JP2020088965A

JP2020088965A - 電源システム

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Publication number: JP2020088965A
Application number: JP2018217047A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　慎吾; Shingo Suzuki; 慎吾鈴木; 伊藤　聡; Satoshi Ito; 聡伊藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: JP6907175B2; US20200156476A1; CN111196235A; CN111196235B; EP3656605A1

Abstract

【課題】電圧の異なる複数の電源系統を適正に構成することができる電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１は、車両１００を走行させる動力を発生するメイン動力発生源２に電力を供給する第１電源系統２０と、第１電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、メイン動力発生源とは異なり且つ車両の走行時の挙動を調整する走行系アクチュエータ３に電力を供給する第２電源系統３０と、第１電源系統及び第２電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、走行系アクチュエータよりも駆動電圧が低い電装部品に電力を供給する第３電源系統４０と、第１電源系統、第２電源系統又は第３電源系統の１つの電源系統から供給される電圧を変換して第１電源系統、第２電源系統又は第３電源系統の他の電源系統に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、を備える。第２電源系統は、第１電源系統よりも供給電圧が低く且つ第３電源系統よりも供給電圧が高い。【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムに関する。

従来、電源システムとして、例えば、特許文献１には、車両走行用のモータを駆動するための走行用バッテリと、当該走行用バッテリの電圧をそれぞれ異なる第１及び第２電圧に降圧し、当該第１及び第２電圧のそれぞれの電力を異なる負荷部に供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える配電システムが記載されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、走行用バッテリの電圧（２００Ｖ）を１２Ｖに降圧した第１電圧の電力を一般負荷に供給し、走行用バッテリの電圧（２００Ｖ）を２４Ｖに降圧した第２電圧の電力をヒータに供給している。

特開２０１７−１１４２５３号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の配電システムは、例えば、走行用動力発生源や走行系アクチュエータを含む複数の負荷部に電圧の異なる電力を供給する電源系統の構成の点で更なる改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電圧の異なる複数の電源系統を適正に構成することができる電源システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源システムは、車両を走行させる動力を発生するメイン動力発生源に電力を供給する第１電源系統と、前記第１電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、前記メイン動力発生源とは異なり且つ前記車両の走行時の挙動を調整する走行系アクチュエータに電力を供給する第２電源系統と、前記第１電源系統及び前記第２電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、前記走行系アクチュエータよりも駆動電圧が低い電装部品に電力を供給する第３電源系統と、前記第１電源系統、前記第２電源系統、又は、前記第３電源系統の１つの電源系統から供給される電圧を変換して前記第１電源系統、前記第２電源系統、又は、前記第３電源系統の他の電源系統に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、前記第２電源系統は、前記第１電源系統よりも供給電圧が低く且つ前記第３電源系統よりも供給電圧が高いことを特徴とする。

上記電源システムにおいて、前記第２電源系統は、前記走行系アクチュエータとは異なり前記車両を走行させる動力を発生する動力発生源であり前記メイン動力発生源よりも前記車両を駆動する駆動電圧が低いサブ動力発生源に電力を供給することが好ましい。

上記電源システムにおいて、前記第２電源系統は、前記第１電源系統に異常が発生した場合、前記サブ動力発生源に電力を供給することが好ましい。

上記電源システムにおいて、前記サブ動力発生源は、前記車両の減速時に当該車両の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換した回生電力を供給可能であり、前記第２電源系統は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに異常が発生していない場合、前記サブ動力発生源から供給された前記回生電力を蓄電装置に充電し且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第３電源系統に電力を供給し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに異常が発生した場合、前記サブ動力発生源から供給された前記回生電力を前記蓄電装置に充電し且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第３電源系統に電力を供給しないことが好ましい。

上記電源システムにおいて、前記第１電源系統は、前記第２電源系統に異常が発生していない場合、前記走行系アクチュエータに電力を供給せず、前記第２電源系統に異常が発生した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記走行系アクチュエータに電力を供給し、前記第３電源系統に異常が発生していない場合、前記電装部品に電力を供給せず、前記第３電源系統に異常が発生した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電装部品に電力を供給することが好ましい。

上記電源システムにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数設けられ、複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、環状に接続され、それぞれの当該ＤＣ／ＤＣコンバータに前記電装部品が接続され、前記第２電源系統は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電装部品に電力を供給することが好ましい。

上記電源システムにおいて、前記走行系アクチュエータは、前記第１電源系統に異常が発生した場合、前記車両の走行時の挙動を調整しながら当該車両を一定距離走行させ、その後当該車両を停止可能であることが好ましい。

本発明に係る電源システムは、第１電源系統よりも供給電圧が低く且つ第３電源系統よりも供給電圧が高い第２電源系統により走行系アクチュエータに電力を供給するので、走行系アクチュエータに接続されるワイヤーハーネスの電線を従来よりも細くすることでき、当該ワイヤーハーネスを軽量化することができる。この結果、電源システムは、電圧の異なる複数の電源系統を適正に構成することができる。

図１は、実施形態に係るマルチ電源システムの構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る車両の始動時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図３は、実施形態に係る車両の加速時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図４は、実施形態に係る車両の定速走行時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図５は、実施形態に係る車両の減速時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図６は、実施形態に係る車両の停車時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図７は、実施形態に係る車両の駐車時（外部充電なし）におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図８は、実施形態に係る車両の駐車時（外部充電あり）におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図９は、実施形態に係る高圧バッテリの異常時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図１０は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの異常時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図１１は、実施形態に係る４８Ｖバッテリ及び１２Ｖバッテリの異常時におけるマルチ電源システムの動作例を示す図である。図１２は、実施形態の第１変形例に係るマルチ電源システムの構成例を示すブロック図である。図１３は、実施形態の第２変形例に係るマルチ電源システムの構成例を示すブロック図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電源システムとしてのマルチ電源システム１について説明する。図１は、実施形態に係るマルチ電源システム１の構成例を示すブロック図である。マルチ電源システム１は、車両１００に搭載され、当該車両１００の各種構成要素に電力を供給するものである。車両１００は、自動運転機能を有する電気自動車やプラグインハイブリッドカー等を想定しているが、これに限定されない。車両１００は、図１に示すように、メイン動力発生源としてのメインＭ／Ｇ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）２と、走行系アクチュエータ３と、サブ動力発生源としてのサブＭ／Ｇ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）４と、複数の電装部品としての複数のＥＣＵ（電子制御ユニット；ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５とを備えている。

メインＭ／Ｇ２は、車両１００を走行させる動力を発生させる主力の走行用モータである。メインＭ／Ｇ２は、例えば、減速機やデファレンシャルギア等を介してドライブシャフトに接続されるが、この接続構成に限定されない。メインＭ／Ｇ２は、後述する高圧バッテリ２０から供給される電力により駆動回転し、ドライブシャフトに接続される駆動輪を駆動させて車両１００を走行させる。メインＭ／Ｇ２は、サブＭ／Ｇ４よりも車両１００を駆動する駆動電圧が高い。

メインＭ／Ｇ２は、車両１００の減速時に当該車両１００の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換した回生電力を供給可能な発電機としても機能する。メインＭ／Ｇ２は、例えば、回生ブレーキに適用され、車両１００の減速時に駆動輪の動力を利用して回転されることで発電する。メインＭ／Ｇ２は、発電した回生電力を高圧バッテリ２０に供給する。

走行系アクチュエータ３は、車両１００の走行時の挙動を調整するアクチュエータである。走行系アクチュエータ３は、メインＭ／Ｇ２、サブＭ／Ｇ４、及び、各ＥＣＵ５とは異なるものである。走行系アクチュエータ３は、例えば、車両１００の走行時の挙動を安定させる電動スタビライザー、操舵力を補助する電動パワーステアリング、並びに、車両１００を減速及び停止させる電動ブレーキ等を含んで構成される。走行系アクチュエータ３は、後述する４８Ｖバッテリ３０から供給される電力により駆動し、車両１００の走行時の挙動を調整する。

サブＭ／Ｇ４は、車両１００を走行させる動力を発生する補助の走行用モータである。サブＭ／Ｇ４は、例えば、減速機やデファレンシャルギア等を介してドライブシャフトに接続されるが、この接続構成に限定されない。サブＭ／Ｇ４は、後述する４８Ｖバッテリ３０から供給される電力により駆動回転し、ドライブシャフトに接続される駆動輪を駆動させて車両１００を走行させる。サブＭ／Ｇ４は、メインＭ／Ｇ２よりも車両１００を駆動する駆動電圧が低い。

サブＭ／Ｇ４は、車両１００の減速時に当該車両１００の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換可能な発電機としても機能する。サブＭ／Ｇ４は、例えば、回生ブレーキに適用され、車両１００の減速時に駆動輪の動力を利用して回転されることで発電する。

各ＥＣＵ５は、車両１００を制御するコンピュータである。各ＥＣＵ５は、例えば、メインＭ／Ｇ２や走行系アクチュエータ３、サブＭ／Ｇ４等を制御するコンピュータであり、走行系アクチュエータ３よりも駆動電圧が低い。

マルチ電源システム１は、車両１００に搭載されるメインＭ／Ｇ２、走行系アクチュエータ３、サブＭ／Ｇ４等に電力を供給するものであり、電圧の異なる複数の電源系統を備えている。マルチ電源システム１は、例えば、ソーラーパネル１０と、第１電源系統としての高圧バッテリ２０と、第２電源系統としての４８Ｖバッテリ（蓄電装置）３０と、第３電源系統としての１２Ｖバッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０とを備えている。

ソーラーパネル１０は、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに光電変換するものである。ソーラーパネル１０は、１２Ｖバッテリ４０に接続され、光電変換した電気エネルギー（電力）を１２Ｖバッテリ４０に出力する。

高圧バッテリ２０は、電力を充放電する蓄電池であり、４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０とは異なる供給電圧である。高圧バッテリ２０は、例えば、４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０よりも供給電圧が高く、例えば供給電圧が３００Ｖ〜４００Ｖ程度である。高圧バッテリ２０は、メインＭ／Ｇ２に接続され、当該メインＭ／Ｇ２に電力を供給し且つメインＭ／Ｇ２からの回生電力を充電する。高圧バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０に接続され、当該４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する。高圧バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して走行系アクチュエータ３及び各ＥＣＵ５に接続され、当該走行系アクチュエータ３及び各ＥＣＵ５に電力を供給する。

４８Ｖバッテリ３０は、電力を充放電する蓄電池であり、高圧バッテリ２０及び１２Ｖバッテリ４０とは異なる供給電圧である。４８Ｖバッテリ３０は、高圧バッテリ２０よりも供給電圧が低く且つ１２Ｖバッテリ４０よりも供給電圧が高く、例えば供給電圧が４８Ｖ程度である。４８Ｖバッテリ３０は、走行系アクチュエータ３に接続され、当該走行系アクチュエータ３に電力を供給する。４８Ｖバッテリ３０は、サブＭ／Ｇ４に接続され、当該サブＭ／Ｇ４に電力を供給し且つ当該サブＭ／Ｇ４からの回生電力を充電する。４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して高圧バッテリ２０に接続され、当該高圧バッテリ２０から供給される電力を充電する。４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に接続され、当該１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する。

１２Ｖバッテリ４０は、電力を充放電する蓄電池であり、高圧バッテリ２０及び４８Ｖバッテリ３０とは異なる供給電圧である。１２Ｖバッテリ４０は、例えば、高圧バッテリ２０及び１２Ｖバッテリ４０よりも供給電圧が低く、例えば供給電圧が１２Ｖ程度である。１２Ｖバッテリ４０は、各ＥＣＵ５に接続され、当該各ＥＣＵ５に電力を供給する。１２Ｖバッテリ４０は、ソーラーパネル１０に接続され、当該ソーラーパネル１０から供給される電力を充電する。１２Ｖバッテリ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して高圧バッテリ２０に接続され、当該高圧バッテリ２０から供給される電力を充電し且つ高圧バッテリ２０に電力を供給する。１２Ｖバッテリ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０に接続され、当該４８Ｖバッテリ３０から供給される電力を充電する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、直流の電圧を変換する変圧器である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、高圧バッテリ２０、４８Ｖバッテリ３０、又は、１２Ｖバッテリ４０の１つのバッテリから供給される供給電圧を変換し、高圧バッテリ２０、４８Ｖバッテリ３０、又は、１２Ｖバッテリ４０の他のバッテリに出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、例えば、高圧バッテリ２０と４８Ｖバッテリ３０との間に設けられ、高圧バッテリ２０から出力される供給電圧を降圧して４８Ｖバッテリ３０に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、高圧バッテリ２０と１２Ｖバッテリ４０との間に設けられ、高圧バッテリ２０から出力される供給電圧を降圧して１２Ｖバッテリ４０に出力し、且つ、１２Ｖバッテリ４０から出力される供給電圧を昇圧して高圧バッテリ２０に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、４８Ｖバッテリ３０と１２Ｖバッテリ４０の間に設けられ、４８Ｖバッテリ３０から出力される供給電圧を降圧して１２Ｖバッテリ４０に出力する。

次に、マルチ電源システム１の動作例について説明する。図２は、実施形態に係る車両１００の始動時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。マルチ電源システム１において、ソーラーパネル１０は、図２に示すように、太陽の光エネルギーを電気エネルギー（電力）に光電変換し、光電変換した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給し、当該１２Ｖバッテリ４０を充電する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の始動時において、当該車両１００を制御する各ＥＣＵ５に電力を供給する。各ＥＣＵ５は、１２Ｖバッテリ４０により供給された電力で動作する。

図３は、実施形態に係る車両１００の加速時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。高圧バッテリ２０は、車両１００始動から加速する過程で、メインＭ／Ｇ２に電力を供給する。メインＭ／Ｇ２は、電力が供給されることで、車両１００の駆動輪を駆動させて当該車両１００を加速させる。４８Ｖバッテリ３０は、図３に示すように、車両１００の加速時に、サブＭ／Ｇ４及び走行系アクチュエータ３に電力を供給する。サブＭ／Ｇ４は、電力が供給されることで、車両１００の駆動輪を駆動させて当該車両１００を加速をアシスト（補助）する。走行系アクチュエータ３は、電力が供給されることで、例えば、電動パワーステアリングにより操舵力を補助し、電動スタビライザーにより車両１００の加速時の挙動を安定させる。なお、ソーラーパネル１０は、車両１００の加速時において、発電した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の各ＥＣＵ５に電力を供給する。

図４は、実施形態に係る車両１００の定速走行時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。高圧バッテリ２０は、車両１００の加速後の定速走行において、４８Ｖバッテリ３０、１２Ｖバッテリ４０、及び、メインＭ／Ｇ２に電力を供給する。高圧バッテリ２０は、例えば、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０に電力を供給し各バッテリを充電する。４８Ｖバッテリ３０は、走行系アクチュエータ３に電力を供給し且つサブＭ／Ｇ４には電力を供給しない。１２Ｖバッテリ４０は、各ＥＣＵ５に電力を供給する。

メインＭ／Ｇ２は、高圧バッテリ２０により電力が供給されることで、車両１００の駆動輪を駆動させて当該車両１００を定速走行させる。走行系アクチュエータ３は、４８Ｖバッテリ３０により電力が供給されることで、例えば、電動パワーステアリングにより操舵力を補助し、電動スタビライザーにより車両１００の加速時の挙動を安定させる。なお、ソーラーパネル１０は、車両１００の定速走行時において、発電した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の各ＥＣＵ５に電力を供給する。

図５は、実施形態に係る車両１００の減速時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。メインＭ／Ｇ２は、車両１００の減速時に当該車両１００の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギー（回生電力）に変換し、当該回生電力を高圧バッテリ２０に供給する。高圧バッテリ２０は、メインＭ／Ｇ２から供給された回生電力を充電する。サブＭ／Ｇ４は、図５に示すように、車両１００の減速時に当該車両１００の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギー（回生電力）に変換し、当該回生電力を４８Ｖバッテリ３０に供給する。４８Ｖバッテリ３０は、サブＭ／Ｇ４から供給された回生電力を充電する。４８Ｖバッテリ３０は、走行系アクチュエータ３に電力を供給し且つＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する。１２Ｖバッテリ４０は、４８Ｖバッテリ３０から供給された電力を充電し、各ＥＣＵ５に電力を供給する。なお、ソーラーパネル１０は、車両１００の減速時において、発電した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の各ＥＣＵ５に電力を供給する。

図６は、実施形態に係る車両１００の停車時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。高圧バッテリ２０は、図６に示すように、信号待ち等により車両１００を一時的に停車する停車時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０に電力を供給し各バッテリを充電する。１２Ｖバッテリ４０は、各ＥＣＵ５に電力を供給する。４８Ｖバッテリ３０は、停車時には走行系アクチュエータ３に電力を供給しない。なお、ソーラーパネル１０は、車両１００の停車時において、発電した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の各ＥＣＵ５に電力を供給する。

図７は、実施形態に係る車両１００の駐車時（外部充電なし）におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。ソーラーパネル１０は、図７に示すように、太陽の光エネルギーを電気エネルギー（電力）に光電変換し、光電変換した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給し、当該１２Ｖバッテリ４０を充電する。１２Ｖバッテリ４０は、外部充電機器（図示省略）により充電をしない状態で車両１００を駐車する駐車時において、各ＥＣＵ５に電力を供給する。また、１２Ｖバッテリ４０は、駐車時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して高圧バッテリ２０に電力を供給し当該高圧バッテリ２０を充電する。

図８は、実施形態に係る車両１００の駐車時（外部充電あり）におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。外部充電機器は、駐車時の車両１００の高圧バッテリ２０に接続され、当該高圧バッテリ２０に電力を供給する。高圧バッテリ２０は、外部充電機器により供給された電力により充電される。高圧バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０に電力を供給し、当該４８Ｖバッテリ３０を充電する。なお、ソーラーパネル１０は、車両１００の駐車時（外部充電あり）において、発電した電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。１２Ｖバッテリ４０は、車両１００の各ＥＣＵ５に電力を供給する。

図９は、実施形態に係る高圧バッテリ２０の異常時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。４８Ｖバッテリ３０は、定速走行時に高圧バッテリ２０に異常が発生していない場合、走行系アクチュエータ３に電力を供給し、且つ、サブＭ／Ｇ４に電力を供給しない。一方、４８Ｖバッテリ３０は、図９に示すように、定速走行時に高圧バッテリ２０に異常が発生し当該高圧バッテリ２０を失陥した場合、走行系アクチュエータ３及びサブＭ／Ｇ４に電力を供給する。サブＭ／Ｇ４は、４８Ｖバッテリ３０により供給された電力により駆動回転し、ドライブシャフトに接続される駆動輪を駆動させて車両１００を走行させる。走行系アクチュエータ３は、電動パワーステアリングにより操舵力を補助し、電動スタビライザーにより車両１００の加速時の挙動を安定させ、車両１００の走行時の挙動を調整する。これにより、マルチ電源システム１は、定速走行時に高圧バッテリ２０に異常が発生しメインＭ／Ｇ２を駆動できなくても、車両１００を緊急走行させることができ、当該車両１００を安全な場所まで退避させることができる。

図１０は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ５０の異常時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生していない場合、サブＭ／Ｇ４から供給された回生電力を充電し、且つ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する。一方、４８Ｖバッテリ３０は、図１０に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生し当該ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が故障した場合、サブＭ／Ｇ４から供給された回生電力を充電し、且つ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給しない。高圧バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０に電力を供給しない。１２Ｖバッテリ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して高圧バッテリ２０に電力を供給しない。ここで、メインＭ／Ｇ２は、回生電力を高圧バッテリ２０に供給し、サブＭ／Ｇ４は、回生電力を４８Ｖバッテリ３０に供給し、ソーラーパネル１０は、発電電力を１２Ｖバッテリ４０に供給する。これにより、マルチ電源システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生し各バッテリ２０、３０、４０間で相互に電力供給をすることができなくても、各バッテリ２０、３０、４０が負荷部に電力を或る程度供給することができる。これにより、マルチ電源システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生した場合に各バッテリ２０、３０、４０が充電不足となることを抑制できる。

図１１は、実施形態に係る４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖバッテリ４０の異常時におけるマルチ電源システム１の動作例を示す図である。高圧バッテリ２０は、４８Ｖバッテリ３０に異常が発生していない場合、走行系アクチュエータ３に電力を供給しない。一方、高圧バッテリ２０は、４８Ｖバッテリ３０に異常が発生し当該４８Ｖバッテリ３０を失陥した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して走行系アクチュエータ３に電力を供給する。高圧バッテリ２０は、１２Ｖバッテリ４０に異常が発生していない場合、各ＥＣＵ５に電力を供給しない。一方、高圧バッテリ２０は、１２Ｖバッテリ４０に異常が発生し当該１２Ｖバッテリ４０を失陥した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して各ＥＣＵ５に電力を供給する。

以上のように、実施形態に係るマルチ電源システム１は、高圧バッテリ２０と、４８Ｖバッテリ３０と、１２Ｖバッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０とを備える。高圧バッテリ２０は、車両１００を走行させる動力を発生するメインＭ／Ｇ２に電力を供給する。４８Ｖバッテリ３０は、高圧バッテリ２０とは電圧が異なるバッテリであり、メインＭ／Ｇ２とは異なり且つ車両１００の走行時の挙動を調整する走行系アクチュエータ３に電力を供給する。１２Ｖバッテリ４０は、高圧バッテリ２０及び４８Ｖバッテリ３０とは電圧が異なるバッテリであり、走行系アクチュエータ３よりも駆動電圧が低い各ＥＣＵ５に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、高圧バッテリ２０、４８Ｖバッテリ３０、又は、１２Ｖバッテリ４０の１つのバッテリから供給される電圧を変換して高圧バッテリ２０、４８Ｖバッテリ３０、又は、１２Ｖバッテリ４０の他のバッテリに出力する。４８Ｖバッテリ３０は、高圧バッテリ２０よりも供給電圧が低く且つ１２Ｖバッテリ４０よりも供給電圧が高い。

この構成により、マルチ電源システム１は、４８Ｖバッテリ３０を用いて走行系アクチュエータ３に電力を供給するので、走行系アクチュエータ３に供給する電力の電圧を各ＥＣＵ５のバッテリの電圧よりも高くすることができる。これにより、マルチ電源システム１は、走行系アクチュエータ３に接続されるワイヤーハーネスの電線に流れる電流量を従来よりも少なくすることができる。従って、マルチ電源システム１は、当該ワイヤーハーネスの電線を従来よりも細くすることでき、当該ワイヤーハーネスを軽量化することができ、車両１００を軽量化することができる。また、マルチ電源システム１は、ワイヤーハーネスの電線に流れる電流量を従来よりも少なくすることができるので、導通損失を抑制することができる。これにより、マルチ電源システム１は、車両１００の航続距離を延ばすことができる。また、マルチ電源システム１は、高電圧で電力を走行系アクチュエータ３に供給できるので、当該走行系アクチュエータ３に安定した電圧の電力を供給できる。また、マルチ電源システム１は、既存の電源系統を流用して４８Ｖバッテリ３０の電源系統を構築することができるので、開発期間を相対的に短くすることができ、開発費用を抑制することができる。また、マルチ電源システム１は、中間電圧（４８Ｖ）及び低電圧（１２Ｖ）の電力を同時に供給することができる。この結果、マルチ電源システム１は、電圧の異なる複数の電源系統を適正に構成することができる。

上記マルチ電源システム１において、４８Ｖバッテリ３０は、走行系アクチュエータ３とは異なり車両１００を走行させる動力を発生する動力発生源でありメインＭ／Ｇ２よりも車両１００を駆動する駆動電圧が低いサブＭ／Ｇ４に電力を供給する。この構成により、マルチ電源システム１は、サブＭ／Ｇ４により車両１００の走行を補助することができる。

上記マルチ電源システム１において、４８Ｖバッテリ３０は、高圧バッテリ２０に異常が発生していない場合、サブＭ／Ｇ４に電力を供給しない。一方、４８Ｖバッテリ３０は、高圧バッテリ２０に異常が発生した場合、サブＭ／Ｇ４に電力を供給する。この構成により、マルチ電源システム１は、定速走行時に高圧バッテリ２０に異常が発生しても、車両１００を緊急走行させることができ、当該車両１００を安全な場所まで退避させることができる。

上記マルチ電源システム１において、サブＭ／Ｇ４は、車両１００の減速時に当該車両１００の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換した回生電力を供給可能である。４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生していない場合、サブＭ／Ｇ４から供給された回生電力を当該４８Ｖバッテリ３０に充電し且つＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する。一方、４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生した場合、サブＭ／Ｇ４から供給された回生電力を当該４８Ｖバッテリ３０に充電し且つＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給しない。この構成により、マルチ電源システム１は、４８Ｖバッテリ３０に充電された回生電力を１２Ｖバッテリ４０に供給することができる。

上記マルチ電源システム１において、高圧バッテリ２０は、４８Ｖバッテリ３０に異常が発生していない場合、走行系アクチュエータ３に電力を供給せず、４８Ｖバッテリ３０に異常が発生した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して走行系アクチュエータ３に電力を供給する。高圧バッテリ２０は、１２Ｖバッテリ４０に異常が発生していない場合、各ＥＣＵ５に電力を供給せず、１２Ｖバッテリ４０に異常が発生した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して各ＥＣＵ５に電力を供給する。この構成により、マルチ電源システム１は、４８Ｖバッテリ３０に異常が発生した場合でも走行系アクチュエータ３を動作させることができる。また、マルチ電源システム１は、１２Ｖバッテリ４０に異常が発生した場合でも各ＥＣＵ５を動作させることができる。

上記マルチ電源システム１において、走行系アクチュエータ３は、高圧バッテリ２０に異常が発生した場合、車両１００の走行時の挙動を調整しながら当該車両１００を一定距離走行させ、その後、当該車両１００を停止可能である。この構成により、マルチ電源システム１は、高圧バッテリ２０の異常時に走行系アクチュエータ３に電力を供給することで、車両１００を安全な場所まで退避させることができる。

〔変形例〕
次に、実施形態の第１変形例及び第２変形例について説明する。なお、第１変形例及び第２変形例では、実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１２は、実施形態の第１変形例に係るマルチ電源システム１Ａの構成例を示すブロック図である。マルチ電源システム１Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を介して１２Ｖ系電装部品６に電力を供給する点で実施形態に係るマルチ電源システム１とは異なる。

車両１００は、メインＭ／Ｇ２と、走行系アクチュエータ３と、サブＭ／Ｇ４と、各ＥＣＵ５と、１２Ｖ系電装部品６とを備えている。１２Ｖ系電装部品６は、例えば、自動運転機能を実行するための電装部品であり、各ＥＣＵ５は、自動運転機能以外を実行するための電装部品である。１２Ｖ系電装部品６は、各ＥＣＵ５よりも高度な信頼性が求められる。

マルチ電源システム１Ａは、ソーラーパネル１０と、高圧バッテリ２０と、４８Ｖバッテリ３０と、１２Ｖバッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０とを備えている。１２Ｖバッテリ４０は、各ＥＣＵ５に接続され、当該各ＥＣＵ５に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、４８Ｖバッテリ３０及び１２Ｖ系電装部品６に接続され、４８Ｖバッテリ３０から供給される電力を降圧し、降圧した電力を１２Ｖ系電装部品６に供給する。

以上のように、マルチ電源システム１Ａは、４８Ｖバッテリ３０から供給される電力をＤＣ／ＤＣコンバータ６０により降圧して１２Ｖ系電装部品６に供給するので、１２Ｖバッテリ４０から１２Ｖ系電装部品６に電力を供給する場合と比較して、安定した電圧の電力を供給することができる。これにより、マルチ電源システム１Ａは、１２Ｖ系電装部品６の信頼性の低下を抑制することができる。また、マルチ電源システム１Ａは、１２Ｖ系電装部品６に接続されるワイヤーハーネスの電線を従来よりも細くすることでき、当該ワイヤーハーネスを軽量化することができる。これにより、マルチ電源システム１Ａは、車両１００を軽量化することができ、車両１００の航続距離を延ばすことができる。

次に、実施形態の第２変形例に係るマルチ電源システム１Ｂについて説明する。図１３は、実施形態の第２変形例に係るマルチ電源システム１Ｂの構成例を示すブロック図である。マルチ電源システム１Ｂは、１２Ｖ系電装部品６が接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ７０（７１〜７４）を環状に接続する点で実施形態に係るマルチ電源システム１とは異なる。

車両１００は、メインＭ／Ｇ２と、走行系アクチュエータ３と、サブＭ／Ｇ４と、複数の１２Ｖ系電装部品６とを備えている。各１２Ｖ系電装部品６は、例えば、自動運転機能を実行するための電装部品であり、高度な信頼性が求められる。

マルチ電源システム１Ｂは、高圧バッテリ２０と、４８Ｖバッテリ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４とを備えている。各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４は、環状（リング状）に接続されている。各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４は、それぞれが隣り合う２つのＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４に接続されている。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、７４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１、７３に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、７４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１、７３に接続されている。各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４は、それぞれ、１２Ｖ系電装部品６が接続されている。４８Ｖバッテリ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１とＤＣ／ＤＣコンバータ７２との間に設けられ、各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４を介してそれぞれの１２Ｖ系電装部品６に電力を供給する。

以上のように、第２変形例に係るマルチ電源システム１Ｂにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４は、複数設けられる。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４は、環状に接続され、それぞれの当該ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４に１２Ｖ系電装部品６が接続されている。４８Ｖバッテリ３０は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４を介してそれぞれの１２Ｖ系電装部品６に電力を供給する。この構成により、マルチ電源システム１Ｂは、各ＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４の間を接続するワイヤーハーネスが一部断線し電流経路が一部遮断されても、異なる電流経路を介してそれぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ７１〜７４を介して各１２Ｖ系電装部品６に電力を供給することができる。これにより、マルチ電源システム１Ｂは、障害に対する耐性（フォールトトレランス）を向上することができる。

なお、上記説明において、４８Ｖバッテリ３０は、サブＭ／Ｇ４に電力を供給する例について説明したが、これに限定されず、サブＭ／Ｇ４に電力を供給しなくてもよい。

４８Ｖバッテリ３０は、定速走行時に高圧バッテリ２０に異常が発生していない場合、サブＭ／Ｇ４に電力を供給しない例について説明したが、これに限定されず、サブＭ／Ｇ４に電力を供給してもよい。

４８Ｖバッテリ３０は、減速時にＤＣ／ＤＣコンバータ５０に異常が発生していない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給する例について説明したが、これに限定されず、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して１２Ｖバッテリ４０に電力を供給しなくてもよい。

走行系アクチュエータ３は、電動スタビライザー、電動パワーステアリング、及び、電動ブレーキ等を含んで構成される例について説明したが、これに限定されず、その他の機器を含んで構成されてもよい。

１、１Ａ、１Ｂマルチ電源システム（電源システム）
２メインＭ／Ｇ（メイン動力発生源）
３走行系アクチュエータ
４サブＭ／Ｇ（サブ動力発生源）
５各ＥＣＵ（電装部品）
６１２Ｖ系電装部品（電装部品）
２０高圧バッテリ（第１電源系統）
３０４８Ｖバッテリ（第２電源系統、蓄電装置）
４０１２Ｖバッテリ（第３電源系統）
５０、６０、７０ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００車両

Claims

車両を走行させる動力を発生するメイン動力発生源に電力を供給する第１電源系統と、
前記第１電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、前記メイン動力発生源とは異なり且つ前記車両の走行時の挙動を調整する走行系アクチュエータに電力を供給する第２電源系統と、
前記第１電源系統及び前記第２電源系統とは電圧が異なる電源系統であり、前記走行系アクチュエータよりも駆動電圧が低い電装部品に電力を供給する第３電源系統と、
前記第１電源系統、前記第２電源系統、又は、前記第３電源系統の１つの電源系統から供給される電圧を変換して前記第１電源系統、前記第２電源系統、又は、前記第３電源系統の他の電源系統に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記第２電源系統は、前記第１電源系統よりも供給電圧が低く且つ前記第３電源系統よりも供給電圧が高いことを特徴とする電源システム。
前記第２電源系統は、前記走行系アクチュエータとは異なり前記車両を走行させる動力を発生する動力発生源であり前記メイン動力発生源よりも前記車両を駆動する駆動電圧が低いサブ動力発生源に電力を供給する請求項１に記載の電源システム。
前記第２電源系統は、前記第１電源系統に異常が発生した場合、前記サブ動力発生源に電力を供給する請求項２に記載の電源システム。
前記サブ動力発生源は、前記車両の減速時に当該車両の駆動輪の回転エネルギーを電気エネルギーに変換した回生電力を供給可能であり、
前記第２電源系統は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに異常が発生していない場合、前記サブ動力発生源から供給された前記回生電力を蓄電装置に充電し且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第３電源系統に電力を供給し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに異常が発生した場合、前記サブ動力発生源から供給された前記回生電力を前記蓄電装置に充電し且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第３電源系統に電力を供給しない請求項２又は３に記載の電源システム。
前記第１電源系統は、前記第２電源系統に異常が発生していない場合、前記走行系アクチュエータに電力を供給せず、前記第２電源系統に異常が発生した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記走行系アクチュエータに電力を供給し、
前記第３電源系統に異常が発生していない場合、前記電装部品に電力を供給せず、前記第３電源系統に異常が発生した場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電装部品に電力を供給する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数設けられ、
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、環状に接続され、それぞれの当該ＤＣ／ＤＣコンバータに前記電装部品が接続され、
前記第２電源系統は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電装部品に電力を供給する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
前記走行系アクチュエータは、前記第１電源系統に異常が発生した場合、前記車両の走行時の挙動を調整しながら当該車両を一定距離走行させ、その後、当該車両を停止可能である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システム。