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技術 スイッチユニットおよび電池装置

出願人 カルソニックカンセイ株式会社
発明者 島崎正直
出願日 2018年8月6日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2018-147670
公開日 2020年2月13日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-025383
状態 特許登録済
技術分野 二次電池の保守(充放電、状態検知) 静止型機器の保護 電池等の充放電回路
主要キーワード 故障リスク オン固着 放熱速度 故障判別 切替回数 オフ故障 オン故障 アイドリングストップ中
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

直列に接続される複数のスイッチの故障判別を行いながら各スイッチの故障の可能性を低減させる。

解決手段

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は第2スイッチ20をオンに切替える。

概要

背景

電気回路で用いるリレーにおいて、開閉状態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。

概要

直列に接続される複数のスイッチの故障判別を行いながら各スイッチの故障の可能性を低減させる。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は第2スイッチ20をオンに切替える。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

第1バッテリ通電状態および遮断状態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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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バッテリの遮断状態において前記第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1バッテリを遮断状態から通電状態に切替える際に、前記第1スイッチをオンにし、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2スイッチをオンに切替えるコントローラと、を備える電池装置

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

電気回路で用いるリレーにおいて、開閉状態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。

0003

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。

先行技術

0004

特開2001−173545号公報

発明が解決しようとする課題

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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。

0007

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バッテリの遮断状態において前記第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1バッテリを遮断状態から通電状態に切替える際に、前記第1スイッチをオンにし、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2スイッチをオンに切替えるコントローラと、を備える。

発明の効果

0008

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。

図面の簡単な説明

0009

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。

実施例

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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

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