JP7575434B2

JP7575434B2 - 車両用電源制御システム

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Publication number: JP7575434B2
Application number: JP2022154023A
Authority: JP
Inventors: 隼人山口; 定治奥田; 龍一村田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2024-10-29
Anticipated expiration: 2042-09-27
Also published as: CN118984778A; JP2024048139A; WO2024071145A1; DE112023004038T5; US20250018832A1

Description

本発明は、車両用電源制御システムに関する。

例えば車両を長期間に亘って使用しなかった場合や、車両のエンジンを止めたままでライト、ヒータなどの車載機器を長時間使い続けたような場合には、車載バッテリに蓄積された電気エネルギーが暗電流や負荷電流等の影響で放電するためバッテリ上がりの状態になる。また、車載バッテリが劣化した場合には、バッテリ上がりが生じやすくなる。そして、バッテリ上がりの状態では車載バッテリの出力電圧が低すぎるため、そのままではエンジン始動等の通常の車両の動作ができなくなる。

車両においてバッテリ上がりが発生した場合には、例えば車載バッテリを新品のバッテリに交換する作業が行われる。あるいは、救援車両や大型の電源装置を用意して、これらを所定のブースターケーブルを介して対象車両の電源回路と繋ぎ、ジャンプスタートと呼ばれる手法で対象車両のエンジンを始動する。

一方、例えば特許文献１は残存電圧値が低いバッテリから引き出した電力を蓄えて短時間で放電させることによりエンジン始動することが可能なジャンプスタータの技術を示している。

特開２０１８－３８１１６号公報

しかし、例えば山間部のように救援車両や大型の電源装置を用意するのが困難な場所で車両のバッテリ上がりが発生する場合も多い。したがって、ジャンプスタートの手法でエンジンを始動する場合であっても、車両のユーザが自分で作業することはできず、ロードサービスなどに救援作業を依頼しなければならない。したがって、バッテリ上がりが生じた車両のエンジンを始動するために、時間や手間がかかる。

一方、純粋な電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電動車（ｘＥＶ）においては、走行駆動用の高圧バッテリと低圧バッテリとの両方を搭載している場合が多い。低圧バッテリが出力する電力は、例えば各種電子制御ユニット（ＥＣＵ）の電源や各種補機（例えば、ランプ、ヒータ、電気モータなどの電装品）の電源として必要である。

また、高圧バッテリが蓄積している電力の一部を低圧バッテリ側の回路に供給可能にするために電動車はＤＣ／ＤＣコンバータを搭載している場合が多い。すなわち、高圧バッテリが蓄積している高電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータで低圧に変換して低圧バッテリ側の回路にも供給できる。

しかしながら、高圧バッテリと低圧バッテリとの両方を搭載している電動車において、低圧バッテリ側でバッテリ上がりが生じると、エンジン始動などの車両の動作が不可能な状況が発生する。その場合、高圧バッテリが十分に大きな電力を蓄積している場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータの回路が起動しないため、高圧バッテリ側の電力を低圧バッテリ側に供給できない。したがって、バッテリ上がりになった車両を始動するためにジャンプスタートの手法を用いなければならず、時間や手間がかかる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両において低圧バッテリのバッテリ上がりが生じた場合に、車両の始動を容易にすることが可能な車両用電源制御システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用電源制御システムは、下記を特徴としている。

車両に搭載された高圧バッテリと、
前記高圧バッテリから出力される高電圧を低電圧に変換可能な電圧変換部と、
前記電圧変換部の起動を制御する制御部と、
前記電圧変換部および前記制御部に所定の動作電圧を供給可能な低圧バッテリと、
所定の外部電源を接続可能な外部電源コネクタと、
を備え、前記制御部は、前記外部電源から前記外部電源コネクタを経由して供給される外部電力を、少なくとも一時的に前記低圧バッテリの代わりに前記動作電圧として前記電圧変換部および前記制御部に供給する機能を有し、
前記制御部は、前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路と、前記電圧変換部のバッテリ線接続端子および前記制御部と接続される第２回路とのいずれかに選択的に切り替える切替回路と、
前記低圧バッテリと接続されるバッテリ電源線とイグニッション入力電源線との接続の開閉を切替可能であり、且つ、前記制御部により前記開閉が制御される、イグニッションリレー回路と、
前記電圧変換部のイグニッション線接続端子の接続先を、前記第２回路と、前記イグニッション入力電源線とのいずれかに選択的に切り替え、且つ、その選択状態が前記第２回路に対する電圧印加の有無に応じて自動的に切り替わる、経路切替リレー回路と、
を有する、
車両用電源制御システム。

本発明の車両用電源制御システムによれば、低圧バッテリのバッテリ上がりが生じた場合に、制御部が外部電源から外部電源コネクタを経由して供給される外部電力を低圧バッテリの代わりに動作電圧として電圧変換部および制御部に供給できる。したがって、バッテリ上がりの状態であっても外部電力で電圧変換部を作動させることができ、高圧バッテリから出力される高電圧を電圧変換部で低電圧に変換して低圧バッテリ側の電源回路に供給できる。そのため、ジャンプスタートの手法を用いることなくエンジン始動等を行うことが可能になる。また、電圧変換部を起動するために必要な電力は比較的小さいので、外部電源として比較的小型のバッテリー等を利用できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態における電源制御システムの主要部構成を示す電気回路図である。図２は、変形例－１の電源制御システムを示す電気回路図である。図３は、変形例－２の電源制御システムを示す電気回路図である。図４は、変形例－３の電源制御システムを示す電気回路図である。図５は、簡易電源の構成例－１を示す斜視図である。図６は、簡易電源の構成例－２を示す斜視図である。図７は、簡易電源の構成例－３を示す斜視図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態における電源制御システム１００の主要部構成を示す電気回路図である。
図１に示した電源制御システム１００は、純粋な電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電動車に搭載した状態で使用することを想定して構成されている。また、図１に示した電源制御システム１００を搭載する電動車は、車載電源装置として図１に示した高圧バッテリ２１、低圧バッテリ２３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を備えることを前提としている。

高圧バッテリ２１は、車両が走行するために必要な大きな電力を蓄積し、走行用の電気モータなどの負荷が必要とする電源電力を供給できる。高圧バッテリ２１は、例えば数百［Ｖ］程度の高電圧の電力を蓄積する。高電圧を扱うことで、走行系の配電経路や負荷などにおいて発生する電力の損失を減らすことができる。

低圧バッテリ２３は、例えば＋１２［Ｖ］程度の低電圧の電力を蓄積し、低圧系の各種負荷に対して必要な電源電力を供給できる。例えば各種ＥＣＵ（電子制御ユニット）、ランプ、ヒータ、低圧系電気モータなどの負荷は低電圧で動作するので、低圧バッテリ２３の出力から適切な電圧の電源電力を供給することで電力の損失を減らすことができる。

ＤＣ（直流）／ＤＣコンバータ２２は、高圧バッテリ２１側の高電圧の直流電力を降圧して、低圧バッテリ２３側で利用可能な低電圧の直流電力を生成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、その内部で例えば所定のパルス信号に同期してスイッチングを行うと共に、パルス信号のデューティ等を適切に調整することで、高電圧から目的とする低電圧への電力変換を高効率で行うことができる。

但し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が動作するためには、外部からの電源電力供給が不可欠である。例えば、低圧バッテリ２３から供給される電源電力によりＤＣ／ＤＣコンバータ２２が動作する場合には、特別な工夫をしない限り、低圧バッテリ２３がバッテリ上がりになった時にＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作が起動しない可能性が高くなる。

図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、高圧側入力端子２２ａ、低圧側出力端子２２ｂ、ＢＡＴ（バッテリ）線接続端子２２ｃ、ＩＧ（イグニッション）線接続端子２２ｄ、及び制御入力端子２２ｅを備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の高圧側入力端子２２ａは、高圧バッテリ２１の出力と接続され、低圧側出力端子２２ｂはバッテリ電源線４１と接続され、バッテリ電源線４１が低圧バッテリ２３と接続されている。また、ＢＡＴ線接続端子２２ｃは負荷側電源線４３と接続され、ＩＧ線接続端子２２ｄはＩＧ出力電源線４５と接続され、制御入力端子２２ｅは制御線４８と接続されている。

電源制御システム１００は、上記高圧バッテリ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３以外の主要な構成要素として、電気接続箱１０、ＡＣＣソケット２４、簡易電源２５、モードスイッチ２６、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、及びパワトレＥＣＵ３３を備えている。

電気接続箱１０は、一般的な車両に搭載されているジャンクションブロック（Ｊ／Ｂ）、又はリレーボックス（Ｒ／Ｂ）に相当する構成要素であるが、本実施形態の電気接続箱１０は後述する特有の構成要素も搭載している。

ＡＣＣ（アクセサリ）ソケット２４は、ユーザが用意した様々なアクセサリ機器の電源接続を可能にするために用意された標準形状のソケットであり、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に対応したコネクタ形状に形成される。したがって、車両のユーザはＵＳＢ規格に対応した様々なアクセサリ機器をＡＣＣソケット２４に接続することが可能である。

例えば、ＡＣＣソケット２４に接続した所望のアクセサリ機器に対して低圧バッテリ２３側の電源電力を供給することが可能である。また、ＡＣＣソケット２４に接続したアクセサリ機器側の電源電力を車両側の負荷に供給することも可能である。

本実施形態の電源制御システム１００は、事前にユーザが用意した簡易電源２５をＡＣＣソケット２４に接続できるようになっている。簡易電源２５は、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが発生した場合に、この車両の始動に必要な電源電力の供給元としてユーザが一時的に使用する機器であり、例えば電圧が１２［Ｖ］電源電力を供給できる。簡易電源２５の具体例については後述する。

モードスイッチ２６は、自車両の運転者が操作可能な場所（例えばインパネ下方）に配置された特別な手動操作スイッチであり、非常時始動モードと、通常モードとのいずれか一方を選択できる。低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが発生した場合には、ユーザがモードスイッチ２６で非常時始動モードを選択することで、簡易電源２５の電源電力を利用して自車両の始動を行うことができる。

電源制御ＥＣＵ３１は、ＡＣＣ系やＩＧ系の各回路に対して電源供給を指示する機能を有している。キー認証ＥＣＵ３２は、自車両の運転に必要なキーを認証する機能を有している。パワトレ（パワートレイン）ＥＣＵ３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御する機能を有している。

図１に示した電気接続箱１０は、ＡＣＣリレー１１、ＩＧリレー１２、経路切替リレー１３、及び逆流防止素子１４を内蔵している。
ＡＣＣリレー１１は、接点駆動用の電気コイルと１つの電気接点とを有している。ＡＣＣリレー１１の電気接点の一方の端子はバッテリ電源線４１と接続され、他方の端子はＡＣＣ電源線４２と接続されている。また、ＡＣＣ電源線４２は所定のワイヤハーネスを経由してモードスイッチ２６の一方の端子と接続されている。

ＡＣＣリレー１１の電気コイルは、一方の端子がＡＣＣ制御線４６と接続され、他方の端子がグランドと接続されている。ＡＣＣ制御線４６は電源制御ＥＣＵ３１の出力と接続されている。ＡＣＣリレー１１の電気接点は、ＡＣＣ制御線４６の信号に従い、バッテリ電源線４１とＡＣＣ電源線４２との接続の開閉を切り替えることができる。この開閉制御は電源制御ＥＣＵ３１が行う。

ＩＧリレー１２は、接点駆動用の電気コイルと１つの電気接点とを有している。ＩＧリレー１２の電気接点の一方の端子はバッテリ電源線４１と接続され、他方の端子はＩＧ入力電源線６４と接続されている。

ＩＧリレー１２の電気コイルは、一方の端子がＩＧ制御線４７と接続され、他方の端子がグランドと接続されている。ＩＧ制御線４７はパワトレＥＣＵ３３の出力と接続されている。ＩＧリレー１２の電気接点は、ＩＧ制御線４７の信号に従い、バッテリ電源線４１とＩＧ入力電源線６４との接続の開閉を切り替えることができる。この開閉制御はパワトレＥＣＵ３３が行う。

経路切替リレー１３は、接点駆動用の電気コイルと選択的に接続可能な２つの電気接点とを有するスイッチとを備えている。経路切替リレー１３の電気コイルは、一方の端子が負荷側電源線４３と接続され、他方の端子がグランド（アース）と接続されている。

経路切替リレー１３のスイッチは、ＩＧ出力電源線４５と接続された端子を、ＩＧ入力電源線６４、及び負荷側電源線４３のいずれか一方の接点に選択的に接続できる。経路切替リレー１３の電気コイルが負荷側電源線４３と接続されているので、経路切替リレー１３のスイッチの選択状態は、負荷側電源線４３に対する電圧印加の有無に応じて自動的に切り替わる。

すなわち、負荷側電源線４３に所定の電圧が印加されると、経路切替リレー１３のスイッチが負荷側電源線４３とＩＧ出力電源線４５との間を接続する。また、負荷側電源線４３に所定の電圧が印加されない状態では、経路切替リレー１３のスイッチがＩＧ入力電源線６４とＩＧ出力電源線４５との間を接続する。

逆流防止素子１４は、ダイオードにより構成され、バッテリ電源線４１から負荷側電源線４３に向かう方向の電流通過を許容し、逆方向の電流通過を阻止する。すなわち、負荷側電源線４３よりもバッテリ電源線４１の電圧が高い場合にのみ、バッテリ電源線４１から負荷側電源線４３に向かって電流が流れる。

図１に示した構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃ、及び電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各電源端子（ＢＡＴ）が負荷側電源線４３とそれぞれ接続されている。また、モードスイッチ２６の一方の端子が、所定のワイヤハーネスを経由して負荷側電源線４３と接続されている。

制御線４８は、パワトレＥＣＵ３３の制御出力とＤＣ／ＤＣコンバータ２２の制御入力端子２２ｅとの間を接続している。したがって、パワトレＥＣＵ３３はＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御できる。

信号線４９は、電源制御ＥＣＵ３１の出力とパワトレＥＣＵ３３の入力との間を接続している。この信号線４９は、電源制御ＥＣＵ３１が送出する電源モード情報をパワトレＥＣＵ３３に入力できる。信号線５０は、キー認証ＥＣＵ３２の出力とパワトレＥＣＵ３３の入力との間を接続している。この信号線５０は、キー認証ＥＣＵ３２が送出する認証情報をパワトレＥＣＵ３３に入力できる。

＜システムの動作＞
図１に示した電源制御システム１００の動作について以下に説明する。
通常の状態であれば、自車両のエンジン等を始動する際には、ＡＣＣリレー１１がバッテリ電源線４１とＡＣＣ電源線４２との間を接続し、ＩＧリレー１２がバッテリ電源線４１とＩＧ入力電源線６４との間を接続し、経路切替リレー１３がＩＧ入力電源線６４とＩＧ出力電源線４５との間を接続する。また、低圧バッテリ２３の出力する低電圧の電源電力が電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給される。

したがって、通常は低圧バッテリ２３が蓄積している電源電力を利用して自車両の始動を行うことができる。また、パワトレＥＣＵ３３がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を起動すれば、高圧バッテリ２１が出力する高電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部で低電圧に変換し、低圧側出力端子２２ｂからバッテリ電源線４１に供給することもできる。

一方、例えば駐車状態で長期間放置された車両を始動する場合や、エンジンを止めたままの状態で車載機器を長時間使い続けたような場合には、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが発生する可能性がある。その場合、低圧バッテリ２３の出力電圧が異常に低下するため、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、及びパワトレＥＣＵ３３のいずれかが正常に動作しなくなる可能性が高い。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃ及びＩＧ線接続端子２２ｄに印加される電圧が低下するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が起動しなくなる。

したがって、高圧バッテリ２１側に十分な電力が蓄積されている場合でも、その電力を降圧してバッテリ電源線４１側で利用することができない。そのため、本発明の特別な機能を有する電源制御システム１００を備えていない一般的な車両の場合には、エンジン始動等を行うために、ジャンプスタートのような手間のかかる作業が必要になる。

一方、図１に示した電源制御システム１００を搭載した車両の場合には、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが発生した場合に、エンジン等を簡単に始動することが可能である。すなわち、バッテリ上がりが発生した車両のユーザは、簡易電源２５を用意してコネクタ２５ａを自車両のＡＣＣソケット２４に接続した後で、モードスイッチ２６を通常モードから非常時始動モード（図１に示す状態）に切り替える。これにより、以下に説明するようにエンジン等の始動が可能になる。

この場合、図１に示すようにモードスイッチ２６が外部入力電源線４４と負荷側電源線４３とを接続する。したがって、簡易電源２５が出力する所定の直流電圧（例えば＋１２［Ｖ］）がコネクタ２５ａ、ＡＣＣソケット２４、外部入力電源線４４、及びモードスイッチ２６を経由して負荷側電源線４３に供給される。

そのため、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電源入力端子、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃに負荷側電源線４３から必要な電源電力が供給される。

更に、負荷側電源線４３が高電位になるため経路切替リレー１３の電気コイルが通電状態になり、経路切替リレー１３内のスイッチが切り替わる。このスイッチにより、負荷側電源線４３とＩＧ出力電源線４５との間が接続される。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＩＧ線接続端子２２ｄにもＩＧ出力電源線４５から十分に電圧の高い電源電力が供給される。

なお、図１に示した構成においては逆流防止素子１４が存在するため、負荷側電源線４３からバッテリ電源線４１に向かう方向に電流が流れることはない。したがって、バッテリ電源線４１の電圧が異常に低下している状態であっても、負荷側電源線４３からバッテリ電源線４１に向かって過大な電流が流れることはなく、簡易電源２５の負荷が過大になるのを防止できる。

この状態では、必要な電源電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃ及びＩＧ線接続端子２２ｄにそれぞれ供給されているので、パワトレＥＣＵ３３が制御線４８の信号を制御すればＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路の動作を起動することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が起動すると、高圧バッテリ２１から供給される高電圧の電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路で降圧され、低電圧の電源電力として低圧側出力端子２２ｂに現れる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の低圧側出力端子２２ｂに出力された低電圧の電源電力は、バッテリ電源線４１に供給される。したがって、高圧バッテリ２１が蓄積している電力を利用して低圧バッテリ２３を充電することができる。また、バッテリ電源線４１の電圧が負荷側電源線４３よりも高くなると、逆流防止素子１４を経由してバッテリ電源線４１から負荷側電源線４３に向かって電流が流れる。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路の動作が起動した後は、簡易電源２５が消耗してその出力電圧が低下した場合や、ユーザが簡易電源２５を取り外した場合でも、負荷側電源線４３に現れる電源電圧を十分に高く維持できる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作および電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の通常の動作を継続し、車両のエンジン等の始動動作を続けることができる。そのため、簡易電源２５が小型で、供給可能な電力量が非常に小さい場合であっても、これを車両を始動するための非常時用の電源として十分に利用できる。

通常時は簡易電源２５を取り外し、代わりにユーザが用意した様々な外部機器を負荷としてＡＣＣソケット２４に接続できる。ユーザがモードスイッチ２６を通常モードに切り替えた場合には、低圧バッテリ２３が出力する電源電力が、バッテリ電源線４１、ＡＣＣリレー１１、ＡＣＣ電源線４２、モードスイッチ２６、ＡＣＣソケット２４を経由して負荷側に供給される。但し、電源制御ＥＣＵ３１がＡＣＣリレー１１をオフに制御した場合にはＡＣＣソケット２４に接続した負荷への電源電力供給は遮断される。

＜変形例－１＞
＜システムの構成＞
図２は、変形例－１の電源制御システム１００Ａを示す電気回路図である。図２の電源制御システム１００Ａは、図１に示した電源制御システム１００の変形例であり、電気接続箱１０Ａの内部構成が変更されている。図２中の電気接続箱１０Ａの構成について以下に説明する。

電気接続箱１０Ａは逆流防止素子１４の代わりに経路切替リレー１５を備えている。この経路切替リレー１５は、接点駆動用の電気コイルと選択的に接続可能な２つの電気接点とを有するスイッチとを備えている。経路切替リレー１５の電気コイルは、一方の端子が負荷側電源線４３と接続され、他方の端子がグランドと接続されている。

経路切替リレー１５のスイッチは、負荷側電源線４３Ａと接続された端子を、バッテリ電源線４１、及び負荷側電源線４３のいずれか一方の接点に選択的に接続できる。経路切替リレー１５の電気コイルが負荷側電源線４３と接続されているので、経路切替リレー１５のスイッチの選択状態は、負荷側電源線４３に対する電圧印加の有無に応じて自動的に切り替わる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃと、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電電入力端子がそれぞれ負荷側電源線４３Ａと接続されている。

負荷側電源線４３に所定の電圧が印加されると、経路切替リレー１５のスイッチが負荷側電源線４３と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。また、負荷側電源線４３に所定の電圧が印加されない状態では、経路切替リレー１５のスイッチがバッテリ電源線４１と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、及びパワトレＥＣＵ３３のＢＡＴ系の電源電力の供給元の経路を経路切替リレー１５が自動的に切り替えることができる。

＜システムの動作＞
図２に示した電源制御システム１００Ａの動作について以下に説明する。
例えば低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが発生した時に、ユーザは簡易電源２５をＡＣＣソケット２４に接続し、モードスイッチ２６を操作して通常モードから非常時始動モード（図２に示す状態）に切り替える。これにより、以下に説明するようにエンジン等の始動が可能になる。

この場合、図２に示すようにモードスイッチ２６が外部入力電源線４４と負荷側電源線４３とを接続する。したがって、簡易電源２５が出力する所定の直流電圧（例えば＋１２［Ｖ］）がコネクタ２５ａ、ＡＣＣソケット２４、外部入力電源線４４、及びモードスイッチ２６を経由して負荷側電源線４３に供給される。

これにより、経路切替リレー１３の電気コイルが通電状態になり、経路切替リレー１３のスイッチが負荷側電源線４３とＩＧ出力電源線４５との間を接続する。また、経路切替リレー１５の電気コイルが通電状態になり、経路切替リレー１５のスイッチが負荷側電源線４３と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。

したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃ及びＩＧ線接続端子２２ｄと、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電源入力端子のそれぞれに、簡易電源２５の電源電力が供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の低圧側出力端子２２ｂに出力された低電圧の電源電力は、バッテリ電源線４１に供給される。したがって、高圧バッテリ２１が蓄積している電力を利用して低圧バッテリ２３を充電することができる。

また、車両のエンジン始動等が成功し、ユーザが簡易電源２５を取り外すか、またはモードスイッチ２６を通常モードに切り替えると、或いは簡易電源２５の出力電圧が低下すると、負荷側電源線４３が低電位になるので、経路切替リレー１３の電気コイル、及び経路切替リレー１５の電気コイルの通電が停止する。したがって、経路切替リレー１３のスイッチはＩＧ入力電源線６４とＩＧ出力電源線４５との間を接続する状態に切り替わり、経路切替リレー１５のスイッチはバッテリ電源線４１と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する状態に切り替わる。

したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＩＧ線接続端子２２ｄに対しては、バッテリ電源線４１、ＩＧリレー１２、経路切替リレー１３、ＩＧ出力電源線４５を通過する経路で電源電力の供給を継続できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃ及び、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電源入力端子に対しては、バッテリ電源線４１、経路切替リレー１５、負荷側電源線４３Ａを通過する経路で電源電力の供給を継続できる。

つまり、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりにより車両のエンジン始動等ができなくなったときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路が起動するまでの間だけ、簡易電源２５側から十分な電源電力を供給できれば、その後は高圧バッテリ２１側に蓄積された電源電力を利用できるので、エンジン始動等を容易に行うことができる。そのため、簡易電源２５が小型で、供給可能な電力量が非常に小さい場合であっても、これを車両を始動するための非常時用の電源として十分に利用できる。

＜変形例－２＞
＜システムの構成＞
図３は、変形例－２の電源制御システム１００Ｂを示す電気回路図である。図３の電源制御システム１００Ｂは、図１に示した電源制御システム１００の変形例である。

図３の電源制御システム１００Ｂにおいては、図１中に示したモードスイッチ２６の代わりのモード切替リレー２６Ａが電気接続箱１０Ｂに内蔵され、更に判定器１６が電気接続箱１０Ｂ内に追加されている。

図３に示すように、判定器１６は入力端子がバッテリ電源線４１と接続され、出力端子がモード制御線６１を経由して経路切替リレー１３及びモード切替リレー２６Ａの電気コイルの一端と接続されている。

この判定器１６は、バッテリ電源線４１の電圧を監視して、バッテリ上がりの有無を表す信号を出力する。この信号が経路切替リレー１３及びモード切替リレー２６Ａの電気コイルに印加され、経路切替リレー１３及びモード切替リレー２６Ａのスイッチの状態を切り替える。

モード切替リレー２６Ａは、接点駆動用の電気コイルと選択的に接続可能な２つの電気接点とを有するスイッチとを備えている。モード切替リレー２６Ａの電気コイルは、一方の端子がモード制御線６１と接続され、他方の端子がグランドと接続されている。

モード切替リレー２６Ａのスイッチは、外部入力電源線４４と接続された端子を、ＡＣＣ電源線４２Ａ、及び負荷側電源線４３Ｂのいずれか一方の接点に選択的に接続し、前述の非常時始動モードと、通常モードとのいずれか一方を選択する。図３に示した状態が非常時始動モードの選択状態である。
上記以外の電源制御システム１００Ｂの構成は、図１の電源制御システム１００と同様である。

＜システムの動作＞
図３に示した電源制御システム１００Ｂの動作について以下に説明する。
ユーザが所定の簡易電源２５をＡＣＣソケット２４に接続すると、簡易電源２５の供給する直流電圧（例えば＋１２［Ｖ］）がＡＣＣソケット２４を経由して電気接続箱１０Ｂの内部回路に供給される。

低圧バッテリ２３がバッテリ上がりになると、電気接続箱１０Ｂ内の判定器１６がバッテリ電源線４１の電圧低下を検知してモード制御線６１に出力する信号によりモード切替リレー２６Ａおよび経路切替リレー１３の選択状態を自動的に制御する。これにより、図３に示すように、モード切替リレー２６Ａのスイッチが外部入力電源線４４と負荷側電源線４３Ｂとの間を接続し、経路切替リレー１３が負荷側電源線４３ＢとＩＧ出力電源線４５との間を接続する状態になる。これが非常時始動モードである。

したがって、簡易電源２５が出力する所定の直流電圧が、ＡＣＣソケット２４、外部入力電源線４４、及びモード切替リレー２６Ａを経由して負荷側電源線４３Ｂに供給される。
そのため、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電源入力端子、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＢＡＴ線接続端子２２ｃに負荷側電源線４３Ｂから必要な電源電力が供給される。更に、負荷側電源線４３Ｂから経路切替リレー１３、ＩＧ出力電源線４５を経由して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＩＧ線接続端子２２ｄにも必要な電源電力が供給される。

なお、図３に示した構成においては逆流防止素子１４が存在するため、負荷側電源線４３Ｂからバッテリ電源線４１に向かう方向に電流が流れることはない。したがって、バッテリ電源線４１の電圧が異常に低下している状態であっても、負荷側電源線４３Ｂからバッテリ電源線４１に向かって過大な電流が流れることはなく、簡易電源２５の負荷が過大になるのを防止できる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の低圧側出力端子２２ｂに出力された低電圧の電源電力は、バッテリ電源線４１に供給される。したがって、高圧バッテリ２１が蓄積している電力を利用して低圧バッテリ２３を充電することができる。また、バッテリ電源線４１の電圧が負荷側電源線４３Ｂよりも高くなると、逆流防止素子１４を経由してバッテリ電源線４１から負荷側電源線４３Ｂに向かって電流が流れる。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路の動作が起動した後は、簡易電源２５が消耗してその出力電圧が低下した場合や、ユーザが簡易電源２５を取り外した場合でも、負荷側電源線４３Ｂに現れる電源電圧を十分に高く維持できる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作および電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、パワトレＥＣＵ３３の通常の動作を継続し、車両のエンジン等の始動動作を続けることができる。そのため、簡易電源２５が小型で、供給可能な電力量が非常に小さい場合であっても、これを車両を始動するための非常時用の電源として十分に利用できる。

また、低圧バッテリ２３におけるバッテリ上がりの状態が解消され、バッテリ電源線４１の電圧が十分に高くなると、その変化を判定器１６が検知してモード制御線６１に出力する信号を切り替える。これにより、モード切替リレー２６Ａのスイッチは、外部入力電源線４４とＡＣＣ電源線４２Ａとの間を接続する状態に切り替わり、経路切替リレー１３はＩＧ入力電源線６４とＩＧ出力電源線４５との間を接続する状態に切り替わる。

＜変形例－３＞
＜システムの構成＞
図４は、変形例－３の電源制御システム１００Ｃを示す電気回路図である。図４の電源制御システム１００Ｃは、図３に示した電源制御システム１００Ｂの変形例であり、電気接続箱１０Ｃの内部構成が変更されている。図４中の電気接続箱１０Ｃの構成について以下に説明する。

電気接続箱１０Ｃは逆流防止素子１４の代わりに経路切替リレー１５を備えている。この経路切替リレー１５は、接点駆動用の電気コイルと選択的に接続可能な２つの電気接点とを有するスイッチとを備えている。経路切替リレー１５の電気コイルは、一方の端子がモード制御線６１と接続され、他方の端子がグランドと接続されている。

経路切替リレー１５のスイッチは、負荷側電源線４３Ａと接続された端子を、バッテリ電源線４１、及び負荷側電源線４３Ｂのいずれか一方の接点に選択的に接続できる。経路切替リレー１５の電気コイルがモード制御線６１と接続されているので、経路切替リレー１５のスイッチの選択状態は、判定器１６の判定状態に応じて自動的に切り替わる。

低圧バッテリ２３がバッテリ上がりの状態になると、バッテリ電源線４１の電圧低下を判定器１６が検知するので、経路切替リレー１５のスイッチが負荷側電源線４３Ｂと負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。また、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりが生じていない時には、経路切替リレー１５のスイッチがバッテリ電源線４１と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、及びパワトレＥＣＵ３３のＢＡＴ系の電源電力の供給元の経路を経路切替リレー１５が自動的に切り替えることができる。
上記以外の電気接続箱１０Ｃの構成は、図３の電気接続箱１０Ｂと同様である。

＜システムの動作＞
図４に示した電源制御システム１００Ｃの動作について以下に説明する。
ユーザが所定の簡易電源２５をＡＣＣソケット２４に接続すると、簡易電源２５の供給する直流電圧（例えば＋１２［Ｖ］）がＡＣＣソケット２４を経由して電気接続箱１０Ｃの内部回路に供給される。

低圧バッテリ２３がバッテリ上がりになると、電気接続箱１０Ｂ内の判定器１６がバッテリ電源線４１の電圧低下を検知してモード制御線６１に出力する信号によりモード切替リレー２６Ａおよび経路切替リレー１３の選択状態を自動的に制御する。これにより、図４に示すように、モード切替リレー２６Ａのスイッチが外部入力電源線４４と負荷側電源線４３Ｂとの間を接続し、経路切替リレー１３が負荷側電源線４３ＢとＩＧ出力電源線４５との間を接続する状態になる。また、図４に示すように経路切替リレー１５のスイッチが負荷側電源線４３Ｂと負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。

また、低圧バッテリ２３のバッテリ上がりの状態が解消され、バッテリ電源線４１の電圧が回復すると、この電圧上昇を判定器１６が検知する。そして、判定器１６がモード制御線６１に出力する信号の切り替わりにより、モード切替リレー２６Ａ及び経路切替リレー１５のスイッチの選択状態が切り替わる。すなわち、経路切替リレー１５のスイッチはバッテリ電源線４１と負荷側電源線４３Ａとの間を接続する。

したがって、バッテリ電源線４１側の電源電力が、経路切替リレー１５のスイッチ及び負荷側電源線４３Ａを経由して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、電源制御ＥＣＵ３１、キー認証ＥＣＵ３２、及びパワトレＥＣＵ３３の各ＢＡＴ電源入力端子に供給される。

＜簡易電源２５の構成＞
図１～図４に示した電源制御システムにおいて利用可能な具体的な簡易電源の３種類の構成例を図５～図７にそれぞれ示す。

＜構成例－１＞
図５に示した簡易電源２５は、電池パックを構成し、電池ケース５１の内部空間に収容された複数の乾電池５２を備えている。電池ケース５１は、高さの低い箱形に形成され、複数の乾電池５２を収容可能な内部空間を有している。

電池ケース５１内部の複数の乾電池５２は、互いに直列に接続されて、例えば＋１２［Ｖ］の直流電圧を出力可能な電源回路を形成している。この電源回路の出力は電源コード２５ｂで電池ケース５１の外側に引き出されている。また、電源コード２５ｂの先端にコネクタ２５ａが連結されている。このコネクタ２５ａは、車両側のＡＣＣソケット２４に装着できるように、例えばＵＳＢの規格に対応した形状を有している。

＜構成例－２＞
図６に示した簡易電源２５Ａは、一体化された電池モジュールを構成し、電池ケース５１又は外装の内側空間に収容された複数の乾電池５３および昇圧回路５４を備えている。電池ケース５１は、高さの低い箱形に形成され、複数の乾電池５３および昇圧回路５４を収容可能な内部空間を有している。

複数の乾電池５３が形成する電源回路の出力に昇圧回路５４が接続されている。この昇圧回路５４は、電源回路の出力電圧を昇圧して車両側が必要とする電源電圧、例えば＋１２［Ｖ］の直流電圧を生成することができる。

この昇圧回路５４の出力は、電源コード２５ｂで電池ケース５１の外側に引き出されている。また、電源コード２５ｂの先端にコネクタ２５ａが連結されている。このコネクタ２５ａは、車両側のＡＣＣソケット２４に装着できるように、例えばＵＳＢの規格に対応した形状を有している。

＜構成例－３＞
図７に示した簡易電源２５Ｂは、回転ハンドル２５Ｂａおよび発電機２５Ｂｂを備えている。回転ハンドル２５Ｂａの出力軸は、発電機２５Ｂｂの回転軸と連結されている。したがって、ユーザが手動で回転ハンドル２５Ｂａを操作して軸を回転させると、これに連結されている発電機２５Ｂｂの回転軸が駆動される。そして、発電機２５Ｂｂが発電し、その出力端子に直流電圧が現れる。

発電機２５Ｂｂの出力端子は、電源コード２５ｂと接続されている。また、電源コード２５ｂの先端にコネクタ２５ａが連結されている。このコネクタ２５ａは、車両側のＡＣＣソケット２４に装着できるように、例えばＵＳＢの規格に対応した形状を有している。

なお、回転ハンドル２５Ｂａの出力軸と発電機２５Ｂｂの回転軸とを直接連結してもよいが、より好ましい実施形態では、回転ハンドル２５Ｂａの出力軸と発電機２５Ｂｂの回転軸との間にゼンマイばねを含む連結機構を配置することが想定される。ゼンマイばねを使う場合には、ユーザが手動操作でゼンマイを巻き上げた後、ゼンマイの復元力で発電機２５Ｂｂの回転軸を自然に回転させることができる。これにより回転速度が安定するため、発電機２５Ｂｂの出力電圧も安定する。

以上のように、本実施形態の電源制御システム１００を搭載した車両においては、低圧バッテリ２３がバッテリ上がりになった場合に、ユーザが簡易電源２５をＡＣＣソケット２４に接続することで、エンジン始動等に必要な電源電力を確保できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の内部回路が起動した後は高圧バッテリ２１側に蓄積されている電力を利用できるので、電力容量の小さい小型の簡易電源２５を利用できる。したがって、ジャンプスタートのように面倒で時間のかかる作業が不要になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る電源制御システムの特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］車両に搭載された高圧バッテリ（２１）と、
前記高圧バッテリから出力される高電圧を低電圧に変換可能な電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ２２）と、
前記電圧変換部の起動を制御する制御部（パワトレＥＣＵ３３）と、
前記電圧変換部および前記制御部に所定の動作電圧を供給可能な低圧バッテリ（２３）と、
所定の外部電源（簡易電源２５）を接続可能な外部電源コネクタ（ＡＣＣソケット２４）と、
を備え、前記制御部は、前記外部電源から前記外部電源コネクタを経由して供給される外部電力を、少なくとも一時的に前記低圧バッテリの代わりに前記動作電圧として前記電圧変換部および前記制御部に供給する機能（モードスイッチ２６、又はモード切替リレー２６Ａ、経路切替リレー１３）を有する、
車両用電源制御システム（電源制御システム１００）。

上記［１］の構成の車両用電源制御システムによれば、低圧バッテリのバッテリ上がりが生じた時に、ユーザが用意した所定の外部電源を外部電源コネクタに接続した状態で、外部電源の電力を利用して電圧変換部の内部回路を起動できる。電圧変換部が起動した後は、高圧バッテリ側に蓄積されている高電圧の電力を、電圧変換部で降圧して低圧バッテリ側の電源経路に供給できる。したがって、外部電源の電力容量の小さい場合でもエンジン始動等の動作が可能になり、ジャンプスタートのような面倒で時間のかかる作業が不要になる。

［２］前記制御部は、前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路（ＡＣＣ電源線４２）と、前記電圧変換部および前記制御部と接続される第２回路（負荷側電源線４３）とのいずれかに選択的に切り替える切替回路（モードスイッチ２６、又はモード切替リレー２６Ａ）を有する、
上記［１］に記載の車両用電源制御システム。

上記［２］の構成の車両用電源制御システムによれば、外部電源コネクタの回路の接続先を切り替えることで、非常時始動モードと、通常モードとを使い分けることができる。これにより、一般的に車両に搭載されているアクセサリ機器用のＡＣＣコネクタを、外部電源の接続先として共用できる。

［３］前記制御部は、
前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路と、前記電圧変換部および前記制御部と接続される第２回路とのいずれかに選択的に切り替えるスイッチ回路（モード切替リレー２６Ａ）と、
前記低圧バッテリの出力電圧が低下した場合に前記スイッチ回路を制御して、前記外部電源コネクタの回路を前記電圧変換部および前記制御部と自動的に接続する電圧検知回路（判定器１６）と、
を有する、上記［１］に記載の車両用電源制御システム。

上記［３］の構成の車両用電源制御システムによれば、低圧バッテリのバッテリ上がりが発生した場合に、ユーザが特別なスイッチ操作を行わなくても、外部電源から供給される電力を利用して電圧変換部の内部回路を起動できるので、エンジン始動等の動作が可能になる。

［４］前記制御部は、
前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路（ＡＣＣ電源線４２）と、前記電圧変換部および前記制御部と接続される第２回路（負荷側電源線４３）とのいずれかに選択的に切り替える切替回路（モードスイッチ２６、又はモード切替リレー２６Ａ）と、
前記低圧バッテリの出力と前記第２回路との間に接続された逆流防止回路（逆流防止素子１４）と、
を有する、上記［１］に記載の車両用電源制御システム。

上記［４］の構成の車両用電源制御システムによれば、外部電源コネクタの回路の接続先を切り替えることで、非常時始動モードと、通常モードとを使い分けることができる。また、逆流防止回路により外部電源側から低圧バッテリ側に向かって過大な電流が流れるのを阻止することで、外部電源の負荷が過大になるのを避けることができ、電圧変換部を容易に起動できる。また、電圧変換部が起動した後で、低圧バッテリ側の電圧が高くなると、低圧バッテリ側から逆流防止回路を通過する電流を電圧変換部などの負荷に供給できるので、外部電源の電力消耗を最小限に抑制できる。

［５］前記制御部は、
前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路（ＡＣＣ電源線４２）と、前記電圧変換部および前記制御部と接続される第２回路（負荷側電源線４３）とのいずれかに選択的に切り替える切替回路（モードスイッチ２６、又はモード切替リレー２６Ａ）と、
前記低圧バッテリの出力および前記第２回路と負荷側回路との間の接続状態を切り替えるリレー回路（経路切替リレー１５）と、
を有する、上記［１］に記載の車両用電源制御システム。

上記［５］の構成の車両用電源制御システムによれば、外部電源コネクタの回路の接続先を切り替えることで、非常時始動モードと、通常モードとを使い分けることができる。また、リレー回路を利用することで、負荷に電源電力を供給する経路を適切に切り替える事が可能になる。すなわち、電圧変換部の起動が完了するまでは、外部電源側から必要な電源電力を負荷側に供給し、電圧変換部が起動して低圧バッテリ側の電圧が高くなると、低圧バッテリ側から負荷側に必要な電源電力を供給できるので、外部電源の電力消耗を最小限に抑制できる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ電気接続箱
１１ＡＣＣリレー
１２ＩＧリレー
１３経路切替リレー
１４逆流防止素子
１５経路切替リレー
１６判定器
２１高圧バッテリ
２２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ａ高圧側入力端子
２２ｂ低圧側出力端子
２２ｃＢＡＴ線接続端子
２２ｄＩＧ線接続端子
２２ｅ制御入力端子
２３低圧バッテリ
２４ＡＣＣソケット
２５，２５Ａ，２５Ｂ簡易電源
２５ａコネクタ
２５ｂ電源コード
２５Ｂａ回転ハンドル
２５Ｂｂ発電機
２６モードスイッチ
２６Ａモード切替リレー
３１電源制御ＥＣＵ
３２キー認証ＥＣＵ
３３パワトレＥＣＵ
４１バッテリ電源線
４２，４２ＡＡＣＣ電源線
４３，４３Ａ，４３Ｂ負荷側電源線
４４外部入力電源線
４５ＩＧ出力電源線
４６ＡＣＣ制御線
４７ＩＧ制御線
４８制御線
４９，５０信号線
５１電池ケース
５２，５３乾電池
５４昇圧回路
６１モード制御線
６４ＩＧ入力電源線
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ電源制御システム

Claims

車両に搭載された高圧バッテリと、
前記高圧バッテリから出力される高電圧を低電圧に変換可能な電圧変換部と、
前記電圧変換部の起動を制御する制御部と、
前記電圧変換部および前記制御部に所定の動作電圧を供給可能な低圧バッテリと、
所定の外部電源を接続可能な外部電源コネクタと、
を備え、前記制御部は、前記外部電源から前記外部電源コネクタを経由して供給される外部電力を、少なくとも一時的に前記低圧バッテリの代わりに前記動作電圧として前記電圧変換部および前記制御部に供給する機能を有し、
前記制御部は、前記外部電源コネクタの回路の接続先を、前記低圧バッテリと接続される第１回路と、前記電圧変換部のバッテリ線接続端子および前記制御部と接続される第２回路とのいずれかに選択的に切り替える切替回路と、
前記低圧バッテリと接続されるバッテリ電源線とイグニッション入力電源線との接続の開閉を切替可能であり、且つ、前記制御部により前記開閉が制御される、イグニッションリレー回路と、
前記電圧変換部のイグニッション線接続端子の接続先を、前記第２回路と、前記イグニッション入力電源線とのいずれかに選択的に切り替え、且つ、その選択状態が前記第２回路に対する電圧印加の有無に応じて自動的に切り替わる、経路切替リレー回路と、
を有する、
車両用電源制御システム。
前記制御部は、
前記低圧バッテリの出力と前記第２回路との間に接続された逆流防止回路を有する、
請求項１に記載の車両用電源制御システム。
前記制御部は、
前記低圧バッテリの出力および前記第２回路と負荷側回路との間の接続状態を切り替えるリレー回路を有する、
請求項１に記載の車両用電源制御システム。