JP2008189065A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の回路構成を簡単にして、走行用電源を構成するセルの電圧や残容量を演算する。
【解決手段】車両用の電源装置は、複数のセル３を直列接続している複数の電源ユニット２からなる走行用電源１と、各電源ユニット２に接続している複数の電圧検出ブロック４と、複数の電圧検出ブロック４に切換回路５を介して接続しているメインＭＰＵ６と、走行用電源１の電流を検出する電流検出回路７とを備える。電圧検出ブロック４は、マルチプレクサ１０とＡ／Ｄコンバータ１１とサブＭＰＵ１２とを備え、セル電圧またはユニット電圧を検出して、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に出力する。メインＭＰＵ６は、切換回路５で通信回線８を切り換えて、各電圧検出ブロック４から伝送される電圧情報を検出し、入力されるセル電圧またはユニット電圧と、走行用電源１の電流値からセル３又は電源ユニット２の残容量を演算し、走行用電源１の電流をコントロールする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池やコンデンサ等のセルを直列に接続している複数の電源ユニットを直列接続して出力電圧を高くしている走行用電源を備える自動車用の電源装置に関する。

車両用の電源装置は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池を直列に接続して高電圧の走行用電源としている。電動車両に使用される電源装置は、走行用のモータに所定の電力を供給できるように出力電圧を１００〜３５０Ｖ程度と高くしている。出力電圧を高くするために、多数の電池を直列に接続している。たとえば、ニッケル水素電池の電源装置は、５セル又は６セルの電池を直列接続してひとつのモジュールとし、さらにこれを多数に直列接続して、出力電圧を高くしている。

このような電源装置においては、常に安定した出力を得るために各々の電池の状態を監視しておく必要がある。かかる電池状態の監視は、走行用電源全体の出力電圧のみでなく、各々のセルの電圧と残容量の両方を検出している。電池の残容量は放電できる容量であって、車両用の電源装置にあっては、最大放電容量の約５０％を中心とする所定の範囲に設定される。各々のセルの電圧を検出し、さらに電圧と電流から残容量を演算する電源装置にあっては、各種演算をバッテリＥＣＵにて集中的に行うようになっているため、バッテリＥＣＵの負荷が多大となるなど問題点が多い。また、ひとつのバッテリＥＣＵが全てのセルの状態を検出するので、各々のセルを独立して正確に検出するのが難しい。

また、各々のセルの電圧を考慮しながら残容量を独立して演算すると、ますますバッテリＥＣＵの負荷が増加する。さらに、各々のセルの電圧を電圧検出回路で検出する電源装置は、各々の電圧検出回路のリード線をバッテリＥＣＵに接続する必要がある。電圧検出回路は、各々のセルに接続しているので高電位となる。このため、事故等で電源装置が破損されるときに高電圧のリード線に大電流が流れる欠点がある。

本出願人は、このような欠点を解決する電源装置として、図１に示す電源装置を開発した。（特許文献１参照）
特許文献１に記載される自動車用の電源装置は、複数の電源ユニット９２を直列に接続している走行用電源と、走行用電源を構成している各々の電源ユニット９２に接続している複数の電池状態検出回路９４と、各々の電池状態検出回路９４に外部通信バス９８を介して接続しているバッテリＥＣＵ９６とを備える。各々の電池状態検出回路９４は、電源ユニット９２の電池電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、電圧検出器で検出した電圧から電源ユニットの状態を検出するユニット演算回路と、ユニット演算回路で検出された分割ユニットの状態を外部通信バス９８を介してバッテリＥＣＵ９６に伝送する通信回路を備える。電池状態検出回路９４は、ユニット演算回路で各々の電源ユニット９２の状態を検出し、検出された電源ユニット９２の状態を外部通信バス９８を介してバッテリＥＣＵ９６に伝送する。
特開２００３−４７１１１号公報

図１の電源装置は、走行用電源を構成する各々のセルの電圧や残容量を、複数の電池状態検出回路で検出するので、バッテリＥＣＵの演算負荷を軽くできる。ただ、この構造の電源装置は、複数の電池状態検出回路をバスラインを介してバッテリＥＣＵに接続するので、各々の電圧検出ブロックとバッテリＥＣＵとの通信回線が煩雑になり、また、ひとつのバスラインで各々の電圧検出ブロックを制御することから、タイミングの設定も複雑になる欠点がある。さらに、この電源装置は、各々の電池状態検出回路で各々のセルの残容量を演算することから、各々の電池状態検出回路が電池に流れる電流と各々のセル電圧を検出し、検出した電流と電圧から残容量を演算するので、各々の電池状態検出回路の回路構成が複雑になり、また複雑な演算をして残容量を検出するので、複数の電池状態検出回路のコストが高くなり、しかも高価な電池状態検出回路を複数に装備することから、電源装置全体の製造コストが高くなる欠点がある。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、全体の回路構成を簡単にして製造コストを低減して、走行用電源を構成するセルの電圧や残容量を演算でき、さらに複数の電圧検出ブロックを装備しながら、複雑なバスラインを必要とせず、電圧検出ブロックとメインＭＰＵとの通信回線をも簡単な回線にできる車両用の電源装置提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、充電できる複数のセル３を直列に接続してなる複数の電源ユニット２を直列に接続している走行用電源１と、この走行用電源１を構成してなる各々の電源ユニット２に接続してなる複数の電圧検出ブロック４、２４と、複数の電圧検出ブロック４、２４に切換回路５を介して接続してなるメインＭＰＵ６と、このメインＭＰＵ６に接続されて走行用電源１の電流を検出してメインＭＰＵ６に電流信号を出力する電流検出回路７とを備える。電圧検出ブロック４、２４の各々は、電源ユニット２を構成するセル３のセル電圧を検出する測定点９を切り換えて出力するマルチプレクサ１０と、このマルチプレクサ１０から出力される電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、このＡ／Ｄコンバータ１１を制御すると共に、Ａ／Ｄコンバータ１１から出力される電圧信号が入力され、さらに、電源ユニット２の電圧情報を通信回線８に出力するサブＭＰＵ１２とを備える。電源装置は、各々の電圧検出ブロック４、２４が電源ユニット２を構成するセル３のセル電圧、または電源ユニット２の電圧であるユニット電圧を検出すると共に、この電圧情報を通信回線８を介してメインＭＰＵ６に出力し、メインＭＰＵ６は切換回路５でもって通信回線８を切り換えて、各々の電圧検出ブロック４、２４から伝送される電圧情報を検出し、さらに電圧検出ブロック４、２４から入力されるセル電圧またはユニット電圧と、電流検出回路７で検出する走行用電源１の電流値からセル３または電源ユニット２の残容量を演算し、セル３または電源ユニット２の残容量と電圧から走行用電源１の電流をコントロールする。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、各々の電圧検出ブロック４、２４がセル電圧またはユニット電圧に加えて、電源ユニット２を構成するセル３のセル電圧の平均電圧と、電源ユニット２を構成するセル３の最低セル電圧と、電源ユニット２を構成するセル３の最高セル電圧のいずれかをメインＭＰＵ６に出力する。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電圧検出ブロック４、２４が検出するセル電圧を、ひとつのセル３の電圧又は複数のセルを直列に接続しているセルモジュールの電圧のいずれかとしている。

本発明の請求項４の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、メインＭＰＵ６に、全ての電圧検出ブロック４に電圧検出を開始する開始トリガーを同時又は順番に出力するトリガー発生器１５を接続しており、各々の電圧検出ブロック４が開始トリガーを検出して、セル電圧の検出を開始する。

本発明の請求項５の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、各々の電圧検出ブロック２４に、電圧検出ブロック２４に接続される電源ユニット２から電源電力を供給し、または絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電源電力を供給している。

本発明の請求項６の車両用の電源装置は、請求項５の構成に加えて、電圧検出ブロック２４が、電圧検出ブロック２４の電源回路２６に起動トリガーを出力してする起動トリガー発生器２５を備えており、電源回路２６が起動トリガーを検出して電圧検出ブロック２４を動作状態とする。さらに、この起動トリガー発生器２５は、電圧検出を開始する開始トリガーをサブＭＰＵ１２に出力する。

本発明の請求項７の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電圧検出ブロック４、２４が検出した電圧を記憶するバッファメモリ１６を備える。

本発明の請求項８の車両用の電源装置は、請求項１の構成に加えて、電源ユニット２を構成するセル３が、充電できる電池又はコンデンサのいずれかである。

本発明の車両用の電源装置は、全体の回路構成を簡単にして製造コストを低減しながら、走行用電源を構成するセルの電圧や残容量を演算できる特徴がある。それは、本発明の電源装置が、メインＭＰＵでセルの電圧を検出することなく、複数の電圧検出ブロックでもってセル電圧またはユニット電圧を検出し、さらに、複雑な演算を必要とするセルや電源ユニットの残容量を電圧検出ブロックで処理することなく、メインＭＰＵで処理するからである。この回路構成によると複数に設ける電圧検出ブロックの回路構成を簡単にして低コストにできる。複数の電圧検出ブロックを低コストにできることから、電源装置全体の製造コストを低減できる。また、電圧検出ブロックは、電源ユニットのセル電圧またはユニット電圧のみを検出してメインＭＰＵに伝送し、しかも電圧検出ブロックから出力される通信回線を切換回路で切り換えてメインＭＰＵに伝送するので、複数の電圧検出ブロックとメインＭＰＵとを接続する通信回線を簡単にして、通信回線の製造コストも低減できる。さらに、各々のセルの残容量、または電源ユニットの残容量をメインＭＰＵで演算することから、残容量の演算に必要な電流検出信号をひとつのメインＭＰＵにのみ入力して残容量を演算でき、電流検出回路を簡単にできることからも全体の製造コストを低減できる。また、メインＭＰＵはひとつであるから、処理能力に優れた高価なＭＰＵを使用して残容量を演算しても、電圧検出ブロックのように複数個は使用しないので、全体のコストが高くなることがない。

さらに、本発明の車両用の電源装置は、複数の電圧検出ブロックを装備して、電圧検出ブロックからメインＭＰＵに信号を伝送しながら、電圧検出ブロックとメインＭＰＵとを複雑なバスラインで接続せず、電圧検出ブロックとメインＭＰＵとの通信回線を簡単にできる。それは、電圧検出ブロックからは電圧信号をメインＭＰＵに伝送し、残容量の情報を伝送する信号をメインＭＰＵに伝送する必要がなく、またメインＭＰＵと複数の電圧検出ブロックとを切換回路を介して接続するからである。

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車両用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、電気自動車等に用いられる本発明の一実施例の電源装置の回路図を示す。この図の電源装置は、複数の電源ユニット２を直列に接続している走行用電源１と、この走行用電源１を構成してなる各々の電源ユニット２に接続してなる複数の電圧検出ブロック４と、複数の電圧検出ブロック４に切換回路５を介して接続しているメインＭＰＵ６と、このメインＭＰＵ６に接続されて走行用電源１の電流を検出してメインＭＰＵ６に電流信号を出力する電流検出回路７とを備える。

図２の電源装置は、直列に接続している複数の電源ユニット２で走行用電源１を構成する。電源ユニット２は、複数のセル３を直列に接続している。電源ユニット２を構成するセル３は、電池又はコンデンサである。さらに、セル３は、ひとつ又は複数の電池やコンデンサで構成される。複数の電池又はコンデンサを直列に接続してなるセル３は、複数の電池やコンデンサを接続してセルモジュールとしている。電池を直列に接続している電源モジュールは、複数の素電池を直列に接続して製作される。

走行用電源１は、複数のセル３を直列に連結している。走行用電源１の出力電圧は、セル３の数で調整する。走行用電源１の出力電圧は、自動車に要求される出力により最適電圧に設定され、たとえば１００〜３００Ｖの範囲に設定される。セル３の電池は、５〜７Ａｈのニッケル−水素電池である。ただ、セルの電池は、容量をこの値に特定せず、これよりも大きくあるいは小さくすることができる。また、電池のセルには、リチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等の全ての二次電池を使用できる。さらに、セルにはコンデンサも使用できる。

電源装置は、直列に接続している複数の電源ユニット２で走行用電源１を構成している。各々の電源ユニット２は、直列に接続している複数のセル３で構成される。ひとつの電池やコンデンサをひとつのセル３とする電源装置は、最も正確に各々のセル３の状態を検出できる。ひとつの電池やコンデンサをひとつのセル３として電圧や残容量を検出するからである。ただし、セルは、複数の電池やコンデンサで構成することができる。

各々の電源ユニット２は、別々の電圧検出ブロック４に接続されており、各電源ユニット２を構成するセル３の電圧、または電源ユニット２のトータル電圧であるユニット電圧が、各々の電圧検出ブロック４で検出される。図２の電源装置は、４組の電源ユニット２を直列に接続して走行用電源１とするので、４組の電圧検出ブロック４を備え、各々の電圧検出ブロック４が各々の電源ユニット２のユニット電圧、または各々のセル３のセル電圧を検出する。

各々の電圧検出ブロック４は、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に接続される。メインＭＰＵ６には通信回線８を介して複数の電圧検出ブロック４を接続するので、メインＭＰＵ６は入力側に通信回路１７を介して切換回路５を設けており、この切換回路５で通信回線８を切り換えて、各々の電圧検出ブロック４を順番にメインＭＰＵ６に接続する。すなわち、切換回路５は、電圧検出ブロック４を順番に切り換えて、各々の電圧検出ブロック４で検出する各電源ユニット２のユニット電圧や各々のセル３のセル電圧である電圧情報をメインＭＰＵ６に伝送する。切換回路５が通信回線８を切り換えるタイミングは、メインＭＰＵ６で制御される。メインＭＰＵ６の入力側に接続される通信回路１７は、サブＭＰＵ１２とメインＭＰＵ６とを通信回線８で接続するためのインターフェース回路である。

図３の電圧検出ブロック４は、電源ユニット２を構成する各々のセル３の電圧を検出する測定点９を切り換えて出力するマルチプレクサ１０と、このマルチプレクサ１０から出力される電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、このＡ／Ｄコンバータ１１を制御すると共に、Ａ／Ｄコンバータ１１から出力される電圧信号が入力され、さらに、電源ユニット２の電圧情報を通信回線８に出力するサブＭＰＵ１２とを備える。

マルチプレクサ１０は、コントロール回路１３を介してサブＭＰＵ１２に制御され、コントロール回路１３から入力される制御信号でもって測定点９を順番に切り換えてＡ／Ｄコンバータ１１に出力する。コントロール回路１３は、サブＭＰＵ１２から出力されるトリガー信号で、マルチプレクサ１０を順番に切り換えるタイミングの制御信号を出力する。コントロール回路１３がマルチプレクサ１０を切り換えるタイミングは、Ａ／Ｄコンバータ１１が測定点９の電圧を検出するサンプリング周期に同期している。

サブＭＰＵ１２は、コントロール回路１３を介してマルチプレクサ１０を制御し、さらにＡ／Ｄコンバータ１１を制御して、各々の測定点９の電圧を順番に検出する。サブＭＰＵ１２は、測定点９の電圧差を演算して各々のセル電圧を検出し、あるいは、電源ユニット２全体のトータル電圧であるユニット電圧を検出する。さらに、サブＭＰＵ１２は、検出した各々のセル電圧、またはユニット電圧を電源ユニット２の電圧情報として、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に出力する。さらに、サブＭＰＵ１２は、セル電圧やユニット電圧である電圧情報に加えて、電源ユニット２を構成するセル３のセル電圧の平均電圧を演算し、また、電源ユニット２を構成するセル３の最低セル電圧と最高セル電圧のいずれかを検出して、これらの電圧を電源ユニット２のセル情報として、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に出力することもできる。

電圧検出ブロック４は、検出した電圧を記憶するバッファメモリ１６を備えている。バッファメモリ１６は、サブＭＰＵ１２に接続されており、検出した電圧データを記憶すると共に、記憶される電圧データをサブＭＰＵ１２を介してメインＭＰＵ６に伝送する。さらに、電圧検出ブロック４は、検出したセル電圧などのデジタル信号を通信回線８に通信する通信回路１４を備えている。通信回路１４は、サブＭＰＵ１２とメインＭＰＵ６とを通信回線８で接続するためのインターフェース回路である。通信回路１４から出力される信号は、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に伝送される。また、通信回路１４は、メインＭＰＵ６から入力される信号をサブＭＰＵ１２に伝送する。

図２の電源装置は、メインＭＰＵ６がセル３の残容量を演算するために、走行用電源１に流れる電流を検出する電流検出回路７を備える。この電流検出回路７は、走行用電源１に流れる電流を、電流検出抵抗であるシャント抵抗の両端電圧を測定することにより検出し、検出する電流信号をデジタル信号に変換してメインＭＰＵ６に入力する。なお、電流検出回路は、シャント抵抗に代えて、ホール素子等、電流値を測定することができる素子を用いても良い。この電源装置は、メインＭＰＵ６でもって、電流検出回路７から入力されるデジタル信号と、電圧検出ブロック４から通信回線８を介して伝送される電圧情報から、各セル３の残容量、または電源ユニット２全体の残容量を演算する。セル３の残容量、または電源ユニット２の残容量は、電池やコンデンサに流れる充放電の電流を積算して演算される。走行用電源１は、全てのセル３を直列に接続しているので、全てのセル３に同じ電流が流れる。したがって、電流は各々のセル３で検出する必要がなく、ひとつの検出値をメインＭＰＵ６に伝送して、全てのセル３の残容量の演算できる。

残容量は、充電容量から放電容量を減算して演算される。充電容量は、充電電流の積算値と充電効率の積で演算され、放電容量は放電電流の積算値と放電効率の積で演算される。全てのセル３は直列に接続されて同じ電流が流れるが、各々のセル３の残容量は必ずしも一致しない。とくに、残容量を％で表示する相対残容量は、劣化するにしたがって変動する。最大充電容量が変化して相対残容量を変化させるからである。相対残容量は、残容量／最大充電容量の比率で演算される。したがって、仮にいずれかひとつの電源ユニットの最大充電容量が他のものに比較して半分に減少すると、演算される相対残容量は２倍になる。

さらに、セル３を電池とする走行用電源１は、相対残容量が１００％を越えるセルがさらに充電されると過充電されて電池を著しく劣化させる。また、相対残容量が０％になったセルを放電しても電池を過放電させて著しく劣化させる。電池２の劣化をできるかぎり少なくするために、全てのセル３は過充電と過放電が阻止されなければならない。メインＭＰＵ６は、セル３の相対残容量が０〜１００％の範囲を越えないように、好ましくは２０〜８０％、さらに好ましくは３０〜７０％の範囲で充放電させる。ただ、メインＭＰＵ６は、セル３の残容量を補正するために必要なとき、あるいは電池のメモリ効果を解消するために必要なときに限って、残容量が０になるまで放電し、あるいは満充電されるまで充電する。

電源ユニット２は、セル３を完全に放電させると電圧が低下する。したがって、メインＭＰＵ６は、セル３の電圧が設定電圧まで低下すると、充放電電流の積算値から演算した残容量を完全に放電された残容量が０の状態と補正する。また、セル３が満充電されるとセル電圧が設定電圧まで上昇し、あるいは、セルをニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とする電源ユニットにあっては、セルのピーク電圧が−ΔＶ低下する。リチウムイオン電池とするセルは、電池電圧が設定電圧まで上昇したことを検出して満充電と判定する。電池が満充電されると相対残容量を１００％と補正し、あるいはそのときに演算された残容量（Ａｈ）を最大充電容量と補正する。このように、電池の残容量が０または１００％になったことを検出して、残容量を補正すると極めて正確に残容量を補正できる。また、セルをリチウムイオン二次電池とする電源ユニットは、セルの電圧からも残容量を検出できる。したがって、セルをリチウムイオン二次電池とする電源装置は、セル電圧と充放電の電流の両方から演算して残容量をより正確に演算できる。このようにして残容量を演算するメインＭＰＵ６は、セル電圧で検出される電圧残容量と、充放電の電流から演算される電流残容量の両方を平均し、あるいはセル電圧によって電圧残容量と電流残容量の重みを変化させて残容量を演算し、あるいはセル電圧、電圧残容量、電流残容量から残容量を演算するテーブルを記憶して、このテーブルから残容量を演算して正確に検出する。

さらに、メインＭＰＵ６は、充放電サイクルの回数、充放電電流のトータル値、あるいは電源装置の使用状態等から補正してセル３の残容量を補正することもできる。このメインＭＰＵ６は、残容量を所定の容量となるまで充電したり放電させることなく、演算した残容量を補正できる特長がある。メインＭＰＵ６で演算された残容量は、相対残容量として、あるいはＡｈで表される容量で特定される。

メインＭＰＵ６は、電流検出回路７と電圧検出ブロック４でもって、互いに同期して、電流と電圧を検出する。ただし、本明細書において、電流と電圧を同期して検出するとは、必ずしも電流と電圧とを全く同一のタイミングで検出する状態のみでなく、電圧や電流の変化をほぼ無視できる範囲、たとえば電流や電圧の変化が１０％以下となるタイミングにずれて電流と電圧を検出する状態も含む意味に使用する。図２の電源装置は、メインＭＰＵ６から出力される制御信号で、電圧検出ブロック４が電圧を検出するタイミングを特定するトリガー信号を出力するトリガー発生器１５を備える。トリガー発生器１５は、メインＭＰＵ６から入力される制御信号でもって、電圧検出ブロック４が各々の測定点９の信号を順番に切り換えて検出するトリガー信号を電圧検出ブロック４に出力する。図２のトリガー発生器１５は、全ての電圧検出ブロック４に、電圧検出を開始する開始トリガーを同時又は順番に出力する。図３の電圧検出ブロック４は、トリガー発生器１５から入力される開始トリガーであるトリガー信号をサブＭＰＵ１２に入力する。サブＭＰＵ１２は、入力されるトリガー信号でコントロール回路１３を制御し、コントロール回路１３でマルチプレクサ１０とＡ／Ｄコンバータ１１を制御して、電流検出回路７が電流を検出するタイミングに同期して、測定点９の電圧を検出する。図３の電圧検出ブロック４は、トリガー発生器１５から入力されるトリガー信号をサブＭＰＵ１２に入力するが、このトリガー信号はコントロール回路に入力し、コントロール回路に入力されるトリガー信号でマルチプレクサとＡ／Ｄコンバータを制御して、電流検出回路が電流を検出するタイミングに同期して、測定点の電圧を検出することもできる。

さらに、図４の電圧検出ブロック２４は、起動トリガー発生器２５を備えている。この起動トリガー発生器２５は、図３のトリガー発生器１５と同じように、メインＭＰＵ６から入力される制御信号に制御されて、電圧検出を開始する開始トリガーであるトリガー信号をサブＭＰＵ１２に出力する。サブＭＰＵ１２は、入力されるトリガー信号でコントロール回路１３を制御し、コントロール回路１３でマルチプレクサ１０とＡ／Ｄコンバータ１１を制御して、電流検出タイミングに同期して、測定点９の電圧を検出する。さらに起動トリガー発生器２５は、電圧検出ブロック２４の電源回路２６も制御し、メインＭＰＵ６からの制御信号で電源回路２６の動作状態も制御する。すなわち、起動トリガー発生器２５は、メインＭＰＵ６からの制御信号で電圧検出ブロック２４の電源回路２６に起動トリガーを出力し、この起動トリガーで電圧検出ブロック２４を動作状態とする。この電圧検出ブロック２４は、セル電圧を検出する必要がない状態で、電源回路２６をオフ状態に制御して、無駄な電力消費を削減する。

図４に示す電圧検出ブロック２４は、接続される電源ユニット２から電源電力を供給している。電源ユニット２の電圧は、たとえば、電源回路２６であるＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して、サブＭＰＵ１２に供給することができる。この回路構成によると、電源ユニット２の電圧が高くても、サブＭＰＵ１２に最適電圧として供給できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータには、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、１次側と２次側とを絶縁しながらサブＭＰＵ１２に電源電力を供給できる。

以上の電源装置は、以下のようにして、走行用電源１を構成するセル３の電圧や残容量を検出する。
（１）メインＭＰＵ６が、切換回路５でもって入力側を電圧検出ブロック２４の通信回線８に接続する。
（２）メインＭＰＵ６が、走行用電源１の電流を検出すると共に、この電流を検出するタイミングに同期して各々の電圧検出ブロック４、２４がセル３の電圧を検出するように、制御信号をトリガー発生器１５又は起動トリガー発生器２５に出力する。トリガー発生器１５や起動トリガー発生器２５から出力されるトリガー信号がＡ／Ｄコンバータ１１とマルチプレクサ１０に入力され、マルチプレクサ１０は順番に測定点９を切り換え、Ａ／Ｄコンバータ１１で測定点９の電圧をデジタル信号に変換してサブＭＰＵ１２に入力する。各々の電圧検出ブロック４、２４は、同時にマルチプレクサ１０とＡ／Ｄコンバータ１１を切り換えて、測定点９の電圧を検出する。
（３）サブＭＰＵ１２は、入力される測定点９の電圧から、セル電圧またはユニット電圧を演算し、これらの電圧を電源ユニット２の電圧情報として、通信回線８を介してメインＭＰＵ６に出力する。さらに、サブＭＰＵ１２は、セル３の平均電圧、セル３の最低セル電圧や最高セル電圧等を演算して、これらの電圧をセル情報としてメインＭＰＵ６に出力することもできる。
（４）メインＭＰＵ６は、切換回路５を順番に切り換えて、各々の電圧検出ブロック４、２４が検出した、各々の電源ユニット２の電圧情報であるセル電圧またはユニット電圧を検出する。
（５）メインＭＰＵ６は、各々の電圧検出ブロック４、２４から順番に入力される電圧情報と、電流検出回路７から入力される電流信号から、各々の電源ユニット２のセル３または電源ユニット２の電圧や残容量を演算し、演算した結果から走行用電源１を充放電する電流をコントロールする。

従来の自動車用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車両用の電源装置のブロック図である。 電圧検出ブロックの一例を示すブロック図である。 電圧検出ブロックの他の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１…走行用電源
２…電源ユニット
３…セル
４…電圧検出ブロック
５…切換回路
６…メインＭＰＵ
７…電流検出回路
８…通信回線
９…測定点
１０…マルチプレクサ
１１…Ａ／Ｄコンバータ
１２…サブＭＰＵ
１３…コントロール回路
１４…通信回路
１５…トリガー発生器
１６…バッファメモリ
１７…通信回路
２４…電圧検出ブロック
２５…起動トリガー発生器
２６…電源回路
９２…電源ユニット
９４…電池状態検出回路
９６…バッテリＥＣＵ
９８…外部通信バス

Claims (8)

1. 充電できる複数のセル(3)を直列に接続してなる複数の電源ユニット(2)を直列に接続している走行用電源(1)と、この走行用電源(1)を構成してなる各々の電源ユニット(2)に接続してなる複数の電圧検出ブロック(4)、(24)と、複数の電圧検出ブロック(4)、(24)に切換回路(5)を介して接続してなるメインＭＰＵ(6)と、このメインＭＰＵ(6)に接続されて前記走行用電源(1)の電流を検出してメインＭＰＵ(6)に電流信号を出力する電流検出回路(7)とを備え、
   前記電圧検出ブロック(4)、(24)の各々は、前記電源ユニット(2)を構成するセル(3)のセル電圧を検出する測定点(9)を切り換えて出力するマルチプレクサ(10)と、このマルチプレクサ(10)から出力される電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ(11)と、このＡ／Ｄコンバータ(11)を制御すると共に、Ａ／Ｄコンバータ(11)から出力される電圧信号が入力され、さらに、電源ユニット(2)の電圧情報を通信回線(8)に出力するサブＭＰＵ(12)とを備え、
   各々の電圧検出ブロック(4)、(24)が、電源ユニット(2)を構成するセル(3)のセル電圧、または電源ユニット(2)の電圧であるユニット電圧を検出すると共に、この電圧情報を通信回線(8)を介してメインＭＰＵ(6)に出力し、メインＭＰＵ(6)は切換回路(5)でもって通信回線(8)を切り換えて、各々の電圧検出ブロック(4)、(24)から伝送される電圧情報を検出し、さらに電圧検出ブロック(4)、(24)から入力されるセル電圧またはユニット電圧と、電流検出回路(7)で検出する走行用電源(1)の電流値からセル(3)または電源ユニット(2)の残容量を演算し、セル(3)または電源ユニット(2)の残容量と電圧から走行用電源(1)の電流をコントロールするようにしてなる車両用の電源装置。
2. 各々の電圧検出ブロック(4)、(24)がセル電圧またはユニット電圧に加えて、電源ユニット(2)を構成するセル(3)のセル電圧の平均電圧と、電源ユニット(2)を構成するセル(3)の最低セル電圧と、電源ユニット(2)を構成するセル(3)の最高セル電圧のいずれかをメインＭＰＵ(6)に出力する請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 電圧検出ブロック(4)、(24)が検出するセル電圧が、ひとつのセル(3)の電圧又は複数のセルを直列に接続しているセルモジュールの電圧のいずれかである請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. メインＭＰＵ(6)が、全ての電圧検出ブロック(4)に電圧検出を開始する開始トリガーを同時又は順番に出力するトリガー発生器(15)を接続しており、各々の電圧検出ブロック(4)が開始トリガーを検出して、セル電圧の検出を開始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。
5. 各々の電圧検出ブロック(24)が、接続される電源ユニット(2)から電源電力を供給され、または絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電源電力を供給されている請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. 電圧検出ブロック(24)が、電圧検出ブロック(24)の電源回路(26)に起動トリガーを出力してする起動トリガー発生器(25)を備えており、電源回路(26)が起動トリガーを検出して電圧検出ブロック(24)を動作状態とすると共に、この起動トリガー発生器(25)が、電圧検出を開始する開始トリガーをサブＭＰＵ(12)に出力する請求項５に記載される車両用の電源装置。
7. 電圧検出ブロック(4)、(24)が検出した電圧を記憶するバッファメモリ(16)を備える請求項１に記載される車両用の電源装置。
8. 電源ユニット(2)を構成するセル(3)が、充電できる電池又はコンデンサのいずれかである請求項１に記載される車両用の電源装置。

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