JP6915430B2 - 電源システム - Google Patents

Description

本発明は、電源システムに関する。

例えば、特許文献１に、高圧バッテリーからＤＣＤＣコンバーターを介して低圧バッテリーに電力を充電できる電源システムが、開示されている。この電源システムでは、低圧バッテリーを保護するなどの目的で、低圧バッテリーとＤＣＤＣコンバーターとの間に開閉制御が可能なスイッチ機構が挿入されている。

特開２０００−３５４３６３号公報

上記特許文献１に記載の電源システムでは、ＤＣＤＣコンバーターの高圧側電圧が低圧側電圧よりも低くなってしまう現象（以下「電圧逆転現象」という）が発生した場合、ＤＣＤＣコンバーターの動作を停止してもスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）のボディダイオードによって電流が流れるため、その状態のままでは低圧バッテリーが過放電に至る可能性がある。このため、上記電源システムでは、電圧逆転現象が発生した場合、スイッチ機構によって低圧バッテリーをＤＣＤＣコンバーターから切り離して、低圧バッテリーの過放電を防止している。

しかしながら、上記電源システムのように、スイッチ機構によって低圧バッテリーをＤＣＤＣコンバーターから切り離した場合には、低圧バッテリーから電子機器（負荷）へ電力供給を行うことができなくなるため、電圧逆転現象が発生した原因によっては高圧バッテリーからの電力供給も停止して、電子機器（負荷）へ全く電力供給がされなくなってしまう虞がある。

なお、電圧逆転現象が発生する原因には、電源システムに接続された電子機器の一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下や、バッテリー配線の地絡による電源失陥など、が考えられる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電圧逆転現象が発生した場合に、低圧バッテリーの過放電を防止しつつ、高圧又は低圧いずれかのバッテリーから電子機器（負荷）へ電力を供給することができる、電源システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、電源システムであって、第１バッテリーと、第１バッテリーよりも低電圧の第２バッテリーと、ＤＣＤＣコンバーターと、第１配線を介して第１バッテリーに接続され、かつ、第２配線を介してＤＣＤＣコンバーターの１次側と接続される電子機器と、第１配線と第２配線とを接続する第１リレーと、第２バッテリーとＤＣＤＣコンバーターの２次側との間に挿入される第２リレーと、第１リレー及び第２リレーを制御する制御部と、を備え、制御部は、ＤＣＤＣコンバーターの１次側電圧が２次側電圧よりも低下したことを検知した場合、第１リレーを開放して得られる第１配線の電圧及び第２配線の電圧と、第２バッテリーから放電される電流量とに基づいて、第２配線で電源失陥が発生していると判断した場合、第１リレー及び第２リレーを開放して第１バッテリーから電子機器へ電力を供給し、第１配線で電源失陥が発生していると判断した場合、第１リレーを開放かつ第２リレーを閉成して第２バッテリーから電子機器へ電力を供給し、第１配線及び第２配線のいずれにも電源失陥が発生していないと判断した場合、第１リレー及び第２リレーを閉成して、第１バッテリー又は第２バッテリーのいずれかから電子機器へ電力を供給する、ことを特徴とする。

この本発明の一態様の電源システムでは、第１バッテリーを負荷である電子機器に繋ぐ第１配線と第２バッテリーをＤＣＤＣコンバーターを介して電子機器に繋ぐ第２配線とを第１リレーで接続し、第２バッテリーとＤＣＤＣコンバーターの２次側とを第２リレーで接続する。そして、本態様の電源システムは、ＤＣＤＣコンバーターの１次側電圧が２次側電圧よりも低下した電圧逆転現象を検知した場合には、第１配線の開放電圧、第２配線の開放電圧、及び第２バッテリーの放電電流量に基づいて電圧逆転現象の発生原因を判断し、第１リレーと第２リレーを適切に制御する。

この制御により、地絡などによって第２配線で電源失陥が発生している場合には、第１リレーと第２リレーとを共に開放して、第１バッテリーから第１配線を通じて負荷へ電力を供給することができる。また、地絡などによって第１配線で電源失陥が発生している場合には、第１リレーを開放し第２リレーを閉成して、第２バッテリーから第２配線を通じて負荷へ電力を供給することができる。さらに、一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下が原因であって第１配線及び第２配線のいずれにも電源失陥が発生していない場合には、第１リレーと第２リレーとを共に閉成して、第１バッテリー又は第２バッテリーのいずれかから負荷へ電力を供給することができる。

上記本発明の電源システムによれば、電圧逆転現象が発生した場合に、低圧バッテリーの過放電を防止しつつ、高圧又は低圧いずれかのバッテリーから電子機器（負荷）へ電力を供給することができる。

本発明の一実施形態に係る電源システムの概略構成を示す図 ＤＣＤＣコンバーターの構成例を示す図 制御部が行う電源制御処理の手順を説明するフローチャート 電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図 電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図 電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図 電圧逆転現象の原因となる事象を説明する図 電圧逆転現象の原因となる事象を説明する図 電圧逆転現象の原因となる事象を説明する図 応用例における制御部が行う電源制御処理の手順を説明するフローチャート 応用例での電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図 応用例での電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図 応用例での電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図

［概要］
本発明は、高圧バッテリーと低圧バッテリーとの間にＤＣＤＣコンバーターを設けて電力の充放電を可能とした電源システムである。本電源システムでは、ＤＣＤＣコンバーターの高圧側が低圧側よりも電圧低下した電圧逆転現象を検知した場合には、要所での電圧と放電電流とに基づいて電圧逆転現象の発生原因を判断する。そして、この判断に応じて、低圧バッテリーの過放電を防止しつつ、高圧又は低圧いずれかのバッテリーから所定の電子機器へ電力を供給できるように電源回路を適切に制御する。

［電源システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１０の概略構成を示す図である。図１に例示した電源システム１０は、発電機１１と、第１バッテリー１２と、第１電子機器１３と、第２電子機器１４と、ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）１５と、第２バッテリー１６と、制御部１７と、第１リレー２１と、第２リレー２２と、を備えている。これらの構成は、第１配線３１、第２配線３２、及び第３配線３３によって接続されている。本実施形態の電源システム１０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載することができる。

発電機１１は、例えばオルタネーターであって、車両の減速走行の時や下り坂走行の時などに発電を行う機器である。発電機１１は、これらの走行によって発生する回生エネルギーを電力に変換して第１配線３１に送出する。

第１バッテリー１２は、例えば、鉛蓄電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。第１バッテリー１２は、第１配線３１に接続されており、発電機１１で発電された電力を蓄電したり、自らが蓄えている電力を放電したりする。この第１バッテリー１２には、所定の電圧（例えば１２Ｖ）のバッテリーが用いられている。

第１電子機器１３は、電力を消費する負荷となる装置である。第１電子機器１３としては、例えば、電動パワーステアリング装置や電動アクティブスタビライザ装置などが該当する。この第１電子機器１３は、第１配線３１に接続され、発電機１１で発電された電力及び／又は第１バッテリー１２に蓄えられている電力で動作するように構成される。

第２電子機器１４は、第１電子機器１３と同様に電力を消費する負荷であって、特に安全走行に関わる装置である。第２電子機器１４としては、例えば、車両に故障などが発生した場合であっても車両を安全な場所まで走行させて停車させるために必要な機能（走る・曲がる・止まる）を作動させることができる装置が該当する。このため、第２電子機器１４は、バックアップ装置（バックアップ負荷）とも呼ばれる。

この第２電子機器１４は、第１配線３１に接続され、発電機１１で発電された電力及び／又は第１バッテリー１２に蓄えられている電力で動作できるように構成される。また、第２電子機器１４は、第２配線３２によって後述するＤＣＤＣコンバーター１５の１次側にも接続されており、ＤＣＤＣコンバーター１５の１次側に現れる電力でも動作できるように構成される。すなわち、車両の安全走行に関わる第２電子機器１４へ電力を供給する経路が、第１配線３１側からと第２配線３２側からとの二重に設けられている。

第１配線３１と第２配線３２との間には、第１リレー２１が挿入されている。この第１リレー２１は、後述する制御部１７の制御によって閉成（ＯＮ）又は開放（ＯＦＦ）の状態が切り替え可能に構成されている。第１リレー２１が閉成状態の時（通常時）には、第１配線３１と第２配線３２とが接続され、第１リレー２１が開放状態の時には、第１配線３１と第２配線３２とが切り離されて非接続となる。

ＤＣＤＣコンバーター１５は、入力された電圧を予め定めた電圧に変換して出力する電圧変換器である。このＤＣＤＣコンバーター１５は、第２配線３２を介して１次側が第２電子機器１４に接続されており、第２リレー２２及び第３配線３３を介して２次側が後述する第２バッテリー１６に接続されている。例えば、ＤＣＤＣコンバーター１５は、１次側の高電圧を降圧して２次側に出力する降圧機能と、２次側の低電圧を昇圧して１次側に出力する昇圧機能とを兼ね備えた、双方向の電圧変換器とすることができる。

このＤＣＤＣコンバーター１５の一例を図２に示す。図２は、非絶縁昇圧＋降圧型の双方向ＤＣＤＣコンバーターの一例を示している。図２に例示するＤＣＤＣコンバーター１５は、１次側端子ｔ１と２次側端子ｔ２との間に、スイッチング素子Ｓ１とチョークコイルＬとが直列に挿入されている。スイッチング素子Ｓ１とチョークコイルＬとの間には、スイッチング素子Ｓ２が接地されている。スイッチング素子Ｓ１及びＳ２には、ソース−ドレイン間にボディダイオードが形成される電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を使用することができる。また、１次側端子ｔ１には平滑用のコンデンサＣ１が、２次側端子ｔ２には平滑用のコンデンサＣ２が、それぞれ接地されている。このスイッチング素子Ｓ１及びＳ２は、後述する制御部１７の制御によって動作（ＯＮ）又は非動作（ＯＦＦ）の状態が切り替え可能に構成されている。

第２バッテリー１６は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。第２バッテリー１６は、第３配線３３に接続されており、第２リレー２２を介して、発電機１１で発電された電力をＤＣＤＣコンバーター１５で変換して蓄電したり、自らが蓄えている電力をＤＣＤＣコンバーター１５で変換して第１電子機器１３や第２電子機器１４に放電（供給）したりする。この第２バッテリー１６には、発電機１１の発電電圧（例えば１２.５〜１５Ｖ）よりも低い電圧（例えば１１Ｖ）のバッテリーが用いられている。

第２リレー２２は、後述する制御部１７の制御によって閉成（ＯＮ）又は開放（ＯＦＦ）の状態が切り替え可能に構成されている。第２リレー２２が閉成状態の時（通常時）には、ＤＣＤＣコンバーター１５の２次側と第２バッテリー１６とが接続され、第２リレー２２が開放状態の時には、ＤＣＤＣコンバーター１５の２次側と第２バッテリー１６とが切り離されて非接続となる。

制御部１７は、第１配線３１の電圧Ｖ１、第２配線３２の電圧Ｖ２、第３配線３３の電圧Ｖ３及び放電電流Ｉ３、及び第２バッテリー１６における過放電電流量Ｍａｘ＿Ｉを、それぞれ取得する。そして、制御部１７は、取得した電圧Ｖ１、電圧Ｖ２、電圧Ｖ３、放電電流Ｉ３、及び過放電電流量Ｍａｘ＿Ｉに基づいて、ＤＣＤＣコンバーター１５の１次側電圧である電圧Ｖ２が２次側電圧である電圧Ｖ３よりも低くなってしまう電圧逆転現象の発生及びその原因を判断し、第１リレー２１、第２リレー２２、及びＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１及びＳ２のＯＮ又はＯＦＦの状態を適切に制御する。この制御部１７による制御手法については後述する。

［電源システムが実行する制御］
次に、図３、図４Ａ〜Ｃ、及び図５Ａ〜Ｃをさらに参照して、本発明の一実施形態に係る電源システム１０が実行する制御方法を説明する。図３は、電源システム１０の制御部１７が行う電源制御処理の手順を説明するフローチャートである。図４Ａ〜Ｃは、電圧逆転現象の原因となる３つの事象について、電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図である。図５Ａ〜Ｃは、電圧逆転現象の原因となる３つの事象を説明する図である。

図３に例示する電源制御は、電源システム１０を通常動作させている時に電圧逆転現象の原因が発生し（図４Ａ〜Ｃにおけるタイミング（ａ））、第２配線３２の電圧Ｖ２が第３配線３３の電圧Ｖ３未満になった場合（図４Ａ〜Ｃにおけるタイミング（ｂ））に開始される。電源システム１０の通常動作では、第１リレー２１がＯＮ（閉成）かつ第２リレー２２がＯＮ（閉成）している。

ステップＳ３０１：ＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１がＯＮ（動作）かつスイッチング素子Ｓ２がＯＦＦ（非動作）に切り替えられて、２次側端子ｔ２から１次側端子ｔ１へ向けて放電できる状態に制御される。なお、ＤＣＤＣコンバーター１５は、まだこの時は自ら電流を制御できない状態にある。ＤＣＤＣコンバーター１５が放電状態に制御されると、ステップＳ３０２に処理が進む。

ステップＳ３０２：第１リレー２１がＯＦＦ（開放）に制御されて、第１配線３１と第２配線３２とが電気的に切り離される（図４Ａ〜Ｃにおけるタイミング（ｃ））。これにより、ＤＣＤＣコンバーター１５は、自ら電流を制御できる状態になる。第１リレー２１がＯＦＦに制御されると、ステップＳ３０３に処理が進む。

ステップＳ３０３：第３配線３３の放電電流Ｉ３が、第２バッテリー１６が放電可能な最大の電流量である限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達したか否かが判断される。この限界値Ｌｍｔ＿Ｉは、センサーや制御のばらつきなどを考慮して、第２バッテリー１６における過放電電流量Ｍａｘ＿Ｉに対して所定量だけ低く設定されることが望ましい（チャタリングの防止）。

放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達した場合（Ｓ３０３、Ｙｅｓ）、つまりＤＣＤＣコンバーター１５が放電制御しているにもかかわらず放電電流Ｉ３が上昇し続けているため、図４Ａのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ａに示す第２配線３２の地絡（点線の箇所）による電源失陥が電圧逆転現象の原因であると判断されて、ステップＳ３０４に処理が進む。一方、放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達していない場合（Ｓ３０３、Ｎｏ）、ステップＳ３０６に処理が進む。

なお、このステップＳ３０３では、ＤＣＤＣコンバーター１５が放電制御しているにもかかわらず第２配線３２の電圧Ｖ２が低下し続けていることを判断することによって、第２配線３２の地絡による電源失陥が電圧逆転現象の原因であると判断してもよい。

ステップＳ３０４：第２リレー２２がＯＦＦ（開放）に制御されて、第２バッテリー１６が第３配線３３から電気的に切り離される。これにより、第２バッテリー１６の過放電を防止できる。第２リレー２２がＯＦＦに制御されると、ステップＳ３０５に処理が進む。

ステップＳ３０５：ＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１及びＳ２が共にＯＦＦ（非動作）に制御されて、ＤＣＤＣコンバーター１５の動作が停止される。これにより、図５Ａに示すように、第１バッテリー１２（及び発電機１１）から第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力を供給することができる。

ステップＳ３０６：第２配線３２の電圧Ｖ２が、ＤＣＤＣコンバーター１５の放電制御によって回復して、ＤＣＤＣコンバーター１５の１次側における目標出力電圧である目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定したか否かが判断される。この目標値Ｔｇｔ＿Ｖは、ＤＣＤＣコンバーター１５の昇圧性能などに応じて予め設定される。電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定した場合（Ｓ３０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に処理が進む。一方、電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定しない場合（Ｓ３０６、Ｎｏ）、電圧逆転現象の原因がまだ判断できないため、ステップＳ３０３に処理が戻る。

ステップＳ３０７：第１配線３１の電圧Ｖ１が、所定のリセット電圧Ｒｓｔ＿Ｖまで低下したか否かが判断される。このリセット電圧Ｒｓｔ＿Ｖは、電源システム１０に求められる性能などに応じて任意に設定される。電圧Ｖ１がリセット電圧Ｒｓｔ＿Ｖまで低下した場合（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、図４Ｂのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ｂに示す第１配線３１の地絡（点線の箇所）による電源失陥が電圧逆転現象の原因であると判断される。よって、この場合には、図５Ｂに示すように、電圧逆転現象時において第２バッテリー１６からＤＣＤＣコンバーター１５を介して第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力を供給することができる。一方、電圧Ｖ１がリセット電圧Ｒｓｔ＿Ｖまで低下していない場合（Ｓ３０７、Ｎｏ）、ステップＳ３０８に処理が進む。

ステップＳ３０８：第１配線３１の電圧Ｖ１が、第２配線３２の電圧Ｖ２まで回復したか否かが判断される。電圧Ｖ１が電圧Ｖ２まで回復した場合（Ｓ３０８、Ｙｅｓ）、図４Ｃのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ｃに示す一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下（網掛け矢印）が電圧逆転現象の原因であると判断されて、ステップＳ３０９に処理が進む。一方、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２まで回復していない場合（Ｓ３０８、Ｎｏ）、電圧逆転現象の原因がまだ判断できないため、ステップＳ３０７に処理が戻る。

ステップＳ３０９：ＯＦＦ（開放）であった第１リレー２１がＯＮ（閉成）に制御されて、第１配線３１と第２配線３２とが再び電気的に接続される。この制御により、第２バッテリー１６の過放電を防止できると共に、電圧逆転現象が終了した後は図５Ｃに示すように、第１バッテリー１２（及び発電機１１）又は第２バッテリー１６のいずれかから第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力を供給することができる。

［本実施形態における作用・効果］
上述した本発明の一実施形態に係る電源システム１０によれば、第１バッテリー１２を負荷である第２電子機器１４に繋ぐ第１配線３１と第２バッテリー１６をＤＣＤＣコンバーター１５を介して第２電子機器１４に繋ぐ第２配線とを第１リレーで接続し、第２バッテリー１６とＤＣＤＣコンバーター１５の２次側とを第２リレーで接続する。そして、本電源システム１０は、ＤＣＤＣコンバーター１５の１次側電圧Ｖ２が２次側電圧Ｖ３よりも低下した電圧逆転現象を検知した場合には、第１配線３１の電圧Ｖ１、第２配線３２の電圧Ｖ２、及び第２バッテリーの放電電流Ｉ３に基づいて電圧逆転現象の発生原因を判断し、第１リレー２１と第２リレー２２とを適切に制御する。

この制御により、地絡などによって第２配線３２で電源失陥が発生している場合には、第１リレー２１と第２リレー２２とを共に開放（ＯＦＦ）して、第１バッテリー１２から第１配線３１を通じて第２電子機器１４へ電力を供給することができる。また、地絡などによって第１配線３１で電源失陥が発生している場合には、第１リレー２１を開放（ＯＦＦ）し第２リレー２２をＯＮ（閉成）して、第２バッテリー１６から第２配線３２及び第３配線３３を通じて第２電子機器１４へ電力を供給することができる。さらに、一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下が原因であって第１配線３１及び第２配線３２のいずれにも電源失陥が発生していない場合には、第１リレー２１と第２リレー２２とを共にＯＮ（閉成）して、第１バッテリー１２又は第２バッテリー１６のいずれかから第２電子機器１４へ電力を供給することができる。

よって、電圧逆転現象が発生した場合に、低圧バッテリーである第２バッテリー１６の過放電を防止しつつ、高圧バッテリーである第１バッテリー１２又は第２バッテリー１６のいずれかから負荷である第２電子機器１４へ電力を供給することができる。

［応用例］
上述した本実施形態に係る電源システム１０の構成では、第１バッテリー１２が劣化していると、電圧逆転現象の原因が一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下（図５Ｃを参照）であった場合でも、第１配線３１の電圧Ｖ１が第２配線３２の電圧Ｖ２まで回復することなくリセット電圧Ｒｓｔ＿Ｖまで低下してしまうことも考えられる。この場合、電圧逆転現象の原因が正しく判断されず、第２バッテリー１６から第２電子機器１４へ電力を供給する経路が遮断されてしまうことになる。

そこで、第１バッテリー１２が劣化している場合でも、電圧逆転現象の原因を正しく判断することができる制御方法を説明する。図６は、応用例における電源システム１０の制御部１７が行う電源制御処理の手順を説明するフローチャートである。図７Ａ〜Ｃは、電圧逆転現象の原因となる３つの事象について、応用例における電圧と放電電流の変化タイミングの一例を示したチャート図である。

図６に例示する電源制御は、電源システム１０を通常動作させている時に電圧逆転現象の原因が発生し（図７Ａ〜Ｃにおけるタイミング（ａ））、第２配線３２の電圧Ｖ２が第３配線３３の電圧Ｖ３未満になった場合（図７Ａ〜Ｃにおけるタイミング（ｂ））に開始される。電源システム１０の通常動作では、第１リレー２１がＯＮ（閉成）かつ第２リレー２２がＯＮ（閉成）している。

ステップＳ６０１：ＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１がＯＮ（動作）かつスイッチング素子Ｓ２がＯＦＦ（非動作）に切り替えられて、２次側端子ｔ２から１次側端子ｔ１へ向けて放電できる状態に制御される。なお、ＤＣＤＣコンバーター１５は、まだこの時は自ら電流を制御できない状態にある。ＤＣＤＣコンバーター１５が放電状態に制御されると、ステップＳ６０２に処理が進む。

ステップＳ６０２：放電電流Ｉ３の単位時間当たりの電流量（又は放電電流量の直線傾き）が、所定値以上であるか否かが判断される。この所定値は、第１バッテリー１２が劣化している場面で一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下を原因とする電圧逆転現象が生じた時に、単位時間当たりに第２バッテリー１６から流れる放電電流Ｉ３の量Ｘと、それ以外（地絡による電源失陥など）を原因とする電圧逆転現象が生じた時に、単位時間当たりに第２バッテリー１６から流れる放電電流Ｉ３の量Ｙと、に基づいて設定される。典型的には、量Ｘと量Ｙとの間の値に所定値が設けられる。

放電電流Ｉ３の単位時間当たりの電流量が所定値以上である場合（Ｓ６０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０３に処理が進む。一方、放電電流Ｉ３の単位時間当たりの電流量が所定値以上でない場合（Ｓ６０２、Ｎｏ）、図７Ｃのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ｃに示す一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下（網掛け矢印）が電圧逆転現象の原因であると判断されて、ステップＳ６０８に処理が進む。

ステップＳ６０３：第１リレー２１がＯＦＦ（開放）に制御されて、第１配線３１と第２配線３２とが電気的に切り離される（図７Ａ及びＢにおけるタイミング（ｃ））。これにより、ＤＣＤＣコンバーター１５は、自ら電流を制御できる状態になる。第１リレー２１がＯＦＦに制御されると、ステップＳ６０４に処理が進む。

ステップＳ６０４：第１リレー２１がＯＦＦ（開放）の状態において、第３配線３３の放電電流Ｉ３が、第２バッテリー１６の限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達したか否かが判断される。放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達した場合（Ｓ６０４、Ｙｅｓ）、図７Ａのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ａに示す第２配線３２の地絡（点線の箇所）による電源失陥が電圧逆転現象の原因であると判断されて、ステップＳ６０５に処理が進む。一方、放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達していない場合（Ｓ６０４、Ｎｏ）、ステップＳ６０７に処理が進む。

ステップＳ６０５：第２リレー２２がＯＦＦ（開放）に制御されて、第２バッテリー１６が第３配線３３から電気的に切り離される。これにより、第２バッテリー１６の過放電を防止できる。第２リレー２２がＯＦＦに制御されると、ステップＳ６０６に処理が進む。

ステップＳ６０６：ＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１及びＳ２が共にＯＦＦ（非動作）に制御されて、ＤＣＤＣコンバーター１５の動作が停止される。これにより、図５Ａに示すように、第１バッテリー１２（及び発電機１１）から第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力を供給することができる。

ステップＳ６０７：第２配線３２の電圧Ｖ２が、ＤＣＤＣコンバーター１５の放電制御によって回復して目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定したか否かが判断される。電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定した場合（Ｓ６０７、Ｙｅｓ）、図７Ｂのタイミング（ｄ）に示す電圧及び放電電流の変化となる図５Ｂに示す第１配線３１の地絡（点線の箇所）による電源失陥が電圧逆転現象の原因であると判断される。よって、この場合には、図５Ｂに示すように、電圧逆転現象時において第２バッテリー１６からＤＣＤＣコンバーター１５を介して第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力を供給することができる。一方、電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定しない場合（Ｓ６０７、Ｎｏ）、電圧逆転現象の原因がまだ判断できないため、ステップＳ６０４に処理が戻る。

ステップＳ６０８：第１リレー２１がＯＮ（閉成）の状態において、第３配線３３の放電電流Ｉ３が、第２バッテリー１６の限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達したか否かが判断される。放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達した場合（Ｓ６０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ６１０に処理が進む。一方、放電電流Ｉ３が限界値Ｌｍｔ＿Ｉに達していない場合（Ｓ６０８、Ｎｏ）、ステップＳ６０９に処理が進む。

ステップＳ６０９：第２配線３２の電圧Ｖ２が、ＤＣＤＣコンバーター１５の放電制御によって回復して目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定したか否かが判断される。電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定した場合（Ｓ６０９、Ｙｅｓ）、処理が完了する。一方、電圧Ｖ２が目標値Ｔｇｔ＿Ｖで安定しない場合（Ｓ６０９、Ｎｏ）、一時的な消費電流増大（大電力負荷）が解消されていないと判断できるため、ステップＳ６０８に処理が戻る。

ステップＳ６１０：第１リレー２１がＯＦＦ（開放）に制御されて、第１配線３１と第２配線３２とが電気的に切り離される（図７Ｃにおけるタイミング（ｃ））。第１リレー２１がＯＦＦに制御されると、ステップＳ６１１に処理が進む。

ステップＳ６１１：第１配線３１の電圧Ｖ１が、第２配線３２の電圧Ｖ２まで回復したか否かが判断される。電圧Ｖ１が電圧Ｖ２まで回復した場合（Ｓ６１１、Ｙｅｓ）、ステップＳ６１２に処理が進む。一方、電圧Ｖ１が電圧Ｖ２まで回復していない場合（Ｓ６１１、Ｎｏ）、一時的な消費電流増大（大電力負荷）が解消されていないと判断できるため、ステップＳ６１１の処理が繰り返される。

ステップＳ６１２：ＯＦＦ（開放）であった第１リレー２１がＯＮ（閉成）に制御されて、第１配線３１と第２配線３２とが再び電気的に接続される。

以上のように、上記応用例では、放電電流Ｉ３の単位時間当たりの電流量に基づいて、電圧逆転現象が生じた原因が、一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下なのか、第１配線３１又は第２配線３２の地絡などによる電源失陥なのかを、まず判断する。そして、電圧逆転現象が生じた原因が一時的な消費電流増大（大電力負荷）による電圧低下である場合には、第２バッテリー１６が過放電状態になる前までは第１リレー２１をＯＦＦ（開放）に制御しない。

よって、第２バッテリー１６が過放電状態になる前までは、ＤＣＤＣコンバーター１５のスイッチング素子Ｓ１のボディダイオードを流れる電流によって、可能な限り第２バッテリー１６から第２電子機器１４（及び第１電子機器１３）へ電力供給を行うことが可能となる。

本発明の電源システムは、回生用のバッテリー及びＤＣＤＣコンバーターを搭載した車両などに利用可能である。

１０ 電源システム
１１ 発電機
１２ 第１バッテリー
１３ 第１電子機器（負荷）
１４ 第２電子機器（バックアップ負荷）
１５ ＤＣＤＣコンバーター（ＤＤＣ）
１６ 第２バッテリー
１７ 制御部
２１、２２ リレー
３１〜３３ 配線

Claims (1)

1. 第１バッテリーと、
   前記第１バッテリーよりも低電圧の第２バッテリーと、
   ＤＣＤＣコンバーターと、
   第１配線を介して前記第１バッテリーに接続され、かつ、第２配線を介して前記ＤＣＤＣコンバーターの１次側と接続される電子機器と、
   前記第１配線と前記第２配線とを接続する第１リレーと、
   前記第２バッテリーと前記ＤＣＤＣコンバーターの２次側との間に挿入される第２リレーと、
   前記第１リレー及び前記第２リレーを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ＤＣＤＣコンバーターの１次側電圧が２次側電圧よりも低下したことを検知した場合、前記第１リレーを開放して得られる前記第１配線の電圧及び前記第２配線の電圧と、前記第２バッテリーから放電される電流量とに基づいて、
   前記第２配線で電源失陥が発生していると判断した場合、前記第１リレー及び前記第２リレーを開放して前記第１バッテリーから前記電子機器へ電力を供給し、
   前記第１配線で電源失陥が発生していると判断した場合、前記第１リレーを開放かつ前記第２リレーを閉成して前記第２バッテリーから前記電子機器へ電力を供給し、
   前記第１配線及び前記第２配線のいずれにも電源失陥が発生していないと判断した場合、前記第１リレー及び前記第２リレーを閉成して、前記第１バッテリー又は前記第２バッテリーのいずれかから前記電子機器へ電力を供給する、
   電源システム。

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