JP2025007447A - 電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】バックアップ制御が可能か診断する際に、第２電源の電力消費を抑えることができる電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムを提供する。
【解決手段】実施形態に係る電源制御装置は、接続部と、コントローラとを備える。接続部は、第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する。コントローラは、起動後に第２系統によって第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、第１系統の電源失陥を検出した場合に、接続部を遮断してバックアップ制御を行う。第２系統には第３電源が接続される。コントローラは、接続部を遮断したうえで、第３電源から第２負荷に給電することにより診断処理を行う。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムに関する。

第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを備え、自動運転走行中に第１系統の電源失陥を検出した場合、第２系統によって第１系統をバックアップするバックアップ制御を行う冗長電源システムがある。

また、冗長電源システムにおいて、第２電源から通常より小さな電流を第２負荷に給電してバックアップ制御が可能かを診断する先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２２－１９０４７０号公報

しかしながら、先行技術では、バックアップ制御が可能かを診断する際に、第２電源の電力を消費するため、診断後に第２電源を充電して第２電源の電圧がバックアップ可能な電圧になるまで自動運転に移行させることができない。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、バックアップ制御が可能か診断する際に、第２電源の電力消費を抑えることができる電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る電源制御装置は、接続部と、コントローラとを備える。前記接続部は、第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する。前記コントローラは、起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行う。前記第２系統には第３電源が接続される。前記コントローラは、前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う。

実施形態の一態様に係る電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムによれば、バックアップ制御が可能か診断する際に、第２電源の電力消費を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る制御システムの構成例を示す説明図である。 図２は、実施形態に係るコントローラの第１系統地絡時動作の説明図である。 図３は、実施形態に係るコントローラの第１系統地絡時動作の説明図である。 図４は、実施形態に係るコントローラが行う第２系統の本判定動作の説明図である。 図５は、実施形態に係るコントローラが行う第２系統の本判定動作の説明図である。 図６は、実施形態に係るコントローラが行う第２系統の本判定動作の説明図である。 図７は、実施形態に係るコントローラが行う診断処理時の動作例を示す説明図である。 図８は、実施形態に係るコントローラが行う診断処理時の動作例を示す説明図である。 図９は、実施形態に係るコントローラが行う本判定動作の他の実施例の説明図である。 図１０は、第１実施形態に係るコントローラが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、第１実施形態に係るコントローラが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第２実施形態に係る制御システムの構成例を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。実施形態に係る電源制御装置は、自動運転機能を備える電気自動車、ハイブリッド自動車、または、内燃機関によって走行するエンジン自動車などに搭載される。

［１．第１実施形態］
［１－１．制御システムの構成］
図１は、第１実施形態に係る制御システム１００の構成例を示す説明図である。図１に示すように、実施形態に係る制御システム１００は、電源制御装置１と、第１電源１０とを含む。電源制御装置１は、第１電源１０、車両のイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ６１」と記載する）、自動運転制御装置６２、第１負荷１０１、第２負荷１０２と電気的に接続される。

第１電源１０は、電源制御装置１がエンジン自動車に搭載される場合、１２Ｖの鉛バッテリ（以下、「ＰｂＢ１１」と記載する）と、発電機１２とを含む。なお、第１電源１０の電池は、ＰｂＢ１１以外の任意の２次電池であってもよい。

発電機１２は、例えば、走行する車両の運動エネルギーを電気に変換して発電するオルタネータである。発電機１２は、発電した電力によりＰｂＢ１１および後述する第２電源２０の充電を行う。また、第１電源１０は、車両に搭載される複数の電気負荷に電力を供給する。

第１電源１０は、電源制御装置１が電気自動車またはハイブリッド自動車に搭載される場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「ＤＣＤＣ」と記載する）と、ＰｂＢ１１とを含む。この場合、ＤＣＤＣは、発電機と、ＰｂＢ１１よりも電圧が高い高圧バッテリとに接続され、発電機および高圧バッテリの電圧を降圧して複数の電気負荷に電力を供給する。高圧バッテリは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される車両駆動用のバッテリである。

ＩＧ６１は、車両が起動されていない状態において、ユーザにより、例えば、プッシュ操作されると、起動信号を電源制御装置１に送信して車両を起動させるスイッチである。ＩＧ６１は、車両が起動されている状態において、ユーザにより、例えば、プッシュ操作されると、終了信号を電源制御装置１に送信して車両の起動を終了させる。

自動運転制御装置６２は、電源制御装置１と電気的に接続される。自動運転制御装置６２は、電源制御装置１との間で情報通信が可能である。自動運転制御装置６２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を備え、車両を自動運転走行制御させる装置である。

電源制御装置１は、車両に搭載される複数の電気負荷への給電制御を行う装置である。図１に示す例では、電源制御装置１は、第１負荷１０１および第２負荷１０２に電力を供給する。

第１負荷１０１は、手動運転および自動運転による車両の走行自体に関係する電気負荷と、手動運転および自動運転による車両の走行自体には関係しない電気負荷とを含む。自動運転による車両の走行自体に関係する電気負荷は、例えば、電動ステアリング装置、電動ブレーキ装置、車載カメラ、センサ、およびレーダなどを含む。

手動運転および自動運転による車両の走行自体には関係しない電気負荷は、例えば、ディスプレイ、エアコン、オーディオ、ビデオ、各種ライト、ドライブレコーダ、セキュリティ装置、通信装置、および各種センサなどを含む。

また、第２負荷１０２は、手動運転および自動運転による車両の走行自体に関係する電気負荷を含む。第２負荷１０２は、第１負荷１０１に含まれる電気負荷のうち、自動運転走行に最低限必要な電気負荷を含む。なお、第２負荷１０２は、第１負荷１０１に含まれる手動運転および自動運転による車両の走行自体に関係する電気負荷と同一の電気負荷を含むように構成されてもよい。

第１負荷１０１および第２負荷１０２は、手動運転中に、運転者のステアリング操作、アクセル操作、およびブレーキ操作などをアシストする。また、第１負荷１０１および第２負荷１０２は、自動運転中に、自動運転制御装置６２によって制御されて車両を自動運転走行させる。

電源制御装置１は、第２電源２０と、第３電源３０と、コントローラ３と、第１系統１１０と、第２系統１２０と、系統間ライン１３０とを備える。また、電源制御装置１は、接続部（以下、「系統間スイッチ４１」と記載する）と、第１スイッチ（以下、「バックアップスイッチ４２」と記載する）と、第２スイッチ（以下、「電池用スイッチ４３」と記載する）とを備える。さらに、電源制御装置１は、第１電圧センサ５１と、第２電圧センサ５２と、第３電圧センサ５３と、第４電圧センサ５４とを備える。

第２電源２０は、第１電源１０による電力供給ができなくなった場合のバックアップ用電源である。第２電源２０の満充電時の電圧は、ＰｂＢ１１の電圧より高く、例えば１６Ｖである。第２電源２０は、リチウムイオンバッテリ（以下、「ＬｉＢ２１」と記載する）を備える。なお、第２電源２０の電池は、ＬｉＢ２１以外の任意の２次電池であってもよい。

第３電源３０は、第２系統１２０に電気的に接続される。第３電源３０は、コンデンサ３１を備える。コンデンサ３１は、ＬｉＢ２１から第２負荷１０２に給電される電流よりも少ない電流を第２系統１２０に給電可能な蓄電素子である。

第１系統１１０は、第１電源１０の電力を第１負荷１０１に供給する電力供給ラインである。第２系統１２０は、第２電源２０の電力を第２負荷１０２に供給する電力供給ラインである。系統間ライン１３０は、第１系統１１０と第２系統１２０とを電気的に接続する接続ラインである。

系統間スイッチ４１は、系統間ライン１３０に設けられる。系統間スイッチ４１は、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続および遮断可能なスイッチである。なお、系統間スイッチ４１は、ＤＣＤＣであってもよい。この場合、ＤＣＤＣは、動作することによって第１系統１１０と第２系統１２０とを電気的に接続する。ＤＣＤＣは、動作を停止することによって第１系統１１０と第２系統１２０との電気的接続を遮断する。

バックアップスイッチ４２は、第３電源３０と第２系統１２０の接続点Ｐから第２負荷１０２までの第１経路Ｒ１を接続および遮断するスイッチである。電池用スイッチ４３は、接続点Ｐから第２電源２０までの第２経路Ｒ２を接続および遮断するスイッチである。

第１電圧センサ５１は、第１系統１１０の電圧（以下、「第１系統電圧Ｖ１」と記載する）を検出し、検出結果をコントローラ３に出力する。第２電圧センサ５２は、バックアップスイッチ４２と第２負荷１０２とを接続する接続ラインの電圧を検出し、検出結果をコントローラ３に出力する。第３電圧センサ５３は、電池用スイッチ４３とバックアップスイッチ４２とを接続する接続ラインの電圧を検出し、検出結果をコントローラ３に出力する。第４電圧センサ５４は、第２電源２０と電池用スイッチ４３とを接続する接続ラインの電圧を検出し、検出結果をコントローラ３に出力する。

コントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、コントローラ３は、その一部または全部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

コントローラ３は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された電源制御プログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより、系統間スイッチ４１、バックアップスイッチ４２、および電池用スイッチ４３の動作を制御する。電源制御プログラムは、外部から通信回線などを通して記憶デバイスに記憶されていてもよい。

コントローラ３は、第１系統１１０および第２系統１２０の電源失陥を検出しない通常時には、図１に示すように、電池用スイッチ４３を遮断した状態で、系統間スイッチ４１およびバックアップスイッチ４２を導通する。これにより、第１電源１０から第１負荷１０１および第２負荷１０２に給電される。このとき、第３電源３０のコンデンサ３１は、第１電源１０から供給される電力によって充電される。

［１－２．第１系統失陥時動作］
次に、図２および図３を参照して、第１系統１１０が失陥した場合のコントローラ３の動作について説明する。図２および図３は、実施形態に係るコントローラ３の第１系統地絡時動作の説明図である。ここでは、第１系統１１０で地絡２００が発生した場合について説明する。

コントローラ３は、第１系統１１０または第２系統１２０の電圧または電流に応じたパラメータに基づいて、電源失陥の兆候を検出する。ここでは、コントローラ３が第２系統１２０の電圧に基づいて電源失陥の兆候を検出する場合について説明する。コントローラ３は、第１系統１１０および第２系統１２０の電流に基づいて、電源失陥の兆候を検出するように構成されてもよい。

通常時の第２系統１２０の電圧は、第３電源３０のコンデンサ３１の電圧（以下、「第３電源電圧Ｖ３」と記載する）に等しい。このため、ここでは、コントローラ３が第３電源電圧Ｖ３に基づいて電源失陥の兆候を検出するものとする。

コントローラ３は、例えば、第３電圧センサ５３によって検出される第３電源電圧Ｖ３が地絡閾値以下になると、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡２００の兆候があると判定する。コントローラ３は、地絡２００の兆候を検出すると、地絡２００が発生した可能性があると仮判定し、図２に示すように、系統間スイッチ４１を遮断（以下、「プレ遮断」と記載する）する。

続いて、コントローラ３は、第１系統１１０と第２系統１２０とのどちらに地絡２００が発生しているかを第１系統１１０および第２系統１２０の電圧または電流に応じたパラメータに基づいて判定する本判定処理を行う。

ここでは、コントローラ３が第１系統電圧Ｖ１に基づいて第１系統１１０の本判定処理を行い、第３電源電圧Ｖ３に基づいて第２系統１２０の本判定処理を行う場合について説明する。

ここで、第１系統電圧Ｖ１は、第２系統１２０で地絡が発生し、第１系統１１０が正常であった場合、系統間スイッチ４１が遮断されると、第１電源１０による給電により地絡閾値を超える電圧まで回復する。これに対して、第１系統電圧Ｖ１は、第１系統１１０で地絡２００が発生していた場合、系統間スイッチ４１が遮断されても地絡閾値以下の電圧に維持される。このため、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、第１系統電圧Ｖ１が一定時間継続して地絡閾値を超えると、第１系統１１０は正常であると本判定する。また、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、第１系統電圧Ｖ１が一定時間継続して地絡閾値以下である場合、第１系統１１０で地絡２００が発生したと本判定する。

また、図３に示すように、コントローラ３は、例えば、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、電池用スイッチ４３を導通し、第２電源２０から第２負荷１０２に給電したうえで、第２系統１２０に地絡２００が発生しているかを本判定することが可能である。

このとき、第３電源電圧Ｖ３は、第１系統１１０で地絡２００が発生し、第２系統１２０が正常であった場合、系統間スイッチ４１が遮断されると、第２電源２０による給電により地絡閾値を超える電圧まで回復する。これに対して、第３電源電圧Ｖ３は、第２系統１２０で地絡が発生していた場合、系統間スイッチ４１が遮断されても地絡閾値以下の電圧に維持される。

このため、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、電池用スイッチ４３を導通して第３電源電圧Ｖ３が一定時間継続して地絡閾値を超えると、第２系統１２０は正常であると本判定する。また、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、電池用スイッチ４３導通しても第３電源電圧Ｖ３が一定時間継続して地絡閾値以下の電圧である場合、第２系統１２０で地絡が発生したと本判定する。

しかしながら、電源制御装置１は、本判定のために電池用スイッチ４３を導通すると、第２電源２０の電力を消費するため、その後に第２電源２０の電力を使用して行われる退避走行の走行可能時間が短くなる。

そこで、コントローラ３は、本判定において、第３電源３０の電力の変化状態に基づいて、第２系統１２０に電源失陥が発生しているかを判定する。具体的には、図２に示すように、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、電池用スイッチ４３を遮断した状態で、第３電圧センサ５３の検出結果を監視する。

ここで、図４～図６を参照して、コントローラ３が第３電圧センサ５３の検出結果に基づいて行う第２系統１２０の本判定動作について説明する。図４～図６は、実施形態に係るコントローラ３が行う第２系統１２０の本判定動作の説明図である。

図４に示すように、第２系統１２０で地絡が発生していた場合、第３電源電圧Ｖ３は、０［Ｖ］まで低下する。このため、コントローラ３は、時刻Ｔ１で系統間スイッチ４１をプレ遮断してから一定時間経過後の時刻Ｔ２まで継続して第３電源電圧Ｖ３が地絡閾値以下となるため、第２系統１２０で地絡が発生していると本判定できる。

これに対して、第１系統１１０で地絡２００が発生していた場合、時刻Ｔ１で系統間スイッチ４１をプレ遮断するまでに地絡２００の影響によって、第３電源電圧Ｖ３が低下する可能性がある。例えば、コンデンサ３１の容量が小さすぎた場合、第３電源電圧Ｖ３は、プレ遮断までに地絡閾値以下まで低下する恐れがある。

このため、例えば、図５に示すように、第３電源電圧Ｖ３は、時刻Ｔ１でプレ遮断されるまでに地絡閾値以下になると、一定時間経過後の時刻Ｔ２でも地絡閾値以下となる。この場合、コントローラ３は、第１系統１１０で地絡２００が発生しており、第２系統１２０で地絡が発生してないにも関わらず、第２系統１２０で地絡が発生していると誤判定してしまう。

このため、コントローラ３は、例えば、時刻Ｔ１で第２系統電圧Ｖ２（コンデンサ３１の電圧）が地絡閾値（プレ遮断用）を下回ると、地絡を検知して、図６に示すように、系統間スイッチ４１をプレ遮断する。

このとき、第２系統１２０が正常であれば、第３電源電圧Ｖ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断された時点から電圧の急激な低下から、第２負荷１０２への給電による緩やかな電圧低下に切り替わる。これに対して、第２系統１２０が地絡している場合、第３電源電圧Ｖ３は、系統間スイッチ４１がプレ遮断されて以降も急激な低下を続ける。

そこで、コントローラ３は、系統間スイッチ４１のプレ遮断後、第３電源電圧Ｖ３が第１期間Ｐｒ１以上の期間、継続して地絡閾値（本判定用）を上回っていれば、第２系統１２０は正常と本判定する。

また、コントローラ３は、系統間スイッチ４１のプレ遮断後、第３電源電圧Ｖ３が第２期間Ｐｒ２以上の期間、継続して地絡閾値（本判定用）を下回っていれば第２系統１２０は地絡と本判定する。これにより、コントローラ３は、第２系統１２０で地絡が発生してないにも関わらず、第２系統１２０で地絡が発生していると誤判定することを防止できる。

このように、コントローラ３は、第２電源２０の電力を使用することなく、第３電源３０の電力を使用して、第２系統１２０に電源失陥が発生しているかを判定するので、第２電源２０の電力消費を抑制できる。したがって、電源制御装置１は、第２電源２０の電力を使用して行われる退避走行の走行可能時間が短くなることを抑制できる。

そして、コントローラ３は、第２系統１２０が正常であり、第１系統１１０で地絡２００が発生している本判定すると、図３に示すように、系統間スイッチ４１を遮断した状態で、電池用スイッチ４３を導通する。これにより、第２電源２０から第２負荷１０２に給電される。このため、電源制御装置１は、自動運転制御装置６２によって第２負荷１０２を使用させて退避走行を行わせることができる。このとき、コンデンサ３１は、第２電源２０から供給される電力によって充電される。

また、コントローラ３は、第１系統１１０が正常であり、第２系統１２０で地絡が発生していると本判定した場合、系統間スイッチ４１、バックアップスイッチ４２、および電池用スイッチ４３を遮断する。これにより、第１電源１０から第１負荷１０１に給電される。このため、電源制御装置１は、自動運転制御装置６２によって第１負荷１０１を使用させて退避走行を行わせることができる。

なお、コントローラ３は、プレ遮断後の本判定において、第１系統１１０と第２系統１２０がどちらも正常であると判定した場合は、過負荷等による一過性の電圧低下であったと判断し、系統間スイッチ４１および電池用スイッチ４３を図１に示す通常状態に戻す。

このように、コントローラ３は、第１系統１１０の電源失陥を検出した場合、系統間スイッチ４１を遮断し、バックアップスイッチ４２および電池用スイッチ４３を導通して、第２系統１２０によって第１系統１１０のバックアップを行うバックアップ制御を行う。

このとき、電源制御装置１は、例えば、バックアップスイッチ４２または電池用スイッチ４３が遮断状態で固着するオフ固着故障していると、第２電源２０から第２負荷１０２に給電できず、バックアップ制御を行うことができない。

このため、コントローラ３は、車両の起動後に、第２系統１２０によって第１系統１１０のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行う。以下、コントローラ３が行う診断処理について説明する。

［１－３．診断処理時動作］
図７および図８は、実施形態に係るコントローラ３が行う診断処理時の動作例を示す説明図である。コントローラ３は、ＩＧ６１から起動信号を受信すると、診断処理を実行する。

コントローラ３は、起動信号を受信すると、まず、電池用スイッチ４３を遮断し、系統間スイッチ４１を導通して第１電源１０によりコンデンサ３１を充電する。これにより、コンデンサ３１の電圧はＰｂＢ１１と同じ１２Ｖとなる。その後、図７に示すように、系統間スイッチ４１を遮断したうえで、第３電源３０から第２負荷１０２に給電することにより診断処理を行う。具体的には、コントローラ３は、系統間スイッチ４１および電池用スイッチ４３を遮断した状態で、バックアップスイッチ４２を導通して、第１経路Ｒ１が正常であるかを判断する。

そして、コントローラ３は、第２電圧センサ５２によってコンデンサ３１の電圧と同等の電圧が検出されれば、第１経路Ｒ１を正常と判断する。具体的には、第１経路Ｒ１が正常、つまり、バックアップスイッチ４２がオフ固着していなければ、第２電圧センサ５２の検出電圧と第３電圧センサ５３の検出電圧とがほぼ等しくなる。そこで、コントローラ３は、第２電圧センサ５２の検出電圧と第３電圧センサ５３の検出電圧の差が０に近い所定値以下であれば第１経路Ｒ１を正常、つまり、バックアップスイッチ４２がオフ固着していないと判断する。

また、コントローラ３は、第２電圧センサ５２によって電圧が検出されなければ、第１経路Ｒ１を異常と判断する。具体的には、バックアップスイッチ４２がオフ固着していれば、第３電圧センサ５３にはコンデンサ３１の電圧が印可され、第２電圧センサ５２には電圧が印可されないため、両者の電圧差は大きくなる。そこで、コントローラ３は、第２電圧センサ５２の検出電圧と第３電圧センサ５３の検出電圧との差がコンデンサ３１の電圧に近い所定値以上であれば第１経路Ｒ１を異常、つまり、バックアップスイッチ４２がオフ固着していると判断する。

なお、第２電圧センサ５２の検出電圧は、第１経路Ｒ１が正常であれば０より大きく、バックアップスイッチ４２がオフ固着していれば０になる。そこで、コントローラ３は、第２電圧センサ５２の検出電圧が０に近い閾値（例えば１Ｖ）より大きい場合は第１経路Ｒ１が正常、当該閾値以下の場合は異常と判定してもよい。

このように、コントローラ３は、第２電源２０の電力を使用することなく、第３電源３０の電力を使用して、第１経路Ｒ１およびバックアップスイッチ４２の診断を行えるので、第２電源２０の電力消費を抑制できる。

さらに、コントローラ３は、引き続いて、図８に示すように、系統間スイッチ４１およびバックアップスイッチ４２を遮断した状態で、電池用スイッチ４３を導通して、第２経路Ｒ２が正常であるかを判断する。

前述した通り、第２電源２０の電圧は第３電源３０の電圧より高く１６Ｖである。一方、第３電源３０の電圧は、第１電源１０により充電されて１２Ｖである。第２経路Ｒ２が正常であるか診断するときは、第１経路Ｒ１の診断により、コンデンサ３１の電圧は１２Ｖより少し減少している。

そのため、コントローラ３が第２経路Ｒ２の診断を行うために電池用スイッチ４３を導通すると、第２経路Ｒ２が正常であれば、コンデンサ３１は第２電源２０によって充電される。したがって、第３電圧センサ５３の検出電圧と第４電圧センサ５４の検出電圧とはほぼ等しくなる。一方、電池用スイッチ４３がオフ固着している場合、第３電圧センサ５３の検出電圧は１２Ｖより少し低い電圧であり、第４電圧センサ５４の検出電圧は１６Ｖであるため、第３電圧センサ５３と第４電圧センサ５４の検出電圧に４Ｖ以上の差が生じる。

そこで、コントローラ３は、第３電圧センサ５３と第４電圧センサ５４との差が０に近い閾値（例えば１Ｖ）未満であれば、第２経路Ｒ２を正常、つまり、電池用スイッチ４３はオフ固着していないと判断する。また、コントローラ３は、第３電圧センサ５３と第４電圧センサ５４との差が前記閾値（例えば１Ｖ）以上であれば、第２経路Ｒ２を異常、つまり、電池用スイッチ４３はオフ固着していると判断する。

このとき、第２電源２０から第３電源３０に給電されるが、コンデンサ３１が第２電源２０により充電される量は数Ｖ程度とわずかであるため、電源制御装置１は、第２電源２０の電力消費を抑制することができる。

このように、コントローラ３は、バックアップスイッチ４２を導通すると共に電池用スイッチ４３を遮断して第１経路Ｒ１が正常であるかを判断する。さらに、コントローラ３は、バックアップスイッチ４２を遮断すると共に電池用スイッチ４３を導通して第２経路Ｒ２が正常であるかを判断する。これにより、コントローラ３は、第２系統１２０の断線状態やバックアップスイッチ４２、電池用スイッチ４３のオフ固着を確実に診断することができる。

なお、コントローラ３は、車両の起動後であれば、例えば、自動運転走行が開始される前に診断処理を実行するように構成されてもよい。この場合、コントローラ３は、自動運転制御装置６２から自動運転を開始することを示す信号を受信すると、上記した手順と同一の手順によって診断処理を行う。そして、コントローラ３は、第２系統１２０を正常と判断した場合に、自動運転開始の許可信号を自動運転制御装置６２に送信する。

以上の説明では、第１経路Ｒ１、第２経路Ｒ２の診断を電圧を用いて行ったが、電流によって診断してもよい。その場合、第２系統１２０における接続点Ｐに電流センサが設けられる。コントローラ３が第１経路Ｒ１の診断を行うとき、第１経路Ｒ１が正常であれば、コンデンサ３１から電流センサを介して第２負荷１０２に電流が流れる。一方、バックアップスイッチ４２がオフ固着している場合は、電流センサに電流が流れない。

そこで、コントローラ３は、第１経路Ｒ１の診断を行うとき、電流センサで検出した電流値が０より大きい場合は、第１経路Ｒ１は正常であると判断し、電流センサで検出した電流値が０の場合は、第１経路Ｒ１は異常であると判断する。

また、コントローラ３が第２経路Ｒ２の診断を行うときは、第２経路Ｒ２が正常であれば第２電源２０から電流センサを介してコンデンサ３１に充電電流が流れる。一方、電池用スイッチ４３がオフ固着している場合は、電流センサに電流が流れない。

そこで、コントローラ３は、第２経路Ｒ２の診断を行うとき、電流センサで検出した電流値が０より大きい場合は、第２経路Ｒ２は正常であると判断し、電流センサで検出した電流値が０の場合は、第２経路Ｒ２は異常であると判断する。

［１－４．本判定の他の実施例］
次に、図９を参照して、本判定の他の実施例について説明する。図９は、実施形態に係るコントローラ３が行う本判定動作の他の実施例の説明図である。

図５を参照して説明したように、第２系統１２０が正常であり、第１系統１１０で地絡２００が発生していた場合、第３電源電圧Ｖ３は、プレ遮断までに地絡閾値以下まで低下する恐れがある。この場合、コントローラ３は、第１系統１１０で地絡２００が発生しているにも関わらず、第２系統１２０で地絡が発生していると誤判定してしまう。

そこで、コントローラ３は、図９に示すように、他の実施例においては、時刻Ｔ１で系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、時刻Ｔ１－２から時刻Ｔ１－３までの一定時間電池用スイッチ４３を導通し、第２電源２０によって第３電源３０を充電し、第３電源電圧Ｖ３を地絡閾値よりも高くする。その後、コントローラ３は、第３電源３０の電圧状態に基づいて、第２系統１２０に電源失陥が発生しているかを判定する。

これにより、第３電源電圧Ｖ３は、第２系統１２０で地絡が発生していなければ、地絡閾値よりも高い値を維持する。したがって、コントローラ３は、時刻Ｔ１－３から一定時間経過後の時刻Ｔ２で、第３電源電圧Ｖ３が地絡閾値より高ければ、誤判定することなく、第２系統１２０は地絡していないと正確に判定することができる。

一方、第２系統１２０で地絡が発生していれば、時刻Ｔ１－２から時刻Ｔ１－３までの一定時間電池用スイッチ４３を導通しても、第３電源３０は充電されず、第３電源電圧Ｖ３は、時刻Ｔ１以降も継続して地絡閾値を下回る。そこで、コントローラ３は、時刻Ｔ１から一定時間地絡閾値を下回った場合に第２系統１２０で地絡が発生したと判定する。したがって、コントローラ３は、第２系統１２０で地絡が発生したことを正確に判定することができる。

［１－５．第１実施形態に係るコントローラが実行する処理］
次に、図１０を参照して、第１実施形態に係るコントローラ３が実行する処理について説明する。図１０は、第１実施形態に係るコントローラ３が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

コントローラ３は、車両が起動されると、図１０に示す処理を開始する。具体的には、コントローラ３は、まず、系統間スイッチ４１を遮断し、バックアップスイッチ４２を導通し、電池用スイッチ４３を遮断する（ステップＳ１０１）。

続いて、コントローラ３は、第１経路Ｒ１が正常か否かを判定する（ステップＳ１０２）。コントローラ３は、第２電圧センサ５２によって検出される電圧が０［Ｖ］に近い閾値（例えば１Ｖ）より高ければ、第１経路Ｒ１を正常と判定する。また、コントローラ３は、第２電圧センサ５２によって検出される電圧が当該閾値以下であれば、第１経路Ｒ１を異常と判定する。なお、コントローラ３は、第２電圧センサ５２によって検出される電圧と第３電圧センサ５３によって検出される電圧と差に基づいて、第１経路Ｒ１が正常か異常かを判断してもよい。

コントローラ３は、第１経路Ｒ１を正常と判定した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、バックアップスイッチ４２を遮断し、電池用スイッチ４３を導通する（ステップＳ１０３）。続いて、コントローラ３は、第２経路Ｒ２が正常か否かを判定する（ステップＳ１０４）。

コントローラ３は、第３電圧センサ５３によって検出される電圧と第４電圧センサ５４によって検出される電圧との差が、０に近い閾値（例えば１Ｖ）未満であれば、第２経路Ｒ２を正常と判定する。コントローラ３は、第３電圧センサ５３によって検出される電圧と第４電圧センサ５４によって検出される電圧との差が、前記閾値（例えば１Ｖ）以上であれば、第２経路Ｒ２を異常と判定する。

コントローラ３は、第２経路Ｒ２を正常と判定した場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、バックアップ制御可能と判定する（ステップＳ１０５）。続いて、コントローラ３は、自動運転制御装置６２に自動運転許可信号を送信する（ステップＳ１０６）。

続いて、コントローラ３は、系統間スイッチ４１を導通し、バックアップスイッチ４２を導通し、電池用スイッチ４３を遮断する（ステップＳ１０７）。その後、コントローラ３は、地絡検知処理を実行して（ステップＳ１０８）、処理を終了する。地絡検知処理の具体例については、図１０を参照して後述する。

また、コントローラ３は、第１経路Ｒ１が正常でないと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、または、第２経路Ｒ２が正常でないと判定した場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、バックアップ制御不可能と判定する（ステップＳ１０９）。そして、コントローラ３は、自動運転制御装置６２に自動運転禁止信号を送信し（ステップＳ１１０）、第２電源の放電を防止するために電池用スイッチ４３を遮断して（ステップＳ１１１）、処理を終了する。

次に、図１１を参照して、コントローラ３が実行する地絡検知処理について説明する。図１１に示すように、コントローラ３は、地絡検知処理を開始すると、まず、第１系統電圧Ｖ１または第２系統電圧Ｖ２が地絡閾値（仮判定用）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

コントローラ３は、第１系統電圧Ｖ１または第２系統電圧Ｖ２が地絡閾値（仮判定用）以下でないと判定した場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、ステップ２０１から再度処理を開始する。また、コントローラ３は、第１系統電圧Ｖ１または第２系統電圧Ｖ２が地絡閾値（仮判定用）以下であると判定（仮判定）した場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、系統間スイッチ４１をプレ遮断する（ステップＳ２０２）。

その後、コントローラ３は、第１系統地絡本判定処理を実行する（ステップＳ２０３）。第１系統地絡本判定処理において、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、第１系統電圧Ｖ１が地絡閾値以下の電圧に維持される場合、第１系統１１０で地絡２００が発生したと本判定する。また、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、第１系統電圧Ｖ１が一定時間継続して地絡閾値を超えると、第１系統１１０は正常であると本判定する。

続いて、コントローラ３は、第２系統地絡本判定処理を実行する（ステップＳ２０４）。第２系統地絡本判定処理において、コントローラ３は、図６を参照して説明した第２系統１２０の本判定処理、または、図９を参照して説明した第２系統１２０の本判定処理を行う。

図６に示す本判定処理を行う場合、コントローラ３は、系統間スイッチ４１のプレ遮断後、第３電源電圧Ｖ３が第１期間Ｐｒ１以上の期間、継続して地絡閾値（本判定用）を上回っていれば、第２系統１２０は正常と本判定する。

また、コントローラ３は、系統間スイッチ４１のプレ遮断後、第３電源電圧Ｖ３が第２期間Ｐｒ２以上の期間、継続して地絡閾値（本判定用）を下回っていれば第２系統１２０は地絡と本判定する。

図９に示す本判定処理を行う場合、コントローラ３は、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、一定時間電池用スイッチ４３を導通し、第２電源２０によって第３電源３０を充電し、第３電源電圧Ｖ３を地絡閾値よりも高くする。

そして、コントローラ３は、第３電源３０を充電後、第３電源電圧Ｖ３が一定時間継続して地絡閾値を超えていれば、第２系統１２０は正常と本判定する。また、コントローラ３は、プレ遮断後、第３電源電圧Ｖ３が一定時間以上地絡閾値以下になれば、第２系統１２０は地絡していると本判定する。

なお、ここでは、コントローラ３が第１系統地絡本判定処理を実行後に、第２系統地絡本判定処理を実行しているが、コントローラ３は、第２系統地絡本判定処理を実行後に、第１系統地絡本判定処理を実行してもよい。

コントローラ３は、第１系統地絡本判定処理および第２系統地絡本判定処理の結果、第１系統１１０の地絡であったか否かを判定する（ステップＳ２０５）。コントローラ３は、第１系統１１０の地絡であったと判定した場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、電池用スイッチ４３を導通して（ステップＳ２０６）、地絡判定処理を終了する。これにより、第２電源２０から第２負荷１０２に給電される。

また、コントローラ３は、第１系統１１０の地絡でなかったと判定した場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、第２系統１２０の地絡であったか否かを判定する（ステップＳ２０７）。コントローラ３は、第２系統１２０の地絡であったと判定した場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、電池用スイッチ４３を遮断して（ステップＳ２０８）、地絡判定処理を終了する。これにより、第１電源１０から第１負荷１０１への給電が継続される。

また、コントローラ３は、第２系統１２０の地絡でなかったと判定した場合（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、第１系統１１０にも第２系統１２０にも地絡は発生していなかったとし、系統間スイッチ４１を再度導通して（ステップＳ２０９）、処理をステップＳ２０１へ移す。

［２．第２実施形態］
［２－１．制御システムの構成］
次に、図１２を参照して、第２実施形態に係る制御システム１００Ａについて説明する。図１１は、第２実施形態に係る制御システム１００Ａの構成例を示す説明図である。

図１２に示すように、制御システム１００Ａは、電源制御装置１Ａの構成が、図１に示す電源制御装置１とは異なる。第２実施形態に係る電源制御装置１Ａは、第２系統１２０における接続点Ｐとコンデンサ３１とを接続および切断するスイッチ４４を備える。また、電源制御装置１Ａは、第２系統に失陥が発生しているかの本判定を行う際の動作が図１に示す電源制御装置１とは異なる。

図１２に示すように、電源制御装置１Ａのコントローラ３Ａは、通常時および系統間スイッチ４１のプレ遮断時共に、電池用スイッチ４３を遮断する。そして、コントローラ３Ａは、第１系統１１０に地絡２００が発生したと本判定し、その後の第２系統１２０によるバックアップ時に、電池用スイッチ４３を導通する。

また、コントローラ３Ａは、通常時には、スイッチ４４を導通してコンデンサ３１を充電した後、スイッチ４４を遮断し、系統間スイッチ４１のプレ遮断時に、スイッチ４４を導通する。つまり、コントローラ３は、通常時にはスイッチ４４を遮断し、電源失陥の兆候を検出した場合にはスイッチ４４を導通したうえで、第３電源３０の電力の変化状態に基づいて第２系統１２０に電源失陥が発生しているかを本判定する。

このように、コントローラ３Ａは、第１系統１１０に地絡２００が発生していた場合、系統間スイッチ４１をプレ遮断する時点までは、スイッチ４４によって第３電源３０と第２系統１２０との電気的接続が遮断する。

このため、電源制御装置１では、第１系統１１０に地絡２００が発生していた場合、系統間スイッチ４１をプレ遮断した後、スイッチ４４が導通された時点からは、第３電源電圧Ｖ３が地絡閾値以下になることはない。

したがって、コントローラ３Ａは、第１系統１１０に地絡２００が発生していた場合に、第２系統１２０に地絡が発生したと誤判定することなく、第１系統１１０に地絡２００が発生していると正確に判定することができる。

なお、電源制御装置１，１Ａは、コントローラ３，３Ａが第１系統１１０または第２系統１２０の電流に基づいて電源失陥を検出する場合、第１系統１１０を流れる電流を検出する第１電流センサと、第２系統１２０を流れる電流を検出する第２電流センサとを備える。

この場合、コントローラ３，３Ａは、第１系統１１０または第２系統１２０に流れる電流が電流に関する地絡閾値以上になる場合、電源失陥の兆候があると判定して、系統間スイッチ４１をプレ遮断する。その後、コントローラ３，３Ａは、第１系統１１０または第２系統１２０のうち、電流が流れた方の系統を地絡が発生していない系統と本判定し、電流が流れない方の系統を地絡が発生した方の系統と本判定する。

［３．付記］
付記として、本発明の特徴を以下の通り示す。
（１）
第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
を備える電源制御装置であって、
前記第２系統には第３電源が接続され、
前記コントローラは、
前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う
電源制御装置。
（２）
前記第３電源と前記第２系統との接続点から前記第２負荷までの第１経路を接続および遮断する第１スイッチと、前記接続点から前記第２電源までの第２経路を接続および遮断する第２スイッチとをさらに備え、
前記コントローラは、
前記第１スイッチを導通すると共に前記第２スイッチを遮断して前記第１経路が正常であるかを判断し、前記第１スイッチを遮断すると共に前記第２スイッチを導通して前記第２経路が正常であるかを判断することによって前記診断処理を行う
前記（１）に記載の電源制御装置。
（３）
コントローラは、
前記第１系統または前記第２系統の電圧または電流に応じたパラメータにより電源失陥の兆候を検出した場合、前記接続部を遮断して前記第１系統と前記第２系統とのどちらに電源失陥が発生しているかを前記パラメータに基づいて判定する本判定処理を行い、
本判定処理において、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
前記（１）または（２）に記載の電源制御装置。
（４）
前記コントローラは、
前記電源失陥の兆候を、第１の地絡閾値と前記パラメータとの比較により検出し、
前記本判定処理において、前記第２系統の前記パラメータが前記第１の地絡閾値より地絡側に設定される第２の地絡閾値に対して一定時間以上非地絡側であることを示している場合、前記第２系統を正常と判定し、
前記第２系統の前記パラメータが前記第２の地絡閾値に対して一定時間以上地絡側であることを示している場合、前記第２系統を異常と判定する
前記（３）に記載の電源制御装置。
（５）
前記コントローラは、
前記本判定処理において、前記第２電源により一定時間前記第３電源を充電した後、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
前記（３）に記載の電源制御装置。
（６）
前記第３電源と前記第２系統とを接続および遮断するスイッチをさらに備え、
前記コントローラは、
通常時には前記スイッチを遮断し、電源失陥の兆候を検出した場合には前記スイッチを導通したうえで、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
前記（３）に記載の電源制御装置。
（７）
第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
前記第２系統に接続される第３電源と、
起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
を備える電源制御装置の前記コントローラが
前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う
ことを含む電源制御方法。
（８）
第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
前記第２系統に接続される第３電源と、
起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
を備える電源制御装置の前記コントローラに
前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う手順を実行させる
電源制御プログラム。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１，１Ａ 電源制御装置
３，３Ａ コントローラ
１０ 第１電源
１１ ＰｂＢ
１２ 発電機
２０ 第２電源
２１ ＬｉＢ
３０ 第３電源
３１ コンデンサ
４１ 系統間スイッチ
４２ バックアップスイッチ
４３ 電池用スイッチ
４４ スイッチ
５１ 第１電圧センサ
５２ 第２電圧センサ
５３ 第３電圧センサ
５４ 第４電圧センサ
６２ 自動運転制御装置
１００，１００Ａ 制御システム
１０１ 第１負荷
１０２ 第２負荷
１１０ 第１系統
１２０ 第２系統
１３０ 系統間ライン
２００ 地絡
Ｐ 接続点
Ｒ１ 第１経路
Ｒ２ 第２経路
Ｖ１ 第１系統電圧
Ｖ３ 第３電源電圧

Claims (8)

1. 第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
   起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
   を備える電源制御装置であって、
   前記第２系統には第３電源が接続され、
   前記コントローラは、
   前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う
   電源制御装置。
2. 前記第３電源と前記第２系統との接続点から前記第２負荷までの第１経路を接続および遮断する第１スイッチと、前記接続点から前記第２電源までの第２経路を接続および遮断する第２スイッチとをさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記第１スイッチを導通すると共に前記第２スイッチを遮断して前記第１経路が正常であるかを判断し、前記第１スイッチを遮断すると共に前記第２スイッチを導通して前記第２経路が正常であるかを判断することによって前記診断処理を行う
   請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記コントローラは、
   前記第１系統または前記第２系統の電圧または電流に応じたパラメータにより電源失陥の兆候を検出した場合、前記接続部を遮断して前記第１系統と前記第２系統とのどちらに電源失陥が発生しているかを前記パラメータに基づいて判定する本判定処理を行い、
   前記本判定処理において、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
   請求項１に記載の電源制御装置。
4. 前記コントローラは、
   前記電源失陥の兆候を、第１の地絡閾値と前記パラメータとの比較により検出し、
   前記本判定処理において、前記第２系統の前記パラメータが前記第１の地絡閾値より地絡側に設定される第２の地絡閾値に対して一定時間以上非地絡側であることを示している場合、前記第２系統を正常と判定し、
   前記第２系統の前記パラメータが前記第２の地絡閾値に対して一定時間以上地絡側であることを示している場合、前記第２系統を異常と判定する
   請求項３に記載の電源制御装置。
5. 前記コントローラは、
   前記本判定処理において、前記第２電源により一定時間前記第３電源を充電した後、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
   請求項３に記載の電源制御装置。
6. 前記第３電源と前記第２系統とを接続および遮断するスイッチをさらに備え、
   前記コントローラは、
   通常時には前記スイッチを遮断し、電源失陥の兆候を検出した場合には前記スイッチを導通したうえで、前記第３電源の電力の変化状態に基づいて前記第２系統に電源失陥が発生しているかを判定する
   請求項３に記載の電源制御装置。
7. 第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
   前記第２系統に接続される第３電源と、
   起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
   を備える電源制御装置の前記コントローラが
   前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う
   ことを含む電源制御方法。
8. 第１電源から第１負荷に給電する第１系統と、第２電源から第２負荷に給電する第２系統とを接続および遮断する接続部と、
   前記第２系統に接続される第３電源と、
   起動後に前記第２系統によって前記第１系統のバックアップを行うバックアップ制御が可能であるかを診断する診断処理を行い、前記第１系統の電源失陥を検出した場合に、前記接続部を遮断して前記バックアップ制御を行うコントローラと
   を備える電源制御装置の前記コントローラに
   前記接続部を遮断したうえで、前記第３電源から前記第２負荷に給電することにより前記診断処理を行う手順を実行させる
   電源制御プログラム。

Images