JP7106228B2 - 車両電源システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両電源システムに関する。
従来、車両電源システムとして、例えば、特許文献１には、第１負荷部に電力を供給するメインバッテリと、第２負荷部に電力を供給するサブバッテリと、メインバッテリ及びサブバッテリを切り替えるリレーユニットとを備える車両用電源システムが開示されている。
特開２０１６－７９９３号公報
ところで、上述の特許文献１に記載の車両用電源システムは、例えば、メインバッテリが異常の場合でも、車両をその場所に停車させずに安全を確保できる場所まで車両を走行できるようにすることが望まれている。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メイン電源装置が異常の場合でも、安全を確保できる場所まで車両を走行可能にする車両用電源システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両電源システムは、車両に搭載され第１負荷部及び第２負荷部に電力を供給するメイン電源装置と、前記車両に搭載され前記メイン電源装置の異常時に前記第２負荷部に電力を供給するバックアップ電源装置と、を備え、前記バックアップ電源装置は、前記メイン電源装置との接続を切り替える第１スイッチ回路、前記メイン電源装置から供給される電力を蓄電し前記第２負荷部に電力を供給するバックアップバッテリ、前記バックアップバッテリと前記第２負荷部との接続を切り替える第２スイッチ回路、並びに、前記第１スイッチ回路及び前記第２スイッチ回路を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記メイン電源装置が正常である場合、前記第１スイッチ回路をオンし且つ前記第２スイッチ回路をオフすることで、前記メイン電源装置から前記第１負荷部及び前記第２負荷部に電力を供給し、正常な運転状態である正常モードで前記車両を走行可能にし、前記メイン電源装置が異常である場合、前記第２スイッチ回路をオンし且つ前記第１スイッチ回路をオフすることで、前記バックアップバッテリから前記第２負荷部に電力を供給し且つ前記バックアップバッテリから前記第１負荷部に電力を供給しないで、前記正常モードよりも機能を制限した制限モードで前記車両を走行可能にすることを特徴とする。
上記車両電源システムにおいて、前記バックアップ電源装置は、前記バックアップバッテリの電力を放電する放電回路、及び、前記バックアップバッテリと前記放電回路との接続を切り替える第３スイッチ回路を有し、前記制御部は、前記第３スイッチ回路をオンし且つ前記第２スイッチ回路をオフすることで、前記放電回路により前記バックアップバッテリの電力を放電し当該バックアップバッテリの劣化状態を推定することが好ましい。
上記車両電源システムにおいて、前記第１負荷部及び前記第２負荷部は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する機器をそれぞれ含み、前記アクチュエータは、前記第１負荷部の機器及び前記第２負荷部の機器が動作することで正常動作を行い、前記第１負荷部の機器が動作せず且つ前記第２負荷部の機器が動作することで、前記正常動作よりも機能を制限した制限動作を行うことが好ましい。
本発明に係る車両電源システムは、メイン電源装置が異常である場合、バックアップバッテリから第２負荷部に電力を供給し且つバックアップバッテリから第１負荷部に電力を供給しない制限モードで車両を走行可能にすることで、メイン電源装置が異常の場合でも、安全を確保できる場所まで車両を走行可能にする。
図１は、実施形態に係る車両電源システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るメイン電源装置の正常時の動作例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係るメイン電源装置の異常時の動作例を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係るバックアップバッテリの放電制御を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係るスイッチ回路のＯＮ／ＯＦＦを示す図である。 図６は、実施形態に係る車両電源システムの動作例を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る車両電源システム１について説明する。図１は、実施形態に係る車両電源システム１の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るメイン電源装置１０の正常時の動作例を示すブロック図である。図３は、実施形態に係るメイン電源装置１０の異常時の動作例を示すブロック図である。図４は、実施形態に係るバックアップバッテリ２３の放電制御を示すブロック図である。図５は、実施形態に係るスイッチ回路ＳＷ１～ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを示す図である。
車両電源システム１は、車両に搭載され、第１負荷部としての負荷部ＬＤ１及び第２負荷部としての負荷部ＬＤ２に直流電力（単に「電力」とも称する。）を供給するものである。ここで、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する機器をそれぞれ含んで構成される。負荷部ＬＤ１は、例えば、エアコン、オーディオ等の一般の機器、及び、第１操舵機器、第１ブレーキ機器、第１センサ等の重要な機器を含んで構成される。負荷部ＬＤ２は、例えば、第２操舵機器、第２ブレーキ機器、第２センサ等の重要な機器を含んで構成される。負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する。負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、例えば、第１操舵機器及び第２操舵機器を組み合わせて１つのアクチュエータ（操舵装置）を構成する。このアクチュエータは、負荷部ＬＤ１の機器及び負荷部ＬＤ２の機器が動作することで正常動作を行う。例えば、アクチュエータとしての操舵装置は、第１操舵機器及び第２操舵機器が動作することで操舵装置の正常動作を行う。一方、アクチュエータは、負荷部ＬＤ１の機器が動作せず且つ負荷部ＬＤ２の機器が動作することで、正常動作よりも機能を制限した制限動作を行う。例えば、アクチュエータとしての操舵装置は、第１操舵機器が動作せず且つ第２操舵機器が動作することで操舵装置の制限動作を行う。
車両電源システム１は、図１に示すように、メイン電源装置１０と、バックアップ電源装置２０とを備える。メイン電源装置１０は、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２に電力を供給するものである。メイン電源装置１０は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、メインバッテリ１２と、メイン記憶部１３と、メイン制御部１４とを有する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、直流電圧を変圧するものである。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、外部から電力を供給する電力供給部ＰＷに接続され、当該電力供給部ＰＷから出力される直流電力の電圧を降圧する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、１２Ｖの電圧に降圧する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、メインバッテリ１２に接続され、降圧した直流電力をメインバッテリ１２に出力する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、負荷部ＬＤ１に接続され、且つ、バックアップ電源装置２０を介して負荷部ＬＤ２に接続されている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電力を負荷部ＬＤ１に供給し、且つ、バックアップ電源装置２０を介して電力を負荷部ＬＤ２に供給する。
メインバッテリ１２は、電力を蓄電するものであり、例えば鉛蓄電池である。メインバッテリ１２は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続され、当該高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１により降圧された直流電力を蓄電する。メインバッテリ１２は、負荷部ＬＤ１に接続され、且つ、バックアップ電源装置２０を介して負荷部ＬＤ２に接続されている。メインバッテリ１２は、負荷部ＬＤ１に電力を供給し、且つ、バックアップ電源装置２０を介して負荷部ＬＤ２に電力を供給する。
メイン記憶部１３は、情報を記憶するメモリである。メイン記憶部１３は、メイン制御部１４を動作させるための第１制御プログラム等を記憶している。
メイン制御部１４は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御するものである。メイン制御部１４は、ＣＰＵ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。メイン制御部１４は、メイン記憶部１３に接続され、当該メイン記憶部１３に記憶された第１制御プログラムを読み出す。そして、メイン制御部１４は、読み出した第１制御プログラムにより動作する。メイン制御部１４は、例えば、第１制御プログラムに基づいて、メインバッテリ１２の蓄電状態を監視し、当該メインバッテリ１２の蓄電状態に応じて高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御する。メイン制御部１４は、例えば、メインバッテリ１２の蓄電率が予め定められた第１基準値未満の場合、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧を上げて、メインバッテリ１２を充電する。一方、メイン制御部１４は、メインバッテリ１２の蓄電率が第１基準値以上の場合、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧を下げてメインバッテリ１２の蓄電率を維持する。
バックアップ電源装置２０は、メイン電源装置１０が地絡等の異常時に当該メイン電源装置１０に代わって負荷部ＬＤ２に電力を供給するものである。バックアップ電源装置２０は、例えば、コネクタ（図示省略）を介してメイン電源装置１０及び負荷部ＬＤ２に接続される。バックアップ電源装置２０は、筐体２１と、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、バックアップバッテリ２３と、スイッチユニット２４と、放電回路２５と、バックアップ記憶部２６と、バックアップ制御部２７とを有する。
筐体２１は、各種電子部品を収容するものである。筐体２１は、放熱機能を備えた箱状に形成されている。筐体２１は、メイン電源装置１０とは別体で構成されている。筐体２１は、その内部空間部に、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、バックアップバッテリ２３、スイッチユニット２４、放電回路２５、バックアップ記憶部２６、及び、バックアップ制御部２７を収容する。なお、筐体２１は、バックアップバッテリ２３を内部空間部に収容せずに当該バックアップバッテリ２３を外付けにしてもよい。
低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、直流電圧を変圧するものである。低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、スイッチユニット２４（スイッチ回路ＳＷ１）を介して高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続されている。低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、バックアップバッテリ２３に充電が必要な場合、当該高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１で高圧から低圧に変圧され出力される直流電力を受け、その電圧をバックアップバッテリ２３の端子電圧以上に昇圧する。低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、バックアップバッテリ２３に接続され、昇圧した直流電力をバックアップバッテリ２３に出力する。
バックアップバッテリ２３は、電力を蓄電するものであり、例えばリチウムイオンバッテリである。バックアップバッテリ２３は、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に接続され、当該低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２により昇圧された直流電力を蓄電する。バックアップバッテリ２３は、スイッチユニット２４（スイッチ回路ＳＷ２）を介して負荷部ＬＤ２に接続され、蓄電した直流電力を負荷部ＬＤ２に供給する。
スイッチユニット２４は、電流を通電又は遮断するものである。スイッチユニット２４は、第１スイッチ回路としてのスイッチ回路ＳＷ１と、第２スイッチ回路としてのスイッチ回路ＳＷ２と、第３スイッチ回路としてのスイッチ回路ＳＷ３とを含んで構成される。スイッチ回路ＳＷ１は、メイン電源装置１０とバックアップ電源装置２０との間に設けられ、メイン電源装置１０とバックアップ電源装置２０との接続を切り替える。
スイッチ回路ＳＷ１は、例えば、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２との間に位置し、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２との接続を切り替える。スイッチ回路ＳＷ１は、ＯＮすることにより高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることにより高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を接続する電流経路を遮断する。また、スイッチ回路ＳＷ１は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と負荷部ＬＤ２との間に位置し、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と負荷部ＬＤ２との接続を切り替える。スイッチ回路ＳＷ１は、ＯＮすることにより高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることにより高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を遮断する。また、スイッチ回路ＳＷ１は、メインバッテリ１２と負荷部ＬＤ２との間に位置し、メインバッテリ１２と負荷部ＬＤ２との接続を切り替える。スイッチ回路ＳＷ１は、ＯＮすることによりメインバッテリ１２及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることによりメインバッテリ１２及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ１は、例えば、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０の正常時、バックアップ制御部２７から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮし、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０を接続する電流経路を通電する。一方、スイッチ回路ＳＷ１は、メイン電源装置１０又はバックアップ電源装置２０の異常時、バックアップ制御部２７から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦし、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０を接続する電流経路を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ２は、バックアップバッテリ２３と負荷部ＬＤ２との間に設けられ、バックアップバッテリ２３と負荷部ＬＤ２との接続を切り替える。スイッチ回路ＳＷ２は、ＯＮすることによりバックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることによりバックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ２は、例えば、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０の正常時、バックアップ制御部２７から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦし、バックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を遮断する。一方、スイッチ回路ＳＷ２は、メイン電源装置１０の異常時、バックアップ制御部２７から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮし、バックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を通電する。
スイッチ回路ＳＷ３は、バックアップバッテリ２３と放電回路２５との間に設けられ、バックアップバッテリ２３と放電回路２５との接続を切り替える。スイッチ回路ＳＷ３は、ＯＮすることによりバックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることによりバックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を遮断する。
スイッチ回路ＳＷ３は、例えば、バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する場合、バックアップ制御部２７から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮし、バックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を通電する。一方、スイッチ回路ＳＷ３は、バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定しない場合、バックアップ制御部２７から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦし、バックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を遮断する。
放電回路２５は、バックアップバッテリ２３の電力を放電するものである。放電回路２５は、スイッチ回路ＳＷ３を介してバックアップバッテリ２３に接続されている。放電回路２５は、図示しない抵抗器、電流センサ、及び、電圧センサを含んで構成される。抵抗器は、スイッチ回路ＳＷ３がＯＮ状態で、バックアップバッテリ２３から流れる電流に対して抵抗として機能する。電流センサは、スイッチ回路ＳＷ３がＯＮ状態で、バックアップバッテリ２３から流れる電流を検出する。電流センサは、バックアップ制御部２７に接続され、検出した電流をバックアップ制御部２７に出力する。電圧センサは、スイッチ回路ＳＷ３がＯＮ状態で、バックアップバッテリ２３から印加される電圧を検出する。電圧センサは、バックアップ制御部２７に接続され、検出した電圧をバックアップ制御部２７に出力する。
バックアップ記憶部２６は、情報を記憶するメモリである。バックアップ記憶部２６は、上述のメイン記憶部１３とは異なる記憶部であり、バックアップ制御部２７を動作させるための第２制御プログラムを記憶している。第２制御プログラムは、上述の第１制御プログラムとは別のプログラムである。つまり、第２制御プログラムは、第１制御プログラムとは別のソースコードで記載されている。
バックアップ制御部２７は、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及びスイッチユニット２４を制御するものである。バックアップ制御部２７は、ＣＰＵ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。バックアップ制御部２７は、バックアップ記憶部２６に接続され、当該バックアップ記憶部２６に記憶された第２制御プログラムを読み出す。そして、バックアップ制御部２７は、読み出した第２制御プログラムにより動作する。これにより、車両電源システム１は、バックアップ制御部２７がメイン制御部１４とは別の第２制御プログラムにより動作するので、メイン電源装置１０の第１制御プログラムの仕様変更を行わずに、バックアップ電源装置２０を車両に追加することができる。また、車両電源システム１は、バックアップ電源装置２０を搭載した車両とバックアップ電源装置２０を搭載していない車両とにおいて、メイン電源装置１０の第１制御プログラムの仕様を同等することができる。これにより、車両電源システム１は、バックアップ電源装置２０を容易に追加することができ、バックアップ電源装置２０の搭載性を向上させることができる。バックアップ電源装置２０は、例えば、自動運転のレベルによって車両への搭載が決まるが、現状、車両に搭載されていないことが多く、本発明により車両への搭載を容易にするメリットが大きい。
バックアップ制御部２７は、第２制御プログラムに基づいて、例えば、バックアップバッテリ２３の蓄電状態を監視し、当該バックアップバッテリ２３の蓄電状態に応じて低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する。バックアップ制御部２７は、例えば、バックアップバッテリ２３の蓄電率が予め定められた第２基準値未満の場合、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧を上げて、バックアップバッテリ２３を充電する。一方、バックアップ制御部２７は、バックアップバッテリ２３の蓄電率が第２基準値以上の場合、低圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧を下げてバックアップバッテリ２３の蓄電率を維持する。
また、バックアップ制御部２７は、例えば、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０の正常時、正常モードで車両を走行させる。ここで、正常モードとは、正常な運転状態であり、例えば、メインバッテリ１２及びバックアップバッテリ２３が共に正常な状態であり、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２を動作させるモードである。バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０の正常時、スイッチ回路ＳＷ１にＯＮ信号を出力し、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０を接続する電流経路を通電する。また、バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０の正常時、スイッチ回路ＳＷ２にＯＦＦ信号を出力し、バックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を遮断する。これにより、バックアップ制御部２７は、図２に示すように、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から負荷部ＬＤ１、ＬＤ２に負荷電流Ｉ１を流すことができる。また、バックアップ制御部２７は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からメインバッテリ１２及びバックアップバッテリ２３に充電電流Ｉ２を流すことができる。なお、図５には、車両電源システム１の正常時又は異常時におけるスイッチ回路ＳＷ１～ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを図示している。
一方、バックアップ制御部２７は、図３に示すように、地絡Ｑ等によるメイン電源装置１０の異常時、制限モードで車両を走行させる。ここで、制限モードとは、異常が発生した際の運転状態であり、例えば、メイン電源装置１０が異常な状態であり、負荷部ＬＤ２を動作させ且つ負荷部ＬＤ１を動作させないモードである。このように、制限モードは、正常モードよりも車両の走行を司る機能を制限したモードである。車両は、この制限モードの場合でも自走することができ、例えば、車両の安全を確保する場所まで制限モードで自走することができる。
バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０の異常時、スイッチ回路ＳＷ１にＯＦＦ信号を出力し、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０を接続する電流経路を遮断する。また、バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０の異常時、スイッチ回路ＳＷ２にＯＮ信号を出力し、バックアップバッテリ２３及び負荷部ＬＤ２を接続する電流経路を通電する。これにより、バックアップ制御部２７は、図３に示すように、メイン電源装置１０をバックアップ電源装置２０から切り離した状態で、バックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ２に負荷電流Ｉ３を流すことができる。このとき、バックアップ制御部２７は、バックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ１に電力を供給しない。バックアップ制御部２７は、例えば、負荷部ＬＤ１の及び負荷部ＬＤ２を組み合わせて構成されるアクチュエータにおいて、メイン電源装置１０の異常時、負荷部ＬＤ２に電力を供給し且つ負荷部ＬＤ１に電力を供給しないことで、アクチュエータの機能を制限した制限モードで車両を走行可能にしている。
また、バックアップ制御部２７は、地絡等によるバックアップ電源装置２０の異常時、スイッチ回路ＳＷ１にＯＦＦ信号を出力し、メイン電源装置１０及びバックアップ電源装置２０を接続する電流経路を遮断する。これにより、メイン制御部１４は、バックアップ電源装置２０をメイン電源装置１０から切り離した状態で、メインバッテリ１２から負荷部ＬＤ１に負荷電流Ｉ１を流すことができる。これにより、車両電源システム１は、バックアップ電源装置２０が異常の場合、メイン電源装置１０単独で車両を走行可能にすることができる。従って、車両電源システム１は、バックアップ電源装置２０が異常の場合でも、車両の安全を確保できる場所まで走行可能な電力を適正に供給することができる。
また、バックアップ制御部２７は、放電回路２５によりバックアップバッテリ２３の電力を放電し、当該バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する。バックアップ制御部２７は、例えば、車両のＡＣＣ（アクセサリー）電源又はＩＧ（イグニッション）電源がＯＮされたタイミングで、バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する。バックアップ制御部２７は、バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する場合、スイッチ回路ＳＷ３にＯＮ信号を出力し且つスイッチ回路ＳＷ２にＯＦＦ信号を出力し、バックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を通電する。これにより、バックアップ制御部２７は、図４に示すように、バックアップバッテリ２３から放電回路２５に電流を流すことができる。
バックアップ制御部２７は、放電回路２５の電流センサから出力された電流、及び、放電回路２５の電圧センサから出力された電圧に基づいて、バックアップバッテリ２３の内部抵抗を求める。そして、バックアップ制御部２７は、求めたバックアップバッテリ２３の内部抵抗に基づいてバックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する。バックアップ制御部２７は、例えば、バックアップバッテリ２３の内部抵抗が予め定められた基準抵抗以上の場合、バックアップバッテリ２３が劣化していると推定する。一方、バックアップ制御部２７は、バックアップバッテリ２３の内部抵抗が基準抵抗未満の場合、バックアップバッテリ２３が劣化していないと推定する。バックアップ制御部２７は、バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定しない場合、スイッチ回路ＳＷ３にＯＦＦ信号を出力し、バックアップバッテリ２３及び放電回路２５を接続する電流経路を遮断する。
次に、車両電源システム１の動作例について説明する。図６は、実施形態に係る車両電源システム１の動作例を示すフローチャートである。車両電源システム１において、メイン電源装置１０は、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２に電力を供給する（ステップＳ１）。次に、バックアップ電源装置２０は、メイン電源装置１０に地絡等の異常が発生したか否かを判定する（ステップＳ２）。バックアップ電源装置２０は、メイン電源装置１０に地絡等の異常が発生した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、スイッチ回路ＳＷ１をＯＦＦにし、バックアップ電源装置２０とメイン電源装置１０との電流経路を遮断する（ステップＳ３）。次に、バックアップ電源装置２０は、図３に示すように、スイッチ回路ＳＷ２をＯＮにし、バックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ２に電力を供給する（ステップＳ４）。このとき、バックアップ電源装置２０は、バックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ１に電力を供給しない。また、バックアップ電源装置２０は、スイッチ回路ＳＷ３をＯＦＦにし、バックアップバッテリ２３と放電回路２５とを接続する電流経路を遮断する。
以上のように、実施形態に係る車両電源システム１は、メイン電源装置１０と、バックアップ電源装置２０とを備える。メイン電源装置１０は、車両に搭載され、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２に電力を供給する。バックアップ電源装置２０は、車両に搭載され、メイン電源装置１０の異常時に負荷部ＬＤ２に電力を供給する。このバックアップ電源装置２０は、例えば、メイン電源装置１０との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ１と、メイン電源装置１０から供給される電力を蓄電し負荷部ＬＤ２に電力を供給するバックアップバッテリ２３と、バックアップバッテリ２３と負荷部ＬＤ２との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ２と、スイッチ回路ＳＷ１及びスイッチ回路ＳＷ２を制御するバックアップ制御部２７とを有する。
バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０が正常である場合、スイッチ回路ＳＷ１をＯＮし且つスイッチ回路ＳＷ２をＯＦＦすることで、メイン電源装置１０から負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２に電力を供給し、正常な運転状態である正常モードで車両を走行可能にする。一方、バックアップ制御部２７は、メイン電源装置１０が異常である場合、スイッチ回路ＳＷ２をＯＮし且つスイッチ回路ＳＷ１をＯＦＦすることで、バックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ２に電力を供給し且つバックアップバッテリ２３から負荷部ＬＤ１に電力を供給しないで、正常モードよりも機能を制限した制限モードで車両を走行可能にする。
この構成により、車両電源システム１は、メイン電源装置１０が異常の場合、スイッチ回路ＳＷ１をＯＦＦすることでメイン電源装置１０をバックアップ電源装置２０から切り離し、バックアップ電源装置２０単独で車両を走行可能にすることができる。これにより、車両電源システム１は、メイン電源装置１０が異常の場合でも、安全を確保できる場所まで車両を走行可能にする。
上記車両電源システム１において、バックアップ電源装置２０は、バックアップバッテリ２３の電力を放電する放電回路２５、及び、バックアップバッテリ２３と放電回路２５との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ３を有する。バックアップ制御部２７は、スイッチ回路ＳＷ３をＯＮし且つスイッチ回路ＳＷ２をＯＦＦすることで、放電回路２５によりバックアップバッテリ２３の電力を放電し当該バックアップバッテリ２３の劣化状態を推定する。これにより、車両電源システム１は、推定したバックアップバッテリ２３の劣化状態に基づいて、運転者にバックアップバッテリ２３の異常を警告することができる。この構成により、車両電源システム１は、より確実に車両の安全を確保できる場所まで走行可能な電力を供給することができる。
上記車両電源システム１において、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する機器をそれぞれ含む。このアクチュエータは、負荷部ＬＤ１の機器及び負荷部ＬＤ２の機器が動作することで正常動作を行う。また、アクチュエータは、負荷部ＬＤ１の機器が動作せず且つ負荷部ＬＤ２の機器が動作することで、正常動作よりも機能を制限した制限動作を行う。この構成により、車両電源システム１は、メイン電源装置１０の異常時でも、車両の安全を確保できる場所まで車両を走行させることができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。負荷部ＬＤ１は、例えば、エアコン、オーディオ等の一般の機器、及び、第１操舵機器、第１ブレーキ機器、第１センサ等の重要な機器を含んで構成され、負荷部ＬＤ２は、例えば、第２操舵機器、第２ブレーキ機器、第２センサ等の重要な機器を含んで構成される例について説明したが、これに限定されず、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２は、その他の電子機器を含んで構成されてもよい。
バックアップ電源装置２０は、自動運転の車両に適用される例について説明したが、これに限定されず、自動運転の車両以外の車両に適用してもよい。
車両電源システム１は、放電回路２５を備える例について説明したが、これに限定されず、当該放電回路２５を備えていなくてもよい。
負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、当該負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２を組み合わせて１つのアクチュエータを構成する例について説明したが、これに限定されず、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、それぞれ別のアクチュエータを構成してもよい。
図４では、バックアップ制御部２７は、負荷部ＬＤ２に電力を供給した状態で、バックアップバッテリ２３から放電回路２５に電流を流す例を示したが、これに限定されず、例えば、負荷部ＬＤ２に電力を供給しない状態で、バックアップバッテリ２３から放電回路２５に電流を流してもよい。
１ 車両電源システム
ＬＤ１ 負荷部（第１負荷部）
ＬＤ２ 負荷部（第２負荷部）
１０ メイン電源装置
２０ バックアップ電源装置
ＳＷ１ スイッチ回路（第１スイッチ回路）
ＳＷ２ スイッチ回路（第２スイッチ回路）
ＳＷ３ スイッチ回路（第３スイッチ回路）
２３ バックアップバッテリ
２７ バックアップ制御部（制御部）
２５ 放電回路

Claims (3)

  1. 車両に搭載され第１負荷部及び第２負荷部に電力を供給するメイン電源装置と、
    前記車両に搭載され前記メイン電源装置の異常時に前記第２負荷部に電力を供給するバックアップ電源装置と、を備え、
    前記バックアップ電源装置は、前記メイン電源装置との接続を切り替える第１スイッチ回路、前記メイン電源装置から供給される電力を蓄電し前記第２負荷部に電力を供給するバックアップバッテリ、前記バックアップバッテリと前記第２負荷部との接続を切り替える第２スイッチ回路、並びに、前記第１スイッチ回路及び前記第２スイッチ回路を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記メイン電源装置が正常である場合、前記第１スイッチ回路をオンし且つ前記第２スイッチ回路をオフすることで、前記メイン電源装置から前記第１負荷部及び前記第２負荷部に電力を供給し、正常な運転状態である正常モードで前記車両を走行可能にし、
    前記メイン電源装置が異常である場合、前記第２スイッチ回路をオンし且つ前記第１スイッチ回路をオフすることで、前記バックアップバッテリから前記第２負荷部に電力を供給し且つ前記バックアップバッテリから前記第１負荷部に電力を供給しないで、前記正常モードよりも機能を制限した制限モードで前記車両を走行可能にし、
    前記バックアップ電源装置は、前記バックアップバッテリの電力を放電する放電回路、及び、前記バックアップバッテリと前記放電回路との接続を切り替える第３スイッチ回路を有し、
    前記制御部は、前記第３スイッチ回路をオンし且つ前記第２スイッチ回路をオフすることで、前記放電回路により前記バックアップバッテリの電力を放電し当該バックアップバッテリの劣化状態を推定することを特徴とする車両電源システム。
  2. 前記第１負荷部及び前記第２負荷部は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する機器をそれぞれ含み、
    前記アクチュエータは、前記第１負荷部の機器及び前記第２負荷部の機器が動作することで正常動作を行い、
    前記第１負荷部の機器が動作せず且つ前記第２負荷部の機器が動作することで、前記正常動作よりも機能を制限した制限動作を行う請求項１に記載の車両電源システム。
  3. 車両に搭載され第１負荷部及び第２負荷部に電力を供給するメイン電源装置と、
    前記車両に搭載され前記メイン電源装置の異常時に前記第２負荷部に電力を供給するバックアップ電源装置と、を備え、
    前記バックアップ電源装置は、前記メイン電源装置との接続を切り替える第１スイッチ回路、前記メイン電源装置から供給される電力を蓄電し前記第２負荷部に電力を供給するバックアップバッテリ、前記バックアップバッテリと前記第２負荷部との接続を切り替える第２スイッチ回路、並びに、前記第１スイッチ回路及び前記第２スイッチ回路を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記メイン電源装置が正常である場合、前記第１スイッチ回路をオンし且つ前記第２スイッチ回路をオフすることで、前記メイン電源装置から前記第１負荷部及び前記第２負荷部に電力を供給し、正常な運転状態である正常モードで前記車両を走行可能にし、
    前記メイン電源装置が異常である場合、前記第２スイッチ回路をオンし且つ前記第１スイッチ回路をオフすることで、前記バックアップバッテリから前記第２負荷部に電力を供給し且つ前記バックアップバッテリから前記第１負荷部に電力を供給しないで、前記正常モードよりも機能を制限した制限モードで前記車両を走行可能にし、
    前記第１負荷部及び前記第２負荷部は、相互に組み合わせて１つのアクチュエータを構成する機器をそれぞれ含み、
    前記アクチュエータは、前記第１負荷部の機器及び前記第２負荷部の機器が動作することで正常動作を行い、
    前記第１負荷部の機器が動作せず且つ前記第２負荷部の機器が動作することで、前記正常動作よりも機能を制限した制限動作を行うことを特徴とする車両電源システム。
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