JP5413017B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源装置に関するものである。

図１０には、車両用電源システムの一例を示す。図１０において、高圧バッテリ１００に高圧→４２ボルトコンバータ１０１を介して大電力負荷（例えばパワーステアリング用モータ）１０２が接続され、高圧（例えば２４０ボルト）を４２ボルトに降圧して大電力負荷１０２に供給している。また、高圧バッテリ１００に高圧→１４ボルトコンバータ１０３を介して１２ボルトバッテリ１０４および１４ボルト負荷（例えばワイパー用モータ）１０５が接続され、高圧（例えば２４０ボルト）を１４ボルトに降圧して１２ボルトバッテリ１０４および１４ボルト負荷１０５に供給している。さらに、１４ボルト→４２ボルトバックアップコンバータ１０６を介して、１４ボルト系電源ラインと４２ボルト系電源ラインとが接続され、高圧バッテリ１００の容量が低下した等により高圧が途絶えたときにバックアップコンバータ１０６を用いて１４ボルトから４２ボルトに昇圧して大電力負荷（例えばパワーステアリング用モータ）１０２が駆動できるようにしている。

なお、特許文献１には、車両を駆動するモータと、モータに対して並列に接続された燃料電池と、キャパシタとを備えた車両用制御装置が開示されている。具体的には、燃料電池とキャパシタとの間にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、同コンバータの入力側を燃料電池に接続し、出力側をキャパシタに接続し、制御手段によりＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を車速に応じて変化するように制御している。

特開２００７−１８１３２８号公報

ところが、図１０において４２ボルト系電源ラインと１４ボルト系電源ラインの統合化が図られておらず、例えば、バックアップコンバータ１０６を用いて１４ボルト系から４２ボルト系のバックアップは可能であるが、４２ボルト系から１４ボルト系のバックアップができない。

本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、第１系統の電源ラインと第２系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる車両用電源装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、バッテリと、前記バッテリの電圧よりも低い第１の直流電圧が印加され、第１の負荷が接続される第１系統の電源ラインと、前記バッテリの電圧よりも低い第２の直流電圧が印加され、第２の負荷が接続される第２系統の電源ラインと、前記バッテリと第１系統の電源ラインとの間に接続された第１のコンバータと、前記第１系統の電源ラインに接続された第１の蓄電装置と、前記第１系統の電源ラインと前記第２系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第２のコンバータと、前記第２系統の電源ラインに接続された第２の蓄電装置と、前記バッテリの異常時または前記負荷から回生エネルギーの発生時に、前記第２のコンバータを制御して前記第１系統の電源ラインと前記第２系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせることにより、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間で相互にバックアップを行う制御手段と、を備えたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１のコンバータがバッテリと第１系統の電源ラインとの間に接続されるとともに、第１系統の電源ラインに第１の蓄電装置が接続されている。また、双方向型の第２のコンバータが第１系統の電源ラインと第２系統の電源ラインとの間に接続されるとともに、第２系統の電源ラインに第２の蓄電装置が接続されている。制御手段は、バッテリの異常時または負荷から回生エネルギーの発生時に、第２のコンバータを制御して第１系統の電源ラインと第２系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせる。

これにより、第１系統の電源ラインと第２系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記バッテリの異常時において前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップすべく前記第２のコンバータを制御することを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１系統の電源ラインにおける第１の蓄電装置と第２系統の電源ラインにおける第２の蓄電装置との間の相互のバックアップを行なうことができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記バッテリの電圧および前記バッテリの電流の少なくとも一方を監視して当該バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方が規定値より低下したときに前記バッテリが異常であると判定することを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、バッテリの異常を適確に判定することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の車両用電源装置において、前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を充電すべく前記第２のコンバータを制御することを要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、第１系統の電源ラインにおける第１の蓄電装置と第２系統の電源ラインにおける第２の蓄電装置について回生エネルギーによる充電を適切に行なうことができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１または４に記載の車両用電源装置において、前記第１のコンバータは、双方向型のコンバータであり、前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで充電状態が低下した前記バッテリを充電すべく前記第１のコンバータを制御することを要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、バッテリについても回生エネルギーによる充電を行なうことができる。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用電源装置において、前記第１の蓄電装置は第２のバッテリであり、前記第２の蓄電装置は第３のバッテリである。

本発明によれば、第１系統の電源ラインと第２系統の電源ラインとを統合化して電力を管理することができる。

第１の実施形態における車両用電源装置の回路構成図。 第１の実施形態における車両用電源装置の作用を説明するためのフローチャート。 変形例における車両用電源装置の回路構成図。 第２の実施形態における車両用電源装置の回路構成図。 第２の実施形態における車両用電源装置の作用を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態における車両用電源装置の作用を説明するためのフローチャート。 第３の実施形態における車両用電源装置の回路構成図。 第３の実施形態における車両用電源装置の作用を説明するためのタイムチャート。 変形例における車両用電源装置の回路構成図。 背景技術を説明するための回路構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における車両用電源装置１０の回路構成を示し、電源装置１０はハイブリッド車等に搭載される。

電源装置１０は、高圧バッテリ２０と、第１系統の電源ラインとしての４２ボルト系電源ラインＬ１と、第２系統の電源ラインとしての１４ボルト系電源ラインＬ２と、第１のコンバータ２１と、第１の蓄電装置２２と、双方向型の第２のコンバータ２４と、第２の蓄電装置２５と、制御手段としてのコントローラ２７を備えている。

高圧バッテリ２０の出力電圧は例えば２４０ボルトであり、４２ボルト系電源ラインＬ１には高圧バッテリ２０の電圧である２４０ボルトよりも低い第１の直流電圧である４２ボルトが印加され、１４ボルト系電源ラインＬ２には高圧バッテリ２０の電圧である２４０ボルトよりも低い第２の直流電圧である１４ボルトが印加される。

高圧バッテリ２０の正極端子と４２ボルト系電源ラインＬ１との間には正極電源線Ｌ３を介して第１のコンバータ２１が接続されている。第１のコンバータ２１は、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ２０からの高圧をそれよりも低い４２ボルトに降圧して出力することができる。このように第１のコンバータ２１は、高圧（２４０ボルト）から４２ボルトに変換するためのコンバータであり、以下、高圧→４２ボルトコンバータ２１という。なお、高圧バッテリ２０の負極端子はアースされている。

４２ボルト系電源ラインＬ１には第１の蓄電装置２２が接続されている。第１の蓄電装置２２として、バッテリまたはキャパシタを用いている。また、４２ボルト系電源ラインＬ１には第１の負荷としての大電力負荷２３が接続されている。大電力負荷２３は、例えばパワーステアリング用モータである。

さらに、４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間には第２のコンバータ２４が接続されている。第２のコンバータ２４は、昇圧・降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、４２ボルトをそれよりも低い１４ボルトに降圧して出力することができるとともに、１４ボルトをそれよりも高い４２ボルトに昇圧して出力することができる。このように第２のコンバータ２４は、４２ボルトから１４ボルトに変換できるとともに１４ボルトから４２ボルトに双方向に変換することができるコンバータであって、以下、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４という。常時は、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４で１４ボルトを４２ボルトから作っている。

１４ボルト系電源ラインＬ２には第２の蓄電装置２５が接続されている。第２の蓄電装置２５として、バッテリまたはキャパシタを用いている。また、１４ボルト系電源ラインＬ２には第２の負荷としての１４ボルト負荷２６が接続されている。１４ボルト負荷２６は、例えばエンジンＥＣＵ（エンジン電子制御ユニット）である。

なお、ハイブリッド車に代わり電気自動車（ＥＶ車）に適用した場合においては、１４ボルト負荷２６は、例えばマネージメントＥＣＵ（マネージメント電子制御ユニット）である。

コントローラ２７は高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３を入力している。また、コントローラ２７は第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１を入力している。さらに、コントローラ２７は第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２を入力している。コントローラ２７は各端子間電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を監視している。コントローラ２７は、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を制御することができるようになっている。

次に、このように構成した電源装置１０の作用を説明する。
図２は、コントローラ２７が実行する処理内容を説明するためのフローチャートである。

図２において、コントローラ２７は、ステップ１００で高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと高圧バッテリ２０が正常であるとして図２の処理を終了する。

一方、コントローラ２７は、ステップ１００で高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３が規定値以下であると、高圧バッテリ２０が異常であるとしてステップ１０１に移行する。コントローラ２７はステップ１０１において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１と第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２とはいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第１および第２の蓄電装置２２，２５が十分に充電されているとして図２の処理を終了する。

一方、コントローラ２７はステップ１０１において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１と第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２とはいずれか一方が規定値以下であれば第１の蓄電装置２２または第２の蓄電装置２５が十分に充電されていないとしてステップ１０２に移行する。

コントローラ２７はステップ１０２において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１が規定値以下であればステップ１０３において４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を、１４ボルトから４２ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、第１の蓄電装置２２および大電力負荷２３に電力が供給され、大電力負荷２３が駆動できる（バックアップできる）。これによって、フェールセーフを行なうことができる。

一方、コントローラ２７はステップ１０２において否定判定されると、即ち、第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２が規定値以下であればステップ１０４において４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を、４２ボルトから１４ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、第２の蓄電装置２５および１４ボルト負荷２６に電力が供給され、１４ボルト負荷２６が駆動できる（バックアップできる）。

このように、走行中に高圧バッテリ２０が使用不可になった場合、即ち、高圧バッテリ２０の異常時に、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を制御して４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間の電力移送を行なわせる。これにより、４２ボルト系電源ラインＬ１に接続された第１の蓄電装置２２内のエネルギーと、第２の蓄電装置２５内のエネルギーとを用いて、車を安全に待避させることができる。このとき、第１の蓄電装置２２と第２の蓄電装置２５とのうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップができる。そのため、第１および第２の蓄電装置２２，２５およびバッテリ２０の充電状態によらず、必要な負荷に必要なエネルギーを供給することができる。

詳しくは、車両の停止状態で蓄電装置（１２ボルトバッテリ）があがってしまった場合、これまでのシステムではエンジン始動ができなかった。しかしながら、本実施形態では、４２ボルト系の第１の蓄電装置２２から１４ボルト系電源ラインＬ２にエネルギーを供給できるので、エンジン始動が可能となる。

以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１のコンバータ２１が高圧バッテリ２０と４２ボルト系電源ラインＬ１との間に接続されるとともに、４２ボルト系電源ラインＬ１に第１の蓄電装置２２が接続されている。また、双方向型の第２のコンバータ２４が４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間に接続されるとともに、１４ボルト系電源ラインＬ２に第２の蓄電装置２５が接続されている。コントローラ２７は、高圧バッテリ２０の異常時に、第２のコンバータ２４を制御して４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間の電力移送を行なわせる。これにより、４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２とを統合化して電力を管理することができる。

（２）コントローラ２７は、高圧バッテリ２０の異常時において第１の蓄電装置２２と第２の蓄電装置２５のうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップすべく第２のコンバータ２４を制御する。これにより、４２ボルト系電源ラインＬ１における第１の蓄電装置２２と１４ボルト系電源ラインＬ２における第２の蓄電装置２５との間の相互のバックアップを行なうことができる。

つまり、１４ボルト・４２ボルト間で双方向のバックアップが可能となる。また、第２の蓄電装置２５があがった時のエンジンの始動ができる。
（３）コントローラ２７は、高圧バッテリ２０の電圧Ｖ３を監視して当該電圧Ｖ３が規定値より低下したときに高圧バッテリ２０が異常であると判定する。これにより高圧バッテリ２０の異常を適確に判定することができる。ここで、バッテリの電圧に代わりバッテリの電流を監視しても、あるいは、バッテリの電圧および電流の両方を監視してもよい。要は、バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方を監視して当該バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方が規定値より低下したときにバッテリが異常であると判定するようにするとよい（他の実施形態も同様）。

図１に代わり図３に示す構成としてもよい。図３において、電源装置１０は、高圧バッテリ２０と、第１系統の電源ラインとしての１４ボルト系電源ラインＬ１１と、第２系統の電源ラインとしての４２ボルト系電源ラインＬ１２と、第１のコンバータ３０と、第１の蓄電装置３２と、双方向型の第２のコンバータ３１と、第２の蓄電装置３５と、第１の負荷としての１４ボルト負荷３３と、第２の負荷としての大電力負荷３６と、コントローラ２７を備えている。図１では、高圧→４２ボルトコンバータ２１および４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を用いた。これに代わり、図３では、第１のコンバータ３０として高圧→１４ボルトコンバータ３０および第２のコンバータ３１として１４ボルト←→４２ボルト双方向コンバータ３１を用いており、コンバータ３０で高圧から１４ボルトに降圧し、コンバータ３１で１４ボルトから４２ボルトに昇圧するシステム構成とする。コントローラ２７は高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３、第１の蓄電装置３２における端子間電圧Ｖ１、第２の蓄電装置３５における端子間電圧Ｖ２を入力している。そして、Ｖ１値、Ｖ２値、Ｖ３値に応じてコントローラ２７が双方向コンバータ３１を制御する。
（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。

図４には本実施形態における電源装置の電気的構成を示す。
第１の実施形態では、コントローラ２７は、高圧バッテリ２０の異常時に、第２のコンバータ２４を制御して４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間の電力移送を行なわせた。これに対し、図４の本実施形態では、コントローラ２７は、第１および第２の負荷４１，４２から回生エネルギーの発生時に、少なくとも第２のコンバータ２４を制御して４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間の電力移送を行なわせる。

図１の第１のコンバータ２１に代わり図４の本実施形態では双方向型のコンバータ（第１のコンバータ）４０を用いている。双方向型のコンバータ４０は、昇圧・降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧（２４０ボルト）をそれよりも低い４２ボルトに降圧して出力することができるとともに、４２ボルトをそれよりも高い高圧（２４０ボルト）に昇圧して出力することができる。このように双方向型のコンバータ４０は、高圧から４２ボルトに変換できるとともに４２ボルトから高圧に双方向に変換することができるコンバータであって、以下、高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０という。

また、第１の負荷として図１の大電力負荷２３に代わり図４の本実施形態では大電力負荷４１を用いている。大電力負荷４１は走行モータを用いており、回生エネルギー（起電力）が発生する。同様に、第２の負荷として図１の１４ボルト負荷２６に代わり図４の本実施形態では１４ボルト負荷４２を用いている。１４ボルト負荷４２はモータを用いており、回生エネルギー（起電力）が発生する。

コントローラ２７は、高圧←→４２ボルト双方向コンバータ（第１のコンバータ）４０および４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ（第２のコンバータ）２４を制御することができるようになっている。

次に、このように構成した電源装置の作用を説明する。
図５，６は、コントローラ２７が実行する処理内容を説明するためのフローチャートである。

図５において、コントローラ２７は、ステップ２００で第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２が規定値以上か否か判定し、規定値よりも低いと１４ボルト負荷４２において回生エネルギーは発生していないとして図５の処理を終了する。

一方、コントローラ２７は、ステップ２００で第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２が規定値以上であると、１４ボルト負荷４２において回生エネルギーが発生したとしてステップ２０１に移行する。コントローラ２７はステップ２０１において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１と高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３はいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第１の蓄電装置２２と高圧バッテリ２０が十分に充電されているとして図５の処理を終了する。

一方、コントローラ２７はステップ２０１において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１と高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３はいずれか一方が規定値以下であれば第１の蓄電装置２２または高圧バッテリ２０が十分に充電されていないとしてステップ２０２に移行する。

コントローラ２７はステップ２０２において第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１が規定値以下であればステップ２０３において４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を、１４ボルトから４２ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、１４ボルト負荷４２で発生した回生エネルギーで第１の蓄電装置２２が充電される。

一方、コントローラ２７はステップ２０２において否定判定されると、即ち、高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３が規定値以下であればステップ２０４において４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を、１４ボルトから４２ボルトに変換する動作を行なわせるとともに高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０を、４２ボルトから高圧に変換する動作を行なわせる。これにより、１４ボルト負荷４２で発生した回生エネルギーで高圧バッテリ２０が充電される。

また、図６において、コントローラ２７は、ステップ３００で第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１が規定値以上か否か判定し、規定値よりも低いと負荷４１において回生エネルギーは発生していないとして図６の処理を終了する。

一方、コントローラ２７は、ステップ３００で第１の蓄電装置２２における端子間電圧Ｖ１が規定値以上であると、大電力負荷４１において回生エネルギーが発生したとしてステップ３０１に移行する。コントローラ２７はステップ３０１において第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２と高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３はいずれか一方が規定値以下か否か判定し、規定値よりも高いと第２の蓄電装置２５および高圧バッテリ２０が十分に充電されているとして図６の処理を終了する。

一方、コントローラ２７はステップ３０１において第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２と高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３はいずれか一方が規定値以下であれば第２の蓄電装置２５または高圧バッテリ２０が十分に充電されていないとしてステップ３０２に移行する。

コントローラ２７はステップ３０２において第２の蓄電装置２５における端子間電圧Ｖ２が規定値以下であればステップ３０３において４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を、４２ボルトから１４ボルトに変換する動作を行なわせる。これにより、大電力負荷４１で発生した回生エネルギーで第２の蓄電装置２５が充電される。

一方、コントローラ２７はステップ３０２において否定判定されると、即ち、高圧バッテリ２０における端子間電圧Ｖ３が規定値以下であればステップ３０４において高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０を、４２ボルトから高圧に変換する動作を行なわせる。これにより、大電力負荷４１で発生した回生エネルギーで高圧バッテリ２０が充電される。

ここで、図１０に示した構成では、１４ボルト系以外の２４ボルト系の負荷１０２からの回生エネルギーを１２ボルトバッテリ１０４に蓄えることができずに、４２ボルト系では、負荷１０２からの回生エネルギーを抵抗で熱に変えて捨てている。

図４，５，６の本実施形態では、どの負荷（４１，４２）からの回生エネルギーも蓄えられ、回生エネルギーをできるだけ捨てないようにすることができる。つまり、図４において、４２ボルト系電源ラインＬ１、１４ボルト系電源ラインＬ２の両方に蓄電装置（２２，２５）を設け、４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間に４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を設ける。さらに、高圧バッテリ２０と４２ボルト系電源ラインＬ１との間にも高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０を設ける。そして、１４ボルト負荷４２からの回生エネルギーを第２の蓄電装置２５だけではなく、第１の蓄電装置２２にも蓄えることができ、さらに高圧バッテリ２０にも蓄えることができる。同様に、大電力負荷４１からの回生エネルギーを第１の蓄電装置２２だけではなく、第２の蓄電装置２５や高圧バッテリ２０に蓄えることができる。

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）コントローラ２７は、負荷（大電力負荷４１、１４ボルト負荷４２）から回生エネルギーの発生時に、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を制御して４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２との間の電力移送を行なわせるので、４２ボルト系電源ラインＬ１と１４ボルト系電源ラインＬ２とを統合化して電力を管理することができる。

（２）コントローラ２７は、負荷（４１，４２）から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで第１の蓄電装置２２と第２の蓄電装置２５のうちの充電状態が低下した蓄電装置を充電すべく４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を制御する。これにより、４２ボルト系電源ラインＬ１における第１の蓄電装置２２と１４ボルト系電源ラインＬ２における第２の蓄電装置２５について回生エネルギーによる充電を適切に行なうことができる。

（３）高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０は、双方向型のコンバータであり、コントローラ２７は、負荷（４１，４２）から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで充電状態が低下した高圧バッテリ２０を充電すべく高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０を制御する。これにより、高圧バッテリ２０についても回生エネルギーによる充電を行なうことができる。

つまり、大電力負荷４１、１４ボルト負荷４２のどちらからの回生エネルギーも蓄電装置（２２，２５）や高圧バッテリ２０に蓄えることができる。例えば第１の蓄電装置２２が満充電の状態で大電力負荷４１からエネルギーが回生した場合でも、双方向コンバータ４０，２４を通じて高圧バッテリ２０または第２の蓄電装置２５にエネルギーを伝送して充電できるので、回生エネルギーを捨てる場合が少なくなる。

なお、図４において仮想線で示すように高圧バッテリ２０には充電器（オルタネータ）４５が接続されていてもよい。また、図４に代わり、図３を用いて説明した例のごとく、高圧←→４２ボルト双方向コンバータ４０の代わりに高圧←→１４ボルト双方向コンバータを用い、４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４の代わりに１４ボルト←→４２ボルト双方向コンバータを用いた場合に適用してもよい。
（第３の実施形態）
次に、第３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。

図７には、本実施形態における電源装置の電気的構成を示す。
図７において、４２ボルト系電源ラインＬ１に、第１の蓄電装置２２と、大電力負荷２３と、非常時にも動作が必要な負荷５０が接続されている。非常時にも動作が必要な負荷５０は、例えば電動ブレーキ用モータである。

そして、第１の蓄電装置２２にて断線等の非常時にも負荷（電動ブレーキ用モータ）５０を駆動でき、非常時（異常時）に複数回のブレーキ動作が可能となる。他にも、非常時にも動作が必要な負荷５０は、例えばパワーステアリング用モータを挙げることができ、非常時（異常時）も車両の操舵のためのパワーステアリング動作を行なうことができる。

第１の蓄電装置２２の機能について詳しく説明する。
第１の蓄電装置２２は、負荷５０への電力バッファとして機能し、第１の蓄電装置２２から、大電力を短時間のみ消費する負荷５０に一時的に電力を供給することにより、高圧→４２ボルトコンバータ２１の出力電流仕様を下げることができる。

また、図７においてＡ点（正極電源線Ｌ３の途中）、Ｂ点（１４ボルト系電源ラインＬ２での１４ボルト負荷２６側）で示す箇所が断線した等の非常時において、第１の蓄電装置２２に蓄えられたエネルギーが不十分な場合には、非常時にも動作が必要な負荷５０に対して図８に示すように例えばステアリングの切り始めのモータ始動時に第１の蓄電装置２２から大電力（図８では１５００Ｗ）を供給する。そして、モータ始動後の定常運転時には第２の蓄電装置２５から４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を通して電力（図８では１００Ｗ）を負荷５０に供給する。つまり、第２の蓄電装置２５からバックアップ用のコンバータ（４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４）を通してエネルギーを、非常時にも動作が必要な負荷５０に供給する。

このようにして、従来、非常用の蓄電装置（バッテリ、キャパシタ等）が単機能であったが、本実施形態では、非常用の蓄電装置を多目的に用いることができる。また、大電力負荷２３から回生するエネルギーを第１の蓄電装置２２に蓄えることが可能となり、省エネの効果がある。

なお、図７に代わり図９に示すように、４２ボルトから１４ボルトに変換可能なコンバータ（２４）があれば、非常時に動作が必要な負荷６０を１４ボルト系電源ラインＬ２に接続してもよい。この場合、図９においてＣ点（正極電源線Ｌ３の途中）、Ｄ点（４２ボルト系電源ラインＬ１での大電力負荷２３側）で示す箇所が断線した等の非常時において、第２の蓄電装置２５に蓄えられたエネルギーが不十分な場合には、非常時にも動作が必要な負荷６０に対して例えばステアリングの切り始めのモータ始動時に第２の蓄電装置２５から大電力を供給する。そして、モータ始動後の定常運転時には第１の蓄電装置２２から４２ボルト←→１４ボルト双方向コンバータ２４を通して電力を負荷６０に供給する。

次に、上記の第３の実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに以下に追記する。
バッテリと、
前記バッテリの電圧よりも低い第１の直流電圧が印加され、第１の負荷が接続される第１系統の電源ラインと、
前記バッテリの電圧よりも低い第２の直流電圧が印加され、第２の負荷が接続される第２系統の電源ラインと、
前記バッテリと第１系統の電源ラインとの間に接続された第１のコンバータと、
前記第１系統の電源ラインに接続された第１の蓄電装置と、
前記第１系統の電源ラインと前記第２系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第２のコンバータと、
前記第２系統の電源ラインに接続された第２の蓄電装置と、
を備え、
前記第１系統の電源ラインまたは第２系統の電源ラインに接続された、非常時にも動作が必要な負荷としてのモータに対して、非常時において、始動のための電力を同一の電源ラインに接続された蓄電装置から供給し、始動後の定常運転のための電力を前記第２のコンバータから供給することを特徴とする車両用電源装置。

従って、この発明によれば、非常時において、非常時にも動作が必要な負荷としてのモータに電力を供給して非常時に対処することができる。

１０…車両用電源装置、２０…高圧バッテリ、２１…第１のコンバータ、２２…第１の蓄電装置、２３…大電力負荷（第１の負荷）、２４…第２のコンバータ、２５…第２の蓄電装置、２６…１４ボルト負荷（第２の負荷）、２７…コントローラ、３０…第１のコンバータ、３１…第２のコンバータ、３２…第１の蓄電装置、３３…１４ボルト負荷（第１の負荷）、３５…第２の蓄電装置、３６…第電力負荷（第２の負荷）、４０…第１のコンバータ、４１…大電力負荷（第１の負荷）、４２…１４ボルト負荷（第２の負荷）、Ｌ１…４２ボルト系電源ライン、Ｌ２…１４ボルト系電源ライン、Ｌ１１…４２ボルト系電源ライン、Ｌ１２…１４ボルト系電源ライン。

Claims (6)

1. バッテリと、
   前記バッテリの電圧よりも低い第１の直流電圧が印加され、第１の負荷が接続される第１系統の電源ラインと、
   前記バッテリの電圧よりも低い第２の直流電圧が印加され、第２の負荷が接続される第２系統の電源ラインと、
   前記バッテリと第１系統の電源ラインとの間に接続された第１のコンバータと、
   前記第１系統の電源ラインに接続された第１の蓄電装置と、
   前記第１系統の電源ラインと前記第２系統の電源ラインとの間に接続された双方向型の第２のコンバータと、
   前記第２系統の電源ラインに接続された第２の蓄電装置と、
   前記バッテリの異常時または前記負荷から回生エネルギーの発生時に、前記第２のコンバータを制御して前記第１系統の電源ラインと前記第２系統の電源ラインとの間の電力移送を行なわせることにより、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置との間で相互にバックアップを行う制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記制御手段は、前記バッテリの異常時において前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を、低下しない蓄電装置でバックアップすべく前記第２のコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御手段は、前記バッテリの電圧および前記バッテリの電流の少なくとも一方を監視して当該バッテリの電圧およびバッテリの電流の少なくとも一方が規定値より低下したときに前記バッテリが異常であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電源装置。
4. 前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置のうちの充電状態が低下した蓄電装置を充電すべく前記第２のコンバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
5. 前記第１のコンバータは、双方向型のコンバータであり、前記制御手段は、前記負荷から回生エネルギーの発生時において当該回生エネルギーで充電状態が低下した前記バッテリを充電すべく前記第１のコンバータを制御することを特徴とする請求項１または４に記載の車両用電源装置。
6. 前記第１の蓄電装置は第２のバッテリであり、前記第２の蓄電装置は第３のバッテリであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用電源装置。

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