JP2015154618A - battery unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部蓄電池を有する電池ユニットにおいて、この電池ユニットに外部蓄電池と発電機能を有する回転機とを接続可能にした技術に関する。 The present invention relates to a technique in which an external storage battery and a rotating machine having a power generation function can be connected to a battery unit having an internal storage battery.
例えば、車両に搭載される車載電源システムとして、複数の蓄電池（例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池）を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。 For example, a configuration in which a plurality of storage batteries (for example, a lead storage battery and a lithium ion storage battery) are used as an in-vehicle power supply system mounted on a vehicle and power is supplied to various in-vehicle electric loads while using each of these storage batteries properly is known. (For example, refer to Patent Document 1).
具体的には、発電機と、リチウムイオン蓄電池と、鉛蓄電池とを主接続経路によって接続し、その主接続経路上に２つの半導体スイッチを設ける構成としている。第１の半導体スイッチは、発電機及びリチウムイオン蓄電池と鉛蓄電池との間に設けられ、第２の半導体スイッチは、第１の半導体スイッチ、発電機、及びリチウムイオン蓄電池が接続される電池接続点と、リチウムイオン蓄電池との間に設けられている。回生発電時において、上記２つの半導体スイッチの開閉状態を変更することで、鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池それぞれの充電率に応じて好適に充電を行うことができる。 Specifically, a generator, a lithium ion storage battery, and a lead storage battery are connected by a main connection path, and two semiconductor switches are provided on the main connection path. The first semiconductor switch is provided between the generator and the lithium ion storage battery and the lead storage battery, and the second semiconductor switch is a battery connection point to which the first semiconductor switch, the generator, and the lithium ion storage battery are connected. And a lithium ion storage battery. At the time of regenerative power generation, by changing the open / close state of the two semiconductor switches, charging can be suitably performed according to the charge rates of the lead storage battery and the lithium ion storage battery.
上記２つの蓄電池を用いる電源システムでは、一方の蓄電池と各半導体スイッチとをユニットに内蔵する構成としている。そして、その内蔵された蓄電池（内部蓄電池）を有するユニット（電池ユニット）の２つの端子に対し、他方の蓄電池（外部蓄電池）と発電機（回転機）とをそれぞれ接続する構成としている。ここで、外部蓄電池及び内部蓄電池のいずれか一方から電力供給可能な位置に電気負荷を接続する構成が考えられる。 In the power supply system using the two storage batteries, one storage battery and each semiconductor switch are built in the unit. And it is set as the structure which connects the other storage battery (external storage battery) and a generator (rotary machine) with respect to two terminals of the unit (battery unit) which has the built-in storage battery (internal storage battery), respectively. Here, the structure which connects an electric load to the position which can supply electric power from either one of an external storage battery and an internal storage battery can be considered.
具体的には、電池ユニットの内部において外部蓄電池が接続される端子及び内部蓄電池の間を上記主接続経路とは異なる経路（副接続経路）によって接続し、その副接続経路上の負荷接続点に電気負荷を接続する構成とする。このように、副接続経路を設けると、内部蓄電池及び外部蓄電池のそれぞれから電気負荷に対する電力供給が可能になる。その一方、主接続経路に並列となる経路が形成される結果、意図せず内部蓄電池と外部蓄電池が導通状態になることや、主接続経路に流れる電流が副接続経路に流れることが考えられる。 Specifically, the terminal connected to the external storage battery and the internal storage battery are connected by a path (sub-connection path) different from the main connection path to the load connection point on the sub-connection path. The electric load is connected. Thus, when the sub-connection path is provided, it is possible to supply power to the electric load from each of the internal storage battery and the external storage battery. On the other hand, as a result of forming a path in parallel with the main connection path, it is conceivable that the internal storage battery and the external storage battery are unintentionally brought into conduction, and a current flowing through the main connection path flows through the sub connection path.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、負荷電流経路によって、主接続経路に並列となる経路が形成される事による不都合を抑制する手段を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a main object of the present invention is to provide means for suppressing inconvenience due to the formation of a path parallel to the main connection path by the load current path. .
本発明は、内部蓄電池（３０）を備え、第１端子（Ｐ１）に外部蓄電池（２０）が接続され、第２端子（Ｐ２）に発電機能を有する回転機（１０）が接続され、第３端子（Ｐ３）に電気負荷（４３）が接続されるようになっている電池ユニット（Ｕ）であって、前記第１端子と前記第２端子とを接続するとともに、それら両端子の間の電池接続点（Ｎ１）に前記内部蓄電池を接続する主接続経路（Ｌ１，Ｌ２）と、前記主接続経路と並列に前記第１端子と前記内部蓄電池とを接続するとともに、前記第１端子及び前記内部蓄電池の間の負荷接続点（Ｎ４）に前記電気負荷を接続する副接続経路（Ｌ３，Ｌ４）と、前記主接続経路において前記第１端子及び前記電池接続点の間に設けられる第１スイッチ（５１）と、前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間に設けられる第２スイッチ（５２）とを有してなる主接続経路開閉手段と、前記副接続経路において前記第１端子及び前記負荷接続点の間と、前記内部蓄電池及び前記負荷接続点の間とにそれぞれ設けられる第３スイッチ（５３）と第４スイッチ（５４）とを有する、又は、前記第３スイッチと、前記第４スイッチと、前記電池接続点及び前記負荷接続点の間を接続するバイパス経路（Ｂ２）に設けられるバイパススイッチ（５６）とを有する負荷電流経路開閉手段と、前記負荷電流経路開閉手段を制御し、前記第１端子及び前記電池接続点の間の経路、前記第１端子及び前記内部蓄電池の間の経路、及び、前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間の経路の少なくともいずれかについて、前記副接続経路上の前記負荷接続点を経由してこれら各経路に電流が流れることを禁止する禁止手段（６０，８０）と、を備えることを特徴とする。 The present invention includes an internal storage battery (30), an external storage battery (20) is connected to the first terminal (P1), a rotating machine (10) having a power generation function is connected to the second terminal (P2), and a third A battery unit (U) in which an electric load (43) is connected to a terminal (P3), wherein the battery is connected between the first terminal and the second terminal and between the two terminals. The main connection path (L1, L2) for connecting the internal storage battery to the connection point (N1), the first terminal and the internal storage battery are connected in parallel with the main connection path, and the first terminal and the internal storage A sub-connection path (L3, L4) for connecting the electrical load to a load connection point (N4) between the storage batteries, and a first switch (between the first terminal and the battery connection point in the main connection path) 51), the battery connection point and the inside A main connection path opening / closing means having a second switch (52) provided between the storage batteries, between the first terminal and the load connection point in the sub connection path, the internal storage battery and the load connection. A third switch (53) and a fourth switch (54) respectively provided between the points; or between the third switch, the fourth switch, the battery connection point and the load connection point. A load current path opening / closing means having a bypass switch (56) provided in the bypass path (B2) for connecting the load current path opening / closing means, the path between the first terminal and the battery connection point, At least one of the path between the first terminal and the internal storage battery and the path between the battery connection point and the internal storage battery passes through the load connection point on the sub-connection path. Characterized in that it comprises a prohibition means (60, 80) for inhibiting a current from flowing into the respective path with.
本発明では、副接続経路上の負荷接続点に電気負荷を接続し、第１端子及び負荷接続点の間に第３スイッチを設け、内部蓄電池及び負荷接続点の間に第４スイッチを設ける構成とする。このような構成にすることで、外部蓄電池及び内部蓄電池のいずれか一方を選択的に用いて電気負荷に対して電力を供給することが可能となる。さらに、電池接続点及び負荷接続点をバイパス経路で接続し、そのバイパス経路上にバイパススイッチを設ける構成とした場合、第３スイッチ及び第４スイッチを介さずとも、バイパス経路を経由して電気負荷への電力供給が可能な構成となる。これによれば、フェイルセーフ時や、第３、第４スイッチの動作停止時においても外部蓄電池から電気負荷への給電が可能となる。 In the present invention, an electrical load is connected to a load connection point on the sub-connection path, a third switch is provided between the first terminal and the load connection point, and a fourth switch is provided between the internal storage battery and the load connection point. And With such a configuration, it is possible to supply power to the electric load by selectively using one of the external storage battery and the internal storage battery. Further, when the battery connection point and the load connection point are connected by a bypass route, and the bypass switch is provided on the bypass route, the electric load is passed through the bypass route without passing through the third switch and the fourth switch. It becomes the structure which can supply the electric power to. According to this, it is possible to supply power from the external storage battery to the electric load even when fail-safe or when the operation of the third and fourth switches is stopped.
ここで、上記のように負荷電流経路としての副接続経路及びバイパス経路を設けると、主接続経路に並列となる経路として、
・第１端子−負荷接続点−電池接続点の間の経路（例えば、図１の第１端子Ｐ１−負荷接続点Ｎ４−電池接続点Ｎ１間の経路）
・第１端子−負荷接続点−内部蓄電池の間の経路（例えば、図１の第１端子Ｐ１−負荷接続点Ｎ４−リチウムイオン蓄電池３０間の経路）
・電池接続点−負荷接続点−内部蓄電池の間の経路（例えば、図１の電池接続点Ｎ１−負荷接続点Ｎ４−リチウムイオン蓄電池３０間の経路）
がそれぞれ形成される。これら負荷接続点を経由する各経路に電流が流れることで、意図せず回転機から第３，第４スイッチ及びバイパススイッチに過大な電流（発電電流）が流れたり、意図せず電池間が導通状態になったりする。
Here, when the sub-connection path and the bypass path as the load current path are provided as described above, as a path parallel to the main connection path,
A path between the first terminal, the load connection point, and the battery connection point (for example, a path between the first terminal P1, the load connection point N4, and the battery connection point N1 in FIG. 1).
A path between the first terminal, the load connection point, and the internal storage battery (for example, a path between the first terminal P1, the load connection point N4, and the lithium
-Path between battery connection point-load connection point-internal storage battery (for example, path between battery connection point N1-load connection point N4-lithium
Are formed respectively. As current flows through each path that passes through these load connection points, an excessive current (generated current) flows from the rotating machine to the 3rd, 4th switch and bypass switch unintentionally, or between the batteries unintentionally conducted It becomes a state.
この点、負荷経路開閉手段を制御し、第１端子−電池接続点間の経路、第１端子−内部蓄電池間の経路、電池接続点−内部蓄電池間の経路の少なくともいずれかについて、副接続経路上の負荷接続点を経由してこれら各経路に電流が流れることを禁止する構成とした。このため、負荷電流経路に主接続経路と同様の発電電流が流れたり、負荷電流経路を介して電池間に電流が流れたりすることを抑制できる。その結果、２つの電池を備える電池システムに適用される電池ユニットにおいて、各電池への充電、及び各電池を用いた電機負荷への電力供給を適正に行わせつつ、負荷電流経路において意図しない電流が流れることによる不都合を解消することができる。 In this respect, the load path opening / closing means is controlled, and at least one of the path between the first terminal and the battery connection point, the path between the first terminal and the internal storage battery, and the path between the battery connection point and the internal storage battery, It was set as the structure which prohibits that an electric current flows into each of these path | routes via the upper load connection point. For this reason, it is possible to suppress a generation current similar to that in the main connection path from flowing in the load current path or a current from flowing between the batteries through the load current path. As a result, in a battery unit applied to a battery system including two batteries, an unintended current in the load current path while appropriately charging each battery and supplying power to an electric load using each battery. The inconvenience due to the flowing of can be solved.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の電池ユニットは車両に搭載される車載電源システムに適用されるものであり、車両は、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものである。また、車両は、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The battery unit of this embodiment is applied to an in-vehicle power supply system mounted on a vehicle, and the vehicle travels using an engine (internal combustion engine) as a drive source. The vehicle has a so-called idling stop function.
図１に示すように、本電源システムは、回転機１０、鉛蓄電池２０、リチウムイオン蓄電池３０、スタータ４１、各種の電気負荷４２，４３、第１スイッチとしてのＰ−ＭＯＳスイッチ５１、第２スイッチとしてのＰ−ＳＭＲスイッチ５２、第３スイッチとしてのＳ−ＭＯＳスイッチ５３、第４スイッチとしてのＳ−ＳＭＲスイッチ５４を備えている。
As shown in FIG. 1, this power supply system includes a
このうち、リチウムイオン蓄電池３０と各スイッチ５１〜５６とは筐体（収容ケース）に収容されることで一体化され、電池ユニットＵとして構成されている。また、電池ユニットＵは、電池制御手段を構成する制御部６０を有しており、各スイッチ５１〜５６と制御部６０とは同一の基板に実装された状態で筐体内に収容されている。
Among these, the lithium
電池ユニットＵには外部端子として第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、第３端子Ｐ３が設けられており、第１端子Ｐ１には鉛蓄電池２０とスタータ４１と電気負荷４２とが接続され、第２端子Ｐ２には回転機１０が接続され、第３端子Ｐ３には電気負荷４３が接続されるようになっている。この場合、第１端子Ｐ１にはハーネスＨ１を介して鉛蓄電池２０等が接続され、第２端子Ｐ２にはハーネスＨ２を介して回転機１０が接続され、第３端子Ｐ３にはハーネスＨ３を介して電気負荷４３が接続される。第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とは、いずれも回転機１０の入出力の電流が流れる大電流入出力端子となっている。
The battery unit U is provided with a first terminal P1, a second terminal P2, and a third terminal P3 as external terminals. The
回転機１０の回転軸は、図示しないエンジンのクランク軸に対してベルト等により駆動連結されており、クランク軸の回転によって回転機１０の回転軸が回転するとともに、回転機１０の回転軸の回転によってクランク軸が回転する。この場合、回転機１０は、クランク軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に回転力を付与する動力出力機能とを備え、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を構成するものとなっている。また、回転機１０の動力出力について言えば、アイドリングストップ制御でエンジン再始動が行われる場合に、回転機１０によりエンジンが再始動される。また、車両走行時において回転機１０による出力補助（アシスト）が可能となっている。
The rotating shaft of the
鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とは回転機１０に対して並列に電気接続されており、回転機１０の発電電力により各蓄電池２０，３０の充電が可能となっている。また、回転機１０は、各蓄電池２０，３０からの給電により駆動されるものとなっている。
The
鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池２０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３０は、複数の電池セルを直列に接続してなる組電池により構成されている。なお、鉛蓄電池２０が「外部蓄電池」に相当し、リチウムイオン蓄電池３０が「内部蓄電池」に相当する。
The
電池ユニットＵ内には、ユニット内電気経路として、各端子Ｐ１〜Ｐ３及びリチウムイオン蓄電池３０を相互に接続する複数の接続経路Ｌ１〜Ｌ４が設けられている。このうち、
・第１接続経路Ｌ１は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とを接続する電気経路であり、
・第２接続経路Ｌ２は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１（電池接続点）とリチウムイオン蓄電池３０とを接続する電気経路であり、
・第３接続経路Ｌ３は、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ２と第３端子Ｐ３とを接続する電気経路であり、
・第４接続経路Ｌ４は、第２接続経路Ｌ２の接続点Ｎ３と第３接続経路Ｌ３の接続点Ｎ４（負荷接続点）とを接続する電気経路である。
このうち第１接続経路Ｌ１と第２接続経路Ｌ２とが「主接続経路」に相当し、第３接続経路Ｌ３と第４接続経路Ｌ４とが「副接続経路」に相当する。
In the battery unit U, a plurality of connection paths L <b> 1 to L <b> 4 for connecting the terminals P <b> 1 to P <b> 3 and the lithium
The first connection path L1 is an electrical path that connects the first terminal P1 and the second terminal P2,
The second connection path L2 is an electrical path that connects the connection point N1 (battery connection point) on the first connection path L1 and the lithium
The third connection path L3 is an electrical path that connects the connection point N2 on the first connection path L1 and the third terminal P3,
The fourth connection path L4 is an electrical path that connects the connection point N3 of the second connection path L2 and the connection point N4 (load connection point) of the third connection path L3.
Among these, the first connection path L1 and the second connection path L2 correspond to “main connection paths”, and the third connection path L3 and the fourth connection path L4 correspond to “sub connection paths”.
そして、
・第１接続経路Ｌ１（詳しくはＮ１−Ｎ２の間）にＰ−ＭＯＳスイッチ５１が設けられ、
・第２接続経路Ｌ２（詳しくはＮ１−Ｎ３の間）にＰ−ＳＭＲスイッチ５２が設けられ、
・第３接続経路Ｌ３（詳しくはＮ２−Ｎ４の間）にＳ−ＭＯＳスイッチ５３が設けられ、
・第４接続経路Ｌ４（詳しくはＮ３−Ｎ４の間）にＳ−ＳＭＲスイッチ５４が設けられている。
これら各スイッチ５１〜５４は、いずれも２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）を備え、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。この寄生ダイオードによって、各スイッチ５１〜５４をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、第１接続経路Ｌ１及び第２接続経路Ｌ２には、回転機１０と各蓄電池２０，３０との間で比較的大きな電流が流れることが想定される大電流経路である。また、第３接続経路Ｌ３及び第４接続経路Ｌ４は、接続経路Ｌ１，Ｌ２に比べて小さい電流が流れることが想定される小電流経路である。そこで、接続経路Ｌ１，Ｌ２に設けられるスイッチ５１，５２は、接続経路Ｌ３，Ｌ４に設けられるスイッチ５３，５４に比べて、許容電流量の大きなものを用いている。具体的には、スイッチ５１，５２として、スイッチ５３，５４と比べて多くのＭＯＳＦＥＴを並列接続して用いることで、許容電流量を大きくしている。
And
A P-
A P-
An S-
An S-
Each of these
また、電池ユニットＵには、ユニット内のスイッチ５１，５３を介さずに、鉛蓄電池２０を回転機１０及び電気負荷４３に接続可能とするバイパス経路Ｂ１，Ｂ２が設けられている。具体的には、本実施形態の電池ユニットＵには第４端子Ｐ４が設けられており、第４端子Ｐ４には、ヒューズ４４を介して、鉛蓄電池２０、スタータ４１及び電気負荷４２が接続されている。また、第４端子Ｐ４は、電池ユニットＵの内部において、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１と、第１バイパス経路Ｂ１によって接続されている。第１バイパス経路Ｂ１上には、第４端子Ｐ４と接続点Ｎ１との接続を遮断状態又は導通状態にする第１バイパススイッチ５５が設けられている。
Further, the battery unit U is provided with bypass paths B1 and B2 that allow the
また、電池ユニットＵの内部において、第１接続経路Ｌ１上の接続点Ｎ１と第３端子Ｐ３とを接続するように第２バイパス経路Ｂ２が設けられている。第２バイパス経路Ｂ２上には、接続点Ｎ１と第３端子Ｐ３との接続を遮断状態又は導通状態にする第２バイパススイッチ５６が設けられている。
Further, in the battery unit U, a second bypass path B2 is provided so as to connect the connection point N1 on the first connection path L1 and the third terminal P3. A
第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６は、常閉式のリレースイッチである。第１バイパス経路Ｂ１により、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１を迂回して鉛蓄電池２０と回転機１０及びリチウムイオン蓄電池３０とが接続される。また、第１バイパス経路Ｂ１と第２バイパス経路Ｂ２とが直列接続されることにより、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３を迂回して鉛蓄電池２０と電気負荷４３とが接続される。
The
制御部６０は、各スイッチ５１〜５４のオン（閉鎖）とオフ（開放）との切替を行う。例えば、各蓄電池２０，３０の放電時において、スイッチ５１〜５４は、基本的に鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０の接続を遮断するように制御され、鉛蓄電池２０からリチウムイオン蓄電池３０に電流が流れること、及び、リチウムイオン蓄電池３０から鉛蓄電池２０に対して電流が流れることが抑制される。これにより、両方の蓄電池間で電流が流れることに伴う電力損失を抑制することができる。
The
また、制御部６０は、電池ユニット外のＥＣＵ７０（電子制御装置）に接続されている。つまり、これら制御部６０及びＥＣＵ７０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、制御部６０及びＥＣＵ７０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。ＥＣＵ７０は、アイドリングストップ制御を実施する。アイドリングストップ制御とは、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。
The
電気負荷４３は、供給電力の電圧が概ね一定であるか、又は、電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求電気負荷である。電気負荷４３には、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３を介して鉛蓄電池２０が接続されるとともに、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４を介してリチウムイオン蓄電池３０が接続されており、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のいずれかからの給電が行われるようになっている。ただし本実施形態では、定電圧要求電気負荷である電気負荷４３への電力供給は、主にリチウムイオン蓄電池３０が分担することとしている。
The
電気負荷４３の具体例としては車載ナビゲーション装置や車載オーディオ装置が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、又は、前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下して、車載ナビゲーション装置等の動作がリセットする不具合が生じる。そこで、電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。
Specific examples of the
電気負荷４２は、電気負荷４３（定電圧要求電気負荷）及びスタータ４１以外の一般的な電気負荷である。電気負荷４２の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。また、電気負荷４２には、所定の駆動条件が成立することで停止状態から駆動状態に移行し、その条件が成立しなくなると停止状態に戻る駆動負荷が含まれる。駆動負荷は例えば、パワーステアリングや、パワーウィンドウなどである。スタータ４１及び電気負荷４２は、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続されており、スタータ４１及び電気負荷４２への電力供給は主に鉛蓄電池２０が分担することとしている。
The
回転機１０は、エンジンのクランク軸の回転エネルギにより発電するものである。回転機１０で発電した電力は、電気負荷４２，４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０へ供給される。エンジンの駆動が停止して回転機１０で発電が実施されていない場合には、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０から回転機１０、スタータ４１及び電気負荷４２，４３へ電力が供給される。各蓄電池２０，３０から回転機１０、スタータ４１及び電気負荷４２〜４３への放電量、及び、回転機１０から各蓄電池２０，３０への充電量は、各蓄電池２０，３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：充電状態、即ち、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう制御される。
The rotating
制御部６０は、リチウムイオン蓄電池３０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいてリチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣを算出する。また、制御部６０は、鉛蓄電池２０の温度、出力電圧及び充放電電流を検出し、その検出値に基づいて鉛蓄電池２０のＳＯＣを算出する。制御部６０は、各蓄電池のＳＯＣに基づいて各スイッチ５１〜５４をオフオンし、そのＳＯＣが適正範囲となるように制御を行う。また、各スイッチ５１〜５４にはそれぞれ電流センサが設けられており、制御部６０は、各スイッチ５１〜５４に流れる電流の検出値をそれぞれ取得する。また、電池ユニットＵの端子Ｐ１〜Ｐ３には電圧センサが設けられており、制御部６０は端子Ｐ１〜Ｐ３の電圧の検出値をそれぞれ取得する。
本実施形態では、車両の回生エネルギにより回転機１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウムイオン蓄電池３０）に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、エンジンへの燃料噴射をカットしていること等の条件が成立した時にＥＣＵ７０の制御により実施される。
In the present embodiment, the decelerating regeneration is performed in which the rotating
ここで、両蓄電池２０，３０は回転機１０に対して並列接続されている。このため、回転機１０により発電された電力を充電する際には、端子電圧の低い方の蓄電池に対して優先的に充電がなされることになる。回生発電時には、リチウムイオン蓄電池３０の端子電圧が鉛蓄電池２０の端子電圧より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウムイオン蓄電池３０に対する充電が実施されるようになっている。こうした設定は、両蓄電池２０，３０の開放端電圧及び内部抵抗値を設定することで実現可能であり、開放端電圧の設定は、リチウムイオン蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。
Here, both the
また、本実施形態では、アイドリングストップ制御によりエンジンを自動停止させた後、回転機１０の駆動によりエンジンを自動で再始動させる。更に、その再始動の後には、車両の速度が所定速度に達するまで、回転機１０によってクランク軸にトルクを付与する出力補助（発進アシスト）を実施する。また、車両の走行中において、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれて車両の加速を実施する際、回転機１０によってクランク軸にトルクを付与する出力補助（中間アシスト）を実施する。中間アシストは、登り急斜面を走行するときのように、クランク軸に高出力が要求される状況下においても実施される。発進アシスト及び中間アシストは共にＥＣＵ７０の制御により実施される。発進アシスト及び中間アシストを実施することで、車両の燃費を向上させることができる。
In the present embodiment, the engine is automatically stopped by idling stop control, and then the engine is automatically restarted by driving the rotating
始動時、発進アシスト時、及び、中間アシスト時において、回転機１０の駆動に伴い、回転機１０がクランク軸に対して付与するトルクの量に応じた電流が回転機１０に対して電力を供給する蓄電池に流れる。この電流及び蓄電池の内部抵抗によって蓄電池の出力電圧が低下する。この回転機１０が付与するトルクに応じた蓄電池の出力電圧の低下により、定電圧要求電気負荷４３に供給される電力の電圧も一時的に低下し、予期せぬ動作のリセットが発生するおそれがある。
A current corresponding to the amount of torque that the rotating
そこで、本実施形態では、制御部６０が各スイッチ５１〜５４の状態を車両の走行状態に応じて適切に制御することで、車両の走行中に定電圧要求電気負荷４３の動作がリセットされる不具合を抑制する。具体的には、各スイッチ５１〜５４は、下記第１状態〜第５状態とされる。
Therefore, in the present embodiment, the
図２に示す第１状態では、スイッチ５１，５２，５４がオン状態とされ、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のみがオフ状態とされている。この第１状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、両蓄電池２０，３０と回転機１０及び電気負荷４３とが導通状態とされる。回生発電時には、両蓄電池２０，３０に対して充電を行うべくスイッチ状態を第１状態とする。また、アイドリングストップ再始動後の発進アシスト時においても、スイッチ状態を第１状態とする。
In the first state shown in FIG. 2, the
図３に示す第２状態では、スイッチ５１，５４がオン状態とされ、スイッチ５２，５３がオフ状態とされている。この第２状態では、鉛蓄電池２０と回転機１０とが導通状態とされ、電気負荷４３とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。回転機１０によるアシストを行わない走行時（通常走行時）、アイドリングストップにおけるエンジン停止時、及び、アイドリングストップにおけるエンジン再始動時には、電気負荷４３に供給される電力の電圧の安定化を目的としてスイッチ状態を第２状態とする。
In the second state shown in FIG. 3, the
図４に示す第３状態では、スイッチ５２，５４がオン状態とされ、スイッチ５１，５３オフ状態とされている。この第３状態では、回転機１０及び電気負荷４３とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。リチウムイオン蓄電池３０から回転機１０に対して電力供給を行い、リチウムイオン蓄電池３０の残存容量（充電率）を低下させて、回生発電時において生じる電力をリチウムイオン蓄電池３０により多く充電することを目的として、中間アシスト時には、基本的にスイッチ状態を第３状態とする。
In the third state shown in FIG. 4, the
図５に示す第４状態では、スイッチ５１，５３がオン状態とされ、スイッチ５２，５４がオフ状態とされている。この第４状態では、回転機１０及び電気負荷４３と鉛蓄電池２０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。リチウムイオン蓄電池３０の過放電を防止すべく、ＩＧオン直後及び冷間始動時、及び、リチウムイオン蓄電池３０の残存容量が低下した場合には、スイッチ状態を第４状態とする。
In the fourth state shown in FIG. 5, the
図６に示す第５状態では、スイッチ５２，５３がオン状態とされ、スイッチ５１，５４がオフ状態とされている。この第５状態では、回転機１０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、電気負荷４３と鉛蓄電池２０とが導通状態とされる。また、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされる。中間アシスト時において、回転機１０に流れる電流が所定量以上であり、リチウムイオン蓄電池３０の出力電圧が大きく低下する場合には、スイッチ状態を第５状態とする。
In the fifth state shown in FIG. 6, the
上述の通り、第１状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態とされ、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０と回転機１０及び電気負荷４３とが導通状態とされる。また、第２〜第５状態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが遮断状態とされ、回転機１０及び電気負荷４３のそれぞれが、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のいずれか一方と導通状態とされる。
As described above, in the first state, the
ここで、車載電源システムがＩＧオン状態とされている間に、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に開異常（常時オフ異常）が生じると、鉛蓄電池２０に対して回転機１０から電力供給を実施することができない。この場合、鉛蓄電池２０から電気負荷４２に電力が供給され続ける結果、鉛蓄電池２０の充電率が低下していき、電気負荷４２はやがて電源失陥となる。そこで、第１バイパス経路Ｂ１を介して鉛蓄電池２０と回転機１０とを接続する構成にした。これにより、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に開異常が生じた場合に、第１バイパススイッチ５５をオン状態とすることで、回転機１０から鉛蓄電池２０に対する電力供給が可能になる。
Here, if an open abnormality (always off abnormality) occurs in the P-
上記図２〜６に示した通り、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３とＳ−ＳＭＲスイッチ５４は、いずれか一方がオン状態とされる。これにより、鉛蓄電池２０又はリチウムイオン蓄電池３０から電気負荷４３に対して電力が供給される。ここで、車載電源システムがＩＧオン状態とされている間に、開異常などが原因でＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態とされると、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のそれぞれから電気負荷４３に対する電力供給をすることができず、電気負荷４３が電源失陥となる。そこで、第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２を介して鉛蓄電池２０と電気負荷４３とを接続し、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３又はＳ−ＳＭＲスイッチ５４に異常が生じたことを条件として、両バイパススイッチ５５，５６を共にオン状態にする操作（オン操作）を行う構成とした。これにより、両スイッチ５３，５４を介さずに鉛蓄電池２０から電気負荷４３に対する電力供給が可能になり、電気負荷４３における電源失陥を抑制することができる。
As shown in FIGS. 2 to 6, one of the S-
また、車載電源システムがＩＧオフ状態における電気負荷４２，４３への電力供給（いわゆる暗電流供給）は、リチウムイオン蓄電池３０が過放電となることを抑制するために、鉛蓄電池２０から行われることが望ましい。これは、リチウムイオン蓄電池が鉛蓄電池に比べて過放電による劣化度合いが大きいからである。また、ＭＯＳ−ＦＥＴを駆動するために要する電力消費（例えば、ゲート・リーク電流による電力消費）を抑制するために、暗電流供給中はスイッチ５１〜５４はオフ状態とすることが望ましい。
In addition, power supply (so-called dark current supply) to the
そこで、ＩＧオフ時に、第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２を介して、鉛蓄電池２０から電気負荷４３への電力供給を実施する構成とした。つまり、制御部６０は、ＩＧオフを条件として、各バイパススイッチ５５，５６のオン操作を行う。なお、第１バイパス経路Ｂ１及び第２バイパス経路Ｂ２上に設けられている第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６は、常閉式のリレースイッチであるため、リレースイッチを駆動するための電流が停止されるとオン状態となる。つまり、暗電流供給時において、スイッチを導通状態に保つことに伴う電力消費を抑制することができる。
Therefore, when the IG is turned off, power is supplied from the
また、電池ユニットＵの第４端子Ｐ４と、第１端子Ｐ１及び鉛蓄電池２０が接続される接続点Ｎ５との間には、ヒューズ４４が設けられている。第１バイパススイッチ５５がオン状態とされている間に第２端子Ｐ２又はハーネスＨ２に地絡が生じると、鉛蓄電池２０から地絡が生じた点に対して大電流が流れる。また、第１バイパススイッチ５５及び第２バイパススイッチ５６がオン状態とされている間に第３端子Ｐ３又はハーネスＨ３に地絡が生じると、鉛蓄電池２０から地絡が生じた点に対して大電流が流れる。このような大電流が流れる場合にヒューズ４４が溶断されることで、大電流が流れ続けることに伴う二次的な故障を抑制することができる。
Further, a
ここで、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２は直列接続されているため、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２それぞれに対してヒューズ４４を設ける必要がなく部品点数を削減することができる。なお、ヒューズ４４を電池ユニットＵの外部に設ける構成としているため、ヒューズ４４が溶断された場合に容易に交換が可能である。
Here, since the bypass paths B1 and B2 are connected in series, it is not necessary to provide the
図１の説明に戻り、副接続経路Ｌ３，Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２は、電気負荷４３に対して電力を供給する負荷電流経路を構成する。そして、これら負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２は、主接続経路Ｌ１，Ｌ２上の接続点Ｎ１〜Ｎ３を相互に接続する構成となっている。
Returning to the description of FIG. 1, the sub-connection paths L <b> 3 and L <b> 4 and the second bypass path B <b> 2 constitute a load current path for supplying power to the
具体的には、接続点Ｎ２（第１端子Ｐ１）及び接続点Ｎ３（リチウムイオン蓄電池３０）の間に副接続経路Ｌ３，Ｌ４によって経路が形成され、その経路上にはＳ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が設けられている。この場合、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオン状態にされると、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１及びＰ−ＳＭＲスイッチ５２のオン・オフに関わらず、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態にされる。鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが導通状態にされると、両蓄電池２０，３０の間で電池間充電が生じる結果、電力損失が生じる。
Specifically, a path is formed by the sub-connection paths L3 and L4 between the connection point N2 (first terminal P1) and the connection point N3 (lithium ion storage battery 30), and an S-
また、接続点Ｎ１及び接続点Ｎ２（第１端子Ｐ１）の間に副接続経路Ｌ３及び第２バイパス経路Ｂ２によって経路が構成され、その経路上にはＳ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６が設けられている。この場合、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６が共にオン状態にされると、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１のオン・オフに関わらず、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２が導通状態にされる。このため、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１をオフ状態に設定しているにも関わらず、接続点Ｎ１と第１端子Ｐ１との間に予期せぬ電流が流れるおそれが生じる。
Further, a path is formed by the sub-connection path L3 and the second bypass path B2 between the connection point N1 and the connection point N2 (first terminal P1), and the S-
また、電池接続点Ｎ１及び接続点Ｎ３（リチウムイオン蓄電池３０）の間に副接続経路Ｌ４及び第２バイパス経路Ｂ２によって経路が構成され、その経路上にＳ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６が設けられている。この場合、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６が共にオン状態にされると、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２のオンオフに関わらず、電池接続点Ｎ１及びリチウムイオン蓄電池３０が導通状態にされる。このため、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２をオフ状態に設定しているにも関わらず、電池接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池３０との間に予期せぬ電流が流れるおそれが生じる。
Further, a path is constituted by the sub-connection path L4 and the second bypass path B2 between the battery connection point N1 and the connection point N3 (lithium ion storage battery 30), and the S-
ここで、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１をオン状態とし、回転機１０から鉛蓄電池２０に対して充電電流が流れている場合、又は、鉛蓄電池２０から回転機１０に対して駆動電流が流れている場合、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１を介して主接続経路Ｌ１に大電流が流れることになる。Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に大電流が流れている場合に、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６を共にオン状態にすると、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１と並列に設けられたＳ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６を介して大電流が流れることになる。副接続経路Ｌ３に設けられているＳ−ＭＯＳスイッチ５３、及び、第２バイパス経路Ｂ２に設けられている第２バイパススイッチ５６の許容電流量は、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１の許容電流量に比べて小さい。このため、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６を介して大電流が流れると、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及び第２バイパススイッチ５６に損傷が生じると懸念される。
Here, when the P-
また、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２をオン状態に設定し、回転機１０からリチウムイオン蓄電池３０に対して充電電流が流れている場合、又は、リチウムイオン蓄電池３０から回転機１０に対して駆動電流が流れている場合、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２を介して主接続経路Ｌ２に大電流が流れることになる。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２に大電流が流れている場合に、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６を共にオン状態にすると、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２と並列に設けられたＳ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６を介して大電流が流れることになる。副接続経路Ｌ４に設けられているＳ−ＳＭＲスイッチ５４、及び、第２バイパス経路Ｂ２に設けられている第２バイパススイッチ５６の許容電流量は、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２の許容電流量に比べて小さい。このため、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６を介して大電流が流れると、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６に損傷が生じると懸念される。
Further, when the P-
上述の事情に鑑み、本実施形態では、負荷電流経路開閉手段としてのスイッチ５３，５４，５６を制御し、第１端子Ｐ１及び接続点Ｎ１の間の経路、第１端子及びリチウムイオン蓄電池３０の間の経路、及び、接続点Ｎ１及びリチウムイオン蓄電池３０の間の経路の少なくともいずれかについて、副接続経路Ｌ３，Ｌ４上の負荷接続点Ｎ４を経由してこれら各経路に電流が流れることを禁止する構成とした。このため、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２に主接続経路Ｌ１，Ｌ２と同様の発電電流が流れたり、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２を介して電池２０，３０の間に電流が流れたりすることを抑制できる。その結果、２つの電池２０，３０を備える電池システムに適用される電池ユニットＵにおいて、各電池２０，３０への充電、及び各電池２０，３０を用いた電気負荷４３への電力供給を適正に行わせつつ、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２において意図しない電流が流れることによる不都合を解消することができる。
In view of the above circumstances, in this embodiment, the
具体的には、制御部６０は、上記第１状態〜第５状態に示すように、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のそれぞれが同時にオン状態にならないように制御を行う。
Specifically, as shown in the first state to the fifth state, the
ここで、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４は、それぞれのゲートに印加される電圧（ゲート電圧）がハイ状態とされるとオン状態、ロー状態とされるとオフ状態になる正論理のＭＯＳ−ＦＥＴである。Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のオフオンを指令する指令信号を信号Ｓｓｍ、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４のオフオンを指令する指令信号を信号Ｓｓｓとする。信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓは、スイッチ５３，５４が上記第１状態〜第５状態に示す状態となるように、制御部６０のスイッチ指令部６１からスイッチ５３，５４に対してそれぞれ出力される。ここで、スイッチ指令部６１の誤動作や、ノイズの混入などにより、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが共にハイ状態とされ、スイッチ５３，５４が共にオン状態になることが懸念される。そこで、論理演算素子を備える論理回路を用いて、スイッチ５３，５４が同時にオン状態になることを禁止する構成とする。
Here, the S-
スイッチ５３，５４を同時にオン状態にすることを禁止する論理回路８０を図７に示す。論理回路８０は、スイッチ指令部６１と、スイッチ５３，５４との間に設けられている。スイッチ指令部６１から出力される信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓは、論理回路８０のＡＮＤ回路８１に入力され、そのＡＮＤ回路８１の出力がＮＯＴ回路８２に入力される。そのＮＯＴ回路８２の出力及び信号ＳｓｓがＡＮＤ回路８３に入力される。そして、信号ＳｓｍがＳ−ＭＯＳスイッチ５３のゲートに、ＡＮＤ回路８３の出力がＳ−ＳＭＲスイッチ５４のゲートにそれぞれ入力される。このような構成にすることで、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが共にハイ状態になった場合に、信号Ｓｓｍが論理回路８０によって変換されＳ−ＳＭＲスイッチ５４が強制的にオフ状態にされる。また、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓの一方がハイ状態、他方がロー状態とされる場合、及び、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが共にロー状態とされる場合は、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが論理回路８０によって変換されることなく、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のゲートに入力される。
FIG. 7 shows a
以上のように、論理回路８０により、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオン状態とされることを禁止する構成とした。これにより、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが副接続経路Ｌ３，Ｌ４を通じて予期せず導通状態にされることを抑制し、両蓄電池２０，３０の間で電池間接続が行われ、電力損失が発生することを抑制できる。なお、上述の論理回路８０を用いると、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが共にハイ状態にされると、信号Ｓｓｍがハイ状態、信号Ｓｓｓがロー状態に変換されるが、これを変更し、信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓが共にハイ状態にされると、信号Ｓｓｍがロー状態、信号Ｓｓｓがハイ状態に変換されるような論理回路を用いてもよい。
As described above, the
また、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態にされると、負荷接続点Ｎ４と、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０との接続が遮断状態とされ、電気負荷４３が電源失陥となる。そこで、制御部６０は、第２バイパススイッチ５６のオン操作を禁止しつつ、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態にされている場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する構成にした。これにより、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２に予期せぬ電流が流れることを抑制しつつ、第２バイパス経路Ｂ２を介して電気負荷４３に対する電力供給を行うことが可能になる。
When both the S-
また、電池接続点Ｎ１−負荷接続点Ｎ４を接続する第２バイパス経路Ｂ２は、主接続経路Ｌ１に並列に設けられることになる。この構成において、回転機１０に流れる電流が小さい場合等、主接続経路Ｌ１に流れる電流が小さければ、第２バイパススイッチ５６をオン状態にしても、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４、第２バイパススイッチ５６に過大な電流が流れることに起因する不都合が生じない。そこで、制御部６０は、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に流れる電流、即ち、接続経路Ｌ１に流れる電流の検出値Ｉｐｍを取得し、その検出値Ｉｐｍが所定値以下である場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する構成とした。
Further, the second bypass path B2 connecting the battery connection point N1 to the load connection point N4 is provided in parallel to the main connection path L1. In this configuration, if the current flowing through the main connection path L1 is small, such as when the current flowing through the rotating
また、電池接続点Ｎ１−負荷接続点Ｎ４を接続する第２バイパス経路Ｂ２は、主接続経路Ｌ２に並列に設けられることになる。この構成において、回転機１０に流れる電流が小さい場合等、主接続経路Ｌ２に流れる電流が小さければ、第２バイパススイッチ５６をオン状態にしても、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４及び第２バイパススイッチ５６に過大な電流が流れることに起因する不都合が生じない。そこで、制御部６０は、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２に流れる電流、即ち、接続経路Ｌ２に流れる電流の検出値Ｉｐｓを取得し、その検出値Ｉｐｓが所定値以下である場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する構成とした。
Further, the second bypass path B2 that connects the battery connection point N1 to the load connection point N4 is provided in parallel to the main connection path L2. In this configuration, if the current flowing through the main connection path L2 is small, such as when the current flowing through the rotating
上記のように、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に流れる電流が小さい場合に第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可することで、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２に予期せぬ電流が流れることを抑制しつつ、第２バイパス経路Ｂ２を介して電気負荷４３に対する電力供給を行うことが可能になる。
As described above, by allowing the
また、制御部６０は、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態とされている場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２、第２バイパススイッチ５６、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のそれぞれが全てオン状態にされると、リチウムイオン蓄電池３０→Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２→第２バイパススイッチ５６→Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３→第１端子Ｐ１という導通経路が生じる。このため、リチウムイオン蓄電池３０と鉛蓄電池２０とが導通状態にされ、電池間充電が生じる。そこで、制御部６０は、第２バイパススイッチ５６のオン操作を禁止しつつ、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態とされたことを条件として、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する構成にした。これにより、リチウムイオン蓄電池３０−鉛蓄電池２０間の導通経路が生じることを抑制しつつ、第２バイパス経路Ｂ２を介して電気負荷４３に対する電力供給を行うことが可能になる。
In addition, the
また、制御部６０は、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態とされている場合に、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２、第２バイパススイッチ５６、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３のそれぞれが全てオン状態にされると、リチウムイオン蓄電池３０→Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２→第２バイパススイッチ５６→Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３→第１端子Ｐ１という導通経路が生じる。このため、リチウムイオン蓄電池３０と鉛蓄電池２０とが導通状態にされ、電池間充電が生じる。そこで、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態とされたことを条件として、第２バイパススイッチ５６をオン状態にすることを許可する構成にすることで、リチウムイオン蓄電池３０−鉛蓄電池２０間の導通経路が生じることを抑制し、電池間充電が生じることを抑制できる。
In addition, the
以下、第２バイパススイッチ５６のオン操作禁止／許可処理を図８に示すフローチャートを用いて説明する。オン操作禁止／許可処理は制御部６０によって所定周期ごとに実施される。
Hereinafter, the on-operation prohibition / permission processing of the
ステップＳ１１において、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４のいずれか共にオフ状態にされているか否かを判定する。Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態にされている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可して処理を終了する。第２バイパススイッチ５６のオン操作が許可された場合、例えば、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のいずれか一方に異常が生じている状況下や、電源システムがＩＧオフ状態とされている状況下で、第２バイパススイッチ５６がオン状態にされる。
In step S11, it is determined whether or not both the S-
Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３、Ｓ−ＳＭＲスイッチ５４の少なくとも一方がオン状態にされている場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ１３において、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に流れる電流の検出値Ｉｐｍを取得し、その検出値Ｉｐｍが所定の閾値Ｉｔｈ１以下か否かを判定する。検出値ＩｐｍがＩｔｈ１より大きい場合（Ｓ１３：ＮＯ）、第２バイパススイッチ５６のオン操作を禁止して処理を終了する。
When at least one of the S-
検出値Ｉｐｍが所定の閾値Ｉｔｈ１以下の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオン状態であるか否かを判定する。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態である場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１２において、第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可して処理を終了する。Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオン状態である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５において、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２に流れる電流の検出値Ｉｐｓが所定の閾値Ｉｔｈ２以下か否かを判定する。検出値Ｉｐｓが所定の閾値Ｉｔｈ２以下の場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可して処理を終了する。また、検出値Ｉｐｓが所定の閾値Ｉｔｈ２より大きい場合、ステップＳ１６において、第２バイパススイッチ５６のオン操作を禁止して処理を終了する。
If the detection value Ipm is equal to or smaller than the predetermined threshold value Ith1 (S13: YES), it is determined in step S14 whether or not the P-
また、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に大電流が流れている場合に、第１バイパススイッチ５５（主用バイパススイッチ）をオン状態にすると、主接続経路Ｌ１と並列に設けられた第１バイパス経路Ｂ１（主用バイパス経路）を介して大電流が流れることになる。この大電流によって、ヒューズ４４が溶断されることが懸念される。そこで、制御部６０は、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２において負荷接続点Ｎ４を介して電流が流れることを禁止及び許可するとともに、接続経路Ｌ１に流れる電流の検出値を取得し、その検出値が所定値以下である場合に、第１バイパススイッチ５５をオン状態にすることを許可する構成とした。なお、制御部６０は、Ｐ−ＭＯＳスイッチ５１に流れる電流の検出値Ｉｐｍを、接続経路Ｌ１に流れる電流の検出値として取得する。これにより、地絡等が生じていないにも関わらず、ヒューズ４４が溶断される事態を抑制することができる。
Further, when a large current flows through the P-
（その他の実施形態）
・上記実施形態では、スイッチ５３，５４のオンオフを指令する指令信号Ｓｓｍ，Ｓｓｓを論理回路８０を用いて変換し、スイッチ５３，５４を同時にオン状態にすることを禁止する構成とした。が、これに代えて、制御部６０が、スイッチ５３，５４のいずれか一方がオン状態とされているか否かを判定し、その判定結果に基づいて他方のスイッチ５３，５４をオン状態にすることを禁止する構成としてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the command signals Ssm and Sss that command the on / off of the
具体的には、制御部６０は、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のそれぞれのオフオン状態を取得するオフオン状態取得手段を備える。このオフオン状態取得手段は、例えば、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のそれぞれに流れる電流の検出値を取得し、それぞれの検出値が０Ａの場合にオフ状態、０Ａ以外の場合にオン状態と判定する。そして、オフオン状態取得手段によって取得されたオフオン状態に基づいて、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のいずれか一方がオン状態と判定される場合に、他方のスイッチ５３，５４をオン状態にすることを禁止する構成とする。これにより、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とが副接続経路Ｌ３，Ｌ４を通じて予期せず導通状態にされることを抑制し、両蓄電池２０，３０の間で電池間接続が行われ、電力損失が発生することを抑制できる。
Specifically, the
・Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４として負論理のＭＯＳ−ＦＥＴを用いてもよい。また、Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４は、ＭＯＳ−ＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴスイッチやリレースイッチを用いてもよい。
A negative logic MOS-FET may be used as the S-
・Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４が共にオフ状態とされている場合にのみ第２バイパススイッチ５６をオン操作することを許可する構成にしてもよい。この構成であっても、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２に大電流が流れたり、電池間接続が生じることを抑制できる。
The
・Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のオンオフ状態に関わらず、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に流れる電流が所定の閾値以下の場合に、第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可する構成としてもよい。この構成では、負荷電流経路Ｌ３，Ｌ４，Ｂ２に大電流が流れることを抑制できる。
A configuration that permits the on operation of the
・Ｓ−ＭＯＳスイッチ５３及びＳ−ＳＭＲスイッチ５４のオンオフ状態、及び、主接続経路Ｌ１，Ｌ２に流れる電流に関わらず、Ｐ−ＳＭＲスイッチ５２がオフ状態とされている場合に、第２バイパススイッチ５６のオン操作を許可する構成としてもよい。この構成では、主接続経路Ｌ２及び負荷電流経路Ｌ３，Ｂ２を介しての電池間接続が生じることを抑制できる。
The second bypass switch when the P-
・電池ユニットＵに内蔵される内部蓄電池としてリチウムイオン蓄電池以外のものを用いてもよく、電池ユニットＵの第１端子Ｐ１に接続される外部蓄電池として鉛蓄電池以外のものを用いてもよい。例えば、内部蓄電池及び外部蓄電池が共に鉛蓄電池であってもよいし、共にリチウムイオン蓄電池であってもよい。 A battery other than the lithium ion battery may be used as the internal storage battery built in the battery unit U, and a battery other than the lead storage battery may be used as the external storage battery connected to the first terminal P1 of the battery unit U. For example, both the internal storage battery and the external storage battery may be lead storage batteries, or may be both lithium ion storage batteries.
１０…回転機、２０…鉛蓄電池、３０…リチウムイオン蓄電池、４３…電気負荷、５１…Ｐ−ＭＯＳスイッチ、５２…Ｐ−ＳＭＲスイッチ、５３…Ｓ−ＭＯＳスイッチ、５４…Ｓ−ＳＭＲスイッチ、５６…第２バイパススイッチ、６０…制御部、８０…論理回路、Ｂ２…第２バイパス経路、Ｌ１…第１接続経路、Ｌ２…第２接続経路、Ｌ３…第３接続経路、Ｌ４…第４接続経路、Ｎ１…電池接続点、Ｎ４…負荷接続点、Ｐ１…第１端子、Ｐ２…第２端子、Ｐ３…第３端子、Ｕ…電池ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第１端子と前記第２端子とを接続するとともに、それら両端子の間の電池接続点（Ｎ１）に前記内部蓄電池を接続する主接続経路（Ｌ１，Ｌ２）と、
前記主接続経路と並列に前記第１端子と前記内部蓄電池とを接続するとともに、前記第１端子及び前記内部蓄電池の間の負荷接続点（Ｎ４）に前記電気負荷を接続する副接続経路（Ｌ３，Ｌ４）と、
前記主接続経路において前記第１端子及び前記電池接続点の間に設けられる第１スイッチ（５１）と、前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間に設けられる第２スイッチ（５２）とを有してなる主接続経路開閉手段と、
前記副接続経路において前記第１端子及び前記負荷接続点の間と、前記内部蓄電池及び前記負荷接続点の間とにそれぞれ設けられる第３スイッチ（５３）と第４スイッチ（５４）とを有する、又は、前記第３スイッチと、前記第４スイッチと、前記電池接続点及び前記負荷接続点の間を接続するバイパス経路（Ｂ２）に設けられるバイパススイッチ（５６）とを有する負荷電流経路開閉手段と、
前記負荷電流経路開閉手段を制御し、前記第１端子及び前記電池接続点の間の経路、前記第１端子及び前記内部蓄電池の間の経路、及び、前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間の経路の少なくともいずれかについて、前記副接続経路上の前記負荷接続点を経由してこれら各経路に電流が流れることを禁止する禁止手段（６０，８０）と、
を備えることを特徴とする電池ユニット。 An internal storage battery (30) is provided, an external storage battery (20) is connected to the first terminal (P1), a rotating machine (10) having a power generation function is connected to the second terminal (P2), and a third terminal (P3) A battery unit (U) to which an electrical load (43) is connected,
A main connection path (L1, L2) for connecting the first storage terminal and the second terminal, and connecting the internal storage battery to a battery connection point (N1) between the two terminals;
A sub-connection path (L3) that connects the first terminal and the internal storage battery in parallel with the main connection path and connects the electrical load to a load connection point (N4) between the first terminal and the internal storage battery. , L4)
A first switch (51) provided between the first terminal and the battery connection point in the main connection path; and a second switch (52) provided between the battery connection point and the internal storage battery. A main connection path opening / closing means comprising:
A third switch (53) and a fourth switch (54) provided between the first terminal and the load connection point, and between the internal storage battery and the load connection point, respectively, in the sub-connection path; Or a load current path switching means comprising the third switch, the fourth switch, and a bypass switch (56) provided in a bypass path (B2) connecting between the battery connection point and the load connection point. ,
Controlling the load current path switching means, the path between the first terminal and the battery connection point, the path between the first terminal and the internal storage battery, and between the battery connection point and the internal storage battery Prohibiting means (60, 80) for prohibiting a current from flowing through each of the paths via the load connection point on the sub-connection path for at least one of the paths;
A battery unit comprising:
前記禁止手段は、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの少なくとも一方を開放状態にすることで、前記負荷接続点を経由して前記第１端子及び前記内部蓄電池の間に電流が流れることを禁止することを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。 The load current path switching means includes the third switch and the fourth switch,
The prohibiting means prohibits a current from flowing between the first terminal and the internal storage battery via the load connection point by opening at least one of the third switch and the fourth switch. The battery unit according to claim 1.
前記禁止手段は、前記バイパススイッチを開放状態にすることで、前記負荷接続点を経由して前記第１端子及び前記電池接続点の間に電流が流れること、又は、前記負荷接続点を経由して前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間に電流が流れることを禁止するものであって、
前記主接続経路に流れる電流を検出する検出手段と、
前記主接続経路に流れる電流が所定値以下である場合に、前記バイパススイッチを閉鎖状態にすることを許可する第１許可手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池ユニット。 The load current path switching means has the third switch, the fourth switch, and the bypass switch,
The prohibiting means opens the bypass switch so that a current flows between the first terminal and the battery connection point via the load connection point, or via the load connection point. And prohibiting current from flowing between the battery connection point and the internal storage battery,
Detecting means for detecting a current flowing through the main connection path;
First permitting means for permitting the bypass switch to be closed when a current flowing through the main connection path is a predetermined value or less;
The battery unit according to claim 1, further comprising:
前記禁止手段は、前記バイパススイッチを開放状態にすることで、前記負荷接続点を経由して前記第１端子及び前記電池接続点の間に電流が流れること、又は、前記負荷接続点を経由して前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間に電流が流れることを禁止するものであって、
前記第２スイッチが開放状態とされている場合に、前記バイパススイッチを閉鎖状態にすることを許可する第２許可手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池ユニット。 The load current path switching means has the third switch, the fourth switch, and the bypass switch,
The prohibiting means opens the bypass switch so that a current flows between the first terminal and the battery connection point via the load connection point, or via the load connection point. And prohibiting current from flowing between the battery connection point and the internal storage battery,
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a second permission unit that permits the bypass switch to be closed when the second switch is in an open state. 5. Battery unit.
前記禁止手段は、前記バイパススイッチを開放状態にすることで、前記負荷接続点を経由して前記第１端子及び前記電池接続点の間に電流が流れること、又は、前記負荷接続点を経由して前記電池接続点及び前記内部蓄電池の間に電流が流れることを禁止するものであって、
前記第３スイッチ及び前記第４スイッチが共に開放状態にされている場合に、前記バイパススイッチを閉鎖状態にすることを許可する第３許可手段を備えることを特徴とする請求項１又は４のいずれか１項に記載の電池ユニット。 The load current path switching means has the third switch, the fourth switch, and the bypass switch,
The prohibiting means opens the bypass switch so that a current flows between the first terminal and the battery connection point via the load connection point, or via the load connection point. And prohibiting current from flowing between the battery connection point and the internal storage battery,
5. The apparatus according to claim 1, further comprising third permission means for permitting the bypass switch to be in a closed state when both the third switch and the fourth switch are in an open state. The battery unit according to claim 1.
前記主用バイパス経路に設けられる主用バイパススイッチ（５５）と、
前記主接続経路に流れる電流を検出する検出手段と、
を備える電池ユニットにおいて、
前記主接続経路に流れる電流が所定値以下である場合に、前記主用バイパススイッチを閉鎖状態にすることを許可する第４許可手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池ユニット。 A main bypass path (B1) that is provided in parallel with the main connection path and connects between the external storage battery and the battery connection point so as to bypass the first switch;
A main bypass switch (55) provided in the main bypass path;
Detecting means for detecting a current flowing through the main connection path;
A battery unit comprising:
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a fourth permission unit that permits the main bypass switch to be closed when a current flowing through the main connection path is equal to or less than a predetermined value. The battery unit according to item.
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