JP2022127760A - 車載用切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリを直列接続状態と並列接続状態とに切り替えることができ、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ間を流れる電流を検出し得る装置を、より簡易に実現する。
【解決手段】車載用切替装置１は、車載用切替装置１は、切替回路１４と、直列接続状態のとき電流が流れ、並列接続状態のとき電流が流れない第１導電路１１と、並列接続状態のとき電流が流れ、直列接続状態のとき電流が流れない第２導電路１２と、直列接続状態のとき第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬと第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨとの間の経路をなし、並列接続状態のとき第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間又は両負極ＢＬ間の経路をなす第３導電路１３と、第３導電路１３を流れる電流を検知する電流検知部１４Ｈとを有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、車載用切替装置に関する。

特許文献１に開示される車両用電力供給装置は、第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を直列又は並列に接続することができる装置である。この車両用電力供給装置では、第１の蓄電手段と第２の蓄電手段とをインバータに対して直列に接続するとき、制御手段が第３のスイッチ手段をオンして１つの充電抵抗に通電させる。制御装置は、その通電の後に、第１のスイッチ手段をオンして直列接続するための回路を構成する。

特開２００７－２７４８３０号公報

特許文献１のような技術を含め、複数のバッテリを直列接続状態及び並列接続状態に切り替え得るシステムでは、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ間を流れる電流が正確に把握されることが望まれる。但し、単に複数の電流センサを付加するだけでは、構成の大型化、複雑化を招く懸念がある。

そこで、本開示では、複数のバッテリを直列接続状態と並列接続状態とに切り替えることができ、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ間を流れる電流を検出し得る装置を、より簡易に実現することを目的とする。

本開示における車両用の車載用切替装置は、
少なくとも第１バッテリ及び第２バッテリを有するバッテリ部と、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを直列に接続する直列接続状態と並列に接続する並列接続状態とに切り替わる切替回路と、を備えた車載用電源システムに用いられる車載用切替装置であって、
前記切替回路と、
前記直列接続状態のときに電流が流れることが許容され、前記並列接続状態のときに電流が流れない経路である第１導電路と、
前記並列接続状態のときに電流が流れることが許容され、前記直列接続状態のときに電流が流れない経路である第２導電路と、
前記直列接続状態のときに前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの正極との間の経路をなし、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両正極間又は両負極間の経路をなす第３導電路と、
前記第３導電路を流れる電流を検知する電流検知部と、
を有する。

本開示に係る車載用切替装置は、複数のバッテリを直列接続状態と並列接続状態とに切り替えることができ、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ間を流れる電流を検出し得る装置を、より簡易に実現できる。

図１は、実施形態１に係る車載用切替装置を備えた車載用電源システムを概念的に示す模式図である。 図２は、実施形態２に係る車載用切替装置を備えた車載用電源システムを概念的に示す模式図である。

以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で示す〔１〕から〔４〕の特徴は、矛盾しない態様でどのように組み合わせてもよい。

〔１〕本開示の車載用切替装置は、少なくとも第１バッテリ及び第２バッテリを有するバッテリ部と、第１バッテリ及び第２バッテリを直列に接続する直列接続状態と並列に接続する並列接続状態とに切り替わる切替回路と、を備えた車載用電源システムに用いられる。車載用切替装置は、切替回路と、第１導電路と、第２導電路と、第３導電路と、電流検知部とを有する。第１導電路は、直列接続状態のときに電流が流れることが許容され、並列接続状態のときに電流が流れない経路である。第２導電路は、並列接続状態のときに電流が流れることが許容され、直列接続状態のときに電流が流れない経路である。第３導電路は、直列接続状態のときに第１バッテリの負極と第２バッテリの正極との間の経路をなし、並列接続状態のときに第１バッテリ及び第２バッテリの両正極間又は両負極間の経路をなす。電流検知部は、第３導電路を流れる電流を検知する。

上記〔１〕の車載用切替装置では、直列接続状態でも並列接続状態でも第３導電路が電極間の経路をなし、電流が流れることが許容される。そして、この第３導電路に電流検知部が設けられるため、直列接続状態でも並列接続状態でも共通の電流検知部によってバッテリ間の電流を検知することができる。ゆえに、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ間を流れる電流を検出し得る装置が、より簡易に実現される。

〔２〕上記〔１〕の車載用切替装置において、第３導電路は、第１共通路と、第２共通路とを備えている。第１共通路は、並列接続状態のときに第１バッテリ及び第２バッテリの両正極間を導通させる導電路である。第２共通路は、並列接続状態のときに第１バッテリ及び第２バッテリの両負極間を導通させる導電路である。電流検知部は、第１共通路を流れる電流を検知する第１検知部と、第２共通路を流れる電流を検知する第２検知部と、を備え得る。

上記〔２〕に記載された車載用切替装置は、並列接続状態時にバッテリ間で生じる電流を、正極側の経路でも負極側の経路でも、より正確に把握することができる。

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕の車載用切替装置において、第２導電路は、正極間導電路と、負極間導電路とを備え得る。正極間導電路は、並列接続状態のときに第１バッテリ及び第２バッテリの両正極間の経路をなす。負極間導電路は、並列接続状態のときに第１バッテリ及び第２バッテリの両負極間の経路をなす。更に、第２導電路は、正極間導電路に設けられる第１ヒューズと、負極間導電路に設けられる第２ヒューズと、を備え得る。

上記〔３〕に記載された車載用切替装置は、並列接続状態時に正極間の導電路で過剰な電流が生じた場合でも、負極間の導電路で過剰な電流が生じた場合でも、導電路の通電を強制的に遮断することができる。

〔４〕車載用電源システムは、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ部から電力を伝送するための経路である電力路を有し得る。電力路には、電力路の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズが設けられ、上記〔３〕の車載用切替装置において、第１ヒューズ及び第２ヒューズの定格電流は、外部ヒューズの定格電流よりも小さくし得る。

上記〔４〕に記載された車載用切替装置は、第１ヒューズ及び第２ヒューズをより小規模な構成とすることができる。並列接続状態時のバッテリ間の経路は、電力路に対して相対的に低い電流が流れる経路であるため、このような経路に第１ヒューズ及び第２ヒューズを配置すればヒューズのサイズを抑え易い。

［本開示の実施形態の詳細］

＜実施形態１＞
図１には、実施形態１に係る車載用切替装置１が設けられた車載用電源システム１００が例示される。車載用電源システム１００は、搭載された車両の負荷Ｒ（例えば、車輪を駆動するモータ等）を動作させるための電源として使用される。車載用電源システム１００は、バッテリ部１０と、高電位側導電路１６と、低電位側導電路１７と、車載用切替装置１と、ジャンクションボックス部２とを備えている。バッテリ部１０は、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを有する。車載用切替装置１は、第１導電路１１と、第２導電路１２と、第３導電路１３と、切替回路１４と、電流検知部１４Ｈと、を有している。車載用切替装置１は、車載用電源システム１００に用いられる。

［バッテリ部の構成］
バッテリ部１０における第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂは、単位電池として構成される電池部を複数備え、電池部が一体的に組み合わされた構成とされている。電池部は図示しない。第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂの各々において、電気的に直列に接続された複数の単位電池の最も高電位の電極が正極ＢＨであり、電気的に直列に接続された複数の単位電池の最も低電位の電極が負極ＢＬである。

本開示において、「電気的に接続される」とは、接続対象の両方の電位が等しくなるように互いに導通した状態（電流を流せる状態）で接続される構成であることが望ましい。ただし、この構成に限定されない。例えば、「電気的に接続される」とは、両接続対象の間に電気部品が介在しつつ両接続対象が導通し得る状態で接続された構成であってもよい。

［高電位側導電路、低電位側導電路の構成］
高電位側導電路１６の一端は、第１バッテリ１０Ａの正極ＢＨに電気的に接続されている。低電位側導電路１７の一端は、第２バッテリ１０Ｂの負極ＢＬに電気的に接続されている。

［車載用切替装置の構成］
第２導電路１２は、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に並列に接続する並列接続状態（以下、単に並列接続状態ともいう）のときに電流が流れることが許容される。また、第２導電路１２は、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に直列に接続する直列接続状態（以下、単に直列接続状態ともいう）のときに電流が流れない経路である。第２導電路１２は、正極間導電路１２Ａ、及び負極間導電路１２Ｂを備えている。正極間導電路１２Ａの一端は、高電位側導電路１６の他端に電気的に接続されている。負極間導電路１２Ｂの一端は、低電位側導電路１７の他端に電気的に接続されている。

第３導電路１３は、直列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬと第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨとの間の経路をなし、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間又は両負極ＢＬ間の経路をなす。第３導電路１３は、第１共通路１３Ａ、及び第２共通路１３Ｂを備えている。第１共通路１３Ａの一端は、第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨに電気的に接続されている。第１共通路１３Ａの他端は、正極間導電路１２Ａの他端に電気的に接続されている。第２共通路１３Ｂの一端は、第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬに電気的に接続されている。第２共通路１３Ｂの他端は、負極間導電路１２Ｂの他端に電気的に接続されている。

高電位側導電路１６、正極間導電路１２Ａ、及び第１共通路１３Ａは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間を導通させる経路をなす。つまり、第１共通路１３Ａは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間を導通させる導電路である。低電位側導電路１７、負極間導電路１２Ｂ、及び第２共通路１３Ｂは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両負極ＢＬ間を導通させる経路をなす。つまり、第２共通路１３Ｂは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両負極ＢＬ間を導通させる導電路である。

第１導電路１１は、直列接続状態のときに電流が流れることが許容され、並列接続状態のときに電流が流れない経路である。第１導電路１１の一端は、第２共通路１３Ｂの他端、及び負極間導電路１２Ｂの他端に電気的に接続されている。第１導電路１１の他端は、第１共通路１３Ａの他端、及び正極間導電路１２Ａの他端に電気的に接続されている。つまり、第１導電路１１は、第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂを介して第１バッテリ１０Ａと第２バッテリ１０Ｂとに電気的に直列に接続されている。

［切替回路の構成］
切替回路１４は、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを直列に接続する直列接続状態と、並列に接続する並列接続状態とに切り替わる機能を有する。切替回路１４は、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂ、直列スイッチ１４Ｃ、第１ヒューズ１４Ｄ、及び第２ヒューズ１４Ｅを有している。

第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂ、及び直列スイッチ１４Ｃは、例えば、リレースイッチや、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチで構成されている。第１並列スイッチ１４Ａは、正極間導電路１２Ａに介在して設けられている。第２並列スイッチ１４Ｂは、負極間導電路１２Ｂに介在して設けられている。直列スイッチ１４Ｃは、第１導電路１１に介在して設けられている。第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂ、及び直列スイッチ１４Ｃは、例えば、マイクロコンピュータ等の情報処理装置で構成された制御部５０によってオン状態又はオフ状態に切り替えられ得る構成とされている。制御部５０は、例えば、車載用電源システム１００の外部に設けられている。

第１ヒューズ１４Ｄは、第１並列スイッチ１４Ａに直列になるように正極間導電路１２Ａに介在して設けられている。正極間導電路１２Ａにおいて、第１ヒューズ１４Ｄは、第１並列スイッチ１４Ａよりも一端側に位置している。第２ヒューズ１４Ｅは、第２並列スイッチ１４Ｂに直列になるように負極間導電路１２Ｂに介在して設けられている。負極間導電路１２Ｂにおいて、第２ヒューズ１４Ｅは、第２並列スイッチ１４Ｂよりも一端側に位置している。第１ヒューズ１４Ｄ、第２ヒューズ１４Ｅは、例えば、サーマルヒューズ等で構成されている。第１ヒューズ１４Ｄ、第２ヒューズ１４Ｅは、切替回路１４が並列接続状態のとき、自身が有する遮断特性（例えば、定格電流）に応じて溶断し、正極間導電路１２Ａ、及び負極間導電路１２Ｂにおける通電を遮断する。つまり、車載用切替装置１は、第２導電路１２の通電を遮断する第１ヒューズ１４Ｄと、第２ヒューズ１４Ｅと、を備えている。

［電流検知部の構成］
電流検知部１４Ｈは、第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇを有している。第１検知部１４Ｆは、第１共通路１３Ａに介在して設けられている。第２検知部１４Ｇは、第２共通路１３Ｂに介在して設けられている。第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇは、例えば、抵抗器及び差動増幅器を有し、第１共通路１３Ａ、第２共通路１３Ｂの各々を流れる電流を示す値（具体的には、第１共通路１３Ａ、第２共通路１３Ｂを流れる電流の値に応じたアナログ電圧）を電流値として出力し得る構成をなす。第１検知部１４Ｆは、第１共通路１３Ａに流れる電流の状態を検出し、第２検知部１４Ｇは、第２共通路１３Ｂに流れる電流の状態を検出する。第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇから出力された電流値は、例えば、制御部５０に入力され得る構成とされている。つまり、電流検知部１４Ｈは、第１共通路１３Ａ（第３導電路１３）、及び第２共通路１３Ｂ（第３導電路１３）を流れる電流を検知する。

［ジャンクションボックス部の構成］
ジャンクションボックス部２は、バッテリ部１０からの電力を負荷Ｒ等に供給し得る機能を有している。ジャンクションボックス部２は、電力路２０である高電位側電力路２０Ａと、電力路２０である低電位側電力路２０Ｂと、高電位側スイッチ２０Ｄと、バイパス部２０Ｃと、低電位側スイッチ２０Ｅと、外部ヒューズ２０Ｋとを有している。

電力路２０は、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ部１０から電力を伝送するための経路である。高電位側電力路２０Ａの一端は、高電位側導電路１６の他端、及び正極間導電路１２Ａの一端に電気的に接続されている。低電位側電力路２０Ｂの一端は、低電位側導電路１７の他端、及び負極間導電路１２Ｂの一端に電気的に接続されている。

高電位側スイッチ２０Ｄは、高電位側電力路２０Ａに介在して設けられている。バイパス部２０Ｃは、高電位側スイッチ２０Ｄに対して電気的に並列に接続して設けられている。バイパス部２０Ｃは、バイパススイッチ２０Ｇと、抵抗２０Ｈと、を有している。バイパススイッチ２０Ｇと、抵抗２０Ｈとは、電気的に直列に接続されている。抵抗２０Ｈと、高電位側導電路１６との間には、バイパススイッチ２０Ｇが介在している。

低電位側スイッチ２０Ｅは、低電位側電力路２０Ｂに介在して設けられている。高電位側スイッチ２０Ｄ、バイパススイッチ２０Ｇ、及び低電位側スイッチ２０Ｅは、例えば、リレースイッチや、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチで構成されている。

外部ヒューズ２０Ｋは、低電位側スイッチ２０Ｅを挟み、低電位側導電路１７の反対側の低電位側電力路２０Ｂに介在して設けられている。外部ヒューズ２０Ｋは、例えば、サーマルヒューズ等で構成されている。外部ヒューズ２０Ｋは、切替回路１４が直列接続状態のとき、自身が有する遮断特性（例えば、定格電流）に応じて溶断し、低電位側電力路２０Ｂにおける通電を遮断する。つまり、電力路２０には、電力路２０の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズ２０Ｋが設けられている。高電位側電力路２０Ａの他端側、及び低電位側電力路２０Ｂの他端側の間には、負荷Ｒが電気的に接続されている。

［切替回路が並列接続状態の場合］
バッテリ部１０の第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に並列に接続する並列接続状態の場合について説明する。この場合、例えば、制御部５０が、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂをオン状態に切り替えると共に、直列スイッチ１４Ｃをオフ状態に切り替える。これにより、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂが電気的に並列に接続された状態になる。こうして、切替回路１４が並列接続状態にされる。そして、この後、高電位側スイッチ２０Ｄ、低電位側スイッチ２０Ｅがオン状態に切り替わり、負荷Ｒに電力が供給されることになる。このとき、高電位側導電路１６、正極間導電路１２Ａ、及び第１共通路１３Ａは、第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間を導通させる経路をなす。これと共に、低電位側導電路１７、負極間導電路１２Ｂ、及び第２共通路１３Ｂは、第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両負極ＢＬ間を導通させる経路をなす。

このとき、第１共通路１３Ａに設けられた第１検知部１４Ｆによって、第２バッテリ１０Ｂから生じる電流が電流値Ａとして検知される。これと共に、第２共通路１３Ｂに設けられた第２検知部１４Ｇによって、第１バッテリ１０Ａから生じる電流が電流値Ｃとして検知される。

第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇは、例えば、同時期に第１共通路１３Ａ、及び第２共通路１３Ｂにおける電流を電流値Ａ，Ｃとして検知する。そして、検知した電流値Ａ，Ｃは、同時期に制御部５０に入力される。制御部５０では、電流値Ａと電流値Ｃとが加算される。こうして加算した演算結果である電流値Ｂは、低電位側電力路２０Ｂ（高電位側電力路２０Ａ）に流れる電流に相当する。こうして得た電流値Ｂは、第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇが第１共通路１３Ａ、第２共通路１３Ｂにおける電流を検知したときと同時期の値である。こうして、制御部５０は、第１バッテリ１０Ａ、第２バッテリ１０Ｂから生じる電流の大きさに対応する電流値Ｃ，Ａに基づいて低電位側電力路２０Ｂに流れる電流の大きさを電流値Ｂとして把握することができる。

また、切替回路１４が並列接続状態のときに、直列スイッチ１４Ｃが不用意にオン状態に切り替わったり、ショート故障したりした場合、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂの各々は、正極ＢＨと負極ＢＬとが短絡した状態になってしまう。この場合、第１ヒューズ１４Ｄ、及び第２ヒューズ１４Ｅの各々が溶断することによって、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂ、及び直列スイッチ１４Ｃが故障することを防止する。また、制御部５０は、第１共通路１３Ａ（正極側導電路２０Ａ）に流れる電流の大きさ、及び第２共通路１３Ｂ（負極側導電路２０Ｂ）に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したか否かを監視し得る構成とされている。例えば、直列スイッチ１４Ｃが不用意にオン状態に切り替わったり、ショート故障したりした場合、第１ヒューズ１４Ｄ、及び第２ヒューズ１４Ｅに流れる電流の大きさが増加しつつも自身が有する遮断特性（定格電流）に満たない電流が流れた場合、第１ヒューズ１４Ｄ、及び第２ヒューズ１４Ｅは溶断することができない。このような場合、制御部５０において、第１共通路１３Ａ（正極側導電路２０Ａ）に流れる電流の大きさ、及び第２共通路１３Ｂ（負極側導電路２０Ｂ）に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したと判別すると、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂをオフ状態に切り替えて第２導電路１２の通電を遮断することができる。

並列接続状態の場合、正極間導電路１２Ａには、第１バッテリ１０Ａから生じる電流が流れ、負極間導電路１２Ｂには、第２バッテリ１０Ｂから生じる電流が流れる。これに対して、並列接続状態の場合、外部ヒューズ２０Ｋには、正極間導電路１２Ａ、及び負極間導電路１２Ｂの各々に流れる電流よりも大きい電流（すなわち、第１バッテリ１０Ａから生じる電流、及び第２バッテリ１０Ｂから生じる電流の両方）が流れることになる。このため、第１ヒューズ１４Ｄ、及び第２ヒューズ１４Ｅの定格電流は、外部ヒューズ２０Ｋの定格電流よりも小さくされている。

［切替回路が直列接続状態の場合］
バッテリ部１０の第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に直列に接続する直列接続状態の場合について説明する。この場合、例えば、制御部５０が、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂをオフ状態に切り替えると共に、直列スイッチ１４Ｃをオン状態に切り替える。これにより、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂが電気的に直列に接続された状態になる。こうして、切替回路１４が直列接続状態にされる。そして、この後、高電位側スイッチ２０Ｄ、低電位側スイッチ２０Ｅがオン状態に切り替わり、負荷Ｒに電力が供給されることになる。

このとき、第１共通路１３Ａに設けられた第１検知部１４Ｆによって第１共通路１３Ａに流れる電流が電流値Ｆとして検知され、第２共通路１３Ｂに設けられた第２検知部１４Ｇによって、第２共通路１３Ｂに流れる電流が電流値Ｇとして検知される。第１検知部１４Ｆ、及び第２検知部１４Ｇは、例えば、同時期に第１共通路１３Ａ、第２共通路１３Ｂにおける電流を検知する。そして、電流値Ｆ，Ｇは、同時期に制御部５０に入力される。第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂは、電気的に直列に接続されている。このため、電流値Ｆ，Ｇは、同じ値である。低電位側電力路２０Ｂ（高電位側電力路２０Ａ）に流れる電流も電流値Ｆ（電流値Ｇ）と同じ値である。こうして、制御部５０は、バッテリ部１０から生じる電流の大きさを電流値Ｆ，Ｇとして把握することができる。

制御部５０は、第３導電路１３（第１導電路１１）に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したか否かを監視し得る構成とされている。例えば、負荷Ｒ等において地絡が発生した場合、外部ヒューズ２０Ｋに流れる電流の大きさが増加しつつも自身が有する遮断特性（定格電流）に満たない電流が流れた場合、外部ヒューズ２０Ｋは溶断することができない。このような場合、制御部５０において、第３導電路１３（第１導電路１１）に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したと判別すると、直列スイッチ１４Ｃをオフ状態に切り替えて第１導電路１１の通電を遮断することができる。

次に、本開示に係る構成の効果が例示される。
本開示の車載用切替装置１は、バッテリ部１０と、切替回路１４と、を備えた車載用電源システム１００に用いられる。バッテリ部１０は、第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂを有する。切替回路１４は、第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂを直列に接続する直列接続状態と並列に接続する並列接続状態とに切り替わる。車載用切替装置１は、切替回路１４と、第１導電路１１と、第２導電路１２と、第３導電路１３と、電流検知部１４Ｈとを有する。第１導電路１１は、直列接続状態のときに電流が流れることが許容され、並列接続状態のときに電流が流れない経路である。第２導電路１２は、並列接続状態のときに電流が流れることが許容され、直列接続状態のときに電流が流れない経路である。第３導電路１３は、直列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬと第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨとの間の経路をなし、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間又は両負極ＢＬ間の経路をなす。電流検知部１４Ｈは、第３導電路１３を流れる電流を検知する。

本開示の車載用切替装置１では、直列接続状態でも並列接続状態でも第３導電路１３が電極（正極ＢＨ、負極ＢＬ）間の経路をなし、電流が流れることが許容される。そして、この第３導電路１３に電流検知部１４Ｈが設けられるため、直列接続状態でも並列接続状態でも共通の電流検知部１４Ｈによって第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂ間の電流を検知することができる。ゆえに、直列接続状態でも並列接続状態でも第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂ間を流れる電流を検出し得る装置が、より簡易に実現される。

本開示の車載用切替装置１０１において、第３導電路１３は、第１共通路１３Ａと、第２共通路１３Ｂとを備える。第１共通路１３Ａは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間を導通させる導電路である。第２共通路１３Ｂは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両負極ＢＬ間を導通させる導電路である。電流検知部１４Ｈは、第１共通路１３Ａを流れる電流を検知する第１検知部１４Ｆと、第２共通路１３Ｂを流れる電流を検知する第２検知部１４Ｇと、を備える。

本開示の車載用切替装置１０１は、並列接続状態時に第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂ間で生じる電流を、正極ＢＨ側の経路でも負極ＢＬ側の経路でも、より正確に把握することができる。

本開示の車載用切替装置１において、第２導電路１２は、正極間導電路１２Ａと、負極間導電路１２Ｂとを備える。正極間導電路１２Ａは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極ＢＨ間の経路をなす。負極間導電路１２Ｂは、並列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両負極ＢＬ間の経路をなす。第２導電路１２は、更に、正極間導電路１２Ａに設けられる第１ヒューズ１４Ｄと、負極間導電路１２Ｂに設けられる第２ヒューズ１４Ｅと、を備える。

本開示の車載用切替装置１は、並列接続状態時に正極ＢＨ間の導電路で過剰な電流が生じた場合でも、負極ＢＬ間の導電路で過剰な電流が生じた場合でも、導電路の通電を強制的に遮断することができる。

車載用電源システム１００は、直列接続状態でも並列接続状態でもバッテリ部１０から電力を伝送するための経路である電力路２０を有する。電力路２０には、電力路２０の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズ２０Ｋが設けられ、本開示の車載用切替装置１において、第１ヒューズ１４Ｄ及び第２ヒューズ１４Ｅの定格電流は、外部ヒューズ２０Ｋの定格電流よりも小さい。

本開示の車載用切替装置１は、第１ヒューズ１４Ｄ及び第２ヒューズ１４Ｅをより小規模な構成とすることができる。並列接続状態時の第１バッテリ１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂ間の経路は、電力路２０に対して相対的に低い電流が流れる経路である。このため、このような経路に第１ヒューズ１４Ｄ及び第２ヒューズ１４Ｅを配置すれば第１ヒューズ１４Ｄ及び第２ヒューズ１４Ｅのサイズを抑え易い。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る車載用切替装置１０１が設けられた車載用電源システム２００について図２を参照しつつ説明する。車載用切替装置１０１は、第２共通路１３Ｂに第２検知部が設けられていない点、及び低電位側電力路２０Ｂに外部電流検知部２０Ｆが設けられている点等が実施形態１と異なる。実施形態１と同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

［電流検知部の構成］
電流検知部１１４Ｈは、第１検知部１４Ｆを備えている。第１検知部１４Ｆは、第１共通路１３Ａ（第３導電路１３）に流れる電流の状態を検出する。つまり、電流検知部１１４Ｈは、第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂの内の一方の経路に流れる電流の状態を検出する。

［ジャンクションボックス部の構成］
ジャンクションボックス部１０２は、電力路２０である高電位側電力路２０Ａと、電力路２０である低電位側電力路２０Ｂと、高電位側スイッチ２０Ｄと、バイパス部２０Ｃと、低電位側スイッチ２０Ｅと、外部ヒューズ２０Ｋと、外部電流検知部２０Ｆとを有する。

外部電流検知部２０Ｆは、低電位側スイッチ２０Ｅと低電位側導電路１７との間に介在して設けられている。外部電流検知部２０Ｆは、例えば、第１検知部１４Ｆと同様の構成をなす。外部電流検知部２０Ｆは、低電位側電力路２０Ｂに流れる電流の状態を検出する。外部電流検知部２０Ｆから出力された電流値は、例えば、制御部５０に入力され得る構成とされている。

［切替回路が並列接続状態の場合］
バッテリ部１０の第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に並列に接続する並列接続状態の場合について説明する。この場合、例えば、制御部５０が、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂをオン状態に切り替えると共に、直列スイッチ１４Ｃをオフ状態に切り替える。これにより、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂが電気的に並列に接続された状態になる。こうして、切替回路１４が並列接続状態にされる。そして、この後、高電位側スイッチ２０Ｄ、低電位側スイッチ２０Ｅがオン状態に切り替わり、負荷Ｒに電力が供給されることになる。

このとき、第１共通路１３Ａに設けられた第１検知部１４Ｆによって、第２バッテリ１０Ｂから生じる電流が電流値Ａとして検知される。これと共に、低電位側電力路２０Ｂに設けられた外部電流検知部２０Ｆによって、低電位側電力路２０Ｂに流れる電流が電流値Ｂとして検知される。第１検知部１４Ｆ、及び外部電流検知部２０Ｆは、例えば、同時期に第１共通路１３Ａ、低電位側電力路２０Ｂにおける電流を検知する。そして、電流値Ａ，Ｂは、同時期に制御部５０に入力される。制御部５０では、電流値Ｂから電流値Ａが減算される。こうして減算した演算結果である電流値Ｃは、第１バッテリ１０Ａから生じる電流に相当する。こうして得た電流値Ｃは、第１検知部１４Ｆ、及び外部電流検知部２０Ｆが第１共通路１３Ａ、低電位側電力路２０Ｂにおける電流を検知したときと同時期の値である。こうして、制御部５０は、第１バッテリ１０Ａ、第２バッテリ１０Ｂから生じる電流の大きさを電流値Ｃ，Ａとして把握することができる。

［切替回路が直列接続状態の場合］
バッテリ部１０の第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを電気的に直列に接続する直列接続状態の場合について説明する。この場合、例えば、制御部５０が、第１並列スイッチ１４Ａ、第２並列スイッチ１４Ｂをオフ状態に切り替えると共に、直列スイッチ１４Ｃをオン状態に切り替える。これにより、第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂが電気的に直列に接続された状態になる。こうして、切替回路１４が直列接続状態にされる。そして、この後、高電位側スイッチ２０Ｄ、低電位側スイッチ２０Ｅがオン状態に切り替わり、負荷Ｒに電力が供給されることになる。このとき、第１導電路１１、第１共通路１３Ａ、及び第２共通路１３Ｂは、第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬ、及び第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨ間を導通させる経路をなす。

このとき、第１共通路１３Ａに設けられた第１検知部１４Ｆによって第１共通路１３Ａに流れる電流が電流値Ｄとして検知され、低電位側電力路２０Ｂに設けられた外部電流検知部２０Ｆによって、低電位側電力路２０Ｂに流れる電流が電流値Ｅとして検知される。第１検知部１４Ｆ、及び外部電流検知部２０Ｆは、例えば、同時期に第１共通路１３Ａ、低電位側電力路２０Ｂにおける電流を検知する。そして、電流値Ｄ，Ｅは、同時期に制御部５０に入力される。第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂは、電気的に直列に接続されている。このため、電流値Ｄ，Ｅは、同じ大きさである。こうして、制御部５０は、バッテリ部１０から生じる電流の大きさを把握することができる。

＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。

実施形態１、２では、切替回路が第１バッテリ１０Ａ、及び第２バッテリ１０Ｂを直列接続状態、及び並列接続状態に切り替えているが、これに限らず、切替回路が３つ以上のバッテリを直列接続状態、及び並列接続状態に切り替える構成としてもよい。

実施形態１、２では、制御部５０が外部に設けられている構成を開示しているが、これに限らず、制御部を車載用電源システム、又は車載用切替装置に設けた構成としてもよい。

実施形態１では、外部電流検知部２０Ｆが低電位側電力路２０Ｂに設けられているが、これに限らず、外部電流検知部を高電位側電力路に設けてもよい。

実施形態２では、第１共通路１３Ａに第１検知部１４Ｆが設けられ、第２共通路１３Ｂに第２検知部が設けられていない構成であるが、これに限らず、第２共通路に第２検知部が設けられ、第１共通路に第１検知部が設けられていない構成であってもよい。

実施形態１では、電流検知部が、導電路に流れる電流の大きさに対応する電流値を出力する構成であることが開示されているが、これに限らず、電流検知部にコンパレータを用いた構成としてもよい。この場合、電流検知部は、電流値が閾値を超えたか否かを判定し、電流値が閾値を超えた場合に、電流が閾値を超えたことを示す閾値超過信号を出力する。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，１０１…車載用切替装置
２，１０２…ジャンクションボックス部
１０…バッテリ部
１０Ａ…第１バッテリ（バッテリ部）
１０Ｂ…第２バッテリ（バッテリ部）
１１…第１導電路
１２…第２導電路
１２Ａ…正極間導電路（第２導電路）
１２Ｂ…負極間導電路（第２導電路）
１３…第３導電路
１３Ａ…第１共通路（第３導電路）
１３Ｂ…第２共通路（第３導電路）
１４…切替回路
１４Ａ…第１並列スイッチ
１４Ｂ…第２並列スイッチ
１４Ｃ…直列スイッチ
１４Ｄ…第１ヒューズ
１４Ｅ…第２ヒューズ
１４Ｆ…第１検知部（電流検知部）
１４Ｇ…第２検知部（電流検知部）
１４Ｈ，１１４Ｈ…電流検知部
１６…高電位側導電路
１７…低電位側導電路
２０…電力路
２０Ａ…高電位側電力路
２０Ｂ…低電位側電力路
２０Ｃ…バイパス部
２０Ｄ…高電位側スイッチ
２０Ｅ…低電位側スイッチ
２０Ｆ…外部電流検知部
２０Ｇ…バイパススイッチ
２０Ｈ…抵抗
２０Ｋ…外部ヒューズ
５０…制御部
１００，２００…車載用電源システム
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ…電流値
ＢＨ…正極
ＢＬ…負極
Ｒ…負荷

Claims (4)

1. 少なくとも第１バッテリ及び第２バッテリを有するバッテリ部と、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを直列に接続する直列接続状態と並列に接続する並列接続状態とに切り替わる切替回路と、を備えた車載用電源システムに用いられる車載用切替装置であって、
   前記切替回路と、
   前記直列接続状態のときに電流が流れることが許容され、前記並列接続状態のときに電流が流れない経路である第１導電路と、
   前記並列接続状態のときに電流が流れることが許容され、前記直列接続状態のときに電流が流れない経路である第２導電路と、
   前記直列接続状態のときに前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの正極との間の経路をなし、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両正極間又は両負極間の経路をなす第３導電路と、
   前記第３導電路を流れる電流を検知する電流検知部と、
   を有する車載用切替装置。
2. 前記第３導電路は、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両正極間を導通させる導電路である第１共通路と、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両負極間を導通させる導電路である第２共通路と、を備え、
   前記電流検知部は、前記第１共通路を流れる電流を検知する第１検知部と、前記第２共通路を流れる電流を検知する第２検知部と、
   を備える請求項１に記載の車載用切替装置。
3. 前記第２導電路は、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両正極間の経路をなす正極間導電路と、前記並列接続状態のときに前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの両負極間の経路をなす負極間導電路と、を備え、
   更に、前記正極間導電路に設けられる第１ヒューズと、前記負極間導電路に設けられる第２ヒューズと、
   を備える請求項１又は請求項２に記載の車載用切替装置。
4. 前記車載用電源システムは、前記直列接続状態でも前記並列接続状態でも前記バッテリ部から電力を伝送するための経路である電力路を有し、
   前記電力路には、前記電力路の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズが設けられ、
   前記第１ヒューズ及び前記第２ヒューズの定格電流は、前記外部ヒューズの定格電流よりも小さい請求項３に記載の車載用切替装置。

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