JP4416585B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を走行させるモーターに電力を供給する走行用バッテリの出力側に接続しているコンタクタの溶着を検出する回路を備える車両用の電源装置に関する。

車両用の電源装置は、出力電圧の高い走行用バッテリを備えている。この電源装置は、出力側にコンタクタを接続している。コンタクタは、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ときに、あるいは異常時に、オフに切り換えられて電流を遮断する。異常時には、コンタクタが電流を確実に遮断することがとくに大切である。車両がクラッシュしたときやメンテナンスをするときに十分な安全性を確保するためである。ところが、コンタクタは、走行用バッテリの出力電流が流れるので、極めて大きい電流が流れる。また、走行用バッテリの出力側には、大容量のコンデンサを並列に接続しているので、このコンデンサを正常に充電できないときには、コンタクタに極めて大きな電流が流れる。コンタクタに流れる大電流は、コンタクタの接点を溶着させる原因となる。コンタクタの接点が溶着すると、出力を遮断できなくなるので、万一、コンタクタの接点が溶着するとこのことを確実に検出することが大切である。

このことを実現するために、コンタクタの溶着を検出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）。
特開平８−１８２１１５号公報

この公報の電源装置は、メインコンタクタの遮断時に、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して走行用バッテリで充電される補助バッテリの端子電圧を検出して、コンタクタの溶着を検出する。コンタクタが溶着すると、ＤＣ−ＤＣコンバータは動作状態となって、走行用バッテリを介して補助バッテリが充電状態となるので、補助バッテリの電圧は高くなる。コンタクタが正常に遮断されると、ＤＣ−ＤＣコンバータが動作しなくなり、補助バッテリは充電されなくなって電圧が低下する。したがって、補助バッテリの電圧でコンタクタの溶着を検出できる。

この構造の電源装置は、全ての回路が正常に動作するかぎりコンタクタの溶着を検出できる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障するなど、どこかの回路が故障すると、コンタクタの溶着を確実に検出できなくなる。たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障して動作しなくなり、あるいはＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が低下すると、補助バッテリの電圧が低下してコンタクタが遮断されたと間違って判定する。車両に搭載される電源装置は、たとえばひとつの故障の影響を少なくして、故障による弊害をできるかぎり少なくすることが特に大切である。それは、車両が走行できる状態であるにもかかわらず、いずれかの回路が故障して走行できないようにしても、また反対に走行できない状態であるにもかかわらず、走行させても弊害が発生するからである。この弊害は、全ての回路を２系統に設け、故障すると別系統の回路に切り換えて解消できる。ただ、このことは、製造コストが２倍に高騰することから現実には到底に実現できない。

本発明は、このような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、いずれかの回路が故障してもコンタクタの溶着を確実に検出できる車両用の電源装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電池電圧の電圧検出回路が故障しても、他の電圧検出回路にて補って電圧を測定す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、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の出力側に接続しているコンタクタ６と、コンタクタ６をオンオフに制御する制御回路７と、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。制御回路７は、コンタクタ６の出力電圧を検出する第１出力電圧検出回路７ａを備えている。電圧検出回路３は、コンタクタ６の入力電圧を検出する入力電圧検出回路３ｂと、コンタクタ６の出力電圧を検出する第２出力電圧検出回路３ａと、複数の電池モジュール２の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ４とを備えており、マルチプレクサ４のチャンネル数は、電池モジュール２の個数よりも多く設けられ、電池モジュール２の電圧検出に使用されないマルチプレクサ４のチャンネルに、入力電圧検出回路３ｂと第２出力電圧検出回路３ａとを接続して、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出している。電源装置は、制御回路７がコンタクタ６を遮断する状態で、第１出力電圧検出回路７ａで出力電圧を検出してコンタクタ６の溶着を検出し、第１出力電圧検出回路７ａがコンタクタ６の出力電圧を検出できない状態では、電圧検出回路３のマルチプレクサ４に接続された第２出力電圧検出回路３ａがコンタクタ６の出力電圧を検出してコンタクタ６の溶着を検出する。

電圧検出回路３は、複数の電圧検出ユニット３Ａを備えることができる。各々の電圧検出ユニット３Ａは、コンタクタ６の出力電圧を検出する第２出力電圧検出回路３ａと、複数の電池モジュール２の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ４と、コンタクタ６の入力電圧を検出する入力電圧検出回路３ｂとを備えており、各々の電圧検出ユニット３Ａで、コンタクタ６の出力電圧と入力電圧とを検出する。

本発明の請求項３の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の出力側に接続しているコンタクタ６と、コンタクタ６をオンオフに制御する制御回路７と、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は複数のバッテリブロック１Ａからなり、電圧検出回路３は複数の電圧検出ユニット３Ａからなり、バッテリブロック１Ａに電圧検出ユニット３Ａを接続して、ひとつのバッテリブロック１Ａを構成する電池モジュール２の電圧をひとつの電圧検出ユニット３Ａで検出している。各々の電圧検出ユニット３Ａは、チャンネル数が電池モジュール２の個数よりも多く設けられ、電圧を検出する電池モジュール２を切り換えるマルチプレクサ４と、このマルチプレクサ４で切り換えられる接続点の電圧を検出する電圧検出部５とを備え、マルチプレクサ４で電池モジュール２を切り換えて各々の電池モジュール２の電圧を検出する。さらに、各々の電圧検出ユニット３Ａは、電池モジュール２の電圧検出に使用されないマルチプレクサ４のチャンネルに、コンタクタ６の入力側と出力側とに接続して、各々の電圧検出ユニット３Ａでコンタクタ６の入力電圧と出力電圧とを検出する。

本発明の請求項４の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、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は複数のバッテリブロック１Ａからなり、電圧検出回路３は複数の電圧検出ユニット３Ａからなり、バッテリブロック１Ａに電圧検出ユニット３Ａを接続して、ひとつのバッテリブロック１Ａを構成する電池モジュール２の電圧をひとつの電圧検出ユニット３Ａで検出している。各々の電圧検出ユニット３Ａは、チャンネル数が電池モジュール２の個数よりも多く設けられ、電圧を検出する電池モジュール２を切り換えるマルチプレクサ４と、このマルチプレクサ４で切り換えられる接続点の電圧を検出する電圧検出部５とを備え、マルチプレクサ４で電池モジュール２を切り換えて各々の電池モジュール２の電圧を検出する。さらに、各々の電圧検出ユニット３Ａは、電池モジュール２の電圧検出に使用されないマルチプレクサ４のチャンネルに、走行用バッテリ１の出力側を接続しており、各々の電圧検出ユニット３Ａで走行用バッテリ１のトータル電圧を検出する。

本発明の請求項１の車両用の電源装置は、制御回路がコンタクタの出力電圧を検出する第１出力電圧検出回路を備え、電圧検出回路がコンタクタの入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、コンタクタの出力電圧を検出する第２出力電圧検出回路とを備えているので、制御回路の第１出力電圧検出回路が出力電圧を検出できない状態となっても、電圧検出回路の第２出力電圧検出回路でコンタクタの出力電圧を検出して、出力電圧と入力電圧からコンタクタの溶着を確実に検出できる。さらに、電池モジュールの電圧を検出しないマルチプレクサの余剰チャンネルを使用して、コンタクタの入力電圧と出力電圧を検出しているので、入力電圧と出力電圧を検出する専用回路を設ける必要がなく、またこのことを実現するために電子部品を増加させることもない。

さらに、本発明の請求項３の車両用の電源装置は、電圧検出回路が複数の電圧検出ユニットを備え、各々の電圧検出ユニットでコンタクタの出力電圧と、コンタクタの入力電圧とを検出するので、制御回路の第１出力電圧検出回路が出力電圧を検出できない状態となると、電圧検出回路で検出される出力電圧と入力電圧からコンタクタの溶着を検出し、いずれかの電圧検出ユニットが故障して電圧を検出できなくなると、故障していない電圧検出ユニットで入力電圧を検出し、制御回路で出力電圧を検出してコンタクタの溶着を確実に検出できる。

さらに、本発明の請求項５の車両用の電源装置は、複数のバッテリブロックからなる走行用バッテリに、複数の電圧検出ユニットからなる電圧検出回路を接続しており、ひとつのバッテリブロックを構成する各々の電池モジュールの電圧を、ひとつの電圧検出ユニットで検出すると共に、各々の電圧検出ユニットでコンタクタの入力電圧と出力電圧とを検出するので、いずれかの電圧検出ユニットが故障しても、コンタクタの出力電圧と入力電圧とを検出してコンタクタの溶着を確実に検出できる。

さらに、本発明の請求項５と請求項６の車両用の電源装置は、いずれかの電圧検出ユニットが故障して電圧を検出できなくなっても、この電圧検出ユニットに接続されたバッテリブロックのトータルの電圧を検出できる特長がある。それは、故障していない電圧検出ユニットで走行用バッテリのトータル電圧を検出できると共に、故障していない電圧検出ユニットが接続されたバッテリブロックの電圧も検出できるからである。したがって、この電源装置は、いずれかひとつの電圧検出ユニットが故障しても、この電圧検出ユニットのバッテリブロックのトータル電圧を他方の電圧検出ユニットで補って検出して、バッテリ状態を監視できる。

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に示す車両用の電源装置は、車両に搭載されて車両を走行させるモーター（図示せず）に電力を供給する走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続しているコンタクタ６と、コンタクタ６をオンオフに制御する制御回路７と、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とを備えている。

走行用バッテリ１は、複数の電池モジュール２を直列に接続して出力電圧を高くしている。図の電源装置は、走行用バッテリ１を２組のバッテリブロック１Ａで構成し、全体の電池モジュール２を２組のバッテリブロック１Ａに分割している。２組のバッテリブロック１Ａを構成する電池モジュール２の電圧を検出するために、電圧検出回路３は２組の電圧検出ユニット３Ａで構成している。各々の電圧検出ユニット３Ａはバッテリブロック１Ａに接続されて、ひとつの電圧検出ユニット３Ａがひとつのバッテリブロック１Ａの電池モジュール２の電圧を検出する。図の電源装置は、バッテリブロック１Ａと電圧検出回路３を２組で構成しているが、３組以上のバッテリブロックと電圧検出ユニットで構成することもできる。

走行用バッテリ１は、複数の電池モジュール２を直列に接続しているが、たとえば、５０個の電池モジュール２を直列に接続している走行用バッテリ１は、２５個の同数の電池モジュール２からなる２組のバッテリブロック１Ａに分割し、あるいは２４個と２６個等と異なる個数のバッテリブロック１Ａに分割してトータルで５０個となるように２組に分割する。電池モジュール２は、複数の二次電池を直列に接続している。たとえば、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、二次電池にはニッケル水素電池に特定せず、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充電できる他の二次電池も使用できる。さらに、走行用バッテリは、必ずしも全体で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。

５０個の電池モジュール２を直列に接続して２組のバッテリブロック１Ａに分割し、２組のバッテリブロック１Ａの電池モジュール２の電圧を、２組の電圧検出ユニット３Ａで検出する電源装置は、ひとつの電圧検出ユニット３Ａで２４個〜２６個の電池モジュール２の電圧を検出する。

電圧検出回路３は、２組の電圧検出ユニット３Ａからなり、各々の電圧検出ユニット３Ａは、電圧を検出する電池モジュール２を切り換えるマルチプレクサ４と、このマルチプレクサ４で切り換えられる接続点の電圧を検出する電圧検出部５とを備える。この電圧検出ユニット３Ａは、マルチプレクサ４で電池モジュール２を切り換えて各々の電池モジュール２の電圧を検出する。

マルチプレクサ４は、電圧を検出する接続点を切り換えて、順番に全ての電池モジュール２の電圧を検出する。したがって、マルチプレクサ４は、出力側を電圧検出部５の入力側に接続して、電圧検出部５が検出する電池モジュール２を順番に切り換える。

ところで、マルチプレクサ４を内蔵するＩＣは、２チャンネル、４チャンネル、８チャンネル、１６チャンネル、３２チャンネル、６４チャンネルと、チャンネル数を２倍単位で多くするものが一般的である。マルチプレクサ４は、ひとつのバッテリブロック１Ａを構成する全ての電池モジュール２の電圧を切り換えて検出するために、バッテリブロック１Ａに含まれる電池モジュール２の個数よりも多いチャンネル数のものを使用する。たとえば、２４〜２６個の電池モジュール２の電圧を検出する電圧検出ユニット３Ａは、３２チャンネルのマルチプレクサ４を使用する。したがって、マルチプレクサ４のチャンネル数と電池モジュール２の個数とは、ほとんどの場合は一致せず、マルチプレクサ４のチャンネル数が電池モジュール２の個数よりも多くなる。このため、マルチプレクサ４には使用されないチャンネルができる。

たとえば、３２チャンネルのマルチプレクサ４が２４〜２６個の電池モジュール２を切り換える場合、マルチプレクサ４の６〜８チャンネルは、電池モジュール２の切り換えに使用されない。

図の電源装置は、電池モジュール２の電圧検出に使用されないでマルチプレクサ４に残る余分のチャンネルを、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧の検出に使用する。さらに、マルチプレクサ４に接続している電圧検出部５も、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧の検出に併用する。したがって、この電源装置は、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出するために専用の検出回路を設ける必要がない。さらに、電池モジュール２の電圧を検出しないマルチプレクサ４の余剰チャンネルを使用して、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出する電圧検出回路３は、入力電圧と出力電圧を検出するために専用の回路を設ける必要がなく、またこのことを実現するために電子部品を増加させることもない。

マルチプレクサ４は、多チャンネルの入力端子を、直列に接続している電池モジュール２の接続点に接続している。接続点の電圧は、各々の電池モジュール２の両端の電圧となる。したがって、電池モジュール２の電圧は、両端の接続点の電圧の差から検出される。さらに、マルチプレクサ４は、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出するために、残りの余剰チャンネルの入力端子をコンタクタ６の入力側と出力側に接続している。

図１の電源装置は、制御回路７でコンタクタ６の出力電圧を検出し、２組の電圧検出ユニット３Ａでもって、コンタクタ６の出力電圧と入力電圧を検出する。すなわち、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を３組の検出回路で検出する。コンタクタ６の出力電圧は、制御回路７と２組の電圧検出ユニット３Ａで検出され、コンタクタ６の入力電圧は、各々の電圧検出ユニット３Ａで検出される。

この電源装置は、３組の検出回路のいずれかひとつが電圧を検出できなくなっても、コンタクタ６の溶着を検出できる。たとえば、制御回路７がコンタクタ６の出力電圧を検出できなくなると、２組の電圧検出ユニット３Ａで、コンタクタ６の出力電圧と入力電圧を検出する。ひとつの電圧検出ユニット３Ａが電圧を検出できなくなると、コンタクタ６の出力電圧を制御回路７で検出し、コンタクタ６の入力電圧は他方の電圧検出ユニット３Ａで検出する。各々の電圧検出ユニット３Ａは、コンタクタ６の入力電圧を検出できるように、余剰チャンネルの入力端子をコンタクタ６のプラスの入力側とマイナスの入力側に接続している。したがって、コンタクタ６の入力電圧は、いずれかの電圧検出ユニット３Ａが電圧を検出できなくなっても、他方の電圧検出ユニット３Ａで検出される。ただ、コンタクタ６の出力電圧は、両方の電圧検出ユニット３Ａが正常に電圧を検出する状態で検出される。プラス側の電圧検出ユニット３Ａが、コンタクタ６のプラス側の出力電圧のみを検出し、マイナス側の電圧検出ユニット３Ａが、コンタクタ６のマイナス側の出力電圧のみを検出するからである。出力電圧は電圧検出回路３と制御回路７の両方で検出されるので、一方の電圧検出ユニット３Ａが電圧を検出できなくなっても、コンタクタ６の出力電圧は制御回路７で検出される。したがって、一方の電圧検出ユニット３Ａが電圧を検出できなくなっても、コンタクタ６の出力電圧は制御回路７で検出され、コンタクタ６の入力電圧は故障していない他方の電圧検出ユニット３Ａで検出される。したがって、図１と図２の電源装置は、２組の電圧検出ユニット３Ａとひとつの制御回路７のいずれかひとつが電圧を検出できなくなっても、残りの２組の検出回路でコンタクタ６の出力電圧と入力電圧を検出できる。コンタクタ６の溶着は、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出して検出できる。このような溶着は、検出した入力電圧、出力電圧を以下のように比較して検出する。コンタクタのオフ時、正常であるなら（＝溶着なし）、入力電圧と出力電圧が合致しなく、また、溶着しているなら、入力電圧と出力電圧は略一致する。つまり、入力電圧と出力電圧とを比較して、ある一定の範囲幅内（コンタクタの入力電圧に対し、出力電圧が計測誤差を勘案し判定閾値±２０％程度）に納まっていればコンタクタ閉状態、この一定の範囲幅を超えていれば、コンタクタ開状態と判断する。

図２の電源装置は、走行用バッテリ１をプラス側とマイナス側の２組のバッテリブロック１Ａに分割し、電圧検出回路３をプラス側の電圧検出ユニット３Ａとマイナス側の電圧検出ユニット３Ａに分割して、プラス側の電圧検出ユニット３Ａの余剰チャンネルを、コンタクタ６のプラスの出力側と、マイナスの入力側に接続し、マイナス側の電圧検出ユニット３Ａの余剰チャンネルを、コンタクタ６のマイナスの出力側とプラスの入力側に接続している。したがって、プラス側の電圧検出ユニット３Ａは、コンタクタ６のプラス側とマイナス側の入力電圧と、プラス側の出力電圧を検出できる。またマイナス側の電圧検出ユニット３Ａは、コンタクタ６のプラス側とマイナス側の入力電圧と、マイナス側の出力電圧を検出できる。コンタクタ６の出力電圧は、プラス側の出力電圧とマイナス側の出力電圧から検出される。図の電圧検出ユニット３Ａは、コンタクタ６の入力電圧はプラス側とマイナス側の両方を検出するが、コンタクタ６の出力電圧はプラス側とマイナス側の片方しか検出しない。ただ、図示しないが、電圧検出ユニットは、コンタクタの出力電圧をプラス側とマイナス側の両方で検出できるように、余剰チャンネルをコンタクタのプラスの出力側とマイナスの出力側とに接続することもできる。

電圧検出部５は、一対の入力端子の間に入力される電圧差を検出する差動アンプ５Ａである。図の電圧検出部５は、一方の入力端子を基準入力端子１１とし、この基準入力端子１１を走行用バッテリ１の中間基準点１０に接続している。走行用バッテリ１は、好ましくは、２ブロックに分割された複数の電池モジュール２の中間電圧となる中間点を中間基準点１０として、この中間基準点１０を基準入力端子１１に接続している。ただ、電圧検出部の基準入力端子を接続する中間基準点は、必ずしも中間電圧とする必要はなく、中間電圧からずれた位置を中間基準点として、ここに電圧検出部の基準入力端子を接続することもできる。電圧検出部５は、他方の入力端子をマルチプレクサ４の出力側に接続している。差動アンプ５Ａからなる電圧検出部５は、中間基準点１０を差動アンプ５Ａの基準入力端子１１であるマイナス側、マルチプレクサ４をプラス側に接続する。ただし、差動アンプからなる電圧検出部は、入力端子のプラスとマイナスを逆にして、出力を反転することもできる。

電圧検出部５の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１３でデジタル信号に変換され、さらに出力を絶縁回路１４で絶縁して、通信回線１５で伝送する。絶縁回路１４には、発光ダイオード１４ａとフォトトランジスター１４ｂとを光で結合しているフォトモスリレー等の光結合半導体スイッチ１４Ａが使用される。絶縁回路には、アースを切り離して信号を伝送するトランスも使用できる。

以上の電圧検出回路３は、マルチプレクサ４を一定のサンプリング周期で切り換えて、各々の接続点の電圧を電圧検出部５で検出する。隣接する接続点の電圧差から各々の電池モジュール２の電圧が検出される。いいかえると、電池モジュール２の両端の電圧差から電池モジュール２の電圧が検出される。さらに、マルチプレクサ４と電圧検出部５は、電池モジュール２の接続点の電圧を検出すると共に、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧も検出する。電圧検出部５で検出される接続点の電圧と、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧は、通信回線１５を介して制御回路７に入力される。制御回路７は、入力される電圧から各々の電池モジュール２の電圧を検出し、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧を検出する。さらに、制御回路７は、マルチプレクサ４のチャンネル切り換えをコントロールし、マルチプレクサ４の切り換えに同期して、検出される電圧から電池モジュール２を特定して電圧を検出し、また入力電圧と出力電圧を検出する。

制御回路７はコンタクタ６のオンオフも制御する。制御回路７は、コンタクタ６をオフに切り換える状態で、コンタクタ６の入力電圧と出力電圧から、コンタクタ６が正常に電流を遮断しているかどうかも判定する。コンタクタ６が正常にオフに切り換えられると、入力電圧に対して出力電圧が合致しなくなる。制御回路７は、コンタクタ６をオフに制御する状態で、入力電圧と出力電圧を検出して、上述のようにコンタクタ６の溶着を判定する。また、次のように溶着を判定しても良い。制御回路７は、コンタクタ６をオフに制御する状態で、入力電圧と出力電圧を記憶している設定値に比較して、コンタクタ６の溶着を判定する。この状態で入力電圧と出力電圧の差が設定値よりも大きいと、コンタクタ６は正常に電流を遮断して溶着していないと判定し、設定値よりも小さいとコンタクタ６が溶着していると判定する。そして、溶着と判定した場合は、車両側に警報に相当する信号を送信し、その後、以下の手続きを取る。溶着と判定すると、車両の運転を継続し、車両の運転を終了してキーオフ（＝KeyOff）すると、次にキーオン（＝KeyOn）しても起動させなく(＝No restart)する。溶着の判定は、コンタクタを開ける瞬間でしか行わないため、通常走行中においてはコンタクタのオンが継続されるので、溶着検出機能が走行中の車両に影響を与えることは無い。
また、このような溶着検出は、コンタクタが閉状態から開状態に制御されるときに検出される。つまり、車両の運転を終了してキーオフするとき、並びに、バッテリシステムに異常が発生してバッテリの使用を中止するとき等に、溶着検出がなされることになる。
設定値は、コンタクタ６が溶着すると、入力電圧と出力電圧の電圧差がこの値よりも小さくなり、溶着しないで正常にオフに切り換えられると、この値よりも大きくなる電圧値に設定されて、制御回路７の記憶回路（図示せず）に記憶される。

図の電源装置は、制御回路７と電圧検出回路３の両方でコンタクタ６の出力電圧を検出する。制御回路７がコンタクタ６の出力電圧を検出する回路は第１出力電圧検出回路７ａである。電圧検出回路３がコンタクタ６の出力電圧を検出する回路は第２出力電圧検出回路３ａである。図１と図２の電源装置は、２組の電圧検出ユニット３Ａでコンタクタ６のプラス側とマイナス側の出力電圧を検出して、トータルの出力電圧を検出する。したがって、この電源装置の第２出力電圧検出回路３ａは、２組の電圧検出ユニット３Ａで構成される。これ等の図に示す電源装置は、電圧検出回路３を２組の電圧検出ユニット３Ａで構成するから、第２出力電圧検出回路３ａも２組を電圧検出ユニット３Ａで構成される。ただ、本発明の電源装置は、単一の電圧検出回路で、あるいは３組以上の電圧検出ユニットで第２出力電圧検出回路を構成することもできる。

さらに、図２の電源装置は、プラス側の電圧検出ユニット３Ａでプラス側の出力電圧を、マイナス側の電圧検出ユニット３Ａでマイナス側の出力電圧を検出するが、一方の電圧検出ユニットでプラス側とマイナス側の出力電圧を検出することもできる。この電圧検出ユニットは、余剰チャンネルの入力端子を、コンタクタのプラスの出力側とマイナスの出力側に接続する。

さらに、電圧検出回路３は、コンタクタ６の入力電圧を検出する入力電圧検出回路３ｂを備えている。図の電圧検出回路３は、各々の電圧検出ユニット３Ａが、コンタクタ６のプラスの入力側の電圧とマイナスの入力側の電圧を検出して入力電圧を検出する。したがって、一方の電圧検出ユニット３Ａが電圧を検出できなくなっても、他方の電圧検出ユニット３Ａでコンタクタ６の入力電圧を検出できる。

さらに、各々の電圧検出ユニット３Ａは、これを接続している各々の電池モジュール２の電圧を検出する。一方の電圧検出ユニット３Ａが故障して電圧を検出できない状態になると、他方の電圧検出ユニット３Ａが、故障した電圧検出ユニット３Ａを接続しているバッテリブロック１Ａのトータル電圧を検出する。たとえば、プラス側の電圧検出ユニット３Ａが故障してプラス側のバッテリブロック１Ａの電池モジュール２の電圧を検出できない状態になると、マイナス側の電圧検出ユニット３Ａがプラス側のバッテリブロック１Ａのトータル電圧を検出する。電池モジュール２の電圧が検出できない状態で、バッテリブロック１Ａのトータル電圧を検出できる電源装置は、一方の電圧検出ユニット３Ａが故障する状態で、走行用バッテリ１を監視しながら車両を走行できる。それは、各々の電池モジュール２の状態は検出できなくても、バッテリブロック１Ａとしての状態を検出できるからである。図２の電圧検出回路３は、ひとつの電圧検出ユニット３Ａでもって、コンタクタ６のプラス側とマイナス側の入力電圧を検出するために、マルチプレクサ４の余剰チャンネルを、コンタクタ６のプラスの入力側とマイナスの入力側に接続している。したがって、いずれの電圧検出ユニット３Ａも、走行用バッテリ１のトータル電圧を検出できる。走行用バッテリ１のトータル電圧が検出でき、さらに、故障していない電圧検出ユニット３Ａを接続しているバッテリブロック１Ａの電圧も検出できるので、故障した電圧検出ユニット３Ａを接続しているバッテリブロック１Ａのトータル電圧も検出できる。したがって、ひとつの電圧検出ユニット３Ａが故障しても、他方の電圧検出ユニット３Ａでトータル電圧を検出して、バッテリ状態を監視しながら車両を走行できる。

また、他の実施例を、図３に示す。この図の実施例において、上述の実施例と同じ内容については、同じ符号を付し、説明を省略する。図３においては、図１又は図２の実施例に代わって、各電圧検出ユニット３Ａに、その反対側極性側のコンタクタ６の出力電圧を検出する第３出力電圧検出回路３ｃを設けている。このような第３出力電圧検出回路３ｃによる測定は、図示しないが、図２と同様に、マルチプレクサ４の入力端子を設けることにより達成できる。

そして、図１における第１出力電圧検出回路７ａを不要としている。上述の実施例と同様に、本実施例においても、一方の電圧検出ユニット３Ａが故障しても、故障した電圧検出ユニット３Ａを接続しているバッテリブロック１Ａのトータル電圧も検出できる。したがって、ひとつの電圧検出ユニット３Ａが故障しても、他方の電圧検出ユニット３Ａでトータル電圧（＝コンタクタ６の入力電圧）を検出して、バッテリ状態を監視しながら車両を走行できる。さらに、正常な電圧検出ユニット３Ａにて、その反対側極性側のコンタクタ６の出力電圧を検出する第３出力電圧検出回路３ｃを設けているので、故障した電圧検出ユニット３Ａ側のコンタクタ６の入力電圧、出力電圧を検出して、溶着を検出することができる。

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１に示す車両用の電源装置の回路図である。 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。

符号の説明

１…走行用バッテリ １Ａ…バッテリブロック
２…電池モジュール
３…電圧検出回路 ３Ａ…電圧検出ユニット
３ａ…第２出力電圧検出回路
３ｂ…入力電圧検出回路
３ｃ…第３出力電圧検出回路
４…マルチプレクサ
５…電圧検出部 ５Ａ…差動アンプ
６…コンタクタ
７…制御回路 ７ａ…第１出力電圧検出回路
８…アース
１０…中間基準点
１１…基準入力端子
１３…Ａ／Ｄコンバータ
１４…絶縁回路 １４Ａ…光結合半導体スイッチ
１４ａ…発光ダイオード
１４ｂ…フォトトランジスター
１５…通信回線

Claims (4)

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)の出力側に接続しているコンタクタ(6)と、コンタクタ(6)をオンオフに制御する制御回路(7)と、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)とを備えており、
   制御回路(7)は、コンタクタ(6)の出力電圧を検出する第１出力電圧検出回路(7a)を備えており、電圧検出回路(3)は、コンタクタ(6)の入力電圧を検出する入力電圧検出回路(3b)と、コンタクタ(6)の出力電圧を検出する第２出力電圧検出回路(3a)と、複数の電池モジュール(2)の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ(4)とを備えており、
   マルチプレクサ(4)のチャンネル数は、電池モジュール(2)の個数よりも多く設けられており、
   電池モジュール(2)の電圧検出に使用されないマルチプレクサ(4)のチャンネルに、入力電圧検出回路(3b)と第２出力電圧検出回路(3a)とを接続して、コンタクタ(6)の入力電圧と出力電圧を検出し、
   制御回路(7)がコンタクタ(6)を遮断する状態で、第１出力電圧検出回路(7a)で出力電圧を検出してコンタクタ(6)の溶着を検出し、第１出力電圧検出回路(7a)がコンタクタ(6)の出力電圧を検出できない状態では、電圧検出回路(3)のマルチプレクサ(4)に接続された第２出力電圧検出回路(3a)がコンタクタ(6)の出力電圧を検出してコンタクタ(6)の溶着を検出するようにしてなる車両用の電源装置。
2. 電圧検出回路(3)が複数の電圧検出ユニット(3A)を備えており、各々の電圧検出ユニット(3A)がコンタクタ(6)の出力電圧を検出する第２出力電圧検出回路(3a)と、複数の電池モジュール(2)の電圧を切り換えて検出するマルチプレクサ(4)と、コンタクタ(6)の入力電圧を検出する入力電圧検出回路(3b)とを備えており、各々の電圧検出ユニット(3A)が、コンタクタ(6)の出力電圧と入力電圧と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。
3. 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)の出力側に接続しているコンタクタ(6)と、コンタクタ(6)をオンオフに制御する制御回路(7)と、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)とを備えており、
   走行用バッテリ(1)は複数のバッテリブロック(1A)からなり、電圧検出回路(3)は複数の電圧検出ユニット(3A)からなり、バッテリブロック(1A)に電圧検出ユニット(3A)を接続して、ひとつのバッテリブロック(1A)を構成する電池モジュール(2)の電圧をひとつの電圧検出ユニット(3A)で検出するようにしており、
   各々の電圧検出ユニット(3A)は、チャンネル数が電池モジュール(2)の個数よりも多く設けられ、電圧を検出する電池モジュール(2)を切り換えるマルチプレクサ(4)と、このマルチプレクサ(4)で切り換えられる接続点の電圧を検出する電圧検出部(5)とを備えて、マルチプレクサ(4)で電池モジュール(2)を切り換えて各々の電池モジュール(2)の電圧を検出し、
   さらに、各々の電圧検出ユニット(3A)は、電池モジュール(2)の電圧検出に使用されないマルチプレクサ(4)のチャンネルに、コンタクタ(6)の入力側と出力側とを接続して、各々の電圧検出ユニット(3A)がコンタクタ(6)の入力電圧と出力電圧とを検出するようにしてなる車両用の電源装置。
4. 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、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)とを備えており、
   走行用バッテリ(1)は複数のバッテリブロック(1A)からなり、電圧検出回路(3)は複数の電圧検出ユニット(3A)からなり、バッテリブロック(1A)に電圧検出ユニット(3A)を接続して、ひとつのバッテリブロック(1A)を構成する電池モジュール(2)の電圧をひとつの電圧検出ユニット(3A)で検出するようにしており、
   各々の電圧検出ユニット(3A)は、チャンネル数が電池モジュール(2)の個数よりも多く設けられ、電圧を検出する電池モジュール(2)を切り換えるマルチプレクサ(4)と、このマルチプレクサ(4)で切り換えられる接続点の電圧を検出する電圧検出部(5)とを備えて、マルチプレクサ(4)で電池モジュール(2)を切り換えて各々の電池モジュール(2)の電圧を検出し、
   さらに、各々の電圧検出ユニット(3A)は、電池モジュール(2)の電圧検出に使用されないマルチプレクサ(4)のチャンネルに、走行用バッテリ(1)の出力側を接続して、各々の電圧検出ユニット(3A)が走行用バッテリ(1)のトータル電圧を検出するようにしてなる車両用の電源装置。

Images