JP2022037563A - 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こと。【解決手段】電気負荷３４，３６と、第１電源１０，１２を含む第１系統ＥＳ１と、第２電源１６，１８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、複数の蓄電池１６，１８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、複数の蓄電池の充電時に、これらを並列接続して、第１電源から電力供給を行わせる第１状態とする第１制御部と、複数の蓄電池の放電時に、これらを直列接続して、第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は電気負荷の要求電圧よりも高い電圧で電気負荷に電力供給を行わせる第２状態とする第２制御部と、を備える。【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、１つの機能を実施する電気負荷として第１負荷及び第２負荷を有し、第１負荷に接続された第１電源を含む第１系統と、第２負荷に接続された第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おり、系統間スイッチは、コントローラにより一方の系統で異常が発生したと判定された場合に開放される。これにより、異常が発生していない他方の系統の電気負荷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２０１９－６２７２７号公報

上記電源システムにおいて、第２系統の第２電源を蓄電池とする構成が考えられる。かかる構成において、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電源である蓄電池からの電力供給が行われるが、例えば低温状態や高負荷状態では、第２系統において蓄電池からの電力供給開始時において電気負荷が適正に作動しないことが懸念される。

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複数の蓄電池を含み、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、前記複数の蓄電池を充電する場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記第１電源から前記複数の蓄電池に電力供給を行わせる第１状態とする第１制御部と、前記複数の蓄電池を放電する場合に、前記複数の蓄電池を直列接続して、前記第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は前記電気負荷の要求電圧よりも高い電圧で前記複数の蓄電池から前記電気負荷に電力供給を行わせる第２状態とする第２制御部と、を備える。

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系統において第２電源における複数の蓄電池からの電力供給が行われ、その際に例えば低温状態であったり、高負荷状態であったりすることを考えると、第２電源の蓄電池電圧を高くしておくことが望ましい。ただし反面、その蓄電池電圧を高い電圧に充電する構成では、第１電源からの電力供給負担や電源システムのコスト負担が大きくなることが懸念される。

この点、本手段の構成では、複数の蓄電池が充電される場合に、複数の蓄電池が並列接続され、複数の蓄電池が放電される場合に、複数の蓄電池が直列接続されるようにした。この場合、複数の蓄電池の充電が行われる際において、複数の蓄電池を並列接続する構成にしたため、充電のための電力供給負担や電源システムのコスト負担を軽減することができる。また、第１系統での異常発生に伴い第２系統で複数の蓄電池からの電力供給が行われる際において、複数の蓄電池を直列接続し、第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は電気負荷の要求電圧よりも高い電圧で電気負荷に電力供給を行う構成にしたため、仮に低温状態や高負荷状態であっても、電気負荷を適正に作動させることができる。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への電力供給を適正に実施することができる。

第２の手段では、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電源との間に設けられ、直列状態における前記複数の蓄電池の放電を規制する放電規制部を備える。

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電源との間に放電規制部が設けられており、放電規制部により直列状態における複数の蓄電池の放電を規制するようにした。これにより、複数の蓄電池を直列状態にしても、それら各蓄電池に蓄えられた電荷を維持することができる。また、各蓄電池を直列状態としておくことで、必要に応じて早期に複数の蓄電池から電気負荷に電力供給を行うことができる。

第３の手段では、前記第１状態において、前記複数の蓄電池の合計電圧が、前記第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は前記電気負荷の要求電圧よりも高い電圧となる満充電状態になっていることを判定する充電判定部を備え、前記放電規制部は、前記充電判定部により前記満充電状態になっていると判定された場合に直列状態における前記複数の蓄電池の放電を規制する。

上記構成では、放電規制部により直列状態、かつ満充電状態における複数の蓄電池の放電を規制するようにした。これにより、第１系統での異常発生時において、第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は電気負荷の要求電圧よりも高い電圧の電力供給を早期に行うことができる。

第４の手段では、前記放電規制部は、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電源との間の経路を開放又は閉鎖する電池用スイッチを含み、前記状態制御部は、前記異常判定部により異常が発生していないと判定された場合に、前記系統間スイッチを閉鎖するとともに、前記電池用スイッチを開放して前記複数の蓄電池の放電を規制し、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、前記電池用スイッチを閉鎖して前記複数の蓄電池の放電規制を解除する。

上記構成では、放電規制部としての電池用スイッチを設け、第１系統での異常の有無に基づいて、系統間スイッチと電池用スイッチとを連携させて各々開閉させるようにした。これにより、第１系統の正常時、及び第１系統での異常発生時のいずれにおいても、第２電源の蓄電池の放電を適正に管理することができる。

第５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、前記第１制御部は、前記第２モードにおいて前記第１状態とし、前記状態制御部は、前記放電規制部により前記複数の蓄電池の放電が規制された場合に、前記第１モードへの切り替えを許可する。

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負荷として、第１負荷及び第２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。上記構成では、第２モードにおいて第１状態とするようにし、第２モードにおいて複数の蓄電池が満充電状態となり、放電が規制された場合に、第１モードへの切り替えを許可するようにした。これにより、運転支援機能を用いる第１モードにおいて、第１系統に異常が発生した場合でも、満充電状態とされた複数の蓄電池を用いて電気負荷の駆動を継続することができ、運転支援機能を継続して用いることができる。

第６の手段では、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電源との間において互いに並列に設けられた第１経路及び第２経路と、前記第１経路に設けられ、前記第１電源からの電力供給により、並列接続された前記複数の蓄電池を当該第１電源の電源電圧よりも低い電圧に充電する充電部と、を備え、前記放電規制部は、前記第２経路に設けられ、前記第２系統での前記複数の蓄電池の放電を規制する。

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経路では、充電部により、第１電源の電源電圧よりも低い電圧で複数の蓄電池が充電される。また、第２経路では、放電規制部により第２系統での複数の蓄電池の放電が規制されるようになっている。充電部が第１電源の電源電圧よりも低い電圧で複数の蓄電池を充電することにより、複数の蓄電池の充電に係る電源システムの構成を簡略化することができ、電源システムのコスト負担を軽減することができる。

第７の手段では、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電源との間において互いに並列に設けられた第１経路及び第２経路と、前記第１経路に設けられ、当該第１経路を開放又は閉鎖する開閉スイッチと、を備え、前記放電規制部は、前記第２経路に設けられ、前記第２経路において前記接続点から前記複数の蓄電池への電流の流れを規制し、かつ直列接続された前記複数の蓄電池の電圧と前記電源電圧とに所定の電圧差を生じさせる整流素子を含む。

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経路では、電池用スイッチが閉鎖されることにより複数の蓄電池が充電され、電池用スイッチが開放されることにより複数の蓄電池の充電が停止される。また、第２経路には、放電規制部としての整流素子が設けられ、その整流素子により、第２経路において接続点から複数の蓄電池への電流の流れを規制し、かつ直列接続された複数の蓄電池の電圧と電源電圧とに所定の電圧差を生じさせるようにした。これにより、直列状態の複数の蓄電池では、第１電源の電源電圧よりも高電圧となる状態が維持される。そして、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側の電圧が低下することに伴い直列接続された複数の蓄電池からの放電が行われ、電気負荷への早期の電力供給が可能となっている。

第８の手段では、前記第１制御部は、前記電気負荷の駆動量を示す駆動量情報を取得し、前記第２制御部は、前記駆動量情報が示す前記駆動量が所定の閾値よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった場合に前記第２状態とする。

第１系統における地絡の発生に伴い、電気負荷に電圧低下が生じる。また、それ以外に、電気負荷の駆動量の変化に起因して、過剰な電気負荷の電圧低下が生じることも考えられる。この点、上記構成では、電気負荷の駆動量が閾値よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった場合に第２状態とするようにした。これにより、第１系統の正常時において、仮に電気負荷の駆動量が一時的に増加した場合でも、直列接続された複数の蓄電池からの電力供給が行われることにより電気負荷を適正に作動させることができる。

第９の手段では、前記第１制御部は、前記駆動量情報が示す前記駆動量が前記閾値よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった後に、前記閾値よりも大きい状態から小さい状態に切り替わった場合に、前記第２状態から前記第１状態に切り替え、前記複数の蓄電池を充電する。

上記構成では、第１系統の正常時において第２状態とされた場合において、電気負荷の駆動量が閾値よりも大きい状態から小さい状態に切り替わった場合に、第２状態から第１状態に切り替え、複数の蓄電池を充電するようにした。そのため、第１系統の正常時において複数の蓄電池を一時的に放電した場合でも、その後に複数の蓄電池を満充電状態とすることができる。したがって、第１系統での異常発生時において、満充電状態とされた複数の蓄電池を用いて電気負荷の駆動を継続することが可能となる。

第１０の手段では、前記第１制御部は、前記電気負荷の駆動量を示す駆動量情報を取得し、前記駆動量情報が示す前記駆動量が所定の規定値よりも小さい場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記複数の蓄電池を個別に充電し、前記駆動量情報が示す前記駆動量が前記規定値よりも大きい場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記複数の蓄電池を同時に充電する。

第１状態では、電気負荷への電力供給と複数の蓄電池への電力供給とが同時に行われるため、これらの電力供給を適正に実施する必要がある。この点、上記構成では、電気負荷の駆動量が規定値よりも小さい場合に、複数の蓄電池を同時に充電し、駆動量が規定値よりも大きい場合に、複数の蓄電池を個別に充電するようにした。駆動量により充電される蓄電池の数を調整することで、第１電源の電力供給に係る負担を調整し、電気負荷への電力供給と複数の蓄電池への電力供給とを適正に実施することができる。

第１１の手段では、前記複数の蓄電池は、所定の第１電位点と第２電位点との間に設けられた第１特定電池と第２特定電池とを含み、前記第１特定電池の正極端子は、第１正極側経路により前記第１電位点に接続されるとともに、第１負極側経路により前記第２電位点に接続されており、前記第２特定電池の正極端子は、第２正極側経路により前記第１電位点に接続されるとともに、第２負極側経路により前記第２電位点に接続されており、前記第１負極側経路に設けられた第１切替スイッチと、前記第２正極側経路に設けられた第２切替スイッチと、前記第１負極側経路のうち前記第１切替スイッチよりも前記第１特定電池側の第１接続点と、前記第２正極側経路のうち前記第２切替スイッチよりも前記第２電位点側の第２接続点との間の導通経路に設けられた第３切替スイッチと、を備え、前記第１制御部は、前記第１状態において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチを閉鎖するとともに、前記第３切替スイッチを開放し、前記第２制御部は、前記第２状態において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチを開放するとともに、前記第３切替スイッチを閉鎖し、前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記第１状態と前記第２状態との切り替え時において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチの少なくとも一方と前記第３切替スイッチとが同時に閉鎖されないように各切替スイッチの開閉を制御する。

複数の蓄電池に含まれる第１特定電池と第２特定電池とが並列接続された第１状態と直列接続された第２状態とが切り替えられる場合に、第１特定電池と第２特定電池とを並列接続する第１切替スイッチ及び第２切替スイッチの少なくとも一方と、第１特定電池と第２特定電池とを直列接続する第３切替スイッチとが同時に閉鎖されると、第１特定電池及び第２特定電池の少なくとも一方が短絡してしまうことが懸念される。この点、上記構成では、第１状態と第２状態との切り替え時において、第１切替スイッチ及び第２切替スイッチの少なくとも一方と第３切替スイッチとが同時に閉鎖されないように各切替スイッチの開閉を制御するようにした。これにより、第１特定電池及び第２特定電池の短絡を抑制して、第１状態と第２状態とを適正に切り替えることができる。

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３実施形態の電源システムの全体構成図。 第３実施形態の制御処理の手順を示すフローチャート。 第４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）
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、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータ）１２と、第１蓄電池１４と、第１特定電池としての第２蓄電池１６と、第２特定電池としての第３蓄電池１８と、第１スイッチ部２０と、リレースイッチＳＭＲ（システムメインリレースイッチ）と、制御装置４０と、を備えている。

高圧蓄電池１０は、第１～第３蓄電池１４～１８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。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及びコンバータ１２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及び第３蓄電池１８に接続されている。第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は、例えばリチウムイオン蓄電池である。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、第３蓄電池１８、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及び第３蓄電池１８が「第２電源、複数の蓄電池」に相当する。

第１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。第１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。

第１系統内経路ＬＡ１には、第１電流検出部２７が設けられており、接続経路ＬＢには、第２電流検出部２８が設けられている。第１電流検出部２７は、第１系統内経路ＬＡ１のうち接続点ＰＡと第１負荷３４との間の部分に設けられており、当該部分に流れる系統内電流ＩＡの大きさ及び向きを検出する。第２電流検出部２８は、接続経路ＬＢのうち第１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ＩＢの大きさ及び向きを検出する。

リレースイッチＳＭＲは、第２系統内経路ＬＡ２における接続点ＰＢと、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間の部分に設けられており、当該部分を開放又は閉鎖する。リレースイッチＳＭＲの開閉により、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の通電及び通電遮断が切り替え可能に構成されている。なお、本実施形態において、リレースイッチＳＭＲが「放電規制部、電池用スイッチ」に相当する。

そして、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は、コンバータ１２からの電力供給により充電可能に構成されている。具体的には、第１スイッチング素子ＳＷ１及びリレースイッチＳＭＲを閉鎖することで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は、電源電圧ＶＡにより充電される。

制御装置４０は、第１，第２電流検出部２７，２８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、リレースイッチＳＭＲを切替操作すべく、リレー切替信号ＳＲを生成し、リレー切替信号ＳＲによる指令をリレースイッチＳＭＲに出力する。さらに、制御装置４０は、コンバータ１２を動作制御すべく、制御信号ＳＤを生成し、制御信号ＳＤによる指令をコンバータ１２に出力する。制御信号ＳＤにより、コンバータ１２の動作状態と動作停止状態とが切り替えられる。

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蓄電池１６及び第３蓄電池１８から第２負荷３６への電力供給が行われる。しかし、電源システム１００が低温状態や高負荷状態で使用されている場合には、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の性能低下や第２系統内経路ＬＡ２における配線抵抗の増加により、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の蓄電池電圧ＶＢを高くしておくことが望ましい。ただし反面、その蓄電池電圧ＶＢを高い電圧に充電する場合には、コンバータ１２からの電力供給負担やコスト負担が大きくなることが懸念される。

本実施形態では、第２系統ＥＳ２において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続された状態と、並列接続された状態とに切り替えられるようにした。具体的には、第２蓄電池１６の正極端子は、第１正極側経路ＬＣ１によりリレースイッチＳＭＲに接続されており、第２蓄電池１６の負極端子は、第１負極側経路ＬＤ１によりグランドに接続されている。第３蓄電池１８の正極端子は、第２正極側経路ＬＣ２により接続点ＰＣにおいて第１正極側経路ＬＣ１に接続されており、第２蓄電池１６の負極端子は、第２負極側経路ＬＤ２により接続点ＰＤにおいて第１負極側経路ＬＤ１に接続されている。つまり、第１，第２正極側経路ＬＣ１，ＬＣ２及び第１，第２負極側経路ＬＤ１，ＬＤ２により、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は接続点ＰＣと接続点ＰＤとの間に並列接続されている。なお、本実施形態において、接続点ＰＣが「第１電位点」に相当し、接続点ＰＤが「第２電位点」に相当する。

また、第２系統内経路ＬＡ２においてリレースイッチＳＭＲよりも第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側に、第２スイッチ部２２を設けるようにした。第２スイッチ部２２は、第２～第４スイッチング素子（以下、単に第２～第４スイッチ）ＳＷ２～ＳＷ４を備えている。第２スイッチＳＷ２は、第１負極側経路ＬＤ１に設けられており、第３スイッチＳＷ３は、第２正極側経路ＬＣ２に設けられている。

第４スイッチＳＷ４は、第２正極側経路ＬＣ２と第１負極側経路ＬＤ１とを接続する導通経路ＬＥに設けられている。導通経路ＬＥの一端は、接続点ＰＥにおいて第１負極側経路ＬＤ１のうち第２蓄電池１６と第２スイッチＳＷ２との間に接続されており、導通経路ＬＥの他端は、接続点ＰＦにおいて第２正極側経路ＬＣ２のうち第３スイッチＳＷ３と第３蓄電池１８との間に接続されている。なお、本実施形態において、接続点ＰＥが「第１接続点」に相当し、接続点ＰＦが「第２接続点」に相当する。

本実施形態では、第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４として、ＭＯＳＦＥＴが用いられている。制御装置４０は、第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４を切替操作すべく、第２～第４切替信号ＳＣ２～ＳＣ４を生成し、第２～第４切替信号ＳＣ２～ＳＣ４による指令を第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４に出力する。なお、本実施形態において、第２スイッチＳＷ２が「第１切替スイッチ」に相当し、第３スイッチＳＷ３が「第２切替スイッチ」に相当し、第４スイッチＳＷ４が「第３切替スイッチ」に相当する。

制御装置４０は、第２～第４切替信号ＳＣ２～ＳＣ４により、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態と、直列接続された状態とを切り替える。具体的には、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３が閉鎖され、第４スイッチＳＷ４が開放されることにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は並列接続される。一方、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３が開放され、第４スイッチＳＷ４が開放されることにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は直列接続される。

そして、本実施形態では、コンバータ１２からの電力供給により第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電される場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続されるようにした。また、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されるように第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４の開放又は閉鎖を制御する制御処理を実施するようにした。

この場合、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電が行われる際において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続し、電源電圧ＶＡを昇圧することなく第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電する。これにより、例えば充電におけるコンバータ１２の電力供給負担や、第２系統ＥＳ２に昇圧コンバータを設けることによる電源システム１００のコスト負担を軽減することができる。また、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及び第３蓄電池１８からの電力供給が行われる際において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続することで電源電圧ＶＡよりも高い電圧で負荷３４，３６に電力供給を行う。これにより、仮に低温状態や高負荷状態であっても、第２負荷３６を適正に作動させることができる。

図２に、本実施形態の制御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制御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おり、第１スイッチＳＷ１は閉鎖されており、コンバータ１２は動作状態とされている。

制御処理を開始すると、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及び第３蓄電池１８の残存容量ＳＡを算出する。残存容量ＳＡは、例えば各蓄電池１６，１８の蓄電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）の合計値である。残存容量ＳＡは、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が通電状態（充電状態又は放電状態）である場合には、各蓄電池１６，１８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及び第３蓄電池１８の合計電圧が電源電圧ＶＡよりも所定値高い電圧となる容量である。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及び第３蓄電池１８の合計電圧が電源電圧ＶＡよりも所定値以上高くなく、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となっていない。この場合、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Ｓ４２，Ｓ４４に進む。

一方、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及び第３蓄電池１８の合計電圧が電源電圧ＶＡよりも所定値以上高く、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となっている。この場合、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、リレースイッチＳＭＲを開放し、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電を停止する。なお、後述するように、ステップＳ１４で肯定判定される際には、リレースイッチＳＭＲは閉鎖されている。なお、本実施形態において、ステップＳ１４の処理が「充電判定部」に相当する。

続くステップＳ１７では、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を開放するとともに第４スイッチＳＷ４を閉鎖することで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続に切り替える。直列接続への切り替えでは、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を開放した後に第４スイッチＳＷ４を閉鎖し、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方と第４スイッチＳＷ４とが同時に閉鎖されないようにする。

第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されることで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の蓄電池電圧ＶＢは略２倍に上昇する。本実施形態では、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されるのに先立ってリレースイッチＳＭＲが開放されていることで、直列接続における第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が規制される。

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モードへの切り替えを許可し、制御処理を終了する。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。

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、第１，第２電流検出部２７，２８で検出される各電流ＩＡ，ＩＢの大きさ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、第１電流検出部２７で検出される系統内電流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。また例えば第２系統ＥＳ２で地絡が発生した場合、第２電流検出部２８で検出される系統間電流ＩＢの大きさは、電流閾値Ｉｔｈ以上となる。したがって、第１，第２電流検出部２７，２８で検出される各電流ＩＡ，ＩＢの大きさにより、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、制御処理を終了する。これにより、コンバータ１２から第１，第２負荷３４，３６への電力供給が継続されるとともに、リレースイッチＳＭＲが開放された状態に維持される。つまり、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、かつ第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態であると判定された場合、第１スイッチＳＷ１が閉鎖され、リレースイッチＳＭＲが開放される。その結果、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８からの不要な放電が抑制される。

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を開放する。続くステップＳ２８において、リレースイッチＳＭＲを閉鎖し、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電抑制を解除する。なお、本実施形態において、ステップＳ２６の処理が「状態制御部」に相当し、ステップＳ２６，２８の処理が「第２制御部」に相当する。

これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続された状態で、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８から第２負荷３６に電力供給が行われ、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される第２状態となる。この場合、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されているため、電源電圧ＶＡよりも高い電圧で第２負荷３６に電力供給が行われる。続くステップＳ３０において、コンバータ１２を動作停止状態とする指令を出力する。

また、ステップＳ２４で肯定判定すると、ステップＳ３２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。

その後、ステップＳ３６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Ｓ３８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Ｓ３８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行われる。

一方、ステップＳ３８で肯定判定すると、ステップＳ４０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Ｓ４２，Ｓ４４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Ｓ４２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Ｓ４２で否定判定すると、ステップＳ４４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Ｓ４４で否定判定する。この場合、ステップＳ４５において、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を閉鎖するとともに第４スイッチＳＷ４を開放することで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続に切り替える。並列接続への切り替えでは、第４スイッチＳＷ４を開放した後に第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を閉鎖し、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方と第４スイッチＳＷ４とが同時に閉鎖されないようにする。

続くステップＳ４６において、リレースイッチＳＭＲを閉鎖し、制御処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ４５，Ｓ４６の処理が「第１制御部」に相当する。

これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、コンバータ１２から第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８に電力供給が行われ、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電される第１状態となる。つまり、車両の運転モードが第２モードである場合に第１状態となり、前述のステップＳ１４の処理も第１状態において実施される。

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Ｓ４２で肯定判定すると、まずステップＳ４７において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ４８において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続する。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続されている場合に比べて高い電圧を放電することができる。続くステップＳ５０において、コンバータ１２を動作停止状態とする指令を出力する。

また、ステップＳ４４で肯定判定すると、ステップＳ５２において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ５４において、リレースイッチＳＭＲを開放する。

その後、ステップＳ５６において、報知部４４を介してドライバに第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旨を報知し、制御処理を終了する。

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負荷電圧ＶＤと蓄電池電圧ＶＢとの推移を示す。ここで負荷電圧ＶＤは、第２負荷３６に印加される電圧を示し、具体的には第２系統ＥＳ２における接続点ＰＢの電圧を示す。また、蓄電池電圧ＶＢは、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の端子間電圧を示し、具体的には第２系統ＥＳ２における第１正極側経路ＬＣ１と第２正極側経路ＬＣ２との接続点ＰＣの電圧を示す。そのため、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されている場合の蓄電池電圧ＶＢは、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続されている場合の蓄電池電圧ＶＢの２倍の電圧となる。

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、リレースイッチＳＭＲの開閉状態の推移を示し、（Ｅ）は、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の開閉状態の推移を示し、（Ｆ）は、第４スイッチＳＷ４の開閉状態の推移を示す。また、（Ｇ）は、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の接続状態の推移を示し、（Ｈ）は、負荷電圧ＶＤの推移を示し、（Ｉ）は、蓄電池電圧ＶＢの推移を示し、（Ｊ）は、第１系統ＥＳ１における系統内電流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４スイッチＳＷ１～ＳＷ４及びリレースイッチＳＭＲが開放されており、コンバータ１２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及び系統内電流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、コンバータ１２を動作状態に切り替える指令が出力される。これにより、コンバータ１２が動作状態に切り替えられ、電源電圧ＶＡの上昇に伴い負荷電圧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る。

また、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３が閉鎖されるとともに、リレースイッチＳＭＲが閉鎖される。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される第１状態となる。そして、蓄電池電圧ＶＢが所定の昇圧電圧ＶＨ（図３（Ｉ）参照）まで上昇する。ここで昇圧電圧ＶＨは、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となる電圧であり、動作電圧ＶＭよりも低く動作電圧ＶＭの半分よりも高い電圧である。

時刻ｔ２に蓄電池電圧ＶＢが昇圧電圧ＶＨまで上昇し、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となると、リレースイッチＳＭＲが開放される。また、リレースイッチＳＭＲ開放後の時刻ｔ３に第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３が開放される。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８は、第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４の全てが開放された切断状態となる。

そして、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３開放後の時刻ｔ４に第４スイッチＳＷ４が閉鎖される。第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３開放後に第４スイッチＳＷ４が閉鎖されることで、誤って第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方と第４スイッチＳＷ４とが同時に閉鎖された状態となり、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の少なくとも一方が短絡することを抑制することができる。

また、第４スイッチＳＷ４が閉鎖されることで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続され、この直列接続された状態でリレースイッチＳＭＲにより放電が規制された状態となる。これにより、蓄電池電圧ＶＢは、各蓄電池１６，１８の昇圧電圧ＶＨを加算した加算電圧２ＶＨとなる。

第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続され、リレースイッチＳＭＲにより放電が規制されると、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となる。図３では、時刻ｔ４に車両の運転モードが第２モードから第１モードに切り替えられる。

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、コンバータ１２及び第１蓄電池１４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。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蓄電池１４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ｔ４から時刻ｔ５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ｔ５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。

また、系統内電流ＩＡが増加し、その後の時刻ｔ６に、系統内電流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ｔ６に、第１スイッチＳＷ１が開放されるとともに、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、系統内電流ＩＡが減少する。

また、この時刻ｔ６に、リレースイッチＳＭＲが閉鎖される。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８から第２負荷３６への電力供給により負荷電圧ＶＤが上昇する。本実施形態では、第１系統ＥＳ１での地絡発生時において、蓄電池電圧ＶＢが昇圧電圧ＶＨよりも高い加算電圧２ＶＨまで上昇しているため、負荷電圧ＶＤが加算電圧２ＶＨまで上昇する。そのため、負荷電圧ＶＤと、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との間に、所定の電圧差ΔＶを確保することができる。これにより、仮に低温状態や高負荷状態であっても、第２負荷３６を適正に作動させることができる。

また、本実施形態では、第１系統ＥＳ１での地絡発生時において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続された状態とされている。そのため、第１系統ＥＳ１での地絡発生時に、第２負荷３６に電力供給を早期に行うことができる。

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ｔ７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蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電される場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続され、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続されるようにした。この場合、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電が行われる際において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続する構成にしたため、充電のための電力供給負担や電源システム１００のコスト負担を軽減することができる。また、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及び第３蓄電池１８からの電力供給が行われる際において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続し、電源電圧ＶＡよりも高い電圧で負荷３４，３６に電力供給を行う構成にしたため、仮に低温状態や高負荷状態であっても、第２負荷３６を適正に作動させることができる。これにより、複数の系統ＥＳ１，ＥＳ２を有する電源システム１００において負荷３４，３６への電力供給を適正に実施することができる。

・第２蓄電池１６と第２蓄電池１８とが並列接続された第１状態と直列接続された第２状態とが切り替えられる場合に、第２蓄電池１６と第２蓄電池１８とを並列接続する第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方と、第２蓄電池１６と第２蓄電池１８とを直列接続する第４スイッチＳＷ４とが同時に閉鎖されると、第２蓄電池１６及び第２蓄電池１８の少なくとも一方が短絡してしまうことが懸念される。この点、本実施形態では、第１状態と第２状態との切り替え時において、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３の少なくとも一方と第４スイッチＳＷ４とが同時に閉鎖されないように各スイッチＳＷ２～ＳＷ４の開閉を制御するようにした。これにより、第２蓄電池１６及び第２蓄電池１８の短絡を抑制して、第１状態と第２状態とを適正に切り替えることができる。

・本実施形態では、第２系統ＥＳ２における接続点ＰＢと、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間にリレースイッチＳＭＲが設けられており、リレースイッチＳＭＲにより直列状態における第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電を規制するようにした。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列状態にしても、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８に蓄えられた電荷を維持することができる。また、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列状態としておくことで、必要に応じて早期に第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８から負荷３４，３６に電力供給を行うことができる。

・特に本実施形態では、リレースイッチＳＭＲにより直列状態、かつ満充電状態における複数の蓄電池の放電を規制する構成にした。これにより、第１系統ＥＳ１での異常発生時において、電源電圧ＶＡよりも高い加算電圧２ＶＨの電力供給を早期に行うことができる。

・本実施形態では、第１系統ＥＳ１での異常の有無に基づいて、第１スイッチＳＷ１とリレースイッチＳＭＲとを連携させて各々開閉させるようにした。これにより、第１系統ＥＳ１の正常時、及び第１系統ＥＳ１での異常発生時のいずれにおいても、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電を適正に管理することができる。

・電源システム１００は、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特定負荷３２として、第１負荷３４及び第２負荷３６を有する車両に適用され、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となっている。本実施形態では、第２モードにおいて、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続され、並列接続された状態でコンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される第１状態とするようにした。そして、第２モードにおいて第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となり、放電が規制された場合に、第１モードへの切り替えを許可するようにした。これにより、運転支援機能を用いる第１モードにおいて、第１系統ＥＳ１に異常が発生した場合でも、満充電状態とされた第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を用いて第２負荷３６の駆動を継続することができ、運転支援機能を継続して用いることができる。

（第１実施形態の変形例）
第２系統ＥＳ２にリレースイッチＳＭＲが設けられていなくてもよい。この場合、制御装置４０は、リレースイッチＳＭＲの代わりに第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４を制御することで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充放電を制御することができる。具体的には、第１状態で第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電させる場合には、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を開放し、第４スイッチＳＷ４を閉鎖する。また、第２状態で第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を放電させる場合には、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を閉鎖し、第４スイッチＳＷ４を開放する。そして、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充放電を停止させる場合には、第２～第４スイッチＳＷ２～ＳＷ４を開放する。これにより、電源システム１００の構成を簡略化することができる。

（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、リレースイッチＳＭＲに代えて第３スイッチ部２４が設けられる点で、第１実施形態と異なる。本実施形態では、第２系統ＥＳ２における接続点ＰＢと、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間に、互いに並列に設けられた第１経路ＬＦ１及び第２経路ＬＦ２が設けられており、この第１経路ＬＦ１及び第２経路ＬＦ２に第３スイッチ部２４が設けられている。

第１経路ＬＦ１には、第５スイッチング素子（以下、単に第５スイッチ）ＳＷ５が設けられている。第５スイッチＳＷ５は、第１経路ＬＦ１を開放又は閉鎖する。なお、本実施形態において、第５スイッチＳＷ５が「開閉スイッチ」に相当する。

第２経路ＬＦ２には、直列接続された第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３と第６スイッチング素子（以下、単に第６スイッチ）ＳＷ６とが設けられている。各ダイオードＤＡ１～ＤＡ３は、カソードを接続点ＰＢ側、アノードを第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側となるように配置されており、第２経路ＬＦ２において接続点ＰＢから第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電流の流れを規制する。

また、各ダイオードＤＡ１～ＤＡ３は、所定の順方向電圧降下量（例えば０．７Ｖ）を有している。そのため、第３スイッチ部２４よりも第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側に位置する接続点ＰＣの蓄電池電圧ＶＢと、第３スイッチ部２４の接続点ＰＢ側に印加されるコンバータ１２の電源電圧ＶＡとの間に、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３の順方向電圧降下量の合計値による電圧差（以下、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による電圧差）を生じさせている。第６スイッチＳＷ６は、第２経路ＬＦ２において、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３よりも第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側に設けられている。なお、本実施形態において、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３が「放電規制部、整流素子」に相当する。

本実施形態では、第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６として、ＭＯＳＦＥＴが用いられている。第５スイッチＳＷ５には、寄生ダイオードとして第５ダイオードＤＡ５が並列接続されており、第６スイッチＳＷ６には、寄生ダイオードとして第６ダイオードＤＡ６が並列接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤＡ５，ＤＡ６は、各経路ＬＦ１，ＬＦ２においてカソードを第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側、アノードを接続経路ＬＢ側となるように配置されている。そのため、第２経路ＬＦ２において、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３と第６ダイオードＤＡ６の向きが反対となるように設けられている。また、第１経路ＬＦ１において、第５ダイオードＤＡ５は、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８から接続点ＰＢへの電流の流れを規制し、かつ接続点ＰＢから第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電流の流れを許容するように設けられている。そして、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３及び第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６により第３スイッチ部２４が構成されている。

制御装置４０は、制御処理において、第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６を切替操作すべく、第５，第６切替信号ＳＣ５，ＳＣ６を生成し、第５，第６切替信号ＳＣ５，ＳＣ６による指令を第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６に出力する。制御装置４０は、制御処理において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される第１状態では、第５スイッチＳＷ５を閉鎖し、第１経路ＬＦ１を介して第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電する。そして、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となると、第５スイッチＳＷ５を開放し、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による電圧差で、直列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電を規制する。

その後、第１系統ＥＳ１で異常が発生すると、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３を介して第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される。しかし、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３を介した第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が継続されると、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による電圧差により第２負荷３６に印加される電圧が低下する。また、この第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による電圧差により、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の電力消費が増大することが懸念される。そこで、本実施形態では、制御処理において、第１系統ＥＳ１での異常発生後に第５スイッチＳＷ５を閉鎖するようにした。

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。

本実施形態の制御処理では、ステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ６０において、第５スイッチＳＷ５を開放し、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電を停止して、ステップＳ１７に進む。なお、後述するように、ステップＳ１４で肯定判定される際には、第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６は閉鎖されている。

また、ステップＳ２２で肯定判定すると、つまり第１系統ＥＳ１で異常が発生したと判定すると、ステップＳ６２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Ｓ６２で否定判定すると、ステップＳ６４において、第１スイッチＳＷ１を開放する。これにより、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３を介した第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が開始される。続くステップＳ６６において、第５スイッチＳＷ５を閉鎖する。これにより、第１経路ＬＦ１と第２経路ＬＦ２とにより第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される。続くステップＳ６８において、コンバータ１２を動作停止状態とする指令を出力し、制御処理を終了する。

また、ステップＳ６２で肯定判定すると、つまり既にステップＳ６４～Ｓ６８の処理が実施されている場合には、ステップＳ７０において、第６スイッチＳＷ６を開放し、ステップＳ３６に進む。これにより、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３を介した第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が停止され、第２経路ＬＦ２により第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される。

一方、ステップＳ２４で肯定判定すると、つまり第２系統ＥＳ２で異常が発生したと判定すると、ステップＳ３２において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ７２において、第６スイッチＳＷ６を開放し、ステップＳ３６に進む。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が停止される。

また、ステップＳ４４で肯定判定すると、ステップＳ５２において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ７４において、第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６を開放し、ステップＳ５６に進む。一方、ステップＳ４４で否定判定すると、ステップＳ４５において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続する。続くステップＳ７４において、第５，第６スイッチＳＷ５，ＳＷ６を閉鎖し、制御処理を終了する。

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における接続点ＰＢと第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間に、第１経路ＬＦ１及び第２経路ＬＦ２が互いに並列に設けられている。第１経路ＬＦ１では、第５スイッチＳＷ５が閉鎖されることにより第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電され、第５スイッチＳＷ５が開放されることにより第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電が停止される。また、第２経路ＬＦ２には、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３が設けられ、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３により、第２経路ＬＦ２において接続点ＰＢから第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電流の流れが規制される。

そして、この第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３により、直列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の蓄電池電圧ＶＢと電源電圧ＶＡとに電圧差を生じさせるようにした。これにより、直列状態の第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８では、電源電圧ＶＡよりも高電圧となる状態が維持される。そして、第１系統ＥＳ１での異常発生時には、第２系統ＥＳ２において蓄電池電圧ＶＢが低下することに伴い直列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８からの放電が行われ、第２負荷３６への早期の電力供給が可能となっている。

・本実施形態では、第１系統ＥＳ１における異常発生後に、第５スイッチＳＷ５が開放されるようにした。これにより、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による第２負荷３６への早期の電力供給を可能としつつ、第１～第３ダイオードＤＡ１～ＤＡ３による電圧差により第２負荷３６に印加される負荷電圧ＶＤが低下することを抑制することができる。

・例えば負荷３４，３６の駆動量が一時的に減少した場合に、負荷電圧ＶＤが過剰に上昇することがある。負荷電圧ＶＤが過剰に上昇した場合、その過電圧を第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８に吸収させることが望まれる。本実施形態では、第１経路ＬＦ１において第５スイッチＳＷ５に並列接続された第５ダイオードＤＡ５が設けられている。第５ダイオードＤＡ５は、第１経路ＬＦ１において第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８から接続点ＰＢへの電流の流れを規制し、かつ接続点ＰＢから第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電流の流れを許容するように設けられている。そのため、第５スイッチＳＷ５が閉鎖されている状態において負荷電圧ＶＤが過剰に上昇した場合に、第５ダイオードＤＡ５を介して過電圧を第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８により吸収させることができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に図６，図７を参照しつつ説明する。

本実施形態では、第３スイッチ部２４の構成、第２実施形態と異なる。本実施形態では、第１経路ＬＦ１には、コンバータ２６が設けられている。以下では、区別のため、コンバータ１２を第１コンバータ１２と呼び、コンバータ２６を第２コンバータ２６と呼ぶ。第２コンバータ２６は、第１コンバータ１２からの電力供給により、電源電圧ＶＡよりも低い電圧に電力変換して第２蓄電池１６を充電する。なお、本実施形態において、第２コンバータ２６が「充電部」に相当する。

第２経路ＬＦ２には、第７スイッチング素子（以下、単に第７スイッチ）ＳＷ７が設けられている。第７スイッチＳＷ７は、第２経路ＬＦ２を開放又は閉鎖する。本実施形態では、第７スイッチＳＷ７として、ＭＯＳＦＥＴが用いられている。第７スイッチＳＷ７には、寄生ダイオードとして第７ダイオードＤＡ７が並列接続されている。本実施形態では、第７ダイオードＤＡ７は、第２経路ＬＦ２においてカソードを第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８側、アノードを接続経路ＬＢ側となるように配置されている。そして、第２コンバータ２６及び第７スイッチＳＷ７により第３スイッチ部２４が構成されている。なお、本実施形態において、第７スイッチＳＷ７が「放電規制部，電池用スイッチ」に相当する。

制御装置４０は、制御処理において、第７スイッチＳＷ７を切替操作すべく、第７切替信号ＳＣ７を生成し、第７切替信号ＳＣ７による指令を第７スイッチＳＷ７に出力する。また、制御装置４０は、第２コンバータ２６を動作制御すべく、制御信号ＳＤを生成し、制御信号ＳＤによる指令をコンバータ２６に出力する。以下では、区別のため、第１コンバータ１２への制御信号ＳＤを第１制御信号ＳＤ１と呼び、第２コンバータ２６への制御信号ＳＤを第２制御信号ＳＤ２と呼ぶ。

制御装置４０は、制御処理において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される第１状態では、第７スイッチＳＷ７を開放し、第２コンバータ２６により並列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を定電流充電又は定電圧充電する。そして、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となると、第２コンバータ２６による充電を停止し、開放された第７スイッチＳＷ７により直列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電を規制する。その後、第１系統ＥＳ１で異常が発生すると、第７スイッチＳＷ７を閉鎖し、第２経路ＬＦ２を介して第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を放電する。

図７に本実施形態の制御処理のフローチャートを示す。図７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。

本実施形態の制御処理では、ステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ８０において、第２コンバータ２６を動作停止状態として、ステップＳ１７に進む。なお、後述するように、ステップＳ１４で肯定判定される際には、第２コンバータ２６は動作状態とされており、第７スイッチＳＷ７は開放されている。

また、ステップＳ２２で肯定判定すると、つまり第１系統ＥＳ１で異常が発生したと判定すると、ステップＳ２６において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ８２において、第７スイッチＳＷ７を閉鎖し、ステップＳ３０に進む。これにより、第７スイッチＳＷ７を介して第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される。

また、ステップＳ４２で肯定判定すると、ステップＳ４６において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ４８において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続する。続くステップＳ８４において、第１コンバータ１２及び第２コンバータ２６を動作停止状態とし、ステップＳ５６に進む。

また、ステップＳ４４で肯定判定すると、ステップＳ５２において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ８６において、第７スイッチＳＷ７を開放する。続くステップＳ８８において、第２コンバータ２６を動作停止状態とし、ステップＳ５６に進む。一方、ステップＳ４４で否定判定すると、ステップＳ４５において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続する。続くステップＳ８９において、第２コンバータ２６を動作状態とし、制御処理を終了する。

・以上詳述した本実施形態によれば、第２系統ＥＳ２における接続点ＰＢと第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間に、第１経路ＬＦ１及び第２経路ＬＦ２が互いに並列に設けられており、第１経路ＬＦ１では、第２コンバータ２６により、電源電圧ＶＡよりも低い電圧で第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電される。また、第２経路ＬＦ２では、第７スイッチＳＷ７により第２系統ＥＳ２での第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の放電が規制されるようになっている。第２コンバータ２６が電源電圧ＶＡよりも低い電圧で第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電することにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電に係る電源システム１００の構成を簡略化することができ、電源システム１００のコスト負担を軽減することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図８を参照しつつ説明する。

本実施形態では、制御処理において、第１モードにおける第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時に第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充放電する点で、第１実施形態と異なる。具体的には、制御装置４０は、負荷３４，３６における駆動量情報を取得し、この駆動量情報が示す駆動量ＴＲに基づいて第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充放電する。

電源システム１００では、第１系統ＥＳ１における地絡の発生に伴い、第２負荷３６に電圧低下が生じる。また、それ以外に、負荷３４，３６の駆動量ＴＲの変化に起因して、過剰な負荷３４，３６の電圧低下が生じることも考えられる。過剰な負荷３４，３６の電圧低下が生じた場合には、負荷電圧ＶＤを高くすることが望まれる。

そこで、本実施形態では、制御処理において、第１モードにおける第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時に駆動量ＴＲが所定の第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続された状態で、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される第２状態とするようにした。また、その後に駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きい状態から小さい状態に切り替わった場合に、第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時に第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を放電した場合には、第２状態から第１状態に切り替え、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電されるようにした。

図８に本実施形態の制御処理のフローチャートを示す。図８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。

本実施形態の制御処理では、ステップＳ２０で否定判定すると、つまり第１モードにおける第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時に、ステップＳ９０において、リレースイッチＳＭＲが閉鎖されているか否かを判定する。第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充放電されていない場合には、リレースイッチＳＭＲが閉鎖されている。この場合、ステップＳ９０で否定判定し、ステップＳ２２に進む。

一方、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充放電されている場合には、リレースイッチＳＭＲが開放されている。この場合、ステップＳ９０で肯定判定し、ステップＳ９２において、負荷３４，３６における駆動量情報を取得し、この駆動量情報が示す駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さいか否かを判定する。ここで第１駆動量閾値Ｔｔｈ１は、高圧蓄電池１０から負荷３４，３６に安定して供給可能な電力の最大値に対応する駆動量である。なお、取得された駆動量情報は、制御装置４０の記憶部（図示を省略）に記憶される。

第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電状態である場合には、駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きくなっている。この場合、ステップＳ９２で否定判定し、ステップＳ２２に進む。一方、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が充電状態である場合には、駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さくなっている。この場合、ステップＳ９２で肯定判定し、ステップＳ９４において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の残存容量ＳＡを算出する。続くステップＳ９６では、ステップＳ９４で算出した残存容量ＳＡが容量閾値Ｓｔｈよりも大きいか否かを判定する。

第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となっている場合、ステップＳ９６で肯定判定する。この場合、ステップＳ９８において、リレースイッチＳＭＲを開放し、ステップＳ２２に進む。一方、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が満充電状態となっていない場合、ステップＳ９６で否定判定する。この場合、ステップＳ１００において、駆動量ＴＲが第２駆動量閾値Ｔｔｈ２よりも小さいか否かを判定する。ここで第２駆動量閾値Ｔｔｈ２は、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電方式を切り替える閾値であり、第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい駆動量に設定されている。なお、本実施形態において、第２駆動量閾値Ｔｔｈ２が「所定の規定値」に相当する。

ステップＳ１００で肯定判定すると、ステップＳ１０２において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を同時充電する充電方式を採用し、ステップＳ２２に進む。同時充電する充電方式では、第４スイッチＳＷ４を開放した状態で、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を同時に閉鎖することにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を同時に充電する。

一方、ステップＳ１００で否定判定すると、ステップＳ１０４において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を個別充電する充電方式を採用し、ステップＳ２２に進む。個別充電する充電方式では、第４スイッチＳＷ４を開放した状態で、第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を交互に閉鎖することにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を個別に充電する。

また、ステップＳ２２で肯定判定すると、つまり第１系統ＥＳ１で異常が発生したと判定すると、ステップＳ２６において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ１１６において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続に切り替え、ステップＳ２８に進む。また、ステップＳ２４で肯定判定すると、つまり第２系統ＥＳ２で異常が発生したと判定すると、ステップＳ３２において、第１スイッチＳＷ１を開放する。続くステップＳ１１８において、リレースイッチＳＭＲを開放し、ステップＳ３６に進む。

また、ステップＳ２４で否定判定すると、ステップＳ１１０において、駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きくなったか否かを判定する。前回の制御処理において取得された駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さく、今回の制御処理において駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい状態から第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きい状態に切り替わった場合には、ステップＳ１１０で肯定判定する。この場合、ステップＳ１１２において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を直列接続に切り替える。続くステップＳ１１４では、リレースイッチＳＭＲを閉鎖し、制御処理を終了する。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が直列接続された状態で、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が放電される第２状態となる。

一方、ステップＳ１１０で否定判定すると、ステップＳ１１６において、駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さくなったか否かを判定する。前回の制御処理において取得された駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きく、今回の制御処理において駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きい状態から第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい状態に切り替わった場合には、ステップＳ１１６で肯定判定する。この場合、ステップＳ１１８において、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を並列接続に切り替え、制御処理を終了する。これにより、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が並列接続された状態で、コンバータ１２の電源電圧ＶＡにより充電される第１状態となる。つまり、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８が、第２状態から第１状態に切り替えられる。

一方、前回及び今回の制御処理において取得された駆動量ＴＲがともに第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きく、又はともに第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい場合には、ステップＳ１１６で否定判定する。この場合、制御処理を終了する。

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、負荷３４，３６の駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった場合に第２状態とするようにした。そのため、第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時において、仮に負荷３４，３６の駆動量ＴＲが一時的に増加した場合でも、直列接続された第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８からの電力供給が行われる。これにより、電源電圧ＶＡよりも高い電圧で負荷３４，３６に電力供給を行うことができ、負荷３４，３６を適正に作動させることができる。

・本実施形態では、第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時において第２状態とされた場合において、負荷３４，３６の駆動量ＴＲが第１駆動量閾値Ｔｔｈ１よりも大きい状態から小さい状態に切り替わった場合に、第２状態から第１状態に切り替え、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電するようにした。そのため、第１，第２系統ＥＳ１，ＥＳ２の正常時において第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を一時的に放電した場合でも、その後に第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を満充電状態とすることができる。したがって、第１系統ＥＳ１での異常発生時において満充電状態とされた第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を用いて第２負荷３６の駆動を継続することが可能となる。

・第１状態では、負荷３４，３６への電力供給と第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電力供給とが同時に行われるため、これらの電力供給を適正に実施する必要がある。この点、本実施形態では、負荷３４，３６の駆動量ＴＲが第２駆動量閾値Ｔｔｈ２よりも小さい場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を同時に充電し、駆動量ＴＲが第２駆動量閾値Ｔｔｈ２よりも大きい場合に、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を個別に充電するようにした。駆動量ＴＲにより充電される蓄電池の数を調整することで、コンバータ１２の電力供給に係る負担を調整し、負荷３４，３６への電力供給と第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８への電力供給とを適正に実施することができる。

（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、コンバータ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。

・第２電源に含まれる複数の蓄電池は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。この場合、第２状態において複数の蓄電池を直列接続する際に、電気負荷の駆動量に基づいて直列接続する蓄電池の数を切り替えるようにしてもよい。

・第２状態において、複数の蓄電池から電気負荷に印加される電圧は、第１電源の電源電圧よりも高い電圧に限られない。例えば電気負荷の駆動量に基づいて電気負荷の要求電圧が定められている場合には、この要求電圧よりも高い電圧に設定されていてもよい。

・第２経路ＬＦ２に設けられる整流素子は、ダイオードに限られず、サイリスタであってもよい。

・上記第１実施形態では、第１スイッチＳＷ１の開放とリレースイッチＳＭＲの閉鎖とが同時に実施される例を示したが、これに限られない。例えば第１スイッチＳＷ１の開放後にリレースイッチＳＭＲを閉鎖してもよい。これにより、第１系統ＥＳ１での異常発生時における第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の第１系統ＥＳ１への放電を抑制することができる。またリレースイッチＳＭＲの閉鎖後に第１スイッチＳＷ１を開放してもよい。これにより、第１系統ＥＳ１での異常発生に伴う負荷電圧ＶＤの低下を抑制することができる。

・上記第１実施形態では、リレースイッチＳＭＲにより第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電が制御されてもよい。具体的には、第１状態で第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８を充電させる場合に、リレースイッチＳＭＲのデューティ比を制御することで、第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充電を制御してもよい。ここでデューティ比は、開閉制御されるリレースイッチＳＭＲの規定周期に対するリレースイッチＳＭＲの閉鎖時間の比率を意味する。また、第２系統内経路ＬＡ２におけるリレースイッチＳＭＲと第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８との間に抵抗素子が設けられており、この抵抗素子により第２蓄電池１６及び第３蓄電池１８の充放電が制御されてもよい。

・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…コンバータ、１６…第２蓄電池、１８…第３蓄電池、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、ＳＷ１…第１スイッチ。

Claims (11)

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）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（１６，１８）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複数の蓄電池（１６，１８）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、
   前記複数の蓄電池を充電する場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記第１電源から前記複数の蓄電池に電力供給を行わせる第１状態とする第１制御部と、
   前記複数の蓄電池を放電する場合に、前記複数の蓄電池を直列接続して、前記第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は前記電気負荷の要求電圧よりも高い電圧で前記複数の蓄電池から前記電気負荷に電力供給を行わせる第２状態とする第２制御部と、を備える電源システム。
2. 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電源との間に設けられ、直列状態における前記複数の蓄電池の放電を規制する放電規制部（ＳＭＲ，ＤＡ１～ＤＡ３，ＳＷ７）を備える請求項１に記載の電源システム。
3. 前記第１状態において、前記複数の蓄電池の合計電圧が、前記第１電源の電源電圧よりも高い電圧又は前記電気負荷の要求電圧よりも高い電圧となる満充電状態になっていることを判定する充電判定部を備え、
   前記放電規制部は、前記充電判定部により前記満充電状態となっていると判定された場合に直列状態における前記複数の蓄電池の放電を規制する請求項２に記載の電源システム。
4. 前記放電規制部は、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電源との間の経路を開放又は閉鎖する電池用スイッチ（ＳＭＲ，ＳＷ７）を含み、
   前記状態制御部は、
   前記異常判定部により異常が発生していないと判定された場合に、前記系統間スイッチを閉鎖するとともに、前記電池用スイッチを開放して前記複数の蓄電池の放電を規制し、
   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、前記電池用スイッチを閉鎖して前記複数の蓄電池の放電規制を解除する請求項２又は３に記載の電源システム。
5. 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、
   前記第１制御部は、前記第２モードにおいて前記第１状態とし、
   前記状態制御部は、前記放電規制部により前記複数の蓄電池の放電が規制された場合に、前記第１モードへの切り替えを許可する請求項２から４までのいずれか一項に記載の電源システム。
6. 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電源との間において互いに並列に設けられた第１経路（ＬＦ１）及び第２経路（ＬＦ２）と、
   前記第１経路に設けられ、前記第１電源からの電力供給により、並列接続された前記複数の蓄電池を当該第１電源の電源電圧よりも低い電圧に充電する充電部（２６）と、を備え、
   前記放電規制部は、前記第２経路に設けられ、前記第２系統での前記複数の蓄電池の放電を規制する請求項２から５までのいずれか一項に記載の電源システム。
7. 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電源との間において互いに並列に設けられた第１経路（ＬＦ１）及び第２経路（ＬＦ２）と、
   前記第１経路に設けられ、当該第１経路を開放又は閉鎖する開閉スイッチ（ＳＷ５）と、を備え、
   前記放電規制部は、前記第２経路に設けられ、前記第２経路において前記接続点から前記複数の蓄電池への電流の流れを規制し、かつ直列接続された前記複数の蓄電池の電圧と前記電源電圧とに所定の電圧差を生じさせる整流素子（ＤＡ１～ＤＡ３）を含む請求項２から５までのいずれか一項に記載の電源システム。
8. 前記第１制御部は、前記電気負荷の駆動量を示す駆動量情報を取得し、
   前記第２制御部は、前記駆動量情報が示す前記駆動量が所定の閾値よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった場合に前記第２状態とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の電源システム。
9. 前記第１制御部は、前記駆動量情報が示す前記駆動量が前記閾値よりも小さい状態から大きい状態に切り替わった後に、前記閾値よりも大きい状態から小さい状態に切り替わった場合に、前記第２状態から前記第１状態に切り替え、前記複数の蓄電池を充電する請求項８に記載の電源システム。
10. 前記第１制御部は、
    前記電気負荷の駆動量を示す駆動量情報を取得し、
    前記駆動量情報が示す前記駆動量が所定の規定値よりも小さい場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記複数の蓄電池を同時に充電し、
    前記駆動量情報が示す前記駆動量が前記規定値よりも大きい場合に、前記複数の蓄電池を並列接続して、前記複数の蓄電池を個別に充電する請求項１から９までのいずれか一項に記載の電源システム。
11. 前記複数の蓄電池は、所定の第１電位点（ＰＣ）と第２電位点（ＰＤ）との間に設けられた第１特定電池（１６）と第２特定電池（１８）とを含み、
    前記第１特定電池の正極端子は、第１正極側経路（ＬＣ１）により前記第１電位点に接続されるとともに、第１負極側経路（ＬＤ１）により前記第２電位点に接続されており、
    前記第２特定電池の正極端子は、第２正極側経路（ＬＣ２）により前記第１電位点に接続されるとともに、第２負極側経路（ＬＤ２）により前記第２電位点に接続されており、
    前記第１負極側経路に設けられた第１切替スイッチ（ＳＷ２）と、
    前記第２正極側経路に設けられた第２切替スイッチ（ＳＷ３）と、
    前記第１負極側経路のうち前記第１切替スイッチよりも前記第１特定電池側の第１接続点（ＰＥ）と、前記第２正極側経路のうち前記第２切替スイッチよりも前記第２電位点側の第２接続点（ＰＦ）との間の導通経路（ＬＥ）に設けられた第３切替スイッチ（ＳＷ４）と、を備え、
    前記第１制御部は、前記第１状態において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチを閉鎖するとともに、前記第３切替スイッチを開放し、
    前記第２制御部は、前記第２状態において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチを開放するとともに、前記第３切替スイッチを閉鎖し、
    前記第１制御部及び前記第２制御部は、前記第１状態と前記第２状態との切り替え時において、前記第１切替スイッチ及び前記第２切替スイッチの少なくとも一方と前記第３切替スイッチとが同時に閉鎖されないように各切替スイッチの開閉を制御する請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の電源システム。

Images