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JP2009038857A - 電圧調整装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】安価で信頼性の高い電圧調整装置を提供すること。
【解決手段】制御手段（２０）は、予め決められた第１の異常判定時間内に均等化手段（Ｄ１〜Ｄｎ）より通信信号の送信がなかった場合に、第１の電源回路（４０）との間で絶縁手段（７０）を介して設けられた第２の通信ライン（Ｌ１３，Ｌ２３）を介して電源オフ信号を送信して第１の電源回路（４０）を電源オフとなるように制御すると共に、均等化手段（Ｄ１〜Ｄｎ）は、予め決められた第２の異常判定時間内に制御手段（２０）より通信信号の送信がなかった場合に、自身の均等化処理を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧調整装置に関し、特に、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等に使用される車載バッテリの電圧を検出する電圧調整装置に関するものである。
近年、エンジンと走行用モータとを併用して走行するハイブリッド自動車が普及してきている。このハイブリッド自動車の電気回路は、エンジン駆動用の低圧系回路と、走行用モータ駆動用の高圧系回路がある。低圧系回路は、１２Ｖ程度の車載低圧バッテリ（以下、低圧バッテリという）を備え、高圧系回路は、複数の単位セルが直列接続された組電池から構成された車載高圧バッテリ（以下、高圧バッテリという）を備えている。高圧バッテリは、ニッケル−水素電池やリチウム電池といった二次電池を単位セルとして、この単位セルを複数直列接続して高電圧を得ている。
上述した高圧バッテリは、充放電を繰り返すうちに各単位セルの両端電圧、即ち充電状態（ＳＯＣ）にばらつきが生じる。バッテリの充放電にあたっては、各単位セルの耐久性や安全確保の観点より、ＳＯＣ（または両端電圧）の最も高い単位セルが設定上限ＳＯＣ（又は上限両端電圧値）に到達した時点で充電を禁止し、ＳＯＣ（又は両端電圧）の最も低い単位セルが設定下限ＳＯＣ（または下限両端電圧値）に到達した時点で放電を禁止する必要がある。したがって、各単位セルにＳＯＣのバラツキが生じると、実質上、バッテリの使用可能容量が減少することになる。このため、ＨＥＶにおいては、登坂時にガソリンに対してバッテリエネルギーを補充したり、降坂時にバッテリにエネルギーを回生したりする、いわゆるアシスト・回生が不十分となり、実車動力性能や燃費を低下させることになる。
そこで、高圧バッテリにおける複数の単位セルのＳＯＣを調整（均等化）して、各単位セルのＳＯＣのばらつきを解消する均等化装置が提案されている。この均等化装置は、イグニッションスイッチがオフの間、すなわちエンジンがオフしている間に、低圧バッテリからの電源供給を受けて均等化動作を行う。エンジンがオフしている間に均等化動作を行うので、低圧バッテリは充電されることがなく放電のみとなっている。そのため、イグニッションオフ中に均等化装置への電力供給等により低圧バッテリが放電しすぎると、バッテリ上がりが生じてしまい、エンジンが始動できなくなるというという問題が発生していた。
そこで、低圧バッテリからの電力供給により起動する制御部を有し、この制御部によって、自己診断機能で低圧バッテリの電池電圧が所定値以下に低下したと診断したとき、均等化動作をストップさせてバッテリ上がりを防止するように制御する均等化装置が提案されている（特許文献１）。
また、自己診断機能に関する他の技術として、自動車のエアバッグシステム等の電子制御装置において、システム制御に必要な機能についてテスト回路で自己診断テストを行う際に、フェールセーフとして２つのテスト回路を設け、テスト回路自体の故障を相互に監視するように構成し、テスト結果と相互監視結果とを二重の通信ラインで判定用マイコンに送出する自己診断機能付き電子制御装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１８９４９０号公報 特開２００５−０６３０５４号公報
しかしながら、上述の均等化装置では、調整（均等化）動作中に前記制御部が機能停止してしまった場合には、調整（均等化）動作を継続して、高圧バッテリの単位セルを消費し続けて、走行用モータ駆動用の高圧系回路の異常発生となり、信頼性が低くなる問題がある。
また、上述の自己診断機能付き電子制御装置では、通信ラインを二重系にすることによる部品点数の増加に伴って高価になるという問題がある。
そこで本発明は、上述した課題に鑑み、安価で信頼性の高い電圧調整装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、高圧バッテリから第１の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、前記高圧バッテリを構成する複数の単位セルにおける各単位セルの両端電圧を検出して均等化する均等化手段と、前記高圧バッテリより電圧の低い低圧バッテリから第２の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、前記均等化手段の制御を行う制御手段と、前記均等化手段と前記制御手段の間で絶縁手段を介して均等化処理のための通信信号の伝達を行う第１の通信ラインとを備えた電圧調整装置において、前記制御手段は、予め決められた第１の異常判定時間内に前記均等化手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、前記第１の電源回路との間で絶縁手段を介して設けられた第２の通信ラインを介して電源オフ信号を送信して前記第１の電源回路を電源オフとなるように制御すると共に、前記均等化手段は、予め決められた第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、自身の均等化処理を停止することを特徴とする。
請求項１記載の発明においては、高圧バッテリから第１の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、高圧バッテリを構成する複数の単位セルにおける各単位セルの両端電圧を検出して均等化する均等化手段と、高圧バッテリより電圧の低い低圧バッテリから第２の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、均等化手段の制御を行う制御手段と、均等化手段と制御手段の間で絶縁手段を介して均等化処理のための通信信号の伝達を行う第１の通信ラインとを備えた電圧調整装置において、制御手段は、予め決められた第１の異常判定時間内に均等化手段より通信信号の送信がなかった場合に、第１の電源回路との間で絶縁手段を介して設けられた第２の通信ラインを介して電源オフ信号を送信して第１の電源回路を電源オフとなるように制御すると共に、均等化手段は、予め決められた第２の異常判定時間内に制御手段より通信信号の送信がなかった場合に、自身の均等化処理を停止する。それにより、低圧系および高圧系が相互に故障監視を行い、低圧系回路あるいは高圧系回路に異常が発生しても、安全な動作に移行することにより、信頼性の高い電圧調整装置を実現できる。また、二重系のフェールセーフではないので、安価に構成することができる。
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１記載の電圧調整装置において、前記第１の異常判定時間は、前記制御手段の制御によりスタートする第１のタイマでカウントされ、前記第２の異常判定時間は、前記均等化手段の制御によりスタートする第２のタイマでカウントされることを特徴とする。
請求項２記載の発明においては、第１の異常判定時間は、制御手段の制御によりスタートする第１のタイマでカウントされ、第２の異常判定時間は、均等化手段の制御によりスタートする第２のタイマでカウントされる。それにより、タイマでカウントされる異常判定時間によって、均等化処理に影響を与えずに故障（異常）の自己診断を行うことができる。
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電圧調整装置において、前記均等化手段は、前記単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、前記単位セルに並列接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、前記電圧検出部および前記均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、前記スイッチ素子は、前記高圧系制御回路により、前記制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合にオフ制御されることを特徴とする。
請求項３記載の発明においては、均等化手段は、単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、単位セルに並列接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、電圧検出部および均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、スイッチ素子は、高圧系制御回路により、制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、第２の異常判定時間内に制御手段より通信信号の送信がなかった場合にオフ制御される。それにより、単位セルの両端電圧の均等化を安全に行うことができる。
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の電圧調整装置において、前記均等化手段は、前記単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、前記電圧検出部の選択スイッチを介して前記単位セルに並列に接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、前記電圧検出部および前記選択スイッチと前記均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、前記スイッチ素子は、前記高圧系制御回路により、前記制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合にオフ制御されることを特徴とする。
請求項４記載の発明においては、均等化手段は、単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、電圧検出部の選択スイッチを介して単位セルに並列に接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、電圧検出部および選択スイッチと均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、スイッチ素子は、高圧系制御回路により、制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、第２の異常判定時間内に制御手段より通信信号の送信がなかった場合にオフ制御される。それにより、部品点数を削減することができ、電圧調整装置をより安価に構成することができる。
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の電圧調整装置において、前記均等化手段は、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、前記第１の電源回路へ電源オフ信号を送信して前記第１の電源回路を電源オフとなるように制御することにより、自身の均等化処理を停止することを特徴とする。
請求項５記載の発明においては、均等化手段は、第２の異常判定時間内に制御手段より通信信号の送信がなかった場合に、第１の電源回路へ電源オフ信号を送信して第１の電源回路を電源オフとなるように制御することにより、自身の均等化処理を停止する。それにより、単位セルの両端電圧の均等化を安全に行うことができる。
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の発明は、請求項３または４記載の電圧調整装置において、前記制御手段および前記高圧系制御回路はマイコンで構成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明においては、制御手段および高圧系制御回路はマイコンで構成されている。それにより、部品点数の少ない小型で安価な電圧検出装置を実現できる。
請求項１記載の発明によれば、低圧系および高圧系が相互に故障監視を行い、低圧系回路あるいは高圧系回路に異常が発生しても、安全な動作に移行することにより、信頼性の高い電圧調整装置を実現できる。また、二重系のフェールセーフではないので、安価に構成することができる。
請求項２記載の発明によれば、タイマでカウントされる異常判定時間によって、均等化処理に影響を与えずに故障（異常）の自己診断を行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、単位セルの両端電圧の均等化を安全に行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、部品点数を削減することができ、電圧調整装置をより安価に構成することができる。
請求項５記載の発明によれば、単位セルの両端電圧の均等化を安全に行うことができる。
請求項６記載の発明によれば、部品点数の少ない小型で安価な電圧調整装置を実現できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）図１は、本発明に係る電圧調整装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図１において、低圧バッテリ（車載低圧バッテリ）ＢL は、たとえば一つの二次電池から構成されている。低圧バッテリＢL は、エンジンを始動するスタータ（図示しない）等の補機用電源として用いられ、その両端には必要に応じてオルタネータ（図示しない）等が充電器として接続される。
また、高圧バッテリ（車載高圧バッテリ）ＢH は、組電池として構成されており、エンジンと走行用モータ（いずれも図示しない）を走行駆動源として併用するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）における走行用モータの駆動電源として用いられ、その両端には必要に応じてオルタネータ等（図示せず）が充電器として接続される。
高圧バッテリＢH は、ｍ個（ｍは任意の整数）のブロックＢ１〜Ｂｍに分けられている。各ブロックＢ１〜Ｂｍは、それぞれ、複数（たとえば、２個）の単位セルＣ１およびＣ２，Ｃ３およびＣ４，Ｃ５およびＣ６，．．．，Ｃｎ−１およびＣｎから構成されている。単位セルＣ１〜Ｃｎは、それぞれ、ｘ個（ｘは任意の整数）の二次電池から構成されている。
電圧調整装置は、複数の電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎと、低圧系制御回路２０と、低圧系制御回路２０に接続されたタイマ３０と、電圧検出回路Ｄ１に接続されたタイマ５０と、絶縁手段としての絶縁デバイス６０および７０とを備えている。電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎは、請求項における均等化手段に相当し、低圧系制御回路２０は、請求項における制御手段に相当し、タイマ３０は請求項における第１のタイマに相当し、タイマ５０は、請求項における第２のタイマに相当し、絶縁デバイス６０および７０は、請求項における絶縁手段に相当する。
低圧制御回路２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むマイコンから構成され、低圧バッテリＢL から定電圧を得る電源回路１０から電源供給を受けて動作する。電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎは、各ブロックＢ１〜Ｂｍ毎に対応して設けられ、高圧バッテリＢH から定電圧を得る電源回路４０から電源供給を受けて動作する。電源回路１０は、請求項における第１の電源回路に相当し、電源回路４０は、請求項における第２の電源回路に相当する。
電圧検出回路Ｄ１は、図２に示すように、ブロックＢ１を構成する単位セルＣ１およびＣ２のうちの１つを選択する選択スイッチ群ＳＷＧと、選択スイッチ群ＳＷＧで選択された単位セルの両端電圧を検出する差動増幅器Ａ１と、差動増幅器Ａ１が検出した両端電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣと、選択スイッチ群ＳＷＧを制御する高圧系制御回路８０と、単位セルＣ１およびＣ２の両端にそれぞれ接続された均等化回路Ｅ１およびＥ２を備えている。選択スイッチ群ＳＷＧ、差動増幅器Ａ１およびＡ／Ｄ変換器ＡＤＣは、請求項における電圧検出部に相当する。均等化回路Ｅ１およびＥ２は、請求項における均等化部に相当する。
高圧制御回路８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むマイコンから構成され、タイマ５０は、ＣＰＵに接続されている。均等化回路Ｅ１は、均等化素子としての放電抵抗Ｒ１と、この放電抵抗Ｒ１に直列接続され、高圧系制御回路８０からの制御信号でオン／オフ制御されるスイッチ素子としてのスイッチＳＷ１とから構成されている。同様に、均等化回路Ｅ２は、均等化素子としての放電抵抗Ｒ２と、放電抵抗Ｒ２に直列接続され、高圧系制御回路８０からの制御信号でオン／オフ制御されるスイッチ素子としてのスイッチＳＷ２とから構成されている。なお、電圧検出回路Ｄ２〜Ｄｎも、図２に示す電圧検出回路Ｄ１の構成と同一の構成とされている。また、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの各高圧系制御回路８０のＣＰＵは、相互に通信可能に接続されている。
絶縁デバイス６０および７０は、低圧バッテリＢL を含む低圧系と、高圧バッテリＢH を含む高圧系を電気的に絶縁する絶縁手段として働き、たとえば、発光素子および受光素子からなるフォトカップラ等の光媒体手段や磁気カップラ等の磁気媒体手段等が使用される。絶縁デバイス６０は、低圧バッテリＢL から電源供給を受ける低圧系制御回路２０と、高圧バッテリＢH から電源供給を受ける電圧検出回路Ｄ１の間に設けられ、低圧系制御回路２０との間に送信ラインＬ１１および受信ラインＬ１２を有し、電圧検出回路Ｄ１との間に送信ラインＬ２１および受信ラインＬ２２を有している。絶縁デバイス７０は、低圧系制御回路２０と、高圧バッテリＢH から電源供給を受ける電源回路４０の間に設けられ、低圧系制御回路２０との間に送信ラインＬ１３を有し、電源回路４０との間に送信ラインＬ２３を有している。送信ラインＬ１１，Ｌ２１および受信ラインＬ１２，Ｌ２２は、請求項における第１の通信ラインに相当し、送信ラインＬ１３，Ｌ２３は、請求項における第２の通信ラインに相当する。
次に、上述の構成を有する電圧調整装置の動作について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、低圧系の動作を示すフローチャートであり、図４は、高圧系の動作を示すフローチャートである。
最初に低圧系の動作について説明する。図３に示すように、まず、低圧制御回路２０のマイコンＣＰＵは、イグニッションスイッチ（図示しない）がオフされたか否かを判定する（ステップＳ１）。イグニッションスイッチがオフされたと判定すると、ＣＰＵは、高圧系の電源回路４０の電源オンを指示する電源オン信号を、送信ラインＬ１３、絶縁デバイス７０および送信ラインＬ２３を介して電源回路４０へ送信する（ステップＳ３）。
次に、ＣＰＵは、均等化回路による均等化処理の開始を指示する均等化モード開始信号を、送信ラインＬ１１、絶縁デバイス６０および受信ラインＬ２２を介して電圧検出回路Ｄ１へ送信する（ステップＳ５）。次に、ＣＰＵは、タイマ３０をスタートさせる（ステップＳ７）。このタイマ３０は、低圧系制御回路２０における均等化処理に要する時間が異常かどうかを判断するための予め決められた第１の異常判定時間をカウントするタイマである。次に、ＣＰＵは、タイマ３０のカウント時間内に高圧系の電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎから正常応答が有るか否かを判定する（ステップＳ９）。この判定では、均等化モード開始信号の受信により、高圧系の電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎでそれぞれ電圧検出が行われ、送信ラインＬ２１、絶縁デバイス６０および受信ラインＬ１２を介して送られてくる各電圧検出信号（通信信号）をＣＰＵで受信した時に、高圧系より正常応答が有ったとするものである。
次に、ＣＰＵは、均等化処理を行う（ステップＳ１１）。この均等化処理は、受信した各電圧検出信号に基づいてＳＯＣのバラツキの大きい単位セルに接続された均等化回路を動作させる調整信号を生成し、生成した調整信号を、送信ラインＬ１１、絶縁デバイス６０および受信ラインＬ２２を介して電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎへ送信するものである。
次に、ＣＰＵは、均等化処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定は、低圧制御回路２０が、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎから均等化処理終了を示す終了信号を受信した時に、均等化処理が終了したと判定するものである。均等化処理が終了していなければ、次いでステップＳ１１に戻り、終了していれば、次いで、ＣＰＵは、電源オフ信号を、送信ラインＬ１３、絶縁デバイス７０および受信ラインＬ２３を介して電源回路４０へ送信し、高圧系の電源回路４０の電源をオフとなるように制御し（ステップＳ１５）、次いで、低圧系の処理を終了する。
一方、ステップＳ９で、タイマ３０のカウント時間内に高圧系の電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎから正常応答がなかった場合は、次に、ＣＰＵは、高圧系の電圧検出回路の異常と判断し、電源オフ信号を、送信ラインＬ１３、絶縁デバイス７０および受信ラインＬ２３を介して電源回路４０へ送信し、高圧系の電源回路４０の電源をオフとなるように制御する（ステップＳ１７）。
次に、高圧系の動作について説明する。図４に示すように、まず、低圧系制御回路２０のＣＰＵから送信ラインＬ１３、絶縁デバイス７０および受信ラインＬ２３を介して送信されてくる電源オン信号により電源回路４０の電源がオンされ（ステップＳ３１）、それにより、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎが起動される。電源オンに続いて、電圧検出回路Ｄ１の高圧系制御回路８０のマイコンＣＰＵは、低圧系制御回路２０のマイコンＣＰＵから送信されてくる均等化モード開始信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３３）。均等化モード開始信号を受信していなければ、次いでステップＳ３３に戻る。均等化モード開始信号を受信したならば、次いで、ＣＰＵは、タイマ５０をスタートさせる（ステップＳ３５）。このタイマ５０は、高圧系制御回路８０における均等化処理に要する時間が異常かどうかを判断するための予め決められた第２の異常判定時間をカウントするタイマである。
次に、ＣＰＵは均等化処理を行う（ステップＳ３７）。この均等化処理では、電圧検出回路Ｄ１の選択スイッチ群ＳＷＧにより単位セルＣ１およびＣ２を順次選択し、選択された単位セルの両端電圧を差動増幅器Ａ１およびＡ／Ｄ変換器ＡＤＣで検出し、検出した電圧検出信号を高圧系制御回路８０のマイコンＣＰＵから低圧系制御回路２０へ送信する処理を行うものである。また、他の電圧検出回路Ｄ２〜Ｄｎで検出される電圧検出信号も、電圧検出回路Ｄ１のＣＰＵを介して低圧系制御回路２０へ送信される。
また、ＣＰＵは、その後低圧系制御回路２０から送信されてくる調整信号が、たとえば、電圧検出回路Ｄ１の均等化回路Ｅ１に対応するものであれば、均等化回路Ｅ１のスイッチＳＷ１を調整信号に応じた放電時間だけオン制御し、放電抵抗Ｒ１を単位セルＣ１に並列接続させて単位セルＣ１を放電状態とし、ＳＯＣを調整（均等化）する。
次に、ＣＰＵは、タイマ５０のカウント時間内に低圧系制御回路２０からのコマンド（すなわち、電圧調整信号）を受信したか否かを判定する（ステップＳ３９）。タイマ５０のカウント時間内に低圧系制御回路２０からのコマンド（すなわち、電圧調整信号）を受信していれば、次いでＣＰＵは、均等化処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ４１）。この判定は、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎにおける全ての調整動作終了を示す終了信号を低圧制御回路２０へ送信した時に、調整処理が終了したと判定するものである。
一方、ステップ３９で、タイマ５０のカウント時間内に低圧系制御回路２０からのコマンド（すなわち、電圧調整信号）を受信していなければ、次に、ＣＰＵは、低圧系制御回路２０の異常と判断し、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの均等化回路Ｅ１およびＥ２の全てのスイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフさせ、均等化処理を停止させる（ステップＳ４３）。
高圧系の処理はこのように行われる。なお、他の電圧検出回路Ｄ２〜Ｄｎにおける処理は、ステップ３５のタイマ５０のスタート処理を除いて、電圧検出回路Ｄ１の処理と同様である。
以上説明したように、たとえば高圧系の各電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎのいずれかの故障や通信異常等により、高圧系側から電圧検出信号が低圧制御回路２０へ送信されて来ないため、低圧系制御回路２０における均等化処理がタイマ３０でカウントする第１の異常判定時間内に終了しない場合には、低圧制御回路２０のマイコンＣＰＵが、高圧系の電源回路４０へ電源オフ信号を送信して電源オフとする。したがって、たとえば、故障により均等化回路における均等化動作が必要以上に継続している場合でも、電源オフにより均等化動作が停止されるので、過放電となることがなくなる。
また、たとえば低圧制御回路２０の故障や通信異常等により、低圧系側から電圧調整信号が電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎへ送信されて来ないため、高圧系制御回路８０における均等化処理がタイマ５０でカウントする第２の異常判定時間内に終了しない場合には、高圧制御回路８０のマイコンＣＰＵが、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの均等化回路Ｅ１，Ｅ２における全てのスイッチをオフさせる。したがって、このような異常時にも均等化動作が停止されるので、信頼性の高い均等化処理を行うことができる。
このように、第１の実施形態によれば、均等化処理を行う低圧系制御回路２０と高圧系制御回路８０が、タイマ３０および５０のカウント時間に基づいて相互に異常監視を行うので、安価で信頼性の高い電圧調整装置が実現される。
（第２の実施形態）次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎにおいて各ブロックの単位セル毎に均等化回路Ｅ１，Ｅ２が接続された構成となっているが、第２の実施形態では、各ブロック毎に１つの均等化回路を備え、この均等化回路を各ブロック内の複数の単位セルに対して選択的に接続する構成とする。
図５は、本発明に係る電圧調整装置の第２の実施形態における電圧検出回路の構成例を示す回路図である。図５において、電圧検出回路Ｄ１は、ブロックＢ１を構成する単位セルＣ１およびＣ２のうちの１つを選択する選択スイッチ群ＳＷＧと、選択スイッチ群ＳＷＧで選択された単位セルの両端電圧を検出する差動増幅器Ａ１と、差動増幅器Ａ１が検出した両端電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣと、選択スイッチ群ＳＷＧを制御する高圧系制御回路８０と、選択スイッチ群ＳＷＧで選択された単位セルＣ１またはＣ２の両端に選択的に接続される均等化回路Ｅ１０とを備えている。均等化回路Ｅ１０は、請求項における均等化部に相当する。均等化回路Ｅ１０は、均等化素子としての放電抵抗Ｒ１０と、この放電抵抗Ｒ１０に直列接続され、高圧系制御回路８０からの制御信号でオン／オフ制御されるスイッチ素子としてのスイッチＳＷ１０とから構成されている。なお、電圧検出回路Ｄ２〜Ｄｎも、図５に示す電圧検出回路Ｄ１の構成と同一の構成とされる。
スイッチＳＷ１０は、第１の実施形態におけるスイッチＳＷ１等と同様に、高圧系制御回路８０により均等化処理時に、低圧系制御回路２０からの通信信号に応じてオン制御されると共に、第２の異常判定時間内に低圧系制御回路２０より通信信号の送信がなかった場合にオフ制御される。
このように、第２の実施形態によれば、均等化回路Ｅ１０は、１ブロックに対して１つだけ備えられ、ブロック内の複数の単位セルのうち、均等化しようとする単位セルに選択的に接続される構成となっているので、第１の実施形態よりも部品点数を削減することができ、電圧調整装置をより安価に構成することができる。
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
たとえば、上述の実施の形態では、均等化回路は、均等化素子として放電抵抗を用いて放電させる放電方式の構成を有しているが、これに限らず、均等化素子としてコンデンサを用いて電荷移動させるチャージポンプ方式の構成としても良い。
また、上述の実施の形態では、電源回路４０は１つであるが、各ブロック毎に電源回路４０を設け、絶縁デバイス７０からの信号を各ブロック毎の電源回路４０にそれぞれ伝達するインターフェース回路を設けた構成にしても良い。
また、上述の実施の形態では、電圧検出信号や電圧調整信号等の通信のための通信ラインは、低圧制御回路２０と高圧系の電圧検出回路Ｄ１との間のみに設けられているが、これに代えて、全部の電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの間に設けるように構成しても良い。
また、上述の実施の形態では、高圧制御回路８０のマイコンＣＰＵは、ステップＳ３９で、タイマ５０のカウント時間内に低圧系制御回路２０からのコマンド（すなわち、調整信号）を受信していなければ、次に、ステップ４３で、低圧系制御回路２０の異常と判断し、電圧検出回路Ｄ１〜Ｄｎの均等化回路Ｅ１およびＥ２の全てのスイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフさせているが、これに代えて、ステップＳ４３で、低圧系制御回路２０の異状と判断し、電源回路４０を電源オフとなるように制御しても良い。
本発明の電圧調整装置の実施の形態を示す回路図である。（第１の実施形態） 図１の電圧調整装置における電圧検出回路の構成例を示す回路図ある。（第１の実施形態） 図１の電圧調整装置における低圧系の動作を示すフローチャートである。（第１の実施形態） 図１の電圧調整装置における高圧系の動作を示すフローチャートである。（第１の実施形態） 本発明に係る電圧調整装置の第２の実施形態における電圧検出回路の構成例を示す回路図である。（第２の実施形態）
符号の説明
Ａ１ 差動増幅器（電圧検出部の一部）
ＡＤＣ Ａ／Ｄ変換器（電圧検出部の一部）
ＢL 低圧バッテリ
ＢH 高圧バッテリ
Ｃ１〜Ｃｎ 単位セル
Ｄ１〜Ｄｎ 電圧検出回路（均等化手段）
Ｅ１，Ｅ２ 均等化部
Ｅ１０ 均等化部
Ｌ１１，Ｌ２１ 送信ライン（第１の通信ラインの一部）
Ｌ１２，Ｌ２２ 受信ライン（第１の通信ラインの一部）
Ｌ１３，Ｌ２３ 送信ライン（第２の通信ライン）
Ｒ１，Ｒ２ 放電抵抗（均等化素子）
Ｒ１０ 放電抵抗（均等化素子）
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ（スイッチ素子）
ＳＷ１０ スイッチ（スイッチ素子）
ＳＷＧ 選択スイッチ群（電圧検出部の一部）
１０ 電源回路（第２の電源回路）
２０ 低圧系制御回路（制御手段）
３０ タイマ（第１のタイマ）
４０ 電源回路（第１の電源回路）
５０ タイマ（第２のタイマ）
６０ 絶縁デバイス（絶縁手段）
７０ 絶縁デバイス（絶縁手段）
８０ 高圧系制御回路

Claims (6)

  1. 高圧バッテリから第１の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、前記高圧バッテリを構成する複数の単位セルにおける各単位セルの両端電圧を検出して均等化する均等化手段と、前記高圧バッテリより電圧の低い低圧バッテリから第２の電源回路を介して電源供給を受けて動作し、前記均等化手段の制御を行う制御手段と、前記均等化手段と前記制御手段の間で絶縁手段を介して均等化処理のための通信信号の伝達を行う第１の通信ラインとを備えた電圧調整装置において、
    前記制御手段は、予め決められた第１の異常判定時間内に前記均等化手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、前記第１の電源回路との間で絶縁手段を介して設けられた第２の通信ラインを介して電源オフ信号を送信して前記第１の電源回路を電源オフとなるように制御すると共に、
    前記均等化手段は、予め決められた第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、自身の均等化処理を停止する
    ことを特徴とする電圧調整装置。
  2. 請求項１記載の電圧調整装置において、
    前記第１の異常判定時間は、前記制御手段の制御によりスタートする第１のタイマでカウントされ、前記第２の異常判定時間は、前記均等化手段の制御によりスタートする第２のタイマでカウントされることを特徴とする電圧調整装置。
  3. 請求項１または２記載の電圧調整装置において、
    前記均等化手段は、前記単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、前記単位セルに並列接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、前記電圧検出部および前記均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、
    前記スイッチ素子は、前記高圧系制御回路により、前記制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合にオフ制御されることを特徴とする電圧調整装置。
  4. 請求項１または２記載の電圧調整装置において、
    前記均等化手段は、前記単位セルの両端電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出部と、前記電圧検出部の選択スイッチを介して前記単位セルに並列に接続された、均等化素子およびスイッチ素子の直列接続体からなる均等化部と、前記電圧検出部および前記選択スイッチと前記均等化部を制御する高圧系制御回路とを有し、
    前記スイッチ素子は、前記高圧系制御回路により、前記制御手段からの通信信号に応じてオン制御されると共に、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合にオフ制御されることを特徴とする電圧調整装置。
  5. 請求項１または２記載の電圧調整装置において、
    前記均等化手段は、前記第２の異常判定時間内に前記制御手段より前記通信信号の送信がなかった場合に、前記第１の電源回路へ電源オフ信号を送信して前記第１の電源回路を電源オフとなるように制御することにより、自身の均等化処理を停止することを特徴とする電圧調整装置。
  6. 請求項３または４記載の電圧調整装置において、
    前記制御手段および前記高圧系制御回路はマイコンで構成されていることを特徴とする電圧調整装置。
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