JP2021023031A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】環状をなすメイン経路における接続の状態をスムーズに切り替え可能な電源システムを提供する。【解決手段】電源システムは、第１電力出力部１１と、第２電力出力部２１と、環状をなしているメイン経路１ｗとを備えている。電源システムは、メイン経路と第１電力出力部とを接続している第１出力経路１１ｗと、メイン経路と第２電力出力部とを接続している第２出力経路２１ｗと、メイン経路と電気負荷１３、２３とを接続している負荷経路１３ｗ、２３ｗとを備えている。電源システムは、メイン経路が環状に接続されている状態と環状に接続されていない状態とを切り替え可能な複数のメインスイッチ１０６と、メインスイッチの切り替えを制御する制御部５０とを備えている。制御部は、複数のメインスイッチのうち１つのメインスイッチをオフ状態とし、残りのメインスイッチをオン状態とする非環状接続モードを実行可能である。【選択図】図５

Description

この明細書における開示は、電源システムに関する。

特許文献１は、複数の電力系統のメイン経路が系統間スイッチを介して環状に接続されている電源システムを開示している。また、複数の電力系統のうち、異常が生じた一部の電力系統を他の電力系統から切り離している。あるいは、異常が生じた電力系統において、電力出力部と電気負荷との間を遮断状態にしている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１９−６２７２７号公報

先行技術文献の構成では、異常が発生していない場合に、電源システムのメイン経路を環状に接続した状態としている。このため、２つの電力系統同士を分離する必要が生じた際には、少なくとも２つのスイッチをオン状態からオフ状態に切り替える必要がある。言い換えると、複数のスイッチの切り替え操作が完了するまで、電力系統同士の分離が完了しない。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電源システムにはさらなる改良が求められている。

開示される１つの目的は、環状をなすメイン経路における接続の状態をスムーズに切り替え可能な電源システムを提供することにある。

ここに開示された電源システムは、電気負荷（１３、２３、２１３、２２３）に供給するための電力を出力する第１電力出力部（１１、２１１）と、第１電力出力部とは別の電力出力部であって、電気負荷に供給するための電力を出力する第２電力出力部（２１、２２１）と、第１電力出力部から出力された電流と第２電力出力部から出力された電流とが通電可能な電流経路であって、環状をなしているメイン経路（１ｗ）と、メイン経路と第１電力出力部とを接続している第１出力経路（１１ｗ）と、メイン経路と第２電力出力部とを接続している第２出力経路（２１ｗ）と、メイン経路と電気負荷とを接続している負荷経路（１３ｗ、２３ｗ）と、メイン経路に設けられ、メイン経路が環状に接続されている状態と環状に接続されていない状態とを切り替え可能な複数のメインスイッチ（１０６、２０６）と、メインスイッチの切り替えを制御する制御部（５０）とを備え、制御部は、複数のメインスイッチのうち１つのメインスイッチをオフ状態とし、残りのメインスイッチをオン状態とする非環状接続モードを実行可能である。

開示された電源システムによると、複数のメインスイッチのうち１つのメインスイッチをオフ状態とし、残りのメインスイッチをオン状態とする非環状接続モードを実行可能な制御部を備えている。このため、電力系統の異常時にオン状態のスイッチの１つをオフ状態に切り替えることで、メインスイッチのうち２つのスイッチをオフ状態として、電力系統を分離することができる。あるいは、オフ状態の１つのスイッチをオン状態に切り替えることで、全てのメインスイッチをオン状態として、メイン経路が環状に接続した状態とすることができる。したがって、環状をなすメイン経路における接続の状態をスムーズに切り替え可能な電源システムを提供できる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

電源システムの概略構成を示す図である。 電源システムが車両に搭載された状態を示す図である。 電源システムの制御に関するブロック図である。 電源システムの制御に関するフローチャートである。 非環状接続モードでのメインスイッチのオンオフを示す図である。 電力系統分離モードでのメインスイッチのオンオフを示す図である。 異常箇所を分離した状態でのメインスイッチのオンオフを示す図である。 異常箇所以外を接続した状態でのメインスイッチのオンオフを示す図である。 第２実施形態における電源システムの概略構成を示す図である。 第３実施形態における電源システムの概略構成を示す図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
電源システム１は、電力を用いて駆動する電気負荷を複数備える装置に対して、電力を供給するためのシステムである。電源システム１は、例えばエンジンや走行用モータなどの原動機を用いて走行する自動車などの移動体に搭載可能である。以下では、電源システム１が自動車に搭載されている場合を例に説明を行う。ただし、移動体としては、自動車や二輪車などの車両に限られず船舶、航空機、輸送機器等でもよい。また、電源システム１を移動体に搭載せず、定置型のシステムとし利用してもよい。

図１において、電源システム１は、補機電池１１と４８Ｖ電池２１との２つの電力出力部を備えている。補機電池１１と４８Ｖ電池２１とは、電気負荷に供給するための電力を蓄える装置である。補機電池１１と４８Ｖ電池２１とは、充放電可能な直流電圧源である。補機電池１１の定格電圧は、例えば１２Ｖである。４８Ｖ電池２１の定格電圧は、補機電池１１よりも高い４８Ｖである。補機電池１１と４８Ｖ電池２１としては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池や、キャパシタを採用することができる。補機電池１１は、電力出力部および第１電力出力部の一例を提供する。４８Ｖ電池２１は、電力出力部および第２電力出力部の一例を提供する。第１電力出力部や第２電力出力部などの電力出力部としては、電力を出力可能な装置であればよい。したがって、電力出力部としては、様々な電圧のバッテリや、ガソリンエンジンの駆動力を用いて発電を行う回転電機などの発電機を採用可能である。

電源システム１は、メイン経路１ｗと第１出力経路１１ｗと第２出力経路２１ｗとを備えている。メイン経路１ｗは、環状の電流経路をなしている。ただし、メイン経路１ｗは、常時環状の電流経路をなす必要はなく、環状に接続可能な電流経路であればよい。第１出力経路１１ｗと第２出力経路２１ｗとは、メイン経路１ｗに接続している電流経路である。第１出力経路１１ｗは、メイン経路１ｗと補機電池１１とを接続している。第１出力経路１１ｗには、第１電流センサ１９が設けられている。第１電流センサ１９は、補機電池１１から出力された電流の大きさを計測するためのセンサである。

第２出力経路２１ｗは、メイン経路１ｗと４８Ｖ電池２１とを接続している。第２出力経路２１ｗには、コンバータ２２と第２電流センサ２９とが設けられている。コンバータ２２は、４８Ｖ電池２１から出力される４８Ｖの直流電圧を補機電池１１の出力電圧と同じ１２Ｖまで降圧する装置である。第２電流センサ２９は、４８Ｖ電池２１から出力され、コンバータ２２で降圧された電流の大きさを計測するためのセンサである。

第１電流センサ１９と第２電流センサ２９としては、抵抗の両端の電圧を測定することで電流値を計測する電流計を採用可能である。あるいは、ホール素子などの磁界を電流に変換する磁電変換装置を採用可能である。磁電変換装置を採用した場合、電流の大きさを非接触で計測可能である。

メイン経路１ｗは、第１メイン経路１０ｗと第２メイン経路２０ｗとの２つの電流経路を備えている。第１メイン経路１０ｗは、第１出力経路１１ｗと第２出力経路２１ｗとを接続している。第２メイン経路２０ｗは、第１メイン経路１０ｗとは別の電流経路であって、第１出力経路１１ｗと第２出力経路２１ｗとを接続している。言い換えると、メイン経路１ｗのうち、第１出力経路１１ｗから第２出力経路２１ｗに向かって右回りに電流経路を提供している部分が第１メイン経路１０ｗである。一方、メイン経路１ｗのうち、第１出力経路１１ｗから第２出力経路２１ｗに向かって左回りに電流経路を提供している部分が第２メイン経路２０ｗである。

電源システム１は、第１負荷経路１３ｗと第２負荷経路２３ｗと一般負荷経路１４ｗとを備えている。第１負荷経路１３ｗは、メイン経路１ｗと第１電動パワーステアリング装置１３とを接続している。以下では、第１電動パワーステアリング装置１３を第１ＥＰＳ１３と称することがある。第２負荷経路２３ｗは、メイン経路１ｗと第２電動パワーステアリング装置２３とを接続している。以下では、第２電動パワーステアリング装置２３を第２ＥＰＳ２３と称することがある。

第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、操舵力をアシストするモータを備えている負荷である。第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、安定した電圧の供給を要求する負荷である。安定した電圧とは、所望の動作を継続するための動作保証電圧範囲内の電圧のことである。第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、一連の電動パワーステアリング装置を構成している。電動パワーステアリング装置は、一部の電源が失陥した際においても動作継続する必要がある装置である。第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、どちらか一方が故障した場合でも残りの一方を用いることで電動パワーステアリング装置としての機能を発揮可能な冗長負荷である。すなわち、電力供給の経路が冗長であるだけでなく、電動パワーステアリング装置を構成する負荷としても冗長である。

第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、車両の走行に必要な機能である走る機能、曲がる機能、停まる機能などを互いに補完している走行用冗長負荷に属する負荷である。走行用冗長負荷は、電動パワーステアリング装置に限られない。走行用冗長負荷として、例えば、周辺監視機能を提供するためのカメラ装置を採用可能である。走行用冗長負荷として、例えば、停止および減速機能を提供するブレーキ装置を採用可能である。走行用冗長負荷として、例えば、ハザードランプや前照灯などの照明装置を採用可能である。第１ＥＰＳ１３は、電気負荷および第１電気負荷の一例を提供する。第２ＥＰＳ２３は、電気負荷および第２電気負荷の一例を提供する。

第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とのどちらか一方の負荷のみが適切に機能する場合においては、第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３との両方の負荷が適切に機能する場合に比べて、操舵性能が低下する。このため、通常時は、第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３との両方の負荷を用いることで、操舵性能が良好な状態を維持する。第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、原動機が駆動していない状態では、電力供給が不要であり、原動機が駆動している走行可能な状態においては、電力供給が必要な負荷である。

一般負荷経路１４ｗは、メイン経路１ｗと室内灯１４とを接続している。室内灯１４は、車室内の空間を照らすための負荷である。室内灯１４は、車両の走行に必要な機能である電動パワーステアリング機能やブレーキ機能などの機能とは異なり、故障した場合であっても、車両の走行を継続可能な負荷である一般負荷に属する負荷である。一般負荷としては、室内灯１４の他に、空調装置やシートヒータや電動サスペンションやパワーウィンドウなどの負荷があげられる。また、一般負荷を第２出力経路２１ｗのうち４８Ｖ電池２１とコンバータ２２との間の部分に接続してもよい。これによると、空調装置などの一般負荷に４８Ｖの電圧を印加するとともに、室内灯１４に１２Ｖの電圧を印加するなどして、一般負荷毎に異なる電圧を印加することができる。

第１メイン経路１０ｗには、第１メインスイッチ１６が設けられている。第１メインスイッチ１６は、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄとの２つのスイッチを備えている。第１近接スイッチ１６ｎは、第１メイン経路１０ｗのうち第１出力経路１１ｗと第１負荷経路１３ｗとの間の部分に設けられている。第１遠隔スイッチ１６ｄは、第１メイン経路１０ｗのうち第１負荷経路１３ｗと第２出力経路２１ｗとの間の部分に設けられている。

第１近接スイッチ１６ｎをオン状態とすることで、第１メイン経路１０ｗを電流経路として補機電池１１から第１ＥＰＳ１３に電力が供給される状態となる。また、第１近接スイッチ１６ｎをオフ状態とすることで、第１メイン経路１０ｗを電流経路として補機電池１１から第１ＥＰＳ１３に電力が供給されない状態となる。一方、第１遠隔スイッチ１６ｄのオンオフの切り換えは、第１メイン経路１０ｗを電流経路とした補機電池１１から第１ＥＰＳ１３への電力供給に影響を与えない。

第２メイン経路２０ｗには、第２メインスイッチ２６が設けられている。第２メインスイッチ２６は、第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとの２つのスイッチを備えている。第２近接スイッチ２６ｎは、第２メイン経路２０ｗのうち第２出力経路２１ｗと第２負荷経路２３ｗとの間の部分に設けられている。第２遠隔スイッチ２６ｄは、第２メイン経路２０ｗのうち第２負荷経路２３ｗと第１出力経路１１ｗとの間の部分に設けられている。

第２近接スイッチ２６ｎをオン状態とすることで、第２メイン経路２０ｗを電流経路として４８Ｖ電池２１から第２ＥＰＳ２３に電力が供給される状態となる。また、第２近接スイッチ２６ｎをオフ状態とすることで、第２メイン経路２０ｗを電流経路として４８Ｖ電池２１から第２ＥＰＳ２３に電力が供給されない状態となる。一方、第２遠隔スイッチ２６ｄのオンオフの切り換えは、第２メイン経路２０ｗを電流経路とした４８Ｖ電池２１から第２ＥＰＳ２３への電力供給に影響を与えない。

第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとは、メイン経路１ｗにおいて、電流経路が接続されている状態と接続されていない状態とに切り替えるスイッチである。言い換えると、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとは、メインスイッチ１０６を構成している。メインスイッチ１０６を構成するスイッチは、アイソレータとも呼ばれる。

メインスイッチ１０６としては、例えば、接点を有する機械式のリレーを採用可能である。メインスイッチ１０６としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチのような機械的な接点を有さないスイッチを採用可能である。メインスイッチ１０６として半導体スイッチを採用する場合には、例えば、２つのＭＯＳＦＥＴを直列に接続して１つのメインスイッチ１０６を構成してもよい。また、隣り合う２つのメインスイッチ１０６の間に、負荷や電力出力部が設けられていない場合には、隣り合う２つのメインスイッチ１０６を１つのメインスイッチ１０６とみなしてもよい。メインスイッチ１０６として半導体スイッチを採用した場合には、機械式のリレーを採用した場合に比べて高速に切り替え制御を行いやすい。

補機電池１１と第１ＥＰＳ１３と室内灯１４とは、第１電力系統１０を構成している。第１電力系統１０には、メイン経路１ｗの一部と第１出力経路１１ｗと第１負荷経路１３ｗと一般負荷経路１４ｗとの電流経路が属している。第１電力系統１０は、補機電池１１を用いて第１ＥＰＳ１３に電力を供給可能な電力系統である。ただし、第１電力系統１０の構成は、上述の例に限られない。

４８Ｖ電池２１と第２ＥＰＳ２３とは、第２電力系統２０を構成している。第２電力系統２０には、メイン経路１ｗの一部と第２出力経路２１ｗと第２負荷経路２３ｗとの電流経路が属している。第２電力系統２０は、４８Ｖ電池２１を用いて第２ＥＰＳ２３に電力を供給可能な電力系統である。ただし、第２電力系統２０の構成は、上述の例に限られない。

第１遠隔スイッチ１６ｄをオン状態とすることで、第１メイン経路１０ｗを電流経路として４８Ｖ電池２１から第１ＥＰＳ１３に電力が供給される状態となる。また、第１遠隔スイッチ１６ｄをオフ状態とすることで、第１メイン経路１０ｗを電流経路として４８Ｖ電池２１から第１ＥＰＳ１３に電力が供給されない状態となる。第２遠隔スイッチ２６ｄをオン状態とすることで、第２メイン経路２０ｗを電流経路として補機電池１１から第２ＥＰＳ２３に電力が供給される状態となる。また、第２遠隔スイッチ２６ｄをオフ状態とすることで、第２メイン経路２０ｗを電流経路として補機電池１１から第２ＥＰＳ２３に電力が供給されない状態となる。

まとめると、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２遠隔スイッチ２６ｄとは、第１電力系統１０と第２電力系統２０との異なる電力系統同士の接続状態を切り換える系統間スイッチである。一方、第１近接スイッチ１６ｎと第２近接スイッチ２６ｎとは、１つの電力系統内での接続状態を切り換える系統内スイッチである。言い換えると、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２遠隔スイッチ２６ｄとは、オン操作されることにより隣り合う電力系統の間を導通状態とし、オフ操作されることにより電力系統の間を遮断状態とする系統間スイッチである。一方、第１近接スイッチ１６ｎと第２近接スイッチ２６ｎとは、オン操作されることにより１つの電力系統内を導通状態とし、オフ操作されることにより１つの電力系統内を遮断状態とする系統内スイッチである。ここで、導通状態とは、通電可能な状態のことである。

図２において、電源システム１は、車両に搭載された状態である。メイン経路１ｗは、略矩形環状をなしている。メイン経路１ｗの長手方向の長さは、車両の前後方向長さである全長の半分以上の長さである。メイン経路１ｗの短手方向の長さは、車両の左右方向長さである全幅の半分以上の長さである。補機電池１１は、車両の前方であって右寄りの位置に設けられている。一方、４８Ｖ電池２１とコンバータ２２とは、車両の後方であって左寄りの位置に設けられている。言い換えると、補機電池１１と４８Ｖ電池２１とは、車両の前後方向において互いに反対側に位置している。さらに、補機電池１１と４８Ｖ電池２１とは、車両の左右方向において互いに反対側に位置している。第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とは、車両の前後方向の中心部分よりも前方に設けられている。

第１出力経路１１ｗは、メイン経路１ｗと補機電池１１とを最短距離で接続している。第１負荷経路１３ｗは、メイン経路１ｗと第１ＥＰＳ１３とを最短距離で接続している。第２出力経路２１ｗは、メイン経路１ｗと４８Ｖ電池２１とを最短距離で接続している。第２負荷経路２３ｗは、メイン経路１ｗと第２ＥＰＳ２３とを最短距離で接続している。

補機電池１１から第１ＥＰＳ１３までの電流経路の長さは、補機電池１１から第２ＥＰＳ２３までの長さよりも短い。４８Ｖ電池２１から第２ＥＰＳ２３までの電流経路の長さは、４８Ｖ電池２１から第１ＥＰＳ１３までの電流経路の長さよりも短い。

図３は、制御システムを示す図である。この明細書における制御装置（ＥＣＵ）は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置は、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。

制御装置は、少なくとも１つのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアのプロセッサである少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含む。ハードウェアプロセッサは、以下の（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。

（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくとも１つのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくとも１つのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくとも１つのメモリと、少なくとも１つのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。

（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。

（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。

制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。

この開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部およびその手法は、１つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部およびその手法は、１つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと１つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

図３において、制御部５０は、第１電流センサ１９と第２電流センサ２９とキースイッチ５とに接続している。キースイッチ５は、車両が走行可能な状態と走行不可能な状態とを乗員の操作によって切り換えるためのスイッチである。制御部５０は、第１電流センサ１９を用いて計測された電流値を取得する。制御部５０は、第２電流センサ２９を用いて計測された電流値を取得する。制御部５０は、乗員によるキースイッチ５の操作に関する情報を取得する。より具体的には、キースイッチ５がオフ状態であるか、アクセサリ状態であるか、イグニッション状態であるかの情報を取得する。

制御部５０は、補機電池１１と４８Ｖ電池２１とコンバータ２２とに接続している。制御部５０は、補機電池１１の充放電を制御して、蓄電量を適切な範囲内に維持する。制御部５０は、４８Ｖ電池２１の充放電を制御して、蓄電量を適切な範囲内に維持する。制御部５０は、コンバータ２２を制御して、４８Ｖ電池２１からの出力電圧を補機電池１１の出力電圧と等しい１２Ｖまで降圧させる。

制御部５０は、メインスイッチ１０６に接続している。言い換えると、制御部５０は、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとに接続している。制御部５０は、第１電流センサ１９や第２電流センサ２９を用いて取得した電流値などの情報に基づいて、メインスイッチ１０６のオン状態とオフ状態とを切り換える。

第１遠隔スイッチ１６ｄは、他のメインスイッチ１０６よりも遮断応答速度が速いスイッチである。第１遠隔スイッチ１６ｄには、高度なノイズ対策が施されており、高速な遮断応答速度と誤作動の少ない安定した動作とを両立している。第１遠隔スイッチ１６ｄの遮断応答速度は、数十μｓ程度が好ましい。ただし、全てのメインスイッチ１０６を同じ遮断速度のスイッチで構成してもよい。

制御部５０は、第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３と室内灯１４とに接続している。制御部５０は、第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とを駆動して、電動パワーステアリング装置としての機能を発揮させる。制御部５０は、室内灯１４を制御して、車室内の照明を制御する。

図４において、電源システム１が駆動を開始するなどして、メインスイッチ１０６の切り替え制御が開始されると、ステップＳ１０１において、非環状接続要求があるか否かを判定する。非環状接続要求とは、非環状接続モードを実行するか否かを判断するための情報である。非環状接続要求がある場合には、ステップＳ１０２に進む。一方、非環状接続要求がない場合には、ステップＳ１１１に進む。

例えば、車両が乗員の運転を支援する運転支援モードの実行中には、非環状接続要求のある状態となる。あるいは、車両が乗員の操作によらずに走行する自動運転モードの実行中には、非環状接続要求のある状態となる。あるいは、電源システム１における異常の有無を検出する異常検出モードの実行中には、非環状接続要求のある状態となる。あるいは、電源システム１で発生するノイズを低く抑えるモードであるノイズ低減モードの実行中には、非環状接続要求のある状態となる。あるいは、ユーザによって非環状接続モードを実行するように操作部に操作入力がされている場合には、非環状接続要求のある状態となる。

ただし、上述したタイミングにおいて、常に非環状接続要求がある状態としなくてもよい。言い換えると、後述する非環状接続モードが所定時間連続して実行されている際に、一時的に非環状接続要求のない状態としてもよい。例えば、異常検出モード中に、メイン経路１ｗを環状に接続することでメインスイッチ１０６やメイン経路１ｗにおける異常の有無を検出する場合には、一時的に非環状接続要求のない状態としてもよい。

異常検出モードには、例えば、メインスイッチ１０６の動作確認のために、メインスイッチ１０６を１つずつ順番にオンオフを切り替える制御が含まれている。異常検出モードには、例えば、第１電流センサ１９や第２電流センサ２９で計測した電流値が正常な値であるか否かを判断する制御が含まれている。異常検出モードには、例えば、接続されている電気負荷が正常に電力供給を受けて駆動するか否かを判断する制御が含まれている。自動運転モードを実行する場合、自動運転モードの前に異常検出モードを実行して電源システム１の全体に異常がないことを確認することが好ましい。

ステップＳ１０２では、非環状接続モードを実行する。図５は、非環状接続モードにおける電源システム１の一例を示している。非環状接続モードにおいては、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎとの３つのスイッチがオン状態である。一方、第２遠隔スイッチ２６ｄはオフ状態である。非環状接続モードは、メイン経路１ｗが環状に接続されていない状態である。非環状接続モードは、メイン経路１ｗのいずれの部分に負荷を接続しても、負荷が補機電池１１と４８Ｖ電池２１との２つの電源から電力供給を受けられる状態である。

非環状接続モードでは、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとのうち、１つのスイッチをオフ状態とし、残りのスイッチをオン状態とすればよい。例えば、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとの３つのスイッチをオン状態とし、第１近接スイッチ１６ｎをオフ状態としてもよい。

非環状接続モードにおいては、電流が環状に流れることがない。このため、電流が環状に流れてしまう場合に比べて、発生するノイズを低減しやすい。したがって、非環状モードは、ノイズの発生を抑制しつつ、電気負荷に対して複数の電源から安定して電力を供給できるモードである。非環状接続モードを実行した後、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、フラグ情報を取得する。フラグ情報とは、電源システム１を構成している各機器などが正常であるか否かを示す情報である。電源システム１のいずれの箇所にも異常がない場合には、正常フラグの信号が取得されることとなる。一方、電源システム１のいずれかの箇所に異常がある場合には、異常フラグの信号が取得されることとなる。ただし、正常であることを示すフラグ信号を省略し、異常がある場合のみに異常フラグが出力される仕様としてもよい。

異常フラグが出力される異常の種類には、地絡や断線や電流経路同士の接触や負荷の内部故障による電圧上昇などの異常が含まれる。また、異常フラグが出力される異常箇所には、第１ＥＰＳ１３や室内灯１４などの負荷や、補機電池１１などの電源や、電流経路をなす配線などが含まれる。仮に、複数箇所で異常が発生している場合には、複数の異常フラグが取得されることとなる。

例えば、第１電流センサ１９や第２電流センサ２９で計測した電流値が閾値を超えている場合には、地絡などの異常が発生していると判断して、異常フラグが出力されることになる。あるいは、第１電流センサ１９や第２電流センサ２９で計測した電流値の時間変化が異常な値である場合には、地絡などの異常が発生していると判断して、異常フラグが出力されることになる。第１電流センサ１９や第２電流センサ２９として、電流計の代わりに電圧計を採用した場合には、電圧の大きさや電圧の時間変化から異常の有無を判断することができる。あるいは、温度センサを備え、温度センサが異常な発熱を検知した場合には、地絡などの異常が発生していると判断して、異常フラグが出力されることとなる。フラグ情報を取得した後、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、異常フラグがあるか否かを判定する。異常フラグがある場合には、電源システム１で発生している異常に対応する必要があると判断して、ステップＳ１１３に進む。一方、異常フラグがない場合には、電源システム１が正常に機能している状態であると判断して、メインスイッチ１０６の切り替え制御を終了する。

以下では、非環状接続モードの実行中に第１ＥＰＳ１３で地絡異常が発生した場合を例に、電源システム１の制御フローについて説明する。ステップＳ１１３では、電力系統分離モードを実行する。図６は、電力系統分離モードにおける電源システム１の一例を示している。電力系統分離モードにおいては、第１遠隔スイッチ１６ｄをオン状態からオフ状態に切り替えている。これにより、電力系統分離モードの実行前からオフ状態であった第２遠隔スイッチ２６ｄと、オン状態からオフ状態に切り替えられた第１遠隔スイッチ１６ｄとによって、第１電力系統１０と第２電力系統２０とが分離した状態となる。このため、第１ＥＰＳ１３は、補機電池１１のみから電力供給を受けることとなる。また、第２ＥＰＳ２３は、４８Ｖ電池２１のみから電力供給を受けることとなる。言い換えると、メイン経路１ｗが補機電池１１から電力供給を受ける部分と、４８Ｖ電池２１から電力供給を受ける部分との２つの部分に分離されることとなる。

電力系統が分離された状態において、異常が発生している側の電力系統では、電力供給が適切に行われない。言い換えると、地絡異常が発生している第１ＥＰＳ１３を含む第１電力系統１０においては、補機電池１１から地絡箇所である第１ＥＰＳ１３に大きな電流が流れ続けることとなる。このため、補機電池１１に蓄えられている電力が大きく消費され、第１メイン経路１０ｗの電位が低下してしまう。したがって、第１電力系統１０に接続されている負荷に、適切な電力供給ができない状態となる。

一方、異常が発生していない側の電力系統においては、電力供給が適切に行われる。言い換えると、地絡が発生している第１ＥＰＳ１３を含まない第２電力系統２０においては、４８Ｖ電池２１から地絡箇所である第１ＥＰＳ１３に電流が流れることがない。このため、第２電力系統２０に接続されている第２ＥＰＳ２３は、４８Ｖ電池２１からの適切な電力供給が維持される。したがって、電力系統を分離した状態では、第２ＥＰＳ２３が適切に機能して電動パワーステアリング機能を発揮できる。電力系統分離モードを実行した後、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、異常箇所を特定する。異常箇所の特定は、第１電流センサ１９および第２電流センサ２９を用いて行う。最初に、どの電力系統に異常が発生しているかを特定する。電力系統が分離された状態において、第１電流センサ１９と第２電流センサ２９とのうち、異常な電流値が計測されている方の電力系統には異常があると判断できる。一方、第１電流センサ１９と第２電流センサ２９とのうち、適切な電流値が計測されている方の電力系統には異常がないと判断できる。第１ＥＰＳ１３が地絡している場合には、第１電流センサ１９で計測される電流値が異常な値となる。このため、第１電力系統１０のいずれかの部分に異常が生じていると判断できる。

次に、異常があると判断された電力系統である第１電力系統１０における異常箇所を特定する。図７に示すように、電力系統が分離された状態を維持して、第１近接スイッチ１６ｎをオフ状態とする。言い換えると、異常があると判断された側の電力系統の系統内スイッチをオフ状態とする。これにより、第１メイン経路１０ｗが２つの電流経路に分離される。一方の電流経路には、補機電池１１と室内灯１４とが接続されている。他方の電流経路には、第１ＥＰＳ１３が接続されている。この時、第２近接スイッチ２６ｎは、オン状態を維持する。これにより、異常箇所の特定中においても、第２ＥＰＳ２３が４８Ｖ電池２１から安定して電力供給を受けられる。

第１メイン経路１０ｗを２つの電流経路に分離した状態で、第１電流センサ１９の電流値を確認する。第１電流センサ１９の電流値が適切な値であれば、第１メイン経路１０ｗのうち第１電流センサ１９を含まない部分に異常が発生していると判断できる。一方、第１電流センサ１９の電流値が異常な値であれば、第１メイン経路１０ｗのうち第１電流センサ１９を含む部分に異常が発生していると判断できる。第１ＥＰＳ１３が地絡している場合には、第１電流センサ１９で計測される電流値が適切な値となる。このため、第１ＥＰＳ１３に異常が発生している、あるいは第１メイン経路１０ｗのうち第１ＥＰＳ１３と接続している電流経路に異常が発生していると判断できる。異常箇所を特定した後、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では、特定された異常箇所をメイン経路１ｗから分離する。具体的には、メイン経路１ｗにおいて、異常箇所が接続されている部分の両隣のスイッチをオフ状態とする。第１ＥＰＳ１３が地絡している場合には、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄとをオフ状態とすることになる。異常箇所を分離した後、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６では、メイン経路１ｗにおいて、異常箇所以外の電流経路を接続する。具体的には、異常箇所をメイン経路１ｗから分離するためにオフ状態としたスイッチ以外のスイッチを全てオン状態とする。第１ＥＰＳ１３が地絡している場合には、図８に示すように、第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄとをオン状態とすることになる。これにより、第２ＥＰＳ２３が４８Ｖ電池２１と補機電池１１との２つの電源から電力供給を受けられる状態となる。言い換えると、第２ＥＰＳ２３が地絡に影響されず、複数の電源から安定して電力供給を受けられる状態となる。異常箇所以外の電流経路を接続した後、メインスイッチ１０６の切り替え制御を終了する。ただし、キースイッチ５がオフ状態になるまでの間、一連の制御フローを繰り返し実行してもよい。

上述した実施形態によると、制御部５０は、複数のメインスイッチ１０６のうち１つのメインスイッチ１０６をオフ状態とし、残りのメインスイッチ１０６をオン状態とする非環状接続モードを実行可能である。このため、非環状接続モードにおいてオン状態のメインスイッチ１０６の１つをオフ状態に切り替えることで、メイン経路１ｗが複数の電流経路に分離された状態に切り替えることができる。したがって、２つ以上のメインスイッチ１０６をオン状態からオフ状態に切り替える場合に比べて、メイン経路１ｗを素早く分離しやすい。あるいは、非環状接続モードにおいてオフ状態のメインスイッチ１０６をオン状態に切り替えることで、メイン経路１ｗが環状に接続された状態に切り替えることができる。したがって、全てのメインスイッチ１０６がオン状態である環状接続モードと、複数のメインスイッチ１０６のうち２つ以上のメインスイッチ１０６がオフ状態である電力系統分離モードとに素早く切り替えることができる。よって、メイン経路１ｗにおける接続の状態をスムーズに切り替え可能な電源システム１を提供できる。

また、メイン経路１ｗの電位を補機電池１１や４８Ｖ電池２１などの複数の電源によって安定して維持しながら、メイン経路１ｗに電流が環状に流れることを抑制できる。このため、負荷への安定した電力供給と、メイン経路１ｗを環状に流れる電流によるノイズの抑制とを同時に実現できる。

制御部５０は、非環状接続モードにおいて、第２遠隔スイッチ２６ｄをオフ状態とし、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎとをオン状態としている。言い換えると、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２遠隔スイッチ２６ｄとのどちらか一方をオフ状態とし、残りのメインスイッチ１０６をオン状態としている。このため、補機電池１１が、第１メイン経路１０ｗを介して第１ＥＰＳ１３に電力を供給できる。また、４８Ｖ電池２１が、第２メイン経路２０ｗを介して第２ＥＰＳ２３に電力を供給できる。さらに、第１電力系統１０と第２電力系統２０との間で電力供給を行い、電源システム１全体で第１ＥＰＳ１３や第２ＥＰＳ２３に安定して電力を供給できる。

制御部５０は、第１電力系統１０や第２電力系統２０に異常が発生していることを検知した場合に、電力系統分離モードを実行する。電力系統分離モードでは、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２遠隔スイッチ２６ｄとをオフ状態とし、第１近接スイッチ１６ｎと第２近接スイッチ２６ｎとをオン状態とする。このため、異常が発生している電力系統を、異常が発生していない電力系統から分離することができる。したがって、正常な電力系統の機能を維持できる。言い換えると、一部の電源が失陥した際においても動作継続する必要がある電動パワーステアリング装置などの装置を駆動し続けることができる。

制御部５０は、電力系統分離モードの実行後に、メイン経路１ｗのうち異常発生箇所と接続している部分の両端に位置しているメインスイッチ１０６をオフ状態とし、残りのメインスイッチ１０６をオン状態とする。このため、特定の電力系統全体をメイン経路１ｗから分離するのではなく、異常発生箇所に近い部分だけを選択して分離できる。第１ＥＰＳ１３が地絡している場合であれば、第１電力系統１０から第１ＥＰＳ１３と接続している部分を分離することで、補機電池１１の電池残量がゼロになるまで第１ＥＰＳ１３に電流が流れ続けるといった事態を防ぐことができる。また、第１電力系統１０に属している補機電池１１を用いて、第２電力系統２０に属している第２ＥＰＳ２３に電力を供給することができる。したがって、メイン経路１ｗにおいて、異常の発生していない部分同士を接続することで、複数の電力系統同士が分離している状態に比べて、冗長性を高めた状態で電源システム１を駆動しやすい。

第１電力系統１０に接続されている第１ＥＰＳ１３と、第２電力系統２０に接続されている第２ＥＰＳ２３とは、移動体の移動に必要な機能である電動パワーステアリング機能を互いに補完している。このため、第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とのどちらか一方の負荷が適切に電力供給を受けられなくなった場合であっても、残りの負荷が適切に電力供給を受けられる状態を維持しやすい。したがって、同じ電力系統内に第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とが接続されている場合に比べて、車両の走行に必要な操舵機能が完全に失われることを抑制しやすい。よって、電源システム１に異常が生じた場合であっても、走行可能な状態を維持しやすい。

制御部５０は、非環状接続モードにおいて、複数のメインスイッチ１０６のうち遮断応答速度の速いスイッチである第１遠隔スイッチ１６ｄをオン状態としている。このため、いずれかのメインスイッチ１０６をオフ状態に切り替える場合に、第１遠隔スイッチ１６ｄをオフ状態に切り替えることで、メインスイッチ１０６の切り替えを素早く完了できる。

また、複数のメインスイッチ１０６のうち１つのスイッチに遮断応答速度の速いスイッチを採用することで、非環状接続モードから電力系統分離モードへの素早い切り替えを実現できる。ここで、遮断応答速度の速いスイッチは、高度なノイズ対策を施す必要がある分コストが高くなりやすい。このため、複数のメインスイッチ１０６のうち、２つ以上のスイッチに遮断応答速度の速いスイッチを採用する場合に比べて、メインスイッチ１０６のコストを低減しやすい。

制御部５０は、異常の有無を検出するための異常検出モードの実行中に非環状接続モードを実行している。このため、異常の有無を検出するために流した電流に加えられるノイズ成分を低減することができる。したがって、異常検出モードにおいて、大きなノイズが発生してしまい、正確に異常を検出できないといった事態を抑制できる。

制御部５０は、運転支援モードまたは自動運転モードの実行中に非環状接続モードを実行する。このため、メイン経路１ｗで発生するノイズを低減して、運転支援モードや自動運転モードに必要な電動パワーステアリング機能や周辺監視機能などの機能が、大きなノイズによって正常に機能しなくなることを抑制できる。特に、自動運転モードにおいては、複雑な制御を高速に行う必要がある。このため、自動運転モードにおいて、ノイズの影響を低減できる非環状接続モードを実行することは、非常に重要である。

異常検出モードは、地絡を検出するモードである。このため、地絡箇所から外部に電流が流れ続けて走行用冗長負荷である第１ＥＰＳ１３と第２ＥＰＳ２３とのどちらにも電力が供給できなくなるといった事態を抑制しやすい。

メインスイッチ１０６は、４つのスイッチで構成される場合に限られない。第１メイン経路１０ｗと第２メイン経路２０ｗとのそれぞれの電流経路に、１つずつスイッチを設け、２つのスイッチでメインスイッチ１０６を構成してもよい。これによると、電源システム１に使用するスイッチの数を削減して、電源システム１の構成やメインスイッチ１０６に関する制御内容を簡略化することができる。

ステップＳ１０１で非環状接続要求がないと判定した場合に、ステップＳ１１１に進む前に、環状接続モードを実行してもよい。環状接続モードは、全てのメインスイッチ１０６をオン状態とすることで、メイン経路１ｗを環状に接続した状態とするモードである。メイン経路１ｗを環状に接続することで、電源から負荷までの電流経路を最適化することができる。すなわち、環状をなすメイン経路１ｗには、右回りの電流経路と左回りの電流経路とが存在することになるが、より電流の流れやすい電流経路を優先して電流が流れることとなる。このため、非環状接続モードに比べて、メイン経路１ｗを流れる電流のエネルギー損失を低減しやすい。さらに、メイン経路１ｗのいずれかの場所で断線が生じた場合であっても、直ちに電流経路が分離されるのではなく、実質的に非環状接続モードを実行している状態と同じ状態となる。このため、負荷が安定して電力供給されている状態を維持しやすい。

ステップＳ１１２で異常フラグがあると判定した場合に、ユーザに異常が生じていることを報知してもよい。これによると、異常が発生していることを認識したユーザが、自動運転から手動運転に切り替えて退避走行を行うなど、異常への対応措置を取ることができる。報知する情報としては、異常の有無だけでなく、異常の種類や異常箇所などの情報を含めることが好ましい。これにより、ユーザが複数の情報に基づいて状況を正確に判断できる。このため、ユーザがより適切な対応措置を取りやすい。

ステップＳ１１２で異常フラグがあると判定した場合であって、自動運転モードの実行中である場合には、ＴＯＲ（Ｔａｋｅ Ｏｖｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を開始してもよい。ＴＯＲとは、異常時に自動運転を停止させる目的で運転者に運転責務を渡す要求を出すことである。ＴＯＲの要求に運転者が応じた場合には、自動運転から手動運転に切り替えることとなる。ＴＯＲの要求に運転者が応じない場合には、自動運転を維持した状態でＭＲＭ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｒｉｓｋ Ｍａｎｅｕｖｅｒ）を開始する。ＭＲＭとは、自動運転で走行レーン内あるいは路肩へ寄って停車する運転制御である。

ステップＳ１１１でフラグ情報を取得し、ステップＳ１１２で異常フラグがあるか否かを判定し、ステップＳ１１３で電力系統分離モードを実行する代わりに、第１遠隔スイッチ１６ｄに自動遮断機能を備えてもよい。ここで、自動遮断機能とは、制御部５０から出力される制御信号によらずにスイッチをオフ状態とする機能である。自動遮断機能は、第１遠隔スイッチ１６ｄに過電流検知部を備え、閾値電流を超えた電流が流れた場合に第１遠隔スイッチ１６ｄを自動でオフ状態にするように構成することで実現できる。ただし、自動遮断機能の実現方法は、上述の方法に限られない。例えば、過電流を検知する過電流検知部に代えて、低電圧を検知する低電圧検知部を備えてもよい。低電圧検知部を備えた第１遠隔スイッチ１６ｄは、閾値電圧未満の電圧しか印加されていない場合に、第１遠隔スイッチ１６ｄを自動でオフ状態にするように構成される。

これによると、異常が発生してから電力系統分離モードを実行するまでの所要時間において、制御部５０が異常フラグを取得する時間を省くことができる。さらに、制御部５０が異常フラグの有無を判定する時間を省くことができる。さらに、制御部５０が第１遠隔スイッチ１６ｄをオフ状態にする信号を出力して、第１遠隔スイッチ１６ｄが信号を受け取るまでの時間を省くことができる。まとめると、制御部５０を介して第１遠隔スイッチ１６ｄをオフ状態に切り替える場合に比べて、第１遠隔スイッチ１６ｄを素早くオフ状態に切り替えやすい。

第１遠隔スイッチ１６ｄは、制御部５０からの制御信号と、過電流検知部での過電流検知との２つの方法でオフ状態に切り替え可能なスイッチとして構成できる。自動遮断機能を備えた第１遠隔スイッチ１６ｄは、自動遮断機能を備えていない他のスイッチよりも遮断応答速度の速いスイッチである。

補機電池１１は、車両の前方かつ右寄りの位置に設けられている。一方、４８Ｖ電池２１とコンバータ２２とは、車両の後方かつ左寄りの位置に設けられている。このため、車両の前方あるいは右方に外部から衝撃が加えられた場合には、４８Ｖ電池２１を正常な電源として機能を維持させやすい。一方、車両の後方あるいは左方に外部から衝撃が加えられた場合には、補機電池１１を正常な電源として機能を維持させやすい。言い換えると、補機電池１１と４８Ｖ電池２１との位置関係は、車両の一部に衝撃が加えられた場合であっても、補機電池１１と４８Ｖ電池２１との両方が同時に故障することを抑制しやすい配置である。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、電源システム１に３つの電力系統が設けられている。

図９において、電源システム１は、第１補機電池２１１と第２補機電池２２１と高電圧電池２３１ｈとモータジェネレータ２３１ｇとの４つの電力出力部を備えている。以下では、モータジェネレータ２３１ｇをＭＧ２３１ｇと称することがある。第１補機電池２１１と第２補機電池２２１と高電圧電池２３１ｈとは、電気負荷に供給するための電力を蓄える装置である。第１補機電池２１１と第２補機電池２２１と高電圧電池２３１ｈとは、充放電可能な直流電圧源である。第１補機電池２１１と第２補機電池２２１の定格電圧は、例えば１２Ｖである。第１補機電池２１１は、電力出力部および第１電力出力部の一例を提供する。第２補機電池２２１は、電力出力部および第２電力出力部の一例を提供する。

高電圧電池２３１ｈは、電気自動車やハイブリット自動車や燃料電池自動車などの車両に搭載される。高電圧電池２３１ｈは、走行用のモータとして機能するＭＧ３２２に供給するための電力を蓄える装置である。高電圧電池２３１ｈの定格電圧は、例えば３００Ｖである。ＭＧ２３１ｇは、走行用のモータとしての機能だけでなく、車両の減速時に発生する回生エネルギーなどを利用して発電する発電機としての機能を有している。ＭＧ２３１ｇは、回転電機とも呼ばれる。また、ＭＧ２３１ｇには、高電圧電池２３１ｈの直流電圧がインバータによって交流電圧に変換されて供給されている。高電圧電池２３１ｈは、電力出力部の一例を提供する。ＭＧ２３１ｇは、電力出力部の一例を提供する。

第１出力経路１１ｗは、メイン経路１ｗに第１補機電池２１１を接続している電流経路である。第１電流センサ１９は、第１補機電池２１１から出力された電流の大きさを計測するためのセンサである。第２出力経路２１ｗは、メイン経路１ｗに第２補機電池２２１を接続している電流経路である。第２電流センサ２９は、第２補機電池２２１から出力された電流の大きさを計測するためのセンサである。

電源システム１は、第３出力経路２３１ｗを備えている。第３出力経路２３１ｗは、メイン経路１ｗに接続している電流経路である。第３出力経路２３１ｗは、メイン経路１ｗと高電圧電池２３１ｈおよびＭＧ２３１ｇを接続している。第３出力経路２３１ｗには、コンバータ２３２と第３電流センサ２３９とが設けられている。コンバータ２３２は、高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇから出力される高電圧の直流電圧を第１補機電池２１１や第２補機電池２２１の出力電圧と同じ１２Ｖまで降圧する装置である。第３電流センサ２３９は、高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇから出力され、コンバータ２３２で降圧された電流の大きさを計測するためのセンサである。

メイン経路１ｗは、第３メイン経路２３０ｗを備えている。第３メイン経路２３０ｗは、メイン経路１ｗのうち、第３出力経路２３１ｗと第１出力経路１１ｗとを接続している部分である。

電源システム１は、第３負荷経路２３３ｗを備えている。第１負荷経路１３ｗは、メイン経路１ｗと第１カメラ２１３とを接続している。第２負荷経路２３ｗは、メイン経路１ｗと第２カメラ２２３とを接続している。第３負荷経路２３３ｗは、メイン経路１ｗと第３カメラ２３３とを接続している。

第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、周辺監視を目的とした撮像装置である。第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、安定した電圧の供給を要求する負荷である。第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、一連の周辺監視装置を構成している。第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、いずれか１つの装置が故障した場合でも残りの装置を用いることで周辺監視装置としての機能を発揮可能である。すなわち、電力供給経路が冗長であるだけでなく、周辺監視装置を構成する負荷としても冗長である。通常時は、第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３との全ての負荷を用いることで、周辺監視性能が良好な状態を維持する。

第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とを、全て同じ撮像装置で構成しなくてもよい。例えば、第１カメラ２１３を撮像装置とし、第２カメラ２２３をＬＩＤＡＲとし、第３カメラ２３３をミリ波レーダーとするなどしてもよい。これによると、撮像装置とＬＩＤＡＲとミリ波レーダーとの異なる装置を用いて周辺監視という機能を冗長に構成することとなる。第１カメラ２１３は、電気負荷および第１電気負荷の一例を提供する。第２カメラ２２３は、電気負荷および第２電気負荷の一例を提供する。第３カメラ２３３は、電気負荷の一例を提供する。

第３メイン経路２３０ｗには、第３メインスイッチ２３６が設けられている。第３メインスイッチ２３６は、第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとの２つのスイッチを備えている。第３近接スイッチ２３６ｎは、第３メイン経路２３０ｗのうち第３出力経路２３１ｗと第３負荷経路２３３ｗとの間の部分に設けられている。第３遠隔スイッチ２３６ｄは、第３メイン経路２３０ｗのうち第３負荷経路２３３ｗと第１出力経路１１ｗとの間の部分に設けられている。第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとは、メインスイッチ２０６を構成している。言い換えると、メインスイッチ２０６は、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄと第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとの６つのスイッチによって構成されている。

第３近接スイッチ２３６ｎをオン状態とすることで、第３メイン経路２３０ｗを電流経路として高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇから第３カメラ２３３に電力が供給される状態となる。また、第３近接スイッチ２３６ｎをオフ状態とすることで、第３メイン経路２３０ｗを電流経路として高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇから第３カメラ２３３に電力が供給されない状態となる。一方、第３遠隔スイッチ２３６ｄのオンオフの切り換えは、第３メイン経路２３０ｗを電流経路とした高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇから第３カメラ２３３への電力供給に影響を与えない。

第１補機電池２１１と第１カメラ２１３と室内灯１４とは、第１電力系統１０を構成している。第１電力系統１０には、メイン経路１ｗの一部と第１出力経路１１ｗと第１負荷経路１３ｗと一般負荷経路１４ｗとの電流経路が属している。第１電力系統１０は、第１補機電池２１１を用いて第１カメラ２１３に電力を供給可能な電力系統である。

第２補機電池２２１と第２カメラ２２３とは、第２電力系統２０を構成している。第２電力系統２０には、メイン経路１ｗの一部と第２出力経路２１ｗと第２負荷経路２３ｗとの電流経路が属している。第２電力系統２０は、第２補機電池２２１を用いて第２カメラ２２３に電力を供給可能な電力系統である。

高電圧電池２３１ｈとＭＧ２３１ｇと第３カメラ２３３とは、第３電力系統２３０を構成している。第３電力系統２３０には、メイン経路１ｗの一部と第３出力経路２３１ｗと第３負荷経路２３３ｗとの電流経路が属している。第３電力系統２３０は、高電圧電池２３１ｈやＭＧ２３１ｇを用いて第３カメラ２３３に電力を供給可能な電力系統である。

第３遠隔スイッチ２３６ｄをオン状態とすることで、第３メイン経路２３０ｗを電流経路として第１補機電池２１１から第３カメラ２３３に電力が供給される状態となる。また、第３遠隔スイッチ２３６ｄをオフ状態とすることで、第３メイン経路２３０ｗを電流経路として第１補機電池２１１から第３カメラ２３３に電力が供給されない状態となる。

まとめると、第３遠隔スイッチ２３６ｄは、第１電力系統１０と第３電力系統２３０との異なる電力系統同士の接続状態を切り換える系統間スイッチである。一方、第３近接スイッチ２３６ｎは、１つの電力系統内での接続状態を切り換える系統内スイッチである。言い換えると、第３遠隔スイッチ２３６ｄは、オン操作されることにより隣り合う電力系統の間を導通状態とし、オフ操作されることにより電力系統の間を遮断状態とする系統間スイッチである。一方、第３近接スイッチ２３６ｎは、オン操作されることにより第３電力系統２３０内を導通状態とし、オフ操作されることにより第３電力系統２３０内を遮断状態とする系統内スイッチである。

非環状接続モードでは、メイン経路１ｗに設けられた複数のメインスイッチ２０６のうち、１つのスイッチのみをオフ状態とし、残りのスイッチをオン状態とする。例えば、第２遠隔スイッチ２６ｄをオフ状態とし、第１近接スイッチ１６ｎと第１遠隔スイッチ１６ｄと第２近接スイッチ２６ｎと第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとをオン状態とする。これにより、第２遠隔スイッチ２６ｄの１箇所でメイン経路１ｗが環状に接続されていない状態となる。

電力系統分離モードでは、全ての系統間スイッチをオフ状態とし、全ての系統内スイッチをオン状態とする。言い換えると、第１遠隔スイッチ１６ｄと第２遠隔スイッチ２６ｄと第３遠隔スイッチ２３６ｄとをオフ状態とし、第１近接スイッチ１６ｎと第２近接スイッチ２６ｎと第３近接スイッチ２３６ｎとをオン状態とする。これにより第１電力系統１０と第２電力系統２０と第３電力系統２３０との異なる電力系統間同士が互いに分離した状態となる。

上述した実施形態によると、第１補機電池２１１と第２補機電池２２１と高電圧電池２３１ｈとＭＧ２３１ｇとの４つの電源からの電力供給によって、メイン経路１ｗの電位を安定して保ちつつ、メイン経路１ｗに環状の電流が流れることを抑制できる。

第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、移動体の移動に必要な機能である周辺監視機能を互いに補完している。言い換えると、第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とは、走行用冗長負荷である。このため、第１カメラ２１３と第２カメラ２２３と第３カメラ２３３とのいずれか１つの負荷が適切に電力供給を受けられなくなった場合であっても、残りの負荷が適切に電力供給を受けられる状態を維持しやすい。したがって、車両の走行に必要な周辺監視機能が完全に失われることを抑制できる。よって、電源システム１に異常が生じた場合であっても、自動運転や運転支援を継続して走行可能な状態を維持しやすい。

第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとの両方のスイッチを系統間スイッチとみなしてもよい。この場合、第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとは、第１電力系統１０と第２電力系統２０との間における導通状態と遮断状態とを切り替える系統間スイッチを構成することとなる。

第３電力系統２３０を第１電力系統１０の一部として取り扱ってもよい。あるいは、第３電力系統２３０を第２電力系統２０の一部として取り扱ってもよい。言い換えると、１つの電力系統の中に、メインスイッチ２０６を介して複数の電力出力部が設けられていてもよい。仮に、第３電力系統２３０を第１電力系統１０の一部として取り扱った場合、第１近接スイッチ１６ｎと第３近接スイッチ２３６ｎと第３遠隔スイッチ２３６ｄとを第１電力系統１０における系統内スイッチとみなすことができる。一方、第３電力系統２３０を第２電力系統２０の一部として取り扱った場合、第２近接スイッチ２６ｎと第２遠隔スイッチ２６ｄと第３近接スイッチ２３６ｎとを第２電力系統２０の系統内スイッチとみなすことができる。この場合、第３遠隔スイッチ２３６ｄを第１電力系統１０と第２電力系統２０との間に設けられた系統間スイッチとみなすことができる。

電源システム１が有する電力系統の数は、２つや３つに限られない。電源システム１が４つ以上の電力系統によって構成されていてもよい。

１つの電力系統が有する負荷経路の数は、１つに限られない。例えば、第１電力系統１０に複数の第１負荷経路１３ｗを備え、第１ＥＰＳ１３と第１カメラ２１３とのそれぞれに電力を供給するように構成してもよい。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、環状のメイン経路１ｗにバイパス経路３０２ｗが接続されている。

図１０において、バイパス経路３０２ｗの一端は、第１メイン経路１０ｗのうち第１出力経路１１ｗと第１負荷経路１３ｗとの間の部分に接続されている。バイパス経路３０２ｗの他端は、第２メイン経路２０ｗのうち第２出力経路２１ｗと第２負荷経路２３ｗとの間の部分に接続されている。バイパス経路３０２ｗは、第１電力系統１０と第２電力系統２０とを接続している。

バイパス経路３０２ｗには、バイパススイッチ３０３が設けられている。バイパススイッチ３０３のオン状態においては、バイパス経路３０２ｗが導通状態となる。バイパススイッチ３０３のオフ状態においては、バイパス経路３０２ｗが遮断状態となる。

環状接続モードの実行中において、バイパススイッチ３０３をオン状態とすることで、補機電池１１から出力された電流が、３つの電流経路を流れることができる。ここで、３つの電流経路とは、第１メイン経路１０ｗを流れる電流経路と、第２メイン経路２０ｗを流れる電流経路と、バイパス経路３０２ｗを流れる電流経路とのことである。非環状接続モードや電力系統分離モードにおいては、バイパススイッチ３０３をオフ状態とすることになる。

上述した実施形態によると、バイパス経路３０２ｗとバイパススイッチ３０３とを備えている。このため、バイパススイッチ３０３をオン状態としてバイパス経路３０２ｗを導通状態とすることで、第１メイン経路１０ｗや第２メイン経路２０ｗよりも短い電流経路で負荷に対して電力を供給できる場合がある。言い換えると、第１メイン経路１０ｗと第２メイン経路２０ｗとバイパス経路３０２ｗとの３つの電流経路から、電流の流れやすさに応じて最適な電流経路を選択して電流が流れることができる。したがって、電力供給における電流経路を短くできる。よって、電流経路の電気抵抗を小さくして損失の少ない電力供給を実現しやすい。

また、非環状接続モードや電力系統分離モードなどのモードで、バイパススイッチ３０３をオフ状態としてバイパス経路３０２ｗを遮断状態とすることができる。このため、バイパス経路３０２ｗを電流が流れてしまい、非環状接続モードや電力系統分離モードが適切に実行できないといった事態を抑制できる。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

１ 電源システム、 １ｗ メイン経路、 １０ 第１電力系統、 １０ｗ 第１メイン経路、 １１ 補機電池（第１電力出力部）、 １１ｗ 第１出力経路、 １３ 第１ＥＰＳ（電気負荷、第１電気負荷）、 １３ｗ 第１負荷経路（負荷経路）、 １６ 第１メインスイッチ、 １６ｎ 第１近接スイッチ、 １６ｄ 第１遠隔スイッチ、 ２０ 第２電力系統、 ２０ｗ 第２メイン経路、 ２１ ４８Ｖ電池（第２電力出力部）、 ２１ｗ 第２出力経路、 ２３ 第２ＥＰＳ（電気負荷、第２電気負荷）、 ２３ｗ 第２負荷経路（負荷経路）、 ２６ 第２メインスイッチ、 ２６ｎ 第２近接スイッチ、 ２６ｄ 第２遠隔スイッチ、 ５０ 制御部、 １０６ メインスイッチ、 ２０６ メインスイッチ、 ２１１ 第１補機電池（第１電力出力部）、 ２１３ 第１カメラ（電気負荷、第１電気負荷）、 ２２１ 第２補機電池（第２電力出力部）、 ２２３ 第２カメラ（電気負荷、第２電気負荷）、 ２３６ 第３メインスイッチ、 ２３６ｎ 第３近接スイッチ、 ２３６ｄ 第３遠隔スイッチ

Claims (8)

1. 電気負荷（１３、２３、２１３、２２３）に供給するための電力を出力する第１電力出力部（１１、２１１）と、
   前記第１電力出力部とは別の電力出力部であって、前記電気負荷に供給するための電力を出力する第２電力出力部（２１、２２１）と、
   前記第１電力出力部から出力された電流と前記第２電力出力部から出力された電流とが通電可能な電流経路であって、環状をなしているメイン経路（１ｗ）と、
   前記メイン経路と前記第１電力出力部とを接続している第１出力経路（１１ｗ）と、
   前記メイン経路と前記第２電力出力部とを接続している第２出力経路（２１ｗ）と、
   前記メイン経路と前記電気負荷とを接続している負荷経路（１３ｗ、２３ｗ）と、
   前記メイン経路に設けられ、前記メイン経路が環状に接続されている状態と環状に接続されていない状態とを切り替え可能な複数のメインスイッチ（１０６、２０６）と、
   前記メインスイッチの切り替えを制御する制御部（５０）とを備え、
   前記制御部は、複数の前記メインスイッチのうち１つの前記メインスイッチをオフ状態とし、残りの前記メインスイッチをオン状態とする非環状接続モードを実行可能である電源システム。
2. 前記メイン経路は、
   前記第１出力経路と前記第２出力経路とを接続している第１メイン経路（１０ｗ）と、
   前記第１メイン経路とは別の経路であって、前記第１出力経路と前記第２出力経路とを接続している第２メイン経路（２０ｗ）とを有し、
   前記負荷経路は、
   前記第１メイン経路に接続している第１負荷経路（１３ｗ）と、
   前記第２メイン経路に接続している第２負荷経路（２３ｗ）とを有し、
   前記メインスイッチは、
   前記第１メイン経路のうち前記第１出力経路と前記第１負荷経路との間の部分に設けられている第１近接スイッチ（１６ｎ）と、
   前記第１メイン経路のうち前記第１負荷経路と前記第２出力経路との間の部分に設けられている第１遠隔スイッチ（１６ｄ）と、
   前記第２メイン経路のうち前記第２出力経路と前記第２負荷経路との間の部分に設けられている第２近接スイッチ（２６ｎ）と、
   前記第２メイン経路のうち前記第２負荷経路と前記第１出力経路との間の部分に設けられている第２遠隔スイッチ（２６ｄ）とを有し、
   前記制御部は、前記非環状接続モードにおいて、前記第１遠隔スイッチと前記第２遠隔スイッチとのどちらか一方をオフ状態とし、残りの前記メインスイッチをオン状態とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御部は、電力系統（１０、２０）に異常が発生していることを検知した場合に、前記第１遠隔スイッチと前記第２遠隔スイッチとをオフ状態とし、前記第１近接スイッチと前記第２近接スイッチとをオン状態とする電力系統分離モードを実行する請求項２に記載の電源システム。
4. 前記制御部は、前記電力系統分離モードの実行後に、前記メイン経路のうち異常発生箇所と接続している部分の両端に位置している前記メインスイッチをオフ状態とし、残りの前記メインスイッチをオン状態とする請求項３に記載の電源システム。
5. 移動体に搭載される電源システムであって、
   前記第１負荷経路に接続されている前記電気負荷である第１電気負荷（１３、２１３）と、
   前記第２負荷経路に接続されている前記電気負荷である第２電気負荷（２３、２２３）とを備え、
   前記第１電気負荷と前記第２電気負荷とは、前記移動体の移動に必要な機能を互いに補完している請求項２から請求項４のいずれかに記載の電源システム。
6. 複数の前記メインスイッチのうち１つの前記メインスイッチは、他の前記メインスイッチよりも遮断応答速度の速いスイッチであって、
   前記制御部は、前記非環状接続モードにおいて、複数の前記メインスイッチのうち遮断応答速度の速い方のスイッチをオン状態としている請求項１から請求項５のいずれかに記載の電源システム。
7. 前記制御部は、異常の有無を検出するための異常検出モードの実行中に前記非環状接続モードを実行する請求項１から請求項６のいずれかに記載の電源システム。
8. 車両に搭載される電源システムであって、
   前記制御部は、運転支援モードまたは自動運転モードの実行中に前記非環状接続モードを実行する請求項１から請求項７のいずれかに記載の電源システム。

Images