JP2008086069A - 車両用の電源装置とこの電源装置の断線検出方法 - Google Patents

車両用の電源装置とこの電源装置の断線検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単な回路構成で基準接続ラインやヒューズの断線を検出する。
【解決手段】車両用の電源装置は、走行用バッテリ１の電池モジュール２の電圧を電圧検出回路３で検出する。走行用バッテリ１は、プラス側とマイナス側の電池ブロックをヒューズ１９を介して直列に接続して、ヒューズ１９と電池ブロックの第１の中間接続点８Ａを基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続している。電池ブロックの電池モジュール２を直列に接続する接続点７は、検出スイッチ１２を介して電圧検出回路３に接続している。検出スイッチ１２は、複数のスイッチブロックに分割している。各々のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、基準接続ライン９の断線とヒューズ１９の断線のいずれか一方又は両方を検出する。
【選択図】図５

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に関し、とくに、互いに直列に接続している電池モジュールの電圧を検出する電圧検出回路を備える車両用の電源装置とこの電源装置の断線検出方法に関する。
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２７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２７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２７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２７を切り換えて、接続点２７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３０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は走行用バッテリ、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。
さらに、多数の電池モジュールを直列に接続する電源装置は、図３に示すように、ヒューズ５０を介して、プラス側の電池ブロック５１Ａとマイナス側の電池ブロック５１Ｂを直列に接続して走行用バッテリ５１としている。この電源装置は、基準接続ライン５９の断線を検出する検出回路でヒューズ５０の断線を検出できない。このため、ヒューズ５０の断線を検出するためには専用の検出回路を設ける必要があり、基準接続ライン５９とヒューズ５０の断線を検出する回路はさらに複雑になる。
本発明の目的は、簡単な回路構成で基準接続ラインやヒューズの断線を検出して、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と断線検出方法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、複数の電池モジュール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。走行用バッテリ１は、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂをヒューズ１９を介して直列に接続して、ヒューズ１９の一端と電池ブロックとの接続点を第１の中間接続点８Ａとし、ヒューズ１９の他端と電池ブロックとの接続点を第２の中間接続点８Ｂとしている。さらに、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂは、複数の電池モジュール２を接続点７で直列に接続している。走行用バッテリの第１の中間接続点８Ａは、基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続している。また、電池ブロックの各々の接続点７は、検出スイッチ１２を介して電圧検出回路３に接続している。電圧検出回路３は、第１の中間接続点８Ａに対する各々の接続点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。検出スイッチ１２は、複数のスイッチブロックに分割しており、各々のスイッチブロックをオンオフに切り換える制御回路６を備えている。電源装置は、制御回路６が各々のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、基準接続ライン９の断線とヒューズ１９の断線のいずれか一方又は両方を検出している。
ただし、本明細書において、検出スイッチをオンオフに切り換えるとは、オフの状態からオンに切り換え、あるいはオンの状態からオフに切り換える動作を意味するものとする。
本発明の車両用の電源装置は、検出スイッチ１２を、第１のスイッチブロック１２Ａと、第２のスイッチブロック１２Ｂと、第３のスイッチブロック１２Ｃに分割すると共に、複数の電池モジュール２を直列に接続しているプラス側の電池ブロック１Ａの接続点７を、出力端子側にある第１の接続点７Ａと、ヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分離し、マイナス側の電池ブロック１Ｂの接続点７を、出力端子側にある第３の接続点７Ｃとヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分離することができる。さらに、電源装置は、第１の接続点７Ａを、第１のスイッチブロック１２Ａを介して電圧検出回路３に接続し、第２の接続点７Ｂを、第２のスイッチブロック１２Ｂを介して電圧検出回路３に接続し、さらに第３の接続点７Ｃを、第３のスイッチブロック１２Ｃを介して電圧検出回路３に接続することができる。
本発明の車両用の電源装置は、第３のスイッチブロック１２Ｃをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の車両用の電源装置は、第１のスイッチブロック１２Ａをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第１の接続点７Ａの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の車両用の電源装置は、第２のスイッチブロック１２Ｂと第３のスイッチブロック１２Ｃをオンに切り換える状態で、第１のスイッチブロック１２Ａをオンオフに切り換えて、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の車両用の電源装置は、検出スイッチ１２をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧の正負からヒューズ１９の断線を判定することができる。
本発明の車両用の電源装置は、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧の正負からヒューズ１９の断線を判定することができる。
本発明の車両用の電源装置は、第２の中間接続点８Ｂを、ヒューズ電圧検出ライン１６を介して電圧検出回路３に接続し、電圧検出回路３が第２の中間接続点８Ｂ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、第２の中間接続点８Ｂを、検出スイッチ１２とヒューズ電圧検出ライン１６を介して電圧検出回路３に接続することができる。
本発明の車両用の電源装置は、ヒューズ電圧検出ライン１６を、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチ１３を介して電池ブロックの接続点７に接続し、ヒューズスイッチ１３をオンオフに切り換えて、ヒューズ電圧検出ライン１６の断線を検出することができる。
本発明の車両用の電源装置の断線検出方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置の断線検出方法は、複数の電池モジュール２を直列に接続している走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１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の断線検出方法である。この電源装置は、走行用バッテリ１が、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂをヒューズ１９を介して直列に接続して、ヒューズ１９の一端と電池ブロックとの接続点７を第１の中間接続点８Ａとし、ヒューズ１９の他端と電池ブロックとの接続点７を第２の中間接続点８Ｂとしており、さらに、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂは、複数の電池モジュール２を接続点７で直列に接続している。さらに、電源装置は、走行用バッテリの第１の中間接続点８Ａを、基準接続ライン９を介して電圧検出回路３に接続し、電池ブロックの接続点７は検出スイッチ１２を介して電圧検出回路３に接続し、電圧検出回路３が第１の中間接続点８Ａに対する接続点７の電圧を検出している。電源装置の断線検出方法は、検出スイッチ１２を、複数のスイッチブロックに分割すると共に、各々のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、基準接続ライン９の断線とヒューズ１９の断線のいずれか一方又は両方を検出する。
本発明の断線検出方法は、検出スイッチ１２を、第１のスイッチブロック１２Ａと、第２のスイッチブロック１２Ｂと、第３のスイッチブロック１２Ｃに分割すると共に、複数の電池モジュール２を直列に接続しているプラス側の電池ブロック１Ａの接続点７を、出力端子側にある第１の接続点７Ａと、ヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分離し、マイナス側の電池ブロック１Ｂの接続点７を、出力端子側にある第３の接続点７Ｃとヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分離することができる。さらに、断線検出方法は、第１の接続点７Ａを、第１のスイッチブロック１２Ａを介して電圧検出回路３に接続し、第２の接続点７Ｂを、第２のスイッチブロック１２Ｂを介して電圧検出回路３に接続し、さらに第３の接続点７Ｃを、第３のスイッチブロック１２Ｃを介して電圧検出回路３に接続することができる。
本発明の断線検出方法は、第３のスイッチブロック１２Ｃをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の断線検出方法は、第１のスイッチブロック１２Ａをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第１の接続点７Ａの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の断線検出方法は、第２のスイッチブロック１２Ｂと第３のスイッチブロック１２Ｃをオンに切り換える状態で、第１のスイッチブロック１２Ａをオンオフに切り換えて、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を判定することができる。
本発明の断線検出方法は、検出スイッチ１２をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧の正負からヒューズ１９の断線を判定することができる。
本発明の断線検出方法は、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧の正負からヒューズ１９の断線を判定することができる。
本発明の断線検出方法は、第２の中間接続点８Ｂを、ヒューズ電圧検出ライン１６を介して電圧検出回路３に接続すると共に、ヒューズ電圧検出ライン１６を、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチ１３を介して電池ブロックの接続点７に接続し、ヒューズスイッチ１３をオンオフに切り換えてヒューズ電圧検出ライン１６の断線を検出することができる。
本発明は、簡単な回路構成としながら、ヒューズを介して直列に接続している電池ブロックの電池モジュールの電圧を、基準接続ラインやヒューズの断線を判別しながら、すなわち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ながら検出して、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、ヒューズと電池モジュールとの接続点である第１の中間接続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、電池モジュールの接続点を検出スイッチを介して電圧検出回路に接続し、検出スイッチをオンオフに切り換える状態で接続点の電圧を検出して、基準接続ラインやヒューズの断線を検出するからである。
この構造の電源装置は、基準接続ラインが断線していると、検出スイッチをオフに切り換える状態で検出される接続点の電圧が変化する。それは、基準接続ラインが断線していると、電圧検出回路の基準入力端子であるアース側入力端子が基準点に接続されなくなるので、検出スイッチをオンオフに切り換えると、基準入力端子の基準電位がアース電位から変化してしまうからである。したがって、基準接続ラインが断線すると、検出スイッチをオンオフに切り換える状態では基準入力端子の基準電位が変化し、この結果、検出スイッチをオンオフに切り換えると接続点の電圧も変化する。このため、検出スイッチをオンオフに切り換え、接続点の電圧が変化する状態を検出して、基準接続ラインの断線を検出できる。とくに、本発明は、従来のように専用の検出回路を設けることなく、電池モジュールの電圧を検出するための回路を利用して、基準接続ラインの検出を判定できるので、簡単な回路構成とし、コストを低減しながら、基準接続ラインの断線を検出できる。
また、電源装置は、ヒューズが断線していると、検出スイッチをオンに切り換える状態で検出される接続点の電圧が正負に変化する。それは、ヒューズが断線すると、ヒューズと電池モジュールとを接続している第２の中間接続点がヒューズを介して第１の中間接続点から切り離されて、アース電位が変化するからである。この状態になると、検出スイッチをオンに切り換える状態で特定の接続点の電圧がマイナス電位となる。このため、検出スイッチをオンに切り換える状態で、接続点の電圧がマイナスになることを検出して、ヒューズの断線を検出できる。この電源装置と検出方法は、専用の検出回路を設けることなく、電池モジュールの電圧を検出するための回路を利用して、ヒューズ断線を検出できるので、簡単な回路構成とし、コストを低減しながら、ヒューズの断線も検出できる。
本発明の請求項２の電源装置は、検出スイッチを第１のスイッチブロックと、第２のスイッチブロックと、第３のスイッチブロックに分割する。また、プラス側の電池ブロックの接続点を、出力端子側にある第１の接続点と、ヒューズ側にある第２の接続点に分離し、マイナス側の電池ブロックの接続点を、出力端子側にある第３の接続点とヒューズ側にある第２の接続点に分離している。さらに、第１の接続点は、第１のスイッチブロックを介して電圧検出回路に接続し、第２の接続点は、第２のスイッチブロックを介して電圧検出回路に接続し、さらにまた、第３の接続点は、第３のスイッチブロックを介して電圧検出回路に接続している。
さらに、請求項２の電源装置は、請求項３に記載するように、第３のスイッチブロックをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、第３の接続点の電圧変化から基準接続ラインの断線を正確に判定できる。また、請求項４に記載するように、第１のスイッチブロックをオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、第１の接続点の電圧変化から基準接続ラインの断線を判定することもできる。さらにまた、請求項５に記載するように、第２と第３のスイッチブロックをオンに切り換える状態で、第１のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、第３の接続点の電圧変化から基準接続ラインの断線を判定することもできる。
さらに、本発明の請求項２の電源装置は、請求項６に記載するように、検出スイッチをオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロックの接続点の電圧の正負からヒューズの断線を判定することができる。さらに、この電源装置は、請求項７に記載するように、第２のスイッチブロックをオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロックの接続点の電圧が正負からヒューズの断線を検出できる。
また、本発明の請求項８の電源装置は、第２の中間接続点を、ヒューズ電圧検出ラインを介して電圧検出回路に接続し、電圧検出回路で第２の中間接続点の電圧を検出することができる。この電源装置は、ヒューズの電圧降下を検出して、電池モジュールの電圧を正確に検出できる。
さらに、本発明の請求項９の電源装置は、第２の中間接続点を、検出スイッチと第２の基準接続ラインを介して電圧検出回路に接続しているので、第２のスイッチブロックをオンに切り換えるタイミングで、第２の接続点の電圧に加えて、第２の中間接続点の電圧も検出できる。
また、本発明の請求項１０の電源装置は、ヒューズ電圧検出ラインを、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチを介して電池ブロックの接続点に接続しているので、ヒューズスイッチをオンオフに切り換えて、ヒューズ電圧検出ラインの断線も検出できる。
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この電源装置の断線検出方法を例示するものであって、本発明は電源装置と断線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４ないし図１３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バッテリ１と、この走行用バッテリ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。走行用バッテリ１は、ヒューズ１９を介して互いに直列に接続しているプラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂとを備える。図に示す走行用バッテリ１は、中間の接続点において、ヒューズ１９を介してプラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂとを接続している。このヒューズ１９は、過電流が流れるときに溶断されて走行用バッテリ１を保護する。走行用バッテリ１は、中間接続点８のプラス側とマイナス側に複数の電池モジュール２を直列に接続して、プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂとしている。
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、電池モジュール２の過充電と過放電を防止しながら充電放電するために、電源装置に装備される回路である。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。電圧検出回路３は、全ての接続点７の電圧を検出して、全ての電池モジュール２の電圧を検出することができる。ただ、電圧検出回路は、必ずしも全ての接続点の電圧を検出する必要はなく、直列に接続している複数の電池モジュールをひとつのユニットとして、ユニット間の接続点の電圧を検出して、複数の電池モジュールからなる１ユニットの電圧として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ユニットとし、２個の電池モジュールのトータル電圧を１ユニットの電圧として、２５ユニットの電圧を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、過放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、電池モジュール２の電圧を検出している。
図の電源装置は、走行用バッテリ１を、プラス側の電池ブロック１Ａと、マイナス側の電池ブロック１Ｂの２ブロックに分割している。たとえば、全体で５０個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は、２５個の電池モジュールを接続しているプラス側の電池ブロックと、２５個の電池モジュールを接続しているマイナス側の電池ブロックに分割し、あるいは２４個の電池モジュールを接続しているプラス側の電池ブロックと、２６個の電池モジュールを接続しているマイナス側の電池ブロックのように、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。各々の電池ブロックの電池モジュール２の電圧は、電圧検出回路３で検出される。
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、たとえば、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。電池モジュールの二次電池をリチウムイオン二次電池とする電源装置は、電池モジュールを１個のリチウムイオン二次電池で構成する。
走行用バッテリ１をプラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂに分割し、これを直列に接続して、１組の電圧検出回路３で電圧を検出する電源装置は、電池モジュール２の接続点７をマルチプレクサ４で切り換えて、接続点７の電圧を検出する。
図に示す走行用バッテリ１は、ヒューズ１９のプラス側とマイナス側に電池ブロックを接続している。各々の電池ブロックとヒューズ１９は、中間接続点８で接続している。ヒューズ１９の一端と電池ブロックとの接続点は、第１の中間接続点８Ａ、ヒューズ１９の他端と電池ブロックとの接続点は、第２の中間接続点８Ｂとする。図の電源装置は、ヒューズ１９とマイナス側の電池ブロック１Ｂとの接続点を第１の中間接続点８Ａとしている。また、ヒューズ１９とプラス側の電池ブロック１Ａとの接続点を第２の中間接続点８Ｂとしている。プラス側の電池ブロック１Ａとマイナス側の電池ブロック１Ｂの電池モジュール２は、中間接続点８で接続されて、互いに直列に接続される。
電圧検出回路３は、第１の中間接続点８Ａに対する接続点７の電圧を検出し、検出した接続点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。第１の中間接続点８Ａは、基準接続ライン９を介して電圧検出回路３の基準入力端子１８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走行用バッテリ１の第１の中間接続点８Ａに、他端を電圧検出回路３の基準入力端子１８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７は電圧検出点として、検出スイッチ１２と電圧検出ライン１０を介して電圧検出回路３の電圧入力端子１７に接続される。電圧検出回路３は、第１の中間接続点８Ａに対する接続点７の電圧を検出して、各々の電池モジュール２の電圧を演算する。
さらに、図４ないし図１３に示す電源装置は、第２の中間接続点８Ｂを、ヒューズ電圧検出ライン１６を介して電圧検出回路３の電圧入力端子１７に接続している。このヒューズ電圧検出ライン１６も、途中に検出スイッチ１２を接続している。このヒューズ電圧検出ライン１６は、ヒューズ１９の電圧降下を検出する。すなわち、第１の中間接続点８Ａと第２の中間接続点８Ｂとの電圧を電圧検出回路３に入力して、ヒューズ１９の電圧降下を検出する。このように、ヒューズ１９の電圧降下を検出する電源装置は、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７の電圧から電池モジュール２の電圧を演算するときに、ヒューズ１９の電圧降下を考慮して正確に検出できる。ヒューズ１９の電圧降下を検出しない電源装置では、図４ないし図１３において、プラス側の電池ブロック１Ａの電池モジュールであって、最もマイナス側に接続しているマイナス側電池モジュール２’の電圧を正確に検出できない。それは、マイナス側電池モジュール２’の電圧にヒューズ１９の電圧降下が加算されるからである。ヒューズ１９の電圧降下を検出することによって、マイナス側電池モジュール２’に加算されるヒューズ１９の電圧降下を減算でき、マイナス側電池モジュール２’の電圧を正確に検出できる。
電圧検出回路３は、各々の電池モジュール２の接続点７の電圧と第２の中間接続点８Ｂの電圧を分圧する抵抗分圧回路１１と、抵抗分圧回路１１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。電源装置は、図示しないが、各々の電圧検出ラインとヒューズ電圧検出ラインに短絡電流制限抵抗を接続することもできる。この短絡電流制限抵抗は、電圧検出ラインやヒューズ電圧検出ラインが短絡したときに、大きな短絡電流が流れるのを防止する。短絡電流制限抵抗の電気抵抗は、数十ｋΩと大きくして、短絡電流を小さく制限することができる。
抵抗分圧回路１１は、ふたつの抵抗器１４を直列に接続して、接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧を分圧してマルチプレクサ４に入力する。接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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、特定の分圧比で接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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。
抵抗分圧回路１１は、好ましくは、接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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が接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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倍して接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧とする。
抵抗分圧回路１１は、各々の接続点７と第２の中間接続点８Ｂに接続される。すなわち、全ての接続点７の電圧と第２の中間接続点８Ｂ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。各々の接続点７と第２の中間接続点８Ｂ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には、検出スイッチ１２を接続している。したがって、接続点７は、検出スイッチ１２と電圧検出ライン１０を介して、電圧検出回路３の電圧入力端子１７に接続される。電源装置は、検出スイッチ１２をオンオフに切り換えて、基準接続ライン９とヒューズ１９の断線を検出する。基準接続ライン９とヒューズ１９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、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て、基準接続ライン９とヒューズ１９の断線を検出する。その後、全ての検出スイッチ１２をオンとし、電圧検出回路３でもって順番に接続点７の電圧を検出する。検出された電圧から、電池モジュール２の電圧が演算される。
電源装置は、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。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走行用バッテリ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走行用バッテリ１の放電を停止する電流遮断スイッチを検出スイッチ１２に併用できる。
基準接続ライン９の断線は、プラス側とマイナス側の電池モジュール２の接続点７に接続している検出スイッチ１２をオンオフに切り換え、接続点７の電圧変化から検出される。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をオンオフに切り換える。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、走行用バッテリ１の放電電流を遮断する。
図４ないし図１３の電源装置は、検出スイッチ１２を、第１のスイッチブロック１２Ａと、第２のスイッチブロック１２Ｂと、第３のスイッチブロック１２Ｃからなる３組のスイッチブロックに分割している。電池ブロックの接続点７も３ブロックに分離している。プラス側の電池ブロック１Ａは、その接続点７を、出力端子側にある第１の接続点７Ａと、ヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分割している。マイナス側の電池ブロック１Ｂは、その接続点７を、出力端子側にある第３の接続点７Ｃとヒューズ１９側にある第２の接続点７Ｂに分割している。第１の接続点７Ａは、第１のスイッチブロック１２Ａを介して電圧検出回路３に接続している。第２の接続点７Ｂは、第２のスイッチブロック１２Ｂを介して電圧検出回路３に接続している。また、第３の接続点７Ｃは、第３のスイッチブロック１２Ｃを介して電圧検出回路３に接続している。
この電源装置は、図４に示すように、第３のスイッチブロック１２Ｃをオンに保持する状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を検出する。その動作原理を、図４ないし図６に示している。ただし、これらの図は、第３の接続点７Ｃの電圧変化から基準接続ライン９の断線を検出する状態を示しているが、第１のスイッチブロック１２Ａをオンに保持する状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて、第１の接続点７Ａの電圧変化から基準接続ライン９の断線を検出することもできる。
図５と図６に示すように、基準接続ライン９が断線すると、第１の中間接続点８Ａが電圧検出回路３の基準入力端子１８に接続されなくなる。この状態になると、電圧検出回路３の基準入力端子１８の電位が仮想アース電位にずれる。基準入力端子１８の基準電位がずれるので、電圧入力端子１７に入力される第３の接続点７Ｃの電圧、又は第１の接続点７Ａの電圧が変化する。電圧検出回路３が、基準入力端子１８と電圧入力端子１７との電位差を検出しているからである。
図７と図８は、ヒューズ１９の断線を検出する状態を示している。ヒューズ１９の断線は、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック１Ａの第２の接続点７Ｂの電圧の正負で判定できる。図７に示すように、ヒューズ１９が断線されない状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂがオンに切り換えられると、図７の矢印で示すように電流が流れて、プラス側の電池ブロック１Ａの全ての第２の接続点７Ｂの電圧は全てプラス電圧となる。基準接続ライン９に対して、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点７がプラス側にあるからである。ところが、ヒューズ１９が断線される状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂがオンに切り換えられると、図８に示すように電流が流れ、仮想アース電位が第２の中間接続点８Ｂよりもプラス側にずれる。このため、仮想アース電位よりもマイナス側にあるプラス側の電池ブロック１Ａの第２の接続点７Ｂの電圧がマイナス電圧となる。したがって、プラス側の電池ブロック１Ａの第２の接続点７Ｂの電圧の正負でヒューズ１９の断線を検出できる。
さらに、図９に示すように、ヒューズ１９と基準接続ライン９の両方が断線されると、仮想アース電位がずれる。したがって、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンに切り換える状態で、マイナス側の電池ブロック１Ｂの第２の接続点７Ｂの電圧を検出して、ヒューズ１９と基準接続ライン９の両方の断線を検出できる。
さらに、図４ないし図１３に示す電源装置は、ヒューズ電圧検出ライン１６も、途中に検出スイッチ１２を接続している。第２の中間接続点８Ｂは、第２のスイッチブロック１２Ｂを介して電圧検出回路３に接続している。さらに、第２の中間接続点８Ｂに接続されるヒューズ電圧検出ライン１６は、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチ１３を介してプラス側の電池ブロック１Ａの接続点７に接続している。ヒューズスイッチ１３は、ヒューズ電圧検出ライン１６に接続する側の一端を、第２のスイッチブロック１２Ｂの電圧検出回路３側に接続し、他端をプラス側の電池ブロック１Ａの接続点７に直接に接続している。この電源装置は、図１０ないし図１３に示すように検出スイッチ１２を切り換えて、ヒューズ電圧検出ライン１６の断線も検出できる。
ヒューズ電圧検出ライン１６は、ヒューズ１９とプラス側の電池ブロック１Ａとの接続点である第２の中間接続点８Ｂを、電圧検出回路３に接続するラインである。このヒューズ電圧検出ライン１６は、ヒューズ１９の電圧降下を検出する。したがって、ヒューズ電圧検出ライン１６が断線すると、ヒューズ１９の電圧降下を検出できなくなる。ヒューズ電圧検出ライン１６の断線は、ヒューズスイッチ１３をオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えて検出される。
図１０は、ヒューズ電圧検出ライン１６が断線しない状態で、ヒューズスイッチ１３がオン、第２のスイッチブロック１２Ｂがオフの状態を示す。この状態で、電圧検出回路３は、ヒューズ電圧検出ライン１６を介して、プラス側の電池ブロック１Ａの接続点であって、ヒューズスイッチ１３が接続された接続点７の電圧を検出する。その後、図１１に示すように、ヒューズスイッチ１３をオンに保持して、第２のスイッチブロック１２Ｂをオフからオンに切り換えると、ヒューズスイッチ１３を接続している接続点７が、ヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂを介してヒューズ電圧検出ライン１６に接続される。この状態で、プラス側の電池ブロック１Ａのマイナス側電池モジュール２’は、ヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂを介して短絡されて、電圧検出回路３が検出するヒューズ電圧検出ライン１６の電圧が低下する。したがって、ヒューズ電圧検出ライン１６が断線しない状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオフからオンに切り換えると、電圧検出回路３が検出するヒューズ電圧検出ライン１６の電圧が低下する。オン状態のヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂは、マイナス側電池モジュール２’に大きなショート電流を流すので、ショート電流を制限するために、マイナス側電池モジュール２’とヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂとの閉回路に、電気抵抗の小さい短絡電流の制限抵抗（図示せず）を接続している。
図１２は、ヒューズ電圧検出ライン１６が、第２の中間接続点８Ｂと第２のスイッチブロック１２Ｂとの間で断線している状態を示す。この状態にあると、ヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂの両方をオンにしても、プラス側の電池ブロック１Ａのマイナス側電池モジュール２’は短絡されない。このため、電圧検出回路３は、ヒューズスイッチ１３を接続している接続点７の電圧を検出する。すなわち、この断線状態にあると、ヒューズスイッチ１３をオンとする状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオフからオンに切り換えても、電圧検出回路３が検出するヒューズ電圧検出ライン１６の電圧は変化しない。したがって、ヒューズスイッチ１３をオンの状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオフからオンに切り換えて、電圧検出回路３の検出電圧が、低下するとヒューズ電圧検出ライン１６は断線しないと判定し、検出電圧が低下しないとヒューズ電圧検出ライン１６の断線と判定する。
さらに、ヒューズ電圧検出ライン１６は、図１３に示すように、第２のスイッチブロック１２Ｂと電圧検出回路３との間で断線されることがある。この状態では、電圧検出回路３は、ヒューズスイッチ１３を接続している接続点７の電圧を検出しない。このため、ヒューズスイッチ１３と第２のスイッチブロック１２Ｂをオンオフに切り換えても、電圧検出回路３の検出電圧は変化しない。したがって、ヒューズスイッチ１３をオンの状態で、第２のスイッチブロック１２Ｂをオフからオンに切り換えて、電圧検出回路３の検出電圧が変化しない場合、ヒューズ電圧検出ライン１６の断線と判定する。
図４ないし図１３の電源装置は、以下の表１に示すように、検出スイッチ１２とヒューズスイッチ１３をオンオフに切り換え、電圧検出回路３が検出する検出電圧で、基準接続ライン９とヒューズ１９とヒューズ電圧検出ライン１６の断線を判定する。なお、以下の実施例では、検出スイッチ１２とヒューズスイッチ１３をオフからオンに切り換えて、電圧検出回路３が検出する検出電圧の変化から基準接続ライン９とヒューズ１９とヒューズ電圧検出ライン１６の断線を検出している。ただ、本発明では、検出スイッチやヒューズスイッチをオンからオフに切り換えて、検出電圧の変化から断線を検出することもできる。
Figure 2008086069
［状態１］
この状態は、第３のスイッチブロック１２Ｃのみをオン、その他の全てのスイッチ、すなわち第１のスイッチブロック１２Ａと第２のスイッチブロック１２Ｂと、ヒューズスイッチ１３をオフとする。この状態で、電圧検出回路３は、第３のスイッチブロック１２Ｃで接続される接続点７の電圧を検出する。この検出電圧をデータ１とする。
［状態２］
第３のスイッチブロック１２Ｃと、ヒューズスイッチ１３をオン、その他の全てのスイッチ、すなわち第１のスイッチブロック１２Ａと第２のスイッチブロック１２Ｂをオフとする。この状態で、電圧検出回路３は、ヒューズ電圧検出ライン１６の電圧を検出する。この検出電圧をデータ２とする。
［状態３］
第２のスイッチブロック１２Ｂと第３のスイッチブロック１２Ｃと、ヒューズスイッチ１３をオンとし、第１のスイッチブロック１２Ａのみをオフとする。この状態で、電圧検出回路３は、第２のスイッチブロック１２Ｂで接続される接続点７の電圧と、第３のスイッチブロック１２Ｃで接続される接続点７の電圧と、さらにヒューズ電圧検出ライン１６の電圧を検出する。
このとき、第２のスイッチブロック１２Ｂで接続される接続点７の検出電圧をデータ３、第３のスイッチブロック１２Ｃで接続される接続点の検出電圧をデータ４、さらにヒューズ電圧検出ライン１６の検出電圧をデータ５とする。
［状態４］
ヒューズスイッチ１３のみをオフとし、その他の全ての検出スイッチ１２、すなわち第１のスイッチブロック１２Ａと第２のスイッチブロック１２Ｂと第３のスイッチブロック１２Ｃをオンとする。この状態で、電圧検出回路３は、第２のスイッチブロック１２Ｂで接続される接続点７の電圧と、第３のスイッチブロック１２Ｃで接続される接続点７の電圧を検出する。
このとき、第２のスイッチブロック１２Ｂで接続される接続点７の検出電圧をデータ６、第３のスイッチブロック１２Ｃで接続される接続点７の検出電圧をデータ７とする。
［状態５］
その後、ヒューズスイッチ１３をオフとして、第１のスイッチブロック１２Ａと第２のスイッチブロック１２Ｂと第３のスイッチブロック１２Ｃをオンとする状態で、全ての接続点７の電圧を検出し、検出電圧から電池モジュール２の電圧を検出する。
スイッチを以上のように切り換えて検出するデータ１〜７から、以下のようにして、基準接続ラインとヒューズ１９とヒューズ電圧検出ライン１６の断線を判定する。
［基準接続ラインの断線判定］
基準接続ライン９の断線は、データ１に対するデータ４の電圧変化が設定値を超えるかどうかで判定する。電圧変化が設定値を超えると、基準接続ライン９の断線と判定し、接続値を超えないと断線でないと判定する。
また、データ４に対するデータ７の電圧変化が設定値を超えるかどうかで判定することもできる。この場合も、電圧変化が設定値を超えると、基準接続ライン９の断線と判定し、接続値を超えないと断線でないと判定する。
［ヒューズの断線判定］
データ３又はデータ６のうち、ヒューズ１９よりも高電圧側のデータのいずれかに、所定のマイナス電圧よりも低い電圧が存在すると、ヒューズ１９の断線と判定する。所定のマイナス電圧よりも低い電圧が存在しない場合は、ヒューズ１９は断線していないと判定する。
［ヒューズ電圧検出ラインの断線判定］
データ２に対するデータ５の電圧変化が設定電圧以上に低下しない場合、ヒューズ電圧検出ライン１６の断線と判定し、低下する場合は断線でないと判定する。
以上の方法で基準接続ライン９とヒューズ電圧検出ライン１６が断線していると判定されると、電源装置を搭載している車両は、走行用バッテリ１の出力を制限させるように充放電させる。
複数の接続点７と第２の中間接続点８Ｂの電圧を切り換えて検出するためのマルチプレクサ４は、電圧検出部５の入力側に接続されて、電池モジュール２との接続点７及び第２の中間接続点８Ｂを切り換えて、各接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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の接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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７及び第２の中間接続点８Ｂを順番に切り換える。
電圧検出部５は、第１の中間接続点８Ａに対する電池モジュール２の接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧を検出して、電池モジュール２の電圧を検出する。第１の中間接続点８Ａ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、第１の中間接続点８Ａ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は一方の入力端子である基準入力側端子５ａを第１の中間接続点８Ａに、他方の入力端子である電圧入力側端子５ｂ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７及び第２の中間接続点８Ｂに接続して、第１の中間接続点８Ａに対する接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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。第１の中間接続点をアンプのマイナス側の入力端子である基準入力側端子に接続し、マルチプレクサを介して電池モジュールの接続点及び第２の中間接続点をアンプのプラス側の入力端子である電圧入力側端子に接続して、第１の中間接続点に対する接続点及び第２の中間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７の電圧差として検出される。たとえば、図４において電池モジュールＭ2の電圧Ｅ2は、Ｖ2−Ｖ1として検出され、電池モジュールＭ3の電圧Ｅ3は、Ｖ3−Ｖ2で検出される。さらに、プラス側の電池ブロック１Ａの最もマイナス側に接続しているマイナス側電池モジュール２’の電圧は、ヒューズ１９の両端のヒューズ電圧Ｅhを検出し、このヒューズ電圧Ｅhに基づいて、接続点７の電圧を補正して検出される。ヒューズ１９の電圧降下を検出しない電源装置では、マイナス側電池モジュール２’の電圧は、Ｖ1−Ｖ0として検出されるので、ヒューズ１９の電圧降下が加算された不正確な電圧であった。これに対して、この電源装置では、ヒューズ１９の電圧降下であるヒューズ電圧Ｅhを検出し、このヒューズ電圧ＥhでＶ1−Ｖ0を補正して、マイナス側電池モジュール２’である電池モジュールＭ1の正確な電圧Ｅ1を検出する。ここで、ヒューズ１９の両端のヒューズ電圧Ｅhは、第１の中間接続点８Ａに対する第２の中間接続点８Ｂの電圧であって、Ｖh−Ｖ0として検出される。したがって、電池モジュールＭ1の電圧Ｅ1は、Ｖ1−Ｖhとして正確に検出される。以上のように、接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧から電池モジュールの電圧とヒューズ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で接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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、走行用バッテリ１の第１の中間接続点８Ａに対する接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧を検出する。すなわち、第１の中間接続点８Ａを基準として、接続点７及び第２の中間接続点８Ｂの電圧を検出する。したがって、第１の中間接続点８Ａの電圧が狂うと、全ての接続点７及び第２の中間接続点８Ｂ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。走行用バッテリ１の第１の中間接続点８Ａ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の入力側を走行用バッテリ１の第１の中間接続点８Ａ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走行用バッテリ１の第１の中間接続点８Ａに接続される。一端を第１の中間接続点８Ａ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に入力される第１の中間接続点８Ａの電圧が変動する。
基準接続ライン９の断線は前述の方法で検出される。基準接続ライン９の断線が検出されると、電源装置は、たとえば走行用バッテリ１の出力を制限するように充放電して、電池モジュール２を保護しながら、車両を走行させる。また、基準接続ライン９が断線すると、イグニッションスイッチをオフにして車両を停止させた後は、電源装置からモーターに出力しないように制御し、あるいは車両をスタートできない状態とする。
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電源装置の概略構成図である。 多数の電池モジュールをヒューズを介して直列に接続して走行用バッテリとする一例を示す概略構成図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 図４に示す車両用の電源装置の基準接続ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置の基準接続ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置の基準接続ラインとヒューズの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズ電圧検出ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズ電圧検出ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズ電圧検出ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。 図４に示す車両用の電源装置のヒューズ電圧検出ラインの断線を検出する動作原理を示す図である。
符号の説明
１…走行用バッテリ １Ａ…プラス側の電池ブロック
１Ｂ…マイナス側の電池ブロック
２…電池モジュール ２’…マイナス側電池モジュール
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
５ａ…基準入力側端子
５ｂ…電圧入力側端子
６…制御回路
７…接続点 ７Ａ…第１の接続点
７Ｂ…第２の接続点
７Ｃ…第３の接続点
８…中間接続点 ８Ａ…第１の中間接続点
８Ｂ…第２の中間接続点
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 １２Ａ…第１のスイッチブロック
１２Ｂ…第２のスイッチブロック
１２Ｃ…第３のスイッチブロック
１３…ヒューズスイッチ
１４…抵抗器 １４Ａ…直列抵抗
１４Ｂ…並列抵抗
１５…Ａ／Ｄコンバータ
１６…ヒューズ電圧検出ライン
１７…電圧入力端子
１８…基準入力端子
１９…ヒューズ
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
２７…接続点
２８…基準点
２９…基準接続ライン
３０…検出回路
３１…走行用バッテリ
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
５０…ヒューズ
５１…走行用バッテリ ５１Ａ…プラス側の電池ブロック
５１Ｂ…マイナス側の電池ブロック
５９…基準接続ライン

Claims (18)

  1. 複数の電池モジュール(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、
    走行用バッテリ(1)は、プラス側の電池ブロック(1A)とマイナス側の電池ブロック(1B)をヒューズ(19)を介して直列に接続して、ヒューズ(19)の一端と電池ブロックとの接続点を第１の中間接続点(8A)とし、ヒューズ(19)の他端と電池ブロックとの接続点を第２の中間接続点(8B)としており、さらに、プラス側の電池ブロック(1A)とマイナス側の電池ブロック(1B)は複数の電池モジュール(2)を接続点(7)で直列に接続しており、
    走行用バッテリ(1)の第１の中間接続点(8A)は、基準接続ライン(9)を介して電圧検出回路(3)に接続されると共に、電池ブロックの各々の接続点(7)は検出スイッチ(12)を介して電圧検出回路(3)に接続され、電圧検出回路(3)が第１の中間接続点(8A)に対する各々の接続点(7)の電圧を検出して電池モジュール(2)の電圧を検出する車両用の電源装置であって、
    検出スイッチ(12)が、複数のスイッチブロックに分割されると共に、各々のスイッチブロックをオンオフに切り換える制御回路(6)を備えており、制御回路(6)が各々のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、基準接続ライン(9)の断線とヒューズ(19)の断線のいずれか一方又は両方を検出するようにしてなる車両用の電源装置。
  2. 検出スイッチ(12)が第１のスイッチブロック(12A)と、第２のスイッチブロック(12B)と、第３のスイッチブロック(12C)に分割され、
    複数の電池モジュール(2)を直列に接続しているプラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)が、出力端子側にある第１の接続点(7A)と、ヒューズ(19)側にある第２の接続点(7B)に分離され、マイナス側の電池ブロック(1B)の接続点(7)が、出力端子側にある第３の接続点(7C)とヒューズ(19)側にある第２の接続点(7B)に分離され、
    第１の接続点(7A)は第１のスイッチブロック(12A)を介して電圧検出回路(3)に接続され、第２の接続点(7B)は第２のスイッチブロック(12B)を介して電圧検出回路(3)に接続され、さらに第３の接続点(7C)は第３のスイッチブロック(12C)を介して電圧検出回路(3)に接続されてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  3. 第３のスイッチブロック(12C)をオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック(12B)をオンオフに切り換えて、第３の接続点(7C)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項２に記載される車両用の電源装置。
  4. 第１のスイッチブロック(12A)をオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック(12B)をオンオフに切り換えて、第１の接続点(7A)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項２に記載される車両用の電源装置。
  5. 第２のスイッチブロック(12B)と第３のスイッチブロック(12C)をオンに切り換える状態で、第１のスイッチブロック(12A)をオンオフに切り換えて、第３の接続点(7C)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項２に記載される車両用の電源装置。
  6. 検出スイッチ(12)をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)の電圧の正負からヒューズ(19)の断線を判定する請求項１に記載される車両用の電源装置。
  7. 第２のスイッチブロック(12B)をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)の電圧の正負からヒューズ(19)の断線を判定する請求項２に記載される車両用の電源装置。
  8. 第２の中間接続点(8B)が、ヒューズ電圧検出ライン(16)を介して電圧検出回路(3)に接続され、電圧検出回路(3)が第２の中間接続点(8B)の電圧を検出するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
  9. 第２の中間接続点(8B)が、検出スイッチ(12)とヒューズ電圧検出ライン(16)を介して電圧検出回路(3)に接続されている請求項８に記載される車両用の電源装置。
  10. ヒューズ電圧検出ライン(16)が、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチ(13)を介して電池ブロックの接続点(7)に接続され、ヒューズスイッチ(13)がオンオフに切り換えられてヒューズ電圧検出ライン(16)の断線が検出される請求項８に記載される車両用の電源装置。
  11. 複数の電池モジュール(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、
    走行用バッテリ(1)は、プラス側の電池ブロック(1A)とマイナス側の電池ブロック(1B)をヒューズ(19)を介して直列に接続して、ヒューズ(19)の一端と電池ブロックとの接続点を第１の中間接続点(8A)とし、ヒューズ(19)の他端と電池ブロックとの接続点を第２の中間接続点(8B)としており、さらに、プラス側の電池ブロック(1A)とマイナス側の電池ブロック(1B)は複数の電池モジュール(2)を接続点(7)で直列に接続しており、
    走行用バッテリ(1)の第１の中間接続点(8A)は、基準接続ライン(9)を介して電圧検出回路(3)に接続されると共に、電池ブロックの接続点(7)は検出スイッチ(12)を介して電圧検出回路(3)に接続され、電圧検出回路(3)が第１の中間接続点(8A)に対する接続点(7)の電圧を検出するようにしてなる車両用の電源装置の断線検出方法であって、
    検出スイッチ(12)を、複数のスイッチブロックに分割すると共に、各々のスイッチブロックをオンオフに切り換えて、基準接続ライン(9)の断線とヒューズ(19)の断線のいずれか一方又は両方を検出するようにしてなる車両用の電源装置の断線検出方法。
  12. 検出スイッチ(12)を、第１のスイッチブロック(12A)と、第２のスイッチブロック(12B)と、第３のスイッチブロック(12C)に分割し、
    複数の電池モジュール(2)を直列に接続しているプラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)を、出力端子側にある第１の接続点(7A)と、ヒューズ(19)側にある第２の接続点(7B)に分離し、マイナス側の電池ブロック(1B)の接続点(7)を、出力端子側にある第３の接続点(7C)とヒューズ(19)側にある第２の接続点(7B)に分離し、
    第１の接続点(7A)を、第１のスイッチブロック(12A)を介して電圧検出回路(3)に接続し、第２の接続点(7B)を、第２のスイッチブロック(12B)を介して電圧検出回路(3)に接続し、さらに第３の接続点(7C)を、第３のスイッチブロック(12C)を介して電圧検出回路(3)に接続する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  13. 第３のスイッチブロック(12C)をオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック(12B)をオンオフに切り換えて、第３の接続点(7C)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  14. 第１のスイッチブロック(12A)をオンに切り換える状態で、第２のスイッチブロック(12B)をオンオフに切り換えて、第１の接続点(7A)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  15. 第２のスイッチブロック(12B)と第３のスイッチブロック(12C)をオンに切り換える状態で、第１のスイッチブロック(12A)をオンオフに切り換えて、第３の接続点(7C)の電圧変化から基準接続ライン(9)の断線を判定する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  16. 検出スイッチ(12)をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)の電圧の正負からヒューズ(19)の断線を判定する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  17. 第２のスイッチブロック(12B)をオンに切り換える状態で、プラス側の電池ブロック(1A)の接続点(7)の電圧の正負からヒューズ(19)の断線を判定する請求項１２に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
  18. 第２の中間接続点(8B)を、ヒューズ電圧検出ライン(16)を介して電圧検出回路(3)に接続すると共に、ヒューズ電圧検出ライン(16)を、オンオフに切り換えられるヒューズスイッチ(13)を介して電池ブロックの接続点(7)に接続し、ヒューズスイッチ(13)をオンオフに切り換えてヒューズ電圧検出ライン(16)の断線を検出する請求項１１に記載される車両用の電源装置の断線検出方法。
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