JP6728991B2 - リレー装置及び電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発電機からの電力供給を切り替えるリレー装置及び電源装置に関するものである。
特許文献１には、車載用の電源装置の一例が開示されている。特許文献１で開示される電源装置は、鉛蓄電池とリチウム蓄電池とを備えており、鉛蓄電池とリチウム蓄電池の間の電力経路として給電線が設けられている。そして、この給電線の通電及び遮断を切り替える２つのＭＯＳＦＥＴが設けられている。この電源装置は、例えば非回生時（アイドル運転時、加速走行時、定常走行時等）にリチウム蓄電池のＳＯＣ（State of charge）に応じてＭＯＳＦＥＴのオンオフを切り替えることで、ＳＯＣが最適範囲となるように制御する。
特開２０１２−１３０１０８号公報
特許文献１のシステムは、２つの蓄電部間の通電と非通電をリレーによって切り替えるシステムであるが、このようなシステムでは、例えば一方の電源系統で異常が発生した場合に、その異常の影響が他方の電源系統にも及び、その結果、両方の電源系統で適正な動作電圧が供給されなくなる事態が生じる虞がある。
例えば、特許文献１のシステムは、メインバッテリ（鉛蓄電池）側の電力線にオルタネータが接続され、サブバッテリ（リチウム蓄電池）の充電量が不足した場合には、リレーをオン状態で維持し、オルタネータからの電力供給によってサブバッテリを充電することができるようになっている。しかし、この充電時には、リレーのオン動作によってメインバッテリとサブバッテリの間が完全に導通するため、リレーの一方側の電源系統で地絡が発生すると、その影響がリレーの他方側に瞬時に及び、他方側の電源系統において電圧が急激に低下してしまう。つまり、両方の電源系統でバッテリ電圧が瞬時に低下するため、いずれの電源系統からも負荷に対して適正な動作電圧を供給できなくなってしまう。
本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、少なくとも２つの蓄電部に対して発電機から充電電流を供給することができ、且つ一方の蓄電部側に異常が発生した場合に、その異常が他方の蓄電部側に及ぶことを抑え得るリレー装置及び電源装置を提供することを目的とするものである。
本発明のリレー装置は、
発電機と第１蓄電部との間の経路となる第１導電路を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える第１スイッチ部と、
発電機と第２蓄電部との間の経路となる第２導電路を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える第２スイッチ部と、
前記第１スイッチ部と前記第１蓄電部との間に一端が電気的に接続され、他端が前記第２スイッチ部と前記第２蓄電部との間に電気的に接続される直列回路を備え、前記直列回路において抵抗部と第３スイッチ部とが直列に接続されるバイパス部と、
前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、及び前記第３スイッチ部のオンオフを制御する制御部と、
を有する。
本発明のリレー装置は、第１スイッチ部をオン動作させ第２スイッチ部をオフ動作させることで、発電機の発電電力に基づく充電電流を第１蓄電部に効率的に供給することができる。このときに第１蓄電部側で地絡が発生した場合、第３スイッチ部がオフ状態であれば地絡発生部分と第２蓄電部側の導電路とが絶縁状態となるため第２蓄電部側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部がオン状態であっても、地絡発生部分と第２蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになるため、抵抗部の抵抗成分により第２蓄電部側の導電路の電圧低下を抑えることができる。第１スイッチ部のオン動作時に第２蓄電部側で地絡が発生した場合も同様であり、第３スイッチ部がオフ状態であれば地絡発生部分と第１蓄電部側の導電路とが絶縁状態であるため第１蓄電部側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部がオン状態であっても、地絡発生部分と第１蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになるため、第１蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。
リレー装置は、第２スイッチ部をオン動作させ第１スイッチ部をオフ動作させることで、発電機の発電電力に基づく充電電流を第２蓄電部に効率的に供給することができる。このときに第１蓄電部側で地絡が発生した場合、第３スイッチ部がオフ状態であれば地絡発生部分と第２蓄電部側の導電路とが絶縁状態となるため第２蓄電部側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部がオン状態であっても、地絡発生部分と第２蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになるため、抵抗部の抵抗成分により第２蓄電部側の導電路の電圧低下を抑えることができる。第２スイッチ部のオン動作時に第２蓄電部側で地絡が発生した場合も同様であり、第３スイッチ部がオフ状態であれば地絡発生部分と第１蓄電部側の導電路とが絶縁状態であるため第１蓄電部側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部がオン状態であっても、地絡発生部分と第１蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになるため、第１蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。
なお、上記発明は、第１スイッチ部をオン動作させるときに必ず第２スイッチ部をオフ動作させ、第２スイッチ部をオン動作させるときに必ず第１スイッチ部をオフ動作させる構成であってもよく、第１スイッチ部をオン動作させ且つ第２スイッチ部をオフ動作させる第１制御及び第２スイッチ部をオン動作させ且つ第１スイッチ部をオフ動作させる第２制御だけでなく、第１スイッチ部と第２スイッチ部をいずれもオン動作させる第３制御を行い得る構成であってもよい。
実施例１に係るリレー装置及び電源装置を搭載した車載用電源システムを概略的に例示する回路図である。 図１で示す車載用電源システムにおいて、リレー装置及び電源装置の代表例を具体的に例示する回路図である。 図１の車載用電源システムにおいて第１制御時の動作を説明する説明図である。 図１の車載用電源システムにおいて第１制御時に第１蓄電部側の配線で地絡が発生した場合について説明する説明図である。 図１の車載用電源システムにおいて第２制御時に第２蓄電部側の配線で地絡が発生した場合について説明する説明図である。 他の実施例に係るリレー装置及び車載用電源装置を搭載した車載用電源システムを概略的に例示する回路図である。
以下、発明の望ましい例を示す。
制御部は、少なくとも第１スイッチ部のオン動作時に第２スイッチ部を常にオフ動作させ、少なくとも第２スイッチ部のオン動作時に第１スイッチ部を常にオフ動作させるように制御を行ってもよい。
このように、第１スイッチ部のオン動作時に第２スイッチ部を常にオフ動作させ、第２スイッチ部のオン動作時に第１スイッチ部を常にオフ動作させるように切り替えることで、第１蓄電部と第２蓄電部との間が第１スイッチ部及び第２スイッチ部を介して導通するような状態を生じさせないようにすることができる。
制御部は、少なくとも第１スイッチ部のオン動作時に第２スイッチ部をオフ動作させ且つ第３スイッチ部をオン動作させ、少なくとも第２スイッチ部のオン動作時に第１スイッチ部をオフ動作させ且つ第３スイッチ部をオン動作させるように制御を行ってもよい。
この構成によれば、第１スイッチ部のオン動作時には、第１スイッチ部を介して発電機からの充電電流を第１蓄電部に対して効率よく供給するとともに、バイパス部を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を第２蓄電部に対しても供給することができる。しかも、このように両蓄電部への充電を行っているときには、第１蓄電部と第２蓄電部との間が第１スイッチ部及び第２スイッチ部を介して導通せず、第１蓄電部側の導電路と第２蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになる。よって、いずれか一方の蓄電部側で地絡が発生しても、抵抗部の抵抗成分により他方の蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。
この効果は、第２スイッチ部のオン動作時でも同様である。この場合には、第２スイッチ部を介して発電機からの充電電流を第２蓄電部に対して効率よく充電するとともに、バイパス部を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を第１蓄電部に対しても供給することができる。この場合も、第１蓄電部側の導電路と第２蓄電部側の導電路との間には抵抗部が介在することになるため、いずれか一方の蓄電部側で地絡が発生しても、抵抗部の抵抗成分により他方の蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。
リレー装置は、第１導電路又は第２導電路の少なくともいずれかにおける、電流又は電圧の少なくともいずれかを検出する検出部を有していてもよい。制御部は、少なくとも第３スイッチ部がオン状態であるときに検出部の検出値が所定の異常範囲内である場合に第３スイッチ部をオフ状態に切り替える構成であってもよい。
この構成では、第３スイッチ部がオン状態であるときにいずれか一方の蓄電部側で異常が発生した場合には、第３スイッチ部をオフ状態に切り替えることができる。これにより、バイパス部を介した電流の流れ込みを遮断することができる。また、第１スイッチ部と第２スイッチ部を同時にオン動作させない構成であるため、第１スイッチ部及び第２スイッチ部を介した経路からの流れ込みも遮断される。しかも、第３スイッチ部をオフ状態に切り替えるまでの間に他方の蓄電部側（正常な蓄電部側）で生じる電圧変動をバイパス部に設けられた抵抗部の抵抗成分によって抑えることができるため、異常の影響を抑えつつ他方の蓄電部側（正常な蓄電部側）を短絡異常部分から切り離すことができる。
上述したいずれかのリレー装置とこれに電気的に接続された第２蓄電部とを含んだ形で電源装置を構成してもよい。
この構成によれば、上述したリレー装置と同様の効果を奏する電源装置を実現できる。
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
図１で示す電源システム１００は、車両に搭載される第１蓄電部９１及び第２蓄電部９２を備えた車載用の電源システムとして構成されている。リレー装置２は、電源システム１００の一部をなしており、第１蓄電部９１と第２蓄電部９２との間を通電状態と非通電状態とに切り替える機能を有する。
以下では、車載用電源システム１００の例として、主たる負荷である第１の電気負荷８１と、補助的な負荷である第２の電気負荷８２とを備え、第１の電気負荷８１と第２の電気負荷８２とが同等の機能を有する構成を代表例として説明する。但し、あくまで代表例であり、リレー装置２の適用対象はこの構成のみに限定されない。
メイン負荷として機能する第１の電気負荷８１は、例えば電動式パワーステアリングシステムであり、第１蓄電部９１からの電力供給を受けてモータ等の電気部品が動作する構成をなす。サブ負荷として機能する第２の電気負荷８２は、第１の電気負荷８１と同等の構成及び機能を有する電動式パワーステアリングシステムである。電源システム１００は、第１の電気負荷８１に異常が生じた場合に、第１の電気負荷８１に代えて第２の電気負荷８２を動作させることで、第１の電気負荷８１の異常時でも第１の電気負荷８１の機能を維持し得るシステムとして構成されている。
第１蓄電部９１は、第１の電気負荷８１に電力を供給し得る電源部であり、例えば鉛バッテリなどの公知の電源によって構成されている。
第２蓄電部９２は、第２の電気負荷８２に電力を供給し得る電源部であり、例えばリチウムイオン電池や電気二重層キャパシタなどの公知の電源によって構成されている。本構成では、第２蓄電部９２と後述するリレー装置２とを備えた形で車載用電源装置１（以下、単に電源装置１ともいう）が構成されている。この電源装置１は、例えばリレー装置２と第２蓄電部９２とが一体的なユニットとして構成されている。リレー装置２と第２蓄電部９２とを一体的なユニットとして構成する例は様々であり、リレー装置２と第２蓄電部９２とが共通のフレームに対して固定される構成であってもよく、リレー装置２と第２蓄電部９２とが共通のケース内に収容される構成であってもよく、リレー装置２の一部をなす基板に第２蓄電部９２が実装される構成などであってもよい。
第１蓄電部９１及び第１の電気負荷８１は、リレー装置２の外部に設けられた配線７１に電気的に接続されている。配線７１は、例えばワイヤなどによって構成され、後述する第１導電路５１に電気的に接続されるとともに第１導電路５１を介してリレー部４の一端側に電気的に接続されている。第２蓄電部９２及び第２の電気負荷８２は、リレー装置２の外部に設けられた配線７２に電気的に接続されている。配線７２は、例えばワイヤなどによって構成され、後述する第２導電路５２に電気的に接続されるとともに第２導電路５２を介してリレー部４の他端側に電気的に接続されている。
発電機９５は、公知のオルタネータとして構成されており、所定の時期に動作するとともに配線５３に対して発電電圧を印加する構成をなす。発電機９５は、減速エネルギー回生制御が可能な構成であり、減速時の回生エネルギーを例えば第１蓄電部９１の充電に利用し得る構成をなす。
配線５３は、発電機９５の発電電力を供給する経路であり、例えばワイヤや配線パターンなどによって構成され、後述する第１スイッチ部１１と第２スイッチ部１２との間の導電路に電気的に接続されている。なお、図１の例では、配線５３の端部から第１蓄電部９１側に分岐する導電路が第１導電路５１であり、配線５３の端部から第２蓄電部９２側に分岐する導電路が第２導電路５２である。
リレー装置２は、第１導電路５１と、第２導電路５２と、リレー部４と、第１電圧検出部２１（電圧モニタ）と、第１電流検出部３１（電流モニタ）と、第２電圧検出部２２（電圧モニタ）と、第２電流検出部３２（電流モニタ）と、制御部３とを備える。リレー装置２は、例えば基板本体に各種電子部品が実装されてなる回路基板として構成され、第１導電路５１が図示しない端子を介して配線７１に接続され、第２導電路５２が図示しない端子を介して配線７２に接続されている。
第１導電路５１は、一端が配線５３に接続され、他端が第１蓄電部９１側の配線７１に接続されており、配線７１を介して第１蓄電部９１に電気的に接続されている。第１導電路５１は、電力線であり、第１スイッチ部１１のオン動作時には発電機９５からの発電電力に基づいて第１蓄電部９１へ供給される充電電流が流れる経路となる。第１導電路５１には、後述する第１電圧検出部２１及び第１電流検出部３１が介在する。
第２導電路５２は、第２蓄電部９２側の配線７２に接続されており、配線７２を介して第２蓄電部９２に電気的に接続されている。第２導電路５２は、電力線であり、第２スイッチ部１２のオン動作時には発電機９５からの発電電力に基づいて第２蓄電部９２へ供給される充電電流が流れる経路となる。第２導電路５２には、後述する第２電圧検出部２２及び第２電流検出部３２が介在する。
リレー部４は、第１スイッチ部１１と第２スイッチ部１２とバイパス部５とを備える。第１スイッチ部１１は、例えば１又は複数の公知の半導体スイッチ素子などによって構成され、発電機９５と第１蓄電部９１との間の経路となる第１導電路５１を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える機能を有する。第２スイッチ部１２は、例えば１又は複数の公知の半導体スイッチ素子などによって構成され、発電機９５と第２蓄電部９２との間の経路となる第２導電路５２を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える機能を有する。バイパス部５は、抵抗部７と第３スイッチ部１３とが直列に接続された直列回路６を有する。直列回路６の一端は、第１導電路５１における第１スイッチ部１１と第１蓄電部９１との間の接続部５１Ａに電気的に接続され、直列回路６の他端が第２導電路５２における第２スイッチ部１２と第２蓄電部９２との間の接続部５２Ａに電気的に接続されている。
リレー部４は、第１スイッチ部１１がオン状態であるときには、第１スイッチ部１１が導通し、発電機９５から第１スイッチ部１１を介して第１蓄電部９１に充電電流を供給することが可能となる。第１スイッチ部１１がオフ状態であるときには、第１スイッチ部１１は発電機９５側から第１スイッチ部１１を介して第１蓄電部９１側に電流を流すことを遮断する遮断状態となる。
同様に、第２スイッチ部１２がオン状態であるときには、第２スイッチ部１２が導通し、発電機９５から第２スイッチ部１２を介して第２蓄電部９２に充電電流を供給することが可能となる。第２スイッチ部１２がオフ状態であるときには、第２スイッチ部１２は発電機９５側から第２スイッチ部１２を介して第２蓄電部９２側に電流を流すことを遮断する遮断状態となる。
直列回路６は、第３スイッチ部１３がオン状態であるときに、第３スイッチ部１３が導通し、バイパス部５に電流が流れる状態となる。第３スイッチ部１３がオフ状態であるときには、第３スイッチ部１３が非導通状態となり、バイパス部５に電流が流れない状態となる。
このような機能を有する第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３の例としては、図２のような例が挙げられる。図２の例では、第１スイッチ部１１は、互いに異なる向きで直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ１１Ａ，１１Ｂによって構成されている。第２スイッチ部１２は、互いに異なる向きで直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ１２Ａ，１２Ｂによって構成されている。第３スイッチ部１３は、互いに異なる向きで直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ１３Ａ，１３Ｂによって構成されている。第１スイッチ部１１を構成するＭＯＳＦＥＴ１１Ａ，１１Ｂ、第２スイッチ部１２を構成するＭＯＳＦＥＴ１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３を構成するＭＯＳＦＥＴ１３Ａ，１３Ｂのいずれも、所謂突き合わせ状態（ボディーダイオードを互いに逆向きとする配置状態）で直列に設けられているため、いずれのスイッチ部も、２つのＭＯＳＦＥＴがオフ状態のときには双方向の通電を遮断する状態となる。
図１等で示す第１電圧検出部２１は、公知の電圧検出回路（電圧モニタ）として構成され、第１導電路５１の電圧を検出する機能を有する。第１電圧検出部２１で検出された電圧値は、信号線によって制御部３に入力される。
第２電圧検出部２２は、公知の電圧検出回路（電圧モニタ）として構成され、第２導電路５２の電圧を検出する機能を有する。第２電圧検出部２２で検出された電圧値は、信号線によって制御部３に入力される。
第１電流検出部３１は、公知の電流検出回路（電流モニタ）として構成され、第１導電路５１を流れる電流を検出する機能を有する。第１電流検出部３１で検出された電流値は、信号線によって制御部３に入力される。
第２電流検出部３２は、公知の電流検出回路（電流モニタ）として構成され、第２導電路５２を流れる電流を検出する機能を有する。第２電流検出部３２で検出された電流値は、信号線によって制御部３に入力される。
制御部３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器などを備えたマイクロコンピュータを有してなる。制御部３には、第１電圧検出部２１の検出値（第１導電路５１の電圧値）、第２電圧検出部２２の検出値（第２導電路５２の電圧値）、第１電流検出部３１の検出値（第１導電路５１の電流値）、第２電流検出部３２の検出値（第２導電路５２の電流値）が入力される。制御部３に入力された各検出値は、制御部３内のＡ／Ｄ変換器にてデジタル値に変換される。
ここで、通常時におけるリレー装置２の基本動作を説明する。
図１等で示すリレー装置２では、制御部３によって第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、及び第３スイッチ部１３のオンオフが制御される。
リレー装置２では、所定の第１条件の成立時に第１スイッチ部１１をオン動作させ、第１蓄電部９１を充電する。制御部３が第１スイッチ部１１をオン状態に制御するタイミングは特に限定されず、条件数も１つに限定されない。例えば、制御部３は、第１蓄電部９１の出力電圧を継続的に監視し、第１蓄電部９１の出力電圧が所定の第１閾値未満に低下した場合に第１スイッチ部１１をオン状態に制御してもよい。また、制御部３は、発電機９５が車両減速時の回生発電を行う時期などの回生制御時に、常に又は所定条件（例えば、第１蓄電部９１の出力電圧が所定値未満である場合など）が成立しているときに第１スイッチ部１１をオン状態に制御してもよい。勿論、第１スイッチ部１１をオン状態に制御する時期はこれら以外の時期であってもよい。
制御部３は、少なくとも第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２をオフ動作させる。つまり、第１スイッチ部１１と第２スイッチ部１２とが同時にオン動作しないように制御する。これにより、第１導電路５１と第２導電路５２からなる導電路５０が接続部５１Ａと接続部５２Ａの間で導通することがなくなり、第１蓄電部９１と第２蓄電部９２との間で導電路５０のみを介した通電がなされないようになる。つまり、バイパス部５を介さない限り第１蓄電部９１と第２蓄電部９２との間で電流が流れないようになる。
制御部３は、第１スイッチ部１１をオン動作させる時期に、常に、又は所定条件時（例えば、第２蓄電部９２の出力電圧が所定値未満の場合など）に第３スイッチ部１３をオン動作させる。第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２をオフ動作させ且つ第３スイッチ部１３をオン動作させると、発電機９５の発電時に、第１蓄電部９１に対しては図３で概念的に示すように発電機９５からの充電電流を抵抗値の低い第１スイッチ部１１を介して効率よく供給することができるとともに第２蓄電部９２に対してはバイパス部５を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を供給することができる。
リレー装置２では、所定の第２条件の成立時に第２スイッチ部１２をオン動作させ、第２蓄電部９２を充電する。制御部３が第２スイッチ部１２をオン状態に制御するタイミングは特に限定されず、条件数も１つに限定されない。例えば、制御部３は、第２蓄電部９２の出力電圧を継続的に監視し、第２蓄電部９２の出力電圧が所定の第２閾値未満に低下した場合であって且つ第１スイッチ部１１をオン動作させないときに第２スイッチ部１２をオン状態に制御してもよい。或いは、制御部３は、発電機９５が車両減速時の回生発電を行う時期であって且つ第１スイッチ部１１をオン動作させない時期に、常に又は所定条件（例えば、第２蓄電部９２の出力電圧が所定値未満である場合など）が成立しているときに第２スイッチ部１２をオン状態に制御してもよい。勿論、第２スイッチ部１２をオン状態に制御する時期はこれら以外の時期であってもよい。
制御部３は、少なくとも第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１をオフ動作させる。この場合も、第１スイッチ部１１と第２スイッチ部１２とが同時にオン動作しないように制御する。そして、制御部３は、第２スイッチ部１２をオン動作させる時期に、常に、又は所定条件時（例えば、第１蓄電部９１の出力電圧が所定値未満の場合など）に第３スイッチ部１３をオン動作させる。第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１をオフ動作させ且つ第３スイッチ部１３をオン動作させると、発電機９５の発電時に、第２蓄電部９２に対しては発電機９５からの充電電流を抵抗値の低い第２スイッチ部１２を介して効率よく供給することができるとともに第１蓄電部９１に対してはバイパス部５を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を供給することができる。
このように、制御部３は、少なくとも第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２をオフ動作させ且つ第３スイッチをオン動作させる第１制御と、少なくとも第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１をオフ動作させ且つ第３スイッチ部１３をオン動作させる第２制御とを行い得るようになっている。
次に、異常時におけるリレー装置２の動作を説明する。
制御部３は、所定の異常状態が発生した場合、リレー部４に設けられた第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を強制的にオフ状態に制御する。つまり、所定の異常状態の発生前からオフ状態であるスイッチ部についてはそのままオフ状態を維持し、所定の異常状態の発生前にオン状態であるスイッチ部については即座にオフ状態に切り替える。具体的には、制御部３は、第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２から入力される各検出値（各電圧値）を継続的に監視し、第１電圧検出部２１及び第２電圧検出部２２の少なくともいずれかから入力される検出値が所定の異常閾値Ｖｔｈ以下となった場合に第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態にする。なお、異常閾値Ｖｔｈの値は特に限定されないが、例えば上述の第１閾値や第２閾値よりも低い値に設定することができる。
ここで、異常発生時の動作の例を説明する。
まず、上述した第１制御時に異常が発生した場合について説明する。リレー部４において第１スイッチ部１１及び第３スイッチ部１３がオン状態であり且つ第２スイッチ部１２がオフ状態であり、発電機９５が発電動作を行っているときに図４のように第１蓄電部９１に接続された配線７１において地絡が発生すると、配線７１及び第１導電路５１の電圧値が瞬時に０Ｖ（グランド電位）近くに変化し、図４のように地絡発生部分に向けて電流が流れ込む。但し、バイパス部５には抵抗部７が設けられているため、第２蓄電部９２側から地絡発生部分に向けて流れる電流は抵抗部７を介して流れ込むことになる。つまり、このような地絡発生時には、抵抗部７の抵抗成分により、抵抗部７を挟んで地絡発生側とは反対側に配置された導電路（即ち第２導電路５２）の電圧は０Ｖ付近まで低下せずに大幅に抑えられる。また、図４のような地絡が発生した場合、地絡発生直後に第１電圧検出部２１で検出される電圧値が瞬時に異常閾値Ｖｔｈ未満となるため、制御部３は、地絡発生直後に瞬時に異常と判定することができる。そして、制御部３は、全ての第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３をオフ状態とする制御を即座に行い、第１導電路５１と第２導電路５２の間の通電を迅速に遮断することができる。
このように、第１制御の実行時（即ち、第２スイッチ部１２をオフ状態で維持しつつ第１スイッチ部１１及び第３スイッチ部１３をオン動作させて両蓄電部に対して充電電流を供給しているとき）に第１導電路５１側で地絡が発生した場合、バイパス部５に存在する抵抗部７の抵抗成分によって第２導電路５２側の電圧低下を抑えることができ、このように電圧低下を抑制しながら迅速に全てのスイッチ部を遮断状態とすることができるため、第２導電路５２に接続された負荷への供給電圧が必要電圧以下に低下する可能性をより低くすることができる。
このような作用及び効果は、第１制御時に第２蓄電部９２側で地絡が発生した場合でも同様である。即ち、第２スイッチ部１２をオフ状態で維持しつつ第１スイッチ部１１及び第３スイッチ部１３をオン動作させて両蓄電部に対して充電電流を供給しているときに第２導電路５２側で地絡が発生した場合、バイパス部５に存在する抵抗部７の抵抗成分によって第１導電路５１側の電圧低下を抑えることができ、このように電圧低下を抑制しながら迅速に全てのスイッチ部を遮断状態とすることができるため、第１導電路５１に接続された負荷への供給電圧が必要電圧以下に低下する可能性をより低くすることができる。
次に、上述した第２制御時に異常が発生した場合について説明する。リレー部４において第２スイッチ部１２及び第３スイッチ部１３がオン状態であり且つ第１スイッチ部１１がオフ状態であり、発電機９５が発電動作を行っているときに図５のように第２蓄電部９２に接続された配線７２において地絡が発生すると、配線７２及び第２導電路５２の電圧値が瞬時に０Ｖ（グランド電位）近くに変化し、図５のように地絡発生部分に向けて電流が流れ込む。但し、バイパス部５には抵抗部７が設けられているため、第１蓄電部９１側から地絡発生部分に向けて流れる電流は抵抗部７を介して流れ込むことになる。つまり、このような地絡発生時には、抵抗部７の抵抗成分により、抵抗部７を挟んで地絡発生側とは反対側に配置された導電路（即ち第１導電路５１）の電圧は０Ｖ付近まで低下せずに大幅に抑えられる。また、図５のような地絡が発生した場合、地絡発生直後に第２電圧検出部２２で検出される電圧値が瞬時に異常閾値Ｖｔｈ未満となるため、制御部３は、地絡発生直後に瞬時に異常と判定することができる。そして、制御部３は、全ての第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３をオフ状態とする制御を即座に行い、第１導電路５１と第２導電路５２の間の通電を迅速に遮断することができる。
このように、第２制御の実行時（即ち、第１スイッチ部１１をオフ状態で維持しつつ第２スイッチ部１２及び第３スイッチ部１３をオン動作させて両蓄電部に対して充電電流を供給しているとき）に第２導電路５２側で地絡が発生した場合、バイパス部５に存在する抵抗部７の抵抗成分によって第１導電路５１側の電圧低下を抑えることができ、このように電圧低下を抑制しながら迅速に全てのスイッチ部を遮断状態とすることができるため、第１導電路５１に接続された負荷への供給電圧が必要電圧以下に低下する可能性をより低くすることができる。
このような作用及び効果は、第２制御時に第１蓄電部９１側で地絡が発生した場合でも同様である。即ち、第１スイッチ部１１をオフ状態で維持しつつ第２スイッチ部１２及び第３スイッチ部１３をオン動作させて両蓄電部に対して充電電流を供給しているときに第１導電路５１側で地絡が発生した場合、バイパス部５に存在する抵抗部７の抵抗成分によって第２導電路５２側の電圧低下を抑えることができ、このように電圧低下を抑制しながら迅速に全てのスイッチ部を遮断状態とすることができるため、第２導電路５２に接続された負荷への供給電圧が必要電圧以下に低下する可能性をより低くすることができる。
なお、異常発生時の動作についての上述した具体例は、充電制御中に第１電圧検出部２１又は第２電圧検出部２２の検出値が異常範囲となった場合に制御部３が第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態とする例であったが、この例に限定されない。上述した制御に加えて、また上述した制御に代えて、充電制御中に第１電流検出部３１又は第２電流検出部３２の検出値が異常範囲となった場合（例えば、所定の過電流閾値よりも大きくなった場合）に制御部３が第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態とする制御を行ってもよい。
本構成では、第１電圧検出部２１、第２電圧検出部２２、第１電流検出部３１、第２電流検出部３２が検出部の一例に相当し、第１導電路５１及び第２導電路５２の少なくともいずれかにおける、電流又は電圧の少なくともいずれかを検出する機能を有する。そして、制御部３が第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を切り替える機能を有し、具体的には、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３の少なくともいずれかがオン状態であるときに検出部の検出値が地絡状態に対応した所定の異常範囲内である場合に第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態とする制御を行う。
以上のように、本構成のリレー装置２及び電源装置１は、第１スイッチ部１１をオン動作させ第２スイッチ部１２をオフ動作させることで、発電機９５の発電電力に基づく充電電流を第１蓄電部９１に効率的に供給することができる。このときに第１蓄電部９１側で地絡が発生した場合、第３スイッチ部１３がオフ状態であれば地絡発生部分と第２蓄電部９２側の導電路とが絶縁状態となるため第２蓄電部９２側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部１３がオン状態であっても、地絡発生部分と第２蓄電部９２側の導電路との間には抵抗部７が介在することになるため、抵抗部７の抵抗成分により第２蓄電部９２側の導電路の電圧低下を抑えることができる。第１スイッチ部１１のオン動作時に第２蓄電部９２側で地絡が発生した場合も同様であり、第３スイッチ部１３がオフ状態であれば地絡発生部分と第１蓄電部９１側の導電路とが絶縁状態であるため第１蓄電部９１側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部１３がオン状態であっても、地絡発生部分と第１蓄電部９１側の導電路との間には抵抗部７が介在することになるため、第１蓄電部９１側の電圧低下を抑えることができる。
同様に、リレー装置２は、第２スイッチ部１２をオン動作させ第１スイッチ部１１をオフ動作させることで、発電機９５の発電電力に基づく充電電流を第２蓄電部９２に効率的に供給することができる。このときに第１蓄電部９１側で地絡が発生した場合、第３スイッチ部１３がオフ状態であれば地絡発生部分と第２蓄電部９２側の導電路とが絶縁状態となるため第２蓄電部９２側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部１３がオン状態であっても、地絡発生部分と第２蓄電部９２側の導電路との間には抵抗部７が介在することになるため、抵抗部７の抵抗成分により第２蓄電部９２側の導電路の電圧低下を抑えることができる。第２スイッチ部１２のオン動作時に第２蓄電部９２側で地絡が発生した場合も同様であり、第３スイッチ部１３がオフ状態であれば地絡発生部分と第１蓄電部９１側の導電路とが絶縁状態であるため第１蓄電部９１側の導電路の電圧低下を防ぐことができる。また、第３スイッチ部１３がオン状態であっても、地絡発生部分と第１蓄電部９１側の導電路との間には抵抗部７が介在することになるため、第１蓄電部９１側の電圧低下を抑えることができる。
制御部３は、少なくとも第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２を常にオフ動作させ、少なくとも第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１を常にオフ動作させるように制御を行う。このように、第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２をオフ動作させ、第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１をオフ動作させるように切り替えることで、第１蓄電部９１と第２蓄電部９２との間が第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２を介して導通するような状態を生じさせないようにすることができる。
制御部３は、少なくとも第１スイッチ部１１のオン動作時に第２スイッチ部１２をオフ動作させ且つ第３スイッチをオン動作させるような第１制御を行い得る構成であり、少なくとも第２スイッチ部１２のオン動作時に第１スイッチ部１１をオフ動作させ且つ第３スイッチ部１３をオン動作させるような第２制御を行い得る構成である。この構成によれば、第１スイッチ部１１のオン動作時には、第１スイッチ部１１を介して発電機９５からの充電電流を第１蓄電部９１に対して効率よく供給するとともに、バイパス部５を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を第２蓄電部９２に対しても供給することができる。しかも、このように両蓄電部への充電を行っているときには、第１蓄電部９１と第２蓄電部９２との間が第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２を介して導通せず、第１蓄電部９１側の導電路と第２蓄電部９２側の導電路との間には抵抗部７が介在することになる。よって、いずれか一方の蓄電部側で地絡が発生しても、抵抗部７の抵抗成分により他方の蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。この効果は、第２スイッチ部１２のオン動作時でも同様である。この場合には、第２スイッチ部１２を介して発電機９５からの充電電流を第２蓄電部９２に対して効率よく充電するとともに、バイパス部５を介してこれよりも相対的に小さい充電電流を第１蓄電部９１に対しても供給することができる。この場合も、第１蓄電部９１側の導電路と第２蓄電部９２側の導電路との間には抵抗部７が介在することになるため、いずれか一方の蓄電部側で地絡が発生しても、抵抗部７の抵抗成分により他方の蓄電部側の電圧低下を抑えることができる。
リレー装置２は、第１導電路５１及び第２導電路５２のそれぞれの電流及び電圧を検出する各検出部（第１電圧検出部２１、第２電圧検出部２２、第１電流検出部３１、第２電流検出部３２）を有する。制御部３は、第３スイッチ部１３がオン状態であるときにいずれかの検出部の検出値が所定の異常範囲内である場合に第３スイッチ部１３をオフ状態に切り替える構成（具体的には、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態とする構成）となっている。例えば、第３スイッチ部１３がオン状態であるときに第１電圧検出部２１の検出値が異常値を示す場合に、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態に切り替えるようになっており、第３スイッチ部１３がオン状態であるときに第２電圧検出部２２の検出値が異常値を示す場合にも、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３を全てオフ状態に切り替えるようになっている。この構成では、例えば第３スイッチ部１３がオン状態であるときにいずれか一方の蓄電部側で地絡が発生し、検出部の検出値が地絡状態に対応した所定の異常範囲内となった場合に、第３スイッチ部１３を迅速にオフ状態に切り替えることができる。これにより、バイパス部５を介した電流の流れ込みを遮断することができる。しかも、第３スイッチ部１３をオフ状態に切り替えるまでの間に他方の蓄電部側（正常な蓄電部側）で生じる電圧低下をバイパス部５に設けられた抵抗部７の抵抗成分によって抑えることができるため、短絡異常の影響を抑えつつ他方の蓄電部側（正常な蓄電部側）を短絡異常部分から切り離すことができる。
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上述した実施例では、第１の電気負荷８１及び第２の電気負荷８２として冗長性が求められるアクチュエータ（例えば電動パワーステアリングシステム）を例示したが、いずれの例でもこの構成に限定されない。例えば、第１の電気負荷８１が、レーダ、超音波センサ、カメラ等のセンシング装置として構成され、第２の電気負荷８２がこれと同等の機能を有するバックアップ用のセンシング装置として構成されていてもよい。また、第１蓄電部９１側に接続される負荷と、第２蓄電部９２側に接続される負荷とが異なる機能を有していてもよい。
（２）上述した実施例では、検出部として第１電圧検出部２１、第２電圧検出部２２、第１電流検出部３１、第２電流検出部３２が設けられた例を示したが、いずれの例でも、いずれか１又は複数の検出部を省略してもよい。
（３）上述した実施例では、抵抗部７と第３スイッチ部１３とが直列に接続された直列回路６が１つのみである例を示したが、いずれの例でも、直列回路６が並列に複数設けられる形でバイパス部５が構成されていてもよい。
（４）上述した実施例では、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２、第３スイッチ部１３が２つのＭＯＳＦＥＴによって構成された例を示したが、いずれの例でも、いずれか又は全てのスイッチ部が、ＭＯＳＦＥＴ以外の半導体スイッチで構成されていてもよく、機械式のリレーであってもよい。また、図２で示す構成を図６のように変更してもよい。図６の例は、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２がそれぞれ１つのＭＯＳＦＥＴとして構成された点が実施例１の代表例（図２の構成）と異なり、それ以外は実施例１の代表例と同様である。
（５）上述した実施例では、第１スイッチ部１１をオン動作させるときに必ず第２スイッチ部１２をオフ動作させ、第２スイッチ部１２をオン動作させるときに必ず第１スイッチ部１１をオフ動作させる構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、第１スイッチ部１１をオン動作させ且つ第２スイッチ部１２をオフ動作させる第１制御及び第２スイッチ部１２をオン動作させ且つ第１スイッチ部１１をオフ動作させる第２制御だけでなく、所定条件の成立時に第１スイッチ部１１と第２スイッチ部１２をいずれもオン動作させる第３制御を行い得る構成であってもよい。
（６）上述した実施例では、リレー装置２と第２蓄電部９２とが一体的にユニット化された構成を例示したが、いずれの例でも、これらがユニット化されていない形で電源装置１が構成されていてもよい。
１…車載用電源装置（電源装置）
２…リレー装置
３…制御部
５…バイパス部
６…直列回路
７…抵抗部
１１…第１スイッチ部
１２…第２スイッチ部
１３…第３スイッチ部
５１…第１導電路
５２…第２導電路
９１…第１蓄電部
９２…第２蓄電部
９５…発電機

Claims (3)

  1. 発電機と第１蓄電部との間の経路となる第１導電路を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える第１スイッチ部と、
    発電機と第２蓄電部との間の経路となる第２導電路を通電許容状態と通電遮断状態とに切り替える第２スイッチ部と、
    前記第１スイッチ部と前記第１蓄電部との間に一端が電気的に接続され、他端が前記第２スイッチ部と前記第２蓄電部との間に電気的に接続される直列回路を備え、前記直列回路において抵抗部と第３スイッチ部とが直列に接続されるバイパス部と、
    前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部のオンオフを制御する制御部と、
    前記第１導電路における電流又は電圧の少なくともいずれか、及び前記第２導電路における電流又は電圧の少なくともいずれかを検出する検出部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記第１スイッチ部のオン動作時に前記第２スイッチ部をオフ動作させ且つ前記第３スイッチ部をオン動作させる第１制御と、前記第２スイッチ部のオン動作時に前記第１スイッチ部をオフ動作させ且つ前記第３スイッチ部をオン動作させる第２制御とを行い、前記第１導電路における電流又は電圧の少なくともいずれかの値が異常範囲となった場合及び前記第２導電路における電流又は電圧の少なくともいずれかの値が異常範囲となった場合のいずれの場合でも、前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、前記第３スイッチ部を全てオフ動作させるリレー装置。
  2. 前記制御部は、少なくとも前記第１スイッチ部のオン動作時に前記第２スイッチ部を常にオフ動作させ、少なくとも前記第２スイッチ部のオン動作時に前記第１スイッチ部を常にオフ動作させる請求項１に記載のリレー装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載のリレー装置と、
    前記第２蓄電部と、
    を含む電源装置。
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