JP2017140920A - 車載電源用のスイッチ装置及び電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給電用の経路の一つにおいて地絡が発生しても、負荷への給電を維持する。【解決手段】車載電源用のリレーモジュール５は、電源線６１〜６３と、相互に電流容量が異なるメインリレー５２及びサブリレー５３とを備える。電源線６１はメインバッテリ１に、電源線６２はサブバッテリ２に、電源線６３は重要負荷８３に、それぞれ接続される。メインリレー５２は電源線６１，６３の間に、サブリレー５３は電源線６２，６３の間に、それぞれ設けられる。メインリレー５２は、電源線６１に地絡が発生したときに非導通であり、電源線６２に地絡が発生したときに導通する。サブリレー５３は、電源線６２に地絡が発生したときに非導通であり、電源線６１に地絡が発生したときに導通する。電源線６１，６２のいずれにも異常がない場合にはメインリレー５２及びサブリレー５３のうち電流容量が大きい一方が導通し、他方が非導通である。【選択図】図１

Description

この発明は、スイッチ装置及び電源装置に関し、特に、車載される複数の蓄電装置及び負荷に介在して接続される車載電源用のスイッチ装置及び電源装置に関する。

図９は、車載用の電源システムの従来の構成を例示するブロック図である。かかる構成は例えば下に挙げる特許文献１から公知である。

ヒューズボックス７０はヒューズ７１〜７４を有する。そのいずれの一端もヒューズボックス７０内で電源線６１に接続されている。

ヒューズ７１〜７４の他端は、ヒューズボックス７０の外部において、それぞれ一般負荷８１、一般負荷８２、重要負荷８５、一般負荷８６に接続される。

メインバッテリ１には、ヒューズ群１１が有する個々のヒューズを介して、電源線６１、スタータ３（図中「ＳＴ」と表記）、オルタネータ４（図中「ＡＬＴ」と表記）が接続される。

ヒューズ群１１は、例えばバッテリヒューズターミナル（以下「ＢＦＴ」と略称する）で実現される。

図９に示された構成では、電源の供給（以下「給電」と称す）についての冗長性がない。具体的にはメインバッテリ１における電流容量の低下等で電圧低下が発生した場合や、電源線６１とヒューズ群１１との接続が外れる等で開放故障が生じた場合、ヒューズボックス７０に接続された全ての負荷に、給電がされない問題がある。

例えば重要負荷８５は一般負荷８６と比較して、車両の保全に望ましい機能、例えばステアリングやブレーキのためのアクチュエータを有する。重要負荷８５は一般負荷８１，８２，８６への給電がされない場合であっても、給電されることが望ましい。

そこで、重要負荷８５へは給電用の経路を複数設け、これによって給電の冗長性を高める技術が提案されている。かかる技術は例えば特許文献２で公知である。

特開平９−２３３６９４号公報 特開２０１５−８３４０４号公報

しかしながら、単に複数の給電用の経路を共通して電源線６１に接続した場合には、開放故障については負荷への給電は維持できても、一の経路において地絡が発生したり、一の経路における給電元となるバッテリの電圧が低下した場合、電源線６１を介して他の経路にも影響が及ぶ。その結果、負荷への給電が維持できない可能性がある。

そこで、本発明は、一の経路において地絡が発生しても、負荷への給電を維持する技術を提供することを第１の目的とする。

更に、第１の目的を達成するための構成において必要な体積及びコストを低減することを第２の目的とする。

更に、一の経路における給電元となるバッテリの電圧が低下しても、負荷への給電を維持する技術を提供することを第３の目的とする。

第１の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、いずれも車載される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、車載され前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のいずれからの給電でも動作する負荷との間に介在される車載電源用のスイッチ装置であって、前記第１蓄電装置に接続される第１電源線と、前記第２蓄電装置に接続される第２電源線と、前記負荷に接続される第３電源線と、前記第１電源線と前記第３電源線との間に設けられる第１のスイッチと、前記第２電源線と前記第３電源線との間に設けられ、前記第１のスイッチとは電流容量が異なる第２のスイッチとを備える。前記第１のスイッチは、前記第１電源線に異常が発生したと判断されたときに非導通する一方、前記第２電源線に異常が発生したと判断されたときに導通する。前記第２のスイッチは、前記第２電源線に異常が発生したと判断されたときに非導通する一方、前記第１電源線に異常が発生したと判断されたときに導通する。前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれにも異常がないと判断された場合には前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチのうち電流容量が大きい一方のスイッチが導通するとともに、他方が非導通する。

第２の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、前記第２電源線に地絡が発生したと判断された場合に、前記第２のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが導通する。

第３の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、前記第１電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第１のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが導通する。

第４の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、前記第２電源線に電圧低下が発生したと判断されたときに、前記第１のスイッチが導通してから前記第２のスイッチが非導通する。

第５の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第４の態様であって、前記第２電源線の電圧低下が解消したと判断されたときに、前記第２のスイッチが導通してから前記第１のスイッチが非導通する。

第６の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、前記第１電源線に電圧低下が発生したと判断されたときに、前記第２のスイッチが導通してから前記第１のスイッチが非導通する。

第７の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第６の態様であって、前記第１電源線の電圧低下が解消したと判断されたときに、前記第１のスイッチが導通してから前記第２のスイッチが非導通する。

第８の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１の態様であって、前記第１電源線と前記第２電源線との間に接続される第３のスイッチを更に備える。前記第３のスイッチは、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれかに地絡が発生していると判断された場合には非導通であり、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれかに電圧低下が発生していると判断された場合には導通する。

第９の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第８の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、前記第２電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第３のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが非導通し、前記第２のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが導通する。

第１０の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第８の態様であって、前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、前記第１電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第３のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが非導通し、前記第１のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが導通する。

第１１の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１〜第１０の態様のいずれかであって、制御回路を更に備える。前記負荷は、第１モードと、前記第１モードよりも消費電力が低い第２モードとのいずれかで動作する。前記制御回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれか一方において異常が発生したと判断されたときに前記負荷を前記第２モードで動作させる。

第１２の態様に係る車載電源用のスイッチ装置は、第１１の態様であって、前記制御回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれについても電圧低下が解消しと判断されたときに、前記負荷を前記第１モードで動作させる。

第１３の態様に係る電源装置は車載用であって、第１〜第１０の態様にかかる車載電源用のスイッチ装置のいずれかと、前記第１蓄電装置と、前記第２蓄電装置とを備える。

第１の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、第１電源線及び第２電源線にそれぞれ第１蓄電装置及び第２蓄電装置を接続し、冗長性ある給電が必要な負荷を第３電源線に接続することにより、第１電源線及び第２電源線のいずれか一方のみにおける異常が発生しても、第３電源線から負荷へ、流せる電流は小さい場合があるものの、給電が維持される。

また、第１のスイッチ及び第２のスイッチのいずれか一方は他方よりも電流容量が小さいので、車載電源用のスイッチ装置を構成するのに必要な体積及びコストが低減される。

第２の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、地絡した第２電源線からの過電流が迅速に遮断される。

第３の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、地絡した第１電源線からの過電流が迅速に遮断される。

第４の態様、第６の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、第３電源線に接続された負荷への給電における電圧低下の期間が短い。

第５態様、第７の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、負荷への給電が維持される。

第８の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、第１電源線及び第２電源線のいずれか一方に地絡が発生しても、他方への影響を遮断する。第１電源線及び第２電源線のいずれか一方に電圧低下が発生しても、第３電源線に接続された負荷への給電において電圧低下が発生せずに負荷への給電が維持される。

第９の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、地絡した第２電源線からの過電流が迅速に遮断される。

第１０の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、地絡した第１電源線からの過電流が迅速に遮断される。

第１１の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、第１電源線及び第２電源線のいずれか一方における地絡又は電圧低下が発生した場合に負荷の動作時の消費電力が低いので、第１のスイッチ及び第２のスイッチのうち電流容量が小さい方を経由する給電であっても、当該負荷の動作が賄われる。

第１２の態様に係る車載電源用のスイッチ装置によると、第１電源線及び第２電源線のいずれについても異常が発生していない場合、負荷の動作を第１モードとし、負荷の処理能力を高くできる。

第１実施形態及び第２実施形態に係る電源システムの構成を例示するブロック図である。 分離リレー、メインリレー、サブリレーのオープン／クローズを制御する構成を例示するブロック図である。 重要負荷及び、これとその周辺のアクチュエータとの関係を示すブロック図である。 第１実施形態における電源システムの動作を示すフローチャートである。 図６と共に第２実施形態における電源システムの動作を示すフローチャートである。 図５と共に第２実施形態における電源システムの動作を示すフローチャートである。 変形の構成を例示するブロック図である。 更なる変形の構成を例示するブロック図である。 車載用の電源システムの従来の構成を例示するブロック図である。

｛基本的構成｝．
図１は、第１実施形態及び第２実施形態に係る車載用の電源システム１００の構成を例示するブロック図である。電源システム１００は、メインバッテリ１、サブバッテリ２、リレーモジュール５を含む電源装置１０と、負荷８１〜８４とを備える。リレーモジュール５から負荷８１〜８４へはヒューズボックス７を介して給電される。電源システム１００はヒューズボックス７をも加えて捉えてもよい。これらはいずれも車載される。

負荷８３は冗長性ある給電が要求される負荷であり、以下では重要負荷８３と称する。重要負荷８３は、例えば車両走行の制御に関する負荷である。重要負荷８３はメインバッテリ１、サブバッテリ２のいずれから給電されても動作する。

負荷８１、８２は一般的な負荷であり、以下では一般負荷８１，８２と称する。一般負荷８１，８２は、例えばオーディオ機器やルームランプである。これらは電源異常が発生した場合の給電の優先度が、重要負荷８３のそれよりも低い。

負荷８４は電圧の安定性が高いことが望まれる負荷であり、以下ではＶＳ(Voltage-stabilized)負荷８４と称する。ここでいう電圧の安定性とは、例えばＶＳ負荷に供給される電圧がＶＳ負荷の動作可能下限値を下回りにくいことである。より具体的に例示すれば瞬停が生じにくい電圧である。ＶＳ負荷は、例えば車載されるアクチュエータを制御する制御回路（例えばマイクロコンピュータ）である。

負荷８３はその動作において通常の電力を消費する通常モード（以下「第１モード」とも称す）と、通常モードよりも消費電力が低い低消費電力モード（以下「第２モード」とも称す）のいずれかで動作する。第２モードは、いずれも第１モードよりも消費電力が低く、消費電力が互いに異なる複数のモードを含んでもよい。重要負荷８３は異常通知Ｇが送信されないときには第１モードで、異常通知Ｇが送信されるときには第２モードで、それぞれ動作する。

リレーモジュール５は電源線６１，６２，６３と、スイッチ５１，５２，５３とを備える。例えばこれらはリレーで実現されるので、以下、これらをそれぞれ分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３と称する。スイッチのオン／オフはリレーのクローズ／オープンに相当する。

分離リレー５１は設けられなくてもよく、その場合について第１実施形態で、分離リレー５１が設けられる場合について第２実施形態で説明する。メインリレー５２は電源線６１と電源線６３との間に設けられ、サブリレー５３は電源線６２と電源線６３との間に設けられる。

電源線６１にはメインバッテリ１が、電源線６２にはサブバッテリ２が、それぞれ接続される。具体的にはメインバッテリ１にはヒューズ群１１の一つのヒューズを介して電源線６１が接続される。なお、メインバッテリ１にはヒューズ群１１の他のヒューズのそれぞれを介して、スタータ３及びオルタネータ４が接続される。ヒューズ群１１は、例えばＢＦＴで実現される。

メインバッテリ１は不図示のエンジンを起動させるスタータ３の駆動用の電源として機能し、オルタネータ４の発電機能によって充電される。当該発電機能を実現するために、オルタネータ４に代えてサイドマウンテッドスタータジェネレータ（ＳＳＧ）を用いてもよい。メインバッテリ１としては、例えば鉛蓄電池が採用される。サブバッテリ２としては例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池や電気二重層キャパシタが採用される。これらはいずれも蓄電装置として捉えることができる。

電源線６２にはヒューズ１２及びバッテリユニット２２を介してサブバッテリ２が接続される。バッテリユニット２２は例えばリレーモジュールであり、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータである。ＶＳ負荷８４への給電において電圧の安定性が要求されることに鑑みれば、バッテリユニット２２はＤＣ／ＤＣコンバータであることが望ましい。サブバッテリ２に電圧変動が生じても、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されたバッテリユニット２２から、所望の電圧が得られるからである。

また、当該ＤＣ／ＤＣコンバータが双方向のＤＣ／ＤＣコンバータであれば、オン状態の分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３を介して電源線６１からサブバッテリ２を充電することができる。かかるサブバッテリ２を充電するための分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３の動作についての説明は省略する。

分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３は、それぞれ制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によってクローズ（オン：導通）あるいはオープン（オフ：非導通）する。

一般負荷８１，８２は、それぞれヒューズ７１，７２を介して電源線６１に接続される。ヒューズ７１，７２と電源線６１とを纏めて一つの電源線と把握することもできる。重要負荷８３はヒューズ７３を介して電源線６３に接続される。ヒューズ７３と電源線６３とを纏めて一つの電源線と把握することもできる。ＶＳ負荷８４はヒューズ７４を介して電源線６２に接続される。ヒューズ７４と電源線６２とを纏めて一つの電源線と把握することもできる。

電源線６１，６２，６３のうち、リレーモジュール５やヒューズボックス７の外部の部分については、例えばワイヤーハーネスと通称される配線の束で実現される。

図２は、分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３のオープン／クローズ（オン／オフ；導通／非導通という表現も採用する）を制御する構成を例示するブロック図である。ＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）４１は、メインバッテリ１からその状況を示す信号Ｂ１を、サブバッテリ２からその状況を示す信号Ｂ２を、それぞれ取得する。これらの信号Ｂ１，Ｂ２に応じて、以下の実施形態で説明されるように制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及び異常通知Ｇを出力する。

ＥＣＵ４１はメインバッテリ１及びサブバッテリ２から給電される。ここではＥＣＵ４１には給電用にダイオードＤ１，Ｄ２が設けられており、それぞれの順方向は給電時に流れる電流の方向に向く。通常、車両のボディが低電位（接地）に設定されるので、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは共通に接続されてＥＣＵ４１の受電端に接続され、ダイオードＤ１のアノードはメインバッテリ１に、ダイオードＤ２のアノードはサブバッテリ２に、それぞれ接続される。ＥＣＵ４１は例えばボディコントロールモジュール（ＢＣＭ）で実現される。

例えばＥＣＵ４１はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、ＥＣＵ４１はこれに限らず、ＥＣＵ４１によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェア回路で実現しても構わない。後述する他の制御回路についても同様である。

メインバッテリ１とダイオードＤ１のアノードとの間にはヒューズＦ１が設けられる。ヒューズＦ１は例えばヒューズ群１１において設けられる。サブバッテリ２とダイオードＤ２のアノードとの間にはヒューズＦ２が設けられる。ヒューズＦ２は例えばヒューズ１２と共にＢＦＴで実現される。

リレーモジュール５はスイッチを実現する分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３を有しており、車載電源用のスイッチ装置として見ることができる。

図３は重要負荷８３及び、重要負荷８３とその周辺のアクチュエータとの関係を示すブロック図である。重要負荷８３は例えばＥＣＵで実現され、ステアリング用アクチュエータ９１（図では単に「ステアリング」と表記）、ブレーキ用アクチュエータ９２（図では単に「ブレーキ」と表記）、カメラ９３，９４及びレーダ９５，９６の動作制御及びこれらとの間での信号の授受を行う。重要負荷８３はこのほかのアクチュエータやセンサの動作制御及びそれらとの間での信号の授受を行ってもよい。

図１でも示されたように、重要負荷８３はヒューズボックス７に設けられたヒューズ７３から給電される。重要負荷８３はマイクロコンピュータ８３０を有しており、異常通知Ｇの入力の有／無に応じて、それぞれ第１モード／第２モードでの動作を行う。

例えば第１モードでは重要負荷８３はステアリング用アクチュエータ９１、ブレーキ用アクチュエータ９２、カメラ９３，９４及びレーダ９５，９６の動作制御及びこれらとの間での信号の授受を行う。第２モードでは重要負荷８３はステアリング用アクチュエータ９１、ブレーキ用アクチュエータ９２、カメラ９３及びレーダ９５の動作制御及びこれらとの間での信号の授受を行うが、カメラ９４及びレーダ９６の動作制御及びそれらとの間での信号の授受を行わない。あるいは第２モードにおいて重要負荷８３は第１モードと比較してその処理速度を低下させる。このようにして第２モードでの動作では、第１モードでの動作と比較して、その消費電力が低い。

但し車両の走行を制御する観点から、第２モードであっても、ステアリング用アクチュエータ９１、ブレーキ用アクチュエータ９２の動作制御及びこれらとの間での信号の授受を行うことは望ましい。よって上述の様に、重要負荷８３は他の負荷への給電がされない場合であっても、給電されることが望まれる。

マイクロコンピュータ８３０を設けること無く、異常通知Ｇに基づいて重要負荷８３の動作モードが第１モードと第２モードとの間で切り替わってもよい。あるいはＥＣＵ４１を用いること無く、マイクロコンピュータ８３０が信号Ｂ１，Ｂ２を受けて重要負荷８３の動作モードが第１モードと第２モードとの間で切り替わってもよい。

なお、下記の実施形態の説明において、上記で説明したものと同様の構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

｛第１実施形態｝．
上述の様に、本実施形態では分離リレー５１が設けられない場合について説明する。よって制御信号Ｒ１も採用されない。

図４は第１実施形態における電源システム１００の動作を示すフローチャートである。まずスタート時点では異常がないと判断された場合の、つまりデフォルトの設定として、メインリレー５２、サブリレー５３のうち、電流容量が大きい方のリレー（以下、「大電流リレー」と称す：図においても同様）はオンであり、電流容量が小さい方のリレー（以下、「小電流リレー」と称す：図においても同様）がオフである。これにより重要負荷８３への給電は、重要負荷８３が第１モードで動作できる程度の電流を伴う。よってスタート時点では重要負荷８３は第１モードで動作しているものとして説明を進める。

なお、例えば大電流リレーは平面視において数百（例えば２００程度）［ｍｍ］×数百（例えば３００程度）［ｍｍ］の大きさを有し、小電流リレーは平面視において数十（例えば２０程度）［ｍｍ］×数十（例えば２０程度）［ｍｍ］の大きさを有する。通常、大電流リレーの価格は小電流リレーの価格よりも高く、例えば百倍程度である。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ４１はメインバッテリ１及びサブバッテリ２のいずれかにおける（図中「バッテリ１，２に」と表記）異常が発生したか否かを判断する。かかる判断は信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて行うことができる。信号Ｂ１，Ｂ２が異常の発生を示していなければ異常は発生していないと判断され、ステップＳ１１が繰り返し実行される。信号Ｂ１，Ｂ２が異常の発生を示していれば異常が発生していると判断され、ステップＳ１２が実行される。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ４１は重要負荷８３へ異常通知Ｇを送信する。これに対応して、重要負荷８３は、ステップＳ１３において低消費電力モードを採用する。

ステップＳ１２が実行された後、ＥＣＵ４１はステップＳ１４を実行する。上述の様にステップＳ１３は重要負荷８３によって実行される工程であるので、ステップＳ１４はステップＳ１３の実行を待つ必要は無い。但しステップＳ１４の後に実行されるステップＳ１５，Ｓ１６よりも前にステップＳ１３が実行されることが望ましい。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ４１は、発生していることがステップＳ１１において判断された異常が、（メインリレー５２よりも（以下同様））メインバッテリ１側で発生しているのか、（サブリレー５３よりも（以下同様））サブバッテリ２側で発生しているのかを判断する。当該異常は電圧低下及び地絡のいずれをも含む。

メインバッテリ１側の電圧低下は信号Ｂ１で、サブバッテリ２側の電圧低下は信号Ｂ２で、それぞれ検出される。例えば電源線６１において地絡が発生していればそれはメインバッテリ１側での大きな電圧低下、あるいは過電流の発生として信号Ｂ１で、電源線６２において地絡が発生していればそれはサブバッテリ２側での大きな電圧低下、あるいは過電流の発生として信号Ｂ２で、それぞれ検出される。

より実際的にはステップＳ１１においてステップＳ１４の判断を行うことができる。よってステップＳ１４は、当該判断の結果に基づいて、その次にどのような工程を実行するかを決定する工程であると言える。

異常がメインバッテリ１側で発生していればステップＳ１５の処理が実行される。具体的にはＥＣＵ４１が制御信号Ｒ２，Ｒ３を制御して、(i)メインリレー５２をオフにし、(ii)サブリレー５３をオンにする処理が実行される。

但し上述の様にスタートの際には大電流リレーがオンであり、小電流リレーがオフである。よってメインリレー５２が小電流リレーであり、サブリレー５３が大電流リレーであれば、ステップＳ１５は実質的には何もしないことになる。

他方、メインリレー５２が大電流リレーであり、サブリレー５３が小電流リレーであれば、ステップＳ１５においてメインリレー５２はオンからオフへ、サブリレー５３はオフからオンへ、それぞれ切り替わることになる。このとき、電源線６３には小電流リレーたるサブリレー５３を介してサブバッテリ２から給電される。重要負荷８３は省電力モードで動作するので、小電流リレーを経由する給電であってもその動作電力は賄われる。

メインリレー５２及びサブリレー５３におけるこのような切り替わりは、重要負荷８３への給電と、発生した異常への対応とを考慮すれば同時に行われることが望ましい。しかしながら、実際には制御信号Ｒ２，Ｒ３の送受信及びこれに応じたメインリレー５２及びサブリレー５３の切り替わりに必要な時間を考慮すれば、同時に行われることが実現できない可能性がある。

かかる場合、ステップＳ１５において更に判断を行って上記処理(i)，(ii)の順序を決定することが望ましい。具体的には、発生したと判断された異常が地絡のときには、地絡による過電流の迅速な遮断を優先し、処理(i)を処理(ii)よりも先に行う。発生したと判断された異常が電圧低下のときには、地絡による過電流の遮断は必要ないので、重要負荷８３への給電において電圧低下の期間を短くすべく、処理(ii)を処理(i)よりも先に行う。

異常がサブバッテリ２側で発生していればステップＳ１６の処理が実行される。具体的にはＥＣＵ４１が制御信号Ｒ２，Ｒ３を制御して、(iii)サブリレー５３をオフにし、(iv)メインリレー５２をオンにする処理が実行される。

ステップＳ１５とは逆に、メインリレー５２が大電流リレーであり、サブリレー５３が小電流リレーであれば、ステップＳ１６は実質的には何もしないことになる。

他方、メインリレー５２が小電流リレーであり、サブリレー５３が大電流リレーであれば、ステップＳ１５においてメインリレー５２はオフからオンへ、サブリレー５３はオンからオフへ、それぞれ切り替わることになる。

メインリレー５２及びサブリレー５３におけるこのような切り替わりは同時に行われることが望ましいが、同時に行われることが実現できない可能性がある。

かかる場合、ステップＳ１６において更に判断を行って上記処理(iii)，(iv)の順序を決定することが望ましい。具体的には、発生したと判断された異常が地絡のときには、地絡による過電流の遮断を優先し、処理(iii)を処理(iv)よりも先に行う。発生したと判断された異常が電圧低下のときには、地絡による過電流の遮断は必要ないので、重要負荷８３への給電において電圧低下の期間を短くすべく、処理(iv)を処理(iii)よりも先に行う。

ステップＳ１５，Ｓ１６のいずれかが実行された後、ステップＳ１７が実行される。具体的にはＥＣＵ４１が信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて、発生しているとステップＳ１１において判断された異常が解消したか否か判断される。かかる判断も信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて行われる。

異常が解消していなければステップＳ１７が繰り返し実行され、解消していればステップＳ１８が実行される。当該異常が地絡であれば解消される可能性は低いが、電圧低下であれば充電等によって解消される可能性が高い。ステップＳ１８ではＥＣＵ４１からの制御信号Ｒ２，Ｒ３により、スタートの状態、即ち小電流リレーをオフ、大電流リレーをオンにする。

メインリレー５２が小電流リレーであり、サブリレー５３が大電流リレーであり、かつ異常の発生がメインバッテリ１側であったならば、ステップＳ１５と同様に、ステップＳ１８は実質的には何もしないことになる。

メインリレー５２が大電流リレーであり、サブリレー５３が小電流リレーであり、かつ異常の発生がサブバッテリ２側であったならば、ステップＳ１６と同様に、ステップＳ１８は実質的には何もしないことになる。

メインリレー５２が小電流リレーであり、サブリレー５３が大電流リレーであり、かつ異常の発生がサブバッテリ２側であったならば、メインリレー５２がオンからオフに、サブリレー５３がオフからオンに、それぞれ切り替わる。

このとき、既に異常は解消しているので、当該切り替わりが同時に行われないことを考慮すれば、重要負荷８３への給電を維持すべく、サブリレー５３がオフからオンになってからメインリレー５２がオンからオフに切り替わることが望ましい。

メインリレー５２が大電流リレーであり、サブリレー５３が小電流リレーであり、かつ異常の発生がメインバッテリ１側であったならば、メインリレー５２がオフからオンに、サブリレー５３がオンからオフに、それぞれ切り替わる。

当該切り替わりが同時に行われないことを考慮すれば、上述の理由により、メインリレー５２がオフからオンになってからサブリレー５３がオンからオフに切り替わることが望ましい。

ステップＳ１８により、電源線６３には大電流リレーを経由して給電されるので、ステップＳ１９において重要負荷８３が通常モードを採用し、重要負荷８３の処理能力を高める。具体的にはＥＣＵ４１による異常通知Ｇを解除することにより、重要負荷８３が通常モードを採用する。ステップＳ１３，Ｓ１９の処理の観点から、ＥＣＵ４１は異常通知Ｇを用いて重要負荷８３を第１モードあるいは第２モードで動作させる制御回路であるといえる。

ステップＳ１９が実行された後はリターン処理に進む。当該リターン処理は公知技術であり、たとえばスタート時点から処理をやり直してもよい。

このように、電源線６１，６２にそれぞれメインバッテリ１及びサブバッテリ２を接続し、冗長性ある給電が必要な重要負荷８３を電源線６３に接続することにより、電源線６１，６２のいずれか一方のみにおける地絡あるいは電圧低下が発生しても、電源線６３から重要負荷８３へ、流せる電流は小さい場合があるものの、給電が維持される（第１の目的，第３の目的の達成）。

また、メインリレー５２及びサブリレー５３のいずれか一方は他方よりも電流容量が小さいので、リレーモジュール５を構成するのに必要な体積及びコストが低減される（第２の目的の達成）。

｛第２実施形態｝．
上述の様に、本実施形態では分離リレー５１が設けられる場合について説明する。よって制御信号Ｒ１も採用される。

図５は図６と共に第２実施形態における電源システム１００の動作を示すフローチャートである。図５のフローチャートと図６のフローチャートとは、互いに接続子Ｊ１，Ｊ２において接続される。

まずスタート時点では異常がないと判断された場合の、つまりデフォルトの設定として、第１実施形態と同様に、大電流リレーはオンであり、小電流リレーがオフである。これにより、重要負荷８３への給電は通常通りに行われ、重要負荷８３は第１モードで動作できる。よってスタート時点では重要負荷８３は第１モードで動作しているものとして説明を進める。

なお、分離リレー５１のオン／オフはスタートの段階では不問である。分離リレー５１がオンしていれば、メインリレー５２、サブリレー５３のいずれが大電流リレーであるかを問わず、電源線６１，６２，６３のいずれについても大電流リレーを経由した給電が可能となる。これは一般負荷８１，８２やＶＳ負荷８４にも通常の動作に必要な電流での給電が行われ、燃費が向上したり、各負荷の応答速度が向上したりする観点で有利である。

ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０３は第１実施形態のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と同一の処理であるので説明を省略する。

ステップＳ２０３が実行された後、ＥＣＵ４１は発生した異常について、ステップＳ２０４において、地絡か電圧低下かを判断する。かかる判断は信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて行われることは第１実施形態でステップＳ１５，Ｓ１６の説明においてステップＳ１１を用いて説明した。

当該異常が地絡のとき、ステップＳ２０５においてＥＣＵ４１が制御信号Ｒ１を用い、分離リレー５１をオフにする。これは、電源線６１，６２を分離し、分離リレー５１に対して電源線６１側（換言すればメインバッテリ１側）及び電源線６２側（換言すればサブバッテリ２側）の一方で地絡が発生しているときに、地絡の他方への影響を遮断するためである。

これに対し、当該異常が電圧低下のとき、接続子Ｊ２を介してステップＳ２０９（図６参照）が実行される。ステップＳ２０９ではＥＣＵ４１が制御信号Ｒ１を用い、分離リレー５１をオンにする。電源線６１，６２の一方で電圧低下が発生していても、他方からの電源線６３を介した給電により、重要負荷８３に印加される電圧を低下させないためである。この際の給電において流れる電流の大きさを考慮すると、分離リレー５１の電流容量は大電流リレーの電流容量以上であることが望ましい。

まず発生した異常が地絡であったときについて、図５に戻って説明する。ステップＳ２０５が実行された後は、分離リレー５１が存在しない第１の実施形態と同様にして電源システム１００を制御することができる。具体的にはステップＳ２０５が実行された後、ステップＳ２０６，Ｓ２０７，Ｓ２０８が実行される。ステップＳ２０６，Ｓ２０７，Ｓ２０８は、それぞれ第１実施形態のステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６と同一の処理なので、これらの説明を省略する。つまり発生した異常が地絡であるときの第２実施形態にかかる電源システム１００の動作では、第１実施形態にかかる電源システム１００における地絡の発生部位に依存したメインリレー５２及びサブリレー５３の切り替えに先立って、分離リレー５１がオフされる。

ステップＳ２０７又はステップ２０８が実行された後は接続子Ｊ１を介してリターン処理へ進む。地絡が発生した後は、地絡が解消する可能性が低いからである。当該リターン処理も第１実施形態のリターン処理と同様に実施できる。

以下、発生したと判断された異常が電圧低下であったときについて、図６で説明する。ステップＳ２０９が実行された後は、分離リレー５１によって電源線６１，６２が互いに接続されるので、電源線６３への給電はメインバッテリ１からでもサブバッテリ２からでも可能となる。よって電源線６１，６２のいずれで電圧低下が発生していても、小電流リレー及び大電流リレーのいずれかをオンすれば（つまりメインリレー５２及びサブリレー５３のいずれかがオンすれば）電源線６３への給電が可能となる。

よって図６ではステップＳ２１０において、小電流リレー及び大電流リレーのいずれかをオンするという処理を示した。しかしながら、既にスタート時点で大電流リレーがオンしており、また大電流リレーは通常の電流を流し得るからそれよりも小さい電流を流し得る。この観点ではステップＳ２１０の処理を省略することもできる。

ステップＳ２０９、あるいは更にステップＳ２１０も実行された後、ステップＳ２１１，Ｓ２１２，Ｓ２１３が実行される。これらはそれぞれ第１実施形態のステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９に対応する。ステップＳ２１１，Ｓ２１３は、それぞれステップＳ１７，Ｓ１９と同一の処理である。

ステップＳ２１２では異常が電圧低下であることが前提であるので、ステップＳ１８とは若干異なり、（v）大電流リレーをオンする処理と、(vi)小電流リレーをオフする処理とを個別に列挙した。即ち、処理(v)，(vi)が同時に実行できないことを考慮すれば、処理(vi)は処理(v)の後に実行されることが望ましい。

また、ステップＳ２１２では分離リレー５１についての切り替えを行わず、ステップＳ２０９でオンになっているので、ステップＳ２１２では分離リレー５１のオンが維持される。このオン状態の維持は特にステップＳ２１２の実行によってもたらされる事象ではないので、図においてはステップＳ２１２についての括弧書きで記載される。

上述の様にステップＳ２１０は省略することができ、この場合にはスタート時点での状態と同様に、大電流リレーがオン、小電流リレーがオフしている。よってステップＳ２１２はステップＳ２１０と共に省略することができる。

第２実施形態においてステップＳ２０７，Ｓ２０８のいずれかが実行された後、リターン処理に進まず、第１実施形態と同様にステップＳ２１１を実行してもよい。

以上のように、第２実施形態でも第１実施形態と同様にして、第１、第２、第３の目的が達成される。

｛変形｝．
上記の説明ではリレーモジュール５の外部に設けられたＥＣＵ４１が異常通知Ｇのみならず制御信号Ｒ２，Ｒ３（あるいは更に制御信号Ｒ１）を出力する場合を例に取って説明した（図２参照）。以下の変形では、リレーモジュール５の外部に設けられたＥＣＵでは異常通知Ｇを出力し、制御信号Ｒ２，Ｒ３（あるいは更に制御信号Ｒ１）をリレーモジュール５の内部に設けられたＥＣＵが出力する構成を示す。

図７は変形の構成を例示するブロック図であり、ＥＣＵ４２はＥＣＵ４１と同様にしてメインバッテリ１及びサブバッテリ２からそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２を経由して給電される。ＥＣＵ４２もＢＣＭで実現できる。ＥＣＵ４２は信号Ｂ１，Ｂ２が異常を示すときに異常通知Ｇを送信し、異常を示していなければ異常通知Ｇを解除する。かかる観点でＥＣＵ４２はＥＣＵ４１と同様の意味で制御回路であると言える。リレーモジュール５のみならず、かかる制御回路を含めてスイッチ装置として把握してもよい。あるいはかかる制御回路はスイッチ装置とは別に電源装置１０に含まれると把握してもよい。

リレーモジュール５はダイオードＤ３，Ｄ４とマイクロコンピュータ（図中「μ−ＣＯＭ」と表記）５０とを備える。ダイオードＤ３，Ｄ４のカソードは共通に接続されてマイクロコンピュータ５０の受電端に接続される。メインバッテリ１とダイオードＤ３のアノードとの間にはヒューズＦ１が、サブバッテリ２とダイオードＤ４のアノードとの間にはヒューズＦ２が、それぞれ介在する。

当該変形では、マイクロコンピュータ５０も信号Ｂ１，Ｂ２を入力し、これに基づいて制御信号Ｒ２，Ｒ３（あるいは更に制御信号Ｒ１）を出力する。図７では分離リレー５１が設けられ、これにマイクロコンピュータ５０から制御信号Ｒ１が送信される態様が示されている。かかる変形においても第２実施形態と同様にして第１乃至第３の目的が達成できることは明白である。

図８は更なる変形の構成を例示するブロック図であり、当該変形でも図７と同様にしてＥＣＵ４２が採用される。ただしリレーモジュール５には二つのマイクロコンピュータ５０ａ，５０ｂ及び四つのダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂが設けられる。

マイクロコンピュータ５０ａ及びダイオードＤ３ａ，Ｄ４ａは、それぞれ図７に示されたマイクロコンピュータ５０及びダイオードＤ３，Ｄ４と同様の接続関係で設けられる。マイクロコンピュータ５０ｂ及びダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ｂは、それぞれ図７に示されたマイクロコンピュータ５０及びダイオードＤ３，Ｄ４と同様の接続関係で設けられる。

マイクロコンピュータ５０ａ，５０ｂも信号Ｂ１，Ｂ２を入力する。信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて、マイクロコンピュータ５０ａは制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に相当する制御信号Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａを出力し、マイクロコンピュータ５０ｂは制御信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に相当する制御信号Ｒ１ｂ，Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂを出力する。

制御信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂは分離リレー５１に、制御信号Ｒ２ａ，Ｒ２ｂはメインリレー５２に、制御信号Ｒ３ａ，Ｒ３ｂはサブリレー５３に、それぞれ送信される。

マイクロコンピュータ５０ａの動作が停止して制御信号Ｒ１ａが送信されなくても、マイクロコンピュータ５０ｂが動作して制御信号Ｒ１ｂが送信されれば、分離リレー５１は第２実施形態で示されたように動作することができる。同様に制御信号Ｒ２ａ，Ｒ３ａが送信されなくても、制御信号Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂが送信されれば、メインリレー５２、サブリレー５３は第１実施態や第２実施形態で示されたように動作することができる。マイクロコンピュータ５０ｂの動作が停止してマイクロコンピュータ５０ａが動作する場合も同様である。

このような観点では、制御信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの論理和を制御信号Ｒ１に代替して分離リレー５１に与えてもよい。制御信号Ｒ２ａ，Ｒ２ｂや、制御信号Ｒ３ａ，Ｒ３ｂについても同様である。このようにして制御回路を冗長化することができる。

あるいは、制御信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの論理積を制御信号Ｒ１に代替して分離リレー５１に与えてもよい。制御信号Ｒ２ａ，Ｒ２ｂや、制御信号Ｒ３ａ，Ｒ３ｂについても同様である。これによれば、マイクロコンピュータ５０ａ，５０ｂの一方が暴走したときに、他方が分離リレー５１、メインリレー５２、サブリレー５３をデフォルトの状態にすることができる。

あるいはマイクロコンピュータ５０ａからマイクロコンピュータ５０ｂに問い合わせを行い、当該問い合わせに対するマイクロコンピュータ５０ｂからの応答を確認してもよい。当該応答がなければマイクロコンピュータ５ａがマイクロコンピュータ５０ｂの動作を終了させる。逆の場合も同様である。

もちろん、上述の二つの変形のいずれにおいても、分離リレー５１を省略し、制御信号Ｒ１（あるいは制御信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ）を採用せずに第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ メインバッテリ（第１蓄電装置）
２ サブバッテリ（第２蓄電装置）
５ リレーモジュール（スイッチ装置）
１０ 電源装置
４１，４２ ＥＣＵ
５１ 分離リレー（第３のスイッチ）
５２ メインリレー（第１のスイッチ）
５３ サブリレー（第２のスイッチ）
６１ 電源線（第１電源線）
６２ 電源線（第２電源線）
６３ 電源線（第３電源線）

Claims (13)

1. いずれも車載される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、車載され前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のいずれからの給電でも動作する負荷との間に介在される車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第１蓄電装置に接続される第１電源線と、
   前記第２蓄電装置に接続される第２電源線と、
   前記負荷に接続される第３電源線と、
   前記第１電源線と前記第３電源線との間に設けられる第１のスイッチと、
   前記第２電源線と前記第３電源線との間に設けられ、前記第１のスイッチとは電流容量が異なる第２のスイッチと
   を備え、
   前記第１のスイッチは、前記第１電源線に異常が発生したと判断されたときに非導通する一方、前記第２電源線に異常が発生したと判断されたときに導通し、
   前記第２のスイッチは、前記第２電源線に異常が発生したと判断されたときに非導通する一方、前記第１電源線に異常が発生したと判断されたときに導通し、
   前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれにも異常がないと判断された場合には前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチのうち電流容量が大きい一方のスイッチが導通するとともに、他方が非導通する、車載電源用のスイッチ装置。
2. 請求項１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、
   前記第２電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第２のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが導通する、車載電源用のスイッチ装置。
3. 請求項１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、
   前記第１電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第１のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが導通する、車載電源用のスイッチ装置。
4. 請求項１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、
   前記第２電源線に電圧低下が発生したと判断されたときに、前記第１のスイッチが導通してから前記第２のスイッチが非導通する、車載電源用のスイッチ装置。
5. 請求項４記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２電源線の電圧低下が解消したと判断されたときに、前記第２のスイッチが導通してから前記第１のスイッチが非導通する、車載電源用のスイッチ装置。
6. 請求項１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、
   前記第１電源線に電圧低下が発生したと判断されたときに、前記第２のスイッチが導通してから前記第１のスイッチが非導通する、車載電源用のスイッチ装置。
7. 請求項６記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第１電源線の電圧低下が解消したと判断されたときに、前記第１のスイッチが導通してから前記第２のスイッチが非導通する、車載電源用のスイッチ装置。
8. 請求項１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第１電源線と前記第２電源線との間に接続される第３のスイッチ
   を更に備え、
   前記第３のスイッチは、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれかに地絡が発生していると判断された場合には非導通であり、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれかに電圧低下が発生していると判断された場合には導通する、車載電源用のスイッチ装置。
9. 請求項８記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
   前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも大きく、
   前記第２電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第３のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが非導通し、前記第２のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが導通する、車載電源用のスイッチ装置。
10. 請求項８記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    前記第２のスイッチの電流容量が前記第１のスイッチの電流容量よりも小さく、
    前記第１電源線に地絡が発生したと判断されたときに、前記第３のスイッチが非導通してから前記第１のスイッチが非導通し、前記第１のスイッチが非導通してから前記第２のスイッチが導通する、車載電源用のスイッチ装置。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    制御回路
    を更に備え、
    前記負荷は、第１モードと、前記第１モードよりも消費電力が低い第２モードとのいずれかで動作し、
    前記制御回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれか一方において異常が発生したと判断されたときに前記負荷を前記第２モードで動作させる、車載電源用のスイッチ装置。
12. 請求項１１記載の車載電源用のスイッチ装置であって、
    前記制御回路は、前記第１電源線及び前記第２電源線のいずれについても電圧低下が解消したと判断されたときに、前記負荷を前記第１モードで動作させる、車載電源用のスイッチ装置。
13. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の車載電源用のスイッチ装置と、
    前記第１蓄電装置と、
    前記第２蓄電装置と
    を備える車載用の電源装置。

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