WO2020189220A1 - 車載電源装置の制御装置 - Google Patents

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Abstract

車載電源装置は、回転電機ユニット(14)に対してそれぞれ並列に接続される鉛蓄電池(11)及びリチウムイオン蓄電池(12)と、鉛蓄電池(11)及び回転電機ユニット(14)を繋ぐ第1電気経路(L1)に設けられた第1スイッチ(SW1)と、を備える。この車載電源装置の起動に伴い第1スイッチ(SW1)をオン状態にする制御装置(21)である。制御装置(21)は、車載電源装置の起動に際し、第1電気経路(L1)における第1スイッチ(SW1)及び鉛蓄電池(11)の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、高電圧状態であると判定された場合に、第1スイッチ(SW1)をオン状態にすることを禁止する禁止部と、を備える。

Description

車載電源装置の制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年3月21日に出願された日本出願番号2019-053963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、車載電源装置の制御装置に関するものである。
 2つの蓄電池を有していて、スイッチをオンオフすることで各蓄電池の放電を制御する電源装置が知られている。例えば、特許文献1の電源装置は、電気機器に対してそれぞれ並列に接続される第1蓄電池及び第2蓄電池とを備えている。第1蓄電池から電気機器に流れる電流を制御する第1スイッチと、第2蓄電池から電気機器に流れる電流を制御する第2スイッチが設けられており、第1スイッチと第2スイッチを切り替えることで、どちらの蓄電池から電気機器に電力を供給するかが制御される。
特開2014‐30281号公報
 ところで、車両の始動装置には、第1蓄電池から電力供給されている。しかしながら、例えばジャンプスタート時には、第1蓄電池に代えて、高圧電源装置から電力が供給されることがある。この場合第1蓄電池側の電圧が通常時よりも高電圧となることに起因して、第1スイッチのオン時に、第1スイッチに大電流が流れ、第1スイッチの素子を破壊させてしまうおそれがある。
 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、スイッチに大電流が流れることを抑制できる車載電源装置の制御装置を提供することにある。
 第1の手段は、電気機器に対してそれぞれ並列に接続される第1蓄電池及び第2蓄電池と、前記第1蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ第1電気経路に設けられた第1スイッチと、前記第1電気経路における前記第1スイッチよりも前記電気機器側の接続点と前記第2蓄電池とを繋ぐ第2電気経路に設けられた第2スイッチと、備える車載電源装置に適用され、この車載電源装置の起動に際し前記第1スイッチをオン状態にする制御装置であって、前記車載電源装置の起動に際し、前記第1電気経路における前記第1スイッチ及び前記第1蓄電池の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第1スイッチをオン状態にすることを禁止する禁止部と、を備える。
 電気機器に対して、安定的に電力を供給するために、第1蓄電池と第2蓄電池とを並列に接続して構成された車載電源装置が用いられる。この車載電源装置には、第1蓄電池及び電気機器を繋ぐ第1電気経路と第2蓄電池及び電気機器を繋ぐ第2電気経路とが設けられている。各蓄電池のいずれかから電気機器への供給を行うかを制御するために、第1電気経路には第1スイッチが設けられ、第2電気経路には第2スイッチが設けられる。そして、車載電源装置の起動に際し、第1蓄電池から電気機器への電力の供給を行うために、第1スイッチがオン状態にされる。
 車載電源装置の起動の際には、第1スイッチをオン状態にする前に第1スイッチの両端に第1蓄電池の電圧分の電位差が生じていることがある。第1スイッチをオン状態にすることに伴い、第1スイッチの両端の電位差に応じた電流が第1スイッチに流れる。ここで、第1蓄電池側から想定以上の電圧の電力が供給されることがある。例えば、ジャンプスタート時に第1蓄電池に高電圧の電源を接続した場合や、第1蓄電池として想定以上の電圧の蓄電池を誤接続した場合等には、車載電源装置の起動の際に、第1蓄電池と第1スイッチとの間に設計上想定していない高電圧が印加されることがある。このような状態で第1スイッチがオン状態になると、第1電気経路に大電流が流れ、第1スイッチの素子を破壊してしまうおそれがある。
 そこで、車載電源装置の起動の際に、第1蓄電池と電気機器とを繋ぐ第1電気経路における第1スイッチ及び第1蓄電池の間の蓄電池側電圧を取得し、その蓄電池側電圧が所定電圧よりも大きい場合には、第1スイッチをオン状態にすることを禁止する。蓄電池側電圧から第1スイッチに大電流が流れるおそれがある場合には、第1スイッチをオン状態にすることを禁止することで、第1スイッチに大電流が流れることを抑制し、第1スイッチを保護することができる。
 第2の手段は、前記電気機器は、平滑コンデンサを有しており、前記電気機器と前記第1蓄電池との間には、前記第1スイッチと並列にバイパス経路が設けられており、前記第1電気経路における前記電気機器及び前記第1スイッチの間の機器側電圧を取得する機器側電圧取得部と、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧の差が所定値より小さいか判定する電圧差判定部と、を備えており、前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧との差が所定値より小さくなるまで、前記第1スイッチをオン状態にすることを禁止する。
 第1スイッチと並列にバイパス経路が設けられていることで、機器側電圧が蓄電池側電圧よりも低い場合に、第1スイッチがオフ状態にあっても、バイパス経路を介して電気機器側に電流が流れる。電気機器側に電流が流れると、平滑コンデンサの電圧が上昇し、機器側電圧が上昇する。
 一度高電圧状態だと判定された場合には、蓄電池側電圧が所定電圧よりも下がっても、それが一時的であるおそれがある。そこで、機器側電圧と蓄電池側電圧との差が小さくなり大電流が流れるおそれがなくなるまで、第1スイッチをオン状態にすることを禁止する。具体的には、機器側電圧が上昇し、蓄電池側電圧との差が所定値より小さくなるまで、第1スイッチをオン状態にすることを禁止する。差が所定値より小さくなると、大電流が流れるおそれがなくなるため、第1スイッチをオン状態にすることを許容する。これにより、第1スイッチに大電流が流れることをさらに抑制することができる。
 第3の手段は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池は、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷に対してそれぞれ並列に接続されており、前記第1電気経路における前記第1スイッチよりも前記第1蓄電池側の接続点と前記負荷とを繋ぐ第3電気経路に設けられ、この車載電源装置の起動に際しオン状態にされる第3スイッチと、前記第2蓄電池と前記負荷とを繋ぐ第4電気経路に設けられた第4スイッチと、を備えており、前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第3スイッチをオン状態にすることを禁止する。
 車両には、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷が搭載され、その負荷に対しては第3スイッチを介する第1蓄電池からの電力供給、又は第4スイッチを介する第2蓄電池からの電力供給が可能となっている。そして、車載電源装置の起動に際しては、第1蓄電池から負荷への電力の供給を行うために、第3スイッチがオン状態にされる。しかしながら、第1蓄電池側の電圧が高い状態で、第3スイッチをオン状態にすると、大電流が流れるおそれがある。
 そこで、第1スイッチ及び第1蓄電池の間の蓄電池側電圧が高電圧状態である場合に、第3スイッチをオン状態にすることを禁止する。高電圧状態の場合には、第3スイッチの第1蓄電池側と負荷側との間の電位差が大きくなり、第3スイッチに大電流が流れるおそれがある。このような場合に、第3スイッチをオフ状態にすることで、第3スイッチに大電流が流れることを抑制し、第3スイッチを保護することができる。
 第4の手段は、前記第1蓄電池からの給電により内燃機関の始動装置を駆動させる車載電源装置において、前記始動装置に給電している状態かを判定する始動判定部と、前記始動装置に給電している状態であると判定された場合に、前記第1スイッチのオフ状態を維持するオフ維持部とを備える。
 始動装置と第1蓄電池が電気的に接続され、第1蓄電池から始動装置に給電される。そして、始動装置に給電している状態では、蓄電池側電圧が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧が低下した状態で、第1スイッチをオン状態にした場合には、始動装置への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧が急上昇する。これにより、例えば、第1スイッチを挟んで、第1蓄電池側の電圧と電気機器側の電圧との差が大きくなり、第1スイッチに大電流が流れるおそれがある。そこで、始動装置への給電が終了するまで、第1スイッチのオフ状態を維持する。一時的に第1蓄電池側の電圧が下がった状態で、第1スイッチをオン状態にさせないことで、大電流が流れることを抑制できる。
 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、実施形態における車載電源装置の概略構成図であり、 図2は、電池ユニットを起動する際のスイッチを制御するフローチャートであり、 図3は、ジャンプスタートの際のタイムチャートである。
 <実施形態>
 以下、本開示を具体化した一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装置として具体化するものとしている。
 図1に示すように、車載電源装置は、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを有する2電源装置である。各蓄電池11,12からは、エンジンを始動させる始動装置13、回転電機ユニット14及び各種の電気負荷15、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14aによる充電が可能となっている。回転電機ユニット14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。本実施形態では、鉛蓄電池11が「第1蓄電池」相当し、リチウムイオン蓄電池12が「第2蓄電池」に相当し、回転電機ユニット14が「電気機器」に相当し、電気負荷15が「負荷」に相当する。
 鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。鉛蓄電池11は、例えば定格電圧が12V程度の車載バッテリであって、始動装置13の駆動時に給電している。鉛蓄電池11には、バッテリターミナル11aが設けられており、ジャンプスタート時には、このバッテリターミナル11aに外部電源を接続することで、始動装置13に給電する。
 リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池12は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。リチウムイオン蓄電池12の定格電圧は、鉛蓄電池11と同じであり、例えば12Vである。
 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。図1では、電池ユニットUを破線で囲んで示す。電池ユニットUは、外部端子P0,P1,P2を有しており、このうち外部端子P0に配線を介して鉛蓄電池11と始動装置13と電気負荷16が接続され、外部端子P1に配線を介して回転電機ユニット14が接続され、外部端子P2に配線を介して電気負荷15が接続されている。外部端子P0は、ヒューズ17を介して鉛蓄電池11に接続されており、外部端子P2は、ヒューズ18を介して電気負荷15と接続されている。なお、電池ユニットU及び鉛蓄電池11が「車載電源装置」に相当する。
 回転電機ユニット14は、回転電機14aと平滑コンデンサ14bとを有している。回転電機14aは、3相交流モータや電力変換装置としてのインバータ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14a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14a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、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機14aは、発電電力を各蓄電池11,12や電気負荷15に供給する。
 電気負荷15には、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。ここで、供給電力の電圧が一定であることには、あらかじめ決められた範囲内で電圧が変動することも含まれている。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、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。なお、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。
 電気負荷16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16は、電気負荷16に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。電気負荷16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。
 次に、電池ユニットUについて説明する。電池ユニットU内の電気経路として、各外部端子P0,P1を繋ぐ、つまり鉛蓄電池11及び回転電機ユニット14を繋ぐ第1電気経路L1が設けられ、第1電気経路L1に第1スイッチSW1が設けられている。また、電池ユニットU内の電気経路として、第1電気経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ第2電気経路L2が設けられ、第2電気経路L2に第2スイッチSW2が設けられている。接続点N1は、第1電気経路L1における第1スイッチSW1よりも外部端子P1側(回転電機ユニット14側)に設けられている。電気経路L1,L2は、回転電機ユニット14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、この電気経路L1,L2を介して、各蓄電池11,12と回転電機ユニット14との間の通電が行われる。
 また、本実施形態の電池ユニットUでは、電気経路L1,L2以外に、第1電気経路L1上の接続点N2(外部端子P0と第1スイッチSW1との間の点)と、外部端子P2と、を接続する第3電気経路L3を有している。第3電気経路L3は、鉛蓄電池11と電気負荷15とを繋ぐ経路である。第3電気経路L3(詳しくは接続点N2-接続点N4の間)には、第3スイッチSW3が設けられている。
 また、電池ユニットUでは、第2電気経路L2の接続点N3(第2スイッチSW2とリチウムイオン蓄電池12の間の点)と、第3電気経路L3上の接続点N4(第3スイッチSW3と外部端子P2の間の点)と、を接続する第4電気経路L4が設けられている。第4電気経路L4は、リチウムイオン蓄電池12と電気負荷15とを繋ぐ経路である。第4電気経路L4(詳しくは接続点N3-接続点N4の間)には、第4スイッチSW4が設けられている。
 各スイッチSW1~SW4は、それぞれ2つ一組の半導体スイッチング素子を備えている。半導体スイッチング素子は、MOSFETであり、その2つ一組のMOSFETの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。このように寄生ダイオードが互いに逆向きになるように構成されていることで、例えば、第1スイッチSW1がオフとなった場合に、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。なお、各スイッチSW1~SW4に用いる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それぞれ並列に接続させればよい。また、各スイッチSW1~SW4に用いられるスイッチ素子は、半導体スイッチング素子ではなく、機械的なスイッチであってもよい。
 また、鉛蓄電池11と回転電機ユニット14との間には、第1スイッチSW1と並列にバイパス経路Bが設けられている。つまり、バイパス経路Bは、第1電気経路L1上の第1スイッチSW1を迂回するように設けられている。具体的には、バイパス経路Bの一端はユニット内部において第1電気経路L1上の接続点N5(接続点N2と外部端子P0の間)に接続され、他端は電池ユニットU内部において第1電気経路L1上の接続点N1に接続されている。第1スイッチSW1がオフ状態にあっても、バイパス経路Bを介して暗電流を鉛蓄電池11から回転電機ユニット14に供給可能となっている。なお、バイパス経路Bの一端は、接続点N2に接続されていてもよいし、バイパス経路B用の外部端子を電池ユニットUに設け、その外部端子を介して鉛蓄電池11に接続するようにしてもよい。
 バイパス経路Bには、抵抗Rが設けられている。抵抗Rは、バイパス経路Bに流れる電流を制限するためのものであって、第1スイッチSW1に比べて、抵抗値がかなり大きい。そのため、第1スイッチSW1がオン状態で、第1電気経路L1に電流が流れる場合には、バイパス経路Bにはほとんど電流が流れない。なお、抵抗Rの代わりに、常閉式のスイッチを設けていてもよい。この場合には、電池ユニットUが起動しており、第1スイッチSW1が制御されている状態では、バイパス経路Bのスイッチがオフになっていて、バイパス経路Bに電流が流れないことが望ましい。また、バイパス経路B上、例えば接続点N5と抵抗Rとの間に、ヒューズが設けられていてもよい。また、バイパス経路B用の外部端子が設けられている場合には、外部端子と鉛蓄電池11との間にヒューズを設けてもよい。
 電池ユニットUは、各スイッチSW1~SW4を制御する制御装置21を備えている。制御装置21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いる。制御装置21は、各蓄電池11,12の蓄電状態等に基づいて、各スイッチSW1~SW4等を制御する。例えば、制御装置21は、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を実施する。また、制御装置21には、他の制御装置(ECU等)が接続されている。制御装置21は、CAN等の通信ネットワークにより他の制御装置に接続されて相互に通信可能となっており、各種データが互いに共有できるものとなっている。
 また、電池ユニットUには外部端子P0,P1の電圧を検出する電圧検出器22,23が設けられている。電圧検出器22は、鉛蓄電池11及び第1スイッチSW1の間の蓄電池側電圧V1を検出し、電圧検出器23は、回転電機ユニット14及び第1スイッチSW1の間の機器側電圧V2を検出する。制御装置21は、各電圧検出器22,23で測定した電圧を取得する。なお、電圧検出器22の検出した蓄電池側電圧V1は、鉛蓄電池11及び第3スイッチSW3の間の電圧も示している。
 ところで、車両のイグニッションスイッチやACCスイッチがオン状態になると、電池ユニットUが起動される。電池ユニットUの起動前の状態では、各スイッチSW1~SW4はオフ状態になっている。そして、電池ユニットUが起動される際には、第1スイッチSW1及び第3スイッチSW3をオン状態にして、回転電機ユニット14及び電気負荷15に電力が供給されるように制御装置21が制御する。第1スイッチSW1をオン状態にする前の状態では、第1スイッチSW1の両端に鉛蓄電池11の電圧分の電位差が生じることがある。第1スイッチSW1をオン状態にすることに伴い、第1スイッチSW1の両端の電位差に応じた電流が第1スイッチSW1に流れる。
 また、鉛蓄電池11側に想定以上の電圧が印加されることがある。例えば、ジャンプスタート時に鉛蓄電池11のバッテリターミナル11aに高電圧の外部電源を接続した場合や、鉛蓄電池11として想定以上の電圧の蓄電池を誤接続した場合等には、電池ユニットUの起動の際に、鉛蓄電池11と第1スイッチSW1との間に設計上想定していない高電圧が印加されることがある。特に、ジャンプスタート時には、鉛蓄電池11の電圧が低く、暗電流が回転電機ユニット14側にほとんど流れないことから、機器側電圧V2が低くなっていることがある。そのため、鉛蓄電池11側に高電圧の電源を接続すると、第1スイッチSW1の両端の電位差が大きくなる。このような状態で第1スイッチSW1がオン状態になると、第1電気経路L1に大電流が流れ、第1スイッチSW1の素子を破壊してしまったり、各スイッチSW1~SW4に流れる電流を検知して異常を判定している場合に異常判定されてしまったりするおそれがある。
 そこで、電池ユニットUの起動の際に、第1電気経路L1における第1スイッチSW1及び鉛蓄電池11の間の蓄電池側電圧V1を電圧検出器22で検出する。そして、検出した蓄電池側電圧V1が所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する。高電圧状態の場合には、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止する。また、高電圧状態の場合には、第3スイッチSW3をオン状態にすることを禁止することが望ましい。
 また、第1電気経路L1と並列にバイパス経路Bが設けられていることで、機器側電圧V2が蓄電池側電圧V1よりも低い場合に、第1スイッチSW1がオフ状態にあっても、バイパス経路Bを介して回転電機ユニット14側に電流が流れる。回転電機ユニット14側に電流が流れると、平滑コンデンサ14bの電圧が上昇し、機器側電圧V2が上昇する。高電圧状態になった場合には、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2と差ΔVが小さくなるまで、第1スイッチSW1に大電流が流れるおそれがある。このような場合にも、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止することが望ましい。
 なお、鉛蓄電池11から始動装置13に給電している状態(電力を供給している状態)では、蓄電池側電圧V1が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧V1が低下した状態で、第1スイッチSW1をオン状態にした場合には、始動装置13への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧V1が急上昇する。そこで、始動装置13への給電が終了するまで、第1スイッチSW1のオフ状態を維持することが望ましい。
 制御装置21は、電池ユニットUの起動に際し、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2とを取得し、第1スイッチSW1及び第3スイッチSW3をオン状態にするための制御を行う。図2は、電池ユニットUを起動する際の第1スイッチSW1を制御するフローチャートである。本フローチャートによる処理は、制御装置21により、電池ユニットUが起動される際に周期的に実行される。
 S11で、電池ユニットUの起動時かどうか判定する。イグニッションスイッチやACCスイッチがオン状態になってから各スイッチSW1~SW4が通常制御されるまでの間を電池ユニットUの起動時であると判定する。具体的には、イグニッションやACCスイッチがオン状態になったことを検知し、電池ユニットUを起動してから、第1スイッチSW1がオン操作されるのを許可されるまでの期間が起動時であると判定される。S11で、電池ユニットUの起動時ではないと判定した場合(S11:No)、処理を終了する。
 S11で、電池ユニットUの起動時であると判定した場合(S11:Yes)、S12に進む。S12で、始動装置13がクランキング中、つまり鉛蓄電池11側から始動装置13に給電している状態であるか判定する。エンジンの完爆判定がされるまでは、クランキング中であると判定する。なお、S12が「始動判定部」に相当する。
 S12で、クランキング中である、つまり始動装置13に給電している状態であると判定した場合(S12:Yes)、処理を終了する。つまり、第1スイッチSW1にオン指令が出力されない状態を維持して、処理を終了する。なお、S12が「オフ維持部」に相当する。
 S12で、クランキング中でないと判定した場合(S12:No)、S13に進む。S13で、初期処理が終了したか判定する。初期処理とは、電池ユニットUの各スイッチSW1~SW4に異常が発生していないか判定する処理を示す。
 S14で、初期処理が終了していないと判定した場合(S13:No)、処理を終了する。初期処理が終了していない場合には、各スイッチSW1~SW4が正しく作動するか不明なため、各スイッチSW1~SW4へのオンオフ制御を行わない。そのため、第1スイッチSW1のオフ状態を維持して、処理を終了する。なお、S12とS13の順番は入れ替えてもよい。
 S13で、初期処理が終了していると判定した場合(S13:Yes)、S14に進む。S14では、蓄電池側電圧V1を取得する。具体的には、電圧検出器22で検出した蓄電池側電圧V1を取得する。
 S15で、S14で取得した蓄電池側電圧V1が所定電圧より大きいか判定する。所定電圧は、鉛蓄電池11の定格電圧より大きな電圧であり、正しい定格電圧の鉛蓄電池11が接続されている場合にはなり得ない程度に大きい電圧である。また、所定電圧の電圧が第1スイッチSW1の一端に印加されると、第1スイッチSW1に、第1スイッチSW1の故障のおそれがある大電流が流れる程度に大きい電圧である。なお、S15が「電圧判定部」に相当する。
 S15で、蓄電池側電圧V1が所定電圧より大きいと判定した場合(S15:Yes)、S16で、高電圧フラグを1にする。高電圧フラグは、高電圧状態になったと判定されると1になるフラグである。高電圧フラグは、電池ユニットUの起動前の状態では0であり、S15で、高電圧状態になったと判定されると1にされる。
 そして、S17で、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止する。具体的には、第1スイッチSW1のオフ状態を維持し、処理を終了する。なお、S17が「禁止部」に相当する。
 S15で、蓄電池側電圧V1が所定電圧より小さいと判定した場合(S15:No)、S18に進む。S18で、高電圧フラグが1であるか判定する。高電圧フラグが1になっている場合には、起動に伴い高電圧状態になっていたと判定し(S18:Yes)、S19に進む。禁止フラグが0の場合には、起動に伴い高電圧状態になっていないと判定し(S18:No)、S21に進む。
 S19で、機器側電圧V2を取得する。具体的には、電圧検出器23で検出した機器側電圧V2を取得する。なお、S19が「機器側電圧取得部」に相当する。
 S20で、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2との差ΔVが所定の範囲内か判定する。所定の範囲は、差ΔVが十分に小さくなり、電位差により第1スイッチSW1に流れる電流が、異常判定されない程度の範囲である。S19で、差ΔVが所定の範囲内でないと判定した場合(S18:No)、S16に進み、上述の通り、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止する。なお、S18が「電圧差判定部」に相当する。
 S20で、差ΔVが所定の範囲内であると判定した場合(S19:Yes)、また、S17で高圧状態になっていないと判定した場合、S21に進む。S21で、第1スイッチSW1をオン状態にする。そして、S22で、高電圧フラグを0にして、起動処理が終了したとし、各蓄電池11,12の状況などに応じた通常の各スイッチSW1~SW4の制御を実施するようにして、処理を終了する。
 また、図2のフローチャートに基づく処理を第3スイッチSW3についても実施することが望ましい。この場合にS15の所定電圧は、第1スイッチSW1と同じでもよいし、異なっていてもよい。なお、第3スイッチSW3の場合には、機器側電圧V2に相当する電圧を検出していないため、S16,S22及びS18~S20については省略するとよい。また、第3スイッチSW3についても、機器側電圧V2に相当する電圧(外部端子P2の電圧)を検出する構成を設け、S16,S22及びS18~S20について実施してもよい。
 次に、図3に基づき、ジャンプスタートの際の電池ユニットUの起動について説明する。図3は、ジャンプスタートの際のタイムチャートである。図3中の一番上のタイムチャートは、蓄電池側電圧V1及び機器側電圧V2を示している。図中のVLは、始動装置13による始動が不可となる電圧値を示し、例えば、6V程度である。また、所定電圧は、鉛蓄電池11の定格電圧より大きな電圧であり、例えば、15V程度である。
 電池ユニットUの起動前の状態(タイミングt1以前の時点)では、鉛蓄電池11が電源システム休止中の放電などにより、その電圧がVLより低い低電圧状態になっている。そのため、始動装置13が鉛蓄電池11により始動できない状態となっている。なお、起動前の状態では、バイパス経路Bを介して電流が流れ、蓄電池側電圧V1及び機器側電圧V2がほぼ等しい状態となっている。
 タイミングt1で、ジャンプスタートのために、外部電源がバッテリターミナル11aに接続されると、蓄電池側電圧V1が外部電源の電圧に上昇する。外部電源の電圧が、所定電圧を超えていると、蓄電池側電圧V1も所定電圧を超えた状態になる。また、バイパス経路Bを介して、回転電機ユニット14の平滑コンデンサ14bに電流が流れることで、機器側電圧V2が徐々に上昇する。
 タイミングt2で、IG信号がオン状態となり、始動装置13が始動される。始動装置13が起動され、鉛蓄電池11側から始動装置13に給電されている状態では、一時的に蓄電池側電圧V1が所定電圧より下がる。また、IG信号を受けて、電池ユニットUを起動する。しかしながら、この状態では、初期処理も終了しておらず、完爆信号も出力されておらず、始動装置13に給電されている状態であるため、第1スイッチSW1がオフ状態で維持される。タイミングt3で、電池ユニットUの起動に伴い、初期処理が開始される。
 タイミングt4で、エンジンが完爆状態となり、完爆信号が出力され(完爆信号がオン状態となり)、始動装置13への給電が終了する。始動装置13への給電が終了すると、蓄電池側電圧V1が外部電源の電圧まで上昇する。この状態では、初期処理が終了しておらず、蓄電池側電圧V1が所定電圧より高いため、第1スイッチSW1がオフ状態で維持される。
 タイミングt5で、初期処理が終了する。この状態であっても、蓄電池側電圧V1が所定電圧より高いため、第1スイッチSW1をオン状態にすることが禁止され、第1スイッチSW1がオフ状態で維持される。なお、初期処理が終了するタイミングは、エンジンが完爆状態になる前のタイミングであってもよい。
 タイミングt6で、外部電源を取り外すと、蓄電池側電圧V1が機器側電圧V2と同じになるまで下がる。そして、所定電圧より低くなる。しかし、高電圧状態になった後、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2との差ΔVが所定値よりも下がるまでは、第1スイッチSW1をオン状態にすることが禁止され、第1スイッチSW1がオフ状態で維持される。
 タイミングt7で、蓄電池側電圧V1が所定電圧より低く、かつ蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2との差ΔVが所定の範囲内になる。この状態で、第1スイッチSW1をオン状態にすることが許容され、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の状況に応じた制御が開始される。また、第1スイッチSW1をオン状態にすると、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2とが同じ電圧になる。
 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。
 電池ユニットUの起動の際に、鉛蓄電池11と回転電機ユニット14とを繋ぐ第1電気経路L1における第1スイッチSW1及び鉛蓄電池11の間の蓄電池側電圧V1を取得し、その蓄電池側電圧V1が所定電圧よりも大きい場合には、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止する。蓄電池側電圧V1から第1スイッチSW1に大電流が流れるおそれがある場合には、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止することで、第1スイッチSW1に大電流が流れることを抑制し、第1スイッチSW1を保護することができる。
 一度高電圧状態だと判定された場合には、蓄電池側電圧V1が所定電圧よりも下がっても、それが一時的であるおそれがある。そこで、機器側電圧V2と蓄電池側電圧V1との差が小さくなり大電流が流れるおそれがなくなるまで、第1スイッチSWをオン状態にすることを禁止する。具体的には、機器側電圧V2が上昇し、蓄電池側電圧V1との差ΔVが所定値より小さくなるまで、第1スイッチSW1をオン状態にすることを禁止する。差ΔVが所定値より小さくなると、大電流が流れるおそれがなくなるため、第1スイッチSW1をオン状態にすることを許容する。これにより、第1スイッチSW1に大電流が流れることをさらに抑制することができる。
 高電圧状態である場合に、第3スイッチSW3をオン状態にすることを禁止する。高電圧状態の場合には、鉛蓄電池11側と電気負荷15側との間の電位差が大きくなり、第3スイッチSW3に大電流が流れるおそれがある。このような場合に、第3スイッチSW3をオフ状態にすることで、第3スイッチSW3に大電流が流れることを抑制し、第3スイッチSW3を保護することができる。
 鉛蓄電池11側から始動装置13に給電している状態では、蓄電池側電圧V1が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧V1が低下した状態で、第1スイッチSW1をオン状態にした場合には、始動装置13への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧V1が急上昇する。これにより、例えば、第1スイッチSW1を挟んで、蓄電池側電圧V1と機器側電圧V2との差ΔVが大きくなり、第1スイッチSW1に大電流が流れるおそれがある。そこで、始動装置13への給電が終了するまで、第1スイッチSW1のオフ状態を維持する。一時的に鉛蓄電池11側の電圧が下がった状態で、オン状態にさせないことで、第1スイッチSW1に大電流が流れることを抑制できる。
 <他の実施形態>
 本開示は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。
 ・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池12を用いているが、他の高密度蓄電池を用いてもよい。例えば、ニッケル-水素電池を用いてもよい。その他、いずれも同じ蓄電池(例えば鉛蓄電池、又はリチウムイオン蓄電池等)を用いることも可能である。
 ・外部端子P1に接続される電気機器は、回転電機ユニット14ではなく、定電圧を要求される電気負荷等であってもよい。
 ・バイパス経路Bの抵抗Rとして、2つの抵抗を設け、その2つの抵抗の間の中間点の電圧を検出する分圧回路を設けて、中間点の電圧を検出するようにしてもよい。分圧回路は、2つの抵抗を直列に接続し、その一端側が中間点に接続されるとともに、他端側が接地されている。そして、このバイパス経路B上の2つの抵抗の中間点の電圧から、第1スイッチSW1の鉛蓄電池11側の電圧である蓄電池側電圧V1と第1スイッチSW1の回転電機ユニット14側の電圧である機器側電圧V2とを算出するようにしてもよい。この場合には、電圧検出器22,23を省いてもよい。
 ・鉛蓄電池11と電気負荷15との間には、第3電気経路L3と並列にバイパス経路が設けられてもよい。このバイパス経路は、第3電気経路L3上の第3スイッチSW3を迂回するように設けられている。このバイパス経路が設けられていると、電気負荷15に蓄電要素が含まれている場合、バイパス経路を介して電流が流れ、外部端子P2側の電圧が蓄電池側電圧V1に合わせて上昇する。この場合には、図2のS17,S18と同様に、外部端子P2側の電圧を検出し、蓄電池側電圧V1との差によって判定をするようにすることが望ましい。
 ・本開示に記載の制御部(制御装置)及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
 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 (4)

  1.  電気機器(14)に対してそれぞれ並列に接続される第1蓄電池(11)及び第2蓄電池(12)と、
     前記第1蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ第1電気経路(L1)に設けられた第1スイッチ(SW1)と、
     前記第1電気経路における前記第1スイッチよりも前記電気機器側の接続点(N1)と前記第2蓄電池とを繋ぐ第2電気経路(L2)に設けられた第2スイッチ(SW2)と、を備える車載電源装置に適用され、この車載電源装置の起動に伴い前記第1スイッチをオン状態にする制御装置(21)であって、
     前記車載電源装置の起動に際し、前記第1電気経路における前記第1スイッチ及び前記第1蓄電池の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、
     前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第1スイッチをオン状態にすることを禁止する禁止部と、
    を備える車載電源装置の制御装置。
  2.  前記電気機器は、平滑コンデンサ(14b)を有しており、
     前記電気機器と前記第1蓄電池との間には、前記第1スイッチと並列にバイパス経路(B)が設けられており、
     前記第1電気経路における前記電気機器及び前記第1スイッチの間の機器側電圧を取得する機器側電圧取得部と、
     前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧の差が所定値より小さいか判定する電圧差判定部と、を備えており、
     前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧との差が所定値より小さくなるまで、前記第1スイッチをオン状態にすることを禁止する請求項1に記載の車載電源装置の制御装置。
  3.  前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池は、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷(15)に対してそれぞれ並列に接続されており、
     前記第1電気経路における前記第1スイッチよりも前記第1蓄電池側の接続点(N2)と前記負荷とを繋ぐ第3電気経路(L3)に設けられ、この車載電源装置の起動に伴いオン状態にされる第3スイッチ(SW3)と、
     前記第2蓄電池と前記負荷とを繋ぐ第4電気経路(L4)に設けられた第4スイッチ(SW4)と、
    を備えており、
     前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第3スイッチをオン状態にすることを禁止する請求項1又は請求項2に記載の車載電源装置の制御装置。
  4.  前記第1蓄電池からの給電により内燃機関の始動装置(13)を駆動させる車載電源装置において、
     前記始動装置に給電している状態かを判定する始動判定部と、
     前記始動装置に給電している状態であると判定された場合に、前記第1スイッチのオフ状態を維持するオフ維持部とを備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。
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