圧より大きいプラス電圧であると正極コンタクター(3A)の溶着と判定し、検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクター(3B)の溶着と判定する電源装置のコンタクターの溶着検出方法。
2. プラス側の電池ユニット(2A)とマイナス側の電池ユニット(2B)を接続点(8)で接続して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、正極コンタクター(3A)及び負極コンタクター(3B)をオンオフに制御する制御回路(7)と、コンタクター(3)の接点の溶着を検出する溶着判別回路(4)、(34)とを備える車両用の電源装置であって、
   溶着判別回路(4)、(34)が、走行用バッテリ(1)の接続点(8)に対する正極コンタクター(3A)又は負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出する電圧検出部(5)、(35)と、この電圧検出部(5)、(35)で検出される検出電圧の大きさと正負から正極コンタクター(3A)と負極コンタクター(3B)の溶着を判別する判定回路(6)、(36)とを備え、
   制御回路(7)が正極コンタクター(3A)と負極コンタクター(3B)をオフに制御する状態で、溶着判別回路(4)、(34)の電圧検出部(5)、(35)が、正極コンタクター(3A)又は負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出し、判定回路(6)、(36)が検出電圧を設定電圧に比較して、検出電圧が設定電圧よりも大きいプラス電圧であると正極コンタクター(3A)の溶着と判定し、検出電圧が設定電圧よりも大きいマイナス電圧であると負極コンタクター(3B)の溶着と判定する車両用の電源装置。
3. 制御回路(7)が、正極コンタクター(3A)をオン、負極コンタクター(3B)をオフとする状態で、溶着判別回路(4)、(34)の電圧検出部(5)、(35)が、正極コンタクター(3A)又は負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出してプラス側の電池ユニット(2A)の電圧を検出する請求項２に記載される車両用の電源装置。
4. 制御回路(7)が、正極コンタクター(3A)をオフ、負極コンタクター(3B)をオンとする状態で、溶着判別回路(4)、(34)の電圧検出部(5)、(35)が、正極コンタクター(3A)又は負極コンタクター(3B)の負荷側電圧を検出してマイナス側の電池ユニット(2B)の電圧を検出する請求項２に記載される車両用の電源装置。
   

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