WO2017175575A1 - 車載電源用のスイッチ装置および車載用電源システム - Google Patents

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WO2017175575A1
WO2017175575A1 PCT/JP2017/011158 JP2017011158W WO2017175575A1 WO 2017175575 A1 WO2017175575 A1 WO 2017175575A1 JP 2017011158 W JP2017011158 W JP 2017011158W WO 2017175575 A1 WO2017175575 A1 WO 2017175575A1
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switch
storage device
power storage
ground fault
control circuit
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PCT/JP2017/011158
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聡一 中村
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to an on-vehicle power supply switch device and an on-vehicle power supply system.
  • a power supply device mounted on a vehicle includes a first power storage device, a second power storage device, a first ECU (Electronic Control Unit), a second ECU, a relay, and a semiconductor switch (MOSFET).
  • a first power storage device includes a first power storage device, a second power storage device, a first ECU (Electronic Control Unit), a second ECU, a relay, and a semiconductor switch (MOSFET).
  • the first power storage device is connected to an electrical load via a semiconductor switch
  • the second power storage device is connected to the electrical load via a relay.
  • the voltage and current of the first power storage device are detected by the first detection unit, and the detected values are output to the first ECU.
  • the voltage and current of the second power storage device are detected by the second power storage device, and the detected values are output to the second ECU.
  • the second ECU controls the relay and the semiconductor switch.
  • Patent Document 1 since the detection value of the first detection unit is output to the first ECU, communication from the first ECU to the second ECU is required to transmit information on the charging rate of the first battery to the second ECU. .
  • Patent Document 1 it is conceivable to detect a ground fault between the first power storage device and the electric load based on the detection value of the first detection unit. For example, the first ECU determines that a ground fault has occurred when the current detected by the first detection unit is larger than the reference value. When such a ground fault occurs, the second ECU is required to quickly turn off the semiconductor switch to disconnect the first power storage device from the ground fault.
  • the semiconductor switch since the semiconductor switch is controlled with communication from the first ECU to the second ECU, the control of the semiconductor switch is delayed by the communication time.
  • an object of the present invention is to provide a switch device for an in-vehicle power source that can quickly control a switch.
  • the first mode of the on-vehicle power source switch device is a on-vehicle power source switch device (3), which is a first switch (31) connected between the first power storage device (1) and the load (4). ), A second switch (32) connected between the second power storage device (2) and the load, a first ground fault on the first power storage device side, and a second ground on the second power storage device side A ground fault information detection unit (35) for detecting an electrical detection value for determining whether or not a fault has occurred, the ground fault information detection unit, and control terminals of each of the first switch and the second switch; And a control circuit (34) connected to the control circuit, wherein the control circuit controls the first switch and the second switch based on a detection value of the ground fault information detection unit.
  • a second aspect of the switch device for in-vehicle power supply is the switch device for in-vehicle power supply according to the first aspect, between the first power storage device (1) and the second power storage device (2).
  • the ground fault information detection unit further includes a third switch (33) connected in parallel to a set of the first switch (31) and the second switch (32) connected in series with each other. (35) detects the current flowing through the third switch as the detected value, and the control circuit (34) detects that the magnitude of the current is larger than a predetermined reference value and the direction of the current is When the direction is from the second power storage device (2) to the first power storage device (1), the first switch (31) and the third switch (33) are turned off, and the second switch ( Turn on 32).
  • the switch device for in-vehicle power supply is provided between the first power storage device (1) and the second power storage device (2).
  • the ground fault information detection unit further includes a third switch (33) connected in parallel to a set of the first switch (31) and the second switch (32) connected in series with each other. (35) detects the current flowing through the third switch as the detection value, and the control circuit has a magnitude of the current larger than a predetermined reference value and the direction of the current is the first value.
  • the second switch (32) and the third switch (33) are turned off, and the first switch (31) is turned off. Turn on.
  • a fourth aspect of the switch device for in-vehicle power supply is the switch device for in-vehicle power supply according to the second or third aspect, wherein each of the first switch (31) and the third switch (32)
  • a voltage detector (36) for detecting a terminal voltage of the first power storage device is further provided between the first power storage device (1) and the control circuit (34). The charging rate of the first power storage device is calculated based on the terminal voltage detected by the voltage detection unit with the third switch (33) turned off and the second switch (32) turned on.
  • a fifth aspect of the switch device for in-vehicle power supply is a switch device for in-vehicle power supply according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first power storage device (1) is a lead battery, The first switch (31) is a normally-on type switch, and the second switch (32) is a normally-off type switch.
  • An aspect of the on-vehicle power supply system according to the present invention includes the on-vehicle power supply switch device according to any one of the first to fifth aspects, the first power storage device, and the second power storage device.
  • the control circuit controls the first switch and the second switch based on the detection value of the ground fault information detection unit. No communication is required between them, and therefore control can be performed promptly.
  • the second power storage device can supply power to the load.
  • the first power storage device can supply power to the load.
  • the second power storage device can supply power to the load when the second switch is turned on.
  • the terminal voltage can be detected as an open voltage by turning off the first switch and the third switch. Since the relationship between the open-circuit voltage and the charging rate can be set almost accurately, the charging rate of the first power storage device can be obtained with high accuracy while maintaining power supply to the load.
  • the lead battery can supply dark current without the control circuit outputting a control signal during parking.
  • Lead batteries are suitable for supplying dark current because they can be increased in capacity at low cost.
  • 1 is a diagram schematically showing an example of an in-vehicle power supply system. It is a flowchart which shows an example of the operation
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the in-vehicle power supply system 100.
  • the in-vehicle power supply system 100 is mounted on a vehicle.
  • the in-vehicle power supply system 100 includes power storage devices 1 and 2 and a switch device 3 for in-vehicle power supply.
  • the in-vehicle power supply system 100 supplies operating power to the load 4.
  • the power storage device 1 is, for example, a lead battery.
  • the power storage device 2 is, for example, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a capacitor.
  • the power storage devices 1 and 2 are connected to the load 4 through the switch device 3.
  • a power generator (not shown) may be connected to the power storage device 1.
  • the generator is, for example, an alternator, which generates power as the vehicle engine rotates and outputs a DC voltage.
  • the generator can charge the power storage device 1.
  • the power storage device 2 may be connected to the generator via the switch device 3, and the power generator may charge the power storage device 2 via the switch device 3.
  • the switch device 3 is a device for switching the connection relationship between the power storage devices 1 and 2 and the load 4, and includes switches 31 to 33, a single control circuit 34, and a ground fault information detection unit 35.
  • the switch 31 is a relay, for example, and is connected between the power storage device 1 and the load 4.
  • the switch 32 is a relay, for example, and is connected between the power storage device 2 and the load 4. These switches 31 and 32 are connected in series between the power storage devices 1 and 2.
  • the switch 33 is a semiconductor switch, for example, and is connected in parallel to a pair of switches 31 and 32.
  • the first system includes power storage device 1 and wiring that connects power storage device 1 and switch 31 to each other.
  • the second system includes power storage device 2 and wiring that connects power storage device 2 and switch 32 to each other.
  • These wirings may include so-called electric wires.
  • these electric wires are appropriately bundled and routed in the vehicle as a wire harness.
  • the ground fault information detection unit 35 detects an electrical detection value for determining whether or not the ground fault of the first system and the ground fault of the second system have occurred.
  • the ground fault information detection unit 35 is a current detection circuit, and detects the current flowing through the switch 33 as the detection value.
  • detection of a ground fault using the current will be described.
  • a ground fault current a large current (hereinafter also referred to as a ground fault current) flows from the power storage device 2 to the ground fault via the switch 33. Therefore, when the magnitude of the current flowing through the switch 33 is larger than the reference value and the direction of the current is the direction from the power storage device 2 to the power storage device 1, a ground fault has occurred in the first system. Judgment can be made.
  • the ground fault information detection unit 35 includes a shunt resistor 351.
  • the shunt resistor 351 is connected in series with the switch 33. More specifically, one set of the shunt resistor 351 and the switch 33 is connected in parallel to one set of the switches 31 and 32.
  • the ground fault information detection unit 35 detects the voltage of the shunt resistor 351 and outputs it to the control circuit 34.
  • the current flowing through the shunt resistor 351 can be obtained based on the voltage of the shunt resistor 351 and the resistance value of the shunt resistor 351 according to Ohm's law.
  • the control circuit 34 is connected to the ground fault information detection unit 35 and the switches 31 to 33 without passing through another control circuit.
  • the control circuit 34 controls the switches 31 to 33 based on the detection value of the ground fault information detection unit 35.
  • the control circuit 34 includes a microcomputer and a storage device.
  • the microcomputer executes each processing step (in other words, a procedure) described in the program.
  • the storage device is composed of one or more of various storage devices such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a rewritable nonvolatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.), and a hard disk device. Is possible.
  • the storage device stores various information, data, and the like, stores a program executed by the microcomputer, and provides a work area for executing the program. It can be understood that the microcomputer functions as various means corresponding to each processing step described in the program, or can realize that various functions corresponding to each processing step are realized.
  • the control circuit 34 is not limited to this, and various procedures executed by the control circuit 34 or various means or various functions realized may be realized by a hardware circuit.
  • the control circuit 34 determines whether or not a ground fault has occurred in the first system based on the detected value. For example, when the magnitude of the current flowing through the switch 33 is larger than the reference value and the direction of the current is the direction from the power storage device 2 to the power storage device 1, the control circuit 34 has a ground fault in the first system. Is determined to have occurred. When determining that a ground fault has occurred in the first system, the control circuit 34 turns off the switches 31 and 33 and turns on the switch 32. By turning off switches 31 and 33, power storage device 2 can be disconnected from the ground fault of the first system. Further, when the switch 32 is turned on, the power storage device 2 can supply power to the load 4.
  • control circuit 34 determines whether or not the second system ground fault has occurred based on the detected value. For example, when the magnitude of the current flowing through the switch 33 is larger than the reference value and the direction of the current is the direction from the power storage device 1 to the power storage device 2, the control circuit 34 It is determined that a ground fault has occurred in the system. When determining that a ground fault has occurred in the second system, the control circuit 34 turns off the switches 32 and 33 and turns on the switch 31. By turning off the switches 32 and 33, the power storage device 1 can be disconnected from the ground fault of the second system. Further, when the switch 31 is turned on, the power storage device 1 can supply power to the load 4.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the above operation of the control circuit 34. This operation is executed with the switch 33 turned on.
  • step S ⁇ b> 1 the ground fault information detection unit 35 detects the current flowing through the switch 33 and outputs the detected value to the control circuit 34.
  • step S2 the control circuit 34 determines whether or not the magnitude of the current is larger than a reference value. This reference value is set in advance and stored in a storage medium in the control circuit 34, for example. When it is determined that the current is smaller than the reference value, step S1 is executed again.
  • step S3 the control circuit 34 determines whether or not the direction of the current is a direction from the power storage device 2 to the power storage device 1. . That is, the control circuit 34 determines whether a ground fault has occurred in the first system or a ground fault has occurred in the second system. Such a determination can be made based on whether the current is positive or negative.
  • step S4 the control circuit 34 turns off the switches 31 and 33 and turns on the switch 32.
  • step S5 the control circuit 34 turns off the switches 32 and 33 and turns on the switch 31 in step S5.
  • the detection value from the ground fault information detection unit 35 is input to the control circuit 34, and the switches 31 to 33 are directly controlled based on this detection value. That is, in this control, communication between the control circuit 34 and another control circuit is unnecessary.
  • the switches 31 to 33 are appropriately controlled by different control circuits.
  • the switches 31 and 32 are controlled by the first control circuit
  • the switch 33 is controlled by the second control circuit
  • the first control circuit and the second control circuit comply with a predetermined communication standard (for example, CAN (Controller Area Network)).
  • a predetermined communication standard for example, CAN (Controller Area Network)
  • the detection value of the ground fault information detection unit 35 is input to the second control circuit, for example.
  • the second control circuit determines a ground fault based on the detected value, controls the switch 33 based on the determination result, and transmits the determination result to the first control circuit according to the communication standard.
  • the first control circuit receives the determination result in accordance with the communication standard, and controls the switches 31 and 32 according to the determination result.
  • the period from the detection time of the ground fault information detection unit 35 until the control of the switches 31 and 32 based on the detection value is reflected is between the first control circuit and the second control circuit.
  • the period depends on the communication speed. The period is longer as the communication speed is lower. For example, the communication speed in CAN is 500 k [bps], and the period is about several hundreds [ms].
  • a single control circuit 34 receives a detection value from the ground fault information detection unit 35 and controls the switches 31 to 33 based on the detection value. Therefore, the switches 31 to 33 can be quickly controlled without being restricted by the communication speed with other control circuits. For example, the switches 31 to 33 can be controlled within several tens [ms] from the time point detected by the ground fault information detection unit 35. Therefore, the switches 31 to 33 can be controlled promptly from the time when the ground fault occurs. As a result, electric power can be quickly supplied to the load 4 from the time of occurrence of the ground fault.
  • the ground fault information detection unit 35 is not necessarily limited to the mode shown in FIG.
  • the ground fault information detection unit 35 may include a current detection circuit that detects a current flowing through the power storage device 1 and a current detection circuit that detects a current flowing through the power storage device 2. If a ground fault occurs in the first system, the current flowing through the power storage device 1 increases. If a ground fault occurs in the second system, the current flowing through the power storage device 2 increases, so based on these currents, The occurrence of a ground fault can be determined. However, even in this case, the ground fault information detection unit 35 outputs the detected value to the control circuit 34 without passing through another control circuit. Also by this, the control circuit 34 can quickly control the switches 31 to 33 from the time of occurrence of the ground fault.
  • the ground fault information detection unit 35 is provided between the first system and the second system, and between the first system and the second system via the ground fault information detection unit 35. By detecting the flowing current, only one current detection circuit is required for ground fault detection.
  • the switch 33 is provided in series with the ground fault information detection unit 35, even if a ground fault occurs in either the first system or the second system, a ground fault occurs by turning off the switch 33. The person who is not can be cut off from the ground fault.
  • the ground fault information detection unit 35 and the switch 33 are provided in the module 310.
  • the module 310 has a substrate, and the shunt resistor 351 and the switch 33 are mounted on the substrate.
  • the module 310 has a connector 311 and this connector 311 is also mounted on the substrate.
  • the shunt resistor 351, the switch 33, and the connector 311 are connected to each other by a metal plate such as a bus bar or a wiring pattern.
  • the connector 311 is connected to both ends of the shunt resistor 351 and the control end of the switch 33.
  • the control circuit 34 has a connector 321.
  • the connector 321 is connected to the connector 311 via a predetermined wiring (for example, an electric wire).
  • a predetermined wiring for example, an electric wire.
  • the control circuit 34 also has a connector 322, and this connector 322 is connected to the switches 31 and 32 via a predetermined wiring (for example, an electric wire) and also connected to the load 4.
  • the load 4 is an ECU (Electrical Control Unit) that controls a vehicle control target (for example, a brake motor).
  • the load 4 is a BCM (Body Control Module), for example, and manages the entire vehicle in an integrated manner.
  • the control circuit 34 may communicate with the load 4 according to a predetermined communication standard (for example, CAN).
  • the control circuit 34 may turn on the switches 31 and 33 and turn off the switch 32. Thereby, electric power can be supplied from the power storage device 1 to the load 4.
  • the switch 33 is turned on in order to make the detection by the ground fault information detection unit 35 function.
  • a generator (not shown) connected to the power storage device 1 is connected to the power storage device 2 via the switch 33. Therefore, when the switch 33 is on, the generator can charge the power storage device 2 via the switch 33.
  • the control circuit 34 controls the switches 31 and 32 so that both the switches 31 and 32 are not turned off. Thereby, the electric power supply to the load 4 can be maintained appropriately.
  • Each of the switches 31, 32, and 33 may be a normally-on (normally closed) type, a normally-off (normally open) type, and a normally-on (normally closed) type switch. According to this, the switches 31, 32, and 33 are turned on, off, and on, respectively, in a state where the control circuit 34 does not output a control signal to the switches 31 to 33.
  • the generator does not charge the power storage devices 1 and 2. Therefore, it is desirable to reduce power consumption during parking, and it is desirable that the control circuit 34 does not output control signals to the switches 31-33. Adopting the switch pattern during parking is particularly effective when the power storage device 1 is a lead battery. This is because charging is not performed during parking, so that the capacity of the power storage device 1 that supplies power (dark current) to the load 4 is desirably large, and the lead battery can be increased in capacity at a low price. .
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the in-vehicle power supply system 100A according to the second embodiment.
  • the in-vehicle power supply system 100A is different from the in-vehicle power supply system 100 in that the switch device 3 is configured.
  • the switch device 3 further includes voltage detection units 36 and 37 as compared with FIG.
  • Voltage detection unit 36 detects the terminal voltage of power storage device 1 between each of switches 31 and 33 and power storage device 1, and outputs the detected value to control circuit 34.
  • Voltage detection unit 37 detects the terminal voltage of power storage device 2 between each of switches 32 and 33 and power storage device 2, and outputs the detected value to control circuit 34.
  • the terminal voltage of the power storage device 1 detected by the voltage detection unit 36 with the switches 31 and 33 turned off can be regarded as the open voltage of the power storage device 1. Since the relationship between the open-circuit voltage of the power storage device and the charging rate can be obtained almost accurately in advance, it is desirable to obtain the charge rate of the power storage device 1 based on this open-circuit voltage.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control circuit 34.
  • control circuit 34 first turns off switches 31 and 33 and turns on switch 32 in step S11.
  • the detection value by the voltage detector 36 indicates the open voltage of the power storage device 1.
  • the switch 32 since the switch 32 is turned on, the power storage device 2 can maintain power supply to the load 4 even when the open circuit voltage of the power storage device 1 is detected.
  • step S ⁇ b> 12 the voltage detection unit 36 detects the terminal voltage of the power storage device 1 and outputs the detected value to the control circuit 34.
  • step S13 the control circuit 34 obtains the charging rate based on the detected value. For example, the relationship between the open circuit voltage of the power storage device 1 and the charging rate is set in advance and stored in the storage medium. The control circuit 34 reads the relationship from the storage medium, and obtains the charging rate based on the detected value and the relationship. Thereby, the charge rate of the electrical storage apparatus 1 can be calculated
  • the control circuit 34 turns off the switches 32 and 33 and turns on the switch 31 in order to obtain the charging rate of the power storage device 2.
  • the detection value by the voltage detection unit 37 indicates the open voltage of the power storage device 2.
  • the control circuit 34 obtains the charging rate based on the detection value of the voltage detection unit 37. Thereby, the charging rate of power storage device 2 can be obtained with high accuracy.
  • the open voltage of the power storage devices 1 and 2 is detected, and the charging rate is accurately determined based on the open voltage. Can be requested.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the in-vehicle power supply system 100B.
  • This in-vehicle power supply system 100B is different from the in-vehicle power supply system 100A in that the switch 38 is present.
  • a switch 38 is provided in the in-vehicle power supply system 100B.
  • the switch 38 is, for example, a relay, and is connected between a connection point that connects the switches 32 and 33 and the power storage device 2.
  • the switch 38 is controlled by the control circuit 34.
  • the switch 38 is a switch for protecting the power storage device 2.
  • the control circuit 34 can disconnect the power storage device 2 from the switch device 3 by turning off the switch 38.
  • the switch 38 has a connector 331, and this connector 331 is connected to the control end of the switch 38 by a metal plate such as a bus bar or a wiring pattern.
  • the connector 331 is connected to the connector 321 via a predetermined wiring (for example, an electric wire).
  • the control circuit 34 is connected to the control terminal of the switch 38.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control circuit 34. This operation is executed with the switches 33 and 38 turned on. Compared with FIG. 2, the control circuit 34 executes steps S4 ′ and S5 ′ instead of steps S4 and S5.
  • step S4 ' the control circuit 34 turns off the switches 31, 33 and turns on the switches 32, 38. That is, when it is determined that a ground fault has occurred in the first system, the control circuit 34 turns off the switches 31 and 33 and turns on the switches 32 and 38.
  • the power storage device 2 can be disconnected from the ground fault of the first system by turning off the switches 31 and 33, and the power storage device 2 can supply power to the load 4 by turning on the switches 32 and 38.
  • step S5 ' the control circuit 34 turns off the switches 32, 33, and 38 and turns on the switch 31. That is, when it is determined that a ground fault has occurred in the second system, the control circuit 34 turns off the switches 32, 33, and 38 and turns on the switch 31.
  • the power storage device 1 can be disconnected from the ground fault of the second system by turning off the switches 32 and 33, and the power storage device 1 can supply power to the load 4 by turning on the switch 31.
  • the power storage device 2 can be cut off from the ground fault. In this case, the ground fault current from the power storage device 2 can also be stopped.
  • ⁇ Calculation of charging rate> For example, when determining the charging rate of the power storage device 1, the control circuit 34 turns off the switches 31 and 33 and turns on the switches 32 and 38. Thereby, the open voltage of power storage device 1 can be detected by voltage detection unit 36 while maintaining power supply from power storage device 2 to load 4. When the charging rate of the power storage device 2 is obtained, the switches 31 and 38 are turned on while the switches 32 and 33 are turned off. Thus, the voltage detection unit 37 can detect the open voltage of the power storage device 2 while maintaining the power supply from the power storage device 1 to the load 4.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the in-vehicle power supply system 100C.
  • the in-vehicle power supply system 100C is different from the in-vehicle power supply system 100B in that the current detection circuits 391 and 392 are provided.
  • current detection circuits 391 and 392 are provided in the in-vehicle power supply system 100C.
  • the current detection circuit 391 detects the current flowing through the switch 31 and outputs the detected value to the control circuit 34.
  • the current detection circuit 391 has a shunt resistor 3911, and the shunt resistor 3911 is connected in series with the switch 31.
  • the shunt resistor 3911 is connected between the switch 31 and the load 4.
  • the current detection circuit 391 outputs the voltage across the shunt resistor 3911 to the control circuit 34.
  • the current detection circuit 392 detects the current flowing through the switch 32 and outputs the detected value to the control circuit 34.
  • the current detection circuit 392 includes a shunt resistor 3921, and the shunt resistor 3921 is connected in series with the switch 32.
  • the shunt resistor 3921 is connected between the switch 32 and the load 4.
  • the current detection circuit 392 outputs the voltage across the shunt resistor 3921 to the control circuit 34.
  • the control circuit 34 can determine the opening abnormality of the first system and the opening abnormality of the second system based on the detection values of the current detection circuits 391 and 392. For example, in the first system, when an open abnormality occurs in the wiring connecting the power storage device 1 and the switch 31, power is not supplied from the power storage device 1 to the load 4 even when the switch 31 is turned on. That is, the current flowing through the switch 31 becomes zero. Therefore, the control circuit 34 turns on the switches 32 and 38 when the detection value of the current detection circuit 391 is smaller than a predetermined open reference value.
  • the opening reference value may be set in advance and stored in a storage medium, for example. Thereby, the power storage device 2 can supply power to the load 4. In this case, the switches 31 and 33 may be turned off.
  • the detection value of the current detection circuit 391 can be zero, but the ground fault is detected based on the detection value of the ground fault information detection unit 35. Therefore, the control circuit 34 may turn off the switches 31 and 33 based on the detected value.
  • the control circuit 34 turns on the switch 31 when the detection value of the current detection circuit 392 is smaller than a predetermined open reference value. Thereby, the power storage device 1 can supply power to the load 4. In this case, the switches 32, 33, and 38 may be turned off.
  • Ground fault detection using the current detection circuits 391 and 392 is also conceivable. For example, when a ground fault occurs in the wiring connecting the power storage device 1 and the switch 31 with the switch 31 turned on and the switch 32 turned off, the current flowing through the switch 31 can be reduced. However, since the current flowing through the switch 31 decreases as the charging rate of the power storage device 1 decreases, a certain period of time is required from the time when the ground fault occurs until the current falls below a predetermined value.

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Abstract

速やかにスイッチの制御を行うことができる車載電源用のスイッチ装置を提供する。スイッチ装置は第１スイッチと第２スイッチと地絡情報検出部と単一の制御回路とを備える。第１スイッチは第１蓄電装置と負荷との間に接続される。第２スイッチは第２蓄電装置と負荷との間に接続される。地絡情報検出部は第１蓄電装置側の地絡および第２蓄電装置側の地絡の発生の有無を判断するための電気的な検出値を検出する。制御回路は地絡情報検出部、第１スイッチの制御端、および第２スイッチの制御端に接続され、地絡情報検出部の検出値に基づいて第１スイッチおよび第２スイッチを制御する。

Description

車載電源用のスイッチ装置および車載用電源システム
　この発明は、車載電源用のスイッチ装置および車載用電源システムに関する。
　複数の蓄電池が搭載された車両が提案されている。例えば特許文献１では、車両に搭載される電源装置は、第１蓄電装置、第２蓄電装置、第１ＥＣＵ(Electronic Control Unit)、第２ＥＣＵ、リレーおよび半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を備えている。
　第１蓄電装置は半導体スイッチを介して電気負荷に接続され、第２蓄電装置はリレーを介して当該電気負荷に接続されている。第１蓄電装置の電圧および電流は第１検出部によって検出され、その検出値が第１ＥＣＵへ出力される。第２蓄電装置の電圧および電流は第２蓄電装置によって検出され、その検出値が第２ＥＣＵへ出力される。第２ＥＣＵはリレーおよび半導体スイッチを制御する。
　特許文献１では、第１検出部の検出値は第１ＥＣＵへ出力されるので、第１バッテリの充電率の情報を第２ＥＣＵに伝達するには、第１ＥＣＵから第２ＥＣＵへの通信を必要とする。
特開２０１２－１３０１０８号公報
　特許文献１において、第１検出部の検出値に基づいて第１蓄電装置と電気負荷との間の地絡を検出することが考えられる。例えば第１ＥＣＵは、第１検出部によって検出される電流が基準値よりも大きいときに、地絡が発生したと判断する。このような地絡の発生時には、第２ＥＣＵは速やかに半導体スイッチをオフして、第１蓄電装置と地絡とを切り離すことが求められている。しかしながら、特許文献１の技術では、第１ＥＣＵから第２ＥＣＵへの通信を伴って半導体スイッチが制御されるので、その通信時間の分、半導体スイッチの制御が遅くなる。
　そこで本発明は、速やかにスイッチの制御を行うことができる車載電源用のスイッチ装置を提供することを目的とする。
　車載電源用のスイッチ装置の第１の態様は、車載電源用のスイッチ装置(3)であって、第１蓄電装置(1)と負荷(4)との間に接続される第１スイッチ(31)と、第２蓄電装置(2)と前記負荷との間に接続される第２スイッチ(32)と、前記第１蓄電装置側の第１地絡および前記第２蓄電装置側の第２地絡の発生の有無を判断するための電気的な検出値を検出する地絡情報検出部(35)と、前記地絡情報検出部と、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの各々の制御端とに接続される制御回路(34)とを備え、前記制御回路は、前記地絡情報検出部の検出値に基づいて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御する。
　車載電源用のスイッチ装置の第２の態様は、第１の態様にかかる車載電源用のスイッチ装置であって、前記第１蓄電装置(1)と前記第２蓄電装置(2)との間において相互に直列に接続される前記第１スイッチ(31)および前記第２スイッチ(32)の一組に対して、並列に接続される第３スイッチ(33)を更に備え、前記地絡情報検出部(35)は、前記第３スイッチを流れる電流を、前記検出値として検出し、前記制御回路(34)は、前記電流の大きさが所定の基準値よりも大きく、かつ、前記電流の向きが前記第２蓄電装置(2)から前記第１蓄電装置(1)へと向かう方向であるときに、前記第１スイッチ(31)および前記第３スイッチ(33)をオフし、前記第２スイッチ(32)をオンする。
　車載電源用のスイッチ装置の第３の態様は、第１の態様にかかる車載電源用のスイッチ装置であって、前記第１蓄電装置(1)と前記第２蓄電装置(2)との間において相互に直列に接続される前記第１スイッチ(31)および前記第２スイッチ(32)の一組に対して、並列に接続される第３スイッチ(33)を更に備え、前記地絡情報検出部(35)は、前記第３スイッチを流れる電流を、前記検出値として検出し、前記制御回路は、前記電流の大きさが所定の基準値よりも大きく、かつ、前記電流の向きが前記第１蓄電装置(1)から前記第２蓄電装置(2)へと向かう方向であるときに、前記第２スイッチ(32)および前記第３スイッチ(33)をオフし、前記第１スイッチ(31)をオンする。
　車載電源用のスイッチ装置の第４の態様は、第２または第３の態様にかかる車載電源用のスイッチ装置であって、前記第１スイッチ(31)および前記第３スイッチ(32)の各々と前記第１蓄電装置(1)との間において、前記第１蓄電装置の端子電圧を検出する電圧検出部(36)を更に備え、前記制御回路(34)は、前記第１スイッチ(31)および前記第３スイッチ(33)をオフし、前記第２スイッチ(32)をオンした状態で前記電圧検出部によって検出される前記端子電圧に基づいて、前記第１蓄電装置の充電率を算出する。
　車載電源用のスイッチ装置の第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかる車載電源用のスイッチ装置であって、前記第１蓄電装置(1)は鉛バッテリであり、前記第１スイッチ(31)はノーマリオン型のスイッチであり、前記第２スイッチ(32)はノーマリオフ型のスイッチである。
　本発明にかかる車載用電源システムの態様は、第１から第５のいずれか一つの態様にかかる車載電源用のスイッチ装置と、前記第１蓄電装置と、前記第２蓄電装置とを備える。
　車載電源用のスイッチ装置の第１の態様および車載用電源システムの態様によれば、制御回路が地絡情報検出部の検出値に基づいて第１スイッチおよび第２スイッチを制御するので、制御回路間の通信を必要とせず、したがって速やかに制御を行うことができる。
　車載電源用のスイッチ装置の第２の態様によれば、第１蓄電装置側に地絡が発生しても、第２蓄電装置が負荷に電力を供給できる。
　車載電源用のスイッチ装置の第３の態様によれば、第２蓄電装置側に地絡が発生しても、第１蓄電装置が負荷に電力を供給できる。
　車載電源用のスイッチ装置の第４の態様によれば、第２スイッチのオンにより、第２蓄電装置が負荷に電力を供給できる。また第１スイッチおよび第３スイッチのオフにより、端子電圧を開放電圧として検出できる。開放電圧と充電率との関係はほぼ正確に設定できるので、負荷への電力供給を維持しつつも、高い精度で第１蓄電装置の充電率を求めることができる。
　車載電源用のスイッチ装置の第５の態様によれば、駐車中において、制御回路が制御信号を出力することなく、鉛バッテリが暗電流を供給できる。鉛バッテリは低価格で大容量化できるので、暗電流の供給に適している。
車載用電源システムの一例を概略的に示す図である。 車載用電源システムにおける動作の一例を示すフローチャートである。 車載用電源システムの一例を概略的に示す図である。 車載用電源システムにおける動作の一例を示すフローチャートである。 車載用電源システムの一例を概略的に示す図である。 車載用電源システムにおける動作の一例を示すフローチャートである。 車載用電源システムの一例を概略的に示す図である。
　第１の実施の形態．
　＜構成＞
　図１は、車載用電源システム１００の構成の一例を概略的に示す図である。車載用電源システム１００は車両に搭載される。この車載用電源システム１００は蓄電装置１，２と車載電源用のスイッチ装置３とを備えている。車載用電源システム１００は負荷４に動作電源を供給する。
　蓄電装置１は例えば鉛バッテリである。蓄電装置２は例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池またはキャパシタである。蓄電装置１，２はスイッチ装置３を介して負荷４に接続される。
　蓄電装置１には、発電機（不図示）が接続されていてもよい。発電機は例えばオルタネータであって、車両のエンジンの回転に伴って発電し、直流電圧を出力する。発電機は蓄電装置１を充電することができる。また蓄電装置２がスイッチ装置３を介して発電機に接続され、発電機がスイッチ装置３を介して蓄電装置２を充電してもよい。
　スイッチ装置３は蓄電装置１，２および負荷４の接続関係を切り替える装置であって、スイッチ３１～３３と単一の制御回路３４と地絡情報検出部３５とを備えている。スイッチ３１は例えばリレーであって、蓄電装置１と負荷４との間に接続されている。スイッチ３２は例えばリレーであって、蓄電装置２と負荷４との間に接続されている。これらのスイッチ３１，３２は蓄電装置１，２の間において、相互に直列に接続される。スイッチ３３は例えば半導体スイッチであって、スイッチ３１，３２の一組に対して並列に接続される。
　以下では、第１系統および第２系統を導入して説明を行う。この第１系統は、蓄電装置１と、蓄電装置１およびスイッチ３１を互いに接続する配線とを含む。第２系統は、蓄電装置２と、蓄電装置２およびスイッチ３２を互いに接続する配線とを含む。なお、これらの配線はいわゆる電線を含んでいてもよい。例えば、これらの電線は適宜に束ねられて、ワイヤハーネスとして車両内を配索される。
　地絡情報検出部３５は、第１系統の地絡および第２系統の地絡の発生の有無を判断するための電気的な検出値を検出する。例えば地絡情報検出部３５は電流検出回路であって、スイッチ３３を流れる電流を、当該検出値として検出する。以下に、当該電流を用いた地絡の検出について説明する。
　例えばスイッチ３３がオンした状態で第１系統に地絡が発生したときには、蓄電装置２からスイッチ３３を介して当該地絡へと、大きな電流（以下、地絡電流とも呼ぶ）が流れる。よって、スイッチ３３に流れる電流の大きさが基準値よりも大きく、かつ、当該電流の向きが蓄電装置２から蓄電装置１へと向かう方向であるときに、第１系統に地絡が発生したと判断することができる。
　また例えばスイッチ３３がオンした状態で第２系統に地絡が発生したときには、蓄電装置１からスイッチ３３を介して当該地絡へと、地絡電流が流れる。よって、スイッチ３３に流れる電流の大きさが基準値よりも大きく、かつ、当該電流の向きが蓄電装置１から蓄電装置２へと向かう方向であるときに、第２系統に地絡が発生したと判断することができる。
　図１の例示では、地絡情報検出部３５は、シャント抵抗３５１を備えている。シャント抵抗３５１はスイッチ３３と直列に接続される。より具体的には、このシャント抵抗３５１とスイッチ３３との一組が、スイッチ３１，３２の一組に並列に接続される。地絡情報検出部３５は、このシャント抵抗３５１の電圧を検出して、制御回路３４へと出力する。シャント抵抗３５１を流れる電流は、オームの法則により、シャント抵抗３５１の電圧と、シャント抵抗３５１の抵抗値とに基づいて求めることができる。
　制御回路３４は、他の制御回路を経由することなく、地絡情報検出部３５およびスイッチ３１～３３に接続されている。制御回路３４は、地絡情報検出部３５の検出値に基づいてスイッチ３１～３３を制御する。
　またここでは、制御回路３４はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つまたは複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御回路３４はこれに限らず、制御回路３４によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェア回路で実現しても構わない。
　制御回路３４は、第１系統の地絡の発生の有無を当該検出値に基づいて判断する。例えば制御回路３４は、スイッチ３３に流れる電流の大きさが基準値よりも大きく、かつ、当該電流の向きが蓄電装置２から蓄電装置１へと向かう方向であるときに、第１系統に地絡が発生したと判断する。制御回路３４は、第１系統に地絡が生じたと判断したときには、スイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２をオンする。スイッチ３１，３３のオフにより、蓄電装置２を第１系統の地絡から遮断することができる。またスイッチ３２のオンにより、蓄電装置２が負荷４へと電力を供給することができる。
　また制御回路３４は第２系統の地絡の発生の有無を当該検出値に基づいて判断する。例えば制御回路３４は、スイッチ３３に流れる電流の大きさが基準値よりも大きく、かつ、当該電流の向きが蓄電装置１から蓄電装置２へと向かう方向であるときに、制御回路３４は第２系統に地絡が発生したと判断する。制御回路３４は、第２系統に地絡が生じたと判断したときには、スイッチ３２，３３をオフし、スイッチ３１をオンする。スイッチ３２，３３のオフにより、蓄電装置１を第２系統の地絡から遮断することができる。またスイッチ３１のオンにより、蓄電装置１が負荷４へと電力を供給することができる。
　図２は、制御回路３４の上記動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、スイッチ３３がオンした状態で実行される。まずステップＳ１にて、地絡情報検出部３５は、スイッチ３３を流れる電流を検出し、その検出値を制御回路３４へと出力する。次にステップＳ２にて、制御回路３４は、当該電流の大きさが基準値よりも大きいか否かを判断する。この基準値は例えば予め設定されて制御回路３４内の記憶媒体に記憶されている。電流が基準値よりも小さいと判断したときには、再びステップＳ１を実行する。
　当該電流の大きさが基準値よりも大きいと判断したときには、ステップＳ３にて、制御回路３４は、当該電流の向きが蓄電装置２から蓄電装置１へと向かう方向であるか否かを判断する。つまり、制御回路３４は、第１系統に地絡が発生しているのか、第２系統に地絡が発生しているのかを判断する。かかる判断は当該電流の正負によって判断することが可能である。肯定的な判断がなされたときには、ステップＳ４にて、制御回路３４は、スイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２をオンする。一方、ステップＳ３にて否定的な判断がなされたときには、ステップＳ５にて、制御回路３４は、スイッチ３２，３３をオフし、スイッチ３１をオンする。
　以上のように、本車載用電源システム１００によれば、制御回路３４に、地絡情報検出部３５による検出値が入力され、この検出値に基づいて、スイッチ３１～３３を直接に制御する。つまり、この制御において、制御回路３４と他の制御回路との通信は不要である。
　比較のために、スイッチ３１～３３が適宜に異なる制御回路によって制御される構成を考察する。例えばスイッチ３１，３２が第１制御回路によって制御され、スイッチ３３が第２制御回路によって制御され、第１制御回路および第２制御回路が所定の通信規格（例えばＣＡＮ(Controller Area Network)）に則って互いに通信する構成を仮定する。地絡情報検出部３５の検出値は例えば第２制御回路に入力される。例えば第２制御回路が当該検出値に基づいて地絡を判断し、その判断結果に基づいてスイッチ３３を制御するとともに、その判断結果を当該通信規格にしたがって第１制御回路へと送信する。第１制御回路は当該判断結果を当該通信規格にしたがって受信し、その判断結果に応じてスイッチ３１，３２を制御する。
　この構成によれば、地絡情報検出部３５の検出時点から、その検出値に基づいたスイッチ３１，３２の制御が反映されるまでの期間は、第１制御回路と第２制御回路の間の通信速度に依存する。当該期間は当該通信速度が遅いほど長い。例えばＣＡＮにおける通信速度は５００ｋ［ｂｐｓ］であり、当該期間は数百［ｍｓ］程度である。
　一方で、本車載用電源システムにおいては、単一の制御回路３４が、地絡情報検出部３５による検出値を受け取り、その検出値に基づいてスイッチ３１～３３を制御する。よって、他の制御回路との通信速度による制限を受けず、速やかにスイッチ３１～３３を制御することができる。例えば地絡情報検出部３５による検出時点から数十［ｍｓ］以内にスイッチ３１～３３を制御することができる。よって、地絡の発生時点から速やかにスイッチ３１～３３を制御できる。ひいては、地絡の発生時点から速やかに負荷４へと電力を供給することができる。
　なお地絡情報検出部３５は必ずしも図１の態様に限らない。例えば地絡情報検出部３５は、蓄電装置１を流れる電流を検出する電流検出回路と、蓄電装置２を流れる電流を検出する電流検出回路とを有していてもよい。第１系統に地絡が生じれば、蓄電装置１を流れる電流が増大し、第２系統に地絡が生じれば、蓄電装置２を流れる電流が増大するので、これらの電流に基づいて、地絡の発生を判断できる。ただしこの場合であっても、地絡情報検出部３５はこの検出値を他の制御回路を経由せずに、制御回路３４へと出力する。これによっても、制御回路３４は地絡の発生時点から速やかにスイッチ３１～３３を制御できる。
　他方、図１に例示するように、地絡情報検出部３５を第１系統と第２系統との間に設け、地絡情報検出部３５を介して第１系統と第２系統との間に流れる電流を検出することにより、地絡検出のために必要な電流検出回路は一つで足りる。しかも、地絡情報検出部３５と直列にスイッチ３３を設けたので、第１系統と第２系統とのいずれに地絡が発生しても、スイッチ３３をオフすることによって地絡が発生していない方を地絡から遮断することができる。
　＜構成＞
　図１の例示では、地絡情報検出部３５およびスイッチ３３は、モジュール３１０に設けられている。例えばモジュール３１０は基板を有しており、シャント抵抗３５１およびスイッチ３３が当該基板に実装される。またモジュール３１０はコネクタ３１１を有しており、このコネクタ３１１も基板に実装される。モジュール３１０において、例えばバスバーなどの金属板または配線パターンによって、シャント抵抗３５１、スイッチ３３およびコネクタ３１１が互いに接続される。具体的には、コネクタ３１１はシャント抵抗３５１の両端とスイッチ３３の制御端とに接続される。
　また図１の例示では、制御回路３４はコネクタ３２１を有している。このコネクタ３２１は所定の配線（例えば電線）を介してコネクタ３１１に接続されている。配線を介したコネクタ３１１，３２１の相互接続によって、地絡情報検出部３５の出力（検出値）が制御回路３４に入力され、制御回路３４からの制御信号がスイッチ３３の制御端に入力される。
　また図１の例示では、制御回路３４はコネクタ３２２も有しており、このコネクタ３２２が所定の配線（例えば電線）を介してスイッチ３１，３２に接続されるとともに、負荷４とも接続されている。例えば負荷４はＥＣＵ(Electrical Control Unit)であって、車両の制御対象（例えばブレーキ用の電動機）を制御する。あるいは、負荷４は例えばＢＣＭ(Body Control Module)であって、車両の全体を統括的に管理する。制御回路３４は負荷４と所定の通信規格（例えばＣＡＮ）にしたがって通信を行ってもよい。
　＜地絡の非検出時＞
　制御回路３４は、地絡を検出していないときには、例えばスイッチ３１，３３をオンし、スイッチ３２をオフしてもよい。これにより、蓄電装置１から負荷４へと電力を供給できる。スイッチ３３のオンは、地絡情報検出部３５による検出を機能させる為である。
　また蓄電装置１に接続される発電機（不図示）は、スイッチ３３を介して蓄電装置２に接続される。よってスイッチ３３がオンしている場合には、発電機はスイッチ３３を介して蓄電装置２を充電できる。
　＜スイッチ３１，３２の制御＞
　制御回路３４はスイッチ３１，３２の両方がオフすることがないように、スイッチ３１，３２を制御する。これにより、負荷４への電力供給を適切に維持することができる。
　＜スイッチ３１～３３の型＞
　スイッチ３１，３２，３３はそれぞれノーマリオン（ノーマリクローズ）型、ノーマリオフ（ノーマリオープン）型およびノーマリオン（ノーマリクローズ）型のスイッチであってもよい。これによれば、制御回路３４がスイッチ３１～３３へと制御信号を出力しない状態で、スイッチ３１，３２，３３はそれぞれオン、オフ、オンする。
　ところで、車両の駐車中においては、エンジンが回転しないので、発電機は蓄電装置１，２を充電しない。よって駐車中には、消費電力を低減することが望ましく、制御回路３４はスイッチ３１～３３へと制御信号を出力しないことが望ましい。そして駐車中に上記スイッチパターンを採用することは、蓄電装置１が鉛バッテリである場合に特に有効である。なぜなら、駐車中には、充電が行われないので、負荷４へと電力（暗電流）を供給する蓄電装置１の容量は大きいことが望ましく、鉛バッテリは低価格で大容量化できるからである。
　第２の実施の形態．
　図３は、第２の実施の形態にかかる車載用電源システム１００Ａの構成の一例を概略的に示す図である。車載用電源システム１００Ａはスイッチ装置３の構成という点で車載用電源システム１００と相違する。スイッチ装置３は、図１と比較して、電圧検出部３６，３７を更に備えている。電圧検出部３６は、スイッチ３１，３３の各々と蓄電装置１との間において、蓄電装置１の端子電圧を検出し、その検出値を制御回路３４へと出力する。電圧検出部３７は、スイッチ３２，３３の各々と蓄電装置２との間において、蓄電装置２の端子電圧を検出し、その検出値を制御回路３４へと出力する。
　スイッチ３１，３３をオフした状態で電圧検出部３６によって検出される蓄電装置１の端子電圧は、蓄電装置１の開放電圧とみなすことができる。蓄電装置の開放電圧と充電率との関係は、ほぼ正確に予め求めることができるので、この開放電圧に基づいて蓄電装置１の充電率を求めることが望ましい。
　図４は、制御回路３４の動作の一例を示すフローチャートである。制御回路３４は蓄電装置１の充電率を求めるべく、まずステップＳ１１にて、スイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２をオンする。スイッチ３１，３３のオフにより、電圧検出部３６による検出値は蓄電装置１の開放電圧を示す。またスイッチ３２をオンしているので、蓄電装置１の開放電圧の検出時であっても、蓄電装置２が負荷４への電力供給を維持できる。
　次にステップＳ１２にて、電圧検出部３６は蓄電装置１の端子電圧を検出し、この検出値を制御回路３４へと出力する。次にステップＳ１３にて、制御回路３４は、この検出値に基づいて充電率を求める。例えば蓄電装置１の開放電圧と充電率との関係が予め設定されて、記憶媒体に記憶されている。制御回路３４は記憶媒体から当該関係を読み出して、検出値と当該関係とに基づいて充電率を求める。これにより、蓄電装置１の充電率を高い精度で求めることができる。
　蓄電装置２についても同様である。即ち、制御回路３４は蓄電装置２の充電率を求めるべく、スイッチ３２，３３をオフし、スイッチ３１をオンする。スイッチ３２，３３のオフにより、電圧検出部３７による検出値は蓄電装置２の開放電圧を示す。またスイッチ３１をオンしているので、蓄電装置２の開放電圧の検出時であっても、蓄電装置１が負荷４へと電力を供給できる。そして、制御回路３４は電圧検出部３７の検出値に基づいて充電率を求める。これにより、高い精度で蓄電装置２の充電率を求めることができる。
　以上のように、本車載用電源システム１００Ａによれば、負荷４への電力供給を維持しつつも、蓄電装置１，２の開放電圧を検出し、その開放電圧に基づいて高い精度で充電率を求めることができる。
　第３の実施の形態．
　図５は、車載用電源システム１００Ｂの構成の一例を概略的に示す図である。この車載用電源システム１００Ｂはスイッチ３８の有無という点で車載用電源システム１００Ａと相違する。車載用電源システム１００Ｂにおいては、スイッチ３８が設けられている。このスイッチ３８は例えばリレーであって、スイッチ３２，３３を互いに接続する接続点と、蓄電装置２との間に接続されている。スイッチ３８は制御回路３４によって制御される。
　このスイッチ３８は蓄電装置２の保護用のスイッチである。制御回路３４はスイッチ３８をオフすることで、蓄電装置２をスイッチ装置３から切り離すことができる。
　図５の例示では、蓄電装置２およびスイッチ３８はモジュール３２０に設けられている。スイッチ３８はコネクタ３３１を有しており、このコネクタ３３１はバスバーなどの金属板または配線パターンによってスイッチ３８の制御端に接続されている。またコネクタ３３１は所定の配線（例えば電線）を介してコネクタ３２１に接続される。これにより、制御回路３４がスイッチ３８の制御端に接続される。
　＜地絡発生時の制御＞
　図６は、制御回路３４の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、スイッチ３３，３８がオンした状態で実行される。図２と比較して、制御回路３４はステップＳ４，Ｓ５の替わりにステップＳ４’，Ｓ５’を実行する。ステップＳ４’においては、制御回路３４はスイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２，３８をオンする。つまり、制御回路３４は、第１系統に地絡が生じたと判断したときには、スイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２，３８をオンする。スイッチ３１，３３のオフにより、蓄電装置２を第１系統の地絡から遮断でき、スイッチ３２，３８のオンにより、蓄電装置２が負荷４へと電力を供給できる。
　またステップＳ５’においては、制御回路３４は、スイッチ３２，３３，３８をオフし、スイッチ３１をオンする。つまり、制御回路３４は、第２系統に地絡が生じたと判断したときには、スイッチ３２，３３，３８をオフし、スイッチ３１をオンする。スイッチ３２，３３のオフにより、蓄電装置１を第２系統の地絡から遮断することができ、スイッチ３１のオンにより、蓄電装置１が負荷４へと電力を供給できる。
　またスイッチ３８のオフにより、地絡がスイッチ３８に対して蓄電装置２とは反対側に生じている場合には、蓄電装置２を地絡から遮断できる。この場合には、蓄電装置２からの地絡電流も停止できる。
　＜充電率の算出＞
　制御回路３４は、例えば蓄電装置１の充電率を求めるときには、スイッチ３１，３３をオフし、スイッチ３２，３８をオンする。これにより、蓄電装置２から負荷４への電力供給を維持しつつ、電圧検出部３６によって蓄電装置１の開放電圧を検出できる。また蓄電装置２の充電率を求めるときには、スイッチ３２，３３をオフしつつ、スイッチ３１，３８をオンする。これにより、蓄電装置１から負荷４への電力供給を維持しつつ、電圧検出部３７によって蓄電装置２の開放電圧を検出できる。
　第４の実施の形態．
　図７は、車載用電源システム１００Ｃの構成の一例を概略的に示す図である。車載用電源システム１００Ｃは電流検出回路３９１，３９２の有無という点で車載用電源システム１００Ｂと相違する。車載用電源システム１００Ｃにおいては、電流検出回路３９１，３９２が設けられている。電流検出回路３９１はスイッチ３１を流れる電流を検出し、その検出値を制御回路３４へと出力する。例えば電流検出回路３９１はシャント抵抗３９１１を有しており、このシャント抵抗３９１１がスイッチ３１と直列に接続される。例えばシャント抵抗３９１１はスイッチ３１と負荷４との間に接続される。電流検出回路３９１はシャント抵抗３９１１の両端電圧を制御回路３４へと出力する。
　電流検出回路３９２はスイッチ３２を流れる電流を検出し、その検出値を制御回路３４へと出力する。例えば電流検出回路３９２はシャント抵抗３９２１を有しており、このシャント抵抗３９２１がスイッチ３２と直列に接続される。例えばシャント抵抗３９２１はスイッチ３２と負荷４との間に接続される。電流検出回路３９２はシャント抵抗３９２１の両端電圧を制御回路３４へと出力する。
　制御回路３４は、電流検出回路３９１，３９２の検出値に基づいて、第１系統の開放異常および第２系統の開放異常を判断することができる。例えば第１系統において、蓄電装置１とスイッチ３１とを互いに接続する配線に開放異常が生じると、スイッチ３１をオンしても、蓄電装置１から負荷４へと電力が供給されない。つまり、スイッチ３１を流れる電流がゼロになる。そこで、制御回路３４は、電流検出回路３９１の検出値が所定の開放基準値よりも小さいときには、スイッチ３２，３８をオンする。開放基準値は例えば予め設定されて、記憶媒体に記憶されてもよい。これにより、蓄電装置２が負荷４へと電力を供給できる。なおこの場合、スイッチ３１，３３はオフしてもよい。
　なお第１系統に地絡が生じた場合には、電流検出回路３９１の検出値が零になり得るものの、当該地絡は地絡情報検出部３５の検出値に基づいて検出される。よって、制御回路３４は当該検出値に基づいてスイッチ３１，３３をオフすればよい。
　また例えば第２系統において、蓄電装置２とスイッチ３２とを互いに接続する配線に開放異常が生じると、スイッチ３２をオンしても、蓄電装置２から負荷４へと電力が供給されない。つまり、スイッチ３２を流れる電流がゼロになる。そこで、制御回路３４は、電流検出回路３９２の検出値が所定の開放基準値よりも小さいときには、スイッチ３１をオンする。これにより、蓄電装置１が負荷４へと電力を供給できる。なおこの場合、スイッチ３２，３３，３８はオフしてもよい。
　＜地絡＞
　電流検出回路３９１，３９２を用いた地絡検出も考えられる。例えば、スイッチ３１がオンし、スイッチ３２がオフした状態で、蓄電装置１とスイッチ３１とを接続する配線に地絡が生じたときには、スイッチ３１を流れる電流は低減し得る。しかしながら、このスイッチ３１を流れる電流は、蓄電装置１の充電率の低下に伴って低減するので、地絡の発生時点から、当該電流が所定値を下回るまでに、ある程度の期間を要する。
　一方で、当該地絡が生じると、蓄電装置２がスイッチ３３を経由して地絡電流が流れる。この地絡電流は地絡の発生とほぼ同時に流れるので、スイッチ３３を流れる電流は速やかに基準値を超える。したがって、速やかな地絡の検出という観点では、地絡情報検出部３５による検出値を用いて地絡の発生を判断することが好ましい。
　上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
　以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１，２　蓄電装置（第１蓄電装置、第２蓄電装置）
　３　スイッチ装置
　４　負荷
　３１～３３　スイッチ（第１スイッチ～第３スイッチ）
　３４　制御回路
　３５　地絡情報検出部
　３６，３７　電圧検出部
　１００　車載用電源システム

Claims (6)

  1. 　車載電源用のスイッチ装置であって、
    　第１蓄電装置と負荷との間に接続される第１スイッチと、
    　第２蓄電装置と前記負荷との間に接続される第２スイッチと、
    　前記第１蓄電装置側の第１地絡および前記第２蓄電装置側の第２地絡の発生の有無を判断するための電気的な検出値を検出する地絡情報検出部と、
    　前記地絡情報検出部と、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの各々の制御端とに接続される制御回路と
    を備え、
    　前記制御回路は、前記地絡情報検出部の検出値に基づいて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御する、車載電源用のスイッチ装置。
  2. 　請求項１に記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    　前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間において相互に直列に接続される前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一組に対して、並列に接続される第３スイッチを更に備え、
    　前記地絡情報検出部は、前記第３スイッチを流れる電流を、前記検出値として検出し、
    　前記制御回路は、前記電流の大きさが所定の基準値よりも大きく、かつ、前記電流の向きが前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置へと向かう方向であるときに、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンする、車載電源用のスイッチ装置。
  3. 　請求項１に記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    　前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置との間において相互に直列に接続される前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一組に対して、並列に接続される第３スイッチを更に備え、
    　前記地絡情報検出部は、前記第３スイッチを流れる電流を、前記検出値として検出し、
    　前記制御回路は、前記電流の大きさが所定の基準値よりも大きく、かつ、前記電流の向きが前記第１蓄電装置から前記第２蓄電装置へと向かう方向であるときに、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオフし、前記第１スイッチをオンする、車載電源用のスイッチ装置。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    　前記第１スイッチおよび前記第３スイッチの各々と前記第１蓄電装置との間において、前記第１蓄電装置の端子電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
    　前記制御回路は、
    　前記第１スイッチおよび前記第３スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンした状態で前記電圧検出部によって検出される前記端子電圧に基づいて、前記第１蓄電装置の充電率を算出する、車載電源用のスイッチ装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    　前記第１蓄電装置は鉛バッテリであり、
    　前記第１スイッチはノーマリオン型のスイッチであり、前記第２スイッチはノーマリオフ型のスイッチである、車載電源用のスイッチ装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車載電源用のスイッチ装置と、
    　前記第１蓄電装置と、
    　前記第２蓄電装置と
    を備える、車載用電源システム。
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