JP2012182892A - 電源装置 - Google Patents

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政樹 湯郷
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Abstract

【課題】溶着検出回路を漏電検出に併用して、簡単な回路構成でメインリレーの溶着と漏電の両方を検出する。
【解決手段】電源装置は、複数の素電池10を接続している電池1と、電池1のプラス側とマイナス側を負荷30に接続するプラス側及びマイナス側のメインリレー2と、各メインリレー2をオンオフに制御する制御回路3と、素電池10間の接続点11とプラス側のメインリレー2Aの出力側との電圧差を検出してプラス側のメインリレー2Aの溶着を検出するプラス側溶着検出回路4Aと、素電池10間の接続点11とマイナス側のメインリレー2Bの出力側との電圧差を検出してマイナス側のメインリレー2Bの溶着を検出するマイナス側溶着検出回路4Bとを備え、制御回路3がメインリレー2をオフに制御する状態で、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bがメインリレー2の出力側の電圧を検出して、検出電圧から電池1の漏電を検出する。
【選択図】図2

Description

本発明は、主として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や、太陽電池の出力を充電して負荷に電力を供給する電源装置であって、電池の出力側に接続しているメインリレーの溶着と、電池の漏電の両方を検出することができる電源装置に関する。
電動車両を走行させる電源装置や、太陽電池の出力を充電して負荷に電力を供給する電源装置は、出力を大きくするために電圧を高くする必要がある。出力が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出力電圧は200V以上と極めて高い。この電源装置は、電圧が高いので感電を防止するために、電池の出力側と負荷との間にメインリレーを接続している。メインリレーは、電源装置を使用するときにのみオンに切り換えられる。メインリレーがオフに切り換えられて、電池は負荷から切り離されるので、感電等の事故を防止できる。メインリレーには、極めて大きな負荷電流が流れる。たとえば、電動車両の負荷電流は、数百Aにも達することがある。このため、メインリレーの接点が溶着されてオフに切り換えできなくなることも推測される。この状態になると、電源装置を使用しない状態においても装置の出力側に高電圧が出力される。感電を確実に防止するために、メインリレーの溶着を検出する必要がある。電源装置は、メインリレーの溶着を検出するために、メインリレーの出力側の電圧を検出する溶着検出回路を設けている。
さらに、高電圧の電源装置は、漏電による弊害が大きいので、安全性を考慮してシャーシーアースには接続されない。シャーシーアースに接続されない電源装置は、漏電を防止するために、漏電抵抗を検出する必要がある。漏電抵抗は、電池とシャーシーアースとの間の抵抗である。電池の漏電は、専用の検出回路を設けて検出できる。このことを実現するために、電池の漏電を検出する漏電検出回路と、メインリレーの溶着を検出する溶着検出回路を備える電源装置が開発されている。(特許文献1参照)
この電源装置の回路図を図1に示している。この電源装置は、メインリレー92の出力側に溶着検出回路94を設けている。溶着検出回路94は、抵抗とスイッチとの直列回路で構成される。溶着検出回路94のスイッチをオンオフに制御する状態で、漏電検出回路95が電池91の電圧を検出して、メインリレー92の溶着を検出している。
特開2003−169401号公報
図1の電源装置は、漏電検出回路95と溶着検出回路94の両方を設ける必要がある。この電源装置は、溶着検出回路94を簡単な回路構成にできるとしても、溶着検出回路94のスイッチをオンオフに制御する制御回路をも必要する。さらに、この制御回路でスイッチのオンオフを制御する状態において、漏電検出回路95で電圧を検出して、漏電と溶着を検出する必要がある。このため、より簡単な回路構成で電池の漏電と、メインリレーの溶着とを検出できる電源装置が要求される。とくに、漏電検出や溶着検出は、電源装置の安全性を確保するために付随的に設けられる回路であるから、できる限り簡素化して低コストにすることが要求される。
本発明は、このことを実現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、漏電検出回路を設けることなく、溶着検出回路を漏電検出に併用することで、さらに簡単な回路構成としながら、メインリレーの溶着と、電池の漏電の両方を検出できる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
本発明の電源装置は、複数の素電池10を直列に接続している電池1と、この電池1のプラス側とマイナス側の出力端子9を負荷30に接続するプラス側のメインリレー2A及びマイナス側のメインリレー2Bと、各々のメインリレー2をオンオフに制御する制御回路3と、直列に接続している素電池10間の接続点11とプラス側のメインリレー2Aの出力側との電圧差を検出してプラス側のメインリレー2Aの溶着を検出するプラス側溶着検出回路4Aと、直列に接続している素電池10間の接続点11とマイナス側のメインリレー2Bの出力側との電圧差を検出してマイナス側のメインリレー2Bの溶着を検出するマイナス側溶着検出回路4Bとを備えている。電源装置は、制御回路3がメインリレー2をオフに制御する状態で、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bとでメインリレー2の出力側の電圧を検出して、検出電圧から電池1の漏電を検出している。
以上の電源装置は、漏電検出回路を設けることなく、溶着検出回路を漏電検出に併用することで、さらに簡単な回路構成としながら、メインリレーの溶着と、電池の漏電の両方を検出できる。それは、以上の電源装置が、メインリレーをオフに制御する状態で、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路が接続点に対する電池のプラス側とマイナス側の電圧を検出して、メインリレーの溶着と電池の漏電の両方を検出できるからである。
メインリレーをオフに制御する状態で溶着しないと、メインリレーの出力側には電圧が出力されない。ところが、メインリレーをオフに制御する状態でメインリレーが溶着すると、メインリレーの出力側の電圧が電池の出力端子の電圧となる。したがって、プラス側のメインリレーが溶着すると、プラス側溶着検出回路の検出電圧が電池のプラス側出力電圧となり、マイナス側のメインリレーが溶着すると、マイナス側溶着検出回路の検出電圧が電池のマイナス側の出力電圧となる。
さらに、電池が漏電しない状態で、プラス側のメインリレーとマイナス側のメインリレーが溶着することなくオフに切り換えられる状態では、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路は検出電圧が0Vとなる。ところが、電池が漏電する状態になると、プラス側のメインリレーとマイナス側のメインリレーとをオフに切り換える状態で、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路は検出電圧が0Vとならなくなる。したがって、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路の検出電圧で漏電を検出できる。
電池が漏電する状態で、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路の検出電圧が0Vとならないのは、漏電抵抗を介して負荷の中間接続点に電池から電圧が供給されるからである。すなわち、漏電抵抗と負荷抵抗と溶着検出回路の内部抵抗とを介して電流がループに流れて、溶着検出回路の内部抵抗に電圧降下が発生して、この電圧が溶着検出回路に検出されるからである。
さらに、電池が漏電する状態で、プラス側のメインリレーとマイナス側のメインリレーの一方が溶着する状態では、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路は検出電圧のいずれかが0Vとならなくなる。たとえば、マイナス側のメインリレーが溶着して、電池のマイナス側が漏電すると、プラス側溶着検出回路の検出電圧が0Vとならなくなって、漏電が検出できる。このときのプラス側溶着検出回路の検出電圧は、マイナス側のメインリレーが溶着して、電池が漏電しない検出電圧とは異なる電圧となるので、検出電圧の違いによって、マイナス側のメインリレーが溶着する状態で、電池が漏電しているかどうかを判定できる。それは、マイナス側のメインリレーが溶着する状態で、電池のマイナス側が漏電すると、漏電抵抗がマイナス側の負荷抵抗と並列に接続されて、溶着されたマイナス側のメインリレーを介して、負荷抵抗と溶着検出回路の内部抵抗とにループする電流値が大きくなるからである。
したがって、以上の電源装置は、プラス側溶着検出回路とマイナス側溶着検出回路の検出電圧でもって、メインリレーの溶着に加えて、電池の漏電も検出できる。
本発明の電源装置は、溶着検出回路4が、メインリレー2のオフ状態における正常な検出電圧範囲を記憶して、検出電圧を、記憶している検出電圧範囲に比較して、メインリレー2の溶着と漏電とを判定することができる。
従来の電源装置のブロック図である。 本発明の一実施例にかかる電源装置の回路図である。 図2に示す電源装置の電池のマイナス側が漏電する状態を示す図である。 図2に示す電源装置の電池のプラス側が漏電する状態を示す図である。 図2に示す電源装置のマイナス側のメインリレーが溶着する状態で電池のマイナス側が漏電する状態を示す図である。 図2に示す電源装置のプラス側のメインリレーが溶着する状態で電池のマイナス側が漏電する状態を示す図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 メインリレーと溶着検出回路の検出スイッチをオンオフに切り換えてメインリレーの溶着と電池の漏電とを検出する状態を示すタイミングチャート図である。 本発明の一実施例にかかる電源装置をエンジンとモータで走行するハイブリッド車に搭載する例を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる電源装置をモータのみで走行する電気自動車に搭載する例を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる電源装置を蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。
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2は、電動車両に搭載される電源に使用され、あるいは太陽電池の電力を蓄えて負荷30に電力を供給する電源装置を示している。図の電源装置は出力側を負荷30に接続している。負荷30は、DC/ACインバータ31を介して電力をモータや電気機器に供給する。DC/ACインバータ31は、入力側に、直列に接続している負荷抵抗33を接続して、負荷抵抗33の中間接続点34をシャーシーアース35に接続している。負荷抵抗33は、DC/ACインバータ31の入力側に接続している大容量の電解コンデンサー32の放電用に設けている抵抗を併用できる。ただし、専用の負荷抵抗を接続することもできる。
電源装置を接続している負荷30は、DC/ACインバータ31の入力側に大容量のコンデンサー32を接続している。このコンデンサー32は、電池1の電圧変動を少なくして、DC/ACインバータ31に安定して電力を供給する。さらに、負荷30は、メインリレー2をオフに切り換えた状態で、コンデンサー32を速やかに放電する負荷抵抗33を備えている。負荷抵抗33は、中間接続点34をシャーシーアース35に接続している。さらに、この負荷抵抗33には、大容量のコンデンサー32よりも高い周波数の電圧変動を防止し、またラインの雑音を防止するために、小容量のコンデンサー(図示せず)を並列に接続している。
図2の電源装置は、充電できる電池1と、電池1と出力端子9との間に接続しているメインリレー2と、メインリレー2の溶着を検出する溶着検出回路4と、メインリレー2と溶着検出回路4とを制御する制御回路3とを備えている。
電池1は、複数の素電池10を直列に接続している。図の電池1は、複数の素電池10をプラス側の電池ユニット1Aと、マイナス側の電池ユニット1Bとに分割して、プラス側の電池ユニット1Aとマイナス側の電池ユニット1Bとを中間の接続点11で直列に接続している。電池ユニットは、複数の素電池10を直列に接続して、出力電圧を高くしている。プラス側の電池ユニット1Aとマイナス側の電池ユニット1Bは、同じ個数の、あるいはほぼ同じ個数の素電池10を直列に接続している。素電池10は、リチウムイオン電池やニッケル−水素電池である。ただ、素電池には、充電できる他の全ての電池を使用できる。
メインリレー2は、電池1のプラス側の出力端子9Aに接続しているプラス側のメインリレー2Aと、マイナス側の出力端子9Bに接続しているマイナス側のメインリレー2Bとからなる。メインリレー2は、オン状態で電池1を充放電させる。すなわち、電池1から負荷30に電力を供給し、また電池1を充電する。ハイブリッドカーに搭載される電源装置は、負荷30に接続しているDC/ACインバータ31を介して電池1が充電される。太陽電池に使用される電源装置は、図示しないが、メインリレーの出力側に接続される太陽電池の出力で電池が充電される。メインリレー2は、電池1を充放電しない状態でオフに切り換えられる。プラス側のメインリレー2Aとマイナス側のメインリレー2Bは、制御回路3でオンオフに制御される。
図2の電源装置は、プラス側のメインリレー2Aと並列にプリチャージ回路8を接続している。プリチャージ回路8は、プラス側のメインリレー2Aをオンに切り換える前に、負荷30に接続している大容量のコンデンサー32を充電する回路である。プリチャージ回路8を備える電源装置は、プリチャージ回路8で負荷30のコンデンサー32をプリチャージした後、オンに切り換えられる。
プリチャージ回路8は、プラス側のメインリレー2Aと並列に接続される。プリチャージ回路8は、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗13とプリチャージリレー12からなる。プリチャージ抵抗13は、コンデンサー32を充電する充電電流を制限する抵抗である。プリチャージ回路8は、プラス側のメインリレー2Aをオンに切り換えるに先だって、プリチャージリレー12がオンに切り換えられてコンデンサー32を充電する。コンデンサー32が充電されて充電電流が減少した後、プラス側のメインリレー2Aがオンに切り換えられる。
制御回路3は、メインリレー2とプリチャージリレー12とを以下のように制御する。メインリレー2をオンに切り換えるとき、マイナス側のメインリレー2Bをオンに切り換えた後、プリチャージリレー12をオンに切り換え、あるいはマイナス側のメインリレー2Bとプリチャージリレー12とをオンに切り換えて、負荷30のコンデンサー32をプリチャージする。コンデンサー32がプリチャージされた後、プラス側のメインリレー2Aをオンに切り換えて、プリチャージリレー12をオフに切り換える。さらに、制御回路3は、メインリレー2をオフに切り換えるときは、プラス側のメインリレー2Aとマイナス側のメインリレー2Bとを一緒に、あるいは時間差を設けてオフに切り換える。
図に示す電源装置は、プリチャージ回路8を、プラス側のメインリレー2Aと並列に接続している。図示しないが、電源装置は、プリチャージ回路を、電池のマイナス側に接続しているマイナス側のメインリレーと並列に接続することもできる。さらに、メインリレーの電流容量が大きく、あるいは負荷に接続しているコンデンサーの容量が小さく、あるいはまた、コンデンサーを設けない負荷にあっては、プリチャージ回路は必ずしも必要でない。
溶着検出回路4は、プラス側の電池ユニット1Aとマイナス側の電池ユニット1Bの中間の接続点11であるグランドライン14とプラス側のメインリレー2Aの出力側との電圧差を検出してプラス側のメインリレー2Aの溶着を検出するプラス側溶着検出回路4Aと、電池1の接続点11とマイナス側のメインリレー2Bの出力側との電圧差を検出してマイナス側のメインリレー2Bの溶着を検出するマイナス側溶着検出回路4Bとを備える。
溶着検出回路4は、メインリレー2の溶着に加えて電池1の漏電も検出する。電池1が漏電すると、図3と図4に示すように、電池1とシャーシーアース35との間に漏れ電流が流れる。すなわち、電池1とシャーシーアース35との間に漏電抵抗15が接続された状態となる。漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が小さくなると漏れ電流が大きくなる。したがって、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)から電池1の漏電を検出できる。電池1の漏電は、電池自体からシャーシーアース35に漏れ電流が流れて発生し、さらに、電池1に接続しているリード線やメインリレー2に漏れ電流が流れて発生する。
溶着検出回路4は、電池1の接続点11とメインリレー2の出力側の電圧とを検出して、メインリレー2の溶着と漏電とを検出する。電池1の中間の接続点11は、シャーシーアース35には接続されないグランドライン14で、このグランドライン14に対する電圧が溶着検出回路4に検出される。溶着検出回路4は、電圧を検出する状態でオン、電圧を検出しない状態ではオフに切り換えられる電圧の検出スイッチ21を備えている。溶着検出回路4は、この検出スイッチ21をオンに切り換える状態で、所定の内部抵抗22を有する。溶着検出回路4は、内部抵抗22と電圧の検出スイッチ21とが直列に接続された等価回路となり、内部抵抗22の両端の電圧が検出される。
溶着検出回路4の検出スイッチ21は制御回路3でオンオフに制御される。制御回路3は、メインリレー2と検出スイッチ21とを以下のように切り換えて、メインリレー2の溶着と電池1の漏電とを検出する。
制御回路3がプラス側のメインリレー2Aとマイナス側のメインリレー2Bの両方のメインリレー2をオフに制御する状態で、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bとで、グランドライン14に対するメインリレー2の出力側の電圧を検出する。この状態で、メインリレー2の出力側の電圧が検出されるとメインリレー2は溶着していると判定する。メインリレー2が溶着すると、メインリレー2の出力側には、グランドライン14に対して電圧が出力されるからである。プラス側のメインリレー2Aが溶着すると、プラス側溶着検出回路4Aがプラス側の電圧を検出し、マイナス側のメインリレー2Bが溶着していると、マイナス側溶着検出回路4Bがマイナス側の電圧を検出するので、検出電圧からメインリレー2の溶着は検出される。
メインリレー2の溶着を検出するタイミングで、制御回路3は検出スイッチ21をオフ状態とする。ただし、検出スイッチ21をオン状態として溶着を検出することもできる。
さらに、溶着検出回路4は、電池1の漏電も検出する。溶着検出回路4が電池1の漏電を検出する状態で、制御回路3はプラス側のメインリレー2Aとマイナス側のメインリレー2Bの両方をオフ状態に制御する。両方のメインリレー2をオフに制御する状態で、プラス側溶着検出回路4Aのみの検出スイッチ21をオン、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオフとして、プラス側溶着検出回路4Aでもってメインリレー2のプラス側の電圧を検出する。その後、両方のメインリレー2をオフに制御する状態に保持して、マイナス側溶着検出回路4Bのみの検出スイッチ21をオン、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオフとして、マイナス側溶着検出回路4Bでもってメインリレー2のプラス側の電圧を検出する。
溶着検出回路4の検出電圧で漏電を検出できる状態を図3と図4で説明する。図3は電池1のマイナス側が漏電する状態、図4は電池1のプラス側が漏電する状態であって、両方のメインリレー2が溶着しない状態で漏電を検出する状態を示している。メインリレー2が溶着する確率は低いので、通常はこの状態で電池1の漏電が検出される。
両方のメインリレー2が溶着することなくオフに切り換えられて、漏電が発生しない状態では、プラス側溶着検出回路4Aもマイナス側溶着検出回路4Bも、グランドライン14に対する検出電圧は0Vとなる。ただし、負荷30にコンデンサー32を接続しているので、コンデンサー32が放電されるまでは、溶着検出回路4は負荷30側の電圧を検出する。コンデンサー32が放電されて両方の溶着検出回路4の検出電圧は0Vとなる。
ところが、両方のメインリレー2がオフに切り換えられる状態で、電池1のマイナス側がシャーシーアース35に漏電する状態になると、図3に示すように、電池1のマイナス側とシャーシーアース35との間に漏電抵抗15が接続された状態となる。この状態になると、この漏電抵抗15はシャーシーアース35を介して電池1のマイナス側を負荷抵抗33の中間接続点34に接続する。負荷抵抗33の中間接続点34がシャーシーアース35に接続され、漏電抵抗15がシャーシーアース35に接続されるからである。この状態で、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオン、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオフ状態にすると、図3の矢印Aで示すように、マイナス側の電池ユニット1B→プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22→プラス側の負荷抵抗33A→漏電抵抗15をループするようにループ電流が流れる状態となる。ループ電流は、プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の両端に電圧降下を発生させる。この電圧降下がプラス側溶着検出回路4Aに検出される。この状態でプラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V4)は、以下のようになる。
V4=V3×ZP/(ZP+ZiP+ZL)
ただし、V3はマイナス側の電池ユニット1Bの電圧、ZPはプラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗、ZiPはプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗、ZLは漏電抵抗15の電気抵抗である。
ここで、プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗(ZP)とプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗(ZiP)は既知であるから、検出電圧(V4)から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)を検出できる。
また、電池1のマイナス側が漏電する状態で、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオフ、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオン状態にすると、図3の矢印Bで示すように、マイナス側の電池ユニット1B→マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22→マイナス側の負荷抵抗33B→漏電抵抗15をループするようにループ電流が流れる状態となる。ループ電流は、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の両端に電圧降下を発生させる。この電圧降下がマイナス側溶着検出回路4Bに検出される。この状態でマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V7)は、以下のようになる。
V7=V3×ZN/(ZN+ZiN+ZL)
ただし、V3はマイナス側の電池ユニット1Bの電圧、ZNはマイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の電気抵抗、ZiNはマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗、ZLは漏電抵抗15の電気抵抗である。
ここで、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の電気抵抗(ZN)とマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗(ZiN)は既知であるから、検出電圧(V5)から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)を検出できる。
さらに、両方のメインリレー2がオフに切り換えられる状態で、電池1のプラス側がシャーシーアース35に漏電する状態になると、図4に示すように、電池1のプラス側とシャーシーアース35との間に漏電抵抗15が接続された状態となる。この状態になると、この漏電抵抗15はシャーシーアース35を介して電池1のプラス側を負荷抵抗33の中間接続点34に接続する。負荷抵抗33の中間接続点34がシャーシーアース35に接続され、漏電抵抗15がシャーシーアース35に接続されるからである。この状態で、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオン、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオフ状態にすると、図4の矢印Cで示すように、プラス側の電池ユニット1A→漏電抵抗15→プラス側の負荷抵抗33A→プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22をループするようにループ電流が流れる状態となる。ループ電流は、プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の両端に電圧降下を発生させる。この電圧降下がプラス側溶着検出回路4Aに検出される。この状態でプラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V10)は、以下のようになる。
V10=V2×ZP/(ZP+ZiP+ZL)
ただし、V2はプラス側の電池ユニット1Aの電圧、ZPはプラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗、ZiPはプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗、ZLは漏電抵抗15の電気抵抗である。
ここで、プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗(ZP)とプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗(ZiP)は既知であるから、検出電圧(V10)から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)を検出できる。
また、電池1のプラス側が漏電する状態で、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオフ、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオン状態にすると、図4の矢印Dで示すように、プラス側の電池ユニット1A→漏電抵抗15→マイナス側の負荷抵抗33B→マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22をループするようにループ電流が流れる状態となる。ループ電流は、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の両端に電圧降下を発生させる。この電圧降下がマイナス側溶着検出回路4Bに検出される。この状態でマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V13)は、以下のようになる。
V13=V2×ZN/(ZN+ZiN+ZL)
ただし、V2はプラス側の電池ユニット1Aの電圧、ZNはマイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の電気抵抗、ZiNはマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗、ZLは漏電抵抗15の電気抵抗である。
ここで、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の電気抵抗(ZN)とマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗(ZiN)は既知であるから、検出電圧(V13)から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)を検出できる。
以上は、検出スイッチ21をオンに切り換えている溶着検出回路4の検出電圧で溶着を検出するが、検出スイッチ21をオフに切り換えている溶着検出回路4の検出電圧から溶着を検出することもできる。それは、検出スイッチ21をオフ状態とする溶着検出回路4が、負荷30のマイナス側やプラス側の電圧を検出するからである。両方のメインリレー2をオフに切り換える状態で漏電が発生すると、負荷30の中間接続点34と、電池1の中間の接続点11であるグランドライン14とが同じ電位とならずに電圧が発生するからである。
以上の状態は、マイナス側とプラス側の両方のメインリレー2が溶着することなくオフ状態に切り換えできる状態であるが、メインリレーは、溶着してオフ状態に切り換えできないことがある。図5は、マイナス側のメインリレー2Bが溶着してオフに切り換えできない状態で、電池1のマイナス側が漏電する状態を検出する回路を示している。
マイナス側のメインリレー2Bが溶着すると、制御回路3が両方のメインリレー2をオフに制御する状態で、プラス側のメインリレー2Aのみがオフ状態となり、マイナス側のメインリレー2Bはオン状態に保持される。この状態でプラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオン、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオフに切り換えると、漏電しない状態では、矢印Eで示すようにループ電流が流れる。このループ電流は、マイナス側の電池ユニット1B→プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22→プラス側の負荷抵抗33A→マイナス側の負荷抵抗33Bにループして流れる。このループ電流によって、プラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の両端に電圧降下が発生する。この電圧降下は、プラス側溶着検出回路4Aに検出される。この状態でプラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V8)は、以下のようになる。
V8=V3×ZP/(ZP+ZiP+ZiN)
ただし、V3はマイナス側の電池ユニット1Bの電圧、ZPはプラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗、ZiPはプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗、ZiNはマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗である。ここで、これらの全ての値は既知であるので、検出電圧(V8)は特定される。
ところが、図5の鎖線で示すように、電池1のマイナス側が漏電して漏電抵抗15が接続される状態になると、この漏電抵抗15はマイナス側のメインリレー2Bとシャーシーアース35とを介してマイナス側の負荷抵抗33Bと並列に接続された状態となる。漏電抵抗15の一端がマイナス側のメインリレー2Bを介してマイナス側の負荷抵抗33Bに、他端がシャーシーアース35を介して負荷抵抗33の中間接続点34に接続されるからである。したがって、漏電抵抗15は、マイナス側の負荷抵抗33Bと並列に接続されて、これらの合成抵抗である並列抵抗の電気抵抗(Za)を小さくする。漏電抵抗15が小さくなって漏電が大きくなるほど、マイナス側の負荷抵抗33Bとの並列抵抗の電気抵抗(Za)は小さくなる。ところで、プラス側溶着検出回路4Aは、内部抵抗22の電圧降下からループ電流を検出しているが、検出されるループ電流からトータルの電気抵抗(ZR)が演算される。ループ電流がマイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)に比例して、トータルの電気抵抗(ZR)に反比例するからである。トータルの電気抵抗(ZR)は、以下の式で表されるように、並列抵抗の電気抵抗(Za)とプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗(ZiP)とプラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗(ZP)を加算した値となる。
ZR=Za+ZiP+ZP
ここで、プラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗(ZiP)とプラス側溶着検出回路4Aの内部抵抗22の電気抵抗(ZP)は既知であるから、トータルの電気抵抗(VR)から並列抵抗の電気抵抗(Za)が検出される。
また、並列抵抗の電気抵抗(Za)は、以下の式で表されるように、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)とマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗(ZiN)から演算される。
Za=ZiN×ZL/(ZiN+ZL)
ここで、マイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗(ZiN)は既知の値であるから、並列抵抗の電気抵抗(Za)から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が検出される。検出される漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が設定値よりも小さい状態で、電池1は漏電していると判定できる。
同じように、プラス側のメインリレー2Aが溶着して、電池1のプラス側が漏電するときは、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオン、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオフに切り換える状態で、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧で漏電を検出することができる。
以上は、溶着するメインリレー2と漏電とが同じ側、すなわちマイナス側のメインリレー2Bが溶着して電池1のマイナス側が漏電する状態を示しているが、プラス側のメインリレー2Aが溶着して電池1のマイナス側に漏電が発生し、あるいはマイナス側のメインリレー2Bが溶着して電池1のプラス側が漏電することもある。
図6は、プラス側のメインリレー2Aが溶着して、電池1のマイナス側が漏電する状態を示している。この状態でマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧で漏電を検出できる。それは、図に示すように、電池1のマイナス側に漏電抵抗15が接続される状態と、漏電抵抗15が接続されない状態とでマイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22に流れる電流が変化するからである。漏電抵抗15が接続されない状態で、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオンに切り換えると、図6の矢印Fで示すように、プラス側の電池ユニット1A→プラス側の負荷抵抗33A→マイナス側の負荷抵抗33B→マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22にループしてループ電流が流れる。このループ電流によって、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の両端に電圧降下が発生する。この電圧降下は、マイナス側溶着検出回路4Bに検出される。この状態でマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V14)は、以下のようになる。
V14=V2×ZN/(ZN+ZiP+ZiN)
ただし、V2はプラス側の電池ユニット1Aの電圧、ZNはマイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22の電気抵抗、ZiPはプラス側の負荷抵抗33Aの電気抵抗、ZiNはマイナス側の負荷抵抗33Bの電気抵抗である。ここで、これらの全ての値は既知であるので、検出電圧(V14)は特定される。
ところが、図6の鎖線で示すように、電池1のマイナス側に漏電抵抗15が接続されると、この漏電抵抗15は、マイナス側の電池ユニット1Bのマイナス側を負荷抵抗33の中間接続点34に接続して、負荷抵抗33の中間接続点34の電圧をシャーシーアース35に対してマイナス側に変化させる。漏電抵抗15の電気抵抗が小さいほど、負荷抵抗33の中間接続点34の電圧をマイナス側に大きく変化させる。負荷抵抗33の中間接続点34の電圧がマイナス側に変化することは、マイナス側の負荷抵抗33Bからマイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22に流れる電流を減少させる。それは、漏電抵抗15が接続されない状態で、負荷抵抗33の中間接続点34はグランドライン14に対してプラス側の電圧となっているからである。漏電抵抗15の電気抵抗が小さいほど、負荷抵抗33の中間接続点34の電位はマイナス側に低下される。したがって、漏電抵抗15が小さいほど、すなわち漏電電流が大きくなるほど、負荷抵抗33の中間接続点34の電圧はマイナス側に低下されて、マイナス側溶着検出回路4Bの内部抵抗22に流れる電流を少なくし、内部抵抗22の電圧降下を小さくする。したがって、漏電抵抗15が小さくなるほど、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧はマイナス側に変化される。漏電抵抗15が接続されない状態、すなわち漏電が発生しない状態で、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V14)は、前述したように規定の電圧となるので、この電圧からマイナス側に変化することを検出して漏電抵抗15が接続されたこと、すなわち電池1のマイナス側に漏電が発生したことが検出される。
同様にして、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、電池1のプラス側が漏電する状態にあっては、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧で漏電を検出できる。漏電が発生するにしたがって、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧が、漏電が発生しない規定の電圧からプラス側に変化されるからである。
図7ないし図15は、メインリレー2と溶着検出回路4の検出スイッチ21をオンオフを切り換え、溶着検出回路4の検出電圧でもって、メインリレー2の溶着と電池1の漏電とを検出する状態を示している。
これ等の図において、(1)〜(6)のタイミングは、制御回路3でもってメインリレー2と溶着検出回路4の検出スイッチ21を以下のように制御する。
[(1)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2をオン、両方の溶着検出回路4の検出スイッチ21をオフに制御する。
[(2)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2と、両方の溶着検出回路4の検出スイッチ21をオフに制御する。
[(3)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2をオフ、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオン、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオフに制御する。
[(4)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2と、両方の溶着検出回路4の検出スイッチ21をオフに制御する。
[(5)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2と、プラス側溶着検出回路4Aの検出スイッチ21をオフ、マイナス側溶着検出回路4Bの検出スイッチ21をオンに制御する。
[(6)のタイミング]
このタイミングは、両方のメインリレー2と、両方の溶着検出回路4の検出スイッチ21をオフに制御する。
図7は、両方のメインリレー2が溶着することなくオフに切り換えられ、かつ電池1のプラス側とマイナス側とに漏電が発生しない状態において、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bとが検出する電圧を示している。
この図に示すように、両方のメインリレー2が溶着しない状態では、両方のメインリレー2をオフに制御して後、(3)〜(6)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aもマイナス側溶着検出回路4Bも電圧を検出しない。(2)のタイミングにおいて検出電圧が次第に低下するのは、負荷30に接続しているコンデンサー32が放電されるにしたがって検出電圧が低下するからである。
図8は、両方のメインリレー2が溶着せず、電池1のマイナス側が漏電する状態(図3参照)において、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧とを示している。
この図に示すように、電池1のマイナス側が漏電して、マイナス側に漏電抵抗15がシャーシーアース35との間に接続されると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(−V4)が、
V4=V3×ZP/(ZP+ZiP+ZL)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V6)が、
V6=V3×(ZP+ZiP)/(ZP+ZiP+ZL)となる。
これ等の式において、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)以外は既知の値であるので、これ等の式から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が検出できる。
また、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(−V5)が、
V5=V3×(ZN+ZiN)/(ZN+ZiN+ZL)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V7)が、
V7=V3×ZN/(ZN+ZiN+ZL)となる。
これ等の式において、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)以外は既知の値であるので、これ等の式から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が検出できる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V4〜V7)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V4〜V7)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、メインリレー2が溶着することなく、電池1のマイナス側が漏電していると判定する。
図9は、プラス側のメインリレー2Aが溶着せず、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、電池1が漏電しない状態(図5参照)を示している。
この図に示すように、マイナス側のメインリレー2Bが溶着すると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(−V8)が
V8=V3×ZP/(ZP+ZiP+ZiN)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
さらに、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V8、V3)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V8、V3)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、漏電なしと判定する。
図10は、プラス側のメインリレー2Aが溶着せず、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、電池1のマイナス側が漏電する状態(図5の鎖線参照)を示している。
この図に示すように、マイナス側のメインリレー2Bが溶着すると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(−V9)が、
V9=V3×ZP/(ZP+ZiP+Za)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
さらに、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V9、V3)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V9、V3)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、電池1のマイナス側が漏電していると判定する。
図11は、両方のメインリレー2が溶着せず、電池1のプラス側が漏電する状態(図4参照)を示している。
この図に示すように、電池1のプラス側が漏電すると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V10)が
V10=V2×ZP/(ZP+ZiP+ZL)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V12)が、
V12=V2×(ZP+ZiP)/(ZP+ZiP+ZL)となる。
これ等の式において、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)以外は既知の値であるので、これ等の式から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が検出できる。
さらに、(5)において、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V11)が
V11=V2×(ZN+ZiN)/(ZN+ZiN+ZL)となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V13)が、
V13=V2×ZN/(ZN+ZiN+ZL)となる。
これ等の式において、漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)以外は既知の値であるので、これ等の式から漏電抵抗15の電気抵抗(ZL)が検出できる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V10〜V13)を比較してメインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V10〜V13)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、両方のメインリレー2が溶着せず、電池1のプラス側が漏電していると判定する。
図12は、プラス側のメインリレー2Aが溶着してマイナス側のメインリレー2Bが溶着せず、電池1が漏電しない状態(図6参照)を示している。
この図に示すように、プラス側のメインリレー2Aが溶着してマイナス側のメインリレー2Bが溶着しない状態で、電池1が漏電しない状態にあると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V2)がプラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となる。
また、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V2)がプラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となり、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V14)が、
V14=V2×ZN/(ZN+ZiP+ZiN)となる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V2、V14)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V2、V14)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、プラス側のメインリレー2Aが溶着して、電池1が漏電しないと判定する。
図13は、プラス側のメインリレー2Aが溶着してマイナス側のメインリレー2Bが溶着せず、電池1のプラス側が漏電している状態を示している。
この状態にあると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aとマイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V2)が、プラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となる。
また、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V2)が、プラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となり、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(V15)が
V15=V2×ZN/(ZN+ZiN+Zb)となる。
ただし、この式において、電気抵抗(Zb)は、漏電抵抗15とプラス側の負荷抵抗33Aとが並列に接続された並列抵抗の合成抵抗であって、以下の式で表される。
Zb=ZiP×ZL/(ZiP+ZL)
溶着検出回路4は、検出電圧(V2、V15)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V2、V15)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、プラス側のメインリレー2Aが溶着して、電池1のプラス側が漏電していると判定する。
図14は、マイナス側のメインリレー2Bが溶着してプラス側のメインリレー2Aが溶着せず、電池1のプラス側が漏電している状態を示している。
この状態にあると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V17)が、
V17=ZP(ZiN×V2−ZL×V3)/{ZL×ZiN+ZL×(ZiP+ZP)+ZiN×(ZiP+ZP)}となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
さらに、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V16)が、
V16=(V2+V3)×ZiN/(ZiN+ZL)−V3となり、
マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V3)が、マイナス側の電池ユニット1Bの電圧(V3)となる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V16、V17、V3)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V16、V17、V3)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、マイナス側のメインリレー2Bが溶着して、電池1のプラス側が漏電していると判定する。
図15は、プラス側のメインリレー2Aが溶着してマイナス側のメインリレー2Bが溶着せず、電池1のマイナス側が漏電している状態(図6の鎖線参照)を示している。
この状態にあると、(3)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V2)は、プラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となり、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V18)が、
V18=(V2+V3)×ZiP/(ZiP+ZL)−V2となる。
さらに、(5)のタイミングにおいて、プラス側溶着検出回路4Aの検出電圧(V2)が、プラス側の電池ユニット1Aの電圧(V2)となり、マイナス側溶着検出回路4Bの検出電圧(−V19)が
V19=ZN(ZiP×V3−ZL×V2)/{ZL×ZiP+ZL×(ZiN+ZN)+ZiP×(ZiN+ZN)}となる。
溶着検出回路4は、検出電圧(V18、V19、V2)を比較して、メインリレー2の溶着と電池1の漏電を判定する電圧を設定電圧範囲として記憶しており、検出電圧(V18、V19、V2)を設定電圧範囲に比較して検出電圧が設定電圧範囲になると、プラス側のメインリレー2Aが溶着して、電池1のマイナス側が漏電していると判定する。
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
(ハイブリッド車用電源装置)
図16に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両HVは、車両HVを走行させるエンジン43及び走行用のモータ41と、モータ41に電力を供給する電源装置100と、電源装置100の電池を充電する発電機42とを備えている。電源装置100は、DC/ACインバータ31を介してモータ41と発電機42に接続している。車両HVは、電源装置90の電池を充放電しながらモータ41とエンジン43の両方で走行する。モータ41は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ41は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機42は、エンジン43で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置100の電池を充電する。
(電気自動車用電源装置)
また、図17に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両EVは、車両EVを走行させる走行用のモータ41と、このモータ41に電力を供給する電源装置100と、この電源装置100の電池を充電する発電機42とを備えている。モータ41は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機42は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置100の電池を充電する。
(蓄電用電源装置)
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力などで充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源などにも利用できる。このような例を図18に示す。この図に示す電源装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源51で電池1を充電した後、負荷30のDC/ACインバータ31に電力を供給する。このため電源装置は、充電モードと放電モードを備える。DC/ACインバータ31と充電用電源51は、それぞれ、放電スイッチ52及び充電スイッチ53を介して電源装置と接続されている。放電スイッチ52及び充電スイッチ53のON/OFFは、電源装置の制御回路3によって切り替えられる。充電モードにおいては、制御回路3は充電スイッチ53をONに、放電スイッチ52をOFFに切り替えて、充電用電源51から電源装置への充電を許可する。また、充電が完了して満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷30からの要求に応じて、制御回路3は充電スイッチ53をOFFに、放電スイッチ52をONにして放電モードに切り替え、電源装置から負荷30への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ53をONに、放電スイッチ52をONにして、負荷30への電力供給と、電源装置への充電を同時に行うこともできる。
電源装置から電力が供給される負荷30のDC/ACインバータ31は、放電スイッチ52を介して電源装置と接続されている。電源装置の放電モードにおいては、制御回路3が放電スイッチ52をONに切り替えて、DC/ACインバータ31に接続し、DC/ACインバータ31を介して電源装置からの電力を電気機器54に供給する。放電スイッチ52のON/OFFは、電源装置の制御回路3によって制御される。また、制御回路3は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図18の例では、UARTやRS−232C等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器55と接続されている。また、必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。さらに、電源装置は、図示しないが、各々の電池ユニットの均等化のための均等化モードを備えることもできる。この電源装置は、例えば、制御回路に制御される均等化回路を備えて、この均等化回路によって複数の電池ユニット間の電池残存容量のばらつきを抑制することができる。
本発明に係る電源装置は、EV走行モードとHEV走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車などの電源装置として好適に利用できる。また、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機などのバックアップ電源用などの用途にも適宜利用できる。
1…電池 1A…プラス側の電池ユニット
1B…マイナス側の電池ユニット
2…メインリレー 2A…プラス側のメインリレー
2B…マイナス側のメインリレー
3…制御回路
4…溶着検出回路 4A…プラス側溶着検出回路
4B…マイナス側溶着検出回路
8…プリチャージ回路
9…出力端子 9A…プラス側の出力端子
9B…マイナス側の出力端子
10…素電池
11…接続点
12…プリチャージリレー
13…プリチャージ抵抗
14…グランドライン
15…漏電抵抗
21…検出スイッチ
22…内部抵抗
30…負荷
31…DC/ACインバータ
32…コンデンサー
33…負荷抵抗 33A…プラス側の負荷抵抗
33B…マイナス側の負荷抵抗
34…中間接続点
35…シャーシーアース
41…モータ
42…発電機
43…エンジン
51…充電用電源
52…放電スイッチ
53…充電スイッチ
54…電気機器
55…ホスト機器
91…電池
92…メインリレー
94…溶着検出回路
95…漏電検出回路
100…電源装置
EV…車両
HV…車両

Claims (2)

  1. 複数の素電池(10)を直列に接続している電池(1)と、この電池(1)のプラス側とマイナス側の出力端子(9)を負荷(30)に接続するプラス側のメインリレー(2A)及びマイナス側のメインリレー(2B)と、各々のメインリレー(2)をオンオフに制御する制御回路(3)と、直列に接続している素電池(10)間の接続点(11)と前記プラス側のメインリレー(2A)の出力側との電圧差を検出してプラス側のメインリレー(2A)の溶着を検出するプラス側溶着検出回路(4A)と、直列に接続している素電池(10)間の接続点(11)と前記マイナス側のメインリレー(2B)の出力側との電圧差を検出してマイナス側のメインリレー(2B)の溶着を検出するマイナス側溶着検出回路(4B)とを備える電源装置であって、
    前記制御回路(3)が前記メインリレー(2)をオフに制御する状態において、前記プラス側溶着検出回路(4A)とマイナス側溶着検出回路(4B)とがメインリレー(2)の出力側の電圧を検出して、検出電圧から電池(1)の漏電を検出するようにしてなることを特徴とする電源装置。
  2. 前記溶着検出回路(4)が、メインリレー(2)のオフ状態における正常な検出電圧範囲を記憶しており、検出電圧を、記憶している検出電圧範囲に比較して、メインリレー(2)の溶着と漏電とを判定する請求項1に記載される電源装置。
JP2011043343A 2011-02-28 2011-02-28 電源装置 Withdrawn JP2012182892A (ja)

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