JP6756256B2 - Power circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の蓄電池を有する電源システムに適用される電源回路装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply circuit device applied to a power supply system having a plurality of storage batteries.
従来、例えば車両に搭載される車載電源システムとして、発電機や電気負荷に対して並列接続される2つの蓄電池(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。この場合、電気負荷と鉛蓄電池との間の電気経路、及び電気負荷とリチウムイオン蓄電池との間の電気経路にスイッチがそれぞれ設けられており、各スイッチの開閉により各蓄電池の放電が制御される。 Conventionally, for example, as an in-vehicle power supply system mounted on a vehicle, two storage batteries (for example, a lead storage battery and a lithium ion storage battery) connected in parallel to a generator and an electric load are used, and various types of in-vehicle electricity are used while using each of these storage batteries properly. A configuration that supplies power to a load is known. In this case, switches are provided in the electric path between the electric load and the lead storage battery and in the electric path between the electric load and the lithium ion storage battery, and the discharge of each storage battery is controlled by opening and closing each switch. ..
また、電気負荷と鉛蓄電池との間の電気経路におけるスイッチを迂回するようにしてバイパス経路を設け、そのバイパス経路に常閉式のバイパスリレーを設ける技術が知られている(例えば特許文献1参照)。かかる技術では、車両停止中において各スイッチがオフ(開放)された状態にあっても、バイパスリレーを閉鎖状態にすることによって鉛蓄電池から電気負荷への暗電流の供給が可能となっている。 Further, there is known a technique in which a bypass path is provided so as to bypass a switch in an electric path between an electric load and a lead storage battery, and a normally closed bypass relay is provided in the bypass path (see, for example, Patent Document 1). .. In such a technique, even when each switch is turned off (opened) while the vehicle is stopped, a dark current can be supplied from the lead storage battery to the electric load by closing the bypass relay.
また、リチウムイオン蓄電池の充放電に関する故障の発生時には、フェイルセーフ処理として、各スイッチが開放されるとともにバイパスリレーが閉鎖される。これにより、リチウムイオン蓄電池が遮断された状態にあっても、鉛蓄電池からの給電により電気負荷の継続的な作動が可能となっている。 Further, when a failure related to charging / discharging of the lithium ion storage battery occurs, each switch is opened and the bypass relay is closed as a fail-safe process. As a result, even when the lithium ion storage battery is shut off, the electric load can be continuously operated by the power supply from the lead storage battery.
ところで、バイパスリレーは、電源に関する故障の発生時、すなわち、電力が安定供給されない場合でも閉鎖可能にするため、電磁コイルの磁力とバネの弾性力により可動接点を動作させるメカニカルリレー(有接点リレー)とされている。 By the way, a bypass relay is a mechanical relay (contact relay) that operates a movable contact by the magnetic force of an electromagnetic coil and the elastic force of a spring so that it can be closed even when a failure related to a power source occurs, that is, even if power is not stably supplied. It is said that.
しかしながら、メカニカルリレーの閉鎖動作時には、可動接点と固定接点が当接することにより当接音が発生し、開放動作時には、可動接点と電磁コイルの鉄心と当接することにより当接音が発生する。このような当接音は、例えばエンジン停止時など、周りの環境が静かな場合には特に目立つものであった。 However, when the mechanical relay is closed, the movable contact and the fixed contact come into contact with each other to generate a contact sound, and when the mechanical relay is opened, the movable contact and the iron core of the electromagnetic coil are brought into contact with each other to generate a contact sound. Such contact noise was particularly noticeable when the surrounding environment was quiet, such as when the engine was stopped.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バイパス経路に設けられるメカニカルリレーの当接音を目立たなくすることができる電源回路装置を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply circuit device capable of making the contact sound of a mechanical relay provided in a bypass path inconspicuous.
上記課題を解決するため、第1の発明は、第1蓄電池と第2蓄電池とが並列接続されている電源システムに適用される電源回路装置において、前記電源システムにおいて前記第1蓄電池の電力が供給される給電経路に設けられ、前記給電経路を通電又は通電遮断の状態とする制御スイッチと、前記制御スイッチを迂回するバイパス経路に設けられ、前記バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉部と、前記バイパス開閉部を制御する制御部と、を備え、前記バイパス開閉部は、メカニカルリレーよりなる複数のリレースイッチを有し、前記制御部は、前記複数のリレースイッチのうち、いずれかのリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを、他のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御することを要旨とする。 In order to solve the above problems, the first invention is in a power supply circuit device applied to a power supply system in which a first storage battery and a second storage battery are connected in parallel, and power of the first storage battery is supplied in the power supply system. A control switch provided in the power supply path to be energized or cut off, and a bypass switch provided in the bypass path bypassing the control switch to turn the bypass path into a power supply or power cutoff state. The bypass opening / closing unit includes a unit and a control unit that controls the bypass opening / closing unit, the bypass opening / closing unit has a plurality of relay switches made of mechanical relays, and the control unit is any one of the plurality of relay switches. The gist is to control the opening or closing timing of one relay switch differently from the opening or closing timing of other relay switches.
バイパス開閉部は、メカニカルリレーにより構成されるため、何らかの異常が生じた場合、例えば、電源に何らかの異常が生じたことに基づくフェイルセーフ処理が行われる場合であっても、確実に、バイパス経路を通電の状態とすることができる。このバイパス経路を介して、第1蓄電池の充放電が可能となる。しかしながら、メカニカルリレーを使用したことにより、開閉時に当接音が生じる。また、バイパス経路を介して第1蓄電池の充放電が行われるため、バイパス開閉部を通過する電流の許容量も大きくなり、メカニカルリレーも大型化する。すなわち、当接音自体も大きくなりやすくなる。 Since the bypass opening / closing part is composed of a mechanical relay, the bypass path is surely provided even when some abnormality occurs, for example, even when fail-safe processing is performed based on the occurrence of some abnormality in the power supply. It can be energized. The first storage battery can be charged and discharged through this bypass path. However, due to the use of the mechanical relay, a contact noise is generated at the time of opening and closing. Further, since the first storage battery is charged and discharged via the bypass path, the allowable amount of the current passing through the bypass opening / closing portion is increased, and the mechanical relay is also increased in size. That is, the contact sound itself tends to be loud.
そこで、バイパス開閉部を、複数のリレースイッチにより構成するとともに、制御部は、複数のリレースイッチのうち、いずれかのリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを、他のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御するようにした。これにより、いずれかのリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングにおいて発生する当接音と、他のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングに発生する当接音がずれる。このため、当接音が同時に発生する場合と比較して、各当接音を目立たなくすることができる。 Therefore, the bypass opening / closing unit is composed of a plurality of relay switches, and the control unit determines that the opening / closing timing of one of the plurality of relay switches is different from the opening / closing timing of the other relay switch. I tried to control it. As a result, the contact sound generated at the opening or closing timing of any of the relay switches and the contact sound generated at the opening or closing timing of the other relay switch are deviated from each other. Therefore, each contact sound can be made inconspicuous as compared with the case where the contact sounds are generated at the same time.
第2の発明は、前記複数のリレースイッチは、互いに並列に設けられた2以上のリレースイッチを含み、前記制御部は、前記並列の関係にあるリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを異ならせることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, the plurality of relay switches include two or more relay switches provided in parallel with each other, and the control unit may open or close the relay switches in a parallel relationship at different timings. It is a summary.
複数のリレースイッチを並列に設けることにより、バイパス経路を通電の状態とする場合に、バイパス経路に流れる電流が複数のリレースイッチに分散され、各リレースイッチに流れる電流を少なくすることができる。このため、電流許容量が大きいリレースイッチと比較して、各リレースイッチを小型化することができ、当接音自体を軽減することができる。 By providing a plurality of relay switches in parallel, when the bypass path is energized, the current flowing through the bypass path is distributed to the plurality of relay switches, and the current flowing through each relay switch can be reduced. Therefore, each relay switch can be miniaturized as compared with a relay switch having a large current allowance, and the contact noise itself can be reduced.
第3の発明は、前記制御部は、前記制御スイッチにより前記給電経路が通電の状態とされている場合に、前記複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させることを要旨とする。 A third aspect of the invention is gist of the control unit opening or closing the plurality of relay switches when the power supply path is energized by the control switch.
これにより、給電経路が通電の状態とされている場合に、各リレースイッチに電流が流れることとなる。このため、各リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングが同時でなくても、いずれかのリレースイッチに電流が集中して流れることがない。このため、各リレースイッチを小型化することが可能となる。 As a result, when the power supply path is energized, a current flows through each relay switch. Therefore, even if the opening or closing timing of each relay switch is not the same, the current does not concentrate and flow to any of the relay switches. Therefore, each relay switch can be miniaturized.
第4の発明は、前記電源システムの故障判定を行う故障判定部を備え、前記制御部は、前記電源システムの故障が判定された場合、前記バイパス経路が通電の状態となるように、前記複数のリレースイッチの動作を同時に制御することを要旨とする。 The fourth invention includes a failure determination unit that determines a failure of the power supply system, and the control unit has the plurality of units so that the bypass path is energized when a failure of the power supply system is determined. The gist is to control the operation of the relay switch of.
これにより、いち早くバイパス経路を通電状態として、第1蓄電池からの電力を供給することができる。これにより、フェイルセーフ処理において有用となる。 As a result, the bypass path can be quickly turned on and the power from the first storage battery can be supplied. This makes it useful in fail-safe processing.
第5の発明は、前記給電経路には、前記第1蓄電池及び発電機が接続される第1給電経路と、前記第1蓄電池及び電気負荷に接続される第2給電経路と、があり、前記制御スイッチには、前記第1給電経路に設けられた第1制御スイッチと、前記第2給電経路に設けられた第2制御スイッチと、があり、前記バイパス経路には、前記第1制御スイッチを迂回する第1バイパス経路と、前記第2制御スイッチを迂回する第2バイパス経路と、があり、前記バイパス開閉部には、前記第1バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とする第1バイパス開閉部と、前記第2バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とする第2バイパス開閉部と、があり、前記第1バイパス開閉部及び前記第2バイパス開閉部は、それぞれ前記リレースイッチを有し、前記制御部は、前記第1バイパス開閉部の前記リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを、前記第2バイパス開閉部の前記リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御することを要旨とする。 In the fifth invention, the power supply path includes a first power supply path to which the first storage battery and the generator are connected, and a second power supply path to which the first storage battery and the electric load are connected. The control switch includes a first control switch provided in the first power supply path and a second control switch provided in the second power supply path, and the first control switch is provided in the bypass path. There is a first bypass path that bypasses and a second bypass path that bypasses the second control switch, and the bypass opening / closing section has a first bypass opening / closing that energizes or shuts off the first bypass path. There is a unit and a second bypass opening / closing unit that energizes or shuts off the second bypass path, and the first bypass opening / closing unit and the second bypass opening / closing unit each have the relay switch. The gist of the control unit is to control the opening or closing timing of the relay switch of the first bypass opening / closing unit to be different from the opening / closing timing of the relay switch of the second bypass opening / closing unit.
制御部は、第1バイパス開閉部のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを、第2バイパス開閉部のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御するようにした。これにより、第1バイパス開閉部のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングにおいて発生する当接音と、第2バイパス開閉部のリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングに発生する当接音がずれる。このため、当接音が同時に発生する場合と比較して、各当接音を目立たなくすることができる。 The control unit controls the opening or closing timing of the relay switch of the first bypass opening / closing part differently from the opening / closing timing of the relay switch of the second bypass opening / closing part. As a result, the contact sound generated at the opening or closing timing of the relay switch of the first bypass opening / closing part and the contact sound generated at the opening / closing timing of the relay switch of the second bypass opening / closing part are deviated from each other. Therefore, each contact sound can be made inconspicuous as compared with the case where the contact sounds are generated at the same time.
第6の発明は、前記第1バイパス開閉部は、互いに並列に設けられる複数のリレースイッチを有するとともに、前記第2バイパス開閉部は、互いに並列に設けられる複数のリレースイッチを有し、前記制御部は、前記各リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングをそれぞれ異ならせることを要旨とする。 In the sixth invention, the first bypass opening / closing section has a plurality of relay switches provided in parallel with each other, and the second bypass opening / closing section has a plurality of relay switches provided in parallel with each other. The gist of the section is to make the opening or closing timing of each of the relay switches different.
発電機と接続される第1給電経路には、大きな電流を流せた方が効率がよい。それに伴い、第1給電経路を迂回する第1バイパス経路においても大きな電流が流れる可能性がある。しかしながら、第1バイパス開閉部は、メカニカルリレーであるため、許容電流量が大きくなると大型化して、当接音が大きくなる可能性がある。第2バイパス開閉部も、電気負荷の種類によっては同様である。そこで、第1バイパス開閉部及び第2バイパス開閉部は、互いに並列に設けられる複数のリレースイッチを有することとし、制御部は、各リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングをそれぞれ異ならせるようにした。並列に設けることにより、各リレースイッチに流れる電流を少なくすることができる。このため、各リレースイッチを小型化して、当接音自体を軽減することができる。 It is more efficient to allow a large current to flow through the first power supply path connected to the generator. Along with this, a large current may flow in the first bypass path that bypasses the first power supply path. However, since the first bypass opening / closing portion is a mechanical relay, when the allowable current amount becomes large, the size becomes large and the contact noise may become loud. The second bypass opening / closing portion is also the same depending on the type of electric load. Therefore, the first bypass opening / closing section and the second bypass opening / closing section are provided with a plurality of relay switches provided in parallel with each other, and the control section is set to have different opening or closing timings of each relay switch. By providing them in parallel, the current flowing through each relay switch can be reduced. Therefore, each relay switch can be miniaturized to reduce the contact noise itself.
第7の発明は、前記制御部は、起動信号を入力した後、前記第1制御スイッチにより前記第1給電経路が通電の状態となる前に、前記第1バイパス開閉部の有する前記複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させて、前記第1バイパス開閉部の動作確認を行い、前記第2制御スイッチにより前記第2給電経路が通電の状態となった後に、前記第2バイパス開閉部の有する前記複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させて、前記第2バイパス開閉部の動作確認を行うことを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, after the control unit inputs an activation signal, the plurality of relays included in the first bypass opening / closing unit are before the first power supply path is energized by the first control switch. After the switch is opened or closed, the operation of the first bypass opening / closing unit is confirmed, and the second power feeding path is energized by the second control switch, the plurality of the second bypass opening / closing units have. The gist is to open or close the relay switch of the above and check the operation of the second bypass opening / closing part.
第1給電経路には、第1蓄電池と発電機が接続されているため、電気負荷が接続されている場合と異なり、電流が途切れても問題ない。そこで、第1給電経路を通電の状態とする前に、第1バイパス開閉部のリレースイッチを開放又は閉鎖させることとした。これにより、第1給電経路を通電の状態とした後に、開放又は閉鎖させる場合と比較して、より早く、開放又は閉鎖させることができる。また、第1バイパス開閉部のリレースイッチを開閉させる時間を、第1給電経路を通電の状態とする前に設けることができる。一方、第2給電経路が通電の状態となった後に、第2バイパス開閉部の有する複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させることとした。これにより、いずれかのリレースイッチに電流が集中して流れることがない。このため、各リレースイッチを小型化することが可能となる。 Since the first storage battery and the generator are connected to the first power supply path, there is no problem even if the current is interrupted, unlike the case where the electric load is connected. Therefore, it was decided to open or close the relay switch of the first bypass opening / closing part before turning on the first power feeding path. As a result, the first power supply path can be opened or closed earlier than the case where the first power supply path is opened or closed after being energized. Further, a time for opening and closing the relay switch of the first bypass opening / closing portion can be provided before the first power feeding path is turned on. On the other hand, after the second power feeding path is energized, it is decided to open or close a plurality of relay switches included in the second bypass opening / closing part. As a result, the current does not concentrate and flow to any of the relay switches. Therefore, each relay switch can be miniaturized.
第8の発明は、前記制御部は、前記リレースイッチを開放又は閉鎖させた場合、当該リレースイッチのチャタリング時間に応じて設定された所定時間経過後に、他のリレースイッチの開放又は閉鎖させることを要旨とする。 According to an eighth aspect of the present invention, when the relay switch is opened or closed, the control unit opens or closes another relay switch after a predetermined time set according to the chattering time of the relay switch has elapsed. It is a summary.
これにより、当接音が重なることを抑制して、当接音を目立たなくすることができる。 As a result, it is possible to suppress the overlap of the contact sounds and make the contact sounds inconspicuous.
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システムを具体化するものとしている。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, in a vehicle traveling with an engine (internal combustion engine) as a drive source, an in-vehicle power supply system that supplies electric power to various devices of the vehicle is embodied.
図1に示すように、本電源システムは、第1蓄電池としての鉛蓄電池11と、第2蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池12と、を有する2電源システムであり、各蓄電池11,12からはスタータ13や、電気負荷15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14による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機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。
As shown in FIG. 1, this power supply system is a two power supply system having a lead storage battery 11 as a first storage battery and a lithium
鉛蓄電池11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。これら各蓄電池11,12の定格電圧はいずれも同じであり、例えば12Vである。
The lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery. On the other hand, the lithium
図示による具体的な説明は割愛するが、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。本実施形態では、電池ユニットUにより「電源回路装置」が構成されている。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、出力端子P0,P1,P2を有しており、このうち出力端子P0に鉛蓄電池11とスタータ13が接続され、出力端子P1に回転電機14が接続され、出力端子P2に電気負荷15が接続されている。
Although a specific description by illustration is omitted, the lithium
回転電機14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14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14は、発電電力を各蓄電池11,12や電気負荷15に供給する。
The rotary
電気負荷15には、供給電力の電圧が一定、又は所定範囲内で変動することが要求される定電圧要求負荷が含まれる。電気負荷15は被保護負荷ともいえる。また、電気負荷15は電源失陥が許容されない負荷であるともいえる。
The
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、メータ装置、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。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。
Specific examples of the
次に、電池ユニットUについて説明する。電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、各出力端子P0,P1を繋ぐ電気経路L1と、電気経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ電気経路L2とが設けられている。このうち電気経路L1にスイッチ21が設けられ、電気経路L2にスイッチ22が設けられている。回転電機14の発電電力は、電気経路L1,L2を介して鉛蓄電池11やリチウムイオン蓄電池12に供給される。なお、鉛蓄電池11からリチウムイオン蓄電池12までの電気経路で言えば、出力端子P0と回転電機14との接続点N1との間にスイッチ21が設けられ、接続点N1よりもリチウムイオン蓄電池12の側にスイッチ22が設けられている。スイッチ21が「制御スイッチ」及び「第1制御スイッチ」に相当する。電気経路L1が、「給電経路」及び「第1給電経路」に相当する。
Next, the battery unit U will be described. The battery unit U is provided with an electric path L1 connecting the output terminals P0 and P1 and an electric path L2 connecting the connection point N1 on the electric path L1 and the lithium
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、電気経路L1上の接続点N2(出力端子P0とスイッチ21の間の点)と、出力端子P2と、を接続する電気経路L3を有している。電気経路L3により、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路L3(詳しくは接続点N2−接続点N4の間)には、スイッチ23が設けられている。スイッチ23が「制御スイッチ」及び「第2制御スイッチ」に相当する。電気経路L3が、「給電経路」及び「第2給電経路」に相当する。
Further, in the battery unit U of the present embodiment, in addition to the electric paths L1 and L2, electricity that connects the connection point N2 (the point between the output terminal P0 and the switch 21) on the electric path L1 and the output terminal P2. It has a path L3. The electric path L3 forms a path that enables power to be supplied from the lead-acid battery 11 to the
また、電池ユニットUでは、電気経路L2の接続点N3(スイッチ22とリチウムイオン蓄電池12の間の点)と、電気経路L3上の接続点N4(スイッチ23と出力端子P2の間の点)と、を接続する電気経路L4が設けられている。電気経路L4により、リチウムイオン蓄電池12から電気負荷15への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路L4(詳しくは接続点N3−接続点N4の間)には、スイッチ24が設けられている。
Further, in the battery unit U, the connection point N3 of the electric path L2 (the point between the
これら各スイッチ21〜24は、例えば2つ一組のMOSFET(半導体スイッチング素子)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21〜24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、スイッチ21〜24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。スイッチ21〜24としてIGBTやバイポーラトランジスタを用いた場合、上記の寄生ダイオードの代わりに、スイッチ21〜24のそれぞれに逆向きのダイオードを並列接続させてもよい。また、各スイッチ21〜24は、2つ一組のMOSFETを複数備え、並列に接続させてもよい。
Each of these
また、電池ユニットUには、ユニット内のスイッチ21,23を介さずに、鉛蓄電池11を回転電機14及び電気負荷15に接続可能とするバイパス経路B1,B2が設けられている。
Further, the battery unit U is provided with bypass paths B1 and B2 that enable the lead storage battery 11 to be connected to the rotary
バイパス経路B1の一端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N2に接続され、他端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N1に接続されている。バイパス経路B1には、バイパス経路B1を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路RE1が設けられている。バイパス開閉回路RE1によって、バイパス経路B1を通電の状態にすれば、スイッチ21がオフされている状況下にあっても、バイパス経路B1を介して、回転電機14から鉛蓄電池11へ発電電力の供給が可能となっている。バイパス開閉回路RE1は、「バイパス開閉部」及び「第1バイパス開閉部」に相当する。また、バイパス経路B1は、「第1バイパス経路」に相当する。
One end of the bypass path B1 is connected to the connection point N2 on the electric path L1 inside the unit, and the other end is connected to the connection point N1 on the electric path L1 inside the unit. The bypass path B1 is provided with a bypass opening / closing circuit RE1 that turns the bypass path B1 into a state of energization or energization cutoff. If the bypass path B1 is energized by the bypass opening / closing circuit RE1, the generated power is supplied from the rotary
バイパス経路B2の一端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N2に接続され、他端はユニット内部において電気経路L3上の接続点N4に接続されている。バイパス経路B2には、バイパス経路B2を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路RE2が設けられている。バイパス開閉回路RE2によって、バイパス経路B2を通電の状態にすれば、スイッチ23がオフされている状況下にあっても、バイパス経路B2を介して、鉛蓄電池11から電気負荷15への電力供給が可能となっている。このため、バイパス経路B2は、車載電源システムの停止状態下において電気負荷15に対して暗電流を供給する暗電流経路ともいえる。バイパス開閉回路RE2は、「バイパス開閉部」及び「第2バイパス開閉部」に相当する。また、バイパス経路B2は、「第2バイパス経路」に相当する。
One end of the bypass path B2 is connected to the connection point N2 on the electric path L1 inside the unit, and the other end is connected to the connection point N4 on the electric path L3 inside the unit. The bypass path B2 is provided with a bypass opening / closing circuit RE2 that turns the bypass path B2 into a state of energization or interruption of energization. If the bypass path B2 is energized by the bypass switching circuit RE2, power can be supplied from the lead storage battery 11 to the
なお、バイパス経路B1,B2は、電気経路L1,L3上のスイッチ21,23を迂回するように、設けられている。このため、バイパス経路B1,B2は、フェイルセーフ処理の実施時に電気負荷15に対して回転電機14の発電電力を供給する経路ともいえる。
The bypass paths B1 and B2 are provided so as to bypass the
バイパス開閉回路RE1は、例えば常閉式のメカニカルリレーからなる複数のバイパスリレー31,32を有する。これらのバイパスリレー31,32は、バイパス経路B1上において、互いに並列に接続された状態で設けられている。同様に、バイパス開閉回路RE2は、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパスリレー33,34を有する。これらのバイパスリレー33,34は、バイパス経路B2上において、互いに並列に接続された状態で設けられている。バイパスリレー31〜34が「リレースイッチ」に相当する。 The bypass opening / closing circuit RE1 has a plurality of bypass relays 31 and 32 including, for example, normally closed mechanical relays. These bypass relays 31 and 32 are provided on the bypass path B1 in a state of being connected in parallel with each other. Similarly, the bypass opening / closing circuit RE2 has bypass relays 33, 34 including, for example, a normally closed mechanical relay. These bypass relays 33 and 34 are provided on the bypass path B2 in a state of being connected in parallel with each other. Bypass relays 31 to 34 correspond to "relay switches".
バイパスリレー31〜34は、通電により励磁されるコイル31a〜34aと、コイル31a〜34aの励磁に応じて移動する可動接点により開閉されるスイッチ部31b〜34bと、をそれぞれ有するリレーモジュールである。
Bypass relays 31 to 34 are relay modules having coils 31a to 34a excited by energization and switch
コイル31a〜34aの一端側は電源に接続されており、コイル31a〜34aの他端側は接地されている。電源としては、例えば、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が利用される。各コイル31a〜34aの通電経路には図示しないリレー駆動スイッチがそれぞれ設けられている。リレー駆動スイッチがオンされることにより、オンされたリレー駆動スイッチに対応するコイル31a〜34aが通電する。そして、コイル31a〜34aの通電により、スイッチ部31b〜34bが開放される。
One end side of the coils 31a to 34a is connected to the power supply, and the other end side of the coils 31a to 34a is grounded. As the power source, for example, a lead storage battery 11 and a lithium
また、出力端子P0は、ヒューズ35を介して鉛蓄電池11に接続されている。また、出力端子P2は、ヒューズ36を介して電気負荷15と接続されている。また、接続点N2は、ヒューズ37を介してバイパス開閉回路RE1と接続されている。
Further, the output terminal P0 is connected to the lead storage battery 11 via a
ここで、図2を用い、メカニカルリレー(有接点リレー)であるバイパスリレー31〜34の具体的な構成を説明する。本実施形態では、バイパスリレー31〜34をいずれも同じ構成としているため、バイパスリレー31について例示して説明する。図2では、基板Kにバイパスリレー31が実装された状態が示されている。
Here, a specific configuration of the bypass relays 31 to 34, which are mechanical relays (contact relays), will be described with reference to FIG. In the present embodiment, since the bypass relays 31 to 34 have the same configuration, the
バイパスリレー31は、固定接点41と、可動鉄片42の先端に設けられた可動接点43とを有している。可動鉄片42は、戻りバネ44により図の下方、すなわち可動接点43を固定接点41に押し当てる方向に付勢されている。可動鉄片42の近接位置にはコイル45が設けられている。基板Kとの関係で言えば、基板面に直交する方向に固定接点41と可動接点43とが並べて配置されており、可動鉄片42の回動変位により、可動接点43は基板Kに対して近づく又は離れる方向に変位する。図1に示すバイパスリレー31との対応関係で言えば、各接点41,43により図1のスイッチ部31bが構成され、コイル45によりコイル31aが構成されている。
The
コイル45が通電遮断の状態である場合には、戻りバネ44の付勢力により可動接点43が固定接点41に押し当てられた状態が維持される。これが、バイパスリレー31が閉鎖された状態である。また、コイル45が通電の状態である場合には、コイル45に生じる電磁力により可動鉄片42が戻りバネ44の付勢力に抗して図の上方に変位し、それに伴い可動接点43が固定接点41から離れる。これが、バイパスリレー31が開放された状態である。
When the
なお、コイル45が通電の状態から通電遮断の状態となる場合、戻りバネ44の付勢力により可動接点43が固定接点41側に移動して、固定接点41に当接し、当接音が発生する。一方、コイル45が通電遮断の状態から通電の状態となる場合、コイル45に生じる電磁力により可動接点43がコイル45側に移動して、コイル45の鉄心45aに当接し、当接音が発生する。
When the
図1の説明に戻り、電池ユニットUは、各スイッチ21〜24のオンオフ(開閉)や、バイパスリレー31〜34の駆動を制御する制御部51を備えている。制御部51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。
Returning to the description of FIG. 1, the battery unit U includes a
制御部51は、各蓄電池11,12の蓄電状態等に基づいて、各スイッチ21〜24や、各バイパスリレー31〜34のオンオフを制御する。例えば、制御部51は、車載電源システムの停止状態(すなわちイグニッションスイッチのオフ状態)において、バイパスリレー31〜34をオフ(閉鎖)するとともに、スイッチ21〜24をオフ(開放)するように制御する。なお、以下では、車載電源システムの停止状態を、IGオフ状態と示す。また、車載電源システムの稼働状態(すなわちイグニッションスイッチのオン状態)を、IGオン状態と示す。
The
一方、制御部51は、IGオン状態において、バイパスリレー31〜34をオン(開放)するとともに、スイッチ21〜24をオン(閉鎖)するように制御する。その際、制御部51は、スイッチ23又はスイッチ24の少なくともいずれかがオン(閉鎖)となるように、各スイッチ21〜24のオンオフが適宜制御する。すなわち、制御部51は、電気負荷15へ電力が供給され続けるように、各スイッチ21〜24のオンオフを適宜制御する。
On the other hand, the
具体的には、制御部51は、リチウムイオン蓄電池12のSOC(残存容量:State Of Charge)を算出する。そして、制御部51は、そのSOCが所定の使用範囲内に維持されるように、各スイッチ21〜24のオンオフを制御して、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12の充電及び放電を制御する。すなわち、制御部51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。
Specifically, the
また、制御部51は、リチウムイオン蓄電池12の充放電に関する異常判定を行う。そして、制御部51は、異常発生時においてフェイルセーフ処理として、スイッチ21〜24を強制的にオフ(開放)するとともに、バイパスリレー31〜34をオフ(閉鎖)する制御を実施する。例えば、制御部51は、電流センサや温度センサを用い、リチウムイオン蓄電池12に過電流が流れていることや、リチウムイオン蓄電池12の温度が過上昇していることを検出し、こうした異常発生時にフェイルセーフ処理を実施する。要するに、各バイパスリレー31〜34は、スイッチ21〜24の開放時に閉鎖される。なお、リチウムイオン蓄電池12の異常判定を、例えばスイッチ22の開放時においてリチウムイオン蓄電池12の出力電圧を検出することで実施してもよい。これにより、制御部51は、電源システムの故障を判定する故障判定部としても機能する。
In addition, the
制御部51には、例えばエンジンECUからなるECU52が接続されている。ECU52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おり、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジンの運転を制御する。制御部51及びECU52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51及びECU52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。なお、ECU52が、電源システムの故障を検出し、ECU52から制御部51に故障(異常)が通知されてもよい。
An
次に、IGオン状態中における電池ユニットUの様子について説明する。図3(a)に示すように、スイッチ21〜24がオン(閉鎖)、バイパスリレー31〜34がオン(開放)の状態になっている。そして、かかる状態において回転電機14の発電が実施されていれば、鉛蓄電池11やリチウムイオン蓄電池12に発電電力が供給されるとともに、電気負荷15に発電電力が供給される。また、発電が実施されなくても、鉛蓄電池11又はリチウムイオン蓄電池12から、電気負荷15に電力が供給される。
Next, the state of the battery unit U in the IG on state will be described. As shown in FIG. 3A, switches 21 to 24 are on (closed) and bypass relays 31 to 34 are on (open). If the rotary
なお、IGオン状態中では、スイッチ23又はスイッチ24の少なくともいずれかがオン(閉鎖)となるように、各スイッチ21〜24のオンオフが適宜制御する。このため、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の少なくとも一方から電気負荷15への電力の供給が可能となっている。
In the IG on state, the on / off of each
次に、IGオフ状態中における電池ユニットUの様子について説明する。IGオフ状態では、図3(b)に示すように、スイッチ21〜24がオフ(開放)、バイパスリレー31〜34がオフ(閉鎖)の状態になっている。かかる状態では、鉛蓄電池11からバイパス経路B2を介して電気負荷15に暗電流が供給される。
Next, the state of the battery unit U in the IG off state will be described. In the IG off state, as shown in FIG. 3B, the
次に、IGオン状態でフェイルセーフ処理が実行されている場合における電池ユニットUの様子について説明する。図3(c)に示すように、スイッチ21〜24がオフ(開放)、バイパスリレー31〜34がオフ(閉鎖)の状態になっている。かかる状態において回転電機14の発電が実施されていれば、バイパス経路B1を介して、鉛蓄電池11に発電電力が供給されるとともに、バイパス経路B1,B2を介して、電気負荷15に発電電力が供給される。また、発電が実施されなくても、鉛蓄電池11から、バイパス経路B2を介して、電気負荷15に電力(暗電流又は動作電流)が供給される。
Next, the state of the battery unit U when the fail-safe process is executed in the IG on state will be described. As shown in FIG. 3C, switches 21 to 24 are off (open) and bypass relays 31 to 34 are off (closed). If the rotary
ところで、バイパスリレー31〜34は、メカニカルリレーであるため、電源から電力が安定的に供給されなくても、戻りバネ44の付勢力により、閉鎖される。このため、リチウムイオン蓄電池12の充放電に関する異常に基づくフェイルセーフ処理において、確実に、バイパス経路B1,B2を閉鎖させることができる。その反面、バイパスリレー31〜34は、メカニカルリレーであるため、開放又は閉鎖する場合に、当接音が発生する。すなわち、可動接点43を固定接点41に押し当てた際に、可動接点43と固定接点41との間で当接音が発生する。また、コイル45に生じる電磁力により可動鉄片42が戻りバネ44の付勢力に抗して変位した場合、可動鉄片42がコイル45の鉄心45aに当接し、当接音が発生する。
By the way, since the bypass relays 31 to 34 are mechanical relays, they are closed by the urging force of the
これらの当接音は、周りの環境が静かな状況では目立ってしまう。特に、バイパスリレーの動作確認(開閉確認)を、エンジン停止状態中に実行させる場合、目立つ可能性がある。そこで、バイパスリレー31〜34を開閉する際、次のような処理を行い、当接音を目立たないようにしている。以下、詳しく説明する。 These contact sounds are noticeable in a quiet environment. In particular, when the operation check (open / close check) of the bypass relay is executed while the engine is stopped, it may be conspicuous. Therefore, when opening and closing the bypass relays 31 to 34, the following processing is performed to make the contact sound inconspicuous. The details will be described below.
制御部51が、IGオン状態であることを示す起動信号を入力した場合(起動信号の入力時)、図4に示す開始処理を実行する。すなわち、IGオフ状態からIGオン状態に移行する際に、開始処理が実行される。開始処理において、制御部51は、バイパスリレー31〜34を閉鎖したままの状態で、各スイッチ21〜24等の動作確認を行う(ステップS101)。例えば、制御部51は、各スイッチ21〜24を1つずつ開放させて、各電気経路L1〜L4の電流又は電圧に基づき、各スイッチ21〜24が正常にオンオフされているかを確認する。また、制御部51は、バイパスリレー31〜34を閉鎖したままの状態において、バイパス経路B1、B2の電流又は電圧に基づき、各スイッチ21〜24が正常にオフ(閉鎖)されているかを確認する。
When the
そして、制御部51は、ステップS101における動作確認が正常に行われたか否かを判定する(ステップS102)。すなわち、制御部51は、ステップS101における動作確認の結果に基づき、各スイッチ21〜24が正常にオンオフされ、かつ、各バイパスリレー31〜34が正常にオフされているか否かを判定する。
Then, the
ステップS101における動作確認が正常に行われた場合(ステップS102:YES)、制御部51は、各スイッチ21〜24をオン(閉鎖)するように制御する(ステップS103)。つまり、各スイッチ21〜24が正常にオンオフされ、かつ、各バイパスリレー31〜34が正常にオフされていた場合、各スイッチ21〜24をオン(閉鎖)する。これにより、各電気経路L1〜L4が通電の状態となる。
When the operation confirmation in step S101 is normally performed (step S102: YES), the
次に、制御部51は、各バイパスリレー31〜34について1つずつ動作確認を行う。具体的には、制御部51は、バイパスリレー31〜34の中から、動作確認するバイパスリレー31〜34を1つ決定する(ステップS104)。例えば、動作確認する順番を予め決めておき、その順番に従って、動作確認するバイパスリレー31〜34を1つ決定する。本実施形態では、バイパスリレー31→バイパスリレー32→バイパスリレー33→バイパスリレー34の順番で、動作確認するバイパスリレー31〜34を1つ決定する。
Next, the
制御部51は、決定したバイパスリレー31〜34をオン(開放)するように制御する(ステップS105)。制御部51は、バイパスリレー31をオンに制御してから所定時間(例えば、100ms)経過するまで待機する(ステップS106)。この時間を利用して、制御部51は、バイパスリレー31〜34が正常に開放されているか否かを確認可能に構成されている。
The
ここで、各バイパスリレー31〜34の開放を確認するための構成について説明する。各バイパスリレー31〜34には、それぞれ図示しないチェック用端子がコイル45側に設けられている。正常に開放するのであれば(可動鉄片42がコイル45側に移動するのであれば)、可動鉄片42がチェック用端子と接続される。チェック用端子には、検出回路(電流検出回路又は電圧検出回路)が接続されており、検出回路は、チェック用端子を介して入力された電流又は電圧に基づき、正常に開放されたか否かを検出する。検出回路は、バイパスリレー31〜34が正常に開放された場合(可動鉄片42がチェック用端子に接続された場合)、その検出結果を通知する検出信号を制御部51に出力する。なお、ステップS106の所定時間は、チャタリング時間よりも長く設定されている。つまり、可動接点43が、コイル45の鉄心45a、又はチェック用端子に当接することに基づく機械的振動がなくなるまでの時間よりも長く設定されている。
Here, a configuration for confirming the opening of each
ここで、図4のフローチャートの説明に戻る。制御部51は、所定時間経過後、開放したバイパスリレー31〜34をオフ(閉鎖)に制御する(ステップS107)。そして、制御部51は、ステップS106の処理中に入力した検出信号に基づき、バイパスリレー31〜34が正常に開放されたか否かを判定する(ステップS108)。
Here, the description of the flowchart of FIG. 4 returns. The
正常に開放されたと判定した場合(ステップS108:YES)、制御部51は、所定時間経過するまで待機する(ステップS109)。この所定時間は、チャタリング時間よりも長く設定されている。つまり、可動接点43が、固定接点41に当接することに基づく機械的振動がなくなるまでの時間よりも長く設定されている。
If it is determined that the door has been normally released (step S108: YES), the
そして、制御部51は、すべてのバイパスリレー31〜34の動作確認が終了したか否かを判定する(ステップS110)。すべてのバイパスリレー31〜34の動作確認が終了していない場合(ステップS110:NO)、制御部51は、ステップS104の処理に移行する。
Then, the
一方、すべてのバイパスリレー31〜34の動作確認が終了した場合(ステップS110:YES)、制御部51は、各バイパスリレー31〜34を順番に開放するように制御する。具体的には、制御部51は、バイパスリレー31〜34の中から、開放するバイパスリレー31〜34を1つ決定する(ステップS111)。例えば、開放する順番を予め決めておき、その順番に従って、開放するバイパスリレー31〜34を1つ決定する。具体的には、バイパスリレー31→バイパスリレー32→バイパスリレー33→バイパスリレー34の順番で、開放するバイパスリレー31〜34を1つ決定する。
On the other hand, when the operation confirmation of all the bypass relays 31 to 34 is completed (step S110: YES), the
制御部51は、決定したバイパスリレー31〜34をオン(開放)するように制御する(ステップS112)。制御部51は、バイパスリレー31をオンに制御してから所定時間経過するまで待機する(ステップS113)。この所定時間は、チャタリング時間よりも長く設定されている。
The
そして、制御部51は、すべてのバイパスリレー31〜34を開放したか否かを判定する(ステップS114)。すべてのバイパスリレー31〜34を開放していない場合(ステップS114:NO)、制御部51は、ステップS111の処理に移行する。すべてのバイパスリレー31〜34を開放した場合(ステップS114:YES)、制御部51は、開始処理を終了する。
Then, the
異常が検出されずに(すなわち、ステップS115の処理に移行せずに)、開始処理を終了すると、制御部51は、通常の(フェイルセーフ処理でない)IGオン状態中の各種処理を実行し、各スイッチ21〜24のオンオフを適宜制御する。これにより、例えば、制御部51は、スタータ13に電力を供給し、エンジンを稼働状態とさせる。また、例えば、回転電機14の発電電力を鉛蓄電池11やリチウムイオン蓄電池12に充電させる。また、例えば、制御部51は、異常判定した場合には、フェイルセーフ処理に移行する。
When the start process is completed without detecting an abnormality (that is, without shifting to the process of step S115), the
一方、正常でないと判定した場合(ステップS102又はステップS108:NO)、制御部51は、フェイルセーフ処理に移行することを決定する(ステップS115)。この際、制御部51は、すべてのバイパスリレー31〜34のオフ(閉鎖)を維持するように制御する。その後、制御部51は、開始処理を終了し、フェイルセーフ処理を実行する。
On the other hand, if it is determined that it is not normal (step S102 or step S108: NO), the
なお、本実施形態では、各スイッチ21〜24の動作確認及び各バイパスリレー31〜34の動作確認を、IGオン状態が開始する際に実行させていたが、IGオン状態が終了してIGオフ状態に移行する際に、実行させてもよい。
In the present embodiment, the operation check of each
次に、IGオン状態において、フェイルセーフ処理に移行する場合におけるバイパスリレー31〜34の閉鎖タイミングについて説明する。 Next, the closing timing of the bypass relays 31 to 34 when shifting to the fail-safe process in the IG on state will be described.
制御部51は、IGオン状態中、異常判定した場合、全バイパスリレー31〜34を同時にオフ(閉鎖)するように制御する。これにより、いち早くバイパス経路B1,B2を通電の状態とすることが可能となる。
The
次に、バイパスリレー31〜34の開閉タイミングについて図5に示すタイミングチャートに基づき説明する。 Next, the opening / closing timing of the bypass relays 31 to 34 will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
IGオフ状態中、起動信号を入力すると(時点T0)、制御部51は、スイッチ21〜24等の動作確認後、スイッチ21〜24をオン(閉鎖)するように制御する(時点T1)。
When a start signal is input during the IG off state (time point T0), the
次に、制御部51は、動作確認するバイパスリレー31をオン(開放)するように制御する(時点T2)。所定時間経過後、制御部51は、バイパスリレー31をオフ(閉鎖)するように制御する(時点T3)。バイパスリレー31が正常に開放したのであれば、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー32をオン(開放)するように制御する(時点T4)。所定時間経過後、制御部51は、バイパスリレー32をオフ(閉鎖)するように制御する(時点T5)。
Next, the
バイパスリレー32が正常に開放したのであれば、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー33をオン(開放)するように制御する(時点T6)。所定時間経過後、制御部51は、バイパスリレー33をオフ(閉鎖)するように制御する(時点T7)。バイパスリレー33が正常に開放したのであれば、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー34をオン(開放)するように制御する(時点T8)。所定時間経過後、制御部51は、バイパスリレー34をオフ(閉鎖)するように制御する(時点T9)。
If the
各バイパスリレー31〜34が正常に開放したのであれば、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー31をオン(開放)するように制御する(時点T10)。次に、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー32をオン(開放)するように制御する(時点T11)。次に、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー33をオン(開放)するように制御する(時点T12)。次に、制御部51は、所定時間経過後、バイパスリレー34をオン(開放)するように制御する(時点T13)。
If each of the bypass relays 31 to 34 is normally opened, the
以降、制御部51は、IGオン状態中、各スイッチ21〜24のオンオフを制御する。なお、IGオン状態中、フェイルセーフ処理に移行する場合、制御部51は、全バイパスリレー31〜34を同時にオフ(閉鎖)するように制御する(時点T20)。
After that, the
このように、制御部51は、複数のバイパスリレー31〜34のうち、いずれかのバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングを、他のバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御する。より詳しくは、制御部51は、バイパスリレー31〜34のうちいずれかのバイパスリレー31〜34を開放させる場合、他のバイパスリレー31〜34の開放タイミングと重ならないように、かつ、他のバイパスリレー31〜34の閉鎖タイミングと重ならないように、制御する。同様に、制御部51は、バイパスリレー31〜34のうちいずれかのバイパスリレー31〜34を閉鎖させる場合、他のバイパスリレー31〜34の開放タイミングと重ならないように、かつ、他のバイパスリレー31〜34の閉鎖タイミングと重ならないように、制御する。
In this way, the
なお、開放タイミングとは、具体的には、開放してから所定時間経過するまでの期間である。開放時における所定時間は、開放時におけるチャタリング時間により定められる。例えば、可動接点43がチェック用端子に当接してから機械的振動がなくなるまでの時間である。閉鎖タイミングとは、具体的には、閉鎖してから所定時間経過するまでの期間である。閉鎖時の所定時間は、閉鎖時におけるチャタリング時間により定められる。例えば、可動接点43が固定接点41に当接してから機械的振動がなくなるまでの時間である。 The opening timing is specifically a period from opening to the elapse of a predetermined time. The predetermined time at the time of opening is determined by the chattering time at the time of opening. For example, it is the time from when the movable contact 43 comes into contact with the check terminal until the mechanical vibration disappears. Specifically, the closing timing is a period from closing to the elapse of a predetermined time. The predetermined time at the time of closing is determined by the chattering time at the time of closing. For example, it is the time from when the movable contact 43 comes into contact with the fixed contact 41 until the mechanical vibration disappears.
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。 According to the present embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
バイパス開閉回路RE1,RE2は、常閉式のメカニカルリレーにより構成されている。このため、何らかの異常が生じた場合、例えば、電源に何らかの異常が生じたことに基づくフェイルセーフ処理が行われる場合であっても、戻りバネ44の付勢力によりバイパスリレー31〜34は閉鎖し、確実に、バイパス経路B1,B2を通電の状態となる。IGオン状態中のフェイルセーフ処理において、このバイパス経路B1,B2を介して、鉛蓄電池11の充放電が可能となり、電気負荷15に暗電流を供給することができる。
The bypass switching circuits RE1 and RE2 are composed of a normally closed mechanical relay. Therefore, when some abnormality occurs, for example, even when fail-safe processing is performed based on the occurrence of some abnormality in the power supply, the bypass relays 31 to 34 are closed by the urging force of the
しかしながら、バイパスリレー31〜34として、メカニカルリレーを使用したことにより、開閉時に当接音が生じる。また、バイパス経路B1,B2を介して鉛蓄電池11の充放電が行われるため、バイパス開閉回路RE1,RE2を通過する電流の許容量も大きくなり、メカニカルリレーも大型化する。すなわち、可動接点43、固定接点41、及びコイル45及び鉄心45aが大きくなり、当接音自体も大きくなりやすくなる。
However, by using a mechanical relay as the bypass relays 31 to 34, a contact noise is generated at the time of opening and closing. Further, since the lead storage battery 11 is charged and discharged via the bypass paths B1 and B2, the permissible amount of the current passing through the bypass switching circuits RE1 and RE2 becomes large, and the mechanical relay also becomes large. That is, the movable contact 43, the fixed contact 41, the
そこで、バイパス開閉回路RE1,RE2を、複数のバイパスリレー31〜34により構成した。それとともに、制御部51は、複数のバイパスリレー31〜34のうち、いずれかのバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングを、他のバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御するようにした。これにより、いずれかのバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングにおいて発生する当接音と、他のバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングに発生する当接音がずれる。このため、当接音が同時に発生する場合と比較して、各当接音を目立たなくすることができる。
Therefore, the bypass switching circuits RE1 and RE2 are configured by a plurality of bypass relays 31 to 34. At the same time, the
また、バイパスリレー31〜34を並列に設けることにより、バイパス経路B1,B2を通電の状態とする場合に、バイパス経路B1,B2に流れる電流が複数のバイパスリレー31〜34に分散され、各バイパスリレー31〜34に流れる電流を少なくすることができる。このため、電流の許容量が大きいバイパスリレーと比較して、各バイパスリレー31〜34を小型化することができ、当接音自体を軽減することができる。
Further, by providing the bypass relays 31 to 34 in parallel, when the bypass paths B1 and B2 are energized, the current flowing through the bypass paths B1 and B2 is distributed to the plurality of bypass relays 31 to 34, and each bypass is used. The current flowing through the
制御部51は、開始処理において、各スイッチ21〜24をオン(閉鎖)することにより、電気経路L1〜L4を通電の状態とした後に、動作確認のため、複数のバイパスリレー31〜34を開閉させる。これにより、電気経路L1〜L4が通電の状態において、各バイパスリレー31〜34に電流が流れることとなる。このため、各バイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングが同時でなくても、各スイッチ21〜24を介して電気経路L1〜L4に電流が流れるため、いずれかのバイパスリレー31〜34に電流が集中して流れることがない。このため、各バイパスリレー31〜34を小型化することが可能となり、当接音自体を軽減することができる。
In the start process, the
制御部51は、異常判定された場合、すなわち、フェイルセーフ処理を開始する際、バイパス経路B1,B2が通電の状態となるように、複数のバイパスリレー31〜34を同時にオフ(閉鎖)するように制御する。これにより、いち早くバイパス経路B1,B2を通電の状態として、鉛蓄電池11からの電力(暗電流)を供給することができる。これにより、フェイルセーフ処理において有用となる。
The
回転電機14と接続される電気経路L1は、効率を考慮すると、許容電流量が大きいことが望ましい。それに伴い、電気経路L1を迂回するバイパス経路B1においても大電流が流れる可能性がある。しかしながら、バイパス開閉回路RE1は、メカニカルリレーであるため、許容電流量が大きくなると大型化して、当接音が大きくなる可能性がある。バイパス開閉回路RE2も、電気負荷15の種類によっては同様である。そこで、バイパス開閉回路RE1,RE2は、互いに並列に設けられる複数のバイパスリレー31〜34を有することとし、制御部51は、各バイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングをそれぞれ異ならせるようにした。並列に設けることにより、各バイパスリレー31〜34の電流量を分散させて、少なくすることができる。このため、各バイパスリレー31〜34を小型化して、当接音自体を軽減することができる。
Considering efficiency, it is desirable that the electric path L1 connected to the rotary
制御部51は、いずれかのバイパスリレー31〜34を開放又は閉鎖させた後、当該バイパスリレー31〜34のチャタリング時間に応じて設定された所定時間経過後に、他のバイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖させる。これにより、当接音が重なることを抑制して、当接音を目立たなくすることができる。
The
(他の実施形態)
本発明は、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。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented as follows, for example. In the following, the parts that are the same or equal to each other in each embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be incorporated for the parts having the same reference numerals.
・上記実施形態において、発電機としての回転電機14は、電気負荷15と異なり、常に蓄電池と接続される必要はない。つまり、バイパス経路B1を通電の状態とするタイミングと、バイパス経路B2を通電の状態とするタイミングをずらすことが可能である。さらには、電気経路L1〜L4が通電の状態となっていない場合であっても、バイパス経路B1を通電遮断の状態とすることができる。そこで、制御部51は、開始処理において、IGオン状態後(起動信号入力後)、各スイッチ21〜24がオン(閉鎖)される前に、バイパス開閉回路RE1の各バイパスリレー31,32を開閉させて動作確認を行ってもよい。これにより、電気負荷15への暗電流供給に影響を与えることがなく、バイパス開閉回路RE1の各バイパスリレー31,32の動作確認を行うことができる。また、各スイッチ21〜24がオン(閉鎖)される前に、バイパスリレー31,32の動作確認を開始できる。
-In the above embodiment, unlike the
・上記実施形態では、出力端子P0に鉛蓄電池11とスタータ13とが接続され、出力端子P1に回転電機14が接続され、出力端子P2に電気負荷15が接続された電源システムに適用したが、その他の電源システムに適用してもよい。例えば、発電機としてのオルタネータ70に対して各蓄電池11,12が並列に接続されるとともに、電気負荷15に対して各蓄電池11,12が並列に接続される電源システムに適用してもよい。
In the above embodiment, the lead-acid battery 11 and the
この電源システムについて詳しく説明する。図6に示すように、電池ユニットUの出力端子P0に鉛蓄電池11と、発電機としてのオルタネータ70と、スタータ13などが接続され、出力端子P1に電気負荷15などが接続される。電池ユニットU内において、出力端子P0,P1との間の電気経路L1に、スイッチ21が設けられ、リチウムイオン蓄電池12と出力端子P1との電気経路L2に、スイッチ22が設けられる。また、電池ユニットUには、スイッチ21を迂回するバイパス経路B1が設けられ、バイパス経路B1に、バイパス開閉回路RE1が設けられる。バイパス開閉回路RE1には、バイパスリレー31,32が並列に接続されている。
This power supply system will be described in detail. As shown in FIG. 6, the lead storage battery 11, the
このような電源システムにおいても、開閉処理などにおいて、一方のバイパスリレー31,32の開放又は閉鎖タイミングを、他方のバイパスリレー31,32の開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御することにより、当接音をずらすことができる。すなわち、バイパスリレー31,32の当接音を目立たなくすることができる。
Even in such a power supply system, contact is performed by controlling the opening or closing timing of one
・フェイルセーフ処理の実施に際し、バイパスリレー31〜34の動作タイミング(閉鎖タイミング)が個々に異なっていてもよい。具体的には、例えば、バイパスリレー31〜34として許容電流量(リレー容量)が互いに異なるものを用い、フェイルセーフ処理の開始当初は突入電流の対応として許容電流量が大きい方のバイパスリレーを閉鎖するようにしてもよい。その後、通電電流の増加に応じて許容電流量の小さい方のバイパスリレーを閉鎖してもよい。これにより、フェイルセーフ処理においても、当接音をずらし、目立たなくすることができる。 -When performing the fail-safe process, the operation timing (closing timing) of the bypass relays 31 to 34 may be different individually. Specifically, for example, bypass relays 31 to 34 having different allowable currents (relay capacities) are used, and at the beginning of fail-safe processing, the bypass relay having the larger allowable current is closed as a response to the inrush current. You may try to do so. After that, the bypass relay having the smaller allowable current amount may be closed as the energizing current increases. As a result, even in the fail-safe process, the contact sound can be shifted and made inconspicuous.
また、フェイルセーフ処理の実施に際し、暗電流を供給するバイパス経路B2を通電の状態とするために、バイパス開閉回路RE2のバイパスリレー33,34を先に閉鎖(オフ)するように制御し、その後、バイパス開閉回路RE1のバイパスリレー31,32を閉鎖(オフ)してもよい。その際、バイパスリレー31,32の閉鎖タイミングを異ならせてもよい。すなわち、バイパスリレー33,34を同時に閉鎖し、そのあと、バイパスリレー31,32を別々に閉鎖させてもよい。これにより、フェイルセーフ処理においても、当接音をずらし、目立たなくすることができる。 Further, when performing the fail-safe process, in order to energize the bypass path B2 that supplies the dark current, the bypass relays 33 and 34 of the bypass switching circuit RE2 are controlled to be closed (off) first, and then. , The bypass relays 31 and 32 of the bypass switching circuit RE1 may be closed (off). At that time, the closing timings of the bypass relays 31 and 32 may be different. That is, the bypass relays 33 and 34 may be closed at the same time, and then the bypass relays 31 and 32 may be closed separately. As a result, even in the fail-safe process, the contact sound can be shifted and made inconspicuous.
・バイパス開閉回路RE1,RE2として、常閉式のバイパスリレーに代えて、常開式のバイパスリレーを用いることも可能である。
・バイパス経路B2の一端はユニット内部において電気経路L1上の接続点N1(又は出力端子P1)に接続され、他端はユニット内部において電気経路L3上の接続点N4(又は出力端子P2)に接続されていてもよい。
-As the bypass opening / closing circuits RE1 and RE2, it is also possible to use a normally open type bypass relay instead of the normally closed type bypass relay.
One end of the bypass path B2 is connected to the connection point N1 (or output terminal P1) on the electric path L1 inside the unit, and the other end is connected to the connection point N4 (or output terminal P2) on the electric path L3 inside the unit. It may have been done.
・スイッチ21〜24として、メカニカルリレーを採用してもよい。この場合、スイッチ21〜24の開放又は閉鎖タイミングと、バイパスリレー31〜34の開放又は閉鎖タイミングを異ならせて制御することが望ましい。これにより、当接音をずらすことができ、当接音を目立たなくすることができる。
-A mechanical relay may be adopted as the
・上記実施形態では、第1蓄電池として鉛蓄電池11を設けるとともに、第2蓄電池としてリチウムイオン蓄電池12を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第2蓄電池として、リチウムイオン蓄電池12以外の高密度蓄電池、例えばニッケル−水素電池を用いてもよい。その他、第1蓄電池及び第2蓄電池として、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。
-In the above embodiment, the lead storage battery 11 is provided as the first storage battery and the lithium
・バイパス開閉部において、3つ以上のリレースイッチ(例えばバイパスリレー)を並列に設けることも可能である。各リレースイッチを機械式のバイパスリレーにて構成する場合、これら各リレースイッチのオン・オフタイミングを互いに異ならせるとよい。 -It is also possible to provide three or more relay switches (for example, bypass relays) in parallel in the bypass opening / closing portion. When each relay switch is configured by a mechanical bypass relay, the on / off timing of each of these relay switches may be different from each other.
・電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。
・バイパス開閉回路RE1のリレースイッチの開閉タイミングと、バイパス開閉回路RE2のリレースイッチの開閉タイミングを異ならせるのであれば、バイパス開閉回路RE1及びバイパス開閉回路RE2のリレースイッチを、それぞれ1つずつにしてもよい。
-It is also possible to use the power supply system for purposes other than vehicles.
If the opening / closing timing of the relay switch of the bypass switching circuit RE1 and the opening / closing timing of the relay switch of the bypass switching circuit RE2 are different, the relay switches of the bypass switching circuit RE1 and the bypass switching circuit RE2 are set to one each. May be good.
・スタータ13と共に、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷(電源失陥が許容される負荷)が接続されていてもよい。この電気負荷の具体例としては、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。
-A general electric load (load that allows power failure) other than the constant voltage required load may be connected together with the
11…鉛蓄電池、12…リチウムイオン蓄電池、21〜24…スイッチ、31〜34…バイパスリレー、51…制御部、B1,B2…バイパス経路、L1〜L4…電気経路、RE1,PE2…バイパス開閉回路、U…電池ユニット。 11 ... Lead storage battery, 12 ... Lithium ion storage battery, 21-24 ... Switch, 31-34 ... Bypass relay, 51 ... Control unit, B1, B2 ... Bypass path, L1 to L4 ... Electric path, RE1, PE2 ... Bypass switching circuit , U ... Battery unit.
Claims (5)
前記電源システムにおいて前記第1蓄電池の電力が供給される給電経路(L1,L3)に設けられ、前記給電経路を通電又は通電遮断の状態とする制御スイッチ(21,23)と、
前記制御スイッチを迂回するバイパス経路(B1,B2)に設けられ、前記バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉部(RE1,RE2)と、
前記バイパス開閉部を制御する制御部(51)と、を備え、
前記バイパス開閉部は、メカニカルリレーよりなる複数のリレースイッチ(31〜34)を有し、
前記給電経路には、前記第1蓄電池及び発電機(14)が接続される第1給電経路(L1)と、前記第1蓄電池及び電気負荷(15)に接続される第2給電経路(L3)と、があり、
前記制御スイッチには、前記第1給電経路に設けられた第1制御スイッチ(21)と、前記第2給電経路に設けられた第2制御スイッチ(23)と、があり、
前記バイパス経路には、前記第1制御スイッチを迂回する第1バイパス経路(B1)と、前記第2制御スイッチを迂回する第2バイパス経路(B2)と、があり、
前記バイパス開閉部には、前記第1バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とする第1バイパス開閉部(RE1)と、前記第2バイパス経路を通電又は通電遮断の状態とする第2バイパス開閉部(RE2)と、があり、
前記第1バイパス開閉部及び前記第2バイパス開閉部は、それぞれ前記リレースイッチを有し、
前記第1バイパス開閉部は、互いに並列に設けられる複数のリレースイッチを有するとともに、前記第2バイパス開閉部は、互いに並列に設けられる複数のリレースイッチを有し、
前記制御部は、前記第1バイパス開閉部の前記リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを、前記第2バイパス開閉部の前記リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングと異ならせて制御するとともに、前記バイパス開閉部が有する前記各リレースイッチの開放又は閉鎖タイミングをそれぞれ異ならせるように構成されており、
前記制御部は、起動信号を入力した後、前記第1制御スイッチにより前記第1給電経路が通電の状態となる前に、前記第1バイパス開閉部の有する前記複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させて、前記第1バイパス開閉部の動作確認を行い、前記第2制御スイッチにより前記第2給電経路が通電の状態となった後に、前記第2バイパス開閉部の有する前記複数のリレースイッチを開放又は閉鎖させて、前記第2バイパス開閉部の動作確認を行う電源回路装置。 In the power supply circuit device (U) applied to a power supply system in which the first storage battery (11) and the second storage battery (12) are connected in parallel,
A control switch (21, 23) provided in the power supply path (L1, L3) to which the power of the first storage battery is supplied in the power supply system to energize or cut off the power supply path.
Bypass opening / closing portions (RE1, RE2) provided in bypass paths (B1, B2) bypassing the control switch to energize or shut off the bypass path.
A control unit (51) that controls the bypass opening / closing unit is provided.
The bypass opening / closing portion has a plurality of relay switches (31 to 34) made of mechanical relays.
The power supply path includes a first power supply path (L1) to which the first storage battery and the generator (14) are connected, and a second power supply path (L3) connected to the first storage battery and the electric load (15). And there is
The control switch includes a first control switch (21) provided in the first power supply path and a second control switch (23) provided in the second power supply path.
The bypass route includes a first bypass route (B1) that bypasses the first control switch and a second bypass route (B2) that bypasses the second control switch.
The bypass opening / closing part includes a first bypass opening / closing part (RE1) that makes the first bypass path energized or cut off, and a second bypass opening / closing part that makes the second bypass path energized or cut off. There is (RE2),
The first bypass opening / closing part and the second bypass opening / closing part each have the relay switch.
The first bypass switching unit has a plurality of relay switches provided in parallel with each other, and the second bypass switching unit has a plurality of relay switches provided in parallel with each other.
The control unit controls the opening or closing timing of the relay switch of the first bypass opening / closing unit to be different from the opening / closing timing of the relay switch of the second bypass opening / closing unit, and the bypass opening / closing unit controls the opening / closing timing of the relay switch. It is configured so that the opening or closing timing of each of the relay switches having the same is different.
After inputting the start signal, the control unit opens or closes the plurality of relay switches included in the first bypass opening / closing unit before the first power supply path is energized by the first control switch. After confirming the operation of the first bypass opening / closing unit and energizing the second power supply path by the second control switch, the plurality of relay switches included in the second bypass opening / closing unit are opened or opened. A power supply circuit device that is closed to check the operation of the second bypass opening / closing portion.
前記制御部は、前記並列の関係にあるリレースイッチの開放又は閉鎖タイミングを異ならせる請求項1に記載の電源回路装置。 The plurality of relay switches include two or more relay switches provided in parallel with each other.
The power supply circuit device according to claim 1, wherein the control unit has different opening or closing timings of the relay switches in a parallel relationship.
前記制御部は、前記電源システムの故障が判定された場合、前記バイパス経路が通電の状態となるように、前記複数のリレースイッチの動作を同時に制御する請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の電源回路装置。 A failure determination unit (51) for determining a failure of the power supply system is provided.
One of claims 1 to 3, wherein the control unit simultaneously controls the operation of the plurality of relay switches so that the bypass path is energized when a failure of the power supply system is determined. The power supply circuit device described in.
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