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(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】P2024049746
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】車両電源システム
(51)【国際特許分類】
B60R 16/02 20060101AFI20240403BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
B60R16/02 645C
H02J7/00 302C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022156167
(22)【出願日】2022-09-29
(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】松尾 雄平
(72)【発明者】
【氏名】豊岡 壱規
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA07
5G503BA02
5G503BB02
5G503CA01
5G503CC02
5G503DA05
5G503DA17
5G503GB03
5G503GD03
5G503GD06
(57)【要約】
【課題】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、機能部に電力供給する電源システムの小型化及び低コスト化を可能とする。
【解決手段】車両電源システムは、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するバックアップ電源系統と、車両制御装置とを有する。車両制御装置は、負荷を起動させる操作が行われた場合、負荷が起動するまでの間に、正常判定処理を実行し、正常判定処理の実行中に副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、主スイッチを接続させ、かつ、副スイッチを遮断させ、正常判定処理の実行中において副スイッチに流れる電流が閾値より小さい場合は、正常判定処理が完了した後に、主スイッチを接続させ、かつ、副スイッチを遮断させる。
【選択図】図１
【解決手段】車両電源システムは、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するバックアップ電源系統と、車両制御装置とを有する。車両制御装置は、負荷を起動させる操作が行われた場合、負荷が起動するまでの間に、正常判定処理を実行し、正常判定処理の実行中に副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、主スイッチを接続させ、かつ、副スイッチを遮断させ、正常判定処理の実行中において副スイッチに流れる電流が閾値より小さい場合は、正常判定処理が完了した後に、主スイッチを接続させ、かつ、副スイッチを遮断させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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するバックアップ電源系統とを備え、
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電力を前記主電源系統に供給可能であり、前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な主スイッチと、前記主スイッチを制御するバックアップ電源制御装置とを有する車両電源システムであって、
前記主スイッチは制御されていない場合に遮断し、
前記主電源系統と前記バックアップ電源系統との間に前記主スイッチと並列に配置され、前記主スイッチが制御されていない場合に接続する副スイッチを有し、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方と、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統とを制御可能な車両制御装置を有し、
前記車両制御装置は、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方を起動させる操作が行われた場合、前記操作に基づいて前記バックアップ電源制御装置を起動させ、前記バックアップ電源系統が正常か否かを判定する正常判定処理を実行し、
前記正常判定処理の実行中に前記副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させ、
前記正常判定処理の実行中において前記副スイッチに流れる電流が前記閾値より小さい場合は、前記正常判定処理が完了した後に、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させる、車両電源システム。
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するバックアップ電源系統とを備え、
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電力を前記主電源系統に供給可能であり、前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な主スイッチと、前記主スイッチを制御するバックアップ電源制御装置とを有する車両電源システムであって、
前記主スイッチは制御されていない場合に遮断し、
前記主電源系統と前記バックアップ電源系統との間に前記主スイッチと並列に配置され、前記主スイッチが制御されていない場合に接続する副スイッチを有し、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方と、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統とを制御可能な車両制御装置を有し、
前記車両制御装置は、
前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方を起動させる操作が行われた場合、前記操作に基づいて前記バックアップ電源制御装置を起動させ、前記バックアップ電源系統が正常か否かを判定する正常判定処理を実行し、
前記正常判定処理の実行中に前記副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させ、
前記正常判定処理の実行中において前記副スイッチに流れる電流が前記閾値より小さい場合は、前記正常判定処理が完了した後に、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させる、車両電源システム。
【請求項2】
前記副スイッチの電流容量は、前記主スイッチの電流容量よりも小さい、請求項１に記載の車両電源システム。
【請求項3】
前記車両制御装置は、前記正常判定処理において前記バックアップ電源系統が正常であると判定した場合は、前記主スイッチが接続した後に前記副スイッチを遮断させる、請求項２に記載の車両電源システム。
【請求項4】
前記車両制御装置は、前記正常判定処理において前記バックアップ電源系統が正常であると判定した場合、前記主スイッチを制御して接続させる動作と前記副スイッチを制御して遮断させる動作とを実行することによって前記主電源系統から前記緊急時重要負荷への電力供給を可能とした後に、前記緊急時重要負荷を起動させる、請求項３に記載の車両電源システム。
【請求項5】
前記正常判定処理は、前記主スイッチが正常に動作することを判定する処理を含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両電源システム。
【請求項6】
前記バックアップ電源系統は、前記バックアップ電源制御装置の制御に従って、前記バックアップ低圧電源からの電力供給の実行と遮断とを切り替えるバックアップ電源スイッチを備え、
前記正常判定処理は、前記バックアップ電源スイッチが正常に動作することの判定を含む、請求項５に記載の車両電源システム。
前記正常判定処理は、前記バックアップ電源スイッチが正常に動作することの判定を含む、請求項５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】
安全性確保のために機能する負荷を確実に動作させるためには、これらの負荷に電力供給が可能な状態を維持することが望まれる。このため、例えば特許文献１に開示されたシステムは、第１の電源及び第２の電源から負荷への電力供給を可能とするため、複数のスイッチを備えている。これらのスイッチには十分な電流容量を持つものを採用することが望まれるが、電流容量の大きいスイッチを採用した場合、回路や装置の体積が大きくなり、製造コストの増大を招く。このため、交通の安全性確保のための機能部を車両に実装する際の課題となっていた。
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、機能部に電力供給する電源システムの小型化及び低コスト化を可能と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。
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、機能部に電力供給する電源システムの小型化及び低コスト化を可能と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、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するバックアップ電源系統とを備え、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電力を前記主電源系統に供給可能であり、前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な主スイッチと、前記主スイッチを制御するバックアップ電源制御装置とを有する車両電源システムであって、前記主スイッチは制御されていない場合に遮断し、前記主電源系統と前記バックアップ電源系統との間に前記主スイッチと並列に配置され、前記主スイッチが制御されていない場合に接続する副スイッチを有し、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方と、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統とを制御可能な車両制御装置を有し、前記車両制御装置は、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方を起動させる操作が行われた場合、前記操作に基づいて前記バックアップ電源制御装置を起動させ、前記バックアップ電源系統が正常か否かを判定する正常判定処理を実行し、前記正常判定処理の実行中に前記副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させ、前記正常判定処理の実行中において前記副スイッチに流れる電流が前記閾値より小さい場合は、前記正常判定処理が完了した後に、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させる、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、主電源系統及びバックアップ電源系統から緊急時重要負荷への電力供給を可能とする車両電源システムを、副スイッチに大きな電流が継続して流れないように動作させる。このため、副スイッチに求められる電流容量を小さくすることができる。従って、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができ、延いてはバックアップ電源系統の小型化とコスト低減を実現できる。
【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】実施形態の車両電源システムにおける電流検出部の配置例を示す図。
【図3】実施形態の車両電源システムの動作を示すフローチャート。
【図4】実施形態の車両電源システムによる正常判定処理を示すフローチャート。
【図5】実施形態の車両電源システムによる正常判定処理を示すフローチャート。
【図6】実施形態の車両電源システムの動作を示すタイミングチャート。
【図7】実施形態の車両電源システムの動作を示すタイミングチャート。
【図8】実施形態の車両電源システムの動作を示すタイミングチャート。
【図9】実施形態の車両電源システムの動作を示すフローチャート。
【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】
【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。
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。
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。
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。
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】
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。
【0048】
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。
【0049】
緊急時重要負荷２２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。緊急時重要負荷２２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。緊急時重要負荷２２は、ＬｉＤＡＲ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。
【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】
上記構成において、第１スイッチＳＷ１は、主スイッチの一例に対応する。第２スイッチＳＷ２は、バックアップ電源スイッチの一例に対応する。第３スイッチＳＷ３は副スイッチの一例に対応する。
ここで、第１スイッチＳＷ１を主スイッチと呼び、第３スイッチＳＷ３を副スイッチと呼ぶ理由は、第３スイッチＳＷ３の電流容量を第１スイッチＳＷ１よりも小さくすることができるためである。主スイッチおよび副スイッチとの呼称は、第３スイッチＳＷ３のオン／オフ状態が第１スイッチＳＷ１のオン／オフ状態に拘束されることを意味しない。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３とを、それぞれ独立して、オン状態およびオフ状態とすることができる。
ここで、第１スイッチＳＷ１を主スイッチと呼び、第３スイッチＳＷ３を副スイッチと呼ぶ理由は、第３スイッチＳＷ３の電流容量を第１スイッチＳＷ１よりも小さくすることができるためである。主スイッチおよび副スイッチとの呼称は、第３スイッチＳＷ３のオン／オフ状態が第１スイッチＳＷ１のオン／オフ状態に拘束されることを意味しない。バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３とを、それぞれ独立して、オン状態およびオフ状態とすることができる。
【0052】
［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。
高圧電源系統３０は、高圧電源３１と、高圧負荷３２と、を有する。
【0053】
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、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、高圧電源３１としては、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が挙げられる。高圧電源３１は、例えば、２００［Ｖ］の直流電流を出力する。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
駆動ユニット３２１は、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る。この場合、駆動ユニット３２１は、回転電機ＭＧで発電される三相交流の電力を、パワー制御ユニットＰＣＵで三相交流の電力を直流の電力に変換して、高圧電源３１に充電してもよい。
【0059】
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。
【0060】
［１－５．降圧装置の構成］
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。
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
上述したように、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高圧電源３１に供給し、高圧電源３１を充電する。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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
車両Ｖの停止状態において、車両電源システム１は、後述するオフ状態となる。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ＳＳＳＷ５６や他の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。
【0071】
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。
【0072】
車両Ｖの停止状態において、ＳＳＳＷ５６の操作を検出した場合、ＥＣＵ５０は、通常負荷１２、緊急時重要負荷２２、高圧負荷３２等を起動させる。ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を起動させて、バックアップ電源制御装置２５によって第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を制御させる。これにより、車両Ｖは、停止状態から起動する。車両Ｖは、起動状態において、ユーザの操作に従って走行可能である。
【0073】
ＥＣＵ５０は、車両Ｖが起動している状態において、ＳＳＳＷ５６の操作を検出した場合、通常負荷１２、緊急時重要負荷２２、高圧負荷３２等を停止させる。これにより、車両Ｖは、停止状態に移行する。この場合、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を制御して、車両Ｖを停止するための第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３に対する制御を実行させてもよい。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。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。
【0077】
車両電源システム１は、高圧電源部３６が供給する電力によって、メイン低圧電源１１、及び、バックアップ低圧電源２３に充電を行うことが可能な構成であってもよい。具体的には、メイン低圧電源１１の充電容量が低下した場合に、ＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５の制御により、降圧装置４０が出力する電力によりメイン低圧電源１１が充電される構成とすることができる。バックアップ低圧電源２３についても同様である。
【0078】
［１－６．電流検知部］
車両電源システム１は、第３スイッチＳＷ３に流れる電流を検出する電流検出部２７を備える。電流検出部２７は、バックアップ電源系統２０の回路上に配置され、バックアップ電源制御装置２５に接続される。
車両電源システム１は、第３スイッチＳＷ３に流れる電流を検出する電流検出部２７を備える。電流検出部２７は、バックアップ電源系統２０の回路上に配置され、バックアップ電源制御装置２５に接続される。
【0079】
【0080】
電流検出部２７ａ、２７ｂは、緊急時重要負荷２２とスイッチモジュール２４１との間に配置される。電流検出部２７ａは、バックアップ低圧電源２３に繋がる接点Ｃ２４１と緊急時重要負荷２２との間に位置する。電流検出部２７ａは、メイン低圧電源１１、緊急時重要負荷２２、及び、高圧電源部３６の少なくともいずれかから緊急時重要負荷２２に電力が供給される場合に、緊急時重要負荷２２に流れる電流を検出する。
【0081】
電流検出部２７ｂは、スイッチモジュール２４１と接点Ｃ２４１との間に位置する。電流検出部２７ｂは、メイン低圧電源１１及び高圧電源部３６のいずれかから緊急時重要負荷２２に電力が供給される場合に、スイッチモジュール２４１を通じて緊急時重要負荷２２に流れる電流を検出する。バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２に流れる電流は、電流検出部２７ｂにより検出されない。
【0082】
電流検出部２７ｃは、第３スイッチＳＷ３と緊急時重要負荷２２との間に配置される。電流検出部２７ｃは、第３スイッチＳＷ３が緊急時重要負荷２２に繋がる接点Ｃ２４３と、第３スイッチＳＷ３の緊急時重要負荷２２側の接点とに接続されている。電流検出部２７ｃは、メイン低圧電源１１または高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２に電力が供給される場合に、第３スイッチＳＷ３を流れる電流を検出する。電流検出部２７ｃは、第１スイッチＳＷ１を流れる電流、及び、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２に流れる電流を検出する目的には不適である。
【0083】
バックアップ電源制御装置２５は、電流検出部２７ａ、２７ｂ、２７ｃによって、第３スイッチＳＷ３に流れる電流を検出できる。例えば、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をオフにした状態で、電流検出部２７ａを用いてスイッチＳＷ３に流れる電流を検出できる。また、例えば、バックアップ電源制御装置２５は、第１スイッチＳＷ１をオフにした状態で、電流検出部２７ｂを用いてスイッチＳＷ３に流れる電流を検出できる。また、バックアップ電源制御装置２５は、電流検出部２７ｃを用いることにより、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の状態に関わらずスイッチＳＷ３に流れる電流を検出できる。
【0084】
車両電源システム１が電流検出部２７ａ、２７ｂ、２７ｃの少なくともいずれかを備える構成であれば、バックアップ電源制御装置２５により第３スイッチＳＷ３に流れる電流を検出できる。バックアップ電源制御装置２５は、検出した電流値をＥＣＵ５０に出力する。電流検出部２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、電流検出部２７の具体的な例であり、車両電源システム１は、電流検出部２７ａ、２７ｂ、２７ｃの少なくともいずれか１以上を備えていればよく、車両電源システム１における他の位置に電流検出部２７を配置してもよい。以下の説明では、電流検出部２７ａ、２７ｂ、２７ｃを区別しない場合に電流検出部２７と記載する。
【0085】
［２．車両電源システムの動作］
［２－１．車両電源システムの起動］
車両電源システム１の動作について説明する。
図３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り、車両電源システム１がオフ状態からオン状態に遷移するときの動作を示す。
［２－１．車両電源システムの起動］
車両電源システム１の動作について説明する。
図３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り、車両電源システム１がオフ状態からオン状態に遷移するときの動作を示す。
【0086】
車両電源システム１のオン状態とは、車両Ｖの駆動源が起動しており、かつ、走行に必要な補機類に対し、車両Ｖを駆動させるために必要な電力が供給されている状態である。駆動源が起動しているとは、車両Ｖを走行させるために駆動源が即時に動作できることである。オン状態は、車両Ｖが走行中の状態、又は、車両Ｖが即時に走行可能な状態と言い換えることができる。本実施形態では、車両電源システム１のオン状態とは、駆動ユニット３２１が起動しており、且つ、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２が起動している状態をいう。
【0087】
車両電源システム１のオフ状態とは、車両Ｖの駆動源が起動しておらず、かつ、走行に必要な補機類に対し、車両Ｖを駆動させるために必要な電力が供給されていない状態である。本実施形態では、車両電源システム１のオフ状態は、駆動ユニット３２１を含む高圧負荷３２が起動しておらず、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２は起動しておらず、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２には待機電力が供給されている状態をいう。上述したように、車両電源システム１のオフ状態で主電源系統１０から通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２に流れる電流を暗電流と呼ぶ。
【0088】
車両電源システム１は、オフ状態において、オン操作が実行されることをトリガーとしてオン状態に移行する。オン操作は、例えば、車両Ｖに設けられた操作部が車両Ｖのユーザによってオン操作されることをいう。操作部は、例えば、ＳＳＳＷ５６である。
【0089】
車両電源システム１は、オン状態において、オフ操作が実行されることをトリガーとしてオフ状態に移行する。オフ操作は、例えば、車両Ｖに設けられたＳＳＳＷ５６等の操作部が車両Ｖのユーザによって操作されることをいう。
【0090】
車両Ｖが内燃機関を備える場合には、車両電源システム１のオン状態とは、内燃機関が起動しており、かつ、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２が起動している状態ということができる。この場合のオフ状態とは、内燃機関が起動しておらず、かつ、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２は起動しておらず、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２に待機電力が供給されている状態である。
【0091】
車両Ｖが内燃機関を備える場合、車両電源システム１のオン操作は、例えば、車両Ｖのイグニッション操作であり、具体的には、イグニッションスイッチをオンにする操作である。また、車両電源システム１のオフ操作は、イグニッションスイッチをオフにする操作である。ＳＳＳＷ５６は、イグニッションスイッチの一例ということができる。
【0092】
通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２の待機電力は、上述した暗電流であり、主電源系統１０から通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２に供給される。
【0093】
以下に説明する車両電源システム１の動作は、車両Ｖに搭載されたＥＣＵ５０及びバックアップ電源制御装置２５に予め記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【0094】
【0095】
ＥＣＵ５０は、車両電源システム１のオフ状態においてＳＳＳＷ５６の操作を検出すると（ステップＳ１１）、バックアップ電源系統２０を起動させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５への電力供給を開始させる。さらに、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３のスイッチングが可能な状態に移行させる。
【0096】
続いて、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を制御することにより、正常判定処理を実行する（ステップＳ１３）。正常判定処理は、バックアップ電源系統２０が正常か否かを判定する処理である。ＥＣＵ５０は、正常判定処理においてバックアップ電源系統２０が正常であると判定された場合に、次のステップＳ１４に移行する。正常判定処理の詳細は図４及び図５を参照して後述する。
【0097】
正常判定処理の後、ＥＣＵ５０の制御に従って、バックアップ電源制御装置２５が第１スイッチＳＷ１をオンに切り替える（ステップＳ１４）。第１スイッチＳＷ１の切り替えが完了した後、バックアップ電源制御装置２５は、ＥＣＵ５０の制御に従って、第３スイッチＳＷ３をオフに切り替える（ステップＳ１５）。第３スイッチＳＷ３がオフに切り替わった後、ＥＣＵ５０は、通常負荷１２及び緊急時重要負荷２２を起動させる（ステップＳ１６）。これにより、車両電源システム１がオン状態に移行する。
【0098】
［２－２．正常判定処理］
図４及び図５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り、図３のステップＳ１３で実行される正常判定処理を詳細に示す。正常判定処理は、バックアップ電源系統２０が正常か否かを判定する処理であり、ここでは一例として、バックアップ電源ユニット２１が備えるスイッチが正常に動作するか否かを判定する処理を説明する。
図４及び図５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り、図３のステップＳ１３で実行される正常判定処理を詳細に示す。正常判定処理は、バックアップ電源系統２０が正常か否かを判定する処理であり、ここでは一例として、バックアップ電源ユニット２１が備えるスイッチが正常に動作するか否かを判定する処理を説明する。
【0099】
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３が正常に動作しない事象は、具体的には、オン固着、及び、オフ固着である。オン固着、及び、オフ固着は、スイッチの故障モードの一種であり、スイッチの接点がオンまたはオフで固定される事象である。ここで、スイッチとは第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を含む。例えば、接点を有する機械的スイッチにおいては、接点の開閉に伴うアークが生じた場合や、接点に定格値を超える電流が流れた場合に、接点が溶着することがある。この場合、スイッチは、オン状態に固定され、オン固着の故障となる。オフ固着は、寿命による接点消耗や、断線等により接点間が非接続状態に固定されてしまうことにより発生する。第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３のいずれかのスイッチにおいてオン固着またはオフ固着が発生すると、そのスイッチはバックアップ電源制御装置２５の制御によらずオン状態またはオフ状態で固定される。このような場合、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源ユニット２１が正常に動作しないと判定する。
【0100】
図４及び図５に示す動作例では、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３のそれぞれのオン固着及びオフ固着の有無を判定する。
図４のステップＳ２１－Ｓ２４は第３スイッチＳＷ３のオフ固着の有無を判定する処理であり、第１判定処理と呼ぶ。図４のステップＳ２５－Ｓ３１は第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３のオン固着の有無と、第２スイッチＳＷ２のオフ固着の有無を判定する処理であり、第２判定処理と呼ぶ。図５のステップＳ４１－Ｓ４４は第１スイッチＳＷ１のオフ固着の有無を判定する処理であり、第３判定処理と呼ぶ。ステップＳ４５－Ｓ４８は第２スイッチＳＷ２のオン固着の有無を判定する処理であり、第４判定処理と呼ぶ。
図４のステップＳ２１－Ｓ２４は第３スイッチＳＷ３のオフ固着の有無を判定する処理であり、第１判定処理と呼ぶ。図４のステップＳ２５－Ｓ３１は第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３のオン固着の有無と、第２スイッチＳＷ２のオフ固着の有無を判定する処理であり、第２判定処理と呼ぶ。図５のステップＳ４１－Ｓ４４は第１スイッチＳＷ１のオフ固着の有無を判定する処理であり、第３判定処理と呼ぶ。ステップＳ４５－Ｓ４８は第２スイッチＳＷ２のオン固着の有無を判定する処理であり、第４判定処理と呼ぶ。
【0101】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３において、図４及び図５に示した処理の一部を省略してもよい。換言すれば、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３で、第１～第４判定処理のいずれか１以上を実行すればよい。また、第１～第４判定処理の実行順序は図４及び図５に示した順序に制限されず、適宜に順序を入れ替えることも勿論可能である。
【0102】
本実施形態では、正常判定処理をＥＣＵ５０が実行する例を説明するが、バックアップ電源制御装置２５が正常判定処理を実行してもよい。
ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１－Ｓ２４で第１判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とし、第２スイッチＳＷ２をオフ状態とし、第３スイッチＳＷ３をオン状態とする（ステップＳ２１）。
ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１－Ｓ２４で第１判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とし、第２スイッチＳＷ２をオフ状態とし、第３スイッチＳＷ３をオン状態とする（ステップＳ２１）。
【0103】
ＥＣＵ５０は、主電源系統１０の電位Ｐ１と、バックアップ電源系統２０の電位Ｐ２とを測定あるいは検出する（ステップＳ２２）。電位Ｐ１は、例えば、図１に示す接点Ｃ１２、または、接点Ｃ１２と等電位の位置における電位である。電位Ｐ２は、第２外部接続端子Ｔ２１２、または、第２外部接続端子Ｔ２１２と等電位の位置における電位である。
【0104】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２とを比較し、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３で判定に用いられる所定値は、予めＥＣＵ５０に設定された値である。ステップＳ２３の所定値と、後述するステップＳ２７、Ｓ３０、Ｓ４４、Ｓ４８の所定値とは、それぞれＥＣＵ５０に設定される値であり、同一の値であっても異なる値であってもよい。
【0105】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下でない、すなわち所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、第３スイッチＳＷ３がオフ固着していると判定する（ステップＳ２４）。この場合、ＥＣＵ５０は、後述するステップＳ２９に移行する。
【0106】
電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２５－Ｓ３１で第２判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１をオフ状態とし、第２スイッチＳＷ２をオン状態とし、第３スイッチＳＷ３をオフ状態とする（ステップＳ２５）。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１及び電位Ｐ２を測定あるいは検出する（ステップＳ２６）。電位Ｐ１、Ｐ２は上述した位置の電位である。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【0107】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、第１スイッチＳＷ１または第３スイッチＳＷ３がオン固着していると判定する（ステップＳ２８）。この場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２９に移行して、スイッチ異常を出力する動作を行い（ステップＳ２９）、正常判定処理を終了する。ステップＳ２９の出力は、バックアップ電源ユニット２１が正常でないことを示す出力である。例えば、ＥＣＵ５０は、車両Ｖに搭載される不図示のディスプレイにスイッチ異常に対応するエラーコードや、警告表示を行う。また、ＥＣＵ５０は、内蔵する記憶部に、バックアップ電源ユニット２１のスイッチの異常を示すエラーに関する情報を記憶させる。ステップＳ２９の後、ＥＣＵ５０は、図３の処理を停止し、車両電源システム１をオフ状態に維持してもよい。
【0108】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ２７；ＮＯ）、電位Ｐ２が予め設定された所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ここで、電位Ｐ２が所定値以下の場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、第２スイッチＳＷ２がオフ固着していると判定し（ステップＳ３１）、ステップＳ２９に移行する。
【0109】
電位Ｐ２が所定値より高いと判定した場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、ＥＣＵ５０は図５の第３判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１をオン状態とし、第２スイッチＳＷ２をオン状態とし、第３スイッチＳＷ３をオフ状態とする（ステップＳ４１）。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１及び電位Ｐ２を測定あるいは検出する（ステップＳ４２）。電位Ｐ１、Ｐ２は上述した位置の電位である。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【0110】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ４３；ＮＯ）、第１スイッチＳＷ１がオフ固着していると判定し（ステップＳ４４）、ステップＳ２９に移行する。
【0111】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ１と電位Ｐ２との差が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、第４判定処理を実行する。ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１をオン状態とし、第２スイッチＳＷ２をオフ状態とし、第３スイッチＳＷ３をオフ状態とする（ステップＳ４５）。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ２、及び、バックアップ低圧電源２３の出力電位Ｐ３を測定あるいは検出する（ステップＳ４６）。出力電位Ｐ３は、例えば、バックアップ低圧電源２３の正極の電位であり、例えば図１の第３端子Ｔ２４３の電位である。
【0112】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ２と出力電位Ｐ３との差が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。ＥＣＵ５０は、電位Ｐ２と出力電位Ｐ３との差が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ４７；ＹＥＳ）、第２スイッチＳＷ２がオン固着していると判定し（ステップＳ４８）、ステップＳ２９に移行する。
【0113】
ＥＣＵ５０は、電位Ｐ２と出力電位Ｐ３との差が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ４７；ＮＯ）、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３が正常であると判定する（ステップＳ４９）。これは、バックアップ電源ユニット２１が正常に動作すると判定することである。この場合、ＥＣＵ５０は、正常判定処理を正常に完了させて（ステップＳ５０）、図３のステップＳ１４に移行する。
【0114】
［２－３．車両電源システムの起動における電流の変化］
図６は、車両電源システム１がオフ状態からオン状態に移行する過程を示すタイミングチャートである。図６において、（ａ）はＳＳＳＷ５６の操作状態を示し、（ｂ）は緊急時重要負荷２２の消費電力を示す。図６（ｃ）は第３スイッチＳＷ３の状態を示し、（ｄ）は第１スイッチＳＷ１の状態を示し、（ｅ）はバックアップ電源ユニット２１の状態を示す。（ｆ）は第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３の大きさを示す。
図６は、車両電源システム１がオフ状態からオン状態に移行する過程を示すタイミングチャートである。図６において、（ａ）はＳＳＳＷ５６の操作状態を示し、（ｂ）は緊急時重要負荷２２の消費電力を示す。図６（ｃ）は第３スイッチＳＷ３の状態を示し、（ｄ）は第１スイッチＳＷ１の状態を示し、（ｅ）はバックアップ電源ユニット２１の状態を示す。（ｆ）は第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３の大きさを示す。
【0115】
図６において、ＥＣＵ５０がＳＳＳＷ５６の操作を検出したタイミングを時刻Ｔ１とする。時刻Ｔ１で車両電源システム１はオフ状態であるため、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように第３スイッチＳＷ３がオン状態であり、第１スイッチＳＷ１はオフ状態である。また、図６（ｂ）に示すように、緊急時重要負荷２２はスリープ状態であって消費電力が小さい状態である。時刻Ｔ１で、第３スイッチＳＷ３には、図６（ｅ）に示すように主電源系統１０から緊急時重要負荷２２に流れる暗電流Ｉ３が流れている。
【0116】
ＥＣＵ５０は、ＳＳＳＷ５６の操作を検出すると、図６（ｅ）に示すようにバックアップ電源系統２０を起動させて、正常判定処理を実行する。正常判定処理では、上述した例のように、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３の故障の有無が判定される。正常判定処理の実行中は、第３スイッチＳＷ３はオン状態に維持され、第１スイッチＳＷ１はオフ状態に維持される。上述した例では、正常判定処理において第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオン状態及びオフ状態に切り替える動作が何度か実行される。このため、厳密に言えば、正常判定処理の実行中において、第３スイッチＳＷ３がオフ状態となる期間、及び、第１スイッチＳＷ１がオン状態となる期間があるが、これらの期間は比較的短いので、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３の状態は図６の通りと見做すことができる。
【0117】
正常判定処理が完了したタイミングを時刻Ｔ２とする。時刻Ｔ２で第１スイッチＳＷ１、第３スイッチＳＷ３、及び、緊急時重要負荷２２は、車両電源システム１のオフ状態を維持している。ＥＣＵ５０は、時刻Ｔ２で第１スイッチＳＷ１をオンに切り替える。この切り替えの完了後である時刻Ｔ３で、ＥＣＵ５０は、第３スイッチＳＷ３をオフに切り替えさせる。時刻Ｔ２で第１スイッチＳＷ１がオンになることにより、第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３は時刻Ｔ２に低下する。さらに、時刻Ｔ３で第３スイッチＳＷ３がオフになることにより、電流Ｉ３は時刻Ｔ３で０［Ａ］となる。
【0118】
ＥＣＵ５０は、時刻Ｔ３で第３スイッチＳＷ３がオフになった後に、時刻Ｔ４で緊急時重要負荷２２を起動させる。時刻Ｔ４は、内燃機関を搭載する車両Ｖにおいてはイグニッションがオンになるタイミングであり。時刻Ｔ４は、車両電源システム１がオン状態になったタイミングといえる。
【0119】
時刻Ｔ１～Ｔ４において、第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３は、車両電源システム１のオフ状態で緊急時重要負荷２２に流れる暗電流相当、及び、それより小さい電流である。この場合の電流Ｉ３の値は、車両電源システム１のオン状態で主電源系統１０から緊急時重要負荷２２に流れる電流に比べて小さい。車両電源システム１のオン状態では、主電源系統１０から緊急時重要負荷２２に流れる電流は第１スイッチＳＷ１を経由するので、第３スイッチＳＷ３に大きな電流が流れることがない。
【0120】
このように、第３スイッチＳＷ３に流れる電流は、第１スイッチＳＷ１に比べて小さいので、第３スイッチＳＷ３としては、第１スイッチＳＷ１よりも電流容量が小さいスイッチを採用できる。これにより、第３スイッチＳＷ３として簡易な構成のスイッチを用いることができるので、バックアップ電源ユニット２１の小型化とコスト低減を実現できる。
【0121】
緊急時重要負荷２２の中には、ＳＳＳＷ５６の操作をＥＣＵ５０が受け付けてから短時間で起動し、電力を消費するものがある。車両Ｖが搭載する緊急時重要負荷２２の機能や種類は様々であり、時刻Ｔ４で車両Ｖがイグニッションオンとなる前に起動する緊急時重要負荷２２が存在する。この種の緊急時重要負荷２２を搭載した車両Ｖでは、車両電源システム１の起動時における状態は、例えば、図７に示すように変化する。
【0122】
【0123】
図７の例では、バックアップ電源系統２０の正常判定処理が完了する時刻Ｔ２よりも前に、緊急時重要負荷２２の一部が起動する。この起動のタイミングを時刻Ｔ１１とする。時刻Ｔ１１では、符号ＰＯで示すように緊急時重要負荷２２の消費電力が立ち上がる。時刻Ｔ１１では第３スイッチＳＷ３がオン、第１スイッチＳＷ１がオフであるから、緊急時重要負荷２２が消費する電力は第３スイッチＳＷ３を通じて供給される。従って、第３スイッチＳＷ３の電流Ｉ３は、図７（ｆ）に時刻Ｔ１１で立ち上がる。この電流Ｉ３の立ち上がりをピーク電流ＰＣ１と呼ぶ。
【0124】
第３スイッチＳＷ３が図７の動作例にも対応できる構成とするためには、第３スイッチＳＷ３の電流容量を、ピーク電流ＰＣ１の電流値より大きくする必要がある。例えば、第３スイッチＳＷ３が第１スイッチＳＷ１と同等の電流容量を持つ必要がある。このような構成では、スイッチモジュール２４１の大型化やコストの増大を招く可能性がある。
【0125】
本実施形態の車両電源システム１は、一例として、緊急時重要負荷２２の消費電力の立ち上がりＰＯが発生した場合に、正常判定処理の実行中であっても第１スイッチＳＷ１をオンに切り替えることにより、第３スイッチＳＷ３のみに大きな電流が流れることを防止する。これにより、車両電源システム１を、第３スイッチＳＷ３に大きな電流容量を持たせることなく実現可能とする。この動作例について図８及び図９を参照して説明する。
【0126】
【0127】
ＥＣＵ５０は、バックアップ電源系統２０が正常判定処理を実行している間、第３スイッチＳＷ３に流れる電流Ｉ３を監視する。例えば、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５が電流検出部２７により検出した電流値を、所定のサンプリング周期で取得することにより、電流Ｉ３を監視できる。
【0128】
上述のように、正常判定処理が完了する前に時刻Ｔ１１で緊急時重要負荷２２の消費電力の立ち上がりＰＯが発生すると、電流Ｉ３の電流値が立ち上がる。この電流Ｉ３の立ち上がりをピーク電流ＰＣ２と呼ぶ。
【0129】
ここで、ＥＣＵ５０は、電流Ｉ３の値が閾値ＴＨ以上であることをトリガーＴＧとして、時刻Ｔ１２で第１スイッチＳＷ１をオンに切り替えるとともに、正常判定処理を中断させる。第１スイッチＳＷ１がオンになることで、スイッチモジュール２４１を通じて緊急時重要負荷２２に供給される電流のうち第３スイッチＳＷ３に流れる電流は低減する。さらに、ＥＣＵ５０は、第３スイッチＳＷ３をオフに切り替えさせる。これにより、第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３は、ほぼ０［Ａ］となる。ＥＣＵ５０が第３スイッチＳＷ３をオフに切り替えるタイミングは、第１スイッチＳＷ１をオンにするタイミングと同時、すなわち時刻Ｔ１２であってもよい。また、ＥＣＵ５０は、時刻Ｔ１２より後に、第３スイッチＳＷ３をオフに切り替えてもよい。閾値ＴＨの値は、予めＥＣＵ５０またはバックアップ電源制御装置２５が有している。
【0130】
時刻Ｔ１２で正常判定処理が中断されて第１スイッチＳＷ１がオンになることにより、スイッチモジュール２４１を通じて緊急時重要負荷２２に流れる電流が第３スイッチＳＷ３に集中する状態を解消し、ピーク電流ＰＣ２の電流値を抑制できる。従って、第３スイッチＳＷ３の電流容量が比較的小さくても、第３スイッチＳＷ３の故障や損傷を防止できる。また、ピーク電流ＰＣ２が流れる時間は、例えば図８に時刻Ｔ１１－Ｔ１２で示すように短い時間である。このため、仮に、ピーク電流ＰＣ２の電流値が第３スイッチＳＷ３の定格容量を超えるとしても、第３スイッチＳＷ３の発熱は第３スイッチＳＷ３の熱容量の範囲内に収まる。従って、第３スイッチＳＷ３の故障や損傷を招く可能性は極めて小さい。これにより、第３スイッチＳＷ３の電流容量が、例えば、緊急時重要負荷２２の定格消費電流よりも小さい構成とすることができる。また、第３スイッチＳＷ３の電流容量が、第１スイッチＳＷ１の電流容量よりも小さい構成とすることができる。
【0131】
図９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り、図８に示した動作を実現する動作例である。図９のステップＳ６１－Ｓ６７は、ＥＣＵ５０及びバックアップ電源制御装置２５のいずれかにより実行されてもよい。本実施形態では、ＥＣＵ５０が図３の動作を実行する例を説明する。
【0132】
【0133】
ＥＣＵ５０は、第３スイッチＳＷ３に流れる電流Ｉ３の監視を開始する（ステップＳ６１）。電流Ｉ３の監視は、例えば、バックアップ電源制御装置２５が電流検出部２７を利用して検出した電流値を、ＥＣＵ５０が所定時間毎に取得することによって行われる。ＥＣＵ５０は、電流Ｉ３の電流値を閾値ＴＨと比較して、電流Ｉ３の電流値が閾値ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。
【0134】
電流Ｉ３の電流値が閾値ＴＨ以上でない、すなわち電流Ｉ３の電流値が閾値ＴＨより小さいであると判定した場合（ステップＳ６２；ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、正常判定処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ６３）。正常判定処理が実行中である場合（ステップＳ６３；ＮＯ）、ＥＣＵ５０はステップＳ６２を所定周期で実行する。正常判定処理が終了した場合（ステップＳ６３；ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は本処理を終了する。
【0135】
電流Ｉ３の電流値が閾値ＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳ６２；ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、正常判定処理を中断させ（ステップＳ６４）、第１スイッチＳＷ１をオンに切り替えさせる（ステップＳ６５）。ＥＣＵ５０は、ステップＳ６４で正常判定処理を中断させた後は、図３の動作のステップＳ１４以後を実行しない。
【0136】
ステップＳ６４及びステップＳ６５で、ＥＣＵ５０は、バックアップ電源制御装置２５を制御して、正常判定処理の中断と第１スイッチＳＷ１の切り替えを実行させる。ステップＳ６４及びステップＳ６５の制御は同時に、或いは並行して実行されてもよいし、ステップＳ６４よりも前にステップＳ６５が実行されてもよい。
【0137】
ＥＣＵ５０は、さらに、バックアップ電源制御装置２５を制御して、第３スイッチＳＷ３をオフに切り替えさせる（ステップＳ６６）。第３スイッチＳＷ３の切り替えは、ステップＳ６４の正常判定処理の中断、及び、ステップＳ６５の第１スイッチＳＷ１の切り替えと同時に、或いは並行して実行されてもよい。ステップＳ６６の第３スイッチＳＷ３の切り替えは、ステップＳ６５の第１スイッチＳＷ１の切り替えと同時か、その後であることが好ましい。第１スイッチＳＷ１がオンに切り替わった後に第３スイッチＳＷ３がオフに切り替わることにより、メイン低圧電源１１または高圧電源部３６から緊急時重要負荷２２への電力供給が途絶しないので、緊急時重要負荷２２の動作に支障を来さないという利点がある。
【0138】
また、ＥＣＵ５０はバックアップ電源制御装置２５を制御して、第２スイッチＳＷ２をオンに切り替えさせてから第３スイッチＳＷ３をオフにする制御を行ってもよい。具体的には、ステップＳ６４で正常判定処理を中断させる制御と並行して、或いは、その後に、第２スイッチＳＷ２をオンに切り替えさせる。これにより、第２スイッチＳＷ２は、第３スイッチＳＷ３がオフに切り替わるタイミングより前に、オンに切り替わる。この場合、バックアップ低圧電源２３から緊急時重要負荷２２への電力供給が可能となる。このため、第３スイッチＳＷ３及び第１スイッチＳＷ１の両方がオフになる状態が発生しても、緊急時重要負荷２２への電力供給が途絶することを回避でき、緊急時重要負荷２２が動作を継続できる。
【0139】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ６５－Ｓ６６の後、緊急時重要負荷２２及び通常負荷１２を起動させる（ステップＳ６７）。緊急時重要負荷２２の消費電力が立ち上がった後は、既に緊急時重要負荷２２の一部が起動しているが、ＥＣＵ５０は、ステップＳ６７において、ステップＳ１６（図３）と同様に緊急時重要負荷２２の全体と、通常負荷１２とを動作可能な状態に移行させる。これにより、車両電源システム１はオン状態に移行する。
【0140】
このように、ＥＣＵ５０は、第３スイッチＳＷ３を流れる電流Ｉ３の電流値が閾値ＴＨ以上となった場合に、正常判定処理を中断させて、第１スイッチＳＷ１をオンに切り替える。これにより、正常判定処理が終了する前に緊急時重要負荷２２が起動して、第３スイッチＳＷ３に定格容量を超える電流Ｉ３が流れた場合であっても、第３スイッチＳＷ３の故障や損傷を回避できる。従って、第３スイッチＳＷ３の電流容量を、例えば第１スイッチＳＷ１よりも小さくすることが可能であるため、第３スイッチＳＷ３やスイッチモジュール２４１の小型化および低コスト化を図ることができる。
【0141】
［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。
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。
【0142】
例えば、図４及び図５に示した正常判定処理の内容は一例であり、バックアップ電源系統２０が正常に動作するか否かを判定する処理であればよい。例えば、正常判定処理において、ＥＣＵ５０は、主電源系統１０から電力を供給させてもよい。具体的には、ＥＣＵ５０は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態とし、第２スイッチＳＷ２の出力電圧よりも高い電圧を降圧装置４０から出力させる。この場合に、第１スイッチＳＷ１の両端電圧の差が所定値以下であれば、第１スイッチＳＷ１及び／または第３スイッチＳＷ３がオン固着していると判定できる。
【0143】
【0144】
［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。
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。
【0145】
（構成１）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するバックアップ電源系統とを備え、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電力を前記主電源系統に供給可能であり、前記主電源系統との接続及び遮断を切り替え可能な主スイッチと、前記主スイッチを制御するバックアップ電源制御装置とを有する車両電源システムであって、前記主スイッチは制御されていない場合に遮断し、前記主電源系統と前記バックアップ電源系統との間に前記主スイッチと並列に配置され、前記主スイッチが制御されていない場合に接続する副スイッチを有し、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方と、前記主電源系統と、前記バックアップ電源系統とを制御可能な車両制御装置を有し、前記車両制御装置は、前記通常負荷及び前記緊急時重要負荷の少なくとも一方を起動させる操作が行われた場合、前記操作に基づいて前記バックアップ電源制御装置を起動させ、前記バックアップ電源系統が正常か否かを判定する正常判定処理を実行し、前記正常判定処理の実行中に前記副スイッチに流れる電流が閾値以上の場合は、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させ、前記正常判定処理の実行中において前記副スイッチに流れる電流が前記閾値より小さい場合は、前記正常判定処理が完了した後に、前記主スイッチを接続させ、かつ、前記副スイッチを遮断させる、車両電源システム。
構成１によれば、主電源系統及びバックアップ電源系統から緊急時重要負荷への電力供給を可能とする車両電源システムを、副スイッチに大きな電流が継続して流れないように動作させる。このため、副スイッチに求められる電流容量を小さくすることができる。従って、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができ、延いてはバックアップ電源系統の小型化とコスト低減を実現できる。
構成１によれば、主電源系統及びバックアップ電源系統から緊急時重要負荷への電力供給を可能とする車両電源システムを、副スイッチに大きな電流が継続して流れないように動作させる。このため、副スイッチに求められる電流容量を小さくすることができる。従って、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができ、延いてはバックアップ電源系統の小型化とコスト低減を実現できる。
【0146】
（構成２）前記副スイッチの電流容量は、前記主スイッチの電流容量よりも小さい、構成１に記載の車両電源システム。
構成２によれば、副スイッチとして主スイッチよりも電流容量が小さいスイッチを採用することにより、バックアップ電源系統の小型化とコスト低減を実現できる。
構成２によれば、副スイッチとして主スイッチよりも電流容量が小さいスイッチを採用することにより、バックアップ電源系統の小型化とコスト低減を実現できる。
【0147】
（構成３）前記車両制御装置は、前記正常判定処理において前記バックアップ電源系統が正常であると判定した場合は、前記主スイッチが接続した後に前記副スイッチを遮断させる、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、主スイッチによりバックアップ低圧電源と主電源系統とが接続した後に副スイッチを遮断する。これにより、バックアップ電源系統の緊急時重要負荷へ主スイッチを経由して主電源系統から電力供給が可能になってから、副スイッチが遮断する。このため、主スイッチ及び副スイッチの切離を行う間に、主電源系統から緊急時重要負荷への電力供給が可能な状態を維持できる。従って、緊急時重要負荷への電力供給を確保し、緊急時重要負荷を安定して動作させることができる。
構成３によれば、主スイッチによりバックアップ低圧電源と主電源系統とが接続した後に副スイッチを遮断する。これにより、バックアップ電源系統の緊急時重要負荷へ主スイッチを経由して主電源系統から電力供給が可能になってから、副スイッチが遮断する。このため、主スイッチ及び副スイッチの切離を行う間に、主電源系統から緊急時重要負荷への電力供給が可能な状態を維持できる。従って、緊急時重要負荷への電力供給を確保し、緊急時重要負荷を安定して動作させることができる。
【0148】
（構成４）前記車両制御装置は、前記正常判定処理において前記バックアップ電源系統が正常であると判定した場合、前記主スイッチを制御して接続させる動作と前記副スイッチを制御して遮断させる動作とを実行することによって前記主電源系統から前記緊急時重要負荷への電力供給を可能とした後に、前記緊急時重要負荷を起動させる、構成１から構成３のいずれかに記載の車両電源システム。
構成４によれば、主スイッチを経由して主電源系統から緊急時重要負荷への電力供給を可能とし、かつ、副スイッチを遮断させてから、緊急時重要負荷を起動させる。これにより、副スイッチに大きな電流が流れない状態を確実に実現できるので、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができる。
構成４によれば、主スイッチを経由して主電源系統から緊急時重要負荷への電力供給を可能とし、かつ、副スイッチを遮断させてから、緊急時重要負荷を起動させる。これにより、副スイッチに大きな電流が流れない状態を確実に実現できるので、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができる。
【0149】
（構成５）前記正常判定処理は、前記主スイッチが正常に動作することを判定する処理を含む、構成１から構成４のいずれかに記載の車両電源システム。
構成５によれば、主スイッチの動作不良により副スイッチに大きな電流が流れる状態を回避できるので、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができる。
構成５によれば、主スイッチの動作不良により副スイッチに大きな電流が流れる状態を回避できるので、副スイッチの小型化および低コスト化を図ることができる。
【0150】
（構成６）前記バックアップ電源系統は、前記バックアップ電源制御装置の制御に従って、前記バックアップ低圧電源からの電力供給の実行と遮断とを切り替えるバックアップ電源スイッチを備え、前記正常判定処理は、前記バックアップ電源スイッチが正常に動作することの判定を含む、構成１から構成５のいずれかに記載の車両電源システム。
構成６によれば、バックアップ電源スイッチが正常に動作すると判定した場合に、緊急時重要負荷を起動させる。このため、緊急時重要負荷に対してバックアップ低圧電源による電力供給が可能であると判定されてから緊急時重要負荷が起動される。従って、緊急時重要負荷への電力供給を確実に確保できる。
構成６によれば、バックアップ電源スイッチが正常に動作すると判定した場合に、緊急時重要負荷を起動させる。このため、緊急時重要負荷に対してバックアップ低圧電源による電力供給が可能であると判定されてから緊急時重要負荷が起動される。従って、緊急時重要負荷への電力供給を確実に確保できる。
【符号の説明】
【0151】
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、２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…電流検出部、３０…高圧電源系統、３１…高圧電源、３２…高圧負荷、４０…降圧装置、５０…ＥＣＵ（車両制御装置）、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（主スイッチ）、ＳＷ２…第２スイッチ（バックアップ電源スイッチ）、ＳＷ３…第３スイッチ（副スイッチ）、Ｖ…車両。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】