JP7416027B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源システムに関する。

従来、蓄電池の状態（電圧、電流、地絡など）を検出するセンサユニットと、センサユニットから検出結果を受信し、受信した検出結果に基づいて蓄電池と電気負荷（回転電機などの発電機を含む）との間における通電及び通電遮断を切り替えるリレースイッチのオンオフを制御するＥＣＵと、を備えた電源システムについて知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０２１－１６２４７号公報

ところで、特許文献１のような電源システムの場合、センサユニットとＥＣＵとの間の通信が不可能となった場合、蓄電池の過放電、過充電を防止するため、リレースイッチをオフして、蓄電池と電気負荷との通電を遮断して安全を確保するのが一般的である。

しかしながら、電気自動車のように、回転電機を主機とする場合、蓄電池からの電力供給が途絶えると、電気自動車は、即停止につながるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信が途絶えてもしばらくの間、蓄電池からの電力供給を可能とする車両用電源システムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、電気負荷に対して電力を供給可能な蓄電池の電池状態を検出するセンサユニットと、通信経路を介して前記センサユニットからの電池状態を入力し、入力した電池状態に基づいて前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を指示する制御ユニットと、を備える車両用電源システムにおいて、前記センサユニットは、前記蓄電池の電池状態を検出する検出部と、前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられたスイッチ部を駆動制御するスイッチ駆動部と、前記スイッチ駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記制御ユニットからの指示に基づいて、前記スイッチ駆動部を制御して、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替えるとともに、前記制御ユニット又は前記通信経路における異常を判定した場合、前記検出部が検出した電池状態に基づいて、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を維持するか否かを決定し、当該決定に基づいて前記スイッチ駆動部を制御して、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替える。

これにより、制御ユニット又は通信経路に異常が生じて、通信が途絶えても、制御部が、検出部が検出した電池状態に基づいて、蓄電池と電気負荷との間の通電を維持するか否かを決定し、当該決定に基づいてスイッチ部を駆動制御する。このため、蓄電池に異常が生じていなければ、しばらくの間、蓄電池から電気負荷に対して電力を供給することができる。

上記課題を解決するための第２の手段は、電気負荷に対して電力を供給可能な蓄電池の電池状態を検出するセンサユニットと、通信経路を介して前記センサユニットからの電池状態を入力し、入力した電池状態に基づいて前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を指示する制御ユニットと、を備える車両用電源システムにおいて、前記センサユニットは、前記蓄電池の電池状態を検出する検出部と、前記制御ユニットの指示に基づいて、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替えるように、前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられたスイッチ部を駆動制御するスイッチ駆動部と、を備え、前記制御ユニットは、正常時において、一定期間ごとに、正常であることを示す通知信号を出力するように構成されており、前記スイッチ駆動部は、一定期間ごとに前記制御ユニットから前記通知信号を入力した場合には、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を維持する一方、一定期間ごとに前記制御ユニットから前記通知信号を入力しなかった場合には、予め決められた猶予時間の経過後、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を遮断するように、前記スイッチ部を駆動制御する。

制御ユニット又は通信経路に異常が生じて、通信が途絶えた場合、通知信号が、スイッチ駆動部に入力されなくなる。このため、スイッチ駆動部は、一定期間ごとに通知信号を入力しなかった場合、異常が生じたと判断し、予め決められた猶予時間の経過後、蓄電池と電気負荷との間の通電を遮断するように、スイッチ部を駆動制御する。このため、異常が生じても、しばらくの間、蓄電池から電気負荷に対して電力を供給することができる。

車両用電源システムの構成を示す図。 制御ユニット及びセンサユニットの構成を示す図。 スイッチ制御処理のフローチャート。 第２実施形態の制御ユニット及びセンサユニットの構成を示す図。 スイッチ駆動処理のフローチャート。 第３実施形態の制御ユニット及びセンサユニットの構成を示す図。 スイッチ駆動指示処理のフローチャート。 第４実施形態のセンサユニットの構成を示す図。 第４実施形態における信号の入出力タイミングを示すタイミングチャート。 第４実施形態の変形例における信号の入出力タイミングを示すタイミングチャート。 第５実施形態のセンサユニットの構成を示す図。 第５実施形態の変形例におけるセンサユニットの構成を示す図。 第６実施形態の車両用電源システムの構成を示す図。

以下、車両用電源システムを車両（例えば、電気自動車）に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１に示すように、車両用電源システム１００は、組電池１０と、組電池１０の電池状態を検出するセンサユニット２０と、センサユニット２０に接続され、センサユニット２０からの電池状態を取得し、電池状態に基づいて各種制御を実施する制御ユニット３０と、を備える。

組電池１０は、例えば百Ｖ以上となる端子間電圧を有し、複数の電池モジュール１１が直列に接続されて構成されている。各電池モジュール１１は、複数の電池セル１２が直列に接続されて構成されている。電池セル１２として、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。本実施形態において、蓄電池は、電池モジュール１１が相当する。

この組電池１０は、電気経路を介して電気負荷１３に接続されており、電気負荷１３に対して電力を供給する。なお、電気負荷１３の中には、回転電機が含まれており、組電池１０は、回転電機を駆動させるための電力を供給する。また、組電池１０は、回転電機によって充電される場合があってもよい。

組電池１０と電気負荷１３との間を接続する電気経路Ｌ１，Ｌ２には、システムメインリレーＳＭＲが設けられている。また、電気負荷１３には、コンデンサＣ１が並列に接続されている。

センサユニット２０は、電池モジュール１１ごとに設けられ、各電池モジュール１１の電池状態を検出（監視）する。電池状態には、電圧、電流、ＳＯＣ、ＳＯＨ、内部インピーダンス、電池温度等が含まれていてもよい。本実施形態において、各電池モジュール１１の電池状態として電圧及び電流を検出するものとして説明する。なお、センサユニット２０は、電池モジュール１１ごとに限らず、複数の電池セル１２ごとに、若しくは、電池セル１２ごとに、あるいは組電池１０ごとに設けてもよい。また、電池セル１２ごとの電池状態又は組電池１０の電池状態を検出してもよい。

図２に基づいて、センサユニット２０について詳しく説明する。センサユニット２０は、検出対象の電池モジュール１１の電流を検出する電流検出部２１と、検出対象の電池モジュール１１の電圧を検出する電圧検出部２２と、を備える。また、検出対象の電池モジュール１１と電気負荷１３との間（若しくは直列接続される電池モジュール１１の間）を接続する電気経路上には、検出対象の電池モジュール１１と電気負荷１３との間の通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部としてのスイッチ２３ａが設けられている。センサユニット２０は、このスイッチ２３ａのオンオフ制御を実施するスイッチ駆動部２３を備える。スイッチ２３ａは、例えば、リレースイッチである。スイッチ２３ａをパイロヒューズにより実現してもよい。

また、センサユニット２０は、各種制御を実施する制御部２４を備える。制御部２４は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを備えたマイコンから構成される。制御部２４は、電流検出部２１、電圧検出部２２及びスイッチ駆動部２３に接続されている。また、制御部２４は、通信経路Ｌ３８や、通信ＩＦ２５，３５、絶縁素子２６，３６を介して制御ユニット３０のＭＣＵ３１と接続されており、制御ユニット３０からの指示を入力し、指示に基づいて各種処理を実施する。例えば、制御部２４は、制御ユニット３０から、検出対象である電池モジュール１１の電池状態の検出が指示されると、電流検出部２１及び電圧検出部２２から電池状態（電流及び電圧）を入力し、入力した電池状態を制御ユニット３０に出力する。

また、制御部２４は、制御ユニット３０から検出対象である電池モジュール１１の通電遮断が指示されると、スイッチ駆動部２３に対して、スイッチ２３ａによる通電遮断を指示する。スイッチ駆動部２３は、制御部２４から通電遮断を入力すると、スイッチ２３ａをオフし、電池モジュール１１の通電を遮断する。

次に、制御ユニット３０について説明する。制御ユニット３０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）３１を備える。ＭＣＵ３１は、ＣＰＵやメモリなどを備えたマイコンの一種である。ＭＣＵ３１は、車両からの要求（アクセル開度など）を入力し、車両からの要求及び電池状態に基づいて、組電池１０から電気負荷１３への電力供給を指示する。具体的には、ＭＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲのオン制御を実行する。また、電気負荷１３に回転電機等が含まれている場合には、ＭＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲのオン制御を実行するとともに、組電池１０への充電を制御する場合もある。

また、ＭＣＵ３１は、組電池１０等に何らかの異常が生じた場合には、組電池１０から電気負荷１３への通電を遮断する。具体的には、ＭＣＵ３１は、システムメインリレーＳＭＲのオフ制御を実行するとともに、スイッチ２３ａのオフ制御を指示する。

また、制御ユニット３０には、補助電源３２に接続されており、補助電源３２から供給された電力が、制御ユニット３０に設けられた電源生成部３３に供給される。電源生成部３３は、補助電源３２の供給電力を制御ユニット３０の駆動電力に変換し、駆動電力をＭＣＵ３１等の制御ユニット３０を構成する各素子に供給する。

上述したように、制御ユニット３０のＭＣＵ３１が、車両からの要求及び電池状態に基づいて、組電池１０（電池モジュール１１を含む）と電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替えるように構成されている。このため、ＭＣＵ３１は、何らかの不具合で、センサユニット２０との通信が切断され、センサユニット２０から電池状態を取得できなくなると、通電及び通電遮断を行うことができなくなってしまう。また、同様にＭＣＵ３１に異常が生じた場合においても、通電及び通電遮断を行うことができなくなる。

通信経路Ｌ３８又はＭＣＵ３１に異常が生じた場合、安全性を考慮して、組電池１０と電気負荷１３との間で通電を遮断することが望ましい。しかしながら、電気自動車の場合、組電池１０と電気負荷１３との間で通電を遮断すると、電気負荷１３に含まれる主機（車両駆動源）としての回転電機への電力供給も遮断することとなり、この場合、車両が即時停止することとなる。このため、車両が道路において他の車両の進路をふさぐように、停止してしまう可能性もあり、問題となる。

一方、通信経路Ｌ３８又はＭＣＵ３１に異常が生じた場合であっても、組電池１０や電気負荷１３、及びその間の電気経路Ｌ１，Ｌ２に異常がない場合もありうる。したがって、組電池１０等に異常がないのであれば、しばらくの間、電気負荷１３に電力を供給し、車両が邪魔にならない程度移動可能にすることが好ましい。そこで、本実施形態では、以下のようにセンサユニット２０を構成し、制御ユニット３０との通信が途絶えてもしばらくの間、組電池１０からの電力供給を可能としている。以下、センサユニット２０の構成、具体的には、制御部２４により実施されるスイッチ制御処理について図３に基づいて説明する。スイッチ制御処理は、制御部２４により所定周期ごとに実施される。

制御部２４は、通信経路Ｌ３８及びＭＣＵ３１が正常であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部２４は、通信経路Ｌ３８の断線（通信経路Ｌ３８に設けられた素子の異常を含む）、及びＭＵＣ３１の異常を検出する。通信経路Ｌ３８の断線は、通信経路Ｌ３８における電圧や、断線検出回路を用いるなど、種々の方法で検出可能である。同様に、ＭＵＣ３１の異常は、ＭＵＣ３１の応答がない場合など、種々の方法で検出可能である。これらの異常判定方法は、周知の方法であってよい。

ステップＳ１０１の判定結果が肯定の場合（通信経路Ｌ３８及びＭＣＵ３１が正常の場合）、制御部２４は、制御ユニット３０からスイッチ制御信号を入力し、入力したスイッチ制御信号に基づいて、スイッチ２３ａのオンオフを制御する（ステップＳ１０２）。

なお、制御ユニット３０のＭＣＵ３１は、車両要求及び電池状態等、スイッチ２３ａのオンオフに係るスイッチ制御情報を取得し、スイッチ制御情報に基づいて、スイッチ２３ａのオンオフを指示するスイッチ制御信号を出力する。

一方、ステップＳ１０１の判定結果が否定の場合（通信経路Ｌ３８又はＭＣＵ３１が異常の場合）、制御部２４は、電流検出部２１及び電圧検出部２２から電池状態（電流及び電圧）を取得する（ステップＳ１０３）。そして、制御部２４は、取得した電池状態に基づいて、検出対象の電池モジュール１１が正常であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部２４は、入力した電流及び電圧がそれぞれ予め定められた正常値範囲内であるか否かを判定する。なお、本実施形態では、電流及び電圧に基づいて正常であるか否かを判定したが、いずれか一方に基づいて判定してもよい。また、電流及び電圧以外の値を入力し、それらと組み合わせて判定してもよいし、電流及び電圧以外の値に基づいて判定してもよい。

ステップＳ１０４の判定結果が肯定の場合（正常値範囲内である場合）、制御部２４は、スイッチ駆動部２３にスイッチ２３ａのオン状態（通電状態）を維持させるような通電維持制御を実施する（ステップＳ１０５）。そして、制御部２４は、予め決められた時間経過後、再び、ステップＳ１０３の処理を実施する。

一方、ステップＳ１０４の判定結果が否定の場合（正常値範囲内でない場合）、制御部２４は、スイッチ駆動部２３に対して、スイッチ２３ａがオフ状態（通電遮断状態）となるように、通電遮断制御を実施する（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部２４は、スイッチ駆動部２３に対して、スイッチ２３ａによる通電遮断を指示する。スイッチ駆動部２３は、制御部２４から通電遮断を入力すると、スイッチ２３ａをオフし、電池モジュール１１の通電を遮断する。

以上、本実施形態の構成により、次のような優れた効果を奏する。

制御部２４は、制御ユニット３０又は通信経路Ｌ３８に異常が生じた場合、電流検出部２１及び電圧検出部２２から電池状態を取得し、取得した電池状態に基づいて、電池モジュール１１と電気負荷１３との間の通電を維持するか否かを決定する。制御部２４は、電池モジュール１１と電気負荷１３との間における通電遮断を決定した場合、当該決定に基づいてスイッチ駆動部２３に対して、通電遮断の指示を行う。スイッチ駆動部２３は、当該通電遮断の指示に基づいてスイッチ２３ａのオフ制御を実施する。このため、制御ユニット３０又は通信経路Ｌ３８に異常が生じた場合、電池モジュール１１からの電力供給が途絶えて、車両が即時停止することを抑制できる。

制御部２４は、制御ユニット３０又は通信経路Ｌ３８に異常が生じた場合、予め決められた時間経過するごとに電池状態を取得し、当該電池状態に基づいて通電を維持するか否かを決定する。このため、通電の維持を決定した後、電池モジュール１１に異常が生じた場合、通電遮断を行い、電池モジュール１１等を保護することが可能となる。

（第１実施形態の変形例）
・上記第１実施形態において、通電の維持を決定した後、予め決められた退避時間を経過した場合、制御部２４は、通電遮断を実施してもよい。退避時間は、他の車両の通行の邪魔とならない道路脇へ自車両を移動させることが可能な時間（例えば、５分程度）であることが望ましい。これにより、より確実に電池モジュール１１等を保護することが可能となる。

・上記第１実施形態において、電池モジュール１１から電力供給を受けて、センサユニット２０の駆動電力を生成する電源生成部をセンサユニット２０に設けてもよい。これにより、センサユニット２０と制御ユニット３０との間で電源線が遮断されても、センサユニット２０は、駆動することが可能となる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態の構成を、次の第２実施形態のように変更してもよい。以下、第２実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第２実施形態では、基本構成として、第１実施形態の車両用電源システム１００を例に説明する。

第２実施形態における制御ユニット３０及びセンサユニット２０の構成について図４を参照しつつ説明する。まず、制御ユニット３０の構成について説明する。制御ユニット３０のＭＣＵ３１は、車両要求及び電池状態等、スイッチ２３ａのオンオフに係るスイッチ制御情報を取得する。そして、ＭＣＵ３１は、スイッチ制御情報に基づいて、スイッチ２３ａをオンまたはオフするかについて決定し、センサユニット２０に対してスイッチ２３ａのオンオフを指示するスイッチ制御信号を出力する。例えば、ＭＣＵ３１は、組電池１０等が正常である場合、スイッチ２３ａのオンを指示するスイッチ制御信号を出力する一方、組電池１０等に異常が生じた場合、スイッチ２３ａのオフを指示するスイッチ制御信号を出力することとなる。

また、ＭＳＣ３１は、制御ユニット３０及び通信経路Ｌ３８が正常である場合、一定期間Ｔ１経過するごとに、制御ユニット３０及び通信経路Ｌ３８が正常であることを通知する通知信号を出力する。一定期間Ｔ１は、任意の期間で構わないが、例えば、５秒間である。

次に、センサユニット２０について説明する。図４に示すように、第２実施形態におけるセンサユニット２０には、制御部２４が省略されている。このため、第２実施形態における電流検出部２１及び電圧検出部２２は、制御ユニット３０から、検出対象である電池モジュール１１の電池状態の検出が指示されると、電流検出部２１及び電圧検出部２２に直接指示が入力されることとなる。そして電池状態の検出が指示されると、電流検出部２１及び電圧検出部２２は、電池状態（電流及び電圧）を検出し、入力した電池状態を制御ユニット３０に出力するように構成されている。若しくは、電流検出部２１及び電圧検出部２２は、所定周期ごとに、電池状態（電流及び電圧）を検出し、入力した電池状態を制御ユニット３０に出力するように構成されていてもよい。

また、スイッチ駆動部２３は、制御ユニット３０からスイッチ制御信号が入力されると、スイッチ制御信号に基づいて、スイッチ２３ａのオンオフ状態を切り替えるように構成されている。つまり、スイッチ駆動部２３は、スイッチ２３ａの駆動制御を実行する。

また、スイッチ駆動部２３は、駆動ラッチ機能を備えており、一定期間Ｔ１経過するまでに、制御ユニット３０から通知信号が入力された場合には、スイッチ２３ａのオン状態を維持するように構成されている。一方、一定期間Ｔ１経過しても、制御ユニット３０から通知信号の入力がなかった場合には、スイッチ２３ａのオフ状態に切り替えるように構成されている。以下、この機能を実現するためのスイッチ駆動処理について図５に基づいて説明する。スイッチ駆動処理は、スイッチ駆動部２３により所定周期ごとに実施される。

スイッチ駆動部２３は、一定期間Ｔ１以内に制御ユニット３０から通知信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定結果が肯定の場合、スイッチ駆動部２３は、通信経路又はＭＣＵ３１等が正常であると判定する（ステップＳ２０２）。そして、制御部２４は、スイッチ２３ａのオン状態を維持する（ステップＳ２０３）。

一方、ステップＳ２０１の判定結果が否定の場合、スイッチ駆動部２３は、通信経路Ｌ３８又はＭＣＵ３１等に異常が生じたと判定する（ステップＳ２０４）。そして、スイッチ駆動部２３は、予め決められた猶予時間Ｔｏｎが経過するまで、スイッチ２３ａをオン状態に維持する（ステップＳ２０５）。猶予時間Ｔｏｎは、他の車両の通行の邪魔とならない道路脇へ自車両を移動させることが可能な時間（例えば、５分程度）であって、なるべく短い時間であることが望ましい。猶予時間Ｔｏｎの経過後、スイッチ駆動部２３は、スイッチ２３ａをオフ状態に切り替え、電池モジュール１１の通電を遮断する（ステップＳ２０６）。

第２実施形態における効果について説明する。

スイッチ駆動部２３は、一定期間Ｔ１経過するまでに、制御ユニット３０からの通知信号の入力があった場合には、通信経路Ｌ３８などが正常であると判断し、スイッチ２３ａのオン状態を維持する。一方、一定期間Ｔ１経過しても、制御ユニット３０からの通知信号の入力がなかった場合には、何らかの異常が生じたと判断し、スイッチ２３ａをオフ状態に切り替える。これにより、異常を判断する制御部２４を備えなくても、簡単な機構で、しばらくの間、通電を維持し、その後、通電を遮断させることが可能となる。

（第２実施形態の変形例）
・上記第２実施形態において、スイッチ駆動部２３は、電流検出部２１や電圧検出部２２により検出された電池状態に基づいて、スイッチ２３ａのオン状態を維持するか否かを決定してもよい。

（第３実施形態）
上記第１実施形態の構成を、次の第３実施形態のように変更してもよい。以下、第３実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第３実施形態では、基本構成として、第１実施形態の車両用電源システム１００を例に説明する。

第３実施形態におけるセンサユニット２０について説明する。図６に示すように、第３実施形態におけるセンサユニット２０には、制御部２４が省略されている。このため、第３実施形態における電流検出部２１及び電圧検出部２２は、制御ユニット３０から、検出対象である電池モジュール１１の電池状態の検出が指示されると（若しくは所定周期ごとに）、電池状態（電流及び電圧）を検出し、入力した電池状態を制御ユニット３０に出力するように構成されている。若しくは、電流検出部２１及び電圧検出部２２は、所定周期ごとに、電池状態（電流及び電圧）を検出し、入力した電池状態を制御ユニット３０に出力するように構成されていてもよい。

また、第２実施形態と同様に、ＭＣＵ３１は、スイッチ制御信号を出力するように構成されており、スイッチ駆動部２３は、制御ユニット３０からスイッチ制御信号が入力されると、スイッチ制御信号に基づいて、スイッチ２３ａのオンオフ状態を切り替えるように構成されている。

また、このスイッチ駆動部２３は、センサユニット２０に設けられたセンサ側電源生成部２９に接続され、センサ側電源生成部２９から駆動電力が供給される。センサ側電源生成部２９は、制御ユニット３０の電源生成部３３と接続されており、電源生成部３３から電力が供給される。電源生成部３３とセンサ側電源生成部２９との間には、電源供給スイッチ３７が設けられており、ＭＣＵ３１によりオンオフされるように構成されている。つまり、スイッチ駆動部２３は、電源生成部３３から供給される電力を駆動電力としてスイッチ２３ａのオン状態を維持するように構成されている。このため、電源供給スイッチ３７がオフ状態に切り替えられ、制御ユニット３０から駆動電力の供給が遮断されると、スイッチ２３ａのオン状態を維持することができず、オフ状態に切り替えられることとなる。

第３実施形態における制御ユニット３０の構成について説明する。制御ユニット３０のＭＣＵ３１は、所定周期ごとに図７に示すスイッチ駆動指示処理を実行する。ＭＣＵ３１は、通信経路Ｌ３８及びセンサユニット２０が正常であるか否かについて判定する（ステップＳ３０１）。具体的には、ＭＣＵ３１は、通信経路Ｌ３８の断線（通信経路Ｌ３８に設けられた素子の異常を含む）、及びセンサユニット２０の異常を検出する。通信経路Ｌ３８の断線の検出方法は、第１実施形態と同様である。センサユニット２０の異常は、センサユニット２０からの応答がない場合や、センサユニット２０から異常信号を入力した場合など、種々の方法で検出可能である。これらの異常判定方法は、周知の方法であってもよい。

この判定結果が肯定の場合、つまり、正常である場合、ＭＣＵ３１は、電池状態等に基づいて、スイッチ制御信号を出力する（ステップＳ３０２）。そして、スイッチ駆動指示処理を終了する。

一方、ステップＳ３０１の判定結果が否定の場合、つまり、通信経路Ｌ３８又はセンサユニット２０に異常が生じた場合、直前に取得した最新の電池状態に基づいて、スイッチ２３ａのオン状態を維持するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０３の判定結果が肯定の場合、ＭＣＵ３１は、予め決められた猶予時間Ｔｏｎだけセンサユニット２０への電力供給を維持する（ステップＳ３０４）。これにより、スイッチ駆動部２３に駆動電力が供給され続けるため、スイッチ２３ａのオン状態が維持される。なお、ステップＳ３０４において、ＭＣＵ３１は、上位ＥＣＵなどの外部装置に対して、異常が生じた旨の通知などを行ってもよい。猶予時間Ｔｏｎは、第２実施形態と同様である。

そして、ＭＣＵ３１は、猶予時間Ｔｏｎの経過後、センサユニット２０への駆動電力の供給を停止する（ステップＳ３０５）。これにより、スイッチ駆動部２３は、スイッチ２３ａのオン状態を維持することができなくなり、スイッチ２３ａは、オフ状態に切り替えられる。その結果、電池モジュール１１と電気負荷１３との間の通電が遮断される。

また、ステップＳ３０３の判定結果が肯定の場合、ＭＳＣ３１は、ステップＳ３０５に移行して、センサユニット２０への駆動電力の供給を停止する。これにより、前述同様に、電池モジュール１１と電気負荷１３との間の通電が遮断される。

第３実施形態における効果について説明する。

ＭＣＵ３１は、通信経路Ｌ３８又はセンサユニット２０に異常が生じた場合、猶予時間Ｔｏｎの経過後、センサユニット２０への駆動電力の供給を停止して、スイッチ２３ａをオフ状態に切り替えさせる。これにより、センサユニット２０に、異常を検出する制御部２４を備えなくても、簡単な機構で、しばらくの間、通電を維持し、その後、通電を遮断させることが可能となる。

（第３実施形態の変形例）
・上記第３実施形態と、上記第１実施形態又は上記第２実施形態とを組み合わせてもよい。これにより、制御ユニット３０及びセンサユニット２０のうちどちらに異常が生じても、車両が即時停止することを抑制することができる。

・上記第３実施形態において、通信経路Ｌ３８等に異常が生じた場合、最新の電池状態に基づいてスイッチ２３ａのオン状態を維持するか否かを判定したが、判定せずに猶予時間Ｔｏｎが経過するまで、オン状態を維持してもよい。

（第４実施形態）
上記第１実施形態の構成を、次の第４実施形態のように変更してもよい。以下、第３実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第４実施形態では、基本構成として、第１実施形態の車両用電源システム１００を例に説明する。

図８に示すように、第４実施形態のセンサユニット２０は、複数（本実施形態では２つ）の電流検出部２１を備える。なお、第１実施形態と異なり、電圧検出部２２については、備えていても、備えていなくてもどちらでもよい。

２つの電流検出部２１は、それぞれ電流を検出する位置が異なっている。第４実施形態において、センサユニット２０の検出対象となる電池モジュール１１付近の電気経路上における第１位置Ｐ１の電流（第１電流値）を検出する第１電流検出部２１ａと、第１電流検出部２１ａに比較して電池モジュール１１からの位置が遠く、スイッチ２３ａ付近の電気経路上における第２位置Ｐ２の電流（第２電流値）を検出する第２電流検出部２１ｂが存在する。

第１電流検出部２１ａは、第１位置Ｐ１の電流を検出し、当該電流の値が、予め決められた第１閾値以上である場合には、その旨を示す第１検出信号を出力する。第２電流検出部２１ｂは、第２位置Ｐ２の電流を検出し、当該電流の値が、予め決められた第２閾値以上である場合には、その旨を示す第２検出信号を出力する。第２実施形態において、第１閾値及び第２閾値は、同じ値Ｔｈとされている。

第１電流検出部２１ａ及び第２電流検出部２１ｂは、アンド回路ＡＮＤ１に接続されており、アンド回路ＡＮＤ１に第１検出信号及び第２検出信号が入力されるように構成されている。アンド回路ＡＮＤ１は、図９に示すように、第１検出信号及び第２検出信号が入力されると、過電流検出信号を出力する。

第４実施形態におけるスイッチ駆動部２３１は、アンド回路ＡＮＤ１に接続されており、過電流検出信号を入力可能に構成されている。アンド回路ＡＮＤ１から過電流検出信号を入力すると、スイッチ駆動部２３１は、スイッチ２３ａをオン状態からオフ状態に切り替えるように構成されている。

第４実施形態における効果について説明する。

異なる２か所の位置（第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２）にて過電流が発生しているか否かを検出するため、ノイズに対して強くなり、誤検出を抑制することができる。

（第４実施形態の変形例）
・上記第４実施形態において、第１閾値と第２閾値は、同じ値であったが、図１０に示すように、異なる値Ｔｈ１，Ｔｈ２であってもよい。これにより、ノイズが発生しても、誤動作を抑制することができる。

・上記第４実施形態において、第１電流検出部２１ａと、第２電流検出部２１ｂとで、サンプリングレート又は内部エラーカウント回数を異ならせてもよい。例えば、第１電流検出部２１ａは、第１閾値を超えた回数（第１回数）が第１の内部エラーカウント回数以上となった場合に、第１検出信号を出力するように構成するとともに、第２電流検出部２１ｂは、第２閾値を超えた回数（第２回数）が第２の内部エラーカウント回数以上となった場合に、第２検出信号を出力するように構成してもよい。また、第１電流検出部２１ａは、第１閾値を超えている時間が、第１の時間以上となった場合に、第１検出信号を出力するように構成するとともに、第２電流検出部２１ｂは、第２閾値を超えている時間が、第２の時間以上となった場合に、第２検出信号を出力するように構成してもよい。これにより、ノイズなどの影響により、極めて短い時間だけ過電流が発生した場合において、誤検出することを抑制できる。

・上記第４実施形態において、第１電流検出部２１ａは、ホールセンサ式であっても、シャント抵抗式であってもよい。同様に、第２電流検出部２１ｂは、ホールセンサ式であっても、シャント抵抗式であってもよい。これにより、要求される仕様によって、適宜変更することが可能となる。

・上記第４実施形態及びその変形例において、上記第２実施形態又は上記第３実施形態と適宜組み合わせて実施してもよい。

（第５実施形態）
上記第４実施形態の構成を、次の第５実施形態のように変更してもよい。以下、第５実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第５実施形態では、基本構成として、第４実施形態の車両用電源システム１００を例に説明する。

図１１に示すように、第５実施形態において、電池モジュール１１及び電気負荷１３との間に、コンデンサＣ１の電荷を素早く放電するための放電回路５１が設けられている。放電回路５１は、コンデンサＣ１、電池モジュール１１及び電気負荷１３と並列となるように接続されている。放電回路５１は、抵抗体Ｒ１０と、スイッチ２３ｂの直列接続体から構成されている。スイッチ２３ｂは、通常、オフ状態（通電遮断状態）となるように設定されている。

第５実施形態のセンサユニット２０は、第４実施形態と同様に、第１電流検出部２１ａ、第２電流検出部２１ｂ、アンド回路ＡＮＤ１、及びスイッチ駆動部２３１を備えている。そして、第５実施形態のセンサユニット２０は、上記構成に加えて、第２スイッチ駆動部２３２を備える。なお、第５実施形態では、スイッチ駆動部２３１を便宜上、第１スイッチ駆動部２３１と示す。

第２スイッチ駆動部２３２は、遅延回路Ｄ１を介して、アンド回路ＡＮＤ１の出力端子に接続されている。図１１に示すように、第１検出信号及び第２検出信号がアンド回路ＡＮＤ１に入力されて、アンド回路ＡＮＤ１から過電流検出信号が出力されると、遅延回路Ｄ１により、第１スイッチ駆動部２３１よりも所定時間遅れて、過電流検出信号が第２スイッチ駆動部２３２に入力される。

第２スイッチ駆動部２３２は、過電流検出信号を入力すると、スイッチ２３ｂをオン状態に切り替える。これにより、第１スイッチ駆動部２３１によるスイッチ２３ａのオフ状態への切り替えに遅れて、所定時間経過後にスイッチ２３ｂがオン状態となる。このため、放電回路５１によって、コンデンサＣ１の電荷が放電される。

上記第５実施形態の効果について説明する。

第２スイッチ駆動部２３２は、電池モジュール１１の通電が遮断されて所定時間経過後、スイッチ２３ｂをオン状態として、放電回路５１によって、コンデンサＣ１の電荷を放電させる。これにより、素早くコンデンサＣ１の電荷を放電させることが可能となる。

（第５実施形態の変形例）
・上記第５実施形態において、第２スイッチ駆動部２３２は、電池モジュール１１の通電が遮断されて所定時間経過後、スイッチ２３ｂをオン状態とするように構成されていた。この別例として、図１２に示すように、スイッチ２３ａがオフ状態に切り替えられたことを判定する接続判定回路５２を備えてもよい。そして、第２スイッチ駆動部２３２は、接続判定回路５２からスイッチ２３ａがオフ状態に切り替えられたと判定された場合、スイッチ２３ｂをオン状態に切り替えるように構成されていてもよい。

・上記第５実施形態及びその変形例において、上記第２実施形態又は上記第３実施形態と適宜組み合わせて実施してもよい。

（第６実施形態）
上記第５実施形態の構成を、次の第６実施形態のように変更してもよい。以下、第５実施形態では、主に、上記各実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。また、第６実施形態では、基本構成として、第５実施形態の車両用電源システム１００を例に説明する。

図１３に示すように、第６実施形態における組電池１０は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２により構成されている。そして、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２は、直列接続及び並列接続を変更可能に構成されている。

詳しく説明すると、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２は、スイッチＦ１を介して直列に接続されている。第１電池モジュール６１に対して第１の接続切替スイッチＳ１が並列に接続されている。第１の接続切替スイッチＳ１は、一端が正極側電気経路Ｌ１に接続されており、他端がスイッチＦ１と第２電池モジュール６２との間に接続されている。同様に、第２電池モジュール６２に対して第２の接続切替スイッチＳ２が並列に接続されている。第２の接続切替スイッチＳ２は、一端が負極側電気経路Ｌ２に接続されており、他端がスイッチＦ１と第１電池モジュール６１との間に接続されている。

第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が直列に接続される場合、第１の接続切替スイッチＳ１及び第２の接続切替スイッチＳ２がオフ状態に切り替えられる。第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が並列に接続される場合、第１の接続切替スイッチＳ１及び第２の接続切替スイッチＳ２がオン状態に切り替えられる。

第１の接続切替スイッチＳ１及び第２の接続切替スイッチＳ２は、制御ユニット３０やセンサユニット２０によりオンオフ制御されてもよいし、上位ＥＣＵなどによりオンオフ制御されてもよい。なお、組電池１０から電気負荷１３に電力が供給される場合、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが直列接続される。一方、電気負荷１３に含まれる回転電機から組電池１０へ電力が供給される場合（つまり、充電される場合）、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが並列接続される。

また、第６実施形態において、センサユニット２０は、駆動電力が低圧である低圧基板６３と、低圧基板６３よりも駆動電力が高くなる高圧基板６４が設けられている。低圧基板６３には、第１電流検出部２１ａが設けられ、高圧基板６４には、第２電流検出部２１ｂが設けられている。

第６実施形態において、第１電流検出部２１ａは、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２との間の電気経路において、第２の接続切替スイッチＳ２の接続点よりも第１電池モジュール６１の負極端子側における第１の地点Ｐ１１に流れる電流を検出する。第１の地点Ｐ１１は、いずれの接続態様であっても第１電池モジュール６１からの電流を検出可能な地点である。

また、第６実施形態において、第２電流検出部２１ｂは、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２との間の電気経路において、第１の接続切替スイッチＳ１の接続点よりも第２電池モジュール６２の正極端子側における第２の地点Ｐ１２に流れる電流を検出する。第２の地点Ｐ１２は、いずれの接続態様であっても第２電池モジュール６２からの電流を検出可能な地点である。

第６実施形態において、第１電流検出部２１ａ及び第２電流検出部２１ｂは、異常判定回路５３に接続されている。異常判定回路５３は、高圧基板６４に設けられている。異常判定回路５３は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が直列接続されているか否かに係る接続情報が入力されるように構成されている。

異常判定回路５３は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が直列接続されている場合、第１検出信号及び第２検出信号が入力されると、過電流検出信号を出力する。一方、異常判定回路５３は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が並列接続されている場合（直列接続でない場合）、第１検出信号及び第２検出信号のうちいずれかが入力されると、過電流検出信号を出力する。

第６実施形態のセンサユニット２０は、第５実施形態と同様に、第１スイッチ駆動部２３１及び第２スイッチ駆動部２３２を備える。

第６実施形態における第１スイッチ駆動部２３１は、異常判定回路５３に接続されており、過電流検出信号を入力可能に構成されている。異常判定回路５３から過電流検出信号を入力すると、第１スイッチ駆動部２３１は、スイッチ２３ａをオン状態からオフ状態に切り替えるように構成されている。

第２スイッチ駆動部２３２は、遅延回路Ｄ１を介して、異常判定回路５３の出力端子に接続されている。第５実施形態と同様に、異常判定回路５３から過電流検出信号が出力されると、遅延回路Ｄ１により、第１スイッチ駆動部２３１よりも所定時間遅れて、過電流検出信号が第２スイッチ駆動部２３２に入力される。

第２スイッチ駆動部２３２は、過電流検出信号を入力すると、スイッチ２３ｂをオン状態に切り替える。これにより、第１スイッチ駆動部２３１によるスイッチ２３ａのオフ状態への切り替えに遅れて、所定時間経過後にスイッチ２３ｂがオン状態となる。このため、放電回路５１によって、コンデンサＣ１の電荷が放電される。

上記第６実施形態の効果は、上記第５実施形態の効果に加えて、以下の効果を有する。

組電池１０から電気負荷１３に電力が供給される場合、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが直列接続される。一方、電気負荷１３に含まれる回転電機から組電池１０へ電力が供給される場合（つまり、充電される場合）、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが並列接続される。このため、電気負荷１３への供給電力を高圧にする一方で、充電電圧を低くすることができる。このため、回転電機から供給される充電電圧を昇圧するための構成を省略又は簡素化することができる。

異常判定回路５３は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が直列接続されている場合、第１検出信号及び第２検出信号が入力されると、過電流検出信号を出力する。一方、異常判定回路５３は、第１電池モジュール６１及び第２電池モジュール６２が並列接続されている場合、第１検出信号及び第２検出信号のうちいずれかが入力されると、過電流検出信号を出力する。これにより、接続態様に応じて、過電流を適切に検出することが可能となる。なお、充電される場合、回転電機以外の電気負荷１３と組電池１０とは通電が遮断されるため、組電池１０へのノイズが少なくなることが予想される。このため、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが並列接続されるときに、過電流を検出することにより、適切に過電流を検出することが可能となる。

（第６実施形態の変形例）
・上記実施形態において、いずれの接続状態であっても、第１検出信号及び第２検出信号が出力されたとき、過電流検出信号が出力されるように構成されてもよい。

・上記第６実施形態及びその変形例において、上記第２実施形態又は上記第３実施形態と適宜組み合わせて実施してもよい。

・上記第６実施形態において、センサユニット２０を、低圧基板６３と高圧基板６４に分けて設けたが、分けなくてもよい。

・上記第６実施形態において、異常が生じた場合、第１電池モジュール６１と第２電池モジュール６２とが並列接続されるように構成されてもよい。そして、過電流が発生していないと判定された場合、直列接続されるように構成されてもよい。

・上記第６実施形態において、第１の地点Ｐ１１は、いずれの接続態様であっても第１電池モジュール６１からの電流を検出可能な地点であれば、任意のその地点を変更してもよい。同様に、第２の地点Ｐ１２は、いずれの接続態様であっても第２電池モジュール６２からの電流を検出可能な地点であれば、任意のその地点を変更してもよい。

１１…電池モジュール、１３…電気負荷、２０…センサユニット、２１…電流検出部、２３ａ…スイッチ、２３…スイッチ駆動部、２４…制御部、３０…制御ユニット、１００…車両用電源システム、Ｌ３８…通信経路。

Claims (5)

1. 電気負荷（１３）に対して電力を供給可能な蓄電池（１１）の電池状態を検出するセンサユニット（２０）と、通信経路（Ｌ３８）を介して前記センサユニットからの電池状態を入力し、入力した電池状態に基づいて前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を指示する制御ユニット（３０）と、を備える車両用電源システム（１００）において、
   前記センサユニットは、
   前記蓄電池の電池状態を検出する検出部（２１）と、
   前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられたスイッチ部（２３ａ）を駆動制御するスイッチ駆動部（２３）と、
   前記スイッチ駆動部を制御する制御部（２４）と、を備え、
   前記制御部は、
   前記制御ユニットからの指示に基づいて、前記スイッチ駆動部を制御して、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替えるとともに、
   前記制御ユニット又は前記通信経路における異常を判定した場合、前記検出部が検出した電池状態に基づいて、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を維持するか否かを決定し、当該決定に基づいて前記スイッチ駆動部を制御して、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替え、
   前記検出部は、前記蓄電池と前記電気負荷との間の電気経路上における第１の地点（Ｐ１）における第１電流値を検出する第１電流検出部（２１ａ）と、前記電気経路上において第１の地点とは異なる第２の地点（Ｐ２）における第２電流値を検出する第２電流検出部（２１ｂ）と、を備え、
   前記スイッチ駆動部は、前記第１電流値が第１閾値以上であって、前記第２電流値が第２閾値以上である場合、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御するものであり、
   前記スイッチ駆動部は、前記第１電流値が第１閾値以上となった回数が、予め決められた第１回数以上となった場合であって、前記第２電流値が第２閾値以上となった回数が、第１回数とは異なる第２回数以上となった場合、前記蓄電池と電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御する車両用電源システム。
2. 電気負荷（１３）に対して電力を供給可能な蓄電池（１１）の電池状態を検出するセンサユニット（２０）と、通信経路（Ｌ３８）を介して前記センサユニットからの電池状態を入力し、入力した電池状態に基づいて前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を指示する制御ユニット（３０）と、を備える車両用電源システム（１００）において、
   前記センサユニットは、
   前記蓄電池の電池状態を検出する検出部（２１）と、
   前記制御ユニットの指示に基づいて、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電及び通電遮断を切り替えるように、前記蓄電池と前記電気負荷との間に設けられたスイッチ部（２３ａ）を駆動制御するスイッチ駆動部（２３）と、を備え、
   前記制御ユニットは、正常時において、一定期間ごとに、正常であることを示す通知信号を出力するように構成されており、
   前記スイッチ駆動部は、一定期間ごとに前記制御ユニットから前記通知信号を入力した場合には、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を維持する一方、一定期間ごとに前記制御ユニットから前記通知信号を入力しなかった場合には、予め決められた猶予時間の経過後、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を遮断するように、前記スイッチ部を駆動制御し、
   前記検出部は、前記蓄電池と前記電気負荷との間の電気経路上における第１の地点（Ｐ１）における第１電流値を検出する第１電流検出部（２１ａ）と、前記電気経路上において第１の地点とは異なる第２の地点（Ｐ２）における第２電流値を検出する第２電流検出部（２１ｂ）と、を備え、
   前記スイッチ駆動部は、前記第１電流値が第１閾値以上であって、前記第２電流値が第２閾値以上である場合、前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御するものであり、
   前記スイッチ駆動部は、前記第１電流値が第１閾値以上となった回数が、予め決められた第１回数以上となった場合であって、前記第２電流値が第２閾値以上となった回数が、第１回数とは異なる第２回数以上となった場合、前記蓄電池と電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御する車両用電源システム。
3. 前記蓄電池は、第１電池モジュール（６１）及び第２電池モジュール（６２）により構成された組電池（１０）であり、
   前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールは、直列接続及び並列接続を変更可能に構成されており、
   前記第１の地点は、いずれの接続態様であっても前記第１電池モジュールからの電流を検出可能な地点（Ｐ１１）であり、
   前記第２の地点は、いずれの接続態様であっても前記第２電池モジュールからの電流を検出可能な地点（Ｐ１２）であり、
   前記スイッチ駆動部は、
   前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが直列接続されている場合、前記第１電流値が第１閾値以上であって、前記第２電流値が第２閾値以上であるとき、前記蓄電池と電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御し、
   前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが並列接続されている場合、前記第１電流値が第１閾値以上であるとき、又は前記第２電流値が第２閾値以上であるとき、前記蓄電池と電気負荷との間の通電を遮断させるように前記スイッチ部を駆動制御する請求項１又は２に記載の車両用電源システム。
4. 前記制御ユニットは、補助電源からの供給電力を変換して、駆動電力を生成する電源生成部（３３）を備え、
   前記電源生成部は、前記スイッチ駆動部にその駆動電力を供給するように構成されており、
   前記制御ユニットは、前記センサユニットからの通信が遮断された場合又は前記センサユニットから異常が生じた旨の通信があった場合、直前に入力した電池状態に基づいて前記蓄電池と前記電気負荷との間の通電を所定期間維持するか否かを決定し、当該決定に基づいて前記駆動電力の供給を維持又は停止する請求項１～３のうちいずれか１項に記載の車両用電源システム。
5. 前記スイッチ駆動部により通電が遮断された後、前記電気負荷に対して並列接続されるコンデンサの電荷を放電させる放電回路（５１）が設けられた請求項１～４のうちいずれか１項に記載の車両用電源システム。

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