JP2021180550A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電源系統を有する電源システムにおいて電気負荷への電力供給を適正に実施できる電源システムを提供する。【解決手段】電気負荷３４、３６と、第１電源１０、１２、１４を含む第１系統ＥＳ１と、第２電源１６を含む第２系統ＥＳ２と、系統間スイッチＳＷ１と、を有する電源システム１００であって、第１電源は電源電圧を出力し、第２電源は蓄電池１６を含み、第１系統で異常が発生したことを判定する異常判定部と、異常判定部により異常が発生したと判定された場合に系統間スイッチを開放する状態制御部とを備える。第２系統における接続経路ＬＢとの接続点ＰＢと第２電源との間に、第１経路ＬＣ１及び第２経路ＬＣ２が互いに並列に設けられる。第１経路には電力変換器２６が設けられ、蓄電池が電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い電圧に充電される。第２経路は、電力変換器を迂回して電気負荷に蓄電池の電圧印加が可能となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムに関する。

近年、例えば車両に適用され、この車両の各種装置に電力を供給する電源システムが知られている。この電源システムでは、車両の運転時に、例えば電動ブレーキ装置や電動ステアリング装置など、車両の運転に必要な機能を実施する電気負荷に電力を供給する系統で異常が発生し、これによりその機能が失われてしまうと、車両の運転を継続することができない。車両の運転中における異常発生時でも、その機能が失われないようにするために、電気負荷に電力を供給する電源として第１電源及び第２電源を有する装置が知られている。

この装置に適用される電源システムとして、例えば特許文献１では、高圧電源としての第１電源を含む第１系統と、低圧電源として第２電源を含む第２系統と、を有するものが知られている。この電源システムでは、各系統を接続する接続経路に系統間スイッチが設けられている。また、第２系統内経路には、接続経路との接続点と第２電源側との間にＤＣＤＣコンバータ（以下、単にコンバータ）が設けられており、コンバータにより第２電源の充電が可能になっている。そして、コントローラにより第１系統で異常が発生したと判定された場合に、系統間スイッチが閉鎖されるとともに、コンバータによる第２電源の放電より第２電源から電気負荷への電力供給が行われる。つまり、異常が発生していない第２系統の第２電源から電気負荷への電力供給により車両の運転に必要な機能を確保し、車両の運転を継続することが可能となる。

特開２０１９−３０１１６号公報

しかしながら、コンバータでは放電時に電力変換を行うため、電力変換のための準備処理後に放電が開始される。そのため、準備処理が開始されてから、実際に放電が開始されるまでには所定期間が必要となり、この所定期間において、電気負荷に対して適正な電力供給を行えなくなることが懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の電源系統を有する電源システムにおいて電気負荷への電力供給を適正に実施できる電源システムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、電気負荷と、前記電気負荷に接続された第１電源を含む第１系統と、前記電気負荷に接続された第２電源を含む第２系統と、前記第１系統と前記第２系統とを互いに接続する接続経路に設けられた系統間スイッチと、を有する電源システムであって、前記第１電源は、前記電気負荷の駆動を可能にする電源電圧を出力し、前記第２電源は、前記第１電源の電源電圧により充電可能な蓄電池を含み、前記第１系統で異常が発生したことを判定する異常判定部と、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に前記系統間スイッチを開放する状態制御部と、を備え、前記第２系統における前記接続経路との接続点と前記第２電源との間に、第１経路及び第２経路が互いに並列に設けられており、前記第１経路には、前記第１電源からの電力供給による前記蓄電池の充電時及び前記蓄電池の放電時に電力変換を行う電力変換器が設けられており、前記蓄電池は、前記電力変換器により前記電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い電圧に充電されるようになっており、前記第２経路において、前記電力変換器を迂回して前記電気負荷に対して前記蓄電池の電圧印加が可能となっている。

上記構成によれば、第１電源を含む第１系統と第２電源を含む第２系統とが設けられている。そのため、電気負荷に対して、第１電源及び第２電源による冗長的な電力供給が可能となる。また、第１，第２系統を互いに接続する接続経路に系統間スイッチが設けられている。そのため、いずれか一方の系統で異常が発生したと判定された場合には、系統間スイッチを開放することで、異常が発生していない他方の系統の電源からの電力供給により電気負荷の動作を継続することが可能となっている。

ここで、例えば第１系統での異常発生に伴い系統間スイッチが開放された場合には、第２系統において電力変換器による第２電源の蓄電池からの放電が行われるが、放電時に電力変換を行う電力変換器では、電力変換のための準備処理後に放電が開始される。そのため、準備処理が開始されてから、実際に放電が開始されるまでには所定期間が必要となり、この所定期間において、電気負荷に対して適正な電力供給を行えなくなることが懸念される。

この点、上記構成では、第２系統における接続経路との接続点と第２電源との間に、第１経路及び第２経路が互いに並列に設けられており、第１経路においては、電力変換器の電力変換により、電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い電圧で蓄電池が充電され、或いは蓄電池が放電される。また、第２経路では、電力変換器を迂回して電気負荷に対して蓄電池の電圧印加が可能となっている。この場合、第１系統での異常発生に伴い第２系統で蓄電池からの電力供給が行われる際において、第２電源の蓄電池が電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い電圧に充電されており、電力変換器の電力変換に必要な所定期間において、電力変換器を迂回してこの電圧を電気負荷に印加することができる。これにより、複数の電源系統を有する電源システムにおいて電気負荷に対して適正な電力供給を行うことができる。

第２の手段では、前記第２経路には、前記第２経路を開放又は閉鎖する電池用スイッチが設けられており、前記電力変換器は、前記状態制御部からの指令により前記蓄電池の充放電を実施又は停止し、前記状態制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に、前記系統間スイッチを開放するとともに、前記電力変換器に前記蓄電池の放電を実施させる指令を出力し、当該指令を出力してから前記蓄電池の放電が開始されるまでの期間を含む所定期間において、前記電池用スイッチを閉鎖する。

上記構成では、第２経路に電池用スイッチを設け、第１系統での異常発生時に、電力変換器に対する放電指令の出力に連携させて電池用スイッチを閉鎖するようにした。具体的には、電力変換器に蓄電池の放電を実施させる指令を出力してから放電動作が開始されるまでの期間を含む所定期間において、電池用スイッチを閉鎖するようにした。これにより、第１系統での異常発生時において、電気負荷に対して適正な電力供給を行うことができる。

第３の手段では、前記電力変換器は、前記蓄電池の放電時に、前記蓄電池の電圧を昇圧する昇圧動作を実施し、前記状態制御部は、前記蓄電池の放電が開始された後に、前記電池用スイッチを開放する。

蓄電池の放電時において、電気負荷の電圧を蓄電池の電圧よりも高くする構成では、蓄電池の放電開始後に電池用スイッチが閉鎖されていると、第２経路を介した蓄電池の充電により電気負荷の電圧上昇が遅れたり、電気負荷の電圧が不安定になったりすることが懸念される。この点、上記構成では、放電動作の開始後に電池用スイッチを開放するようにしたため、電気負荷の電圧を適切に上昇させることができる。

第４の手段では、前記電力変換器は、前記蓄電池の充電時に、前記蓄電池の電圧を降圧する降圧動作を実施するとともに、前記蓄電池の放電時に、前記蓄電池の電圧を昇圧する昇圧動作を実施し、前記第２経路には、前記第２経路において前記接続点から前記蓄電池への電流の流れを規制する整流素子が設けられている。

蓄電池の充電時において、蓄電池の電圧を電源電圧よりも低くする構成では、第２経路に整流素子を設け、その整流素子により、第２経路において接続点から蓄電池への電流の流れを規制することで、電源電圧よりも低い定格電圧の蓄電池を用いて電源システムを構成することができる。また、第１系統での異常発生時には、第２系統において電気負荷の側の電圧が低下することに伴い蓄電池からの放電が行われ、蓄電池の放電時において電力変換器の昇圧動作に必要な所定期間を待つことなく、電気負荷への早期の電力供給が可能となっている。

第５の手段では、前記第２経路に、寄生ダイオードを有する半導体スイッチング素子が設けられ、前記寄生ダイオードが前記整流素子であり、前記状態制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に、前記半導体スイッチング素子を導通状態とする。

整流素子として半導体スイッチング素子の寄生ダイオードを用いる構成では、第１系統での異常発生時に、寄生ダイオードを介して蓄電池から電気負荷に電力供給することが可能になるが、寄生ダイオードの順方向電圧降下量による電圧低下が生じる。また、通電による寄生ダイオードの発熱が懸念される。この点、上記構成では、第１系統の異常発生時において、半導体スイッチング素子が導通状態になっていることで、電気負荷への早期の電圧出力を可能としつつ、寄生ダイオードの順方向電圧降下量による電圧低下を抑制することができる。また、寄生ダイオードの発熱を抑制することができる。

第６の手段では、車両に搭載された電源システムであって、前記電気負荷は、前記車両において運転に必要な少なくとも１つの機能を実施する負荷であって、かつ前記車両の運転支援機能を実施する負荷であり、前記車両は、前記運転支援機能を用いる第１モードによる走行と、前記運転支援機能を用いない第２モードによる走行が可能であり、前記蓄電池の蓄電状態が、当該蓄電池の電圧が前記電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い状態であることを条件に、前記車両の走行モードが前記第２モードから前記第１モードに移行することを許可するモード制御部を備える。

運転に必要な機能であって、かつ運転支援機能を実施する電気負荷を有する車両に適用される電源システムにおいて、運転支援機能を用いる第１モードによる走行と、運転支援機能を用いない第２モードによる走行とを切り替え可能なものがある。ここで、上記構成では、蓄電池の蓄電状態が、蓄電池の電圧が電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い状態であることを条件に、車両の走行モードが第２モードから第１モードに移行することを許可するようにした。そのため、第１モードへの移行後において万が一、第１系統での異常が生じても、その後の適正なフェイルセーフ処理を実施することができる。

第１実施形態の電源システムの全体構成図。 第１実施形態の制御処理の手順を示すフローチャート。 第１実施形態の制御処理の一例を示すタイムチャート。 第２実施形態の電源システムの全体構成図。 第２実施形態の制御処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態の制御処理の一例を示すタイムチャート。 その他の実施形態の電源システムの全体構成図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る電源システムを車載の電源システム１００として具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、電源システム１００は、一般負荷３０及び特定負荷３２に電力を供給するシステムである。電源システム１００は、高圧蓄電池１０と、第１ＤＣＤＣコンバータ（以下、第１コンバータ）１２と、第１蓄電池１４と、第２蓄電池１６と、スイッチ部２０と、第２ＤＣＤＣコンバータ（以下、第２コンバータ）２６と、制御装置４０と、を備えている。

高圧蓄電池１０は、第１蓄電池１４及び第２蓄電池１６よりも高い定格電圧（例えば数百Ｖ）を有しており、例えばリチウムイオン蓄電池である。第１コンバータ１２は、高圧蓄電池１０から供給される電力を電源電圧ＶＡの電力に変換して、一般負荷３０及び特定負荷３２に供給する電圧生成部である。本実施形態では、電源電圧ＶＡは、一般負荷３０及び特定負荷３２の駆動を可能にする電圧である。

一般負荷３０は、移動体としての車両において運転制御に用いられない電気負荷（以下、単に負荷）であり、例えばエアコン、オーディオ装置、パワーウィンドウ等である。

一方、特定負荷３２は、車両の運転制御に用いられる少なくとも１つの機能を実施する負荷であり、例えば車両の操舵を制御する電動パワーステアリング装置５０、車輪に制動力を付与する電動ブレーキ装置５１、車両周囲の状況を監視する走行制御装置５２等である。なお、本実施形態において、特定負荷３２が「電気負荷」に相当する。

そのため、これらの特定負荷３２に異常が発生し、その機能の全てが失われると、運転制御を行うことができない。そのため、特定負荷３２では、異常が発生した場合でもその機能の全てが失われないようにするため、機能毎に冗長に設けられた第１負荷３４と第２負荷３６とを有している。具体的には、電動パワーステアリング装置５０は、第１ステアリングモータ５０Ａと第２ステアリングモータ５０Ｂとを有している。電動ブレーキ装置５１は、第１ブレーキ装置５１Ａと第２ブレーキ装置５１Ｂとを有している。走行制御装置５２は、カメラ５２Ａとレーザレーダ５２Ｂとを有している。第１ステアリングモータ５０Ａと第１ブレーキ装置５１Ａとカメラ５２Ａとが、第１負荷３４に相当し、第２ステアリングモータ５０Ｂと第２ブレーキ装置５１Ｂとレーザレーダ５２Ｂとが、第２負荷３６に相当する。

第１負荷３４と第２負荷３６とは、併せて１つの機能を実現するものであるが、それぞれ単独でもその機能の一部を実現可能なものである。例えば電動パワーステアリング装置５０では、第１ステアリングモータ５０Ａと第２ステアリングモータ５０Ｂとにより車両の自由な操舵が可能であり、操舵速度や操舵範囲等に一定の制限がある中で、各ステアリングモータ５０Ａ，５０Ｂにより車両の操舵が可能である。

各特定負荷３２は、手動運転において、ドライバによる制御を支援する機能を実現する。また、各特定負荷３２は、車両の走行や停止などの挙動を自動で制御する自動運転において、自動運転に必要な機能を実現する。そのため、特定負荷３２は、車両の運転に必要な少なくとも１つの機能を実施する負荷ともいうことができる。

第１負荷３４は、第１系統内経路ＬＡ１を介して第１コンバータ１２に接続されており、この第１系統内経路ＬＡ１に第１蓄電池１４及び一般負荷３０が接続されている。第１蓄電池１４は、例えば鉛蓄電池である。本実施形態では、第１系統内経路ＬＡ１により接続された第１コンバータ１２、第１蓄電池１４、一般負荷３０及び第１負荷３４により、第１系統ＥＳ１が構成されている。なお、本実施形態において、高圧蓄電池１０、第１コンバータ１２及び第１蓄電池１４が「第１電源」に相当する。

また、第２負荷３６は、第２系統内経路ＬＡ２を介して第２蓄電池１６に接続されている。第２蓄電池１６は、例えばリチウムイオン蓄電池である。第２蓄電池１６の定格電圧は、第１コンバータ１２の電源電圧ＶＡよりも低い電圧に設定されている。本実施形態では、第２系統内経路ＬＡ２により接続された第２蓄電池１６及び第２負荷３６により、第２系統ＥＳ２が構成されている。なお、本実施形態において、第２蓄電池１６が「第２電源，蓄電池」に相当する。

スイッチ部２０は、各系統を互いに接続する接続経路ＬＢに設けられている。接続経路ＬＢの一端は、接続点ＰＡにおいて第１系統内経路ＬＡ１に接続されており、接続経路ＬＢの他端は、接続点ＰＢにおいて第２系統内経路ＬＡ２と接続されている。スイッチ部２０は、第１スイッチング素子（以下、単に第１スイッチ）ＳＷ１を備えている。本実施形態では、第１スイッチＳＷ１として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下、単にＭＯＳＦＥＴ）が用いられている。なお、本実施形態において、第１スイッチＳＷ１が「系統間スイッチ」に相当する。

接続経路ＬＢには、電流検出部２８が設けられている。電流検出部２８、接続経路ＬＢのうちスイッチ部２０よりも第１系統ＥＳ１側の部分に設けられており、当該部分に流れる系統間電流ＩＡの大きさ及び向きを検出する。

第２コンバータ２６は、第２系統内経路ＬＡ２に設けられている。詳細には、第２コンバータ２６は、第２系統内経路ＬＡ２において、接続経路ＬＢとの接続点ＰＢと第２蓄電池１６との間に設けられており、第１コンバータ１２からの電力供給により、電源電圧ＶＡよりも低い電圧に降圧して第２蓄電池１６を充電する。また、第２コンバータ２６は、第２蓄電池１６の放電時において、第２蓄電池１６の電圧を昇圧して第２負荷３６に印加する。つまり、第２コンバータ２６は、昇圧動作と降圧動作とを実施可能であり、第２蓄電池１６の充電時及び放電時に電力変換を行う双方向の電力変換器である。また、第２蓄電池１６は、第１コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電可能な蓄電池である。

制御装置４０は、電流検出部２８の検出値に基づいて、第１スイッチＳＷ１を切替操作すべく、第１切替信号ＳＣ１を生成し、第１切替信号ＳＣ１による指令を第１スイッチＳＷ１に出力する。また、制御装置４０は、第１，第２コンバータ１２，２６を動作制御すべく、第１，第２制御信号ＳＤ１，ＳＤ２を生成し、第１，第２制御信号ＳＤ１，ＳＤ２による指令を第１，第２コンバータ１２，２６に出力する。第１，第２制御信号ＳＤ１，ＳＤ２により、第１，第２コンバータ１２，２６の動作状態と動作停止状態とが切り替えられる。なお、第２コンバータ２６の動作状態には、第２蓄電池１６を充電する充電動作状態と、第２蓄電池１６を放電する放電動作状態とが含まれる。

また、制御装置４０は、報知部４４と、ＩＧスイッチ４５と、入力部４６とに接続されており、これらを制御する。報知部４４は、視覚または聴覚的にドライバに報知する装置であり、例えば車室内に設置されたディスプレイやスピーカである。ＩＧスイッチ４５は、車両の起動スイッチである。制御装置４０は、ＩＧスイッチ４５の開放又は閉鎖を監視する。入力部４６は、ドライバの操作を受け付ける装置であり、例えばハンドル、レバー、ボタン、ペダル、音声入力装置である。

制御装置４０は、上述した特定負荷３２を用いて車両を手動運転及び自動運転する。制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭ内の演算プログラムや制御データを参照して、手動運転及び自動運転するための種々の機能を実現する。

なお、手動運転とは、ドライバの操作によって車両を運転制御する状態を表す。また、自動運転とは、ドライバの操作によらず制御装置４０による制御内容で車両を運転制御する状態を表す。具体的には、自動運転とは、米国運輸省道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）によって定められたレベル０からレベル５までの自動運転レベルのうち、レベル３以上の自動運転のことをいう。レベル３は、制御装置４０が、走行環境を観測しつつ、ハンドル操作と加減速との両方を制御するレベルである。

また、制御装置４０は、上述した特定負荷３２を用いて、ＬＫＡ（Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ）、ＬＣＡ（Ｌａｎｅ Ｃｈａｎｇｅ Ａｓｓｉｓｔ）、ＰＣＳ（Ｐｒｅ−Ｃｒａｓｈ Ｓａｆｅｔｙ）等の運転支援機能を実施可能である。制御装置４０は、車両の運転モードを、運転支援機能を用いる第１モードと、運転支援機能を用いない第２モードとに切り替え可能であり、車両は各運転モードによる走行が可能となっている。制御装置４０は、入力部４６を介したドライバの切替指示により、第１モードと第２モードとを切り替える。ここで、第１モードには、ドライバが運転支援機能を用いて車両を手動運転するモードとともに、車両を自動運転するモードが含まれる。第２モードは、ドライバが運転支援機能を用いずに車両を手動運転するモードである。

第１モードにおいて、制御装置４０は、第１系統ＥＳ１及び第２系統ＥＳ２に異常が発生したか否かを判定し、いずれの系統ＥＳ１，ＥＳ２でも異常が発生していないと判定された場合、第１負荷３４と第２負荷３６とを用いて車両の自動運転及び運転支援が行われる。これにより、第１，第２負荷３４，３６は協働して自動運転及び運転支援に必要な１つの機能を実施する。本実施形態において、異常は、地絡や断線等の電源失陥異常である。

一方、いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２で異常が発生したと判定された場合、第１スイッチＳＷ１を開放し、第１系統ＥＳ１と第２系統ＥＳ２とを電気的に絶縁する。これにより、いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２で異常が発生した場合でも、異常が発生していない他方の系統ＥＳ１，ＥＳ２の負荷３４，３６を駆動させることができる。

ところで、第１系統ＥＳ１での異常発生に伴い第１スイッチＳＷ１が開放された場合には、第２系統ＥＳ２において、第２コンバータ２６による第２蓄電池１６の放電により、第２負荷３６への電力供給が行われる。第２コンバータ２６では放電時に電力変換を行うため、電力変換のための準備処理後に放電が開始される。ここで準備処理とは、例えば入力側の１次コイルと出力側の２次コイルを含むコンバータでは、１次コイルに所定の電流を流す処理である。そのため、準備処理が開始されてから、実際に放電が開始されるまでには所定期間ＴＳが必要となり、この所定期間ＴＳにおいて、第２系統ＥＳ２に対して適正な電力供給を行えなくなることが懸念される。

本実施形態では、第２系統ＥＳ２における接続経路ＬＢとの接続点ＰＢと第２蓄電池１６との間において、互いに並列に設けられた第１経路ＬＣ１及び第２経路ＬＣ２を設けるようにした。第１経路ＬＣ１においては、前述の第２コンバータ２６が設けられており、第２コンバータ２６の電力変換により、第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧の下限値である閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧で第２蓄電池１６が充電され、或いは第２蓄電池１６が放電される。

また、第２経路ＬＣ２では、第２コンバータ２６を迂回して第１，第２負荷３４，３６に対して第２蓄電池１６の電圧印加が可能となっている。具体的には、第２経路ＬＣ２には、スイッチ部２４が設けられている。以下では、区別のために、スイッチ部２０を第１スイッチ部２０と呼び、スイッチ部２４を第２スイッチ部２４と呼ぶ。第２スイッチ部２４は、直列接続された第２スイッチング素子（以下、単に第２スイッチ）ＳＷ２とダイオードＤＡとが設けられている。第２スイッチ部２４において、第２スイッチＳＷ２は、ダイオードＤＡよりも接続経路ＬＢ側に設けられている。

第２スイッチＳＷ２は、第２系統ＥＳ２を開放又は閉鎖する。本実施形態では、第２スイッチＳＷ２としてＭＯＳＦＥＴが用いられている。制御装置４０は、第２スイッチＳＷ２を切替操作すべく、第２切替信号ＳＣ２を生成し、第２切替信号ＳＣ２による指令を第２スイッチＳＷ２に出力する。また、ダイオードＤＡは、カソードを接続経路ＬＢとの接続点側、アノードを第２蓄電池１６側となるように配置されている。なお、本実施形態において、第２スイッチＳＷ２が「電池用スイッチ」に相当する。

この場合、第１系統ＥＳ１での異常発生に伴い第２系統ＥＳ２で第２蓄電池１６からの電力供給が行われる際において、第２蓄電池１６が第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧の下限値である閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧に充電されている。本実施形態では、第２蓄電池１６の放電に伴う第２コンバータ２６の電力変換に必要な所定期間ＴＳにおいて、第２コンバータ２６を迂回してこの閾値電圧Ｖｔｈを第２負荷３６に印加する制御処理を実施するようにした。これにより、複数の電源系統を有する電源システム１００において負荷３４，３６に対して適正な電力供給を行うことができる。

図２に、本実施形態の規制処理のフローチャートを示す。制御装置４０は、ＩＧスイッチ４５が閉鎖されると、所定の制御周期毎に規制処理を繰り返し実施する。なお、ＩＧスイッチ４５の閉鎖当初において、車両の運転モードは第２モードに設定されている。また、第１スイッチＳＷ１は閉鎖されており、第２スイッチＳＷ２は開放されており、第１コンバータ１２が動作状態とされており、第２コンバータ２６が充電動作状態とされている。

規制処理を開始すると、まずステップＳ１０において、車両の運転モードが第２モードであるか否かを判定する。ステップＳ１０で肯定判定すると、ステップＳ１２において、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡを算出する。残存容量ＳＡは、例えば第２蓄電池１６の蓄電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）である。残存容量ＳＡは、第２蓄電池１６が通電状態（充電状態又は放電状態）である場合には、第２蓄電池１６の充放電電流の時間積分値である電流積算値を用いて算出される。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で算出した残存容量ＳＡが、所定の容量閾値Ｓｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで容量閾値Ｓｔｈは、第２蓄電池１６の電圧が閾値電圧Ｖｔｈよりも高い状態となる容量である。第２蓄電池１６の残存容量ＳＡが容量閾値Ｓｔｈよりも小さい場合には、第２蓄電池１６の電圧が閾値電圧Ｖｔｈよりも高くなく、第１モード実施の前提条件が成立していないため、ステップＳ１４で否定判定し、ステップＳ５０，Ｓ５２に進む。

一方、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡが容量閾値Ｓｔｈよりも大きい場合には、第２蓄電池１６の電圧が電源電圧ＶＡよりも所定値以上高く、第１モード実施の前提条件が成立しているため、ステップＳ１４で肯定判定する。この場合、ステップＳ１６において、第２コンバータ２６を、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡに応じて、充電動作状態と動作停止状態とに適宜切り替えるように制御する。続くステップＳ１７では、第２スイッチＳＷ２を閉鎖する。続くステップＳ１８では、車両の運転モードを第２モードから第１モードに切り替えることを許可し、規制処理を終了する。なお、第１モードへの切り替えは、例えば入力部４６を介してドライバから運転支援機能を用いる指示、又は自動運転の指示等の切替指示が入力された場合に実施される。本実施形態において、ステップＳ１８の処理が「モード制御部」に相当する。

一方、ステップＳ１０で否定判定すると、ステップＳ２０において、ドライバ報知中であるかを判定する。ここで、ドライバ報知は、第１系統ＥＳ１及び第２系統ＥＳ２のいずれか一方で異常が発生したことをドライバに知らせるとともに、ドライバに第１モードを中止する旨を知らせ、第２モードへの切り替えを促すものである。

ステップＳ２０で否定判定すると、ステップＳ２２，Ｓ２４において、第１系統ＥＳ１及び第２系統ＥＳ２のいずれか一方で異常が発生したことを判定する。具体的には、ステップＳ２２において、第１系統ＥＳ１に異常が発生したか否かを判定する。ステップＳ２２で否定判定すると、ステップＳ２４において、第２系統ＥＳ２に異常が発生したか否かを判定する。なお、本実施形態において、ステップＳ２２の処理が「異常判定部」に相当する。

なお、異常の発生は、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの大きさ及び向きにより判定することができる。例えば第１系統ＥＳ１で地絡が発生した場合、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの向きは、第２系統ＥＳ２から第１系統ＥＳ１に向かう向きであり、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの大きさは、地絡判定のための所定の電流閾値Ｉｔｈ以上となる。そのため、第１系統ＥＳ１に流れる電流が電流閾値Ｉｔｈ以上となる。また例えば第２系統ＥＳ２で地絡が発生した場合、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの向きは、第１系統ＥＳ１から第２系統ＥＳ２に向かう向きであり、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの大きさは、電流閾値Ｉｔｈ以上となる。そのため、第２系統ＥＳ２に流れる電流が電流閾値Ｉｔｈ以上となる。したがって、電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＡの大きさ及び向きにより、どちらの系統ＥＳ１，ＥＳ２で異常が発生したかを判定することができる。

いずれの系統ＥＳ１，ＥＳ２でも異常が発生していないと判定された場合、ステップＳ２４で否定判定する。この場合、規制処理を終了する。

一方、いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２で異常が発生したと判定された場合、異常が発生した系統側への電力供給を停止させるとともに、異常が発生していない系統の電気負荷への電力供給を継続させる処理を実施する。

具体的には、ステップＳ２２で肯定判定すると、まずステップＳ２６において、第１スイッチＳＷ１が開放されているか否かを判定する。ステップＳ２６で否定判定すると、ステップＳ２８において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ３０では、第１コンバータ１２を動作停止状態とする指令を出力する。これにより、異常が発生した第１系統ＥＳ１側への電力供給が停止される。なお、本実施形態において、ステップＳ２８の処理が「状態制御部」に相当する。

続くステップＳ３２では、第２コンバータ２６を、第２蓄電池１６の電圧を昇圧する放電動作状態とする指令を出力する。続くステップＳ３４では、ステップＳ３２で指令を出力した後に、第２スイッチＳＷ２を閉鎖し、制御処理を終了する。第２コンバータ２６による第２蓄電池１６の放電により、第２負荷３６への電力供給が確保される。

一方、ステップＳ２６で肯定判定すると、つまり既にステップＳ２８〜Ｓ３４の処理が実施されている場合には、ステップＳ３６において、第２負荷３６に印加される負荷電圧ＶＤが、所定の目標電圧Ｖｔｇ以上となったか否かを判定する。なお、負荷電圧ＶＤは、第２コンバータ２６による第２蓄電池１６の放電により目標電圧Ｖｔｇまで上昇する。

負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇよりも低い場合、ステップＳ３６で否定判定する。この場合、制御処理を終了し、第２コンバータ２６による負荷電圧ＶＤの昇圧が継続される。一方、負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇ以上である場合、ステップＳ３６で肯定判定する。この場合、ステップＳ３８において、第２スイッチＳＷ２を開放する。

また、ステップＳ２４で肯定判定すると、まずステップＳ４０において、第１スイッチＳＷ１を開放する。その結果、第１系統ＥＳ１における第１コンバータ１２から第１負荷３４への電力供給が継続される。続くステップＳ４２において、第２コンバータ２６を動作停止状態とする指令を出力する。

その後、ステップＳ４４において、報知部４４を介してドライバに第１モードを中止する旨を報知し、制御処理を終了する。

ステップＳ２０で肯定判定すると、ステップＳ４６において、入力部４６を介してドライバから第２モードへの切替指示が入力されたか否かを判定する。つまり、報知に応じたドライバの応答があったか否かを判定する。ステップＳ４６で否定判定すると、制御処理を終了し、異常が発生していない系統側の負荷３４，３６を用いて、第１モードでの車両の走行が継続される。

一方、ステップＳ４６で肯定判定すると、ステップＳ４８において、車両の運転モードを第１モードから第２モードに切り替え、制御処理を終了する。

ステップＳ５０，Ｓ５２では、つまり車両の運転モードが第２モードであると、第１系統ＥＳ１及び第２系統ＥＳ２のいずれか一方で異常が発生したことを判定する。具体的には、ステップＳ５０において、第１系統ＥＳ１に異常が発生したか否かを判定する。ステップＳ５０で否定判定すると、ステップＳ５２において、第２系統ＥＳ２に異常が発生したか否かを判定する。

いずれの系統ＥＳ１，ＥＳ２でも異常が発生していないと判定された場合、ステップＳ５２で否定判定する。この場合、制御処理を終了し、第２モードでの車両の走行が継続される。

一方、いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２で異常が発生したと判定された場合、異常が発生した系統側への電力供給を停止させるとともに、異常が発生していない系統の電気負荷への電力供給を継続させる処理を実施する。

具体的には、ステップＳ５０で肯定判定すると、まずステップＳ５４において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ５６では、第１コンバータ１２を動作停止状態とする指令を出力する。続くステップＳ３４では、第２スイッチＳＷ２を閉鎖し、ステップＳ６６に進む。つまり、第２モードでは、第１系統ＥＳ１の異常発生時に、第２コンバータ２６の開閉を切り替えない。

また、ステップＳ５２で肯定判定すると、ステップＳ６２〜Ｓ６４の処理を実施する。なお、ステップＳ６２〜Ｓ６４の処理は、ステップＳ４０〜Ｓ４４の処理と同一の処理であるため、記載を省略する。

続いて、図３に、制御処理の一例を示す。図３は、第１モードでの車両の走行中に第１系統ＥＳ１で地絡異常（以下、単に地絡）が発生した場合における電源電圧ＶＡと負荷電圧ＶＤとの推移を示す。

図３において、（Ａ）は、ＩＧスイッチ４５の状態の推移を示し、（Ｂ）は、車両の運転モードの推移を示し、（Ｃ）は、第１スイッチＳＷ１の開閉状態の推移を示し、（Ｄ）は、第２スイッチＳＷ２の開閉状態の推移を示す。また、（Ｅ）は、第２コンバータ２６の動作状態の推移を示し、（Ｆ）は、第１コンバータ１２における電源電圧ＶＡの推移を示し、（Ｇ）は、第２負荷３６における負荷電圧ＶＤの推移を示す。さらに、（Ｈ）は、系統間電流ＩＡの推移を示し、（Ｉ）は、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡの推移を示す。なお、図３（Ｈ）では、第２系統ＥＳ２から第１系統ＥＳ１に流れる系統間電流ＩＡを正方向として系統間電流ＩＡの推移を示す。

図３に示すように、時刻ｔ１までのＩＧスイッチ４５の開期間、つまり電源システム１００の休止状態において、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開放されており、第１，第２コンバータ１２，２６が動作停止状態に切り替えられている。そのため、ＩＧスイッチ４５の開期間では、負荷電圧ＶＤ及び系統間電流ＩＡがゼロとなる。

時刻ｔ１にＩＧスイッチ４５が閉鎖されると、第１スイッチＳＷ１が閉鎖されるとともに、第１コンバータ１２を動作状態に切り替え、第２コンバータ２６を充電動作状態に切り替える指令が出力される。これにより、第１コンバータ１２が動作状態に切り替えられ、電源電圧ＶＡ及び負荷電圧ＶＤが所定の動作電圧ＶＭまで上昇し、第２モードでの車両の走行が可能となる。ここで動作電圧ＶＭは、第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧範囲内の電圧であり、目標電圧Ｖｔｇに等しい。

また、第２コンバータ２６が充電動作状態に切り替えられ、第２蓄電池１６が第１コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される。これにより、第２蓄電池１６の電圧は、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い所定の降圧電圧ＶＬ（図３（Ｇ）参照）まで上昇する。

また、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡが上昇し、残存容量ＳＡが容量閾値Ｓｔｈよりも大きくなると、時刻ｔ２に車両の運転モードが第２モードから第１モードへの切り替えが可能になる。そして、ドライバからの第１モードへの切替指示により第１モードへ切り替えられ、第２スイッチＳＷ２が閉鎖される。なお、本実施形態では、第１モードへの切り替え後においても第２コンバータ２６が動作状態に維持されており、第２蓄電池１６の充電が継続される。第１モードでは、残存容量ＳＡの上昇に伴って第２蓄電池１６の充電電流が減少し、系統間電流ＩＡの大きさが減少する。そして、残存容量ＳＡが満充電となると、第２蓄電池１６の充電が一時的に停止される。

第１モードでの車両の走行中に、第１系統ＥＳ１及び第２系統ＥＳ２のいずれか一方で地絡が発生したことが判定される。いずれの系統ＥＳ１，ＥＳ２でも地絡が発生していないと判定された場合、第１スイッチＳＷ１が閉鎖された状態に維持される。これにより、第１コンバータ１２及び第１，第２蓄電池１４，１６のそれぞれから第１，第２負荷３４，３６に電力供給が可能となる。第１コンバータ１２からの電力供給により、長時間の自動運転時にも継続的な電力供給が可能となり、第１，第２蓄電池１４，１６からの電力供給により、電圧変動の少ない電力供給が可能となる。その結果、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、第１負荷３４と第２負荷３６とを用いた自動運転及び運転支援が行われる。

いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２で地絡が発生したと判定された場合、第１スイッチＳＷ１が閉鎖される。図３では、時刻ｔ３に第１系統ＥＳ１で地絡が発生する。これにより、電源電圧ＶＡ及び負荷電圧ＶＤが低下する。なお、接続経路ＬＢのインダクタンス成分により、負荷電圧ＶＤの低下速度は、電源電圧ＶＡの低下速度よりも小さくなっている。

また、系統間電流ＩＡが増加し、その後の時刻ｔ４に、系統間電流ＩＡが電流閾値Ｉｔｈ以上となる。これにより、第１系統ＥＳ１で地絡が発生したと判定される。この場合、時刻ｔ４に、第１スイッチＳＷ１が開放されるとともに、第１コンバータ１２が動作停止状態に切り替えられる。これにより、系統間電流ＩＡが減少する。

また、この時刻ｔ４に、第２コンバータ２６を、第２蓄電池２６の電圧を昇圧する放電動作状態に切り替える指令が出力される。これにより、その後の時刻ｔ６に第２コンバータ２６を介した蓄電池の放電が開始され、負荷電圧ＶＤが上昇する。そして、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの所定期間ＴＳのうち、少なくとも一部の期間において第２スイッチＳＷ２を閉鎖する。これにより、この所定期間ＴＳに、第２コンバータ２６を迂回して第２負荷３６に第２蓄電池１６の電圧である降圧電圧ＶＬが印加される。

図３（Ｇ）に破線で示すように、所定期間ＴＳに降圧電圧ＶＬが印加されないと、時刻ｔ４と時刻ｔ６との間の時刻ｔ５に、負荷電圧ＶＤが閾値電圧Ｖｔｈよりも低下する。そして、蓄電池の放電が開始後の時刻ｔ７に、負荷電圧ＶＤが閾値電圧Ｖｔｈよりも上昇する。つまり、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの電圧低下期間ＴＤにおいて、負荷電圧ＶＤが閾値電圧Ｖｔｈよりも低下し、第２負荷３６への電力供給が一時的に遮断される。

本実施形態では、所定期間ＴＳにおいて第２負荷３６に降圧電圧ＶＬが印加される。降圧電圧ＶＬは、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧に設定されているため、第１系統ＥＳ１での異常発生時において、負荷電圧ＶＤが閾値電圧Ｖｔｈよりも低下することを抑制することができる。

特に本実施形態では、第１モードにおいて第２スイッチＳＷ２が閉鎖された状態に維持されている。そのため、負荷電圧ＶＤの低下に伴い第２経路ＬＣ２を介した第２蓄電池１６からの放電が行われ、第２負荷３６に対して早期に電力供給を行うことができる。

所定期間ＴＳ経過後の時刻ｔ８に、つまり第２蓄電池１６の放電開始後に負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇまで上昇すると、第２スイッチＳＷ２が開放される。これにより、負荷電圧ＶＤにより第２蓄電池１６が充電されることが抑制される。

その後、入力部４６を介してドライバから第２モードへの切替指示が入力されると、時刻ｔ９に車両の運転モードが第１モードから第２モードに切り替えられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、第２系統ＥＳ２における接続経路ＬＢとの接続点ＰＢと第２蓄電池１６との間に、第１経路ＬＣ１及び第２経路ＬＣ２が互いに並列に設けられている。第１経路ＬＣ１においては、第２コンバータ２６の電力変換により、第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧の下限値である閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧で第２蓄電池１６が充電され、或いは第２蓄電池１６が放電される。また、第２経路ＬＣ２では、第２コンバータ２６を迂回して第１，第２負荷３４，３６に対して第２蓄電池１６の電圧印加が可能となっている。

この場合、第１系統ＥＳ１での異常発生に伴い第２系統ＥＳ２で第２蓄電池１６からの電力供給が行われる際において、第２蓄電池１６が第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧の下限値である閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧に充電されており、第２コンバータ２６の電力変換に必要な所定期間ＴＳにおいて、第２コンバータ２６を迂回してこの閾値電圧Ｖｔｈを第２負荷３６に印加することができる。これにより、複数の電源系統を有する電源システム１００において負荷３４，３６に対して適正な電力供給を行うことができる。

・本実施形態では、第２経路ＬＣ２に第２スイッチＳＷ２を設け、第１系統ＥＳ１での異常発生時に、第２コンバータ２６に対する放電指令の出力に連携させて第２スイッチＳＷ２を閉鎖するようにした。具体的には、第２コンバータ２６に第２蓄電池１６の放電を実施させる指令を出力してから放電動作が開始されるまでの所定期間ＴＳにおいて、第２スイッチＳＷ２を閉鎖するようにした。これにより、第１系統ＥＳ１での異常発生時において、第２負荷３６に対して適正な電力供給を行うことができる。

・第２蓄電池１６の放電時において、負荷電圧ＶＤを第２蓄電池１６の電圧よりも高くする構成では、第２蓄電池１６の放電開始後に第２スイッチＳＷ２が閉鎖されていると、第２経路ＬＣ２を介した第２蓄電池１６の充電により負荷電圧ＶＤの上昇が遅れたり、負荷電圧ＶＤが不安定になったりすることが懸念される。この点、本実施形態では、放電動作の開始後に第２スイッチＳＷ２を開放するようにしたため、負荷電圧ＶＤを適切に上昇させることができる。

・第１負荷３４及び第２負荷３６は、車両の走行に必要な機能であって、かつ運転支援機能を実施する負荷である。そして、運転支援機能を用いる第１モードによる走行と、運転支援機能を用いない第２モードによる走行とが切り替え可能となっている。本実施形態では、第２蓄電池１６の残存容量ＳＡが、第２蓄電池１６の電圧が第１，第２負荷３４，３６の駆動電圧の下限値よりも高い状態となる容量であることを条件に、車両の走行モードを第２モードから第１モードに切り替えることを許可するようにした。そのため、第１モードへの移行後において万が一、第１系統ＥＳ１での異常が生じても、その後の適正なフェイルセーフ処理を実施することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図４，図５を参照しつつ説明する。

本実施形態では、図４に示すように、第２スイッチ部２４が、直列接続された第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４とを備えている点で、第１実施形態と異なる。第２スイッチ部２４において、第３スイッチＳＷ３は、第４スイッチＳＷ４よりも接続経路ＬＢ側に設けられている。

本実施形態では、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４として、半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴが用いられている。第３スイッチＳＷ３には第３寄生ダイオードＤＡ３が並列接続されており、第４スイッチＳＷ４には第４寄生ダイオードＤＡ４が並列接続されている。本実施形態では、第３，第４寄生ダイオードＤＡ３，ＤＡ４の向きが互いに逆向きとなるように、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４が直列接続されている。

詳細には、第３寄生ダイオードＤＡ３は、アノードを第２蓄電池１６側、カソードを接続経路ＬＢ側となるように配置されており、第４寄生ダイオードＤＡ４は、アノードを接続経路ＬＢ側、カソードを第２蓄電池１６側となるように配置されている。そのため、第３寄生ダイオードＤＡ３は、第２経路ＬＣ２において接続点ＰＢから第２蓄電池１６への電流の流れを規制し、第４寄生ダイオードＤＡ４は、第２経路ＬＣ２において第２蓄電池１６から接続点ＰＢへの電流の流れを規制する。なお、本実施形態において、第３寄生ダイオードＤＡ３が「整流素子」に相当する。

制御装置４０は、制御処理において、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４を切替操作すべく、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４を生成し、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４による指令を第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４に出力する。

図５に本実施形態の制御処理のフローチャートを示す。図５において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。なお、ＩＧスイッチ４５の閉鎖当初において、第３スイッチＳＷ３は開放されており、第４スイッチＳＷ４は閉鎖されている。

本実施形態の制御処理では、ステップＳ２２で肯定判定すると、ステップＳ７０において、第２コンバータ２６が放電動作状態であるか否かを判定する。ステップＳ７０で否定判定すると、ステップＳ２８〜Ｓ３２の処理を実施し、制御処理を終了する。一方、ステップＳ７０で肯定判定すると、つまり既にステップＳ２８〜Ｓ３２の処理が実施されている場合には、ステップＳ７２において、負荷電圧ＶＤが、第２蓄電池１６の降圧電圧ＶＬよりも高いか否かを判定する。

第２コンバータ２６の放電動作が開始されておらず、負荷電圧ＶＤが降圧電圧ＶＬ以下である場合、ステップＳ７２で否定判定する。この場合、制御処理を終了し、第２経路ＬＣ２において第４スイッチＳＷ４及び第３寄生ダイオードＤＡ３を介した第２蓄電池１６の放電が継続される。一方、第２コンバータ２６の放電動作が開始されており、負荷電圧ＶＤが降圧電圧ＶＬよりも高い場合、ステップＳ７２で肯定判定する。この場合、ステップＳ７４において、負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇ以上となったか否かを判定する。

負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇよりも低い場合、ステップＳ７４で否定判定する。この場合、ステップＳ７６で第３スイッチＳＷ３を閉鎖、つまり導通状態とし、制御処理を終了する。これにより、第２経路ＬＣ２において第４スイッチＳＷ４及び第３スイッチＳＷ３を介して第２蓄電池１６が放電される。一方、負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇ以上である場合、ステップＳ７４で肯定判定する。この場合、ステップＳ７８において、第３，４スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放し、ステップＳ４４に進む。

また、ステップＳ２４で肯定判定すると、ステップＳ８０において、第１，４スイッチＳＷ１，ＳＷ４を開放し、ステップＳ６４に進む。

一方、ステップＳ５０で肯定判定すると、ステップＳ５４，５６の処理を実施した後に、ステップＳ８２において、第４スイッチＳＷ４を開放し、ステップＳ６０に進む。また、ステップＳ５２で肯定判定すると、ステップＳ８４において、第１，４スイッチＳＷ１，ＳＷ４を開放し、ステップＳ６４に進む。

図６は、第１モードでの車両の走行中に第１系統ＥＳ１で地絡が発生した場合における電源電圧ＶＡと負荷電圧ＶＤとの推移を示す。図６において、（Ｄ）は、第３スイッチＳＷ３の開閉状態の推移を示し、（Ｅ）は、第４スイッチＳＷ４の開閉状態の推移を示す。なお、図６の（Ａ）〜（Ｃ），（Ｆ）〜（Ｊ）は、図３の（Ａ）〜（Ｃ），（Ｅ）〜（Ｉ）と同一であるため、説明を省略する。

図３に示すように、時刻ｔ１までのＩＧスイッチ４５の開期間において、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４が開放されており、時刻ｔ１にＩＧスイッチ４５が閉鎖されると、第４スイッチＳＷ４が閉鎖される。第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４の開閉状態は、時刻ｔ２に車両の運転モードが第１モードに切り替えられても、時刻ｔ４に、第１系統ＥＳ１で地絡が発生したと判定されても維持される。なお、時刻ｔ４では、第４スイッチＳＷ４が閉鎖されており、第３寄生ダイオードＤＡ３を介した第２蓄電池１６からの放電が可能となっているため、負荷電圧ＶＤが低下することに伴い第２蓄電池１６からの放電が行われる。

そして、時刻ｔ６に第２コンバータ２６を介した蓄電池の放電が開始され、負荷電圧ＶＤが第２蓄電池１６の降圧電圧ＶＬよりも高くなると、第３スイッチＳＷ３が閉鎖される。
その後の時刻ｔ８に、負荷電圧ＶＤが目標電圧Ｖｔｇまで上昇すると、第３，第４スイッチＳＷ３，ＳＷ４が開放される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、第２経路ＬＣ２に第３寄生ダイオードＤＡ３を有する第３スイッチＳＷ３を設けるようにした。第２蓄電池１６の放電時において、負荷電圧ＶＤを第２蓄電池１６の電圧よりも高くする構成では、この第３寄生ダイオードＤＡ３により、第２経路ＬＣ２において接続点ＰＢから第２蓄電池１６への電流の流れを規制することで、電源電圧ＶＡよりも低い定格電圧の第２蓄電池１６を用いて電源システム１００を構成することができる。また、第１系統ＥＳ１での異常発生時には、第２系統ＥＳ２において負荷電圧ＶＤが低下することに伴い第２蓄電池１６からの放電が行われ、第２コンバータ２６の昇圧動作に必要な所定期間ＴＳを待つことなく、第２負荷３６への早期の電力供給が可能となっている。

・整流素子として第３スイッチＳＷ３の第３寄生ダイオードＤＡ３を用いる場合には、第３寄生ダイオードＤＡ３の順方向電圧降下量による電圧低下や、通電による第３寄生ダイオードＤＡ３の発熱が懸念される。この点、本実施形態では、第１系統ＥＳ１での異常発生時において、第３スイッチＳＷ３が閉鎖されていることで、第３寄生ダイオードＤＡ３の順方向電圧降下量による電圧低下を抑制することができるとともに、第３寄生ダイオードＤＡ３の発熱を抑制することができる。

・本実施形態では、第２経路ＬＣ２に第３スイッチＳＷ３と直列接続された第４スイッチＳＷ４を設け、第２経路ＬＣ２における第３スイッチＳＷ３の第３寄生ダイオードＤＡ３の向きと、第４スイッチＳＷ４の第４寄生ダイオードＤＡ４の向きとが、逆向きとなるようにした。これにより、整流素子として第３寄生ダイオードＤＡ３を用いる構成において、第２系統ＥＳ２での異常発生時における第２蓄電池１６の過放電を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

・各負荷３４，３６は、例えば以下の装置であってもよい。

車両に走行用動力を付与する走行用モータとその駆動回路であってもよい。この場合、第１，第２負荷３４，３６のそれぞれは、例えば３相の永久磁石同期モータと３相インバータ装置である。

制動時の車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ装置であってもよい。この場合、第１，第２負荷３４，３６のそれぞれは、例えば制動時のブレーキ油圧を独立に調整できるＡＢＳアクチュエータである。

自車両の前を走行する前走車を検出し、前走車が検知された場合には前走車との車間距離を一定に維持し、前走車が検知されなくなった場合には自車両を予め設定された車速で走行させるクルーズコントロール装置であってもよい。この場合、第１，第２負荷３４，３６のそれぞれは、例えばミリ波レーダである。

・各負荷３４，３６は、必ずしも同じ構成の組合せである必要がなく、同等の機能を異なる形式の機器で実現する組合せであってもよい。また、第１，第２負荷３４，３６は、それぞれが異なる負荷ではなく、同一の負荷であってもよい。つまり、第１，第２負荷３４，３６が、第１系統内経路ＬＡ１及び第２系統内経路ＬＡ２の両方から電力供給を受ける同一の負荷であってもよい。

・第１電源の電圧生成部は、コンバータに限られず、オルタネータであってもよい。また、第１電源は、電圧生成部を有していなくてもよく、例えば第１蓄電池１４のみを有していてもよい。

・上記実施形態では、所定期間ＴＳとして、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間、つまり、第２コンバータ２６に第２蓄電池１６の放電を実施させる指令を出力してから第２蓄電池１６の放電が開始されるまでの期間を例示したが、これに限られない。時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間は、第２蓄電池１６の内部抵抗や第１経路ＬＣ１の配線抵抗等に基づいて予め設定することができるものの、電源システム１００の温度環境等により変動することが考えられる。そのため、この変動を考慮して、所定期間ＴＳは、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間を含む期間、つまり、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの期間よりも長い期間に設定しておいてもよい。

・上記第２実施形態では、第２経路ＬＣ２に設けられる整流素子が、第３スイッチＳＷ３の第３寄生ダイオードＤＡ３である例を示したが、これに限られない。

例えば、図７に示すように、整流素子は単体のダイオード素子であってもよい。図７に示すように、この形態では、第２スイッチ部２４が、単体のダイオード素子であるダイオードＤＡのみを有している。なお、このダイオードＤＡは、第１実施形態のダイオードＤＡと等しいため、説明を省略する。

・また、整流素子は、ダイオードに限られず、サイリスタであってもよい。

・上記実施形態では、電源システム１００が手動運転及び自動運転による走行が可能な車両に適用される例を示したが、これに限られない。完全自動運転車など自動運転による走行のみが可能な車両に適用されてもよければ、手動運転による走行のみが可能な車両に適用されてもよい。

例えば自動運転による走行のみが可能な車両に適用された場合、いずれか一方の系統ＥＳ１，ＥＳ２での異常が発生したときには、異常が発生していない他方の系統ＥＳ１，ＥＳ２の負荷３４，３６を用いて、自動運転により車両の走行を停止させる、又は安全な場所に移動させた後に車両を停止させる処理が実施されてもよい。

１０…高圧蓄電池、１２…第１コンバータ、１４…第１蓄電池、１６…第２蓄電池、２４…第２スイッチ部、２６…第２コンバータ、３４…第１負荷、３６…第２負荷、１００…電源システム、ＥＳ１…第１系統、ＥＳ２…第２系統、ＬＢ…接続経路、ＬＣ１…第１経路、ＬＣ２…第２経路、ＰＢ…接続点、ＳＷ１…第１スイッチ。

Claims (6)

1. 電気負荷（３４，３６）と、
   前記電気負荷に接続された第１電源（１０，１２，１４）を含む第１系統（ＥＳ１）と、
   前記電気負荷に接続された第２電源（１６）を含む第２系統（ＥＳ２）と、
   前記第１系統と前記第２系統とを互いに接続する接続経路（ＬＢ）に設けられた系統間スイッチ（ＳＷ１）と、を有する電源システム（１００）であって、
   前記第１電源は、前記電気負荷の駆動を可能にする電源電圧を出力し、
   前記第２電源は、前記第１電源の電源電圧により充電可能な蓄電池（１６）を含み、
   前記第１系統で異常が発生したことを判定する異常判定部と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に前記系統間スイッチを開放する状態制御部と、を備え、
   前記第２系統における前記接続経路との接続点（ＰＢ）と前記第２電源との間に、第１経路（ＬＣ１）及び第２経路（ＬＣ２）が互いに並列に設けられており、
   前記第１経路には、前記第１電源からの電力供給による前記蓄電池の充電時及び前記蓄電池の放電時に電力変換を行う電力変換器（２６）が設けられており、
   前記蓄電池は、前記電力変換器により前記電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い電圧に充電されるようになっており、
   前記第２経路において、前記電力変換器を迂回して前記電気負荷に対して前記蓄電池の電圧印加が可能となっている電源システム。
2. 前記第２経路には、前記第２経路を開放又は閉鎖する電池用スイッチ（ＳＷ２）が設けられており、
   前記電力変換器は、前記状態制御部からの指令により前記蓄電池の充放電を実施又は停止し、
   前記状態制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に、前記系統間スイッチを開放するとともに、前記電力変換器に前記蓄電池の放電を実施させる指令を出力し、当該指令を出力してから前記蓄電池の放電が開始されるまでの期間を含む所定期間において、前記電池用スイッチを閉鎖する請求項１に記載の電源システム。
3. 前記電力変換器は、前記蓄電池の放電時に、前記蓄電池の電圧を昇圧する昇圧動作を実施し、
   前記状態制御部は、前記蓄電池の放電が開始された後に、前記電池用スイッチを開放する請求項２に記載の電源システム。
4. 前記電力変換器は、前記蓄電池の充電時に、前記蓄電池の電圧を降圧する降圧動作を実施するとともに、前記蓄電池の放電時に、前記蓄電池の電圧を昇圧する昇圧動作を実施し、
   前記第２経路には、前記第２経路において前記接続点から前記蓄電池への電流の流れを規制する整流素子（ＤＡ３）が設けられている請求項１に記載の電源システム。
5. 前記第２経路に、寄生ダイオードを有する半導体スイッチング素子（ＳＷ３）が設けられ、
   前記寄生ダイオードが前記整流素子であり、
   前記状態制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合に、前記半導体スイッチング素子を導通状態とする請求項４に記載の電源システム。
6. 車両に搭載された電源システムであって、
   前記電気負荷は、前記車両において運転に必要な少なくとも１つの機能を実施する負荷であって、かつ前記車両の運転支援機能を実施する負荷であり、
   前記車両は、前記運転支援機能を用いる第１モードによる走行と、前記運転支援機能を用いない第２モードによる走行が可能であり、
   前記蓄電池の蓄電状態が、当該蓄電池の電圧が前記電気負荷の駆動電圧の下限値よりも高い状態であることを条件に、前記車両の走行モードが前記第２モードから前記第１モードに移行することを許可するモード制御部を備える請求項１から５までのいずれか一項に記載の電源システム。

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