WO2016133174A1

WO2016133174A1 - 車両用電源装置

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Publication number: WO2016133174A1
Application number: PCT/JP2016/054758
Authority: WO
Inventors: 知弘谷口
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2016-08-25
Also published as: CN107406044B; US20180015891A1; JP2016153278A; CN107406044A; US10279761B2; JP6330691B2

Abstract

第１の電源線（Ｗ１１）及び第２の電源線（Ｗ２１）はコネクタ（ＣＮ１）を介して負荷装置（１６）に接続される。電源制御装置（１５）は、第１の電源線（Ｗ１１）を介して第１の蓄電装置（１１）の電力を負荷装置（１６）に供給する。電源制御装置（１５）は、第２の電源線（Ｗ２１）を介して第２の蓄電装置（１２）の電力を負荷装置（１６）に供給する。電源制御装置（１５）のヒューズ（Ｆ１１）及びリレー（Ｒ１１）は、第１の蓄電装置（１１）と負荷装置（１６）（第１の電源線（Ｗ１１））の間において第１の電流経路（ＣＰ１）を構成する。電源制御装置（１５）のヒューズ（Ｆ２１）及びリレー（Ｒ２１）は、第２の蓄電装置（１２）と負荷装置（１６）（第２の電源線（Ｗ２１））の間において第２の電流経路（ＣＰ２）を構成する。制御回路（２１）は、第１の電流経路（ＣＰ１）及び第２の電流経路（ＣＰ２）での電流の方向を検出し、第１の電源線（Ｗ１１）と第２の電源線（Ｗ２１）の間の短絡の有無を検出する。

Description

車両用電源装置

　本発明は、車両用電源装置に関する。

　従来、車両に搭載された複数の負荷機器は、バッテリから供給される電力に基づいて動作する。バッテリの故障あるいは電圧低下などによる電源失陥時には、各負荷機器の動作が保障されなくなる。このため、バッテリの端子電圧に基づいて、そのバッテリの短絡異常を判定する電源システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１１１０３２号公報

　ところで、複数のバッテリ（たとえばメインバッテリとサブバッテリ）を備え、メインバッテリの故障あるいは電圧低下時にはサブバッテリから負荷機器に電源を供給する電源システムを採用することが考えられる。複数のバッテリは、１つのコネクタにより負荷機器に接続される。このため、複数のバッテリから負荷機器に電力を供給する経路間で短絡故障が発生する虞がある。上記のようにバッテリの端子電圧に基づいて短絡異常を検出する電源システムでは、経路間の短絡故障を検出することは難しい。

　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、短絡異常を容易に検出することにある。
　本発明の一局面に従う車両用電源装置は、第１の電源線及び第２の電源線が１つのコネクタにより接続された負荷装置に、前記第１の電源線を介して第１の蓄電装置の電力を供給し、前記第２の電源線を介して第２の蓄電装置の電力を供給する車両用電源装置であって、第１端子が第１のヒューズを介して前記第１の蓄電装置に接続され、第２端子が前記第１の電源線に接続されて第１の電流経路を形成する第１の開閉器と、第１端子が第２のヒューズを介して前記第２の蓄電装置に接続され、第２端子が前記第２の電源線に接続されて第２の電流経路を形成する第２の開閉器と、前記第１の電流経路に流れる第１電流の方向と、前記第２の電流経路に流れる第２電流の方向とを検出し、前記第１電流の方向と前記第２電流の方向とに基づいて、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間の短絡の有無を検出し、検出結果に基づいて前記第１の開閉器または前記第２の開閉器を開路する制御回路とを有する。

　この構成によれば、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置のそれぞれから負荷装置に電力を供給するように構成された第１の電源線と第２の電源線とが互いに短絡した場合、第１の電流経路と第２の電流経路には、第１の蓄電装置の端子電圧と第２の蓄電装置の端子電圧に応じて、第１蓄電装置から第２の蓄電装置に向かってまたは第２の蓄電装置から第１の蓄電装置に向かって電流が流れる。したがって、第１の電流経路に流れる電流の方向と、第２の電流経路に流れる電流の方向により、第１の電源線と第２の電源線との間の短絡異常が容易に検出される。

　いくつかの局面に従う車両用電源装置において、前記制御回路は、前記第１電流が前記第１の蓄電装置に向かう逆方向電流の場合に前記第１の開閉器を開路し、前記第２電流が前記第２の蓄電装置に向かう逆方向電流の場合に前記第２の開閉器を開路することが好ましい。

　この構成によれば、電流経路において蓄電装置に向かって電流が流れる、つまり電流が流れ込む蓄電装置の端子電圧は、そこから電流が流れ出す蓄電装置の端子電圧よりも低い。このため、高い端子電圧の蓄電装置の接続が維持されて負荷装置に電力が供給される。

　いくつかの局面に従う車両用電源装置において、前記制御回路は、前記第１の開閉器の両端子の端子電圧に基づいて前記第１電流の方向を検出し、前記第２の開閉器の両端子の端子電圧に基づいて前記第２電流の方向を検出することが好ましい。

　この構成によれば、たとえば電流センサ等を用いることなく、各電流経路に流れる電流及びその方向が容易に検出される。
　いくつかの局面に従う車両用電源装置において、前記第１の蓄電装置には、車両に搭載されたエンジンを始動するスタータモータが接続され、前記制御回路は、前記スタータモータの駆動時に前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間に接続された第３の開閉器を開路することが好ましい。

　この構成によれば、第３の開閉器が開路（オフ）されると、第１蓄電装置と第２の蓄電装置とが互いに分離される。したがって、第２の蓄電装置により電力が供給される負荷装置における電圧変動が抑制される。

　いくつかの局面に従う車両用電源装置において、前記第１の蓄電装置には、車両に搭載された発電機が接続され、前記制御回路は、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間に接続された第３の開閉器を、前記発電機の電力により前記第２の蓄電装置の充電する時に閉路し、前記第２の蓄電装置の放電時に開路することが好ましい。

　この構成によれば、第３の開閉器を閉路（オン）して第２の蓄電装置が充電される。そして、第３の開閉器を開路（オフ）することで、第２の蓄電装置の電圧が保持される。
　いくつかの局面に従う車両用電源装置において、前記第２の開閉器は第４の開閉器を介して前記第２の蓄電装置に接続され、前記第２の蓄電装置は前記第４の開閉器を介して前記第３の開閉器と接続され、前記制御回路は、前記第２の蓄電装置の端子電圧に基づいて、前記第４の開閉器を開閉制御することが好ましい。

　この構成によれば、たとえば、端子電圧に基づいて第４の開閉器を開路（オフ）することで、たとえば過充電等から第２の蓄電装置を保護する。また、第２の蓄電装置の失陥時に第４の開閉器を開路（オフ）し、第３の開閉器を閉路（オン）することで、第１の蓄電装置から第２の蓄電装置の負荷装置に対して電力供給が可能となる。

　本発明のいくつかの局面によれば、短絡異常を容易に検出できる車両用電源装置が得られる。本発明の他の局面及び利点は本発明の技術的思想の例を示す図面と共に以下の記載から明らかとなる。

一実施形態の電源システムの概略構成図である。

　以下、一実施形態を説明する。
　図１に示すように、車両用電源システムは、第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２とを有している。第１の蓄電装置１１は、たとえば鉛蓄電池などの二次電池である。第２の蓄電装置１２は、第１の蓄電装置１１より充放電性が良く、急速な充放電が可能なものである。この第２の蓄電装置１２は、たとえばリチウム・イオン蓄電池などの二次電池である。

　第１の蓄電装置１１は、発電機としてのオルタネータ（「ＡＬＴ」と表記）１３に接続されている。また、第１の蓄電装置１１は、スタータモータ（「ＳＴ」と表記）１４に接続されている。第１の蓄電装置１１は、リレーＲ１，Ｒ２を介して第２の蓄電装置１２に接続されている。リレーＲ１，Ｒ２は、たとえば電磁リレーである。

　オルタネータ１３は、図示しないエンジンに連動し、車両状況に応じて供給される制御信号に基づいて駆動され、電力を発生する。例えば、加速時では、エンジンの回転に基づいてオルタネータ１３が駆動される。また、減速時では、図示しない車輪がエンジンを回転させ、そのエンジンの回転に応じてオルタネータ１３が駆動される。オルタネータ１３の作動時に、オルタネータ１３の出力電力が第１の蓄電装置１１に供給され、第１の蓄電装置１１が充電される。また、リレーＲ１，Ｒ２の閉路時（オン状態）に、オルタネータ１３の出力電力が第２の蓄電装置１２に供給され、第２の蓄電装置１２が充電される。

　スタータモータ１４は、図示しないエンジン制御ＥＣＵから出力される制御信号（スタート信号）に基づいて第１の蓄電装置１１から電力が供給される。その供給電力により回転するスタータモータ１４により、図示しないエンジンを始動する。

　第１の蓄電装置１１は、電源制御装置１５に接続されている。また、第２の蓄電装置１２は、リレーＲ２を介して電源制御装置１５に接続されている。
　電源制御装置１５は、電源線Ｗ１１，Ｗ２１を介してコネクタＣＮ１に接続され、そのコネクタＣＮ１は負荷装置１６に接続されている。電源線Ｗ１１，Ｗ２１は、たとえば複数の配線からなるワイヤハーネスに含まれる。電源線Ｗ１１は第１の電源線と呼ぶことがあり、電源線Ｗ２１は第２の電源線と呼ぶことがある。負荷装置１６は、エンジンＥＣＵや車両に搭載されたネットワークのゲートウェイＥＣＵ等の重要負荷である。電源制御装置１５は、このような重要負荷に対して、第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２の少なくとも一方の電力を供給する。つまり、電源制御装置１５は、重要負荷である負荷装置１６に対して、冗長な電源として機能する。

　また、電源制御装置１５は、電源線Ｗ１２を介して負荷装置（単に「負荷」と表記）１７に接続されている。この負荷装置１７は、たとえば、ワイパモータやラジエター用冷却ファンのモータ等の一般負荷である。電源制御装置１５は、第１の蓄電装置１１の電力を、電源線Ｗ１２を介して負荷装置１７に供給する。また、電源制御装置１５は、電源線Ｗ２２を介して負荷装置（単に「負荷」と表記）１８に接続されている。この負荷装置１８は、ナビゲーションシステムやエアーコンディショナの制御装置（ＥＣＵ）等の安定した電源電圧が必要な定電圧負荷である。電源制御装置１５は、第２の蓄電装置１２の電力を、電源線Ｗ２２を介して負荷装置１７に供給する。

　電源制御装置１５は、複数のヒューズＦ１１，Ｆ１２，Ｆ２１，Ｆ２２を含む電源ボックス（電気接続箱）として構成される。さらに、電源制御装置１５は、制御回路２１、リレーＲ１１，Ｒ２１を有している。制御回路２１は、リレーＲ１１，Ｒ２１を開閉制御する。また、本実施形態の制御回路２１は、上記のリレーＲ１，Ｒ２を開閉制御する。リレーＲ１１は第１の開閉器と呼ぶことがある。リレーＲ２１は第２の開閉器と呼ぶことがある。リレーＲ１は第３の開閉器と呼ぶことがある。リレーＲ２は第４の開閉器と呼ぶことがある。

　第１の蓄電装置１１の電力は、ヒューズＦ１１、リレーＲ１１、電源線Ｗ１１を介して負荷装置１６に供給される。ヒューズＦ１１及びリレーＲ１１と、それらを接続する電線（導電部材）は、第１の蓄電装置１１と電源線Ｗ１１の間において第１の電流経路ＣＰ１を構成する。また、第１の蓄電装置１１の電力は、ヒューズＦ１２と電源線Ｗ１２を介して負荷装置１７に供給される。第２の蓄電装置１２の電力は、ヒューズＦ２１、リレーＲ２１、電源線Ｗ２１を介して負荷装置１６に供給される。ヒューズＦ２１及びリレーＲ２１と、それらを接続する電線（導電部材）は、第２の蓄電装置１２と電源線Ｗ２１の間において第２の電流経路ＣＰ２を構成する。また、第２の蓄電装置１２の電力は、ヒューズＦ２２と電源線Ｗ２２を介して負荷装置１８に供給される。

　負荷装置１６は、ダイオードＤ１，Ｄ２、電源回路３１、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３２を有している。ダイオードＤ１のアノードには第１の蓄電装置１１の電力が供給される。ダイオードＤ２のアノードには第２の蓄電装置１２の電力が供給される。ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは互いに接続され、その接続点は電源回路３１に接続されている。したがって、電源回路３１には、第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２の少なくとも一方の電力が供給される。

　電源回路３１は、ＣＰＵ３２の電源電圧を生成する。電源回路３１は、たとえばＤＣ－ＤＣ回路等の所定の電源電圧を生成するレギュレータである。ＣＰＵ３２は、電源回路３１にて生成された電源電圧により動作する。

　電源制御装置１５の制御回路２１は、リレーＲ１１の端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂに接続されている。リレーＲ１１は、たとえば電磁リレーである。制御回路２１は、リレーＲ１１に対する制御信号（励磁電流）Ｓ１１により、このリレーＲ１１を開閉制御する。制御回路２１は、両端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端子電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂを検出する。そして、制御回路２１は、両端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端子電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいて、このリレーＲ１１に流れる電流の方向を検出する。たとえば、端子Ｔ１ａの電圧Ｖ１ａが端子Ｔ１ｂの電圧Ｖ１ｂより高いとき、端子Ｔ１ａから端子Ｔ１ｂに向かって、つまり第１の蓄電装置１１から負荷装置１６に向かって電流が流れる。このように流れる電流を順方向電流とする。一方、端子Ｔ１ａの電圧Ｖ１ａが端子Ｔ１ｂの電圧Ｖ１ｂより低いとき、端子Ｔ１ｂから端子Ｔ１ａに向かって、つまり負荷装置１６から第１の蓄電装置１１に向かって電流が流れる。このように流れる電流を逆方向電流とする。制御回路２１は、リレーＲ１１の両端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端子電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいて逆方向電流を検出した場合に、制御信号Ｓ１１によりリレーＲ１１を開路（オフ状態）とする。

　同様に、制御回路２１は、リレーＲ２１の端子Ｔ２ａ，Ｔ２ｂに接続されている。リレーＲ２１は、たとえば電磁リレーである。制御回路２１は、リレーＲ２１に対する制御信号（励磁電流）Ｓ２１により、このリレーＲ２１を開閉制御する。制御回路２１は、両端子Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの端子電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂを検出する。そして、制御回路２１は、両端子Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの端子電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂに基づいて、このリレーＲ２１に流れる電流の方向を検出する。たとえば、端子Ｔ２ａの電圧Ｖ２ａが端子Ｔ２ｂの電圧Ｖ２ｂより高いとき、端子Ｔ２ａから端子Ｔ２ｂに向かって、つまり第２の蓄電装置１２から負荷装置１６に向かって電流が流れる。このように流れる電流を順方向電流とする。一方、端子Ｔ２ａの電圧Ｖ２ａが端子Ｔ２ｂの電圧Ｖ２ｂより低いとき、端子Ｔ２ｂから端子Ｔ２ａに向かって、つまり負荷装置１６から第２の蓄電装置１２に向かって電流が流れる。このように流れる電流を逆方向電流とする。制御回路２１は、リレーＲ２１の両端子Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの端子電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂに基づいて逆方向電流を検出した場合に、制御信号Ｓ２１によりリレーＲ２１を開路（オフ）する。

　また、制御回路２１は、リレーＲ１，Ｒ２に対して制御信号（励磁電流）Ｓ１，Ｓ２を出力し、リレーＲ１，Ｒ２を開閉制御する。
　たとえば、制御回路２１は、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２を検出し、その端子電圧Ｖ１２に基づいてリレーＲ１，Ｒ２を閉路（オン）し、第２の蓄電装置１２を充電する。また、制御回路２１は端子電圧Ｖ１２に基づいて、リレーＲ２を開路（オフ）し、第２の蓄電装置１２の過充電を防止する。第２の蓄電装置１２は、第１の蓄電装置１１と比べ、急速な充放電に適している。したがって、たとえば、車両の減速時にオルタネータ１３により生じる電力（回生電力）を容易に蓄積することができる。また、第２の蓄電装置１２を搭載することで、第１の蓄電装置１１（鉛蓄電池）のみを搭載した車両と比べ、回生エネルギーの回収効率がよい。

　また、制御回路２１は、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２に基づいて、第２の蓄電装置１２の失陥時に、リレーＲ２を開路（オフ）する。これにより、第２の蓄電装置１２が負荷装置１６，１８から切り離される。

　また、制御回路２１は、スタータモータ１４の駆動時に、リレーＲ１を開路（オフ）する。たとえば、エンジンＥＣＵは、車両の一時停止時にエンジンを停止させ、設定条件に応じてスタータモータ１４を駆動してエンジンを始動する。スタータモータ１４の駆動時には、第１の蓄電装置１１の出力電圧が一時的に低下する。したがって、リレーＲ１を開路（オフ）することで、負荷装置１６，１８に供給する電源電圧の変動を抑制する。

　次に、上記の車両用電源システムの作用を説明する。
　第１の蓄電装置１１の電力は、電源制御装置１５のヒューズＦ１１及びリレーＲ１１と、電源線Ｗ１１を介して負荷装置１６に供給される。同様に、第２の蓄電装置１２の電力は、リレーＲ２と、電源制御装置１５のヒューズＦ２１及びリレーＲ２１と、電源線Ｗ２１を介して負荷装置１６に供給される。このとき、制御回路２１は、リレーＲ１を開路（オフ）する。負荷装置１６の電源回路３１には、ダイオードＤ１，Ｄ２によって、供給される２つの電力のいずれか高い方の電力が供給される。電源回路３１は、供給される電力に基づいて、ＣＰＵ３２の駆動電圧を生成する。

　たとえば、第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１が第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２より低い場合、あるいは第１の蓄電装置１１が失陥した場合、電源回路３１は、第２の蓄電装置１２から供給される電力に基づいて、ＣＰＵ３２の駆動電圧を生成する。このとき、ダイオードＤ１の作用により、第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１への電流の流れ込みが阻止される。

　同様に、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２が第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１より低い場合、あるいは第２の蓄電装置１２が失陥した場合、電源回路３１は、第１の蓄電装置１１から供給される電力に基づいて、ＣＰＵ３２の駆動電圧を生成する。このとき、ダイオードＤ２の作用により、第１の蓄電装置１１から第２の蓄電装置１２への電流の流れ込みが阻止される。

　ところで、第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２の電力を供給する電源線Ｗ１１，Ｗ２１は、１つのコネクタＣＮ１により負荷装置１６に接続される。このため、電源線Ｗ１１と電源線Ｗ１２との間で短絡（ショート）が発生する虞がある。このような短絡異常が発生した場合、比較例（図１に示す電源制御装置１５を備えていない車両用電源システム）では以下のような問題が生じる。なお、比較例の説明において、上記の実施形態と同じ符号を用いる。

　たとえば、第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１が第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２より低く、その電位差が大きい（たとえば４ボルト（Ｖ））場合、第２の蓄電装置１２から電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して第１の蓄電装置１１に向かって大電流が流れる。この場合、蓄電装置１１，１２の端子電圧Ｖ１１，Ｖ１２に基づく判定方法では、短絡異常を検出することはできない。そして、第２の蓄電装置１２と第１の蓄電装置１１との間に流れる大電流により、電源制御装置１５のヒューズＦ２１が溶断する。この結果、第２の蓄電装置１２が失陥し、負荷装置１６に対して第１の蓄電装置１１のみから電力が供給される。つまり、負荷装置１６に対する電源の冗長がなくなる。この状態において、第１の蓄電装置１１が失陥すると、負荷装置１６に対する電力供給が途絶し、負荷装置１６が停止する。

　また、第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１が第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２より低く、その電位差が小さい（たとえば１ボルト（Ｖ））場合、第２の蓄電装置１２から電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して第１の蓄電装置１１に向かってヒューズＦ２１，Ｆ１１が溶断しない程度の電流が流れる。この場合、蓄電装置１１，１２の端子電圧Ｖ１１，Ｖ１２に基づく判定方法では、短絡異常を検出することはできない。そして、第２の蓄電装置１２と第１の蓄電装置１１との間に流れる電流により、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２は第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１とほぼ等しくなる。つまり、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２が低下する。このため、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２を高い電圧に維持することができなくなる。また、第２の蓄電装置１２を充電しようとしても、短絡異常によって電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して流れる電流によって、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２が上昇し難く、回生効率が低下する。

　本実施形態の車両用電源システムにおいて、上記のような短絡異常が発生した場合を説明する。
　たとえば、第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１が第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２より低い場合、第２の蓄電装置１２から電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して第１の蓄電装置１１に向かって大電流が流れる。電源制御装置１５の制御回路２１は、リレーＲ１１の端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端子電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいて、第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１に向かって流れる電流を検出し、制御信号Ｓ１１によりリレーＲ１１を開路（オフ）する。このように、制御回路２１は、電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１への電流の流れ込みを阻止する。したがって、制御回路２１は、短絡異常によるヒューズＦ２１の溶断を防止する。この結果、負荷装置１６に対して第２の蓄電装置１２から電力供給を継続することができ、負荷装置１６は停止しない。

　また、電源線Ｗ２１，Ｗ１１を介して第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１に対して電流が流れないため、リレーＲ１を開路（オフ）することで、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２を高い電圧に維持することができる。そして、リレーＲ１，Ｒ２を閉路（オン）して第２の蓄電装置１２を充電する際に、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２が容易に上昇するため、回生エネルギーの回収効率がよい。

　以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１）電源制御装置１５は、電源線Ｗ１１及び電源線Ｗ２１とコネクタＣＮ１を介して負荷装置１６に接続される。電源制御装置１５は、電源線Ｗ１１を第１の蓄電装置１１の電力を負荷装置１６に供給する。また、電源制御装置１５は、電源線Ｗ２１を介して第２の蓄電装置１２の電力を負荷装置１６に供給する。電源制御装置１５のヒューズＦ１１及びリレーＲ１１は、第１の蓄電装置１１と負荷装置１６（電源線Ｗ１１）の間において第１の電流経路ＣＰ１を構成する。電源制御装置１５のヒューズＦ２１及びリレーＲ２１は、第２の蓄電装置１２と負荷装置１６（電源線Ｗ２１）の間において第２の電流経路ＣＰ２を構成する。制御回路２１は、第１の電流経路ＣＰ１と第２の電流経路ＣＰ２の各々における電流の方向を検出し、電源線Ｗ１１と電源線Ｗ２１の間の短絡の有無を検出する。そして、制御回路２１は、検出結果に基づいてリレーＲ１１またはリレーＲ２１を開路（オフ）する。

　電源線Ｗ１１と電源線Ｗ２１とが互いに短絡した場合、電流経路ＣＰ１と電流経路ＣＰ２には、第１の蓄電装置１１の端子電圧と第２の蓄電装置１２の端子電圧に応じて、第１蓄電装置から第２の蓄電装置１２または第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１に向かって電流が流れる。したがって、電流経路ＣＰ１に流れる電流の方向と、電流経路ＣＰ２に流れる電流の方向により、電源線Ｗ１１と電源線Ｗ２１との間の短絡を容易に検出することができる。

　（２）制御回路２１は、第１の電流経路ＣＰ１における電流の方向と、第２の電流経路ＣＰ２における電流の方向とに基づいて、電源線Ｗ１１と電源線Ｗ２１の間の短絡異常を検出する。そして、制御回路２１は、第１の電流経路ＣＰ１において逆方向電流を検出した場合にリレーＲ１１をオフする。これにより、制御回路２１は、第２の蓄電装置１２から第１の蓄電装置１１への電流の流れ込みを阻止することができる。また、制御回路２１は、第２の電流経路ＣＰ２において逆方向電流を検出した場合にリレーＲ２１をオフする。これにより、制御回路２１は、第１の蓄電装置１１から第２の蓄電装置１２への電流の流れ込みを阻止することができる。

　（３）制御回路２１は、第１の電流経路ＣＰ１の第１電流が第１の蓄電装置１１に向かう逆方向電流の場合にリレーＲ１１を開路し、第２の電流経路ＣＰ２の第２電流が第２の蓄電装置１２に向かう逆方向電流の場合にリレーＲ２１を開路することが好ましい。電流経路ＣＰ１，ＣＰ２において蓄電装置１１，１２に向かって電流が流れる、つまり電流が流れ込む蓄電装置の端子電圧は、そこから電流が流れ出す蓄電装置の端子電圧よりも低い。このため、高い端子電圧の蓄電装置の接続を維持して負荷装置１６に電力を供給することができる。

　（４）制御回路２１は、リレーＲ１１の両端子Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端子電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂに基づいてリレーＲ１１に流れる電流の方向を検出する。また、制御回路２１は、リレーＲ２１の両端子Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの端子電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂに基づいてリレーＲ２１に流れる電流の方向を検出する。したがって、たとえば電流センサ等を用いることなく、電流経路ＣＰ１，ＣＰ２に流れる電流及の方向を容易に検出することができる。

　（５）第１の蓄電装置１１には、車両に搭載されたエンジンを始動するスタータモータ１４が接続される。制御回路２１は、スタータモータ１４の駆動時に第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２との間に接続されたリレーＲ１を開路（オフ）する。スタータモータ１４の駆動時に、第１の蓄電装置１１の端子電圧Ｖ１１が変動する。負荷装置１６，１８は、安定した電源電圧を必要とする。したがって、リレーＲ１をオフすることで、負荷装置１６，１８の電源電圧の変動を抑制することができる。

　（６）第１の蓄電装置１１には、車両に搭載されたオルタネータ１３が接続される。制御回路２１は、第１の蓄電装置１１と第２の蓄電装置１２との間に接続されたリレーＲ１を、第２の蓄電装置１２の充電する時に閉路（オン）し、第２の蓄電装置１２の放電時に開路（オフ）する。このように、第２の蓄電装置１２を充電し、第２の蓄電装置１２の電力を負荷装置１６，１８に供給することができる。

　（７）第１の蓄電装置１１は、リレーＲ１とリレーＲ２を介して第２の蓄電装置１２に接続される。制御回路２１は、第２の蓄電装置１２の端子電圧Ｖ１２に基づいて、リレーＲ２を開閉制御する。リレーＲ２の開閉により、第２の蓄電装置１２を、過充電等から第２の蓄電装置１２を保護することができる。また、第２の蓄電装置１２の失陥時にリレーＲ２を開路（オフ）し、リレーＲ１を閉路（オン）することで、負荷装置１８に対して第１の蓄電装置１１から電力供給を可能とすることができる。

　尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
　・上記実施形態において、電源線Ｗ１１，Ｗ２１を介して一方の蓄電装置から他方の蓄電装置に流れ込む電流を遮断できればよく、開路（オフ）するリレーを適宜変更してもよい。たとえば、上記実施形態ではリレーＲ１１に逆方向電流が流れるときにそのリレーＲ１１を開路（オフ）したが、リレーＲ２１を開路（オフ）してもよい。同様に、リレーＲ２１に逆方向電流が流れるときにリレーＲ１１を開路（オフ）してもよい。

　また、予めリレーを開路（オフ）するリレーを設定し、逆方向電流を検出した場合に設定に応じたリレーを開路（オフ）してもよい。また、両蓄電装置１１，１２の端子電圧Ｖ１１，Ｖ１２に基づいて開路（オフ）するリレーを決定してもよい。

　・制御回路２１は、一または複数のプロセッサと、一または複数のプロセッサが実行可能なコンピュータ実行可能命令を含む少なくとも一つのメモリとを含む一または複数のマイクロコンピュータであってもよい。この場合、コンピュータ実行可能命令を一または複数のプロセッサが実行したときに、前述した実施形態で説明した機能が実現される。制御回路２１は少なくともリレーＲ１１、Ｒ１２と接続するための接続端子またはインターフェースを有してもよい。

　・上記実施形態では、制御回路２１はリレーＲ１，Ｒ２を開閉制御するための単一の制御回路であるが、適宜変更することができる。たとえば、制御回路２１は、リレーＲ１，Ｒ２をそれぞれ制御するように構成またはプログラムされた複数の制御回路に置き換えられてもよい。あるいは、制御回路２１は、リレーＲ１，Ｒ２以外の他の素子または装置を更に制御するように構成またはプログラムされた一または複数の制御回路に置き換えられてもよい。たとえば、リレーＲ１の開閉制御を、専用の制御装置（ＥＣＵ）やエンジン制御装置（ＥＣＵ）により行うようにしてもよい。また、リレーＲ２の開閉制御を、蓄電装置１２に設けた制御回路により行うようにしてもよい。また、リレーＲ２の開閉制御を、専用の制御装置（ＥＣＵ）やエンジン制御装置（ＥＣＵ）により行うようにしてもよい。

　・上記実施形態の第１の蓄電装置１１を、ニッケル・カドミウム蓄電池などの二次電池としてもよい。
　・上記実施形態の第２の蓄電装置１２を、ニッケル水素蓄電池などの二次電池としてもよい。また、第２の蓄電装置１２をキャパシタとしてもよい。キャパシタとしては、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどを用いることができる。また、第２の蓄電装置１２を、二次電池とキャパシタの複合電源としてもよい。

　・上記実施形態のリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ２１に、機械式スイッチを用いてもよい。また、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチを用いてもよい。

　本開示には、以下の実装例も含まれる。なお、部材番号の参照は、理解を容易にするためのものであり、限定を意図したものではない。
　［実装例１］車両用電源システムであって、第１の蓄電装置（１１）；第２の蓄電装置（１２）；負荷装置（１６）；前記第１の蓄電装置（１１）の電力を前記負荷装置（１６）に供給すべく前記負荷装置（１６）に接続された第１の電源線（Ｗ１１）；前記第２の蓄電装置（１２）の電力を前記負荷装置（１６）に供給すべく前記負荷装置（１６）に接続された第２の電源線（Ｗ２１）；前記第１の電源線（Ｗ１１）に接続され、前記第１の蓄電装置（１１）と前記第１の電源線（Ｗ１１）とを導通及び遮断するように構成された第１のヒューズ（Ｆ１１）及び第１の開閉器（Ｒ１１）；前記第２の電源線（Ｗ２１）に接続され、前記第２の蓄電装置（１２）と前記第２の電源線（Ｗ２１）とを導通及び遮断するように構成された第２のヒューズ（Ｆ２１）及び第２の開閉器（Ｒ２１）；前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）に接続され、前記第１のヒューズ（Ｆ１１）及び第１の開閉器（Ｒ１１）を流れる第１電流の方向、及び、前記第２のヒューズ（Ｆ２１）及び第２の開閉器（Ｒ２１）を流れる第２電流の方向を検出するコントローラ（２１）を備え、当該コントローラ（２１）は、前記第１電流の方向及び前記第２電流の方向に基づいて、前記第１の電源線（Ｗ１１）と前記第２の電源線（Ｗ２１）との短絡を検出し、短絡が検出されたときに、前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）の一方を閉じたままに維持しつつ、前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）の他方を開くように構成されている。

　［実装例２］車両用電源システムにおける短絡検出方法であって、前記車両用電源システムは、第１の蓄電装置（１１）；第２の蓄電装置（１２）；前記第１の蓄電装置（１１）の電力を負荷装置（１６）に供給すべく前記負荷装置（１６）に接続される第１の電源線（Ｗ１１）；前記第２の蓄電装置（１２）の電力を前記負荷装置（１６）に供給すべく前記負荷装置（１６）に接続される第２の電源線（Ｗ２１）；前記第１の電源線（Ｗ１１）に接続され、前記第１の蓄電装置（１１）と前記第１の電源線（Ｗ１１）とを導通及び遮断するように構成された、第１のヒューズ（Ｆ１１）及び第１の開閉器（Ｒ１１）；前記第２の電源線（Ｗ２１）に接続され、前記第２の蓄電装置（１２）と前記第２の電源線（Ｗ２１）とを導通及び遮断するように構成された、第２のヒューズ（Ｆ２１）第２の開閉器（Ｒ２１）；前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）に接続されたコントローラ（２１）とを含むものであり、前記短絡検出方法は、前記コントローラ（２１）が、前記第１のヒューズ（Ｆ１１）及び第１の開閉器（Ｒ１１）を流れる第１電流の方向、及び、前記第２のヒューズ（Ｆ２１）及び第２の開閉器（Ｒ２１）を流れる第２電流の方向を検出すること、及び、前記コントローラ（２１）が、前記第１電流の方向及び前記第２電流の方向に基づいて、前記第１の電源線（Ｗ１１）と前記第２の電源線（Ｗ２１）との短絡を検出することを備える。

　［実装例３］車両用電源システムの動作方法であって、当該動作方法は、前記コントローラ（２１）が前記短絡検出方法に従って前記第１の電源線（Ｗ１１）と前記第２の電源線（Ｗ２１）との短絡を検出したときに、前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）を制御して、前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）の一方を閉じたままに維持しつつ、前記第１の開閉器（Ｒ１１）及び前記第２の開閉器（Ｒ２１）の他方を開くことを備える。

　本発明は、例示したものに限定されるものではない。例えば、例示した特徴が本発明にとって必須であると解釈されるべきでなく、本発明の主題は、開示した特定の実施形態の全ての特徴より少ない特徴に存在することがある。したがって、本発明の範囲は、例示された実施形態の参照によって決定されるのではなく、均等物の全ての範囲とともに請求の範囲の参照により決定されるべきである。

　１１…第１の蓄電装置、１２…第２の蓄電装置、１３…オルタネータ（発電機）、１４…スタータモータ、１５…電源制御装置、１６～１８…負荷装置、２１…制御回路、ＣＰ１…第１の電流経路、ＣＰ２…第２の電流経路、Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ２１，Ｆ２２…ヒューズ、Ｒ１…リレー（第３の開閉器）、Ｒ２…リレー（第４の開閉器）、Ｒ１１…リレー（第１の開閉器）、Ｒ２１…リレー（第２の開閉器）、Ｗ１１…第１の電源線、Ｗ２１…第２の電源線、ＣＮ１…コネクタ。

Claims

　第１の電源線及び第２の電源線が１つのコネクタにより接続された負荷装置に、前記第１の電源線を介して第１の蓄電装置の電力を供給し、前記第２の電源線を介して第２の蓄電装置の電力を供給する車両用電源装置であって、
　第１端子が第１のヒューズを介して前記第１の蓄電装置に接続され、第２端子が前記第１の電源線に接続されて第１の電流経路を形成する第１の開閉器と、
　第１端子が第２のヒューズを介して前記第２の蓄電装置に接続され、第２端子が前記第２の電源線に接続されて第２の電流経路を形成する第２の開閉器と、
　前記第１の電流経路に流れる第１電流の方向と、前記第２の電流経路に流れる第２電流の方向とを検出し、前記第１電流の方向と前記第２電流の方向とに基づいて、前記第１の電源線と前記第２の電源線との間の短絡の有無を検出し、検出結果に基づいて前記第１の開閉器または前記第２の開閉器を開路する制御回路と、
を有する車両用電源装置。
　請求項１に記載の車両用電源装置において、
　前記制御回路は、前記第１電流が前記第１の蓄電装置に向かう逆方向電流の場合に前記第１の開閉器を開路し、前記第２電流が前記第２の蓄電装置に向かう逆方向電流の場合に前記第２の開閉器を開路すること
を特徴とする車両用電源装置。
　請求項１または２に記載の車両用電源装置において、
　前記制御回路は、前記第１の開閉器の両端子の端子電圧に基づいて前記第１電流の方向を検出し、前記第２の開閉器の両端子の端子電圧に基づいて前記第２電流の方向を検出すること、
を特徴とする車両用電源装置。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
　前記第１の蓄電装置には、車両に搭載されたエンジンを始動するスタータモータが接続され、
　前記制御回路は、前記スタータモータの駆動時に前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間に接続された第３の開閉器を開路すること
を特徴とする車両用電源装置。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
　前記第１の蓄電装置には、車両に搭載された発電機が接続され、
　前記制御回路は、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間に接続された第３の開閉器を、前記発電機の電力により前記第２の蓄電装置の充電する時に閉路し、前記第２の蓄電装置の放電時に開路すること
を特徴とする車両用電源装置。
　請求項４または５に記載の車両用電源装置において、
　前記第２の開閉器は第４の開閉器を介して前記第２の蓄電装置に接続され、
　前記第２の蓄電装置は前記第４の開閉器を介して前記第３の開閉器と接続され、
　前記制御回路は、前記第２の蓄電装置の端子電圧に基づいて、前記第４の開閉器を開閉制御すること
を特徴とする車両用電源装置。