JP2020174462A

JP2020174462A - 二次電池システム

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Publication number: JP2020174462A
Application number: JP2019074950A
Authority: JP
Inventors: 鳥井　祐次; Yuji Torii; 祐次鳥井
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: JP7013411B2

Abstract

【課題】従来の二次電池システムでは、リレースイッチの接点の不具合を十分に低減することができない問題があった。【解決手段】本発明の二次電池システムは、正極配線上に設けられる第１のメインリレーＳＷ１１を含む第１のリレー回路１１と、負極配線上に設けられる第２のメインリレーＳＷ２２を含む第２のリレー回路１２と、リレー制御回路１３と、を有し、第１のリレー回路１１と第２のリレー回路１２の少なくとも一方は、対応するメインリレーと並列に設けられるプリチャージ回路を有し、リレー制御回路１３は、プリチャージ回路を介して負荷回路１４への電力供給をするプリチャージ期間において、第１、第２のメインリレーＳＷ１１、ＳＷ１２の少なくとも一方がオン状態に維持される短絡状態にあることを検出した場合、プリチャージ期間内に短絡状態のメインリレーに対してオンオフを繰り返し指示する短絡回復動作をする。【選択図】図１

Description

本発明は二次電池システムに関し、例えば、二次電池と二次電池からの電源の供給を受ける負荷回路との設けられるリレースイッチを含む二次電池システムに関する。

二次電池を用いて負荷回路に電力を供給する二次電池システムでは、負荷回路と二次電池とを接続する配線上にリレースイッチを設けて、負荷回路を使用しない時には負荷回路から二次電池を切り離すことが行われる。特に、自動車の駆動用電池に用いられる二次電池を含む二次電池システムでは、このようなリレースイッチが用いられる。

そして、リレースイッチの先に接続される負荷回路の入力段には容量が大きな入力容量が設けられる。この入力容量には、車両起動時など負荷回路を未使用な状態から使用状態に遷移させるときには、未充電状態である。そのため、負荷回路を使用開始する際には、リレースイッチを介して、未充電の入力容量に対して、大きな電流値の突入電流が流れ込む。このような大電流がリレースイッチを流れるとリレースイッチがオン状態に維持されてしまう溶着故障が発生するおそれがある。そこで、この突入電流の電流量を低減する技術が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の制御装置は、二次電池を複数個組み合わせて成る組電池からの直流電力をインバータにより交流電力に変換してモータに供給し走行する電動車両の制御装置であって、前記インバータの高電位入力端子と低電位入力端子との間に接続された平滑用コンデンサと、前記組電池と前記インバータとの間に接続されたメインコンタクタと、車両起動時に前記平滑用コンデンサをプリチャージするために、前記メインコンタクタと並列に接続された、プリチャージコンタクタと電流制限抵抗との直列接続体と、前記メインコンタクタおよび前記プリチャージコンタクタを駆動制御する制御手段とを備え、前記メインコンタクタは第１の起動電圧で動作し、前記プリチャージコンタクタは第２の起動電圧で動作し、前記第２の起動電圧は、前記第１の起動電圧よりも低く設定されることを特徴とする。

特開２００４−４８９３７号公報

しかしながら、リレースイッチを電源配線上に設けたシステムでは、プリチャージのための機構を設けたとしても、スイッチに生じる放電現象に起因して溶着等の不具合が生じる場合がある。溶着等の不具合が発生するとリレースイッチの開閉制御を正しく行うことができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リレースイッチの接点の不具合を低減することを目的とするものである。

本発明の二次電池システムの一態様は、二次電池と前記二次電池の正極端子と負荷回路とを接続する正極配線上に設けられる第１のメインリレーを含む第１のリレー回路と、前記二次電池の負極端子と前記負荷回路とを接続する負極配線上に設けられる第２のメインリレーを含む第２のリレー回路と、前記第１のリレー回路と前記第２のリレー回路の開閉状態を制御するリレー制御回路と、を有し、前記第１のリレー回路と前記第２のリレー回路の少なくとも一方は、対応するメインリレーと並列に設けられるプリチャージ回路を有し、前記リレー制御回路は、前記プリチャージ回路を介して前記負荷回路への電力供給をするプリチャージ期間において、前記第１、第２のメインリレーの少なくとも一方がオン状態に維持される短絡状態にあることを検出した場合、前記プリチャージ期間内に短絡状態のメインリレーに対してオンオフを繰り返し指示する短絡回復動作をする。

本発明にかかる二次電池システムは、リレースイッチの接点の不具合が発生した場合にはプリチャージ期間中にメインリレーのオンオフを繰り返す短絡回復動作を行う。

本発明の二次電池システムによれば、リレースイッチの接点の不具合を低減することができる。

実施の形態１にかかる二次電池システムのブロック図である。実施の形態１にかかる二次電池システムの動作を説明するタイミングチャートである。実施の形態１にかかる二次電池システムの動作を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる二次電池システムにおけるハイサイド側短絡復帰プリチャージ処理の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる二次電池システムにおけるロウサイド側短絡復帰プリチャージ処理の動作を説明するフローチャートである。実施の形態２にかかる二次電池システムのブロック図である。実施の形態２にかかる二次電池システムの動作を説明するタイミングチャートである。実施の形態２にかかる二次電池システムの動作を説明するフローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

まず、図１に実施の形態１にかかる二次電池システム１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる二次電池システム１は、二次電池１０、第１のリレー回路（例えば、ハイサイドリレー回路１１）、第２のリレー回路（例えば、ロウサイドリレー回路１２）、リレー制御回路１３、負荷回路１４を有する。

二次電池１０は、例えば、複数の二次電池を組み合わせた組電池である。ハイサイドリレー回路１１は、二次電池１０の正極端子と負荷回路１４とを接続する正極配線上に設けられる。また、ロウサイドリレー回路１２は、二次電池１０の負極端子と負荷回路１４とを接続する負極配線上に設けられる。リレー制御回路１３は、ハイサイドリレー回路１１とロウサイドリレー回路１２の開閉状態を制御する。負荷回路１４は、例えば、直流電圧変換回路、直流電源に基づきモータ駆動信号を生成する駆動回路、モータ駆動信号により駆動されるモータ等を含む。また、負荷回路１４は、入力段に入力容量Ｃｉを有する。なお、以下の説明では、二次電池１０の正極端子に接続される経路をハイサイド側、二次電池１０の負極端子に接続される経路をロウサイド側と表現する。

実施の形態１にかかる二次電池システム１では、ハイサイドリレー回路１１、ロウサイドリレー回路１２にプリチャージ回路を組み込みスイッチの制御方法を工夫することで、負荷回路１４の動作を開始させる際に入力容量Ｃｉに流れ込む大電流となる突入電流の発生を抑制する。また、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、プリチャージ期間中に短絡復帰動作を行うことで、ハイサイドリレー回路１１及びロウサイドリレー回路１２の短絡故障を回復させる処理を行う。そこで、以下では、ハイサイドリレー回路１１、ロウサイドリレー回路１２及びリレー制御回路１３についてより詳細に説明する。

図１に示すように、ハイサイドリレー回路１１は、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１、抵抗Ｒ１、及び、ハイサイドメインリレーＳＷ１２を有する。ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及び抵抗Ｒ１は、プリチャージ回路を構成する。ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１は、一端が二次電池１０の正極端子に接続される正極配線に接続され、他端が抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、負荷回路１４に接続される正極配線に接続される。ハイサイドメインリレーＳＷ１２は、一端が二次電池１０の正極端子に接続され、他端が負荷回路１４に接続される。つまり、ハイサイドリレー回路１１は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２と、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及び抵抗Ｒ１により構成されるプリチャージ回路と、が並列接続される。

また、ハイサイドリレー回路１１は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２が短絡状態となったことを通知する短絡通知信号Ｓｓｗ１を出力する。この短絡通知信号Ｓｓｗ１は、例えば、ハイサイドメインリレーＳＷ１２に内蔵され、接点の短絡を検出する機構により生成される、あるいは、ハイサイドリレー回路１１の両端の電圧差を示す信号として生成されてもよい。なお、接点の短絡を検出する機構は、位置センサによりリレーが正常に動作しているか否かを判定する機構である。また、ハイサイドリレー回路１１の両端の電圧差については、スイッチ制御回路２０において両端の電圧差が所定の閾値以下であれば短絡が発生していると判断されるものである。

ロウサイドリレー回路１２は、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１、抵抗Ｒ２、及び、ロウサイドメインリレーＳＷ２２を有する。ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１及び抵抗Ｒ２は、プリチャージ回路を構成する。ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１は、一端が二次電池１０の負極端子に接続される負極配線に接続され、他端が抵抗Ｒ２の一端に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、負荷回路１４に接続される負極配線に接続される。ロウサイドメインリレーＳＷ２２は、一端が二次電池１０の負極端子に接続され、他端が負荷回路１４に接続される。つまり、ロウサイドリレー回路１２は、ロウサイドメインリレーＳＷ２２と、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１及び抵抗Ｒ２により構成されるプリチャージ回路と、が並列接続される。

また、ロウサイドリレー回路１２は、ロウサイドメインリレーＳＷ２２が短絡状態となったことを通知する短絡通知信号Ｓｓｗ１を出力する。この短絡通知信号Ｓｓｗ１は、例えば、ロウサイドメインリレーＳＷ２２に内蔵され、接点の短絡を検出する機構により生成される、あるいは、ロウサイドリレー回路１２の両端の電圧差を示す信号として生成されてもよい。なお、接点の短絡を検出する機構は、位置センサによりリレーが正常に動作しているか否かを判定する機構である。また、ハイサイドリレー回路１１の両端の電圧差については、スイッチ制御回路２０において両端の電圧差が所定の閾値以下であれば短絡が発生していると判断されるものである。

スイッチ制御回路２０は、スイッチ制御回路２０及び電圧検出回路２１を有する。スイッチ制御回路２０は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオフ状態としてプリチャージ回路を介して負荷回路１４への電力供給をするプリチャージ期間において、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２の少なくとも一方がオン状態に維持される短絡状態にあることを検出した場合、プリチャージ期間内に短絡状態のメインリレーに対してオンオフを繰り返し指示する短絡回復動作を行う。

電圧検出回路２１は、負荷回路１４に入力される負荷回路端電圧Ｖａを検出する。そして、スイッチ制御回路２０は、プリチャージ期間において、負荷回路端電圧Ｖａが予め設定した設定電圧に到達したことに応じて、ハイサイドメインリレーＳＷ１２とロウサイドメインリレーＳＷ２２とのいずれか一方をオン状態に切り替える。

また、スイッチ制御回路２０は、プリチャージ期間において、第１のプリチャージ処理と第２のプリチャージ処理とを行う。第１のプリチャージ期間において、スイッチ制御回路２０は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオフ状態とし、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオン状態とする。第２のプリチャージ処理は、負荷回路端電圧Ｖａが予め設定した設定電圧に達したことに応じて開始される。第２のプリチャージ処理では、スイッチ制御回路２０は、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオフして、ロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンする。また、第２のプリチャージ処理では、スイッチ制御回路２０は、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオン、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオフに維持する。そして、スイッチ制御回路２０は、負荷回路端電圧Ｖａが二次電池１０が出力する電池電圧に達したところで、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフさせ、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオンさせる。これにより、二次電池システム１では、ハイサイドメインリレーＳＷ１２とロウサイドメインリレーＳＷ２２とを介して低抵抗な状態で二次電池１０から負荷回路１４に電力を供給する。

ここで、実施の形態１にかかる二次電池システム１の動作について詳細に説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかる二次電池システムの動作を説明するタイミングチャートを示す。図２に示す例は、二次電池システム１の動作のうち、負荷回路１４を停止状態から起動状態に切り替える際のハイサイドリレー回路１１及びロウサイドリレー回路１２の制御に関する動作を説明するタイミングチャートである。

図２に示す例では、タイミングＴ１において、負荷回路１４を起動するための処理が開始される。タイミングＴ１では、スイッチ制御回路２０がハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオンさせ、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオフ状態に維持する。これにより、二次電池システム１では、ハイサイドリレー回路１１及びロウサイドリレー回路１２のプリチャージ回路が充電経路の抵抗値が高い状態（例えば、抵抗値が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の合成抵抗）となり、一定の閾値以下の充電電流で二次電池１０から入力容量Ｃｉに電流が流れる。

続いて、図２に示す例では、タイミングＴ２において負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達するとスイッチ制御回路２０は、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオフして、ロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンするようにロウサイドリレー回路１２を操作する。これにより、二次電池１０から入力容量Ｃｉに至る経路の抵抗値が低下するため、入力容量Ｃｉへの充電電流が増加する。そして、タイミングＴ２からタイミングＴ３までの期間は、入力容量Ｃｉへの充電経路の主な抵抗値を抵抗Ｒ１としながら、入力容量Ｃｉへの充電を行う。これにより、タイミングＴ２〜Ｔ３の期間の充電電流は、タイミングＴ１〜Ｔ２の期間の充電電流より大きくなる。

そして、タイミングＴ３において、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達すると、スイッチ制御回路２０は、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフに切り替え、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオンに切り替える。これにより、タイミングＴ３以降は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２により低抵抗で接続される経路により二次電池１０から負荷回路１４への電力供給が行われる。

続いて、図２で説明した動作に加えて、短絡回復動作を行う二次電池システム１の動作について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる二次電池システムの動作を説明するフローチャートを示す。

図３に示すように、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、動作を開始すると、まずスイッチ制御回路２０がハイサイドリレー回路１１が出力する短絡通知信号Ｓｓｗ１を参照して、ハイサイドメインリレーＳＷ１２が短絡状態で固着しているか否かを確認する（ステップＳ１）。このステップＳ１において、短絡通知信号Ｓｓｗ１がハイサイドメインリレーＳＷ１２が短絡していることを示す場合、スイッチ制御回路２０は、ハイサイド側短絡回復プリチャージ処理（ステップＳ１０）を経て、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンさせる。なお、ステップＳ１０のハイサイド側短絡回復プリチャージ処理の詳細については後述する。

一方、ステップＳ１において、短絡通知信号Ｓｓｗ１がハイサイドメインリレーＳＷ１２が短絡していないことを示す場合、スイッチ制御回路２０は、短絡通知信号Ｓｓｗ２を参照して、ロウサイドメインリレーＳＷ２２が短絡状態で固着しているか否かを確認する（ステップＳ２）。このステップＳ２において、短絡通知信号Ｓｓｗ２がロウサイドメインリレーＳＷ２２が短絡していることを示す場合、スイッチ制御回路２０は、ロウサイド側短絡回復プリチャージ処理（ステップＳ２０）を経て、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンさせる。なお、ステップＳ２０のハイサイド側短絡回復プリチャージ処理の詳細については後述する。

そして、ステップＳ２において、短絡通知信号Ｓｓｗ２がロウサイドメインリレーＳＷ２２が短絡していないことを示す場合、スイッチ制御回路２０は、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオン状態とする（ステップＳ３）。これにより、二次電池システム１は、二次電池１０から入力容量Ｃｉに閾値以下の充電電流にて充電を行う（ステップＳ４）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達するまでステップＳ４の充電を行う（ステップＳ５）。

そして、負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達したことに応じてスイッチ制御回路２０は、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオフして、ロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンする（ステップＳ６）。これにより、二次電池システム１のプリチャージ動作は第１のプリチャージ期間から第２のプリチャージ期間に切り替わる。そして、負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達するまで、ステップＳ６で設定したスイッチ状態で生じる所定の充電電流で入力容量Ｃｉを充電する（ステップＳ７、Ｓ８）。

そして、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達したことに応じてスイッチ制御回路２０は、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオンして、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフする（ステップＳ９）。このステップＳ９により、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１がともにオフ状態となり、ハイサイドメインリレーＳＷ１２及びロウサイドメインリレーＳＷ２２がオン状態となる。このステップＳ９が完了することでプリチャージ動作は終了する。

続いて、ステップＳ１０のハイサイド側短絡回復プリチャージ処理について詳細に説明する。そこで、図４にハイサイド側短絡回復プリチャージ処理の動作を説明するフローチャートを示す。図４に示すように、ハイサイド側短絡回復プリチャージ処理では、２つの処理を並列して行う。

具体的には、ハイサイド側短絡回復プリチャージ処理では、一方の処理として、スイッチ制御回路２０が、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオン状態とする（ステップＳ１１）。これにより、二次電池システム１は、二次電池１０から入力容量Ｃｉに閾値以下の充電電流にて充電を行う（ステップＳ１２）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達するまでステップＳ１２の充電を行う（ステップＳ１３）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達した後にスイッチ制御回路２０がロウサイドメインリレーＳＷ２２をオン状態に切り替え、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオフ状態に切り替える（ステップＳ１４）。また、スイッチ制御回路２０は、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオンからオフに切り替える（ステップＳ１５）。

また、ハイサイド側短絡回復プリチャージ処理では、他方の処理として、スイッチ制御回路２０が、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達するまで、ハイサイドメインリレーＳＷ１２のオンオフ切り替え動作を繰り返し実行する（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。そして、スイッチ制御回路２０は、ステップＳ１５及びステップＳ１８の終了した時点でハイサイドメインリレーＳＷ１２をオン状態とする（ステップＳ１９）。これにより、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、ハイサイドメインリレーＳＷ１２とロウサイドメインリレーＳＷ２２とを介した二次電池１０から負荷回路１４への電力供給が行われる。

続いて、ステップＳ２０のロウサイド側短絡回復プリチャージ処理について詳細に説明する。そこで、図５にロウサイド側短絡回復プリチャージ処理の動作を説明するフローチャートを示す。図５に示すように、ロウサイド側短絡回復プリチャージ処理では、２つの処理を並列して行う。

具体的には、ロウサイド側短絡回復プリチャージ処理では、一方の処理として、スイッチ制御回路２０が、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオン状態とする（ステップＳ２１）。これにより、二次電池システム１は、二次電池１０から入力容量Ｃｉに閾値以下の充電電流にて充電を行う（ステップＳ２２）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達するまでステップＳ２２の充電を行う（ステップＳ２３）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達した後にスイッチ制御回路２０がハイサイドメインリレーＳＷ１２をオン状態に切り替え、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフ状態に切り替える（ステップＳ２４）。また、スイッチ制御回路２０は、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオンからオフに切り替える（ステップＳ２５）。

また、ロウサイド側短絡回復プリチャージ処理では、他方の処理として、スイッチ制御回路２０が、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達するまで、ロウサイドメインリレーＳＷ２２のオンオフ切り替え動作を繰り返し実行する（ステップＳ２６〜Ｓ２８）。そして、スイッチ制御回路２０は、ステップＳ２５及びステップＳ２８の終了した時点でロウサイドメインリレーＳＷ２２をオン状態とする（ステップＳ２９）。これにより、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、ハイサイドメインリレーＳＷ１２とロウサイドメインリレーＳＷ２２とを介した二次電池１０から負荷回路１４への電力供給が行われる。

上記説明より、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、リレー回路のメインリレーに短絡が発生した場合には、プリチャージ期間に入力容量Ｃｉに対して流れる電流の大きさを制限しながら充電を行うプリチャージ動作と平行して、短絡が発生したメインリレーのオンオフ切替を繰り返す短絡回復動作を行う。これにより、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、メインリレーに短絡が発生した場合においても接点の状態を再度正常な状態に復帰させることができる。

また、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、プリチャージ回路をハイサイドリレー回路１１とロウサイドリレー回路１２の両方に設ける。これにより、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、短絡回復動作中に行われるプリチャージ動作において入力容量Ｃｉに流れる電流を抑制して、短絡回復動作の対象となっていない側のメインリレーの短絡故障を防止することができる。

また、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、メインリレーに短絡が発生していない場合、負荷回路端電圧Ｖａが予め設定した設定電圧Ｖｓｅｔに達した時点で２つのプリチャージ回路の一方の使用を停止して対応するメインリレーをオンする。これにより、実施の形態１にかかる二次電池システム１では、ハイサイド側とロウサイド側の両方にプリチャージ回路を設けた場合に延長してしまうプリチャージ時間を短縮することができる。

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる二次電池システム１の変形例となる二次電池システム２について説明する。そこで、図６に実施の形態２にかかる二次電池システム２のブロック図を示す。

図６に示すように、実施の形態２にかかる二次電池システム２は、ロウサイドリレー回路１２をロウサイドリレー回路１２ａに置き換えたものである。ロウサイドリレー回路１２ａは、ロウサイドリレー回路１２からプリチャージ回路を除いたものである。また、実施の形態２にかかる二次電池システム２では、リレー制御回路１３のスイッチ制御回路２０をスイッチ制御回路２０ａに置き換えた。ロウサイドリレー回路１２ａは、短絡通知信号Ｓｓｗ２を出力しない。そのため、スイッチ制御回路２０ａは、スイッチ制御回路２０からロウサイドリレー回路１２のプリチャージ回路を制御するための機能を制御するための機能を除いた構成となる。

続いて、実施の形態２にかかる二次電池システム２の動作について説明する。そこで、図７に実施の形態２にかかる二次電池システムの動作を説明するタイミングチャートを示す。図７に示す例は、二次電池システム２の動作のうち、負荷回路１４を停止状態から起動状態に切り替える際のハイサイドリレー回路１１及びロウサイドリレー回路１２の制御に関する動作を説明するタイミングチャートである。

図７に示す例では、タイミングＴ１１において、負荷回路１４を起動するための処理が開始される。タイミングＴ１１では、スイッチ制御回路２０ａがハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオンさせ、ロウサイドプリチャージスイッチＳＷ２１をオフ状態に維持する。これにより、二次電池システム２では、ハイサイドリレー回路１１のプリチャージ回路が充電経路の抵抗値が高い状態（例えば、抵抗Ｒ１の抵抗値で決まる抵抗値）となり、一定の閾値以下の充電電流で二次電池１０から入力容量Ｃｉに電流が流れる。

続いて、図７に示す例では、タイミングＴ１２において負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達するとスイッチ制御回路２０ａは、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフして、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオンするようにロウサイドリレー回路１２を操作する。これにより、二次電池１０から入力容量Ｃｉに至る経路の抵抗値が低下するため、入力容量Ｃｉへの充電電流が増加する。そして、タイミングＴ３において、負荷回路端電圧Ｖａが電池電圧Ｖｂａｔに達することでプリチャージ動作が終了する。

続いて、図７で説明した動作に加えて、短絡回復動作を行う二次電池システム２の動作について説明する。そこで、図８に実施の形態２にかかる二次電池システム２の動作を説明するフローチャートを示す。図８に示すように、実施の形態２にかかる二次電池システム２では、図３で説明した実施の形態１にかかる二次電池システム１の動作のステップＳ２〜Ｓ９の処理を、ステップＳ３３〜Ｓ３６に置き換えたものである。

図８に示すように、ステップＳ３３は、ステップＳ１においてハイサイドメインリレーＳＷ１２に短絡が生じていないと判断されたときに実行される。ステップＳ３３では、スイッチ制御回路２０ａがハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１及びロウサイドメインリレーＳＷ２２をオン状態に切り替える。そして、二次電池システム２は、負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達するまで閾値以下の充電電流にて入力容量Ｃｉを充電する（ステップＳ３４、Ｓ３５）。そして、負荷回路端電圧Ｖａが設定電圧Ｖｓｅｔに達したのちは、スイッチ制御回路２０ａが、ハイサイドメインリレーＳＷ１２をオン状態に切り替え、ハイサイドプリチャージスイッチＳＷ１１をオフ状態に切り替える（ステップＳ３６）、これにより、プリチャージ動作におけるスイッチ制御回路２０ａの動作は完了する。

上記説明より、実施の形態２にかかる二次電池システム２では、プリチャージ回路をハイサイド側のみに設けることで、プリチャージ動作時の充電経路の抵抗値を低下させてプリチャージ時間を短縮しながら、短絡故障の回復動作による短絡故障の発生の抑制と、を実現することができる。

このように、ハイサイド側とロウサイド側にそれぞれメインリレーを設ける場合、プリチャージ回路が設けられていないロウサイドリレー回路１２ａのロウサイドメインリレーＳＷ２２を先にオンし、その後、ハイサイドリレー回路１１のプリチャージ回路を有効にすることで、ロウサイドメインリレーＳＷ２２にアーク放電等の短絡の要因となる現象の発生を抑制することができる。そのため、ハイサイド側とロウサイド側とに設けられるロウサイドリレー回路の一方にのみプリチャージ回路を設ける構成としても、他方のメインリレーが短絡状態で固着する不具合の発生を抑制することができる。このような場合は、実施の形態２にかかる二次電池システム２のように、ハイサイドリレー回路１１のみにプリチャージ回路を設ける構成とすることで、短絡状態で固着する不具合の発生を抑制し、かつ、プリチャージ動作に要する時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１、２二次電池システム
１０二次電池
１１ハイサイドリレー回路
１２、１２ａロウサイドリレー回路
１３リレー制御回路
１４負荷回路
２０、２０ａスイッチ制御回路
２１電圧検出回路
ＳＷ１１ハイサイドプリチャージスイッチ
ＳＷ１２ハイサイドメインリレー
ＳＷ２１ロウサイドプリチャージスイッチ
ＳＷ２２ロウサイドメインリレー
Ｒ１抵抗
Ｒ２抵抗
Ｃｉ入力容量
Ｓｓｗ１、Ｓｓｗ２短絡通知信号
Ｖａ負荷回路端電圧
Ｖｓｅｔ設定電圧
Ｖｂａｔ電池電圧

Claims

二次電池と
前記二次電池の正極端子と負荷回路とを接続する正極配線上に設けられる第１のメインリレーを含む第１のリレー回路と、
前記二次電池の負極端子と前記負荷回路とを接続する負極配線上に設けられる第２のメインリレーを含む第２のリレー回路と、
前記第１のリレー回路と前記第２のリレー回路の開閉状態を制御するリレー制御回路と、を有し、
前記第１のリレー回路と前記第２のリレー回路の少なくとも一方は、対応するメインリレーと並列に設けられるプリチャージ回路を有し、
前記リレー制御回路は、
前記プリチャージ回路を介して前記負荷回路への電力供給をするプリチャージ期間において、前記第１、第２のメインリレーの少なくとも一方がオン状態に維持される短絡状態にあることを検出した場合、前記プリチャージ期間内に短絡状態のメインリレーに対してオンオフを繰り返し指示する短絡回復動作をする二次電池システム。
前記リレー制御回路は、前記短絡回復動作中は、前記プリチャージ回路を介して前記負荷回路に電流を供給することで、オンオフを繰り返し指示する前記メインリレーに流れる電流を制限する請求項１に記載の二次電池システム。
前記プリチャージ回路は、前記第１のメインリレーに並列に設けられる第１のプリチャージ回路と、前記第２のメインリレーに並列に設けられる第２のプリチャージ回路と、を含み、
前記第１のプリチャージ回路及び第２のプリチャージ回路は、それぞれプリチャージスイッチと抵抗とが直列に接続された回路である請求項１又は２に記載の二次電池システム。
前記第１のリレー回路は、前記第１のメインリレーの短絡の有無を通知する第１の短絡状態の有無を通知する第１の短絡通知信号を出力し、
前記第２のリレー回路は、前記第２のメインリレーの短絡の有無を通知する第２の短絡状態の有無を通知する第２の短絡通知信号を出力し、
前記リレー制御回路は、前記第１の短絡通知信号及び前記第２の短絡通知信号に基づき前記第１、第２のメインリレーの短絡状態を判断する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池システム。
前記リレー制御回路は、前記第１のリレー回路と前記第２のリレー回路の負荷回路端の電圧が予め設定した設定電圧に到達したことに応じて、前記第１のメインリレーと前記第２のメインリレーとのいずれか一方をオン状態に切り替える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池システム。
前記リレー制御回路は、
前記第１のメインリレーのオンオフ動作を繰り返す前記短絡回復動作を行う場合には、
少なくとも前記第２のメインリレーに対応するプリチャージ回路を有効に切り替えた状態で前記第１のメインリレーに対するオンオフを繰り返し指示し、
負荷回路端の電圧が予め設定した設定電圧に到達したことに応じて、前記第２のメインリレーをオンさせるとともに、前記第２のメインリレーに対応する前記プリチャージ回路を無効にした状態で、前記第１のメインリレーをオン状態で維持し、
前記第２のメインリレーのオンオフ動作を繰り返す前記短絡回復動作を行う場合には、
少なくとも前記第１のメインリレーに対応するプリチャージ回路を有効に切り替えた状態で前記第２のメインリレーに対するオンオフを繰り返し指示し、
負荷回路端の電圧が予め設定した設定電圧に到達したことに応じて、前記第１のメインリレーをオンさせるとともに、前記第１のメインリレーに対応する前記プリチャージ回路を無効にした状態で、前記第２のメインリレーをオン状態で維持する請求項１に記載の二次電池システム。