WO2020031779A1 - スイッチユニットおよび電池装置 - Google Patents

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正直 島▲崎▼
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カルソニックカンセイ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a switch unit and a battery device.
  • the contact area is smaller at the time of switching between open and closed states than at the time of perfect contact, so that the resistance value of the contact can be high. Therefore, at the time of switching to the energized state when there is a voltage difference between both ends of the relay, or at the time of switching to the interrupted state when current is flowing, the contact generates heat due to a large current flowing through the high resistance contact, Eventually it can stick.
  • a switch unit includes: A switch unit that switches between an energized state and a cutoff state of a first battery, A first switch and a second switch, which are in series with each other, and one of which is connected to the first battery; A voltage sensor for detecting a voltage between the first switch and the second switch; When a command to switch the first battery from the cut-off state to the energized state is acquired, the first switch is turned off, and based on the voltage detected by the voltage sensor in a state where the second switch is turned on.
  • Determining the off failure of the second switch and after determining the off failure of the second switch, based on the voltage detected by the voltage sensor in a state where the second switch is turned off and the first switch is turned on. And determining the off failure of the first switch. After determining the off failure of the first switch, the second switch is turned on while the on state of the first switch is maintained, and the first battery is discharged. And a controller for switching from the cutoff state to the conduction state.
  • a battery device includes: A first battery connected in parallel to the second battery; A first switch and a second switch that are in series with each other and connect the first battery and the second battery; A voltage sensor for detecting a voltage between the first switch and the second switch; When a command to switch the first battery from the cut-off state to the energized state is acquired, the first switch is turned off, and based on the voltage detected by the voltage sensor in a state where the second switch is turned on. Determining the off failure of the second switch, and after determining the off failure of the second switch, based on the voltage detected by the voltage sensor in a state where the second switch is turned off and the first switch is turned on. And determining the off failure of the first switch. After determining the off failure of the first switch, the second switch is turned on while maintaining the on state of the first switch, and the first battery is discharged. And a controller for switching from the cutoff state to the conduction state.
  • a switch unit and a battery device that can reduce the number of times of switch switching by sharing switching from ON to ON.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of a regenerative power storage system configured by a battery device including a switch unit according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a flowchart for explaining ON failure determination control and energization control continuously executed by the controller in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining cutoff control executed by the controller of FIG. 1.
  • the battery device 11 including the switch unit 10 according to the first embodiment of the present invention forms a part of a regenerative power storage system 12.
  • the regenerative power storage system 12 includes an ISG (Integrated Starter Generator) 13, a starter 14, a second battery 15, an electrical component 16, and a battery device 11.
  • the ISG 13, the starter 14, the second battery 15, the electrical component 16, and the battery device 11 are connected in parallel.
  • the ISG 13 and the battery device 11 are connected to a starter 14, a second battery 15, and an electrical component 16 via a supply relay 17.
  • the second battery 15 and the battery device 11 are each grounded.
  • the regenerative power storage system 12 is mounted on vehicles such as gasoline vehicles, diesel vehicles, and hybrid vehicles, for example.
  • vehicles such as gasoline vehicles, diesel vehicles, and hybrid vehicles, for example.
  • a solid line connecting the functional blocks represents the flow of electric power.
  • broken lines connecting the respective functional blocks represent the flow of control signals or information to be communicated.
  • the ISG 13 is mechanically connected directly or indirectly to at least one of the engine and the drive shaft of the vehicle.
  • the ISG 13 can generate power by driving an engine or rotating a drive shaft.
  • the ISG 13 can supply the generated power to the second battery 15, the electrical component 16, and the battery device 11 by adjusting the output voltage with a regulator.
  • the ISG 13 can generate power by regeneration when the vehicle decelerates.
  • the electric power regenerated by the ISG 13 can be stored in the second battery 15 and the battery device 11.
  • the ISG 13 receives the power supply from the battery device 11 and restarts, for example, the engine during the idling stop.
  • the starter 14 is, for example, a starter motor.
  • the starter receives the power supply from at least one of the second battery 15 and the battery device 11 when the switch connected to the starter 14 is turned on based on the operation of the ignition key or the pressing of the start button, and starts the engine. .
  • the second battery 15 is a lead storage battery having an output voltage of, for example, a nominal voltage of 12 V, and can supply electric power to the starter 14 and the electrical component 16.
  • the electrical component 16 is a load device including, for example, an audio system, an air conditioner, and a navigation system provided in the vehicle, and operates by consuming the supplied power.
  • the battery device 11 is not particularly limited, but is, for example, a lithium ion battery device.
  • the battery device 11 may employ a lithium ion battery.
  • the output voltage of the battery device 11 is different from the output voltage of the second battery 15, and is adjusted by a DC / DC converter so that the output voltage is substantially the same as the output voltage of the second battery 15. .
  • the output voltage of the battery device 11 may be substantially the same as the output voltage of the second battery 15.
  • the battery device 11 can supply power to the ISG 13, the starter 14, and the electrical component 16.
  • the battery device 11 includes the first battery 18 and the switch unit 10.
  • the first battery 18 is connected to the ISG 13 and the supply relay 17 via the switch unit 10.
  • the first battery 18 is not particularly limited, but is, for example, an assembled battery including a plurality of cells such as a lithium ion battery. In the first battery 18, a plurality of cells are connected in series or in parallel.
  • the switch unit 10 switches between the energized state and the cutoff state of the first battery 18.
  • the switch unit 10 includes a first switch 19, a second switch 20, a fuse 21, a voltage sensor 22, and a controller 23.
  • the first switch 19 and the second switch 20 are not particularly limited, but are, for example, electromagnetic relays.
  • the first switch 19 and the second switch 20 are more specifically make relays.
  • a semiconductor switch such as a transistor may be used as the first switch or the second switch.
  • the first switch 19 and the second switch 20 are connected to each other in series.
  • a pull-down resistor is connected between the first switch 19 and the second switch 20.
  • first switch 19 or the second switch 20 is connected to the first battery 18.
  • the second switch 20 is connected to the first battery 18 by being provided between the first switch 19 and the first battery 18.
  • the first switch 19 and the second switch 20 switch between the energized state and the cutoff state of the entire switch unit 10 based on the control of the controller 23 described later.
  • the first switch 19 switches between off and on for performing at the time of failure determination control, and switching from off to on for performing the first battery 18 in an energized state, which will be described later. Switches that are shared and operated simultaneously.
  • the fuse 21 is connected in series to the first switch 19.
  • the fuse 21 is cut off by a rise in temperature due to Joule heat when a large current flows.
  • the amount of heat generated when the fuse 21 is cut off is a value obtained by subtracting the amount of heat radiation from the amount of heat required for heating until the fuse 21 is cut off.
  • the calorific value is calculated by (current) 2 ⁇ (energization time) ⁇ (internal resistance of fuse 21).
  • the heat generation amount is calculated by ⁇ (temperature at which fuse 21 is cut off) ⁇ (outside air temperature) ⁇ ⁇ (radiation rate constant) ⁇ (time).
  • the voltage sensor 22 detects a voltage between the first switch 19 and the second switch 20.
  • the voltage sensor 22 notifies the controller 23 of the detected voltage value.
  • the controller 23 is constituted by, for example, a microcomputer.
  • the controller 23 acquires a voltage value from the voltage sensor 22.
  • the controller 23 acquires a detection value such as a voltage value for each cell from the first battery 18. Further, the controller 23 obtains information and a command of the vehicle from an external device such as an ECU.
  • the controller 23 determines whether each of the first switch 19 and the second switch 20 is in the on state, that is, the connection state (the state in which the contacts of the switches are connected), and the off state, that is, in the cutoff state (the state of the switches). (Switching off state) can be individually executed.
  • the shutoff control is to turn off both the first switch 19 and the second switch 20.
  • the controller 23 can execute the energization control of the first battery 18.
  • the energization control is to turn on both the first switch 19 and the second switch 20, but before that, it turns off the first switch 19 and the second switch 20.
  • the OFF fault is a fault in which the switch cannot be switched from OFF to ON and the switch remains OFF.
  • the off failure determination control is for determining occurrence of an off failure of the switch.
  • the controller 23 obtains a command to switch the first battery 18 from the cut-off state to the energized state, the supply relay 17 has been turned on by the ECU or the like before that.
  • the energization control is executed on the assumption that the supply relay 17 is switched on.
  • the controller 23 obtains the voltage detected by the voltage sensor 22 when the first switch 19 is turned off and the second switch 20 is turned on.
  • the controller 23 determines whether or not an off failure has occurred in the second switch 20 based on the obtained voltage. For example, when the voltage obtained while the second switch 20 is turned on is equal to or higher than the threshold, the controller 23 determines that the second switch 20 does not have an off fault. Further, for example, the threshold value of the voltage can be set to a lower limit value (or less than the lower limit value) in a usable voltage range of the first battery 18. Alternatively, when the voltage of the first battery 18 is acquired by a voltage sensor different from the voltage sensor 22, the controller 23 determines that the voltage obtained from the voltage sensor 22 is the voltage of the first battery 18 (the voltage of the first battery 18). Is substantially equal to (ie, the voltage detected by the voltage sensor of the second switch 20), that is, is included in the error range, it is determined that the second switch 20 has no off-failure (normal).
  • the controller 23 After determining that the second switch 20 is off in the energization control, the controller 23 turns off the second switch 20 once. Next, the controller 23 turns on the first switch 19 to obtain the voltage detected by the voltage sensor 22. In this state, the supply relay 17 is assumed to be on.
  • the controller 23 determines whether or not the first switch 19 has an off failure based on the obtained voltage. For example, when the obtained voltage is equal to or higher than the threshold, the controller 23 determines that the voltage of the second battery 15 has been detected via the supply relay and the first switch 19, and an OFF fault occurs in the first switch 19. It is determined that it is not (normal). When the obtained voltage is lower than the threshold, the controller 23 determines that at least one of the first switch 19 and the supply relay 17 has an off failure. In the case where the discharge control is performed so that the voltage of the second battery 15 and the voltage of the first battery 18 are substantially equal to each other, the threshold value in the off failure determination control for the second switch 20 is set as the voltage threshold value. Can be used.
  • the controller 23 sets the threshold value of the voltage based on the voltage of the second battery 15, and turns off the first switch 19. Is determined.
  • the controller 23 has an off fault in at least one of the first switch 19 and the supply relay 17. Is determined.
  • the controller 23 switches the second switch 20 on.
  • both the first switch 19 and the second switch 20 are turned on, and the first battery 18 is switched to the energized state.
  • the first battery 18 is turned on, charging by the ISG 13 and power supply to the electrical component 16 or the starter 14 are started.
  • the controller 23 may switch off one of the first switch 19 and the second switch 20 and then switch off the other. In the present embodiment, the controller 23 switches off the first switch 19 and then switches off the second switch 20. That is, in the present embodiment, in both the energization control and the cutoff control, the first switch 19 is switched first, and then the second switch 20 is switched.
  • the controller 23 may, for example, immediately before the execution of the energization control, immediately after the end of the cut-off control, periodically or periodically, based on a command from the external device, On failure determination control can be performed.
  • the controller 23 executes the ON failure determination control immediately before the execution of the energization control.
  • the ON failure is a failure in which the switch cannot be switched from ON to OFF and the switch remains ON.
  • the ON failure determination control is to determine the occurrence of an ON failure of the switch.
  • the controller 23 obtains the voltage detected by the voltage sensor 22 when the first battery 18 is in the cutoff state, that is, when the first switch 19 and the second switch 20 are off.
  • the controller 23 determines an ON failure of at least one of the first switch 19 and the second switch 20 based on the obtained voltage. For example, when the obtained voltage is lower than the threshold, the controller 23 determines that the first switch 19 and the second switch 20 have no on-failure (normal). When the obtained voltage is equal to or higher than the threshold, the controller 23 determines that at least one of the first switch 19 and the second switch 20 has an ON failure. In this case, when the respective voltages of the first battery 18 and the second battery 20 are known, any one of the switches is turned on by comparing these voltages with the voltage obtained by the voltage sensor 22. It can be determined whether or not a failure has occurred.
  • the controller 23 determines that any of the first switch 19 or the supply relay 17 and the second switch 20 has an off fault, the controller 23 generates a notification signal for notifying the occurrence of the off fault.
  • the controller 23 When determining that at least one of the first switch 19 and the second switch 20 has an ON failure, the controller 23 generates a notification signal for reporting the occurrence of the ON failure.
  • the controller 23 transmits the notification signal to the external device.
  • An external device such as a display and a warning light, that finally obtains the notification signal notifies the user that a failure has occurred in the switch unit 10.
  • the controller 23 starts the ON failure determination control and the energization control when acquiring a command to execute the energization control from the external device.
  • the ON failure determination control is executed before the energization control.
  • the ON failure determination control is executed in a state where the first switch 19 and the second switch 20 are OFF as after the end of the cutoff control. May be.
  • step S100 the controller 23 starts the ON failure determination control, and determines whether or not the voltage obtained from the voltage sensor 22 is lower than a threshold. If the voltage is not below the threshold, the process proceeds to step S101. If the voltage is less than the threshold, the on failure determination control ends, and the process proceeds to step S102.
  • step S101 the controller 23 generates a notification signal indicating that at least one of the first switch 19 and the second switch 20 has an ON failure. Further, the controller 23 outputs the notification signal to an external device to notify that at least one of the first switch 19 and the second switch 20 has an ON failure. After the notification, the on-failure control is ended, and the execution of the energization control is also stopped.
  • step S102 the controller 23 starts energization control and switches on the second switch 20. After the switching, the process proceeds to step S103. Before this step S102, the ON failure determination control ensures that the first switch 19 is normally off. Therefore, even if the second switch 20 is turned on in this state, no current flows through the second switch 20, and the risk of the second switch 20 sticking is small.
  • step S103 the controller 23 determines whether or not the voltage obtained from the voltage sensor 22 is equal to or higher than a threshold. If the voltage is not above the threshold, the process proceeds to step S104. If the voltage is equal to or higher than the threshold, the process proceeds to step S105.
  • step S104 the controller 23 generates a notification signal indicating that an off failure has occurred in the second switch 20. Further, the controller 23 outputs the notification signal to an external device to notify the second switch 20 that an off failure has occurred. After the notification, the energization control ends.
  • step S105 the controller 23 switches off the second switch 20. After the switching, the process proceeds to step S104. Also in this step S105, since the second switch 20 is turned off in a state where no current flows, the risk of the second switch 20 sticking is small.
  • step S106 the controller 23 switches the first switch 19 on. After the switching, the process proceeds to step S107.
  • step S106 since the second switch 20 is off and the first switch 19 is turned on without current flowing, the risk of the first switch 19 sticking is small.
  • the turning on of the first switch 19 in step S106 is a part of the energization control for turning on both the first switch 19 and the second switch 20. In other words, the operation of switching the first switch 19 from OFF to ON to determine the OFF failure of the first switch 19, and the operation of turning the first switch 19 from OFF to switch the first battery 18 to the energized state. The operation to switch on is shared and performed simultaneously.
  • step S107 the controller 23 determines whether the voltage obtained from the voltage sensor 22 is equal to or higher than a threshold. If the voltage is not greater than or equal to the threshold, the process proceeds to step S108. If the voltage is equal to or higher than the threshold, the process proceeds to step S109.
  • step S108 the controller 23 generates a notification signal indicating that at least one of the first switch 19 and the supply relay 17 has an off fault. Further, the controller 23 outputs the notification signal to an external device to notify that at least one of the first switch 19 and the supply relay 17 has an off failure. After the notification, the energization control ends.
  • step S109 the controller 23 switches the second switch 20 on. After the switching, the energization control ends.
  • the controller 23 starts the shutoff control when acquiring a command to execute the shutoff control from the external device.
  • step S200 the controller 23 switches the first switch 19 off. After the switching, the process proceeds to step S201.
  • step S201 the controller 23 switches off the second switch 20. After the switching, the cutoff control ends.
  • the controller 23 turns off and on the first switch 19 and the second switch 20, respectively, when switching the first battery 18 from the cut-off state to the energized state.
  • the second switch 20 is turned off, then the first switch 19 is turned on, and the first switch 19 is turned on.
  • the first switch 19 is determined to be off based on the voltage detected by the voltage sensor 22 at the time of, and after the first switch 19 is determined to be off, the second switch 20 is turned on.
  • the switch unit 10 when the off failure of one of the first switch 19 and the second switch 20 is determined, the other switch is off. Thus, even if the switch is turned on and off in order to determine the one off failure, no current flows through the one switch, so that the risk of sticking is reduced. That is, in the present embodiment, the number of times of switching is increased by the amount of switching of the switch for determining the OFF failure, in addition to the switching for turning on the first battery 18. In the failure determination, the risk of switch sticking is reduced. That is, it is possible to suppress an increase in the risk of failure even when the number of times of switching of the switches increases.
  • the voltage between the first switch 19 and the second switch 20 is used to determine whether the first switch 19 and the second switch 20 are off or on.
  • the switch unit 10 having the above-described configuration is configured such that one and the other of the first switch 19 and the second switch 20 are connected to one and the other of the first battery 18 and the second battery 15, respectively. The failure can be determined even when both the switch 19 and the second switch 20 are not turned on. Therefore, the switch unit 10 determines whether or not the first switch 19 and the second switch 20 have a failure while the other switch remains off, thereby reducing the possibility of the occurrence of the ON fixation due to the on / off switching of both.
  • the second switch 20 is provided between the first switch 19 and the first battery 18.
  • the switch unit 10 is required to be able to switch off at least one of the first switch 19 and the second switch 20 in an emergency when the first battery 18 is energized. Therefore, in the switch unit 10, it is desired to early determine whether at least one of the first switch 19 and the second switch 20 functions normally.
  • the switch unit 10 is designed to be connected to the positive electrode of the first battery 18 and to the positive electrode of the second battery 15 via the supply relay 17. Therefore, in the OFF failure determination of the first switch 19, it is not possible to specify which of the first switch 19 and the supply relay 17 has a failure.
  • the second switch 20 is connected to a position (between the voltage sensor 22 and the first battery 18) at which a location where an off failure occurs can be specified.
  • the voltage is acquired by the voltage sensor 22 with the first switch 19 turned off and the second switch 20 turned on, and the off failure of the second switch 20 is detected. I have. With such a configuration, the reliability of the second switch 20 connected closest to the first battery 18 can be ensured.
  • the switch unit 10 determines the ON failure of the first switch 19 and the second switch 20 based on the voltage of the first battery 18 in the cutoff state. Therefore, the switch unit 10 determines not only the OFF failure of the first switch 19 and the second switch 20 but also the ON failure without switching the first switch 19 and the second switch 20 for failure determination. obtain.
  • the first switch 19 may be provided between the second switch 20 and the first battery 18 so as to be connected to the first battery 18. That is, in this case, the first switch 19 is connected to the positive electrode side of the first battery 18, and the second switch 20 is connected between the first switch 20 and the supply relay 17. Also in this case, the above-described energization control shown in FIG. 2 is executed. In the shutoff control, the second switch 20 may be turned off first, and then the first switch 19 may be turned off.
  • the switch unit 10 has a configuration including two switches, the first switch 19 and the second switch 20, but three or more switches may be connected in series.

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Abstract

スイッチユニット１０は第１スイッチ１９と第２スイッチ２０と電圧センサ２２とコントローラ２３とを有する。第１スイッチ１９と第２スイッチ２０とは互いに直列である。電圧センサ２２は第１スイッチ１９と第２スイッチ２０との間の電圧を検出する。コントローラ２３は第１バッテリ１８を遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合に第１スイッチ１９をオフかつ第２スイッチ２０をオンにした状態における電圧センサ２２の電圧に基づいて第２スイッチのオフ故障を判別する。コントローラ２３は第２スイッチ２０をオフかつ第１スイッチ１９をオンにした状態における電圧センサ２２の電圧に基づいて第１スイッチ１９のオフ故障を判別する。コントローラ２３は前記第１スイッチのオン状態を維持したまま第２スイッチ２０をオンに切替える。

Description

スイッチユニットおよび電池装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年８月６日に日本国に特許出願された特願２０１８－１４７６７０の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本発明は、スイッチユニットおよび電池装置に関するものである。
　電気回路で用いるリレーにおいて、開閉状態の切替わり時は完全接触時に比べて接触面積が小さいため、接点の抵抗値が高くなり得る。それゆえ、リレーの両端に電圧差がある状態における通電状態への切替え時、または電流が流れているときの遮断状態への切替え時に高抵抗の接点に大電流が流れることにより接点が発熱し、最終的に固着し得る。
　そこで、二つのリレーを直列に接続させリレー回路とともに、二つのリレーの故障診断を行うことが提案されている（特許文献１参照）。二つのリレーに対して時間差を設けた通電および遮断を行うことにより、リレー回路全体としての故障の可能性が低減され得る。また、故障診断を行うことにより、リレー回路の通電および遮断機能を発揮させ得ながら発生し得る部分的な故障がユーザに容易に認識され得るので、リレー回路全体通電および遮断機能の故障の発生を低減される。
特開２００１－１７３５４５号公報
　しかし、特許文献１に記載のリレー回路では、負荷への通電時および遮断時に加えて、故障診断のためにリレーのオンオフを行うため、リレーのオンオフの回数が増える。その結果、リレー回路内のリレーに故障が発生する可能性が高まる虞がある。
　上記課題を解決するために本発明の第１の観点に係るスイッチユニットは、
　第１バッテリの通電状態および遮断状態を切替えるスイッチユニットであって、
　互いに直列であり、前記第１バッテリに何れかが接続される第１スイッチおよび第２スイッチと、
　前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間の電圧を検出する電圧センサと、
　前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合に、前記第１スイッチをオフにし、且つ、前記第２スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第２スイッチのオフ故障を判別し、前記第２スイッチのオフ故障の判別後に、前記第２スイッチをオフにし、且つ、前記第１スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第１スイッチのオフ故障を判別し、前記第１スイッチのオフ故障の判別後に、前記第１スイッチのオン状態を維持したまま、前記第２スイッチをオンに切替えて、前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替えるコントローラと、を備える。
　上記課題を解決するために本発明の第２の観点に係る電池装置は、
　第２バッテリに並列に接続された第１バッテリと、
　互いに直列であり、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを接続する第１スイッチおよび第２スイッチと、
　前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間の電圧を検出する電圧センサと、
　前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合に、前記第１スイッチをオフにし、且つ、前記第２スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第２スイッチのオフ故障を判別し、前記第２スイッチのオフ故障の判別後に、前記第２スイッチをオフにし、且つ、前記第１スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第１スイッチのオフ故障を判別し、前記第１スイッチのオフ故障の判別後に、前記第１スイッチのオン状態を維持したまま、前記第２スイッチをオンに切替えて、前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替えるコントローラと、を備える。
　本発明によれば、直列に接続される複数のスイッチにおいて、一部のスイッチを通電状態にさせる際に行うオフからオンへの切替えと、当該一部のスイッチに対する故障診断をする際に行うオフからオンへの切替えを共通化することによって、スイッチの切替回数を減らすことを可能にしたスイッチユニットおよび電池装置を提供する。
本発明の一実施形態に係るスイッチユニットを内包する電池装置が構成する回生蓄電システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図１のコントローラが連続的に実行するオン故障判別制御および通電制御を説明するためのフローチャートである。 図１のコントローラが実行する遮断制御を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明を適用したスイッチユニットの実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るスイッチユニット１０を内包する電池装置１１は、回生蓄電システム１２の一部を構成する。回生蓄電システム１２は、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１３、スタータ１４、第２バッテリ１５、電装品１６、および電池装置１１を含んでいる。ＩＳＧ１３、スタータ１４、第２バッテリ１５、電装品１６、および電池装置１１は、並列に接続される。なお、ＩＳＧ１３および電池装置１１は、供給用リレー１７を介して、スタータ１４、第２バッテリ１５、および電装品１６に接続されている。なお、同図のとおり、第２バッテリ１５と電池装置１１はそれぞれ接地されている。
　なお、回生蓄電システム１２は、例えば、ガソリン自動車、ディーゼル自動車、およびハイブリッド車などの車両に搭載される。なお、図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを表す。また、図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。
　ＩＳＧ１３は、車両のエンジンおよび駆動シャフトの少なくとも一方に直接的または間接的に、機械的に接続される。ＩＳＧ１３は、エンジンの駆動または駆動シャフトの回転によって発電可能である。ＩＳＧ１３は発電した電力をレギュレータで出力電圧を調整して、第２バッテリ１５、電装品１６、および電池装置１１に供給可能である。ＩＳＧ１３は、車両の減速時等に回生によって発電可能である。ＩＳＧ１３が回生発電した電力は、第２バッテリ１５および電池装置１１に蓄電可能である。ＩＳＧ１３は、電池装置１１から電力供給を受けて、例えば、アイドリングストップ中のエンジンを再始動させる。
　スタータ１４は、例えばセルモータである。スタータ１４は、イグニッションキー操作または始動ボタンの押下に基づいて、スタータ１４に接続されるスイッチが導通するとき第２バッテリ１５および電池装置１１の少なくとも一方からの電力供給を受けて、エンジンを始動させる。
　第２バッテリ１５は、例えば公称電圧１２Ｖの出力電圧を有する鉛蓄電池であって、スタータ１４および電装品１６に対して電力を供給可能である。
　電装品１６は、例えば車両に備えられたオーディオ、エアコン、及びナビゲーションシステム等を含む負荷装置であって、供給された電力を消費して動作する。
　電池装置１１は、特に限定されないが、例えばリチウムイオン電池装置である。電池装置１１に、リチウムイオン電池を採用してもよい。第１の実施形態において、電池装置１１の出力電圧は、第２バッテリ１５の出力電圧と異なっており、ＤＣ／ＤＣコンバータによって、第２バッテリ１５の出力電圧と略同一となるように調整される。または、電池装置１１の出力電圧は、第２バッテリ１５の出力電圧と略同一であってもよい。電池装置１１は、ＩＳＧ１３、スタータ１４、および電装品１６に対して電力を供給可能である。
　電池装置１１は、第１バッテリ１８およびスイッチユニット１０を含んでいる。第１バッテリ１８は、スイッチユニット１０を介して、ＩＳＧ１３および供給用リレー１７に接続している。
　第１バッテリ１８は、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン電池などである複数のセルによって構成されている組電池である。第１バッテリ１８においては、複数のセルが直列または並列に接続されている。
　スイッチユニット１０は、第１バッテリ１８の通電状態および遮断状態を切替える。スイッチユニット１０は、第１スイッチ１９、第２スイッチ２０、ヒューズ２１、電圧センサ２２、およびコントローラ２３を含んでいる。
　第１スイッチ１９および第２スイッチ２０は、特に限定されないが、例えば、電磁リレーである。第１スイッチ１９および第２スイッチ２０は、さらに具体的には、メークリレーである。なお、第1スイッチや第２スイッチにトランジスタ等の半導体スイッチを用いてもよい。
　第１スイッチ１９および第２スイッチ２０は、互いに直列に接続されている。第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の間にはプルダウン抵抗が接続されており、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０がオフである場合、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の間の電圧は、ゼロである。
　第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の何れかが第１バッテリ１８に接続されている。本実施形態においては、第２スイッチ２０が、第１スイッチ１９および第１バッテリ１８の間に設けられることにより、第１バッテリ１８に接続されている。第１スイッチ１９および第２スイッチ２０は、後述するコントローラ２３の制御に基づいて、スイッチユニット１０全体の通電状態と遮断状態とを切替える。
　ここで、第１スイッチ１９は、後述するが、故障判別制御時に実行するために行うオフからオンへの切替えと、第１バッテリ１８を通電状態にするために行うオフからオンの切替えとを、共通化させ同時に行うスイッチとする。
　ヒューズ２１は、本実施形態において、第１スイッチ１９に直列に接続されている。ヒューズ２１は、大電流通電時のジュール熱に伴う昇温により遮断する。遮断する時の発熱量は、ヒューズ２１が遮断するまで加熱するために必要な熱量から放熱量を減じた値である。なお、発熱量は、（電流）2×（通電時間）×（ヒューズ２１の内部抵抗）により算出される。また、報熱量は、｛（ヒューズ２１の遮断時の温度）－（外気温）｝×（放熱速度定数）×（時間）により算出される。
　電圧センサ２２は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の間の電圧を検出する。電圧センサ２２は、検出した電圧値をコントローラ２３に通知する。
　コントローラ２３は、例えばマイクロコンピュータで構成される。コントローラ２３は、電圧センサ２２から電圧値を取得する。コントローラ２３は、第１バッテリ１８から、例えばセル毎の電圧値などの検出値を取得する。また、コントローラ２３は、ＥＣＵなどの外部機器から車両の情報および指令などを取得する。
　コントローラ２３は、取得した情報などに基づいて、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０それぞれの、オンすなわち接続状態（スイッチの接点間を接続する状態）と、オフすなわち遮断状態（スイッチの接点間を遮断する状態）との切替え制御を個別に実行可能である。
　コントローラ２３は、第１バッテリ１８を通電状態から遮断状態に切替える指令を取得した場合、第１バッテリ１８の遮断制御を実行し得る。本実施形態でいう遮断制御とは、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の両方をオフにするものである。
　コントローラ２３は、第１バッテリ１８を遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合、第１バッテリ１８の通電制御を実行し得る。本実施形態でいう通電制御とは、最終的には、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の両方をオンにするものであるが、その前に、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０におけるオフ故障判別制御を含むものである。なお、オフ故障とは、スイッチがオフからオンに切替え不能となり、スイッチがオフのままになる故障である。また、オフ故障判別制御とは、スイッチのオフ故障の発生を判別するものである。
　ここで、コントローラ２３が、第１バッテリ１８を遮断状態から通電状態に切替える指令を取得する場合、その前に、供給用リレー１７はＥＣＵなどによりオンに切替えられている。通電制御は供給用リレー１７がオンに切替えられていることを前提に実行される。
　通電制御において、コントローラ２３は、第１スイッチ１９をオフにし、且つ第２スイッチ２０オンにした状態における電圧センサ２２の検出する電圧を知得する。
　コントローラ２３は、知得した電圧に基づいて、第２スイッチ２０にオフ故障が発生しているか否かを判別する。例えば、コントローラ２３は、第２スイッチ２０をオンにした状態で知得した電圧が閾値以上である場合、第２スイッチ２０にオフ故障が発生していないと判別する。また、例えば、この電圧の閾値を、第１バッテリ１８の使用可能な電圧範囲における下限値（或いは下限値未満）とすることができる。或いは、この電圧センサ２２とは別の電圧センサで第１バッテリ１８の電圧を取得している場合には、コントローラ２３は、電圧センサ２２から知得した電圧が第１バッテリ１８の電圧(当該別の電圧センサで知得した電圧)に実質的に等しい、すなわち誤差範囲に含まれる場合、第２スイッチ２０にオフ故障が発生していない（正常）と判別する。
　通電制御において第２スイッチ２０のオフ故障の判別後、コントローラ２３は、一旦、第２スイッチ２０をオフに切替える。次に、コントローラ２３は、第１スイッチ１９をオンに切替えて、電圧センサ２２の検出する電圧を知得する。この状態において、供給用リレー１７はオン状態となっているものとする。
　コントローラ２３は、知得した電圧に基づいて、第１スイッチ１９にオフ故障が発生しているか否かを判別する。例えば、コントローラ２３は、知得した電圧が閾値以上である場合、供給用リレー及び第１スイッチ１９を介して第２バッテリ１５の電圧を検出したものとして、第１スイッチ１９にオフ故障が発生していない（正常）と判別する。なお、コントローラ２３は、知得した電圧が閾値未満である場合、第１スイッチ１９および供給用リレー１７の少なくとも一方にオフ故障が発生していると判別する。第２バッテリ１５の電圧と第１バッテリ１８の電圧を実質的に同一にするよう放電制御している場合には、電圧の閾値として、上記の第２スイッチ２０に対するオフ故障判別制御時の閾値を用いることができる。
　一方、第２バッテリ１５の電圧が第１バッテリ１８の電圧と異なる構成においては、コントローラ２３は、上記の電圧の閾値として第２バッテリ１５の電圧を基準に設定し、第１スイッチ１９のオフ故障を判別する。なお、そのような構成において、コントローラ２３は、知得した電圧が第２バッテリ１５の電圧と実質的に異なる場合、第１スイッチ１９および供給用リレー１７の少なくとも一方にオフ故障が発生していると判別する。
　通電制御において、第１スイッチ１９のオフ故障の判別後、コントローラ２３は、第２スイッチ２０をオンに切替える。第２スイッチ２０がオンに切替えられることにより、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０ともにオンとなり、第１バッテリ１８は通電状態に切替えられる。第１バッテリ１８を通電状態にした後、ＩＳＧ１３による充電や、電装品１６あるはスタータ１４への給電が開始される。
　遮断制御において、コントローラ２３は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の一方を、オフに切替えた後、他方をオフに切替えてよい。本実施形態において、コントローラ２３は、第１スイッチ１９をオフに切替えた後、第２スイッチ２０をオフに切替える。すなわち、本実施形態にいては、通電制御及び遮断制御の両方において、第１スイッチ１９を先に切替え、次いで第２スイッチ２０を切替える。
　第１バッテリ１８が遮断状態である場合、コントローラ２３は、例えば、外部機器の指令に基づいて、通電制御の実行の直前、遮断制御の終了直後、定期的、周期的などの任意の状況で、オン故障判別制御を実行し得る。本実施形態においては、コントローラ２３は、通電制御の実行の直前にオン故障判別制御を実行する。なお、オン故障とは、スイッチがオンからオフに切替え不能となり、スイッチがオンのままになる故障である。また、オン故障判別制御とは、スイッチのオン故障の発生を判別するものである。
　オン故障判別制御において、コントローラ２３は、第１バッテリ１８が遮断状態、すなわち、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０がオフである状態における電圧センサ２２が検出する電圧を知得する。コントローラ２３は、知得した電圧に基づいて、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくとも一方のオン故障を判別する。例えば、コントローラ２３は、知得した電圧が閾値未満である場合、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０にオン故障が発生していない（正常）と判別する。なお、コントローラ２３は、知得した電圧が閾値以上である場合、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくとも一方にオン故障が発生していると判別する。この場合において、第１バッテリ１８と第２バッテリ２０のそれぞれの電圧を知得している場合には、これらの電圧と電圧センサ２２で知得した電圧を比較することで、いずれのスイッチがオン故障しているか判別し得る。
　コントローラ２３は、第１スイッチ１９または供給用リレー１７、および第２スイッチ２０いずれかにオフ故障が発生していると判別する場合、オフ故障の発生を報知する報知信号を生成する。また、コントローラ２３は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくとも一方にオン故障が発生していると判別する場合、オン故障の発生を報知する報知信号を生成する。コントローラ２３は、報知信号を外部機器に送信する。報知信号を最終的に取得する、ディスプレイおよび警告灯などの外部機器は、スイッチユニット１０に故障が発生していることを、ユーザに報知する。
　次に、本実施形態において、コントローラ２３が実行するオン故障判別制御および通電制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。コントローラ２３は、外部機器から通電制御を実行する指令を取得する場合に、オン故障判別制御および通電制御を開始する。なお、前述のように、通電制御を実行する指令の取得時に、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０はオフの状態であり、供給用リレー１７はオンの状態である。なお、本実施形態において、オン故障判別制御が通電制御の前に実行されるが、前述のように、遮断制御の終了後のように第１スイッチ１９および第２スイッチ２０がオフの状態で実行されてよい。
　ステップＳ１００において、コントローラ２３は、オン故障判別制御を開始し、電圧センサ２２から知得する電圧が閾値未満であるか否かを判別する。電圧が閾値未満でない場合、プロセスはステップＳ１０１に進む。電圧が閾値未満である場合、オン故障判別制御を終了して、プロセスはステップＳ１０２に進む。
　ステップＳ１０１では、コントローラ２３は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくとも一方にオン故障が発生している報知信号を生成する。さらに、コントローラ２３は当該報知信号を外部機器に出力して、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくとも一方にオン故障が発生していることを報知させる。報知後、オン故障制御を終了して、さらに、通電制御の実行も中止する。
　ステップＳ１０２において、コントローラ２３は、通電制御を開始し、第２スイッチ２０をオンに切替える。切替え後、プロセスはステップＳ１０３に進む。このステップＳ１０２においては、その前にオン故障判別制御により、第１スイッチ１９が正常にオフであることが担保されている。したがって、この状態において第２スイッチ２０をオンにしても第２スイッチ２０に電流が流れることはないので、第２スイッチ２０が固着するリスクは小さい。
　ステップＳ１０３では、コントローラ２３は、電圧センサ２２から知得する電圧が閾値以上であるか否かを判別する。電圧が閾値以上でない場合、プロセスはステップＳ１０４に進む。電圧が閾値以上である場合、プロセスはステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０４では、コントローラ２３は、第２スイッチ２０にオフ故障が発生している報知信号を生成する。さらに、コントローラ２３は当該報知信号を外部機器に出力して、第２スイッチ２０にオフ故障が発生していることを報知させる。報知後、通電制御は終了する。
　ステップＳ１０５では、コントローラ２３は、第２スイッチ２０をオフに切替える。切替え後、プロセスはステップＳ１０４に進む。このステップＳ１０５においても、第２スイッチ２０に電流が流れない状態でオフにするので、第２スイッチ２０が固着するリスクは小さい。
　ステップＳ１０６では、コントローラ２３は、第１スイッチ１９をオンに切替える。切替え後、プロセスはステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０６においては、第２スイッチ２０がオフの状態であり、第1スイッチ１９に電流が流れない状態でオンにするので、第１スイッチ１９が固着するリスクは小さい 。また、このステップＳ１０６における第１スイッチ１９のオン操作が、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の両方をオンにする通電制御の一部となっている。言換えれば、第１スイッチ１９のオフ故障判別のために第１スイッチ１９をオフからオンへの切替える操作と、第１バッテリ１８の通電状態への切替えのために、第１スイッチ１９をオフからオンへ切替えする操作と共通化させ同時に行っている。
　ステップＳ１０７では、コントローラ２３は、電圧センサ２２から知得する電圧が閾値以上であるか否かを判別する。電圧が閾値以上でない場合、プロセスはステップＳ１０８に進む。電圧が閾値以上である場合、プロセスはステップＳ１０９に進む。
　ステップＳ１０８では、コントローラ２３は、第１スイッチ１９および供給用リレー１７の少なくとも一方にオフ故障が発生している報知信号を生成する。さらに、コントローラ２３は当該報知信号を外部機器に出力して、第１スイッチ１９および供給用リレー１７の少なくとも一方にオフ故障が発生していることを報知させる。報知後、通電制御は終了する。
　ステップＳ１０９では、コントローラ２３は、第２スイッチ２０をオンに切替える。切替え後、通電制御は終了する。
　次に、本実施形態において、コントローラ２３が実行する遮断制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。コントローラ２３は、外部機器から遮断制御を実行する指令を取得する場合に、遮断制御を開始する。
　ステップＳ２００において、コントローラ２３は、第１スイッチ１９をオフに切替える。切替え後、プロセスはステップＳ２０１に進む。
　ステップＳ２０１では、コントローラ２３は、第２スイッチ２０をオフに切替える。切替え後、遮断制御は終了する。
　以上のような本実施形態に係るスイッチユニット１０において、コントローラ２３は、第１バッテリ１８を遮断状態から通電状態に切替える際に、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０それぞれをオフおよびオンにした状態における電圧センサ２２の検出する電圧に基づいて第２スイッチ２０のオフ故障を判別し、第２スイッチ２０をオフに切替えてから第１スイッチ１９をオンに切替え、第１スイッチ１９をオンにした状態における電圧センサ２２の検出する電圧に基づいて第１スイッチ１９のオフ故障を判別し、第１スイッチ１９のオフ故障の判別後に、第２スイッチ２０をオンに切替える。このような構成により、スイッチユニット１０では、第１スイッチ１９のオフ故障判別のために第１スイッチ１９をオフからオンへの切替える操作と、第１バッテリ１８の通電状態への切替えのために、第１スイッチ１９をオフからオンへ切替える操作とが共通化され同時に行われる。したがって、スイッチユニット１０は、本来の目的である第１バッテリ１８の通電状態および遮断状態の切替え目的とは異なる故障診断のための、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の切替回数を低減させ得る。その結果、スイッチユニット１０は、直列に接続される複数のリレーである第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の故障の可能性を低減させつつ、故障判別を行い得る。
　また、本実施形態に係るスイッチユニット１０では、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の一方のスイッチのオフ故障判別をする際には、他方のスイッチはオフ状態としている。これにより、当該一方のオフ故障判別をするために、スイッチのオンオフを切替えても、当該一方のスイッチには、電流が流れることがないので、固着リスクが低減されている。すなわち、本実施形態では、第１バッテリ１８を通電状態にするためのオン切替えに加えて、オフ故障判別のためにスイッチのオン切替えを行う分、切替回数が増えることにはなるが、当該オフ故障判別ではスイッチの固着リスクが低減されている。すなわち、スイッチの切替回数が増えても故障リスクの増大を抑制することができる。
　また、本実施形態に係るスイッチユニット１０では、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０のオフ故障およびオン故障の判別に、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０間の電圧を用いている。故障の判別に電流を用いる場合には、電流の変化を検知しないと判別できないため、判別のために第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の両方をオンにする状態といずれかをオフにする状態を切替える必要がある。一方、上述の構成のスイッチユニット１０は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の一方および他方はそれぞれ、第１バッテリ１８および第２バッテリ１５の一方および他方に接続されることにより、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の両方をオンにしない状態でも、故障を判別し得る。したがって、スイッチユニット１０は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の一方をオフにしたまま、他方の故障を判別するので、両者のオンオフ切替えによるオン固着の発生の可能性を低減し得る。
　また、本実施形態に係るスイッチユニット１０では、第２スイッチ２０が、第１スイッチ１９および第１バッテリ１８の間に設けられている。スイッチユニット１０では、第１バッテリ１８の通電状態における緊急時に第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくともいずれかがオフに切替え可能であることが求められる。それゆえ、スイッチユニット１０では、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の少なくともいずれかが正常に機能することを早期に判別することが望まれている。ただし、スイッチユニット１０は、第１バッテリ１８の正極に、供給用リレー１７を介して第２バッテリ１５の正極に接続されるように設計されている。それゆえ、第１スイッチ１９のオフ故障判別では、当該第１スイッチ１９と供給用リレー１７のいずれに故障が発生しているかを特定できない。このような前提に対して、上述の構成のスイッチユニット１０では、オフ故障の発生箇所を特定し得る位置（電圧センサ２２と第１バッテリ１８の間）に第２スイッチ２０が接続されている。そして、本実施形態では、第１スイッチ１９をオフにした状態、且つ、第２スイッチ２０をオンにした状態にして電圧センサ２２で電圧を取得し、第２スイッチ２０のオフ故障を検出している。このような構成によって、第１バッテリ１８に最も近く接続された第２スイッチ２０の信頼性を確保することができる。
　また、本実施形態に係るスイッチユニット１０は、第１バッテリ１８の遮断状態における電圧に基づいて、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０のオン故障を判別する。したがって、スイッチユニット１０は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０のオフ故障だけでなく、オン故障を、故障判別のための第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の切替えを行うことなく、判別し得る。
　本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。
　例えば、第１スイッチ１９が、第２スイッチ２０および第１バッテリ１８の間に設けられることにより、第１バッテリ１８に接続されていてもよい。すなわち、この場合では、第１バッテリ１８の正極側に、第１スイッチ１９が接続され、第１スイッチ２０と供給用リレー１７の間に第２スイッチ２０が接続される。この場合においても、上述した図２で示す通電制御が実行される。また、遮断制御において、第２スイッチ２０を先にオフにし、次いで第１スイッチ１９をオフにするようにしてもよい。
　また、本実施形態において、スイッチユニット１０は、第１スイッチ１９および第２スイッチ２０の２つのスイッチを含む構成であるが、３つ以上のスイッチが直列に接続されていてもよい。
　１０　スイッチユニット
　１１　電池装置
　１２　回生蓄電システム
　１３　ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
　１４　スタータ
　１５　第２バッテリ
　１６　電装品
　１７　供給用リレー
　１８　第１バッテリ
　１９　第１スイッチ
　２０　第２スイッチ
　２１　ヒューズ
　２２　電圧センサ
　２３　コントローラ

Claims (5)

  1. 　第１バッテリの通電状態および遮断状態を切替えるスイッチユニットであって、
    　互いに直列であり、前記第１バッテリに何れかが接続される第１スイッチおよび第２スイッチと、
    　前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間の電圧を検出する電圧センサと、
    　前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合に、前記第１スイッチをオフにし、且つ、前記第２スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第２スイッチのオフ故障を判別し、前記第２スイッチのオフ故障の判別後に、前記第２スイッチをオフにし、且つ、前記第１スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第１スイッチのオフ故障を判別し、前記第１スイッチのオフ故障の判別後に、前記第１スイッチのオン状態を維持した
    まま、前記第２スイッチをオンに切替えて、前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替えるコントローラと、を備える
    　スイッチユニット。
  2. 　請求項１に記載のスイッチユニットにおいて、
    　前記第２スイッチが、前記第１スイッチおよび前記第１バッテリの間に設けられている
    　スイッチユニット。
  3. 　請求項１に記載のスイッチユニットにおいて、
    　前記第１スイッチが、前記第２スイッチおよび前記第１バッテリの間に設けられている
    　スイッチユニット。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチユニットにおいて、
    　前記コントローラは、前記第１バッテリの遮断状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのオン故障を判別する
    　スイッチユニット。
  5. 　第２バッテリに並列に接続された第１バッテリと、
    　互いに直列であり、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを接続する第１スイッチおよび第２スイッチと、
    　前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの間の電圧を検出する電圧センサと、
    　前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替える指令を取得した場合に、前記第１スイッチをオフにし、且つ、前記第２スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第２スイッチのオフ故障を判別し、前記第２スイッチのオフ故障の判別後に、前記第２スイッチをオフにし、且つ、前記第１スイッチをオンにした状態における前記電圧センサの検出する電圧に基づいて前記第１スイッチのオフ故障を判別し、前記第１スイッチのオフ故障の判別後に、前記第１スイッチのオン状態を維持したまま、前記第２スイッチをオンに切替えて、前記第１バッテリを遮断状態から通電状態に切替えるコントローラと、を備える
    　電池装置。
    　
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114280470A (zh) * 2021-12-02 2022-04-05 苏州博沃创新能源科技有限公司 电动汽车继电器的状态检测方法、隔离检测电路及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004266992A (ja) * 2003-02-10 2004-09-24 Denso Corp 組電池の放電装置
JP2015171305A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源供給回路
JP2015214264A (ja) * 2014-05-12 2015-12-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP2018093694A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 株式会社デンソー 電源回路装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145208A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子制御装置
JP2009259762A (ja) * 2008-03-28 2009-11-05 Hitachi Ltd 複数のリレーを有する電源装置
JP5311233B2 (ja) * 2010-12-27 2013-10-09 株式会社デンソー モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6155569B2 (ja) * 2012-07-31 2017-07-05 株式会社デンソー 電源システム
JP5977855B1 (ja) * 2015-03-31 2016-08-24 富士重工業株式会社 車両用電源装置
JP6867780B2 (ja) * 2016-10-28 2021-05-12 矢崎総業株式会社 半導体スイッチ制御装置
JP6665757B2 (ja) * 2016-11-08 2020-03-13 株式会社デンソー 電源制御装置、及び電池ユニット

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004266992A (ja) * 2003-02-10 2004-09-24 Denso Corp 組電池の放電装置
JP2015171305A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電源供給回路
JP2015214264A (ja) * 2014-05-12 2015-12-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP2018093694A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 株式会社デンソー 電源回路装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114280470A (zh) * 2021-12-02 2022-04-05 苏州博沃创新能源科技有限公司 电动汽车继电器的状态检测方法、隔离检测电路及设备

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