DE112022002357T5 - Fahrzeugseitig angeordnete umschaltvorrichtung - Google Patents

Abstract

In einer fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung, die mehrere Batterien zwischen einem Reihenverbindungszustand und einem Parallelverbindungszustand umschaltet, soll ein Leitungspfad, durch den ein Strom in einem Reihenverbindungszustand fließen kann, zuverlässiger unterbrochen werden. Eine fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung (1) enthält: einen Umschalt-Schaltkreis (14); einen ersten Leitungspfad (11), der ein Pfad ist, durch den ein Strom im Reihenverbindungszustand fließen kann und kein Strom im Parallelverbindungszustand fließt; einen zweiten Leitungspfad (12), der ein Pfad ist, durch den ein Strom im Parallelverbindungszustand fließen kann und kein Strom im Reihenverbindungszustand fließt; einen dritten Leitungspfad (13), der einen Pfad zwischen einer negativen Elektrode einer ersten Batterie (10A) und einer positiven Elektrode einer zweiten Batterie (10B) im Reihenverbindungszustand bildet und einen Pfad zwischen beiden positiven Elektroden oder zwischen beiden negativen Elektroden der ersten Batterie (10A) und der zweiten Batterie (10B) im Parallelverbindungszustand bildet; und einen Sicherungsabschnitt (14D), der im ersten Leitungspfad (11) vorgesehen ist und einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads (11) auf der Grundlage eines externen Signals durchführt.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung.
• STAND DER TECHNIK
• Die in dem Patentdokument 1 offenbarte Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die ein erstes Stromspeichermittel und ein zweites Stromspeichermittel in Reihe oder parallel schalten kann. In dieser Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung schaltet, wenn das erste Stromspeichermittel und das zweite Stromspeichermittel in Reihe mit einem Wechselrichter geschaltet sind, ein Steuermittel ein drittes Schaltmittel ein, um einen Ladewiderstand mit Strom zu versorgen. Die Steuervorrichtung schaltet ein erstes Schaltmittel nach der Bestromung ein und bildet Teil einer Schaltung zur Reihenschaltung.
• VORBEKANNTE DOKUMENTE
• PATENTDOKUMENT
• Patentdokument 1: JP 2007-274830 A
• ABRISS DER ERFINDUNG
• TECHNISCHE PROBLEME
• In der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung des Patentdokuments 1 besteht, wenn ein Leitungspfad, der das erste Stromspeichermittel und das zweite Stromspeichermittel in Reihe schaltet, kurzgeschlossen ist, die Sorge, dass der Leitungspfad selbst durch einen Ausschaltvorgang des ersten Schaltmittels nicht unterbrochen werden kann. Bei der herkömmlichen Technik werden keine Gegenmaßnahme gegen diese Sorge ergriffen.
• Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, in einer fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung, die mehrere Batterien zwischen einem Reihenverbindungszustand und einem Parallelverbindungszustand umschaltet, einen Leitungspfad, durch den ein Strom in dem Reihenverbindungszustand fließen kann, zuverlässiger zu unterbrechen.
• LÖSUNGEN FÜR PROBLEME
• Eine fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung ist:
• eine fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung, die in einem fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem verwendet wird, das eine Batterieeinheit, die zumindest eine erste Batterie und eine zweite Batterie enthält, und einen Umschalt-Schaltkreis aufweist, der zwischen einem Reihenschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie in Reihe geschaltet sind, und einem Parallelschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie parallel geschaltet sind, umschaltbar ist, wobei die fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung Folgendes aufweist:
  • den Umschalt-Schaltkreis;
  • einen ersten Leitungspfad, bei dem es sich um einen Pfad handelt, durch den im Reihenschaltungszustand ein Strom fließen kann und im Parallelschaltungszustand kein Strom fließt;
  • einen zweiten Leitungspfad, bei dem es sich um einen Pfad handelt, durch den im Parallelschaltungszustand ein Strom fließen kann und im Reihenschaltungszustand kein Strom fließt;
  • einen dritten Leitungspfad, der im Reihenschaltungszustand einen Pfad zwischen einer negativen Elektrode der ersten Batterie und einer positiven Elektrode der zweiten Batterie bildet, und im Parallelschaltungszustand einen Pfad zwischen beiden positiven Elektroden oder zwischen beiden negativen Elektroden der ersten Batterie und der zweiten Batterie bildet; und
  • einen Sicherungsabschnitt, der im ersten Leitungspfad vorgesehen ist und einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines externen Signals durchführt.
• VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
• Eine Aufgabe einer fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es, in einer Anordnung, in der mehrere Batterien zwischen einem Reihenverbindungszustand und einem Parallelverbindungszustand umgeschaltet werden können, einen Leitungspfad, durch den ein Strom in einem Reihenverbindungszustand fließen kann, zwangsweise zu unterbrechen.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist ein schematisches Diagramm, das konzeptionell ein fahrzeugseitiges Stromversorgungssystem mit einer fahrzeugseitigen Umschaltvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
• 2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem ein serieller Schalter unbeabsichtigt in einem Parallelschaltungszustand im fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem von 1 in einen Ein-Zustand gebracht wird.
• 3 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem ein Stromversorgungspfad in einem Parallelschaltungszustand im fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem von 1 kurzgeschlossen ist.
• 4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem ein zweiter paralleler Schalter in einem Reihenschaltungszustand im fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem von 1 in einen Ein-Zustand gebracht ist.
• 5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem Strom von einer Batterieeinheit an einen Verbraucher in einem Parallelschaltungszustand im fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem von 1 geliefert wird.
• BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgelistet und beispielhaft beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Merkmale von [1] bis [6], die weiter unten beschrieben werden, in beliebiger Weise kombiniert werden können, solange dies nicht zu Widersprüchen führt.
• [1] Eine fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem verwendet, das eine Batterieeinheit, die zumindest eine erste Batterie und eine zweite Batterie enthält, und einen Umschalt-Schaltkreis aufweist, der zwischen einem Reihenschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie in Reihe geschaltet sind, und einem Parallelschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie parallel geschaltet sind, umschaltbar ist. Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung enthält: den Umschalt-Schaltkreis; einen ersten Leitungspfad, der ein Pfad ist, durch den ein Strom in dem Reihenschaltungszustand fließen kann und kein Strom im Parallelschaltungszustand fließt; einen zweiten Leitungspfad, der ein Pfad ist, durch den ein Strom im Parallelschaltungszustand fließen kann und ein Strom im Reihenschaltungszustand nicht fließt; einen dritten Leitungspfad, der einen Pfad zwischen einer negativen Elektrode der ersten Batterie und einer positiven Elektrode der zweiten Batterie im Reihenschaltungszustand bildet und einen Pfad zwischen beiden positiven Elektroden oder zwischen beiden negativen Elektroden der ersten Batterie und der zweiten Batterie im Parallelschaltungszustand bildet; und einen Sicherungsabschnitt, der im ersten Leitungspfad vorgesehen ist und einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines externen Signals durchführt.
• In der vorstehend beschriebenen fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung gemäß [1] kann, selbst wenn ein Strom durch den ersten Leitungspfad aufgrund eines unbeabsichtigten Vorgangs, eines Kurzschlussfehlers oder dergleichen des Umschalt-Schaltkreises im Parallelverbindungszustand fließt und der erste Leitungspfad selbst durch den Umschalt-Schaltkreis nicht unterbrochen werden kann, bewirkt werden, dass der Sicherungsabschnitt einen Unterbrechungsvorgang auf der Grundlage eines externen Signals durchführt. Dies ermöglicht es der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung, den ersten Leitungspfad zuverlässiger zu unterbrechen.
• [2] Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [1] kann eine Stromerfassungseinheit umfassen, die einen Strom im dritten Leitungspfad erfasst. Der Sicherungsabschnitt kann einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage des durch die Stromerfassungseinheit erfassten Stroms durchführen.
• Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [2] kann einen Strom im dritten Leitungspfad durch die Stromerfassungseinheit erfassen. Daher kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung den ersten Leitungspfad durch den Sicherungsabschnitt auf der Grundlage des zwischen den Batterien erzeugten Stroms unterbrechen.
• [3] In der vorstehend beschriebenen fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung gemäß [2] kann der Sicherungsabschnitt den Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines durch eine Steuereinheit ausgegebenen Unterbrechungssignals durchführen, wenn der durch die Stromerfassungseinheit erfasste Strom eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
• Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [3] kann den ersten Leitungspfad mit dem Sicherungsabschnitt unterbrechen, nachdem bestimmt wurde, ob der Strom im dritten Leitungspfad die vorbestimmte Bedingung erfüllt oder nicht.
• [4] Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [1] bis [3] kann eine Steuereinheit enthalten, die ein Unterbrechungssignal an den Sicherungsabschnitt ausgibt, wenn der Strom im dritten Leitungspfad die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Der Sicherungsabschnitt kann einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads durchführen, wenn das Unterbrechungssignal von der Steuereinheit ausgegeben wird.
• Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [4] kann den ersten Leitungspfad auf der Grundlage der Bestimmung (Bestimmung, ob der Strom des dritten Leitungspfads die vorbestimmte Bedingung erfüllt oder nicht) der Steuereinheit unterbrechen, die in der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung selbst vorgesehen ist, und daher kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung den Unterbrechungsvorgang in der Vorrichtung abschließen.
• [5] In der vorstehend beschriebenen fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung gemäß [1] bis [4] kann das fahrzeugseitig angeordnete Stromversorgungssystem einen Strompfad enthalten, bei dem es sich um einen Pfad zum Übertragen von Strom von der Batterieeinheit handelt, und zwar sowohl im Reihenschaltungszustand als auch im Parallelschaltungszustand. Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung kann einen externen Sicherungsabschnitt enthalten, der im Strompfad vorgesehen ist und eine Funktion zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads hat.
• Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [5] kann die Bestromung des Strompfads mit dem externen Sicherungsabschnitt unterbrechen, um die Vorrichtung zu schützen, selbst wenn ein Erdschluss, ein Kurzschluss oder dergleichen z.B. im Strompfad oder dergleichen im Parallelschaltungszustand auftritt.
• [6] In der vorstehend beschriebenen fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung gemäß [5] kann der externe Sicherungsabschnitt einen Vorgang zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads auf der Grundlage eines externen Signals durchführen.
• Die vorstehend beschriebene fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung gemäß [6] kann zwangsweise bewirken, dass der im Strompfad vorgesehene Sicherungsabschnitt einen Unterbrechungsvorgang auf der Grundlage eines externen Signals durchführt. Somit unterbricht die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung die Bestromung des Strompfads im Vergleich zu einer Ausgestaltung, die mit einer Thermosicherung oder dergleichen versehen ist, die den Unterbrechungsvorgang durchführt, wenn die Unterbrechungscharakteristik (Nennstrom) erfüllt ist.
• Einzelheiten der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
• <Erste Ausführungsform>
• 1 zeigt beispielhaft ein fahrzeugseitiges Stromversorgungssystem 100, das mit einer fahrzeugseitigen Umschaltvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform versehen ist. Ein Fahrzeug 110 umfasst das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem 100 und einen Verbraucher R (z. B. einen Motor zum Antreiben von Rädern oder dergleichen). Das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem 100 wird als Stromversorgung zum Betreiben des Verbrauchers R des Fahrzeugs verwendet, in dem das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem 100 angebracht ist. Das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem 100 umfasst eine Batterieeinheit 10, einen hochpotential-seitigen Leitungspfad 16, einen niederpotential-seitigen Leitungspfad 17, die fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung 1, einen Strompfad 20, eine Verteilerkasteneinheit 2 und einen Stromversorgungspfad 30. Die Batterieeinheit 10 umfasst eine erste Batterie 10A und eine zweite Batterie 10B. Die fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung 1 umfasst einen ersten Leitungspfad 11, einen zweiten Leitungspfad 12, einen dritten Leitungspfad 13, einen Umschalt-Schaltkreis 14, eine Stromerfassungseinheit 14H und eine Steuereinheit 50. Die fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung 1 wird für das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem 100 verwendet.
• [Ausgestaltung der Batterieeinheit]
• Die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B in der Batterieeinheit 10 umfassen mehrere Zelleneinheiten, die als Einheitszellen ausgestaltet sind, und weisen eine Ausgestaltung auf, bei der die Zelleneinheiten einstückig miteinander kombiniert sind. Die Zelleneinheiten sind nicht näher dargestellt. In jeder der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B ist die Elektrode mit dem höchsten Potential der mehreren Einheitszellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, eine positive Elektrode BH, und die Elektrode mit dem niedrigsten Potential der mehreren Einheitszellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, ist eine negative Elektrode BL.
• In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „elektrisch verbunden“ vorzugsweise eine Ausgestaltung, bei der beide Verbindungsziele in einem leitenden Zustand (Zustand, in dem Strom fließen kann) verbunden sind, so dass die Potentiale der beiden Verbindungsziele gleich werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise kann „elektrisch verbunden“ auch eine Ausgestaltung sein, bei der beide Verbindungsziele in einem leitfähigen Zustand verbunden sind, während ein elektrisches Bauteil zwischen den beiden Verbindungszielen angeordnet ist.
• [Ausgestaltungen des hochpotential-seitigen Leitungspfads und des niederpotential-seitigen Leitungspfads]
• Ein Ende des hochpotential-seitigen Leitungspfads 16 ist elektrisch mit der positiven Elektrode BH der ersten Batterie 10A verbunden. Ein Ende des niederpotential-seitigen Leitungspfads 17 ist elektrisch mit der negativen Elektrode BL der zweiten Batterie 10B verbunden.
• [Ausgestaltung der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung]
• Der zweite Leitungspfad 12 ermöglicht einen Stromfluss durch ihn in einem Parallelschaltungszustand, in dem die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B elektrisch parallel verbunden sind (im Folgenden einfach als „Parallelschaltungszustand“ bezeichnet). Der zweite Leitungspfad 12 ist ein Pfad, durch den kein Strom in einem Reihenschaltungszustand fließt, in dem die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B elektrisch in Reihe geschaltet sind (im Folgenden einfach als „Reihenschaltungszustand“ bezeichnet). Der zweite Leitungspfad 12 umfasst einen Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden und einen Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden. Ein Ende des Leitungspfads 12A zwischen den positiven Elektroden ist elektrisch mit dem anderen Ende des hochpotential-seitigen Leitungspfads 16 verbunden. Ein Ende des Leitungspfads 12B zwischen den negativen Elektroden ist elektrisch mit dem anderen Ende des niederpotential-seitigen Leitungspfads 17 verbunden. Der Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden ist ein Pfad, durch den im Parallelschaltungszustand ein Strom zwischen der positiven Elektrode BH der zweiten Batterie 10B und der positiven Elektrode BH der ersten Batterie 10A fließt, und ist ein Pfad, durch den ein Strom im Reihenschaltungszustand zwischen der positiven Elektrode BH der zweiten Batterie 10B und der positiven Elektrode BH der ersten Batterie 10A fließt. Der Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden ist ein Pfad, durch den im Parallelschaltungszustand ein Strom zwischen der negativen Elektrode BL der zweiten Batterie 10B und der negativen Elektrode BL der ersten Batterie 10A fließt, und ist ein Pfad, durch den im Reihenschaltungszustand ein Strom zwischen der negativen Elektrode BL der zweiten Batterie 10B und der negativen Elektrode BL der ersten Batterie 10A fließt.
• Der dritte Leitungspfad 13 bildet im Reihenschaltungszustand einen Pfad zwischen der negativen Elektrode BL der ersten Batterie 10A und der positiven Elektrode BH der zweiten Batterie 10B, und bildet im Parallelschaltungszustand einen Pfad zwischen beiden positiven Elektroden BH oder zwischen beiden negativen Elektroden BL der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B. Der dritte Leitungspfad 13 umfasst einen ersten gemeinsamen Pfad 13A und einen zweiten gemeinsamen Pfad 13B. Ein Ende des ersten gemeinsamen Pfads 13A ist elektrisch mit der positiven Elektrode BH der zweiten Batterie 10B verbunden. Das andere Ende des ersten gemeinsamen Pfads 13A ist elektrisch mit dem anderen Ende des Leitungspfads 12A zwischen den positiven Elektroden verbunden. Ein Ende des zweiten gemeinsamen Pfads 13B ist elektrisch mit der negativen Elektrode BL der ersten Batterie 10A verbunden. Das andere Ende des zweiten gemeinsamen Pfads 13B ist elektrisch mit dem anderen Ende des Leitungspfads 12B zwischen den negativen Elektroden verbunden.
• Der hochpotential-seitige Leitungspfad 16, der Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden und der erste gemeinsame Pfad 13A bilden einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden positiven Elektroden BH der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B im Parallelschaltungszustand. Das heißt, der erste gemeinsame Pfad 13A ist ein Leitungspfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden positiven Elektroden BH der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B im Parallelschaltungszustand. Der niederpotential-seitige Leitungspfad 17, der Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden und der zweite gemeinsame Pfad 13B bilden im Parallelschaltungszustand einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden negativen Elektroden BL der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B. Das heißt, der zweite gemeinsame Pfad 13B ist ein Leitungspfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden negativen Elektroden BL der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B im Parallelschaltungszustand.
• Der erste Leitungspfad 11 ist ein Pfad, in dem im Reihenschaltungszustand ein Strom fließen kann und im Parallelschaltungszustand kein Strom fließt. Ein Ende des ersten Leitungspfads 11 ist elektrisch mit dem anderen Ende des zweiten gemeinsamen Pfads 13B und dem anderen Ende des Leitungspfads 12B zwischen den negativen Elektroden verbunden. Das andere Ende des ersten Leitungspfads 11 ist elektrisch mit dem anderen Ende des ersten gemeinsamen Pfads 13A und dem anderen Ende des Leitungspfads 12A zwischen den positiven Elektroden verbunden. Das heißt, der erste Leitungspfad 11 ist über den ersten gemeinsamen Pfad 13A und den zweiten gemeinsamen Pfad 13B elektrisch in Reihe mit der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B verbunden. Der erste Leitungspfad 11 ist ein Pfad, durch den im Parallelschaltungszustand kein Strom zwischen der positiven Elektrode BH der zweiten Batterie 10B und der negativen Elektrode BL der ersten Batterie 10A fließt.
• [Ausgestaltung des Umschalt-Schaltkreises]
• Der Umschalt-Schaltkreis 14 hat die Funktion, zwischen dem Reihenschaltungszustand, in dem die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B in Reihe geschaltet sind, und dem Parallelschaltungszustand, in dem sie parallel geschaltet sind, umzuschalten. Der Umschalt-Schaltkreis 14 enthält einen ersten parallelen Schalter 14A, einen zweiten parallelen Schalter 14B, einen seriellen Schalter 14C und einen Sicherungsabschnitt 14D.
• Der erste parallele Schalter 14A, der zweite parallele Schalter 14B und der serielle Schalter 14C sind beispielsweise durch Relaisschalter oder Halbleiterschalter wie z.B. MOSFETs gebildet. Der erste parallele Schalter 14A ist in dem Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden angeordnet. Der zweite parallele Schalter 14B ist in dem Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden angeordnet. Der serielle Schalter 14C ist im ersten Leitungspfad 11 angeordnet. Der erste parallele Schalter 14A, der zweite parallele Schalter 14B und der serielle Schalter 14C sind so ausgestaltet, dass sie beispielsweise durch die Steuereinheit 50, die später beschrieben wird, zwischen einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand umschaltbar sind.
• Der Sicherungsabschnitt 14D ist so im ersten Leitungspfad 11 angeordnet, dass er mit dem seriellen Schalter 14C in Reihe geschaltet ist. Im ersten Leitungspfad 11 befindet sich der Sicherungsabschnitt 14D am anderen Ende des seriellen Schalters 14C. Der Sicherungsabschnitt 14D führt einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads 11 auf der Grundlage eines externen Signals (z. B. eines von der Steuereinheit 50 ausgegebenen Unterbrechungssignals) durch. Der Sicherungsabschnitt 14D ist beispielsweise als eine Pyrosicherung oder ein Halbleiterschalter ausgestaltet. Eine Pyrosicherung zündet beispielsweise ein Pulver auf der Grundlage eines externen Signals und erzeugt unmittelbar eine Explosionskraft, die den ersten Leitungspfad 11 unterbricht. Ein Halbleiterschalter ist beispielsweise durch einen MOSFET, einen GaNFET, einen Bipolartransistor oder einen IGBT gebildet, ermöglicht die Bestromung des ersten Leitungspfads 11 durch einen Einschaltvorgang auf der Grundlage eines externen Signals und unterbricht den ersten Leitungspfad 11 durch einen Ausschaltvorgang auf der Grundlage eines externen Signals.
• Die Steuereinheit 50 ist beispielsweise als eine Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einer Berechnungsfunktion und einer Informationsverarbeitungsfunktion ausgestaltet. Die Steuereinheit 50 kann als Mikrocomputer oder als eine andere Informationsverarbeitungsvorrichtung ausgestaltet sein. Die Steuereinheit 50 schaltet den ersten parallelen Schalter 14A, den zweiten parallelen Schalter 14B und den seriellen Schalter 14C durch ein Steuersignal in den Ein-Zustand oder den Aus-Zustand. Die Steuereinheit 50 gibt ein Unterbrechungssignal an den Sicherungsabschnitt 14D aus, wenn der Strom des dritten Leitungspfads 13 (durch die später beschriebene Stromerfassungseinheit 14H erfasster Strom) eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ist beispielsweise dann der Fall, wenn die in der Steuereinheit 50 im Voraus eingestellte Unterbrechungscharakteristik des Sicherungsabschnitts 14D erfüllt ist. Die Unterbrechungscharakteristik definiert beispielsweise, wie viel Strom und wie lange der Strom kontinuierlich fließen kann bevor der Pfad unterbrochen werden soll. Die Steuereinheit 50 bestimmt, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn der Stromwert des durch die später beschriebene Stromerfassungseinheit 14H erfassten Stroms einen vorbestimmten Stromwert annimmt und ein Strom mit diesem Stromwert für eine vorbestimmte Zeit fließt.
• [Ausgestaltung der Stromerfassungseinheit]
• Die Stromerfassungseinheiten 14H umfassen eine erste Erfassungseinheit 14F und eine zweite Erfassungseinheit 14G. Die erste Erfassungseinheit 14F ist im ersten gemeinsamen Pfad 13A angeordnet. Die zweite Erfassungseinheit 14G ist im zweiten gemeinsamen Pfad 13B angeordnet. Die erste Erfassungseinheit 14F und die zweite Erfassungseinheit 14G umfassen beispielsweise einen Widerstand und einen Differenzverstärker und sind so ausgestaltet, dass sie als Stromwert einen Wert ausgeben können, der einen Strom angibt, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A bzw. den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt (genauer gesagt eine analoge Spannung entsprechend dem Wert des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A bzw. den zweiten gemeinsamen Pfads 13B fließt). Die erste Erfassungseinheit 14F erfasst den Zustand des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A fließt, und die zweite Erfassungseinheit 14G erfasst den Zustand des Stroms, der durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt. Die von der ersten Erfassungseinheit 14F und der zweiten Erfassungseinheit 14G ausgegebenen Stromwerte können beispielsweise in die Steuereinheit 50 eingegeben werden. Das heißt, die Stromerfassungseinheiten 14H erfassen den Strom, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A (dritter Leitungspfad 13) und den zweiten gemeinsamen Pfad 13B (dritter Leitungspfad 13) fließt.
• [Ausgestaltung der Verteilerkasteneinheit]
• Die Verteilerkasteneinheit 2 hat die Funktion, Strom von der Batterieeinheit 10 an den Verbraucher R oder dergleichen zu liefern. Die Verteilerkasteneinheit 2 umfasst einen hochpotential-seitigen Strompfad 20A, der als Strompfad 20 dient, einen niederpotential-seitigen Strompfad 20B, der als Strompfad 20 dient, einen hochpotential-seitigen Schalter 20D, einen Umgehungsabschnitt 20C, einen niederpotential-seitigen Schalter 20E, einen externen Sicherungsabschnitt 20K, einen hochpotential-seitigen Stromversorgungspfad 30A, der als Strompfad 30 dient, einen niederpotential-seitigen Stromversorgungspfad 30B, der als Strompfad 30 dient, einen ersten Stromversorgungsschalter 30C und einen zweiten Stromversorgungsschalter 30D.
• Der Strompfad 20 ist ein Pfad zum Übertragen von Strom von der Batterieeinheit 10, und zwar sowohl im Reihenschaltungszustand als auch im Parallelschaltungszustand. Ein Ende des hochpotential-seitigen Strompfads 20A ist elektrisch mit dem anderen Ende des hochpotential-seitigen Leitungspfads 16 und einem Ende des Leitungspfads 12A zwischen den positiven Elektroden verbunden. Ein Ende des niederpotential-seitigen Strompfads 20B ist elektrisch mit dem anderen Ende des niederpotential-seitigen Leitungspfads 17 und einem Ende des Leitungspfads 12B zwischen den negativen Elektroden verbunden.
• Der hochpotential-seitige Schalter 20D ist im hochpotential-seitigen Strompfad 20A angeordnet. Der Umgehungsabschnitt 20C ist elektrisch parallel zu dem hochpotential-seitigen Schalter 20D geschaltet. Der Umgehungsabschnitt 20C umfasst einen Umgehungsschalter 20G und einen Widerstand 20H. Der Umgehungsschalter 20G und der Widerstand 20H sind elektrisch in Reihe geschaltet. Der Umgehungsschalter 20G ist zwischen dem Widerstand 20H und dem hochpotential-seitigen Leitungspfad 16 angeordnet.
• Der niederpotential-seitige Schalter 20E ist im niederpotential-seitigen Strompfad 20B angeordnet. Der hochpotential-seitige Schalter 20D, der Umgehungsschalter 20G und der niederpotential-seitige Schalter 20E können beispielsweise als Relaisschalter oder Halbleiterschalter wie z.B. MOSFETs ausgebildet sein.
• Der externe Sicherungsabschnitt 20K ist im Strompfad 20 vorgesehen und hat die Funktion, die Bestromung des Strompfads 20 zu unterbrechen. Der externe Sicherungsabschnitt 20K ist im niederpotential-seitigen Strompfad 20B vom niederpotential-seitigen Leitungspfad 17 her betrachtet hinter dem niederpotential-seitigen Schalter 20E angeordnet. Der externe Sicherungsabschnitt 20K führt einen Vorgang zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads 20 auf der Grundlage eines externen Signals durch. Der externe Sicherungsabschnitt 20K ist beispielsweise als Pyrosicherung oder als Halbleiterschalter ausgestaltet. Eine Pyrosicherung zündet beispielsweise ein Pulver auf der Grundlage eines externen Signals und erzeugt unmittelbar eine Explosionskraft, die den Strompfad 20 unterbricht. Der Halbleiterschalter ist beispielsweise durch einen MOSFET, einen GaNFET, einen Bipolartransistor oder einen IGBT gebildet, ermöglicht die Bestromung des Strompfads 20 durch einen Einschaltvorgang auf der Grundlage eines externen Signals und unterbricht den Strompfad 20 durch einen Ausschaltvorgang auf der Grundlage eines externen Signals. Der Verbraucher R ist elektrisch zwischen dem anderen Ende des hochpotential-seitigen Strompfads 20A und dem anderen Ende des niederpotential-seitigen Strompfads 20B geschaltet.
• Der Stromversorgungspfad 30 ist elektrisch mit dem Strompfad 20 verbunden. Ein Ende des hochpotential-seitigen Stromversorgungspfads 30A, der als Stromversorgungspfad 30 dient, ist elektrisch mit einem Knoten zwischen dem Umgehungsabschnitt 20C und dem Verbraucher R im hochpotential-seitigen Strompfad 20A verbunden. Ein Ende des niederpotential-seitigen Stromversorgungspfads 30B, der als Stromversorgungspfad 30 dient, ist elektrisch mit einem Knoten zwischen dem externen Sicherungsabschnitt 20K und dem Verbraucher R im niederpotential-seitigen Strompfad 20B verbunden. Das andere Ende des hochpotential-seitigen Stromversorgungspfads 30A und das andere Ende des niederpotential-seitigen Stromversorgungspfads 30B sind mit Anschlüssen 30E bzw. 30F versehen. Eine externe Stromversorgung 40 kann elektrisch mit den Anschlüssen 30E und 30F verbunden sein. Die externe Stromversorgung 40 versorgt den Strompfad 20 mit Strom. Der erste Stromversorgungsschalter 30C ist im hochpotential-seitigen Stromversorgungspfad 30A angeordnet. Der zweite Stromversorgungsschalter 30D ist im niederpotential-seitigen Stromversorgungspfad 30B angeordnet.
• [Umschalt-Schaltkreis im Parallelschaltungszustand]
• Im Folgenden wird der Parallelschaltungszustand beschrieben, bei dem die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B der Batterieeinheit 10 zum Zeitpunkt des Ladens elektrisch parallel verbunden bzw. geschaltet sind. In diesem Fall ist eine erste externe Stromversorgung 41 mit den Anschlüssen 30E und 30F verbunden, und unter Verwendung eines ersten Ladeverfahrens wird eine erste Spannung (z. B. 400 V) an die Batterieeinheit 10 angelegt, ein erster Strom (z. B. 400 A) wird an die Batterieeinheit 10 angelegt und eine erster Leistung (z. B. 150 kW) wird bereitgestellt. Wie beispielsweise in 2 dargestellt, schaltet die Steuereinheit 50 den ersten parallelen Schalter 14A und den zweiten parallelen Schalter 14B in den Ein-Zustand und schaltet den seriellen Schalter 14C in den Aus-Zustand. Dies bringt die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B in einen Zustand, in dem sie elektrisch parallel geschaltet sind. Somit wird der Umschalt-Schaltkreis 14 in den Parallelschaltungszustand gebracht. Danach werden der hochpotential-seitige Schalter 20D und der niederpotential-seitige Schalter 20E in den Ein-Zustand geschaltet, und der erste Stromversorgungsschalter 30C und der zweite Stromversorgungsschalter 30D werden in den Ein-Zustand geschaltet, so dass Strom von der ersten externen Stromversorgung 41 an die Batterieeinheit 10 bereitgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt bilden der hochpotential-seitige Leitungspfad 16, der Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden und der erste gemeinsame Pfad 13A einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden positiven Elektroden BH der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B. Gleichzeitig bilden der niederpotential-seitige Leitungspfad 17, der Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden und der zweite gemeinsame Pfad 13B einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden negativen Elektroden BL der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B.
• Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A fließt, durch die erste Erfassungseinheit 14F, die im ersten gemeinsamen Pfad 13A vorgesehen ist, als ein Stromwert A erfasst. Gleichzeitig wird der Strom, der durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt, durch die zweite Erfassungseinheit 14G, die im zweiten gemeinsamen Pfad 13B vorgesehen ist, als ein Stromwert C erfasst.
• Die erste Erfassungseinheit 14F und die zweite Erfassungseinheit 14G erfassen die Ströme im ersten gemeinsamen Pfad 13A und im zweiten gemeinsamen Pfad 13B zum Beispiel gleichzeitig als die Stromwerte A und C. Dann werden die erfassten Stromwerte A und C gleichzeitig in die Steuereinheit 50 eingegeben. In der Steuereinheit 50 werden der Stromwert A und der Stromwert C addiert. Ein Stromwert B, der ein Berechnungsergebnis dieser Addition ist, entspricht dem Strom, der durch den niederpotential-seitigen Strompfad 20B (hochpotential-seitigen Strompfad 20A) fließt. Der so erhaltene Stromwert B ist ein Wert zur gleichen Zeit, zu der die erste Erfassungseinheit 14F und die zweite Erfassungseinheit 14G den Strom im ersten gemeinsamen Pfad 13A und im zweiten gemeinsamen Pfad 13B erfassen. Somit kann die Steuereinheit 50 die Größe des Stroms, der durch den niederpotential-seitigen Strompfad 20B fließt, als Stromwert B erfassen, und zwar auf der Basis der Stromwerte C und A, die der Größe der Ströme entsprechen, die durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B und den ersten gemeinsamen Pfad 13A fließen.
• Die Steuereinheit 50 ist so ausgestaltet, dass sie überwachen kann, ob die Größe des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A (Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden) fließt, und die Größe des Stroms, der durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B (Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden) fließt, einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht haben oder nicht. Beispielsweise bewirkt die Steuereinheit 50 in einem Fall, in dem der serielle Schalter 14C versehentlich in den Ein-Zustand geschaltet oder kurzgeschlossen wird und somit der erste Leitungspfad 11 nicht einmal durch den Schaltkreis 14 unterbrochen werden kann, dass der Sicherungsabschnitt 14D die Bestromung des Strompfads 20 unterbricht, wenn bestimmt wird, dass der Strom des dritten Leitungspfads 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt (wenn bestimmt wird, dass die Größe des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A und/oder den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt, den vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat). Dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ist beispielsweise dann der Fall, wenn die in der Steuereinheit 50 im Voraus eingestellte Unterbrechungscharakteristik des Sicherungsabschnitts 14D erfüllt ist. Die Unterbrechungscharakteristik definiert beispielsweise, wie viel Strom und wie lange der Strom kontinuierlich fließen kann bevor der Pfad unterbrochen werden soll. Die Steuereinheit 50 bestimmt, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn der Stromwert des durch die Stromerfassungseinheit 14H (mindestens eine der ersten Erfassungseinheit 14F und der zweiten Erfassungseinheit 14G) erfassten Stroms einen vorbestimmten Stromwert annimmt und ein Strom mit diesem Stromwert für eine vorbestimmte Zeit fließt.
• Selbst wenn ein Erdschluss, ein Kurzschluss oder dergleichen in dem Strompfad 20, dem Stromversorgungspfad 30 oder dergleichen im Parallelschaltungszustand auftritt, kann die Steuereinheit 50 die Bestromung des Strompfads 20 durch den externen Sicherungsabschnitt 20K unterbrechen. Wenn die Steuereinheit 50 bestimmt, dass der Strom des dritten Leitungspfads 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt (wenn die Steuereinheit 50 bestimmt, dass die Größe des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A und/oder den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt, den vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat), bewirkt die Steuereinheit 50, dass der externe Sicherungsabschnitt 20K die Bestromung des Strompfads 20 unterbricht. Wie beispielsweise in 3 dargestellt, bewirkt die Steuereinheit 50, wenn ein Kurzschluss in dem Stromversorgungspfad 30 auftritt, dass der externe Sicherungsabschnitt 20K die Bestromung des Strompfads 20 unterbricht. Dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ist beispielsweise dann der Fall, wenn die in der Steuereinheit 50 im Voraus eingestellte Unterbrechungscharakteristik des externen Sicherungsabschnitts 20K erfüllt ist. Die Unterbrechungscharakteristik definiert beispielsweise, wie viel Strom und wie lange der Strom kontinuierlich fließen kann bevor der Pfad unterbrochen werden soll. Die Steuereinheit 50 bestimmt, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn der Stromwert des durch die Stromerfassungseinheit 14H (mindestens eine der ersten Erfassungseinheit 14F und der zweiten Erfassungseinheit 14G) erfassten Stroms einen vorbestimmten Stromwert annimmt und ein Strom mit diesem Stromwert für eine vorbestimmte Zeit fließt.
• [Umschalt-Schaltkreis im Reihenschaltungszustand]
• Im Folgenden wird der Reihenschaltungszustand beschrieben, bei dem die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B der Batterieeinheit 10 zum Zeitpunkt des Ladens elektrisch in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall ist eine zweite externe Stromversorgung 42 mit den Anschlüssen 30E und 30F verbunden, und unter Verwendung eines zweiten Ladeverfahrens wird eine zweite Spannung (z. B. 800 V), die größer als die erste Spannung ist, an die Batterieeinheit 10 angelegt, ein zweiter Strom (z. B. 400 A) wird an die Batterieeinheit 10 angelegt und eine zweite Leistung (z. B. 350 kW) wird bereitgestellt. Wie beispielsweise in 4 dargestellt, schaltet die Steuereinheit 50 den ersten parallelen Schalter 14A und den zweiten parallelen Schalter 14B in den Aus-Zustand und schaltet den seriellen Schalter 14C in den Ein-Zustand. Dies bringt die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B in einen Zustand, in dem sie elektrisch in Reihe geschaltet sind. Somit wird der Umschalt-Schaltkreis 14 in den Reihenschaltungszustand gebracht. Danach werden der hochpotential-seitige Schalter 20D und der niederpotential-seitige Schalter 20E in den Ein-Zustand geschaltet, und der erste Stromversorgungsschalter 30C und der zweite Stromversorgungsschalter 30D werden in den Ein-Zustand geschaltet, so dass Strom von der zweiten externen Stromversorgung 42 an die Batterieeinheit 10 bereitgestellt wird.
• Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A fließt, durch die erste Erfassungseinheit 14F, die im ersten gemeinsamen Pfad 13A vorgesehen ist, als ein Stromwert F erfasst, und der Strom, der durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt, wird durch die zweite Erfassungseinheit 14G, die im zweiten gemeinsamen Pfad 13B vorgesehen ist, als ein Stromwert G erfasst. Die erste Erfassungseinheit 14F und die zweite Erfassungseinheit 14G erfassen die Ströme im ersten gemeinsamen Pfad 13A und im zweiten gemeinsamen Pfad 13B zum Beispiel gleichzeitig. Dann werden die Stromwerte F und G gleichzeitig in die Steuereinheit 50 eingegeben. Die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B sind elektrisch in Reihe geschaltet. Daher haben die Stromwerte F und G den gleichen Wert. Der Strom, der durch den niederpotential-seitigen Strompfad 20B (hochpotential-seitiger Strompfad 20A) fließt, hat ebenfalls den gleichen Wert wie der Stromwert F (Stromwert G). Somit kann die Steuereinheit 50 mit den Stromwerten F und G die Größe des von der Batterieeinheit 10 erzeugten Stroms erfassen.
• Die Steuereinheit 50 ist so ausgestaltet, dass sie überwachen kann, ob die Größe des Stroms, der durch den dritten Leitungspfad 13 (ersten Leitungspfad 11) fließt, einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat oder nicht. Wie beispielsweise in 4 gezeigt, bewirkt die Steuereinheit 50 in einem Fall, in dem der zweite parallele Schalter 14B versehentlich in den Ein-Zustand oder dergleichen geschaltet wird und somit der erste Leitungspfad 11 nicht einmal durch den Schaltkreis 14 unterbrochen werden kann, dass der Sicherungsabschnitt 14D die Bestromung des Strompfads 20 unterbricht, wenn bestimmt wird, dass der Strom des dritten Leitungspfads 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt (wenn bestimmt wird, dass die Größe des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A fließt, den vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat). Dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ist beispielsweise dann der Fall, wenn die in der Steuereinheit 50 im Voraus eingestellte Unterbrechungscharakteristik des Sicherungsabschnitts 14D erfüllt ist. Die Unterbrechungscharakteristik definiert beispielsweise, wie viel Strom und wie lange der Strom kontinuierlich fließen kann bevor der Pfad unterbrochen werden soll. Die Steuereinheit 50 bestimmt, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wenn der Stromwert des durch die Stromerfassungseinheit 14H (mindestens eine der ersten Erfassungseinheit 14F und der zweiten Erfassungseinheit 14G) erfassten Stroms einen vorbestimmten Stromwert annimmt und ein Strom mit diesem Stromwert für eine vorbestimmte Zeit fließt.
• [Stromversorgung an Verbraucher]
• Es wird nun ein Fall beschrieben, in dem der Verbraucher R betrieben wird. Zum Zeitpunkt des Betriebs des Verbrauchers R sind die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B der Batterieeinheit 10 beispielsweise elektrisch parallel geschaltet. Wie beispielsweise in 5 dargestellt, schaltet die Steuereinheit 50 in diesem Fall den ersten parallelen Schalter 14A und den zweiten parallelen Schalter 14B in den Ein-Zustand und schaltet den seriellen Schalter 14C in den Aus-Zustand. Dies bringt die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B in einen Zustand, in dem sie elektrisch parallel geschaltet sind. Somit wird der Umschalt-Schaltkreis 14 in den Parallelschaltungszustand gebracht. Danach werden der hochpotential-seitige Schalter 20D und der niederpotential-seitige Schalter 20E in den Ein-Zustand geschaltet, und der erste Stromversorgungsschalter 30C und der zweite Stromversorgungsschalter 30D werden in den Aus-Zustand geschaltet, so dass Strom von der Batterieeinheit 10 an den Verbraucher R geliefert wird. Zu diesem Zeitpunkt bilden der hochpotential-seitige Leitungspfad 16, der Leitungspfad 12A zwischen den positiven Elektroden und der erste gemeinsame Pfad 13A einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden positiven Elektroden BH der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B. Gleichzeitig bilden der niederpotential-seitige Leitungspfad 17, der Leitungspfad 12B zwischen den negativen Elektroden und der zweite gemeinsame Pfad 13B einen Pfad zum Leiten von Elektrizität zwischen den beiden negativen Elektroden BL der ersten Batterie 10A und der zweiten Batterie 10B.
• Als nächstes werden die Auswirkungen der Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielhaft beschrieben.
• Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung kann bewirken, dass der Sicherungsabschnitt 14D einen Unterbrechungsvorgang auf der Grundlage eines externen Signals durchführt, selbst wenn ein Strom durch den ersten Leitungspfad 11 aufgrund eines unbeabsichtigten Vorgangs, eines Kurzschlussfehlers oder dergleichen des Umschalt-Schaltkreises 14 im Parallelverbindungszustand fließt und der erste Leitungspfad 11 selbst durch den Umschalt-Schaltkreis 14 nicht unterbrochen werden kann. Dies ermöglicht es der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung 1, den ersten Leitungspfad 11 zuverlässiger zu unterbrechen.
• In der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung kann die Stromerfassungseinheit 14H den Strom in dem dritten Leitungspfad 13 (Strom zwischen den Batterien) erfassen. Daher kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 den ersten Leitungspfad 11 durch den Sicherungsabschnitt 14D auf der Grundlage des zwischen den Batterien erzeugten Stroms unterbrechen.
• In der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung führt der Sicherungsabschnitt 14D den Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads 11 auf der Grundlage des von der Steuereinheit 50 ausgegebenen Unterbrechungssignals durch, wenn der durch die Stromerfassungseinheit 14H erfasste Strom die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 kann den ersten Leitungspfad 11 mit dem Sicherungsabschnitt 14D unterbrechen, nachdem bestimmt wurde, ob der Strom des dritten Leitungspfads 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt oder nicht.
• Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung enthält die Steuereinheit 50, die das Unterbrechungssignal an den Sicherungsabschnitt 14D ausgibt, wenn der Strom in dem dritten Leitungspfad 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Der Sicherungsabschnitt 14D führt den Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads 11 durch, wenn das Unterbrechungssignal von der Steuereinheit 50 ausgegeben wird. Infolgedessen kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 den ersten Leitungspfad 11 auf der Grundlage der Bestimmung (Bestimmung, ob der Strom des dritten Leitungspfads 13 die vorbestimmte Bedingung erfüllt oder nicht) der Steuereinheit 50 unterbrechen, die in der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung 1 selbst vorgesehen ist, und daher kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 den Unterbrechungsvorgang in der Vorrichtung abschließen.
• Das fahrzeugseitig angeordnete Stromversorgungssystem 100 der vorliegenden Offenbarung enthält den Strompfad 20, der ein Pfad zum Übertragen von Strom von der Batterieeinheit 10 ist, und zwar sowohl im Reihenschaltungszustand als auch im Parallelschaltungszustand. Die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 enthält den externen Sicherungsabschnitt 20K, der in dem Strompfad 20 vorgesehen ist und eine Funktion zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads 20 hat. Infolgedessen kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 die Bestromung des Strompfads 20 mit dem externen Sicherungsabschnitt 20K unterbrechen, um die Vorrichtung zu schützen, selbst wenn ein Erdschluss, ein Kurzschluss oder dergleichen z.B. im Strompfad 20 im Parallelschaltungszustand auftritt.
• In der fahrzeugseitig angeordneten Umschaltvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung führt der externe Sicherungsabschnitt 20K einen Vorgang zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads 20 auf der Grundlage eines externen Signals durch. Infolgedessen kann die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 zwangsweise bewirken, dass der in dem Strompfad 20 vorgesehene Sicherungsabschnitt 14D den Unterbrechungsvorgang auf der Grundlage eines externen Signals durchführt. Daher unterbricht die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung 1 die Bestromung des Strompfads 20 im Vergleich zu einer Ausgestaltung, die mit einer Thermosicherung oder dergleichen versehen ist, die den Unterbrechungsvorgang durchführt, wenn die Unterbrechungscharakteristik (Nennstrom) erfüllt ist.
• <Andere Ausführungsformen>
• Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung und die Zeichnungen beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise können die Merkmale der oben oder weiter unten beschriebenen Ausführungsformen in beliebiger Weise in einem Umfang kombiniert werden, der nicht zu Widersprüchen führt. Jedes der Merkmale der oben oder weiter unten beschriebenen Ausführungsformen kann auch weggelassen werden, sofern es nicht eindeutig als wesentlich bezeichnet ist. Ferner kann die oben beschriebene Ausführungsform wie folgt modifiziert werden.
• In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der externe Sicherungsabschnitt 20K eingerichtet ist, die Bestromung des Strompfads 20 auf der Grundlage eines externen Signals (Pyrosicherung, Halbleiterschalter) zu unterbrechen, aber der externe Sicherungsabschnitt kann auch beispielsweise als Thermosicherung oder dergleichen ausgestaltet sein. Der externe Sicherungsabschnitt 20K wird gemäß seiner eigenen Unterbrechungscharakteristik (z.B. Nennstrom) geschmolzen und unterbricht die Bestromung in dem niederpotentialseitigen Strompfad 20B.
• In der ersten Ausführungsform wurde ein Fall, in dem die im Voraus eingestellte Unterbrechungscharakteristik des Sicherungsabschnitts 14D erfüllt ist, beispielhaft als ein Fall beschrieben, in dem die vorbestimmte Bedingung (Bedingung zum Ausgeben eines Unterbrechungssignals für den Sicherungsabschnitt 14D) erfüllt ist, aber es können auch andere Ausgestaltungen verwendet werden. Beispielsweise kann der Fall, in dem die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ein Fall sein, in dem der Stromwert des Stroms des dritten Leitungspfads 13 (durch die später beschriebene Stromerfassungseinheit 14H erfasster Strom) einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht. Alternativ kann der Fall, in dem die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ein Fall sein, in dem die durch eine in dem fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem 100 vorgesehene Temperaturerfassungseinheit erfasste Temperatur (z.B. Temperatur der Batterieeinheit 10 oder dergleichen) eine vorbestimmte Temperatur (Schwellenwert) erreicht.
• In der ersten Ausführungsform ist die Steuereinheit 50 in der fahrzeugseitigen Umschaltvorrichtung 1 vorgesehen, kann aber in dem fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem vorgesehen sein oder kann außerhalb des fahrzeugseitigen Stromversorgungssystems vorgesehen sein.
• In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Verbraucher R betrieben wird, wenn sich die Batterieeinheit 10 im Parallelschaltungszustand befindet, aber der Verbraucher R kann auch betrieben werden, wenn sich die Batterieeinheit 10 im Reihenschaltungszustand befindet, oder der Reihenschaltungszustand und der Parallelschaltungszustand der Batterieeinheit 10 können auch umgeschaltet werden, wenn der Verbraucher R betrieben wird.
• In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beispielhaft beschrieben, bei der, wenn die Größe des Stroms, der durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A und/oder den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließt, den vorbestimmten Schwellenwert im Parallelschaltungszustand der Batterieeinheit 10 erreicht, der Sicherungsabschnitt 14D dazu gebracht wird, die Bestromung des Strompfads 20 zu unterbrechen, aber der Sicherungsabschnitt 14D kann auch eingerichtet sein, die Bestromung des Strompfads 20 zu unterbrechen, wenn die Größe der Ströme, die sowohl durch den ersten gemeinsamen Pfad 13A als auch durch den zweiten gemeinsamen Pfad 13B fließen, den vorbestimmten Schwellenwert erreicht.
• In der ersten Ausführungsform schaltet der Umschalt-Schaltkreis die erste Batterie 10A und die zweite Batterie 10B zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und der Umschalt-Schaltkreis kann auch drei oder mehr Batterien zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand schalten.
• In der ersten Ausführungsform ist die Stromerfassungseinheit so ausgestaltet, dass sie einen Stromwert ausgibt, der der Größe des Stroms entspricht, der durch den Leitungspfad fließt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Stromerfassungseinheit kann auch einen Komparator umfassen. In diesem Fall bestimmt die Stromerfassungseinheit, ob der Stromwert einen Schwellenwert überschritten hat oder nicht, und wenn der Stromwert den Schwellenwert überschritten hat, gibt die Stromerfassungseinheit ein Schwellenwertüberschreitungssignal aus, das anzeigt, dass der Strom den Schwellenwert überschritten hat.
• Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die hier offenbarten Ausführungsformen beschränkt und soll alle Modifikationen innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Umfangs oder innerhalb des den Ansprüchen entsprechenden Umfangs umfassen.
• BEZUGSZEICHENLISTE

1

fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung

2

Verteilerkasteneinheit

10

Batterieeinheit

10A

erste Batterie (Batterieeinheit)

10B

zweite Batterie (Batterieeinheit)

11

erster Leitungspfad

12

zweiter Leitungspfad

12A

Leitungspfad zwischen positiven Elektroden (zweiter Leitungspfad)

12B

Leitungspfad zwischen negativen Elektroden (zweiter Leitungspfad)

13

dritter Leitungspfad

13A

erster gemeinsamer Pfad (dritter Leitungspfad)

13B

zweiter gemeinsamer Pfad (dritter Leitungspfad)

14

Umschalt-Schaltkreis

14A

erster paralleler Schalter

14B

zweiter paralleler Schalter

14C

serieller Schalter

14D

Sicherungsabschnitt

14F

erste Erfassungseinheit (Stromerfassungseinheit)

14G

zweite Erfassungseinheit (Stromerfassungseinheit)

14H

Stromerfassungseinheit

16

hochpotential-seitiger Leitungspfad

17

niederpotential-seitiger Leitungspfad

20

Strompfad

20A

hochpotential-seitiger Strompfad

20B

niederpotential-seitiger Strompfad

20C

Umgehungsabschnitt

20D

hochpotential-seitiger Schalter

20E

niederpotential-seitiger Schalter

20F

externe Stromerfassungseinheit

20G

Umgehungsschalter

20H

Widerstand

20K

externer Sicherungsabschnitt

30

Stromversorgungspfad

30A

hochpotential-seitiger Stromversorgungspfad

30B

niederpotential-seitiger Stromversorgungspfad

30C

erster Stromversorgungsschalter

30D

zweiter Stromversorgungsschalter

30E, 30F

Anschluss

40

externe Stromversorgung

41

erste externe Stromversorgung (externe Stromversorgung)

42

zweite externe Stromversorgung (externe Stromversorgung)

50

Steuereinheit

100

fahrzeugseitiges Stromversorgungssystem

110

Fahrzeug

A, B, C, F, G

Stromwert

BH

positive Elektrode

BL

negative Elektrode

R

Verbraucher

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2007274830 A [0003]

Claims (6)

1. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung, die in einem fahrzeugseitigen Stromversorgungssystem verwendet wird, das eine Batterieeinheit, die zumindest eine erste Batterie und eine zweite Batterie enthält, und einen Umschalt-Schaltkreis aufweist, der zwischen einem Reihenschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie in Reihe geschaltet sind, und einem Parallelschaltungszustand, in dem die erste Batterie und die zweite Batterie parallel geschaltet sind, umschaltbar ist, wobei die fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung Folgendes aufweist: den Umschalt-Schaltkreis; einen ersten Leitungspfad, bei dem es sich um einen Pfad handelt, durch den im Reihenschaltungszustand ein Strom fließen kann und im Parallelschaltungszustand kein Strom fließt; einen zweiten Leitungspfad, bei dem es sich um einen Pfad handelt, durch den im Parallelschaltungszustand ein Strom fließen kann und im Reihenschaltungszustand kein Strom fließt; einen dritten Leitungspfad, der im Reihenschaltungszustand einen Pfad zwischen einer negativen Elektrode der ersten Batterie und einer positiven Elektrode der zweiten Batterie bildet, und im Parallelschaltungszustand einen Pfad zwischen beiden positiven Elektroden oder zwischen beiden negativen Elektroden der ersten Batterie und der zweiten Batterie bildet; und einen Sicherungsabschnitt, der im ersten Leitungspfad vorgesehen ist und einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines externen Signals durchführt.
2. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: eine Stromerfassungseinheit, die einen Strom im dritten Leitungspfad erfasst, wobei der Sicherungsabschnitt einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines durch die Stromerfassungseinheit erfassten Stroms durchführt.
3. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Sicherungsabschnitt einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads auf der Grundlage eines durch eine Steuereinheit ausgegebenen Unterbrechungssignals durchführt, wenn ein durch die Stromerfassungseinheit erfasster Strom eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
4. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner Folgendes aufweist: eine Steuereinheit, die ein Unterbrechungssignal an den Sicherungsabschnitt ausgibt, wenn ein Strom in dem dritten Leitungspfad eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei der Sicherungsabschnitt einen Vorgang zum Unterbrechen des ersten Leitungspfads durchführt, wenn das Unterbrechungssignal von der Steuereinheit ausgegeben wird.
5. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das fahrzeugseitige Stromversorgungssystem einen Strompfad enthält, der ein Pfad zum Übertragen von Strom von der Batterieeinheit ist, und zwar sowohl im Reihenschaltungszustand als auch im Parallelschaltungszustand, und wobei die fahrzeugseitig angeordnete Umschaltvorrichtung einen externen Sicherungsabschnitt enthält, der in dem Strompfad vorgesehen ist und eine Funktion zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads hat.
6. Fahrzeugseitige Umschaltvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der externe Sicherungsabschnitt einen Vorgang zum Unterbrechen der Bestromung des Strompfads auf der Grundlage eines externen Signals durchführt.

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