JP6375929B2 - Vehicle power supply - Google Patents

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Description

本発明は、車両において短絡異常の発生時に電流遮断を実施できる車両用電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device for a vehicle that can cut off a current when a short circuit abnormality occurs in the vehicle.

車両においては、鉛蓄電池の補助等を目的として、リチウムイオン蓄電池等の高密度蓄電池(第2蓄電池)が搭載される場合がある。例えば特許文献1では、鉛蓄電池と第2蓄電池とをスイッチ部を介して並列接続する。そしてスイッチ部の導通と遮断とを切り替えることで、鉛蓄電池を用いた電力供給と第2蓄電池を用いた電力供給とを切り替えている(特許文献1参照)。   In a vehicle, a high-density storage battery (second storage battery) such as a lithium ion storage battery may be mounted for the purpose of assisting a lead storage battery. For example, in patent document 1, a lead storage battery and a 2nd storage battery are connected in parallel via a switch part. And the electric power supply using a lead storage battery and the electric power supply using a 2nd storage battery are switched by switching the conduction | electrical_connection and interruption | blocking of a switch part (refer patent document 1).

ところで、これらの各蓄電池に接続された各種電気機器や電子機器、又は接続経路にはインダクタンス成分が存在している。そのため、スイッチ部を遮断する際にはインダクタンス成分に起因してサージ電圧が発生する懸念がある。サージ電圧はスイッチ部の遮断速度が高いほど大きくなる傾向がある。そこで、サージ電圧から各種機器等を保護するために、スイッチ部の遮断速度を抑えることが行われている。   By the way, an inductance component exists in various electric equipment and electronic equipment connected to each of these storage batteries, or in a connection path. Therefore, there is a concern that a surge voltage may be generated due to an inductance component when the switch unit is shut off. The surge voltage tends to increase as the cutoff speed of the switch portion increases. Therefore, in order to protect various devices and the like from the surge voltage, the cut-off speed of the switch unit is suppressed.

特開2004−618159号公報JP 2004-618159 A

しかし、短絡異常が発生した場合に、スイッチ部の遮断速度が制限されていると、過電流が遮断されるまでに時間を要することに伴う不都合が生じるおそれがある。   However, if a short circuit abnormality occurs and the switching speed of the switch unit is limited, there may be a disadvantage associated with the time required to shut off the overcurrent.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、短絡異常の発生時に電流遮断を適切に実施できる車両用電源装置を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is a primary object of the present invention to provide a vehicular power supply device that can appropriately perform current interruption when a short circuit abnormality occurs.

本発明は、発電機(14)に接続される蓄電池(12,13)と、前記発電機と前記蓄電池とを電気的に接続する接続経路(L1,L2)に設けられ、前記発電機と前記蓄電池との導通及び遮断を切り替える半導体スイッチ(16,17)と、を備え、前記発電機の発電により前記蓄電池が充電される車両用の電源システムに適用され、前記発電機と前記蓄電池との前記接続経路における短絡異常の有無を判定する短絡異常判定手段と、前記短絡異常の有無の判定結果に基づいて、前記半導体スイッチを遮断する際の遮断速度を設定する遮断速度設定手段と、前記遮断速度設定手段で設定された遮断速度で前記半導体スイッチを遮断する遮断制御手段と、を備えることを特徴とする。   The present invention is provided in a storage battery (12, 13) connected to a generator (14) and a connection path (L1, L2) for electrically connecting the generator and the storage battery, and the generator and the And a semiconductor switch (16, 17) that switches between conduction and interruption with the storage battery, and is applied to a power supply system for a vehicle in which the storage battery is charged by power generation of the generator, and the generator and the storage battery Short-circuit abnormality determining means for determining presence or absence of short-circuit abnormality in the connection path, cutoff speed setting means for setting a cutoff speed when shutting off the semiconductor switch based on the determination result of presence or absence of short-circuit abnormality, and the cutoff speed And a shutoff control means for shutting off the semiconductor switch at a shutoff speed set by a setting means.

本発明によれば、発電機と蓄電池との接続経路における短絡異常の有無に応じて、半導体スイッチを遮断する際の遮断速度を設定するようにしたため、短絡異常の有無に応じて半導体スイッチを適切に遮断することができる。   According to the present invention, since the shutoff speed for shutting off the semiconductor switch is set according to the presence / absence of a short circuit abnormality in the connection path between the generator and the storage battery, the semiconductor switch is appropriately set according to the presence / absence of the short circuit abnormality. Can be blocked.

電源システムの電気的構成を示す図。The figure which shows the electrical constitution of a power supply system. 制御部の電気的構成を示す図。The figure which shows the electric constitution of a control part. 遮断処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the interruption | blocking process. 遮断処理の実行例を示す図。The figure which shows the example of execution of the interruption | blocking process. 遮断処理の実行例を示す図。The figure which shows the example of execution of the interruption | blocking process.

まずは、電池ユニットの具体的な構成の説明に先立って、本電池ユニットが適用される電源システムの概要について図1を用いて説明する。   First, prior to description of a specific configuration of a battery unit, an outline of a power supply system to which the battery unit is applied will be described with reference to FIG.

図1に示すように、電源システムは、鉛蓄電池12、リチウムイオン蓄電池13、電動発電機である回転機14、電気負荷15、スイッチ16,17、電流センサ18及び制御部20を備えている。このうち、リチウムイオン蓄電池13、各スイッチ16,17、電流センサ18及び制御部20は筐体(収容ケース)に収容されることで一体化され、電池ユニット10として構成されている。制御部20は、各スイッチ16,17の導通(オン)と遮断(オフ)との切り替えを実施し、これにより各蓄電池101,102の充放電を制御する。   As shown in FIG. 1, the power supply system includes a lead storage battery 12, a lithium ion storage battery 13, a rotating machine 14 that is a motor generator, an electrical load 15, switches 16 and 17, a current sensor 18, and a control unit 20. Among these, the lithium ion storage battery 13, the switches 16 and 17, the current sensor 18, and the control unit 20 are integrated by being accommodated in a housing (accommodating case) and configured as a battery unit 10. The control unit 20 switches between conduction (ON) and interruption (OFF) of the switches 16 and 17, thereby controlling charging and discharging of the storage batteries 101 and 102.

鉛蓄電池12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13は、鉛蓄電池12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13は、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池により構成されている。   The lead storage battery 12 is a well-known general-purpose storage battery. On the other hand, the lithium ion storage battery 13 is a high-density storage battery with less power loss in charge / discharge and higher output density and energy density than the lead storage battery 12. The lithium ion storage battery 13 is constituted by an assembled battery formed by connecting a plurality of battery cells in series.

電池ユニット10内には電力入出力端子として端子P1,P2が設けられている。端子P1には鉛蓄電池12と電気負荷15とが接続されている。端子P2には回転機14が接続されている。端子P1とP2とを接続する接続経路L1にはスイッチ16が設けられている。接続経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池13とを接続する接続経路L2にはスイッチ17が設けられている。   In the battery unit 10, terminals P1 and P2 are provided as power input / output terminals. A lead storage battery 12 and an electric load 15 are connected to the terminal P1. A rotating machine 14 is connected to the terminal P2. A switch 16 is provided in the connection path L1 that connects the terminals P1 and P2. A switch 17 is provided in the connection path L2 that connects the connection point N1 on the connection path L1 and the lithium ion storage battery 13.

また、スイッチ16と17との間(接続点N1とスイッチ17との間)には、リチウムイオン蓄電池13に流れる電流を検出する電流センサ18が接続されている。電流センサ18は、例えばシャント抵抗器を用いたものの他、ホール素子を用いて磁気的に検出するものでもよい。   A current sensor 18 that detects a current flowing through the lithium ion storage battery 13 is connected between the switches 16 and 17 (between the connection point N1 and the switch 17). The current sensor 18 may be, for example, one that uses a shunt resistor or one that magnetically detects using a Hall element.

電気負荷15は、車両に搭載されたヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等の一般的な電気負荷である。   The electric load 15 is a general electric load such as a headlight mounted on a vehicle, a wiper such as a front windshield, a blower fan of an air conditioner, and a defroster heater of a rear windshield.

回転機14は、エンジンのクランク軸の回転により発電を行う発電機能を備えている。回転機14で発電した電力は、電気負荷15に供給されるとともに、鉛蓄電池12及びリチウムイオン蓄電池13に供給される。各蓄電池12,13から回転機14及び電気負荷15への放電量、及び、回転機14から各蓄電池12,13への充電量は、各蓄電池12,13のSOC(State of charge)が過放電・過充電とならない適正範囲となるように制御される。   The rotating machine 14 has a power generation function for generating power by rotating the crankshaft of the engine. The electric power generated by the rotating machine 14 is supplied to the electric load 15 and also supplied to the lead storage battery 12 and the lithium ion storage battery 13. The amount of discharge from each storage battery 12, 13 to the rotating machine 14 and the electrical load 15 and the amount of charge from the rotating machine 14 to each storage battery 12, 13 are overdischarged by the SOC (State of charge) of each storage battery 12, 13.・ It is controlled so as to be within an appropriate range that does not cause overcharge.

図2において、各スイッチ16,17は、いずれもMOSFET(半導体スイッチ)であり、MOSFETの寄生ダイオードの極性が互いに逆極性となるように互いに直列接続されている。そのため、各スイッチ16,17が遮断される際には、寄生ダイオードによって、スイッチ16,17間を流れる電流が遮断される。   In FIG. 2, each of the switches 16 and 17 is a MOSFET (semiconductor switch) and is connected in series so that the polarities of the parasitic diodes of the MOSFETs are opposite to each other. Therefore, when the switches 16 and 17 are cut off, the current flowing between the switches 16 and 17 is cut off by the parasitic diode.

制御部20は、MPU121、スイッチ16に接続される駆動回路122a、スイッチ17に接続される駆動回路122bを備えて構成されている。MPU121は、CPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータで構成されており、図示を略す上位ECUからの指令信号に基づいて、各駆動回路122a、122bの信号レベルを調整することで、各スイッチ16,17の導通と遮断を切り替える。   The control unit 20 includes an MPU 121, a drive circuit 122a connected to the switch 16, and a drive circuit 122b connected to the switch 17. The MPU 121 is configured by a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. By adjusting the signal levels of the drive circuits 122a and 122b based on command signals from a host ECU (not shown), Switches between conduction and interruption of the switches 16 and 17.

例えば、スイッチ16(17)を導通する場合には、駆動回路122a(122b)をハイレベルにする。スイッチ16(17)を遮断する場合には、駆動回路122a(122b)をローレベルにする。   For example, when the switch 16 (17) is turned on, the drive circuit 122a (122b) is set to the high level. When the switch 16 (17) is cut off, the drive circuit 122a (122b) is set to a low level.

ところで、電池ユニットを構成する各電気・電子機器や、各機器に接続される接続経路にはインダクタンス成分が存在している。そのため、スイッチ16,17を遮断にする際にはサージ電圧が発生する懸念がある。サージ電圧はスイッチ16,17が遮断とする際の遮断速度が高いほど大きくなる傾向がある。そこで、スイッチ16,17を遮断する際には、遮断速度を抑えることで、サージ電圧から各種機器等が保護されるようにしている。   Incidentally, an inductance component exists in each electric / electronic device constituting the battery unit and a connection path connected to each device. Therefore, there is a concern that a surge voltage is generated when the switches 16 and 17 are cut off. The surge voltage tends to increase as the breaking speed increases when the switches 16 and 17 are turned off. Therefore, when the switches 16 and 17 are shut off, various devices and the like are protected from surge voltage by suppressing the shut-off speed.

しかしリチウムイオン蓄電池13の電力供給経路(例えば接続経路L2)に短絡異常が発生した場合には過電流が発生しこれによる影響が生じうる。この際、スイッチ16,17の遮断速度が制限されていると、過電流が遮断されるまでに時間を要することに伴う不都合が生じてしまう。   However, when a short circuit abnormality occurs in the power supply path (for example, the connection path L2) of the lithium ion storage battery 13, an overcurrent is generated, which may cause an influence. At this time, if the cut-off speed of the switches 16 and 17 is limited, inconvenience occurs due to the time required until the overcurrent is cut off.

そこで、本実施形態では、スイッチ16と駆動回路122aとの間、スイッチ17と駆動回路122bとの間に、スイッチ16,17を異なる遮断速度で遮断するための遮断回路を設けている。   Therefore, in the present embodiment, a shut-off circuit for shutting off the switches 16 and 17 at different shut-off speeds is provided between the switch 16 and the drive circuit 122a and between the switch 17 and the drive circuit 122b.

次に、遮断回路の構成について詳しく説明する。なお、ここでは説明の簡略化のためにスイッチ17の遮断回路について説明する。スイッチ16の遮断回路については、スイッチ17の遮断回路と同じ構成であるため詳述は省略する。   Next, the configuration of the cutoff circuit will be described in detail. Here, for the sake of simplification of description, a cutoff circuit of the switch 17 will be described. The cut-off circuit of the switch 16 has the same configuration as the cut-off circuit of the switch 17, and thus detailed description thereof is omitted.

図示されるように、スイッチ17の入力端子であるゲートと駆動回路122bとの間には、抵抗体R1が接続されている。スイッチ17の入出力端子間であるゲートソース間には、キャパシタンスC1が接続されている。そして、これら抵抗体R1及びキャパシタンスC1により時定数τ1=C1・R1(遮断速度V1)でスイッチ17を遮断する第1遮断回路が構成されている。   As illustrated, a resistor R1 is connected between the gate which is an input terminal of the switch 17 and the drive circuit 122b. A capacitance C1 is connected between the gate and source, which is between the input and output terminals of the switch 17. The resistor R1 and the capacitance C1 constitute a first cutoff circuit that shuts off the switch 17 with a time constant τ1 = C1 · R1 (cutoff speed V1).

また、スイッチ17のゲートには抵抗体R1よりも抵抗値が大きい抵抗体R2が接続されている(R1<R2)。また抵抗体R2には、MPU121からの指令信号に基づき導通と遮断とが切り替えられるスイッチ113が接続されている。そして、キャパシタンスC1,抵抗体R1,R2により時定数τ1よりも小さい時定数τ2(遮断速度V2)でスイッチ17を遮断する第2遮断回路が構成されている。   A resistor R2 having a resistance value larger than that of the resistor R1 is connected to the gate of the switch 17 (R1 <R2). The resistor R2 is connected to a switch 113 that can be switched between conduction and interruption based on a command signal from the MPU 121. And the 2nd interruption | blocking circuit which interrupts | blocks the switch 17 with time constant (tau) 2 (breaking speed V2) smaller than time constant (tau) 1 is comprised by capacitance C1, resistor R1, R2.

短絡異常が生じていない場合、MPU121は、第1遮断回路を用いてスイッチ17を遮断速度V1で遮断することで、サージ電圧の発生を抑制する。一方、短絡異常が生じた場合には、MPU121は、第2遮断回路を用いてスイッチ17を遮断速度V2(>V1)で遮断することで、過電流から電源システムを保護する。なお遮断速度V2は、スイッチ16,17の耐圧を考慮して、サージ電圧でスイッチ16,17が損傷しない速度に設定されるようにする。   When the short circuit abnormality has not occurred, the MPU 121 suppresses the generation of the surge voltage by shutting off the switch 17 at the shutoff speed V1 using the first shutoff circuit. On the other hand, when a short circuit abnormality occurs, the MPU 121 protects the power supply system from overcurrent by shutting off the switch 17 at the shutoff speed V2 (> V1) using the second shutoff circuit. The cutoff speed V2 is set to a speed at which the switches 16 and 17 are not damaged by the surge voltage in consideration of the withstand voltage of the switches 16 and 17.

次にMPU121によるスイッチ17の遮断処理の手順について図3を用いて説明する。なお、スイッチ16についてはスイッチ17と同じ処理手順であるため詳述は省略する。   Next, the procedure of the switching process of the switch 17 by the MPU 121 will be described with reference to FIG. The switch 16 has the same processing procedure as that of the switch 17 and therefore will not be described in detail.

まず、スイッチ17が導通しているか否かを判定する(S11)。本処理は、駆動回路122bがハイレベルの際に肯定判定し、ローレベルの際に否定判定する。S11で肯定判定した場合には、スイッチ17を遮断に切り替えるか否かを判定する(S12)。本処理は図示を略す上位ECUの指令信号に基づき判定する。なお上位ECUはスイッチ17の通常動作に基づき導通及び遮断の指令信号を出力する他、スイッチ17の短絡異常が生じた際にはスイッチ17を強制的に遮断するための指令信号を出力する。   First, it is determined whether or not the switch 17 is conductive (S11). In this processing, an affirmative determination is made when the drive circuit 122b is at a high level, and a negative determination is made when the drive circuit 122b is at a low level. If an affirmative determination is made in S11, it is determined whether or not the switch 17 is switched off (S12). This process is determined based on a command signal from a host ECU (not shown). The host ECU outputs a command signal for conducting and shutting off based on the normal operation of the switch 17 and outputs a command signal for forcibly shutting off the switch 17 when a short circuit abnormality of the switch 17 occurs.

S12でスイッチ17を遮断すると判定した場合には、短絡異常判定フラグがオンであるか否かを判定する(S13)。なお短絡異常判定フラグは、電流の検出値Iが所定の閾値Ith未満の場合にオフとなり、電流の検出値Iが所定の閾値Ith以上の場合にオンとなる。   If it is determined in S12 that the switch 17 is to be shut off, it is determined whether or not the short circuit abnormality determination flag is on (S13). The short circuit abnormality determination flag is turned off when the current detection value I is less than the predetermined threshold Ith, and turned on when the current detection value I is equal to or greater than the predetermined threshold Ith.

短絡異常判定フラグがオフの場合には、スイッチ113をオフにした状態で、駆動回路122bをローレベルに切り替える(S14)このとき、スイッチ113がオフであるため、第1遮断回路により時定数τ1でスイッチ17がオフに切り替えられる。短絡異常判定フラグがオンの場合には、スイッチ113をオンにした状態で、駆動回路112bをローレベルに切り替える(S15)このとき、スイッチ113がオンであるため、第2遮断回路により時定数τ2でスイッチ17がオフに切り替えられる。   When the short circuit abnormality determination flag is off, the drive circuit 122b is switched to a low level with the switch 113 turned off (S14). At this time, since the switch 113 is off, the time constant τ1 is set by the first cutoff circuit. Thus, the switch 17 is turned off. If the short circuit abnormality determination flag is on, the drive circuit 112b is switched to a low level with the switch 113 turned on (S15). At this time, since the switch 113 is on, the time constant τ2 is set by the second cutoff circuit. Thus, the switch 17 is turned off.

次に上記処理の実行例を図4,図5を用いて説明する。図4は短絡異常が生じていない正常状態での遮断処理の例である。図5は短絡異常が生じた際の遮断処理の例である。なお、図4,図5において、Aが駆動回路122bの出力信号、Bがスイッチ113の導通・遮断状態、Cが接続経路L1の電圧、Dが接続経路L1の電流、Sがスイッチング損失をそれぞれ示している。なお以下の各処理は制御部20が所定周期で繰り返し実施する。また図4,図5ではスイッチ17のスイッチング動作を例示している。   Next, an execution example of the above processing will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an example of a shut-off process in a normal state where no short circuit abnormality has occurred. FIG. 5 is an example of a shut-off process when a short circuit abnormality occurs. 4 and 5, A is the output signal of the drive circuit 122b, B is the conduction / cutoff state of the switch 113, C is the voltage of the connection path L1, D is the current of the connection path L1, and S is the switching loss. Show. The following processing is repeatedly performed by the control unit 20 at a predetermined cycle. 4 and 5 exemplify the switching operation of the switch 17.

図4において、時刻t1でスイッチ17が導通から遮断に切り替えられる際、電流の検出値I<Ithであることで、第1遮断回路の時定数τ1でスイッチ17が遮断される。この場合、接続経路L1の電圧は期間ΔT1をかけて比較的に緩やかに遮断されるため、サージ電圧が抑えられる。   In FIG. 4, when the switch 17 is switched from conduction to cutoff at time t1, the switch 17 is cut off with the time constant τ1 of the first cutoff circuit because the detected current value I <Ith. In this case, since the voltage of the connection path L1 is cut off relatively slowly over the period ΔT1, the surge voltage is suppressed.

図5において、時刻t10で、電流の検出値I>Ithとなる過電流状態となると、図示を略すECUからの指令信号に基づき、スイッチ17が強制的に遮断される。この際、I>Ithであることで、第2遮断回路の時定数τ2でスイッチ17が遮断される。この場合、スイッチ17は期間ΔT1よりも短い期間ΔT2(<ΔT1)で比較的に高速で遮断される。そのため、この場合に時定数τ1でスイッチ17が遮断される場合と比べて、過電流に伴う損失を抑制できる。   In FIG. 5, at time t10, when an overcurrent state is established where the current detection value I> Ith, the switch 17 is forcibly cut off based on a command signal from an ECU (not shown). At this time, since I> Ith, the switch 17 is cut off with the time constant τ2 of the second cutoff circuit. In this case, the switch 17 is cut off at a relatively high speed in a period ΔT2 (<ΔT1) shorter than the period ΔT1. Therefore, in this case, it is possible to suppress the loss due to the overcurrent as compared with the case where the switch 17 is shut off with the time constant τ1.

上記によれば以下の優れた効果を奏する。   According to the above, the following excellent effects are exhibited.

・車両用電源システムにおいて、発電機と蓄電池との接続経路における短絡異常の有無に応じて、半導体スイッチを遮断する際の遮断速度を設定するようにしたため、短絡異常の有無に応じて半導体スイッチを適切に遮断することができる。   -In the vehicle power supply system, since the shutoff speed when shutting down the semiconductor switch is set according to the presence or absence of a short circuit abnormality in the connection path between the generator and the storage battery, the semiconductor switch is set according to the presence or absence of the short circuit abnormality. It can be blocked properly.

・半導体スイッチに接続された抵抗体とキャパシタンス成分とから設定される時定数に基づいて、半導体スイッチの遮断速度を切り替えることができる。   -The interruption | blocking speed | rate of a semiconductor switch can be switched based on the time constant set from the resistor and capacitance component which were connected to the semiconductor switch.

・接続経路における電流の検出結果に基づいて短絡異常の有無を判定できる。   -The presence / absence of a short circuit abnormality can be determined based on the detection result of the current in the connection path.

本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において上記と同じ構成には同じ図番号を付し、詳述は省略する。   The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows. In the following description, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

・上記では、2つのスイッチ16,17の各々に遮断回路を設ける例を示したが、リチウムイオン蓄電池13のスイッチ17にのみ遮断回路を設けてもよい。   In the above description, an example in which a cutoff circuit is provided in each of the two switches 16 and 17 is shown. However, a cutoff circuit may be provided only in the switch 17 of the lithium ion storage battery 13.

・上記では、鉛蓄電池12側とリチウムイオン蓄電池13側のそれぞれにスイッチ16,17を設けているが、接続経路L1,L2においてスイッチは少なくとも一つ設けられていればよい。   In the above description, the switches 16 and 17 are provided on the lead storage battery 12 side and the lithium ion storage battery 13 side, respectively, but at least one switch may be provided on the connection paths L1 and L2.

・上記では、鉛蓄電池12とリチウムイオン蓄電池13との2つの二次電池を備える電池システムにおいて遮断回路を設ける例を説明したが、電池システムにおいて少なくとも一つの高密度蓄電池が設けられる場合に上記の構成を適用可能である。   In the above description, the example in which the cutoff circuit is provided in the battery system including the two secondary batteries of the lead storage battery 12 and the lithium ion storage battery 13 has been described. However, when at least one high-density storage battery is provided in the battery system, Configuration can be applied.

・リチウムイオン蓄電池13の電圧(開放電圧OCV:Open circuit voltage)に応じて、短絡異常の判定のための電流の閾値Ithを可変設定してもよい。すなわちリチウムイオン蓄電池13の電圧が小さくなるほど、短絡異常が生じた際に流れる過電流の大きさが小さくなる傾向があるため、閾値Ithを小さめの値に設定する。この場合、リチウムイオン蓄電池13の充電状態に応じて短絡異常の判定精度を高められる。   The current threshold Ith for determining a short circuit abnormality may be variably set according to the voltage of the lithium ion storage battery 13 (open circuit voltage OCV). That is, as the voltage of the lithium ion storage battery 13 decreases, the magnitude of overcurrent that flows when a short-circuit abnormality occurs tends to decrease, so the threshold value Ith is set to a smaller value. In this case, the determination accuracy of the short circuit abnormality can be increased according to the state of charge of the lithium ion storage battery 13.

・上記では、スイッチ16(17)に対して電気的に接続される抵抗体を切り替えることで、スイッチ16(17)の遮断速度を切り替える例を示した。これ以外にも、スイッチ16(17)に接続された抵抗体の抵抗値を可変設定する構成とすることで、スイッチ16(17)を遮断する際の時定数τ(遮断速度)を切り替えるようにしてもよい。   -In the above, the example which switches the interruption | blocking speed of switch 16 (17) by switching the resistor electrically connected with respect to switch 16 (17) was shown. In addition to this, by adopting a configuration in which the resistance value of the resistor connected to the switch 16 (17) is variably set, the time constant τ (cutoff speed) when the switch 16 (17) is cut off is switched. May be.

12…鉛蓄電池、13…リチウムイオン蓄電池、14…回転機、16…スイッチ、17…スイッチ、20…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Lead storage battery, 13 ... Lithium ion storage battery, 14 ... Rotating machine, 16 ... Switch, 17 ... Switch, 20 ... Control part.

Claims (4)

発電機(14)に接続される蓄電池(12,13)と、
前記発電機と前記蓄電池とを電気的に接続する接続経路(L1,L2)に設けられ、前記発電機と前記蓄電池との導通及び遮断を切り替える半導体スイッチ(16,17)と、を備え、前記発電機の発電により前記蓄電池が充電される車両用の電源システムに適用され、
前記発電機と前記蓄電池との前記接続経路における短絡異常の有無を判定する短絡異常判定手段と、
前記短絡異常の有無の判定結果に基づいて、前記半導体スイッチを遮断する際の遮断速度を設定する遮断速度設定手段と、
前記遮断速度設定手段で設定された遮断速度で前記半導体スイッチを遮断する遮断制御手段と、
を備え
前記遮断速度設定手段は、
前記短絡異常無しと判定された場合、前記半導体スイッチを遮断する際におけるサージ電圧の発生を抑制する第1遮断速度(V1)で前記半導体スイッチを遮断し、
前記短絡異常有りと判定された場合、前記第1遮断速度よりも大きく、かつ、前記サージ電圧で前記半導体スイッチが損傷しない第2遮断速度(V2)で前記半導体スイッチを遮断することを特徴とする車両用電源装置。
A storage battery (12, 13) connected to a generator (14);
A semiconductor switch (16, 17) that is provided in a connection path (L1, L2) for electrically connecting the generator and the storage battery, and switches between conduction and disconnection between the generator and the storage battery; Applied to a power supply system for a vehicle in which the storage battery is charged by power generation by a generator,
A short circuit abnormality determining means for determining presence or absence of a short circuit abnormality in the connection path between the generator and the storage battery;
Based on the determination result of the presence or absence of the short circuit abnormality, a shutoff speed setting means for setting a shutoff speed when shutting down the semiconductor switch,
Shut-off control means for shutting off the semiconductor switch at the shut-off speed set by the shut-off speed setting means;
Equipped with a,
The shut-off speed setting means includes
When it is determined that there is no short circuit abnormality, the semiconductor switch is shut off at a first shut-off speed (V1) that suppresses generation of a surge voltage when the semiconductor switch is shut off,
When it is determined that the short circuit abnormality is present, the semiconductor switch is shut off at a second shutoff speed (V2) that is greater than the first shutoff speed and that does not damage the semiconductor switch due to the surge voltage. Vehicle power supply device.
前記遮断速度設定手段は、前記半導体スイッチの入力端子に接続された抵抗体の抵抗を変更する抵抗可変手段を備えており、
前記遮断速度は前記抵抗体の抵抗値とキャパシタンス成分とで定められる時定数に基づき設定される請求項1に記載の車両用電源装置。
The cutoff speed setting means includes a variable resistance means for changing the resistance of a resistor connected to the input terminal of the semiconductor switch,
The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the cutoff speed is set based on a time constant determined by a resistance value and a capacitance component of the resistor.
前記蓄電池は、前記発電機による充電電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続され、前記発電機の電力を充電可能であり且つ前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第2蓄電池と、を備えており、
前記半導体スイッチは、前記鉛蓄電池と前記第2蓄電池との間に電気的に接続されている請求項1又は2に記載の車両用電源装置。
The storage battery is electrically connected in parallel to the lead storage battery capable of charging the power charged by the generator, and is capable of charging the power of the generator, and the output density compared to the lead storage battery Or a second storage battery having a high energy density,
The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the semiconductor switch is electrically connected between the lead storage battery and the second storage battery.
前記接続経路の電流を検出する電流検出手段(18)を備え、
前記短絡異常判定手段は、前記電流検出手段による電流の検出値に基づいて前記短絡異常の有無を判定する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車両用電源装置。
Current detection means (18) for detecting the current of the connection path;
The vehicle power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the short-circuit abnormality determining unit determines presence or absence of the short-circuit abnormality based on a current detection value by the current detection unit.
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