JP6090195B2 - 電池ユニット - Google Patents
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Description
・第1接続経路L1は、第1端子P1と第2端子P2とを接続する電気経路であり、
・第2接続経路L2は、第1接続経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池30とを接続する電気経路であり、
・第3接続経路L3は、第1接続経路L1上の接続点N2と第3端子P3とを接続する電気経路であり、
・第4接続経路L4は、第2接続経路L2の接続点N3と第3接続経路L3の接続点N4とを接続する電気経路である。
このうち第1接続経路L1と第2接続経路L2とが「主接続経路」に相当し、第3接続経路L3と第4接続経路L4とが「副接続経路」に相当する。
・第1接続経路L1(詳しくはN1−N2の間)にP−MOSスイッチ51が設けられ、
・第2接続経路L2(詳しくはN1−N3の間)にP−SMRスイッチ52が設けられ、
・第3接続経路L3(詳しくはN2−N4の間)にS−MOSスイッチ53が設けられ、
・第4接続経路L4(詳しくはN3−N4の間)にS−SMRスイッチ54が設けられている。
これら各スイッチ51〜54は、いずれも2×n個のMOSFET(半導体スイッチ)を備え、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。この寄生ダイオードによって、各スイッチ51〜54をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、第1接続経路L1及び第2接続経路L2は、回転機10と各蓄電池20,30との間で比較的大きな電流が流れることが想定される大電流経路である。また、第3接続経路L3及び第4接続経路L4は、接続経路L1,L2に比べて小さい電流が流れることが想定される小電流経路である。そこで、接続経路L1,L2に設けられるスイッチ51,52は、接続経路L3,L4に設けられるスイッチ53,54に比べて、許容電流量の大きなものを用いている。具体的には、スイッチ51,52として、スイッチ53,54と比べて多くのMOSFETを並列接続して用いることで、許容電流量を大きくしている。
回転機10に電流が流れていない場合(回転機10において駆動及び発電が実施されていない場合)に、P−MOSスイッチ51及びP−SMRスイッチ52を共にオン状態とし、その際にP−MOSスイッチ51に電流が流れるか流れないかに基づいて逆接続がどうかを判定する。なおこの状態は、図2に示す状態である(スイッチ53,54の状態は任意である)。この場合、正常接続であれば、P−MOSスイッチ51に両蓄電池20,30の端子電圧の差に応じた電流が流れ、逆接続であればP−MOSスイッチ51に電流が流れない。この通電状態を判定することにより、逆接続を適正に判定できる。
回転機10に電流が流れていない場合に、P−MOSスイッチ51をオフ、P−SMRスイッチ52をオンの状態とし、その際にP−SMRスイッチ52に電流が流れるか流れないかに基づいて逆接続がどうかを判定する。なおこの状態は、図4に示す状態である(スイッチ53,54の状態は任意である)。この場合、正常接続であればP−SMRスイッチ52に電流が流れず、逆接続であればP−SMRスイッチ52に両蓄電池20,30の端子電圧の差に応じた電流が流れる。この通電状態を判定することにより、逆接続を適正に判定できる。
回転機10に電流が流れておらず、かつ電気負荷43が電力を供給される状態になっている場合に、P−MOSスイッチ51をオフ、S−MOSスイッチ53をオンした状態で、S−MOSスイッチ53に電流が流れるか流れないかに基づいて逆接続がどうかを判定する。なおこの状態は、図6に示す状態である(スイッチ52,54の状態は任意である)。この場合、正常接続であればS−MOSスイッチ53に負荷駆動用の電流が流れ、逆接続であればS−MOSスイッチ53に電流が流れない。この通電状態を判定することにより、逆接続を適正に判定できる。
回転機10に電流が流れておらず、かつ電気負荷43に電力が電力を供給される状態になっている場合に、各MOSスイッチ51,53をオン、各SMRスイッチ52,54をオフした状態で、各MOSスイッチ51,53にそれぞれ電流が流れるか流れないかに基づいて逆接続がどうかを判定する。なおこの状態は、図5に示す状態である。この場合、正常接続であれば両MOSスイッチ51,53のうちS−MOSスイッチ53にのみ負荷駆動用の電流が流れ、逆接続であれば両MOSスイッチ51,53に共に負荷駆動用の電流が流れる。この通電状態を判定することにより、逆接続を適正に判定できる。なお、逆接続時に両MOSスイッチ51,53に流れる電流は、互いに等しい値となる。
回転機10に対してアシスト電力(駆動用の電力)が電力を供給される状態になっている場合に、P−MOSスイッチ51をオフ、P−SMRスイッチ52をオンした状態で、P−SMRスイッチ52に電流が流れるか流れないかに基づいて逆接続がどうかを判定する。なおこの状態は、図4又は図6に示す状態である。この場合、正常接続であればP−SMRスイッチ52にアシスト用電流が流れ、逆接続であればP−SMRスイッチ52にアシスト用電流が流れない。この通電状態を判定することにより、逆接続を適正に判定できる。
回転機10に電流が流れていない場合に、P−MOSスイッチ51をオフ、S−MOSスイッチ53及びS−SMRスイッチ54のいずれか一方をオフした状態で、第1端子P1に電圧が印加されているか否かに基づいて逆接続かどうかを判定する。この場合、正常接続であれば第1端子P1に鉛蓄電池20から電圧が印加され、逆接続であれば,第1端子P1に電圧が印加されない。この電圧印加状態を通電状態として判定することにより、逆接続を適正に判定できる。
・P−MOSスイッチ51以外のスイッチ52〜54を省略する構成としてもよい。この構成では、第1の逆接続判定処理を実施することが可能である。回転機10に電流が流れていない場合にP−MOSスイッチ51をオン状態とすると、正常接続時には、P−MOSスイッチ51を介してリチウムイオン蓄電池30と第1端子P1(鉛蓄電池20及び電気負荷42)との間に電流が流れる。一方、逆接続時には、P−MOSスイッチ51に電流が流れない。そこで、P−MOSスイッチ51に流れる電流の検出値Ipm又はP−MOSスイッチ51に電流が流れることで生じる電圧に基づいて、逆接続が生じているか否かを判定することができる。
Claims (10)
- 内部蓄電池(30)を備え、第1端子(P1)に外部蓄電池(20)が接続され、第2端子(P2)に発電機能を有する回転機(10)が接続され、第3端子(P3)に電気負荷(43)が接続されるようになっている電池ユニット(U)であって、
前記第1端子と前記第2端子とを接続するとともに、それら両端子の間の電池接続点(N1)に前記内部蓄電池を接続する主接続経路(L1,L2)と、
前記主接続経路において前記第1端子と前記電池接続点との間に設けられる第1スイッチ(51)と、
前記第3端子に接続され、前記内部蓄電池又は前記外部蓄電池から前記電気負荷に対しての給電を可能とする副接続経路(L3,L4)と、
前記第1スイッチの開閉を制御するスイッチ制御手段(60)と、
前記第1スイッチが所定の開閉状態に制御された状態で、前記主接続経路及び前記副接続経路の少なくともいずれかにおける通電状態を判定する通電判定手段(60)と、
前記通電判定手段により判定された判定結果に基づいて、前記第1端子に前記回転機が接続されるとともに前記第2端子に前記外部蓄電池が接続されることになる逆接続が生じているか否かを判定する接続状態判定手段(60)と、
を備えることを特徴とする電池ユニット。 - 前記主接続経路において、前記電池接続点と前記内部蓄電池とを接続する経路(L2)に設けられる第2スイッチ(52)を備え、
前記スイッチ制御手段は、少なくとも前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの開閉をそれぞれ制御するものであり、
前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れていない場合に、前記スイッチ制御手段により前記第2スイッチを閉鎖した状態で前記主接続経路における通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記主接続経路における通電状態の判定結果に基づいて、前記逆接続が生じているか否かを判定する請求項1に記載の電池ユニット。 - 前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れていない場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを共に閉鎖した状態で前記第1スイッチに電流が流れるか流れないかにより前記通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第1スイッチに電流が流れないと判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項2に記載の電池ユニット。 - 前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れていない場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチを開放、前記第2スイッチを閉鎖した状態で、前記第2スイッチに電流が流れるか流れないかにより前記通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第2スイッチに電流が流れると判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項2に記載の電池ユニット。 - 前記副接続経路において、前記第1端子及び前記第1スイッチの間の中間点(N2)と前記第3端子とを接続する経路(L3)に設けられる第3スイッチ(53)と、
前記副接続経路において、前記内部蓄電池と、前記第3端子及び前記第3スイッチの間の接続点(N4)とを接続する経路(L4)に設けられる第4スイッチ(54)と、
を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第1、第3、第4の各スイッチの開閉をそれぞれ制御するものであり、
前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れていない場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチを開放、前記第3及び第4スイッチの少なくとも一方を開放した状態で、前記第1端子における電圧の印加状態を前記主接続経路における通電状態として判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第1端子に電圧が印加されていると判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電池ユニット。 - 前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れておらず、かつ前記電気負荷が電力を供給される状態になっている場合に、前記副接続経路における通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記副接続経路における通電状態の判定結果に基づいて、前記逆接続が生じているか否かを判定する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電池ユニット。 - 前記副接続経路において、前記第1端子及び前記第1スイッチの間の中間点(N2)と前記第3端子とを接続する経路(L3)に設けられる第3スイッチ(53)を備え、
前記スイッチ制御手段は、少なくとも前記第1スイッチ及び前記第3スイッチの開閉をそれぞれ制御するものであり、
前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れておらず、かつ前記電気負荷が電力を供給される状態になっている場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチを開放、前記第3スイッチを閉鎖した状態で、前記第3スイッチに電流が流れるか流れないかにより前記通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第3スイッチに電流が流れないと判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項6に記載の電池ユニット。 - 前記主接続経路において、前記電池接続点と前記内部蓄電池とを接続する経路(L2)に設けられる第2スイッチ(52)と、
前記副接続経路において、前記第1端子及び前記第1スイッチの間の中間点(N2)と前記第3端子とを接続する経路(L3)に設けられる第3スイッチ(53)と、
前記副接続経路において、前記内部蓄電池及び前記第2スイッチの間の接続点(N3)と、前記第3端子及び前記第3スイッチの間の接続点(N4)とを接続する経路(L4)に設けられる第4スイッチ(54)と、
を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第1、第2、第3、第4の各スイッチの開閉をそれぞれ制御するものであり、
前記通電判定手段は、前記回転機に電流が流れておらず、かつ前記電気負荷が電力を供給される状態になっている場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1及び第3スイッチを閉鎖、前記第2及び第4スイッチを開放した状態で、前記第1スイッチ及び前記第3スイッチにそれぞれ電流が流れるか流れないかにより前記通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第1スイッチ及び前記第3スイッチに共に電流が流れると判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項6に記載の電池ユニット。 - 車両に搭載される車載電源システムに適用される電池ユニットであって、
前記通電判定手段は、前記車載電源システムがオン状態とされることで前記電気負荷が駆動状態となったことを条件として、前記通電状態を判定することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の電池ユニット。 - 前記回転機は、回生による発電機能に加え、駆動による動力出力機能を有し、
前記主接続経路において、前記電池接続点と前記内部蓄電池とを接続する経路(L2)に設けられる第2スイッチ(52)を備え、
前記スイッチ制御手段は、少なくとも前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの開閉をそれぞれ制御するものであり、
前記通電判定手段は、前記回転機に対して駆動用の電力が供給されている場合に、前記スイッチ制御手段により前記第1スイッチを開放、前記第2スイッチを閉鎖した状態で、前記第2スイッチに電流が流れるか流れないかにより前記通電状態を判定し、
前記接続状態判定手段は、前記第2スイッチに電流が流れないと判定された場合に、前記逆接続が生じている旨を判定する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電池ユニット。
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