JP2014136560A - 車両電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】電源切替え制御を容易かつ確実に実行することができる低電力損失の車両電源システムを提供する。
【解決手段】車両電源システムは、第１のバッテリと第２のバッテリとを切り替えて電源出力するリレーと、リレーの切替え動作を制御し、第１のバッテリの出力と第２のバッテリの出力とがリレーにより選択的に接続される第１の給電経路を介して給電可能に接続され、イグニション電源から第２の給電経路を介して給電可能に接続され、第２の給電経路の電圧低下に伴い第２の給電経路を遮断して、第２の給電経路を介して行っていた給電のバックアップを行うように導通する第３の給電経路を介して、第２のバッテリから給電可能に接続されている制御装置と、イグニション電源から第２の給電経路への出力が予め定めた閾値よりも低い電圧に低下すると、バックアップを行うように導通した第３の給電経路を所定時間後に遮断するスイッチ装置とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電源を切り替え可能に備える車両電源システムに関するものである。

バッテリを２つ備え、これらを切り替えて使用する車両の電源システムの開発が進められている。このような電源システムにおいては、メインバッテリとサブバッテリとを搭載し、メインバッテリを通常電源として使用する。サブバッテリはメインバッテリが機能しなくなる虞がある場合や機能喪失に至る場合に、動作を継続または開始する必要のあるＥＣＵやセンサ回路等に電力を供給する。例えば、車両の衝突事故時等にメインバッテリが損傷してしまう場合に備えて、メインバッテリからの給電をサブバッテリからの給電に切り替えてドアのアンロックを行うモータを駆動するための電源を確保する。

モータを始めとする電力負荷に対して供給される電源と、電源システム内に存在する制御ＥＣＵ等に対して供給される信号処理用電源とが、メインバッテリとサブバッテリとの組合せにより行われる。電力負荷に対して供給される電源が、例えば、メインバッテリとサブバッテリとからそれぞれダイオードを介して接続された給電経路により供給される方式が採用されており、通常時はメインバッテリからダイオードを介した電源供給が行われる一方、メインバッテリの電圧低下時あるいは喪失時には、上記給電経路の電圧低下により、サブバッテリの出力に接続されたダイオードが自然に導通して、サブバッテリへの電源切替えが行われるようになっている。

このようにして、メインバッテリとサブバッテリとを有する電源システムにおいては、メインバッテリの機能保全を確保できない虞がある場合や機能喪失時に、サブバッテリからの電源供給に切り替えて、各種負荷の機能を維持する。サブバッテリは、通常時に発電機系統から行われる充電により電圧を維持しており、緊急時の出力に備えている。

特許文献１には、第１のダイオードを介した第１の経路により電源供給を行うメインバッテリと、当該メインバッテリにより充電されながら第２のダイオードを介した第２の経路により負荷に電源供給を行うサブバッテリとを備えた車両用の電源回路が記載されている。

特開２０１２−０６１９５５号公報 特開２００５−３１２１９５号公報

上述のようなダイオードを介した電力負荷への電源供給を行う車両電源システムを、例えば、車両衝突が発生してから１０秒後にドアロックモータを駆動してアンロック状態に移行できるように構成するような場合には、１）制御装置としてのボデーＥＣＵに電源を供給し続けて制御を継続させる、２）ドアロックモータ駆動用の電源をサブバッテリから供給する、という要求が発生する。ダイオードを介した電力負荷への電源供給方式は条件２）を満たしており、さらに条件１）を満たすためには、ボデーＥＣＵが電源遮断により初期状態にリセットされないようにする必要がある。この場合に、サブバッテリはメインバッテリの電源遮断に伴い例えばダイオードを介してボデーＥＣＵへ瞬時に出力を行うバックアップ電源とされる。当該ボデーＥＣＵへの給電経路およびダイオードを、電力負荷への給電経路およびそのダイオードが兼ねることができる。

しかしながら、上述した車両電源システムは、電源を切替えるためにダイオードを用いることから、電力負荷への給電経路に設けられたダイオードにおいて大きな電力損失が発生するという問題がある。当該ダイオードによる電力損失に起因して、次のような様々なデメリットがもたらされる可能性がある。

まず、電源システムの負荷容量が大きい場合には、ダイオードに流れる電流が大きいことから発熱が大きい。この発熱への対策として、耐熱性や放熱性を向上させるための、素子や基板の大型化が必要となる場合がある。また、負荷容量が大きくなると、既存の素子では耐熱・放熱能力が不足し、新規素子の開発が必要となる場合がある。

また、ダイオードの電力損失はシステムが供給する電力量に比例するため、サブバッテリの蓄電量がダイオードの電力損失分だけ余分に必要となり、サブバッテリの大型化が必要となる場合がある。

また、メインバッテリによる通常の電源供給時にもダイオードにおいて電力損失が発生し続けるため、バッテリ収支（燃費）が悪化する場合がある。

上記の問題を解消するために、ダイオードに代えてリレーによる電源の切替えを行うことが考えられる。しかし、制御装置は、衝突事故時のイグニション電源からの電源供給遮断等、電源切替えを行うべき事象に起因してリレーを動作させると、接点切替え時に瞬断が発生するため、電源バックアップが他に行われない限り、電源を一旦は喪失することからリセット状態となってしまう。従ってこの場合には、制御装置は、衝突信号等のリレー切替えを指示する信号を受けたとしても、制御を継続することができなくなってしまう。また、このような制御を可能とするために、制御装置の内部で制御用の電源系統をモータ等の負荷への主電力系統から分離して上記電源バックアップを行う手法を実現することは容易でなかった。

このように、従来は、ダイオードを用いた給電方法に代わるような、主電力系統に対する低電力損失の電源切替え制御を、確実に実行することができなかった。

本発明は、斯かる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、電源切替え制御を容易かつ確実に実行することができる低電力損失の車両電源システムを提供するものである。

本発明の第１の局面は、複数のバッテリを備えた車両電源システムであって、前記複数のバッテリに含まれる第１のバッテリと第２のバッテリとを切り替えて電源出力するリレーと、前記リレーの切替え動作を制御する制御装置であって、前記第１のバッテリの出力と前記第２のバッテリの出力とが前記リレーにより選択的に接続される第１の給電経路を介して給電可能に接続されており、また、イグニション電源から第２の給電経路を介して給電可能に接続されており、さらに、前記第２の給電経路の電圧低下に伴い前記第２の給電経路を遮断して、前記第２の給電経路を介して行っていた給電のバックアップを行うように導通する第３の給電経路を介して、前記第２のバッテリから給電可能に接続されている制御装置と、前記イグニション電源から前記第２の給電経路への出力が予め定めた閾値よりも低い電圧に低下すると、前記バックアップを行うように導通した前記第３の給電経路を所定時間後に遮断するスイッチ装置とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第２の局面は、前記第１の局面において、前記スイッチ装置は、前記第２の給電経路に前記イグニション電源からの出力に対して順方向となるように挿入された第１のダイオードと、前記第３の給電経路に直列に挿入された、オンオフ制御されるスイッチ素子、および、前記第２のバッテリからの出力に対して順方向となる第２のダイオードと、前記イグニション電源から前記第２の給電経路への出力が前記予め定めた閾値よりも低い電圧に低下した時点から、前記所定時間後に前記スイッチ素子のオフ制御信号を生成出力する計時装置とを備え、前記第１のダイオードのカソード側で構成される前記第２の給電経路の下流部と、前記第３の給電経路の前記第２のダイオードのカソード側で構成される下流部とは互いに共通のラインで終端していることを特徴とする。

また、本発明の第３の局面は、前記第１または第２の局面において、前記制御装置は、前記所定時間の長さを制御することを特徴とする。

第１の局面によれば、第３の給電経路は、第２の給電経路による給電をバックアップして導通し、イグニション電源から第２の給電経路への出力が通常電圧から予め定めた閾値よりも低い電圧に低下すると、所定時間が経過した後に遮断される。制御装置は、所定時間の間にリレーを介さない第３の給電経路を介した給電によりリレーの切替え動作を制御することができる。従って、第１の給電経路を介した給電により負荷駆動を行う場合に、第３の給電経路は微弱電力のみを供給する経路として使用することが可能であり、第３の給電経路上での消費電力を小さくすることができる。さらには、所定時間後に第３の給電経路を遮断するので、第３の給電経路での電力消費を無くすことができる。この結果、電源切替え制御を容易かつ確実に実行することができる低電力損失の車両電源システムを提供することができる。

第２の局面によれば、第１のダイオードおよび第２のダイオードを備えていて、第２の給電経路と第３の給電経路とが共通のラインで終端していることにより、計時装置によりスイッチ素子をオン状態に制御した状態で、第３の給電経路が第２の給電経路の給電をバックアップすることができる。また、第３の給電経路が第２の給電経路の給電をバックアップしてから、計時装置によって所定時間後にスイッチ素子をオフ状態に制御することにより、第３の給電経路を遮断することができる。従って、スイッチ装置を容易に実現することができる。

第３の局面によれば、制御装置によって、リレーを切り替えるタイミングに応じて所定時間が終了するように制御することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、第１の車両電源システムの構成を示す回路ブロック図 本発明の実施形態を示すものであり、（ａ）および（ｂ）は第１の車両電源システムが備える遅延回路の構成例を示す回路図 本発明の実施形態を示すものであり、第１の車両電源システムの動作を説明するタイミングチャート 本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両電源システムの構成を示す回路ブロック図 本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両電源システムが備える遅延回路の第１の構成例を示す回路図 本発明の実施形態を示すものであり、本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両電源システムが備える遅延回路の第２の構成例を示す回路図 本発明の実施形態を示すものであり、第２の車両電源システムの動作を説明するタイミングチャート 本発明の実施形態を示すものであり、比較例としての車両電源システムの構成を示す回路ブロック図

〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

図１に、本実施形態に係る車両電源システム１０の構成を示す。車両電源システム１０は、メインバッテリＢ１、ボデーＥＣＵ１、サブバッテリアセンブリ２、イグニション電源３を備えている。車両電源システム１０には一般に複数のバッテリが搭載されていてよく、当該複数のバッテリの中にメインバッテリＢ１と後述のサブバッテリＢ２とが含まれている。車両に搭載される電源としてはイグニション電源３も含まれるが、発電機による電源として、車両の任意時に使用可能なバッテリとは区別される。

メインバッテリ（第１のバッテリ）Ｂ１はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサ、鉛蓄電池等の充電可能で脱着可能な電池と、必要に応じて適宜組み合わされるＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置とを備えている。メインバッテリＢ１には、イグニション電源３のオン時に発電機から充電がなされる。メインバッテリＢ１は＋Ｂ電源（常時電源）として電圧Ｖ_＋Ｂを出力する。

ボデーＥＣＵ（制御装置）１は、メインバッテリＢ１からの給電が不能な場合でも動作を継続する用途を有するＥＣＵであり、例えばドアロック制御ＥＣＵで構成される。ボデーＥＣＵ１は、車両状態に衝突等の異常がない車両の通常時にはメインバッテリＢ１およびイグニション電源３を電源として使用し、メインバッテリＢ１およびイグニション電源３からサブバッテリアセンブリ２を介して給電される。ボデーＥＣＵ１は、イグニション電源３のオフ時でもセキュリティ上の理由等により動作を行う用途があることから、メインバッテリＢ１からの＋Ｂ電源が常時入力される。また、イグニション電源３のオン時にイグニション電源３からボデーＥＣＵ１への給電が遮断されたり、給電電圧が低下したりした場合には、後述するサブバッテリＢ２がイグニション電源３のバックアップ電源として使用される他、当該バックアップ電源を使用して、メインバッテリＢ１からの給電をサブバッテリＢ２からの給電に切り替える制御を行う。

ボデーＥＣＵ１は、ＣＰＵ１ａで示されるプロセッサ、図示しないメモリ、ＣＰＵ電源回路１ｂで示される電源回路等を備えたコンピュータの基本構成を備えている。ボデーＥＣＵ１は、さらに、入力回路１ｃ、駆動回路１ｄ、出力回路１ｅ、入力回路１ｆ、ダイオードＤａおよびＤｂを備えている。ＣＰＵ電源回路１ｂは、サブバッテリアセンブリ２の出力する電源ラインＬ１からダイオードＤａを介して供給される電源と、サブバッテリアセンブリ２の出力する電源ラインＬｂからダイオードＤｂを介して供給される電源とがともに接続される電源入力端子における入力電源電圧Ｖｉｎから、ＣＰＵ１ａが使用する例えば５Ｖの電源電圧を生成する。すなわち、ダイオードＤａのアノードはボデーＥＣＵ１の主電源入力端子（主電源電圧Ｖａの入力端子）を介して電源ラインＬ１に、カソードはＣＰＵ電源回路１ｂの電源入力端子にそれぞれ接続されているとともに、ダイオードＤｂのアノードはボデーＥＣＵ１の補助電源入力端子（補助電源電圧Ｖｂの入力端子）を介して電源ラインＬｂに、カソードはＣＰＵ電源回路１ｂの前記電源入力端子にそれぞれ接続されている。

入力回路１ｃは、加速度センサやエアバッグＥＣＵ等を含む衝突信号出力システム５０からの衝突信号ｈが入力される衝突信号入力回路である。駆動回路１ｄは、ドアロックモータ等の負荷２０を駆動する回路であり、ＣＰＵ１ａにより制御される。駆動回路１ｄの電源として、主電源電圧Ｖａの電源がダイオードＤａのアノード側から供給される。出力回路１ｅは、後述するサブバッテリアセンブリ２が備えるリレー２ｃの励磁電流を供給する回路である。出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘがオン状態またはオフ状態となるように、ＣＰＵ１ａにより制御される。入力回路１ｆは、ダイオードＤｂのアノード側で電源ラインＬｂの電圧を検出してＣＰＵ１ａに検出結果を出力するものであり、適宜付加される構成である。車両の通常時は、後述するようにイグニション電源３のオン時には電源ラインＬｂに車両電源電圧が供給される一方、イグニション電源３のオフ時には電源ラインＬｂが無電圧状態に低下することから、入力回路１ｆにより電源ラインＬｂの電圧Ｖｂを検出することにより、検出結果を受けたＣＰＵ１ａは当該検出結果をイグニション信号として通常時の車両におけるイグニション電源３のオン／オフを判定することができる。

サブバッテリアセンブリ２は、サブバッテリＢ２、充電回路２ａ、リレー２ｂ、スイッチ装置２ｃを備えている。

サブバッテリ（第２のバッテリ）Ｂ２は、コンデンサや二次電池と、必要に応じて組み合わされる電力変換装置とを備えている。通常時には、イグニション電源３のオン時に発電機から充電回路２ａを介してサブバッテリＢ２に充電がなされる。サブバッテリＢ２の出力電圧Ｖｓは、メインバッテリＢ１の出力電圧Ｖ_＋Ｂよりも低く設定されている。また、サブバッテリＢ２の出力電圧Ｖｓは、イグニション電源３の出力電圧Ｖ_ＩＧよりも低く設定されている。

リレー２ｂは、サブバッテリアセンブリ２に入力されるメインバッテリＢ１からの出力と、サブバッテリＢ２からの出力とを切り替えて出力する。リレー２ｂは、サブバッテリＢ２の出力端子と、ボデーＥＣＵ１が有する出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘを行う端子との間に接続された励磁コイル２２ｂを備えている。励磁コイル２２ｂは、出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘを行う端子とは励磁ラインＬｒｘによって接続されている。励磁コイル２２ｂに電流が流れるか否かに応じて、メインバッテリＢ１の出力端子に接続された接点ｘと、サブバッテリＢ２の出力端子に接続された接点ｙとのいずれがリレー出力端子ｚに接続されるかが、選択的に切り替わるようになっている。出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘがオフ状態であるときは、励磁コイル２２ｂには電流が流れず、接点ｘがリレー出力端子ｚに接続され、出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘがオン状態であるときは、励磁コイル２２ｂに電流が流れ、接点ｙがリレー出力端子ｚに接続される。リレー出力端子ｚは電源ラインＬ１に接続されている。

スイッチ装置２ｃは、遅延回路２２ｃ、トランジスタＴ、ダイオードＤ１およびＤ２を備えている。

ダイオード（第１のダイオード）Ｄ１は、イグニション電源３からサブバッテリアセンブリ２への出力と、サブバッテリアセンブリ２から電源ラインＬｂへの出力との間を接続する電源ラインＬ２上に挿入されている。ダイオードＤ１はイグニション電源３からの出力に対して順方向となるように挿入されており、アノードがイグニション電源３に、カソードが電源ラインＬｂにそれぞれ接続されている。トランジスタ（スイッチ素子）Ｔおよびダイオード（第２のダイオード）Ｄ２は、サブバッテリＢ２の出力端子と電源ラインＬｂとの間を接続する電源ラインＬ３上に挿入されている。トランジスタＴはオンオフ制御端子を有して挿入経路をオンオフするように制御される。ダイオードＤ２はサブバッテリＢ２からの出力に対して順方向となるよう、トランジスタＴの電源供給下流側に直列に挿入されている。トランジスタＴはｐチャネル型の電界効果トランジスタであり、ソースがサブバッテリＢ２の出力端子に接続されており、ドレインがダイオードＤ２のアノードに接続されている。トランジスタＴのゲートは遅延回路２２ｃの出力端子に接続されている。ダイオードＤ２のカソードはダイオードＤ１のカソードとともに電源ラインＬｂの一端に接続されている。

遅延回路（計時装置）２２ｃは、電源ラインＬ２の電圧Ｖ_ＩＧの異常低下をトリガとしてトランジスタＴのオフ制御信号を所定時間だけ遅延させて生成し、トランジスタＴのゲートへ出力する。スイッチ装置２ｃは、イグニション電源３から電源ラインＬ２に通常電圧である電圧Ｖ_ＩＧで出力がなされているときには、トランジスタＴをオン状態としているが、電源ラインＬ３に供給される電圧Ｖｓが電圧Ｖ_ＩＧよりも低いことから、ダイオードＤ２がオフ状態となることにより電源ラインＬ３は非導通となる。また、スイッチ装置２ｃは、イグニション電源３がオン状態にあるときに、衝突等の要因でイグニション電源３が強制遮断される等してイグニション電源３から電源ラインＬ２への出力が閾値を下回るまで電圧低下すると、所定時間後にトランジスタＴをオン状態からオフ状態へ移行させて電源ラインＬ３を遮断する。また、また、スイッチ装置２ｃは、イグニション電源３が車両電源オフ操作によりオフ状態となると、イグニション電源３から電源ラインＬ２への出力が遮断されるので、同様に、所定時間後にトランジスタＴをオン状態からオフ状態へ移行させて電源ラインＬ３を非導通とする。

上記構成の車両電源システム１０において、ボデーＥＣＵ１に電源を供給する経路として、以下の系統が存在する。まず、メインバッテリＢ１の出力あるいはサブバッテリＢ２の出力が、リレー２ｂと電源ラインＬ１とから構成される第１の給電経路を介してボデーＥＣＵ１に供給される系統が存在する。電源ラインＬ１は、駆動回路１ｄのような大きな電力を消費する負荷への給電経路を含む主電源ラインである。また、イグニション電源３の出力が、電源ラインＬ２と電源ラインＬｂとから構成される第２の給電経路を介してボデーＥＣＵ１に供給される系統が存在する。さらに、サブバッテリＢ２の出力が、電源ラインＬ３と電源ラインＬｂとから構成される第３の給電経路を介してボデーＥＣＵ１に供給される系統が存在する。第２の給電経路と第３の給電経路とは、互いの末端部分を電源ラインＬｂとして共有するように接続されている。すなわち、ダイオードＤ１のカソード側で構成される第２の給電経路の下流部と、ダイオードＤ２のカソード側で構成される第３の給電経路の下流部とは互いに共通のラインで終端している。電源ラインＬｂは、ＣＰＵ１ａによる制御用電力等の微弱電力を消費する負荷への給電経路に専用の補助電源ラインである。また、電源ラインＬ１および電源ラインＬｂの各下流側は、ボデーＥＣＵ１の内部において、ダイオードＤａおよびダイオードＤｂの各カソード側で互いに接続されてＣＰＵ電源回路１ｂの電源入力に接続されている。

車両の通常時において、イグニション電源３がオンの状態では、ボデーＥＣＵ１は第１の給電経路を介してメインバッテリＢ１から電源供給を受けるとともに、第２の給電経路を介してイグニション電源３から電源供給を受ける。メインバッテリＢ１の出力電圧Ｖ_＋Ｂとイグニション電源３の出力電圧Ｖ_ＩＧとは例えば等しく１２Ｖに設定されており、ダイオードＤａとダイオードＤｂとがともにオン状態となって給電が行われる。第３の給電経路は、トランジスタＴがオン状態であるがダイオードＤ２がオフ状態となることにより、遮断された状態にある。

また、車両の衝突時においては、ボデーＥＣＵ１が衝突信号ｈを受けて、リレー２ｂの出力を、メインバッテリＢ１の出力からサブバッテリＢ２の出力へと切替えるように制御を行う。これにより、ボデーＥＣＵ１は第１の給電経路を介してサブバッテリＢ２から電源供給を受ける。また、衝突によりイグニション電源Ｖ_ＩＧが出力低下（出力機能の低下）を起こす、あるいは遮断されるなどで、出力電圧の異常低下が発生した場合には、第２の給電経路を介した電源供給が継続できないが、電源ラインＬ２の電圧低下に伴いダイオードＤ１がオフ状態となり、ダイオードＤ２がオン状態となるので、サブバッテリＢ２から第３の給電経路を介した電源バックアップが自然に行われる。従って、電圧の異常低下が発生してから、スイッチ装置２ｃにより第３の給電経路の遮断が行われる所定時間が経過するまでの一時的な期間に、ボデーＥＣＵ１はリレー２ｂに上記の切替え動作を行わせることができる。第３の給電経路を介した給電が遮断された後は、ボデーＥＣＵ１への電源供給は、第１の給電経路を介したサブバッテリＢ２からのもののみとなる。

また、車両の通常時において、イグニション電源３がオフの状態では、ボデーＥＣＵ１は第１の給電経路を介してメインバッテリＢ１から電源供給を受ける。スイッチ装置２ｃのトランジスタＴはオフ状態とされ、第２の給電経路を介したイグニション電源３からの電源供給も、第３の給電経路を介したサブバッテリＢ２からの電源供給も行われない。

このようにして、駆動回路１ｄの電源はリレー２ｂの切替え動作により、常に、メインバッテリＢ１とサブバッテリＢ２とのいずれかから第１の給電経路を介して供給される。そして、駆動回路１ｄを制御するボデーＥＣＵ１の電源は、第２の給電経路が遮断されても第３の給電経路を介して所定時間だけバックアップされるので、リレー２ｂの接点ｘと接点ｙとの間での切替え時間が存在することにより第１の給電経路は瞬断を起こすものであったとしても、ボデーＥＣＵ１は当該バックアップの間にリレー２ｂを切替え制御することによって制御を続行することができる。第２の給電経路はダイオードＤ１を含み、第３の給電経路はダイオードＤ２を含んでいるが、第２の給電経路および第３の給電経路はボデーＥＣＵ１の電源という微弱電源を供給する系統であることから、電流は小さく、従って、ダイオードＤ１およびＤ２における電力損失は小さい。

次に、図２（ａ）および（ｂ）に、遅延回路２２ｃの回路構成例を示す。

図２（ａ）の遅延回路２２ｃは、抵抗２２１、コンデンサ２２２、トランジスタ２２３を備えている。トランジスタ２２３はｎチャネル型の電界効果トランジスタである。

抵抗２２１の一端はダイオードＤ２よりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ３に接続されており、抵抗２２１の他端はコンデンサ２２２の一方の端子に接続されている。コンデンサ２２２の当該一方の端子はトランジスタＴのゲートに接続されており、コンデンサ２２２の他端はＧＮＤに接続されている。トランジスタ２２３のゲートは、ダイオードＤ１よりも電源供給上流側の部分の電源ラインＬ２に接続されている。トランジスタ２２３のドレインはコンデンサ２２２の前記一方の端子に接続されており、トランジスタ２２３のソースはコンデンサ２２２の前記他方の端子に接続されている。

図２（ａ）の構成の遅延回路２２ｃによれば、車両の通常時において、イグニション電源３がオフ状態にあるときには、電源ラインＬ２が低電位であることからトランジスタ２２３はオフ状態にある。従って、抵抗２２１がコンデンサ２２２の前記一方の端子をサブバッテリＢ２の出力電圧Ｖｓにプルアップすることにより、トランジスタＴのゲートにオフ制御信号となる電圧が印加されており、トランジスタＴはオフ状態にある。これにより、電源ラインＬ３は遮断状態にある。イグニション電源３がオン状態になると、電源ラインＬ２が電圧Ｖ_ＩＧに充電されることから、トランジスタ２２３がオン状態となってコンデンサ２２２の両端を短絡する。これにより、コンデンサ２２２の前記一方の端子はＧＮＤ電位付近に固定される。このとき、トランジスタＴのゲート電位が低下するため、トランジスタＴのゲートにオン制御信号となる電圧が印加されることとなって、トランジスタＴはオン状態となる。電圧Ｖ_ＩＧが電圧Ｖｓよりも大きいことから、ダイオードＤ１はオン状態にあり、ダイオードＤ２はオフ状態にある。従って、電源ラインＬ３は遮断状態のままとなる。

一方、イグニション電源３が通常の電圧Ｖ_ＩＧの状態から出力低下を起こすことにより、電源ラインＬ２の電圧が電源ラインＬ３の電圧Ｖｓよりも低下すると、ダイオードＤ１がオフ状態となって電源ラインＬ２が遮断される一方、ダイオードＤ２がオン状態となって電源ラインＬ３が導通する。すなわち、第３の給電経路は、第２の給電経路を遮断して、第２の給電経路が行っていた給電をバックアップするように導通する。これにより、第３の給電経路を介したボデーＥＣＵ１への給電が開始される。イグニション電源３の出力がさらに低下して、トランジスタ２２３のゲート・ソース間電圧が閾値電圧よりも低下すると、トランジスタ２２３がオフ状態となる。これにより、抵抗２２１を介してコンデンサ２２２への充電が開始される。当該充電は、抵抗２２１の抵抗値とコンデンサ２２２の容量値とで決まる時定数に従った速さで、電圧Ｖｓに等しくなるまで進む。充電が開始されて所定時間後にコンデンサ２２２の充電電圧がトランジスタＴの閾値電圧を超えるまで上昇すると、トランジスタＴのゲートにオフ制御信号となる電圧が印加されることとなって、トランジスタＴはオフ状態となる。これにより、電源ラインＬ３は遮断される。

このようにして、電源ラインＬ３は、イグニション電源３から電源ラインＬ２への出力が通常電圧から閾値を下回るまで低下すると、所定時間が経過した後に遮断される。図２（ａ）の構成の場合には、当該閾値は、トランジスタ２２３の閾値電圧で決まる。イグニション電源３が再び通常電圧による出力を行う状態となれば、電源ラインＬ２の電圧が上昇してトランジスタ２２３がオン状態となり、イグニション電源３のオン時における初期状態へ戻る。

次に、図２（ｂ）の遅延回路２２ｃは、トランジスタ２３１、クロック発生回路２３２、カウンタ２３３、駆動バッファ２３４、抵抗２３５、コンデンサ２３６、トランジスタ２３７、判定回路２３８、駆動バッファ２３９を備えている。トランジスタ２３１はｐチャネル型の電界効果トランジスタであり、ゲートは駆動バッファ２３９の出力端子に、ソースはトランジスタＴのドレインよりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ３に、ドレインはクロック発生回路２３２、カウンタ２３３、および、駆動バッファ２３４の各電源入力端子に、それぞれ接続されている。クロック発生回路２３２は、クロック信号を発生して、カウンタ２３３に入力する。カウンタ２３３は、電源投入により初期状態にリセットされ、駆動バッファ２３４にアクティブな信号を出力する。当該カウンタ２３３は例えばダウンカウントにより予め設定された計数値をゼロとするまでクロック発生回路２３２から入力されるクロックパルスの計数を行う。カウンタ２３３は、上記計数値分の計数を終了すると駆動バッファ２３４に非アクティブな信号を出力して計数動作を停止する。駆動バッファ２３４は、カウンタ２３３から入力される信号に応じてトランジスタＴのゲートを駆動する電圧を生成する。駆動バッファ２３４は、カウンタ２３３からアクティブな信号が入力されるとトランジスタＴのゲートに対してオン制御信号となるローレベルの電圧を生成して出力する。また、駆動バッファ２３４は、カウンタ２３３から非アクティブな信号が入力されるとトランジスタＴのゲートに対してオフ制御信号となるハイレベルの電圧を生成して出力する。

抵抗２３５は、トランジスタＴのゲートとソースとを互いに接続している。コンデンサ２３６は、トランジスタＴのゲートとＧＮＤとの間に接続されている。トランジスタ２３７はｎチャネル型トランジスタであり、ゲートはダイオードＤ１よりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ２に、ドレインはトランジスタＴのゲートに、ソースはＧＮＤに、それぞれ接続されている。

判定回路２３８は、トランジスタ２３１をオン状態とする期間を判定する回路である。当該判定回路２３８は、イグニション電源３が電源ラインＬ２に出力した電圧と、トランジスタＴのゲート電圧とがともに低電位となる第１の状態にあるときにのみ、駆動バッファ２３９にアクティブな信号を出力して、トランジスタ２３１をオン状態とするゲート駆動電圧を出力させる。上記の２つの電圧が、少なくとも一方が高電位となる第２の状態にあるときは、駆動バッファ２３９に非アクティブな信号を出力して、トランジスタ２３１をオフ状態とするゲート駆動電圧を出力させる。このような判定回路２３８として、例えばＮＯＲ回路に、上記の２つの電圧に相当する論理レベルを入力する構成が挙げられる。これにより、トランジスタ２３１は、オン状態にあるイグニション電源３の電源ラインＬ２への出力が閾値を下回るまで電圧低下したときに、オン状態となり、クロック発生回路２３２、カウンタ２３３、および、駆動バッファ２３４に電源ラインＬ３から電圧Ｖｓの電源を供給開始する。

図２（ｂ）の構成の遅延回路２２ｃによれば、車両の通常時において、イグニション電源３がオフ状態にあるときには、電源ラインＬ２が低電位にあるとともに、トランジスタＴのゲートが抵抗２３５により電圧Ｖｓにプルアップされてコンデンサ２３６が電圧Ｖｓに充電されている。従って、判定回路２３８は入力される前記２つの電圧が第２の状態にあると判定して非アクティブな信号を出力し、トランジスタ２３１はオフ状態となる。イグニション電源３がオン状態になると、電源ラインＬ２が電圧Ｖ_ＩＧに充電されることから、判定回路２３８は前記２つの電圧が第２の状態にあると判定して非アクティブな信号を出力し、トランジスタ２３１はオフ状態を継続する。クロック発生回路２３２、カウンタ２３３、駆動バッファ２３４は、未だ電源が供給されない停止状態にある。またこのとき、トランジスタ２３７はオン状態となるので、コンデンサ２３６が放電してトランジスタＴのゲートはＧＮＤ電位となる。従って、トランジスタＴはオン状態に移行する。

一方、イグニション電源３が、通常の電圧Ｖ_ＩＧの状態から出力低下を起こすことにより、電源ラインＬ２の電圧が電源ラインＬ３の電圧Ｖｓよりも低下すると、ダイオードＤ１がオフ状態となって電源ラインＬ２が遮断される一方、ダイオードＤ２がオン状態となって電源ラインＬ３が導通する。すなわち、第３の給電経路は、第２の給電経路を遮断して、第２の給電経路が行っていた給電をバックアップするように導通する。これにより、第３の給電経路を介したボデーＥＣＵ１への給電が開始される。イグニション電源３の出力がさらに低下することにより、電源ラインＬ２の電圧が予め定めた閾値を下回るまで低下すると、判定回路２３８は、入力される前記２つの電圧がともに低電位となる第１の状態にあると判定して、駆動バッファ２３９にトランジスタ２３１をオン状態とするアクティブな信号を出力する。これにより、クロック発生回路２３２、カウンタ２３３、駆動バッファ２３４に電源ラインＬ３から電源が供給される。カウンタ２３３が電源投入後の初期状態においてアクティブな信号を出力するとともに、電源ラインＬ２の電圧低下によりトランジスタ２３７がオフ状態になるので、トランジスタＴのオン状態が継続される。クロック発生回路２３２はクロック信号を生成してカウンタ２３３に出力し、カウンタ２３３は入力されるクロックパルスを計数する。カウンタ２３３は、予め設定された計数値分だけクロックパルスを計数することにより所定時間を計時し、駆動バッファ２３４にトランジスタＴのオフ制御信号を生成させる非アクティブな信号を出力して計数動作を停止する。これにより駆動バッファ２３４はトランジスタＴのゲートに高電圧を出力し、トランジスタＴは再びオフ状態へ移行する。またこのとき、判定回路２３８は、入力される２つの電圧が第２の状態であると判定することから、駆動バッファ２３９にトランジスタ２３１をオフ状態にさせる非アクティブな信号を出力する。これにより、クロック発生回路２３２、カウンタ２３３、駆動バッファ２３４への電源が遮断される。

このようにして、電源ラインＬ３は、イグニション電源３から電源ラインＬ２への出力が通常電圧から予め定めた閾値よりも低い電圧に低下すると、所定時間が経過した後に遮断される。図２（ｂ）の構成の場合には、当該閾値は、判定回路２３８の入力段トランジスタ等の閾値電圧と、トランジスタＴの閾値電圧との関係で決まる。イグニション電源３が再び通常電圧による出力を行う状態となれば、電源ラインＬ２の電圧が上昇してトランジスタ２３７がオン状態となり、イグニション電源３のオン時における初期状態へ戻る。

なお、図２（ａ）および（ｂ）の各遅延回路２２ｃの構成は概念的なものであり、電圧レベルの調整回路等、必要に応じて他の構成を付加したり、同一機能を別構成で実現したりするようにしてもよい。

次に、図３のタイミングチャートを用いて、車両電源システム１０の動作例を説明する。

図３では、時刻ｔ０に車両衝突が発生したとする。時刻ｔ０までは、＋Ｂ電源が出力する電圧Ｖ_＋Ｂおよびイグニション電源３が出力する電圧Ｖ_ＩＧはともに１２Ｖであり、電源ラインＬ１が供給する主電源電圧Ｖａ、電源ラインＬｂが供給する補助電源電圧Ｖｂ、ＣＰＵ電源回路１ｂへの入力電源電圧Ｖｉｎは全て１２Ｖであるとする。

時刻ｔ０の衝突によりメインバッテリＢ１およびイグニション電源３が損傷等の異常発生により出力低下を起こし、電圧Ｖ_＋Ｂおよび電圧Ｖ_ＩＧが１２Ｖから次第に低下したとする。このとき、イグニション電源３は未だ遮断状態にはなく、電源ラインＬ２の電圧が電圧Ｖｓよりも低下した値となる時刻ｔ１において、ボデーＥＣＵ１への第２の給電経路を介した電源供給が第３の給電経路を介した電源供給に切り替わって、電源バックアップが行われる。これにより、補助電源電圧ＶｂはサブバッテリＢ２の出力電圧Ｖｓとなる。このようにして、時刻ｔ１までメインバッテリＢ１による主電源電圧Ｖａとイグニション電源３による補助電源電圧Ｖｂとにより給電されていたボデーＥＣＵ１には、時刻ｔ１からサブバッテリＢ２による補助電源電圧Ｖｂのみによって給電される。

時刻ｔ２にはイグニション電源３が強制遮断され、電圧Ｖ_ＩＧは０Ｖに低下する。これに伴い、メインバッテリＢ１の出力電圧Ｖ_＋Ｂも０Ｖへと低下していく。これにより、主電源電圧Ｖａは電源脱落による無電圧状態の値となる。このとき、電源ラインＬ２の電圧が閾値を下回るまで低下することで、サブバッテリアセンブリ２のスイッチ装置２ｃが作動する。スイッチ装置２ｃは、時刻ｔ２から所定時間Ｔ２が経過する時刻４まで電源ラインＬ３の導通状態を保持し、時刻ｔ４で電源ラインＬ３を遮断する。

一方、時刻ｔ０の衝突により衝突信号出力システム５０から衝突信号ｈが発生しており、当該衝突信号ｈは衝突から時間Δｔａだけ遅延してボデーＥＣＵ１に入力される。また、ボデーＥＣＵ１は、衝突信号ｈが入力されると出力回路１ｅを動作させる制御を行うが、衝突信号ｈの入力から出力回路１ｅがリレー駆動出力Ｒｘをオン状態とする動作を行うまでに時間Δｔｂだけ遅延する。さらに、励磁コイル２２ｂに電流が流されたリレー２ｂは、時間Δｔｃだけ遅延して、リレー出力端子ｚに接続する接点を接点ｘ（メインバッテリＢ１側）から接点ｙ（サブバッテリＢ２側）に切り替える動作を完了する。このようにして、衝突が発生してから時間Ｔ１後にリレー２ｂの切替え動作が完了し、サブバッテリＢ２から第１の給電経路への出力が開始される。すなわち、
Ｔ１＝Δｔａ＋Δｔｂ＋Δｔｃ ・・・（１）
となる。

スイッチ装置２ｃが電源ラインＬ３の導通状態を保持する所定時間Ｔ２は、リレー接点位置が切り替わる時刻ｔ３よりも後に終了するように設定されている。すなわち、
Ｔ２＝Δｔａ＋Δｔｂ＋Δｔｃ−（ｔ２−ｔ０）
＝Ｔ１−（ｔ２−ｔ０）
＞ｔ３−ｔ２ ・・・（２）
となる。時間Ｔ２として例えば１００ｍｓｅｃといった長さに設定することが可能である。電源ラインＬ３には負荷２０を駆動するような大きな電流は流れず、電源ラインＬ３をから微弱電力のみを供給することができるので、時間Ｔ２が適度な長さ以下に設定されていれば、トランジスタＴやダイオードＤ２を始めとする負荷を含んだスイッチ装置２ｃにおける電力消費量は実使用上問題の無い程度に抑制される。

入力電源電圧Ｖｉｎのチャートに示すように、ＣＰＵ電源回路１ｂの入力電源は、時刻ｔ１以降には、電源ラインＬ３を介して電圧Ｖｓに等しい補助電源電圧Ｖｂが供給される状態にバックアップされる。リレー２ｂによる接点位置の切替えは（２）式の関係の下に行われるので、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、主電源電圧Ｖａと補助電源電圧Ｖｂとの両方に電圧Ｖｓが出力され、ＣＰＵ電源回路１ｂには、補助電源ラインに加えて主電源ラインによっても給電が行われる状態となる。駆動回路１ｄは時刻ｔ３以降に駆動制御することが可能となり、ドアロックモータ等の負荷２０を駆動することができるようになる。時刻ｔ４ではスイッチ装置２ｃによって電源ラインＬ３が遮断され、ボデーＥＣＵ１には主電源電圧Ｖａのみによる給電が行われるようになる。ドアロックモータは衝突発生から例えば１０ｓｅｃ程度後に駆動されるので、衝突発生からリレー２ｂの切替え動作を完了させるまでの時間Ｔ１は、ドアロックモータの駆動前に十分な余裕をもって設定することができる。

以上のように、車両電源システム１０によれば、ボデーＥＣＵ１によるリレー２ｂの切替え制御を、リレー２ｂを介さない電源バックアップ用の第３の給電経路から微弱電力を得て行うとともに、時間Ｔ２の経過後に第３の給電経路での電力消費をなくすようにする。この結果、電源切替え制御を容易かつ確実に実行することができる低電力損失の車両電源システムを提供することができる。

図８に、車両電源システム１０に対する比較例として、ダイオードのみを用いてバッテリの切替えを行う車両電源システム３００の構成を示す。車両電源システム３００は、メインバッテリＢ１、ボデーＥＣＵ１０１、サブバッテリアセンブリ１０２、イグニション電源３を備えている。以下では、特に説明しない部材であって図１の車両電源システム１０と同一の符号を付したものについては、前述と同等の機能を有するものとする。

ボデーＥＣＵ１０１は、車両電源システム１０が備えるボデーＥＣＵ１において、出力回路１ｅを取り除いた構成である。サブバッテリアセンブリ１０２は、車両電源システム１０が備えるサブバッテリアセンブリ２において、リレー２ｂおよびスイッチ装置２ｃを取り除き、メインバッテリＢ１の出力電圧Ｖ_＋ＢをダイオードＤ１１を介して、また、サブバッテリＢ２の出力電圧ＶｓをダイオードＤ１２を介して、それぞれ主電源ラインＬａに出力するようにした構成である。電源ラインＬａは、ボデーＥＣＵ１の主電源入力端子に接続されている。また、イグニション電源３からＣＰＵ電源回路１ｂへの補助電源ラインＬｂは、必ずしも設けられていなくてもよいが、設けられている場合には、出力電圧Ｖ_ＩＧが直接にボデーＥＣＵ１の補助電源入力端子に接続される。

車両電源システム３００において、車両の通常時には、メインバッテリＢ１からの＋Ｂ電源がダイオードＤ１１および主電源ラインＬａを介してボデーＥＣＵ１０１に供給される。電圧Ｖｓは電圧Ｖ_＋Ｂよりも低く設定されているため、ダイオードＤ１１はオフ状態にある。補助電源ラインＬｂが設けられている場合には、イグニション電源３のオン時に補助電源ラインＬｂを介してイグニション電源３からの給電も受ける。

一方、車両の衝突時等の異常時には、イグニション電源３が遮断してもメインバッテリＢ１が出力低下を起こさない限りはダイオードＤ１１を介したボデーＥＣＵ１への電源供給が継続される。メインバッテリＢ１が出力低下を起こした場合には、ダイオードＤ１１がオフ状態、ダイオードＤ１２がオン状態となり、サブバッテリＶｓからダイオードＤ１２および主電源ラインＬａを介したボデーＥＣＵ１への電源バックアップが行われる。このようにして、メインバッテリＢ１の電源喪失があっても、ボデーＥＣＵ１はサブバッテリＢ２からの給電により、駆動回路１ｄによるドアロックモータ等の負荷４の駆動を制御することができる。

車両電源システム３００では、通常時にはダイオードＤ１１を介して主電源ラインＬａに出力を行い、メインバッテリＢ１の出力低下時にはダイオードＤ１２を介して主電源ラインＬａに出力を行うので、常時、ダイオードにおける大きな電力損失が発生する。図１の車両電源システム１０は、このような大きな電力損失を回避することができる他、スイッチ装置２ｃを遅延回路程度の実現容易な構成の追加で済ませることができる、ボデーＥＣＵ１について電源系等の大幅な変更はなく上記比較例の構成に用いられるボデーＥＣＵ１０１に出力回路１ｅの１回路系統を追加しただけの軽微な変更で済ませることができる、といった構成実現上のメリットも有する。

〔第２の実施形態〕
本発明の他の実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。

図４に示すように、本実施形態に係る車両電源システム１１は、メインバッテリＢ１、ボデーＥＣＵ３１、サブバッテリアセンブリ３２、イグニション電源３を備えている。以下では、特に説明しない部材であって図１の車両電源システム１０と同一の符号を付したものについては、前述と同等の機能を有するものとする。

サブバッテリアセンブリ３２は、車両電源システム１０が備えるサブバッテリアセンブリ２において、遅延回路２２ｃを遅延回路２２ｃ’とし、さらに制御ラインＬｃを追加した構成である。ボデーＥＣＵ３１は、車両電源システム１０が備えるボデーＥＣＵ１において、制御ラインＬｃを介して遅延回路２２ｃ’を制御するように構成したものである。

遅延回路２２ｃ’は、遅延回路２２ｃの機能に加えて、制御ラインＬｃを介したボデーＥＣＵ３１からの制御により、イグニション電源３が出力低下を起こしたときに、電源ラインＬ２の電圧が閾値を下回るまで低下してから電源ラインＬ３を遮断するまでの所定時間を延長する機能を有する。図４では、制御ラインＬｃは励磁ラインＬｒｘから遅延回路２２ｃ’に接続されている。

次に、図５および図６に、遅延回路２２ｃ’の回路構成例を示す。

図５に示す遅延回路２２ｃ’は、図２（ａ）の遅延回路２２ｃの構成に、さらにコンデンサ２２４、トランジスタ２２５、トランジスタ２２６、分圧コンデンサ２２７、トランジスタ２２８、トランジスタ２２９、ダイオード２３０を追加した構成である。トランジスタ２２５、２２６、および２２８はｎチャネル型の電界効果トランジスタであり、トランジスタ２２９はｐチャネル型の電界効果トランジスタである。遅延回路２２ｃ’は、リレー２ｂの励磁電流遮断時に励磁コイル２２ｂから放出される磁気エネルギーにより流れる電流Ｉｘの作用で、コンデンサ２２２にコンデンサ２２４を並列に接続することにより、トランジスタＴのゲート電位の上昇速度を決める時定数を大きくするものである。

コンデンサ２２４の一方の端子はトランジスタＴのゲートに接続されており、コンデンサ２２４の他方の端子はトランジスタ２２６のドレインに接続されている。トランジスタ２２５のゲートは、ダイオードＤ１よりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ２に接続されている。トランジスタ２２５のドレインはコンデンサ２２４の前記一方の端子に、トランジスタ２２５のソースはコンデンサ２２４の前記他方の端子に、それぞれ接続されている。トランジスタ２２６のゲートは分圧コンデンサ２２７の分圧出力点に、トランジスタ２２６のソースはＧＮＤに、それぞれ接続されている。

分圧コンデンサ２２７は複数のコンデンサが直列に接続されてなり、分圧コンデンサ２２７の一方端の端子はダイオード２３０を介して制御ラインＬｃに、分圧コンデンサ２２７の他方端の端子はＧＮＤに、それぞれ接続されている。トランジスタ２２８のゲートは、ダイオードＤ１よりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ２に接続されている。トランジスタ２２８のドレインは分圧コンデンサ２２７の前記一方端の端子に、トランジスタ２２８のソースは分圧コンデンサ２２７の前記他方端の端子に、それぞれ接続されている。トランジスタ２２９のゲートは、ダイオードＤ１よりも電源供給上流側にある部分の電源ラインＬ２に接続されている。トランジスタ２２９のドレインは分圧コンデンサ２２７の前記一方端の端子に、トランジスタ２２９のソースはダイオード２３０のカソードに、それぞれ接続されている。ダイオード２３０のアノードは制御ラインＬｃに接続されている。

次に、上記構成の遅延回路２２ｃ’の動作について説明する。イグニション電源３から電源ラインＬ２への出力が閾値を下回るまで電圧低下した状態においては、図２（ａ）で説明したのと同様にして遅延回路２２ｃ’が所定時間を計時開始する。このとき、トランジスタ２２５および２２８はオフ状態、トランジスタ２２９はオン状態にある。また、励磁ラインＬｒｘはサブバッテリＢ２により電圧Ｖｓに充電されており、ダイオード２３０を介して分圧コンデンサ２２７の全体を電圧Ｖｓに充電する。このとき、分圧コンデンサ２２７の分圧出力点から出力される電圧はトランジスタ２２６の閾値電圧よりも低い状態にあり、トランジスタ２２６はオフ状態にある。

この状態で、ボデーＥＣＵ１が出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘをオン状態に制御すると、リレー２ｂによる電源切替え動作が行われる。続いて、ボデーＥＣＵ１が出力回路１ｅのリレー駆動出力Ｒｘをオフ状態に制御すると、リレー２ｂの励磁コイル２２ｂに蓄積されていた磁気エネルギーが放出され、ダイオード２３０を介して分圧コンデンサ２２７に一部の電流Ｉｘが流れ込む。分圧コンデンサ２２７の電圧は増加し、分圧出力がトランジスタ２２６の閾値電圧を超えて上昇することによりトランジスタ２２６がオン状態となる。これにより、コンデンサ２２４がコンデンサ２２２に並列に接続された状態となり、抵抗２２１を介して充電される容量が増加する。従って、抵抗２２１の抵抗値とコンデンサ２２２および２２４の合成容量値とで決まる時定数が、抵抗２２１の抵抗値とコンデンサ２２２の容量値とで決まる時定数よりも大きくなり、トランジスタＴのゲート電位の上昇速度が低下する。

このようにして、遅延回路２２ｃ’がトランジスタＴをオフ状態にするまでの所定時間が延長される。一度、リレー駆動出力Ｒｘがオン状態からオフ状態にされ、電流Ｉｘが分圧コンデンサ２２７に流れ込むことにより分圧コンデンサ２２７が昇圧されると、２回目以降のリレー駆動出力Ｒｘのオン状態からオフ状態への変化時には、分圧コンデンサ２２７への電流Ｉｘは流れずに、出力回路１ｅの出力段等に設けられた本来の還流経路のみを通して励磁コイル２２ｃからの放出電流が低インピーダンスの電源へと流れるため、分圧コンデンサ２２７の電圧は上記昇圧の後は一定値に保持される。また、リレー駆動出力Ｒｘがオフ状態からオン状態とされるときに、出力回路１ｅの出力端子の電位はＧＮＤ電位等の低電位となるので、励磁ラインＬｒｘも同様の低電位となるが、このときダイオード２３０は逆方向接続された状態となるため、分圧コンデンサ２２７の電圧は保持される。また、分圧コンデンサ２２７が昇圧された後のリレー駆動出力Ｒｘのオフ状態においても、ダイオード２３０は逆方向接続された状態となり、分圧コンデンサ２２７の電圧は保持される。

所定時間が経過してトランジスタＴがオフ状態となった後は、コンデンサ２２２および２２４が電圧Ｖｓに充電された状態となる。次回のイグニション電源３のオン時に、トランジスタ２２３および２２５がオン状態となることによりコンデンサ２２２および２２４が放電を行って初期化され、トランジスタ２２８がオン状態、トランジスタ２２９がオフ状態となることにより分圧コンデンサ２２７が放電を行って初期化される。

次に、図６に示す遅延回路２２ｃ’について説明する。図６に示す遅延回路２２ｃ’は、図２（ｂ）の遅延回路２２ｃの構成において、カウンタ２３３をカウンタ２３３’とし、カウンタ２３３’に制御ラインＬｃが接続された構成である。

カウンタ２３３’は、制御ラインＬｃから入力される制御パルスによって、計数値を増加させる機能を有するカウンタである。当該制御パルスは、リレー駆動出力Ｒｘがオフ状態からオン状態にされた後、オン状態からオフ状態にされることにより発生するローレベルのパルスである。カウンタ２３３’は当該パルスが入力されると、計数出力を取り出すフリップフロップをより上位桁のものに変更するようにスイッチ切替えによって出力位置を選択する、あるいは、計数出力までのフリップフロップの段数を増加させるようにスイッチ切替えを行う等して、トランジスタＴをオフ状態とするまでの所定時間を延長する。

なお、カウンタ２３３’に対して、図６ではリレー２ｂの動作を利用し、励磁ラインＬｃを介して制御パルスを入力する構成であるが、ボデーＥＣＵ１のＣＰＵ１ａから直接にカウンタ２３３’に対して制御パルスを入力する構成であってもよい。また、カウンタ２３３’に対して用いた制御パルスによるスイッチの切替えを、図５の遅延回路２２ｃ’のようなコンデンサを並列接続するスイッチの切替えに適用してもよい。また、コンデンサの並列接続による所定時間の延長動作を行う場合に、リレー駆動出力Ｒｘのオン期間を利用した制御パルスにより、トランジスタ２２６のような並列接続用のトランジスタのゲート電圧を電源ラインＬ３から得るためのトランジスタをオン制御するような構成も可能である。

次に、図７のタイミングチャートを用いて、車両電源システム１１の動作例を説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ２までの動作と衝突信号ｈの発生については、図３のタイミングチャートと同様であるので、その説明を省略する。

衝突信号ｈがボデーＥＣＵ１に入力されてから、時間Δｔｂだけ遅延して、ボデーＥＣＵ１は出力回路１ｅからのリレー駆動出力Ｒｘを、時間ΔＴだけオン状態とする。これにより、時間ΔＴの間は、出力回路１ｅの出力端子から出力されているＧＮＤ電位が制御ラインＬｃを介して遅延回路２２ｃ’に入力される。従って、遅延回路２２ｃ’には時間ΔＴの幅でローレベルとなるパルスが遅延回路２２ｃ’に入力され、遅延回路２２ｃ’は以降で詳述するように所定時間を延長する。時間ΔＴの長さは例えば３０ｍｓｅｃとすることができる。

そして、リレー駆動出力Ｒｘがオン状態とされてから時間Δｔｃだけ遅延した時刻ｔ３にリレー２ｂの接点位置が接点ｘ（メインバッテリＢ１側）から接点ｙ（サブバッテリＢ２側）に切り替わる。時刻ｔ３から時間ΔＴ後には励磁コイル２２ｂに電流が流れなくなるため、再びリレー２ｂの接点位置が接点ｙから接点ｘに切り替わる。こうして、リレー２ｂは、主電源電圧ＶａとしてサブバッテリＢ２の出力電圧Ｖｓを出力するように一旦切り替えられた後、再び主電源電圧ＶａとしてメインバッテリＢ１の出力電圧Ｖ_＋Ｂを出力するように切り替えられる。

負荷３０としての例えばドアロックモータを、衝突から１０ｓｅｃ程度後のタイミングで動作させることになっている場合に、時刻ｔ２から遅延回路２２ｃ’による所定時間の計時が開始されても、リレー２ｂを介した駆動回路１ｄへの電力供給は当該タイミングの直前から必要となるので、１０ｓｅｃ程度の待機時間のうち当該タイミングに至るまでの大半の期間にはリレー２ｂに励磁電流を流す必要がない。従って、上述のように、所定時間を延長する制御を行うためにリレー２ｂへの励磁電流を供給した後に当該励磁電流の供給を一旦停止し、延長された所定時間が終了する前のタイミングで再度リレー２ｂへの励磁電流の供給を行ってから負荷２０の駆動を開始する。

図７では、リレー駆動出力Ｒｘを一旦オン状態としてから、再度のリレー接点の切替え動作を行う時刻ｔ６よりも後の、時間Ｔ３が経過する時点である時刻ｔ７まで、所定時間を延長するようにしている。時刻ｔ５にリレー駆動出力Ｒｘを再度オン状態にするものとすると、
Ｔ３＞ｔ５−ｔ３＋２Δｔｃ ・・・（３）
の関係が満たされるようにする。

時刻ｔ６以降は主電源電圧Ｖａによる給電が継続されるようになり、ドアロックモータ等の負荷２０を駆動することができる。遅延回路２２ｃ’が時間Ｔ３を計時終了すると、トランジスタＴがオフ状態とされて、第３の給電経路は遮断される。これにより、補助電源電圧Ｖｂによる給電が終了する。

なお、ボデーＥＣＵ１は、衝突信号ｈのような特定の信号が入力される場合にのみ、上記のように時間ΔＴだけリレー駆動出力Ｒｘをオン状態として所定時間を延長する制御を行うようにすることができる。例えば、衝突時のドアアンロック制御においては、ドアロックモータの短い動作時間に比して、衝突時からドアロックモータ動作時までの１０ｓｅｃといった長い待機時間に、リレー２ｂの励磁電流を流し続けるのは電力効率を悪化させる場合がある。これに対して、通常時に車両メンテナンス等でリレー２ｂを切り替えるときには、リレー２ｂを、励磁電流を流した状態で、特に待機時間を要することもなく１００ｍｓｅｃを超えるような長時間に亘り使用する場合があり、このようなときには一旦リレー２ｂの励磁電流を遮断することによる消費電力抑制の意義が少ない。従って、このようなときに遅延回路２２ｃ’における所定時間の延長制御を行わないような構成とすれば、即座にリレー２ｂによる電源切替えを行うことができる。

以上、各実施形態について説明した。なお、上述した各実施例を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更した構成で実施することも可能である。

本発明は、複数のバッテリを搭載する各種車両に適用可能である。

１ ボデーＥＣＵ
１ａ ＣＰＵ
２ サブバッテリアセンブリ
２ｂ リレー
２ｃ スイッチ装置
３ イグニション電源
１０、１１ 車両電源システム
２２ｃ、２２ｃ’ 遅延回路
Ｂ１ メインバッテリ
Ｂ２ サブバッテリ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｔ トランジスタ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌｂ 電源ライン
Ｒｘ リレー駆動出力
ｈ 衝突信号

Claims (3)

1. 複数のバッテリを備えた車両電源システムであって、
   前記複数のバッテリに含まれる第１のバッテリと第２のバッテリとを切り替えて電源出力するリレーと、
   前記リレーの切替え動作を制御する制御装置であって、
   前記第１のバッテリの出力と前記第２のバッテリの出力とが前記リレーにより選択的に接続される第１の給電経路を介して給電可能に接続されており、
   また、イグニション電源から第２の給電経路を介して給電可能に接続されており、
   さらに、前記第２の給電経路の電圧低下に伴い前記第２の給電経路を遮断して、前記第２の給電経路を介して行っていた給電のバックアップを行うように導通する第３の給電経路を介して、前記第２のバッテリから給電可能に接続されている制御装置と、
   前記イグニション電源から前記第２の給電経路への出力が予め定めた閾値よりも低い電圧に低下すると、前記バックアップを行うように導通した前記第３の給電経路を所定時間後に遮断するスイッチ装置とを備えていることを特徴とする車両電源システム。
2. 前記スイッチ装置は、
   前記第２の給電経路に前記イグニション電源からの出力に対して順方向となるように挿入された第１のダイオードと、
   前記第３の給電経路に直列に挿入された、オンオフ制御されるスイッチ素子、および、前記第２のバッテリからの出力に対して順方向となる第２のダイオードと、
   前記イグニション電源から前記第２の給電経路への出力が前記予め定めた閾値よりも低い電圧に低下した時点から、前記所定時間後に前記スイッチ素子のオフ制御信号を生成出力する計時装置とを備え、
   前記第１のダイオードのカソード側で構成される前記第２の給電経路の下流部と、前記第３の給電経路の前記第２のダイオードのカソード側で構成される下流部とは互いに共通のラインで終端していることを特徴とする請求項１に記載の車両電源システム。
3. 前記制御装置は、前記所定時間の長さを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両電源システム。

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