JPH10145901A - バッテリ電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動用バッテリの電圧検出に加え、モータド
ライバの大容量コンデンサがどのくらい蓄電されたかを
精度良く検出することができ、かつ、モータドライバの
大容量コンデンサに併設される独立した放電回路を除去
できるバッテリ電圧検出装置を提供すること。 【解決手段】 駆動用バッテリＢの正極及び負極にそれ
ぞれ接続される検出端子１，２と、この検出端子１，２
の出力を消費しつつ当該検出端子間の電位差を検出する
電圧検出回路３とを備える。このうち特に、検出端子
１，２を、モータドライバ９１の入力段とスイッチ部９
との間に接続したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ電圧検出
装置に係り、特に、電動車両用バッテリの端子間電圧を
検出しその情報を車両制御用コントローラに入力するバ
ッテリ電圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバッテリ電圧検出装置の従来例
を図２乃至図５に示す。

【０００３】図２において、駆動用バッテリＢの電圧
は、抵抗Ｒにより分圧され、コントローラ５１に印加さ
れる。コントローラ５１は、入力電圧をＡ／Ｄ変換器５
３を介して取得し、この情報から駆動用バッテリＢの電
圧を算出し、例えば電圧計５２に表示させる。ここで、
コントローラ５１は、補助バッテリＢｓの印加を受けて
動作する。補助バッテリＢｓは、車体アースＣＧに接続
されている。また、車体アースＣＧは、コントローラ５
１と，このコントローラ５１と分圧抵抗Ｒとの間と，電
圧計５２にも接続されている。一方、駆動用バッテリＢ
のアースＢＧは、分圧抵抗Ｒに接続されている。

【０００４】この従来例では、コントローラ５１と分圧
抵抗Ｒとの間にある車体アースＣＧが、分圧抵抗Ｒを介
して駆動用バッテリＢＧに接続されてしまっている。こ
のため、車体の漏電検出機能を備えた車両に適用した場
合には、駆動用バッテリＢの電流が車体に流れてしまう
場合があり、漏電検出を正しく行えない事態を生じ得る
不都合があった。

【０００５】一方、図３の電圧検出装置では、駆動用バ
ッテリＢの電圧は、車両用コントローラ６１と別個に設
けられたメータ用コントローラ６３のみに印加され、こ
のメータコントローラ６３が駆動用バッテリＢの端子間
電圧を電圧計６２に表示させるようになっており、車両
用コントローラ６１は、独自の補助バッテリＢｓの電圧
を供給してメータ用コントローラ６３とは無関係に動作
するようになっている。このため、駆動用バッテリＢの
アースＢＧと車体アースＣＧとが絶縁されているため、
車体の漏電検出を備えた車両への適用も可能である。

【０００６】しかしながら、この従来例では、駆動用バ
ッテリＢの端子間電圧の情報が車両用コントローラ６１
に何等入力されないため、車両用コントローラ６１側で
駆動用バッテリＢのバッテリ残量に基づく車両制御を行
うことが不可能であった。

【０００７】これに対し、図４に示す従来例では、駆動
用バッテリＢの端子間電圧が電圧検出回路７２で検出さ
れると共に周波数情報にＶ−Ｆ変換され、その情報がパ
ルス信号としてコントローラ７１に入力されるようにな
っている。このため、コントローラ７１は、駆動用バッ
テリＢのバッテリ残量を電圧計５２に表示することがで
きる他、当該バッテリ残量に応じた車両制御を行うこと
も可能となっている。このような従来例は、特開昭６１
−１２６４７４号公報に開示されている。

【０００８】ここで、図４の従来例における電圧検出回
路７２の構成を図５に示す。駆動用バッテリＢの端子間
電圧は、Ｖ−Ｆコンバータ８２に入力され入力電圧値に
応じた周波数情報に変換された後、パルス信号としてフ
ォトカプラ８３に入力されるようになっている。そし
て、フォトカプラ８３は、周波数情報に応じフォトダイ
オードをパルス発光させ、この光信号をフォトトランジ
スタを介し非接触で電圧信号に変換した後、コントロー
ラ７１に入力するようになっている。このため、駆動用
バッテリＢのアースＧＢとコントローラ７１側の車体ア
ースＣＧとの間が有効に絶縁されている。このような従
来例は、特開平６−２８９０６８号公報に開示されてい
る。

【０００９】次に、図６に基づき電圧検出回路７２の接
続形態を説明する。従来一般に駆動用バッテリＢはモー
タドライバ９１に接続されるが、当該駆動用バッテリＢ
とモータドライバ９１との間にはモータドライバ９１へ
の電圧供給を入切するためのコンタクタ９３及びリレー
９４が互いに並列に挿入されている。また、モータドラ
イバ９１の入力段には、大容量コンデンサ９２が設けら
れている。このため、モータドライバ９１の起動時に
は、まず、リレー９４をオンし、駆動用バッテリＢとモ
ータドライバ９１とを所定の抵抗を介して接続する。こ
れにより、比較的低めの電圧がモータドライバ９１に印
加され、大容量コンデンサ９２が蓄電される。そして蓄
電完了後にコンタクタ９３を接続することで、駆動用バ
ッテリＢとモータドライバ９１とを直接に接続する。こ
れによると、コンタクタ９３の接点が保護される。ここ
で、電圧検出回路７２は、駆動用バッテリＢとコンタク
タ９３との間に接続されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、リレー９４の接続後にモータドライバ
９１の大容量コンデンサ９２がどの程度蓄電されたかを
精密に検出することができず、コンタクタ９３の接続タ
イミングを精度良く制御することができない不都合があ
った。また、モータドライバ９１を停止するためにコン
タクタ９３及びリレー９４の接点を切断すると、モータ
ドライバ９１の大容量コンデンサ９２に大容量の電荷が
蓄積されたままになるので、この電荷を有効に放電すべ
くモータドライバ９１に放電回路を併設しており（図示
略）、これが装置のコスト高の要因となっていた。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、駆動用バッテリの電圧検出に加え、モ
ータドライバの大容量コンデンサがどのくらい蓄電され
たかを精度良く検出することができ、かつ、モータドラ
イバの大容量コンデンサに併設される独立した放電回路
を除去できるバッテリ電圧検出装置を提供することを、
その目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のバッテリ
電圧検出装置は、バッテリ消費系に併設される。バッテ
リ消費系は、駆動用バッテリと、この駆動用バッテリか
ら電力を供給して動作するモータドライバと、このモー
タドライバの入力段に装備され駆動用バッテリからの供
給電力を蓄電するコンデンサと、駆動用バッテリからモ
ータドライバへの電力供給を入切するスイッチ部とを備
える。このうち、スイッチ部は、駆動用バッテリとモー
タドライバとを所定の抵抗器を介して接続する一次スイ
ッチと、駆動用バッテリとモータドライバとを直接に接
続する二次スイッチとを並列に備える。一方、このバッ
テリ消費系に併設されるバッテリ電圧検出装置は、駆動
用バッテリの正極及び負極にそれぞれ接続される検出端
子と、この検出端子の出力を消費しつつ当該検出端子間
の電位差を検出する電圧検出回路とを備える。このうち
特に、検出端子を、モータドライバの入力段とスイッチ
部との間に接続した、という構成を採っている。

【００１３】本発明では、一次スイッチが接続される
と、コンデンサの蓄電が開始され当該コンデンサの端子
間電圧が電圧検出回路において検出される。次に、二次
スイッチが接続されると、モータドライバが駆動用バッ
テリに直接接続されると共に、電圧検出回路では、駆動
用バッテリの端子間電圧が検出される。また、一次スイ
ッチ及び二次スイッチが共に開放されると、モータドラ
イバのみならず電圧検出回路も駆動用バッテリから切り
放され、これと共に、モータドライバのコンデンサに蓄
電されていた電力が電圧検出回路において消費される。

【００１４】請求項２記載の発明では、電圧検出回路
は、検出端子間の電位差を周波数に変換するＶ−Ｆコン
バータと、このＶ−Ｆコンバータの出力を外部のコント
ローラに入力するフォトカプラとを備える、という構成
を採っている。

【００１５】本発明では、電圧検出回路に入力された検
出端子間の電位差は、Ｖ−Ｆコンバータにおいて周波数
変換され、その後フォトカプラにおいて光信号から非接
触でアナログパルス信号に変換され、コントローラに入
力される。

【００１６】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すバッテリ電圧検出装置は、バッ
テリ消費系に併設されている。バッテリ消費系は、駆動
用バッテリＢと、この駆動用バッテリＢから電力を供給
して動作するモータドライバ９１と、このモータドライ
バ９１の入力段に装備され駆動用バッテリＢからの供給
電力を蓄電するコンデンサ９２と、駆動用バッテリ９２
からモータドライバ９１への電力供給を入切するスイッ
チ部９とを備える。このうち、スイッチ部９は、駆動用
バッテリＢとモータドライバ９１とを所定の抵抗器を介
して接続する一次スイッチとしてのリレー９４と、駆動
用バッテリＢとモータドライバ９１とを直接に接続する
二次スイッチとしてのコンタクタ９３とを並列に備えて
いる。一方、このバッテリ消費系に併設されるバッテリ
電圧検出装置は、駆動用バッテリＢの正極及び負極にそ
れぞれ接続される検出端子１，２と、この検出端子１，
２の出力を消費しつつ当該検出端子間の電位差を検出す
る電圧検出回路３とを備えている。このうち、検出端子
１，２は、モータドライバ９１の入力段とスイッチ部９
との間に接続されている。

【００１９】本実施形態において、電圧検出回路３は、
図５に示した電圧検出回路７２と同様に、検出端子１，
２間の電位差を周波数に変換するＶ−Ｆコンバータと、
このＶ−Ｆコンバータの出力をコントローラ４に入力す
るフォトカプラとを備えている。このうち、Ｖ−Ｆコン
バータとしてＮＪＭ４１５１というＩＣを用いたとこ
ろ、電圧検出回路３の回路構成を単純化することができ
た。

【００２０】また、電圧検出回路３は、コントローラ４
に接続されるが、コントローラ４の入力段に設けられた
Ａ／Ｄ変換器４ａの量子化ビット数は１６ビット以上で
あることが望ましい。駆動用バッテリＢの出力電圧の変
化は、最大電圧の４０％程度に過ぎないので、例えばバ
ッテリＢの最大電圧が３００Ｖのとき、量子化ビット数
が８ビットであればコントローラ４ではバッテリＢの出
力電圧変化を約１．４Ｖ単位でしか検出できないが、１
６ビットであれば０．１Ｖ単位で電圧変化を検出するこ
とができる。このため、コントローラ４において、駆動
用バッテリＢのバッテリ残量に応じた制御を高精度で行
うことが可能となる。

【００２１】次に、本実施形態の全体動作を図１に基づ
いて説明する。

【００２２】リレー９４をオンすると、モータドライバ
９１の大容量コンデンサ９２が通電され、電荷の蓄積が
開始される（プレチャージ）。このとき、大容量コンデ
ンサ９２の端子間電圧は検出端子１，２を介し電圧検出
回路３に入力される。電圧検出回路３は、検出端子１，
２から取得した電位差をＶ−Ｆコンバータを通して周波
数変換し、当該周波数信号をもってフォトカプラを駆動
する。フォトカプラからは検出端子間の電位差に応じた
アナログパルス信号が出力され、コントローラ４に入力
される。コントローラ４は、受信した信号をＡ／Ｄ変換
器４ａを通してデジタル信号に変換した後、この信号に
基づいて検出端子１，２の端子間電圧を算出する。そし
て、算出した端子間電圧に応じて各種の制御を行う。

【００２３】例えば、コントローラ４は、大容量コンデ
ンサ９２の充電が進み、当該コンデンサ９２の端子間電
圧が予め設定された一定電圧に達したと判断すると、制
御信号を出力しコンタクタ９３を接続する。これによ
り、駆動用バッテリＢとモータドライバとが抵抗器を介
在することなく接続され、検出端子１，２から電圧検出
回路３に駆動用バッテリＢの端子間電圧が入力される。
この情報は、上述と同様にコントローラ４に入力され
る。駆動用バッテリＢの端子間電圧の情報を得たコント
ローラ４は、当該バッテリ電圧（バッテリ残量）の電圧
計への表示やバッテリ電圧に基づいた警告制御及び省電
力制御などを実行する。

【００２４】次に、コンタクタ９３及びリレー９４の接
点を開放すると、駆動用バッテリＢは、検出端子１，２
及びモータドライバ９１から切断される。このとき、モ
ータドライバ９１の大容量コンデンサ９２に蓄積されて
いた電力は、検出端子１，２を経由して電圧検出回路３
に流れ当該電圧検出回路３において消費される。

【００２５】このように、本実施形態によれば、電圧検
出回路３の検出端子１，２をバッテリ消費系のモータド
ライバ９１とスイッチ部９との間に接続したので、駆動
用バッテリＢの電圧検出に加え、プレチャージ中にモー
タドライバ９１の大容量コンデンサ９２がどのくらい蓄
電されたかを精度良く検出することができ、コンデンサ
の充電量に応じてコンタクタ９３の接続タイミングを制
御することが可能となる。また、スイッチ部９の開放後
は、大容量コンデンサ９２に蓄電されている電力を電圧
検出回路３において消費できるので、大容量コンデンサ
９２のために独立した放電回路を併設する必要がなく、
装置のコスト低減を図ることができる。更に、モータド
ライバ９１を駆動用バッテリＢから切り放すためにスイ
ッチ部９を開放すると、電圧検出回路３もバッテリＢか
ら同時に切り放されるので、従来のように駆動用バッテ
リと電圧検出回路とを切り放すためのスイッチを別途設
ける必要がなく、この点でも装置のコスト低減を図るこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、電圧検出回路の検出端子をバッ
テリ消費系のモータドライバとスイッチ部との間に接続
したので、駆動用バッテリの電圧検出に加え、プレチャ
ージ中にモータドライバのコンデンサがどのくらい蓄電
されたかを精度良く検出することができ、コンデンサの
充電量に応じて二次スイッチの接続タイミングを制御す
ることが可能となる。また、スイッチ部の開放後は、コ
ンデンサに蓄電されている電力を電圧検出回路において
消費できるので、モータドライバのコンデンサのために
独立した放電回路を併設する必要がなく、装置のコスト
低減を図ることができる。更に、モータドライバを駆動
用バッテリから切り放すためにスイッチ部を開放する
と、電圧検出回路もバッテリから同時に切り放されるの
で、駆動用バッテリと電圧検出回路とを切り放すための
スイッチを別途設ける必要がなく、この点でも装置のコ
スト低減を図ることができる、という従来にない優れた
バッテリ電圧検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】第１の従来例を示すブロック図である。

【図３】第２の従来例を示すブロック図である。

【図４】第３の従来例を示すブロック図である。

【図５】第３の従来例における電圧検出回路の構成を示
すブロック図である。

【図６】第３の従来例における電圧検出回路の接続形態
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，２ 検出端子 ３ 電圧検出回路 ４ コントローラ ４ａ Ａ／Ｄ変換器 ９ スイッチ部 Ｂ 駆動用バッテリ ９１ モータドライバ ９２ 大容量コンデンサ（コンデンサ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用バッテリと、この駆動用バッテリ
   から電力を供給して動作するモータドライバと、このモ
   ータドライバの入力段に装備され前記駆動用バッテリか
   らの供給電力を蓄電するコンデンサと、前記駆動用バッ
   テリから前記モータドライバへの電力供給を入切するス
   イッチ部とを備え、このスイッチ部が、前記駆動用バッ
   テリと前記モータドライバとを所定の抵抗器を介して接
   続する一次スイッチと、前記駆動用バッテリと前記モー
   タドライバとを直接に接続する二次スイッチとを並列に
   備えているバッテリ消費系に併設され、 前記駆動用バッテリの正極及び負極にそれぞれ接続され
   る検出端子と、この検出端子の出力を消費しつつ当該検
   出端子間の電位差を検出する電圧検出回路とを備えたバ
   ッテリ電圧検出装置において、 前記検出端子を、前記モータドライバの入力段と前記ス
   イッチ部との間に接続したことを特徴とするバッテリ電
   圧検出装置。
2. 【請求項２】 前記電圧検出回路は、前記検出端子間の
   電位差を周波数に変換するＶ−Ｆコンバータと、このＶ
   −Ｆコンバータの出力を外部のコントローラに入力する
   フォトカプラとを備えていることを特徴とした請求項１
   記載のバッテリ電圧検出装置。