WO2018159258A1 - 電源システム - Google Patents

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WO2018159258A1
WO2018159258A1 PCT/JP2018/004492 JP2018004492W WO2018159258A1 WO 2018159258 A1 WO2018159258 A1 WO 2018159258A1 JP 2018004492 W JP2018004492 W JP 2018004492W WO 2018159258 A1 WO2018159258 A1 WO 2018159258A1
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WO
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switch
control unit
bypass
path
storage battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/004492
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English (en)
French (fr)
Inventor
友樹 長井
大和 宇都宮
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging

Definitions

  • This disclosure relates to a power supply system using a plurality of storage batteries.
  • an in-vehicle power supply system mounted on a vehicle for example, a lead storage battery and a lithium ion storage battery are connected in parallel to a generator (for example, ISG), and the lead storage battery and the lithium are connected to an electric load.
  • a generator for example, ISG
  • an ion storage battery is connected in parallel (for example, Patent Document 1).
  • power is supplied to various electric loads while properly using two storage batteries, and the storage battery is selected to charge power from the ISG.
  • a plurality of semiconductor switches are used to properly use two storage batteries, and when the system is operated, the opening and closing of each switch is appropriately controlled by the control unit.
  • the power supply system is provided with a bypass relay in a bypass path that bypasses each switch in order to supply a dark current to the electric load and a fail-safe measure when not operating.
  • a fuse is appropriately provided in the bypass path.
  • This indication is made in view of the above-mentioned subject, and the main purpose is to provide the power supply system which can control suitably the power supply failure which the electric equipment does not intend at the time of abnormal occurrence of a control part. is there.
  • the first means is A first storage battery and a second storage battery connected in parallel to the first electrical path are provided, a first electrical device is connected to the first electrical path, and provided in parallel to the first electrical path between the storage batteries.
  • a power system in which a second electrical device is connected to the second electrical path A first A switch provided on a side of the first storage battery from a first connection point with the first electric device in a parallel portion of the first electric path with the second electric path;
  • a first B switch provided on a side of the second storage battery from the first connection point in a parallel portion of the first electric path with the second electric path;
  • a second A switch provided on a side of the first storage battery from a second connection point with the second electric device in the second electric path;
  • a second B switch provided on the second storage battery side than the second connection point in the second electrical path;
  • a normally closed bypass switch provided in parallel with the second A switch;
  • the first A, the first B, the second A, and the second B switch are operated to be closed in response to the energ
  • the first A switch and the first B switch When the first A switch and the first B switch are selectively operated to be closed in the operating state of the power supply system, the first electric device and at least one of the first storage battery and the second storage battery are connected via the first electric path. Is energized. Further, the second A switch and the second B switch are selectively operated to be closed, thereby energizing between the second electrical device and at least one of the first storage battery and the second storage battery via the second electrical path. Is done.
  • a normally closed first bypass switch provided in a bypass path connecting one end side and the other end side of the first A switch in the first electric path, and provided in the bypass path
  • the bypass switch provided in parallel to the second A switch is a second bypass switch, and a branch point of the first electrical path with the second electrical path and the second connection point
  • the switch control unit opens the first bypass switch and the second bypass switch in a system operating state.
  • the normally closed first bypass switch and the fuse are provided in the bypass path on the first A switch side, and the first A switch is opened when an abnormality occurs in the switch control unit.
  • the fuse is blown accordingly.
  • the switches 1A, 1B, 2A, and 2B are opened and the fuse of the bypass path on the 1A switch side is blown, the 2nd bypass switch on the 2A switch side When is closed, it is possible to continue energization from the first storage battery to the second electrical device.
  • the first electrical device is a generator having a power generation function, and includes a monitoring control unit that monitors a state of the switch control unit, and the monitoring control unit is configured so that the switch control unit is abnormal.
  • the power generation control of the generator is performed while power generation is limited so as not to blow the fuse.
  • the monitoring control unit when an abnormality occurs in the switch control unit, the monitoring control unit performs power generation control while performing power generation limitation so as not to blow the fuse in the generator. Thereby, fusing of the fuse on the bypass path on the 1A switch side is avoided. Therefore, power can be supplied from the generator to the first storage battery via the bypass path on the first A switch side, and continuous use of the first storage battery can be realized.
  • the monitoring control unit controls the first A switch to a closed state and prevents the fuse from being blown under the state. Power generation control of the generator is performed while power generation is limited.
  • the first storage battery and the generator (first electric device) are conducted through the first bypass switch and conducted through the first A switch.
  • the power generation control of the generator is performed while power generation is limited so as not to blow the fuse on the bypass path on the 1A switch side.
  • the allowable level of the generated power supplied from the generator to the first storage battery can be increased, and a more suitable configuration can be realized for charging the first storage battery.
  • a normally open or latched first bypass switch provided in a bypass path connecting one end side and the other end side of the first A switch in the first electric path, and in the bypass path A fuse provided closer to the first storage battery than the first bypass switch, the bypass switch provided in parallel to the second A switch is a second bypass switch, and the fuse in the bypass path A bypass branch path connecting an intermediate point between the first bypass switch and the fuse and the second connection point; and the switch control unit is configured to operate the first bypass switch and the second switch in a system operating state. 2 Open the bypass switch.
  • the normally open type or latch type first bypass switch and the fuse are provided in the bypass path on the 1A switch side, and the first bypass switch is opened when an abnormality occurs in the switch control unit.
  • the blow of the fuse on the bypass path is avoided.
  • the bypass path connecting the one end side and the other end side of the first A switch is branched in two directions.
  • the one end side that is the first storage battery side of the first A switch in the first electric path is One connection point (a connection point with the first electric device in the first electric path) and a second connection point (a connection point with the second electric device in the second electric path) are respectively connected.
  • a fuse is provided in a route portion before branching extending from one end side of the first A switch. In such a case, when an abnormality occurs in the switch control unit, if the fuse is blown, it may be impossible to energize the second electrical device. However, as described above, since the fuse is avoided from being blown, Energization can be continued.
  • the first electric device is a generator having a power generation function, and includes a monitoring control unit that monitors a state of the switch control unit, and the monitoring control unit is configured such that the switch control unit is abnormal. When it is determined that there is, the first A switch is controlled to be closed.
  • the first control unit is closed by the monitoring control unit, whereby the generator (first electrical device) and the first storage battery are connected.
  • the generator first electrical device
  • the first storage battery are connected.
  • continuous use of the first storage battery can be realized by appropriately charging the first storage battery with a generator.
  • the fuse on the bypass path on the 1A switch side may be blown and the bypass path may be cut off after the occurrence of an abnormality in the switch control unit.
  • electrical connection is established between the generator (first electrical device) and the first storage battery, and appropriate charging of the first storage battery is possible.
  • a normally closed first bypass switch provided in a bypass path connecting one end side and the other end side of the first A switch in the first electric path, and the first in the bypass path
  • the bypass switch provided in parallel with the second A switch includes a fuse provided closer to the first storage battery than the bypass switch, and a monitoring control unit that monitors the state of the switch control unit.
  • 2 bypass switches provided in a bypass branch path connecting an intermediate point between the first bypass switch and the fuse in the bypass path and the second connection point, and the switch control unit In the state, the first bypass switch and the second bypass switch are opened, and the monitoring controller is configured to switch the switch. If the controller is abnormal, the first bypass switch in the open state.
  • the normally closed first bypass switch and the fuse are provided in the bypass path on the 1A switch side.
  • the 1A switch is opened and monitored.
  • the fuse on the bypass path is prevented from being blown.
  • the bypass path connecting the one end side and the other end side of the first A switch is branched in two directions.
  • the one end side that is the first storage battery side of the first A switch in the first electric path is One connection point (a connection point with the first electric device in the first electric path) and a second connection point (a connection point with the second electric device in the second electric path) are respectively connected.
  • a fuse is provided in a route portion before branching extending from one end side of the first A switch. In such a case, when an abnormality occurs in the switch control unit, if the fuse is blown, it may be impossible to energize the second electrical device. However, as described above, since the fuse is avoided from being blown, Energization can be continued.
  • the delay unit delays the state transition of the first bypass switch.
  • the delay unit delays the state transition of the first bypass switch until after the first bypass switch is opened by the monitoring control unit.
  • the monitoring control unit always opens the first bypass switch in a system operating state.
  • the first bypass switch is maintained in an open state before and after the occurrence of an abnormality in the switch control unit during system operation. Since the first bypass switch remains open, the fuse can be prevented from being blown by an overcurrent.
  • the first electrical device is a generator having a power generation function
  • the monitoring control unit closes the first A switch when the switch control unit determines that the switch control unit is abnormal. Control.
  • the first control unit is closed by the monitoring control unit, whereby the generator (first electrical device) and the first storage battery are connected.
  • the generator first electrical device
  • the first storage battery are connected.
  • continuous use of the first storage battery can be realized by appropriately charging the first storage battery with a generator.
  • the first A switch has a plurality of switch portions provided in parallel to each other, and each of the plurality of switch portions is provided with a power source driving unit individually, and the plurality of switches The unit is operated in a closed state by a command signal input for each power supply driving unit.
  • the twelfth means is A first storage battery and a second storage battery connected in parallel to the first electrical path are provided, a first electrical device is connected to the first electrical path, and provided in parallel to the first electrical path between the storage batteries.
  • a power system in which a second electrical device is connected to the second electrical path A first A switch provided on a side of the first storage battery from a first connection point with the first electric device in a parallel portion of the first electric path with the second electric path;
  • a first B switch provided on a side of the second storage battery from the first connection point in a parallel portion of the first electric path with the second electric path;
  • a second A switch provided on a side of the first storage battery from a second connection point with the second electric device in the second electric path;
  • a second B switch provided on the second storage battery side than the second connection point in the second electrical path;
  • a normally closed first bypass switch provided in a first bypass path connecting one end side and the other end side of the first A switch in the first electrical path;
  • the first A switch and the first B switch When the first A switch and the first B switch are selectively operated to be closed in the operating state of the power supply system, the first electric device and at least one of the first storage battery and the second storage battery are connected via the first electric path. Is energized. Further, the second A switch and the second B switch are selectively operated to be closed, thereby energizing between the second electrical device and at least one of the first storage battery and the second storage battery via the second electrical path. Is done.
  • the thirteenth means includes a delay unit that delays the state transition of the second A switch when the switch control unit outputs a signal for shifting the second A switch from the closed state to the open state.
  • the delay unit delays the state transition of the first A switch until after the second A switch is closed by the monitoring control unit.
  • the first electrical device is a generator having a power generation function
  • the monitoring control unit in the case where it is determined that the switch control unit is abnormal, in addition to the second A switch, The first A switch is controlled to be closed.
  • the first and second A switches are closed by the monitoring control unit, so that the generator (first electrical device) and the first storage battery are electrically connected.
  • the generator first electrical device
  • the first storage battery are electrically connected.
  • continuous use of the first storage battery can be realized by appropriately charging the first storage battery with a generator.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the power supply system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the drive section of the first A switch.
  • FIG. 3 is a flowchart showing monitoring processing of the main control unit by the sub-control unit,
  • FIG. 4 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit,
  • FIG. 5 is an electric circuit diagram showing the power supply system of the second embodiment,
  • FIG. 6 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit.
  • FIG. 7 is an electric circuit diagram showing the power supply system of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration related to relay driving in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing monitoring processing of the main control unit by the sub-control unit
  • FIG. 11 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit.
  • FIG. 12 is an electric circuit diagram showing the power supply system of the fifth embodiment
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration related to switch driving.
  • FIG. 14 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit.
  • an in-vehicle power supply system that supplies power to various devices of the vehicle in a vehicle that runs using an engine (internal combustion engine) as a drive source is embodied.
  • an engine internal combustion engine
  • parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
  • this power supply system is a dual power supply system having a lead storage battery 11 as a first power storage unit and a lithium ion storage battery 12 as a second power storage unit.
  • Each storage battery 11, 12 can supply power to the starter 13, various electric loads 14, 15, and the rotating electrical machine 16.
  • each of the storage batteries 11 and 12 can be charged by the rotating electrical machine 16.
  • the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the rotating electrical machine 16, and the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the electrical loads 14 and 15.
  • the rotating electrical machine 16 corresponds to a “first electrical device”, and the electrical load 15 corresponds to a “second electrical device”.
  • the required current of the electric load 15 is smaller than the required current of the rotating electrical machine 16.
  • the lithium ion storage battery 12 is housed in a housing case and configured as a battery unit U integrated with a substrate.
  • the battery unit U has output terminals P1, P2 and P3, of which the lead storage battery 11, the starter 13 and the electric load 14 are connected to the output terminal P1, and the rotating electrical machine 16 is connected to the output terminal P2.
  • An electrical load 15 is connected to the output terminal P3.
  • the electric loads 14 and 15 have different requirements for the voltage of the power supplied from the storage batteries 11 and 12.
  • the electric load 15 includes a constant voltage required load that is required to be stable so that the voltage of the supplied power is constant or at least fluctuates within a predetermined range.
  • the electric load 14 is a general electric load other than the constant voltage request load. It can be said that the electric load 15 is a protected load.
  • the electric load 15 is a load that does not allow a power supply failure
  • the electric load 14 is a load that allows a power supply failure compared to the electric load 15.
  • the electrical load 15 that is a constant voltage required load include various ECUs such as a navigation device, an audio device, a meter device, and an engine ECU. In this case, by suppressing the voltage fluctuation of the supplied power, it is possible to suppress an unnecessary reset or the like in each of the above devices, and to realize a stable operation.
  • the electric load 15 may include a travel system actuator such as an electric steering device or a brake device.
  • Specific examples of the electric load 14 include a seat heater, a heater for a defroster for a rear window, a headlight, a wiper for a front window, and a blower fan for an air conditioner.
  • the rotating electrical machine 16 is a generator with a motor function having a three-phase AC motor and a motor control unit that controls driving of the motor, and is configured as an electromechanical integrated ISG (Integrated Starter Generator).
  • the rotating electrical machine 16 includes a power generation function that generates power (regenerative power generation) by rotating the engine output shaft and the axle, and a power running function that applies rotational force to the engine output shaft. Due to the power running function of the rotating electrical machine 16, during the idling stop, a rotational force is applied to the engine when the automatically stopped engine is restarted.
  • the rotating electrical machine 16 supplies generated power to the storage batteries 11 and 12 and the electric loads 14 and 15.
  • the battery unit U has a first electric path L1 that connects the output terminal P1 and the lithium ion storage battery 12 as an in-unit electric path, and outputs to a connection point N1 that is an intermediate point of the first electric path L1.
  • Terminal P2 is connected.
  • the first electrical path L1 is a path that electrically connects the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12, and the rotating electrical machine 16 is connected to the connection point N1 on the first electrical path L1.
  • the first A switch SW1A is provided closer to the lead storage battery 11 than the connection point N1
  • the first B switch SW1B is provided closer to the lithium ion storage battery 12 than the connection point N1.
  • the electrical path between the first electrical path L1 and N1-P2 is a large current path that is assumed to cause an input / output current to flow to the rotating electrical machine 16, and the storage batteries 11 and 12 and the rotating electrical machine 16 are passed through this path. Are mutually energized.
  • the battery unit U is provided with a second electrical path L2 in parallel with the first electrical path L1, and an output terminal P3 is connected to a connection point N2 that is an intermediate point of the second electrical path L2. .
  • One end of the second electrical path L2 is connected to the branch point N3 between the output terminal P1 and the first A switch SW1A on the first electrical path L1, and the other end is the first B on the first electrical path L1. It is connected to a branch point N4 between the switch SW1B and the lithium ion storage battery 12.
  • the second A switch SW2A is provided closer to the lead storage battery 11 than the connection point N2
  • the second B switch SW2B is provided closer to the lithium ion storage battery 12 than the connection point N2.
  • the electrical path between the second electrical path L2 and N2-P3 is a small current path that is assumed to flow a small current compared to the first electrical path L1 side (that is, the allowable current is larger than that of the first electrical path L1).
  • a small small current path) and the electric load 15 is energized from each of the storage batteries 11 and 12 through this path.
  • the connection point N1 corresponds to a “first connection point”
  • the connection point N2 corresponds to a “second connection point”.
  • the first A switch SW1A and the first B switch SW1B are selectively closed so that at least one of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 via the first electric path L1. Energization is performed with the rotating electrical machine 16. Further, by selectively operating the second A switch SW2A and the second B switch SW2B to the closed state, at least one of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 and the electrical load 15 is connected via the second electrical path L2. Energization is performed between them.
  • Each switch SW1A, SW1B, SW2A, SW2B is configured by using a semiconductor switching element such as a MOSFET, that is, a normally open type switch.
  • the first A switch SW1A includes a switch unit 21 formed of semiconductor switching elements connected in series with the directions of the parasitic diodes reversed, and a semiconductor connected in series with the directions of the parasitic diodes reversed from each other.
  • the switch unit 22 includes a switching element, and the switch units 21 and 22 are connected in parallel.
  • Other switches have the same configuration. That is, the first B switch SW1B is configured by connecting the switch units 23 and 24 in parallel, the second A switch SW2A is configured by connecting the switch units 25 and 26 in parallel, and the second B switch SW2B is The switch parts 27 and 28 are connected in parallel.
  • each of the switch sections 21 to 28 has a pair of semiconductor switching elements that reverse the directions of the parasitic diodes, for example, when the first A switch SW1A is turned off (opened), that is, each semiconductor switching element. When is turned off, current flow through the parasitic diode is completely blocked. That is, it is possible to avoid an unintentional flow of current in each of the electrical paths L1 and L2.
  • the parasitic diodes are connected to each other by the anodes, but the cathodes of the parasitic diodes may be connected to each other.
  • the semiconductor switching element an IGBT, a bipolar transistor, or the like can be used instead of the MOSFET.
  • a diode serving as a substitute for the parasitic diode may be connected to each semiconductor switching element in parallel.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the drive unit of the first A switch SW1A.
  • the first A switch SW ⁇ b> 1 ⁇ / b> A includes switching elements 21 a and 21 b configuring the switch unit 21 and switching elements 22 a and 22 b configuring the switch unit 22.
  • drive circuit 41a, 41b is provided for every switching element 21a, 21b, and it drives for every switching element 22a, 22b as the power supply drive part 42 which drives the switch part 22 Circuits 42a and 42b are provided.
  • a command signal for opening / closing operation is input to each of the drive circuits 41a, 41b, 42a, 42b from a control unit (a main control unit 51 or a sub control unit 52 described later).
  • Each drive circuit 41a, 41b, 42a, 42b opens or closes each switching element 21a, 21b, 22a, 22b based on the command signal.
  • each of the drive circuits 41a, 41b, 42a, 42b has the switching elements 21a, 21b, 22a, when the off command signal (for example, a low signal) is input from the control unit in the switch closed state. It has a delay function that opens 22b after waiting for a predetermined delay time. For example, the delay time is about 50 msec.
  • a power supply voltage Vcc is individually supplied to the power supply drive units 41 and 42. According to the above configuration, since the switch units 21 and 22 in parallel with each other are driven by the individual power supply drive units 41 and 42, even if a power supply failure occurs in one switch unit, the other switch unit can be opened and closed. It has become. Although description by illustration is omitted, the other switches SW1B, SW2A, SW2B have the same configuration.
  • the battery unit U is provided with a bypass path L3 that connects the output terminal P1 and the output terminal P3, and a bypass relay 31 and a fuse 32 are provided on the bypass path L3. That is, the bypass relay 31 is provided in parallel with the second A switch SW2A.
  • the bypass relay 31 corresponds to a “bypass switch” and is a normally closed mechanical relay switch. By closing the bypass relay 31, the lead storage battery 11 and the electrical load 15 are electrically connected even when the second A switch SW2A is off. For example, when the power switch (ignition switch) of the vehicle is turned off, each switch SW1A, SW1B, SW2A, SW2B is turned off (closed), and in this state, the electric load 15 is connected via the bypass relay 31. On the other hand, dark current is supplied.
  • the bypass path L3 like the second electrical path L2, is a small current path having a smaller allowable current than the first electrical path L1, and the fuse 32 is blown by a path upper limit current corresponding to the allowable current flowing. It has become so.
  • the bypass path L3 and the bypass relay 31 can be provided outside the battery unit U.
  • the battery unit U includes a main control unit 51 that controls each switch SW1A, SW1B, SW2A, SW2B, and on / off (opening / closing) of the bypass relay 31, and a sub-control unit 52 that monitors the state of the main control unit 51. Yes.
  • Each of these control units 51 and 52 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like, and is mounted on the same substrate, for example.
  • the main control unit 51 operates each switch SW1A, SW1B, SW2A, SW2B in a closed state in response to an energization request to the electric load 15 or the rotating electrical machine 16 in the ON state of the power switch, that is, the system operating state.
  • the bypass relay 31 is opened.
  • the main control unit 51 outputs an ON signal (high signal) as a switch command signal when closing any of the switches SW1A, SW1B, SW2A, and SW2B, and as a switch command signal when opening each switch.
  • An off signal (low signal) is output.
  • the main control unit 51 outputs an on signal (high signal) as a relay command signal when the bypass relay 31 is opened, and outputs an off signal (low signal) as a relay command signal when the bypass relay 31 is closed.
  • the sub-control unit 52 can communicate with the main control unit 51 and monitors the state of the main control unit 51 based on the communication status. That is, the sub control unit 52 determines whether the main control unit 51 is abnormal. Further, the sub control unit 52 has a function of turning on the first A switch SW1A when the main control unit 51 determines that an abnormality has occurred.
  • the main control unit 51 corresponds to a “switch control unit”, and the sub control unit 52 corresponds to a “monitoring control unit”.
  • An ECU 100 outside the battery unit U is connected to each of the control units 51 and 52 in the battery unit U.
  • the control units 51 and 52 and the ECU 100 are connected to each other via a communication network such as CAN and can communicate with each other, and various data stored in the control units 51 and 52 and the ECU 100 can be shared with each other.
  • the ECU 100 is a high-order control device for the control units 51 and 52, and switches the control units 51 and 52 with respect to the switches based on the storage state of the storage batteries 11 and 12, the driving state of the vehicle, and the like. Commands relating to opening / closing control of SW1A, SW1B, SW2A, SW2B and bypass relay 31 are output. Thereby, in this power supply system, charging / discharging is implemented selectively using the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12.
  • the main control unit 51 when an abnormality occurs in the main control unit 51 under the operating state of the power supply system, the main control unit 51 is reset, and accordingly, the switches SW1A, SW1B, SW2A, and SW2B are turned off (opened). In this case, there is a concern that a power failure may occur with respect to the electric load 15 that is a protected load when the switch is opened.
  • the normally closed bypass relay 31 provided in parallel with the second A switch SW2A is closed, so that energization from the lead storage battery 11 to the electric load 15 is continued, and the power supply failure of the electric load 15 occurs. Avoided.
  • the sub control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal, the sub control unit 52 controls the first A switch SW1A among the switches SW1A, SW1B, SW2A, and SW2B to be closed. Thereby, after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51, the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 are electrically connected, and the lead storage battery 11 can be charged.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the monitoring process of the main control unit 51 by the sub-control unit 52, and this process is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example.
  • step S11 it is determined whether there is an abnormality in the main control unit 51. At this time, for example, by determining a communication abnormality between the main control unit 51 and the sub control unit 52, it is determined that an abnormality occurs in the main control unit 51. If no abnormality has occurred in the main control unit 51, the present process is terminated as it is.
  • step S12 instruct to turn on (close) the first A switch SW1A.
  • the first A switch SW1A is not turned on immediately on the condition that step S11 is YES, but the first A switch SW1A is turned on based on a request for power generation of the rotating electrical machine 16 from the ECU 100. You may do it.
  • step S13 the main control unit 51 is notified to the ECU 100 that an abnormality has occurred.
  • the ECU 100 performs fail-safe processing such as prohibiting powering driving of the rotating electrical machine 16 based on the abnormality information of the main control unit 51.
  • FIG. 4 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit 51.
  • the switches SW1A, SW1B, SW2A, and SW2B are appropriately turned on / off by the main control unit 51 according to the circumstances. However, for convenience, only the first A switch SW1A and the second A switch SW2A are shown here. ing.
  • the main control unit 51 before the timing t11, the main control unit 51 is operating normally. For example, the switches SW1A and SW2A are closed and the bypass relay 31 is held in the open state by the command signal of the main control unit 51. Yes.
  • the sub-control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal, and the sub-control unit 52 turns on (closes) the first A switch SW1A. After timing t13, the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 are brought into conduction via the first electric path L1, and thus the lead storage battery 11 is appropriately charged by the power generation of the rotating electrical machine 16.
  • the lead storage battery 11 to the electric load 15 is closed. It becomes possible to continue energization. Thereby, the inconvenience caused by unintentionally interrupting energization to the electric load 15 can be avoided. That is, an unintended power failure of the electric load 15 can be suitably suppressed when an abnormality occurs in the main control unit 51.
  • the electric load 15 is a protected load including various ECUs, and if there is a power failure, there is a concern about engine stall associated with the stop of vehicle control, but such inconvenience can be avoided.
  • the sub-control unit 52 When it is determined that the main control unit 51 is abnormal, the sub-control unit 52 is configured to close the first A switch SW1A. Therefore, even after the main control unit 51 is abnormal, the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 Can be made conductive. Thereby, the lead storage battery 11 can be appropriately charged by the rotating electrical machine 16, and the continuous use of the lead storage battery 11 can be realized.
  • the main control unit 51 and the sub control unit 52 are provided in the battery unit U, and the same switch can be opened and closed by both the control units 51 and 52, respectively.
  • a redundant configuration for switch operation can be suitably realized in the battery unit U.
  • output terminals, signal lines, and electrical paths for switch control can be realized relatively easily.
  • the first A switch SW1A provided in the first electric path L1 a plurality of switch units 21 and 22 in parallel with each other are driven by the individual power source drive units 41 and 42 and operated to be closed. .
  • the individual power source drive units 41 and 42 operated to be closed.
  • the switch sections in the first A switch SW1A it is possible to open and close the switch section in which the power supply failure has not occurred. Therefore, after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51, power can be reliably supplied to the lead storage battery 11 by the power generation of the rotating electrical machine 16.
  • the power supply system may not have a configuration in which the first control switch SW1A is closed by the sub control unit 52 after the abnormality of the main control unit 51 occurs.
  • the first electric device may be other than the rotating electrical machine 16 having the power generation function and the power running function, for example, a generator having only the power generation function among the above two functions, or an electric motor having only the power running function. Also good.
  • FIG. 5 The power supply system of 2nd Embodiment is shown in FIG. In FIG. 5, compared with FIG. 1, the structure regarding a bypass relay is different. That is, a bypass path L11 is provided between one end side and the other end side of the first A switch SW1A in the first electric path L1, and the normally closed first bypass relay 61 and the fuse 63 are provided in the bypass path L11. And are provided. Moreover, the 2nd bypass relay 62 is provided in the bypass path L12 which connects the branch point N3 and the connection point N2 with the 2nd electrical path L2 by the side of the lead storage battery 11 in the 1st electrical path L1. In the configuration of FIG.
  • the second bypass relay 62 is provided between the lead storage battery 11 and the electric load 15 without using a fuse.
  • the first bypass relay 61 corresponds to a “first bypass switch”
  • the second bypass relay 62 corresponds to a “second bypass switch”.
  • the fuse 63 may be provided outside the battery unit U or may be provided inside the battery unit U.
  • the main control unit 51 controls the switches SW1A, SW1B, SW2A, SW2B, and the bypass relays 61 and 62 to be in an open state in the system operating state. Further, when the sub control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal, the sub control unit 52 controls the first A switch SW1A to a closed state and notifies the ECU 100 that the main control unit 51 is abnormal. The ECU 100 performs power generation control of the rotating electrical machine 16 based on the abnormality information of the main control unit 51. At this time, ECU 100 permits power generation of rotating electrical machine 16, but limits the generated current to a predetermined upper limit value.
  • This upper limit value prevents the fuse 63 from being blown by the generated current flowing through the first electric path L1, and may be determined according to the blown current value of the fuse 63.
  • the rotating electrical machine 16 generates power based on an instruction from the ECU 100.
  • the sub control unit 52 and the ECU 100 correspond to a “monitoring control unit”.
  • FIG. 6 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit 51.
  • FIG. 6 is a modification of part of FIG. 4 described above, and here, differences from FIG. 4 will be described.
  • the main control unit 51 before the timing t21, the main control unit 51 is operating normally. For example, the switches SW1A and SW2A are closed, and the bypass relays 61 and 62 are held open.
  • the first control switch SW1A is turned on (closed) by the sub control unit 52 based on the abnormality determination of the main control unit 51.
  • the ECU 100 recognizes that the main control unit 51 is abnormal, and the power generation restriction by the rotating electrical machine 16 is started. In addition, after the timing t24, the power running drive of the rotary electric machine 16 is prohibited.
  • the fuse 63 may be blown before the power generation restriction of the rotating electrical machine 16 is performed.
  • the second bypass relay 62 since the second bypass relay 62 is in the closed state even when the fuse 63 is blown, it is possible to continue energization from the lead storage battery 11 to the electric load 15. .
  • the first control switch SW1A since the first control switch SW1A is closed by the sub-control unit 52, the lead storage battery 11 can be charged by the power generation of the rotating electrical machine 16.
  • the power generation control of the rotating electrical machine 16 is performed while the power generation is limited so as not to blow the fuse 63. In this case, if fusing of the fuse 63 is avoided due to power generation limitation, power can be supplied from the rotating electrical machine 16 to the lead storage battery 11 via the bypass path L11.
  • the first control switch SW1A is closed by the sub-control unit 52 in a state where the fuse 63 is not blown, between the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16, two of the bypass path L11 and the first electric path L1.
  • the system can be energized. In this case, the allowable level of the generated power supplied from the rotating electrical machine 16 to the lead storage battery 11 can be increased, and a more suitable configuration can be realized for charging the lead storage battery 11.
  • a normally open type bypass switch can be used as the first bypass relay 61.
  • the first bypass relay 61 is in an open state, so that the fuse 63 can be prevented from being blown.
  • FIG. 7 A power supply system of the third embodiment is shown in FIG.
  • the structure regarding a bypass relay differs compared with FIG. That is, a bypass path L11 is provided between one end side and the other end side of the first A switch SW1A in the first electrical path L1, and the normally open first bypass relay 61 and the fuse 63 are provided in the bypass path L11. And are provided.
  • the fuse 63 is provided closer to the lead storage battery 11 than the first bypass relay 61 in the bypass path L11.
  • a second bypass relay 62 is provided in the bypass branch path L13 that connects the intermediate point N5 between the first bypass relay 61 and the fuse 63 and the connection point N2 in the bypass path L11.
  • the fuse 63 may be provided outside the battery unit U or may be provided inside the battery unit U.
  • the main control unit 51 controls the switches SW1A, SW1B, SW2A, SW2B, and the bypass relays 61 and 62 to be in an open state in the system operating state.
  • the command signal to the first bypass relay 61 is an off signal during system operation.
  • the sub control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal, the sub control unit 52 controls the first A switch SW1A to a closed state and notifies the ECU 100 that the main control unit 51 is abnormal.
  • the ECU 100 performs fail-safe processing such as prohibiting powering driving of the rotating electrical machine 16 based on the abnormality information of the main control unit 51.
  • FIG. 8 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit 51. Note that FIG. 8 is a partial modification of FIG. 4 described above, and here, differences from FIG. 4 will be described.
  • the main control unit 51 Before the timing t31, the main control unit 51 is operating normally. For example, the switches SW1A and SW2A are closed, and the bypass relays 61 and 62 are held open.
  • the command signals to the switches SW1A, SW2A and the second bypass relay 62 are cut off.
  • the second bypass relay 62 is closed, and subsequently, the switches SW1A and SW2A are opened.
  • the power supply from the lead storage battery 11 to the electric load 15 is continuously performed without interruption.
  • the first bypass relay 61 is a normally open type, the first bypass relay 61 is maintained in an open state before and after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51. Since the first bypass relay 61 remains in the open state, the fuse 63 is prevented from being blown by an overcurrent.
  • the first control switch SW1A is turned on (closed) by the sub control unit 52 based on the abnormality determination of the main control unit 51.
  • the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 are brought into conduction through the first electric path L1, so that the lead storage battery 11 is appropriately charged by the power generation of the rotating electrical machine 16.
  • the normally open first bypass relay 61 is opened, so that the fuse 63 can be prevented from being blown.
  • the second bypass relay 62 is closed, the energization from the lead storage battery 11 to the electric load 15 can be continued. Thereby, the inconvenience caused by unintentionally interrupting energization to the electric load 15 can be avoided.
  • a bypass path L11 that connects one end side and the other end side of the first A switch SW1A is branched in two directions.
  • One end side is connected to a connection point N1 (connection point to the rotating electrical machine 16 in the first electric path L1) and a connection point N2 (connection point to the electric load 15 in the second electric path L2).
  • a fuse 63 is provided in a path part before branching extending from one end side of the first A switch SW1A (on the lead storage battery 11 side from the intermediate point N5 in the bypass path L11).
  • the sub-control unit 52 When it is determined that the main control unit 51 is abnormal, the sub-control unit 52 is configured to close the first A switch SW1A. Therefore, even after the main control unit 51 is abnormal, the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 Can be made conductive. Thereby, the lead storage battery 11 can be appropriately charged by the rotating electrical machine 16, and the continuous use of the lead storage battery 11 can be realized.
  • a latch-type bypass relay can be used instead of the normally open first bypass relay 61. In this case, after the abnormality of the main control unit 51 occurs, if the command signal for closing the first bypass relay 61 is not output, the first bypass relay 61 is held open.
  • the main control unit 51 controls the switches SW1A, SW1B, SW2A, SW2B, and the bypass relays 61 and 62 to be in an open state in the system operating state. Further, when the sub control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal, the sub control unit 52 controls the first bypass relay 61 to the open state, controls the first A switch SW1A to the closed state, and further performs the main control.
  • the ECU 51 is notified that the unit 51 is abnormal.
  • the ECU 100 performs fail-safe processing such as prohibiting powering driving of the rotating electrical machine 16 based on the abnormality information of the main control unit 51.
  • a relay driving unit 71 is provided between the main control unit 51 and the first bypass relay 61, and the relay driving unit 71 corresponds to a “delay unit”. .
  • a time required for the abnormality determination by the sub control unit 52 is assumed, and a time longer than the assumed time is set as the delay time of the relay driving unit 71.
  • the delay time is 150 msec, for example.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the monitoring process of the main control unit 51 by the sub-control unit 52, and this process is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example. This process is obtained by changing a part of the process of FIG. 3 described above. Specifically, the only difference is that step S21 is added.
  • step S21 when it is determined that an abnormality has occurred in the main control unit 51 (YES in step S11), in step S21, an instruction to open the first bypass relay 61 is issued. Thereafter, a closing command for the first A switch SW1A and a notification to the ECU 100 are executed (steps S12 and S13).
  • FIG. 11 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit 51. Note that FIG. 11 is a modification of part of FIG. 4 described above, and here, differences from FIG. 4 will be described.
  • the main control unit 51 operates normally. For example, the switches SW1A and SW2A are closed, and the bypass relays 61 and 62 are held open.
  • the delay period Tc is a period from when the abnormality occurs in the main control unit 51 until after the first bypass relay 61 is opened by the sub control unit 52. Accordingly, the first bypass relay 61 is maintained in an open state before and after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51. Since the first bypass relay 61 remains in the open state, the fuse 63 is prevented from being blown by an overcurrent.
  • the first control switch SW1A is turned on (closed) by the sub control unit 52.
  • the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 are brought into conduction through the first electric path L1, so that the lead storage battery 11 is appropriately charged by the power generation of the rotating electrical machine 16.
  • the first bypass relay 61 is opened by the sub control unit 52, so that the fuse 63 can be prevented from being blown.
  • the second bypass relay 62 is closed, the energization from the lead storage battery 11 to the electric load 15 can be continued. Thereby, the inconvenience caused by unintentionally interrupting energization to the electric load 15 can be avoided.
  • a bypass path L11 that connects one end side and the other end side of the first A switch SW1A is branched in two directions.
  • One end side is connected to a connection point N1 (connection point to the rotating electrical machine 16 in the first electric path L1) and a connection point N2 (connection point to the electric load 15 in the second electric path L2).
  • a fuse 63 is provided in a path part before branching extending from one end side of the first A switch SW1A (on the lead storage battery 11 side from the intermediate point N5 in the bypass path L11).
  • the first bypass relay 61 When an abnormality occurs in the main control unit 51, the first bypass relay 61 is closed by stopping the opening command from the main control unit 51 before the sub control unit 52 controls the first bypass relay 61 to be in the open state. Then, the fuse 63 may be blown by excessive energization of the fuse 63.
  • a configuration for delaying the state transition of the first bypass relay 61 is provided, and the state transition of the first bypass relay 61 is delayed until after the first bypass relay 61 is opened by the sub-control unit 52. Thereby, fusing of the fuse 63 is avoided, and energization to the electric load 15 can be continued.
  • the sub-control unit 52 When it is determined that the main control unit 51 is abnormal, the sub-control unit 52 is configured to close the first A switch SW1A. Therefore, even after the main control unit 51 is abnormal, the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 Can be made conductive. Thereby, the lead storage battery 11 can be appropriately charged by the rotating electrical machine 16, and the continuous use of the lead storage battery 11 can be realized.
  • (Another example of the fourth embodiment) -It is good also as a structure which always opens the 1st bypass relay 61 by the relay command signal from the sub control part 52 at the time of system operation
  • the first bypass relay 61 is maintained in an open state before and after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51. Since the first bypass relay 61 remains in the open state, the fuse 63 is prevented from being blown by an overcurrent.
  • FIG. 12 A power supply system according to a fifth embodiment is shown in FIG.
  • the structure regarding a bypass relay differs compared with FIG. That is, a bypass path L11 (first bypass path) is provided between one end side and the other end side of the first A switch SW1A in the first electrical path L1, and the normally closed first of the bypass path L11.
  • a bypass relay 61 and a fuse 63 are provided.
  • a second bypass relay 65 is provided on the bypass path L14 (second bypass path) that connects the connection point N1 and the connection point N2.
  • a first bypass relay 61 and a second bypass relay 62 are provided in series between the lead storage battery 11 and the electric load 15.
  • the first bypass relay 61 corresponds to a “first bypass switch”
  • the second bypass relay 65 corresponds to a “second bypass switch”.
  • the fuse 63 may be provided outside the battery unit U or may be provided inside the battery unit U.
  • the main control unit 51 controls the switches SW1A, SW1B, SW2A, SW2B, and the bypass relays 61, 65 to be in an open state in the system operating state.
  • the sub control unit 52 determines that the main control unit 51 is abnormal
  • the sub control unit 52 controls the first A switch SW1A and the second A switch SW2A to be closed and controls the second bypass relay 65 to be opened.
  • the ECU 100 notifies the ECU 100 that the main control unit 51 is abnormal.
  • the ECU 100 performs fail-safe processing such as prohibiting powering driving of the rotating electrical machine 16 based on the abnormality information of the main control unit 51.
  • switch drive units 81 and 82 are provided between the main control unit 51 and the switches SW1A and SW2A, and the switch drive units 81 and 82 are “delay units”. It corresponds to. For example, a time required for the abnormality determination by the sub control unit 52 is assumed, and a time longer than the assumed time is set as the delay time of the switch driving units 81 and 82. The delay time is 150 msec, for example.
  • the switch driving units 81 and 82 correspond to the power supply driving units 41 and 42 shown in FIG. 2 for each driving unit.
  • FIG. 14 is a time chart showing treatments when an abnormality occurs in the main control unit 51. Note that FIG. 14 is a modification of part of FIG. 4 described above, and here, differences from FIG. 4 will be described.
  • the main control unit 51 before the timing t51, the main control unit 51 is operating normally. For example, the switches SW1A and SW2A are closed, and the bypass relays 61 and 65 are held open.
  • the command signals to the switches SW1A and SW2A and the bypass relays 61 and 65 are cut off.
  • the state transition of each of the switches SW1A and SW2A is delayed.
  • the period Td is a delay period.
  • the bypass relays 61 and 65 are closed.
  • the sub-control unit 52 outputs ON command signals for the first A switch SW1A and the second A switch SW2A.
  • the state transition delay period Td of the switches SW1A and SW2A is a period from the occurrence of an abnormality in the main control unit 51 to the time after the switches SW1A and SW2A are closed by the sub control unit 52. Accordingly, the switches SW1A and SW2A are maintained in the closed state before and after the occurrence of an abnormality in the main control unit 51. Since the second A switch SW2A remains closed, the power supply from the lead storage battery 11 to the electric load 15 is continuously performed without interruption.
  • the first A switch SW1A is in the closed state, and the lead storage battery 11 and the rotating electrical machine 16 are conducted through the first electric path L1, and therefore the lead storage battery 11 is appropriately charged by the power generation of the rotating electrical machine 16. Is done.
  • the ECU 100 may instruct power generation control of the rotating electrical machine 16 so that the fuse 63 is not blown.
  • the main control unit 51 After the occurrence of the abnormality, the second control switch SW2A is controlled to be closed by the sub-control unit 52. In this case, even if the fuse 63 on the bypass path L11 is blown, the energization from the lead storage battery 11 to the electric load 15 can be continued. Thereby, the inconvenience caused by unintentionally interrupting energization to the electric load 15 can be avoided.
  • the second control switch SW2A When the abnormality occurs in the main control unit 51, before the second control switch SW2A is controlled to be closed by the sub control unit 52, the second control switch SW2A is opened due to the stop command stop from the main control unit 51. There is a risk of power failure in the electrical load 15.
  • a configuration for delaying the state transition of the second A switch SW2A is provided, and the state transition of the second A switch SW2A is delayed until after the sub control unit 52 closes the second A switch SW2A. Thereby, the power supply failure in the electric load 15 is avoided, and it is possible to appropriately energize the electric load 15.
  • the sub-control unit 52 does not perform the closing control of the second A switch SW2A, if the fuse 63 is blown due to energization in a state where the bypass relays 61 and 65 are closed, the electric load 15 Although there is a concern about power failure, this embodiment can avoid such inconvenience.
  • the sub-control unit 52 When it is determined that the main control unit 51 is abnormal, the sub-control unit 52 is configured to close the first A switch SW1A and the second A switch SW2A. Therefore, even after the abnormality of the main control unit 51 occurs, the lead storage battery 11 And the rotating electrical machine 16 can be conducted. Thereby, the lead storage battery 11 can be appropriately charged by the rotating electrical machine 16, and the continuous use of the lead storage battery 11 can be realized.
  • the ECU 100 may monitor the state of the main control unit 51. In this case, the ECU 100 determines whether or not the main control unit 51 is abnormal based on the communication status with the main control unit 51 and the like. Further, the first A switch SW1A can be closed by a command signal from the ECU 100, and when the abnormality of the main control unit 51 occurs, a command signal for closing the first A switch SW1A is output from the ECU 100. In this configuration, the ECU 100 corresponds to a “monitoring control unit”.
  • the main control unit 51 and the sub control unit 52 may be configured outside the unit. Further, the present disclosure is not limited to the one realized by including the battery unit U. That is, you may implement
  • the -A power supply system is not restricted to a thing provided with the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 as a 1st storage battery and a 2nd storage battery.
  • the lead storage battery 11 or the lithium ion storage battery 12 another secondary battery such as a nickel metal hydride storage battery may be used.
  • both the first storage battery and the second storage battery can be lead storage batteries or lithium ion storage batteries. It is also possible to use three or more storage batteries in the power supply system.
  • -It is not limited to a vehicle-mounted power supply device, It is also possible to apply this indication to power supply devices other than vehicle-mounted.

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Abstract

第1電気経路(L1)において第1電気機器(16)との第1接続点(N1)よりも第1蓄電池(11)の側に設けられた第1Aスイッチ(SW1A)と、第1電気経路において第1接続点よりも第2蓄電池(12)の側に設けられた第1Bスイッチ(SW1B)と、第2電気経路(L2)において第2電気機器(15)との第2接続点(N2)よりも第1蓄電池の側に設けられた第2Aスイッチ(SW2A)と、第2電気経路において第2接続点よりも第2蓄電池の側に設けられた第2Bスイッチ(SW2B)と、第2Aスイッチに並列に設けられたバイパススイッチ(31,62)と、システム作動状態で、第1電気機器及び第2電気機器への通電要求に応じて、第1A,第1B,第2A,第2Bスイッチを閉状態に操作するとともに、バイパススイッチを開状態とするスイッチ制御部(51)と、を備える。

Description

電源システム 関連出願の相互参照
 本出願は、2017年2月28日に出願された日本出願番号2017-037526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、複数の蓄電池を用いた電源システムに関するものである。
 従来、例えば車両に搭載される車載電源システムとして、発電機(例えば、ISGなど)に対して鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とが並列接続されているとともに、電気負荷に対して当該鉛蓄電池と当該リチウムイオン蓄電池とが並列接続されているシステムがある(例えば、特許文献1)。この車載電源システムでは、2つの蓄電池を使い分けながら各種電気負荷対して電力を供給するとともに、蓄電池を選択してISGからの電力を充電している。
 このような電源システムにおいては、2つの蓄電池を使い分けるために複数の半導体スイッチが用いられており、システム作動時には、制御部により各スイッチの開閉が適宜制御される。また、電源システムには、非作動時における電気負荷への暗電流供給やフェイルセーフ処置のために、各スイッチを迂回するバイパス経路にバイパスリレーが設けられている。また、バイパス経路を流れる過電流の対策として、当該バイパス経路にはヒューズが適宜設けられている。
特開2015-93554号公報
 ここで、電源システムにおいて、制御部に異常が生じると、各スイッチの制御が不能となることから、各スイッチが意図せず開放され、電気負荷に対する電源失陥が生じることが懸念される。また、各スイッチが開放された状態では、バイパス経路を介しての給電が考えられるが、回転電機等に大電流が流れる状況下では、ヒューズが溶断されることが考えられ、ヒューズの溶断により電気負荷の電源失陥が懸念される。
 本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、制御部の異常発生時において電気機器の意図しない電源失陥を好適に抑制することができる電源システムを提供することにある。
 以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
 第1の手段は、
 第1電気経路に並列接続された第1蓄電池及び第2蓄電池を備え、前記第1電気経路に第1電気機器が接続されるとともに、前記両蓄電池の間の前記第1電気経路に並列に設けられた第2電気経路に第2電気機器が接続される電源システムであって、
 前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1電気機器との第1接続点よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第1Aスイッチと、
 前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第1Bスイッチと、
 前記第2電気経路において前記第2電気機器との第2接続点よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第2Aスイッチと、
 前記第2電気経路において前記第2接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第2Bスイッチと、
 前記第2Aスイッチに並列に設けられたノーマリクローズ式のバイパススイッチと、
 システム作動状態で、前記第1電気機器及び前記第2電気機器への通電要求に応じて、前記第1A,前記第1B,前記第2A,前記第2Bスイッチを閉状態に操作するとともに、前記バイパススイッチを開状態とするスイッチ制御部と、
を備えている。
 電源システムの作動状態において、第1Aスイッチ及び第1Bスイッチが選択的に閉状態に操作されることで、第1電気経路を介して、第1蓄電池及び第2蓄電池の少なくともいずれかと第1電気機器との間で通電が行われる。また、第2Aスイッチ及び第2Bスイッチが選択的に閉状態に操作されることで、第2電気経路を介して、第1蓄電池及び第2蓄電池の少なくともいずれかと第2電気機器との間で通電が行われる。
 かかる場合において、スイッチ制御部で異常が生じると、第1A,第1B,第2A,第2Bの各スイッチに対する制御が不能となるため、これら各スイッチが開状態となる。ただし、ノーマリクローズ式のバイパススイッチが閉鎖されるため、第1蓄電池から第2電気機器への通電を継続することが可能となる。これにより、第2電気機器への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。つまり、制御部の異常発生時において電気機器の意図しない電源失陥を好適に抑制することができる。
 第2の手段では、前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチと、前記バイパス経路に設けられたヒューズと、を備え、前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチであり、前記第1電気経路における前記第2電気経路との分岐点と前記第2接続点とを接続するバイパス経路に設けられており、前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを開状態とする。
 上記構成では、第1Aスイッチ側のバイパス経路に、ノーマリクローズ式の第1バイパススイッチとヒューズとが設けられており、スイッチ制御部での異常発生に伴い第1Aスイッチが開放、第1バイパススイッチが閉鎖された状態では、仮に第1Aスイッチ側のバイパス経路に過剰な電流が流れると、それに伴いヒューズが溶断される。この場合、第1A,第1B,第2A,第2Bの各スイッチが開放され、かつ第1Aスイッチ側のバイパス経路のヒューズが溶断された状態であっても、第2Aスイッチ側の第2バイパススイッチが閉状態になることで、第1蓄電池から第2電気機器への通電を継続することが可能となる。
 第3の手段では、前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部を備え、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記ヒューズを溶断させないように発電制限をしつつ前記発電機の発電制御を実施する。
 上記構成では、スイッチ制御部での異常が発生すると、監視制御部により、発電機においてヒューズを溶断させないように発電制限が行われつつ発電制御が実施される。これにより、第1Aスイッチ側のバイパス経路上のヒューズの溶断が回避される。したがって、第1Aスイッチ側のバイパス経路を介して発電機から第1蓄電池への電力供給を実施でき、第1蓄電池の継続的な使用を実現することができる。
 第4の手段では、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御するとともに、その状態下で、前記ヒューズを溶断させないように発電制限をしつつ前記発電機の発電制御を実施する。
 この場合、スイッチ制御部での異常発生後において、第1蓄電池と発電機(第1電気機器)との間は、第1バイパススイッチを介して導通されるとともに、第1Aスイッチを介して導通される。そして、かかる状態下において、第1Aスイッチ側のバイパス経路上のヒューズを溶断させないように発電制限をしつつ発電機の発電制御が実施される。この場合、発電機から第1蓄電池に供給される発電電力の許容レベルを高めることができ、第1蓄電池の充電を行う上でより好適な構成を実現することができる。
 第5の手段では、前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路に設けられたノーマリオープン式又はラッチ式の第1バイパススイッチと、前記バイパス経路において前記第1バイパススイッチよりも前記第1蓄電池の側に設けられたヒューズと、を備え、前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチであり、前記バイパス経路における前記第1バイパススイッチ及び前記ヒューズの間の中間点と前記第2接続点とを接続するバイパス分岐経路に設けられており、前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを開状態とする。
 上記構成では、第1Aスイッチ側のバイパス経路に、ノーマリオープン式又はラッチ式の第1バイパススイッチとヒューズとが設けられており、スイッチ制御部での異常発生に伴い第1バイパススイッチが開放された状態となることにより、バイパス経路上のヒューズの溶断が回避される。また、第2バイパススイッチが閉状態になることで、第1蓄電池から第2電気機器への通電を継続することが可能となる。
 本手段では特に、第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路が二方に分岐されており、要するに、第1電気経路において第1Aスイッチの第1蓄電池側である一端側が、第1接続点(第1電気経路において第1電気機器との接続点)と第2接続点(第2電気経路において第2電気機器との接続点)とにそれぞれ接続されている。また、バイパス経路において、第1Aスイッチの一端側から延びる分岐前の経路部にヒューズが設けられている。かかる場合、スイッチ制御部での異常発生時において、ヒューズが溶断されると第2電気機器への通電が不可となり得るが、上記のとおりヒューズの溶断が回避されるため、第2電気機器への通電を継続できる。
 第6の手段では、前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部を備え、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する。
 上記構成では、スイッチ制御部での異常発生後において、監視制御部によって第1Aスイッチが閉鎖されることで、発電機(第1電気機器)と第1蓄電池との間が導通される。この場合、発電機により第1蓄電池の充電を適宜行うことで第1蓄電池の継続的な使用を実現することができる。
 なお、手段2の構成においては、スイッチ制御部での異常発生後において、第1Aスイッチ側のバイパス経路上のヒューズが溶断され、バイパス経路が遮断されることがあり得るが、監視制御部によって第1Aスイッチが閉鎖されることで、発電機(第1電気機器)と第1蓄電池との間が導通され、第1蓄電池の適宜の充電が可能となっている。
 第7の手段では、前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチと、前記バイパス経路において前記第1バイパススイッチよりも前記第1蓄電池の側に設けられたヒューズと、前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部と、を備え、前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチであり、前記バイパス経路における前記第1バイパススイッチ及び前記ヒューズの間の中間点と前記第2接続点とを接続するバイパス分岐経路に設けられており、前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを開状態とし、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1バイパススイッチを開状態とする。
 上記構成では、第1Aスイッチ側のバイパス経路に、ノーマリクローズ式の第1バイパススイッチとヒューズとが設けられており、スイッチ制御部での異常発生時には、第1Aスイッチが開放されるとともに、監視制御部によって第1バイパススイッチが開放されることにより、バイパス経路上のヒューズの溶断が回避される。また、第2バイパススイッチが閉状態になることで、第1蓄電池から第2電気機器への通電を継続することが可能となる。
 本手段では特に、第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路が二方に分岐されており、要するに、第1電気経路において第1Aスイッチの第1蓄電池側である一端側が、第1接続点(第1電気経路において第1電気機器との接続点)と第2接続点(第2電気経路において第2電気機器との接続点)とにそれぞれ接続されている。また、バイパス経路において、第1Aスイッチの一端側から延びる分岐前の経路部にヒューズが設けられている。かかる場合、スイッチ制御部での異常発生時において、ヒューズが溶断されると第2電気機器への通電が不可となり得るが、上記のとおりヒューズの溶断が回避されるため、第2電気機器への通電を継続できる。
 第8の手段では、前記スイッチ制御部から、前記第1バイパススイッチを開状態から閉状態に移行させる旨の信号が出力される場合に、前記第1バイパススイッチの状態移行を遅延させる遅延部を有しており、前記遅延部は、前記監視制御部による前記第1バイパススイッチの開放の後まで、当該第1バイパススイッチの状態移行を遅延させるものである。
 スイッチ制御部での異常発生時において、監視制御部により第1バイパススイッチが開状態に制御される前に、スイッチ制御部からの開指令停止により第1バイパススイッチが閉鎖されると、ヒューズに対する過大な通電によりヒューズが溶断されるおそれがある。なお、スイッチ制御部での異常発生時には、監視制御部での異常判定に時間を要することが考えられる。この点、上記構成では、第1バイパススイッチの状態移行を遅延させる遅延部を設け、その遅延部により、監視制御部による第1バイパススイッチの開放の後まで、第1バイパススイッチの状態移行を遅延させるようにした。これにより、ヒューズの溶断が回避され、第2電気機器への通電を継続できる。
 第9の手段では、前記監視制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチを常時開状態とする。
 上記構成では、システム作動時において、第1バイパススイッチは、スイッチ制御部の異常発生の前後を通じて開状態で維持される。第1バイパススイッチが開状態のままであるため、過電流によるヒューズの溶断が回避される。
 第10の手段では、前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する。
 上記構成では、スイッチ制御部での異常発生後において、監視制御部によって第1Aスイッチが閉鎖されることで、発電機(第1電気機器)と第1蓄電池との間が導通される。この場合、発電機により第1蓄電池の充電を適宜行うことで第1蓄電池の継続的な使用を実現することができる。
 第11の手段では、前記第1Aスイッチは、互いに並列に設けられた複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部には、それぞれ個別に電源駆動部が設けられており、前記複数のスイッチ部は、前記電源駆動部ごとに入力される指令信号により閉状態に操作される。
 上記構成では、第1電気経路に設けられた第1Aスイッチにおいて、互いに並列の複数のスイッチ部が、各々個別の電源駆動部により駆動されて閉状態に操作されるようになっている。この場合、第1Aスイッチにおいて仮にいずれかのスイッチ部で電源故障が生じても、電源故障の生じていないスイッチ部の開閉が可能となる。ゆえに、スイッチ制御部での異常発生後において、発電機の発電による第1蓄電池への給電を確実に行わせることができる。
 第12の手段は、
 第1電気経路に並列接続された第1蓄電池及び第2蓄電池を備え、前記第1電気経路に第1電気機器が接続されるとともに、前記両蓄電池の間の前記第1電気経路に並列に設けられた第2電気経路に第2電気機器が接続される電源システムであって、
 前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1電気機器との第1接続点よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第1Aスイッチと、
 前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第1Bスイッチと、
 前記第2電気経路において前記第2電気機器との第2接続点よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第2Aスイッチと、
 前記第2電気経路において前記第2接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第2Bスイッチと、
 前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐ第1バイパス経路に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチと、
 前記第1接続点と前記第2接続点とを繋ぐ第2バイパス経路に設けられたノーマリクローズ式の第2バイパススイッチと、
 前記第1バイパス経路に設けられたヒューズと、
 システム作動状態で、前記第1電気機器及び前記第2電気機器への通電要求に応じて、前記第1A,前記第1B,前記第2A,前記第2Bスイッチを閉状態に操作するとともに、前記第1,前記第2バイパススイッチを開状態とするスイッチ制御部と、
 前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部と、
を備え、
 前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第2Aスイッチを閉状態に制御する。
 電源システムの作動状態において、第1Aスイッチ及び第1Bスイッチが選択的に閉状態に操作されることで、第1電気経路を介して、第1蓄電池及び第2蓄電池の少なくともいずれかと第1電気機器との間で通電が行われる。また、第2Aスイッチ及び第2Bスイッチが選択的に閉状態に操作されることで、第2電気経路を介して、第1蓄電池及び第2蓄電池の少なくともいずれかと第2電気機器との間で通電が行われる。
 かかる場合において、スイッチ制御部で異常が生じると、第1A,第1B,第2A,第2Bの各スイッチに対する制御が不能となるため、これら各スイッチが開状態となるとともに、第1バイパス経路及び第2バイパス経路を介して第1蓄電池と第2電気機器とが接続される状態となる。このとき、仮に第1バイパス経路に過剰な電流が流れると、ヒューズが溶断される。ただし、監視制御部によって第2Aスイッチが閉鎖されるため、第1蓄電池から第2電気機器への通電を継続することが可能となる。これにより、第2電気機器への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。つまり、制御部の異常発生時において電気機器の意図しない電源失陥を好適に抑制することができる。
 第13の手段では、前記スイッチ制御部から、前記第2Aスイッチを閉状態から開状態に移行させる旨の信号が出力される場合に、前記第2Aスイッチの状態移行を遅延させる遅延部を有しており、前記遅延部は、前記監視制御部による前記第2Aスイッチの閉鎖の後まで、当該第1Aスイッチの状態移行を遅延させるものである。
 スイッチ制御部での異常発生時において、監視制御部により第2Aスイッチが閉状態に制御される前に、スイッチ制御部からの閉指令停止により第2Aスイッチが開放されると、第2電気機器における電源失陥のおそれがある。なお、スイッチ制御部での異常発生時には、監視制御部での異常判定に時間を要することが考えられる。この点、上記構成では、第2Aスイッチの状態移行を遅延させる遅延部を設け、その遅延部により、監視制御部による第2Aスイッチの閉鎖の後まで、第2Aスイッチの状態移行を遅延させるようにした。これにより、第2電気機器における電源失陥が回避され、第2電気機器への通電を適正に実施できる。
 第14の手段では、前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第2Aスイッチに加えて、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する。
 上記構成では、スイッチ制御部での異常発生後において、監視制御部によって第1A,第2Aスイッチが閉鎖されることで、発電機(第1電気機器)と第1蓄電池との間が導通される。この場合、発電機により第1蓄電池の充電を適宜行うことで第1蓄電池の継続的な使用を実現することができる。
 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。その図面は、
図1は、第1実施形態の電源システムを示す電気回路図であり、 図2は、第1Aスイッチの駆動部の構成を示す回路図であり、 図3は、サブ制御部によるメイン制御部の監視処理を示すフローチャートであり、 図4は、メイン制御部での異常発生時における処置を示すタイムチャートであり、 図5は、第2実施形態の電源システムを示す電気回路図であり、 図6は、メイン制御部での異常発生時における処置を示すタイムチャートであり、 図7は、第3実施形態の電源システムを示す電気回路図であり、 図8は、メイン制御部での異常発生時における処置を示すタイムチャートであり、 図9は、第4実施形態においてリレー駆動に関する構成を示す図であり、 図10は、サブ制御部によるメイン制御部の監視処理を示すフローチャートであり、 図11は、メイン制御部での異常発生時における処置を示すタイムチャートであり、 図12は、第5実施形態の電源システムを示す電気回路図であり、 図13は、スイッチ駆動に関する構成を示す図であり、 図14は、メイン制御部での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。
 以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
 (第1実施形態)
 図1に示すように、本電源システムは、第1蓄電部としての鉛蓄電池11と第2蓄電部としてのリチウムイオン蓄電池12とを有する2電源システムである。各蓄電池11,12からはスタータ13や、各種の電気負荷14,15、回転電機16への給電が可能となっている。また、各蓄電池11,12に対しては回転電機16による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機16に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されるとともに、電気負荷14,15に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されている。なお、回転電機16が「第1電気機器」に相当し、電気負荷15が「第2電気機器」に相当する。電気負荷15の要求電流は、回転電機16の要求電流よりも小さいものとなっている。
 図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池12は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットUとして構成されている。電池ユニットUは、出力端子P1,P2,P3を有しており、このうち出力端子P1に鉛蓄電池11とスタータ13と電気負荷14とが接続され、出力端子P2に回転電機16が接続され、出力端子P3に電気負荷15が接続されている。
 各電気負荷14,15は、各蓄電池11,12から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷15には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷14は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷15は被保護負荷とも言える。また、電気負荷15は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷14は、電気負荷15に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。
 定電圧要求負荷である電気負荷15の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンECU等の各種ECUが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷15として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷14の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
 回転電機16は、3相交流モータとそのモータの駆動を制御するモータ制御部とを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。回転電機16は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機16の力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際にエンジンに回転力が付与される。回転電機16は、発電電力を各蓄電池11,12や電気負荷14,15に供給する。
 次に、電池ユニットUの電気的構成について説明する。
 電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、出力端子P1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ第1電気経路L1を有しており、その第1電気経路L1の中間点である接続点N1に出力端子P2が接続されている。この場合、第1電気経路L1は、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを電気的に繋ぐ経路であり、第1電気経路L1上の接続点N1に回転電機16が接続されている。第1電気経路L1において、接続点N1よりも鉛蓄電池11の側に第1AスイッチSW1Aが設けられ、接続点N1よりもリチウムイオン蓄電池12の側に第1BスイッチSW1Bが設けられている。第1電気経路L1とN1-P2間の電気経路とは、回転電機16に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この経路を介して、各蓄電池11,12及び回転電機16の相互の通電が行われる。
 また、電池ユニットUには、第1電気経路L1に並列に第2電気経路L2が設けられており、その第2電気経路L2の中間点である接続点N2に出力端子P3が接続されている。なお、第2電気経路L2の一端は、第1電気経路L1上において出力端子P1と第1AスイッチSW1Aとの間の分岐点N3に接続され、他端は、第1電気経路L1上において第1BスイッチSW1Bとリチウムイオン蓄電池12との間の分岐点N4に接続されている。第2電気経路L2において、接続点N2よりも鉛蓄電池11の側に第2AスイッチSW2Aが設けられ、接続点N2よりもリチウムイオン蓄電池12の側に第2BスイッチSW2Bが設けられている。第2電気経路L2とN2-P3間の電気経路とは、第1電気経路L1側と比べて小電流を流すことを想定した小電流経路(すなわち、第1電気経路L1に比べて許容電流が小さい小電流経路)であり、この経路を介して、各蓄電池11,12から電気負荷15への通電が行われる。なお、接続点N1が「第1接続点」に相当し、接続点N2が「第2接続点」に相当する。
 電源システムの作動状態において、第1AスイッチSW1A及び第1BスイッチSW1Bが選択的に閉状態に操作されることで、第1電気経路L1を介して、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の少なくともいずれかと回転電機16との間で通電が行われる。また、第2AスイッチSW2A及び第2BスイッチSW2Bが選択的に閉状態に操作されることで、第2電気経路L2を介して、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の少なくともいずれかと電気負荷15との間で通電が行われる。
 各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bは、それぞれMOSFET等の半導体スイッチング素子を用いて構成されており、言うなればノーマリオープン式のスイッチである。具体的には、例えば第1AスイッチSW1Aは、寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続された半導体スイッチング素子からなるスイッチ部21と、同じく寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続された半導体スイッチング素子からなるスイッチ部22とを有し、これら各スイッチ部21,22が並列接続されることで構成されている。他のスイッチも同様の構成を有している。すなわち、第1BスイッチSW1Bは、スイッチ部23,24が並列接続されることで構成され、第2AスイッチSW2Aは、スイッチ部25,26が並列接続されることで構成され、第2BスイッチSW2Bは、スイッチ部27,28が並列接続されることで構成されている。
 上記の各スイッチ部21~28では、寄生ダイオードの向きを互いに逆にする一対の半導体スイッチング素子をそれぞれ有することから、例えば第1AスイッチSW1Aがオフ(開放)となった場合、つまり各半導体スイッチング素子がオフとなった場合において、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。つまり、各電気経路L1,L2において意図せず電流が流れることを回避できる。
 なお、図1では、寄生ダイオードが互いにアノード同士で接続されるようにしたが、寄生ダイオードのカソード同士が接続されるようにしてもよい。半導体スイッチング素子として、MOSFETに代えて、IGBTやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。IGBTやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードを各半導体スイッチング素子にそれぞれ並列に接続させればよい。
 ここで、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bの駆動部の構成について説明する。図2は、第1AスイッチSW1Aの駆動部の構成を示す回路図である。第1AスイッチSW1Aは、スイッチ部21を構成するスイッチング素子21a,21bと、スイッチ部22を構成するスイッチング素子22a,22bとを有している。そして、スイッチ部21を駆動する電源駆動部41として、スイッチング素子21a,21bごとに駆動回路41a,41bが設けられ、スイッチ部22を駆動する電源駆動部42として、スイッチング素子22a,22bごとに駆動回路42a,42bが設けられている。各駆動回路41a,41b,42a,42bには、制御部(後述のメイン制御部51又はサブ制御部52)から開閉操作のための指令信号が入力される。各駆動回路41a,41b,42a,42bは、指令信号に基づいて各スイッチング素子21a,21b,22a,22bを開放又は閉鎖させる。本実施形態では特に、各駆動回路41a,41b,42a,42bは、スイッチ閉鎖状態で制御部からのオフ指令信号(例えばロー信号)が入力された場合に、各スイッチング素子21a,21b,22a,22bを所定の遅延時間を待って開放させる遅延機能を有している。例えば、遅延時間は50msec程度である。
 電源駆動部41,42には個別に電源電圧Vccが供給される。上記構成によれば、互いに並列のスイッチ部21,22が各々個別の電源駆動部41,42により駆動されるため、一方のスイッチ部で電源故障が生じても、他方のスイッチ部の開閉が可能となっている。図示による説明は割愛するが、他のスイッチSW1B,SW2A,SW2Bにおいても同様の構成を有している。
 また、電池ユニットUには、出力端子P1と出力端子P3とを繋ぐバイパス経路L3が設けられ、そのバイパス経路L3上にバイパスリレー31とヒューズ32とが設けられている。つまり、バイパスリレー31は、第2AスイッチSW2Aに並列に設けられている。バイパスリレー31は、「バイパススイッチ」に相当し、ノーマリクローズ式のメカニカルリレースイッチである。バイパスリレー31を閉鎖することで、第2AスイッチSW2Aがオフであっても鉛蓄電池11と電気負荷15とが電気的に接続される。例えば、車両の電源スイッチ(イグニッションスイッチ)がオフされている状態では、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bがオフ(閉鎖)されており、かかる状態では、バイパスリレー31を介して電気負荷15に対して暗電流が供給される。
 バイパス経路L3は、第2電気経路L2と同様に、第1電気経路L1に比べて許容電流が小さい小電流経路であり、その許容電流に応じた経路上限電流が流れることによりヒューズ32が溶断されるようになっている。なお、バイパス経路L3及びバイパスリレー31を、電池ユニットU外に設けることも可能である。
 電池ユニットUは、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2B、及びバイパスリレー31のオンオフ(開閉)を制御するメイン制御部51と、メイン制御部51の状態を監視するサブ制御部52とを備えている。これら各制御部51,52は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、例えば同一基板に実装されている。メイン制御部51は、電源スイッチのオン状態、すなわちシステム作動状態で、電気負荷15や回転電機16への通電要求に応じて、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bを閉状態に操作するとともに、バイパスリレー31を開状態とする。この場合、メイン制御部51は、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bのいずれかを閉鎖させる際にはスイッチ指令信号としてオン信号(ハイ信号)を出力し、開放させる際にはスイッチ指令信号としてオフ信号(ロー信号)を出力する。また、メイン制御部51は、バイパスリレー31を開放させる際にはリレー指令信号としてオン信号(ハイ信号)を出力し、閉鎖させる際にはリレー指令信号としてオフ信号(ロー信号)を出力する。
 サブ制御部52は、メイン制御部51との間で相互に通信可能となっており、その通信状況に基づいてメイン制御部51の状態を監視する。つまり、サブ制御部52により、メイン制御部51の異常の有無が判定される。また、サブ制御部52は、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1AスイッチSW1Aをオンさせる機能を有している。なお、メイン制御部51が「スイッチ制御部」に相当し、サブ制御部52が「監視制御部」に相当する。
 電池ユニットU内の各制御部51,52には、電池ユニットU外のECU100が接続されている。これら制御部51,52及びECU100は、CAN等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、各制御部51,52及びECU100に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ECU100は、各制御部51,52に対して上位制御装置となっており、各蓄電池11,12の蓄電状態や車両の運転状態等に基づいて、各制御部51,52に対して、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bやバイパスリレー31の開閉制御に関する指令を出力する。これにより、本電源システムにおいて、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを選択的に用いて充放電が実施される。
 ところで、電源システムの作動状態下において、メイン制御部51で異常が生じると、メイン制御部51がリセットされ、それに伴い各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bがオフ(開放)される。この場合、スイッチ開放に伴い被保護負荷である電気負荷15に対する電源失陥が生じることが懸念される。この点、第2AスイッチSW2Aに並列に設けられたノーマリクローズ式のバイパスリレー31が閉鎖されることにより、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続され、電気負荷15の電源失陥が回避される。
 また本実施形態では、サブ制御部52が、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bのうち、第1AスイッチSW1Aを閉状態に制御する。これにより、メイン制御部51での異常発生後において、鉛蓄電池11と回転電機16とが導通され、鉛蓄電池11の充電が可能となっている。
 図3は、サブ制御部52によるメイン制御部51の監視処理を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定周期で繰り返し実施される。
 ステップS11では、メイン制御部51における異常の有無を判定する。このとき、例えばメイン制御部51とサブ制御部52との間の通信異常を判定することで、メイン制御部51において異常が生じる旨が判定される。メイン制御部51において異常が生じていなければ、そのまま本処理を終了する。
 また、メイン制御部51において異常が生じていれば、ステップS12に進み、第1AスイッチSW1Aをオン(閉鎖)する旨を指令する。なおこのとき、ステップS11がYESであることを条件に直ちに第1AスイッチSW1Aをオンするのではなく、ECU100からの回転電機16の発電要求が生じたことに基づいて、第1AスイッチSW1Aをオンするようにしてもよい。
 その後、ステップS13では、メイン制御部51において異常が生じたことをECU100に対して通知する。ECU100は、メイン制御部51の異常情報に基づいて、回転電機16の力行駆動を禁止する等のフェイルセーフ処理を実施する。
 図4は、メイン制御部51での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。なお、システム作動時には、都度の状況に応じて、メイン制御部51により各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bが適宜オンオフされるが、便宜上、ここでは第1AスイッチSW1A及び第2AスイッチSW2Aについてのみ示している。
 図4において、タイミングt11以前は、メイン制御部51が正常動作しており、メイン制御部51の指令信号により、例えばスイッチSW1A,SW2Aが閉鎖されるとともに、バイパスリレー31が開状態で保持されている。
 そして、タイミングt11でメイン制御部51の異常が生じると、メイン制御部51から各スイッチSW1A,SW2Aやバイパスリレー31への指令信号がそれぞれ遮断される。この場合、電源駆動部(図2参照)により、各スイッチSW1A,SW2Aを開放するタイミングが遅延され、オフ指令信号の出力から各スイッチSW1A,SW2Aの開放操作までの期間(t11~t12の期間)内において、バイパスリレー31が開放される。なお、図4において、期間Taは電源駆動部による遅延期間、期間Tbはバイパスリレー31が閉状態に移行するための所要期間(メカ動作期間)であり、Ta>Tbとなっている。このとき、第2AスイッチSW2Aが開放される前に、バイパスリレー31が閉鎖されるため、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が途切れることなく継続的に行われる。これにより、電気負荷15において電源失陥による動作不良が抑制されるようになっている。
 その後、タイミングt13では、サブ制御部52においてメイン制御部51が異常である旨が判定され、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aがオン(閉鎖)される。タイミングt13以降においては、鉛蓄電池11と回転電機16とが第1電気経路L1を介して導通されるため、回転電機16の発電により鉛蓄電池11が適宜充電される。
 以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
 システム作動時においてメイン制御部51で異常が生じた場合に、第2AスイッチSW2Aに並列に設けられたノーマリクローズ式のバイパスリレー31が閉鎖される構成にしたため、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となる。これにより、電気負荷15への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。つまり、メイン制御部51の異常発生時において電気負荷15の意図しない電源失陥を好適に抑制することができる。電気負荷15は、各種ECUを含む被保護負荷であり、電源失陥が生じると、車両制御の停止に伴うエンスト等が懸念されるが、こうした不都合を回避できる。
 メイン制御部51が異常であると判定された場合に、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aを閉鎖させる構成にしたため、メイン制御部51の異常発生後においても、鉛蓄電池11と回転電機16との間を導通させることができる。これにより、回転電機16により鉛蓄電池11を適宜充電させることができ、鉛蓄電池11の継続的な使用を実現することができる。
 電池ユニットU内にメイン制御部51とサブ制御部52とを設け、これら両方の制御部51,52により同一のスイッチをそれぞれで開閉操作できるようにした。この場合、電池ユニットUにおいて、スイッチ操作のための冗長構成を好適に実現できる。例えば、電池ユニットUにおいてスイッチ制御のための出力端子や信号線、電気経路を比較的簡易に実現できる。
 第1電気経路L1に設けられた第1AスイッチSW1Aにおいて、互いに並列の複数のスイッチ部21,22が、各々個別の電源駆動部41,42により駆動されて閉状態に操作されるように構成した。この場合、第1AスイッチSW1Aにおいて仮にいずれかのスイッチ部で電源故障が生じても、電源故障の生じていないスイッチ部の開閉が可能となる。ゆえに、メイン制御部51での異常発生後において、回転電機16の発電による鉛蓄電池11への給電を確実に行わせることができる。
 (第1実施形態の別例)
 ・電源システムにおいて、メイン制御部51の異常発生後にサブ制御部52により第1AスイッチSW1Aを閉鎖させる構成を有していなくてもよい。また、第1電気機器は、発電機能と力行機能とを有する回転電機16以外であってもよく、例えば上記両機能のうち発電機能のみを有する発電機や、力行機能のみを有する電動機であってもよい。
 以下に、第1実施形態以外の実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態については上記第1実施形態との相違点を中心に説明をする。
 (第2実施形態)
 第2実施形態の電源システムを図5に示す。図5では、図1と比べて、バイパスリレーに関する構成が相違している。すなわち、第1電気経路L1において第1AスイッチSW1Aの一端側と他端側との間にはバイパス経路L11が設けられ、そのバイパス経路L11に、ノーマリクローズ式の第1バイパスリレー61とヒューズ63とが設けられている。また、第1電気経路L1において鉛蓄電池11側の第2電気経路L2との分岐点N3と接続点N2とを接続するバイパス経路L12には第2バイパスリレー62が設けられている。図5の構成では、鉛蓄電池11と電気負荷15との間においてヒューズを介さずに第2バイパスリレー62が設けられている。第1バイパスリレー61が「第1バイパススイッチ」に相当し、第2バイパスリレー62が「第2バイパススイッチ」に相当する。なお、ヒューズ63は、電池ユニットUの外部に設けられていてもよいし、電池ユニットUの内部に設けられていてもよい。
 メイン制御部51は、システム作動状態で、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2B、及び各バイパスリレー61,62を開状態に制御する。また、サブ制御部52は、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1AスイッチSW1Aを閉状態に制御するとともに、メイン制御部51が異常である旨をECU100に通知する。ECU100は、メイン制御部51の異常情報に基づいて、回転電機16の発電制御を実施する。このとき、ECU100は、回転電機16の発電を許可するものの、発電電流を所定の上限値に制限する。この上限値は、第1電気経路L1を流れる発電電流によりヒューズ63が溶断されることを防止するものであり、ヒューズ63の溶断電流値に応じて定められているとよい。回転電機16では、ECU100からの指示に基づいて発電を実施する。なお、本実施形態では、サブ制御部52及びECU100が「監視制御部」に相当する。
 図6は、メイン制御部51での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。なお図6は、上述した図4の一部を変更したものであり、ここでは図4との相違点について説明する。
 図6において、タイミングt21以前は、メイン制御部51が正常動作しており、例えばスイッチSW1A,SW2Aが閉鎖されるとともに、バイパスリレー61,62が開状態で保持されている。
 そして、タイミングt21でメイン制御部51の異常が生じると、各スイッチSW1A,SW2Aやバイパスリレー61,62への指令信号がそれぞれ遮断される。これにより、タイミングt22までの期間において、バイパスリレー61,62が閉鎖されるとともに、それに続いて、各スイッチSW1A,SW2Aが開放される。このとき、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が途切れることなく継続的に行われる。
 その後、タイミングt23では、メイン制御部51の異常判定に基づいて、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aがオン(閉鎖)される。さらにその後、タイミングt24では、メイン制御部51が異常である旨がECU100にて把握され、回転電機16による発電制限が開始される。なお、タイミングt24以降、回転電機16の力行駆動が禁止される。
 ここで、回転電機16による発電制限が実施され、ヒューズ63の溶断が回避されることで、バイパス経路L11を介して回転電機16から鉛蓄電池11への電力供給が実施され、鉛蓄電池11の継続的な使用が可能となっている。また本実施形態では、メイン制御部51での異常発生後においてサブ制御部52により第1AスイッチSW1Aが閉鎖されるため、鉛蓄電池11と回転電機16との間においては、バイパス経路L11に加えて、第1電気経路L1も導通状態となる。そのため、回転電機16から鉛蓄電池11に供給される発電電力の許容レベルを高めることができる。この場合、電気負荷15やその他電気負荷14での電力消費が大きくなっても、鉛蓄電池11の容量低下を抑制できる。
 なお、メイン制御部51の異常発生時には、回転電機16の発電制限が実施される前にヒューズ63が溶断されることも考えられる。ただしこの場合、ヒューズ63が溶断された状態であっても、第2バイパスリレー62が閉状態になっているため、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となっている。また、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aが閉鎖されるため、回転電機16の発電による鉛蓄電池11の充電が可能となっている。
 本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
 メイン制御部51での異常発生後において、仮にバイパス経路L11に過剰な電流が流れるとヒューズ63が溶断される。この場合、仮にヒューズ63が溶断されても、第2バイパスリレー62が閉状態になっているため、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となる。これにより、電気負荷15への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。
 メイン制御部51の異常発生後において、ヒューズ63を溶断させないように発電制限をしつつ回転電機16の発電制御を実施する構成にした。この場合、発電制限によってヒューズ63の溶断が回避されれば、バイパス経路L11を介して回転電機16から鉛蓄電池11への電力供給を実施できる。
 ヒューズ63が溶断していない状態において、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aが閉鎖されていれば、鉛蓄電池11と回転電機16との間において、バイパス経路L11と第1電気経路L1との2系統での通電が可能となる。この場合、回転電機16から鉛蓄電池11に供給される発電電力の許容レベルを高めることができ、鉛蓄電池11の充電を行う上でより好適な構成を実現することができる。
 (第2実施形態の別例)
 ・図5の構成では、メイン制御部51での異常発生後において、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aを閉鎖する処理と、サブ制御部52により異常発生をECU100に通知する処理との少なくともいずれかを省略することも可能である。この場合、鉛蓄電池11と回転電機16との間において、バイパス経路L11と第1電気経路L1とのうちいずれか一方での通電が可能となる。
 ・図5の構成において、第1バイパスリレー61としてノーマリオープン式のバイパススイッチを用いることも可能である。この場合、メイン制御部51の異常発生時には、第1バイパスリレー61が開状態となるため、ヒューズ63の溶断を回避できる。
 (第3実施形態)
 第3実施形態の電源システムを図7に示す。図7では、図1と比べて、バイパスリレーに関する構成が相違している。すなわち、第1電気経路L1において第1AスイッチSW1Aの一端側と他端側との間にはバイパス経路L11が設けられ、そのバイパス経路L11に、ノーマリオープン式の第1バイパスリレー61とヒューズ63とが設けられている。ヒューズ63は、バイパス経路L11において第1バイパスリレー61よりも鉛蓄電池11の側に設けられている。また、バイパス経路L11における第1バイパスリレー61及びヒューズ63の間の中間点N5と接続点N2とを接続するバイパス分岐経路L13には第2バイパスリレー62が設けられている。なお、ヒューズ63は、電池ユニットUの外部に設けられていてもよいし、電池ユニットUの内部に設けられていてもよい。
 メイン制御部51は、システム作動状態で、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2B、及び各バイパスリレー61,62を開状態に制御する。なお本実施形態では、第1バイパスリレー61がノーマリオープン式であるため、システム作動時において第1バイパスリレー61への指令信号はオフ信号となっている。また、サブ制御部52は、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1AスイッチSW1Aを閉状態に制御するとともに、メイン制御部51が異常である旨をECU100に通知する。ECU100は、メイン制御部51の異常情報に基づいて、回転電機16の力行駆動を禁止する等のフェイルセーフ処理を実施する。
 図8は、メイン制御部51での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。なお図8は上述の図4の一部を変更したものであり、ここでは図4との相違点について説明する。
 図8において、タイミングt31以前は、メイン制御部51が正常動作しており、例えばスイッチSW1A,SW2Aが閉鎖されるとともに、バイパスリレー61,62が開状態で保持されている。
 そして、タイミングt31でメイン制御部51の異常が生じると、各スイッチSW1A,SW2Aや第2バイパスリレー62への指令信号がそれぞれ遮断される。これにより、タイミングt32までの期間において、第2バイパスリレー62が閉鎖されるとともに、それに続いて、各スイッチSW1A,SW2Aが開放される。このとき、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が途切れることなく継続的に行われる。第1バイパスリレー61はノーマリオープン式であるため、メイン制御部51の異常発生の前後を通じて開状態で維持される。第1バイパスリレー61が開状態のままであるため、過電流によるヒューズ63の溶断が回避される。
 その後、タイミングt33では、メイン制御部51の異常判定に基づいて、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aがオン(閉鎖)される。タイミングt33以降においては、鉛蓄電池11と回転電機16とが第1電気経路L1を介して導通されるため、回転電機16の発電により鉛蓄電池11が適宜充電される。
 本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
 メイン制御部51での異常発生後において、ノーマリオープン式の第1バイパスリレー61が開放された状態となることにより、ヒューズ63の溶断を回避できる。また、第2バイパスリレー62が閉状態になることで、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となる。これにより、電気負荷15への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。
 本実施形態では特に、第1AスイッチSW1Aの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路L11が二方に分岐されており、要するに、第1電気経路L1において第1AスイッチSW1Aの鉛蓄電池11側である一端側が、接続点N1(第1電気経路L1において回転電機16との接続点)と接続点N2(第2電気経路L2において電気負荷15との接続点)とにそれぞれ接続されている。また、バイパス経路L11において、第1AスイッチSW1Aの一端側から延びる分岐前の経路部(バイパス経路L11において中間点N5よりも鉛蓄電池11側)にヒューズ63が設けられている。かかる場合、メイン制御部51での異常発生時には、鉛蓄電池11と電気負荷15とがヒューズ63を経由する経路で繋がるため、ヒューズ63が溶断されると電気負荷15への通電が不可となり得るが、上記のとおりヒューズ63の溶断が回避されるため、電気負荷15への通電を継続できる。
 メイン制御部51が異常であると判定された場合に、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aを閉鎖させる構成にしたため、メイン制御部51の異常発生後においても、鉛蓄電池11と回転電機16との間を導通させることができる。これにより、回転電機16により鉛蓄電池11を適宜充電させることができ、鉛蓄電池11の継続的な使用を実現することができる。
 (第3実施形態の別例)
 ・図7において、ノーマリオープン式の第1バイパスリレー61に代えて、ラッチ式のバイパスリレーを用いることも可能である。この場合、メイン制御部51の異常発生後において、第1バイパスリレー61を閉鎖させる指令信号が出力されなければ、第1バイパスリレー61が開状態のまま保持される。
 (第4実施形態)
 本実施形態の構成は、基本的に第3実施形態で説明した図7と同じであるが、バイパス経路L11に設けた第1バイパスリレー61がノーマリクローズ式である点で相違している。
 メイン制御部51は、システム作動状態で、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2B、及び各バイパスリレー61,62を開状態に制御する。また、サブ制御部52は、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1バイパスリレー61を開状態に制御するとともに、第1AスイッチSW1Aを閉状態に制御し、さらに、メイン制御部51が異常である旨をECU100に通知する。ECU100は、メイン制御部51の異常情報に基づいて、回転電機16の力行駆動を禁止する等のフェイルセーフ処理を実施する。
 また本実施形態では、第1バイパスリレー61がリレー指令信号により開状態から閉状態に移行する際に、第1バイパスリレー61の状態移行を遅延させることとしている。具体的には、図9に示すように、メイン制御部51と第1バイパスリレー61との間にはリレー駆動部71が設けられており、そのリレー駆動部71が「遅延部」に相当する。例えば、サブ制御部52による異常判定に要する時間を想定しておき、その想定時間よりも長い時間をリレー駆動部71の遅延時間としている。遅延時間は例えば150msecである。
 図10は、サブ制御部52によるメイン制御部51の監視処理を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定周期で繰り返し実施される。本処理は、上述した図3の処理の一部を変更したものであり、具体的にはステップS21を追加したことのみ相違している。
 図10において、メイン制御部51において異常が生じていると判定されると(ステップS11がYES)、ステップS21では、第1バイパスリレー61を開放する旨を指令する。その後、第1AスイッチSW1Aの閉鎖指令と、ECU100への通知を実施する(ステップS12,S13)。
 図11は、メイン制御部51での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。なお図11は上述の図4の一部を変更したものであり、ここでは図4との相違点について説明する。
 図11において、タイミングt41以前は、メイン制御部51が正常動作しており、例えばスイッチSW1A,SW2Aが閉鎖されるとともに、バイパスリレー61,62が開状態で保持されている。
 そして、タイミングt41でメイン制御部51の異常が生じると、各スイッチSW1A,SW2Aや各バイパスリレー61,62への指令信号がそれぞれ遮断される。これにより、タイミングt42までの期間において、第2バイパスリレー62が閉鎖されるとともに、それに続いて、各スイッチSW1A,SW2Aが開放される。このとき、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が途切れることなく継続的に行われる。
 また本実施形態では、第1バイパスリレー61について、メイン制御部51からのリレー指令信号により開状態から閉状態に移行する際に、状態移行が遅延されるようになっており、例えば期間Tcが遅延期間である。この場合、遅延期間Tcは、メイン制御部51での異常発生から、サブ制御部52による第1バイパスリレー61の開放後となるまでの期間である。これにより、第1バイパスリレー61は、メイン制御部51の異常発生の前後を通じて開状態で維持される。第1バイパスリレー61が開状態のままであるため、過電流によるヒューズ63の溶断が回避される。
 その後、タイミングt43では、メイン制御部51の異常判定に基づいて、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aがオン(閉鎖)される。タイミングt43以降においては、鉛蓄電池11と回転電機16とが第1電気経路L1を介して導通されるため、回転電機16の発電により鉛蓄電池11が適宜充電される。
 本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
 メイン制御部51での異常発生後において、サブ制御部52によって第1バイパスリレー61が開放されることにより、ヒューズ63の溶断を回避できる。また、第2バイパスリレー62が閉状態になることで、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となる。これにより、電気負荷15への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。
 本実施形態では特に、第1AスイッチSW1Aの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路L11が二方に分岐されており、要するに、第1電気経路L1において第1AスイッチSW1Aの鉛蓄電池11側である一端側が、接続点N1(第1電気経路L1において回転電機16との接続点)と接続点N2(第2電気経路L2において電気負荷15との接続点)とにそれぞれ接続されている。また、バイパス経路L11において、第1AスイッチSW1Aの一端側から延びる分岐前の経路部(バイパス経路L11において中間点N5よりも鉛蓄電池11側)にヒューズ63が設けられている。かかる場合、メイン制御部51での異常発生時には、鉛蓄電池11と電気負荷15とがヒューズ63を経由する経路で繋がるため、ヒューズ63が溶断されると電気負荷15への通電が不可となり得るが、上記のとおりヒューズ63の溶断が回避されるため、電気負荷15への通電を継続できる。
 メイン制御部51での異常発生時において、サブ制御部52により第1バイパスリレー61が開状態に制御される前に、メイン制御部51からの開指令停止により第1バイパスリレー61が閉鎖されると、ヒューズ63に対する過大な通電によりヒューズ63が溶断されるおそれがある。この点、第1バイパスリレー61の状態移行を遅延させる構成を設け、サブ制御部52による第1バイパスリレー61の開放の後まで、第1バイパスリレー61の状態移行を遅延させるようにした。これにより、ヒューズ63の溶断が回避され、電気負荷15への通電を継続できる。
 メイン制御部51が異常であると判定された場合に、サブ制御部52により第1AスイッチSW1Aを閉鎖させる構成にしたため、メイン制御部51の異常発生後においても、鉛蓄電池11と回転電機16との間を導通させることができる。これにより、回転電機16により鉛蓄電池11を適宜充電させることができ、鉛蓄電池11の継続的な使用を実現することができる。
 (第4実施形態の別例)
 ・システム作動時において、サブ制御部52からのリレー指令信号により第1バイパスリレー61を常時開放させておく構成としてもよい。この場合、第1バイパスリレー61は、メイン制御部51の異常発生の前後を通じて開状態で維持される。第1バイパスリレー61が開状態のままであるため、過電流によるヒューズ63の溶断が回避される。
 (第5実施形態)
 第5実施形態の電源システムを図12に示す。図12では、図1と比べて、バイパスリレーに関する構成が相違している。すなわち、第1電気経路L1において第1AスイッチSW1Aの一端側と他端側との間にはバイパス経路L11(第1バイパス経路)が設けられ、そのバイパス経路L11に、ノーマリクローズ式の第1バイパスリレー61とヒューズ63とが設けられている。また、接続点N1と接続点N2とを繋ぐバイパス経路L14(第2バイパス経路)には第2バイパスリレー65が設けられている。本構成では、鉛蓄電池11と電気負荷15との間に、第1バイパスリレー61と第2バイパスリレー62とが直列に設けられている。第1バイパスリレー61が「第1バイパススイッチ」に相当し、第2バイパスリレー65が「第2バイパススイッチ」に相当する。なお、ヒューズ63は、電池ユニットUの外部に設けられていてもよいし、電池ユニットUの内部に設けられていてもよい。
 メイン制御部51は、システム作動状態で、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2B、及び各バイパスリレー61,65を開状態に制御する。また、サブ制御部52は、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1AスイッチSW1A及び第2AスイッチSW2Aを閉状態に制御するとともに、第2バイパスリレー65を開状態に制御し、さらに、メイン制御部51が異常である旨をECU100に通知する。ECU100は、メイン制御部51の異常情報に基づいて、回転電機16の力行駆動を禁止する等のフェイルセーフ処理を実施する。
 また本実施形態では、メイン制御部51から、スイッチSW1A,SW2Aを閉状態から開状態に移行させる旨の信号が出力される場合に、スイッチSW1A,SW2Aの状態移行を遅延させることとしている。具体的には、図13に示すように、メイン制御部51とスイッチSW1A,SW2Aとの間にはスイッチ駆動部81,82が設けられており、そのスイッチ駆動部81,82が「遅延部」に相当する。例えば、サブ制御部52による異常判定に要する時間を想定しておき、その想定時間よりも長い時間をスイッチ駆動部81,82の遅延時間としている。遅延時間は例えば150msecである。なお、スイッチ駆動部81,82は、その駆動部ごとに図2に示す電源駆動部41,42に相当するものである。
 図14は、メイン制御部51での異常発生時における処置を示すタイムチャートである。なお図14は上述の図4の一部を変更したものであり、ここでは図4との相違点について説明する。
 図14において、タイミングt51以前は、メイン制御部51が正常動作しており、例えばスイッチSW1A,SW2Aが閉鎖されるとともに、バイパスリレー61,65が開状態で保持されている。
 そして、タイミングt51でメイン制御部51の異常が生じると、各スイッチSW1A,SW2Aや各バイパスリレー61,65への指令信号がそれぞれ遮断される。このとき、各スイッチSW1A,SW2Aの状態移行が遅延されるようになっており、例えば期間Tdが遅延期間である。その後、タイミングt52では、各バイパスリレー61,65が閉鎖される。
 その後、タイミングt53では、メイン制御部51の異常判定に基づいて、サブ制御部52により第1AスイッチSW1A及び第2AスイッチSW2Aのオン指令信号が出力される。この場合、各スイッチSW1A,SW2Aの状態移行の遅延期間Tdは、メイン制御部51での異常発生から、サブ制御部52による各スイッチSW1A,SW2Aの閉鎖後となるまでの期間である。これにより、各スイッチSW1A,SW2Aは、メイン制御部51の異常発生の前後を通じて閉状態で維持される。第2AスイッチSW2Aが閉状態のままであるため、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が途切れることなく継続的に行われる。
 タイミングt53以降には、第1AスイッチSW1Aが閉状態にあり、鉛蓄電池11と回転電機16とが第1電気経路L1を介して導通されるため、回転電機16の発電により鉛蓄電池11が適宜充電される。
 タイミングt53以降において、ヒューズ63が溶断されていないことも考えられる。かかる状況を想定し、ECU100が、ヒューズ63が溶断されないように、回転電機16の発電制御を指令する構成であってもよい。
 本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
 メイン制御部51の異常発生時に、各スイッチSW1A,SW1B,SW2A,SW2Bの開放に伴いバイパス経路L11,L14を介して鉛蓄電池11と電気負荷15とが接続される構成において、メイン制御部51での異常発生後に、サブ制御部52により第2AスイッチSW2Aを閉状態に制御するようにした。この場合、仮にバイパス経路L11上のヒューズ63が溶断されても、鉛蓄電池11から電気負荷15への通電を継続することが可能となる。これにより、電気負荷15への通電が意図せず遮断されることにより生じる不都合を回避できる。
 メイン制御部51での異常発生時において、サブ制御部52により第2AスイッチSW2Aが閉状態に制御される前に、メイン制御部51からの閉指令停止により第2AスイッチSW2Aが開放されると、電気負荷15における電源失陥のおそれがある。この点、上記構成では、第2AスイッチSW2Aの状態移行を遅延させる構成を設け、サブ制御部52による第2AスイッチSW2Aの閉鎖の後まで、第2AスイッチSW2Aの状態移行を遅延させるようにした。これにより、電気負荷15における電源失陥が回避され、電気負荷15への通電を適正に実施できる。
 なお、サブ制御部52による第2AスイッチSW2Aの閉鎖制御が行われない場合には、仮にバイパスリレー61,65が閉鎖された状態での通電に伴いヒューズ63が溶断されると、電気負荷15の電源失陥が懸念されるが、本実施形態によれば、こうした不都合を回避できる。
 メイン制御部51が異常であると判定された場合に、サブ制御部52により第1AスイッチSW1A及び第2AスイッチSW2Aを閉鎖させる構成にしたため、メイン制御部51の異常発生後においても、鉛蓄電池11と回転電機16との間を導通させることができる。これにより、回転電機16により鉛蓄電池11を適宜充電させることができ、鉛蓄電池11の継続的な使用を実現することができる。
 (第5実施形態の別例)
 ・システム作動時において、サブ制御部52からのリレー指令信号により第2バイパスリレー65を常時開放させておく構成としてもよい。
 (他の実施形態)
 上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
 ・上記各実施形態において、ECU100によりメイン制御部51の状態を監視する構成としてもよい。この場合、ECU100は、メイン制御部51との通信状況等に基づいてメイン制御部51が異常か否かを判定する。また、ECU100の指令信号により第1AスイッチSW1Aを閉鎖操作できる構成としておき、メイン制御部51の異常発生時には、ECU100から、第1AスイッチSW1Aを閉鎖させる旨の指令信号を出力する構成とする。本構成では、ECU100が「監視制御部」に相当する。
 ECU100によりメイン制御部51の状態を監視する構成では、上記以外に、第4実施形態(図7)において、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1バイパスリレー61を開状態に制御するとよい。また、第5実施形態(図12)において、メイン制御部51が異常であると判定した場合に、第1AスイッチSW1A及び第2AスイッチSW2Aを閉状態に制御するとともに、第2バイパスリレー65を開状態に制御するとよい。
 ・電池ユニットUにおいて、メイン制御部51やサブ制御部52をユニット外部の構成としてもよい。また、本開示は、電池ユニットUを備えて実現されるものに限られない。つまり、リチウムイオン蓄電池12や各スイッチを一体にパック化した構成以外で実現されてもよい。
 ・電源システムは、第1蓄電池及び第2蓄電池として鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを備えるものに限られない。例えば、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12のいずれかの代わりに、ニッケル水素蓄電池など他の二次電池を用いる構成としてもよい。また、第1蓄電池及び第2蓄電池をいずれも鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にすることも可能である。電源システムにおいて3つ以上の蓄電池を用いることも可能である。
 ・車載電源装置に限定されず、車載以外の電源装置に本開示を適用することも可能である。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例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 (14)

  1.  第1電気経路(L1)に並列接続された第1蓄電池(11)及び第2蓄電池(12)を備え、前記第1電気経路に第1電気機器(16)が接続されるとともに、前記両蓄電池の間の前記第1電気経路に並列に設けられた第2電気経路(L2)に第2電気機器(15)が接続される電源システムであって、
     前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1電気機器との第1接続点(N1)よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第1Aスイッチ(SW1A)と、
     前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第1Bスイッチ(SW1B)と、
     前記第2電気経路において前記第2電気機器との第2接続点(N2)よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第2Aスイッチ(SW2A)と、
     前記第2電気経路において前記第2接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第2Bスイッチ(SW2B)と、
     前記第2Aスイッチに並列に設けられたノーマリクローズ式のバイパススイッチ(31,62)と、
     システム作動状態で、前記第1電気機器及び前記第2電気機器への通電要求に応じて、前記第1A,前記第1B,前記第2A,前記第2Bスイッチを閉状態に操作するとともに、前記バイパススイッチを開状態とするスイッチ制御部(51)と、
    を備える電源システム。
  2.  前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路(L11)に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチ(61)と、
     前記バイパス経路に設けられたヒューズ(63)と、
    を備え、
     前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチ(62)であり、前記第1電気経路における前記第2電気経路との分岐点(N3)と前記第2接続点とを接続するバイパス経路(L12)に設けられており、
     前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを開状態とする請求項1に記載の電源システム。
  3.  前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、
     前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部(52,100)を備え、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記ヒューズを溶断させないように発電制限をしつつ前記発電機の発電制御を実施する請求項2に記載の電源システム。
  4.  前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御するとともに、その状態下で、前記ヒューズを溶断させないように発電制限をしつつ前記発電機の発電制御を実施する請求項3に記載の電源システム。
  5.  前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路(L11)に設けられたノーマリオープン式又はラッチ式の第1バイパススイッチ(61)と、
     前記バイパス経路において前記第1バイパススイッチよりも前記第1蓄電池の側に設けられたヒューズ(63)と、
    を備え、
     前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチ(62)であり、前記バイパス経路における前記第1バイパススイッチ及び前記ヒューズの間の中間点(N5)と前記第2接続点とを接続するバイパス分岐経路(L13)に設けられており、
     前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを開状態とする請求項1に記載の電源システム。
  6.  前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、
     前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部(52,100)を備え、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する請求項1,2,5のいずれか1項に記載の電源システム。
  7.  前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐバイパス経路(L11)に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチ(61)と、
     前記バイパス経路において前記第1バイパススイッチよりも前記第1蓄電池の側に設けられたヒューズ(63)と、
     前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部(52,100)と、
    を備え、
     前記第2Aスイッチに並列に設けられた前記バイパススイッチは、第2バイパススイッチ(62)であり、前記バイパス経路における前記第1バイパススイッチ及び前記ヒューズの間の中間点(N5)と前記第2接続点とを接続するバイパス分岐経路(L13)に設けられており、
     前記スイッチ制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチ及び前記第2バイパススイッチを指令信号により開状態とし、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1バイパススイッチを指令信号により開状態とする請求項1に記載の電源システム。
  8.  前記スイッチ制御部から、前記第1バイパススイッチを開状態から閉状態に移行させる旨の信号が出力される場合に、前記第1バイパススイッチの状態移行を遅延させる遅延部(71)を有しており、
     前記遅延部は、前記監視制御部による前記第1バイパススイッチの開放の後まで、当該第1バイパススイッチの状態移行を遅延させるものである請求項7に記載の電源システム。
  9.  前記監視制御部は、システム作動状態で、前記第1バイパススイッチを常時開状態とする請求項7に記載の電源システム。
  10.  前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する請求項7乃至9のいずれか1項に記載の電源システム。
  11.  前記第1Aスイッチは、互いに並列に設けられた複数のスイッチ部(21,22)を有し、
     前記複数のスイッチ部には、それぞれ個別に電源駆動部(41,42)が設けられており、
     前記複数のスイッチ部は、前記電源駆動部ごとに入力される指令信号により閉状態に操作される請求項4,6,10のいずれか1項に記載の電源システム。
  12.  第1電気経路(L1)に並列接続された第1蓄電池(11)及び第2蓄電池(12)を備え、前記第1電気経路に第1電気機器(16)が接続されるとともに、前記両蓄電池の間の前記第1電気経路に並列に設けられた第2電気経路(L2)に第2電気機器(15)が接続される電源システムであって、
     前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1電気機器との第1接続点(N1)よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第1Aスイッチ(SW1A)と、
     前記第1電気経路のうち前記第2電気経路との並列部分において前記第1接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第1Bスイッチ(SW1B)と、
     前記第2電気経路において前記第2電気機器との第2接続点(N2)よりも前記第1蓄電池の側に設けられた第2Aスイッチ(SW2A)と、
     前記第2電気経路において前記第2接続点よりも前記第2蓄電池の側に設けられた第2Bスイッチ(SW2B)と、
     前記第1電気経路において前記第1Aスイッチの一端側と他端側とを繋ぐ第1バイパス経路(L11)に設けられたノーマリクローズ式の第1バイパススイッチ(61)と、
     前記第1接続点と前記第2接続点とを繋ぐ第2バイパス経路(L14)に設けられたノーマリクローズ式の第2バイパススイッチ(65)と、
     前記第1バイパス経路に設けられたヒューズ(63)と、
     システム作動状態で、前記第1電気機器及び前記第2電気機器への通電要求に応じて、前記第1A,前記第1B,前記第2A,前記第2Bスイッチを閉状態に操作するとともに、前記第1,前記第2バイパススイッチを開状態とするスイッチ制御部(51)と、
     前記スイッチ制御部の状態を監視する監視制御部(52,100)と、
    を備え、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第2Aスイッチを閉状態に制御する電源システム。
  13.  前記スイッチ制御部から、前記第2Aスイッチを閉状態から開状態に移行させる旨の信号が出力される場合に、前記第2Aスイッチの状態移行を遅延させる遅延部(82)を有しており、
     前記遅延部は、前記監視制御部による前記第2Aスイッチの閉鎖の後まで、当該第2Aスイッチの状態移行を遅延させるものである請求項12に記載の電源システム。
  14.  前記第1電気機器は、発電機能を有する発電機であり、
     前記監視制御部は、前記スイッチ制御部が異常であると判定した場合に、前記第2Aスイッチに加えて、前記第1Aスイッチを閉状態に制御する請求項12又は13に記載の電源システム。
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