電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
【課題】負荷の動作停止中に何らかの異常が発生しても、安全機構を動作可能とする。
【解決手段】複数の二次電池セル１を直列または並列に接続した電池ブロック９と、電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段と、電池ブロック９及び異常判定手段を収納する電源ケース７０と、電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段とを備え、異常検出手段は、出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、出力接続手段がＯＦＦ状態において、異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、異常判定手段が電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限する。
【解決手段】複数の二次電池セル１を直列または並列に接続した電池ブロック９と、電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段と、電池ブロック９及び異常判定手段を収納する電源ケース７０と、電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段とを備え、異常検出手段は、出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、出力接続手段がＯＦＦ状態において、異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、異常判定手段が電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源装置及びこのような電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の組電池等、出力を高くした電源装置が求められている。このような電源装置では、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。このような高出力の電源装置においては、外部からの衝撃や冠水などの異常が発生すると、電池セルが高温になることがある。このため、異常発熱を阻止するために異常時に回路を遮断する安全機構が設けられている。例えば、車両用の電源装置においては、車両側が衝突を検出すると、車両側から電源装置側に対して、遮断信号を送信し、電力供給を停止することとしている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の安全機構では、車両など、負荷側で異常を検出して、電源側に伝達する構成のため、負荷の動作が停止している間には、このような通知ができないという問題があった。例えば、車両用の電源装置の場合は、車両の動作中（キーＯＮ時）であれば、衝突や冠水など、何らかの異常が発生すると、車両側で異常検出信号を電源装置側に送出することで、電池の使用を停止するなどの安全策を講じることができる。しかしながら、車両の駐車中（キーＯＦＦ時）にはこのような処理を行うことができなかった。例えば、駐車中の車両に何らかの外力が加わったり、水没するなどの異常が発生し、その後ユーザがこれらの異常に気付かずにキーＯＮして走行させようとした場合に、電子回路の断線や短絡などが動作に悪影響を与える事態が考えられる。同様に、家庭用あるいは工場用の電源装置においても、地震や津波によって衝撃、冠水などの異常が発生した後、ユーザが避難地から帰ってきた際にそのまま使用を継続しようとした場合に、同様の問題が発生しうる。
【０００５】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、負荷の動作停止中に何らかの異常が発生しても、安全機構を動作させることが可能な電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、電池の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置であって、複数の二次電池セル１を直列または並列に接続した電池ブロック９と、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段と、前記電池ブロック９及び異常判定手段を収納する電源ケース７０と、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、前記電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段と、を備え、前記異常検出手段は、前記出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、前記出力接続手段がＯＦＦ状態において、前記異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、前記異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には前記出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限することができる。これにより、電源装置は出力停止状態でも異常検出を継続でき、何らかの異常発生時には出力の再開を制限することにより、電池ブロックの保護を図ることが可能となる。
【０００７】
また、第２の側面に係る電源装置によれば、さらに前記異常判定手段が異常と判定した際に、該異常情報を記録するための異常記録手段１８を備えており、前記出力接続手段は、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段１８に異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限するよう構成できる。これにより、異常発生時にのみ異常情報を記録させておき、電源装置の出力接続時には必ず異常記録手段を確認させることで、異常が記録されている場合には出力を制限することで安全な動作が図られる。
【０００８】
さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記出力接続手段が、前記電池ブロック９の出力を被駆動機器と接続するためのコンタクタ５であり、前記起動の制限を、前記コンタクタ５をＯＦＦからＯＮにしない制御とすることができる。これによって、異常発生時にはコンタクタをＯＮとさせないことで、電池ブロックの使用を禁止することができる。
【０００９】
さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、さらに前記二次電池セル１と接続することで、これを放電させるための放電手段２４と、前記放電手段２４と二次電池セル１との接続を切り替えるための放電スイッチ２５と、を備えており、前記異常判定手段が異常と判定すると、前記放電スイッチ２５をＯＮして前記放電手段２４を前記二次電池セル１と接続して、該二次電池セル１を放電させることができる。これにより、異常発生時には二次電池セルを強制的に放電させて、継続使用を不可能とすることで、安全性を高めることができる。
【００１０】
さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記放電手段２４及び前記放電スイッチ２５とで、前記複数の二次電池セル１を均等化させる均等化回路を構成できる。これにより、複数の二次電池セル間の残容量を均等化させる均等化回路でもって、二次電池セルの異常発生時に強制放電させる放電回路２３に共用することが可能となり、部品点数の低減や回路構成の簡素化、省スペース化を図ることができる。
【００１１】
さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９に物理的な衝撃を与え得る外力を検出可能な衝撃検知センサ３３を含めることができる。これにより、衝撃によって電池ブロックに異常が生じたことを衝撃検知センサで検出して、このような異常の発生した電池ブロックを使用する事態を回避して安全性を高めることができる。
【００１２】
さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９の浸水を検出する浸水検知センサ３２を含めることができる。これにより、浸水によって電池ブロックに異常が生じたことを衝撃検知センサで検出でき、安全性を高めることができる。
【００１３】
さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９の温度が所定の上限温度を超えたこと又は所定の下限温度を下回ったことを検出する異常温度検知センサ３１を含めることができる。これにより、異常温度検知センサで、被駆動装置の非駆動時においても電池ブロックの異常温度を検出して、安全動作に寄与させることができる。
【００１４】
さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段を、前記電源ケース７０の表面又は内面に設けることができる。これにより、電源装置の周囲に熱源などがあり二次電池セルが加熱される状態や、電源ケースの表面に与えられる衝撃などの異常を異常検出手段で確実に検出でき、二次電池セルへの異常発生を正確に判断できる。
る。
【００１５】
さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段を、被駆動機器に備えられた、外部からの物理的な変化を検出するための機器側異常検知センサとすることができる。これにより、被駆動機器の機器側異常検知センサでもって、被駆動機器への異常のみならず電源装置への異常も検出でき、センサを共通化して構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、第１１の側面に係る車両は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１７】
さらにまた、第１２の側面に係る蓄電装置は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１８】
さらにまた、第１３の側面に係る電源装置の制御方法によれば、電池ブロック９の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、前記検出信号を受けて、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、異常情報を異常記録手段１８に記録する工程と、前記電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段を、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段１８に異常情報が記録されているかどうかを確認し、該異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限する工程とを含むことができる。これにより、異常発生時にのみ異常情報を記録させておき、起動時に必ず異常記録手段を確認させることで、異常発生の有無を電源装置側で把握することができ、起動の安全性が図られる。
【００１９】
さらにまた、第１４の側面に係る電源装置の制御方法によれば、電池ブロック９の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、前記検出信号を受けて、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、前記電池ブロック９を放電させる工程と、を含めることができる。これにより、異常発生時には二次電池セルを強制的に放電させて、継続使用を不可能とすることで、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置をエンジンとモータで走行するハイブリッド車に搭載する例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置を車両側負荷に接続した電源システムを示すブロック図である。
【図３】実施例１に係る、車両停車時に異常発止した場合の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図４】車両を始動させる際の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る、車両停車時に異常発止した場合の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図６】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。
【図７】蓄電用の電源装置に適用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、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００２２】
図１〜図４に、本発明の実施例１に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両のモータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、接続先の被駆動機器をこれに限定せず、ハイブリッド車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２３】
図１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置１００を搭載したブロック図を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３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９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４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９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例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９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６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。
（電源装置１００）
【００２４】
図２に、電源装置１００のブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、電池ブロック９と、ヒューズ２と、電流センサ３と、リレーユニット４と、制御ユニット１０とを備えている。これらは、電源ケース７０内に収納される。また電源ケース７０の表面には、異常温度検知センサ３１が固定されている。
【００２５】
制御ユニット１０は、電池ブロック９の電圧及び電流を監視し、また電池ブロック９の起動を制御する。この制御ユニット１０は、セル電圧検出回路２１と、放電制御回路２２と、ヒューズ状態検出回路１２と、電流検出回路１３と、絶縁状態検出回路１５と、リレー制御回路１４と、制御部１１と、異常記録手段１８と、起動回路１７と、信号受信回路１６とを備えている。この制御ユニット１０は、電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段として機能する。
【００２６】
この電源装置１００は、車両側負荷９０として接続されるモータ９３を駆動して車両を走行させる。車両側負荷９０は、図１に示すように、入力側にＤＣ／ＡＣインバータ９５を、出力側にモータ９３と発電機９４を接続している。ＤＣ／ＡＣインバータ９５は、走行用バッテリ１の直流を３相の交流に変換して、モータ９３への供給電力をコントロールする。また、発電機９４の出力を直流に変換して電源装置１００の走行用バッテリ１を充電する。さらに車両側負荷９０の入力側には、コンデンサ９７が接続される。さらにまた、車両側負荷９０には、機器側異常検知センサとして浸水検知センサ３２と衝撃検知センサ３３が設けられている（詳細は後述）。
【００２７】
なお、車両側負荷には、ＤＣ／ＡＣインバータの入力側に昇降圧コンバータを接続して、電源装置の出力電圧を昇圧してモータに供給するものもある。この車両側負荷は、昇降圧コンバータで電源装置の出力電圧を昇圧して、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに供給し、さらに発電機の出力をＤＣ／ＡＣインバータで直流に変換し、さらに昇降圧コンバータで降圧して走行用バッテリを充電する。
【００２８】
電池ブロック９は、車両側負荷９０のモータ９３に電力を供給する。電池ブロック９の各二次電池セル１は、セル電圧検出回路２１及び放電制御回路２２に接続されている。セル電圧検出回路２１は、二次電池セル１のセル電圧を個別に検出する。
【００２９】
電流センサ３は、電池ブロック９の電流を検出する。電流センサ３の出力は、電流検出回路１３に入力されて、充放電電流が演算される。セル電圧検出回路２１は、各二次電池セル１の両端電極と接続されており、二次電池セル１の電圧を検出する。
【００３０】
制御部１１は、電流検出回路１３及びセル電圧検出回路２１の出力を受けて、二次電池セル１の残容量を演算する。この制御部１１は、ＭＰＵなどが利用できる。二次電池セル１の残容量に一定以上のばらつきが生じた場合、放電制御回路２２を動作させて二次電池セル１の残容量の均等化を行う。ここでは、放電制御回路２２は、各二次電池セル１と放電スイッチ２５と放電抵抗を介して接続されている。放電スイッチ２５をＯＮすると、二次電池セル１を放電抵抗と接続して放電させることができる。これにより、残容量の大きな二次電池セル１を放電させて、他の二次電池セル１との残容量の差を低減できる。またこの放電制御回路２２は、このような均等化回路としての動作の他、後述する安全放電機構としても機能する。
【００３１】
電池ブロック９の出力は、ヒューズ２、電流センサ３、リレーユニット４と直列に接続されている。ヒューズ２は、充放電電流が所定値以上に至った場合に溶断して、電流を遮断し、電池ブロック９を大電流から保護する。またヒューズ２は、制御ユニット１０のヒューズ状態検出回路１２と接続されており、ヒューズ状態検出回路１２がヒューズ２の溶断を検出する。
【００３２】
またリレーユニット４は、プリチャージ回路を構成するリレー６と、コンタクタ５である正極側コンタクタ５Ａ及び負極側コンタクタ５Ｂとで構成される。プリチャージ回路は、リレー６と抵抗７で構成される。電源装置１００の起動時にはリレー６が負極側コンタクタ５Ｂと共にＯＮされて、車両側負荷９０のコンデンサ９７が充電されるまでの間の突入電流を抵抗７によって抑制する。突入電流の収束後は、正極側コンタクタ５ＡがＯＮされると共にプリチャージ回路がＯＦＦされる。これらコンタクタ５は、電池ブロック９の出力と車両側負荷の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段として機能する。
（放電回路２３）
【００３３】
各電池セルには、放電回路２３が接続される。放電回路２３は、放電手段２４と放電スイッチ２５を備える。放電手段２４は、抵抗器が好適に利用できる。放電手段２４である放電抵抗は、放電スイッチ２５を介して各二次電池セル１と接続される。放電スイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦは放電制御回路２２によって制御される。放電スイッチ２５をＯＮすることで、二次電池セル１と放電抵抗とを直列に接続し、二次電池セル１を放電させることができる。
【００３４】
この放電回路２３は、上述の通り二次電池セル１間の残容量の差を均等化する均等化回路として利用される。加えて、後述する異常検出手段が異常を検出した際に、各二次電池セル１を強制的に放電させて残容量を少なくして、電源装置１００を始動させようとしても容量不足で利用不能としたり、意図しない放電による発熱などの問題を回避するための安全放電機構としても利用できる。すなわち、既存の均等化回路を安全放電機構に兼用することができ、回路構成を簡素化すると共に省スペース化、低コスト化にも貢献できる。
【００３５】
なお、この例では電池ブロック９を構成する各二次電池セル１毎に、放電回路２３を接続している。ただ、本発明はこの構成に限られず、二次電池セルを２個ごと、３個ごとなど複数本を単位として放電回路を接続してもよい。
【００３６】
また、図２の例では各二次電池セル１の電圧検出線を、放電回路２３の放電経路と併用しているが、電圧検出線と放電回路とを個別に配線することもできる。この場合は、セル電圧の検出をより正確に行える利点が得られる。
（異常検出手段）
【００３７】
異常検出手段としては、異常温度を検出する異常温度検知センサ３１、浸水を検出する浸水検知センサ３２、衝撃を検出する衝撃検知センサ３３等が利用できる。図２の例では、電源装置１００側に異常温度検知センサ３１、車両側に浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を、それぞれ設けている。これらの異常検出手段は、何らかの異常を検出すると、検出信号を生成して信号受信回路１６に送出する。
【００３８】
信号受信回路１６は、異常検出手段から検出信号を受領すると、起動回路１７を通じて制御ユニット１０の制御部１１を起動させる。起動回路１７は、制御部１１を起動させるための起動信号を供給する。なお制御部１１は、完全に動作を停止させておくスリープモードの他、起動回路１７からの起動信号に応じて速やかに起動できるよう低消費電力モードで待機させておくこともできる。
【００３９】
制御部１１は起動回路１７からの起動信号を受けて起動されると、所定の安全チェックシーケンスを実行する。安全チェックシーケンスとしては、例えば電源装置１００の漏電の有無、セル電圧検出回路２１を通じてセル電圧が正常範囲かどうかのチェック、電流検出回路１３を通じて電流センサ３が意図しない放電電流を検出しているかどうかのチェック、ヒューズ状態検出回路１２を通じてヒューズ２の断線が生じているかどうかのチェック、セル温度のチェック、絶縁状態検出回路１５を通じて溶着が生じていないかのチェック、断線チェック等が行われる。そして、これらの結果に基づいて電池ブロック９に異常が生じているかどうかの最終判断を行い、異常と判定された場合は、異常情報を異常記録手段１８に記録する。異常情報は、例えば異常検出フラグ（エラーフラグ）とする。また異常記録手段１８は不揮発性メモリが好適に利用できる。制御部１１は異常記録手段１８に異常情報を記録後、再び動作を停止し、スリープモードや低消費電力モードに移行する。このようにすることで、車両側が停止している状態であっても、異常発生の有無を電源装置１００側で記録しておくことができる。
【００４０】
ここで、制御部１１を動作させるための電源は、例えばバックアップ用電源や、電池ブロック９の出力電圧を変換したものが利用される。なお、図２の例において起動回路１７を省略し、信号受信回路１６が検出信号を受けて直接制御部１１を起動するように構成してもよい。
【００４１】
一方で、電源装置１００の起動時には、まず異常記録手段１８に異常情報が記録されていないかどうかを確認する。そして異常情報が記録されている場合には、起動を制限する。例えばリレー制御回路１４がコンタクタ５をＯＮさせずに起動を停止し、異常発生によって起動できない旨の警告メッセージをユーザに告知したり、あるいは最低限の動作のみを許可して、例えばサービスセンターまで移動するよう促すなどの、安全を確保するための動作を指示する。このように、異常発生時に異常情報を異常記録手段１８に記録させておき、電源装置１００の起動時に必ず異常記録手段１８を確認させることで、安全に起動させて動作させることができるかどうかを電源装置１００側で把握でき、起動の安全性が図られる。また、後述するように異常と判定された時点で、二次電池セルの放電を行わせ、車両の動作自体ができないようにしたり、あるいは意図しない短絡に起因する発熱などの発生を回避するようにしてもよい。
（浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３）
【００４２】
上述の通り、図２の例では異常検出手段として、異常温度検知センサ３１、浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を、それぞれ設けている。この内、車両側に設けられた浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３は、車両側負荷が元々備えている浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を利用し、各センサの出力を電源装置１００の信号受信回路１６に接続している。これによって、既存のセンサを利用して、車両停車時の異常検出を図ることができる。
【００４３】
この場合、各センサを設ける位置が、電源装置１００における異常を確実に検出できる位置とすることが好ましい。すなわち、車両側に設けた浸水検知センサ３２を、電源装置１００の異常検出手段として併用する場合、この浸水検知センサ３２を、電源装置１００が冠水したことを検出できる高さに固定することで、車両側の冠水のみならず、電源装置１００の冠水も検出できる。例えば、電源装置１００を設けた水平高さの底面、あるいは電源ケース７０内で二次電池セル１や電子回路を設けた位置よりも低い位置に、浸水検知センサ３２を配置する。同様に、車両がに設けた衝撃検知センサ３３を電源装置１００への衝撃検出にも併用する場合、電源装置１００と近い位置に衝撃検知センサ３３を設けることが好ましい。これによって、車両側の異常検出と電源装置１００側の異常検出を、共通のセンサで行うことが可能となる。
【００４４】
なお、これらの車両側異常検知センサを、車両停車中においても利用できるよう、例えば車両が別途備える電装用の１２Ｖバッテリからこれらの車両側異常検知センサに給電させるようにする。あるいは、車両側異常検知センサの信号線と電源線を共通化し、電源装置側から給電すると共に、このラインを利用して検出信号を車両側から電源装置側に送出するように構成してもよい。
（異常温度検知センサ３１）
【００４５】
一方、異常温度検知センサ３１は電源装置１００側に設けられる。この異常温度検知センサ３１は、電池ブロック９自体の発熱（例えば大電流での充放電に起因する温度上昇）でなく、電源装置１００の外部で発生した温度異常を検出することを目的としている。例えば、停車中の車両の近傍で火事が生じた場合や、異常低温となった場合などである。従来、停車中すなわち車両のキーＯＦＦ中には、温度センサの動作が停止しているためこのような異常な温度を検出することができず、停車中に電池ブロック９に悪影響を生じさせる事象が生じても、電池ブロック９側でこれを検出することができなかった。そこで、停車中でもこのような状態を検出できるよう、異常温度検知センサ３１を追加することで、従来把握できなった停車中の異常をも検出させて、安全性を高めたものである。
【００４６】
このような目的のため、異常温度検知センサ３１は、各電池セルに設けられた温度センサとは別に設けられる。この異常温度検知センサ３１は、電源装置１００の外部から電池ブロック９に与えられる温度を正確に検出できるよう、電源ケース７０の、電池ブロック９の近傍に設けられる。図２の例では、異常温度検知センサ３１は電池ブロック９と対向した電源ケース７０の表面側に設けられている。これにより、電源装置１００の外部から電池ブロック９に与えられる影響を正確に検出できる。なお、電源ケース７０の外面側でなく、内面側に設けることもできる。これによって、電源ケース７０の外部に異常温度検知センサ３１を突出させず、外形の小型化や異常温度検知センサ３１の保護を図ることができる。この際、電源ケース７０は熱伝導性に優れた材質とすることが好ましい。例えば、金属製の電源ケース７０とする。
【００４７】
異常温度検知センサ３１は、電池ブロック９の温度が上限温度を超えたこと又は下限温度を下回ったことを検出する。実際には、電池ブロック９そのものの温度でなく、これと離間した電源ケース７０側で温度を検出するため、若干のマージンを考慮して異常温度検知センサ３１が異常判定を行う上限閾値と下限閾値を設定する。例えば、−４０℃〜＋５０℃の範囲で設定する。
（実施例１：車両停車時の安全機構の動作）
【００４８】
次に、車両の停車時における安全機構が異常を記録する動作の流れを、図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、車両の停車中に、衝撃や浸水などの異常が発生した場合の動作を説明する。まずステップＳ２１において、異常検出手段を構成するセンサ類のいずれかが動作して、異常を検出する。ここでは、車両側の衝撃検知センサ３３と浸水検知センサ３２、及び電源装置１００側の異常温度検知センサ３１のいずれかが反応したものとする。
【００４９】
次にステップＳ２２において、センサからの検出信号を受けて、電源装置１００の制御ユニット１０が起動される。ここでは、センサが発した検出信号を信号受信回路１６で検出し、これを受けて起動回路１７が制御ユニット１０の制御部１１を起動させる。
【００５０】
さらにステップＳ２３において、制御ユニット１０が安全チェックシーケンスを実行する。すなわち、電池ブロック９を構成する各二次電池セル１に異常が見られるかどうか等、セル電圧やセル温度等に基づいた判定作業が行われる。また、二次電池セル１以外に、電子回路類が正常動作するかどうか等を判定することもできる。そして安全チェックシーケンスの各処理の結果、電源装置１００が安全かどうかの最終判定を行い（ステップＳ２４）、安全と判定された場合は処理を終了し、一方安全でないと判定された場合は、ステップＳ２５において、異常情報としてエラーフラグを異常記録手段１８に記録した上で、処理を終了する。
（車両始動時の安全チェック）
【００５１】
このようにして、異常発生時には異常記録手段１８にエラーフラグが記録される。次に、車両を始動させる際の動作の流れを、図４のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ３１において、車両の始動すなわちキーＯＮを行う。次にステップＳ３２において、キーＯＮを受けて制御ユニット１０が起動される。さらにステップＳ３３において、異常記録手段１８に対するメモリチェックが実行される。そしてステップＳ３４において、メモリチェックの結果、エラーフラグが発見された場合はステップＳ３５に進み、車両側負荷に対して警告が行われる。これを受けてステップＳ３６において、リレーユニット４の動作が禁止され、車両が駆動されない状態となって終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ３４においてエラーフラグの記録がない場合は、ステップＳ３７に進み、リレーの動作が許可されて車両の駆動が可能となる。
（実施例２：異常検出時の強制放電）
【００５３】
以上の例では、異常が発生すると車両の始動を許可しない制御について説明した。この方法では、異常が認められた場合の車両を誤って動作させることは回避できるものの、電源装置が異常な状態のまま置かれることとなる。そこで、異常が認められた場合には、積極的に二次電池セル１を放電させて、より安全な状態に置くことも好ましい。このような例を、実施例２として図５のフローチャートに基づいて説明する。ここでも図３と同様、センサのいずれかが反応を示したものとして以下説明する。
【００５４】
まずステップＳ４１において、ステップＳ３１と同様に、異常検出手段を構成するセンサのいずれかが動作して、異常を検出する。そしてセンサの発する検出信号を受けて、ステップＳ３２において電源装置１００の制御ユニット１０が起動される。さらにステップＳ４３において、制御ユニット１０が安全チェックシーケンスを実行する。そしてステップＳ４４において、電源装置１００が安全かどうかの判定が行われる。安全と判定された場合は処理を終了し、一方安全でないと判定された場合は、ステップＳ４５に進み、エラーフラグを異常記録手段１８に記録する。ここまでの動作は、図３と同じである。
【００５５】
さらにステップＳ４６において、セルの容量放電を行う。ここでは放電回路２３を動作させ、放電スイッチ２５をＯＮして放電手段２４である放電抵抗に通電させて、二次電池セル１の残容量を低減させる。これによって、異常が発生した電池ブロック９の残容量を低減させて、発熱などのリスクを低減でき、また車両の起動ができないようにすることで安全性を一層高めることができる。なおここでは、すべての二次電池セル１を放電させる例を説明したが、異常が見られた電池セルのみを放電させる構成としてもよい。また、放電させる場合はエラーフラグの保存工程を省略させてもよいが、次回の車両起動時までに放電が完了しない場合や、放電の原因を明確に記録するなどの目的から、エラーフラグを記録しておくことが好ましい。
【００５６】
なお図２の例では、浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を車両側に設ける構成を採用した。これによって、車両側が本来的に備える浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を利用して、電源装置１００をキーＯＦＦ時においても浸水や衝撃から保護できる。またセンサ類を新たに付加する必要を無くし、コストの低減化も図られる。
【００５７】
ただ、本発明はこの構成に限られず、電源装置側にこれら浸水検知センサ及び衝撃検知センサ、又はいずれかを設けてもよい。電源装置側に浸水検知センサを設ける場合は、例えば電源装置の底面側など、浸水を検知できる位置とする。同様に車両側に衝撃検知センサを設ける場合も、衝撃を検出できる位置、例えば電源ケースの表面側などとする。電源装置側にこれらのセンサを設けることで、車両側負荷の停止時にこれらのセンサ類に給電する必要をなくし、制御を簡素化できる利点が得られる。
【００５８】
さらに図２の例では、異常温度検知センサ３１を電源装置１００の電源ケース７０に設けているが、これを車両側に設けてもよい。この場合、車両側においては、電源装置の二次電池セル近傍の温度が検出できるよう、電池ブロック９と近い位置に異常温度検知センサを設ける。
【００５９】
また以上のセンサ類は、電源装置側、車両側のいずれか一方に設ける構成に限らず、両方に設けることもでき、これによってセンサ類のバックアップとして機能させることもできる。
（電気自動車用電源装置）
【００６０】
以上の例では、被駆動機器としてモータとエンジンで駆動されるハイブリッド車に利用する例を説明したが、これに限らずモータのみで走行する電気自動車に電源装置を適用することもできる。このような電気自動車に本発明を適用した例を図６に示す。この図に示す電源装置１００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９３と、このモータ９３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９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４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。
（蓄電用電源装置）
【００６１】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図７に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の角型電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００６２】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図７の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００６３】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、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。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１００…電源装置
１…二次電池セル
２…ヒューズ
３…電流センサ
４…リレーユニット
５…コンタクタ；５Ａ…正極側コンタクタ；５Ｂ…負極側コンタクタ
６…リレー
７…抵抗
９…電池ブロック
１０…制御ユニット
１１…制御部
１２…ヒューズ状態検出回路
１３…電流検出回路
１４…リレー制御回路
１５…絶縁状態検出回路
１６…信号受信回路
１７…起動回路
１８…異常記録手段
２１…セル電圧検出回路
２２…放電制御回路
２３…放電回路
２４…放電手段（放電抵抗）
２５…放電スイッチ
３１…異常温度検知センサ
３２…浸水検知センサ
３３…衝撃検知センサ
７０…電源ケース
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９０…車両側負荷
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…コンデンサ
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車を駆動するモータの電源用、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源装置及びこのような電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の組電池等、出力を高くした電源装置が求められている。このような電源装置では、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、出力電力を大きくしている。このような高出力の電源装置においては、外部からの衝撃や冠水などの異常が発生すると、電池セルが高温になることがある。このため、異常発熱を阻止するために異常時に回路を遮断する安全機構が設けられている。例えば、車両用の電源装置においては、車両側が衝突を検出すると、車両側から電源装置側に対して、遮断信号を送信し、電力供給を停止することとしている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の安全機構では、車両など、負荷側で異常を検出して、電源側に伝達する構成のため、負荷の動作が停止している間には、このような通知ができないという問題があった。例えば、車両用の電源装置の場合は、車両の動作中（キーＯＮ時）であれば、衝突や冠水など、何らかの異常が発生すると、車両側で異常検出信号を電源装置側に送出することで、電池の使用を停止するなどの安全策を講じることができる。しかしながら、車両の駐車中（キーＯＦＦ時）にはこのような処理を行うことができなかった。例えば、駐車中の車両に何らかの外力が加わったり、水没するなどの異常が発生し、その後ユーザがこれらの異常に気付かずにキーＯＮして走行させようとした場合に、電子回路の断線や短絡などが動作に悪影響を与える事態が考えられる。同様に、家庭用あるいは工場用の電源装置においても、地震や津波によって衝撃、冠水などの異常が発生した後、ユーザが避難地から帰ってきた際にそのまま使用を継続しようとした場合に、同様の問題が発生しうる。
【０００５】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、負荷の動作停止中に何らかの異常が発生しても、安全機構を動作させることが可能な電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、電池の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置であって、複数の二次電池セル１を直列または並列に接続した電池ブロック９と、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段と、前記電池ブロック９及び異常判定手段を収納する電源ケース７０と、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、前記電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段と、を備え、前記異常検出手段は、前記出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、前記出力接続手段がＯＦＦ状態において、前記異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、前記異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には前記出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限することができる。これにより、電源装置は出力停止状態でも異常検出を継続でき、何らかの異常発生時には出力の再開を制限することにより、電池ブロックの保護を図ることが可能となる。
【０００７】
また、第２の側面に係る電源装置によれば、さらに前記異常判定手段が異常と判定した際に、該異常情報を記録するための異常記録手段１８を備えており、前記出力接続手段は、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段１８に異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限するよう構成できる。これにより、異常発生時にのみ異常情報を記録させておき、電源装置の出力接続時には必ず異常記録手段を確認させることで、異常が記録されている場合には出力を制限することで安全な動作が図られる。
【０００８】
さらに、第３の側面に係る電源装置によれば、前記出力接続手段が、前記電池ブロック９の出力を被駆動機器と接続するためのコンタクタ５であり、前記起動の制限を、前記コンタクタ５をＯＦＦからＯＮにしない制御とすることができる。これによって、異常発生時にはコンタクタをＯＮとさせないことで、電池ブロックの使用を禁止することができる。
【０００９】
さらにまた、第４の側面に係る電源装置によれば、さらに前記二次電池セル１と接続することで、これを放電させるための放電手段２４と、前記放電手段２４と二次電池セル１との接続を切り替えるための放電スイッチ２５と、を備えており、前記異常判定手段が異常と判定すると、前記放電スイッチ２５をＯＮして前記放電手段２４を前記二次電池セル１と接続して、該二次電池セル１を放電させることができる。これにより、異常発生時には二次電池セルを強制的に放電させて、継続使用を不可能とすることで、安全性を高めることができる。
【００１０】
さらにまた、第５の側面に係る電源装置によれば、前記放電手段２４及び前記放電スイッチ２５とで、前記複数の二次電池セル１を均等化させる均等化回路を構成できる。これにより、複数の二次電池セル間の残容量を均等化させる均等化回路でもって、二次電池セルの異常発生時に強制放電させる放電回路２３に共用することが可能となり、部品点数の低減や回路構成の簡素化、省スペース化を図ることができる。
【００１１】
さらにまた、第６の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９に物理的な衝撃を与え得る外力を検出可能な衝撃検知センサ３３を含めることができる。これにより、衝撃によって電池ブロックに異常が生じたことを衝撃検知センサで検出して、このような異常の発生した電池ブロックを使用する事態を回避して安全性を高めることができる。
【００１２】
さらにまた、第７の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９の浸水を検出する浸水検知センサ３２を含めることができる。これにより、浸水によって電池ブロックに異常が生じたことを衝撃検知センサで検出でき、安全性を高めることができる。
【００１３】
さらにまた、第８の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段に、前記電池ブロック９の温度が所定の上限温度を超えたこと又は所定の下限温度を下回ったことを検出する異常温度検知センサ３１を含めることができる。これにより、異常温度検知センサで、被駆動装置の非駆動時においても電池ブロックの異常温度を検出して、安全動作に寄与させることができる。
【００１４】
さらにまた、第９の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段を、前記電源ケース７０の表面又は内面に設けることができる。これにより、電源装置の周囲に熱源などがあり二次電池セルが加熱される状態や、電源ケースの表面に与えられる衝撃などの異常を異常検出手段で確実に検出でき、二次電池セルへの異常発生を正確に判断できる。
る。
【００１５】
さらにまた、第１０の側面に係る電源装置によれば、前記異常検出手段を、被駆動機器に備えられた、外部からの物理的な変化を検出するための機器側異常検知センサとすることができる。これにより、被駆動機器の機器側異常検知センサでもって、被駆動機器への異常のみならず電源装置への異常も検出でき、センサを共通化して構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、第１１の側面に係る車両は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１７】
さらにまた、第１２の側面に係る蓄電装置は、前記電源装置を搭載したものである。
【００１８】
さらにまた、第１３の側面に係る電源装置の制御方法によれば、電池ブロック９の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、前記検出信号を受けて、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、異常情報を異常記録手段１８に記録する工程と、前記電池ブロック９の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段を、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段１８に異常情報が記録されているかどうかを確認し、該異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限する工程とを含むことができる。これにより、異常発生時にのみ異常情報を記録させておき、起動時に必ず異常記録手段を確認させることで、異常発生の有無を電源装置側で把握することができ、起動の安全性が図られる。
【００１９】
さらにまた、第１４の側面に係る電源装置の制御方法によれば、電池ブロック９の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック９に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、前記検出信号を受けて、前記電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック９が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、前記電池ブロック９を放電させる工程と、を含めることができる。これにより、異常発生時には二次電池セルを強制的に放電させて、継続使用を不可能とすることで、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置をエンジンとモータで走行するハイブリッド車に搭載する例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置を車両側負荷に接続した電源システムを示すブロック図である。
【図３】実施例１に係る、車両停車時に異常発止した場合の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図４】車両を始動させる際の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る、車両停車時に異常発止した場合の安全機構の動作を示すフローチャートである。
【図６】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。
【図７】蓄電用の電源装置に適用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、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００２２】
図１〜図４に、本発明の実施例１に係る電源装置として、車載用の電源装置に適用した例を説明する。この電源装置１００は、主としてハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されて、車両のモータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。ただ、本発明の電源装置は、接続先の被駆動機器をこれに限定せず、ハイブリッド車や電気自動車以外の電動車両に使用でき、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２３】
図１に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置１００を搭載したブロック図を示す。この図に示す電源装置１００を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３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９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４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９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例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９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６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。
（電源装置１００）
【００２４】
図２に、電源装置１００のブロック図を示す。この図に示す電源装置１００は、電池ブロック９と、ヒューズ２と、電流センサ３と、リレーユニット４と、制御ユニット１０とを備えている。これらは、電源ケース７０内に収納される。また電源ケース７０の表面には、異常温度検知センサ３１が固定されている。
【００２５】
制御ユニット１０は、電池ブロック９の電圧及び電流を監視し、また電池ブロック９の起動を制御する。この制御ユニット１０は、セル電圧検出回路２１と、放電制御回路２２と、ヒューズ状態検出回路１２と、電流検出回路１３と、絶縁状態検出回路１５と、リレー制御回路１４と、制御部１１と、異常記録手段１８と、起動回路１７と、信号受信回路１６とを備えている。この制御ユニット１０は、電池ブロック９の異常を判定する異常判定手段として機能する。
【００２６】
この電源装置１００は、車両側負荷９０として接続されるモータ９３を駆動して車両を走行させる。車両側負荷９０は、図１に示すように、入力側にＤＣ／ＡＣインバータ９５を、出力側にモータ９３と発電機９４を接続している。ＤＣ／ＡＣインバータ９５は、走行用バッテリ１の直流を３相の交流に変換して、モータ９３への供給電力をコントロールする。また、発電機９４の出力を直流に変換して電源装置１００の走行用バッテリ１を充電する。さらに車両側負荷９０の入力側には、コンデンサ９７が接続される。さらにまた、車両側負荷９０には、機器側異常検知センサとして浸水検知センサ３２と衝撃検知センサ３３が設けられている（詳細は後述）。
【００２７】
なお、車両側負荷には、ＤＣ／ＡＣインバータの入力側に昇降圧コンバータを接続して、電源装置の出力電圧を昇圧してモータに供給するものもある。この車両側負荷は、昇降圧コンバータで電源装置の出力電圧を昇圧して、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに供給し、さらに発電機の出力をＤＣ／ＡＣインバータで直流に変換し、さらに昇降圧コンバータで降圧して走行用バッテリを充電する。
【００２８】
電池ブロック９は、車両側負荷９０のモータ９３に電力を供給する。電池ブロック９の各二次電池セル１は、セル電圧検出回路２１及び放電制御回路２２に接続されている。セル電圧検出回路２１は、二次電池セル１のセル電圧を個別に検出する。
【００２９】
電流センサ３は、電池ブロック９の電流を検出する。電流センサ３の出力は、電流検出回路１３に入力されて、充放電電流が演算される。セル電圧検出回路２１は、各二次電池セル１の両端電極と接続されており、二次電池セル１の電圧を検出する。
【００３０】
制御部１１は、電流検出回路１３及びセル電圧検出回路２１の出力を受けて、二次電池セル１の残容量を演算する。この制御部１１は、ＭＰＵなどが利用できる。二次電池セル１の残容量に一定以上のばらつきが生じた場合、放電制御回路２２を動作させて二次電池セル１の残容量の均等化を行う。ここでは、放電制御回路２２は、各二次電池セル１と放電スイッチ２５と放電抵抗を介して接続されている。放電スイッチ２５をＯＮすると、二次電池セル１を放電抵抗と接続して放電させることができる。これにより、残容量の大きな二次電池セル１を放電させて、他の二次電池セル１との残容量の差を低減できる。またこの放電制御回路２２は、このような均等化回路としての動作の他、後述する安全放電機構としても機能する。
【００３１】
電池ブロック９の出力は、ヒューズ２、電流センサ３、リレーユニット４と直列に接続されている。ヒューズ２は、充放電電流が所定値以上に至った場合に溶断して、電流を遮断し、電池ブロック９を大電流から保護する。またヒューズ２は、制御ユニット１０のヒューズ状態検出回路１２と接続されており、ヒューズ状態検出回路１２がヒューズ２の溶断を検出する。
【００３２】
またリレーユニット４は、プリチャージ回路を構成するリレー６と、コンタクタ５である正極側コンタクタ５Ａ及び負極側コンタクタ５Ｂとで構成される。プリチャージ回路は、リレー６と抵抗７で構成される。電源装置１００の起動時にはリレー６が負極側コンタクタ５Ｂと共にＯＮされて、車両側負荷９０のコンデンサ９７が充電されるまでの間の突入電流を抵抗７によって抑制する。突入電流の収束後は、正極側コンタクタ５ＡがＯＮされると共にプリチャージ回路がＯＦＦされる。これらコンタクタ５は、電池ブロック９の出力と車両側負荷の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段として機能する。
（放電回路２３）
【００３３】
各電池セルには、放電回路２３が接続される。放電回路２３は、放電手段２４と放電スイッチ２５を備える。放電手段２４は、抵抗器が好適に利用できる。放電手段２４である放電抵抗は、放電スイッチ２５を介して各二次電池セル１と接続される。放電スイッチ２５のＯＮ／ＯＦＦは放電制御回路２２によって制御される。放電スイッチ２５をＯＮすることで、二次電池セル１と放電抵抗とを直列に接続し、二次電池セル１を放電させることができる。
【００３４】
この放電回路２３は、上述の通り二次電池セル１間の残容量の差を均等化する均等化回路として利用される。加えて、後述する異常検出手段が異常を検出した際に、各二次電池セル１を強制的に放電させて残容量を少なくして、電源装置１００を始動させようとしても容量不足で利用不能としたり、意図しない放電による発熱などの問題を回避するための安全放電機構としても利用できる。すなわち、既存の均等化回路を安全放電機構に兼用することができ、回路構成を簡素化すると共に省スペース化、低コスト化にも貢献できる。
【００３５】
なお、この例では電池ブロック９を構成する各二次電池セル１毎に、放電回路２３を接続している。ただ、本発明はこの構成に限られず、二次電池セルを２個ごと、３個ごとなど複数本を単位として放電回路を接続してもよい。
【００３６】
また、図２の例では各二次電池セル１の電圧検出線を、放電回路２３の放電経路と併用しているが、電圧検出線と放電回路とを個別に配線することもできる。この場合は、セル電圧の検出をより正確に行える利点が得られる。
（異常検出手段）
【００３７】
異常検出手段としては、異常温度を検出する異常温度検知センサ３１、浸水を検出する浸水検知センサ３２、衝撃を検出する衝撃検知センサ３３等が利用できる。図２の例では、電源装置１００側に異常温度検知センサ３１、車両側に浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を、それぞれ設けている。これらの異常検出手段は、何らかの異常を検出すると、検出信号を生成して信号受信回路１６に送出する。
【００３８】
信号受信回路１６は、異常検出手段から検出信号を受領すると、起動回路１７を通じて制御ユニット１０の制御部１１を起動させる。起動回路１７は、制御部１１を起動させるための起動信号を供給する。なお制御部１１は、完全に動作を停止させておくスリープモードの他、起動回路１７からの起動信号に応じて速やかに起動できるよう低消費電力モードで待機させておくこともできる。
【００３９】
制御部１１は起動回路１７からの起動信号を受けて起動されると、所定の安全チェックシーケンスを実行する。安全チェックシーケンスとしては、例えば電源装置１００の漏電の有無、セル電圧検出回路２１を通じてセル電圧が正常範囲かどうかのチェック、電流検出回路１３を通じて電流センサ３が意図しない放電電流を検出しているかどうかのチェック、ヒューズ状態検出回路１２を通じてヒューズ２の断線が生じているかどうかのチェック、セル温度のチェック、絶縁状態検出回路１５を通じて溶着が生じていないかのチェック、断線チェック等が行われる。そして、これらの結果に基づいて電池ブロック９に異常が生じているかどうかの最終判断を行い、異常と判定された場合は、異常情報を異常記録手段１８に記録する。異常情報は、例えば異常検出フラグ（エラーフラグ）とする。また異常記録手段１８は不揮発性メモリが好適に利用できる。制御部１１は異常記録手段１８に異常情報を記録後、再び動作を停止し、スリープモードや低消費電力モードに移行する。このようにすることで、車両側が停止している状態であっても、異常発生の有無を電源装置１００側で記録しておくことができる。
【００４０】
ここで、制御部１１を動作させるための電源は、例えばバックアップ用電源や、電池ブロック９の出力電圧を変換したものが利用される。なお、図２の例において起動回路１７を省略し、信号受信回路１６が検出信号を受けて直接制御部１１を起動するように構成してもよい。
【００４１】
一方で、電源装置１００の起動時には、まず異常記録手段１８に異常情報が記録されていないかどうかを確認する。そして異常情報が記録されている場合には、起動を制限する。例えばリレー制御回路１４がコンタクタ５をＯＮさせずに起動を停止し、異常発生によって起動できない旨の警告メッセージをユーザに告知したり、あるいは最低限の動作のみを許可して、例えばサービスセンターまで移動するよう促すなどの、安全を確保するための動作を指示する。このように、異常発生時に異常情報を異常記録手段１８に記録させておき、電源装置１００の起動時に必ず異常記録手段１８を確認させることで、安全に起動させて動作させることができるかどうかを電源装置１００側で把握でき、起動の安全性が図られる。また、後述するように異常と判定された時点で、二次電池セルの放電を行わせ、車両の動作自体ができないようにしたり、あるいは意図しない短絡に起因する発熱などの発生を回避するようにしてもよい。
（浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３）
【００４２】
上述の通り、図２の例では異常検出手段として、異常温度検知センサ３１、浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を、それぞれ設けている。この内、車両側に設けられた浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３は、車両側負荷が元々備えている浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を利用し、各センサの出力を電源装置１００の信号受信回路１６に接続している。これによって、既存のセンサを利用して、車両停車時の異常検出を図ることができる。
【００４３】
この場合、各センサを設ける位置が、電源装置１００における異常を確実に検出できる位置とすることが好ましい。すなわち、車両側に設けた浸水検知センサ３２を、電源装置１００の異常検出手段として併用する場合、この浸水検知センサ３２を、電源装置１００が冠水したことを検出できる高さに固定することで、車両側の冠水のみならず、電源装置１００の冠水も検出できる。例えば、電源装置１００を設けた水平高さの底面、あるいは電源ケース７０内で二次電池セル１や電子回路を設けた位置よりも低い位置に、浸水検知センサ３２を配置する。同様に、車両がに設けた衝撃検知センサ３３を電源装置１００への衝撃検出にも併用する場合、電源装置１００と近い位置に衝撃検知センサ３３を設けることが好ましい。これによって、車両側の異常検出と電源装置１００側の異常検出を、共通のセンサで行うことが可能となる。
【００４４】
なお、これらの車両側異常検知センサを、車両停車中においても利用できるよう、例えば車両が別途備える電装用の１２Ｖバッテリからこれらの車両側異常検知センサに給電させるようにする。あるいは、車両側異常検知センサの信号線と電源線を共通化し、電源装置側から給電すると共に、このラインを利用して検出信号を車両側から電源装置側に送出するように構成してもよい。
（異常温度検知センサ３１）
【００４５】
一方、異常温度検知センサ３１は電源装置１００側に設けられる。この異常温度検知センサ３１は、電池ブロック９自体の発熱（例えば大電流での充放電に起因する温度上昇）でなく、電源装置１００の外部で発生した温度異常を検出することを目的としている。例えば、停車中の車両の近傍で火事が生じた場合や、異常低温となった場合などである。従来、停車中すなわち車両のキーＯＦＦ中には、温度センサの動作が停止しているためこのような異常な温度を検出することができず、停車中に電池ブロック９に悪影響を生じさせる事象が生じても、電池ブロック９側でこれを検出することができなかった。そこで、停車中でもこのような状態を検出できるよう、異常温度検知センサ３１を追加することで、従来把握できなった停車中の異常をも検出させて、安全性を高めたものである。
【００４６】
このような目的のため、異常温度検知センサ３１は、各電池セルに設けられた温度センサとは別に設けられる。この異常温度検知センサ３１は、電源装置１００の外部から電池ブロック９に与えられる温度を正確に検出できるよう、電源ケース７０の、電池ブロック９の近傍に設けられる。図２の例では、異常温度検知センサ３１は電池ブロック９と対向した電源ケース７０の表面側に設けられている。これにより、電源装置１００の外部から電池ブロック９に与えられる影響を正確に検出できる。なお、電源ケース７０の外面側でなく、内面側に設けることもできる。これによって、電源ケース７０の外部に異常温度検知センサ３１を突出させず、外形の小型化や異常温度検知センサ３１の保護を図ることができる。この際、電源ケース７０は熱伝導性に優れた材質とすることが好ましい。例えば、金属製の電源ケース７０とする。
【００４７】
異常温度検知センサ３１は、電池ブロック９の温度が上限温度を超えたこと又は下限温度を下回ったことを検出する。実際には、電池ブロック９そのものの温度でなく、これと離間した電源ケース７０側で温度を検出するため、若干のマージンを考慮して異常温度検知センサ３１が異常判定を行う上限閾値と下限閾値を設定する。例えば、−４０℃〜＋５０℃の範囲で設定する。
（実施例１：車両停車時の安全機構の動作）
【００４８】
次に、車両の停車時における安全機構が異常を記録する動作の流れを、図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、車両の停車中に、衝撃や浸水などの異常が発生した場合の動作を説明する。まずステップＳ２１において、異常検出手段を構成するセンサ類のいずれかが動作して、異常を検出する。ここでは、車両側の衝撃検知センサ３３と浸水検知センサ３２、及び電源装置１００側の異常温度検知センサ３１のいずれかが反応したものとする。
【００４９】
次にステップＳ２２において、センサからの検出信号を受けて、電源装置１００の制御ユニット１０が起動される。ここでは、センサが発した検出信号を信号受信回路１６で検出し、これを受けて起動回路１７が制御ユニット１０の制御部１１を起動させる。
【００５０】
さらにステップＳ２３において、制御ユニット１０が安全チェックシーケンスを実行する。すなわち、電池ブロック９を構成する各二次電池セル１に異常が見られるかどうか等、セル電圧やセル温度等に基づいた判定作業が行われる。また、二次電池セル１以外に、電子回路類が正常動作するかどうか等を判定することもできる。そして安全チェックシーケンスの各処理の結果、電源装置１００が安全かどうかの最終判定を行い（ステップＳ２４）、安全と判定された場合は処理を終了し、一方安全でないと判定された場合は、ステップＳ２５において、異常情報としてエラーフラグを異常記録手段１８に記録した上で、処理を終了する。
（車両始動時の安全チェック）
【００５１】
このようにして、異常発生時には異常記録手段１８にエラーフラグが記録される。次に、車両を始動させる際の動作の流れを、図４のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ３１において、車両の始動すなわちキーＯＮを行う。次にステップＳ３２において、キーＯＮを受けて制御ユニット１０が起動される。さらにステップＳ３３において、異常記録手段１８に対するメモリチェックが実行される。そしてステップＳ３４において、メモリチェックの結果、エラーフラグが発見された場合はステップＳ３５に進み、車両側負荷に対して警告が行われる。これを受けてステップＳ３６において、リレーユニット４の動作が禁止され、車両が駆動されない状態となって終了する。
【００５２】
一方、ステップＳ３４においてエラーフラグの記録がない場合は、ステップＳ３７に進み、リレーの動作が許可されて車両の駆動が可能となる。
（実施例２：異常検出時の強制放電）
【００５３】
以上の例では、異常が発生すると車両の始動を許可しない制御について説明した。この方法では、異常が認められた場合の車両を誤って動作させることは回避できるものの、電源装置が異常な状態のまま置かれることとなる。そこで、異常が認められた場合には、積極的に二次電池セル１を放電させて、より安全な状態に置くことも好ましい。このような例を、実施例２として図５のフローチャートに基づいて説明する。ここでも図３と同様、センサのいずれかが反応を示したものとして以下説明する。
【００５４】
まずステップＳ４１において、ステップＳ３１と同様に、異常検出手段を構成するセンサのいずれかが動作して、異常を検出する。そしてセンサの発する検出信号を受けて、ステップＳ３２において電源装置１００の制御ユニット１０が起動される。さらにステップＳ４３において、制御ユニット１０が安全チェックシーケンスを実行する。そしてステップＳ４４において、電源装置１００が安全かどうかの判定が行われる。安全と判定された場合は処理を終了し、一方安全でないと判定された場合は、ステップＳ４５に進み、エラーフラグを異常記録手段１８に記録する。ここまでの動作は、図３と同じである。
【００５５】
さらにステップＳ４６において、セルの容量放電を行う。ここでは放電回路２３を動作させ、放電スイッチ２５をＯＮして放電手段２４である放電抵抗に通電させて、二次電池セル１の残容量を低減させる。これによって、異常が発生した電池ブロック９の残容量を低減させて、発熱などのリスクを低減でき、また車両の起動ができないようにすることで安全性を一層高めることができる。なおここでは、すべての二次電池セル１を放電させる例を説明したが、異常が見られた電池セルのみを放電させる構成としてもよい。また、放電させる場合はエラーフラグの保存工程を省略させてもよいが、次回の車両起動時までに放電が完了しない場合や、放電の原因を明確に記録するなどの目的から、エラーフラグを記録しておくことが好ましい。
【００５６】
なお図２の例では、浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を車両側に設ける構成を採用した。これによって、車両側が本来的に備える浸水検知センサ３２及び衝撃検知センサ３３を利用して、電源装置１００をキーＯＦＦ時においても浸水や衝撃から保護できる。またセンサ類を新たに付加する必要を無くし、コストの低減化も図られる。
【００５７】
ただ、本発明はこの構成に限られず、電源装置側にこれら浸水検知センサ及び衝撃検知センサ、又はいずれかを設けてもよい。電源装置側に浸水検知センサを設ける場合は、例えば電源装置の底面側など、浸水を検知できる位置とする。同様に車両側に衝撃検知センサを設ける場合も、衝撃を検出できる位置、例えば電源ケースの表面側などとする。電源装置側にこれらのセンサを設けることで、車両側負荷の停止時にこれらのセンサ類に給電する必要をなくし、制御を簡素化できる利点が得られる。
【００５８】
さらに図２の例では、異常温度検知センサ３１を電源装置１００の電源ケース７０に設けているが、これを車両側に設けてもよい。この場合、車両側においては、電源装置の二次電池セル近傍の温度が検出できるよう、電池ブロック９と近い位置に異常温度検知センサを設ける。
【００５９】
また以上のセンサ類は、電源装置側、車両側のいずれか一方に設ける構成に限らず、両方に設けることもでき、これによってセンサ類のバックアップとして機能させることもできる。
（電気自動車用電源装置）
【００６０】
以上の例では、被駆動機器としてモータとエンジンで駆動されるハイブリッド車に利用する例を説明したが、これに限らずモータのみで走行する電気自動車に電源装置を適用することもできる。このような電気自動車に本発明を適用した例を図６に示す。この図に示す電源装置１００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９３と、このモータ９３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９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４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。
（蓄電用電源装置）
【００６１】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図７に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の角型電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００６２】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図７の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００６３】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置は、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。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１００…電源装置
１…二次電池セル
２…ヒューズ
３…電流センサ
４…リレーユニット
５…コンタクタ；５Ａ…正極側コンタクタ；５Ｂ…負極側コンタクタ
６…リレー
７…抵抗
９…電池ブロック
１０…制御ユニット
１１…制御部
１２…ヒューズ状態検出回路
１３…電流検出回路
１４…リレー制御回路
１５…絶縁状態検出回路
１６…信号受信回路
１７…起動回路
１８…異常記録手段
２１…セル電圧検出回路
２２…放電制御回路
２３…放電回路
２４…放電手段（放電抵抗）
２５…放電スイッチ
３１…異常温度検知センサ
３２…浸水検知センサ
３３…衝撃検知センサ
７０…電源ケース
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９０…車両側負荷
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
９７…コンデンサ
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置であって、
複数の二次電池セル(1)を直列または並列に接続した電池ブロック(9)と、
前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段と、
前記電池ブロック(9)及び異常判定手段を収納する電源ケース(70)と、
前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、
前記電池ブロック(9)の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段と、
を備え、
前記異常検出手段は、前記出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、
前記出力接続手段がＯＦＦ状態において、前記異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、前記異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には前記出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限してなることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、さらに、
前記異常判定手段が異常と判定した際に、該異常情報を記録するための異常記録手段(18)を備えており、
前記出力接続手段は、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段(18)に異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限するよう構成してなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記出力接続手段が、前記電池ブロック(9)の出力を被駆動機器と接続するためのコンタクタ(5)であり、
前記起動の制限が、前記コンタクタ(5)をＯＦＦからＯＮにしない制御であることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記二次電池セル(1)と接続することで、これを放電させるための放電手段(24)と、
前記放電手段(24)と二次電池セル(1)との接続を切り替えるための放電スイッチ(25)と、
を備えており、
前記異常判定手段が異常と判定すると、前記放電スイッチ(25)をＯＮして前記放電手段(24)を前記二次電池セル(1)と接続して、該二次電池セル(1)を放電させてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源装置であって、
前記放電手段(24)及び前記放電スイッチ(25)とが、前記複数の二次電池セル(1)を均等化させる均等化回路を構成していることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)に物理的な衝撃を与え得る外力を検出可能な衝撃検知センサ(33)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)の浸水を検出する浸水検知センサ(32)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)の温度が所定の上限温度を超えたこと又は所定の下限温度を下回ったことを検出する異常温度検知センサ(31)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電源ケース(70)の表面又は内面に設けられてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、被駆動機器に備えられた、外部からの物理的な変化を検出するための機器側異常検知センサであることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を搭載した蓄電装置。
【請求項１３】
電池ブロック(9)の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、
前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、
前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、
前記検出信号を受けて、前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、異常情報を異常記録手段(18)に記録する工程と、
前記電池ブロック(9)の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段を、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段(18)に異常情報が記録されているかどうかを確認し、該異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限する工程と、
を含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１４】
電池ブロック(9)の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、
前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、
前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、
前記検出信号を受けて、前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、前記電池ブロック(9)を放電させる工程と、
を含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１】
電池の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置であって、
複数の二次電池セル(1)を直列または並列に接続した電池ブロック(9)と、
前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段と、
前記電池ブロック(9)及び異常判定手段を収納する電源ケース(70)と、
前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段と、
前記電池ブロック(9)の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段と、
を備え、
前記異常検出手段は、前記出力接続手段がＯＦＦ状態でも異常を検出可能であり、
前記出力接続手段がＯＦＦ状態において、前記異常検出手段が異常を検出し検出信号を送出したことを受けて、前記異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には前記出力接続手段のＯＮへの切り替えを制限してなることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、さらに、
前記異常判定手段が異常と判定した際に、該異常情報を記録するための異常記録手段(18)を備えており、
前記出力接続手段は、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段(18)に異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限するよう構成してなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記出力接続手段が、前記電池ブロック(9)の出力を被駆動機器と接続するためのコンタクタ(5)であり、
前記起動の制限が、前記コンタクタ(5)をＯＦＦからＯＮにしない制御であることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、さらに、
前記二次電池セル(1)と接続することで、これを放電させるための放電手段(24)と、
前記放電手段(24)と二次電池セル(1)との接続を切り替えるための放電スイッチ(25)と、
を備えており、
前記異常判定手段が異常と判定すると、前記放電スイッチ(25)をＯＮして前記放電手段(24)を前記二次電池セル(1)と接続して、該二次電池セル(1)を放電させてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源装置であって、
前記放電手段(24)及び前記放電スイッチ(25)とが、前記複数の二次電池セル(1)を均等化させる均等化回路を構成していることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)に物理的な衝撃を与え得る外力を検出可能な衝撃検知センサ(33)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)の浸水を検出する浸水検知センサ(32)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電池ブロック(9)の温度が所定の上限温度を超えたこと又は所定の下限温度を下回ったことを検出する異常温度検知センサ(31)を含むことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、前記電源ケース(70)の表面又は内面に設けられてなることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記異常検出手段が、被駆動機器に備えられた、外部からの物理的な変化を検出するための機器側異常検知センサであることを特徴とする電源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を搭載してなる車両。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一に記載の電源装置を搭載した蓄電装置。
【請求項１３】
電池ブロック(9)の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、
前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、
前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、
前記検出信号を受けて、前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、異常情報を異常記録手段(18)に記録する工程と、
前記電池ブロック(9)の出力と被駆動機器の入力との接続状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための出力接続手段を、ＯＦＦからＯＮへ切り替えようとするときに、前記異常記録手段(18)に異常情報が記録されているかどうかを確認し、該異常情報が記録されている場合は、ＯＮへの切り替えを制限する工程と、
を含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１４】
電池ブロック(9)の出力を被駆動機器の入力と接続することで、該被駆動機器を駆動可能な電源装置の制御方法であって、
前記被駆動機器の停止中に、前記電池ブロック(9)に対する物理的な変化を与える異常を検出して検出信号を送出するための異常検出手段を、動作可能な状態とする工程と、
前記異常検出手段が何らかの異常を検出すると、検出信号を生成する工程と、
前記検出信号を受けて、前記電池ブロック(9)の異常を判定する異常判定手段が前記電池ブロック(9)が異常か否かを判定し、異常と判定された場合には、前記電池ブロック(9)を放電させる工程と、
を含むことを特徴とする電源装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７４７０７（Ｐ２０１３−７４７０７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１６７２（Ｐ２０１１−２１１６７２）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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