WO2018110109A1 - 電池パック、および、それを含む電源システム - Google Patents

電池パック、および、それを含む電源システム Download PDF

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WO2018110109A1
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connection circuit
storage battery
rotating electrical
electrical machine
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PCT/JP2017/038658
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祐樹 前田
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株式会社デンソー
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a battery pack that is electrically connected to a rotating electrical machine, and a power supply system including the battery pack.
  • Patent Document 1 a vehicle power supply device in which a first power supply and an MGU are electrically connected via a battery pack is known.
  • the battery pack has a first power switch SW and a first bypass relay.
  • the first power switch SW and the first bypass relay are connected in parallel.
  • a third fuse is connected in series to the first power switch SW.
  • a second fuse is connected in series to the first bypass relay. Therefore, the first power supply and the MGU are electrically connected via at least one of the first power supply switching SW and the third fuse, and the first bypass relay and the second fuse.
  • This disclosure is intended to provide a battery pack in which the occurrence of damage in the second connection circuit is suppressed and the increase in cost is suppressed, and a power supply system including the battery pack.
  • the battery pack is a battery pack that electrically connects the storage battery and the rotating electrical machine, the first connection circuit that connects the storage battery and the rotating electrical machine, and the storage battery and the rotating electrical machine.
  • a second connection circuit having a lower current resistance than the first connection circuit, a control unit for controlling the first connection circuit and the second connection circuit, and a sensor unit for detecting an abnormal state of the first connection circuit; Have.
  • the control unit has a first threshold value and a second threshold value larger than the first threshold value as threshold values for determining an abnormality of the first connection circuit, and the sensor value indicated by the sensor unit has the first threshold value. If it exceeds, the required output of the rotating electrical machine is limited, and if the sensor value exceeds the second threshold value, the second connection circuit is closed while the first connection circuit is opened and the second connection circuit is closed.
  • the storage battery and the rotating electrical machine are electrically connected via
  • the power supply system includes a storage battery, a rotating electrical machine, and a battery pack.
  • the battery pack includes a first connection circuit that connects the storage battery and the rotating electrical machine, a second connection circuit that connects the storage battery and the rotating electrical machine and has a lower current resistance than the first connection circuit, a first connection circuit, and a first connection circuit.
  • a control unit that controls each of the two connection circuits; and a sensor unit that detects an abnormal state of the first connection circuit.
  • the control unit has a first threshold value and a second threshold value larger than the first threshold value as threshold values for determining an abnormality of the first connection circuit, and the sensor value indicated by the sensor unit has the first threshold value. If it exceeds, the required output of the rotating electrical machine is limited, and if the sensor value exceeds the second threshold value, the second connection circuit is closed while the first connection circuit is opened and the second connection circuit is closed.
  • the storage battery and the rotating electrical machine are electrically connected via
  • the required output of the rotating electrical machine is limited. Therefore, the current flowing through the second connection circuit when the sensor value exceeds the second threshold can be reduced. For this reason, even if a second connection circuit having a lower current resistance than that of the first connection circuit is employed, damage to the second connection circuit is suppressed. Moreover, since a thing with low electric current resistance can be employ
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows schematic structure of a power supply system and a battery pack. It is a schematic diagram which shows the electric power feeding from the lithium storage battery to the rotary electric machine of a power running state. It is a schematic diagram which shows the state in which the request output of the rotary electric machine fell in the electric power feeding state shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the state which performed the fail safe process in the state which is electrically feeding to a rotary electric machine. It is a schematic diagram which shows the electric power feeding from the lead storage battery to the rotary electric machine of a power running state.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows schematic structure of a power supply system and a battery pack. It is a schematic diagram which shows the electric power feeding from the lithium storage battery to the rotary electric machine of a power running state. It is a schematic diagram which shows the state in which the request output of the rotary electric machine fell in the electric power feeding state shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the state which performed the fail safe process
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state in which the required output of the rotating electrical machine has decreased in the power supply state illustrated in FIG. It is a schematic diagram which shows the electric power supplied from the rotary electric machine of an electric power generation state. It is a schematic diagram which shows the state in which the request output of the rotary electric machine fell in the electric power feeding state shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the state which performed the fail safe process in the state which the rotary electric machine is generating electric power. It is a schematic diagram which shows the electric power feeding state of the power supply system at the time of idle stop. It is a schematic diagram which shows the electric power feeding to the rotary electric machine at the time of the engine restart by a rotary electric machine.
  • the power supply system 200 is mounted on a vehicle.
  • the power supply system 200 includes a battery pack 100, a lead storage battery 110, a rotating electrical machine 120, an engine 130, an electric load 140, and a host ECU 150.
  • a vehicle equipped with power supply system 200 has an idle stop function of stopping engine 130 when a predetermined stop condition is satisfied and restarting engine 130 when a predetermined start condition is satisfied.
  • the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the battery pack 100.
  • the lead storage battery 110 and the electric load 140 are electrically connected via the battery pack 100.
  • the host ECU 150 is electrically connected to each of the lead storage battery 110 and the battery pack 100 via wiring (not shown). With the above electrical connection configuration, each of the rotating electrical machine 120, the electrical load 140, and the host ECU 150 can be fed from at least one of the lead storage battery 110 and the battery pack 100.
  • the lead storage battery 110 is electrically connected to the battery pack 100 via the first fuse 111.
  • the electric load 140 is electrically connected to the battery pack 100 via the second fuse 112.
  • the lead storage battery 110 generates an electromotive voltage by a chemical reaction.
  • the lead storage battery 110 is connected to the battery pack 100 via a wire harness.
  • the lead storage battery 110 corresponds to a storage battery.
  • Rotating electric machine 120 is connected to an inverter (not shown).
  • This inverter is connected to the battery pack 100 via a wire harness.
  • the inverter converts the DC voltage supplied from the battery pack 100 into an AC voltage.
  • This AC voltage is supplied to the rotating electrical machine 120. Thereby, the rotating electrical machine 120 is powered.
  • the rotating electrical machine 120 is connected to the engine 130.
  • the rotating electrical machine 120 and the engine 130 can transmit rotational energy to each other via a belt or the like.
  • the rotational energy generated by the power running of the rotating electrical machine 120 is transmitted to the engine 130. Thereby, rotation of engine 130 is promoted.
  • vehicle travel is assisted.
  • a vehicle equipped with the power supply system 200 has an idle stop function.
  • the rotating electrical machine 120 not only assists the vehicle travel, but also functions to rotate the crankshaft when the engine 130 is restarted.
  • Rotating electric machine 120 also has a function of generating electric power by at least one of rotational energy of engine 130 and rotational energy of vehicle wheels.
  • the rotating electrical machine 120 generates an AC voltage by power generation. This AC voltage is converted into a DC voltage by an inverter. This DC voltage is supplied to the battery pack 100 and the lead storage battery 110.
  • Engine 130 generates vehicle propulsion by driving fuel to burn.
  • a starter is mounted on the vehicle. This starter is electrically connected to the lead storage battery 110.
  • the crankshaft is rotated by the starter.
  • the rotating electric machine 120 rotates the crankshaft.
  • the electric load 140 is required to have a constant power supply.
  • the electric load 140 is a navigation system, audio, EPS, ABS, or the like.
  • the electrical load 140 has a property of switching from the on state to the off state when the supply voltage falls below the threshold voltage.
  • the host ECU 150 transmits / receives signals to / from various ECUs such as other battery ECUs mounted on the vehicle via the bus wiring 151 and the BMU 50 of the battery pack 100 described later, and controls the vehicle in a coordinated manner.
  • the host ECU 150 receives the accelerator pedal depression amount and throttle valve opening detected by a sensor (not shown), and the output voltage and current of the lead storage battery 110 indicating the state of charge of the lead storage battery 110. .
  • information on the battery pack 100 is also input to the host ECU 150.
  • the host ECU 150 outputs a command signal to the BMU 50 based on such information. Based on this command signal, the BMU 50 controls a switch 20 and a bypass relay 30 of the battery pack 100 described later.
  • the host ECU 150 corresponds to a host controller.
  • the battery pack 100 has external terminals 100a, 100b, and 100c.
  • the external terminals 100a, 100b, and 100c are mechanically and electrically connected to at least one of the ends of the corresponding wire harness by screwing and welding.
  • a wire harness coupled to the lead storage battery 110 is mechanically and electrically connected to the first external terminal 100a.
  • a wire harness coupled to the rotating electrical machine 120 is mechanically and electrically connected to the second external terminal 100b.
  • a wire harness connected to the electrical load 140 is mechanically and electrically connected to the third external terminal 100c.
  • the battery pack 100 is mechanically and electrically connected to the lead storage battery 110, the rotating electrical machine 120, and the electric load 140 via the wire harness.
  • the battery pack 100 has a plurality of bus bars.
  • One end of the bus bar is connected to the external terminals 100a, 100b, and 100c.
  • one end of the bus bar constitutes at least a part of the external terminals 100a, 100b, 100c.
  • the other end of the bus bar is connected to a substrate included in the battery pack 100. An electric circuit is formed on this substrate.
  • the battery pack 100 includes a lithium storage battery 10, a switch 20, a bypass relay 30, a sensor unit 40, and a BMU 50.
  • the switch 20, the bypass relay 30, and the BMU 50 constitute a part of the above electric circuit.
  • the lithium storage battery 10 and the sensor unit 40 are electrically connected to this electric circuit. At least a part of the sensor unit 40 may constitute a part of the electric circuit.
  • the battery pack 100 has a housing (not shown). This housing is produced by aluminum die casting. A lithium storage battery 10, a switch 20, a bypass relay 30, a sensor unit 40, and a BMU 50 are housed in the housing together with the substrate and the bus bar. The housing functions to dissipate heat generated in the lithium storage battery 10 and the substrate 20. The housing is provided below the seat of the vehicle.
  • the switch 20 need only be electrically connected to the substrate and may not be directly mounted.
  • the switch 20 is mounted on a housing. Thereby, the switch 20 and the housing are thermally connected. The heat generated in the switch 20 actively flows to the housing instead of the substrate. Thereby, heat dissipation of the switch 20 is promoted.
  • the lithium storage battery 10 generates an electromotive voltage by a chemical reaction.
  • the lithium storage battery 10 has a plurality of battery cells connected in series.
  • substrate are located in a line with the horizontal direction.
  • the lithium storage battery 10 and the substrate are arranged in the vertical direction.
  • the horizontal direction and the vertical direction are directions for explaining the arrangement of the lithium storage battery 10 and the substrate when the vehicle on which the power supply system 200 is mounted is located on a horizontal plane.
  • the horizontal direction and the vertical direction are orthogonal to each other, and the vertical direction is along the vertical direction.
  • the lithium storage battery 10 corresponds to a power source.
  • the switch 20 is a semiconductor switch. Specifically, the switch 20 is a MOSFET. The switch 20 is closed when a control signal is input to the gate electrode. Conversely, the switch 20 is opened when no control signal is input.
  • the MOSFET according to the present embodiment is an N-channel type MOSFET. Therefore, the control signal is a Hi level signal. When the control signal is input, the gate voltage becomes Hi level, and the MOSFET is closed. When the control signal is not input, the gate voltage becomes Lo level, and the MOSFET is opened. Note that the gate voltage is a potential difference between the gate electrode and the source electrode.
  • the switch 20 includes a first switch 21, a second switch 22, a third switch 23, and a fourth switch 24. These have at least one open / close section in which two MOSFETs are connected in series. The source electrodes of the two MOSFETs are connected to each other. The gate electrodes of the two MOSFETs are electrically independent. The MOSFET has a parasitic diode. The anode electrodes of the parasitic diodes of the two MOSFETs are connected to each other.
  • the first switch 21 has three opening / closing sections. These three opening / closing sections are connected in parallel. The source electrodes of the three open / close parts are electrically connected to each other.
  • the first switch 21 is provided on the first power supply line 11 that connects the first external terminal 100a and the second external terminal 100b.
  • the electrical connection between the first external terminal 100a and the second external terminal 100b is controlled by controlling the opening and closing of the first switch 21.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the first switch 21.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the first connection circuit including the first switch 21 and the first power supply line 11.
  • the second switch 22 has four open / close sections. These four open / close sections are connected in parallel. The source electrodes of the four open / close sections are electrically connected to each other.
  • the second switch 22 is provided on the second power supply line 12 that connects the first power supply line 11 and the lithium storage battery 10. One end of the second power supply line 12 is connected between the first switch 21 and the second external terminal 100b in the first power supply line 11. Thereby, the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the second external terminal 100b is controlled by controlling the opening and closing of the second switch 22. In other words, the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the second switch 22. In other words, the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the second connection circuit including the second switch 22 and the second feeder 12.
  • the second switch 22 corresponds to a fifth switch.
  • the third switch 23 has one opening / closing part.
  • the third switch 23 is provided on the third feeder 13 that connects the first feeder 11 and the third external terminal 100c.
  • One end of the third feed line 13 is connected between the first external terminal 100 a and the first switch 21 in the first feed line 11.
  • the electrical connection between the first external terminal 100a and the third external terminal 100c is controlled by controlling the opening and closing of the third switch 23.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the electric load 140 is controlled by controlling the opening and closing of the third switch 23.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the electrical load 140 is controlled by controlling the opening and closing of the third connection circuit including the third switch 23 and the third feeder 13.
  • the fourth switch 24 has one opening / closing part.
  • the fourth switch 24 is provided on the fourth feed line 14 that connects the third feed line 13 and the second feed line 12.
  • One end of the fourth feeder 14 is connected between the third switch 23 and the third external terminal 100c in the third feeder 13.
  • the other end of the fourth power supply line 14 is connected between the second switch 22 and the lithium storage battery 10 in the second power supply line 12.
  • the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the third external terminal 100c is controlled by controlling the opening and closing of the fourth switch 24.
  • the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the electric load 140 is controlled by controlling the opening / closing of the fourth switch 24.
  • the electrical connection between the lithium storage battery 10 and the electrical load 140 is controlled by controlling the opening and closing of the fourth connection circuit including the fourth switch 24 and the fourth feeder 14.
  • the fourth switch 24 corresponds to a sixth switch.
  • the bypass relay 30 is a mechanical relay. Specifically, the bypass relay 30 is a normally closed electromagnetic relay. Therefore, the bypass relay 30 is closed when an excitation current is input as a control signal. Conversely, the bypass relay 30 is opened when no excitation current is input.
  • the bypass relay 30 has a first bypass relay 31 and a second bypass relay 32.
  • the first bypass relay 31 is provided in the first bypass line 15 connected in parallel with the first power supply line 11.
  • One end of the first bypass line 15 is connected between the first external terminal 100 a and the first switch 21 in the first power supply line 11.
  • the other end of the first bypass line 15 is connected between the first switch 21 and the second external terminal 100 b in the first power supply line 11.
  • the first bypass relay 31 and the first switch 21 are connected in parallel. Therefore, even if the first switch 21 is in the open state, the electrical connection between the first external terminal 100a and the second external terminal 100b is controlled by controlling the opening and closing of the first bypass relay 31. In other words, the electrical connection between the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the first bypass relay 31.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 is controlled by controlling the opening and closing of the first bypass circuit including the first bypass relay 31 and the first bypass line 15.
  • the first bypass line 15 is provided with a bypass fuse 33.
  • the bypass fuse 33 and the first bypass relay 31 are connected in series. This bypass fuse 33 is also included in the first bypass circuit.
  • the first bypass relay 31 corresponds to a second switch.
  • the first bypass circuit corresponds to a second connection circuit.
  • the second bypass relay 32 is provided in the second bypass line 16 connected in parallel to the third feeder 13.
  • One end of the second bypass line 16 is connected between the connection end of the third power supply line 13 with the first power supply line 11 and the third switch 23.
  • the other end of the second bypass line 16 is connected between the third switch 23 and the third external terminal 100c in the third feed line.
  • the second bypass relay 32 and the third switch 23 are connected in parallel. Therefore, even if the third switch 23 is in the open state, the electrical connection between the first external terminal 100a and the third external terminal 100c is controlled by controlling the opening and closing of the second bypass relay 32. In other words, the electrical connection between the lead storage battery 110 and the electric load 140 is controlled by controlling the opening and closing of the second bypass relay 32.
  • the electrical connection between the lead storage battery 110 and the electrical load 140 is controlled by controlling the opening and closing of the second bypass circuit including the second bypass relay 32 and the second bypass line 16.
  • the second bypass relay 32 corresponds to a fourth switch.
  • the second bypass circuit corresponds to a fourth connection circuit.
  • the first switch 21 has three opening / closing sections
  • the second switch 22 has four opening / closing sections.
  • Each of the third switch 23 and the fourth switch 24 has one open / close section.
  • the difference in the number of the open / close portions is due to the difference in the amount of current flowing through the connection circuit including each switch. That is, the difference in the number of open / close sections depends on the current resistance required for the connection circuit including each switch (performance to withstand flowing current).
  • the first power supply line 12 provided with the second switch 22 has a current resistance higher than that of the first power supply line 11 provided with the first switch 21.
  • the third feed line 13 and the fourth feed line 14 provided with the third switch 23 and the fourth switch 24 have a current resistance lower than that of the first feed line 11. Therefore, the second connection circuit has a current resistance higher than that of the first connection circuit.
  • the third connection circuit and the fourth connection circuit have a current resistance lower than that of the first connection circuit.
  • the first bypass line 15 provided with the first bypass relay 31 and the bypass fuse 33 has lower current resistance than the first power supply line 12 provided with the first switch 21.
  • the first bypass relay 31 and the bypass fuse 33 are lower in current resistance than the first switch 21. Therefore, the first bypass circuit has a lower current resistance than the first connection circuit.
  • the first bypass line 15 provided with the second bypass relay 32 is lower in current resistance than the first feeder 12.
  • the second bypass relay 32 has a lower current resistance than the first switch 21. Therefore, the second bypass circuit has a lower current resistance than the first connection circuit.
  • the sensor unit 40 detects the state of the lithium storage battery 10 and the switch 20.
  • the sensor unit 40 includes a temperature sensor, a current sensor, and a voltage sensor.
  • the sensor unit 40 detects the temperature, current, and voltage of the lithium storage battery 10.
  • the sensor unit 40 outputs it to the BMU 50 as a state signal of the lithium storage battery 10.
  • the sensor unit 40 detects the temperature, current, and voltage of the switch 20.
  • the sensor unit 40 outputs it to the BMU 50 as a status signal of the switch 20. What detects the physical quantity of the 1st switch 21 (1st connection circuit) among the sensor parts 40 is equivalent to a sensor part.
  • the abnormal state of the first switch 21 has a correlation with the physical quantity detected by the sensor unit 40. For example, if at least one of physical quantities such as voltage, current, and heat detected by the sensor unit 40 is higher than standard values such as standard voltage, standard current, and standard heat that guarantee the operation of the first switch 21, the first It can be seen that the switch 21 is abnormal or just before becoming abnormal.
  • the switch 20 has an open / close section in which the source electrodes of two MOSFETs are connected to each other.
  • the sensor unit 40 detects the temperature and current of the source electrode.
  • the sensor unit 40 detects the voltage across each of the two MOSFETs.
  • the sensor unit 40 may not detect the voltage of the source electrodes of the two MOSFETs. That is, the sensor unit 40 may detect the voltage of the drain electrode of each of the two MOSFETs.
  • the BMU 50 controls the switch 20 and the bypass relay 30 based on at least one of the status signal of the sensor unit 40 and the command signal from the host ECU 150.
  • BMU is an abbreviation for battery management unit.
  • the BMU 50 corresponds to a control unit.
  • the BMU 50 determines the state of charge of the lithium storage battery 10 and the abnormality of the switch 20 based on the state signal of the sensor unit 40.
  • the BMU 50 outputs the determination information to the host ECU 150.
  • the BMU 50 has a first threshold value and a second threshold value as threshold values for determining an abnormal state of the switch 20.
  • the BMU 50 has a first threshold value and a second threshold value corresponding to each of the temperature, current, and voltage. Each of the second threshold values is larger than the corresponding first threshold value.
  • the BMU 50 compares the value indicated by the status signal of the switch 20 with the first threshold value and the second threshold value.
  • the BMU 50 determines the abnormal state of the first switch 21 in particular. In the following, in order to distinguish from the abnormality determination of other switches, a value indicating the state signal of the first switch 21 is referred to as a sensor value.
  • the BMU 50 compares the sensor value with the first threshold value, and compares the sensor value with the second threshold value.
  • the first threshold value and the second threshold value can be determined based on, for example, the above standard values.
  • the first threshold value is lower than the standard value.
  • the second threshold value is equivalent to the standard value. For example, it can be determined in this way.
  • the threshold value can be appropriately determined by those skilled in the art according to the purpose.
  • the BMU 50 may calculate one sensor value for determining the abnormal state of the first switch 21 based on various physical quantities such as temperature, current, and voltage.
  • the BMU 50 has a first threshold value and a second threshold value corresponding to the one sensor value.
  • the first threshold value and the second threshold value may not be fixed values. That is, the first threshold value and the second threshold value vary according to the control signal output to the first switch 21 and the driving state of various electric devices such as the rotating electrical machine 120 and the electric load 140 connected to the battery pack 100. It may be a value. That is, the BMU 50 may store a map corresponding to the threshold value and various state values. The BMU 50 may determine a threshold based on this map and the detected various state values.
  • the BMU 50 compares a plurality of sensor values with the corresponding first threshold value. As a result, when all of the plurality of sensor values are below the corresponding first threshold value, the BMU 50 controls the opening and closing of the switch 20 and the bypass relay 30 based on the command signal from the host ECU 150.
  • the BMU 50 outputs the following request to the host ECU 150.
  • the BMU 50 when the engine 130 is being driven, the BMU 50 outputs a request (restriction request) for limiting the output (requirement output) required for driving the rotating electrical machine 120 to the host ECU 150.
  • a request for limiting the output (requirement output) required for driving the rotating electrical machine 120 to the host ECU 150.
  • the BMU 50 when the engine 130 is stopped due to idle stop, the BMU 50 outputs a request for prohibiting idle stop (idle stop prohibition request) to the host ECU 150.
  • This idle stop prohibition request includes a request to restart the engine 130.
  • the BMU 50 transmits an idle stop prohibition request and electrically connects the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120. As a result, an AC voltage is supplied to rotating electric machine 120, and engine 130 is restarted.
  • the BMU 50 ignores the command signal from the host ECU 150 and executes fail-safe processing. Specifically, the BMU 50 stops outputting control signals to the switch 20 and the bypass relay 30. As a result, the switch 20 is opened and the bypass relay 30 is closed. As a result, the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the first bypass circuit including the first bypass relay 31. The lead storage battery 110 and the electrical load 140 are electrically connected via a second bypass circuit including the second bypass relay 32.
  • the current is indicated by a broken line arrow and a dashed line arrow.
  • the amount of current is indicated by the thickness of the line. That is, the larger the current amount, the thicker the line is shown.
  • the sensor unit 40, the BMU 50, the alternate long and short dash line indicating the outer frame of the battery pack 100, and the host ECU 150 are omitted. Further, other components are shown in a simplified manner.
  • the rotating electric machine 120 is in a power running state.
  • the engine 130 is in a combustion driving state.
  • the sensor value is below the first threshold value.
  • the BMU 50 controls the switch 20 and the bypass relay 30 based on a command signal from the host ECU 150. Specifically, the BMU 50 controls each of the second switch 22 and the third switch 23 to be closed. Further, the BMU 50 controls each of the other first switch 21, second switch 22, first bypass relay 31, and second bypass relay 32 to an open state. With the above open / close control, the lead storage battery 110 is electrically connected to the electric load 140 via the third switch 23. The lithium storage battery 10 is electrically connected to the rotating electrical machine 120 via the second switch 22.
  • electric power is supplied from the lithium storage battery 10 to the rotating electrical machine 120 via the second switch 22 as indicated by a broken line arrow.
  • Electric power is supplied from the lead storage battery 110 to the electric load 140 via the third switch 23 as indicated by a one-dot chain line arrow.
  • the required output of the rotating electrical machine 120 is not limited. For this reason, the amount of power supplied to the rotating electrical machine 120 is larger than the amount of power supplied to the electric load 140.
  • the BMU 50 when the sensor value exceeds the first threshold value, the BMU 50 outputs a restriction request to the host ECU 150 while maintaining the open / closed state of the switch 20 and the bypass relay 30. Thereby, the required output of the rotating electrical machine 120 is limited. As a result, the amount of electric power supplied to the rotating electrical machine 120 decreases as shown by the thin broken arrow in FIG.
  • the BMU 50 ignores the command signal from the host ECU 150 and executes fail-safe processing. That is, the BMU 50 stops outputting control signals to the switch 20 and the bypass relay 30. As a result, each of the second switch 22 and the third switch 23 changes from the closed state to the open state. Further, each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 changes from the open state to the closed state.
  • the sensor value is below the first threshold value.
  • the BMU 50 controls the switch 20 and the bypass relay 30 based on a command signal from the host ECU 150. Specifically, the BMU 50 controls each of the first switch 21 and the fourth switch 24 to be closed. Further, the BMU 50 controls the other second switch 22, third switch 23, first bypass relay 31, and second bypass relay 32 to the open state. With the above open / close control, the lead storage battery 110 is electrically connected to the rotating electrical machine 120 via the first switch 21. The lithium storage battery 10 is electrically connected to the electric load 140 via the fourth switch 24.
  • electric power is supplied from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 via the first switch 21 as indicated by a broken line arrow.
  • Electric power is supplied from the lithium storage battery 10 to the electric load 140 via the fourth switch 24 as indicated by a one-dot chain line arrow. Since the required output of the rotating electrical machine 120 is not limited, the power supply amount to the rotating electrical machine 120 is larger than the power supply amount to the electric load 140.
  • the BMU 50 When the sensor value exceeds the first threshold value in the state shown in FIG. 5, the BMU 50 outputs a restriction request to the host ECU 150 while maintaining the state of the switch 20 and the bypass relay 30. Thereby, the required output of the rotating electrical machine 120 is limited. As a result, the amount of electric power supplied to the rotating electrical machine 120 decreases as shown by the thin broken arrow in FIG.
  • the BMU 50 ignores the command signal from the host ECU 150 and executes the fail-safe process.
  • this fail-safe process electric power is supplied from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 via the first bypass relay 31 as indicated by the broken-line arrow in FIG. Then, as indicated by a one-dot chain line arrow, electric power is supplied from the lead storage battery 110 to the electric load 140 via the second bypass relay 32.
  • the rotating electrical machine 120 is in a power generation state.
  • the engine 130 is in a combustion driving state.
  • the sensor value is below the first threshold value.
  • the BMU 50 controls the switch 20 and the bypass relay 30 based on a command signal from the host ECU 150. Specifically, the BMU 50 controls each of the first switch 21, the second switch 22, and the fourth switch 24 to be closed. The BMU 50 controls each of the other third switch 23, the first bypass relay 31, and the second bypass relay 32 to be in an open state.
  • the lead storage battery 110 is electrically connected to the rotating electrical machine 120 via the first switch 21.
  • the lithium storage battery 10 is electrically connected to the rotating electrical machine 120 via the second switch 22. Further, the lithium storage battery 10 is electrically connected to the electric load 140 through the fourth switch 24.
  • electric power is supplied from the rotating electrical machine 120 to the lead storage battery 110 via the first switch 21 as indicated by a broken line arrow.
  • Electric power is supplied from the rotating electrical machine 120 to the lithium storage battery 10 via the second switch 22 as indicated by a broken line arrow.
  • electric power is supplied from the lithium storage battery 10 to the electric load 140 via the fourth switch 24. Since the required output of the rotating electrical machine 120 is not limited, the amount of power supplied to each of the lead storage battery 110 and the lithium storage battery 10 is increased.
  • the BMU 50 when the sensor value exceeds the first threshold, the BMU 50 outputs a restriction request to the host ECU 150 while maintaining the state of the switch 20 and the bypass relay 30. Thereby, the electric energy supplied from the rotary electric machine 120 decreases.
  • a decrease in the amount of power supplied from the rotating electrical machine 120 is shown by reducing the thickness of the dashed arrow line.
  • the power generation voltage generated in the rotating electric machine 120 whose output is limited so that the lead storage battery 110 and the lithium storage battery 10 are charged by the power supplied from the rotating electric machine 120 in the power generation state is lead The output voltage of the storage battery 110 and the lithium storage battery 10 is higher.
  • the BMU 50 ignores the command signal from the host ECU 150 and executes fail-safe processing. That is, the BMU 50 stops outputting control signals to the switch 20 and the bypass relay 30. As a result, each of the first switch 21, the second switch 22, and the fourth switch 24 changes from the closed state to the open state. Further, each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 changes from the open state to the closed state.
  • the sensor value is below the first threshold value.
  • the BMU 50 controls the first switch 21 and the fourth switch 24 to be closed. Further, the BMU 50 controls the other second switch 22, third switch 23, first bypass relay 31, and second bypass relay 32 to the open state.
  • the BMU 50 when the sensor value exceeds the first threshold value, the BMU 50 outputs an idle stop prohibition request to the host ECU 150.
  • This idle stop prohibition request includes a restart request for the engine 130.
  • the host ECU 150 Upon receiving the idle stop prohibition request, the host ECU 150 puts the rotating electrical machine 120 into a power running state. As a result, the crankshaft of the engine 130 is rotated by the rotating electrical machine 120. Before the sensor value becomes abnormal enough to exceed the second threshold value, power is supplied from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 and the engine 130 is rotated by the rotating electrical machine 120 as shown in FIG. To do.
  • each of the first switch 21, the second switch 22, and the fourth switch 24 changes from the closed state to the open state.
  • each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 changes from the open state to the closed state.
  • the BMU 50 transmits a power running of the rotating electrical machine 120 and a power generation prohibition request to the host ECU 150. Even if the power running of the rotating electrical machine 120 and the power generation prohibition request are output at the same time as the fail safe process, a delay time is required until the prohibition request is executed by the host ECU 150, as will be described later with reference to FIG. Arise. Due to this delay time, power running and power generation of the rotating electrical machine 120 are prohibited after the fail-safe process. During the fail-safe process, as shown in FIGS. 4 and 9, the supply current of the rotating electrical machine 120 whose output request is limited flows to the bypass circuit.
  • step S10 the BMU 50 determines whether or not the sensor value exceeds the first threshold value. If the sensor value exceeds the first threshold, the BMU 50 proceeds to step S20. If the sensor value does not exceed the first threshold value, the BMU 50 repeats step S10. That is, until the sensor value exceeds the first threshold, the BMU 50 is in a standby state for processing for the sensor value abnormality.
  • the BMU 50 determines whether or not the engine 130 is being driven. If the engine 130 is being driven, the BMU 50 proceeds to step S30. If the engine 130 is not being driven, the BMU 50 proceeds to step S40.
  • step S30 the BMU 50 outputs a restriction request to the host ECU 150.
  • the required output of the rotating electrical machine 120 is limited by the host ECU 150.
  • the BMU 50 proceeds to step S50.
  • the BMU 50 may determine whether or not the sensor value exceeds the first threshold value again because the sensor value may fall below the first threshold value as time elapses. If the sensor value exceeds the first threshold value, the BMU 50 proceeds to step S60. If the sensor value falls below the first threshold, the BMU 50 proceeds to step S70.
  • step S60 the BMU 50 determines whether or not the sensor value exceeds the second threshold value in order to determine whether or not the sensor value has further increased. If the sensor value exceeds the second threshold value, the BMU 50 proceeds to step S80. If the sensor value does not exceed the second threshold value, the BMU 50 returns to step S50. The BMU 50 maintains the output of the restriction request when the sensor value exceeds the first threshold value.
  • the BMU 50 When proceeding to Step S80, the BMU 50 performs fail-safe processing. That is, the BMU 50 stops outputting control signals to the switch 20 and the bypass relay 30. As a result, the switch 20 is controlled to be in an open state and the bypass relay 30 is controlled to be in a closed state. At this time, the BMU 50 transmits a power running of the rotating electrical machine 120 and a power generation prohibition request to the host ECU 150. Thereafter, the BMU 50 ends the process when the sensor value is abnormal.
  • step S50 when the sensor value falls below the first threshold value in step S50 and proceeds to step S70, the BMU 50 cancels the restriction request. Thereby, the restriction
  • step S20 determines whether or not the vehicle is idling. If it is determined that the vehicle is idling, the BMU 50 proceeds to step S90. If it is determined that the vehicle is not idling, the BMU 50 proceeds to step S100.
  • the BMU 50 When proceeding to step S90, the BMU 50 outputs an idle stop prohibition request to the host ECU 150. As a result, idle stop is prohibited. As described above, the idle stop prohibition request includes a restart request of the engine 130.
  • the BMU 50 transmits an idle stop prohibition request to the host ECU 150 and electrically connects the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120. Specifically, the BMU 50 closes the first switch 21 and the fourth switch 24 as shown in FIG. As a result, the AC voltage is supplied to the rotating electrical machine 120 while the power supply to the electric load 140 is continued. Then, the engine 130 is restarted. After this, the BMU 50 proceeds to step S110.
  • the BMU 50 may determine whether or not the sensor value exceeds the first threshold value again because the sensor value may fall below the first threshold value as time elapses. If the sensor value exceeds the first threshold, the BMU 50 proceeds to step S120. If the sensor value falls below the first threshold, the BMU 50 proceeds to step S130.
  • the BMU 50 determines whether or not the sensor value exceeds the second threshold value. If the sensor value exceeds the second threshold value, the BMU 50 proceeds to step S80. And BMU50 performs a fail safe process. On the other hand, if the sensor value does not exceed the second threshold value, the BMU 50 returns to step S110. The BMU 50 maintains the output of the restriction request when the sensor value exceeds the first threshold value.
  • step S130 the BMU 50 cancels the idle stop prohibition request. As a result, the prohibition of idle stop is released. After this, the BMU 50 ends the process when the sensor value is abnormal.
  • step S40 determines whether or not the sensor value exceeds the second threshold value. Proceeding to step S100 indicates that the ignition switch is turned on by the user while the vehicle is stopped. When the sensor value exceeds the second threshold value in this vehicle state, the BMU 50 proceeds to step S80. And BMU50 performs a fail safe process. On the other hand, if the sensor value does not exceed the second threshold value, the BMU 50 returns to step S10. In this case, the BMU 50 repeats step S10, step S20, step S40, and step S100, and enters a standby state. When the engine 130 is started by the starter in this standby state, the BMU 50 proceeds to step S30 and outputs a restriction request.
  • FIG. 14 represents an arbitrary unit, and the horizontal axis represents time.
  • the behavior of each signal shown in FIG. 14 is schematically shown in order to explain the fail-safe processing of the BMU 50.
  • the slope representing the amount of change per unit time of each signal has no special meaning and is only schematically shown.
  • This timing chart schematically shows an example in which the sensor value increases linearly with time. It seems that the actual sensor value behavior does not increase linearly in this way. However, to repeat, this is merely a schematic example in which the sensor value increases linearly over time.
  • the timing chart shown in FIG. 14 will be described in detail.
  • the output request of the rotating electrical machine 120 is zero. Therefore, the output of the rotating electrical machine 120 is zero.
  • the sensor value is below the first threshold value. Therefore, the BMU 50 has not transmitted a restriction request.
  • the BMU 50 controls the switch 20 and the bypass relay 30 based on the control signal from the host ECU 150.
  • the BMU 50 controls the second switch 22 and the third switch 23 to be closed based on the control signal from the host ECU 150.
  • the BMU 50 controls the first switch 21, the fourth switch 24, the first bypass relay 31, and the second bypass relay 32 to be in an open state. Therefore, the lead storage battery 110 is electrically connected to the electric load 140 via the third switch 23.
  • the lithium storage battery 10 is electrically connected to the rotating electrical machine 120 via the second switch 22.
  • Electric power is being supplied from the lead storage battery 110 to the electric load 140.
  • the output demand of the rotating electrical machine 120 is zero. Therefore, power supply from the lithium storage battery 10 to the rotating electrical machine 120 is not performed.
  • the output of the lead storage battery 110 is equal to the power supplied to the electric load 140.
  • the output of the lithium storage battery 10 is equal to the power supplied to the rotating electrical machine 120 and is zero. Therefore, the current flowing through the third switch 23 corresponds to the power supplied to the electric load 140.
  • the current flowing through the second switch 22 corresponds to zero.
  • the total current flowing through the second switch 22 and the third switch 23 corresponds to the power supplied to the electric load 140.
  • each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 is in an open state. Therefore, the total current flowing through each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 is zero.
  • the output demand on the discharge side of the rotating electrical machine 120 becomes finite. Thereby, the rotating electrical machine 120 enters a power running state.
  • the power supplied to the rotating electrical machine 120 gradually increases.
  • the output of the lithium storage battery 10 and the total current of the second switch 22 and the third switch 23 are also gradually increased.
  • the sensor value gradually increases in this timing chart.
  • the sensor value exceeds the first threshold value. If the BMU 50 determines this, it outputs a restriction request to the host ECU 150.
  • the host ECU 150 receives the restriction request, the host ECU 150 starts processing for restricting the output request of the rotating electrical machine 120.
  • the restriction on the output request of the rotating electrical machine 120 by the host ECU 150 is executed after the first delay time has elapsed since the restriction request is output from the BMU 50.
  • the power supplied to the rotating electrical machine 120 starts to gradually decrease due to the limitation of the output request of the rotating electrical machine 120.
  • the output of the lithium storage battery 10 and the total current of the second switch 22 and the third switch 23 also start to gradually decrease.
  • the power supplied to the rotating electrical machine 120 matches the output request of the rotating electrical machine 120.
  • the power supplied to the rotating electrical machine 120 becomes constant.
  • the output of the lithium storage battery 10 and the total current of the second switch 22 and the third switch 23 are also constant.
  • the sensor value further increases. Such an increase in sensor value is assumed to be, for example, a thermal abnormality of the first switch 21.
  • the sensor value exceeds the second threshold value.
  • the BMU 50 determines this, it performs a fail-safe process.
  • the BMU 50 ignores the control signal and stops outputting the control signal to the switch 20 and the bypass relay 30.
  • the switch 20 is opened and the bypass relay 30 is closed.
  • Lead storage battery 110 and rotating electrical machine 120 are electrically connected via first bypass relay 31.
  • the lead storage battery 110 and the electric load 140 are electrically connected via the second bypass relay 32.
  • the output of the lithium storage battery 10 becomes zero.
  • the output of the lead storage battery 110 increases by the amount of power supplied to the rotating electrical machine 120 that the lithium storage battery 10 was carrying.
  • the total current flowing through each of the second switch 22 and the third switch 23 becomes zero.
  • the total current flowing through each of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 increases.
  • the BMU 50 transmits a power running of the rotating electrical machine 120 and a power generation prohibition request to the host ECU 150 simultaneously with the execution of the fail safe process.
  • the host ECU 150 receives the prohibition request, the host ECU 150 starts a process for prohibiting the driving of the rotating electrical machine 120.
  • the prohibition of driving of the rotating electrical machine 120 is executed after the second delay time has elapsed since the prohibition request was output from the BMU 50.
  • the electric power supplied to the rotating electrical machine 120 gradually decreases due to the prohibition of driving of the rotating electrical machine 120 and approaches zero.
  • the output of the lead storage battery 110 and the total current of the first bypass relay 31 and the second bypass relay 32 also gradually decrease and approach the amount of power supplied to the electric load 140.
  • the sensor value exceeds the first threshold at time t2.
  • the BMU 50 does not output a restriction request. Therefore, the output of the rotating electrical machine 120, the output of the lithium storage battery 10, and the total current of the second switch 22 and the third switch 23 are not reduced.
  • the BMU 50 executes fail-safe processing.
  • the switch 20 is opened and the bypass relay 30 is closed.
  • the lead storage battery 110 is connected to the rotating electrical machine 120 via the first bypass relay 31.
  • the lead storage battery 110 is connected to the electric load 140 through the second bypass relay 32.
  • the BMU 50 transmits a power running of the rotating electrical machine 120 and a power generation prohibition request to the host ECU 150.
  • prohibition of driving of the rotating electrical machine 120 is executed after the second delay time has elapsed since the prohibition request was output from the BMU 50.
  • the lead storage battery 110 supplies power to the rotating electric machine 120 and the electric load 140, respectively.
  • the required output of the rotating electrical machine 120 is not limited. Therefore, as shown in FIG. 15, the supply of electric power from the lead storage battery 110 to the electric load 140 is rapidly reduced. As a result, the supply voltage to the electric load 140 falls below the threshold voltage, and the electric load 140 is turned off.
  • the power supply to the rotating electrical machine 120 whose request output is not limited flows through the first bypass circuit until the second delay time elapses. This may cause damage to the first bypass circuit.
  • the BMU 50 when the sensor value exceeds the first threshold, the BMU 50 outputs a restriction request for restricting the output request of the rotating electrical machine 120 to the host ECU 150.
  • fail-safe processing is executed.
  • the current flowing through the first bypass circuit can be reduced. That is, damage to the first bypass circuit due to the feeding current of the rotating electrical machine 120 in the power generation state or the power running state is suppressed. Therefore, even if the first bypass circuit having a current resistance lower than that of the first connection circuit is employed, damage to the first bypass circuit is suppressed. Since a thing with low electric current resistance can be employ
  • a bypass fuse 33 is included in the first bypass circuit. Therefore, melting of the bypass fuse 33 is suppressed by the supply current of the rotating electrical machine 120 in the power generation state or the power running state.
  • the second bypass circuit is prevented from being damaged by the feeding current from the rotating electrical machine 120 in the power generation state as shown in FIG. Therefore, since the thing with low current resistance can be employ
  • the BMU 50 If the sensor value exceeds the first threshold while the engine 130 is being driven, the BMU 50 outputs a restriction request to the host ECU 150. According to this, it is possible to reduce the current flowing through the first connection circuit in an abnormal state in which the sensor value exceeds the first threshold value. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the life of the first connection circuit.
  • the BMU 50 closes the first connection circuit. Further, the BMU 50 outputs a restart request for the engine 130 to the host ECU 150. As a result, the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the first connection circuit, and the engine 130 is restarted by the power running of the rotating electrical machine 120. According to this, electric power can be supplied from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 via the first connection circuit in an abnormal state in which the sensor value exceeds the first threshold.
  • the BMU 50 outputs an idle stop prohibition request to the host ECU 150 when supplying power from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 via the first connection circuit in an abnormal state in which the sensor value exceeds the first threshold. According to this, the current for restarting the engine 130 from the lead storage battery 110 to the rotating electrical machine 120 is suppressed from flowing again using the first connection circuit in an abnormal state exceeding the first threshold.
  • the BMU 50 executes a fail safe process and simultaneously transmits a power running of the rotating electrical machine 120 and a power generation prohibition request to the host ECU 150. Thereby, as shown in FIG. 12, it is suppressed that the electric power supply from the lead storage battery 110 to the electric load 140 falls. Therefore, the electrical load 140 is suppressed from being turned off.
  • the BMU 50 performs a restriction request output, an idle stop prohibition request output, and a fail-safe process based on a sensor value indicating an abnormality of the first switch 21 (first connection circuit). Indicated. However, unlike this, even if the abnormality of the battery pack 100 is determined based on the status signal of the sensor unit 40, the output of the restriction request, the output of the idle stop prohibition request, and the implementation of the fail safe process are performed based on the abnormality. Good. In this case, the BMU 50 calculates a detection value indicating an abnormal state of the battery pack 100 based on the state signal of the sensor unit 40. The detected value may be calculated based on various information such as the driving state of the rotating electrical machine 120 input from the host ECU 150 as well as the state signal.
  • the BMU 50 compares the detected value with the corresponding first threshold value. When the detected value exceeds the first threshold, the BMU 50 outputs a restriction request or an idle stop prohibition request to the host ECU 150. And BMU50 performs a fail safe process, when a detected value exceeds the 2nd threshold value corresponding.
  • the state of the battery pack 100 includes the state of the first switch 21.
  • the switch 20 is opened and the bypass relay 30 is closed.
  • the fail-safe process is not limited to the above example.
  • the first switch 21 and the third switch 23 may be closed, and the second switch 22, the fourth switch 24, the first bypass relay 31, and the second bypass relay 32 may be opened.
  • the lead storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the first switch 21.
  • the lead storage battery 110 and the electrical load 140 are electrically connected via the third switch 23.
  • fail-safe processing may be performed by the BMU 50 based on the determination of the abnormal state of the battery pack 100 as described in the first modified example, for example. Or you may implement a fail safe process based on determination of the abnormal state of the lithium storage battery 10. FIG. Furthermore, the fail safe process may be performed based on the determination of the abnormal state of the second switch 22 and the fourth switch 24 corresponding to the lithium storage battery 10.
  • the second switch 22 and the fourth switch 24 are closed, and the first switch 21, the third switch 23, the first bypass relay 31, and the second bypass relay 32 are opened. Good. According to this, the lithium storage battery 10 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the second switch 22. The lithium storage battery 10 and the electric load 140 are electrically connected via the fourth switch 24.
  • fail-safe processing may be performed by the BMU 50 based on the determination of the abnormal state of the battery pack 100 as described in the first modified example, for example. Or you may implement a fail safe process based on determination of the abnormal state of the lead storage battery 110. FIG. Furthermore, the fail-safe process may be performed based on the determination of the abnormal state of the first switch 21 and the third switch 23 corresponding to the lead storage battery 110.
  • the fail-safe process is a process in which at least one of the lead storage battery 110 and the lithium storage battery 10 avoids an abnormal energization path and can energize the rotating electrical machine 120 and the electric load 140 respectively. If there is no particular limitation.
  • the BMU 50 may output a restriction request to the host ECU 150 when the sensor value exceeds the first threshold value when the rotating electrical machine 120 is in the driving state. More specifically, the BMU 50 may output a restriction request to the host ECU 150 when the sensor value exceeds the first threshold when the rotating electrical machine 120 is in the power generation state or the power running state. According to this, damage to the bypass circuit due to the feeding current of the rotating electrical machine 120 in the power generation state or the power running state is suppressed.
  • the lead storage battery 110 is connected to the battery pack 100, and the battery pack 100 includes the lithium storage battery 10.
  • the inclusion relationship between the lead storage battery 110 and the lithium storage battery 10 with respect to the battery pack 100 is not limited to the above example.
  • the battery pack 100 can employ a configuration having at least one of a lead storage battery 110 and a lithium storage battery 10.
  • a configuration in which the lead storage battery 110 and the lithium storage battery 10 are connected to the battery pack 100 can also be employed.
  • the battery pack 100 includes two connection circuits that connect the lithium storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 may be employed.
  • the roles of these two connection circuits correspond to the first connection circuit and the first bypass circuit shown in the present embodiment. Therefore, one of the two connection circuits has a property of having higher current resistance than the other.
  • the lithium storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via one of the two connection circuits when there is no abnormality.
  • the abnormality exceeds the first threshold, the required output of the rotating electrical machine 120 is limited.
  • the lithium storage battery 110 and the rotating electrical machine 120 are electrically connected via the other of the two connection circuits.
  • the vehicle equipped with the power supply system 200 has the idle stop function.
  • the vehicle equipped with the power supply system 200 is not limited to the above example.
  • the BMU 50 does not perform step S20 in the process when the sensor value is abnormal as shown in FIG. That is, when the sensor value exceeds the first threshold value in step S10, the BMU 50 performs the process of step S30.
  • the BMU 50 may perform the process of step S20. In this case, if the BMU 50 determines in step S20 that the engine 130 is not being driven, the process proceeds to step S100.
  • the switch 20 is a semiconductor switch. However, if the speed of switching the state of the switch from closed to open and open to closed can correspond to the switching of the vehicle state such as switching from the stop to the engine drive, the switch 20 can be a mechanical relay, for example. Can also be adopted.
  • the switch 20 is an MOSFET.
  • the switch 20 is configured by a semiconductor switch, it is not limited to the above example.
  • an IGBT may be employed as the switch 20.
  • the switch 20 is an N-channel MOSFET.
  • a P-channel MOSFET can also be employed as the switch 20.
  • the switch 20 has at least one open / close portion in which two MOSFETs are connected in series is shown.
  • the switch 20 is not limited to the above example.
  • the switch 20 may have one MOSFET.
  • the switch 20 may have a plurality of MOSFETs connected in parallel.
  • the open / close portion is formed by connecting the source electrodes of two MOSFETs.
  • the open / close portion may be formed by connecting drain electrodes of two MOSFETs.
  • the example in which the gate electrodes of the two MOSFETs of the opening / closing unit are electrically independent has been described.
  • a configuration in which the gate electrodes of the two MOSFETs have the same potential can be adopted.
  • the example in which the anode electrodes of the parasitic diodes of the two MOSFETs of the open / close unit are connected to each other has been described.
  • a configuration in which the cathode electrodes of the parasitic diodes are connected to each other may be employed.
  • an IGBT is employed as the switch 20
  • a diode is preferably connected in parallel to the two IGBTs included in the opening / closing unit.
  • the cathode electrodes of the two diodes or the anode electrodes may be connected to each other.
  • the first switch 21 has three opening / closing sections
  • the second switch 22 has four opening / closing sections
  • each of the third switch 23 and the fourth switch 24 has one opening / closing section. showed that.
  • the number of open / close sections included in each switch is not limited to the above example.
  • the example in which the source electrodes of the plurality of open / close sections connected in parallel are electrically connected to each other has been described.
  • the source electrodes of each of the plurality of opening / closing portions may not be electrically connected to each other. Further, some of the source electrodes of the plurality of opening / closing portions may be electrically connected to each other.
  • bypass relay 30 is a mechanical relay.
  • the bypass relay 30 is not limited to the above example.
  • a semiconductor switch may be employed as the bypass relay 30.
  • the second connection circuit has a current resistance higher than that of the first connection circuit, and the third connection circuit and the fourth connection circuit have current resistance lower than that of the first connection circuit.
  • the relation of current resistance of each connection circuit is not limited to the above example.
  • the current resistance of each connection circuit can be appropriately changed according to the current resistance required for each connection circuit.
  • the first bypass circuit has the bypass fuse 33.
  • the first bypass circuit may not have the bypass fuse 33.
  • the battery pack 100 includes the sensor unit 40 that detects the state of the lithium storage battery 10 and the switch 20 has been described.
  • the sensor unit 40 only needs to detect at least the state signal of the first switch 21.
  • the sensor part 40 showed the example which has a temperature sensor, a current sensor, and a voltage sensor. However, the sensor part 40 should just have at least 1 of these.
  • the sensor unit 40 may have other sensors.
  • the sensor unit 40 may include a submergence sensor for detecting submergence of the battery pack 100. This submergence sensor has a capacitor constituted by a counter electrode. If there is water between the counter electrodes, the dielectric constant (capacitance) of the capacitor changes.
  • the BMU 50 detects the submersion of the battery pack 100 based on whether or not the change in the capacitance of the submergence sensor is continued for a predetermined time.
  • the submergence sensor is provided on the bottom side of the housing with respect to the substrate.

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Abstract

電池パックは、蓄電池(110)と回転電機(120)とを接続する第1接続回路(21、11)と、蓄電池と回転電機とを接続する、第1接続回路よりも耐電流性の低い第2接続回路(31、33、15)と、第1接続回路と第2接続回路それぞれを制御する制御部(50)と、第1接続回路の状態を検出するセンサ部(40)と、を有する。制御部は、センサ値が第1閾値を超えた場合、回転電機の要求出力を制限し、センサ値が第2閾値を超えた場合、第1接続回路を開状態にしつつ、第2接続回路を閉状態にすることで、第2接続回路を介して蓄電池と回転電機とを電気的に接続する。

Description

電池パック、および、それを含む電源システム 関連出願の相互参照
 本出願は、2016年12月14日に出願された日本出願番号2016-242324号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、回転電機と電気的に接続される電池パック、および、それを含む電源システムに関するものである。
 特許文献1に示されるように、電池パックを介して第1電源とMGUが電気的に接続された車両用電源装置が知られている。
 電池パックは第1電源切替SWと第1バイパスリレーを有する。第1電源切替SWと第1バイパスリレーは並列接続されている。第1電源切替SWには第3ヒューズが直列接続されている。第1バイパスリレーには第2ヒューズが直列接続されている。したがって第1電源とMGUとは、第1電源切替SWと第3ヒューズ、および、第1バイパスリレーと第2ヒューズの少なくとも一方を介して電気的に接続される。
特開2015-93554号公報
 ところで特許文献1に記載の車両用電源装置では、MGUが発電する際、第1電源切替SWをオン、第1バイパスリレーをオープンにする。これにより第1電源切替SWと第3ヒューズを有する第1接続回路を介して第1電源とMGUが電気的に接続される。
 また特許文献1に記載の車両用電源装置では、電池パックに異常が生じると、第1電源切替SWをオフ、第1バイパスリレーをクローズにする。これにより第1バイパスリレーと第2ヒューズを有する第2接続回路を介して第1電源とMGUが電気的に接続される。
 したがってMGUで発電している際に電池パックで異常が生じると、上記の第1電源切替SWと第1バイパスリレーの切り換えにより、MGUの発電で生じた大電流が第2接続回路に流れる。このために第2接続回路の耐電流性を第1接続回路ほどに高めていない場合、第2接続回路に損傷が生じる虞がある。これを解決するために第2接続回路の耐電流性を高めることも考えられる。しかしながらこの場合、コストが増大してしまう。
 本開示は、第2接続回路で損傷が生じることが抑制され、なおかつコストの増大が抑制された電池パック、および、それを含む電源システムを提供することを目的とする。
 本開示の一態様によれば、電池パックは、蓄電池と回転電機とを電気的に接続する電池パックであって、蓄電池と回転電機とを接続する第1接続回路と、蓄電池と回転電機とを接続する、第1接続回路よりも耐電流性の低い第2接続回路と、第1接続回路と第2接続回路それぞれを制御する制御部と、第1接続回路の異常状態を検出するセンサ部と、を有する。制御部は、第1接続回路の異常を判定するための閾値として、第1閾値、および、第1閾値よりも値の大きい第2閾値を有し、センサ部の示すセンサ値が第1閾値を超えた場合、回転電機の要求出力を制限し、センサ値が第2閾値を超えた場合、第1接続回路を開状態にしつつ、第2接続回路を閉状態にすることで、第2接続回路を介して蓄電池と回転電機とを電気的に接続する。
 本開示の第二の態様によれば、電源システムは、蓄電池と、回転電機と、電池パックと、を有する。電池パックは、蓄電池と回転電機とを接続する第1接続回路と、蓄電池と回転電機とを接続する、第1接続回路よりも耐電流性の低い第2接続回路と、第1接続回路と第2接続回路それぞれを制御する制御部と、第1接続回路の異常状態を検出するセンサ部と、を有する。制御部は、第1接続回路の異常を判定するための閾値として、第1閾値、および、第1閾値よりも値の大きい第2閾値を有し、センサ部の示すセンサ値が第1閾値を超えた場合、回転電機の要求出力を制限し、センサ値が第2閾値を超えた場合、第1接続回路を開状態にしつつ、第2接続回路を閉状態にすることで、第2接続回路を介して蓄電池と回転電機とを電気的に接続する。
 このようにセンサ値が第2閾値を超えると回転電機の要求出力を制限している。したがってセンサ値が第2閾値を越えた際に第2接続回路を流れる電流を低減することができる。そのために第2接続回路として第1接続回路よりも耐電流性の低いものを採用したとしても、第2接続回路に損傷が生じることが抑制される。また、第2接続回路として耐電流性の低いものを採用することができるため、コストの増大が抑制される。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
電源システムと電池パックの概略構成を示すブロック図である。 力行状態の回転電機へのリチウム蓄電池からの給電を示す模式図である。 図2に示す給電状態において回転電機の要求出力が低下した状態を示す模式図である。 回転電機に給電している状態においてフェールセーフ処理を行った状態を示す模式図である。 力行状態の回転電機への鉛蓄電池からの給電を示す模式図である。 図5に示す給電状態において回転電機の要求出力が低下した状態を示す模式図である。 発電状態の回転電機からの供給電力を示す模式図である。 図7に示す給電状態において回転電機の要求出力が低下した状態を示す模式図である。 回転電機が発電している状態においてフェールセーフ処理を行った状態を示す模式図である。 アイドルストップ時の電源システムの給電状態を示す模式図である。 回転電機によるエンジンの再始動時の回転電機への給電を示す模式図である。 回転電機の要求出力がゼロの状態においてフェールセーフ処理を行った電源システムの状態を示す模式図である。 センサ値異常時の処理を説明するための処理フローである。 センサ値異常時の処理を説明するためのタイミングチャートである。 制限要求をしない場合に生じる課題を説明するためのタイミングチャートである。
 以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
 図1~図15に基づいて本実施形態にかかる電源システム200を説明する。
 電源システム200は車両に搭載される。電源システム200は、電池パック100、鉛蓄電池110、回転電機120、エンジン130、電気負荷140、および、上位ECU150を有する。電源システム200を搭載する車両は、所定の停止条件が満たされるとエンジン130を停止し、所定の始動条件が満たされるとエンジン130を再始動するアイドルストップ機能を有する。
 図1に示すように鉛蓄電池110と回転電機120は電池パック100を介して電気的に接続されている。鉛蓄電池110と電気負荷140は電池パック100を介して電気的に接続されている。上位ECU150は図示しない配線を介して鉛蓄電池110および電池パック100それぞれと電気的に接続されている。以上の電気的な接続構成により、回転電機120、電気負荷140、および、上位ECU150それぞれは鉛蓄電池110と電池パック100の少なくとも一方から給電可能となっている。
 なお、鉛蓄電池110は第1ヒューズ111を介して電池パック100と電気的に接続されている。電気負荷140は第2ヒューズ112を介して電池パック100と電気的に接続されている。
 以下、電源システム200の各構成要素を個別に説明する。ただし、電池パック100については後で詳説する。
 鉛蓄電池110は化学反応によって起電圧を生成する。鉛蓄電池110はワイヤハーネスを介して電池パック100と連結されている。鉛蓄電池110が蓄電池に相当する。
 回転電機120には図示しないインバータが接続されている。このインバータが電池パック100とワイヤハーネスを介して連結されている。インバータは電池パック100から供給された直流電圧を交流電圧に変換する。この交流電圧が回転電機120に供給される。これにより回転電機120が力行する。
 回転電機120はエンジン130と連結されている。回転電機120とエンジン130とは、ベルトなどを介して相互に回転エネルギーを伝達可能になっている。回転電機120の力行によって生じた回転エネルギーはエンジン130に伝達される。これによりエンジン130の回転が促進される。この結果、車両走行がアシストされる。上記したように電源システム200を搭載する車両はアイドルストップ機能を有する。回転電機120は車両走行のアシストだけではなく、エンジン130の再始動時においてクランクシャフトを回転させる機能も果たす。
 回転電機120はエンジン130の回転エネルギー、および、車両の車輪の回転エネルギーの少なくとも一方によって発電する機能も有する。回転電機120は発電によって交流電圧を生成する。この交流電圧がインバータによって直流電圧に変換される。この直流電圧が電池パック100と鉛蓄電池110に供給される。
 エンジン130は、燃料を燃焼駆動することで車両の推進力を生成する。図示しないが、車両にはスタータが搭載されている。このスタータは鉛蓄電池110と電気的に接続されている。エンジン130の始動時は、スタータによってクランクシャフトが回転される。しかしながらアイドルストップによってエンジン130が一度停止した後に再び始動する時は、回転電機120によってクランクシャフトが回転される。
 電気負荷140は供給電力が一定であることが求められる。具体的には、電気負荷140はナビゲーションシステム、オーディオ、EPS、および、ABSなどである。電気負荷140は供給電圧が閾値電圧を下回ると、オン状態からオフ状態へと切り替わる性質を有する。
 上位ECU150はバス配線151を介して車両に搭載されたほかのバッテリECUなどの各種ECU、および、後述の電池パック100のBMU50と相互に信号を送受信し、車両を協調制御するものである。上位ECU150には図示しないセンサによって検出されたアクセルペダルの踏み込み量やスロットルバルブ開度、および、鉛蓄電池110の充電状態(state of charge)を示す鉛蓄電池110の出力電圧や電流などが入力される。また上位ECU150には電池パック100の情報も入力される。上位ECU150はこれらの情報に基づいて、BMU50に指令信号を出力する。BMU50はこの指令信号に基づいて、後述の電池パック100のスイッチ20やバイパスリレー30を制御する。上位ECU150は上位制御部に相当する。
 次に電池パック100を説明する。図1に示すように電池パック100は外部端子100a,100b,100cを有する。これら外部端子100a,100b,100cには対応するワイヤハーネスの端部がネジ止め、および、溶接の少なくとも一方で機械的および電気的に接続される。第1外部端子100aには、鉛蓄電池110に連結されたワイヤハーネスが機械的および電気的に接続される。第2外部端子100bには、回転電機120に連結されたワイヤハーネスが機械的および電気的に接続される。第3外部端子100cには、電気負荷140に連結されたワイヤハーネスが機械的および電気的に接続される。このように電池パック100は、鉛蓄電池110、回転電機120、および、電気負荷140それぞれとワイヤハーネスを介して機械的および電気的に接続されている。
 図示しないが、電池パック100は複数のバスバーを有する。このバスバーの一端が上記の外部端子100a,100b,100cに連結される。若しくは、バスバーの一端が外部端子100a,100b,100cの少なくとも一部を構成する。バスバーの他端は、電池パック100の有する基板に連結される。この基板に電気回路が構成されている。
 電池パック100はリチウム蓄電池10、スイッチ20、バイパスリレー30、センサ部40、および、BMU50を有する。スイッチ20、バイパスリレー30、および、BMU50は上記の電気回路の一部を構成している。この電気回路にリチウム蓄電池10やセンサ部40が電気的に接続されている。なおセンサ部40の少なくとも一部が電気回路の一部を構成してもよい。
 電池パック100は図示しない筐体を有する。この筐体はアルミダイカストによって生成される。この筐体に上記の基板とバスバーとともに、リチウム蓄電池10、スイッチ20、バイパスリレー30、センサ部40、および、BMU50が収納される。筐体はリチウム蓄電池10や基板20にて生じた熱を放熱する機能を果たす。筐体は車両の座席下方に設けられる。
 なお、上記したように基板にスイッチ20が搭載される例を示した。しかしながらスイッチ20は基板に電気的に接続されるだけでよく、直接搭載されなくともよい。この変形例の場合、例えばスイッチ20は筐体に搭載される。これによりスイッチ20と筐体とが熱的に接続される。スイッチ20にて生じた熱は基板ではなく筐体に積極的に流れる。これによりスイッチ20の放熱が促される。
 リチウム蓄電池10は化学反応によって起電圧を生成する。リチウム蓄電池10は複数の直列接続された電池セルを有する。リチウム蓄電池10と上記の基板とは水平方向に並んでいる。若しくは、リチウム蓄電池10と基板とは天地方向に並んでいる。なお、この水平方向、および、天地方向とは、電源システム200の搭載される車両が水平面に位置している場合におけるリチウム蓄電池10と基板の並びを説明するための方向である。水平方向と天地方向とは互いに直交し、天地方向は鉛直方向に沿っている。リチウム蓄電池10は電源に相当する。
 スイッチ20は半導体スイッチである。具体的にはスイッチ20はMOSFETである。スイッチ20はゲート電極に制御信号が入力されることで閉状態になる。逆にスイッチ20は制御信号が入力されなくなると開状態になる。
 本実施形態にかかるMOSFETはNチャネル型MOSFETである。したがって上記の制御信号はHiレベルの信号である。制御信号が入力されることでゲート電圧がHiレベルになり、MOSFETが閉状態になる。制御信号が入力されなくなるとゲート電圧がLoレベルになり、MOSFETが開状態になる。なおゲート電圧はゲート電極とソース電極の電位差である。
 スイッチ20は第1スイッチ21、第2スイッチ22、第3スイッチ23、および、第4スイッチ24を有する。これらは2つのMOSFETが直列接続されてなる開閉部を少なくとも1つ有する。2つのMOSFETはソース電極同士が連結されている。2つのMOSFETのゲート電極は電気的に独立している。MOSFETは寄生ダイオードを有する。2つのMOSFETの寄生ダイオードは、互いにアノード電極同士が連結されている。
 第1スイッチ21は開閉部を3つ有する。これら3つの開閉部は並列接続されている。また3つの開閉部それぞれのソース電極が互いに電気的に接続されている。第1スイッチ21は第1外部端子100aと第2外部端子100bとを接続する第1給電線11に設けられている。これにより第1スイッチ21を開閉制御することで、第1外部端子100aと第2外部端子100bの電気的な接続が制御される。換言すれば、第1スイッチ21を開閉制御することで、鉛蓄電池110と回転電機120の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第1スイッチ21と第1給電線11を含む第1接続回路を開閉制御することで、鉛蓄電池110と回転電機120の電気的な接続が制御される。
 第2スイッチ22は開閉部を4つ有する。これら4つの開閉部が並列接続されている。また4つの開閉部それぞれのソース電極が互いに電気的に接続されている。第2スイッチ22は第1給電線11とリチウム蓄電池10とを接続する第2給電線12に設けられている。第2給電線12の一端は、第1給電線11における第1スイッチ21と第2外部端子100bとの間に接続されている。これにより第2スイッチ22を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と第2外部端子100bの電気的な接続が制御される。換言すれば、第2スイッチ22を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と回転電機120の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第2スイッチ22と第2給電線12を含む第2接続回路を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と回転電機120の電気的な接続が制御される。第2スイッチ22は第5スイッチに相当する。
 第3スイッチ23は開閉部を1つ有する。第3スイッチ23は第1給電線11と第3外部端子100cとを接続する第3給電線13に設けられている。第3給電線13の一端は、第1給電線11における第1外部端子100aと第1スイッチ21との間に接続されている。これにより第3スイッチ23を開閉制御することで、第1外部端子100aと第3外部端子100cの電気的な接続が制御される。換言すれば、第3スイッチ23を開閉制御することで、鉛蓄電池110と電気負荷140の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第3スイッチ23と第3給電線13を含む第3接続回路を開閉制御することで、鉛蓄電池110と電気負荷140の電気的な接続が制御される。
 第4スイッチ24は開閉部を1つ有する。第4スイッチ24は第3給電線13と第2給電線12とを接続する第4給電線14に設けられている。第4給電線14の一端は、第3給電線13における第3スイッチ23と第3外部端子100cとの間に接続されている。第4給電線14の他端は、第2給電線12における第2スイッチ22とリチウム蓄電池10との間に接続されている。これにより第4スイッチ24を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と第3外部端子100cの電気的な接続が制御される。換言すれば、第4スイッチ24を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と電気負荷140の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第4スイッチ24と第4給電線14を含む第4接続回路を開閉制御することで、リチウム蓄電池10と電気負荷140の電気的な接続が制御される。第4スイッチ24は第6スイッチに相当する。
 バイパスリレー30はメカニカルリレーである。詳しく言えばバイパスリレー30はノーマリクローズ式の電磁リレーである。したがってバイパスリレー30は制御信号として励磁電流が入力されることで閉状態になる。逆にバイパスリレー30は励磁電流が入力されなくなると開状態になる。
 バイパスリレー30は第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32を有する。
 第1バイパスリレー31は第1給電線11と並列接続される第1バイパスライン15に設けられている。第1バイパスライン15の一端は、第1給電線11における第1外部端子100aと第1スイッチ21との間に接続されている。第1バイパスライン15の他端は、第1給電線11における第1スイッチ21と第2外部端子100bとの間に接続されている。これにより第1バイパスリレー31と第1スイッチ21とが並列接続されている。したがって第1スイッチ21が開状態であったとしても、第1バイパスリレー31を開閉制御することで、第1外部端子100aと第2外部端子100bの電気的な接続が制御される。換言すれば、第1バイパスリレー31を開閉制御することで、鉛蓄電池110と回転電機120の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第1バイパスリレー31と第1バイパスライン15を含む第1バイパス回路を開閉制御することで、鉛蓄電池110と回転電機120の電気的な接続が制御される。なお第1バイパスライン15にはバイパスヒューズ33が設けられている。バイパスヒューズ33と第1バイパスリレー31は直列接続されている。このバイパスヒューズ33も第1バイパス回路に含まれる。第1バイパスリレー31は第2スイッチに相当する。第1バイパス回路は第2接続回路に相当する。
 第2バイパスリレー32は第3給電線13に並列接続される第2バイパスライン16に設けられている。第2バイパスライン16の一端は第3給電線13における第1給電線11との接続端と第3スイッチ23との間に接続されている。第2バイパスライン16の他端は第3給電線における第3スイッチ23と第3外部端子100cとの間に接続されている。これにより第2バイパスリレー32と第3スイッチ23とが並列接続されている。したがって第3スイッチ23が開状態であったとしても、第2バイパスリレー32を開閉制御することで、第1外部端子100aと第3外部端子100cの電気的な接続が制御される。換言すれば、第2バイパスリレー32を開閉制御することで、鉛蓄電池110と電気負荷140の電気的な接続が制御される。さらに言い換えれば、第2バイパスリレー32と第2バイパスライン16を含む第2バイパス回路を開閉制御することで、鉛蓄電池110と電気負荷140の電気的な接続が制御される。第2バイパスリレー32は第4スイッチに相当する。第2バイパス回路は第4接続回路に相当する。
 上記したように第1スイッチ21は3つの開閉部を有し、第2スイッチ22は4つの開閉部を有する。また第3スイッチ23と第4スイッチ24それぞれは1つの開閉部を有する。これら開閉部の数の相違は、各スイッチを含む接続回路を流れる電流量の相違による。すなわち開閉部の数の相違は、各スイッチを含む接続回路に要求される耐電流性(流れる電流に耐える性能)による。
 上記の耐電流性の要求により、第2スイッチ22の設けられる第1給電線12は第1スイッチ21の設けられる第1給電線11以上の耐電流性を有する。第3スイッチ23と第4スイッチ24の設けられる第3給電線13と第4給電線14は第1給電線11以下の耐電流性を有する。したがって第2接続回路は第1接続回路以上の耐電流性を有する。第3接続回路と第4接続回路は第1接続回路以下の耐電流性を有する。
 また第1バイパスリレー31とバイパスヒューズ33の設けられる第1バイパスライン15は第1スイッチ21の設けられる第1給電線12よりも耐電流性が低くなっている。そして第1バイパスリレー31とバイパスヒューズ33は第1スイッチ21よりも耐電流性が低くなっている。したがって第1バイパス回路は第1接続回路よりも耐電流性が低くなっている。
 第2バイパスリレー32の設けられる第1バイパスライン15は第1給電線12よりも耐電流性が低くなっている。また第2バイパスリレー32は第1スイッチ21よりも耐電流性が低くなっている。したがって第2バイパス回路は第1接続回路よりも耐電流性が低くなっている。
 センサ部40は、リチウム蓄電池10とスイッチ20の状態を検出するものである。センサ部40は、温度センサ、電流センサ、および、電圧センサを有する。センサ部40はリチウム蓄電池10の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれをリチウム蓄電池10の状態信号としてBMU50に出力する。またセンサ部40はスイッチ20の温度、電流、および、電圧を検出する。センサ部40はそれをスイッチ20の状態信号としてBMU50に出力する。センサ部40のうちの第1スイッチ21(第1接続回路)の物理量を検出するものがセンサ部に相当する。
 第1スイッチ21の異常状態はこのセンサ部40によって検出される物理量と相関関係を有する。例えば、第1スイッチ21の動作を保障する規格電圧、規格電流、規格熱などの規格値よりも、センサ部40によって検出された電圧、電流、熱などの物理量の少なくとも1つが高い場合、第1スイッチ21が異常である、若しくは、異常になる手前であることが分かる。
 上記したようにスイッチ20は2つのMOSFETのソース電極が互いに接続されてなる開閉部を有する。センサ部40はこのソース電極の温度、電流を検出する。またセンサ部40は2つのMOSFETそれぞれの両端電圧を検出する。なおセンサ部40は2つのMOSFETのソース電極の電圧を検出しなくともよい。すなわちセンサ部40は2つのMOSFETそれぞれのドレイン電極の電圧を検出してもよい。
 BMU50はセンサ部40の状態信号、および、上位ECU150からの指令信号の少なくとも一方に基づいてスイッチ20とバイパスリレー30を制御する。BMUはbattery management unitの略である。BMU50は制御部に相当する。
 BMU50はセンサ部40の状態信号に基づいて、リチウム蓄電池10の充電状態(state of charge)やスイッチ20の異常を判定する。BMU50はこれらの判定情報を上位ECU150に出力する。
 BMU50はスイッチ20の異常状態を判定するための閾値として、第1閾値と第2閾値を有している。BMU50は上記の温度、電流、および、電圧それぞれに対応する第1閾値と第2閾値を有している。いずれの第2閾値も、対応する第1閾値よりも値が大きい。BMU50はスイッチ20の状態信号の示す値と第1閾値および第2閾値とを比較する。
 BMU50は特に第1スイッチ21の異常状態を判定する。以下においては他のスイッチの異常判定と区別するために、第1スイッチ21の状態信号を示す値をセンサ値と示す。BMU50はこのセンサ値と第1閾値を比較し、センサ値と第2閾値を比較する。
 なお、第1閾値や第2閾値は、例えば上記の規格値に基づいて決定することができる。第1閾値は規格値よりも低い値。第2閾値は規格値と同等の値。例えばこのように決定することができる。閾値の値は、当業者が目的に応じて適宜決定しうることである。
 さらに言えば、BMU50は温度、電流、および、電圧などの各種物理量に基づいて、第1スイッチ21の異常状態を判定するための1つのセンサ値を算出してもよい。この場合、BMU50はこの1つのセンサ値に対応する第1閾値と第2閾値を有する。また、第1閾値と第2閾値は固定値でなくともよい。すなわち第1閾値と第2閾値は、第1スイッチ21へ出力している制御信号や、電池パック100に接続された回転電機120や電気負荷140などの各種電気機器の駆動状態に応じて変動する値としてもよい。すなわちBMU50は閾値と各種状態値に対応するマップを記憶していてもよい。BMU50はこのマップと検出した各種状態値とに基づいて閾値を定めてもよい。
 本実施形態にかかるBMU50は複数のセンサ値とそれに対応する第1閾値とを比較する。その結果、複数のセンサ値のすべてが対応する第1閾値を下回る場合、BMU50は上位ECU150の指令信号に基づいて、スイッチ20とバイパスリレー30それぞれを開閉制御する。
 しかしながら複数のセンサ値のうちの少なくとも1つが対応する第1閾値を超える場合、BMU50は上位ECU150に下記に示す要求を出力する。
 すなわちBMU50は、エンジン130が駆動中の場合、回転電機120の駆動に要求される出力(要求出力)を制限する要求(制限要求)を上位ECU150に出力する。これにより力行状態の回転電機120に要求される電力量、および、発電状態の回転電機120にて生成される電力量それぞれが低減される。この結果、回転電機120の供給電力が低減される。
 またBMU50は、アイドルストップによってエンジン130が停止中の場合、アイドルストップを禁止する要求(アイドルストップ禁止要求)を上位ECU150に出力する。このアイドルストップ禁止要求にはエンジン130の再始動要求も含まれている。BMU50はアイドルストップ禁止要求を送信するとともに、鉛蓄電池110と回転電機120とを電気的に接続する。これにより回転電機120に交流電圧が供給され、エンジン130が再始動される。
 さらにセンサ値が上昇して、複数のセンサ値のうちの少なくとも1つが対応する第2閾値を超えると、BMU50は上位ECU150の指令信号を無視して、フェールセーフ処理を実行する。具体的に言えば、BMU50はスイッチ20とバイパスリレー30への制御信号の出力を停止する。これによりスイッチ20が開状態、バイパスリレー30が閉状態になる。この結果、鉛蓄電池110と回転電機120とが第1バイパスリレー31を含む第1バイパス回路を介して電気的に接続される。また鉛蓄電池110と電気負荷140とが第2バイパスリレー32を含む第2バイパス回路を介して電気的に接続される。
 次に、図2~図12に基づいて、BMU50によるスイッチ20とバイパスリレー30の制御を説明する。なお各図中では電流を破線矢印と一転鎖線矢印で示す。そしてその電流量を線の太さで示す。すなわち電流量が多いほどに線を太くして示す。また電流を示す矢印線を明りょうに示すため、センサ部40、BMU50、電池パック100の外枠を示す一点鎖線、および、上位ECU150を省略している。さらに他の構成要素を簡略化して図示している。
 図2~図6では、回転電機120は力行状態になっている。エンジン130は燃焼駆動状態である。
 図2においてセンサ値は第1閾値を下回っている。そのためにBMU50は上位ECU150の指令信号に基づいてスイッチ20とバイパスリレー30を制御している。具体的にはBMU50は第2スイッチ22と第3スイッチ23それぞれを閉状態に制御している。またBMU50は他の第1スイッチ21、第2スイッチ22、第1バイパスリレー31、および、第2バイパスリレー32それぞれを開状態に制御している。以上の開閉制御により、鉛蓄電池110が第3スイッチ23を介して電気負荷140と電気的に接続されている。リチウム蓄電池10が第2スイッチ22を介して回転電機120と電気的に接続されている。
 この場合、破線矢印で示すように第2スイッチ22を介してリチウム蓄電池10から回転電機120に電力供給される。一点鎖線矢印で示すように第3スイッチ23を介して鉛蓄電池110から電気負荷140に電力供給される。回転電機120の要求出力は制限されていない。そのために回転電機120への電力供給量が電気負荷140への電力供給量よりも多くなっている。
 図2に示す状態においてセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50はスイッチ20とバイパスリレー30の開閉状態を維持しつつ、制限要求を上位ECU150に出力する。これにより回転電機120の要求出力が制限される。この結果、図3において破線矢印を細くして示すように、回転電機120に供給される電力量が減少する。
 図3に示す状態においてセンサ値が第2閾値を越えると、BMU50は上位ECU150の指令信号を無視してフェールセーフ処理を実行する。すなわちBMU50はスイッチ20とバイパスリレー30それぞれへの制御信号の出力を止める。これにより第2スイッチ22と第3スイッチ23それぞれが閉状態から開状態になる。また第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれが開状態から閉状態になる。
 このフェールセーフ処理により、図4において破線矢印で示すように第1バイパスリレー31を介して鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給される。一点鎖線矢印で示すように第2バイパスリレー32を介して鉛蓄電池110から電気負荷140に電力供給される。回転電機120の要求出力は制限されているため、図4に示す破線矢印を細くして示すように、第1バイパスリレー31を流れる電流量が低減されている。またこれによって第2バイパス回路を流れる電流量の低減が抑制されている。換言すれば電気負荷140への電力供給量の低減が抑制されている。
 図5においてセンサ値は第1閾値を下回っている。そのためにBMU50は上位ECU150の指令信号に基づいてスイッチ20とバイパスリレー30を制御している。具体的にはBMU50は第1スイッチ21と第4スイッチ24それぞれを閉状態に制御している。またBMU50は他の第2スイッチ22、第3スイッチ23、第1バイパスリレー31、および、第2バイパスリレー32それぞれを開状態に制御している。以上の開閉制御により、鉛蓄電池110が第1スイッチ21を介して回転電機120と電気的に接続されている。リチウム蓄電池10が第4スイッチ24を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
 この場合、破線矢印で示すように第1スイッチ21を介して鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給される。一点鎖線矢印で示すように第4スイッチ24を介してリチウム蓄電池10から電気負荷140に電力供給される。回転電機120の要求出力は制限されていないため、回転電機120への電力供給量が電気負荷140への電力供給量よりも多くなっている。
 図5に示す状態においてセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50はスイッチ20とバイパスリレー30の状態を維持しつつ、制限要求を上位ECU150に出力する。これにより回転電機120の要求出力が制限される。この結果、図6において破線矢印を細くして示すように、回転電機120に供給される電力量が減少する。
 図6に示す状態においてセンサ値が第2閾値を越えると、BMU50は上位ECU150の指令信号を無視してフェールセーフ処理を実行する。このフェールセーフ処理により、図4において破線矢印で示すように第1バイパスリレー31を介して鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給される。そして一点鎖線矢印で示すように第2バイパスリレー32を介して鉛蓄電池110から電気負荷140に電力供給される。
 図7~図9では、回転電機120が発電状態になっている。エンジン130は燃焼駆動状態である。
 図7においてセンサ値は第1閾値を下回っている。そのためにBMU50は上位ECU150の指令信号に基づいてスイッチ20とバイパスリレー30を制御している。具体的にはBMU50は第1スイッチ21、第2スイッチ22、および、第4スイッチ24それぞれを閉状態に制御している。またBMU50は他の第3スイッチ23、第1バイパスリレー31、および、第2バイパスリレー32それぞれを開状態に制御している。以上の開閉制御により、鉛蓄電池110が第1スイッチ21を介して回転電機120と電気的に接続されている。リチウム蓄電池10が第2スイッチ22を介して回転電機120と電気的に接続されている。またリチウム蓄電池10が第4スイッチ24を介して電気負荷140と電気的に接続されている。
 この場合、破線矢印で示すように第1スイッチ21を介して回転電機120から鉛蓄電池110に電力供給される。破線矢印で示すように第2スイッチ22を介して回転電機120からリチウム蓄電池10に電力供給される。また一点鎖線矢印で示すように第4スイッチ24を介してリチウム蓄電池10から電気負荷140に電力供給される。回転電機120の要求出力は制限されていないため、鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10それぞれに供給される電力量が多くなっている。
 図7に示す状態においてセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50はスイッチ20とバイパスリレー30の状態を維持しつつ、制限要求を上位ECU150に出力する。これにより回転電機120から供給される電力量が減少する。図8では回転電機120からの供給電力量の減少を破線矢印の線の太さを細くすることで示している。なお図8で示すように、発電状態の回転電機120からの供給電力によって鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10が充電されるように、出力制限された回転電機120にて生成される発電電圧は、鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10の出力電圧よりも高くなっている。
 図8に示す状態においてセンサ値が第2閾値を越えると、BMU50は上位ECU150の指令信号を無視してフェールセーフ処理を実行する。すなわちBMU50はスイッチ20とバイパスリレー30それぞれへの制御信号の出力を止める。これにより第1スイッチ21、第2スイッチ22、および、第4スイッチ24それぞれが閉状態から開状態になる。また第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれが開状態から閉状態になる。
 このフェールセーフ処理により、図9において破線矢印で示すように第1バイパスリレー31を介して回転電機120から鉛蓄電池110に電力供給される。そして破線矢印と一点鎖線矢印で示すように第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32を介して回転電機120から電気負荷140に電力供給される。回転電機120の要求出力は制限されているため、図9に示す矢印を細くして示すように、第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれを流れる電流量が低減されている。すなわち第1バイパス回路と第2バイパス回路それぞれを流れる電流量が低減されている。なお図9においては回転電機120からの供給電圧は鉛蓄電池110の出力電圧よりも高くなっている。したがって電気負荷140への供給電圧は閾値電圧よりも高くなっている。
 この後に回転電機120の駆動が停止すると、第1バイパス回路を介した鉛蓄電池110から回転電機120への給電が終了する。そして第2バイパス回路を介した鉛蓄電池110から電気負荷140への電力供給が行われる。
 図10では、車両がアイドルストップしてエンジン130が停止している。
 図10においてセンサ値は第1閾値を下回っている。この際にBMU50は第1スイッチ21と第4スイッチ24を閉状態に制御している。またBMU50は他の第2スイッチ22、第3スイッチ23、第1バイパスリレー31、および、第2バイパスリレー32それぞれを開状態に制御している。
 図10に示す状態においてセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50はアイドルストップ禁止要求を上位ECU150に出力する。このアイドルストップ禁止要求には、エンジン130の再始動要求も含まれている。アイドルストップ禁止要求を受け取ると上位ECU150は、回転電機120を力行状態にする。これにより回転電機120によってエンジン130のクランクシャフトを回転させる。このようにセンサ値が第2閾値を越えるほどに異常になる前に、図11に示すように鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給し、回転電機120によってエンジン130を回転させることで再始動する。
 センサ値が第2閾値を越えると、BMU50はフェールセーフ処理を実行する。これにより第1スイッチ21、第2スイッチ22、および、第4スイッチ24それぞれが閉状態から開状態になる。また第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれが開状態から閉状態になる。このフェールセーフ処理により、図12において一点差線矢印で示すように第2バイパスリレー32を介して鉛蓄電池110から電気負荷140に電力供給される。
 なお、フェールセーフ処理を実行する際にBMU50は、回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する。フェールセーフ処理と同時に回転電機120の力行と発電の禁止要求を出力したとしても、後で図14を用いて説明するように、その禁止要求が上位ECU150にて実行されるまでには遅延時間が生じる。この遅延時間のために、フェールセーフ処理の後に回転電機120の力行と発電が禁止される。このフェールセーフ処理の際に、図4および図9で示したように、出力要求の制限された回転電機120の供給電流がバイパス回路に流れる。
 次に電池パック100のBMU50のセンサ値異常時の処理を図13に基づいて説明する。なおこの処理は、定期的に行ってもよいし、突発的に行ってもよい。さらに言えば、この処理は常時繰り返し行ってもよい。
 先ずステップS10においてBMU50は、センサ値が第1閾値を超えたか否かを判定する。センサ値が第1閾値を超えた場合、BMU50はステップS20へと進む。センサ値が第1閾値を超えていない場合、BMU50はステップS10を繰り返す。すなわちBMU50はセンサ値が第1閾値を超えるまで、センサ値異常に対する処理に対して待機状態になる。
 ステップS20へ進むとBMU50は、エンジン130が駆動中か否かを判定する。エンジン130が駆動中の場合、BMU50はステップS30へと進む。エンジン130が駆動中ではない場合、BMU50はステップS40へと進む。
 ステップS30へ進むとBMU50は、制限要求を上位ECU150へ出力する。これにより回転電機120の要求出力を上位ECU150によって制限させる。この後にBMU50はステップS50へと進む。
 ステップS50へ進むとBMU50は、時間経過によってセンサ値が第1閾値を下回る可能性があるので、再びセンサ値が第1閾値を超えたか否かを判定する。センサ値が第1閾値を超えている場合、BMU50はステップS60へと進む。センサ値が第1閾値を下回った場合、BMU50はステップS70へと進む。
 ステップS60へ進むとBMU50は、センサ値がさらに上昇したか否かを判定するために、センサ値が第2閾値を超えたか否かを判定する。センサ値が第2閾値を超えた場合、BMU50はステップS80へと進む。センサ値が第2閾値を超えていない場合、BMU50はステップS50へと戻る。BMU50は、センサ値が第1閾値を超えている場合、制限要求の出力を維持する。
 ステップS80へ進むとBMU50は、フェールセーフ処理を実施する。すなわちBMU50はスイッチ20とバイパスリレー30への制御信号の出力を止める。これによりスイッチ20を開状態、バイパスリレー30を閉状態に制御する。なおこの際にBMU50は、回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する。この後、BMU50はセンサ値異常時の処理を終了する。
 遡って、ステップS50においてセンサ値が第1閾値を下回ってステップS70へ進むとBMU50は、制限要求を解除する。これにより回転電機120の要求出力の制限が解除される。この後にBMU50はセンサ値異常時の処理を終了する。
 さらに遡って、ステップS20においてエンジン130が駆動していないと判定してステップS40へ進むとBMU50は、車両がアイドルストップ中か否かを判定する。車両がアイドルストップ中であると判定するとBMU50はステップS90へと進む。車両がアイドルストップ中ではないと判定するとBMU50はステップS100へと進む。
 ステップS90へ進むとBMU50は、アイドルストップ禁止要求を上位ECU150へ出力する。これによりアイドルストップが禁止される。また上記したようにアイドルストップ禁止要求にはエンジン130の再始動要求も含まれている。BMU50はアイドルストップ禁止要求を上位ECU150に送信するとともに、鉛蓄電池110と回転電機120とを電気的に接続する。具体的に言えば、BMU50は図5に示すように第1スイッチ21と第4スイッチ24を閉状態にする。これにより電気負荷140への電力供給を継続しつつ、回転電機120に交流電圧が供給される。そしてエンジン130が再始動される。この後にBMU50はステップS110へと進む。
 ステップS110へ進むとBMU50は、時間経過によってセンサ値が第1閾値を下回る可能性があるので、再びセンサ値が第1閾値を超えたか否かを判定する。センサ値が第1閾値を超えている場合、BMU50はステップS120へと進む。センサ値が第1閾値を下回った場合、BMU50はステップS130へと進む。
 ステップS120へ進むとBMU50は、センサ値が第2閾値を超えたか否かを判定する。センサ値が第2閾値を超えた場合、BMU50はステップS80へと進む。そしてBMU50はフェールセーフ処理を実行する。これとは異なりセンサ値が第2閾値を超えていない場合、BMU50はステップS110へと戻る。BMU50は、センサ値が第1閾値を超えている場合、制限要求の出力を維持する。
 ステップS130へ進むとBMU50は、アイドルストップ禁止要求を解除する。これによりアイドルストップの禁止が解除される。この後にBMU50はセンサ値異常時の処理を終了する。
 遡って、ステップS40において車両がアイドルストップ中ではないと判定してステップS100へ進むとBMU50は、センサ値が第2閾値を超えたか否かを判定する。ステップS100へ進んだということは、停車中にユーザによってイグニッションスイッチがオンになったことを示している。この車両状態においてセンサ値が第2閾値を超えた場合、BMU50はステップS80へと進む。そしてBMU50はフェールセーフ処理を実行する。これとは異なりセンサ値が第2閾値を超えていない場合、BMU50はステップS10へと戻る。この場合、BMU50はステップS10、ステップS20、ステップS40、ステップS100を繰り返し、待機状態となる。この待機状態においてスタータによってエンジン130が始動されるとBMU50はステップS30へと進み制限要求を出力する。
 次に、図14に基づいて回転電機120が力行状態の場合におけるBMU50のフェールセーフ処理を説明する。図14の縦軸は任意単位を示し、横軸は時間を示す。図14に示す各信号の振る舞いはBMU50のフェールセーフ処理を説明するために模式的に示したものである。各信号の単位時間当たりの変化量を表す傾きなどに特別な意味はなく、模式的に示しているに過ぎない。
 このタイミングチャートでは、センサ値が時間経過にしたがって線形的に増加する例を模式的を示している。実際のセンサ値の振る舞いがこのように一様に線形に増加するわけではないと思われる。しかしながら、繰り返しになるが、これはセンサ値が時間経過にしたがって線形的に増加する例を模式的に示しているに過ぎない。以下、図14に示すタイミングチャートを詳説する。
 時間t0において、回転電機120の出力要求はゼロである。したがって回転電機120の出力はゼロである。またセンサ値は第1閾値を下回っている。したがってBMU50は制限要求を送信していない。BMU50は上位ECU150の制御信号に基づいてスイッチ20やバイパスリレー30を制御している。
 また時間t0においてBMU50は、上位ECU150の制御信号に基づいて、第2スイッチ22と第3スイッチ23を閉状態に制御している。BMU50は第1スイッチ21、第4スイッチ24、第1バイパスリレー31、第2バイパスリレー32それぞれを開状態に制御している。したがって鉛蓄電池110が第3スイッチ23を介して電気負荷140と電気的に接続されている。リチウム蓄電池10が第2スイッチ22を介して回転電機120と電気的に接続されている。
 鉛蓄電池110から電気負荷140に電力供給が実施されている。しかしながら上記したように回転電機120の出力要求はゼロである。そのためにリチウム蓄電池10から回転電機120への電力供給は実施されていない。
 以上により鉛蓄電池110の出力は電気負荷140への供給電力に等しくなっている。リチウム蓄電池10の出力は回転電機120への供給電力に等しく、ゼロになっている。したがって第3スイッチ23を流れる電流は電気負荷140への供給電力に相当する。第2スイッチ22を流れる電流はゼロに相当する。以上により第2スイッチ22と第3スイッチ23それぞれを流れる電流の合計電流は電気負荷140への供給電力に相当している。
 また第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれは開状態になっている。そのために第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれを流れる電流の合計電流はゼロになっている。
 時間t1にいたると、回転電機120の放電側の出力要求が有限になる。これにより回転電機120は力行状態になる。
 時間t1から時間が経過するにしたがって、回転電機120の供給電力が徐々に増大する。これによりリチウム蓄電池10の出力、および、第2スイッチ22と第3スイッチ23の合計電流それぞれも徐々に増大する。なお上記したようにこのタイミングチャートではセンサ値も徐々に増大する。
 時間t2にいたると、センサ値が第1閾値を上回る。BMU50はこれを判定すると制限要求を上位ECU150に出力する。上位ECU150は制限要求を受け取ると、回転電機120の出力要求を制限する処理を開始する。上位ECU150による回転電機120の出力要求の制限は、BMU50から制限要求が出力されてから第1遅延時間経過後に実行される。
 時間t2から第1遅延時間が経過して時間t3にいたると、回転電機120の出力要求の制限により、回転電機120への供給電力が徐々に減少し始める。これによりリチウム蓄電池10の出力、第2スイッチ22と第3スイッチ23の合計電流それぞれも徐々に減少し始める。
 時間t4にいたると、回転電機120への供給電力は回転電機120の出力要求に一致する。これにより回転電機120の供給電力が一定となる。同様にしてリチウム蓄電池10の出力、第2スイッチ22と第3スイッチ23の合計電流それぞれも一定となる。しかしながらセンサ値はさらに増大する。このようなセンサ値の増大は、例えば第1スイッチ21の熱異常が想定される。
 時間t5にいたると、センサ値が第2閾値を上回る。BMU50はこれを判定するとフェールセーフ処理を実行する。BMU50は制御信号を無視してスイッチ20とバイパスリレー30それぞれへの制御信号の出力を停止する。この結果、スイッチ20が開状態、バイパスリレー30が閉状態になる。鉛蓄電池110と回転電機120とが第1バイパスリレー31を介して電気的に接続される。鉛蓄電池110と電気負荷140とが第2バイパスリレー32を介して電気的に接続される。これによりリチウム蓄電池10の出力がゼロになる。そしてリチウム蓄電池10の担っていた回転電機120への電力供給分、鉛蓄電池110の出力が増大する。第2スイッチ22と第3スイッチ23それぞれを流れる電流の合計電流がゼロになる。そしてその分、第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32それぞれを流れる電流の合計電流が増大する。
 なおBMU50は、フェールセーフ処理の実行と同時に、回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する。上位ECU150は禁止要求を受け取ると、回転電機120の駆動を禁止する処理を開始する。回転電機120の駆動の禁止は、BMU50から禁止要求が出力されてから第2遅延時間経過後に実行される。
 時間t5から第2遅延時間が経過して時間t6にいたると、回転電機120の駆動の禁止により、回転電機120への供給電力が徐々に減少し、ゼロへと近づく。これにより鉛蓄電池110の出力、第1バイパスリレー31と第2バイパスリレー32の合計電流それぞれも徐々に減少し、電気負荷140への供給電力分へと近づく。
 次に、本実施形態とは異なり、センサ値が第1閾値を超えた際にBMU50が制限要求を出力しない場合に生じる不具合を図15に基づいて説明する。図14と図15に示す時間t0~時間t6は対応関係にあり、センサ値の振る舞いは同一である。
 図15の時間t0、t1における各種信号の振る舞いは図14に示す振る舞いと同一なのでその説明を省略する。
 時間t2においてセンサ値が第1閾値を超える。しかしながら図15に示す参考例においてはBMU50は制限要求を出力しない。したがって回転電機120の出力、リチウム蓄電池10の出力、第2スイッチ22と第3スイッチ23の合計電流は低減しない。
 センサ値が上昇し、時間t5において第2閾値を超えると、BMU50はフェールセーフ処理を実行する。これによりスイッチ20が開状態、バイパスリレー30が閉状態になる。これにより鉛蓄電池110が第1バイパスリレー31を介して回転電機120に接続される。鉛蓄電池110が第2バイパスリレー32を介して電気負荷140に接続される。
 上記したようにフェールセーフ処理の実行と同時にBMU50は、回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する。この場合、回転電機120の駆動の禁止は、BMU50から禁止要求が出力されてから第2遅延時間経過後に実行される。
 この第2遅延時間経過するまでの間、鉛蓄電池110は回転電機120と電気負荷140それぞれに電力供給する。そして回転電機120の要求出力は制限されていない。そのため、図15に示すように鉛蓄電池110から電気負荷140への電力供給が急激に減少する。それによって電気負荷140への供給電圧が閾値電圧を下回り、電気負荷140がオフ状態になる。
 また、第2遅延時間が経過するまでの間に要求出力の制限されていない回転電機120への電力供給が第1バイパス回路を流れる。これにより第1バイパス回路に損傷が生じる虞がある。
 次に、本実施形態にかかる電池パック100と電源システム200の作用効果を説明する。上記したようにBMU50は、センサ値が第1閾値を超えると回転電機120の出力要求を制限する制限要求を上位ECU150に出力する。そしてセンサ値がさらに上昇して第2閾値を超えるとフェールセーフ処理を実行する。
 これによれば、センサ値が第2閾値を越えた際に第1バイパス回路を流れる電流を低減することができる。すなわち、発電状態若しくは力行状態の回転電機120の給電電流によって、第1バイパス回路に損傷が生じることが抑制される。したがって、第1バイパス回路として第1接続回路よりも耐電流性の低いものを採用したとしても、第1バイパス回路に損傷が生じることが抑制される。第1バイパス回路として耐電流性の低いものを採用することができるため、コストの増大が抑制される。
 第1バイパス回路にバイパスヒューズ33が含まれている。したがって発電状態若しくは力行状態の回転電機120の供給電流によって、バイパスヒューズ33が溶解することが抑制される。
 同様にして、図9に示すように発電状態の回転電機120からの給電電流によって、第2バイパス回路に損傷が生じることが抑制される。したがって、第2バイパス回路として耐電流性の低いものを採用することができるため、コストの増大が抑制される。
 また、図4に示すように力行状態の回転電機120への給電電流によって、第2バイパス回路に流れる電流が低減することが抑制される。すなわち、電気負荷140への電力供給が低下することが抑制される。これにより電気負荷140の供給電圧が閾値電圧を下回り、それによって電気負荷140がオフ状態になることが抑制される。
 エンジン130が駆動中の際にセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50は上位ECU150に制限要求を出力する。これによれば、センサ値が第1閾値を越える程度の異常状態の第1接続回路に流れる電流を低減することができる。したがって第1接続回路の寿命の低下を抑制することができる。
 車両がアイドルストップしている際にセンサ値が第1閾値を超えると、BMU50は第1接続回路を閉状態にする。またBMU50はエンジン130の再始動要求を上位ECU150に出力する。これにより第1接続回路を介して鉛蓄電池110と回転電機120とが電気的に接続され、回転電機120の力行によってエンジン130が再始動される。これによれば、センサ値が第1閾値を越える程度の異常状態の第1接続回路を介して、鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給することができる。これにより、センサ値が第2閾値を超えるほどに異常となったために、第1接続回路を介して鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給できなくなることが抑制される。すなわち、エンジン130を回転電機120によって再始動できなくなることが抑制される。別の表現をすれば、センサ値が第2閾値を超えるほどに異常となった第1接続回路を介して、鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給することが抑制される。
 またBMU50はセンサ値が第1閾値を越える程度の異常状態の第1接続回路を介して、鉛蓄電池110から回転電機120に電力供給する際に、アイドルストップの禁止要求を上位ECU150に出力する。これによれば、第1閾値を超える程度の異常状態の第1接続回路を再び用いて、鉛蓄電池110から回転電機120にエンジン130を再始動するための電流が流れることが抑制される。
 またBMU50はセンサ値が第2閾値を超えるとフェールセーフ処理を実行すると同時に回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する。これにより、図12に示すように鉛蓄電池110から電気負荷140への電力供給が低下することが抑制される。したがって電気負荷140がオフ状態になることが抑制される。
 (第1の変形例)
 上記第1実施形態ではBMU50が第1スイッチ21(第1接続回路)の異常を示すセンサ値に基づいて制限要求の出力、アイドルストップ禁止要求の出力、および、フェールセーフ処理の実施を行う例を示した。しかしながらこれとは異なり、センサ部40の状態信号に基づいて電池パック100の異常を判定し、それに基づいて制限要求の出力、アイドルストップ禁止要求の出力、および、フェールセーフ処理の実施を行ってもよい。この場合にBMU50は電池パック100の異常状態を示す検出値をセンサ部40の状態信号に基づいて算出する。なお上記の検出値は、状態信号だけではなく上位ECU150から入力される回転電機120の駆動状態などの各種情報に基づいて算出してもよい。
 BMU50は検出値と対応する第1閾値とを比較する。BMU50は検出値が第1閾値を超える場合、制限要求若しくはアイドルストップ禁止要求を上位ECU150に出力する。そしてBMU50は検出値が対応する第2閾値を超えた場合、フェールセーフ処理をする。なお包含関係より自明であるが、電池パック100の状態には第1スイッチ21の状態も含まれる。
 (第2の変形例)
 上記第1実施形態ではフェールセーフ処理として、スイッチ20を開状態、バイパスリレー30を閉状態にする例を示した。しかしながらフェールセーフ処理としては上記例に限定されない。例えば、第1スイッチ21と第3スイッチ23を閉状態にし、第2スイッチ22、第4スイッチ24、第1バイパスリレー31、第2バイパスリレー32を開状態にしてもよい。これによれば第1スイッチ21を介して鉛蓄電池110と回転電機120とが電気的に接続される。第3スイッチ23を介して鉛蓄電池110と電気負荷140とが電気的に接続される。
 このようなフェールセーフ処理の実施は、例えば、上記の第1の変形例に記載のように、BMU50が電池パック100の異常状態の判定に基づいて行ってもよい。若しくは、リチウム蓄電池10の異常状態の判定に基づいてフェールセーフ処理を実施してもよい。さらに言えば、リチウム蓄電池10に対応する第2スイッチ22と第4スイッチ24の異常状態の判定に基づいてフェールセーフ処理を実施してもよい。
 (第3の変形例)
 またフェールセーフ処理としては、例えば、第2スイッチ22と第4スイッチ24を閉状態にし、第1スイッチ21、第3スイッチ23、第1バイパスリレー31、第2バイパスリレー32を開状態にしてもよい。これによれば第2スイッチ22を介してリチウム蓄電池10と回転電機120とが電気的に接続される。第4スイッチ24を介してリチウム蓄電池10と電気負荷140とが電気的に接続される。
 このようなフェールセーフ処理の実施は、例えば、上記の第1の変形例に記載のように、BMU50が電池パック100の異常状態の判定に基づいて行ってもよい。若しくは、鉛蓄電池110の異常状態の判定に基づいてフェールセーフ処理を実施してもよい。さらに言えば、鉛蓄電池110に対応する第1スイッチ21と第3スイッチ23の異常状態の判定に基づいてフェールセーフ処理を実施してもよい。
 以上に示したようにフェールセーフ処理としては、鉛蓄電池110およびリチウム蓄電池10の少なくとも一方によって、異常状態の通電経路を回避して、回転電機120と電気負荷140それぞれに通電することができる処理であれば特に限定されない。
 (第4の変形例)
 上記第1実施形態ではエンジン130が駆動状態のときにセンサ値が第1閾値を超えた場合にBMU50は制限要求を上位ECU150に出力する例を示した。しかしながら回転電機120の状態に着目して、回転電機120が駆動状態のときにセンサ値が第1閾値を超えた場合にBMU50は制限要求を上位ECU150に出力してもよい。より詳しく言えば、回転電機120が発電状態若しくは力行状態のときにセンサ値が第1閾値を超えた場合にBMU50は制限要求を上位ECU150に出力してもよい。これによれば、発電状態若しくは力行状態の回転電機120の給電電流によって、バイパス回路に損傷が生じることが抑制される。
 (第5の変形例)
 上記第1実施形態では電池パック100に鉛蓄電池110が接続され、電池パック100がリチウム蓄電池10を有する例を示した。しかしながら電池パック100に対する鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10の包含関係は上記例に限定されない。電池パック100は鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10の少なくとも一方を有する構成を採用することができる。さらに言えば、電池パック100に鉛蓄電池110とリチウム蓄電池10それぞれが接続された構成も採用することができる。
 したがって、例えば電池パック100がリチウム蓄電池110と回転電機120とを接続する2つの接続回路を有する構成を採用することもできる。この2つの接続回路の役割は、本実施形態で示した第1接続回路と第1バイパス回路に相当する。したがって2つの接続回路のうちの一方は、他方よりも耐電流性が高い性質を有する。
 この変形例の場合、非異常時においてはリチウム蓄電池110と回転電機120とが2つの接続回路のうちの一方を介して電気的に接続される。第1閾値を超えるほどの異常の場合、回転電機120の要求出力が制限される。第2閾値を超えるほどの異常の場合、リチウム蓄電池110と回転電機120とが2つの接続回路のうちの他方を介して電気的に接続される。
 (第6の変形例)
 上記第1実施形態では電源システム200を搭載する車両がアイドルストップ機能を有する例を示した。しかしながら電源システム200を搭載する車両としては上記例に限定されない。電源システム200を搭載する車両が例えばアイドルストップ機能を有しないエンジン自動車の場合、BMU50は図13に示すセンサ値異常時の処理においてステップS20を実施しない。すなわちBMU50はステップS10においてセンサ値が第1閾値を超えた場合、ステップS30の処理を実施する。ただしBMU50はステップS20の処理を実施してもよい。この場合、BMU50はステップS20においてエンジン130が駆動中ではないと判定するとステップS100へと進む。
 (第7の変形例)
 上記第1実施形態ではフェールセーフ処理を実行する際にBMU50が回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信する例を示した。しかしながらフェールセーフ処理を実行するまえに制限要求によって回転電機120の要求出力が制限されている。したがってフェールセーフ処理を実行する際にBMU50は回転電機120の力行と発電の禁止要求を上位ECU150に送信しなくともよい。
 (第8の変形例)
 上記第1実施形態ではスイッチ20は半導体スイッチである例を示した。しかしながら閉から開、開から閉へのスイッチの状態切換の速さが、停車からエンジン駆動への切り換えなどの車両状態の切り換えなどに対応することが出来るのであれば、スイッチ20としては例えばメカニカルリレーを採用することもできる。
 上記第1実施形態ではスイッチ20がMOSFETである例を示した。しかしながらスイッチ20として半導体スイッチで構成する場合、上記例に限定されない。例えばスイッチ20としてはIGBTを採用することもできる。
 上記第1実施形態ではスイッチ20がNチャネル型MOSFETである例を示した。しかしながらスイッチ20としてはPチャネル型MOSFETを採用することもできる。
 上記第1実施形態ではスイッチ20が2つのMOSFETが直列接続されてなる開閉部を少なくとも1つ有する例を示した。しかしながらスイッチ20としては上記例に限定されない。例えばスイッチ20は1つのMOSFETを有してもよい。若しくは、スイッチ20は複数の並列接続されたMOSFETを有してもよい。
 上記第1実施形態では開閉部が2つのMOSFETのソース電極同士が連結されてなる例を示した。しかしながら開閉部は2つのMOSFETのドレイン電極同士が連結されてなってもよい。
 上記第1実施形態では開閉部の有する2つのMOSFETのゲート電極が電気的に独立している例を示した。しかしながら2つのMOSFETのゲート電極が同電位の構成を採用することもできる。
 上記第1実施形態では開閉部の有する2つのMOSFETの寄生ダイオードのアノード電極同士が互いに連結されている例を示した。しかしながら寄生ダイオードのカソード電極同士が互いに連結された構成を採用することもできる。なお、スイッチ20としてIGBTを採用する場合、開閉部の有する2つのIGBTにダイオードが並列接続されるとよい。その場合、2つのダイオードのカソード電極同士、若しくは、アノード電極同士が互いに接続されているとよい。
 上記第1実施形態では第1スイッチ21が開閉部を3つ有し、第2スイッチ22が開閉部を4つ有し、第3スイッチ23と第4スイッチ24それぞれが開閉部を1つ有する例を示した。しかしながら各スイッチの有する開閉部の数としては上記例に限定されない。
 上記第1実施形態では並列接続された複数の開閉部それぞれのソース電極が互いに電気的に接続されている例を示した。しかしながら複数の開閉部それぞれのソース電極同士は互いに電気的に接続されていなくともよい。また、複数の開閉部の一部のソース電極同士が互いに電気的に接続されていてもよい。
 上記第1実施形態ではバイパスリレー30がメカニカルリレーである例を示した。しかしながらバイパスリレー30としては上記例に限定されない。バイパスリレー30としては半導体スイッチを採用することもできる。
 (その他の変形例)
 上記第1実施形態では第2接続回路は第1接続回路以上の耐電流性を有し、第3接続回路と第4接続回路は第1接続回路以下の耐電流性を有する例を示した。しかしながら各接続回路の耐電流性の関係としては上記例に限定されない。各接続回路の耐電流性は、各接続回路に要求される耐電流性に応じて適宜変更可能である。
 上記第1実施形態では第1バイパス回路がバイパスヒューズ33を有する例を示した。しかしながら第1バイパス回路はバイパスヒューズ33を有していなくともよい。
 上記第1実施形態では電池パック100が、リチウム蓄電池10とスイッチ20の状態を検出するセンサ部40を有する例を示した。しかしながらセンサ部40としては、少なくとも第1スイッチ21の状態信号を検出するものであればよい。
 センサ部40は、温度センサ、電流センサ、および、電圧センサを有する例を示した。しかしながらセンサ部40はこれらのうちの少なくとも1つを有すればよい。またセンサ部40は他のセンサを有してもよい。例えばセンサ部40は電池パック100の水没を検出するための水没センサを有してもよい。この水没センサは対向電極によって構成されるコンデンサを有する。対向電極間に水があると、コンデンサの誘電率(静電容量)が変化する。BMU50はこの水没センサの静電容量の変化が所定時間継続されるか否かに基づいて、電池パック100の水没を検出する。なお水没センサは基板よりも筐体の底部側に設けられる。
 本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (11)

  1.  蓄電池(110)と回転電機(120)とを電気的に接続する電池パックであって、
     前記蓄電池と前記回転電機とを接続する第1接続回路(21,11)と、
     前記蓄電池と前記回転電機とを接続する、前記第1接続回路よりも耐電流性の低い第2接続回路(31,33,15)と、
     前記第1接続回路と前記第2接続回路それぞれを制御する制御部(50)と、
     前記第1接続回路の異常状態を検出するセンサ部(40)と、を有し、
     前記制御部は、
     前記第1接続回路の異常を判定するための閾値として、第1閾値、および、前記第1閾値よりも値の大きい第2閾値を有し、
     前記センサ部の示すセンサ値が前記第1閾値を超えた場合、前記回転電機の要求出力を制限し、
     前記センサ値が前記第2閾値を超えた場合、前記第1接続回路を開状態にしつつ、前記第2接続回路を閉状態にすることで、前記第2接続回路を介して前記蓄電池と前記回転電機とを電気的に接続する電池パック。
  2.  前記制御部は、前記回転電機が発電状態若しくは力行状態において、前記センサ値が前記第1閾値を超えると前記回転電機の要求出力を制限し、前記センサ値が前記第2閾値を超えると前記第1接続回路を開状態にしつつ前記第2接続回路を閉状態にする請求項1に記載の電池パック。
  3.  アイドルストップ機能を有する車両に搭載されており、
     前記回転電機は前記車両のエンジン(130)と連結されており、
     前記制御部は、前記車両がアイドルストップしている際に前記センサ値が前記第1閾値を超えると、前記第2接続回路を開状態にしつつ、前記第1接続回路を閉状態にすることで、前記第1接続回路を介して前記蓄電池と前記回転電機とを電気的に接続し、前記回転電機によって前記エンジンを始動させる請求項2に記載の電池パック。
  4.  前記第1接続回路は前記蓄電池と前記回転電機との間に設けられる第1スイッチ(21)を有し、
     前記第2接続回路は前記蓄電池と前記回転電機との間に設けられる第2スイッチ(31)を有し、
     前記電池パックには、供給電圧が閾値電圧を下回るとオフ状態になる電気負荷(140)が接続されており、
     前記蓄電池と前記電気負荷とを接続する第3接続回路(23,13)と、
     前記蓄電池と前記電気負荷とを接続する第4接続回路(32,16)と、を有し、
     前記第3接続回路は前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられる第3スイッチ(23)を有し、
     前記第4接続回路は前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられる第4スイッチ(32)を有し、
     前記制御部は、
     前記センサ値が前記第2閾値を超えた場合、前記第1スイッチと前記第3スイッチそれぞれを開状態にしつつ、前記第2スイッチと前記第4スイッチそれぞれを閉状態にすることで、前記第2スイッチを介して前記蓄電池と前記回転電機とを電気的に接続しつつ、前記第4スイッチを介して前記蓄電池と前記電気負荷とを電気的に接続する請求項1~3いずれか1項に記載の電池パック。
  5.  前記第2接続回路は、前記第2スイッチのほかに、前記第2スイッチと直列接続されたバイパスヒューズ(33)を有する請求項4に記載の電池パック。
  6.  電源(10)と、
     前記電源と前記回転電機との間に設けられる第5スイッチ(22)と、
     前記電源と前記電気負荷との間に設けられる第6スイッチ(24)と、を有し、
     前記制御部は、
     前記センサ値が前記第2閾値を超えた場合、前記第1スイッチと前記第3スイッチだけではなく前記第5スイッチと前記第6スイッチそれぞれを開状態にする請求項4または請求項5に記載の電池パック。
  7.  前記センサ部は、複数の異なる物理量を前記センサ値として検出し、
     前記制御部は、
     複数の前記センサ値それぞれに対応する前記第1閾値と前記第2閾値を有しており、
     複数の前記センサ値のうちのいずれか1つが対応する前記第1閾値を超えた場合、前記回転電機の要求出力を制限し、
     複数の前記センサ値のうちのいずれか1つが対応する前記第2閾値を超えた場合、前記第1接続回路を開状態にしつつ、前記第2接続回路を閉状態にすることで、前記第2接続回路を介して前記蓄電池と前記回転電機とを電気的に接続する請求項1~6いずれか1項に記載の電池パック。
  8.  前記センサ部は、温度センサ、電流センサ、および、電圧センサのうちの少なくとも1つを有する請求項7に記載の電池パック。
  9.  蓄電池(110)と、
     回転電機(120)と、
     電池パック(100)と、を有する電源システムであって、
     前記電池パックは、
     前記蓄電池と前記回転電機とを接続する第1接続回路(21,11)と、
     前記蓄電池と前記回転電機とを接続する、前記第1接続回路よりも耐電流性の低い第2接続回路(31,33,15)と、
     前記第1接続回路と前記第2接続回路それぞれを制御する制御部(50)と、
     前記第1接続回路の異常状態を検出するセンサ部(40)と、を有し、
     前記制御部は、
     前記第1接続回路の異常を判定するための閾値として、第1閾値、および、前記第1閾値よりも値の大きい第2閾値を有し、
     前記センサ部の示すセンサ値が前記第1閾値を超えた場合、前記回転電機の要求出力を制限し、
     前記センサ値が前記第2閾値を超えた場合、前記第1接続回路を開状態にしつつ、前記第2接続回路を閉状態にすることで、前記第2接続回路を介して前記蓄電池と前記回転電機とを電気的に接続する電源システム。
  10.  前記回転電機の出力を制御する上位制御部(150)を有し、
     前記制御部は前記センサ値が前記第1閾値を超えた場合、前記上位制御部に前記回転電機の要求出力を制限する制限要求を出力することで、前記回転電機の要求出力を制限する請求項9に記載の電源システム。
  11.  車両に搭載されており、
     供給電圧が閾値電圧を下回るとオフ状態になる電気負荷(140)を有し、
     前記電気負荷は前記電池パックに接続され、
     前記回転電機は前記車両のエンジン(130)と連結されており、
     前記センサ部は複数の異なる物理量を前記センサ値として検出する請求項9または請求項10に記載の電源システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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TWI805180B (zh) 2021-01-21 2023-06-11 日商紐富來科技股份有限公司 電子線描繪裝置及陰極壽命預測方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0595108U (ja) * 1992-05-29 1993-12-24 三菱自動車工業株式会社 電気自動車用電動機の電池温度上昇時制御
JP2012138278A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Toyota Motor Corp 電源装置の制御装置および電源装置の制御方法
JP2014030281A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Denso Corp 電源システム
JP2015149849A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社デンソー 電池ユニット及び電源システム
JP2015182657A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 富士重工業株式会社 車両用電源装置
JP2015204699A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社デンソー 電池ユニット

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0595108U (ja) * 1992-05-29 1993-12-24 三菱自動車工業株式会社 電気自動車用電動機の電池温度上昇時制御
JP2012138278A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Toyota Motor Corp 電源装置の制御装置および電源装置の制御方法
JP2014030281A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Denso Corp 電源システム
JP2015149849A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社デンソー 電池ユニット及び電源システム
JP2015182657A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 富士重工業株式会社 車両用電源装置
JP2015204699A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 株式会社デンソー 電池ユニット

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