(57)【要約】【課題】信頼性が高く、コストを抑えた車両システムに適した、組電池の物理量検出装置を提供する。【解決手段】車両の後方に塔載される組電池の近傍に配設された物理量検出装置７１が、マルチプレクサ７１３により、検出されパラレルに入力された複数の物理量（電池温度Ｔ１〜Ｔｎ、電池電圧Ｖ１〜Ｖｍ、電池電流Ｉ）をシリアル信号Ｓに変換し、組電池とは離間した車両の前方に配設された車両ＥＣＵ１２に単一の伝送手段２０を介して順次的に伝送する。【選択図】  図３
2004173374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を複数個組み合わせて成る組電池の複数の物理量を検出するために、前記組電池の近傍に配設された物理量検出装置であって、
前記物理量検出装置は、前記組電池とは離間して配設された、前記組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両の制御装置に、検出された前記複数の物理量をそれぞれ単一の伝送手段を介して順次的に伝送することを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
前記物理量検出装置は、
所定周波数のパルス信号を発振する発振回路と、
前記発振回路から出力されるパルス信号を計数して計数値を出力するカウンタと、
検出された前記複数の物理量のそれぞれが入力され、前記カウンタからの計数値に応じて、前記複数の物理量を順次的に切り換えて出力するマルチプレクサとを備えたことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記複数の物理量は、前記組電池の各部における温度、前記組電池を構成する単位電池における電圧、および前記組電池に流れる充放電電流を含むことを特徴とする請求項１記載の物理量検出装置。
【請求項４】
二次電池を複数個組み合わせて成る組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両であって、
前記組電池とは離間して配設され、前記電動車両を制御する車両制御装置と、
前記組電池の複数の物理量を検出するために、前記組電池の近傍に配設された物理量検出装置とを備え、
前記物理量検出装置は、前記車両制御装置に、検出された前記複数の物理量をそれぞれ単一の伝送手段を介して順次的に伝送することを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド車両等の電動車両に塔載される組電池の温度、電圧、電流等の物理量を検出する装置、およびかかる物理量検出装置を有する電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＨＥＶでは、所定の出力を得るために、例えばニッケル−水素二次電池を複数個組み合わせた組電池が、メインバッテリとして車両の後方に塔載され、組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両を制御する車両電子制御ユニット（以下、車両ＥＣＵと略称する）が車両の前方に設置されている。
【０００３】
車両ＥＣＵは、組電池の状態を正確に把握して、車両の走行を最適に制御するために、組電池の各部における温度、組電池を構成する単位電池における電圧、組電池に流れる充放電電流といった複数の物理量を検出している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３９２３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高電圧を発生する組電池と、低電圧で動作する車両ＥＣＵとは、それぞれ車両の後方と前方というように離間して配置され、また車両ＥＣＵは、組電池の複数の物理量を検出する必要があるため、センサから車両ＥＣＵまでの配線が非常に長くなり、しかも検出する物理量の数に比例して、配線の本数が多くなる。
【０００６】
センサから車両ＥＣＵまでの配線が長くなることにより、インバータのスイッチングノイズ等のノイズの影響を受け易くなり、物理量を正確に検出できなくなるため、信頼性が低下する。また、センサから車両ＥＣＵまでの配線の本数が多くなることにより、コストが高くなる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性が高く、コストを抑えた車両システムに適した物理量検出装置、およびかかる物理量検出装置を有する電動車両を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る物理量検出装置は、二次電池を複数個組み合わせて成る組電池の複数の物理量を検出するために、組電池の近傍に配設された物理量検出装置であって、物理量検出装置は、組電池とは離間して配設された、組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両の制御装置に、検出された複数の物理量をそれぞれ単一の伝送手段を介して順次的に伝送することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る物理量検出装置は、所定周波数のパルス信号を発振する発振回路と、発振回路から出力されるパルス信号を計数して計数値を出力するカウンタと、検出された複数の物理量のそれぞれが入力され、カウンタからの計数値に応じて、複数の物理量を順次的に切り換えて出力するマルチプレクサとを備えることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る物理量検出装置において、複数の物理量は、組電池の各部における温度、組電池を構成する単位電池における電圧、および組電池に流れる充放電電流を含む。
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両は、二次電池を複数個組み合わせて成る組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両であって、組電池とは離間して配設され、電動車両を制御する車両制御装置（車両ＥＣＵ）と、組電池の複数の物理量を検出するために、組電池の近傍に配設された物理量検出装置とを備え、物理量検出装置は、車両制御装置に、検出された複数の物理量をそれぞれ単一の伝送手段を介して順次的に伝送することを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、物理量検出装置は組電池の近傍に配置されるので、センサから物理量検出装置までの距離は従来よりも短くなり、また、複数の物理量はそれぞれ、物理量検出装置から単一の伝送手段（ワイヤーハーネス等）を介して車両ＥＣＵに伝送されるので、配線の本数が大幅に少なくなる（リターン線を含めて２本）。従って、車両システムの信頼性を向上させるとともに、コストを抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態として、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）を取り上げ、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る物理量検出装置が適用されるＨＥＶの全体構成を示す図である。図１において、ＨＥＶ１は、モータジェネレータ２またはエンジン３の出力がトランスミッション４を介して伝達される駆動輪としての左右一対の前輪５、５と、従動輪としての左右一対の後輪６、６とを有する。
【００１５】
ＨＥＶ１の後部に塔載された、例えば３６０Ｖの電圧を出力する電池パック７は、コンタクタユニット８、インバータ９を介してモータジェネレータ２に接続される。ここで、電池パック７は、組電池７０と、組電池７０の近傍に配設された物理量検出装置７１とを含んで構成される。物理量検出装置７１は、各センサ（不図示）によって検出された、組電池７０の各部における複数の温度、組電池７０を構成する複数の単位電池の電圧、および組電池７０に流れる充放電電流といった複数の物理量をそれぞれ単一の伝送手段を介して車両ＥＣＵ１２に順次的に伝送する。
【００１６】
例えば１２Ｖの電圧を出力する補機バッテリ１０には、イグニッションキースイッチ１１を介して車両電子制御ユニット（以下、車両ＥＣＵと略称する）１２が接続される。補機バッテリ１０には、組電池７の電力で充電すべくＤＣ／ＤＣコンバータ１３が接続される。また、エンジン３は、エンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと略称する）１４により制御される。
【００１７】
図２は、図１の制御系の詳細構成を示す機能ブロック図である。
【００１８】
図２において、エンジン３の出力軸３１は、モータジェネレータ２のロータ２３が接続されており、かつトランスミッション４に入力する。モータジェネレータ２は、三相交流発電機もしくは三相交流電動機として機能する。トランスミッション４は、内部のギアを介してエンジン３の出力軸３１の回転数を減速し、駆動力はディファレンシャルを経て、先端に駆動輪５、５（図１）が結合されたドライブシャフト２４が接続されている。以上の構造によって、エンジン３またはモータジェネレータ２の出力が駆動輪５、５に伝達され、ＨＥＶ１が駆動される。
【００１９】
エンジン３は、アクセルペダル１６の操作量や、冷却水温度、吸気温度、吸気圧力等の環境条件、クランクセンサ、ノックセンサによるエンジン情報、モータジェネレータ２の運転状況に応じて、エンジンＥＣＵ１４によってその出力、回転数が制御される。
【００２０】
組電池７０は、図２に示すように、複数の単位電池（または単電池）が直列に接続されて構成され、コンタクタユニット８を介してインバータ９に接続されている。コンタクタユニット８は、組電池７０の正極端子とインバータ９の高電位入力端子との間に接続された正側メインコンタクタ８０と、組電池７０の負極端子とインバータ９の低電位入力端子との間に接続された負側メインコンタクタ８１と、車両起動時にインバータ９の平滑用コンデンサ９１をプリチャージするために、正側メインコンタクタ８０に並列に接続された、プリチャージコンタクタ８２と電流制限抵抗８３との直列接続体とで構成される。
【００２１】
車両ＥＣＵ１２の制御により、プリチャージコンタクタ８２の接点が閉じることで平滑用コンデンサ９１へのプリチャージが行われ、インバータ９側の電圧検出手段２６により、平滑用コンデンサ９１の充電電圧Ｖｃが所定値Ｖｔにまで達したことが検出されると、次に、正側メインコンタクタ８０および負側メインコンタクタ８１の接点が閉じて、組電池７０からインバータ９を介してモータジェネレータ２に電力が供給される。また、車両ＥＣＵ１２の制御により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、組電池７０からの高電圧（例えば、３６０Ｖ）を降圧して低電圧（例えば、１２Ｖ）に変換し、補機バッテリ１０を充電する。
【００２２】
本実施形態では、組電池７０を構成する二次電池はニッケル・水素二次電池からなる単位電池である。モータジェネレータ２は、インバータ９により制御が行われ、組電池７０との間でインバータ９を介して電力の授受を行う。
【００２３】
インバータ９の制御は、車両ＥＣＵ１２が行い、この制御は、エンジンＥＣＵ１４からのエンジン３の運転状態の情報、アクセルペダル１６の操作量、ブレーキペダル１７の操作量、シフトレバー１８で設定されるシフトレンジ、組電池７０の状態情報、レゾルバ２５によって検出されたエンジン３の出力軸３１の回転角θ、モータジェネレータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗなどに基づいて行われる。
【００２４】
車両ＥＣＵ１２は、これらの情報に基づいて、インバータ９を構成する各トランジスタを制御する信号を出力する。そして、モータジェネレータ２の界磁電流をその時の回転数に応じて制御して、モータジェネレータ２を発電機として機能させるか、電動機として機能させるかを決定する。発電機として機能している場合は、組電池７０に充電が行われ、電動機として機能し電力を消費している場合には、組電池７０から電力が放電される。
【００２５】
物理量検出装置７１には、組電池７０の複数の物理量として、電池温度、電池電圧、充放電電流が入力される。電池温度は、電池温度が場所によって異なるため、複数の箇所に設けられた温度センサ７３で検出される。電池電圧は、組電池７０を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に検出される。また、組電池７０の充放電電流を検出するために、組電池７０に直列に接続された電流検出抵抗７２が設けられており、組電池７０の充電または放電時に電流検出抵抗７２の両端に発生する微小な電圧は物理量検出装置７１に入力される。
【００２６】
物理量検出装置７１からは、単一の伝送手段２０を介して、車両ＥＣＵ１２に、複数の電池温度、複数の電池電圧、および充放電電流がそれぞれ順次的に伝送される。
【００２７】
図３は、物理量検出装置７１の内部構成を示す回路ブロック図である。図３において、物理量検出装置７１は、所定周波数のパルス信号を発振する発振回路７１１と、発振回路７１１から出力されるパルス信号を計数して計数値を出力するカウンタ７１２と、検出された複数の物理量（電池温度Ｔ１〜Ｔｎ、電池電圧Ｖ１〜Ｖｍ、電池電流Ｉ）のそれぞれがパラレルに入力され、カウンタ７１２からの計数値に応じて、複数の物理量を順次的に切り換えて、シリアル信号Ｓとして出力するマルチプレクサ（ＭＵＸ）７１３とを含んで構成される。
【００２８】
マルチプレクサ７１３から出力された複数の物理量を示すシリアル信号Ｓは、単一の伝送手段２０を構成する２本のワイヤーハーネスを介して、車両の前方に配置された車両ＥＣＵ１２に伝送される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、物理量検出装置は組電池の近傍に配置されるので、センサから物理量検出装置までの距離は従来よりも短くなり、また、複数の物理量はそれぞれ、物理量検出装置から単一の伝送手段（ワイヤーハーネス等）を介して車両ＥＣＵに伝送されるので、配線の本数が大幅に少なくなり（リターン線を含めて２本）、車両システムの信頼性を向上させるとともに、コストを抑えることができる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る物理量検出装置が適用されるＨＥＶの全体構成を示す図
【図２】図１の制御系の詳細構成を示す機能ブロック図
【図３】本発明の一実施形態に係る物理量検出装置の内部構成を示す回路ブロック図
【符号の説明】
１  ＨＥＶ
２  モータジェネレータ
３  エンジン
４  トランスミッション
５  前輪
６  後輪
７  電池パック
７０  組電池
７１  物理量検出装置
７１１  発振回路
７１２  カウンタ
７１３  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
７２  電流検出抵抗
７３  温度センサ
８  コンタクタユニット
９  インバータ
１０  補機バッテリ
１１  イグニッションキースイッチ
１２  車両ＥＣＵ
１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４  エンジンＥＣＵ
１６  アクセルペダル
１７  ブレーキペダル
１８  シフトレバー
２３  ロータ
２４  ドライブシャフト
２５  レゾルバ
２６  電圧検出手段
３１  出力軸
【図１】
2004173374.tif 000003
【図２】
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【図３】
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