JP4210200B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源の冗長化を図るための車両用電源システムに関するものであり、特に、ステアバイワイヤやブレーキバイワイヤなどのバイワイヤシステム、その他の装置における電源の冗長化を図るための車両用電源システムに関するものである。

車両用電源を冗長化させるための車両用電源システムとしては、例えば下記の特許文献１が開示されている。ここでは、車両の負荷に対して複数のバッテリ電源を並列接続した電源冗長方式をとり、メインバッテリの残存容量が所定の閾値を下回った場合はサブバッテリに切り換えることによって電源の冗長化を図っている。

また、車両におけるバイワイヤシステムの信頼性を向上させる技術としては、例えば、下記の特許文献２に記載の技術が開示されている。この技術では、車両のステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムにおいて、車両の走行中に、万一、電源端子が外れたり、バッテリ劣化によって操舵装置への電源供給が困難になった場合でも、ホイールシャフトとラックシャフト間に設けたクラッチによってステアリング機構が接続される構成にして、メカ的なフェールセーフ機構を形成している。これによって、電源の劣化などで、ステアバイワイヤシステムが機能しないときにも、操舵不可能になることを回避できる。
特開２００３−２２６２０７号公報（段落番号００１８〜００５１、および図１参照） 特開２００１−１７１５４３号公報（段落番号００１０〜００２４、および図１〜図３参照）

しかしながら、特許文献１の技術においてはメインバッテリが劣化などをした場合には、負荷をサブバッテリへ自動的に切り換えるような対策が講じられているが、サブバッテリの電源状態が常に良好であるという保証はない。例えば自然放電などによってサブバッテリの容量が低下している場合にも、負荷が自動的にサブバッテリへ切り換えられてしまうので、切り換えられた後において常に安定した電源状態を保証することは不可能である。

特に、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）やブレーキバイワイヤ（ＢＢＷ）などのシステムにおいては電源に対して高い信頼性が求められているので、メインバッテリからバックアップ用のサブバッテリへ切り換えられた後も常に安定した電源供給が行われる必要があるが、特許文献１に開示された車両用電源システムでは常に安定した電源供給が行われる保証がない。

また、特許文献２の技術においては、ステアバイワイヤシステムに電力供給を行う際の電源の信頼性への懸念から、フェールセーフのためのホイールシャフトを設ける構造となっているので、構成が複雑になるとともに、電源の信頼性自体の問題を解決していない。
同様にして、ブレーキ系統についても、油圧配管による油圧制御に代わって、電動モータによって代替機能を行うブレーキバイワイヤシステムの技術が開発されているが、ここでもステアバイワイヤシステムの場合と同様に電源の信頼性が問題になっている。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、複数のバッテリによって電源の冗長性を持たせる場合、特にバックアップ用のバッテリが信頼性の高い状態にあるような冗長性を実現できる車両用電源システムを提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、請求項１に記載の発明が車両に搭載された負荷装置に接続する第１バッテリと、バックアップ電源としての第２バッテリと、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切り換え可能な切換手段と、前記第１バッテリの残存容量と前記第２バッテリの残存容量とを監視する容量監視手段と、前記容量監視手段の監視結果に基づいてバッテリの残存容量の劣化度合いを判定する手段と、前記バッテリの劣化度合いを判定する手段の判定結果に基づいて、前記第１バッテリよりも前記第２バッテリの方が劣化していると判断した場合、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切り換えるように前記切換手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

このような第１バッテリと第２バッテリとを備える車両用電源システムでは、第１バッテリの残存容量と第２バッテリの残存容量とを監視し、第１バッテリの残存容量より第２バッテリの残存容量が小さいとき、第１バッテリと第２バッテリとを切り換え、残存容量の大きいバッテリを第２バッテリとするから、バックアップ電源としての第２バッテリを常に良好な電源状態に保つことができる。

請求項２に記載の発明は、前記車両に搭載された発電機からの電力で、前記第１バッテリおよび第２バッテリへの充電を可能とし、前記第２バッテリヘ充電される充電量が前記第１バッテリヘ充電される充電量より多くなるように充電制御を行う充電制御手段を備えることを特徴とする。
第１バッテリよりも第２バッテリヘの充電量を増やすことによって、バックアップ電源としての第２バッテリの電力を優先的に確保できるとともに、第２バッテリの劣化を抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、前記充電制御手段が、前記車両の起動中において、前記発電機または前記第１バッテリから前記第２バッテリへ所定電力を継続的に供給することを特徴とする。
車両の起動中においても、発電機または第１バッテリから第２バッテリに所定電力が充電されるので、自然放電などにより残存容量の低下を防ぐことができ、バックアップ電源としての第２バッテリの残存容量を常に高く維持することができる。

請求項４に記載の発明は、前記充電制御手段が、前記第２バッテリから前記第１バッテリヘの充電を防止するための充電防止機能を備えていることを特徴とする。
第２バッテリから第１バッテリヘの電流の流れ込みを防止するようにしたので、第２バッテリには無駄な放電は生じない。バックアップ電源としての第２バッテリの残存容量を維持することができる。

請求項５に記載の発明は、前記第２バッテリよりも前記第１バッテリの方が劣化している状態において、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切換可能な緊急スイッチを備えていることを特徴とする。
これによって、例えば第１バッテリが劣化して負荷装置に対して電力供給ができなくなった場合、緊急スイッチを操作し第１バッテリと第２バッテリとを切り換えることによって、第２バッテリを用いて負荷装置へ電力供給を行うことができる。

請求項６に記載の発明は、前記負荷装置が、前記車両の機構部品を電気信号によって制御するためのバイワイヤシステムを含むことを特徴とする。
バックアップ電源としての第２バッテリの残存容量を第１バッテリよりも良好な状態に維持しているから、第１バッテリが劣化し、バックアップ電源としての第２バッテリによってバイワイヤシステムに電力供給を行うとき、第２バッテリの電源性能の悪化によってバイワイヤシステムが機能しないという事態を防止することができる。

請求項１に記載の発明によれば、第１バッテリと第２バッテリの残存容量を監視し、残存容量が大きな方を第２バッテリとすることにより、バックアップ電源としての第２バッテリの電源状態を常に信頼性の高い状態に保つことができ、例えば第１バッテリが劣化し、代わりに第２バッテリが負荷装置に対して電力供給を行う場合は、確実に電力供給ができる。このため、車両全体の信頼性が向上する。

請求項２に記載の発明によれば、第１バッテリよりもバックアップ電源としての第２バッテリヘの充電量を増やしているので、請求項１の効果に加えて、バックアップ電源としての第２バッテリの劣化を抑えながら、第２バッテリの電源状態を常に良好な状態に保つ効果が得られる。

請求項３に記載の発明によれば、車両を起動中において、発電機または第１バッテリから第２バッテリに常に所定電力が充電されるので、請求項２の効果に加えて、バックアップ電源としての第２バッテリの電源状態を常に良好な状態に保つ効果が得られる。

請求項４に記載の発明によれば、第２バッテリから第１バッテリヘの電流の流れ込みを防止しているので、請求項２または請求項３の効果に加えて、第２バッテリには無駄な放電は生じない。したがって、バックアップ電源である第２バッテリの電源状態を常に良好な状態に保つことができる。

請求項５に記載の発明によれば、緊急スイッチの操作によって、バックアップ電源としての第２バッテリと、第１バッテリとを切り換えることができるから、請求項１乃至請求項４の効果に加えて、例えば第１バッテリが劣化し残存容量が不足するなど緊急時において、バイクにおけるリザーブタンクなどと同様に、バックアップ電源としての第２バッテリを用いてエンジンを始動させ、車両を運転することができる。このとき、第２バッテリの電源状態が良いから、車両を確実に運転することができる。

請求項６に記載の発明によれば、負荷装置はバイワイヤシステムを含む構成となっているため、電源に対する高い信頼性が要求されるが、第１バッテリよりもバックアップ電源としての第２バッテリの信頼性が高く維持されているから、請求項１乃至請求項５の効果に加えて、第１バッテリの残存容量が不足しているとき、第２バッテリで、確実に電力供給を行うことが可能である。バックアップ電源としての第２バッテリの電力不足で、バイワイヤシステムが機能しない事態を防止することができる。バイワイヤシステムの信頼性が向上する。

＜本発明の車両用電源システムの概要＞
本発明の車両用電源システムは、メインバッテリとサブバッテリなど複数のバッテリ電源を備える車両において、常に、バックアップ用のバッテリとなるサブバッテリの電源状態をメインバッテリより良好な状態とするように構成している。
なお、以下の説明では、エンジンの始動、車両の各負荷、操舵装置に対して電源供給を行うためのバッテリをメインバッテリと称し、バックアップ電源として緊急時に使用するバッテリをサブバッテリと称することにする。このとき、メインバッテリとサブバッテリは固定的なものではなく、リレー回路の動作によってメインバッテリとサブバッテリを切り換えるようになっている。

すなわち、本発明の車両用電源システムは、従来の車両用電源におけるメインバッテリに対して冗長系のためのサブバッテリをバックアップ用バッテリとして搭載している。そして、メインバッテリとサブバッテリのそれぞれの出力端子がリレー回路によって切り換えられ、それぞれの負荷に対してメインバッテリとサブバッテリの電源切換ができるような構成となっている。
特に、本発明の車両用電源システムをバイワイヤシステム用電源システムとした場合は、サブバッテリのバックアップ電源の供給先は、主にステアバイワイヤシステム（ＳＢＷ）のバックアップモータ（バックアップ操舵装置）およびブレーキバイワイヤシステム（ＢＢＷ）などの各種アクチュエータとなっている。

メインバッテリとサブバッテリのそれぞれの残存容量について、テスト機能またはチェック機能を有し、定期的にメインバッテリとサブバッテリの残存容量を確認している。そして、残存容量が所定値以下である場合には、所定値以下となった回数をカウントし、その回数が所定値以上であれば、バッテリが劣化したとして、ドライバに対してバッテリの劣化警報を行う。さらに、バッテリの劣化警報を行った場合には、劣化した方をメインバッテリとし、劣化していない方をサブバッテリと決定する。
したがって、ステアバイワイヤシステムのバックアップモータ（バックアップ操舵装置）などには、常に信頼性の高いサブバッテリから電力供給が行われる。ステアバイワイヤシステムに異常が生じ、バックアップモータの作動が必要なとき、サブバッテリの劣化で、バックアップモータなどが機能しないという事態を回避することができる。ステアバイワイヤシステムの信頼性が向上する。

請求項２に対応する構成として、メインバッテリとサブバッテリの充電については、サブバッテリの劣化を遅らせるために両者の充電電圧を異ならせる。このとき、サブバッテリの充電電圧が高くなるように、常にサブバッテリへの充電を優先し、メインバッテリの残存容量よりサブバッテリの残存容量を高い状態に維持するとともに、常に車載の発電機またはメインバッテリから所定の電力をサブバッテリ側に供給することによって、自然放電などの原因でサブバッテリの残存容量が低下することを防いでいる。

さらに、緊急スイッチが設けられ、この緊急スイッチを操作することによって、メインバッテリの電力供給ができない緊急時にはサブバッテリを電源として、一時的にエンジンを始動させたり、ステアバイワイヤシステムに電力を供給したりして、車両操作を可能にする。
サブバッテリとメインバッテリは、車載の発電機によって充電されるが、サブバッテリは、昇圧回路を介してメインバッテリより高い充電電圧で充電される。昇圧回路には、メインバッテリの電圧が低下してもサブバッテリ側からメインバッテリ側へ電流が逆流しないような逆流防止機能が設けられている。

以下、図面を参照しながら、本発明における車両用電源システムの実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態では、好適な実施の形態としてステアバイワイヤシステム（ＳＢＷ）に用いられるバイワイヤ用電源システムについて述べることにする。

＜バイワイヤ用電源システムの構成＞
図１は、本発明の車両用電源システムに適用されるバイワイヤ用電源システムの回路図であり、バッテリＢ１をメインバッテリとし、バッテリＢ２をサブバッテリとした場合の回路構成を示している。図１において、バイワイヤ用電源システム１は、従来の車両に搭載されている電源システムと同様な現用電源システム（図の破線囲み内）２と、バックアップ用電源となる冗長電源システム（図の実線囲み内）３とを備えたシステム構成となっている。

現用電源システム２は、車載の発電機ＡＣＧ４と、車両のエンジンを始動させるスタータ５と、メインバッテリとなるバッテリＢ１と、電装などの通常負荷６と操舵装置７とからなり、スタータ５と、リレーＲＹ１を介してバッテリＢ１と、通常負荷６および操舵装置７とが発電機ＡＣＧ４に並列に接続されている。

冗長電源システム３は、サブバッテリとなるバッテリＢ２と、リレーＲＹ２と、昇圧回路８とで構成された電源部３ｂおよび電源コントローラ９と、緊急スイッチＳＷ２と、リレーＲＹ１とで構成された電源制御部３ａからなる。
バッテリＢ２は、リレーＲＹ２と、昇圧回路８と、イグニッションスイッチＳＷ１とを介して発電機ＡＣＧ４に接続される。
サブバッテリであるバッテリＢ２には、負荷としてバックアップ操舵装置１０がスイッチＳＷ３を介して接続されている。
操舵装置７がステアバイワイヤシステムでその動作が監視されている。操舵装置７に異常があると、制御信号によってスイッチＳＷ３が閉じ、バッテリＢ２からの電力供給でバックアップ操舵装置１０が動作するようになっている。
なお、電源コントローラ９は、バッテリＢ１およびバッテリＢ２の残存容量や電圧をモニタしたりリレーＲＹ１およびリレーＲＹ２へ切換信号を送信したりする機能を有している。また、昇圧回路８は、発電機ＡＣＧ４またはメインバッテリ（この場合はバッテリＢ１）の出力電圧を昇圧してサブバッテリ（この場合はバッテリＢ２）へ大きな充電電流を流す機能を有している。

図１のような回路構成において、電源コントローラ９からリレーＲＹ１およびリレーＲＹ２へ切換信号を出力することによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を共にａ接点側に接続するようにすれば、バッテリＢ１をメインバッテリとし、バッテリＢ２をサブバッテリとするように回路を構成することができる。このとき、発電機ＡＣＧ４からメインバッテリとなるバッテリＢ１へは発電機の電圧によって通常の充電電流を供給するが、サブバッテリとなるバッテリＢ２に対しては、発電機ＡＣＧ４から昇圧回路８を介して高い電圧を印加し、バッテリＢ１よりも大きな充電電流を供給する。すなわち、発電機ＡＣＧ４→イグニッションスイッチＳＷ１→昇圧回路８→リレーＲＹ２のａ、ｃ接点→バッテリＢ２のルートによって、サブバッテリとなるバッテリＢ２へ大きな充電電流を供給する。
ここでは、バッテリＢ１が、特許請求の範囲における第１バッテリとなり、バッテリＢ２が特許請求の範囲における第２バッテリとなる。

図２は、本発明の車両用電源システムに適用されるバイワイヤ用電源システムの回路図であり、バッテリＢ１をサブバッテリとし、バッテリＢ２をメインバッテリとした場合の回路構成を示している。図２の回路構成は、図１の回路構成と全く同じであるので詳細な説明を省略する。図２のようにバッテリＢ１をサブバッテリとして、バッテリＢ２をメインバッテリとする場合は、電源コントローラ９からリレーＲＹ１およびリレーＲＹ２へ切換信号を出力することによって、リレーＲＹ１，ＲＹ２を共にｂ接点側に接続するようにすればよい。また、このようなリレーの接点の切り換えによって、発電機ＡＣＧ４から昇圧回路８を介して、サブバッテリとなるバッテリＢ１に対して高い電圧を印加し、バッテリＢ２よりも大きな充電電流を供給する。すなわち、発電機ＡＣＧ４→イグニッションスイッチＳＷ１→昇圧回路８→リレーＲＹ１のｂ、ｃ接点→バッテリＢ１のルートによって、サブバッテリとなるバッテリＢ１へ大きな充電電流を供給する。

＜バイワイヤ用電源システムの動作＞
次に、図１および図２を用いてバイワイヤ用電源システムの動作を説明する。まず、図１のように、バッテリＢ１がメインバッテリとなり、バッテリＢ２がサブバッテリとなる場合について説明する。
メインバッテリとなるバッテリＢ１は、発電機ＡＣＧ４からの電力によって充電されながら、車両の通常負荷６や操舵装置７へ所望の電力を供給する。このとき、バッテリＢ１は、通常負荷６や操舵装置７を操作できる範囲でバッテリ電圧が低下することもある。一方、発電機ＡＣＧ４からの電圧は、昇圧回路８によって昇圧されてサブバッテリとなるバッテリＢ２に印加されるから、サブバッテリとなるバッテリＢ２へは、メインバッテリとなるバッテリＢ１よりも大きな充電電流が流れる。さらにイグニッションスイッチＳＷ１がオン状態になっているときは、常時、発電機ＡＣＧ４またはバッテリＢ１から所定の電力でバッテリＢ２への充電が行われる。これによって、サブバッテリとなるバッテリＢ２は常に安定して残存容量を高く維持することができる。

また、昇圧回路８にはダイオードなどのような逆流防止回路が設けられているので、メインバッテリであるバッテリＢ１が劣化して電圧低下を起こしても、サブバッテリであるバッテリＢ２からバッテリＢ１へ電流が流れ込むおそれはない。よって、バックアップ用のバッテリＢ２に無駄な放電が生じることはないので、サブバッテリであるバッテリＢ２は常に高い残存容量を維持することができる。
この逆流防止回路が、特許請求の範囲の請求項４における充電防止機能に相当する。

ここで、メインバッテリ（バッテリＢ１）の劣化で車両が停止するなどの緊急時において、緊急スイッチＳＷ２をオンにすることによって、電源コントローラ９が、リレーＲＹ１、ＲＹ２に切換信号を出力して、図２に示すようにそれぞれの可動接点ｃがｂ接点に切り換り、サブバッテリであるバッテリＢ２がメインバッテリ側に切り換えられ、バッテリＢ２からスタータ５、操舵装置７などに電力供給ができる。
バッテリＢ２は、常にバッテリＢ１よりよい電力状態に維持されているので、切り換え後に、確実にエンジン系統や操舵装置７に安定した電力を供給することができる。これによって、車両を例えば路肩などへ緊急避難させることができる。

次に、図２のように、バッテリＢ１がサブバッテリとなり、バッテリＢ２がメインバッテリとなる場合について説明する。なお、図１と重複する内容は説明を省略する。
発電機ＡＣＧ４は、リレーＲＹ２のｂ、ｃ接点を介してメインバッテリとなるバッテリＢ２を充電し、車両の通常負荷６や操舵装置７へ所望の電力を供給するとともに、昇圧回路８を介してサブバッテリとなるバッテリＢ１に対しても充電を行う。サブバッテリであるバッテリＢ１への充電は、昇圧回路８によってメインバッテリであるバッテリＢ２より高い電圧が印加されるため、バッテリＢ１への充電電流はバッテリＢ２のそれよりも大きくなる。さらにイグニッションスイッチＳＷ１がオン状態になっているときは、発電機ＡＣＧ４またはバッテリＢ２から所定の充電電流が常時、バッテリＢ１に流れ、充電が行われる。これによって、サブバッテリとなるバッテリＢ１は常に高い残存容量の状態を維持することができる。

ここで、緊急時などの場合に緊急スイッチＳＷ２をオンにすると、電源コントローラ９が、リレーＲＹ１、ＲＹ２に切換信号を出力して、メインバッテリとサブバッテリとを切り換えさせる。これによって、サブバッテリであったバッテリＢ１がメインバッテリ側に切り換えられる。
したがって、バッテリＢ１の電力で、エンジンを始動させたり、操舵装置７を動作させたりして車両を、例えば路肩などへ緊急避難させることができる。
ここでは、バッテリＢ２が、特許請求の範囲に記載の請求項１における第１バッテリとなり、バッテリＢ１が第２バッテリとなる。

＜通常動作時のバッテリ切換動作フロー＞
次に、図１または図２を参照しつつ、図３のフローチャートを用いてバイワイヤ用電源システムによる通常動作時のメインバッテリとサブバッテリの切換動作について説明する。
図３は、本発明のバイワイヤ用電源システムにおいて、通常時にメインバッテリ／サブバッテリの切換動作を行う流れを示すフローチャートである。
まず、イグニッションスイッチＳＷ１がオンになると（ステップＳ１）、メインバッテリまたはサブバッテリの何れかが劣化したことを示すバッテリの劣化警報が、前回イグニッションスイッチＳＷ１がオンされたときに発せられていたか否かが判定される（ステップＳ２）。ここで、バッテリの劣化警報が発せられていなければ（ステップＳ２でＮｏの場合）、サブバッテリ容量の定期チェックを行うために、前回のバッテリの切り換えからイグニッションスイッチＳＷ１がオンされた回数は所定のＮ回目に達した否かが判定される（ステップＳ３）。

ここで、イグニッションスイッチＳＷ１のオン回数がＮ回目に達していれば（ステップＳ３でＹｅｓの場合）、Ｎ回に１回の割合でサブバッテリの残存容量をチェックするために、電源コントローラ９がリレーＲＹ１、ＲＹ２に切換信号を出力して、メインバッテリとサブバッテリとの切り換えを行う（ステップＳ４）。そして、メインバッテリになったバッテリからの電力供給によってスタータ５が動作しエンジンの始動を行う（ステップＳ５）。その後、メインバッテリになったバッテリの電圧の落ち込みが規定値より下回っていないか否かをチェックして、バッテリの残存容量をチェックする（ステップＳ６）。

チェックの結果、メインバッテリの残存容量が所定値より低下していれば（ステップＳ７でＹｅｓの場合）、そのメインバッテリがバッテリＢ１であるか否かが判定される（ステップＳ８）。そして、メインバッテリがバッテリＢ１であれば（ステップＳ８でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１のフェールカウンタをカウントアップする。すなわち、カウント値ＦＢ１＋１を更新されたＦＢ１とする（ステップＳ９）。

そして、更新されたカウント値ＦＢ１が劣化判定閾値Ｋ以上であるか否か（ＦＢ１≧Ｋ？）の判定を行う（ステップＳ１０）。ここで、更新されたカウント値ＦＢ１が劣化判定閾値Ｋ以上でなければ、つまり、ＦＢ１＜Ｋであれば（ステップＳ１０でＮｏの場合）、通常走行を行い（ステップＳ１８）、更新されたカウント値ＦＢ１が劣化判定閾値Ｋ以上であれば、つまり、ＦＢ１≧Ｋであれば（ステップＳ１０でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１の劣化警報をオンにした後（ステップＳ１１）、通常走行を行う（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ８において、メインバッテリがバッテリＢ１でなければ（ステップＳ８でＮｏの場合）、バッテリＢ２のフェールカウンタをカウントアップする。すなわち、カウント値ＦＢ２＋１を更新されたＦＢ２とする（ステップＳ１２）。そして、更新されたカウント値ＦＢ２が劣化判定閾値Ｋ以上であるか否か（ＦＢ２≧Ｋ？）の判定を行う（ステップＳ１３）。ここで、更新されたカウント値ＦＢ２が劣化判定閾値Ｋ以上でなければ、つまり、ＦＢ２＜Ｋであれば（ステップＳ１３でＮｏの場合）、通常走行を行い（ステップＳ１８）、更新されたカウント値ＦＢ２が劣化判定閾値Ｋ以上であれば、つまり、ＦＢ２≧Ｋであれば（ステップＳ１３でＹｅｓの場合）、バッテリＢ２の劣化警報をオンにした後に（ステップＳ１４）、通常走行を行う（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ７のチェックで、メインバッテリの残存容量が所定値より低下していなければ（ステップＳ７でＮｏの場合）、バッテリＢ１がメインバッテリであるか否かが判定され（ステップＳ１５）、バッテリＢ１がメインバッテリであれば（ステップＳ１５でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１のフェールカウンタをリセットして、つまり、カウント値ＦＢ１を０にして（ステップＳ１６）、車両の通常走行を行う（ステップＳ１８）。

また、ステップＳ１５で、バッテリＢ１がメインバッテリでなければ（ステップＳ１５でＮｏの場合）、バッテリＢ２がメインバッテリのため、バッテリＢ２のフェールカウンタをリセットして、つまり、カウント値ＦＢ２を０にして（ステップＳ１７）、車両の通常走行を行う（ステップＳ１８）。
これは、すなわち、残存容量の低下の回数が連続して劣化判定閾値Ｋ以上であると電源コントローラ９によって検出された場合、バッテリの劣化と判断するが、そうでない場合には、一時的な残存容量の不足で、充電によって回復させることができるからである。

一方、ステップＳ２において、バッテリの劣化警報が発せられていれば（ステップＳ２でＹｅｓの場合）、どのバッテリが劣化したかを特定するため、バッテリＢ１のフェールカウンタのカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であるか否か（ＦＢ１≧Ｋ？）の判定が行われる（ステップＳ１９）。ここで、バッテリＢ１のカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であれば、つまり、ＦＢ１≧Ｋであれば（ステップＳ１９でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１が劣化しているので、バッテリＢ１をメインバッテリにする（ステップＳ２１）。

また、ステップＳ１９で、バッテリＢ１のカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上でなければ、つまり、ＦＢ１＜Ｋであれば（ステップＳ１９でＮｏの場合）、バッテリＢ２が劣化しているので、バッテリＢ２をメインバッテリにする（ステップＳ２０）。
このようにして劣化している方のバッテリをメインバッテリとし、前記のステップＳ４で切り換えたメインバッテリと同様に、そのメインバッテリを用いてエンジン始動を行う（ステップＳ５）。以後は、前記と同様で、スタータ５を動作させてエンジンの始動を行い、メインバッテリの残存容量のチェックを経て、通常走行を行う。

なお、前記のステップＳ３で、前回のバッテリの切り換えからイグニッションスイッチＳＷ１がオンされた回数はＮ回目に達していなければ（ステップＳ３でＮｏの場合）、そのまま車両の通常走行を行う（ステップＳ１８）。

＜緊急時のバッテリ切換動作フロー＞
次に、バイワイヤ用電源システムにおいて、図１または図２を参照しつつ図４を参照して車両に対して緊急アシストを行う場合の動作について説明する。図４は、本発明のバイワイヤ用電源システムにおいて、緊急アシストを行う場合の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、イグニッションスイッチＳＷ１がオンされると（ステップＳ３０）、ステップＳ３１で、緊急スイッチＳＷ２が押されてオンになったか否かがチェックされる。オンになっていないとき、通常モードに移行する（ステップＳ４７）。
通常モードでは、前記図３のフローチャートで示したように、バッテリの状態をチェックして、残存容量の多いバッテリをサブバッテリに設定して通常走行を行う。
一方、緊急スイッチＳＷ２がオンになったとチェックされると、メインバッテリが劣化して、車両が走行不能な状態に陥り、ドライバが緊急アシストを要求したとして、メインバッテリまたはサブバッテリの何れかが劣化したことを示す劣化警報が、前回のイグニッションスイッチＳＷ１がオフ時に、発せられていたか否かが判定される（ステップＳ３２）。ここで、前回のオフ時にバッテリの劣化警報が発せられていなければ（ステップＳ３２でＮｏの場合）、メインバッテリには問題がないとして、通常モードに移行する（ステップＳ４７）。

一方、ステップＳ３２において、前回のイグニッションスイッチＳＷ１のオフ時にバッテリ劣化を示す劣化警報が発せられていれば（ステップＳ３２でＹｅｓの場合）、劣化したバッテリを特定するため、バッテリＢ１のカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であるか否か（ＦＢ１≧Ｋ？）の判定が行われる（ステップＳ３３）。
ここで、バッテリＢ１のカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であれば、つまり、ＦＢ１≧Ｋであれば（ステップＳ３３でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１が劣化しているので、バッテリＢ１をメインバッテリにする（ステップＳ３５）。また、ステップＳ３３で、バッテリＢ１のカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上でなければ、つまり、ＦＢ１＜Ｋであれば（ステップＳ３３でＮｏの場合）、バッテリＢ２が劣化しているので、バッテリＢ２をメインバッテリにする（ステップＳ３４）。これによって、劣化したバッテリがメインバッテリとなる。なおこれは、通常走行時と同様である。

次に、ステップＳ３６で、車両状態をチェックし、車両に対して緊急アシストを行う必要があるか否かが判定される。すなわち、メインバッテリの劣化によって、車両が道路中に停車している可能性がある。このとき、スタータ５と、操舵装置７などに対して一時的に電力を供給し、路肩などへ車両を寄せることができるように緊急アシストを行う緊急回避モードに移行するか否かの判定を行う。

車両状態のチェックでは、（１）エンジンは停止しているか？（２）ボンネットが空いていて操舵不能な状態であって通常走行ができない状態か？（３）車両速度は極低速か？などの判定が行われる。判定の結果、緊急アシストを行う必要がない場合、（ステップＳ３６でＮｏの場合）、通常モードに移行する（ステップＳ４７）。

緊急アシストを行う必要がある場合は（ステップＳ３６でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１がメインバッテリか否かを特定するため、バッテリＢ１のフェールカウンタのカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であるか否か（ＦＢ１≧Ｋ？）の判定を行う（ステップＳ３７）。
バッテリＢ１がメインバッテリの場合は、リレーＲＹ１、ＲＹ２に切換信号を出力して、メインバッテリとサブバッテリの切り換えを行う。すなわち、バッテリＢ１のフェールカウンタのカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上であれば（ステップＳ３７でＹｅｓの場合）、バッテリＢ１が劣化しているので、劣化したバッテリＢ１をサブバッテリに、劣化していないバッテリＢ２をメインバッテリにする（ステップＳ３９）。これによって、劣化していないバッテリＢ２で、スタータ５と操舵装置７などに電力供給ができ、エンジンの始動と操舵ができるようになる。

また、ステップＳ３７で、バッテリＢ１のフェールカウンタのカウント値ＦＢ１が所定の劣化判定閾値Ｋ以上でなければ、バッテリＢ２が劣化しているので、劣化したバッテリＢ２をサブバッテリに、劣化していないバッテリＢ１をメインバッテリにする（ステップＳ３８）。これによって、劣化していないバッテリＢ１で、スタータ５と操舵装置７などに電力供給ができ、同様にエンジンの始動と操舵ができるようになる。これによって、緊急回避モードに移行する（ステップＳ４０）。

緊急回避モードでは、エンジンの始動と操舵ができるから、例えば、車両を路肩寄せなどの緊急作業を行うことができる。その後、エンジンが起動しているか否かを確認する（ステップＳ４１）。
エンジンが起動していると確認された場合（ステップＳ４１でＹｅｓの場合）、発電機ＡＣＧ４からの電力供給で車両運転ができるので、劣化していないバッテリをサブバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う。
すなわちバッテリＢ１がメインバッテリか否かのチェックが行われる（ステップＳ４２）。
バッテリＢ１がメインバッテリの場合（ステップＳ４２でＹｅｓの場合）は、バッテリＢ１をサブバッテリに、バッテリＢ２をメインバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う（ステップＳ４３）。
バッテリＢ１がメインバッテリでない場合（ステップＳ４２でＮｏの場合）には、バッテリＢ２がメインバッテリになるので、バッテリＢ１をメインバッテリに、バッテリＢ２をサブバッテリにするようにバッテリの切り換えを行う（ステップＳ４４）。ステップＳ４３、ステップＳ４４の後は、通常モードに移行する（ステップＳ４７）。
このように、エンジンが起動した場合は、劣化していないバッテリをサブバッテリに、劣化したバッテリをメインバッテリにすることによって、サブバッテリの電力を確保することができる。

一方、ステップＳ４１でエンジンが起動していないと確認された場合、手押しで車両を移動させることになり、このとき車両移動の終了を判断するため、ステアリングの操舵力がプラス、マイナスゼロＮ・ｍになって一定時間が経過したか否かのチェックを行う（ステップＳ４５）。操舵力がある、あるいは操舵力がゼロになったが、未だ一定時間が経過していないとチェックされた場合（ステップＳ４５でＮｏの場合）、手押し手で車両を移動中であるので、引き続き同様のチェックを行う。

ステップＳ４５で、操舵力がゼロになって一定時間が経過したとチェックされた場合（ステップＳ４５でＹｅｓの場合）には、車両を移動させる作業が終了したので緊急アシストを終了し、劣化していないバッテリをサブバッテリに戻すようにバッテリの切り換えを行うとともにアシスト終了警報を行って終了する（ステップＳ４６）。
このように、エンジンが起動しない場合には、車両移動が終了すると、劣化していないバッテリをサブバッテリに、劣化したバッテリをメインバッテリにすることによって、不必要な電力供給が行われず、サブバッテリの電力を確保することができる。

そして、劣化したバッテリの交換を行うと、前記のようにバッテリの劣化がチェックされ、その結果、状態の良いバッテリが自動的にサブバッテリに回される。
なお、本実施の形態では、バッテリの劣化を検出し、劣化したバッテリを残存容量の少ないバッテリと見做してメインバッテリとし、劣化していないバッテリを残存容量の大きいバッテリと見做してサブバッテリとするようにしたが、バッテリの残存容量を直接に検出し、残存容量の検出値の大きいバッテリをサブバッテリとし、残存容量の検出値の少ないバッテリをメインバッテリとすることもできる。

以上述べた実施の形態は本発明を実現するための最良な形態ではあるが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば電源に対して高い信頼性を要求するブレーキバイワイヤにも適用できる。この場合通常、メインバッテリから電力供給が行われる。そして、メインバッテリが劣化して残存容量が不足していると、バッテリ状態の良いサブバッテリが電力供給を行うため、ブレーキバイワイヤを確実に機能させることができる。

また、上記の実施の形態ではメインバッテリによって通常負荷６に電力を供給し、サブバッテリによってバックアップ操舵装置１０に電力を供給する形態について説明したが、このようなバイワイヤシステムに限定されるものではない。
例えば、このようなメインバッテリとサブバッテリの切換方式は、パワーステアリングシステムの電源供給に適用することもできる。すなわち、メインバッテリが劣化してパワーステアリングモータが動作しなくなったとき、バッテリ状態の良好なサブバッテリをバックアップ電源とすることにより、パワーステアリングモータを動作させれば、緊急時においてもドライバは容易にパワーステアリングを操作することができる。
本実施の形態では、昇圧回路８が発電機ＡＣＧ４またはメインバッテリの電圧を昇圧し、サブバッテリにはメインバッテリよりも高い電圧を印加するようにしたが、昇圧回路８にサブバッテリの充電状態を確認する機能を設け、サブバッテリが満充電時には、昇圧回路８が通常の充電時より低い電圧を出力し、サブバッテリの残存容量を維持するだけの充電を行うようにしても良い。

なお、本実施の形態では、メインバッテリが劣化して、緊急アシストを行う必要があるとき、リレーＲＹ１、リレーＲＹ２によってメインバッテリとサブバッテリとを切り換え、操舵装置７などに電力供給を行って車両移動を可能にしたが、これに限られず、例えばバッテリの切り換えの代わりに、スイッチＳＷ３を閉じサブバッテリがバックアップ操舵装置１０に直接に電力供給をして車両を移動させることもできる。

なお、通常負荷６と、操舵装置７と、電源コントローラ９と、スタータ５とが、特許請求の範囲における負荷装置を構成している。
図３におけるステップＳ１９と、ステップＳ２０と、ステップ２１とが、特許請求の範囲における制御手段の動作を示している。
ステップＳ４と、ステップＳ５と、ステップＳ６と、ステップＳ７とが、特許請求の範囲における容量監視手段の動作を示している。

本発明の車両用電源システムに適用されるバイワイヤ用電源システムの回路図であり、バッテリＢ１をメインバッテリとし、バッテリＢ２をサブバッテリとした場合の回路構成である。 本発明の車両用電源システムに適用されるバイワイヤ用電源システムの回路図であり、バッテリＢ１をサブバッテリとし、バッテリＢ２をメインバッテリとした場合の回路構成である。 通常時にメインバッテリ／サブバッテリの切換動作を行う流れを示すフローチャートである。 緊急アシストを行う場合の動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ バイワイヤ用電源システム
２ 現用電源システム
３ 冗長電源システム
４ ＡＣＧ（発電機）
５ スタータ
６ 通常負荷
７ 操舵装置
８ 昇圧回路（充電制御手段）
９ 電源コントローラ
１０ バックアップ操舵装置
Ｂ１，Ｂ２ バッテリ
ＲＹ１，ＲＹ２ リレー（切換手段）
ＳＷ１ イグニッションスイッチ
ＳＷ２ 緊急スイッチ
ＳＷ３ スイッチ

Claims (6)

1. 車両に搭載された負荷装置に接続する第１バッテリと、
   バックアップ電源としての第２バッテリと、
   前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切り換え可能な切換手段と、
   前記第１バッテリの残存容量と前記第２バッテリの残存容量とを監視する容量監視手段と、
   前記容量監視手段の監視結果に基づいてバッテリの劣化度合いを判定する手段と、
   前記バッテリの劣化度合いを判定する手段の判定結果に基づいて、前記第１バッテリよりも前記第２バッテリの方が劣化していると判断した場合、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切り換えるように前記切換手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用電源システム。
2. 前記車両に搭載された発電機からの電力で、前記第１バッテリおよび第２バッテリへの充電を可能とし、
   前記第２バッテリヘ充電される充電量が前記第１バッテリヘ充電される充電量より多くなるように充電制御を行う充電制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
3. 前記充電制御手段は、前記車両の起動中において、前記発電機または前記第１バッテリから前記第２バッテリへ所定電力を継続的に供給することを特徴とする請求項２に記載の車両用電源システム。
4. 前記充電制御手段は、前記第２バッテリから前記第１バッテリヘの充電を防止するための充電防止機能を備えていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用電源システム。
5. 前記第２バッテリよりも前記第１バッテリの方が劣化している状態において、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを切換可能な緊急スイッチを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車両用電源システム。
6. 前記負荷装置は、前記車両の機構部品を電気信号によって制御するためのバイワイヤシステムを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の車両用電源システム。

Images