CN110167776B - 电池单元及电源系统 - Google Patents

Abstract

电池单元(U)应用于车辆，所述车辆包括：发动机；旋转电机(16)，所述旋转电机(16)与发动机的输出轴驱动连结，具有发电以及动力运行驱动的各功能；以及第一蓄电池(11)和第二蓄电池(12)，所述第一蓄电池(11)和第二蓄电池(12)与旋转电机并联连接，所述电池单元(U)具有第二蓄电池，与第一蓄电池和旋转电机连接。电池单元包括：供第一蓄电池连接的第一端子(T1)；供旋转电机连接的第二端子(T2)；第一开闭部(SW1)，所述第一开闭部(SW1)断开或者闭合将第一端子和第二端子连接的第一电气路径(L1)；以及第二开闭部(SW2)，所述第二开闭部(SW2)断开或者闭合第二电气路径(L2)，所述第二电气路径(L2)将第一电气路径中比第一开闭部更靠第二端子侧的连接点(N1)和第二蓄电池连接。第二开闭部的允许通电电流比第一开闭部的大，从第二蓄电池向旋转电机供电时的最大允许电流比从第一蓄电池向旋转电机供电时的最大允许电流大。

Description

电池单元及电源系统

相关申请的援引

本申请以2016年12月14日申请的日本专利申请号2016-242674号为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及一种应用于车辆等的电池单元以及电源系统。

背景技术

以往，提出了各种方案的技术，在具有蓄电池以及兼具电动机和发电机的功能的旋转电机(例如ISG)的电源系统中，使蓄电池的充电放电的控制优化。

例如，在专利文献1中，记载了具有与ISG并联连接的铅蓄电池以及锂离子蓄电池的电源系统。在上述电源系统中，在ISG与铅蓄电池之间的通电路径设置第一开关，在ISG与锂离子蓄电池之间的通电路径设置第二开关。此外，根据各蓄电池的状态对各开关进行接通断开控制，从而对从各蓄电池向ISG的供电、从ISG向各蓄电池的充电进行控制。在上述情况下，从各蓄电池向ISG供电，从而能向发动机输出轴施加动力(例如电动机辅助等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015-154618号公报

发明内容

另外，在上述电源系统中，能分别进行从铅蓄电池向ISG的电力供给以及从锂离子蓄电池向ISG的电力供给，选择性地进行从某个蓄电池向ISG的电力供给。在上述情况下，认为在由铅蓄电池的电力使ISG驱动时以及由锂离子蓄电池的电力使ISG驱动时，ISG驱动的请求不同。但是，在现有的结构中，没有对将与ISG并联连接的各蓄电池合适地区分使用这点进行探讨，还存在改善的空间。例如，在欲增大ISG的电动机辅助量的情况下，认为会增大向ISG的通电电流，但存在过多的电流流过设置于各通电路径的开关的可能性，可能发生开关故障等不良情况。

本发明基于上述情况而作，其主要目的在于，提供一种电池单元以及电源系统，考虑在向旋转电机供电的过程中对蓄电池的区分使用并且能实现系统的优化。

在第一个方式中，一种电池单元，上述电池单元应用于车辆，

上述车辆包括：发动机；旋转电机，上述旋转电机与上述发动机的输出轴驱动连结，具有发电以及动力运行驱动的各功能；以及第一蓄电池和第二蓄电池，上述第一蓄电池和第二蓄电池与上述旋转电机并联连接，上述电池单元具有上述各蓄电池中的上述第二蓄电池，分别与上述第一蓄电池和上述旋转电机连接，上述电池单元的特征在于，

包括：供上述第一蓄电池连接的第一端子；

供上述旋转电机连接的第二端子；

第一开闭部，上述第一开闭部设置于将上述第一端子和上述第二端子连接的第一电气路径，断开或者接通上述第一电气路径；以及；

第二开闭部，上述第二开闭部设置于第二电气路径，将上述第二电气路径断开或者接通，上述第二电气路径将上述第一电气路径中比上述第一开闭部更靠上述第二端子侧的连接点和上述第二蓄电池连接，

上述第二开闭部的允许通电电流比上述第一开闭部的允许通电电流大，从上述第二蓄电池向上述旋转电机供电时的最大允许电流比从上述第一蓄电池向上述旋转电机供电时的最大允许电流大。

在所述车辆中，旋转电机通过电池单元与第一蓄电池连接，并且也与电池单元内的第二蓄电池连接。因此，通过从各蓄电池向旋转电机供电，从而能利用旋转电机的动力运行驱动来向发动机输出轴施加动力。在上述情况下，认为较为理想的是，例如根据旋转电机的驱动力等来区分使用各蓄电池。

关于这点，在上述结构中，第二开闭部的允许通电电流比第一开闭部的允许通电电流大，从第二蓄电池向旋转电机供电时的最大允许电流比从第一蓄电池向旋转电机供电时的最大允许电流大。在上述情况下，在向旋转电机供电的过程中，能使流过第二电气路径的电流比流过第一电气路径的电流大，例如能根据旋转电机的驱动力来区分使用各蓄电池。此外，由于是仅增大第一开闭部和第二开闭部中的一方，因此，考虑到优选将第二蓄电池的电力应用于旋转电机的动力运行驱动，即将第一蓄电池与第二蓄电池区分使用，作为系统能适当地设定各开闭部。

在第二个方式中，上述第一开闭部具有并联连接的多个开关，上述第二开闭部具有并联连接的多个开关，上述第二开闭部中的上述多个开关的并联数比上述第一开闭部中的上述多个开关的并联数多。

在上述结构中，使第二开闭部中的多个开关的并联数比第一开闭部中的多个开关的并联数多。在上述情况下，第二开闭部的并联数比第一开闭部的并联数多，从而使第二开闭部的允许通电电流比第一开闭部的大。由此，不增大例如现有的电源系统中的第二开闭部的开关本身的允许通电电流，就能增大第二开闭部的允许通电电流，从而能容易构建电池单元。

在第三个方式中，具有控制部，上述控制部对上述第一开闭部和上述第二开闭部的打开关闭进行控制，上述控制部在通过上述旋转电机进行发动机起动时，闭合上述第一开闭部且断开上述第二开闭部，从上述第一蓄电池向上述旋转电机供电，在利用上述旋转电机向上述输出轴施加行驶用动力时，断开上述第一开闭部且闭合上述第二开闭部，从上述第二蓄电池向上述旋转电机供电。

作为使旋转电机动力运行驱动的情况，存在例如发动机起动时、施加行驶用动力时(电动机辅助等)。认为起动发动机时需要大致确定的转矩，与此相对，施加电动机辅助等行驶用动力的情况下，根据情况不同所需的转矩大小不同，例如存在需要向发动机输出轴施加比起动发动机时大的动力的情况。

关于这点，在上述结构中，在利用旋转电机使发动机起动时，从第一蓄电池向旋转电机供电，在施加行驶用动力时，从第二蓄电池向旋转电机供电。在上述情况下，在施加行驶用动力时从第二蓄电池向旋转电机供电，从而能使比例如起动发动机时大的电流流动。由此，能实现更大范围地应对车辆的转矩请求的结构。

在第四个方式中，上述控制部在上述发动机的燃烧停止的状态下，断开上述第一开闭部且闭合上述第二开闭部，施加上述行驶用动力。

对于在发动机的燃烧停止的状态下，从旋转电机施加行驶用动力从而使车辆行驶的情况，需要向发动机输出轴施加更大的动力。在上述结构中，在上述状态下断开第一开闭部且闭合第二开闭部，从而从第二蓄电池向旋转电机供电。在上述情况下，能增大从第二蓄电池向旋转电机的通电电流，从而与从第一蓄电池向旋转电机供电的情况相比，能向发动机输出轴施加更大的动力。由此，能实现不需要发动机燃烧的EV行驶。

作为电源系统，也可以具有以下结构。即，在第五个方式中，一种电源系统，应用于具有发动机的车辆，上述电源系统包括：旋转电机，上述旋转电机与上述发动机的输出轴驱动连结，具有发电以及动力运行驱动的各功能；以及第一蓄电池和第二蓄电池，上述第一蓄电池和第二蓄电池分别与上述旋转电机彼此并联连接，上述电源系统可以分别从上述第一蓄电池和上述第二蓄电池向上述旋转电机供电，包括：第一开闭部，上述第一开闭部设置于连接上述旋转电机和上述第一蓄电池的第一电气路径，将上述第一电气路径断开或者闭合；以及第二开闭部，上述第二开闭部设置于连接上述旋转电机和上述第二蓄电池的第二电气路径，将上述第二电气路径断开或者闭合，上述第二开闭部的允许通电电流比上述第一开闭部的允许通电电流大，从上述第二蓄电池向上述旋转电机供电时的最大允许电流比从上述第一蓄电池向上述旋转电机供电时的最大允许电流大。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是表示第一实施方式的电源系统的电路图。

图2是表示通过ISG进行发动机起动时的通电状态的图。

图3是表示通过ISG施加行驶用动力时的通电状态的图。

图4是表示第一实施方式中的方式的时序图。

图5是表示第一实施方式的变形例的电池单元的电路图。

图6是用于对开关的驱动信号的诊断进行说明的图。

图7是用于使旁通开关驱动的逻辑电路的构成图。

图8是表示在基板组装于蓄电池的状态下的配线状态的图。

图9是对用于保护IC的方法进行说明的图。

图10是对用于保护IC的方法进行说明的图。

图11是对用于保护IC的方法进行说明的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，基于附图，对将本发明具体化的实施方式进行说明。在本实施方式中，具体化为这样一种车载电源系统，在将发动机(内燃机)作为驱动源而进行行驶的车辆中，该车载电源系统向该车辆的各种设备供给电力。

如图1所示，本电源系统是具有作为第一蓄电池的铅蓄电池11和作为第二蓄电池的锂离子蓄电池12的双电源系统。对于各个蓄电池11、12，连接有作为发电机和电动机起作用的ISG16(Integrated Starter Generator：集成起动发电机)。在ISG16作为发电机起作用的情况下，可以向各蓄电池11、12充电，在从各蓄电池11、12向ISG16供电的情况下，ISG16作为电动机而起作用。此外，能从各蓄电池11、12向起动器13、各种电负载14、15、17供电。在本电源系统中，铅蓄电池11和锂离子蓄电池12与ISG16并联连接，并且铅蓄电池11和锂离子蓄电池12与电负载15并联连接。

铅蓄电池11是众所周知的通用蓄电池。与此相对，锂离子蓄电池12是与铅蓄电池11相比，充电放电的电力损失少、输出密度及能量密度高的高密度蓄电池。锂离子蓄电池12可以是与铅蓄电池11相比，充电放电时的能量效率高的蓄电池。此外，锂离子蓄电池12构成为分别具有多个单电池的电池组。上述各蓄电池11、12的额定电压均相同，例如为12V。

省略图示的具体说明，锂离子蓄电池12收容于收容壳体而构成为基板一体的电池单元U。电池单元U具有输出端子T1、T2、T3、T0，其中，铅蓄电池11、起动器13及电负载14与输出端子T1、T0连接，ISG16和电负载17与输出端子T2连接，电负载15与输出端子T3连接。

各电负载14、15、17是对于从各蓄电池11、12供给的供给电力的电压有不同要求的负载。其中，电负载15中包括定电压要求负载，该定电压要求负载要求供给电力的电压恒定或者至少在规定范围内进行变动即稳定。与此相对，电负载14、17是定电压要求负载以外的、一般的电负载。电负载15也称作被保护负载。此外，也可以说电负载15是不允许电源故障的负载，电负载14、17是相比电负载15，允许电源故障的负载。

作为定电压要求负载即电负载15的具体例，可以举出导航装置、音响装置、仪表装置、发动机ECU等各种ECU。在上述情况下，通过抑制供给电力的电压变动，在上述各装置中，能抑制发生不必要的复位等，从而能实现稳定动作。作为电负载15，可以包括电动转向装置、制动装置等行驶类致动器。此外，作为电负载14、17的具体例，可以举出座椅加热器、后窗的除霜用加热器、头灯、前窗雨刮器、空调装置的送风风扇等。

ISG16的旋转轴通过皮带等与未图示的发动机输出轴驱动连结，通过发动机输出轴的旋转，ISG16的旋转轴旋转。即，ISG16通过发动机输出轴、车轴的旋转而进行发电(再生发电)。

接着，对电池单元U的电气结构进行说明。如图1所示，在电池单元U中，作为单元内电气路径而设置有：将各输出端子T1、T2连接的通电路径L1以及将通电路径L1上的连接点N1和锂离子蓄电池12连接的通电路径L2。其中，在通电路径L1设置有第一开关组SW1，在通电路径L2设置有第二开关组SW2。另外，关于将铅蓄电池11和锂离子蓄电池12连接的电气路径，在比连接点N1更靠铅蓄电池11侧设置有第一开关组SW1，在比连接点N1更靠锂离子蓄电池12侧设置有第二开关组SW2。第一开关组SW1和第二开关组SW2均具有多个MOSFET(半导体开关)。

在此，对各开关组SW1、SW2的结构进行说明。在第一开关组SW1中，以寄生二极管的朝向彼此反向的方式串联连接有半导体开关。在上述情况下，使寄生二极管的阴极朝向输出端子T1侧地将两个半导体开关Sa1、Sa2并联连接，使寄生二极管的阴极朝向输出端子T2侧地将两个半导体开关Sa3、Sa4并联连接。也就是说，半导体开关Sa1、Sa2与半导体开关Sa3、Sa4以寄生二极管阳极彼此连接的方式连接。

第二开关组SW2除了半导体开关的数量以外，基本结构与第一开关组SW1相同。具体地，在第二开关组SW2中，以寄生二极管的朝向彼此反向的方式串联连接有半导体开关。在上述情况下，以寄生二极管的阴极朝向连接点N1侧的方式，并联连接有三个半导体开关Sb1、Sb2、Sb3，以寄生二极管的阴极朝向锂离子蓄电池12侧的方式，并联连接有三个半导体开关Sb4、Sb5、Sb6。也就是说，半导体开关Sb1、Sb2、Sb3与半导体开关Sb4、Sb5、Sb6以寄生二极管阳极彼此连接的方式连接。

如上述那样构成各开关组SW1、SW2，从而例如在第一开关组SW1处于断开(打开)状态的情况下，也就是在半导体开关Sa1～Sa4处于断开状态的情况下，电流经由寄生二极管的流动被完全切断。也就是说，能避免从铅蓄电池11向锂离子蓄电池12侧意外地放电以及从锂离子蓄电池12侧向铅蓄电池11意外地充电。

另外，也可以将第一开关组SW1中的半导体开关的寄生二极管的朝向彼此改变，使寄生二极管彼此以阴极连接。具体地，以寄生二极管的阳极朝向输出端子T1侧的方式并联连接有两个半导体开关Sa1、Sa2，以寄生二极管的阳极朝向输出端子T2侧的方式，并联连接有两个半导体开关Sa3、Sa4。另外，第二开关组SW2也是同样的。

此外，作为半导体开关，代替MOSFET，也可以采用IGBT、双极晶体管等。在使用IGBT、双极晶体管的情况下，代替上述寄生二极管，在各半导体开关分别并联连接二极管。

此外，在通电路径L1中的输出端子T1与第一开关组SW1之间的连接点N2连接有分支路径L3的一端，并且在通电路径L2中的锂离子蓄电池12与第二开关组SW2之间的连接点N4连接有分支路径L4的一端，上述分支路径L3、L4的另一端彼此在中间点N3连接。此外，中间点N3和输出端子T3由通电路径L5连接。在分支路径L3、L4，分别设置有第三开关组SW3、第四开关组SW4。开关组SW3、SW4各自由MOSFET等半导体开关构成。此外，经由各路径L3～L5，能从各蓄电池11、12分别向电负载15供电。

在电池单元U，设置有不经由单元内的开关组SW1～SW4而能将铅蓄电池11与电负载15连接的旁通路径L0、L6。具体而言，在电池单元U中，设置有将输出端子T0和通电路径L1上的连接点N1连接的旁通路径L0，并且设置有将连接点N1和输出端子T3连接的旁通路径L6。此外，在旁通路径L0上，设置有旁通开关21，在旁通路径L6上，设置有旁通开关22。各旁通开关21、22例如是常闭式的继电器开关。

通过将旁通开关21闭合，从而即使第一开关组SW1断开(打开)，也将铅蓄电池11与电负载15电连接。此外，通过将两方的旁通开关21、22闭合，从而即使开关组SW1～SW4全部断开(打开)，也将铅蓄电池11与电负载15电连接。例如，在车辆的电源开关(点火开关)处于断开状态下，通过旁通开关21、22向电负载15供给暗电流。另外，也可以将旁通路径L0和旁通开关21设置于电池单元U之外。

电池单元U包括对各开关组SW1～SW4以及旁通开关21、22的接通断开(打开关闭)进行控制的控制装置50。控制装置50由包括CPU、ROM、RAM、输入输出接口等的微型计算机而构成。在控制装置50连接有电池单元U以外的ECU100。也就是说，上述控制装置50和ECU100通过CAN等通信网络连接并可以相互通信，使存储于控制装置50和ECU100的各种数据可以相互共用。

ECU100执行发动机的怠速停止控制。怠速停止控制简单来讲是，当规定的自动停止条件成立时，停止发动机的燃烧，然后，当规定的再起动条件成立时，使发动机再次起动。在上述情况下，自动停止条件例如包括：本车辆的车速处于发动机自动停止速度范围(例如，车速≤10km/h)，且油门操作解除或者执行制动操作。此外，作为再起动条件，例如包括：油门操作开始、制动操作解除。

控制装置50基于各蓄电池11、12的蓄电状态、来自上位控制装置即ECU100的指令值，对各开关组SW1～SW4的接通断开进行控制。藉此，选择性地使用铅蓄电池11和锂离子蓄电池12来进行充电放电。在铅蓄电池11的通电路径，连接有对铅蓄电池11的电池电压Vb进行检测的电压传感器(未图示)，在锂离子蓄电池12的通电路径，连接有对锂离子蓄电池12的电池电压Vb进行检测的电压传感器(未图示)。例如，控制装置50对锂离子蓄电池12的SOC(残余容量：State Of Charge)进行计算，对向锂离子蓄电池12的充电量和放电量进行控制以将上述SOC保持在规定的使用范围内。另外，在本实施方式中，控制装置50相当于“控制部”。

在以上那样构成的本电源系统中，能从铅蓄电池11和锂离子蓄电池12中的至少一方向ISG16供给电力。在向ISG16供电的情况下，ISG16动力运行驱动，该动力被施加于发动机旋转轴。在此，为了利用ISG16施加更大的动力，需要增大从蓄电池向ISG16的通电电流。在上述情况下，考虑例如增大来自电池单元内的锂离子蓄电池12的通电电流。然而，若增大锂离子蓄电池12的通电电流，则存在过多的电流流过设置于通电路径L2的第二开关组SW2的可能性。因此，存在第二开关组SW2发生损坏的可能性。

因此，在本实施方式中，使第二开关组SW2的允许通电电流比第一开关组SW1的大，使从锂离子蓄电池12向ISG16供电时的最大允许电流比从铅蓄电池11向ISG16供电时的最大允许电流大。也就是说，构成为即使在来自锂离子蓄电池12的通电电流增大了的情况下，也能经得住较大通电电流而第二开关组SW2不会发生损坏。

作为具体的结构，第二开关组SW2中的半导体开关的并联数比第一开关组SW1中的半导体开关的并联数多。采用图1进行说明，相对于第二开关组SW2是三个半导体开关分别并联连接而成的，第一开关组SW1是两个半导体开关分别并联连接而成的。也就是说，第二开关组SW2中的半导体开关的并联数是三，比第一开关组SW1中的半导体开关的并联数二多。

这样，使第二开关组SW2中的半导体开关的并联数比第一开关组SW1中的半导体开关的并联数多，从而使第二开关组SW2的允许通电电流比第一开关组SW1的大。在本实施方式中，构成为，例如在定常电流下第一开关组SW1能经得住大约170A的通电，第二开关组SW2能经得住大约250A的通电。另外，开关组SW1、SW2的各半导体开关采用相同的结构。

此外，第一开关组SW1的半导体开关的并联数和第二开关组SW2的半导体开关的并联数并不局限于图1的实施方式，可以在两者的大小关系成立的范围内进行适当变更。例如，也可以设第二开关组SW2的半导体开关的并联数为四，设第一开关组SW1的半导体开关的并联数为三。此外，还可以设第二开关组SW2的半导体开关的并联数为四，设第一开关组SW1的半导体开关的并联数为二。

通过上述这样的本电源系统，从锂离子蓄电池12向ISG16供电的情况下，与从铅蓄电池11向ISG16供电的情况相比，能向发动机输出轴施加更大的动力。也就是说，能根据车辆请求的动力的大小(请求转矩)区分使用各蓄电池11、12。具体地，能实现以下这样的控制，在需要由ISG16提供规定以上的动力的情况下，从锂离子蓄电池12向ISG16供电，在需要小于规定的驱动力的情况下，从铅蓄电池11向ISG16供电

在本实施方式中，控制装置50在通过ISG16使发动机起动的情况下，从铅蓄电池11向ISG16供电，在利用ISG16施加行驶用动力的情况下，从锂离子蓄电池12向ISG16供电。在此，采用图2、图3，对各状况下的控制装置50的各开关组SW1～SW4的接通断开控制进行说明。

在图2中示出了，通过ISG16使发动机起动时的各开关组SW1～SW4的接通断开控制以及随之的电源系统的通电状态。在本实施方式中，构成为，起动发动机时使ISG16驱动，来完成发动机起动。也就是说，若产生了发动机起动请求，则控制装置50进行开关控制以驱动ISG16。在上述情况下，控制装置50闭合(接通)第一开关组SW1并打开(断开)第二开关组SW2。由此，经由第一开关组SW1从铅蓄电池11向ISG16供电。另外，可以是当起动发动机时使起动器13与ISG16一起驱动的结构，在上述情况下，从铅蓄电池11向起动器13供电。

此外，在起动发动机时，从锂离子蓄电池12向电负载15供电。即，控制装置50使第三开关组SW3打开(断开)并且使第四开关组SW4闭合(接通)。由此，经由第四开关组SW4从锂离子蓄电池12向电负载15供电。

这样，当起动发动机时，由于向各起动装置(起动器13和ISG16)的通电路径L1与向电负载15的通电路径L3、L5分开，因此，不会受到随着各起动装置的驱动而产生的电压变动的影响，能稳定地向电负载15供电。

在图3中示出了，通过ISG16施加行驶用动力时的各开关组SW1～SW4的接通断开控制以及随之的电源系统的通电状态。另外，考虑到图3的施加行驶用动力时向发动机输出轴会施加比图2的起动发动机时更大的动力。当生成用于施加行驶用动力的ISG驱动指令后，控制装置50进行开关控制以使ISG16驱动。在上述情况下，控制装置50打开(断开)第一开关组SW1并闭合(接通)第二开关组SW2。由此，经由第二开关组SW2从锂离子蓄电池12向ISG16供电。

此外，在施加行驶用动力时，从铅蓄电池11向电负载15供电。即，控制装置50使第三开关组SW3闭合(接通)并且使第四开关组SW4打开(断开)。由此，经由第三开关组SW3从铅蓄电池11向电负载15供电。

这样，考虑到在施加行驶用动力的情况下，请求比起动发动机时大的动力，在该情况下经由第二开关组SW2从锂离子蓄电池12进行供电，从而能向发动机输出轴施加更大的动力。此外，在上述情况下，从铅蓄电池11向电负载15供电，从而能减轻锂离子蓄电池12的负担。

此外，控制装置50即使在发动机的燃烧停止的状态下，通过ISG16施加行驶用动力从而使车辆行驶的所谓EV行驶时，也进行与图3相同的开关控制。在上述情况下，由于在通过ISG16进行EV行驶时，需要向发动机输出轴施加比通过ISG16使发动机起动时更大的动力，因此，经由允许通电电流更大的第二开关组SW2，从锂离子蓄电池12向ISG16供电。

另外，作为EV行驶，可以例举EV爬行行驶(日文：EVクリープ走行)。EV爬行行驶是车辆油门断开时的低速行驶，EV爬行行驶时的车速是大约10km/h。

接着，使用图4的时序图，对图2、图3所示的开关控制进行说明。在图4中，示出了在发动机的自动停止过程中发动机再起动，然后，转移为EV爬行行驶的状况。

t11时刻之前是发动机自动停止的状态。另外，在图4中，在上述状态下第一开关组SW1接通，第四开关组SW4接通。也就是说，在发动机自动停止过程中从铅蓄电池11向电负载17供电，从锂离子蓄电池12向电负载15供电。另外，也可以对发动机自动停止过程中的开关控制进行适当改变。

在t11时刻，若驾驶者解除制动操作而产生发动机的再起动请求，则生成ISG驱动指令，通过控制装置50执行开关控制。具体地，向第一开关组SW1、第四开关组SW4发送接通指令，使第一开关组SW1闭合从而从铅蓄电池11向ISG16供电，使第四开关组SW4闭合从而从锂离子蓄电池12向电负载15供电。

然后，在t12时刻，当发动机转速达到规定以上而完成发动机的再起动时，以没有油门操作为条件而执行EV爬行行驶。此时，向第一开关组SW1、第四开关组SW4发送断开指令，向第二开关组SW2、第三开关组SW3发送接通指令。其结果是，第二开关组SW2闭合而从锂离子蓄电池12向ISG16供电，第三开关组SW3闭合而从铅蓄电池11向电负载15供电。

根据以上详述的本实施方式，能够得到以下优异的效果。

认为，较为理想的是在铅蓄电池11和锂离子蓄电池12连接有ISG16的结构中，例如根据ISG16的驱动力等区分使用各蓄电池11、12。考虑到这点，第二开关组SW2是允许通电电流比第一开关组SW1的允许通电电流大的开关组，使从锂离子蓄电池12向ISG16供电时的最大允许电流比从铅蓄电池11向ISG16供电时的最大允许电流大。在上述情况下，在向ISG16供电的过程中，能使流过通电路径L2的电流比流过通电路径L1的电流大，例如能根据ISG16的驱动力来区分使用各蓄电池11、12。此外，由于是仅增大第一开关组SW1和第二开关组SW2中的一方，因此，考虑到较为理想的是将锂离子蓄电池12的电力应用于ISG16的动力运行驱动，即将铅蓄电池11与锂离子蓄电池12区分使用，从而作为系统能适当地设定各开关组。

作为第二开关组SW2的构成，是在多个半导体开关Sb1～Sb6中，Sb1～Sb3与Sb4～Sb6彼此并联连接的结构，因此，即使在从锂离子蓄电池12向ISG16供电过程中并联连接的多个开关中的某个发生了断开故障的情况下，也能防止ISG16立即发生电源故障的情况。

第二开关组SW2中的多个半导体开关Sb1～Sb6的并联数比第一开关组SW1中的多个半导体开关Sa1～Sa4的并联数多。在上述情况下，使第二开关组SW2的并联数比第一开关组SW1的并联数多，从而使第二开关组SW2的允许通电电流比第一开关组SW1的允许通电电流大。由此，不增大例如现有的电源系统中的第二开关组SW2的开关本身的允许通电电流(最大额定电流)，也能增大第二开关组SW2的允许通电电流，从而能容易构建电池单元U。

作为使ISG16动力运行驱动的情况，存在例如发动机起动时、施加行驶用动力时(电动机辅助等)。认为在起动发动机时需要大致确定的转矩，与此相对，在施加电动机辅助等行驶用动力的情况下，根据每次情况不同所需的转矩大小不同，例如与起动发动机时相比，需要向发动机输出轴施加更大的动力。考虑到这点，在通过ISG16使发动机起动时，从铅蓄电池11向ISG16供电，在施加行驶用动力时，从锂离子蓄电池12向ISG16供电。在上述情况下，在施加行驶用动力时从锂离子蓄电池12向ISG16供电，从而能使比例如起动发动机时大的电流流动。由此，能实现更大范围内地应对车辆的转矩请求的结构。

对于在发动机的燃烧停止的状态下，从ISG16施加行驶用动力从而使车辆行驶的情况，需要向发动机输出轴施加更大的动力。考虑到这点，在上述状态下使第一开关组SW1打开、使第二开关组SW2闭合，从而从锂离子蓄电池12向ISG16供电。在上述情况下，能增大从锂离子蓄电池12向ISG16的通电电流，与从铅蓄电池11向ISG16供电的情况相比，能向发动机输出轴施加更大的动力。由此，能实现不需要发动机燃烧的EV行驶。

(第一实施方式的变形例)

·在上述实施方式中，作为第一开关组SW1和第二开关组SW2，采用将并联连接的半导体开关以寄生二极管的朝向彼此相反的方式串联连接的结构，但也可以对其进行改变。例如，如图5所示，作为第一开关组SW1和第二开关组SW2，也可以采用将以寄生二极管的朝向彼此相反的方式串联连接的串联连接体并联连接的结构。具体地，第一开关组SW1构成为串联连接体31、32并联连接，第二开关组SW2构成为串联连接体41、42、43并联连接。

在图5的结构中，也构成为第二开关组SW2的允许通电电流比第一开关组SW1的允许通电电流大。即，第二开关组SW2中的半导体开关的并联数比第一开关组SW1中的半导体开关的并联数多。

·在上述实施方式中，第二开关组SW2的半导体开关的并联数比第一开关组SW1的半导体开关的并联数多，从而使第二开关组SW2的允许通电电流增大，但也可以利用并联数的差异之外的因素来增大允许通电电流。例如，作为第二开关组SW2的半导体开关，也可以采用最大额定电流比第一开关组SW1的半导体开关大的半导体开关。在上述情况下，例如也可以使第一开关组SW1的并联数与第二开关组SW2相同。

·在上述实施方式中，构成为在通过ISG16使发动机起动时与利用ISG16施加行驶用动力时区分使用各蓄电池11、12，但并不局限于此。例如，也可以构成为在利用ISG16施加行驶用动力时，根据从车辆请求的动力的大小(请求转矩)，区分使用各蓄电池11、12。例如，也可以在需要规定以上的电动机辅助的情况下，从锂离子蓄电池12供电，在小于规定的电动机辅助的情况下，从铅蓄电池11供电。此外，还可以考虑各蓄电池11、12的电池SOC等。

·在上述电源系统中，也可以是能利用铅蓄电池11的电力使ISG16进行电动机辅助，并且也能利用锂离子蓄电池12的电力使ISG16进行电动机辅助。例如，在允许锂离子蓄电池12的充电放电的状态下，利用锂离子蓄电池12的电力执行电动机辅助，并且在禁止锂离子蓄电池12的充电放电的状态下(第二开关组SW2打开的状态下)，代替锂离子蓄电池12，利用铅蓄电池11的电力执行电动机辅助。在上述情况下，考虑第二开关组SW2的允许通电电流比第一开关组SW1大的结构，最好是利用锂离子蓄电池12的电力使ISG驱动时的电动机转矩的允许上限比利用铅蓄电池11的电力使ISG驱动时的大。

·在上述实施方式中，是利用从锂离子蓄电池12向ISG16的供电而使车辆EV爬行行驶的方式，但也可以是利用来自锂离子蓄电池12的供电来执行EV爬行行驶以外的EV行驶。也就是说，也可以是根据油门操作量对从锂离子蓄电池12向ISG16的通电电流进行控制。

·在上述实施方式中，是作为蓄电池使用铅蓄电池11和锂离子蓄电池12的结构，但也可以对其进行改变。例如，代替锂离子蓄电池12，还可以采用除此以外的高密度蓄电池，例如镍-氢电池。除此以外，作为至少任一个蓄电池，还可以使用电容器。

(第二实施方式)

在上述第一实施方式中，是将电负载15作为被保护负载的结构，但在第二实施方式中，构成为电负载17中也包括被保护负载。另外，第二实施方式的电源系统与第一实施方式相同。

如上所述，控制装置50通过执行各开关组SW1～SW4的接通断开控制，从而对各蓄电池11、12的充电放电进行控制。例如，在从铅蓄电池11向电负载17供电的情况下，控制装置50向第一开关组SW1发送驱动信号。上述驱动信号被输出到设置于第一开关组SW1的开关驱动电路(未图示)，通过该开关驱动电路对第一开关组SW1的半导体开关的接通断开进行切换。在上述这样的接通断开控制中，需要基于控制装置50的驱动信号使各开关组正确动作。因此，适当执行对驱动信号是否正常地从控制装置50向各开关组发送的、驱动信号的诊断。

在此，在车辆的电源开关(点火开关)处于接通的状态下，控制装置50输出驱动信号，以使开关组SW1、SW2的至少任一个始终处于闭合(接通)，从而向电负载17(包括被保护负载)持续地进行电力供给。也就是说，作为控制方式，不存在开关组SW1、SW2同时打开(断开)的控制。因此，在开关组SW1、SW2的驱动信号均断开的情况下，认为控制装置50中发生了开关不能切换的异常。

此外，在上述这样的控制装置50中发生了异常的情况下，作为故障安全防护处理，使旁通开关21、22驱动。由此，持续向电负载17的供电，防止电负载17的电源故障。

在此，采用图6对本实施方式中的第一开关组SW1和第二开关组SW2的驱动信号的诊断进行说明。如上述所，作为第一开关组SW1和第二开关组SW2，分别采用将并联连接的半导体开关以寄生二极管的朝向彼此相反的方式串联连接的结构。在本实施方式的诊断中，在各开关组SW1、SW2中，选择寄生二极管的朝向彼此相反的任意一组半导体开关，对是否从控制装置50向该半导体开关发送有驱动信号进行检测。例如，在图6中，在第一开关组SW1中对半导体开关Sa2、Sa4的驱动信号进行检测，在第二开关组SW2中，对半导体开关Sb1、Sb6的驱动信号进行检测。

这样，在各开关组SW1、SW2中，对寄生二极管的朝向彼此相反的任意一组半导体开关的驱动信号进行检测。根据上述结构，在各开关组SW1、SW2中，不需要对所有半导体开关的驱动信号进行检测，因此，可以减少逻辑电路进而有助于基板的缩小。

在图7中，示出了用于确定本实施方式中的旁通开关21、22的接通断开的逻辑电路60。逻辑电路60具有：AND电路C1，上述AND电路C1输入第一开关组SW1中的以输出端子T1侧作为阴极的任一个半导体开关的驱动信号以及以输出端子T2侧作为阴极的任一个半导体开关的驱动信号；AND电路C2，上述AND电路C2输入第二开关组SW2中的以连接点N1侧作为阴极的任一个半导体开关的驱动信号以及以锂离子蓄电池12侧作为阴极的任一个半导体开关的驱动信号；OR电路C3，上述OR电路C3输入AND电路C1的输出信号以及AND电路C2的输出信号；以及AND电路C4，上述AND电路C4输入OR电路C3的输出信号以及旁通开关的驱动信号。此外，若从AND电路C4输出的信号为“1”，则断开旁通开关21、22，若为“0”则闭合旁通开关21、22。

另外，旁通开关21、22的驱动信号与各开关组SW1、SW2的接通断开无关，在点火开关接通的状态下输出“1”。

在逻辑电路60中，AND电路C1在第一开关组SW1中的二极管彼此相反朝向的半导体开关的驱动信号均为“1”的情况下输出“1”，在上述驱动信号的至少任一个为“0”的情况下输出“0”。同样地，AND电路C2在第二开关组SW2中的二极管彼此相反朝向的半导体开关的驱动信号均为“1”的情况下输出“1”，在上述驱动信号的至少任一个为“0”的情况下输出“0”。此外，OR电路C3仅在AND电路C1的输出信号为“0”且AND电路C2的输出信号为“0”的情况下，输出“0”。

在此，为了持续向电负载17供电，需要使第一开关组SW1和第二开关组SW2的至少任一个处于接通。也就是说，需要使AND电路C1的输出信号和AND电路C2的输出信号中的至少任一个为“1”，使OR电路C3的输出信号为“1”。因此，在OR电路C3的输出信号为“1”的情况下，可以看作处于正常地从控制装置50向各开关组SW1、SW2发送有驱动信号的状态，在该情况下旁通开关21、22断开。

另一方面，在第一开关组SW1和第二开关组SW2均处于断开的异常情况下，AND电路C1的输出信号和AND电路C2的输出信号均为“0”，OR电路C3的输出信号为“0”。也就是说，在上述情况下，OR电路C3的“0”的输出信号也称作故障信号。此外，若OR电路C3的输出信号为“0”，则AND电路C4的输出信号为“0”。因此，在异常时，作为故障安全防护处理，使旁通开关21、22闭合。

(变形例)

·在上述实施方式中，示出了图6所示的第一开关组SW1和第二开关组SW2中的诊断，但第一开关组SW1和第二开关组SW2的结构并不局限于此。例如，也可以分别改变各开关组的并联数。另外，即使在上述情况下，分别对二极管的朝向相反的任意一组的半导体开关的驱动信号进行检测即可。

·在上述实施方式中，示出了对第一开关组SW1和第二开关组SW2的驱动信号的诊断，但例如在第三开关组SW3和第四开关组SW4具有与SW1和SW2相同的并联连接的结构的情况下，能执行SW3和SW4的驱动信号的诊断。也就是说，存在使第三开关组SW3和第四开关组SW4均闭合(接通)从而持续向电负载15(包括被保护负载)进行供电的需要，考虑上述状况而能执行驱动信号的诊断。

(第三实施方式)

上述第一实施方式示出的电池单元U是将锂离子蓄电池12以及安装有控制装置50的基板70组装于壳体构建而成的。在图8中，示出了组装好锂离子蓄电池12和基板70的状态下的配线状态。另外，在制造电池单元U时，在将基板70组装于锂离子蓄电池12的正极和负极后安装保险丝71，上述保险丝71设置于锂离子蓄电池12的负极接地的通电路径。

基板70具有控制装置50，此外控制装置50具有监视电池用的IC72。此外，基板70具有端子部P1、P2、P3，其中，端子部P1与锂离子蓄电池12的正极连接，端子部P2与锂离子蓄电池12的负极连接。此外，端子部P3最终与接地连接，但在组装基板70时处于非连接状态。

对基板70的电气结构进行说明。如图8所示，在基板70中，作为基板内电气路径设置有通电路径L11以及通电路径L12，上述通电路径L11连接端子部P1、P3，上述通电路径L12经由IC72内部将通电路径L11上的连接点N11与端子部P2连接。其中，在通电路径L11中在比连接点N11更靠端子部P1侧设置有电容器73。此外，在通电路径L12上的IC72内部设置有二极管部74。二极管部74构成为两个二极管串联连接，端子部P2侧为阴极，连接点N11侧为阳极。另外，二极管部74是为了防止因意外产生的静电在IC72内通电导致IC72发生损坏而设置的。

在上述结构中，在组装基板70时，若在锂离子蓄电池12的正极和负极连接基板70的各端子部P1、P2，则从端子部P1向端子部P2发生突入电流。在上述情况下，突入电流经由电容器73而通过IC72内部的二极管部72流向锂离子蓄电池12的负极。此时，过多的电流在IC72内部流动，从而存在IC72发生损坏的可能性。

因此，在本实施方式中，在基板70设置保护元件，以避免在将基板70安装于锂离子蓄电池12时，过多的电流流过IC72内部。由此，防止IC72发生破损。

作为保护元件，具体地，构成为设置不经由(绕过)IC72内部的旁通路径L13并且在比该旁通路径L13设置电阻比二极管部74小的二极管部75。图9示出了上述结构中的突入电流的通电状态。旁通路径L13将通电路径L11的比连接点N11更靠端子部P3侧的连接点N12与通电路径L2中的处于IC72外部的端子部P2侧的连接点N13连接，以不经由IC72而将端子部P2与端子部P3连接。此外，在旁通路径L13上设置有电阻比二极管部74的电阻小的二极管部75。具体地，二极管部75由一个二极管构成。

根据上述结构，在组装基板70时发生的突入电流优先流向电阻比二极管部74的电阻小的二极管部75。也就是说，突入电流流过旁通路径L13，从而能防止过多的电流流过IC72的内部。

作为其它的保护方法，构成为在IC72外部的通电路径L12上设置限制电阻76。图10示出了上述结构中的突入电流的通电状态。在上述情况下，限制电阻76的电阻值设定成，使流过IC72内部的电流为IC72的允许电流以下。根据上述结构，尽管突入电流会流过IC72内部的二极管部74，但利用限制电阻76能将突入电流抑制为IC72的允许通电电流以下，因此，能防止IC72的破损。

此外，作为保护方法的其它结构，也可以构成为，上述旁通路径L13和二极管部75与限制电阻76组合的结构。在上述结构中，设置旁通路径L13，以将通电路径L12中限制电阻76与端子部P2之间的中间点与连接点N12连接。这样，通过各保护元件的组合，从而能进一步防止过多的电流流向IC72内部。

另一方面，锂离子蓄电池12构成为多个单体电池串联连接的电池组，上述情况中的IC72的保护元件一个示例如图11所示。

在上述情况下，锂离子蓄电池12由单体电池12a～12e构成，各单体电池12a～12e的正极和负极分别与基板70的端子部P1、P2a～P2e连接。在基板70上的IC72内部，分别设置有连接各端子部P2a～P2e与通电路径L12的通电路径，在各通电路径分别设置有应对静电用的二极管部(未图示)。也就是说，与图8相同，在组装基板70时，存在过多的电流流过IC72内部的可能性。

因此，在图11中，设置旁通路径L13并且在该旁通路径上设置有二极管部75a～75e。此外，在与各端子部P2a～P2e连接的各通电路径上设置有限制电阻76a～76e。由此，能防止过多的电流流过IC72内部，进而能防止IC72发生破损。

虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (3)

1.一种电池单元，所述电池单元应用于车辆，所述车辆包括：发动机；旋转电机，所述旋转电机与所述发动机的输出轴驱动连结，具有发电以及动力运行驱动的各功能；以及第一蓄电池和第二蓄电池，所述第一蓄电池和第二蓄电池与所述旋转电机并联连接，所述电池单元具有各蓄电池中的所述第二蓄电池，所述电池单元分别与所述第一蓄电池和所述旋转电机连接，

所述电池单元的特征在于，包括：

供所述第一蓄电池连接的第一端子；

供所述旋转电机连接的第二端子；

第一开闭部，所述第一开闭部设置于将所述第一端子和所述第二端子连接的第一电气路径，断开或者闭合所述第一电气路径；

第二开闭部，所述第二开闭部设置于第二电气路径，将所述第二电气路径断开或者闭合，所述第二电气路径将所述第一电气路径中比所述第一开闭部更靠所述第二端子侧的连接点和所述第二蓄电池连接；以及

控制部，所述控制部对所述第一开闭部和所述第二开闭部的断开闭合进行控制，

所述第二开闭部的允许通电电流比所述第一开闭部的允许通电电流大，从所述第二蓄电池向所述旋转电机供电时的最大允许电流比从所述第一蓄电池向所述旋转电机供电时的最大允许电流大，

所述控制部在通过所述旋转电机进行发动机起动时，闭合所述第一开闭部且断开所述第二开闭部，从所述第一蓄电池向所述旋转电机供电，

在利用所述旋转电机向所述输出轴施加行驶用动力时，断开所述第一开闭部且闭合所述第二开闭部，从所述第二蓄电池向所述旋转电机供电，

所述控制部在所述发动机的燃烧停止的状态下，断开所述第一开闭部且闭合所述第二开闭部，施加所述行驶用动力。

2.如权利要求1所述的电池单元，其特征在于，

所述第一开闭部具有并联连接的多个开关，

所述第二开闭部具有并联连接的多个开关，

所述第二开闭部中的所述多个开关的并联数比所述第一开闭部中的所述多个开关的并联数多。

3.一种电源系统，应用于具有发动机的车辆，所述电源系统包括：旋转电机，所述旋转电机与所述发动机的输出轴驱动连结，具有发电以及动力运行驱动的各功能；以及第一蓄电池和第二蓄电池，所述第一蓄电池和第二蓄电池分别与所述旋转电机彼此并联连接，所述电源系统能分别从所述第一蓄电池和所述第二蓄电池向所述旋转电机供电，

其特征在于，包括：

第一开闭部，所述第一开闭部设置于连接所述旋转电机和所述第一蓄电池的第一电气路径，将所述第一电气路径断开或者闭合；

第二开闭部，所述第二开闭部设置于连接所述旋转电机和所述第二蓄电池的第二电气路径，将所述第二电气路径断开或者闭合；以及

控制部，所述控制部对所述第一开闭部和所述第二开闭部的断开闭合进行控制，

所述第二开闭部的允许通电电流比所述第一开闭部的允许通电电流大，从所述第二蓄电池向所述旋转电机供电时的最大允许电流比从所述第一蓄电池向所述旋转电机供电时的最大允许电流大，

所述控制部在通过所述旋转电机进行发动机起动时，闭合所述第一开闭部且断开所述第二开闭部，从所述第一蓄电池向所述旋转电机供电，

在利用所述旋转电机向所述输出轴施加行驶用动力时，断开所述第一开闭部且闭合所述第二开闭部，从所述第二蓄电池向所述旋转电机供电，

所述控制部在所述发动机的燃烧停止的状态下，断开所述第一开闭部且闭合所述第二开闭部，施加所述行驶用动力。

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