JP2024045998A - 車両電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のユーザが共同購入した移動体について、公平性を考慮した利用を可能とする。【解決手段】車両電源システムは車両電源制御装置を有し、車両電源制御装置は、第２低圧電源の内部抵抗を測定して劣化状態にあるか否かを推定する。車両電源制御装置は、第２低圧電源に充電する場合の第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより推定を行う第１推定処理と、第２低圧電源からの放電電力に基づいて推定を行う第２推定処理と、を実行可能であり、車両電源システムの高圧電源部がオン状態であり、高圧電源部から第１電源系統に電力を供給している状態であり、かつ、車両の状態が所定条件を満たす場合には第２推定処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両電源システムに関する。

近年、交通参加者の中でも脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。この実現に向けて予防安全に関する研究開発を通して交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発に注力している。また、予防安全に貢献する技術の一つとして、自動運転に関する研究開発への注力が行われている。

自動運転など交通の安全性確保のために機能する機能部を搭載した車両においては、この種の機能部に対する電源供給を安定させることが重要である。このため、車両の電源の状態を精度良く監視するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、車両が搭載する電池の充電状態を推定することにより、電池の劣化状態を判定する技術が開示されている。

特開２０１９－１５２５５１号公報

車両に搭載された電池の状態を推定する技術は、車両の状態の影響を受けやすい。例えば、特許文献１に記載された技術では、電池の温度が閾値より低いことを条件として、充電状態を推定する。このように、車両の状態によっては電池の状態を精度よく推定あるいは判定することが難しいという課題があった。このため、電池の状態に問題がないことを確認できない事態が発生し得るため、交通の安全性確保のための機能部を車両に実装する際の課題となっていた。
本願は上記課題の解決のため、自動運転など交通の安全性確保のために機能する機能部を搭載した車両において、車両の状態による影響を受けにくい手法により、機能部に電力供給する電源の状態を推定することを目的とする。そして、延いては持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。

上記目的を達成するための一態様は、第１低圧電源及び第１電力負荷を有する第１電源系統と、第２低圧電源及び第２電力負荷を有し、前記第１電源系統と接続する第２電源系統と、前記第１電源系統、又は、前記第２電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を車両に搭載して構成される車両電源システムであって、前記第２電源系統は、前記第２低圧電源から前記第１電源系統に電力供給可能に前記第１電源系統に接続する状態と、前記第２低圧電源と前記第１電源系統とを遮断した状態と、を切り替え可能な切替装置と、前記切替装置を制御する車両電源制御装置と、を有し、前記車両電源制御装置は、前記第２低圧電源の内部抵抗を測定して劣化状態にあるか否かを推定する推定処理を実行し、前記推定処理の推定結果に基づいて、前記第２低圧電源が劣化状態にあるか否かを示す信号を出力可能であり、前記推定処理として、前記第２低圧電源に充電する場合の前記第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより推定を行う第１推定処理と、前記第２低圧電源からの放電電力に基づいて推定を行う第２推定処理と、を実行可能であり、前記車両電源システムの前記高圧電源部がオン状態であり、前記高圧電源部から前記第１電源系統に電力を供給している状態であり、かつ、前記車両の状態が所定条件を満たす場合には前記第２推定処理を実行する、車両電源システムである。

上記構成によれば、第１電力負荷と第２電力負荷に電力供給可能な第２低圧電源の劣化状態を、車両の状態による影響を受けにくい方法により、高精度で推定できる。

実施形態の車両電源システムの概略構成図。 車両電源システムにおける推定処理の説明図。 車両電源システムにおける推定処理の説明図。 車両電源システムの動作を示すフローチャート。 車両電源システムの動作を示すフローチャート。 状態検知動作の実行タイミングの例を示す説明図。

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。

［１．車両電源システムの構成］
［１－１．車両電源システムの全体構成］
図１は、車両電源システム１の概略構成図である。図１において実線は電力線を示し、破線は信号線を示す。

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して、主電源系統１０及び／またはバックアップ電源系統２０に出力する。降圧装置４０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。

本実施形態では、一例として、車両Ｖが、走行用の動力源として回転電機ＭＧを備える電動車両である場合を説明する。回転電機ＭＧは、例えば３相モータであり、不図示のインバータユニットにより供給される電力により駆動力を発生し、車両Ｖを走行させる。車両Ｖは、後述する回転電機ＭＧを備える駆動ユニット３２１を備える。車両Ｖは、駆動ユニット３２１に駆動用の電力を供給する高圧電源３１を搭載する。駆動ユニット３２１は、高圧電源３１が出力する高圧の電力の供給を受ける負荷であり、後述する高圧負荷３２に含まれる。

なお、車両Ｖは、内燃機関を搭載する車両であってもよい。内燃機関は、車両Ｖを駆動する動力源として機能してもよい。或いは、内燃機関は、不図示の発電機を駆動する動力源として機能し、後述する高圧電源３１を充電してもよい。すなわち、車両Ｖは、内燃機関を備えていない電動車両であってもよいし、内燃機関と車両駆動用の回転電機ＭＧとを備えるハイブリッド車両であってもよいし、内燃機関により駆動される車両であってもよい。車両Ｖは、例えば、自律運転、或いは、自動運転が可能な車両である。車両Ｖが、内燃機関を搭載する場合、高圧電源３１から電力の供給を受ける高圧負荷３２は、例えばスターターモータを含む。

［１－２．主電源系統の構成］
主電源系統１０は、メイン低圧電源１１と、通常負荷１２と、を有する。

メイン低圧電源１１は、高圧電源３１よりも低電圧の電源である。メイン低圧電源１１は、例えば１２［Ｖ］の直流電流を出力する。メイン低圧電源１１は、例えば、充電および放電が可能な二次電池である。具体的には、メイン低圧電源１１としては、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリが挙げられる。

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。

接続線Ｌ１０の一端部には、通常負荷１２が接続される。通常負荷１２（図中、ＥＬ）は、車両Ｖが搭載する電力負荷である。通常負荷１２は単一の機器であってもよいし、複数の機器を含んでもよい。本実施形態において、通常負荷１２は、車両Ｖの走行に関する機能を担う機能部である。通常負荷１２は、例えば、車両Ｖの走行操作、停車操作、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、高圧負荷３２よりも低い電圧により動作するので、高圧負荷３２との対比により低圧負荷と呼ぶことができる。また、通常負荷１２は、車両Ｖにおいて、いわゆる補機と呼ばれる機器を含んでもよい。

具体的には、通常負荷１２は、車両Ｖの運転制御を実行可能なＥＣＵ５０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。図１に示すＥＣＵ５０は、一つのＥＣＵで構成されてもよいし、複数のＥＣＵを含んでもよい。例えば、通常負荷１２は、車両Ｖが備える複数のＥＣＵの一部を含んでもよい。また、通常負荷１２は、車両Ｖが搭載する制御ユニットであって、ＥＣＵ５０とは異なる不図示の制御ユニットを含んでもよい。

また、通常負荷１２は、自動ブレーキ装置等の車両Ｖの制動に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、自動ステアリング装置等の車両Ｖの操舵に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の車両Ｖの外界情報の取得に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、ワイパー装置、パワーウインドウ装置、メーターパネル等の計器類を含んでもよい。

［１－３．バックアップ電源系統の構成］
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（図中、ＥＬ）は、車両Ｖが搭載する電力負荷である。緊急時重要負荷２２は、単一の機器であってもよいし、複数の機器を含んでもよい。緊急時重要負荷２２は、高圧負荷３２よりも低い電圧により動作するので、高圧負荷３２との対比により低圧負荷と呼ぶことができる。

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。すなわち、第１スイッチＳＷ１は、第１スイッチＳＷ１に操作信号が加わっていない場合に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。第１スイッチＳＷ１は、操作信号が印加されることによりオン状態に切り替わって、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２とを接続する。

例えば、第１スイッチＳＷ１が、電磁力により開閉する電磁スイッチで構成される場合、第１スイッチＳＷ１は、操作電流による電磁力が発生していない場合に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、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。

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。第２スイッチＳＷ２は、オン状態において接続線Ｌ２４２を接続し、オフ状態において接続線Ｌ２４２を遮断する。

第２スイッチＳＷ２は、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。本実施形態において、第２スイッチＳＷ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。このため、後述するように、第２スイッチＳＷ２は、オン状態において接続線Ｌ２４２から接点Ｃ２４１に出力される電圧を昇降圧可能となっている。つまり、本実施形態の第２スイッチＳＷ２は、接続線Ｌ２４２を接続および遮断する機能と、接続線Ｌ２４２から接点Ｃ２４１に出力する電圧を変換する機能とを有する。

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の一端部は、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に接続する。接続線Ｌ２４３の他端部は、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。すなわち、第３スイッチＳＷ３は、第３スイッチＳＷ３に操作信号が加わっていない場合にオン状態に維持される接点である。第３スイッチＳＷ３は、操作信号が印加されることによりオフ状態に切り替わって、接続線Ｌ２４３を接続状態にする。

例えば、第３スイッチＳＷ３が、電磁力により開閉する電磁スイッチで構成される場合、第３スイッチＳＷ３は、操作電流による電磁力が発生していない場合に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、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。

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。スイッチモジュール２４１の具体的な構成は制限されず、例えば、スイッチモジュール２４１は、１つの半導体デバイスであってもよいし、複数のデバイスを含む回路であってもよい。

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の一端部は接続線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に接続する。接続線Ｌ２４４の他端部は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、高圧電源３１よりも低電圧の電源である。バックアップ低圧電源２３は、例えば１２［Ｖ］の直流電流を出力する。バックアップ低圧電源２３は、例えば、充電および放電が可能な二次電池である。具体的には、バックアップ低圧電源２３としては、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリが挙げられる。

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の一端部は切替装置２４の第３端子Ｔ２４３に接続される。接続線Ｌ２１３の他端部は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。

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。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で所望の電圧に昇圧または降圧されて、バックアップ電源系統２０に供給される。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。

上述のように、バックアップ電源系統２０には、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２との間に、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、並列に接続されている。

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と接続される。この状態では、第１外部接続端子Ｔ２１１を通じて、バックアップ低圧電源２３から主電源系統１０に電力を供給することが可能となり、メイン低圧電源１１から緊急時重要負荷２２に電力を供給することもできる。

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と主電源系統１０との接続が遮断される。

バックアップ電源制御装置２５（図中、ＢＭＳ）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、ＥＣＵ５０の制御に従って、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び、第３スイッチＳＷ３の切り替えを制御する。バックアップ電源制御装置２５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサを備え、プロセッサによってプログラムを実行することにより、ソフトウェアとハードウェアとの協働によりバックアップ電源系統２０を制御する。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、プログラムやデータを記憶する記憶部を備えてもよく、記憶部は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。バックアップ電源制御装置２５は、プログラムされたハードウェアにより構成されてもよい。

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のそれぞれに対し、信号線を通じて操作信号を出力する。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のそれぞれに対し、操作信号を出力する状態と操作信号を出力しない状態とを切り替えることができる。

第１スイッチＳＷ１は、ノーマリーオープン型のスイッチである。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１に操作信号を出力することによって第１スイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替えさせる。第３スイッチＳＷ３は、ノーマリークローズ型のスイッチである。バックアップ電源制御装置２５は、第３スイッチＳＷ３に操作信号を出力することにより、第３スイッチＳＷ３をオン状態からオフ状態に切り替えさせる。

バックアップ電源制御装置２５は、第２スイッチＳＷ２に操作信号を出力することによって、第２スイッチＳＷ２にオン状態とオフ状態とを切り替えさせる。また、バックアップ電源制御装置２５は、第２スイッチＳＷ２に操作信号を出力することによって、第２スイッチＳＷ２における昇圧または降圧を制御する。すなわち、バックアップ電源制御装置２５は第２スイッチＳＷ２の出力電圧を制御する。

バックアップ電源制御装置２５は、例えば、高圧電源部３６またはバックアップ低圧電源２３から電力の供給を受けて動作する。

バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１、及び、バックアップ低圧電源２３を管理する機能を有する。車両電源システム１において、メイン低圧電源１１には不図示の充放電管理装置が装着されてもよい。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、充放電管理装置から情報を取得することにより、メイン低圧電源１１に対する管理機能を実行してもよい。同様に、バックアップ低圧電源２３に不図示の充放電管理装置が装着されてもよく、バックアップ電源制御装置２５は、充放電管理装置から情報を取得することにより、バックアップ低圧電源２３に対する管理機能を実行してもよい。
本実施形態では、バックアップ電源制御装置２５がメイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３に直接接続される構成を説明する。

バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１の残容量を取得する。バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１の満充電容量（ＦＣＣ：Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を有していてもよく、この場合、バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１の実際の残容量（ＲＭ：Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ）と満充電容量とに基づいて、メイン低圧電源１１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出してもよい。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の両端電圧を検出することによって、メイン低圧電源１１の残容量を算出してもよい。また、バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１に入出力する電流をカウントすることによって、メイン低圧電源１１の残容量を算出してもよい。バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１の残容量を算出する処理に上述した充放電管理装置を利用してもよい。

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する機能、バックアップ低圧電源２３の温度を検出する機能、及び、バックアップ低圧電源２３の残容量を算出する機能を有する。残容量は、バックアップ低圧電源２３の実際の残容量（ＲＭ）であってもよいし、充電状態（ＳＯＣ）であってもよい。バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の満充電容量（ＦＣＣ）を有していてもよく、この場合、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の実際の残容量と満充電容量とに基づいて、充電状態を算出してもよい。

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の両端電圧を検出することによって、バックアップ低圧電源２３の残容量を算出する。また、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３に入出力する電流をカウントすることによって、バックアップ低圧電源２３の残容量を算出してもよい。バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の残容量を算出する処理に上述した充放電管理装置を利用してもよい。また、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３に設置された温度検出デバイスまたは上述した充放電管理装置から、バックアップ低圧電源２３の温度を取得する。

バックアップ電源制御装置２５がバックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する処理を、推定処理と呼ぶ。バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定または検出する手法としては、公知の様々な方法を利用できる。本実施形態では、バックアップ電源制御装置２５が推定処理として、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３への充電時に測定を行うことにより劣化状態を推定する第１推定処理、及び、バックアップ低圧電源２３の放電時に測定を行うことにより劣化状態を推定する第２推定処理を実行する例を挙げる。

第１推定処理及び第２推定処理は、例えば、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗値を測定し、測定した内部抵抗値に基づきバックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する方法である。第１推定処理は、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗値と、その他の１または複数の情報とを組み合わせて劣化状態を補正する処理であってもよい。その他の情報としては、バックアップ低圧電源２３についての残容量、充電状態、温度、累積使用時間、過去に測定された内部抵抗値、過去に内部抵抗値が測定されてからの使用時間等が挙げられるが、これ以外の情報を用いてもよい。

第１推定処理では、バックアップ電源制御装置２５が、バックアップ低圧電源２３が充電されている間に、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗を測定する。第２推定処理では、バックアップ電源制御装置２５が、バックアップ低圧電源２３が放電している間に、バックアップ低圧電源２３の放電電力によりバックアップ低圧電源２３の内部抵抗を測定する。バックアップ電源制御装置２５は、充放電可能第１推定処理と、第２推定処理のどちらを実行するかを、バックアップ電源制御装置２５の判断により、或いはＥＣＵ５０の指示に従って、選択する。

上記構成において、メイン低圧電源１１は第１低圧電源の一例に対応し、通常負荷１２は第１電力負荷の一例に対応し、主電源系統１０は第１電源系統の一例に対応する。バックアップ低圧電源２３は第２低圧電源の一例に対応し、緊急時重要負荷２２は第２電力負荷の一例に対応し、バックアップ電源系統２０は第２電源系統の一例に対応する。バックアップ電源制御装置２５は車両電源制御装置の一例に対応する。メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３は、上述のように充放電可能なバッテリである。

本実施形態において、緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行に関する機能を担う機能部であり、例えば、車両Ｖの走行操作、停車操作、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、車両Ｖの走行中において緊急時に対応するための機能を担う負荷を含む。具体的には、緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行に関するミニマル・リスク・マヌーバー（ＭＲＭ：Ｍｉｎｉｍａｌ Ｒｉｓｋ Ｍａｎｅｕｖｅｒ）の実行に関する機能を担う負荷を含む。例えば、ＭＲＭは、駆動源の駆動力が喪失した場合でも車両Ｖを安全に道路の路肩に移動させて停車させるための必要最低限の走行操作、停車操作、運転制御の少なくともいずれかに該当する操作または制御を含む。

緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの運転制御を実行可能な前述のＥＣＵ５０の一部または全部を含んでもよい。緊急時重要負荷２２は、車両Ｖが搭載する制御ユニットであって、ＥＣＵ５０とは異なる不図示の制御ユニットを含んでもよい。

緊急時重要負荷２２に含まれる負荷の一部は、主電源系統１０の通常負荷１２に含まれる負荷と重複していてもよい。すなわち、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く、この負荷は主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０の両方に属することになる。この構成によれば、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に供給される電力によって動作可能であり、バックアップ電源系統２０に供給される電力によっても動作可能である。このため、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を実行できる。

また、バックアップ電源系統２０は、切替装置２４が第１スイッチＳＷ１または第３スイッチＳＷ３をオンにしている場合、バックアップ低圧電源２３から主電源系統１０に電力供給可能に、主電源系統１０に接続される。このため、バックアップ低圧電源２３の電力によって通常負荷１２を動作させることが可能である。

［１－４．高圧電源系統の構成］
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、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３よりも高電圧の電力を供給する電源である。高圧電源３１は、接続線Ｌ３１に接続している。接続線Ｌ３１の一端部は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電力負荷であり、高圧電源３１から供給される電力により動作する。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の車室内の空気調和を行う空調装置３２２（図中、Ａ／Ｃ）と、を含む。

駆動ユニット３２１は、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、不図示のＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、不図示の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。駆動ユニット３２１は、高圧電源３１から供給される直流の電力を、パワー制御ユニットＰＣＵによって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。

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４０は、接続線Ｌ４０に設けられている。接続線Ｌ４０の一端部は接点Ｃ３２に接続し、他端部が接点Ｃ１２に接続している。接点Ｃ３２は、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である。接点Ｃ１２は、接続線Ｌ１０の接点Ｃ１１と、接続線Ｌ１０の他端部との間に形成された接点である。ここで、接続線Ｌ１０の他端部とは、バックアップ電源系統２０の第１外部接続端子Ｔ２１１に相当する。

このように、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、ＤＣ／ＤＣコンバータである。降圧装置４０は、高圧電源系統３０が出力する電圧を降圧させて、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０に供給する。

降圧装置４０は、接続状態と遮断状態とを切り替え可能である。降圧装置４０が接続状態のとき、高圧電源系統３０は、接続線Ｌ４０及び降圧装置４０を介して、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０に接続される。降圧装置４０が遮断状態のとき、高圧電源系統３０は、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と遮断される。

高圧電源３１は、車両Ｖが搭載する発電装置であってもよいし、車両Ｖが搭載する電池であってもよい。電池としては、例えば、充電および放電が可能な二次電池が挙げられる。具体的には、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリを高圧電源３１として用いることができる。この場合、高圧電源３１は、例えば、２００［Ｖ］の直流電流を出力する。

高圧電源３１が二次電池を備える場合、高圧電源３１は、二次電池に電力を供給する発電装置を含んでもよい。また、高圧電源３１が発電装置のみにより構成されてもよい。発電装置としては、例えば、回転電機ＭＧを用いてもよい。例えば、車両Ｖの制動時に回転電機ＭＧを回生ブレーキとして機能させ、回転電機ＭＧで発電される回生電力を高圧電源３１として利用できる。また、車両Ｖが内燃機関を有する車両である場合、車両Ｖは、内燃機関の動力により駆動されるジェネレータを備える。このジェネレータを高圧電源３１として利用してもよい。ジェネレータは、発電した交流電流を不図示の昇圧回路や整流回路を介して出力する。また、ジェネレータが出力する交流電流が、直接または不図示の昇圧回路や整流回路を介して、降圧装置４０に供給される構成であってもよい。

高圧電源３１及び降圧装置４０は、高圧電源部３６を構成する。高圧電源部３６は、バックアップ電源系統２０の定格電圧よりも高い電圧を出力可能である。また、高圧電源部３６は、メイン低圧電源１１の定格電圧よりも高い電圧を出力可能であってもよい。
高圧電源部３６は、例えば、二次電池で構成される高圧電源３１と降圧装置４０により構成される。高圧電源３１が内燃機関により駆動されるジェネレータで構成される場合、ジェネレータに接続される不図示の昇圧回路や整流回路を、降圧装置４０を代替する構成部としてもよい。すなわち、高圧電源部３６が、ジェネレータ及びその周辺回路で構成されてもよい。

高圧電源部３６は、通常動作モード、及び、高電圧モードを実行可能であってもよい。この場合、高圧電源部３６は、ＥＣＵ５０の制御に従って通常動作モードと高電圧モードとを切り替える。通常動作モードは、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２への電力供給を目的とする動作モードである。通常動作モードにおける高圧電源部３６の出力電圧は、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２の定格入力電圧の範囲に含まれる電圧である。例えば、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３の定格出力電圧が１２［Ｖ］である車両Ｖにおいて、高圧電源部３６は、通常動作モードにおいて１２［Ｖ］～１５［Ｖ］の範囲の電圧を出力する。

高電圧モードは、高圧電源部３６が供給する電力によりバックアップ低圧電源２３を充電することを目的とする動作モードである。高電圧モードにおける高圧電源部３６の出力電圧は、バックアップ低圧電源２３に対する充電が可能であり、好ましくは、バックアップ低圧電源２３の高圧充電が可能な電圧である。

通常動作モードにおいても、高圧電源部３６の出力電圧がバックアップ低圧電源２３の出力電圧よりも高い場合、高圧電源部３６の電力によりバックアップ低圧電源２３が充電される。高圧充電とは、通常動作モードにおいてバックアップ低圧電源２３が充電される場合に比べて短時間で、バックアップ低圧電源２３の充電状態を上昇させる動作をいう。つまり、高圧充電は高圧電源部３６が高電圧モードで動作することにより、バックアップ低圧電源２３を速やかに充電する動作をいう。高電圧モードで、高圧電源部３６は、例えば、通常動作モードの２倍、３倍、或いはそれを超える電圧を出力する。

車両電源システム１は、高圧電源部３６が出力する電力によって、バックアップ低圧電源２３と同様にメイン低圧電源１１を充電してもよい。この場合、高圧電源部３６が出力する電圧がメイン低圧電源１１の出力電圧よりも高ければ、メイン低圧電源１１への充電が行われる。車両電源システム１は、高圧電源３１が高圧充電に対応する電池を備える場合に、高圧電源部３６を高電圧モードで動作させることにより、バックアップ低圧電源２３とともにメイン低圧電源１１に高圧充電を行ってもよい。

車両電源システム１は、ＥＣＵ５０を備える。ＥＣＵ５０は、上述したように複数のＥＣＵを含んでもよいし、単一のデバイスであってもよい。ＥＣＵ５０は、車両制御装置の一例に対応する。

ＥＣＵ５０は、通常負荷１２、緊急時重要負荷２２、バックアップ電源制御装置２５、及び、高圧負荷３２に信号線により接続される。ＥＣＵ５０が接続される機器は上記の各部に制限されない。ＥＣＵ５０は、車両Ｖが搭載する各機器のうち図１に示されていない機器に接続されてもよい。

ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサを備え、プロセッサによってプログラムを実行することにより、ソフトウェアとハードウェアとの協働により車両電源システム１の各部を制御する。この場合、ＥＣＵ５０は、プログラムやデータを記憶する記憶部を備えてもよく、記憶部は、例えばＲＯＭである。また、ＥＣＵ５０は、プログラムされたハードウェアにより構成されてもよい。

ＥＣＵ５０には、操作部５５が接続される。操作部５５は、車両Ｖのユーザにより操作されるスイッチ等を含む。例えば、操作部５５は、ユーザが車両Ｖの起動および停止を指示するために操作するＳＳＳＷ（Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ ＳＷｉｔｃｈ）５６を含む。また、操作部５５は、ユーザが車両Ｖの自律運転の実行を指示するスイッチ等を含む。操作部５５は、不図示のリモコン装置と無線接続し、リモコン装置による操作を検出する無線通信装置であってもよい。ここで、車両Ｖのユーザとは、例えば車両Ｖの運転者であるが、運転者以外の人であって車両Ｖを使用する人を含んでもよい。

車両Ｖの停止状態において、車両電源システム１はオフ状態となる。車両電源システム１のオフ状態では、高圧電源３１から供給される電力によって、ＥＣＵ５０が動作可能な状態を維持する。この状態は、いわゆるスリープ状態あるいは低消費電力状態と呼ばれる状態であってもよい。スリープ状態あるいは低消費電力状態で、ＥＣＵ５０は、例えば、ＥＣＵ５０の一部のコンポーネントへの電力供給が停止した状態であってもよい。また、スリープ状態あるいは低消費電力状態において、ＥＣＵ５０の動作クロック数や、ＥＣＵ５０が操作部５５の状態あるいは各種センサーの状態を検出するサンプリング周波数が、車両Ｖの動作中よりも長い周期に設定されてもよい。

車両電源システム１のオフ状態では、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２に、電力が供給される。これは、車両電源システム１のオフ状態で緊急時重要負荷２２や通常負荷１２を動作させるためである。例えば、緊急時重要負荷２２に含まれるセンサー、或いは、緊急時重要負荷２２に接続されるセンサーの検出値を、ＥＣＵ５０により監視する場合が挙げられる。また、例えば、緊急時重要負荷２２に含まれるカメラによって駐車中の車両Ｖの周囲を監視する機能を実行する場合が挙げられる。このような場合、緊急時重要負荷２２を動作させるため、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２に電力が供給される。通常負荷１２にも同様に、高圧電源部３６から電力が供給される。これらの電力は、いわゆる暗電流と呼ばれる。上述のように第３スイッチＳＷ３はノーマリークローズ型であるため、バックアップ電源制御装置２５が停止している状態であっても、第３スイッチＳＷ３を介して、緊急時重要負荷２２へ主電源系統１０から電力を供給できる。

車両電源システム１において、車両Ｖの起動状態では、高圧電源３１から主電源系統１０の各部へ電力が供給される。さらに、主電源系統１０及び緊急時重要負荷２２に対して、高圧電源部３６から電力が供給される。車両Ｖの停止状態では、上述のように高圧電源部３６から暗電流が緊急時重要負荷２２へ流れる。

ところで、主電源系統１０において短絡や地絡が発生した場合、車両電源システム１の保護のため、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２への電力供給が停止することがある。例えば、車両電源システム１を構成する回路には複数の箇所に不図示のヒューズが設けられる。地絡や短絡が発生すると、接続線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４０等に設けられるヒューズが切れ、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２への電力供給が停止する。また、保護機能により降圧装置４０が出力を遮断されることもあり得る。

このような場合であっても緊急時重要負荷２２に対する電力供給が途絶しないように、車両電源システム１は、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２への電力供給を行うことができる。この機能は、車両Ｖの自律運転を実行中におけるミニマル・リスク・マヌーバーを実現する。具体的には、第２スイッチＳＷ２がオンに切り替わることにより、バックアップ低圧電源２３が接続線Ｌ２１２に接続され、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２への電力供給が開始される。或いは、車両Ｖの起動中に緊急時重要負荷２２が動作している間は、バックアップ電源制御装置２５によって第２スイッチＳＷ２が状態になっており、降圧装置４０からバックアップ電源系統２０への電力供給が途絶する事態に備える構成であってもよい。この場合、第２スイッチＳＷ２から降圧装置４０に向かう方向に電流が流れないように、降圧装置４０の出力電圧に対応して第２スイッチＳＷ２の出力電圧が調整されていればよい。

ＥＣＵ５０は、ミニマル・リスク・マヌーバーを実現するため、バックアップ低圧電源２３による緊急時重要負荷２２への電力供給が可能であることを、車両Ｖが自律運転を実行するための条件とする。

車両Ｖが自律運転を実行している動作状態を、自律運転モードと呼ぶ。自律運転モードにおいて、車両Ｖは、自律運転モードにおいて、少なくとも運転者による操舵操作を免除して走行する。すなわち、自律運転モードでは、自律運転制御部２２０は、少なくとも車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２を利用してユーザによる操舵を必要とせず車両Ｖを走行させる。自律運転モードにおいて、自律運転制御部２２０は、部分的な自律運転を実行する。部分的な自律運転とは、自律運転制御部２２０が有する自律運転に関する機能のうち一部を実行することであり、例えば、車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２による操舵を行う一方、ブレーキ制御部２２３及び走行制御部２２４による自律運転機能を実行することを含んでもよいし、含まなくてもよい。

ＥＣＵ５０は、操作部５５の操作、或いは、予め設定された車両Ｖの動作状態をトリガーとして、車両Ｖの自律運転を実行する。つまり、車両Ｖの自律運転モードを開始させる。この場合、ＥＣＵ５０は、自律運転制御部２２０を制御して、自律運転を開始させる。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖが自律運転を実行中に、操作部５５の操作、或いは、予め設定された車両Ｖの動作状態をトリガーとして、車両Ｖの自律運転を停止する。この場合、ＥＣＵ５０は、自律運転制御部２２０を制御して、自律運転モードを終了して自律運転を停止させ、通常走行モードに移行する。通常走行モードは車両Ｖの走行のためにユーザによる操舵を必要とする動作モードである。

ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を介して、バックアップ低圧電源２３の劣化状態の推定を行う。バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の劣化状態に基づいて信号の出力を行う。

バックアップ電源制御装置２５が信号出力を行うとは、バックアップ電源制御装置２５が、車両Ｖの自律運転を許可することを示す信号や、車両Ｖの自律運転を禁止することを示す信号を出力することをいう。これらの信号の出力は、ＥＣＵ５０または他の制御装置が実行してもよいが、本実施形態ではバックアップ電源制御装置２５が実行する例を説明する。

バックアップ電源制御装置２５は、ＥＣＵ５０が車両Ｖの自律運転を開始する際に、推定処理を実行し、バックアップ低圧電源２３の状態が、ミニマル・リスク・マヌーバーの実現のために十分であるか否かの判定等を行う。この判定を含む各処理において、バックアップ電源制御装置２５は、後述するように各種の閾値を参照する。これらの閾値は、予めＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５が保持または記憶している。

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の劣化状態が適切でないと判定した場合に、車両Ｖの自律運転を禁止することを示す信号を出力する。この信号は、例えば、禁止信号と呼ぶことができる。ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５から禁止信号が入力された場合、自律運転を開始しない。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中にバックアップ電源制御装置２５から禁止信号が入力された場合、自律運転を終了する。

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力が十分であると判定した場合や、供給可能電力が十分ではないが充電により回復可能な場合に、車両Ｖの自律運転を許可することを示す信号、または、車両Ｖの自律運転の継続を許可することを示す信号を出力する。これらの信号は、例えば、許可信号と呼ぶことができる。

ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を開始する場合、バックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力されていることを条件として、車両Ｖの自律運転を開始する。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中にバックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力された場合、自律運転を継続する。ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中に所定時間毎にバックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力されるか否かを判定し、許可信号が入力されない状態が所定時間以上継続した場合に、自律運転を終了する。

［２．車両電源システムの動作］
車両電源システム１の動作について説明する。
図２及び図３は、車両電源システム１における推定処理の説明図である。図２は第１推定処理を示し、図３は第２推定処理を示す。図２及び図３には、車両電源システム１を構成する要部の接続状態を模式化して示している。

図２に示す状態では、切替装置２４がオンになっていて、バックアップ電源系統２０が高圧電源部３６に接続されている。詳細には、バックアップ電源制御装置２５が、切替装置２４の第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の少なくともいずれかをオンにしている状態である。特に、電流容量が大きい第１スイッチＳＷ１がオンになっていることが適切である。また、第２スイッチＳＷ２がオンになっており、バックアップ低圧電源２３が切替装置２４に接続されている。この状態では、高圧電源部３６が出力する電力が緊急時重要負荷２２に供給されている。また、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３が、高圧電源部３６が供給する電力により充電されている。

第１推定処理では、バックアップ電源制御装置２５が、バックアップ低圧電源２３が高圧電源部３６により充電されている状態におけるバックアップ低圧電源２３の内部抵抗値を測定または取得する。バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗値に基づいて、バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する。

図３に示す状態では、切替装置２４がオフになっていて、バックアップ電源系統２０と高圧電源部３６とが遮断されている。詳細には、バックアップ電源制御装置２５が、切替装置２４の第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の両方をオフにしている状態である。この状態では、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２やバックアップ低圧電源２３への電力供給が行われない。このため、図３に示す状態で緊急時重要負荷２２が電力を消費する場合、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２へ電力が供給される。

第２推定処理では、バックアップ電源制御装置２５が、バックアップ低圧電源２３が放電している状態におけるバックアップ低圧電源２３の内部抵抗値を測定または取得する。バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗値に基づいて、バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する。

第１推定処理は、車両Ｖの状態や環境の影響により精度が低下するという特徴がある。例えば、バックアップ低圧電源２３の温度が低いと、バックアップ低圧電源２３の内部抵抗値が増大することに対応して、高い電圧でバックアップ低圧電源２３に充電する必要が生じる。バックアップ低圧電源２３の温度が極端に低い場合には、バックアップ低圧電源２３の充電電圧が、バックアップ低圧電源２３が許容する電圧の上限に達するほどに高くなるので、内部抵抗値の検出精度が低下する可能性がある。

また、例えば、メイン低圧電源１１の残容量がバックアップ低圧電源２３の残容量に比べて小さい場合、高圧電源部３６が供給する電力がメイン低圧電源１１の充電に多く利用されてしまい、バックアップ低圧電源２３への充電が進行しにくい。その結果、充電中におけるバックアップ低圧電源２３の内部抵抗値の検出が精度よく行われない可能性がある。

さらに、バックアップ低圧電源２３は、充電により温度が上昇する傾向がある。バックアップ低圧電源２３を保護するためには、バックアップ低圧電源２３の温度が所定の温度より高いときには充電を行わないことが望ましい。

このように、車両Ｖの状態等によっては、第１推定処理の精度が低下する場合や、第１推定処理を行うべきでない場合がある。このような場合、車両電源システム１は、第２推定処理を行うことによって、バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定する。

図４及び図５は、車両電源システム１の動作を示すフローチャートである。本実施形態では、図４及び図５の動作は、バックアップ電源制御装置２５により実行される。

図４には、バックアップ電源制御装置２５がバックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定することを含む状態検知動作を示す。
バックアップ電源制御装置２５は、所定のタイミングで推定処理を実行する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１については図５を参照して後述する。
バックアップ電源制御装置２５は、推定処理で得られたバックアップ低圧電源２３の劣化状態の推定値が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。バックアップ低圧電源２３の劣化状態の推定値は、推定結果といえる。推定値が第１閾値以下であることは、バックアップ低圧電源２３の劣化状態が適切な範囲よりも低いことであり、バックアップ低圧電源２３の劣化が進行しているといえる。

劣化状態の推定値が第１閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３が劣化状態にあることを示す信号をＥＣＵ５０に出力する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３で、バックアップ電源制御装置２５は、自律運転を許可しないことを示す信号を、ＥＣＵ５０に出力してもよい。

劣化状態の推定値が第１閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３が劣化状態でないことを示す信号をＥＣＵ５０に出力する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４で、バックアップ電源制御装置２５は、自律運転を許可することを示す信号を、ＥＣＵ５０に出力してもよい。

図５に、図４のステップＳ１１を詳細に示す。以下に説明する動作において、第１温度閾値は第１温度に相当し、第２温度閾値は第２温度に相当する。
バックアップ電源制御装置２５は、高圧電源部３６が電力を出力している状態であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。高圧電源部３６が電力を出力している状態とは、車両Ｖが起動している状態である。高圧電源部３６が電力を出力していない状態であると判定した場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、図４及び図５の動作を終了する。

高圧電源部３６が電力を出力している状態であると判定した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１が充電中であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。メイン低圧電源１１が充電中であると判定した場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、第２推定処理を選択して実行する（ステップＳ２３）。メイン低圧電源１１の充電中に第１推定処理を実行すると、バックアップ低圧電源２３への充電電流が十分でないために内部抵抗値の測定精度に影響が生じる可能性がある。このため、第２推定処理を実行することが適切である。

ステップＳ２３で、バックアップ電源制御装置２５は、切替装置２４の第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオフに切り替え、緊急時重要負荷２２を動作させ、緊急時重要負荷２２の動作中におけるバックアップ低圧電源２３の内部抵抗値の測定を行う。ステップＳ２３において緊急時重要負荷２２を動作させる制御を、ＥＣＵ５０が行ってもよい。内部抵抗値が得られた後、バックアップ電源制御装置２５は図４の動作に戻る。

メイン低圧電源１１が充電中でないと判定した場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の温度ＴＢを取得する（ステップＳ２４）。バックアップ電源制御装置２５は、温度ＴＢが第１温度閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。温度ＴＢが第１温度閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５はステップＳ２３に移行して、第２推定処理を実行する。第１温度閾値は、充電による内部抵抗値の測定に適しない極端な低温を示す閾値であり、例えば、－１５［℃］である。

温度ＴＢが第１温度閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２５；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、温度ＴＢが第２温度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。温度ＴＢが第２温度閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５はステップＳ２３に移行して、第２推定処理を実行する。第２温度閾値は、充電に適しないほどの高温を示す閾値であり、例えば、４０［℃］である。

温度ＴＢが第２温度閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ２６；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、メイン低圧電源１１の残容量（ここではＲＭＡとする）と、バックアップ低圧電源の残容量（ここではＲＭＢとする）を取得する（ステップＳ２７）。バックアップ電源制御装置２５は、残容量ＲＭＡが残容量ＲＭＢよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２８）。残容量ＲＭＡ、ＲＭＢは、残容量から求められる充電状態ＳＯＣであってもよい。

残容量ＲＭＡが残容量ＲＭＢよりも小さいと判定した場合（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５はステップＳ２３に移行して、第２推定処理を実行する。メイン低圧電源１１の残容量は、例えば、車両Ｖが比較的長期間、使用されていない場合に、低下することがある。メイン低圧電源１１の残容量がバックアップ低圧電源２３の残容量より小さい状態で第１推定処理を行うと、バックアップ低圧電源２３を充電するために十分な電力がバックアップ低圧電源２３に供給されない可能性があるため、第２推定処理を行うことが好適である。

残容量ＲＭＡが残容量ＲＭＢよりも小さくないと判定した場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、ステップＳ２９に移行し、第１推定処理を実行する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９で、バックアップ電源制御装置２５は、切替装置２４の第１スイッチＳＷ１をオンに切り替えて、高圧電源部３６からバックアップ低圧電源２３へ充電中のバックアップ低圧電源２３の内部抵抗値の測定を行う。内部抵抗値が得られた後、バックアップ電源制御装置２５は図４の動作に戻る。

図６は、状態検知動作の実行タイミングの例を示す説明図であり、横軸は時間の経過を示す。図６（ａ）は車両Ｖの動作状態を示し、図６（ｂ）は高圧電源部３６の状態を示し、図６（ｃ）はバックアップ電源系統２０の状態を示す。

時刻Ｔ１は、車両Ｖの停止状態において、車両Ｖのユーザが、車両Ｖの起動に先だって行う操作を検知するタイミングである。この操作は、例えば、車両Ｖのドアロックの解除、車両Ｖに対するリモコンの操作等である。

高圧電源部３６は車両Ｖの停止状態において電力の供給を停止している。時刻Ｔ１で、ＥＣＵ５０の制御によって高圧電源部３６は先行作動を行う。先行作動とは、通常負荷１２または緊急時重要負荷２２が動作を開始する前に、高圧電源部３６が先行して起動し、電力供給を行うことをいう。高圧電源部３６の先行作動は、例えば、ＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５の制御により実行される。

続いて、時刻Ｔ２で、車両電源システム１は、ＳＳＳＷ５６の操作が行われたことを検知すると、車両Ｖをイグニッションオンの状態に移行させる。内燃機関を有しない車両Ｖにおいては、時刻Ｔ２で車両ＶがＲｅａｄｙ状態に移行する。Ｒｅａｄｙ状態は車両Ｖが走行可能な状態である。車両Ｖは、イグニッションオンまたはＲｅａｄｙ状態において、ユーザの操作に応じて走行する。時刻Ｔ２で、車両電源システム１は、高圧電源部３６による各部への電力供給を実行する。

イグニッションオンまたはＲｅａｄｙ状態において、ユーザがＳＳＳＷ５６を操作したことを検知すると、車両電源システム１は、車両Ｖを停止させる。ここで、車両電源システム１は、高圧電源部３６に作動延長を実行させる。作動延長は、車両Ｖが停止した後に、高圧電源部３６による電源供給を所定時間継続させることをいう。作動延長を行う時間は予め定められており、車両電源システム１は、時刻Ｔ４で作動延長を終了して高圧電源部３６を停止させる。

車両電源システム１による状態検知動作は、例えば、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間、及び／または、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間に実行される。時刻Ｔ２以後では通常負荷１２や緊急時重要負荷２２へ供給される電流が多いことから、バックアップ低圧電源２３を充電する電流を十分に確保できない可能性がある。これに対し、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間に状態検知動作を行う場合、十分な充電電流を確保できるので、高精度でバックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定できる。また、車両Ｖを走行させる前に状態検知動作を実行することにより、自律運転が開始される前に、バックアップ低圧電源２３の劣化状態を推定し、必要に応じてユーザに情報を提供できるという利点がある。

また、例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間が短い場合、状態検知動作が完了する前にイグニッションオンまたはＲｅａｄｙ状態に移行する可能性がある。この点では、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間に充電検知動作を行うことに利点がある。時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間に状態検知動作を実行した場合、車両電源システム１は、次に車両Ｖを起動させるときの状態検知動作を省略してもよい。例えば、車両電源システム１は、ＥＣＵ５０によりタイマーのカウントを実行することにより、状態検知動作を実行してから所定時間は状態検知動作を省略可能な制御を行ってもよい。この場合、車両電源システム１は、状態検知動作により得られたバックアップ低圧電源２３の劣化状態の推定または判定結果を、次に車両Ｖが起動するまで保持していてもよい。

［３．他の実施形態］
上記実施形態は本発明を適用した一具体例を示すものであり、発明が適用される形態を限定するものではない。

例えば、バックアップ電源制御装置２５がバックアップ低圧電源２３の供給可能電力を推定する方法は、上述した方法に制限されない。例えば、バックアップ低圧電源２３に、バックアップ低圧電源２３への充放電を管理および制御する電源制御装置が取り付けられている場合、電源制御装置によって供給可能電力を常時、或いは所定時間毎に推定してもよい。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の電源制御装置から供給可能電力の推定値を取得してもよい。

図１の構成は一例であり、例えば、降圧装置４０が高圧電源３１と一体に構成され、降圧装置４０により昇圧または高圧された電力が高圧負荷３２に供給される構成であってよい。また、図５に示したタイミングチャートは一動作例に過ぎず、車両電源システム１の動作は適宜に変更可能である。

［４．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。

（構成１）第１低圧電源及び第１電力負荷を有する第１電源系統と、第２低圧電源及び第２電力負荷を有し、前記第１電源系統と接続する第２電源系統と、前記第１電源系統、又は、前記第２電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を車両に搭載して構成される車両電源システムであって、前記第２電源系統は、前記第２低圧電源から前記第１電源系統に電力供給可能に前記第１電源系統に接続する状態と、前記第２低圧電源と前記第１電源系統とを遮断した状態と、を切り替え可能な切替装置と、前記切替装置を制御する車両電源制御装置と、を有し、前記車両電源制御装置は、前記第２低圧電源の内部抵抗を測定して劣化状態にあるか否かを推定する推定処理を実行し、前記推定処理の推定結果に基づいて、前記第２低圧電源が劣化状態にあるか否かを示す信号を出力可能であり、前記推定処理として、前記第２低圧電源に充電する場合の前記第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより推定を行う第１推定処理と、前記第２低圧電源からの放電電力に基づいて推定を行う第２推定処理と、を実行可能であり、前記車両電源システムの前記高圧電源部がオン状態であり、前記高圧電源部から前記第１電源系統に電力を供給している状態であり、かつ、前記車両の状態が所定条件を満たす場合には前記第２推定処理を実行する、車両電源システム。
構成１によれば、第２低圧電源により第２電力負荷に電力を供給し、切替装置により第２電源系統と第１電源系統とを接続することによって第２低圧電源から第１電力負荷に電力供給可能な構成において、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。これにより、車両の状態による影響を受けにくい方法によって、第２低圧電源の劣化状態を推定できるので、第２低圧電源の状態を確認する機会を多く確保できる。例えば、第２低圧電源の状態が確認できないため第１電力負荷や第２電力負荷を動作させられない状態を回避できる。

（構成２）前記所定条件は、前記第２低圧電源の温度が第１温度以下であることを含む、構成１に記載の車両電源システム。
構成２によれば、第２低圧電源の温度が低いことが要因で、第２低圧電源に充電する場合の内部抵抗を利用する推定が難しい場合であっても、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。

（構成３）前記所定条件は、前記第２低圧電源の温度が第２温度以上であることを含む、構成１または構成２に記載の車両電源システム。
構成３によれば、第２低圧電源の温度が高いことが要因で、第２低圧電源に充電することが適切でない場合であっても、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。

（構成４）前記第１低圧電源及び前記第２低圧電源は充放電可能なバッテリにより構成され、前記所定条件は、前記第１低圧電源のバッテリの残容量が、前記第２低圧電源のバッテリの残容量よりも小さいことを含む、構成１から構成３のいずれかに記載の車両電源システム。
構成４によれば、第１低圧電源に充電が行われることが要因で、第２低圧電源に充電する場合の内部抵抗を利用する推定が難しい場合であっても、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。

（構成５）前記車両電源制御装置は、前記第２推定処理を実行する場合、前記切替装置を遮断した状態で、前記第２低圧電源が放電する放電電力に基づいて前記第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより、前記第２低圧電源が劣化状態にあるか否かを推定する、構成１から構成４のいずれかに記載の車両電源システム。
構成５によれば、第２低圧電源を第１電源系統から遮断して、第２低圧電源の放電電力に基づき、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。これにより、車両電源システムにおける他の回路の電力消費などの影響を受けにくい方法で、第２低圧電源の劣化状態を高精度で推定できる。

１…車両電源システム、１０…電源系統、１１…メイン低圧電源、１２…通常負荷、２０…バックアップ電源系統、２１…バックアップ電源ユニット、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、３６…高圧電源部、４０…降圧装置、５０…ＥＣＵ、５５…操作部、５６…ＳＳＳＷ、２４１…スイッチモジュール、３２１…駆動ユニット、３２２…空調装置、ＣＰ…キャパシタ、ＭＧ…回転電機、ＰＣＵ…パワー制御ユニット、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、ＳＷ３…第３スイッチ、Ｖ…車両。

Claims (5)

1. 第１低圧電源及び第１電力負荷を有する第１電源系統と、
   第２低圧電源及び第２電力負荷を有し、前記第１電源系統と接続する第２電源系統と、
   前記第１電源系統、又は、前記第２電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を車両に搭載して構成される車両電源システムであって、
   前記第２電源系統は、
   前記第２低圧電源から前記第１電源系統に電力供給可能に前記第１電源系統に接続する状態と、前記第２低圧電源と前記第１電源系統とを遮断した状態と、を切り替え可能な切替装置と、
   前記切替装置を制御する車両電源制御装置と、を有し、
   前記車両電源制御装置は、
   前記第２低圧電源の内部抵抗を測定して劣化状態にあるか否かを推定する推定処理を実行し、前記推定処理の推定結果に基づいて、前記第２低圧電源が劣化状態にあるか否かを示す信号を出力可能であり、
   前記推定処理として、前記第２低圧電源に充電する場合の前記第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより推定を行う第１推定処理と、前記第２低圧電源からの放電電力に基づいて推定を行う第２推定処理と、を実行可能であり、
   前記車両電源システムの前記高圧電源部がオン状態であり、前記高圧電源部から前記第１電源系統に電力を供給している状態であり、かつ、前記車両の状態が所定条件を満たす場合には前記第２推定処理を実行する、車両電源システム。
2. 前記所定条件は、前記第２低圧電源の温度が第１温度以下であることを含む、請求項１に記載の車両電源システム。
3. 前記所定条件は、前記第２低圧電源の温度が第２温度以上であることを含む、請求項１に記載の車両電源システム。
4. 前記第１低圧電源及び前記第２低圧電源は充放電可能なバッテリにより構成され、
   前記所定条件は、前記第１低圧電源のバッテリの残容量が、前記第２低圧電源のバッテリの残容量よりも小さいことを含む、請求項１に記載の車両電源システム。
5. 前記車両電源制御装置は、前記第２推定処理を実行する場合、前記切替装置を遮断した状態で、前記第２低圧電源が放電する放電電力に基づいて前記第２低圧電源の内部抵抗を測定することにより、前記第２低圧電源が劣化状態にあるか否かを推定する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両電源システム。

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