特許 7329916 電源システム及び電源システムの制御ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-10

(45)【発行日】2023-08-21

(54)【発明の名称】電源システム及び電源システムの制御ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/00 20060101AFI20230814BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230814BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20230814BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20230814BHJP

【ＦＩ】

H02J9/00 120

H02J7/00 302C

B60R16/033 C

B60R16/02 645C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018220848

(22)【出願日】2018-11-27

(65)【公開番号】P2020089080

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】栗田 康章

(72)【発明者】

【氏名】川合 康弘

(72)【発明者】

【氏名】ヴィオム カミーユ

(72)【発明者】

【氏名】垣東 和弘

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０２８７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１２４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９９６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／００ －１１／００

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｊ ７／１４ － ７／３２

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｂ６０Ｒ １６／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主電源（１０）と、
電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源（２０）と、
前記主電源（１０）又は前記副電源（２０）から供給される電力を用いて駆動される複数の被保護負荷（４０）と、
前記主電源（１０）と前記副電源（２０）及び前記複数の被保護負荷（４０）との間の電気的な接続を断接するメインスイッチ（５１０）と、
前記副電源（２０）と前記複数の被保護負荷（４０）の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部（５２０）と、
前記メインスイッチ（５１０）及び前記切替部（５２０）の動作を制御する制御装置（５３０）と、
を備える電源システム（１）であって、
前記副電源（２０）及び前記複数の被保護負荷（４０）は、前記主電源（１０）とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源（２０）の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷（４０）に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、
前記副電源（２０）、前記メインスイッチ（５１０）、前記切替部（５２０）及び前記制御装置（５３０）は、同一の制御ユニット（５０）に備えられ、
前記複数の被保護負荷（４０）は、前記主電源（１０）の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、前記複数の被保護負荷（４０）は、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んでおり、
前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の異常時に、前記メインスイッチ（５１０）を開き、前記切替部（５２０）の動作を制御することによって前記副電源（２０）と前記複数の被保護負荷（４０）の各々との接続状態を制御する、電源システム（１）。

【請求項2】

前記副電源（２０）は、前記制御ユニット（５０）に取り外し可能に接続される、請求項１に記載の電源システム（１）。

【請求項3】

前記副電源（２０）は、前記制御ユニット（５０）に内蔵される、請求項１に記載の電源システム（１）。

【請求項4】

前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の電圧又は電流の少なくともいずれかに基づいて、前記主電源（１０）が異常であるか否かを判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電源システム（１）。

【請求項5】

前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の異常時に、前記切替部（５２０）の動作を制御することによって前記複数の被保護負荷（４０）のうちの所定の被保護負荷（４０ａ）と前記副電源（２０）との接続を解除する、請求項１～４のいずれか１項に記載の電源システム（１）。

【請求項6】

前記電源システム（１）は、車両に搭載され、
前記所定の被保護負荷（４０ａ）は、前記複数の被保護負荷（４０）のうち前記車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である、請求項５に記載の電源システム（１）。

【請求項7】

前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の異常時に、前記副電源（２０）の残存容量に応じて前記所定の被保護負荷（４０ａ）と前記副電源（２０）との接続を解除する、請求項５又は６に記載の電源システム（１）。

【請求項8】

前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の異常時に、前記残存容量が閾値を下回った場合に、前記所定の被保護負荷（４０ａ）と前記副電源（２０）との接続を解除する、請求項７に記載の電源システム（１）。

【請求項9】

主電源（１０）と、
電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源（２０）と、
前記主電源（１０）又は前記副電源（２０）から供給される電力を用いて駆動され、前記主電源（１０）の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んだ複数の被保護負荷（４０）と、
を備える電源システム（１）の制御ユニット（５０）であって、
前記副電源（２０）及び前記複数の被保護負荷（４０）は、前記主電源（１０）とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源（２０）の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷（４０）に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、
前記制御ユニット（５０）は、
前記主電源（１０）と前記副電源（２０）及び前記複数の被保護負荷（４０）との間の電気的な接続を断接するメインスイッチ（５１０）と、
前記副電源（２０）と前記複数の被保護負荷（４０）の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部（５２０）と、
前記メインスイッチ（５１０）及び前記切替部（５２０）の動作を制御する制御装置（５３０）と、
を備え、
前記制御装置（５３０）は、前記主電源（１０）の異常時に、前記メインスイッチ（５１０）を開き、前記切替部（５２０）の動作を制御することによって前記副電源（２０）と前記複数の被保護負荷（４０）の各々との接続状態を制御する、電源システム（１）の制御ユニット（５０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源システム及び電源システムの制御ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、主電源と、副電源と、当該主電源又は当該副電源から供給される電力を用いて駆動される被保護負荷とを備える電源システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、被保護負荷とは、主電源の異常時（例えば、主電源の電圧が過度に低い時）に安定した電力供給が要求される負荷であり、一般に電源システムには複数の被保護負荷が備えられている。このような電源システムでは、主電源の異常時には被保護負荷と主電源とが切り離され、副電源から被保護負荷へ電力が供給されるため、主電源の異常時であっても被保護負荷へ安定的に電力を供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０１１４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような電源システムにおいて、副電源として電気二重層コンデンサ（ｅＤＬＣ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）等の比較的容量が小さい電源が用いられることがある。このような場合、全ての被保護負荷への電力供給を１つの副電源で賄うことは困難であった。そこで、従来、このような副電源は、被保護負荷の各々に対して設けられていた。つまり、被保護負荷の個数だけ副電源を設ける必要があった。

【0005】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することが可能な、新規かつ改良された電源システム及び電源システムの制御ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、主電源と、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源と、前記主電源又は前記副電源から供給される電力を用いて駆動される複数の被保護負荷と、前記主電源と前記副電源及び前記複数の被保護負荷との間の電気的な接続を断接するメインスイッチと、前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部と、前記メインスイッチ及び前記切替部の動作を制御する制御装置と、を備える電源システムであって、前記副電源及び前記複数の被保護負荷は、前記主電源とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、前記副電源、前記メインスイッチ、前記切替部及び前記制御装置は、同一の制御ユニットに備えられ、前記複数の被保護負荷は、前記主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、前記複数の被保護負荷は、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んでおり、前記制御装置は、前記主電源の異常時に、前記メインスイッチを開き、前記切替部の動作を制御することによって前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を制御する、電源シテムが提供される。

【0007】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、主電源と、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタからなる副電源と、前記主電源又は前記副電源から供給される電力を用いて駆動され、前記主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷であって、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷、車両を操舵するために用いられる負荷、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷を含んだ複数の被保護負荷と、を備える電源システムの制御ユニットであって、前記副電源及び前記複数の被保護負荷は、前記主電源とそれぞれ並列に接続されているとともに、前記副電源の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に前記複数の被保護負荷に十分に電力を供給させ得る値に設定されており、前記制御ユニットは、前記主電源と前記副電源及び前記複数の被保護負荷との間の電気的な接続を断接するメインスイッチと、前記副電源と前記複数の被保護負荷の各々との接続状態を半導体スイッチにより切り替える切替部と、前記メインスイッチ及び前記切替部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記主電源の異常時に、前記メインスイッチを開き、前記切替部の動作を制御することによって前記副電源と前記複数の被保護負荷（４０）の各々との接続状態を制御する、電源システムの制御ユニットが提供される。

【発明の効果】

【0008】

以上説明したように本発明によれば、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る電源システムの構成を示す模式図である。

【図2】主電源の正常時における電力の流れを示す模式図である。

【図3】制御装置が行う第１の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】主電源の異常時における電力の流れを示す模式図である。

【図5】制御装置が行う第２の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】主電源の異常時における第２の動作例での副電源の残存容量が閾値を下回っていない場合の電力の流れを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0011】

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。

【0012】

＜１．電源システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る電源システム１の構成について説明する。なお、以下の説明では、電源システム１が自動車等の車両に搭載される例について説明するが、本発明の電源システムの適用先はかかる例に限定されない。

【0013】

図１は、本実施形態に係る電源システム１の構成を示す模式図である。電源システム１は、主電源１０と、副電源２０と、複数の被保護負荷４０と、メインスイッチ５１０と、切替部５２０と、制御装置５３０とを備える。被保護負荷４０は、被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを含む。

【0014】

メインスイッチ５１０、切替部５２０及び制御装置５３０は、同一の制御ユニット５０に搭載されている。切替部５２０は、サブスイッチ５２２、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８を含む。

【0015】

さらに、電源システム１は、ジェネレータＧと、スタータＳと、ヒューズＦと、一般負荷３０と、主電源センサ１２と、残存容量センサ２２と、第１電源ライン８０と、第２電源ライン８２とを備える。

【0016】

副電源２０及び複数の被保護負荷４０は、主電源１０とそれぞれ並列に接続されている。詳細には、主電源１０は、第１電源ライン８０と接続されている。第１電源ライン８０にはジェネレータＧが接続されている。また、第１電源ライン８０にはスタータＳが接続されている。また、第１電源ライン８０にはヒューズＦを介して一般負荷３０が接続されている。副電源２０は、サブスイッチ５２２を介して第２電源ライン８２と接続されている。第２電源ライン８２にはサブスイッチ５２４を介して被保護負荷４０ａが接続されている。また、第２電源ライン８２にはサブスイッチ５２６を介して被保護負荷４０ｂが接続されている。また、第２電源ライン８２にはサブスイッチ５２８を介して被保護負荷４０ｃが接続されている。第１電源ライン８０と第２電源ライン８２とは、メインスイッチ５１０を介して接続されている。

【0017】

主電源１０は、電源システム１の主たる電力供給源として機能する蓄電装置である。主電源１０の正常時には、主電源１０から電源システム１内の各機器へ電力が供給される。主電源１０としては、例えば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。

【0018】

主電源センサ１２は、主電源１０の電圧及び電流を検出し、検出結果を制御装置５３０へ出力する。主電源センサ１２は、例えば、主電源１０の近傍に設けられる。

【0019】

ジェネレータＧは、車両のエンジン等の駆動源の動力を用いて発電を行う。ジェネレータＧにより発電された電力は、図示しないインバータ及び第１電源ライン８０を介して主電源１０に充電される。なお、ジェネレータＧは、車両の駆動輪の回転力を用いて回生発電を行うものであってもよい。なお、ジェネレータＧに代えて、又はジェネレータＧとともに、主電源１０に充電される電力の供給源として、主電源１０より高圧の電力を出力する図示しない高圧バッテリが設けられてもよい。高圧バッテリから出力される電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して主電源１０に充電される。

【0020】

スタータＳは、主電源１０から供給される電力を用いてエンジンの始動時にクランキングを行う。

【0021】

一般負荷３０は、主電源１０の異常時に安定した電力供給が要求されない負荷である。換言すれば、一般負荷３０は、主電源１０の異常時に電力供給が不安定になることを許容する負荷である。一般負荷３０は、例えば、車両の空調装置、音響装置又はカーナビゲーション装置である。

【0022】

副電源２０は、主電源１０の異常時に電力供給源として機能する蓄電装置である。副電源２０としては、例えば、電気二重層コンデンサ（ｅＤＬＣ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）等の比較的容量が小さい電源が用いられる。ここで、副電源２０の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に被保護負荷４０に十分に電力を供給させ得る値に設定される。ここで、電源システム１に含まれる被保護負荷４０が必要とする電力量や被保護負荷４０の個数に応じて副電源２０を容易に取り換えることを可能にする観点では、副電源２０は、制御ユニット５０に取り外し可能に接続されるのが好ましい。一方、例えば、電源システム１の一層の小型化を図る観点では、副電源２０は、制御ユニット５０に内蔵されてもよい。副電源２０が制御ユニット５０に内蔵されることにより、副電源２０と制御装置５３０とを接続する配線の本数を低減することができる。また、副電源２０が制御ユニット５０に内蔵されることにより、副電源２０と制御装置５３０とを接続する配線の長さが短くなり、配線抵抗を低減することができる。本実施形態では、副電源２０は、制御ユニット５０に取り外し可能に接続される。

【0023】

残存容量センサ２２は、副電源２０の残存容量（充電量）を検出し、検出結果を制御装置５３０へ出力する。残存容量センサ２２は、例えば、副電源２０の近傍に設けられる。

【0024】

被保護負荷４０は、主電源の異常時に安定した電力供給が要求される負荷である。被保護負荷４０は、主電源１０又は副電源２０から供給される電力を用いて駆動される。被保護負荷４０は、被保護負荷４０ａと、被保護負荷４０ｂと、被保護負荷４０ｃとを含む。被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃは、被保護負荷４０ａより車両の安全性との関係が強い負荷である。ここで、車両の安全性との関係が強い負荷とは、走行中の車両を制動させるために用いられる負荷（例えば、電動ブレーキブースター）、車両を操舵するために用いられる負荷（例えば、電動パワーステアリング）、及び車両の周囲の状況を監視するために用いられる負荷（例えば、レーダやカメラ）等をいう。車両の安全性との関係は、例えば、車両の安全性要求レベル（ＡＳＩＬ：Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ）等に基づいて決定される。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃが駆動されない場合、車両の制動、操舵、又は周囲の状況の監視等に悪影響が及ぼされるおそれがある。一方、主電源１０の異常時に被保護負荷４０ａが駆動されない場合であっても、車両の制動、操舵、又は周囲の状況の監視等に悪影響が及ぼされる程度は比較的低い。被保護負荷４０ａは、例えば、車両のヘッドライトである。被保護負荷４０ｂは、例えば、車両の電動ブレーキブースターである。被保護負荷４０ｃは、例えば、電動パワーステアリングである。なお、被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃが本発明に係る複数の被保護負荷の一例に相当し、被保護負荷４０ａが本発明に係る所定の被保護負荷の一例に相当する。

【0025】

メインスイッチ５１０は、主電源１０と副電源２０及び複数の被保護負荷４０との間の電気的な接続を断接する。メインスイッチ５１０としては、例えば、半導体スイッチが用いられる。メインスイッチ５１０が閉じた状態では、第１電源ライン８０と第２電源ライン８２とが電気的に接続される。一方、メインスイッチ５１０が開いた状態では、第１電源ライン８０と第２電源ライン８２との電気的な接続が解除される。具体的には、サブスイッチ５２２、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８が閉じている場合、メインスイッチ５１０が閉じられることにより主電源１０と副電源２０及び複数の被保護負荷４０とが電気的に接続され、メインスイッチ５１０が開かれることにより主電源１０と副電源２０及び複数の被保護負荷４０との電気的な接続が解除される。

【0026】

切替部５２０は、副電源２０と複数の被保護負荷４０の各々との接続状態を切り替える。切替部５２０に含まれるサブスイッチ５２２、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８としては、例えば、半導体スイッチが用いられる。サブスイッチ５２２が閉じた状態では、副電源２０と第２電源ライン８２とが電気的に接続される。一方、サブスイッチ５２２が開いた状態では、副電源２０と第２電源ライン８２との電気的な接続が解除される。同様に、サブスイッチ５２４の開閉状態に応じて被保護負荷４０ａと第２電源ライン８２との電気的な接続が断接される。また、同様に、サブスイッチ５２６の開閉状態に応じて被保護負荷４０ｂと第２電源ライン８２との電気的な接続が断接される。また、同様に、サブスイッチ５２８の開閉状態に応じて被保護負荷４０ｃと第２電源ライン８２との電気的な接続が断接される。つまり、サブスイッチ５２２、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８の開閉状態に応じて副電源２０と被保護負荷４０ａとの電気的な接続状態、副電源２０と被保護負荷４０ｂとの電気的な接続状態、及び副電源２０と被保護負荷４０ｃとの電気的な接続状態が切り替えられる。

【0027】

制御装置５３０は、メインスイッチ５１０及び切替部５２０の動作を制御する。制御装置５３０は、例えば、メインスイッチ５１０に対してメインスイッチ５１０を開閉するための制御信号を出力する。また、制御装置５３０は、例えば、切替部５２０に対して切替部５２０の各サブスイッチを開閉するための制御信号を出力する。制御装置５３０は、メインスイッチ５１０及び切替部５２０の動作を適切に制御することによって、主電源の異常時に被保護負荷に適切に電力を供給可能としつつ、副電源の個数を低減することを可能とする。このような制御装置５３０による制御については詳細に後述する。

【0028】

制御装置５３０の一部又は全ては、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されている。また、制御装置５３０の一部又は全ては、例えば、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。制御装置５３０は、例えば、１つであってもよく、また、複数に分かれていてもよい。

【0029】

＜２．電源システムの動作＞
続いて、本実施形態に係る電源システム１の動作について説明する。

【0030】

まず、図２を参照しながら、主電源１０の正常時における電源システム１の動作について説明する。図２は、主電源の正常時における電力の流れを示す模式図である。図２に示される白抜きの矢印は、主電源１０から出力される電力の流れを表す。

【0031】

図２に示すように、制御装置５３０は、主電源１０の正常時にはメインスイッチ５１０、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８を閉じる。したがって、白抜きの矢印で示されるように、主電源１０から出力される電力は、第１電源ライン８０を介して一般負荷３０へ供給され、第１電源ライン８０及び第２電源ライン８２を介して被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃへ供給される。それにより、一般負荷３０、被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃが駆動される。

【0032】

ここで、制御装置５３０は、副電源２０の残存容量（充電量）に応じてサブスイッチ５２２を開閉してよい。制御装置５３０は、例えば、副電源２０の残存容量が判定値を上回った場合にサブスイッチ５２２を開けることにより副電源２０の充電を停止することができる。また、制御装置５３０は、例えば、副電源２０の残存容量が判定値を下回った場合にサブスイッチ５２２を閉じることにより副電源２０の充電を実行することができる。判定値は、例えば、１００％等に適宜設定される。

【0033】

このように、電源システム１では、副電源２０の充電は、制御装置５３０により制御される。また、後述するように、電源システム１では、副電源２０の放電も制御装置５３０により制御される。つまり、電源システム１では、副電源２０の充放電が制御装置５３０により制御されるため、副電源２０内に別の制御装置を設ける必要がない。したがって、副電源２０内の部品の個数を減らすことができる。

【0034】

続いて、主電源１０の異常時における電源システム１の動作について説明する。以下では、主電源１０の異常時における電源システム１の動作について２つの例を示して説明する。

【0035】

（２－１．第１の動作例）
図３及び図４を参照しながら、主電源１０の異常時における電源システム１の第１の動作例について説明する。図３は、制御装置が行う第１の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。図３に示す制御フローは、例えば、電源システム１の起動後に開始される。図４は、主電源１０の異常時における電力の流れを示す模式図である。図４に示される白抜きの矢印は、副電源２０から出力される電力の流れを表す。

【0036】

図３に示す制御フローが開始されると、制御装置５３０は、主電源センサ１２から出力される主電源１０の電圧及び電流を取得する（ステップＳ１０１）。

【0037】

次に、制御装置５３０は、主電源１０が異常であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御装置５３０は、主電源１０の電圧又は電流の少なくともいずれかに基づいて主電源１０が異常であるか否かを判定する。

【0038】

例えば、制御装置５３０は、主電源１０の電圧が第１電圧基準値より低い場合に主電源１０が異常であると判定する。また、例えば、制御装置５３０は、主電源１０の電圧が第２電圧基準値より高い場合に主電源１０が異常であると判定する。第１電圧基準値は、例えば、被保護負荷４０の正常な駆動が保障される電圧の下限値である。また、第２電圧基準値は、例えば、被保護負荷４０の正常な駆動が保障される電圧の上限値である。なお、第１電圧基準値及び第２電圧基準値は、上記の例に限定されない。第１電圧基準値及び第２電圧基準値は、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。

【0039】

また、例えば、制御装置５３０は、主電源１０の電流が第１電流基準値より低い場合に主電源１０が異常であると判定する。また、例えば、制御装置５３０は、主電源１０の電流が第２電流基準値より高い場合に主電源１０が異常であると判定する。第１電流基準値は、例えば、被保護負荷４０の正常な駆動が保障される電流の下限値である。また、第２電流基準値は、例えば、被保護負荷４０の正常な駆動が保障される電流の上限値である。なお、第１電流基準値及び第２電流基準値は、上記の例に限定されない。第１電流基準値及び第２電流基準値は、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。

【0040】

具体的には、主電源１０に物理的な障害が発生することにより主電源１０の電圧が第１電圧基準値を下回ることがある。また、主電源１０の充電が長時間行われないにも関わらず主電源１０の放電が長時間行われることにより主電源１０の電圧が第１電圧基準値を下回ることがある。また、ジェネレータＧ又は図示しないインバータに物理的な障害が発生することにより主電源１０の電圧が第２電圧基準値を上回ることがある。また、一般負荷３０が短絡したことに起因して、ヒューズＦが溶断する程の大きな電流が電源システム１内を流れた場合、主電源１０の電圧が第１電圧基準値を下回ることがある。

【0041】

ここで、一般負荷３０が短絡することに起因して、ヒューズＦが溶断する程の大きな電流が電源システム１内を流れた場合、主電源１０の電圧が第１電圧基準値を下回るよりも早く主電源１０の電流が第２電流基準値を上回る。したがって、このような場合には、主電源１０の電流に基づいて主電源１０が異常であるか否かを判定することによって、主電源１０の電圧に基づいて主電源１０が異常であるか否かを判定する場合より早く主電源１０が異常であるか否かを判定することができる。

【0042】

主電源１０が異常でないと判定された場合（ステップＳ１０３／ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、主電源１０が異常であると判定された場合（ステップＳ１０３／ＹＥＳ）、制御装置５３０は、メインスイッチ５１０を開き（ステップＳ１０５）、切替部５２０の動作を制御することによって複数の被保護負荷４０（被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃ）のうちの所定の被保護負荷と副電源２０との接続を解除する（ステップＳ１１１）。ここで、所定の被保護負荷とは、複数の被保護負荷４０のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である。本実施形態において、車両の安全性との関係が基準より強い被保護負荷は、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃであり、車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷は、被保護負荷４０ａである。したがって、制御装置５３０は、サブスイッチ５２４を開くことにより被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除する。

【0043】

なお、制御装置５３０は、主電源１０が異常であると判定された際にサブスイッチ５２２が開いている場合、サブスイッチ５２２を閉じる制御を行う。

【0044】

上記の一連の処理が行われた後、図３に示す制御フローは終了する。

【0045】

このように、本実施形態に係る電源システム１の第１の動作例では、主電源１０の異常時にメインスイッチ５１０が開かれることにより、主電源１０と副電源２０及び複数の被保護負荷４０との電気的な接続が解除される。つまり、電源システム１の電力供給源が主電源１０から副電源２０へ切り替えられる。また、サブスイッチ５２４が開いた状態となり、サブスイッチ５２２、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８が閉じた状態となることにより、副電源２０と被保護負荷４０ａとの電気的な接続が解除され、副電源２０と被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃとが電気的に接続される。

【0046】

したがって、図４において白抜きの矢印で示されるように、副電源２０から出力される電力は、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃのみへ供給される。つまり、副電源２０から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷のみへ供給される。

【0047】

上述したように、副電源２０の容量は、走行中の車両を安全に停止させることができる程度に被保護負荷４０に十分に電力を供給させ得る値に設定される。具体的には、副電源２０の容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させることができる容量が選定されている。一方、副電源２０の容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷４０の全てを駆動させることができる容量より小さい。

【0048】

かかる場合、もし主電源１０の異常時に副電源２０から被保護負荷４０の全てへ電力供給が行われると、車両が停止する前に副電源２０の残存容量が不足し、被保護負荷４０への電力供給が行われなくなる。つまり、車両が停止する前に、車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させることができなくなる。

【0049】

一方、本実施形態に係る電源システム１において、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力は、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃのみへ供給される。したがって、車両が停止する前に副電源２０の残存容量が不足することが抑制される。つまり、車両が停止するまで車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させることができる。

【0050】

（２－２．第２の動作例）
図５及び図６を参照しながら、主電源１０の異常時における電源システム１の第２の動作例について説明する。第２の動作例において、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量に応じて所定の被保護負荷（被保護負荷４０ａ）と副電源２０との接続を解除する。具体的には、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が閾値を下回った場合に、所定の被保護負荷（被保護負荷４０ａ）と副電源２０との接続を解除する。以下では、基本的に、第１の動作例と重複する内容は省略し、第１の動作例との相違点について説明する。

【0051】

図５は、制御装置が行う第２の動作例での処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す制御フローは、例えば、電源システム１の起動後に開始される。図６は、主電源の異常時における第２の動作例での副電源の残存容量が閾値を下回っていない場合の電力の流れを示す模式図である。図６に示される白抜きの矢印は、副電源２０から出力される電力の流れを表す。

【0052】

図５に示す制御フローが開始されてからステップＳ１０５までの処理は、第１の動作例で説明した通りであるので、ここでの詳細な説明を省略する。第２の動作例においてステップＳ１０５の処理が行われた後、制御装置５３０は、残存容量センサ２２から出力される副電源２０の残存容量を取得する（ステップＳ１０７）。

【0053】

次に、制御装置５３０は、副電源２０の残存容量が閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。残存容量の閾値は、例えば、走行中の車両を安全な場所に停止させるために最低限必要とされる副電源２０の残存容量（以下、最低残存容量とも称する）に設定される。最低残存容量は、走行中の車両を安全な場所に停止させるまで被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させるために必要とされる副電源２０の残存容量である。例えば、最低残存容量は、車両が高速道路の追い越し車線を１５０ｋｍ／ｈで走行している場合に、運転者が車線を２つ跨いで側道に車両を停止させるまで被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させるために必要とされる副電源２０の残存容量であってよい。なお、残存容量の閾値は、上記の例に限定されず、例えば、上記の例の値に対してさらに裕度を考慮した値に設定されてもよい。

【0054】

副電源２０の残存容量が閾値を下回っていないと判定された場合（ステップＳ１０９／ＮＯ）、ステップＳ１０７に戻る。副電源２０の残存容量が閾値を下回っていると判定された場合（ステップＳ１０９／ＹＥＳ）、ステップＳ１１１の処理へ移行する。ステップＳ１１１において、制御装置５３０は、切替部５２０の動作を制御することによって被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除する。

【0055】

このように、本実施形態に係る電源システム１の第２の動作例では、第１の動作例と同様に、主電源１０の異常時にメインスイッチ５１０が開かれることにより、主電源１０と副電源２０及び複数の被保護負荷４０との電気的な接続が解除される。つまり、電源システム１の電力供給源が主電源１０から副電源２０へ切り替えられる。一方、本実施形態に係る電源システム１の第２の動作例では、第１の動作例と異なり、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が閾値を下回るまではサブスイッチ５２２、サブスイッチ５２４、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８が閉じた状態となる。それにより、副電源２０と被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃとが電気的に接続された状態が維持される。

【0056】

したがって、図６において白抜きの矢印で示されるように、副電源２０から出力される電力は、被保護負荷４０ａ、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃへ供給される。つまり、副電源２０から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷（例えば、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃ）に加えて、車両の安全性との関係が比較的弱い負荷（例えば、被保護負荷４０ａ）へ供給される。

【0057】

したがって、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が最低残存容量を下回るまでは車両の安全性との関係が強い負荷に加えて、車両の安全性との関係が比較的弱い負荷を駆動させることができる。

【0058】

また、本実施形態に係る電源システム１の第２の動作例では、第１の動作例と同様に、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が閾値を下回るとサブスイッチ５２４が開いた状態となり、サブスイッチ５２２、サブスイッチ５２６及びサブスイッチ５２８が閉じた状態となる。したがって、副電源２０と被保護負荷４０ａとの電気的な接続が解除され、副電源２０と被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃとが電気的に接続される。

【0059】

したがって、図４において白抜きの矢印で示されるように、副電源２０から出力される電力は、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃのみへ供給される。つまり、副電源２０から出力される電力は、車両の安全性との関係が強い負荷のみへ供給される。

【0060】

それにより、第２の動作例においても第１の動作例と同様に、車両が停止する前に副電源２０の残存容量が不足することが抑制される。つまり、車両が停止するまで車両の安全性との関係が強い負荷である被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃを駆動させることができる。

【0061】

このように、本実施形態に係る電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に、メインスイッチ５１０を開き、切替部５２０の動作を制御することによって副電源２０と複数の被保護負荷４０の各々との接続状態を制御する。それにより、被保護負荷４０の各々に副電源２０を設けることなく被保護負荷４０に適切に電力を供給することができる。つまり、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に適切に電力を供給可能としつつ、副電源２０の個数を低減することができる。

【0062】

＜３．効果＞
本実施形態に係る電源システム１により得られる効果について説明する。本実施形態に係る電源システム１は、副電源２０と複数の被保護負荷４０の各々との接続状態を切り替える切替部５２０を備える。また電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に、メインスイッチ５１０を開き、切替部５２０の動作を制御することによって副電源２０と複数の被保護負荷４０の各々との接続状態を制御する。それにより、主電源１０の異常時に電源システム１の電力供給源が主電源１０から副電源２０へ切り替えられる。また、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力の供給先となる被保護負荷４０を適切に切り替えることができる。したがって、電源システム１では、被保護負荷４０の各々に対して副電源２０を設けることなく被保護負荷４０に適切に電力を供給することができる。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に適切に電力を供給可能としつつ、副電源２０の個数を低減することができる。

【0063】

好ましくは、電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の電圧又は電流の少なくともいずれかに基づいて主電源１０が異常であるか否かを判定する。それにより、主電源１０が異常であるか否かを適切に判定することができる。したがって、主電源１０の電圧又は電流の少なくともいずれかが異常である場合に、被保護負荷４０に一層適切に電力を供給することができる。

【0064】

好ましくは、電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に切替部５２０の動作を制御することによって複数の被保護負荷４０のうちの所定の被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除する。それにより、例えば各被保護負荷４０へ電力を供給する必要性に基づいて、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力の供給先となる被保護負荷４０を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に一層適切に電力を供給することができる。

【0065】

好ましくは、電源システム１では、所定の被保護負荷４０ａは、複数の被保護負荷４０のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷である。つまり、複数の被保護負荷４０のうち車両の安全性との関係が基準より弱い被保護負荷４０ａが主電源１０の異常時に副電源２０との接続を解除される。それにより、各被保護負荷４０の車両の安全性との関係に基づいて、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力の供給先となる被保護負荷４０を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に一層適切に電力を供給することができる。

【0066】

好ましくは、電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量に応じて所定の被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除する。それにより、例えば、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が比較的多い場合には、副電源２０から出力される電力は、電力を供給する必要性が高い被保護負荷４０（例えば、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃ）に加えて、電力を供給する必要性が比較的低い被保護負荷４０（例えば、被保護負荷４０ａ）へ供給される。一方、例えば、主電源１０の異常時に副電源２０の残存容量が比較的少ない場合には、副電源２０から出力される電力は、電力を供給する必要性が高い被保護負荷４０（例えば、被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃ）のみへ供給される。したがって、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力の供給先となる被保護負荷４０を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に一層適切に電力を供給することができる。

【0067】

好ましくは、電源システム１では、制御装置５３０は、主電源１０の異常時に、副電源２０の残存容量が閾値を下回った場合に、所定の被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除する。それにより、主電源１０の異常時に所定の被保護負荷４０ａと副電源２０との接続を解除するタイミングを副電源２０の残存容量に応じて適正化することができる。したがって、主電源１０の異常時に副電源２０から出力される電力の供給先となる被保護負荷４０を一層適切に切り替えることができる。したがって、主電源１０の異常時に被保護負荷４０に一層適切に電力を供給することができる。

【0068】

好ましくは、電源システム１では、メインスイッチ５１０、切替部５２０及び制御装置５３０は、同一の制御ユニット５０に搭載され、副電源２０は、制御ユニット５０に取り外し可能に接続される。それにより、例えば、電源システム１に含まれる被保護負荷４０が必要とする電力量や被保護負荷４０の個数に応じて副電源２０を容易に取り換えることができる。

【0069】

好ましくは、電源システム１では、メインスイッチ５１０、切替部５２０及び制御装置５３０は、同一の制御ユニット５０に搭載され、副電源２０は、制御ユニット５０に内蔵される。それにより、例えば、電源システム１の一層の小型化を図ること、副電源２０と制御装置５３０とを接続する配線の本数を低減すること、及び配線抵抗を低減することができる。

【0070】

＜４．むすび＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0071】

例えば、上記実施形態における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、上記実施形態の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

【0072】

また、例えば、上記実施形態の第２の動作例では、制御装置５３０は、副電源２０の残存容量が閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷と副電源２０との接続を解除する例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。具体的には、副電源２０の残存容量との比較に用いられる閾値が複数設けられてもよい。例えば、車両の安全性との関係が強い被保護負荷と、車両の安全性との関係が中程度の被保護負荷と、車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷との３種類の負荷が存在する場合、副電源２０の残存容量の閾値を２つ設けることにより、制御装置５３０は、副電源２０の残存容量が１つ目の閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が比較的弱い被保護負荷と副電源２０との接続を解除し、副電源２０の残存容量が２つ目の閾値を下回った場合に車両の安全性との関係が中程度の被保護負荷と副電源２０との接続を解除することができる。

【0073】

また、例えば、上記実施形態では、一般負荷３０が１個であり、被保護負荷４０が３個である例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。一般負荷３０及び被保護負荷４０の個数は、適宜変更されてよい。

【0074】

また、例えば、上記実施形態では、車両の安全性との関係が強い被保護負荷４０ｂが電動ブレーキブースターであり、被保護負荷４０ｃが電動パワーステアリングである例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電源システム１が搭載される車両が自動運転車両である場合、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が車両の安全性との関係が強い負荷に含まれてもよい。

【0075】

また、例えば、上記実施形態では、車両の安全性との関係が被保護負荷４０ｂ及び被保護負荷４０ｃより弱い被保護負荷４０ａがヘッドライトである例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、被保護負荷４０ａは、車両のウィンカーやワイパー等であってもよい。

【符号の説明】

【0076】

１・・・電源システム、１０・・・主電源、１２・・・主電源センサ、２０・・・副電源、２２・・・残存容量センサ、３０・・・一般負荷、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ・・・被保護負荷、５０・・・制御ユニット、５１０・・・メインスイッチ、５２０・・・切替部、５２２，５２４，５２６，５２８・・・サブスイッチ、５３０・・・制御装置、Ｆ・・・ヒューズ、Ｇ・・・ジェネレータ、Ｓ・・・スタータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】