JP2022170763A - 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車載用切替装置において、直列接続状態のときに電流が流れることが許容される導電路をより確実に遮断させる。【解決手段】車載用切替装置１は、切替回路１４と、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と、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２導電路１２と、直列接続状態のときに第１バッテリ１０Ａの負極と第２バッテリ１０Ｂ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１０Ａ及び第２バッテリ１０Ｂの両正極間又は両負極間の経路をなす第３導電路１３と、第１導電路１１に設けられ、外部信号に基づいて第１導電路１１を遮断する動作を行うヒューズ部１４Ｄ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の蓄電手段とを直列に接続する導電路が短絡するような場合において、第１のスイッチ手段のオフ動作によっても導電路を遮断できないような場合が懸念される。従来の技術では、このような懸念に対する対策が取られていなかった。

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車載用切替装置において、直列接続状態のときに電流が流れることが許容される導電路をより確実に遮断させ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１導電路に設けられ、外部信号に基づいて前記第１導電路を遮断する動作を行うヒューズ部と、
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構成において、直列接続状態のときに電流が流れることが許容される導電路を強制的に遮断することを目的とする。

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１の車載用電源システムにおいて、並列接続状態のときに直列スイッチが不用意にオン状態となった状態を示す模式図である。 図１の車載用電源システムにおいて、並列接続状態のときに給電路がショートした状態を示す模式図である。 図１の車載用電源システムにおいて、直列接続状態のときに第２並列スイッチがオン状態となった状態を示す模式図である。 図１の車載用電源システムにおいて、並列接続状態のときにバッテリ部から負荷に電力を供給する状態を示す模式図である。

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〔６〕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、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導電路と、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２導電路と、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第３導電路と、第１導電路に設けられ、外部信号に基づいて第１導電路を遮断する動作を行うヒューズ部と、を有する。

上記〔１〕の車載用切替装置では、並列接続状態時に切替回路の不用意な動作やショート故障等によって第１導電路に電流が流れ、切替回路によっても第１導電路を遮断できないような場合であっても、外部信号に基づいてヒューズ部を遮断動作させることができる。これにより、車載用切替装置は、より確実に第１導電路を遮断することができる。

〔２〕上記〔１〕の車載用切替装置において、第３導電路の電流を検知する電流検知部を有し得る。ヒューズ部は、電流検知部によって検出された電流に基づいて第１導電路を遮断する動作を行い得る。

上記〔２〕に記載された車載用切替装置は、電流検知部によって第３導電路の電流（バッテリ間の電流）を検知することができる。そのため、車載用切替装置は、バッテリ間に生じる電流に基づいてヒューズ部により第１導電路を遮断することができる。

〔３〕上記〔２〕の車載用切替装置において、ヒューズ部は、電流検知部によって検知された電流が所定条件を満たす場合に制御部によって出力される遮断信号に基づいて、第１導電路を遮断する動作を行い得る。

上記〔３〕に記載された車載用切替装置は、第３導電路の電流が所定条件を満たすか否かを判断した上で、ヒューズ部により第１導電路を遮断することができる。

〔４〕上記〔１〕から〔３〕の車載用切替装置において、第３導電路の電流が所定条件を満たす場合にヒューズ部に対して遮断信号を出力する制御部を有し得る。ヒューズ部は、制御部から遮断信号が出力された場合に第１導電路を遮断する動作を行い得る。

上記〔４〕に記載された車載用切替装置は、自身に設けられる制御部の判断（第３導電路の電流が所定条件を満たすか否かの判断）に基づいて第１導電路を遮断することができるため、装置内で遮断動作を完結させることができる。

〔５〕上記〔１〕から〔４〕の車載用切替装置において、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。車載用切替装置は、電力路に設けられ、電力路の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズ部を有し得る。

上記〔５〕に記載された車載用切替装置は、並列接続状態時に電力路等で地絡やショートなどが発生した場合でも、外部ヒューズ部によって電力路の通電を遮断して、装置を保護することができる。

〔６〕上記〔５〕の車載用切替装置において、外部ヒューズ部は、外部信号に基づいて電力路の通電を遮断する動作を行い得る。

上記〔６〕に記載された車載用切替装置は、電力路に設けられるヒューズ部を外部信号に基づいて強制的に遮断動作させることができる。そのため、車載用切替装置は、遮断特性（定格電流）を満たす場合に遮断動作を行うサーマルヒューズ等を設ける構成に比べて、電力路の通電を遮断し易くなる。
［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。車両１１０は、車載用電源システム１００と、負荷Ｒ（例えば、車輪を駆動するモータ等）と、を備えている。車載用電源システム１００は、搭載された車両の負荷Ｒ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、電力路２０と、ジャンクションボックス部２と、給電路３０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、制御部５０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。正極間導電路１２Ａは、並列接続状態のときに、第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨと第１バッテリ１０Ａの正極ＢＨとの間で電流を流す経路であり、直列接続状態のときに、第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨと第１バッテリ１０Ａの正極ＢＨとの間で電流を流す経路である。負極間導電路１２Ｂは、並列接続状態のときに、第２バッテリ１０Ｂの負極ＢＬと第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬとの間で電流を流す経路であり、直列接続状態のときに、第２バッテリ１０Ｂの負極ＢＬと第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬとの間で電流を流す経路である。

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。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。第１導電路１１は、並列接続状態のときに、第２バッテリ１０Ｂの正極ＢＨと第１バッテリ１０Ａの負極ＢＬとの間で電流を流さない経路である。

［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、及びヒューズ部１４Ｄ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、後述する制御部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。

ヒューズ部１４Ｄは、直列スイッチ１４Ｃに直列になるように第１導電路１１に介在して設けられている。第１導電路１１において、ヒューズ部１４Ｄは、直列スイッチ１４Ｃよりも他端側に位置している。ヒューズ部１４Ｄは、外部信号（例えば制御部５０から出力される遮断信号）に基づいて第１導電路１１を遮断する動作を行う。ヒューズ部１４Ｄは、例えば、パイロヒューズ、半導体スイッチ等として構成されている。パイロヒューズ、例えば外部信号に基づいて火薬に着火し、瞬時に爆裂力を発生させることで第１導電路１１を断裂させる。半導体スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等によって構成され、外部信号に基づくオン動作により第１導電路１１の通電を許可し、外部信号に基づくオフ動作により第１導電路１１を遮断する。

制御部５０は、例えば、演算機能や情報処理機能を有する情報処理装置として構成される。制御部５０は、マイクロコンピュータとして構成されていてもよく、これ以外の情報処理装置として構成されていてもよい。制御部５０は、制御信号によって第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をオン状態又はオフ状態に切り替える。また、制御部５０は、第３導電路１３の電流（後述する電流検知部１４Ｈによって検知される電流）が所定条件を満たす場合に、ヒューズ部１４Ｄに対して遮断信号を出力する。所定条件を満たす場合とは、例えば、制御部５０で予め設定されたヒューズ部１４Ｄの遮断特性を満たすような場合である。遮断特性は、例えば、どの程度の電流値の電流がどの程度の時間継続して流れた場合に経路を遮断するかを定めたものである。制御部５０は、後述する電流検知部１４Ｈによって検知される電流の電流値が予め設定した電流値となり、その電流値の電流の流れる時間が予め定めた時間継続して流れた場合に、所定条件を満たすと判断する。

［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、外部ヒューズ部２０Ｋと、給電路３０である高電位側給電路３０Ａと、給電路３０である低電位側給電路３０Ｂと、第１給電スイッチ３０Ｃと、第２給電スイッチ３０Ｄ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。

外部ヒューズ部２０Ｋは、電力路２０に設けられ、電力路２０の通電を遮断する機能を有する。外部ヒューズ部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。外部ヒューズ部２０Ｋは、外部信号に基づいて電力路２０の通電を遮断する動作を行う。外部ヒューズ部２０Ｋは、例えば、パイロヒューズ、半導体スイッチ等として構成されている。パイロヒューズ、例えば外部信号に基づいて火薬に着火し、瞬時に爆裂力を発生させることで電力路２０を断裂させる。半導体スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等によって構成され、外部信号に基づくオン動作により電力路２０の通電を許可し、外部信号に基づくオフ動作により電力路２０を遮断する。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。

給電路３０は、電力路２０に電気的に接続されている。給電路３０である高電位側給電路３０Ａの一端は、高電位側電力路２０Ａにおけるバイパス部２０Ｃと負荷Ｒとの間に電気的に接続されている。給電路３０である低電位側給電路３０Ｂの一端は、低電位側電力路２０Ｂにおける外部ヒューズ部２０Ｋと負荷Ｒとの間に電気的に接続されている。高電位側給電路３０Ａの他端側及び低電位側給電路３０Ｂの他端側には、それぞれ端子３０Ｅ，３０Ｆが設けられている。端子３０Ｅ，３０Ｆには、外部電源４０が電気的に接続可能になっている。外部電源４０は、電力路２０に電力を供給する。第１給電スイッチ３０Ｃは、高電位側給電路３０Ａに介在して設けられている。第２給電スイッチ３０Ｄは、低電位側給電路３０Ｂに介在して設けられている。

［切替回路が並列接続状態の場合］
充電時に、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、端子３０Ｅ，３０Ｆに第１外部電源４１を接続し、第１の充電方式を用いて、バッテリ部１０に第１の電圧（例えば４００Ｖ）が印加され、バッテリ部１０に第１の電流（例えば４００Ａ）が印加され、第１の電力（例えば１５０ｋＷ）が供給される。例えば、図２に示すように、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るとともに、第１給電スイッチ３０Ｃ、第２給電スイッチ３０Ｄがオン状態に切り替わり、第１外部電源４１からバッテリ部１０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１共通路１３Ａを流れる電流が電流値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２共通路１３Ｂを流れる電流が電流値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２共通路１３Ｂ、第１共通路１３Ａを流れ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。

制御部５０は、第１共通路１３Ａ（正極間導電路１２Ａ）に流れる電流の大きさ、及び第２共通路１３Ｂ（負極間導電路１２Ｂ）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、制御部５０は、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て切替回路１４によっても第１導電路１１を遮断できないような場合に、第３導電路１３の電流が所定条件を満たすと判断すると（第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂの少なくとも一方に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したと判断すると）、ヒューズ部１４Ｄに電力路２０の通電を遮断させる。所定条件を満たす場合とは、例えば、制御部５０で予め設定されたヒューズ部１４Ｄの遮断特性を満たすような場合である。遮断特性は、例えば、どの程度の電流値の電流がどの程度の時間継続して流れた場合に経路を遮断するかを定めたものである。制御部５０は、電流検知部１４Ｈ（第１検知部１４Ｆ及び第２検知部１４Ｇの少なくとも一方）によって検知される電流の電流値が予め設定した電流値となり、その電流値の電流の流れる時間が予め定めた時間継続して流れた場合に、所定条件を満たすと判断する。

また、制御部５０は、並列接続状態時に電力路２０、給電路３０等で地絡、ショート等が発生した場合でも、外部ヒューズ部２０Ｋによって電力路２０の通電を遮断することができる。制御部５０は、第３導電路１３の電流が所定条件を満たすと判断すると（第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂの少なくとも一方に流れる電流の大きさが所定の閾値に達したと判断すると）、外部ヒューズ部２０Ｋに電力路２０の通電を遮断させる。例えば、制御部５０は、図３に示すように、給電路３０でショートが発生した場合に、外部ヒューズ部２０Ｋに電力路２０の通電を遮断させる。所定条件を満たす場合とは、例えば、制御部５０で予め設定された外部ヒューズ部２０Ｋの遮断特性を満たすような場合である。遮断特性は、例えば、どの程度の電流値の電流がどの程度の時間継続して流れた場合に経路を遮断するかを定めたものである。制御部５０は、電流検知部１４Ｈ（第１検知部１４Ｆ及び第２検知部１４Ｇの少なくとも一方）によって検知される電流の電流値が予め設定した電流値となり、その電流値の電流の流れる時間が予め定めた時間継続して流れた場合に、所定条件を満たすと判断する。

［切替回路が直列接続状態の場合］
充電時に、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、端子３０Ｅ，３０Ｆに第２外部電源４２を接続し、第２の充電方式を用いて、バッテリ部１０に第１の電圧よりも大きい第２の電圧（例えば８００Ｖ）が印加され、バッテリ部１０に第２の電流（例えば４００Ａ）が印加され、第２の電力（例えば３５０ｋＷ）が供給される。例えば、図４に示すように、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るとともに、第１給電スイッチ３０Ｃ、第２給電スイッチ３０Ｄがオン状態に切り替わり、第２外部電源４２からバッテリ部１０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、制御部５０は、図４に示すように、第２並列スイッチ１４Ｂが不用意にオン状態に切り替わった場合等で、切替回路１４によっても第１導電路１１を遮断できないような場合に、第３導電路１３の電流が所定条件を満たすと判断すると（第１共通路１３Ａに流れる電流の大きさが所定の閾値に達したと判断すると）、ヒューズ部１４Ｄに電力路２０の通電を遮断させる。所定条件を満たす場合とは、例えば、制御部５０で予め設定されたヒューズ部１４Ｄの遮断特性を満たすような場合である。遮断特性は、例えば、どの程度の電流値の電流がどの程度の時間継続して流れた場合に経路を遮断するかを定めたものである。制御部５０は、電流検知部１４Ｈ（第１検知部１４Ｆ及び第２検知部１４Ｇの少なくとも一方）によって検知される電流の電流値が予め設定した電流値となり、その電流値の電流の流れる時間が予め定めた時間継続して流れた場合に、所定条件を満たすと判断する。

［負荷への電力供給］
負荷Ｒが動作する場合について説明する。負荷Ｒの動作時、例えば、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。この場合、例えば、図５に示すように、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るとともに、第１給電スイッチ３０Ｃ、第２給電スイッチ３０Ｄがオフ状態に切り替わり、バッテリ部１０から負荷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。

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、並列接続状態時に切替回路１４の不用意な動作やショート故障等によって第１導電路１１に電流が流れ、切替回路１４によっても第１導電路１１を遮断できないような場合であっても、外部信号に基づいてヒューズ部１４Ｄを遮断動作させることができる。これにより、車載用切替装置１は、より確実に第１導電路１１を遮断することができる。

本開示の車載用切替装置１は、電流検知部１４Ｈによって第３導電路１３の電流（バッテリ間の電流）を検知することができる。そのため、車載用切替装置１は、バッテリ間に生じる電流に基づいてヒューズ部１４Ｄにより第１導電路１１を遮断することができる。

本開示の車載用切替装置１において、ヒューズ部１４Ｄは、電流検知部１４Ｈによって検知された電流が所定条件を満たす場合に制御部５０によって出力される遮断信号に基づいて、第１導電路１１を遮断する動作を行う。車載用切替装置１は、第３導電路１３の電流が所定条件を満たすか否かを判断した上で、ヒューズ部１４Ｄにより第１導電路１１を遮断することができる。

本開示の車載用切替装置１は、第３導電路１３の電流が所定条件を満たす場合にヒューズ部１４Ｄに対して遮断信号を出力する制御部５０を有する。ヒューズ部１４Ｄは、制御部５０から遮断信号が出力された場合に第１導電路１１を遮断する動作を行う。これにより、車載用切替装置１は、自身に設けられる制御部５０の判断（第３導電路１３の電流が所定条件を満たすか否かの判断）に基づいて第１導電路１１を遮断することができるため、装置内で遮断動作を完結させることができる。

本開示の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。車載用切替装置１は、電力路２０に設けられ、電力路２０の通電を遮断する機能を有する外部ヒューズ部２０Ｋを有する。これにより、車載用切替装置１は、並列接続状態時に電力路２０等で地絡やショートなどが発生した場合でも、外部ヒューズ部２０Ｋによって電力路２０の通電を遮断して、装置を保護することができる。

本開示の車載用切替装置１は、外部ヒューズ部２０Ｋは、外部信号に基づいて電力路２０の通電を遮断する動作を行う。これにより、車載用切替装置１は、電力路２０に設けられるヒューズ部１４Ｄを外部信号に基づいて強制的に遮断動作させることができる。そのため、車載用切替装置１は、遮断特性（定格電流）を満たす場合に遮断動作を行うサーマルヒューズ等を設ける構成に比べて、電力路２０の通電を遮断し易くなる。

＜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では、外部ヒューズ部２０Ｋが、外部信号に基づいて電力路２０の通電を遮断する構成（パイロヒューズ、半導体スイッチ）である例を示したが、例えば、サーマルヒューズ等で構成されていてもよい。外部ヒューズ部２０Ｋは、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。

実施形態１では、制御部５０は、所定条件（ヒューズ部１４Ｄの遮断信号を出力する条件）を満たす場合として、予め設定されたヒューズ部１４Ｄの遮断特性を満たす場合を例示したが、その他の構成としてもよい。例えば、所定条件を満たす場合とは、第３導電路１３の電流（後述する電流検知部１４Ｈによって検知される電流）の電流値が所定の閾値に達した場合であってもよい。また、所定条件を満たす場合とは、車載用電源システム１００に設けられる温度検出部が検出する温度（例えばバッテリ部１０の温度等）が所定の温度（閾値）に達した場合であってもよい。

実施形態１では、制御部５０が、車載用切替装置１に設けられていたが、車載用電源システムに設けられる構成や、車載用電源システムの外部に設けられる構成であってもよい。

実施形態１では、バッテリ部１０が並列接続状態となっている場合に負荷Ｒが動作する例を示したが、バッテリ部１０が直列接続状態となっている場合に負荷Ｒが動作したり、負荷Ｒの動作時にバッテリ部１０の直列接続状態と並列接続状態とを切り替えてもよい。

実施形態１では、バッテリ部１０の並列接続状態のときに、第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂの少なくとも一方に流れる電流の大きさが所定の閾値に達した場合に、ヒューズ部１４Ｄに電力路２０の通電を遮断させる構成を例示したが、第１共通路１３Ａ及び第２共通路１３Ｂの両方に流れる電流の大きさが所定の閾値に達した場合に、ヒューズ部１４Ｄに電力路２０の通電を遮断させる構成であってもよい。

実施形態１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…車載用切替装置
２…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…ヒューズ部
１４Ｆ…第１検知部（電流検知部）
１４Ｇ…第２検知部（電流検知部）
１４Ｈ…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…外部ヒューズ部
３０…給電路
３０Ａ…高電位側給電路
３０Ｂ…低電位側給電路
３０Ｃ…第１給電スイッチ
３０Ｄ…第２給電スイッチ
３０Ｅ，３０Ｆ…端子
４０…外部電源
４１…第１外部電源（外部電源）
４２…第２外部電源（外部電源）
５０…制御部
１００…車載用電源システム
１１０…車両
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ…電流値
ＢＨ…正極
ＢＬ…負極
Ｒ…負荷

Claims (6)

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１導電路に設けられ、外部信号に基づいて前記第１導電路を遮断する動作を行うヒューズ部と、
   を有する
   車載用切替装置。
2. 前記第３導電路の電流を検知する電流検知部を有し、
   前記ヒューズ部は、前記電流検知部によって検出された電流に基づいて前記第１導電路を遮断する動作を行う
   請求項１に記載の車載用切替装置。
3. 前記ヒューズ部は、前記電流検知部によって検知された電流が所定条件を満たす場合に制御部によって出力される遮断信号に基づいて、前記第１導電路を遮断する動作を行う
   請求項２に記載の車載用切替装置。
4. 前記第３導電路の電流が所定条件を満たす場合に前記ヒューズ部に対して遮断信号を出力する制御部を有し、
   前記ヒューズ部は、前記制御部から前記遮断信号が出力された場合に前記第１導電路を遮断する動作を行う
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載用切替装置。
5. 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、
   前記電力路に設けられ、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部を有する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車載用切替装置。
6. 前記外部ヒューズ部は、外部信号に基づいて前記電力路の通電を遮断する動作を行う
   請求項５に記載の車載用切替装置。

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