CN117734614A - 车辆电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供车辆电源系统。在搭载了为了确保交通的安全性而发挥功能的功能部的车辆中，能够实现对功能部进行电力供给的电源系统的小型化和低成本化。车辆电源系统具有：主电源系统，其具有主低压电源和通常负载；备用电源系统，其具有备用低压电源和紧急时重要负载；以及车辆控制装置。在进行了使负载起动的操作的情况下，在到负载起动为止的期间内，车辆控制装置执行正常判定处理，在正常判定处理中判定为备用电源系统正常的情况下，车辆控制装置在到负载起动为止的期间内，使控制主开关而进行连接的动作以及控制副开关而进行切断的动作完成。

Description

车辆电源系统

技术领域

本发明涉及车辆电源系统。

背景技术

近年来，提供对如下可持续的运输系统的使用的研发变得活跃，该可持续的运输系统照顾到交通参加者中处于脆弱立场的人们。为了实现该目标，正致力于通过与预防安全有关的研究开发更进一步改善交通的安全性、便利性的研究开发。此外，作为对预防安全做出贡献的技术之一，正致力于与自动驾驶有关的研究开发。

在搭载了自动驾驶等为了确保交通的安全性而发挥功能的功能部的车辆中，要求使对这种功能部的电源供给稳定。例如，在专利文献1中公开了如下系统：针对为了自动驾驶而发挥功能的负载，能够从作为车辆电源的第1电源和第3电源供给电力，并且能够从可进行充放电的第2电源供给电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021-142810号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了使为确保安全性而发挥功能的负载可靠地进行动作，期望维持能够对这些负载进行电力供给的状态。因此，例如在专利文献1所公开的系统中，设置有多个开关，以能够从第1电源和第2电源向负载进行电力供给。期望这些开关采用具有充分的电流容量的开关，但是，在采用电流容量大的开关的情况下，电路、装置的体积变大，导致制造成本增大。因此，成为在将用于确保交通的安全性的功能部安装于车辆时的课题。

本申请为了解决上述课题，目的在于，在搭载了自动驾驶等为了确保交通的安全性而发挥功能的功能部的车辆中，能够实现对功能部进行电力供给的电源系统的小型化和低成本化。而且，还有助于可持续的运输系统的发展。

用于解决问题的手段

用于达成上述目的的一个方式是车辆电源系统，所述车辆电源系统具备：主电源系统，其具有主低压电源和通常负载；以及备用电源系统，其具有备用低压电源和紧急时重要负载，该备用电源系统与所述主电源系统连接，所述备用电源系统能够将所述备用低压电源的电力供给到所述主电源系统，并具有主开关和备用电源控制装置，该主开关能够对所述备用低压电源与所述主电源系统的连接和切断进行切换，该备用电源控制装置对所述主开关进行控制，所述主开关在未被控制的情况下进行切断，该车辆电源系统具有副开关，该副开关在所述主电源系统与所述备用电源系统之间与所述主开关并联配置，该副开关在所述主开关未被控制的情况下进行连接，该车辆电源系统具有车辆控制装置，该车辆控制装置能够对所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方、所述主电源系统以及所述备用电源系统进行控制，在进行了使所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动的操作的情况下，在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，所述车辆控制装置执行使所述备用电源控制装置起动的处理和判定所述备用电源系统是否正常的正常判定处理，在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，所述车辆控制装置在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，使控制所述主开关而进行连接的动作和控制所述副开关而进行切断的动作完成。

发明的效果

根据上述结构，能够对车辆电源系统进行控制，使得在副开关中不流过大电流，其中，该车辆电源系统能够从主电源系统和备用电源系统向紧急时重要负载供给电力。因此，副开关所要求的电流容量变小，所以能够实现副开关的小型化和低成本化。

附图说明

图1是实施方式的车辆电源系统的概略结构图。

图2是示出实施方式的车辆电源系统的动作的流程图。

图3是示出实施方式的车辆电源系统从断开状态向接通状态转移的过程的时序图。

图4是示出实施方式的车辆电源系统的正常判定处理的流程图。

图5是示出实施方式的车辆电源系统的正常判定处理的流程图。

图6是示出作为比较例的车辆电源系统从断开状态向接通状态转移的过程的时序图。

附图标记说明

1：车辆电源系统，10：电源系统，11：主低压电源，12：通常负载，20：备用电源系统，21：备用电源单元，22：紧急时重要负载，23：备用低压电源，24：切换装置，25：备用电源控制装置，30：高压电源系统，31：高压电源，32：高压负载，40：降压装置，50：ECU(车辆控制装置)，55：操作部，56：SSSW，241：开关模块，321：驱动单元，322：空调装置，CP：电容器，MG：旋转电机，PCU：动力控制单元，SW1：第1开关(主开关)，SW2：第2开关(备用电源开关)，SW3：第3开关(副开关)，V：车辆。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的车辆电源系统的一个实施方式进行说明。

[1.车辆电源系统的结构]

[1-1.车辆电源系统的整体结构]

图1是车辆电源系统1的概略结构图。在图1中，实线表示电力线，虚线表示信号线。

本实施方式中的车辆V的车辆电源系统1具备主电源系统10、与主电源系统10连接的备用电源系统20、高压电源系统30、降压装置40。高压电源系统30经由降压装置40与主电源系统10及备用电源系统20连接。降压装置40对流过高压电源系统30的电力进行降压，向主电源系统10及/或备用电源系统20输出。降压装置40例如是DC/DC转换器。

在本实施方式中，作为一例，对车辆V是具备旋转电机MG作为行驶用的动力源的电动车辆的情况进行说明。旋转电机MG例如是3相马达，通过由未图示的逆变器单元供给的电力来产生驱动力，使车辆V行驶。车辆V具备驱动单元321，该驱动单元321具备后述的旋转电机MG。车辆V搭载向驱动单元321供给驱动用的电力的高压电源31。驱动单元321是接受高压电源31输出的高压电力的供给的负载，包含于后述的高压负载32。

另外，车辆V也可以是搭载内燃机的车辆。内燃机也可以作为对车辆V进行驱动的动力源而发挥功能。或者，内燃机也可以作为对未图示的发电机进行驱动的动力源而发挥功能，并对后述的高压电源31进行充电。即，车辆V可以是不具备内燃机的电动车辆，也可以是具备内燃机和车辆驱动用的旋转电机MG的混合动力车辆，还可以是由内燃机驱动的车辆。车辆V例如是能够自主驾驶或者自动驾驶的车辆。在车辆V搭载内燃机的情况下，从高压电源31接受电力的供给的高压负载32例如包含起动马达。

[1-2.主电源系统的结构]

主电源系统10具有主低压电源11和通常负载12。

主低压电源11是电压比高压电源31低的电源。主低压电源11例如输出12[V]的直流电流。主低压电源11例如是能够进行充电和放电的二次电池。具体而言，作为主低压电源11，可举出铅电池、锂离子电池、锂聚合物电池、磷酸铁锂电池、金属氢化物电池、或其他电池。

主低压电源11设置于连接线L11。连接线L11的一端部连接于在连接线L10上形成的触点C11，另一端部连接于车辆电源系统1的具有基准电位的地线。主低压电源11的正极侧连接于连接线L11的触点C11侧，负极侧连接于连接线L11的地线侧。

通常负载12与连接线L10的一端部连接。通常负载12(图中为EL)是车辆V所搭载的电力负载。通常负载12可以是单个设备，也可以包含多个设备。在本实施方式中，通常负载12是负责与车辆V的行驶有关的功能的功能部。通常负载12例如包含负责与车辆V的行驶操作、停车操作或驾驶控制有关的功能的负载。通常负载12通过比高压负载32低的电压进行动作，因此，通过与高压负载32的对比而能够称为低压负载。此外，通常负载12也可以包含在车辆V中被称为所谓的辅机的设备。

具体而言，通常负载12包含能够执行车辆V的驾驶控制的ECU 50(ElectronicControl Unit：电子控制单元)。图1所示的ECU 50可以由一个ECU构成，也可以包含多个ECU。例如，通常负载12也可以包含车辆V所具备的多个ECU的一部分。此外，通常负载12也可以包含车辆V所搭载的、与ECU 50不同的未图示的控制单元。

此外，通常负载12也可以包含自动制动装置等用于车辆V的制动的辅机负载。通常负载12也可以包含自动转向装置等用于车辆V的转向的辅机负载。通常负载12也可以包含LiDAR(Light Detection And Ranging：光探测与测距)等用于取得车辆V的外界信息的辅机负载。通常负载12也可以包含雨刮装置、电动车窗装置、仪表盘等仪器类。

[1-3.备用电源系统的结构]

备用电源系统20具有备用电源单元21、紧急时重要负载22。

备用电源单元21具备备用低压电源23、切换装置24、对切换装置24进行控制的备用电源控制装置25。

备用电源单元21具备第1外部连接端子T211、第2外部连接端子T212以及接地端子T213。连接线L10的另一端部与第1外部连接端子T211连接。接地端子T213与地线连接。

紧急时重要负载22(图中为EL)是车辆V搭载的电力负载。紧急时重要负载22可以是单个设备，也可以包含多个设备。紧急时重要负载22通过比高压负载32低的电压进行动作，因此，根据与高压负载32的对比而能够称为低压负载。

紧急时重要负载22通过连接线L21而与备用电源单元21的第2外部连接端子T212连接。

切换装置24具备第1端子T241、第2端子T242以及第3端子T243。第1端子T241通过连接线L211而与备用电源单元21的第1外部连接端子T211连接。第2端子T242通过连接线L212而与备用电源单元21的第2外部连接端子T212连接。

切换装置24具备连接第1端子T241与第2端子T242的连接线L241。在连接线L241上设置有第1开关SW1。在本实施方式中，第1开关SW1是具有常开型(N.O.型)的触点的开关。即，第1开关SW1是如下触点：在未对第1开关SW1施加操作信号的情况下，维持断开状态，将连接线L241维持切断状态。第1开关SW1通过被施加操作信号而切换为接通状态，将第1端子T241与第2端子T242连接。

例如，在第1开关SW1由通过电磁力进行开闭的电磁开关构成的情况下，第1开关SW1在未产生基于操作电流的电磁力的情况下维持断开状态，将连接线L241维持于切断状态。

第1开关SW1可以是电磁接触器、电磁开闭器、继电器等电磁开关，也可以是半导体开关元件，还可以是具有开关功能的DC/DC转换器等电路。

切换装置24具备将连接线L241与第3端子T243连接的连接线L242。连接线L242的一端部通过连接线L241的形成于第1开关SW1与第2端子T242之间的触点C241而与连接线L241连接，另一端部与第3端子T243连接。

在连接线L242上设置有第2开关SW2。第2开关SW2在接通状态下将连接线L242连接，在断开状态下将连接线L242切断。

第2开关SW2可以是电磁接触器、电磁开闭器、继电器等电磁开关，也可以是半导体开关元件，还可以是具有开关功能的DC/DC转换器等电路。在本实施方式中，第2开关SW2是DC/DC转换器。因此，如后面所述，第2开关SW2在接通状态下能够对从连接线L242向触点C241输出的电压进行升降压。即，本实施方式的第2开关SW2具有对连接线L242进行连接和切断的功能、以及对从连接线L242向触点C241输出的电压进行转换的功能。

切换装置24具备与连接线L241并联连接的连接线L243。连接线L243的一端部与连接线L241的形成于第1端子T241与第1开关SW1之间的触点C242连接。连接线L243的另一端部与连接线L241的形成于触点C241与第2端子T242之间的触点C243连接。在连接线L243上设置有第3开关SW3。

在本实施方式中，第3开关SW3是具有常关型(N.C.型)的触点的开关。即，第3开关SW3是如下触点：在未对第3开关SW3施加操作信号的情况下，维持接通状态。第3开关SW3通过被施加操作信号而切换为断开状态，使连接线L243成为切断状态。

例如，在第3开关SW3由通过电磁力进行开闭的电磁开关构成的情况下，第3开关SW3在未产生基于操作电流的电磁力的情况下维持接通状态，将连接线L243维持连接状态。

第3开关SW3可以是电磁接触器、电磁开闭器、继电器等电磁开关，也可以是半导体开关元件，还可以是具有开关功能的DC/DC转换器等电路。

在本实施方式中，第1开关SW1和第3开关SW3被模块化为开关模块241。开关模块241的具体结构不被限制，例如，开关模块241可以是1个半导体器件，也可以是包含多个器件的电路。

切换装置24具备将连接线L241与地线连接的连接线L244。连接线L244的一端部与连接线L241的形成于第1开关SW1与触点C241之间的触点C244连接。连接线L244的另一端部与地线连接。在连接线L244上设置有电容器CP。

备用低压电源23是电压比高压电源31低的电源。备用低压电源23输出例如12[V]的直流电流。备用低压电源23例如是能够进行充电和放电的二次电池。具体而言，作为备用低压电源23，可举出铅电池、锂离子电池、锂聚合物电池、磷酸铁锂电池、金属氢化物电池、或其他电池。

备用低压电源23设置于连接线L213。连接线L213的一端部与切换装置24的第3端子T243连接。连接线L213的另一端部与地线连接。备用低压电源23以正极侧成为切换装置24的第3端子T243侧、且负极侧成为地线侧的方式设置于连接线L213。

当第2开关SW2为接通状态时，备用低压电源23从连接线L213通过切换装置24的连接线L242向备用电源系统20供给电力。从备用低压电源23输出的电力通过第2开关SW2被升压或降压至所期望的电压，供给到备用电源系统20。当第2开关SW2为断开状态时，切换装置24的连接线L242成为切断状态，因此，不从备用低压电源23向备用电源系统20供给电力。

如上所述，在备用电源系统20中，在第1端子T241与第2端子T242之间并联连接有具有常开型的触点的第1开关SW1和具有常关型的触点的第3开关SW3。

在第1开关SW1和第3开关SW3中的至少一方是接通状态的情况下，备用电源系统20与主电源系统10连接。在该状态下，能够通过第1外部连接端子T211从备用低压电源23向主电源系统10供给电力，还能够从主低压电源11向紧急时重要负载22供给电力。

另一方面，在第1开关SW1和第3开关SW3双方是断开状态的情况下，备用电源系统20与主电源系统10之间的连接被切断。

备用电源控制装置25(图中为BMS)通过信号线与第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3连接。备用电源控制装置25按照ECU 50的控制，对第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3的切换进行控制。备用电源控制装置25例如具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器，通过处理器执行程序，从而通过软件与硬件的协作来控制备用电源系统20。该情况下，备用电源控制装置25可以具备存储程序、数据的存储部，存储部例如是ROM(Read Only Memory：只读存储器)。备用电源控制装置25也可以由被编程的硬件构成。

备用电源控制装置25通过信号线对第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3分别输出操作信号。备用电源控制装置25能够分别针对第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3，对输出操作信号的状态和不输出操作信号的状态进行切换。

第1开关SW1是常开型的开关。备用电源控制装置25通过对第1开关SW1输出操作信号而将第1开关SW1从断开状态切换为接通状态。第3开关SW3是常关型的开关。备用电源控制装置25通过对第3开关SW3输出操作信号，使第3开关SW3从接通状态切换为断开状态。

备用电源控制装置25通过对第2开关SW2输出操作信号，使第2开关SW2在接通状态和断开状态中进行切换。此外，备用电源控制装置25通过对第2开关SW2输出操作信号，来控制第2开关SW2中的升压或降压。即，备用电源控制装置25对第2开关SW2的输出电压进行控制。

备用电源控制装置25例如从高压电源部36或备用低压电源23接受电力供给而进行动作。

在本实施方式中，紧急时重要负载22是负责与车辆V的行驶有关的功能的功能部，例如，包含负责与车辆V的行驶操作、停车操作或驾驶控制有关的功能的负载。紧急时重要负载22包含负责用于在车辆V的行驶中应对紧急情况的功能的负载。具体而言，紧急时重要负载22包含负责与车辆V的行驶所涉及的最小风险策略(MRM：Minimal Risk Maneuver)的执行有关的功能的负载。例如，MRM包含如下操作或控制，该操作或控制符合用于即使在驱动源的驱动力丧失的情况下也使车辆V安全地移动至道路的路肩并停车所需要的最低限度的行驶操作、停车操作、驾驶控制中的至少任意一方。

紧急时重要负载22可以包含能够执行车辆V的驾驶控制的前述的ECU 50的一部分或全部。紧急时重要负载22可以包含车辆V搭载的、与ECU 50不同的未图示的控制单元。

紧急时重要负载22也可以包含自动制动装置等用于车辆V的制动的辅机负载。紧急时重要负载22也可以包含自动转向装置等用于车辆V的转向的辅机负载。紧急时重要负载22也可以包含LiDAR等用于取得车辆V的外界信息的辅机负载。

紧急时重要负载22中包含的负载的一部分也可以与主电源系统10的通常负载12中包含的负载重复。即，通常负载12的一部分也可以成为紧急时重要负载22，该负载属于主电源系统10和备用电源系统20两方。根据该结构，能够使紧急时重要负载22冗余。换言之，与主电源系统10的通常负载12重复的紧急时重要负载22能够通过向主电源系统10供给的电力进行动作，也能够通过向备用电源系统20供给的电力进行动作。因此，与主电源系统10的通常负载12重复的紧急时重要负载22即使在主电源系统10发生异常时也能够进行动作，即使在备用电源系统20发生异常时也能够执行动作。

在上述结构中，第1开关SW1对应于主开关的一例。第2开关SW2对应于备用电源开关的一例。第3开关SW3对应于副开关的一例。

这里，将第1开关SW1称为主开关并将第3开关SW3称为副开关是因为，能够使第3开关SW3的电流容量小于第1开关SW1。主开关和副开关的呼称不表示第3开关SW3的接通/断开状态受第1开关SW1的接通/断开状态约束。备用电源控制装置25能够将第1开关SW1和第3开关SW3分别独立地设为接通状态和断开状态。

[1-4.高压电源系统的结构]

高压电源系统30具有高压电源31和高压负载32。

高压电源31是相比于主低压电源11及备用低压电源23而供给高电压的电力的电源。高压电源31例如是能够进行充电和放电的二次电池。具体而言，作为高压电源31，可举出锂离子电池、锂聚合物电池、磷酸铁锂电池、金属氢化物电池、或其他电池。高压电源31例如输出200[V]的直流电流。

高压电源31与连接线L31连接。连接线L31的一端部与地线连接，高压电源31的负极侧与连接线L31的地线侧连接。

高压负载32是通过比通常负载12和紧急时重要负载22高的电压进行动作的电力负载，通过从高压电源31供给的电力进行动作。在本实施方式中，高压负载32包含对车辆V进行驱动的驱动单元321、以及进行车辆V的车室内的空气调节的空调装置322(图中为A/C)。

驱动单元321具备旋转电机MG和对旋转电机MG进行控制的动力控制单元PCU。动力控制单元PCU具备未图示的DC/DC转换器以及未图示的逆变器等。

驱动单元321与连接线L31的另一端部连接。驱动单元321将从高压电源31供给的直流的电力通过动力控制单元PCU转换为三相交流的电力，并提供给旋转电机MG。由此，旋转电机MG通过高压电源31的电力产生对车辆V进行驱动的动力。

驱动单元321在车辆V制动时使旋转电机MG作为再生制动而发挥功能。该情况下，也可以是，驱动单元321通过动力控制单元PCU将由旋转电机MG产生的三相交流的电力转换为直流的电力，对高压电源31进行充电。

空调装置322与连接线L32连接，连接线L32通过在连接线L31的高压电源31与驱动单元321之间形成的触点C31而与连接线L31连接。空调装置322通过高压电源31的电力进行动作。

[1-5.降压装置的结构]

降压装置40设置于连接线L40。连接线L40的一端部与触点C32连接，另一端部与触点C12连接。触点C32是连接线L31的形成于高压电源31与触点C31之间的触点。触点C12是在连接线L10的触点C11与连接线L10的另一端部之间形成的触点。这里，连接线L10的另一端部相当于备用电源系统20的第1外部连接端子T211。

这样，高压电源系统30经由降压装置40而与主电源系统10和备用电源系统20连接。

降压装置40对高压电源系统30中流动的电力进行降压。降压装置40例如是DC/DC转换器。降压装置40使高压电源系统30输出的电压降压，并供给到主电源系统10和备用电源系统20。

降压装置40能够对连接状态和切断状态进行切换。当降压装置40是连接状态时，高压电源系统30经由连接线L40和降压装置40而与主电源系统10和备用电源系统20连接。当降压装置40是切断状态时，高压电源系统30与主电源系统10及备用电源系统20之间被切断。

高压电源31和降压装置40构成高压电源部36。高压电源部36能够输出比备用电源系统20的额定电压高的电压。此外，也可以是，高压电源部36能够输出比主低压电源11的额定电压高的电压。

如上所述，在车辆V是具有内燃机的车辆的情况下，车辆V具备通过内燃机的动力驱动的发电机。该发电机将产生的交流电流经由未图示的升压电路、整流电路供给到高压电源31，对高压电源31进行充电。此外，也可以构成为，发电机输出的交流电流直接或经由未图示的升压电路、整流电路被供给到降压装置40。

车辆电源系统1具备ECU 50。如上所述，ECU 50可以包含多个ECU，也可以是单个器件。ECU 50对应于车辆控制装置的一例。

ECU 50通过信号线与通常负载12、紧急时重要负载22、备用电源控制装置25以及高压负载32连接。与ECU 50连接的设备不限于上述的各部。ECU 50也可以与车辆V搭载的各设备中的在图1中未示出的设备连接。

ECU 50例如具备CPU等处理器，通过处理器执行程序，从而通过软件与硬件的协作来控制车辆电源系统1的各部。该情况下，ECU 50也可以具备存储程序、数据的存储部，存储部例如是ROM。此外，ECU 50也可以由被编程的硬件构成。

操作部55与ECU 50连接。操作部55包含由车辆V的用户操作的开关等。例如，操作部55包含用户为了指示车辆V的起动和停止而操作的SSSW(Start Stop SWitch：启停开关)56。此外，操作部55包含用户指示车辆V的自主驾驶的执行的开关等。操作部55也可以是无线通信装置，该无线通信装置与未图示的遥控装置无线连接，检测基于遥控装置的操作。这里，车辆V的用户例如是车辆V的驾驶者，但是，也可以包含驾驶者以外的、使用车辆V的人。

在车辆V的停止状态下，车辆电源系统1成为后述的断开状态。在车辆电源系统1的断开状态下，通过从高压电源31供给的电力，维持ECU 50能够进行动作的状态。该状态也可以是被称为所谓的睡眠状态或低耗电状态的状态。在睡眠状态或低耗电状态下，ECU 50例如也可以是停止了向ECU 50的一部分组件供给电力的状态。此外，在睡眠状态或低耗电状态下，也可以将ECU 50的动作时钟数、ECU 50检测SSSW 56或其他传感器的状态的采样频率设定为比车辆V进行动作时长的周期。

在车辆电源系统1的断开状态下，向通常负载12和紧急时重要负载22供给电力。这是为了在车辆电源系统1的断开状态下使紧急时重要负载22、通常负载12进行动作。例如，举出通过ECU 50来监视紧急时重要负载22中包含的传感器或与紧急时重要负载22连接的传感器的检测值的情况。此外，例如，举出执行通过紧急时重要负载22中包含的摄像头对停车中的车辆V的周围进行监视的功能的情况。在这样的情况下，为了使紧急时重要负载22进行动作而从高压电源部36向紧急时重要负载22供给电力。针对通常负载12也同样地从高压电源部36供给电力。这些电力被称为所谓的暗电流。如上所述第3开关SW3是常关型，因此，即使在备用电源控制装置25停止了的状态下，也能够经由第3开关SW3从主电源系统10向紧急时重要负载22供给电力。

在车辆V的停止状态下检测到SSSW 56的操作的情况下，ECU 50使通常负载12、紧急时重要负载22、高压负载32等起动。ECU 50使备用电源控制装置25起动，通过备用电源控制装置25来控制第1开关SW1、第2开关SW2和第3开关SW3。由此，车辆V从停止状态起动。车辆V在起动状态下能够按照用户的操作而行驶。

ECU 50在车辆V正在起动的状态下检测到SSSW 56的操作的情况下，使通常负载12、紧急时重要负载22、高压负载32等停止。由此，车辆V向停止状态转移。该情况下，ECU 50也可以控制备用电源控制装置25，使其执行针对用于停止车辆V的第1开关SW1、第2开关SW2及第3开关SW3的控制。

在车辆电源系统1中，在车辆V的起动状态下，从高压电源31向主电源系统10的各部供给电力。进而，从高压电源部36向主电源系统10和紧急时重要负载22供给电力。在车辆V的停止状态下，如上所述，暗电流从高压电源部36向紧急时重要负载22流动。

此外，在主电源系统10中发生短路或接地的情况下，为了保护车辆电源系统1，有时停止从高压电源部36向紧急时重要负载22的电力供给。例如，在构成车辆电源系统1的电路中在多个位置设置未图示的熔丝。当发生接地或短路时，设置于连接线L31、L32、L40等的熔丝被切断，从高压电源部36向紧急时重要负载22的电力供给停止。此外，还有可能通过保护功能使降压装置40切断输出。

在这种情况下，车辆电源系统1也能够进行从备用低压电源23向紧急时重要负载22的电力供给，使得不中断对紧急时重要负载22的电力供给。具体而言，通过将第2开关SW2切换为接通，备用低压电源23与连接线L212连接，开始从备用低压电源23向紧急时重要负载22供给电力。或者也可以构成为，在车辆V起动中紧急时重要负载22正在进行动作的期间内，通过备用电源控制装置25使第2开关SW2成为接通状态，为从降压装置40向备用电源系统20的电力供给中断的情况做准备。该情况下，与降压装置40的输出电压对应地调整第2开关SW2的输出电压，使得在从第2开关SW2朝向降压装置40的方向上不流过电流即可。

车辆电源系统1也可以构成为能够通过高压电源部36供给的电力对主低压电源11和备用低压电源23进行充电。具体而言，能够构成为，在主低压电源11的充电容量降低了的情况下，通过ECU 50或备用电源控制装置25的控制，利用降压装置40输出的电力对主低压电源11进行充电。针对备用低压电源23也是同样的。

[2.车辆电源系统的动作]

[2-1.车辆电源系统的起动]

对车辆电源系统1的动作进行说明。

图2是示出车辆电源系统1的动作的流程图，示出车辆电源系统1从断开状态向接通状态转移时的动作。

车辆电源系统1的接通状态是如下状态：车辆V的驱动源已起动，并且，正在对行驶所需要的辅机类供给驱动车辆V所需要的电力。驱动源已起动是指，驱动源能够立即进行动作，以使车辆V行驶。接通状态也可以说是车辆V行驶中的状态或车辆V能够立即行驶的状态。在本实施方式中，车辆电源系统1的接通状态是如下状态：驱动单元321已起动，并且，通常负载12和紧急时重要负载22已起动。

车辆电源系统1的断开状态是如下状态：车辆V的驱动源未起动，并且，未对行驶所需要的辅机类供给驱动车辆V所需要的电力。在本实施方式中，车辆电源系统1的断开状态是如下状态：包含驱动单元321的高压负载32未起动，通常负载12和紧急时重要负载22未起动，正在对通常负载12和紧急时重要负载22供给待机电力。如上所述，将在车辆电源系统1的断开状态下从主电源系统10流向通常负载12和紧急时重要负载22的电流称为暗电流。

车辆电源系统1在断开状态下，将执行接通操作作为契机而转移到接通状态。接通操作例如是指车辆V的用户对设置于车辆V的操作部进行接通操作。操作部例如是SSSW 56。

车辆电源系统1在接通状态下，将执行断开操作作为契机而转移到断开状态。断开操作例如是指车辆V的用户对设置于车辆V的SSSW 56等操作部进行操作。

在车辆V具备内燃机的情况下，车辆电源系统1的接通状态可以是指如下状态：内燃机已起动，并且，通常负载12和紧急时重要负载22已起动。该情况下的断开状态是指如下状态：内燃机未起动，并且，通常负载12和紧急时重要负载22未起动，正在对通常负载12和紧急时重要负载22供给待机电力。

在车辆V具备内燃机的情况下，车辆电源系统1的接通操作例如是车辆V的点火操作，具体而言，是使点火开关接通的操作。此外，车辆电源系统1的断开操作是使点火开关断开的操作。SSSW 56可以是点火开关的一例。

通常负载12和紧急时重要负载22的待机电力是上述的暗电流，从主电源系统10供给到通常负载12和紧急时重要负载22。

通过执行搭载于车辆V的ECU 50和备用电源控制装置25中预先存储的程序，实现以下说明的车辆电源系统1的动作。

图2所示的动作也可以由ECU 50和备用电源控制装置25中的任意方执行。在本实施方式中，说明由ECU 50执行图2的动作的例子。

ECU 50在车辆电源系统1的断开状态下检测到SSSW 56的操作时(步骤S11)，使备用电源系统20起动(步骤S12)。在步骤S12中，ECU 50使对备用电源控制装置25的电力供给开始。进而，ECU 50使备用电源控制装置25转移到能够进行第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3的开关的状态。

接着，ECU 50对备用电源控制装置25进行控制，从而执行正常判定处理(步骤S13)。正常判定处理是判定备用电源系统20是否正常的处理。ECU 50在正常判定处理中判定为备用电源系统20正常的情况下，转移到接下来的步骤S14。后面参照图4和图5详细叙述正常判定处理。

在正常判定处理后，备用电源控制装置25按照ECU 50的控制将第1开关SW1切换为接通(步骤S14)。在第1开关SW1的切换完成后，备用电源控制装置25按照ECU 50的控制，将第3开关SW3切换为断开(步骤S15)。在第3开关SW3切换为断开后，ECU 50使通常负载12和紧急时重要负载22起动(步骤S16)。由此，车辆电源系统1转移到接通状态。

图3是示出车辆电源系统1从断开状态向接通状态转移的过程的时序图。在图3中，(a)示出第3开关SW3的状态，(b)示出第1开关SW1的状态，(c)示出备用电源单元21的状态。(d)示出紧急时重要负载22的状态，(e)示出在第3开关SW3中流过的电流I3的大小。

图6是作为比较例而示出车辆电源系统1从断开状态向接通状态转移的过程的时序图。在图6中，(a)示出第3开关SW3的状态，(b)示出第1开关SW1的状态，(c)示出备用电源单元21的状态。(d)示出紧急时重要负载22的状态，(e)示出在第3开关SW3中流过的电流I3的大小。

图3示出作为应用本发明的一个实施方式的车辆电源系统1执行动作的例子，图6是与本发明进行比较的动作例。

在图3和图6中，将ECU 50检测到SSSW 56的操作的时间设为时刻T1。在时刻T1，车辆电源系统1是断开状态，因此，如图3的(a)、(b)所示，第3开关SW3是接通状态，第1开关SW1是断开状态。此外，如图3的(d)所示，紧急时重要负载22是睡眠状态，如图3的(e)所示，在第3开关SW3中流过从主电源系统10流向紧急时重要负载22的暗电流I3。

ECU 50在检测到SSSW 56的操作时，如图3的(c)所示，使备用电源系统20起动，执行正常判定处理。在正常判定处理中，如后面所述，判定备用电源单元21所具备的第1开关SW1、第2开关SW2、第3开关SW3有无故障。在正常判定处理的执行中，第3开关SW3维持接通状态，第1开关SW1维持断开状态。在正常判定处理中，将第1开关SW1和第3开关SW3切换为接通状态和断开状态的动作被执行多次。因此，严格来讲，在正常判定处理的执行中，存在第3开关SW3成为断开状态的期间以及第1开关SW1成为接通状态的期间，但是，由于这些期间比较短，因此能够将第1开关SW1和第3开关SW3的状态设为图3那样。

将正常判定处理完成的时间设为时刻T2。在时刻T2，第1开关SW1、第3开关SW3以及紧急时重要负载22维持车辆电源系统1的断开状态。ECU 50在时刻T2将第1开关SW1切换为接通。在该切换完成后的时刻T3，ECU 50将第3开关SW3切换为断开。在时刻T2，第1开关SW1成为接通，由此，流过第3开关SW3的电流I3在时刻T2降低。进而，在时刻T3，第3开关SW3成为断开，由此，电流I3在时刻T3成为0[A]。

第3开关SW3在时刻T3成为断开后，ECU 50在时刻T4使紧急时重要负载22起动。时刻T4是在搭载内燃机的车辆V中点火成为接通的时间。时刻T4可以说是车辆电源系统1成为接通状态的时间。

在时刻T1～T4，流过第3开关SW3的电流I3是与在车辆电源系统1的断开状态下流向紧急时重要负载22的暗电流相当以及比其小的电流。该情况下的电流I3的值小于在车辆电源系统1的接通状态下从主电源系统10流向紧急时重要负载22的电流。在车辆电源系统1的接通状态下，从主电源系统10流向紧急时重要负载22的电流经由第1开关SW1，因此，不会在第3开关SW3中流过大电流。

这样，流向第3开关SW3的电流与第1开关SW1相比较小，因此，能够采用电流容量比第1开关SW1小的开关作为第3开关SW3。由此，能够使用简单的结构的开关作为第3开关SW3，因此，能够实现备用电源单元21的小型化和成本降低。

作为比较例而参照图6。在图6的动作例中，ECU 50在时刻T1检测到SSSW 56的操作后，持续车辆电源系统1的断开状态，在点火成为接通的时刻T4，进行正常判定处理和紧急时重要负载22的起动。

在图6的例中，伴随紧急时重要负载22在时刻T4起动，紧急时重要负载22的通常动作所需要的电流从主电源系统10向紧急时重要负载22流动。因此，流过第3开关SW3的电流I3如符号H所示上升。

ECU 50在正常判定处理完成的时刻T11将第1开关SW1切换为接通，然后，在时刻T12将第3开关SW3切换为断开。伴随第1开关SW1被切换为接通，电流I3降低，在时刻T12，电流I3成为零。

这样，在比较例中，ECU 50在车辆V的点火接通的时间执行紧急时重要负载22的起动和正常判定处理，在正常判定处理完成后进行使第1开关SW1接通的控制。在该例中，用于使紧急时重要负载22执行通常的动作、即车辆电源系统1的接通状态下的动作的电力经由第3开关SW3供给到紧急时重要负载22。即，第3开关SW3需要具有与在车辆电源系统1的接通状态下流过紧急时重要负载22的电流对应的电流容量。因此，作为第3开关SW3，需要采用具有与第1开关SW1等同的电流容量的开关。

对图3的动作例与图6的比较例进行比较，流过第3开关SW3的电流I3的大小的差显著。在本实施方式的车辆电源系统1中，通过图3所示的动作使车辆电源系统1转移到接通状态，从而避免流过第3开关SW3的电流I3的增大，因此，能够实现第3开关SW3的小型化和成本降低。

[2-2.正常判定处理]

图4和图5是示出车辆电源系统1的动作的流程图，详细示出图2的步骤S13中执行的正常判定处理。正常判定处理是判定备用电源系统20是否正常的处理，这里，作为一例，对判定备用电源单元21所具备的开关是否正常进行动作的处理进行说明。

关于第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3不正常进行动作的现象，具体而言，是接通固着和断开固着。接通固着和断开固着是开关的一种故障模式，是开关的触点被固定为接通或断开的现象。这里，开关包含第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3。例如，在具有触点的机械开关中，在产生伴随触点的开闭的电弧的情况下、或在触点流过超过额定值的电流的情况下，有时触点会熔接。该情况下，开关被固定为接通状态，成为接通固着的故障。由于寿命引起的触点消耗、或断线等导致触点间被固定为非连接状态，从而发生断开固着。当第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3中的任意开关中发生接通固着或断开固着时，该开关与备用电源控制装置25的控制无关而以接通状态或断开状态被固定。该情况下，ECU 50判定为备用电源单元21不正常进行动作。

在图4和图5所示的动作例中，判定第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3各自有无接通固着和断开固着。

图4的步骤S21-S24是判定第3开关SW3有无断开固着的处理，称为第1判定处理。图4的步骤S25-S31是判定第1开关SW1以及第3开关SW3有无接通固着以及第2开关SW2有无断开固着的处理，称为第2判定处理。图5的步骤S41-S44是判定第1开关SW1有无断开固着的处理，称为第3判定处理。步骤S45-S48是判定第2开关SW2有无接通固着的处理，称为第4判定处理。

ECU 50在步骤S13中也可以省略图4和图5所示的处理的一部分。换言之，ECU 50在步骤S13中执行第1～第4判定处理中的任意1个以上的处理即可。此外，第1～第4判定处理的执行顺序不限制于图4和图5所示的顺序，当然也可以适当调换顺序。

在本实施方式中，说明由ECU 50执行正常判定处理的例子，但是，也可以由备用电源控制装置25执行正常判定处理。

ECU 50在步骤S21-S24中执行第1判定处理。ECU 50将第1开关SW1设为断开状态，将第2开关SW2设为断开状态，将第3开关SW3设为接通状态(步骤S21)。

ECU 50对主电源系统10的电位P1和备用电源系统20的电位P2进行测定或检测(步骤S22)。电位P1例如是图1所示的触点C12或电位与触点C12相等的位置处的电位。电位P2是第2外部连接端子T212或电位与第2外部连接端子T212相等的位置处的电位。

ECU 50对电位P1与电位P2进行比较，判定电位P1与电位P2之差是否为规定值以下(步骤S23)。在步骤S23中用于判定的规定值是预先在ECU 50中设定的值。步骤S23的规定值和后述的步骤S27、S30、S44、S48的规定值分别是在ECU 50中设定的值，可以是相同的值也可以是不同的值。

ECU 50在判定为电位P1与电位P2之差不为规定值以下、即大于规定值的情况下(步骤S23；否)，判定为第3开关SW3处于断开固着(步骤S24)。该情况下，ECU 50转移到后述的步骤S29。

在判定为电位P1与电位P2之差为规定值以下的情况下(步骤S23；是)，ECU 50在步骤S25-S31中执行第2判定处理。ECU 50将第1开关SW1设为断开状态，将第2开关SW2设为接通状态，将第3开关SW3设为断开状态(步骤S25)。ECU 50对电位P1和电位P2进行测定或检测(步骤S26)。电位P1、P2是上述的位置的电位。ECU 50判定电位P1与电位P2之差是否为规定值以下(步骤S27)。

ECU 50在判定为电位P1与电位P2之差为规定值以下的情况下(步骤S27；是)，判定为第1开关SW1或第3开关SW3处于接通固着(步骤S28)。该情况下，ECU 50转移到步骤S29，进行输出开关异常的动作(步骤S29)，结束正常判定处理。步骤S29的输出是表示备用电源单元21不正常的输出。例如，ECU 50在车辆V所搭载的未图示的显示器中进行与开关异常对应的错误码或警告显示。此外，ECU 50在内置的存储部中存储与表示备用电源单元21的开关的异常的错误有关的信息。在步骤S29之后，ECU 50也可以停止图2的处理，将车辆电源系统1维持断开状态。

ECU 50在判定为电位P1与电位P2之差大于规定值的情况下(步骤S27；否)，判定电位P2是否为预先设定的规定值以下(步骤S30)。这里，在电位P2为规定值以下的情况下(步骤S30；是)，ECU 50判定为第2开关SW2处于断开固着(步骤S31)，转移到步骤S29。

在判定为电位P2高于规定值的情况下(步骤S30；否)，ECU 50执行图5的第3判定处理。ECU 50将第1开关SW1设为接通状态，将第2开关SW2设为接通状态，将第3开关SW3设为断开状态(步骤S41)。ECU 50对电位P1和电位P2进行测定或检测(步骤S42)。电位P1、P2是上述的位置的电位。ECU 50判定电位P1与电位P2之差是否为规定值以下(步骤S43)。

ECU 50在判定为电位P1与电位P2之差大于规定值的情况下(步骤S43；否)，判定为第1开关SW1处于断开固着(步骤S44)，转移到步骤S29。

ECU 50在判定为电位P1与电位P2之差为规定值以下的情况下(步骤S43；是)，执行第4判定处理。ECU 50将第1开关SW1设为接通状态，将第2开关SW2设为断开状态，将第3开关SW3设为断开状态(步骤S45)。ECU 50对电位P2以及备用低压电源23的输出电位P3进行测定或检测(步骤S46)。输出电位P3例如是备用低压电源23的正极的电位，例如是图1的第3端子T243的电位。

ECU 50判定电位P2与输出电位P3之差是否为规定值以下(步骤S47)。ECU 50在判定为电位P2与输出电位P3之差为规定值以下的情况下(步骤S47；是)，判定为第2开关SW2处于接通固着(步骤S48)，转移到步骤S29。

ECU 50在判定为电位P2与输出电位P3之差大于规定值的情况下(步骤S47；否)，判定为第1开关SW1、第2开关SW2以及第3开关SW3正常(步骤S49)。这表示判定为备用电源单元21正常进行动作。该情况下，ECU 50使正常判定处理正常完成(步骤S50)，转移到图2的步骤S14。

[3.其他实施方式]

上述实施方式表示应用本发明的一个具体例，不限定应用发明的方式。

例如，图4和图5所示的正常判定处理的内容是一例，只要是判定备用电源系统20是否正常进行动作的处理即可。例如，在正常判定处理中，ECU 50也可以使得从主电源系统10供给电力。具体而言，ECU 50将第1开关SW1以及第3开关SW3设为断开状态，使得从降压装置40输出比第2开关SW2的输出电压高的电压。该情况下，如果第1开关SW1的两端电压之差为规定值以下，则能够判定为第1开关SW1及/或第3开关SW3处于接通固着。

此外，图3所示的时序图只不过是一个动作例，车辆电源系统1的动作能够适当进行变更。例如，在图3的(d)中示出紧急时重要负载22在时刻T4起动的例子，但是，通常负载12也可以与紧急时重要负载22一起起动。此外，紧急时重要负载22起动的时机在时刻T3之后即可。

[4.由上述实施方式支持的结构]

上述实施方式支持以下的结构。

(结构1)一种车辆电源系统，所述车辆电源系统具备：主电源系统，其具有主低压电源和通常负载；以及备用电源系统，其具有备用低压电源和紧急时重要负载，该备用电源系统与所述主电源系统连接，所述备用电源系统能够将所述备用低压电源的电力供给到所述主电源系统，并具有主开关和备用电源控制装置，该主开关能够对所述备用低压电源与所述主电源系统的连接和切断进行切换，该备用电源控制装置对所述主开关进行控制，其中，所述主开关在未被控制的情况下进行切断，该车辆电源系统具有副开关，该副开关在所述主电源系统与所述备用电源系统之间与所述主开关并联配置，该副开关在所述主开关未被控制的情况下进行连接，该车辆电源系统具有车辆控制装置，该车辆控制装置能够对所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方、所述主电源系统以及所述备用电源系统进行控制，在进行了使所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动的操作的情况下，在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，所述车辆控制装置执行使所述备用电源控制装置起动的处理和判定所述备用电源系统是否正常的正常判定处理，在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，所述车辆控制装置在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，使控制所述主开关而进行连接的动作和控制所述副开关而进行切断的动作完成。

根据结构1，能够使车辆电源系统进行动作，使得在副开关中不流过大电流，该车辆电源系统能够从主电源系统和备用电源系统向紧急时重要负载供给电力。因此，副开关所要求的电流容量小，所以能够实现副开关的小型化和低成本化，进而能够实现备用电源系统的小型化和成本降低。

(结构2)根据结构1所述的车辆电源系统，其中，所述副开关的电流容量小于所述主开关的电流容量。

根据结构2，通过采用电流容量小于主开关的开关作为副开关，能够实现备用电源系统的小型化和成本降低。

(结构3)根据结构1或结构2所述的车辆电源系统，其中，所述车辆控制装置在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，在所述主开关连接后使所述副开关切断。

根据结构3，在通过主开关使备用低压电源与主电源系统连接后，将副开关切断。由此，在能够从主电源系统经由主开关向备用电源系统的紧急时重要负载供给电力后，使副开关切断。因此，在进行主开关和副开关的切离的期间内，能够维持能从主电源系统向紧急时重要负载供给电力的状态。因此，能够可靠地确保对紧急时重要负载的电力供给。

(结构4)根据结构1至结构3中的任意一项所述的车辆电源系统，其中，所述车辆控制装置在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，在通过执行控制所述主开关而进行连接的动作和控制所述副开关而进行切断的动作，使得能够从所述主电源系统向所述紧急时重要负载供给电力后，使所述紧急时重要负载起动。

根据结构4，在能够经由主开关从主电源系统向紧急时重要负载供给电力、并且使副开关切断后，使紧急时重要负载起动。由此，能够可靠地实现不在副开关中流过大电流的状态，因此，能够实现副开关的小型化和低成本化。

(结构5)根据结构1至结构4中的任意一项所述的车辆电源系统，其中，所述正常判定处理包含判定所述主开关是否正常进行动作的处理。

根据结构5，能够避免由于主开关的动作不良而在副开关中流过大电流的状态，因此能够实现副开关的小型化和低成本化。

(结构6)根据结构1至结构5中的任意一项所述的车辆电源系统，其中，所述备用电源系统具备备用电源开关，该备用电源开关按照所述备用电源控制装置的控制，对来自所述备用低压电源的电力供给的执行和切断进行切换，所述正常判定处理包含所述备用电源开关是否正常进行动作的判定。

根据结构6，在判定为备用电源开关正常进行动作的情况下，使紧急时重要负载起动。因此，在判定为能够对紧急时重要负载供给基于备用低压电源的电力后，紧急时重要负载被起动。因此，能够可靠地确保对紧急时重要负载的电力供给。

Claims (6)

1.一种车辆电源系统，该车辆电源系统具备：

主电源系统，其具有主低压电源和通常负载；以及

备用电源系统，其具有备用低压电源和紧急时重要负载，该备用电源系统与所述主电源系统连接，

所述备用电源系统能够将所述备用低压电源的电力供给到所述主电源系统，并具有主开关和备用电源控制装置，该主开关能够对所述备用低压电源与所述主电源系统的连接和切断进行切换，该备用电源控制装置对所述主开关进行控制，其中，

所述主开关在未被控制的情况下进行切断，

该车辆电源系统具有副开关，该副开关在所述主电源系统与所述备用电源系统之间与所述主开关并联配置，该副开关在所述主开关未被控制的情况下进行连接，

该车辆电源系统具有车辆控制装置，该车辆控制装置能够对所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方、所述主电源系统以及所述备用电源系统进行控制，

在进行了使所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动的操作的情况下，在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，所述车辆控制装置执行使所述备用电源控制装置起动的处理和判定所述备用电源系统是否正常的正常判定处理，

在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，所述车辆控制装置在到所述通常负载和所述紧急时重要负载中的至少一方起动为止的期间内，使控制所述主开关而进行连接的动作和控制所述副开关而进行切断的动作完成。

2.根据权利要求1所述的车辆电源系统，其中，

所述副开关的电流容量小于所述主开关的电流容量。

3.根据权利要求2所述的车辆电源系统，其中，

所述车辆控制装置在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，在所述主开关连接后使所述副开关切断。

4.根据权利要求3所述的车辆电源系统，其中，

所述车辆控制装置在所述正常判定处理中判定为所述备用电源系统正常的情况下，在通过执行控制所述主开关而进行连接的动作和控制所述副开关而进行切断的动作，使得能够从所述主电源系统向所述紧急时重要负载供给电力后，使所述紧急时重要负载起动。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的车辆电源系统，其中，

所述正常判定处理包含判定所述主开关是否正常进行动作的处理。

6.根据权利要求5所述的车辆电源系统，其中，

所述备用电源系统具备备用电源开关，该备用电源开关按照所述备用电源控制装置的控制，对来自所述备用低压电源的电力供给的执行和切断进行切换，

所述正常判定处理包含所述备用电源开关是否正常进行动作的判定。