(57)【要約】【課題】過剰な発電電力から蓄電池を保護できる電源制御装置、及び当該電源制御装置を備える電源システムを提供する。【解決手段】エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の発電電力が供給される蓄電池と、発電機及び蓄電池から電力が供給される負荷と、発電機、蓄電池及び負荷を互いに接続する電気経路に設けられ、発電機、蓄電池及び負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチと、を備える電源システムに適用され、発電機が発電している発電状態下で、発電機及び蓄電池を接続する前記電気経路である電力供給経路が、所定以上の発電電力が供給される異常経路となる異常状態となっているかを判定する異常判定部と、異常状態であることが判定された場合に、負荷での消費電力量を増加させるように負荷の運転状態を制御する負荷制御部と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力で発電する発電機（１０）と、
前記発電機の発電電力が供給される蓄電池（１１，１２）と、
前記発電機及び前記蓄電池から電力が供給される負荷（２０，３０）と、
前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷を互いに接続する電気経路（Ｌ１〜Ｌ６）に設けられ、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチ（４１〜４６）と、
を備える電源システムに適用され、
前記発電機が発電している発電状態下で、前記発電機及び前記蓄電池を接続する前記電気経路である電力供給経路が、所定以上の発電電力が供給される異常経路となる異常状態となっているかを判定する異常判定部（１０３）と、
前記異常状態であることが判定された場合に、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する負荷制御部（１０４）と、
を備える電源制御装置。
【請求項２】
前記負荷は、前記電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する制御装置である第１負荷（２０）と、その制御装置以外の第２負荷（３０）とを含み、
前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記第１負荷及び前記第２負荷のうち前記第２負荷について消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
前記負荷は、前記エンジンが搭載された車両の走行状態を変えるための走行系負荷（２１）と、それ以外の非走行系負荷（２２）とを含み、
前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記走行系負荷及び前記非走行系負荷のうち、前記非走行系負荷について消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１又は２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記負荷制御部は、前記異常経路の前記発電電力に応じて、前記負荷による消費電力量の増加量が調整されるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、異常箇所が前記発電機及び前記スイッチのいずれであるかを特定する特定部（１０３ａ）を備え、
前記負荷制御部は、前記異常箇所が前記発電機である場合には、前記異常箇所が前記スイッチである場合に比べて、異常発生時における前記負荷の消費電力量の増加量が大きくなるように、前記負荷の運転状態を制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項６】
前記蓄電池は、当該蓄電池の蓄電量が所定の下限電圧及び所定の上限電圧の範囲内となるようにその充電状態が制御されるものであり、
前記蓄電池の前記蓄電量を認識する充電認識部（１０２ａ）と、
前記充電認識部が認識した前記蓄電量と、前記上限電圧の際の前記蓄電量との差から、前記蓄電池の充電可能量を求める充電可能量算出部（１０２ｃ）と、を備え、
前記負荷制御部は、前記蓄電池の充電可能量を控除しつつ、前記負荷による消費電力量の増加量が調整されるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項７】
前記負荷制御部は、前記異常経路の発電電力よりも、前記異常経路に接続される前記蓄電池の充電可能量が大きくなる場合には、前記負荷の消費電力量を増加させる処理を行わない請求項６に記載の電源制御装置。
【請求項８】
前記蓄電池の電池温度を認識する温度認識部（１０２ｂ）を備え、
前記負荷制御部は、前記温度認識部が認識した前記電池温度が高くなるほど、前記負荷での消費電力量の増加量が大きくなるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項９】
前記電気経路には、消費電力の最大値の異なる複数種類の前記負荷が設けられており、
前記負荷制御部は、前記異常判定部によって前記異常状態であることが判定された場合には、前記異常経路の前記発電電力に応じて、前記消費電力量を増加させる前記負荷を選択する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項１０】
前記負荷は、当該負荷の運転状態を乗員が認識することができる認識負荷（２５）と、それ以外の非認識負荷（２６）とを含み、
前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合に、前記認識負荷及び前記非認識負荷のうち前記非認識負荷について優先的に消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜９のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項１１】
前記負荷は、通電により加熱作動する熱負荷（２３）と、それ以外の非熱負荷（２４）とを含み、
前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合に、前記熱負荷及び前記非熱負荷のうち前記熱負荷の消費電力量について優先的に増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項１２】
前記スイッチとして、前記発電機及び前記蓄電池を接続する前記電気経路である前記電力供給経路上に設けられた第１スイッチ（４２等）と、前記電力供給経路及び前記負荷を接続する前記電気経路上に設けられた第２スイッチ（４３等）と、を備えており、
前記スイッチのオンとオフとを切り替えるスイッチ制御部（１０１）を備え、
前記スイッチ制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにするスイッチ制御を行い、
前記負荷制御部は、前記スイッチ制御が行われた状態で、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項１３】
前記蓄電池として、前記発電機に対して並列接続される第１蓄電池（Ｐｂ）及び第２蓄電池（Ｌｉ）を備える電源システムに適用され、
前記電気経路に設けられるスイッチとして、前記発電機及び前記第１蓄電池を接続する第１電力供給経路に設けられる第１スイッチ（４１等）と、前記発電機及び前記第２蓄電池を接続する第２電力供給経路に設けられた第２スイッチ（４２等）と、を備えており、
前記異常判定部は、前記発電機が発電している発電状態下で、前記第１電力供給経路及び前記第２電力供給経路のいずれかにおいて前記異常状態となっているかを判定し、
前記負荷制御部は、前記第１電力供給経路及び前記第２電力供給経路のいずれかにおいて異常状態であることが判定された場合に、前記負荷での消費電力量を増加させるように前記負荷の運転状態を制御する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項１４】
前記各蓄電池は、当該各蓄電池の蓄電量が所定の下限電圧及び上限電圧の範囲内となるようにその充電状態が制御されるものであり、
前記各蓄電池の蓄電量を認識する充電認識部（１０２ａ）と、
前記認識部が認識した前記蓄電量と、前記上限電圧の際の前記蓄電量との差から、前記各蓄電池の充電可能量を求める充電可能量算出部（１０２ｃ）と、を備え、
前記負荷制御部は、前記異常判定部によって前記異常状態であることが判定されており、前記各蓄電池が前記異常経路に接続される第３蓄電池と、前記異常経路以外の前記電気経路に接続される第４蓄電池とである場合において、前記第４蓄電池の充電が可能である場合には、前記第４蓄電池の前記充電可能量を控除しつつ、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する請求項１３に記載の電源制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電源制御装置と、
前記発電機と、
前記発電電力が供給される蓄電池と、
前記発電機及び前記蓄電池から電力が供給される前記負荷と、
前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷を互いに接続する電気経路と、
前記電気経路に設けられ、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチと、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１６】
前記電源制御装置は、上位制御装置（２００）から作動指令を入力し、当該作動指令に基づいて前記負荷に対する通電を行わせるものであって、
前記負荷制御部は、異常状態であることが判定された場合には、前記上位制御装置からの前記作動指令に関わらず、前記負荷の前記消費電力量を増加させるための指令信号を前記負荷に対して出力する請求項１５に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電源制御装置、及び当該電源制御装置を備える電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される電源システムとして、エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の発電電力で充電される蓄電池と、発電機及び蓄電池から電力が供給される負荷と、これらを互いに接続する電気経路上に設けられ、発電機、蓄電池及び負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチを備えるものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の電源システムにおいて、発電機に異常が生じたり、発電機と蓄電池との電気的な接続状態を切り替えるスイッチに異常が生じたりすると、蓄電池に対して過剰に発電電力が供給されてしまう異常状態となり、蓄電池に何等かの不具合を生じさせてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、蓄電池に対して過剰に発電電力が供給される異常状態となった場合に、発電機の発電を停止したり、発電機及び蓄電池を接続する電気経路上のスイッチをオフにしたりする停止処理を行うことが考えられる。しかし、そもそも発電機やスイッチに異常がある場合には、このような停止処理を正しく実行できないおそれがある。また仮に停止処理を正しく実行できたとしても、異常状態となってから停止処理が実行されるまでの間に、蓄電池に対して過剰な発電電力が供給されるおそれがある。更には、一旦停止処理が正しく実行されたとしても、発電機やスイッチの異常に起因して、その後に停止処理が正しく実行できなくなるおそれもある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、過剰な発電電力から蓄電池を保護できる電源制御装置、及び電源システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の手段では、エンジンの動力で発電する発電機（１０）と、前記発電機の発電電力が供給される蓄電池（１１，１２）と、前記発電機及び前記蓄電池から電力が供給される負荷（２０，３０）と、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷を互いに接続する電気経路（Ｌ１〜Ｌ６）に設けられ、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチ（４１〜４６）と、備える電源システムに適用され、前記発電機が発電している発電状態下で、前記発電機及び前記蓄電池を接続する前記電気経路である電力供給経路が、所定以上の発電電力が供給される異常経路となる異常状態となっているかを判定する異常判定部（１０３）と、前記異常状態であることが判定された場合に、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する負荷制御部（１０４）と、を備えている。
【０００８】
エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の発電電力が供給される蓄電池と、発電機及び蓄電池から電力が供給される負荷と、これらを互いに接続する電気経路に設けられ、発電機、蓄電池及び負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチと、を備える電源システムにおいて、発電機に異常が生じたり、発電機及び蓄電池の電気的な接続状態を切り替えるスイッチに異常が生じたりすると、発電機から蓄電池へと過剰に発電電力が供給されてしまい、蓄電池に何等かの不具合を生じさせてしまうおそれがある。
【０００９】
そこで発電機が発電している発電状態下で、発電機及び蓄電池を接続する電気経路である電力供給経路が、所定以上の発電電力が供給される異常経路となる異常状態となっているかを判定する。そして異常状態であると判定した場合には、負荷での消費電力量を増加させるように負荷の運転状態を制御するようにした。
【００１０】
この処理を行うことで、異常経路の発電電力のうち、負荷への供給量が増加され、蓄電池への供給量が減少することとなる。よって過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【００１１】
なお、発電機から蓄電池に対して過剰に発電電力が供給される状況となった場合に、発電機の発電を停止したり、発電機及び蓄電池を接続する電気経路上（電力供給経路上）のスイッチをオフにしたりする停止処理を行うことが考えられる。しかし、そもそも発電機やスイッチに異常がある場合には、このような停止処理を正しく実行できない可能性がある。また仮に停止処理が正しく実行できたとしても、異常状態が発生してから停止処理が実行されるまでの間に、蓄電池に対して過剰な発電電力が供給されるおそれがある。更には、一旦停止処理を正しく実行できたとしても、発電機やスイッチの異常に起因して、その後に停止処理を正しく実行できなくなるおそれもある。
【００１２】
この場合においても、停止処理と共に、負荷での消費電力量を増加させるように負荷の運転状態が制御されていれば、異常状態が発生してから停止処理が実行されるまでの間においても、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。また停止処理が正しく実行されなかったとしても、負荷の消費電力量を増加されることに伴って、蓄電池への発電電力の供給量が減らされているため、この場合にも過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【００１３】
第２の手段では、前記負荷は、前記電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する制御装置である第１負荷（２０）と、その制御装置以外の第２負荷（３０）とを含み、前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記第１負荷及び前記第２負荷のうち前記第２負荷について消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００１４】
負荷として、電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する制御装置である第１負荷と、その制御装置以外の第２負荷とのうち、第２負荷について消費電力量を増加させるように負荷の運転状態を制御することとしたため、電源システムの動作に対する影響を回避しつつ、過剰な電力供給から蓄電池を保護することができる。
【００１５】
第３の手段では、前記負荷は、前記エンジンが搭載された車両の走行状態を変えるための走行系負荷（２１）と、それ以外の非走行系負荷（２２）とを含み、前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記走行系負荷及び前記非走行系負荷のうち、前記非走行系負荷について消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００１６】
エンジンが搭載された車両の走行状態を変えるための走行系負荷と、それ以外の非走行系負荷とのうち、非走行系負荷について消費電力量を増加させるようにしたため、車両の走行状態への影響を回避しつつ、電力供給経路に供給される発電電力のうち負荷へ供給される発電電力を増加させることができる。よって車両走行への影響を回避しつつ、過剰な電力供給から蓄電池を保護することができる。
【００１７】
第４の手段では、前記負荷制御部は、前記異常経路の前記発電電力に応じて、前記負荷による消費電力量の増加量が調整されるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００１８】
過剰な発電電力から蓄電池を保護するために負荷の消費電力量を増加させることは、エンジンにおいては燃料の消費量の増加に繋がる。そこで、異常経路の発電電力に応じて、負荷による消費電力量の増加量を調整するようにした。以上により、負荷の消費電力量の増加量を必要分に抑えつつ、過剰な電力供給から蓄電池を保護することができる。
【００１９】
第５の手段では、前記異常判定部は、異常箇所が前記発電機及び前記スイッチのいずれであるかを特定する特定部（１０３ａ）を備え、前記負荷制御部は、前記異常箇所が前記発電機である場合には、前記異常箇所が前記スイッチである場合に比べて、異常発生時における前記負荷の消費電力量の増加量が大きくなるように、前記負荷の運転状態を制御する。
【００２０】
発電機に異常が生じた場合には、スイッチに異常が生じた場合と比べると、異常発生時に電気経路に供給される発電電力が急増する可能性が高くなることが考えられる。そこで、異常箇所が発電機及びスイッチのいずれであるかを特定し、異常箇所が発電機である場合には、異常箇所がスイッチである場合に比べて、異常発生時における負荷の消費電力量の増加量が大きくなるように、負荷の運転状態を制御するようにした。このような処理によって、異常箇所に応じて、過剰な発電電力から蓄電池をより適切に保護することができる。
【００２１】
第６の手段では、前記蓄電池は、当該蓄電池の蓄電量が所定の下限電圧及び所定の上限電圧の範囲内となるようにその充電状態が制御されるものであり、前記蓄電池の前記蓄電量を認識する充電認識部（１０２ａ）と、前記充電認識部が認識した前記蓄電量と、前記上限電圧の際の前記蓄電量との差から、前記蓄電池の充電可能量を求める充電可能量算出部（１０２ｃ）と、を備え、前記負荷制御部は、前記蓄電池の充電可能量を控除しつつ、前記負荷による消費電力量の増加量が調整されるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００２２】
蓄電池の充電が可能である場合には、その充電に必要となる電力量を確保した上で、負荷の消費電力量の増加量を調整するようにした。このような処理によって、発電電力を有効に活用しつつ、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【００２３】
第７の手段では、前記負荷制御部は、前記異常経路の発電電力よりも、前記異常経路に接続される前記蓄電池の充電可能量が大きくなる場合には、前記負荷の消費電力量を増加させる処理を行わない。
【００２４】
異常判定部によって異常状態であると判定されたとしても、異常経路の発電電力よりも、異常経路に接続される蓄電池の充電可能量が大きければ、負荷の消費電力量を増加させる処理を行わないようにしたため、蓄電池の保護のために不要に燃料の消費量が増加されることを抑えつつ、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【００２５】
第８の手段では、前記蓄電池の電池温度を認識する温度認識部（１０２ｂ）を備え、前記負荷制御部は、前記温度認識部が認識した前記電池温度が高くなるほど、前記負荷での消費電力量の増加量が大きくなるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００２６】
蓄電池の電池温度が高くなる程、蓄電池の劣化が加速する等の影響が大きくなる。そこで、異常状態であると判定され、かつ異常箇所が特定された後は、蓄電池の電池温度が高くなるほど、負荷の消費電力量の増加量が大きくなるように負荷の運転状態を制御するようにした。以上により、蓄電池の電池温度を考慮しない場合と比べて、蓄電池を保護する効果を高めることができる。
【００２７】
第９の手段では、前記電気経路には、消費電力の最大値の異なる複数種類の前記負荷が設けられており、前記負荷制御部は、前記異常判定部によって前記異常状態であることが判定された場合には、前記異常経路の前記発電電力に応じて、前記消費電力量を増加させる前記負荷を選択する。
【００２８】
異常経路の発電電力に応じて、消費電力量を増加させる負荷を選択するようにしたため、負荷の消費電力量の増加量に過不足が生じること等を抑えることができる。
【００２９】
第１０の手段では、前記負荷は、当該負荷の運転状態を乗員が認識することができる認識負荷（２５）と、それ以外の非認識負荷（２６）とを含み、前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合に、前記認識負荷及び前記非認識負荷のうち前記非認識負荷について優先的に消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００３０】
負荷として、負荷の運転状態を乗員が認識することができる認識負荷と、それ以外の非認識負荷とがある場合に、それらのうち非認識負荷について優先的に消費電力量を増加させることとしたため、乗員への影響を配慮しつつ、負荷の消費電力量を増加させることができる。
【００３１】
第１１の手段では、前記負荷は、通電により加熱作動する熱負荷（２３）と、それ以外の非熱負荷（２４）とを含み、前記負荷制御部は、前記異常状態であることが判定された場合に、前記熱負荷及び前記非熱負荷のうち前記熱負荷の消費電力量について優先的に増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００３２】
負荷として、通電により加熱作動する熱負荷と、それ以外の非熱負荷とがある場合において、熱負荷は、それ以外の非熱負荷に比べると消費電力量の最大値が大きい傾向がある。そこで熱負荷及び非熱負荷とのうち熱負荷の消費電力量を優先的に増加させるようにしたため、より効率よく負荷の消費電力量を増加させることができる。
【００３３】
第１２の手段では、前記スイッチとして、前記発電機及び前記蓄電池を接続する前記電気経路である前記電力供給経路上に設けられた第１スイッチ（４２等）と、前記電力供給経路及び前記負荷を接続する前記電気経路上に設けられた第２スイッチ（４３等）と、を備えており、前記スイッチのオンとオフとを切り替えるスイッチ制御部（１０１）を備え、前記スイッチ制御部は、前記異常状態であることが判定された場合には、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにするスイッチ制御を行い、前記負荷制御部は、前記スイッチ制御が行われた状態で、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００３４】
異常状態であることが判定された場合に、発電機及び蓄電池を接続する電力供給経路（異常経路）の第１スイッチをオフ、異常経路及び負荷を接続する電気経路上の第２スイッチをオンにする。その上で、負荷での消費電力量を増加させるように負荷の運転状態を制御するようにしたため、過剰な発電電力から蓄電池を保護するための構成を二重化することができる。
【００３５】
すなわち、異常状態となった場合において、スイッチ制御を行った際に、異常経路上の第１スイッチが正常であれば、第１スイッチがオフに切り替えられることで、蓄電池に対する発電電力の供給経路を遮断できる。また、第１スイッチの異常に起因して、スイッチ制御によって第１スイッチの状態が正しく切り替えられなかったとしても、発電電力のうち負荷への供給量の増加に伴い、蓄電池への供給量が減少しているため、過剰な発電電力から蓄電池が保護されることとなる。
【００３６】
第１３の手段では、前記蓄電池として、前記発電機に対して並列接続される第１蓄電池（Ｐｂ）及び第２蓄電池（Ｌｉ）を備える電源システムに適用され、前記電気経路に設けられるスイッチとして、前記発電機及び前記第１蓄電池を接続する第１電力供給経路に設けられる第１スイッチ（４１等）と、前記発電機及び前記第２蓄電池を接続する第２電力供給経路に設けられた第２スイッチ（４２等）と、を備えており、前記異常判定部は、前記発電機が発電している発電状態下で、前記第１電力供給経路及び前記第２電力供給経路のいずれかにおいて前記異常状態となっているかを判定し、前記負荷制御部は、前記第１電力供給経路及び前記第２電力供給経路のいずれかにおいて異常状態であることが判定された場合に、前記負荷での消費電力量を増加させるように前記負荷の運転状態を制御する。
【００３７】
蓄電池として、発電機に対して並列接続される第１蓄電池及び第２蓄電池といった２電源が設けられた電源システムでは、異常判定部は、発電機及び第１蓄電池を接続する電気経路（第１電力供給経路）、発電機及び第２蓄電池を接続する電気経路（第２電力供給経路）のそれぞれにおいて異常状態であるかを判定する。そして負荷制御部は、いずれかの電力供給経路において、異常状態であることが判定された場合に、負荷での消費電力量を増加させるように負荷の運転状態を制御するようにした。以上により、発電機に対して複数の蓄電池が並列接続されている構成においては、各蓄電池を過剰な発電電力から個別に保護することができる。
【００３８】
第１４の手段では、前記各蓄電池は、当該各蓄電池の蓄電量が所定の下限電圧及び上限電圧の範囲内となるようにその充電状態が制御されるものであり、前記各蓄電池の蓄電量を認識する充電認識部（１０２ａ）と、前記認識部が認識した前記蓄電量と、前記上限電圧の際の前記蓄電量との差から、前記各蓄電池の充電可能量を求める充電可能量算出部（１０２ｃ）と、を備え、前記負荷制御部は、前記異常判定部によって前記異常状態であることが判定されており、前記各蓄電池が前記異常経路に接続される第３蓄電池と、前記異常経路以外の前記電気経路に接続される第４蓄電池とである場合において、前記第４蓄電池の充電が可能である場合には、前記第４蓄電池の前記充電可能量を控除しつつ、前記負荷での消費電力量を増加させるように当該負荷の運転状態を制御する。
【００３９】
発電機に対して複数個の蓄電池が並列接続される構成において、一方の蓄電池と発電機とを接続する電力供給経路が異常状態であるが、他方の蓄電池と発電機とを接続する電力供給経路が異常状態でなければ、その異常状態ではない電力供給経路に接続する蓄電池に対して発電電力を供給すれば、異常経路に接続される蓄電池への発電電力の供給量を減らすことができる。またこの場合には、発電電力を蓄電池の充電に利用できる。以上により、異常状態であると判定された電力供給経路の発電電力を有効活用しつつ、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【００４０】
第１５の手段では、電源システムは、第１〜第１４の手段に記載の電源制御装置と、前記発電機と、前記発電電力が供給される蓄電池と、前記発電機及び前記蓄電池から電力が供給される前記負荷と、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷を互いに接続する電気経路と、前記電気経路に設けられ、前記発電機、前記蓄電池及び前記負荷の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチと、を備えている。
【００４１】
第１６の手段では、前記電源制御装置は、上位制御装置（２００）から作動指令を入力し、当該作動指令に基づいて前記負荷に対する通電を行わせるものであって、前記負荷制御部は、異常状態であることが判定された場合には、前記上位制御装置からの前記作動指令に関わらず、前記負荷の前記消費電力量を増加させるための指令信号を前記負荷に対して出力する。
【００４２】
電源制御装置は、上位制御装置からの作動指令を入力し、その作動指令に基づいて負荷に対する通電を行わせるものである場合において、負荷制御部は、異常状態であると判定された場合には、上位制御装置からの作動指令に関わらず、負荷の消費電力量を増加させるための指令信号を出力させるようにしたため、負荷の消費電力量をより迅速に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電源システムの概略構成図。
【図２】負荷の分類に関する説明図。
【図３】制御部が備える機能を示す図。
【図４】異常判定処理のフローチャート。
【図５】フェール制御のフローチャート。
【図６】負荷選択処理のフローチャート。
【図７】異常判定処理の実行例を示す図。
【図８】電源システムの変容例の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。以下の各実施形態では、エンジンの動力及び車両の運動エネルギーの少なくとも一方を駆動源として走行する車両に搭載される電源システムを開示している。
【００４５】
図１に示すように、電源システムは、発電機１０、第１蓄電池である鉛蓄電池１１、第２蓄電池であるリチウムイオン蓄電池１２、スタータ１３、負荷２０（第１負荷）、負荷３０（第２負荷）、スイッチ４１〜４４、制御部１００を備えている。
【００４６】
鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２は発電機１０に対して電気的に並列接続されている。そのため、発電機１０の発電で発生する電力（発電電力Ｗ）は、両蓄電池１１，１２に供給することができる。また、両蓄電池１１，１２からの給電で発電機１０を駆動することもできる。
【００４７】
鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対して、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度及びエネルギー密度が高い高密度蓄電池である。すなわち鉛蓄電池１１は、充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）の変動に対する電圧変動が小さい特性を有している。なおＳＯＣとは、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合を言う。これに対して、リチウムイオン蓄電池１２は、ＳＯＣの変動に対する電圧変動範囲が大きく、内部抵抗が小さい特性を有している。また、鉛蓄電池１１に比べると、リチウムイオン蓄電池１２は、サイクル特性に優れており、充放電による劣化が比較的に穏やかな特性を有している。なお両蓄電池１１，１２には、図示を略す電圧センサ、電流センサ及び温度センサが設けられている。
【００４８】
図１では、上記構成のうち、リチウムイオン蓄電池１２、スイッチ４１〜４４及び制御部１００を筐体（収容ケース）に収容することで一体化し、電池ユニットＵを構成している。なおこれらのうち、各スイッチ４１〜４４及び制御部１００は同一基板に実装されている（図示略）。
【００４９】
電池ユニットＵには、外部端子として第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２及び第３端子Ｐ３が設けられている。これらのうち第１端子Ｐ１には、鉛蓄電池１１、スタータ１３及び負荷２０が接続されている。第２端子Ｐ２には発電機１０が接続されている。第３端子Ｐ３には負荷３０が接続されている。
【００５０】
電池ユニットＵ内には、ユニット内電気経路として、各端子Ｐ１〜Ｐ３及びリチウムイオン蓄電池１２を相互に接続する複数の電気経路Ｌ１〜Ｌ４が設けられている。そして各電気経路Ｌ１〜Ｌ４上にはスイッチ４１〜４４が設けられている。
【００５１】
詳しく説明すると、電気経路Ｌ１は、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４１が設けられている。スイッチ４１と第１端子Ｐ１との間には接続点Ｎ１が形成されており、スイッチ４１と第２端子Ｐ２との間には接続点Ｎ２が形成されている。電気経路Ｌ２は、電気経路Ｌ１の接続点Ｎ２及びリチウムイオン蓄電池１２を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４２が設けられている。スイッチ４２とリチウムイオン蓄電池１２との間には接続点Ｎ３が形成されている。電気経路Ｌ３は、電気経路Ｌ２の接続点Ｎ３及び第３端子Ｐ３を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４３が設けられている。スイッチ４３と第３端子Ｐ３との間には接続点Ｎ４が形成されている。電気経路Ｌ４は、電気経路Ｌ１の接続点Ｎ１及び電気経路Ｌ３の接続点Ｎ４を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４４が設けられている。
【００５２】
従って、電気経路Ｌ１を介して、発電機１０と、鉛蓄電池１１、スタータ１３及び負荷２０とが互いに電気的に接続されることとなる。または、電気経路Ｌ２〜Ｌ４を介して、発電機１０と、鉛蓄電池１１、スタータ１３及び負荷２０とを互いに電気的に接続することもできる。
【００５３】
また電気経路Ｌ２を介して、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とが互いに電気的に接続されることとなる。または、電気経路Ｌ１，Ｌ４，Ｌ３を介して、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とを互いに電気的に接続することもできる。
【００５４】
また電池ユニットＵ内において、各電気経路Ｌ１〜Ｌ４上には、各電気経路Ｌ１〜Ｌ４を流れる電流を検出するための電流センサＩ１〜Ｉ４が個別に設けられている。これらのうち、例えば電気経路Ｌ１に設けられた電流センサＩ１によって、発電機１０と鉛蓄電池１１との間の電流を検出することができる。また電気経路Ｌ２に設けられた電流センサＩ２によって、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２との間の電流を検出することができる。なお各スイッチ４１〜４４に個別に電流センサが設けられている場合には、その電流センサを用いて各電気経路Ｌ１〜Ｌ４の電流を検出することができる。
【００５５】
スイッチ４１〜４４は、いずれも２×ｎ個の半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いて構成されている。詳しく説明すると、まず２個の半導体スイッチを直列接続して直列接続体を構成する。この際、互いの寄生ダイオードが逆向きとなるように接続する。このような構成とすることで、スイッチ４１〜４４をオフとした際には、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して流れる電気経路についても遮断することができる。そして、２つの直列接続体を並列接続することで各スイッチ４１〜４４を構成している。このように半導体スイッチを並列接続して各スイッチ４１〜４４を構成することで、電気経路Ｌ１〜Ｌ４に供給可能な許容電流量を大きくすることができる。
【００５６】
各スイッチ４１〜４４のオン（導通状態、閉状態）とオフ（非導通状態、開状態）とは制御部１００によって切り替えられる。制御部１００が行う処理の詳細は後述する。なお、スイッチ４１〜４４は、少なくとも一つの半導体スイッチを用いて構成されていればよく、各スイッチ４１〜４４は、機械スイッチで構成することもできる。
【００５７】
負荷２０は、スタータ１３以外の一般的な負荷である。これに対して、負荷３０は、供給電力の電圧が概ね一定であるか、電圧変動が所定範囲内であり安定していることが要求される定電圧要求負荷である。よって負荷２０は、負荷３０に比べると入力電圧の変動がある程度許容される非保護負荷であるともいえる。
【００５８】
負荷２０は、電気経路Ｌ１において、スイッチ４１を介して発電機１０とは反対の側に接続されている。また負荷２０は、電気経路Ｌ２〜Ｌ４において、スイッチ４２〜４４を介して発電機１０とは反対の側に設けられているということもできる。
【００５９】
負荷３０は、電気経路Ｌ２，Ｌ３において、スイッチ４２，４３を介して発電機１０とは反対の側に設けられている。また負荷３０は、電気経路Ｌ１，Ｌ４において、スイッチ４１，４４を介して発電機１０とは反対の側に設けられているということもできる。
【００６０】
これらの負荷２０，３０に対しては、両蓄電池１１，１２からの給電が可能である。すなわち鉛蓄電池１１と接続される負荷２０は、鉛蓄電池１１から給電されるだけでなく、電気経路Ｌ３，Ｌ４を介してリチウムイオン蓄電池１２と電気的に接続されることで、リチウムイオン蓄電池１２からの給電が可能となる。ただし本実施形態では、負荷２０への電力供給は、主に鉛蓄電池１１が分担することとしている。
【００６１】
一方、負荷３０は、電気経路Ｌ３を介してリチウムイオン蓄電池１２と電気的に接続されることにより、リチウムイオン蓄電池１２から給電される。また、電気経路Ｌ４を介して鉛蓄電池１１と電気的に接続されることにより、鉛蓄電池１１から給電される。ただし本実施形態では、定電圧要求負荷である負荷３０への電力供給は、主にリチウムイオン蓄電池１２が分担することとしている。
【００６２】
各負荷２０，３０は、制御部１００と通信可能に接続されている。制御部１００は、電池ユニットＵ外のＥＣＵ２００（上位制御装置）と通信可能に接続されており、ＥＣＵ２００からの指令信号（作動指令）を入力し、その作動指令に基づいて各負荷２０，３０に対する通電を行わせたり、出力レベルを調整したりする。なお負荷の出力レベルは、負荷の種類ごとに、段階的に切り替えたり、リニアに変更したりすることができる。
【００６３】
なお図１において、各負荷２０，３０は、少なくとも一つの負荷から構成されていればよく、各負荷２０，３０は、異なる種類の複数個の負荷から構成されていてもよい。
【００６４】
負荷２０に含まれるものとしては、例えばヘッドライト、ストップランプ、フォグランプ、ウィンカ、フロントウィンドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、車室の照明装置、座席暖房装置（シートヒータ）、エンジン冷却装置（ラジエータ）、デフォッガー等が挙げられる。なおデフォッガーには、空調装置の除湿・温風機能を利用して結露を取り除くもの（主にフロントウィンドウやサイドウィンドウに使用）、電熱線を用いて結露を取り除くもの（主にリアウィンドウやサイドミラーに使用）がある。
【００６５】
これ以外にも、負荷２０には、所定の駆動条件が成立することで停止状態から駆動状態に移行し、その条件が成立しなくなると停止状態に戻る駆動負荷が含まれていてもよい。なお駆動負荷は、パワーステアリング、パワーウィンドウ等である。これ以外にも負荷２０には、電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する各種制御装置以外の負荷が含まれることとなる。
【００６６】
これに対して、負荷３０に含まれるものとしては、例えば車載ナビゲーション装置、車載オーディオ装置やメータ装置が挙げられる。これ以外にも負荷３０には、電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する各種制御装置が含まれることとなる。
【００６７】
ところで、図１に示す負荷２０が、異なる種類の複数個の負荷から構成されている場合には、それらの各負荷は様々な観点から分類することができる。例えば図２（ａ）に示すように、負荷２０を車両の走行状態を変えるための走行系負荷２１と、それ以外の負荷であって、車両の走行状態を変えることに関与しない非走行系負荷２２とに分類することができる。例えば走行系負荷２１には、ヘッドライト、ストップランプ、フォグランプ、ウィンカ、ワイパ、エンジン冷却装置（ラジエータ）、駆動装置等が該当する。非走行系負荷２２には、車室の照明装置、座席暖房装置、デフォッガー、空調装置等が該当する。
【００６８】
また図２（ｂ）に示すように、負荷２０は通電により加熱動作する熱負荷２３と、それ以外の非熱負荷２４とに分類することもできる。すなわち熱負荷２３は、主に発熱を目的として用いられる負荷であり、非熱負荷２４は、発熱以外を目的として用いられる負荷であるとも言える。例えば非走行系負荷２２のうち、熱負荷２３としては、車室内を暖房する空調装置、座席暖房装置等が該当する。非熱負荷２４としては、ヘッドライト、車室の照明装置、駆動負荷、空調装置（ラジエータ）、デフォッガー等が該当する。
【００６９】
また図２（ｃ）に示すように、負荷２０はその運転状態を乗員が認識することができる認識負荷２５と、それ以外の非認識負荷２６とに分類することもできる。例えば非走行系負荷２２において、認識負荷２５としては、座席暖房装置、車室の照明装置、空調装置等が該当する。非認識負荷２６としては、ヘッドライト、デフォッガー、駆動負荷、エンジン冷却装置（ラジエータ）等が該当する。
【００７０】
なお負荷３０についても、異なる種類の複数個の負荷から構成される場合には、負荷２０の場合と同様に、それらの各負荷は様々な観点で分類することができる。
【００７１】
図１の説明に戻り、発電機１０は、図示しないエンジンのクランク軸とベルト等を介して連結されており、発電機１０の運転状態を検出するための各種センサ（電圧、電流、温度センサ等）が設けられている。発電機１０は、車両の走行時及び減速時には発電機として機能する。具体的には、車両の走行時にはエンジンの動力を利用して発電する。車両の減速時は車両の運動エネルギー（駆動輪の回転により生じるエネルギー）を利用して発電する。発電機１０が発電した電力は、図示を略す整流器でＡ／Ｄ変換された後、負荷２０，３０、蓄電池１１，１２へと供給されることとなる。なお発電機１０による発電は、ＥＣＵ２００からの指令信号に基づき、発電機１０の制御部（図示略）によって制御される。
【００７２】
また発電機１０は、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止状態から再始動する際には、電動機として機能する。すなわち発電機１０は、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止状態において、各蓄電池１１、１２から供給される電力で回転され、これによりエンジンが再始動する。このような発電機１０としては、スタータ及びオルタネータの機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）、モータジェネレータ等、発電機能及び電動機能を備える周知の回転機を用いることができる。
【００７３】
電池ユニットＵ内に設けられる制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインタフェース等を備えるマイコンを用いて構成されており、電源システムに搭載された各種センサからの信号が入力されるようになっている。図１の例では、電気経路Ｌ１〜Ｌ４に設けられた電流センサＩ１〜Ｉ４、両蓄電池１１，１２に設けられた電圧，電流，温度センサからの信号が入力されるようになっている。
【００７４】
電池ユニットＵ外に設けられるＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等を備えるマイコンを用いて構成されており、電源システムや電源システムに付随するシステムが有する各種センサからの信号が入力されるようになっている。
【００７５】
なお上述したように、制御部１００及びＥＣＵ２００は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介して相互に通信可能に接続されている。よって制御部１００及びＥＣＵ２００に記憶される各種データは互いに共有できるものとなっている。なお制御部１００は、主に電源システムの制御を行う。これに対してＥＣＵ２００は、電源システム及び電源システムに付随するシステムを含む各種車載機器を制御する。
【００７６】
まず、ＥＣＵ２００が行う各種制御の具体例を説明すると、ＥＣＵ２００は、発電機１０による発電を制御する。詳しく説明すると、ＥＣＵ２００は、各蓄電池１１，１２の電圧センサによる端子間電圧の検出結果を用いて、発電機１０の出力電圧を目標電圧とするための指令信号を生成する。
【００７７】
ところで、発電機１０の発電電力による蓄電池の充電や、発電電力による負荷への電力供給は、発電機１０の出力電圧が蓄電池の端子間電圧よりも大きいときに行われる。そして、この際の発電機１０による発電電力は、発電機１０の出力電圧と蓄電池の端子間電圧との電位差に依存する。そこでＥＣＵ２００は、蓄電池の端子間電圧と発電機１０の出力電圧との電位差に基づき目標電圧を設定する。
【００７８】
一方、発電機１０側においては、ＥＣＵ２００からの指令信号を受信すると、発電機１０の制御部（図示略）が、発電機１０が備える半導体スイッチング素子（図示略）のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。これにより、発電機１０の出力電圧が目標電圧となるように発電電力の供給量を制御する。なお発電機１０による発電電力の供給量、すなわち蓄電池の充電量、負荷への電力の供給量は、ＰＷＭ制御のデューティ比が高いほど増加し、デューティ比が低いほど減少することとなる。
【００７９】
またＥＣＵ２００は、各負荷２０，３０の出力レベル（消費電力量ＣＰ）を調整したり、各負荷２０，３０のオンオフを切り替えるための指令信号（作動指令）を出力したりする。更にＥＣＵ２００は、イグニッションスイッチがオンの状態で、所定の自動停止条件が成立した際にはエンジンを自動停止させたり、自動停止状態下で所定の再始動条件が成立した場合には、エンジンを再始動させたりするための指令信号を出力する。
【００８０】
図３に示すように、制御部１００は、スイッチ制御部１０１、電池状態認識部１０２、異常判定部１０３、負荷制御部１０４の各機能を備えている。なお、これらの各機能はＣＰＵがＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで実現される。
【００８１】
スイッチ制御部１０１は、電池状態認識部１０２が認識する蓄電池の状態、異常判定部１０３による異常状態の判定結果に基づいて、各スイッチ４１〜４４のオンとオフを制御する。
【００８２】
詳しく説明すると、電池状態認識部１０２は、充電認識部１０２ａ、温度認識部１０２ｂ、充電可能量算出部１０２ｃ、放電可能量算出部１０２ｄを備えている。充電認識部１０２ａは、各蓄電池１１，１２の蓄電量としてのＳＯＣを認識するものである。具体的には、各蓄電池１１，１２に設けられた電圧センサを用いて認識される蓄電池の端子間電圧、電流センサを用いて認識される電流積算値に基づいて、ＳＯＣを算出し認識する。なおＳＯＣの算出方法は周知であるため詳述は省略する。温度認識部１０２ｂは、温度センサの検出結果に基づき電池温度を認識する。
【００８３】
充電可能量算出部１０２ｃは、充電認識部１０２ａが認識したＳＯＣと、蓄電池が上限電圧ＶＨの際のＳＯＣとの差から、蓄電池の充電可能量を算出する。放電可能量算出部１０２ｄは、充電認識部１０２ａが認識したＳＯＣと、蓄電池が下限電圧ＶＬの際のＳＯＣとの差から、蓄電池の放電可能量を算出する。
【００８４】
そしてスイッチ制御部１０１は、蓄電池の充電をする際には、各蓄電池１１，１２の電池温度が所定の上限温度以下であることを条件に、算出した充電可能量に基づいて、各蓄電池１１，１２のＳＯＣが所定の上限電圧ＶＨを超えないように、各スイッチ４１〜４４のオンオフを切り替えるスイッチ制御をする。同様に蓄電池の放電を行う際には、算出した放電可能量に基づいて、各蓄電池１１，１２のＳＯＣが所定の下限電圧ＶＬよりも低下しないように、各スイッチ４１〜４４のオンオフを切り替えるスイッチ制御をする。以上により、各蓄電池１１，１２のＳＯＣが過充放電とならない範囲（ＳＯＣ許容範囲）となるように調整する。
【００８５】
詳しく説明すると、スイッチ制御部１０１は、発電機１０の発電電力Ｗを鉛蓄電池１１に供給する場合には、発電機１０と鉛蓄電池１１とを電気的に接続すべく、その経路上のスイッチ（例えばスイッチ４１）をオンにする。一方、鉛蓄電池１１への発電電力Ｗの供給を遮断する場合には、発電機１０と鉛蓄電池１１とを電気的に非接続にすべく、その経路上のスイッチ（例えばスイッチ４１）をオフにする。
【００８６】
同様に、発電機１０の発電電力Ｗでリチウムイオン蓄電池１２を充電する場合には、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とを電気的に接続すべく、その電気経路上のスイッチ（例えばスイッチ４２）をオンにする。一方、リチウムイオン蓄電池１２への発電電力Ｗの供給を遮断する場合には、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とを電気的に非接続にすべく、その電気経路上のスイッチ（例えばスイッチ４２）をオフにする。
【００８７】
またスイッチ制御部１０１は、両蓄電池１１，１２の間で充放電を行う場合には、各蓄電池１１，１２を互いに電気的に接続すべく、その電気経路上のスイッチ（例えばスイッチ４３及びスイッチ４４）をオンにする。
【００８８】
更にスイッチ制御部１０１は、各蓄電池１１，１２を放電する際には、基本的には鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の接続を遮断するように各スイッチ４１〜４４のオンオフを制御する。この場合、鉛蓄電池１１からリチウムイオン蓄電池１２への電流、及びリチウムイオン蓄電池１２から鉛蓄電池１１に対する電流が抑制されるため、両蓄電池間で電流が流れることに伴う電力損失を抑制できる。
【００８９】
ところで、電源システムにおいては、蓄電池に対して過剰に発電電力が供給されてしまう異常状態となることがある。例えば発電機において、半導体スイッチング素子のスイッチング動作が正しく行われなかったり、発電機による発電を正しく停止できなかったりする等の異常が生じた場合に、異常状態となるおそれがある。また、発電機と各蓄電池とを接続する電気経路上のスイッチにオン故障等が生じ、発電機から蓄電池への発電電力の供給経路を遮断できなくなる場合にも、異常状態となるおそれがある。そして各蓄電池に対して、ＳＯＣ許容範囲を超えて過剰に発電電力が供給され続けることは、蓄電池における劣化や損傷の進行に繋がる。
【００９０】
そこで、発電機から蓄電池に対して過剰に発電電力が供給される状況となった場合に、発電機の発電を停止したり、発電機及び蓄電池を接続する電気経路（電力供給経路）のスイッチをオフにしたりする停止処理を行うことが考えられる。しかし、そもそも発電機やスイッチに異常がある場合には、このような停止処理を正しく実行できない可能性がある。また仮に停止処理を正しく実行できたとしても、異常状態が発生してから停止処理が実施されるまでの間に、蓄電池に対して過剰な発電電力が供給されるおそれがある。更には、一旦停止処理を正しく実行できたとしても、発電機やスイッチの異常に起因して、その後に停止処理を実行できなくなるおそれがある。
【００９１】
すなわち、発電機に異常が生じているが、発電機と蓄電池とを接続する電気経路上のスイッチが正常であれば、停止処理によって、そのスイッチをオフにすれば、発電機から蓄電池への発電電力の供給を一旦は遮断することができる。しかしスイッチをオフにしたとしても、そのスイッチに対して発電機からの過剰な発電電力（耐圧以上の発電電力）が供給され続けることにより、その後にスイッチが故障に至るおそれがある。なお、発電機の異常に付随してスイッチが故障することを回避するために、高耐圧のスイッチを採用することも考えられるが、電源システムを構築するためのコストの増加や、システムの大型化を招いてしまう。
【００９２】
そこで異常判定部１０３は、発電機１０が発電している発電状態下で、発電機１０と各蓄電池１１，１２とを接続する電気経路である電力供給経路ＰＬに所定以上の発電電力Ｗが供給される異常経路となる異常状態であるかを判定する。例えば異常判定部１０３は、各電気経路Ｌ１〜Ｌ４に設けられた電流センサＩ１〜Ｉ４の検出結果に基づき、電力供給経路ＰＬにおける電流の積算値（蓄電池へ供給される電流の積算値）を求める。そして、その電流の積算値が、所定の制御上限値を超える場合に、電力供給経路ＰＬが異常経路となる異常状態であると判定する。なお制御上限値は、各電気経路Ｌ１〜Ｌ４に供給できる発電電力Ｗの最大値として予め設定することができる。
【００９３】
そしてスイッチ制御部１０１は、異常判定部１０３によって異常状態であると判定された場合には、スイッチ制御として、異常経路のスイッチをオフ、その異常経路と負荷２０とを接続する電気経路（異常状態であることが判定されていない電気経路）のスイッチをオンにする。
【００９４】
例えば、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路Ｌ２（電力供給経路ＰＬ）が異常経路であると判定された場合には、その電気経路Ｌ２（接続点Ｎ３）と負荷２０とを接続する電気経路Ｌ３，Ｌ４のスイッチ４３，４４をそれぞれオンにする。以上により、電気経路Ｌ２の発電電力Ｗが負荷２０に供給されるようにする。
【００９５】
一方、負荷制御部１０４は、異常判定部１０３によって異常状態であると判定された場合には、ＥＣＵ２００からの作動指令に関わらず、負荷２０の消費電力量ＣＰを増加させるように負荷の運転状態を制御するフェール制御を行う。例えばフェール制御では、異常状態であると判定される前に負荷２０が停止状態であれば、負荷２０の運転（通電）を開始させるための指令信号を出力する。また異常状態であると判定される前に負荷２０が運転（通電）されていれば、その出力レベルを高めるための指令信号を出力する。
【００９６】
このようなフェール制御の実施により、負荷２０の消費電力量ＣＰを増加させることで、発電機１０と蓄電池とを接続する電力供給経路ＰＬに供給される発電電力Ｗのうち、蓄電池への供給量を減少させることができる。
【００９７】
なお、スイッチ制御部１０１によって、異常経路のスイッチをオフ、負荷２０と異常経路とを接続する電気経路のスイッチをオンにするスイッチ制御を行う場合には、既存のシステムを利用して、蓄電池の保護の多重化が図られることとなる。すなわち異常経路のスイッチが正常であれば、スイッチが正しくオフに切り替えられるため、これにより蓄電池への過剰な発電電力Ｗの供給経路が遮断される。一方、異常経路のスイッチが故障していたり、異常経路のスイッチが当初正常であったが過剰な発電電力の供給が継続されていたりすることで、その後に故障に至ったとしても、負荷２０と異常経路とを接続する電気経路を介して、負荷２０の消費電力量が増加された状態となっていることで、蓄電池に対して過剰な発電電力が供給されることを回避できる。
【００９８】
ところで、スイッチのオン故障に起因して異常状態であると判定された場合には、上述のように、停止処理として異常経路上のスイッチをオフにする処理を行ったとしても、この処理が正しく行われないこととなる。このような状況下で、ＥＣＵ２００を経由して負荷２０にフェール制御の指令信号を出力することを想定すると、異常発生から停止処理が実行されるまでの間に、発電機１０から蓄電池に対して過剰な発電電力が供給されるおそれがある。
【００９９】
これに対して、制御部１００（負荷制御部１０４）から負荷２０に対してフェール制御のための指令信号を直接出力する場合には、ＥＣＵ２００を経由してフェール制御のための指令信号を間接的に出力する場合と比べると、負荷２０の消費電力量ＣＰをより迅速に増加することができる。よって異常発生から停止処理が実行されるまでの間においても、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【０１００】
なお本実施形態では、フェール制御として、負荷２０（一般負荷）及び負荷３０（定電圧要求負荷）のうち、負荷２０の消費電力量ＣＰを増加させることで、負荷３０への影響を回避しつつ、消費電力量ＣＰを増加させるようにしている。
【０１０１】
ところで、異常箇所に応じて、異常発生時における電気経路の発電電力Ｗの増加の仕方が異なることが考えられる。すなわち、異常箇所がスイッチの場合は、発電機１０側で発電電力が調整できる可能性がある。これに対して、異常箇所が発電機１０の場合には、発電電力の調整自体が困難となる可能性が高い。よって異常箇所が発電機１０の場合には、異常箇所がスイッチの場合と比べると、異常発生時における発電電力が瞬時に大きくなるおそれがある。また、エンジンの動力を利用して発電を行う際にフェール制御を行うことは、エンジン駆動のための燃料の消費量を増加させていることに繋がる。
【０１０２】
そこで図３に示すように、本実施形態の異常判定部１０３は、異常箇所が発電機１０であるかスイッチであるかを特定する特定部１０３ａを備えている。例えば特定部１０３ａは、制御部１００が各スイッチ４１〜４４に対して指令信号を出力した際に、その指令信号に対して適切な処理がなされたか否かの検出結果に基づいて、異常箇所を特定する。具体的には、特定部１０３ａは、スイッチ制御部１０１が各スイッチ４１〜４４のオンオフを切り替えるスイッチ制御を行った際に、そのスイッチ制御の実行結果として、各スイッチを介して流れる電流の大きさの整合が取れているか否かに基づいて異常箇所を特定する。すなわち、スイッチ制御の実行結果として、スイッチを介して流れる電流の大きさの整合が取れていれば、スイッチは正常であるため、異常箇所は発電機１０であることを特定することができる。一方、スイッチ制御の実行結果として、スイッチを介して流れる電流の整合が取れていなければ、異常箇所はスイッチであると特定することができる。
【０１０３】
別の例としては、特定部１０３ａは、ＥＣＵ２００が発電機１０に対して指令信号を出力した際、その指令信号に対して適切な処理がなされたか否かの結果がＥＣＵ２００から入力されることで、異常箇所を特定することができる。すなわち特定部１０３ａは、発電機１０の発電電力を増減させる旨の指令信号が出力された場合に、その指令信号に従って発電機１０の発電電力が正しく調整されていれば、発電機１０は正常であるため、異常箇所はスイッチであると特定することができる。一方、指令信号に従って発電機１０の発電電力が正しく調整されていなければ、異常箇所は発電機１０であることを特定することができる。なお異常箇所を特定するための各種検出値は、発電機１０、各スイッチ４１〜４４や各電気経路Ｌ１〜Ｌ４に設けられた各種センサの検出結果から取得できる。
【０１０４】
そして負荷制御部１０４は、異常発生時には、特定部１０３ａが特定した異常箇所に応じて、負荷の消費電力量ＣＰの増加量を個別に初期設定する。例えば、異常箇所が発電機１０の場合には、負荷２０の消費電力量ＣＰが最大値（ＭＡＸ）となるように初期設定する。一方、異常箇所がスイッチの場合には、負荷の消費電力量ＣＰを所定量ΔＣＰ増加させるように初期設定する。すなわち異常箇所がスイッチの場合には、異常箇所が発電機１０の場合と比べて、異常発生時における負荷２０の消費電力量ＣＰの増加量が抑えられるようにする。このように、異常箇所に応じて、負荷２０の消費電力量ＣＰの増加の仕方を個別に設定することで、異常箇所に応じて蓄電池を保護しつつ、フェール制御に伴う燃料消費量の増加を必要最小限に抑えることができる。
【０１０５】
また負荷制御部１０４は、フェール制御の実施中は、蓄電池に対して供給される発電電力Ｗのうちの余剰分（余剰電力ΔＷ）に応じて、消費電力量ＣＰの増加量を調整する。すなわち負荷制御部１０４は、異常経路の発電電力Ｗから、充電可能量算出部１０２ｃが算出した充電可能量を控除することで余剰電力ΔＷを算出する。そしてこの余剰電力ΔＷに応じて、負荷における消費電力量ＣＰの増加量が調整されるように、負荷の運転状態を制御する。すなわち、余剰電力ΔＷが大きくなるほど負荷の消費電力量ＣＰの増加量が大きくなるように負荷の運転状態を制御する。また、余剰電力ΔＷが小さくなるほど負荷の消費電力量ＣＰの増加量が小さくなるように負荷の運転状態を制御する。
【０１０６】
このような処理を行うことで、フェール制御の実施に伴う燃料消費量の増加を抑えつつ、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができるだけでなく、蓄電池の充電が可能である場合には、発電電力を蓄電池の充電に有効に活用することができる。
【０１０７】
また、負荷２０として複数種類のものが設けられている場合には、各種条件に応じて、消費電力量ＣＰを増加させる負荷と、消費電力量ＣＰを増加させない負荷とが選択されるとよい。また負荷２０として複数種類のものが用意されている場合には、消費電力量ＣＰを増加させる負荷の優先順位付けがされていてもよい。
【０１０８】
そこで本実施形態では、車両走行への影響に配慮して、走行系負荷２１及び非走行系負荷２２のうち、非走行系負荷２２の消費電力量ＣＰを優先的に増加させるように負荷２０の運転状態を制御する。
【０１０９】
またこの際、認識負荷２５及び非認識負荷２６のうち、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰを優先的に増加させるように負荷の運転状態を制御する。すなわち、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰを増加させることが可能であれば、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰを増加させるようにする。そして非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値となっても、更に消費電力量ＣＰが増加されることが求められる場合には、認識負荷２５の消費電力量ＣＰについても増加させるようにする。
【０１１０】
この際、認識負荷２５や非認識負荷２６として、それぞれ複数種類のものが用意されており、それらのうちで消費電力量ＣＰを増加させるものの優先順位付けがされているとよい。本実施形態では、複数種類の負荷が用意されている場合には、消費電力量ＣＰの最大値の大きいものから順次、消費電力量ＣＰが増加されるように設定されているとする。なおこの優先順位付けは、各種条件に応じて変更することができる。
【０１１１】
次に上記処理の詳細を図４〜図６のフローチャートを用いて説明する。なお図４〜図６の各処理は、電源システムの運転状態において制御部１００が所定周期で繰り返し実施する。
【０１１２】
図４の異常判定処理のフローチャートが開始されると、まず発電機１０の発電中であるか否かを判定する（Ｓ１１）。例えば、車両の走行時及び減速時のいずれかにおいて、発電機１０の出力電圧が各蓄電池１１，１２の端子間電圧よりも高くなる場合に発電中であると判定する。発電中でないと判定した場合には処理を終了する（Ｓ１１：ＮＯ）。発電中であると判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、異常状態であるか否かを判定する（Ｓ１２）。例えば、各電気経路Ｌ１〜Ｌ４に設けられた電流センサＩ１〜Ｉ４によって検出される電流の積算値が、所定の制御上限値を超える場合に異常状態であると判定する。または、各蓄電池１１，１２に設けた電流，電圧センサの検出結果に基づいて、各蓄電池１１，１２においてＳＯＣ許容範囲の上限値を超えて更に発電電力Ｗが供給されるおそれがある場合に、異常状態であると判定することができる。
【０１１３】
異常状態でないと判定した場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、処理を終了する。この場合には、フェール制御は行われないこととなる。一方、異常状態であると判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、フェール制御を行う（Ｓ１３）。
【０１１４】
すなわち図５のフェール制御のサブルーチンにおいて、まずスイッチ制御を行う（Ｓ２０）。すなわち、異常状態であることが判定された電気経路（異常経路）上のスイッチをオフにするとともに、異常経路と負荷２０とを接続する電気経路上のスイッチをオンにする。そして、消費電力量ＣＰを増加させる負荷を選択する負荷選択処理を行う（Ｓ２１）。
【０１１５】
すなわち図６の負荷選択処理のサブルーチンにおいて、負荷２０のうち、非走行系負荷２２の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸであるか否かを判定する（Ｓ３１）。本処理では、非走行系負荷２２として設けられている全ての負荷の消費電力量ＣＰの総和が最大値である場合に肯定する。例えば非走行系負荷２２として、座席暖房装置、車室の照明装置、空調装置、ヘッドライト、デフォッガー、駆動負荷、エンジン冷却装置が設けられている場合には、これらの全ての負荷の消費電力量ＣＰの総和が最大値である場合に肯定する。
【０１１６】
非走行系負荷２２の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸでなければ（Ｓ３１：ＮＯ）、非走行系負荷２２のうち、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸであるか否かを判定する（Ｓ３２）。例えば非認識負荷２６として、ヘッドライト、デフォッガー、駆動負荷、エンジン冷却装置が設けられている場合には、これらの全ての負荷の消費電力量ＣＰの総和が最大値である場合に肯定する。
【０１１７】
非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸでなければ（Ｓ３２：ＮＯ）、フェール制御で消費電力量ＣＰを増加させる負荷として、非認識負荷２６を選択する（Ｓ３３）。一方、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸの場合には（Ｓ３２：ＹＥＳ）、認識負荷２５の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸではないことが判定される（Ｓ３４）。この場合には、フェール制御で消費電力量ＣＰを増加させる負荷として認識負荷２５を選択する（Ｓ３５）。
【０１１８】
以上の負荷選択処理によって、消費電力量ＣＰを増加させる負荷が選択されると、図５のサブルーチンに戻り、異常発生時であるか否かを判定する（Ｓ２２）。異常発生時であれば（Ｓ２２：ＹＥＳ）、異常箇所を判定する（Ｓ２３）。ここで異常箇所が発電機１０であると判定した場合には、負荷選択処理で選択した負荷の消費電力量ＣＰが最大値（ＭＡＸ）となるように初期設定する（Ｓ２４）。異常箇所がスイッチであると判定した場合には、負荷選択処理で選択した負荷の消費電力量ＣＰを所定量ΔＣＰ増加させるように初期設定する（Ｓ２５）。
【０１１９】
一方、異常発生時でなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、蓄電池の充電状態を認識する（Ｓ２６）。本処理では蓄電池のＳＯＣ，充電可能量、温度等を認識する。そして認識した充電状態に基づき、余剰電力ΔＷを算出する（Ｓ２７）。なお余剰電力ΔＷは、異常経路の発電電力Ｗから充電可能量を控除することで算出できる。
【０１２０】
そして余剰電力ΔＷが閾値Ｔｈ１よりも大きければ（Ｓ２８：ＹＥＳ）、余剰電力ΔＷに応じて、負荷２０の消費電力量ＣＰの増加量を設定（調整）する（Ｓ２９）。なお閾値Ｔｈ１は予め実験などに基づきゼロ以上の値に設定することができる。一方、余剰電力ΔＷが閾値Ｔｈ１よりも小さければ（Ｓ２８：ＮＯ）、処理を終了する。なおこの場合には、異常状態であることが判定されているが、負荷２０の消費電力量ＣＰを増加させる処理は行われないこととなる。
【０１２１】
次に上記処理の実行例について図７を用いて説明する。なお以下の各処理においてフェール制御の実行前に、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰは最大値ではないとしている。
【０１２２】
（Ａ）発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時に、発電機１０に異常が生じた場合。
【０１２３】
発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時に、発電機１０に異常が生じ、発電電力Ｗを調整できなくなると、電気経路Ｌ２（電力供給経路ＰＬ）に供給される発電電力Ｗが大きくなりフェール制御が実施される。この場合、スイッチ制御として、電気経路Ｌ２のスイッチ４２がオフ、電気経路Ｌ３，Ｌ４のスイッチ４３，４４がそれぞれオンに切り替えられることで、発電機１０（リチウムイオン蓄電池１２）と負荷２０とが電気的に接続される。
【０１２４】
また負荷選択処理において、負荷２０のうち、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値ＭＡＸに引き上げるように初期設定される。例えば非認識負荷２６として、ヘッドライト、デフォッガー、駆動負荷、エンジン冷却装置が設けられているとする。この場合に、これらの全ての負荷の消費電力量ＣＰを最大値に引き上げられる。これにより図示の矢印Ａで示される発電電力Ｗのうち負荷２０への供給量が増加する。これに伴って図示の矢印Ｂで示される発電電力Ｗのうちリチウムイオン蓄電池１２への供給量が減少することとなる。
【０１２５】
そして初期設定後は、発電電力Ｗの余剰電力ΔＷに応じて、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが調整されることとなる。すなわち余剰電力ΔＷに比べて消費電力量ＣＰの増加量が多い場合には、消費電力量ＣＰの上乗せ量を減少させる。一方、余剰電力ΔＷに比べて消費電力量ＣＰの増加量に不足がある場合には、消費電力量ＣＰを更に増加させるように負荷の運転状態を制御する。そして、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値となっても、余剰電力ΔＷに不足がある場合には、認識負荷２５の消費電力量ＣＰについても増加させるようにする。
【０１２６】
（Ｂ）発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時にスイッチ４３が故障した場合。
【０１２７】
発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時において、スイッチ４２に異常が生じると、リチウムイオン蓄電池１２の充電が不要であり、スイッチ４２がオフに切り替えられるべき状況で、スイッチ４２がオンの状態が継続されることとなる。そしてこの状況において、電気経路Ｌ２（電力供給経路ＰＬ）の発電電力Ｗが所定以上となるとフェール制御が実施される。この場合、スイッチ制御として、電気経路Ｌ２のスイッチ４２がオフ、電気経路Ｌ３，Ｌ４のスイッチ４３，４４がそれぞれオンに切り替えられることで、発電機１０（リチウムイオン蓄電池１２）と負荷２０とが電気的に接続される。
【０１２８】
また負荷選択処理において、負荷２０のうち、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが所定量ΔＣＰ増加させるように初期設定される。例えば非認識負荷２６として、ヘッドライト、デフォッガー、駆動負荷、エンジン冷却装置が設けられているとする。この場合に、いずれかの負荷の消費電力量ＣＰを所定量増加させる。または、これらの複数個の負荷の消費電力量ＣＰの増加量の総和が所定量ΔＣＰとなるように、各負荷の消費電力量ＣＰが一様に増加されてもよい。これにより図示の矢印Ａで示される発電電力Ｗのうち負荷２０への供給量が増加する。これに伴って図示の矢印Ｂに示される発電電力Ｗのうちリチウムイオン蓄電池１２への供給量が減少することとなる。
【０１２９】
そして初期設定後は、発電電力Ｗの余剰電力ΔＷに応じて、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが調整されることとなる。すなわち、余剰電力ΔＷに比べて消費電力量ＣＰの増加量が多い場合には、消費電力量ＣＰの上乗せ量を減少させる。一方、余剰電力ΔＷに比べて消費電力量ＣＰの増加量に不足がある場合には、消費電力量ＣＰを更に増加させるように負荷の運転状態を制御する。そして、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰが最大値となっても、余剰電力ΔＷに不足がある場合には、認識負荷２５の消費電力量ＣＰについても増加させるようにする。
【０１３０】
上記によれば以下の優れた作用効果を奏することができる。
【０１３１】
・エンジンの動力で発電する発電機１０と、発電機１０の発電電力Ｗが供給される蓄電池（鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２）と、発電機１０及び蓄電池から電力が供給される負荷２０，３０と、これらを互いに接続する電気経路Ｌ１〜Ｌ４に設けられ、発電機１０、蓄電池及び負荷２０，３０の互いの電気的な接続状態を切り替えるスイッチ４１〜４４と、を備える電源システムにおいて、発電機１０に異常が生じたり、発電機１０及び蓄電池の電気的な接続状態を切り替えるスイッチ４１〜４４に異常が生じたりすると、発電機１０から蓄電池へと過剰に発電電力Ｗが供給されてしまい、蓄電池に何等かの不具合を生じさせてしまうおそれがある。
【０１３２】
そこで発電機１０が発電している発電状態下で、発電機１０及び蓄電池を接続する電気経路である電力供給経路ＰＬが、所定以上の発電電力Ｗが供給される異常経路となる異常状態となっているかを判定する。そして異常状態であると判定した場合には、負荷２０，３０での消費電力量ＣＰを増加させるように負荷の運転状態を制御するようにした。
【０１３３】
この処理を行うことで、異常経路の発電電力Ｗのうち、負荷２０，３０への供給量が増加され、蓄電池への供給量が減少することとなる。よって過剰な電力供給から蓄電池を保護することができる。
【０１３４】
なお、発電機１０から蓄電池に対して過剰に発電電力Ｗが供給される状況となった場合に、発電機１０の発電を停止したり、発電機１０及び蓄電池を接続する電気経路（電力供給経路ＰＬ）のスイッチをオフにしたりする停止処理を行うことが考えられる。しかし、そもそも発電機１０やスイッチに異常がある場合には、このような停止処理を正しく実行できない可能性がある。また仮に停止処理が正しく実行できたとしても、異常状態が発生してから停止処理が実行されるまでの間に、蓄電池に対して過剰な発電電力Ｗが供給されるおそれがある。更には、一旦停止処理を正しく実行できたとしても、発電機１０やスイッチの異常に起因して、その後に停止処理を正しく実行できなくなるおそれもある。
【０１３５】
この場合においても、停止処理と共に、負荷２０，３０での消費電力量ＣＰを増加させるように負荷２０，３０の運転状態が制御されていれば、異常状態が発生してから停止処理が実行されるまでの間においても、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。また停止処理が正しく実行されなかったとしても、負荷２０，３０の消費電力量ＣＰを増加されることに伴って、蓄電池への発電電力Ｗの供給量が減らされているため、この場合にも過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。
【０１３６】
・負荷として、電源システム及び当該電源システムに付随するシステムにおいて制御を実施する制御装置である負荷３０と、その制御装置以外の負荷２０とのうち、負荷２０について消費電力量ＣＰを増加させるように負荷２０の運転状態を制御することとしたため、電源システムの動作に対する影響を回避しつつ、過剰な電力供給から蓄電池１１，１２を保護することができる。
【０１３７】
・エンジンが搭載された車両の走行状態を変えるための走行系負荷２１と、それ以外の非走行系負荷２２とのうち、非走行系負荷２２について消費電力量ＣＰを増加させるようにしたため、車両の走行状態への影響を回避しつつ、電力供給経路ＰＬに供給される発電電力Ｗのうち負荷２０へ供給される発電電力Ｗを増加させることができる。よって車両走行への影響を回避しつつ、過剰な電力供給から蓄電池１１、１２を保護することができる。
【０１３８】
・過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護するために負荷の消費電力量ＣＰを増加させることは、エンジンにおいては燃料の消費量の増加に繋がる。そこで、異常経路の発電電力Ｗに応じて、負荷による消費電力量ＣＰの増加量を調整するようにした。以上により、負荷の消費電力量ＣＰの増加量を必要分に抑えつつ、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。
【０１３９】
・発電機１０に異常が生じた場合には、スイッチに異常が生じた場合と比べると、異常発生時に電気経路に供給される発電電力Ｗが急増する可能性が高くなることが考えられる。そこで、異常箇所が発電機及びスイッチのいずれであるかを特定し、異常箇所が発電機１０である場合には、異常箇所がスイッチである場合に比べて、異常発生時における負荷の消費電力量ＣＰの増加量が大きくなるように、負荷の運転状態を制御するようにした。このような処理によって、異常箇所に応じて、過剰な発電電力Ｗから蓄電池をより適切に保護することができる。
【０１４０】
・蓄電池の充電が可能である場合には、その充電に必要となる電力量を確保した上で、負荷の消費電力量ＣＰの増加量を調整するようにした。このような処理によって、発電電力Ｗを有効に活用しつつ、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。
【０１４１】
・異常判定部１０３によって異常状態であると判定されたとしても、異常経路の発電電力Ｗよりも、異常経路に接続される蓄電池の充電可能量が大きければ、負荷の消費電力量ＣＰを増加させる処理を行わないようにしたため、蓄電池の保護のための燃料消費量の増加量を抑えつつ、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。
【０１４２】
・蓄電池の電池温度が高くなる程、蓄電池の劣化が加速する等の影響が大きくなる。そこで、異常状態であると判定され、かつ異常箇所が特定された後は、蓄電池の電池温度が高くなるほど、負荷の消費電力量ＣＰの増加量が大きくなるように負荷の運転状態を制御するようにした。以上により、蓄電池の電池温度を考慮しない場合と比べて、蓄電池を保護する効果を高めることができる。
【０１４３】
・異常経路の発電電力Ｗに応じて、消費電力量ＣＰを増加させる負荷を選択するようにしたため、負荷の消費電力量ＣＰの増加量に過不足が生じること等を抑えることができる。
【０１４４】
・負荷として、負荷の運転状態を乗員が認識することができる認識負荷２５と、それ以外の非認識負荷２６とがある場合に、それらのうち非認識負荷２６について優先的に消費電力量ＣＰを増加させることとしたため、乗員への影響を配慮しつつ、負荷の消費電力量ＣＰを増加させることができる。
【０１４５】
・負荷として、通電により加熱作動する熱負荷２３と、それ以外の非熱負荷２４とがある場合において、熱負荷２３は、非熱負荷２４に比べると消費電力量ＣＰの最大値が大きい傾向がある。そこで熱負荷２３及び非熱負荷２４のうち熱負荷２３の消費電力量ＣＰを優先的に増加させるようにしたため、より効率よく負荷の消費電力量ＣＰを増加させることができる。
【０１４６】
・異常状態であることが判定された場合に、発電機１０及び蓄電池を接続する電力供給経路ＰＬ（異常経路）のスイッチ（第１スイッチ）をオフ、異常経路及び負荷を接続する電気経路上のスイッチ（第２スイッチ）をオンにする。その上で、負荷での消費電力量ＣＰを増加させるように負荷の運転状態を制御するようにしたため、過剰な発電電力Ｗから蓄電池１１，１２を保護するための構成を二重化することができる。
【０１４７】
すなわち、異常状態となった場合において、スイッチ制御を行った際に、異常経路上の第１スイッチが正常であれば、第１スイッチがオフに切り替えられることで、蓄電池に対する発電電力Ｗの供給経路を遮断できる。また、第１スイッチの異常に起因して、スイッチ制御によって第１スイッチの状態が正しく切り替えられなかったとしても、発電電力Ｗのうち負荷への供給量の増加に伴い、蓄電池への供給量が減少しているため、過剰な発電電力Ｗから蓄電池が保護されることとなる。
【０１４８】
・蓄電池として、発電機１０に対して並列接続される鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２といった２つの電源が設けられた電源システムでは、異常判定部１０３は、発電機１０及び鉛蓄電池を接続する電力供給経路ＰＬ（第１電力供給経路）、発電機１０及びリチウムイオン蓄電池１２を接続する電力供給経路ＰＬ（第２電力供給経路）のそれぞれにおいて異常状態であるかを判定する。そして負荷制御部１０４は、いずれかの電力供給経路ＰＬにおいて、異常状態であることが判定された場合に、負荷での消費電力量ＣＰを増加させるように負荷の運転状態を制御するようにした。
【０１４９】
以上により、発電機１０に対して複数の蓄電池が並列接続されている構成において、各蓄電池を過剰な発電電力Ｗから個別に保護することができる。
【０１５０】
・発電機１０に対して複数個の蓄電池（鉛蓄電池１１，リチウムイオン蓄電池１２）が並列接続される構成において、一方の蓄電池と発電機１０とを接続する電力供給経路ＰＬが異常状態であるが、他方の蓄電池と発電機１０とを接続する電力供給経路ＰＬが異常状態でなければ、その異常状態ではない電力供給経路ＰＬに接続する蓄電池に対して発電電力Ｗを供給すれば、異常経路に接続される蓄電池への発電電力Ｗの供給量を減らすことができる。またこの場合には、発電電力Ｗを蓄電池の充電に利用できる。以上により、異常状態であると判定された電力供給経路ＰＬの発電電力Ｗを有効活用しつつ、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護することができる。
【０１５１】
・電源制御装置は、上位制御装置であるＥＣＵ２００からの作動指令を入力し、その作動指令に基づいて負荷に対する通電を行わせるものである場合において、負荷制御部１０４は、異常状態であると判定された場合には、ＥＣＵ２００からの作動指令に関わらず、負荷の消費電力量ＣＰを増加させるための指令信号を出力させるようにしたため、負荷の消費電力量ＣＰをより迅速に増加させることができる。
【０１５２】
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において上記と同様の構成には同じ図番号を付し詳述は省略する。また各実施形態は相互に組み合わせたり、択一的に選択して用いたりすることができる。
【０１５３】
・上記では、フェール制御として負荷２０，３０のうち、負荷２０の消費電力量ＣＰを増加させるとしたが、フェール制御として負荷３０の消費電力量ＣＰを増加させてもよい。図１を参照しつつ具体例を説明すると、発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時に電気経路Ｌ２が異常状態であることが判定された場合には、電気経路Ｌ２と負荷３０とを接続する電気経路Ｌ３上のスイッチ４３をオンにする。これにより、発電機１０（リチウムイオン蓄電池１２）及び負荷３０を電気的に接続した状態で、負荷３０の消費電力量ＣＰを増加させるように負荷の運転状態を制御してもよい。
【０１５４】
・上記において、フェール制御として、負荷２０及び負荷３０の両方の消費電力量ＣＰを増加させてもよい。図１を参照しつつ具体例を説明すると、発電機１０によるリチウムイオン蓄電池１２の充電時に電気経路Ｌ２が異常状態であることが判定された場合には、電気経路Ｌ２と負荷３０とを接続する電気経路Ｌ３上のスイッチ４３をオンにして、負荷３０と発電機１０（リチウムイオン蓄電池１２）とを電気的に接続する。これに加えて、電気経路Ｌ２と負荷２０とを接続する電気経路Ｌ１上のスイッチ４１をオンにして、負荷２０と発電機１０とを電気的に接続する。そして負荷２０及び負荷３０の両方の消費電力量ＣＰを増加させるようにしてもよい。
【０１５５】
・上記では、発電機１０とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路が異常状態となる例を説明したが、発電機１０と鉛蓄電池１１とを接続する電気経路が異常状態となった場合においても同様のフェール制御を行えば、過剰な発電電力から鉛蓄電池１１を保護することができる。具体例を説明すると、発電機１０による鉛蓄電池１１の充電時に、発電機１０及び鉛蓄電池１１を接続する電気経路Ｌ１が異常状態であると判定されたとする。この場合には、電気経路Ｌ２，Ｌ３のスイッチ４２，４３をそれぞれオンにして、負荷３０と発電機１０とを電気的に接続する。この状態で、負荷３０の消費電力量ＣＰを増加させることにより、鉛蓄電池１１への発電電力Ｗの供給量を低減することができる。よって過剰な発電電力Ｗから鉛蓄電池１１を保護することができる。
【０１５６】
・上記の図５では、電気経路において異常状態であることが判定された場合には、フェール制御として、その異常経路上のスイッチをオフに切り替えるスイッチ制御を行うこととしたが、この処理を任意としてもよい。すなわち図５においてＳ２０の処理を省略してもよい。この場合、例えば電気経路Ｌ２が異常状態であることが判定された場合には、電気経路Ｌ２上のスイッチの状態に関わらず、電気経路Ｌ３，Ｌ４上のスイッチ４３，４４をオンに切り替えるようにしてもよい。この場合にも、負荷２０の消費電力量ＣＰが増加されることで、リチウムイオン蓄電池１２への発電電力の供給量を減少させることができる。
【０１５７】
・上記の図５では、異常発生時におけるフェール制御の初期設定を、異常箇所に応じて個別に行っているが、異常発生時におけるフェール制御の初期設定は、異常箇所に関わらず一様に行われてもよい。すなわち図５において、Ｓ２３〜Ｓ２５の各処理を省略してもよい。なお、この場合には異常発生時であることが判定された場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、異常箇所に関わらず、負荷の消費電力量ＣＰを所定量増加させたり、負荷の消費電力量ＣＰが最大値となるように設定したりすればよい。
【０１５８】
・上記の図５では、Ｓ２６〜Ｓ２９では、発電電力Ｗの余剰電力ΔＷに応じて負荷２０の消費電力量ＣＰを調整しているが、これらの各処理を省略してもよい。すなわち、異常発生時には、一様に負荷の消費電力量ＣＰが増加するように負荷の運転状態が制御されるようにしてもよい。
【０１５９】
・上記の図５において、蓄電池の電池温度を加味してフェール制御が実施されるとよい。すなわち図５のＳ２６で蓄電池の電池温度を認識した場合に、その電池温度に応じて負荷の消費電力量ＣＰの増加量が可変設定されてもよい。例えば、蓄電池の電池温度が高くなるほど、負荷の消費電力量ＣＰの増加量が大きくなるようにする。このような処理を行うことで、過剰な発電電力Ｗから蓄電池を保護しつつ、電池温度の上昇に伴う電池の劣化からも蓄電池を保護することができる。
【０１６０】
・上記の図５のＳ２９の処理では、特定の負荷２０の消費電力量ＣＰを増減させる他、電源システムが備える複数個の負荷における消費電力量ＣＰの増加量の総和が余剰電力ΔＷに対応するように制御してもよい。この場合には、フェール制御に伴う個々の負荷の消費電力量ＣＰの変化量を抑えることができる。
【０１６１】
・上記の図６において、非走行系負荷２２の消費電力量ＣＰが最大値であると判定した場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、走行系負荷２１の消費電力量ＣＰを増加してもよい。この場合には、特定の負荷における影響が大きくなることを避けるために、走行系負荷２１に属する複数種類の負荷において、消費電力量ＣＰの増加量が分散されるとよい。または走行系負荷２１のうち、車両走行への影響の少ない種類の負荷の消費電力量ＣＰが優先的に増加されてもよい。
【０１６２】
・上記の図６では、非走行系負荷２２を認識負荷２５及び非認識負荷２６に分類した場合に、非認識負荷２６の消費電力量ＣＰを優先的に増加する例を示した。これ以外にも、非走行系負荷２２を熱負荷２３及び非熱負荷２４に分類した場合に、熱負荷２３の消費電力量ＣＰを優先的に増加させてもよい。そして、熱負荷２３の消費電力量ＣＰを増加させたとしても、電気経路の発電電力Ｗを低減することに不足がある場合には、更に非熱負荷２４の消費電力量ＣＰを増加させるようにしてもよい。すなわち、図６において、「非認識負荷」を「熱負荷」、「認識負荷」を「非熱負荷」に置換してもよい。
【０１６３】
・上記の図６において、非走行系負荷２２を認識負荷２５及び非認識負荷２６に分類するとともに、熱負荷２３及び非熱負荷２４にそれぞれ分類する。そしてこれらを組わせて、異常状態であることが判定された際に消費電力量ＣＰを増加させる負荷の優先順位付けがされてもよい。例えば、非認識負荷２６であり且つ熱負荷２３に分類される負荷については、消費電力量ＣＰを優先増加させる際の順位を高くする。一方、認識負荷２５であり且つ非熱負荷２４である負荷については、消費電力量ＣＰを増加させる際の優先順位を低くする。
【０１６４】
・上記の図６において、異常箇所に応じて消費電力量ＣＰを増加させる負荷の優先順位づけがされるとよい。すなわち、異常箇所が発電機１０の場合には、消費電力量ＣＰの最大値が大きい負荷の消費電力量ＣＰを優先的に増加する。一方、異常箇所がスイッチの場合には、消費電力量ＣＰの最大値が小さい負荷の消費電力量ＣＰを優先的に増加させるようにする。このようにすることで、異常の発生箇所に応じて、より適切に負荷の消費電力量ＣＰを増加させることができる。
【０１６５】
・これ以外も各種条件に応じて、消費電力量ＣＰを増加させる負荷の優先順位を設定することができる。例えば、車室環境に応じて負荷２０のうち優先順位が設定されてもよい。例えば車室内で暖房が使用されている状況においては、負荷２０のうち熱負荷２３の消費電力量ＣＰを優先的に増加させる。一方、車室内で冷房が使用されている場合には、負荷２０のうち非熱負荷２４の消費電力量ＣＰを優先的に増加させる。
【０１６６】
・上記の図４において、蓄電池のＳＯＣを加味して異常状態が判定されてもよい。すなわち図４のＳ１２では、電力供給経路ＰＬの発電電力が所定以上であり、かつ蓄電池のＳＯＣがＳＯＣ許容範囲の上限を超える場合に、異常状態であると判定してもよい。
【０１６７】
・上記の図１に示すように、発電機１０に対して複数個の蓄電池が並列接続されており、各蓄電池間で充放電が可能な構成である場合において、一方の蓄電池に接続される電気経路が異常状態であると判定された際に、他方の蓄電池が充電可能な状態であれば、フェール制御を行う前に、その他方の負荷の充電を行うようにしてもよい。この場合には、発電電力Ｗを有効に活用しつつ、過剰な発電電力から蓄電池を保護することができる。
【０１６８】
・上記の図１において、電源オフ時に要求される各負荷２０，３０への暗電流を確保するためのバイパス経路が設けられてもよい。具体的には図１において、スイッチ４１に対して並列接続されるように第１バイパス経路を設ける。またスイッチ４１及びスイッチ４４、並びにスイッチ４３及びスイッチ４３に対して並列接続されるように、第２バイパス経路を設ける。なお各バイパス経路には、コイルの通電により導通と非導通が切り替えられるバイパスリレーが設けられる。このように各バイパス経路を設けることで、各スイッチ４１〜４４がオフであったとしても、各蓄電池１１，１２から各負荷２０，３０に対して暗電流が供給されることで、各負荷２０，３０を待機状態とすることができる。
【０１６９】
・上記の図１では、発電機１０に対して２つの蓄電池が並列接続された構成の電源システムの例を示した。これ以外にも上記の各実施形態は、発電機１０と少なくとも一つの蓄電池とが電気経路で接続されている構成を備える電源システムに適用することができる。
【０１７０】
図８に変容例の電源システムを示す。電源システムは、発電機１０、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、スタータ１３、負荷２０，３０、スイッチ４５，４６、制御部１００を備えている。そしてこれらのうち、リチウムイオン蓄電池１２、スイッチ４５，４６、制御部１００は筐体に収容されて一体化し、電池ユニットＵを構成している。なおこれらのうち、スイッチ４５，４６及び制御部１００は同一基板に実装されている（図示略）。電池ユニットＵは、外部端子として第１端子Ｐ１，第２端子Ｐ２が設けられている。これらのうち第１端子Ｐ１には、鉛蓄電池１１、スタータ１３及び負荷２０，３０が接続されている。第２端子Ｐ２には発電機１０が接続されている。また電池ユニットＵ内には、ユニット内電気経路として、各端子Ｐ１，Ｐ２及びリチウムイオン蓄電池１２を相互に接続する複数の電気経路Ｌ５，Ｌ６が設けられている。そして各電気経路Ｌ５，Ｌ６にはスイッチ４５，４６が設けられている。
【０１７１】
詳しく説明すると、電気経路Ｌ５は、第１端子Ｐ１及び第２端子Ｐ２を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４５が設けられている。スイッチ４５と第２端子Ｐ２との間には接続点Ｎ５が形成されている。電気経路Ｌ６は、電気経路Ｌ５の接続点Ｎ５及び蓄電池１６を接続する経路であり、その経路上にはスイッチ４６が設けられている。従って、電気経路Ｌ５を介して発電機１０と、鉛蓄電池１１及び各負荷２０，３０等が接続される。また電気経路Ｌ６を介して発電機１０及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されることとなる。
【０１７２】
以上の構成において、発電機１０の発電電力でリチウムイオン蓄電池１２の充電を行う際に、制御部１００の異常判定部１０３により、電力供給経路ＰＬである電気経路Ｌ６に所定以上の発電電力Ｗが供給される異常状態であることが判定されると、スイッチ制御部１０１は、スイッチ４５をオンにして、発電機１０及び各負荷２０，３０を接続する。この状態で、負荷制御部１０４は、負荷２０，３０のうち、少なくともいずれかの消費電力量ＣＰを増加させる。このような処理によって、異常状態であると判定された電気経路Ｌ６に供給される発電電力Ｗのうち、負荷２０，３０への供給量が増加され、これに伴って、リチウムイオン蓄電池１２への供給量を減少させることができる。よって、図８の構成においても、過剰な発電電力Ｗからリチウムイオン蓄電池１２を保護することができる。
【０１７３】
・上記では、発電機と蓄電池とを接続する電気経路が異常状態となった場合に、その異常経路上のスイッチ及び蓄電池の間と、負荷との間に設けられる電気経路のスイッチをオンにすることで、負荷と蓄電池とを電気的に接続する例を示した。具体的には図１において、リチウムイオン蓄電池１２の充電を行う際に、電力供給経路ＰＬである電気経路Ｌ２が異常経路となった場合には、スイッチ４２とリチウムイオン蓄電池１２との間の接続点Ｎ３と、負荷２０との間の電気経路Ｌ３，Ｌ４に設けられるスイッチ４３，４４をそれぞれオンにすることで、負荷２０とリチウムイオン蓄電池１２とを電気的に接続している。これ以外にも、発電機と蓄電池とを接続する電気経路が異常状態となった場合に、発電機及び異常経路のスイッチの間と、負荷との間に設けられる電気経路上のスイッチをオンにして、発電機１０と負荷とが電気的に接続されるようにしてもよい。具体的には図１において、リチウムイオン蓄電池１２の充電を行う際に、電力供給経路ＰＬである電気経路Ｌ２が異常経路となった場合には、発電機１０とスイッチ４２との間の接続点Ｎ２と、負荷２０とに接続される電気経路Ｌ１のスイッチ４１をオンにすることで、電気経路Ｌ１を介して発電機１０及び負荷２０とが直接接続されるようにする。この場合にも負荷２０の消費電力量ＣＰが増加するように負荷２０の運転状態を制御すれば、リチウムイオン蓄電池１２への発電電力Ｗの供給量を減らすことができる。
【符号の説明】
【０１７４】
１０…発電機、１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、１６…蓄電池、２０…負荷、３０…負荷、４１〜４６…スイッチ、１０３…異常判定部、１０４…負荷制御部。
【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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【図８】
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