JP2023076346A - 電源装置および予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第２電源による退避走行に支障をきたす時期を予測する電源装置及び予測方法を提供する。【解決手段】電源装置１は、第１電源１０の電力を第１負荷１０１～１０４に供給する第１系統１１０と、第２電源２０の電力を第２負荷１０１～１０３に供給する第２系統１２０と、第１系統又は第２系統の地絡を検出すると、第１系統と第２系統とを切断するプレ遮断状態とする１次地絡検出部３１と、プレ遮断状態で、地絡した系統を検出すると本遮断状態とし、地絡が生じていない系統で退避走行を行わせると共に、地絡が解消されていれば、第１系統と第２系統とを再接続する復帰制御を行う２次地絡検出部３２と、プレ遮断状態での放電頻度を含む第２電源の放電頻度及び第２電源の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて第２電源による退避走行に支障をきたす時期を予測する予測部３３１と、を備える。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、電源装置および予測方法に関する。

第１電源から供給する電力によって車両の自動運転を行っているときに、第１電源に異常が発生すると、バックアップ用の第２電源から電力を供給して退避走行を実施させる冗長電源システムがある。かかる冗長電源システムとして、第２電源の電力が必要電力以上あるか否かによって、バックアップが可能か否かを事前に判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１５６２２８号公報

しかしながら、冗長電源システムは、第２電源の劣化状態によっては、バックアップが可能と判定した場合であっても、その後、第２電源の電力が急速に低下することがあり、退避走行を完了できなくなることがある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、第２電源による退避走行に支障をきたす時期を予測することができる電源装置および予測方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る電源装置は、第１系統と、第２系統と、１次地絡検出部と、２次地絡検出部と、予測部とを備える。第１系統は、第１電源の電力を第１負荷に供給する。第２系統は、第２電源の電力を第２負荷に供給する。１次地絡検出部は、前記第１系統または前記第２系統の地絡を検出すると、前記第１系統と前記第２系統とを切断するプレ遮断状態とする。２次地絡検出部は、前記プレ遮断状態で、地絡した系統を検出すると本遮断状態とし、地絡が生じていない系統で退避走行を行わせると共に、地絡が解消されていれば、前記第１系統と前記第２系統とを再接続する復帰制御を行う。予測部は、前記プレ遮断状態での放電頻度を含む前記第２電源の放電頻度、および、前記第２電源の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて前記第２電源による前記退避走行に支障をきたす時期を予測する。

実施形態の一態様に係る電源装置および予測方法は、第２電源による退避走行に支障をきたす時期を予測することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図３は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図４は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図５は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図６は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図７は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図８は、実施形態に係る劣化要因シーンの説明図である。 図９は、実施形態に係る劣化要因シーンの説明図である。 図１０は、実施形態に係る劣化判定情報の説明図である。 図１１は、実施形態に係るＬｉＢの劣化特性を示す図である。 図１２は、実施形態に係る退避走行に支障をきたす時期の予測方法の説明図である。 図１３は、実施形態に係る退避走行に支障をきたす時期の予測方法の説明図である。 図１４は、実施形態に係る予測部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、電源装置および電源制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、自動運転機能を備える車両に搭載されて負荷へ電力を供給する電源装置を例に挙げて説明するが、実施形態に係る電源装置は、自動運転機能を備えていない車両に搭載されてもよい。

実施形態に係る電源装置は、電気自動車、ハイブリット自動車、または、内燃機関によって走行するエンジン自動車に搭載される。なお、実施形態に係る電源装置は、第１電源と第２電源とを備え、第１電源に電源失陥が発生した場合に、第２電源によって第１電源をバックアップしてＦＯＰ（フェイルオペレーション）を実施する任意の装置に搭載されてもよい。

［１．電源装置の構成］
図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示す説明図である。図１に示すように、実施形態に係る電源装置１は、第１電源１０と、自動運転制御装置１００と、通知装置１１１とに接続される。

さらに、電源装置１は、第１負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４と、第２負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３とに接続される。

電源装置１は、第１系統１１０と、第２系統１２０とを備える。第１系統１１０は、第１接続装置５０を介して、第１電源１０の電力を第１負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に供給する。

第１接続装置５０は、スイッチ５１，５２，５３，５４を備える。スイッチ５１は、第１系統１１０と第１ＦＯＰ負荷１０１とを接続および遮断可能である。スイッチ５２は、第１系統１１０と第２ＦＯＰ負荷１０２とを接続および遮断可能である。スイッチ５３は、第１系統１１０と第３ＦＯＰ負荷１０３とを接続および遮断可能である。スイッチ５４は、第１系統１１０と一般負荷１０４とを接続および遮断可能である。

第２系統１２０は、第２接続装置６０を介して、後述する第２電源２０の電力を第２負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に供給する。第２接続装置６０は、スイッチ６１，６２，６３を備える。スイッチ６１は、第２系統１２０と第１ＦＯＰ負荷１０１とを接続および遮断可能である。スイッチ６２は、第２系統１２０と第２ＦＯＰ負荷１０２とを接続および遮断可能である。スイッチ６３は、第２系統１２０と第３ＦＯＰ負荷１０３とを接続および遮断可能である。

第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３は、自動運転用の負荷である。例えば、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３は、自動運転中に動作するステアリングモータ、電動ブレーキ装置、車載カメラ、およびレーダ等である。一般負荷１０４は、例えば、ディスプレイ、エアコン、オーディオ、ビデオ、および各種ライト等を含む。

第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４は、電源装置１から供給される電力によって動作する。自動運転制御装置１００は、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３を動作させて、車両を自動運転制御する装置である。通知装置１１１は、例えば、車両の運転者が視認可能な位置に設けられ、各種情報を表示可能な液晶表示装置である。

第１電源１０は、電源装置１がエンジン自動車に搭載される場合、発電機１１と、鉛バッテリ（以下、「ＰｂＢ１２」と記載する）とを含む。なお、第１電源１０の電池は、ＰｂＢ１２以外の任意の２次電池であってもよい。

発電機１１は、例えば、走行する車両の運動エネルギーを電気に変換して発電するオルタネータである。発電機１１は、発電した電力によるＰｂＢ１２および第２電源２０の充電、および第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４への電力供給を行う。

第１電源１０は、電源装置１が電気自動車またはハイブリッド自動車に搭載される場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「ＤＣ／ＤＣ」と記載する）と、ＰｂＢ１２とを含む。この場合、ＤＣ／ＤＣは、発電機と、ＰｂＢ１２よりも電圧が高い高圧バッテリとに接続され、発電機および高圧バッテリの電圧を降圧して第１系統１１０に出力する。発電機は、例えば、走行する車両の運動エネルギーを電気に変換して発電するオルタネータである。高圧バッテリは、例えば、電気自動車やハイブリット自動車に搭載される車両駆動用のバッテリである。

電源装置１は、第２電源２０と、系統間スイッチ４１と、電池用スイッチ４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「ＤＣ／ＤＣ４３」と記載する）と、制御部３と、記憶部３０と、第１電圧センサ７と、第２電圧センサ７０と、電流センサ８とを備える。記憶部３０は、例えば、データフラッシュ等の情報記憶デバイスである。第２電源２０は、第１電源１０による電力供給ができなくなった場合のバックアップ用電源である。

第２電源２０は、リチウムイオンバッテリ（以下、「ＬｉＢ２１」と記載する）を備える。なお、第２電源２０の電池は、ＬｉＢ２１以外の任意の２次電池であってもよい。また、第２電源２０は、図示しない温度センサと、電圧センサと、電流センサとを備える。温度センサは、ＬｉＢ２１の温度を検出して制御部３に出力する。電圧センサは、ＬｉＢ２１の電圧を検出して制御部３に出力する。電流センサは、ＬｉＢ２１から出力される電流およびＬｉＢ２１に入力される電流を検出して制御部３に出力する。

系統間スイッチ４１は、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続する系統間ライン１３０に設けられ、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続および切断可能なスイッチである。電池用スイッチ４２は、ＬｉＢ２１を第２系統１２０に接続および切断可能なスイッチである。ＤＣ／ＤＣ４３は、電池用スイッチ４２と並列に接続され、ＬｉＢ２１から出力される電圧およびＬｉＢ２１へ入力される電圧を調整する。

第１電圧センサ７は、第１系統１１０に設けられ、第１系統１１０の電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。第２電圧センサ７０は、第２系統１２０に設けられ、第２系統１２０の電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。

具体的には、第２電圧センサ７０は、電圧センサ７１，７２，７３を備える。電圧センサ７１は、第２系統１２０から第１ＦＯＰ負荷１０１に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。電圧センサ７２は、第２系統１２０から第２ＦＯＰ負荷１０２に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。

電圧センサ７３は、第２系統１２０から第３ＦＯＰ負荷１０３に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。電流センサ８は、第２系統１２０に流れる電流を検出し、検出結果を制御部３に出力する。

なお、電圧センサ７０は、第１～第３ＦＯＰ負荷１０１～１０３に対してそれぞれ設けるのではなく、単一の電圧センサとしてもよい。その場合、電圧センサ７０は、第２系統１２０から第１～第３ＦＯＰ負荷１０１～１０３に分岐する点と、第２系統１２０および系統間ライン１３０の接続点との間に設ければよい。

制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

制御部３は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する１次地絡検出部３１と、２次地絡検出部３２と、予測部３３とを備え、電源装置１の動作を制御する。制御部３は、電源装置１が通常時動作中である場合、系統間スイッチ４１を導通状態にし、電池用スイッチ４２を遮断状態にし、スイッチ５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３を導通状態にする。

制御部３は、第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０から入力される検出結果に基づいて、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出する。制御部３による地絡の検出方法の具体例については、後述する。

１次地絡検出部３１は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出すると、系統間スイッチ４１を遮断して、第１系統１１０と第２系統１２０とを切断するプレ遮断状態とする。２次地絡検出部３２は、プレ遮断状態で、地絡した系統を検出すると本遮断状態とし、地絡が生じていない系統で退避走行を行わせると共に、地絡が解消されていれば、系統間スイッチ４１を導通し、第１系統１１０と第２系統１２０とを再接続する復帰制御を行う。

制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出した場合、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。なお、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出した場合、自動運転が不可能な状態である旨を自動運転制御装置１００に通知してもよい。また、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出していない場合、自動運転が可能な状態である旨を自動運転制御装置１００に通知してもよい。

制御部３は、第１系統１１０に地絡が発生した場合には、系統間スイッチ４１を遮断し、電池用スイッチ４２を導通して、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給する。

制御部３は、第２系統１２０に地絡が発生した場合には、系統間スイッチ４１を遮断し、電池用スイッチ４２を遮断した状態で第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。

これにより、電源装置１は、自動運転中にいずれか一方の系統が地絡しても、他方の系統を使用し、自動運転制御装置１００によって車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。

このように、制御部３は、第１電源１０が異常のときに、第２電源２０によってバックアップを行うが、例えば、第２電源２０のＬｉＢ２１の性能が劣化すると、正常にバックアップを行うことができない。

このため、制御部３は、第２電源２０によるバックアップが可能か否かの判定（以下、「バックアップ可否判定」という場合がある）を行う必要がある。制御部３は、例えば、第２電源２０からライン２２を介して取得するＬｉＢ２１の温度と、ＬｉＢ２１の電圧および入出力電流等に基づき算出するＬｉＢ２１のＳＯＣ（State Of Charge）とに基づいて、バックアップ可否判定を行う。

しかしながら、一般的な電源装置では、第２電源２０の劣化状態によっては、バックアップが可能と判定した場合であっても、その後、第２電源２０の電力が急速に低下することがあり、退避走行を完了できなくなることがある。

そこで、電源装置１は、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する予測部３３を備える。予測部３３は、プレ遮断状態での放電頻度を含む第２電源２０の放電頻度、および、第２電源２０の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する。このように、電源装置１は、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を事前に予測できるので、退避走行を完了できない事態の発生を未然に防止することができる。

また、退避走行に支障をきたす時期を予測するために予測部３３が参照する第２電源２０の放電頻度は、プレ遮断状態での放電時間、本遮断状態での放電時間、イグニッションスイッチがオフの期間中の放電時間、および第２系統１２０の動作確認のための放電時間のうち、少なくともいずれか一つに基づいて算出される。

なお、イグニッションスイッチがオフの期間中に第２電源２０を放電させるのは、イグニッションスイッチがオフの期間中に作動する負荷の電力を第２電源２０から供給するためである。イグニッションスイッチがオフの期間中に第２電源２０から負荷に電力を供給しないのであれば、「イグニッションスイッチがオフの期間中の放電時間」は不要である。

このように、予測部３３は、冗長電源システムにおいて第２電源２０に発生しうる特有の劣化要因の一つであるプレ遮断、本遮断、イグニッションスイッチのオフ時、および第２系統１２０の動作確認時の第２電源２０の放電頻度から、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する。

つまり、予測部３３は、冗長電源システムにおいて発生する第２電源２０の微小な放電の発生頻度を算出し、発生頻度が高いほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期が早く到来するように予測する。これにより、予測部３３は、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を高精度に予測することができる。

なお、予測部３３は、第２電源２０の充放電時間に限らず、第２電源２０の充放電回数および充放電量に基づいて、第２電源２０の充放電頻度を算出し、充放電頻度に基づいて、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測するように構成されてもよい。また、予測部３３は、第２電源２０の放電と充電のどちらか一方の頻度で第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測するように構成されてもよい。

また、予測部３３は、予測した第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期に関する情報を通知装置１１１に表示させることによってユーザに通知する。例えば、予測部３３は、第２電源２０（ＬｉＢ２１）の使用可能時間（電池寿命）、自動運転走行可能距離、および第２電源２０（ＬｉＢ２１）が使用不可能になる時期等の情報をユーザに通知する。これにより、ユーザは、例えば、ＬｉＢ２１の交換時期を認識することができるので、自動運転走行する車両による安全安心な移動が可能となる。

さらに、予測部３３は、予測した第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期に関する情報、例えば、上記したユーザに通知する情報等を記憶部３０に記憶させる。これにより、電源装置１は、例えば、他の車両に載せ換えられる場合に、予測した第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を示す情報を次に搭載される車両に引き継ぐことができる。

また、ＬｉＢ２１を電源装置１から取り外して他の車両に載せ換える場合、例えば、ディーラ等において、作業者が記憶部３０から第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を示す情報を吸出して、次に搭載される車両の記憶部３０に記憶させる。これにより、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を示す情報を次に搭載される車両に引き継ぐことができる。

［２．電源装置の通常時動作］
制御部３は、第１系統１１０および第２系統１２０に地絡が発生していない通常時には、図２に示すように、第１接続装置５０の全てのスイッチ５１，５２，５３，５４および第２接続装置６０の全てのスイッチ６１，６２，６３を導通する。そして、制御部３は、電池用スイッチ４２を遮断した状態で系統間スイッチ４１を導通し、第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。このとき、制御部３は、ＤＣ／ＤＣ４３の動作を停止させておく。

［３．電源装置の地絡発生時動作］
次に、図３～図５を参照して、電源装置１の地絡発生時動作について説明する。図３に示すように、電源装置１では、例えば、第１系統１１０で地絡２００が発生すると、地絡点に向けて過電流が流れるため、第１電圧センサ７によって検出される第１系統１１０の電圧が地絡閾値以下になる。

また、電源装置１では、第２系統１２０（例えば、第３ＦＯＰ負荷１０３に接続された第２系統１２０）で地絡２０１が発生すると、地絡点に向けて過電流が流れる。このため、第２電圧センサ７０によって検出される第２系統１２０の電圧が地絡閾値以下になる。

そこで、制御部３は、第１電圧センサ７または第２電圧センサ７０の少なくともいずれか一方によって検出される電圧が地絡閾値以下になった場合に、電源の異常を検知して系統間スイッチ４１を遮断し、電池用スイッチ４２を導通してプレ遮断状態にする。このとき、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定する。

その後、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、第２電圧センサ７０によって検出される電圧が地絡閾値以下であり、第１電圧センサ７によって検出される電圧が所定時間以内に地絡閾値を超えるまで復帰した場合、第２系統１２０に地絡２０１が発生したと本判定する。

そして、図４に示すように、制御部３は、電池用スイッチ４２を遮断し、第２接続装置６０の全てのスイッチ６１，６２，６３を遮断して本遮断状態にする。そして、制御部３は、第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給し、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。

これにより、自動運転制御装置１００は、第１電源１０から供給される電力によって第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４を動作させて、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。

また、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、第１電圧センサ７によって検出される電圧が所定時間以上地絡閾値以下であり、第２電圧センサ７０によって検出される電圧が所定時間以内に地絡閾値を超えるまで復帰した場合、第１系統１１０に地絡２００が発生したと本判定する。

その後、図５に示すように、制御部３は、第１接続装置５０の全てのスイッチ５１，５２，５３，５４を遮断して本遮断状態にし、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給する。そして、制御部３は、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。

これにより、自動運転制御装置１００は、第２電源２０から供給される電力によって第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３を動作させて、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。

また、電源装置１では、地絡２００，２０１ではなく、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、または一般負荷１０４が一時的に過負荷状態になった場合に、第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０によって検出される電圧が一時的に地絡閾値以下になることがある。

この場合、電源装置１は、系統間スイッチ４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を導通して仮遮断状態にし、継続的に第１電源１０および第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。

そして、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、所定時間が経過する前に第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０によって検出される電圧が共に地絡閾値を超えるまで復帰すれば、電源に異常がないと本判定する。その後、制御部３は、図２に示した通常動作に復帰させるため、電池用スイッチ４２を遮断し、系統間スイッチ４１を再導通する。

［４．電源装置の充電動作］
また、電源装置１は、第２電源２０のＳＯＣが所定の値（例えば、ＳＯＣ：８０％）を下回った場合、第２電源２０のＳＯＣが所定の値まで復帰するように、第２電源２０を充電する。この場合、図６に示すように、制御部３は、系統間スイッチ４１を導通し、電池用スイッチ４２を遮断した状態で、第１電源１０からＤＣ／ＤＣ４３を介して第２電源２０に電力を供給して第２電源２０を充電する。

［５．第２系統の動作確認］
また、電源装置１は、例えば、起動時または停車時など自動運転に支障をきたさないタイミングで第２系統１２０の動作確認を行う。具体的には、制御部３は、図７に示すように、電池用スイッチ４２を導通し、第１接続装置５０の全てのスイッチ５１，５２，５３，５４と、第２接続装置６０の全てのスイッチ６１，６２，６３とを導通した状態で系統間スイッチ４１を遮断する。

そして、制御部３は、このとき電流センサ８によって電流が検出されれば、第２系統１２０の動作を正常と判定し、自動運転制御装置１００に対して自動運転を許可する。また、制御部３は、このとき電流センサ８によって電流が検出されなければ、第２系統１２０の動作を異常と判定し、自動運転制御装置１００に対して自動運転を禁止する。

［６．第２電源の劣化要因］
次に、図８および図９を参照し、第２電源２０のＬｉＢ２１が劣化する劣化要因シーンについて説明する。図８および図９は、実施形態に係る劣化要因シーンの説明図である。

図８に示すように、電源装置１は、車両のＩＧ（イグニッションスイッチ）がオンされた後、ＬｉＢ２１の劣化検知処理を行い、その後、自動運転が開始された後、プレ遮断を行い、正常復帰してＩＧがオフにされる場合がある。この場合、プレ遮断では、図３に示すように、系統間スイッチ４１が遮断され、電池用スイッチ４２が導通されているので、ＬｉＢ２１が放電して劣化が進む。このため、プレ遮断は、劣化要因シーンになる。

その後、電源装置１は、再度、ＩＧがオンされた後、ＬｉＢ２１の劣化検知処理を行い、続いて、自動運転が開始された後、プレ遮断を行い、第１系統１１０の地絡に伴う本遮断を行い、ＦＯＰ（退避走行）が行われて、ＩＧがオフされる場合がある。

この場合、前述したように、プレ遮断は、劣化要因シーンになる。また、第１系統１１０の地絡２００に伴う本遮断およびＦＯＰでは、図５に示すように、ＬｉＢ２１が放電して劣化が進む。このため、第１系統１１０の地絡２００に伴う本遮断およびＦＯＰは、劣化要因シーンになる。

また、図９に示すように、電源装置１は、ＩＧがオンされた後、ＬｉＢ２１の劣化検知処理を行い、続いて、ＬｉＢ２１のＳＯＣの低下により第２電源２０の充電を行った後、ＩＧがオフされる場合がある。この場合、第２電源２０の充電では、図６に示すように、ＬｉＢ２１に電流が流れ込むため、ＬｉＢ２１の劣化が進む。このため、第２電源２０の充電は、劣化要因シーンになる。

その後、電源装置１は、ＩＧがオンされた後、ＬｉＢ２１の劣化検知処理を行い、続いて、例えば、停車したときに、第２系統１２０の動作確認を行って、ＩＧがオフされる場合がある。この場合、第２系統１２０の動作確認では、図７に示すように、ＬｉＢ２１が放電して劣化が進む。このため、第２系統１２０の動作確認は、劣化要因シーンになる。

その後、電源装置１は、ＩＧオフの期間に、例えば、盗難防止装置の起動、ドライブレコーダの起動、ライトの点灯、またはオーディオ機器の起動などがあると、第２電源２０が放電して劣化が進む。このため、ＩＧオフ中の第２電源２０の放電は、劣化要因シーンになる。

そこで、予測部３３は、上記した劣化要因シーンが発生すると、例えば、各劣化要因シーンの継続時間に基づいて、第２電源２０の充放電頻度を算出する。そして、予測部３３は、第２電源２０の充放電頻度が高くなるほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期の到来が早くなるように、その時期を予測する。

なお、これは、予測部３３による予測方法の一例であり、予測方法は種々の変形が可能である。例えば、各劣化要因シーンにおける第２電源２０の充放電回数が多いほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期の到来が早くなるように、その時期を予測する構成であってもよい。

また、予測部３３は、各劣化要因シーンにおける第２電源２０の充放電量が多いほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期の到来が早くなるように、その時期を予測する構成であってもよい。

また、予測部３３は、劣化要因シーンの発生頻度、各劣化要因シーンにおける第２電源２０の充放電時間、充放電回数、充放電量のうち少なくともいずれか一つに基づいて、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する構成であってもよい。また、予測部３３は、次に説明する劣化判定情報を記憶部３０に記憶し、劣化判定情報を使用して、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測することもできる。

［７．劣化判定情報］
図１０は、実施形態に係る劣化判定情報の説明図である。図１０に示すように、劣化判定情報は、劣化要因シーンと、劣化要因シーンの継続時間と、ＬｉＢ２１の劣化スコアとが対応付けられた情報である。図１０に示す例では、第２電源２０によるＦＯＰを含む本遮断、第２電源２０の充電、ＩＧオフ中の第２電源２０の放電について、継続時間１秒未満、１秒以上２秒未満、および２秒以上に対して、それぞれ劣化スコア「１」、「２」、「３」が対応付けられている。また、プレ遮断および第２系統１２０の動作確認については、劣化スコア「１」が対応付けられている。

予測部３３は、劣化判定情報を記憶部３０に記憶している場合、劣化判定シーンが発生する度に、劣化判定シーンを判定して劣化判定情報を参照する。そして、予測部３３は、判定した劣化判定シーンに対応付けられている劣化スコアを順次加算すると共に、その時点での劣化スコアの高さに応じて、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する。予測部３３は、その時点の劣化スコアが高いほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期の到来が早くなるように、その時期を予測する。

［８．退避走行に支障をきたす時期の予測方法］
次に、図１１～図１３を参照して、実施形態に係る退避走行に支障をきたす時期の予測方法の具体例について説明する。図１１は、実施形態に係るＬｉＢ２１の劣化特性を示す図である。図１２および図１３は、実施形態に係る退避走行に支障をきたす時期の予測方法の説明図である。

図１１に示すように、ＬｉＢ２１は、劣化が進むにつれて、所定ＳＯＣ（例えば、８０％）まで充電したときの電圧が減少する。例えば、ＬｉＢ２１は、劣化スコアがＡ１以上になると、所定ＳＯＣのときの電圧がＶ１まで低下する。そして、ＬｉＢ２１は、電圧がＶ１まで低下すると、ＦＯＰ補償時間を確保できなくなるため、ＦＯＰに支障をきたす。

つまり、ＬｉＢ２１は、劣化スコアが０以上Ａ１未満であれば、ＦＯＰに支障をきたす可能性がなく、劣化スコアがＡ１以上になると、ＦＯＰに支障をきたす可能性がある。そこで、予測部３３は、例えば、劣化スコアの増加率から、劣化スコアがＡ１に達する時期、つまり、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する。

具体的には、図１２に示すように、予測部３３は、初期から現時点までに増加した劣化スコアの増加率から、将来的に劣化スコアがＡ１に達するトリップ回数、つまり、ＦＯＰに支障をきたす時期を予測する。

なお、１トリップは、イグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの１回の走行のことである。そして、予測部３３は、現時点でＦＯＰに支障をきたす時期を予測すると、例えば、通知装置１１１によって「○○トリップ後に支障をきたす恐れがあります」という通知を行わせる。

また、予測部３３は、直近の数トリップでの劣化スコアの平均増加率から、将来的に劣化スコアがＡ１に達するトリップ回数を予測するように構成されてもよい。また、予測部３３は、初期から現時点までに増加した劣化スコアの増加率、または、直近の数トリップでの劣化スコアの平均増加率から、劣化スコアがＡ１に達するまでの走行距離や走行時間を予測するように構成されてもよい。

また、予測部３３は、第２電源２０の放電頻度、および、第２電源２０の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて、第２電源２０の劣化度を推定し、劣化度の変化率から第２電源２０による退避走行に支障をきたす劣化度となる時期を予測するように構成されてもよい。

この場合、予測部３３は、例えば、劣化スコアからＬｉＢ２１の劣化度を算出し、初期から現時点までの劣化度の増加率、または、直近の数トリップでの劣化度の平均増加率から、劣化度が支障をきたす劣化度に達する時期を予測する。かかる構成によっても、予測部３３は、第２電源２０による退避走行に支障をきたす劣化度となる時期を予測することができる。

また、ここでは、予測部３３が第２電源２０の充放電頻度に基づいて、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する場合を例に挙げて説明したが、予測部３３は、第２電源２０の充放電頻度以外の情報に基づいて支障をきたす時期を予測してもよい。

例えば、図１３に示すように、予測部３３は、上記した所定ＳＯＣのときのＬｉＢ２１の電圧低下量から、ＬｉＢ２１の電圧が上記したＶ１（図１１参照）まで低下する時期を、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期として予測することもできる。

この場合、予測部３３は、例えば、初期から現時点までに低下したＬｉＢ２１の電圧の低下率、または、直近の数トリップでのＬｉＢ２１の電圧の平均低下率から、ＬｉＢ２１の電圧がＶ１まで低下する時期を予測する。これにより、予測部３３は、第２電源２０の充放電頻度を使用することなく、ＬｉＢ２１の電圧を監視するだけで、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測することが可能になる。なお、予測部３３は、第２電源２０の充放電頻度に基づいて所定ＳＯＣのときのＬｉＢ２１の電圧を推定してもよい。

［９．予測部が実行する処理］
次に、予測部３３が実行する処理の一例について説明する。ここでは、予測部３３が劣化判定情報を記憶部３０に記憶している場合に実行する処理について説明する。図１４は、実施形態に係る予測部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

予測部３３は、電源装置１が起動されている間、図１４に示す処理を繰り返し実行する。図１４に示すように、予測部３３は、まず、劣化要因シーンが発生したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、劣化要因シーンが発生しないと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、処理を終了する。

また、予測部３３は、劣化要因シーンが発生したと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、記憶部３０に記憶されている劣化判定情報を参照し、発生した劣化判定シーンを判定する（ステップＳ１０２）。そして、予測部３３は、判定した劣化判定シーンと、判定シーンの継続時間とに基づいて、劣化スコアを算出し、それまでにカウントした劣化スコアに算出したスコアを加算する（ステップＳ１０３）。

続いて、予測部３３は、加算後の劣化スコアに応じて、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期を予測する（ステップＳ１０４）。このとき、予測部３３は、累積の劣化スコアが高いほど、第２電源２０による退避走行に支障をきたす時期の到来が早くなるように、その時期を予測する。

その後、予測部３３は、予測結果を記憶し（ステップＳ１０５）、予測結果をユーザに通知して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。このとき、予測部３３は、予測結果として、例えば、第２電源２０（ＬｉＢ２１）の使用可能時間（電池寿命）、自動運転走行可能距離、および第２電源２０（ＬｉＢ２１）が使用不可能になる時期等の情報をユーザに通知する。

なお、予測部３３は、劣化判定情報が記憶部３０に記憶されていない場合、劣化要因シーンの発生回数、発生継続時間、第２電源２０の充放電時間、充放電回数、および充放電量のうち少なくともいずれか一つに基づいて、ステップＳ１０４の予測を行う。

また、予測部３３は、劣化要因シーンの劣化要因シーンの発生回数および第２電源２０の充放電回数の少なくともいずれか一つに基づいて、劣化要因シーンの発生頻度を算出し、発生頻度に基づいて、ステップＳ１０４の予測を行うこともできる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電源装置
１０ 第１電源
１１ 発電機
１２ ＰｂＢ
２０ 第２電源
２１ ＬｉＢ
２２ ライン
３ 制御部
３０ 記憶部
３１ １次地絡検出部
３２ ２次地絡検出部
３３ 予測部
４１ 系統間スイッチ
４２ 電池用スイッチ
４３ ＤＣ／ＤＣ
５０ 第１接続装置
６０ 第２接続装置
５１～５４，６１～６３ スイッチ
７ 第１電圧センサ
７０ 第２電圧センサ
７１～７３ 電圧センサ
８ 電流センサ
１００ 自動運転制御装置
１１１ 通知装置
１０１ 第１ＦＯＰ負荷
１０２ 第２ＦＯＰ負荷
１０３ 第３ＦＯＰ負荷
１０４ 一般負荷
１１０ 第１系統
１２０ 第２系統
１３０ 系統間ライン

Claims (6)

1. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
   第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
   前記第１系統または前記第２系統の地絡を検出すると、前記第１系統と前記第２系統とを切断するプレ遮断状態とする１次地絡検出部と、
   前記プレ遮断状態で、地絡した系統を検出すると本遮断状態とし、地絡が生じていない系統で退避走行を行わせると共に、地絡が解消されていれば、前記第１系統と前記第２系統とを再接続する復帰制御を行う２次地絡検出部と、
   前記プレ遮断状態での放電頻度を含む前記第２電源の放電頻度、および、前記第２電源の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて前記第２電源による前記退避走行に支障をきたす時期を予測する予測部と
   を備える電源装置。
2. 前記第２電源の放電頻度は、
   前記プレ遮断状態での放電時間、前記本遮断状態での放電時間、イグニッションスイッチがオフの期間中の放電時間、および前記第２系統の動作確認のための放電時間のうち、少なくともいずれか一つに基づいて算出される
   請求項１に記載の電源装置。
3. 前記予測部は、
   前記第２電源の放電頻度、および、前記第２電源の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて、前記第２電源の劣化度を推定し、前記劣化度の変化率から前記第２電源による前記退避走行に支障をきたす劣化度となる時期を予測する
   請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 前記予測部は、
   予測した前記時期に関する情報をユーザに通知する
   請求項１～３のいずれか一つに記載の電源装置。
5. 前記予測部によって予測された前記時期に関する情報を記憶する記憶部
   をさらに備える請求項１～４のいずれか一つに記載の電源装置。
6. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
   第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
   前記第１系統または前記第２系統の地絡を検出すると、前記第１系統と前記第２系統とを切断するプレ遮断状態とする１次地絡検出部と、
   前記プレ遮断状態で、地絡した系統を検出すると本遮断状態とし、地絡が生じていない系統で退避走行を行わせると共に、地絡が解消されていれば、前記第１系統と前記第２系統とを再接続する復帰制御を行う２次地絡検出部と、
   前記退避走行に支障をきたす時期を予測する予測部と
   を備える電源装置の前記予測部が、
   前記プレ遮断状態での放電頻度を含む前記第２電源の放電頻度、および、前記第２電源の充電頻度のうち、少なくともいずれか一つに基づいて前記第２電源による前記退避走行に支障をきたす時期を予測する
   予測方法。

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