JP7697768B2 - 車両電源システム - Google Patents

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、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、車両に搭載されメイン電源装置の異常時に第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る車両電源システムが記載されている。この車両電源システムは、メイン電源装置が正常である場合、メイン電源装置から第１負荷部及び第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車両を走行可能にする。また、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で、正常モードよりも機能を制限した異常モードで車両を走行可能にする。このような正常モード及び異常モードを有する車両電源システムは、放電回路により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電池状態を推定する。

特開２０２１－３５２０８号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の車両電源システムは、部品点数の増加を抑制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、部品点数の増加を抑制できる車両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、第２負荷部、及び、第３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少なくとも前記第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から供給される電力を蓄電し少なくとも前記第２負荷部に電力を供給するバックアップバッテリ、及び、前記メイン電源装置及び前記バックアップバッテリから供給される電力を制御する制御部を有し、前記第１負荷部、前記第２負荷部、及び、前記第３負荷部は、前記車両に関する特定の機能を有する負荷部であり、前記第３負荷部は、前記特定の機能に加えて他の機能も有する負荷部であり、前記他の機能として、前記バックアップバッテリの電池状態を推定する際に電力を放電する放電機能を有し、前記制御部は、前記メイン電源装置が正常である場合、前記メイン電源装置から少なくとも前記第１負荷部及び前記第２負荷部に電力を供給する正常モードと、前記メイン電源装置が異常である場合、前記バックアップバッテリから少なくとも前記第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異常モードと、前記メイン電源装置から前記第３負荷部に電力を供給していない状態で前記バックアップバッテリから前記第３負荷部に電力を供給し当該バックアップバッテリの電池状態を推定する電池状態推定モードと、に切り替え可能であることを特徴とする。

本発明に係る車両電源システムは、第３負荷部がバックアップバッテリの電池状態を推定する際に用いられる負荷部を兼用するので、電池状態を推定するための専用の負荷部を削減することができ、この結果、部品点数の増加を抑制できる。

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、実施形態に係る車両電源システムの正常モードを示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る車両電源システムの異常モードを示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る車両電源システムの電池状態推定モード（その１）を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る車両電源システムの電池状態推定モード（その２）を示すブロック図である。 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。 図７は、実施形態の変形例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。

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。

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。車両電源システム１は、車両に搭載され、車両の負荷部に電力を供給するものである。車両の負荷部は、例えば、第１負荷部としての負荷部ＬＤ１、第２負荷部としての負荷部ＬＤ２、及び、第３負荷部としての負荷部ＬＤ３を含んで構成される。負荷部ＬＤ１は、車両の乗員が車室内で快適に過ごすための装備であり、例えば、オーディオ等の一般負荷部により構成される。負荷部ＬＤ２は、自動運転等に必要な装備であり、例えば、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ-Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、ブレーキ、ドアロック、リモート駐車機能等の自動運転用負荷部により構成される。負荷部ＬＤ３は、車両の乗員が車室内で快適に過ごすための装備であり、かつ、相対的に電気抵抗が大きい装備であり、例えば、暖房機能を有するヒーター等の抵抗系負荷部ＬＤ３ａにより構成される。負荷部ＬＤ３は、第４スイッチ回路としてのスイッチ回路ＳＷ４を有し、スイッチ回路ＳＷ４が後述のメイン電源装置２０と抵抗系負荷部ＬＤ３ａとの間に設けられている。車両電源システム１は、負荷部ＬＤ１～ＬＤ３に電力（「直流電力」とも称する。）を適正に供給するものであり、図１に示すように、高圧電源系統１０と、メイン電源装置２０と、バックアップ電源装置３０とを備える。

高圧電源系統１０は、高圧の電源系統を構成するものであり、高圧電池１１と、インバータ１２と、モーター１３とを備える。高圧電池１１は、充電した電力（直流電力）をインバータ１２に供給する。インバータ１２は、高圧電池１１に接続され、高圧電池１１から供給された電力（直流電力）を交流電力に変換し、変換後の交流電力をモーター１３に供給する。モーター１３は、走行用のモーターであり、インバータ１２に接続されている。モーター１３は、インバータ１２から供給された電力により駆動し、車両を走行させる。

メイン電源装置２０は、負荷部ＬＤ１、負荷部ＬＤ２、及び、負荷部ＬＤ３に電力を供給するものである。メイン電源装置２０は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、１２Ｖ鉛電池２２と、電源マネジメントＥＣＵ２３とを有する。

高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、直流電圧を変圧するものである。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、高圧電池１１から出力される直流電力の電圧を降圧し、この場に、例えば、１２Ｖの電圧に降圧する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、１２Ｖ鉛電池２２に接続され、降圧した直流電力を１２Ｖ鉛電池２２に充電する。また、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、負荷部ＬＤ１に接続され、且つ、バックアップ電源装置３０を介して負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に接続されている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、１２Ｖ電圧の電力を負荷部ＬＤ１に供給し、且つ、バックアップ電源装置３０を介して１２Ｖ電圧の電力を負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に供給する。

１２Ｖ鉛電池２２は、電力を蓄電するものであり、例えば鉛蓄電池である。１２Ｖ鉛電池２２は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に接続され、当該高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１により降圧された直流電力を蓄電する。１２Ｖ鉛電池２２は、負荷部ＬＤ１に接続され、且つ、バックアップ電源装置３０を介して負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に接続されている。１２Ｖ鉛電池２２は、負荷部ＬＤ１に電力を供給し、且つ、バックアップ電源装置３０を介して負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に電力を供給する。

電源マネジメントＥＣＵ２３は、高圧電源系統１０及び高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を制御するものである。電源マネジメントＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、記憶部、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。電源マネジメントＥＣＵ２３は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて、高圧電源系統１０を制御する。電源マネジメントＥＣＵ２３は、１２Ｖ鉛電池２２の蓄電状態を監視し、当該１２Ｖ鉛電池２２の蓄電状態に応じて高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を制御する。電源マネジメントＥＣＵ２３は、例えば、１２Ｖ鉛電池２２の蓄電率が予め定められた基準値未満の場合、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を上げて、１２Ｖ鉛電池２２を充電する。一方、電源マネジメントＥＣＵ２３は、１２Ｖ鉛電池２２の蓄電率が基準値以上の場合、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を下げて１２Ｖ鉛電池２２の蓄電率を維持する。

バックアップ電源装置３０は、メイン電源装置２０が地絡等の異常時に当該メイン電源装置２０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３０は、例えば、コネクタ（図示省略）を介してメイン電源装置２０及び負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に接続される。バックアップ電源装置３０は、ヒューズＦを介して負荷部ＬＤ２、ＬＤ３に接続される。バックアップ電源装置３０は、筐体３１と、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、バックアップバッテリとしてのバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と、スイッチユニット３４と、検出部３５と、制御部としての制御ＥＣＵ３６とを備える。

筐体３１は、各種電子部品を収容するものである。筐体３１は、放熱機能を備えた箱状に形成されている。筐体３１は、メイン電源装置２０とは別体で構成されている。筐体３１は、その内部空間部に、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２、スイッチユニット３４、及び、制御ＥＣＵ３６を収容する。なお、筐体３１は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３が外付けにされているが、当該バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３を内部空間部に収容してもよい。

１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、直流電圧を変圧するものである。１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、スイッチユニット３４（スイッチ回路ＳＷ１）を介して高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に接続されている。１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３に充電が必要な場合、当該高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１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用１２ＶＬＩ電池３３の端子電圧以上に昇圧する。１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３に接続され、昇圧した直流電力をバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３に充電する。

バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３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。バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３は、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２に接続され、当該１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２により昇圧された直流電力を蓄電する。バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３は、スイッチユニット３４（スイッチ回路ＳＷ２）を介して負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３に接続され、蓄電した直流電力を負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３に供給する。また、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３は、スイッチユニット３４（スイッチ回路ＳＷ３）を介して負荷部ＬＤ３に接続され、蓄電した直流電力を負荷部ＬＤ３に供給する。負荷部ＬＤ３は、スイッチ回路ＳＷ２とスイッチ回路ＳＷ３を介して接続される経路を持っている。

スイッチユニット３４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３４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２０とバックアップ電源装置３０との間に設けられ、メイン電源装置２０とバックアップ電源装置３０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２１と１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間に位置し、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２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２１及び１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２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２１及び１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２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２１と負荷部ＬＤ２、ＬＤ３との間に位置し、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と負荷部ＬＤ２、ＬＤ３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２１及び負荷部ＬＤ２、ＬＤ３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２１及び負荷部ＬＤ２、ＬＤ３を接続する電流経路を遮断する。また、スイッチ回路ＳＷ１は、１２Ｖ鉛電池２２と負荷部ＬＤ２、ＬＤ３との間に位置し、１２Ｖ鉛電池２２と負荷部ＬＤ２、ＬＤ３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１２Ｖ鉛電池２２及び負荷部ＬＤ２、ＬＤ３を接続する電流経路を通電し、ＯＦＦすることにより１２Ｖ鉛電池２２及び負荷部ＬＤ２、ＬＤ３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２０及びバックアップ電源装置３０の正常時、制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮし、メイン電源装置２０及びバックアップ電源装置３０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２０又はバックアップ電源装置３０の異常時、図示はしないが異常を検出する回路の出力を受けてＯＦＦし、且つ制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦすることができ、メイン電源装置２０及びバックアップ電源装置３０を接続する電流経路を遮断する。

スイッチ回路ＳＷ２は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３との間に設けられ、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３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用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３と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用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３と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２０及びバックアップ電源装置３０の正常時、制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦし、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３と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２０の異常時、図示はしないが異常を検出する回路の出力を受けてＯＮし、且つ制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮすることができ、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３とを接続する電流経路を通電する。

スイッチ回路ＳＷ３は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ３との間に設けられ、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ３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用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３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用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３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、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する場合、制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＮ信号に基づいてＯＮし、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を通電する。一方、スイッチ回路ＳＷ３は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定しない場合、制御ＥＣＵ３６から出力されるＯＦＦ信号に基づいてＯＦＦし、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を遮断する。

検出部３５は、電流及び電圧を検出するものであり、電流センサ３５ａと、電圧センサ３５ｂとを有する。電流センサ３５ａは、負荷部ＬＤ３の抵抗系負荷部ＬＤ３ａに流れる電流を検出するものである。電流センサ３５ａは、検出した電流値を制御ＥＣＵ３６に出力する。電圧センサ３５ｂは、負荷部ＬＤ３の抵抗系負荷部ＬＤ３ａに印加される電圧を検出するものである。電圧センサ３５ｂは、検出した電圧値を制御ＥＣＵ３６に出力する。

制御ＥＣＵ３６は、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びスイッチユニット３４を制御するものである。制御ＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、記憶部、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。制御ＥＣＵ３６は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて、例えば、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の蓄電状態を監視し、当該バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の蓄電状態に応じて１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御する。制御ＥＣＵ３６は、例えば、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の蓄電率が予め定められた基準値未満の場合、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電圧を上げて、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３を充電する。一方、制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の蓄電率が基準値以上の場合、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電圧を止めてバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の蓄電率を維持する。

また、制御ＥＣＵ３６は、メイン電源装置２０及びバックアップ電源装置３０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、１２Ｖ鉛電池２２及びバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３が共に正常な状態であり、少なくとも負荷部ＬＤ１及びＬＤ２を動作させるモードであり、この例では、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３を動作させている。制御ＥＣＵ３６は、正常モードの場合、スイッチ回路ＳＷ１にＯＮ信号を出力し、メイン電源装置２０及びバックアップ電源装置３０を接続する電流経路を通電し、且つ、スイッチ回路ＳＷ４は車両システムまたはドライバーによって任意に操作されＯＮ信号またはＯＦＦ信号が出力され、ＯＮ信号が出力された場合はメイン電源装置２０及び抵抗系負荷部ＬＤ３ａを接続する電流経路を通電する。また、制御ＥＣＵ３６は、正常モードの場合、スイッチ回路ＳＷ２にＯＦＦ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３とを接続する電流経路を遮断し、スイッチ回路ＳＷ３にＯＦＦ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を遮断し、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ３２をＯＦＦにする。これにより、制御ＥＣＵ３６は、図２に示すように、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１又は１２Ｖ鉛電池２２から負荷部ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に負荷電流Ｉ１を流すことができる。なお、スイッチ回路ＳＷ４は、ＯＦＦ信号が出力された場合はメイン電源装置２０及び抵抗系負荷部ＬＤ３ａを接続する電流経路を遮断し、この場合、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１又は１２Ｖ鉛電池２２から負荷部ＬＤ１、ＬＤ２に負荷電流Ｉ１が流れ、負荷部ＬＤ３には負荷電流Ｉ１が流れない。

一方、制御ＥＣＵ３６は、地絡等によるメイン電源装置２０の異常時、異常モードで車両を走行させる。ここで、異常モードとは、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２０が異常な状態であり、負荷部ＬＤ２を動作させ且つ負荷部ＬＤ１、ＬＤ３を動作させないモードである。このように、異常モードは、正常モードよりも車両の機能を制限したモードである。車両は、この異常モードの場合でも自動運転等により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異常モードで自走することができる。

制御ＥＣＵ３６は、異常モードの場合、スイッチ回路ＳＷ１にＯＦＦ信号を出力し、メイン電源装置２０及びバックアップ電源装置３０を接続する電流経路を遮断し、スイッチ回路ＳＷ３にＯＦＦ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を遮断する。また、制御ＥＣＵ３６は、異常モードの場合、スイッチ回路ＳＷ２にＯＮ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２及び負荷部ＬＤ３とを接続する電流経路を通電する。スイッチ回路ＳＷ４は、車両システムまたはドライバーによって任意に操作されＯＮ信号またはＯＦＦ信号が出力され、ＯＮ信号が出力された場合は負荷部ＬＤ３はＯＮし、ＯＦＦ信号が出力された場合は負荷部ＬＤ３はＯＦＦする。但し、負荷部ＬＤ３は、異常時には優先してＯＦＦされるケースが想定できるものであり、これにより、制御ＥＣＵ３６は、図３に示すように、メイン電源装置２０をバックアップ電源装置３０から切り離した状態で、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ２に負荷電流Ｉ２を流すことができる。このとき、制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ１に電力を供給せず、負荷部ＬＤ３については車両システムまたはドライバーの操作に関係し、電力を供給する場合と電力を供給しない場合とがある。

ここで、負荷部ＬＤ１は、上述のように、オーディオ等の一般負荷部により構成され、負荷部ＬＤ２は、ＡＤＡＳ等の自動運転用負荷部により構成され、負荷部ＬＤ３は、ヒーター等の抵抗系負荷部ＬＤ３ａにより構成される。そして、負荷部ＬＤ１、負荷部ＬＤ２、及び、負荷部ＬＤ３は、車両に関する特定の機能を有する負荷部である。この場合に、負荷部ＬＤ３は、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２とは異なり、特定の機能に加えて他の機能も有する負荷部である。負荷部ＬＤ３は、他の機能として、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する際に電力を放電する放電機能を有する。具体的には、負荷部ＬＤ３は、特定の機能としてヒーター等の抵抗系負荷部ＬＤ３ａと、他の機能として電池状態を推定する際に電力を放電する負荷部（放電回路）とを兼用する。言い換えれば、負荷部ＬＤ３は、電池状態を推定する際に電力を放電する専用の負荷部ではなく、電池状態を推定する際の放電機能に加えて負荷部として他の機能を有するものである。

制御ＥＣＵ３６は、電池状態推定モードを有する。電池状態推定モードとは、メイン電源装置２０から負荷部ＬＤ３に電力を供給していない状態で、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ３に電力を供給し、当該バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定するモードである。制御ＥＣＵ３６は、予め定められたタイミングで、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する電池状態推定モードに移行する。制御ＥＣＵ３６は、例えば、車両の駐車時等でメイン電源装置２０がＯＦＦしているタイミングや、または車両の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、メイン電源装置２０がＯＮしたタイミングで、電池状態推定モードに移行する。制御ＥＣＵ３６は、例えば、車両の駐車時等でメイン電源装置２０がＯＦＦしているタイミングで電池状態推定モードに移行する場合、図４に示すように、スイッチ回路ＳＷ３にＯＮ信号を出力し且つスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２にＯＦＦ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を通電する。この時、スイッチ回路ＳＷ４は、ＯＦＦしている。これにより、制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ３に放電電流Ｉ３を流すことができる。

また、制御ＥＣＵ３６は、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、メイン電源装置２０がＯＮしたタイミングで、電池状態推定モードに移行する場合、図５に示すように、スイッチ回路ＳＷ１、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、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び１２Ｖ鉛電池２２と、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とを接続する電流経路を通電すると共に、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ３とを接続する電流経路を通電する。この時、車両システムにより、ＳＷ４は、ＯＦＦしている。これにより、制御ＥＣＵ３６は、負荷部ＬＤ１、ＬＤ２に負荷電流Ｉ１を流しつつ、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ３に放電電流Ｉ３を流すことができる。

制御ＥＣＵ３６は、電池状態推定モードの際に、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の劣化状態を推定する場合、電流センサ３５ａから出力された電流値、及び、電圧センサ３５ｂから出力された電圧値に基づいて、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗を求める。そして、制御ＥＣＵ３６は、求めたバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗に基づいてバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の劣化状態を推定する。ここで、劣化状態は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の劣化の度合（レベル）を表すものである。劣化の度合（レベル）は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗に応じて推定される。制御ＥＣＵ３６は、例えば、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗が予め定められた基準抵抗以上の場合、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の劣化の度合が高い異常状態と推定する。一方、制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗が基準抵抗未満の場合、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の度合が低く異常状態でないと推定する。

次に、車両電源システム１の動作例について説明する。制御ＥＣＵ３６は、図６に示すように、電池状態推定モードであるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御ＥＣＵ３６は、例えば、車両の駐車時等でメイン電源装置２０がＯＦＦしているタイミングで電池状態推定モードに移行した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から、暖房機能を有するヒーターである抵抗系負荷部ＬＤ３ａに電力を供給する（ステップＳ２）。制御ＥＣＵ３６は、例えば、図４に示すように、スイッチ回路ＳＷ３にＯＮ信号を出力し且つスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２にＯＦＦ信号を出力し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３及び負荷部ＬＤ３を接続する電流経路を通電し、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から抵抗系負荷部ＬＤ３ａに電力を供給し、ヒーターである負荷部ＬＤ３の抵抗によりバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の放電を行う。この時、スイッチ回路ＳＷ４は、ＯＦＦしている。電池状態推定モードでは、例えば、数秒～数十秒の間、負荷部ＬＤ３の抵抗によりバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の放電を行う。次に、制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する（ステップＳ３）。制御ＥＣＵ３６は、例えば、電流センサ３５ａから出力された電流値、及び、電圧センサ３５ｂから出力された電圧値に基づいて、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗を求める。そして、制御ＥＣＵ３６は、求めたバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗に基づいてバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する。なお、上述のステップＳ１で、制御ＥＣＵ３６は、電池状態推定モードに移行していない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、再度、電池状態推定モードであるか否かを判定する。

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２０と、バックアップ電源装置３０とを備える。メイン電源装置２０は、車両に搭載され、負荷部ＬＤ１、負荷部ＬＤ２、及び、負荷部ＬＤ３に電力を供給する。バックアップ電源装置３０は、車両に搭載され、メイン電源装置２０の異常時に少なくとも負荷部ＬＤ２に電力を供給する。バックアップ電源装置３０は、メイン電源装置２０から供給される電力を蓄電し少なくとも負荷部ＬＤ２に電力を供給するバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３、及び、メイン電源装置２０及びバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から供給される電力を制御する制御ＥＣＵ３６を有する。ここで、負荷部ＬＤ１、負荷部ＬＤ２、及び、負荷部ＬＤ３は、車両に関する特定の機能を有する負荷部である。この場合に、負荷部ＬＤ３は、特定の機能に加えて他の機能も有する負荷部であり、他の機能として、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する際に電力を放電する放電機能を有する。上記制御ＥＣＵ３６は、正常モードと、異常モードと、電池状態推定モードとに切り替え可能である。正常モードは、メイン電源装置２０が正常である場合、メイン電源装置２０から少なくとも負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２に電力を供給するモードである。異常モードは、メイン電源装置２０が異常である場合、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から少なくとも負荷部ＬＤ２に電力を供給し且つバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ１に電力を供給しないモードである。電池状態推定モードは、メイン電源装置２０から負荷部ＬＤ３に電力を供給していない状態で、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３から負荷部ＬＤ３に電力を供給し、当該バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定するモードである。

この構成により、車両電源システム１は、負荷部ＬＤ３がバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する際に用いられる負荷部を兼用するので、電池状態を推定するための専用の負荷部（放電回路）を削減することができる。これにより、車両電源システム１は、部品点数の増加を抑制できると共に大型化を抑制でき、これによりコストを削減することができる。また、車両電源システム１は、電池状態を推定するための放熱回路をバックアップ電源装置３０に設けないので、放熱を考慮して部品間の間隔を広くすることを抑制でき、部品単体が占有していた面積以上に搭載面積を削減することができる。

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３０は、メイン電源装置２０との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ１、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ２との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ２、及び、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３と負荷部ＬＤ３との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ３を有する。負荷部ＬＤ３は、メイン電源装置２０との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＷ４を有する。制御ＥＣＵ３６は、メイン電源装置２０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及びスイッチ回路ＳＷ３をＯＦＦすることで、正常モードに切り替える。この時、スイッチ回路ＳＷ４は、車両システムまたはドライバーにより任意に制御されている。制御ＥＣＵ３６は、メイン電源装置２０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、及び、スイッチ回路ＳＷ３をＯＦＦすることで、異常モードに切り替える。制御ＥＣＵ３６は、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電池状態を推定する場合、第４スイッチ回路ＳＷ４がＯＦＦしている状態において、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、電池状態推定モードに切り替える。このように、車両電源システム１は、各スイッチ回路を切り替えることによって、正常モード、異常モード、及び、電池状態推定モードに適正に切り替えることができる。

上記車両電源システム１において、負荷部ＬＤ３は、特定の機能として暖房機能を有するヒーターである。制御ＥＣＵ３６は、電池状態推定モードの場合、ヒーターである負荷部ＬＤ３の抵抗によりバックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の放電を行う。この構成により、車両電源システム１は、電池状態を推定する際の放電回路として相対的に電気抵抗が大きいヒーターを用いることができるので、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の電力を十分に放電することができ、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の内部抵抗を適正に求めることができる。

なお、上記説明では、バックアップ電源装置３０は、スイッチ回路ＳＷ１、スイッチ回路ＳＷ２、及び、スイッチ回路ＳＷ３を有し、負荷部ＬＤ３は、スイッチ回路ＳＷ４を有し、各スイッチ回路を切り替えることで各モードに切り替えていたが、各モードに切り替えるスイッチ回路の構成は上記に限定されず、その他のスイッチ回路の構成であってもよい。例えば、スイッチ回路ＳＷ４は、車両システムまたはドライバーなどのユーザーが操作可能なスイッチであるが、電池状態推定をする際は自動的にＯＦＦするようスイッチの制御をし、電池状態推定が完了後はスイッチ設定を直前の状態に戻すようにしておいてよい。スイッチ回路ＳＷ４はバックアップ電源装置３０の制御ＥＣＵ３６の制御範囲内でも外でもどちらの場合もあるものとする。

また、負荷部ＬＤ３は、ヒーターである例について説明したが、これに限定されず、その他の負荷部であってもよい。

また、筐体３１は、その内部空間部に、電力分配部及びヒューズＦを収容せずに別体としていたが、これに限定されない。例えば、図７に示す車両電源システム１Ａは、筐体３１Ａが、その内部空間部に、電力分配部及びヒューズＦを収容し、ユニットとして電力分配部及びヒューズＦが一体化されている。この構成により、車両電源システム１Ａは、コネクタやボルト締結部の部品を小型化することができ、これらの部品点数の増加を抑制できる。また、車両電源システム１Ａは、部品間を接続するケーブル等の接続経路長も短くすることができる。

また、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てもよい。例えば、負荷部ＬＤ１は、第１操舵機器を含み、負荷部ＬＤ２は、第２操舵機器を含む。そして、負荷部ＬＤ１及び負荷部ＬＤ２は、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（正常モード）。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（異常モード）。この構成により、車両電源システム１は、メイン電源装置２０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。

また、電池状態推定モードは、バックアップ用１２ＶＬＩ電池３３の劣化状態を推定することを説明したが、劣化状態以外を推定しても良い。例えば、電池状態推定モードは、充電容量や異常状態の推定をしてもよく、劣化状態と併せて電池に係る他の状態推定を行っても良い。

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）
ＬＤ３ 負荷部（第３負荷部）
２０ メイン電源装置
３０ バックアップ電源装置
３３ バックアップ用１２ＶＬＩ電池（バックアップバッテリ）
３６ 制御ＥＣＵ（制御部）
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）
ＳＷ４ スイッチ回路（第４スイッチ回路）

Claims (3)

1. 車両に搭載され第１負荷部、第２負荷部、及び、第３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少なくとも前記第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から供給される電力を蓄電し少なくとも前記第２負荷部に電力を供給するバックアップバッテリ、前記メイン電源装置及び前記バックアップバッテリから供給される電力を制御する制御部、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、及び、前記バックアップバッテリと前記第３負荷部との接続を切り替える第３スイッチ回路を有し、
   前記第１負荷部、前記第２負荷部、及び、前記第３負荷部は、前記車両に関する特定の機能を有する負荷部であり、
   前記第３負荷部は、前記特定の機能に加えて他の機能も有する負荷部であり、前記他の機能として、前記バックアップバッテリの電池状態を推定する際に電力を放電する放電機能を有し、前記メイン電源装置との接続を切り替える第４スイッチ回路を有し、
   前記制御部は、前記メイン電源装置が正常である場合、前記メイン電源装置から少なくとも前記第１負荷部及び前記第２負荷部に電力を供給する正常モードと、
   前記メイン電源装置が異常である場合、前記バックアップバッテリから少なくとも前記第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異常モードと、
   前記メイン電源装置から前記第３負荷部に電力を供給していない状態で前記バックアップバッテリから前記第３負荷部に電力を供給し当該バックアップバッテリの電池状態を推定する電池状態推定モードと、に切り替え可能であり、
   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スイッチ回路及び前記第３スイッチ回路をオフすることで、前記正常モードに切り替え、
   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、及び、前記第３スイッチ回路をオフすることで、前記異常モードに切り替え、
   前記バックアップバッテリの電池状態を推定する場合、前記第４スイッチ回路がオフしている状態において、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、前記電池状態推定モードに切り替える、
   車両電源システム。
2. 前記第３負荷部は、前記特定の機能として暖房機能を有するヒーターであり、
   前記制御部は、前記電池状態推定モードの場合、前記ヒーターである前記第３負荷部の抵抗により前記バックアップバッテリの放電を行う請求項１に記載の車両電源システム。
3. 前記制御部は、前記電池状態推定モードにおいて、前記第３負荷部に電力を供給して前記バックアップバッテリの内部抵抗を求め、前記内部抵抗に基づいて前記バックアップバッテリの劣化状態を推定する、
   請求項１又は２に記載の車両電源システム。

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