專利名稱：車輛用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對(duì)使混合汽車或電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛行駛的馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源裝置，涉及電路構(gòu)成簡(jiǎn)單、且可正確地檢測(cè)出行駛用蓄電池輸出側(cè)漏電的車輛用電源裝置。
背景技術(shù)：
使電動(dòng)車輛行駛的電源裝置，為了增大輸出需要提高電壓。因?yàn)檩敵雠c電壓和電流的乘積成比例，另外電壓越高在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)越有利的緣故。例如，使混合汽車或電動(dòng)汽車行駛的電源裝置的輸出電壓高達(dá)200V以上。高電壓的電源裝置由于在維護(hù)時(shí)存在維護(hù)人員通過觸摸而觸電的危險(xiǎn)，故考慮到安全性而不與底盤(chassis)連接。因此，在該電源裝置中，為了檢測(cè)觸電而切斷電路，具有檢測(cè)漏電電阻的功能。漏電電阻是電源裝置與底盤之間的電阻。圖1表示電源裝置檢測(cè)漏電電阻的檢測(cè)電路。在該圖中示出的漏電檢測(cè)電路50包括漏電檢測(cè)電阻51、漏電檢測(cè)開關(guān)52和檢測(cè)產(chǎn)生在漏電檢測(cè)電阻51上的電壓的電壓檢測(cè)電路53。如果有漏電電阻Rr，則在打開漏電檢測(cè)開關(guān)52的狀態(tài)下，在漏電檢測(cè)電阻51中流過電流。因此，檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻51的電壓即可檢測(cè)出漏電。
如該圖所示，開發(fā)了檢測(cè)特定部分的電壓、以檢測(cè)漏電電阻的電源裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2003-169401號(hào)公報(bào)為了檢測(cè)行駛用蓄電池的輸出側(cè)和底盤之間的漏電電阻，檢測(cè)特定點(diǎn)電壓的電源裝置需要設(shè)置專用的電壓檢測(cè)電路來檢測(cè)電壓。因此，存在為檢測(cè)漏電電阻而導(dǎo)致電路構(gòu)成變得復(fù)雜的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以解決該缺點(diǎn)為目的而開發(fā)的。本發(fā)明的重要目的在于提供一種車輛用電源裝置，其不使電路構(gòu)成復(fù)雜，在特別的狀態(tài)下使用車輛用電源裝置已備有的電壓檢測(cè)電路，不設(shè)置專用的電壓檢測(cè)電路便可正確地檢測(cè)出行駛用蓄電池的輸出側(cè)和底盤之間的漏電電阻。
本發(fā)明的車輛用電源裝置具備串聯(lián)連接多個(gè)電池模塊2的行駛用蓄電池1；和檢測(cè)該行駛用蓄電池1的電池電壓的電壓檢測(cè)電路3。電壓檢測(cè)電路3包括分時(shí)切換檢測(cè)電壓的電池模塊2的多路轉(zhuǎn)換器(multiplexer)4；和檢測(cè)由該多路轉(zhuǎn)換器4切換的電池模塊2電壓的電壓檢測(cè)部5。電源裝置在通過漏電檢測(cè)電阻6將電池模塊2的特定點(diǎn)10連接到底盤7的同時(shí)，切換電壓檢測(cè)電路3的多路轉(zhuǎn)換器4，在電壓檢測(cè)電路3中檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻6兩端感應(yīng)的底盤電壓，由底盤電壓檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案2的車輛用電源裝置，其中電壓檢測(cè)電路3具備在檢測(cè)漏電電阻的狀態(tài)下通過漏電檢測(cè)電阻6將電池模塊2的特定點(diǎn)10連接到底盤7的檢測(cè)開關(guān)8。將該檢測(cè)開關(guān)8切換為接通，將電池模塊2的特定點(diǎn)10連接到底盤7，檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻6所感應(yīng)的底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案3的車輛用電源裝置，其中電壓檢測(cè)電路3的多路轉(zhuǎn)換器4將電壓檢測(cè)部5的輸入端切換到行駛用蓄電池1的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)，并檢測(cè)行駛用蓄電池1的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓，由所檢測(cè)出的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓及底盤電壓運(yùn)算并檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案4的車輛用電源裝置，其中備有多組電壓檢測(cè)電路3，在各電壓檢測(cè)電路3中，在檢測(cè)被分割為多塊的行駛用蓄電池1的電池模塊2電壓的同時(shí)，各電壓檢測(cè)電路3在通過漏電檢測(cè)電阻6將特定點(diǎn)10連接到底盤7的狀態(tài)下檢測(cè)底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案5的車輛用電源裝置，其中備有多組電壓檢測(cè)電路3，在各電壓檢測(cè)電路3中，檢測(cè)被分割為多塊的行駛用蓄電池1的電池模塊2電壓的同時(shí)，1個(gè)電壓檢測(cè)電路3在通過漏電檢測(cè)電阻6將特定點(diǎn)10連接到底盤7的狀態(tài)下檢測(cè)底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案6的車輛用電源裝置，其中電壓檢測(cè)電路3切換多路轉(zhuǎn)換器4，檢測(cè)行駛用蓄電池1的負(fù)極側(cè)輸出電壓和正極側(cè)輸出電壓及底盤電壓，以檢測(cè)出漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案7的車輛用電源裝置，其中在行駛用蓄電池1和底盤7之間，通過開關(guān)元件17連接漏電試驗(yàn)電阻16，將開關(guān)元件17切換為接通，以漏電試驗(yàn)電阻16作為將行駛用蓄電池1連接到底盤7的狀態(tài)來檢測(cè)漏電電阻。
本發(fā)明的技術(shù)方案8的車輛用電源裝置，其中電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)相對(duì)電池模塊2的特定點(diǎn)10的電壓，以檢測(cè)出各電池模塊2的電壓。
本發(fā)明的車輛用電源裝置具有不使電路構(gòu)成復(fù)雜便可正確地檢測(cè)出行駛用蓄電池的輸出側(cè)和底盤之間的漏電電阻的特點(diǎn)。這是因?yàn)楸景l(fā)明的車輛用電源裝置，在通過漏電檢測(cè)電阻將行駛用蓄電池的電池模塊的特定點(diǎn)連接到底盤的同時(shí)，切換檢測(cè)行駛用蓄電池電池電壓的電壓檢測(cè)電路的多路轉(zhuǎn)換器，檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻兩端所感應(yīng)的底盤電壓，由該底盤電壓檢測(cè)漏電電阻。即，本發(fā)明的電源裝置不設(shè)置用于檢測(cè)漏電電阻的專用的電壓檢測(cè)電路，為了檢測(cè)行駛用蓄電池電壓，使用已備有的電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)行駛用蓄電池的輸出側(cè)和地盤之間的漏電電阻。因此，作為簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成，可在降低制造成本的同時(shí)可靠地檢測(cè)出行駛用蓄電池的漏電。
圖1是表示現(xiàn)有的電源裝置的漏電檢測(cè)電路的電路圖。
圖2是涉及本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛用電源裝置的大致構(gòu)成圖。
圖3是圖2所示的車輛用電源裝置的電路圖。
圖4是表示正極側(cè)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)正極側(cè)輸出的漏電的動(dòng)作原理的圖。
圖5是表示正極側(cè)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)負(fù)極側(cè)輸出的漏電的動(dòng)作原理的圖。
圖6是表示負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)正極側(cè)輸出的漏電的動(dòng)作原理的圖。
圖7是表示負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)負(fù)極側(cè)輸出的漏電的動(dòng)作原理的圖。
圖8是表示本申請(qǐng)人在先行申請(qǐng)的漏電檢測(cè)方法中使用的漏電檢測(cè)電路的電路圖。
圖9是表示在圖8的電路中、時(shí)間t1的動(dòng)作的電路圖。
圖10是表示在圖8的電路中、時(shí)間t2的動(dòng)作的電路圖。
圖11是表示使用圖3所示的電源裝置、實(shí)現(xiàn)圖8所示的漏電檢測(cè)電路的一例的電路圖。
圖中1-行駛用蓄電池，2-電池模塊，3-電壓檢測(cè)電路，3A-正極側(cè)電壓檢測(cè)電路，3B-負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路，4-多路轉(zhuǎn)換器，5-電壓檢測(cè)部，5A-差動(dòng)放大器，6-漏電檢測(cè)電阻，7-底盤，8-檢測(cè)開關(guān)，9-蓄電池ECU，10-特定點(diǎn)，11-基準(zhǔn)輸入端子，12-CPU，13-A/D轉(zhuǎn)換器，14-絕緣電路，14A-光MOS繼電器，14a-發(fā)光二極管，14b-光晶體管，15-控制電路，16-漏電試驗(yàn)電阻，17-開關(guān)元件，18-信號(hào)地線，50-漏電檢測(cè)電路，51-漏電檢測(cè)電阻，52-漏電檢測(cè)開關(guān)，53-電壓檢測(cè)電路，100’-電動(dòng)車輛用漏電檢測(cè)電路，200’-電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)，10’-電池組，11’-電池，20’-電壓檢測(cè)電路，30’-電流檢測(cè)電路，40’-漏電運(yùn)算部，SW1-漏電檢測(cè)開關(guān)，SW2-漏電檢測(cè)開關(guān)，R0～n-漏電電阻，Ra-漏電檢測(cè)電阻，Rb-漏電檢測(cè)電阻。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)
本發(fā)明的實(shí)施例。但是，以下所示的實(shí)施例是將用于具體化本發(fā)明的技術(shù)思想的電動(dòng)車輛用電源裝置進(jìn)行示例，本發(fā)明并未將電源裝置特定為以下內(nèi)容。
而且，本說明書為了便于理解技術(shù)方案的范圍，將對(duì)應(yīng)于實(shí)施例所示的編號(hào)標(biāo)記于“技術(shù)方案范圍”及“解決課題的方法欄”中所示的元件。但決非將技術(shù)方案范圍所示的元件特定為實(shí)施例的元件。
圖2和圖3所示的車輛用電源裝置包括將多個(gè)電池模塊2串聯(lián)連接的行駛用蓄電池1；和檢測(cè)該行駛用蓄電池1的電池電壓的電壓檢測(cè)電路3。
電壓檢測(cè)電路3備有用于分時(shí)切換并檢測(cè)多個(gè)電池模塊2電壓的多路轉(zhuǎn)換器4；檢測(cè)由該多路轉(zhuǎn)換器4選擇的電池模塊2的電壓的電壓檢測(cè)部5；只在檢測(cè)漏電電阻時(shí)，通過漏電檢測(cè)電阻6將電池模塊2的特定點(diǎn)10、即連接于特定點(diǎn)10的電壓檢測(cè)部5的基準(zhǔn)輸入端子11連接到底盤7的檢測(cè)開關(guān)8。
電壓檢測(cè)電路3是為了檢測(cè)所有電池模塊2的電壓而裝備在電源裝置中的電路。例如，串聯(lián)連接50個(gè)電池模塊2的行駛用蓄電池1的電源裝置，用電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)所有的50個(gè)電池模塊2的電壓。所檢測(cè)出的各個(gè)電池模塊2的電壓被使用于檢測(cè)電池模塊2的剩余容量，或被使用于累加并運(yùn)算的充放電電流的剩余容量的修正，或被使用于在檢測(cè)剩余容量為0、被完全放電后被過充電的狀態(tài)下斷路放電電流，還有檢測(cè)已滿充電，一旦為過充電狀態(tài)就斷路充電電流。
將多個(gè)電池模塊2串聯(lián)連接的行駛用蓄電池1用相同的電流充放電。因此，所有電池模塊2的充電量和放電量相同。但是，并非所有電池模塊2的電氣特性相等并一致變化。尤其是如果充放電次數(shù)變多，則各電池模塊2劣化的程度不同，可滿充電的容量發(fā)生變化。如果變成這種狀態(tài)，則可滿充電容量減少的電池模塊2變得容易被過充電，還變得容易被過放電。電池模塊2由于過充電和過放電而電氣特性顯著劣化，故可滿充電的容量減少的電池模塊2若過充電和過放電，則急劇劣化。因此，行駛用蓄電池1將多個(gè)電池模塊2串聯(lián)連接，防止所有電池模塊2的過充電和過放電，即邊保護(hù)電池模塊2邊充放電變得重要。電壓檢測(cè)電路3為了邊保護(hù)電池模塊2邊充放電而檢測(cè)各電池模塊2的電壓。
圖2和圖3的電源裝置將所有電池模塊2分為2塊。為了檢測(cè)被分為2塊的電池模塊2的電壓，具備2組電壓檢測(cè)電路3。例如，將50個(gè)電池模塊2串聯(lián)連接的行駛用蓄電池1，分割為2組25個(gè)相同數(shù)量的電池模塊2。或者也可分割為24個(gè)和26個(gè)不同數(shù)量的2組，而總數(shù)為50個(gè)。電池模塊2將5個(gè)鎳氫電池串聯(lián)連接。該行駛用蓄電池1整個(gè)將250個(gè)鎳氫電池串聯(lián)連接，將輸出電壓定為300V。電池模塊不一定將5個(gè)電池串聯(lián)連接，例如，也可將4個(gè)以下或6個(gè)以上的二次電池串聯(lián)連接。此外，行駛用蓄電池不一定將50個(gè)電池模塊串聯(lián)連接，可將比這少或多的電池模塊串聯(lián)連接。
將50個(gè)電池模塊2串聯(lián)連接、用2組電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)電壓的電源裝置，由1個(gè)電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)25個(gè)電池模塊2的電壓。電壓檢測(cè)電路3的多路轉(zhuǎn)換器4切換檢測(cè)電壓的電池模塊2，按順序檢測(cè)所有電池模塊2的電壓。因此，多路轉(zhuǎn)換器4連接電壓檢測(cè)部5的輸入端，按順序切換電壓檢測(cè)部5檢測(cè)的電池模塊2。
但是，多路轉(zhuǎn)換器一般多使用2路、4路、8路、16路、32路、64路和以2的倍數(shù)為單位的路數(shù)。在多路轉(zhuǎn)換器4中，使用大于電池模塊2個(gè)數(shù)的路數(shù)，以便可切換到所有的電池模塊2。例如，在檢測(cè)25個(gè)電池模塊2的電壓的電壓檢測(cè)電路3中，使用32路多路轉(zhuǎn)換器4。因此，多路轉(zhuǎn)換器4的路數(shù)和電池模塊2的個(gè)數(shù)大部分情況不一致，多路轉(zhuǎn)換器4的路數(shù)比電池模塊2的個(gè)數(shù)要多。因此，在多路轉(zhuǎn)換器4中出現(xiàn)不使用的路。
例如，32路多路轉(zhuǎn)換器4在切換25個(gè)電池模塊2時(shí)，多路轉(zhuǎn)換器4的第2～8路不用于電池模塊2的切換。
本發(fā)明將電池模塊2切換中不使用的、多路轉(zhuǎn)換器4中剩余的路，有效利用于檢測(cè)漏電電阻所需的電壓檢測(cè)。而且，連接于多路轉(zhuǎn)換器4的電壓檢測(cè)部5同時(shí)也用于檢測(cè)漏電電阻用的電壓檢測(cè)。因此，該電源裝置由于將檢測(cè)漏電電阻所需的電壓檢測(cè)點(diǎn)連接于多路轉(zhuǎn)換器4剩余路并檢測(cè)漏電電阻，故不需要設(shè)置專用的電壓檢測(cè)電路。
而且，在由檢測(cè)出的電壓運(yùn)算漏電電阻的運(yùn)算電路中，并用內(nèi)置于電源裝置中的CPU12。車輛用電源裝置在蓄電池ECU9中內(nèi)置CPU12。而且，也可在電壓檢測(cè)電路中內(nèi)置CPU12。內(nèi)置CPU12的電壓檢測(cè)電路3可運(yùn)算剩余容量、并將剩余容量通過通信線路傳送至蓄電池ECU9。內(nèi)置CPU12的蓄電池ECU9，運(yùn)算由電壓檢測(cè)電路3輸入的電壓信號(hào)、運(yùn)算電池模塊2的剩余容量、并且由各電池模塊2的電壓檢測(cè)過充電和過放電，控制行駛用蓄電池1的充放電，還進(jìn)行漏電電阻的運(yùn)算處理。
此外，如上所述，在將電池模塊分割成24個(gè)和26個(gè)的不同個(gè)數(shù)時(shí)，控制電壓檢測(cè)電路的軟件變?yōu)閼?yīng)對(duì)應(yīng)處理24個(gè)和26個(gè)的個(gè)數(shù)，故需要各處理個(gè)數(shù)不同的軟件，但利用多路轉(zhuǎn)換器中剩余的路，可通過軟件判別被配置到哪里。例如，如果設(shè)24個(gè)側(cè)的多余路中的1點(diǎn)至多點(diǎn)為通常動(dòng)作，則通過追加設(shè)定為不會(huì)有的電壓值的電路，通過對(duì)其采樣，從而可將相同軟件的動(dòng)作用作24個(gè)或26個(gè)的切換處理內(nèi)容。設(shè)定電壓值的電路可通過用電阻方便地構(gòu)成分壓電路來實(shí)現(xiàn)。作為其他判斷方法例如有將判別24個(gè)側(cè)和26個(gè)側(cè)的識(shí)別信息預(yù)先寫入EEPROM非易失性存儲(chǔ)器的方法。
以上的電源裝置以極其簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成來檢測(cè)漏電電阻。用于檢測(cè)漏電電阻的電壓檢測(cè)電路同時(shí)用于檢測(cè)電池模塊2電壓的電壓檢測(cè)電路3，尤其是因?yàn)橛行褂枚嗦忿D(zhuǎn)換器4未使用的剩余的路來檢測(cè)用于檢測(cè)漏電電阻的電壓，故為了檢測(cè)電壓不特別增加電路便可檢測(cè)運(yùn)算漏電電阻的電壓。在多路轉(zhuǎn)換器中沒有不使用的路時(shí)，僅共用電壓檢測(cè)電路的電壓檢測(cè)部，便可檢測(cè)出用于檢測(cè)漏電電阻的電壓。該電源裝置僅增加多路轉(zhuǎn)換器，共用檢測(cè)電池模塊的電壓的電壓檢測(cè)部。因?yàn)橛蓹z測(cè)出的電壓來檢測(cè)漏電電阻的處理在裝備于蓄電池ECU9等的CPU12中處理，故無需設(shè)置由檢測(cè)電壓運(yùn)算漏電電阻的專用運(yùn)算電路。當(dāng)然，也可設(shè)置專用運(yùn)算電路來進(jìn)行運(yùn)算。
電壓檢測(cè)部5是檢測(cè)輸入到1對(duì)輸入端子間的電壓差的差動(dòng)放大器5A。圖中的電壓檢測(cè)部5將1輸入端子作為基準(zhǔn)輸入端子11，將該基準(zhǔn)輸入端子11連接于電池模塊2的特定點(diǎn)10。行駛用蓄電池1優(yōu)選將成為分割為2部分的多個(gè)電池模塊2中間電壓的中間點(diǎn)設(shè)為特定點(diǎn)10，將基準(zhǔn)輸入端子11連接于該特定點(diǎn)10。但是，連接電壓檢測(cè)部的基準(zhǔn)輸入端子的特定點(diǎn)不一定設(shè)為中間電壓，也可將偏離中間電壓的位置設(shè)為特定點(diǎn)，將電壓檢測(cè)部的基準(zhǔn)輸入端子連接于該點(diǎn)。電壓檢測(cè)部5將另一輸入端子連接多路轉(zhuǎn)換器4的輸出端。由差動(dòng)放大器5A組成的電壓檢測(cè)部5將特定點(diǎn)10連接到作為差動(dòng)放大器5A的基準(zhǔn)輸入端子11的負(fù)極側(cè)，將多路轉(zhuǎn)換器4連接到正極側(cè)。但是，由差動(dòng)放大器組成的電壓檢測(cè)部通過將輸入端子的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)反相，可將輸出反相。
電壓檢出部5的輸出通過A/D轉(zhuǎn)換器13轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并由絕緣電路14絕緣輸出，換言之，絕緣A/D轉(zhuǎn)換器13和地線，將數(shù)字信號(hào)輸出至蓄電池ECU9。在絕緣電路14中，采用由光將發(fā)光二極管14a和光晶體管14b耦合的光MOS繼電器。在絕緣電路中還可采用隔離地線并傳輸信號(hào)的變壓器(transformer)。
圖中的電源裝置按圖4所示的動(dòng)作原理檢測(cè)漏電電阻。
該圖，用正極側(cè)的電壓檢測(cè)電路3A檢測(cè)漏電電阻。電壓檢測(cè)電路3在檢測(cè)漏電電阻時(shí)，將檢測(cè)開關(guān)8置為接通。檢測(cè)開關(guān)8通過漏電檢測(cè)電阻6將電池模塊2的特定點(diǎn)10連接到底盤7。如果行駛用蓄電池1漏電，換言之如果漏電電阻不是無限大，則按箭頭A所示的環(huán)路通過底盤7流過漏電電流(I)。該漏電電流(I)在漏電檢測(cè)電阻6的兩端產(chǎn)生底盤電壓(Vl)。底盤電壓(Vl)切換多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4，被電壓檢測(cè)部5檢測(cè)。即，如圖所示，一對(duì)輸入端子通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接到漏電檢測(cè)電阻6的兩端，正極側(cè)電位檢測(cè)底盤電壓(Vl)。
若檢測(cè)出底盤電壓(Vl)，則流過漏電檢測(cè)電阻6的電流(I)由以下的式1計(jì)算。
〖式1〗I=VlRc]]>在該式中，Rc是漏電檢測(cè)電阻6的電阻。
由于流過漏電檢測(cè)電阻6的電流也流過漏電電阻，故通過該電流(I)，在漏電電阻兩端產(chǎn)生如下式2所示的電壓(VR)〖式2〗VR=Rl×I=Rl×VlRc]]>漏電電阻兩端的電壓與漏電檢測(cè)電阻6兩端的電壓之和為從行駛用蓄電池1的特定點(diǎn)10到正極側(cè)的電壓，為正極側(cè)輸出電壓(Va)。因此，以下的式3成立。
〖式3〗Va=Vl+VR=Vl+Rl×VlRc]]>由該式用下式4運(yùn)算漏電電阻的阻值(Rl)。
〖式4〗Rl=Rc(Va-Vl)Vl]]>
在該式中，由于Rc為漏電檢測(cè)電阻6的電阻值，為已知電阻，Va為從行駛用蓄電池1的特定點(diǎn)10到正極側(cè)輸出的正極側(cè)輸出電壓，Vl為底盤電壓，故僅檢測(cè)底盤電壓便可檢測(cè)出漏電電阻的電阻值。相對(duì)特定點(diǎn)10的正極側(cè)輸出電壓不一定經(jīng)測(cè)量便可大致特定。這是因?yàn)閺奶囟c(diǎn)10到正極側(cè)輸出的電壓模塊2的個(gè)數(shù)和1個(gè)電池模塊2的電壓之積為正極側(cè)輸出電壓的緣故。但是，電池模塊2的電壓由于因充放電狀態(tài)或電流而多少有變化，故從特定點(diǎn)10到正極側(cè)輸出的正極側(cè)輸出電壓(Va)可通過切換多路轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行測(cè)量而正確地檢測(cè)出來。若可正確地檢測(cè)出正極側(cè)電壓，則也可正確地檢測(cè)出漏電電阻的電阻值。
行駛用蓄電池1的正極側(cè)在未漏電的狀態(tài)下，換言之在漏電電阻為無限大時(shí)，在漏電電阻6中沒有漏電電流流過。在該狀態(tài)下，由于在漏電檢測(cè)電阻6兩端產(chǎn)生的底盤電壓為0V，故在式4中Vl為0，漏電電阻為無限大。如果在式4中運(yùn)算出的漏電電阻變得比設(shè)定電阻小，則有可能發(fā)生上述的觸電問題。因此，電源裝置例如如果漏電電阻變得比第1設(shè)定電阻小，則對(duì)駕駛員或服務(wù)人員點(diǎn)亮催促告警的燈。而且，如果漏電電阻變小、變得比第2設(shè)定電阻還小，則控制接觸器閉合。第1設(shè)定電阻根據(jù)行駛用蓄電池1的輸出電壓其值不恒定，例如，在額定輸出電壓為300V的電源裝置中，為100kù～200kù，理想的為150kù，第2設(shè)定電阻為40kù～80kù，理想的為50kù～60kù。
圖4示出了檢測(cè)行駛用蓄電池1的正極側(cè)輸出的漏電的狀態(tài)，但行駛用蓄電池1有時(shí)負(fù)極側(cè)輸出也漏電。圖5示出了檢測(cè)負(fù)極側(cè)輸出的漏電的動(dòng)作原理。若行駛用蓄電池1的負(fù)極側(cè)漏電，則按箭頭B所示的環(huán)路經(jīng)底盤7流過漏電流(I)。如果在該狀態(tài)下漏電，則可用以下式5運(yùn)算漏電電阻(Rl2)。
〖式5〗Rl2=Rc(Vb-Vl)Vl]]>在該式中，Vb為從特定點(diǎn)10到負(fù)極側(cè)輸出的電壓的負(fù)極側(cè)輸出電壓。該電壓也不一定檢測(cè)出，可大致特定，但切換多路轉(zhuǎn)器4并正確地檢測(cè)，可正確地檢測(cè)出漏電電阻。Vl為在漏電檢測(cè)電阻6上感應(yīng)的電壓，但該電壓與圖4情況相比為反方向。即，在圖4中，差動(dòng)放大器5A的輸出為正。這是因?yàn)橄鄬?duì)基準(zhǔn)輸入端子11，底盤側(cè)為正的緣故。但是，若在漏電電阻(Rl2)的負(fù)極側(cè)發(fā)生漏電，則在漏電檢測(cè)電阻6上產(chǎn)生反方向的電壓，故差動(dòng)放大器5A的輸出為負(fù)。
在圖4所示的正極側(cè)漏電時(shí)，用式4運(yùn)算漏電電阻；在圖5所示的負(fù)極側(cè)漏電時(shí)，用式5運(yùn)算漏電電阻。無論用哪個(gè)式子檢測(cè)漏電電阻，由在漏電檢測(cè)電阻6中感應(yīng)的電壓方向、即差動(dòng)放大器5A的輸出為正或負(fù)，換言之，相對(duì)基準(zhǔn)輸入端子11、底盤側(cè)為正還是為負(fù)來特定運(yùn)算式。在差動(dòng)放大器5A的輸出為正時(shí)，正極側(cè)漏電，故用式4運(yùn)算漏電電阻。另外，在差動(dòng)放大器5A的輸出為負(fù)時(shí)，負(fù)極側(cè)漏電，故用式5運(yùn)算漏電電阻。
以上的電源裝置具有2組電壓檢測(cè)電路3。圖4和圖5為由檢測(cè)被2分割的正極側(cè)電池模塊2電壓的正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A來檢測(cè)漏電電阻。電源裝置也可以按圖6和圖7所示的動(dòng)作原理，由檢測(cè)被2分割的負(fù)極側(cè)電池模塊2電壓的負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B來檢測(cè)漏電電阻。通過正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A和負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B兩者檢測(cè)漏電電阻的電源裝置，即使是正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的任一方的電壓檢測(cè)電路3發(fā)生故障，也可檢測(cè)出漏電電阻。
圖6示出了用負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B檢測(cè)行駛用蓄電池1的正極側(cè)輸出漏電的狀態(tài)。負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B將連接漏電檢測(cè)電阻6到底盤7的負(fù)極側(cè)的檢測(cè)開關(guān)8置為接通，檢測(cè)漏電電阻。此時(shí)，正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的檢測(cè)開關(guān)8保持為斷開。檢測(cè)開關(guān)8在不檢測(cè)漏電電阻的狀態(tài)總是保持?jǐn)嚅_，成為將行駛用蓄電池1不連接底盤7的狀態(tài)。
在該狀態(tài)下，若行駛用蓄電池1的正極側(cè)漏電，則按箭頭C所示的環(huán)路，通過底盤7流過漏電電流(I)。此時(shí)，漏電電阻(Rl3)可用以下的式6運(yùn)算。
〖式6〗Rl3=Rc(Vc-Vl)Vl]]>
在該式中，Vc是從特定點(diǎn)10到正極側(cè)輸出的正極側(cè)輸出電壓。該電壓也不一定檢測(cè)出，可大致特定，但切換多路轉(zhuǎn)器4并正確地進(jìn)行檢測(cè)，可正確地檢測(cè)出漏電電阻。
圖7示出了用負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B檢測(cè)負(fù)極側(cè)輸出漏電的動(dòng)作原理。在該狀態(tài)下，若行駛用蓄電池1的負(fù)極側(cè)漏電，則按箭頭D所示的環(huán)路，通過底盤7流過漏電電流(I)。此時(shí)，漏電電阻(Rl4)可用以下的式7運(yùn)算。
〖式7〗Rl4=Rc(Vd-Vl)Vl]]>在該式中，Vd是從特定點(diǎn)10到負(fù)極側(cè)輸出的負(fù)極側(cè)輸出電壓。該電壓也不一定檢測(cè)出，可大致特定，但切換多路轉(zhuǎn)器4并正確地檢測(cè)，可正確地檢測(cè)出漏電電阻。
式7的Vl為在漏電檢測(cè)電阻6上感應(yīng)的底盤電壓，但該電壓與圖6情況相比為反方向。即，在圖6中，差動(dòng)放大器5A的輸出為正。這是因?yàn)橄鄬?duì)于基準(zhǔn)輸入端子11、底盤側(cè)為正的緣故。但是，若在漏電電阻(Rl4)負(fù)極側(cè)發(fā)生漏電，則在漏電檢測(cè)電阻6上產(chǎn)生反方向的電壓，故差動(dòng)放大器5A的輸出為負(fù)。
在圖6所示的正極側(cè)漏電時(shí)，用式6運(yùn)算漏電電阻；在圖7所示的負(fù)極側(cè)漏電時(shí)，用式7運(yùn)算漏電電阻。無論用哪個(gè)式子檢測(cè)漏電組，都由漏電檢測(cè)電阻6中感應(yīng)的電壓方向、即差動(dòng)放大器5A的輸出正或負(fù)，換言之，相對(duì)于基準(zhǔn)輸入端子11、底盤側(cè)為正還是為負(fù)來特定運(yùn)算式。在差動(dòng)放大器5A的輸出為正時(shí)，正極側(cè)漏電，故用式6運(yùn)算漏電電阻。另外，在差動(dòng)放大器5A的輸出為負(fù)時(shí)，負(fù)極側(cè)漏電，故用式7運(yùn)算漏電電阻。
將用以上的動(dòng)作原理檢測(cè)行駛用蓄電池1的正極側(cè)或負(fù)極側(cè)漏電的電源裝置的電路圖示于圖3中。該電源裝置將用●表示的多路轉(zhuǎn)換器4的不使用的通路(channel)使用于底盤電壓的檢測(cè)和相對(duì)特定點(diǎn)10的正極側(cè)輸出電壓或負(fù)極側(cè)輸出電壓的檢測(cè)。圖3的上部示出了正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A，下部示出了負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B。
正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A將用●表示的多路轉(zhuǎn)換器4的不使用的第1通路和第2通路連接如下。
連接到漏電檢測(cè)電阻6和檢測(cè)開關(guān)8之間的連接點(diǎn)。
多路轉(zhuǎn)換器4若切換到第1通路(1ch)，則電壓檢測(cè)部5檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻6的兩端電壓。漏電檢測(cè)電阻6的兩端電壓成為相對(duì)特定點(diǎn)10的底盤7的電壓，即底盤電壓(Vl)。因此，在多路轉(zhuǎn)換器4被切換到第1通路的狀態(tài)下，電壓檢測(cè)部5檢測(cè)底盤電壓(Vl)。
連接到行駛用蓄電池1的負(fù)極側(cè)輸出。
多路轉(zhuǎn)換器4若切換到第2通路(2ch)，則電壓檢測(cè)部5檢測(cè)相對(duì)特定點(diǎn)10的負(fù)極側(cè)輸出電壓(Vb)。該電壓由串聯(lián)連接的電池模塊2的個(gè)數(shù)特定，故不一定由電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)便可推定，但如果由電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)，則可正確地特定。
在圖3的下部所示的負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B將用●表示的多路轉(zhuǎn)換器4的不使用的第1通路和第2通路連接如下。
和正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A相同，連接到漏電檢測(cè)電阻6和檢測(cè)開關(guān)8之間的連接點(diǎn)。
多路轉(zhuǎn)換器4若切換到第1通路(1ch)，則電壓檢測(cè)部5檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻6的兩端電壓。漏電檢測(cè)電阻6的兩端電壓成為相對(duì)特定點(diǎn)10的底盤7的電壓，即底盤電壓(Vl)。因此，在多路轉(zhuǎn)換器4被切換到第1通路的狀態(tài)下，電壓檢測(cè)部5檢測(cè)底盤電壓(Vl)。
連接到行駛用蓄電池1的正極側(cè)輸出。
多路轉(zhuǎn)換器4若切換到第2通路(2ch)，則電壓檢測(cè)部5檢測(cè)相對(duì)特定點(diǎn)10的正極側(cè)輸出電壓(Vc)。該電壓也由串聯(lián)連接的電池模塊2的個(gè)數(shù)特定，故不一定由電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)便可推定，但如果由電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)，則可正確地特定。
圖3的電源裝置多路轉(zhuǎn)換器4以一定的周期依次切換各通路，以檢測(cè)各電池模塊2的電壓，并且檢測(cè)底盤電壓和相對(duì)特定點(diǎn)10的正極側(cè)輸出電壓及負(fù)極側(cè)輸出電壓。多路轉(zhuǎn)換器4，例如以1～5秒的周期檢測(cè)底盤電壓和相對(duì)于特定點(diǎn)10的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓。所檢測(cè)出的電壓由蓄電池ECU9的CPU12或內(nèi)置于電壓檢測(cè)電路中的CPU運(yùn)算，以檢測(cè)出漏電電阻。該電源裝置由于以1～5秒周期檢測(cè)漏電電阻，故若漏電電阻的電阻值變得比設(shè)定電阻小，則立即限制充放電電流，或斷開接觸器，成為可安全使用的狀態(tài)。
由控制電路15控制多路轉(zhuǎn)換器4的通路切換和檢測(cè)開關(guān)8的接通斷開?？刂齐娐?5并用為蓄電池ECU9中內(nèi)置的CPU12，或在電壓檢測(cè)電路中內(nèi)置CPU，并用為該CPU。但是，還可設(shè)置專用的控制電路?？刂齐娐?5在檢測(cè)漏電電阻時(shí)，將一側(cè)的檢測(cè)開關(guān)8接通，將另一側(cè)的開關(guān)8斷開。
在圖3中，當(dāng)用正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A檢測(cè)漏電電阻時(shí)，控制電路15將正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的檢測(cè)開關(guān)8接通，將負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的檢測(cè)開關(guān)8斷開。在該狀態(tài)下，控制電路15將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4依次切換到第1通路、第2通路、第3通路，以檢測(cè)底盤電壓(Vl)和相對(duì)于基準(zhǔn)輸入端子11的正極側(cè)輸出電壓(Va)及負(fù)極側(cè)輸出電壓(Vb)。通過式4或式5，由所檢測(cè)出的底盤電壓(Vl)和正極側(cè)輸出電壓(Va)及負(fù)極側(cè)輸出電壓(Vb)運(yùn)算漏電電阻。根據(jù)電壓檢測(cè)部5的差動(dòng)放大器5A的輸出是正還是負(fù)，來確定使用式4還是使用式5。如果電壓檢測(cè)部5的輸出是正，則用式4運(yùn)算正極側(cè)輸出的漏電電阻；如果電壓檢測(cè)部5的輸出是負(fù)，則用式5運(yùn)算負(fù)極側(cè)輸出的漏電電阻。
另外，在圖3中，當(dāng)用負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B檢測(cè)漏電電阻時(shí)，控制電路15將負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的檢測(cè)開關(guān)8接通，將正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的檢測(cè)開關(guān)8斷開。在該狀態(tài)下，控制電路15將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4依次切換到第1通路、第2通路、第3通路，檢測(cè)底盤電壓(Vl)和相對(duì)于基準(zhǔn)輸入端子11的正極側(cè)輸出電壓(Vc)及負(fù)極側(cè)輸出電壓(Vd)。通過式6或式7，由所檢測(cè)出的底盤電壓(Vl)和正極側(cè)輸出電壓(Vc)及負(fù)極側(cè)輸出電壓(Vd)來運(yùn)算漏電電阻。如果電壓檢測(cè)部5的輸出是正，則用式6運(yùn)算正極側(cè)輸出的漏電電阻；如果正極側(cè)輸出電壓的輸出是負(fù)，則用式7運(yùn)算負(fù)極側(cè)輸出的漏電電阻。
在不檢測(cè)漏電電阻的定時(shí)內(nèi)，控制電路15將多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4切換到電池模塊2的連接點(diǎn)，以檢測(cè)電池模塊2的電壓。
而且，圖2的電源裝置通過開關(guān)元件7將漏電試驗(yàn)電阻16連接到行駛用蓄電池1的正極側(cè)和底盤7之間。該電源裝置在將開關(guān)元件17切換為接通、由漏電試驗(yàn)電阻16將行駛用蓄電池1連接到底盤7的狀態(tài)下，檢測(cè)漏電電阻。若電壓檢測(cè)電路3正常動(dòng)作并檢測(cè)漏電電阻，則所檢測(cè)出的漏電電阻成為與漏電試驗(yàn)電阻16相同或還小的值。因此，可在該狀態(tài)下檢測(cè)漏電電阻，判定能否正常地檢測(cè)出漏電電阻。
將所有電池模塊2分割為個(gè)數(shù)不同的多個(gè)塊、用相同通路數(shù)的多路轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行切換、以檢測(cè)各電池模塊2電壓的電源裝置，產(chǎn)生相當(dāng)于電池模塊2的個(gè)數(shù)之差、在多路轉(zhuǎn)換器4中不使用的通路。例如，將50個(gè)電池模塊2分割為26個(gè)和24個(gè)、2塊的電源裝置，若用相同通路數(shù)的多路轉(zhuǎn)換器4切換所分割的各電池模塊2并檢測(cè)電壓，則一方的多路轉(zhuǎn)換器4產(chǎn)生2個(gè)多余的、不使用的通路。圖3的電源裝置，下部分所示的負(fù)極側(cè)電池模塊2的個(gè)數(shù)比上部分所示的正極側(cè)電池模塊2的個(gè)數(shù)少2個(gè)。如圖中的●所示，該電源裝置在負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的多路轉(zhuǎn)換器4中產(chǎn)生2個(gè)不使用的通路(3ch和4ch)。該不使用的2個(gè)通路連接到電壓檢測(cè)電路3的信號(hào)地線18(與底盤地線相分離)。將不使用的通路連接到電源電路的地線的電壓檢測(cè)電路3使不使用的通路的電壓大致為0V而輸出。即使該不使用的通路的輸出電壓為0V，也可識(shí)別正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A和負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B。電壓檢測(cè)電路3可將特定的基準(zhǔn)電壓輸入不使用的通路，以用于識(shí)別。但是，當(dāng)基準(zhǔn)電壓近似電池模塊的電壓時(shí)，變得不能區(qū)別電池模塊電壓和基準(zhǔn)電壓，故為了使基準(zhǔn)電壓與電池模塊不同，例如，設(shè)定得比電池模塊的電壓還低，或比電池模塊的電壓還高。
各電壓檢測(cè)電路3將用于識(shí)別正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的信號(hào)存儲(chǔ)在例如EPROM(圖中未示出)中。因此，只要EPROM正常動(dòng)作，就可用存儲(chǔ)在該EPROM中的信號(hào)將由電壓檢測(cè)電路3輸出的信號(hào)判別為正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的信號(hào)和負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的信號(hào)。但是，當(dāng)EPROM故障而不能正常動(dòng)作時(shí)，就不能用EPROM的信號(hào)將由電壓檢測(cè)電路3輸出的信號(hào)識(shí)別為來自正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的信號(hào)和來自負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的信號(hào)。此時(shí)，即使用由多路轉(zhuǎn)換器4的不使用的通路輸出的信號(hào)，也可識(shí)別正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A的信號(hào)和來自負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的信號(hào)。圖3的電源裝置在負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的多路轉(zhuǎn)換器4中有2個(gè)不使用的通路。不使用的通路將輸入側(cè)連接到信號(hào)地線18。因此，作為不使用的通路的電壓，如果輸出0V的信號(hào)，則可判斷為負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B。圖中的電源裝置由于將不使用的通路連接到0V線，故若由不使用的通路輸出0V，則可判別為不使用通路側(cè)的電壓檢測(cè)電路。但是，不使用的通路不一定要連接到0V，也可連接到特定的電壓線例如5V電源線，來判別不使用通路的電壓檢測(cè)電路。這樣，在為了用軟件來實(shí)現(xiàn)本功能時(shí)，適用于2組電壓檢測(cè)電路的軟件可構(gòu)成為通過具有判斷功能而使用同一部分。
如上所述，由于本實(shí)施例的電源裝置可由各個(gè)正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A和負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B來檢測(cè)漏電電阻，故即使在正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A、負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B的任意一方發(fā)生故障等不利情況下，也可由其它正常的電壓檢測(cè)電路檢測(cè)漏電電阻。此外，在本實(shí)施例中，通常在正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A和負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B雙方都正常動(dòng)作時(shí)，可用本申請(qǐng)人在先提出的漏電檢測(cè)方法(特愿2004-160344號(hào))來檢測(cè)漏電電阻。以下詳細(xì)說明該檢測(cè)方法。
該檢測(cè)方法用圖8～10所示的漏電檢測(cè)電路如下所述地正確進(jìn)行檢測(cè)。而且，這些圖中所示的漏電檢測(cè)電路，可將本發(fā)明的電源裝置作為圖11所示的電路構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)。圖11所示的電路是在圖3所示電路的正極側(cè)電壓檢測(cè)電路3A中，將多路轉(zhuǎn)換器4切換到1ch，將漏電檢測(cè)電阻6設(shè)為漏電電阻Ra，將檢測(cè)開關(guān)8設(shè)為漏電檢測(cè)開關(guān)SW1，在檢測(cè)開關(guān)8的底盤側(cè)7設(shè)置漏電檢測(cè)電阻Rb；同時(shí)，在負(fù)極側(cè)電壓檢測(cè)電路3B中，將多路轉(zhuǎn)換器4切換到1ch，將漏電檢測(cè)電阻6設(shè)為漏電電阻Ra，將檢測(cè)開關(guān)8設(shè)為漏電檢測(cè)開關(guān)SW2，在檢測(cè)開關(guān)8的底盤側(cè)7設(shè)置漏電檢測(cè)電阻Rb。另外，在圖8中，雖然公開了檢測(cè)漏電電流的電流檢測(cè)電路30’，但如下所述，漏電電流僅在運(yùn)算式中利用，在實(shí)際中不使用。
圖8至圖10的漏電檢測(cè)電路100’是用于檢測(cè)電動(dòng)車輛用電池組10’的漏電的電動(dòng)車輛用漏電檢測(cè)電路，其中具備將多個(gè)電池11’串聯(lián)連接的電池組10’；分別串聯(lián)連接于電池11’的任意高電壓側(cè)和低電壓側(cè)兩處電池端子與地線之間的漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb；在t時(shí)刻將高壓側(cè)電池端子的電壓作為Vg11(t)，將低壓側(cè)電池端子的電壓作為Vg12(t)進(jìn)行測(cè)量的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)200’；串聯(lián)連接于漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb間的漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、SW2；和檢測(cè)在t時(shí)刻閉合連接于高電壓側(cè)電池端子的一方漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、打開另一方漏電檢測(cè)開關(guān)SW2時(shí)，在與漏電檢測(cè)開關(guān)SW1連接的漏電檢測(cè)電阻Ra上產(chǎn)生的電壓Vl11(t)、及將連接于低電壓側(cè)的電池端子的另一方漏電檢測(cè)開關(guān)SW2在t時(shí)刻閉合、一方漏電檢測(cè)開關(guān)SW1打開時(shí)，在與另一側(cè)漏電檢測(cè)開關(guān)SW2連接的漏電檢測(cè)電阻Ra上產(chǎn)生的電壓Vl12(t)的電壓檢測(cè)電路20’、20’。而且，包括在將不同的時(shí)間t設(shè)為t1、t2時(shí)，根據(jù)下式運(yùn)算漏電電阻的合成值Rl的漏電運(yùn)算部40’。
〖式8〗Rl=RaVl12(t2)Vg11(t2)-Vg12(t2)-Vl11(t1)Vg11(t1)-Vg12(t1)-(Ra+Rb)]]>根據(jù)該構(gòu)成，可容易地得到漏電電阻值，即使有多個(gè)漏電處也可運(yùn)算整個(gè)電路的漏電電阻值。
而且，該漏電檢測(cè)電路100’具備在t時(shí)刻測(cè)量電池組10’的兩端端子間電壓VT(t)的電路，漏電運(yùn)算部40’在有一個(gè)漏電處的情況下，將在t時(shí)刻產(chǎn)生漏電的電池端子電壓設(shè)為Vl(t)，將該電壓由端子間電壓VT(t)和比例常數(shù)Kl表示為KlVT(t)時(shí)，根據(jù)下式運(yùn)算kl，根據(jù)kl推斷漏電處。
〖式9〗kl=Vl11(t1)Ra(Rl+Ra+Rb)+Vg11(t1)VT(t1)]]>0≤kl≤1根據(jù)該構(gòu)成，不僅可確定漏電電阻還確定漏電位置。
如上所述，檢測(cè)漏電電阻的方法根據(jù)特定的數(shù)式可運(yùn)算關(guān)于漏電的信息，而且因無需附加特別的裝置，故方便應(yīng)用于已有的設(shè)備，可廉價(jià)且簡(jiǎn)單地特定漏電電阻值或漏電的位置等，迅速地采取必要的對(duì)策，可安全地使用電動(dòng)車輛。
以下詳細(xì)說明漏電檢測(cè)電路100’和采用該電路的漏電檢測(cè)方法。
圖8示出的電動(dòng)車輛用漏電檢測(cè)電路100’是相對(duì)將n個(gè)電池11’串聯(lián)連接的電池組10’附加的電路，為了便于說明，電池組10’的充放電電路等圖中未示出。而且，電池11’在圖中作為單位單元示出，也可將多個(gè)單元串聯(lián)或并聯(lián)連接。
該電動(dòng)車輛用漏電檢測(cè)電路100’備有在規(guī)定的時(shí)刻能對(duì)各電池11’的端子位置的電壓V0～n進(jìn)行測(cè)量的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)200’。在此，將電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)200’在時(shí)間t測(cè)量得到的電壓設(shè)為V0～n(t)。在此，在本實(shí)施例中，V0(t)、V1(t)、V2(t)、…、Vn-1(t)、Vn(t)設(shè)為相對(duì)V0(t)的電位。此外，在任一電池11’發(fā)生漏電時(shí)，因從各電池11’的端子到接地通電，故作為漏電的等價(jià)電路，各電池11’的端子通過漏電電阻R0-n接地(在此連接車輛的底盤)。進(jìn)一步假設(shè)在各漏電電阻R0-n中流過電流I0-n(t)。在此，設(shè)用電流測(cè)量電路在時(shí)間t測(cè)量的電流為I0～n(t)。在圖8中，表示為I0～n(t1、t2)的是指I0～n(t1)或I0～n(t2)。
進(jìn)而，分別將各漏電檢測(cè)電阻Ra、漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、SW2、漏電檢測(cè)電阻Rb串聯(lián)連接于高壓側(cè)和低壓側(cè)任意兩個(gè)電池端子A、B并接地。在此，電池端子A、B也可是電池組10’的兩端子。設(shè)分別連接于A、B點(diǎn)的漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb的電阻值分別相等，漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、SW2在個(gè)別時(shí)刻可開閉。在圖8的例中，在t1時(shí)刻閉合連接于A點(diǎn)的漏電檢測(cè)開關(guān)SW1時(shí)，設(shè)流過漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb的電流為Ig11(t1)，在t2時(shí)刻閉合時(shí)，設(shè)流過漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb的電流為Ig11(t2)。另外，在t1時(shí)刻閉合連接于B點(diǎn)的漏電檢測(cè)開關(guān)SW2時(shí)，設(shè)流過漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb的電流為Ig12(t1)，在t2時(shí)刻閉合時(shí)，設(shè)流過漏電檢測(cè)電阻Ra、Rb的電流為Ig12(t2)(在此，所測(cè)量的電流利用了電流回路30’)。進(jìn)一步分別在t1、t2時(shí)刻，將利用電壓檢測(cè)電路20測(cè)量到的A、B點(diǎn)的電壓設(shè)為Vl11(t1)、Vl11(t2)、Vl12(t1)、Vl12(t2)。在此，若設(shè)Ra、Rb的合成電阻為R，另設(shè)A-B間的電壓為Vf(t1、t2)，則下式10成立。
〖式10〗
R＝Ra+RbVl11(t1)＝Ra·Ig11(t1)Vl12(t2)＝Ra·Ig12(t2)Vf(t1)＝Vg11(t1)-Vg12(t1)Vf(t2)＝Vg11(t2)-Vg12(t2)其中，Vg11(t)為上述電池端子A上的電壓(圖8中為Vn-2(t))，Vg12(t)為上述電池端子B上的電壓(圖8中為V2(t))。下面進(jìn)行詳細(xì)說明，但若利用上式，則圖8的漏電電阻值Rl可用下式11表示。
〖式11〗Rl=(Σi=0n1Ri)-1=RaVl12(t2)Vf(t2)-Vl11(t1)Vf(t1)-R]]>再者，圖8的電動(dòng)車輛用漏電檢測(cè)電路包括用于檢測(cè)漏電、運(yùn)算漏電電阻或檢測(cè)漏電位置的漏電運(yùn)算部40’。漏電運(yùn)算部40’用門陣列(FPGA或ASIC等)硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。而且，也可具備作為運(yùn)算結(jié)果、可顯示漏電電阻或漏電位置等的顯示部。顯示部可利用LED的7段顯示器或液晶監(jiān)視器等。
以下詳述求取上式的順序。首先，在時(shí)間t1，在如圖9那樣打開漏電檢測(cè)開關(guān)SW2、閉合漏電檢測(cè)開關(guān)SW2的時(shí)刻，由于流過連接于A點(diǎn)的漏電檢測(cè)電阻Ra的電流Ig11(t1)成為各漏電電流的總和，故可用下式12表示。
〖式12〗Ig11(t1)＝In(t1)+In-1(t1)+In-2(t1)+…+I2(t1)+I1(t1)+I0(t1)另一方面，流過漏電電阻Rn的電流In(t1)可如下式13求得。但是，如上所述R＝Ra+Rb。
〖式13〗
In(t1)={Vn(t1)-V0(t1)}-{(Vg11(t1)-V0(t1))+RIg11(t1)}Rn]]>=Vn(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))Rn]]>利用上述式12、式13，Ig11(t1)可如以下的式14表示。
〖式14〗Ig11(t1)=Vn(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))Rn+Vn-1(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))Rn-1]]>+Vn-2(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))Rn-2+···+V2(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))R2]]>+V1(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))R1+V0(t1)-(Vg11(t1)+RIg11(t1))R0]]>因而，變形上述式14，Ig11(t1)可如以下的式15表示。
〖式15〗Ig11(t1)=Σi=0nVi(t1)Ri-Vg11(t1)Σi=0n1Ri-RIg11(t1)Σi=0n1Ri]]>另一方面，如圖10所示，在時(shí)間t2，在打開漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、閉合漏電檢測(cè)開關(guān)SW2的時(shí)刻，由于流過連接到B點(diǎn)的漏電檢測(cè)電阻Ra的電流Ig12(t2)成為各漏電電流的總和，故可用以下的式16表示。
〖式16〗Ig12(t1)＝In(t2)+In-1(t2)+In-2(t2)+…+I2(t2)+I1(t2)+I0(t2)如上所述，利用流過漏電電阻Rn的電流In(t2)，上述式16可變形為以下的式17。
〖式17〗Ig12(t2)=Vn(t2)-(Vg12(t2)+RIg12(t2))Rn+Vn-1(t2)-(Vg12(t2)+RIg12(t2))Rn-1]]>+···+V1(t2)-(Vg12(t2)+RIg12(t2))R1+V1(t2)-(Vg12(t2)+RIg12(t2))R0]]>故變形上述式17，電流Ig12(t2)可用以下的式18表示。
〖式18〗Ig12(t2)=Σi=0nVi(t2)Ri-Vg12(t2)Σi=0n1Ri-RIg12(t2)Σi=0n1Ri]]>在此，發(fā)生漏電的位置、漏電電阻值，在檢測(cè)中與時(shí)間無關(guān)、不發(fā)生變化。因此，即使切換漏電檢測(cè)開關(guān)SW1、SW2，發(fā)生漏電的位置也不變化，故以下的式19成立。
而且，在此，由于假設(shè)在漏電電阻十分大的范圍內(nèi)漏電，故無論有無漏電，不論漏電大小，如果發(fā)生漏電的位置不變化，則任意端子位置的Vi(t)可以用后述的端子間電壓VT(t1)乘以比例常數(shù)Ki的值表示。而且，在t1、t2，也許相同端子位置的Vi、端子間電壓VT發(fā)生變化，但比例常數(shù)Ki不變。因而，下式19成立。
〖式19〗Vi(t1)＝ki(Vn(t1)-V0(t1))＝kiVT(t1)Vi(t2)＝ki(Vn(t2)-V0(t2))＝kiVT(t2)(0≤ki≤1)其中，VT(t)表示位于電池組10’兩端的端子間電壓，即總電壓。因而，各電池11’通過串聯(lián)連接，用上述式19，上述式15、式18可變形為以下的式20、式21。此外，在該檢測(cè)方法中，端子間電壓VT(t)可通過由電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)200’測(cè)量電壓Vn(t)、V0(t)，由漏電運(yùn)算部40’求其差值而得到。亦即，在此，端子間電壓VT(t)的測(cè)量在電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)200’及漏電運(yùn)算部40’的電路中進(jìn)行。代替其，也可設(shè)置直接測(cè)量端子間電壓VT(t)的電路并進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值輸出到漏電運(yùn)算部40’。
〖式20〗Ig11(t1)=VT(t1)Σi=0nkiRi-Vg11(t1)Σi=0n1Ri-RIg11(t1)Σi=0n1Ri]]>〖式21〗Ig12(t2)=VT(t2)Σi=0nkiRi-Vg12(t2)Σi=0n1Ri-RIg12(t2)Σi=0n1Ri]]>上述式20可如以下的式22地變形。
〖式22〗
Σi=0nkiRi=Ig11(t1)+Vg11(t1)Σi=0n1Ri+RIg11(t1)Σi=0n1RiVT(t1)]]>若將式22代入式21，則可得到以下的式23。
〖式23〗(Σi=0n1Ri)-1=Vg11(t1)VT(t1)-Vg12(t2)VT(t2)Ig12(t2)VT(t2)-Ig11(t1)VT(t1)-R]]>在此，Vg11(t1)和Vg12(t2)的位置相對(duì)總電壓VT(t1)、VT(t2)無變化，故以下的式24成立。
〖式24〗mVT(t1)＝Vg11(t1)-Vg12(t1)mVT(t2)＝Vg11(t2)-Vg12(t2)(0≤m≤1)Vg12(t2)VT(t2)=Vg12(t1)VT(t1)=ϵ]]>在上述式中，ε為常數(shù)，因此，上述式23還可如以下的式25地變形。
〖式25〗(Σi=0n1Ri)-1=Vg11(t1)VT(t1)-Vg12(t2)VT(t2)Ig12(t2)VT(t2)-Ig11(t1)VT(t1)-R]]>=Vg11(t1)-Vg12(t1)VT(t1)Ig12(t2)VT(t2)-Ig11(t1)VT(t1)-R]]>=mVg11(t1)-Vg12(t1)Vg11(t1)-Vg12(t1)mIg12(t2)Vg11(t2)-Vg12(t2)-mIg11(t1)Vg11(t1)-Vg12(t1)-R]]>
在此，以下的式26～式29成立。
〖式26〗Ig11(t1)=Vl11(t1)Ra]]>〖式27〗Ig12(t2)=Vl12(t2)Ra]]>〖式28〗Vg11(t1)-Vg12(t1)＝Vf(t1)〖式29〗Vg11(t2)-Vg12(t2)＝Vf(t2)因而，將上述式26～式29代入式25，則可得以下的式30、即式11的Rl。
〖式30〗(Σi=0n1Ri)-1=RaVl12(t2)Vf(t2)-Vl11(t1)Vf(t1)-R]]>如上所述，通過運(yùn)算，可求得漏電電阻的合成電阻值。而且，在漏電運(yùn)算部40’中，其運(yùn)算出的漏電電阻與規(guī)定值相比較，當(dāng)為規(guī)定值以上時(shí)，采取警告顯示等對(duì)策。另一方面，漏電在一處發(fā)生時(shí)，不僅對(duì)電阻值，還對(duì)漏電發(fā)生的部位都可運(yùn)算。在此，假定漏電僅在1點(diǎn)發(fā)生，若假設(shè)1點(diǎn)以外的漏電電阻值為無窮大，則以下的式31成立。其中設(shè)0≤1≤n。
〖式31〗R0＝R1＝…Ri-1＝Ri+1…＝Rn-1＝Rn＝∞此時(shí)，若將上述式20變形，求取Ig11(t1)，則以下的式32成立。
〖式32〗
Ig11(t1)=VT(t1)Σi=0nkiRi-Vg11(t1)Σi=0n1Ri1+RΣi=0n1Ri]]>因而，若將式32代入上述式10，則以下的式33成立。
〖式33〗Vl11(t1)=Ra·Ig11(t1)=Ra·VT(t1)Σi=0nkiRi-Vg11(t1)Σi=0n1Ri1+RΣi=0n1Ri]]>根據(jù)該式，設(shè)1/∞＝0并由式31展開，則kl可如以下的式34地運(yùn)算。
〖式34〗kl=Vl11(t1)Ra(Rl+R)+Vg11(t1)VT(t1)]]>其中，上式的分母VT(t1)，根據(jù)式19，為Vn(t1)-V0(t1)。
因此，根據(jù)上述式30由各測(cè)量值求得Rl，由此通過運(yùn)算式34可求得kl的值。而且如上述式19所示，該比例常數(shù)Kl在表示連接漏電電阻Rl的電池端子的電壓Vl(t)(＝klVT(t))時(shí)，為乘以端子間電壓VT(t)的比例常數(shù)kl。因此，所謂該比例常數(shù)kl是指連接漏電電阻Rl的電池端子的位置，故根據(jù)該值可知漏電發(fā)生的部位。再者，在上述方法中，漏電處為1個(gè)時(shí)可正確地運(yùn)算kl，但漏電在多個(gè)部位發(fā)生時(shí)，則難以確定發(fā)生處。只是即使在這種情況下，也可由上述式30獲得電路整體的漏電電阻的合成值。
如上所述，在漏電運(yùn)算部40’運(yùn)算表示漏電電阻Rl或漏電位置的kl等，為了進(jìn)行其他處理，根據(jù)需要將該運(yùn)算結(jié)果送出，或在顯示部顯示。該方法根據(jù)2個(gè)時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量值，僅通過運(yùn)算就可得到有關(guān)漏電的信息，故可非常容易地把握漏電，實(shí)現(xiàn)了不用附加特別的硬件便可使用已有設(shè)備這一突出優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種車輛用電源裝置，其特征在于，具備串聯(lián)連接多個(gè)電池模塊(2)的行駛用蓄電池(1)；和檢測(cè)該行駛用蓄電池1的電池電壓的電壓檢測(cè)電路(3)；電壓檢測(cè)電路(3)備有分時(shí)切換檢測(cè)電壓的電池模塊(2)的多路轉(zhuǎn)換器(4)；和檢測(cè)用該多路轉(zhuǎn)換器(4)切換的電池模塊(2)電壓的電壓檢測(cè)部(5)；通過漏電檢測(cè)電阻(6)將電池模塊(2)的特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)的同時(shí)，切換電壓檢測(cè)電路(3)的多路轉(zhuǎn)換器(4)，即使在電壓檢測(cè)電路(3)中，也檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻(6)兩端感應(yīng)的底盤電壓，由底盤電壓檢測(cè)漏電電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，電壓檢測(cè)電路(3)備有在檢測(cè)漏電電阻的狀態(tài)下，通過漏電檢測(cè)電阻(6)將電池模塊(2)的特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)的檢測(cè)開關(guān)(8)；通過將該檢測(cè)開關(guān)(8)切換為接通，將電池模塊(2)的特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)，來檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻(6)所感應(yīng)的底盤電壓并檢測(cè)漏電電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，電壓檢測(cè)電路(3)的多路轉(zhuǎn)換器(4)將電壓檢測(cè)部(5)的輸入側(cè)切換到行駛用蓄電池(1)的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)，檢測(cè)行駛用蓄電池(1)的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓，由所檢測(cè)出的正極側(cè)輸出電壓和負(fù)極側(cè)輸出電壓及底盤電壓來運(yùn)算并檢測(cè)漏電電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，備有多組電壓檢測(cè)電路(3)，在各電壓檢測(cè)電路(3)中，在檢測(cè)出被分割為多塊的行駛用蓄電池(1)的電池模塊(2)電壓的同時(shí)，各電壓檢測(cè)電路(3)在通過漏電檢測(cè)電阻(6)將特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)的狀態(tài)下，檢測(cè)底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，備有多組電壓檢測(cè)電路(3)，在各電壓檢測(cè)電路(3)中，在檢測(cè)出被分割為多塊的行駛用蓄電池(1)的電池模塊(2)電壓的同時(shí)，一個(gè)電壓檢測(cè)電路(3)在通過漏電檢測(cè)電阻(6)將特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)的狀態(tài)下，檢測(cè)底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，電壓檢測(cè)電路(3)切換多路轉(zhuǎn)換器(4)，檢測(cè)行駛用蓄電池(1)的負(fù)極側(cè)輸出電壓和正極側(cè)輸出電壓及底盤電壓，以檢測(cè)漏電電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，在行駛用蓄電池(1)和底盤(7)之間，通過開關(guān)元件(17)連接漏電試驗(yàn)電阻(16)，通過將開關(guān)元件(17)切換為接通，作為用漏電試驗(yàn)電阻(16)將行駛用蓄電池(1)連接到(7)的狀態(tài)，以檢測(cè)漏電電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其中，電壓檢測(cè)電路(3)檢測(cè)出相對(duì)電池模塊(2)的特定點(diǎn)(10)的電壓，以檢測(cè)各電池模塊(2)的電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛用電源裝置，其使用已具有的電壓檢測(cè)電路正確地檢測(cè)出行駛用蓄電池的輸出側(cè)和底盤之間的漏電電阻。該裝置備有串聯(lián)連接多個(gè)電池模塊(2)的行駛用蓄電池(1)；和檢測(cè)該行駛用蓄電池(1)的電池電壓的電壓檢測(cè)電路(3)。電壓檢測(cè)電路(3)具有分時(shí)切換檢測(cè)電壓的電池模塊(2)的多路轉(zhuǎn)換器4；和檢測(cè)用該多路轉(zhuǎn)換器(4)切換的電池模塊(2)電壓的電壓檢測(cè)部(5)。電源裝置在通過漏電檢測(cè)電阻(6)將電池模塊(2)的特定點(diǎn)(10)連接到底盤(7)的同時(shí)，切換電壓檢測(cè)電路(3)的多路轉(zhuǎn)換器(4)，電壓檢測(cè)電路(3)檢測(cè)漏電檢測(cè)電阻(6)兩端所感應(yīng)到的底盤電壓，由底盤電壓檢測(cè)漏電電阻。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1719682SQ20051008218
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者古川公彥 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社