JP7572993B2 - 電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に適用される電源システムに関する。

例えば、特許文献１には、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）により互いに通信可能な車両の診断システムが開示されている。かかる特許文献１では、特定の電子制御ユニットが、他の複数の電子制御ユニットの中から選択した電子制御ユニットを、コントローラエリアネットワークを通じてウェイクアップさせるセレクティブウェイクアップが行われる。

特開２０１３－１０７４５３号公報

セレクティブウェイクアップを実現するためには、通信に応じて電子制御ユニットをウェイクアップさせるための電源ドライバを、ウェイクアップされる電子制御ユニットに設ける必要がある。しかし、車両には、多くの電子制御ユニットが搭載されるため、電子制御ユニットの全てに当該電源ドライバを設けようとすると、コストの増加につながる。

そこで、本発明は、コストを抑制することが可能な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、本発明の一実施形態に係る電源システムは、
セントラルユニットと、
前記セントラルユニットと通信可能なゾーンユニットと、
下流ユニットと、
を備え、
前記ゾーンユニットは、
前記下流ユニットを電源に電気的に接続可能な半導体スイッチと、
前記セントラルユニットから送信される固有の識別子の受信に応じて、前記ゾーンユニット自体をウェイクアップさせることが可能なゾーン電源ドライバと、
を有し、
前記下流ユニットは、
前記ゾーン電源ドライバによりウェイクアップした前記ゾーンユニットの前記半導体スイッチがオン状態となることのみでウェイクアップされる。

本発明によれば、コストを抑制することが可能となる。

図１は、本実施形態にかかる電源システムの構成を示す概略図である。 図２は、電線特性データの一例を示す図である。 図３は、電線特性データをゾーン記憶装置に書き込む処理の流れを説明するシーケンス図である。 図４は、電線特性データの書き込みエラーが生じているかの検証に関する処理の流れを説明するシーケンス図である。 図５は、ゾーンユニットをウェイクアップさせる処理の流れを説明するシーケンス図である。 図６は、下流ユニットをウェイクアップさせる処理の流れを説明するシーケンスチャートである。 図７は、スイッチ制御処理の流れを説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる電源システム１の構成を示す概略図である。電源システム１は、例えば、車両２に適用される。車両２は、例えば、駆動源としてモータジェネレータを備える電気自動車である。なお、車両２は、駆動源としてモータジェネレータとエンジンとを備えるハイブリッド電気自動車であってもよいし、駆動源としてエンジンを備えるエンジン車であってもよい。

電源システム１は、バッテリ１０、ヒューズボックス１２、セントラルユニット１４、複数のゾーンユニット１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、複数の下流ユニット１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、複数の下流電線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および、報知装置２２を備える。

バッテリ１０は、例えば、鉛蓄電池などであり、放電および充電が可能な２次電池である。バッテリ１０は、車両２に搭載される各種の補機や電子機器等に電力を供給する電源として機能する。

ヒューズボックス１２には、複数のヒューズ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが収容されている。ヒューズ３０ａにおける２つの端子のうち第１端子は、バッテリ１０に接続されている。ヒューズ３０ａにおける第２端子は、セントラルユニット１４に接続されている。つまり、セントラルユニット１４は、ヒューズ３０ａを通じてバッテリ１０と電気的に接続される。

セントラルユニット１４は、例えば、車両２に搭載される各種の機器または電子制御ユニット（ＥＣＵ）を統括して制御する最上位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。セントラルユニット１４については後に詳述する。

ヒューズ３０ｂにおける２つの端子のうち第１端子は、バッテリ１０に接続されている。ヒューズ３０ｂにおける第２端子は、ゾーンユニット１６ａに接続されている。ヒューズ３０ｃにおける２つの端子のうち第１端子は、バッテリ１０に接続されている。ヒューズ３０ｃにおける第２端子は、ゾーンユニット１６ｂに接続されている。ヒューズ３０ｄにおける２つの端子のうち第１端子は、バッテリ１０に接続されている。ヒューズ３０ｄにおける第２端子は、ゾーンユニット１６ｃに接続されている。つまり、ゾーンユニット１６ａ、１６ｂ、１６ｃの各々は、ヒューズ３０ａ、３０ｂ、３０ｃを通じてバッテリ１０と電気的に接続される。

以後、複数のゾーンユニット１６ａ、１６ｂ、１６ｃを総称して、ゾーンユニット１６という場合がある。図１では、３つのゾーンユニット１６ａ、１６ｂ、１６ｃを例示しているが、ゾーンユニット１６の数は、３つに限らず、１つであってもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、本実施形態の電源システム１では、複数のゾーンユニット１６の構成を共通とさせている。図１では、図の簡略化のため、複数のゾーンユニット１６のうちゾーンユニット１６ａの構成を示し、その他のゾーンユニット１６の構成を省略している。

ゾーンユニット１６は、例えば、ネットワークアーキテクチャにおいてセントラルユニット１４よりも下位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ゾーンユニット１６については後に詳述する。

以後、複数のヒューズ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを総称して、ヒューズ３０という場合がある。図１では、４つのヒューズ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを例示しているが、ヒューズ３０の数は、４つに限らず、セントラルユニット１４およびゾーンユニット１６の総数以上あればよい。

ゾーンユニット１６は、複数の電源出力ポート３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有する。以後、電源出力ポート３２ａ、３２ｂ、３２ｃを総称して、電源出力ポート３２という場合がある。図１では、３つの電源出力ポート３２ａ、３２ｂ、３２ｃを例示しているが、電源出力ポート３２の数は、３つに限らず、１つであってもよいし、２つであってもよいし４つ以上であってもよい。

下流ユニット１８ａは、下流電線２０ａを通じてゾーンユニット１６ａの電源出力ポート３２ａに電気的に接続されている。下流ユニット１８ｂは、下流電線２０ｂを通じてゾーンユニット１６ａの電源出力ポート３２ｂに電気的に接続されている。下流ユニット１８ｃは、下流電線２０ｃを通じてゾーンユニット１６ａの電源出力ポート３２ｃに電気的に接続されている。

以後、複数の下流ユニット１８ａ、１８ｂ、１８ｃを総称して、下流ユニット１８という場合がある。図１では、３つの下流ユニット１８ａ、１８ｂ、１８ｃを例示しているが、下流ユニット１８の数は、３つに限らず、１つであってもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、複数の下流電線２０ａ、２０ｂ、２０ｃを総称して、下流電線２０という場合がある。図１では、３つの下流電線２０ａ、２０ｂ、２０ｃを例示しているが、下流電線２０の数は、３つに限らず、下流ユニット１８の数と同じだけあればよく、１つであってもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

後述するが、ゾーンユニット１６は、電源であるバッテリ１０の電力を、電源出力ポート３２を通じて、当該電源出力ポート３２に接続されている下流ユニット１８に供給可能となっている。なお、下流ユニット１８および下流電線２０における「下流」は、電源から供給される電力の供給経路におけるゾーンユニット１６よりも電源とは反対側、すなわち、末端側であることを意味する。

下流ユニット１８は、例えば、アクチュエータなどの任意の電気機器であってもよい。また、下流ユニット１８は、例えば、ネットワークアーキテクチャにおけるセントラルユニット１４およびゾーンユニット１６よりも下位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）などの任意の電子機器であってもよい。

複数の下流ユニット１８の各々は、同じ機器であってもよいし、異なる機器であってもよい。例えば、下流ユニット１８ａ、１８ｂ、１８ｃのすべてが電子制御ユニットであってもよい。また、例えば、下流ユニット１８ａが電子制御ユニットであり、下流ユニット１８ｂ、１８ｃがアクチュエータであってもよい。

なお、図示を省略しているが、ゾーンユニット１６ａ以外の他のゾーンユニット１６に、他の下流電線２０を通じて他の下流ユニット１８が接続されていてもよい。

下流電線２０は、ゾーンユニット１６に所定の下流ユニット１８を電気的に接続させる電線である。例えば、下流電線２０は、耐熱温度が高い車両２の電装用の電線であってもよい。

複数の下流電線２０は、当該下流電線２０に接続される下流ユニット１８において必要とされる電流の大きさによって、電線の種類および断面積が異なっている。例えば、下流ユニット１８が所定のアクチュエータであれば、当該アクチュエータを駆動させるために比較的大きな電流が必要であり、比較的断面積が大きい下流電線２０によって当該アクチュエータがゾーンユニット１６に接続されることになる。一方、例えば、下流ユニット１８が電子制御ユニットであれば、アクチュエータと比べて電流が小さくてもよく、比較的断面積が小さい下流電線２０によって当該電子制御ユニットがゾーンユニット１６に接続されてもよい。

複数の下流電線２０では、電線の種類および断面積によって、許容電流が異なる。下流電線２０に流す電流が多くなると、当該下流電線２０の発熱量が多くなり、場合によっては、下流電線２０の温度が許容温度を超えるおそれがある。そこで、後述するが、下流電線２０の温度が許容温度を超える前に、下流電線２０および下流ユニット１８への電力の供給を遮断するヒューズ機能が、ゾーンユニット１６内に設けられる。

ここで、ゾーンユニット１６に繋がる下流電線２０の断面積がゾーンユニット１６ごとに異なると、下流電線２０ごとに許容電流が異なることになるため、ゾーンユニット１６におけるヒューズ機能を、ゾーンユニット１６ごとに設計する必要が生じる。複数のゾーンユニット１６が個別の専用の設計となってしまうと、例えば、いずれかのゾーンユニット１６において修正や更新などが生じた場合、他のゾーンユニット１６との動作の整合性を確認する必要があるなど、車両２に搭載されるシステムの開発や管理が煩雑になってしまう。

そこで、電源システム１では、それぞれのゾーンユニット１６のヒューズ機能に関係する下流電線２０の特性を示すデータを、セントラルユニット１４で一括管理する。それにより、複数のゾーンユニット１６を、共通の構成とさせることができ、システムの開発や管理の負担を抑えることができる。

セントラルユニット１４は、セントラル通信装置４０、セントラル記憶装置４２、１つまたは複数のセントラルプロセッサ４４、および、セントラルプロセッサ４４に接続される１つまたは複数のセントラルメモリ４６を有する。

セントラル通信装置４０は、車両２に搭載される他の電子制御ユニットの通信装置と、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などの通信ネットワークを構成している。セントラルユニット１４は、セントラル通信装置４０を通じて、後述するゾーンユニット１６と通信可能となっている。

セントラル記憶装置４２は、不揮発性の記憶素子で構成される。なお、不揮発性の記憶素子は、フラッシュメモリなどの電気的に読み書き可能な不揮発性の記憶素子などを含んでもよい。

セントラル記憶装置４２には、複数の電線特性データ５０が予め記憶されている。電線特性データ５０は、ゾーンユニット１６の数だけ記憶されている。

図２は、電線特性データ５０の一例を示す図である。電線特性データ５０には、ゾーンユニット１６に接続されている下流電線２０に関する各種の指標の値が、電源出力ポート３２ごとに設定されている。

例えば、電線特性データ５０では、電源出力ポート３２、電線種類、電線抵抗ｒ、電線の初期温度Ｔ０、電線の放熱抵抗Ｒ、電線の熱容量Ｃｖ、電線の発煙温度、および、遮断余裕度Ｋの各々の値が関連付けられている。

電線種類は、電源出力ポート３２に接続された下流電線２０の型式などである。電線抵抗ｒは、電源出力ポート３２に接続された下流電線２０の電気的な抵抗値を示す。電線の初期温度Ｔ０は、例えば、８０℃などの固定値であり、真夏に車両２が放置されたときの車両２の室内の温度を想定して設定される。電線の放熱抵抗Ｒは、電源出力ポート３２に接続された下流電線２０における放熱され難さを示す。電線の熱容量Ｃｖは、電源出力ポート３２に接続された下流電線２０の温度を単位温度上昇させるために必要な熱量を示す。電線の発煙温度は、電源出力ポート３２に接続された下流電線２０の被覆から煙が発生する温度を示す。遮断余裕度Ｋは、電源出力ポート３２を通じた電力の供給を遮断するか否かの判断基準をどの程度安全側に設定するかを示す指標である。

電線特性データ５０は、後述するが、ゾーンユニット１６において、下流電線２０を通じて接続される下流ユニット１８への電力の供給を遮断するかの判定に利用される。

図１に戻って、セントラルメモリ４６は、プログラム等が格納されたＲＯＭおよびワークエリアとしてのＲＡＭを含む。セントラルプロセッサ４４は、セントラルメモリ４６に含まれるプログラムと協働して、セントラルユニット１４の各制御を実現する。セントラルプロセッサ４４は、プログラムを実行することで、セントラル制御部５２としても機能する。セントラル制御部５２については後に詳述する。

ゾーンユニット１６は、複数の半導体スイッチ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを有する。以後、複数の半導体スイッチ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを総称して、半導体スイッチ６０という場合がある。図１では、３つの半導体スイッチ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを例示しているが、半導体スイッチ６０の数は、３つに限らず、１つであってもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。半導体スイッチ６０は、電源出力ポート３２の数と同じ数だけ設けられる。

半導体スイッチ６０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などである。半導体スイッチ６０は、第１端子、第２端子および制御端子を有する。

半導体スイッチ６０ａの第１端子、半導体スイッチ６０ｂの第１端子、および、半導体スイッチ６０ｃの第１端子は、ヒューズボックス１２のヒューズ３０に接続されている。半導体スイッチ６０ａの第２端子は、電源出力ポート３２ａに接続されている。半導体スイッチ６０ｂの第２端子は、電源出力ポート３２ｂに接続されている。半導体スイッチ６０ｃの第２端子は、電源出力ポート３２ｃに接続されている。

半導体スイッチ６０は、制御端子に入力される電圧に基づいて、当該半導体スイッチ６０の第１端子と第２端子との間のオンオフを切替可能となっている。つまり、半導体スイッチ６０は、当該半導体スイッチ６０に接続された電源出力ポート３２、下流電線２０および下流ユニット１８を、電源に電気的に接続可能となっている。

より詳細には、半導体スイッチ６０ａがオン状態のとき、バッテリ１０の電力が、当該半導体スイッチ６０ａおよび下流電線２０ａを通じて下流ユニット１８ａに供給される。半導体スイッチ６０ａがオフ状態のとき、下流電線２０ａおよび下流ユニット１８ａは、バッテリ１０から電気的に遮断される。同様に、半導体スイッチ６０ｂがオン状態のとき、バッテリ１０の電力が、当該半導体スイッチ６０ｂおよび下流電線２０ｂを通じて下流ユニット１８ｂに供給される。半導体スイッチ６０ｂがオフ状態のとき、下流電線２０ｂおよび下流ユニット１８ｂは、バッテリ１０から電気的に遮断される。半導体スイッチ６０ｃがオン状態のとき、バッテリ１０の電力が、当該半導体スイッチ６０ｃおよび下流電線２０ｃを通じて下流ユニット１８ｃに供給される。半導体スイッチ６０ｃがオフ状態のとき、下流電線２０ｃおよび下流ユニット１８ｃは、バッテリ１０から電気的に遮断される。

ゾーンユニット１６は、電流センサ６２および素子温度センサ６４を有する。電流センサ６２および素子温度センサ６４は、半導体スイッチ６０ごとに設けられる。電流センサ６２は、半導体スイッチ６０および電源出力ポート３２を通じて、当該電源出力ポート３２に接続される下流電線２０に流れる電流を検出する。素子温度センサ６４は、半導体スイッチ６０の温度を検出する。

また、ゾーンユニット１６は、ゾーン通信装置７０、ゾーン記憶装置７２、１つまたは複数のゾーンプロセッサ７４、および、ゾーンプロセッサ７４に接続される１つまたは複数のゾーンメモリ７６を有する。

ゾーン通信装置７０は、車両２に搭載される他の電子制御ユニットの通信装置と、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などの通信ネットワークを構成している。ゾーンユニット１６は、ゾーン通信装置７０を通じて、セントラルユニット１４と通信可能となっている。

また、ゾーン通信装置７０は、ゾーン電源ドライバ７８を有する。ゾーン電源ドライバ７８は、ヒューズボックス１２のヒューズ３０に電気的に接続されている。

ここで、セントラル制御部５２のセントラル通信装置４０は、コントローラエリアネットワークを通じて、ゾーンユニット１６を識別する固有の識別子を、ゾーンユニット１６のゾーン通信装置７０に送信することができる。ゾーン通信装置７０のゾーン電源ドライバ７８は、セントラル通信装置４０から送信される固有の識別子を受信することができる。

ゾーン電源ドライバ７８は、受信した固有の識別子が、自装置が属するゾーンユニット１６を識別するものであれば、自装置が属するゾーンユニット１６をウェイクアップさせる。具体的には、ゾーン電源ドライバ７８は、ヒューズ３０を通じてバッテリ１０から供給される電力を、自装置が属するゾーンユニット１６のゾーンプロセッサ７４に供給することで、自装置が属するゾーンユニット１６をウェイクアップさせる。

セントラル制御部５２は、複数のゾーンユニット１６のうちから選択されたゾーンユニット１６の固有の識別子を送信することで、当該選択されたゾーンユニット１６を選択的にウェイクアップさせることができる。すなわち、セントラルユニット１４およびゾーンユニット１６は、ＣＡＮ通信を利用したセレクティブウェイクアップ機能を有する。

ゾーン記憶装置７２は、電気的に書き込み可能な不揮発性の記憶素子で構成される。例えば、電源システム１が適用される車両２の製造が完了する前の初期状態では、ゾーン記憶装置７２には、少なくとも電線特性データ５０が記憶されていない。しかし、後述するが、所定のタイミングが経過すると、セントラル記憶装置４２に記憶されている電線特性データ５０のうちゾーンユニット１６それぞれに対応する電線特性データ５０がゾーン記憶装置７２に書き込まれる。図１では、ゾーン記憶装置７２の中の電線特性データ５０を破線の四角で示すことで、電線特性データ５０がゾーン記憶装置７２に書き込まれることを示している。

ゾーンメモリ７６は、プログラム等が格納されたＲＯＭおよびワークエリアとしてのＲＡＭを含む。ゾーンプロセッサ７４は、ゾーンメモリ７６に含まれるプログラムと協働して、ゾーンユニット１６の各制御を実現する。ゾーンプロセッサ７４は、プログラムを実行することで、ゾーン制御部８０としても機能する。

ゾーン制御部８０は、それぞれの半導体スイッチ６０を、リレーと同様にオンオフさせることができるとともに、半導体スイッチ６０をヒューズとして機能させることもできるように構成されている。

例えば、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０に接続される下流電線２０に流れる電流が過電流となるような状況において、当該半導体スイッチ６０をオフ状態にさせて、当該下流電線２０の電流を遮断させる。ここで、下流電線２０に流れる電流が過電流となるような状況では、下流電線２０の温度が高くなる。このことから、ゾーン制御部８０は、下流電線２０に流れる電流の測定値から、下流電線２０の温度の推定値である温度推定値を導出する。そして、ゾーン制御部８０は、温度推定値が所定温度を超えた場合に、下流電線２０の電流が過電流となったとみなして、当該下流電線２０に接続される半導体スイッチ６０をオフ状態にさせる。このような制御を行うことで、半導体スイッチ６０をヒューズとして機能させることができる。

上述のように、ゾーンユニット１６に接続される下流電線２０は、下流電線２０に接続される下流ユニット１８によって異なる。そうすると、半導体スイッチ６０をヒューズとして制御するときの条件が、下流電線２０ごとに異なることになる。

そこで、電源システム１では、下流電線２０の温度推定値を導出するために用いられるデータと、温度推定値を導出するための導出式に相当するプログラムとを分離させる。また、電源システム１では、半導体スイッチ６０をオフ状態にさせる判定の基準となる所定温度を決定するために用いられるデータと、所定温度を決定するための決定式に相当するプログラムとを分離させる。

以後、説明の便宜のため、温度推定値を導出するための導出式に相当するプログラムを、温度推定プログラムという場合がある。所定温度を決定するための決定式に相当するプログラムを、所定温度決定プログラムという場合がある。

電源システム１では、温度推定プログラムおよび所定温度決定プログラムが、ゾーンメモリ７６に予め記憶される。一方、電源システム１では、温度推定値の導出に用いられるデータ、および、所定温度の決定に用いられるデータを、電線特性データ５０として、セントラル記憶装置４２に予め記憶させておく。

電線特性データ５０は、所定のタイミングにおいて、セントラルユニット１４からゾーンユニット１６に送信されてゾーン記憶装置７２に書き込まれる。所定のタイミングは、例えば、後述するように、ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が記憶されていないことを示す空状態情報を、セントラルユニット１４がゾーンユニット１６から受信したタイミングとする。なお、所定のタイミング、例示したタイミングに限らず、ゾーンユニット１６において電線特性データ５０が必要となるタイミングなどの任意のタイミングとしてもよい。

温度推定プログラムおよび所定温度決定プログラムは、下流電線２０の種類に拘わらず同じプログラムを利用することができる。このため、ゾーンメモリ７６に温度推定プログラムおよび所定温度決定プログラムが予め記憶されていても、ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が書き込まれる前であれば、複数のゾーンユニット１６を、全く同じ構成とすることが可能となる。つまり、複数のゾーンユニット１６を、１つの仕様で量産することが可能となる。

そして、ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が書き込まれることで、複数のゾーンユニット１６を、ゾーンユニット１６に接続される下流電線２０に合わせて、別々のゾーンユニット１６として機能させることが可能である。

より詳細には、ゾーン制御部８０は、ゾーン記憶装置７２に書き込まれた電線特性データ５０を用いて、ゾーンメモリ７６に記憶されている温度推定プログラムを実行することで、下流電線２０の温度推定値を導出することができる。また、ゾーン制御部８０は、ゾーン記憶装置７２に書き込まれた電線特性データ５０を用いて、ゾーンメモリ７６に記憶されている所定温度決定プログラムを実行することで、所定温度を決定することができる。ゾーン制御部８０は、温度推定値と所定温度とに基づいて、半導体スイッチ６０をオフ状態にするかを判定することができる。

温度推定プログラムは、例えば、以下の式（１）で示す式を実現するプログラムであってもよい。なお、ｎは、所定周期で繰り返される一連の処理における繰り返し回数を示す。Ｔ[ｎ]は、ｎ回目の時点における温度推定値を示す。Ｉは、ｎ回目の時点における電流の測定値を示す。ｒは、電線抵抗を示す。Ｔ[ｎ－１]は、ｎ－１回目の時点、すなわち、前回における温度推定値を示す。Ｔ０は、電線の初期抵抗を示す。Ｒは、電線の放熱抵抗を示す。Ｃｖは、電線の熱容量を示す。Δｔは、ｎ－１回目の時点とｎ回目の時点との時間差、すなわち、所定周期を示す。

式（１）で示すように、温度推定プログラムでは、所定周期の間に変化した温度の変化量を、所定周期が訪れるごとに積算することで、現在の温度推定値が導出されるようになっている。

また、所定温度決定プログラムでは、以下の式（２）で示す式を実現するプログラムであってもよい。なお、Ｔｔｈは、所定温度を示す。Ｔｓは、電線の発煙温度を示す。Ｋは、遮断余裕度を示す。式（２）で示すように、所定温度は、発煙温度よりも遮断余裕度だけ低い温度に決定される。

なお、発煙温度および遮断余裕度の２つの指標を用いて所定温度を決定する態様に限らない。例えば、所定温度そのものが指標として電線特性データ５０に含まれてもよい。その場合、電線特性データ５０に含まれる所定温度をそのまま利用すればよく、所定温度決定プログラムが省略されてもよい。

図３は、電線特性データ５０をゾーン記憶装置７２に書き込む処理の流れを説明するシーケンス図である。ゾーン制御部８０は、所定周期で訪れる所定の割込みタイミングが到来すると、セントラルユニット１４との通信が確立しているかを判定する（Ｓ１０）。通信が確立していないと判定した場合（Ｓ１０におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、図３で示す一連の処理を終了する。

セントラルユニット１４との通信が確立していると判定した場合（Ｓ１０におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が記憶されているかを判定する（Ｓ１１）。ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が記憶されていると判定した場合（Ｓ１１におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、図３で示す一連の処理を終了する。

ゾーン記憶装置７２に電線特性データ５０が記憶されていないと判定した場合（Ｓ１１におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、電線特性データ５０が記憶されていないことを示す空状態情報を、ゾーン通信装置７０を通じてセントラルユニット１４に送信する（Ｓ１２）。

セントラル制御部５２は、セントラル通信装置４０を通じて空状態情報を受信すると、空状態情報の送信元のゾーンユニット１６に対応する電線特性データ５０をセントラル記憶装置４２から読み出す（Ｓ１３）。セントラル制御部５２は、読み出した電線特性データ５０を、セントラル通信装置４０を通じて空状態情報の送信元のゾーンユニット１６に送信する（Ｓ１４）。

ゾーン制御部８０は、ゾーン通信装置７０を通じて電線特性データ５０を受信すると、受信した電線特性データ５０をゾーン記憶装置７２に書き込み（Ｓ１５）、図３で示す一連の処理を終了する。なお、ゾーン制御部８０は、電線特性データ５０をゾーン記憶装置７２に書き込んだとき、書き込みが完了したことを示す書き込みフラグをオンするようにしてもよい。

このようにして電線特性データ５０がゾーン記憶装置７２に書き込まれることで、ゾーン制御部８０は、以後、ゾーン記憶装置７２に書き込まれた電線特性データ５０を利用することができる。例えば、ゾーン制御部８０は、ゾーン記憶装置７２に書き込まれた電線特性データ５０と、電流センサ６２により検出された電流とに基づいて、下流電線２０に接続される半導体スイッチ６０をオフ状態にさせるか否かを判定することができる。

また、セントラル制御部５２は、特定の条件が成立した場合、ゾーンユニット１６のゾーン記憶装置７２に記憶されている電線特性データ５０と、セントラル記憶装置４２に記憶されている電線特性データ５０とが一致するかを判定してもよい。すなわち、セントラル制御部５２は、ゾーン記憶装置７２において電線特性データ５０の書き込みエラーが生じているかを検証してもよい。

図４は、電線特性データ５０の書き込みエラーが生じているかの検証に関する処理の流れを説明するシーケンス図である。セントラル制御部５２は、所定周期で訪れる所定の割込みタイミングが到来すると、特定の条件が成立したかを判定する（Ｓ２０）。

例えば、ディーラーなどにおいて車両２の修理が行われたとき、セントラル制御部５２は、特定の条件が成立したと判定してもよい。また、車両２のイグニッションがオンされてドライビングサイクルが開始されたタイミングにおいて、セントラル制御部５２は、特定の条件が成立したと判定してもよい。また、例えば、１日ごとなど、所定時間が経過するごとに、セントラル制御部５２は、特定の条件が成立したと判定してもよい。

特定の条件が成立していないと判定した場合（Ｓ２０におけるＮＯ）、セントラル制御部５２は、図４で示す一連の処理を終了する。

特定の条件が成立したと判定した場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、セントラル制御部５２は、ゾーン記憶装置７２に書き込まれている電線特性データ５０の送信を要求する送信要求情報を、セントラル通信装置４０を通じてゾーンユニット１６に送信する（Ｓ２１）。

ゾーン制御部８０は、ゾーン通信装置７０を通じて送信要求情報を受信すると、ゾーン記憶装置７２に記憶されている電線特性データ５０を読み出す（Ｓ２２）。ゾーン制御部８０は、読み出した電線特性データ５０を、ゾーン通信装置７０を通じてセントラルユニット１４に送信する（Ｓ２３）。

セントラル制御部５２は、セントラル通信装置４０を通じてゾーンユニット１６から電線特性データ５０を受信することで、ゾーン記憶装置７２に書き込まれている電線特性データ５０を取得することができる。セントラル制御部５２は、ゾーンユニット１６から取得した電線特性データ５０と、セントラル記憶装置４２に記憶されている当該ゾーンユニット１６に対応する電線特性データ５０とが一致するかを判定する（Ｓ２４）。

ゾーンユニット１６から取得した電線特性データ５０と、セントラル記憶装置４２に記憶されている当該ゾーンユニット１６に対応する電線特性データ５０とが一致した場合（Ｓ２４におけるＹＥＳ）、セントラル制御部５２は、図４で示す一連の処理を終了する。

ゾーンユニット１６から取得した電線特性データ５０と、セントラル記憶装置４２に記憶されている当該ゾーンユニット１６に対応する電線特性データ５０とが一致しなかった場合（Ｓ２４におけるＮＯ）、セントラル制御部５２は、電線特性データ５０の書き込みエラーを報知装置２２に報知させる（Ｓ２５）。報知装置２２は、例えば、インストルメントパネルの警告灯など、車両２の搭乗者に適切に報知可能な装置であればよい。

このように、ゾーン記憶装置７２における電線特性データ５０の書き込みエラーを検証することで、電線特性データ５０の書き込みエラーを早期に発見することができ、当該エラーに適切に対応することができる。その結果、電線特性データ５０を利用して行われる半導体スイッチ６０の制御の不具合を、早期に、かつ、適切に修正することが可能となる。

ところで、ここまでは、ゾーンユニット１６および下流ユニット１８がウェイクアップしていることを前提として説明していた。しかし、ゾーンユニット１６および下流ユニット１８は、スリープさせることもできる。例えば、スリープしている電子制御ユニットに担当させる処理が発生した場合、当該電子制御ユニットをスリープの状態からウェイクアップさせる必要がある。

電子制御ユニットをウェイクアップさせる方法として、特定の電子制御ユニットが、他の複数の電子制御ユニットの中から選択した電子制御ユニットを、コントローラエリアネットワークを通じてウェイクアップさせるセレクティブウェイクアップがある。セレクティブウェイクアップを実現するためには、通信に応じて電子制御ユニットをウェイクアップさせるための電源ドライバを、ウェイクアップされる電子制御ユニットに設ける必要がある。しかし、車両２には、多くの電子制御ユニットが搭載されるため、電子制御ユニットの全てに当該電源ドライバを設けようとすると、コストの増加につながる。

そこで、電源システム１では、ゾーンユニット１６については、セレクティブウェイクアップを適用し、下流ユニット１８については、セレクティブウェイクアップを適用しないようにした。より詳細には、ゾーンユニット１６には、通信に応じてゾーンユニット１６自体をウェイクアップさせるためのゾーン電源ドライバ７８が設けられている。これに対し、下流ユニット１８には、通信に応じて下流ユニット１８自体をウェイクアップさせるための電源ドライバが設けられていない。下流ユニットについては、ゾーンユニットの半導体スイッチがオン状態とされることで、ウェイクアップされるようにする。

このように、電源システム１では、下流ユニット１８において、セレクティブウェイクアップを実現する電源ドライバが省略されているため、当該電源ドライバを省略した分だけ、コストを抑制することが可能となる。

図５は、ゾーンユニット１６をウェイクアップさせる処理の流れを説明するシーケンス図である。セントラル制御部５２は、所定周期で訪れる所定の割込みタイミングが到来すると、ゾーンユニット１６のウェイクアップ条件が成立したか否かを、全てのゾーンユニット１６について判定する（Ｓ３０）。例えば、ゾーンユニット１６がスリープしている状態において、ゾーンユニット１６が担当する処理が発生した場合、セントラル制御部５２は、当該ゾーンユニット１６のウェイクアップ条件が成立したと判定してもよい。

全てのゾーンユニット１６について、ゾーンユニット１６のウェイクアップ条件が成立していないと判定した場合（Ｓ３０におけるＮＯ）、セントラル制御部５２は、図５の一連の処理を終了する。

少なくともいずれかのゾーンユニット１６について、ゾーンユニット１６のウェイクアップ条件が成立したと判定した場合（Ｓ３０におけるＹＥＳ）、セントラル制御部５２は、ウェイクアップ条件が成立したゾーンユニット１６の固有の識別子を、セントラル通信装置４０を通じて当該ゾーンユニット１６に送信する（Ｓ３１）。

ゾーン通信装置７０のゾーン電源ドライバ７８は、受信した固有の識別子が、自装置が属するゾーンユニット１６を識別する固有の識別子であれば（Ｓ３２におけるＹＥＳ）、自装置が属するゾーンユニット１６をウェイクアップさせる（Ｓ３３）。

ゾーン通信装置７０のゾーン電源ドライバ７８は、受信した固有の識別子が、自装置が属するゾーンユニット１６を識別する固有の識別子でなければ（Ｓ３２におけるＮＯ）、自装置が属するゾーンユニット１６のウェイクアップを行わず、図５で示す一連の処理を終了する。

ここで、下流ユニット１８は、ゾーンユニット１６のようなセレクティブウェイクアップ機能を有していない。つまり、下流ユニット１８は、通信に応じて下流ユニット１８をウェイクアップさせることが可能な電源ドライバを有していない。

このため、下流ユニット１８は、セレクティブウェイクアップ機能を有する態様と比べ、下流ユニット１８のコストを抑制することができる。

電源システム１では、ゾーンユニット１６の半導体スイッチ６０がオン状態となることで、下流ユニット１８に電力が供給されて、下流ユニット１８をウェイクアップさせることができる。

図６は、下流ユニット１８をウェイクアップさせる処理の流れを説明するシーケンスチャートである。セントラル制御部５２は、所定周期で訪れる所定の割込みタイミングが到来すると、下流ユニット１８のウェイクアップ条件が成立したか否かを、全ての下流ユニット１８について判定する（Ｓ４０）。例えば、下流ユニット１８がスリープしている状態において、下流ユニット１８が担当する処理が発生した場合、セントラル制御部５２は、当該下流ユニット１８のウェイクアップ条件が成立したと判定してもよい。

全ての下流ユニット１８について、下流ユニット１８のウェイクアップ条件が成立していないと判定した場合（Ｓ４０におけるＮＯ）、セントラル制御部５２は、図６の一連の処理を終了する。

少なくともいずれかの下流ユニット１８について、下流ユニット１８のウェイクアップ条件が成立したと判定した場合（Ｓ４０におけるＹＥＳ）、セントラル制御部５２は、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８が接続されているゾーンユニット１６がウェイクアップしているかを判定する（Ｓ４１）。

ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８が接続されているゾーンユニット１６がウェイクアップしていないと判定した場合（Ｓ４１におけるＮＯ）、セントラル制御部５２は、当該ゾーンユニット１６のウェイクアップを実行する（Ｓ４２）。より詳細には、セントラル制御部５２は、上述した図５の一連の処理を実行することで、当該ゾーンユニット１６をウェイクアップさせる。なお、下流ユニット１８のウェイクアップを行わず、ゾーンユニット１６のみウェイクアップさせる場合には、図６の処理が行われず、図５の処理だけ行われてもよい。

ゾーンユニット１６をウェイクアップさせた後、セントラル制御部５２は、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８に電力を供給する指令である下流オン指令を、セントラル通信装置４０を通じてゾーンユニット１６に送信する（Ｓ４３）。下流オン指令は、下流ユニット１８をウェイクアップさせる指令に相当する。下流オン指令には、ウェイクアップさせる下流ユニット１８を特定する情報が含まれている。

また、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８が接続されているゾーンユニット１６がウェイクアップしている場合（Ｓ４１におけるＹＥＳ）、セントラル制御部５２は、ゾーンユニット１６をウェイクアップさせるステップＳ４２を省略して、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８についての下流オン指令を、セントラル通信装置４０を通じてゾーンユニット１６に送信する（Ｓ４３）。

なお、ステップＳ４０において、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８が複数ある場合、セントラル制御部５２は、ウェイクアップ条件が成立した下流ユニット１８の全てについて、ステップＳ４１以降の処理を行う。

ここで、ゾーン制御部８０は、所定周期で訪れる所定の割込みタイミングが到来するごとに、半導体スイッチ６０を制御する処理であるスイッチ制御処理（Ｓ５０）を繰り返し実行する。スイッチ制御処理（Ｓ５０）については後述する。

ゾーン制御部８０は、ゾーン通信装置７０を通じて下流オン指令を受信すると、スイッチ制御処理（Ｓ５０）における下流オン指令の受信判定で、下流オン指令を受信したと判定してスイッチ制御処理（Ｓ５０）が進められる。

また、下流ユニット１８への電力を遮断する処理については、図６で説明した、下流ユニット１８に電力を供給する処理と同様にして行うことができる。すなわち、セントラル制御部５２は、下流ユニット１８への電力を遮断する条件が成立した場合において、ゾーンユニット１６がウェイクアップしていなければ、ゾーンユニット１６のウェイクアップを実行する。そして、セントラル制御部５２は、ゾーンユニット１６がウェイクアップしている状態において、下流ユニット１８への電力を遮断する指令である下流オフ指令を、セントラル通信装置４０を通じてゾーンユニット１６に送信する。下流オフ指令には、電力を遮断する下流ユニット１８を特定する情報が含まれている。

ゾーン制御部８０は、ゾーン通信装置７０を通じて下流オフ指令を受信すると、スイッチ制御処理（Ｓ５０）における下流オフ指令の受信判定で、下流オフ指令を受信したと判定してスイッチ制御処理（Ｓ５０）が進められる。

図７は、スイッチ制御処理（Ｓ５０）の流れを説明するフローチャートである。図７で示すスイッチ制御処理（Ｓ５０）は、半導体スイッチ６０ごとに並行して実行される。複数の半導体スイッチ６０のそれぞれに対応する複数のスイッチ制御処理（Ｓ５０）の内容は共通している。以後、説明の便宜のため、１つの半導体スイッチ６０に対応するスイッチ制御処理（Ｓ５０）について説明し、他の半導体スイッチ６０に対応するスイッチ制御処理（Ｓ５０）については説明を省略する。また、図７のスイッチ制御処理の説明における半導体スイッチ６０は、原則として、当該スイッチ制御処理（Ｓ５０）に対応する半導体スイッチ６０を示すものとする。

ここで、後述するが、半導体スイッチ６０においてヒューズ機能が発動して半導体スイッチ６０がオン状態からオフ状態になると、ヒューズ機能が発動したことを示す発動情報がゾーンメモリ７６に記憶される。

スイッチ制御処理（Ｓ５０）が開始されると、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０のヒューズ機能が発動状態であるか否かを判定する（Ｓ６０）。例えば、ゾーン制御部８０は、ゾーンメモリ７６に半導体スイッチ６０の発動情報が記憶されていた場合、半導体スイッチ６０のヒューズ機能が発動状態であると判定する。

ヒューズ機能が発動状態であると判定した場合（Ｓ６０におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０をオフ状態で維持させ（Ｓ６１）、今回のスイッチ制御処理（Ｓ５０）を終了する。

ヒューズ機能が発動状態ではないと判定した場合（Ｓ６０におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０に対応する電流センサ６２により検出された電流を取得する（Ｓ７０）。

ゾーン制御部８０は、取得した電流と、ゾーン記憶装置７２に書き込まれている電線特性データ５０とに基づいて、半導体スイッチ６０に対応する下流電線２０の温度の推定値である温度推定値を導出する（Ｓ７１）。例えば、ゾーン制御部８０は、取得した電流および電線特性データ５０を用いて温度推定プログラムを実行することで、温度推定値を導出する。

次に、ゾーン制御部８０は、ゾーン記憶装置７２に書き込まれている電線特性データ５０に基づいて、ヒューズ機能を発動させるか否かの判定基準を示す所定温度を決定する（Ｓ７２）。例えば、ゾーン制御部８０は、電線特性データ５０を用いて所定温度決定プログラムを実行することで、所定温度を決定する。

次に、ゾーン制御部８０は、温度推定値が所定温度より大きいかを判定する（Ｓ７３）。温度推定値が所定温度以下である場合（Ｓ７３におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０に対応する素子温度センサ６４により検出された素子温度を取得する（Ｓ７４）。

ゾーン制御部８０は、取得した素子温度が、素子温度閾値より大きいかを判定する（Ｓ７５）。素子温度閾値は、例えば、ゾーンメモリ７６に予め記憶されている。

温度推定値が所定温度より大きい（Ｓ７３におけるＹＥＳ）、または、素子温度が素子温度閾値より大きい場合（Ｓ７５におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０をオフ状態にさせる（Ｓ７６）。この場合、半導体スイッチ６０のヒューズ機能が発動して半導体スイッチ６０がオフ状態となったことに相当する。このため、ゾーン制御部８０は、ヒューズ機能の発動があったことを示す発動情報をゾーンメモリ７６に記憶させる（Ｓ７７）。そして、ゾーン制御部８０は、当該発動情報を、ゾーン通信装置７０を通じてセントラルユニット１４に送信し（Ｓ７８）、今回のスイッチ制御処理（Ｓ５０）を終了する。

また、ステップＳ７５において、素子温度が素子温度閾値以下である場合（Ｓ７５におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オフ指令を受信したかを判定する（Ｓ８０）。

半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オフ指令を受信した場合（Ｓ８０におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０をオン状態にさせ（Ｓ８１）、今回のスイッチ制御処理（Ｓ５０）を終了する。

半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オフ指令を受信していない場合（Ｓ８０におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オン指令を受信したかを判定する（Ｓ８２）。

半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オン指令を受信した場合（Ｓ８２におけるＹＥＳ）、ゾーン制御部８０は、半導体スイッチ６０をオフ状態にさせ（Ｓ８３）、今回のスイッチ制御処理（Ｓ５０）を終了する。

半導体スイッチ６０に対応する下流ユニット１８についての下流オン指令を受信していない場合（Ｓ８２におけるＮＯ）、ゾーン制御部８０は、今回のスイッチ制御処理（Ｓ５０）を終了する。この場合、半導体スイッチ６０の現在の状態が維持される。

なお、半導体スイッチ６０のヒューズ機能が発動している状態で下流オフ指令または下流オン指令を受信した場合、当該下流オフ指令または下流オン指令は、有効に処理されず、ステップＳ６１で示すように、半導体スイッチ６０はオフ状態で維持される。

以上のように、本実施形態の電源システム１の下流ユニット１８は、ゾーンユニット１６の半導体スイッチ６０がオン状態となることでウェイクアップされる。

したがって、本実施形態の電源システム１では、通信に応じて下流ユニット１８をウェイクアップさせることが可能な電源ドライバを下流ユニット１８において省略することができ、当該電源ドライバを省略した分だけ、コストを抑制することが可能となる。

また、本実施形態の電源システム１では、セントラル記憶装置４２に記憶されている電線特性データ５０がゾーンユニット１６に送信されてゾーン記憶装置７２に書き込まれる。これにより、本実施形態の電源システム１では、複数のゾーンユニット１６において、半導体スイッチ６０の制御の条件が異なっていたとしても、半導体スイッチ６０の制御の条件に関わる電線特性データ５０をセントラル記憶装置４２にて一括管理することができる。

したがって、本実施形態の電源システム１では、複数の電子制御ユニット、例えば、複数のゾーンユニット１６を共通の構成とすることが可能となる。その結果、本実施形態では、電源システム１の開発や管理を行い易くすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 電源システム
１０ バッテリ
１４ セントラルユニット
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ゾーンユニット
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 下流ユニット
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 下流電線
４２ セントラル記憶装置
４４ セントラルプロセッサ
４６ セントラルメモリ
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ 半導体スイッチ
６２ 電流センサ
７２ ゾーン記憶装置
７４ ゾーンプロセッサ
７６ ゾーンメモリ
７８ ゾーン電源ドライバ

Claims (3)

1. セントラルユニットと、
   前記セントラルユニットと通信可能なゾーンユニットと、
   下流ユニットと、
   を備え、
   前記ゾーンユニットは、
   前記下流ユニットを電源に電気的に接続可能な半導体スイッチと、
   前記セントラルユニットから送信される固有の識別子の受信に応じて、前記ゾーンユニット自体をウェイクアップさせることが可能なゾーン電源ドライバと、
   を有し、
   前記下流ユニットは、
   前記ゾーン電源ドライバによりウェイクアップした前記ゾーンユニットの前記半導体スイッチがオン状態となることのみでウェイクアップされる、電源システム。
2. 前記セントラルユニットは、
   １つまたは複数のセントラルプロセッサと、
   前記セントラルプロセッサに接続される１つまたは複数のセントラルメモリと、
   を有し、
   前記ゾーンユニットは、
   １つまたは複数のゾーンプロセッサと、
   前記ゾーンプロセッサに接続される１つまたは複数のゾーンメモリと、
   を有し、
   前記セントラルプロセッサは、
   前記下流ユニットのウェイクアップを指示する下流オン指令を前記ゾーンユニットに送信すること、
   を含む処理を実行し、
   前記ゾーンプロセッサは、
   前記下流オン指令の受信に応じて、前記半導体スイッチをオンさせること、
   を含む処理を実行する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記セントラルプロセッサは、
   前記下流オン指令を送信するとき、前記ゾーンユニットがウェイクアップしているかを判定し、前記ゾーンユニットがウェイクアップしていないと判定した場合、前記固有の識別子を前記ゾーン電源ドライバに送信して前記ゾーンユニットをウェイクアップさせた後、前記下流オン指令の送信を行うこと、
   を含む処理を実行する、請求項２に記載の電源システム。

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