專利名稱：車輛用電源裝置和車輛以及車輛側(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車、燃料電池車等搭載的、對(duì)驅(qū)動(dòng)車輛的行駛電動(dòng)機(jī)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(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
公開了一種車輛用電源裝置，其輸出側(cè)經(jīng)由接觸器(contactor)連接車輛側(cè)負(fù)載 (參照專利文獻(xiàn)1)。與該電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載是輸入側(cè)并聯(lián)大容量電容器的DC/AC 變換器，DC/AC變換器的輸出側(cè)與行駛電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)連接。該電源裝置在連接車輛側(cè)負(fù)載的狀態(tài)下，若作為車輛主開關(guān)的點(diǎn)火開關(guān)被切換到導(dǎo)通，則接觸器就會(huì)切換到導(dǎo)通(閉合)，從而對(duì)車輛側(cè)負(fù)載供電。如果將點(diǎn)火開關(guān)切換到關(guān)斷，則接觸器就會(huì)切換到關(guān)斷，輸出電壓會(huì)被截?cái)?。專利文獻(xiàn)1 JP特開2006-216516號(hào)公報(bào)在現(xiàn)有電源裝置中，為了判定是處在與車輛側(cè)負(fù)載正確連接的連接狀態(tài)還是處在非接觸狀態(tài)，在將車輛側(cè)負(fù)載連接于電源裝置的連接器上設(shè)置了一體化構(gòu)造的連接檢測(cè)插頭(Plug)，用來(lái)檢測(cè)連接器的連接狀態(tài)。一體化構(gòu)造的連接檢測(cè)插頭在連接器與電源裝置連接的狀態(tài)下會(huì)被一起連接到電源裝置。因此，電源裝置通過(guò)檢測(cè)連接檢測(cè)插頭的連接，就可以檢出車輛側(cè)負(fù)載。連接檢測(cè)插頭內(nèi)置了例如使一對(duì)觸點(diǎn)短路的短路電路。該連接檢測(cè)插頭在車輛側(cè)負(fù)載與連接器連接的狀態(tài)下，使連接連接檢測(cè)插頭的觸點(diǎn)短路；在與連接器未連接的狀態(tài)下，使觸點(diǎn)斷開。因此，電源裝置可以通過(guò)檢測(cè)連接檢測(cè)插頭是否短路，判定車輛側(cè)負(fù)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(wèn)題為檢測(cè)車輛側(cè)負(fù)載的連接，必需在連接器上設(shè)置連接檢測(cè)插頭，這使得連接器構(gòu)造變得較復(fù)雜。此外，還存在以下問(wèn)題對(duì)于不通過(guò)連接器而是用螺釘?shù)裙潭ㄟB接車輛側(cè)負(fù)載的構(gòu)造，無(wú)法判定自身與車輛側(cè)負(fù)載是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上問(wèn)題而提出的，其主要目的在于提供一種車輛用電源裝置， 不用在連接車輛側(cè)負(fù)載的連接器上設(shè)置連接檢測(cè)插頭，或者不使用連接器，能夠以簡(jiǎn)單構(gòu)造直接與車輛側(cè)負(fù)載連接，同時(shí)還能檢測(cè)出自身與車輛側(cè)負(fù)載是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)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(dòng)機(jī)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(cè)串聯(lián)連接；負(fù)極接觸器3B，與所述行駛用電池1的負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接；和控制機(jī)構(gòu)10，判定連接在正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B的輸出側(cè)的車輛側(cè)負(fù)載20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。所述控制機(jī)構(gòu)10可以包括電壓檢測(cè)電路12，檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B的輸出側(cè)的車輛側(cè)電容的電容器電壓；和判定電路13，將所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)的電容器電壓與規(guī)定的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，用于判定車輛側(cè)負(fù)載20的連接情況。由此，車輛用電源裝置與車輛側(cè)負(fù)載連接時(shí)，即便不使用內(nèi)置連接檢測(cè)插頭的連接器等專用電路，判定電路也可以將電壓檢測(cè)電路檢測(cè)的電容器電壓與規(guī)定的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，判定車輛側(cè)負(fù)載的連接狀態(tài)，從而可直接將車輛側(cè)負(fù)載與電源裝置連接。此外，根據(jù)第2方面涉及的車輛用電源裝置，所述控制機(jī)構(gòu)10可以具有控制所述負(fù)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(fù)極接觸器 3B切換到閉合的狀態(tài)下，所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓，若所述電容器電壓為規(guī)定的設(shè)定電壓以上，則所述判定電路13判定車輛側(cè)負(fù)載20為連接狀態(tài)。由此，閉合負(fù)極接觸器來(lái)檢測(cè)電容器電壓，如果該電容器電壓被檢測(cè)到，就可以確認(rèn)車輛側(cè)電容有電荷蓄積，也就是說(shuō)，可以確認(rèn)車輛側(cè)電容器與車輛用電源裝置處于連接，所以，可以很容易地確認(rèn)車輛側(cè)負(fù)載是連接狀態(tài)。另外，根據(jù)第3方面涉及的車輛用電源裝置，可以將所述設(shè)定電壓設(shè)定為所述行駛用電池1的電池電壓的50%以上。由此，在檢測(cè)出車輛側(cè)電容器有很多電荷殘留時(shí)，可以立即判斷車輛側(cè)負(fù)載連接正常。反之，在殘留電荷很少時(shí)，可以判斷車輛側(cè)負(fù)載是非接觸狀態(tài)或電荷放電。另外，根據(jù)第4方面涉及的車輛用電源裝置，還可以具備預(yù)充電電路4，與所述正極接觸器3A并聯(lián)連接，由預(yù)充電電阻5和預(yù)充電繼電器6的串聯(lián)電路組成。所述控制機(jī)構(gòu) 10具備控制所述預(yù)充電電路4的所述預(yù)充電繼電器6的繼電器控制電路15。在所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓、所述判定電路13判定車輛側(cè)負(fù)載20為非接觸狀態(tài)的狀態(tài)下， 所述繼電器控制電路15將所述預(yù)充電繼電器6控制為導(dǎo)通，所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓的上升情況，所述判定電路13根據(jù)檢出的電容器電壓的上升情況，判定車輛側(cè)負(fù)載20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。由此，在電容器電壓上升較大時(shí)，可以判定車輛側(cè)負(fù)載是非接觸狀態(tài)；反之上升較少時(shí)，可以判定是連接狀態(tài)。另外，根據(jù)第5方面涉及的車輛用電源裝置，還可以包括電流檢測(cè)電路11，檢測(cè)所述行駛用電池1中流過(guò)的電流。如果所述電流檢測(cè)電路11檢測(cè)出的電流值為規(guī)定的電流閾值以下，所述判定電路13判定車輛側(cè)負(fù)載20為非接觸狀態(tài)。由此，在電流值較小時(shí)，就可以判定電路是開路，也就是非接觸狀態(tài)。另外，根據(jù)第6方面涉及的車輛用電源裝置，所述判定電路13可以構(gòu)成為間隔一定時(shí)間，進(jìn)行多次判定車輛側(cè)負(fù)載00)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)的判定動(dòng)作，在連續(xù)規(guī)定次數(shù)以上都判定為非接觸狀態(tài)的情況下，最終判定是非接觸狀態(tài)。由此，可以減少誤檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)可靠性高的非接觸狀態(tài)檢測(cè)。另外，根據(jù)第7方面涉及的車輛用電源裝置，所述電壓檢測(cè)電路12可以在所述預(yù)充電繼電器6切換到導(dǎo)通后經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的定時(shí)，對(duì)電容器電壓進(jìn)行檢測(cè)，所述判定電路 13將所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)的電容器電壓與第二設(shè)定電壓進(jìn)行比較，判定車輛側(cè)負(fù)載 20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。這樣，就可以區(qū)別車輛側(cè)負(fù)載是非接觸狀態(tài)，還是電容器電荷放電的狀態(tài)。
另外，根據(jù)第8方面涉及的車輛用電源裝置，所述第二設(shè)定電壓可以包含上限制和下限值，當(dāng)所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)出的電容器電壓處于該上限值與下限值之間時(shí)，所述判定電路13就判定車輛側(cè)負(fù)載20為非接觸狀態(tài)。由此，作為第二設(shè)定電壓規(guī)定了上限和下限，就可以更加正確地做出判定。

另外，根據(jù)第9方面涉及的車輛用電源裝置，所述電壓檢測(cè)電路12可以兼用作檢測(cè)所述行駛用電池1的電池單體的電壓的電路。由此，也能夠?qū)㈦姵貑误w用的電壓檢測(cè)電路用于車輛側(cè)負(fù)載的連接狀態(tài)的檢測(cè)，不需要內(nèi)置連接檢測(cè)插頭的連接器等，有利于簡(jiǎn)化電路。另外，根據(jù)第10方面涉及的車輛，可以具備上述電源裝置。另外，根據(jù)第11方面涉及的與車輛用電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法，可以包括以下步驟由電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器3A與負(fù)極接觸器3B的輸出側(cè)的車輛側(cè)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(dòng)機(jī)23供電、具有可充電的電池單體的行駛用電池1的正極側(cè)串聯(lián)連接，該負(fù)極接觸器 3B與負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接；由所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓上升的步驟；和在所述電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)出的檢測(cè)電壓低于規(guī)定的設(shè)定電壓且電容器電壓的上升處于規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，用于判定車輛側(cè)負(fù)載20連接狀態(tài)的判定電路13判定車輛側(cè)負(fù)載20為非接觸狀態(tài)的步驟。由此，即便不使用內(nèi)置連接檢測(cè)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(cè)負(fù)載的連接狀態(tài)，所以，可以直接將車輛側(cè)負(fù)載與電源裝置連接。另外，根據(jù)第12方面涉及的與車輛用電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法，在進(jìn)行所述車輛側(cè)電容器21的電容器電壓檢測(cè)步驟之前，還包括將車輛點(diǎn)火開關(guān)置為導(dǎo)通的步驟。由此，就可以在鑰匙導(dǎo)通時(shí)，進(jìn)行車輛側(cè)負(fù)載的斷線檢測(cè)等非接觸狀態(tài)的判定，以保證安全性。


圖1是一實(shí)施方式涉及的車輛用電源裝置與車輛側(cè)負(fù)載連接的車輛系統(tǒng)框圖。圖2是表示正常時(shí)預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。圖3是表示高電壓線斷開的非接觸狀態(tài)時(shí)預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。圖4是表示在實(shí)施方式涉及的方法中連接狀態(tài)時(shí)預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。圖5是表示在實(shí)施方式涉及的方法中車輛側(cè)電容器有電荷殘留的情況下在連接狀態(tài)時(shí)預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。圖6是表示在實(shí)施方式涉及的方法中非接觸狀態(tài)時(shí)預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。圖7是表示判定車輛側(cè)負(fù)載是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)的判定步驟流程圖。圖8是將電源裝置搭載在憑借發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)行駛的混合動(dòng)力車的例示框圖。圖9是將電源裝置搭載在僅憑電動(dòng)機(jī)行駛的電動(dòng)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(fù)極接觸器
4..預(yù)充電電路
5..預(yù)充電電阻
6..預(yù)充電繼電器
10 控制機(jī)構(gòu)
11 電流檢測(cè)電路
12 電壓檢測(cè)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(cè)負(fù)載
21 車兩側(cè)電容器
23 行駛電動(dòng)機(jī)
24 發(fā)電機(jī)
25 DC/AC變換器
93 電動(dòng)機(jī)
94 發(fā)電機(jī)
95 DC/AC變換器
96 發(fā)動(dòng)機(jī)
100BU00C…電池系統(tǒng)
HV、EV···車輛
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。不過(guò)，以下所示的實(shí)施方式例示了用于具體化本發(fā)明技術(shù)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(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法，本發(fā)明并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(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法。另外，發(fā)明內(nèi)容所示的部件絕非特指實(shí)施方式的部件。尤其是實(shí)施方式所述的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等，只要沒(méi)有特殊記述，本發(fā)明的范圍并不僅限于此，不過(guò)是說(shuō)明例而已。另外，為了明確地進(jìn)行說(shuō)明，有時(shí)會(huì)夸大各附圖所示部件的大小和位置關(guān)系等。另外，在以下的說(shuō)明中，同一名稱、符號(hào)表示的是同一或同質(zhì)的部件，詳細(xì)說(shuō)明適當(dāng)省略。另外，對(duì)于構(gòu)成本發(fā)明的各要素，既可以采取用同一部件構(gòu)成多個(gè)要素、使多個(gè)要素共享一個(gè)部件的方式，也可以顛倒過(guò)來(lái)，用多個(gè)部件承擔(dān)一個(gè)部件的功能。此外，在一部分實(shí)施例、實(shí)施方式中所說(shuō)明的內(nèi)容也可以用在其它的實(shí)施例、實(shí)施方式等中。圖1表示將一實(shí)施方式涉及的車輛用電源裝置與車輛側(cè)負(fù)載連接的車輛系統(tǒng)。該圖所示的車輛用電源裝置搭載在混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車或燃料電池車上，驅(qū)動(dòng)被作為負(fù)載連接的行駛電動(dòng)機(jī)23，使車輛行駛。該車輛用電源裝置100包括串聯(lián)連接多個(gè)電池單元2 的行駛用電池1 ；與行駛用電池1的正極側(cè)串聯(lián)連接、向車輛側(cè)負(fù)載20供電的正極接觸器3A ；與負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接的負(fù)極接觸器:3B ；與正極接觸器3A并聯(lián)連接的預(yù)充電電路4 ；和檢測(cè)行駛用電池1的電壓、控制接觸器開閉的控制機(jī)構(gòu)10。該車輛用電源裝置100連接并驅(qū)動(dòng)車輛側(cè)負(fù)載20。作為車輛側(cè)負(fù)載20的混合動(dòng)力車或電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛具有大容量的車輛側(cè)電容器21、與車輛側(cè)電容器并聯(lián)連接的DC/AC變換器25、行駛電動(dòng)機(jī)23、和發(fā)電機(jī)M。其中，行駛電動(dòng)機(jī)23是車輛側(cè)主要的負(fù)載。車輛側(cè)電容器21和DC/AC變換器25與車輛用電源裝置100的正負(fù)輸出端子連接，DC/AC變換器25對(duì)車輛用電源裝置100提供的電力進(jìn)行變換，供給至行駛電動(dòng)機(jī)23，此外對(duì)發(fā)電機(jī)M發(fā)電產(chǎn)生的電力進(jìn)行變換，回收到車輛用電源裝置100側(cè)，進(jìn)行行駛用電池1的充電。車輛側(cè)負(fù)載20與大容量的車輛側(cè)電容器21并聯(lián)連接。該車輛側(cè)電容器21在接觸器觸點(diǎn)切換到閉合的狀態(tài)下，會(huì)與行駛用電池1 一起向車輛側(cè)負(fù)載20供電。尤其是車輛側(cè)電容器21會(huì)瞬間向車輛側(cè)負(fù)載20輸出較大電力。通過(guò)將車輛側(cè)電容器21與行駛用電池1并聯(lián)連接，可以加大能夠?qū)囕v側(cè)負(fù)載20提供的瞬時(shí)電力。由于車輛側(cè)電容器21能夠?qū)囕v側(cè)負(fù)載20供給的電力與靜電容量成比例，所以對(duì)于該車輛側(cè)電容器21，采用例如 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(lián)連接2組電池單元2，電池單元2串聯(lián)連接有多個(gè)電池組件。 電池組件呈直線狀串接連接多個(gè)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(lián)連接有5 6個(gè)二次電池。不過(guò)，電池組件也可以串聯(lián)連接4個(gè)以下或7個(gè)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(gè)電池單元2中串聯(lián)連接有 7 8個(gè)電池組件。行駛用電池1為了能向行駛電動(dòng)機(jī)23提供大電力，例如將輸出電壓提高到了 200 400V。不過(guò)，車輛用電源裝置也可以在行駛用電池的輸出側(cè)連接DC/DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)，提升行駛用電池的電壓，然后向車輛側(cè)負(fù)載供電。該車輛用電源裝置通過(guò)減少串聯(lián)連接的二次電池的個(gè)數(shù)，可以降低行駛用電池的輸出電壓。所以，對(duì)于上述行駛用電池，可以將輸出電壓設(shè)定為例如150 400V。 另外，對(duì)于車輛用電源裝置，電池單元2未必由電池組件來(lái)構(gòu)成，也可以串聯(lián)連接單體電池來(lái)構(gòu)成電池單元。此外，行駛用電池也未必由2組電池單元構(gòu)成。行駛用電池1提供的電流由與其串聯(lián)連接的電流傳感器(未圖示)測(cè)定，各電池單元2的電壓可以通過(guò)測(cè)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(cè)連接有接觸器。接觸器由車輛的點(diǎn)火開關(guān)來(lái)切換導(dǎo)通/關(guān)斷(開閉)。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)切換到導(dǎo)通時(shí)，接觸器也切換到導(dǎo)通(閉合)，處于車輛用電源裝置100可對(duì)行駛電動(dòng)機(jī)23輸出的狀態(tài)。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)切換到關(guān)斷時(shí)，接觸器被切換到關(guān)斷，使車輛用電源裝置100的輸出脫離負(fù)載，防止行駛用電池1無(wú)謂放電，同時(shí)提高安全性。在圖1的電路實(shí)例中，作為接觸器包括正極接觸器3A和負(fù)極接觸器;3B。正極接觸器3A連接在行駛用電池1的正極側(cè)與正極輸出端子之間；負(fù)極接觸器 3B連接在行駛用電池1的負(fù)極側(cè)與負(fù)極輸出端子之間。正極接觸器3A和負(fù)極接觸器;3B具有對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制的勵(lì)磁線圈。正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B是各自具有勵(lì)磁線圈的繼電器，使得能夠單獨(dú)進(jìn)行導(dǎo)通/關(guān)斷控制。正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B在勵(lì)磁線圈通電的狀態(tài)下，將觸點(diǎn)切換到導(dǎo)通，通電停止后切換到關(guān)斷。(預(yù)充電電路4)預(yù)充電電路4由預(yù)充電電阻5和預(yù)充電繼電器6的串聯(lián)電路構(gòu)成。該預(yù)充電電路 4在點(diǎn)火開關(guān)為導(dǎo)通時(shí)(例如鑰匙導(dǎo)通時(shí))，對(duì)車輛側(cè)電容器21進(jìn)行預(yù)充電。具體而言，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)切換到導(dǎo)通時(shí)，使正極接觸器3A保持在關(guān)斷，使負(fù)極接觸器;3B切換到閉合，在此狀態(tài)下，由與正極接觸器3A并聯(lián)連接的預(yù)充電電路4，對(duì)車輛側(cè)電容器21進(jìn)行預(yù)充電。在車輛側(cè)電容器21被預(yù)充電之后，將正極接觸器3A從斷開切換到閉合，使行駛用電池1與負(fù)載20連接。其后，將預(yù)充電電路4的預(yù)充電繼電器6切換到關(guān)斷。另一方面，當(dāng)車輛的點(diǎn)火開關(guān)被切換到關(guān)斷時(shí)，正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B的勵(lì)磁線圈的通電會(huì)被截?cái)?。?lì)磁線圈的通電被截?cái)嗟恼龢O接觸器3A和負(fù)極接觸器;3B在正常動(dòng)作的情況下會(huì)被切換到關(guān)斷?？刂茩C(jī)構(gòu)10使點(diǎn)火開關(guān)關(guān)斷，從而截?cái)鄬?duì)正極接觸器3A和負(fù)極接觸器:3B的勵(lì)磁線圈的通電，在將雙方控制在關(guān)斷狀態(tài)之后，檢測(cè)是否已正常切換至關(guān)斷。(控制機(jī)構(gòu)10)控制機(jī)構(gòu)10為了進(jìn)行預(yù)充電動(dòng)作，控制預(yù)充電繼電器6、正極接觸器3A和負(fù)極接觸器3B的開閉。此外，檢測(cè)行駛用電池1的電壓并進(jìn)行監(jiān)視。另外，該控制機(jī)構(gòu)10也具備連接判定功能，判定車輛側(cè)負(fù)載20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。圖1所示的控制機(jī)構(gòu)10 包括電流檢測(cè)電路11，檢測(cè)流過(guò)行駛用電池1的電流；電壓檢測(cè)電路12，檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器3A和負(fù)極接觸器;3B的輸出側(cè)的車輛側(cè)電容器21的電容器電壓；判定電路13， 用于將電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)出的電容器電壓與規(guī)定的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，判定車輛側(cè)負(fù)載20的連接；接觸器控制電路14，控制負(fù)極接觸器;3B的開閉；和繼電器控制電路15，控制預(yù)充電電路4的預(yù)充電繼電器6。這種控制機(jī)構(gòu)10可以組裝在電源裝置100側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(EOT)、即所謂的電池E⑶中。(電壓檢測(cè)電路12)電壓檢測(cè)電路12同時(shí)還是檢測(cè)行駛用電池1的電池單體電壓的電路。也就是說(shuō)， 電壓檢測(cè)電路12 —方面可以通過(guò)多工器(multiplexor)等進(jìn)行切換，檢測(cè)構(gòu)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(cè)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)輸出側(cè)也就是車輛側(cè)電容器21的電容器電壓。通過(guò)減少需要的傳感器數(shù)量，會(huì)實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)化、成本降低。也就是說(shuō)，當(dāng)使點(diǎn)火開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，接觸器控制電路14使負(fù)極接觸器:3B閉合，切換到地線，電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓。據(jù)此，判定電路13判定車輛側(cè)負(fù)載20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。這樣，其優(yōu)點(diǎn)是用于電池單體的電壓檢測(cè)電路12可同時(shí)用于車輛側(cè)負(fù)載20的連接狀態(tài)的檢測(cè)。另外，為了方便起見(jiàn)，本說(shuō)明書中將電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)的檢測(cè)電壓稱為電容器電壓，未必是車輛側(cè)電容器21的電壓。也就是說(shuō)，在沒(méi)有連接車輛側(cè)負(fù)載20的情況下，電壓檢測(cè)電路12會(huì)檢測(cè)接觸器電壓。(預(yù)充電動(dòng)作)圖2 圖6表示利用預(yù)充電電路4和正極接觸器3A、負(fù)極接觸器進(jìn)行的預(yù)充電動(dòng)作的時(shí)序圖。在這些圖中，圖2表示正常時(shí)的以往預(yù)充電動(dòng)；圖3表示在高電壓線斷開的非接觸狀態(tài)時(shí)的以往預(yù)充電動(dòng)作；圖4表示本實(shí)施方式涉及的預(yù)充電動(dòng)作在正常時(shí)的情況；圖5表示車輛側(cè)電容器21有電荷殘留時(shí)的情況；圖6表示非接觸狀態(tài)的時(shí)序圖和電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)的電容器電壓。如圖2和圖3所示，通常情況下，使負(fù)極接觸器;3B和預(yù)充電繼電器6同時(shí)閉合。此時(shí)是連接狀態(tài)也就是正常時(shí)，車輛側(cè)電容器21會(huì)被行駛用電池1充電，其結(jié)果，電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)到的高電壓線的電壓值也就是電容器電壓會(huì)緩緩上升，接近于行駛用電池1的電池電壓。另一方面，如果是非接觸狀態(tài)也就是異常時(shí)，因?yàn)殡娐肪蜁?huì)形成開路，因此車輛側(cè)電容器21中沒(méi)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(cè)連接狀態(tài)和非接觸狀態(tài)。(判定電路13)如上所述，控制機(jī)構(gòu)10包括判定電路13，判定電路13對(duì)因高電壓線的斷線或接觸不良等導(dǎo)致的開路進(jìn)行檢測(cè)，也就是檢測(cè)車輛用電源裝置100是否與車輛側(cè)負(fù)載20正確連接。該判定電路13在點(diǎn)火鑰匙開啟時(shí)也就是鑰匙導(dǎo)通時(shí)實(shí)行判定動(dòng)作。如上所述，著眼于電容器電壓，可以進(jìn)行斷線等異常判定，但是，如果車輛側(cè)電容器21有電荷殘留，也會(huì)產(chǎn)生電容器電壓，所以必需加以區(qū)別。例如，在鑰匙關(guān)斷后，等待車輛側(cè)電容器21自然放電，有時(shí)會(huì)維持片刻的高電壓。此外，在鑰匙關(guān)斷后，有時(shí)也會(huì)強(qiáng)制對(duì)車輛側(cè)電容器21進(jìn)行放電。 因此，本實(shí)施例中監(jiān)視電容器電壓的上升程度。具體而言，測(cè)定電容器電壓隨時(shí)間上升的比率，若該比率處于規(guī)定范圍內(nèi)，則判定正常；不在規(guī)定范圍內(nèi)，則判定異常。下面，根據(jù)圖4、圖5的電壓波形和圖7的流程圖，說(shuō)明判定電路13在點(diǎn)火鑰匙開啟時(shí)判定車輛用電源裝置與車輛側(cè)負(fù)載20是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)的步驟。首先，在步驟Si，通過(guò)接觸器控制電路14使負(fù)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(biāo)記復(fù)位。這里，將高電壓線正常標(biāo)記置為0。接著，在步驟S3，由電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電容器電壓，與設(shè)定電壓進(jìn)行比較。這里，設(shè)定電壓是用來(lái)判定車輛側(cè)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(shè)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是否大于電池電壓的50%，若前者小于后者，則直接進(jìn)入步驟S4。另一方面，若前者大于后者，則進(jìn)入步驟S3-1，將表示正常的高電壓線正常標(biāo)記置為1，然后進(jìn)入步驟S4。 這樣，步驟S3中，在正極、負(fù)極接觸器:3B同時(shí)斷開的狀態(tài)下，通過(guò)測(cè)定電容器電壓，可檢測(cè)出車輛側(cè)電容器21是否有電荷殘留。這里，如圖5所示，檢測(cè)到電容器電壓就意味著車輛用電源裝置與車輛側(cè)負(fù)載20是連接的，所以，此時(shí)可以判定為連接狀態(tài)，將電壓線正常標(biāo)記置為1。另一方面，如果沒(méi)有檢測(cè)到電容器電壓，則無(wú)法判斷此時(shí)是正常情況下而車輛側(cè)電容器21放電后沒(méi)有電荷殘留(圖4)的狀態(tài)，還是斷線狀態(tài)(圖6)。因此，以后的各步驟中將對(duì)此進(jìn)行判定。具體而言，在步驟S4，由繼電器控制電路15使預(yù)充電繼電器6閉合，從而轉(zhuǎn)移至預(yù)充電動(dòng)作。然后，在步驟S5，由判定電路13實(shí)行非接觸狀態(tài)判定動(dòng)作，根據(jù)電容器電壓的上升情況，判定是否符合非接觸狀態(tài)判定條件。作為非接觸狀態(tài)判定條件，由電壓檢測(cè)電路12再次檢測(cè)電容器電壓，同時(shí)，將檢測(cè)出的電容器電壓與第二設(shè)定電壓進(jìn)行比較。這里，作為第二設(shè)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%的范圍內(nèi)，就判定為非接觸狀態(tài)。這里，對(duì)于第二設(shè)定電壓，不僅設(shè)定下限值，也設(shè)定上限值，這樣可以區(qū)別電壓檢測(cè)電路出故障時(shí)的狀態(tài)，萬(wàn)一電壓檢測(cè)電路出現(xiàn)故障，檢測(cè)值溢出，表面上會(huì)檢測(cè)出滿量程。
另外，對(duì)于非接觸狀態(tài)判定條件，優(yōu)選增加電流值。在非接觸狀態(tài)的情況下，由于沒(méi)有電流流過(guò)，所以將電流檢測(cè)電路11檢測(cè)出的電流值與電流閾值進(jìn)行比較，由此在前者比后者低時(shí)可以判定為非接觸狀態(tài)。這里電流閾值設(shè)定為1.5A。在圖7的例子中，作為非接觸狀態(tài)判定條件，就是判定高電壓線正常標(biāo)記是否為 0，且電容器電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，另外還有電流檢測(cè)電路11檢測(cè)出的電流值是否在規(guī)定的電流閾值以下。如果是斷線等非接觸狀態(tài)，電流不會(huì)流入車輛側(cè)電容側(cè)21，電容器電壓會(huì)立即上升且沒(méi)有電流流過(guò)，所以電流值會(huì)很低。這里，為了進(jìn)行正確的判定，在3個(gè)條件全都滿足的情況下才判定為非接觸狀態(tài)。另外，為了防止誤檢測(cè)，優(yōu)選以規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行非接觸狀態(tài)判定動(dòng)作，如果連續(xù)規(guī)定次數(shù)以上都判定是非接觸狀態(tài)，就做出非接觸狀態(tài)的判定。在本例中，如果時(shí)間間隔為10ms、連續(xù)5次都判定是非接觸狀態(tài)的情況下，進(jìn)入步驟S5-1，判定電路13做出非接觸狀態(tài)的判定，確定高電壓線開路的錯(cuò)誤，進(jìn)一步在步驟S5-2，關(guān)斷接觸器。另一方面，在步驟S5中不符合非接觸狀態(tài)判定條件的情況下，判定電路13判定為連接狀態(tài)，進(jìn)入步驟S6，繼續(xù)預(yù)充電動(dòng)作。也就是說(shuō)，依次進(jìn)行閉合正極接觸器3A、關(guān)斷預(yù)充電繼電器6等規(guī)定的預(yù)充電動(dòng)作。如上所述，在本實(shí)施方式中，負(fù)極接觸器:3B和預(yù)充電繼電器6不同時(shí)閉合，如圖 4 圖6的時(shí)序圖所示，負(fù)極接觸器:3B閉合后，延遲一段時(shí)間之后閉合預(yù)充電繼電器6。由此，可以區(qū)別電容器電壓產(chǎn)生的原因，是緣于車輛側(cè)電容器21的殘留電荷，還是緣于非接觸狀態(tài)。也就是說(shuō)，在非接觸狀態(tài)的情況下，如圖6所示，負(fù)極接觸器;3B和預(yù)充電繼電器6 都閉合時(shí)，電壓檢測(cè)電路12才會(huì)檢測(cè)到行駛用電池1的電池電壓；而在車輛側(cè)電容器21有電荷殘留的情況下，如圖5所示，只要負(fù)極接觸器:3B導(dǎo)通、即使預(yù)充電繼電器6不閉合，電壓檢測(cè)電路12也可確認(rèn)車輛側(cè)電容器21的電容器電壓。所以，將負(fù)極接觸器:3B和預(yù)充電繼電器6的閉合定時(shí)錯(cuò)開，可以區(qū)別二者，正確檢測(cè)出非接觸狀態(tài)。另外，對(duì)于負(fù)極接觸器 3B閉合后延遲多久才閉合預(yù)充電繼電器6的延遲時(shí)間，只要能夠使電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)電壓即可，可以設(shè)定為例如5ms 50ms等任意時(shí)間。如上所述，即便不使用內(nèi)置連接檢測(cè)插頭的連接器這種專用部件，利用已有電路的電壓檢測(cè)電路12和電流檢測(cè)電路11，判定電路13也可以判定車輛側(cè)負(fù)載20的連接狀態(tài)。其結(jié)果，可以省略內(nèi)置互鎖(interlock)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜連接器，用螺釘?shù)戎苯訉④囕v用電源裝置固定在車輛側(cè)負(fù)載上，優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化與車輛側(cè)負(fù)載間的連接。此外，通過(guò)監(jiān)視預(yù)充電動(dòng)作起動(dòng)時(shí)的電壓變化，可以迅速且正確地做出判斷。另外，在上述預(yù)充電動(dòng)作中，負(fù)閉合極接觸器IBB之后測(cè)定電容器電壓，如果電壓檢測(cè)電路12的負(fù)極側(cè)連接線與行駛用電池1側(cè)的負(fù)極側(cè)連接的情況下，不需要閉合負(fù)極接觸器3B。此外，上述例子中，在正極側(cè)和負(fù)極側(cè)分別配置了接觸器，可以不限于此，僅在正負(fù)極中一方構(gòu)成接觸器。如上所述，車輛用電源裝置作為車輛用電池系統(tǒng)使用。搭載電源裝置的車輛可利用借助發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩方行駛的混合動(dòng)力車和插電式混合動(dòng)力車，或者是僅靠電動(dòng)機(jī)行駛的電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛，上述車輛用電源裝置被用作這些車輛的電源。圖8表示在憑借發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩方行駛的混合動(dòng)力車上搭載電源裝置的實(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)96及行駛用電動(dòng)機(jī)
1193 ；向電動(dòng)機(jī)93供電的電池系統(tǒng)100B ；和對(duì)電池系統(tǒng)100B的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)94。 電池系統(tǒng)100B經(jīng)由DC/AC變換器95，與電動(dòng)機(jī)93和發(fā)電機(jī)94連接。車輛HV —邊對(duì)電池系統(tǒng)100B的電池進(jìn)行充放電，一邊借助電動(dòng)機(jī)93和發(fā)動(dòng)機(jī)96兩方行駛。電動(dòng)機(jī)93會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)效率不佳時(shí)例如加速時(shí)或低速行駛時(shí)被驅(qū)動(dòng)，使車輛行駛。電動(dòng)機(jī)93由電池系統(tǒng)100B 供電進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)94由發(fā)動(dòng)機(jī)96驅(qū)動(dòng)，或在車輛剎車時(shí)由再生制動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而對(duì)電池系統(tǒng)100B的電池充電。此外，圖9表示在僅靠電動(dòng)機(jī)行駛的電動(dòng)汽車上搭載電源裝置的實(shí)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(dòng)機(jī)93 ；向該電動(dòng)機(jī)93供電的電池系統(tǒng)100C ；和對(duì)電池系統(tǒng)100C的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)94。電動(dòng)機(jī)93由電池系統(tǒng) 100C供電進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)94由車輛EV再生制動(dòng)時(shí)的能量驅(qū)動(dòng)，對(duì)電池系統(tǒng)100C的電池充電。本發(fā)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(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法適用于可以進(jìn)行EV行駛模式和HEV行駛模式切換的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、電動(dòng)汽車等的電源裝置。
權(quán)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(dòng)機(jī)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(cè)串聯(lián)連接； 負(fù)極接觸器(3B)，與所述行駛用電池(1)的負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接；和控制機(jī)構(gòu)(10)，判定連接在正極接觸器(3A)和負(fù)極接觸器(3B)的輸出側(cè)的車輛側(cè)負(fù)載00)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)， 所述車輛用電源裝置特征在于， 所述控制機(jī)構(gòu)(10)包括電壓檢測(cè)電路(12)，檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器(3A)和負(fù)極接觸器(3B)的輸出側(cè)的車輛側(cè)電容器的電容器電壓；和判定電路(13)，將由所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)出的電容器電壓與規(guī)定的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，用于判定車輛側(cè)負(fù)載00)的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)(10)具有控制所述負(fù)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(fù)極接觸器(3B)切換到閉合的狀態(tài)下，所述電壓檢測(cè)電路(12)檢測(cè)電容器電壓，所述電容器電壓在規(guī)定的設(shè)定電壓以上時(shí)，所述判定電路 (13)將車輛側(cè)負(fù)載00)判定為連接狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用電源裝置，其特征在于， 所述設(shè)定電壓是所述行駛用電池(1)的電池電壓的50%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的車輛用電源裝置，其特征在于，還具備預(yù)充電電路G)，與所述正極接觸器(3A)并聯(lián)連接，由預(yù)充電電阻(5)和預(yù)充電繼電器(6)的串聯(lián)電路組成，所述控制機(jī)構(gòu)(10)具備控制所述預(yù)充電電路的所述預(yù)充電繼電器(6)的繼電器控制電路(15)，在所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)電容器電壓之后，所述判定電路(1 判定車輛側(cè)負(fù)載 (20)為非接觸狀態(tài)的狀態(tài)下，所述繼電器控制電路(15)將所述預(yù)充電繼電器(6)控制為導(dǎo)通，所述電壓檢測(cè)電路(12)檢測(cè)電容器電壓的上升，所述判定電路(13)根據(jù)檢測(cè)出的電容器電壓的上升，判定車輛側(cè)負(fù)載00)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛用電源裝置，其特征在于，還包括電流檢測(cè)電路(11)，檢測(cè)所述行駛用電池(1)中流過(guò)的電流， 在所述電流檢測(cè)電路(11)檢測(cè)出的電流值為規(guī)定的電流閾值以下時(shí)，所述判定電路 (13)判定車輛側(cè)負(fù)載00)為非接觸狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述判定電路(1 構(gòu)成為間隔一定時(shí)間，進(jìn)行多次判定車輛側(cè)負(fù)載OO)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)的判定動(dòng)作，在連續(xù)規(guī)定次數(shù)以上判定為非接觸狀態(tài)的情況下，最終判定是非接觸狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)電路(12)，在將所述預(yù)充電繼電器(6)切換到導(dǎo)通之后經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的定時(shí)，對(duì)電容器電壓進(jìn)行檢測(cè)，所述判定電路(1 將由所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)出的電容器電壓與第二設(shè)定電壓進(jìn)行比較，判定車輛側(cè)負(fù)載00)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述第二設(shè)定電壓包括上限制和下限值，當(dāng)所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)出的電容器電壓處于該上限值與下限值之間時(shí)，所述判定電路(1 判定車輛側(cè)負(fù)載OO)為非接觸狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)電路(12)兼用作檢測(cè)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(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)所述的電源裝置。
11.一種與車輛用電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟由電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器(3A)與負(fù)極接觸器(3B)的輸出側(cè)的車輛側(cè)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(dòng)機(jī)03) 供電、具有可充電的電池單體的行駛用電池(1)的正極側(cè)串聯(lián)連接，該負(fù)極接觸器(3B)與負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接；由所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)電容器電壓的上升的步驟；和在由所述電壓檢測(cè)電路(1 檢測(cè)出的檢測(cè)電壓低于規(guī)定的設(shè)定電壓且電容器電壓的上升處于規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，用于判定車輛側(cè)負(fù)載OO)的連接狀態(tài)的判定電路(13)判定車輛側(cè)負(fù)載OO)為非接觸狀態(tài)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與車輛用電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載的非接觸狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，在檢測(cè)所述車輛側(cè)電容器的電容器電壓的步驟之前，還包括使車輛的點(diǎn)火開關(guān)導(dǎo)通的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛用電源裝置，可以在連接車輛側(cè)負(fù)載的連接器上不使用連接檢測(cè)插頭，或者不使用連接器，直接連接車輛側(cè)負(fù)載，同時(shí)可檢測(cè)車輛側(cè)負(fù)載是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)。該車輛用電源裝置包括行駛用電池(1)，向車輛的行駛電動(dòng)機(jī)(23)供電；正極接觸器(3A)，與行駛用電池(1)的正極側(cè)串聯(lián)連接；負(fù)極接觸器(3B)，與行駛用電池(1)的負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接；和控制機(jī)構(gòu)(10)，判定連接在正極接觸器(3A)和負(fù)極接觸器(3B)的輸出側(cè)的車輛側(cè)負(fù)載(20)是連接狀態(tài)還是非接觸狀態(tài)?？刂茩C(jī)構(gòu)(10)包括電壓檢測(cè)電路(12)，檢測(cè)并聯(lián)連接在正極接觸器(3A)和負(fù)極接觸器(3B)的輸出側(cè)的車輛側(cè)電容器的電容器電壓；和判定電路(13)，對(duì)電壓檢測(cè)電路(12)檢測(cè)的電容器電壓與規(guī)定的設(shè)定電壓進(jìn)行比較，用于判定車輛側(cè)負(fù)載(20)的連接。
文檔編號(hào)H01H9/54GK102166959SQ20111004823
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者山內(nèi)豐, 湯鄉(xiāng)政樹 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社