(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードと、このダイオードのアノードに直列接続した抵抗と、これらダイオード及び抵抗の直列接続部に並列に接続したコンデンサと、前記ダイオード及び抵抗の直列接続部に直列に接続したコイルとを有する整流回路を具え、
前記整流回路及び前記整流回路に並列に接続した蓄電素子を有する整流兼蓄電回路を、蓄電池に並列に配置し、
前記ダイオード及びコンデンサの接続部が前記蓄電素子の陽極側に接続し、前記コイルの一端及び前記蓄電素子の陰極側が、前記蓄電池の陰極側に接続し、
前記蓄電池が、前記蓄電池の両端間に印加された電圧の直流成分によって充電されるとともに、前記蓄電素子が、前記蓄電池の両端間に印加された電圧の交流成分によって充電され、
前記蓄電素子の陽極側の電位と前記蓄電池の陽極側の電位との差が所定の値より大きい場合に前記蓄電池が過放電状態であることを示す検知信号を外部に出力する信号発生回路を設けたことを特徴とする過放電検知回路。
【請求項２】
前記整流回路が共振回路として作用し、その振動数が前記交流成分に対して同期をとるようにしたことを特徴とする請求項１記載の過放電検知回路。
【請求項３】
前記交流成分を外部回路のリップル及び／又はサージとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の過放電検知回路。
【請求項４】
前記信号発生回路が、陰極側が前記蓄電池の陽極側に接続するＬＥＤを有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の過放電検知回路。
【請求項５】
前記信号発生回路が、前記ＬＥＤに並列に接続されるとともに陽極側が前記蓄電素子の陽極側に接続する整流素子を更に有することを特徴とする請求項４記載の過放電検知回路。
【請求項６】
前記蓄電池が過充電状態であることを示す検知信号を外部に出力する他の信号発生回路を、前記蓄電池に並列に設け、この他の信号発生回路が、前記ＬＥＤが発する色とは異なる色を発するＬＥＤを有することを特徴とする請求項４又は５記載の過放電検知回路。
【請求項７】
前記コイルが前記蓄電池の外周に巻かれていることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の過放電検知回路。
【請求項８】
前記蓄電素子を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池又はキャパシタとしたことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の過放電検知回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ），ＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）等の蓄電池、特に有機溶媒系電池の過放電を検出する過放電検知回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１００〜３００セルの有機溶媒系電池（例えば、リチウムイオン電池）を直列又は並列接続した組電池を有するＥＶ，ＨＥＶ等が提案されている。かかる組電池では、充放電の繰り返しによる各電池の充電量のばらつきを防止するために、各電池の過放電を、図７に示すような過放電検知回路を用いて検知している。
【０００３】
このような過放電検知回路は、セル１の電圧を計測する電圧計測回路２と、この電圧計測回路２からの信号を受信するとともに車両制御系３と通信する制御回路４と、制御回路４の制御によってオンオフ動作を行うスイッチ（例えば、トランジスタ）５と、放電用抵抗６とを有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる過放電検知回路では、電圧計測回路２及び制御回路４の構成が複雑となるので、コストが高くなるとともに信頼性の確保が困難となる。また、過放電検知回路がトランジスタ、オペアンプ等を有するために電流消費が大きくなる。例えば、論理回路動作時の回路による消費電流は１００ｍＡ程度であり、回路停止時においても一般的に暗電流が大きくなる。このために、停止期間が長期間に亘ると、回路の暗電流によって電池自身の電荷が消費され、放電状態になることもあり得る。さらに、セルの過放電状態を検出する際にセル１の電力を用いているので、セル１が更に放電するという不都合がある。
【０００５】
本発明のうち請求項１〜５，７，８記載の過放電検知回路は、充電池の過放電状態を検知する際に、コストを低減し、信頼性を確保し、かつ、電流消費を極力抑制することを目的とする。
【０００６】
本発明のうち請求項６記載の過放電検知回路は、充電池の過充電状態を検知する際に、コストを低減し、信頼性を確保し、かつ、電流消費を極力抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の過放電検知回路は、
ダイオードと、このダイオードのアノードに直列接続した抵抗と、これらダイオード及び抵抗の直列接続部に並列に接続したコンデンサと、前記ダイオード及び抵抗の直列接続部に直列に接続したコイルとを有する整流回路を具え、
前記整流回路及び前記整流回路に並列に接続した蓄電素子を有する整流兼蓄電回路を、蓄電池に並列に配置し、
前記ダイオード及びコンデンサの接続部が前記蓄電素子の陽極側に接続し、前記コイルの一端及び前記蓄電素子の陰極側が、前記蓄電池の陰極側に接続し、
前記蓄電池が、前記蓄電池の両端間に印加された電圧の直流成分によって充電されるとともに、前記蓄電素子が、前記蓄電池の両端間に印加された電圧の交流成分によって充電され、
前記蓄電素子の陽極側の電位と前記蓄電池の陽極側の電位との差が所定の値より大きい場合に前記蓄電池が過放電状態であることを示す検知信号を外部に出力する信号発生回路を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のうち請求項２記載の過放電検知回路は、前記整流回路が共振回路として作用し、その振動数が前記交流成分に対して同期をとるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のうち請求項３記載の過放電検知回路は、前記交流成分を外部回路のリップル及び／又はサージとしたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のうち請求項４記載の過放電検知回路は、前記信号発生回路が、陰極側が前記蓄電池の陽極側に接続するＬＥＤを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のうち請求項５記載の過放電検知回路は、前記信号発生回路が、前記ＬＥＤに並列に接続されるとともに陽極側が前記蓄電素子の陽極側に接続する整流素子を更に有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のうち請求項６記載の過放電検知回路は、前記蓄電池が過充電状態であることを示す検知信号を外部に出力する他の信号発生回路を、前記蓄電池に並列に設け、この他の信号発生回路が、前記ＬＥＤが発する色とは異なる色を発するＬＥＤを有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のうち請求項７記載の過放電検知回路は、前記コイルが前記蓄電池の外周に巻かれていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のうち請求項８記載の過放電検知回路は、前記蓄電素子を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池又はキャパシタとしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１記載の過放電検知回路によれば、整流回路及びこの整流回路に並列に接続した蓄電素子を有する整流兼蓄電回路を、蓄電池に並列に配置する。蓄電池が、蓄電池の両端間に印加された電圧の直流成分によって充電されるとともに、蓄電素子が、蓄電池の両端間に印加された電圧の交流成分によって充電される。信号発生回路は、蓄電素子の陽極側の電位と蓄電池の陽極側の電位との差が所定の値より大きい場合に蓄電池が過放電状態であることを示す検知信号を外部に出力する。
【００１６】
このように従来の過放電検知回路に比べて簡単な構成で蓄電池の過放電を検知するので、従来に比べて過放電検知回路のコストを低減するとともに信頼性を確保することができる。また、トランジスタ、オペアンプ等の消費電力の大きな素子を有しないので、電力消費を極力抑制することができる。さらに、蓄電池の過放電状態を検知する際に蓄電池の電力を用いないので、蓄電池が更に放電するという不都合もない。
【００１７】
本発明のうち請求項２記載の過放電検知回路によれば、整流回路が共振回路として作用し、その振動数が交流成分に対して同期をとる。このように同期をとることによって、交流成分のエネルギーを有効に利用することができる。
【００１８】
本発明のうち請求項３記載の過放電検知回路によれば、交流成分を外部回路のリップル及び／又はサージとする。これによって、蓄電池を充電するのに本来不要なリップル及びサージを有効に利用することができる。
【００１９】
本発明のうち請求項４記載の過放電検知回路によれば、信号発生回路が、陰極側が蓄電池の陽極側に接続するＬＥＤを有する。このようにＬＥＤを用いることによって、蓄電池の過放電状態を視覚的に検知することができる。
【００２０】
本発明のうち請求項５記載の過放電検知回路によれば、信号発生回路が、ＬＥＤに並列に接続されるとともに陽極側が蓄電素子の陽極側に接続する整流素子を更に有する。このような整流素子によって、蓄電素子の陽極側の電位と蓄電池の陽極側の電位との差が所定の値より大きくない場合には、交流成分を蓄電素子に供給することができる。
【００２１】
本発明のうち請求項６記載の過放電検知回路によれば、蓄電池が過充電状態であることを示す検知信号を外部に出力する他の信号発生回路を、前記蓄電池に並列に設け、この他の信号発生回路が、信号白系回路のＬＥＤが発する色とは異なる色を発するＬＥＤを有する。このようにＬＥＤが発する色を互いに相違させることによって、蓄電池の過放電状態及び過充電状態を視覚的に検知することができる。
【００２２】
本発明のうち請求項７記載の過放電検知回路によれば、コイルが蓄電池の外周に巻かれている。これによって共振回路としての整流回路のインダクタンス値を大きくすることができ、共振回路が制御上必要とするコイルの体積及び重量を低減することができる。
【００２３】
本発明のうち請求項８記載の過放電検知回路によれば、蓄電素子を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池又はキャパシタとする。このように電荷量の小さい微小蓄電素子を用いることによって、過放電及び／又は過充電の検知が容易になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明による過放電検知回路の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１Ａは、本発明による過放電検知回路の第１の実施の形態の回路図であり、図１Ｂは、そのセル電圧の時間変化を示す図である。図１Ａに図示した過放電検知回路は、整流回路１１とこの整流回路１１に並列に接続した蓄電素子１２及び抵抗１３を有する整流兼蓄電回路１４を、蓄電池としてのセル１５に並列に配置する。
【００２５】
本実施の形態では、整流回路１１の出力側が蓄電素子１２の陽極側に接続し、整流回路１１の出力側及び蓄電素子１２の陰極側が、セル１５の陰極側に接続する。また、接続点Ａ１と接続点Ｂ１との間に、車両制御系１６に信号を出力する信号発生回路１７を設けるとともに、接続点Ａ１と接続点Ｃ１との間に抵抗１８を設ける。
【００２６】
整流回路１１の出力側は蓄電素子１２の陽極側に接続し、整流回路１１の出力側及び蓄電素子１２の陽極側はセル１５の陽極側に接続する。蓄電素子１２を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタのような電荷量の小さい微小蓄電素子とする。セル１５を、リチウムイオン電池のような有機溶媒系電池とする。これら蓄電素子１２及びセル１５は共に、約４Ｖで満充電状態となり、約１．５Ｖで過放電状態となる。
【００２７】
信号発生回路１７はＬＥＤのような発光素子（図示せず）を有し、車両制御系１６は、この発光素子（図示せず）が発する光を検知するフォトダイオード、トライアックのような光検知素子（図示せず）を有する。発光素子（図示せず）は、接続点Ａ１の電位と接続点Ｂ１の電位との差が約２．５Ｖになると導通して光を発する。なお、発光素子（図示せず）が発する光を検知しうるようにするために、過放電検知回路には外部からの光がほとんど入射しないようにしている。例えば、ケース等がブレイクした場合には、外より入射する光でその不具合を検知するのも可能である。
【００２８】
本実施の形態の動作を説明する。セル１５の両端間に電圧を印加すると、その直流成分Ｘ（図１Ｂ）はセル１５の充電に用いられ、交流成分（外部回路のリップル及び／又はサージ）の一部は蓄電素子１２に供給され、それ以外は整流回路１１に供給される。更に詳しく説明すると、交流成分は、例えば、時間ｔ１〜ｔ２間には抵抗１８、蓄電素子１２、抵抗１３を順に流れ、時間ｔ２〜ｔ３間には整流回路１１、抵抗１８を順に流れる。この際、整流回路１１は共振回路として作用し、その振動数が交流成分に対して同期をとる。
【００２９】
充電後、セル１５の電圧が１．５Ｖ未満になると、すなわち、セル１５が過放電状態になると、接続点Ａ１の電位と接続点Ｂ１の電位との差が２．５Ｖ以上となり、信号発生回路１７の発光素子（図示せず）が発光し、車両制御系１６の光検知素子（図示せず）がこれを検知する。
【００３０】
図２は、図１の整流回路の一例の回路図である。本例では、ダイオード２１及びそのアノード側に接続した抵抗２２をコンデンサ２３に接続したものを、コイル２４に接続する。なお、ダイオード２１のカソード側は、蓄電素子１２（図１Ａ）の陽極側及びセル１５（図１Ａ）の陽極側に接続する。
【００３１】
本実施の形態によれば、従来の過放電検知回路に比べて簡単な構成でセル１５の過放電を検知するので、従来に比べて過放電検知回路のコストを低減するとともに信頼性を確保することができる。また、トランジスタ、オペアンプ等の消費電力の大きな素子を有しないので、電力消費を極力抑制することができる。さらに、セル１５の過放電状態を検知する際にセル１５の電力を用いないので、セル１５が更に放電するという不都合もない。
【００３２】
また、交流成分に対して同期をとることによって、交流成分のエネルギーを有効に利用することができるとともに、セル１５を充電するのに本来不要なリップル及びサージを有効に利用することができる。
【００３３】
さらに、発光素子（図示せず）を用いることによって、蓄電池の過放電状態を視覚的に検知することができ、かつ、蓄電素子１５を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタのような電荷量の小さい微小蓄電素子を用いることによって、過放電の検知が容易になる。
【００３４】
図３は、本発明による過放電検知回路の第２の実施の形態の回路図である。図３において、整流回路３１、蓄電素子３２、抵抗３３、セル３５、車両制御系３６、信号発生回路３７、抵抗３８及び接続点Ａ２〜Ｃ２はそれぞれ、図１の整流回路１１、蓄電素子１２、抵抗１３、セル１５、車両制御系１６、信号発生回路１７、抵抗１８及び接続点Ａ１〜Ｃ１に対応し、整流兼蓄電回路３４は、蓄電素子３２及び抵抗３３に並列に接続したツェナーダイオード３９及びそのカソード側に接続した抵抗４０を更に有する。これらツェナーダイオード３９及び抵抗４０はレギュレータとして作用し、蓄電素子３２が過充電状態にならないようにしている。
【００３５】
図４は、本発明による過放電検知回路の第３の実施の形態の回路図である。図４において、整流兼蓄電回路４４、セル４５、車両制御系４６及び接続点Ａ３〜Ｂ３はそれぞれ、図１の整流兼蓄電回路１４、セル１５、車両制御系１６及び接続点Ａ１〜Ｂ１に対応し、信号発生回路４７は、ＬＥＤ４８と、そのカソードに接続した抵抗４９と、これらＬＥＤ４８及び抵抗４９に並列接続したダイオード５０とを有する。
【００３６】
この過放電検知回路の動作を図１Ｂを用いて説明すると、セル４５の両端間に印加される電圧の直流成分Ｘ（図１Ｂ）はセル４５の充電に用いられ、交流成分は、例えば、時間ｔ１〜ｔ２間にはダイオード５０、蓄電素子４２、抵抗４３を順に流れ、時間ｔ２〜ｔ３間には整流回路４１、ＬＥＤ４８及び抵抗４９を順に流れる。
【００３７】
充電後、セル４５の電圧が１．５Ｖ未満になると、すなわち、セル４５が過放電状態になると、接続点Ａ３の電位と接続点Ｂ３の電位との差が２．５Ｖ以上となり、ＬＥＤ４８が発光し、車両制御系１６の光検知素子（図示せず）がこれを検知する。それに対して、セル４５の電圧が１．５Ｖ以上である場合、交流成分を蓄電素子４２に有効に供給することができる。
【００３８】
図５は、本発明による過放電検知回路の第４の実施の形態の回路図である。図５において、整流兼蓄電回路５４、セル５５、車両制御系５６及び接続点Ａ４〜Ｃ４はそれぞれ、図１の整流兼蓄電回路１４、セル１５、車両制御系１６及び接続点Ａ１〜Ｃ１に対応し、整流兼蓄電回路５４と信号発生回路５７とを組み合わせたものと同様な構成を有する過充電検知回路５９を、セル５５に並列に接続する。この過充電検知回路５９は、セル５５が過充電状態である（例えば、セル電圧が６．４Ｖ以上になる）ことを検出すると光を発する発光素子（図示せず）を有する。
【００３９】
本実施の形態では、信号発生回路５７の発光素子（図示せず）は赤色光を発し、過充電検知回路５９の発光素子（図示せず）は緑色光を発する。このように発光素子が発する色を互いに相違させることによって、蓄電池の過放電状態及び過充電状態を視覚的に検知することができる。
【００４０】
図６は、本発明による過放電検知回路の第５の実施の形態の回路図である。図６において、蓄電素子６２、抵抗６３、セル６５、車両制御系６６、信号発生回路６７、抵抗６８及び接続点Ａ５〜Ｃ５はそれぞれ、図１の蓄電素子１２、抵抗１３、セル１５、車両制御系１６、信号発生回路１７、抵抗１８及び接続点Ａ１〜Ｃ１に対応し、整流兼蓄電回路６４の整流回路６１は、ダイオード７１及びそのアノードに接続した抵抗７２をコンデンサ７３に並列に接続したものに接続したコイル７４を、セル６５の外周に巻く。
【００４１】
共振回路のインダクタンス値は透磁率及びコイル断面積に比例するが、磁性材料で構成されるとともに断面積が大きい有機溶媒系電池であるセル６５にコイル７４を巻くことによって、コイル芯を追加することなくインダクタンス値が増大する。これによって共振回路が制御上必要とするコイルの体積及び重量を低減することができ、過放電検知回路のコストを更に低減することができる。
【００４２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、有機溶媒系電池に適用したものについて説明したが、過放電検知回路を他の蓄電池について適用することももできる。また、他の構成の整流回路及び信号発生回路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による過放電検知回路の第１の実施の形態の回路図であり、Ｂは、そのセル電圧の時間変化を示す図である。
【図２】  図１の整流回路の一例の回路図である。
【図３】  本発明による過放電検知回路の第２の実施の形態の回路図である。
【図４】  本発明による過放電検知回路の第３の実施の形態の回路図である。
【図５】  本発明による過放電検知回路の第４の実施の形態の回路図である。
【図６】  本発明による過放電検知回路の第５の実施の形態の回路図である。
【図７】  従来の過放電検知回路の回路図である。
【符号の説明】
１，１５，３５，４５，５５，６５  セル
２  電圧計測回路
３，１６，３６，４６，５６，６６  車両制御系
４，１６，３６，４６，５６，６６  制御回路
５  スイッチ
６  放電用抵抗
１１，３１，４１，５１，６１  整流回路
１２，３２，４２，５２，６２  蓄電素子
１３，１８，２２，３３，３８，４０，４３，４８，４９，５３，５８，６３，６８，７２  抵抗
１４，３４，４４，５４，６４，７４，８４  整流兼蓄電回路
１７，３７，４７，５７，６７  信号発生回路
２１，５０，７１  ダイオード
２３，７３  コンデンサ
２４，７４  コイル
３９  ツェナーダイオード
４８  ＬＥＤ
５９  過電圧検知回路
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４  接続点
ｔ１，ｔ２，ｔ３  時間
【図１】
0003709729.tif 000002
【図２】
0003709729.tif 000003
【図３】
0003709729.tif 000004
【図４】
0003709729.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003709729.tif 000007
【図７】
0003709729.tif 000008