(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用モータ(32)に電力を供給する走行用バッテリ(1)であって、一端がシャーシグランドに接続される第１バッテリと、前記第１バッテリと直列に接続される第２バッテリと、を含んでいる、該走行用バッテリ(1)と、
前記走行用バッテリ(1)を車両側負荷(30)に接続するバッテリスイッチ(2)と、
前記バッテリスイッチ(2)を制御するコントロール回路(4)と、
前記コントロール回路(4)の動作電力を供給する電装用バッテリ(35)であって、前記第１バッテリよりも定格電圧が高い、該電装用バッテリ(35)と、
前記電装用バッテリ(35)と前記コントロール回路(4)の電源ライン(5)とを接続する主給電線であって、前記電装用バッテリ(35)から前記電源ライン(5)に向かう電流を許容するように接続される第１ダイオード(16)を含んでいる、該主給電線と、
前記第１バッテリと前記コントロール回路(4)の電源ライン(5)とを接続する副給電線であって、前記第１バッテリから前記電源ライン(5)に向かう電流を許容するように接続される第２ダイオード(17)を含んでいる、該副給電線と、
を備える車両用の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用の電源装置において、
さらに、前記副給電線に設けられる一時スイッチ(7)であって、前記電装用バッテリ(35)の電圧低下状態においてオン状態に切り替えられる、該一時スイッチ(7)を備える車両用の電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用の電源装置において、
さらに、前記副給電線に設けられる一時スイッチ(7)と、
前記コントロール回路(4)の電源ライン(5)の電圧又は前記電装用バッテリ(35)の電圧を検出する電圧検出回路(8)と、
前記電装用バッテリ(35)の供給電流を検出する電流検出回路(20)と、
前記電圧検出回路(8)および前記電流検出回路(20)の信号と、予め設定される設定電圧および設定電流とをそれぞれ比較する判定回路(9)であって、前記電圧検出回路(8)で検出される検出電圧が前記設定電圧よりも低い状態を電圧低下状態と判定し、前記電流検出回路(20)で検出される検出電流が前記設定電流よりも大きい状態をノーマル状態と判定す
る該判定回路(9)と、を備え、
前記一時スイッチ(7)は、前記電圧低下状態においてオン状態に切り替えられ、前記ノーマル状態においてオフ状態に切り替えられることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用バッテリを負荷に接続するバッテリスイッチと、このバッテリスイッチを制御するコントロール回路とを備える車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、走行用バッテリと車両側負荷との間にバッテリスイッチを設けている（特許文献１参照）。バッテリスイッチは、車両のキースイッチのオン状態でオン、キースイッチのオフ状態でオフに切り換えられる。オン状態のバッテリスイッチは、走行用バッテリを車両側負荷に接続する。車両側負荷は、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータや発電機を接続している。バッテリスイッチのオン状態で、走行用バッテリはＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに電力を供給してモータで車両を走行させる。また、この状態で、発電機の出力は、ＤＣ／ＡＣインバータを介して走行用バッテリを充電する。
【０００３】
以上のバッテリスイッチは、コントロール回路でオンオフに制御される。コントロール回路は、キースイッチのオン状態を検出してバッテリスイッチをオンに、キースイッチのオフを検出してバッテリスイッチをオフに切り換える。また、コントロール回路は、走行用バッテリや車両の異常な状態を検出して、バッテリスイッチをオフに切り換える。以上の動作をするコントロール回路は、ほとんどの車両が、１２Ｖの鉛バッテリを使用する電装用バッテリから動作電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６９７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電装用バッテリは、車両の種々の電装品、たとえばパワーステアリングやセルモータなどにも電力を供給している。このため、車両のパワーステアリングやセルモータが電装用バッテリを大電流で放電するとき、電装用バッテリの電圧が一時的に低下することがある。とくに、劣化する電装用バッテリをパワーステアリングやセルモータが大電流で放電するとき、電装用バッテリの電圧が著しく低下する。電装用バッテリは、エンジンで回転される発電機で充電され、あるいは走行用バッテリの出力を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電されるが、充電電流は一定の電流に制限されるので、負荷電流が著しく大きくなって電圧が低下することがある。さらに、電装用バッテリが充電されない状態でパワーステアリングやセルモータで放電電流が大きくなると、電装用バッテリの電圧は著しく低下する。電装用バッテリの電圧が著しく低下すると、コントロール回路の動作が不安定となり、あるいは動作できなくなることがある。コントロール回路が正常に動作できなくなると、バッテリスイッチを正常にオンオフにコントロールできなくなる。この状態になると、キースイッチをオンに切り換えているにもかかわらず、バッテリスイッチをオン状態に保持できなくなって、走行用バッテリからモータに正常に電力を供給できなくなる。
【０００６】
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、電装用バッテリの電圧低下に影響されることなく、常にコントロール回路を正常に動作状態に保持できる車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、電源ラインの電圧低下状態において、コントロール回路を動作状態に保持するために専用の電源を設ける必要がなく、走行用バッテリの一部の電池からコントロール回路を動作状態に保持できる車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両を提供すことにある。
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、電源ラインの電圧低下状態において、コントロール回路の電源ラインの供給電圧を最適電圧に調整して、コントロール回路に最適な電圧で走行用バッテリから動作電力を供給できる車両用の電源装置とこの電源装置を備える車両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】
【０００７】
本発明の車両用の電源装置は、複数の電池１０を直列に接続して、車両の走行用モータ３２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を車両側負荷３０に接続するバッテリスイッチ２と、このバッテリスイッチ２を制御するコントロール回路４と、このコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給する電装用バッテリ３５とを備えている。さらに、車両用の電源装置は、電装用バッテリ３５がコントロール回路４の電源ライン５に供給する供給電圧が低下する電圧低下状態において、走行用バッテリ１を構成する一部の電池１０からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給して、コントロール回路４を動作状態に保持する一時電力供給回路６を備えている。車両用の電源装置は、一時電力供給回路６が、走行用バッテリ１を構成している直列接続している一部の電池１０から、コントロール回路４を動作状態とする電圧の動作電力をコントロール回路４の電源ライン５に供給して、電装用バッテリ３５の電圧低下状態において、コントロール回路４を動作状態に保持してバッテリスイッチ２を制御する。
【０００８】
以上の車両用の電源装置は、電装用バッテリの電圧が異常に低下する状態においても、常にコントロール回路を動作状態に保持して、バッテリスイッチを正確にコントロールできる特徴がある。それは、電装用バッテリの電圧が一時的に低下する状態においては、一時電力供給回路が走行用バッテリからコントロール回路の電源ラインに動作電力を供給するからである。したがって、以上の車両用の電源装置は、電装用バッテリの負荷が一時的に大きくなって電圧が低下しても、コントロール回路を正常な動作状態としてバッテリスイッチを常に正確にコントロールできる。
【０００９】
また、以上の車両用の電源装置は、電源ラインの電圧低下状態においてコントロール回路を動作状態に保持するために専用の電源を設ける必要がなく、走行用バッテリの一部の電池からコントロール回路を動作状態に保持できる特徴がある。それは、走行用バッテリが複数の電池を直列に接続しているので、直列接続している電池の個数でもって、コントロール回路の電源ラインに供給できる電圧を最適電圧に調整できるからである。一般的に電装用バッテリは、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリが使用される。一方、走行用バッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が使用される。ニッケル水素電池は定格電圧を１．２Ｖ、リチウムイオン電池は定格電圧を３．７Ｖとする。したがって、ニッケル水素電池を９個直列に接続してコントロール回路に供給する一時電力供給回路は、定格供給電圧を１０．８Ｖ、１０個を直列に接続して定格供給電圧を１２Ｖにできる。また、リチウムイオン電池を３個直列に接続してコントロール回路に供給する一時電力供給回路は、定格供給電圧が１１．１Ｖとなる。したがって、走行用バッテリをニッケル水素電池とする電源装置においては、一時電力供給回路が９個〜１０個の電池を直列に接続してコントロール回路の電源ラインに電力を供給して、定格供給電圧を１０．８Ｖ〜１２Ｖとして、コントロール回路を動作状態にできる。また、走行用バッテリをリチウムイオン電池とする電源装置においては、一時電力供給回路が３個の電池を直列に接続してコントロール回路の電源ラインに電力を供給して、定格供給電圧を１１．１Ｖとして、コントロール回路を動作状態にできる。一時電力供給回路は、直列接続する電池の個数で定格供給電圧を最適電圧に設定する。したがって、一時電力供給回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどを使用して、コントロール回路の電源ラインに供給する電圧を調整することなく、走行用バッテリの一部の電池から直接にコントロール回路の電源ラインに動作電力を供給して、コントロール回路を動作状態にできる。
【００１０】
したがって、以上の車両用の電源装置は、電装用バッテリの電圧低下状態においては、一時電力供給回路が走行用バッテリを構成する一部の電池からコントロール回路に電力を供給することで、一時電力供給回路は、直列に接続している電池の個数を調整して、コントロール回路の電源ラインの供給電圧を最適電圧に調整できる。このため、一時電力供給回路は、コントロール回路を動作状態とするのに最適な電圧として、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給して、電装用バッテリの定格電圧においてコントロール回路を動作状態に保持できる。
【００１１】
また、以上の車両用の電源装置は、電装用バッテリの電圧低下状態のおいてのみ一時的に走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給するので、走行用バッテリの一部の電池がコントロール回路に電力供給することで、この電池が過放電されることはなく、また残容量に大きな差ができることもない。それは、電装用バッテリの電圧低下状態においてのみ、一時的に放電されるからである。
【００１２】
本発明の車両用の電源装置は、一時電力供給回路６が、走行用バッテリ１の一部をコントロール回路４の電源ライン５に接続する一時オンスイッチ７を備えて、電装用バッテリ３５の電圧低下状態において、一時オンスイッチ７をオンに切り換えて、走行用バッテリ１を構成する一部の電池１０からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給することができる。
以上の電源装置は、電圧低下状態において、一時オンスイッチをオンに切り換えて、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給し、ノーマル状態においては、一時オンスイッチをオフに切り換えて、電装用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給できる。
【００１３】
本発明の車両用の電源装置は、一時電力供給回路６が、走行用バッテリ１からコントロール回路４の電源ライン５に供給する定格供給電圧を、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低くすることができる。
以上の車両用の電源装置は、簡単な回路構成としながら、電装用バッテリの電圧低下状態において、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給できる。それは、走行用バッテリからコントロール回路に電力供給する状態で、電源ラインの電圧が電装用バッテリの定格電圧よりも低くなるからである。電圧低下状態において、電源ラインの電圧が電装用バッテリの定格電圧よりも低いと、走行用バッテリからコントロール回路に電力を供給する状態で、電源ラインの電圧が電装用バッテリの定格電圧よりも高くならないので、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給しながら、電圧低下状態にあることが検出でき、また、走行用バッテリの電圧がノーマル状態になると、このことを確実に検出して、電装用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給できる。
【００１４】
本発明の車両用の電源装置は、一時電力供給回路６が、電装用バッテリ３５の電圧低下状態でオン状態に切り換えられる一時オンスイッチ７と、コントロール回路４の電源ライン５の電圧又は電装用バッテリ３５の電圧を検出する電圧検出回路８と、電圧検出回路８で検出される検出電圧が設定電圧よりも低い電圧低下状態と、検出電圧が設定電圧よりも高いノーマル状態とを判定する判定回路９とを備えて、判定回路９が、電圧低下状態で一時オンスイッチ７をオン状態として、走行用バッテリ１の一部からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給し、ノーマル状態で一時オンスイッチ７をオフ状態として、コントロール回路４の電源ライン５に電装用バッテリ３５から動作電力を供給することができる。
以上の車両用の電源装置は、電圧低下状態においては、一時オンスイッチをオンに切り換えて、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給し、ノーマル状態においては、電装用バッテリのみからコントロール回路に動作電力を供給する。したがって、電圧低下状態においてのみ走行用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給され、ノーマル状態においては、走行用バッテリがコントロール回路で電力消費することがない。
【００１５】
本発明の車両用の電源装置は、判定回路９が、電圧低下状態とノーマル状態とを判別する電圧の設定電圧を、一時電力供給回路６の定格供給電圧よりも高く、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く設定することができる。
この電源装置は、電装用バッテリの電圧が、走行用バッテリの定格供給電圧よりも高く設定している設定電圧よりも低くなると、一時オンスイッチをオンに切り換えて、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給する。この状態で、走行用バッテリからコントロール回路の電源ラインに動作電力が供給されて、コントロール回路は動作状態となる。この状態で、走行用バッテリがコントロール回路に供給する電圧は、設定電圧よりも低く電圧低下状態となるので、一時オンスイッチはオン状態に保持されて、走行用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給される。電装用バッテリの電圧が設定電圧よりも上昇して、電装用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給できる状態になると、一時オンスイッチはオフに切り換えられて、走行用バッテリからコントロール回路への電力供給は遮断される。
【００１６】
本発明の車両用の電源装置は、コントロール回路４が、電源ライン５に電解コンデンサ１５を接続して、電圧検出回路８が、所定のサンプリング周期で電源ライン５又は電装用バッテリ３５の電圧を検出するＡ／Ｄコンバータ１３を備え、判定回路９が、このＡ／Ｄコンバータ１３から出力されるデジタル信号から電圧低下状態とノーマル状態とを判定して、一時電力供給回路６の定格供給電圧を、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く設定することができる。この電源装置は、判定回路９が電圧低下状態を検出して、所定の時間は一時オンスイッチ７をオン状態に保持し、この一時オンスイッチ７がオン状態に切り換えられる状態で、所定のサンプリング周期でＡ／Ｄコンバータ１３が、電源ライン５又は電装用バッテリ３５の電圧を検出して、判定回路９が検出電圧の変化の状態を検出して、検出電圧の変化から、電圧低下状態とノーマル状態とを判定して、一時オンスイッチ７をオンオフに制御することができる。
以上の電源装置は、電圧低下状態において、一時オンスイッチをオンに切り換える状態で、判定回路が電源ライン又は電装用バッテリの電圧変化を検出して、電圧低下状態とノーマル状態とを判定して、電圧低下状態とノーマル状態とを正確に判定できる。電装用バッテリが電圧低下状態となって一時オンスイッチがオンに切り換えられる状態で、電装用バッテリが電圧低下状態からノーマル状態になると、一時電力供給回路の定格供給電圧よりも電装用バッテリの定格電圧を高く設定しているので、電装用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給される状態となって、電源ラインの電圧が一時電力供給回路の定格供給電圧から電装用バッテリの供給電圧に次第に上昇するからである。
【００１７】
本発明の車両用の電源装置は、一時電力供給回路６の定格供給電圧を、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く、かつ、一時電力供給回路６がダイオード１７を介して走行用バッテリ１の一部の電池１０からコントロール回路４の電源ライン５に電力を供給し、かつ、電装用バッテリ３５がダイオード１６を介してコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給することができる。
以上の車両用の電源装置は、ダイオードを介して一時電力供給回路と電装用バッテリからコントロール回路の電源ラインに動作電力が供給されるので、電圧低下状態においては、ダイオードを介して一時電力供給回路、すなわち走行用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給され、ノーマル状態においては、電装用バッテリからコントロール回路に動作電力が供給される。したがって、この車両用の電源装置は、走行用バッテリからコントロール回路への電力供給を切り換えるスイッチを設ける必要がなく、簡単な回路構成で、電圧低下状態において走行用バッテリからコントロール回路に動作電力を供給できる。また、電圧低下状態に走行用バッテリが電装用バッテリに電力を供給することがなく、また、ノーマル状態においては、電装用バッテリからコントロール回路に電力が供給されることもない。
【００１８】
本発明の車両用の電源装置は、コントロール回路４の電源ライン５を、ダイオード１６を介して電装用バッテリ３５に接続し、このダイオード１６は、電装用バッテリ３５から電源ライン５にのみ電力を供給でき、電源ライン５から電装用バッテリ３５には電力を供給できない方向に接続することができる。
【００１９】
本発明の車両は、上記のいずれかの電源装置を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。
【図４】判定回路が一時オンスイッチをオンオフに切り換える電圧の一例を示す図である。
【図５】判定回路が一時オンスイッチをオンオフに切り換える電圧の他の一例を示す図である。
【図６】エンジンとモータで走行するハイブリッド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。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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及びこの電源装置を備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置と車両を以下に特定しない。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。
【００２２】
図１ないし図３に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載される。この電源装置は、走行用バッテリ１をバッテリスイッチ２を介して車両側負荷３０に接続している。車両側負荷３０は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介してモータ３２と発電機３３とを接続している。この電源装置は、走行用バッテリ１をモータ３２に接続し、モータ３２で車両を走行させる。この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、車両側負荷３０への電力供給を制御するバッテリスイッチ２と、このバッテリスイッチ２をオンに切り換えるに先だって、車両側負荷３０のコンデンサー３４をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とバッテリスイッチ２を制御するコントロール回路４と、コントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給する電装用バッテリ３５と、この電装用バッテリ３５の電圧が低下する電圧低下状態において、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する一時電力供給回路６とを備えている。
【００２３】
車両側負荷３０は、並列に大容量のコンデンサー３４を接続している。このコンデンサー３４は、バッテリスイッチ２をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と両方から車両側負荷３０に電力を供給する。とくに、コンデンサー３４からは、車両側負荷３０に瞬間的に大電力を供給する。このため、走行用バッテリ１に並列にコンデンサー３４を接続することで、車両側負荷３０に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー３４から車両側負荷３０に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー３４には、たとえば４０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサー３４が、出力電圧の高い走行用バッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサー３４のインピーダンスが極めて小さいからである。
【００２４】
走行用バッテリ１は、車両を走行させるモータ３２を駆動する。モータ３２に大電力を供給できるように、走行用バッテリ１は複数の充電できる電池１０を直列に接続して出力電圧を高くしている。電池１０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池のいずれかである。ただ、電池には、ニッケルカドミウム電池など充電できる全ての電池を使用できる。走行用バッテリ１は、モータ３２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を１００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、走行用バッテリの電圧をＤＣ／ＡＣインバータ３１で昇圧して、車両側負荷に電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する電池の個数を少なくして、走行用バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリは、たとえば出力電圧を５０〜３００Ｖとすることができる。
【００２５】
バッテリスイッチ２は、機械的に可動する接点を有するリレー、又はＩＧＢＴ等の電流容量の大きい半導体スイッチング素子である。このバッテリスイッチ２は、第１のバッテリスイッチ２Ａ（図においてプラス側のバッテリスイッチ２）をオフに保持して、第２のバッテリスイッチ２Ｂ（図においてマイナス側のバッテリスイッチ２）のみをオンに切り換える。この状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー３４をプリチャージする。コンデンサー３４がプリチャージされた後、第１のバッテリスイッチ２Ａをオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０に接続する。その後、プリチャージ回路３のプリチャージスイッチ１２をオフに切り換える。オン状態のバッテリスイッチ２をオフに切り換えるときは、両方のバッテリスイッチ２を同時にオフに切り換え、あるいは順番にオフに切り換える。
【００２６】
プリチャージ回路３は、電流を制限しながら車両側負荷３０のコンデンサー３４をプリチャージする。このプリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗１１とプリチャージスイッチ１２を直列に接続している。プリチャージ抵抗１１は、車両側負荷３０のコンデンサー３４のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗１１の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗１１を１０Ω、走行用バッテリ１の出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が４０Ａとなる。プリチャージ抵抗１１は、大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗１１が大きくなると、コンデンサー３４をプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。プリチャージ抵抗１１の電気抵抗は、プリチャージ電流とプリチャージ時間とを考慮して、たとえば、５〜２０Ω、好ましくは６〜１８Ω、さらに好ましくは６〜１５Ωに設定される。
【００２７】
プリチャージ回路３は、バッテリスイッチ２に並列に接続される。図の電源装置は、プラス側とマイナス側の両方にバッテリスイッチ２を設けて、プラス側のバッテリスイッチ２である第１のバッテリスイッチ２Ａと並列にプリチャージ回路３を接続している。この電源装置は、マイナス側のバッテリスイッチ２である第２のバッテリスイッチ２Ｂをオンに切り換える状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー３４をプリチャージする。プリチャージ回路３でコンデンサー３４がプリチャージされると、プラス側のバッテリスイッチ２である第１のバッテリスイッチ２Ａをオンに切り換えて、プリチャージ回路３のプリチャージスイッチ１２をオフに切り換える。
【００２８】
プリチャージ回路３は、プリチャージスイッチ１２をオンにして、コンデンサー３４をプリチャージする。プリチャージスイッチ１２は、リレー等の機械的な接点を有するスイッチである。ただ、プリチャージスイッチには、トランジスターやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子も使用できる。
【００２９】
バッテリスイッチ２とプリチャージスイッチ１２は、コントロール回路４に制御される。コントロール回路４は、車両のキースイッチ３６のオン状態でバッテリスイッチ２をオン、キースイッチ３６のオフ状態でバッテリスイッチ２をオフに切り換える。また、コントロール回路４は、車両の衝突や走行用バッテリ１の漏電時などを検出する異常時においては、キースイッチ３６のオン状態においてもバッテリスイッチ２をオフに切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０から切り離す。
【００３０】
さらに、コントロール回路４は、第２のバッテリスイッチ２Ｂとプリチャージスイッチ１２をオンに切り換えて、車両側負荷３０のコンデンサー３４をプリチャージした後、第１のバッテリスイッチ２Ａをオンに切り換える。コントロール回路４は、コンデンサー３４のプリチャージを検出した後、第１のバッテリスイッチ２Ａをオンに切り換える。コントロール回路４は、プリチャージを開始してから設定時間経過したことで、コンデンサー３４のプリチャージを検出し、あるいは、車両側負荷３０の電流や電圧からコンデンサー３４のプリチャージを検出して、第１のバッテリスイッチ２Ａをオンに切り換える。
【００３１】
コントロール回路４は、電装用バッテリ３５から動作電力を供給している。したがって、コントロール回路４は、電源ライン５を電装用バッテリ３５に接続している。さらに、図に示すコントロール回路４は、電源ライン５に電解コンデンサ１５を接続している。電装用バッテリ３５は、車両の電装品にも電力を供給する。車両は、種々の電装品、種々のランプ、エアコン、電動パワーステアリング、セルモータ、音響設備等を装備する。電装用バッテリ３５は、主として１２Ｖの鉛バッテリが使用され、大型車両にあっては２４Ｖの鉛バッテリも使用される。電装用バッテリ３５は、種々の電装品に電力を供給しているので、大きな電流で放電されるときに電圧が低下することがある。電装用バッテリ３５の電圧が低下して、コントロール回路４の電源ライン５の電圧が異常に低下すると、コントロール回路４が正常に動作しなくなる。
【００３２】
図１ないし図３の電源装置は、電装用バッテリ３５の電圧が低下する状態で、コントロール回路４を動作状態に保持するために、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する一時電力供給回路６を備えている。一時電力供給回路６は、電装用バッテリ３５がコントロール回路４の電源ライン５に供給する供給電圧が低下する電圧低下状態において、走行用バッテリ１を構成する一部の電池１０からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給して、電装用バッテリ３５の電圧低下状態においてコントロール回路４を動作状態に保持する。
【００３３】
一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１を構成している直列接続している一部の電池１０から、コントロール回路４を動作状態とする電圧をコントロール回路４の電源ライン５に供給して、電装用バッテリ３５の電圧低下状態においてコントロール回路４を動作状態に保持して、コントロール回路４でもってバッテリスイッチ２のオンオフを正常に制御する。
【００３４】
一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１の出力電圧を降圧してコントロール回路４の電源ライン５に電力を供給するのではない。一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１を構成している一部の電池１０からコントロール回路４に電力を供給する。電装用バッテリ３５は、主として、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリが使用される。ハイブリッドカーは、キースイッチ３６のオン状態において、エンジン（図示せず）で駆動される発電機３３で電装用バッテリ３５を充電し、あるいは、走行用バッテリ１の出力をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して電装用バッテリ３５を充電する。電装用バッテリ３５は、充電される状態において、電圧が１３．６Ｖ〜１４．５Ｖに上昇する。ただ、キースイッチ３６がオンに切り換えられた後、コントロール回路４が種々の動作確認を完了した後、電装用バッテリ３５の充電が開始されるので、電装用バッテリ３５はキースイッチ３６のオン状態で常に充電されるのではない。電装用バッテリ３５は、充電されない状態で、大きな電流で放電されると、電圧が異常に低下する。また、電装用バッテリ３５は充電される状態においても、充電電流に対して放電電流が相当に大きくなると、出力電圧は低下する。電装用バッテリ３５の電圧が異常に低下する電圧低下状態において、コントロール回路４は、一時電力供給回路６によって、走行用バッテリ１から動作電力が供給される。
【００３５】
一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１を構成している電池１０の直列接続個数で、コントロール回路４の電源ライン５に供給する定格供給電圧を調整する。ニッケル水素電池の定格電圧を１．２Ｖ、リチウムイオン電池の定格電圧を３．７Ｖとすれば、ニッケル水素電池の走行用バッテリは、直列に接続している９個の電池から電圧を出力して定格供給電圧を１０．８Ｖとし、１０個の電池から１２Ｖの定格供給電圧を出力できる。また、リチウムイオン電池は直列に接続している３個の電池から１１．１Ｖの定格供給電圧を出力できる。
【００３６】
一時電力供給回路６は、コントロール回路４の電源ライン５に供給する定格供給電圧を、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低くして、全体の回路構成を簡単にできる。電圧低下状態となって、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する状態で、コントロール回路４の電源ライン５の電圧が電装用バッテリ３５の定格電圧よりも高くならないからである。この電源装置は、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する状態、すなわち電圧低下状態において、コントロール回路４の電源ライン５の電圧が電装用バッテリ３５の定格電圧よりも高くならないので、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給しながら、電圧低下状態にあることを検出できるからである。
【００３７】
ただし、本発明の電源装置は、必ずしも一時電力供給回路の定格供給電圧を電装用バッテリの定格電圧よりも低くする必要はなく、一時電力供給回路の定格供給電圧を、電装用バッテリの定格電圧よりも高くすることもできる。この電源装置は、電圧低下状態において、走行用バッテリと電装用バッテリの放電電流を検出して電圧低下状態とノーマル状態とを判定し、あるいは電圧低下状態において、電源ラインの電圧変化から電圧低下状態とノーマル状態とを判定することもできる。
【００３８】
図１に示す一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１の一部をコントロール回路４の電源ライン５に接続する一対の一時オンスイッチ７と、電装用バッテリ３５又は電源ライン５の電圧を検出する電圧検出回路８と、電圧検出回路８で検出される検出電圧から、電圧低下状態とノーマル状態とを判定する判定回路９とを備えている。電圧検出回路８は、電装用バッテリ３５又は電源ライン５の電圧を一定のサンプリング周期で検出するＡ／Ｄコンバータ１３を備えている。Ａ／Ｄコンバータ１３は、一定のサンプリング周期で電装用バッテリ３５や電源ライン５の電圧を検出し、検出した電圧をデジタル信号に変換して判定回路９に出力する。
【００３９】
電装用バッテリ３５を直接にコントロール回路４の電源ライン５に接続する回路構成において、電装用バッテリ３５の電圧と電源ライン５の電圧は同じ電圧となる。ただ、図１の鎖線で示すように、コントロール回路４の電源ライン５が、ダイオード１６を介して電装用バッテリ３５に接続される回路構成では、電装用バッテリ３５の電圧と電源ライン５の電圧は必ずしも同じ電圧とはならない。たとえば、電装用バッテリ３５の電圧が異常に低下する電圧低下状態において、走行用バッテリ１からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力を供給する状態においては、電源ライン５の電圧が電装用バッテリ３５の電圧よりも高くなる。したがって、この回路構成においては、電圧検出回路８は、電装用バッテリ３５の電圧を検出し、あるいは、図の鎖線で示すように、電源ライン５の電圧を検出して、一時オンスイッチ７をオンオフに切り換える。
【００４０】
判定回路９は、電圧低下状態とノーマル状態とを判別する電圧の設定電圧を記憶している。判定回路９は、記憶する設定電圧を、一時電力供給回路６の定格供給電圧よりも高く、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く設定している。図４は判定回路９が一時オンスイッチ７をオンオフに切り換える電圧を示している。この判定回路９は、設定電圧を電装用バッテリ３５の定格電圧（１２Ｖ）よりも低く、走行用バッテリ１から供給する定格供給電圧（１１．１Ｖ）よりも高い電圧に設定している。この判定回路９は、電圧検出回路８で電装用バッテリ３５又は電源ライン５の電圧を検出し、検出電圧が設定電圧よりも低くなると、電圧低下状態と判定して、一時オンスイッチ７をオンに切り換えて、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する。この状態で、走行用バッテリ１からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力が供給されて、コントロール回路４は動作状態となるが、この状態において、走行用バッテリ１がコントロール回路４に供給する電圧は、設定電圧よりも低くなるので、電圧検出回路８で検出される検出電圧は、設定電圧よりも低くなる。したがって、判定回路９は、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給しながら、走行用バッテリ１の電圧低下状態を検出して、一時オンスイッチ７をオン状態に保持して、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する。電装用バッテリ３５の電圧が設定電圧よりも上昇すると、電装用バッテリ３５の検出電圧が設定電圧よりも高くなることからノーマル状態と判定し、一時オンスイッチ７をオフに切り換えて、走行用バッテリ１からコントロール回路４への電力供給を遮断する。
【００４１】
図５は、判定回路９が一時オンスイッチ７をオフに切り換える設定電圧と、オンに切り換える設定電圧とを異なる電圧として記憶して、一時オンスイッチ７をオンオフに切り換える状態を示している。この判定回路９は、電装用バッテリ３５の電圧が、定格供給電圧（例えば１１．１Ｖ）よりも低く設定している第１の設定電圧よりも低下すると、一時オンスイッチ７をオンに切り換えて、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する。一時オンスイッチ７がオンに切り換えられると、電源ライン５の電圧は走行用バッテリ１の定格供給電圧まで上昇するが、この状態になっても、判定回路９は一時オンスイッチ７をオフに切り換えない。判定回路９は、電装用バッテリ３５の電圧が、定格供給電圧（例えば１１．１Ｖ）よりも高く、かつ電装用バッテリ３５の定格電圧（例えば１２Ｖ）よりも低く設定している第２の設定電圧よりも高くなると一時オンスイッチ７をオフに切り換えて、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に動作電力を供給する。
【００４２】
さらに、判定回路９は、電圧低下状態を検出した後、所定の時間は一時オンスイッチ７をオン状態に保持し、この一時オンスイッチ７がオン状態に切り換えられる状態で、所定のサンプリング周期で電圧検出回路８が、電源ライン５又は電装用バッテリ３５の電圧を検出して、判定回路９が検出電圧の変化の状態を検出して、検出電圧の変化から、電圧低下状態とノーマル状態とを判定して一時オンスイッチ７をオンオフに制御することもできる。電圧低下状態において、一時オンスイッチ７がオンに切り換えられ、走行用バッテリ１と電装用バッテリ３５の両方からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力が供給される状態において、電装用バッテリ３５の電圧が上昇すると、電源ライン５の電圧が上昇するので、判定回路９は、この電圧上昇を検出して、電圧低下状態からノーマル状態になったことを検出することができるからである。
【００４３】
以上の電源装置は、一対の一時オンスイッチ７を介して、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給するので、一時オンスイッチ７のオフ状態において、走行用バッテリ１はシャーシーアース１４に接続されない。したがって、この回路構成は、走行用バッテリ１をシャーシーアースに接続しない電源装置に最適である。走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する状態においては、走行用バッテリ１が一時的にシャーシーアース１４に接続される。ただ、走行用バッテリ１は、一時的に短い時間にコントロール回路４に動作電力を供給するので、走行用バッテリ１が一時的にシャーシーアース１４に接続される実質的な弊害はない。
【００４４】
図２に示す電源装置は、一時電力供給回路６からダイオード１７を介してコントロール回路４に動作電力を供給し、また電装用バッテリ３５もダイオード１６を介してコントロール回路４に動作電力を供給する。走行用バッテリ１に接続しているダイオード１７は、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給するように接続され、電装用バッテリ３５に接続しているダイオード１６は、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に動作電力を供給するように接続している。
【００４５】
一時電力供給回路６は、走行用バッテリ１からコントロール回路４に供給する定格供給電圧を電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く設定している。たとえば、３個のリチウムイオン電池１０の直列回路からコントロール回路４に動作電力を供給することで、定格供給電圧を１１．１Ｖとし、電装用バッテリ３５を１２Ｖの鉛バッテリとしている。この一時電力供給回路６は、電装用バッテリ３５の電圧が低下して電圧低下状態になると、ダイオード１７を介して走行用バッテリ１からコントロール回路４の電源ライン５に動作電力が供給される。この状態で、走行用バッテリ１に接続しているダイオード１７は、逆方向に電流を流すことがなく、電装用バッテリ３５から走行用バッテリ１に電流を流すことはない。電装用バッテリ３５の電圧が走行用バッテリ１の定格供給電圧よりも高い状態、すなわちノーマル状態では、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に動作電力が供給される。
【００４６】
以上の電源装置は、簡単な回路構成で、電圧低下状態において走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給できる。この電源装置は、走行用バッテリ１のグランドライン１８をコントロール回路４のマイナス側、すなわち車両のシャーシーアース１４に接続して、走行用バッテリ１をシャーシーアース１４に接続している。出力電圧を数１００Ｖとする高電圧の走行用バッテリは、グランドラインを車両のシャーシーアースに接続することなく絶縁して、感電を防止している。このことから、走行用バッテリ１のグランドライン１８をシャーシーアース１４に接続している電源装置は、低電圧の走行用バッテリ１、たとえば、６０Ｖ以下の走行用バッテリ１の電源装置に適している。
【００４７】
図３の電源装置は、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に供給される供給電流を検出して、電装用バッテリ３５が、電圧低下状態からノーマル状態に復帰したことを検出する。この電源装置は、電装用バッテリ３５の供給電流を検出する電流検出回路２０と、電装用バッテリ３５の電圧を検出する電圧検出回路８と、電圧検出回路８と電流検出回路２０の信号で電圧低下状態とノーマル状態とを判定する判定回路９とを備えている。この電源装置も、一時電力供給回路６の定格供給電圧、すなわち走行用バッテリ１からコントロール回路４に供給する電圧を、電装用バッテリ３５の定格電圧よりも低く設定している。したがって、電装用バッテリ３５の電圧低下状態におけるコントロール回路４の電源ライン５の電圧は、ノーマル状態における電源ライン５の電圧よりも低くなる。
【００４８】
電流検出回路２０は、電流検出抵抗２１の両端の電圧を増幅する差動アンプ２２と、この差動アンプ２２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２３とを備えており、Ａ／Ｄコンバータ２３が所定のサンプリング周期で入力される信号をデジタル信号に変換して判定回路９に出力する。電圧検出回路８も、所定のサンプリング周期で電装用バッテリ３５の電圧をデジタル信号に変換して判定回路９に入力するＡ／Ｄコンバータ１３を備えている。
【００４９】
判定回路９は、電圧検出回路８からデジタル信号として入力される電装用バッテリ３５の検出電圧を設定電圧に比較して、電装用バッテリ３５の電圧低下状態を検出する。判定回路９は、電圧検出回路８から入力される検出電圧が設定電圧よりも低い状態を電圧低下状態と判定する。電圧低下状態を検出する判定回路９は、一時オンスイッチ７をオンに切り換えて、走行用バッテリ１からコントロール回路４に動作電力を供給する。電装用バッテリ３５の電圧低下状態において、コントロール回路４は、走行用バッテリ１から動作電力が供給された動作状態に保持される。電圧低下状態において、判定回路９は、電流検出回路２０のＡ／Ｄコンバータ２３からデジタル信号として入力される電装用バッテリ３５の供給電流を設定電流に比較する。電装用バッテリ３５の電圧が低い電圧低下状態において、電装用バッテリ３５の電圧が低下しているので、コントロール回路４には走行用バッテリ１から電流が供給される。したがって、電圧低下状態において、電装用バッテリ３５の供給電流は設定電流よりも小さくなる。電装用バッテリ３５の電圧が上昇して、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に動作電力を供給できる状態になると、電装用バッテリ３５の供給電流が増加する。したがって、判定回路９は電装用バッテリ３５の供給電流を設定電流に比較して、電圧低下状態からノーマル状態に復帰したことを検出する。ノーマル状態を検出すると、判定回路９は一時オンスイッチ７をオフに切り換えて、コントロール回路４に電装用バッテリ３５のみから動作電力を供給する。
【００５０】
図３の電源装置は、電装用バッテリ３５からコントロール回路４に動作電力が供給されることを検出して、一時オンスイッチ７をオフに切り換えるので、ノーマル状態を確実に検出して、一時オンスイッチ７をオフに切り換えできる。
【００５１】
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
【００５２】
（ハイブリッド車用電源装置）
図６は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド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ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン３７及び走行用のモータ３２と、モータ３２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３３とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介してモータ３２と発電機３３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３２とエンジン３７の両方で走行する。モータ３２は、エンジン効率の悪い領域、たと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３２は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機３３は、エンジン３７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。
【００５３】
（電気自動車用電源装置）
また、図７は、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３２と、このモータ３２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３３とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介してモータ３２と発電機３３に接続している。モータ３２は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機３３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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る電源装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１００…電源装置
１…走行用バッテリ
２…バッテリスイッチ                    ２Ａ…第１のバッテリスイッチ
２Ｂ…第２のバッテリスイッチ
３…プリチャージ回路
４…コントロール回路
５…電源ライン
６…一時電力供給回路
７…一時オンスイッチ
８…電圧検出回路
９…判定回路
１０…電池
１１…プリチャージ抵抗
１２…プリチャージスイッチ
１３…Ａ／Ｄコンバータ
１４…シャーシーアース
１５…電解コンデンサ
１６…ダイオード
１７…ダイオード
１８…グランドライン
２０…電流検出回路
２１…電流検出抵抗
２２…差動アンプ
２３…Ａ／Ｄコンバータ
３０…車両側負荷
３１…ＤＣ／ＡＣインバータ
３２…モータ
３３…発電機
３４…コンデンサー
３５…電装用バッテリ
３６…キースイッチ
３７…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【図１】
0005865013.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005865013.tif 000007
【図７】
0005865013.tif 000008