JP6922420B2 - 電源装置及び電源システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電池が用いられる電源装置、及び電源システム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、互いに同一の機能が付与されている２つの負荷に対して、それぞれ異なる電気経路でそれぞれ鉛蓄電池が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、負荷と鉛蓄電池との間における各電気経路のうち、一方の電気経路が、他方の電気経路に対して半導体スイッチを介して接続されている。これにより、負荷と鉛蓄電池との間における各電気経路のうち、いずれか一方の電気経路において短絡が生じても、半導体スイッチを開状態（オフ）とすることにより、他方の電気経路における通電状態を維持可能となる。これにより、少なくとも一方の負荷に対して電力を供給することができる。

このため、この車載電源システムにおいて、例えば、一方の負荷として制動灯の一部である右ブレーキランプを採用し、他方の負荷として制動灯の一部である左ブレーキランプを採用すれば、車両の制動時において、少なくとも制動灯の一部を点灯させることができ、走行における安全性を確保できる。

特開２０１６−１２８２８３号公報

ところで、上述の車載電源システムにおいては、半導体スイッチが閉状態である場合、２つの鉛蓄電池から各負荷（各ブレーキランプ）に対して電力供給がなされるものである。このため、いずれか一方の鉛蓄電池をより高効率なリチウムイオン蓄電池に変更したとしても、鉛蓄電池からも電力が供給されるため、リチウムイオン蓄電池を十分利用できず、エネルギ効率を向上させにくかった。なお、この場合において、例えば、半導体スイッチを開状態（オフ）にしたとしても、左右両方のブレーキランプにリチウムイオン蓄電池から電力供給を行うことはできないため、やはりエネルギ効率を向上させるには問題がある。

以上のように、上述の車載電源システムでは、走行における安全を確保しつつ、エネルギ効率を向上することを両立させるには課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、走行の安全を図るとともに、エネルギ効率の向上を図ることができる電源装置及び電源システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決するために、第１の発明において、電源装置は、車両が制動する場合に点灯するブレーキランプ及びハイマウントストップランプに対して、第１蓄電池と前記第１蓄電池よりも高効率な第２蓄電池とが並列接続される電源システムに適用される。また、電源装置は、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間の電気経路において前記ブレーキランプとの接続点よりも前記第１蓄電池の側に設けられる第１スイッチと、前記電気経路において前記ブレーキランプとの接続点よりも前記第２蓄電池の側に設けられる第２スイッチと、を備え、前記第１スイッチよりも第１蓄電池の側に前記ハイマウントストップランプが接続される。

車両が制動する場合に点灯する制動灯には、消費電力が大きい主制動灯であるブレーキランプと、消費電力が小さい補助制動灯であるハイマウントストップランプとがある。

そこで、電源装置は、第１蓄電池と第２蓄電池との間の電気経路において、ブレーキランプとの接続点よりも第１蓄電池の側に第１スイッチを設け、接続点よりも第２蓄電池の側第２スイッチを設けるとともに、第１スイッチよりも第１蓄電池の側にハイマウントストップランプが接続されるようにした。

これにより、制動灯のうち消費電力が大きいブレーキランプに対して、第２蓄電池からの電力供給を行うとともに、消費電力が小さいハイマウントストップランプに対して、第１蓄電池からの電力供給を行うことが可能となり、エネルギ効率の向上を図ることができる。

それと共に、第１スイッチよりも第１蓄電池の側に補助制動灯であるハイマウントストップランプが接続されるようにし、第１スイッチよりも第２蓄電池の側に主制動灯であるブレーキランプが接続されるようにしている。これにより、蓄電池やスイッチ等の異常が生じた場合であっても、ハイマウントストップランプと、ブレーキランプのうちいずれか一方、すなわち、制動灯の少なくとも一部を点灯させることができ、車両の制動について適切に知らせることができる。以上のように、走行の安全とともに、エネルギ効率の向上を両立させることができる。

第２の発明において、前記第１スイッチと前記第１蓄電池との間における経路に、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧負荷が接続される。

第１スイッチと第１蓄電池との間における経路は、第１スイッチと第２蓄電池との間における経路とは異なり、第２スイッチが介在していないため、第２スイッチの開故障による電源失陥の虞がない。よって、通電の状態を維持しやすく、定電圧負荷を接続することに適している。そこで、第１スイッチと第１蓄電池との間における経路に、ハイマウントストップランプと共に、定電圧負荷を接続することとした。

第３の発明において、前記電源システムには、前記ブレーキランプ及び前記ハイマウントストップランプが点灯する場合と比較して、ブレーキ作動量が大きい場合に点灯するハザードランプが設けられ、前記ハザードランプは、前記第１スイッチと前記第１蓄電池との間における経路に接続される。

ハザードランプは、ブレーキランプ及びハイマウントストップランプが点灯する場合と比較して、ブレーキ作動量が大きい場合に点灯する。すなわち、ハザードランプは、いわゆる急ブレーキを報知するために使用される。その一方で、ハザードランプは、ブレーキランプと比較して、点灯する頻度が少なく、消費電力が少ない。

そこで、第１スイッチと第１蓄電池の間の経路にハザードランプを接続することにより、急ブレーキが行われる場合にその旨をより確実に知らせることができるようにした。

第４の発明において、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第２蓄電池を含む電源部の異常を検知する検知部と、前記第１スイッチを迂回するバイパス経路に設けられ、前記検知部により前記電源部の異常が検知された場合に閉鎖されるバイパス開閉部と、を備える。

これにより、電源部の異常が検知された場合、バイパス経路を介して、ブレーキランプに第１蓄電池からの電力を供給することができる。このようにバイパス経路を利用して電力供給を可能にすることにより、ブレーキランプを点灯させることができない期間を短くすることができる。

第５の発明において、電源装置は、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に設けられる経路であって、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが設けられた前記電気経路と並列とされ、かつ、回転電機と接続される並列経路と、前記並列経路において前記回転電機との接続点よりも前記第１蓄電池の側に設けられる第３スイッチと、前記並列経路において前記回転電機との接続点よりも前記第２蓄電池の側に設けられる第４スイッチと、を備える。

各蓄電池を選択して、回転電機の発電電力により充電することができる。これにより、効率を向上させることができる。

第６の発明において、電源システムは、上述した電源装置と、前記第１蓄電池と、前記第２蓄電池と、前記ブレーキランプと、前記ハイマウントストップランプと、を備える。

これにより、走行の安全とともに、エネルギ効率の向上を両立させることができる電源システムを提供できる。

電源システムを示す電気回路図。 （ａ）及び（ｂ）は、ＩＧオン状態における通電状態を示す図、（ｃ）は、フェイルセーフ処理時における通電状態を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は、電池パックの異常時における電力供給態様についての説明図。 車両の後方を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は、電池パックの異常時における電力供給態様についての説明図。 別例の電源システムを示す電気回路図。

以下、実施形態について図面に基づき説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしく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。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。

図１に示すように、本電源システムは、鉛蓄電池１１と、リチウムイオン蓄電池１２と、を有する２電源システムであり、各蓄電池１１，１２からは電気負荷１３や、電気負荷１５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１４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１４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。本実施形態では、鉛蓄電池１１が、「第１蓄電池」に相当し、リチウムイオン蓄電池１２が、「第２蓄電池」に相当する。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池であり、リチウムイオン蓄電池１２と比較して安全性・信頼性に優れている。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率（電力効率）が高い蓄電池である。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

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。本実施形態では、電池ユニットＵにより「電源装置」が構成されている。図１では、電池ユニットＵを破線で囲んで示す。電池ユニットＵは、外部端子Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち外部端子Ｐ０に鉛蓄電池１１と電気負荷１３が接続され、外部端子Ｐ１に回転電機１４が接続され、外部端子Ｐ２に電気負荷１５が接続されている。

回転電機１４は、３相交流モータや電力変換装置としてのインバータ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１４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１４の力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際に、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機１４は、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１３，１５に供給する。

電気負荷１３には、供給電力の電圧が一定、又はあらかじめ決められた範囲内であることが要求される定電圧負荷が含まれる。また、電気負荷１３は電源失陥が許容されない負荷であるともいえる。

定電圧要求負荷である電気負荷１３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。また、電気負荷１３の具体例として、走行に必要な負荷、例えば、走行系アクチュエータである電動ステアリング装置やブレーキ装置等が含まれていてもよい。

電気負荷１５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、電気負荷１３に比べて電源失陥が許容される負荷であるともいえ、また、電気負荷１３に比べて消費電力が大きい負荷であるともいえる。電気負荷１５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、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。

次に、電池ユニットＵ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、各外部端子Ｐ０，Ｐ１を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ２１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ２２が設けられている。回転電機１４の発電電力は、電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して鉛蓄電池１１やリチウムイオン蓄電池１２に供給される。なお、鉛蓄電池１１からリチウムイオン蓄電池１２までの電気経路で言えば、回転電機１４との接続点Ｎ１よりも鉛蓄電池１１の側（外部端子Ｐ０の側）にスイッチ２１が設けられ、接続点Ｎ１よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ２２が設けられている。本実施形態では、スイッチ２１が「第３スイッチ」に相当し、スイッチ２２が「第４スイッチ」に相当する。

また、本実施形態の電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ１，Ｌ２以外に、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２（外部端子Ｐ０とスイッチ２１の間の点）と、外部端子Ｐ２と、を接続する電気経路Ｌ３を有している。電気経路Ｌ３により、鉛蓄電池１１から電気負荷１５への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路Ｌ３（詳しくは接続点Ｎ２−接続点Ｎ４の間）には、スイッチ２３が設けられている。

また、電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ２の接続点Ｎ３（スイッチ２２とリチウムイオン蓄電池１２の間の点）と、電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ４（スイッチ２３と外部端子Ｐ２の間の点）と、を接続する電気経路Ｌ４が設けられている。電気経路Ｌ４により、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路Ｌ４（詳しくは接続点Ｎ３−接続点Ｎ４の間）には、スイッチ２４が設けられている。

なお、鉛蓄電池１１からリチウムイオン蓄電池１２までの電気経路で言えば、電気負荷１５が接続される接続点Ｎ４よりも鉛蓄電池１１の側（外部端子Ｐ０の側）にスイッチ２３が設けられ、接続点Ｎ４よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ２４が設けられている。本実施形態では、電気経路Ｌ３，Ｌ４（詳しくは接続点Ｎ２−Ｎ４−Ｎ３の経路）に対して、並列に設けられた電気経路Ｌ１，Ｌ２（詳しくは接続点Ｎ２−Ｎ１−Ｎ３の経路）が並列経路に相当する。また、スイッチ２３が「第１スイッチ」に相当し、スイッチ２４が「第２スイッチ」に相当する。

これら各スイッチ２１〜２４は、それぞれ２つ一組の半導体スイッチを１又は複数備えている。半導体スイッチは、ＭＯＳＦＥＴであり、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。なお、半導体スイッチとして、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。

また、電池ユニットＵには、ユニット内のスイッチ２１，２３を介さずに、鉛蓄電池１１を回転電機１４及び電気負荷１５に接続可能とするバイパス経路Ｂ１，Ｂ２が設けられている。つまり、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２は、電気経路Ｌ１，Ｌ３上のスイッチ２１，２３を迂回するように、設けられている。

バイパス経路Ｂ１の一端はユニット内部において電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２に接続され、他端はユニット内部において電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１に接続されている。バイパス経路Ｂ１には、バイパス経路Ｂ１を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路ＲＥ１が設けられている。バイパス開閉回路ＲＥ１は、例えば常閉式のメカニカルリレーを有する。バイパス開閉回路ＲＥ１によって、バイパス経路Ｂ１を通電の状態にすれば、スイッチ２１がオフされている状況下にあっても、バイパス経路Ｂ１を介して、回転電機１４から鉛蓄電池１１へ発電電力の供給が可能となっている。

バイパス経路Ｂ２の一端はユニット内部において電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２に接続され、他端はユニット内部において電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ４に接続されている。バイパス経路Ｂ２には、バイパス経路Ｂ２を通電又は通電遮断の状態とするバイパス開閉回路ＲＥ２が設けられている。バイパス開閉回路ＲＥ２は、「バイパス開閉部」に相当し、例えば常閉式のメカニカルリレーを有する。バイパス開閉回路ＲＥ２によって、バイパス経路Ｂ２を通電の状態にすれば、スイッチ２３がオフされている状況下にあっても、バイパス経路Ｂ２を介して、鉛蓄電池１１から電気負荷１５への電力供給が可能となっている。

また、外部端子Ｐ０は、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。また、外部端子Ｐ２は、ヒューズ３８を介して電気負荷１５と接続されている。また、接続点Ｎ２は、ヒューズ３７を介してバイパス開閉回路ＲＥ１と接続されている。

電池ユニットＵは、各スイッチ２１〜２４や、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２を制御する制御部５１を備えている。制御部５１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。

制御部５１は、各蓄電池１１，１２の状態等に基づいて、各スイッチ２１〜２４等を制御する。例えば、制御部５１は、車載電源システムの停止状態（すなわちイグニッションスイッチのオフ状態）において、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２を閉鎖するとともに、各スイッチ２１〜２４を開放するように制御する。なお、以下では、車載電源システムの停止状態を、ＩＧオフ状態と示す。また、車載電源システムの稼働状態（すなわちイグニッションスイッチのオン状態）を、ＩＧオン状態と示す。

一方、制御部５１は、ＩＧオン状態において、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２を開放するとともに、各スイッチ２１〜２４を適宜開閉するように制御する。その際、制御部５１は、スイッチ２３又はスイッチ２４の少なくともいずれかが閉鎖するように、各スイッチ２１〜２４を適宜制御する。すなわち、制御部５１は、電気負荷１５へ電力が供給され続けるように、各スイッチ２１〜２４を適宜制御する。

具体的には、制御部５１は、リチウムイオン蓄電池１２の状態（電圧や温度等）に基づき、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を推定する。そして、制御部５１は、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に維持されるように、各スイッチ２１〜２４を制御して、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２の充電及び放電を制御する。すなわち、制御部５１は、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を実施する。

また、制御部５１は、電池ユニットＵに関わる異常判定を行う。電池ユニットＵに関わる異常としては、例えば、リチウムイオン蓄電池１２の充放電に関する異常や、各スイッチ２１〜２４に関する異常などがある。

例えば、制御部５１は、電流センサや温度センサを用い、リチウムイオン蓄電池１２に過電流が流れていることや、リチウムイオン蓄電池１２の温度が過上昇していることを検出し、こうした異常判定時にフェイルセーフ処理を実施する。このため、制御部５１は、スイッチ２３，２４及びリチウムイオン蓄電池１２を含む電源部の異常を検知する「検知部」に相当する。

そして、制御部５１は、異常判定時においてフェイルセーフ処理を実施し、フェイルセーフ状態に移行させる。例えば、制御部５１は、異常を判定した際、スイッチ２１〜２４をすべて閉鎖させたのち、スイッチ２２，２４を開放させて、電気経路Ｌ２，Ｌ４を通電遮断の状態とする。その後、制御部５１は、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２を閉鎖させ、スイッチ２１〜２４をすべて開放させ、フェイルセーフ状態に移行させる。これにより、制御部５１は、鉛蓄電池１１から電力を各種電気負荷１３，１５に供給させる。

制御部５１には、例えばエンジンＥＣＵからなるＥＣＵ５２が接続されている。ＥＣＵ５２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おり、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジンの運転を制御する。制御部５１及びＥＣＵ５２は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部５１及びＥＣＵ５２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。なお、ＥＣＵ５２が、車載電源システムの異常（故障）を検出し、ＥＣＵ５２から制御部５１に故障（異常）が通知されてもよい。制御部５１は、ＥＣＵ５２から異常が通知された場合、フェイルセーフ処理として、各種処理を行う。

次に、ＩＧオン状態中における電池ユニットＵの様子について説明する。ＩＧオン状態中、例えば、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣが使用範囲外であり、適正に利用できない場合、図２（ａ）に示すように、スイッチ２３が閉鎖、スイッチ２１，２２，２４が開放、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２が開放の状態となる場合がある。この場合では、鉛蓄電池１１から電気負荷１３，１５に電力が供給される。

また、ＩＧオン状態中、例えば、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣが使用範囲内であり、適正に利用できる場合、図２（ｂ）に示すように、スイッチ２２，２４が閉鎖、スイッチ２１，２３が開放、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２が開放の状態となる場合がある。この場合、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５に電力が供給されるとともに、鉛蓄電池１１から電気負荷１３に電力が供給される。

また、ＩＧオン状態中では、スイッチ２３又はスイッチ２４の少なくともいずれかがオン（閉鎖）となるように、各スイッチ２１〜２４が適宜制御される。このため、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の少なくとも一方から、電気負荷１５への電力の供給が可能となっている。

また、回転電機１４の発電が実施されていれば、スイッチ２１，２２の開閉を制御することにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２のうちいずれかを選択して、発電電力を供給させることが可能となる（充電させることが可能となる）。

次に、フェイルセーフ状態中における電池ユニットＵの様子について説明する。フェイルセーフ状態中では、図２（ｃ）に示すように、スイッチ２１〜２４が開放、バイパス開閉回路ＲＥ１，ＲＥ２が閉鎖の状態となっている。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１３，１５に電力が供給される。

この電源システムでは、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ等に基づき、各スイッチ２１〜２４の開閉を制御して、２つの蓄電池１１，１２を選択的に充放電している。すなわち、この電源システムでは、ＳＯＣ等に基づき、２つの蓄電池１１，１２を選択して、電気負荷１５に対して電力を供給している。また、この電源システムでは、ＳＯＣ等に基づき、２つの蓄電池１１，１２を選択して、回転電機１４からの発電電力を供給して、充電させている。

これにより、例えば、ＳＯＣなどに基づき、高効率のリチウムイオン蓄電池１２が適正に使用可能であると判定された場合、リチウムイオン蓄電池１２を優先的に使用することにより、エネルギ効率を向上させている。その一方で、リチウムイオン蓄電池１２が適正に利用できない場合には、鉛蓄電池１１を利用することで、電気負荷１５に対して電力を供給している。

また、この電源システムでは、電気負荷１３には鉛蓄電池１１がスイッチなどを介さずに接続されていることにより、鉛蓄電池１１から常時電力供給が可能となっている。つまり、電池ユニットＵからでは、鉛蓄電池１１から電気負荷１３への電力供給を遮断し、リチウムイオン蓄電池１２から電力供給を選択することができないように構成されている。

このため、エネルギ効率を向上させるためには、各種電気負荷を、できるだけ外部端子Ｐ２に接続される電気負荷１５として採用し、リチウムイオン蓄電池１２からの電力供給を可能とすることが望ましい。

その一方で、この電源システムでは、電気負荷１３は、スイッチなどを介さずに鉛蓄電池１１と接続されている。すなわち、鉛蓄電池１１から電気負荷１３への電力が供給される経路上において故障の要因が少ない。このため、電気負荷１３は、電気負荷１５と比較して、電力が安定的に供給されやすく、信頼性が高い。例えば、この電源システムでは、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５は、スイッチ２４を介して接続されており、鉛蓄電池１１と電気負荷１５は、スイッチ２３を介して接続されている。このため、故障の要因となりうるスイッチ２３，２４を介在させない分、電気負荷１３の方が、電気負荷１５よりも安定的に電力が供給されるといえる。また、そもそも鉛蓄電池１１は、一般的にリチウムイオン蓄電池１２よりも安定性・信頼性が高い。このため、被保護負荷等は、電気負荷１３として採用されることが望ましい。

ところで、車両には、車両を安全に走行させるため、車両の制動時に点灯する制動灯が設けられている。この制動灯は、ＥＣＵ等のように、定電力負荷ではなく、車両の制動時に点灯すればよい。また、制動灯は、一般的に視認性をよくするため、点灯する面積を大きくし、高輝度で点灯させることが望ましいため、点灯する際の消費電力も大きくなりやすい。このため、制動灯を電気負荷１５として採用し、リチウムイオン蓄電池１２からの電力供給を可能として、エネルギ効率を向上させることが望ましい。

しかしながら、すべての制動灯を電気負荷１５として採用した場合、電池ユニットＵの異常により、制動時に制動灯を点灯させることができない場合がある。具体的には、図３（ａ）に示すように、リチウムイオン蓄電池１２の利用が制限され、スイッチ２４が開状態の場合に、スイッチ２３の異常により、スイッチ２３が閉状態とならない場合、電気負荷１５へ鉛蓄電池１１からの電力供給が途絶える。

また、図３（ｂ）に示すように、リチウムイオン蓄電池１２が利用可能であり、スイッチ２３が開状態の場合に、スイッチ２４の異常により、スイッチ２４が閉状態とならない場合、電気負荷１５へリチウムイオン蓄電池１２からの電力供給が途絶える。これらの場合、車両が制動しても、制動灯を点灯させることができない虞があり、走行の安全性を十分に確保できない。

そこで、エネルギ効率を向上させるとともに、走行の安全を両立させるために、以下のように構成した。

まず、制動灯について説明する。制動灯には、消費電力が大きい主制動灯であるブレーキランプ４１と、消費電力が少ない補助制動灯であるハイマウントストップランプ４２とがある。

図４に示すように、ブレーキランプ４１は、車両１の後方において左右両側に配置される。ブレーキランプ４１は、複数の電球又はＬＥＤランプにより構成されており、光透過性を有する半透明のカバー部材により覆われている。ブレーキランプ４１を赤色で発光させるため、一般的にブレーキランプ４１のカバー部材は赤色に着色されている。

このブレーキランプ４１は、ブレーキペダルが操作され（押圧され）、ブレーキが作動する場合に、点灯する。すなわち、ブレーキランプ４１は、車両１の制動時に点灯する。そして、このブレーキランプ４１は、電気負荷１５として、外部端子Ｐ２に接続される。

また、図４に示すように、ハイマウントストップランプ４２は、車両１の後方において幅方向中央に配置される。また、ハイマウントストップランプ４２は、ブレーキランプ４１よりも車両１の上方に配置される。ハイマウントストップランプ４２は、電球又はＬＥＤランプにより構成されており、光透過性を有する半透明のカバー部材により覆われている。ハイマウントストップランプ４２を赤色に発光させるため、一般的にハイマウントストップランプ４２のカバー部材は赤色に着色されている。

また、ハイマウントストップランプ４２は、一般的に、ブレーキランプ４１と比較して発光面積が小さい。すなわち、使用される電球（又はＬＥＤランプ）の大きさが小さい、又は個数が少なく（あるいはその両方）、消費電力が少なくなっている。

このハイマウントストップランプ４２は、ブレーキペダルが操作され（押圧され）、ブレーキが作動する場合に、点灯する。すなわち、ハイマウントストップランプ４２は、ブレーキランプ４１と同様に、車両１の制動時に点灯する。そして、このハイマウントストップランプ４２は、電気負荷１３として、外部端子Ｐ０と鉛蓄電池１１との間の経路に接続される。

以上のように、スイッチ２３と、スイッチ２４との間に設けられた外部端子Ｐ２に電気負荷１５としてブレーキランプ４１を接続するとともに、スイッチ２３よりも鉛蓄電池１１の側に設けられた外部端子Ｐ０に、電気負荷１３としてハイマウントストップランプ４２を接続した。

これにより、制動灯のうち消費電力が大きいブレーキランプ４１に対して、リチウムイオン蓄電池１２からの電力供給を行うことが可能となる。一方、消費電力が小さいハイマウントストップランプ４２には、鉛蓄電池１１からの電力供給が行われることとなる。

次に、ハザードランプ４３（非常点滅灯）について説明する。

図４に示すように、ハザードランプ４３は、車両１の後方において左右両側に配置される。なお、図示しないが、車両１の前方においても同様に、左右両側に配置される。また、ハザードランプ４３は、ブレーキランプ４１の上側又は下側（図４では下側）に隣接して配置される。ハザードランプ４３は、複数の電球又はＬＥＤランプにより構成されており、光透過性を有する半透明のカバー部材により覆われている。ハザードランプ４３を橙色で発光させるため、一般的にハザードランプ４３のカバー部材は橙色に着色されている。

このハザードランプ４３は、ハザードスイッチが操作された場合に、所定間隔で、点滅する。これにより、周囲に対して注意を促すことが可能となる。また、本実施形態において、ハザードランプ４３は、ブレーキ作動量が所定以上である場合においても、点滅する。より詳しくは、ハザードランプ４３は、ブレーキランプ４１及びハイマウントストップランプ４２が点灯する場合と比較して、ブレーキ作動量が大きくなった場合、複数回、点滅する。より具体的には、ハザードランプ４３は、ブレーキランプ４１等が点灯する場合と比較して、ブレーキ操作量やブレーキ圧が大きくなった場合、複数回、点滅する。

ブレーキ作動量が大きくなった場合に点滅する際、ハザードランプ４３は、ハザードスイッチが操作された場合と比較して、短い間隔で、点滅する。これにより、いわゆる急ブレーキが行われた場合、ハザードランプ４３が点滅し、急ブレーキが行われたことを周囲に知らせるように構成されている。

なお、ハザードランプ４３は、通常、ウィンカー（方向指示器）としても兼用されている。すなわち、全てのハザードランプ４３が点滅することにより、ハザードランプとして機能し、左右両側のうち一方側のハザードランプ４３のみが点滅することにより、ウィンカーとして機能する。そして、ハザードランプ４３は、電気負荷１３として、外部端子Ｐ０と鉛蓄電池１１との間の経路に接続される。

次に、図５に基づき、ＩＧオン状態中、電池ユニットＵの異常が生じた場合における電力供給態様について説明する。図５（ａ）では、リチウムイオン蓄電池１２が利用不能であって、且つ、スイッチ２３の異常時である場合について説明する。

リチウムイオン蓄電池１２を適正に利用できない場合、制御部５１は、スイッチ２３が閉状態とされ、スイッチ２４が開状態とされるように制御する。しかしながら、前提より、スイッチ２３の異常があるため、閉状態とならない場合がある。この場合、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２から、電気負荷１５（ブレーキランプ４１等）に電力が供給されなくなる。

この状況で、車両が制動する場合、フェイルセーフ状態に移行するまでの間（制御部５１が異常を検知してバイパス経路Ｂ１，Ｂ２を通電の状態とするまでの間）、主制動灯であるブレーキランプ４１が点灯しなくなる。

しかしながら、ハイマウントストップランプ４２には、鉛蓄電池１１から電力が供給される。このため、この状況であっても、車両が制動する場合、補助制動灯であるハイマウントストップランプ４２が適切に点灯する。

また、同様に、ハザードランプ４３には、鉛蓄電池１１から電力が供給される。このため、この状況であっても、急ブレーキが行われた場合、ハザードランプ４３が適切に点滅する。

図５（ｂ）では、スイッチ２４の異常時について説明する。リチウムイオン蓄電池１２を適正に利用可能である場合、制御部５１は、スイッチ２３が開状態とされ、スイッチ２４が閉状態とされるように制御する。しかしながら、前提より、スイッチ２４の異常があるため、閉状態とならない場合がある。この場合、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５（ブレーキランプ４１等）に電力が供給されなくなる。

この状況で、車両が制動する場合、フェイルセーフ状態に移行するまでの間（制御部５１が異常を検知してバイパス経路Ｂ１，Ｂ２を通電の状態とするまでの間）、主制動灯であるブレーキランプ４１が点灯しなくなる。

しかしながら、ハイマウントストップランプ４２には、鉛蓄電池１１から電力が供給される。このため、この状況であっても、車両が制動する場合、補助制動灯であるハイマウントストップランプ４２が適切に点灯する。

また、同様に、ハザードランプ４３には、鉛蓄電池１１から電力が供給される。このため、この状況であっても、急ブレーキが行われた場合、ハザードランプ４３が適切に点滅する。なお、図５（ｂ）では、スイッチ２４の異常時について説明したが、リチウムイオン蓄電池１２の異常時であっても同様である。

以上のように、リチウムイオン蓄電池１２やスイッチ２３，２４等の異常が生じた場合であっても、制動灯の少なくとも一部であるハイマウントストップランプ４２が点灯する。

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。

車両１が制動する場合に点灯する制動灯には、消費電力が大きい主制動灯であるブレーキランプ４１と、消費電力が小さい補助制動灯であるハイマウントストップランプ４２とがある。

そこで、電池ユニットＵは、電気経路Ｌ３においてブレーキランプ４１との接続点Ｎ４よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチ２３を設け、接続点Ｎ４よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ２４を設けた。それとともに、スイッチ２３と第１蓄電池との間の経路にハイマウントストップランプ４２が接続されるようにした。

これにより、制動灯のうち消費電力が大きいブレーキランプ４１に対して、高効率のリチウムイオン蓄電池１２からの電力供給を行うとともに、消費電力が小さいハイマウントストップランプ４２に対して、鉛蓄電池１１からの電力供給を行うことが可能となる。

したがって、リチウムイオン蓄電池１２の側に接続される電気負荷１５としてハイマウントストップランプ４２を採用し、鉛蓄電池１１の側に接続される電気負荷１３としてブレーキランプ４１を採用する場合（配置を逆にする場合）と比較して、エネルギ効率の向上を図ることができる。同様に、電気負荷１５に左右のブレーキランプのうち一方を採用し、電気負荷１３に他方を採用する場合と比較しても、エネルギ効率の向上を図ることができる。

また、スイッチ２３よりも鉛蓄電池１１の側にハイマウントストップランプ４２が接続されるようにし、スイッチ２３よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にブレーキランプ４１が接続されるようにしている。これにより、リチウムイオン蓄電池１２やスイッチ２３，２４等の異常が生じた場合であっても、ハイマウントストップランプ４２と、ブレーキランプ４１のうちいずれか一方、すなわち、制動灯の少なくとも一部を点灯させることができ、車両の制動について適切に知らせることができる。以上のように、走行の安全とともに、エネルギ効率の向上を両立させることができる。

スイッチ２３と鉛蓄電池１１との間における経路は、スイッチ２３とリチウムイオン蓄電池１２との間における経路と比較して、スイッチが少ない。つまり、鉛蓄電池１１と電気負荷１３との間における経路は、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間における経路と比較して、スイッチ２４が介在しておらず、異常の原因となる要素が少ない。また、鉛蓄電池１１は、リチウムイオン蓄電池１２と比較して安定性・信頼性が高い。このため、スイッチ２３と鉛蓄電池１１との間における経路は、通電の状態を維持しやすく、ハイマウントストップランプ４２や定電圧負荷を接続することに適している。そこで、ハイマウントストップランプ４２や定電圧負荷を電気負荷１３に含ませ、スイッチ２３と鉛蓄電池１１との間における経路に、ハイマウントストップランプ４２や定電圧負荷を接続することとした。これにより、走行の安全を向上させることができる。

ハザードランプ４３は、ブレーキランプ４１及びハイマウントストップランプ４２が点灯する場合と比較して、ブレーキ作動量が大きい場合に点灯する。すなわち、ハザードランプ４３は、いわゆる急ブレーキを報知するために使用されるものである。その一方で、ハザードランプ４３は、ブレーキランプ４１と比較して、点灯する頻度が少なく、消費電力が少ない。

そこで、ハザードランプ４３を電気負荷１３として採用し、スイッチ２３と鉛蓄電池１１の間の経路にハザードランプ４３を接続した。これにより、外部端子Ｐ２（リチウムイオン蓄電池１２の側）に接続される電気負荷１５として採用される場合と比較して、急ブレーキが行われる場合にその旨をより確実に知らせることができる。これにより、走行の安全をより向上させることができる。

スイッチ２３，２４及びリチウムイオン蓄電池１２の異常が制御部５１により検知された場合、制御部５１は、フェイルセーフ状態に移行させる。これにより、バイパス経路Ｂ２を介して、ブレーキランプ４１に鉛蓄電池１１からの電力が供給される。このため、スイッチ２３，２４及びリチウムイオン蓄電池１２の異常が発生しても、ブレーキランプ４１を点灯させることができない期間を短くすることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には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。

・上記実施形態では、外部端子Ｐ０に鉛蓄電池１１と電気負荷１３とが接続され、外部端子Ｐ１に回転電機１４が接続され、外部端子Ｐ２に電気負荷１５が接続された車載電源システムに適用したが、その他の車載電源システムに適用してもよい。例えば、発電機としてのオルタネータ７０に対して各蓄電池１１，１２が並列に接続されるとともに、電気負荷１５に対して各蓄電池１１，１２が並列に接続される車載電源システムに適用してもよい。

この車載電源システムについて詳しく説明する。図６に示すように、電池ユニットＵの外部端子Ｐ０に鉛蓄電池１１と、発電機としてのオルタネータ７０と、電気負荷１３としてハイマウントストップランプ４２などが接続され、外部端子Ｐ２に電気負荷１５としてブレーキランプ４１などが接続される。電池ユニットＵ内において、外部端子Ｐ０，Ｐ２との間における電気経路Ｌ３に、スイッチ２３が設けられ、リチウムイオン蓄電池１２と外部端子Ｐ２との間における電気経路Ｌ４に、スイッチ２４が設けられる。また、電池ユニットＵには、スイッチ２３を迂回するバイパス経路Ｂ２が設けられ、バイパス経路Ｂ２に、バイパス開閉回路ＲＥ２が設けられる。

このような電源システムにおいても、鉛蓄電池１１からハイマウントストップランプ４２へ常時電力供給が行われ、車両制動時にハイマウントストップランプ４２を確実に点灯させ、走行の安全を図ることができる。それと共に、ブレーキランプ４１は、リチウムイオン蓄電池１２からの電力供給を受けることができ、エネルギ効率を向上させることができる。

・上記実施形態において、ハザードランプ４３は、アクセルを閉じた後、すぐにブレーキペダルが操作された場合に、急ブレーキが行われたとして、点滅させてもよい。

・上記実施形態において、ハザードランプ４３は、急ブレーキが行われた場合、点滅させたが、点灯させるだけでもよい。

・上記実施形態において、ハザードランプ４３は、所定速度以上である場合に限り、ブレーキ作動量に基づき点滅させてもよい。

・上記実施形態において、急ブレーキが行われた場合に、ハザードランプ４３と同様に、ブレーキランプ４１及びハイマウントストップランプ４２が点滅するように構成されていてもよい。この場合、ハザードランプ４３が点滅する際とは異なるブレーキ作動量であってもブレーキランプ４１等が点滅するようにしてもよい。

・上記実施形態において、ハザードランプ４３を電気負荷１５（外部端子Ｐ２に接続される負荷）として採用してもよい。これにより、エネルギ効率を向上させることができる。

・上記実施形態において、ハザードランプ４３にて、急ブレーキを報知する場合、前方のハザードランプよりも後方のハザードランプが点灯することのほうがより重要である。そこで、前方のハザードランプを電気負荷１５（リチウムイオン蓄電池１２の側に接続される負荷）として採用する一方、後方のハザードランプを電気負荷１３（鉛蓄電池１１の側に接続される負荷）として採用してもよい。これにより、エネルギ効率を向上させつつ、走行の安全を確保することができる。なお、この場合、ブレーキランプ４１及びハイマウントストップランプ４２を、電気負荷１３，１５のうちいずれか一方にまとめて配置してもよい。

・上記実施形態では、バイパス経路Ｂ１，Ｂ２を設けたが、設けなくてもよい。

１…車両、１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、２３…スイッチ、２４…スイッチ、４１…ブレーキランプ、４２…ハイマウントストップランプ、Ｌ３，Ｌ４…電気経路、Ｎ４…接続点。

Claims (5)

1. 車両（１）が制動する場合に点灯するブレーキランプ（４１）及びハイマウントストップランプ（４２）に対して、第１蓄電池（１１）と前記第１蓄電池よりも高効率な第２蓄電池（１２）とが並列接続される電源システムに適用される電源装置（Ｕ）にあって、
   前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間の電気経路（Ｌ３、Ｌ４）において前記ブレーキランプとの接続点（Ｎ４）よりも前記第１蓄電池の側に設けられる第１スイッチ（２３）と、
   前記電気経路において前記ブレーキランプとの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（２４）と、を備え、
   前記第１スイッチよりも第１蓄電池の側に前記ハイマウントストップランプが接続され、
   前記電源システムには、前記ブレーキランプ及び前記ハイマウントストップランプが点灯する場合と比較して、ブレーキ作動量が大きい場合に点灯するハザードランプ（４３）が設けられ、
   前記ハザードランプには、前記車両の前方に設けられる前方側ハザードランプと、前記車両の後方に設けられる後方側ハザードランプが存在し、
   前記後方側ハザードランプは、前記第１スイッチよりも第１蓄電池の側の電気経路に接続され、前記前方側ハザードランプは、前記第１スイッチよりも第２蓄電池の側の電気経路に接続される電源装置。
2. 前記第１スイッチと前記第１蓄電池との間における経路に、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧負荷が接続される請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第２蓄電池を含む電源部の異常を検知する検知部（５１）と、
   前記第１スイッチを迂回するバイパス経路（Ｂ２）に設けられ、前記検知部により前記電源部の異常が検知された場合に閉鎖されるバイパス開閉部（ＲＥ２）と、を備える請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に設けられる経路であって、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが設けられた前記電気経路と並列とされ、かつ、回転電機と接続される並列経路（Ｌ１，Ｌ２）と、
   前記並列経路において前記回転電機との接続点（Ｎ１）よりも前記第１蓄電池の側に設けられる第３スイッチ（２１）と、
   前記並列経路において前記回転電機との接続点よりも前記第２蓄電池の側に設けられる第４スイッチ（２２）と、を備える請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電源装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置（Ｕ）と、
   前記第１蓄電池（１１）と、
   前記第２蓄電池（１２）と、
   前記ブレーキランプ（４１）と、
   前記ハイマウントストップランプ（４２）と、を備える電源システム。

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