JP2021097486A - 車載電源装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧センサの値に基づいて適切にスイッチの開閉を制御する車載電源装置の制御装置を提供することにある。【解決手段】回転電機１４に接続される鉛蓄電池１１と、鉛蓄電池１１及び回転電機１４を繋ぐ電気経路Ｌ１に設けられたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧を検出する第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６と、を備える車載電源装置に適用され、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、スイッチＳＷ１をオンすることを禁止する制御装置２１であって、第１電圧センサ２５により検出された第１電圧Ｖ１、及び第２電圧センサ２６により検出された第２電圧Ｖ２を取得する電圧取得部と、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、スイッチＳＷ１をオンすることを許可するスイッチ制御部と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に搭載された電源装置を制御する車載電源装置の制御装置に関するものである。

電気機器と蓄電池との間の電気経路にスイッチが設けられ、このスイッチをオンオフすることで、蓄電池と電気機器との間の電気経路が開閉される。スイッチに過電流が流れるとスイッチが破損する。スイッチに過電流が流れる要因として、スイッチに印加される電圧が通常使用範囲よりも高い過大電圧状態になることがある。例えば、定格１２Ｖの蓄電池を用いている車載電源装置で、ジャンプスタート等によりスイッチに２４Ｖ電圧が印加されることがある。この場合にスイッチをオンするとスイッチに過電流が流れるため、スイッチをオフ状態として、スイッチの保護が図られる。スイッチに印加される電圧を電圧センサにより監視し、スイッチに過電流が流れないようにしている。

ところで、電圧センサの検出電圧が過電圧を示す値になる場合としては、実際に過電圧状態が生じている場合以外に、電圧センサの異常が生じている場合がある。そこで、電圧センサの異常を検知することが求められる。例えば、特許文献１では、電気経路上における同電位となる２か所で電圧を検出し、検出した電圧に差がある場合には、電圧センサの異常と判定する電池パックが開示されている。そして、この電池パックでは、電圧センサが異常であると判定された場合には、電池パックの使用を禁止するフェイルセーフ処理が実施されている。

特開２０１０−２５１１０４号公報

しかしながら、特許文献１の電池パックのように、電圧センサが異常であると判定された場合に、電池パックの使用を禁止することが適切ではない場合がある。車載電源装置において、電圧センサの異常により電圧センサの検出電圧が過大電圧を示す値となっている場合には、スイッチには過大電圧は印加されておらず、電源装置の使用は可能である。この場合には、退避走行等を実施する上でも、スイッチをオンして電気機器への通電を許可することが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電圧センサの値に基づいて適切にスイッチの開閉を制御する車載電源装置の制御装置を提供することにある。

第１の手段は、電気機器に接続される蓄電池と、前記蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ電気経路に設けられたスイッチと、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧を検出する第１電圧センサ及び第２電圧センサと、を備える車載電源装置に適用され、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、前記スイッチをオンすることを禁止する制御装置であって、前記第１電圧センサにより検出された第１電圧、及び前記第２電圧センサにより検出された第２電圧を取得する電圧取得部と、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可するスイッチ制御部と、を備える。

スイッチの両端のうち蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合には、スイッチをオンすることを禁止して、過電流が生じることを抑制している。しかしながら、電圧センサで過大電圧を示す値を検出していても、その電圧センサの過大電圧を示す原因が電圧センサの異常に起因していることがある。そこで、第１電圧センサと第２電圧センサによりスイッチの蓄電池の側の電圧を検出し、第１電圧と第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合には、スイッチをオンすることを許可する。第１電圧と第２電圧のうち一方が過大電圧値であっても、他方が正常値の場合には、過大電圧値を示す電圧センサの異常である可能性が高い。そこで、一方が正常値の場合には、他方が過大電圧値であってもスイッチをオンすることを許可し、電気機器と蓄電池の通電を可能とする。これにより、電圧センサの異常により過大電圧値を検出した場合には、スイッチをオンし、通電可能とする。そのため、２つの電圧センサの値に基づいて、電圧センサの異常により過大電圧値を示す場合と実際に過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチの開閉を制御することができる。

第２の手段は、前記車載電源装置が搭載された車両は、前記蓄電池としての第１定格電圧の第１蓄電池と、その第１蓄電池からの給電により駆動されるエンジン始動装置とを備え、前記第１蓄電池の異常時に、前記第１蓄電池からの給電に代えて、前記第１定格電圧よりも高電圧の第２定格電圧の第２蓄電池からの給電により前記エンジン始動装置の駆動が可能になっており、前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧を取得し、前記スイッチ制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧を、前記第１定格電圧と前記第２定格電圧との間に定められた電圧閾値と比較し、前記第１電圧及び前記第２電圧が共に前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンにすることを禁止し、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が、前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する。

車両に搭載されている蓄電池の蓄電量の低下時においてジャンプスタートが行われる場合には、例えば該当車両と同じ定格１２Ｖバッテリ車に代えて、定格２４Ｖバッテリ車が用いられることが考えられる。この場合、２４Ｖバッテリを接続した状態でスイッチをオンするとスイッチに過電流が流れる。そこで、第１定格電圧と第２定格電圧との間に電圧閾値を設定し、２つの電圧センサが共にこの電圧閾値よりも高い過大電圧値を検出した場合、つまり２４Ｖバッテリを接続していると考えられる場合には、スイッチをオンにすることを禁止する。一方で、第１電圧と第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が電圧閾値よりも高い過大電圧値である場合には、過大電圧値を検出したセンサの異常であるとし、スイッチをオンすることを許可する。これにより、第２定格電圧の第２蓄電池から給電されている場合にはスイッチをオンにすることを禁止する。一方で、電圧センサの異常である場合にはスイッチをオンすることを許可する。そのため、２つの電圧センサの値に基づいて、電圧センサの異常により過大電圧値を示す場合と、実際に第２定格電圧の第２蓄電池から過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチの開閉を制御することができる。

第３の手段は、前記蓄電池の定格電圧よりも高電圧側に高電圧側閾値が定められ、前記定格電圧よりも低電圧側に低電圧側閾値が定められており、前記第１電圧及び前記第２電圧を前記高電圧側閾値、前記低電圧側閾値とそれぞれ比較し、それら各電圧が前記高電圧側閾値より高い場合に過大電圧値であり、前記低電圧側閾値よりも低い場合に過小電圧値であると判定する異常判定部を備え、前記スイッチ制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が前記過大電圧値又は前記過小電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する。

２つの電圧センサのうち一方が正常値を示していれば、他方が過大電圧値又は過小電圧値を示していても、スイッチをオンすることを許可する。これにより、２つの電圧センサのうちの一方で異常が発生し、異常が生じた電圧センサで過大電圧値又は過小電圧値を検出していても、スイッチをオンし、電気機器への通電が可能となっている。

第４の手段は、前記スイッチ制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧が共に正常値である場合に前記スイッチのオンを許可する第１許可処理と、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方のみが正常値である場合に、前記スイッチのオンを許可する第２許可処理と、を実施するものであり、前記第２許可処理の許可に伴い前記スイッチがオンされた場合に、その旨を報知装置により報知する。

本手段では、一方の電圧センサが正常で他方の電圧センサが異常の場合に、両方の電圧センサが正常の場合と同様に、スイッチのオンが許可される。ただし、一方の電圧センサが正常で、他方の電圧センサが異常である場合には、報知装置により報知される。これにより、第１電圧センサ及び第２電圧センサのうち一方に異常がある場合には、スイッチをオンすることを許可しつつ、電圧センサの異常を運転者に報知し、電圧センサの修理を促すことができる。

第５の手段は、前記電気経路において前記蓄電池と前記スイッチとの間に分岐経路を介して電気負荷が接続され、前記電気経路に前記第１電圧センサが設けられるとともに、前記分岐経路に、前記電気負荷への印加電圧を監視するための前記第２電圧センサが設けられており、前記分岐経路は、車両の電源オフ中に前記電気負荷に暗電流を供給する暗電流経路を含んでいる車載電源装置に適用され、前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧を取得し、前記スイッチ制御部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧による前記スイッチの許可判定を実施する。

分岐経路は、車両の電源オフ中に暗電流が供給される暗電流経路を含むものであり、この分岐経路には、電気負荷への電圧を監視するための第２電圧センサが設けられている。第１電圧センサと第２電圧センサとは暗電流経路を介して車両の電源オフ中に接続されているため、車両の電源投入直後は、第２電圧センサは、第１電圧センサと同じ電圧、つまりスイッチへの印加電圧を検出することができる。これにより、電気負荷への電圧を監視するために設けられた第２電圧センサを用いて、スイッチの蓄電池の側の電圧を検出する電圧センサの冗長化を図っている。そのため、冗長化のために新たなセンサを追加する必要がなく、低コストで冗長化されたスイッチの許可判定を実施することができる。

実施形態における車載電源装置の概略構成図 電池ユニットの起動時にスイッチを制御するフローチャート 第１電圧及び第２電圧の領域による処理をまとめた表

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において、当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源装置として具体化するものとしている。

図１に示すように、車載電源装置は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する電源装置である。各蓄電池１１，１２からは、エンジンを始動させる始動装置１３、回転電機１４及び各種の電気負荷１５への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機１４による充電が可能となっている。回転電機１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。本実施形態では、鉛蓄電池１１が「蓄電池」相当し、回転電機１４が「電気機器」に相当し、電気負荷１５が「電気負荷」に相当する。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。鉛蓄電池１１は、第１定格電圧の車載バッテリであって、始動装置１３の駆動時に給電している。第１定格電圧は、例えば１２Ｖである。鉛蓄電池１１には、バッテリターミナル１１ａが設けられており、ジャンプスタート時には、このバッテリターミナル１１ａに外部電源が接続される。鉛蓄電池１１が低電圧（異常状態）となった場合には、鉛蓄電池１１からの給電に代えて、第１定格電圧よりも高電圧の第２定格電圧（例えば、２４Ｖ）の第２蓄電池からの給電により始動装置１３の駆動が可能になっている。具体的には、第２定格電圧の蓄電池を有する車両（例えば、トラック等）の蓄電池とバッテリターミナル１１ａとが接続され、ジャンプスタートにより始動装置１３が駆動される。なお、外部電源は、第１定格電圧の蓄電池であってもよい。

リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。リチウムイオン蓄電池１２の定格電圧は、鉛蓄電池１１と同じで、第１定格電圧である。

リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。図１では、電池ユニットＵを破線で囲んで示す。電池ユニットＵは、外部端子Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち外部端子Ｐ０に配線を介して鉛蓄電池１１と始動装置１３とが接続され、外部端子Ｐ１に配線を介して回転電機１４が接続され、外部端子Ｐ２に配線を介して電気負荷１５が接続されている。なお、電池ユニットＵ及び鉛蓄電池１１が「車載電源装置」に相当する。

回転電機１４は、３相交流モータや電力変換装置としてのインバータを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機１４は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機１４の力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際に、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機１４は、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１５に供給する。

電気負荷１５には、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。ここで、供給電力の電圧が一定であることには、あらかじめ決められた範囲内で電圧が変動することも含まれている。定電圧要求負荷である電気負荷１５の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。なお、電気負荷１５として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。

次に、電池ユニットＵについて説明する。電池ユニットＵ内の電気経路として、各外部端子Ｐ０，Ｐ１を繋ぐ、つまり鉛蓄電池１１及び回転電機１４を繋ぐ電気経路Ｌ１が設けられ、電気経路Ｌ１にスイッチＳＷ１が設けられている。また、電池ユニットＵ内の電気経路として、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチＳＷ２が設けられている。接続点Ｎ１は、電気経路Ｌ１におけるスイッチＳＷ１よりも外部端子Ｐ１側（回転電機１４側）に設けられている。電気経路Ｌ１，Ｌ２は、回転電機１４に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して、各蓄電池１１，１２と回転電機１４との間の通電が行われる。なお、電気経路Ｌ１が「電気経路」に相当する。また、スイッチＳＷ１が「スイッチ」に相当する。

また、本実施形態の電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ１，Ｌ２以外に、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２（外部端子Ｐ０とスイッチＳＷ１との間の点）と、外部端子Ｐ２と、を接続する電気経路Ｌ３を有している。電気経路Ｌ３は、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とを繋ぐ経路である。また、電気経路Ｌ１において、鉛蓄電池１１とスイッチＳＷ１との間に電気経路Ｌ３を介して、電気負荷１５が接続されている。電気経路Ｌ３（詳しくは接続点Ｎ２−接続点Ｎ４の間）には、スイッチＳＷ３が設けられている。なお、電気経路Ｌ３が「分岐経路」に相当する。

また、電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ２の接続点Ｎ３（スイッチＳＷ２とリチウムイオン蓄電池１２の間の点）と、電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ４（スイッチＳＷ３と外部端子Ｐ２の間の点）と、を接続する電気経路Ｌ４が設けられている。電気経路Ｌ４は、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５とを繋ぐ経路である。電気経路Ｌ４（詳しくは接続点Ｎ３−接続点Ｎ４の間）には、スイッチＳＷ４が設けられている。

各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、それぞれ２つ一組の半導体スイッチング素子を備えている。半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴであり、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。このように寄生ダイオードが互いに逆向きになるように構成されていることで、例えば、スイッチＳＷ１がオフとなった場合に、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。なお、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、２つ一組の半導体スイッチング素子が並列になるように構成されていてもよい。また、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流を検出する構成が設けられていてもよい。

なお、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に用いる半導体スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードをそれぞれ並列に接続させればよい。また、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に用いられるスイッチ素子は、半導体スイッチング素子ではなく、機械的なスイッチであってもよい。

また、鉛蓄電池１１と外部端子Ｐ２（電気負荷１５）との間には、スイッチＳＷ３と並列にバイパス経路Ｂが設けられている。バイパス経路Ｂは、電気経路Ｌ３上のスイッチＳＷ３を迂回するように設けられている。具体的には、バイパス経路Ｂの一端は、電池ユニットＵ内部において電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ５（接続点Ｎ２と外部端子Ｐ０の間）に接続され、他端は、電池ユニットＵ内部において電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ６（接続点Ｎ４と外部端子Ｐ２の間）に接続されている。なお、バイパス経路Ｂが「分岐経路」「暗電流経路」に相当する。

バイパス経路Ｂには、常閉式のリレーＲが設けられている。リレーＲは、電池ユニットＵがオフ状態で閉状態となっている。車両の電源オフ中、つまり電池ユニットＵがオフ状態で、スイッチＳＷ３がオフ状態の場合に、バイパス経路Ｂを介して暗電流を鉛蓄電池１１から電気負荷１５に供給可能となる。一方、電池ユニットＵが起動しており、スイッチＳＷ３が制御されている状態では、バイパス経路ＢのリレーＲはオフになり、バイパス経路Ｂに電流が流れない状態となる。なお、バイパス経路Ｂ上、例えば接続点Ｎ５とリレーＲとの間に、ヒューズが設けられていてもよい。

電池ユニットＵは、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御する制御装置２１を備えている。制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御装置２１は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態等に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４等を制御する。例えば、制御装置２１は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電を実施する。また、制御装置２１には、ＥＣＵ２２が接続されている。制御装置２１は、ＣＡＮ等の通信ネットワークによりＥＣＵ２２に接続されて相互に通信可能となっており、各種データが互いに共有できるものとなっている。

また、制御装置２１は、ＥＣＵ２２を介して、報知装置２３に接続されている。報知装置２３は、例えば自車両の車室内に設置されたスピーカやディスプレイである。報知装置２３は、警報音や警報メッセージ等を出力することにより、運転者に対し、異常が発生していること等を報知する。

電池ユニットＵには、外部端子Ｐ０の電圧を検出する第１電圧センサ２５及び外部端子Ｐ２の電圧を検出する第２電圧センサ２６が設けられている。第１電圧センサ２５は、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧である第１電圧Ｖ１を検出する。第２電圧センサ２６は、電気負荷１５に印加される電圧を検出する。制御装置２１は、各電圧センサ２５，２６で測定した電圧を取得する。

ところで、車両のイグニッションスイッチやＡＣＣスイッチがオン状態になると、電池ユニットＵが起動される。電池ユニットＵの起動前の状態では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はオフ状態になっている。そして、電池ユニットＵが起動される際には、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をオン状態にして、回転電機１４及び電気負荷１５に電力が供給されるように制御装置２１が制御する。

また、電池ユニットＵの起動時には、スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側に想定以上の電圧が印加されることがある。例えば、ジャンプスタート時に鉛蓄電池１１のバッテリターミナル１１ａに第２定格電圧（２４Ｖ）の外部電源を接続した場合等には、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側に所定の過大電圧が印加されることがある。このような状態でスイッチＳＷ１がオン状態になると、電気経路Ｌ１に過電流が生じ、スイッチＳＷ１の素子を破壊してしまったり、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流を検知して異常を判定している場合に異常判定されてしまったりするおそれがある。

そこで、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧が所定の過大電圧である場合には、スイッチＳＷ１をオンすることを禁止して、過電流が生じることを抑制している。しかしながら、仮に第１電圧センサ２５で過大電圧を示す値を検出していても、その第１電圧センサ２５が過大電圧値を示す原因がその第１電圧センサ２５の異常に起因していることがある。第１電圧センサ２５の異常により第１電圧センサ２５が過大電圧値を示している場合には、スイッチＳＷ１をオンすることが望ましい。そこで、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６によりスイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧を検出する。つまり、本実施形態では、スイッチＳＷ１の両端のうち鉛蓄電池１１の側の電圧を検出する構成が冗長化されている。そして、電池ユニットＵを起動する際に、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６の検出値に基づいて、スイッチＳＷ１を制御している。

図２は、電池ユニットＵの起動時にスイッチＳＷ１を制御するフローチャートである。本フローチャートによる処理は、制御装置２１により、車両のイグニッションスイッチがオンになってから、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかがオンになって通常のスイッチ制御を実施するまでの期間に実行される。

Ｓ１１では、第１電圧センサ２５により検出された第１電圧Ｖ１及び第２電圧センサ２６により検出された第２電圧Ｖ２を取得する。電池ユニットＵを起動する際には、第１電圧センサ２５が設けられている位置と第２電圧センサ２６が設けられている位置とが、電池ユニットＵのオフ中にバイパス経路ＢのリレーＲを介して接続されていることから、同じ電圧となっている。ここで、同じ電圧とは、第２電圧Ｖ２が第１電圧Ｖ１と所定の誤差範囲内になる場合や第２電圧Ｖ２が第１電圧Ｖ１よりもバイパス経路Ｂを介することによる電圧降下分小さくなっている場合も含んでいる。なお、Ｓ１１が「電圧取得部」に相当する。

Ｓ１２では、Ｓ１１で取得した第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２がどの領域にあるかを判別する。各電圧は高電圧領域と低電圧領域と正常領域との３つの領域に判別される。

高電圧領域は、各電圧Ｖ１，Ｖ２が高電圧側閾値よりも高く、過大電圧値であると判定される領域である。高電圧側閾値は、第１定格電圧と第２定格電圧との間に定められた電圧閾値であって、各電圧センサの通常の検出範囲の上限値である。高電圧側閾値は、例えば１６Ｖに設定されている。

低電圧領域は、低電圧側閾値よりも低く、各電圧Ｖ１，Ｖ２が過小電圧値であると判定される領域である。低電圧側閾値は、第１定格電圧よりも低い値であって、制御装置２１を起動するために必要な電圧と同じかそれより低い値である。本フローチャートの処理を実施するためには、制御装置２１が起動されている必要があり、本フローチャートの処理を実施しているからには制御装置２１の起動に必要な電圧は鉛蓄電池１１から印加されているはずである。これにより、起動に必要な電圧よりも低い電圧を各電圧センサ２５，２６が示している場合には、各電圧センサ２５，２６に異常があると判定できる。低電圧側閾値は、例えば３Ｖである。

正常領域は、高電圧側閾値と低電圧側閾値との間であって、各電圧Ｖ１，Ｖ２が正常値であると判定される領域である。なお、電圧センサ２５，２６では、通常の検出範囲の上限値又は下限値への張り付きによる異常がその異常の大半を占めており、正常値を示す異常はほとんど生じない。そのため、各電圧センサ２５，２６が正常値を示している場合には、各電圧センサ２５，２６は正常であると判定してもよい。

Ｓ１３では、Ｓ１２で領域を判別した結果、第１電圧Ｖ１が正常領域にあるかを判定する。つまり、第１電圧Ｖ１が高電圧側閾値と低電圧側閾値との間にあるかを判定する。Ｓ１３で、第１電圧Ｖ１が正常領域にあると判定された場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、Ｓ１２で領域を判別した結果、第２電圧Ｖ２が正常領域にあるかを判定する。Ｓ１４で、第２電圧Ｖ２が正常領域にないと判定された場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、つまり第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち第１電圧Ｖ１のみが正常値である場合には、Ｓ１７に進む。一方、Ｓ１４で、第２電圧Ｖ２が正常領域にあると判定された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、つまり両方の電圧センサ２５，２６が正常で、両電圧Ｖ１，Ｖ２が共に正常値である場合には、Ｓ１５に進む。なお、Ｓ１２，Ｓ１３及びＳ１４が「異常判定部」に相当する。

Ｓ１５では、第１許可処理として、スイッチＳＷ１をオンすることを許可する。そして、スイッチＳＷ１をオンし、フローチャートの処理を終了する。なお、スイッチＳＷ１に加えてスイッチＳＷ３をオンすることを許可してもよい。

Ｓ１３で、第１電圧Ｖ１が正常領域にないと判定された場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、Ｓ１６に進む。Ｓ１６では、Ｓ１２で領域を判別した結果、第２電圧Ｖ２が正常領域であるかを判定する。Ｓ１６で、第２電圧Ｖ２が正常領域にあると判定された場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、つまり第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち第２電圧Ｖ２のみが正常値である場合には、Ｓ１７に進む。

Ｓ１７では、第２許可処理として、スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側に過大電圧が印加されていないとして、スイッチＳＷ１をオンすることを許可する。また、電圧センサ２５，２６のうちの一方に異常があるとして、報知装置２３により報知する。具体的には、ＥＣＵ２２に電圧センサ２５，２６のうちの一方の異常を通知し、報知装置２３により報知する。そして、スイッチＳＷ１をオンし、フローチャートの処理を終了する。第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち一方が正常値である場合には、スイッチＳＷ１をオンすることを許可しつつ、電圧センサ２５，２６のうちの一方の異常を運転者に報知し、その修理を促す。なお、スイッチＳＷ１に加えてスイッチＳＷ３をオンすることを許可してもよい。また、Ｓ１５及びＳ１７が「スイッチ制御部」に相当する。

Ｓ１６で、第２電圧Ｖ２が正常領域にないと判定された場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、つまり第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の両方が正常領域にないと判定された場合、スイッチＳＷ１をオンすることを禁止する。第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の両方が正常値でない場合には、各電圧センサ２５，２６に異常があり電圧を検出できないか、スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側の一端に過大電圧が印加されている状態であるため、スイッチＳＷ１をオンすることを禁止し、処理を終了する。

図３は、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の各領域による処理をまとめた表である。図３を用いて、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が属する領域と、領域ごとの対応について説明する。

図３における（ｅ）では、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６が正常であり、スイッチＳＷ１に過大電圧が印加されていない。そのため、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が正常領域に判別されている。このように第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が正常値である場合には、第１許可処理として、スイッチＳＷ１をオンすることが許可される。

図３における（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）では、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６のうち一方が正常であり、他方で上限値又は下限値への張り付き異常が生じている。また、スイッチＳＷ１には過大電圧が印加されていない。例えば（ｂ）では、第２電圧センサ２６で下限値への張り付き異常が生じており、（ｈ）では、第１電圧センサ２５で上限値への張り付き異常が生じている。そのため、図３における（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）では、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうちの一方が正常領域に判別され、他方が低電圧領域又は高電圧領域に判別されている。このように第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうちの一方のみが正常値である場合には、第２許可処理として、スイッチＳＷ１をオンすることが許可されつつ、一方の電圧センサの異常が報知装置２３により報知される。

図３における（ａ）では、両電圧センサ２５，２６で下限値への張り付き異常が生じており、スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側の電圧を検出することができない。そのため、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が低電圧領域に判別されている。このように両電圧Ｖ１，Ｖ２が正常値ではない場合には、スイッチＳＷ１をオンすることが禁止される。

図３における（ｃ），（ｇ）では、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６のうち一方の電圧センサで下限値への張り付き異常が生じている。また、ジャンプスタートのために第２定格電圧（２４Ｖ）の外部電源（第２蓄電池）がバッテリターミナル１１ａに接続され、スイッチＳＷ１に過大電圧が印加されている。そのため、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち一方が低電圧領域に判別され、他方が高電圧領域に判別されている。このように両電圧Ｖ１，Ｖ２が正常値ではない場合には、スイッチＳＷ１をオンすることが禁止される。なお、両電圧Ｖ１，Ｖ２のうち一方が過小電圧値であり他方が過大電圧値である場合には、第１電圧センサ２５と第２電圧センサ２６とで同時に異なる張り付き異常が生じている可能性よりも、一方で異常が生じており、他方は実際に過大電圧を検出している可能性が高い。そのため、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のうち一方が低電圧領域で、他方が高電圧領域の場合には、一方の電圧センサで異常が生じており、他方の電圧センサは正常であるとみなしている。

図３における（ｉ）では、ジャンプスタートのために第２定格電圧（２４Ｖ）の外部電源（第２蓄電池）がバッテリターミナル１１ａに接続され、スイッチＳＷ１に過大電圧が印加されている。そのため、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が高電圧領域に判別されている。このように両電圧Ｖ１，Ｖ２が正常値ではない場合には、スイッチＳＷ１をオンすることが禁止される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

第１電圧センサ２５と第２電圧センサ２６によりスイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側の電圧を検出する。つまり、スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１の側の電圧を検出する電圧センサ２５，２６が冗長化されている。そして、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合には、スイッチＳＷ１をオンすることを許可する。第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２のうち一方が過大電圧値であっても、他方が正常値の場合には、過大電圧値を示す電圧センサの異常である可能性が高い。そこで、一方が正常値の場合には、他方が過大電圧値であってもスイッチＳＷ１をオンすることを許可し、回転電機１４と鉛蓄電池１１の通電を可能とする。これにより、電圧センサ２５，２６の異常により過大電圧値を検出した場合には、スイッチＳＷ１をオンし、通電可能とする。そのため、２つの電圧センサ２５，２６の値に基づいて、各電圧センサ２５，２６の異常と実際に過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチＳＷ１の開閉を制御することができる。

車両に搭載されている鉛蓄電池１１の蓄電量の低下時においてジャンプスタートが行われる場合には、例えば該当車両と同じ定格１２Ｖバッテリ車に代えて、定格２４Ｖバッテリ車が用いられることが考えられる。この場合、２４Ｖバッテリを接続した状態でスイッチＳＷ１をオンすると過電流が生じる。そこで、第１定格電圧と第２定格電圧との間に電圧閾値を設定し、２つの電圧センサが共にこの電圧閾値よりも高い過大電圧値を検出した場合、つまり２４Ｖバッテリを接続していると考えられる場合には、スイッチＳＷ１をオンにすることを禁止する。一方で、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２のうち一方が正常値であり、他方が電圧閾値よりも高い過大電圧値である場合には、過大電圧値を検出したセンサの異常であるとし、スイッチＳＷ１をオンすることを許可する。これにより、第２定格電圧の外部電源から給電されている場合にはスイッチＳＷ１をオンにすることを禁止する。一方で、電圧センサの異常である場合にはスイッチＳＷ２をオンすることを許可する。そのため、２つの電圧センサの値に基づいて、各電圧センサ２５，２６の異常と、実際に第２定格電圧の第２蓄電池から過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチＳＷ１の開閉を制御することができる。

２つの電圧センサ２５，２６のうち一方が正常値を示していれば、他方が過大電圧値又は過小電圧値を示していても、スイッチＳＷ１をオンすることを許可する。これにより、２つの電圧センサ２５，２６のうちの一方で異常が発生し、異常が生じた電圧センサで過大電圧値又は過小電圧値を検出していても、スイッチＳＷ１をオンし、回転電機１４への通電が可能となっている。

本実施形態では、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６のうち一方が正常で他方が異常の場合に、両方の電圧センサが正常の場合と同様に、スイッチＳＷ１のオンが許可される。ただし、一方の電圧センサが正常で、他方の電圧センサが異常である場合には、報知装置２３により報知される。これにより、第１電圧センサ２５及び第２電圧センサ２６のうち一方に異常がある場合には、スイッチＳＷ１をオンすることを許可しつつ、電圧センサ２５,２６の異常を運転者に報知し、電圧センサ２５,２６の修理を促す。そのため、鉛蓄電池１１と回転電機１４との間の通電を行う状況を増やしつつ、異常がある場合には修理を促すことができる。

電気経路Ｌ３と並列に、車両の電源オフ中に暗電流が供給されるバイパス経路Ｂが設けられており、この電気経路Ｌ３には、電気負荷１５への電圧を監視するための第２電圧センサ２６が設けられている。第１電圧センサ２５と第２電圧センサ２６とはバイパス経路Ｂを介して車両の電源オフ中に接続されているため、車両の電源投入直後は、第２電圧センサ２６は、第１電圧センサ２５と同じ電圧、つまりスイッチ印加電圧を検出することができる。これにより、電気負荷１５への電圧を監視するために設けられた第２電圧センサ２６を用いて、電圧センサの冗長化を図り、異常判定を実施している。そのため、冗長化のために新たなセンサを追加する必要がなく、低コストで冗長化された異常判定を実施することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。

・外部端子Ｐ１に接続される電気機器は、回転電機１４ではなく、定電圧を要求される電気負荷等であってもよい。

・バッテリターミナル１１ａとスイッチＳＷ１との間に、第２電圧センサ２６を設ける構成としてもよい。この場合、外部端子Ｐ０とスイッチＳＷ１との間に、第２電圧センサ２６を設ける構成としてもよい。

・リチウムイオン蓄電池１２は設けられておらず、鉛蓄電池１１のみの構成としてもよい。

・鉛蓄電池１１と回転電機１４との間には、電気経路Ｌ１と並列にバイパス経路が設けられてもよい。このバイパス経路は、電気経路Ｌ１上のスイッチＳＷ１を迂回するように設けられており、このバイパス経路を介して車両の電源オフ中に回転電機１４に暗電流が供給される。そして、回転電機１４への印加電圧を検出するために、外部端子Ｐ１の電圧を検出する電圧センサが設けられている場合には、この電圧センサでも車両の電源投入時において、第１電圧Ｖ１と同じ電圧を検出することができる。この場合には、外部端子Ｐ２に加えて又は代えて、外部端子Ｐ１の電圧を検出し、その電圧を第２電圧として処理を実施してもよい。

・本開示に記載の制御部（制御装置）及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至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及びメモリー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。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエ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。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至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及びメモリーと一つ以上のハードウエ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一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。

１１…鉛蓄電池、１４…回転電機、２１…制御装置、２５…第１電圧センサ、２６…第２電圧センサ、Ｌ１…電気経路、ＳＷ１…スイッチ、Ｕ…電池ユニット。

Claims (5)

1. 電気機器（１４）に接続される蓄電池（１１）と、
   前記蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ電気経路（Ｌ１）に設けられたスイッチ（ＳＷ１）と、
   前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧を検出する第１電圧センサ（２５）及び第２電圧センサ（２６）と、
   を備える車載電源装置に適用され、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、前記スイッチをオンすることを禁止する制御装置（２１）であって、
   前記第１電圧センサにより検出された第１電圧、及び前記第２電圧センサにより検出された第２電圧を取得する電圧取得部と、
   前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可するスイッチ制御部と、
   を備える車載電源装置の制御装置。
2. 前記車載電源装置が搭載された車両は、前記蓄電池としての第１定格電圧の第１蓄電池（１１）と、その第１蓄電池からの給電により駆動されるエンジン始動装置（１３）とを備え、前記第１蓄電池の異常時に、前記第１蓄電池からの給電に代えて、前記第１定格電圧よりも高電圧の第２定格電圧の第２蓄電池からの給電により前記エンジン始動装置の駆動が可能になっており、
   前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧を取得し、
   前記スイッチ制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧を、前記第１定格電圧と前記第２定格電圧との間に定められた電圧閾値と比較し、前記第１電圧及び前記第２電圧が共に前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンにすることを禁止し、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が、前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する請求項１に記載の車載電源装置の制御装置。
3. 前記蓄電池の定格電圧よりも高電圧側に高電圧側閾値が定められ、前記定格電圧よりも低電圧側に低電圧側閾値が定められており、
   前記第１電圧及び前記第２電圧を前記高電圧側閾値、前記低電圧側閾値とそれぞれ比較し、それら各電圧が前記高電圧側閾値より高い場合に過大電圧値であり、前記低電圧側閾値よりも低い場合に過小電圧値であると判定する異常判定部を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方が正常値であり、他方が前記過大電圧値又は前記過小電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する請求項１又は請求項２に記載の車載電源装置の制御装置。
4. 前記スイッチ制御部は、
   前記第１電圧及び前記第２電圧が共に正常値である場合に前記スイッチのオンを許可する第１許可処理と、
   前記第１電圧及び前記第２電圧のうち一方のみが正常値である場合に、前記スイッチのオンを許可する第２許可処理と、を実施するものであり、
   前記第２許可処理の許可に伴い前記スイッチがオンされた場合に、その旨を報知装置（２３）により報知する請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。
5. 前記電気経路において前記蓄電池と前記スイッチとの間に分岐経路（Ｌ３，Ｂ）を介して電気負荷（１５）が接続され、前記電気経路に前記第１電圧センサが設けられるとともに、前記分岐経路に、前記電気負荷への印加電圧を監視するための前記第２電圧センサが設けられており、前記分岐経路は、車両の電源オフ中に前記電気負荷に暗電流を供給する暗電流経路（Ｂ）を含んでいる車載電源装置に適用され、
   前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧を取得し、
   前記スイッチ制御部は、車両の電源投入時において前記第１電圧及び前記第２電圧による前記スイッチの許可判定を実施する請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。

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