JP2011208599A

JP2011208599A - 車両用電源装置

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Publication number: JP2011208599A
Application number: JP2010078848A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nakakita; 学中北
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】簡単な構成により、電圧保持が要求される電装品に対する電力供給を、エンジン始動時の瞬低の影響を受けることなく、安定的に行うことができる車両用電源装置を提供する。
【解決手段】エンジンに駆動されて発電する発電機と、前記エンジンを始動する始動装置に電力を供給する第１バッテリと、前記発電機に接続され、前記発電機にて発電される電力を蓄える第２バッテリと、前記発電機および前記第２バッテリと電装品との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記電装品側との間に設けられる開閉手段と、エンジン始動時に、前記第１バッテリのみから前記始動装置に電力を供給するよう、前記開閉手段の作動状態を制御する制御手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車などの車両に用いられる車両用電源装置に関する。

従来、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとを備える車両用電源システムとして、例えば、特開２００３−２５４２０８号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。この電源システムは、運転状態に応じてエンジンの停止・始動を自動的に行うアイドリングストップ制御を実行する車両に搭載されている。このように、アイドリングストップ制御を行う車両が、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとを搭載する車両である場合には、通常の車両起動に伴うエンジン始動（以下「通常始動」という）とアイドリングストップ制御に伴うエンジン始動（以下「再始動」という）との双方を、バッテリの劣化を促進させることなく確実に行うことが求められる。一方で、再始動時に、スタータによる大電流持ち出しにより電装品用のバッテリの電圧が瞬低（瞬時電圧低下）して、電圧保持が要求される電装品（例えば、オーディオやカーナビゲーションなど）の誤動作または作動停止が生じないようにすることも求められる。

そこで、上記従来の電源システムでは、切換スイッチを介して鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリをスタータにそれぞれ接続し、再始動時には、切換スイッチを制御して、スタータはリチウムイオンバッテリによって作動させ、電装品（オーディオやカーナビゲーション、ＡＢＳシステム、オイルポンプなど）に対する電力供給は、鉛バッテリから行うことにより、電装品の瞬低を防止するようにしている。この構成では、スタータによる大電流持ち出しにより、リチウムイオンバッテリの電圧は瞬低するものの、電装品に電力供給する鉛バッテリは、切換スイッチの存在によりこれとは切り離されているため、リチウムイオンバッテリの瞬低の影響を受けない。

特開２００３−２５４２０８号公報

しかしながら、上記した従来の電源システムでは、リチウムイオンバッテリの電圧と鉛バッテリの電圧とが、それぞれ、１４.４Ｖ、１２Ｖというように比較的近い場合を想定している。

ところが、最近では、回生用に利用するバッテリ（例えば、リチウムイオンバッテリ）の電圧を高電圧化して（例えば、１００.８Ｖや３６Ｖなど）回生効率を高めたシステムが数多く商品化されている。この場合、上記従来の電源システムを適用して上記と同様の効果（瞬低防止）を得るためには、異なる２つの電源の双方に対応可能なスタータを実現する必要がある。具体的には、スタータを、例えば、３６Ｖ／１２Ｖ両用のスタータに変更する必要がある。

しかし、異なる２つの電圧駆動に対応するためには、スタータのモータ部分の設計において、巻線ターン数や線径などの仕様の統一が難しいため、その実現は困難である。

本発明の目的は、簡単な構成により、電圧保持が要求される電装品に対する電力供給を、エンジン始動時の瞬低の影響を受けることなく、安定的に行うことができる車両用電源装置を提供することである。

本発明の車両用電源装置は、エンジンに駆動されて発電する発電機と、前記エンジンを始動する始動装置に電力を供給する第１バッテリと、前記発電機に接続され、前記発電機にて発電される電力を蓄える第２バッテリと、前記発電機および前記第２バッテリと電装品との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記電装品側との間に設けられる開閉手段と、エンジン始動時に、前記第１バッテリのみから前記始動装置に電力を供給するよう、前記開閉手段の作動状態を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、簡単な構成により、電圧保持が要求される電装品に対する電力供給を、エンジン始動時の瞬低の影響を受けることなく、安定的に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る車両用電源装置のシステム構成を示すブロック図図１の車両用電源装置の動作を説明するための図図１の車両用電源装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る車両用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。

図１に示す車両用電源装置１００は、２つのバッテリ１１０、１２０を有する。バッテリ１１０は、第１バッテリとして、例えば、１２Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリである。一方、バッテリ１２０は、第２バッテリとして、例えば、３６Ｖ程度の高電圧を有するリチウムイオンバッテリである。以下、バッテリ１１０を鉛バッテリ１１０と、バッテリ１２０をリチウムイオンバッテリ１２０と、それぞれ称する。鉛バッテリ１１０は、好ましくは、充電受入性に優れたアイドリングストップ用の鉛バッテリである。

鉛バッテリ１１０には、スタータ１３０が接続されている。スタータ１３０は、図示しないエンジンに取り付けられている。スタータ１３０は、エンジンを始動する始動装置として、鉛バッテリ１１０から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる。

エンジンには、エンジンの回転により発電する直流発電機（以下単に「発電機」という）１４０が取り付けられている。発電機１４０には、リチウムイオンバッテリ１２０が接続されている。発電機１４０は、車両減速時に、エンジンの回転が伝達されて発電し、回生エネルギの電力を出力することにより、リチウムイオンバッテリ１２０に電力を供給し、リチウムイオンバッテリ１２０を充電することができる。発電機１４０は、例えば、ＩＣレギュレータ付きの大容量オルタネータであり、エンジンによって駆動されて、指示された電圧を発生する。なお、発電機１４０として、オルタネータに代えて、モータジェネレータを採用することも可能である。

発電機１４０には、リチウムイオンバッテリ１２０のみならず、ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流・直流変換器）１５０も接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０は、例えば、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、入力側の電圧を降圧または昇圧して出力側に供給する。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０は、主に、入力した直流電圧（リチウムイオンバッテリ１２０の出力電圧または発電機１４０の出力電圧）をこれよりも低い別の直流電圧に変換して出力する降圧方向タイプのＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。

本実施の形態では、開閉手段として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０と鉛バッテリ１１０との間に、指令によりＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）動作して回路の開閉状態（接続／切断）を切り替えるスイッチ１６０が設けられている。すなわち、鉛バッテリ１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０およびスイッチ１６０を介して、リチウムイオンバッテリ１２０および発電機１４０にそれぞれ接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０と鉛バッテリ１１０との間にスイッチ１６０を設けることにより、スタータ１３０によるエンジン始動時（通常始動時、再始動時）には、スイッチ１６０をＯＦＦして、鉛バッテリ１１０のみからスタータ１３０に電力を供給することができる。なお、開閉手段として、スイッチ１６０に代えて、リレーを用いることも可能である。

鉛バッテリ１１０、リチウムイオンバッテリ１２０、および発電機１４０には、電力の供給を受けて作動する、スタータ１３０以外の電装品１７０が接続されている。電装品１７０は、例えば、オーディオやカーナビゲーション、ＡＢＳシステム、オイルポンプなどである。電装品１７０は、スイッチ１６０を介して鉛バッテリ１１０に接続され、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を介してリチウムイオンバッテリ１２０および発電機１４０にそれぞれ接続されている。電装品１７０への電力供給は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて行われる。具体的には、電装品１７０は、車両がエンジンにより走行する際は、主に発電機１４０からＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて電力の供給を受け、一方、エンジン停止中（アイドリングストップ中を含む）は、主にリチウムイオンバッテリ１２０からＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて電力の供給を受ける。なお、電装品１７０には、オーディオやカーナビゲーションなどの、車両のイグニッション（ＩＧ）スイッチ（図示せず）がアクセサリ状態またはＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる電装品と、ＡＢＳシステムやオイルポンプなどの、イグニッションスイッチがＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる電装品とが存在する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０は、マイクロコンピュータにより構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１８０に接続されている。ＥＣＵ１８０は、制御手段として、当該車両用電源装置１００を総合的に制御する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、電装品１７０への電力供給および鉛バッテリ１１０への充電が適切に行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を駆動する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧は、ＥＣＵ１８０により制御される。また、ＥＣＵ１８０には、スイッチ１６０が接続されている。スイッチ１６０は、ＥＣＵ１８０からの指令に従って、ＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）動作を行い、鉛バッテリ１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１５０および電装品１７０とを接続する回路の開閉状態（接続／切断）を切り替える。また、ＥＣＵ１８０には、鉛バッテリ１１０およびリチウムイオンバッテリ１２０が接続されている。ＥＣＵ１８０は、各バッテリ１１０、１２０の電圧および充放電電流を測定し、電流積算によって各バッテリ１１０、１２０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。また、ＥＣＵ１８０には、発電機１４０が接続されている。ＥＣＵ１８０は、発電機１４０の駆動（発電）を制御する。発電機１４０は、ＥＣＵ１８０により指示された電圧を発生する。ＥＣＵ１８０の制御内容については、後で詳述する。なお、ＥＣＵ１８０は、上記のようにマイクロコンピュータにより構成され、具体的には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）、およびプログラム実行用のＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている。

ＥＣＵ１８０には、さらに、運転状態検出装置１９０が接続されている。運転状態検出装置１９０は、例えば、エンジンが暖機状態にあるか否か、エンジン始動後の走行距離または車速が一定値に達しているか否か、運転者によるブレーキ操作の有無、変速機のシフト位置、ならびに、車両がＡＴ（オートマチックトランスミッション）車である場合はブレーキ踏力が一定値に達しているか否か、および、車両がＭＴ（マニュアルトランスミッション）車である場合はクラッチペダルの操作有無を検出する。ＥＣＵ１８０は、運転状態検出装置１９０の検出結果に基づいて車両が停車状態（速度が略ゼロ（０）である状態）にあるか否かを判断し、アイドリングストップ制御の実行条件が成立するか否かを判断する。ここで、アイドリングストップ制御とは、エンジンを運転状態から停止状態に移行させ、かつ、その後、エンジンを停止状態から運転状態に移行させる制御である。

本実施の形態では、簡単な構成により、スタータによるエンジン始動時の瞬低（瞬時弾圧低下）に起因して、電圧保持が要求される電装品の誤動作や作動停止などが生じるという不都合を解消するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０と鉛バッテリ１１０との間にスイッチ１６０を設けて、スタータ１３０によるエンジン始動時（通常始動時、再始動時）には、スイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態にして、鉛バッテリ１１０のみからスタータ１３０に電力を供給する。一方、電装品１７０に対しては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０から電力を供給する。

この構成においては、スタータ１３０駆動時の大電流持ち出しにより鉛バッテリ１１０の電圧は瞬低するものの、スイッチ１６０の存在により（スタータ１３０によるエンジン始動時にはスイッチ１６０はＯＦＦ状態）、電装品１７０は、その影響を受けることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０から安定した電力供給を受けることができる。これにより、従来問題となっていた、エンジン始動時の瞬低による電装品の誤動作や作動停止などの不都合が解消されることになる。

また、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧をＥＣＵ１８０により制御できるようにし、かつ、鉛バッテリ１１０の電圧もＥＣＵ１８０により検出できる構成にして、エンジン始動後は、鉛バッテリ１１０の電圧を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧をその検出電圧と同一に制御した状態で、スイッチ１６０を再びＯＮ（閉）状態にする。これにより、鉛バッテリ１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１５０との間で電位差がない状態での接続が可能になり、鉛バッテリ１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１５０との間の接続時の安全性が確保される。

次いで、上記構成を有する車両用電源装置１００の動作について、図２を用いて説明する。なお、車両用電源装置１００の動作は、上記のように、ＥＣＵ１８０によって制御される。

まず、通常の車両起動に伴うエンジン始動（通常始動）時の動作について説明する。

エンジン停止中に車両運転者によりイグニッションスイッチがオフ状態からアクセサリ状態またはＩＧオン状態に操作されると、アクセサリ状態またはＩＧオン状態で作動すべき電装品１７０が、リチウムイオンバッテリ１２０からＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて電力の供給を受けることにより作動状態となる。このとき、スイッチ１６０は、ＯＦＦ（開）状態にある。

さらに、イグニッションスイッチがスタータオン状態に操作されると、スタータ１３０が、鉛バッテリ１１０から電力の供給を受けて作動状態となる。このとき、スイッチ１６０は、ＯＦＦ（開）状態のままである。なお、エンジンは、始動され運転状態になると、イグニッションスイッチがスタータオン状態からＩＧオン状態に移行しても、その運転状態を継続する。

また、エンジンが運転状態になると、後述する手順により、スイッチ１６０がＯＦＦ（開）状態からＯＮ（閉）状態に切り替えられる。これにより、スイッチ１６０は、車両走行中、ＯＮ（閉）状態となる。

次に、車両減速時のエネルギ回生時の動作について説明する。

車両減速時には、発電機１４０の発電電力を上昇させて、減速時の回生エネルギをリチウムイオンバッテリ１２０に回収する。具体的には、エンジンが運転状態にあると、車両の回生制動時には、発電機１４０が、回生エネルギの電力を出力する。このとき、発電機１４０は、ＥＣＵ１８０から指示された電圧を発生する。この場合、発電機１４０の出力電圧でリチウムイオンバッテリ１２０が充電され、かつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の作動により発電機１４０の出力電圧を降圧した電圧で電装品１７０が作動状態となる。以上、図２の矢印Ａ参照。なお、このとき、スイッチ１６０はＯＮ（閉）状態であるため、発電機１４０の回生エネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて鉛バッテリ１１０にも回収・蓄電される。

次に、アイドリングストップ中の電力供給時の動作について説明する。

車両のエンジンが始動され運転状態になった後には、運転状態検出装置１９０を用いて、ブレーキ操作の有無およびそのブレーキ踏力、クラッチ操作の有無、ならびに変速機のシフト位置などに基づいて、車両が停車状態にあるか否かが判断されるとともに、車両の停車状態、エンジンの暖機状態、およびエンジン始動後の走行距離または車速の履歴などに基づいて、アイドリングストップ制御の実行条件が成立するか否かが判断される。その結果、アイドリングストップ制御の実行条件が成立する場合は、アイドリングストップ開始要求が出され、運転者がイグニッションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態に移行させることなく、自動的に、エンジンが運転状態から停止状態に移行される。

このように、車両停止後、一定の条件を満たしてアイドリングストップに移行すると、リチウムイオンバッテリ１２０の残量（ＳＯＣ）を確認し、そのＳＯＣが所定値以上である場合には、スイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態にする。ここで、所定値は、例えば、リチウムイオンバッテリ１２０の使用範囲（通常は、例えば、ＳＯＣで３０〜７０％）の下限値（３０％）よりも高い値（例えば、３５％）に設定される。下限値との差分（ここでは５％）は、アイドリングストップからのエンジン再始動中に電装品１７０に対する電力供給を最低限維持できる電荷量に相当する。このとき、電装品１７０に対する電力供給は、リチウムイオンバッテリ１２０からＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて行われ、減速時に回収した回生エネルギが積極的に利用されることになる（図２の矢印Ｂ参照）。一方、リチウムイオンバッテリ１２０の残量（ＳＯＣ）が低下して所定値（３５％）未満になった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の作動を停止状態にするとともに、スイッチ１６０をＯＮ（閉）状態にする。このとき、電装品１７０に対する電力供給は、補助的に、鉛バッテリ１１０から行われる。これにより、残量（ＳＯＣ）低下によるリチウムイオンバッテリ１２０の劣化を防止することができる。

次に、アイドリングストップ制御に伴うエンジン始動（再始動）時の動作について説明する。

アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態にある状況下には、運転状態検出装置１９０を用いて、車両がＡＴ車である場合は、変速機のシフト位置が「Ｎ」レンジから「Ｄ」レンジまたは「Ｒ」レンジに移行したか否か、またはブレーキ操作が解除されたか否か、また、車両がＭＴ車である場合は、クラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいて、アイドリングストップ制御の解除条件が成立するか否かが判断される。その結果、アイドリングストップ制御の解除条件が成立する場合は、エンジン再始動要求が出され、運転者がイグニッションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなく、自動的に、エンジンが始動され、その運転状態が再開される。

この場合、つまり、エンジン再始動要求があった場合には、鉛バッテリ１１０からの電力供給によりスタータ１３０を駆動することによって、エンジンを始動させる。すなわち、スタータ１３０は、鉛バッテリ１１０から電力の供給を受けて作動状態となる。以上、図２の矢印Ｃ参照。このとき、スイッチ１６０は、ＯＦＦ（開）状態のままである。

エンジン始動後は、通常始動または再始動によらず、上記のように、鉛バッテリ１１０の電圧を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧をその検出電圧と同一に制御した状態で、スイッチ１６０を再びＯＮ（閉）状態にする。

図３は、上記の機能を実現するべく、車両用電源装置１００においてＥＣＵ１８０が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。ここでは、一例として、アイドリングストップ開始時からエンジン再始動後までの制御ルーチンを示している。なお、このフローチャートは、ＲＯＭなどの記憶装置に制御プログラムとして記憶されており、ＣＰＵによって実行される。

まず、ステップＳ１０００で、ＥＣＵ１８０は、アイドリングストップ制御の開始が要求されたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、運転状態検出装置１９０を用いて、アイドリングストップ制御の実行条件が成立することによりアイドリングストップ制御の開始が要求されたか否かを判断する。この判断の結果として、アイドリングストップ制御の開始が要求された場合は（Ｓ１０００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１００に進み、アイドリングストップ制御の開始が要求されていない場合は（Ｓ１０００：ＮＯ）、アイドリングストップ制御の開始が要求されるまで待機する。なお、アイドリングストップ制御の開始が要求された場合、エンジンは、自動的に、運転状態から停止状態に移行される。

ステップＳ１１００では、ＥＣＵ１８０は、リチウムイオンバッテリ１２０のＳＯＣ（充電状態）が所定値（例えば、３５％）以上であるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、リチウムイオンバッテリ１２０の状態（充放電電流）を測定し、電流積算によってリチウムイオンバッテリ１２０のＳＯＣを算出して、所定値（３５％）と比較する。この判断の結果として、リチウムイオンバッテリ１２０のＳＯＣが所定値（３５％）以上である場合は（Ｓ１１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１２００に進み、リチウムイオンバッテリ１２０のＳＯＣが所定値（３５％）未満である場合は（Ｓ１１００：ＮＯ）、ステップＳ１３００に進む。

ステップＳ１２００では、ＥＣＵ１８０は、スイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態に切り替える。このとき、電装品１７０に対する電力供給は、リチウムイオンバッテリ１２０からＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を通じて行われ（図２の矢印Ｂ参照）、減速時に回収した回生エネルギが積極的に利用される。

一方、ステップＳ１３００では、ＥＣＵ１８０は、リチウムイオンバッテリ１２０のＳＯＣが所定値（３５％）未満に低下しているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の作動を停止状態にするとともに、スイッチ１６０をＯＮ（閉）状態に切り替える。このとき、電装品１７０に対する電力供給は、鉛バッテリ１１０から行われる。これにより、ＳＯＣ低下によるリチウムイオンバッテリ１２０の劣化が防止される。

そして、ステップＳ１４００で、ＥＣＵ１８０は、エンジンの再始動が要求されているか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、運転状態検出装置１９０を用いて、アイドリングストップ制御が実行されている状況下においてその制御の解除条件が成立することによりエンジンの再始動が要求されたか否かを判断する。この判断の結果として、エンジンの再始動が要求された場合は（Ｓ１４００：ＹＥＳ）、ステップＳ１５００に進み、エンジンの再始動が要求されていない場合は（Ｓ１４００：ＮＯ）、ステップＳ１１００に戻る。

ステップＳ１５００では、ＥＣＵ１８０は、スイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態に設定する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、直前のスイッチ１６０のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、直前のスイッチ１６０がＯＦＦ（開）状態の場合はスイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態に維持し、また、直前のスイッチ１６０がＯＮ（閉）状態の場合はスイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態に切り替える。これにより、スタータ１３０には、鉛バッテリ１１０のみから電力が供給される（図２の矢印Ｃ参照）。なお、スタータ１３０は、鉛バッテリ１１０から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる。

そして、ステップＳ１６００では、ＥＣＵ１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧が鉛バッテリ１１０の電圧と同一であるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、鉛バッテリ１１０の状態（電圧）を検出し、この検出値（鉛バッテリ１１０の電圧）がＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧と同一であるか否かを判断する。ここで、「同一」とは、厳密な意味での同一ではなく、微小な一定範囲内での同一を意味する。微小な一定範囲は、例えば、接続時にアーク発生の可能性がある電位差に設定することができる。この判断の結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧が鉛バッテリ１１０の電圧と同一である場合は（Ｓ１６００：ＹＥＳ）、直ちにステップＳ１８００に進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧が鉛バッテリ１１０の電圧と同一でない場合は（Ｓ１６００：ＮＯ）、ステップＳ１７００に進む。

ステップＳ１７００では、ＥＣＵ１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧を制御する。具体的には、ＥＣＵ１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧を、鉛バッテリ１１０の検出電圧と同一になるよう、制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０と鉛バッテリ１１０とを接続する際の両者の電位差がなくなる。

ステップＳ１８００では、ＥＣＵ１８０は、スイッチ１６０を再びＯＮ（閉）状態に切り替える。これにより、スイッチ１６０は、エンジン始動後の車両走行中の初期状態（ＯＮ状態）にリセットされる。

なお、車両減速時には、上記のように、発電機１４０で発生した回生電力によりリチウムイオンバッテリ１２０および鉛バッテリ１１０が充電され、各バッテリ１１０、１２０のＳＯＣが上昇する。その後、上記のように、停車時に一定の条件が満たされれば、アイドリングストップ制御が実行され、図３に示す制御ルーチンが繰り返される。

このように、本実施の形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０と鉛バッテリ１１０との間にスイッチ１６０を設けて、スタータ１３０によるエンジン始動時には、スイッチ１６０をＯＦＦ（開）状態にして、鉛バッテリ１１０のみからスタータ１３０に電力を供給する。このとき、スタータ１３０駆動時の大電流持ち出しにより鉛バッテリ１１０の電圧は瞬低するものの、スイッチ１６０の存在により、電装品１７０は、その影響を受けることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０（つまり、リチウムイオンバッテリ１２０）から安定した電力供給を受けることができる。したがって、簡単な構成により、電圧保持が要求される電装品に対する電力供給を、エンジン始動時の瞬低の影響を受けることなく、安定的に行うことができる。

また、エンジン始動後は、鉛バッテリ１１０の電圧を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５０の出力電圧をその検出電圧と同一に制御した状態で、スイッチ１６０を再びＯＮ（閉）状態にする。したがって、鉛バッテリ１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１５０との間で電位差がない状態での接続が可能になり、鉛バッテリ１１０とＤＣ／ＤＣコンバータ１５０との間の接続時の安全性を確保することができる。

なお、本実施の形態では、２つのバッテリ１１０、１２０として、鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリを用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、リチウムイオンバッテリに代えて、ニッケル水素バッテリや他の鉛バッテリなどを用いることも可能である。

本発明に係る車両用電源装置は、簡単な構成により、電圧保持が要求される電装品に対する電力供給を、エンジン始動時の瞬低の影響を受けることなく、安定的に行うことができる車両用電源装置として有用である。

１００車両用電源装置
１１０鉛バッテリ
１２０リチウムイオンバッテリ
１３０スタータ
１４０直流発電機
１５０ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６０スイッチ
１７０電装品
１８０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１９０運転状態検出装置

Claims

エンジンに駆動されて発電する発電機と、
前記エンジンを始動する始動装置に電力を供給する第１バッテリと、
前記発電機に接続され、前記発電機にて発電される電力を蓄える第２バッテリと、
前記発電機および前記第２バッテリと電装品との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１バッテリと前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記電装品側との間に設けられる開閉手段と、
エンジン始動時に、前記第１バッテリのみから前記始動装置に電力を供給するよう、前記開閉手段の作動状態を制御する制御手段と、
を有する車両用電源装置。
前記第１バッテリは、鉛バッテリであり、前記第２バッテリは、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ、または鉛バッテリである、請求項１記載の車両用電源装置。
前記制御手段は、
前記電装品に対する電力供給を、前記発電機または前記第２バッテリから前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて行うよう、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動状態を制御する、
請求項１記載の車両用電源装置。
前記制御手段は、
アイドリングストップ時に、前記第２バッテリの蓄電状態が所定値以下である場合、前記第１バッテリから前記電装品に電力を供給するよう、前記開閉手段の作動状態を制御する、
請求項１記載の車両用電源装置。
前記制御手段は、
エンジン始動後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を前記第１バッテリの電圧と同一の電圧に制御した状態で、前記開閉手段を閉状態に制御する、
請求項１記載の車両用電源装置。