JP7419876B2 - バックアップ電源 - Google Patents

Description

本発明は、バックアップ電源に関する。

車両は、電力によって駆動する補機と、補機に電力を供給する第１電源と、を備える。補機は、第１電源からの電力によって駆動する。特許文献１に記載されているように、車両は、第１電源が失陥した場合であっても、補機に電力を供給できるようにバックアップ電源を備えている場合がある。バックアップ電源は、第２電源と、第２電源の電力を変換して出力する電力変換部と、を備える。第１電源が失陥し、第１電源の電力により補機が駆動できない場合、電力変換部を介して第２電源から供給される電力により補機が駆動される。特許文献１では、異常検出部によって第１電源の異常が検出され、かつ、車両の速度が閾値以下の場合に第２電源から補機に電力の供給が行われる。

特開２０１８－６１３０４号公報

特許文献１では、異常検出部によって第１電源の異常が検出されてから、第２電源の電力が補機に供給される。異常検出部により異常が検出されるまでは、第１電源が失陥している場合であっても第２電源の電力が補機に供給されない。このため、第１電源が失陥してから、第２電源の電力が供給されるまでの間は補機への電力の供給が途絶えるおそれがある。バックアップ電源によっては、第１電源が失陥した場合に、第２電源からの電力の供給を逸早く行うことが望まれる。

本発明の目的は、第１電源の失陥時に逸早く第２電源から補機への電力供給が行われるバックアップ電源を提供することにある。

上記課題を解決するバックアップ電源は、自動運転車両に搭載されるバックアップ電源であって、前記自動運転車両に搭載された第１電源の電力を補機に供給する電力ラインと、第２電源と、前記第２電源の電力を変換して、前記電力ラインに前記第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する電力変換部と、前記自動運転車両の自動運転の開始を契機として、前記電力変換部を駆動させる駆動制御部と、を備える。

自動運転車両の自動運転が開始されることを契機として、電力変換部が駆動される。これにより、電力変換部から電力ラインに第１電源の出力電圧よりも低い電圧が出力されている状態が維持される。電力変換部から出力される電圧は、第１電源の出力電圧より低いため、第１電源が失陥していない場合、電力変換部からの電力は補機に供給されない。第１電源が失陥した場合には、第１電源の出力電圧が電力ラインに加わらなくなり、出力変換部から補機に電力ラインを介して電力が供給されるようになる。自動運転の開始を契機として電力変換部を駆動させることで、第１電源が失陥してから電力変換部を駆動させる場合に比べて、第１電源の失陥時に逸早く第２電源から補機への電力供給を行うことができる。

上記課題を解決するバックアップ電源は、車両に搭載されるバックアップ電源であって、前記車両に搭載された第１電源の電力を補機に供給する電力ラインと、前記電力ラインに設けられており、前記第１電源から前記補機への電力の供給と遮断を切り替える電力用スイッチング素子と、第２電源と、前記第２電源の電力を変換して、前記電力ラインに前記第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する電力変換部と、前記補機の駆動が開始されることを契機として前記電力用スイッチング素子をオンにし、前記電力用スイッチング素子をオンにした後に前記電力変換部を駆動させる駆動制御部と、を備える。

補機の駆動が開始されることを契機として、電力用スイッチング素子がオンにされ、電力用スイッチング素子がオンにされた後に、電力変換部が駆動される。これにより、電力変換部から電力ラインに第１電源の出力電圧よりも低い電圧が出力されている状態が維持される。電力変換部から出力される電圧は、第１電源の出力電圧より低いため、第１電源が失陥していない場合、電力変換部からの電力は補機に供給されない。第１電源が失陥した場合には、第１電源の出力電圧が電力ラインに加わらなくなり、出力変換部から補機に電力ラインを介して電力が供給されるようになる。第１電源の失陥を検出してから電力変換部を駆動させる場合に比べて、第１電源の失陥時に逸早く第２電源から補機への電力供給を行うことができる。

本発明によれば、第１電源の失陥時に逸早く第２電源から補機への電力供給が行われる。

バックアップ電源が搭載される車両の一部を示す回路図。 第１実施形態において車両、バックアップ電源、自動運転、及び第２変換部の関係を示すタイムチャート。 第２実施形態において補機、電力用スイッチング素子及び第２変換部の関係を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、バックアップ電源の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１０は、スタートスイッチＳＷと、操作部８１と、ＥＣＵ８０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、バッテリ２１と、複数の補機３０と、バックアップ電源４０と、を備える。第１実施形態の車両１０は、自動運転車両である。自動運転車両には、自動運転レベル３～自動運転レベル５の車両に限られず、自動運転レベル１及び自動運転レベル２の車両も含まれる。即ち、自動運転車両には、搭乗者による運転操作を必要とせずに運転が行われる車両に限られず、搭乗者による運転操作を主体とし、搭乗者に対する運転支援が行われる車両も含む。

スタートスイッチＳＷは、車両１０の起動状態と停止状態とを切り替えるためのスイッチである。スタートスイッチＳＷは、例えば、車両１０の搭乗者により操作される。起動状態とは、車両１０の走行が可能な状態である。停止状態とは、車両１０の走行を行えない状態である。

操作部８１は、自動運転のオンとオフとを切り替えるためのものである。操作部８１は、車両１０の搭乗者により操作される。自動運転のオンとは、自動運転が行われる状態であり、自動運転のオフとは、自動運転が行われない状態である。スタートスイッチＳＷにより車両１０を起動状態とした後に、操作部８１を操作することで車両１０の自動運転が開始される。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵや記憶装置を備える電子制御ユニット：Electronic Control Unitである。ＥＣＵ８０は、操作部８１の操作を検出する。ＥＣＵ８０は、自動運転がオンにされると、車両１０の自動運転を開始する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば、公称電圧が２００［Ｖ］のメインバッテリに接続されており、メインバッテリから入力された電圧を降圧して出力する。メインバッテリは、車両１０を走行させるモータの電力源となるバッテリである。

バッテリ２１は、補機３０を駆動するための電力源となる補機用のバッテリである。バッテリ２１としては、鉛蓄電池を用いているが、充放電可能な二次電池であれば、どのようなものを用いてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０とバッテリ２１とは互いに並列接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びバッテリ２１の出力電圧は、１２［Ｖ］である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電力は、補機３０に供給される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電力は、バッテリ２１にも供給され、これによりバッテリ２１が充電される。バッテリ２１の出力電力は、補機３０に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びバッテリ２１は、補機３０の電力源となる第１電源として機能している。以下の説明において、適宜、バッテリ２１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０を総称して第１電源２２と称する。

補機３０は、ブレーキモータ、ステアリングモータ、カメラ、ミリ波レーダー等、自動運転を行うために必要となる電装品である。複数の補機３０同士は互いに並列接続されている。なお、図示は省略するが、車両１０は自動運転に関する補機３０に加えて、自動運転に関わらない補機を備える。自動運転に関わらない補機は、当該補機が駆動していなかったとしても車両１０の自動運転が行われるものであり、例えば、オーディオが挙げられる。

バックアップ電源４０は、第１電源２２と、補機３０と、の間に設けられている。第１電源２２は、バックアップ電源４０を介して自動運転に関する補機３０に接続されているといえる。なお、自動運転に関わらない補機については、バックアップ電源４０を介して第１電源２２に接続されていてもよいし、バックアップ電源４０を介することなく第１電源２２に接続されていてもよい。

バックアップ電源４０は、フェールオペレーショナル電源である。バックアップ電源４０は、第１電源２２が失陥した場合に補機３０に電力を供給する。なお、第１電源２２の失陥とは、第１電源２２の異常、第１電源２２と補機３０とを接続する配線の故障などにより、第１電源２２から補機３０に電力が供給されない状態である。

バックアップ電源４０は、第２電源４１と、電力ラインＬ１０と、２つの電力用スイッチング素子４２，４３と、第１変換部４４と、第２変換部４５と、ダイオード５０と、電圧センサ４７と、電流センサ４８と、制御装置４６と、駆動回路６０と、を備える。

第２電源４１は、第１電源２２の失陥時に補機３０に電力を供給するためのものである。第２電源４１は、複数のリチウムイオン二次電池を直列接続したものを用いているが、充放電可能な二次電池を用いたものであれば、どのようなものを用いてもよい。第２電源４１は、第１電源２２の出力電圧よりも低い電圧を出力する。第２電源４１は、例えば、７［Ｖ］の電圧を出力する。

電力ラインＬ１０は、第１電源２２と、補機３０と、を接続している。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びバッテリ２１から出力された電力は、電力ラインＬ１０によって補機３０に供給される。

２つの電力用スイッチング素子４２，４３は、電力ラインＬ１０に設けられている。２つの電力用スイッチング素子４２，４３としては、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorが用いられているが、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor等の他のスイッチング素子を用いてもよい。電力用スイッチング素子４２，４３としては、ノーマリーオン型のＭＯＳＦＥＴが用いられている。２つの電力用スイッチング素子４２，４３は、それぞれ、ドレイン－ソース間に寄生ダイオードＤを備える。２つの電力用スイッチング素子４２，４３は、互いに直列接続されている。２つの電力用スイッチング素子４２，４３のうち一方を第１電力用スイッチング素子４２、第１電力用スイッチング素子４２とは異なる電力用スイッチング素子４３を第２電力用スイッチング素子４３とする。第１電力用スイッチング素子４２のソースは、第２電力用スイッチング素子４３のソースに接続されている。第１電力用スイッチング素子４２のドレインは、第１電源２２に接続されている。第２電力用スイッチング素子４３のドレインは補機３０に接続されている。２つの寄生ダイオードＤのアノード同士は互いに接続されている。２つの電力用スイッチング素子４２，４３の両方がオンされることによって第１電源２２から補機３０に電力が供給される。２つの電力用スイッチング素子４２，４３の両方がオフされることで、第１電源２２から補機３０への電力の供給が遮断される。電力用スイッチング素子４２，４３は、第１電源２２から補機３０への電力の供給と遮断を切り替えている。

第１変換部４４は、第１電源２２から入力された電圧を降圧して出力する降圧回路である。第１変換部４４は、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、コイルＬ１と、を備える。２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は互いに直列接続されている。２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電力ラインＬ１０における第１電源２２と第１電力用スイッチング素子４２との間と、グランドとの間に設けられている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２としては、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｑ１のソースとスイッチング素子Ｑ２のドレインとは互いに接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソースはグランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートには、制御装置４６が接続されている。２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の間には、コイルＬ１が接続されている。コイルＬ１は、第２電源４１に接続されている。コイルＬ１は、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の間と、第２電源４１とを接続しているといえる。第１変換部４４から出力された電圧は、第２電源４１に加わる。

ダイオード５０は、電力ラインＬ１０とスイッチング素子Ｑ１との間に設けられている。ダイオード５０は、スイッチング素子Ｑ１と直列接続されている。ダイオード５０のカソードはスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続されており、ダイオード５０のアノードは電力ラインＬ１０に接続されている。

電力変換部としての第２変換部４５は、第２電源４１から入力された電圧を昇圧して出力する昇圧回路である。第２変換部４５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、コイルＬ２と、を備える。２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は互いに直列接続されている。２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、電力ラインＬ１０における第２電力用スイッチング素子４３と補機３０との間と、グランドとの間に設けられている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４としては、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子Ｑ３のソースとスイッチング素子Ｑ４のドレインとは互いに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のドレインは、電力ラインＬ１０における第２電力用スイッチング素子４３と補機３０との間に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソースはグランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のゲートには、制御装置４６が接続されている。２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４同士の間には、コイルＬ２が接続されている。コイルＬ２は、第２電源４１に接続されている。コイルＬ２は、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４同士の間と第２電源４１とを接続しているといえる。第２変換部４５から出力された電圧は、電力ラインＬ１０に加わる。第２変換部４５は、第２電源４１から入力された電圧を第１電源２２の出力電圧よりも低い電圧であり、かつ、補機３０を駆動できる電圧に昇圧させて出力する。第２変換部４５は、例えば、１０［Ｖ］～１１［Ｖ］の電圧を出力する。

電圧センサ４７は、電力ラインＬ１０に接続されている。電圧センサ４７は、第１電源２２からバックアップ電源４０に入力される電圧を検出する。電圧センサ４７の検出結果は、制御装置４６に取得される。

電流センサ４８は、第２電源４１に直列接続されている。電流センサ４８は、第１変換部４４から第２電源４１に流れる充電電流と、第２電源４１から第２変換部４５に流れる放電電流を検出する。電流センサ４８の検出結果は、制御装置４６に取得される。

駆動回路６０は、制御装置４６を駆動させるための回路である。駆動回路６０は、内部電源６１と、３つのスイッチング素子６２，６５，７１と、２つのダイオード６３，６４と、３つのゲートソース間抵抗６６，６９，７２と、３つのツェナーダイオード６７，７０，７３と、２つの抵抗６８，７４と、を備える。

バッテリ２１の正極とスタートスイッチＳＷは接続されている。スタートスイッチＳＷには、スイッチング素子６２とダイオード６３とを介して内部電源６１が接続されている。ダイオード６３のアノードは、スタートスイッチＳＷに接続されている。スイッチング素子６２としては、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴが用いられている。

スイッチング素子６２のソースは、ダイオード６３のカソードに接続されている。スイッチング素子６２のソースは、ダイオード６４を介して第２変換部４５におけるスイッチング素子Ｑ３のドレインに接続されている。ダイオード６４のアノードはスイッチング素子Ｑ３のドレインに接続されており、ダイオード６４のカソードはスイッチング素子６２のソースに接続されている。スイッチング素子６２のドレインは内部電源６１に接続されている。スイッチング素子６２のゲートとスイッチング素子６２のソースとの間には、ゲートソース間抵抗６６と、ツェナーダイオード６７とが設けられている。スイッチング素子６２のゲートは、抵抗６８とスイッチング素子６５との直列回路を介してグランドに接続されている。

スイッチング素子として６５は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子６５のドレインは、抵抗６８を介してスイッチング素子６２のゲートに接続されている。スイッチング素子６５のソースは、グランドに接続されている。スイッチング素子６５のゲートとスイッチング素子６５のソースとの間には、ゲートソース間抵抗６９と、ツェナーダイオード７０とが設けられている。スイッチング素子６５のゲートは、抵抗７４を介してスタートスイッチＳＷに接続されている。

スイッチング素子６５のドレインと抵抗６８との間は、スイッチング素子７１を介してグランドに接続されている。スイッチング素子７１としては、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子７１のドレインは、スイッチング素子６５のドレインと抵抗６８との間に接続されている。スイッチング素子７１のソースは、グランドに接続されている。スイッチング素子７１のゲートとスイッチング素子７１のソースとの間には、ゲートソース間抵抗７２と、ツェナーダイオード７３とが設けられている。スイッチング素子７１のゲートは、制御装置４６に接続されている。

内部電源６１は、制御装置４６に接続されている。内部電源６１は、入力された電圧を降圧して制御装置４６に出力可能である。本実施形態において、内部電源６１は５［Ｖ］の出力電圧を制御装置４６に出力する。制御装置４６は、内部電源６１から供給される電力によって駆動される。

スタートスイッチＳＷがオンされると、スイッチング素子６５がオンとなり、これに伴いスイッチング素子６２がオンされる。スイッチング素子６２がオンされることで、バッテリ２１から内部電源６１に電力が供給される。内部電源６１は、バッテリ２１から入力された電圧を降圧して制御装置４６に出力する。これにより、制御装置４６が駆動する。また、バッテリ２１から内部電源６１までの経路に故障が生じた場合など、バッテリ２１から内部電源６１に電力が供給できなくなった場合、第２変換部４５から内部電源６１に電力が供給される。内部電源６１は、第２変換部４５から入力された電圧を降圧して制御装置４６に出力する。このように、バッテリ２１及び第２変換部４５の両方から内部電源６１に電力を供給可能にすることで、バックアップ電源４０の冗長性を高めている。

制御装置４６は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、を備える。記憶部には、バックアップ電源４０を動作させるためのプログラムが記憶されている。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納しているといえる。記憶部、すなわち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置４６は、ASIC：Application Specific Integrated CircuitやFPGA：Field Programmable Gate Array等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御装置４６は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。また、車両１０は、制御装置４６が読み取り可能な補助記憶装置を備えていてもよく、補助記憶装置に各種プログラムが記憶されていてもよい。

制御装置４６は、車両用の通信プロトコルを用いて、ＥＣＵ８０と情報の送受信を行うことが可能である。
制御装置４６は、電力用スイッチング素子４２，４３、第１変換部４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第２変換部４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、及び駆動回路６０のスイッチング素子７１のオンとオフとを切り替えることができる。

制御装置４６は、第２電源４１の充電率を推定する。第２電源４１の充電率は、電流積算法により推定される。制御装置４６は、第２電源４１の充放電が開始されると、第２電源４１の充放電電流と所定周期との積を所定周期毎に積算することで第２電源４１の容量の変化量［Ａｈ］を算出する。第２電源４１の充放電電流は、電流センサ４８により検出される。制御装置４６は、第２電源４１の容量の変化量を第２電源４１の満充電容量［Ａｈ］で除算することで第２電源４１の充電率の変化量を算出する。制御装置４６は、第２電源４１の充放電前の充電率に算出した充電率の変化量を加算、あるいは、減算することで第２電源４１の充電率を推定する。なお、第２電源４１の充電率は、第２電源４１の開回路電圧と充電率との相関から推定してもよい。

制御装置４６は、第２電源４１の充電率が予め定められた閾値未満になると、第１変換部４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングさせることで、第１電源２２から入力された電圧を降圧させる。第１変換部４４から出力される電力によって第２電源４１は充電される。閾値としては、第２電源４１の充電率が過剰に低くならないように設定されている。

制御装置４６は、第２変換部４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をスイッチングさせることで、第２電源４１から入力された電圧を昇圧させる。
制御装置４６は、第１電源２２に異常が生じているか否かを判定する。制御装置４６は、電圧センサ４７の検出結果から、バックアップ電源４０に入力される入力電圧が過剰に低くなったり、入力電圧が過剰に高くなった場合に第１電源２２に異常が生じていると判定する。例えば、入力電圧には下限閾値と、上限閾値とが設定されており、制御装置４６は入力電圧が下限閾値を下回った場合には入力電圧が過剰に低くなったと判定する。また、制御装置４６は入力電圧が上限閾値を上回った場合には入力電圧が過剰に高くなったと判定する。下限閾値と上限閾値は、第１電源２２が正常な場合の入力電圧の範囲から定められる。

制御装置４６は、第１電源２２に異常が生じていると判定すると、２つの電力用スイッチング素子４２，４３の両方をオフすることで、第１電源２２から補機３０への電力供給を遮断する。電力用スイッチング素子４２，４３がオフされると、第２変換部４５から補機３０に電力が供給される。また、電力ラインＬ１０の故障などにより、第１電源２２が失陥した場合であっても、同様に第２変換部４５から補機３０に電力が供給される。このように、バックアップ電源４０は、第１電源２２が失陥した場合であっても第２電源４１の電力により補機３０を駆動できるようにすることで、第１電源２２が失陥した場合であっても自動運転を継続できるように設けられている。

制御装置４６は、車両１０の自動運転の開始を契機として、第２変換部４５を駆動させる。制御装置４６は、駆動制御部として機能している。以下、詳細に説明を行う。
図２に示すように、車両１０が停止状態の場合、バックアップ電源４０はオフである。なお、図２では、車両１０の停止状態をＯＦＦ、車両１０の起動状態をＯＮで示している。バックアップ電源４０のオフとは、制御装置４６に電力が供給されていない状態である。バックアップ電源４０のオンとは、制御装置４６に電力が供給されることで、制御装置４６によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングなどを行うことができる状態である。

時刻Ｔ１で車両１０が起動状態になると、バックアップ電源４０がオンになる。
車両１０が起動状態になった後、時刻Ｔ２で操作部８１の操作により自動運転がオンになると、制御装置４６は自動運転のオンを契機として第２変換部４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をスイッチングして、第２変換部４５を駆動させる。制御装置４６は、時刻Ｔ１で車両１０が起動状態になってから、時刻Ｔ２で自動運転がオンになるまで、第２変換部４５を駆動させない。なお、制御装置４６は、ＥＣＵ８０との通信による情報の送受信により自動運転がオンにされたことを認識可能である。第２変換部４５の駆動は、車両１０の自動運転の開始を契機として行われればよく、自動運転のオンを検出した時点で第２変換部４５を駆動してもよいし、自動運転のオンを検出してから所定時間経過後に第２変換部４５を駆動してもよい。

制御装置４６は、車両１０の自動運転がオンにされている間、第２変換部４５を継続して駆動させる。制御装置４６は、時刻Ｔ３で車両１０の自動運転がオフにされると、これを契機として第２変換部４５の駆動を停止させる。第２変換部４５は、自動運転のオンとオフとの切り替えに依存して駆動と駆動の停止が切り替えられるといえる。

制御装置４６は、時刻Ｔ４で車両１０が停止状態にされると、バックアップ電源４０をオフにする。バックアップ電源４０のオフは、制御装置４６がスイッチング素子７１をオンにすることで行われる。スイッチング素子７１がオンになると、スイッチング素子６２がオフになる。これにより、バックアップ電源４０がオフされる。

第１実施形態の作用について説明する。
制御装置４６は、自動運転が開始されることを契機として、第２変換部４５を駆動させる。これにより、自動運転が開始されると、第２変換部４５から電力ラインＬ１０に第１電源２２の出力電圧よりも低い電圧が出力されている状態が維持される。第２変換部４５から出力される電圧は、第１電源２２の出力電圧より低いため、第１電源２２が失陥していない場合、第２変換部４５からの電力は補機３０に供給されない。これにより、第２電源４１の電力が消費されることを抑えている。第１電源２２が失陥した場合には、第１電源２２の出力電圧が電力ラインＬ１０に加わらなくなり、第２変換部４５から補機３０に電力が供給される。第１電源２２が失陥する前から第２変換部４５を駆動しておき、第１電源２２との電圧差によって第２電源４１から補機３０への電力の供給を制限することで、第２電源４１の電力消費を抑えつつ、第１電源２２の失陥時に第２電源４１から補機３０への電力供給を行うことができる。

第１実施形態の効果について説明する。
（１－１）制御装置４６は、自動運転の開始を契機として第２変換部４５を駆動させる。第１電源２２の失陥を契機として第２変換部４５を駆動させた場合、第１電源２２の失陥から第２変換部４５を駆動させるまでの間は、補機３０への電力供給が途絶えるおそれがある。これに対し、自動運転の開始を契機として第２変換部４５を駆動させることで、第１電源２２の失陥を契機として第２変換部４５を駆動させる場合に比べて、第１電源２２の失陥時に逸早く第２電源４１から補機３０への電力供給を行うことができる。第１電源２２が失陥しても、補機３０への電力供給が途絶えにくく、自動運転を継続させることができる。

（１－２）制御装置４６は、自動運転の開始を契機として第２変換部４５を駆動させる。車両１０が起動状態にされたことを契機として第２変換部４５を駆動させる場合であっても、第１電源２２の失陥時に逸早く第２電源４１から補機３０への電力供給を行うことができる。しかしながら、第２変換部４５を駆動させている間は、第２変換部４５を駆動させるための電力を消費する。自動運転の開始を契機として第２変換部４５を駆動させることで、車両１０が起動状態にされたことを契機として第２変換部４５を駆動させる場合に比べて第２変換部４５を駆動させるための電力の消費を抑えられる。

（第２実施形態）
以下、バックアップ電源の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第２実施形態のバックアップ電源４０は、自動運転車両に搭載されていてもよいし、自動運転車両とは異なる車両、即ち、搭乗者により運転される車両に搭載されていてもよい。第２実施形態のバックアップ電源４０では、２つの電力用スイッチング素子４２，４３として、ノーマリーオフのスイッチング素子が用いられる。バックアップ電源４０を介して第１電源２２に接続される補機３０としては、例えば、カーナビゲーションシステムが挙げられる。第２実施形態のバックアップ電源４０は、上記した点を除いて、第１実施形態と同様のハードウェア構成を備える。

図３に示すように、制御装置４６は、時刻Ｔ１１での補機３０の駆動を契機として、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにする。補機３０は、例えば、スタートスイッチＳＷのオンにより駆動される。スタートスイッチＳＷがオンされると、内部電源６１から制御装置４６に電力が供給される。制御装置４６に電力が供給されると、制御装置４６は、補機３０の駆動が開始されたと認識できる。制御装置４６は、内部電源６１からの電力供給による駆動に伴い、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにする。また、車両１０が補機３０の駆動と駆動停止を制御する制御装置を備えている場合、当該制御装置との情報の送受信により制御装置４６は補機３０の駆動を検出してもよい。なお、電力用スイッチング素子４２，４３のオンは、補機３０の駆動開始を契機として行われればよく、補機３０の駆動開始と同時に行われてもよいし、補機３０の駆動開始から所定時間経過後に行われてもよい。

制御装置４６は、時刻Ｔ１１よりも遅い時刻である時刻Ｔ１２に、第２変換部４５を駆動させる。制御装置４６は、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにした後に第２変換部４５を駆動させるといえる。時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの時間は、補機３０が駆動されてから、車両の走行が開始されるまでに第２変換部４５を駆動できるように設定される。時刻Ｔ１３で補機３０の駆動が停止されると、電力用スイッチング素子４２，４３はオフにされ、第２変換部４５の駆動は停止される。

第２実施形態の効果について説明する。
（２－１）補機３０の駆動が開始されることを契機として、電力用スイッチング素子４２，４３がオンにされ、その後、第２変換部４５が駆動される。第２変換部４５から電力ラインＬ１０に第１電源２２の出力電圧よりも低い電圧が出力されている状態が維持される。第２変換部４５から出力される電圧は、第１電源２２の出力電圧より低いため、第１電源２２が失陥していない場合、第２変換部４５からの電力は補機３０に供給されない。第１電源２２が失陥した場合には、第１電源２２の出力電圧が電力ラインＬ１０に加わらなくなり、第２変換部４５から補機３０に電力が供給されるようになる。第１電源２２の失陥を契機として第２変換部４５を駆動させる場合に比べて、第１電源２２の失陥時に逸早く第２電源４１から補機３０への電力供給を行うことができる。

（２－２）制御装置４６は、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにした後に第２変換部４５を駆動している。仮に、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにする前に第２変換部４５を駆動させた場合、第２変換部４５からの電力が補機３０に供給されることで、第２電源４１の電力が消費される。これに対し、電力用スイッチング素子４２，４３をオンにした後に第２変換部４５を駆動すると、電力ラインＬ１０には第１電源２２の出力電力が印加されるため、第２変換部４５を駆動しても、第２変換部４５からの電力が補機３０に供給されない。第２電源４１は、第１電源２２の失陥時に用いられる電源であるため、極力、第２電源４１の電力消費を抑えることが好ましい。電力用スイッチング素子４２，４３をオンにした後に第２変換部４５を駆動させることで、第２電源４１の消費電力を抑えることができ、第１電源２２の失陥時に第２電源４１の残容量が不足することを抑制できる。

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○各実施形態において、車両１０は、第１電源２２として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びバッテリ２１のいずれかを備えていてもよい。また、車両１０は、第１電源２２として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及びバッテリ２１に加えて、別の電源を備えていてもよい。

○各実施形態において、電力用スイッチング素子４２，４３として、寄生ダイオードＤを備えないスイッチング素子、即ち、ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチング素子を用いる場合、電力用スイッチング素子は１つであってもよい。

○各実施形態において、制御装置４６は、内部電源６１以外からの電力供給によって駆動するようにしてもよい。
○各実施形態において、第２電源４１の出力する電圧は、第１電源２２の出力電圧以上であってもよい。この場合、第２変換部４５として、昇圧回路に代えて降圧回路を用いる。電力変換部としての第２変換部４５は、第２電源４１の電圧を降圧させて、電力ラインＬ１０に第１電源２２の出力電圧よりも低い電圧を出力する。また、第２電源４１の出力する電圧が第１電源２２の出力電圧以上の場合、第１変換部４４として昇圧回路を用いる。

○各実施形態において、第１変換部４４及び第２変換部４５の両方を降圧回路にしてもよい。
○各実施形態において、第２電源４１として、一次電池を用いてもよい。

○各実施形態において、制御装置４６によって行われる各種処理は、複数の制御装置によって行われてもよい。例えば、第２電源４１の充電率の推定を行う制御装置と、第１電源２２の異常を検出する制御装置と、電力用スイッチング素子４２，４３のオンとオフとを切り替える制御装置とは別々の装置であってもよい。即ち、制御装置４６は、複数の制御装置を含むユニットであってもよい。

○第１実施形態において、制御装置４６は、車両１０が停止状態にされたことを契機として第２変換部４５の駆動を停止してもよい。
○第１実施形態において、制御装置４６は、車両１０が停止状態にされたことを契機として電力用スイッチング素子４２，４３をオフにし、かつ、第２変換部４５の駆動を停止してもよい。

○各実施形態において、バックアップ電源４０は、少なくとも、電力ラインＬ１０と、電力用スイッチング素子４２，４３と、第２電源４１と、第２変換部４５と、制御装置４６と、を備えていればよく、第１変換部４４や駆動回路６０は省略してもよい。

１０…車両、２２…第１電源、３０…補機、４０…バックアップ電源、４１…第２電源、４２，４３…電力用スイッチング素子、４５…電力変換部としての第２変換部、４６…駆動制御部としての制御装置。

Claims (2)

1. 自動運転車両に搭載されるバックアップ電源であって、
   前記自動運転車両に搭載された第１電源の電力を補機に供給する電力ラインと、
   第２電源と、
   前記第２電源の電力を変換して、前記電力ラインに前記第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する電力変換部と、
   前記自動運転車両の自動運転の開始を契機として、前記電力変換部を駆動させる駆動制御部と、を備え、
   前記電力変換部は、前記第１電源が失陥しているか否かに関わらず前記自動運転がされている場合は継続して駆動されるバックアップ電源。
2. 車両に搭載されるバックアップ電源であって、
   前記車両に搭載された第１電源の電力を補機に供給する電力ラインと、
   前記電力ラインに設けられており、前記第１電源から前記補機への電力の供給と遮断を切り替える電力用スイッチング素子と、
   第２電源と、
   前記第２電源の電力を変換して、前記電力ラインに前記第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する電力変換部と、
   前記補機の駆動が開始されることを契機として前記電力用スイッチング素子をオンにし、前記電力用スイッチング素子をオンにした後に前記電力変換部を駆動させる駆動制御部と、を備え、
   前記電力変換部は、前記第１電源が失陥しているか否かに関わらず前記補機が駆動されている場合は継続して駆動されるバックアップ電源。