JP7207144B2 - 車両の電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される電源システムに関するものである。

従来、複数の蓄電池を有し、その複数の蓄電池と電気負荷や発電機との間で充放電を行わせる技術が知られている。例えば、特許文献１に記載の技術では、電気負荷と、その電気負荷に並列接続される複数の電池との接続状態を切替装置により切り替える車両の制御装置において、複数の電池のいずれかに異常が生じた場合に、異常電池を正常電池と電気負荷とから切り離す第１制御を実行するとともに、第１制御の実行中、正常電池の電圧と異常電池の電圧との差電圧が所定値を超えた場合に、異常電池に加えて正常電池を電気負荷から切り離す第２制御を実行するようにしている。

特開２０１２－２２８０１２号公報

ところで、発電機と、その発電機の発電電力により充電可能な蓄電池とを有する車両の電源システムでは、発電機と蓄電池とを接続する電気経路にスイッチが設けられ、スイッチがオン（閉鎖）された状態で、発電機の発電電力により蓄電池の充電が行われる。例えば、発電機に対して並列接続された複数の蓄電池を有する電源システムでは、発電機と蓄電池との間のスイッチをオン又はオフすることにより、発電電力の供給先となる蓄電池の切り替え、すなわち充電対象の蓄電池の切り替えが可能となっている。また、発電機の発電を制御する発電制御装置と、スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御装置とを備え、それら各制御装置どうしを通信可能とする構成が知られている。

電源システムの起動時には、発電制御装置やスイッチ制御装置に対して電源電圧が供給され、その電源電圧の供給に伴い各制御装置が起動するとともに、各制御装置どうしで相互の通信が可能となった状態で、発電制御装置による発電制御が実施される。この場合、いずれかの制御装置で通信異常が生じることが考えられ、その通信異常時には、車両の退避走行を行わせるべく退避走行モードで発電機の発電制御が実施される。例えばスイッチ制御装置において通信異常が生じている場合、通信異常は生じているものの各スイッチのオンオフ制御は実施されているとして、蓄電池の充電を行うべく発電機の発電が行われる。

しかしながら、スイッチ制御装置において通信異常が生じている場合、その原因が、スイッチ制御装置に対して電源電圧が供給されていないことによる起動不良であることが考えられる。例えば、スイッチ制御装置に対して電源電圧を供給する電源ラインが断線している場合、スイッチ制御装置が起動できないことが生じうる。かかる場合、発電機と蓄電池との間のスイッチがオフされた状態で発電機の発電が行われると、発電電力を蓄電池等に供給できないことに起因して、過電圧が生じることが懸念される。なお、過電圧が生じると、発電が一旦停止されることにより電圧が低下するが、発電の再開により再び過電圧が生じ、以降、発電停止と再開が繰り返されることが考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両の電源システムにおいて、スイッチ制御装置の起動不良時にも発電制御装置による適正な発電制御を実施することを目的とする。

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。

第１の手段は、発電機と、前記発電機の発電電力により充電可能な蓄電池と、前記発電機と前記蓄電池との間の電気経路に設けられたスイッチと、前記発電機の発電を制御する発電制御装置と、前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御装置と、備え、前記発電制御装置及び前記スイッチ制御装置は、電源電圧の供給開始に伴い起動するとともに、起動後において前記発電制御装置と前記スイッチ制御装置との間の通信を可能とする車両の電源システムであって、前記発電制御装置と、前記スイッチ制御装置又は当該スイッチ制御装置の電源ラインとを接続し、前記スイッチ制御装置が起動状態であることを示す起動信号が出力される接続線を有し、前記発電制御装置は、前記スイッチ制御装置との通信が正常でない場合において、前記接続線から入力される前記起動信号の有無に基づいて、前記発電機の発電制限を実施する。

上記構成の電源システムでは、電源電圧の供給開始に伴い発電制御装置とスイッチ制御装置とがそれぞれ起動し、起動後において発電制御装置とスイッチ制御装置との間の通信が可能となっている。この場合、スイッチ制御装置によりスイッチがオン（閉鎖）された状態で、発電制御装置により発電制御が実施され、発電電力により蓄電池が充電される。また、発電制御装置と、スイッチ制御装置又はその電源ラインとが接続線により接続されており、その接続線を介して、スイッチ制御装置が起動状態であることを示す起動信号が出力されるようになっている。そして、発電制御装置は、スイッチ制御装置との通信が正常でない場合に、接続線から入力される起動信号の有無に基づいて、発電機の発電制限を実施する。

スイッチ制御装置で通信異常が生じている場合には、通信系の故障が生じていること以外に、スイッチ制御装置が正常に起動していない起動不良が生じていることが考えられる。具体的には、電源ラインの断線に起因して起動不良が生じることが考えられる。この点、上記構成によれば、発電制御装置では、スイッチ制御装置との通信が正常であるか否かが認識されることに加え、接続線から起動信号が適正に入力されているか否かが認識され、それらの認識結果に基づいて発電機の発電制限が実施される。これにより、接続線から起動信号が適正に入力されていないと認識される場合において、スイッチ制御装置で起動不良が生じており、それによりスイッチがオフ状態のままであることを把握でき、発電機の発電制限を適正に実施できる。例えば、スイッチがオフされた状態で発電が行われても過電圧が生じないように、発電制限を実施することが可能となる。その結果、車両の電源システムにおいて、スイッチ制御装置の起動不良時にも発電制御装置による適正な発電制御を実施することができる。

第２の手段では、前記電気経路には、前記スイッチを迂回するようにしてバイパス経路が並列に設けられ、前記スイッチのオフ時において前記バイパス経路を通じて前記蓄電池と前記発電機との導通が可能となっており、前記発電制御装置は、前記スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ前記接続線から前記起動信号が入力されていない場合に、前記バイパス経路を流れる電流が当該バイパス経路における電流制限範囲内で制限されるように、前記発電機の発電制限を実施する。

上記構成によれば、電気経路に並列にバイパス経路が設けられており、スイッチのオフ時には、バイパス経路を通じて蓄電池と発電機との導通が可能となっている。また、発電制御装置において接続線からの起動信号が入力されておらず、スイッチ制御装置の起動不良が生じている状態では、発電電力がバイパス経路を通じて流れることを加味して、発電による通電電流が、バイパス経路における電流制限範囲内で制限される。これにより、スイッチ制御装置の起動不良時において、バイパス経路の保護を図りつつ発電を実施することが可能となる。

第３の手段では、前記発電制御装置は、前記スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ前記接続線から前記起動信号が入力されている場合に、前記発電機の発電制限を含む第１フェイルセーフ処理を実施し、前記スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ前記接続線から前記起動信号が入力されていない場合に、前記第１フェイルセーフ処理よりも前記発電機の発電制限の程度の大きい第２フェイルセーフ処理を実施する。

スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ接続線から起動信号が入力されている場合には、スイッチ制御装置は起動しているものの通信異常が生じていると把握できる。また、スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ接続線から起動信号が入力されていない場合には、スイッチ制御装置が正しく起動していない（起動不良が生じている）と把握できる。この場合、スイッチ制御装置の起動状態に応じて第１，第２フェイルセーフ処理が適宜実施されることにより、スイッチの状態を推測しつつ、発電機の発電制限を適正に実施できる。

実施形態における電源システムを示す構成図。 電池ＥＣＵの起動時処理を示すフローチャート。 エンジンＥＣＵの起動時処理を示すフローチャート。 回転電機ＥＣＵの起動時処理を示すフローチャート。 第２実施形態における電源システムを示す構成図。 第２実施形態におけるエンジンＥＣＵの起動時処理を示すフローチャート。 第２実施形態における回転電機ＥＣＵの起動時処理を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各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、同一符号を付している。各実施形態の電源システムは車両に搭載される車載電源システムであり、車両はエンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものである。

＜第１実施形態＞
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３１への給電が可能になっている。鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２は、回転電機３１に対して並列に接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。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に比べてエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。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。これら鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池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２０の一部として構成されている。電池ユニット２０は、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有しており、このうち出力端子Ｐ１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３１が接続され、出力端子Ｐ３に電気負荷１５が接続されている。

各電気負荷１４，１５は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池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いえる。

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、及び各種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、シートヒータやリア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、空調装置の空調ファン等が挙げられる。

回転電機３１は、例えば界磁電流式の３相交流モータであり、力行機能と発電機能とを有している。より具体的には、回転電機３１は、その回転軸がベルト及びプーリからなる連結部材によりエンジンの出力軸（クランク軸）に駆動連結されており、回転電機３１が力行駆動されることによりエンジン出力軸に力行トルクが付与される。これにより、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動や、エンジン運転時のトルクアシストが可能となっている。また、エンジン出力軸の回転によって回転電機３１の回転軸が回転することによる、発電（回生発電）が可能となっている。

本実施形態では、回転電機３１は、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されており、回転電機３１と回転電機ＥＣＵ３２とにより回転電機ユニット３０が構成されている。周知構成であるため詳細な説明は割愛するが、電力変換装置としてのインバータを有しており、インバータにおける複数の相巻線の通電制御により回転電機３１の作動を制御する。回転電機３１が発電機に相当する。回転電機ＣＵ３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンを有している。例えば、回転電機ＥＣＵ３２は、各蓄電池１１，１２のＳＯＣ等に基づいて設定される目標電圧に基づいて、回転電機３１による発電制御を実施する。

次に、電池ユニット２０の電気的構成について説明する。

電池ユニット２０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が設けられており、その第１電気経路Ｌ１上の点Ｎ１に出力端子Ｐ２が接続されている。第１電気経路Ｌ１において、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、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間の電気経路は、回転電機３１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、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２及び回転電機３１における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の間の点Ｎ２と、第２スイッチＳＷ２及びリチウムイオン蓄電池１２の間の点Ｎ３との間に、第２電気経路Ｌ２が並列に設けられており、第２電気経路Ｌ２上の点Ｎ４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、点Ｎ４よりも鉛蓄電池１１の側に第３スイッチＳＷ３が設けられ、点Ｎ４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、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への通電が行われる。

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。より具体的には、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４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の直列接続体として構成されている。

また、電池ユニット２０には、第１スイッチＳＷ１を迂回するようにして、第１電気経路Ｌ１に並列となるバイパス経路Ｌ３が設けられており、そのバイパス経路Ｌ３には抵抗体１７が設けられている。つまり、抵抗体１７は、第１スイッチＳＷ１に並列に設けられている。鉛蓄電池１１と回転電機ユニット３０とは、バイパス経路Ｌ３の抵抗体１７を介して常時接続される構成となっている。これにより、第１スイッチＳＷ１のオフ時において、バイパス経路Ｌ３を通じて鉛蓄電池１１と回転電機３１との導通が可能となっている。抵抗体１７の抵抗値（合成抵抗の値）は、数１０Ω～数１００Ωであり、本実施形態では例えば２００Ωである。抵抗体１７を介して鉛蓄電池１１と回転電機３１とが常時接続されることで、バイパス経路Ｌ３を介する通電の電流制限がなされつつ、鉛蓄電池１１から回転電機３１への常時通電が可能となる。そのため、回転電機ユニット３０の平滑コンデンサが充電状態で保持されるようになっている。

なお、電池ユニット２０には、第３スイッチＳＷ３を迂回し、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とを接続するバイパス経路が設けられていてもよい。このバイパス経路には、常閉式リレーが設けられているとよい。

電池ユニット２０は、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ２１を備えている。電池ＥＣＵ２１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。電池ＥＣＵ２１は、ＩＧスイッチ６３がオンされたシステム作動状態において、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、エンジンＥＣＵ５０等からの指令に基づいて、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフを制御する。これにより、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。例えば、電池ＥＣＵ２１は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

本システムでは、ＣＡＮ等による通信ネットワークが構築されており、その通信ネットワークにより各種ＥＣＵ間の相互の通信が可能になっている。具体的には、電池ＥＣＵ２１、回転電機ＥＣＵ３２及びエンジンＥＣＵ５０は、通信線５１により相互に通信可能に接続されている。エンジンＥＣＵ５０は、電池ＥＣＵ２１や回転電機ＥＣＵ３２を統括的に管理する上位ＥＣＵ（上位制御装置）であり、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。エンジンＥＣＵ５０は、例えば都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、エンジンの燃料噴射制御や点火時期制御等を実施する。また、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、電池ＥＣＵ２１に対してスイッチ切替指令を適宜送信するとともに、回転電機ＥＣＵ３２に対して力行指令と発電指令とを含む駆動信号を適宜送信する。本実施形態では、電池ＥＣＵ２１がスイッチ制御装置に相当し、回転電機ＥＣＵ３２が発電制御装置に相当する。

ところで、電池ＥＣＵ２１、回転電機ＥＣＵ３２及びエンジンＥＣＵ５０は、それぞれＩＧスイッチ６３（起動スイッチ）のオンに伴う電源電圧の投入によりそれぞれ起動される。その電源電圧の投入に伴う起動に際し、エンジンＥＣＵ５０は、イニシャル処理やエンジンの完爆判定処理を実施するとともに、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であるか否かを判定した後に、回転電機ＥＣＵ３２に対して発電指令信号を送信する。この場合、エンジンＥＣＵ５０は、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であると確認できれば、通常の発電制御を実施する旨を回転電機ＥＣＵ３２に対して指令する。一方、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であると確認できなければ、車両の退避走行を行わせるべく退避走行モードで発電を実施する旨を回転電機ＥＣＵ３２に対して指令する。回転電機ＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ５０からの発電指令に基づいて、回転電機３１による発電を制御する。そして、電池ＥＣＵ２１によりスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンされた状態で、回転電機３１の発電電力により各蓄電池１１，１２が充電される。

ここで、エンジンＥＣＵ５０と電池ＥＣＵ２１との間の通信が正常でない場合としては、起動後の電池ＥＣＵ２１において通信系の故障等により通信異常が生じている場合が考えられる。ただしこれ以外に、電池ＥＣＵ２１に対して電源電圧が供給されず、その電源失陥により電池ＥＣＵ２１が起動できないことに起因して、正常な通信が実施されていない場合が考えられる。

既存の技術では、エンジンＥＣＵ５０と電池ＥＣＵ２１との間の通信が正常でない場合において、起動状態の電池ＥＣＵ２１で通信系の故障等が生じているとみなされた上で、回転電機３１による発電が実施される。かかる場合、電池ＥＣＵ２１自体は起動状態にある、すなわち電池ＥＣＵ２１による各スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御は実施されているとみなした上で、回転電機３１の発電が実施される。しかしながら、電池ＥＣＵ２１が起動していない、すなわち各スイッチＳＷ１～ＳＷ４がオフ状態のままであると、発電電力を蓄電池等に供給できないことに起因して過電圧が生じることが懸念される。

電池ＥＣＵ２１の電源系の構成としては、図１に示すように、鉛蓄電池１１からリレー６１を介して電源電圧が供給される構成となっている。より詳しくは、リレー６１は、スイッチ６１ａと励磁コイル６１ｂとを有しており、スイッチ６１ａは、鉛蓄電池１１と電池ＥＣＵ２１とを接続する電源ライン６２に設けられ、励磁コイル６１ｂは、ＩＧスイッチ６３を有するコイル通電ライン６４に設けられている。本構成では、ドライバの始動操作に伴いＩＧスイッチ６３がオンすると、励磁コイル６１ｂの励磁に伴いスイッチ６１ａが閉じ、それに伴い電源ライン６２を介して電源電圧が電池ＥＣＵ２１に対して供給される。この場合、例えば電源ライン６２で断線が生じると、電池ＥＣＵ２１に対して電源電圧が供給されず、電池ＥＣＵ２１において起動不良が生じることとなる。

本実施形態では、電池ＥＣＵ２１と回転電機ＥＣＵ３２とを、通信線５１とは異なる接続線６５（じか線）により接続し、その接続線６５を介して、電池ＥＣＵ２１が起動状態であることを示す起動信号が出力される構成としている。例えば、電池ＥＣＵ２１が起動していれば、電池ＥＣＵ２１から起動信号としてハイレベル信号が出力され、電池ＥＣＵ２１が起動していなければ、起動信号（ハイレベル信号）が出力されない構成となっている。そして、回転電機ＥＣＵ３２は、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でない場合において、接続線６５から入力される起動信号の有無に基づいて、回転電機３１の発電制限を実施する。

つまり、回転電機ＥＣＵ３２は、接続線６５から起動信号が入力されることにより電池ＥＣＵ２１が起動状態にあることを認識し、電池ＥＣＵ２１が正常に起動していない場合には、接続線６５から起動信号が入力されないことにより電池ＥＣＵ２１が起動不良にあることを認識する。そして、接続線６５から起動信号が入力されない場合に、発電制限を含むフェイルセーフ処理を実施する。

フェイルセーフ処理として、具体的には、回転電機ＥＣＵ３２は、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されている場合に、第１フェイルセーフ処理を実施し、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されていない場合に、第１フェイルセーフ処理よりも発電制限の程度の大きい第２フェイルセーフ処理を実施する。

以下に、各ＥＣＵ２１，３２，５０において、電源電圧の供給開始に伴う起動時に実施される起動時処理を説明する。

図２は、電池ＥＣＵ２１の起動時処理を示すフローチャートであり、本処理は、電池ＥＣＵ２１に対する電源電圧の給電開始に伴い実施される。なお、断線等により電源電圧が供給されない場合には、本処理は実行されない。

図２において、ステップＳ１１では、電池ＥＣＵ２１を起動するためのイニシャル処理を実施する。ステップＳ１２では、接続線６５に出力する起動信号をオンにする。その後、ステップＳ１３では、電池ＥＣＵ２１を停止するか否かを判定する。そして、電池ＥＣＵ２１を停止しないのであれば、そのまま本処理を終了し、電池ＥＣＵ２１を停止するのであれば、ステップＳ１４で起動信号をオフする。

図３は、エンジンＥＣＵ５０の起動時処理を示すフローチャートであり、本処理は、エンジンＥＣＵ５０に対する電源電圧の給電開始に伴い実施される。

図３において、ステップＳ２１では、エンジンＥＣＵ５０を起動するためのイニシャル処理を実施する。続くステップＳ２２では、周知の方法で、エンジンの完爆判定を実施する。例えば、エンジンＥＣＵ５０は、スタータ１３の駆動に伴いエンジンの自立回転が開始された場合に、エンジン回転速度が所定回転速度まで上昇したことに基づいて、エンジンが完爆状態になったことを判定する。そして、完爆したことを示す完爆判定信号を回転電機ＥＣＵ３２に対して送信する。

その後、ステップＳ２３では、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であるか否かを判定する。そして、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であれば、ステップＳ２４に進み、回転電機ＥＣＵ３２に対して、通常状態での発電を実施する旨の通常発電指令を送信する。また、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなければ、ステップＳ２５に進み、回転電機ＥＣＵ３２に対して、制限状態での発電を実施する旨の発電制限指令を送信する。

図４は、回転電機ＥＣＵ３２の起動時処理を示すフローチャートであり、本処理は、回転電機ＥＣＵ３２に対する電源電圧の給電開始に伴い実施される。

図４において、ステップＳ３１では、回転電機ＥＣＵ３２を起動するためのイニシャル処理を実施する。ステップＳ３２では、エンジンＥＣＵ５０から完爆判定信号を受信したか否かを判定する。この場合、回転電機ＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ５０から完爆判定信号を受信していなければ、完爆判定信号を受信するまで、ステップＳ３２の判定を繰り返す。エンジンＥＣＵ５０から完爆判定信号を受信していれば、後続のステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、回転電機３１を駆動許可状態とする。

その後、ステップＳ３４では、エンジンＥＣＵ５０から回転電機３１の発電に関する指令信号を受信したか否かを判定する。この場合、回転電機ＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ５０から発電指令信号を受信していなければ、発電指令信号を受信するまで、ステップＳ３４の判定を繰り返す。エンジンＥＣＵ５０から発電指令信号を受信していれば、後続のステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、電池ＥＣＵ２１から接続線６５を介して入力される起動信号を取得する。

その後、ステップＳ３６では、エンジンＥＣＵ５０からの発電指令として、発電制限指令を受信しているか否かを判定する。そして、発電制限指令を受信していなければ、発電指令が通常発電指令であるとして、ステップＳ３７に進み、回転電機３１の通常発電制御を実施する。

また、発電制限指令を受信していれば、ステップＳ３８に進み、電池ＥＣＵ２１から起動信号が入力されているか否か（すなわち起動信号がオンであるか否か）を判定する。なお、ステップＳ３８では、回転電機ＥＣＵ３２は、起動信号がオンであれば、電源ライン６２が断線していないと判定し、起動信号がオフであれば、電源ライン６２が断線していると判定してもよい。

そして、起動信号が入力されていれば（すなわち電源ライン６２が断線していなければ）、ステップＳ３９に進み、起動信号が入力されていなければ（すなわち電源ライン６２が断線していれば）、ステップＳ４０に進む。ステップＳ３９では、第１フェイルセーフ処理による発電制限を実施し、ステップＳ４０では、第２フェイルセーフ処理による発電制限を実施する。

第１フェイルセーフ処理では、電池ＥＣＵ２１との通信異常が生じており、電池ユニット２０の各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフが未知となっているが、退避走行を可能とすべく、所定の制限範囲で回転電機３１の発電が実施される。

また、第２フェイルセーフ処理では、第１フェイルセーフ処理よりも発電制限の程度の大きい制限範囲で回転電機３１の発電が実施される。例えば、第１フェイルセーフ処理での上限発電電圧Ｖ１は、第２フェイルセーフ処理での上限発電電圧Ｖ２より大きくなっている（Ｖ１＞Ｖ２）とよい。第２フェイルセーフ処理は、電池ＥＣＵ２１の起動不良により各スイッチＳＷ１～ＳＷ４がオフとなり、バイパス経路Ｌ３による通電が可能となる際の発電制限処理である。第２フェイルセーフ処理では、バイパス経路Ｌ３を流れる電流がバイパス経路Ｌ３における電流制限範囲内で制限されるように、回転電機３１の発電制限が実施されるとよい。また、第２フェイルセーフ処理での発電制限として、回転電機３１の発電が停止されてもよい。

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。

電池ＥＣＵ２１で通信異常が生じている場合には、通信系の故障が生じていること以外に、電池ＥＣＵ２１が正常に起動していない起動不良が生じていることが考えられる。具体的には、電源ライン６２の断線に起因して起動不良が生じることが考えられる。この点、上記構成によれば、回転電機ＥＣＵ３２では、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であるか否かが認識されることに加え、回転電機ＥＣＵ３２と電池ＥＣＵ２１とを接続する接続線６５から起動信号が適正に入力されているか否かが認識され、それらの認識結果に基づいて発電機の発電制限が実施される。これにより、接続線６５から起動信号が適正に入力されていないと認識される場合において、電池ＥＣＵ２１で起動不良が生じており、それによりスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態のままであることを把握でき、回転電機３１の発電制限を適正に実施できる。例えば、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフされた状態で発電が行われても過電圧が生じないように、発電制限を実施することが可能となる。その結果、車両の電源システムにおいて、電池ＥＣＵ２１の起動不良時にも回転電機ＥＣＵ３２による適正な発電制御を実施することができる。

回転電機ＥＣＵ３２において、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されていない場合に、発電制限（第２フェイルセーフ処理）として、バイパス経路Ｌ３を流れる電流がバイパス経路Ｌ３における電流制限範囲内で制限されるように、回転電機３１の発電制限を実施するようにした。これにより、電池ＥＣＵ２１の起動不良時において、バイパス経路Ｌ３の保護を図りつつ発電を実施することが可能となる。

回転電機ＥＣＵ３２において、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されている場合に第１フェイルセーフ処理を実施し、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されていない場合に、第１フェイルセーフ処理よりも発電制限の程度の大きい第２フェイルセーフ処理を実施するようにした。これにより、電池ユニット２０における各スイッチＳＷ１～ＳＷ４の状態を推測しつつ、回転電機３１の発電制限を適正に実施できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、電池ＥＣＵ２１とエンジンＥＣＵ５０とが接続線６５により接続されており、エンジンＥＣＵ５０の指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ３２が第１フェイルセーフ処理及び第２フェイルセーフ処理を行う。以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図５は、第２実施形態における電源システムを示す構成図である。図５では、図１の構成との相違点として、電池ＥＣＵ２１とエンジンＥＣＵ５０とが接続線６５（じか線）により接続されている。この場合、電池ＥＣＵ２１が起動状態であることを示す起動信号が、接続線６５を介してエンジンＥＣＵ５０に出力される。つまり、エンジンＥＣＵ５０は、回転電機ＥＣＵ３２及び電池ＥＣＵ２１の上位ＥＣＵであり、その上位ＥＣＵと電池ＥＣＵ２１とが接続線６５により接続される構成となっている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、回転電機３１の発電の実施を指令する制御装置であり、本実施形態では、エンジンＥＣＵ５０と回転電機ＥＣＵ３２とが発電制御装置に相当する。

以下に、各ＥＣＵ２１，３２，５０において電源投入に伴う起動時に実施される起動時処理を説明する。なお、電池ＥＣＵ２１の起動時処理は既述の図２と同じ処理であり、その説明は割愛する。

図６は、エンジンＥＣＵ５０の起動時処理を示すフローチャートであり、本処理は、図３に書き換えて、実施される。

図６において、ステップＳ５１では、エンジンＥＣＵ５０を起動するためのイニシャル処理を実施し、続くステップＳ５２では、エンジンの完爆判定を実施する。また、ステップＳ５３では、電池ＥＣＵ２１から接続線６５を介して入力される起動信号を取得する。

その後、ステップＳ５４では、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であるか否かを判定する。そして、電池ＥＣＵ２１との通信が正常であれば、ステップＳ５５に進み、回転電機ＥＣＵ３２に対して、通常状態での発電を実施する旨の通常発電指令を送信する。また、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなければ、ステップＳ５６に進み、電池ＥＣＵ２１から起動信号が入力されているか否か（すなわち起動信号がオンであるか否か）を判定する。

起動信号が入力されていれば、ステップＳ５７に進み、起動信号が入力されていなければ、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５７では、回転電機ＥＣＵ３２に対して、第１フェイルセーフ処理による発電制限を実施する旨を指令し、ステップＳ５８では、回転電機ＥＣＵ３２に対して、第２フェイルセーフ処理による発電制限を実施する旨を指令する。

図７は、回転電機ＥＣＵ３２の起動時処理を示すフローチャートであり、本処理は、図４に置き換えて実施される。

図７において、ステップＳ６１では、回転電機ＥＣＵ３２を起動するためのイニシャル処理を実施する。ステップＳ６２では、エンジンＥＣＵ５０から完爆判定信号を受信したか否かを判定する。そして、完爆判定信号を受信すると、ステップＳ６３に進み、回転電機３１を駆動許可状態とする。また、ステップＳ６４において、エンジンＥＣＵ５０から発電指令信号を受信したと判定されると、後続のステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５では、エンジンＥＣＵ５０からの発電指令が通常発電指令であるか否かを判定する。そして、通常発電指令であれば、ステップＳ６６に進み、回転電機３１の通常発電制御を実施する。

また、通常発電指令でなければ、ステップＳ６７に進み、エンジンＥＣＵ５０からの発電指令が第１フェイルセーフ指令であるか否かを判定する。そして、第１フェイルセーフ指令であれば、ステップＳ６８に進み、第１フェイルセーフ指令でなければ（すなわち第２フェイルセーフ指令であれば）、ステップＳ６９に進む。ステップＳ６８では、第１フェイルセーフ処理による発電制限を実施し、ステップＳ６９では、第２フェイルセーフ処理による発電制限を実施する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、電池ＥＣＵ２１の起動不良時に回転電機ＥＣＵ３２による適正な発電制御を実施することができる。

＜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。

・図１に破線で示すように、電池ＥＣＵ２１の電源ライン６２と回転電機ＥＣＵ３２とを接続するように接続線６５Ａを設けてもよい。この構成であっても、電池ＥＣＵ２１の起動状態に応じて、接続線６５Ａを介して回転電機ＥＣＵ３２に起動信号が出力される。つまり、電源ライン６２を通じて電池ＥＣＵ２１に電源電圧が供給される状態では、接続線６５Ａを介して、電池ＥＣＵ２１が起動状態であることを示す起動信号（ハイレベル信号）が回転電機ＥＣＵ３２に入力され、電源ライン６２が断線している状態では、起動信号が回転電機ＥＣＵ３２に入力されない。

・上記実施形態では、回転電機ＥＣＵ３２において、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されている場合に第１フェイルセーフ処理を実施し、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されていない場合に第２フェイルセーフ処理を実施するようにしたが、これを変更してもよい。例えば、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でない場合において、接続線６５から起動信号が入力されていない場合にのみフェイルセーフ処理としての発電制限を実施するようにしてもよい。

・回転電機ＥＣＵ３２において、電池ＥＣＵ２１との通信が正常でなく、かつ接続線６５から起動信号が入力されていない場合に、バイパス経路Ｌ３を介して接続されている鉛蓄電池１１の蓄電状態（端子電圧やＳＯＣ等）に応じて、発電制限として回転電機３１の発電を停止する処理と回転電機３１の発電を制限状態で実施する処理とのいずれかを実施するようにしてもよい。この場合、電池ＥＣＵ２１の起動不良時において、鉛蓄電池１１の蓄電状態を加味しつつ、回転電機３１の発電停止と制限状態での発電実施とが選択的に実施される。これにより、フェイルセーフ処理としての発電制限を適正に実施できる。

・上記実施形態では、発電機として、力行及び発電の機能を有する回転電機３１を用いる構成としたが、これを変更し、発電機能のみを有する発電機を用いる構成であってもよい。

・上記実施形態では、電池ユニット２０において、第１電気経路Ｌ１に並列となるバイパス経路Ｌ３に抵抗体１７を設ける構成としたが、この構成を変更してもよい。例えば、バイパス経路Ｌ３に、抵抗体１７に代えて常閉式リレーを設けてもよい。また、バイパス経路Ｌ３にヒューズを設け、バイパス経路Ｌ３にこの経路の電流制限範囲を超える電流が流れる場合に、ヒューズを溶断させる構成としてもよい。

・上記実施形態では、電源システムを、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムとしたが、これを変更してもよい。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、２つの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。さらに、電源システムにおいて１つの蓄電池を用いる構成や３つ以上の蓄電池を用いる構成とすることも可能である。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、２１…電池ＥＣＵ、３１…回転電機、３２…回転電機ＥＣＵ、５０…エンジンＥＣＵ、６２…電源ライン、６５…接続線、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ。

Claims (2)

1. 発電機（３１）と、
   前記発電機の発電電力により充電可能な蓄電池（１１，１２）と、
   前記発電機と前記蓄電池との間の電気経路（Ｌ１）に設けられたスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）と、
   前記発電機の発電を制御する発電制御装置（３２，５０）と、
   前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御装置（２１）と、
   を備え、
   前記発電制御装置及び前記スイッチ制御装置は、電源電圧の供給開始に伴い起動するとともに、起動後において前記発電制御装置と前記スイッチ制御装置との間の通信を可能とする車両の電源システムであって、
   前記発電制御装置と、前記スイッチ制御装置又は当該スイッチ制御装置の電源ライン（６２）とを接続し、前記スイッチ制御装置が起動状態であることを示す起動信号が出力される接続線（６５）を有し、
   前記発電制御装置は、
   前記スイッチ制御装置との通信が正常でない場合において、前記接続線から入力される前記起動信号の有無に基づいて、前記発電機の発電制限を実施するものであり、
   前記スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ前記接続線から前記起動信号が入力されている場合に、前記発電機の発電制限を含む第１フェイルセーフ処理を実施し、
   前記スイッチ制御装置との通信が正常でなく、かつ前記接続線から前記起動信号が入力されていない場合に、前記第１フェイルセーフ処理よりも前記発電機の発電制限の程度の大きい第２フェイルセーフ処理を実施する、車両の電源システム。
2. 前記発電制御装置は、
   前記第１フェイルセーフ処理として、発電制限した状態で前記発電機の発電を実施し、
   前記第２フェイルセーフ処理として、前記発電機の発電を停止する、請求項１に記載の車両の電源システム。

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