JP2008148389A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン系二次電池に充電されている電力を無駄にすることなく、深い充電深度での長時間の放置によるリチウムイオン系二次電池の劣化及び過放電による鉛蓄電池の劣化を同時的に抑制することができる電源装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥが停止している場合に、第２制御部２２がＤＣ／ＤＣコンバータ１３を降圧側に切り替えて、十分に充電されているリチウム電池１２が放電した高電圧の電力を降圧して、満充電ではない鉛蓄電池１１に充電する。ただし、リチウム電池１２が十分に放電するか、鉛蓄電池１１が満充電になったら、第２制御部２２がＤＣ／ＤＣコンバータ１３を昇圧側に切り替えて、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１に対する給電を停止する。このようにして、深い充電深度での長時間の放置によって劣化するリチウム電池１２を放電し、過放電によって劣化する鉛蓄電池１１を充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載発電機の発電電力によって充電され、電気負荷群に電力を供給する低電圧系のバッテリ（例えば鉛蓄電池）と、車載発電機の発電電圧を昇圧した電圧によって充電され、１又は複数の他の電気負荷に電力を供給する高電圧系のバッテリ（例えばリチウムイオン二次電池）とを備える電源装置に関する。

車両に搭載される電気負荷の個数は年々増加する傾向にあり、また、大容量の電気負荷が採用されている。このような電気負荷の増加、大容量化に対応して、鉛蓄電池を備える従来の電源装置に、鉛蓄電池よりも高電圧での充放電が容易なリチウムイオン二次電池（以下、リチウム電池）と、車載発電機の発電電圧を昇圧する昇圧手段とを加えてなる電源装置が提案されている。
この電源装置は、昇圧手段が昇圧した電圧によってリチウム電池を充電し、鉛蓄電池が出力する電力よりも高電圧の電力を電気負荷に供給する。

ところで、リチウム電池には、深い充電深度（ＳＯＣ：State Of Charge ）で長時間放置されると劣化が進んで充電可能容量が減少するという問題がある。
この問題を解決するために、深い充電深度で長時間リチウム電池を放置する際に、リチウム電池を強制的に放電させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−２８７３７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、放電すべきリチウム電池の電力を、冷却ファンのモータに供給することによって、ほとんど無意味に消費している。
ところで、深い充電深度で長時間放置されると劣化するリチウム電池とは異なり、鉛蓄電池には、過放電すると劣化するという問題がある。
しかしながら、特許文献１では、リチウム電池及び鉛蓄電池両方の問題を同時的に解決する手段については言及されていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、エンジンが停止している場合に、降圧手段を介して低電圧系の第１バッテリに、高電圧系の第２バッテリから給電する構成とすることにより、第２バッテリに充電された電力を無駄にすることなく、第１バッテリ及び第２バッテリ両方の劣化を抑制することができる電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、第１バッテリの充電深度を所定範囲に維持する構成とすることにより、車両駆動中の第１バッテリの使い勝手を悪化させることなく、車両駐車中に第２バッテリから供給される電力を第１バッテリが受け入れることができる電源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、第２バッテリの充電深度が深い場合に第２バッテリから第１バッテリに給電し、更に、第２バッテリの充電深度が浅くなったときに給電を停止する構成とすることにより、第２バッテリの充電深度を適度な充電深度に調整することができる電源装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、第２バッテリからの給電によって第１バッテリの充電深度が深くなった場合に給電を停止し、更に、所定時間後に給電を再開する構成とすることにより、第１バッテリの過充電及び過放電両方を抑制することができる電源装置を提供することにある。

第１発明に係る電源装置は、エンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機が発電した電力によって充電され、電気負荷群に電力を供給する第１バッテリと、前記車載発電機が発電した電圧を昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段が昇圧した電圧によって充電され、１又は複数の他の電気負荷に電力を供給する第２バッテリとを備える電源装置において、前記昇圧手段が停止している場合に前記第２バッテリが出力した電圧を降圧して前記第１バッテリに与える降圧手段を備え、前記エンジンが停止している場合に、前記降圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係る電源装置は、前記車載発電機の発電電力の電圧値の高低を制御する発電制御手段と、前記第１バッテリの電圧値を検出する第１電圧検出手段及び／又は前記第１バッテリに対して流入出する電流値を検出する第１電流検出手段と、前記第１電圧検出手段の検出結果及び／又は前記第１電流検出手段の検出結果に基づいて求められる前記第１バッテリの充電深度が、満充電より浅い所定範囲の充電深度であるか否かを判定する充電範囲判定手段とを備え、前記充電範囲判定手段が、前記所定範囲の充電深度より深い充電深度であると判定した場合、前記発電制御手段は、前記車載発電機の発電電力の電圧値を前記第１電圧検出手段の検出結果よりも低くする手段を有し、前記充電範囲判定手段が、前記所定範囲の充電深度より浅い充電深度であると判定した場合、前記発電制御手段は、前記車載発電機の発電電力の電圧値を前記第１電圧検出手段の検出結果よりも高くする手段を有することを特徴とする。

第３発明に係る電源装置は、前記第２バッテリの電圧値を検出する第２電圧検出手段及び／又は前記第２バッテリに対して流入出する電流値を検出する第２電流検出手段と、前記エンジンが停止している場合、前記第２電圧検出手段の検出結果及び／又は前記第２電流検出手段の検出結果に基づいて求められる前記第２バッテリの充電深度が第１充電深度以深であるか否かを判定する第１判定手段と、前記第２バッテリの充電深度が第２充電深度以浅であるか否かを判定する第２判定手段とを備え、前記第１判定手段が、前記第１充電深度以深であると判定した場合、前記降圧手段を作動に切り替えるようにし、前記降圧手段を作動に切り替えた後、前記第２判定手段が、前記第２充電深度以浅であると判定した場合、前記昇圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする。

第４発明に係る電源装置は、前記降圧手段を作動に切り替えた後、前記第１バッテリの充電深度が、前記所定範囲の充電深度より深い所定の充電深度以深であるか否かを判定する充電深度判定手段を備え、前記充電深度判定手段が、前記所定の充電深度以深であると判定した場合、前記昇圧手段を作動に切り替えるようにし、前記昇圧手段を作動に切り替えた後、所定時間が経過した場合、前記降圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする。

第１発明にあっては、エンジンが停止している場合に、降圧手段を作動に切り替え、昇圧手段を停止に切り替えることによって、降圧手段を介して第１バッテリ側に、第２バッテリ側から給電される。
エンジンが停止している場合とは、車両が駆動されていない場合であり、第１バッテリと第２バッテリとが、長時間放置される可能性がある。また、エンジンの停止に伴い、エンジンに連動して発電する車載発電機が発電を停止するため、第１バッテリは、車載発電機が発電した電力によっては充電されず、時計、マイクロコンピュータ等への給電による暗電流、自己放電等によって徐々に放電する。

過放電によって劣化する第１バッテリ、及び深い充電深度で長時間放置されると劣化する第２バッテリ夫々の劣化を抑制するために、第２バッテリから第１バッテリに電力を供給する。
このようにして第１バッテリに充電された電力は、第１バッテリから電気負荷群に対して給電されて有効利用される。また、第１バッテリに充電された電力は、昇圧手段を介して、１又は複数の他の電気負荷に給電されて有効利用されることもある。つまり、第２バッテリが放電した電力は無駄に消費されない。

ここで、第２バッテリには、車載発電機が発電した低電圧の電力を昇圧手段が昇圧した高電圧の電力が充電されている。一方、第１バッテリは、低電圧の電力によって充電される。第１バッテリ及び第２バッテリ間には電圧差があるので、第２バッテリから供給された低電圧の電力は、作動に切り替えられた降圧手段によって降圧されてから、第１バッテリへ供給される。このとき、昇圧手段は停止に切り替えられるため、第１バッテリ側から給電されて第２バッテリが充電されることはない。

第２発明にあっては、エンジンが作動している場合に、第１バッテリに対する車載発電機からの充電を制御して、第１バッテリの充電深度を所定範囲に維持する。
仮に、エンジンが作動している場合の第１バッテリの充電深度が深過ぎると、エンジンが停止している場合に第２バッテリから供給される電力を第１バッテリが受け入れられず、第２バッテリが放電できないか、第２バッテリが放電した電力が無駄に消費される。
また、仮に、エンジンが作動している場合の第１バッテリの充電深度が浅過ぎると、第１バッテリから電気負荷への必要な給電がなされ難くなり、また、過放電による第１バッテリの劣化が進むこともある。

以上のような不具合を抑制するために、第１バッテリの充電深度が、満充電より浅い所定範囲の充電深度よりも深い場合、発電制御手段が車載発電機の発電電力の電圧値を第１電圧検出手段の検出結果（即ち第１バッテリの電圧値）より低くして、第１バッテリに対する充電を制限する。一方、第１バッテリの充電深度が、満充電より浅い所定範囲の充電深度よりも浅い場合、発電制御手段が、車載発電機の発電電力の電圧値を第１電圧検出手段の検出結果より高くして、第１バッテリに対する充電を積極的に行なう。

ここで、第１バッテリの充電深度は、第１電圧検出手段の検出結果及び／又は第１電流検出手段の検出結果（即ち第１バッテリに対して流入出する電流値。具体的には第１バッテリに対して流入出する電流の積算値が望ましい）に基づいて求められ、求められた第１バッテリの充電深度が所定の範囲の充電深度であるか否かを充電範囲判定手段が判定する。

第３発明にあっては、エンジンが停止している場合に、第２バッテリの充電深度を適切な充電深度に調節する。
このために、第２バッテリが第１充電深度以深である場合に、降圧手段を作動に切り替え、昇圧手段を停止に切り替えて、第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給されるようにする。この結果、深い充電深度を有する第２バッテリが放電する。
一方、第２バッテリが第１充電深度より浅い場合は、降圧手段を作動に切り替えないため、十分に浅い充電深度を有する第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給されない。

そして、降圧手段を作動に切り替えた後、つまり第２バッテリから第１バッテリに対して給電されるようにした後、第２バッテリが第２充電深度以浅である場合は、昇圧手段を作動に切り替え、降圧手段を停止に切り替えることによって、十分に浅い充電深度を有する第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給されないようにする。
一方、第２バッテリが第２充電深度より深い場合は、昇圧手段を作動に切り替えないため、第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給される。この結果、未だ比較的深い充電深度を有する第２バッテリが放電する。

ここで、第２バッテリの充電深度は、第２電圧検出手段の検出結果（即ち第２バッテリの電圧値）及び／又は第２電流検出手段の検出結果（即ち第２バッテリに対して流入出する電流値。具体的には第２バッテリに対して流入出する電流の積算値が望ましい）に基づいて求められる。また、求められた第２バッテリの充電深度が第１充電深度以深であるか否かを第１判定手段が判定し、求められた第２バッテリの充電深度が第２充電深度以浅であるか否かを第２判定手段が判定する。

第１充電深度及び第２充電深度としては、夫々第２バッテリを長時間放置する場合の適切な充電深度を用いることが好ましい。なお、リチウム電池の場合は過放電の問題が生じ難いため、第１充電深度及び第２充電深度夫々は略０％でもよい。

第４発明にあっては、エンジンが停止している場合に、第１バッテリの過充電を抑制する。
このために、エンジンが停止しており、第２バッテリから第１バッテリに対して給電されている場合、即ち降圧手段を作動に切り替えた後、第１バッテリの充電深度が、所定の充電深度以深である場合、昇圧手段を作動に切り替え、降圧手段を停止に切り替えて、第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給されないようにする。

ところで、エンジンが作動している場合には第１バッテリの充電深度を所定範囲の充電深度に維持するが、この所定範囲の充電深度よりも、ここで判定の基準として用いられる所定の充電深度の方が深い（例えば、満充電を示す充電深度である）。

充電が停止された第１バッテリは、暗電流、自己放電等によって徐々に放電するため、長期間の放置によって過放電になるおそれがある。また、第１バッテリに対する充電を停止した後でも、未だ第２バッテリが深い充電深度を有する場合、長期間の放置によって第２バッテリは劣化する。以上のような不具合を抑制するために、昇圧手段を作動に切り替えた後で所定時間が経過した場合、降圧手段を作動に切り替え、昇圧手段を停止に切り替えて、第２バッテリから第１バッテリに対して電力が供給されるようにする。

ここで判定の基準として用いられる所定時間は、暗電流、自己放電等によって第１バッテリが十分に放電する時間、及び、深い充電深度での放置によって第２バッテリが劣化を開始する時間等に基づいて、予め設定される。
また、第１電圧検出手段の検出結果及び／又は第１電流検出手段の検出結果に基づいて第１バッテリの充電深度が所定の充電深度以深であるか否かを充電深度判定手段が判定する。

第１発明の電源装置による場合、第１バッテリ及び第２バッテリが長時間放置される可能性があるときに、第２バッテリが放電した電力を、第１バッテリに充電することができる。
この結果、第２バッテリに充電された電力を、第１バッテリを経由して各種の電気負荷に供給することができるため、第２バッテリに充電された電力の無駄な放電を抑制することができる。
また、深い充電深度で長時間放置されると劣化する第２バッテリが放電し、過放電すると劣化する第１バッテリが充電されるため、第１バッテリ及び第２バッテリ両方の劣化を抑制することができる。

第２発明の電源装置による場合、車両駆動中の第１バッテリの充電深度を所定範囲に維持することによって、車両駐車中に第２バッテリから供給される電力を第１バッテリが十分に受け入れることができる。このため、第２バッテリが十分に放電して、しかも、第２バッテリが放電した電力が無駄に消費されることを抑制することができる。
また、車両駆動中に、第１バッテリから電気負荷へ必要な給電を十分に行なうことができる。

第３発明の電源装置による場合、車両駐車中に、第２バッテリの充電深度が深いときは、第２バッテリから第１バッテリに給電する。この結果、深い充電深度での第２バッテリの長時間の放置を抑制することができる。
また、車両駐車中の第２バッテリから第１バッテリに対する給電によって第２バッテリの充電深度が浅くなったときは、第１バッテリに対する給電を停止する。

第４発明の電源装置による場合、車両駐車中に、第２バッテリからの給電によって第１バッテリの充電深度が深くなったときは、第１バッテリに対する給電を停止する。この結果、第１バッテリの過充電を抑制することができる。
また、車両駐車中の第２バッテリから第１バッテリに対する給電を停止してから所定時間が経過したときは、第２バッテリから第１バッテリに給電する。この結果、第１バッテリの過放電及び深い充電深度での第２バッテリの長時間の放置を抑制することができる。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１の構成を示すブロック図である。
電源装置１は、エンジンＥを備える車両に搭載されており、鉛蓄電池（第１バッテリ）１１と、リチウム電池（第２バッテリ）１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段兼降圧手段）１３と、オルタネータ（車載発電機）１４とを備える。
また、電源装置１は、第１電圧センサ（第１電圧検出手段）５１と、第２電圧センサ（第２電圧検出手段）５２と、第１電流センサ（第１電流検出手段）６１と、第２電流センサ（第２電流検出手段）６２とを備える。

更に電源装置１は、夫々マイクロコンピュータを用いてなる第１制御部２１及び第２制御部２２とを備え、第１制御部２１は、オルタネータ１４、第２制御部２２、第１電圧センサ５１、第１電流センサ６１、及びエンジンＥと信号線で接続されており、第２制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第１制御部２１、第２電圧センサ５２、及び第２電流センサ６２と信号線で接続されている。

第１制御部２１は、主に鉛蓄電池１１の充放電に関する制御を行なう。また、第２制御部２２は、主にリチウム電池１２の充放電に関する制御を行なう。エンジンＥが作動しているか停止しているかを示す信号（例えば回転数信号）は、エンジンＥから第１制御部２１に与えられ、第１制御部２１を介して第２制御部２２にも与えられる。第１制御部２１及び第２制御部２２は、この信号が与えられているか否かに基づき、エンジンＥの作動／停止を判定する。このように、第１制御部２１から第２制御部２２へは、各種の信号（例えば後述する満充電信号）が出力される。

鉛蓄電池１１の高圧側端子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３の低圧側端子に接続され、更に、オルタネータ１４及び負荷４１，４１，…夫々に接続されている。また、鉛蓄電池１１の低圧側端子は接地端子に接続されている。
ここで、負荷４１，４１，…は、例えば車載ランプのような低電圧の電気負荷群である。また、第１制御部２１、第２制御部２２等も電気負荷群に含まれる。
一方、リチウム電池１２の高圧側端子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３の高圧側端子に接続され、更に、モータドライバ４３を介して、電気負荷である電動モータ４２に接続されている。また、リチウム電池１２の低圧側端子は接地端子に接続されている。なお、リチウム電池１２の高圧側端子は、電動モータ４２を含む複数の電気負荷に接続されていてもよい。

昇圧手段としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、オルタネータ１４が発電した電力を含む鉛蓄電池１１側の低電圧（具体的には約１４Ｖ）の電力を高電圧（具体的には約４２Ｖ）に昇圧してリチウム電池１２側に与える（図１中、白抜矢符方向）。また、降圧手段としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、リチウム電池１２側の約４２Ｖの電力を約１４Ｖに降圧して鉛蓄電池１１側に与える（図１中、二点鎖線で示した矢符方向）。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧動作と降圧動作とは排他的に実行され、昇圧動作と降圧動作との切り替えは、第２制御部２２が制御する。
なお、第２制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧及び出力電流夫々の制御も行なう。

オルタネータ１４は、エンジンＥに連動して発電する交流の車載発電機であり、エンジンＥの作動に連動して発電を開始し、エンジンＥの停止に連動して発電を停止する。本実施の形態のオルタネータ１４は、発電電力の電圧値の高低が、鉛蓄電池１１の充電電圧である約１４Ｖと、鉛蓄電池１１の放電電圧よりも低く０Ｖ（即ち発電停止状態）よりも高い所定の電圧値との少なくとも２段階に切替可能に構成されている。オルタネータ１４の発電電力の電圧値の高低の切り替えは、第１制御部２１が制御する。

鉛蓄電池１１は、与えられた約１４Ｖの電力によって充電され、電気負荷群としての複数の負荷４１，４１，…夫々に電力を供給する。ただし、負荷４１，４１，…夫々には、オルタネータ１４が発電し整流した約１４Ｖの電力、又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約１４Ｖに降圧された電力が与えられることもある。

そして、鉛蓄電池１１には、オルタネータ１４が発電し整流した約１４Ｖの電力が与えられる。つまり、オルタネータ１４の発電電力の電圧値の高低を制御することによって、第１制御部２１は、鉛蓄電池１１の充放電に関する制御を行なう。
また、鉛蓄電池１１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約１４Ｖに降圧された電力が与えられることもある。

リチウム電池１２は、与えられた約４２Ｖの電力によって充電され、電動モータ４２に、モータドライバ４３を介して電力を供給する。ただし、電動モータ４２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧された電力が、モータドライバ４３を介して与えられることもある。
モータドライバ４３は、電源装置１から給電された直流を交流に変換して電動モータ４２に与える。

リチウム電池１２には、オルタネータ１４が発電し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧された電力が与えられる。また、鉛蓄電池１１が出力した低電圧の電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって約４２Ｖに昇圧されて、リチウム電池１２に与えられることもある。

ここで、低電圧の電力が昇圧されてリチウム電池１２側に与えられている場合、リチウム電池１２は充電される。逆に、高電圧の電力が降圧されて鉛蓄電池１１側に与えられている場合、リチウム電池１２が放電する。
つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の昇圧動作と降圧動作との切り替えを行なうことによって、第２制御部２２は、リチウム電池１２の充放電に関する制御を行なう。

第１電圧センサ５１は、鉛蓄電池１１の電圧値を検出して、第１制御部２１に与え、第１電流センサ６１は、鉛蓄電池１１に対して流入出する電流値を検出して、第１制御部２１に与える。
第２電圧センサ５２は、リチウム電池１２の電圧値を検出して、第２制御部２２に与え、第２電流センサ６２は、リチウム電池１２に対して流入出する電流値を検出して、第２制御部２２に与える。
以下では、流出（放電）方向の電流値は正の値、流入（充電）方向の電流値は負の値とする。

ところで、鉛蓄電池１１は、過放電すると劣化し、リチウム電池１２は、深い充電深度で長時間放置されると劣化して、夫々充電可能容量が減少する。
このため、本実施の形態の電源装置１においては、鉛蓄電池１１及びリチウム電池１２夫々を長時間放置する前に、リチウム電池１２を放電させておき、更に、鉛蓄電池１１を充電させておく。そして、鉛蓄電池１１に充電する電力として、リチウム電池１２が放電した電力を利用する。

しかしながら、仮に、リチウム電池１２の放電開始時に鉛蓄電池１１が略満充電された状態であると、リチウム電池１２から放電された電力を鉛蓄電池１１が受け入れられず、受け入れた場合は過充電となる不具合が生じる。逆に、リチウム電池１２の放電開始までに鉛蓄電池１１が大幅に放電されていると、リチウム電池１２から放電された電力は受け入れられるが、鉛蓄電池１１から負荷４１，４１，…への給電が十分に行なわれないという不具合がある。
以上の不具合を抑制するために、鉛蓄電池１１の充電深度は、満充電を示す充電深度より浅い所定範囲の充電深度に保たれる。

ここで、鉛蓄電池１１の充電深度は、第１電圧センサ５１の検出結果及び／又は第１電流センサ６１の検出結果に基づいて第１制御部２１が算出する。具体的には、鉛蓄電池１１の充電深度は、第１電流センサ６１の検出結果の積算値（即ち鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値）に基づいて算出される。つまり、満充電の鉛蓄電池１１の充電容量をＡ₀ 、満充電の状態からの鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値をＡとすると、鉛蓄電池１１の充電深度＝（Ａ₀ −Ａ）／Ａ₀ ×１００［％］である。
このため、本実施の形態においては、鉛蓄電池１１の充電深度を示すパラメータとして鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値Ａ（即ち第１電流センサ６１の検出結果の積算値Ａ）を用いる。

また、前述の所定範囲（後述する図２の所定ＳＯＣ範囲）の充電深度の最小深さ（以下、最浅充電深度という）を示す積算値を最浅積算値Ａ₁ とし、前述の所定範囲の充電深度の最大深さを示す積算値（以下、最深充電深度という）を最深積算値Ａ₂ とする。ただし、最浅充電深度［％］＜最深充電深度［％］であって最浅積算値Ａ₁ ＞最深積算値Ａ₂ であり、積算値Ａは、Ａ₂ ≦Ａ≦Ａ₁ の範囲に維持される。
最浅積算値Ａ₁ は、鉛蓄電池１１から負荷４１，４１，…への給電が十分に行なわれる充電深度に対応し、最深積算値Ａ₂ は、リチウム電池１２から供給された電力を鉛蓄電池１１が十分に受け入れられる充電深度に対応する。

一方、リチウム電池１２の充電深度は、第２電圧センサ５２の検出結果及び／又は第２電流センサ６２の検出結果に基づいて算出される。リチウム電池１２の充電深度は、第２電圧センサ５２の検出結果（即ちリチウム電池１２の電圧値）に対応するため、本実施の形態においては、リチウム電池１２の充電深度を示すパラメータとしてリチウム電池１２の電圧値Ｖ（即ち第２電圧センサ５２の検出結果Ｖ）を用いる。

リチウム電池１２は、充電深度が十分に浅い場合、長時間放置しても問題はないため、充電深度が十分に浅い所定の第１充電深度以深である場合に、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１へ電力を供給する。
そして、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１へ電力を供給することによって、リチウム電池１２の充電深度が十分に浅い所定の第２充電深度以浅になった場合に、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１への電力の供給を停止する。

以下では、第１充電深度に対応するリチウム電池１２の電圧値を第１電圧値Ｖ₁ といい、第２充電深度に対応するリチウム電池１２の電圧値を第２電圧値Ｖ₂ という。
第１電圧値Ｖ₁ 及び第２電圧値Ｖ₂ は、Ｖ₁ ≧Ｖ₂ の夫々十分に小さい電圧値であることが望ましい。仮に、第１電圧値Ｖ₁ 及び第２電圧値Ｖ₂ が大きすぎる場合、リチウム電池１２が十分に放電されず、リチウム電池１２が劣化する。

図２は、鉛蓄電池１１の充電深度の時間変化を示す特性図であり、図３は、リチウム電池１２の充電深度の時間変化を示す特性図である。
図２の横軸は、エンジンＥの作動開始から経過した時間を示し、図３の横軸は、エンジンＥの作動停止から経過した時間を示している。また、図２の縦軸は、鉛蓄電池１１の充電深度を示し、図３の縦軸は、リチウム電池１２の充電深度を示している。
充電深度の単位は［％］であり、０％が完全に放電された状態の充電深度を示し、１００％が満充電の充電深度を示す。

図２に示すように、車両の駆動開始、即ちエンジンＥの作動開始から、オルタネータ１４が発電した電力が鉛蓄電池１１に充電されて、鉛蓄電池１１の充電深度が深くなっていく（即ち鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値Ａが減少する）。このとき、鉛蓄電池１１を効率よく充電するために、オルタネータ１４の発電電力の電圧値は高い状態に保たれる。

そして、鉛蓄電池１１が満充電に達したとき、鉛蓄電池１１を過充電から保護するために、オルタネータ１４の発電電力の電圧値は低い状態に保たれる。オルタネータ１４の発電電力の電圧値が低い間は、鉛蓄電池１１に対してオルタネータ１４からの充電がほとんど行なわれなくなり、しかも、負荷４１，４１，…に対する給電を鉛蓄電池１１及びオルタネータ１４が行なうことになるため、鉛蓄電池１１は放電して、鉛蓄電池１１の充電深度が浅くなっていく（即ち鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値Ａが増大する）。

次いで、鉛蓄電池１１の放電によって鉛蓄電池１１の充電深度が、所定ＳＯＣ範囲の最浅充電深度より浅くなった（即ち積算値Ａが、最浅積算値Ａ₁ を上回った）とき、オルタネータ１４の発電電力の電圧値は高い状態に保たれ、鉛蓄電池１１が充電される。次に、鉛蓄電池１１の充電によって鉛蓄電池１１の充電深度が、所定ＳＯＣ範囲の最深充電深度より深くなった（即ち積算値Ａが、最深積算値Ａ₂ を下回った）とき、オルタネータ１４の発電電力の電圧値は低い状態に保たれ、鉛蓄電池１１が放電される。
このようにして、鉛蓄電池１１の充電深度（即ち積算値Ａ）は、所定ＳＯＣ範囲（即ちＡ₂ ≦Ａ≦Ａ₁ の範囲）に維持される。

図２及び図３に示すように、車両が駐車した時点、即ちエンジンＥが停止した時点から、オルタネータ１４の発電が停止し、このとき、リチウム電池１２の充電深度が第１電圧値Ｖ₁ に対応する充電深度以深であれば、オルタネータ１４が発電した電力の代わりに、リチウム電池１２が放電した電力が鉛蓄電池１１に充電されて、鉛蓄電池１１の充電深度が深くなり、リチウム電池１２の充電深度が浅くなる（即ち電圧値Ｖが減少する）。

そして、鉛蓄電池１１が満充電に達したとき、鉛蓄電池１１を過充電から保護するために、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１に対する給電が停止される。この場合、鉛蓄電池１１は充電されず、暗電流、自己放電等によって、徐々に充電深度が浅くなる。
一方、リチウム電池１２も、暗電流、自己放電等によって、徐々に充電深度が浅くなるが、この減少の度合い（即ち浅くなる度合い）は、鉛蓄電池１１へ給電しているときの減少の度合いよりも小さい。

リチウム電池１２から鉛蓄電池１１に対する給電が停止した時点から所定時間Ｔ₀ が経過した場合、暗電流、自己放電等によって、鉛蓄電池１１の充電深度は、再びリチウム電池１２からの給電を受け入れ可能な充電深度まで浅くなっている。このため、再び、リチウム電池１２が放電した電力が鉛蓄電池１１に充電されて、鉛蓄電池１１の充電深度が深くなり、リチウム電池１２の充電深度が浅くなる。
最後に、リチウム電池１２の充電深度が第２電圧値Ｖ₂ に対応する充電深度以浅となったとき、リチウム電池１２から鉛蓄電池１１に対する給電が停止される。

図４及び図５は、第１制御部２１が実行する鉛蓄電池制御処理の手順を示すフローチャートである。鉛蓄電池制御処理は、エンジンＥが作動している場合に実行される。エンジンＥの作動開始に伴い、第１制御部２１の制御とは無関係に、オルタネータ１４が発電を開始する。
まず、第１制御部２１は、オルタネータ１４の発電電力の電圧値が第１電圧センサ５１の検出結果よりも高い状態に保たれるよう、オルタネータ１４を制御する（Ｓ１１）。

次に、第１制御部２１は、鉛蓄電池１１の充電深度を算出し（Ｓ１２）、Ｓ１２における算出結果が、満充電を示す充電深度であるか否かを判定する（Ｓ１３）。
Ｓ１２における算出結果が、満充電を示す充電深度ではない場合（Ｓ１３でＮＯ）、つまり鉛蓄電池１１が未だ満充電になっていない場合、第１制御部２１は、処理をＳ１２へ戻す。

Ｓ１２における算出結果が、満充電を示す充電深度である場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、即ち鉛蓄電池１１が満充電になった場合、第１制御部２１は、オルタネータ１４の発電電力の電圧値が第１電圧センサ５１の検出結果よりも低い状態に保たれるよう、オルタネータ１４を制御する（Ｓ１４）。

次に、第１制御部２１は、満充電の状態からの鉛蓄電池１１の充放電電流の積算値Ａを算出する（Ｓ１５）。
次に、第１制御部２１は、Ｓ１５における算出結果としての積算値Ａが、最浅積算値Ａ₁ を上回っているか否かを判定する（Ｓ１６）。
Ａ＞Ａ₁ である場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、充電深度が浅くなり過ぎているため、第１制御部２１は、第１制御部２１は、オルタネータ１４の発電電力の電圧値が第１電圧センサ５１の検出結果よりも高い状態に保たれるよう、オルタネータ１４を制御してから（Ｓ１９）、処理をＳ１５へ戻す。この場合、充電深度が浅くなり過ぎた鉛蓄電池１１に、オルタネータ１４から充電される。

Ａ≦Ａ₁ である場合（Ｓ１６でＮＯ）、第１制御部２１は、Ｓ１５における算出結果としての積算値Ａが、最深積算値Ａ₂ を下回っているか否かを判定する（Ｓ１７）。
Ａ＜Ａ₂ である場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、充電深度が深くなり過ぎているため、第１制御部２１は、処理をＳ１４へ戻し、オルタネータ１４の発電電力の電圧値が第１電圧センサ５１の検出結果よりも低い状態に保たれるよう、オルタネータ１４を制御する。この場合、充電深度が深くなり過ぎた鉛蓄電池１１が放電する。

Ａ≧Ａ₂ である場合（Ｓ１７でＮＯ）、鉛蓄電池１１の充電深度が所定ＳＯＣ範囲に維持されているため、第１制御部２１は、エンジンＥが停止したか否かを判定し（Ｓ１８）、停止していない場合（Ｓ１８でＮＯ）、処理をＳ１５へ戻す。
エンジンＥが停止した場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、エンジンＥの作動停止に伴い、第１制御部２１の制御とは無関係に、オルタネータ１４が発電を停止し、第１制御部２１は、Ｓ１５の処理と同様に、積算値Ａを算出する（Ｓ２１）。次いで、第１制御部２１は、Ｓ２１における算出結果としての積算値Ａが、満充電を示す積算値（即ち満充電の鉛蓄電池１１の充電容量Ａ₀ ）であるか否かを判定する（Ｓ２２）。

Ｓ２１における算出結果が、満充電を示す積算値ではない場合（Ｓ２２でＮＯ）、つまり鉛蓄電池１１が未だ満充電になっていない場合、第１制御部２１は、エンジンＥが作動したか否かを判定し（Ｓ２３）、エンジンＥが作動していない場合は（Ｓ２３でＮＯ）、処理をＳ２１へ戻す。
エンジンＥが作動した場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、第１制御部２１は、処理をＳ１１へ戻す。

Ｓ２１における算出結果が、満充電を示す積算値である場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、つまり鉛蓄電池１１が満充電になった場合、第１制御部２１は、第２制御部２２に、鉛蓄電池１１が満充電になったことを示す満充電信号を出力し（Ｓ２４）、処理をＳ２１へ戻す。この場合、鉛蓄電池１１は、リチウム電池１２から給電されなくなり、暗電流、自己放電等によって放電する。しかしながら、所定時間Ｔ₀ が経過して鉛蓄電池１１の充電深度が適度に浅くなると、再びリチウム電池１２から給電されて、鉛蓄電池１１は充電される。

図６及び図７は、第２制御部２２が実行するリチウム電池制御処理の手順を示すフローチャートである。リチウム電池制御処理は、エンジンＥが作動している場合に実行され、第２制御部２２によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は昇圧側に切り替えられる。エンジンＥの作動開始に伴い、オルタネータ１４が発電を開始し、オルタネータ１４が発電した低電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３が昇圧してなる高電圧の電力によって、リチウム電池１２が充電される。
第２制御部２２は、エンジンＥが停止したか否かを判定し（Ｓ３１）、停止していない場合（Ｓ３１でＮＯ）、Ｓ３１の処理を繰り返す。

エンジンＥが停止した場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、エンジンＥの作動停止に伴い、オルタネータ１４が発電を停止し、オルタネータ１４からリチウム電池１２に対する充電が停止する。
ここで、第２制御部２２は、リチウム電池１２の電圧値Ｖを検出し（Ｓ３２）、Ｓ３２における検出結果としての電圧値Ｖが、第１電圧値Ｖ₁ 以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。

Ｖ＜Ｖ₁ である場合（Ｓ３３でＮＯ）、リチウム電池１２の充電深度が十分に浅いため、第２制御部２２は、Ｓ３４以降の処理を実行せずに、処理を後述するＳ５２へ移す。
Ｖ≧Ｖ₁ である場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、リチウム電池１２の充電深度が深いため、第２制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を降圧側に切り替える（Ｓ３４）。この場合、リチウム電池１２が供給した高電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３が降圧してなる低電圧の電力が、鉛蓄電池１１に供給されて、鉛蓄電池１１が充電される。

次いで、第２制御部２２は、リチウム電池１２の電圧値Ｖを検出し（Ｓ３５）、Ｓ３５における検出結果としての電圧値Ｖが、第２電圧値Ｖ₂ 以下であるか否かを判定する（Ｓ３６）。
Ｖ＞Ｖ₂ である場合（Ｓ３６でＮＯ）、リチウム電池１２の充電深度は未だ十分に深いため、第２制御部２２は、鉛蓄電池１１が満充電になったことを示す満充電信号が入力されたか否かを判定する（Ｓ４１）。
満充電信号が入力されていない場合（Ｓ４１でＮＯ）、鉛蓄電池１１は未だ十分に電力を受け入れ可能であるため、第２制御部２２は、処理をＳ３５へ戻す。このため、リチウム電池１２が放電し続け、鉛蓄電池１１は充電され続ける。

満充電信号が入力された場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、鉛蓄電池１１は既に電力を受け入れられないため、第２制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を昇圧側に切り替える（Ｓ４２）。この場合、リチウム電池１２が供給した高電圧の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって降圧されないため、リチウム電池１２が放電せず、鉛蓄電池１１が充電されない。

Ｓ４２の処理完了後、第２制御部２２は図示しないタイマを用いて経過時間の計時を開始し（Ｓ４３）、再びリチウム電池１２からの給電を受け入れ可能な充電深度になるまで鉛蓄電池１１の充電深度が浅くなる所定時間Ｔ₀ が経過したか否かを判定する（Ｓ４４）。
所定時間Ｔ₀ が経過していない場合（Ｓ４４でＮＯ）、鉛蓄電池１１は未だ電力を受け入れられないため、第２制御部２２はＳ４４の処理を繰り返す。このため、リチウム電池１２が放電せず、鉛蓄電池１１が充電されない。

所定時間Ｔ₀ が経過した場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、鉛蓄電池１１は既に電力を受け入れ可能であるため、第２制御部２２は処理をＳ３４へ移して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を降圧側に切り替える。この場合、リチウム電池１２が供給した高電圧の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３が降圧してなる低電圧の電力が、鉛蓄電池１１に供給されて、鉛蓄電池１１が充電される。

一方、Ｖ≦Ｖ₂ である場合（Ｓ３６でＹＥＳ）、リチウム電池１２は十分に放電したため、第２制御部２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を昇圧側に切り替える（Ｓ５１）。この場合、リチウム電池１２が供給した高電圧の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって降圧されないため、リチウム電池１２が放電せず、鉛蓄電池１１が充電されない。

Ｓ５１の処理完了後、又はＳ３３でＮＯの場合、第２制御部２２は、エンジンＥが作動したか否かを判定し（Ｓ５２）、エンジンＥが作動していない場合は（Ｓ５２でＮＯ）、Ｓ５２の処理を繰り返す。この場合、鉛蓄電池１１及びリチウム電池１２は、暗電流、自己放電等によって徐々に放電される。
エンジンＥが作動した場合（Ｓ５２でＹＥＳ）、第２制御部２２は、処理をＳ３１へ戻す。

以上のような電源装置１は、車両が停車して鉛蓄電池１１及びリチウム電池１２夫々が長時間放置されても、リチウム電池１２が放電し、放電された電力が鉛蓄電池１１に充電されるため、鉛蓄電池１１及びリチウム電池１２両方の劣化を同時的に抑制する。しかも、リチウム電池１２に一旦充電された電力を鉛蓄電池１１に移し替えて、負荷４１，４１，…で有効に消費するため、充電された電力の無駄が抑制される。

本発明の実施の形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置が備える第１バッテリとしての鉛蓄電池の充電深度の時間変化を示す特性図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置が備える第２バッテリとしてのリチウム電池の充電深度の時間変化を示す特性図である。 本発明の実施の形態に係る電源装置の第１制御部が実行する鉛蓄電池制御処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電源装置の第１制御部が実行する鉛蓄電池制御処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電源装置の第２制御部が実行するリチウム電池制御処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電源装置の第２制御部が実行するリチウム電池制御処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電源装置
１１ 鉛蓄電池（第１バッテリ）
１２ リチウム電池（第２バッテリ）
１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段，降圧手段）
１４ オルタネータ（車載発電機）
２１ 第１制御部（発電制御手段，充電範囲判定手段，充電深度判定手段）
２２ 第２制御部（第１判定手段，第２判定手段）
４１ 負荷（電気負荷群）
４２ 電動モータ（電気負荷）
５１ 第１電圧センサ（第１電圧検出手段）
５２ 第２電圧センサ（第２電圧検出手段）
６１ 第１電流センサ（第１電流検出手段）
６２ 第２電流センサ（第２電流検出手段）
Ｅ エンジン

Claims (4)

1. エンジンに連動して発電する車載発電機と、
   該車載発電機が発電した電力によって充電され、電気負荷群に電力を供給する第１バッテリと、
   前記車載発電機が発電した電圧を昇圧する昇圧手段と、
   該昇圧手段が昇圧した電圧によって充電され、１又は複数の他の電気負荷に電力を供給する第２バッテリと
   を備える電源装置において、
   前記昇圧手段が停止している場合に前記第２バッテリが出力した電圧を降圧して前記第１バッテリに与える降圧手段を備え、
   前記エンジンが停止している場合に、前記降圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする電源装置。
2. 前記車載発電機の発電電力の電圧値の高低を制御する発電制御手段と、
   前記第１バッテリの電圧値を検出する第１電圧検出手段及び／又は前記第１バッテリに対して流入出する電流値を検出する第１電流検出手段と、
   前記第１電圧検出手段の検出結果及び／又は前記第１電流検出手段の検出結果に基づいて求められる前記第１バッテリの充電深度が、満充電より浅い所定範囲の充電深度であるか否かを判定する充電範囲判定手段と
   を備え、
   前記充電範囲判定手段が、前記所定範囲の充電深度より深い充電深度であると判定した場合、前記発電制御手段は、前記車載発電機の発電電力の電圧値を前記第１電圧検出手段の検出結果よりも低くする手段を有し、
   前記充電範囲判定手段が、前記所定範囲の充電深度より浅い充電深度であると判定した場合、前記発電制御手段は、前記車載発電機の発電電力の電圧値を前記第１電圧検出手段の検出結果よりも高くする手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第２バッテリの電圧値を検出する第２電圧検出手段及び／又は前記第２バッテリに対して流入出する電流値を検出する第２電流検出手段と、
   前記エンジンが停止している場合、前記第２電圧検出手段の検出結果及び／又は前記第２電流検出手段の検出結果に基づいて求められる前記第２バッテリの充電深度が第１充電深度以深であるか否かを判定する第１判定手段と、
   前記第２バッテリの充電深度が第２充電深度以浅であるか否かを判定する第２判定手段と
   を備え、
   前記第１判定手段が、前記第１充電深度以深であると判定した場合、前記降圧手段を作動に切り替えるようにし、
   前記降圧手段を作動に切り替えた後、前記第２判定手段が、前記第２充電深度以浅であると判定した場合、前記昇圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記降圧手段を作動に切り替えた後、前記第１バッテリの充電深度が、前記所定範囲の充電深度より深い所定の充電深度以深であるか否かを判定する充電深度判定手段
   を備え、
   前記充電深度判定手段が、前記所定の充電深度以深であると判定した場合、前記昇圧手段を作動に切り替えるようにし、
   前記昇圧手段を作動に切り替えた後、所定時間が経過した場合、前記降圧手段を作動に切り替えるようにしてあることを特徴とする請求項２又は３に記載の電源装置。

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