JP2023007866A - 車両電源システム - Google Patents

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Abstract

【課題】スタータモータが動作していることに起因して、主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる車両電源システムを提供する。【解決手段】車両電源システム１は、内燃機関ＩＣＥを備える車両Ｖに搭載され、メイン低圧電源１１を有する主電源系統１０と、バックアップ低圧電源２３を有するバックアップ電源系統２０と、を備える。主電源系統１０には、内燃機関ＩＣＥを始動させるスタータモータ１３が接続されている。主電源系統１０、バックアップ電源系統２０、内燃機関ＩＣＥ、及びスタータモータ１３を制御可能なＥＣＵ５０と、バックアップ電源系統２０のバックアップ電源制御装置２５と、の少なくとも一方は、スタータモータ１３が動作しているとき、主電源系統１０に異常が発生しているか否かを判定する異常判定処理を実行しない、又は、異常判定処理において主電源系統１０に異常が発生していないと判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される車両電源システムに関する。特に、内燃機関を備える車両に搭載される車両電源システムに関する。
近年、都市と人間の居住地を包摂的、安全、強靭且つ持続可能にするために、交通の安全性改善が求められている。車両においては、交通の安全性改善の観点から、例えば、車両に異常が発生した場合でも交通の安全性を確保することが求められている。
そこで、メイン電源に異常が発生した場合に、特定の重要な負荷に対してバックアップ電源から電力を供給することにより、特定の重要な負荷に対する電力の供給を継続させることが可能であり、メイン電源に異常が発生した場合でも、交通の安全性を確保可能な車両用電源システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１７－２１８０１３号公報
特許文献１の車両電源システムは、内燃機関であるエンジンを備えている。一般に、内燃機関であるエンジンを備える車両には、内燃機関をクランキングして内燃機関を始動させる動力を発生させるためのスタータモータが設けられる。スタータモータは動作するのに大きな電力を必要とするため、内燃機関及びスタータモータを備える車両においては、例えば車両のアイドリングストップからの復帰時等、スタータモータが動作しているときに、スタータモータを駆動する電力を供給するバッテリの出力電圧が低下しやすい。
特許文献１の車両電源システムでは、バッテリセンサにより検出されたメイン電源の電圧が所定電圧以下の場合に、メイン電源が異常であると検出する。そのため、特許文献１の車両電源システムでは、車両のアイドリングストップからの復帰時等、スタータモータが動作していることに起因してメイン電源の出力電圧が所定電圧以下に低下した場合、メイン電源を含む主電源系統に異常が発生していないにもかかわらず、主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまう場合があった。
本発明は、スタータモータが動作していることに起因して、主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる車両電源システムを提供する。
本発明は、
メイン低圧電源及び通常負荷を有する主電源系統と、
バックアップ低圧電源及び緊急時重要負荷を有し、前記主電源系統と接続するバックアップ電源系統と、を備え、
内燃機関を備える車両に搭載される車両電源システムであって、
前記主電源系統には、前記内燃機関を始動させるスタータモータが接続されており、
前記バックアップ電源系統は、
前記バックアップ低圧電源の電力を前記主電源系統に供給可能であり、
前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な切替装置と、
前記切替装置を制御するバックアップ電源制御装置と、を有し、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方は、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統と、前記内燃機関と、前記スタータモータと、を制御可能な車両制御装置を含み、
前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、
前記主電源系統に異常が発生しているか否かを判定する異常判定処理を実行可能であり、
前記スタータモータが動作しているとき、前記異常判定処理を実行しない、又は、前記異常判定処理において前記主電源系統に異常が発生していないと判定する。
本発明によれば、スタータモータが動作しているとき、異常判定処理を実行しない、又は、異常判定処理において主電源系統に異常が発生していないと判定するので、スタータモータが動作していることに起因して、主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる。
本発明の一実施形態の車両電源システムの概略構成図である。 車両電源システムがオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第１実施例を示すフローチャートである。 車両電源システムがオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第２実施例を示すフローチャートである。 図２及び図３で示す車両電源システムの動作の例における、スタータモータ動作状態判定処理の第１実施例を示すフローチャートである。 図２及び図３で示す車両電源システムの動作の例における、スタータモータ動作状態判定処理の第２実施例を示すフローチャートである。
以下、本発明の車両電源システムの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
［車両電源システムの全体構成］
図１に示すように、本実施形態における車両Ｖの車両電源システム１は、主電源系統１０と、主電源系統１０と接続するバックアップ電源系統２０と、高圧電源系統３０と、降圧装置４０と、を備える。高圧電源系統３０は、降圧装置４０を介して主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と接続している。降圧装置４０は、高圧電源系統３０を流れる電力を降圧する。降圧装置４０は、例えばＤＣＤＣコンバータである。
車両電源システム１が搭載される車両Ｖには、内燃機関ＩＣＥが搭載されている。内燃機関ＩＣＥは、例えばレシプロエンジンである。内燃機関ＩＣＥは、車両Ｖを駆動する動力源として機能してもよいし、不図示の発電機を駆動する動力源として機能してもよい。すなわち、車両電源システム１が搭載される車両Ｖは、パラレルハイブリッド車又はシリーズパラレルハイブリッド車でもよいし、シリーズハイブリッド車であってもよい。
＜主電源系統＞
主電源系統１０は、メイン低圧電源１１と、通常負荷１２と、スタータモータ１３と、を有する。
メイン低圧電源１１は、例えば鉛バッテリ等の二次電池である。メイン低圧電源１１は、電圧が例えば１２［Ｖ］の電力を出力する。
メイン低圧電源１１は、接続線Ｌ１１に設けられている。接続線Ｌ１１は、一端部が接続線Ｌ１０に形成された接点Ｃ１１に接続され、他端部が車両電源システム１の基準電位を有するグランドラインに接続されている。メイン低圧電源１１は、正極側が接続線Ｌ１１の接点Ｃ１１側に接続しており、負極側が接続線Ｌ１１のグランドライン側に接続される。
通常負荷１２は、車両Ｖの走行操作、停止操作、又は、運転制御に関する機能を担う負荷を含む。通常負荷１２は、車両Ｖの運転制御に用いられるＥＣＵ５０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。さらに、通常負荷１２は、例えば自動ブレーキ装置等、車両Ｖの制動に用いられる補機負荷、例えば自動ステアリング装置等、車両Ｖの操舵に用いられる補機負荷、例えばＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等、車両Ｖの外界情報の取得に用いられる補機負荷、ワイパー装置、パワーウインドウ装置、計器類のうち、少なくとも１つを含んでいてもよい。
通常負荷１２は、接続線Ｌ１０の一端部に接続される。
スタータモータ１３は、内燃機関ＩＣＥをクランキングする動力を発生させる電動機である。スタータモータ１３は、内燃機関ＩＣＥをクランキングして内燃機関ＩＣＥを始動させる。スタータモータ１３は、接続線Ｌ１３に設けられている。接続線Ｌ１３は、一端部が接続線Ｌ１０に形成された接点Ｃ１３に接続され、他端部が車両電源システム１の基準電位を有するグランドラインに接続されている。接点Ｃ１３は、接点Ｃ１１よりも接続線Ｌ１０の他端側に形成されている。
＜バックアップ電源系統＞
バックアップ電源系統２０は、バックアップ電源ユニット２１と、緊急時重要負荷２２と、を有する。
バックアップ電源ユニット２１は、バックアップ低圧電源２３と、切替装置２４と、切替装置２４を制御するバックアップ電源制御装置２５と、を備える。
バックアップ電源ユニット２１は、第１外部接続端子Ｔ２１１、第２外部接続端子Ｔ２１２、及びグランド端子Ｔ２１３を備える。第１外部接続端子Ｔ２１１には、接続線Ｌ１０の他端部が接続される。グランド端子Ｔ２１３は、グランドラインに接続される。
緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行操作、停止操作、又は、運転制御に関する機能を担う負荷を含む。緊急時重要負荷２２は、駆動源の駆動力が喪失した場合でも安全に道路の路肩に移動して停止するための必要最低限の走行操作、停止操作、又は、運転制御に関する機能を担う負荷である。緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの運転制御に用いられる前述のＥＣＵ５０を含む。緊急時重要負荷２２は、さらに、例えば自動ブレーキ装置等、車両Ｖの制動に用いられる補機負荷、例えば自動ステアリング装置等、車両Ｖの操舵に用いられる補機負荷、例えばＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等、車両Ｖの外界情報の取得に用いられる補機負荷、のうち、少なくとも１つを含んでいてもよい。
緊急時重要負荷２２は、主電源系統１０の通常負荷１２と重複していてもよい。すなわち、主電源系統１０の通常負荷１２の一部が緊急時重要負荷２２にもなっていてもよい。このようにすることで、緊急時重要負荷２２を冗長化することができる。換言すると、主電源系統１０の通常負荷１２と重複する緊急時重要負荷２２は、主電源系統１０によっても動作可能であり、バックアップ電源系統２０によっても動作可能となる。これにより、主電源系統１０の通常負荷１２と重複する緊急時重要負荷２２は、主電源系統１０の異常が発生しても動作可能であり、バックアップ電源系統２０に異常が発生しても動作可能に構成される。
緊急時重要負荷２２は、接続線Ｌ２１によって、バックアップ電源ユニット２１の第２外部接続端子Ｔ２１２に接続される。
切替装置２４は、第１端子Ｔ２４１、第２端子Ｔ２４２、及び第３端子Ｔ２４３を備える。第１端子Ｔ２４１は、接続線Ｌ２１１によって、バックアップ電源ユニット２１の第１外部接続端子Ｔ２１１に接続されている。第２端子Ｔ２４２は、接続線Ｌ２１２によって、バックアップ電源ユニット２１の第２外部接続端子Ｔ２１２に接続されている。
切替装置２４は、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２とを接する接続線Ｌ２４１を備える。接続線Ｌ２４１には、第１スイッチＳＷ１が設けられている。本実施形態では、第１スイッチＳＷ１は、ノーマリーオープン型（Ｎ．Ｏ．型）の接点を有するスイッチである。ノーマリーオープン型の接点とは、第１スイッチＳＷ１に操作信号が加わっていない場合に、第１スイッチＳＷ１はオフ状態に維持され、接続線Ｌ２４１を遮断状態に維持する接点である。具体的には、操作力が電磁力である電磁スイッチ（例えば、電磁接触器、電磁開閉器）の場合には、操作電流による電磁力が発生していない場合に、第１スイッチＳＷ１はオフ状態に維持され、接続線Ｌ２４１を遮断状態に維持する。第１スイッチＳＷ１は、例えば、半導体スイッチである。
切替装置２４は、接続線Ｌ２４１と第３端子Ｔ２４３とを接続する接続線Ｌ２４２を備える。接続線Ｌ２４２は、接続線Ｌ２４１の第１スイッチＳＷ１と第２端子Ｔ２４２との間に形成された接点Ｃ２４１で一端部が接続線Ｌ２４１に接続し、他端部が第３端子Ｔ２４３に接続する。接続線Ｌ２４２には、第２スイッチＳＷ２が設けられている。本実施形態では、第２スイッチＳＷ２は、ＤＣＤＣコンバータである。第２スイッチＳＷ２は、オン状態のときに接続線Ｌ２４２を接続状態に維持し、オフ状態のときに接続線Ｌ２４２を遮断状態に維持する。さらに、第２スイッチＳＷ２は、ＤＣＤＣコンバータであるので、オン状態のとき、接続線Ｌ２４２を流れる電力の電圧を昇降圧可能となっている。このようにして、第２スイッチＳＷ２は、接続線Ｌ２４２を接続状態と遮断状態とに切替可能であるとともに、接続線Ｌ２４２が接続状態のときに接続線Ｌ２４２を流れる電力の電圧を昇降圧可能となっている。
切替装置２４は、接続線Ｌ２４１と並列に接続する接続線Ｌ２４３を備える。接続線Ｌ２４３は、一端部が接続線Ｌ２４１の第１端子Ｔ２４１と第１スイッチＳＷ１との間に形成された接点Ｃ２４２に接続し、他端部が接続線Ｌ２４１の接点Ｃ２４１と第２端子Ｔ２４２との間に形成された接点Ｃ２４３に接続する。接続線Ｌ２４３には、第３スイッチＳＷ３が設けられている。本実施形態では、第３スイッチＳＷ３は、ノーマリークローズ型（Ｎ．Ｃ．型）の接点を有するスイッチである。ノーマリークローズ型の接点とは、第３スイッチＳＷ３に操作信号が加わっていない場合に、第３スイッチＳＷ３はオン状態に維持され、接続線Ｌ２４３を接続状態に維持する接点である。具体的には、操作力が電磁力である電磁スイッチ（例えば、電磁接触器、電磁開閉器）の場合には、操作電流による電磁力が発生していない場合に、第３スイッチＳＷ３はオン状態に維持され、接続線Ｌ２４３を接続状態に維持する。第３スイッチＳＷ３は、例えば、半導体スイッチである。
このように、バックアップ電源系統２０には、ノーマリーオープン型の接点を有する第１スイッチＳＷ１と、ノーマリークローズ型の接点を有する第３スイッチＳＷ３とが、並列に設けられている。
第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の少なくとも一方がオン状態である場合、バックアップ電源系統２０は主電源系統１０と接続し、バックアップ低圧電源２３の電力を主電源系統１０に供給可能であり、且つ、主電源系統１０から緊急時重要負荷２２に電力を供給可能である。一方、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の双方がオフ状態である場合、バックアップ電源系統２０は、主電源系統１０との接続が遮断される。
したがって、バックアップ電源制御装置２５に電力が供給されていない状態でも、主電源系統１０から緊急時重要負荷２２に電力を供給することができる。
本実施形態では、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３とは、スイッチモジュール２４１としてモジュール化されている。
切替装置２４は、接続線Ｌ２４１とグランドラインとを接続する接続線Ｌ２４４を備える。接続線Ｌ２４４は、一端部が接続線Ｌ２４１の第１スイッチＳＷ１と接点Ｃ２４１との間に形成された接点Ｃ２４４に接続し、他端部がグランドラインに接続する。接続線Ｌ２４４には、キャパシタＣＰが設けられている。
バックアップ低圧電源２３は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池である。バックアップ低圧電源２３は、電圧が例えば１２［Ｖ］の電力を出力する。
バックアップ低圧電源２３は、接続線Ｌ２１３に設けられている。接続線Ｌ２１３は、一端部が切替装置２４の第３端子Ｔ２４３に接続され、他端部がグランドラインに接続されている。バックアップ低圧電源２３は、正極側が切替装置２４の第３端子Ｔ２４３側、負極側がグランドライン側となるように接続線Ｌ２１３に設けられている。
したがって、第２スイッチＳＷ２がオン状態のとき、バックアップ低圧電源２３は、接続線Ｌ２１３から切替装置２４の接続線Ｌ２４２を通ってバックアップ電源系統２０に電力を供給する。その際、バックアップ低圧電源２３から出力される電力は、第２スイッチＳＷ２で所望の電圧に昇降圧されて、バックアップ電源系統２０に供給される。一方、第２スイッチＳＷ２がオフ状態のとき、切替装置２４の接続線Ｌ２４２が遮断状態となるので、バックアップ低圧電源２３からバックアップ電源系統２０に電力は供給されない。
バックアップ電源制御装置２５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサを備える。バックアップ電源制御装置２５は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）をさらに備え、ＲＯＭに記憶されたソフトウエアによって第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３を制御する。具体的には、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３のオン状態とオフ状態とを切り替える。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３と信号線で接続されている。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３に信号線を介して操作信号を伝える。操作信号には、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３をオン状態及びオフ状態に操作する信号が含まれる。
バックアップ電源制御装置２５は、例えばバックアップ低圧電源２３に蓄電された電力によって動作する。
＜高圧電源系統＞
高圧電源系統３０は、高圧電源３１と、高圧負荷３２と、を有する。
高圧電源３１は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池である。高圧電源３１は、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３よりも高い電圧の電力を出力する。高圧電源３１は、電圧が例えば２００［Ｖ］の電力を出力する。
高圧電源３１は、接続線Ｌ３１に接続している。接続線Ｌ３１は、一端部がグランドラインに接続しており、高圧電源３１は、負極側が接続線Ｌ３１のグランドライン側に接続される。
高圧負荷３２は、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２よりも高い電圧で動作する。本実施形態では、高圧負荷３２は、車両Ｖを駆動する駆動ユニット３２１と、車両Ｖの車室内の温度を調節する空調装置３２２と、を含む。
駆動ユニット３２１は、車両Ｖを駆動する動力を発生させる回転電機ＭＧと、回転電機ＭＧを制御するパワー制御ユニットＰＣＵと、を備える。パワー制御ユニットＰＣＵは、ＤＣＤＣコンバータ、インバータ等を備える。
駆動ユニット３２１は、接続線Ｌ３１の他端部に接続されている。高圧電源３１は、駆動ユニット３２１に電力を供給可能である。駆動ユニット３２１は、高圧電源３１から供給された直流の電力を、パワー制御ユニットＰＣＵで三相交流の電力に変換して、回転電機ＭＧに供給する。これにより、回転電機ＭＧは、高圧電源３１の電力によって車両Ｖを駆動する動力を発生させる。また、駆動ユニット３２１は、車両Ｖの制動時に回転電機ＭＧで三相交流の電力を発電し、パワー制御ユニットＰＣＵで三相交流の電力を直流の電力に変換して、高圧電源３１に充電可能であってもよい。
空調装置３２２は、接続線Ｌ３１の高圧電源３１と駆動ユニット３２１との間に形成された接点Ｃ３１で接続線Ｌ３１に接続する接続線Ｌ３２に接続されている。空調装置３２２は、高圧電源３１の電力によって動作する。
＜降圧装置＞
降圧装置４０は、接続線Ｌ４０に設けられている。接続線Ｌ４０は、一端部が接続線Ｌ３１の高圧電源３１と接点Ｃ３１との間に形成された接点Ｃ３２に接続し、他端部が、接続線Ｌ１３の接点Ｃ１３と、接続線Ｌ１０の他端部（すなわち、バックアップ電源系統２０のバックアップ電源ユニット２１の第１外部接続端子Ｔ２１１）との間に形成された接点Ｃ１２に接続している。
このようにして、高圧電源系統３０は、降圧装置４０を介して、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と接続している。
降圧装置４０は、高圧電源系統３０を流れる電力を降圧する。降圧装置４０は、例えば、ＤＣＤＣコンバータである。したがって、高圧電源系統３０を流れる電力は、降圧装置４０で電圧が降圧されて、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０に供給可能となっている。
さらに、降圧装置４０は、接続状態と遮断状態とに切替可能となっている。降圧装置４０が接続状態のとき、高圧電源系統３０と、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０とは、接続線Ｌ４０及び降圧装置４０を介して接続する。降圧装置４０が遮断状態のとき、高圧電源系統３０と、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０とは、遮断される。
したがって、車両電源システム１は、主電源系統１０のメイン低圧電源１１及びバックアップ電源系統２０のバックアップ低圧電源２３の蓄電残量が枯渇した場合でも、主電源系統１０の通常負荷１２及びバックアップ電源系統２０の緊急時重要負荷２２に、高圧電源系統３０から降圧装置４０を介して電力を供給できる。これにより、車両電源システム１は、主電源系統１０のメイン低圧電源１１及びバックアップ電源系統２０のバックアップ低圧電源２３の蓄電残量が枯渇した場合でも、主電源系統１０の通常負荷１２及びバックアップ電源系統２０の緊急時重要負荷２２を動作させることができる。
また、車両電源システム１は、高圧電源系統３０の高圧電源３１の電力を、降圧装置４０を介して主電源系統１０のメイン低圧電源１１に充電可能となっている。これにより、主電源系統１０のメイン低圧電源１１の蓄電残量が枯渇することを防止できる。
また、車両電源システム１は、高圧電源系統３０の高圧電源３１の電力を、降圧装置４０を介してバックアップ電源系統２０のバックアップ低圧電源２３に充電可能となっている。具体的には、バックアップ電源制御装置２５によって、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の少なくとも一方と、第２スイッチＳＷ２とがオン状態にとなるように制御されることで、高圧電源系統３０の高圧電源３１の電力を、降圧装置４０を介してバックアップ電源系統２０のバックアップ低圧電源２３に充電可能となる。これにより、バックアップ電源系統２０のバックアップ低圧電源２３の蓄電残量が枯渇することを防止できる。
［車両電源システムの動作］
次に、車両電源システム１の動作について説明する。
＜車両電源システムがオン状態の時の正常時における車両電源システムの動作＞
まず、車両電源システム１がオン状態の時の正常時における車両電源システム１の動作について説明する。
車両電源システム１がオン状態のとき、バックアップ電源系統２０のバックアップ電源制御装置２５は、正常時において、第１スイッチＳＷ１をオン状態、第２スイッチＳＷ２をオフ状態、第３スイッチＳＷ３をオフ状態に制御する。
なお、車両電源システム１がオン状態とは、車両Ｖの駆動源が起動しており、且つ、走行に必要な補機類に車両Ｖの駆動に必要な電力が供給されている状態をいい、車両Ｖが走行中の状態、又は、車両Ｖが即時に走行可能な状態をいう。本実施形態では、車両Ｖの不図示のイグニッションスイッチがオンの状態であり、駆動ユニット３２１が起動しており、且つ、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２が起動している状態をいう。
したがって、車両電源システム１がオン状態のとき、正常時において、第１スイッチＳＷ１はオン状態、第２スイッチＳＷ２はオフ状態、第３スイッチＳＷ３はオフ状態となっているので、バックアップ低圧電源２３は、第２スイッチＳＷ２によって遮断されており、バックアップ低圧電源２３から電力は供給されない。一方で、第１スイッチＳＷ１はオン状態となっているので、主電源系統１０とバックアップ電源系統２０は接続されており、メイン低圧電源１１の電力が接続線Ｌ１０及び接続線Ｌ２４１を通って緊急時重要負荷２２に供給される。
＜車両電源システムがオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作＞
続いて、図２及び図３を参照して、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作を説明する。
車両電源システム１は、主電源系統１０に異常が発生しているか否かを判定する異常判定処理を実行可能である。さらに、車両電源システム１は、スタータモータ１３が動作しているか否かを判定するスタータモータ動作状態判定処理を実行可能である。異常判定処理及びスタータモータ動作状態判定処理は、車両Ｖに搭載されたＥＣＵ５０で実行されてもよいし、バックアップ電源制御装置２５で実行されてもよい。ここでは、異常判定処理及びスタータモータ動作状態判定処理がバックアップ電源制御装置２５で実行される場合の制御フローを一例として説明する。
メイン低圧電源１１には、メイン低圧電源１１の出力電圧を検出する不図示の電圧センサが接続されている。電圧センサは、メイン低圧電源１１の出力電圧を示す信号を出力する。電圧センサから出力される、メイン低圧電源１１の出力電圧を示す信号は、バックアップ電源制御装置２５に入力される。電圧センサから出力される、メイン低圧電源１１の出力電圧を示す信号は、ＥＣＵ５０を介してバックアップ電源制御装置２５に入力されてもよいし、電圧センサからバックアップ電源制御装置２５に直接入力されてもよい。
スタータモータ１３には、スタータモータ１３の動作状態を検出する不図示の検出装置が接続されている。この検出装置は、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号を出力する。このスタータモータ動作状態信号は、バックアップ電源制御装置２５に入力される。スタータモータ動作状態信号は、ＥＣＵ５０を介してバックアップ電源制御装置２５に入力されてもよいし、スタータモータ１３の動作状態を検出する検出装置からバックアップ電源制御装置２５に直接入力されてもよい。
（車両電源システムがオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第１実施例）
まず、図２を参照して、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統１０に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第１実施例について説明する。
まず、ステップＳ１０１において、車両電源システム１がオン状態であるか否かを判定する。そして、車両電源システム１がオン状態である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２００へと進み、スタータモータ動作状態判定処理を実行する。車両電源システム１がオン状態でない、すなわち、車両電源システム１がオフ状態である場合は、車両電源システム１がオン状態となるまで待機状態となる（ステップＳ１０１：ＮＯのループ）。
ステップＳ２００では、スタータモータ動作状態判定処理を実行し、スタータモータ１３が動作しているか否かの判定結果を取得する。スタータモータ動作状態判定処理は、バックアップ電源制御装置２５に入力されたスタータモータ動作状態信号に基づいて、スタータモータ１３が動作しているか否かを判定する。スタータモータ動作状態判定処理の詳細については、後述する。
ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理が完了すると、ステップＳ１０２へと進む。ステップＳ１０２では、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理の判定結果に基づいて、スタータモータ１３が動作していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）は、ステップＳ３０１へと進み、異常判定処理を実行する。一方、スタータモータ１３が動作している場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）は、異常判定処理を実行せずに、ステップＳ１０１へと戻る。
ステップＳ３０１では、バックアップ電源制御装置２５に入力される、メイン低圧電源１１の出力電圧を示す信号に基づいて、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する。メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満でない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）は、ステップＳ３０３へと進み、主電源系統１０に異常が発生していないと判定して、ステップＳ１０１へと戻る。
メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満である場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ３０２へと進み、主電源系統１０に異常が発生していると判定して、ステップＳ４０１へと進む。
ステップＳ４０１では、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え、第２スイッチＳＷ２をオン状態に切り替え、第３スイッチＳＷ３をオフ状態に維持するように制御する。そして、ステップＳ４０１が完了すると、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の一連の制御を終了する。
したがって、車両電源システム１がオン状態の時、異常判定処理が実行されて主電源系統１０に異常が発生していると判定されると、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチはともにオフ状態となるので、主電源系統１０とバックアップ電源系統２０とは遮断される。そして、第２スイッチＳＷ２はオン状態となるので、バックアップ低圧電源２３の電力が、接続線Ｌ２１３から切替装置２４の接続線Ｌ２４２を通ってバックアップ電源系統２０に供給される。その際、バックアップ低圧電源２３から出力される電力は、第２スイッチＳＷ２で所望の電圧に昇降圧されて、バックアップ電源系統２０に供給される。そして、バックアップ低圧電源２３の電力は、接続線Ｌ２４１及び接続線Ｌ２１２を通って、接続線Ｌ２１から緊急時重要負荷２２に供給される。
これにより、車両電源システム１がオン状態のときに主電源系統１０に異常が発生しても、バックアップ低圧電源２３の電力を用いて緊急時重要負荷２２を動作させることができるので、車両Ｖを安全に道路の路肩に移動して停止するための必要最低限の走行操作、停止操作、運転制御を行うことができる。
また、車両電源システム１がオン状態のときに主電源系統１０に異常が発生すると、バックアップ電源系統２０は主電源系統１０と遮断されるので、通常負荷１２にはバックアップ低圧電源２３の電力は供給されない。これにより、バックアップ低圧電源２３の電力消費を抑制しつつ、緊急時重要負荷２２を動作させることができる。
また、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３が半導体スイッチであるのに対し、第２スイッチＳＷ２がＤＣＤＣコンバータであるので、第２スイッチＳＷ２は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３よりもオン状態とオフ状態を切り替えるのに必要な時間が長い場合がある。しかしながら、切替装置２４は、前述したようにキャパシタＣＰを備えるので、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え完了後、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えが完了するまでの時間は、キャパシタＣＰに蓄電された電力が放電される。そのため、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え完了後、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えが完了するまでの時間も、緊急時重要負荷２２に電力を供給できる。
本実施例では、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かに基づいて、主電源系統１０に異常が発生しているか否かを判定する。一方で、スタータモータ１３は、動作するのに大きな電力を必要とするため、例えば車両Ｖのアイドリングストップからの復帰時等、スタータモータ１３が動作しているとき、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎは、低下しやすい。そのため、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータ１３が動作していることに起因してメイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが低下してしまい、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満となる場合があった。したがって、スタータモータ１３が動作しているときに、異常判定処理を実行して、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）と、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータ１３が動作していることに起因して出力電圧Ｖｍａｉｎが低下し、主電源系統１０に異常が発生していると誤判定してしまう場合がある。
本実施例では、ステップＳ１０２において、スタータモータ１３が動作している場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）は、異常判定処理を実行しないため、ステップＳ３０２には進まず、主電源系統１０に異常が発生しているとは判定されない。これにより、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、車両Ｖのアイドリングストップからの復帰時等にスタータモータ１３が動作していることに起因してメイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが低下した場合に、主電源系統１０に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる。
（車両電源システムがオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第２実施例）
次に、図３を参照して、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第２実施例について説明する。
まず、ステップＳ１１１において、車両電源システム１がオン状態であるか否かを判定する。そして、車両電源システム１がオン状態である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ３１１へと進み、異常判定処理を実行する。車両電源システム１がオン状態でない、すなわち、車両電源システム１がオフ状態である場合は、車両電源システム１がオン状態となるまで待機状態となる（ステップＳ１１１：ＮＯのループ）。
ステップＳ３１１では、バックアップ電源制御装置２５に入力される、メイン低圧電源１１の出力電圧を示す信号に基づいて、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する。メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満でない場合（ステップＳ３１１：ＮＯ）は、ステップＳ３１４へと進み、主電源系統１０に異常が発生していないと判定して、ステップＳ１１１へと戻る。
メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満である場合（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）は、ステップＳ２００へと進み、スタータモータ動作状態判定処理を実行する。このように、本実施例では、スタータモータ動作状態判定処理は、異常判定処理の１つのステップとして実行される。
ステップＳ２００では、スタータモータ動作状態判定処理を実行し、スタータモータ１３が動作しているか否かの判定結果を取得する。スタータモータ動作状態判定処理は、バックアップ電源制御装置２５に入力されたスタータモータ動作状態信号に基づいて、スタータモータ１３が動作しているか否かを判定する。本実施例のステップＳ２００で実行するスタータモータ動作状態判定処理は、前述した第１実施例のステップＳ２００で実行するスタータモータ動作状態判定処理と同様の処理である。スタータモータ動作状態判定処理の詳細については、後述する。
ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理が完了すると、ステップＳ３１２へと進む。ステップＳ３１２では、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理の判定結果に基づいて、スタータモータ１３が動作している場合（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）は、ステップＳ３１４へと進み、主電源系統１０に異常が発生していないと判定して、ステップＳ１１１へと戻る。
一方、スタータモータ１３が動作していない場合（ステップＳ３１２：ＮＯ）は、ステップＳ３１３へと進み、主電源系統１０に異常が発生していると判定して、ステップＳ４０１へと進む。
ステップＳ４０１では、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え、第２スイッチＳＷ２をオン状態に切り替え、第３スイッチＳＷ３をオフ状態に維持するように制御する。そして、ステップＳ４０１が完了すると、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の一連の制御を終了する。本実施例のステップＳ４０１は、前述した第１実施例のステップＳ４０１と同様の処理である。
したがって、車両電源システム１がオン状態の時、異常判定処理が実行されて主電源系統１０に異常が発生していると判定されると、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチはともにオフ状態となるので、主電源系統１０とバックアップ電源系統２０とは遮断される。そして、第２スイッチＳＷ２はオン状態となるので、バックアップ低圧電源２３の電力が、接続線Ｌ２１３から切替装置２４の接続線Ｌ２４２を通ってバックアップ電源系統２０に供給される。その際、バックアップ低圧電源２３から出力される電力は、第２スイッチＳＷ２で所望の電圧に昇降圧されて、バックアップ電源系統２０に供給される。そして、バックアップ低圧電源２３の電力は、接続線Ｌ２４１及び接続線Ｌ２１２を通って、接続線Ｌ２１から緊急時重要負荷２２に供給される。
これにより、車両電源システム１がオン状態のときに主電源系統１０に異常が発生しても、バックアップ低圧電源２３の電力を用いて緊急時重要負荷２２を動作させることができるので、車両Ｖを安全に道路の路肩に移動して停止するための必要最低限の走行操作、停止操作、運転制御を行うことができる。
また、車両電源システム１がオン状態のときに主電源系統１０に異常が発生すると、バックアップ電源系統２０は主電源系統１０と遮断されるので、通常負荷１２にはバックアップ低圧電源２３の電力は供給されない。これにより、バックアップ低圧電源２３の電力消費を抑制しつつ、緊急時重要負荷２２を動作させることができる。
また、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３が半導体スイッチであるのに対し、第２スイッチＳＷ２がＤＣＤＣコンバータであるので、第２スイッチＳＷ２は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３よりもオン状態とオフ状態を切り替えるのに必要な時間が長い場合がある。しかしながら、切替装置２４は、前述したようにキャパシタＣＰを備えるので、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え完了後、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えが完了するまでの時間は、キャパシタＣＰに蓄電された電力が放電される。そのため、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え完了後、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えが完了するまでの時間も、緊急時重要負荷２２に電力を供給できる。
本実施例においても前述した第１実施例と同様に、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かに基づいて、主電源系統１０に異常が発生しているか否かを判定している。一方で、スタータモータ１３は、動作するのに大きな電力を必要とするため、スタータモータ１３が動作しているとき、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎは、低下しやすい。そのため、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータ１３が動作していることに起因してメイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが低下してしまい、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満となる場合があった。したがって、スタータモータ１３が動作しているときに、異常判定処理を実行して、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）と、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータ１３が動作していることに起因して出力電圧Ｖｍａｉｎが低下し、主電源系統１０に異常が発生していると誤判定してしまう場合がある。
本実施例では、異常判定処理において、スタータモータ１３が動作している場合（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）は、主電源系統１０に異常が発生していないと判定するので、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、車両Ｖのアイドリングストップからの復帰時等にスタータモータ１３が動作していることに起因してメイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが低下した場合に、主電源系統１０に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる。
＜スタータモータ動作状態判定処理＞
続いて、図４及び図５を参照して、前述したステップＳ２００におけるスタータモータ動作状態判定処理の詳細について説明する。前述したように、バックアップ電源制御装置２５には、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号が入力され、バックアップ電源制御装置２５は、入力されたスタータモータ動作状態信号に基づいて、スタータモータ１３が動作しているか否かを判定するスタータモータ動作状態判定処理を実行可能である。
これにより、バックアップ電源制御装置２５は、シンプルな構成でスタータモータ動作状態判定処理を実行でき、且つ、スタータモータ動作状態判定処理において、スタータモータ１３が動作しているか否かを精度よく判定できる。
（スタータモータ動作状態判定処理の第１実施例）
まず、図４を参照して、スタータモータ動作状態判定処理の第１実施例について説明する。
本実施例では、スタータモータ１３の動作状態を検出する前述の検出装置は、スタータモータ１３が動作しているときに、スタータモータ１３が動作していることを示すスタータモータ動作信号を出力する。本実施例において、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号は、スタータモータ１３が動作していることを示すスタータモータ動作信号を含む。そして、スタータモータ１３が動作しているとき、バックアップ電源制御装置２５には、スタータモータ動作信号が入力される。スタータモータ動作信号は、ＥＣＵ５０を介してバックアップ電源制御装置２５に入力されてもよいし、スタータモータ１３の動作状態を検出する検出装置からバックアップ電源制御装置２５に直接入力されてもよい。
本実施例において、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理は、まず、ステップＳ２０１へと進み、バックアップ電源制御装置２５にスタータモータ動作信号が入力されているか否かを判定する。
そして、ステップＳ２０１において、バックアップ電源制御装置２５にスタータモータ動作信号が入力されている場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ２０２へと進み、スタータモータ１３が動作していると判定して、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理を終了する。
一方、ステップＳ２０１において、バックアップ電源制御装置２５にスタータモータ動作信号が入力されていない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）は、ステップＳ２０３へと進み、スタータモータ１３が動作していないと判定して、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理を終了する。
これにより、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理は、スタータモータ１３が動作しているときにバックアップ電源制御装置２５に入力されるスタータモータ動作信号に基づいて、スタータモータ１３が動作しているか否かを判定するので、スタータモータ動作状態判定処理において、スタータモータ１３が動作しているか否かを高精度に判定できる。
（スタータモータ動作状態判定処理の第２実施例）
次に、図５を参照して、スタータモータ動作状態判定処理の第２実施例について説明する。
本実施例では、スタータモータ１３の動作状態を検出する前述の検出装置は、スタータモータ１３が動作開始したときに、スタータモータ１３が動作開始したことを示すスタータモータ動作開始信号を出力する。本実施例において、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号は、スタータモータ１３が動作開始したことを示すスタータモータ動作開始信号を含む。そして、スタータモータ１３が動作開始したときに、スタータモータ動作開始信号が、バックアップ電源制御装置２５に入力される。スタータモータ動作開始信号は、ＥＣＵ５０を介してバックアップ電源制御装置２５に入力されてもよいし、スタータモータ１３の動作状態を検出する検出装置からバックアップ電源制御装置２５に直接入力されてもよい。
本実施例において、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理は、まず、ステップＳ２１１へと進み、バックアップ電源制御装置２５に直近のスタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間Ｔを取得する。そして、ステップＳ２１２へと進む。
ステップＳ２１２では、ステップＳ２１１で取得した、直近のスタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｓｅｔ以内であるか否かを判定する。所定時間Ｔｓｅｔは、内燃機関ＩＣＥを始動する際にスタータモータ１３が動作する一般的な時間に基づいて、内燃機関ＩＣＥを始動する際にスタータモータ１３が動作する時間と略同一となるように設定される。したがって、直近のスタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間Ｔが、設定された所定時間Ｔｓｅｔ以内であるときは、スタータモータ１３が動作している蓋然性が高い。所定時間Ｔｓｅｔは、例えば、３［秒］に設定される。
そして、ステップＳ２１２において、ステップＳ２１１で取得した、直近のスタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｓｅｔ以内である場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）は、ステップＳ２１３へと進み、スタータモータ１３が動作していると判定して、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理を終了する。
一方、ステップＳ２１２において、ステップＳ２１１で取得した、直近のスタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間Ｔが、予め設定された所定時間Ｔｓｅｔ以内でない場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）は、ステップＳ２１４へと進み、スタータモータ１３が動作していないと判定して、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理を終了する。
これにより、バックアップ電源制御装置２５にスタータモータ動作開始信号が入力されれば、スタータモータ１３が動作しているとき常にスタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号が入力されていなくても、スタータモータ動作状態判定処理においてスタータモータ１３が動作しているか否かを判定できる。したがって、何らかの理由によって、バックアップ電源制御装置２５において、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号の入力が断続的になってしまった場合でも、スタータモータ動作状態判定処理において、一定の精度でスタータモータ１３が動作しているか否かを判定できる。
＜スタータモータ動作時における高圧電源系統及び降圧装置の制御＞
ここで、図１に戻って、スタータモータ１３の動作時における高圧電源系統３０及び降圧装置４０の制御について説明する。
ＥＣＵ５０は、スタータモータ１３が動作しているとき、降圧装置４０を介して高圧電源３１の電力をスタータモータ１３に供給するように、高圧電源系統３０及び降圧装置４０を制御する。したがって、スタータモータ１３が動作しているとき、高圧電源３１の電力は、接続線Ｌ４０を通って降圧装置４０で降圧され、接続線Ｌ１０及び接続線Ｌ１３を通ってスタータモータ１３に供給される。
このとき、ＥＣＵ５０は、降圧装置４０とスタータモータ１３との間を流れる電力の電圧が、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎよりも高くなるように、高圧電源系統３０及び降圧装置４０を制御する。
したがって、接点Ｃ１３の電位は、接点Ｃ１１の電位よりも高くなるので、スタータモータ１３が動作しているときに、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが低下することを抑制できる。これにより、何らかの原因によって、スタータモータ１３の動作状態を示すスタータモータ動作状態信号がバックアップ電源制御装置２５に入力されない等の不具合が生じ、前述したステップＳ２００におけるスタータモータ動作状態判定処理が正常に処理されず、スタータモータ１３が動作しているか否かが不明又は誤判定された場合でも、前述したステップＳ３０１及びステップＳ３１１において、メイン低圧電源１１の出力電圧Ｖｍａｉｎが予め設定された下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する際に、主電源系統１０に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータ１３が動作していることに起因して主電源系統１０に異常が発生していると誤判定してしまうことを抑制できる。
以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、本実施形態では、バックアップ電源制御装置２５で異常判定処理及びスタータモータ動作状態判定処理が実行される場合を一例として説明したが、異常判定処理及びスタータモータ動作状態判定処理は、車両Ｖに搭載されたＥＣＵ５０で実行されてもよい。
また、例えば、本実施形態では、車両電源システム１がオン状態の時に主電源系統に異常が生じた場合の車両電源システムの動作の第２実施例において、ステップＳ３１１の後にステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理を実行するものとしたが、ステップＳ２００のスタータモータ動作状態判定処理は、ステップＳ１１１とステップＳ３１１との間に実行されてもよい。
また、例えば、本実施形態では、切替装置２４は、接続線Ｌ２４１と並列に接続する接続線Ｌ２４３を備え、接続線Ｌ２４１に第１スイッチＳＷ１が設けられており、接続線Ｌ２４３に第３スイッチＳＷ３が設けられているものとしたが、切替装置２４は、接続線Ｌ２４３を有しておらず、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３に代えて、本実施形態の第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の機能が一体となった切替スイッチが接続線Ｌ２４１に設けられていてもよい。具体的には、例えば、切替スイッチはノーマリークローズ型（Ｎ．Ｃ．型）の接点を有するスイッチであってもよく、切替スイッチに操作信号が加わっていない場合に、切替スイッチはオン状態に維持され、接続線Ｌ２４１を接続状態に維持するものであってもよい。さらに、切替スイッチは、操作力が電磁力である電磁スイッチ（例えば、電磁接触器、電磁開閉器）であってもよく、操作電流による電磁力が発生していない場合に、切替スイッチはオン状態に維持され、接続線Ｌ２４１を接続状態に維持するものであってもよい。また、切替スイッチは、例えば、１つの半導体スイッチであってもよい。なお、異常判定処理において、主電源系統１０に異常が発生していると判定されると、切替スイッチはバックアップ電源制御装置２５によりオフ状態に切り替えられる。
また、例えば、本実施形態では、第２スイッチＳＷ２は、ＤＣＤＣコンバータであるものとしたが、第２スイッチＳＷ２は、接続線Ｌ２４２を接続状態と遮断状態とに切替可能であればよい。したがって、第２スイッチＳＷ２は、接続線Ｌ２４２を接続状態と遮断状態とに切替可能な任意のスイッチであってよく、例えば、ノーマリーオープン型（Ｎ．Ｏ．型）又はノーマリークローズ型（Ｎ．Ｃ．型）の接点を有する半導体スイッチであってもよい。
また、例えば、本実施形態では、切替装置２４において、接続線Ｌ２４４にキャパシタＣＰが設けられているものとしたが、例えば、第２スイッチＳＷ２が短時間でオン状態とオフ状態を切り替え可能な場合等には、切替装置２４において、接続線Ｌ２４４にキャパシタＣＰが設けられていなくてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。
（１） メイン低圧電源（メイン低圧電源１１）及び通常負荷（通常負荷１２）を有する主電源系統（主電源系統１０）と、
バックアップ低圧電源（バックアップ低圧電源２３）及び緊急時重要負荷（緊急時重要負荷２２）を有し、前記主電源系統と接続するバックアップ電源系統（バックアップ電源系統２０）と、を備え、
内燃機関（内燃機関ＩＣＥ）を備える車両（車両Ｖ）に搭載される車両電源システム（車両電源システム１）であって、
前記主電源系統には、前記内燃機関を始動させるスタータモータ（スタータモータ１３）が接続されており、
前記バックアップ電源系統は、
前記バックアップ低圧電源の電力を前記主電源系統に供給可能であり、
前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な切替装置（切替装置２４）と、
前記切替装置を制御するバックアップ電源制御装置（バックアップ電源制御装置２５）と、を有し、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方は、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統と、前記内燃機関と、前記スタータモータと、を制御可能な車両制御装置（ＥＣＵ５０）を含み、
前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、
前記主電源系統に異常が発生しているか否かを判定する異常判定処理を実行可能であり、
前記スタータモータが動作しているとき、前記異常判定処理を実行しない、又は、前記異常判定処理において前記主電源系統に異常が発生していないと判定する、車両電源システム。
（１）によれば、スタータモータが動作しているとき、異常判定処理を実行しない、又は、異常判定処理において主電源系統に異常が発生していないと判定するので、主電源系統に異常が発生していないにもかかわらず、車両のアイドリングストップからの復帰時等にスタータモータが動作していることに起因して、主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまうことを防止できる。
（２） （１）に記載の車両電源システムであって、
前記異常判定処理において前記主電源系統に異常が発生していると判定すると、
前記バックアップ電源制御装置は、
前記バックアップ電源系統と前記主電源系統との接続を遮断し、且つ、前記バックアップ低圧電源の電力が前記緊急時重要負荷に供給されるように前記切替装置を制御する、車両電源システム。
（２）によれば、主電源系統に異常が発生しても、バックアップ低圧電源の電力を用いて緊急時重要負荷を動作させることができるので、車両を安全に道路の路肩に移動して停止するための必要最低限の走行操作、停止操作、運転制御を行うことができる。
（３） （１）又は（２）に記載の車両電源システムであって、
前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方には、前記スタータモータの動作状態を示すスタータモータ動作状態信号が入力され、
前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、
入力された前記スタータモータ動作状態信号に基づいて、前記スタータモータが動作しているか否かを判定するスタータモータ動作状態判定処理を実行可能である、車両電源システム。
（３）によれば、スタータモータ動作状態信号に基づいて、スタータモータが動作しているか否かを判定するスタータモータ動作状態判定処理を実行可能であるので、車両制御装置及びバックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、シンプルな構成でスタータモータ動作状態判定処理を実行でき、且つ、スタータモータ動作状態判定処理において、スタータモータが動作しているか否かを精度よく判定できる。
（４） （３）に記載の車両電源システムであって、
前記スタータモータ動作状態信号は、前記スタータモータが動作しているときに、前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方に入力される、前記スタータモータが動作していることを示すスタータモータ動作信号を含み、
前記スタータモータ動作状態判定処理において、
前記スタータモータ動作信号が入力されている場合、前記スタータモータが動作していると判定する、車両電源システム。
（４）によれば、スタータモータ動作状態判定処理は、スタータモータが動作しているときに入力されるスタータモータ動作信号に基づいて、スタータモータが動作しているか否かを判定するので、スタータモータ動作状態判定処理において、スタータモータが動作しているか否かを高精度に判定できる。
（５） （３）に記載の車両電源システムであって、
前記スタータモータ動作状態信号は、前記スタータモータが動作開始したときに、前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方に入力される、前記スタータモータが動作開始したことを示すスタータモータ動作開始信号を含み、
前記スタータモータ動作状態判定処理において、
前記スタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間（経過時間Ｔ）が所定時間（所定時間Ｔｓｅｔ）以内である場合、前記スタータモータが動作していると判定する、車両電源システム。
（５）によれば、スタータモータ動作開始信号が入力されれば、スタータモータが動作しているとき常にスタータモータの動作状態を示すスタータモータ動作状態信号が入力されていなくても、スタータモータ動作状態判定処理においてスタータモータが動作しているか否かを判定できる。したがって、何らかの理由によって、スタータモータの動作状態を示すスタータモータ動作状態信号の入力が断続的になってしまった場合でも、スタータモータ動作状態判定処理において、一定の精度でスタータモータが動作しているか否かを判定できる。
（６） （１）から（５）のいずれかに記載の車両電源システムであって、
前記車両電源システムは、
前記メイン低圧電源及び前記バックアップ低圧電源よりも高い電圧の電力を出力する高圧電源（高圧電源３１）、及び、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷よりも高い電圧の電力で動作する高圧負荷（高圧負荷３２）を有する高圧電源系統（高圧電源系統３０）と、
前記高圧電源系統を流れる電力を降圧する降圧装置（降圧装置４０）と、をさらに備え、
前記車両制御装置は、前記高圧電源系統を制御可能であり、
前記高圧電源系統は、前記降圧装置を介して前記主電源系統及び前記バックアップ電源系統と接続しており、
前記高圧電源の電力を、前記降圧装置を介して前記主電源系統及び前記バックアップ電源系統の少なくとも一方に供給可能であり、
前記車両制御装置は、
前記スタータモータが動作しているとき、
前記降圧装置を介して前記高圧電源の電力を前記スタータモータに供給し、且つ、前記降圧装置と前記スタータモータとの間を流れる電力の電圧が、前記メイン低圧電源の出力電圧よりも高くなるように、前記高圧電源系統及び前記降圧装置を制御する、車両電源システム。
（６）によれば、スタータモータが動作しているとき、降圧装置を介して高圧電源の電力がスタータモータに供給され、且つ、降圧装置とスタータモータとの間を流れる電力の電圧がメイン低圧電源の出力電圧よりも高くなるので、スタータモータが動作しているときに、メイン低圧電源の出力電圧が低下することを抑制できる。これにより、何らかの原因によって、スタータモータが動作しているか否かが不明又は誤判定された場合でも、主電源系統に異常が発生していないにもかかわらず、スタータモータが動作していることに起因して主電源系統に異常が発生していると誤判定してしまうことを抑制できる。
１ 車両電源システム
１０ 主電源系統
１１ メイン低圧電源
１２ 通常負荷
１３ スタータモータ
２０ バックアップ電源系統
２２ 緊急時重要負荷
２３ バックアップ低圧電源
２４ 切替装置
２５ バックアップ電源制御装置
３０ 高圧電源系統
３１ 高圧電源
３２ 高圧負荷
４０ 降圧装置
５０ ＥＣＵ（車両制御装置）
ＩＣＥ 内燃機関
Ｔ 経過時間
Ｔｓｅｔ 所定時間
Ｖ 車両

Claims (6)

  1. メイン低圧電源及び通常負荷を有する主電源系統と、
    バックアップ低圧電源及び緊急時重要負荷を有し、前記主電源系統と接続するバックアップ電源系統と、を備え、
    内燃機関を備える車両に搭載される車両電源システムであって、
    前記主電源系統には、前記内燃機関を始動させるスタータモータが接続されており、
    前記バックアップ電源系統は、
    前記バックアップ低圧電源の電力を前記主電源系統に供給可能であり、
    前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な切替装置と、
    前記切替装置を制御するバックアップ電源制御装置と、を有し、
    前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方は、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統と、前記内燃機関と、前記スタータモータと、を制御可能な車両制御装置を含み、
    前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、
    前記主電源系統に異常が発生しているか否かを判定する異常判定処理を実行可能であり、
    前記スタータモータが動作しているとき、前記異常判定処理を実行しない、又は、前記異常判定処理において前記主電源系統に異常が発生していないと判定する、車両電源システム。
  2. 請求項１に記載の車両電源システムであって、
    前記異常判定処理において前記主電源系統に異常が発生していると判定すると、
    前記バックアップ電源制御装置は、
    前記バックアップ電源系統と前記主電源系統との接続を遮断し、且つ、前記バックアップ低圧電源の電力が前記緊急時重要負荷に供給されるように前記切替装置を制御する、車両電源システム。
  3. 請求項１又は２に記載の車両電源システムであって、
    前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方には、前記スタータモータの動作状態を示すスタータモータ動作状態信号が入力され、
    前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方は、
    入力された前記スタータモータ動作状態信号に基づいて、前記スタータモータが動作しているか否かを判定するスタータモータ動作状態判定処理を実行可能である、車両電源システム。
  4. 請求項３に記載の車両電源システムであって、
    前記スタータモータ動作状態信号は、前記スタータモータが動作しているときに、前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方に入力される、前記スタータモータが動作していることを示すスタータモータ動作信号を含み、
    前記スタータモータ動作状態判定処理において、
    前記スタータモータ動作信号が入力されている場合、前記スタータモータが動作していると判定する、車両電源システム。
  5. 請求項３に記載の車両電源システムであって、
    前記スタータモータ動作状態信号は、前記スタータモータが動作開始したときに、前記車両制御装置及び前記バックアップ電源制御装置の少なくとも一方に入力される、前記スタータモータが動作開始したことを示すスタータモータ動作開始信号を含み、
    前記スタータモータ動作状態判定処理において、
    前記スタータモータ動作開始信号が入力されてからの経過時間が所定時間以内である場合、前記スタータモータが動作していると判定する、車両電源システム。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の車両電源システムであって、
    前記車両電源システムは、
    前記メイン低圧電源及び前記バックアップ低圧電源よりも高い電圧の電力を出力する高圧電源、及び、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷よりも高い電圧の電力で動作する高圧負荷を有する高圧電源系統と、
    前記高圧電源系統を流れる電力を降圧する降圧装置と、をさらに備え、
    前記車両制御装置は、前記高圧電源系統を制御可能であり、
    前記高圧電源系統は、前記降圧装置を介して前記主電源系統及び前記バックアップ電源系統と接続しており、
    前記高圧電源の電力を、前記降圧装置を介して前記主電源系統及び前記バックアップ電源系統の少なくとも一方に供給可能であり、
    前記車両制御装置は、
    前記スタータモータが動作しているとき、
    前記降圧装置を介して前記高圧電源の電力を前記スタータモータに供給し、且つ、前記降圧装置と前記スタータモータとの間を流れる電力の電圧が、前記メイン低圧電源の出力電圧よりも高くなるように、前記高圧電源系統及び前記降圧装置を制御する、車両電源システム。
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