(57)【要約】【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を判別する。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。【選択図】図１
2020025383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を判別し、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。
【発明の詳細な説明】
【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、開閉状態の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、接点の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７３５４５号公報
【発明の概要】
【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を判別し、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】
【図１】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の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】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３】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。
【発明を実施するための形態】
【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で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、大電流通電時の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】
ステップ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。
【符号の説明】
【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
【図１】
2020025383.tif 000003
【図２】
2020025383.tif 000004
【図３】
2020025383.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月7日(2019.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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バッテリ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に、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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に、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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
電池装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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バッテリ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に、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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に、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月18日(2019.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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バッテリに何れか一方が接続され、前記第１バッテリに並列に接続される第２バッテリに他方が接続される第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バッテリ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に、前記第１スイッチのオフ状態を維持したまま、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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、
前記第１バッテリが遮断状態にある場合に前記第１スイッチおよび前記第２スイッチはオフの状態である
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バッテリにいずれか一方が接続され、前記第２バッテリに他方が接続される第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バッテリ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に、前記第１スイッチのオフ状態を維持したまま、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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、
前記第１バッテリが遮断状態にある場合に前記第１スイッチおよび前記第２スイッチはオフの状態である
電池装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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バッテリに何れか一方が接続され、前記第１バッテリに並列に接続される第２バッテリに他方が接続される第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バッテリ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に、前記第１スイッチのオフ状態を維持したまま、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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、
前記第１バッテリが遮断状態にある場合に前記第１スイッチおよび前記第２スイッチはオフの状態である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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バッテリにいずれか一方が接続され、前記第２バッテリ他方が接続される第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バッテリ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に、前記第１スイッチのオフ状態を維持したまま、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１スイッチのオン状態を維持したまま、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、
前記第１バッテリが遮断状態にある場合に前記第１スイッチおよび前記第２スイッチはオフの状態である。