JP2018011446A - 電源装置 - Google Patents

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【課題】電気負荷への電力供給の遅延、および、消費電力の増大それぞれが抑制された電源装置を提供する。
【解決手段】第1電源130と電気負荷140が接続される第1給電線111に設けられる電源装置であって、第1給電線に設けられる第1スイッチ20と、第1給電線に接続される第2給電線11と、第2給電線に設けられる第2スイッチ30および第2電源10と、第1スイッチに並列接続される第3スイッチ40および第4スイッチ50と、スイッチを開閉制御する制御部70と、を有する。第4スイッチは第3スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有している。制御部は、第1スイッチを閉状態に制御して電気負荷に電力供給している際に、第1スイッチに異常が生じると、第3スイッチおよび第4スイッチを開状態から閉状態へと制御し始め、第4スイッチが閉状態になると、第3スイッチを開状態にする。
【選択図】図1

Description

本発明は、第1電源と電気負荷それぞれが電気的に接続される第1給電線に設けられる電源装置に関するものである。
特許文献1に示されるように、鉛蓄電池と定電圧要求電気負荷それぞれが電気的に接続される給電線に設けられる電源装置が知られている。この電源装置は、給電線における鉛蓄電池と定電圧要求電気負荷それぞれの電気的接続点の間の中点とグランドとを接続する配線に設けられたリチウム蓄電池と、この配線において中点とリチウム蓄電池との間に設けられたLi蓄電池リレーと、を有する。また電源装置は、給電線において上記の中点と鉛蓄電池との電気的接続点との間に設けられるMOS−FETと、MOS−FETと並列接続されたバイパス給電線と、バイパス給電線に設けられたバイパスリレーと、を有する。さらに電源装置は、Li蓄電池リレー、MOS−FET、および、バイパスリレーそれぞれを開閉制御するECUを有する。
バイパスリレーはノーマリクローズ式の電磁リレーである。ECUは通常時においてバイパスリレーに励磁電流を出力してオフ作動させておく。したがってECUから励磁電流の出力が途絶えると、バイパスリレーはオフ状態からオン状態に移行する。これによりECUの非駆動時においても鉛蓄電池から定電圧要求電気負荷へとバイパスリレーを介して電力供給される。
特開2012−130108号公報
上記したように特許文献1に記載のバイパスリレーは電磁リレーである。したがってバイパスリレーはMOS−FETなどの半導体スイッチと比べてオフ状態からオン状態に移行する速度が遅い。そのためにバイパスリレーを介して鉛蓄電池から定電圧要求電気負荷(電気負荷)へと電力供給し始めるまでに時間がかかる、という問題がある。これを解決するために、バイパスリレーを半導体スイッチで構成することも考えられる。しかしながらこの構成の場合、バイパスリレーをオン状態に維持するための電力が必要となり、それによって消費電力が増大する、という新たな問題が生じる。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、電気負荷への電力供給の遅延、および、消費電力の増大それぞれが抑制された電源装置を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するための開示された発明の1つは、第1電源(130)と電気負荷(140)それぞれが電気的に接続される第1給電線(111)に設けられる電源装置であって、
第1給電線における第1電源および電気負荷それぞれの電気的接続点の間に設けられる第1スイッチ(20)と、
第1給電線における第1スイッチから電気負荷側に接続される第2給電線(11)と、
第2給電線に設けられる第2電源(10)と、
第2給電線における第1給電線との電気的接続点と第2電源との間に設けられる第2スイッチ(30)と、
第1スイッチおよび第2スイッチのいずれかに並列接続される第3スイッチ(40)と、
第1スイッチおよび第2スイッチのいずれかに並列接続される第4スイッチ(50)と、
第1スイッチおよび第2スイッチの異常を検出する異常検出部(60,70)と、
第1スイッチ、第2スイッチ、第3スイッチ、および、第4スイッチそれぞれを制御信号によって開閉制御する制御部(70)と、を有し、
第3スイッチは制御信号の入力によって閉状態、制御信号の非入力によって開状態となる性質を有し、
第4スイッチは制御信号の入力によって開状態、制御信号の非入力によって閉状態となる性質を有するとともに、第3スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有しており、
制御部は、第3スイッチおよび第4スイッチそれぞれを開状態に制御しつつ、第1スイッチおよび第2スイッチのうちの少なくとも一方を閉状態に制御して電気負荷に電力供給している際に、閉状態に制御されている第1スイッチおよび第2スイッチのうちの少なくとも一方に異常が生じていると判定すると、第3スイッチおよび第4スイッチそれぞれを開状態から閉状態へと制御し始め、第4スイッチが閉状態になると、第3スイッチを開状態にする。
これによれば第4スイッチ(50)が閉状態となるまえに第3スイッチ(40)が閉状態になる。したがって第4スイッチ(50)が開状態から閉状態に移行するまえに、第3スイッチ(40)を介して電気負荷(140)に電力供給することができる。これにより電気負荷(140)への電力供給の遅延が抑制される。
また第4スイッチ(50)が閉状態になると第3スイッチ(40)を開状態にする。第4スイッチ(50)は制御信号の非入力によって閉状態になり、第3スイッチ(40)は制御信号の非入力によって開状態になる。したがって第3スイッチ(40)に制御信号を入力しなくとも、電気負荷(140)に電力供給することができる。これによりスイッチ異常時における消費電力の増大が抑制される。
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。
第1実施形態に係る電源装置の概略構成を示すブロック図である。 電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第1スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第1スイッチに異常が生じた状態を示す模式図である。 第3スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第3スイッチと第4スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第4スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第2実施形態に係る電源装置の概略構成を示すブロック図である。 電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第2スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第2スイッチの異常と、第3スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第3スイッチと第4スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 第4スイッチを介した電気負荷への電力供給を示す模式図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。 電源装置の変形例を示すブロック図である。
以下、本発明に係る電源装置を車両に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図7に基づいて本実施形態に係る電源装置を説明する。電源装置100は内燃機関を駆動源とする車両に搭載されている。この車両は所定の停止条件が満たされると内燃機関を停止し、所定の始動条件が満たされると内燃機関を再始動させるアイドルストップ機能を有する。
図1に示すように車両には電源装置100の他に、スタータ110、オルタネータ120、鉛蓄電池130、および、電気負荷140が搭載されている。第1給電線111にオルタネータ120、スタータ110、鉛蓄電池130、および、電気負荷140それぞれが電気的に接続されている。そして第1給電線111における鉛蓄電池130と電気負荷140それぞれの電気的接続点の間に電源装置100が設けられている。鉛蓄電池130が第1電源に相当する。
スタータ110は車両の始動時において内燃機関をクランキングする機能を果たす。スタータ110には、第1給電線111を介して鉛蓄電池130から電力供給される。
オルタネータ120は車両の回生時において発電する機能を有する。このオルタネータ120で生じた電力は、第1給電線111を介して鉛蓄電池130、電気負荷140、および、電源装置100の有するリチウム蓄電池10それぞれに供給される。またオルタネータ120で生じた電力は、図示しないヘッドライト、ワイパ、および、送風ファンなどの電気負荷(以下、一般負荷と示す)にも供給される。
鉛蓄電池130は主としてスタータ110と電気負荷140それぞれに電力供給する機能を果たす。上記したように鉛蓄電池130は車両の始動時にスタータ110に電力供給する。そして鉛蓄電池130は車両の駐車時に電気負荷140に電力供給する機能も果たす。また鉛蓄電池130は車両のアイドリング時、加速時、および、定常走行時において、上記の一般負荷への給電も行う。この際の電気負荷140への電力供給はリチウム蓄電池10によって行われる。ただしリチウム蓄電池10の充電量が低い場合、鉛蓄電池130はリチウム蓄電池10に代わって電気負荷140への電力供給を行うとともに、リチウム蓄電池10への電力供給も行う。
電気負荷140は供給電力が一定であることが求められるナビゲーションシステム、オーディオ、EPS、および、ABSなどである。この電気負荷140への電力供給は、鉛蓄電池130およびリチウム蓄電池10の少なくとも一方によって絶えず行われる。車両の回生時においては、上記のようにオルタネータ120から電力供給される。電気負荷140は供給電圧がリセット電圧閾値Vresetを下回ると、オン状態からオフ状態へと切り替わる性質を有する。
次に電源装置100を説明する。電源装置100は、スタータ110、電気負荷140、および、一般負荷への電力供給を制御する。また電源装置100は鉛蓄電池130およびリチウム蓄電池10それぞれの充放電も制御する。
図1に示すように電源装置100は、リチウム蓄電池10、第1スイッチ20、第2スイッチ30、第3スイッチ40、第4スイッチ50、異常検出部60、および、電池ECU70を有する。第1給電線111における鉛蓄電池130と電気負荷140それぞれの電気的接続点との間の中点Mに第2給電線11が接続されている。そしてその第2給電線11にリチウム蓄電池10が設けられている。リチウム蓄電池10のプラス電極は中点Mに接続され、そのマイナス電極はグランドに接続されている。リチウム蓄電池10が第2電源に相当する。
第1スイッチ20は第1給電線111における上記の鉛蓄電池130の電気的接続点と中点Mとの間に設けられている。また第2スイッチ30は第2給電線11における中点Mとリチウム蓄電池10との間に設けられている。これにより第1スイッチ20が閉状態、第2スイッチ30が開状態の場合、鉛蓄電池130と電気負荷140とが電気的に接続される。また第1スイッチ20が開状態、第2スイッチ30が閉状態の場合、リチウム蓄電池10と電気負荷140とが電気的に接続される。さらに言えばスイッチ20,30それぞれが閉状態の場合、鉛蓄電池130、リチウム蓄電池10、および、電気負荷140それぞれが電気的に接続される。
第1給電線111における第1スイッチ20の両端にバイパス給電線12,13それぞれが並列接続されている。この第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられ、第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これにより第3スイッチ40と第4スイッチ50それぞれが第1スイッチ20と並列接続されている。したがって第1スイッチ20に異常が生じた場合においても、第3スイッチ40や第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130と電気負荷140とを電気的に接続することができる。
第1スイッチ20、第2スイッチ30、および、第3スイッチ40それぞれは半導体スイッチである。これらスイッチ20,30,40それぞれは直列接続された2つの補助スイッチを有する。本実施形態において補助スイッチはNチャネル型MOSFETである。したがって補助スイッチのゲート電極にHiレベルの制御信号が入力されるとスイッチ20,30,40それぞれは開状態から閉状態に移行する。逆に、これら補助スイッチのゲート電極へのHiレベルの制御信号の入力を止めるとスイッチ20,30,40それぞれは閉状態から開状態に移行する。Hiレベルの制御信号が、特許請求の範囲に記載の制御信号の入力に相当する。またLoレベルの制御信号が、制御信号の非入力に相当する。ただし第4スイッチ50の制御信号は後述するように励磁電流に相当する。したがって第4スイッチ50に対する励磁電流の出力が、特許請求の範囲に記載の制御信号の入力に相当する。また励磁電流の非出力が、制御信号の非入力に相当する。
上記したように補助スイッチはMOSFETなので、寄生ダイオードを有する。図1に示すように対応する2つの補助スイッチそれぞれの寄生ダイオードのアノード電極は互いに電気的に接続されている。
より詳しく言えば、第1スイッチ20は第1補助スイッチ21と第2補助スイッチ22を有する。そして第1補助スイッチ21の第1寄生ダイオード21aと第2補助スイッチ22の第2寄生ダイオード22aそれぞれのアノード電極が電気的に接続されている。第1寄生ダイオード21aのカソード電極は鉛蓄電池130と電気的に接続されている。また第2寄生ダイオード22aのカソード電極は電気負荷140と電気的に接続されている。
第2スイッチ30は第3補助スイッチ31と第4補助スイッチ32を有する。そして第3補助スイッチ31の第3寄生ダイオード31aと第4補助スイッチ32の第4寄生ダイオード32aそれぞれのアノード電極が電気的に接続されている。第3寄生ダイオード31aのカソード電極は中点Mと電気的に接続されている。換言すれば第3寄生ダイオード31aのカソード電極は第1スイッチ20の電気負荷140側(第2補助スイッチ22)と電気負荷140それぞれと電気的に接続されている。また第4寄生ダイオード32aのカソード電極はリチウム蓄電池10と電気的に接続されている。
第3スイッチ40は第5補助スイッチ41と第6補助スイッチ42を有する。そして第5補助スイッチ41の第5寄生ダイオード41aと第6補助スイッチ42の第6寄生ダイオード42aそれぞれのアノード電極が電気的に接続されている。第5寄生ダイオード41aのカソード電極は鉛蓄電池130と電気的に接続されている。また第6寄生ダイオード42aのカソード電極は電気負荷140と電気的に接続されている。なお第3スイッチ40は第1スイッチ20や第2スイッチ30よりも耐圧の低い半導体スイッチである。
第4スイッチ50はメカニカルリレーである。詳しく言えば第4スイッチ50はノーマリクローズ式の電磁リレーである。したがって第4スイッチ50は制御信号として励磁電流が入力されることで閉状態になる。逆に第4スイッチ50は励磁電流が入力されなくなると開状態になる。第4スイッチ50は第3スイッチ40よりも、閉状態から開状態への移行、および、開状態から閉状態への移行それぞれが遅い性質を有する。詳しく言えば、第4スイッチ50は第3スイッチ40と比べて状態の移行速度が100msオーダーで遅い性質を有する。
異常検出部60はコンパレータ61と基準電圧源62を有する。コンパレータ61の反転入力端子は第1給電線111における第1スイッチ20と電気負荷140との間に接続されている。そしてコンパレータ61の非反転入力端子は基準電圧源62に接続されている。
基準電圧源62は参照電圧Vrefを出力する。この参照電圧Vrefは鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10それぞれの電源電圧よりも低い電圧に設定されている。電池ECU70は鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10それぞれが過充電、過放電されないように鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10それぞれの充放電を制御する。その制御範囲において鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10それぞれから出力される電源電圧の電圧レベルには振れ幅があり、上限値と下限値とがある。上記の参照電圧Vrefはこの電源電圧の下限値よりも低く設定されている。また参照電圧Vrefは電気負荷140のリセット電圧閾値Vresetよりも高く設定されている。
したがって例えば第1スイッチ20が閉状態でありスイッチ30,40,50それぞれが開状態の場合、コンパレータ61の反転入力端子には鉛蓄電池130の電源電圧が入力される。これによりコンパレータ61からはLoレベルの信号が出力される。しかしながらこの開閉状態において第1スイッチ20が異常状態になると、コンパレータ61の反転入力端子に入力される電圧が参照電圧Vrefを下回る。これによりコンパレータ61からHiレベルの信号が出力される。
また、例えば第2スイッチ30が閉状態でありスイッチ20,40,50それぞれが開状態の場合、コンパレータ61の反転入力端子にはリチウム蓄電池10の電源電圧が入力される。これによりコンパレータ61からはLoレベルの信号が出力される。しかしながらこの開閉状態において第2スイッチ30が異常状態になると、コンパレータ61の反転入力端子に入力される電圧が参照電圧Vrefを下回る。これによりコンパレータ61からHiレベルの信号が出力される。
さらに言えば、スイッチ20,30の両方が閉状態でありスイッチ40,50の両方が開状態の場合、コンパレータ61からはLoレベルの信号が出力される。しかしながらスイッチ20,30の両方が異常状態になると、コンパレータ61からHiレベルの信号が出力される。
以上に示したように、第1スイッチ20および第2スイッチ30の少なくとも一方が閉状態になっている場合においてコンパレータ61の出力信号がHiレベルになると、その閉状態になっているスイッチに異常が生じていると判定することができる。このコンパレータ61の出力端子は電池ECU70に接続されている。したがって電池ECU70には、コンパレータ61の出力信号が、異常検出部60の判定結果として入力される。
電池ECU70は制御信号によってスイッチ20,30,40,50それぞれを開閉制御する。電池ECU70はスイッチ20,30,40,50それぞれを開閉制御することで、車両の走行時や駐車時などの通常動作時における給電制御を行う。また電池ECU70はスイッチ20,30の異常時における給電制御も行う。電池ECU70が制御部に相当する。
なお図示しないが、車両には上位ECUが搭載されている。電池ECU70はこの上位ECUからの指令に基づいて制御信号を生成出力する。これにより電池ECU70は、以下に具体的に示すようにスイッチ20,30,40,50を開閉制御する。
電池ECU70は、車両の始動時、回生時、アイドリング時、加速時、および、定常走行時においてスイッチ20,30を開閉制御し、スイッチ40,50を開状態に保つ。また電池ECU70は車両の駐車時においてスイッチ20,30,40を開状態にし、第4スイッチ50を閉状態に保つ。そして電池ECU70はスイッチ20,30の異常時においてスイッチ40,50を開閉制御する。
より詳しく言えば電池ECU70は、車両の始動時においてスイッチ20,40,50を開状態、第2スイッチ30を閉状態に制御する。これにより鉛蓄電池130よりスタータ110へと電力供給される。またリチウム蓄電池10より電気負荷140へと電力供給される。
電池ECU70は車両の回生時においてスイッチ20,30の両方を閉状態、スイッチ40,50の両方を開状態に制御する。これによりオルタネータ120より鉛蓄電池130、リチウム蓄電池10、および、電気負荷140それぞれへと回生電力が供給される。
電池ECU70は車両のアイドリング時、加速時、および、定常走行時において第2スイッチ30を閉状態、スイッチ40,50を開状態に制御する。そして電池ECU70は鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10の電源電圧の大小関係に応じて第1スイッチ20を開閉制御する。図示しないが、電池ECU70には鉛蓄電池130とリチウム蓄電池10それぞれの電源電圧が監視電圧として入力されている。
鉛蓄電池130のほうがリチウム蓄電池10よりも電源電圧が高い場合、電池ECU70は第1スイッチ20を開状態に制御する。これにより鉛蓄電池130からリチウム蓄電池10への電力供給が抑制され、リチウム蓄電池10の過充電が抑制される。
ただしリチウム蓄電池10の充電量が低下して電源電圧が上記の下限値に近づいた場合、電池ECU70は第1スイッチ20を閉状態に制御する。これにより鉛蓄電池130からリチウム蓄電池10へ電力供給され、リチウム蓄電池10の過放電が抑制される。
またリチウム蓄電池10のほうが鉛蓄電池130よりも電源電圧が高い場合、電池ECU70は第1スイッチ20を閉状態に制御する。これによりリチウム蓄電池10より鉛蓄電池130へ電力供給され、鉛蓄電池130が充電される。
電池ECU70は車両の駐車時においてスイッチ20,30,40,50それぞれへの制御信号の出力を停止する。これによりスイッチ20,30,40それぞれは開状態になる。しかしながら第4スイッチ50は閉状態になる。これにより鉛蓄電池130から電気負荷140へと第4スイッチ50を介して電力供給される。
次に、第1スイッチ20を介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給している際に、第1スイッチ20に異常が生じた場合の電池ECU70の制御を図2〜図7に基づいて説明する。なお図2においては通電状態をハッチングによって明示し、スイッチ20,30,40,50それぞれに対する制御信号を第1〜第4制御信号と示している。そして異常検出部60の出力信号を判定結果と示している。また図3〜図7では通電状態を明示するために異常検出部60と電池ECU70の図示を省略している。そして図3〜図7では電力供給を破線矢印で示している。
図2に示すように時間t0において第1制御信号はHiレベル、第2制御信号と第3制御信号それぞれはLoレベルになっている。そして第4制御信号としての励磁電流が第4スイッチ50に出力されている。これにより時間t0において第1スイッチ20は閉状態、他の第2スイッチ30、第3スイッチ40、および、第4スイッチ50それぞれは開状態となっている。
また時間t0において第1スイッチ20は正常状態である。したがって図3に破線で示すように第1スイッチ20を介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給されている。このために電気負荷140に印加されている電源電圧(電気負荷電圧)が参照電圧Vrefよりも高く、異常の判定結果を示す異常検出部60の出力信号(判定結果)はLoレベルになっている。
時間t1において図4に示すように閉状態に制御している第1スイッチ20に異常が生じる。すると第1スイッチ20における通電が途切れる。これにより電気負荷電圧が低減し始める。
時間t2にいたると電気負荷電圧が参照電圧Vrefを下回る。これにより判定結果がLoレベルからHiレベルに変化する。電池ECU70はこの判定結果の電圧レベルの変化を検知する。
時間t3にいたると電池ECU70は、第1スイッチ20にHiレベルの第1制御信号を出力している際に判定結果がHiレベルになったので、第1スイッチ20に異常が生じていると判定する。そして電池ECU70は、次に示すスイッチの切り替え処理を他の処理よりも優先して実施する。すなわち電池ECU70は第1制御信号をLoレベルに落とす。それとともに電池ECU70は第3制御信号をHiレベルにし、第4制御信号としての励磁電流の供給を止める。
時間t4にいたると第3スイッチ40が開状態から閉状態に移行する。これにより、図5に示すように第3スイッチ40を介して鉛蓄電池130から電気負荷140に電力供給される。そして電気負荷電圧が参照電圧Vrefを上回り、判定結果がHiレベルからLoレベルに変化する。このように第3制御信号をHiレベルにしたことにより、判定結果がHiレベルからLoレベルに変化すると、電池ECU70は電気負荷140への給電が再開したと判定する。
時間t5にいたると第4スイッチ50が開状態から閉状態に移行する。これにより図6に示すように第3スイッチ40および第4スイッチ50それぞれを介して鉛蓄電池130から電気負荷140に電力供給される。
その後、時間t6にいたると電池ECU70は第4スイッチ50が閉状態に移行したと判断して、第3制御信号をLoレベルに落とす。これにより図7に示すように第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給される。
なお第4スイッチ50が開状態から閉状態に移行したか否かの判断は、例えば第4スイッチ50への励磁電流の出力を止めてから所定時間経過したか否かに基づいて行うことができる。この所定時間は、第4スイッチ50への励磁電流の出力を停止してから、第4スイッチ50が開状態から閉状態に移行するまでに要する遅延時間よりも長い時間である。
詳しくは説明しないが、第2スイッチ30を介してリチウム蓄電池10から電気負荷140へと電力供給している際に第2スイッチ30に異常が生じた場合においても、電池ECU70は同様の制御を行う。すなわち電池ECU70は、スイッチ20,40,50それぞれを開状態、第2スイッチ30を閉状態に制御しているにもかかわらず、判定結果がLoレベルからHiレベルに変化すると、第2スイッチ30に異常が生じていると判定する。そして電池ECU70は第2制御信号をLoレベルに落とす。また電池ECU70は第3制御信号をHiレベルにし、第4制御信号としての励磁電流の供給を止める。その後、第4スイッチ50が閉状態に移行したと判断すると電池ECU70は、第3制御信号をLoレベルに落とす。これにより第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給される。
次に、本実施形態に係る電源装置100の作用効果を説明する。上記したように電池ECU70は、閉状態に制御しているスイッチ20,30に異常が生じていると判定すると、第3スイッチ40にHiレベルの第3制御信号を出力し、第4スイッチ50に出力している励磁電流の供給を止める。これによれば第4スイッチ50が閉状態となるまえに第3スイッチ40が閉状態になる。したがって第4スイッチ50が開状態から閉状態に移行するまえに、第3スイッチ40を介して電気負荷140に電力供給することができる。これにより電気負荷140への電力供給の遅延が抑制される。
また電池ECU70は、励磁電流の供給停止によって第4スイッチ50が閉状態になると、第3制御信号をLoレベルに落として第3スイッチ40を開状態にする。これにより電池ECU70が制御信号を入力しなくとも、電気負荷140への電力供給が実現される。この結果スイッチ異常時における消費電力の増大が抑制される。
なお本実施形態で示した電池ECU70の給電制御とは異なり、例えば第1スイッチ20の異常時において第2スイッチ30を閉状態に制御することで、リチウム蓄電池10から電気負荷140に電力供給することも考えられる。しかしながらこの変形例の場合、過放電によるリチウム蓄電池10の劣化を避けるため、リチウム蓄電池10の充電量を確認した後に第2スイッチ30を開状態から閉状態に移行するべきか否かを判断する必要がある。したがってこの変形例の場合、第1スイッチ20の異常時においてリチウム蓄電池10の充電量を確認するための時間が必要となり、電気負荷140への電力供給が遅延する虞がある。
これに対して本実施形態の構成の場合、リチウム蓄電池10の充電量を確認するための時間が不要となる。そのため第1スイッチ20の異常時において電気負荷140への電力供給が遅くなることが抑制される。
第3スイッチ40は第4スイッチ50が開状態から閉状態へと移行するまでの間、電気負荷140に電力供給する機能を果たせばよい。したがって上記したように第3スイッチ40としては第1スイッチ20や第2スイッチ30よりも耐圧の低い半導体スイッチを採用することができる。これにより第3スイッチ40の追加によるコストの増大が抑制される。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を図8〜図13に基づいて説明する。第2実施形態に係る電源装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
第1実施形態では異常検出部60がスイッチ20,30の異常を検出する例を示した。これに対して本実施形態では電池ECU70もスイッチ20,30の異常を検出する機能を果たす。
電池ECU70は第1スイッチ20の第1補助スイッチ21と第2補助スイッチ22の中点電位(ソース電位)を検出する。また電池ECU70は第2スイッチ30の第3補助スイッチ31と第4補助スイッチ32の中点電位(ソース電位)も検出する。
電池ECU70は補助スイッチ21,22それぞれにHiレベルの制御信号を入力している際に、補助スイッチ21,22の中点電位(以下、第1中点電位と示す)をモニタリングする。そして電池ECU70は鉛蓄電池130の電源電圧から第1中点電位を差分した値(以下、第1差分値と示す)が閾値電圧以上になったか否かを判定する。この閾値電圧は、過充電や過放電されないように充放電が制御されている範囲における鉛蓄電池130やリチウム蓄電池10の電源電圧の半分程度の値である。
第1スイッチ20が正常状態の場合、第1中点電位は鉛蓄電池130の電源電圧とほぼ同電位なので、第1差分値は閾値電圧よりも低い値となる。しかしながら第1スイッチ20が異常状態となって非通電状態になると、第1中点電位は鉛蓄電池130の電源電圧よりも低くなる。この結果、第1差分値が閾値電圧よりも高くなる。このように第1スイッチ20の正常状態と異常状態とによって第1差分値が閾値電圧に対して上下する。したがって電池ECU70は、第1スイッチ20にHiレベルの制御信号を出力して閉状態に制御している際に第1差分値が閾値電圧よりも低い場合、第1スイッチ20は正常であると判定する。逆に第1差分値が閾値電圧以上の場合、電池ECU70は第1スイッチ20は異常であると判定する。
第2スイッチ30の正常状態と異常状態の判定も同様である。電池ECU70は補助スイッチ31a,32aそれぞれにHiレベルの制御信号を入力している際に、補助スイッチ31a,32aの中点電位(以下、第2中点電位と示す)をモニタリングする。そして電池ECU70はリチウム蓄電池10の電源電圧から第2中点電位を差分した値(以下、第2差分値と示す)が閾値電圧以上になったか否かを判定する。
第2スイッチ30が正常状態の場合、第2中点電位はリチウム蓄電池10の電源電圧とほぼ同電位なので、第2差分値は閾値電圧よりも低い値となる。しかしながら第2スイッチ30が異常状態となって非通電状態になると、第2中点電位はリチウム蓄電池10の電源電圧よりも低くなる。この結果、第2差分値が閾値電圧よりも高くなる。このように第2スイッチ30の正常状態と異常状態とによって第2差分値が閾値電圧に対して上下する。したがって電池ECU70は、第2スイッチ30にHiレベルの制御信号を出力して閉状態に制御している際に第2差分値が閾値電圧よりも低い場合、第2スイッチ30は正常であると判定する。逆に第2差分値が閾値電圧以上の場合、電池ECU70は第2スイッチ30は異常であると判定する。
また電池ECU70は、スイッチ20,30のうちの一方を閉状態に制御して電気負荷140に給電する際に、第4スイッチ50を開状態に制御しつつ、第3スイッチ40の第5補助スイッチ41を閉状態、第6補助スイッチ42を開状態に制御する。ただしリチウム蓄電池10のほうが鉛蓄電池130よりも電源電圧が高い場合、電池ECU70は第2スイッチ30を閉状態にし、第2スイッチ30を介した電気負荷140への給電を行う。
以上に示した制御の実施により、以下図9〜図13に基づいて説明するように、第2スイッチ30を介して電気負荷140に給電している際に第2スイッチ30に異常が生じたとしても、第3スイッチ40を介した電気負荷140への自動的な電力供給が実現される。
図9に示すように時間t10において第1制御信号はLoレベル、第2制御信号はHiレベルになっている。そして第4制御信号としての励磁電流が出力されている。これに対して第3スイッチ40の第5補助スイッチ41の制御信号はHiレベル、第6補助スイッチ42の制御信号はLoレベルになっている。これにより時間t10において第2スイッチ30は閉状態、第1スイッチ20および第4スイッチ50それぞれは開状態となっている。そして第3スイッチ40の第5補助スイッチ41は閉状態、第6補助スイッチ42は開状態となっている。
第1実施形態で説明したように第5補助スイッチ41の第5寄生ダイオード41aと第6補助スイッチ42の第6寄生ダイオード42aそれぞれのアノード電極が電気的に接続されている。そして第5寄生ダイオード41aのカソード電極が鉛蓄電池130と電気的に接続されている。また第6寄生ダイオード42aのカソード電極が電気負荷140と電気的に接続されている。したがって第6寄生ダイオード42aのアノード電極に鉛蓄電池130の電源電圧が印加され、カソード電極にリチウム蓄電池10の電源電圧が印加されている。上記したようにリチウム蓄電池10のほうが鉛蓄電池130よりも電源電圧が高くなっている。そのために第6寄生ダイオード42aには逆バイアスが印加されている。したがって上記したように第5補助スイッチ41が閉状態となっていたとしても、第5補助スイッチ41と第6寄生ダイオード42aとを介して、鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給されることが止められている。
図9に示すように時間t10において第2スイッチ30は正常状態である。したがって図10に破線で示すように第2スイッチ30を介してリチウム蓄電池10から電気負荷140へと電力供給されている。このため第2差分値は閾値電圧よりも低く、電池ECU70は第2スイッチ30が正常であると判定する。
時間t11において、図11に示すように閉状態に制御している第2スイッチ30に異常が生じる。すると第2スイッチ30における通電が途切れる。これにより第6寄生ダイオード42aのカソード電極に印加されていた電圧が低下し、第6寄生ダイオード42aに順バイアスが印加される。この結果、図11に示すように閉状態となっている第5補助スイッチ41、および、順バイアスの印加されている第6寄生ダイオード42aそれぞれを介して、鉛蓄電池130から電気負荷140へと自動的に電力供給される。また第2差分値は閾値電圧以上となる。
時間t12にいたると電池ECU70は、第2制御信号をHiレベルにしている際に第2差分値が閾値電圧以上になったので、第2スイッチ30に異常が生じていると判定する。そして電池ECU70は第2制御信号をLoレベルに落とす。また電池ECU70は第4制御信号としての励磁電流の供給を止める。
時間t13にいたると第4スイッチ50は開状態から閉状態に移行する。これにより図12に示すように第3スイッチ40および第4スイッチ50それぞれを介して鉛蓄電池130から電気負荷140に電力供給される。
その後、時間t14にいたると電池ECU70は第4スイッチ50が閉状態に移行したと判断して、第3スイッチ40に出力している制御信号のすべてをLoレベルに落とす。これにより図13に示すように第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給される。
以上に示したように、第2スイッチ30が異常状態になると、第5補助スイッチ41と第6寄生ダイオード42aを介して鉛蓄電池130から電気負荷140へと自動的に電力供給される。したがって第2スイッチ30に異常が生じたことを検知した後に電気負荷140に電力供給を行う構成と比べて、電気負荷140への電力供給が遅くなることが抑制される。
なお詳しくは説明しないが、第1スイッチ20を介して電気負荷140に給電している際に第1スイッチ20に異常が生じたとしても、第3スイッチ40を介した鉛蓄電池130から電気負荷140への自動的な電力供給が実現される。
電池ECU70は第1スイッチ20を閉状態、第2スイッチ30および第4スイッチ50それぞれを開状態に制御する。そして電池ECU70は第3スイッチ40の第5補助スイッチ41を閉状態、第6補助スイッチ42を開状態に制御する。この際、第6寄生ダイオード42aには順バイアスが印加されている。したがってこの場合、第1スイッチ20だけではなく第3スイッチ40も介して、鉛蓄電池130から電気負荷140へと電力供給されている。この際、第1スイッチ20は通電状態となっている。このため第1差分値は閾値電圧よりも低く、電池ECU70は第1スイッチ20が正常であると判定している。
閉状態に制御している第1スイッチ20に異常が生じると、第1スイッチ20は非通電状態となる。しかしながら第2スイッチ30を介した鉛蓄電池130から電気負荷140への電力供給は維持される。また第1差分値は閾値電圧以上となる。
第1スイッチ20にHiレベルの制御信号を出力している際に第1差分値が閾値電圧以上になったので、電池ECU70は第1スイッチ20に異常が生じていると判定する。そして電池ECU70は第1制御信号をLoレベルに落とす。また電池ECU70は第4制御信号としての励磁電流の供給を止める。これにより第3スイッチ40および第4スイッチ50それぞれを介して鉛蓄電池130から電気負荷140に電力供給される。その後、電池ECU70は第4スイッチ50が閉状態に移行したと判断して、第3スイッチ40に出力している制御信号のすべてをLoレベルに落とす。これにより第4スイッチ50を介した鉛蓄電池130から電気負荷140への電力供給が実現される。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(第1の変形例)
各実施形態では電池ECU70がスイッチ20,30,40,50それぞれを制御する例を示した。しかしながら図14に示すように電池ECU70が、スイッチ20,30を制御する第1電池ECU71と、スイッチ40,50を制御する第2電池ECU72と、を有する構成を採用することもできる。第1電池ECU71が第1制御部に相当する。第2電池ECU72が第2制御部に相当する。
これによれば車両の走行時や駐車時などの通常動作時における電気負荷140への給電制御と、スイッチ20,30の異常時における電気負荷140への給電制御と、を独立して別々に実施することができる。したがってこれら2つの給電制御を簡素化することができる。また第1電池ECU71に異常が生じたとしても、第2電池ECU72によって電気負荷140への電力供給を継続することができる。
(第2の変形例)
各実施形態では第1給電線111における第1スイッチ20の両端にバイパス給電線12,13それぞれが並列接続された例を示した。しかしながら例えば図15に示すように第1給電線111における第1スイッチ20の両端に第1バイパス給電線12が並列接続され、第2スイッチ30の両端に第2バイパス給電線13が並列接続された構成を採用することもできる。この場合においても第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けら、第2バイパス給電線に第4スイッチ50が設けられている。これによれば第1スイッチ20や第2スイッチ30に異常が生じた場合においても、第3スイッチ40や第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130やリチウム蓄電池10を電気負荷140に電気的に接続することができる。これにより電気負荷140への電力供給が遅くなることが抑制される。
(第3の変形例)
また例えば図16に示すように第1給電線111における第1スイッチ20の両端に第2バイパス給電線13が並列接続され、第2スイッチ30の両端に第1バイパス給電線12が並列接続された構成を採用することもできる。この場合においても第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられ、第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これによれば第1スイッチ20や第2スイッチ30に異常が生じた場合においても、第3スイッチ40や第4スイッチ50を介して鉛蓄電池130やリチウム蓄電池10を電気負荷140に電気的に接続することができる。これにより電気負荷140への電力供給が遅くなることが抑制される。
(第4の変形例)
さらに例示すれば図17に示すように、第2スイッチ30の両端にバイパス給電線12,13それぞれが並列接続された構成を採用することもできる。この場合においても第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられている。そして第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これによれば第2スイッチ30に異常が生じた場合においても、第3スイッチ40や第4スイッチ50を介してリチウム蓄電池10を電気負荷140に電気的に接続することができる。
(その他の変形例1)
以下、図18〜図35に電源装置100の各種変形例を示す。なお図18〜図35では表記を簡明とするために異常検出部60と電池ECU70の図示を省略している。そして半導体スイッチと電磁リレーを特に区別せずに図示している。ただし図30〜図35では、各実施形態において明示していなかった一般負荷150を図示している。この一般負荷150には各実施形態で示したオルタネータ120が含まれていてもよいし、含まれていなくともよい。また図26〜図29、および、図34と図35に示す変形例ではモータ160も図示している。
図18〜図29に示す変形例では、第1給電線111における鉛蓄電池130と電気負荷140それぞれの電気的接続点にバイパス給電線12,13が電気的に接続されている。そして第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられ、第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。
また図18〜図29に示す変形例では、各実施形態とは異なり、第2スイッチ30が第2給電線11ではなく第1給電線111に設けられている。そしてオルタネータ120と電気負荷140との電気的な接続を制御する第5スイッチ80が第1給電線111に設けられている。したがって第1スイッチ20、第2スイッチ30、および、第5スイッチ80は第1給電線111において直列接続されている。第1給電線111におけるこれら3つのスイッチ20,30,80の中点に、鉛蓄電池130、電気負荷140、オルタネータ120、および、リチウム蓄電池10が適宜電気的に接続されている。
具体的に言えば、図18および図19に示す変形例では第1スイッチ20、第5スイッチ80、および、第2スイッチ30が順次直列接続されている。
図18に示す変形例ではスイッチ20,80の間の第1中点M1に電気負荷140が電気的に接続され、スイッチ80,30の間の第2中点M2にオルタネータ120が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,80を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
これに対して図19に示す変形例では第1中点M1に鉛蓄電池130が電気的に接続され、第2中点M2にオルタネータ120が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,80,20を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図20および図21に示す変形例では第1スイッチ20、第2スイッチ30、および、第5スイッチ80が順次直列接続されている。
図20に示す変形例ではスイッチ20,30の間の第3中点M3に電気負荷140が電気的に接続され、スイッチ30,80の間の第4中点M4にリチウム蓄電池10が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
これに対して図21に示す変形例では第3中点M3に鉛蓄電池130が電気的に接続され、第4中点M4にリチウム蓄電池10が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,20を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図22に示す変形例では第1スイッチ20、第5スイッチ80、および、第2スイッチ30が順次直列接続されている。そしてスイッチ20,80の間の第5中点M5にオルタネータ120が電気的に接続され、スイッチ80,30の間の第6中点M6に電気負荷140が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,80を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図23に示す変形例では第5スイッチ80、第1スイッチ20、および、第2スイッチ30が順次直列接続されている。そしてスイッチ80,20の間の第7中点M7に鉛蓄電池130が電気的に接続され、スイッチ20,30の間の第8中点M8に電気負荷140が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図24に示す変形例では第1スイッチ20、第5スイッチ80、および、第2スイッチ30が順次直列接続されている。そしてスイッチ20,80の間の第9中点M9にオルタネータ120が電気的に接続され、スイッチ80,30の間の第10中点M10にリチウム蓄電池10が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,80,30を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図25に示す変形例では第5スイッチ80、第1スイッチ20、および、第2スイッチ30が順次直列接続されている。そしてスイッチ80,20の間の第11中点M11に鉛蓄電池130が電気的に接続され、スイッチ20,30の間の第12中点M12にリチウム蓄電池10が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,30を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図26〜図29に示す変形例ではモータ160が第1給電線111に電気的に接続されている。図26および図27に示す変形例ではモータ160はリチウム蓄電池10と接続され、第2スイッチ30を介して鉛蓄電池130と電気的に接続されている。また第2スイッチ30、第1スイッチ20、および、第5スイッチ80が順次直列接続されている。
図26に示す変形例ではスイッチ30,20の間の第13中点M13に鉛蓄電池130が電気的に接続され、スイッチ20,80の間の第14中点M14に電気負荷140が電気的に接続されている。鉛蓄電池130は第1スイッチ20を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,20を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図27に示す変形例では第13中点M13に鉛蓄電池130が電気的に接続され、第14中点M14にオルタネータ120が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,80を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,20,80を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図28および図29に示す変形例ではモータ160は鉛蓄電池130と接続され、第1スイッチ20を介してリチウム蓄電池10と電気的に接続されている。また第1スイッチ20、第2スイッチ30、および、第5スイッチ80が順次直列接続されている。
図28に示す変形例ではスイッチ20,30の間の第15中点M15にリチウム蓄電池10が電気的に接続され、スイッチ30,80の間の第16中点M16に電気負荷140が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,30を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10は第2スイッチ30を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
図29に示す変形例では第15中点M15にリチウム蓄電池10が電気的に接続され、第16中点M16にオルタネータ120が電気的に接続されている。鉛蓄電池130はスイッチ20,30,80を介して電気負荷140と電気的に接続され、リチウム蓄電池10はスイッチ30,80を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
次に図30〜図33に示す変形例を説明する。これらの変形例に示す電源装置100は第6スイッチ81を有する。
図30および図31に示す変形例では第5スイッチ80が第1給電線111における電気負荷140とオルタネータ120それぞれの電気的接続点の間に設けられている。そして第2給電線11がグランドから延びて第5スイッチ80の両端に向かって2つに分岐している。この第2給電線11におけるグランドから延びた線にリチウム蓄電池10が設けられ、分岐した2本の線のうちの一方に第2スイッチ30が設けられ、他方に第6スイッチ81が設けられている。第2スイッチ30はリチウム蓄電池10と電気負荷140との間に設けられている。第6スイッチ81はリチウム蓄電池10とオルタネータ120との間に設けられている。
図30に示す変形例ではバイパス給電線12,13それぞれが第1スイッチ20に並列接続されている。そして図31に示す変形例では第1バイパス給電線12が第1スイッチ20に並列接続され、第2バイパス給電線13が第2スイッチ30と並列接続されている。第2バイパス給電線13は電気負荷140とリチウム蓄電池10とを接続している。
次に図32および図33に示す変形例を説明する。これらの変形例では、第3給電線15がグランドから延びて第1給電線111に接続されている。この第3給電線15に電気負荷140とともに第5スイッチ80が設けられる。電気負荷140は第5スイッチ80を介して第1給電線111に電気的に接続されている。
そして第3給電線15における電気負荷140と第5スイッチ80との間の中点からグランドへと向かって第2給電線11が延びている。この第2給電線11にリチウム蓄電池10とともに第2スイッチ30が設けられる。リチウム蓄電池10はスイッチ30,80を介して第1給電線111に電気的に接続されている。
また第2給電線11におけるリチウム蓄電池10と第2スイッチ30との間の中点から第1給電線111へと向かって第4給電線16が延びている。この第4給電線16に第6スイッチ81が設けられている。これにより第6スイッチ81を介してリチウム蓄電池10がオルタネータ120に接続されている。
さらに第3給電線15における電気負荷140と第5スイッチ80との間の中点と第1給電線111における第1スイッチ20から鉛蓄電池130側とが第1バイパス給電線12を介して電気的に接続されている。この第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられている。これにより第3スイッチ40は、第5スイッチ80とともに第1スイッチ20と並列接続されている。
図32に示す変形例では第2バイパス給電線13が第1バイパス給電線12に並列接続されている。この第2バイパス給電線13は第1給電線111と電気負荷140とを接続している。第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これにより第4スイッチ50は、第5スイッチ80とともに第1スイッチ20と並列接続されている。
図33に示す変形例では第3給電線15における電気負荷140と第5スイッチ80との間の中点と第2給電線11におけるリチウム蓄電池10と第2スイッチ30との間の中点とが第2バイパス給電線13を介して電気的に接続されている。この第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これにより第4スイッチ50は第2スイッチ30と並列接続されている。
次に図34および図35に示す変形例を説明する。この変形例では、電源装置100は第3バイパス給電線17と第7スイッチ82を有する。第7スイッチ82は電磁リレーである。第7スイッチ82はフェールセーフ制御の際に閉駆動される。
図34および図35に示すように第1給電線111にモータ160とオルタネータ120とが電気的に接続されている。そして第1給電線111におけるモータ160との電気的接続点とオルタネータ120の電気的接続点との間に鉛蓄電池130と一般負荷150それぞれが電気的に接続されている。
第1スイッチ20は第1給電線111における鉛蓄電池130および一般負荷150それぞれの電気的接続点とオルタネータ120の電気的接続点との間に設けられている。そして第1給電線111における第1スイッチ20からオルタネータ120側の部位に第2給電線11が接続されている。この第2給電線11にリチウム蓄電池10とスイッチ30,80が設けられている。第2給電線11における第1給電線111との電気的接続点からリチウム蓄電池10へと向かって第5スイッチ80と第2スイッチ30とが順に直列接続されている。
第2バイパス給電線13は第1給電線111における第1スイッチ20から鉛蓄電池130側の部位と、スイッチ80,30の中点とを電気的に接続している。この第2バイパス給電線13に第4スイッチ50が設けられている。これにより第4スイッチ50は、第5スイッチ80とともに第1スイッチ20と並列接続されている。
また第3バイパス給電線17は第1スイッチ20の両端に接続され、この第3バイパス給電線17に第7スイッチ82が設けられている。これにより第7スイッチ82も第1スイッチ20と並列接続されている。
さらに、第2バイパス給電線13における第4スイッチ50におけるオルタネータ120側に第3給電線15が接続されている。この第3給電線15に電気負荷140が設けられている。
図34に示す変形例では第1給電線111における鉛蓄電池130との電気的接続点と第3給電線15における電気負荷140の第2バイパス給電線13側とが第1バイパス給電線12を介して連結されている。この第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられている。これにより第3スイッチ40は、第5スイッチ90とともに第1スイッチ20に並列接続されている。
図35に示す変形例では第3給電線15における電気負荷140の第2バイパス給電線13側と第2給電線11におけるリチウム蓄電池10と第2スイッチ30との間の中点とが第1バイパス給電線12を介して連結されている。この第1バイパス給電線12に第3スイッチ40が設けられている。これにより第3スイッチ40は、第2スイッチ30に並列接続されている。
(その他の変形例2)
各実施形態では、スイッチ20,30,40それぞれが直列接続された2つの補助スイッチを有し、補助スイッチがNチャネル型MOSFETである例を示した。しかしながら補助スイッチとしては上記例に限定されず、例えばPチャネル型MOSFETやIGBTを採用することもできる。補助スイッチがIGBTの場合、各補助スイッチには別体でダイオードが並列接続される。
第1実施形態では、第1給電線111における第1スイッチ20から電気負荷140側に第2給電線11が接続された例を示した。しかしながら第1給電線111における第1スイッチ20から鉛蓄電池130側に第2給電線11が接続された構成を採用することもできる。だたしこの変形例の場合、バイパス給電線12,13それぞれが第1スイッチ20の両端に接続される。そしてバイパス給電線12,13にスイッチ40,50が設けられる。これによりスイッチ40,50それぞれが第1スイッチ20と並列接続される。
第2実施形態において電池ECU70もスイッチ20,30の異常を検出する例を示した。しかしながらこれまでに例示した他の変形例においても、電池ECU70がスイッチ20,30の異常を検出してもよい。
なお直列接続された2つの補助スイッチそれぞれに対応するダイオードのアノード電極が互いに電気的に接続されている例を示した。しかしながら直列接続された2つの補助スイッチそれぞれに対応するダイオードのカソード電極が互いに電気的に接続された構成を採用することもできる。
各実施形態、および、各変形例においてオルタネータ120が第1給電線111に接続された構成を示した。しかしながらオルタネータ120に代わって、ISGが第1給電線111に接続された構成を採用することもできる。ISGは回生時の発電や、アイドルストップした後の内燃機関の再始動を実施する。
10…リチウム蓄電池、11…第2給電線、20…第1スイッチ、30…第2スイッチ、40…第3スイッチ、50…第4スイッチ、60…異常検出部、70…電池ECU、100…電源装置、111…第1給電線、130…鉛蓄電池、140…電気負荷

Claims (16)

  1. 第1電源(130)と電気負荷(140)それぞれが電気的に接続される第1給電線(111)に設けられる電源装置であって、
    前記第1給電線における前記第1電源および前記電気負荷それぞれの電気的接続点の間に設けられる第1スイッチ(20)と、
    前記第1給電線における前記第1スイッチから前記電気負荷側に接続される第2給電線(11)と、
    前記第2給電線に設けられる第2電源(10)と、
    前記第2給電線における前記第1給電線との電気的接続点と前記第2電源との間に設けられる第2スイッチ(30)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのいずれかに並列接続される第3スイッチ(40)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのいずれかに並列接続される第4スイッチ(50)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの異常を検出する異常検出部(60,70)と、
    前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第3スイッチ、および、前記第4スイッチそれぞれを制御信号によって開閉制御する制御部(70)と、を有し、
    前記第3スイッチは前記制御信号の入力によって閉状態、前記制御信号の非入力によって開状態となる性質を有し、
    前記第4スイッチは前記制御信号の入力によって開状態、前記制御信号の非入力によって閉状態となる性質を有するとともに、前記第3スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有しており、
    前記制御部は、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態に制御しつつ、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのうちの少なくとも一方を閉状態に制御して前記電気負荷に電力供給している際に、閉状態に制御されている前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのうちの少なくとも一方に異常が生じていると判定すると、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態から閉状態へと制御し始め、前記第4スイッチが閉状態になると、前記第3スイッチを開状態にする電源装置。
  2. 前記第3スイッチと前記第4スイッチそれぞれが前記第1スイッチに並列接続されている請求項1に記載の電源装置。
  3. 前記第3スイッチは前記第1スイッチに並列接続され、
    前記第4スイッチは前記第2スイッチに並列接続されている請求項1に記載の電源装置。
  4. 前記第3スイッチは前記第2スイッチに並列接続され、
    前記第4スイッチは前記第1スイッチに並列接続されている請求項1に記載の電源装置。
  5. 前記第3スイッチと前記第4スイッチそれぞれが前記第2スイッチに並列接続されている請求項1に記載の電源装置。
  6. 第1電源(130)と電気負荷(140)それぞれが電気的に接続される第1給電線(111)に設けられる電源装置であって、
    前記第1給電線における前記第1電源および前記電気負荷それぞれの電気的接続点の間に設けられる第1スイッチ(20)と、
    前記第1給電線に設けられて前記第1スイッチと直列接続される第2スイッチ(30)と、
    前記第2スイッチの2つの端部のうちの一方と電気的に接続されるように、前記第1給電線に接続される第2給電線(11)と、
    前記第2給電線に設けられる第2電源(10)と、
    前記第1スイッチに並列接続される第3スイッチ(40)と、
    前記第1スイッチに並列接続される第4スイッチ(50)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの異常を検出する異常検出部(60,70)と、
    前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第3スイッチ、および、前記第4スイッチそれぞれを制御信号によって開閉制御する制御部(70)と、を有し、
    前記第3スイッチは前記制御信号の入力によって閉状態、前記制御信号の非入力によって開状態となる性質を有し、
    前記第4スイッチは前記制御信号の入力によって開状態、前記制御信号の非入力によって閉状態となる性質を有するとともに、前記第3スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有しており、
    前記制御部は、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態に制御しつつ、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチそれぞれを閉状態に制御して前記電気負荷に電力供給している際に、閉状態に制御されている前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのうちの少なくとも一方に異常が生じていると判定すると、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態から閉状態へと制御し始め、前記第4スイッチが閉状態になると、前記第3スイッチを開状態にする電源装置。
  7. 第1電源(130)と電気負荷(140)それぞれが電気的に接続される第1給電線(111)に設けられる電源装置であって、
    前記第1給電線における前記第1電源および前記電気負荷それぞれの電気的接続点の間に設けられる第1スイッチ(20)と、
    前記第1給電線と前記電気負荷とを接続する第3給電線(18)と、
    前記第3給電線における前記第1給電線との電気的接続点と前記電気負荷との間に接続される第2給電線(11)と、
    前記第2給電線に設けられる第2電源(10)と、
    前記第2給電線における前記第3給電線との電気的接続点と前記第2電源との間に設けられる第2スイッチ(30)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのいずれかに並列接続される第3スイッチ(40)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのいずれかに並列接続される第4スイッチ(50)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの異常を検出する異常検出部(60,70)と、
    前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第3スイッチ、および、前記第4スイッチそれぞれを制御信号によって開閉制御する制御部(70)と、を有し、
    前記第3スイッチは前記制御信号の入力によって閉状態、前記制御信号の非入力によって開状態となる性質を有し、
    前記第4スイッチは前記制御信号の入力によって開状態、前記制御信号の非入力によって閉状態となる性質を有するとともに、前記第3スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有しており、
    前記制御部は、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態に制御しつつ、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチそれぞれを閉状態に制御して前記電気負荷に電力供給している際に、閉状態に制御されている前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのうちの少なくとも一方に異常が生じていると判定すると、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチそれぞれを開状態から閉状態へと制御し始め、前記第4スイッチが閉状態になると、前記第3スイッチを開状態にする電源装置。
  8. 前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、および、前記第3スイッチの少なくとも1つは、直列接続された第1補助スイッチ(21,31,41)と第2補助スイッチ(22,32,42)、および、前記第1補助スイッチに並列接続された第1ダイオード(21a,31a,41a)と前記第2補助スイッチに並列接続された第2ダイオード(22a,32a,42a)を有し、
    前記第1ダイオードのアノード電極と前記第2ダイオードのアノード電極とが接続されている、若しくは、前記第1ダイオードのカソード電極と前記第2ダイオードのカソード電極とが接続されている請求項1〜7いずれか1項に記載の電源装置。
  9. 第1電源(130)と電気負荷(140)それぞれが電気的に接続される第1給電線(111)に設けられる電源装置であって、
    前記第1給電線における前記第1電源および前記電気負荷それぞれの電気的接続点の間に設けられる第1スイッチ(20)と、
    前記第1給電線における前記第1スイッチから前記電気負荷側に接続される第2給電線(11)と、
    前記第2給電線に設けられる第2電源(10)と、
    前記第2給電線における前記第1給電線との電気的接続点と前記第2電源との間に設けられる第2スイッチ(30)と、
    前記第1スイッチに並列接続される第3スイッチ(40)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのいずれかに並列接続される第4スイッチ(50)と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチの異常を検出する異常検出部(60,70)と、
    前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第3スイッチ、および、前記第4スイッチそれぞれを制御信号によって開閉制御する制御部(70)と、を有し、
    前記第3スイッチは、直列接続された第5補助スイッチ(41)と第6補助スイッチ(42)、および、前記第5補助スイッチに並列接続された第5ダイオード(41a)と前記第6補助スイッチに並列接続された第6ダイオード(42a)を有し、
    前記第5ダイオードのアノード電極と前記第6ダイオードのアノード電極とが接続され、
    前記第5ダイオードのカソード電極が前記第1電源に接続され、前記第6ダイオードのカソード電極が前記電気負荷に接続されており、
    前記第6補助スイッチは前記制御信号の入力によって閉状態、前記制御信号の非入力によって開状態となる性質を有し、
    前記第4スイッチは前記制御信号の入力によって開状態、前記制御信号の非入力によって閉状態となる性質を有するとともに、前記第6補助スイッチよりも開状態から閉状態への移行速度が遅い性質を有しており、
    前記制御部は、前記第1スイッチと前記第2スイッチの一方、前記第6補助スイッチ、および、前記第4スイッチそれぞれを開状態に制御しつつ、前記第1スイッチと前記第2スイッチの他方、および、前記第5補助スイッチそれぞれを閉状態に制御して前記電気負荷に電力供給している際に、閉状態に制御されている前記第1スイッチと前記第2スイッチの他方に異常が生じていると判定すると、前記第4スイッチを開状態から閉状態へと制御し始め、前記第4スイッチが閉状態になると、前記第5補助スイッチを開状態にする電源装置。
  10. 前記第1スイッチは、直列接続された第1補助スイッチ(21)と第2補助スイッチ(22)、および、前記第1補助スイッチに並列接続された第1ダイオード(21a)と前記第2補助スイッチに並列接続された第2ダイオード(22a)を有し、前記第1ダイオードのアノード電極と前記第2ダイオードのアノード電極とが接続されており、
    前記第2スイッチは、直列接続された第3補助スイッチ(31)と第4補助スイッチ(32)、および、前記第1補助スイッチに並列接続された第3ダイオード(31a)と前記第4補助スイッチに並列接続された第4ダイオード(32a)を有し、前記第3ダイオードのアノード電極と前記第4ダイオードのアノード電極とが接続されている請求項9に記載の電源装置。
  11. 前記異常検出部(70)は前記第1補助スイッチと前記第2補助スイッチの中点電位の変動に基づいて前記第1スイッチの異常を検出し、前記第3補助スイッチと前記第4補助スイッチの中点電位の変動に基づいて前記第2スイッチの異常を検出する請求項10に記載の電源装置。
  12. 前記第3スイッチは前記第1スイッチおよび前記第2スイッチそれぞれよりも耐圧の低い半導体スイッチを有する請求項1〜11いずれか1項に記載の電源装置。
  13. 前記第4スイッチはメカニカルリレーである請求項1〜12いずれか1項に記載の電源装置。
  14. 前記第1電源は鉛蓄電池である請求項1〜13いずれか1項に記載の電源装置。
  15. 前記第2電源はリチウム蓄電池である請求項1〜14いずれか1項に記載の電源装置。
  16. 前記制御部は、前記第1スイッチと前記第2スイッチを前記制御信号によって開閉制御する第1制御部(71)と、前記第3スイッチと前記第4スイッチを前記制御信号によって開閉制御する第2制御部(72)と、を有する請求項1〜15いずれか1項に記載の電源装置。
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