(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータおよび電装品に電力を供給可能な第１バッテリから電力を供給するための第１電力供給線に設けられる第１切換部と、
前記スタータおよび前記電装品に電力を供給可能な第２バッテリから電力を供給するための第２電力供給線に設けられる第２切換部と、
前記第１電力供給線と接続され、前記スタータへ電力を供給するための第３電力供給線に設けられる第３切換部と、
前記第２電力供給線と前記第３電力供給線に接続される第４電力供給線に設けられる第４切換部と、
前記第１電力供給線と接続され、前記電装品へ電力を供給するための第５電力供給線に設けられる第５切換部と、
前記第２電力供給線と前記第５電力供給線に接続される第６電力供給線に設けられる第６切換部と、
前記第５電力供給線または前記第６電力供給線に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１切換部、前記第２切換部、前記第３切換部、前記第４切換部、前記第５切換部、前記第６切換部、および、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を備えた車両用電源システムにおいて、
前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの何れかから、前記スタータおよび前記電装品の両方に電力を供給する場合、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを経由して前記電装品へ電力を供給させる、
ことを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの何れかから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを経由せずに前記電装品へ電力を供給する場合、前記制御部は、前記電装品へ電力を供給していないバッテリから前記スタータへ電力を供給させる、
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】
前記第１バッテリおよび前記第２バッテリを備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電源システム。
【請求項４】
前記第１バッテリは鉛バッテリであり、
前記第２バッテリはリチウムイオンバッテリであり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは前記第６電力供給線に設けられ、
前記制御部は、正常動作時には、前記第２バッテリから前記スタータおよび前記電装品の両方に電力を供給させ、且つ、前記電装品へは前記ＤＣ／ＤＣコンバータを経由して電力を供給させる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３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、自動車などの車両に用いられる車両用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特性の異なる複数の２次電池を搭載し、リレーによって電力を供給する２次電池を選択することが知られている。
【０００３】
例えば、特開２００４−１９０６２６（特許文献１）では、リチウムイオン電池と鉛蓄電池を搭載し、通常起動時には、鉛蓄電池の電力がリレーを介してスタータに供給され、アイドルストップの再起動時には、リチウムイオン電池の電力がリレーを介してスタータに供給される。
【０００４】
また、特許文献１では、通常走行時においては、オルタネータからの発電電力が鉛蓄池および車両補機に供給され、アイドルストップ時においては、リチウムイオン電池から車両補機などに電力が供給される。
【０００５】
ここで、現在、車両の電子化・電動化あるいは車両の自動運転や障害物検知を背景として、電装品（カメラ、レーザーセンサ等）への電力供給の信頼性が求められている。
【０００６】
異常時における電力供給の維持方法として、例えば、特開２００４−３３８５７７（特許文献２）では、一の負荷に対して複数の電源を接続し、かつ、それぞれ一の電源に対して複数の負荷を接続する構成とし、所定の条件において電源と負荷とを電気的に遮断している。
【０００７】
特許文献２では、電源の失陥、電力供給線の地絡または断線等の場合において、故障が発生していない他系統の負荷に対して連続的な電力供給を維持することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９０６２６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３８５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
車両用電源システムの電力供給先としては、主に、電装品とエンジンのスタータが考えられる。
【００１０】
上述の通り、車両の自動運転や障害物検知を背景として、電装品への電力供給の信頼性が求められており、加えて、コースティング・エコランシステム等のように、走行中にも頻繁にエンジンの停止・再起動を行うシステムが提案されており、エンジンの再起動が確実に行えるようスタータへの電力供給の信頼性も求められる。
【００１１】
さらに、電装品に電力供給を行いつつ、スタータによりエンジン始動をさせる場合、スタータに大電流が供給され、電池の電圧が瞬低（瞬時電圧低下）し、電装品の誤動作や作動停止が生じる恐れがあるため、スタータと電装品の両方へ電力供給を行う場合の信頼性も求められる。
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載された発明は、故障が発生していない他系統の負荷に対して連続的な電力供給を維持するものであり、複数の負荷（例えば、電装品とスタータ）に対する電力供給を維持するものではない。
【００１３】
本願発明は、複数の負荷（例えば、電装品とスタータ）に対する電力供給の信頼性が高い車両用電源システム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】
【００１４】
本発明は、スタータおよび電装品に電力を供給可能な第１バッテリから電力を供給するための第１電力供給線に設けられる第１切換部と、前記スタータおよび前記電装品に電力を供給可能な第２バッテリから電力を供給するための第２電力供給線に設けられる第２切換部と、前記第１電力供給線と接続され、前記スタータへ電力を供給するための第３電力供給線に設けられる第３切換部と、前記第２電力供給線と前記第３電力供給線に接続される第４電力供給線に設けられる第４切換部と、前記第１電力供給線と接続され、前記電装品へ電力を供給するための第５電力供給線に設けられる第５切換部と、前記第２電力供給線と前記第５電力供給線に接続される第６電力供給線に設けられる第６切換部と、前記第５電力供給線または前記第６電力供給線に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１切換部、前記第２切換部、前記第３切換部、前記第４切換部、前記第５切換部、前記第６切換部、および、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備えた車両用電源システムにおいて、前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの何れかから、前記スタータおよび前記電装品の両方に電力を供給する場合、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを経由して前記電装品へ電力を供給させることを特徴とする車両用電源システム。
【発明の効果】
【００１５】
複数の負荷（例えば、電装品とスタータ）に対して電力供給の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両用電源システム１の構成を説明する図
【図２】車両用電源システム１のＥＣＵ５００を説明するブロック図
【図３】車両用電源システム１の正常動作時の動作を説明する図
【図４】リチウムイオンバッテリ２００が失陥した場合の車両用電源システム１の動作を説明する図
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合の車両用電源システム１の動作を説明する図
【図６】バッテリやリレーの状態と各状態における各リレーのＯＮ／ＯＦＦを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用電源システムを例示して説明するものであって、本発明をこの車両用電源システムに特定することを意図するものではなく特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなくその他の車両用電源システムにも等しく適用し得るものである。
【実施例１】
【００１９】
まず、図１を参照して、本願発明の車両用電源システム１の構成を説明する。なお、図１において、実線は電力供給線であり、破線は信号線を示している。
【００２０】
車両用電源システム１は、鉛バッテリ１００（第１バッテリ）および／またはリチウムイオンバッテリ２００（第２バッテリ）からの電力を電装品３００およびスタータ４００へ供給する構成となっている。
【００２１】
鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００は、ほぼ同電圧となっており、鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００の何れか一方が失陥した場合であっても、電装品３００およびスタータ４００へ電力供給を可能としている。
【００２２】
電装品３００は、例えば、カーナビゲーション、カメラ、レーザーセンサなどであり、本実施例においては、車両の自動運転の際にセンシング機能の一環として用いられ、誤動作や作動停止が許容されないものとして説明を行う。
【００２３】
スタータ４００は、車両に搭載されたエンジンを始動させるもので、例えば、モータジェネレータやベルト式スタータジェネレータで構成される。
【００２４】
続いて、車両用電源システム１の内部構成について説明する。
【００２５】
車両用電源システム１は、電力供給線１１〜１６、リレー２１〜２６（第１切換部〜第６切換部）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、および、これらを制御するＥＣＵ５００から構成される。
【００２６】
電力供給線１１は、鉛バッテリ１００と接続され、鉛バッテリ１００からの電力を伝送する。電力供給線１１上には、リレー２１が設けられている。
【００２７】
電力供給線１２は、リチウムイオンバッテリ２００と接続され、リチウムイオンバッテリ２００からの電力を伝送する。電力供給線１２上には、リレー２２が設けられている。
【００２８】
電力供給線１３は、電力供給線１１に接続されるとともに、スタータ４００への電力供給線に接続される。電力供給線１３上には、リレー２３が設けられている。
【００２９】
電力供給線１４は、電力供給線１２に接続されるとともに、電力供給線１３（スタータ４００への電力供給線）に接続される。電力供給線１４上には、リレー２４が設けられている。
【００３０】
電力供給線１５は、電力供給線１１に接続されるとともに、電装品３００への電力供給線に接続される。電力供給線１５上には、リレー２５が設けられている。
【００３１】
電力供給線１６は、電力供給線１１に接続されるとともに、電力供給線１５（電装品３００への電力供給線）に接続される。電力供給線１６上には、リレー２６が設けられている。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、電力供給線１６上に設けられ、入力電力を変圧（昇圧または降圧）して電装品３００へ出力する。
【００３３】
続いて、ＥＣＵ５００について、図２を用いて説明する。図２はＥＣＵ５００を説明するためのブロック図である。
【００３４】
鉛バッテリ状態検出部１０１は、鉛バッテリ１００の状態を監視するものであり、鉛バッテリ１００の状態をＥＣＵ５００へ通知する。
【００３５】
リチウムイオンバッテリ状態検出部１０１は、リチウムイオンバッテリ２００の状態を監視するものであり、リチウムイオンバッテリ２００の状態をＥＣＵ５００へ通知する。
【００３６】
ＥＣＵ５００は、鉛バッテリ１００およびリチウムイオンバッテリ２００の状態等に基づき、リレー２１〜２６、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の制御を行う。
【００３７】
次に、図３を用いて、車両用電源システム１の正常動作時の動作を説明する。
【００３８】
正常動作時（リチウムイオンバッテリ２００等に異常がない場合）、ＥＣＵ５００は、リレー２２、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動させる。
【００３９】
その結果、図３に示す矢印のように、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００に電力が供給される。
【００４０】
鉛バッテリ１００において充放電を深くすると寿命への影響が大きいため、正常動作時には、リチウムイオンバッテリ２００から電力を供給することで、電装品３００およびスタータ４００への電力供給の信頼性を向上させている。
【００４１】
加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して電装品３００へ電力供給を行うことにより、スタータ４００に大電流が供給され電圧が一時的に下がった場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０により適切な電圧に昇圧されたのち電装品３００へ供給されるため、電装品３００の誤動作や動作停止を防止することが可能である。
【００４２】
次に、図４を用いて、リチウムイオンバッテリ２００に異常が生じた場合の車両用電源システム１の動作を説明する。
【００４３】
リチウムイオンバッテリ２００に異常が生じた場合、ＥＣＵ５００は、リレー２２をＯＦＦ、リレー２１、リレー２３、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動させる。
【００４４】
その結果、図４に示す矢印のように、鉛バッテリ１００から電装品３００およびスタータ４００に電力が供給される。
【００４５】
鉛バッテリ１００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して電装品３００へ電力供給を行うことにより、スタータ４００に大電流が供給され電圧が一時的に下がった場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０により適切な電圧に昇圧されたのち電装品３００へ供給されるため、電装品３００の誤動作や動作停止を防止することが可能である。
【００４６】
すなわち、各リレーを図４のように制御することにより、リチウムイオンバッテリ２００に異常が生じ失陥した場合であっても、電装品３００およびスタータ４００に安定して電力を供給することが可能である。
【００４７】
さらに、リレー２３、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、電力供給線１３、電力供給線１４、および電力供給線１６を経由してＤＣ／ＤＣコンバータ３０へ電力を入力することにより、バッテリ毎にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を備えることなく、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ３０で適切な電圧に変圧することが可能である。これにより、コストの増大、システムの大型化などを防止することもできる。
【００４８】
次に、図５を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合の車両用電源システム１の動作を説明する。
【００４９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０で電圧を変圧することができない。そのため、鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００の何れか一方から、電装品３００およびスタータ４００の両方に電力供給を行った場合、電装品３００の誤動作や動作停止が生じる恐れがある。
【００５０】
そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合には、電装品３００およびスタータ４００のそれぞれに異なるバッテリから電力を供給させる。
【００５１】
図５では、鉛バッテリ１００から電装品３００へ電力供給し、リチウムイオンバッテリ２００からスタータ４００へ電力供給する場合を例示する。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合、ＥＣＵ５００は、リレー２３およびリレー２６をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２、リレー２４、およびリレー２５をＯＮする。
【００５３】
その結果、図５に示す矢印のように、鉛バッテリ１００から電装品３００に電力が供給され、リチウムイオンバッテリ２００からスタータ４００に電力が供給される。
【００５４】
これにより、スタータ４００に電力を供給しているバッテリの電圧が一時的に下がった場合でも、電装品３００への電力供給には影響を受けず、電装品３００の誤動作や動作停止を防止することができる。
【００５５】
図６にバッテリやリレーの状態と、各状態における各リレーのＯＮ／ＯＦＦを示す。
【００５６】
上述の通り、正常動作時には、ＥＣＵ５００は、リレー２２、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する。
【００５７】
また、鉛バッテリ１００が失陥した場合には、ＥＣＵ５００は、リレー２１をＯＦＦし、リレー２２、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する。
【００５８】
リチウムイオンバッテリ２００が失陥した場合には、ＥＣＵ５００は、リレー２２をＯＦＦ、リレー２１、リレー２３、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、鉛バッテリ１００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する。
【００５９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に異常が生じた場合には、ＥＣＵ５００は、リレー２３およびリレー２６をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２、リレー２４、およびリレー２５をＯＮし、鉛バッテリ１００から電装品３００に電力を供給し、リチウムイオンバッテリ２００からスタータ４００に電力を供給する。
【００６０】
リレー２３がリレー溶着等によりショート状態となった場合には、リレー２４およびリレー２５をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２およびリレー２６をＯＮし、鉛バッテリ１００からスタータ４００に電力を供給し、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００に電力を供給する。
【００６１】
リレー２４がリレー溶着等によりショート状態となった場合には、リレー２３およびリ
レー２５をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２、およびリレー２６をＯＮし、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する。電装品３００へはＤＣ／ＤＣコンバータ３０を経由して電力供給される。
【００６２】
リレー２５がリレー溶着等によりショート状態となった場合には、リレー２３をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２、リレー２４、およびリレー２６をＯＮし、鉛バッテリ１００から電装品３００に電力を供給し、リチウムイオンバッテリ２００からスタータ４００に電力を供給する。リレー２６がＯＮされる理由は、リレー２５がショート状態から突然回復した場合に、電装品３００への電力供給が停止しないようにするためである。
【００６３】
リレー２６がリレー溶着等によりショート状態となった場合には、リレー２３およびリレー２５をＯＦＦし、リレー２１、リレー２２、およびリレー２４をＯＮし、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００に電力を供給する。電装品３００へはＤＣ／ＤＣコンバータ３０を経由して電力供給される。なお、リレー２６がショート状態から突然回復した場合に、電装品３００への電力供給が停止しないようにするためにリレー２５をＯＮにしてもよい。
【００６４】
なお、図６の説明はあくまで例示であり、一方のバッテリから電装品３００およびスタータ４００の両方に電力を供給する場合、電装品３００へはＤＣ／ＤＣコンバータ３０を経由して電力供給される、という条件を満たしておれば他のリレー制御を行っても構わない。
【００６５】
以上の説明の通り、本願発明では、一方のバッテリから電装品３００およびスタータ４００の両方に電力を供給する場合、電装品３００へはＤＣ／ＤＣコンバータ３０を経由して電力供給することにより、何れか一方のバッテリが失陥した場合であっても、電装品３００およびスタータ４００の両方に対して安定した電力供給を行うことができる。
【００６６】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を電力供給線１６上（鉛バッテリ１００およびリチウムイオンバッテリ２００から電力を受けられ、電装品３００へ電力供給が可能な位置）に設け、リレー制御によって電力供給線を切り替えることにより、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ３０で鉛バッテリ１００およびリチウムイオンバッテリ２００からの電力を変圧することが可能となり、バッテリ毎にＤＣ／ＤＣコンバータを設ける必要がない。
【００６７】
なお、本願発明は上記の実施例に限られず、種々の変更が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施例では、正常動作時には、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００の両方に電力を供給したが、これに限らず、例えば、図５のように、鉛バッテリ１００から電装品３００へ電力供給し、リチウムイオンバッテリ２００からスタータ４００へ電力供給するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施例では、正常動作時には、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００へ電力供給を行うため、電力供給線１６上にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を設けたが、例えば、正常動作時に、鉛バッテリ１００から電装品３００およびスタータ４００へ電力供給を行うような場合であれば、電力供給線１５上にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を設けてもよい。
【００７０】
また、上記実施例では、リレーのみを記載したが、リレー２５およびリレー２６と並列に、電装品３００に向かうダイオードを配置することが好ましい。これにより、例えば、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００およびスタータ４００へ電力供給を行っている際中に、リチウムイオンバッテリ２００が失陥した場合であっても、リレーをＯＮ
／ＯＦＦする前に、電装品３００に電力を供給することができ、電装品３００の動作停止を防止することができる。なお、正常動作時には、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００へ電力を供給する構成であれば、ダイオードはリレー２５と並列にのみ配置されてもよい。
【００７１】
また、スタータ４００がベルト・オルタネーター・スタータのように発電機も兼ねる場合であれば、バッテリ残量などに基づいて、リレー２３およびリレー２４を制御することで、発電された電力の供給先（バッテリ）を決めることも可能である。
【００７２】
また、上記実施例では、鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００の組み合わせを例示したが、例えば、鉛バッテリとニッケル水素バッテリの組み合わせ、リチウムイオンバッテリとニッケル水素バッテリの組み合わせ、鉛バッテリと鉛バッテリの組み合わせなどでもよい。
【００７３】
また、上記実施例では、切換部の一例としてリレーを例示したが、例えば、トランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチであってもよい。
【００７４】
また、上記実施例では、鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００は、ほぼ同電圧としたが、電池電圧が異なっていても構わない。例えば、鉛バッテリ１００の電池電圧が１２Ｖでリチウムイオンバッテリ２００の電池電圧が１６Ｖであってもよい。この場合、リチウムイオンバッテリ２００から電装品３００へ電力供給する際、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０により１２Ｖに降圧されて供給される。鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００の電池電圧は、電装品の対応電圧である９Ｖ〜１６Ｖの範囲内であることが好ましい。
【００７５】
また、鉛バッテリ１００とリチウムイオンバッテリ２００を含めて車両用電源システム１として構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の車両用電源システムは、電装品およびスタータの両方に対して安定した電力供給を行うのに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１            車両用電源システム
１１〜１６    電力線
２１〜２６    リレー
３０          ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００        鉛バッテリ
２００        リチウムイオンバッテリ
３００        電装品
４００        スタータ
５００        ＥＣＵ
【図１】
0006361023.tif 000002
【図２】
0006361023.tif 000003
【図３】
0006361023.tif 000004
【図４】
0006361023.tif 000005
【図５】
0006361023.tif 000006
【図６】
0006361023.tif 000007