JP7748259B2 - 電源装置および制御方法 - Google Patents

電源装置および制御方法

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Description

開示の実施形態は、電源装置および検査方法に関する。
メイン電池となる第１電源に異常が生じたときに、サブ電池となる第２電源でバックアップする電池制御装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。かかる電池制御装置は、第２電源によるバックアップが可能かどうか、つまり、第２電源から電力供給対象となる負荷に電力を供給可能か否かの検査を行う必要がある。
特開２０２０－１５６２２８号公報
しかしながら、第２電源によるバックアップが可能かどうかを検査する際、第２電源の放電量が多いと第２電源の劣化が進むという問題がある。
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、第２電源の劣化を抑えつつ、第２電源によるバックアップが可能かどうかを検査することができる電源装置および検査方法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装置は、第１系統と、第２系統と、接続部と、第２系統スイッチと、検査部とを備える。第１系統は、第１電源の電力を第１負荷に供給する。第２系統は、第２電源の電力を第２負荷に供給する。接続部は、前記第１系統と前記第２系統とを接続および遮断可能である。第２系統スイッチは、前記第２電源を前記第２系統に接続可能である。検査部は、前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能か否かの検査を行う。前記検査部は、前記第２電源の電圧が前記第１電源の電圧と等しくない場合は、前記第２電源の電圧が前記第１電源の電圧と等しくなるように前記第１電源を制御した後、前記第２系統スイッチを導通し、前記第１電源を降圧または昇圧して前記検査を行う。
実施形態の一態様に係る電源装置および検査方法は、第２電源の劣化を抑えつつ、第２電源によるバックアップが可能かどうかを検査することができるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図３は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図４は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図５は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図６は、対比例に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図７は、実施形態に係る検査方法の説明図である。 図８は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図９は、実施形態に係る電源装置の動作例を示す説明図である。 図１０は、実施形態に係る検査方法の説明図である。 図１１は、実施形態に係る検査方法の説明図である。 図１２は、実施形態に係る検査方法の説明図である。 図１３は、実施形態に係る検査部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態の変形例に係る検査方法の説明図である。 図１５は、実施形態の変形例に係る検査部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、電源装置および電源制御方法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。以下では、自動運転機能を備える車両に搭載されて負荷へ電力を供給する電源装置を例に挙げて説明するが、実施形態に係る電源装置は、自動運転機能を備えていない車両に搭載されてもよい。
実施形態に係る電源装置は、電気自動車、ハイブリット自動車、または、内燃機関によって走行するエンジン自動車に搭載される。なお、実施形態に係る電源装置は、第１電源と第２電源とを備え、第１電源に電源失陥が発生した場合に、第２電源によって第１電源をバックアップしてＦＯＰ（フェイルオペレーション）を実施する任意の装置に搭載されてもよい。
［１．電源装置の構成］
図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示す説明図である。図１に示すように、実施形態に係る電源装置１は、第１電源１０と、自動運転制御装置１００とに接続される。さらに、電源装置１は、第１負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４と、第２負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３とに接続される。
電源装置１は、第１系統１１０と、第２系統１２０とを備える。第１系統１１０は、第１接続装置５０を介して、第１電源１０の電力を第１負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に供給する。
第１接続装置５０は、スイッチ５１，５２，５３，５４を備える。スイッチ５１は、第１系統１１０と第１ＦＯＰ負荷１０１とを接続および遮断可能である。スイッチ５２は、第１系統１１０と第２ＦＯＰ負荷１０２とを接続および遮断可能である。スイッチ５３は、第１系統１１０と第３ＦＯＰ負荷１０３とを接続および遮断可能である。スイッチ５４は、第１系統１１０と一般負荷１０４とを接続および遮断可能である。
第２系統１２０は、第２接続装置６０を介して、後述する第２電源２０の電力を第２負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に供給する。第２接続装置６０は、スイッチ６１，６２，６３を備える。スイッチ６１は、第２系統１２０と第１ＦＯＰ負荷１０１とを接続および遮断可能である。スイッチ６２は、第２系統１２０と第２ＦＯＰ負荷１０２とを接続および遮断可能である。スイッチ６３は、第２系統１２０と第３ＦＯＰ負荷１０３とを接続および遮断可能である。
第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３は、自動運転用の負荷である。例えば、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３は、自動運転中に動作するステアリングモータ、電動ブレーキ装置、車載カメラ、およびレーダ等である。一般負荷１０４は、例えば、ディスプレイ、エアコン、オーディオ、ビデオ、および各種ライト等を含む。
第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４は、電源装置１から供給される電力によって動作する。自動運転制御装置１００は、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３を動作させて、車両を自動運転制御する装置である。
第１電源１０は、電源装置１がエンジン自動車に搭載される場合、発電機１１と、鉛バッテリ（以下、「ＰｂＢ１２」と記載する）とを含む。なお、第１電源１０の電池は、ＰｂＢ１２以外の任意の２次電池であってもよい。
発電機１１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１１は、発電した電力によるＰｂＢ１２および第２電源２０の充電、および第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４への電力供給を行う。
第１電源１０は、電源装置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、「ＤＣ／ＤＣ」と記載する）と、ＰｂＢ１２とを含む。この場合、ＤＣ／ＤＣは、発電機と、ＰｂＢ１２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第１系統１１０に出力する。発電機は、例えば、オルタネータである。高圧バッテリは、例えば、電気自動車やハイブリット自動車に搭載される車両駆動用のバッテリである。
電源装置１は、第２電源２０と、接続部４１と、第２系統スイッチ４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「ＤＣ／ＤＣ４３」と記載する）と、制御部３と、第１電圧センサ７と、第２電圧センサ７０と、電流センサ８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。また、第２電源２０は、図示しない温度センサと、電圧センサと、電流センサとを備える。温度センサは、ＬｉＢ２１の温度を検出して制御部３に出力する。電圧センサは、ＬｉＢ２１の電圧を検出して制御部３に出力する。電流センサは、ＬｉＢ２１から出力される電流およびＬｉＢ２１に入力される電流を検出して制御部３に出力する。
接続部４１は、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続する系統間ライン１３０に設けられ、第１系統１１０と第２系統１２０とを接続および切断可能なスイッチである。第２系統スイッチ４２は、第２電源２０を第２系統１２０に接続および切断可能なスイッチである。ＤＣ／ＤＣ４３は、第２系統スイッチ４２と並列に接続され、ＬｉＢ２１から出力される電圧およびＬｉＢ２１へ入力される電圧を調整する。
第１電圧センサ７は、第１系統１１０に設けられ、第１系統１１０の電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。第２電圧センサ７０は、第２系統１２０に設けられ、第２系統１２０の電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。
具体的には、第２電圧センサ７０は、電圧センサ７１，７２，７３を備える。電圧センサ７１は、第２系統１２０から第１ＦＯＰ負荷１０１に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。電圧センサ７２は、第２系統１２０から第２ＦＯＰ負荷１０２に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。
電圧センサ７３は、第２系統１２０から第３ＦＯＰ負荷１０３に印加される電圧を検出し、検出結果を制御部３に出力する。電流センサ８は、第２系統１２０に流れる電流を検出し、検出結果を制御部３に出力する。
なお、電圧センサ７０は、第１～第３ＦＯＰ負荷１０１～１０３に対してそれぞれ設けるのではなく、単一の電圧センサとしてもよい。その場合、電圧センサ７０は、第２系統１２０から第１～第３ＦＯＰ負荷１０１～１０３に分岐する点と、第２系統１２０と系統間ライン１３０との接続点との間に設ければよい。
制御部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、制御部３は、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。
制御部３は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する検査部３１を備え、電源装置１の動作を制御する。制御部３は、電源装置１が通常時動作中である場合、スイッチ５１，５２，５３，５４，６１，６２，６３を導通状態にする。
制御部３は、第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０から入力される検出結果に基づいて、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出する。制御部３による地絡の検出方法の具体例については、後述する。
制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出した場合、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。なお、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出した場合、自動運転が不可能な状態である旨を自動運転制御装置１００に通知してもよい。また、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０の地絡を検出していない場合、自動運転が可能な状態である旨を自動運転制御装置１００に通知してもよい。
制御部３は、第１系統１１０に地絡が発生した場合には、接続部４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を導通して、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給する。
制御部３は、第２系統１２０に地絡が発生した場合には、接続部４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を遮断した状態で第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。
これにより、電源装置１は、自動運転中にいずれか一方の系統が地絡しても、他方の系統を使用し、自動運転制御装置１００によって車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。
このように、制御部３は、第１電源１０が異常のときに、第２電源２０によってバックアップを行うが、例えば、第２系統スイッチ４２がオフ固着していた場合、正常にバックアップを行うことができない。
このため、制御部３は、第２電源２０によるバックアップが可能か否かの判定（以下、「バックアップ可否判定」という場合がある）を行う必要がある。ここで、一般的な制御部は、例えば、ＩＧ（イグニッションスイッチ）がオンされた直後または信号待ちの停車中などのときに、第２系統スイッチ４２をオンし、第２電源２０から第２系統１２０へ電力を供給させて、バックアップ可否判定を行う。
そして、制御部は、第２電源２０から第２系統１２０へ電力が正常に供給される場合にはバックアップ可能と判定し、第２電源２０から第２系統１２０へ電力が供給されない場合にはバックアップ不可能と判定する。しかしながら、第２電源２０によるバックアップが可能かどうかを検査する際、第２電源２０の放電量が多いと第２電源２０においてＬｉＢ２１の劣化が進むという問題がある。
そこで、実施形態に係る検査部３１は、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２負荷の一例である第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う検査部３１を備える。
検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくない場合は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなるように第１電源１０を制御した後、第２系統スイッチ４２を導通し、第１電源１０を降圧または昇圧して検査を行う。このとき、検査部３１は、第１電源１０の発電機１１を制御することによって、第１電源１０の電圧を昇圧または降圧させる。
検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を降圧した直後に、第２電源２０から放電される必要最小限の電流が電流センサ８によって検出されれば、第２系統スイッチ４２にオフ固着がなく、バックアップ可能と判定する。
また、検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を降圧した直後に、第２電源２０から放電される電流が電流センサ８によって検出されなければ、第２系統スイッチ４２にオフ固着があり、バックアップ不可能と判定できる。
このように、検査部３１は、第２電源２０から必要最小限の電流を放電させて、バックアップ可否判定の検査を行うので、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
また、検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を昇圧した直後に、第２電源２０に充電される必要最小限の電流が電流センサ８によって検出されれば、第２系統スイッチ４２にオフ固着がなく、バックアップ可能と判定する。
また、検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を昇圧した直後に、第２電源２０に充電される電流が電流センサ８によって検出されなければ、第２系統スイッチ４２にオフ固着があり、バックアップ不可能と判定する。
このように、検査部３１は、第２電源２０を必要最小限の電流によって充電させて、バックアップ可否判定の検査を行うので、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
また、検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しい場合は、第１電源１０を降圧または昇圧して、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行う。
これにより、検査部３１は、第２電源２０から必要最小限の電流を放電させる、または、第２電源２０を必要最小限の電流によって充電させることによって、バックアップ可否判定の検査を行うことができる。したがって、検査部３１は、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
なお、発電機１１は、ＰｂＢ１２の電圧よりも高い電圧まで第１電源１０の電圧を昇圧することはできるが、発電動作を停止してもＰｂＢ１２の電圧よりも低い電圧まで第１電源１０の電圧を降圧することはできない。
そこで、検査部３１は、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とを等しくできない場合は、接続部４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を導通して、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行う。
これにより、検査部３１は、第１電源１０の電圧と第２電源の電圧とを等しくできない場合であっても、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
［２．電源装置の通常時動作］
制御部３は、第１系統１１０および第２系統１２０に地絡が発生していない通常時には、図２に示すように、第１接続装置５０の全てのスイッチ５１，５２，５３，５４および第２接続装置６０の全てのスイッチ６１，６２，６３を導通する。そして、制御部３は、第２系統スイッチ４２を遮断した状態で接続部４１を導通し、第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。このとき、制御部３は、ＤＣ／ＤＣ４３の動作を停止させておく。
［３．電源装置の地絡発生時動作］
次に、図３～図５を参照して、電源装置１の地絡発生時動作について説明する。図３に示すように、電源装置１では、例えば、第１系統１１０で地絡２０２が発生すると、地絡点に向けて過電流が流れるため、第１電圧センサ７によって検出される第１系統１１０の電圧が地絡閾値以下になる。
また、電源装置１では、第２系統１２０（例えば、第３ＦＯＰ負荷１０３に接続された第２系統１２０）で地絡２０１が発生すると、地絡点に向けて過電流が流れる。このため、第２電圧センサ７０によって検出される第２系統１２０の電圧が地絡閾値以下になる。
そこで、制御部３は、第１電圧センサ７または第２電圧センサ７０の少なくともいずれか一方によって検出される電圧が地絡閾値以下になった場合に、電源の異常を検知して接続部４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を導通してプレ遮断状態にする。このとき、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定する。
その後、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、第２電圧センサ７０によって検出される電圧が地絡閾値以下であり、第１電圧センサ７によって検出される電圧が所定時間以内に地絡閾値を超えるまで復帰した場合、第２系統１２０に地絡２０１が発生したと本判定する。
そして、図４に示すように、制御部３は、第２系統スイッチ４２を遮断し、第２接続装置６０の全てのスイッチ６１，６２，６３を遮断して本遮断状態にする。そして、制御部３は、第１電源１０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給し、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。
これにより、自動運転制御装置１００は、第１電源１０から供給される電力によって第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４を動作させて、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。
また、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、第１電圧センサ７によって検出される電圧が所定時間以上地絡閾値以下であり、第２電圧センサ７０によって検出される電圧が所定時間以内に地絡閾値を超えるまで復帰した場合、第１系統１１０に地絡２０２が発生したと本判定する。
その後、図５に示すように、制御部３は、第１接続装置５０の全てのスイッチ５１，５２，５３，５４を遮断して本遮断状態にし、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給する。そして、制御部３は、その旨を自動運転制御装置１００に通知する。
これにより、自動運転制御装置１００は、第２電源２０から供給される電力によって第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３を動作させて、車両を安全な場所まで退避走行させて停車させることができる。
また、電源装置１では、地絡２０１，２０２ではなく、第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、または一般負荷１０４が一時的に過負荷状態になった場合に、第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０によって検出される電圧が一時的に地絡閾値以下になることがある。
この場合、電源装置１は、接続部４１を遮断し、第２系統スイッチ４２を導通して仮遮断状態にし、継続的に第１電源１０および第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、第３ＦＯＰ負荷１０３、および一般負荷１０４に電力を供給する。
そして、制御部３は、第１系統１１０または第２系統１２０に地絡が発生したと仮判定した後、所定時間が経過する前に第１電圧センサ７および第２電圧センサ７０によって検出される電圧が共に地絡閾値を超えるまで復帰すれば、電源に異常がないと本判定する。その後、制御部３は、図２に示した通常動作に復帰させるため、第２系統スイッチ４２を遮断し、接続部４１を再導通する。
［４．対比例に係る第２系統の検査］
また、電源装置１は、例えば、起動時または停車時など自動運転に支障をきたさないタイミングで第２系統１２０の動作確認を行う。ここで、例えば、図６に示すように、対比例に係る第２系統１２０の検査方法として、通常時動作中に、接続部４１を遮断して検査を行う方法がある。
対比例に係る検査方法では、接続部４１を遮断した後、電流センサ８によって電流が検出されれば、第２電源２０から第２系統１２０に電力が供給されているので、正常と判定できる。また、対比例に係る検査方法では、接続部４１を遮断した後、電流センサ８によって電流が検出されなければ、第２電源２０から第２系統１２０に電力が供給されていないので異常と判定できる。
しかしなら、対比例に係る検査方法では、第２電源２０の電圧に応じた電流が検査電流として流れるため、必然的に放電量が多くなる。第２電源２０の放電量が多いと第２電源２０の劣化が進む。そこで、実施形態に係る検査方法では、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０によるバックアップが可能かどうかを検査する。
［５．実施形態に係る第２系統の検査］
図７に示すように、実施形態に係る検査部３１は、起動時または停車時など自動運転に支障をきたさないタイミングで、まず、第１電源１０および第２電源２０の電圧を検出する。このとき、第１電源１０の電圧は、発電機１１の電圧が１６(Ｖ)、ＰｂＢ１２の電圧が１３（Ｖ）の場合、１６（Ｖ）になる。また、第２電源２０の電圧は、ＬｉＢ２１の電圧が１６(Ｖ)の場合、１６(Ｖ)になる。
検査部１６は、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧が等しい場合は、第２系統スイッチ４２を導通して、発電機１１を制御し、第１電源１０を昇圧または降圧する電圧調整を行う。その後、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う。
図８に示すように、例えば、検査部３１は、第２系統スイッチ４２を導通した状態で第１電源１０を降圧した場合、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも徐々に低くなる。すなわち、第１電源１０と第２電源２０との差電圧が０から徐々に増大し、この差電圧に応じた電流が第２電源２０から第２系統１２０に流れる。この電流は、差電圧に応じて０から徐々に増大する。
このため、検査部３１は、第２電源２０から第２系統１２０へ流れ始めたときの微小電流を導通チェック用の電流として電流センサ８によって検出できる。なお、検査部３１は、導通チェックが完了すれば、第１電源１０の降圧を停止する。
したがって、検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を降圧した直後に、第２電源２０から放電される必要最小限の電流が電流センサ８によって検出されれば、第２系統スイッチ４２にオフ固着がなく、バックアップ可能と判定する。
また、検査部３１は、第２電源２０の電圧と等しくなった第１電源１０の電圧を降圧した直後に、第２電源２０から放電される電流が電流センサ８によって検出されなければ、第２系統スイッチ４２にオフ固着があり、バックアップ不可能と判定する。
このように、検査部３１は、第２電源２０から必要最小限の電流を放電させて、バックアップ可否判定の検査を行うので、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
また、例えば、検査部３１は、第２系統スイッチ４２を導通した状態で第１電源１０を昇圧した場合、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも徐々に高くなる。すなわち、第１電源１０と第２電源２０との差電圧が０から徐々に増大し、この差電圧に応じた電流が第１電源１０から第２電源２０に充電電流として流れる。この電流は、差電圧に応じて０から徐々に増大する。
このため、図９に示すように、検査部３１は、第１電源１０から第２電源２０へ流れ始めたときの微小電流を導通チェック用の充電電流として電流センサ８によって検出できる。なお、検査部３１は、導通チェックが完了すれば、第１電源１０の昇圧を停止する。
したがって、検査部３１は、第１電源１０の電圧を昇圧した直後に、第１電源１０から第２電源２０に流れる必要最小限の充電電流が電流センサ８によって検出されれば、第２系統スイッチ４２にオフ固着がなく、バックアップ可能と判定する。
また、検査部３１は、第１電源１０の電圧を昇圧した直後に、第１電源１０から第２電源２０に流れる電流が電流センサ８によって検出されなければ、第２系統スイッチ４２にオフ固着があり、バックアップ不可能と判定する。
このように、検査部３１は、第２電源２０を必要最小限の電流によって充電させて、バックアップ可否判定の検査を行うので、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
また、図１０に示すように、電圧を検出したときに、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しくない場合がある。検査部３１は、例えば、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低かった場合は、第２系統スイッチ４２を遮断したまま、第１電源１０の電圧を昇圧して、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しくなるように電圧調整を行う。
その後、検査部３１は、第２系統スイッチ４２を導通し、第１電源１０の電圧を降圧して、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う。
これにより、検査部３１は、図８に示す状態と同じ状態を作ることができるので、第２電源２０から必要最小限の電流を放電させて、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
なお、検査部３１は、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しくなるように電圧調整し、その後、第２系統スイッチ４２を導通し、第１電源１０を昇圧して、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行ってもよい。
これにより、検査部３１は、図９に示す状態と同じ状態を作ることができるので、第２電源２０を必要最小限の充電電流で充電させて、第２電源２０の劣化を抑えつつ、第２電源２０から第２系統１２０に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
また、図１１に示すように、電圧を検出したときに、第１電源１０の電圧が第２電源の電圧よりも高い場合がある。この場合、検査部３１は、ＬｉＢ２１の電圧がＰｂＢ１２の電圧よりも高ければ、発電機１１の電圧を降圧して、第１電源１０の電圧とＬｉＢ２１の電圧とが等しくなるように電圧調整する。
その後、検査部３１は、第２系統スイッチ４２を導通し、第１電源１０の電圧を降圧して、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う。このとき、検査部３１は、第２系統スイッチ４２を導通し、第１電源１０の電圧を昇圧して、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行ってもよい。
また、図１２に示すように、電圧を検出したときに、ＬｉＢ２１の電圧がＰｂＢ１２の電圧よりも低い場合がある。この場合、検査部３１は、発電機１１を制御しても、第１電源１０の電圧を第２電源２０の電圧まで降圧することができない。
このため、検査部３１は、ＬｉＢ２１の電圧がＰｂＢ１２の電圧よりも低い場合には、図６に示す対比例に係る検査方法と同様に、接続部４１を遮断した後、第２系統スイッチ４２を導通する。そして、検査部３１は、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う。
［６．検査部が実行する処理］
次に、図１３を参照して、検査部３１が実行する処理について説明する。図１３は、実施形態に係る検査部１３が実行する処理の一例を示すフローチャートである。検査部３１は、例えば、起動時または停車時など自動運転に支障をきたさないタイミングになると、図１３に示す処理を開始する。このとき、接続部４１は導通されており、第２系統スイッチ４２は遮断されている。
図１３に示すように、検査部３１は、検査タイミングになると、まず、第１電源１０および第２電源２０の電圧を検出し（ステップＳ１０１）、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
検査部３１は、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しいと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、第２系統スイッチ４２を導通し（ステップＳ１０３）、発電機１１へ降圧指示を行う（ステップＳ１０４）。
そして、検査部３１は、第２電源２０から第２系統１２０へのバックアップ電力供給可否判定を行う（ステップＳ１０５）。このとき、検査部３１は、電流センサ８によって電流が検知されれば、バックアップ電力供給可能と判定する。検査部３１は、電流センサ８によって電流が検知されなければ、バックアップ電力供給不可能と判定する。その後、検査部３１は、発電機１１の指示を解除して発電機１１を停止させ（ステップＳ１０６）、第２系統スイッチ４２を遮断して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
また、検査部３１は、ステップＳ１０２において、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しくないと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低いと判定した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、発電機１１へ昇圧指示を行い（ステップＳ１０９）、処理をステップＳ１１１へ移す。また、検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも高いと判定した場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、発電機１１へ降圧指示を行い（ステップＳ１１０）、処理をステップＳ１１１へ移す。
ステップＳ１１１において、検査部３１は、第１電源１０の電圧を第２電源２０の電圧と等しくできたか否かを判定する。検査部３１は、第１電源１０の電圧を第２電源２０の電圧と等しくできたと判定した場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０３へ移す。
また、検査部３１は、第１電源１０の電圧を第２電源２０の電圧と等しくできないと判定した場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、接続部４１を遮断し（ステップＳ１１２）、第２系統スイッチ４２を遮断して（ステップＳ１１３）、処理をステップＳ１０５へ移す。なお、上記した実施形態は、一例であり、種々の変形が可能である。以下、実施形態の変形例に係る検査方法、および検査部３１が実行する処理の一例について説明する。
［７．実施形態の変形例に係る第２系統の検査］
変形例に係る検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなるように第１電源１０を制御し、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以内になると、第２系統スイッチ４２を導通する。そして、検査部３１は、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行う。
例えば、図１４に示すように、検査部３１は、電圧を検出したときに、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低い場合、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなるように発電機１１へ昇圧指示を行う。
そして、検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなる前に、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以内になると、発電機１１による昇圧を終了させる。このとき、第１電源１０の電圧は、第２電源２０の電圧よりも所定電圧差の分だけ低くなっている。
このため、検査部３１は、この状態で第２系統スイッチ４２を導通することによって、第２電源２０から第２系統１２０へわずかな電流を放電させることができる。そして、検査部３１は、電流センサ８によって電流が検出されるか否かにより、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
これにより、検査部３１は、第１電源１０の電圧を一度第２電源２０の電圧と等しくなるまで昇圧した後に、第１電源１０の電圧を降圧しなくても、第２電源２０から第２系統１２０へ電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
なお、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも高い場合は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなるように発電機１１へ降圧指示を行う。そして、検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧と等しくなる前に、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以内になると、発電機１１による降圧を終了させる。このとき、第１電源１０の電圧は、第２電源２０の電圧よりも所定電圧差の分だけ高くなっている。このため、検査部３１は、この状態で第２系統スイッチ４２を導通することによって、第１電源１０から第２電源２０へわずかな電流で充電させることができる。そして、検査部３１は、電流センサ８によって電流が検出されるか否かにより、第２電源２０から第１ＦＯＰ負荷１０１、第２ＦＯＰ負荷１０２、および第３ＦＯＰ負荷１０３に電力を供給可能か否かの検査を行うことができる。
［８．実施形態の変形例に係る検査部が実行する処理］
次に、図１５を参照して、変形例に係る検査部３１が実行する処理について説明する。図１５は、実施形態の変形例に係る検査部１３が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図１５に示すように、検査部３１は、検査タイミングになると、まず、第１電源１０および第２電源２０の電圧を検出し（ステップＳ２０１）、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
検査部３１は、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しいと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、第２系統スイッチ４２を導通し（ステップＳ２０３）、発電機１１へ降圧指示を行う（ステップＳ２０４）。
そして、検査部３１は、第２電源２０から第２系統１２０へのバックアップ電力供給可否判定を行う（ステップＳ２０５）。その後、検査部３１は、発電機１１の指示を解除して発電機１１を停止させ（ステップＳ２０６）、第２系統スイッチ４２を遮断して（ステップＳ２０７）、処理を終了する。ここでまでのステップＳ２０１～Ｓ２０７までの処理は、図１３に示したステップＳ１０１～Ｓ１０７までの処理と同一である。
変形例に係る検査部３１は、ステップＳ２０２において、第１電源１０の電圧と第２電源２０の電圧とが等しくないと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低くないと判定した場合（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、発電機１１へ降圧指示を行い（ステップＳ２０９）、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下になったか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
検査部３１は、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下になったと判定した場合（ステップＳ２１０，Ｙｅｓ）、第２系統スイッチ４２を導通し（ステップＳ２１５）、処理をステップＳ２０５へ移す。検査部３１は、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下でないと判定した場合（ステップＳ２１０，Ｎｏ）、ステップＳ２０９で降圧指示を行ってから一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。
検査部３１は、一定時間が経過していないと判定すると（ステップＳ２１１，Ｎｏ）、ステップＳ２０９に処理を戻す。検査部３１は、一定時間が経過したと判定すると（ステップＳ２１１，Ｙｅｓ）、それは、ＰｂＢ１２の電圧がＬｉＢ２１の電圧より所定電圧差以上高く、これ以上第１電源１０の電圧を降圧できないと判定し、接続部４１を遮断して（ステップＳ２１２）、処理をステップＳ２０５へ移す。
また、検査部３１は、第１電源１０の電圧が第２電源２０の電圧よりも低いと判定した場合（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、発電機１１へ昇圧指示を行う（ステップＳ２１３）。そして、検査部３１は、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下になったか否かを判定する（ステップＳ２１４）。
検査部３１は、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下になったと判定した場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２１５へ移す。また、検査部３１は、第１電源１０と第２電源２０との電圧差が所定電圧差以下になっていないと判定した場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）、処理をステップＳ２１３へ移す。
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 電源装置
１０ 第１電源
１１ 発電機
１２ ＰｂＢ
２０ 第２電源
２１ ＬｉＢ
３ 制御部
３１ 検査部
４１ 接続部
４２ 第２系統スイッチ
４３ ＤＣ／ＤＣ
５０ 第１接続装置
６０ 第２接続装置
５１～５４，６１～６３ スイッチ
７ 第１電圧センサ
７０ 第２電圧センサ
７１～７３ 電圧センサ
８ 電流センサ
１００ 自動運転制御装置
１０１ 第１ＦＯＰ負荷
１０２ 第２ＦＯＰ負荷
１０３ 第３ＦＯＰ負荷
１０４ 一般負荷
１１０ 第１系統
１２０ 第２系統
１３０ 系統間ライン

Claims (6)

  1. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
    ２次電池を含む第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
    前記第１系統と前記第２系統とを接続および遮断可能な接続部と、
    前記第２電源を前記第２系統に接続可能な第２系統スイッチと、
    前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能か否かの検査を行う制御部と、
    前記第１系統の第１電圧を検出して前記制御部へ出力する第１電圧センサと、
    前記２次電池の第２電圧を検出して前記制御部へ出力する第２電圧センサと、
    前記第２系統を流れる電流を検出して前記制御部へ出力する電流センサと、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記第２電圧が前記第１電圧と等しくない場合は、前記第１電圧が前記第２電圧と等しくなるように前記第１電源を制御した後、前記第２系統スイッチを導通し、前記第１電源を降圧し、その後、前記電流センサが電流を検出した場合に前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能と判定する前記検査を行う
    電源装置。
  2. 前記制御部は、
    前記第１電圧が前記第２電圧と等しい場合は、前記第２系統スイッチを導通し、前記第１電源を降圧して前記検査を行う
    請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記制御部は、
    前記第１電圧が前記第２電圧と等しくなるように前記第１電源を制御しても、前記第１電圧と前記第２電圧とを等しくできない場合は、前記接続部を遮断し、前記第２系統スイッチを導通して前記検査を行う
    請求項１または請求項２に記載の電源装置。
  4. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
    ２次電池を含む第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
    前記第１系統と前記第２系統とを接続および遮断可能な接続部と、
    前記第２電源を前記第２系統に接続可能な第２系統スイッチと、
    前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能か否かの検査を行う制御部と、
    前記第１系統の第１電圧を検出して前記制御部へ出力する第１電圧センサと、
    前記２次電池の第２電圧を検出して前記制御部へ出力する第２電圧センサと、
    前記第２系統を流れる電流を検出して前記制御部へ出力する電流センサと、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記第１電圧が前記第２電圧よりも低い場合に、前記第１電圧が前記第２電圧と等しくなるように前記第１電源を制御し、前記第１電圧と前記第２電圧が等しくなる前に前記第１電圧と前記第２電圧との差が閾値以内になると、前記第２系統スイッチを導通し、その後、前記電流センサが電流を検出した場合に前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能と判定する前記検査を行う
    電源装置。
  5. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
    ２次電池を含む第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
    前記第１系統と前記第２系統とを接続および遮断可能な接続部と、
    前記第２電源を前記第２系統に接続可能な第２系統スイッチと、
    前記第１系統の第１電圧を検出する第１電圧センサと、
    前記２次電池の第２電圧を検出する第２電圧センサと、
    前記第２系統を流れる電流を検出する電流センサと、
    を備える電源装置を制御装置で制御する制御方法であって、
    前記第２電圧センサが検出した前記第２電圧が、前記前記第１電圧センサが検出した前記第１電圧と等しくない場合は、前記第１電圧が前記第２電圧と等しくなるように前記第１電源を制御した後、前記第２系統スイッチを導通し、前記第１電源を降圧し、その後、前記電流センサが電流を検出した場合に前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能と判定する検査を行う
    制御方法。
  6. 第１電源の電力を第１負荷に供給する第１系統と、
    ２次電池を含む第２電源の電力を第２負荷に供給する第２系統と、
    前記第１系統と前記第２系統とを接続および遮断可能な接続部と、
    前記第２電源を前記第２系統に接続可能な第２系統スイッチと、
    前記第１系統の第１電圧を検出する第１電圧センサと、
    前記２次電池の第２電圧を検出する第２電圧センサと、
    前記第２系統を流れる電流を検出する電流センサと、
    を備える電源装置を制御装置で制御する制御方法であって、
    前記第１電圧センサが検出した前記第１電圧が、前記第２電圧センサが検出した前記第２電圧よりも低い場合に、前記第１電圧が前記第２電圧と等しくなるように前記第１電源を制御し、前記第１電圧と前記第２電圧が等しくなる前に前記第１電圧と前記第２電圧との差が閾値以内になると、前記第２系統スイッチを導通し、その後、前記電流センサが電流を検出した場合に前記第２電源から前記第２負荷に電力を供給可能と判定する検査を行う
    制御方法。
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