電源装置とこの電源装置を備える車両
【課題】複数の電池ブロックで構成し、各電池ブロックの電池の電圧を検出して外部接続機器に出力しながら、全体の回路構成を簡単にしてトータルコストを低減する。
【解決手段】電源装置は、充電できる電池１１を接続してなる高電圧バッテリ２を備える複数の電池ブロック１と、高電圧バッテリ２を構成する電池１１に接続される検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４と、電圧検出回路４で検出される電圧から電池１１の状態を演算して、この電池１１の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ５とを備える。電池ブロック１は、ＣＰＵ５を実装するメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなり、メイン電池ブロック１Ａが、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの電池１１の電圧を検出している。
【解決手段】電源装置は、充電できる電池１１を接続してなる高電圧バッテリ２を備える複数の電池ブロック１と、高電圧バッテリ２を構成する電池１１に接続される検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４と、電圧検出回路４で検出される電圧から電池１１の状態を演算して、この電池１１の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ５とを備える。電池ブロック１は、ＣＰＵ５を実装するメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなり、メイン電池ブロック１Ａが、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの電池１１の電圧を検出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池ブロックを直列又は並列に接続して出力を大きくしている電源装置に関し、とくに、各々の電池ブロックが電池の電圧を検出する回路を備える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】
大出力が要求される電源装置は、複数の電池ブロックを直列又は並列に接続して、出力電圧や電流を大きくしている。この電源装置は、複数の電池ブロックを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して出力電流を大きくできる。電池ブロックは、複数の電池を直列に接続して装備する高電圧バッテリの電圧を高くしている。この種の電源装置は、主としてハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカーや電気自動車等の車両用の電源装置に使用され、あるいは太陽電池や風力発電の電力を蓄電する電源装置として使用される。
【０００３】
この構造の電源装置は、多数の電池から構成されるので、各々の電池を過充電や過放電を防止しながら充放電することで、各々の電池の劣化を防止し、安全性を向上し、さらに寿命を長くできる。このことを実現するために、各々の電池ブロックは、高電圧バッテリを構成する各々の電池の電圧を検出する電圧検出回路を備えている。（特許文献１参照）
【０００４】
電圧検出回路を備える電池ブロックは、各々の電池の電圧を検出して電池の状態を検出し、全ての電池の過充電と過放電を防止しながら、充放電の電流をコントロールできる。この電池ブロックは、充電状態において、いずれかの電池の電圧が、あらかじめ設定している最高電圧よりも高くなると、高電圧バッテリの充電電流を制限し、あるいは充電電流を遮断することで、電池の過充電を防止する。また、放電状態においては、いずれかの電池の電圧が最低電圧よりも低くなると、放電電流を制限し、あるいは遮断することで、この電池の過放電を防止できる。また、この電池ブロックは、電池の電圧から電池の残容量を検出して、残容量によって充放電の電流をコントロールすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の電池で構成される高電圧バッテリを備える電池ブロックは、電池に接続される検出線を介して電池の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力信号を演算するＣＰＵを備えている。ＣＰＵは、電圧検出回路で検出される電池の接続点の電圧差を演算して電池の電圧を検出し、あるいは電圧検出回路に設けているマルチプレクサやＡ／Ｄコンバータを制御し、あるいは検出される電圧から電池の残容量を演算し、あるいは又、電池ブロックの高電圧バッテリを冷却する冷却機構をコントロールし、さらに検出される電池の電圧から電池の過充電や過放電を判定して、電池ブロックの状態を外部接続機器に出力する。外部接続機器は、電池ブロックから出力される信号でもって、電池ブロックで構成される高電圧バッテリの充放電をコントロールする。
【０００７】
以上の電源装置は、各々の電池ブロックに電圧検出回路とＣＰＵとを備えるので、多数の電池ブロックからなる電源装置は、全体のトータルコストが高くなる欠点がある。とくに、出力電圧の高い電源装置は、高電圧バッテリのグランドラインをシャーシーアースに接続せず、シャーシーアースから絶縁して感電を防止する回路構成としている。ところが、電源装置を接続する外部接続機器は、動作の安定性を確保し、また雑音による誤動作を阻止するために、グランドラインをシャーシーアースに接続しているので、出力電圧の高い電源装置は、出力信号を絶縁して外部接続機器に出力する必要がある。このため、出力電圧の高い電源装置は、出力信号を絶縁して出力する絶縁回路を出力側に設けている。この絶縁回路は、グランドラインをシャーシーアースから絶縁している出力信号を、グランドラインをシャーシーアースに接続している外部接続機器に出力する。したがって、この電源装置は、各々の電池ブロックに電圧検出回路とＣＰＵと絶縁回路とを設ける必要があって、回路構成が複雑となり、しかも部品コストが高くなる欠点がある。
【０００８】
本発明は、以上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、高電圧バッテリを複数の電池ブロックで構成し、かつ各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出して外部接続機器に出力する回路構成としながら、高電圧バッテリ全体の回路構成を著しく簡単にしてトータルコストを低減できる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効果】
【０００９】
本発明の電源装置は、充電できる電池１１を互いに並列又は直列に接続してなる高電圧バッテリ２を備える複数の電池ブロック１と、高電圧バッテリ２を構成している電池１１に接続される検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４を備え、電圧検出回路４で検出される電圧から電池１１の状態を演算すると共に、この電池１１の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ５を備えている。電池ブロック１は、ＣＰＵ５を実装するメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなる。電源装置は、メイン電池ブロック１Ａが、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。
【００１０】
以上の電源装置は、複数の電池ブロックで構成し、かつ各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出して外部接続機器に出力する回路構成としながら、高電圧バッテリ全体の回路構成を著しく簡単にしてトータルコストを低減できる特徴がある。それは、各々の電池ブロックにＣＰＵを設けることなく、各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出できるからである。とくに、この電源装置は、複数の電池を直列に接続して高電圧バッテリとし、さらにこの高電圧バッテリを複数組設けて、出力を大きくするので、全体では多数の電池を備えながら、少ないＣＰＵや絶縁回路を装備する簡単な回路構成として、電池の電圧を検出して、その信号を外部接続機器に出力できる。このため、以上の電源装置は、多数の電池で構成されて電池コストが相当に高くなるにもかかわらず、電池状態を検出しながら充放電して、電池の過充電や過放電を防止しながら、全体の回路構成を著しく簡単にし、また部品コストも低減できる優れた特徴がある。
【００１１】
本発明の電源装置は、電池ブロック１が、高電圧バッテリ２のグランドラインをシャーシーアースから絶縁し、メイン電池ブロック１Ａが状態信号を絶縁して、グランドラインをシャーシーアースに接続してなる外部接続機器に出力する絶縁回路７を内蔵することができる。
以上の電源装置は、ＣＰＵのみでなく、出力信号を外部接続機器に絶縁して出力する絶縁回路も少なくして、部品コストをより低減してトータルコストを低減できる特徴がある。
【００１２】
本発明の電源装置は、高電圧バッテリ２が、車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置で、メイン電池ブロック１Ａが車両側に電池１１の状態信号を出力することができる。
【００１３】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４で検出される電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送する検出線１７とすることができる。
以上の電源装置は、サブ電池ブロックの回路構成をより簡単にできる特徴がある。それは、サブ電池ブロックが、検出線を介して電池の電圧を検出する電圧信号をメイン電池ブロックに伝送して、メイン電池ブロックで全ての電池の電圧を検出できるからである。
【００１４】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、メイン電池ブロック１Ａからサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１Ａに電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とすることができる。
以上の電源装置は、電圧信号ラインの本数を少なくして、メイン電池ブロックがサブ電池ブロックの全ての電池の電圧を検出できる。それは、制御ラインでサブ電池ブロックが電圧を検出する電池を特定して、電圧検出が特定された電池の電圧を電圧信号ラインでメイン電池ブロックに伝送できるからである。
【００１５】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１を切り換えて検出するマルチプレクサ１３を備えることができる。
以上の電源装置は、マルチプレクサで切り換えて複数の電池の電圧を検出するので、簡単な回路で多数の電池の電圧を検出できる。
【００１６】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１を切り換えて検出するマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１５とを備え、Ａ／Ｄコンバータ１５でデジタル信号に変換された電圧信号を、電圧信号ライン１４を介してメイン電池ブロック１Ａに伝送することができる。
以上の電源装置は、マルチプレクサで切り換えて複数の電池を電圧を検出し、さらに検出される信号をデジタル信号に変換して、メイン電池ブロックに伝送するので、サブ電池ブロックからメイン電池ブロックに、サブ電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を正確に伝送できる。それは、サブ電池ブロックからメイン電池ブロックにデジタル信号で電圧信号を伝送するからである。
【００１７】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを熱結合状態に固定してなる冷却プレート３を備え、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５が冷却プレート３の冷却状態をコントロールすることができる。
以上の電源装置は、メイン電池ブロックに設けているＣＰＵでもって、メイン電池ブロックとサブ電池ブロックを固定している冷却プレートの冷却状態をコントロールできる。このため、冷却プレートを制御するために専用のＣＰＵを設ける必要がなく、冷却構造を含めて全体を簡単にできる特徴がある。いいかえると、ひとつの冷却プレートに設けている複数組の電池ブロックの全ての電池電圧の検出に利用されるＣＰＵでもって、この冷却プレートに設けている電池ブロックの電池を好ましい状態に冷却できる。
【００１８】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂとメイン電池ブロック１Ａとを冷却プレート３に固定してなる電池ユニット１０を備え、この電池ユニット１０を複数組備えることができる。
【００１９】
本発明の電源装置は、蓄電用の電源装置とすることができる。
【００２０】
本発明の車両は、以上のいずれかに記載の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す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電源装置のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる電源装置のブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかる電源装置の概略平面図である。
【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。
【図８】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】
【００２２】
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電源装置と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この電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。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。
【００２３】
図１に示す電源装置は、複数の電池ユニット１０を備えている。図１の電源装置は２組の電池ユニット１０を備えている。電池ユニット１０は、冷却プレート３に複数の電池ブロック１の高電圧バッテリ２を熱結合状態に固定している。図１の電池ユニット１０は、２組の電池ブロック１を冷却プレート３に固定している。電池ブロック１は、直列に、又は並列に接続して出力ライン１９に接続される。図１の電源装置は、冷却プレート３に固定している電池ユニット１０を構成する２組の電池ブロック１を直列に接続して、電池ユニット１０を並列に接続している。ただし、電池ユニットを構成する電池ブロックを並列に接続することもできる。また、電池ユニットを直列に接続することもできる。
【００２４】
図２ないし図４は、電源装置のブロック図を示している。これ等の図に示す電源装置は、複数の電池１１を直列に接続している高電圧バッテリ２と、高電圧バッテリ２を構成している各々の電池１１に接続されている検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４を備えている。さらに、電源装置は、電圧検出回路４でもって、高電圧バッテリ２を構成している全ての電池１１の電圧を検出して、検出される電圧から電池１１の状態を演算すると共に、この電池１１の状態信号を外部接続機器（図示せず）に出力するＣＰＵ５を備えている。ＣＰＵ５は、電池１１の電圧と過充電と過放電と残容量の何れかを含む電池１１の状態信号を外部接続機器に出力する。なお、電圧検出回路は、各々の電池の電圧を検出する構成や、一つの接続点を基準として、この基準点からの電圧差を検出する構成等さまざまな構成を取り得る。また、必ずしも全ての電池の電圧を検出する構成や、電池の状態を演算する構成とする必要はない。
【００２５】
電源装置が、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両に搭載されて車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置にあっては、外部接続機器を車両の制御機構とする。したがって、この電源装置は、状態信号を車両側に出力する。また、電源装置が太陽電池や風力発電のように、自然エネルギーを電気に変換して蓄電する装置にあっては、外部接続機器が蓄電装置の制御機構となる。したがって、この用途の電源装置は、蓄電装置の制御機構に電池の充電状態を出力する。
【００２６】
冷却プレート３に固定している電池ブロック１は、電圧検出回路４の出力を演算するＣＰＵ５を実装しているメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなる。メイン電池ブロック１Ａは、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。図２と図３の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａに備えられる電圧検出回路４が、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧を検出している。図４の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂに備えられる電圧検出回路４がサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧を検出すると共に、この電圧検出回路４で検出された電池１１の電圧を、接続ライン９を介してメイン電池ブロック１Ａが検出している。また、メイン電池ブロック１Ａに備えられる電圧検出回路４は、メイン電池ブロック１Ａに実装されている高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。すなわち、メイン電池ブロック１Ａは、全ての高電圧バッテリ２の電池電圧を検出している。より具体的には、この実施形態において、メイン電池ブロック１Ａは、メイン電池ブロック１Ａに備えられた電圧検出回路４と接続ライン９とを介して全ての高電圧バッテリ２の電池電圧を検出し、その結果を用いて、メイン電池ブロック１Ａに実装されているＣＰＵ５が各々の電池１１の状態を演算するように電源装置を構成している。
【００２７】
メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂは、複数の電池１１を直列に接続している高電圧バッテリ２を備えている。図１の電源装置の高電圧バッテリ２は、角形電池を積層状態に固定して、隣の電池の電極を接続して、直列に接続している。角形電池１１はリチウムイオン電池である。ただし、高電圧バッテリの電池には、充電できる全ての電池、たとえば、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。
【００２８】
高電圧バッテリ２は、冷却プレート３に載せて熱結合状態に固定している。高電圧バッテリ２は、図示しないが、各々の電池１１の底面を熱伝導シートを介して、あるいは熱伝導ペーストを介して、冷却プレート３の上面に熱結合状態で連結している。冷却プレート３は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを熱結合状態に固定している。図１の電源装置は、各々の冷却プレート３に１組のメイン電池ブロック１Ａと１組のサブ電池ブロック１Ｂとを固定している。ただし、本発明の電源装置は、冷却プレートに１組のメイン電池ブロックと複数のサブ電池ブロックとを固定することもできる。
なお、複数のサブ電池ブロックを備える構成でも、メイン電池ブロックに実装されているＣＰＵが各々の電池の状態を演算するように構成されるが、実際の接続ラインについては、各々のサブ電池ブロックとメイン電池ブロックとを直接接続する構成であってもよいし、サブ電池ブロックをカスケード状に接続する構成（末端のサブ電池ブロックは、隣接するサブ電池ブロックを中継してメイン電池ブロックに接続される）であってもよい。カスケード状に接続される場合、接続ラインは、隣接する電池ブロック同士を接続するが、最終的な信号は、すべてメイン電池ブロックに実装されているＣＰＵに伝送されるようになっている。
また、一般的に、実際の回路基板では、電圧検出回路等（マルチプレクサやＡＤコンバータを含む場合もある）は、ＡＳＩＣとして一つのチップに集積される。ＡＳＩＣには通信機能を設けることもできるため、このような構成とした場合、上記実施形態における接続ラインはＡＳＩＣに接続される。そのため、各々のサブ電池ブロックとメイン電池ブロックとを直接接続する構成では、メイン電池ブロックに実装されるＡＳＩＣは、接続ラインを接続するための入力ラインを複数設ける必要があるが、カスケード状に接続する構成では、どのＡＳＩＣも、接続ラインを接続する入力ラインは一つで良いので、電池ブロックに実装するＡＳＩＣを共通部品化することができる。
【００２９】
冷却プレート３は、強制冷却されて、これに熱結合状態に固定している電池ブロック１の高電圧バッテリ２を冷却する。冷却プレート３の冷却状態は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５で制御される。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度を検出する温度センサ６で電池温度を検出して、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、冷却プレート３に冷媒を循環させて冷却し、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも低くなると、冷却プレート３の冷媒循環を停止する。
【００３０】
冷却プレート３は、冷却機構３０で強制冷却される。冷却プレート３は、内部に冷媒を循環させる冷媒路３１を設けている。冷媒路３１は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒が液状で供給され、内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート３を冷却する。この冷却プレート３は、冷媒路３１を冷却機構３０に連結している。
【００３１】
冷却機構３０は、冷媒路３１で気化された気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で圧縮された冷媒を冷却して液化させる冷却熱交換器３３と、この冷却熱交換器３３で液化された冷媒を冷媒路３１に供給する膨張弁３４とを備える。膨張弁３４を介して供給される液状の冷媒は、冷却プレート３内の冷媒路３１で気化され、気化熱で冷却プレート３を冷却して冷却機構３０に排出される。したがって、冷媒は冷却プレート３の冷媒路３１と冷却機構３０とに循環して、冷却プレート３を冷却する。この冷却機構３０は、冷媒の気化熱で冷却プレート３を低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、冷媒路に、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。
【００３２】
ＣＰＵ５は、コンプレッサ３２の運転を制御し、あるいは冷媒路３１に連結している開閉弁３５を制御して、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、温度センサ６で検出される高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、コンプレッサ３２の運転を開始すると共に、冷却プレート３の冷媒路３１に冷媒を供給する開閉弁３５を開放する。図１に示す電源装置は、２組の電池ユニット１０を備えており、各電池ユニット１０の冷却プレート３の冷媒路３１を、開閉弁３５を介して冷却機構３０に連結している。この構造は、各々の電池ユニット１０の冷却プレート３の冷媒路３１に連結された開閉弁３５の開閉を制御することにより、１つの冷却機構３０で、複数の電池ユニット１０の冷却状態をコントロールできる。以上の電源装置は、冷却プレート３を冷却するための専用の冷却機構３０を備えているが、車載用の電源装置においては、車両に装備される室内用の冷却機構を冷却プレートの冷却に併用することもできる。
以上の構成によると、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂで構成される電池ユニット１０が一つの冷却プレート３に固定されるため、ＣＰＵ５が演算する電池１１の状態に応じて、冷却機構３０、具体的には、コンプレッサ３２の運転の制御等を介して、電池１１の状態に合わせた冷却の制御を行うことができる。
【００３３】
さらに、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５は、全ての電池ブロック１に設けている高電圧バッテリ２の電圧を検出し、検出される電圧から電池１１の状態を演算して、電池１１の状態信号を外部接続機器（図示せず）に出力する。具体的には、検出する電圧から電池１１の過充電や過放電を検出し、さらに、電池１１の電圧から電池１１の残容量を演算して、外部接続機器に電池１１の状態信号を出力する。
【００３４】
電池ブロック１は、グランドラインをシャーシーアースに接続せず、高電圧の高電圧バッテリ２による感電を防止している。一方、電源装置を接続する外部接続機器は、グランドラインをシャーシーアースに接続している。したがって、ＣＰＵ５から出力される電池１１の充電状態は、絶縁回路７を介して外部接続機器に出力される。絶縁回路７は、メイン電池ブロック１Ａの出力側に設けられて、ＣＰＵ５から出力される信号を絶縁して、外部接続機器の出力側に出力する。絶縁回路７は、トランスで絶縁して電池１１の充電状態を外部接続機器に出力する。ただし、絶縁回路は、フォトカプラ等の光通信素子を用いて絶縁して、電池の充電状態を外部接続機器に出力することもできる。
【００３５】
図２の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を冷却プレート３に固定している。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１に接続している検出線１７としている。図に示すサブ電池ブロック１Ｂは、電圧検出回路４として、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１に接続している検出線１７を備えている。この電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４から引き出される検出線１７を接続ライン９として、メイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４に接続し、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送している。検出線１７は、高電圧バッテリ２のプラス側及びマイナス側と、高電圧バッテリ２を構成している電池１１の接続点１２とに一端を接続して、他端をメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３に接続している。接続ライン９である検出線１７は、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２のプラス側及びマイナス側を含む電池１１の接続点１２の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送する。
【００３６】
メイン電池ブロック１Ａは、接続点１２の電位差をＣＰＵ５で演算して、すなわち、接続点１２の電圧を減算して、各々の電池１１の電圧を検出する。メイン電池ブロック１Ａは、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２の電圧を検出する電圧検出回路４と、この電圧検出回路４の出力を演算するＣＰＵ５と、ＣＰＵ５の出力を絶縁して出力する絶縁回路７とを備えている。電圧検出回路４は、メイン電池ブロック１Ａ及びサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、複数の検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換してＣＰＵ５に出力するＡ／Ｄコンバータ１５とを備えている。ＣＰＵ５は、接続点１２の電圧差から電池１１の電圧を演算すると共に、マルチプレクサ１３とＡ／Ｄコンバータ１５とを制御する。このＣＰＵ５は、マルチプレクサ１３を順番に切り換えて、サブ電池ブロック１Ｂとメイン電池ブロック１Ａの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の接続点１２の電圧を順番にＡ／Ｄコンバータ１５に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１５は、電池１１の接続点１２の電圧が入力されるタイミングに同期して、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ５に出力する。ＣＰＵ５は、Ａ／Ｄコンバータ１５から入力される電圧信号を演算して、電池１１の電圧を検出し、また検出される電池１１の電圧から残容量を演算し、さらに、過充電や過放電を検出して、絶縁回路７を介して外部接続機器に電池１１の状態信号として出力する。
【００３７】
図３の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、これらの検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３とを備えている。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を備えており、この接続ライン９を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５からサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４に電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とで構成している。制御ライン１６は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５から出力される制御信号であって、マルチプレクサ１３を順番に切り換える制御信号をサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３に伝送する。電圧信号ライン１４は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３を切り換えて検出した複数の電池１１の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４のＡ／Ｄコンバータ１５に伝送する。
【００３８】
図４の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、これらの検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１５とを設けている。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５からサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５に電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とで構成する。制御ライン１６は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５から出力される制御信号を、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３とＡ／Ｄコンバータ１５に伝送する。マルチプレクサ１３は、ＣＰＵ５から伝送される制御信号でマルチプレクサ１３を順番に切り換える。Ａ／Ｄコンバータ１５は、ＣＰＵ５から伝送される制御信号に基づいて、マルチプレクサ１３から電圧信号が入力されるタイミングに同期して、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。電圧信号ライン１４は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３を切り換えて検出した複数の電池１１の電圧を、Ａ／Ｄコンバータ１５でデジタル信号に変換された電圧信号としてメイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５に伝送する。
【００３９】
さらに、電源装置は、必ずしも冷却プレートを介して高電圧バッテリを冷却する必要はなく、図５に示すように、互いに積層される電池１１の間に送風隙間４２を設けて、この送風隙間４２に冷却空気を強制送風して、高電圧バッテリ２の電池１１を冷却することもできる。図５に示す電池ブロック１は、図示しないが、電池１１の間に挟着されるスペーサの両面に送風溝を設けており、この送風溝によって、電池セル１とスペーサとの間に送風隙間４２を設けている。スペーサは、水平方向、いいかえると電池１１の両側に連結するように送風溝を設けており、冷却空気を水平方向に送風して電池１１を冷却するようにしている。
【００４０】
さらに、図の電源装置は、高電圧バッテリ２の送風隙間４２に冷却空気を送風するために、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを互いに平行に並べて配列して、２列の電池ブロック１の間に供給ダクト４４を設けて、２列の電池ブロック１の外側であって、外装ケース４１との間のスペースに排出ダクト４５を設けている。この電源装置は、図の矢印で示すように、強制送風機構４３でもって、中間の供給ダクト４４から外側の排出ダクト４５に向けて冷却気体を強制送風して高電圧バッテリ２の電池１１を冷却する。中間の供給ダクト４４に強制送風される冷却気体は、供給ダクト４４から分岐されて各々の冷却隙間４２に送風され、冷却隙間４２を通過した冷却気体が排出ダクト４５を通過して外部に排出される。
【００４１】
この電源装置は、強制送風機構４３の運転を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５で制御する。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度を検出する温度センサ６で電池温度を検出して、強制送風機構４３による送風状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、強制送風機構４３を運転して冷却気体を強制送風させて電池１１を冷却し、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも低くなると、強制送風機構４３の運転を停止する。
【００４２】
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。
【００４３】
（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９０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９０と、電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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、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９３は、電源装置９０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９０の電池を充電する。
【００４４】
（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９０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９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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。モータ９３は、電源装置９０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９０の電池を充電する。
【００４５】
（蓄電用電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
【００４６】
図８に示す蓄電装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源８５で電源装置８０の電池１１を充電し、電源装置８０の電池１１を放電して負荷８１のＤＣ／ＡＣインバータ８２に電力を供給する。このため、図の蓄電装置は、充電モードと放電モードを備える。充電用電源８５は、充電スイッチ８６を介して電源装置８０に接続されており、ＤＣ／ＡＣインバータ８２は、放電スイッチ８４を介して電源装置８０に接続されている。放電スイッチ８４及び充電スイッチ８６のＯＮ／ＯＦＦは、電源装置８０の制御回路８７によって切り替えられる。充電モードにおいて、制御回路８７は充電スイッチ８６をＯＮに、放電スイッチ８４をＯＦＦに切り替えて、充電用電源８５から供給される電力で電源装置８０の電池を充電する。電源装置８０は、充電が完了して満充電になり、あるいは所定値以上の容量が充電されると、制御回路８７が充電スイッチ８６をＯＦＦに切り換えて充電を停止する。また、放電モードにおいて、制御回路８７は、放電スイッチ８４をＯＮに、充電スイッチ８６をＯＦＦに切り替えて、電源装置８０から負荷８１へ電力を供給する。電源装置８０から電力が供給される負荷８１は、ＤＣ／ＡＣインバータ８２を介して電源装置８０からの電力を電気機器８３に供給する。電源装置８０は、電池の残容量が所定の容量まで低下すると、制御回路８７が放電スイッチ８４をＯＦＦに切り換えて放電を停止する。さらに、蓄電装置は、必要に応じて、充電スイッチ８６と放電スイッチ８４の両方をＯＮにして、負荷８１への電力供給と、電源装置８０への充電を同時に行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
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。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】
【００４８】
１…電池ブロック １Ａ…メイン電池ブロック
１Ｂ…サブ電池ブロック
２…高電圧バッテリ
３…冷却プレート
４…電圧検出回路
５…ＣＰＵ
６…温度センサ
７…絶縁回路
９…接続ライン
１０…電池ユニット
１１…電池
１２…接続点
１３…マルチプレクサ
１４…電圧信号ライン
１５…Ａ／Ｄコンバータ
１６…制御ライン
１７…検出線
１９…出力ライン
３０…冷却機構
３１…冷媒路
３２…コンプレッサ
３３…冷却熱交換器
３４…膨張弁
３５…開閉弁
４１…外装ケース
４２…送風隙間
４３…強制送風機構
４４…供給ダクト
４５…排出ダクト
８０…電源装置
８１…負荷
８２…ＤＣ／ＡＣインバータ
８３…電気機器
８４…放電スイッチ
８５…充電用電源
８６…充電スイッチ
８７…制御回路
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池ブロックを直列又は並列に接続して出力を大きくしている電源装置に関し、とくに、各々の電池ブロックが電池の電圧を検出する回路を備える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】
大出力が要求される電源装置は、複数の電池ブロックを直列又は並列に接続して、出力電圧や電流を大きくしている。この電源装置は、複数の電池ブロックを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して出力電流を大きくできる。電池ブロックは、複数の電池を直列に接続して装備する高電圧バッテリの電圧を高くしている。この種の電源装置は、主としてハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカーや電気自動車等の車両用の電源装置に使用され、あるいは太陽電池や風力発電の電力を蓄電する電源装置として使用される。
【０００３】
この構造の電源装置は、多数の電池から構成されるので、各々の電池を過充電や過放電を防止しながら充放電することで、各々の電池の劣化を防止し、安全性を向上し、さらに寿命を長くできる。このことを実現するために、各々の電池ブロックは、高電圧バッテリを構成する各々の電池の電圧を検出する電圧検出回路を備えている。（特許文献１参照）
【０００４】
電圧検出回路を備える電池ブロックは、各々の電池の電圧を検出して電池の状態を検出し、全ての電池の過充電と過放電を防止しながら、充放電の電流をコントロールできる。この電池ブロックは、充電状態において、いずれかの電池の電圧が、あらかじめ設定している最高電圧よりも高くなると、高電圧バッテリの充電電流を制限し、あるいは充電電流を遮断することで、電池の過充電を防止する。また、放電状態においては、いずれかの電池の電圧が最低電圧よりも低くなると、放電電流を制限し、あるいは遮断することで、この電池の過放電を防止できる。また、この電池ブロックは、電池の電圧から電池の残容量を検出して、残容量によって充放電の電流をコントロールすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の電池で構成される高電圧バッテリを備える電池ブロックは、電池に接続される検出線を介して電池の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力信号を演算するＣＰＵを備えている。ＣＰＵは、電圧検出回路で検出される電池の接続点の電圧差を演算して電池の電圧を検出し、あるいは電圧検出回路に設けているマルチプレクサやＡ／Ｄコンバータを制御し、あるいは検出される電圧から電池の残容量を演算し、あるいは又、電池ブロックの高電圧バッテリを冷却する冷却機構をコントロールし、さらに検出される電池の電圧から電池の過充電や過放電を判定して、電池ブロックの状態を外部接続機器に出力する。外部接続機器は、電池ブロックから出力される信号でもって、電池ブロックで構成される高電圧バッテリの充放電をコントロールする。
【０００７】
以上の電源装置は、各々の電池ブロックに電圧検出回路とＣＰＵとを備えるので、多数の電池ブロックからなる電源装置は、全体のトータルコストが高くなる欠点がある。とくに、出力電圧の高い電源装置は、高電圧バッテリのグランドラインをシャーシーアースに接続せず、シャーシーアースから絶縁して感電を防止する回路構成としている。ところが、電源装置を接続する外部接続機器は、動作の安定性を確保し、また雑音による誤動作を阻止するために、グランドラインをシャーシーアースに接続しているので、出力電圧の高い電源装置は、出力信号を絶縁して外部接続機器に出力する必要がある。このため、出力電圧の高い電源装置は、出力信号を絶縁して出力する絶縁回路を出力側に設けている。この絶縁回路は、グランドラインをシャーシーアースから絶縁している出力信号を、グランドラインをシャーシーアースに接続している外部接続機器に出力する。したがって、この電源装置は、各々の電池ブロックに電圧検出回路とＣＰＵと絶縁回路とを設ける必要があって、回路構成が複雑となり、しかも部品コストが高くなる欠点がある。
【０００８】
本発明は、以上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、高電圧バッテリを複数の電池ブロックで構成し、かつ各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出して外部接続機器に出力する回路構成としながら、高電圧バッテリ全体の回路構成を著しく簡単にしてトータルコストを低減できる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効果】
【０００９】
本発明の電源装置は、充電できる電池１１を互いに並列又は直列に接続してなる高電圧バッテリ２を備える複数の電池ブロック１と、高電圧バッテリ２を構成している電池１１に接続される検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４を備え、電圧検出回路４で検出される電圧から電池１１の状態を演算すると共に、この電池１１の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ５を備えている。電池ブロック１は、ＣＰＵ５を実装するメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなる。電源装置は、メイン電池ブロック１Ａが、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。
【００１０】
以上の電源装置は、複数の電池ブロックで構成し、かつ各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出して外部接続機器に出力する回路構成としながら、高電圧バッテリ全体の回路構成を著しく簡単にしてトータルコストを低減できる特徴がある。それは、各々の電池ブロックにＣＰＵを設けることなく、各々の電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を検出できるからである。とくに、この電源装置は、複数の電池を直列に接続して高電圧バッテリとし、さらにこの高電圧バッテリを複数組設けて、出力を大きくするので、全体では多数の電池を備えながら、少ないＣＰＵや絶縁回路を装備する簡単な回路構成として、電池の電圧を検出して、その信号を外部接続機器に出力できる。このため、以上の電源装置は、多数の電池で構成されて電池コストが相当に高くなるにもかかわらず、電池状態を検出しながら充放電して、電池の過充電や過放電を防止しながら、全体の回路構成を著しく簡単にし、また部品コストも低減できる優れた特徴がある。
【００１１】
本発明の電源装置は、電池ブロック１が、高電圧バッテリ２のグランドラインをシャーシーアースから絶縁し、メイン電池ブロック１Ａが状態信号を絶縁して、グランドラインをシャーシーアースに接続してなる外部接続機器に出力する絶縁回路７を内蔵することができる。
以上の電源装置は、ＣＰＵのみでなく、出力信号を外部接続機器に絶縁して出力する絶縁回路も少なくして、部品コストをより低減してトータルコストを低減できる特徴がある。
【００１２】
本発明の電源装置は、高電圧バッテリ２が、車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置で、メイン電池ブロック１Ａが車両側に電池１１の状態信号を出力することができる。
【００１３】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４で検出される電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送する検出線１７とすることができる。
以上の電源装置は、サブ電池ブロックの回路構成をより簡単にできる特徴がある。それは、サブ電池ブロックが、検出線を介して電池の電圧を検出する電圧信号をメイン電池ブロックに伝送して、メイン電池ブロックで全ての電池の電圧を検出できるからである。
【００１４】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、メイン電池ブロック１Ａからサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１Ａに電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とすることができる。
以上の電源装置は、電圧信号ラインの本数を少なくして、メイン電池ブロックがサブ電池ブロックの全ての電池の電圧を検出できる。それは、制御ラインでサブ電池ブロックが電圧を検出する電池を特定して、電圧検出が特定された電池の電圧を電圧信号ラインでメイン電池ブロックに伝送できるからである。
【００１５】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１を切り換えて検出するマルチプレクサ１３を備えることができる。
以上の電源装置は、マルチプレクサで切り換えて複数の電池の電圧を検出するので、簡単な回路で多数の電池の電圧を検出できる。
【００１６】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１を切り換えて検出するマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１５とを備え、Ａ／Ｄコンバータ１５でデジタル信号に変換された電圧信号を、電圧信号ライン１４を介してメイン電池ブロック１Ａに伝送することができる。
以上の電源装置は、マルチプレクサで切り換えて複数の電池を電圧を検出し、さらに検出される信号をデジタル信号に変換して、メイン電池ブロックに伝送するので、サブ電池ブロックからメイン電池ブロックに、サブ電池ブロックの高電圧バッテリを構成している電池の電圧を正確に伝送できる。それは、サブ電池ブロックからメイン電池ブロックにデジタル信号で電圧信号を伝送するからである。
【００１７】
本発明の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを熱結合状態に固定してなる冷却プレート３を備え、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５が冷却プレート３の冷却状態をコントロールすることができる。
以上の電源装置は、メイン電池ブロックに設けているＣＰＵでもって、メイン電池ブロックとサブ電池ブロックを固定している冷却プレートの冷却状態をコントロールできる。このため、冷却プレートを制御するために専用のＣＰＵを設ける必要がなく、冷却構造を含めて全体を簡単にできる特徴がある。いいかえると、ひとつの冷却プレートに設けている複数組の電池ブロックの全ての電池電圧の検出に利用されるＣＰＵでもって、この冷却プレートに設けている電池ブロックの電池を好ましい状態に冷却できる。
【００１８】
本発明の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂとメイン電池ブロック１Ａとを冷却プレート３に固定してなる電池ユニット１０を備え、この電池ユニット１０を複数組備えることができる。
【００１９】
本発明の電源装置は、蓄電用の電源装置とすることができる。
【００２０】
本発明の車両は、以上のいずれかに記載の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す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電源装置のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる電源装置のブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例にかかる電源装置の概略平面図である。
【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。
【図８】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】
【００２２】
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電源装置と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この電源装置を備える車両を以下のものに特定しない。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。
【００２３】
図１に示す電源装置は、複数の電池ユニット１０を備えている。図１の電源装置は２組の電池ユニット１０を備えている。電池ユニット１０は、冷却プレート３に複数の電池ブロック１の高電圧バッテリ２を熱結合状態に固定している。図１の電池ユニット１０は、２組の電池ブロック１を冷却プレート３に固定している。電池ブロック１は、直列に、又は並列に接続して出力ライン１９に接続される。図１の電源装置は、冷却プレート３に固定している電池ユニット１０を構成する２組の電池ブロック１を直列に接続して、電池ユニット１０を並列に接続している。ただし、電池ユニットを構成する電池ブロックを並列に接続することもできる。また、電池ユニットを直列に接続することもできる。
【００２４】
図２ないし図４は、電源装置のブロック図を示している。これ等の図に示す電源装置は、複数の電池１１を直列に接続している高電圧バッテリ２と、高電圧バッテリ２を構成している各々の電池１１に接続されている検出線１７を介して電圧を検出する電圧検出回路４を備えている。さらに、電源装置は、電圧検出回路４でもって、高電圧バッテリ２を構成している全ての電池１１の電圧を検出して、検出される電圧から電池１１の状態を演算すると共に、この電池１１の状態信号を外部接続機器（図示せず）に出力するＣＰＵ５を備えている。ＣＰＵ５は、電池１１の電圧と過充電と過放電と残容量の何れかを含む電池１１の状態信号を外部接続機器に出力する。なお、電圧検出回路は、各々の電池の電圧を検出する構成や、一つの接続点を基準として、この基準点からの電圧差を検出する構成等さまざまな構成を取り得る。また、必ずしも全ての電池の電圧を検出する構成や、電池の状態を演算する構成とする必要はない。
【００２５】
電源装置が、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両に搭載されて車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置にあっては、外部接続機器を車両の制御機構とする。したがって、この電源装置は、状態信号を車両側に出力する。また、電源装置が太陽電池や風力発電のように、自然エネルギーを電気に変換して蓄電する装置にあっては、外部接続機器が蓄電装置の制御機構となる。したがって、この用途の電源装置は、蓄電装置の制御機構に電池の充電状態を出力する。
【００２６】
冷却プレート３に固定している電池ブロック１は、電圧検出回路４の出力を演算するＣＰＵ５を実装しているメイン電池ブロック１Ａと、このメイン電池ブロック１Ａに接続ライン９を介して接続され、かつＣＰＵ５を実装しないサブ電池ブロック１Ｂとからなる。メイン電池ブロック１Ａは、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。図２と図３の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａに備えられる電圧検出回路４が、接続ライン９を介してサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧を検出している。図４の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂに備えられる電圧検出回路４がサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧を検出すると共に、この電圧検出回路４で検出された電池１１の電圧を、接続ライン９を介してメイン電池ブロック１Ａが検出している。また、メイン電池ブロック１Ａに備えられる電圧検出回路４は、メイン電池ブロック１Ａに実装されている高電圧バッテリ２を構成している電池１１の電圧を検出している。すなわち、メイン電池ブロック１Ａは、全ての高電圧バッテリ２の電池電圧を検出している。より具体的には、この実施形態において、メイン電池ブロック１Ａは、メイン電池ブロック１Ａに備えられた電圧検出回路４と接続ライン９とを介して全ての高電圧バッテリ２の電池電圧を検出し、その結果を用いて、メイン電池ブロック１Ａに実装されているＣＰＵ５が各々の電池１１の状態を演算するように電源装置を構成している。
【００２７】
メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂは、複数の電池１１を直列に接続している高電圧バッテリ２を備えている。図１の電源装置の高電圧バッテリ２は、角形電池を積層状態に固定して、隣の電池の電極を接続して、直列に接続している。角形電池１１はリチウムイオン電池である。ただし、高電圧バッテリの電池には、充電できる全ての電池、たとえば、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池も使用できる。
【００２８】
高電圧バッテリ２は、冷却プレート３に載せて熱結合状態に固定している。高電圧バッテリ２は、図示しないが、各々の電池１１の底面を熱伝導シートを介して、あるいは熱伝導ペーストを介して、冷却プレート３の上面に熱結合状態で連結している。冷却プレート３は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを熱結合状態に固定している。図１の電源装置は、各々の冷却プレート３に１組のメイン電池ブロック１Ａと１組のサブ電池ブロック１Ｂとを固定している。ただし、本発明の電源装置は、冷却プレートに１組のメイン電池ブロックと複数のサブ電池ブロックとを固定することもできる。
なお、複数のサブ電池ブロックを備える構成でも、メイン電池ブロックに実装されているＣＰＵが各々の電池の状態を演算するように構成されるが、実際の接続ラインについては、各々のサブ電池ブロックとメイン電池ブロックとを直接接続する構成であってもよいし、サブ電池ブロックをカスケード状に接続する構成（末端のサブ電池ブロックは、隣接するサブ電池ブロックを中継してメイン電池ブロックに接続される）であってもよい。カスケード状に接続される場合、接続ラインは、隣接する電池ブロック同士を接続するが、最終的な信号は、すべてメイン電池ブロックに実装されているＣＰＵに伝送されるようになっている。
また、一般的に、実際の回路基板では、電圧検出回路等（マルチプレクサやＡＤコンバータを含む場合もある）は、ＡＳＩＣとして一つのチップに集積される。ＡＳＩＣには通信機能を設けることもできるため、このような構成とした場合、上記実施形態における接続ラインはＡＳＩＣに接続される。そのため、各々のサブ電池ブロックとメイン電池ブロックとを直接接続する構成では、メイン電池ブロックに実装されるＡＳＩＣは、接続ラインを接続するための入力ラインを複数設ける必要があるが、カスケード状に接続する構成では、どのＡＳＩＣも、接続ラインを接続する入力ラインは一つで良いので、電池ブロックに実装するＡＳＩＣを共通部品化することができる。
【００２９】
冷却プレート３は、強制冷却されて、これに熱結合状態に固定している電池ブロック１の高電圧バッテリ２を冷却する。冷却プレート３の冷却状態は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５で制御される。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度を検出する温度センサ６で電池温度を検出して、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、冷却プレート３に冷媒を循環させて冷却し、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも低くなると、冷却プレート３の冷媒循環を停止する。
【００３０】
冷却プレート３は、冷却機構３０で強制冷却される。冷却プレート３は、内部に冷媒を循環させる冷媒路３１を設けている。冷媒路３１は、フレオンや炭酸ガスなどの冷媒が液状で供給され、内部で冷媒を気化させて気化熱で冷却プレート３を冷却する。この冷却プレート３は、冷媒路３１を冷却機構３０に連結している。
【００３１】
冷却機構３０は、冷媒路３１で気化された気体状の冷媒を加圧するコンプレッサ３２と、このコンプレッサ３２で圧縮された冷媒を冷却して液化させる冷却熱交換器３３と、この冷却熱交換器３３で液化された冷媒を冷媒路３１に供給する膨張弁３４とを備える。膨張弁３４を介して供給される液状の冷媒は、冷却プレート３内の冷媒路３１で気化され、気化熱で冷却プレート３を冷却して冷却機構３０に排出される。したがって、冷媒は冷却プレート３の冷媒路３１と冷却機構３０とに循環して、冷却プレート３を冷却する。この冷却機構３０は、冷媒の気化熱で冷却プレート３を低温に冷却するが、冷却プレートは、気化熱によらず冷却することもできる。この冷却プレートは、冷媒路に、低温に冷却されたブラインなどの冷媒を供給して、冷媒の気化熱でなくて、低温の冷媒で直接に冷却プレートを冷却する。
【００３２】
ＣＰＵ５は、コンプレッサ３２の運転を制御し、あるいは冷媒路３１に連結している開閉弁３５を制御して、冷却プレート３の冷却状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、温度センサ６で検出される高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、コンプレッサ３２の運転を開始すると共に、冷却プレート３の冷媒路３１に冷媒を供給する開閉弁３５を開放する。図１に示す電源装置は、２組の電池ユニット１０を備えており、各電池ユニット１０の冷却プレート３の冷媒路３１を、開閉弁３５を介して冷却機構３０に連結している。この構造は、各々の電池ユニット１０の冷却プレート３の冷媒路３１に連結された開閉弁３５の開閉を制御することにより、１つの冷却機構３０で、複数の電池ユニット１０の冷却状態をコントロールできる。以上の電源装置は、冷却プレート３を冷却するための専用の冷却機構３０を備えているが、車載用の電源装置においては、車両に装備される室内用の冷却機構を冷却プレートの冷却に併用することもできる。
以上の構成によると、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂで構成される電池ユニット１０が一つの冷却プレート３に固定されるため、ＣＰＵ５が演算する電池１１の状態に応じて、冷却機構３０、具体的には、コンプレッサ３２の運転の制御等を介して、電池１１の状態に合わせた冷却の制御を行うことができる。
【００３３】
さらに、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５は、全ての電池ブロック１に設けている高電圧バッテリ２の電圧を検出し、検出される電圧から電池１１の状態を演算して、電池１１の状態信号を外部接続機器（図示せず）に出力する。具体的には、検出する電圧から電池１１の過充電や過放電を検出し、さらに、電池１１の電圧から電池１１の残容量を演算して、外部接続機器に電池１１の状態信号を出力する。
【００３４】
電池ブロック１は、グランドラインをシャーシーアースに接続せず、高電圧の高電圧バッテリ２による感電を防止している。一方、電源装置を接続する外部接続機器は、グランドラインをシャーシーアースに接続している。したがって、ＣＰＵ５から出力される電池１１の充電状態は、絶縁回路７を介して外部接続機器に出力される。絶縁回路７は、メイン電池ブロック１Ａの出力側に設けられて、ＣＰＵ５から出力される信号を絶縁して、外部接続機器の出力側に出力する。絶縁回路７は、トランスで絶縁して電池１１の充電状態を外部接続機器に出力する。ただし、絶縁回路は、フォトカプラ等の光通信素子を用いて絶縁して、電池の充電状態を外部接続機器に出力することもできる。
【００３５】
図２の電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を冷却プレート３に固定している。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２を構成している電池１１に接続している検出線１７としている。図に示すサブ電池ブロック１Ｂは、電圧検出回路４として、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１に接続している検出線１７を備えている。この電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４から引き出される検出線１７を接続ライン９として、メイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４に接続し、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送している。検出線１７は、高電圧バッテリ２のプラス側及びマイナス側と、高電圧バッテリ２を構成している電池１１の接続点１２とに一端を接続して、他端をメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３に接続している。接続ライン９である検出線１７は、サブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２のプラス側及びマイナス側を含む電池１１の接続点１２の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａに伝送する。
【００３６】
メイン電池ブロック１Ａは、接続点１２の電位差をＣＰＵ５で演算して、すなわち、接続点１２の電圧を減算して、各々の電池１１の電圧を検出する。メイン電池ブロック１Ａは、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２の電圧を検出する電圧検出回路４と、この電圧検出回路４の出力を演算するＣＰＵ５と、ＣＰＵ５の出力を絶縁して出力する絶縁回路７とを備えている。電圧検出回路４は、メイン電池ブロック１Ａ及びサブ電池ブロック１Ｂの高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、複数の検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換してＣＰＵ５に出力するＡ／Ｄコンバータ１５とを備えている。ＣＰＵ５は、接続点１２の電圧差から電池１１の電圧を演算すると共に、マルチプレクサ１３とＡ／Ｄコンバータ１５とを制御する。このＣＰＵ５は、マルチプレクサ１３を順番に切り換えて、サブ電池ブロック１Ｂとメイン電池ブロック１Ａの高電圧バッテリ２を構成している電池１１の接続点１２の電圧を順番にＡ／Ｄコンバータ１５に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１５は、電池１１の接続点１２の電圧が入力されるタイミングに同期して、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ５に出力する。ＣＰＵ５は、Ａ／Ｄコンバータ１５から入力される電圧信号を演算して、電池１１の電圧を検出し、また検出される電池１１の電圧から残容量を演算し、さらに、過充電や過放電を検出して、絶縁回路７を介して外部接続機器に電池１１の状態信号として出力する。
【００３７】
図３の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４が、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、これらの検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３とを備えている。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を備えており、この接続ライン９を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５からサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４に電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とで構成している。制御ライン１６は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５から出力される制御信号であって、マルチプレクサ１３を順番に切り換える制御信号をサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３に伝送する。電圧信号ライン１４は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３を切り換えて検出した複数の電池１１の電圧信号をメイン電池ブロック１Ａの電圧検出回路４のＡ／Ｄコンバータ１５に伝送する。
【００３８】
図４の電源装置は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、高電圧バッテリ２の電池１１の接続点１２に接続している検出線１７と、これらの検出線１７を順番に切り換えるマルチプレクサ１３と、このマルチプレクサ１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１５とを設けている。この電源装置は、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを接続する接続ライン９を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５からサブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４に、制御信号を伝送する制御ライン１６と、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４からメイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５に電圧信号を伝送する電圧信号ライン１４とで構成する。制御ライン１６は、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５から出力される制御信号を、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３とＡ／Ｄコンバータ１５に伝送する。マルチプレクサ１３は、ＣＰＵ５から伝送される制御信号でマルチプレクサ１３を順番に切り換える。Ａ／Ｄコンバータ１５は、ＣＰＵ５から伝送される制御信号に基づいて、マルチプレクサ１３から電圧信号が入力されるタイミングに同期して、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。電圧信号ライン１４は、サブ電池ブロック１Ｂの電圧検出回路４のマルチプレクサ１３を切り換えて検出した複数の電池１１の電圧を、Ａ／Ｄコンバータ１５でデジタル信号に変換された電圧信号としてメイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５に伝送する。
【００３９】
さらに、電源装置は、必ずしも冷却プレートを介して高電圧バッテリを冷却する必要はなく、図５に示すように、互いに積層される電池１１の間に送風隙間４２を設けて、この送風隙間４２に冷却空気を強制送風して、高電圧バッテリ２の電池１１を冷却することもできる。図５に示す電池ブロック１は、図示しないが、電池１１の間に挟着されるスペーサの両面に送風溝を設けており、この送風溝によって、電池セル１とスペーサとの間に送風隙間４２を設けている。スペーサは、水平方向、いいかえると電池１１の両側に連結するように送風溝を設けており、冷却空気を水平方向に送風して電池１１を冷却するようにしている。
【００４０】
さらに、図の電源装置は、高電圧バッテリ２の送風隙間４２に冷却空気を送風するために、メイン電池ブロック１Ａとサブ電池ブロック１Ｂとを互いに平行に並べて配列して、２列の電池ブロック１の間に供給ダクト４４を設けて、２列の電池ブロック１の外側であって、外装ケース４１との間のスペースに排出ダクト４５を設けている。この電源装置は、図の矢印で示すように、強制送風機構４３でもって、中間の供給ダクト４４から外側の排出ダクト４５に向けて冷却気体を強制送風して高電圧バッテリ２の電池１１を冷却する。中間の供給ダクト４４に強制送風される冷却気体は、供給ダクト４４から分岐されて各々の冷却隙間４２に送風され、冷却隙間４２を通過した冷却気体が排出ダクト４５を通過して外部に排出される。
【００４１】
この電源装置は、強制送風機構４３の運転を、メイン電池ブロック１ＡのＣＰＵ５で制御する。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度を検出する温度センサ６で電池温度を検出して、強制送風機構４３による送風状態をコントロールする。ＣＰＵ５は、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも高くなると、強制送風機構４３を運転して冷却気体を強制送風させて電池１１を冷却し、高電圧バッテリ２の温度が設定温度よりも低くなると、強制送風機構４３の運転を停止する。
【００４２】
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。
【００４３】
（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９０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９０と、電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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９０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、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９３は、電源装置９０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９０の電池を充電する。
【００４４】
（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９０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９０と、この電源装置９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置９０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。モータ９３は、電源装置９０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９０の電池を充電する。
【００４５】
（蓄電用電源装置）
さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明の電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置用の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
【００４６】
図８に示す蓄電装置は、商用電源の深夜電力や太陽電池等の充電用電源８５で電源装置８０の電池１１を充電し、電源装置８０の電池１１を放電して負荷８１のＤＣ／ＡＣインバータ８２に電力を供給する。このため、図の蓄電装置は、充電モードと放電モードを備える。充電用電源８５は、充電スイッチ８６を介して電源装置８０に接続されており、ＤＣ／ＡＣインバータ８２は、放電スイッチ８４を介して電源装置８０に接続されている。放電スイッチ８４及び充電スイッチ８６のＯＮ／ＯＦＦは、電源装置８０の制御回路８７によって切り替えられる。充電モードにおいて、制御回路８７は充電スイッチ８６をＯＮに、放電スイッチ８４をＯＦＦに切り替えて、充電用電源８５から供給される電力で電源装置８０の電池を充電する。電源装置８０は、充電が完了して満充電になり、あるいは所定値以上の容量が充電されると、制御回路８７が充電スイッチ８６をＯＦＦに切り換えて充電を停止する。また、放電モードにおいて、制御回路８７は、放電スイッチ８４をＯＮに、充電スイッチ８６をＯＦＦに切り替えて、電源装置８０から負荷８１へ電力を供給する。電源装置８０から電力が供給される負荷８１は、ＤＣ／ＡＣインバータ８２を介して電源装置８０からの電力を電気機器８３に供給する。電源装置８０は、電池の残容量が所定の容量まで低下すると、制御回路８７が放電スイッチ８４をＯＦＦに切り換えて放電を停止する。さらに、蓄電装置は、必要に応じて、充電スイッチ８６と放電スイッチ８４の両方をＯＮにして、負荷８１への電力供給と、電源装置８０への充電を同時に行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
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。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】
【００４８】
１…電池ブロック １Ａ…メイン電池ブロック
１Ｂ…サブ電池ブロック
２…高電圧バッテリ
３…冷却プレート
４…電圧検出回路
５…ＣＰＵ
６…温度センサ
７…絶縁回路
９…接続ライン
１０…電池ユニット
１１…電池
１２…接続点
１３…マルチプレクサ
１４…電圧信号ライン
１５…Ａ／Ｄコンバータ
１６…制御ライン
１７…検出線
１９…出力ライン
３０…冷却機構
３１…冷媒路
３２…コンプレッサ
３３…冷却熱交換器
３４…膨張弁
３５…開閉弁
４１…外装ケース
４２…送風隙間
４３…強制送風機構
４４…供給ダクト
４５…排出ダクト
８０…電源装置
８１…負荷
８２…ＤＣ／ＡＣインバータ
８３…電気機器
８４…放電スイッチ
８５…充電用電源
８６…充電スイッチ
８７…制御回路
９０…電源装置
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ…車両
ＨＶ…車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電できる電池(11)を互いに並列又は直列に接続してなる高電圧バッテリ(2)を備える複数の電池ブロック(1)と、前記高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)に接続される検出線(17)を介して電圧を検出する電圧検出回路(4)を備え、
前記電圧検出回路(4)で検出される電圧から電池(11)の状態を演算すると共に、この電池(11)の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ(5)とを有する電源装置であって、
前記電池ブロック(1)が、前記ＣＰＵ(5)を実装するメイン電池ブロック(1A)と、このメイン電池ブロック(1A)に接続ライン(9)を介して接続され、かつ前記ＣＰＵ(5)を実装しないサブ電池ブロック(1B)とからなり、
前記メイン電池ブロック(1A)が、前記接続ライン(9)を介して前記サブ電池ブロック(1B)の高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)の電圧を検出することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電池ブロック(1)が、高電圧バッテリ(2)のグランドラインをシャーシーアースから絶縁しており、前記メイン電池ブロック(1A)が状態信号を絶縁して、グランドラインをシャーシーアースに接続してなる外部接続機器に出力する絶縁回路(7)を備える請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記高電圧バッテリ(2)が、車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置であって、メイン電池ブロック(1A)が車両側に電池(11)の状態信号を出力する請求項１又は２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを接続する接続ライン(9)が、サブ電池ブロック(1B)の高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)の電圧信号をメイン電池ブロック(1A)に伝送する検出線(17)である請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
【請求項５】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを接続する接続ライン(9)が、メイン電池ブロック(1A)からサブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)に、制御信号を伝送する制御ライン(16)と、サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)からメイン電池ブロック(1A)に電圧信号を伝送する電圧信号ライン(14)とである請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
前記サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)が、高電圧バッテリ(2)の電池(11)を切り換えて検出するマルチプレクサ(13)を備える請求項５に記載される電源装置。
【請求項７】
前記サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)が、高電圧バッテリ(2)の電池(11)を切り換えて検出するマルチプレクサ(13)と、このマルチプレクサ(13)の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ(15)とを備え、Ａ／Ｄコンバータ(15)でデジタル信号に変換された電圧信号が電圧信号ライン(14)を介してメイン電池ブロック(1A)に伝送される請求項６に記載される電源装置。
【請求項８】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを熱結合状態に固定してなる冷却プレート(3)を備え、メイン電池ブロック(1A)のＣＰＵ(5)が冷却プレート(3)の冷却状態をコントロールするようにしてなる請求項１ないし７のいずれかに記載される電源装置。
【請求項９】
サブ電池ブロック(1B)とメイン電池ブロック(1A)とを冷却プレート(3)に固定してなる電池ユニット(10)を備え、この電池ユニット(10)を複数組備えてなる請求項９に記載される電源装置。
【請求項１０】
前記電源装置が、蓄電用の電源装置である請求項１、２、及び４ないし９のいずれかに記載される電源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
【請求項１】
充電できる電池(11)を互いに並列又は直列に接続してなる高電圧バッテリ(2)を備える複数の電池ブロック(1)と、前記高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)に接続される検出線(17)を介して電圧を検出する電圧検出回路(4)を備え、
前記電圧検出回路(4)で検出される電圧から電池(11)の状態を演算すると共に、この電池(11)の状態信号を外部接続機器に出力するＣＰＵ(5)とを有する電源装置であって、
前記電池ブロック(1)が、前記ＣＰＵ(5)を実装するメイン電池ブロック(1A)と、このメイン電池ブロック(1A)に接続ライン(9)を介して接続され、かつ前記ＣＰＵ(5)を実装しないサブ電池ブロック(1B)とからなり、
前記メイン電池ブロック(1A)が、前記接続ライン(9)を介して前記サブ電池ブロック(1B)の高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)の電圧を検出することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電池ブロック(1)が、高電圧バッテリ(2)のグランドラインをシャーシーアースから絶縁しており、前記メイン電池ブロック(1A)が状態信号を絶縁して、グランドラインをシャーシーアースに接続してなる外部接続機器に出力する絶縁回路(7)を備える請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記高電圧バッテリ(2)が、車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源装置であって、メイン電池ブロック(1A)が車両側に電池(11)の状態信号を出力する請求項１又は２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを接続する接続ライン(9)が、サブ電池ブロック(1B)の高電圧バッテリ(2)を構成している電池(11)の電圧信号をメイン電池ブロック(1A)に伝送する検出線(17)である請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
【請求項５】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを接続する接続ライン(9)が、メイン電池ブロック(1A)からサブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)に、制御信号を伝送する制御ライン(16)と、サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)からメイン電池ブロック(1A)に電圧信号を伝送する電圧信号ライン(14)とである請求項１ないし４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
前記サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)が、高電圧バッテリ(2)の電池(11)を切り換えて検出するマルチプレクサ(13)を備える請求項５に記載される電源装置。
【請求項７】
前記サブ電池ブロック(1B)の電圧検出回路(4)が、高電圧バッテリ(2)の電池(11)を切り換えて検出するマルチプレクサ(13)と、このマルチプレクサ(13)の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ(15)とを備え、Ａ／Ｄコンバータ(15)でデジタル信号に変換された電圧信号が電圧信号ライン(14)を介してメイン電池ブロック(1A)に伝送される請求項６に記載される電源装置。
【請求項８】
前記メイン電池ブロック(1A)とサブ電池ブロック(1B)とを熱結合状態に固定してなる冷却プレート(3)を備え、メイン電池ブロック(1A)のＣＰＵ(5)が冷却プレート(3)の冷却状態をコントロールするようにしてなる請求項１ないし７のいずれかに記載される電源装置。
【請求項９】
サブ電池ブロック(1B)とメイン電池ブロック(1A)とを冷却プレート(3)に固定してなる電池ユニット(10)を備え、この電池ユニット(10)を複数組備えてなる請求項９に記載される電源装置。
【請求項１０】
前記電源装置が、蓄電用の電源装置である請求項１、２、及び４ないし９のいずれかに記載される電源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載される電源装置を備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７２８１６（Ｐ２０１３−７２８１６Ａ）
【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２０１１−２１３４９５（Ｐ２０１１−２１３４９５）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【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２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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