JP2018113783A - Power supply device and power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の蓄電池を有する電源システムに適用される電源装置、及び電源システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply device applied to a power supply system having a plurality of storage batteries, and a power supply system.
従来、例えば車両に搭載される車載電源システムとして、電気負荷に対して並列接続される2つの蓄電池(例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池)を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給する構成が知られている(例えば、特許文献1)。この場合、電気負荷と鉛蓄電池との間の電気経路、及び電気負荷とリチウムイオン蓄電池との間の電気経路にスイッチがそれぞれ設けられており、各スイッチの開閉により各蓄電池の放電が制御される。 Conventionally, for example, as an in-vehicle power supply system mounted on a vehicle, two storage batteries (for example, a lead storage battery and a lithium ion storage battery) connected in parallel to an electric load are used. The structure which supplies electric power is known (for example, patent document 1). In this case, switches are provided in the electrical path between the electrical load and the lead-acid battery and the electrical path between the electrical load and the lithium ion storage battery, and the discharge of each storage battery is controlled by opening and closing each switch. .
ところで、電気負荷に対して電力を供給する供給元の蓄電池を鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池との間で切り替える際、一時的に各スイッチがいずれも閉鎖状態とされることで、継続的に電力供給が行われる。これにより、電気負荷からの電力が要求されている場合に、電力欠陥が生じることを防止していた。このような切替制御は、常に電力を要求する定電圧負荷が存在する場合、特に必要だった。 By the way, when switching the storage battery of the supply source that supplies power to the electric load between the lead storage battery and the lithium ion storage battery, the power is continuously supplied by temporarily closing each switch. Is done. Thereby, when the electric power from the electric load is requested | required, it has prevented that a power defect arises. Such switching control is particularly necessary when there is a constant voltage load that always requires power.
しかしながら、各スイッチがいずれも閉鎖状態とされ、電気経路がいずれも通電状態とされた場合において、各蓄電池の電圧差があると、電圧値の高い蓄電池側からの電流が、電気負荷だけでなく、そのまま電圧の低い蓄電池側へ流れる可能性がある。この場合、各スイッチの許容電流量によっては問題が生じる。 However, when each switch is closed and all the electrical paths are energized, if there is a voltage difference between the storage batteries, the current from the storage battery with a high voltage value is not limited to the electrical load. There is a possibility that it will flow to the storage battery side having a lower voltage as it is. In this case, a problem arises depending on the allowable current amount of each switch.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池を切り替える際、蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる電源装置及び電源システムを提供することを主たる目的とするものである。 This invention is made | formed in view of the said situation, and when changing a storage battery, it aims at providing the power supply device and power supply system which can control that an electric current flows into the storage battery side. .
上記課題を解決するため、第1の発明は、電気負荷に対して第1蓄電池と第2蓄電池とが並列接続されている電源システムに適用される電源装置において、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間における電気経路において前記電気負荷との接続点よりも前記第1蓄電池側に設けられる第1開閉部と、前記電気経路において前記接続点よりも前記第2蓄電池側に設けられる第2開閉部と、前記第1開閉部と前記第2開閉部を制御する制御部と、を備え、前記第1開閉部及び前記第2開閉部は、それぞれ第1スイッチと第2スイッチが直列に接続されることにより構成されており、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、ダイオードと、前記ダイオードと並列に接続されたスイッチ部と、をそれぞれ有し、前記第1スイッチのダイオードと、前記第2スイッチのダイオードは、互いに逆向きに設けられており、前記制御部は、前記電気負荷に電力を供給する前記蓄電池を前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間で切り替える場合、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部を開状態、当該スイッチ部と同じ前記開閉部にあって当該スイッチ部に直列接続された前記スイッチ部を閉状態とする切替中間状態にしてから、当該切替中間状態中に、前記蓄電池を切り替えるように前記各開閉部を制御することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a first invention is a power supply device applied to a power supply system in which a first storage battery and a second storage battery are connected in parallel to an electric load, wherein the first storage battery and the second storage battery are applied. A first opening / closing portion provided on the first storage battery side with respect to the electrical load in the electrical path between the storage battery and a second provided on the second storage battery side with respect to the connection point in the electrical path. An opening / closing part; and a control part for controlling the first opening / closing part and the second opening / closing part. The first opening part and the second opening / closing part are connected in series with a first switch and a second switch, respectively. The first switch and the second switch each include a diode and a switch unit connected in parallel with the diode, and the diode of the first switch The diodes of the second switch are provided in opposite directions, and the control unit switches the storage battery that supplies power to the electric load between the first storage battery and the second storage battery, Among the switch parts of the first opening and closing part and the second opening and closing part, the switch part connected to a diode that regulates the current from the connection point side to the storage battery side is opened, and the same as the switch part The switching unit that is in the opening / closing unit and in which the switch unit connected in series to the switching unit is in a closed state is controlled, and the switching unit is controlled to switch the storage battery during the switching intermediate state. The gist.
接続点側から蓄電池側へ電流が流れることを規制するダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放させる切替中間状態において、当該ダイオードを介して、蓄電池側から接続点側(すなわち、電気負荷)へ電流が流れることは、許容されるが、その反対側(蓄電池側)に電流が流れることは規制される。このため、切り替える際に、両方の蓄電池側から電気負荷へ電力を供給する状態にしても、電圧差により接続点側からいずれかの蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる。 In the switching intermediate state in which the switch part connected in parallel with the diode that regulates the current flow from the connection point side to the storage battery side is opened, from the storage battery side to the connection point side (that is, the electrical load) via the diode Although the current is allowed to flow, the current flowing to the opposite side (storage battery side) is restricted. For this reason, even if it switches to the state which supplies electric power to the electric load from both the storage battery sides, it can control that an electric current flows into one of the storage battery side from a connection point side by a voltage difference.
第2の発明は、前記切替中間状態において開放状態とする前記スイッチ部は、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池のうち電圧値の低い前記蓄電池側に設けられた前記開閉部が有する前記スイッチ部であることを要旨とする。 2nd invention WHEREIN: The said switch part made into an open state in the said switching intermediate state is the said switch part which the said opening / closing part provided in the said storage battery side with a low voltage value among the said 1st storage battery and the said 2nd storage battery has It is a summary.
各蓄電池に電圧差がある場合、第1電気経路及び第2電気経路を共に通電の状態とすると、電圧値が高い蓄電池側からの電流が、電気負荷だけでなく、そのまま電圧値が低い蓄電池側に流れる可能性がある。そこで、切替中間状態において電圧値の低い蓄電池側への電流を規制するダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放することにより、意図しない過電流が流れる可能性があるスイッチを適切に保護することができる。 When each storage battery has a voltage difference, when both the first electric path and the second electric path are energized, the current from the storage battery side with a high voltage value is not only an electric load, but the storage battery side with a low voltage value as it is There is a possibility of flowing. Therefore, by appropriately opening the switch connected in parallel with the diode that regulates the current to the storage battery with a low voltage value in the switching intermediate state, the switch that may cause an unintended overcurrent to flow is properly protected. Can do.
第3の発明は、前記第1開閉部を流れる電流と前記第2開閉部を流れる電流とをそれぞれ検出する検出部を備え、前記制御部は、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部をすべて開状態とし、かつ、当該スイッチ部以外のスイッチ部をすべて閉状態とした前記切替中間状態で、前記検出部により検出された電流に基づき、前記第1開閉部と前記第2開閉部のうち、より多くの電流が流れている開閉部を特定し、前記特定した開閉部が有する前記スイッチ部をすべて閉状態としている状態で前記蓄電池を切り替えることを要旨とする。 3rd invention is equipped with the detection part which each detects the electric current which flows through the said 1st opening-and-closing part and the electric current which flows through the said 2nd opening-and-closing part, The said control part has the said 1st opening-closing part and the said 2nd opening-and-closing part Among the switch units having, all the switch units connected to the diode that regulates the current from the connection point side to the storage battery side are opened, and all the switch units other than the switch unit are closed. Based on the current detected by the detection unit in the switching intermediate state, the switching unit in which more current flows is identified from the first switching unit and the second switching unit, and the identified switching unit The gist of the invention is to switch the storage battery in a state where all of the switch portions of the battery are closed.
接続点側から蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続されたスイッチ部をすべて開状態とし、かつ、当該スイッチ部以外のスイッチ部をすべて閉状態とした切替中間状態で、より多くの電流が流れている開閉部を特定し、特定した開閉部を閉状態としている。このため、電気負荷に電力を供給し続けながら、より多くの電流が流れる開閉部を特定するための時間を確保することができる。また、ダイオードに大きな電流が継続的に流れることを抑制できる。 In the switching intermediate state in which all the switch parts connected to the diode that regulates the current from the connection point side to the storage battery side are opened and all the switch parts other than the switch part are closed, more current is supplied. The flowing opening / closing part is specified, and the specified opening / closing part is in a closed state. For this reason, it is possible to secure a time for specifying an opening / closing part through which more current flows while continuing to supply power to the electric load. Moreover, it can suppress that a big electric current flows into a diode continuously.
第4の発明は、前記制御部は、前記特定した開閉部が前記蓄電池の切り替えにおいて開放させることが要求されている開閉部である場合には、前記特定した開閉部が有する前記スイッチ部をすべて閉状態とすることなく、前記特定した開閉部が有する前記スイッチ部をすべて開状態として、前記蓄電池を切り替えることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, when the specified opening / closing part is an opening / closing part that is required to be opened in switching of the storage battery, the control unit includes all of the switch parts included in the specified opening / closing part. The gist of the invention is to switch the storage battery by opening all the switch parts of the specified opening / closing part without making the battery closed.
これにより、より多くの電流が流れる開閉部が有するスイッチ部をすべて閉状態とした後、開放させる手間を省くことができる。 Thereby, it is possible to save the trouble of opening all the switch parts of the opening / closing part through which a larger amount of current is closed after being closed.
第5の発明は、前記電気負荷には、定電圧の電力を要求する定電圧負荷が含まれており、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のいずれかに、前記定電圧負荷とは別に、一時的に電力を要求する電気負荷が接続されていることを要旨とする。 In a fifth aspect of the present invention, the electric load includes a constant voltage load that requires power of a constant voltage, and either the first storage battery or the second storage battery separately from the constant voltage load, The gist is that an electrical load that temporarily requires power is connected.
一時的に電力を要求する電気負荷から電力が供給された場合、いずれかの蓄電池側の電圧が一時的に低くなる場合がある。この場合であっても、蓄電池側へ電流が流れることを規制するダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放させてから、蓄電池を切り替えるように各開閉部を制御することにより、接続点側から蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる。したがって、電気負荷からの電力要求に関わらず、どちらの蓄電池側の電圧値が低くなったとしても、適切にスイッチ部を開閉させて切り替えることができる。 When electric power is supplied from an electric load that temporarily requires electric power, the voltage on either storage battery side may be temporarily reduced. Even in this case, by opening the switch unit connected in parallel with the diode that restricts the current flow to the storage battery side, by controlling each open / close unit to switch the storage battery, from the connection point side It can regulate that current flows into the storage battery side. Therefore, regardless of the power demand from the electric load, even if the voltage value on either storage battery side becomes low, the switch unit can be appropriately opened and closed for switching.
第6の発明は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のいずれかに、電力を供給する発電機が接続されていることを要旨とする。 The gist of the sixth invention is that a generator for supplying electric power is connected to one of the first storage battery and the second storage battery.
発電機から電力が供給されている場合、いずれかの蓄電池側の電圧が一時的に高くなる場合がある。この場合であっても、蓄電池側へ電流が流れることを規制するダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放させてから、蓄電池を切り替えるように各開閉部を制御することにより、接続点側から蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる。したがって、発電機の発電状況に関わらず、このため、どちらの蓄電池側の電圧値が高くなったとしても、適切にスイッチ部を開閉させて切り替えることができる。 When power is supplied from the generator, the voltage on either storage battery side may be temporarily increased. Even in this case, by opening the switch unit connected in parallel with the diode that restricts the current flow to the storage battery side, by controlling each open / close unit to switch the storage battery, from the connection point side It can regulate that current flows into the storage battery side. Therefore, regardless of the power generation status of the generator, even if the voltage value on either storage battery side becomes high, the switch unit can be appropriately opened and closed for switching.
第7の発明は、前記制御部は、前記電源装置に異常が生じたことを判定した場合に、前記蓄電池を切り替えることを要旨とする。 The gist of the seventh invention is that the control unit switches the storage battery when it is determined that an abnormality has occurred in the power supply device.
各蓄電池に、例えば、蓄電池以外の電力供給元や電気負荷が接続されており、それらから電力供給または電力要求があったとしても、蓄電池を切り替える際に、接続点側から電圧の低い蓄電池側へ電流が流れることがない。すなわち、蓄電池以外の電力供給元又は電気負荷の状況を考慮することなく、スイッチ部を開閉させることができる。このため、素早い切り替えが要求される異常発生時において適切な切り替え制御を行うことができる。 For example, even if a power supply source or an electrical load other than the storage battery is connected to each storage battery, and there is a power supply or power request from them, when switching the storage battery, from the connection point side to the storage battery side with a low voltage No current flows. That is, the switch unit can be opened and closed without considering the power supply source other than the storage battery or the state of the electric load. For this reason, appropriate switching control can be performed when an abnormality occurs that requires quick switching.
第8の発明は、電気負荷と、前記電気負荷に対して並列接続される第1蓄電池及び第2蓄電池とを備えた電源システムにおいて、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間における電気経路において前記電気負荷との接続点よりも前記第1蓄電池側に設けられる第1開閉部と、前記電気経路において前記接続点よりも前記第2蓄電池側に設けられる第2開閉部と、前記第1開閉部と前記第2開閉部を制御する制御部と、を備え、前記第1開閉部及び前記第2開閉部は、それぞれ第1スイッチと第2スイッチが直列に接続されることにより構成されており、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、ダイオードと、前記ダイオードと並列に接続されたスイッチ部と、をそれぞれ有し、前記第1スイッチのダイオードと、前記第2スイッチのダイオードは、互いに逆向きに設けられており、前記制御部は、前記電気負荷に電力を供給する前記蓄電池を前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間で切り替える場合、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部を開状態、当該スイッチ部と同じ前記開閉部にあって当該スイッチ部に直列接続された前記スイッチ部を閉状態とする切替中間状態にしてから、当該切替中間状態中に、前記蓄電池を切り替えるように前記各開閉部を制御することを要旨とする。 An eighth invention is a power supply system comprising an electrical load and a first storage battery and a second storage battery connected in parallel to the electrical load, and an electrical path between the first storage battery and the second storage battery. A first opening / closing portion provided closer to the first storage battery than the connection point with the electrical load, a second opening / closing portion provided closer to the second storage battery than the connection point in the electrical path, and the first An opening / closing part and a control part for controlling the second opening / closing part, wherein the first opening / closing part and the second opening / closing part are configured by connecting a first switch and a second switch in series, respectively. Each of the first switch and the second switch includes a diode and a switch unit connected in parallel with the diode, and the diode of the first switch and the die of the second switch And the control unit is configured to switch the storage battery that supplies power to the electric load between the first storage battery and the second storage battery when the first opening / closing unit is provided. Among the switch parts of the second opening / closing part, the switch part connected to the diode for regulating the current from the connection point side to the storage battery side is opened, and the same opening / closing part as the switch part is present. The gist is to control each of the open / close units so as to switch the storage battery during the switching intermediate state after setting the switching unit connected in series to the switch unit to a closed intermediate state.
接続点側から蓄電池側へ電流が流れることを規制するダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放させる切替中間状態において、蓄電池を切り替えるため、当該ダイオードを介して、蓄電池側から接続点側(すなわち、電気負荷)へ電流が流れることは、許容されるが、その反対側(蓄電池側)に電流が流れることは規制される。このため、切り替える際に、両方の蓄電池側から電気負荷へ電力を供給する状態にしても、電圧差により接続点側からいずれかの蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる。 In the switching intermediate state in which the switch unit connected in parallel with the diode that restricts the current flow from the connection point side to the storage battery side is opened, the storage battery is switched from the storage battery side to the connection point side (that is, through the diode). The electric current is allowed to flow to the electric load), but the current is restricted to flow on the opposite side (storage battery side). For this reason, even if it switches to the state which supplies electric power to the electric load from both the storage battery sides, it can control that an electric current flows into one of the storage battery side from a connection point side by a voltage difference.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行する車両において、当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an in-vehicle power supply system that supplies electric power to various devices of the vehicle in a vehicle that runs using an engine (internal combustion engine) as a drive source is embodied.
図1に示すように、本電源システムは、第1蓄電池としての鉛蓄電池11と、第2蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池12と、を有する2電源システムであり、各蓄電池11,12からは電気負荷13や、電気負荷15への給電が可能となっている。また、各蓄電池11,12に対しては回転電機14による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機14に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されるとともに、電気負荷15に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されている。
As shown in FIG. 1, this power supply system is a dual power supply system having a lead storage battery 11 as a first storage battery and a lithium
鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池12は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池11,12の定格電圧はいずれも同じであり、例えば12Vである。
The lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery. On the other hand, the lithium
図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池12は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットUとして構成されている。本実施形態では、電池ユニットUにより「電源装置」が構成されている。図1では、電池ユニットUを破線で囲んで示す。電池ユニットUは、外部端子P0,P1,P2を有しており、このうち外部端子P0に鉛蓄電池11と電気負荷13が接続され、外部端子P1に回転電機14が接続され、外部端子P2に電気負荷15が接続されている。
Although the detailed description by illustration is omitted, the lithium
回転電機14は、3相交流モータや電力変換装置としてのインバータを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。回転電機14は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機14は、発電電力を各蓄電池11,12や電気負荷15に供給する。
The rotating
電気負荷15には、供給電力の電圧が一定、又は所定範囲内で変動することが要求される定電圧負荷が含まれる。電気負荷15は被保護負荷ともいえる。また、電気負荷15は電源失陥が許容されない負荷であるともいえる。
The
定電圧要求負荷である電気負荷15の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンECU等の各種ECUが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷15として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。
Specific examples of the
電気負荷13は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷13は、電気負荷15に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。電気負荷13の具体例としては、スタータ、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
The
次に、電池ユニットUについて説明する。電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、各外部端子P0,P1を繋ぐ電気経路L1と、電気経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ電気経路L2とが設けられている。このうち電気経路L1にスイッチ21が設けられ、電気経路L2にスイッチ22が設けられている。回転電機14の発電電力は、電気経路L1,L2を介して鉛蓄電池11やリチウムイオン蓄電池12に供給される。なお、鉛蓄電池11からリチウムイオン蓄電池12までの電気経路で言えば、外部端子P0と回転電機14との接続点N1との間にスイッチ21が設けられ、接続点N1よりもリチウムイオン蓄電池12の側にスイッチ22が設けられている。
Next, the battery unit U will be described. The battery unit U is provided with an electrical path L1 that connects the external terminals P0 and P1 and an electrical path L2 that connects the connection point N1 on the electrical path L1 and the lithium
また、本実施形態の電池ユニットUでは、電気経路L1,L2以外に、電気経路L1上の接続点N2(外部端子P0とスイッチ21の間の点)と、外部端子P2と、を接続する電気経路L3を有している。電気経路L3により、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路L3(詳しくは接続点N2−接続点N4の間)には、スイッチ23が設けられている。
Further, in the battery unit U of the present embodiment, in addition to the electrical paths L1 and L2, the connection point N2 (a point between the external terminal P0 and the switch 21) on the electrical path L1 and the external terminal P2 are connected. It has a path L3. The electric path L3 forms a path that enables power supply from the lead storage battery 11 to the
また、電池ユニットUでは、電気経路L2の接続点N3(スイッチ22とリチウムイオン蓄電池12の間の点)と、電気経路L3上の接続点N4(スイッチ23と外部端子P2の間の点)と、を接続する電気経路L4が設けられている。電気経路L4により、リチウムイオン蓄電池12から電気負荷15への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路L4(詳しくは接続点N3−接続点N4の間)には、スイッチ24が設けられている。なお、鉛蓄電池11からリチウムイオン蓄電池12までの電気経路で言えば、外部端子P0と接続点N4との間にスイッチ23が設けられ、接続点N4よりもリチウムイオン蓄電池12の側にスイッチ24が設けられている。スイッチ21,23が「第1開閉部」に相当し、スイッチ22,24が「第2開閉部」に相当する。
Further, in the battery unit U, a connection point N3 (a point between the
これら各スイッチ21〜24は、それぞれ2つ一組の半導体スイッチ21a,21b,22a,22b,23a,23b,24a,24bを備えている。半導体スイッチ21a〜24a,21b〜24bは、MOSFETであり、その2つ一組のMOSFETの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。
Each of these switches 21-24 includes a pair of
例えば、スイッチ23について詳しく説明すると、半導体スイッチ23a,23bが直列に接続されて構成されている。半導体スイッチ23a,23bは、その内部構造上必然的に整流手段を有している。つまり、半導体スイッチ23aの内部回路は、スイッチ部Sa3と寄生ダイオードDa3とが並列に接続された回路となっている。同様に、半導体スイッチ23bも、スイッチ部Sb3と寄生ダイオードDb3とが並列に接続された回路となっている。そして、これらの半導体スイッチ23a,23bは、寄生ダイオードDa3,Db3が互いに逆向きとなるように直列に接続されている。半導体スイッチ23aが、第1スイッチに相当し、半導体スイッチ23bが、第2スイッチに相当する。
For example, the
同様に、スイッチ24は、半導体スイッチ24a,24bが直列に接続されて構成されている。半導体スイッチ24aの内部回路は、スイッチ部Sa4と寄生ダイオードDa4とが並列に接続された回路となっている。同様に、半導体スイッチ24bも、スイッチ部Sb4と寄生ダイオードDb4とが並列に接続された回路となっている。そして、これらの半導体スイッチ24a,24bは、寄生ダイオードDa4,Db4が互いに逆向きとなるように直列に接続されている。半導体スイッチ24aが、第1スイッチに相当し、半導体スイッチ24bが、第2スイッチに相当する。
Similarly, the
なお、便宜上、スイッチ23,24を用いて説明したが、スイッチ21,22も同様に構成されている。また、図1では、寄生ダイオードDa3,Db3が互いにアノード同士で接続されるようにしたが、寄生ダイオードDa3,Db3のカソード同士が接続されるようにしてもよい。他のスイッチ21,22,24も同様である。
For convenience, the
上記のようにして、スイッチ21〜24が構成されることで、例えばスイッチ23がオフとなった場合、つまり半導体スイッチ23a,23bがオフとなった場合において、寄生ダイオードDa3,Db3を通じて電流が流れることが完全に遮断される。
By configuring the
なお、半導体スイッチ21a〜24a,21b〜24bとして、MOSFETに代えて、IGBTやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。IGBTやバイポーラトランジスタをスイッチ部として用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードを当該スイッチ部にそれぞれ並列に接続させればよい。また、スイッチ21〜24において、2つ一組のMOSFETを複数設けて、複数組のMOSFETを並列に接続するようにしてもよい。
In addition, it is also possible to use IGBT, a bipolar transistor, etc. instead of MOSFET as
また、電池ユニットUには、ユニット内のスイッチ21,23を介さずに、鉛蓄電池11を回転電機14及び電気負荷15に接続可能とするバイパス経路B1,B2が設けられている。つまり、バイパス経路B1,B2は、電気経路L1,L3上のスイッチ21,23を迂回するように、設けられている。
Further, the battery unit U is provided with bypass paths B1 and B2 that allow the lead storage battery 11 to be connected to the rotating
バイパス経路B1の一端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N2に接続され、他端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N1に接続されている。バイパス経路B1には、バイパス経路B1を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路RE1が設けられている。バイパス開閉回路RE1は、例えば常閉式のメカニカルリレーを有する。バイパス開閉回路RE1によって、バイパス経路B1を通電の状態にすれば、スイッチ21がオフされている状況下にあっても、バイパス経路B1を介して、回転電機14から鉛蓄電池11へ発電電力の供給が可能となっている。
One end of the bypass path B1 is connected to the connection point N2 on the electric path L1 inside the unit, and the other end is connected to the connection point N1 on the electric path L1 inside the unit. The bypass route B1 is provided with a bypass opening / closing circuit RE1 for energizing or shutting off the bypass route B1. The bypass opening / closing circuit RE1 has, for example, a normally closed mechanical relay. If the bypass path B1 is energized by the bypass switching circuit RE1, supply of generated power from the rotating
バイパス経路B2の一端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N2に接続され、他端はユニット内部において電気経路L3上の接続点N4に接続されている。バイパス経路B2には、バイパス経路B2を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路RE2が設けられている。バイパス開閉回路RE2は、例えば常閉式のメカニカルリレーを有する。バイパス開閉回路RE2によって、バイパス経路B2を通電の状態にすれば、スイッチ23がオフされている状況下にあっても、バイパス経路B2を介して、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が可能となっている。
One end of the bypass path B2 is connected to a connection point N2 on the electric path L1 inside the unit, and the other end is connected to a connection point N4 on the electric path L3 inside the unit. The bypass path B2 is provided with a bypass opening / closing circuit RE2 for energizing or interrupting the bypass path B2. The bypass switching circuit RE2 has, for example, a normally closed mechanical relay. If the bypass path B2 is energized by the bypass switching circuit RE2, the power supply from the lead storage battery 11 to the
電池ユニットUには鉛蓄電池11側の電圧値を検出する電圧検出器31と、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値を検出する電圧検出器32が設けられている。鉛蓄電池11側の電圧値を検出する電圧検出器31は、より詳しくは、電気経路L3においてスイッチ23よりも鉛蓄電池11側の点(例えば、外部端子P0)における電圧値を検出する。また、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値を検出する電圧検出器32は、電気経路L4においてスイッチ24よりもリチウムイオン蓄電池12側の点(例えば、接続点N3)における電圧値を検出する。
The battery unit U is provided with a
また、外部端子P0は、ヒューズ35を介して鉛蓄電池11に接続されている。また、外部端子P2は、ヒューズ38を介して電気負荷15と接続されている。また、接続点N2は、ヒューズ37を介してバイパス開閉回路RE1と接続されている。
The external terminal P0 is connected to the lead storage battery 11 via the
電池ユニットUは、各スイッチ21〜24や、バイパス開閉回路RE1,RE2を制御する制御部51を備えている。制御部51は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。
The battery unit U includes a
制御部51は、各蓄電池11,12の蓄電状態等に基づいて、各スイッチ21〜24等を制御する。例えば、制御部51は、車載電源システムの停止状態(すなわちイグニッションスイッチのオフ状態)において、バイパス開閉回路RE1,RE2を閉鎖するとともに、各スイッチ21〜24を開放するように制御する。なお、以下では、車載電源システムの停止状態を、IGオフ状態と示す。また、車載電源システムの稼働状態(すなわちイグニッションスイッチのオン状態)を、IGオン状態と示す。
The
一方、制御部51は、IGオン状態において、バイパス開閉回路RE1,RE2を開放するとともに、各スイッチ21〜24を適宜開閉するように制御する。その際、制御部51は、スイッチ23又はスイッチ24の少なくともいずれかが閉鎖するように、各スイッチ21〜24を適宜制御する。すなわち、制御部51は、電気負荷15へ電力が供給され続けるように、各スイッチ21〜24を適宜制御する。
On the other hand, in the IG-on state, the
具体的には、制御部51は、リチウムイオン蓄電池12のSOC(残存容量:State Of Charge)を算出する。そして、制御部51は、そのSOCが所定の使用範囲内に維持されるように、各スイッチ21〜24を制御して、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12の充電及び放電を制御する。すなわち、制御部51は、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを選択的に用いて充放電を実施する。
Specifically, the
また、制御部51は、電池ユニットUに関わる異常判定を行う。電池ユニットUに関わる異常としては、例えば、リチウムイオン蓄電池12の充放電に関する異常や、各スイッチ21〜24に関する異常などがある。そして、制御部51は、異常判定時においてフェイルセーフ処理として、各スイッチ21〜24を強制的に開放するとともに、バイパス開閉回路RE1,RE2を閉鎖する制御を実施する。
In addition, the
例えば、制御部51は、電流センサや温度センサを用い、リチウムイオン蓄電池12に過電流が流れていることや、リチウムイオン蓄電池12の温度が過上昇していることを検出し、こうした異常判定時にフェイルセーフ処理を実施する。これにより、制御部51は、車載電源システムの異常(故障)を判定する異常判定部としても機能する。
For example, the
制御部51には、例えばエンジンECUからなるECU52が接続されている。ECU52は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジンの運転を制御する。制御部51及びECU52は、CAN等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部51及びECU52に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。なお、ECU52が、車載電源システムの異常(故障)を検出し、ECU52から制御部51に故障(異常)が通知されてもよい。制御部51は、ECU52から異常が通知された場合、フェイルセーフ処理として、各種処理を行う。
The
次に、IGオン状態中における電池ユニットUの様子について説明する。IGオン状態中では、例えば、図2(a)に示すように、スイッチ21,23が閉鎖、スイッチ22,24が開放、バイパス開閉回路RE1,RE2が開放の状態となっている場合がある。かかる状態において回転電機14の発電が実施されていれば、鉛蓄電池11に発電電力が供給されるとともに、電気負荷15に発電電力が供給される。また、発電が実施されなくても、鉛蓄電池11から電気負荷15に電力が供給される。
Next, the state of the battery unit U in the IG on state will be described. In the IG ON state, for example, as shown in FIG. 2A, the
また、IGオン状態中では、例えば、図2(b)に示すように、スイッチ22,24が閉鎖、スイッチ21,23が開放、バイパス開閉回路RE1,RE2が開放の状態となっている場合がある。そして、かかる状態において回転電機14の発電が実施されていれば、リチウムイオン蓄電池12に発電電力が供給されるとともに、電気負荷15に発電電力が供給される。また、発電が実施されなくても、リチウムイオン蓄電池12から電気負荷15に電力が供給される。
In the IG ON state, for example, as shown in FIG. 2B, the
なお、IGオン状態中では、スイッチ23又はスイッチ24の少なくともいずれかがオン(閉鎖)となるように、各スイッチ21〜24が適宜制御される。このため、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の少なくとも一方から、電気負荷15への電力の供給が可能となっている。
In the IG on state, the
次に、フェイルセーフ状態中における電池ユニットUの様子について説明する。フェイルセーフ状態中では、図2(c)に示すように、スイッチ21〜24が開放、バイパス開閉回路RE1,RE2が閉鎖の状態となっている。かかる状態において回転電機14の発電が実施されていれば、鉛蓄電池11に発電電力が供給されるとともに、電気負荷15に発電電力が供給される。また、発電が実施されなくても、鉛蓄電池11から電気負荷15に電力が供給される。
Next, the state of the battery unit U during the fail safe state will be described. In the fail-safe state, as shown in FIG. 2C, the
ところで、電気負荷15には、定電圧負荷が含まれる。このため、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12との間で、電気負荷15に電力を供給する蓄電池11,12を、切り替える際、電力欠陥が生じないようにする必要がある。すなわち、スイッチ23とスイッチ24とを切り替える際、一時的に各蓄電池11,12の両方から電力が供給される状態にした後、いずれかのスイッチ23,24を開放させることにより、電力欠陥が生じないようにする必要がある。
By the way, the
しかしながら、一時的に各蓄電池11,12の両方から電力が供給される状態にした場合、各蓄電池11,12の電圧差によっては、意図しない過電流がスイッチ23及びスイッチ24に流れる虞がある。すなわち、電気経路L3,L4が共に通電の状態となっている場合、スイッチ23及びスイッチ24を介して、電圧値の高い一方の蓄電池11,12から、電圧値の低い他方の蓄電池11,12へ蓄電池11,12間で過電流が流れる場合がある。
However, when power is temporarily supplied from both the
また、図1に示すように、鉛蓄電池11には、一時的に電力を供給する電気負荷13が接続されている。この電気負荷13から電力が要求されている場合、当該電気負荷13に電力を供給する鉛蓄電池11側の電圧値が、リチウムイオン蓄電池12側と比較して、低くなる可能性がある。すなわち、鉛蓄電池11が接続される外部端子P0における電圧値が、リチウムイオン蓄電池12の電圧値と比較して低くなる可能性がある。この場合も同様に、スイッチ23及びスイッチ24を介して、電圧値の高いリチウムイオン蓄電池12側から、電圧値の低い鉛蓄電池11側へ過電流が流れる虞がある。
As shown in FIG. 1, the lead storage battery 11 is connected to an
また、図1に示すように、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12は、それぞれ電気経路L1,L2を介して回転電機14と接続されている。電気経路L1,L2のいずれかが通電の状態とされており、回転電機14から発電電力が供給されている場合、発電電力が供給されている蓄電池11,12側の電圧値が、供給されていない蓄電池11,12側の電圧値と比較して、高くなる可能性がある。
Moreover, as shown in FIG. 1, the lead storage battery 11 and the lithium
すなわち、回転電機14から電気経路L1を介して鉛蓄電池11へ発電電力が供給されている場合(例えば、図2(a)の状態)、鉛蓄電池11が接続される外部端子P0における電圧値が、リチウムイオン蓄電池12の電圧値と比較して高くなる可能性がある。この場合、電気経路L3,L4を共に通電状態とすると、電気経路L2が通電遮断の状態とされていても、スイッチ23及びスイッチ24を介して、電圧値の高い鉛蓄電池11側(つまり、外部端子P0側)から、電圧値の低いリチウムイオン蓄電池12側(つまり、接続点N3側)へ過電流が流れる虞がある。
That is, when the generated power is supplied from the rotating
また、回転電機14から電気経路L2を介してリチウムイオン蓄電池12へ発電電力が供給されている場合(例えば、図2(b)の状態)、リチウムイオン蓄電池12が接続される接続点N3における電圧値が、鉛蓄電池11の電圧値と比較して高くなる可能性がある。この場合、電気経路L3,L4を共に通電状態とすると、電気経路L1が通電遮断の状態とされていても、スイッチ23及びスイッチ24を介して、電圧値の高いリチウムイオン蓄電池12側(つまり、接続点N3側)から、電圧値の低い鉛蓄電池11側(つまり、外部端子P0側)へ過電流が流れる虞がある。
In addition, when generated power is supplied from the rotating
これらの場合、スイッチ23及びスイッチ24に許容電流量に対して過大な電流が流れる可能性がある。この際、スイッチ23又はスイッチ24に何らかの異常が生じる虞がある。
In these cases, an excessive current may flow through the
なお、一般的に回転電機14は、一定の電圧となるように発電量を調整する。このため、スイッチ23,24を介して、電圧値の低い(充電対象となっていない)蓄電池11,12側へ電流が流れこむと、回転電機14は、電圧を保つため、発電量を増やす可能性がある。この場合、スイッチ23及びスイッチ24に、より大きな電流が流れる虞がある。
In general, the rotating
そこで、スイッチ23,24のオンオフを相互に切り替える際、所定の制御を行うことにより、スイッチ23及びスイッチ24を介して、接続点N4側から蓄電池11,12側へ過電流が流れることを規制した。以下、詳しく説明する。
Therefore, when switching on and off of the
制御部51は、スイッチ23,24のオンオフを相互に切り替えることが要求(決定)された場合、鉛蓄電池11側の電圧値と、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値を取得する。具体的には、制御部51は、電圧検出器31,32と接続されており、各電圧検出器31,32から電圧値をそれぞれ取得する。
制御部51は、鉛蓄電池11側の電圧値と、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値とを比較する。そして、制御部51は、スイッチ23,24が有するスイッチ部Sa3,Sa4,Sb3,Sb4のうち、電圧値の低い蓄電池側のスイッチ部を特定する。そして、制御部51は、特定したスイッチ部のうち、接続点N4側への電流を許容し、かつ、反対側への電流を規制する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放状態(開状態)にさせる。それと共に、制御部51は、特定したスイッチ部のうち、他方のスイッチ部を閉鎖状態(閉状態)にさせる。すなわち、制御部51は、特定したスイッチ部のうち、接続点N4側への電流を規制し、かつ、反対側への電流を許容する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部を閉鎖状態にさせる。この状態を切替中間状態と示す。
The
例えば、鉛蓄電池11側が低い場合、電圧値の低い蓄電池側から接続点N4側への電流とは、鉛蓄電池11側からの電流であり、具体的には、外部端子P0(又は接続点N2)から接続点N4(又は外部端子P2)への電流のことである。この場合、制御部51は、電圧値の低い鉛蓄電池11側のスイッチ部として、スイッチ部Sa3,Sb3を特定する。そして、制御部51は、特定したスイッチ部Sa3,Sb3のうち、鉛蓄電池11側への電流を規制する寄生ダイオードDb3と並列に接続されたスイッチ部Sb3を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3を閉鎖状態にさせる。
For example, when the lead storage battery 11 side is low, the current from the storage battery side having a low voltage value to the connection point N4 side is the current from the lead storage battery 11 side, specifically, the external terminal P0 (or connection point N2). To the connection point N4 (or the external terminal P2). In this case, the
一方、リチウムイオン蓄電池12側が低い場合、電圧値の低い蓄電池側から接続点N4側への電流とは、リチウムイオン蓄電池12側からの電流であり、具体的には、接続点N3から接続点N4(又は外部端子P2)への電流のことである。この場合、制御部51は、電圧値の低いリチウムイオン蓄電池12側のスイッチ部として、スイッチ部Sa4,Sb4を特定する。そして、制御部51は、特定したスイッチ部Sa4,Sb4のうち、リチウムイオン蓄電池12側への電流を規制する寄生ダイオードDa4と並列に接続されたスイッチ部Sa4を開放状態もさせるとともに、スイッチ部Sb4を閉鎖状態にさせる。
On the other hand, when the lithium
この切替中間状態において、制御部51は、スイッチ23,24が有するスイッチ部Sa3,Sa4,Sb3,Sb4のうち、電圧値の高い蓄電池側のスイッチ部をすべて閉鎖させる。これにより、いずれの蓄電池11,12側からも電気負荷15に対して電力が供給されることとなる。
In this switching intermediate state, the
その一方、切替中間状態では、電圧値の低い蓄電池側のスイッチ部のうち、接続点N4側への電流を規制する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部は開放されている。このため、蓄電池11,12の電圧差が大きくても、接続点N4側から電圧値の低い蓄電池側へ電流が流れることが規制される。
On the other hand, in the switching intermediate state, among the switch units on the storage battery side having a low voltage value, the switch unit connected in parallel with the parasitic diode that regulates the current to the connection point N4 side is opened. For this reason, even if the voltage difference of the
切替中間状態となってから、制御部51は、スイッチ23,24のうち、切替要求により開放させることが要求(決定)されているスイッチ23,24を特定し、当該スイッチのスイッチ部をすべて開放させる。つまり、制御部51は、電気経路L3,L4のうち、通電遮断の状態とする電気経路に設けられたスイッチを特定し、当該スイッチのスイッチ部を開放させる。これにより、電気経路L3,L4のうち、電気負荷15に電力を供給しない蓄電池との間における電気経路が通電遮断の状態となる。以上により、電気負荷15への電力を供給する蓄電池11,12の切り替えが行われる。
After entering the switching intermediate state, the
なお、電圧値の低い蓄電池側のスイッチが、閉鎖させるスイッチである場合、電圧値の高い蓄電池側のスイッチ部を開放状態させた後、電圧値の低い蓄電池側のスイッチを閉鎖状態にさせる。つまり、切替中間状態を終了させる。 When the switch on the storage battery side having a low voltage value is a switch to be closed, the switch on the storage battery side having a high voltage value is opened, and then the switch on the storage battery side having a low voltage value is closed. That is, the switching intermediate state is terminated.
以上により、スイッチ23,24のオンオフを相互に切り替える場合、電気負荷15への電力供給を継続しつつ、接続点N4側からスイッチ23,24を介して、電圧値の低い蓄電池側へ電流が流れることを規制できる。つまり、電気経路L3、L4を通過して、外部端子P0から接続点N3へ電流が流れることや、接続点N3から外部端子P0へ電流が流れることを規制できる。
As described above, when the
ちなみに、フェイルセーフ処理が行われる場合、制御部51は、スイッチ23を閉鎖し、かつ、スイッチ24を開放してから、バイパス開閉回路RE2を閉鎖し、その後、スイッチ23を開放するようになっている。これにより、バイパス開閉回路RE2と、スイッチ24が同時に閉鎖する状況を回避することができる。つまり、バイパス開閉回路RE2と、スイッチ24が同時に閉鎖すると、蓄電池11,12の電位差により、バイパス開閉回路RE2と、スイッチ24を介して、接続点N4側からいずれかの蓄電池側に電流が流れる可能性がある。このため、スイッチ23を閉鎖し、スイッチ24を開放してから、バイパス開閉回路RE2を閉鎖することにより、いずれかの蓄電池側に電流が流れることを防止している。
Incidentally, when fail-safe processing is performed, the
次に、図3に基づき、スイッチ23,24のオンオフを相互に切り替える際に実行する切替処理について説明する。切替処理は、所定周期ごとに制御部51により実行される。
Next, a switching process executed when the
制御部51は、切替要求が発生しているか否かを判定する(ステップS101)。切替要求(スイッチ23,24を切り替えることの決定)は、制御部51の処理結果や、ECU52からの命令に基づき発生する。例えば、蓄電池11,12の充電状況に基づき、制御部51自らが切替要求を行う場合がある。また、回転電機14の発電状況や力行駆動、電気負荷13からの電力要求等によって、ECU52が切替要求を行う場合がある。また、フェイルセーフ処理においても切替要求が発生する場合がある。切替要求が発生していない場合(ステップS101:NO)、制御部51は、切替処理を終了する。
The
切替要求が発生していた場合(ステップS101:YES)、制御部51は、電圧検出器31,32から取得した各蓄電池11,12の電圧値を比較し、鉛蓄電池11側の電圧値(Pb電圧)の方が、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値(Li電圧)よりも高いか否かを判定する(ステップS102)。
When the switching request has occurred (step S101: YES), the
鉛蓄電池11側の電圧値の方が高い場合(ステップS102:YES)、制御部51は、閉鎖していたスイッチ23を開放させるとともに、開放していたスイッチ24を閉鎖させる切替要求であるか否かを判定する(ステップS103)。どのスイッチ23,24を開放又は閉鎖させるかは、制御部51の処理結果やECU52からの命令内容に基づき、特定される。例えば、一方の蓄電池11,12の充電量が少なくなった場合、他方の蓄電池11,12から電気負荷15への電力を供給するように、スイッチ23,24の開閉を指定する切替要求が行われる。また、異常が発生した場合には、鉛蓄電池11から電力が供給されるように、スイッチ23,24の開閉を指定する切替要求が行われる。
When the voltage value on the lead storage battery 11 side is higher (step S102: YES), the
スイッチ23を開放させる切替要求である場合(ステップS103:YES)、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sb4を閉鎖させる(ステップS104)。すなわち、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値が低い場合、制御部51は、スイッチ部Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sb4を閉鎖させる。
When it is the switching request | requirement which opens the switch 23 (step S103: YES), the
ステップS104から所定時間(例えば、100ms)経過後、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3を開放させる(ステップS105)。また、制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させ(ステップS106)、切替処理を終了する。なお、スイッチ部Sa4を閉鎖させることにより、切替中間状態も終了する。
After a predetermined time (for example, 100 ms) has elapsed from step S104, the
スイッチ23を開放させる切替要求でない場合(ステップS103:NO)、すなわち、開放していたスイッチ23を閉鎖させる切替要求である場合、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sa4を開放させる(ステップS107)。鉛蓄電池11の電圧値の方が高い場合、すなわち、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値が低い場合、スイッチ部Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sa4を開放させる。
If it is not a switching request to open the switch 23 (step S103: NO), that is, if it is a switching request to close the opened
ステップS107から所定時間経過後、制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3を閉鎖させる(ステップS108)。すなわち、ステップS108において、制御部51は、電圧値の高い鉛蓄電池11側のスイッチ部Sa3,Sb3をすべて閉鎖させる。制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sb4を開放させ(ステップS109)、切替処理を終了する。
After a predetermined time has elapsed from step S107, the
鉛蓄電池11側の電圧値の方が低い場合(ステップS102:NO)、制御部51は、閉鎖していたスイッチ23を開放させるとともに、開放していたスイッチ24を閉鎖させる切替要求であるか否かを判定する(ステップS110)。
When the voltage value on the lead storage battery 11 side is lower (step S102: NO), the
閉鎖していたスイッチ23を開放させる切替要求である場合(ステップS110:YES)、制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sb3を開放させる(ステップS111)。鉛蓄電池11側の電圧値の方が低い場合、制御部51は、スイッチ部Sb3を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sb3を開放させる。
When it is a switching request for opening the closed switch 23 (step S110: YES), the
ステップS111から所定時間経過後、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4を閉鎖させる(ステップS112)。すなわち、ステップS112において、制御部51は、電圧値の高いリチウムイオン蓄電池12側のスイッチ部Sa4,Sb4をすべて閉鎖させる。その後、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3を開放させ(ステップS113)、切替処理を終了する。
After a predetermined time has elapsed from step S111, the
閉鎖していたスイッチ23を開放させる切替要求でない場合(ステップS110:NO)、すなわち、開放していたスイッチ23を閉鎖させる切替要求である場合、制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sa3を閉鎖させる(ステップS114)。鉛蓄電池11側の電圧値の方が低い場合、制御部51は、スイッチ部Sb3を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sa3を閉鎖させる。
When it is not a switching request for opening the closed switch 23 (step S110: NO), that is, when it is a switching request for closing the opened
ステップS114から所定時間経過後、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4を開放させる(ステップS115)。その後、制御部51は、スイッチ部Sb3を閉鎖させ(ステップS116)、切替処理を終了する。なお、スイッチ部Sb3を閉鎖させることにより、切替中間状態も終了する。
After a predetermined time has elapsed from step S114, the
以上の切替処理を行うことにより、スイッチ23,24のオンオフを相互に切り替える場合、蓄電池11,12側から接続点N4側への電流は許容されるため、電気負荷15への電力供給は、継続されることとなる。一方、接続点N4側から、蓄電池11,12のうち電圧値の低い蓄電池側への電流は規制される。つまり、蓄電池11,12のうち、電圧値の高い蓄電池側から、電圧値の低い蓄電池側への電流は規制される。
By performing the above switching process, when the
次に、図4〜図7に基づき、電気負荷15への電力を供給する蓄電池11,12を切り替える場合における、各スイッチ部Sa3,Sb3,Sa4,Sb4の切り替え順序について、説明する。なお、図4〜図7では、電気経路L3,L4、スイッチ23,24、蓄電池11,12、電気負荷15のみを図示して、車載電源システムの構成を簡略化している。
Next, based on FIGS. 4-7, the switching order of each switch part Sa3, Sb3, Sa4, Sb4 in the case of switching the
まず、図4に基づき、鉛蓄電池11側の電圧値の方が高い場合であって、スイッチ23を閉鎖状態から開放状態とする場合について説明する。すなわち、鉛蓄電池11側の電圧値の方が高い場合に、電気負荷15に電力を供給する蓄電池11,12を、鉛蓄電池11からリチウムイオン蓄電池12に切り替える場合について説明する。
First, a case where the voltage value on the lead storage battery 11 side is higher and the
図4(a)に示すように、初期状態では、スイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3が閉鎖(ON)されており、スイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4が開放(OFF)されている。これにより、初期状態では、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れ、鉛蓄電池11側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れることはない。
As shown in FIG. 4A, in the initial state, the switch portions Sa3 and Sb3 of the
切替要求が発生すると、切替処理のステップS104が行われ、図4(b)に示すように、最初にスイッチ部Sb4が閉鎖される。これにより、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、両方の蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力が供給される。鉛蓄電池11側の電圧値がリチウムイオン蓄電池12側の電圧値よりも高くても、スイッチ部Sa4が開放されていることから、接続点N4側からリチウムイオン蓄電池12側へ電流が流れることはない。つまり、電気経路L3,L4を介して、鉛蓄電池11側からリチウムイオン蓄電池12側へ電流が流れることはない。
When the switching request is generated, step S104 of the switching process is performed, and the switch unit Sb4 is first closed as shown in FIG. 4B. Thereby, a current flows from the lead storage battery 11 and the lithium
その後、切替処理のステップS105が行われ、図4(c)に示すように、スイッチ部Sa3,Sb3が開放される。これにより、電気経路L3が通電遮断の状態となり、鉛蓄電池11側から電気負荷15へ電力が供給されることや、接続点N4側から鉛蓄電池11側へ電流が流れることもなくなる。一方、スイッチ部Sb4は閉鎖状態であるため、スイッチ部Sb4及び寄生ダイオードDa4を介して、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れる。これにより、リチウムイオン蓄電池12側から電気負荷15へ電力が継続して供給される。
Thereafter, step S105 of the switching process is performed, and the switch parts Sa3 and Sb3 are opened as shown in FIG. As a result, the electric path L3 is in a state where the energization is cut off, and power is not supplied from the lead storage battery 11 side to the
そして、切替処理のステップS106が行われ、図4(d)に示すように、スイッチ部Sa4が閉鎖される。これにより、電気経路L4が通電の状態となり、スイッチ23,24の切り替えが終了する。
Then, step S106 of the switching process is performed, and the switch unit Sa4 is closed as shown in FIG. As a result, the electrical path L4 is energized, and the switching of the
次に、図5に基づき、鉛蓄電池11側の電圧値の方が高い場合であって、スイッチ23を開放状態から閉鎖状態とする場合について説明する。すなわち、鉛蓄電池11側の電圧値の方が高い場合に、電気負荷15に電力を供給する蓄電池11,12を、リチウムイオン蓄電池12から鉛蓄電池11に切り替える場合について説明する。
Next, a case where the voltage value on the lead storage battery 11 side is higher and the
図5(a)に示すように、初期状態では、スイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3が開放(OFF)されており、スイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4が閉鎖(ON)されている。これにより、初期状態では、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、リチウムイオン蓄電池12側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れることはない。
As shown in FIG. 5A, in the initial state, the switch portions Sa3 and Sb3 of the
切替要求が発生すると、切替処理のステップS107が行われ、図5(b)に示すように、最初にスイッチ部Sa4が開放される。この場合においても、スイッチ部Sb4は閉鎖状態であるため、スイッチ部Sb4及び寄生ダイオードDa4を介して、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れる。つまり、リチウムイオン蓄電池12側から電気負荷15へ電力が継続して供給される。
When a switching request is generated, step S107 of the switching process is performed, and the switch unit Sa4 is first opened as shown in FIG. Also in this case, since the switch part Sb4 is in a closed state, a current flows from the lithium
その後、切替処理のステップS108が行われ、図5(c)に示すように、スイッチ部Sa3,Sb3が閉鎖される。これにより、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、両方の蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、鉛蓄電池11側の電圧値がリチウムイオン蓄電池12側の電圧値よりも高くても、スイッチ部Sa4が開放されていることから、接続点N4側からリチウムイオン蓄電池12側へ電流が流れることはない。
Thereafter, step S108 of the switching process is performed, and the switch parts Sa3 and Sb3 are closed as shown in FIG. Thereby, a current flows from the lead storage battery 11 and the lithium
その後、切替処理のステップS109が行われ、図5(d)に示すように、スイッチ部Sb4が開放される。これにより、電気経路L3が通電の状態となる一方、電気経路L4が通電遮断の状態となり、スイッチ23,24の切り替えが終了する。
Thereafter, step S109 of the switching process is performed, and the switch unit Sb4 is opened as shown in FIG. As a result, the electrical path L3 is energized, while the electrical path L4 is energized and the switching of the
次に、図6に基づき、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値の方が高い場合であって、スイッチ23を閉鎖状態から開放状態とする場合について説明する。すなわち、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値の方が高い場合に、電気負荷15に電力を供給する蓄電池11,12を、鉛蓄電池11からリチウムイオン蓄電池12に切り替える場合について説明する。
Next, a case where the voltage value on the lithium
図6(a)に示すように、初期状態では、スイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3が閉鎖(ON)されており、スイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4が開放(OFF)されている。これにより、初期状態では、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れ、鉛蓄電池11側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れることはない。
As shown in FIG. 6A, in the initial state, the switch portions Sa3 and Sb3 of the
切替要求が発生すると、切替処理のステップS111が行われ、図6(b)に示すように、最初にスイッチ部Sb3が開放される。この場合においても、スイッチ部Sa3は閉鎖状態であるため、スイッチ部Sa3及び寄生ダイオードDb3を介して、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れる。つまり、鉛蓄電池11側から電気負荷15へ電力が継続して供給される。
When the switching request is generated, step S111 of the switching process is performed, and as shown in FIG. 6B, the switch unit Sb3 is first opened. Also in this case, since the switch part Sa3 is in the closed state, a current flows from the lead storage battery 11 side to the connection point N4 side via the switch part Sa3 and the parasitic diode Db3. That is, electric power is continuously supplied from the lead storage battery 11 side to the
その後、切替処理のステップS112が行われ、図6(c)に示すように、スイッチ部Sa4,Sb4が閉鎖される。これにより、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、両方の蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値が鉛蓄電池11側の電圧値よりも高くても、スイッチ部Sb3が開放されていることから、接続点N4側から鉛蓄電池11側へ電流が流れることはない。
Thereafter, step S112 of the switching process is performed, and the switch parts Sa4 and Sb4 are closed as shown in FIG. Thereby, a current flows from the lead storage battery 11 and the lithium
その後、切替処理のステップS113が行われ、図6(d)に示すように、スイッチ部Sa3が開放される。これにより、電気経路L3が通電の状態となる一方、電気経路L4が通電遮断の状態となり、スイッチ23,24の切り替えが終了する。
Thereafter, step S113 of the switching process is performed, and the switch unit Sa3 is opened as shown in FIG. As a result, the electrical path L3 is energized, while the electrical path L4 is energized and the switching of the
次に、図7に基づき、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値の方が高い場合であって、スイッチ23を開放状態から閉鎖状態とする場合について説明する。すなわち、リチウムイオン蓄電池12側の電圧値の方が高い場合に、電気負荷15に電力を供給する蓄電池11,12を、リチウムイオン蓄電池12から鉛蓄電池11に切り替える場合について説明する。
Next, a case where the voltage value on the lithium
図7(a)に示すように、初期状態では、スイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3が開放(OFF)されており、スイッチ24のスイッチ部Sa4,Sb4が閉鎖(ON)されている。これにより、初期状態では、リチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、リチウムイオン蓄電池12側から電気負荷15へ電力が供給される。一方、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れることはない。
As shown in FIG. 7A, in the initial state, the switch portions Sa3 and Sb3 of the
切替要求が発生すると、切替処理のステップS114が行われ、図7(b)に示すように、最初にスイッチ部Sa3が閉鎖される。これにより、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12側から接続点N4側へ電流が流れ、両方の蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力が供給される。リチウムイオン蓄電池12側の電圧値が鉛蓄電池11側の電圧値よりも高くても、特定のスイッチ部としてのスイッチ部Sb3が開放されていることから、接続点N4側から鉛蓄電池11側へ電流が流れることはない。つまり、電気経路L3,L4を介して、リチウムイオン蓄電池12側から鉛蓄電池11側へ電流が流れることはない。
When the switching request is generated, step S114 of the switching process is performed, and the switch unit Sa3 is first closed as shown in FIG. 7B. Thereby, a current flows from the lead storage battery 11 and the lithium
その後、切替処理のステップS115が行われ、図7(c)に示すように、スイッチ部Sa4,Sb4が開放される。これにより、電気経路L4が通電遮断の状態となり、リチウムイオン蓄電池12側から電気負荷15へ電力が供給されることや、接続点N4側からリチウムイオン蓄電池12側へ電流が流れることもなくなる。一方、スイッチ部Sa3は閉鎖状態であるため、スイッチ部Sa3及び寄生ダイオードDb3を介して、鉛蓄電池11側から接続点N4側へ電流が流れる。これにより、鉛蓄電池11側から電気負荷15へ電力が継続して供給される。
Thereafter, step S115 of the switching process is performed, and the switch parts Sa4 and Sb4 are opened as shown in FIG. As a result, the electrical path L4 is turned off, and power is not supplied from the lithium
そして、切替処理のステップS116が行われ、図7(d)に示すように、スイッチ部Sb3が閉鎖される。これにより、電気経路L3が通電の状態となり、スイッチ23,24の切り替えが終了する。
Then, step S116 of the switching process is performed, and the switch unit Sb3 is closed as shown in FIG. As a result, the electrical path L3 is energized, and the switching of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
接続点N4側から蓄電池11,12側へ電流が流れることを規制する寄生ダイオードDb3,Da4と並列に接続されたスイッチ部Sb3,Sa4を、開放させる切替中間状態を経て、蓄電池11,12を切り替える。この切替中間状態においては、寄生ダイオードDb3,Da4を介して、蓄電池11,12側から接続点N4側へ電流が流れることは許容されるが、その反対側(蓄電池11,12側)に電流が流れることは規制される。このため、スイッチ部Sb3,Sa4以外の他のスイッチ部を閉鎖して、両方の蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力を供給する状態にしても、各蓄電池11,12の電圧差によりいずれかの蓄電池側へ電流が流れることを規制することができる。これにより、スイッチ23,24を切り替える際、各スイッチ部Sa3,Sb3,Sa4,Sb4の許容電流量を超えるような過大な電流が流れることを規制し、スイッチ23,24を保護することができる。
The
電気経路L3,L4を共に通電の状態とすると、各蓄電池11,12の電圧差がある場合に、スイッチ23,24を介して、接続点N4側から電圧値が低い蓄電池側に電流が流れる。一方、接続点N4側から電圧値が高い蓄電池11,12側に電流は、流れない。
When the electric paths L3 and L4 are both energized, when there is a voltage difference between the
このため、切替中間状態では、接続点N4側から、電圧値の低い蓄電池側への電流を規制する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放状態にさせることとし、その他のスイッチ部を閉鎖状態とさせることとした。これにより、電気負荷15と、電圧値の低い蓄電池11,12との間の電気経路L3,L4に設けられたスイッチ23,24に、接続点N4側から蓄電池11,12側へ過大な電流が流れることを規制できる。したがって、保護が必要なスイッチ23,24を適切に保護することができる。
For this reason, in the switching intermediate state, the switch part connected in parallel with the parasitic diode that regulates the current from the connection point N4 side to the storage battery side having a low voltage value is opened, and the other switch parts are closed. It was decided to be in a state. As a result, an excessive current flows from the connection point N4 side to the
なお、接続点N4側から電圧値の高い蓄電池11,12側へ電流が流れることはない。つまり、電圧値の高い蓄電池側に設けられたスイッチ部は、開放する必要がない。このため、電圧値を比較して、電圧値の低い蓄電池側への電流を規制する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放することにより、あえて開放させる必要がないスイッチ部を判定し、開放させないようにすることができる。
In addition, no current flows from the connection point N4 side to the
外部端子P0には、鉛蓄電池11と電気負荷13とが並列に接続されている。この電気負荷13から一時的に電力が供給された場合、鉛蓄電池11側の電圧値が一時的に低くなる場合がある。つまり、外部端子P0における電圧値が、電気負荷13の影響により、リチウムイオン蓄電池12側よりも低くなる場合がある。この場合に、電気経路L3,L4を共に通電の状態にしてスイッチ23,24を切り替えると、電気負荷13の電力要求により、スイッチ23,24の許容電流量に対して過大な電流が流れる可能性がある。特に電気負荷13の電力要求が大きければ、可能性が高くなる。
A lead storage battery 11 and an
しかしながら、上述したような切替処理を実行することにより、電気負荷13から電力が要求された場合に、スイッチ23,24を切り替えたとしても、スイッチ23,24を介して、鉛蓄電池11側に電流が流れることを規制することができる。つまり、電気負荷13からの電力要求に関わりなく、適切に各スイッチ部Sa3,Sb3,Sa4,Sb4を開閉させることができる。
However, even if the
回転電機14には、電気経路L1,L2を介して鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とが並列に接続されている。このため、回転電機14から電力が供給されている場合、いずれかの蓄電池11,12側の電圧値も一時的に高くなる可能性がある。しかしながら、上述したような切替処理を実行することにより、回転電機14から電力が供給されていた場合に、スイッチ23,24を切り替えたとしても、スイッチ23,24を介して、接続点N4側からいずれかの蓄電池11,12側に電流が流れることを規制することができる。つまり、回転電機14の状況や、スイッチ21,22の開閉状況に関わりなく、適切に各スイッチ部Sa3,Sb3,Sa4,Sb4を開閉させることができる。このため、制御が容易となる。
A lead storage battery 11 and a lithium
各蓄電池11,12に、蓄電池11,12以外の電力供給源としての回転電機14や、電気負荷13が接続されており、それらから電力供給または電力要求があったとしても、蓄電池11,12を切り替える際に、接続点N4側から電圧の低い蓄電池側へ電流が流れることがない。すなわち、回転電機14や電気負荷13の状況を考慮することなく、各スイッチ部Sa3,Sb3,Sa4,Sb4を開閉させることができる。したがって、この切替処理を実行することにより、異常判定時においてスイッチ23,24を素早くかつ適切に切り替えることができる。
A rotating
制御部51は、電圧値の低い蓄電池側のスイッチ部のうち、接続点N4側への電流を許容し、かつ、反対側への電流を規制する寄生ダイオードと並列に接続されたスイッチ部を開放状態にさせた後、その他のスイッチ部を閉鎖状態にさせている。これにより、電気負荷15へ電力を供給する蓄電池11,12を切り替える場合であっても、電気負荷15へ電力を供給し続けることができる。このため、電気負荷15に、定電圧の電力を要求する定電圧負荷を含ませることが可能となる。
The
(第2実施形態)
第2実施形態において、制御部51は、スイッチ部Sb3,Sa4をすべて開放状態にさせた後、スイッチ部Sb3,Sa4のうち、電圧値の高い蓄電池側のスイッチ部を閉鎖させ、その状態で、スイッチ23,24を切り替えている。
(Second Embodiment)
In 2nd Embodiment, after making all the switch parts Sb3 and Sa4 into an open state, the
すなわち、制御部51は、スイッチ23,24の切替要求時において、蓄電池11,12の電圧差に関係なく、スイッチ部Sb3,Sa4をすべて開放状態にさせるとともに、他のスイッチ部Sa3,Sb4をすべて閉鎖状態にさせる(切替中間状態にさせる)。制御部51は、スイッチ23,24の電流又は電位差に基づき、電圧値の高い蓄電池側を特定し、電圧値の高い蓄電池側のスイッチを閉鎖させる。その後、制御部51は、通電遮断の状態とする電気経路L3,L4に設けられたスイッチ部を開放させる。その際、スイッチ部Sb3,Sa4のうち、通電の状態とする電気経路L3,L4に設けられたスイッチ部を閉鎖させる。以下、図8に基づき、この切替処理について詳しく説明する。
That is, at the time of the switching request of the
制御部51は、切替要求が発生しているか否かを判定する(ステップS301)。切替要求が発生していない場合(ステップS301:NO)、制御部51は、切替処理を終了する。切替要求が発生していた場合(ステップS301:YES)、制御部51は、閉鎖していたスイッチ23を開放させる切替要求であるか否かを判定する(ステップS302)。
The
スイッチ23を開放させる切替要求である場合(ステップS302:YES)、制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sb3を開放させる(ステップS303)。また、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sb4を閉鎖させる(ステップS304)。すなわち、制御部51は、スイッチ部Sb3,Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sb4を閉鎖させる。
When it is a switching request for opening the switch 23 (step S302: YES), the
その後、スイッチ23,24を流れる電流を取得する(ステップS305)。スイッチ23,24には、スイッチ23,24を流れる電流を検出する検出部としての電流検出回路(図示略)がそれぞれ設けられており、制御部51は、各電流検出回路から、スイッチ23,24の電流をそれぞれ取得する。
Thereafter, the current flowing through the
そして、制御部51は、スイッチ23を流れる電流の方が、スイッチ24を流れる電流よりも大きいか否かを判定する(ステップS306)。すなわち、電気負荷15に供給される電流比率に基づき、蓄電池11,12のうち電圧値の高い蓄電池側を判定する。なお、スイッチ23,24の電流を検出し、比較したが、蓄電池11,12の電圧値を検出し、比較してもよい。また、寄生ダイオードDb3,Da4を流れる電流を検出し、比較してもよい。
Then, the
スイッチ23を流れる電流の方が大きい場合(ステップS306:YES)、制御部51は、スイッチ部Sb3を閉鎖させる(ステップS307)。すなわち、鉛蓄電池11側の方が、リチウムイオン蓄電池12側よりも電圧値が高いため、制御部51は、スイッチ部Sb3を閉鎖させる。これにより、寄生ダイオードDb3に大きな電流が流れ続けることを抑制することができる。
When the current flowing through the
そして、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3,Sb3を開放させる(ステップS308)。制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させ(ステップS309)、切替処理を終了する。
Then, the
スイッチ24を流れる電流の方が大きい場合(ステップS306:No)、制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させる(ステップS310)。すなわち、鉛蓄電池11側の方が、リチウムイオン蓄電池12側よりも電圧値が低いため、制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させる。これにより、寄生ダイオードDa4に大きな電流が流れ続けることを抑制することができる。
When the current flowing through the
そして、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3を開放させ(ステップS311)、切替処理を終了する。
Then, the
スイッチ23を開放させる切替要求でない場合(ステップS302:NO)、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sa4を開放させる(ステップS312)。制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sa3を閉鎖させる(ステップS313)。すなわち、制御部51は、スイッチ部Sb3,Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sa3を閉鎖させる。
When the switch request is not for opening the switch 23 (step S302: NO), the
その後、スイッチ23,24の電流を取得する(ステップS314)。そして、制御部51は、スイッチ23を流れる電流の方が、スイッチ24を流れる電流よりも大きいか否かを判定する(ステップS315)。
Thereafter, the currents of the
スイッチ23を流れる電流の方が大きい場合(ステップS315:YES)、制御部51は、スイッチ部Sb3を閉鎖させる(ステップS316)。そして、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sb4を開放させ(ステップS317)、切替処理を終了する。
When the current flowing through the
スイッチ24を流れる電流の方が大きい場合(ステップS315:No)、制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させる(ステップS318)。そして、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sa4、Sb4を開放させる(ステップS319)。その後、制御部51は、スイッチ部Sb3を閉鎖させ(ステップS320)、切替処理を終了する。
When the current flowing through the
以上詳述した第2実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the second embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
スイッチ23,24を切り替える際、蓄電池11,12側から電気負荷15へ電力を継続的に供給しつつ、接続点N4から蓄電池11,12側へ電流が流れることを規制することができる。また、スイッチ23,24の切替要求時に、スイッチ部Sb3,Sa4を共に開放状態にさせるとともに、他のスイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせてから、いずれの蓄電池11,12側の電圧値が高いか判定する。このため、判定するための時間を確保することができる。また、スイッチ23,24の電流に基づき、電圧値の高い蓄電池11,12側を判定し、スイッチ部Sa4、Sb4のうち、電圧値の高い蓄電池11,12側のスイッチ部を閉鎖させている。このため、寄生ダイオードDb3,Da4に大きな電流が継続的に流れることを抑制できる。
When the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented as follows, for example. In the following, parts that are the same or equivalent to each other in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the same reference numerals is used.
・上記実施形態では、外部端子P0に鉛蓄電池11と電気負荷13とが接続され、外部端子P1に回転電機14が接続され、外部端子P2に電気負荷15が接続された車載電源システムに適用したが、その他の車載電源システムに適用してもよい。例えば、発電機としてのオルタネータ70に対して各蓄電池11,12が並列に接続されるとともに、電気負荷15に対して各蓄電池11,12が並列に接続される車載電源システムに適用してもよい。
In the above embodiment, the lead storage battery 11 and the
この車載電源システムについて詳しく説明する。図9に示すように、電池ユニットUの外部端子P0に鉛蓄電池11と、発電機としてのオルタネータ70と、電気負荷13などが接続され、外部端子P2に電気負荷15などが接続される。電池ユニットU内において、外部端子P0,P2との間における電気経路L3に、スイッチ23が設けられ、リチウムイオン蓄電池12と外部端子P2との間における電気経路L4に、スイッチ24が設けられる。また、電池ユニットUには、スイッチ23を迂回するバイパス経路B2が設けられ、バイパス経路B2に、バイパス開閉回路RE2が設けられる。
This in-vehicle power supply system will be described in detail. As shown in FIG. 9, a lead storage battery 11, an
このような電源システムにおいても、切替処理を行うことにより、継続的に電気負荷15に電力を供給しつつ、電気負荷15側からいずれかの蓄電池11,12側へ電流が流れることを規制することができる。
Even in such a power supply system, by performing the switching process, it is possible to restrict current from flowing from the
・上記実施形態では、第1蓄電池として鉛蓄電池11を設けるとともに、第2蓄電池としてリチウムイオン蓄電池12を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第2蓄電池として、リチウムイオン蓄電池12以外の高密度蓄電池、例えばニッケル−水素電池を用いてもよい。その他、第1蓄電池及び第2蓄電池として、いずれも同じ蓄電池(例えば鉛蓄電池、又はリチウムイオン蓄電池等)を用いることも可能である。
In the above embodiment, the lead storage battery 11 is provided as the first storage battery and the lithium
・上記第2実施形態において、開放させるスイッチが、切替中間状態において電圧値の高い蓄電池側のスイッチである場合、当該スイッチが有するスイッチ部のうち、接続点N4側から蓄電池11,12側への電流を規制する寄生ダイオードに並列接続されたスイッチ部をいったん閉鎖させることなく、そのままスイッチを切り替えてもよい。すなわち、開放させるスイッチが、切替中間状態において電圧値の高い蓄電池側のスイッチである場合、制御部51は、当該スイッチのスイッチ部をすべて開放させる一方、閉鎖させるスイッチのスイッチ部をすべて閉鎖させるようにしてもよい。
-In the said 2nd Embodiment, when the switch to open is a switch by the side of a storage battery with a high voltage value in a switching intermediate state, among the switch parts which the said switch has, from the connection point N4 side to the
具体的には、切替処理のステップS306の判定結果が肯定の場合(スイッチ23を流れる電流の方が大きい場合)、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3を開放させるとともに、スイッチ部Sa4を閉鎖させ、切替処理を終了する。このようにすれば、スイッチ部Sb3をいったん閉鎖させた後、開放させるという開閉処理を省略することができ、スイッチを切り替える時間を短縮することができる。
Specifically, when the determination result in step S306 of the switching process is positive (when the current flowing through the
同様に、切替処理のステップS315の判定結果が否定の場合(スイッチ24を流れる電流の方が大きい場合)、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sb4を開放させるとともに、スイッチ部Sb3を閉鎖させ、切替処理を終了する。このようにすれば、スイッチ部Sa4をいったん閉鎖させた後、開放させるという開閉処理を省略することができ、スイッチを切り替える時間を短縮することができる。
Similarly, when the determination result of step S315 of the switching process is negative (when the current flowing through the
・電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。 -The power supply system can be used for purposes other than vehicles.
・制御部51は、電気負荷15側から蓄電池11,12側への電流を規制する寄生ダイオードDb3,Da4と並列に接続されたスイッチ部Sb3,Sa4を共に開放状態にさせてから、スイッチ23,24を切り替えてもよい。すなわち、スイッチ23,24の切替要求時において、蓄電池11,12の電圧差に関係なく、スイッチ部Sb3,Sa4を共に開放状態にさせるとともに、他のスイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせる。制御部51は、その後、通電遮断の状態とする電気経路L3,L4に設けられたスイッチ部を開放させる。その際、スイッチ部Sb3,Sa4のうち、通電の状態とする電気経路L3,L4に設けられたスイッチ部を閉鎖させることが望ましい。以下、図10に基づき、この切替処理について詳しく説明する。
The
制御部51は、切替要求が発生しているか否かを判定する(ステップS201)。切替要求が発生していない場合(ステップS201:NO)、制御部51は、切替処理を終了する。
The
切替要求が発生していた場合(ステップS201:YES)、制御部51は、閉鎖していたスイッチ23を開放させる切替要求であるか否かを判定する(ステップS202)。
When the switching request has occurred (step S201: YES), the
スイッチ23を開放させる切替要求である場合(ステップS202:YES)、制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sb3を開放させる(ステップS203)。
When it is a switching request for opening the switch 23 (step S202: YES), the
また、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sb4を閉鎖させる(ステップS204)。すなわち、制御部51は、スイッチ部Sb3,Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sb4を閉鎖させる。
Moreover, the
ステップS204から所定時間経過後、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ23のスイッチ部Sa3を開放させる(ステップS205)。制御部51は、スイッチ部Sa4を閉鎖させ(ステップS206)、切替処理を終了する。
After a predetermined time has elapsed from step S204, the
スイッチ23を開放させる切替要求でない場合(ステップS202:NO)、制御部51は、スイッチ24のスイッチ部Sa4を開放させる(ステップS207)。制御部51は、スイッチ23のスイッチ部Sa3を閉鎖させる(ステップS208)。すなわち、制御部51は、スイッチ部Sb3,Sa4を開放状態にさせるとともに、スイッチ部Sa3,Sb4を閉鎖状態にさせるため(切替中間状態にさせるため)、スイッチ部Sa3を閉鎖させる。
When it is not a switching request for opening the switch 23 (step S202: NO), the
ステップS208から所定時間経過後、制御部51は、開放させることが要求(決定)されているスイッチ24のスイッチ部Sb4を開放させる(ステップS209)。また、制御部51は、スイッチ部Sa3を閉鎖させ(ステップS210)、切替処理を終了する。これにより、鉛蓄電池11側の電圧値とリチウムイオン蓄電池12側の電圧値を比較してもよくなる。
After a predetermined time has elapsed from step S208, the
11…鉛蓄電池、12…リチウムイオン蓄電池、15…電気負荷、21〜24…スイッチ、21a〜24a,21b〜24b…半導体スイッチ、51…制御部、Da1〜Da4,Db1〜Db4…寄生ダイオード、Sa1〜Sa4,Sb1〜Sb4…スイッチ部、U…電池ユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Lead storage battery, 12 ... Lithium ion storage battery, 15 ... Electric load, 21-24 ... Switch, 21a-24a, 21b-24b ... Semiconductor switch, 51 ... Control part, Da1-Da4, Db1-Db4 ... Parasitic diode, Sa1 ~ Sa4, Sb1 ~ Sb4 ... switch part, U ... battery unit.
Claims (8)
前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間における電気経路において前記電気負荷との接続点(N1,N4)よりも前記第1蓄電池側に設けられる第1開閉部(21,23)と、
前記電気経路において前記接続点よりも前記第2蓄電池側に設けられる第2開閉部(22,24)と、
前記第1開閉部と前記第2開閉部を制御する制御部(51)と、を備え、
前記第1開閉部及び前記第2開閉部は、それぞれ第1スイッチ(21a〜24a)と第2スイッチ(21b〜24b)が直列に接続されることにより構成されており、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、ダイオード(Da1〜Da4,Db1〜Db4)と、前記ダイオードと並列に接続されたスイッチ部(Sa1〜Sa4,Sb1〜Sb4)と、をそれぞれ有し、
前記第1スイッチのダイオードと、前記第2スイッチのダイオードは、互いに逆向きに設けられており、
前記制御部は、前記電気負荷に電力を供給する前記蓄電池を前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間で切り替える場合、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部を開状態、当該スイッチ部と同じ前記開閉部にあって当該スイッチ部に直列接続された前記スイッチ部を閉状態とする切替中間状態にしてから、当該切替中間状態中に、前記蓄電池を切り替えるように前記各開閉部を制御する電源装置。 In the power supply device (U) applied to the power supply system in which the first storage battery (11) and the second storage battery (12) are connected in parallel to the electrical load (15),
A first opening / closing part (21, 23) provided on the first storage battery side of the connection point (N1, N4) to the electrical load in an electrical path between the first storage battery and the second storage battery;
A second opening / closing portion (22, 24) provided closer to the second storage battery than the connection point in the electrical path;
A controller (51) for controlling the first opening / closing part and the second opening / closing part;
The first opening and closing part and the second opening and closing part are configured by connecting first switches (21a to 24a) and second switches (21b to 24b) in series,
Each of the first switch and the second switch includes a diode (Da1 to Da4, Db1 to Db4) and a switch unit (Sa1 to Sa4, Sb1 to Sb4) connected in parallel with the diode,
The diode of the first switch and the diode of the second switch are provided in opposite directions,
When the control unit switches the storage battery that supplies power to the electric load between the first storage battery and the second storage battery, the control unit includes the switch unit included in the first opening / closing unit and the second opening / closing unit. The switch unit connected to the diode that regulates the current from the connection point side to the storage battery side is opened, and the switch unit that is in the same opening / closing unit as the switch unit and connected in series to the switch unit A power supply apparatus that controls each of the open / close units to switch the storage battery during the switching intermediate state after the switching intermediate state is set to the closed state.
前記制御部は、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部をすべて開状態とし、かつ、当該スイッチ部以外のスイッチ部をすべて閉状態とした前記切替中間状態で、前記検出部により検出された電流に基づき、前記第1開閉部と前記第2開閉部のうち、より多くの電流が流れている開閉部を特定し、
前記特定した開閉部が有する前記スイッチ部をすべて閉状態としている状態で前記蓄電池を切り替える請求項1又は2に記載の電源装置。 A detection unit that detects a current flowing through the first opening and closing unit and a current flowing through the second opening and closing unit;
The control unit is in an open state of all the switch units connected to a diode that regulates a current from the connection point side to the storage battery side among the switch units included in the first open / close unit and the second open / close unit. And, in the switching intermediate state in which all the switch units other than the switch unit are in the closed state, more of the first open / close unit and the second open / close unit based on the current detected by the detection unit Identify the opening / closing part where the current of
3. The power supply device according to claim 1, wherein the storage battery is switched in a state where all of the switch units included in the specified opening / closing unit are in a closed state.
前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のいずれかに、前記定電圧負荷とは別に、一時的に電力を要求する電気負荷(13)が接続されている請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の電源装置。 The electric load includes a constant voltage load that requires constant voltage power,
The electric load (13) which requests | requires electric power temporarily is connected to either of the said 1st storage battery and the said 2nd storage battery separately from the said constant voltage load. The power supply device described in 1.
前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間における電気経路において前記電気負荷との接続点(N1,N4)よりも前記第1蓄電池側に設けられる第1開閉部(21,23)と、
前記電気経路において前記接続点よりも前記第2蓄電池側に設けられる第2開閉部(22,24)と、
前記第1開閉部と前記第2開閉部を制御する制御部(51)と、を備え、
前記第1開閉部及び前記第2開閉部は、それぞれ第1スイッチ(21a〜24a)と第2スイッチ(21b〜24b)が直列に接続されることにより構成されており、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、ダイオード(Da1〜Da4,Db1〜Db4)と、前記ダイオードと並列に接続されたスイッチ部(Sa1〜Sa4,Sb1〜Sb4)と、をそれぞれ有し、
前記第1スイッチのダイオードと、前記第2スイッチのダイオードは、互いに逆向きに設けられており、
前記制御部は、前記電気負荷に電力を供給する前記蓄電池を前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との間で切り替える場合、前記第1開閉部及び前記第2開閉部が有する前記スイッチ部のうち、前記接続点側から前記蓄電池側への電流を規制するダイオードに接続された前記スイッチ部を開状態、当該スイッチ部と同じ前記開閉部にあって当該スイッチ部に直列接続された前記スイッチ部を閉状態とする切替中間状態にしてから、当該切替中間状態中に、前記蓄電池を切り替えるように前記各開閉部を制御する電源システム。 In a power supply system comprising an electrical load (15) and a first storage battery (11) and a second storage battery (12) connected in parallel to the electrical load,
A first opening / closing part (21, 23) provided on the first storage battery side of the connection point (N1, N4) to the electrical load in an electrical path between the first storage battery and the second storage battery;
A second opening / closing portion (22, 24) provided closer to the second storage battery than the connection point in the electrical path;
A controller (51) for controlling the first opening / closing part and the second opening / closing part;
The first opening and closing part and the second opening and closing part are configured by connecting first switches (21a to 24a) and second switches (21b to 24b) in series,
Each of the first switch and the second switch includes a diode (Da1 to Da4, Db1 to Db4) and a switch unit (Sa1 to Sa4, Sb1 to Sb4) connected in parallel with the diode,
The diode of the first switch and the diode of the second switch are provided in opposite directions,
When the control unit switches the storage battery that supplies power to the electric load between the first storage battery and the second storage battery, the control unit includes the switch unit included in the first opening / closing unit and the second opening / closing unit. The switch unit connected to the diode that regulates the current from the connection point side to the storage battery side is opened, and the switch unit that is in the same opening / closing unit as the switch unit and connected in series to the switch unit A power supply system that controls each of the opening and closing units so as to switch the storage battery during the switching intermediate state after the switching intermediate state to be closed.
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