特開 2024-43705 車両電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024043705

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】車両電源システム

(51)【国際特許分類】

   B60W 50/00 20060101AFI20240326BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

B60W50/00

B60R16/033 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022148848

(22)【出願日】2022-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】豊岡 壱規

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241BA26

3D241BA63

3D241BB71

3D241CC19

3D241DA69Z

(57)【要約】

【課題】自動運転など交通の安全性確保のために機能する機能部を搭載した車両において、電源供給に起因する機能部の利用機会の減少を抑制する。
【解決手段】車両電源システムは、少なくとも部分的に自律運転可能な車両に搭載され、主電源系統と、バックアップ電源系統と、高圧電源と、を備え、バックアップ電源制御装置は、バックアップ低圧電源から供給可能な供給可能電力を推定する推定処理を実行可能であり、車両が自律運転モードで自律運転しているとき、供給可能電力が第２閾値未満である場合には、車両が自律運転モードで自律運転することを禁止することを示す信号を出力し、供給可能電力が第３閾値以下である場合には、車両が自律運転モードを継続し、かつ、高圧電源が発生する電力によりバックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも運転者による操舵操作の免除を許可して実行する自律運転モードで、少なくとも部分的に自律運転可能な車両に搭載され、メイン低圧電源及び通常負荷を有する主電源系統と、バックアップ低圧電源及び緊急時重要負荷を有し、前記主電源系統と接続されているバックアップ電源系統と、前記バックアップ電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を備える車両電源システムであって、
前記バックアップ電源系統は、
前記バックアップ低圧電源の状態を監視し、前記バックアップ低圧電源からの電力の入出力を制御するバックアップ電源制御装置を有し、
前記バックアップ電源制御装置は、前記バックアップ低圧電源から前記緊急時重要負荷に供給可能な電力量または電力を示す供給可能電力を推定する推定処理を実行可能であり、
前記車両が前記自律運転モードで自律運転していないとき、前記バックアップ電源制御装置は、
前記推定処理を実行し、
前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第１閾値以上である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを許可することを示す信号を出力し、
前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、
前記推定処理を実行し、
前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第２閾値未満である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを禁止することを示す信号を出力し、
前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、
前記推定処理を実行し、
前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第３閾値以下である場合には、前記車両が前記自律運転モードを継続することを許可し、かつ、前記高圧電源部が発生する電力により前記バックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力し、
前記第１閾値は、前記車両が前記自律運転モードで自律運転する場合に前記緊急時重要負荷を動作させるために必要な電力量に基づき定められた電力量または電力に関する閾値である、車両電源システム。

【請求項2】

前記第３閾値は、前記第１閾値以下の電力量または電力を示す値であり、前記第２閾値より大きい電力量または電力を示す値である、請求項１に記載の車両電源システム。

【請求項3】

前記高圧電源部は、前記バックアップ電源系統の定格電圧よりも高電圧の電力を出力する高電圧モード、及び、前記高電圧モードよりも低電圧の電力を出力する通常電圧モードと、を実行可能であり、
前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第３閾値以下である場合には、前記高圧電源部が前記高電圧モードで発生する電力により前記バックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力する、請求項１または請求項２に記載の車両電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、交通参加者の中でも脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。この実現に向けて予防安全に関する研究開発を通して交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発に注力している。また、予防安全に貢献する技術の一つとして、自動運転に関する研究開発への注力が行われている。

【0003】

自動運転など交通の安全性確保のために機能する機能部を搭載した車両においては、この種の機能部に対する電源供給を安定させることが求められる。例えば、特許文献１には、自動運転のために機能する負荷に対して、車両の電源である第１の電源及び第３の電源から電力を供給可能であり、さらに、充放電が可能な第２の電源から電力を供給可能なシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１４２８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されたシステムは、負荷への電力供給を冗長化することによって、安全性確保のために機能する負荷を確実に動作させることを可能としている。このようなシステムにおいて、仮に第２の電源から負荷への電力供給ができない場合には、高い安全性を保証するために負荷を動作させないことが考えられる。このため、安全性確保のための機能部を利用する機会が減る可能性があり、課題となっていた。
本願は上記課題の解決のため、自動運転など交通の安全性確保のために機能する機能部を搭載した車両において、電源供給に起因する機能部の利用機会の減少を抑制することを目的とする。そして、延いては持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための一態様は、少なくとも運転者による操舵操作の免除を許可して実行する自律運転モードで、少なくとも部分的に自律運転可能な車両に搭載され、メイン低圧電源及び通常負荷を有する主電源系統と、バックアップ低圧電源及び緊急時重要負荷を有し、前記主電源系統と接続されているバックアップ電源系統と、前記バックアップ電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を備える車両電源システムであって、前記バックアップ電源系統は、前記バックアップ低圧電源の状態を監視し、前記バックアップ低圧電源からの電力の入出力を制御するバックアップ電源制御装置を有し、前記バックアップ電源制御装置は、前記バックアップ低圧電源から前記緊急時重要負荷に供給可能な電力量または電力を示す供給可能電力を推定する推定処理を実行可能であり、前記車両が前記自律運転モードで自律運転していないとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第１閾値以上である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを許可することを示す信号を出力し、前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第２閾値未満である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを禁止することを示す信号を出力し、前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第３閾値以下である場合には、前記車両が前記自律運転モードを継続することを許可し、かつ、前記高圧電源部が発生する電力により前記バックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力し、前記第１閾値は、前記車両が前記自律運転モードで自律運転する場合に前記緊急時重要負荷を動作させるために必要な電力量に基づき定められた電力量または電力に関する閾値である、車両電源システムである。

【発明の効果】

【0007】

上記構成によれば、少なくとも部分的に自律運転可能な車両において、バックアップ低圧電源の供給可能電力が低下した場合であっても自律運転を継続できる。これにより、自律運転に関する負荷への電力供給に起因して、自律運転を利用できる機会が減少することを抑制できる。従って、車両が自律運転を実行可能な機会や時間が増大するので、商品性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の車両電源システムの概略構成図。

【図2】緊急時重要負荷の構成例を示す図。

【図3】車両電源システムの動作を示すフローチャート。

【図4】車両電源システムの動作を示すフローチャート。

【図5】車両電源システムの動作を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の車両電源システムの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

【0010】

［１．車両電源システムの構成］
［１－１．車両電源システムの全体構成］
図１は、車両電源システム１の概略構成図である。図１において実線は電力線を示し、破線は信号線を示す。

【0011】

本実施形態における車両Ｖの車両電源システム１は、主電源系統１０と、主電源系統１０と接続するバックアップ電源系統２０と、高圧電源系統３０と、降圧装置４０と、を備える。高圧電源系統３０は、降圧装置４０を介して主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と接続している。降圧装置４０は、高圧電源系統３０を流れる電力を降圧して、主電源系統１０及び／またはバックアップ電源系統２０に出力する。降圧装置４０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0012】

本実施形態では、一例として、車両Ｖが、走行用の動力源として回転電機ＭＧを備える電動車両である場合を説明する。回転電機ＭＧは、例えば３相モータであり、不図示のインバータユニットにより供給される電力により駆動力を発生し、車両Ｖを走行させる。車両Ｖは、後述する回転電機ＭＧを備える駆動ユニット３２１を備える。車両Ｖは、駆動ユニット３２１に駆動用の電力を供給する高圧電源３１を搭載する。駆動ユニット３２１は、高圧電源３１が出力する高圧の電力の供給を受ける負荷であり、後述する高圧負荷３２に含まれる。

【0013】

なお、車両Ｖは、内燃機関を搭載する車両であってもよい。内燃機関は、車両Ｖを駆動する動力源として機能してもよい。或いは、内燃機関は、不図示の発電機を駆動する動力源として機能し、後述する高圧電源３１を充電してもよい。すなわち、車両Ｖは、内燃機関を備えていない電動車両であってもよいし、内燃機関と車両駆動用の回転電機ＭＧとを備えるハイブリッド車両であってもよいし、内燃機関により駆動される車両であってもよい。車両Ｖは、例えば、自律運転、或いは、自動運転が可能な車両である。車両Ｖが、内燃機関を搭載する場合、高圧電源３１から電力の供給を受ける高圧負荷３２は、例えばスターターモータを含む。

【0014】

［１－２．主電源系統の構成］
主電源系統１０は、メイン低圧電源１１と、通常負荷１２と、を有する。

【0015】

メイン低圧電源１１は、高圧電源３１よりも低電圧の電源である。メイン低圧電源１１は、例えば１２［Ｖ］の直流電流を出力する。メイン低圧電源１１は、例えば、充電および放電が可能な二次電池である。具体的には、メイン低圧電源１１としては、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリが挙げられる。

【0016】

メイン低圧電源１１は、接続線Ｌ１１に設けられている。接続線Ｌ１１は、一端部が接続線Ｌ１０に形成された接点Ｃ１１に接続され、他端部が車両電源システム１の基準電位を有するグランドラインに接続されている。メイン低圧電源１１は、正極側が接続線Ｌ１１の接点Ｃ１１側に接続しており、負極側が接続線Ｌ１１のグランドライン側に接続される。

【0017】

接続線Ｌ１０の一端部には、通常負荷１２が接続される。通常負荷１２（図中、ＥＬ）は、車両Ｖが搭載する電力負荷である。通常負荷１２は単一の機器であってもよいし、複数の機器を含んでもよい。本実施形態において、通常負荷１２は、車両Ｖの走行に関する機能を担う機能部である。通常負荷１２は、例えば、車両Ｖの走行操作、停車操作、又は、運転制御に関する機能を担う負荷を含む。通常負荷１２は、高圧負荷３２よりも低い電圧により動作するので、高圧負荷３２との対比により低圧負荷と呼ぶことができる。また、通常負荷１２は、車両Ｖにおいて、いわゆる補機と呼ばれる機器を含んでもよい。

【0018】

具体的には、通常負荷１２は、車両Ｖの運転制御を実行可能なＥＣＵ５０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。図１に示すＥＣＵ５０は、一つのＥＣＵで構成されてもよいし、複数のＥＣＵを含んでもよい。例えば、通常負荷１２は、車両Ｖが備える複数のＥＣＵの一部を含んでもよい。また、通常負荷１２は、車両Ｖが搭載する制御ユニットであって、ＥＣＵ５０とは異なる不図示の制御ユニットを含んでもよい。

【0019】

また、通常負荷１２は、自動ブレーキ装置等の車両Ｖの制動に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、自動ステアリング装置等の車両Ｖの操舵に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の車両Ｖの外界情報の取得に用いられる補機負荷を含んでもよい。通常負荷１２は、ワイパー装置、パワーウインドウ装置、メーターパネル等の計器類を含んでもよい。

【0020】

［１－３．バックアップ電源系統の構成］
バックアップ電源系統２０は、バックアップ電源ユニット２１と、緊急時重要負荷２２と、を有する。

【0021】

バックアップ電源ユニット２１は、バックアップ低圧電源２３と、切替装置２４と、切替装置２４を制御するバックアップ電源制御装置２５と、を備える。

【0022】

バックアップ電源ユニット２１は、第１外部接続端子Ｔ２１１、第２外部接続端子Ｔ２１２、及びグランド端子Ｔ２１３を備える。第１外部接続端子Ｔ２１１には、接続線Ｌ１０の他端部が接続される。グランド端子Ｔ２１３は、グランドラインに接続される。

【0023】

緊急時重要負荷２２（図中、ＥＬ）は、車両Ｖが搭載する電力負荷である。緊急時重要負荷２２は、単一の機器であってもよいし、複数の機器を含んでもよい。緊急時重要負荷２２は、高圧負荷３２よりも低い電圧により動作するので、高圧負荷３２との対比により低圧負荷と呼ぶことができる。

【0024】

緊急時重要負荷２２は、接続線Ｌ２１によって、バックアップ電源ユニット２１の第２外部接続端子Ｔ２１２に接続される。

【0025】

切替装置２４は、第１端子Ｔ２４１、第２端子Ｔ２４２、及び第３端子Ｔ２４３を備える。第１端子Ｔ２４１は、接続線Ｌ２１１によって、バックアップ電源ユニット２１の第１外部接続端子Ｔ２１１に接続されている。第２端子Ｔ２４２は、接続線Ｌ２１２によって、バックアップ電源ユニット２１の第２外部接続端子Ｔ２１２に接続されている。

【0026】

切替装置２４は、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２とを接する接続線Ｌ２４１を備える。接続線Ｌ２４１には、第１スイッチＳＷ１が設けられている。本実施形態では、第１スイッチＳＷ１は、ノーマリーオープン型（Ｎ．Ｏ．型）の接点を有するスイッチである。すなわち、第１スイッチＳＷ１は、第１スイッチＳＷ１に操作信号が加わっていない場合にオフ状態に維持され、接続線Ｌ２４１を遮断状態に維持する接点である。第１スイッチＳＷ１は、操作信号が印加されることによりオン状態に切り替わって、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２とを接続する。

【0027】

例えば、第１スイッチＳＷ１が、電磁力により開閉する電磁スイッチで構成される場合、第１スイッチＳＷ１は、操作電流による電磁力が発生していない場合にオフ状態に維持され、接続線Ｌ２４１を遮断状態に維持する。
第１スイッチＳＷ１は、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。

【0028】

切替装置２４は、接続線Ｌ２４１と第３端子Ｔ２４３とを接続する接続線Ｌ２４２を備える。接続線Ｌ２４２は、接続線Ｌ２４１の第１スイッチＳＷ１と第２端子Ｔ２４２との間に形成された接点Ｃ２４１で一端部が接続線Ｌ２４１に接続し、他端部が第３端子Ｔ２４３に接続する。

【0029】

接続線Ｌ２４２には、第２スイッチＳＷ２が設けられている。第２スイッチＳＷ２は、オン状態において接続線Ｌ２４２を接続し、オフ状態において接続線Ｌ２４２を遮断する。

【0030】

第２スイッチＳＷ２は、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。本実施形態において、第２スイッチＳＷ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。このため、後述するように、第２スイッチＳＷ２は、オン状態において接続線Ｌ２４２から接点Ｃ２４１に出力される電圧を昇降圧可能となっている。つまり、本実施形態の第２スイッチＳＷ２は、接続線Ｌ２４２を接続および遮断する機能と、接続線Ｌ２４２から接点Ｃ２４１に出力する電圧を変換する機能とを有する。

【0031】

切替装置２４は、接続線Ｌ２４１と並列に接続する接続線Ｌ２４３を備える。接続線Ｌ２４３の一端部は、接続線Ｌ２４１の第１端子Ｔ２４１と第１スイッチＳＷ１との間に形成された接点Ｃ２４２に接続する。接続線Ｌ２４３の他端部は、接続線Ｌ２４１の接点Ｃ２４１と第２端子Ｔ２４２との間に形成された接点Ｃ２４３に接続する。接続線Ｌ２４３には、第３スイッチＳＷ３が設けられる。

【0032】

本実施形態では、第３スイッチＳＷ３は、ノーマリークローズ型（Ｎ．Ｃ．型）の接点を有するスイッチである。すなわち、第３スイッチＳＷ３は、第３スイッチＳＷ３に操作信号が加わっていない場合にオン状態に維持される接点である。第３スイッチＳＷ３は、操作信号が印加されることによりオフ状態に切り替わって、接続線Ｌ２４３を接続状態にする。

【0033】

例えば、第３スイッチＳＷ３が、電磁力により開閉する電磁スイッチで構成される場合、第３スイッチＳＷ３は、操作電流による電磁力が発生していない場合にオン状態に維持され、接続線Ｌ２４３を接続状態に維持する。
第３スイッチＳＷ３は、電磁接触器、電磁開閉器、リレー等の電磁スイッチであってもよいし、半導体スイッチ素子であってもよいし、スイッチ機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路であってもよい。

【0034】

本実施形態では、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３とは、スイッチモジュール２４１としてモジュール化されている。スイッチモジュール２４１の具体的な構成は制限されず、例えば、スイッチモジュール２４１は、１つの半導体デバイスであってもよいし、複数のデバイスを含む回路であってもよい。

【0035】

切替装置２４は、接続線Ｌ２４１とグランドラインとを接続する接続線Ｌ２４４を備える。接続線Ｌ２４４の一端部は接続線Ｌ２４１の第１スイッチＳＷ１と接点Ｃ２４１との間に形成された接点Ｃ２４４に接続する。接続線Ｌ２４４の他端部はグランドラインに接続する。接続線Ｌ２４４には、キャパシタＣＰが設けられている。

【0036】

バックアップ低圧電源２３は、高圧電源３１よりも低電圧の電源である。バックアップ低圧電源２３は、例えば１２［Ｖ］の直流電流を出力する。バックアップ低圧電源２３は、例えば、充電および放電が可能な二次電池である。具体的には、バックアップ低圧電源２３としては、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリが挙げられる。

【0037】

バックアップ低圧電源２３は、接続線Ｌ２１３に設けられている。接続線Ｌ２１３の一端部は切替装置２４の第３端子Ｔ２４３に接続される。接続線Ｌ２１３の他端部はグランドラインに接続されている。バックアップ低圧電源２３は、正極側が切替装置２４の第３端子Ｔ２４３側、負極側がグランドライン側となるように接続線Ｌ２１３に設けられている。

【0038】

第２スイッチＳＷ２がオン状態のとき、バックアップ低圧電源２３は、接続線Ｌ２１３から切替装置２４の接続線Ｌ２４２を通ってバックアップ電源系統２０に電力を供給する。バックアップ低圧電源２３から出力される電力は、第２スイッチＳＷ２で所望の電圧に昇圧または降圧されて、バックアップ電源系統２０に供給される。第２スイッチＳＷ２がオフ状態のとき、切替装置２４の接続線Ｌ２４２が遮断状態となるので、バックアップ低圧電源２３からバックアップ電源系統２０に電力は供給されない。

【0039】

上述のように、バックアップ電源系統２０には、第１端子Ｔ２４１と第２端子Ｔ２４２との間に、ノーマリーオープン型の接点を有する第１スイッチＳＷ１と、ノーマリークローズ型の接点を有する第３スイッチＳＷ３とが、並列に接続されている。

【0040】

第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の少なくとも一方がオン状態である場合、バックアップ電源系統２０は主電源系統１０と接続される。この状態では、第１外部接続端子Ｔ２１１を通じて、バックアップ低圧電源２３から主電源系統１０に電力を供給することが可能となり、メイン低圧電源１１から緊急時重要負荷２２に電力を供給することもできる。

【0041】

一方、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の双方がオフ状態である場合、バックアップ電源系統２０と主電源系統１０との接続が遮断される。

【0042】

バックアップ電源制御装置２５（図中、ＢＭＳ）は、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３と信号線で接続されている。バックアップ電源制御装置２５は、ＥＣＵ５０の制御に従って、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び、第３スイッチＳＷ３の切り替えを制御する。バックアップ電源制御装置２５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサを備え、プロセッサによってプログラムを実行することにより、ソフトウェアとハードウェアとの協働によりバックアップ電源系統２０を制御する。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、プログラムやデータを記憶する記憶部を備えてもよく、記憶部は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。バックアップ電源制御装置２５は、プログラムされたハードウェアにより構成されてもよい。

【0043】

バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３のそれぞれに対し、信号線を通じて操作信号を出力する。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３のそれぞれに対し、操作信号を出力する状態と操作信号を出力しない状態とを切り替えることができる。

【0044】

第１スイッチＳＷ１は、ノーマリーオープン型のスイッチである。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１に操作信号を出力することによって第１スイッチＳＷ１をオフ状態からオン状態に切り替えさせる。第３スイッチＳＷ３は、ノーマリークローズ型のスイッチである。バックアップ電源制御装置２５は、第３スイッチＳＷ３に操作信号を出力することにより、第３スイッチＳＷ３をオン状態からオフ状態に切り替えさせる。

【0045】

バックアップ電源制御装置２５は、第２スイッチＳＷ２に操作信号を出力することによって、第２スイッチＳＷ２にオン状態とオフ状態とを切り替えさせる。また、バックアップ電源制御装置２５は、第２スイッチＳＷ２に操作信号を出力することによって、第２スイッチＳＷ２における昇圧または降圧を制御する。すなわち、バックアップ電源制御装置２５は第２スイッチＳＷ２の出力電圧を制御する。

【0046】

バックアップ電源制御装置２５は、例えば、高圧電源部３６またはバックアップ低圧電源２３から電力の供給を受けて動作する。

【0047】

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の充電状態を検出する機能を有する。バックアップ低圧電源２３の充電状態とは、例えば、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）である。バックアップ電源制御装置２５は、例えば、バックアップ低圧電源２３の両端電圧を検出することによって、バックアップ低圧電源２３の電池残量を検出する。また、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３に入出力する電流をカウントすることによって、バックアップ低圧電源２３の電池残量を検出してもよい。バックアップ電源制御装置２５は、例えば、バックアップ低圧電源２３の満充電容量（ＦＣＣ：Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）と、実際の残容量を示すＲＭ（Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ）とに基づいて、ＳＯＣを算出してもよい。これらの機能により、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３が出力可能な電力量（例えば、ワット時［Ｗｈ］を単位とする）あるいは電力（例えば、ワット［Ｗ］を単位とする）である、供給可能電力を推定する、推定処理を実行する。推定処理は、バックアップ低圧電源２３が緊急時重要負荷２２に供給可能な電力量または電力を示す供給可能電力を推定する処理であり、供給可能電力推定処理と言い換えることができる。

【0048】

本実施形態において、緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行に関する機能を担う機能部であり、例えば、車両Ｖの走行操作、停車操作、又は、運転制御に関する機能を担う負荷を含む。緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行中において緊急時に対応するための機能を担う負荷を含む。具体的には、緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの走行に関するミニマル・リスク・マヌーバー（ＭＲＭ：Ｍｉｎｉｍａｌ Ｒｉｓｋ Ｍａｎｅｕｖｅｒ）の実行に関する機能を担う負荷を含む。例えば、ＭＲＭは、駆動源の駆動力が喪失した場合でも車両Ｖを安全に道路の路肩に移動させて停車させるための必要最低限の走行操作、停車操作、運転制御の少なくともいずれかに該当する操作または制御を含む。

【0049】

緊急時重要負荷２２は、車両Ｖの運転制御を実行可能な前述のＥＣＵ５０の一部または全部を含んでもよい。緊急時重要負荷２２は、車両Ｖが搭載する制御ユニットであって、ＥＣＵ５０とは異なる不図示の制御ユニットを含んでもよい。

【0050】

緊急時重要負荷２２に含まれる負荷の一部は、主電源系統１０の通常負荷１２に含まれる負荷と重複していてもよい。すなわち、通常負荷１２の一部が緊急時重要負荷２２にもなっていてもよく、この負荷は主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０の両方に属することになる。この構成によれば、緊急時重要負荷２２を冗長化することができる。換言すると、主電源系統１０の通常負荷１２と重複する緊急時重要負荷２２は、主電源系統１０に供給される電力によって動作可能であり、バックアップ電源系統２０に供給される電力によっても動作可能である。このため、主電源系統１０の通常負荷１２と重複する緊急時重要負荷２２は、主電源系統１０の異常が発生しても動作可能であり、バックアップ電源系統２０に異常が発生しても動作を実行できる。

【0051】

［１－４．高圧電源系統の構成］
高圧電源系統３０は、高圧電源３１と、高圧負荷３２と、を有する。

【0052】

高圧電源３１は、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３よりも高電圧の電力を供給する電源である。高圧電源３１は、接続線Ｌ３１に接続している。接続線Ｌ３１の一端部はグランドラインに接続しており、高圧電源３１は、負極側が接続線Ｌ３１のグランドライン側に接続される。

【0053】

高圧負荷３２は、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２よりも高い電圧で動作する電力負荷であり、高圧電源３１から供給される電力により動作する。本実施形態では、高圧負荷３２は、車両Ｖを駆動する駆動ユニット３２１と、車両Ｖの車室内の空気調和を行う空調装置３２２（図中、Ａ／Ｃ）と、を含む。

【0054】

駆動ユニット３２１は、回転電機ＭＧと、回転電機ＭＧを制御するパワー制御ユニットＰＣＵと、を備える。パワー制御ユニットＰＣＵは、不図示のＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、不図示のインバータ等を備える。

【0055】

駆動ユニット３２１は、接続線Ｌ３１の他端部に接続されている。駆動ユニット３２１は、高圧電源３１から供給される直流の電力を、パワー制御ユニットＰＣＵによって三相交流の電力に変換して、回転電機ＭＧに供給する。これにより、回転電機ＭＧは、高圧電源３１の電力によって車両Ｖを駆動する動力を発生させる。

【0056】

空調装置３２２は、接続線Ｌ３１の高圧電源３１と駆動ユニット３２１との間に形成された接点Ｃ３１で接続線Ｌ３１に接続する接続線Ｌ３２に接続されている。空調装置３２２は、高圧電源３１の電力によって動作する。

【0057】

降圧装置４０は、接続線Ｌ４０に設けられている。接続線Ｌ４０の一端部は接点Ｃ３２に接続し、他端部が接点Ｃ１２に接続している。接点Ｃ３２は、接続線Ｌ３１の高圧電源３１と接点Ｃ３１との間に形成された接点である。接点Ｃ１２は、接続線Ｌ１０の接点Ｃ１１と、接続線Ｌ１０の他端部との間に形成された接点である。ここで、接続線Ｌ１０の他端部とは、バックアップ電源系統２０の第１外部接続端子Ｔ２１１に相当する。

【0058】

このように、高圧電源系統３０は、降圧装置４０を介して、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と接続している。

【0059】

降圧装置４０は、高圧電源系統３０を流れる電力を降圧する。降圧装置４０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータである。降圧装置４０は、高圧電源系統３０が出力する電圧を降圧させて、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０に供給する。

【0060】

降圧装置４０は、接続状態と遮断状態とを切り替え可能である。降圧装置４０が接続状態のとき、高圧電源系統３０は、接続線Ｌ４０及び降圧装置４０を介して、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０に接続される。降圧装置４０が遮断状態のとき、高圧電源系統３０は、主電源系統１０及びバックアップ電源系統２０と遮断される。

【0061】

高圧電源３１は、車両Ｖが搭載する発電装置であってもよいし、車両Ｖが搭載する電池であってもよい。電池としては、例えば、充電および放電が可能な二次電池が挙げられる。具体的には、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマーバッテリ、リン酸鉄リチウムバッテリ、金属水素化物バッテリ、或いはその他のバッテリを高圧電源３１として用いることができる。この場合、高圧電源３１は、例えば、２００［Ｖ］の直流電流を出力する。

【0062】

高圧電源３１が二次電池を備える場合、高圧電源３１は、二次電池に電力を供給する発電装置を含んでもよい。また、高圧電源３１が発電装置のみにより構成されてもよい。発電装置としては、例えば、回転電機ＭＧを用いてもよい。例えば、車両Ｖの制動時に回転電機ＭＧを回生ブレーキとして機能させ、回転電機ＭＧで発電される回生電力を高圧電源３１として利用できる。また、車両Ｖが内燃機関を有する車両である場合、車両Ｖは、内燃機関の動力により駆動されるジェネレータを備える。このジェネレータを高圧電源３１として利用してもよい。ジェネレータは、発電した交流電流を不図示の昇圧回路や整流回路を介して出力する。また、ジェネレータが出力する交流電流が、直接または不図示の昇圧回路や整流回路を介して、降圧装置４０に供給される構成であってもよい。

【0063】

高圧電源３１及び降圧装置４０は、高圧電源部３６を構成する。高圧電源部３６は、バックアップ電源系統２０の定格電圧よりも高い電圧を出力可能である。また、高圧電源部３６は、メイン低圧電源１１の定格電圧よりも高い電圧を出力可能であってもよい。
高圧電源部３６は、例えば、二次電池で構成される高圧電源３１と降圧装置４０により構成される。高圧電源３１が内燃機関により駆動されるジェネレータで構成される場合、ジェネレータに接続される不図示の昇圧回路や整流回路を、降圧装置４０を代替する構成部としてもよい。すなわち、高圧電源部３６が、ジェネレータ及びその周辺回路で構成されてもよい。

【0064】

高圧電源部３６は、少なくとも、通常動作モード、及び、高電圧モードを実行可能であり、例えば、ＥＣＵ５０の制御に従って通常動作モードと高電圧モードとを切り替える。通常動作モードは、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２への電力供給を目的とする動作モードである。通常動作モードにおける高圧電源部３６の出力電圧は、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２の定格入力電圧の範囲に含まれる電圧である。例えば、メイン低圧電源１１及びバックアップ低圧電源２３の定格出力電圧が１２［Ｖ］である車両Ｖにおいて、高圧電源部３６は、通常動作モードにおいて１２［Ｖ］～１５［Ｖ］の範囲の電圧を出力する。

【0065】

高電圧モードは、高圧電源部３６が供給する電力によりバックアップ低圧電源２３を充電することを目的とする動作モードである。高電圧モードにおける高圧電源部３６の出力電圧は、バックアップ低圧電源２３に対する充電が可能であり、好ましくは、バックアップ低圧電源２３の高圧充電が可能な電圧である。

【0066】

通常動作モードにおいても、高圧電源部３６の出力電圧がバックアップ低圧電源２３の出力電圧よりも高い場合、高圧電源部３６の電力によりバックアップ低圧電源２３が充電される。高圧充電とは、通常動作モードにおいてバックアップ低圧電源２３が充電される場合に比べて短時間で、バックアップ低圧電源２３の充電状態を上昇させる動作をいう。つまり、高圧充電は高圧電源部３６が高電圧モードで動作することにより、バックアップ低圧電源２３を速やかに充電する動作をいう。高電圧モードで、高圧電源部３６は、例えば、通常動作モードの２倍、３倍、或いはそれを超える電圧を出力する。
また、高圧電源部３６が出力する電力によってバックアップ低圧電源２３が充電される場合、同時にメイン低圧電源１１が充電されてもよい。

【0067】

車両電源システム１は、ＥＣＵ５０を備える。ＥＣＵ５０は、上述したように複数のＥＣＵを含んでもよいし、単一のデバイスであってもよい。ＥＣＵ５０は、車両制御装置の一例に対応する。

【0068】

ＥＣＵ５０は、通常負荷１２、緊急時重要負荷２２、バックアップ電源制御装置２５、及び、高圧負荷３２に信号線により接続される。ＥＣＵ５０が接続される機器は上記の各部に制限されない。ＥＣＵ５０は、車両Ｖが搭載する各機器のうち図１に示されていない機器に接続されてもよい。

【0069】

ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサを備え、プロセッサによってプログラムを実行することにより、ソフトウェアとハードウェアとの協働により車両電源システム１の各部を制御する。この場合、ＥＣＵ５０は、プログラムやデータを記憶する記憶部を備えてもよく、記憶部は、例えばＲＯＭである。また、ＥＣＵ５０は、プログラムされたハードウェアにより構成されてもよい。

【0070】

ＥＣＵ５０には、操作部５５が接続される。操作部５５は、車両Ｖのユーザにより操作されるスイッチ等を含む。例えば、操作部５５は、ユーザが車両Ｖの起動および停止を指示するために操作するＳＳＳＷ（Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ ＳＷｉｔｃｈ）５６を含む。また、操作部５５は、ユーザが車両Ｖの自律運転の実行を指示するスイッチ等を含む。操作部５５は、不図示のリモコン装置と無線接続し、リモコン装置による操作を検出する無線通信装置であってもよい。ここで、車両Ｖのユーザとは、例えば車両Ｖの運転者であるが、運転者以外の人であって車両Ｖを使用する人を含んでもよい。

【0071】

車両Ｖの停止状態において、車両電源システム１はオフ状態となる。車両電源システム１のオフ状態では、高圧電源３１から供給される電力によって、ＥＣＵ５０が動作可能な状態を維持する。この状態は、いわゆるスリープ状態あるいは低消費電力状態と呼ばれる状態であってもよい。スリープ状態あるいは低消費電力状態で、ＥＣＵ５０は、例えば、ＥＣＵ５０の一部のコンポーネントへの電力供給が停止した状態であってもよい。また、スリープ状態あるいは低消費電力状態において、ＥＣＵ５０の動作クロック数や、ＥＣＵ５０が操作部５５の状態あるいは各種センサーの状態を検出するサンプリング周波数が、車両Ｖの動作中よりも長い周期に設定されてもよい。

【0072】

車両電源システム１のオフ状態では、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２に、電力が供給される。これは、車両電源システム１のオフ状態で緊急時重要負荷２２や通常負荷１２を動作させるためである。例えば、緊急時重要負荷２２に含まれるセンサー、或いは、緊急時重要負荷２２に接続されるセンサーの検出値を、ＥＣＵ５０により監視する場合が挙げられる。また、例えば、緊急時重要負荷２２に含まれるカメラによって駐車中の車両Ｖの周囲を監視する機能を実行する場合が挙げられる。このような場合、緊急時重要負荷２２を動作させるため、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２に電力が供給される。通常負荷１２にも同様に、高圧電源部３６から電力が供給される。これらの電力は、いわゆる暗電流と呼ばれる。上述のように第３スイッチＳＷ３はノーマリークローズ型であるため、バックアップ電源制御装置２５が停止している状態であっても、第３スイッチＳＷ３を介して、緊急時重要負荷２２へ主電源系統１０から電力を供給できる。

【0073】

車両電源システム１において、車両Ｖの起動状態では、高圧電源３１から主電源系統１０の各部へ電力が供給される。さらに、主電源系統１０及び緊急時重要負荷２２に対して、高圧電源部３６から電力が供給される。車両Ｖの停止状態では、上述のように高圧電源部３６から暗電流が緊急時重要負荷２２へ流れる。

【0074】

ところで、主電源系統１０において短絡や地絡が発生した場合、車両電源システム１の保護のため、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２への電力供給が停止することがある。例えば、車両電源システム１を構成する回路には複数の箇所に不図示のヒューズが設けられる。地絡や短絡が発生すると、接続線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４０等に設けられるヒューズが切れ、高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２への電力供給が停止する。また、保護機能により降圧装置４０が出力を遮断されることもあり得る。

【0075】

このような場合であっても緊急時重要負荷２２に対する電力供給が途絶しないように、車両電源システム１は、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２への電力供給を行うことができる。この機能は、車両Ｖの自律運転を実行中におけるミニマル・リスク・マヌーバーを実現する。具体的には、第２スイッチＳＷ２がオンに切り替わることにより、バックアップ低圧電源２３が接続線Ｌ２１２に接続され、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２への電力供給が開始される。或いは、車両Ｖの起動中に緊急時重要負荷２２が動作している間は、バックアップ電源制御装置２５によって第２スイッチＳＷ２が状態になっており、降圧装置４０からバックアップ電源系統２０への電力供給が途絶する事態に備える構成であってもよい。この場合、第２スイッチＳＷ２から降圧装置４０に向かう方向に電流が流れないように、降圧装置４０の出力電圧に対応して第２スイッチＳＷ２の出力電圧が調整されていればよい。

【0076】

ＥＣＵ５０は、ミニマル・リスク・マヌーバーを実現するため、バックアップ低圧電源２３による緊急時重要負荷２２への電力供給が可能であることを、車両Ｖが自律運転を実行するための条件とする。

【0077】

車両Ｖが自律運転を実行している動作状態を、自律運転モードと呼ぶ。自律運転モードにおいて、車両Ｖは、自律運転モードにおいて、少なくとも運転者による操舵操作を免除して走行する。すなわち、自律運転モードでは、自律運転制御部２２０は、少なくとも車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２を利用してユーザによる操舵を必要とせず車両Ｖを走行させる。自律運転モードにおいて、自律運転制御部２２０は、部分的な自律運転を実行する。部分的な自律運転とは、自律運転制御部２２０が有する自律運転に関する機能のうち一部を実行することであり、例えば、車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２による操舵を行う一方、ブレーキ制御部２２３及び走行制御部２２４による自律運転機能を実行することを含んでもよいし、含まなくてもよい。

【0078】

ＥＣＵ５０は、操作部５５の操作、或いは、予め設定された車両Ｖの動作状態をトリガーとして、車両Ｖの自律運転を実行する。つまり、車両Ｖの自律運転モードを開始させる。この場合、ＥＣＵ５０は、自律運転制御部２２０を制御して、自律運転を開始させる。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖが自律運転を実行中に、操作部５５の操作、或いは、予め設定された車両Ｖの動作状態をトリガーとして、車両Ｖの自律運転を停止する。この場合、ＥＣＵ５０は、自律運転制御部２２０を制御して、自律運転モードを終了して自律運転を停止させ、通常走行モードに移行する。通常走行モードは車両Ｖの走行のためにユーザによる操舵を必要とする動作モードである。

【0079】

ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５により、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力を推定させる。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、供給可能電力を推定し、推定値の出力、または、推定値に基づく信号の出力を行う。

【0080】

バックアップ電源制御装置２５が信号出力を行うとは、バックアップ電源制御装置２５が、車両Ｖの自律運転を許可することを示す信号、車両Ｖの自律運転の継続を許可することを示す信号、及び、車両Ｖの自律運転を禁止することを示す信号を出力することをいう。これらの信号の出力は、ＥＣＵ５０または他の制御装置が推定値に基づいて実行してもよいが、本実施形態ではバックアップ電源制御装置２５が実行する例を説明する。

【0081】

バックアップ電源制御装置２５は、ＥＣＵ５０が車両Ｖの自律運転を開始する際に、推定処理を実行し、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力が、ミニマル・リスク・マヌーバーの実現のために十分であるか否かを判定する。この判定において、バックアップ電源制御装置２５は、後述する各種の閾値を参照する。これらの閾値は、予めＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５が保持または記憶している。

【0082】

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力が十分でないと判定した場合に、車両Ｖの自律運転を禁止することを示す信号を出力する。この信号は、例えば、禁止信号と呼ぶことができる。ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５から禁止信号が入力された場合、自律運転を開始しない。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中にバックアップ電源制御装置２５から禁止信号が入力された場合、自律運転を終了する。

【0083】

バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力が十分であると判定した場合や、供給可能電力が十分ではないが充電により回復可能な場合に、車両Ｖの自律運転を許可することを示す信号、または、車両Ｖの自律運転の継続を許可することを示す信号を出力する。これらの信号は、例えば、許可信号と呼ぶことができる。

【0084】

ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を開始する場合、バックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力されたことを条件として、車両Ｖの自律運転を開始する。また、ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中にバックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力された場合、自律運転を継続する。ＥＣＵ５０は、車両Ｖの自律運転を実行中に所定時間毎にバックアップ電源制御装置２５から許可信号が入力されるか否かを判定し、許可信号が入力されない状態が所定時間以上継続した場合に、自律運転を終了する。

【0085】

［１－５．緊急時重要負荷の構成］
図２は、緊急時重要負荷２２の構成例を示すブロック図である。
図２には、緊急時重要負荷２２に含まれる機能部として、自律運転制御部２２０を例示する。自律運転制御部２２０は、例えば、車線維持制御部２２１、ステアリング制御部２２２、ブレーキ制御部２２３、及び、走行制御部２２４を含む。自律運転制御部２２０を構成する各機能部は、複数のＥＣＵにより構成されてもよいし、図２に示した複数の機能部が１つのＥＣＵで構成されてもよく、自律運転制御部２２０が１つのＥＣＵであってもよい。また、自律運転制御部２２０は、ＥＣＵとは異なる、制御機能を有するデバイスで構成されてもよく、コンピューターがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。

【0086】

図２には、緊急時重要負荷２２に含まれる機能部の例として、センシングユニット６１、電動ステアリングユニット６２、ブレーキ駆動装置６３、及び、スロットル制御装置６４を示す。これらの一部または全部は通常負荷１２に含まれてもよい。また、緊急時重要負荷２２は、図２に示していない機能部や駆動部を備えてもよい。

【0087】

センシングユニット６１は、車両Ｖの外部の状況や車両Ｖの走行状態を検出する１または複数のセンサーを含む。センシングユニット６１は、例えば、上述したＬｉＤＡＲ、カメラ、レーダー及び／またはレーザーにより構成される４Ｄセンサー、加速度センサー、ジャイロセンサー、地磁気センサー、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）ユニット等である。センシングユニット６１は複数のセンサーを統合したユニットであってもよいし、センシングユニット６１に含まれるセンサーが個別に自律運転制御部２２０に接続されてもよい。

【0088】

センシングユニット６１は、車両Ｖが自律運転を実行している間、自律運転制御部２２０の制御に従って、車両Ｖの自律運転を実行するために必要な情報を自律運転制御部２２０に出力する。センシングユニット６１は、車両Ｖが自律運転を実行していないときには、車両Ｖのカーナビゲーションシステムが車両Ｖの位置を表示するための情報等を、自律運転制御部２２０やＥＣＵ５０に出力する。

【0089】

電動ステアリングユニット６２は、車両Ｖの操舵装置を制御する。例えば、電動ステアリングユニット６２は、不図示のステアリングギヤボックスに連結されたモータを動作させることにより、車両Ｖの操舵を制御する。

【0090】

電動ステアリングユニット６２は、車両Ｖが自律運転を実行している間、自律運転制御部２２０の制御に従って、車両Ｖの操舵装置を駆動する。これにより、ユーザーが操舵操作を行わずに車両Ｖを走行させることができる。電動ステアリングユニット６２は、車両Ｖが自律運転を実行していないときには、操作部５５や不図示のステアリングホイールによるユーザの操作に応じて車両Ｖの操舵装置を動作させる。

【0091】

ブレーキ駆動装置６３は、車両Ｖの制動装置を制御する。例えば、ブレーキ駆動装置６３は、車両Ｖのブレーキシステムをモータまたは油圧装置により動作させて、車両Ｖの減速、停止、停止状態の維持を実現する。

【0092】

ブレーキ駆動装置６３は、車両Ｖが自律運転を実行している間、自律運転制御部２２０の制御に従って、制動装置を制御する。これにより、車両Ｖは、ユーザがブレーキ操作を行わなくても自動的に減速および停止をする自律運転を実行する。ブレーキ駆動装置６３は、車両Ｖが自律運転を実行していないときには、操作部５５や不図示のブレーキペダルによるユーザの操作に応じて車両Ｖの制動装置を動作させる。

【0093】

スロットル制御装置６４は、車両Ｖを走行させる駆動源を制御する。スロットル制御装置６４は、内燃機関を搭載する車両Ｖにおいては内燃機関への燃料供給を制御し、駆動源としてモータを搭載する車両Ｖにおいては、モータの回転を制御する。

【0094】

スロットル制御装置６４は、車両Ｖが自律運転を実行している間、自律運転制御部２２０の制御に従って駆動源を制御する。これにより、車両Ｖは、ユーザがスロットル操作等の加速のための操作を行わなくても自動的に車両Ｖを加速させる自律運転を実行する。スロットル制御装置６４は、車両Ｖが自律運転を実行していないときには、操作部５５や不図示のアクセルペダルによるユーザの操作に応じて車両Ｖの駆動源を動作させる。

【0095】

車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２は、車両Ｖの自律運転機能に含まれる車線維持機能を実現する。例えば、車線維持制御部２２１は、センシングユニット６１により検出された情報に基づいて、車両Ｖが車線に対して適切な位置で走行する状態を維持するように、車両Ｖの操舵量および操舵方向を算出する。ステアリング制御部２２２は、車線維持制御部２２１が算出した操舵量および操舵方向に基づいて、電動ステアリングユニット６２を制御し、車両Ｖが車線に対して適切な位置で走行する状態を維持するように、車両Ｖの操舵を行わせる。

【0096】

ブレーキ制御部２２３は、ブレーキ駆動装置６３を制御することによって、車両Ｖの自律運転機能に含まれるブレーキ制御機能を実現する。例えば、ブレーキ制御部２２３は、ブレーキ駆動装置６３により、車両Ｖによる適切な走行速度を維持させる。また、例えば、ブレーキ制御部２２３は、ブレーキ駆動装置６３により、車両Ｖの進行方向に位置する他の車両や障害物に対して適切な距離を維持させる。また、例えば、ブレーキ制御部２２３は、ブレーキ駆動装置６３により、車両Ｖの進行方向または車両Ｖの周囲に存在する人や物体への衝突を回避するための制動を行わせる。また、例えば、ブレーキ制御部２２３は、ブレーキ駆動装置６３により、車両Ｖの停車中に、車両Ｖの停止状態を維持させる。

【0097】

走行制御部２２４は、スロットル制御装置６４を制御することによって、車両Ｖの自律運転機能に含まれる加速制御機能を実現する。例えば、走行制御部２２４は、スロットル制御装置６４により、車両Ｖによる適切な走行速度を維持させる。

【0098】

このように、緊急時重要負荷２２に含まれる自律運転制御部２２０は、車両Ｖの機能部を制御することによって、車両Ｖの自律運転を実行させる。車両Ｖの自律運転は、少なくとも、車線維持制御部２２１及びステアリング制御部２２２による車線維持の機能を含む。また、車両Ｖの自律運転は、いわゆる緊急時に、車両Ｖを、道路上において安全性が高い位置で停車させる制御を含んでもよい。

【0099】

［２．車両電源システムの動作］
車両電源システム１の動作について説明する。
図３及び図４は、車両電源システム１の動作を示すフローチャートである。図３は、車両Ｖが自律運転を開始する際の動作を示し、図４は車両Ｖが自律運転を実行中の動作を示す。本実施形態では、上述のようにバックアップ電源制御装置２５が図３及び図４の動作を実行する例を説明するが、これらの動作をＥＣＵ５０や、他の制御装置が実行することも制限されない。

【0100】

バックアップ電源制御装置２５は、ＥＣＵ５０が自律運転を開始することのトリガーを検知する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、例えば、ＥＣＵ５０が自律運転を開始することを通知する信号を、バックアップ電源制御装置２５に出力することである。

【0101】

バックアップ電源制御装置２５は、推定処理を実行し、バックアップ低圧電源２３が緊急時重要負荷２２に供給可能な供給可能電力を推定する（ステップＳ１２）。バックアップ電源制御装置２５は、推定処理で得られた推定値を第１閾値と比較し、推定値が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

【0102】

推定値が第１閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、自律運転を禁止することを示す信号、すなわち禁止信号をＥＣＵ５０に出力し（ステップＳ１４）、本処理を終了する。推定値が第１閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、自律運転を許可することを示す信号、すなわち許可信号をＥＣＵ５０に出力し（ステップＳ１５）、本処理を終了する。

【0103】

図３の動作により、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力が十分である場合に、ＥＣＵ５０は車両Ｖの自律運転を開始することができる。
なお、バックアップ電源制御装置２５は、図３の動作は、車両Ｖが自律運転モードを実行していないときであって、自律運転モードの開始のトリガーが発生していない場合に、予め設定された周期で図３の動作を実行してもよい。

【0104】

図４において、バックアップ電源制御装置２５は、車両Ｖが自律運転を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。車両Ｖが自律運転を実行中でない場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は待機する。

【0105】

車両Ｖが自律運転を実行中である場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は推定処理を実行する（ステップＳ２２）。バックアップ電源制御装置２５は、推定処理で得られた推定値を第２閾値と比較し、推定値が第２閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

【0106】

推定値が第２閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、自律運転を禁止することを示す信号、すなわち禁止信号をＥＣＵ５０に出力し（ステップＳ２４）、本処理を終了する。ステップＳ２４でバックアップ電源制御装置２５が出力する禁止信号は、自律運転の継続を禁止することを示す信号とである。

【0107】

推定値が第２閾値未満でないと判定した場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、推定値が第３閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。

【0108】

推定値が第３閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、バックアップ電源制御装置２５は、高圧電源部３６を高電圧モードで動作させてバックアップ低圧電源２３を充電することを指示する信号を出力する（ステップＳ２６）。これにより、ＥＣＵ５０は、高圧電源３１及び／または降圧装置４０を制御して、高電圧モードで高圧電源部３６を動作させる。また、ＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５は、第２スイッチＳＷ２をオンにすることによって、バックアップ低圧電源２３に高圧電源部３６を接続する。これにより、高圧電源部３６が出力する高電圧の電力によってバックアップ低圧電源２３への高圧充電が行われる。

【0109】

その後、バックアップ電源制御装置２５は、車両Ｖの自律運転を許可することを示す信号をＥＣＵ５０に出力し（ステップＳ２７）、本処理を終了する。ステップＳ２７でバックアップ電源制御装置２５が出力する禁止信号は、自律運転の継続を許可することを示す信号である。

【0110】

推定値が第３閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、バックアップ電源制御装置２５は、ステップＳ２７に移行する。

【0111】

図５は、車両電源システム１の動作を示すタイミングチャートである。
図５（ａ）は車両Ｖの動作モードを示し、図５（ｂ）は高圧電源部３６の動作モードを示し、図５（ｃ）はＥＣＵ５０による高圧電源部３６の制御を示す。図５（ｄ）はバックアップ電源系統２０の状態を示す。図５（ｅ）はバックアップ電源制御装置２５が推定した供給可能電力を示すグラフであり、縦軸が供給可能電力または電力量であり、横軸は時間である。図５（ｅ）には第１閾値ＴＨ１、第２閾値ＴＨ２、及び、第３閾値ＴＨ３を示す。

【0112】

本実施形態において、第３閾値ＴＨ３は第１閾値ＴＨ１と同じか、第１閾値ＴＨ１より低い値である。第２閾値ＴＨ２は、第３閾値ＴＨ３よりも低い値である。第１閾値ＴＨ１は、車両Ｖが自律運転モードで自律運転する場合に緊急時重要負荷２２を動作させるために必要な電力量に基づき定められた電力量または電力に関する閾値である。

【0113】

時刻Ｔ１において、車両Ｖは通常走行モードで走行している。このとき、バックアップ低圧電源２３の供給可能電力は第１閾値ＴＨ１よりも低い。このため、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３によるバックアップ給電が可能とは判断せず、状態監視を行っている。ＥＣＵ５０は、高圧電源部３６に対して高圧充電を指示しており、高圧電源部３６は高電圧モードで電力を供給している。

【0114】

高圧充電が行われるとバックアップ低圧電源２３の供給可能電力が回復する。図５の例では時刻Ｔ２で供給可能電力が第１閾値ＴＨ１を超える。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、時刻Ｔ２においてバックアップ給電が可能と判定する。ＥＣＵ５０は、高圧電源部３６に対し低圧充電を指示する。低圧充電とは高圧電源部３６が通常動作モードで出力する電力によってバックアップ低圧電源２３を充電することである。この指示に従って、高圧電源部３６は通常動作モードで電力を供給する。

【0115】

時刻Ｔ３で、車両Ｖの自律運転を開始するトリガーが発生したと仮定する。ここで、バックアップ電源制御装置２５は、時刻Ｔ３における供給可能電力が第１閾値ＴＨ１よりも高いので、自律運転を許可することを示す信号を出力する。ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５が出力する信号に従って、車両Ｖの自律運転モードを開始する。

【0116】

図５の例では、何らかの要因により時刻Ｔ３の後にバックアップ低圧電源２３の供給可能電力が低下する。この例では、時刻Ｔ４において、供給可能電力の推定値が第３閾値ＴＨ３より低くなるが、第２閾値ＴＨ２よりは高い値となる。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、時刻Ｔ４で、ステップＳ２６の動作により、高電圧モードで充電することを指示する信号を出力する。この信号を受けて、ＥＣＵ５０は、高圧電源部３６に対し高圧充電を指示する。この指示のタイミングは、例えば時刻Ｔ５である。ＥＣＵ５０の指示に従って高圧電源部３６は、高電圧モードを実行する。これにより、バックアップ低圧電源２３に対する高圧充電が開始され、車両Ｖは自律運転モードを継続することができる。

【0117】

［３．他の実施形態］
上記実施形態は本発明を適用した一具体例を示すものであり、発明が適用される形態を限定するものではない。

【0118】

例えば、バックアップ電源制御装置２５がバックアップ低圧電源２３の供給可能電力を推定する方法は、上述した方法に制限されない。例えば、バックアップ低圧電源２３に、バックアップ低圧電源２３への充放電を管理および制御する電源制御装置が取り付けられている場合、電源制御装置によって供給可能電力を常時、或いは所定時間毎に推定してもよい。この場合、バックアップ電源制御装置２５は、バックアップ低圧電源２３の電源制御装置から供給可能電力の推定値を取得してもよい。

【0119】

図１の構成は一例であり、例えば、降圧装置４０が高圧電源３１と一体に構成され、降圧装置４０により昇圧または高圧された電力が高圧負荷３２に供給される構成であってよい。また、図５に示したタイミングチャートは一動作例に過ぎず、車両電源システム１の動作は適宜に変更可能である。

【0120】

［４．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。

【0121】

（構成１）少なくとも運転者による操舵操作の免除を許可して実行する自律運転モードで、少なくとも部分的に自律運転可能な車両に搭載され、メイン低圧電源及び通常負荷を有する主電源系統と、バックアップ低圧電源及び緊急時重要負荷を有し、前記主電源系統と接続されているバックアップ電源系統と、前記バックアップ電源系統の定格電圧よりも高い電圧を出力可能な高圧電源部と、を備える車両電源システムであって、前記バックアップ電源系統は、前記バックアップ低圧電源の状態を監視し、前記バックアップ低圧電源からの電力の入出力を制御するバックアップ電源制御装置を有し、前記バックアップ電源制御装置は、前記バックアップ低圧電源から前記緊急時重要負荷に供給可能な電力量または電力を示す供給可能電力を推定する推定処理を実行可能であり、前記車両が前記自律運転モードで自律運転していないとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第１閾値以上である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを許可することを示す信号を出力し、前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第２閾値未満である場合には、前記車両が前記自律運転モードで自律運転することを禁止することを示す信号を出力し、前記車両が前記自律運転モードで自律運転しているとき、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理を実行し、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第３閾値以下である場合には、前記車両が前記自律運転モードを継続することを許可し、かつ、前記高圧電源部が発生する電力により前記バックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力し、前記第１閾値は、前記車両が前記自律運転モードで自律運転する場合に前記緊急時重要負荷を動作させるために必要な電力量に基づき定められた電力量または電力に関する閾値である、車両電源システム。
構成１によれば、バックアップ低圧電源の供給可能電力が低い場合に自律運転モードの実行を回避するとともに、自律運転モードの実行中は、バックアップ低圧電源の供給可能電力が低下した場合であっても充電を行うことで自律運転モードの継続を可能とする。これにより、少なくとも部分的に自律運転可能な車両において、バックアップ低圧電源の供給可能電力が低下した場合であっても自律運転を継続できる。従って、自律運転に関する負荷への電力供給に起因して、自律運転を利用できる機会が減少することを抑制できる。そのため、車両が自律運転を実行可能な機会や時間が増大するので、商品性の向上を図ることができる。

【0122】

（構成２）前記第３閾値は、前記第１閾値以下の電力量または電力を示す値であり、前記第２閾値より大きい電力量または電力を示す値である、構成１に記載の車両電源システム。
構成２によれば、自律運転モードの実行中にバックアップ低圧電源から緊急時重要負荷への電力供給が可能な最低限の状態を維持し、かつ、自律運転に関する負荷への電力供給に起因して自律運転を利用できる機会が減少することを抑制できる。

【0123】

（構成３）前記高圧電源部は、前記バックアップ電源系統の定格電圧よりも高電圧の電力を出力する高電圧モード、及び、前記高電圧モードよりも低電圧の電力を出力する通常電圧モードと、を実行可能であり、前記バックアップ電源制御装置は、前記推定処理で推定された前記供給可能電力が第３閾値以下である場合には、前記高圧電源部が前記高電圧モードで発生する電力により前記バックアップ低圧電源を充電することを許可することを示す信号を出力する、構成１または構成２に記載の車両電源システム。
構成３によれば、自律運転モードの実行中にバックアップ低圧電源の供給可能電力が低下した場合に、より短時間で供給可能電力を回復させることができる。

【符号の説明】

【0124】

１…車両電源システム、１０…電源系統、１１…メイン低圧電源、１２…通常負荷、２０…バックアップ電源系統、２１…バックアップ電源ユニット、２２…緊急時重要負荷、２３…バックアップ低圧電源、２４…切替装置、２５…バックアップ電源制御装置、３０…高圧電源系統、３１…高圧電源、３２…高圧負荷、３６…高圧電源部、４０…降圧装置、５０…ＥＣＵ、５５…操作部、５６…ＳＳＳＷ、２４１…スイッチモジュール、３２１…駆動ユニット、３２２…空調装置、ＣＰ…キャパシタ、ＭＧ…回転電機、ＰＣＵ…パワー制御ユニット、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、ＳＷ３…第３スイッチ、Ｖ…車両。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】