JP4587939B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、直列接続した複数の蓄電素子から導出する接続ラインにおける配線外れ等の接続異常を検出する接続異常検出回路部を備える電源装置に関する。

一般に、モータにより走行する電気自動車或いはエンジンとモータを併用して走行するハイブリッド自動車には、多数（例えば、１００個前後）の蓄電素子を直列に接続したバッテリを用いた電源装置を搭載する。また、電源装置には、通常、充電容量の確保，各蓄電素子の長寿命化及び安全性等を考慮して、各蓄電素子の各端子電圧を均等化する電圧均等化回路部を備えるとともに、バッテリと電圧均等化回路部を接続する接続ラインにおける配線外れ等の接続異常を検出する接続異常検出回路部を備えている。

従来、この種の電源装置としては、特開２００１−３０９５７２号公報で開示されるエネルギー移送装置（電源装置）が知られている。このエネルギー移送装置は、互いに磁気結合された複数の巻線を有するトランスと、各巻線にそれぞれ直列接続されると共に互いに同期してスイッチングされる複数のスイッチ手段とを備え、少なくとも巻線およびスイッチ手段からなる第１の直列回路の各々を複数のエネルギー蓄積手段の各々にそれぞれ並列接続可能に構成されたエネルギー移送装置であって、複数の第１の直列回路各々の両端部間の各電圧を監視して監視結果を出力する電圧監視手段を備えており、これにより、エネルギー蓄積手段との間の接続異常などに起因するエネルギー蓄積手段における端子電圧間の異常な上昇を回避することができる。
特開２００１−３０９５７２号

しかし、上述した従来の電源装置（エネルギー移送装置）は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、電圧監視手段は、蓄電素子の数量と同数だけ必要になり、しかも、各蓄電素子に対応する回路をそれぞれ独立して監視し、その監視結果を出力するため、電圧監視手段自身の構成が複雑になるとともに、加えて、各蓄電素子から導出する接続ラインは、正極側及び負極側の二本が必要となる。したがって、回路素子やコネクタ等の部品点数が大幅に増加し、装置全体の大型化及びコストアップ、更には配線類の煩雑化を招く。

第二に、電圧監視手段自身の構成が複雑になるため、蓄電素子の数量増加と併せて電力消費を増加させる要因となる。特に、電圧監視手段等は、監視対象となる蓄電素子自身を電源として用いるため、無用な消費電力をできるだけ抑えることが求められるが、この要請に十分に応えることができない。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した電源装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、直列接続した複数の蓄電素子Ｂ…と、各蓄電素子Ｂ…にそれぞれ接続ラインＬ…を介して接続可能な電気回路部２と、接続ラインＬ…間に接続して接続ラインＬ…の通電可否を検知する二以上の通電検知回路３ａ，３ｂ，３ｃ…を有する接続異常検出回路部３を備える電源装置１を構成するに際して、各蓄電素子Ｂ…相互間の素子接続部ｂ…をそれぞれ単一の接続ラインＬ…により電気回路部２に接続するとともに、通電検知回路３ａ…における一対のライン接続部３ａｐ…，３ａｎ…を接続ラインＬ…に接続する際に、各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件により接続し、かつ通電検知回路３ｃに余剰のライン接続部３ｃｐが生じるときは、当該余剰のライン接続部３ｃｐを他の通電検知回路３ｂ…における同一極性のライン接続部３ｂｐ…に接続してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、電気回路部２には、各蓄電素子Ｂ…の端子電圧Ｖｏ…を均等化処理する電圧均等化回路部２ｍを適用することができる。一方、接続異常検出回路部３は、各通電検知回路３ａ…に対して蓄電素子Ｂ…から接続ラインＬ…を通して通電可能に構成し、かつ各通電検知回路３ａ，３ｂ…を順次連結することにより、前段の通電検知回路３ａ…の通電（又は非通電）により後段の通電検知回路３ｂ…が通電（又は非通電）するように構成するとともに、最前段の通電検知回路３ａ…の通電又は非通電を切換える入力部５と、最後段の通電検知回路３ｃ…の通電又は非通電の状態を出力する出力部６を備えることができる。この際、入力部５は、少なくとも最前段の通電検知回路３ａ…が蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ａ…に対してアイソレーション接続することが望ましい。また、入力部５は、最前段の通電検知回路３ａ…を常時通電側にすることもできる。さらに、出力部６は、少なくとも最後段の通電検知回路３ｃ…が蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ｃ…に対してアイソレーション接続することが望ましい。

このような構成を有する本発明に係る電源装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 接続ラインＬ…及び通電検知回路３ａ…の数量を、蓄電素子Ｂ…の数量に対してそれぞれほぼ半減させることができるため、回路素子及びコネクタ等の部品点数の大幅削減により、装置全体の小型化及びコストダウン、更には配線類のシンプル化を図ることができる。

（２） 通電検知回路３ａ…の数量をほぼ半減できるため、多数の通電検知回路３ａ…を含む接続異常検出回路部３全体の消費電力を大幅に低減することができ、無用なエネルギ消費を排除できる。

（３） 通電検知回路３ｃに余剰のライン接続部３ｃｐが生じるときは、当該余剰のライン接続部３ｃｐを他の通電検知回路３ｂ…における同一極性のライン接続部３ｂｐ…に接続するようにしたため、蓄電素子Ｂ…が偶数の場合にも適用可能となり、汎用性を高めることができる。即ち、蓄電素子Ｂ…が奇数の場合、通電検知回路３ｃにおける余剰のライン接続部３ｃｐは生じないが、蓄電素子Ｂ…が偶数の場合、通電検知回路３ｃにおける余剰のライン接続部３ｃｐを生じてしまう。したがって、この際には、余剰のライン接続部３ｃｐを、他の通電検知回路３ｂ…における同一極性のライン接続部３ｂｐ…に接続することにより解決できる。

（４） 好適な態様により、電気回路部２として、各蓄電素子Ｂ…の端子電圧Ｖｏ…を均等化処理する電圧均等化回路部２ｍを適用すれば、トランスを用いた電圧均等化回路部２ｍ間の接続異常に起因する端子電圧の異常上昇を回避できる。

（５） 好適な態様により、接続異常検出回路部３を、各通電検知回路３ａ…に対して蓄電素子Ｂ…から接続ラインＬ…を通して通電可能に構成し、かつ各通電検知回路３ａ，３ｂ…を順次連結することにより、前段の通電検知回路３ａ…の通電（又は非通電）により後段の通電検知回路３ｂ…が通電（又は非通電）するように構成するとともに、最前段の通電検知回路３ａ…の通電又は非通電を切換える入力部５と、最後段の通電検知回路３ｃ…の通電又は非通電の状態を出力する出力部６を備えて構成すれば、各蓄電素子Ｂ…に対応する回路をそれぞれ独立して監視する場合と異なり、通電検知回路３ａ…自身の構成の簡易化を図ることができ、通電検知回路３ａ…の数量の削減と併せ、更なる部品点数の削減及び消費電力の低減に寄与できる。

（６） 好適な態様により、入力部５を、少なくとも最前段の通電検知回路３ａ…が蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ａ…に対してアイソレーション接続し、或いは出力部６を、少なくとも最後段の通電検知回路３ｃ…が蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ｃ…に対してアイソレーション接続すれば、蓄電素子Ｂ…側における高電圧が入力部５或いは出力部６に印加されるのを回避でき、安全性向上に寄与できる。

（７） 好適な態様により、入力部５を、最前段の通電検知回路３ａ…が常時通電側となるようにすれば、接続異常を常時監視することができる。したがって、接続異常が発生した段階で出力部６から警報等の出力が可能となり、的確な監視を行うことができる。なお、この場合、接続異常検出回路部３に流す通電電流（消費電力）は微少となるように回路設計を行えばよい。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る電源装置１の構成について、図１及び図２を参照して具体的に説明する。

図１中、１１はバッテリ、特に、モータにより走行する電気自動車或いはエンジンとモータを併用して走行するハイブリッド自動車に搭載するバッテリを示す。このバッテリ１１は、複数の蓄電素子Ｂ…を直列接続して構成したものであり、この蓄電素子Ｂ…には、リチウムイオン電池等のイオン電池や電気二重層コンデンサ等の各種蓄電素子を利用することができる。なお、各蓄電素子Ｂ…は、１個のセルにより構成してもよいし、複数個のセル、例えば、直列接続，並列接続又はこれらの組合わせからなる複数個のセルにより構成してもよい。また、通常、１０個前後の蓄電素子Ｂ…を直列接続することによりモジュールとして構成し、さらに、このモジュールを１０台前後直列に接続することによりバッテリ１１を構成しており、全蓄電素子Ｂ…は合計１００個前後用いられる。図１は、一台のモジュールを示し、蓄電素子Ｂ…は五個の場合を例示する。

一方、バッテリ１１には、接続ラインＬ…を介して電圧均等化装置２ｍ（電気回路部２）を接続する。この場合、接続ラインＬ…の中途にはコネクタ１２が介在し、バッテリ１１と電圧均等化装置２ｍは、コネクタ１２を介して着脱可能に接続される。図１に示す電圧均等化装置２ｍは、鉄心１３ｓを有するトランス１３を備え、このトランス１３は、蓄電素子Ｂ…に対応した五つの巻線１３ｃ…を有する。そして、各巻線１３ｃ…の巻始端子は対応する蓄電素子Ｂの正極側に接続するとともに、各巻線１３ｃ…の巻終端子は対応する蓄電素子Ｂの負極側にスイッチング手段（スイッチ素子）１４…を介して接続する。この場合、各蓄電素子Ｂ…相互間の素子接続部ｂ…はそれぞれ単一の接続ラインＬ…により電圧均等化装置２ｍに接続する。したがって、素子接続部ｂに接続する一つの接続ラインＬは、相前後する一方の蓄電素子Ｂの正極側と他方の蓄電素子Ｂの負極側に対する接続を兼ねている。このため、一方の巻線１３ｃの巻始端子は、接続ラインＬに直接接続するとともに、他方の巻線１３ｃの巻終端子は、スイッチング手段１４を介して一方の巻線１３ｃの巻始端子に接続することができる。なお、各スイッチング手段１４…は、制御部１５から付与される周波数が１００〔ｋＨｚ〕程度のパルス制御信号によりスイッチング制御される。

このような電圧均等化装置２ｍは、次のように動作（機能）する。各スイッチング手段１４…が同期してスイッチング制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されることにより、ＯＮ時には、各蓄電素子Ｂ…において、端子電圧Ｖｏの高い蓄電素子Ｂから対応する巻線１３ｃに対して放電電流が流れる。これにより、各巻線１３ｃ…に、当該端子電圧Ｖｏが誘起してトランス１３が励磁される。同時に、各誘起電圧に基づく充電電流が、各巻線１３ｃ…から当該端子電圧Ｖｏを有する蓄電素子Ｂ以外の他の蓄電素子Ｂ…に対して流れ、各蓄電素子Ｂ…に対する充電が行われる。そして、各蓄電素子Ｂ…の端子電圧Ｖｏが誘起電圧と等しい端子電圧Ｖｏに達した蓄電素子Ｂ…から順次充電が停止する。このような動作が繰り返されることにより、各蓄電素子Ｂ…の端子電圧Ｖｏ…が均等化される。このように、電気回路部２として、各蓄電素子Ｂ…の端子電圧Ｖｏ…を均等化処理する電圧均等化回路部２ｍを適用すれば、トランスを用いた電圧均等化回路部２ｍ間の接続異常に起因する端子電圧の異常上昇を回避できる利点がある。

他方、電源装置１は、このような基本回路に対して接続する接続異常検出回路部３を備える。接続異常検出回路部３は、接続ラインＬ…の通電可否を検知する複数（例示は三つ）の通電検知回路３ａ，３ｂ，３ｃを有し、各通電検知回路３ａ，３ｂ，３ｃは、接続ラインＬ…間に接続する。各通電検知回路３ａ…は、一対のライン接続部３ａｐ…，３ａｎ…、即ち、正極側のライン接続部３ａｐ，３ｂｐ，３ｃｐと負極側のライン接続部３ａｎ，３ｂｎ，３ｃｎを有する。そして、各ライン接続部３ａｐ…，３ａｎ…を接続ラインＬ…に接続するに際しては、各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件により接続する。

図１に示す接続異常検出回路部３は、一つ目の通電検知回路３ａの正極側のライン接続部３ａｐを上から一番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ａｎを二番目の接続ラインＬに接続する。また、二つ目の通電検知回路３ｂ正極側のライン接続部３ｂｐを上から三番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｂｎを四番目の接続ラインＬに接続する。さらに、三つ目の通電検知回路３ｃの正極側のライン接続部３ｃｐを上から五番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｃｎを六番目の接続ラインＬに接続する。これにより、各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件を満たすことができる。

一方、接続異常検出回路部３は、各通電検知回路３ａ…に対して蓄電素子Ｂ…から接続ラインＬ…を通して通電可能に構成するとともに、各通電検知回路３ａ，３ｂ…を順次連結し、前段の通電検知回路３ａ…の通電により後段の通電検知回路３ｂ…が通電となり、かつ前段の通電検知回路３ａ…の非通電により後段の通電検知回路３ｂ…が非通電となるように構成する。また、最前段の通電検知回路３ａの通電又は非通電を切換える入力部５を備えるとともに、最後段の通電検知回路３ｃの通電又は非通電の状態を出力する出力部６を備える。図１（及び図２）の場合、五段目の蓄電素子Ｂに接続した通電検知回路３ｃが最前段となり、この通電検知回路３ｃに入力部５を接続するとともに、一段目の蓄電素子Ｂに接続した通電検知回路３ａが最後段となり、この通電検知回路３ａに出力部６を接続する。

図２には、接続異常検出回路部３の具体的回路を示す。一つの通電検知回路３ｂは、基本的に二つのトランジスタＱａ，Ｑｂにより構成する。この場合、ＰＮＰ型のトランジスタＱａのエミッタは、正極側のライン接続部３ｂｐとして接続ラインＬに接続するとともに、コレクタは、抵抗Ｒｂを介してＮＰＮ型のトランジスタＱｂのベースに接続し、さらに、トランジスタＱｂのエミッタは、負極側のライン接続部３ｂｎとして接続ラインＬに接続する。また、トランジスタＱａのベースは、抵抗Ｒａを介して相隣る前側の通電検知回路３ｃに接続するとともに、トランジスタＱｂのコレクタは、相隣る後側の通電検知回路３ａに接続する。なお、他の通電検知回路３ａ，３ｃも通電検知回路３ｂと同一に構成するが、通電検知回路３ｃは最前段となるため、トランジスタＱａのベースは入力部５に接続するとともに、通電検知回路３ａは最後段となるため、トランジスタＱｂのコレクタは出力部６に接続する。これにより、各通電検知回路３ａ，３ｂ…は順次連結される。このように、各通電検知回路３ａ，３ｂ…を順次連結すれば、各蓄電素子Ｂ…に対応する回路をそれぞれ独立して監視する場合と異なり、通電検知回路３ａ…自身の構成の簡易化を図ることができ、通電検知回路３ａ…の数量の削減と併せ、部品点数の削減及び消費電力の低減に寄与できる利点がある。

また、入力部５は、監視スイッチ（開閉スイッチ）５ｓにより構成する。この場合、監視スイッチ５ｓの一端は、トランジスタＱａに接続した抵抗Ｒａの一端（入力側）に接続するとともに、監視スイッチ５ｓの他端は、接続ラインＬ（トランジスタＱｂのエミッタ）に接続する。さらに、出力部６は、フォトカプラ１６と出力処理部１７により構成する。この場合、フォトカプラ１６は、発光ダイオードＤｏとフォトトランジスタＱｏを備える。発光ダイオードＤｏは、カソードをトランジスタＱｂのコレクタに接続し、かつアノードを抵抗Ｒｏを介して接続ラインＬ（トランジスタＱａのエミッタ）に接続するとともに、フォトトランジスタＱｏは、ソース及びドレインを出力処理部１７に接続する。したがって、出力処理部１７は、通電検知回路３ａに対してアイソレーション接続される。このように、出力部６を、少なくとも最後段の通電検知回路３ｃが蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ｃに対してアイソレーション接続すれば、蓄電素子Ｂ…側における高電圧が出力部６に印加されるのを回避でき、安全性向上に寄与できる利点がある。なお、出力処理部１７は、フォトトランジスタＱｏの出力に応じて警報ランプを点灯させるなどの必要な処理を行う。

次に、本実施形態に係る電源装置１における接続異常検出回路部３の動作について、図２を参照して説明する。

まず、非監視時には、監視スイッチ５ｓをオフにする。これにより、通電検知回路３ｃは、トランジスタＱａがオフとなり、かつトランジスタＱｂもオフとなる。したがって、通電検知回路３ｂもトランジスタＱａがオフとなり、かつトランジスタＱｂもオフとなる。この場合、通電検知回路３ｃは前段、通電検知回路３ｂは後段となるため、前段の通電検知回路３ｃの非通電により後段の通電検知回路３ｂも非通電となる。また、通電検知回路３ｂと通電検知回路３ａも同様の関係となる。よって、接続異常検出回路部３は、事実上、接続ラインＬ…から切離された状態となる。

一方、監視時には、監視スイッチ５ｓをオンにする。これにより、通電検知回路３ｃを接続した二本の接続ラインＬ…が正常に接続されていれば、通電検知回路３ｃのトランジスタＱａがオンし、かつトランジスタＱｂもオンする。したがって、五段目の蓄電素子Ｂの正極側から接続ラインＬを介してトランジスタＱａに通電電流Ｉｐが流れるとともに、トランジスタＱｂから接続ラインＬを介して五段目の蓄電素子Ｂの負極側に通電電流Ｉｎが流れる。また、通電検知回路３ｃのトランジスタＱｂがオンすれば、通電検知回路３ｂのトランジスタＱａがオンするため、通電検知回路３ｂを接続した二本の接続ラインＬ…が正常に接続されていれば、通電検知回路３ｂも通電検知回路３ｃと同様に動作する。この場合、通電検知回路３ｃは前段、通電検知回路３ｂは後段となるため、前段の通電検知回路３ｃの通電により後段の通電検知回路３ｂも通電となる。

さらに、通電検知回路３ｂと通電検知回路３ａも同様の関係となり、通電検知回路３ａも通電検知回路３ｂと同様に動作する。この場合、通電検知回路３ａは最後段となるため、通電検知回路３ａのトランジスタＱｂがオンすることにより、発光ダイオードＤｏに通電電流Ｉｏが流れるため、フォトトランジスタＱｏから出力電流が流れる。よって、出力処理部１７は正常と判断する。

これに対して、接続ラインＬ…に断線或いは接続外れ等の接続異常が発生している場合を想定する。通電検知回路３ｃにおいて、正極側の接続ラインＬに断線或いは接続外れ等の接続異常が発生していれば、通電電流Ｉｐが流れないため、トランジスタＱａ，Ｑｂはオンしないとともに、負極側の接続ラインＬに断線或いは接続外れ等の接続異常が発生していれば、通電電流Ｉｎが流れないため、トランジスタＱｂはオンしない。したがって、通電検知回路３ｃは、接続異常を検知したことになり、このオンしないトランジスタＱａ（Ｑｂ）よりも後段のトランジスタＱａ，Ｑｂは全てオンしなくなる。この結果、発光ダイオードＤｏには通電電流Ｉｏが流れないとともに、フォトトランジスタＱｏにも出力電流が流れない。よって、出力処理部１７は、接続異常と判断し、警報ランプを点灯させるなどの必要な処理を行う。

このように、本実施形態に係る電源装置１によれば、各蓄電素子Ｂ…相互間の素子接続部ｂ…をそれぞれ単一の接続ラインＬ…により電気回路部２に接続するとともに、各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件を満たすように接続したため、接続ラインＬ…及び通電検知回路３ａ…の数量を蓄電素子Ｂ…の数量に対してそれぞれほぼ半減させることができ、回路素子及びコネクタ等の部品点数の大幅削減により、装置全体の小型化及びコストダウン、更には配線類のシンプル化を図ることができる。また、通電検知回路３ａ…の数量をほぼ半減でき、多数の通電検知回路３ａ…を含む接続異常検出回路部３全体の消費電力を大幅に低減することができ、無用なエネルギ消費を排除できる。

なお、上記動作では、監視スイッチ５ｓを、監視時のみオンにする場合を示したが、最前段の通電検知回路３ｃが常時通電側となるようにすれば、接続異常を常時監視することができる。この場合、常時通電側にするとは、監視スイッチ５ｓを常時オンにする場合と、監視スイッチ５ｓを排除し、通電検知回路３ｃにおけるトランジスタＱａのベースを抵抗Ｒａを介して直接接続ラインＬに接続する場合が含まれる。また、接続異常検出回路部３には、常時電流が流れる状態となるため、接続異常検出回路部３に流す通電電流（消費電力）は微少となるように回路設計を行えばよい。これにより、接続異常が発生した段階で出力部６から警報等の出力が可能となり、的確な監視を行うことができる。

次に、本発明の変更実施形態に係る電源装置１、特に、接続異常検出回路部３の変更実施形態について、図３〜図７を参照して説明する。

図３〜図６に示す変更実施形態は、いずれも接続ラインＬ…に対する通電検知回路３ａ…の接続形態を変更した場合を示す。図１（及び図２）に示した接続異常検出回路部３は、五つの蓄電素子Ｂ…に対して三つの通電検知回路３ａ，３ｂ，３ｃを使用し、一段目，三段目，五段目の三つの蓄電素子Ｂ…に対してそれぞれ接続されるように対応する接続ラインＬ…を選定したが、各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件を満たす以上、各ライン接続部３ａｐ…を接続する接続ラインＬ…は任意に選定できる。

図３に示す接続異常検出回路部３は、一つ目の通電検知回路３ａの正極側のライン接続部３ａｐを上から一番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ａｎを二番目の接続ラインＬに接続する。また、二つ目の通電検知回路３ｂの正極側のライン接続部３ｂｐを上から三番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｂｎを五番目の接続ラインＬに接続する。さらに、三つ目の通電検知回路３ｃの正極側のライン接続部３ｃｐを上から四番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｃｎを六番目の接続ラインＬに接続する。この場合、通電検知回路３ｂと３ｃには、それぞれ二つの蓄電素子Ｂ…の直列回路から通電される。なお、各通電検知回路３ａ…を連結する順番は、図１の実施形態と同じであり、最前段の通電検知回路３ｃに対して、通電検知回路３ｂ，通電検知回路３ａを順次連結する。

図４に示す接続異常検出回路部３は、一つ目の通電検知回路３ａの正極側のライン接続部３ａｐを上から一番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ａｎを四番目の接続ラインＬに接続する。また、二つ目の通電検知回路３ｂの正極側のライン接続部３ｂｐを上から二番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｂｎを五番目の接続ラインＬに接続する。さらに、三つ目の通電検知回路３ｃの正極側のライン接続部３ｃｐを上から三番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｃｎを六番目の接続ラインＬに接続する。この場合、通電検知回路３ａ，３ｂ及び３ｃには、それぞれ三つの蓄電素子Ｂ…の直列回路から通電される。一方、各通電検知回路３ａ…を連結する順番は、図１の実施形態と異なり、最前段を通電検知回路３ｂとし、この通電検知回路３ｂに対して、通電検知回路３ｃ，通電検知回路３ａを順次連結する。このように、各通電検知回路３ａ…を連結する順番は任意に設定できる。

図５に示す接続異常検出回路部３は、一つ目の通電検知回路３ａの正極側のライン接続部３ａｐを上から一番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ａｎを四番目の接続ラインＬに接続する。また、二つ目の通電検知回路３ｂの正極側のライン接続部３ｂｐを上から二番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｂｎを六番目の接続ラインＬに接続する。さらに、三つ目の通電検知回路３ｃの正極側のライン接続部３ｃｐを上から三番目の接続ラインＬに接続し、かつ負極側のライン接続部３ｃｎを五番目の接続ラインＬに接続する。この場合、通電検知回路３ａには、三つの蓄電素子Ｂ…の直列回路から通電され、通電検知回路３ｂには、四つの蓄電素子Ｂ…の直列回路から通電され、通電検知回路３ｃには、二つの蓄電素子Ｂ…の直列回路から通電される。一方、各通電検知回路３ａ…を連結する順番は、最前段を通電検知回路３ｂとし、この通電検知回路３ｂに対して、通電検知回路３ｃ，通電検知回路３ａを順次連結する。

このような図３〜図５に示す変更実施形態は、いずれも各接続ラインＬ…に一つのライン接続部３ａｐ…のみを接続するという条件を満たしており、図１及び図２に示した実施形態と同様の動作を行うとともに、接続ラインＬ…及び通電検知回路３ａ…の数量を蓄電素子Ｂ…の数量に対してそれぞれほぼ半減させることができるなど、図１及び図２に示した実施形態と同様の効果を得ることができる。

他方、図６に示す接続異常検出回路部３は、蓄電素子Ｂ…を偶数個（例示は四つ）用いた場合を示す。図１〜図５に示した実施形態及び変更実施形態では、いずれも蓄電素子Ｂ…は奇数個（例示は五つ）である。蓄電素子Ｂ…が偶数個の場合、接続ラインＬ…の全本数が奇数本となるため、通電検知回路３ａ…を接続した際には、一つの余剰のライン接続部が発生し、図６に示す変更実施形態では通電検知回路３ｃが該当する。このため、通電検知回路３ｃの余剰となる正極性のライン接続部３ｃｐを、他の通電検知回路３ｂにおける同一極性のライン接続部３ｂｐに接続する。これにより、蓄電素子Ｂ…が偶数の場合にも適用可能となり、汎用性を高めることができる。なお、この場合、一つの蓄電素子Ｂが通電検知回路３ｂと通電検知回路３ｃに共用されることになる。

一方、図７に示す接続異常検出回路部３は、連結順位を変更した場合の変更形態である。各通電検知回路３ａ…の接続ラインＬ…に対する接続形態は、図２と同じであるが、各通電検知回路３ａ…を連結する順番は、最前段を通電検知回路３ａとし、この通電検知回路３ａに対して、通電検知回路３ｂ，通電検知回路３ｃを順次連結した例である。一つの通電検知回路３ｂは、基本的に二つのトランジスタＱｃ，Ｑｄにより構成する。この場合、ＮＰＮ型のトランジスタＱｃのエミッタは、負極側のライン接続部３ｂｎとして接続ラインＬに接続するとともに、コレクタは、抵抗Ｒｄを介してＰＮＰ型のトランジスタＱｄのベースに接続し、さらに、トランジスタＱｄのエミッタは、正極側のライン接続部３ｂｐとして接続ラインＬに接続する。また、トランジスタＱｃのベースは、抵抗Ｒｃを介して相隣る前側の通電検知回路３ａに接続するとともに、トランジスタＱｄのコレクタは、相隣る後側の通電検知回路３ｃに接続する。なお、他の通電検知回路３ａ，３ｃも通電検知回路３ｂと同一に構成する。しかし、通電検知回路３ａが最前段となるため、通電検知回路３ａにおけるトランジスタＱｃのベースを、抵抗Ｒｃを介して入力部５に接続するとともに、通電検知回路３ｃが最後段となるため、通電検知回路３ｃにおけるトランジスタＱｄのコレクタを出力部６に接続する。

入力部５は、フォトカプラ１８と監視スイッチ５ｓにより構成する。この場合、フォトカプラ１８は、発光ダイオードＤｉとフォトトランジスタＱｉを備え、発光ダイオードＤｉのアノードは監視スイッチ５ｓを介して正極側電源に接続するとともに、発光ダイオードＤｉのカソードは負極側電源に接続する。また、フォトトランジスタＱｉのソースはトランジスタＱｃに接続した抵抗Ｒｃの一端に接続するとともに、ドレインは抵抗Ｒｉを介して接続ラインＬ（トランジスタＱｄのエミッタ）に接続する。したがって、監視スイッチ５ｓ（入力部５）は、通電検知回路３ａに対してアイソレーション接続される。このように、入力部５を、少なくとも最前段の通電検知回路３ａが蓄電素子Ｂ…の高電圧側に接続される際に、通電検知回路３ａに対してアイソレーション接続すれば、蓄電素子Ｂ…側における高電圧が入力部５に印加されるのを回避でき、安全性向上に寄与できる利点がある。

出力部６は、出力処理部１７を備える。この場合、出力処理部１７の一方の入力ポートは、トランジスタＱｄのコレクタに接続するとともに、他方の入力ポートは、接続ラインＬ（トランジスタＱｃのエミッタ）に接続する。なお、Ｒｘは、出力処理部１７の一対の入力ポート間に接続した抵抗である。

図７に示す接続異常検出回路部３の基本的な動作は、図２に示した実施形態と同じである。即ち、非監視時には、監視スイッチ５ｓをオフにする。これにより、通電検知回路３ｃは、トランジスタＱｃがオフとなるため、前述した図２の場合と同様に、接続異常検出回路部３は、事実上、接続ラインＬ…から切離された状態となる。これに対して、監視時には、監視スイッチ５ｓをオンにする。これにより、通電検知回路３ａのトランジスタＱｃがオンし、かつトランジスタＱｄもオンする。この結果、通電検知回路３ａと接続ラインＬ…間には、通電電流Ｉｐ及びＩｎが流れるとともに、最後段の通電検知回路３ｃから出力処理部１７に出力電流Ｉｏが流れるため、抵抗Ｒｘの両端に電圧が発生すれば、出力処理部１７は正常と判断し、他方、抵抗Ｒｘの両端に電圧が発生しないときは、出力処理部１７は接続異常と判断する。

以上、最良の実施形態及び各種変更実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の回路構成，手法，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、蓄電素子Ｂ…の数量として五個の場合と四個の場合を例示したが、任意の数量により実施できる。また、接続異常検出回路部３は、各通電検知回路３ａ…に対して蓄電素子Ｂ…から接続ラインＬ…を通して通電可能に構成し、かつ各通電検知回路３ａ，３ｂ…を順次連結することにより、前段の通電検知回路３ａ…の通電（又は非通電）により後段の通電検知回路３ｂ…が通電（又は非通電）するように構成するとともに、最前段の通電検知回路３ａ…の通電又は非通電を切換える入力部５と、最後段の通電検知回路３ｃ…の通電又は非通電の状態を出力する出力部６を備える例を説明したが、特開２００１−３０９５７２号公報で開示されるような蓄電素子Ｂ…に対応する回路を独立して監視し、その監視結果を出力する形態を排除するものではない。

なお、電気回路部２として電圧均等化回路部２ｍを適用した場合を例示したが、電圧検出回路部等の各種電気回路部を適用できる。また、自動車に搭載するバッテリを有する電源装置１を例示したが、複数の蓄電素子を直列接続した同様の電源装置１を搭載する各種用途に適用できる。

本発明の最良の実施形態に係る電源装置のブロック構成図、 同電源装置に備える接続異常検出回路部の具体的回路図、 同接続異常検出回路部の変更実施形態を示すブロック構成図、 同接続異常検出回路部の他の変更実施形態を示すブロック構成図、 同接続異常検出回路部の他の変更実施形態を示すブロック構成図、 同接続異常検出回路部の他の変更実施形態を示すブロック構成図、 同接続異常検出回路部の他の変更実施形態を示す具体的回路図、

符号の説明

１ 電源装置
２ 電気回路部
２ｍ 電圧均等化回路部
３ 接続異常検出回路部
３ａ… 通電検知回路
３ａｐ… ライン接続部
３ａｎ… ライン接続部
５ 入力部
６ 出力部
Ｂ… 蓄電素子
Ｌ… 接続ライン
ｂ… 素子接続部
Ｖｏ… 蓄電素子の端子電圧

Claims (6)

1. 直列接続した複数の蓄電素子と、各蓄電素子にそれぞれ接続ラインを介して接続可能な電気回路部と、接続ライン間に接続して接続ラインの通電可否を検知する二以上の通電検知回路を有する接続異常検出回路部を備える電源装置において、各蓄電素子相互間の素子接続部をそれぞれ単一の接続ラインにより前記電気回路部に接続するとともに、前記通電検知回路における一対のライン接続部を前記接続ラインに接続する際に、各接続ラインに一つのライン接続部のみを接続するという条件により接続し、かつ前記通電検知回路に余剰のライン接続部が生じるときは、当該余剰のライン接続部を他の通電検知回路における同一極性のライン接続部に接続してなることを特徴とする電源装置。
2. 前記電気回路部は、各蓄電素子の端子電圧を均等化処理する電圧均等化回路部であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記接続異常検出回路部は、各通電検知回路に対して前記蓄電素子から前記接続ラインを通して通電可能に構成し、かつ各通電検知回路を順次連結することにより、前段の通電検知回路の通電（又は非通電）により後段の通電検知回路が通電（又は非通電）するように構成するとともに、最前段の通電検知回路の通電又は非通電を切換える入力部と、最後段の通電検知回路の通電又は非通電の状態を出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 前記入力部は、少なくとも前記最前段の通電検知回路が前記蓄電素子の高電圧側に接続される際に、当該通電検知回路に対してアイソレーション接続することを特徴とする請求項３記載の電源装置。
5. 前記入力部は、前記最前段の通電検知回路を常時通電側にすることを特徴とする請求項３又は４記載の電源装置。
6. 前記出力部は、少なくとも前記最後段の通電検知回路が前記蓄電素子の高電圧側に接続される際に、当該通電検知回路に対してアイソレーション接続することを特徴とする請求項３記載の電源装置。

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