WO2011148926A1 - 電源装置 - Google Patents

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fuse
battery
power supply
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中島　薫
政人 西村
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that is mounted on, for example, a hybrid car or an electric vehicle and supplies power to a motor that runs the vehicle, and in particular, a power supply including a circuit that determines whether a fuse connected in series with a battery is blown. Relates to the device.
  • the vehicle power supply device with a built-in battery has a fuse connected in series with the battery.
  • the fuse is blown by an overcurrent of the battery and interrupts an abnormally large current.
  • the fuse is blown by its own heat generation. For this reason, unlike the protection circuit comprised of an electronic circuit, the current cannot be interrupted due to a circuit failure or a mechanism failure, and the battery overcurrent can be stably interrupted.
  • the power supply device for vehicles Since the power supply device for vehicles has a fuse connected in series with the battery, if the fuse is blown, power cannot be supplied to the motor that drives the vehicle. For this reason, when the fuse is blown, the motor cannot run. Therefore, this power supply device determines that the fuse is blown each time an ignition switch, which is a main switch of the vehicle, is turned on, for example. After confirming that the fuse is not blown, for example, "READY" is displayed on the monitor of the vehicle so that the vehicle can run normally.
  • an ignition switch which is a main switch of the vehicle
  • Patent Document 1 A power supply device for vehicles equipped with a circuit for detecting blown fuses has been developed.
  • the power supply device described in Patent Document 1 detects the voltage of battery modules connected in series to determine whether a fuse is blown. Since this power supply device detects the voltage of the battery module using one side of the fuse as a ground line, the detected voltage of the battery module changes depending on whether the fuse is blown or not. Therefore, it can be determined that the fuse is not blown when the detection voltage is in the normal range, and that the fuse is blown when the detection voltage is in the abnormal range.
  • the detected voltage of the battery module may be in an abnormal range due to causes other than the blow of the fuse, for example, contact failure of the line for detecting the voltage of the battery module. Therefore, the power supply device that determines the blow of the fuse from the detected voltage has a drawback that it cannot reliably determine a failure other than the blow of the fuse and a failure of the fuse.
  • the vehicle power supply device When it is determined that the fuse is blown, the vehicle power supply device does not display “READY” on the monitor even after the ignition switch is turned on, so that the vehicle cannot travel. It is important to reduce the number of vehicles that cannot travel as much as possible. The reason is that the state in which the vehicle cannot be driven is seriously detrimental to the driver depending on the environment and location, and hinders the driver's safety.
  • An important object of the present invention is to provide a power supply device that does not erroneously determine that a fuse is blown in a state where the fuse is not blown by reliably detecting the blow of the fuse.
  • the power supply device of the present invention includes a traveling battery 1 formed by connecting a plurality of battery units 2 in series, a fuse 19 connected in series with the traveling battery 1, and a line connected to one end of the fuse 19. Is a ground line, the voltage detection circuit 3 that detects the voltage of the battery unit 2 by dividing the voltage by the resistance voltage dividing circuit 11, and the disconnection detection circuit 4 that detects the disconnection of the fuse 19 from the detection voltage detected by the voltage detection circuit 3.
  • the disconnection detection circuit 4 determines that the fuse is disconnected when the detection voltage of the battery unit 2 connected to the fuse 19 side with respect to the ground line is in an abnormal range. Furthermore, the power supply apparatus determines that the fuse is disconnected in a state where the detection voltage of the plurality of battery units 2 detected by the disconnection detection circuit 4 is in an abnormal range.
  • the above power supply device reliably detects the blow of the fuse, and does not erroneously determine that the fuse is blown in a state where the fuse is not blown, and does not stop the traveling of the vehicle due to an erroneous determination of fuse blow, Realize features that allow vehicles to travel safely. This is because the above power supply device does not immediately determine that the fuse is blown when the detected voltage is in the abnormal range as in the conventional case, and determines that the fuse is blown only when the detected voltages are within the abnormal range. Because it does. Furthermore, the power supply device detects voltages of a plurality of battery units in order to prevent overcharge and overdischarge of each battery unit connected in series.
  • the disconnection detection circuit 4 detects the voltage of two or more battery units 2 and determines that the fuse is disconnected in a state where the two or more detection voltages are in an abnormal range, or three or more.
  • the voltage of the odd number of battery units 2 is detected, and it can be determined that the fuse is broken in a state where the number of detected voltages in the abnormal range is larger than the detected voltage in the normal range.
  • a power supply device that detects the voltage of two or more battery units and determines that the fuse is broken when the two or more detected voltages are in the abnormal range can quickly determine the fuse breakage. This is because it is possible to determine fuse breakage with two or more detection voltages.
  • a power supply device that detects the voltage of three or more odd-numbered battery units and determines that the fuse is broken in a state where the number of detection voltages in the abnormal range is larger than the detection voltage in the normal range, Since it is determined that the fuse is broken in a state where a large number of detection voltages are in an abnormal range, there is a feature that the fuse breakage can be determined more accurately.
  • the battery unit 2 can connect one or a plurality of unit cells in series.
  • the battery of the battery unit 2 can be either a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
  • the power supply device of the present invention can be a device that supplies power to the motor that causes the traveling battery 1 to travel the vehicle.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the power supply device for vehicles concerning one Example of the present invention. It is a figure which shows the state which measures the voltage of a battery unit in the state by which the fuse of the power supply device shown in FIG. 1 is not blown. It is a figure which shows the state which measures the voltage of a battery unit in the state by which the fuse of the power supply device shown in FIG. 1 was blown. It is a figure which shows the state which disconnected the line which detects the voltage of the battery unit of the power supply device shown in FIG. It is a block diagram which shows the example which mounts a power supply device in the hybrid car which drive
  • the vehicle power supply device shown in FIG. 1 is connected to a traveling battery 1 in which a plurality of battery units 2 are connected in series, a fuse 19 connected in series to the traveling battery 1, and one end of the fuse 19.
  • the detected line is a ground line
  • the connection point 8 between the fuse 19 and the battery unit 2 and the connection point 7 between the battery units 2 are the measurement points.
  • a detection circuit 3 and a disconnection detection circuit 4 for detecting disconnection of the fuse 19 from the detection voltage detected by the voltage detection circuit 3 are provided.
  • the traveling battery 1 includes a positive battery block 1A and a negative battery block 1B connected in series to each other via a fuse 19.
  • the traveling battery 1 shown in the figure connects a positive battery block 1A and a negative battery block 1B via a fuse 19 at an intermediate connection point 8.
  • the fuse 19 is blown in a state where a current larger than the rated current flows to protect the traveling battery 1 from overcurrent.
  • the positive battery block 1A and the negative battery block 1B connect a plurality of unit cells in series.
  • the power supply apparatus shown in the figure divides the battery 1 for traveling into two blocks, a positive battery block 1A and a negative battery block 1B.
  • a traveling battery 1 in which 50 battery units 2 are connected in series is connected to a positive battery block 1A to which 25 battery units 2 are connected and 25 battery units 2 are connected.
  • the negative battery block 1B is divided into two battery blocks, or a positive battery block connecting 24 battery units and a negative battery block connecting 26 battery units, It is possible to divide into two blocks so that it is divided into different numbers to make a total of 50.
  • the voltage of the battery unit 22 of each battery block 1A, 1B is detected by the voltage detection circuit 3.
  • Each battery unit 2 has 1 to 6 unit cells connected in series.
  • the unit cell is a lithium ion battery
  • the unit cell in the battery unit in which a plurality of unit cells are connected in series, the unit cell is a nickel metal hydride battery.
  • a traveling battery having a nickel-metal hydride battery as a unit cell is formed by connecting five nickel-metal hydride batteries in series to form a battery unit, and connecting a total of 250 nickel-metal hydride batteries in series, with an output voltage of 300V. It is said.
  • the battery unit in which the unit cell is a nickel metal hydride battery does not necessarily connect five batteries in series, and for example, four or less or six or more unit cells can be connected in series.
  • working does not necessarily need to connect 50 battery units in series, and there can be fewer than this or many battery units can be connected in series.
  • the voltage of each battery unit 2 is detected to prevent overcharge and overdischarge of all the unit cells.
  • a power supply device that divides a traveling battery 1 into a positive-side battery block 1A and a negative-side battery block 1B and connects them in series to detect a voltage with a set of voltage detection circuits 3 is a voltage measurement point.
  • the connection points 7 and 8 of the battery unit 2 are switched by the multiplexer 21 to detect the voltage at the measurement point.
  • battery blocks 1A and 1B are connected to the plus side and the minus side of the fuse 19, respectively.
  • Each battery block 1 ⁇ / b> A, 1 ⁇ / b> B and the fuse 19 are connected at an intermediate connection point 8.
  • the connection point 8 between both ends of the fuse 19 and the battery blocks 1A and 1B is connected to the first intermediate connection point 8A that is connected to the negative battery block 1B and becomes the potential of the ground line, and to the positive battery block 1A.
  • the second intermediate connection point 8B The battery unit 2 of the positive side battery block 1A and the negative side battery block 1B are connected to each other in series via a fuse 19 at an intermediate connection point 8.
  • the voltage detection circuit 3 detects the voltage of each battery unit 2 in order to prevent overcharge and overdischarge of the battery unit 2.
  • This power supply apparatus detects the voltage of the battery unit 2 by detecting the voltage of the measurement point using the connection point 7 of each battery unit 2 as a measurement point.
  • the voltage detection circuit 3 detects the voltages of all the connection points 7 as measurement points, and detects the voltages of all the battery units 2.
  • the voltage detection circuit does not necessarily need to detect the voltage at all the connection points as the measurement points.
  • the voltages of all 50 battery units 2 are preferably detected independently by the voltage detection circuit 3, or two battery units are One unit can be used, and the voltage of 25 units can be detected using the total voltage of the two battery units as the voltage of one unit.
  • the detected voltage of the battery unit 2 is used to detect the remaining capacity of the battery unit 2, or is used to correct the remaining capacity calculated by integrating the charge / discharge current, or the remaining capacity is reduced to zero. In order to cut off the discharge current in the overdischarged state, detect that the battery is fully charged, and cut off the charging current in the overcharged state. used.
  • the traveling battery 1 in which a large number of battery units 2 are connected in series is charged and discharged with the same current. Therefore, the charge amount and the discharge amount of all the battery units 2 are the same. However, not all battery units 2 have the same electrical characteristics. In particular, when the number of charge / discharge cycles is increased, the degree of deterioration of each battery unit 2 is different, and the capacity that can be fully charged changes. In this state, the battery unit 2 whose capacity that can be fully charged is reduced is easily overcharged and overdischarged easily. Since the battery unit 2 is remarkably deteriorated in electric characteristics due to overcharge and overdischarge, the battery unit 2 whose capacity that can be fully charged is reduced is rapidly deteriorated when the battery unit 2 is overcharged or overdischarged.
  • the vehicle power supply device includes a voltage detection circuit 3 that detects the voltage of the battery unit 2 in order to charge and discharge while protecting the battery unit 2.
  • the voltage detection circuit 3 detects a voltage using a line connected to one end of the fuse 19 as a ground line and a connection point 7 with respect to the ground line as a measurement point, and detects the voltage of each battery unit 2 from the detected voltage difference of the measurement points. Calculate the voltage.
  • a first intermediate connection point 8A which is a connection point 8 between the negative battery block 1B and the fuse 19, is connected to the reference input terminal 18 of the voltage detection circuit 3 via the reference connection line 9.
  • the reference connection line 9 is a lead wire having one end connected to the first intermediate connection point 8A of the traveling battery 1 and the other end connected to the reference input terminal 18 of the voltage detection circuit 3 via terminals and connectors.
  • the reference connection line 9 serves as a ground line for the voltage detection circuit 3.
  • the reference connection line 9 serving as the ground line of the voltage detection circuit 3 is not connected to the chassis earth of the vehicle. This is to prevent electric shock.
  • connection point 7 of the battery unit 2 is connected to the voltage input terminal 17 of the voltage detection circuit 3 through the detection switch 12 and the voltage detection line 10 as a voltage measurement point.
  • the voltage detection circuit 3 detects the voltage at the connection point 7 which is a measurement point with respect to the first intermediate connection point 8A, and calculates the voltage of each battery unit 2.
  • the fuse voltage detection line 16 detects the voltage across the fuse 19. That is, the voltage at the first intermediate connection point 8A and the second intermediate connection point 8B is input to the voltage detection circuit 3, and the voltage across the fuse 19 is detected.
  • the power supply device that detects the voltage at both ends of the fuse 19 considers the voltage drop of the fuse 19 in a state in which the voltage of the battery unit 2 is calculated in a state in which a current flows through the battery 1 for traveling, that is, in a state in which the vehicle travels. Thus, the voltage of the battery unit 2 can be detected.
  • the voltage of the battery unit 2 of the positive battery block 1A in FIG. 1 and the negative battery unit 2 'connected to the most negative side cannot be accurately detected. This is because the voltage drop of the fuse 19 is added to the voltage of the negative battery unit 2 '. By detecting the voltage drop of the fuse 19, the voltage drop of the fuse 19 added to the negative battery unit 2 'can be subtracted, and the voltage of the negative battery unit 2' can be accurately detected.
  • the reference connection line 9 is connected to the first intermediate connection point 8A, which is the connection point 8 between the negative side battery block 1B and the fuse 19, to form a ground line
  • the positive side battery block 1A and A fuse voltage detection line 16 for detecting the voltage of the fuse 1 is connected to a second intermediate connection point 8B which is a connection point 8 to the fuse 19.
  • the power supply device is a connection point between the negative battery block and the fuse by connecting the reference connection line to the second intermediate connection point, which is the connection point between the positive battery block and the fuse, to be a ground line.
  • a fuse voltage detection line can be connected to the first intermediate connection point. By detecting the voltage drop of the fuse, this power supply device can accurately detect the voltage of the battery unit of the negative battery block that is connected to the most positive side.
  • the voltage detection circuit 3 includes a resistance voltage dividing circuit 11 that divides the voltage at each measurement point, a multiplexer 21 that detects the voltage divided by the resistance voltage dividing circuit 11 in a time-sharing manner, and an output side of the multiplexer 21 And a voltage detection unit 22 connected to the.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 connects two resistors 14 in series, divides the voltage at the measurement point, and inputs the divided voltage to the multiplexer 21.
  • the maximum voltage at the measurement point is higher than the maximum input voltage of the multiplexer 21.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 drops the voltage at the measurement point at a specific voltage dividing ratio.
  • the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 11 is specified by the electric resistance of the resistor 14 connected in series. Compared to the parallel resistor 14B connected in parallel with the input of the multiplexer 21, the electric resistance of the series resistor 14A connected in series is increased to increase the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 11, that is, the multiplexer 21. The input voltage can be lowered.
  • the resistance voltage divider circuit 11 preferably steps down the voltage at the measurement point to several volts and inputs the voltage to the multiplexer 21. Since the rate at which the resistance voltage dividing circuit 11 decreases the voltage at the measurement point is specified by the ratio of the electrical resistance, the detected voltage passes through the voltage detection unit 22 and the A / D converter 23 as will be described later. It is calculated by the arithmetic circuit 24 and is corrected to an actual voltage in consideration of the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 11. For example, if the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 11 is 1/50, the voltage detection circuit 3 multiplies the detected voltage by 50 to obtain the voltage at the measurement point.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 is connected to each measurement point. That is, the voltages at all measurement points are stepped down by the resistance voltage dividing circuit 11 and input to the multiplexer 21.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 connected to each measurement point is set to a voltage dividing ratio at which the input voltage of the multiplexer 21 becomes substantially equal.
  • a detection switch 12 is connected to the voltage detection line 10. Therefore, the measurement point is connected to the voltage input terminal 17 of the voltage detection circuit 3 via the detection switch 12 and the voltage detection line 10.
  • the power supply device detects the voltage of the battery unit 2 by switching the detection switch 12 on and off.
  • the voltage of the battery unit 2 is detected in a state where the ignition switch is turned on. Therefore, the detection switch 12 is switched on with the ignition switch switched on.
  • the detection switch 12 is controlled to be turned on / off by the control circuit 5. With the detection switch 12 switched on, the voltage detection circuit 3 detects the voltage at the measurement point in order, and calculates the voltage of the battery unit 2 from the detected voltage.
  • the power supply device in which the detection switches 12 are connected to all the voltage detection lines 10 switches off all the detection switches 12 and turns off the battery 1 for traveling when the vehicle is not used, that is, when the ignition switch is turned off.
  • the discharge current by the resistance voltage dividing circuit 11 is cut off.
  • the voltage of the battery unit 2 detected by the voltage detection circuit 3 is input to the control circuit 5.
  • the control circuit 5 calculates the maximum current for charging and discharging the traveling battery 1 from the voltage of the battery unit 2 and outputs a current control signal for specifying the calculated maximum current to the vehicle side.
  • the vehicle side controls the current that charges and discharges the traveling battery 1 based on the current control signal input from the power supply device.
  • the vehicle power supply device of FIG. 1 outputs the detection voltage of the battery unit 2 that is divided by the resistance voltage dividing circuit 11 and detected by the voltage detection circuit 3 to the disconnection detection circuit 4.
  • the disconnection detection circuit 4 detects the disconnection of the fuse 19 based on the detection voltage of the battery unit 2 that is input from the voltage detection circuit 3 and that is connected to the fuse 19 side with respect to the ground line.
  • the reference connection line 9 is connected to the first intermediate connection point 8A, which is the connection point 8 between the negative battery block 1B and the fuse 19, and is used as a ground line.
  • the disconnection of the fuse 19 is detected from the detection voltage of the battery unit 2 connected to the fuse 19 side, that is, the battery unit 2 constituting the positive battery block 1A.
  • the power supply device that connects the reference connection line to the second intermediate connection point, which is the connection point between the positive battery block and the fuse, to serve as the ground line is connected to the fuse side with respect to the ground line.
  • the fuse disconnection is detected from the detection voltage of the battery unit constituting the negative battery block.
  • the disconnection detection circuit 4 detects the voltages of the two battery units 2 and determines that the fuse is disconnected if these detected voltages are in an abnormal range.
  • the disconnection detection circuit 4 that detects the voltage of the two battery units 2 and determines the fuse disconnection is a positive battery block 1A, and the detection voltage of the first battery unit 2A connected to the fuse 19, The fuse breakage is determined from the detected voltage of the second battery unit 2B connected to the first battery unit 2A.
  • the disconnection detection circuit 4 does not determine that the fuse is disconnected even if the detection voltage of any one of the first battery unit 2A and the second battery unit 2B is in an abnormal range, and detects two battery units 2. When the voltage is in the abnormal range, it is determined that the fuse is broken.
  • the detection voltages of the first battery unit 2A and the second battery unit 2B change.
  • the voltage of the battery unit 2 is normally divided and detected by the resistance voltage dividing circuit 11, but when the fuse 19 is blown, the resistance voltage dividing circuit 11 does not normally divide the voltage.
  • the voltage of the battery unit 2 is not normally detected, but is detected as an abnormal range out of the normal range.
  • the power source of the battery unit 2 flows so as to loop the battery unit 2, the resistance voltage dividing circuit 11, and the fuse 19, as shown by the arrows in the figure.
  • the voltage of the battery unit 2 is normally divided by the resistance voltage dividing circuit 11 and input to the voltage detection circuit 3.
  • the fuse 19 when the fuse 19 is blown, the current of the battery unit 2 does not flow through the fuse 19 as shown by the arrow in FIG.
  • the power supply device shown in the figure includes a fuse voltage dividing circuit 11X that is a resistance voltage dividing circuit 11 that divides the fuse voltage in order to detect the voltage of the fuse 19, and therefore bypasses the fuse 19 when the fuse 19 is blown.
  • the current flows through the fuse voltage dividing circuit 11X.
  • the fuse voltage dividing circuit 11X is considerably larger than the electric resistance of the fuse 19. Therefore, the resistance voltage dividing circuit 11 that divides the voltage of the battery unit 2 in a state where the fuse 19 is blown is in a state in which the resistance of the fuse voltage voltage dividing circuit 11X is connected in series.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 that divides the voltage of the battery unit 2 is designed so that the electric resistance of the fuse 19 is approximately 0 ⁇ . Therefore, when the electric resistance of the fuse voltage dividing circuit 11X is connected in series, The voltage cannot be normally divided and input to the voltage detection circuit 3.
  • the resistance voltage dividing circuit 11 in a state where the fuse 19 is not blown, includes a parallel resistor 14 ⁇ / b> B (R ⁇ b> 1) connected in parallel with the input side of the voltage detection circuit 3 and a series resistor 14 ⁇ / b> A connected to the battery unit 2.
  • the voltage of the battery unit 2 is divided by the series circuit of (R2), and the voltage division ratio is R1 / (R1 + R2).
  • the fuse voltage dividing circuit 11X is further added to a series circuit including a series resistor 14A (R2) and a parallel resistor 14B (R1) connected to the battery unit 2.
  • the parallel resistor 14B (R3) and the series resistor 14A (R4) are connected in series, and the voltage of the battery unit 2 is divided to a voltage dividing ratio of R1 / (R1 + R2 + R3 + R4), so that the voltage detection circuit 3 Is input. For this reason, when the fuse 19 is blown, the detection voltage of the battery unit 2 becomes extremely low as compared with a state where it is normally detected.
  • the above disconnection detection circuit 4 detects the voltages of the two battery units 2 and determines that the fuse is disconnected if these detected voltages are in an abnormal range.
  • the disconnection detection circuit 4 can detect a detection voltage of three or more battery units 2 and determine that the fuse is disconnected if the detection voltages of two or more battery units 2 are in an abnormal range.
  • the number of battery units that are three or more and detect an odd number of battery units and the detected voltage is in the abnormal range is larger than the number of battery units that have the detected voltage in the normal range. It can also be determined as a disconnection.
  • the disconnection detection circuit 4 determines whether or not the detected voltage of the plurality of battery units 2 input from the voltage detection circuit 3 is in an abnormal range to determine fuse disconnection. In the state where the fuse is disconnected, the battery unit All of the detection voltages of 2 are in an abnormal range. Therefore, the disconnection detection circuit 4 can also determine that the fuse is disconnected by detecting that all the detected voltages of the plurality of battery units 2 to be detected are in the abnormal range.
  • the voltage detection circuit cannot always always correctly detect the voltage of the battery unit due to contact failure of the detected line or erroneous detection due to noise. For example, as shown in FIG.
  • the voltage detecting line of the battery unit 2 may not be able to detect an accurate voltage due to disconnection or poor contact (in the drawing, an X mark). Display).
  • the disconnection detection circuit 4 detects that the detected voltages of the plurality of battery units 2 are in the abnormal range, and determines that the fuse is disconnected. This is because the probability that the voltage detection circuit erroneously detects the voltages of a plurality of battery units at the same time is extremely low.
  • the voltages of a plurality of battery units that are actually in the abnormal range are almost never detected in the normal range. Therefore, in the disconnection detection circuit that determines the blow of the fuse from the detection voltage of the two battery units, if the detection voltage of the two battery units is in the abnormal range, it is determined that the fuse is disconnected, and three or more battery units In the disconnection detection circuit that determines the blow of the fuse from the detection voltage, it is possible to reliably determine the disconnection of the fuse by determining that the fuse is disconnected if the detection voltages of two or more battery units are in the abnormal range.
  • the disconnection detection circuit determines whether or not the fuse is blown from the detection voltage of the odd number of battery units that are three or more, it is determined that the fuse is disconnected if the detection voltages of the two or more battery units are in an abnormal range.
  • the number of battery units whose detection voltage is in the abnormal range is larger than the number of battery units whose detection voltage is in the normal range, it is possible to more reliably determine the fuse disconnection by determining that the fuse is disconnected. .
  • the power supply device in a state where the fuse 19 is blown, the current that should flow through the fuse 19 flows bypassing the fuse voltage dividing circuit 11X. Therefore, as described above, the voltage of the battery unit 2 has a large voltage dividing ratio and is detected by the voltage detection circuit 3 to be extremely low.
  • the power supply device does not necessarily need to connect a fuse voltage dividing circuit in parallel with the fuse. Although not shown, in a power supply device that can directly detect the voltage across the fuse by the voltage detection circuit, it is not necessary to connect a fuse voltage dividing circuit in parallel with the fuse.
  • a power supply device in which the electrical resistance of the fuse is small and the voltage at both ends of the fuse detected as the product of the electrical resistance of the fuse and the current is in a range that can be directly detected by the voltage detection circuit shall be provided with a fuse voltage divider circuit
  • the fuse voltage can be directly detected by the voltage detection circuit.
  • the detection voltage of the battery unit is further reduced when the fuse is disconnected. This is because the electric resistance connected in parallel with the resistance voltage dividing circuit for detecting the voltage of the battery unit is further increased. Therefore, the power supply device of the present invention can detect disconnection of the fuse 19 from the voltage of the battery unit 2 even in the circuit configuration in which the fuse voltage dividing circuit 11X is connected in parallel with the fuse 19, and the fuse voltage in parallel with the fuse. Even in a circuit configuration in which a voltage dividing circuit is not connected, it is possible to detect a fuse disconnection from the voltage of the battery unit.
  • the power supply device transmits this fact to the vehicle side.
  • the vehicle side cannot travel with the traveling battery 1, and therefore, the vehicle is stopped from traveling, or the hybrid vehicle is controlled to travel only with the engine. (vehicle)
  • this power supply device can be used as an in-vehicle battery system.
  • a vehicle equipped with a power supply device an electric vehicle such as a hybrid car or a plug-in hybrid car that runs with both an engine and a motor, or an electric car that runs only with a motor can be used, and it is used as a power source for these vehicles. .
  • FIG. 5 shows an example in which a power supply device is mounted on a hybrid car that travels with both an engine and a motor.
  • a vehicle HV equipped with the power supply device shown in this figure includes an engine 96 and a travel motor 93 that travel the vehicle HV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator that charges a battery of the power supply device 100. 94.
  • the power supply apparatus 100 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the power supply device 100.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the power supply device 100. Note that the power supply device 100 can be charged using an external charging device (not shown).
  • FIG. 6 shows an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor.
  • a vehicle EV equipped with the power supply device shown in this figure includes a traveling motor 93 for traveling the vehicle EV, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges a battery of the power supply device 100. And has.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100.
  • the generator 94 is driven by energy when regeneratively braking the vehicle EV and charges the battery of the power supply device 100.
  • the power supply device 100 can be charged using an external charging device (not shown). (Power storage device for power storage)
  • this power supply device can be used not only as a power source for a moving body such as a vehicle but also as a stationary power storage facility.
  • a power source for households and factories a power supply system that is charged with solar power or midnight power and discharged when necessary, or a street light that is charged with solar power during the day and discharged at night It can also be used as a backup power source for traffic lights that are driven in the event of a power failure.
  • the power supply apparatus 100 shown in this figure forms a battery unit 82 by connecting a plurality of battery packs 81 in a unit shape. Each battery pack 81 has a plurality of battery cells connected in series and / or in parallel.
  • Each battery pack 81 is controlled by a power controller 84.
  • the power supply apparatus 100 drives the load LD after charging the battery unit 82 with the charging power supply CP. For this reason, the power supply apparatus 100 includes a charging mode and a discharging mode.
  • the load LD and the charging power source CP are connected to the power supply device 100 via the discharging switch DS and the charging switch CS, respectively.
  • ON / OFF of the discharge switch DS and the charge switch CS is switched by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power supply controller 84 switches the charging switch CS to ON and the discharging switch DS to OFF to permit charging from the charging power supply CP to the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 turns off the charging switch CS and turns on the discharging switch DS to discharge The mode is switched to permit discharge from the power supply apparatus 100 to the load LD. Further, if necessary, the charge switch CS can be turned on and the discharge switch DS can be turned on to supply power to the load LD and charge the power supply device 100 at the same time.
  • a load LD driven by the power supply apparatus 100 is connected to the power supply apparatus 100 via a discharge switch DS.
  • the power supply controller 84 switches the discharge switch DS to ON, connects to the load LD, and drives the load LD with the power from the power supply apparatus 100.
  • the discharge switch DS a switching element such as an FET can be used. ON / OFF of the discharge switch DS is controlled by the power supply controller 84 of the power supply apparatus 100.
  • the power controller 84 also includes a communication interface for communicating with external devices. In the example of FIG. 7, it is connected to the host device HT according to an existing communication protocol such as UART or RS-232C.
  • Each battery pack 81 includes a signal terminal and a power supply terminal.
  • the signal terminals include a pack input / output terminal DI, a pack abnormality output terminal DA, and a pack connection terminal DO.
  • the pack input / output terminal DI is a terminal for inputting / outputting signals from other pack batteries and the power supply controller 84
  • the pack connection terminal DO is for inputting / outputting signals to / from other pack batteries which are child packs.
  • the pack abnormality output terminal DA is a terminal for outputting the abnormality of the battery pack to the outside.
  • the power supply terminal is a terminal for connecting the battery packs 81 in series and in parallel.
  • the battery units 82 are connected to the output line OL via the parallel connection switch 85 and are connected in parallel to each other.
  • Fuse voltage voltage divider circuit 12 Detecting switch 14 Resistor 14 A Series resistor 14 B Parallel resistor 16 Fuse voltage detection line 17 Voltage input terminal 18 Reference input terminal 19 Fuse 21 Multiplexer 22 Voltage detector 23 A / D converter 24 Arithmetic circuit 81 ... battery Battery 82, battery unit 84, power controller 85, parallel connection switch 93, motor 94, generator 95, DC / AC inverter 96, engine 100, power supply device EV, HV, vehicle LD, load, CP, charging power source; DS ... discharge switch; CS ... charge switch OL ... output line; HT ... host device DI ... pack input / output terminal; DA ... pack abnormal output terminal; DO ... child side pack connection terminal

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Abstract

ヒューズの溶断されない状態においてヒューズ溶断と誤判定されるのを防止し、ヒューズの溶断を確実に検出する電源装置。 電源装置は、複数の電池ユニット２を直列に接続してなる走行用バッテリ１と、走行用バッテリ１と直列に接続してなるヒューズ１９と、ヒューズ１９の一端に接続してなるラインをグランドラインとし、電池ユニット２の電圧を抵抗分圧回路１１で分圧して検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３で検出される検出電圧からヒューズ１９の断線を検出する断線検出回路４を備え、この断線検出回路４が、グランドラインに対してヒューズ１９側に接続される電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定している。さらに、電源装置は、断線検出回路４が、検出する複数の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定している。

Description

電源装置
　本発明は、例えばハイブリッドカーや電気自動車等に搭載されて、車両を走行させるモータに電力を供給する電源装置に関し、とくに、電池と直列に接続しているヒューズの溶断を判定する回路を備える電源装置に関する。
　電池を内蔵する車両用の電源装置は、電池と直列にヒューズを接続している。ヒューズは、電池の過電流で溶断されて、異常に大きな電流を遮断する。ヒューズは、それ自体の発熱で溶断される。このため、電子回路で構成される保護回路のように、回路の故障や機構の故障で電流を遮断できなくなることがなく、電池の過電流を安定して遮断できる特徴がある。
　車両用の電源装置は、電池と直列にヒューズを接続しているので、ヒューズが溶断されると車両を走行させるモータに電力を供給できなくなる。このため、ヒューズが溶断されるとモータによる走行ができなくなる。したがって、この電源装置は、たとえば車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチがオンに切り換えられる毎に、ヒューズの溶断を判定している。ヒューズが溶断されていないことを確認した後、たとえば、車両のモニタに「ＲＥＡＤＹ」の表示をして、車両を正常に走行できる状態としている。
　ヒューズの溶断を検出する回路を備える車両用の電源装置は開発されている。（特許文献１参照）
特開２００８－８６０６９号公報
　特許文献１に記載する電源装置は、直列に接続している電池モジュールの電圧を検出してヒューズの溶断を判定している。この電源装置は、ヒューズの片側をグランドラインとして電池モジュールの電圧を検出するので、ヒューズが溶断される状態と、溶断されない状態とで、検出される電池モジュールの電圧が変化する。したがって、検出電圧が正常な範囲にあるとヒューズが溶断されず、異常な範囲にあるとヒューズが溶断されたと判定できる。
　しかしながら、以上の電源装置は、ヒューズの溶断以外の原因、例えば、電池モジュールの電圧を検出するラインの接触不良等によっても、検出される電池モジュールの電圧が異常な範囲となることがある。したがって、検出電圧からヒューズの溶断を判定する電源装置は、ヒューズの溶断以外の故障とヒューズの故障とを確実に判別できない欠点がある。
　車両用の電源装置は、ヒューズの溶断が判定されると、イグニッションスイッチをオンに切り換えた後も、モニタに「ＲＥＡＤＹ」の表示をせず、車両を走行できない状態とする。車両は、できるかぎり走行できない状態を少なくすることが大切である。それは、車両を走行できない状態が、環境や場所によってはドライバーに著しく弊害を与え、またドライバーの安全を阻害するからである。
　本発明は、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、ヒューズの溶断を確実に検出することで、ヒューズの溶断されない状態において、ヒューズ溶断と誤判定されることがない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、複数の電池ユニット２を直列に接続してなる走行用バッテリ１と、走行用バッテリ１と直列に接続してなるヒューズ１９と、ヒューズ１９の一端に接続してなるラインをグランドラインとし、電池ユニット２の電圧を抵抗分圧回路１１で分圧して検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３で検出される検出電圧からヒューズ１９の断線を検出する断線検出回路４を備え、この断線検出回路４が、グランドラインに対してヒューズ１９側に接続される電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定している。さらに、電源装置は、断線検出回路４が、検出する複数の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定している。
　以上の電源装置は、ヒューズの溶断を確実に検出して、ヒューズの溶断されない状態で誤ってヒューズ溶断と誤判定することがなく、車両の走行をヒューズ溶断の誤判定によって停止することがなく、車両を安全に走行できる特徴を実現する。それは、以上の電源装置が、従来のように、検出電圧が異常範囲にある状態で直ちにヒューズ断線と判定せず、検出される複数の検出電圧が異常範囲にある状態に限ってヒューズ断線と判定するからである。
　さらに、電源装置は、直列に接続している各々の電池ユニットの過充電や過放電を防止するために、複数の電池ユニットの電圧を検出している。したがって、複数の電池ユニットの電圧を検出するために専用の電圧検出回路を設けることなく、既設の電圧検出回路で検出される検出電圧を判定してヒューズの溶断を正確に検出できる。したがって簡単な回路構成としながら、ヒューズ断線を確実に判定できる特徴がある。
　本発明の電源装置は、断線検出回路４が、ふたつ以上の電池ユニット２の電圧を検出し、ふたつ以上の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定し、あるいは３個以上であって奇数個の電池ユニット２の電圧を検出して、異常範囲にある検出電圧の数が正常範囲にある検出電圧よりも多い状態で、ヒューズ断線と判定することができる。
　ふたつ以上の電池ユニットの電圧を検出し、ふたつ以上の検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定する電源装置は、速やかにヒューズ断線を判定できる。それは、ふたつ以上の検出電圧でヒューズ断線を判定できるからである。また、３個以上であって奇数個の電池ユニットの電圧を検出して、異常範囲にある検出電圧の数が正常範囲にある検出電圧よりも多い状態で、ヒューズ断線と判定する電源装置は、多数の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定するので、より正確にヒューズ断線を判定できる特徴がある。
　本発明の電源装置は、電池ユニット２が、１個ないし複数の素電池を直列に接続することができる。
　本発明の電源装置は、電池ユニット２の電池を、リチウムイオン電池とニッケル水素電池のいずれかとすることができる。
　本発明の電源装置は、走行用バッテリ１が車両を走行させるモータに電力を供給する装置とすることができる。
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に示す電源装置のヒューズが溶断されない状態で電池ユニットの電圧を測定する状態を示す図である。 図１に示す電源装置のヒューズが溶断された状態で電池ユニットの電圧を測定する状態を示す図である。 図１に示す電源装置の電池ユニットの電圧を検出するラインが断線した状態を示す図である。 エンジンとモータで走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。 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ブロック図である。 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１に示す車両用の電源装置は、複数の電池ユニット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と直列に接続しているヒューズ１９と、ヒューズ１９の一端に接続しているラインをグランドラインとし、ヒューズ１９と電池ユニット２との接続点８及び電池ユニット２同士の接続点７を測定点として、各々の電池ユニット２の電圧とヒューズ１９の電圧を検出する電圧検出回路３と、電圧検出回路３で検出される検出電圧からヒューズ１９の断線を検出する断線検出回路４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８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。ヒューズ１９は、定格電流よりも大きな電流が流れる状態で溶断されて走行用バッテリ１を過電流から保護する。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は複数の素電池を直列に接続している。
　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個の電池ユニット２を直列に接続している走行用バッテリ１は、２５個の電池ユニット２を接続しているプラス側の電池ブロック１Ａと、２５個の電池ユニット２を接続しているマイナス側の電池ブロック１Ｂに分割し、あるいは２４個の電池ユニットを接続しているプラス側の電池ブロックと、２６個の電池ユニット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１Ａ、１Ｂの電池ユニット２２の電圧は、電圧検出回路３で検出される。
　各々の電池ユニット２は、１個ないし６個の素電池を直列に接続している。１個の素電池からなる電池ユニット２は、素電池をリチウムイオン電池とし、複数の素電池を直列に接続してる電池ユニットは、素電池をニッケル水素電池とする。素電池をニッケル水素電池とする走行用バッテリは、たとえば、５個のニッケル水素電池を直列に接続して電池ユニットとし、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。素電池をニッケル水素電池とする電池ユニットは、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個以上の素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個の電池ユニット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ユニットを直列に接続することができる。１個のリチウムイオン電池からなる電池ユニット２は、各々の電池ユニット２の電圧が検出されて、全ての素電池の過充電や過放電を防止する。
　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、電圧の測定点となる電池ユニット２の接続点７、８をマルチプレクサ２１で切り換えて、測定点の電圧を検出する。
　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１Ａ、１Ｂを接続している。各々の電池ブロック１Ａ、１Ｂとヒューズ１９は、中間の接続点８で接続している。ヒューズ１９の両端と電池ブロック１Ａ、１Ｂとの接続点８は、マイナス側の電池ブロック１Ｂに接続されてグランドラインの電位となる第１の中間接続点８Ａと、プラス側の電池ブロック１Ａに接続している第２の中間接続点８Ｂからなる。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の電池ユニット２は、ヒューズ１９を介して中間の接続点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、電池ユニット２の過充電と過放電を防止するために、各々の電池ユニット２の電圧を検出する。この電源装置は、各々の電池ユニット２の接続点７を測定点として測定点の電圧を検出して、電池ユニット２の電圧を検出する。電圧検出回路３は、全ての接続点７を測定点としてその電圧を検出して、全ての電池ユニット２の電圧を検出する。ただ、電圧検出回路は、必ずしも全ての接続点を測定点としてそ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ユニットをひとつのユニットとして、ユニット間の接続点を測定点としてその電圧を検出して、複数の電池ユニットからなる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個の電池ユニット２を直列に接続しているバッテリは、好ましくは５０個の全ての電池ユニット２の電圧を各々独立して電圧検出回路３で検出し、あるいは２個の電池ユニットを１ユニットとし、２個の電池ユニットのトータル電圧を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。
　検出された電池ユニット２の電圧は、電池ユニット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。
　多数の電池ユニット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、全ての電池ユニット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ユニット２の電気特性が等しく揃っているのではない。とくに、充放電の繰り返し回数が多くなると、各々の電池ユニット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ユニット２は、過充電されやすく、また過放電もされやすくなる。電池ユニット２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ユニット２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、多数の電池ユニット２を直列に接続しているが、全ての電池ユニット２の電圧を検出し、検出する電圧で充放電をコントロールすることで過充電と過放電を防止する。すなわち、車両用の電源装置は、電池ユニット２を保護しながら充放電するために、電池ユニット２の電圧を検出する電圧検出回路３を備えている。
　電圧検出回路３は、ヒューズ１９の一端に接続してなるラインをグランドラインとして、グランドラインに対する接続点７を測定点として電圧を検出し、検出した測定点の電圧差から各々の電池ユニット２の電圧を演算する。図の電源装置は、マイナス側の電池ブロック１Ｂとヒューズ１９との接続点８である第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の基準入力端子１８に接続している。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のグランドラインとなる。ただ、電圧検出回路３のグランド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。
　電池ユニット２の接続点７は電圧の測定点として、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に対する測定点である接続点７の電圧を検出して、各々の電池ユニット２の電圧を演算する。
　さらに、図１に示す電源装置は、ヒューズ１９の他端である第２の中間接続点８Ｂを電圧の測定点として、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は、ヒューズ１９の両端の電圧を検出する。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の両端の電圧を検出する。ヒューズ１９の両端の電圧を検出する電源装置は、走行用バッテリ１に電流を流す状態、すなわち車両を走行させる状態において、電池ユニット２の電圧を演算する状態で、ヒューズ１９の電圧降下を考慮して電池ユニット２の電圧を検出できる。ヒューズの電圧降下を検出しない電源装置では、図１においてプラス側の電池ブロック１Ａの電池ユニット２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ユニット２’の電圧を正確に検出できない。それは、マイナス側電池ユニット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、マイナス側電池ユニット２’に加算されるヒューズ１９の電圧降下を減算でき、マイナス側電池ユニット２’の電圧を正確に検出できる。
　図に示す電源装置は、マイナス側の電池ブロック１Ｂとヒューズ１９との接続点８である第１の中間接続点８Ａに基準接続ライン９を接続してグランドラインとし、プラス側の電池ブロック１Ａとヒューズ１９との接続点８である第２の中間接続点８Ｂにヒューズ１の電圧を検出するヒューズ電圧検出ライン１６を接続している。ただ、電源装置は、プラス側の電池ブロックとヒューズとの接続点である第２の中間接続点に基準接続ラインを接続してグランドラインとし、マイナス側の電池ブロックとヒューズとの接続点である第１の中間接続点にヒューズ電圧検出ラインを接続することもできる。この電源装置は、ヒューズの電圧降下を検出することによって、マイナス側の電池ブロックの電池ユニットであって、最もプラス側に接続している電池ユニットの電圧を正確に検出できる。
　電圧検出回路３は、各々の測定点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２１と、マルチプレクサ２１の出力側に接続している電圧検出部２２とを備える。
　抵抗分圧回路１１は、ふたつの抵抗器１４を直列に接続して、測定点の電圧を分圧してマルチプレクサ２１に入力する。測定点の最高電圧は、マルチプレクサ２１の最高入力電圧よりも高電圧となる。抵抗分圧回路１１は、特定の分圧比で測定点の電圧を降下する。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２１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２１の入力電圧を低くできる。
　抵抗分圧回路１１は、好ましくは、測定点の電圧を数Ｖに降圧してマルチプレクサ２１に入力する。抵抗分圧回路１１が測定点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２２、Ａ／Ｄコンバータ２３を経て、演算回路２４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倍して測定点の電圧とする。
　抵抗分圧回路１１は、各々の測定点に接続される。すなわち、全ての測定点の電圧は、抵抗分圧回路１１で降圧してマルチプレクサ２１に入力される。各々の測定点に接続される抵抗分圧回路１１は、マルチプレクサ２１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、測定点は、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、電池ユニット２の電圧を検出する。電池ユニット２の電圧は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた状態で検出される。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状態でオンに切り換えられる。検出スイッチ１２は、コントロール回路５にコントロールされてオンオフに切り換えられる。検出スイッチ１２をオンに切り換える状態で、電圧検出回路３は順番に測定点の電圧を検出し、検出された電圧から電池ユニット２の電圧を演算する。
　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状態、すなわちイグニッションスイッチをオフとする状態で、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する。
　電圧検出回路３で検出される電池ユニット２の電圧は、コントロール回路５に入力される。コントロール回路５は、電池ユニット２の電圧から走行用バッテリ１を充放電させる最大電流を演算し、演算する最大電流を特定する電流制御信号を車両側に出力する。車両側は、電源装置から入力される電流制御信号に基づいて、走行用バッテリ１を充放電させる電流を制御する。
　さらに、図１の車両用の電源装置は、抵抗分圧回路１１で分圧されて電圧検出回路３で検出される電池ユニット２の検出電圧を断線検出回路４に出力する。断線検出回路４は、電圧検出回路３から入力される電池ユニット２の検出電圧であって、グランドラインに対してヒューズ１９側に接続される電池ユニット２の検出電圧でヒューズ１９の断線を検出する。図に示す電源装置は、マイナス側の電池ブロック１Ｂとヒューズ１９との接続点８である第１の中間接続点８Ａに基準接続ライン９を接続してグランドラインとしているので、このグランドラインに対してヒューズ１９側に接続される電池ユニット２、すなわち、プラス側の電池ブロック１Ａを構成する電池ユニット２の検出電圧からヒューズ１９の断線を検出する。図示しないが、プラス側の電池ブロックとヒューズとの接続点である第２の中間接続点に基準接続ラインを接続してグランドラインとする電源装置は、グランドラインに対してヒューズ側に接続されるマイナス側の電池ブロックを構成する電池ユニットの検出電圧からヒューズの断線を検出する。
　断線検出回路４は、ふたつの電池ユニット２の電圧を検出し、これらの検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定する。ふたつの電池ユニット２の電圧を検出してヒューズ断線を判定する断線検出回路４は、プラス側の電池ブロック１Ａであって、ヒューズ１９に接続している第１の電池ユニット２Ａの検出電圧と、この第１の電池ユニット２Ａに接続している第２の電池ユニット２Ｂの検出電圧からヒューズ断線を判定する。この断線検出回路４は、第１の電池ユニット２Ａと第２の電池ユニット２Ｂのいずれかひとつの検出電圧が異常範囲にあってもヒューズ断線とは判定せず、２個の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定する。
　ヒューズ１９が溶断されない状態と、ヒューズ１９が溶断される状態では、第１の電池ユニット２Ａと第２の電池ユニット２Ｂの検出電圧は変化する。ヒューズ１９が断線されない状態で、電池ユニット２の電圧は抵抗分圧回路１１で正常に分圧して検出されるが、ヒューズ１９が溶断されると抵抗分圧回路１１が正常に電圧を分圧しなくなって、電池ユニット２の電圧は正常に検出されず、正常範囲から外れて異常範囲として検出される。
　図２に示すように、ヒューズ１９が溶断されない状態において、電池ユニット２の電源は図の矢印で示すように、電池ユニット２と抵抗分圧回路１１とヒューズ１９とをループするように流れて、電池ユニット２の電圧は抵抗分圧回路１１で正常に分圧して電圧検出回路３に入力される。ところが、ヒューズ１９が溶断されると、図３の矢印で示すように、電池ユニット２の電流がヒューズ１９を介して流れなくなる。図の電源装置は、ヒューズ１９の電圧を検出するために、ヒューズ電圧を分圧する抵抗分圧回路１１であるヒューズ電圧分圧回路１１Ｘを備えるので、ヒューズ１９が溶断されると、ヒューズ１９をバイパスして、ヒューズ電圧分圧回路１１Ｘを介して流れる状態となる。ヒューズ電圧分圧回路１１Ｘは、ヒューズ１９の電気抵抗に比べて相当に大きい。このため、ヒューズ１９が溶断された状態で、電池ユニット２の電圧を分圧する抵抗分圧回路１１は、このヒューズ電圧分圧回路１１Ｘの抵抗が直列に接続された状態となる。電池ユニット２の電圧を分圧する抵抗分圧回路１１は、ヒューズ１９の電気抵抗をほぼ０Ωとして設計されるので、ヒューズ電圧分圧回路１１Ｘの電気抵抗が直列に接続されると、電池ユニット２の電圧を正常に分圧して電圧検出回路３に入力できなくなる。
　図２において、ヒューズ１９が溶断されない状態で、抵抗分圧回路１１は、電圧検出回路３の入力側と並列に接続される並列抵抗１４Ｂ（Ｒ１）と、電池ユニット２に接続される直列抵抗１４Ａ（Ｒ２）の直列回路で電池ユニット２の電圧を分圧し、分圧比はＲ１／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。ところが、図３に示すように、ヒューズ１９が溶断されると、電池ユニット２に接続される直列抵抗１４Ａ（Ｒ２）と並列抵抗１４Ｂ（Ｒ１）からなる直列回路に、さらにヒューズ電圧分圧回路１１Ｘの並列抵抗１４Ｂ（Ｒ３）と直列抵抗１４Ａ（Ｒ４）が直列に接続された状態となって、電池ユニット２の電圧は、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）の分圧比に分圧されて、電圧検出回路３に入力される。このため、ヒューズ１９が溶断されると電池ユニット２の検出電圧は、正常に検出される状態に比較して極めて低くなる。
　以上の断線検出回路４は、ふたつの電池ユニット２の電圧を検出して、これらの検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定する。ただし、断線検出回路４は、３個以上の電池ユニット２の検出電圧を検出して、２個以上の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定することもできる。また、３個以上であって奇数個の電池ユニットの電圧を検出して、検出電圧が異常範囲にある電池ユニットの数が検出電圧を正常範囲とする電池ユニットの数よりも多い状態で、ヒューズ断線と判定することもできる。
　断線検出回路４は、電圧検出回路３から入力される複数の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にあるかどうかを判別してヒューズ断線を判定するが、ヒューズが断線した状態においては、電池ユニット２の検出電圧は全てが異常範囲となる。したがって、断線検出回路４は、検出する複数の電池ユニット２の検出電圧が全て異常範囲であることを検出して、ヒューズ断線と判定することもできる。ただ、電圧検出回路は、検出するラインの接触不良やノイズによる誤検出等により、電池ユニットの電圧を常に正しく検出できるとは限らない。例えば、図４に示すように、ヒューズ１９が溶断されない状態であっても、電池ユニット２の電圧を検出するラインが断線や接触不良等により正確な電圧を検出できないこともある（図において×印で表示）。これにより、実際には正常範囲にあるはずの電圧が異常範囲に検出されたり、反対に異常範囲にあるはずの電圧が正常範囲に検出される可能性が皆無とはいえない。したがって、断線検出回路４は、複数の電池ユニット２の検出電圧が異常範囲にあることを検出して、ヒューズ断線と判定する。それは、電圧検出回路が、同時に複数の電池ユニットの電圧を誤検出する確率が極めて低いからである。とくに、実際には異常範囲にある複数の電池ユニットの電圧が、正常範囲に検出されることは皆無に等しい。したがって、２個の電池ユニットの検出電圧からヒューズの溶断を判定する断線検出回路においては、２個の電池ユニットの検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定し、３個以上の電池ユニットの検出電圧からヒューズの溶断を判定する断線検出回路においては、２個以上の電池ユニットの検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定することで、ヒューズの断線を確実に判定できる。さらに、３個以上であって奇数個の電池ユニットの検出電圧からヒューズの溶断を判定する断線検出回路においては、２個以上の電池ユニットの検出電圧が異常範囲にあるとヒューズ断線と判定することもできるが、検出電圧が異常範囲にある電池ユニットの数が、検出電圧を正常範囲とする電池ユニットの数よりも多い状態でヒューズ断線と判定することで、ヒューズの断線をより確実に判定できる。
　図１ないし図３に示す電源装置は、ヒューズ１９と並列にヒューズ電圧分圧回路１１Ｘを接続している。この電源装置は、ヒューズ１９が溶断される状態では、ヒューズ１９に流れるはずの電流がヒューズ電圧分圧回路１１Ｘにバイパスして流れる。したがって、前述したように、電池ユニット２の電圧は大きな分圧比となって電圧検出回路３で著しく低く検出される。電源装置は、必ずしもヒューズと並列にヒューズ電圧分圧回路を接続する必要はない。図示しないが、電圧検出回路でヒューズの両端の電圧を直接に検出できる電源装置にあっては、ヒューズと並列にヒューズ電圧分圧回路を接続する必要がない。ヒューズの電気抵抗が小さく、ヒューズの電気抵抗と電流との積として検出されるヒューズの両端の電圧が、電圧検出回路で直接に検出できる範囲にある電源装置は、ヒューズ電圧分圧回路を設けることなく、ヒューズ電圧を電圧検出回路で直接に検出できる。この電源装置は、ヒューズが断線する状態では、電池ユニットの検出電圧はさらに小さくなる。それは、電池ユニットの電圧を検出する抵抗分圧回路と並列に接続される電気抵抗がさらに大きくなるからである。したがって、本発明の電源装置は、ヒューズ１９と並列にヒューズ電圧分圧回路１１Ｘを接続する回路構成においても、電池ユニット２の電圧からヒューズ１９の断線を検出でき、また、ヒューズと並列にヒューズ電圧分圧回路を接続しない回路構成においても、電池ユニットの電圧からヒューズ断線を検出できる。
　電源装置は、ヒューズ断線が検出されると、このことを車両側に伝送する。車両側は、この状態になると走行用バッテリ１で走行できないので、車両の走行を停止し、あるいはハイブリッドカーにあってはエンジンのみで走行するように制御する。
（車両）
　上述の通り、この電源装置は車載用のバッテリシステムとして利用できる。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カーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車等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。
　図５に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカー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９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３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９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３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９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６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。なお、電源装置１００は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
　また図６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９３と、このモータ９３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９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４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。なお、電源装置１００は、図示しない外部充電装置を用いて充電することも可能である。
（蓄電用電源装置）
　さらに、この電源装置は、車両などの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、太陽光発電の電力や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光発電の電力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等にも利用できる。このような例を図７に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
　電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４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７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ＨＴ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。
　各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
　　１…走行用バッテリ　　　　　　１Ａ…電池ブロック
　　　　　　　　　　　　　　　　　１Ｂ…電池ブロック
　　２…電池ユニット　　　　　　　２Ａ…第１の電池ユニット
　　　　　　　　　　　　　　　　　２Ｂ…第２の電池ユニット
　　　　　　　　　　　　　　　　　２’…マイナス側電池ユニット
　　３…電圧検出回路
　　４…断線検出回路
　　５…コントロール回路
　　７…接続点
　　８…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　　　　　　１１Ｘ…ヒューズ電圧分圧回路
　１２…検出スイッチ
　１４…抵抗器　　　　　　　　　１４Ａ…直列抵抗
　　　　　　　　　　　　　　　　１４Ｂ…並列抵抗
　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…マルチプレクサ
　２２…電圧検出部
　２３…Ａ／Ｄコンバータ
　２４…演算回路
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
１００…電源装置
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…子側パック接続端子

Claims (5)

  1. 　複数の電池ユニット(2)を直列に接続してなる走行用バッテリ(1)と、走行用バッテリ(1)と直列に接続してなるヒューズ(19)と、ヒューズ(19)の一端に接続してなるラインをグランドラインとし、電池ユニット(2)の電圧を抵抗分圧回路(11)で分圧して検出する電圧検出回路(3)と、電圧検出回路(3)で検出される検出電圧からヒューズ(19)の断線を検出する断線検出回路(4)を備え、
    　前記断線検出回路(4)が、グランドラインに対してヒューズ(19)側に接続される電池ユニット(2)の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定するようにしてなる電源装置であって、
    　前記断線検出回路(4)が、検出される複数の電池ユニット(2)の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定するようにしてなる電源装置。
  2. 　前記断線検出回路(4)が、ふたつ以上の電池ユニット(2)の電圧を検出し、ふたつ以上の検出電圧が異常範囲にある状態でヒューズ断線と判定し、あるいは３個以上であって奇数個の電池ユニット(2)の電圧を検出して、異常範囲にある検出電圧の数が正常範囲にある検出電圧よりも多い状態で、ヒューズ断線と判定する請求項１に記載される電源装置。
  3. 　前記電池ユニット(2)が、１個ないし複数の素電池を直列に接続してなる請求項１または２に記載される電源装置。
  4. 　前記電池ユニット(2)の電池がリチウムイオン電池とニッケル水素電池のいずれかである請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
  5. 　走行用バッテリ(1)が車両を走行させるモータに電力を供給する装置である請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
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