車輛用電源裝置和車輛以及車輛側負載的非接觸狀態檢測方法

2023-07-30 12:14:36 3

專利名稱：車輛用電源裝置和車輛以及車輛側負載的非接觸狀態檢測方法
技術領域：
本發明涉及混合動力車、電動汽車、燃料電池車等搭載的、對驅動車輛的行駛電動機供電的車輛用電源裝置和配備該電源裝置的車輛以及與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法。
背景技術：
公開了一種車輛用電源裝置，其輸出側經由接觸器(contactor)連接車輛側負載 (參照專利文獻1)。與該電源裝置連接的車輛側負載是輸入側並聯大容量電容器的DC/AC 變換器，DC/AC變換器的輸出側與行駛電動機或發電機連接。該電源裝置在連接車輛側負載的狀態下，若作為車輛主開關的點火開關被切換到導通，則接觸器就會切換到導通(閉合)，從而對車輛側負載供電。如果將點火開關切換到關斷，則接觸器就會切換到關斷，輸出電壓會被截斷。專利文獻1 JP特開2006-216516號公報在現有電源裝置中，為了判定是處在與車輛側負載正確連接的連接狀態還是處在非接觸狀態，在將車輛側負載連接於電源裝置的連接器上設置了一體化構造的連接檢測插頭(Plug)，用來檢測連接器的連接狀態。一體化構造的連接檢測插頭在連接器與電源裝置連接的狀態下會被一起連接到電源裝置。因此，電源裝置通過檢測連接檢測插頭的連接，就可以檢出車輛側負載。連接檢測插頭內置了例如使一對觸點短路的短路電路。該連接檢測插頭在車輛側負載與連接器連接的狀態下，使連接連接檢測插頭的觸點短路；在與連接器未連接的狀態下，使觸點斷開。因此，電源裝置可以通過檢測連接檢測插頭是否短路，判定車輛側負載的連接器是否被連接。以上的車輛用電源裝置存在以下問題為檢測車輛側負載的連接，必需在連接器上設置連接檢測插頭，這使得連接器構造變得較複雜。此外，還存在以下問題對於不通過連接器而是用螺釘等固定連接車輛側負載的構造，無法判定自身與車輛側負載是連接狀態還是非接觸狀態。

發明內容
本發明就是鑑於以上問題而提出的，其主要目的在於提供一種車輛用電源裝置， 不用在連接車輛側負載的連接器上設置連接檢測插頭，或者不使用連接器，能夠以簡單構造直接與車輛側負載連接，同時還能檢測出自身與車輛側負載是連接狀態還是非接觸狀態。為了實現上述目的，根據本發明第1方面涉及的車輛用電源裝置，車輛用電源裝置包括行駛用電池1，向車輛的行駛電動機23供電，具有可充電的電池單體；正極接觸器 3A，與所述行駛用電池1的正極側串聯連接；負極接觸器3B，與所述行駛用電池1的負極側串聯連接；和控制機構10，判定連接在正極接觸器3A和負極接觸器:3B的輸出側的車輛側負載20是連接狀態還是非接觸狀態。所述控制機構10可以包括電壓檢測電路12，檢測並聯連接在正極接觸器3A和負極接觸器:3B的輸出側的車輛側電容的電容器電壓；和判定電路13，將所述電壓檢測電路12檢測的電容器電壓與規定的設定電壓進行比較，用於判定車輛側負載20的連接情況。由此，車輛用電源裝置與車輛側負載連接時，即便不使用內置連接檢測插頭的連接器等專用電路，判定電路也可以將電壓檢測電路檢測的電容器電壓與規定的設定電壓進行比較，判定車輛側負載的連接狀態，從而可直接將車輛側負載與電源裝置連接。此外，根據第2方面涉及的車輛用電源裝置，所述控制機構10可以具有控制所述負極接觸器3B開閉的接觸器控制電路14。在所述接觸器控制電路14使所述負極接觸器 3B切換到閉合的狀態下，所述電壓檢測電路12檢測電容器電壓，若所述電容器電壓為規定的設定電壓以上，則所述判定電路13判定車輛側負載20為連接狀態。由此，閉合負極接觸器來檢測電容器電壓，如果該電容器電壓被檢測到，就可以確認車輛側電容有電荷蓄積，也就是說，可以確認車輛側電容器與車輛用電源裝置處於連接，所以，可以很容易地確認車輛側負載是連接狀態。另外，根據第3方面涉及的車輛用電源裝置，可以將所述設定電壓設定為所述行駛用電池1的電池電壓的50%以上。由此，在檢測出車輛側電容器有很多電荷殘留時，可以立即判斷車輛側負載連接正常。反之，在殘留電荷很少時，可以判斷車輛側負載是非接觸狀態或電荷放電。另外，根據第4方面涉及的車輛用電源裝置，還可以具備預充電電路4，與所述正極接觸器3A並聯連接，由預充電電阻5和預充電繼電器6的串聯電路組成。所述控制機構 10具備控制所述預充電電路4的所述預充電繼電器6的繼電器控制電路15。在所述電壓檢測電路12檢測電容器電壓、所述判定電路13判定車輛側負載20為非接觸狀態的狀態下， 所述繼電器控制電路15將所述預充電繼電器6控制為導通，所述電壓檢測電路12檢測電容器電壓的上升情況，所述判定電路13根據檢出的電容器電壓的上升情況，判定車輛側負載20是連接狀態還是非接觸狀態。由此，在電容器電壓上升較大時，可以判定車輛側負載是非接觸狀態；反之上升較少時，可以判定是連接狀態。另外，根據第5方面涉及的車輛用電源裝置，還可以包括電流檢測電路11，檢測所述行駛用電池1中流過的電流。如果所述電流檢測電路11檢測出的電流值為規定的電流閾值以下，所述判定電路13判定車輛側負載20為非接觸狀態。由此，在電流值較小時，就可以判定電路是開路，也就是非接觸狀態。另外，根據第6方面涉及的車輛用電源裝置，所述判定電路13可以構成為間隔一定時間，進行多次判定車輛側負載00)是連接狀態還是非接觸狀態的判定動作，在連續規定次數以上都判定為非接觸狀態的情況下，最終判定是非接觸狀態。由此，可以減少誤檢測，實現可靠性高的非接觸狀態檢測。另外，根據第7方面涉及的車輛用電源裝置，所述電壓檢測電路12可以在所述預充電繼電器6切換到導通後經過規定時間的定時，對電容器電壓進行檢測，所述判定電路 13將所述電壓檢測電路12檢測的電容器電壓與第二設定電壓進行比較，判定車輛側負載 20是連接狀態還是非接觸狀態。這樣，就可以區別車輛側負載是非接觸狀態，還是電容器電荷放電的狀態。
另外，根據第8方面涉及的車輛用電源裝置，所述第二設定電壓可以包含上限制和下限值，當所述電壓檢測電路12檢測出的電容器電壓處於該上限值與下限值之間時，所述判定電路13就判定車輛側負載20為非接觸狀態。由此，作為第二設定電壓規定了上限和下限，就可以更加正確地做出判定。

另外，根據第9方面涉及的車輛用電源裝置，所述電壓檢測電路12可以兼用作檢測所述行駛用電池1的電池單體的電壓的電路。由此，也能夠將電池單體用的電壓檢測電路用於車輛側負載的連接狀態的檢測，不需要內置連接檢測插頭的連接器等，有利於簡化電路。另外，根據第10方面涉及的車輛，可以具備上述電源裝置。另外，根據第11方面涉及的與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法，可以包括以下步驟由電壓檢測電路12檢測並聯連接在正極接觸器3A與負極接觸器3B的輸出側的車輛側電容器21的電容器電壓的步驟，該正極接觸器3A與向車輛行駛電動機23供電、具有可充電的電池單體的行駛用電池1的正極側串聯連接，該負極接觸器 3B與負極側串聯連接；由所述電壓檢測電路12檢測電容器電壓上升的步驟；和在所述電壓檢測電路12檢測出的檢測電壓低於規定的設定電壓且電容器電壓的上升處於規定的範圍內時，用於判定車輛側負載20連接狀態的判定電路13判定車輛側負載20為非接觸狀態的步驟。由此，即便不使用內置連接檢測插頭的連接器等專用電路，也可以正確判定車輛用電源裝置與車輛側負載的連接狀態，所以，可以直接將車輛側負載與電源裝置連接。另外，根據第12方面涉及的與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法，在進行所述車輛側電容器21的電容器電壓檢測步驟之前，還包括將車輛點火開關置為導通的步驟。由此，就可以在鑰匙導通時，進行車輛側負載的斷線檢測等非接觸狀態的判定，以保證安全性。


圖1是一實施方式涉及的車輛用電源裝置與車輛側負載連接的車輛系統框圖。圖2是表示正常時預充電動作的時序圖。圖3是表示高電壓線斷開的非接觸狀態時預充電動作的時序圖。圖4是表示在實施方式涉及的方法中連接狀態時預充電動作的時序圖。圖5是表示在實施方式涉及的方法中車輛側電容器有電荷殘留的情況下在連接狀態時預充電動作的時序圖。圖6是表示在實施方式涉及的方法中非接觸狀態時預充電動作的時序圖。圖7是表示判定車輛側負載是連接狀態還是非接觸狀態的判定步驟流程圖。圖8是將電源裝置搭載在憑藉發動機和電動機行駛的混合動力車的例示框圖。圖9是將電源裝置搭載在僅憑電動機行駛的電動汽車的例示框圖。圖中100…電源裝置1…行駛用電池2…電池單元3…接觸器
3A 正極接觸器
3B 負極接觸器
4..預充電電路
5..預充電電阻
6..預充電繼電器
10 控制機構
11 電流檢測電路
12 電壓檢測電路
13 判定電路
14 接觸器控制電路
15 繼電氣控制電路
20 車輛側負載
21 車兩側電容器
23 行駛電動機
24 發電機
25 DC/AC變換器
93 電動機
94 發電機
95 DC/AC變換器
96 發動機
100BU00C…電池系統
HV、EV···車輛
具體實施例方式下面，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。不過，以下所示的實施方式例示了用於具體化本發明技術思想的車輛用電源裝置和具備該電源裝置的車輛以及與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法，本發明並不特指以下的車輛用電源裝置和具備該電源裝置的車輛以及與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法。另外，發明內容所示的部件絕非特指實施方式的部件。尤其是實施方式所述的構成部件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等，只要沒有特殊記述，本發明的範圍並不僅限於此，不過是說明例而已。另外，為了明確地進行說明，有時會誇大各附圖所示部件的大小和位置關係等。另外，在以下的說明中，同一名稱、符號表示的是同一或同質的部件，詳細說明適當省略。另外，對於構成本發明的各要素，既可以採取用同一部件構成多個要素、使多個要素共享一個部件的方式，也可以顛倒過來，用多個部件承擔一個部件的功能。此外，在一部分實施例、實施方式中所說明的內容也可以用在其它的實施例、實施方式等中。圖1表示將一實施方式涉及的車輛用電源裝置與車輛側負載連接的車輛系統。該圖所示的車輛用電源裝置搭載在混合動力車、電動汽車或燃料電池車上，驅動被作為負載連接的行駛電動機23，使車輛行駛。該車輛用電源裝置100包括串聯連接多個電池單元2 的行駛用電池1 ；與行駛用電池1的正極側串聯連接、向車輛側負載20供電的正極接觸器3A ；與負極側串聯連接的負極接觸器:3B ；與正極接觸器3A並聯連接的預充電電路4 ；和檢測行駛用電池1的電壓、控制接觸器開閉的控制機構10。該車輛用電源裝置100連接並驅動車輛側負載20。作為車輛側負載20的混合動力車或電動汽車等電動車輛具有大容量的車輛側電容器21、與車輛側電容器並聯連接的DC/AC變換器25、行駛電動機23、和發電機M。其中，行駛電動機23是車輛側主要的負載。車輛側電容器21和DC/AC變換器25與車輛用電源裝置100的正負輸出端子連接，DC/AC變換器25對車輛用電源裝置100提供的電力進行變換，供給至行駛電動機23，此外對發電機M發電產生的電力進行變換，回收到車輛用電源裝置100側，進行行駛用電池1的充電。車輛側負載20與大容量的車輛側電容器21並聯連接。該車輛側電容器21在接觸器觸點切換到閉合的狀態下，會與行駛用電池1 一起向車輛側負載20供電。尤其是車輛側電容器21會瞬間向車輛側負載20輸出較大電力。通過將車輛側電容器21與行駛用電池1並聯連接，可以加大能夠對車輛側負載20提供的瞬時電力。由於車輛側電容器21能夠對車輛側負載20供給的電力與靜電容量成比例，所以對於該車輛側電容器21，採用例如 4000 6000 μ F這種極高靜電容量的電容器。行駛用電池1中串聯連接2組電池單元2，電池單元2串聯連接有多個電池組件。 電池組件呈直線狀串接連接多個二次電池單體。二次電池是鎳氫電池或鋰離子二次電池。 電池組件串聯連接有5 6個二次電池。不過，電池組件也可以串聯連接4個以下或7個以上的二次電池。由2組電池單元2組成的行駛用電池1在每個電池單元2中串聯連接有 7 8個電池組件。行駛用電池1為了能向行駛電動機23提供大電力，例如將輸出電壓提高到了 200 400V。不過，車輛用電源裝置也可以在行駛用電池的輸出側連接DC/DC轉換器(未圖示)，提升行駛用電池的電壓，然後向車輛側負載供電。該車輛用電源裝置通過減少串聯連接的二次電池的個數，可以降低行駛用電池的輸出電壓。所以，對於上述行駛用電池，可以將輸出電壓設定為例如150 400V。 另外，對於車輛用電源裝置，電池單元2未必由電池組件來構成，也可以串聯連接單體電池來構成電池單元。此外，行駛用電池也未必由2組電池單元構成。行駛用電池1提供的電流由與其串聯連接的電流傳感器(未圖示)測定，各電池單元2的電壓可以通過測定電池單元2的兩端電壓得到。(接觸器)車輛用電源裝置100在輸出側連接有接觸器。接觸器由車輛的點火開關來切換導通/關斷(開閉)。當點火開關切換到導通時，接觸器也切換到導通(閉合)，處於車輛用電源裝置100可對行駛電動機23輸出的狀態。當點火開關切換到關斷時，接觸器被切換到關斷，使車輛用電源裝置100的輸出脫離負載，防止行駛用電池1無謂放電，同時提高安全性。在圖1的電路實例中，作為接觸器包括正極接觸器3A和負極接觸器;3B。正極接觸器3A連接在行駛用電池1的正極側與正極輸出端子之間；負極接觸器 3B連接在行駛用電池1的負極側與負極輸出端子之間。正極接觸器3A和負極接觸器;3B具有對觸點進行導通/關斷控制的勵磁線圈。正極接觸器3A和負極接觸器:3B是各自具有勵磁線圈的繼電器，使得能夠單獨進行導通/關斷控制。正極接觸器3A和負極接觸器:3B在勵磁線圈通電的狀態下，將觸點切換到導通，通電停止後切換到關斷。(預充電電路4)預充電電路4由預充電電阻5和預充電繼電器6的串聯電路構成。該預充電電路 4在點火開關為導通時(例如鑰匙導通時)，對車輛側電容器21進行預充電。具體而言，當點火開關切換到導通時，使正極接觸器3A保持在關斷，使負極接觸器;3B切換到閉合，在此狀態下，由與正極接觸器3A並聯連接的預充電電路4，對車輛側電容器21進行預充電。在車輛側電容器21被預充電之後，將正極接觸器3A從斷開切換到閉合，使行駛用電池1與負載20連接。其後，將預充電電路4的預充電繼電器6切換到關斷。另一方面，當車輛的點火開關被切換到關斷時，正極接觸器3A和負極接觸器:3B的勵磁線圈的通電會被截斷。勵磁線圈的通電被截斷的正極接觸器3A和負極接觸器;3B在正常動作的情況下會被切換到關斷。控制機構10使點火開關關斷，從而截斷對正極接觸器3A和負極接觸器:3B的勵磁線圈的通電，在將雙方控制在關斷狀態之後，檢測是否已正常切換至關斷。(控制機構10)控制機構10為了進行預充電動作，控制預充電繼電器6、正極接觸器3A和負極接觸器3B的開閉。此外，檢測行駛用電池1的電壓並進行監視。另外，該控制機構10也具備連接判定功能，判定車輛側負載20是連接狀態還是非接觸狀態。圖1所示的控制機構10 包括電流檢測電路11，檢測流過行駛用電池1的電流；電壓檢測電路12，檢測並聯連接在正極接觸器3A和負極接觸器;3B的輸出側的車輛側電容器21的電容器電壓；判定電路13， 用於將電壓檢測電路12檢測出的電容器電壓與規定的設定電壓進行比較，判定車輛側負載20的連接；接觸器控制電路14，控制負極接觸器;3B的開閉；和繼電器控制電路15，控制預充電電路4的預充電繼電器6。這種控制機構10可以組裝在電源裝置100側的發動機控制單元(EOT)、即所謂的電池E⑶中。(電壓檢測電路12)電壓檢測電路12同時還是檢測行駛用電池1的電池單體電壓的電路。也就是說， 電壓檢測電路12 —方面可以通過多工器(multiplexor)等進行切換，檢測構成行駛用電池 1的各電池組件或電池單體的電壓，另一方面也可作為檢測機構，檢測輸出側也就是車輛側電容器21的電容器電壓。通過減少需要的傳感器數量，會實現電路簡化、成本降低。也就是說，當使點火開關導通時，接觸器控制電路14使負極接觸器:3B閉合，切換到地線，電壓檢測電路12檢測電容器電壓。據此，判定電路13判定車輛側負載20是連接狀態還是非接觸狀態。這樣，其優點是用於電池單體的電壓檢測電路12可同時用於車輛側負載20的連接狀態的檢測。另外，為了方便起見，本說明書中將電壓檢測電路12檢測的檢測電壓稱為電容器電壓，未必是車輛側電容器21的電壓。也就是說，在沒有連接車輛側負載20的情況下，電壓檢測電路12會檢測接觸器電壓。(預充電動作)圖2 圖6表示利用預充電電路4和正極接觸器3A、負極接觸器進行的預充電動作的時序圖。在這些圖中，圖2表示正常時的以往預充電動；圖3表示在高電壓線斷開的非接觸狀態時的以往預充電動作；圖4表示本實施方式涉及的預充電動作在正常時的情況；圖5表示車輛側電容器21有電荷殘留時的情況；圖6表示非接觸狀態的時序圖和電壓檢測電路12檢測的電容器電壓。如圖2和圖3所示，通常情況下，使負極接觸器;3B和預充電繼電器6同時閉合。此時是連接狀態也就是正常時，車輛側電容器21會被行駛用電池1充電，其結果，電壓檢測電路12檢測到的高電壓線的電壓值也就是電容器電壓會緩緩上升，接近於行駛用電池1的電池電壓。另一方面，如果是非接觸狀態也就是異常時，因為電路就會形成開路，因此車輛側電容器21中沒有電流，高電壓線的電壓瞬間上升到電池電壓。判定電路13利用上述電壓值的差異，檢測連接狀態和非接觸狀態。(判定電路13)如上所述，控制機構10包括判定電路13，判定電路13對因高電壓線的斷線或接觸不良等導致的開路進行檢測，也就是檢測車輛用電源裝置100是否與車輛側負載20正確連接。該判定電路13在點火鑰匙開啟時也就是鑰匙導通時實行判定動作。如上所述，著眼於電容器電壓，可以進行斷線等異常判定，但是，如果車輛側電容器21有電荷殘留，也會產生電容器電壓，所以必需加以區別。例如，在鑰匙關斷後，等待車輛側電容器21自然放電，有時會維持片刻的高電壓。此外，在鑰匙關斷後，有時也會強制對車輛側電容器21進行放電。 因此，本實施例中監視電容器電壓的上升程度。具體而言，測定電容器電壓隨時間上升的比率，若該比率處於規定範圍內，則判定正常；不在規定範圍內，則判定異常。下面，根據圖4、圖5的電壓波形和圖7的流程圖，說明判定電路13在點火鑰匙開啟時判定車輛用電源裝置與車輛側負載20是連接狀態還是非接觸狀態的步驟。首先，在步驟Si，通過接觸器控制電路14使負極接觸器:3B閉合。其次，在步驟S2，將表示高電壓線為正常的高電壓線正常標記復位。這裡，將高電壓線正常標記置為0。接著，在步驟S3，由電壓檢測電路12檢測電容器電壓，與設定電壓進行比較。這裡，設定電壓是用來判定車輛側電容是否有電荷殘留的電壓閾值，可以利用例如電池電壓的10% 80%等任意值。在圖7 的例子中，設定為電池電壓的50% (BV/2)。這樣，在步驟S3中由判定電路13判定電容器電壓CV是否大於電池電壓的50%，若前者小於後者，則直接進入步驟S4。另一方面，若前者大於後者，則進入步驟S3-1，將表示正常的高電壓線正常標記置為1，然後進入步驟S4。 這樣，步驟S3中，在正極、負極接觸器:3B同時斷開的狀態下，通過測定電容器電壓，可檢測出車輛側電容器21是否有電荷殘留。這裡，如圖5所示，檢測到電容器電壓就意味著車輛用電源裝置與車輛側負載20是連接的，所以，此時可以判定為連接狀態，將電壓線正常標記置為1。另一方面，如果沒有檢測到電容器電壓，則無法判斷此時是正常情況下而車輛側電容器21放電後沒有電荷殘留(圖4)的狀態，還是斷線狀態(圖6)。因此，以後的各步驟中將對此進行判定。具體而言，在步驟S4，由繼電器控制電路15使預充電繼電器6閉合，從而轉移至預充電動作。然後，在步驟S5，由判定電路13實行非接觸狀態判定動作，根據電容器電壓的上升情況，判定是否符合非接觸狀態判定條件。作為非接觸狀態判定條件，由電壓檢測電路12再次檢測電容器電壓，同時，將檢測出的電容器電壓與第二設定電壓進行比較。這裡，作為第二設定電壓，如果(電容器電壓CV)/(電池電壓BV)是在100% 士20%、 也就是80% 120%的範圍內，就判定為非接觸狀態。這裡，對於第二設定電壓，不僅設定下限值，也設定上限值，這樣可以區別電壓檢測電路出故障時的狀態，萬一電壓檢測電路出現故障，檢測值溢出，表面上會檢測出滿量程。
另外，對於非接觸狀態判定條件，優選增加電流值。在非接觸狀態的情況下，由於沒有電流流過，所以將電流檢測電路11檢測出的電流值與電流閾值進行比較，由此在前者比後者低時可以判定為非接觸狀態。這裡電流閾值設定為1.5A。在圖7的例子中，作為非接觸狀態判定條件，就是判定高電壓線正常標記是否為 0，且電容器電壓是否在規定範圍內，另外還有電流檢測電路11檢測出的電流值是否在規定的電流閾值以下。如果是斷線等非接觸狀態，電流不會流入車輛側電容側21，電容器電壓會立即上升且沒有電流流過，所以電流值會很低。這裡，為了進行正確的判定，在3個條件全都滿足的情況下才判定為非接觸狀態。另外，為了防止誤檢測，優選以規定的時間間隔進行非接觸狀態判定動作，如果連續規定次數以上都判定是非接觸狀態，就做出非接觸狀態的判定。在本例中，如果時間間隔為10ms、連續5次都判定是非接觸狀態的情況下，進入步驟S5-1，判定電路13做出非接觸狀態的判定，確定高電壓線開路的錯誤，進一步在步驟S5-2，關斷接觸器。另一方面，在步驟S5中不符合非接觸狀態判定條件的情況下，判定電路13判定為連接狀態，進入步驟S6，繼續預充電動作。也就是說，依次進行閉合正極接觸器3A、關斷預充電繼電器6等規定的預充電動作。如上所述，在本實施方式中，負極接觸器:3B和預充電繼電器6不同時閉合，如圖 4 圖6的時序圖所示，負極接觸器:3B閉合後，延遲一段時間之後閉合預充電繼電器6。由此，可以區別電容器電壓產生的原因，是緣於車輛側電容器21的殘留電荷，還是緣於非接觸狀態。也就是說，在非接觸狀態的情況下，如圖6所示，負極接觸器;3B和預充電繼電器6 都閉合時，電壓檢測電路12才會檢測到行駛用電池1的電池電壓；而在車輛側電容器21有電荷殘留的情況下，如圖5所示，只要負極接觸器:3B導通、即使預充電繼電器6不閉合，電壓檢測電路12也可確認車輛側電容器21的電容器電壓。所以，將負極接觸器:3B和預充電繼電器6的閉合定時錯開，可以區別二者，正確檢測出非接觸狀態。另外，對於負極接觸器 3B閉合後延遲多久才閉合預充電繼電器6的延遲時間，只要能夠使電壓檢測電路12檢測電壓即可，可以設定為例如5ms 50ms等任意時間。如上所述，即便不使用內置連接檢測插頭的連接器這種專用部件，利用已有電路的電壓檢測電路12和電流檢測電路11，判定電路13也可以判定車輛側負載20的連接狀態。其結果，可以省略內置互鎖(interlock)機構的複雜連接器，用螺釘等直接將車輛用電源裝置固定在車輛側負載上，優點在於簡化與車輛側負載間的連接。此外，通過監視預充電動作起動時的電壓變化，可以迅速且正確地做出判斷。另外，在上述預充電動作中，負閉合極接觸器IBB之後測定電容器電壓，如果電壓檢測電路12的負極側連接線與行駛用電池1側的負極側連接的情況下，不需要閉合負極接觸器3B。此外，上述例子中，在正極側和負極側分別配置了接觸器，可以不限於此，僅在正負極中一方構成接觸器。如上所述，車輛用電源裝置作為車輛用電池系統使用。搭載電源裝置的車輛可利用藉助發動機和電動機兩方行駛的混合動力車和插電式混合動力車，或者是僅靠電動機行駛的電動汽車等電動車輛，上述車輛用電源裝置被用作這些車輛的電源。圖8表示在憑藉發動機和電動機兩方行駛的混合動力車上搭載電源裝置的實例。 該圖所示的搭載了電源裝置的車輛HV具備使車輛HV行駛的發動機96及行駛用電動機
1193 ；向電動機93供電的電池系統100B ；和對電池系統100B的電池進行充電的發電機94。 電池系統100B經由DC/AC變換器95，與電動機93和發電機94連接。車輛HV —邊對電池系統100B的電池進行充放電，一邊藉助電動機93和發動機96兩方行駛。電動機93會在發動機效率不佳時例如加速時或低速行駛時被驅動，使車輛行駛。電動機93由電池系統100B 供電進行驅動。發電機94由發動機96驅動，或在車輛剎車時由再生制動來驅動，從而對電池系統100B的電池充電。此外，圖9表示在僅靠電動機行駛的電動汽車上搭載電源裝置的實例。該圖所示的搭載了電源裝置的車輛EV具備使車輛EV行駛的行駛用電動機93 ；向該電動機93供電的電池系統100C ；和對電池系統100C的電池進行充電的發電機94。電動機93由電池系統 100C供電進行驅動。發電機94由車輛EV再生制動時的能量驅動，對電池系統100C的電池充電。本發明涉及的車輛用電源裝置和配備該電源裝置的車輛以及與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法適用於可以進行EV行駛模式和HEV行駛模式切換的插電式混合動力電動汽車或混合動力電動汽車、電動汽車等的電源裝置。
權利要求
1.一種車輛用電源裝置，包括行駛用電池(1)，向車輛的行駛電動機供電，具有可充電的電池單體； 正極接觸器(3A)，與所述行駛用電池(1)的正極側串聯連接； 負極接觸器(3B)，與所述行駛用電池(1)的負極側串聯連接；和控制機構(10)，判定連接在正極接觸器(3A)和負極接觸器(3B)的輸出側的車輛側負載00)是連接狀態還是非接觸狀態， 所述車輛用電源裝置特徵在於， 所述控制機構(10)包括電壓檢測電路(12)，檢測並聯連接在正極接觸器(3A)和負極接觸器(3B)的輸出側的車輛側電容器的電容器電壓；和判定電路(13)，將由所述電壓檢測電路(1 檢測出的電容器電壓與規定的設定電壓進行比較，用於判定車輛側負載00)的連接。
2.根據權利要求1所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，所述控制機構(10)具有控制所述負極接觸器(3B)開閉的接觸器控制電路(14)， 在所述接觸器控制電路(14)將所述負極接觸器(3B)切換到閉合的狀態下，所述電壓檢測電路(12)檢測電容器電壓，所述電容器電壓在規定的設定電壓以上時，所述判定電路 (13)將車輛側負載00)判定為連接狀態。
3.根據權利要求1或2所述的車輛用電源裝置，其特徵在於， 所述設定電壓是所述行駛用電池(1)的電池電壓的50%以上。
4.根據權利要求1 3任意一項所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，還具備預充電電路G)，與所述正極接觸器(3A)並聯連接，由預充電電阻(5)和預充電繼電器(6)的串聯電路組成，所述控制機構(10)具備控制所述預充電電路的所述預充電繼電器(6)的繼電器控制電路(15)，在所述電壓檢測電路(1 檢測電容器電壓之後，所述判定電路(1 判定車輛側負載 (20)為非接觸狀態的狀態下，所述繼電器控制電路(15)將所述預充電繼電器(6)控制為導通，所述電壓檢測電路(12)檢測電容器電壓的上升，所述判定電路(13)根據檢測出的電容器電壓的上升，判定車輛側負載00)是連接狀態還是非接觸狀態。
5.根據權利要求4所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，還包括電流檢測電路(11)，檢測所述行駛用電池(1)中流過的電流， 在所述電流檢測電路(11)檢測出的電流值為規定的電流閾值以下時，所述判定電路 (13)判定車輛側負載00)為非接觸狀態。
6.根據權利要求5所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，所述判定電路(1 構成為間隔一定時間，進行多次判定車輛側負載OO)是連接狀態還是非接觸狀態的判定動作，在連續規定次數以上判定為非接觸狀態的情況下，最終判定是非接觸狀態。
7.根據權利要求1 6任意一項所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，所述電壓檢測電路(12)，在將所述預充電繼電器(6)切換到導通之後經過規定時間的定時，對電容器電壓進行檢測，所述判定電路(1 將由所述電壓檢測電路(1 檢測出的電容器電壓與第二設定電壓進行比較，判定車輛側負載00)是連接狀態還是非接觸狀態。
8.根據權利要求7所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，所述第二設定電壓包括上限制和下限值，當所述電壓檢測電路(1 檢測出的電容器電壓處於該上限值與下限值之間時，所述判定電路(1 判定車輛側負載OO)為非接觸狀態。
9.根據權利要求1 8任意一項所述的車輛用電源裝置，其特徵在於，所述電壓檢測電路(12)兼用作檢測所述行駛用電池(1)的電池單體的電壓的電路。
10.一種車輛，具備權利要求1 9任意一項所述的電源裝置。
11.一種與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟由電壓檢測電路(1 檢測並聯連接在正極接觸器(3A)與負極接觸器(3B)的輸出側的車輛側電容器的電容器電壓的步驟，該正極接觸器(3A)與向車輛行駛電動機03) 供電、具有可充電的電池單體的行駛用電池(1)的正極側串聯連接，該負極接觸器(3B)與負極側串聯連接；由所述電壓檢測電路(1 檢測電容器電壓的上升的步驟；和在由所述電壓檢測電路(1 檢測出的檢測電壓低於規定的設定電壓且電容器電壓的上升處於規定的範圍內時，用於判定車輛側負載OO)的連接狀態的判定電路(13)判定車輛側負載OO)為非接觸狀態的步驟。
12.根據權利要求11所述的與車輛用電源裝置連接的車輛側負載的非接觸狀態檢測方法，其特徵在於，在檢測所述車輛側電容器的電容器電壓的步驟之前，還包括使車輛的點火開關導通的步驟。
全文摘要
本發明提供一種車輛用電源裝置，可以在連接車輛側負載的連接器上不使用連接檢測插頭，或者不使用連接器，直接連接車輛側負載，同時可檢測車輛側負載是連接狀態還是非接觸狀態。該車輛用電源裝置包括行駛用電池(1)，向車輛的行駛電動機(23)供電；正極接觸器(3A)，與行駛用電池(1)的正極側串聯連接；負極接觸器(3B)，與行駛用電池(1)的負極側串聯連接；和控制機構(10)，判定連接在正極接觸器(3A)和負極接觸器(3B)的輸出側的車輛側負載(20)是連接狀態還是非接觸狀態。控制機構(10)包括電壓檢測電路(12)，檢測並聯連接在正極接觸器(3A)和負極接觸器(3B)的輸出側的車輛側電容器的電容器電壓；和判定電路(13)，對電壓檢測電路(12)檢測的電容器電壓與規定的設定電壓進行比較，用於判定車輛側負載(20)的連接。
文檔編號H01H9/54GK102166959SQ20111004823
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年2月26日
發明者山內豐, 湯鄉政樹 申請人:三洋電機株式會社