CN115606069A - 电源系统 - Google Patents

Abstract

一种电源系统(100)，上述电源系统具有：电负载(34、36)；包括第一电源(10、12、14)的第一系统(ES1)；包括第二电源(16)的第二系统(ES2)；以及系统间开关(SW1)，第一电源输出电源电压，第二电源包括蓄电池(16)，上述电源系统包括：异常判定部，上述异常判定部对在第一系统中是否发生了异常进行判定；以及状态控制部，上述状态控制部在由异常判定部判定为发生了异常的情况下断开系统间开关，在第二系统中的同连接路径连接的连接点(PB)与第二电源之间彼此并联地设置有第一路径(LC1)和第二路径(LC2)，在第一路径中设置有电力转换器(26)，在第二路径中，能够绕过电力转换器来对电负载施加蓄电池的电压。

Description

电源系统

相关申请的援引

本申请以2020年5月12日申请的日本专利申请号2020-083848号的申请为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种电源系统。

背景技术

近年来，已知存在例如应用于车辆并向该车辆的各种装置供给电力的电源系统。在该电源系统中，在车辆行驶时，在对例如电动刹车装置或电动转向装置等实施车辆行驶所需功能的电负载供给电力的系统中会发生异常，由此，如果该功能丧失，则无法继续车辆的行驶。为了即使在车辆行驶中发生异常时，也不使其功能丧失，已知具有第一电源和第二电源作为向电负载供给电力的电源的装置。

作为应用于该装置的电源系统，例如在专利文献1中，已知具有包括作为高压电源的第一电源的第一系统和包括作为低压电源的第二电源的第二系统的电源系统。在该电源系统中，在对各系统进行连接的连接路径中设置有系统间开关。另外，在第二系统内路径的同连接路径连接的连接点与第二电源侧之间设置有DCDC转换器(以下，简称为转换器)，能够通过转换器对第二电源进行充电。而且，在由控制器判定为在第一系统中发生了异常的情况下，系统间开关被闭合，并且通过由转换器实现的第二电源的放电，从第二电源向电负载进行电力供给。即，通过从没有发生异常的第二系统的第二电源向电负载的电力供给，能够确保车辆行驶所需的功能，并且继续车辆的行驶。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2019-30116号公报

发明内容

但是，由于转换器在放电时进行电力转换，因此，在用于电力转换的准备处理之后开始放电。因此，从准备处理开始到实际开始放电为止需要规定期间，在该规定期间中，有可能无法对电负载进行适当的电力供给。

本公开是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种能够在具有多个电源体系的电源系统中适当地实施对电负载的电力供给的电源系统。

用于解决上述技术问题的第一方式是一种电源系统，上述电源系统具有：电负载；第一系统，上述第一系统包括与上述电负载连接的第一电源；第二系统，上述第二系统包括与上述电负载连接的第二电源；以及系统间开关，上述系统间开关设置在将上述第一系统和上述第二系统彼此连接的连接路径中，其中，上述第一电源输出能够驱动上述电负载的电源电压，上述第二电源包括能够通过上述第一电源的电源电压进行充电的蓄电池，上述电源系统包括：异常判定部，上述异常判定部对在上述第一系统中是否发生了异常进行判定；以及状态控制部，上述状态控制部在由上述异常判定部判定为发生了异常的情况下断开上述系统间开关，在上述第二系统中的同上述连接路径连接的连接点与上述第二电源之间彼此并联地设置有第一路径和第二路径，在上述第一路径中设置有在由来自上述第一电源的电力供给实现的上述蓄电池的充电时和上述蓄电池的放电时进行电力转换的电力转换器，上述蓄电池通过上述电力转换器被充电到比上述电负载的驱动电压的下限值高的电压，在上述第二路径中，能够绕过上述电力转换器对上述电负载施加上述蓄电池的电压。

根据上述结构，设置有包括第一电源的第一系统和包括第二电源的第二系统。因此，能够通过第一电源和第二电源对电负载进行冗余的电力供给。另外，在将第一系统和第二系统彼此连接的连接路径中设置有系统间开关。因此，在判定为在任一方的系统中发生了异常的情况下，通过断开系统间开关，能够通过来自未发生异常的另一方的系统的电源的电力供给来继续电负载的动作。

在此，例如在伴随第一系统中的异常发生而断开系统间开关的情况下，在第二系统中进行由电力转换器实现的来自第二电源的蓄电池的放电，但是在放电时进行电力转换的电力转换器中，在用于电力转换的准备处理之后开始放电。因此，从准备处理开始到实际开始放电为止需要规定期间，在该规定期间中，有可能无法对电负载进行适当的电力供给。

针对这点，在上述结构中，在第二系统中的同连接路径连接的连接点与第二电源之间彼此并联地设置有第一路径和第二路径，在第一路径中，通过电力转换器的电力转换，以比电负载的驱动电压的下限值高的电压对蓄电池进行充电、或者使蓄电池放电。另外，在第二路径中，能够绕过电力转换器来对电负载施加蓄电池的电压。在这种情况下，在伴随第一系统中的异常发生而利用第二系统进行来自蓄电池的电力供给时，第二电源的蓄电池被充电到比电负载的驱动电压的下限值高的电压，在电力转换器的电力转换所需的规定期间中，能够绕过电力转换器将该电压施加于电负载。由此，能够在具有多个电源体系的电源系统中对电负载进行适当的电力供给。

在第二方式中，在上述第二路径中设置有将上述第二路径断开或闭合的电池用开关，上述电力转换器根据来自上述状态控制部的指令来实施或停止上述蓄电池的充放电，上述状态控制部在由上述异常判定部判定为发生了异常的情况下，断开上述系统间开关，并且向上述电力转换器输出实施上述蓄电池的放电的指令，在包括从输出该指令到开始上述蓄电池的放电为止的期间的规定期间中，闭合上述电池用开关。

在上述结构中，在第二路径中设置有电池用开关，在第一系统中发生异常时，与针对电力转换器的放电指令的输出关联地闭合电池用开关。具体而言，在包括从向电力转换器输出实施蓄电池的放电的指令到开始放电动作为止的期间的规定期间中，闭合电池用开关。由此，在第一系统中发生异常时，能够对电负载进行适当的电力供给。

在第三方式中，上述电力转换器在上述蓄电池放电时，实施使上述蓄电池的电压升压的升压动作，上述状态控制部在上述蓄电池的放电开始之后，断开上述电池用开关。

在蓄电池放电时，在使电负载的电压比蓄电池的电压高的结构中，如果在蓄电池的放电开始之后电池用开关被闭合，则由于经由第二路径的蓄电池的充电，有可能会使电负载的电压上升延迟、或者使电负载的电压变得不稳定。针对这点，在上述结构中，由于在放电动作开始之后断开电池用开关，因此，能够适当地使电负载的电压上升。

在第四方式中，上述电力转换器在上述蓄电池充电时实施使上述蓄电池的电压降压的降压动作，并且在上述蓄电池放电时实施使上述蓄电池的电压升压的升压动作，在上述第二路径中设置有对电流在上述第二路径中从上述连接点向上述蓄电池的流动进行限制的整流元件。

在蓄电池充电时，在使蓄电池的电压比电源电压低的结构中，在第二路径中设置整流元件，通过该整流元件，对电流在第二路径中的从连接点向蓄电池的流动进行限制，从而能够使用额定电压比电源电压低的蓄电池来构成电源系统。另外，在第一系统中发生异常时，在第二系统中，伴随电负载一侧的电压的降低而进行来自蓄电池的放电，在蓄电池放电时，不需要等待电力转换器的升压动作所需的规定期间，就能够提前向电负载供给电力。

在第五方式中，在上述第二路径中设置有具有寄生二极管的半导体开关元件，上述寄生二极管是上述整流元件，上述状态控制部在由上述异常判定部判定为发生了异常的情况下，将上述半导体开关元件设为导通状态。

在使用半导体开关元件的寄生二极管作为整流元件的结构中，在第一系统中发生异常时，能够经由寄生二极管从蓄电池向电负载供给电力，但是会产生由寄生二极管的正向电压下降量引起的电压降低。另外，有可能会由于通电而使寄生二极管发热。针对这点，在上述结构中，在第一系统发生异常时，由于半导体开关元件处于导通状态，因此，能够提前向电负载输出电压，并且能够抑制由寄生二极管的正向电压下降量引起的电压降低。另外，能够抑制寄生二极管的发热。

在第六方式中，上述电源系统装设于车辆，其中，上述电负载是在上述车辆中实施行驶所需的至少一个功能的负载，并且是实施上述车辆的驾驶辅助功能的负载，上述车辆能够进行使用上述驾驶辅助功能的第一模式的行驶和不使用上述驾驶辅助功能的第二模式的行驶，并且上述电源系统包括模式控制部，上述模式控制部以上述蓄电池的蓄电状态为该蓄电池的电压比上述电负载的驱动电压的下限值高的状态为条件，允许上述车辆的行驶模式从上述第二模式转移到上述第一模式。

在应用于具有实施行驶所需的功能且实施驾驶辅助功能的电负载的车辆的电源系统中，能够切换进行使用驾驶辅助功能的第一模式的行驶和不使用驾驶辅助功能的第二模式的行驶。在此，在上述结构中，以蓄电池的蓄电状态为蓄电池的电压比电负载的驱动电压的下限值高的状态为条件，允许车辆的行驶模式从第二模式转移到第一模式。因此，在向第一模式转移之后，即使万一在第一系统中发生异常，也能够实施之后的适当的故障安全处理。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是第一实施方式的电源系统的整体结构图。

图2是表示第一实施方式的控制处理的步骤的流程图。

图3是表示第一实施方式的控制处理的一例的时序图。

图4是第二实施方式的电源系统的整体结构图。

图5是表示第二实施方式的控制处理的步骤的流程图。

图6是表示第二实施方式的控制处理的一例的时序图。

图7是其他实施方式的电源系统的整体结构图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图对将本公开的电源系统具体化为车载的电源系统100的实施方式进行说明。

如图1所示，电源系统100是向一般负载30和特定负载32供给电力的系统。电源系统100包括高压蓄电池10、第一DCDC转换器(以下，称为第一转换器)12、第一蓄电池14、第二蓄电池16、开关部20、第二DCDC转换器(以下，称为第二转换器)26和控制装置40。

高压蓄电池10具有比第一蓄电池14和第二蓄电池16高的额定电压(例如数百V)，例如是锂离子蓄电池。第一转换器12是将从高压蓄电池10供给的电力转换为电源电压VA的电力，并供给到一般负载30和特定负载32的电压生成部。在本实施方式中，电源电压VA是能够驱动一般负载30和特定负载32的电压。

一般负载30是在作为移动体的车辆中不用于行驶控制的电负载(以下，简称为负载)，例如是空调、音频装置、电动窗等。

另一方面，特定负载32是实施用于车辆的行驶控制的至少一个功能的负载，例如是对车辆的转向进行控制的电动动力转向装置50、对车轮施加制动力的电动刹车装置51、对车辆周围的状况进行监视的行驶控制装置52等。另外，在本实施方式中，特定负载32相当于“电负载”。

因此，如果这些特定负载32发生异常且其全部功能丧失，则不能进行行驶控制。因此，在特定负载32中，为了即使在发生异常的情况下也不使其功能全部丧失，具有针对每个功能冗余地设置的第一负载34和第二负载36。具体而言，电动动力转向装置50具有第一转向电动机50A和第二转向电动机50B。电动刹车装置51具有第一刹车装置51A和第二刹车装置51B。行驶控制装置52具有摄像机52A和激光雷达52B。第一转向电动机50A、第一刹车装置51A和摄像机52A相当于第一负载34，第二转向电动机50B、第二刹车装置51B和激光雷达52B相当于第二负载36。

第一负载34和第二负载36一起实现一个功能，但是即使分别单独地使用，也能够实现该功能的一部分。例如，在电动动力转向装置50中，能够通过第一转向电动机50A和第二转向电动机50B进行车辆的自由转向，在转向速度、转向范围等有一定限制的情况下，能够通过各转向电动机50A、50B进行车辆的转向。

各特定负载32在手动驾驶中实现对由驾驶员实现的控制进行辅助的功能。另外，各特定负载32在自动地控制车辆的行驶或停止等动作的自动驾驶中，实现自动驾驶所需的功能。因此，特定负载32也可以称为实施车辆行驶所需的至少一个功能的负载。

第一负载34经由第一系统内路径LA1与第一转换器12连接，第一蓄电池14和一般负载30与该第一系统内路径LA1连接。第一蓄电池14例如是铅蓄电池。在本实施方式中，由通过第一系统内路径LA1连接的第一转换器12、第一蓄电池14、一般负载30和第一负载34构成第一系统ES1。另外，在本实施方式中，高压蓄电池10、第一转换器12以及第一蓄电池14相当于“第一电源”。

另外，第二负载36经由第二系统内路径LA2与第二蓄电池16连接。第二蓄电池16例如是锂离子蓄电池。第二蓄电池16的额定电压设定为比第一转换器12的电源电压VA低的电压。在本实施方式中，由通过第二系统内路径LA2连接的第二蓄电池16和第二负载36构成第二系统ES2。另外，在本实施方式中，第二蓄电池16相当于“第二电源、蓄电池”。

开关部20设置在将各系统彼此连接的连接路径LB中。连接路径LB的一端在连接点PA处与第一系统内路径LA1连接，连接路径LB的另一端在连接点PB处与第二系统内路径LA2连接。开关部20包括第一开关元件(以下，简称为第一开关)SW1。在本实施方式中，作为第一开关SW1，使用N通道MOSFET(以下，简称为MOSFET)。另外，在本实施方式中，第一开关SW1相当于“系统间开关”。

在连接路径LB中设置有电流检测部28。电流检测部28设置在连接路径LB中的比开关部20更靠近第一系统ES1一侧的部分，对流过该部分的系统间电流IA的大小和方向进行检测。

第二转换器26设置在第二系统内路径LA2中。详细而言，第二转换器26在第二系统内路径LA2中设置在同连接路径LB连接的连接点PB与第二蓄电池16之间，通过来自第一转换器12的电力供给，降压至比电源电压VA低的电压并对第二蓄电池16进行充电。另外，第二转换器26在第二蓄电池16放电时，使第二蓄电池16的电压升压并施加于第二负载36。即，第二转换器26能够实施升压动作和降压动作，是在第二蓄电池16充电时和放电时进行电力转换的双向的电力转换器。另外，第二蓄电池16是能够利用第一转换器12的电源电压VA进行充电的蓄电池。

控制装置40基于电流检测部28的检测值，生成第一切换信号SC1以对第一开关SW1进行切换操作，并将基于第一切换信号SC1的指令输出到第一开关SW1。另外，控制装置40生成第一控制信号SD1和第二控制信号SD2，以对第一转换器12和第二转换器26进行动作控制，并将基于第一控制信号SD1和第二控制信号SD2的指令输出到第一转换器12和第二转换器26。通过第一控制信号SD1和第二控制信号SD2，对第一转换器12和第二转换器26的动作状态和动作停止状态进行切换。另外，第二转换器26的动作状态包括对第二蓄电池16进行充电的充电动作状态和使第二蓄电池16进行放电的放电动作状态。

另外，控制装置40与通知部44、IG开关45、输入部46连接，并对它们进行控制。通知部44是通过视觉或听觉通知驾驶员的装置，例如是设置在车室内的显示器或扬声器。IG开关45是车辆的起动开关。控制装置40对IG开关45的断开或闭合进行监视。输入部46是接受驾驶员的操作的装置，例如是方向盘、杆、按钮、踏板、声音输入装置。

控制装置40使用上述特定负载32对车辆进行手动驾驶和自动驾驶。控制装置40包括由CPU、ROM、RAM、闪存等构成的众所周知的微型计算机。CPU参照ROM内的运算程序或控制数据，实现用于手动驾驶和自动驾驶的各种功能。

另外，手动驾驶表示通过驾驶员的操作对车辆进行行驶控制的状态。另外，自动驾驶表示不通过驾驶员的操作而以控制装置40的控制内容对车辆进行行驶控制的状态。具体地说，自动驾驶是指美国运输省道路交通安全局(NHTSA)规定的从等级0到等级5的自动驾驶等级中的等级3以上的自动驾驶。等级3是控制装置40一边观测行驶环境一边对方向盘操作和加减速这两者进行控制的等级。

另外，控制装置40能够使用上述特定负载32来实施LKA(Lane Keeping Assist：车道偏移警示)、LCA(Lane Change Assist：换线提醒)、PCS(Pre-Crash Safety：预碰撞保护)等驾驶辅助功能。控制装置40能够将车辆的驾驶模式切换为使用驾驶辅助功能的第一模式和不使用驾驶辅助功能的第二模式，车辆能够实现基于各驾驶模式的行驶。控制装置40根据经由输入部46输入的驾驶员的切换指示，对第一模式和第二模式进行切换。在此，第一模式包括驾驶员使用驾驶辅助功能对车辆进行手动驾驶的模式以及使车辆进行自动驾驶的模式。第二模式是驾驶员不使用驾驶辅助功能而对车辆进行手动驾驶的模式。

在第一模式中，控制装置40对在第一系统ES1和第二系统ES2中是否发生了异常进行判定，在判定为任一系统ES1、ES2中都没有发生异常的情况下，使用第一负载34和第二负载36进行车辆的自动驾驶和驾驶辅助。由此，第一负载34和第二负载36协作地实施自动驾驶和驾驶辅助所需的一个功能。在本实施方式中，异常是接地故障或断线等电源故障异常。

另一方面，在判定为任一方的系统ES1、ES2中发生了异常的情况下，断开第一开关SW1，使第一系统ES1和第二系统ES2电绝缘。由此，即使在任一方的系统ES1、ES2中发生了异常的情况下，也可以驱动未发生异常的另一方的系统ES1、ES2的负载34、36。

在第一开关SW1伴随第一系统ES1中的异常发生而断开的情况下，在第二系统ES2中，通过由第二转换器26实现的第二蓄电池16的放电，进行向第二负载36的电力供给。在第二转换器26中，由于在放电时进行电力转换，因此，在用于电力转换的准备处理之后开始放电。在此，准备处理是指例如在包括输入侧的一次线圈和输出侧的二次线圈的转换器中向一次线圈流过规定的电流的处理。因此，从准备处理开始到实际开始放电为止需要规定期间TS，在该规定期间TS中，有可能无法对第二系统ES2进行适当的电力供给。

在本实施方式中，在第二系统ES2中的同连接路径LB连接的连接点PB与第二蓄电池16之间设置有彼此并联地设置的第一路径LC1和第二路径LC2。在第一路径LC1中，设置有上述第二转换器26，通过第二转换器26的电力转换，以比第一负载34和第二负载36的驱动电压的下限值即阈值电压Vth高的电压对第二蓄电池16充电、或者使第二蓄电池16放电。

另外，在第二路径LC2中，能够绕过第二转换器26对第一负载34和第二负载36施加第二蓄电池16的电压。具体而言，在第二路径LC2中设置有开关部24。以下，为了区别，将开关部20称为第一开关部20，将开关部24称为第二开关部24。第二开关部24设置有串联连接的第二开关元件(以下，简称为第二开关)SW2和二极管DA。在第二开关部24中，第二开关SW2设置在比二极管DA更靠近连接路径LB侧的位置。

第二开关SW2断开或闭合第二系统ES2。在本实施方式中，作为第二开关SW2，使用MOSFET。控制装置40生成第二切换信号SC2，并将基于第二切换信号SC2的指令输出到第二开关SW2，以对第二开关SW2进行切换操作。另外，二极管DA配置成阴极位于与连接路径LB的连接点侧，阳极位于第二蓄电池16侧。另外，在本实施方式中，第二开关SW2相当于“电池用开关”。

在这种情况下，伴随第一系统ES1中的异常发生而利用第二系统ES2进行来自第二蓄电池16的电力供给时，第二蓄电池16被充电到比第一负载34和第二负载36的驱动电压的下限值即阈值电压Vth高的电压。在本实施方式中，在伴随第二蓄电池16的放电的第二转换器26的电力转换所需的规定期间TS中，实施绕过第二转换器26并将该阈值电压Vth施加于第二负载36的控制处理。由此，能够在具有多个电源体系的电源系统100中对负载34、36进行适当的电力供给。

图2示出了本实施方式的限制处理的流程图。在IG开关45被闭合时，控制装置40针对每个规定的控制周期反复实施限制处理。另外，在IG开关45的闭合之初，车辆的驾驶模式被设定为第二模式。另外，第一开关SW1被闭合，第二开关SW2被断开，第一转换器12处于动作状态，第二转换器26处于充电动作状态。

在开始限制处理时，首先，在步骤S10中，对车辆的驾驶模式是否为第二模式进行判定。若在步骤S10中作出肯定判断，则在步骤S12中，对第二蓄电池16的剩余容量SA进行计算。剩余容量SA例如是表示第二蓄电池16的蓄电状态的SOC(State Of Charge：充电状态)。在第二蓄电池16处于通电状态(充电状态或放电状态)的情况下，使用第二蓄电池16的充放电电流的时间积分值即电流累加值来计算剩余容量SA。

在步骤S14中，对在步骤S12中计算出的剩余容量SA是否大于规定的容量阈值Sth进行判定。在此，容量阈值Sth是第二蓄电池16的电压成为比阈值电压Vth高的状态的容量。在第二蓄电池16的剩余容量SA小于容量阈值Sth的情况下，由于第二蓄电池16的电压不高于阈值电压Vth，第一模式实施的前提条件不成立，因此，在步骤S14中作出否定判定，前进至步骤S50、S52。

另一方面，在第二蓄电池16的剩余容量SA大于容量阈值Sth的情况下，第二蓄电池16的电压比电源电压VA高规定值以上，第一模式实施的前提条件成立，因此，在步骤S14中作出肯定判定。在这种情况下，在步骤S16中，根据第二蓄电池16的剩余容量SA，以适当地切换为充电动作状态和动作停止状态的方式对第二转换器26进行控制。接着，在步骤S17中，闭合第二开关SW2。接着，在步骤S18中，允许将车辆的驾驶模式从第二模式切换为第一模式，并结束限制处理。另外，向第一模式的切换例如在经由输入部46从驾驶员输入了使用驾驶辅助功能的指示、或者自动驾驶的指示等切换指示的情况下实施。在本实施方式中，步骤S18的处理相当于“模式控制部”。

另一方面，若在步骤S10中作出否定判定，则在步骤S20中对是否处于驾驶员通知中进行判定。在此，驾驶员通知使驾驶员知道在第一系统ES1和第二系统ES2的任一方中发生了异常，并且使驾驶员知道中止第一模式的信息，并促进向第二模式的切换。

若在步骤S20中作出否定判定，则在步骤S22、S24中，判定为在第一系统ES1和第二系统ES2的任一方中发生了异常。具体而言，在步骤S22中，对在第一系统ES1中是否发生了异常进行判定。若在步骤S22中作出否定判定，则在步骤S24中，对在第二系统ES2中是否发生了异常进行判定。另外，在本实施方式中，步骤S22的处理相当于“异常判定部”。

此外，异常的发生能够根据由电流检测部28检测出的系统间电流IA的大小和方向进行判定。例如，在第一系统ES1中发生了接地故障的情况下，由电流检测部28检测出的系统间电流IA的方向是从第二系统ES2朝向第一系统ES1的方向，由电流检测部28检测出的系统间电流IA的大小为用于接地故障判定的规定的电流阈值Ith以上。因此，在第一系统ES1中流动的电流为电流阈值Ith以上。另外，例如在第二系统ES2中发生了接地故障的情况下，由电流检测部28检测出的系统间电流IA的方向是从第一系统ES1朝向第二系统ES2的方向，由电流检测部28检测出的系统间电流IA的大小为电流阈值Ith以上。因此，在第二系统ES2中流动的电流为电流阈值Ith以上。因此，根据由电流检测部28检测出的系统间电流IA的大小和方向，能够对在哪个系统ES1、ES2中发生了异常进行判定。

在判定为任一系统ES1、ES2都没有发生异常的情况下，在步骤S24中作出否定判定。在这种情况下，结束限制处理。

另一方面，在判定为任一方的系统ES1、ES2发生了异常的情况下，实施停止向发生了异常的系统侧的电力供给，并且继续向未发生异常的系统的电负载的电力供给的处理。

具体而言，若在步骤S22中作出肯定判断，则首先，在步骤S26中，对第一开关SW1是否断开进行判定。若在步骤S26中作出否定判定，则在步骤S28中断开第一开关SW1。接着，在步骤S30中，输出使第一转换器12处于动作停止状态的指令。由此，停止向发生了异常的第一系统ES1侧的电力供给。另外，在本实施方式中，步骤S28的处理相当于“状态控制部”。

接着，在步骤S32中，输出使第二转换器26处于使第二蓄电池16的电压升压的放电动作状态的指令。接着，在步骤S34中，在步骤S32输出指令之后，闭合第二开关SW2，并结束控制处理。通过由第二转换器26实现的第二蓄电池16的放电，确保向第二负载36的电力供给。

另一方面，若在步骤S26中作出肯定判断、即在已经实施了步骤S28～S34的处理的情况下，在步骤S36中，对施加于第二负载36的负载电压VD是否为规定的目标电压Vtg以上进行判定。另外，负载电压VD通过由第二转换器26实现的第二蓄电池16的放电而上升到目标电压Vtg。

在负载电压VD比目标电压Vtg低的情况下，在步骤S36中作出否定判定。在这种情况下，结束控制处理，继续由第二转换器26实现的负载电压VD的升压。另一方面，在负载电压VD为目标电压Vtg以上的情况下，在步骤S36中作出肯定判断。在这种情况下，在步骤S38中，断开第二开关SW2。

另外，若在步骤S24中作出肯定判断，则首先，在步骤S40中，断开第一开关SW1。其结果是，继续从第一系统ES1中的第一转换器12向第一负载34的电力供给。接着，在步骤S42中，输出使第二转换器26处于动作停止状态的指令。

之后，在步骤S44中，经由通知部44向驾驶员通知中止第一模式的信息，并结束控制处理。

若在步骤S20中作出肯定判断，则在步骤S46中，对是否经由输入部46从驾驶员输入了向第二模式的切换指示进行判定。即，对是否有与通知对应的驾驶员的响应进行判定。若在步骤S46中作出否定判定，则结束控制处理，使用未发生异常的系统侧的负载34、36，并继续第一模式下的车辆的行驶。

另一方面，若在步骤S46中作出肯定判断，则在步骤S48中将车辆的驾驶模式从第一模式切换为第二模式，并结束控制处理。

在步骤S50、S52中、即若车辆的驾驶模式为第二模式，则判定为在第一系统ES1及第二系统ES2的任一方中发生了异常。具体而言，在步骤S50中，对在第一系统ES1中是否发生了异常进行判定。若在步骤S50中作出否定判定，则在步骤S52中，对在第二系统ES2中是否发生了异常进行判定。

在判定为任一系统ES1、ES2都没有发生异常的情况下，在步骤S52中作出否定判定。在这种情况下，结束控制处理，继续第二模式下的车辆的行驶。

另一方面，在判定为任一方的系统ES1、ES2发生了异常的情况下，实施停止向发生了异常的系统侧的电力供给，并且继续向未发生异常的系统的电负载的电力供给的处理。

具体而言，若在步骤S50中作出肯定判断，则首先，在步骤S54中，断开第一开关SW1。接着，在步骤S56中，输出使第一转换器12处于动作停止状态的指令。接着，在步骤S34中，闭合第二开关SW2，前进至步骤S66。即，在第二模式中，在第一系统ES1发生异常时，不切换第二转换器26的开闭。

另外，若在步骤S52中作出肯定判断，则实施步骤S62～S64的处理。另外，步骤S62～S64的处理是与步骤S40～S44的处理相同的处理，因此，省略记载。

接着，图3示出了控制处理的一例。图3示出了在第一模式下的车辆行驶中在第一系统ES1中发生了接地故障异常(以下，简称为接地故障)的情况下的电源电压VA和负载电压VD的推移。

在图3中，(A)表示IG开关45的状态的推移，(B)表示车辆的驾驶模式的推移，(C)表示第一开关SW1的开闭状态的推移，(D)表示第二开关SW2的开闭状态的推移。另外，(E)表示第二转换器26的动作状态的推移，(F)表示第一转换器12中的电源电压VA的推移，(G)表示第二负载36中的负载电压VD的推移。此外，(H)表示系统间电流IA的推移，(I)表示第二蓄电池16的剩余容量SA的推移。另外，在图3的(H)中，将从第二系统ES2流向第一系统ES1的系统间电流IA设为正方向来表示系统间电流IA的推移。

如图3所示，在直到时刻t1为止的IG开关45的断开期间、即电源系统100的休止状态下，第一开关SW1和第二开关SW2被断开，第一转换器12和第二转换器26被切换为动作停止状态。因此，在IG开关45的断开期间中，负载电压VD和系统间电流IA为零。

在IG开关45在时刻t1处被闭合时，第一开关SW1被闭合，并且输出将第一转换器12切换为动作状态、将第二转换器26切换为充电动作状态的指令。由此，第一转换器12被切换为动作状态，电源电压VA和负载电压VD上升至规定的动作电压VM，能够实现第二模式下的车辆的行驶。在此，动作电压VM是第一负载34和第二负载36的驱动电压范围内的电压，等于目标电压Vtg。

另外，第二转换器26被切换为充电动作状态，第二蓄电池16通过第一转换器12的电源电压VA进行充电。由此，第二蓄电池16的电压上升到比阈值电压Vth高的规定的降压电压VL(参照图3的(G))。

另外，在第二蓄电池16的剩余容量SA上升、剩余容量SA比容量阈值Sth大时，在时刻t2处，车辆的驾驶模式能够从第二模式向第一模式切换。然后，根据来自驾驶员的向第一模式的切换指示，向第一模式切换，并闭合第二开关SW2。另外，在本实施方式中，即使在向第一模式切换之后，第二转换器26也维持为动作状态，并继续第二蓄电池16的充电。在第一模式中，伴随剩余容量SA的上升，第二蓄电池16的充电电流减少，系统间电流IA的大小减少。而且，在剩余容量SA成为满充电时，第二蓄电池16的充电暂时停止。

在第一模式下的车辆的行驶中，判定为在第一系统ES1和第二系统ES2的任一方中发生了接地故障。在判定为任一系统ES1、ES2都没有发生接地故障的情况下，第一开关SW1维持为闭合的状态。由此，能够分别从第一转换器12以及第一蓄电池14和第二蓄电池16向第一负载34和第二负载36供给电力。通过来自第一转换器12的电力供给，即使在长时间的自动驾驶时也能够继续电力供给，通过来自第一蓄电池14和第二蓄电池16的电力供给，能够进行电压变动较少的电力供给。其结果是，在从时刻t2到时刻t3为止的期间内，进行使用了第一负载34和第二负载36的自动驾驶和驾驶辅助。

在判定为在任一方的系统ES1、ES2中发生了接地故障的情况下，闭合第一开关SW1。在图3中，在时刻t3处，在第一系统ES1中发生接地故障。由此，电源电压VA和负载电压VD降低。另外，由于连接路径LB的电感分量，负载电压VD的降低速度比电源电压VA的降低速度小。

另外，系统间电流IA增加，在之后的时刻t4处，系统间电流IA成为电流阈值Ith以上。由此，判定为在第一系统ES1中发生了接地故障。在这种情况下，在时刻t4处，第一开关SW1被断开，并且第一转换器12被切换为动作停止状态。由此，系统间电流IA减少。

另外，在该时刻t4处，输出将第二转换器26切换为使第二蓄电池26的电压升压的放电动作状态的指令。由此，在之后的时刻t6处，开始经由第二转换器26的蓄电池的放电，负载电压VD上升。而且，在从时刻t4到时刻t6为止的规定期间TS中的至少一部分期间中，闭合第二开关SW2。由此，在该规定期间TS中，绕过第二转换器26向第二负载36施加作为第二蓄电池16的电压的降压电压VL。

如图3的(G)中虚线所示，若在规定期间TS中不施加降压电压VL，则在时刻t4与时刻t6之间的时刻t5处，负载电压VD比阈值电压Vth低。然后，在蓄电池的放电开始后的时刻t7处，负载电压VD比阈值电压Vth上升。即，在从时刻t5到时刻t7为止的电压降低期间TD中，负载电压VD比阈值电压Vth降低，暂时切断向第二负载36的电力供给。

在本实施方式中，在规定期间TS中对第二负载36施加降压电压VL。由于降压电压VL被设定为比阈值电压Vth高的电压，因此，在第一系统ES1中发生异常时，能够抑制负载电压VD比阈值电压Vth降低。

特别是在本实施方式中，在第一模式中，第二开关SW2维持为闭合的状态。因此，伴随负载电压VD的降低，进行经由第二路径LC2的来自第二蓄电池16的放电，能够提前对第二负载36进行电力供给。

在经过了规定期间TS后的时刻t8处、即在第二蓄电池16的放电开始之后，负载电压VD上升到目标电压Vtg时，第二开关SW2被断开。由此，能够抑制由负载电压VD对第二蓄电池16充电。

之后，在经由输入部46从驾驶员输入向第二模式的切换指示时，在时刻t9处，车辆的驾驶模式从第一模式切换为第二模式。

根据以上详述的本实施方式，能够得到以下效果。

·在本实施方式中，在第二系统ES2中的同连接路径LB连接的连接点PB与第二蓄电池16之间彼此并联地设置有第一路径LC1和第二路径LC2。在第一路径LC1中，通过第二转换器26的电力转换，以比第一负载34和第二负载36的驱动电压的下限值即阈值电压Vth高的电压对第二蓄电池16充电、或者使第二蓄电池16放电。另外，在第二路径LC2中，能够绕过第二转换器26对第一负载34和第二负载36施加第二蓄电池16的电压。

在这种情况下，在伴随第一系统ES1中的异常发生而利用第二系统ES2进行来自第二蓄电池16的电力供给时，第二蓄电池16被充电到比第一负载34和第二负载36的驱动电压的下限值即阈值电压Vth高的电压，在第二转换器26的电力转换所需的规定期间TS中，能够绕过第二转换器26并将该阈值电压Vth施加于第二负载36。由此，能够在具有多个电源体系的电源系统100中对负载34、36进行适当的电力供给。

·在本实施方式中，在第二路径LC2中设置有第二开关SW2，在第一系统ES1中发生异常时，与针对第二转换器26的放电指令的输出关联地闭合第二开关SW2。具体而言，在从向第二转换器26输出实施第二蓄电池16的放电的指令到开始放电动作为止的规定期间TS中，闭合第二开关SW2。由此，在第一系统ES1中发生异常时，能够对第二负载36进行适当的电力供给。

·在第二蓄电池16放电时，在使负载电压VD比第二蓄电池16的电压高的结构中，若在第二蓄电池16的放电开始后第二开关SW2被闭合，则由于经由第二路径LC2的第二蓄电池16的充电，有可能会使负载电压VD的上升延迟、或者使负载电压VD变得不稳定。针对这点，在本实施方式中，由于在放电动作开始后断开第二开关SW2，因此，能够适当地使负载电压VD上升。

·第一负载34和第二负载36是实施车辆行驶所需的功能且实施驾驶辅助功能的负载。而且，能够对使用驾驶辅助功能的第一模式的行驶和不使用驾驶辅助功能的第二模式的行驶进行切换。在本实施方式中，以第二蓄电池16的剩余容量SA是第二蓄电池16的电压成为比第一负载34和第二负载36的驱动电压的下限值高的状态的容量为条件，允许将车辆的行驶模式从第二模式切换为第一模式。因此，在向第一模式转移之后，即使万一在第一系统ES1中发生异常，也能够实施之后的适当的故障安全处理。

(第二实施方式)

以下，参照图4、图5，以与第一实施方式的不同点为中心，对第二实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图4所示，第二开关部24在包括串联连接的第三开关SW3和第四开关SW4这一点上与第一实施方式不同。在第二开关部24中，第三开关SW3设置在比第四开关SW4更靠近连接路径LB侧的位置。

在本实施方式中，作为第三开关SW3和第四开关SW4，使用作为半导体开关元件的MOSFET。第三寄生二极管DA3与第三开关SW3并联连接，第四寄生二极管DA4与第四开关SW4并联连接。在本实施方式中，以使第三寄生二极管DA3和第四寄生二极管DA4的方向彼此反向的方式，将第三开关SW3和第四开关SW4串联连接，。

详细而言，第三寄生二极管DA3以阳极位于第二蓄电池16侧、阴极位于连接路径LB侧的方式配置，第四寄生二极管DA4以阳极位于连接路径LB侧、阴极位于第二蓄电池16侧的方式配置。因此，第三寄生二极管DA3对电流在第二路径LC2中从连接点PB向第二蓄电池16的流动进行限制，第四寄生二极管DA4对电流在第二路径LC2中从第二蓄电池16向连接点PB的流动进行限制。另外，在本实施方式中，第三寄生二极管DA3相当于“整流元件”。

控制装置40在控制处理中生成第三切换信号SC3和第四切换信号SC3，并将基于第三切换信号SC3和第四切换信号SC3的指令输出到第三开关SW3和第四开关SW4，以对第三开关SW3和第四开关SW4进行切换操作。

图5示出了本实施方式的控制处理的流程图。在图5中，为了方便，对于与先前的图2所示的处理相同的处理，标注相同的步骤编号并省略说明。另外，在IG开关45的闭合之初，第三开关SW3被断开，第四开关SW4被闭合。

在本实施方式的控制处理中，若在步骤S22中作出肯定判断，则在步骤S70中，对第二转换器26是否处于放电动作状态进行判定。若在步骤S70中作出否定判定，则实施步骤S28～S32的处理，并结束控制处理。另一方面，若在步骤S70中作出肯定判断，即在已经实施了步骤S28～S32的处理的情况下，在步骤S72中，对负载电压VD是否比第二蓄电池16的降压电压VL高进行判定。

在第二转换器26的放电动作未开始、负载电压VD为降压电压VL以下的情况下，在步骤S72中作出否定判定。在这种情况下，控制处理结束，在第二路径LC2中继续经由第四开关SW4和第三寄生二极管DA3的第二蓄电池16的放电。另一方面，在第二转换器26的放电动作开始、负载电压VD比降压电压VL高的情况下，在步骤S72中作出肯定判定。在这种情况下，在步骤S74中，对负载电压VD是否成为目标电压Vtg以上进行判定。

在负载电压VD比目标电压Vtg低的情况下，在步骤S74中作出否定判定。在这种情况下，在步骤S76中将第三开关SW3设为闭合、即导通状态，并结束控制处理。由此，在第二路径LC2中，第二蓄电池16经由第四开关SW4和第三开关SW3放电。另一方面，在负载电压VD为目标电压Vtg以上的情况下，在步骤S74中作出肯定判断。在这种情况下，在步骤S78中，断开第三开关SW3和第四开关SW4，并前进至步骤S44。

另外，若在步骤S24中作出肯定判断，则在步骤S80中，断开第一开关SW1和第四开关SW4，并前进至步骤S64。

另一方面，若在步骤S50中作出肯定判断，则在实施了步骤S54、56的处理之后，在步骤S82中，断开第四开关SW4，并前进至步骤S60。另外，若在步骤S52中作出肯定判断，则在步骤S84中，断开第一开关SW1和第四开关SW4，并前进至步骤S64。

图6示出了在第一模式下的车辆行驶中在第一系统ES1中发生了接地故障的情况下的电源电压VA和负载电压VD的推移。在图6中，(D)表示第三开关SW3的开闭状态的推移，(E)表示第四开关SW4的开闭状态的推移。另外，图6的(A)～(C)、(F)～(J)与图3的(A)～(C)、(E)～(I)相同，因此省略说明。

如图3所示，在直到时刻t1为止的IG开关45的断开期间中，第三开关SW3和第四开关SW4被断开，在时刻t1处，在IG开关45被闭合时，第四开关SW4被闭合。即使在时刻t2处车辆的驾驶模式被切换为第一模式，在时刻t4处判定为在第一系统ES1中发生了接地故障，也维持第三开关SW3和第四开关SW4的开闭状态。另外，在时刻t4处，第四开关SW4被闭合，能够实现经由第三寄生二极管DA3的来自第二蓄电池16的放电，因此，伴随负载电压VD降低，进行来自第二蓄电池16的放电。

然后，在时刻t6处开始经由第二转换器26的蓄电池的放电，在负载电压VD比第二蓄电池16的降压电压VL高时，第三开关SW3被闭合。

在之后的时刻t8处，在负载电压VD上升到目标电压Vtg时，第三开关SW3和第四开关SW4被断开。

根据以上详述的本实施方式，能够得到以下效果。

·在本实施方式中，在第二路径LC2中设置具有第三寄生二极管DA3的第三开关SW3。在第二蓄电池16放电时，在使负载电压VD比第二蓄电池16的电压高的结构中，通过该第三寄生二极管DA3，对电流在第二路径LC2中从连接点PB向第二蓄电池16的流动进行限制，从而能够使用额定电压比电源电压VA低的第二蓄电池16来构成电源系统100。另外，在第一系统ES1中发生异常时，在第二系统ES2中，伴随负载电压VD降低而进行来自第二蓄电池16的放电，不需要等待第二转换器26的升压动作所需的规定期间TS，就能够提前向第二负载36供给电力。

·在使用第三开关SW3的第三寄生二极管DA3作为整流元件的情况下，有可能发生由第三寄生二极管DA3的正向电压下降量引起的电压降低、或由通电引起的第三寄生二极管DA3的发热。针对这点，在本实施方式中，在第一系统ES1中发生异常时，通过闭合第三开关SW3，能够对由第三寄生二极管DA3的正向电压下降量引起的电压降低进行抑制，并且能够对第三寄生二极管DA3的发热进行抑制。

·在本实施方式中，在第二路径LC2中设置有与第三开关SW3串联连接的第四开关SW4，第二路径LC2中的第三开关SW3的第三寄生二极管DA3的方向与第四开关SW4的第四寄生二极管DA4的方向反向。由此，在使用第三寄生二极管DA3作为整流元件的结构中，能够对在第二系统ES2中发生异常时的第二蓄电池16的过放电进行抑制。

(其他实施方式)

本公开并不限定于上述实施方式的记载内容，也可以以如下方式实施。

·各负载34、36例如也可以是以下的装置。

也可以是对车辆施加行驶用动力的行驶用电动机及其驱动电路。在这种情况下，第一负载34和第二负载36分别是例如三相的永磁体同步电动机和三相逆变器装置。

也可以是防止车轮在制动时锁定的防抱死制动装置。在这种情况下，第一负载34和第二负载36分别是例如能够独立地调节制动时的刹车油压的ABS致动器。

也可以是对在本车辆前面行驶的前行车进行检测，在检测到前行车的情况下将与前行车的车间距离维持为一定，在未检测到前行车的情况下使本车辆以预先设定的车速行驶的巡航控制装置。在这种情况下，第一负载34和第二负载36分别例如是毫米波雷达。

·各负载34、36不一定是相同结构的组合，也可以是由不同形式的设备实现相同功能的组合。另外，第一负载34和第二负载36也可以不是各自不同的负载，而是相同的负载。即，第一负载34和第二负载36也可以是从第一系统内路径LA1和第二系统内路径LA2这两者接收电力供给的同一负载。

·第一电源的电压生成部不限于转换器，也可以是交流发电机。另外，也可以是第一电源不具有电压生成部，而是例如仅具有第一蓄电池14。

·在上述实施方式中，作为规定期间TS，例示了从时刻t4到时刻t6为止的期间、即从向第二转换器26输出实施第二蓄电池16的放电的指令到开始第二蓄电池16的放电为止的期间，但是不限于此。从时刻t4到时刻t6为止的期间能够根据第二蓄电池16的内部电阻或第一路径LC1的配线电阻等预先设定，但是可以想到会根据电源系统100的温度环境等而变动。因此，考虑到该变动，规定期间TS也可以设定为包含从时刻t4到时刻t6为止的期间的期间、即比从时刻t4到时刻t6为止的期间长的期间。

·在上述第二实施方式中，示出了设置于第二路径LC2的整流元件是第三开关SW3的第三寄生二极管DA3的示例，但是不限于此。

例如，如图7所示，整流元件也可以是单体的二极管元件。如图7所示，在该方式中，第二开关部24仅具有作为单体的二极管元件的二极管DA。另外，该二极管DA与第一实施方式的二极管DA等同，因此省略说明。

另外，整流元件不限于二极管，也可以是晶闸管。

·在上述实施方式中，示出了电源系统100应用于能够通过手动驾驶和自动驾驶进行行驶的车辆的示例，但是不限于此。能够应用于完全自动驾驶车等仅能够通过自动驾驶进行行驶的车辆，也可以应用于仅能够通过手动驾驶进行行驶的车辆。

例如，也可以是在应用于仅能够通过自动驾驶进行行驶的车辆的情况下，在任一方的系统ES1、ES2中发生了异常时，实施如下的处理：使用没有发生异常的另一方的系统ES1、ES2的负载34、36，通过自动驾驶使车辆的行驶停止、或者在移动到安全场所之后使车辆停止。

虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解，本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式，进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (6)

1.一种电源系统，所述电源系统(100)具有：

电负载(34、36)；

第一系统(ES1)，所述第一系统包括与所述电负载连接的第一电源(10、12、14)；

第二系统(ES2)，所述第二系统包括与所述电负载连接的第二电源(16)；以及

系统间开关(SW1)，所述系统间开关设置在将所述第一系统和所述第二系统彼此连接的连接路径(LB)中，

所述第一电源输出能够驱动所述电负载的电源电压，

所述第二电源包括能够通过所述第一电源的电源电压进行充电的蓄电池(16)，

所述电源系统包括：

异常判定部，所述异常判定部对在所述第一系统中是否发生了异常进行判定；以及

状态控制部，所述状态控制部在由所述异常判定部判定为发生了异常的情况下断开所述系统间开关，

在所述第二系统中的同所述连接路径连接的连接点(PB)与所述第二电源之间彼此并联地设置有第一路径(LC1)和第二路径(LC2)，

在所述第一路径中设置有电力转换器(26)，所述电力转换器在由来自所述第一电源的电力供给实现的所述蓄电池的充电时和所述蓄电池的放电时进行电力转换，

所述蓄电池通过所述电力转换器被充电到比所述电负载的驱动电压的下限值高的电压，

在所述第二路径中，能够绕过所述电力转换器对所述电负载施加所述蓄电池的电压。

2.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

在所述第二路径中设置有将所述第二路径断开或闭合的电池用开关(SW2)，

所述电力转换器根据来自所述状态控制部的指令实施或停止所述蓄电池的充放电，

所述状态控制部在由所述异常判定部判定为发生了异常的情况下，断开所述系统间开关，并且向所述电力转换器输出实施所述蓄电池的放电的指令，在包括从输出该指令到开始所述蓄电池的放电为止的期间的规定期间中，闭合所述电池用开关。

3.如权利要求2所述的电源系统，其特征在于，

所述电力转换器在所述蓄电池放电时，实施使所述蓄电池的电压升压的升压动作，所述状态控制部在所述蓄电池的放电开始之后，断开所述电池用开关。

4.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述电力转换器在所述蓄电池充电时实施使所述蓄电池的电压降压的降压动作，并且在所述蓄电池放电时实施使所述蓄电池的电压升压的升压动作，

在所述第二路径中设置有对电流在所述第二路径中从所述连接点向所述蓄电池的流动进行限制的整流元件(DA3)。

5.如权利要求4所述的电源系统，其特征在于，

在所述第二路径中设置有具有寄生二极管的半导体开关元件(SW3)，

所述寄生二极管是所述整流元件，所述状态控制部在由所述异常判定部判定为发生了异常的情况下，将所述半导体开关元件设为导通状态。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电源系统，其特征在于，

所述电源系统是装设于车辆的电源系统，

所述电负载是在所述车辆中实施行驶所需的至少一个功能的负载，并且是实施所述车辆的驾驶辅助功能的负载，

所述车辆能够进行使用所述驾驶辅助功能的第一模式的行驶和不使用所述驾驶辅助功能的第二模式的行驶，

所述电源系统包括模式控制部，所述模式控制部以所述蓄电池的蓄电状态为该蓄电池的电压比所述电负载的驱动电压的下限值高的状态为条件，允许所述车辆的行驶模式从所述第二模式转移到所述第一模式。

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