(57)【要約】【課題】メイン電源の出力の異常時に車両用負荷に電力供給することができる車両用電源システムを提供する。【解決手段】車両用電源システム１０は、メイン電源（２０，２１）の出力の異常を検知した時にメイン電源（２０，２１）から負荷（３０，３１，３２）への電力供給経路Ｌ１０を遮断するための遮断部（４２，４３）と、メイン電源（２０，２１）からサブ電源４１への充電のための降圧、及び、サブ電源４１の車両用負荷への出力の昇圧を行わせるとともに、遮断部（４２，４３）の開閉動作を制御するコントローラ４６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用負荷に電力供給するメイン電源と、
前記メイン電源の出力の異常時に前記車両用負荷に電力供給するためのサブ電源と、
前記メイン電源の出力の異常を検知する検知部と、
前記検知部によりメイン電源の出力の異常を検知した時に前記メイン電源から前記車両用負荷への電力供給経路を遮断するための遮断部と、
前記メイン電源から前記サブ電源への充電のための電圧変換及び前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換の少なくとも一方を行わせるとともに前記遮断部の開閉動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
前記遮断部は、半導体スイッチング素子であ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。
【請求項３】
前記半導体スイッチング素子は、直列に接続された一対のＭＯＳトランジスタであり、前記一対のＭＯＳトランジスタはソース同士が接続されてい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。
【請求項４】
前記遮断部は、前記検知部により前記メイン電源と前記サブ電源との間における地絡を検知した場合に、前記サブ電源から前記地絡の発生箇所への地絡経路を遮断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【請求項５】
前記メイン電源から前記車両用負荷へ電力供給する前記電力供給経路と、
前記電力供給経路に配置された前記遮断部と、
前記メイン電源と前記遮断部との間の前記電力供給経路に接続され、前記メイン電源から前記サブ電源へ充電する第１電圧変換回路と、
前記遮断部と前記車両用負荷との間の前記電力供給経路に接続され、前記サブ電源から前記車両用負荷へ放電する第２電圧変換回路と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【請求項６】
前記第１電圧変換回路と前記電力供給経路との間に前記サブ電源から前記第１電圧変換回路を介した前記電力供給経路への電力供給を遮断する遮断部を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用電源システム。
【請求項７】
前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は降圧回路により行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【請求項８】
前記メイン電源から前記サブ電源への充電のための電圧変換及び前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は共通の回路により行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【請求項９】
前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は常時行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【請求項１０】
前記メイン電源が瞬断無く出力する場合において前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、入力非接続（オープン）となった場合に、図２０に示すように、電気二重層コンデンサ１００と放電回路１０１により負荷（補機）１０２に電力を供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０７４５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、メイン電源１０３と負荷（補機）１０２が直接つながっているので、図２１に示すように、メイン電源１０３の出力側が過電圧故障した場合に、負荷（補機）１０２に過電圧が印加され負荷（補機）１０２が故障する。また、図２２に示すように、メイン電源１０３の出力側がショート故障した場合に、負荷（補機）１０２に電力供給をすることができず負荷（補機）１０２が停止する。
【０００５】
本発明の目的は、メイン電源の出力の異常時に車両用負荷に電力供給することができる車両用電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、車両用負荷に電力供給するメイン電源と、前記メイン電源の出力の異常時に前記車両用負荷に電力供給するためのサブ電源と、前記メイン電源の出力の異常を検知する検知部と、前記検知部によりメイン電源の出力の異常を検知した時に前記メイン電源から前記車両用負荷への電力供給経路を遮断するための遮断部と、前記メイン電源から前記サブ電源への充電のための電圧変換及び前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換の少なくとも一方を行わせるとともに前記遮断部の開閉動作を制御する制御部と、を有することを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、制御部により、メイン電源からサブ電源への充電のための電圧変換及びサブ電源の車両用負荷への出力の電圧変換の少なくとも一方が行われるとともに遮断部の開閉動作が制御され、遮断部において、検知部によりメイン電源の出力の異常を検知した時にメイン電源から車両用負荷への電力供給経路が遮断される。よって、メイン電源の出力の異常時に車両用負荷に電力供給することができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の車両用電源システムにおいて、前記遮断部は、半導体スイッチング素子であるとよい。
請求項３に記載のように、請求項２に記載の車両用電源システムにおいて、前記半導体スイッチング素子は、直列に接続された一対のＭＯＳトランジスタであり、前記一対のＭＯＳトランジスタはソース同士が接続されているとよい。
【０００９】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記遮断部は、前記検知部により前記メイン電源と前記サブ電源との間における地絡を検知した場合に、前記サブ電源から前記地絡の発生箇所への地絡経路を遮断するとよい。
【００１０】
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記メイン電源から前記車両用負荷へ電力供給する前記電力供給経路と、前記電力供給経路に配置された前記遮断部と、前記メイン電源と前記遮断部との間の前記電力供給経路に接続され、前記メイン電源から前記サブ電源へ充電する第１電圧変換回路と、前記遮断部と前記車両用負荷との間の前記電力供給経路に接続され、前記サブ電源から前記車両用負荷へ放電する第２電圧変換回路と、を有するとよい。
【００１１】
請求項６に記載のように、請求項５に記載の車両用電源システムにおいて、前記第１変換回路と前記電力供給経路との間に前記サブ電源から前記第１電圧変換回路を介した前記電力供給経路への電力供給を遮断する遮断部を有するとよい。
【００１２】
請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は降圧回路により行うとよい。
【００１３】
請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記メイン電源から前記サブ電源への充電のための電圧変換及び前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は共通の回路により行うとよい。
【００１４】
請求項９に記載のように、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換は常時行うとよい。
請求項１０に記載のように、請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用電源システムにおいて、前記メイン電源が瞬断無く出力する場合において前記サブ電源の前記車両用負荷への出力の電圧変換を行うとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、メイン電源の出力の異常時に車両用負荷に電力供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態における車両用電源システムの電気的構成図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は入力電圧の変化、ＭＯＳトランジスタ、スイッチング素子の動作を示すタイムチャート。
【図３】作用を説明するための車両用電源システムの電気的構成図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は入力電圧の変化、ＭＯＳトランジスタ、スイッチング素子の動作を示すタイムチャート。
【図５】作用を説明するための車両用電源システムの電気的構成図。
【図６】メイン電源の出力電圧範囲、サブ電源の使用電圧範囲を示す図。
【図７】電気回路図。
【図８】電気回路図。
【図９】別例の電気的構成図。
【図１０】第２の実施形態における車両用電源システムの電気的構成図。
【図１１】昇圧回路の電気的構成図。
【図１２】降圧回路の電気的構成図。
【図１３】別例を説明するための車両用電源システムの一部の電気的構成図。
【図１４】別例を説明するための車両用電源システムの一部の電気的構成図。
【図１５】別例を説明するための車両用電源システムの一部の電気的構成図。
【図１６】（ａ），（ｂ）は別例を説明するための電圧の推移を示す図。
【図１７】別例を説明するための車両用電源システムの一部の電気的構成図。
【図１８】比較例における電気的構成図。
【図１９】ＳＯＣに対するバッテリ出力電圧を示す図。
【図２０】背景技術を説明するための回路図。
【図２１】課題を説明するための回路図。
【図２２】課題を説明するための回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明を、自動運転車両に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用電源システム１０は、メイン電源としてのオルタネータ２０及び鉛蓄電池２１を有する。オルタネータ２０と鉛蓄電池２１とは並列接続されている。オルタネータ２０と鉛蓄電池２１は１２Ｖを出力する。
【００１８】
車両用負荷（補機）としてのブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１及びカメラ・レーダー３２は、互いに並列接続されており、ブレーキモータ３０とステアリングモータ３１とカメラ・レーダー３２は１２Ｖで駆動する。メイン電源としてのオルタネータ２０及び鉛蓄電池２１は、電力供給経路Ｌ１０を通して、車両用負荷としてのブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１及びカメラ・レーダー３２に電力供給することができる。
【００１９】
車両用電源システム１０は、フェールオペレーショナル電源であるサブ電源装置４０を有する。つまり、人が乗る車両においてはメイン電源が消失しても人の操作で操舵等の動作可能であるが、自動運転車両においてはメイン電源が消失してしまっても操舵等が動作不能となるのを防止すべくバックアップ用のサブ電源装置が必要となる。
【００２０】
サブ電源装置４０は電力供給経路Ｌ１０におけるメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）と車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）との間に配置されている。なお、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）に対し、サブ電源装置４０を介すことなく、その他の補機（図示略）が接続され、その他の補機はメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）で駆動する。
【００２１】
メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）とサブ電源装置４０とは、並列接続されたコネクタＣ１，Ｃ２で接続されている。これによりコネクタ抜け対策として冗長性を確保する上で好ましいものとなっている。
【００２２】
サブ電源装置４０は、例えば９Ｖ仕様のサブ電源４１と、半導体スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４２，４３と、降圧回路４４と、昇圧回路４５と、コントローラ４６と、電圧センサ４７と、電流センサ４８を有する。サブ電源４１は、例えば定格３Ｖのリチウムイオン二次電池を例えば３個直列接続して使用している。サブ電源４１は、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の出力の異常時に車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）に電力供給するためのものである。
【００２３】
ＭＯＳトランジスタ４２，４３は、ｎチャネル・デプレッション型（ノーマルオン型）ＭＯＳトランジスタであり、ＭＯＳトランジスタ４２のソースとＭＯＳトランジスタ４３のソースとが接続された状態で、電力供給経路Ｌ１０中に配置されている。ＭＯＳトランジスタ４２，４３のオンにより電力供給経路Ｌ１０が導通状態にされる。ＭＯＳトランジスタ４２，４３のオフにより電力供給経路Ｌ１０が遮断される。
【００２４】
このように、半導体スイッチング素子は、直列に接続された一対のＭＯＳトランジスタ４２，４３である。
降圧回路４４は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とコイルＬ１を有する。昇圧回路４５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とコイルＬ２を有する。本実施形態では各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はＭＯＳトランジスタよりなる。
【００２５】
降圧回路４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電力供給経路Ｌ１０におけるＭＯＳトランジスタ４２，４３よりもメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）側とグランド間において直列に接続されている。両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間にコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端はサブ電源４１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフ動作されることによりメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の電圧を調整（降圧）してサブ電源４１を充電できる。このとき、サブ電源４１のＳＯＣ（充電率）に応じて充電電圧が決まる。
【００２６】
また、スイッチング素子Ｑ１と電力供給経路Ｌ１０との間にはダイオード５０が配置されている。ダイオード５０は、カソードがスイッチング素子Ｑ１側となるとともにアノードが電力供給経路Ｌ１０側となっている。
【００２７】
このように、降圧回路４４と電力供給経路Ｌ１０との間にサブ電源４１から降圧回路４４を介した電力供給経路Ｌ１０への電力供給を遮断する遮断部としてのダイオード５０を有する。
【００２８】
昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、電力供給経路Ｌ１０におけるＭＯＳトランジスタ４２，４３よりも車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）側とグランド間において直列に接続されている。両スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４間にコイルＬ２の一端が接続され、コイルＬ２の他端はサブ電源４１が接続されている。昇圧回路４５はコンデンサＣ１０を有し、コンデンサＣ１０の一端は接地されるとともに他端はスイッチング素子Ｑ３のドレイン端子側に接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が交互にオン・オフ動作されることによりサブ電源４１の電圧を昇圧して車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）に供給できる。
【００２９】
このように、メイン電源（２０，２１）から車両用負荷へ電力供給する電力供給経路Ｌ１０と、電力供給経路Ｌ１０に配置された遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）と、メイン電源（２０，２１）と遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、メイン電源（２０，２１）からサブ電源４１へ充電する降圧回路４４を有する。さらに、遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）と車両用負荷との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、サブ電源４１から車両用負荷へ放電する昇圧回路４５を有する。
【００３０】
電流センサ４８は、降圧回路４４からサブ電源４１への充電電流、及び、サブ電源４１から昇圧回路４５への放電電流を検出する。
電圧センサ４７は、サブ電源装置４０の入力電圧を検出する。つまり、電力供給経路Ｌ１０におけるＭＯＳトランジスタ４２，４３よりもメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）側の電圧を検出する。
【００３１】
本実施形態では、コントローラ４６と電圧センサ４７により検知部が構成され、検知部により、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の出力の異常を検知することができるようになっている。
【００３２】
検知部（４６，４７）によりメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の出力の異常を検知した時に、遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３をオフすることにより、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）から車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）への電力供給経路Ｌ１０が遮断される。
【００３３】
コントローラ４６には、ＭＯＳトランジスタ４２，４３と、降圧回路４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、電圧センサ４７と、電流センサ４８が接続されている。コントローラ４６は、ＭＯＳトランジスタ４２，４３をスイッチングさせる。コントローラ４６は、降圧回路４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングさせる。コントローラ４６は、昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をスイッチングさせる。コントローラ４６は電圧センサ４７からの信号によりサブ電源装置４０の入力電圧を検知する。コントローラ４６は、電流センサ４８からの信号により降圧回路４４からサブ電源４１への充電電流、及び、サブ電源４１から昇圧回路４５への放電電流を検知する。
【００３４】
制御部としてのコントローラ４６は、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）からサブ電源４１への充電のための降圧及びサブ電源４１の車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）への出力の昇圧を行わせるとともに遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３のオン・オフ動作（開閉動作）を制御する。
【００３５】
コントローラ４６は、電流センサ４８によるサブ電源４１への充電電流及び放電電流から、サブ電源４１のＳＯＣ（充電率）を検知して、所望のＳＯＣとなるように降圧回路４４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御する。
【００３６】
次に、車両用電源システム１０の作用について説明する。
図２（ａ）には、サブ電源装置４０の入力電圧、即ち、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の出力電圧の推移を示す。図２（ｂ）には、サブ電源装置４０におけるＭＯＳトランジスタ４２のオン・オフ状態の推移を示す。図２（ｃ）には、サブ電源装置４０におけるＭＯＳトランジスタ４３のオン・オフ状態の推移を示す。図２（ｄ）には、サブ電源装置４０における昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３のオン・オフ状態の推移を示す。図２（ｅ）には、サブ電源装置４０における昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ４のオン・オフ状態の推移を示す。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、ｔ１のタイミングで過電圧により入力電圧が閾値の１５Ｖを超えている。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）も図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）と同様な作用説明のための図であり、図４（ａ）に示すように、ｔ２のタイミングで地絡故障によるショートにより入力電圧が閾値の１０Ｖを下回っている。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、サブ電源装置４０において、コントローラ４６は、電圧センサ４７による入力電圧を監視している。そして、コントローラ４６は、電圧センサ４７による入力電圧が閾値の１５Ｖを超えたか否か判定する。
【００３９】
コントローラ４６は、図２（ａ）のｔ１のタイミングで入力電圧が閾値の１５Ｖに達すると、図２（ｂ），（ｃ）に示すようにＭＯＳトランジスタ４２，４３をオフする。つまり、入力側が過電圧故障した場合には、図３で示すように、ＭＯＳトランジスタ４２，４３をオフすることにより、電流ｉ１が補機である車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）側に供給されないように遮断する。これにより、メイン電源の出力側が過電圧故障した場合に、補機である車両用負荷に過電圧が印加されることが回避される。
【００４０】
さらに、コントローラ４６は、図２（ａ）のｔ１のタイミング以降において図２（ｄ），（ｅ）に示すように、昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオン・オフ制御してサブ電源４１の電圧を昇圧して、図３で示すように、車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）に電流ｉ２による電力供給を行わせる。
【００４１】
なお、図２（ｄ），（ｅ）において、ｔ１のタイミング以降においてスイッチング素子Ｑ４が先にオンされてコイルチャージされるとともに、スイッチング素子Ｑ４のオフ期間においてスイッチング素子Ｑ３がオンする。
【００４２】
また、図４（ａ）に示すように、サブ電源装置４０において、コントローラ４６は、電圧センサ４７による入力電圧を監視している。そして、コントローラ４６は、電圧センサ４７による入力電圧が閾値の１０Ｖを下回った否か判定する。
【００４３】
コントローラ４６は、図４（ａ）のｔ２のタイミングで入力電圧が閾値の１０Ｖを下回ると、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、ＭＯＳトランジスタ４２，４３をオフする。
さらに、コントローラ４６は、図４（ａ）のｔ２のタイミング以降において図４（ｄ），（ｅ）に示すように昇圧回路４５のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオン・オフ制御してサブ電源４１の電圧を昇圧して、図５で示すように、補機である車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）に電流ｉ４による電力供給を行わせる。これにより、補機である車両用負荷を駆動することができる。
【００４４】
このようにして、入力側が過電圧故障した場合には、補機に供給できないように遮断し、入力側がショート故障した場合には遮断する。そして、遮断して、補機に電力供給を行う。
【００４５】
また、遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３は、検知部によりメイン電源（２０，２１）とサブ電源４１との間における地絡を検知した場合に、サブ電源４１から地絡の発生箇所への地絡経路を遮断する。
【００４６】
また、コネクタＣ１の経路が接地してもダイオード５０によりスイッチング素子Ｑ１経由で電流が流れない。
図６には、メイン電源の出力電圧範囲、サブ電源の使用電圧範囲の例を示す。
【００４７】
メイン電源の出力電圧は、１２．５Ｖ〜１４．５Ｖである。降圧回路４４は、メイン電源の出力電圧を調整してサブ電源を充電する。
サブ電源としてのリチウムイオン電池を６本用いると、サブ電源の使用電圧範囲は、１２．６Ｖ〜１７．４Ｖである。この場合は降圧と昇圧が必要となる。
【００４８】
サブ電源としてのリチウムイオン電池を５本用いると、サブ電源の使用電圧範囲は、１０．５Ｖ〜１４．５Ｖである。この場合は降圧のみ必要となる。
なお、サブ電源に対し昇圧のみ必要となることもある。
【００４９】
図７は比較例であり、サブ電源の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータを用いるとともに、サブ電源の出力側に直接、負荷が接続され、サブ電源から直接に負荷に出力する。また、図７では、サブ電源から負荷への電力供給を切り替えるＭＯＳトランジスタ６０，６１を有する。つまり、メイン電源から負荷への電力供給を遮断するＭＯＳトランジスタ４２，４３に加えて、サブ電源から負荷への電力供給を切り替えるＭＯＳトランジスタ６０，６１が必要となる。
【００５０】
図８は本実施形態であり、サブ電源の入力側に降圧回路を用いるとともに、サブ電源の出力側に昇圧回路を用いており、サブ電源から昇圧回路を介して負荷に昇圧電圧を出力する。
【００５１】
図７に比べ図８はサブ電源を構成するリチウムイオン電池の本数を減らすことができ、コストダウンが図られる。また、図７に比べ図８はサブ電源を構成するＭＯＳトランジスタの数を減らすことができ、コストダウンが図られる。
【００５２】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）車両用電源システム１０は、メイン電源としてのオルタネータ２０及び鉛蓄電池２１を有し、車両用負荷としてのブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２に電力供給する。車両用電源システム１０は、メイン電源（２０，２１）の出力の異常時に車両用負荷（３０，３１，３２）に電力供給するためのサブ電源４１を有する。車両用電源システム１０は、コントローラ４６と電圧センサ４７で構成される検知部を有し、検知部により、メイン電源（２０，２１）の出力の異常を検知する。車両用電源システム１０は、遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３を有し、検知部（４６，４７）によりメイン電源（２０，２１）の出力の異常を検知した時にメイン電源（２０，２１）から車両用負荷（３０，３１，３２）への電力供給経路Ｌ１０を遮断するためのものである。車両用電源システム１０は、制御部としてのコントローラ４６を有し、メイン電源（２０，２１）からサブ電源４１への充電のための電圧変換としての降圧、及び、サブ電源４１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換としての昇圧を行わせるとともに、遮断部（４２，４３）の開閉動作を制御する。よって、メイン電源（２０，２１）の出力の異常時に車両用負荷（３０，３１，３２）に電力を供給することができる。
【００５３】
具体的には、サブ電源装置４０の入力側が過電圧故障した場合には、補機であるブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２に供給できないように電力供給経路Ｌ１０を遮断し、サブ電源装置４０の入力側がショート故障した場合、サブ電源４１からショート故障部への短絡経路を遮断する。よって、補機であるブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２を保護することが可能となる。また、遮断して、補機であるブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２に電力供給を行う。よって、ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２の動作が停止する前に電力を供給することができる。
【００５４】
（２）遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３は、半導体スイッチング素子であるので、高速で遮断することができる。
（３）半導体スイッチング素子は、直列に接続された一対のＭＯＳトランジスタ４２，４３であり、一対のＭＯＳトランジスタ４２，４３はソース同士が接続されている。よって、逆流を防止することができる。
【００５５】
（４）遮断部は、検知部によりメイン電源（２０，２１）とサブ電源４１との間における地絡を検知した場合に、サブ電源４１から地絡の発生箇所への地絡経路を遮断する。よって、電力供給経路Ｌ１０の遮断と地絡経路の遮断とを共通の遮断部で遮断でき、遮断部の数を低減できる。
【００５６】
（５）メイン電源（２０，２１）から車両用負荷へ電力供給する電力供給経路Ｌ１０と、電力供給経路Ｌ１０に配置された遮断部と、メイン電源（２０，２１）と遮断部との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、メイン電源（２０，２１）からサブ電源４１へ充電する第１電圧変換回路としての降圧回路４４と、遮断部と車両用負荷との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、サブ電源４１から車両用負荷へ放電する第２電圧変換回路としての昇圧回路４５と、を有する。よって、降圧回路４４及び昇圧回路４５を共用することなく、それぞれ設けることによりサブ電源４１への充電中にサブ電源４１からの放電が必要となった場合に、迅速に充放電を切り替え可能となる。即ち、切り替えに対する応答性が良い。つまり、降圧回路と昇圧回路とを共用する場合（後述する図９の場合）、コイルを共用しているため、降圧動作がすぐにとまらず、昇圧動作に切り替えることができないが、これを回避することができる。
【００５７】
（６）降圧回路４４と電力供給経路Ｌ１０との間にサブ電源４１から降圧回路４４を介した電力供給経路Ｌ１０への電力供給を遮断する遮断部としてのダイオード５０を有する。よって、サブ電源４１から降圧回路４４を介した電力供給経路Ｌ１０への地絡経路を遮断できる。
【００５８】
次に、別例を説明する。
○  図９に示すように、サブ電源に対し昇降圧回路７０を接続して降圧回路と昇圧回路とを共用化した回路構成としてもよい。昇降圧回路７０はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とコイルＬ３を有する。この場合、図１に比べてスイッチング素子の数を減らすことができる。
【００５９】
○  サブ電源４１は、リチウムイオン電池に代わり、ニッケル水素電池、鉛電池、ＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）等で実施してもよい。
○  サブ電源４１の放電に昇圧回路を用いる代わりにスイッチ回路（開閉器）を用いてもよい。また、サブ電源４１の充電に降圧回路を用いる代わりに、スイッチ回路（開閉器）を用いてもよい。
【００６０】
要は、制御部（４６）は、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）からサブ電源４１への充電のための降圧及びサブ電源４１の車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）への出力の昇圧の少なくとも一方を行わせるとともに遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）の開閉動作を制御するものであればよい。
【００６１】
○  図１においてはハイブリッド車でない車両においてメイン電源がオルタネータ２０及び鉛蓄電池２１であったが、ハイブリッド車においてメイン電源を構成するものとして、例えば２００Ｖ出力の高圧バッテリと接続され高圧を低圧（１２Ｖ）に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、メイン電源として、オルタネータ２０、鉛蓄電池２１及びＤＣ／ＤＣコンバータを有するものでもよい。
【００６２】
○  メイン電源としてのオルタネータ２０に代わりＩＳＧ(integrated starter generator)を用いてもよい。
○  ＭＯＳトランジスタ４２，４３に代わり他の半導体素子を用いてもよい。ＭＯＳトランジスタ４２，４３を用いることによりスイッチング動作速度を速くできる。
【００６３】
○  遮断部としてダイオード５０を用いたが、これに代わり遮断部としてスイッチング素子（例えばＭＯＳトランジスタ）を用いてもよい。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６４】
図１に代わり本実施形態では図１０に示す構成としている。
図１０において、サブ電源装置８０は、例えば２５Ｖ仕様のサブ電源８１と、半導体スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４２，４３と、昇圧回路８２と、降圧回路８３と、コントローラ４６と、電圧センサ４７と、電流センサ４８を有する。サブ電源８１は、リチウムイオン二次電池を使用している。昇圧回路８２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２とコイルＬ４を有する。降圧回路８３は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４とコイルＬ５とコンデンサＣ１１を有する。本実施形態では各スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４はＭＯＳトランジスタよりなる。
【００６５】
昇圧回路８２のコイルＬ４の一端は、電力供給経路Ｌ１０におけるＭＯＳトランジスタ４２，４３よりもメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）側に接続されている。コイルＬ４の他端は直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２間に接続されている。直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２において一端は接地され、他端はサブ電源８１と接続されている。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２が交互にオン・オフ動作されることによりメイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）の電圧を調整（昇圧）してサブ電源８１を充電できる。このとき、サブ電源８１のＳＯＣ（充電率）に応じて充電電圧が決まる。また、コイルＬ４と電力供給経路Ｌ１０との間にはダイオード５１が配置されている。ダイオード５１は、カソードがコイルＬ４側となるとともにアノードが電力供給経路Ｌ１０側となっている。
【００６６】
降圧回路８３のコイルＬ５の一端は電力供給経路Ｌ１０におけるＭＯＳトランジスタ４２，４３よりも車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）側に接続されている。コイルＬ５の一端は直列接続されたスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４間に接続されている。直列接続されたスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の一端は接地され、他端はサブ電源４１と接続されている。コイルＬ５の一端とグランド間にはコンデンサＣ１１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４が交互にオン・オフ動作されることによりサブ電源８１の電圧を降圧して車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）に供給できる。
【００６７】
このように、メイン電源（２０，２１）から車両用負荷へ電力供給する電力供給経路Ｌ１０と、電力供給経路Ｌ１０に配置された遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）と、メイン電源（２０，２１）と遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、メイン電源（２０，２１）からサブ電源８１へ充電する昇圧回路８２を有する。さらに、遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）と車両用負荷との間の電力供給経路Ｌ１０に接続され、サブ電源８１から車両用負荷へ放電する降圧回路８３を有する。
【００６８】
このようにして、図１においては車両用負荷に対して昇圧して電力を供給したが本実施形態では降圧して電力を供給する。図１のように昇圧すると、昇圧回路の構成部品であるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に流れる電流が大きく、出力電流が大きい（若しくは出力電流が長時間出力する）場合、スイッチング素子の数を増やしてスイッチング素子を並列接続することで各スイッチング素子に流れる電流を小さくしたり、熱伝導の高い基板を使用することで放熱性を高めたりする必要がある。これに対し本実施形態では、降圧回路を用いて損失を低減させることにより、スイッチング素子の数を増やしたり、熱伝導の高い基板を使用したりする必要がない。
【００６９】
図１１及び図１２を用いて詳しく説明する。図１１は昇圧して電力を負荷に供給する場合を示し、図１２は降圧して電力を負荷に供給する場合を示している。
図１１の昇圧する場合にはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を交互にオン・オフ動作する際においてコンデンサＣ１０にも電流αを流す必要があることからスイッチング素子Ｑ３には負荷供給電流（図１１では１００Ａ）プラスαだけ流す必要がある。これに対し図１２の降圧する場合にはスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を交互にオン・オフ動作する際においてコンデンサＣ１１に電流を流す必要がないためスイッチング素子Ｑ１３には負荷供給電流（図１２では１００Ａ）だけ流せばよい。
【００７０】
このようにして、降圧構成に変更し、損失を低減させることにより、例えば放熱部材で放熱させるために放熱性に優れた高価な基板を使用したり、各スイッチング素子の損失を低減するためにスイッチング素子を追加して並列接続したりするとコスト高となってしまうのに対し、本実施形態では低コストで高出力化を実現できる。
【００７１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（７）メイン電源（２０，２１）からサブ電源８１への充電のための電圧変換及びサブ電源８１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換の少なくとも一方を行わせるとともに遮断部の開閉動作を制御する制御部を有する構成であればよく、メイン電源の出力の異常時に車両用負荷に電力供給することができる。
【００７２】
（８）サブ電源８１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換は降圧回路８３により行うので、損失を低減させ、並列接続するスイッチング素子の数を増やしたり、放熱性に優れた高価な基板を使用したりする必要がない。
【００７３】
次に、別例を説明する。
○  図１０での降圧回路８３の回路構成を、図１３に示すように採用してサブ電源８１の充電の際に昇圧回路として動作させるとともにサブ電源８１の放電の際に降圧回路として動作させる。このように、一つの回路（８３）でタイミングをずらして昇降圧動作させることにより回路コストの低減を図る。
【００７４】
つまり、メイン電源（２０，２１）からサブ電源８１への充電のための電圧変換及びサブ電源８１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換は共通の回路（８３）により行うことにより回路コストの低減を図ることができる。
【００７５】
○  図１４に示すように、降圧回路８３を常時駆動して常に降圧出力を実施して１１Ｖを送出する。ＭＯＳトランジスタＱ２０はボディダイオードで１１Ｖを負荷側に印加でき、ＭＯＳトランジスタＱ２０はメイン電源の出力の異常時にオンする。これにより、電源電圧の瞬断の発生の可能性がある状況下でも降圧回路８３から常時降圧出力があるので、図１６（ａ）に示すようにメイン電源が瞬断しても車両用負荷（３０，３１，３２）に対し電源瞬断を防止することができる（途切れなく出力できるので瞬停を防止できる）。電源瞬断は、電源が瞬間的に切れて復帰するまでの時間が例えば１ｍｓｅｃ以内である。また、図１５に示すように地絡発生時に遮断部としてのＭＯＳトランジスタ４２，４３がオフして図１６（ｂ）に示すように車両用負荷（３０，３１，３２）に１１Ｖを供給することができる。
【００７６】
このようにして、サブ電源８１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換は常時行うことによりメイン電源（２０，２１）が瞬断しても車両用負荷（３０，３１，３２）に対し電源瞬断を防止することができる。
【００７７】
○  図１７に示すように、昇圧若しくは降圧出力とすることで電池の本数を減らすことができる。
図１８は比較例であり、サブ電源２００と負荷２０１との間にスイッチング素子２０２，２０３が設けられ、異常時にはスイッチング素子２０２，２０３がオンして例えば４つの並列回路よりなるサブ電源２００から負荷２０１に電力を供給する。図１９に示すように、許容電圧ドロップは、１．５Ｖであり、これにより、電池モジュールの内部抵抗を下げるために並列数を増やす必要がある。これによりコスト増を招く。
【００７８】
これに対し、図１７に示すように、降圧回路あるいは昇圧回路を用いて、電池の電圧降下に影響されることなく、電池の電力を最大限に使用して出力することにより、電池の本数を減らすことができる。
【００７９】
例えば図１８の場合にはサブ電源としてのリチウムイオン電池を、１２本を直列接続し、これを６並列にして合計７２本必要となる。これに対し図１７の場合には、サブ電源としてのリチウムイオン電池を、１２本を直列接続し、これを２並列とでき、合計２４本で済む。
【００８０】
このようにして、昇圧若しくは降圧出力とすることで電池の本数を減らすことができ、電池コストを低減でき、サブ電源装置のコストを低減できる。
つまり、サブ電源８１の車両用負荷（３０，３１，３２）への出力の電圧変換を行うことによりサブ電源８１のコスト低減を図ることができる。
【００８１】
○  サブ電源８１は、リチウムイオン電池に代わり、ニッケル水素電池、鉛電池、ＥＤＬＣ（電気二重層コンデンサ）等で実施してもよい。
○  サブ電源８１の放電に降圧回路を用いる代わりにスイッチ回路（開閉器）を用いてもよい。また、サブ電源４１の充電に昇圧回路を用いる代わりに、スイッチ回路（開閉器）を用いてもよい。
【００８２】
要は、制御部（４６）は、メイン電源（オルタネータ２０、鉛蓄電池２１）からサブ電源８１への充電のための昇圧及びサブ電源４１の車両用負荷（ブレーキモータ３０、ステアリングモータ３１、カメラ・レーダー３２）への出力の降圧の少なくとも一方を行わせるとともに遮断部（ＭＯＳトランジスタ４２，４３）の開閉動作を制御するものであればよい。
【００８３】
○  図１０においてはハイブリッド車でない車両においてメイン電源がオルタネータ２０及び鉛蓄電池２１であったが、ハイブリッド車においてメイン電源を構成するものとして、例えば２００Ｖ出力の高圧バッテリと接続され高圧を低圧（１２Ｖ）に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、メイン電源として、オルタネータ２０、鉛蓄電池２１及びＤＣ／ＤＣコンバータを有するものでもよい。
【００８４】
○  図１０においてメイン電源としてのオルタネータ２０に代わりＩＳＧ(integrated starter generator)を用いてもよい。
○  図１０においてＭＯＳトランジスタ４２，４３に代わり他の半導体素子を用いてもよい。ＭＯＳトランジスタ４２，４３を用いることによりスイッチング動作速度を速くできる。
【００８５】
○  図１０において遮断部としてダイオード５０を用いたが、これに代わり遮断部としてスイッチング素子（例えばＭＯＳトランジスタ）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０…車両用電源システム、２０…オルタネータ、２１…鉛蓄電池、３０…ブレーキモータ、３１…ステアリングモータ、３２…カメラ・レーダー、４１…サブ電源、４２，４３…ＭＯＳトランジスタ、４４…降圧回路、４５…昇圧回路、４６…コントローラ、４７…電圧センサ、５０…ダイオード、８１…サブ電源、８２…昇圧回路、８３…降圧回路、Ｌ１０…電力供給経路。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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