WO2021125193A1 - 車載電源装置の制御装置 - Google Patents

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Abstract

車載電源装置の制御装置(21)は、電気機器(14)に接続される蓄電池(11)と、蓄電池及び電気機器を繋ぐ電気経路(L1)に設けられたスイッチ(SW1)と、スイッチの両端のうち蓄電池の側の電圧を検出する第1電圧センサ(25)及び第2電圧センサ(26)と、を備える車載電源装置に適用され、スイッチの両端のうち蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、スイッチをオンすることを禁止する。制御装置は、第1電圧センサにより検出された第1電圧、及び第2電圧センサにより検出された第2電圧を取得する電圧取得部と、第1電圧及び第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、スイッチをオンすることを許可するスイッチ制御部と、を備える。

Description

車載電源装置の制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年12月17日に出願された日本出願番号2019-227100号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、車両に搭載された電源装置を制御する車載電源装置の制御装置に関するものである。
 電気機器と蓄電池との間の電気経路にスイッチが設けられ、このスイッチをオンオフすることで、蓄電池と電気機器との間の電気経路が開閉される。スイッチに過電流が流れるとスイッチが破損する。スイッチに過電流が流れる要因として、スイッチに印加される電圧が通常使用範囲よりも高い過大電圧状態になることがある。例えば、定格12Vの蓄電池を用いている車載電源装置で、ジャンプスタート等によりスイッチに24V電圧が印加されることがある。この場合にスイッチをオンするとスイッチに過電流が流れるため、スイッチをオフ状態として、スイッチの保護が図られる。スイッチに印加される電圧を電圧センサにより監視し、スイッチに過電流が流れないようにしている。
 ところで、電圧センサの検出電圧が過電圧を示す値になる場合としては、実際に過電圧状態が生じている場合以外に、電圧センサの異常が生じている場合がある。そこで、電圧センサの異常を検知することが求められる。例えば、特許文献1では、電気経路上における同電位となる2か所で電圧を検出し、検出した電圧に差がある場合には、電圧センサの異常と判定する電池パックが開示されている。そして、この電池パックでは、電圧センサが異常であると判定された場合には、電池パックの使用を禁止するフェイルセーフ処理が実施されている。
特開2010-251104号公報
 しかしながら、特許文献1の電池パックのように、電圧センサが異常であると判定された場合に、電池パックの使用を禁止することが適切ではない場合がある。車載電源装置において、電圧センサの異常により電圧センサの検出電圧が過大電圧を示す値となっている場合には、スイッチには過大電圧は印加されておらず、電源装置の使用は可能である。この場合には、退避走行等を実施する上でも、スイッチをオンして電気機器への通電を許可することが望ましい。
 本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電圧センサの値に基づいて適切にスイッチの開閉を制御する車載電源装置の制御装置を提供することにある。
 第1の手段は、電気機器に接続される蓄電池と、前記蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ電気経路に設けられたスイッチと、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧を検出する第1電圧センサ及び第2電圧センサと、を備える車載電源装置に適用され、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、前記スイッチをオンすることを禁止する制御装置であって、前記第1電圧センサにより検出された第1電圧、及び前記第2電圧センサにより検出された第2電圧を取得する電圧取得部と、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可するスイッチ制御部と、を備える。
 スイッチの両端のうち蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合には、スイッチをオンすることを禁止して、過電流が生じることを抑制している。しかしながら、電圧センサで過大電圧を示す値を検出していても、その電圧センサの過大電圧を示す原因が電圧センサの異常に起因していることがある。そこで、第1電圧センサと第2電圧センサによりスイッチの蓄電池の側の電圧を検出し、第1電圧と第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合には、スイッチをオンすることを許可する。第1電圧と第2電圧のうち一方が過大電圧値であっても、他方が正常値の場合には、過大電圧値を示す電圧センサの異常である可能性が高い。そこで、一方が正常値の場合には、他方が過大電圧値であってもスイッチをオンすることを許可し、電気機器と蓄電池の通電を可能とする。これにより、電圧センサの異常により過大電圧値を検出した場合には、スイッチをオンし、通電可能とする。そのため、2つの電圧センサの値に基づいて、電圧センサの異常により過大電圧値を示す場合と実際に過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチの開閉を制御することができる。
 第2の手段は、前記車載電源装置が搭載された車両は、前記蓄電池としての第1定格電圧の第1蓄電池と、その第1蓄電池からの給電により駆動されるエンジン始動装置とを備え、前記第1蓄電池の異常時に、前記第1蓄電池からの給電に代えて、前記第1定格電圧よりも高電圧の第2定格電圧の第2蓄電池からの給電により前記エンジン始動装置の駆動が可能になっており、前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧を取得し、前記スイッチ制御部は、前記第1電圧及び前記第2電圧を、前記第1定格電圧と前記第2定格電圧との間に定められた電圧閾値と比較し、前記第1電圧及び前記第2電圧が共に前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンにすることを禁止し、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が、前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する。
 車両に搭載されている蓄電池の蓄電量の低下時においてジャンプスタートが行われる場合には、例えば該当車両と同じ定格12Vバッテリ車に代えて、定格24Vバッテリ車が用いられることが考えられる。この場合、24Vバッテリを接続した状態でスイッチをオンするとスイッチに過電流が流れる。そこで、第1定格電圧と第2定格電圧との間に電圧閾値を設定し、2つの電圧センサが共にこの電圧閾値よりも高い過大電圧値を検出した場合、つまり24Vバッテリを接続していると考えられる場合には、スイッチをオンにすることを禁止する。一方で、第1電圧と第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が電圧閾値よりも高い過大電圧値である場合には、過大電圧値を検出したセンサの異常であるとし、スイッチをオンすることを許可する。これにより、第2定格電圧の第2蓄電池から給電されている場合にはスイッチをオンにすることを禁止する。一方で、電圧センサの異常である場合にはスイッチをオンすることを許可する。そのため、2つの電圧センサの値に基づいて、電圧センサの異常により過大電圧値を示す場合と、実際に第2定格電圧の第2蓄電池から過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチの開閉を制御することができる。
 第3の手段は、前記蓄電池の定格電圧よりも高電圧側に高電圧側閾値が定められ、前記定格電圧よりも低電圧側に低電圧側閾値が定められており、前記第1電圧及び前記第2電圧を前記高電圧側閾値、前記低電圧側閾値とそれぞれ比較し、それら各電圧が前記高電圧側閾値より高い場合に過大電圧値であり、前記低電圧側閾値よりも低い場合に過小電圧値であると判定する異常判定部を備え、前記スイッチ制御部は、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が前記過大電圧値又は前記過小電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する。
 2つの電圧センサのうち一方が正常値を示していれば、他方が過大電圧値又は過小電圧値を示していても、スイッチをオンすることを許可する。これにより、2つの電圧センサのうちの一方で異常が発生し、異常が生じた電圧センサで過大電圧値又は過小電圧値を検出していても、スイッチをオンし、電気機器への通電が可能となっている。
 第4の手段は、前記スイッチ制御部は、前記第1電圧及び前記第2電圧が共に正常値である場合に前記スイッチのオンを許可する第1許可処理と、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方のみが正常値である場合に、前記スイッチのオンを許可する第2許可処理と、を実施するものであり、前記第2許可処理の許可に伴い前記スイッチがオンされた場合に、その旨を報知装置により報知する。
 本手段では、一方の電圧センサが正常で他方の電圧センサが異常の場合に、両方の電圧センサが正常の場合と同様に、スイッチのオンが許可される。ただし、一方の電圧センサが正常で、他方の電圧センサが異常である場合には、報知装置により報知される。これにより、第1電圧センサ及び第2電圧センサのうち一方に異常がある場合には、スイッチをオンすることを許可しつつ、電圧センサの異常を運転者に報知し、電圧センサの修理を促すことができる。
 第5の手段は、前記電気経路において前記蓄電池と前記スイッチとの間に分岐経路を介して電気負荷が接続され、前記電気経路に前記第1電圧センサが設けられるとともに、前記分岐経路に、前記電気負荷への印加電圧を監視するための前記第2電圧センサが設けられており、前記分岐経路は、車両の電源オフ中に前記電気負荷に暗電流を供給する暗電流経路を含んでいる車載電源装置に適用され、前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧を取得し、前記スイッチ制御部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧による前記スイッチの許可判定を実施する。
 分岐経路は、車両の電源オフ中に暗電流が供給される暗電流経路を含むものであり、この分岐経路には、電気負荷への電圧を監視するための第2電圧センサが設けられている。第1電圧センサと第2電圧センサとは暗電流経路を介して車両の電源オフ中に接続されているため、車両の電源投入直後は、第2電圧センサは、第1電圧センサと同じ電圧、つまりスイッチへの印加電圧を検出することができる。これにより、電気負荷への電圧を監視するために設けられた第2電圧センサを用いて、スイッチの蓄電池の側の電圧を検出する電圧センサの冗長化を図っている。そのため、冗長化のために新たなセンサを追加する必要がなく、低コストで冗長化されたスイッチの許可判定を実施することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、実施形態における車載電源装置の概略構成図であり、 図2は、電池ユニットの起動時にスイッチを制御するフローチャートであり、 図3は、第1電圧及び第2電圧の領域による処理をまとめた表である。
 以下、本開示を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン(内燃機関)を駆動源として走行する車両において、当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源装置として具体化するものとしている。
 図1に示すように、車載電源装置は、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを有する電源装置である。各蓄電池11,12からは、エンジンを始動させる始動装置13、回転電機14及び各種の電気負荷15への給電が可能となっている。また、各蓄電池11,12に対しては回転電機14による充電が可能となっている。回転電機14に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されるとともに、電気負荷15に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されている。本実施形態では、鉛蓄電池11が「蓄電池」相当し、回転電機14が「電気機器」に相当し、電気負荷15が「電気負荷」に相当する。
 鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。鉛蓄電池11は、第1定格電圧の車載バッテリであって、始動装置13の駆動時に給電している。第1定格電圧は、例えば12Vである。鉛蓄電池11には、バッテリターミナル11aが設けられており、ジャンプスタート時には、このバッテリターミナル11aに外部電源が接続される。鉛蓄電池11が低電圧(異常状態)となった場合には、鉛蓄電池11からの給電に代えて、第1定格電圧よりも高電圧の第2定格電圧(例えば、24V)の第2蓄電池からの給電により始動装置13の駆動が可能になっている。具体的には、第2定格電圧の蓄電池を有する車両(例えば、トラック等)の蓄電池とバッテリターミナル11aとが接続され、ジャンプスタートにより始動装置13が駆動される。なお、外部電源は、第1定格電圧の蓄電池であってもよい。
 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に比べて充放電時の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。リチウムイオン蓄電池12の定格電圧は、鉛蓄電池11と同じで、第1定格電圧である。
 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Uとして構成されている。図1では、電池ユニットUを破線で囲んで示す。電池ユニットUは、外部端子P0,P1,P2を有しており、このうち外部端子P0に配線を介して鉛蓄電池11と始動装置13とが接続され、外部端子P1に配線を介して回転電機14が接続され、外部端子P2に配線を介して電気負荷15が接続されている。なお、電池ユニットU及び鉛蓄電池11が「車載電源装置」に相当する。
 回転電機14は、3相交流モータや電力変換装置としてのインバータを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。回転電機14は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機14の力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際に、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機14は、発電電力を各蓄電池11,12や電気負荷15に供給する。
 電気負荷15には、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。ここで、供給電力の電圧が一定であることには、あらかじめ決められた範囲内で電圧が変動することも含まれている。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、エンジンECU等の各種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。なお、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。
 次に、電池ユニットUについて説明する。電池ユニットU内の電気経路として、各外部端子P0,P1を繋ぐ、つまり鉛蓄電池11及び回転電機14を繋ぐ電気経路L1が設けられ、電気経路L1にスイッチSW1が設けられている。また、電池ユニットU内の電気経路として、電気経路L1上の接続点N1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ電気経路L2が設けられ、電気経路L2にスイッチSW2が設けられている。接続点N1は、電気経路L1におけるスイッチSW1よりも外部端子P1側(回転電機14側)に設けられている。電気経路L1,L2は、回転電機14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、この電気経路L1,L2を介して、各蓄電池11,12と回転電機14との間の通電が行われる。なお、電気経路L1が「電気経路」に相当する。また、スイッチSW1が「スイッチ」に相当する。
 また、本実施形態の電池ユニットUでは、電気経路L1,L2以外に、電気経路L1上の接続点N2(外部端子P0とスイッチSW1との間の点)と、外部端子P2と、を接続する電気経路L3を有している。電気経路L3は、鉛蓄電池11と電気負荷15とを繋ぐ経路である。また、電気経路L1において、鉛蓄電池11とスイッチSW1との間に電気経路L3を介して、電気負荷15が接続されている。電気経路L3(詳しくは接続点N2-接続点N4の間)には、スイッチSW3が設けられている。なお、電気経路L3が「分岐経路」に相当する。
 また、電池ユニットUでは、電気経路L2の接続点N3(スイッチSW2とリチウムイオン蓄電池12の間の点)と、電気経路L3上の接続点N4(スイッチSW3と外部端子P2の間の点)と、を接続する電気経路L4が設けられている。電気経路L4は、リチウムイオン蓄電池12と電気負荷15とを繋ぐ経路である。電気経路L4(詳しくは接続点N3-接続点N4の間)には、スイッチSW4が設けられている。
 各スイッチSW1~SW4は、それぞれ2つ一組の半導体スイッチング素子を備えている。半導体スイッチング素子は、MOSFETであり、その2つ一組のMOSFETの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。このように寄生ダイオードが互いに逆向きになるように構成されていることで、例えば、スイッチSW1がオフとなった場合に、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。なお、各スイッチSW1~SW4は、2つ一組の半導体スイッチング素子が並列になるように構成されていてもよい。また、各スイッチSW1~SW4には、各スイッチSW1~SW4に流れる電流を検出する構成が設けられていてもよい。
 なお、各スイッチSW1~SW4に用いる半導体スイッチング素子として、MOSFETに代えて、IGBTやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。IGBTやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードをそれぞれ並列に接続させればよい。また、各スイッチSW1~SW4に用いられるスイッチ素子は、半導体スイッチング素子ではなく、機械的なスイッチであってもよい。
 また、鉛蓄電池11と外部端子P2(電気負荷15)との間には、スイッチSW3と並列にバイパス経路Bが設けられている。バイパス経路Bは、電気経路L3上のスイッチSW3を迂回するように設けられている。具体的には、バイパス経路Bの一端は、電池ユニットU内部において電気経路L1上の接続点N5(接続点N2と外部端子P0の間)に接続され、他端は、電池ユニットU内部において電気経路L3上の接続点N6(接続点N4と外部端子P2の間)に接続されている。なお、バイパス経路Bが「分岐経路」「暗電流経路」に相当する。
 バイパス経路Bには、常閉式のリレーRが設けられている。リレーRは、電池ユニットUがオフ状態で閉状態となっている。車両の電源オフ中、つまり電池ユニットUがオフ状態で、スイッチSW3がオフ状態の場合に、バイパス経路Bを介して暗電流を鉛蓄電池11から電気負荷15に供給可能となる。一方、電池ユニットUが起動しており、スイッチSW3が制御されている状態では、バイパス経路BのリレーRはオフになり、バイパス経路Bに電流が流れない状態となる。なお、バイパス経路B上、例えば接続点N5とリレーRとの間に、ヒューズが設けられていてもよい。
 電池ユニットUは、各スイッチSW1~SW4を制御する制御装置21を備えている。制御装置21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。制御装置21は、各蓄電池11,12の蓄電状態等に基づいて、各スイッチSW1~SW4等を制御する。例えば、制御装置21は、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を実施する。また、制御装置21には、ECU22が接続されている。制御装置21は、CAN等の通信ネットワークによりECU22に接続されて相互に通信可能となっており、各種データが互いに共有できるものとなっている。
 また、制御装置21は、ECU22を介して、報知装置23に接続されている。報知装置23は、例えば自車両の車室内に設置されたスピーカやディスプレイである。報知装置23は、警報音や警報メッセージ等を出力することにより、運転者に対し、異常が発生していること等を報知する。
 電池ユニットUには、外部端子P0の電圧を検出する第1電圧センサ25及び外部端子P2の電圧を検出する第2電圧センサ26が設けられている。第1電圧センサ25は、スイッチSW1の両端のうち鉛蓄電池11の側の電圧である第1電圧V1を検出する。第2電圧センサ26は、電気負荷15に印加される電圧を検出する。制御装置21は、各電圧センサ25,26で測定した電圧を取得する。
 ところで、車両のイグニッションスイッチやACCスイッチがオン状態になると、電池ユニットUが起動される。電池ユニットUの起動前の状態では、各スイッチSW1~SW4はオフ状態になっている。そして、電池ユニットUが起動される際には、スイッチSW1及びスイッチSW3をオン状態にして、回転電機14及び電気負荷15に電力が供給されるように制御装置21が制御する。
 また、電池ユニットUの起動時には、スイッチSW1の鉛蓄電池11の側に想定以上の電圧が印加されることがある。例えば、ジャンプスタート時に鉛蓄電池11のバッテリターミナル11aに第2定格電圧(24V)の外部電源を接続した場合等には、スイッチSW1の両端のうち鉛蓄電池11の側に所定の過大電圧が印加されることがある。このような状態でスイッチSW1がオン状態になると、電気経路L1に過電流が生じ、スイッチSW1の素子を破壊してしまったり、各スイッチSW1~SW4に流れる電流を検知して異常を判定している場合に異常判定されてしまったりするおそれがある。
 そこで、スイッチSW1の両端のうち鉛蓄電池11の側の電圧が所定の過大電圧である場合には、スイッチSW1をオンすることを禁止して、過電流が生じることを抑制している。しかしながら、仮に第1電圧センサ25で過大電圧を示す値を検出していても、その第1電圧センサ25が過大電圧値を示す原因がその第1電圧センサ25の異常に起因していることがある。第1電圧センサ25の異常により第1電圧センサ25が過大電圧値を示している場合には、スイッチSW1をオンすることが望ましい。そこで、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26によりスイッチSW1の両端のうち鉛蓄電池11の側の電圧を検出する。つまり、本実施形態では、スイッチSW1の両端のうち鉛蓄電池11の側の電圧を検出する構成が冗長化されている。そして、電池ユニットUを起動する際に、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26の検出値に基づいて、スイッチSW1を制御している。
 図2は、電池ユニットUの起動時にスイッチSW1を制御するフローチャートである。本フローチャートによる処理は、制御装置21により、車両のイグニッションスイッチがオンになってから、各スイッチSW1~SW4のいずれかがオンになって通常のスイッチ制御を実施するまでの期間に実行される。
 S11では、第1電圧センサ25により検出された第1電圧V1及び第2電圧センサ26により検出された第2電圧V2を取得する。電池ユニットUを起動する際には、第1電圧センサ25が設けられている位置と第2電圧センサ26が設けられている位置とが、電池ユニットUのオフ中にバイパス経路BのリレーRを介して接続されていることから、同じ電圧となっている。ここで、同じ電圧とは、第2電圧V2が第1電圧V1と所定の誤差範囲内になる場合や第2電圧V2が第1電圧V1よりもバイパス経路Bを介することによる電圧降下分小さくなっている場合も含んでいる。なお、S11が「電圧取得部」に相当する。
 S12では、S11で取得した第1電圧V1と第2電圧V2がどの領域にあるかを判別する。各電圧は高電圧領域と低電圧領域と正常領域との3つの領域に判別される。
 高電圧領域は、各電圧V1,V2が高電圧側閾値よりも高く、過大電圧値であると判定される領域である。高電圧側閾値は、第1定格電圧と第2定格電圧との間に定められた電圧閾値であって、各電圧センサの通常の検出範囲の上限値である。高電圧側閾値は、例えば16Vに設定されている。
 低電圧領域は、低電圧側閾値よりも低く、各電圧V1,V2が過小電圧値であると判定される領域である。低電圧側閾値は、第1定格電圧よりも低い値であって、制御装置21を起動するために必要な電圧と同じかそれより低い値である。本フローチャートの処理を実施するためには、制御装置21が起動されている必要があり、本フローチャートの処理を実施しているからには制御装置21の起動に必要な電圧は鉛蓄電池11から印加されているはずである。これにより、起動に必要な電圧よりも低い電圧を各電圧センサ25,26が示している場合には、各電圧センサ25,26に異常があると判定できる。低電圧側閾値は、例えば3Vである。
 正常領域は、高電圧側閾値と低電圧側閾値との間であって、各電圧V1,V2が正常値であると判定される領域である。なお、電圧センサ25,26では、通常の検出範囲の上限値又は下限値への張り付きによる異常がその異常の大半を占めており、正常値を示す異常はほとんど生じない。そのため、各電圧センサ25,26が正常値を示している場合には、各電圧センサ25,26は正常であると判定してもよい。
 S13では、S12で領域を判別した結果、第1電圧V1が正常領域にあるかを判定する。つまり、第1電圧V1が高電圧側閾値と低電圧側閾値との間にあるかを判定する。S13で、第1電圧V1が正常領域にあると判定された場合(S13:Yes)には、S14に進む。S14では、S12で領域を判別した結果、第2電圧V2が正常領域にあるかを判定する。S14で、第2電圧V2が正常領域にないと判定された場合(S14:No)、つまり第1電圧V1及び第2電圧V2のうち第1電圧V1のみが正常値である場合には、S17に進む。一方、S14で、第2電圧V2が正常領域にあると判定された場合(S14:Yes)、つまり両方の電圧センサ25,26が正常で、両電圧V1,V2が共に正常値である場合には、S15に進む。なお、S12,S13及びS14が「異常判定部」に相当する。
 S15では、第1許可処理として、スイッチSW1をオンすることを許可する。そして、スイッチSW1をオンし、フローチャートの処理を終了する。なお、スイッチSW1に加えてスイッチSW3をオンすることを許可してもよい。
 S13で、第1電圧V1が正常領域にないと判定された場合(S13:No)には、S16に進む。S16では、S12で領域を判別した結果、第2電圧V2が正常領域であるかを判定する。S16で、第2電圧V2が正常領域にあると判定された場合(S16:Yes)、つまり第1電圧V1及び第2電圧V2のうち第2電圧V2のみが正常値である場合には、S17に進む。
 S17では、第2許可処理として、スイッチSW1の鉛蓄電池11の側に過大電圧が印加されていないとして、スイッチSW1をオンすることを許可する。また、電圧センサ25,26のうちの一方に異常があるとして、報知装置23により報知する。具体的には、ECU22に電圧センサ25,26のうちの一方の異常を通知し、報知装置23により報知する。そして、スイッチSW1をオンし、フローチャートの処理を終了する。第1電圧V1及び第2電圧V2のうち一方が正常値である場合には、スイッチSW1をオンすることを許可しつつ、電圧センサ25,26のうちの一方の異常を運転者に報知し、その修理を促す。なお、スイッチSW1に加えてスイッチSW3をオンすることを許可してもよい。また、S15及びS17が「スイッチ制御部」に相当する。
 S16で、第2電圧V2が正常領域にないと判定された場合(S16:No)、つまり第1電圧V1及び第2電圧V2の両方が正常領域にないと判定された場合、スイッチSW1をオンすることを禁止する。第1電圧V1及び第2電圧V2の両方が正常値でない場合には、各電圧センサ25,26に異常があり電圧を検出できないか、スイッチSW1の鉛蓄電池11の側の一端に過大電圧が印加されている状態であるため、スイッチSW1をオンすることを禁止し、処理を終了する。
 図3は、第1電圧V1及び第2電圧V2の各領域による処理をまとめた表である。図3を用いて、第1電圧V1及び第2電圧V2が属する領域と、領域ごとの対応について説明する。
 図3における(e)では、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26が正常であり、スイッチSW1に過大電圧が印加されていない。そのため、第1電圧V1及び第2電圧V2が正常領域に判別されている。このように第1電圧V1及び第2電圧V2が正常値である場合には、第1許可処理として、スイッチSW1をオンすることが許可される。
 図3における(b),(d),(f),(h)では、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26のうち一方が正常であり、他方で上限値又は下限値への張り付き異常が生じている。また、スイッチSW1には過大電圧が印加されていない。例えば(b)では、第2電圧センサ26で下限値への張り付き異常が生じており、(h)では、第1電圧センサ25で上限値への張り付き異常が生じている。そのため、図3における(b),(d),(f),(h)では、第1電圧V1及び第2電圧V2のうちの一方が正常領域に判別され、他方が低電圧領域又は高電圧領域に判別されている。このように第1電圧V1及び第2電圧V2のうちの一方のみが正常値である場合には、第2許可処理として、スイッチSW1をオンすることが許可されつつ、一方の電圧センサの異常が報知装置23により報知される。
 図3における(a)では、両電圧センサ25,26で下限値への張り付き異常が生じており、スイッチSW1の鉛蓄電池11の側の電圧を検出することができない。そのため、第1電圧V1及び第2電圧V2が低電圧領域に判別されている。このように両電圧V1,V2が正常値ではない場合には、スイッチSW1をオンすることが禁止される。
 図3における(c),(g)では、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26のうち一方の電圧センサで下限値への張り付き異常が生じている。また、ジャンプスタートのために第2定格電圧(24V)の外部電源(第2蓄電池)がバッテリターミナル11aに接続され、スイッチSW1に過大電圧が印加されている。そのため、第1電圧V1及び第2電圧V2のうち一方が低電圧領域に判別され、他方が高電圧領域に判別されている。このように両電圧V1,V2が正常値ではない場合には、スイッチSW1をオンすることが禁止される。なお、両電圧V1,V2のうち一方が過小電圧値であり他方が過大電圧値である場合には、第1電圧センサ25と第2電圧センサ26とで同時に異なる張り付き異常が生じている可能性よりも、一方で異常が生じており、他方は実際に過大電圧を検出している可能性が高い。そのため、第1電圧V1及び第2電圧V2のうち一方が低電圧領域で、他方が高電圧領域の場合には、一方の電圧センサで異常が生じており、他方の電圧センサは正常であるとみなしている。
 図3における(i)では、ジャンプスタートのために第2定格電圧(24V)の外部電源(第2蓄電池)がバッテリターミナル11aに接続され、スイッチSW1に過大電圧が印加されている。そのため、第1電圧V1及び第2電圧V2が高電圧領域に判別されている。このように両電圧V1,V2が正常値ではない場合には、スイッチSW1をオンすることが禁止される。
 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。
 第1電圧センサ25と第2電圧センサ26によりスイッチSW1の鉛蓄電池11の側の電圧を検出する。つまり、スイッチSW1の鉛蓄電池11の側の電圧を検出する電圧センサ25,26が冗長化されている。そして、第1電圧V1と第2電圧V2のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合には、スイッチSW1をオンすることを許可する。第1電圧V1と第2電圧V2のうち一方が過大電圧値であっても、他方が正常値の場合には、過大電圧値を示す電圧センサの異常である可能性が高い。そこで、一方が正常値の場合には、他方が過大電圧値であってもスイッチSW1をオンすることを許可し、回転電機14と鉛蓄電池11の通電を可能とする。これにより、電圧センサ25,26の異常により過大電圧値を検出した場合には、スイッチSW1をオンし、通電可能とする。そのため、2つの電圧センサ25,26の値に基づいて、各電圧センサ25,26の異常と実際に過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチSW1の開閉を制御することができる。
 車両に搭載されている鉛蓄電池11の蓄電量の低下時においてジャンプスタートが行われる場合には、例えば該当車両と同じ定格12Vバッテリ車に代えて、定格24Vバッテリ車が用いられることが考えられる。この場合、24Vバッテリを接続した状態でスイッチSW1をオンすると過電流が生じる。そこで、第1定格電圧と第2定格電圧との間に電圧閾値を設定し、2つの電圧センサが共にこの電圧閾値よりも高い過大電圧値を検出した場合、つまり24Vバッテリを接続していると考えられる場合には、スイッチSW1をオンにすることを禁止する。一方で、第1電圧V1と第2電圧V2のうち一方が正常値であり、他方が電圧閾値よりも高い過大電圧値である場合には、過大電圧値を検出したセンサの異常であるとし、スイッチSW1をオンすることを許可する。これにより、第2定格電圧の外部電源から給電されている場合にはスイッチSW1をオンにすることを禁止する。一方で、電圧センサの異常である場合にはスイッチSW2をオンすることを許可する。そのため、2つの電圧センサの値に基づいて、各電圧センサ25,26の異常と、実際に第2定格電圧の第2蓄電池から過大電圧が印加されている場合とを判別し、スイッチSW1の開閉を制御することができる。
 2つの電圧センサ25,26のうち一方が正常値を示していれば、他方が過大電圧値又は過小電圧値を示していても、スイッチSW1をオンすることを許可する。これにより、2つの電圧センサ25,26のうちの一方で異常が発生し、異常が生じた電圧センサで過大電圧値又は過小電圧値を検出していても、スイッチSW1をオンし、回転電機14への通電が可能となっている。
 本実施形態では、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26のうち一方が正常で他方が異常の場合に、両方の電圧センサが正常の場合と同様に、スイッチSW1のオンが許可される。ただし、一方の電圧センサが正常で、他方の電圧センサが異常である場合には、報知装置23により報知される。これにより、第1電圧センサ25及び第2電圧センサ26のうち一方に異常がある場合には、スイッチSW1をオンすることを許可しつつ、電圧センサ25,26の異常を運転者に報知し、電圧センサ25,26の修理を促す。そのため、鉛蓄電池11と回転電機14との間の通電を行う状況を増やしつつ、異常がある場合には修理を促すことができる。
 電気経路L3と並列に、車両の電源オフ中に暗電流が供給されるバイパス経路Bが設けられており、この電気経路L3には、電気負荷15への電圧を監視するための第2電圧センサ26が設けられている。第1電圧センサ25と第2電圧センサ26とはバイパス経路Bを介して車両の電源オフ中に接続されているため、車両の電源投入直後は、第2電圧センサ26は、第1電圧センサ25と同じ電圧、つまりスイッチ印加電圧を検出することができる。これにより、電気負荷15への電圧を監視するために設けられた第2電圧センサ26を用いて、電圧センサの冗長化を図り、異常判定を実施している。そのため、冗長化のために新たなセンサを追加する必要がなく、低コストで冗長化された異常判定を実施することができる。
 <他の実施形態>
 本開示は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。
 ・外部端子P1に接続される電気機器は、回転電機14ではなく、定電圧を要求される電気負荷等であってもよい。
 ・バッテリターミナル11aとスイッチSW1との間に、第2電圧センサ26を設ける構成としてもよい。この場合、外部端子P0とスイッチSW1との間に、第2電圧センサ26を設ける構成としてもよい。
 ・リチウムイオン蓄電池12は設けられておらず、鉛蓄電池11のみの構成としてもよい。
 ・鉛蓄電池11と回転電機14との間には、電気経路L1と並列にバイパス経路が設けられてもよい。このバイパス経路は、電気経路L1上のスイッチSW1を迂回するように設けられており、このバイパス経路を介して車両の電源オフ中に回転電機14に暗電流が供給される。そして、回転電機14への印加電圧を検出するために、外部端子P1の電圧を検出する電圧センサが設けられている場合には、この電圧センサでも車両の電源投入時において、第1電圧V1と同じ電圧を検出することができる。この場合には、外部端子P2に加えて又は代えて、外部端子P1の電圧を検出し、その電圧を第2電圧として処理を実施してもよい。
 ・本開示に記載の制御部(制御装置)及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1.  電気機器(14)に接続される蓄電池(11)と、
     前記蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ電気経路(L1)に設けられたスイッチ(SW1)と、
     前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧を検出する第1電圧センサ(25)及び第2電圧センサ(26)と、
     を備える車載電源装置に適用され、前記スイッチの両端のうち前記蓄電池の側の電圧が所定の過大電圧である場合に、前記スイッチをオンすることを禁止する制御装置(21)であって、
     前記第1電圧センサにより検出された第1電圧、及び前記第2電圧センサにより検出された第2電圧を取得する電圧取得部と、
     前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可するスイッチ制御部と、
    を備える車載電源装置の制御装置。
  2.  前記車載電源装置が搭載された車両は、前記蓄電池としての第1定格電圧の第1蓄電池(11)と、その第1蓄電池からの給電により駆動されるエンジン始動装置(13)とを備え、前記第1蓄電池の異常時に、前記第1蓄電池からの給電に代えて、前記第1定格電圧よりも高電圧の第2定格電圧の第2蓄電池からの給電により前記エンジン始動装置の駆動が可能になっており、
     前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧を取得し、
     前記スイッチ制御部は、前記第1電圧及び前記第2電圧を、前記第1定格電圧と前記第2定格電圧との間に定められた電圧閾値と比較し、前記第1電圧及び前記第2電圧が共に前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンにすることを禁止し、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が、前記電圧閾値よりも高い前記過大電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する請求項1に記載の車載電源装置の制御装置。
  3.  前記蓄電池の定格電圧よりも高電圧側に高電圧側閾値が定められ、前記定格電圧よりも低電圧側に低電圧側閾値が定められており、
     前記第1電圧及び前記第2電圧を前記高電圧側閾値、前記低電圧側閾値とそれぞれ比較し、それら各電圧が前記高電圧側閾値より高い場合に過大電圧値であり、前記低電圧側閾値よりも低い場合に過小電圧値であると判定する異常判定部を備え、
     前記スイッチ制御部は、前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方が正常値であり、他方が前記過大電圧値又は前記過小電圧値である場合に、前記スイッチをオンすることを許可する請求項1又は請求項2に記載の車載電源装置の制御装置。
  4.  前記スイッチ制御部は、
     前記第1電圧及び前記第2電圧が共に正常値である場合に前記スイッチのオンを許可する第1許可処理と、
     前記第1電圧及び前記第2電圧のうち一方のみが正常値である場合に、前記スイッチのオンを許可する第2許可処理と、を実施するものであり、
     前記第2許可処理の許可に伴い前記スイッチがオンされた場合に、その旨を報知装置(23)により報知する請求項1~3のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。
  5.  前記電気経路において前記蓄電池と前記スイッチとの間に分岐経路(L3,B)を介して電気負荷(15)が接続され、前記電気経路に前記第1電圧センサが設けられるとともに、前記分岐経路に、前記電気負荷への印加電圧を監視するための前記第2電圧センサが設けられており、前記分岐経路は、車両の電源オフ中に前記電気負荷に暗電流を供給する暗電流経路(B)を含んでいる車載電源装置に適用され、
     前記電圧取得部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧を取得し、
     前記スイッチ制御部は、車両の電源投入時において前記第1電圧及び前記第2電圧による前記スイッチの許可判定を実施する請求項1~4のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。
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