JP7010988B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
(1)本発明の一態様に係る車両用電源装置は、第1の電源と、前記第1の電源に接続されるとともに、車両の走行又は停止に関する機能を担う第1の負荷と、前記第1の電源と並列に接続される第2の電源と、前記第2の電源に接続されるとともに、車両の走行又は停止に関する機能を担う第2の負荷と、を備えた車両用電源装置において、前記第1の電源と前記第2の電源との間に配置された第1のスイッチと、前記第1のスイッチを制御する制御装置と、を備え、前記第1の電源は、前記第1の電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第3の電源に接続されており、前記第2の電源は、前記第1のスイッチを介して前記第3の電源に接続されており、前記制御装置は、前記第1のスイッチよりも前記第1の電源側の異常時には、前記第1のスイッチを非接続状態に制御する。
本発明の実施形態に係る車両用電源装置100は電動車両に搭載されている。電動車両には、電気自動車、ハイブリッド電気自動車(HEV;Hybrid Electrical Vehicle)及び燃料電池自動車(FCV;Fuel Cell Vehicle)などの各種車両が含まれる。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド電気自動車は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池自動車は、燃料電池を駆動源として駆動する。以下の説明において、これらの車両の種類を区別しない場合には、総称して電動車両と記載する。
図1は、本発明の実施形態における車両用電源装置100の機能構成の一例を示す図である。
車両用電源装置100は、第1電源系統10と、第2電源系統20と、接続部30と、制御装置90を備える。
接続部30は、第1電源系統10と第2電源系統20との間に配置され、第1電源系統10と第2電源系統20との間の接続状態を切り替える。一例として、接続部30は、スイッチ31を備える。スイッチ31は、例えば、電磁開閉器、半導体スイッチなどにより構成され、制御装置90の制御に基づいて開閉動作を行う。
第1電源系統10は、第1の電源11と、第1の負荷12と、第3の電源14とを含む。第1の電源11と、第1の負荷12と、第3の電源14とは、接続線L1によって相互に接続される。
本実施形態において、第3の電源14の出力電圧は、第1の電源11の出力電圧よりも高い電圧を出力可能である。つまり、第1の電源11は、第1の電源11の電圧よりも高い電圧を出力可能な第3の電源14に接続されている。
第1の電源11は、この一例において鉛バッテリなどの二次電池を備える。第1の電源11は、第3の電源14から供給される電力により充電される。
ここで、車両の通常運転に関する機能には、車両の走行又は停止に関しない機能、および車両の走行又は停止に関する機能のうち必須ではない機能が含まれる。車両の走行又は停止に関する機能を担う負荷のことを重要負荷ともいい、車両の通常運転に関する機能を担う負荷のことを非重要負荷ともいう。
スタータモータ15は、内燃機関であるエンジン(不図示)に起動トルクを付与する(クランキング等)ことによりエンジンの始動を行うモータである。スタータモータ15は、第1の電源11と接続される。
接続線L11、接続線L12、接続線L13、接続線L14を区別しない場合には、これらを総称して接続線L1とも記載する。
接続線L1と、接続部30とは、ヒューズF4を介して接続される。
ヒューズF3は、接続線L11と接続線L12との間に設けられ、ヒューズF3より接続線L12側の異常時(例えば地絡)における第1の電源11から過剰な電流が供給されることを抑止する。
ヒューズF2は、接続線L11と接続線L13との間に設けられ、ヒューズF2より接続線L13側の異常時(例えば地絡)における第3の電源14から過剰な電流が供給されることを抑止する。
ヒューズF1は、接続線L13と接続線L14との間に設けられ、ヒューズF1より接続線L14側の異常時(例えば地絡)における第3の電源14から過剰な電流が供給されることを抑止する。
例えば、ヒューズF1、ヒューズF2、ヒューズF3、ヒューズF4は、定格以上の大電流が流れた際に溶断するように構成されている。
第2電源系統20は、第2の電源21と、第2の負荷22とを含む。第2の電源21は、第2の負荷22と接続される。
第2の電源21は、この一例において、充放電が可能な電源を含む。充放電可能な電源とは、一例としてリチウムイオン二次電池である。この場合、第2の電源21は、リチウムイオン二次電池を含む。
第2の電源21は、第1の負荷12及び第2の負荷22のそれぞれに対して、第1の電源と並列に接続される。また、第2の電源21は、スイッチ31を介して第3の電源14に接続される。
スイッチ32は、第2の電源21と接続線L21との間に接続される。スイッチ32は、第2の電源21と第2の負荷22との間の接続状態を切り替える。つまり、スイッチ32は、第2の電源21と第2の負荷22との間に配置され、第2の電源21と第2の負荷22との間の接続状態を切り替える。
ヒューズF5は、ヒューズF5より接続線L22側の異常時(例えば地絡)における第2の電源21から過剰な電流が供給されることを抑止する。例えば、ヒューズF5は、接続線L22に定格以上の大電流が流れた際に溶断するように構成されている。
なお、以下の説明において、接続線L21と、接続線L22とを区別しない場合には、これらを総称して接続線L2とも記載する。接続線L2は、接続部30に接続される。
また、以下の説明において、接続部30と第1電源系統10とが接続されている点を接続点P10とし、接続点P1の電位を第1電源系統電位V1とする。接続部30と第2電源系統20とが接続されている点を接続点P20とし、接続点P2の電位を第2電源系統電位V2とする。
制御装置90は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを備えている。制御装置90は、ROM(Read Only Memory)に記憶されたソフトウエアによってスイッチ39を制御する。
具体的には、制御装置90は、スイッチ39が備える各端子間の接続状態を切り替える。制御装置90は、スイッチ39に物理的に信号線で接続されている。制御装置90は、スイッチ39に信号線を介して操作信号を伝える。操作信号には、スイッチ39を接続状態及び非接続状態に操作する信号が含まれる。
なお、制御装置90の制御動作はハードウエアによって実現されていてもよいし、ROM(Read Only Memory)に記憶されたソフトウエアは、RAM(Random Access Memory)に展開された上で動作してもよい。
車両用電源装置100において、制御装置90は、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2の電位を監視し、電位に異常が生じた場合にスイッチ39の状態を切り替える。
第1電源系統電位V1の異常発生時の、制御装置90によるスイッチ39の切り替え動作について、車両用電源装置100がキャパシタ35を備える場合と、備えない場合とに分けて説明する。
図2は、本発明の実施形態における第1電源系統10に異常が発生した場合のスイッチ31及びスイッチ32の切り替え動作のタイミングの一例を示す図である。
同図には、第1電源系統電位V1、第2電源系統電位V2、スイッチ31の状態及びスイッチ32の状態の時間変化を、横軸を時間として示す。同図において、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2の縦軸は電圧を示す。スイッチ31の状態は、スイッチ31の接続状態を示す。スイッチ32の状態は、スイッチ32の接続状態を示す。
制御装置90は、不図示の電位測定部91により測定された、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2を取得する。制御装置90は、第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にある場合は正常と判定し、第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にない場合は異常と判定する。制御装置90は、第2電源系統電位V2が正常時最大値V2MAXから正常時最小値V2MINの間にある場合は正常と判定し、第2電源系統電位V2が正常時最大値V2MAXから正常時最小値V2MINの間にない場合は異常と判定する。
制御装置90は、第1電源系統10正常時において、スイッチ31をオンに制御し、スイッチ32をオフに制御する。
第1電源系統10に地絡などの異常が発生すると、第1電源系統電位V1は低下する。時刻tpにおいてスイッチ31はオンなので、第1電源系統10と第2電源系統20は接続されている。したがって、第2電源系統電位V2は、第1電源系統電位V1の低下と同様に低下する。
制御装置90は第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にないことを検出(時刻t1)すると、スイッチ31をオフにする。スイッチ31がオフになったので、第1電源系統10と第2電源系統20は非接続状態になる。つまり、第2電源系統20は第1電源系統10の影響を受けなくなる。
制御装置90は、異常発生(時刻tp)から所定時間経過後(時刻t2)にスイッチ32をオンにする。第2電源系統20は第1電源系統10と非接続状態にあるので、第1電源系統10で発生した異常の影響を受けない。したがって第2電源系統電位V2は上昇し、第2電源系統20に属する第2の負荷22に電力を供給することができる。
制御装置90は、第1の電源11又は第2の電源21のいずれかの電源の異常時にはスイッチ31を非接続状態に切り替える。つまり、制御装置90は、スイッチ31よりも第1の電源11側の異常時には、スイッチ31を非接続状態に制御する。同様に、制御装置90は、スイッチ31よりも第2の電源21側の異常時には、スイッチ31を非接続状態に制御する。
第2電源系統電位V2の異常発生時の、制御装置90によるスイッチ39の切り替え動作について説明する。
図4は、本発明の実施形態における第2電源系統20に異常が発生した場合のスイッチ39の切り替え動作のタイミングの一例を示す図である。
同図の一例では、時刻tpにおいて第2電源系統20に異常が発生している。すなわち、時刻tp以前において、第2電源系統20の状態は正常であり、時刻tp以後において、第1電源系統10の状態は異常である。
制御装置90は、第1電源系統10正常時において、スイッチ31をオンに制御し、スイッチ32をオフに制御する。
第2電源系統20に地絡などの異常が発生すると、第2電源系統電位V2は低下する。時刻tpにおいて第1のスイッチ状態はオンなので、第1電源系統10と第2電源系統20は接続されている。したがって、第1電源系統電位V1は、第2電源系統電位V2の低下と同様に低下する。
制御装置90は第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にないことを検出(時刻t1)すると、スイッチ31をオフにする。スイッチ31がオフになったので、第1電源系統10と第2電源系統20は非接続状態になる。つまり、第1電源系統10は第2電源系統20の影響を受けなくなる。
第1電源系統10は、異常が発生している第2電源系統20の影響を受けなくなったので、第1電源系統電位V1は上昇し始める。
したがって本実施形態において、第2電源系統20に地絡などの異常が発生した場合でも、第1電源系統10は正常に動作することができる。
制御装置90は、接続部30の状態を切り替えることにより、第1電源系統10又は第2電源系統20のいずれか一方に地絡等の異常が発生した場合にも、地絡等の異常が発生していない他方を正常に使用することが可能となる。
つまり、車両用電源装置100において、ノーマリーオープン型の接点を有するスイッチ31と、ノーマリークローズ型の接点を有するスイッチ33とが、並列に接続されている。したがって、制御装置90に電源が供給されていない状態においても、第1電源系統10から第2の負荷22に対して電力を供給することができる。
なお、スイッチ33を第3のスイッチともいう。
図5は、本発明の第2の実施形態における第1電源系統に異常が発生した場合のスイッチの切り替え動作のタイミングの一例を示す図である。
同図の一例では、時刻tpにおいて第1電源系統10に異常が発生している。すなわち、時刻tp以前において、第1電源系統10の状態は正常であり、時刻tp以後において、第1電源系統10の状態は異常である。
制御装置90は、第1電源系統10正常時において、スイッチ31とスイッチ32とをいずれもオンに制御する。第2の実施形態において、DC/DCコンバータ34は制御装置90により、第1の電源11より低い電圧に設定されている。また、スイッチ32の状態は、時刻tpの前後においてオンである。
第1電源系統10に地絡などの異常が発生(時刻tp)すると、第1電源系統電位V1は低下する。時刻tpにおいてスイッチ31はオンなので、第1電源系統10と第2電源系統20は接続されている。したがって、第2電源系統電位V2は、第1電源系統電位V1の低下と同様に低下する。
制御装置90は第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にないことを検出(時刻t1)すると、スイッチ31をオフにする。スイッチ31がオフになったので、第1電源系統10と第2電源系統20は非接続状態になる。つまり、第2電源系統20は第1電源系統10の影響を受けなくなる。
DC/DCコンバータ34は、異常発生以前(時刻tp以前)からオンしている。したがって、スイッチ31がオフすると(時刻t1以降)、第2電源系統20にはDC/DCコンバータ34から電力が供給される。
つまり、本実施形態において、第1電源系統10に地絡などの異常が発生した場合でも、第2電源系統20は正常に動作することができる。
同図の一例では、時刻tpにおいて第2電源系統20に異常が発生している。すなわち、時刻tp以前において、第2電源系統20の状態は正常であり、時刻tp以後において、第2電源系統20の状態は異常である。
制御装置90は、第1電源系統10正常時において、スイッチ31とスイッチ32とをいずれもオンに制御する。
第2電源系統20に地絡などの異常が発生(時刻tp)すると、第2電源系統電位V2は低下する。時刻tpにおいてスイッチ31はオンなので、第1電源系統10と第2電源系統20は接続されている。したがって、第1電源系統電位V1は、第2電源系統電位V2の低下と同様に低下する。
制御装置90は第1電源系統電位V1が正常時最大値V1MAXから正常時最小値V1MINの間にないことを検出(時刻t1)すると、スイッチ31をオフにする。スイッチ31がオフになったので、第1電源系統10と第2電源系統20は非接続状態になる。つまり、第1電源系統10は第2電源系統20の影響を受けなくなる。
第1電源系統10は第2電源系統20の影響を受けなくなるので、第1電源系統10は時刻t1以降、正常の電位に戻る。
つまり、本実施形態において、第2電源系統20に地絡などの異常が発生した場合でも、第1電源系統10は正常に動作することができる。
制御装置90は、時刻t2においてスイッチ32の状態をオフに制御するが、この一例では第2電源系統電位V2は異常状態を維持している。スイッチ32より第2の電源21側に異常が発生している場合においては、制御装置90がスイッチ32の状態をオフに制御(時刻t2)すると、第2電源系統電位V2は正常の電位に戻る。
本実施形態において、車両用電源装置100は、不図示のイグニッションキーの状態によって決定されるイグニッション電源がオン状態であるかオフ状態であるかの情報を取得する。制御装置90は、イグニッション電源がオン状態であるかオフ状態であるかの情報に基づき、スイッチ39を制御する。
図7は、本発明の実施形態におけるイグニッション電源切り替え時のスイッチ39の切り替え動作のタイミングの一例を示す図である。
同図には、スイッチ31の状態、スイッチ32の状態、スイッチ33の状態の時間変化を、横軸を時間として示す。また、それぞれの時点において、第2電源系統20に供給される電力が、スイッチ31、スイッチ33のいずれのスイッチを経由しているかを、第2電力系統負荷供給として示している。
この状態において、第2電源系統20への電源供給は、第1の電源11又は第3の電源14から、スイッチ31を経由して行われる。
制御装置90は、イグニッション電源がオフ状態になったことを示す情報を取得(時刻t1)すると、スイッチ33の状態をオンに制御する。制御装置90は、時刻t1から所定時間経過後の時刻t2において、スイッチ31の状態をオフに制御する。時刻t1から時刻t2までの期間において、スイッチ31及びスイッチ33はいずれもオンに制御される。したがって、時刻t1から時刻t2までの期間において、第2電源系統20への電源供給は、第1の電源11又は第3の電源14から、スイッチ31及びスイッチ33を経由して行われる。
スイッチ31がオフ(時刻t2)した後、イグニッション電源オフ時(時刻t2から時刻t3の間)において、第2電源系統20への電源供給は、第1の電源11又は第3の電源14から、スイッチ33を経由して行われる。
スイッチ33がオフ(時刻t4)した後、イグニッション電源オン時(時刻t4以降)において、第2電源系統20への電源供給は、第1の電源11又は第3の電源14から、スイッチ31を経由して行われる。
なお、本実施形態では、制御装置90がスイッチ31及びスイッチ33を制御することにより、イグニッション電源の切替時におけるスイッチの制御を行った。しかしながら、イグニッション電源の切替時において、スイッチ31、スイッチ33のいずれか、又はスイッチ31、スイッチ33の両方のスイッチがオンしていればよい。
例えば、コンデンサと抵抗を用いた遅延回路等のハードウエアの構成により、上述した機能を実現してもよい。
本実施形態における車両用電源装置100は、不図示のECU(Engine Control Unit)と、ECUの書き換えを行うECU書換部(不図示)とを備える。本実施形態において、ECU及びECU書換部は、第3の負荷13に属する。つまりECU及びECU書換部は、第1電源系統10に属する。
制御装置90は、ECU書換部からECU書換開始情報及びECU書換終了情報を取得する。制御装置90は、ECU書換部から取得する情報に基づき、スイッチ39を制御する。
図8は、本発明の実施形態におけるイグニッション電源オフ時のECU書き換え動作のタイミングの一例を示す図である。
同図には、スイッチ31の状態、スイッチ32の状態、スイッチ33の状態の時間変化を、横軸を時間として示す。また、それぞれの時点において、第3の負荷に供給される電力が、いずれの電源から供給されるかを示している。
制御装置90は、ECU書換部からECU書換開始情報を取得する(時刻tES)。制御装置90は、ECU書換部からECU書換開始情報を取得すると、スイッチ32の状態をオンにする。
制御装置90は、ECU書換部からECU書換終了情報を取得する(時刻tEE)。制御装置90は、ECU書換部からECU書換終了情報を取得すると、スイッチ32の状態をオフにする。
つまり、ECU書換開始情報取得前(時刻tES以前)及び、ECU書換開始情報取得後(時刻tEE以降)は、第1の電源11又は第3の電源14から、第3の負荷13に対して電力が供給される。また、ECU書換時(時刻tESから時刻tEEまで)は、第1の電源11又は第2の電源21から、第3の負荷13に対して電力が供給される。
つまり、制御装置90は、第3の電源14からの出力が停止している場合においても、第2の電源21から第3の負荷13に対して電力を供給させる。
本実施形態における車両用電源装置100は、スイッチ39のオフ固着及びオン固着を検知する機能を備える。
オン固着とは、スイッチ39の故障モードのうちの1つであり、スイッチ39の接点が接続状態(オン状態)で固定される故障モードである。例えば、スイッチ39が接点を有する機械的スイッチの場合には、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39は、制御装置90の制御によらず、オン状態に固定され、オン固着の故障となる。
オフ固着とは、スイッチ39の故障モードのうちの1つであり、スイッチ39の接点が非接続状態(オフ状態)で固定される故障モードである。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がある。この場合、スイッチ39は、制御装置90の制御によらず、オフ状態に固定され、オフ固着の故障となる。
車両用電源装置100は、スイッチ39について、オン固着による故障をしているか、オフ固着による故障をしているかの判定を行う機能を備える。
図9は、本発明の実施形態におけるスイッチ33のオフ固着を検出する一連の動作の一例を示す図である。
(ステップS10)制御装置90は、スイッチ31及びスイッチ32をオフに制御し、スイッチ33をオンに制御する。
(ステップS12)制御装置90は、不図示の電位測定部91により測定された、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2を取得する。
(ステップS14)制御装置90は、電位測定部91から取得した第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2とを比較する。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下である場合(ステップS14;YES)には、処理をステップS20に進める。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下でない場合(ステップS14;NO)には、処理をステップS16に進める。
(ステップS16)制御装置90は、スイッチ33がオフ固着していると判定し、処理を終了する。
つまり、制御装置90は、スイッチ31(第1のスイッチ)を非接続状態に制御し、スイッチ32(第2のスイッチ)を非接続状態に制御し、スイッチ33(第3のスイッチ)を接続状態に制御している場合の、スイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合にはスイッチ33(第3のスイッチ)が非接続状態に固着故障していると判定する。
図10は、本発明の実施形態におけるスイッチ31又はスイッチ33のオン固着及びスイッチ32のオフ固着を検出する一連の動作の一例を示す図である。
(ステップS20)制御装置90は、スイッチ31及びスイッチ33をオフに制御し、スイッチ32をオンに制御する。
(ステップS22)制御装置90は、不図示の電位測定部91により測定された、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2を取得する。
(ステップS24)制御装置90は、電位測定部91から取得した第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2とを比較する。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下である場合(ステップS24;YES)には、処理をステップS26に進める。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下でない場合(ステップS24;NO)には、処理をステップS28に進める。
(ステップS28)制御装置90は、電位測定部91から取得した第2電源系統電位V2が所定値以下であるか否かを判定する。第2電源系統電位V2が所定値以下である場合(ステップS28;YES)には、処理をステップS29に進める。第2電源系統電位V2が0V(接地電位)と同等でない場合(ステップS28;NO)には、処理をステップS40に進める。
(ステップS26)制御装置90は、スイッチ31又はスイッチ33がオン固着していると判定し、処理を終了する。
(ステップS29)制御装置90は、スイッチ32がオフ固着していると判定し、処理を終了する。
つまり、制御装置90は、スイッチ31(第1のスイッチ)を非接続状態に制御し、スイッチ32(第2のスイッチ)を接続状態に制御し、スイッチ33(第3のスイッチ)を非接続状態に制御している場合のスイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合には、スイッチ32(第2のスイッチ)が非接続状態に固着故障していると判定し、スイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合にはスイッチ31(第1のスイッチ)又はスイッチ33(第3のスイッチ)が接続状態に固着故障していると判定する。
ここで、上述したスイッチ31又はスイッチ33のオン固着検知及びスイッチ32のオフ固着検知の変形例について、図11を用いて説明する。
図11は、本発明の実施形態におけるスイッチ31又はスイッチ33のオン固着及びスイッチ32のオフ固着を検出する一連の動作の変形例を示す図である。同図において、図10で説明した実施形態における車両用電源装置100の動作と同様の場合は、同一の記号を付して説明を省略する場合がある。なお、この変形例は、第3の電源14が他の直流電源から所定の直流電源に変換するDC/DCコンバータである場合における処理である。
(ステップS31)制御装置90は、第3の電源14(DC/DCコンバータ)を起動する。なお、この時に制御装置90は、第3の電源14の出力(つまり第1電源系統電位V1)が、第2の電源21が出力する電位(つまり第2電源系統電位V2)より高い電位であるよう設定をする。その後、処理をステップS22に進める。
つまり、記制御装置90は、第3の電源14の出力電圧を第2の電源21の出力電圧よりも高い電圧に制御している場合の、スイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合にはスイッチ32(第2のスイッチ)が非接続状態に固着故障していると判定し、スイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合にはスイッチ31(第1のスイッチ)又はスイッチ33(第3のスイッチ)が接続状態に固着故障していると判定する。
本変形例により、第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との電位差を設けることにより、第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2の電位差が少ない場合でもスイッチ31又はスイッチ33のオフ固着検知ができる。
図12は、本発明の実施形態におけるスイッチ31のオフ固着を検出する一連の動作の一例を示す図である。
(ステップS40)制御装置90は、スイッチ31及びスイッチ32をオンに制御し、スイッチ33をオフに制御する。
(ステップS42)制御装置90は、不図示の電位測定部91により測定された、第1電源系統電位V1及び第2電源系統電位V2を取得する。
(ステップS44)制御装置90は、電位測定部91から取得した第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2とを比較する。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下である場合(ステップS44;YES)には、処理をステップS50に進める。第1電源系統電位V1と第2電源系統電位V2との差が所定値以下でない場合(ステップS44;NO)には、処理をステップS46に進める。
(ステップS46)制御装置90は、スイッチ31がオフ固着していると判定し、処理を終了する。
つまり、制御装置90は、スイッチ31(第1のスイッチ)を接続状態に制御しスイッチ32(第2のスイッチ)を接続状態に制御しスイッチ33(第3のスイッチ)を非接続状態に制御している場合のスイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合にはスイッチ31(第1のスイッチ)が非接続状態に固着故障していると判定する。
図13は、本発明の実施形態におけるスイッチ32のオフ固着を検出する一連の動作の一例を示す図である。
(ステップS50)制御装置90は、スイッチ31をオンに制御し、スイッチ32及びスイッチ33をオフに制御する。
(ステップS52)不図示の電位測定部91は、第2電源系統電位V2及び第2の電源21の出力電位を測定する。制御装置90は、不図示の電位測定部91により測定された、第2電源系統電位V2及び第2の電源21の出力電位を取得する。
(ステップS54)制御装置90は、電位測定部91から取得した第2電源系統電位V2と、第2の電源21の出力電位とを比較する。第2電源系統電位V2と第2の電源21の出力電位との差が所定値以下である場合(ステップS54;YES)には、処理をステップS56に進める。第2電源系統電位V2と第2の電源21の出力電位との差が所定値以下でない場合(ステップS54;NO)には、処理をステップS58に進める。
(ステップS56)制御装置90は、スイッチ32がオフ固着していると判定し、処理を終了する。
(ステップS58)制御装置90は、スイッチ31、スイッチ32及びスイッチ33が正常であると判断し、処理を終了する。
つまり、制御装置90は、スイッチ31(第1のスイッチ)を接続状態に制御しスイッチ32(第2のスイッチ)を非接続状態に制御しスイッチ33(第3のスイッチ)を非接続状態に制御している場合のスイッチ31(第1のスイッチ)の両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合にはスイッチ32(第2のスイッチ)が非接続状態に固着故障していると判定する。
以上説明したように、車両用電源装置100は、第1の電源11と第2の電源21との間にスイッチ31を備える。制御装置90は、スイッチ31より第1の電源11側の異常時には、スイッチ31を非接続状態に制御する。
この場合、異常が発生したスイッチ31より第1の電源11側に存在しない第2の電源21及び第2の負荷22は、異常の影響を受けない。第2の電源21及び第2の負荷22は異常の影響を受けないため、車両用電源装置100は、第2の電源21及び第2の負荷22により動作することが可能となる。
したがって、従来では重要な負荷に対する電力の供給が遮断されていたが、本実施形態の構成をとることにより、重要な負荷に対する電力の供給が遮断されることを防ぐことができる。
第2の電源21は、第1電源系統10及び第2電源系統20に電力を供給する。また、第2の電源21は、第1の電源11及び第3の電源14から電力を供給され、供給された電力を充電する。第2の電源21は、自身に蓄えられた電力を消費し終えた後においても、充電により再度使用することができる。
したがって車両用電源装置100を備える車両は、第2の電源21を頻繁に交換しなくてもよい。
制御装置90は、第2の電源21を必要としないときはスイッチ32を非接続状態に切り替えることにより、第2の電源21と第2電源系統20との接続を切断する。
したがって、車両用電源装置100は、スイッチ32を備えることにより、第2の電源21に対する充放電の頻度が上がることによるバッテリ劣化の抑止をすることができる。
スイッチ31とスイッチ33は、いずれも第1電源系統10と第2電源系統20との間に配置されており、スイッチ31とスイッチ33とは互いに並行に接続されている。
制御装置90は、イグニッション電源がオンであるか、オフであるかに基づき、スイッチ31及びスイッチ33を制御する。
したがって、車両用電源装置100は、イグニッション電源がオフの状態である場合にも、第2の電源21に電力を供給することができる。
したがって、制御装置90は、スイッチの固着異常により不具合が発生する前に、スイッチ33のオフ固着による異常状態を検出することができる。
したがって、制御装置90は、スイッチの固着異常により不具合が発生する前に、スイッチ31又はスイッチ33のいずれか一方、又は両方がオン固着による異常状態を検出することができる。また、制御装置90は、スイッチ32のオフ固着による異常状態を検出することができる。
したがって、制御装置90は、スイッチの固着異常により不具合が発生する前に、スイッチ31のオフ固着による異常状態を検出することができる。
したがって、制御装置90は、スイッチの固着異常により不具合が発生する前に、スイッチ32のオフ固着による異常状態を検出することができる。
ここで、車両用電源装置100は、第3の電源14がオフの状態でECU書き換えを行うことがある。車両用電源装置100は、イグニッション電源がオフの状態である場合にも、ECU書き換えのための電力を第2の電源21から供給することができる。
車両用電源装置100は、車両の制動に用いられる補機負荷、操舵に用いられる補機負荷、車両の運転支援又は自動運転のために用いられる補機負荷等の重要な負荷について、冗長系統を備えることができる。
10…第1電源系統、
20、29…第2電源系統、
11…第1の電源、
21…第2の電源、
14…第3の電源、
12…第1の負荷、
22…第2の負荷、
13…第3の負荷、
15…スタータモータ、
F1、F2、F3、F4、F5…ヒューズ、
30…接続部、
31、32、33、39…スイッチ、
L1、L11、L12、L13、L14、L2、L21、L22…接続線、
34…DC/DCコンバータ、
35…キャパシタ、
90…制御装置、
91…電位測定部、
V1…第1電源系統電位、
V2…第2電源系統電位
Claims (13)
- 充放電が可能な第1の電源と、
前記第1の電源に接続されるとともに、車両の走行又は停止に関する機能を担う第1の負荷と、
前記第1の電源と並列に接続される第2の電源と、
前記第2の電源に接続されるとともに、車両の走行又は停止に関する機能を担う第2の負荷と、
を備えた車両用電源装置において、
前記第1の電源及び前記第1の負荷と前記第2の電源及び前記第2の負荷との間に配置された第1のスイッチと、
前記第1のスイッチを制御する制御装置と、
を備え、
前記第1の電源は、前記第1の電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な第3の電源に接続されており、
前記第2の電源は、前記第2の電源の電圧よりも高い電圧を出力可能な前記第3の電源に前記第1のスイッチを介して接続されており、
前記制御装置は、前記第1のスイッチよりも前記第1の電源側の異常時には、前記第1のスイッチを非接続状態に制御する
車両用電源装置。 - 前記第1のスイッチは、
前記第1の電源と前記第1の負荷と前記第3の電源とを含む第1電源系統と、前記第2の電源と前記第2の負荷とを含む第2電源系統との間に配置され、前記第1電源系統と前記第2電源系統との間の接続状態を切り替える
請求項1に記載の車両用電源装置。 - 前記第2の電源は、充放電が可能な電源である
請求項1又は請求項2に記載の車両用電源装置。 - 前記第2の電源と前記第2の負荷との間に配置され、前記第2の電源と前記第2の負荷との間の接続状態を切り替える第2のスイッチ
をさらに備え、
前記制御装置は、前記第2のスイッチをさらに制御する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用電源装置。 - 前記第1のスイッチは、制御されていない場合に非接続状態となり、
前記第1の電源と前記第2の電源との間に前記第1のスイッチと並列に配置され、制御されていない場合に接続状態となる第3のスイッチ
をさらに備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の車両用電源装置。 - 前記制御装置は、前記第1のスイッチの両端の電位を電位測定部から取得し、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し前記第2のスイッチを非接続状態に制御し前記第3のスイッチを接続状態に制御している場合、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合には前記第3のスイッチが非接続状態に固着故障していると判定する
請求項4に従属する請求項5に記載の車両用電源装置。 - 前記制御装置は、前記第1のスイッチを非接続状態に制御し前記第2のスイッチを接続状態に制御し前記第3のスイッチを非接続状態に制御している場合、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合には前記第2のスイッチが非接続状態に固着故障していると判定し、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合には前記第1のスイッチ又は前記第3のスイッチが接続状態に固着故障していると判定する
請求項6に記載の車両用電源装置。 - 前記制御装置は、前記第3の電源の出力電圧を前記第2の電源の出力電圧よりも高い電圧に制御している場合、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合には前記第2のスイッチが非接続状態に固着故障していると判定し、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合には前記第1のスイッチ又は前記第3のスイッチが接続状態に固着故障していると判定する
請求項7に記載の車両用電源装置。 - 前記制御装置は、前記第1のスイッチを接続状態に制御し前記第2のスイッチを接続状態に制御し前記第3のスイッチを非接続状態に制御している場合、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも大きい場合には前記第1のスイッチが非接続状態に固着故障していると判定する
請求項8に記載の車両用電源装置。 - 前記制御装置は、前記第1のスイッチを接続状態に制御し前記第2のスイッチを非接続状態に制御し前記第3のスイッチを非接続状態に制御している場合、取得した前記第1のスイッチの両端の電位差が所定の電位差よりも小さい場合には前記第2のスイッチが非接続状態に固着故障していると判定する
請求項9に記載の車両用電源装置。 - 前記第1のスイッチより前記第1の電源側に配置されるとともに、車両の通常運転に関する機能を担う第3の負荷をさらに備え、
前記制御装置は、前記第3の電源からの電圧出力が停止している場合に前記第2の電源から前記第3の負荷に対して電力を供給させる
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の車両用電源装置。 - 前記第1の負荷及び前記第2の負荷には、車両の制動に用いられる補機負荷、操舵に用いられる補機負荷、車両の運転支援又は自動運転のために用いられる補機負荷の少なくともいずれか一つが、それぞれ含まれる
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の車両用電源装置。 - 前記第2の電源は、リチウムイオン二次電池である
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の車両用電源装置。
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