JP6794944B2 - 電源制御装置及び電池ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電源制御装置及び電池ユニットに関するものである。

従来、例えば車両に搭載される車載電源システムとして、発電機（例えば、ＩＳＧなど）に対して鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とが並列接続されているとともに、電気負荷に対してそれら鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とが並列接続されているシステムがある（例えば、特許文献１）。この車載電源システムでは、２つの蓄電池を使い分けながら各種電気負荷に対して電力が供給されるとともに、発電機からの電力により各蓄電池が適宜充電されるようになっている。

より具体的には、鉛蓄電池と発電機とを接続する電気経路には、電源制御用のスイッチが設けられており、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）により生じる起動信号が入力されて電源制御装置が起動されると、その電源制御装置により電源制御用のスイッチのオンオフ制御が実施される。そしてこれにより、各蓄電池の充放電が行われるようになっている。

特開２０１５−１４９８４９号公報

ところで、電源制御装置では、例えばコネクタが外れたり断線が生じたりすると、ＩＧスイッチのオン中であっても意に反して起動信号の入力が停止されることが考えられる。例えば車両走行中には振動によりコネクタが外れて起動信号の入力が停止されることが考えられる。この場合、電源制御装置の動作が停止されてスイッチ制御が不可になることや、次回の車両始動時において電源制御装置を起動できなくなることが考えられる。そして、電源制御用のスイッチが開放状態のままになると、車両走行中にあっても発電機による鉛蓄電池の充電が不可になり、いわゆるバッテリ上がりの状態になることが懸念される。

なお、特許文献１に記載された電源システムでは、鉛蓄電池と発電機とを接続する経路上のスイッチに並列にノーマリクローズリレーが設けられ、制御装置の制御停止状態において、ノーマリクローズリレーを介して発電機による鉛蓄電池の充電が可能になっている。しかしながら、ノーマリクローズリレーは例えば暗電流供給を目的として設けられており、十分な充電電力が供給できないことが考えられる。また、ノーマリクローズリレーを介しての充電を可能にするには、体格を大きくする必要があり、それに伴うコスト増加が懸念される。また、システムコストの削減を図るには、上記スイッチに並列に設けられるノーマリクローズリレー自体を無くすことが望ましいと考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電源システムのコスト低減を図りつつ、起動信号異常時に適正な対処を実施することができる電源制御装置及び電池ユニットを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
発電機（１６）に対して並列接続される第１蓄電池（１１）及び第２蓄電池（１２）と、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池を接続する電気経路において前記発電機との接続点（Ｎ１）よりも前記第１蓄電池の側に設けられるスイッチ（ＳＷ１）と、を備える電源システムに適用され、外部からの起動信号の入力に伴い起動され、前記スイッチの開閉を制御する電源制御装置（４０）であって、
前記起動信号が正常に入力されていない起動信号異常時であるか否かを判定する異常判定部と、
前記起動信号異常時であると判定された場合に、前記スイッチを閉状態に操作する異常時操作部と、
を備える。

第１蓄電池及び第２蓄電池を備える電源システムでは、これら蓄電池に対して発電機からの電力供給が可能になっている一方、各蓄電池を適宜使い分けるために、第１蓄電池と第２蓄電池とを接続する電気経路にスイッチが設けられている。このスイッチは、外部からの起動信号の入力に伴い起動される電源制御装置により開閉（すなわちオンオフ）されるが、意に反して起動信号の入力が途絶えると、電源制御装置によるスイッチ制御が不可になり、発電機から第１蓄電池への電力供給、すなわち第１蓄電池の充電が不可になる。そのため、第１蓄電池において過度に蓄電量が低下することが懸念される。

この点、上記構成では、電源制御装置に対して起動信号が正常に入力されていない起動信号異常時であるか否かが判定され、起動信号異常時であると判定された場合に、スイッチが閉状態に操作される。これにより、意に反して起動信号の入力が途絶えても、発電機から第１蓄電池への電力供給、すなわち第１蓄電池の充電が可能になり、第１蓄電池での蓄電量の低下を抑制できる。また、かかる構成では、上記スイッチに並列に設けられるノーマリクローズリレー等が不要になることから、コスト増加を抑制できる。その結果、電源システムのコスト低減を図りつつ、起動信号異常時に適正な対処を実施することができる。

第２の手段では、通信線を介して他の制御装置（５０）との通信が可能であり、前記異常判定部は、前記他の制御装置との通信が行われている状況下において前記起動信号の入力が停止された場合に、前記起動信号異常時であると判定する。

複数の制御装置どうしで通信が行われるシステムでは、通信の有無により当該システムが起動状態であるか否かを判断することが可能となる。つまり、通信が行われる状況でありながら起動信号が入力されない場合に、その起動信号の入力に関して異常が生じた旨を判定できる。これにより、起動信号異常時であることを適正に判定でき、ひいては当該異常の発生時おいて適正な対処を実現できる。

第３の手段では、車両に搭載され、前記車両の電源スイッチ（１８）の投入に伴い前記通信線を介して通信が行われる一方、前記電源スイッチの投入に伴い前記電源制御装置に対して前記起動信号が出力される車載電源システムに適用され、前記異常時操作部は、前記異常判定部により起動信号異常時であると判定された後において、前記通信が行われている状況であることに基づいて前記スイッチを閉状態とし、前記通信が行われていない状況であることに基づいて前記スイッチを開状態とする。

車両においては、ユーザによる車両の使用に応じて電源スイッチ（ＩＧスイッチ）がオンオフされる。この場合、電源スイッチのオン中、すなわち車両走行中は、発電機による第１蓄電池の充電を可能にすべく第１蓄電池と発電機とが接続された状態にするのが望ましい。これに対し、電源スイッチのオフ中、すなわち車両停止中は、発電機による第１蓄電池の充電が行われないため、第１蓄電池と発電機との接続が遮断されていてもよい。この観点から、起動信号異常時であると判定された後において、通信が行われている状況であることに基づいてスイッチを閉状態とし、通信が行われていない状況であることに基づいてスイッチを開状態とするようにした。これにより、車両停止中において、スイッチを閉状態にするために要する消費電力の削減が可能となる。

第４の手段では、車両に搭載され、前記車両の電源スイッチ（１８）の投入に伴い前記通信線を介して通信が行われる一方、前記電源スイッチの投入に伴い前記電源制御装置に対して前記起動信号が出力される車載電源システムに適用され、前記起動信号異常時であると判定された後において、前記他の制御装置との通信が行われていない状況下において前記起動信号が入力されたことに基づいて、前記起動信号の入力が正常復帰した旨を判定する復帰判定部を備える。

起動信号異常が生じた場合には、電源スイッチのオフ後にコネクタが差し直され、これにより起動信号異常が解消されることがあると考えられる。この場合、次回の電源スイッチのオン操作時には、正常に起動信号が入力されることになるため、電源制御装置において起動信号の入力が正常復帰したことの判定が可能となる。ここで、単に起動信号の入力再開を以て正常復帰を判定するのではなく、通信が行われていない状況での入力再開を以て正常復帰を判定する構成にしたため、車両の電源スイッチの投入直後（オン操作直後）であって通信開始前の時点で正常復帰の判定が行われる。そのため、起動信号異常が生じた後において、例えばコネクタでの接触不良により起動信号の入力及び入力停止が繰り返される状態では正常復帰の旨が判定されないことになり、電源スイッチのオフ操作を経た後において、復帰判定を適正に実施することができる。

第５の手段では、前記起動信号異常時であると判定された後、次に前記起動信号が入力された場合に、その起動信号の入力が継続される時間が所定時間以上になることに基づいて、前記起動信号の入力が正常復帰した旨を判定する復帰判定部を備える。

例えばコネクタの結合が不十分な状態では、コネクタでの接触不良に起因して、起動信号の入力及び入力停止が繰り返し生じることがあると考えられる。この点、上記構成によれば、起動信号異常時であると判定された後、次に起動信号が入力された場合に、その起動信号の入力が継続される時間が所定時間以上になることに基づいて、起動信号の入力が正常復帰した旨が判定される。言い換えれば、起動信号異常時であると判定された後、次に起動信号が入力されても、その入力の継続時間が所定時間未満であれば、起動信号の入力が正常復帰したとは判定されない。これにより、復帰判定を適正に実施することができる。

第６の手段では、前記起動信号を複数系統でそれぞれ入力する構成を有し、前記異常判定部は、前記複数系統の起動信号のうち一部の起動信号だけで入力が停止された場合に、前記起動信号異常時であると判定する。

複数系統で電源制御装置に起動信号がそれぞれ入力される構成では、例えばコネクタの一部が外れることによって、一部の起動信号の入力が停止され、その他の起動信号の入力は継続されることが生じうる。したがって、複数系統の起動信号のうち一部の起動信号だけで入力が停止されたことを判定することで、起動信号異常時であると適正に判定できる。

第７の手段では、前記スイッチを第１スイッチ（ＳＷ１）として備えるとともに、前記電気経路において前記接続点よりも前記第２蓄電池の側に設けられる第２スイッチ（ＳＷ２）を備える電源システムに適用され、前記異常時操作部は、前記起動信号異常時であると判定された場合に、前記第１スイッチを閉状態、前記第２スイッチを開状態に操作する。

起動信号異常時であると判定された場合に、第１蓄電池と発電機とを繋ぐ経路の第１スイッチを閉状態に操作し、第２蓄電池と発電機とを繋ぐ経路の第２スイッチを開状態に操作するようにした。これにより、起動信号異常時であるとの判定後において、第２蓄電池の充放電を規制しつつ、発電機による第１蓄電池の充電を適宜実施することができる。

また、前記電源制御装置と、前記第１蓄電池が接続される第１端子（Ｐ１）と、前記発電機が接続される第２端子（Ｐ２）と、前記起動信号が入力される信号入力端子（ＰＡ）と、前記第１端子と前記第２端子とを接続する接続経路に設けられる前記スイッチと、前記第２蓄電池と、を備える電池ユニット（手段８）においても、上記と同様に、電源システムのコスト低減を図りつつ、起動信号異常時に適正な対処を実施することができる。

第１実施形態の電源システムを示す電気回路図。 スイッチ制御の処理手順を示すフローチャート。 スイッチ制御をより具体的に示すタイムチャート。 第２実施形態において正常復帰判定の処理手順を示すフローチャート。 正常復帰判定の処理をより具体的に示すタイムチャート。 第３実施形態の電源システムを示す電気回路図。 第３実施形態においてスイッチ制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本電源システムは、第１蓄電池としての鉛蓄電池１１と第２蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機１６による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機１６に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１４，１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を有しており、このうち出力端子Ｐ１，Ｐ４に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に回転電機１６が接続され、出力端子Ｐ３に電気負荷１５が接続されている。なお、出力端子Ｐ１が第１端子に相当し、出力端子Ｐ２が第２端子に相当する。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１５には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１４は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１５は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１５は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１４は、電気負荷１５に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。

定電圧要求負荷である電気負荷１５の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１５として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１４の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機１６は、３相交流モータとそのモータの駆動を制御するモータ制御部とを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機１６の力行機能により、例えばアイドリングストップ制御において、自動停止されているエンジンの再始動が行われる。回転電機１６は、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１４，１５に供給する。

次に、電池ユニットＵの電気的構成について説明する。

電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、出力端子Ｐ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ第１電気経路Ｌ１を有しており、その第１電気経路Ｌ１の中間点である接続点Ｎ１に出力端子Ｐ２が接続されている。この場合、第１電気経路Ｌ１は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを電気的に繋ぐ経路であり、第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１に回転電機１６が接続されている。第１電気経路Ｌ１において、接続点Ｎ１よりも鉛蓄電池１１の側に第１スイッチＳＷ１が設けられ、接続点Ｎ１よりもリチウムイオン蓄電池１２の側に第２スイッチＳＷ２が設けられている。第１電気経路Ｌ１とＮ１−Ｐ２間の電気経路とは、回転電機１６に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この経路を介して、各蓄電池１１，１２及び回転電機１６の間の相互の通電が行われる。

また、第１電気経路Ｌ１には、出力端子Ｐ１及び第１スイッチＳＷ１の間の分岐点Ｎ３と、第２スイッチＳＷ２及びリチウムイオン蓄電池１２の間の分岐点Ｎ４との間に、第２電気経路Ｌ２が並列に設けられており、その第２電気経路Ｌ２の中間点である接続点Ｎ２に出力端子Ｐ３が接続されている。第２電気経路Ｌ２において、接続点Ｎ２よりも鉛蓄電池１１の側に第３スイッチＳＷ３が設けられ、接続点Ｎ２よりもリチウムイオン蓄電池１２の側に第４スイッチＳＷ４が設けられている。第２電気経路Ｌ２とＮ２−Ｐ３間の電気経路とは、第１電気経路Ｌ１側と比べて小電流を流すことを想定した小電流経路（すなわち、第１電気経路Ｌ１に比べて許容電流が小さい小電流経路）であり、この経路を介して、各蓄電池１１，１２から電気負荷１５への通電が行われる。

電源システムの作動状態において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が選択的に閉状態に操作されることで、第１電気経路Ｌ１を介して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の少なくともいずれかと回転電機１６との間で通電が行われる。また、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４が選択的に閉状態に操作されることで、第２電気経路Ｌ２を介して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の少なくともいずれかと電気負荷１５との間で通電が行われる。

各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、それぞれＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を用いて構成されており、言うなればノーマリオープン式のスイッチである。具体的には、例えば第１スイッチＳＷ１は、寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続された半導体スイッチング素子からなるスイッチ部２１と、同じく寄生ダイオードの向きを互いに逆にして直列接続された半導体スイッチング素子からなるスイッチ部２２とを有し、これら各スイッチ部２１，２２が並列接続されることで構成されている。他のスイッチも同様の構成を有している。すなわち、第２スイッチＳＷ２は、スイッチ部２３，２４が並列接続されることで構成され、第３スイッチＳＷ３は、スイッチ部２５，２６が並列接続されることで構成され、第４スイッチＳＷ４は、スイッチ部２７，２８が並列接続されることで構成されている。

上記の各スイッチ部２１〜２８では、寄生ダイオードの向きを互いに逆にする一対の半導体スイッチング素子をそれぞれ有することから、例えば第１スイッチＳＷ１がオフ（開放）となった場合、つまり各半導体スイッチング素子がオフとなった場合において、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。つまり、各電気経路Ｌ１，Ｌ２において意図せず電流が流れることを回避できる。

なお、図１では、寄生ダイオードが互いにアノード同士で接続されるようにしたが、寄生ダイオードのカソード同士が接続されるようにしてもよい。半導体スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードを各半導体スイッチング素子にそれぞれ並列に接続させればよい。

また、電池ユニットＵには、出力端子Ｐ４と出力端子Ｐ３とを繋ぐバイパス経路Ｌ３が設けられ、そのバイパス経路Ｌ３上にバイパスリレー３１が設けられている。つまり、バイパスリレー３１は、第３スイッチＳＷ３に並列に設けられている。バイパスリレー３１は、ノーマリクローズ式のメカニカルリレースイッチである。バイパス経路Ｌ３の延長線上にはヒューズ３２が設けられている。なお、ヒューズ３２は、ユニット内部のバイパス経路Ｌ３に設けられていてもよい。バイパスリレー３１を閉鎖することで、第３スイッチＳＷ３がオフであっても鉛蓄電池１１と電気負荷１５とが電気的に接続される。例えば、車両の電源スイッチであるＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）がオフされている状態では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がオフ（閉鎖）されており、かかる状態では、バイパスリレー３１を介して電気負荷１５に対して暗電流が供給される。

電池ユニットＵは、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、及びバイパスリレー３１のオンオフ（開閉）を制御する電源制御装置４０を備えている。電源制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電源制御装置４０は、ＩＧスイッチのオン状態、すなわちシステム作動状態で、電気負荷１５や回転電機１６への通電要求に応じて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を開閉いずれかの状態に操作するとともに、バイパスリレー３１を開状態とする。この場合、電源制御装置４０は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかを閉鎖させる際にはスイッチ指令信号をオン信号とし、開放させる際にはスイッチ指令信号をオフ信号とする。また、電源制御装置４０は、バイパスリレー３１を開放させる際にはリレー指令信号をオン信号とし、閉鎖させる際にはリレー指令信号をオフ信号とする。

電源制御装置４０には、電池ユニット外の制御装置としてＥＣＵ５０が接続されている。電源制御装置４０及びＥＣＵ５０は、ＣＡＮ等の通信ネットワーク（通信線）により接続されて相互に通信可能となっており、電源制御装置４０及びＥＣＵ５０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ５０は、電源制御装置４０に対して上位制御装置となっており、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や車両の運転状態等に基づいて、電源制御装置４０に対して、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４やバイパスリレー３１の開閉制御に関する指令を出力する。これにより、本電源システムにおいて、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。

ところで、電源制御装置４０は、電池ユニットＵの外部からの起動信号の入力に伴い起動される。具体的には、電池ユニットＵの信号入力端子ＰＡには、ＩＧスイッチ１８を介して鉛蓄電池１１が接続されており、ＩＧスイッチ１８がオン操作されることに伴い、ハイレベルの起動信号が信号入力端子ＰＡを介して電源制御装置４０に入力される。そして、例えば起動信号の立ち上がりエッジを検出することに基づいて、電源制御装置４０が起動される。

また、電源制御装置４０では、ＩＧスイッチ１８のオフ操作により起動信号がローレベルになることに伴い作動が停止される。ただしこの場合、起動信号の立ち下がり後において所定期間で作動状態が継続され、その所定期間内において所定の後処理が実施される。この後処理では、例えば各スイッチの故障診断等が適宜実施される。

なお、ＥＣＵ５０等、他の制御装置も同様に、ＩＧスイッチ１８がオン操作されることに伴い起動されるようになっており、各制御装置の起動に伴い相互の通信が可能になっている。

ここで、電池ユニットＵでは、例えばコネクタが外れたり断線が生じたりすると、ＩＧスイッチ１８のオン中において意に反して起動信号の入力が停止されてしまう。この場合、電源制御装置４０の作動が停止されることで、電源制御装置４０によるスイッチ制御が不可になり、回転電機１６による各蓄電池１１，１２の充電が不可になる。そしてこれにより、鉛蓄電池１１での蓄電量の低下が生じて、いわゆるバッテリ上がりが生じ、それに起因して車両が走行不可になることが懸念される。

また、ＩＧスイッチ１８のオン中に意に反して起動信号の入力が停止された場合には、ＩＧスイッチ１８がオフ操作された後、再びＩＧスイッチ１８がオン操作される際に、起動信号がハイレベルにならず（入力が途絶えたままになり）、電源制御装置４０が停止されたままになることが考えられる。かかる場合、やはり鉛蓄電池１１の充電が行われないことに起因して、車両が走行不可になることが懸念される。

そこで本実施形態では、起動信号が正常に入力されていない起動信号異常時であるか否かを判定するとともに、起動信号異常時であると判定された場合に、電池ユニットＵ内の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、第１スイッチＳＷ１を閉状態に操作するようにした。本実施形態では、電源制御装置４０の機能により異常判定部と異常時操作部とが実現される。起動信号異常の判定に関して、電源制御装置４０は、ＥＣＵ５０との通信が行われている状況下において起動信号の入力が停止された場合に、起動信号異常時であると判定する。

図２は、電池ユニットＵにおけるスイッチ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、電源制御装置４０により所定周期で繰り返し実施される。

図２において、ステップＳ１１では、起動信号異常が生じているか否かを示すエラーフラグＦが０であるか否かを判定する。なお、エラーフラグＦが０であることは、起動信号異常が生じていないことを示し、エラーフラグＦが１であることは、起動信号異常が生じていることを示す。Ｆ＝０であればステップＳ１２に進み、Ｆ＝１であればステップＳ１９に進む。

エラーフラグＦが０である場合において、ステップＳ１２では、起動信号がローレベルになっているか否かを判定する。そして、起動信号がハイレベルであれば（ステップＳ１２がＮＯであれば）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御として通常制御を実施する。通常処理では、各蓄電池１１，１２の状態や、上位制御装置であるＥＣＵ５０からの指令に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉が制御される。

また、起動信号がローレベルであれば（ステップＳ１２がＹＥＳであれば）、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、通信ネットワークによる通信が行われている状況であるか否かを判定する。そして、通信が行われていない状況であれば（ステップＳ１４がＮＯであれば）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、電源制御装置４０自身について作動停止の処理が行われる。

また、起動信号がローレベルであり、かつ通信が行われている場合（ステップＳ１２，Ｓ１４が共にＹＥＳの場合）には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち第１スイッチＳＷ１を閉状態にし、その他の第２〜第４スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を開状態にする。続くステップＳ１７では、起動信号異常が生じているとして、エラーフラグＦに１をセットする。ただしこの場合、起動信号がローレベルに立ち下げられていても、電源制御装置４０の作動が停止されることはなく、その作動状態が継続される。

続くステップＳ１８では、起動信号発生の旨を通信ネットワークを介してＥＣＵ５０等に通知する。なお、起動信号発生の旨を音や表示等によりドライバに通知してもよい。ＥＣＵ５０等では、起動信号発生の旨の通知に基づいて、回転電機１６の力行駆動や発電を制限するとよい。

また、エラーフラグＦが１である場合において、ステップＳ１９では、通信が行われている状況であるか否かを判定する。そして、通信が行われている状況であれば、ステップＳ２０に進んで第１スイッチＳＷ１の閉状態（オン状態）を維持し、通信が行われていない状況であれば、ステップＳ２１に進んで第１スイッチＳＷ１を開状態（オフ状態）に移行させる。

また、エラーフラグＦが１であり、かつ通信が行われていない状況において、ステップＳ２２では、起動信号の立ち上がりエッジが検出されたか否かを判定する。そして、起動信号の立ち上がりエッジが検出されたことを条件に、ステップＳ２３では、起動信号の入力が正常復帰したとみなして、エラーフラグＦを０にリセットする。

図３は、上記のスイッチ制御をより具体的に示すタイムチャートである。ここでは、ＩＧスイッチ１８のオン操作後において起動信号の入力が意図せず停止される場合を想定するものとなっている。

図３において、タイミングｔ１では、ＩＧスイッチ１８のオン操作に伴い起動信号がハイレベルに立ち上がり、それに伴い電源制御装置４０が起動される。その後、タイミングｔ２では、通信ネットワークにおける通信が開始される。また、タイミングｔ２以降において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が適宜開閉される。なお、図３では便宜上、第１スイッチＳＷ１が常時閉となる状態を示している。

その後、タイミングｔ３では、例えばコネクタが外れることに起因して、起動信号の入力が停止される。このとき、通信は継続されている状態でありながら起動信号がローレベルになることに基づいて、起動信号異常が生じたことが判定され、エラーフラグＦに１がセットされる。

タイミングｔ３以降、電源制御装置４０の作動が停止されることが禁じられ、その電源制御装置４０の作動状態下において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち第１スイッチＳＷ１のみが閉状態で維持される。第１スイッチＳＷ１が閉状態で維持されることにより、ＩＧスイッチ１８のオン中、すなわち車両走行中において、充電要求に応じて回転電機１６による鉛蓄電池１１の充電が可能となっている。

その後、タイミングｔ４でＩＧスイッチ１８がオフされると、通信が停止される。そして、その通信停止に伴い、第１スイッチＳＷ１が開放（オフ）される。ただし、タイミングｔ４以降において、電源制御装置４０は作動状態のまま維持される。ＩＧスイッチ１８のオフ中、すなわち車両停止中には、回転電機１６による発電（鉛蓄電池１１の充電）が行われないことから、第１スイッチＳＷ１を開放していてもバッテリ電力面での支障は無く、第１スイッチＳＷ１を開放することでの消費電力低減が図られている。

その後、タイミングｔ５では、ＩＧスイッチ１８が再びオン操作される。このとき、前回のＩＧオフ後において、例えばユーザによりコネクタの差し直しが行われていると、図示のようにタイミングｔ５において起動信号が正常に入力される。したがって、その起動信号の立ち上がりエッジに基づいて、起動信号の入力が正常復帰したとみなされ、エラーフラグＦが０にリセットされる。

なお、図３の事例とは異なり、コネクタが外れている場合に、その状態がＩＧオフ中もそのまま放置されることもあると考えられる。かかる場合には、次回のＩＧオン時において、起動信号の入力（立ち上がりエッジの入力）が行われないことになる。しかしながら、上記のとおり起動信号異常が生じたと判定された場合に、それ以降において電源制御装置４０が作動状態で維持されるため、次回のＩＧオン後（図３のタイミングｔ５以降）において回転電機１６による鉛蓄電池１１の充電が可能となっている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

電源制御装置４０に対して起動信号が正常に入力されていない起動信号異常時であるか否かを判定し、起動信号異常時であると判定された場合に、第１スイッチＳＷ１を閉状態に操作する構成とした。これにより、意に反して電源制御装置４０に対する起動信号の入力が途絶えても、回転電機１６から鉛蓄電池１１への電力供給、すなわち鉛蓄電池１１の充電が可能になり、鉛蓄電池１１での蓄電量の低下を抑制できる。また、かかる構成では、第１スイッチＳＷ１に並列に設けられるノーマリクローズリレー等が不要になることから、コスト増加を抑制できる。その結果、電源システムのコスト低減を図りつつ、起動信号異常時に適正な対処を実施することができる。

ＥＣＵ５０（他の制御装置）との通信が行われている状況下において起動信号の入力が停止された場合に、起動信号異常時であると判定する構成とした。この場合、通信の有無によりシステム起動状態であるか否かを判断することで、起動信号異常時であることを適正に判定でき、ひいては当該異常の発生時おいて適正な対処を実現できる。

上記のように通信状況を参照して起動信号異常を判定することにより、異常判定のための信号線等の追加が無くても、所望とする異常判定を適正に実施することができる。

起動信号異常時であると判定された後において、通信が行われていれば第１スイッチＳＷ１を閉状態とし、通信が行われていなければ第１スイッチＳＷ１を開状態とする構成とした。これにより、車両停止中において、第１スイッチＳＷ１を閉状態にしておくために要する消費電力の削減が可能となる。

起動信号異常が生じた場合には、ＩＧスイッチ１８のオフ後にコネクタが差し直され、これにより起動信号異常が解消されることがあると考えられる。この場合、次回のＩＧスイッチ１８のオン操作時には、正常に起動信号が入力されることになるため、電源制御装置４０において起動信号の入力が正常復帰したことの判定が可能となる。ここで、単に起動信号の入力再開を以て正常復帰を判定するのではなく、通信が行われていない状況での入力再開を以て正常復帰を判定する構成にしたため、ＩＧスイッチ１８の投入直後（オン操作直後）であって通信開始前の時点で正常復帰の判定が行われる。そのため、起動信号異常が生じた後において、例えばコネクタでの接触不良により起動信号の入力及び入力停止が繰り返される状態では正常復帰の旨が判定されないことになり、ＩＧスイッチ１８のオフ操作を経た後において、復帰判定を適正に実施することができる。

起動信号異常時であると判定された場合に、第１スイッチＳＷ１を閉状態に操作し、第２スイッチＳＷ２を開状態に操作するようにした。これにより、起動信号異常時であるとの判定後において、リチウムイオン蓄電池１２の充放電を規制しつつ、回転電機１６による鉛蓄電池１１の充電を適宜実施することができる。

以下に、他の実施形態を第１実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２実施形態）
本実施形態では、起動信号異常時であると判定された後の正常復帰判定について以下の構成を採用する。つまり、電源制御装置４０は、起動信号異常時であると判定された後、次に起動信号が入力された場合に、その起動信号の入力が継続される時間が所定時間以上になることに基づいて、起動信号の入力が正常復帰した旨を判定する。

図４は、正常復帰判定の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、電源制御装置４０により所定周期で繰り返し実施される。なお、図４は、スイッチ制御の一連の処理のうち正常復帰判定に関する処理のみを示している。

図４において、ステップＳ３１では、エラーフラグＦが１であるか否かを判定し、Ｆ＝１であれば、後続のステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、起動信号がハイレベルであるか否かを判定する。また、起動信号がハイレベルである場合に、ステップＳ３３では、起動信号がハイレベルになってからの継続時間が所定時間ＴＡ以上になったか否かを判定する。そして、ステップＳ３３がＹＥＳである場合に、起動信号の入力が正常復帰したとみなして、エラーフラグＦを０にリセットする。

図５は、正常復帰判定の処理をより具体的に示すタイムチャートである。なお、図５では、上述の図３と同様に、タイミングｔ１で起動信号の入力に伴い電源制御装置４０が起動され、タイミングｔ２以降、通信ネットワークにおける通信が行われる。また、タイミングｔ３で、起動信号の入力が意図せず停止され、タイミングｔ４でＩＧスイッチ１８がオフされる。

ここでは特に、起動信号の入力が意図せず停止された後、ＩＧスイッチ１８がオフされる前において、すなわちタイミングｔ３〜ｔ４の期間内において、タイミングｔ１１で起動信号が再入力される。そして、起動信号の再入力後、起動信号がハイレベルのまま所定時間ＴＡが経過することにより、その経過タイミングであるタイミングｔ１２で、エラーフラグＦが０にリセットされる。

ただし、図示は略すが、起動信号の再入力後、所定時間ＴＡが経過する前に、起動信号の入力が再び停止される場合には、エラーフラグＦが１のまま保持される。つまり、起動信号異常時であると判定された後、次に起動信号が入力されても、その入力の継続時間が所定時間ＴＡ未満であれば、起動信号の入力が正常復帰したとは判定されないようになっている。

上記構成によれば、例えばコネクタでの接触不良により起動信号の入力及び入力停止が繰り返される状態では正常復帰の旨が判定されない。これにより、復帰判定を適正に実施することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、電源制御装置４０に対して起動信号を複数系統でそれぞれ入力する構成とし、複数系統の起動信号のうち一部の起動信号だけで入力が停止された場合に、起動信号異常時であると判定することとしている。

図６は、本実施形態における電源システムの構成を示す回路図である。なお、本実施形態における電源システムは上記図１と概ね同じであるが、図６では構成の一部を省略して示している。

図６において、電池ユニットＵには、２つの信号入力端子ＰＡ１，ＰＡ２が設けられており、その各信号入力端子ＰＡ１，ＰＡ２がＩＧスイッチ１８に接続されている。電源制御装置４０には、各信号入力端子ＰＡ１，ＰＡ２を介して起動信号Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ入力される。その他の構成は図１と同じである。ちなみに、電池ユニットＵに設けられるコネクタでは、複数のピン配列において、信号入力端子ＰＡ１としてのピンと、信号入力端子ＰＡ２としてのピンとが互いに離れた位置に設けられているとよい。又は、信号入力端子ＰＡ１，ＰＡ２が異なるコネクタにそれぞれ設けられていてもよい。

図７は、スイッチ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、上記図２に置き換えて、電源制御装置４０により所定周期で繰り返し実施される。図７では、図２との相違点として、ステップＳ１２，Ｓ１４の処理に代えて、ステップＳ４１，Ｓ４２の処理が設けられている。

図７では、エラーフラグＦが０である場合において、ステップＳ４１で、起動信号Ｓ１，Ｓ２が共にハイレベルになっているか否かを判定する。また、ステップＳ４２では、起動信号Ｓ１，Ｓ２が共にローレベルになっているか否かを判定する。そして、起動信号Ｓ１，Ｓ２が共にハイレベルであれば（ステップＳ４１がＹＥＳであれば）、ステップＳ１３において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御として通常制御を実施する。また、起動信号Ｓ１，Ｓ２が共にローレベルであれば（ステップＳ４２がＹＥＳであれば）、ステップＳ１５において、電源制御装置４０自身を作動停止の状態に移行させる。

また、起動信号Ｓ１，Ｓ２のいずれか一方のみがローレベルであれば（ステップＳ４１，Ｓ４２が共にＮＯであれば）、ステップＳ１６において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち第１スイッチＳＷ１を閉状態、その他の第２〜第４スイッチＳＷ２〜ＳＷ４を開状態にするとともに、続くステップＳ１７において、エラーフラグＦに１をセットする。この場合、既述のとおり、起動信号がローレベルに立ち下げられていても、電源制御装置４０の作動が停止されることはなく、その作動状態が継続される。

電源制御装置４０に２系統で起動信号Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ入力される構成では、例えばコネクタの一部が外れることによって、一部の起動信号の入力が停止され、他の起動信号の入力は継続されることが生じうる。したがって、２系統の起動信号Ｓ１，Ｓ２のうち一部の起動信号だけで入力が停止されたことを判定することで、起動信号異常時であると適正に判定できる。

なお、起動信号Ｓ１，Ｓ２のうち一方をメイン起動信号、他方をサブ起動信号としておき、メイン起動信号がハイレベルである場合に、サブ起動信号に関係なく通常処理を実施し、メイン起動信号がローレベルであり、かつサブ起動信号がハイレベルである場合に、起動信号異常であると判定する（エラーフラグＦ＝１とする）構成であってもよい。また、２系統で起動信号が電源制御装置４０に入力される構成以外に、３つ以上の系統で起動信号が電源制御装置４０に入力される構成であってもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・電源制御装置４０において、他の制御装置（ＥＣＵ５０）との通信が行われている状況下で起動信号の入力が停止された場合に、起動信号異常時であると判定する判定処理（図２参照）と、複数系統の起動信号のうち一部の起動信号だけで入力が停止された場合に、起動信号異常時であると判定する判定処理（図７参照）との両方が実施される構成であってもよい。つまり、電源制御装置４０は、上記２つの判定処理のいずれかで起動信号異常時であると判定された場合に、第１スイッチＳＷ１を閉状態に操作する。

・上記実施形態では、起動信号異常時であると判定された後において、通信が行われていれば第１スイッチＳＷ１を閉状態とし、通信が行われていなければ第１スイッチＳＷ１を開状態としたが、これを変更し、起動信号異常時であると判定された後には、通信状況にかかわらず、第１スイッチＳＷ１を閉状態に保持する構成としてもよい。

・ＩＧスイッチ１８のオフ中、すなわち車両停止中において、定期的に強制起動信号を生じさせ、電源制御装置４０で強制起動信号により異常判定を実施する構成としてもよい。ここで、ＩＧスイッチ１８のオフ中に起動信号異常が生じていると判定された場合には、次回のＩＧオンに備えて、第１スイッチＳＷ１を閉鎖（オン）するとよい。

・車両の電源スイッチは、ＩＧスイッチ１８以外であってもよく、例えばＡＣＣスイッチ（アクセサリスイッチ）であってもよい。また、ＡＣＣスイッチのオン操作に伴い電源制御装置４０に対して起動信号が出力される構成であってもよい。ＩＧスイッチのオン操作に伴い起動信号が出力される系統と、ＡＣＣスイッチのオン操作に伴い起動信号が出力される系統とを設け、それら各系統から電源制御装置４０に起動信号が入力される構成であってもよい。

・上記実施形態では、電池ユニットＵにおいて、電気負荷を駆動するための第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４を設けたが、この構成を変更してもよい。例えば、これらスイッチＳＷ３，ＳＷ４を設けずに電池ユニットＵを構成してもよい。更に言えば、電池ユニットＵに、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち第１スイッチＳＷ１のみを設ける構成であってもよい。

・電源システムは、第１蓄電池及び第２蓄電池として鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを備えるものに限られない。例えば、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２のいずれかの代わりに、ニッケル水素蓄電池など他の二次電池を用いる構成としてもよい。また、第１蓄電池及び第２蓄電池をいずれも鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にすることも可能である。ただし、第２蓄電池として、充放電効率の高い高効率蓄電池を用いることが望ましい。

・上記実施形態では、発電機として発電機能と力行機能とを有する回転電機１６を用いたが、これを変更し、発電機能のみを有するオルタネータ等の発電機を用いることも可能である。

・車載電源システムに限定されず、車載以外の電源システムに本発明を適用することも可能である。

１１…鉛蓄電池（第１蓄電池）、１２…リチウムイオン蓄電池（第２蓄電池）、１６…回転電機（発電機）、４０…電源制御装置、ＳＷ１…第１スイッチ。

Claims (8)

1. 発電機（１６）に対して並列接続される第１蓄電池（１１）及び第２蓄電池（１２）と、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池を接続する電気経路において前記発電機との接続点（Ｎ１）よりも前記第１蓄電池の側に設けられるスイッチ（ＳＷ１）と、を備える電源システムに適用され、外部からの起動信号の入力に伴い起動され、前記スイッチの開閉を制御する電源制御装置（４０）であって、
   前記起動信号が正常に入力されていない起動信号異常時であるか否かを判定する異常判定部と、
   前記起動信号異常時であると判定された場合に、前記スイッチを閉状態に操作する異常時操作部と、
   を備える電源制御装置。
2. 通信線を介して他の制御装置（５０）との通信が可能であり、
   前記異常判定部は、前記他の制御装置との通信が行われている状況下において前記起動信号の入力が停止された場合に、前記起動信号異常時であると判定する請求項１に記載の電源制御装置。
3. 車両に搭載され、前記車両の電源スイッチ（１８）の投入に伴い前記通信線を介して通信が行われる一方、前記電源スイッチの投入に伴い前記電源制御装置に対して前記起動信号が出力される車載電源システムに適用され、
   前記異常時操作部は、前記異常判定部により起動信号異常時であると判定された後において、前記通信が行われている状況であることに基づいて前記スイッチを閉状態とし、前記通信が行われていない状況であることに基づいて前記スイッチを開状態とする請求項２に記載の電源制御装置。
4. 車両に搭載され、前記車両の電源スイッチ（１８）の投入に伴い前記通信線を介して通信が行われる一方、前記電源スイッチの投入に伴い前記電源制御装置に対して前記起動信号が出力される車載電源システムに適用され、
   前記起動信号異常時であると判定された後において、前記他の制御装置との通信が行われていない状況下において前記起動信号が入力されたことに基づいて、前記起動信号の入力が正常復帰した旨を判定する復帰判定部を備える請求項２又は３に記載の電源制御装置。
5. 前記起動信号異常時であると判定された後、次に前記起動信号が入力された場合に、その起動信号の入力が継続される時間が所定時間以上になることに基づいて、前記起動信号の入力が正常復帰した旨を判定する復帰判定部を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
6. 前記起動信号を複数系統でそれぞれ入力する構成を有し、
   前記異常判定部は、前記複数系統の起動信号のうち一部の起動信号だけで入力が停止された場合に、前記起動信号異常時であると判定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
7. 前記スイッチを第１スイッチ（ＳＷ１）として備えるとともに、前記電気経路において前記接続点よりも前記第２蓄電池の側に設けられる第２スイッチ（ＳＷ２）を備える電源システムに適用され、
   前記異常時操作部は、前記起動信号異常時であると判定された場合に、前記第１スイッチを閉状態、前記第２スイッチを開状態に操作する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源制御装置と、
   前記第１蓄電池が接続される第１端子（Ｐ１）と、
   前記発電機が接続される第２端子（Ｐ２）と、
   前記起動信号が入力される信号入力端子（ＰＡ）と、
   前記第１端子と前記第２端子とを接続する接続経路に設けられる前記スイッチと、
   前記第２蓄電池と、
   を備える電池ユニット。

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