(57)【要約】【課題】  リレーを駆動するための励磁コイルに接続されたスイッチ素子がオンの状態で故障すると、励磁コイルに電流が流れ続け、蓄電装置および負荷が接続されたままとなる。【解決手段】  リレーは、励磁コイルの通電時に蓄電装置を負荷と接続し、励磁コイルの非通電時に蓄電装置および負荷の接続を遮断する。第１スイッチ素子は、励磁コイルの通電を許容するオンと、励磁コイルの通電を遮断するオフとの間で切り替わる。電流遮断回路は、電圧検出ラインを用いて検出した蓄電素子の電圧値が閾値よりも高いとき、励磁コイルの通電を遮断する第２スイッチ素子を有する。コントローラは、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子のそれぞれを制御する。これにより、第１スイッチ素子がオンの状態で故障しても、コントローラが第２スイッチ素子を制御することにより、励磁コイルの通電を遮断して、蓄電装置および負荷の接続を遮断できる。【選択図】  図３
2015149874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に直列に接続された複数の蓄電素子を含む蓄電装置と、
励磁コイルの通電時に前記蓄電装置を負荷と接続し、前記励磁コイルの非通電時に前記蓄電装置および前記負荷の接続を遮断するリレーと、
前記励磁コイルの通電を許容するオンと、前記励磁コイルの通電を遮断するオフとの間で切り替わる第１スイッチ素子と、
電圧検出ラインを用いて検出した前記蓄電素子の電圧値が閾値よりも高いとき、前記励磁コイルの通電を遮断する第２スイッチ素子を含む電流遮断回路と、
前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子のそれぞれを制御するコントローラと、
を有することを特徴とする蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置および負荷を接続するためのリレーを駆動する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、スイッチをオンにして励磁コイルに電流を流すことにより、システムメインリレーをオフからオンに切り替えている。システムメインリレーがオンであるとき、バッテリが駆動装置と接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチがオンの状態で故障してしまうと、励磁コイルに電流が流れ続けてしまい、システムメインリレーがオンのままとなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の蓄電システムは、蓄電装置と、リレーと、第１スイッチ素子と、電流遮断回路と、コントローラとを有する。蓄電装置は、電気的に直列に接続された複数の蓄電素子を有する。リレーは、励磁コイルの通電時に蓄電装置を負荷と接続し、励磁コイルの非通電時に蓄電装置および負荷の接続を遮断する。第１スイッチ素子は、励磁コイルの通電を許容するオンと、励磁コイルの通電を遮断するオフとの間で切り替わる。電流遮断回路は、電圧検出ラインを用いて検出した蓄電素子の電圧値が閾値よりも高いとき、励磁コイルの通電を遮断する第２スイッチ素子を有する。コントローラは、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子のそれぞれを制御する。
【０００６】
本発明によれば、第１スイッチ素子がオンの状態で故障しても、コントローラが第２スイッチ素子を制御することにより、励磁コイルの通電を遮断できる。これにより、第１スイッチ素子が故障しても、蓄電装置および負荷の接続を遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】電流遮断回路の構成を示す図である。
【図３】実施例１において、システムメインリレーを駆動する回路を示す図である。
【図４】実施例１において、システムメインリレーを駆動する回路の故障を判別する処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例２において、システムメインリレーを駆動する回路を示す図である。
【図６】実施例２において、システムメインリレーを駆動する回路の故障を判別する処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例３において、システムメインリレーを駆動する回路を示す図である。
【図８】実施例３において、システムメインリレーを駆動する回路の故障を判別する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本実施例の電池システム（本発明の蓄電システムに相当する）の構成を示す図である。
【００１０】
組電池（本発明の蓄電装置に相当する）１０は、電気的に直列に接続された複数の単電池（本発明の蓄電素子に相当する）１１を有する。単電池１１としては、二次電池や電気二重層キャパシタを用いることができる。組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、負荷２０と接続されている。負荷２０は、組電池１０の放電電力を受けて動作したり、組電池１０を充電するための電力を生成したりする。本実施例の電池システムを車両に搭載したとき、負荷２０としては、モータ・ジェネレータを用いることができる。
【００１１】
正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられ、負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇは、コントローラ４０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００１２】
電圧センサ３１は、組電池１０の電圧値ＶＢを検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、コンデンサ（平滑コンデンサ）Ｃ１が接続されている。電圧センサ３２は、コンデンサＣ１の電圧値ＶＬを検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。
【００１３】
図２に示すように、組電池１０には、電圧検出ラインＬ１を介して、電流遮断回路５０が接続されている。電流遮断回路５０は、単電池１１が過充電状態であるときに、組電池１０および負荷２０の接続を遮断するために用いられる。具体的には、単電池１１が過充電状態であるとき、電流遮断回路５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。
【００１４】
電流遮断回路５０は、抵抗Ｒ１を有しており、抵抗Ｒ１は、各電圧検出ラインＬ１に設けられている。抵抗Ｒ１は、組電池１０（単電池１１）からの過電圧が電流遮断回路５０に印加することを防止するために用いられる。すなわち、電流遮断回路５０に過電圧が印加しようとするときには、抵抗Ｒ１が溶断することにより、電流遮断回路５０に対する過電圧の印加を防止している。
【００１５】
電流遮断回路５０は、複数のツェナーダイオードＤを有する。各ツェナーダイオードＤは、電圧検出ラインＬ１を介して、各単電池１１と電気的に並列に接続されている。ここで、ツェナーダイオードＤのカソードは、単電池１１の正極端子と接続されており、ツェナーダイオードＤのアノードは、単電池１１の負極端子と接続されている。複数のツェナーダイオードＤは、電気的に直列に接続されている。
【００１６】
ツェナーダイオードＤは、組電池１０（単電池１１）からの過電圧が電流遮断回路５０に印加することを抑制するために用いられる。すなわち、電流遮断回路５０に過電圧が印加しようとするときには、ツェナーダイオードＤが導通状態となることにより、カソードからアノードの側に電流を流すことができる。これにより、後述するＩＣ（Integrated Circuit）５１の側に過電圧が印加されることを抑制できる。
【００１７】
ツェナーダイオードＤが導通状態となったとき、抵抗Ｒ１に電流を流すことにより、抵抗Ｒ１を溶断させることができる。すなわち、組電池１０からＩＣ５１に過電圧が印加しようとしたときには、抵抗Ｒ１が溶断することにより、組電池１０およびＩＣ５１の接続を遮断することができる。これにより、ＩＣ５１を保護することができる。なお、電流遮断回路５０への過電圧の印加を除外できれば、ツェナーダイオードＤを省略することができる。
【００１８】
電流遮断回路５０は、コンデンサＣ２を有する。コンデンサＣ２の一端は、電圧検出ラインＬ１に接続されており、コンデンサＣ２の他端は、接地されている。コンデンサＣ２は、各電圧検出ラインＬ１に対して設けられており、電圧検出ラインＬ１におけるノイズを低減するために用いられる。電圧検出ラインＬ１に対するコンデンサＣ２の接続点は、後述するＩＣ５１と、電圧検出ラインＬ１に対するツェナーダイオードＤの接続点との間に位置している。なお、ノイズの影響を無視できれば、コンデンサＣ２を省略することもできる。
【００１９】
電流遮断回路５０は、ＩＣ５１を有する。ＩＣ５１は、コントローラ４０から起動信号を受けたり、停止信号を受けたりする。起動信号とは、電源（図示せず）からの電力をＩＣ５１に供給することを許容する信号であり、起動信号によって、ＩＣ５１を動作させることができる。停止信号とは、電源からＩＣ５１への電力供給を停止させる信号であり、停止信号によって、ＩＣ５１の動作を停止させることができる。
【００２０】
ＩＣ５１は、コンパレータＣＭＰを有する。各単電池１１の正極端子と接続された電圧検出ラインＬ１は、コンパレータＣＭＰの負側入力端子と接続されている。また、各単電池１１の負極端子と接続された電圧検出ラインＬ１は、コンパレータＣＭＰの正側入力端子と接続されている。
【００２１】
ここで、図２に示すように、一方の単電池１１の正極端子と、他方の単電池１１の負極端子とに接続された電圧検出ラインＬ１は、分岐している。分岐された電圧検出ラインＬ１は、一方のコンパレータＣＭＰにおける正側入力端子と、他方のコンパレータＣＭＰにおける負側入力端子とにそれぞれ接続されている。
【００２２】
コンパレータＣＭＰは、単電池１１における正極端子および負極端子の間の電位差、言い換えれば、単電池１１の電圧値を出力する。ＩＣ５１は、コンパレータＣＭＰと接続されたＯＲ回路５２を有しており、コンパレータＣＭＰの出力信号は、ＯＲ回路５２に入力される。ＯＲ回路５２は、複数のコンパレータＣＭＰと接続されており、いずれかのコンパレータＣＭＰの出力信号がＯＲ回路５２に入力されると、ＯＲ回路５２は出力信号を生成する。
【００２３】
本実施例において、複数のコンパレータＣＭＰは、互いに異なるタイミングで動作する。すなわち、複数のコンパレータＣＭＰにおける出力信号は、互いに異なるタイミングにおいて、ＯＲ回路５２に入力される。このため、各単電池１１の電圧値が検出されるたびに、この電圧値に相当する信号をＯＲ回路５２が出力する。
【００２４】
ＩＣ５１は、ＯＲ回路５２と接続されたアラーム確定回路５３を有しており、ＯＲ回路５２の出力信号は、アラーム確定回路５３に入力される。アラーム確定回路５３は、単電池１１の過充電状態を判別し、単電池１１が過充電状態であるときには、アラーム信号を出力する。アラーム信号とは、単電池１１が過充電状態であることを示す信号である。
【００２５】
アラーム確定回路５３は、コンパレータによって構成することができる。ＯＲ回路５２の出力信号（単電池１１の電圧値）は、アラーム確定回路（コンパレータ）５３における負側入力端子に入力される。また、閾値（電圧値）Ｖ＿ｔｈは、アラーム確定回路（コンパレータ）５３における正側入力端子に入力される。
【００２６】
閾値（電圧値）Ｖ＿ｔｈは、単電池１１の過充電状態を判別するための電圧値であり、単電池１１の充放電特性などを考慮して適宜設定することができる。例えば、閾値（電圧値）Ｖ＿ｔｈとしては、単電池１１が実際に過充電状態となるときの電圧値に設定したり、単電池１１が実際に過充電状態となるときの電圧値よりも低い値に設定したりすることができる。
【００２７】
ＯＲ回路５２の出力信号（単電池１１の電圧値）が閾値（電圧値）Ｖ＿ｔｈよりも高いときには、アラーム確定回路（コンパレータ）５３の出力信号（アラーム信号）が生成される。一方、ＯＲ回路５２の出力信号（単電池１１の電圧値）が閾値（電圧値）Ｖ＿ｔｈよりも低いときには、アラーム確定回路（コンパレータ）５３の出力信号（アラーム信号）が生成されない。
【００２８】
ＩＣ５１は、アラーム確定回路５３と接続されたアラームラッチ回路５４を有しており、アラーム確定回路５３の出力信号（アラーム信号）が、アラームラッチ回路５４に入力される。アラームラッチ回路５４は、アラーム確定回路５３からの入力信号を保持して、ラッチ信号（アラーム信号に相当する）を出力する。
【００２９】
ＩＣ５１（アラームラッチ回路５４）は、フォトカプラ５５と接続されている。フォトカプラ５５は、スイッチ素子として用いられ、アラームラッチ回路５４からのラッチ信号を受けることにより、オフからオンに切り替わる。フォトカプラ５５は、絶縁素子であるため、フォトカプラ５５の入力側に位置する回路（高電圧回路）と、フォトカプラ５５の出力側に位置する回路（低電圧回路）とを絶縁状態とすることができる。言い換えれば、フォトカプラ５５は、入力信号としての高電圧信号を、出力信号としての低電圧信号に変換することができる。
【００３０】
フォトカプラ５５は、ＯＲ回路５６と接続されている。フォトカプラ５５がオフからオンに切り替わったとき、フォトカプラ５５の出力信号がＯＲ回路５６に入力される。これにより、ＯＲ回路５６から出力信号が生成され、この出力信号がスイッチ素子（ＳＷ、本発明の第２スイッチ素子に相当する）５７に入力される。スイッチ素子５７は、ＯＲ回路５６の出力信号を受けて、オンからオフに切り替わる。ここで、ＯＲ回路５６の出力信号がスイッチ素子５７に入力されていないとき、スイッチ素子５７はオンになる。
【００３１】
ＯＲ回路５６には、コントローラ４０からの出力信号が入力される。コントローラ４０の出力信号がＯＲ回路５６に入力されると、ＯＲ回路５６から出力信号が生成される。この場合にも、上述したように、スイッチ素子５７がオンからオフに切り替わる。
【００３２】
電流遮断回路５０において、閾値Ｖ＿ｔｈよりも高い電圧値をアラーム確定回路５３に入力すれば、ＩＣ５１が正常に動作するか否かを判別できる。例えば、複数のコンパレータＣＭＰを用いることにより、直列に接続された複数の単電池１１の電圧値をアラーム確定回路５３に入力することができる。複数の単電池１１の電圧値は、各単電池１１の電圧値よりも高いため、複数の単電池１１の電圧値を閾値Ｖ＿ｔｈよりも高くすることができる。
【００３３】
閾値Ｖ＿ｔｈよりも高い電圧値をアラーム確定回路５３に入力したとき、ＩＣ５１が正常であれば、アラーム確定回路５３からアラーム信号が出力され、スイッチ素子５７がオンからオフに切り替わる。スイッチ素子５７がオフになれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフになる。ここで、コンデンサＣ１を放電すれば、電圧値ＶＬは電圧値ＶＢよりも低いままとなる。例えば、コンデンサＣ１を０［Ｖ］まで放電し、電圧値ＶＬが０［Ｖ］のままであれば、電流遮断回路５０（ＩＣ５１）が正常であると判別できる。
【００３４】
閾値Ｖ＿ｔｈよりも高い電圧値をアラーム確定回路５３に入力したにも関わらず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフにならなければ、電流遮断回路５０（ＩＣ５１）が故障していることを判別できる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフにならないとき、コンデンサＣ１を放電しても、電圧値ＶＬは電圧値ＶＢと等しくなる。このため、閾値Ｖ＿ｔｈよりも高い電圧値をアラーム確定回路５３に入力したにも関わらず、電圧値ＶＬが０［Ｖ］よりも高いときには、電流遮断回路５０が故障していることを判別できる。
【００３５】
図３は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路の構成を示す。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、可動接点ＭＣ−Ｂおよび固定接点ＦＣ−Ｂを有する。固定接点ＦＣ−Ｂは、正極ラインＰＬと接続されており、可動接点ＭＣ−Ｂが固定接点ＦＣ−Ｂに接触すると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオンになる。可動接点ＭＣ−Ｂが固定接点ＦＣ−Ｂから離れると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂがオフになる。
【００３６】
励磁コイル６１は、電源６０と接続されており、電源６０からの電流が励磁コイル６１に流れると、励磁コイル６１の通電によって発生した磁力によって、可動接点ＭＣ−Ｂを固定接点ＦＣ−Ｂに接触させることができる。一方、励磁コイル６１に電流が流れていないとき、バネ（図示せず）の付勢力を用いて、可動接点ＭＣ−Ｂを固定接点ＦＣ−Ｂから離すことができる。
【００３７】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、可動接点ＭＣ−Ｇおよび固定接点ＦＣ−Ｇを有する。固定接点ＦＣ−Ｇは、負極ラインＮＬと接続されており、可動接点ＭＣ−Ｇが固定接点ＦＣ−Ｇに接触すると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオンになる。可動接点ＭＣ−Ｇが固定接点ＦＣ−Ｇから離れると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇがオフになる。
【００３８】
励磁コイル６２は、電源６０と接続されており、電源６０からの電流を励磁コイル６２に流すことができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂと同様に、励磁コイル６２の通電および非通電を切り替えることにより、可動接点ＭＣ−Ｇを固定接点ＦＣ−Ｇに接触させたり、固定接点ＦＣ−Ｇから離したりすることができる。
【００３９】
励磁コイル６１および電源６０の間には、スイッチ素子（ＳＷ、本発明の第１スイッチ素子に相当する）６３が設けられている。スイッチ素子６３は、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。一方、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７の一端は励磁コイル６２と接続されており、スイッチ素子５７の他端は接地されている。励磁コイル６１，６２は直列に接続されているため、スイッチ素子６３，５７がオンであるとき、電源６０から励磁コイル６１，６２に電流が流れる。スイッチ素子６３，５７の少なくとも一方がオフであれば、励磁コイル６１，６２に電流が流れない。
【００４０】
スイッチ素子６３および励磁コイル６１を接続するラインには、電圧センサ７１が接続されている。スイッチ素子６３がオンであるとき、電圧センサ７１によって検出される電圧値Ｖ１は、電源６０の電圧値となる。一方、スイッチ素子６３がオフであるとき、電圧値Ｖ１は０［Ｖ］になる。
【００４１】
図３に示す構成では、スイッチ素子６３，５７がオンであるときに、励磁コイル６１，６２に電流が流れるため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを同時にオンにすることができる。ここで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを同時にオンにすると、組電池１０からコンデンサＣ１に突入電流が流れてしまう。そこで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンにする前に、コンデンサＣ１を充電しておくことができる。コンデンサＣ１を充電するときの電源は、組電池１０とは異なる電源が用いられる。
【００４２】
図３に示す構成によれば、スイッチ素子６３がオンの状態で故障しても、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７をオフにすることにより、励磁コイル６１，６２に電流が流れることを防止できる。このため、励磁コイル６１，６２に電流が流れ続け、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンのままになることを防止できる。
【００４３】
本実施例において、スイッチ素子６３，５７を設ける位置は、図３に示す位置に限るものではない。すなわち、励磁コイル６１，６２に電流を流すラインであれば、スイッチ素子６３，５７を設ける位置は適宜設定することができる。ここで、電圧センサ７１は、電源６０と接続されるスイッチ素子６３の端部とは反対側の端部に対して接続すればよい。
【００４４】
次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路の故障を判別する処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図４に示す処理を開始するとき、スイッチ素子５７，６３はオンである。
【００４５】
ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７をオフにするための制御信号を出力する。コントローラ４０から出力された制御信号は、電流遮断回路５０のＯＲ回路５６に入力され、ＯＲ回路５６の出力信号によって、スイッチ素子５７をオフにすることができる。
【００４６】
ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、コンデンサＣ１を放電させる。例えば、コンデンサＣ１の放電電流を負荷２０に流すことができる。これにより、コンデンサＣ１の電圧値が低下するが、このときの電圧低下量ΔＶｃは予め設定されている。コントローラ４０は、電圧センサ３２によって検出された電圧値ＶＬを監視することにより、電圧低下量ΔＶｃだけ、コンデンサＣ１を放電させることができる。
【００４７】
ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、下記式（１）に示す条件を満たすか否かを判別する。
【００４８】
【数１】
2015149874.tif 000003
【００４９】
コントローラ４０は、電圧センサ３１を用いることにより、上記式（１）に示す電圧値ＶＢを検出することができる。また、コントローラ４０は、電圧センサ３２を用いることにより、上記式（１）に示す電圧値ＶＬを検出することができる。上記式（１）に示すΔＶｃは、ステップＳ１０２の処理における電圧低下量である。
【００５０】
上記式（１）に示す条件を満たさないとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０１の処理における制御信号が電流遮断回路５０に入力されていないと判別する。具体的には、コントローラ４０は、コントローラ４０および電流遮断回路５０（ＯＲ回路５６）を接続するラインに異常が発生していると判別する。コントローラ４０からの制御信号が電流遮断回路５０（ＯＲ回路５６）に入力されないとき、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７がオフにならないため、電源６０から励磁コイル６１，６２に電流が流れ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンのままとなる。
【００５１】
これにより、電圧値ＶＢ，ＶＬは等しくなり、上記式（１）に示す条件を満たさないことになる。このとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０６において警告を行う。警告を行う手段は、音や表示などを用いてユーザなどに警告できるものであればよい。
【００５２】
ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を行うとき、電圧センサ３１，３２の検出誤差を考慮して、電圧低下量ΔＶｃを設定することができる。電圧センサ３１，３２の検出誤差によっては、実際の電圧値（真値）ＶＢ，ＶＬが等しくても、電圧センサ３１，３２によって検出された電圧値（検出値）ＶＢ，ＶＬの間で電圧差ΔＶｅが発生することがある。この電圧差ΔＶｅを除外するために、電圧低下量ΔＶｃは、電圧差ΔＶｅよりも大きい値に設定することができる。
【００５３】
上記式（１）に示す条件を満たすとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０１の処理における制御信号が電流遮断回路５０に入力されていると判別する。具体的には、コントローラ４０は、コントローラ４０および電流遮断回路５０を接続するラインが正常であると判別する。コントローラ４０からの制御信号が電流遮断回路５０に入力されているときには、スイッチ素子５７がオフになり、励磁コイル６１，６２には電流が流れないため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオフになる。これにより、電圧値ＶＬは、電圧低下量ΔＶｃの分だけ電圧値ＶＢよりも低くなり、上記式（１）に示す条件を満たすことになる。
【００５４】
上記式（１）に示す条件を満たすとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０４において、スイッチ素子６３をオフにするための制御信号を出力する。ここで、スイッチ素子６３が正常であれば、スイッチ素子６３はオフになる。
【００５５】
ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、電圧センサ７１によって検出された電圧値Ｖ１が０［Ｖ］であるか否かを判別する。電圧値Ｖ１が０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６３が正常であると判別し、図４に示す処理を終了する。一方、スイッチ素子６３がオンの状態で故障していれば、電圧値Ｖ１は電源６０の電圧値を示し、０［Ｖ］よりも高くなる。したがって、電圧値Ｖ１が０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６３が故障していると判別する。このとき、コントローラ４０は、上述したステップＳ１０６の処理を行う。
【００５６】
なお、ステップＳ１０５の処理では、電圧センサ７１の検出誤差を考慮することができる。具体的には、ステップＳ１０５において、０［Ｖ］を基準として、電圧センサ７１の検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ１が含まれているか否かを判別することもできる。ここで、検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ１が含まれていれば、コントローラ４０は、スイッチ素子６３が正常であると判別できる。一方、検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ１が含まれていなければ、コントローラ４０は、スイッチ素子６３がオンの状態で故障していると判別できる。
【００５７】
本実施例では、電圧センサ７１を用いて、スイッチ素子６３の故障を判別しているが、これに限るものではない。具体的には、電流センサを用いて、スイッチ素子６３の故障を判別することができる。
【００５８】
例えば、スイッチ素子５７がオンであるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６３をオフにするための制御信号を出力する。ここで、スイッチ素子６３がオフになれば、電流センサによって検出された電流値が０［Ａ］となる。一方、スイッチ素子６３がオンの状態で故障していれば、電流値が０［Ａ］よりも大きくなる。このように、電流センサによって検出された電流値に基づいて、スイッチ素子６３がオンの状態で故障しているか否かを判別できる。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明の実施例２である電池システムについて説明する。本実施例において、実施例１で説明した構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００６０】
図５は、本実施例において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路を示す。図５に示すように、励磁コイル６１，６２は、並列に接続されている。スイッチ素子（ＳＷ、本発明の第１スイッチ素子に相当する）６４の一端は電源６０に接続され、スイッチ素子６４の他端は励磁コイル６１に接続されている。これにより、スイッチ素子５７，６４をオンにすることにより、電源６０から励磁コイル６１に電流を流すことができる。スイッチ素子６４のオンおよびオフは、コントローラ４０によって制御される。
【００６１】
スイッチ素子６４および励磁コイル６１を接続するラインには、電圧センサ７２が接続されている。スイッチ素子６４がオンであるとき、電圧センサ７２によって検出された電圧値Ｖ２は０［Ｖ］よりも高くなる。一方、スイッチ素子６４がオフであるとき、電圧値Ｖ２は０［Ｖ］になる。電圧センサ７２によって検出された電圧値Ｖ２は、コントローラ４０に入力される。
【００６２】
スイッチ素子（ＳＷ、本発明の第１スイッチ素子に相当する）６５および励磁コイル６２は、互いに直列に接続されているとともに、スイッチ素子６４および励磁コイル６１に対して並列に接続されている。スイッチ素子６５の一端は電源６０に接続され、スイッチ素子６５の他端は励磁コイル６２に接続されている。これにより、スイッチ素子５７，６５をオンにすることにより、電源６０から励磁コイル６２に電流を流すことができる。スイッチ素子６５のオンおよびオフは、コントローラ４０によって制御される。
【００６３】
スイッチ素子６５および励磁コイル６２を接続するラインには、電圧センサ７３が接続されている。スイッチ素子６５がオンであるとき、電圧センサ７３によって検出された電圧値Ｖ３は０［Ｖ］よりも高くなる。一方、スイッチ素子６５がオフであるとき、電圧値Ｖ３は０［Ｖ］になる。電圧センサ７３によって検出された電圧値Ｖ３は、コントローラ４０に入力される。
【００６４】
図５に示す構成によれば、スイッチ素子６４，６５のオンおよびオフを制御することにより、励磁コイル６１，６２のそれぞれに電流を流すことができる。これにより、互いに異なるタイミングにおいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇのオンおよびオフを切り替えることができる。
【００６５】
また、図５に示す構成において、スイッチ素子６４，６５の少なくとも一方がオンの状態で故障しても、スイッチ素子５７をオフにすることにより、励磁コイル６１，６２への通電を遮断することができる。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを駆動する回路の故障を判別する処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。図６に示す処理は、図４に示す処理に相当し、コントローラ４０によって実行される。図６において、図４で説明した処理と同じ処理については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。図６に示す処理を開始するとき、スイッチ素子５７，６４，６５はオンである。
【００６７】
ステップＳ１０３の処理において、上記式（１）に示す条件を満たすとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０７において、スイッチ素子６４，６５をオフにするための制御信号を出力する。ここで、スイッチ素子６４，６５が正常であれば、スイッチ素子６４，６５はオフになる。
【００６８】
ステップＳ１０８において、コントローラ４０は、電圧センサ７２によって検出された電圧値Ｖ２が０［Ｖ］であるか否かを判別する。電圧値Ｖ２が０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６４が正常であると判別し、ステップＳ１０９の処理を行う。スイッチ素子６４がオンの状態で故障していれば、電圧値Ｖ２は０［Ｖ］よりも高くなる。このため、電圧値Ｖ２が０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６４が故障していると判別し、ステップＳ１０６の処理を行う。
【００６９】
ステップＳ１０９において、コントローラ４０は、電圧センサ７３によって検出された電圧値Ｖ３が０［Ｖ］であるか否かを判別する。電圧値Ｖ３が０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６５が正常であると判別し、図６に示す処理を終了する。スイッチ素子６５がオンの状態で故障していれば、電圧値Ｖ３は０［Ｖ］よりも高くなる。このため、電圧値Ｖ３が０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６５が故障していると判別し、ステップＳ１０６の処理を行う。
【００７０】
ステップＳ１０８，Ｓ１０９の処理では、実施例１（図４に示すステップＳ１０５の処理）で説明した場合と同様に、電圧センサ７２，７３の検出誤差を考慮することができる。具体的には、ステップＳ１０８（又はステップＳ１０９）において、０［Ｖ］を基準として、電圧センサ７２（又は電圧センサ７３）の検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ２（又は電圧値Ｖ３）が含まれているか否かを判別することもできる。ここで、検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ２（又は電圧値Ｖ３）が含まれていれば、コントローラ４０は、スイッチ素子６４（又はスイッチ素子６５）が正常であると判別できる。一方、検出誤差の範囲内に電圧値Ｖ２（又は電圧値Ｖ３）が含まれていなければ、コントローラ４０は、スイッチ素子６４（又はスイッチ素子６５）が故障していると判別できる。
【００７１】
本実施例では、電圧センサ７２，７３を用いて、スイッチ素子６４，６５の故障を判別しているが、実施例１で説明したように、電流センサを用いて、スイッチ素子６４，６５がオンの状態で故障しているか否かを判別することもできる。スイッチ素子６４，６５をオフにする制御信号を出力したにも関わらず、電流センサによって検出される電流値が０［Ａ］よりも大きければ、スイッチ素子６４，６５がオンの状態で故障していることを判別できる。
【実施例３】
【００７２】
次に、本発明の実施例３である電池システムについて説明する。本実施例において、実施例１，２で説明した構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１，２と異なる点について、主に説明する。
【００７３】
図７は、本実施例において、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを駆動する回路を示す。本実施例では、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇに加えて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、正極ラインＰＬに設けられており、可動接点ＭＣ−Ｐおよび固定接点ＦＣ−Ｐを有する。固定接点ＦＣ−Ｐは、正極ラインＰＬに接続されている。
【００７４】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ２は、互いに直列に接続されているとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して並列に接続されている。ここで、正極ラインＰＬは、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐに対して分岐している。なお、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ２は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して並列に接続することもできる。この場合には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび抵抗素子Ｒ２が負極ラインＮＬに設けられる。
【００７５】
抵抗素子Ｒ２は、組電池１０および負荷２０を接続するときに、組電池１０からコンデンサＣ１に突入電流が流れることを抑制するために用いられる。すなわち、組電池１０および負荷２０を接続するとき、まず、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える。これにより、組電池１０の放電電流が抵抗素子Ｒ２に流れ、コンデンサＣ１への突入電流を抑制できる。組電池１０の放電電流によってコンデンサＣ１を充電した後に、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替える。これにより、組電池１０および負荷２０の接続が完了する。
【００７６】
励磁コイル６１，６２，６６は、直列に接続されており、電源６０からの電流が励磁コイル６１，６２，６６に流れる。励磁コイル６６に電流が流れると、励磁コイル６６の通電時に発生する磁力によって、可動接点ＭＣ−Ｐを固定接点ＦＣ−Ｐに接触させて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンにすることができる。一方、励磁コイル６６に電流が流れなくなると、可動接点ＭＣ−Ｐがバネ（図示せず）の付勢力を受けて固定接点ＦＣ−Ｐから離れることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐがオフになる。
【００７７】
スイッチ素子（ＳＷ、本発明の第１スイッチ素子に相当する）６７の一端は電源６０に接続され、スイッチ素子６７の他端は励磁コイル６２に接続されている。また、励磁コイル６６の一端は、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７に接続されている。これにより、スイッチ素子６７，５７をオンにすることにより、励磁コイル６１，６２，６６に電流を流すことができる。スイッチ素子６７のオンおよびオフは、コントローラ４０によって制御される。
【００７８】
スイッチ素子６７および励磁コイル６２を接続するラインには、電圧センサ７４が接続されている。スイッチ素子６７がオフであるとき、電圧センサ７４によって検出される電圧値Ｖ４は０［Ｖ］になる。一方、スイッチ素子６７がオンであるとき、電圧値Ｖ４は０［Ｖ］よりも高くなる。電圧センサ７４によって検出された電圧値Ｖ４は、コントローラ４０に入力される。
【００７９】
スイッチ素子６７には、スイッチ素子（ＳＷ、本発明の第１スイッチ素子に相当する）６８および抵抗素子６９が並列に接続されている。また、スイッチ素子６８および抵抗素子６９は、直列に接続されている。このため、スイッチ素子６７がオフであっても、スイッチ素子６８，５７がオンであれば、電源６０から励磁コイル６１，６２，６６に電流を流すことができる。このとき、電源６０からの電流は、スイッチ素子６８および抵抗素子６９を流れる。このため、スイッチ素子６８を介して励磁コイル６１，６２，６６に流れる電流値は、スイッチ素子６７を介して励磁コイル６１，６２，６６に流れる電流値よりも小さくなる。
【００８０】
スイッチ素子６８および励磁コイル６２を接続するラインには、電圧センサ７５が接続されている。スイッチ素子６８がオフであるとき、電圧センサ７５によって検出された電圧値Ｖ５は０［Ｖ］になる。一方、スイッチ素子６８がオンであるとき、電圧値Ｖ５は０［Ｖ］よりも高くなる。電圧センサ７５によって検出された電圧値Ｖ５は、コントローラ４０に入力される。
【００８１】
本実施例では、励磁コイル６１，６２，６６に流れる電流値を切り替えることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるタイミングと、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替えるタイミングとを異ならせている。ここで、スイッチ素子６７をオフにし、スイッチ素子６８をオンにすることにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオンにすることができる。このとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂはオフのままとなる。スイッチ素子６７をオンにすると、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオンにすることができる。
【００８２】
このため、組電池１０および負荷２０を接続するとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６８をオンにした後に、スイッチ素子６７をオンにする。これにより、組電池１０および負荷２０を接続するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを上述したように動作させることができる。なお、スイッチ素子６７をオンにした後は、スイッチ素子６８がオフになる。
【００８３】
図７に示す構成によれば、スイッチ素子６７，６８がオンの状態で故障していても、電流遮断回路５０のスイッチ素子５７をオフにすることにより、励磁コイル６１，６２，６６への通電を遮断することができる。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
次に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを駆動する回路の故障を判別する処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。図８に示す処理は、図４に示す処理に相当し、コントローラ４０によって実行される。図８において、図４で説明した処理と同じ処理については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。図８に示す処理を開始するとき、スイッチ素子５７，６８がオンである。また、コントローラ４０は、スイッチ素子６７をオフにするための制御信号を出力している。
【００８５】
コントローラ４０は、ステップＳ１０１の処理を行った後、ステップＳ１１０において、コンデンサＣ１を０［Ｖ］まで放電させる。ステップＳ１１１において、コントローラ４０は、電圧センサ３２によって検出された電圧値ＶＬが０［Ｖ］であるか否かを判別する。
【００８６】
電圧値ＶＬが０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０１の処理における制御信号が電流遮断回路５０に入力されていないと判別する。具体的には、コントローラ４０は、コントローラ４０および電流遮断回路５０を接続するラインに異常が発生していると判別する。コントローラ４０からの制御信号が電流遮断回路５０に入力されていないときには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐがオフにならず、電圧値ＶＬは電圧値ＶＢと等しくなる。したがって、電圧値ＶＬは０［Ｖ］とならず、コントローラ４０は、制御信号が電流遮断回路５０に入力されていないと判別できる。このとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０６の処理を行う。
【００８７】
電圧値ＶＬが０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、ステップＳ１０１の処理における制御信号が電流遮断回路５０に入力されていると判別する。具体的には、コントローラ４０は、コントローラ４０および電流遮断回路５０を接続するラインが正常であると判別する。そして、コントローラ４０は、ステップＳ１１２において、スイッチ素子６８をオフにするための制御信号を出力する。ここで、スイッチ素子６８が正常であれば、スイッチ素子６８はオフになる。
【００８８】
ステップＳ１１３において、コントローラ４０は、電圧センサ７４によって検出された電圧値Ｖ４が０［Ｖ］であるか否かを判別する。電圧値Ｖ４が０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６７がオンの状態で故障していることを判別し、ステップＳ１０６の処理を行う。上述したように、スイッチ素子６７がオンであれば、電圧値Ｖ４が０［Ｖ］よりも高くなるため、コントローラ４０は、電圧値Ｖ４が０［Ｖ］ではないことを確認することにより、スイッチ素子６７がオンの状態で故障していることを判別できる。一方、電圧値Ｖ４が０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６７が正常であると判別し、ステップＳ１１４の処理に進む。
【００８９】
ステップＳ１１４において、コントローラ４０は、電圧センサ７５によって検出された電圧値Ｖ５が０［Ｖ］であるか否かを判別する。電圧値Ｖ５が０［Ｖ］ではないとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６８がオンの状態で故障していることを判別し、ステップＳ１０６の処理を行う。上述したように、スイッチ素子６８がオンであれば、電圧値Ｖ５が０［Ｖ］よりも高くなるため、コントローラ４０は、電圧値Ｖ５が０［Ｖ］ではないことを確認することにより、スイッチ素子６８がオンの状態で故障していることを判別できる。一方、電圧値Ｖ５が０［Ｖ］であるとき、コントローラ４０は、スイッチ素子６８が正常であると判別し、図８に示す処理を終了する。
【００９０】
なお、ステップＳ１１１，Ｓ１１３，Ｓ１１４の処理では、実施例１（図４に示すステップＳ１０５の処理）と同様に、電圧センサ３２，７４，７５の検出誤差を考慮することができる。すなわち、電圧値ＶＬ（Ｖ４，Ｖ５）が、０［Ｖ］を基準として、電圧センサ３２（７４，７５）の検出誤差の範囲内に含まれているか否かを判別することができる。また、ステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理の代わりに、図４に示すステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を行うこともできる。
【００９１】
本実施例では、電圧センサ７４，７５を用いて、スイッチ素子６７，６８の故障を判別しているが、実施例１で説明したように、電流センサを用いて、スイッチ素子６７，６８がオンの状態で故障しているか否かを判別することもできる。スイッチ素子６７，６８をオフにする制御信号を出力したにも関わらず、電流センサによって検出される電流値が０［Ａ］よりも大きければ、スイッチ素子６７，６８がオンの状態で故障していることを判別できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０：組電池、１１：単電池、２０：負荷、３１，３２：電圧センサ、
４０：コントローラ、５０：電流遮断回路、５７：スイッチ素子、６０：電源、
６１，６２，６６：励磁コイル、６３，６４，６５，６７，６８：スイッチ素子、
７１，７２，７３，７４，７５：電圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015149874.tif 000009
【図７】
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【図８】
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