JP2009268211A - 車両用の電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全プラグが外されたことを検出して均等化回路の動作を停止して安全性を確保し、また均等化回路が電池に与える悪影響を防止して電池の劣化を防止する。
【解決手段】車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに電力を供給する複数の充電できる電池１１を直列に接続してなる直列電池群１０と、この直列電池群１０を構成する電池１１を放電又は充電して各々の電池１１の電気特性を均等化させる均等化回路２０と、直列電池群１０と直列に接続され、この接続状態を遮断する遮断部材１９と、この遮断部材１９による遮断状態を検出して、均等化回路２０の均等化動作を制御する停止回路５０とを備えている。この車両用の電源装置は、停止回路５０が、遮断部材によって遮断されたことを検出して、均等化回路２０の均等化動作を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしている車両用の電源装置に関する。
車両用の電源装置は、出力を大きくするために、多数の電池を直列に接続して電圧を高くしている。この電源装置は、直列に接続している電池を同じ充電電流で充電し、また同じ電流で放電する。したがって、全ての電池が全く同じ特性であれば、電池電圧や残容量にアンバランスは発生しない。しかしながら、現実には、全く同じ特性の電池は製造できない。電池のアンバランスは、充放電を繰り返すときに、電圧や残容量のアンバランスとなる。さらに、電池電圧のアンバランスは、特定の電池を過充電し、あるいは過放電させる原因となる。この弊害を防止するために、各々の電池の電圧を検出してアンバランスを解消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２００４−７９１５号公報
特許文献１に記載される車両用の電源装置は、直列電池群を構成する各々の電池と並列に放電回路を接続している。放電回路は、電圧の高くなった電池を放電して電圧を低下させて、電池のアンバランスを解消し、電池特性の均等化を行っている。
直列電池群の均等化動作は、車両が停止しているときに行った方が、均等をとりやすくなる。このため、イグニッションスイッチをオフにして、車両を停止させることを検出して均等化動作を開始している。ところで、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしている直列電池群は、作業の安全性を実現するために、例えば、安全プラグ等の遮断部材を直列に接続している。安全プラグは、多数の電池を直列に接続している中間部分に直列に接続される。安全プラグは脱着できるように接続されて、輸送、解体作業、メンテナンスなどの時に外される。安全プラグが外されると、直列電池群の出力電圧が遮断されて、システムの安全を確保できる。車両を停止している状態で均等化動作をする車両用の電源装置は、均等化動作の途中で安全プラグが外されることがある。安全プラグが外された状態で、均等化回路が動作状態にあることは、安全上好ましくない。また不要に電力を消費することもあって、最悪の場合は電池が過放電されて電池を著しく劣化させる可能性がある。
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、安全プラグが外されたことを検出して均等化回路の動作を停止することで、安全プラグが外された状態での安全性を確保し、また均等化回路が電池に与える悪影響を防止して電池の劣化を防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
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、車両を走行させるモータに電力を供給する複数の充電できる電池１１を直列に接続してなる直列電池群１０と、この直列電池群１０を構成する電池１１を放電又は充電して各々の電池１１の電気特性を均等化させる均等化回路２０と、直列電池群１０と直列に接続され、この接続状態を遮断する遮断部材１９と、この遮断部材１９による遮断状態を検出して、均等化回路２０の均等化動作を制御する停止回路５０、７０、８０とを備えている。この車両用の電源装置は、停止回路５０、７０、８０が、遮断部材１９によって遮断されたことを検出して、均等化回路２０の均等化動作を停止させる。
この電源装置は、遮断部材によって遮断されたことを検出して均等化回路の均等化動作を停止するので、遮断部材によって遮断された状態での安全性が確保され、また均等化回路が電池に与える悪影響を防止して電池の劣化を防止できる特徴がある。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、遮断部材１９を、直列電池群１０と直列に着脱自在に接続される安全プラグ１２として、停止回路５０、７０、８０が、安全プラグ１２が外されたことを検出して、均等化回路２０の均等化動作を停止することができる。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、電装用バッテリ４０を電源として均等化回路２０を制御するメインＭＰＵ３０を備え、停止回路５０が、メインＭＰＵ３０を介して均等化回路２０の均等化動作を停止することができる。
この電源装置は、均等化回路を制御するメインＭＰＵでもって均等化回路の均等化動作を停止するので、遮断部材によって遮断された状態では確実に均等化回路の動作を停止できる。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、電装用バッテリ４０を電源として均等化回路２０を制御するメインＭＰＵ３０を備え、停止回路７０、８０が、メインＭＰＵ３０を介することなく、直接に均等化回路２０の均等化動作を停止することができる。
この電源装置は、メインＭＰＵを介することなく停止回路が直接に均等化回路の動作を停止するので、メインＭＰＵが動作しなくなった状態においても、均等化回路の動作を確実に停止できる。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、均等化回路２０の電源回路２６に直列電池群１０から電力を供給して、停止回路８０が、絶縁型信号変換器８５を介して停止信号を均等化回路２０に伝送することができる。
この電源装置は、均等化回路を直列電池群から供給される電力で動作させるので、電装用バッテリを消費することなく直列電池群を均等化できる。また、停止回路からは絶縁型信号変換器を介して停止信号を均等化回路に伝送するので、均等化回路と停止回路とを絶縁する状態として、すなわち停止回路のアースラインから直列電池群のアースラインを絶縁して、停止回路でもって均等化回路の動作を停止できる。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、均等化回路２０が、放電抵抗２２にスイッチング素子２３を直列に接続している放電回路２１と、直列電池群１０を構成する電池１１のセル電圧を検出してスイッチング素子２３をオンオフに制御するコントロール回路２４とを備えることができる。
さらに、本発明の車両用の電源装置は、直列電池群１０の出力側に接続してなるコンタクタ１７と、このコンタクタ１７のオンオフを制御するコンタクタ制御回路３２とを備えることができる。この車両用の電源装置は、停止回路５０、７０、８０が、遮断部材によって遮断されたことを検出して、コンタクタ制御回路３２がコンタクタ１７をオフに制御する。
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を例示するものであって、本発明は車両用の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１ないし図３に示す車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに電力を供給する複数の充電できる電池１１を直列に接続してなる直列電池群１０と、この直列電池群１０と直列に接続されて、直列電池群１０との接続状態を遮断する遮断部材１９と、直列電池群１０を構成する電池１１を放電又は充電して各々の電池１１の電気特性を均等化させる均等化回路２０と、直列電池群１０の接続状態が遮断部材１９によって遮断されたことを検出して、均等化回路２０の均等化動作を停止する停止回路５０、７０、８０とを備える。図の電源装置は、直列電池群１０に直列に接続している遮断部材１９を、脱着自在に接続される安全プラグ１２としている。ただ、遮断部材には、直列電池群の接続状態を遮断できる他の部材、例えばブレーカーを用いることもできる。以下、遮断部材を安全プラグとする実施例を詳述する。
均等化回路２０は、電池１１のセル電圧を均等化してアンバランスを解消する。直列電池群１０の電池１１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池も使用できる。均等化回路２０は、ひとつの電池１１の電圧をセル電圧として検出して、各々の電池１１のセル電圧のアンバランスを解消するのを理想とする。ただし、本発明の電源装置は、複数の電池を直列に接続して電池モジュールとし、電池モジュールの電圧をセル電圧として、電池モジュールの電圧のアンバランスを解消することもできる。電池１１をリチウムイオン二次電池とする電源装置は、好ましくは、セル電圧をひとつの電池電圧とする。電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とする電源装置は、たとえば、複数の電池を直列に接続している電池モジュールの電圧をセル電圧として、電池モジュールの電圧のアンバランスを解消する。
均等化回路２０の回路図を図４に示す。図の均等化回路２０は、電圧が高い電池１１を放電抵抗２２で放電して、アンバランスを解消する。ただし、本発明は、均等化回路を、放電抵抗で電池を放電する回路には特定しない。たとえば、均等化回路は、電圧の高い電池をコンデンサや電池等の蓄電器に放電して蓄電器に蓄電し、この蓄電器の電荷を電圧の低い電池に放電して、電池の電圧差を解消することもできる。
図４の均等化回路２０は、放電抵抗２２にスイッチング素子２３を直列に接続している放電回路２１と、各々のセル電圧を検出して、スイッチング素子２３をオンオフに制御するコントロール回路２４とを備える。放電抵抗２２とスイッチング素子２３の放電回路２１は、各々の電池１１と並列に接続している。この均等化回路２０は、電池１１のセル電圧が高くなるときに、コントロール回路２４でスイッチング素子２３をオンに切り変えて、放電抵抗２２で電池１１を放電させて電池１１の電圧を低下して均等化する。
さらに、図の均等化回路２０は、各々の電池１１のセル電圧を検出するセル電圧検出回路２５を有する。セル電圧検出回路２５を有する均等化回路２０は、直列電池群１０から電力が供給される。図の均等化回路２０は、直列電池群１０から電力供給を受けている電源回路２６の出力電圧（Ｖcc）によって動作している。直列電池群１０の電圧は、たとえば、電源回路２６であるＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して、均等化回路２０に供給することができる。この回路構成によると、直列電池群１０の電圧が高くても、均等化回路２０に最適電圧として供給できる。セル電圧検出回路２５は、各々の電池１１のセル電圧を検出するために、各々の電池１１にサブ電圧検出回路２７の入力端子２８を接続している。ただし、サブ電圧検出回路の入力側に、接続する電池を切り変える切換回路（図示せず）を設けて、ひとつのサブ電圧検出回路で複数のセル電圧を検出することもできる。サブ電圧検出回路２７の出力信号は、マルチプレクサ２９を介してコントロール回路２４に入力される。マルチプレクサ２９は、サブ電圧検出回路２７の出力を順番に切り変えて、コントロール回路２４に入力する。
コントロール回路２４は、各々の電池１１のセル電圧を比較して、全ての電池１１のセル電圧を均等化するようにスイッチング素子２３を制御する。このコントロール回路２４は、高すぎる電池１１に接続している放電回路２１のスイッチング素子２３をオンに切り変えて放電させる。電池１１は放電するにしたがって電圧が低下する。スイッチング素子２３は、電池１１の電圧が他の電池１１とバランスするまで低下すると、オンからオフに切り変えられる。スイッチング素子２３がオフになると、電池１１の放電は停止される。このように、コントロール回路２４は、高いセル電圧の電池１１を放電して、全ての電池１１のセル電圧をバランスさせる。
図１ないし図３の電源装置は、２組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを備え、各々の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを遮断部材１９である安全プラグ１２で直列に接続すると共に、各々の直列電池群１０Ａ、１０Ｂに均等化回路２０Ａ、２０Ｂを接続している。均等化回路２０Ａ、２０Ｂは、各々の直列電池群１０Ａ、１０Ｂの電池１１を均等化する。ただ、２組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂのアンバランスは解消されない。図に示すように複数組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを備える電源装置は、図示しないが、各々の直列電池群に放電抵抗とスイッチング素子の直列回路からなるブロック放電回路を設け、このブロック放電回路で各々の直列電池群を均等化することができる。ブロック放電回路は、各々の直列電池群のトータル電圧を検出して、スイッチング素子をオンオフに切り換えるブロックコントロール回路（図示せず）で制御する。ブロックコントロール回路は、各々の直列電池群のトータル電圧を検出し、検出したトータル電圧の高い直列電池群に接続している放電回路のスイッチング素子をオンに切り換えて放電して、各々の直列電池群を均等化する。
さらに、図の電源装置は、均等化回路２０の均等化を制御するメインＭＰＵ３０を備える。均等化回路２０は、メインＭＰＵ３０から入力される均等化信号で直列電池群１０の均等化を開始する。メインＭＰＵ３０は、車両の走行状態やイグニッションスイッチの状態から、均等化回路２０が直列電池群１０を均等化するタイミングを特定し、均等化回路２０が均等化動作するタイミングになると、均等化信号を均等化回路２０に出力する。メインＭＰＵ３０は、たとえば、イグニッションスイッチをオフにして車両を停止することを検出して、均等化回路２０に均等化信号を出力する。
メインＭＰＵ３０は、車両の電装用バッテリ４０から供給される電力で動作する。図１ないし図３の電源装置は、電装用バッテリ４０の出力側にレギュレータ４１を接続し、このレギュレータ４１で出力電圧を安定化して、メインＭＰＵ３０の電源に供給している。さらに、図の電源装置は、電装用バッテリ４０の出力側に、電装用バッテリ４０で充電されるコンデンサ４２を接続している。コンデンサ４２は、静電容量の大きい、たとえば静電容量を数百μＦないし数千μＦ、好ましくは１０００μＦとする電界コンデンサである。コンデンサ４２は、ダイオード４３を介して電装用バッテリ４０に接続している。ダイオード４３は、電装用バッテリ４０でコンデンサ４２を充電できる方向に接続している。コンデンサ４２は、電装用バッテリ４０の出力電圧が０Ｖに低下した後、所定の時間、出力電圧を所定の電圧値に保持してレギュレータ４１に供給する。とくに、数百μＦ以上の大容量のコンデンサは、数秒ないし数十秒以上の長い時間にわたって、レギュレータ４１を動作状態に維持して、レギュレータ４１の出力電圧（ＶDD）をメインＭＰＵ３０に供給して動作できる状態に保持する。さらに、ダイオード４３を介して電装用バッテリ４０からコンデンサ４２を充電する回路は、電装用バッテリ４０の出力がショートされても、コンデンサ４２に蓄える電力が電装用バッテリ４０側で放電されず、レギュレータ４１を動作状態に維持して、レギュレータ４１からメインＭＰＵ３０に電力を供給して動作状態に保持する。さらに、図の電源装置は、レギュレータ４１の出力側にもコンデンサ４４を接続している。このコンデンサ４４はレギュレータ４１から出力される電力で充電されて、電装用バッテリ４０の出力電圧が低下した後も、所定の時間にわたって、メインＭＰＵ３０に電力を供給して動作状態とする。
遮断部材１９である安全プラグ１２は、図５に示すように、２組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを直列に接続する一対のメイン接点１３と、引き抜かれたことを検出する一対の検出接点１４とを備える。一対のメイン接点１３は、直列電池群１０Ａに接続される中間接点１５と直列電池群１０Ｂに接続される中間接点１５に互いに接続されて、安全プラグ１２が接続される状態で、２組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを互いに直列に接続する。安全プラグ１２が引き抜かれると、メイン接点１３が中間接点１５から外れて、すなわち、２組の直列電池群１０Ａ、１０Ｂを遮断して出力電圧が遮断される。一対の検出接点１４は、互いに接続している。検出接点１４は、安全プラグ１２を挿通する状態で、電池側に設けている一対の固定接点１６に接続される。
停止回路５０、７０、８０は、安全プラグ１２が外されたことを検出して、均等化回路２０が電池１１を充電又は放電する均等化動作を停止させる。停止回路５０、７０、８０は、均等化回路２０を制御するメインＭＰＵ３０を介して、均等化回路２０の均等化動作を停止し、あるいは、メインＭＰＵ３０を介することなく、直接に均等化回路２０の均等化動作を停止する。
停止回路５０、７０、８０は、安全プラグ１２が外されたことを検出して、均等化回路２０の均等化動作を停止させる停止信号を出力するプラグ抜け検出回路５１を備える。プラグ抜け検出回路５１は、安全プラグ１２が外されたことを検出する。プラグ抜け検出回路５１を図５に示している。このプラグ抜け検出回路５１は、第１の固定接点１６Ａに接続している定電流回路５２と、第２の固定接点１６Ｂに接続している信号検出回路５３とを備える。さらに、第２の固定接点１６Ｂは、電流抵抗５４を介して停止回路５０、７０のアースラインに接続している。
このプラグ抜け検出回路５１は、以下のようにして安全プラグ１２が外されたことを検出する。安全プラグ１２が挿通される状態では、検出接点１４は固定接点１６に接続されている。この状態で、一対の固定接点１６は、安全プラグ１２の検出接点１４を介して互いに接続された状態となる。したがって、定電流回路５２から電流抵抗５４に所定の電流が流れて、電流抵抗５４の両端に所定の電圧が誘導される。信号検出回路５３は、電流抵抗５４の両端に誘導される電圧を検出し、この検出電圧が設定電圧よりも高いと、安全プラグ１２がセットされていると判定する。安全プラグ１２が引き抜かれると、電池側に設けている一対の固定接点１６が安全プラグ１２の検出接点１４で接続されなくなる。したがって、電流抵抗５４に電流が流れなくなって、電流抵抗５４の両端に電圧が誘導されなくなる。このため、信号検出回路５３は、電流抵抗５４の電圧が設定電圧よりも低い状態で、安全プラグ１２が外された状態と検出して停止信号を出力する。信号検出回路５３は、安全プラグ１２が挿入されているか、外されているかを判定する設定電圧を記憶している。
信号検出回路５３が記憶する設定範囲の最低電圧は、たとえば安全プラグ１２をセットする状態で電流抵抗５４の両端に誘導される電圧の１／２以下の電圧に設定する。
停止回路５０、７０、８０は、プラグ抜け検出回路５１で安全プラグ１２が外されたことを検出し、安全プラグ１２が外されたと判定すると、均等化回路２０の停止信号を出力する。停止回路５０、７０、８０から出力される停止信号は、メインＭＰＵ３０に入力されて、メインＭＰＵ３０から均等化回路２０に入力され、あるいは、直接に均等化回路２０に入力される。
図１の電源装置は、停止回路５０が、メインＭＰＵ３０を介して、均等化回路２０の均等化動作を停止する。図の電源装置は、停止回路５０から出力される停止信号を、絶縁型信号変換器６５を介してメインＭＰＵ３０に入力している。メインＭＰＵ３０は、停止回路５０から停止信号が入力されると、均等化回路２０の均等化動作を停止させる制御信号を、絶縁型信号変換器６０を介して均等化回路２０に入力する。この電源装置は、均等化回路２０を制御するメインＭＰＵ３０でもって、均等化回路２０の均等化動作を停止するので、安全プラグ１２が外された状態で、確実に均等化回路２０の動作を停止できる。図１の停止回路５０は、直列電池群１０から供給される電力で動作する。この停止回路５０は、均等化回路２０の電源である電源回路２６の出力電圧（Ｖcc）によって動作している。この電源装置は、絶縁型信号変換器６５を介して停止回路５０からメインＭＰＵ３０に停止信号を伝送するので、停止回路５０とメインＭＰＵ３０とをアースを共通としない絶縁状態としながら、停止信号を伝送できる。
図２と図３の電源装置は、停止回路７０、８０が、メインＭＰＵ３０を介することなく、直接に均等化回路２０の均等化動作を停止する。したがって、停止回路７０、８０から出力される停止信号を、直接に均等化回路２０に入力している。停止回路７０、８０から出力される停止信号は、均等化回路２０のコントロール回路２４に入力される。コントロール回路２４は、停止信号を検出して均等化動作を停止する。このため、この構造は、メインＭＰＵ３０が動作しなくなった状態においても、均等化回路２０の動作を確実に停止できる。図２の停止回路７０は、直列電池群１０から供給される電力、すなわち、均等化回路２０の電源である電源回路２６の出力電圧（Ｖcc）によって動作している。したがって、停止回路７０からの停止信号は、絶縁型信号変換器を介することなく、均等化回路２０に入力している。この構造は、回路構成を簡単にできる。図３の停止回路８０は、車両の電装用バッテリ４０から供給される電力で、すなわち、電装用バッテリ４０の出力側に接続されたレギュレータ４１の出力電圧（ＶDD）によって動作している。この電源装置は、停止回路８０から出力される停止信号を、絶縁型信号変換器８５を介して均等化回路２０に入力している。この電源装置は、絶縁型信号変換器８５を介して停止回路８０から均等化回路２０に停止信号を伝送するので、停止回路８０と均等化回路２０とをアースを共通としない絶縁状態としながら、停止信号を伝送できる。
さらに、停止回路７０、８０から出力される停止信号は、メインＭＰＵ３０にも入力される。安全プラグ１２が外されたことをメインＭＰＵ３０で検出するためである。図２に示す電源装置は、停止回路７０から均等化回路２０に入力される停止信号を、均等化回路２０から絶縁型信号変換器６０を介してメインＭＰＵに入力している。ただ、この電源装置は、図１に示す電源装置と同様に、絶縁型信号変換器を介して停止回路からメインＭＰＵに停止信号を伝送することもできる。また、図３に示す電源装置は、停止回路８０とメインＭＰＵ３０のアースを共通とするので、停止回路８０から出力される停止信号を、絶縁型信号変換器を介することなく、直接にメインＭＰＵ３０に入力している。すなわち、この電源装置は、停止回路８０から出力される停止信号を、均等化回路２０とメインＭＰＵ３０に出力している。ただ、この電源装置も、図２に示す電源装置と同様に、均等化回路を介して、メインＭＰＵに停止信号を伝送することもできる。
図４に示す絶縁型信号変換器６０はフォトカップラー６１である。フォトカップラー６１は、メインＭＰＵ３０から出力される制御信号であるパルス信号で発光ダイオード６２を点灯し、この発光ダイオード６２の光をフォトトランジスタ６３で受光して、入力側と出力側を絶縁して制御信号をメインＭＰＵ３０から均等化回路２０に伝送する。図１に示すメインＭＰＵ３０は、制御信号として、直列電池群１０を均等化する均等化信号と、停止回路５０から入力される停止信号を、絶縁型信号変換器６０を介して均等化回路２０に伝送する。図２と図３に示すメインＭＰＵ３０は、制御信号として、直列電池群１０を均等化する均等化信号を、絶縁型信号変換器６０を介して均等化回路２０に伝送する。絶縁型信号変換器は、フォトカップラーに変わってトランスも使用できる。トランスは一次側をメインＭＰＵの出力に、二次側を均等化回路の入力に接続して、メインＭＰＵから出力される制御信号を絶縁して均等化回路に伝送する。絶縁型信号変換器６０は、メインＭＰＵ３０から均等化回路２０にアースを共通としないで絶縁状態で制御信号を伝送する。図１ないし図３の電源装置は、２組の均等化回路２０Ａ、２０Ｂを備えるので、絶縁型信号変換器６０は両方の均等化回路２０Ａ、２０Ｂに制御信号を伝送する。
さらに、図４に示す絶縁型信号変換器６０は、均等化回路２０のセル電圧検出回路２５で検出した、各電池１１の電圧や各直列電池群１０のトータル電圧等のデータを、コントロール回路２４からメインＭＰＵ３０に伝送する。このフォトカップラー６１は、コントロール回路２４から出力されるデータ信号であるパルス信号で発光ダイオード６２を点灯し、この発光ダイオード６２の光をフォトトランジスタ６３で受光して、入力側と出力側を絶縁してデータ信号をコントロール回路２４からメインＭＰＵ３０に伝送する。したがって、絶縁型信号変換器６０は、均等化回路２０からメインＭＰＵ３０にアースを共通としないで絶縁状態でデータ信号を伝送できる。さらに、図２に示す均等化回路２０は、データ信号として、停止回路７０から入力される停止信号も、絶縁型信号変換器６０を介してメインＭＰＵ３０に伝送する。
さらに、図１ないし図３に示すメインＭＰＵ３０は、停止回路５０、７０、８０から入力される停止信号を記憶するメモリ３１を備える。メモリ３１は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリである。メインＭＰＵ３０は、電装用バッテリ４０から供給される電源が遮断された後も、停止回路５０、７０、８０から入力される停止信号を記憶している。したがって、停止回路５０、７０、８０から停止信号が入力されると、この信号を記憶して、仮にメインＭＰＵ３０が再起動する状態に復帰しても、均等化回路２０を均等化動作としない。この電源装置は、電装用バッテリ４０の出力が低下した後は、均等化回路２０の均等化動作を開始しない。したがって、この電源装置は、何らかの原因で一時的に電装用バッテリ４０の電圧が低下し、その後に復帰しても直列電池群１０の均等化動作をせず、均等化動作による電池１１の不都合をより安全に保護できる。電装用バッテリ４０が正常に動作することを確認して、メモリ３１をリセットして均等化動作を開始できる状態とする。
さらに、図１ないし図３に示す電源装置は、直列電池群１０の正負の出力側にコンタクタ１７を介して出力端子を接続しており、このコンタクタ１７のオンオフをコンタクタ制御回路３２で制御している。コンタクタ制御回路３２は、メインＭＰＵ３０から入力される制御信号で、コンタクタ１７のオンオフを制御している。この電源装置は、安全プラグ１２が外されたことを停止回路５０、７０、８０が検出すると、メインＭＰＵ３０からコンタクタ制御回路３２に制御信号を出力して、コンタクタ制御回路３２がコンタクタ１７をオフに制御する。この電源装置は、安全プラグ１２が外された状態で、コンタクタ１７をオフに制御して出力を遮断するので、より安全性を確保できる。
なお、本実施例では、遮断部材１９である安全プラグ１２を直列電池群１０の中間部分に直列に接続しているが、遮断部材は、直列電池群の正負のどちらか一方の出力側とコンタクタとの間に直列に接続することもできる。この構造の電源装置も、上記同様の効果を得ることができる。
以上の車両用の電源装置は、以下の動作をして直列電池群を均等化する。
（１）安全プラグ１２が挿入されている状態
この状態において、停止回路５０、７０、８０のプラグ抜け検出回路５１は、定電流回路５２から電流抵抗５４に所定の電流を供給し、この電流抵抗５４に電圧が誘導され、この電圧を信号検出回路５３で検出して、安全プラグ１２が挿入されていると判定する。したがって、プラグ抜け検出回路５１は、均等化回路２０の停止信号を出力しない。この状態で、均等化回路２０は、直列電池群１０から電源電圧が供給されて正常な動作状態となる。メインＭＰＵ３０が、直列電池群１０を均等化するかどうかを判定し、均等化するタイミングになると、均等化回路２０に均等化信号を出力する。均等化信号は、絶縁型信号変換器６０を介してメインＭＰＵ３０から均等化回路２０のコントロール回路２４に入力される。コントロール回路２４は、サブＭＰＵを内蔵し、あるいは入力される均等化信号をラッチする回路を内蔵しており、均等化信号が入力されると、直列電池群１０の均等化が終了するまで継続して均等化動作する。コントロール回路２４は、放電回路２１のスイッチング素子２３をオンオフに制御して、電池１１を均等化する。
（２）安全プラグ１２が外された状態
均等化動作をしている途中で、安全プラグ１２が外されると、停止回路５０、７０、８０がこのことを検出して、停止信号をメインＭＰＵ３０または均等化回路２０に出力する。安全プラグ１２が外されると、定電流回路５２から電流抵抗５４に電流が供給されない状態となり、電流抵抗５４の両端に電圧が誘導されなくなる。信号検出回路５３がこのことを検出して、プラグ抜け検出回路５１は安全プラグ１２が外されたと判定して、停止信号を出力する。この停止信号は、メインＭＰＵ３０を介して、あるいは直接に均等化回路２０のコントロール回路２４に入力される。コントロール回路２４は、停止信号を検出して均等化動作を停止する。
さらに、メインＭＰＵ３０は、停止回路５０、７０、８０から出力される停止信号をＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等のメモリ３１に記憶する。メモリ３１に停止信号を記憶するメインＭＰＵ３０は、メインＭＰＵ３０に電源電圧が供給されない状態となっても停止信号を記憶する。このため、メインＭＰＵ３０に電源電圧が供給される状態になっても、メインＭＰＵ３０は記憶する停止信号でもって、均等化動作を停止する。したがって、電装用バッテリ４０の出力が遮断され、あるいは低下した後は、メモリ３１をリセットしないかぎり、メインＭＰＵ３０は均等化回路の均等化動作を停止する。
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。 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。 均等化回路の一例を示す回路図である。 プラグ抜け検出回路の一例を示すブロック図である。
符号の説明
１０…直列電池群 １０Ａ…直列電池群
１０Ｂ…直列電池群
１１…電池
１２…安全プラグ
１３…メイン接点
１４…検出接点
１５…中間接点
１６…固定接点 １６Ａ…第１の固定接点
１６Ｂ…第２の固定接点
１７…コンタクタ
１９…遮断部材
２０…均等化回路 ２０Ａ…均等化回路
２０Ｂ…均等化回路
２１…放電回路
２２…放電抵抗
２３…スイッチング素子
２４…コントロール回路
２５…セル電圧検出回路
２６…電源回路
２７…サブ電圧検出回路
２８…入力端子
２９…マルチプレクサ
３０…メインＭＰＵ
３１…メモリ
３２…コンタクタ制御回路
４０…電装用バッテリ
４１…レギュレータ
４２…コンデンサ
４３…ダイオード
４４…コンデンサ
５０…停止回路
５１…プラグ抜け検出回路
５２…定電流回路
５３…信号検出回路
５４…電流抵抗
６０…絶縁型信号変換器
６１…フォトカップラー
６２…発光ダイオード
６３…フォトトランジスタ
６５…絶縁型信号変換器
７０…停止回路
８０…停止回路
８５…絶縁型信号変換器

Claims (7)

  1. 車両を走行させるモータに電力を供給する複数の充電できる電池(11)を直列に接続してなる直列電池群(10)と、この直列電池群(10)を構成する電池(11)を放電又は充電して各々の電池(11)の電気特性を均等化させる均等化回路(20)と、直列電池群(10)と直列に接続され、この接続状態を遮断する遮断部材(19)と、この遮断部材(19)による遮断状態を検出して、均等化回路(20)の均等化動作を制御する停止回路(50)、(70)、(80)とを備えており、
    前記停止回路(50)、(70)、(80)が、遮断部材(19)によって遮断されたことを検出して、均等化回路(20)の均等化動作を停止させるようにしてなる車両用の電源装置。
  2. 前記遮断部材(19)は、直列電池群(10)と直列に着脱自在に接続される安全プラグ(12)であり、前記停止回路(50)、(70)、(80)が、安全プラグ(12)が外されたことを検出して、均等化回路(20)の均等化動作を停止させ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。
  3. 電装用バッテリ(40)を電源として前記均等化回路(20)を制御するメインＭＰＵ(30)を備え、前記停止回路(50)が、メインＭＰＵ(30)を介して均等化回路(20)の均等化動作を停止する請求項１に記載される車両用の電源装置。
  4. 電装用バッテリ(40)を電源として前記均等化回路(20)を制御するメインＭＰＵ(30)を備え、前記停止回路(70)、(80)が、メインＭＰＵ(30)を介することなく、直接に均等化回路(20)の均等化動作を停止する請求項１に記載される車両用の電源装置。
  5. 前記均等化回路(20)の電源回路(26)に直列電池群(10)から電力を供給しており、前記停止回路(80)は、絶縁型信号変換器(85)を介して停止信号を均等化回路(20)に伝送する請求項４に記載される車両用の電源装置。
  6. 均等化回路(20)が、放電抵抗(22)にスイッチング素子(23)を直列に接続している放電回路(21)と、直列電池群(10)を構成する電池(11)のセル電圧を検出してスイッチング素子(23)をオンオフに制御するコントロール回路(24)とを備える請求項１に記載される車両用の電源装置。
  7. 直列電池群(10)の出力側に接続してなるコンタクタ(17)と、このコンタクタ(17)のオンオフを制御するコンタクタ制御回路(32)とを備え、前記停止回路(50)、(70)、(80)が、遮断部材(19)によって遮断されたことを検出すると、コンタクタ制御回路(32)がコンタクタ(17)をオフに制御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。
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