(57)【要約】【課題】第１機器バッテリと第２機器バッテリとのいずれか一方が故障した場合に、車両のシステム動作中及び休止中の両方において、故障した機器バッテリが充放電することを抑制でき、かつ、車両のシステム休止状態から正常な機器バッテリの電力でシステムを起動できる車両用電源装置を提供する。【解決手段】この車両用電源装置（２）は、第１機器バッテリが接続される第１電源ライン（ＬＢ１）と、第２機器バッテリ及び電気機器（１１）が接続される第２電源ライン（ＬＢ２）と、第１電源ラインと第２電源ラインとを第１ダイオード（Ｄ１）を介して結ぶ電流路（ＬＣ）と、第１機器バッテリと第１電源ラインとの間に介在する第１スイッチ（ＳＷ）と、第２機器バッテリと第２電源ラインとの間に介在し、第２電源ラインへ電流を流す向きの第２ダイオード（Ｄ２）及び第２ダイオードと並列接続された第２スイッチ（Ｍ１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の電気機器に電力を供給する第１機器バッテリ及び第２機器バッテリと、
前記第１機器バッテリが接続される第１電源ラインと、
前記第２機器バッテリ及び前記電気機器が接続される第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとを前記第２電源ラインへ電流を流す向きの第１ダイオードを介して結ぶ電流路と、
前記第１機器バッテリと前記第１電源ラインとの間に介在する第１スイッチと、
前記第２機器バッテリと前記第２電源ラインとの間に介在し、前記第２電源ラインへ電流を流す向きの第２ダイオード及び前記第２ダイオードと並列接続された第２スイッチと、
を備えることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記第１機器バッテリ及び前記第２機器バッテリへ充電電力を供給可能な電力供給機器を更に備え、
前記電力供給機器が、前記第１電源ラインに接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記第２スイッチは半導体スイッチであり、
前記第２ダイオードは前記半導体スイッチの寄生ダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記第１スイッチは、非制御時に閉じるスイッチであり、
前記第２スイッチは、非制御時に開くスイッチであることを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御する制御部を、更に備え、
前記制御部は、前記第２電源ラインに伝送された電力で動作することを特徴とする請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電気機器に電力を供給する車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の機器バッテリを有し、いずれかの機器バッテリから車両の電気機器へ電力を供給可能に構成された車両がある。車両の電気機器には、車両の走行に寄与する補機等の機器が含まれる。機器バッテリは、例えば１２Ｖ系の蓄電池であり、エンジン車では補機バッテリとも呼ばれる。
【０００３】
特許文献１には、エンジンに連結される電動機に電力を供給する第１蓄電体と第２蓄電体とを有する車両が開示されている。特許文献１の電源装置は、電動機と第１蓄電体とを切り離し可能なスイッチと、電動機と第２蓄電体とを切り離し可能なスイッチとを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１９８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの機器バッテリを有する車両では、一方の機器バッテリが故障しても、他方の機器バッテリの電力で補機等の電気機器を駆動することで走行を継続できる。このため、一方の機器バッテリが故障したまま、車両の使用が継続されることがある。
【０００６】
故障した機器バッテリが電源ラインに接続されたままだと、車両のシステム動作中及びシステム休止中において、正常な機器バッテリから故障した機器バッテリへ電流が流れ込んでしまう。また、車両のシステム動作中、発電器又はＤＣ／ＤＣコンバータから故障した機器バッテリへ電流が流れ込んでしまうことも想定される。したがって、機器バッテリが故障した場合には、車両のシステム動作中及びシステム休止中の両方において、故障した機器バッテリを電源ラインから切り離すことが望ましい。続いて、リレー又は半導体スイッチなどのスイッチを介して機器バッテリを電源ラインに接続する構成について検討する。
【０００７】
スイッチを介して機器バッテリが電源ラインに接続された構成では、車両のシステム動作中には、スイッチを制御することで故障した機器バッテリを電源ラインから切り離すことができる。一方、車両のシステム休止中にも、故障した機器バッテリを電源ラインから切り離すには、システム休止中はスイッチを制御できないため、非制御時に開となるスイッチが採用されることになる。しかしながら、２つの機器バッテリそれぞれを２つのスイッチを介して電源ラインに接続し、かつ、両方のスイッチを非制御時に開となる構成とした場合、車両のシステム休止時に、両方の機器バッテリが電源ラインから切り離されてしまう。この場合、電源ラインに電源電圧が供給されなくなり、車両のシステムを起動する際に、起動用の電力も供給されないため、起動不可の状態に陥るという課題が生じる。
【０００８】
本発明は、第１機器バッテリと第２機器バッテリとのいずれか一方が故障した場合に、車両のシステム動作中及び休止中の両方において、故障した機器バッテリが充放電することを抑制でき、かつ、車両のシステム休止状態から正常な機器バッテリの電力でシステムを起動できる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、
車両の電気機器に電力を供給する第１機器バッテリ及び第２機器バッテリと、
前記第１機器バッテリが接続される第１電源ラインと、
前記第２機器バッテリ及び前記電気機器が接続される第２電源ラインと、
前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとを前記第２電源ラインへ電流を流す向きの第１ダイオードを介して結ぶ電流路と、
前記第１機器バッテリと前記第１電源ラインとの間に介在する第１スイッチと、
前記第２機器バッテリと前記第２電源ラインとの間に介在し、前記第２電源ラインへ電流を流す向きの第２ダイオード及び前記第２ダイオードと並列接続された第２スイッチと、
を備えることを特徴とする車両用電源装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用電源装置おいて、
前記第１機器バッテリ及び前記第２機器バッテリへ充電電力を供給可能な電力供給機器を更に備え、
前記電力供給機器が、前記第１電源ラインに接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両用電源装置おいて、
前記第２スイッチは半導体スイッチであり、
前記第２ダイオードは前記半導体スイッチの寄生ダイオードであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、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おいて、
前記第１スイッチは、非制御時に閉じるスイッチであり、
前記第２スイッチは、非制御時に開くスイッチであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、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おいて、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御する制御部を、更に備え、
前記制御部は、前記第２電源ラインに伝送された電力で動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１スイッチが閉じ、第２スイッチが開くことで、第１機器バッテリから第２機器バッテリへ電流が流れ込むことと、第２機器バッテリから第１機器バッテリへ電流が流れ込むこととを抑制でき、かつ、第１機器バッテリ又は第２機器バッテリから電気機器へ電力を供給することが可能となる。したがって、車両のシステム休止時に、第１スイッチ及び第２スイッチが上記のように切り替わることで、第１機器バッテリ及び第２機器バッテリのいずれかが故障していても、故障した機器バッテリを切り離しつつ、正常な機器バッテリで車両のシステムを起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の車両用電源装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【図２】車両走行時の電流の流れを示す構成図である。
【図３】車両停止時の電流の流れを示す構成図である。
【図４】エンジンの再始動時の電流の流れを示す構成図である。
【図５】第２機器バッテリの故障時の状態を示す構成図である。
【図６】第１機器バッテリの故障時の状態を示す構成図である。
【図７】システム休止中の状態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の車両用電源装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【００１７】
本実施形態の車両１は、エンジン自動車であり、エンジン１６と、駆動輪１８と、エンジン１６から駆動輪１８までの動力伝達を断続するクラッチ１７と、発電及びエンジン１６の再始動を行うスタータ・ジェネレータ１３とを備える。さらに、車両１は、補機を含む電気機器１１と、第１機器バッテリ２１と、第２機器バッテリ２２と、電気機器１１への電力が伝送される第１電源ラインＬＢ１及び第２電源ラインＬＢ２と、第１電源ラインＬＢ１と第２電源ラインＬＢ２とを結ぶ電流路ＬＣとを備える。さらに、車両１は、電流路ＬＣ上に設けられたダイオードＤ１と、第１機器バッテリ２１と第１電源ラインＬＢ１との間に設けられたスイッチＳＷと、第２機器バッテリ２２と第２電源ラインＬＢ２との間に設けられた半導体スイッチＭ１とを備える。ダイオードＤ１は、本発明に係る第１ダイオードの一例に相当する。スイッチＳＷは、本発明に係る第１スイッチの一例に相当する。半導体スイッチＭ１は、本発明に係る第２スイッチの一例に相当する。半導体スイッチＭ１の寄生ダイオードＤ２は、本発明に係る第２ダイオードの一例に相当する。スタータ・ジェネレータ１３は、本発明に係る電力供給機器の一例に相当する。
【００１８】
これらの構成のうち、電力供給機器としてのスタータ・ジェネレータ１３、第１機器バッテリ２１、第２機器バッテリ２２、第１電源ラインＬＢ１、第２電源ラインＬＢ２、ダイオードＤ１を途中に有する電流路ＬＣ、スイッチＳＷ、半導体スイッチＭ１及び制御部１２を含む構成が、本実施形態の車両用電源装置２に相当する。
【００１９】
電気機器１１は、エンジン１６の駆動を補助する補機など、車両１の走行に寄与する電動の機器を含む。電気機器１１には、第２電源ラインＬＢ２の電源電圧を降圧して制御系の電源電圧（例えば５Ｖ）を生成する図示略のレギュレータ回路と、レギュレータ回路の電圧を受けて動作する制御部１２とが含まれる。
【００２０】
制御部１２は、走行制御及び車両１のシステム制御を含む車両１の制御を行う。具体的には、制御部１２は、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の開閉制御、クラッチ１７の断続の制御、スタータ・ジェネレータ１３の動作制御、及び、補機を含む電気機器１１の動作制御を行う。制御部１２は、１つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）又は通信により連携して動作する複数のＥＣＵから構成されてもよい。
【００２１】
第１機器バッテリ２１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、例えば１２Ｖの機器用の電源電圧を出力する。第２機器バッテリ２２は、例えば鉛蓄電池であり、第１機器バッテリ２１とほぼ同一の電源電圧を出力する。なお、第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２の種類は特に制限されない。第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池のうち、上記とは別の種類の蓄電池が適用されてもよい。第１機器バッテリ２１と第２機器バッテリ２２とは、両方とも同じ種類の蓄電池が適用されてもよいし、異なる種類の蓄電池が適用されてもよい。
【００２２】
スタータ・ジェネレータ１３は、エンジン１６の駆動時にエンジン１６の動力を一部利用して発電を行い、第１電源ラインＬＢ１に発電した電力を供給する。スタータ・ジェネレータ１３は、第１機器バッテリ２１の出力電圧及び第２機器バッテリ２２の出力電圧よりも僅かに高い電圧を第１電源ラインＬＢ１に出力する。これにより、スタータ・ジェネレータ１３は、第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２に充電電流を供給し、電気機器１１に駆動電流を供給できる。スタータ・ジェネレータ１３は、電動機としても動作し、例えばエンジン１６が停止しかつ温まった状態にあるときに、エンジン１６に動力を与えてエンジン１６を再始動することができる。スタータ・ジェネレータ１３は、発電機とスタータとに分かれていてもよい。
【００２３】
第１電源ラインＬＢ１及び第２電源ラインＬＢ２は、機器用の電源電圧（例えば１２Ｖ）が出力される電力線である。第１電源ラインＬＢ１と第２電源ラインＬＢ２とは電流路ＬＣを介して結ばれている。第１電源ラインＬＢ１には、第１機器バッテリ２１がスイッチＳＷを介して接続され、かつ、スタータ・ジェネレータ１３が接続されている。第２電源ラインＬＢ２には、半導体スイッチＭ１を介して第２機器バッテリ２２が接続され、かつ、電気機器１１が接続されている。
【００２４】
電流路ＬＣは、一端が第１電源ラインＬＢ１に接続され、他端が第２電源ラインＬＢ２に接続され、第１電源ラインＬＢ１と第２電源ラインＬＢ２との間に電流を流すことができる。電流路ＬＣの途中には、第１電源ラインＬＢ１に電流を流す向きのダイオードＤ１が設けられている。すなわち、ダイオードＤ１のカソードが第２電源ラインＬＢ２に接続され、ダイオードＤ１のアノードが第１電源ラインＬＢ１に接続されている。
【００２５】
スイッチＳＷは、非制御時に閉となる（ノーマリクローズ）スイッチである。スイッチＳＷは、例えばリレーであるが、半導体スイッチであってもよい。非制御時に閉とは、リレーであれば非通電時に閉となる構成に相当し、半導体スイッチであれば、制御端子への出力が接地電位のときに閉となる構成に相当する。
【００２６】
半導体スイッチＭ１は、非制御時に開となる（ノーマリオープン）スイッチである。半導体スイッチＭ１は、例えば電界効果トランジスタであり、寄生ダイオードＤ２を有し、ソース端子が第２機器バッテリ２２の陽極に接続され、ドレイン端子が第２電源ラインＬＢ２に接続されている。寄生ダイオードＤ２は第２機器バッテリ２２から第２電源ラインＬＢ２に電流を流す向きに設けられている。なお、半導体スイッチＭ１は、リレーなどの別のノーマリオープンのスイッチと、このスイッチと並列に接続されたダイオード（寄生ダイオードＤ２と同じ向きのダイオード）とに代替されてもよい。
【００２７】
＜動作説明＞
図２は、車両走行時の電流の流れを示す構成図である。車両１の走行時、エンジン１６が動作して、その動力が駆動輪１８に伝達される一方、エンジン１６の動力の一部がスタータ・ジェネレータ１３に送られ、スタータ・ジェネレータ１３が発電動作する。第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２が正常であれば、制御部１２の制御により、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１は閉状態にされている。したがって、図２に示すように、スタータ・ジェネレータ１３の発電電力は、第１電源ラインＬＢ１、電流路ＬＣ及び第２電源ラインＬＢ２を介して、第１機器バッテリ２１、第２機器バッテリ２２及び電気機器１１に送られる。
【００２８】
図３は、車両停止時の電流の流れを示す構成図である。車両１のシステム動作中、エンジン１６が停止すると、スタータ・ジェネレータ１３の発電が停止する。第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２が正常であれば、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１は閉状態にされている。したがって、第１機器バッテリ２１からも第２機器バッテリ２２からも電気機器１１へ電力供給可能とされる。ただし、電流路ＬＣではダイオードＤ１の電圧降下が生じるため、第２機器バッテリ２２の出力電圧が正常であれば、第２機器バッテリ２２から第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ電力が供給される。第２機器バッテリ２２の出力電圧が低下したときには、第１機器バッテリ２１から第１電源ラインＬＢ１、電流路ＬＣ及び第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ電力が供給される。このように供給される電力によって、制御部１２を含む電気機器１１が動作して、車両１のシステムの動作が維持される。
【００２９】
図４は、エンジンの再始動時の電流の流れを示す構成図である。ここでは、車両１の停止によりエンジン１６が一時的に停止し、再び車両１を走行させるためにエンジン１６を再始動する場合を想定する。ただし、第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２は正常であるとする。この場合においても、制御部１２は、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１を閉状態に制御している。再始動の操作に基づき、制御部１２は、クラッチ１７を切り離し、スタータ・ジェネレータ１３を電動機として動作させ、エンジン１６を再始動する。このとき、スタータ・ジェネレータ１３は、第１機器バッテリ２１の電力を用いて動作し、電気機器１１は第２機器バッテリ２２の電力を用いて動作する。
【００３０】
スタータ・ジェネレータ１３の消費電力は比較的に大きく、第１電源ラインＬＢ１では大きな電圧降下が生じるが、電流路ＬＣのダイオードＤ１により、第１電源ラインＬＢ１の電圧降下が第２電源ラインＬＢ２に波及せず、電気機器１１に出力されている電源電圧が下限電圧を下回る恐れを低減できる。
【００３１】
＜第２機器バッテリの故障時＞
図５は、第２機器バッテリの故障時の状態を示す構成図である。第２機器バッテリ２２が故障している場合、車両１のシステム動作中、制御部１２は、継続的にスイッチＳＷを閉じ、半導体スイッチＭ１を開く。このスイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の制御状態を、第２機器バッテリ２２の故障時の制御と呼ぶ。
【００３２】
図５に示すように、第２機器バッテリ２２の故障時の制御において、車両１の走行中にスタータ・ジェネレータ１３が発電すると、発電電力は、第１電源ラインＬＢ１を介して第１機器バッテリ２１に供給され、第１機器バッテリ２１を充電する。さらに、発電電力は、電流路ＬＣ及び第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ供給され、電気機器１１を動作させる。発電電力は、半導体スイッチＭ１が開いていることで第２機器バッテリ２２へは送られず、故障した第２機器バッテリ２２に電流が流れ込むことが抑制される。さらに、第２機器バッテリ２２は故障により出力電圧が低下するので、半導体スイッチＭ１に寄生ダイオードＤ２があっても、第２電源ラインＬＢ２の電圧の方が高いことにより、故障した第２機器バッテリ２２から第２電源ラインＬＢ２へ放電されることがない。
【００３３】
第２機器バッテリ２２の故障時の制御において、エンジン１６の停止時には、第１機器バッテリ２１から電流路ＬＣを介して電気機器１１へ電力が供給され、これにより制御部１２を含む電気機器１１が動作して、車両１のシステムの動作が維持される。このとき、半導体スイッチＭ１が開いていることで、第２機器バッテリ２２へ電流が流れ込むことが抑制される。さらに、故障した第２機器バッテリ２２は出力電圧が低下するので、半導体スイッチＭ１に寄生ダイオードＤ２があっても、第２機器バッテリ２２から放電されることもない。
【００３４】
続いて、車両１のシステム動作中、それまで第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２が正常で、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の両方が閉状態にされているときに、第２機器バッテリ２２が故障した場合の動作について説明する。この場合、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１が閉じた状態で、故障した第２機器バッテリ２２に第２電源ラインＬＢ２の電流が引き込まれ、第１機器バッテリ２１が正常でも第２電源ラインＬＢ２の電源電圧が低下することがある。そして、第２電源ラインＬＢ２の電源電圧が、半導体スイッチＭ１の制御を維持できる下限電圧を下回った場合、半導体スイッチＭ１は、自動的に開状態に切り替わる。これにより、故障した第２機器バッテリ２２への電流の引き込みが止まり、正常な第１機器バッテリ２１の出力により、第２電源ラインＬＢ２の電源電圧が回復する。したがって、制御部１２を含む電気機器１１が動作し、車両１のシステムの動作を維持できる。
【００３５】
＜第１機器バッテリの故障時＞
図６は、第１機器バッテリの故障時の状態を示す構成図である。第１機器バッテリ２１が故障している場合、車両１のシステム動作中、制御部１２は、スイッチＳＷを開き、半導体スイッチＭ１を閉じる制御を維持する。このスイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の制御状態を、第１機器バッテリ２１の故障時の制御と呼ぶ。
【００３６】
図６に示すように、第１機器バッテリ２１の故障時の制御において、車両１の走行中にスタータ・ジェネレータ１３が発電すると、発電電力は第１電源ラインＬＢ１、電流路ＬＣ及び第２電源ラインＬＢ２を介して第２機器バッテリ２２と電気機器１１へ送られる。そして、発電電力により第２機器バッテリ２２が充電され、電気機器１１が動作する。故障した第１機器バッテリ２１は、第１電源ラインＬＢ１から切り離されているので、放電することも電流が流れ込むこともない。
【００３７】
第１機器バッテリ２１の故障時の制御において、エンジン１６の停止時には、第２機器バッテリ２２から第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ電力が供給され、これにより制御部１２を含む電気機器１１が動作して、車両１のシステムの動作が維持される。故障した第１機器バッテリ２１は、第１電源ラインＬＢ１から切り離されているので、放電することも電流が流れ込むこともない。
【００３８】
＜システム休止中＞
図７は、システム休止中の状態を示す構成図である。システム休止中、制御部１２は、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の制御を行わない、あるいは、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１に制御用の通電がなされない。したがって、ノーマリクローズのスイッチＳＷは閉状態にされ、ノーマリオープンの半導体スイッチＭ１は開状態にされる。
【００３９】
第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２の両方が正常であれば、システム休止中、図７に示すように、出力電圧の高いほうから電気機器１１に電源電圧が出力される。すなわち、第２機器バッテリ２２からは、半導体スイッチＭ１の寄生ダイオードＤ２と第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ電源電圧が出力可能にされ、第１機器バッテリ２１からは、第１電源ラインＬＢ１、電流路ＬＣ及び第２電源ラインＬＢ２を介して電気機器１１へ電源電圧を出力可能にされる。そして、この電源電圧により、制御部１２が待機動作し、搭乗者が車両１のシステムを起動させる操作を行うと、制御部１２が動作して、車両１のシステムを起動することができる。
【００４０】
システム休止中、第１機器バッテリ２１が故障しており、第２機器バッテリ２２が正常である場合、故障している第１機器バッテリ２１は、出力電圧が低下するため、ダイオードＤ１が遮断作用し、電流路ＬＣに電流が流れることがない。また、システム休止中は、スタータ・ジェネレータ１３が動作することもない。したがって、故障した第１機器バッテリ２１は放電することもなく、第１機器バッテリ２１へ電流が流れ込んでしまうこともない。
【００４１】
一方、第１機器バッテリ２１が故障していても、第２機器バッテリ２２から半導体スイッチＭ１の寄生ダイオードＤ２を介して電気機器１１に電源電圧が出力される。この電源電圧により、制御部１２が待機動作し、搭乗者が車両１のシステムを起動させる操作を行うと、制御部１２が動作して、車両１のシステムを起動することができる。
【００４２】
システム休止中、第１機器バッテリ２１が正常で、第２機器バッテリ２２が故障している場合、故障している第２機器バッテリ２２は、出力電圧が低下する。このため、システム休止中、半導体スイッチＭ１の寄生ダイオードＤ２があっても、半導体スイッチＭ１が開いていることで、故障した第２機器バッテリ２２は放電することもなく、電流が流れ込むこともない。
【００４３】
一方、第２機器バッテリ２２が故障していても、第１機器バッテリ２１から電流路ＬＣを介して電気機器１１に電源電圧が出力される。この電源電圧により、制御部１２が待機動作し、搭乗者が車両１のシステムを起動させる制御を行うと、制御部１２が動作して、車両１のシステムを起動することができる。
【００４４】
＜故障診断＞
本実施形態の車両用電源装置２を搭載した車両１においては、次のようにして、第１機器バッテリ２１と第２機器バッテリ２２の故障診断を行うことができる。
【００４５】
第２機器バッテリ２２の故障診断において、制御部１２は、半導体スイッチＭ１を開状態に切り替え、第２機器バッテリ２２の出力電圧を計測する。そして、計測値が所定の閾値電圧以下であれば故障と判定する。半導体スイッチＭ１は、車両１のシステム動作中、車両１が停止していても走行していても開状態に切り替え可能である。したがって、所望の頻度で第２機器バッテリ２２の故障診断を行うことができる。
【００４６】
第１機器バッテリ２１の故障診断において、制御部１２は、スイッチＳＷを開状態に切り替えたときの、第１機器バッテリ２１の出力電圧を計測し、所定の閾値電圧以下であれば故障と判定する。また、制御部１２は、第１機器バッテリ２１の電流を計測し、その充電電流が異常な場合に、第１機器バッテリ２１が故障と判定するように構成されてもよい。電流計測に基づく故障診断は、スイッチＳＷを閉じたまま実行できるので、制御部１２は、高い頻度で故障診断を行うことができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態の車両用電源装置２によれば、第１機器バッテリ２１がスイッチＳＷを介して第１電源ラインＬＢ１に接続され、第２機器バッテリ２２が寄生ダイオードＤ２を有する半導体スイッチＭ１を介して第２電源ラインＬＢ２に接続されている。さらに、第１電源ラインＬＢ１と第２電源ラインＬＢ２とがダイオードＤ１が途中に設けられた電流路ＬＣを介して結ばれている。そして、第２電源ラインＬＢ２に電気機器１１が接続される。このような構成によれば、スイッチＳＷを閉じ、半導体スイッチＭ１を開くことで、第１機器バッテリ２１から第２機器バッテリ２２への電流の流れ込みと、第２機器バッテリ２２から第１機器バッテリ２１への電流の流れ込みを禁止しつつ、第１機器バッテリ２１又は第２機器バッテリ２２から電気機器１１へ電力を供給することが可能となる。したがって、車両１のシステム休止時に、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１が上記のように切り替わることで、第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２のいずれかが故障していても、故障した機器バッテリを切り離しつつ、正常な機器バッテリで車両１のシステムを起動することが可能となる。
【００４８】
さらに、本実施形態の車両用電源装置２によれば、スタータ・ジェネレータ１３が第１電源ラインＬＢ１に接続されている。したがって、車両１のシステム動作時、スタータ・ジェネレータ１３が発電したときに、発電電力を、第１機器バッテリ２１、第２機器バッテリ２２及び電気機器１１に送って、これらの充電及び電気機器１１の動作に使用することができる。また、第１機器バッテリ２１又は第２機器バッテリ２２が故障したときは、スイッチＳＷ又は半導体スイッチＭ１の切替により、故障した機器バッテリのみを切り離して、発電電力を、正常な機器バッテリへの充電及び電気機器１１の動作に使用することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態の車両用電源装置２によれば、第２機器バッテリ２２と第２電源ラインＬＢ２との間に介在するスイッチとして、寄生ダイオードＤ２を有する半導体スイッチＭ１が採用されている。このような構成によれば、ダイオードとリレー等のスイッチを並列接続した構成と比較して、回路素子の体積を低減でき、車両１のハーネスが配置される領域の縮小及びハーネスの単純化を図ることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態の車両用電源装置２によれば、スイッチＳＷはノーマリクローズであり、半導体スイッチＭ１はノーマリオープンである。したがって、車両１のシステム休止時、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１の制御が自動的に切れることで、スイッチＳＷを閉じ、半導体スイッチＭ１を開くことができる。これにより、車両１がシステム休止状態に移行することで、自動的に、第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２のいずれかの故障に対応可能なシステムの休止状態へ移行することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態の車両用電源装置２によれば、スイッチＳＷ及び半導体スイッチＭ１を制御する制御部１２が、第２電源ラインＬＢ２に伝送された電力で動作するように構成されている。このような構成によれば、制御部１２についても、他のＥＣＵと同様の経路で供給された電力を使用することができ、特別な電力供給経路を設ける必要がない。そして、このような構成では、車両１のシステム休止中に、第２電源ラインＬＢ２の電源電圧が絶たれてしまうと、車両１の起動が不能となってしまう。しかしながら、上述した車両用電源装置２の構成により、第２電源ラインＬＢ２には第１機器バッテリ２１及び第２機器バッテリ２２のいずれか一方から電力供給がなされるので、一方の機器バッテリが正常であれば、車両１が起動不可の状態に陥ってしまうことを抑制できる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、車両１がエンジン自動車である場合について説明した。しかし、車両１は、ＥＶ（Electric Vehicle）又はＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）等であってもよい。ＥＶ又はＨＥＶ等の場合、第１電源ラインＬＢ１に電力を供給する電力供給機器は、発電機のほか、走行用の電力を蓄積する高電圧の主バッテリから降圧した電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータが適用されてもよい。また、上記実施形態では、本発明に係る第１ダイオードとして、整流専用の素子であるダイオードＤ１を示したが、第１ダイオードとしては、例えば、ノーマリオープンの半導体スイッチに含まれる寄生ダイオードが適用されてもよい。この構成によれば、第１機器バッテリの電力で第２電源ラインに接続された補機等の電気機器を駆動する場合、あるいは、電力供給機器で発電された電力で第２電源ラインに接続された第２機器バッテリを充電する場合などに、半導体スイッチがオンに制御されることで、第１ダイオードで生じる電力損失を低減し、車両の燃費向上を図ることができる。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  車両
２  車両用電源装置
１１  電気機器
１２  制御部
１３  スタータ・ジェネレータ（電力供給機器）
１６  エンジン
１７  クラッチ
１８  駆動輪
２１  第１機器バッテリ
２２  第２機器バッテリ
ＬＢ１  第１電源ライン
ＬＢ２  第２電源ライン
ＬＣ  電流路
Ｄ１  ダイオード（第１ダイオード）
Ｄ２  寄生ダイオード（第２ダイオード）
ＳＷ  スイッチ
Ｍ１  半導体スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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