JP2014012465A - 車載電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載蓄電池の利用効率を向上させる。
【解決手段】本発明に係る車載電源制御装置は、スタータモータへ電力を供給する第１蓄電池と、電気負荷へ電力を供給する第２蓄電池との間であって、かつ第１蓄電池と電気負荷との間に配置される第１スイッチング素子を含むとともに、第１スイッチング素子と第１蓄電池との間であって、かつオルタネータと第１蓄電池との間に配置される第２スイッチング素子を含む電力融通回路と、車速が回生下限車速以上であって、かつ第１蓄電池の第１電圧が放電下限電圧よりも大きいとき、第１蓄電池の電力が第２蓄電池に充電されるようにするために、電力融通回路に対して、第１スイッチング素子の第１接点と第２スイッチング素子の第２接点とがともに閉じる制御を行う制御回路とを有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、車載電源制御装置に関する。

自動車のエンジン始動にはスタータモータに代表される電動機が用いられており、電動機は自動車に搭載された蓄電池からの電力により駆動されている。スタータモータがエンジンを始動する際には瞬間的な大電力が必要であり、エンジンの始動用電源としての蓄電池は大電流による放電を要求される。特許文献１には、キャパシタをエンジンの始動用電源として用いる例が示されている。

特開２００５―８０４６６号公報

特許文献１はキャパシタによるエンジンの始動性をより高めるために、始動電力を供給しない他の蓄電池から電力供給を受け、来たるエンジン始動の機会のために、キャパシタを高電圧に充電しておく技術が開示されている。しかしながら、キャパシタへ常に電力を蓄えた状態を維持していると、回生時に回収できる電力エネルギが大幅に減少しまうという問題がある。

請求項１に記載の車載電源制御装置は、車両に搭載され、エンジンの始動に必要なトルクをエンジンへ伝達するスタータモータへ電力を供給する第１蓄電池と、車両に搭載され、車両内の補機類を含む電気負荷へ電力を供給する第２蓄電池との間であって、かつ第１蓄電池と電気負荷との間に配置される第１スイッチング素子を含むとともに、第１スイッチング素子と第１蓄電池との間であって、かつオルタネータと第１蓄電池との間に配置される第２スイッチング素子を含む電力融通回路と、車両の車速が回生下限車速以上であって、かつ第１蓄電池の第１電圧が放電下限電圧よりも大きいとき、放電された第１蓄電池の電力が第２蓄電池に充電されるようにするために、電力融通回路に対して、第１電圧が放電下限電圧に等しくなるまで、第１スイッチング素子の第１接点と第２スイッチング素子の第２接点とがともに閉じる制御を行う制御回路とを備え、車両のアクセルペダルが踏み込まれず、かつ車両のブレーキペダルが踏み込まれているとき、 制御回路は、オルタネータが発電する電力が第１蓄電池に充電されるようにするために、電力融通回路に対して、第１スイッチング素子の第１接点が開くとともに第２スイッチング素子の第２接点が閉じる制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、車載蓄電池の利用効率が向上する。

本発明の一実施の形態における車載電源制御装置及び周辺装置の接続構成を示した概念図である。 車載電源制御装置に含まれる電力融通回路の構成の一例を示した図である。 車載電源制御装置に含まれる電力融通回路の構成の一例を示した図である。 車載電源制御装置に含まれる電力融通回路の構成の一例を示した図である。 電力融通回路の回路特性を例示する図である。 電力融通回路の回路特性を例示する図である。 エンジン始動モードにおいて電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 セーフモードにおいて電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 充電モード（１）において電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 充電モード（２）において電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 融通モード（１）において電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 放電下限電圧の設定例を示した図である。 融通モード（２）において電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 充電モード（３）において電力を供給する電流の動きを示した概念図である。 車載電源制御装置に含まれるコントローラによる制御の状態遷移図である。 コントローラによる制御が、エンジン停止中処理を行う状態からエンジン駆動中処理を行う状態へ遷移する際の判定処理を示したフローチャートである。 コントローラによる制御が、エンジン駆動中処理を行う状態からエンジン停止中処理を行う状態へ遷移する際の判定処理を示したフローチャートである。

図１を用いて、本発明の一実施の形態における車載電源制御装置及び周辺装置の接続構成を説明する。車載電源制御装置及び周辺装置は車両１００に含まれる。図１において、車載電源制御装置はコントローラ１１５及び電力融通回路１０９を含み、周辺装置はコントローラ１１５及び電力融通回路１０９以外の装置を含む。車両１００には、エンジン１０１の駆動力を伝達するベルト１０２によって回転駆動される発電機であるオルタネータ１０３が含まれる。エンジン１０１の始動時には、始動機であるスタータモータ１０４によって、エンジン始動に必要なトルクがエンジン１０１へ伝達される。

エンジン１０１には変速機１０５及びディファレンシャル１０６が接続される。車軸１０７が車輪１０８を駆動する。オルタネータ１０３によって発電された電力は、電力融通回路１０９を介して第１蓄電池１１０、第２蓄電池１１１、及び車内電気負荷１１２へ分配される。

第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１には、それぞれ充電状態監視装置１１３及び１１４が組みつけられる。充電状態監視装置１１３及び１１４は、それぞれ第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電状態を監視し、充電状態の診断結果をコントローラ１１５へ送信する。アクセルペダル１２１の踏み込み量を検出するアクセルペダル踏み込み量検出装置１１６及びブレーキペダル１２２の踏み込み量を検出するブレーキペダル踏み込み量検出装置１１７も同様に、コントローラ１１５へ、それぞれアクセルペダル踏み込み量及びブレーキペダル踏み込み量の検出結果を送信する。車速検出装置１１８は、自動車の車速を計測し、コントローラ１１５へ車速の測定結果を送信する。

コントローラ１１５は、上述した各装置から得た診断結果、検出結果、及び測定結果といった情報に基づき、オルタネータ１０３、スタータモータ１０４、及び電力融通装置１０９へ制御信号を送信することによって、オルタネータ１０３、スタータモータ１０４、及び電力融通装置１０９を制御する。コントローラ１１５は、プログラムや演算処理を実行するＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的に情報を記憶するＲＡＭ、及び情報の送受信に用いる入出力ポート等を含む。ＲＡＭに一時的に記憶される情報は、コントローラ１１５のＣＰＵによる演算結果と、上述した各装置によってコントローラ１１５へ送信された診断結果、検出結果、及び測定結果とを含む。

第１蓄電池１１０はスタータモータ１０４へ電力を供給し、第２蓄電池１１１は車両１００内の補機類を含む車内電気負荷１１２へ電力を供給する。

第１蓄電池１１０は、電気二重層キャパシタ、及び非対称キャパシタのうちの少なくとも一方を含む組電池であることが好ましい。電気二重層キャパシタは、電池内の電極界面で生じる物理現象である電気二重層を応用した蓄電池であればよい。活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素材料や金属などが、電極として好適に用いられる。電極間には、水溶液や有機溶媒等が充填される。

非対称キャパシタは、一方の電極として、前述の電気二重層を応用した電極を有し、かつ他方の電極として、インターカレーション型電極、または溶解析出型電極を有する蓄電池であればよい。非対称キャパシタとして、例えばリチウムイオンキャパシタを好適に用いることができる。

第２蓄電池１１１は、リザーブ型蓄電池、またはロッキングチェア型蓄電池であることが好ましい。リザーブ型蓄電池は、主に金属の溶解析出反応によって電荷が交換されることで充放電を可能にした蓄電池である。リザーブ型蓄電池として、例えば鉛酸蓄電池を好適に用いることができる。ロッキングチェア型蓄電池は、正極及び負極としてインターカレーション型電極が用いられ、かつイオンが充放電によって正極と負極との間を往復することで電荷が交換される蓄電池であればよい。ロッキングチェア型蓄電池として、例えばリチウムイオン二次電池、及びニッケル水素二次電池などが挙げられる。

第１蓄電池１１０、及び第２蓄電池１１１は、それぞれ最小構成の単位セルが直列及び並列に接続されて構成される。例えば、第１蓄電池１１０において、リチウムイオンキャパシタと電気二重層キャパシタとが組み合わされて用いられるなど、複数種類の蓄電池を組み合わせた組電池が使用されることとしても良い。同様に、第２蓄電池１１１において、複数種類の蓄電池を組み合わせた組電池が使用されることとしても良い。

第１蓄電池１１０は、電気二重層キャパシタ、及び非対称キャパシタのうちの少なくとも一方を含む組電池であり、第２蓄電池１１１は、リザーブ型蓄電池、及びロッキングチェア型蓄電池のうちの少なくとも一方を含む組電池であればよい。このようにすることで、第１蓄電池１１０は、スタータモータがエンジンを始動する際に必要な瞬間的な大電流による放電が可能であり、かつ急速充電が可能であるとともに、第２蓄電池１１１の電池寿命を延ばすことができる。

第２蓄電池１１１の電池容量を第１蓄電池１１０の電池容量で除算して得られた商の値が、１０以上２００以下であることが好ましい。「ＩＩＩ．充電モード（１）」において後述するように、充電モード（１）においては第２電池１１１よりも第１蓄電池１１０が優先的に充電される。第２蓄電池１１１の電池容量を第１蓄電池１１０の電池容量で除算して得られた商の値が１０以上の場合は、第１蓄電池１１０の電池容量が第２蓄電池１１１の電池容量に対して大きくなり過ぎないため、充電モード（１）において、第１蓄電池１１０の優先的な充電に要する時間が抑えられ、車速の減速による回生時に第２蓄電池１１１が充分に充電されない可能性が抑えられる。第１蓄電池１１０の優先的な充電に要する時間が抑えられるため、第１蓄電池１１０を大量に搭載する必要が無く、安価に車載電源を提供することができる。

第２蓄電池１１１の電池容量を第１蓄電池１１０の電池容量で除算して得られた商の値が２００以下の場合は、第１蓄電池１１０の電池容量が小さ過ぎないため、スタータモータ１０４が第１蓄電池１１０からの供給電力のみを使ってエンジン１０１を始動できる可能性が高く、アイドリングストップ回数の減少を抑止して燃費低減を図ることができる。すなわち、第２蓄電池１１１の電池容量を第１蓄電池１１０の電池容量で除算して得られた商の値が１０以上２００以下であれば、良好な電力分配が可能となるため、第２蓄電池１１１へも充電が行われ、大量に第１蓄電池１１０を車両１００に搭載することも必要無いため、安価に車載電源を提供することが可能である。

図２は、電力融通回路１０９の構成の一例を示す。電力融通回路１０９は、少なくとも、第１蓄電池１１０の正極端子と第２蓄電池１１１の正極端子とを短絡することを可能にする第１スイッチング素子２０２と、電力融通回路１０９に対して第１蓄電池１１０を電気的に接続したり切断したりすることが可能な第２スイッチング素子２０３とを含む。第１スイッチング素子２０２は、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間であって、かつ第１蓄電池１１０と車内電気負荷１１２との間に配置される。第２スイッチング素子２０３は、第１スイッチング素子２０２と第１蓄電池１１０との間であって、かつオルタネータ１０３と第１蓄電池１１０との間に配置される。

電力融通回路１０９は、さらに、第２蓄電池１１１から第１蓄電池１１０へ向かう方向Ｄ１の電圧または電流を制限する第１整流素子２０１を含むことが好ましい。第１整流素子２０１は、第２スイッチング素子２０３と第２蓄電池１１１及び車内電気負荷１１２との間に、第１スイッチング素子２０２と並列に配置される。電力融通回路１０９は、さらに、第１蓄電池１１０から第２蓄電池１１１へ向かう方向Ｄ２の電圧または電流を制限する第２整流素子２００を含むことが好ましい。第２整流素子２００は、第２スイッチング素子２０３と第２蓄電池１１１及び車内電気負荷１１２との間に、第１スイッチング素子２０２及び第１整流素子２０１と並列に配置される。

第１整流素子２０１及び第２整流素子２００は、それぞれ、図２に示すように１つまたは複数のダイオード２０４を直列に接続することで構成できる。ダイオード２０４の１つの順方向降下電圧はおよそ０．５Ｖ〜１．５Ｖであるため、第１整流素子２０１による電圧制御及び第２整流素子２００による電圧制御は、ダイオード２０４の直列接続数によって任意かつ好適に提供可能である。図２は、３個のダイオード２０４が直列に接続されることによって構成された第２整流素子２００と、１個のダイオード２０４で構成された第１整流素子２００とを示しているが、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００において、接続するダイオード２０４の個数は、図２に示す例に特に限定されるものではない。第１整流素子２０１及び第２整流素子２００として、それぞれ任意かつ好適な個数のダイオード２０４を用いることができる。

図２に示した電力融通回路１０９において、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００は、ダイオード２０４を用いた電圧制御式の整流素子である。第１整流素子２０１及び第２整流素子２００は、それぞれスイッチング素子を用いた電流制御式の整流素子であってもよい。このような電流制御式の整流素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）や、サイリスタ、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ − Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）などの半導体スイッチを用いることが好ましい。

第１スイッチング素子２０２及び第２スイッチング素子２０３として、それぞれマグネットスイッチや半導体リレーが用いられることとしてもよい。第１スイッチング素子２０２として半導体スイッチが用いられる場合、電力融通回路１０９での半導体スイッチの配置方向に依存して順方向電流制御となる場合や逆方向電流制御となる場合がある。したがって、図３に示すように、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００と並列に配置されたスイッチング素子２０２ａ及び２０２ｂが、互いに逆の配置方向に並列して配置されることで、制御される電流の両方向を考慮した目標特性が得られるようにしてもよい。なお、スイッチング素子２０２ａ及び２０２ｂが第１スイッチング素子２０２を構成する。

電圧制御式または電流制御式の第１整流素子２０１及び第２整流素子２００が、図３に示した第１スイッチング素子２０２を兼ねることとしてもよい。図４に示すように電流制御式の整流素子によって第１の整流素子２０１及び第２の整流素子２００がそれぞれスイッチング素子２０２ａ及び２０２ｂの機能を兼ねることで、回路の簡略化を図ることができる。なお、半導体スイッチであるスイッチング素子２０２ａ及び２０２ｂが第１スイッチング素子２０２を構成する。このような場合には、充電状態監視装置１１３及び１１４によって計測される電池の電圧をコントローラ１１５が比較する。コントローラ１１５は、充電状態監視装置１１３及び１１４によって計測される電池の電圧差が所定値となるように、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００を制御する。例えば、コントローラ１１５からパルス状のスイッチング信号を出力する際のデューティ比を変更することにより電力融通回路１０９を流れる電流値を調節することができる。なお、デューティ比は、パルス一周期間に対するパルス立ち上がり時間の割合である。

第２スイッチング素子２０３の付近には、急峻な電力入力を緩和するために、図３に示すような大きなリアクタンス２０５が挿入されてもよいし、抵抗器２０６が含まれてもよいし、スナバ回路２０７が第２スイッチング素子２０３と並列に実装されてもよい。このような回路を保護するために適当な任意の回路素子がこの回路に実装されていてもよい。

第１整流素子２０１及び第２整流素子２００に電圧制御式の整流素子が用いられた場合、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００の両端の電圧差に対する電流の特性は、図５及び図６に示される。第１整流素子２０１及び第２整流素子２００の両端の電圧差に対する電流の特性は、第１スイッチング素子２０２の接点が開いているときは図５に示され、第１スイッチング素子２０２の接点が閉じているときは図６に示される。図５及び図６のいずれにおいても、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００の両端の電圧差は、その両端のうちの一方に対応する第２蓄電池１１１側を基準とし、方向Ｄ２に流れる電流が正の値をとり、方向Ｄ１に流れる電流が負の値とることとする。コントローラ１１５によって第１スイッチング素子２０２が駆動されていない場合、すなわち第１スイッチング素子２０２の接点が開いている場合は、図５に示すように、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の間に、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００のそれぞれの順方向降下電圧が印加されるまでは電流が流れないので、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００の両端の電圧差は保持され、すなわち第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の間の電圧差は保持される。

コントローラ１１５が第１スイッチング素子２０２を駆動することで第１スイッチング素子２０２の接点が閉じるため、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００の両端の電圧差にほぼ関係なく電流を流すことができるようになる。すなわち、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００のそれぞれの順方向降下電圧に関わらず、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１のうち、より電圧の高い電池から優先的に放電させることや、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１のうちの一方の電池の放電電力で電圧の低い他方の電池を充電することも可能になる。第１整流素子２０１及び第２整流素子２００として、電圧制御式の整流素子及び電流制御式の整流素子のうちのいずれか一方のみが用いられてもよいし、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００のうちの一方に電圧制御式の整流素子が用いられて、かつ他方に電流制御式の整流素子が用いられてもよい。

第１蓄電池１１０は直列に接続されたｎ１個の単独セルを含む組電池であり、それらｎ１個の単電池セルの各々は、完全放電時に電圧Ｖ１１、満充電時に電圧Ｖ１１よりも大きい電圧Ｖ１２となる。したがって、第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬは各単電池セルの電圧Ｖ１１のｎ１倍に等しく、第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬよりも大きい充電上限電圧ＶＵは各単電池セルの電圧Ｖ１２のｎ１倍に等しい。第２蓄電池１１１は、直列に接続されたｎ２個の単電池セルを含む組電池であり、第２蓄電池１１１の定格電圧Ｃは、各単電池セルの定格電圧Ｃ０のｎ２倍に等しい。

第２蓄電池１１１の充電上限電圧Ｖｕは、定格電圧Ｃよりも大きく、かつ第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵよりも小さいことが好ましい。第２蓄電池１１１の最低放電下限電圧Ｖｌは、定格電圧Ｃよりも小さく、かつ第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬよりも大きいことが好ましい。すなわち、ＶＬ＜Ｖｌ＜Ｖｕ＜ＶＵという関係が成り立つことが好ましい。このとき、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間が電気的に接続されると、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電電圧が大きいときは第１蓄電池１１０から第２電池１１１への電力融通が自動的に行われ得るとともに、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電電圧が小さいときは第２蓄電池１１１から第１電池１１０への電力融通が自動的に行われ得る。

電力融通回路１０９に含まれる第１整流素子２０１は、例えば、直列に接続されたｎ３個のダイオード２０４を含み、第１整流素子２０１の順方向降下電圧Ｖ３１は、各ダイオード２０４の順方向降下電圧Ｖ４０のｎ３倍に等しい。電力融通回路１０９に含まれる第２整流素子２００は、例えば、直列に接続されたｎ４個のダイオード２０４を含み、第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２は、各ダイオード２０４の順方向降下電圧Ｖ４０のｎ４倍に等しい。このとき、０≦Ｖ３１＜Ｖ３２であって、かつＶＬ＜Ｃ−Ｖ３１＜Ｃ＜Ｃ＋Ｖ３２＜ＶＵという関係が成り立つことが好ましい。その場合、電力融通回路１０９により、第２蓄電池１１１の定格電圧Ｃに対する電圧差が保持されるため、第１蓄電池１１０を、Ｃ−Ｖ３１からＣ＋Ｖ３２までの電圧範囲で充放電に用いることが可能となる。

上述したＶＬ＜Ｃ＜ＶＵという関係に加えて、（ＶＵ−ＶＬ）÷２＋ＶＬ≧Ｃという関係が成り立つことが好ましい。すなわち、第２蓄電池１１１の定格電圧Ｃは、第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵよりも小さく、第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬよりも大きく、第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵから最低放電下限電圧ＶＬを引いた差を２で除算して得られた商（ＶＵ−ＶＬ）÷２と、第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬとの和以下であることが好ましい。例えばリチウムイオンキャパシタである第１蓄電池１１０は、例えば鉛酸蓄電池である第２蓄電池１１１と比較して大電力の入出力に適しているため、ＶＬ＜Ｃ＜ＶＵ、かつ（ＶＵ−ＶＬ）÷２＋ＶＬ≧Ｃという関係が成り立つと、第１蓄電池１１０の利用率が向上する。

例えばリチウムイオンキャパシタである第１蓄電池１１０は、充電電圧と電池容量とがほぼ比例関係にあり、（ＶＵ−ＶＬ）÷２＋ＶＬという計算の結果として得られる電圧は、リチウムイオンキャパシタの電池容量のうちの充放電が可能な電圧範囲のほぼ５０％に対応する電圧である。第１蓄電池１１０の構成が、（ＶＵ−ＶＬ）÷２＋ＶＬ≧Ｃという関係を満足する構成であれば、第１蓄電池１１０が蓄積及び消費可能な電力のうちの少なくとも５０％以上を、後述する「Ｖ．融通モード（１）」で第１蓄電池１１０が第２蓄電池１１１に向けて放電可能な電力、あるいは第１蓄電池１１０が車内電気負荷１１２に対して供給可能な電力とすることが、可能である。すなわち、第１蓄電池１１０の利用率を大きくすることができる。

一例として、第１蓄電池１１０に含まれる単電池セルの個数ｎ１＝４、その単電池セルの完全放電時の電圧Ｖ１１＝２．２［Ｖ］、その単電池セルの満充電時の電圧Ｖ１２＝３．８［Ｖ］、第１蓄電池１１０の最低放電下限電圧ＶＬ＝８．８［Ｖ］、第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵ＝１５．２［Ｖ］、第２蓄電池１１１に含まれる単電池セルの個数ｎ２＝６、その単電池セルの定格電圧Ｃ０＝２［Ｖ］、第２蓄電池１１１の定格電圧Ｃ＝１２［Ｖ］、第２蓄電池１１１の最低放電下限電圧Ｖｌ＝１０［Ｖ］、第２蓄電池１１１の充電上限電圧Ｖｕ＝１３．８［Ｖ］、第１整流素子２０１及び第２整流素子２００に含まれるダイオード２０４の順方向降下電圧Ｖ４０＝０．６［Ｖ］、第１整流素子２０１に含まれるダイオード２０４の個数ｎ３＝２、第２整流素子２００に含まれるダイオード２０４の個数ｎ４＝５、第１整流素子２０１の順方向降下電圧Ｖ３１＝１．２［Ｖ］、及び第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２＝３．０［Ｖ］は、上述した関係を満たす。しかし、この例は一例であり、本発明はこの例に限られない。

電力融通回路１０９及びコントローラ１１５によって提供される車載電源制御装置の電力融通処理時における駆動モードについて詳述する。

−−−Ｉ．エンジン始動モード−−−
図７は、通常のエンジン始動時における電力供給形態を、電流の動きで示している。第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が十分に高い場合は、コントローラ１１５は、第２スイッチング素子２０３の接点が開放されるように、電力融通回路１０９を制御する。その結果、第１蓄電池１１０を含む第１電源系と、第２蓄電池１１１を含む第２電源系とが電気的に切り離される。このように第１電源系が、第２電源系から切り離されることで、エンジン１０１始動時のスタータモータ１０４への電力供給に必要な大電力の放電が、すべて第１蓄電池１１０によって行われるため、第２電源系に干渉しないエンジン始動が可能になる。第２蓄電池１１１は大電力を放電する必要が無いので、エンジン始動に伴う電圧変動が第２蓄電池１１１では起こらず、第２蓄電池１１１によって車内電気負荷１１２へ安定的に電力が供給されるとともに、急速な放電による第２蓄電池１１１の劣化が抑制される。

−−−ＩＩ．セーフモード−−−
図８は、セーフモードでのエンジン始動時における電力供給形態を、電流の動きで示している。第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が、十分に高くない場合が想定される。このような場合には、コントローラ１１５は、第２スイッチング素子２０３の接点が閉じられるように、電力融通回路１０９を制御する。その結果、第１電源系と第２電源系との電気的な接続が確保される。この場合、第１整流素子２０１の順方向降下電圧Ｖ３１を上回る電圧差が、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間に発生するまでは、第１蓄電池１１０のみによってスタータモータ１０４へ電力が供給される。第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１がさらに低下すると、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間の電圧差が第１整流素子２０１の順方向降下電圧Ｖ３１を上回るため、第２蓄電池１１１による車内電気負荷１１２への電力供給用の放電に加えてスタータモータ１０４への電力供給用の放電が開始される。これにより、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が万が一低下した場合においても、エンジン１０１を確実に始動することができる。

−−−ＩＩＩ．充電モード（１）−−−
図９は、車両１００のアクセルペダル１２１が踏み込まれず、かつブレーキペダル１２２が踏み込まれているために、車速が減速する時の電力分配形態を、電流の動きで示している。このとき、オルタネータ１０３によって電力が発電される。第１蓄電池１１０の電圧と第２蓄電池１１１との間の電圧差が、第１整流素子２０１の順方向降下電圧Ｖ３１以下であって、かつ第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２以下の場合、コントローラ１１５は、第１スイッチング素子２０２の接点が開き、かつ第２スイッチング素子２０３の接点が閉じるように、電力融通回路１０９を制御する。こうすることによって、オルタネータ１０３によって発電された電力が、まず第１蓄電池１１０に優先的に充電される。

第１蓄電池１１０の充電が進み、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間の電圧差が第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２を上回った際に、引き続き、第２スイッチング素子２０３を通じて、オルタネータ１０３によって発電された電力が第１蓄電池１１０に充電されるとともに、第２整流素子２００を通じて、オルタネータ１０３によって発電された電力が第２蓄電池１１１へ充電される。すなわち、第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２が設けられていることで、第１蓄電池１１０の電圧が小さいときは第１蓄電池１１０を優先的に充電することが可能となる。それとともに、第２整流素子２００が作動する際の第１蓄電池１１０の電圧が、第２蓄電池１１１の充電電圧に応じて自動的に調整されるため、第２蓄電池１１１の充電電圧が極端に低下した状態が維持されることを防止できる。オルタネータ１０３によって発電された電力が、第２整流素子２００を通じて、第２蓄電池１１１へ充電されるとともに、車内電気負荷１１２に対して給電されることとしてもよい。

−−−ＩＶ．充電モード（２）−−−
図１０は、車両１００のアクセルペダル１２１が踏み込まれず、かつブレーキペダル１２２もほとんど踏み込まれないために、惰性走行の状態で車速が減速する時または低速走行時の第２蓄電池１１１のみへの充電形態を、電流の動きで示している。このようにオルタネータ１０３の発電電力の第２蓄電池１１１のみへの充電が必要となる場合は、コントローラ１１５は、第２スイッチング素子２０３の接点が開くように電力融通回路１０９を制御する。これにより、第１電源系と第２電源系との間の電気的な接続が切り離される。加えて第１スイッチング素子２０２の接点が閉じるように、コントローラ１１５によって電力融通回路１０９が制御されることで、第２整流素子２００を経由することなくオルタネータ１０３から第２蓄電池１１１へ充電電流を流すことが可能となる。そのため、充電電流が第２整流素子２００を流れることによる電圧低下や電流損失を防止し、第２蓄電池１１１に対する損失の少ない充電を行うことが可能となる。オルタネータ１０３の発電電力が車内電気負荷１１２へ直接供給される場合、及び電力融通回路１０９が待機状態となる場合の、第１スイッチング素子２０２及び第２スイッチング素子２０３の開閉状態も、同様の状態となる。エンジン自動停止条件を満足してエンジン１０１が自動停止する際にも、同様の状態へ遷移した後に、エンジンが自動停止する。

−−−Ｖ．融通モード（１）−−−
図１１は、第１蓄電池１１０から第２蓄電池１１１及び車内電気負荷１１２への電力融通の形態を、電流の動きで示している。車両１００の速度が後述する回生下限車速ｖａ以上となった場合であって、かつ第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が後述する放電下限電圧Ｖｄよりも大きい場合には、コントローラ１１５は、第１スイッチング素子の接点及び第２スイッチング素子２０３の接点がともに閉じるように、電力融通回路１０９を制御する。こうすることで、第１蓄電池１１０の電力が放電され、放電された第１蓄電池１１０の電力が、第２蓄電池１１１に充電されたり、車内電気負荷１１２へ供給されたりする。このようにして第１蓄電池１１０の電力が放電されることで、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１を低下させることができる。

車両１００の車速情報に基づき、第１蓄電池の放電下限電圧Ｖｄが定まるのが好ましい。車速が大きいときは、第１蓄電池の放電下限電圧Ｖｄを小さくすることで、アイドリングストップ回数を減少させることなく減速回生時の電力回収量を増加させることができる。すなわち、車速が大きくなるほど運動エネルギも増大するため、減速回生によって得られる電力が上昇する。そのため、第１蓄電池１１０が、より多くの電力を放電しておくことで、第１蓄電池１１０が回生電力を受け入れられる余裕を増やすことができる。こうして減速回生時の電力回収量が増加する。

車速があまり大きくない場合に、第１蓄電池１１０が過度に放電を行うと、減速回生時に回収できる電力が十分でないために、アイドリングストップ回数が減少する可能性が有る。したがって、車速が小さいときは、第１蓄電池の放電下限電圧Ｖｄを大きくする。このように、車速に合わせて放電下限電圧Ｖｄを設定することで、アイドリングストップ回数を減少させることなく回生電力の回収量を増大させることができる。

図１２は、第１蓄電池の放電下限電圧Ｖｄと車両１００の車速との関係の一例を示す。図１２に示すように、回生下限車速ｖａよりも車速が小さい場合、放電下限電圧Ｖｄは、第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵに等しい。車速が回生下限車速ｖａよりも大きくなるにつれて、放電下限電圧Ｖｄは小さくなる。上述したように、車速に合わせて放電下限値Ｖｄを設定することで、アイドリングストップ回数を減少させることなく回生電力の回収量を増大させることができる。

回生下限車速ｖａは、車軸１０７からエンジン１０１が連れまわされる状態でフューエルカット（エンジン１０１への燃料供給停止）を実施してもエンジン１０１のドライバビリティが損なわれない車速の下限値である。車軸１０７からエンジン１０１が連れまわされる状態は、例えば、ロックアップ機構によるクラッチ締結時の車輪１０８の回転によってエンジン１０１が駆動している状態である。エンジン１０１のドライバビリティが損なわれない車速は、例えば、エンジン１０１においてエンジンストールが発生しない車速である。

回生下限車速ｖａは、変速機の種別及び変速比、ならびにクラッチの締結状態等により種々の値に変更される。したがって、回生下限車速ｖａは、ほぼ時速１０ｋｍ／ｈから４０ｋｍ／ｈまでの範囲に含まれることが好ましい。回生下限車速ｖａが小さくなるほど、得られる回生電力量が大きくなる。そのため、回生下限車速ｖａは、上述したほぼ時速１０ｋｍ／ｈから４０ｋｍ／ｈまでの範囲のうちの、より低車速側、すなわち時速１０ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまでの間に含まれる値で設定されることが、より好ましい。回生下限車速ｖａは、時速１０ｋｍ／ｈから１５ｋｍ／ｈまでの間に含まれる値に設定されると、最も好ましい。

車速がさらに大きくなって最大放電車速ｖｂに達すると、放電下限電圧Ｖｄが第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２に等しくなる。放電下限電圧Ｖｄが第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２に等しくなると、車速が最大放電車速ｖｂよりもさらに大きくなっても、放電下限電圧Ｖｄは第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２を下回らず、図１２では放電下限電圧Ｖｄは第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２に等しいままである。車速が最大放電車速ｖｂから回生下限車速ｖａに減速した際に、オルタネータ１０３が発電することによって得られる電力が第１蓄電池１１０に充電されると、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が、第１蓄電池１１０の電池容量のうちの充放電が可能な電圧範囲の所定割合の範囲、例えば５０％から１００％までの範囲に含まれることとなるように、最大放電車速ｖｂが予め決定される。換言すると、第１蓄電池１１０において、減速回生によって十分な電力量の電力が回復されることとなる車速が最大放電車速ｖｂである。

最大放電車速ｖｂは、少なくとも回生下限車速ｖａを上回る必要がある。また、最大放電車速ｖｂは、来たる減速回生の機会に第１電池１１０が充電上限電圧ＶＵ付近まで充電可能となるように設定されることが好ましい。したがって、最大放電車速ｖｂは、時速４０ｋｍ／ｈから時速１００ｋｍ／ｈまでの間の値に設定されることが好ましい。より好ましくは、最大放電車速ｖｂは時速５０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈの間の値である。ほぼ時速６０ｋｍ／ｈが、最大放電車速として設定されることが、最も好ましい。

このようにして最大放電車速ｖｂが決定されることにより、減速回生によって十分な電力量の電力が回復される。車速が最大放電車速ｖｂであるときの放電下限電圧Ｖｄが第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２で表される座標位置と、車速が回生下限車速ｖａであるときの放電下限電圧Ｖｄが第１蓄電池１１０の充電上限電圧ＶＵで表される座標位置とを、直線または曲線で結んだ線で、車速が回生下限車速ｖａと最大放電車速ｖｂとの間に含まれるときの放電下限電圧Ｖｄを表すことができる。この場合、放電下限電圧Ｖｄは車速情報に応じて変化する。

−−−ＶＩ．融通モード（２）−−−
図１３は、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が、エンジン１０１が始動するためのスタータモータ１０４の駆動に必要な電圧よりも小さい場合であって、かつエンジン１０１が始動前で駆動していない場合に、第２蓄電池１１１によって放電された電力の一部が第１蓄電池１１０へ充電される様子を、電流の動きで示した図である。第２蓄電池１１１によって放電された電力の残部は車内電気負荷１１２に供給される。コントローラ１１５は、第１スイッチング素子２０２の接点と第２スイッチング素子２０３の接点とがともに閉じるように電力融通回路１０９を制御する。こうすることで放電された第２蓄電池１１１の電力が、第１スイッチング素子２０２及び第２スイッチング素子２０３を介して第１蓄電池１１０に充電される。これにより、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１がスタータモータ１０４の駆動に必要な電圧に回復した充電状態が得られる。第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１がスタータモータ１０４の駆動に必要な電圧に回復した充電状態が得られると、第１蓄電池１１０の充電は終了する。充電終了後、電力融通回路１０９及びコントローラ１１５で構成される車載電源制御装置は、エンジン１０１の始動に備えて、上述したセーフモードで待機する。

第１蓄電池１１０が、エンジン１０１が始動するためのスタータモータ１０４の駆動に必要な電力を有する充電状態にあるときでも、その第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２より低い場合が考えられる。この場合において、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１と第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２との電圧差が、第１整流素子２０１の順方向降下電圧を上回るときは、コントローラ１１５は、第１蓄電池１１０がスタータモータ１０４を駆動できる充電状態では無いと判定する。このように判定されると、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１と第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２との電圧差が、０以上であって第１整流素子２０１の順方向降下電圧以下の電圧範囲に含まれるようになるまで、コントローラ１１５は、電力融通回路１０９に対して、第１スイッチング素子２０２の接点が開く制御、かつ第２スイッチング素子２０３の接点が閉じる制御を行う。これにより、放電された第２蓄電池１１１の電力が、第１整流素子２０１及び第２スイッチング素子２０３を介して第１蓄電池１１０に充電される。これにより、車両１００のエンジン１０１始動後の低速走行時におけるアイドリングストップ回数の減少を抑制することができる。

−−−ＶＩＩ．充電モード（３）−−−
図１４は、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１が同じ電圧になるように、オルタネータ１０３の発電電力が第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１に充電される場合の電力分配形態を、電流の動きで示している。上述した「ＩＶ．充電モード（２）」で説明したように、車両１００のアクセルペダル１２１が踏み込まれず、かつブレーキペダル１２２もほとんど踏み込まれていないときは、オルタネータ１０３が発電した電力は第２蓄電池１１１のみへ充電される。上述した「ＩＩＩ．充電モード（１）」で説明したように、車両１００のアクセルペダル１２１が踏み込まれず、かつブレーキペダル１２２が踏み込まれているときは、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間の電圧差が第２整流素子２００の順方向降下電圧Ｖ３２を上回るまでの間、オルタネータ１０３が発電した電力は第１蓄電池１１０に優先的に充電される。車両１００が都市部や渋滞区間を走行するような場合には、アイドリングストップが頻繁に生じることによって第１蓄電池１１０の電力が消費されるとともに、補機類の長時間使用によって第２蓄電池１１１の電力も消費される。このような場合、すなわち第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１及び第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２がそれぞれ下限値を下回る場合には、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１及び第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が均等に上昇することが好ましい。

オルタネータ１０３が発電しているときであって、かつ第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が第１下限値を下回るとともに第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が第２下限値を下回るとき、コントローラ１１５は、電力融通回路１０９に対して、第１スイッチング素子２０２の接点が開くとともに第２スイッチング素子２０３の接点が閉じる制御を行う。第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が、第２蓄電池１１１以上の電圧Ｖ２になるまでオルタネータ１０３が駆動して得られる発電電力が、第１蓄電池１１０に充電される。第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２よりも大きくなると、コントローラ１１５は、第２スイッチング素子２０３の接点とともに第１スイッチング素子２０２の接点が閉じるように電力融通回路１０９を制御する。このようにして、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１及び第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が、互いに等しい電圧を保ちながら、ともに第２蓄電池１１１の定格電圧Ｃに達するまで、オルタネータ１０３が発電する電力が、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１に充電されるとともに、車内負荷１１２にも供給される。これにより、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１及び第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２を均等に上昇させることができる。

上述した車載電源制御装置の電力融通処理時における駆動モードにおいて、コントローラ１１５による電力融通回路１０９の制御は、コントローラ１１５によって電力融通回路１０９へ制御信号が送信されることによって行われる。以下においては、コントローラ１１５による上述した各駆動モードの選択条件について詳述する。

図１５は、コントローラ１１５による各駆動モードの決定制御に際しての状態遷移図を示している。コントローラ１１５は、アイドリングストップなどで車両１００のエンジン１０１が自動停止した状態では、エンジン停止中処理Ｓ１００を実施することによってエンジン始動に備える。

エンジン停止中処理Ｓ１００では、コントローラ１１５は、充電状態判定処理Ｓ１０１を実行しエンジン始動要求が有るまで待機する。コントローラ１１５は、充電状態判定Ｓ１０１で、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１がスタータモータ１０４を駆動可能な電圧より低下していると判断した場合、「ＶＩ．融通モード（２）」の処理Ｓ１０２を実行する。コントローラ１１５は、エンジン自動停止中に第２蓄電池１１１が車内電気負荷１１２への電力供給によって電力を消費し、第２蓄電池１１１の充電電圧が低下した場合には、エンジン１０１を再始動させる（処理Ｓ１０５及びＳ１０６）とともに、オルタネータ１０３によって第２蓄電池１１１を充電することが可能な状態に遷移し、オルタネータ１０３に第２蓄電池１１１を充電させる（処理Ｓ１１１）。エンジン停止中処理Ｓ１００において、キーオフ操作処理Ｓ１０３が実施された場合には、本制御は終了する（処理Ｓ１０９）。

エンジン停止中処理Ｓ１００の間にエンジン始動要求があった場合、または、キーオン操作Ｓ１０４によってエンジン始動が実施された際には、エンジン始動判定処理Ｓ１０５へ状態が遷移する。エンジン始動判定処理Ｓ１０５では、コントローラ１１５は、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電状態に応じて、「Ｉ．エンジン始動モード」の処理Ｓ１０６及び「ＩＩ．セーフモード」の処理Ｓ１０７のいずれにおいてエンジン始動が行われるかについて判定する。「Ｉ．エンジン始動モード」の処理Ｓ１０６でエンジン始動が失敗した場合は、「ＩＩ．セーフモード」の処理Ｓ１０７によるエンジン始動が試みられる。エンジン始動が成功した場合は、エンジン駆動中処理Ｓ１１０へ状態が遷移する。「ＩＩ．セーフモード」の処理Ｓ１０７でエンジン始動が失敗した場合、コントローラ１１５は、エラー処理Ｓ１０８を通じてエンジン始動エラーをユーザへ通知し、本制御は終了する（処理Ｓ１０９）。

エンジン駆動中処理Ｓ１１０では、コントローラ１１５は、電力融通回路１０９の待機モードとして、「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１を選択して実行する。「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１が実行される状態から、「Ｖ．融通モード（１）」の処理Ｓ１１２、「ＩＩＩ．充電モード（１）」の処理Ｓ１１３、「ＶＩＩ．充電モード（３）」の処理Ｓ１１４、及びエンジン自動停止処理Ｓ１１５の各処理が実行される各状態への遷移が可能である。エンジン駆動中処理Ｓ１１０では、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電状態監視装置１１３及び１１４から提供される情報と、アクセルペダル踏み込み量検出装置１１６から提供される情報と、ブレーキペダル踏み込み量検出装置１１７から提供される情報と、車速検出装置１１８から提供される情報と、エンジン１０１のエンジン回転数に関する情報と、車内電気負荷１１２の稼働状況に関する情報とのうちの少なくとも一つの情報に基づき、「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１が実行される状態から上述した他の運転状態へ遷移するように、割り込み処理が行われる。

「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１が実行される待機状態で車両１００が加速し、車速が回生下限車速を上回ると、「Ｖ．融通モード（１）」の処理Ｓ１１２を実施可能な状態へ遷移する。「Ｖ．融通モード（１）」の処理Ｓ１１２の状態で、踏み込まれていたアクセルペダル１２１が戻され、車両１００が惰性走行を始めると、「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１が実行される状態へ遷移し、惰性走行の状態ではオルタネータ１０３の発電電力の第２蓄電池１１１への充電が実施される。

車両１００の車速が回生下限車速ｖａを上回った状態でブレーキペダル１２２が踏み込まれ、車両１００の車速が減速し始めると、「ＩＩＩ.充電モード（１）」の処理Ｓ１１３が実行される状態へ遷移し、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１への充電が実施される。「ＩＩＩ．充電モード（１）」の処理Ｓ１１３の状態で車両１００の車速が回生下限車速を下回ると、「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１が実行される状態へ遷移する。「ＩＩＩ．充電モード（１）」の処理Ｓ１１３の状態で、踏み込まれていたブレーキペダル１２２が戻され、車速が再び加速され、かつその車速が回生下限車速ｖａを上回っていれば、「Ｖ．融通モード（１）」の処理Ｓ１１２が実行される状態へ遷移し、第１蓄電池１１０に蓄えられた電力が放電される。

アイドリングストップが多用されるような低速走行や、補機類が長時間使用されるような渋滞路走行においては、充電状態監視装置１１３及び１１４によって検出された第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１の充電状態情報に基づき、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が第１下限値を下回るとともに第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が第２下限値を下回ることが検出される場合がある。その場合、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１がさらに低下して最低放電下限電圧ＶＬに達しないように、かつ第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２がさらに低下して最低放電下限電圧Ｖｌに達しないように、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１への充電が均等に行われることが好ましい。したがって、「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１の状態で車両１００が惰性走行または低速走行を行っていて、オルタネータ１０３が発電している場合、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が第１下限値を下回るとともに第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が第２下限値を下回るとき、「ＶＩＩ.充電モード（３）」の処理Ｓ１１４が実行される状態へ遷移し、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池１１１への充電が行われる。「ＩＶ．充電モード（２）」の処理Ｓ１１１の状態において、エンジン自動停止処理Ｓ１１５が実行された場合には、エンジン停止中処理Ｓ１００へ状態が遷移する。

以上のように、それぞれの状態から他の異なる状態への遷移は、充電状態監視装置１１３、充電状態監視装置１１４、アクセルペダル踏み込み量検出装置１１６、ブレーキペダル踏み込み量検出装置１１７、及び車速検出装置１１８のうちの少なくとも１つからコントローラ１１５へ送信される情報に基づいて行われる。車速検出装置１１８から送信される情報は車速情報である。アクセルペダル踏み込み量検出装置１１６から送信される情報は、アクセルペダル１２１の踏み込み量に関する情報である。ブレーキペダル踏み込み量検出装置１１７から送信される情報は、ブレーキペダル１２２の踏み込み量に関する情報である。充電状態監視装置１１３から送信される情報は、第１蓄電池１１０の充電状態に関する情報である。充電状態監視装置１１４から送信される情報は、第２蓄電池１１１の充電状態に関する情報である。上述した状態遷移は、コントローラ１１５によって提供される不図示のタイマ等によって計測される時間経過に応じて行われる場合もある。

図１６及び図１７を用いて、状態遷移における各駆動モードの決定処理について詳述する。

図１６は、エンジン停止中処理Ｓ１００からエンジン駆動中処理Ｓ１０１までの状態遷移において、コントローラ１１５によって実行される判定制御のフローチャートを示している。ステップＳ２００で本制御が開始されると、コントローラ１１５は、ステップＳ２０１において、第１蓄電池１１０の充電状態がスタータモータを駆動できる充電状態であると判定し、ステップＳ２０２でエンジン始動要求があると判定すれば、ステップＳ２０５において、「Ｉ．エンジン始動モード」の処理を実行することを決定する。コントローラ１１５は、ステップＳ２０２でエンジン始動要求が無いと判定すれば、本制御はステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０５で「Ｉ．エンジン始動モード」の処理が実行されると、コントローラ１１５は、ステップＳ２０７でエンジン始動ができたか否かを判定し、エンジン始動に成功した場合は、ステップＳ２１０で本制御は終了し、エンジン駆動中処理Ｓ１０１へ状態が遷移する。ステップＳ２０７でエンジン始動に失敗した場合は、後述するステップＳ２０６が行われる。

コントローラ１１５は、ステップＳ２０１において、第１蓄電池１１０の充電状態がスタータモータを駆動できる充電状態ではないと判定すると、ステップＳ２０３において、「ＶＩ．融通モード（２）」を実行することを決定する。コントローラ１１５は、ステップＳ２０４でエンジン始動要求が無いと判定すれば、エンジン始動要求があるまで待機し、エンジン始動要求があれば、ステップＳ２０６が行われる。ステップＳ２０６では、「ＩＩ．セーフモード」の処理が実行される際、エンジン始動が実施される。コントローラ１１５は、ステップＳ２０８でエンジン始動ができたか否かを判定し、エンジン始動に成功すれば、ステップＳ２１０で本制御は終了し、エンジン駆動中処理Ｓ１０１へ状態が遷移する。ステップＳ２０８でエンジン始動に失敗した場合、ステップＳ２０９において、コントローラ１１５はユーザへエンジン始動エラーを通知し、ステップＳ２１０で本制御は終了し、エンジン駆動中処理Ｓ１０１へ状態が遷移する。

図１７は、エンジン駆動中処理Ｓ１０１からエンジン停止中処理Ｓ１００までの状態遷移において、コントローラ１１５によって実行される判定制御のフローチャートを示している。ステップＳ３００で本制御が開始されると、コントローラ１１５は、ステップＳ３０１において、エンジン駆動中に、第２蓄電池１１１の充電状態監視装置１１４によって得られた第２蓄電池１１１の充電電圧Ｖ２が第２下限値を下回るか否かを判定する。肯定判定された場合、コントローラ１１５は、ステップＳ３０２において、エンジン駆動中に、第１蓄電池１１０の充電状態監視装置１１３によって得られた第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が第１下限値を下回るか否かを判定する。ステップＳ３０１またはＳ３０２で否定判定された場合、コントローラ１１５は、ステップＳ３０３で「ＶＩＩ.充電モード（３）」を実行することを決定し、第１蓄電池１１０及び第２蓄電池へ１１１への充電が行われ、ステップＳ３０７に示すように本制御はステップＳ３００へ戻る。

ステップＳ３０１において第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が第１下限値以上であって、かつステップＳ３０２において第２蓄電池１１１の電圧Ｖ２が第２下限値以上であれば、コントローラ１１５は、ステップＳ３０４において、エンジン自動停止条件が満たされているか否かを判定する。ステップＳ３０４において、エンジン自動停止条件が満たされていればエンジン自動停止処理が行われ、ステップＳ３０５において、本制御が終了し、エンジン停止中処理Ｓ１００へ状態が遷移する。このように、コントローラ１１５がエンジン停止条件を判定する前のステップＳ３０１およびＳ３０２において第１蓄電池及び第２蓄電池の充電状態を判定することで、車内電気負荷１１２へ電力を供給する第２蓄電池の充電電圧Ｖ２及びエンジン始動を実施するスタータモータ０４へ電力を供給する第１蓄電池の充電電圧Ｖ１が著しく低下することを防止することができる。

ステップＳ３０４においてエンジン停止条件が満足されていないと判定された場合であって、エンジン１０１が駆動し、車両１００が走行中または走行可能な状態であるときは、ステップＳ３０６で、コントローラ１１５は、車両１００の車速が回生下限車速ｖａ以上であるか否かを判定する。ステップＳ３０６で肯定判定されると、ステップＳ３０８において、コントローラ１１５は、車速が回生下限車速ｖａ以上であり、かつアクセルペダル１２１が踏み込まれる加速状態にあるか否かを判定する。ステップＳ３０８で肯定判定されると、コントローラ１１５は、ステップＳ３０９において、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１が放電下限電圧Ｖｄよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ３１０において、「Ｖ．融通モード（１）」を実行することを決定する。「Ｖ．融通モード（１）」においては、第１蓄電池１１０の放電電力が、第２蓄電池１１１へ充電されるとともに、車内電気負荷１１２へ給電される。こうして、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１を低下させることで、後述するステップＳ３１２における「ＩＩＩ．充電モード（１）」において、減速回生時の回収電力量を増加させることができる。

コントローラ１１５は、ステップＳ３０８においてアクセルペダル１２１が戻されたと判定し、かつステップＳ３１１においてブレーキペダル１２２が踏まれていないと判定した場合、すなわち車両１００が惰性走行している場合には、「ＩＶ．充電モード（２）」を実行することを決定する。「ＩＶ．充電モード（２）」においては、第２蓄電池１１１のみに対して充電が行われる。コントローラ１１５は、ステップＳ３１１において、ブレーキペダル１２２が踏み込まれ、強力な減速回生が可能となったと判定した場合には、ステップＳ３１３において、「ＩＩＩ．充電モード（１）」を実行することを決定する。このようにブレーキ操作によって減速回生の強さを変更することで、ドライバーに急峻な減速を感じさせることが無く、乗り心地の向上を図ることができる。

オルタネータ１０３によって変動する減速の度合いに対して、他のブレーキ機構のブレーキ力を協調制御させることで、ドライバーに対して違和感のないブレーキフィーリングを提供し、乗り心地をさらに向上させることも可能である。

上述した車載電源制御装置は、電力融通回路１０９とコントローラ１１５とを含む。電力融通回路１０９は、第１スイッチング素子２０２を含む。第１スイッチング素子２０２は、第１蓄電池１１０と第２蓄電池１１１との間であって、かつ第１蓄電池１１０と車内電気負荷１１２との間に配置される。第１蓄電池１１０は、車両１００に搭載され、エンジン１０１の始動に必要なトルクをエンジン１０１へ伝達するスタータモータ１０４へ電力を供給する。第２蓄電池１１１は、車両１００に搭載され、車両１００内の補機類を含む車内電気負荷１１２へ電力を供給する。電力融通回路１０９は、第１スイッチング素子２０２とともに、第２スイッチング素子２０３を含む。第２スイッチング素子２０３は、第１スイッチング素子２０２と第１蓄電池１１０との間であって、かつオルタネータ１０３と第１蓄電池１１０との間に配置される。コントローラ１１５は、車両１００の車速が回生下限車速ｖａ以上であって、かつ第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が放電下限電圧Ｖｄよりも大きいとき、放電された第１蓄電池１１０の電力が第２蓄電池１１１に充電されるようにするために、電力融通回路１０９に対して、第１蓄電池１１０の電圧Ｖ１が放電下限電圧Ｖｄに等しくなるまで、第１スイッチング素子２０２の接点と第２スイッチング素子２０３の接点とがともに閉じる制御を行う。車両１００のアクセルペダル１２１が踏み込まれず、かつ車両１００のブレーキペダル１２２が踏み込まれているとき、コントローラ１１５は、オルタネータ１０３が発電する電力が第１蓄電池１１０に充電されるようにするために、電力融通回路１０９に対して、第１スイッチング素子２０２の接点が開くとともに第２スイッチング素子２０３の接点が閉じる制御を行う。これにより、大きな回生電力を回収することが可能となって、第１蓄電池１１０の利用効率が向上する。

上述した実施形態において、車載電源制御装置の制御は、第１蓄電池１１０の充電電圧Ｖ１、充電上限電圧ＶＵ、最低放電下限電圧ＶＬ、及び放電下限電圧Ｖｄ、ならびに第２蓄電池１１１の充電電圧Ｖ２、充電上限電圧Ｖｕ、最低放電下限電圧Ｖｌ、及び定格電圧Ｃといった電圧で規定されているが、電圧の代わりに電流または電気量で規定されることとしてもよい。

上述した実施形態では、車両１００の駆動力にエンジン１０１の出力を用いたが、車両１００の動力源として、エンジン及びモータを併用するハイブリッド電気自動車の車載電源制御装置に対しても本発明を適用できる。

上述した実施形態では、オルタネータ１０３及びスタータモータ１０４を搭載した車両の例を示したが、オルタネータ１０３及びスタータモータ１０４が一体となった電動発電機を搭載した車両の車載電源制御装置に対しても本発明を適用できる。

上述した実施形態で用いられる変速機１０５として、自動変速機を使用することも、手動変速機を用いることも可能である。

上述した実施形態で行われるエンジン停止や再始動の判定に、クラッチペダルの踏み込み量やシフトポジションなどを用いてもよい。車両が完全に停止する前にエンジンが停止する車両の車載電源制御装置に対しても本発明を適用できる。

本発明は上記に示した実施形態に限定されるものではなく、その思想の範囲内において種々の変更をなし得る。

１００ 車両
１０１ エンジン
１０２ ベルト
１０３ オルタネータ
１０４ スタータモータ
１０５ 変速機
１０６ ディファレンシャル
１０７ 車軸
１０８ 車輪
１０９ 電力融通回路
１１０ 第１蓄電池
１１１ 第２蓄電池
１１２ 車内電気負荷
１１３ 充電状態監視装置
１１４ 充電状態監視装置
１１５ コントローラ
１１６ アクセルペダル踏み込み量検出装置
１１７ ブレーキペダル踏み込み量検出装置
１１８ 車速検出装置
１２１ アクセルペダル
１２２ ブレーキペダル
２００ 第２整流素子
２０１ 第１整流素子
２０２ 第１スイッチング素子
２０３ 第２スイッチング素子
２０４ ダイオード
２０５ リアクタンス
２０６ 抵抗器
２０７ スナバ回路

Claims (12)

1. 車両に搭載され、エンジンの始動に必要なトルクを前記エンジンへ伝達するスタータモータへ電力を供給する第１蓄電池と、前記車両に搭載され、前記車両内の補機類を含む電気負荷へ電力を供給する第２蓄電池との間であって、かつ前記第１蓄電池と前記電気負荷との間に配置される第１スイッチング素子を含むとともに、前記第１スイッチング素子と前記第１蓄電池との間であって、かつオルタネータと前記第１蓄電池との間に配置される第２スイッチング素子を含む電力融通回路と、
   前記車両の車速が回生下限車速以上であって、かつ前記第１蓄電池の第１電圧が放電下限電圧よりも大きいとき、放電された前記第１蓄電池の電力が前記第２蓄電池に充電されるようにするために、前記電力融通回路に対して、前記第１電圧が前記放電下限電圧に等しくなるまで、前記第１スイッチング素子の第１接点と前記第２スイッチング素子の第２接点とがともに閉じる制御を行う制御回路とを備え、
   前記車両のアクセルペダルが踏み込まれず、かつ前記車両のブレーキペダルが踏み込まれているとき、前記制御回路は、前記オルタネータが発電する電力が前記第１蓄電池に充電されるようにするために、前記電力融通回路に対して、前記第１スイッチング素子の前記第１接点が開くとともに前記第２スイッチング素子の前記第２接点が閉じる制御を行うことを特徴とする車載電源制御装置。
2. 請求項１に記載の車載電源制御装置において、
   前記車両の前記車速が前記回生下限車速よりも小さいとき、前記放電下限電圧は前記第１蓄電池の充電による上限電圧を表す第１充電上限電圧に等しく、前記車両の前記車速が前記回生下限車速よりも大きくなるにつれて前記放電下限電圧は小さくなることを特徴とする車載電源制御装置。
3. 請求項２に記載の車載電源制御装置において、
   前記車両の前記車速が大きくなるにつれて前記放電下限電圧が小さくなって前記第２蓄電池の第２電圧に等しくなると、前記車両の前記車速がさらに大きくなっても前記放電下限電圧は前記第２電圧を下回らず、
   前記車両の前記車速が大きくなるにつれて前記放電下限電圧が小さくなって前記第２電圧に等しくなったときの前記車両の前記車速である最大放電車速は、前記車両の前記車速が前記最大放電車速から前記回生下限車速まで小さくなることによって前記オルタネータが発電する電力が前記第１蓄電池に充電された場合に、前記第１電圧が前記第１充電上限電圧の所定割合の範囲に含まれるようにするために、予め決定されることを特徴とする車載電源制御装置。
4. 請求項３に記載の車載電源制御装置において、
   前記エンジンが始動していないときであって、かつ前記エンジンが始動するための前記スタータモータの駆動に必要な電圧よりも前記第１電圧が小さいとき、前記制御回路は、前記第１スイッチング素子の前記第１接点及び前記第２スイッチング素子の前記第２接点が閉じるように前記電力融通回路を制御することによって、放電された前記第２蓄電池の電力が、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を介して前記第１蓄電池に充電されることを特徴とする車載電源制御装置。
5. 請求項４に記載の車載電源制御装置において、
   前記電力融通回路は、前記第２スイッチング素子と前記第２蓄電池及び前記電気負荷との間に、前記第１スイッチング素子と並列に配置される第１整流素子をさらに含み、
   前記第１蓄電池が前記エンジンの始動に必要な電力を有しているとき、
   放電された前記第２蓄電池の電力が、前記第１整流素子及び前記第２スイッチング素子を介して前記第１蓄電池に充電されるようにするために、前記制御回路は、前記電力融通回路に対して、前記第１スイッチング素子の前記第１接点が開く制御、かつ前記第２スイッチング素子の前記第２接点が閉じる制御を行うことを特徴とする車載電源制御装置。
6. 請求項５に記載の車載電源制御装置において、
   前記オルタネータが発電しているときであって、かつ前記第１電圧が第１下限値を下回るとともに前記第２電圧が第２下限値を下回るとき、前記オルタネータが発電する電力が前記第１蓄電池に充電されるようにするために、前記制御回路は、前記電力融通回路に対して、前記第１スイッチング素子の前記第１接点が開く制御、かつ前記第２スイッチング素子の前記第２接点が閉じる制御を行い、
   前記第１電圧が前記第２蓄電池の第２電圧よりも大きくなると、前記第１電圧と前記第２電圧とが互いに等しい電圧を保ちながら、前記オルタネータが発電する電力が前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池に充電されるようにするために、前記制御回路は、前記電力融通回路に対して、前記第１スイッチング素子の前記第１接点が閉じる制御を行うことを特徴とする車載電源制御装置。
7. 請求項６に記載の車載電源制御装置において、
   前記電力融通回路は、前記第２スイッチング素子と前記第２蓄電池及び前記電気負荷との間に、前記第１スイッチング素子及び前記第１整流素子と並列に配置される第２整流素子をさらに含み、
   前記オルタネータが発電しているとき、前記オルタネータが発電する電力が、前記第２スイッチング素子を介して前記第１蓄電池に充電されるとともに、前記第２整流素子を介して前記第２蓄電池に充電されるようにするために、前記制御回路は、前記電力融通回路に対して、前記第１スイッチング素子の前記第１接点が開くとともに前記第２スイッチング素子の前記第２接点が閉じる制御を行うことを特徴とする車載電源制御装置。
8. 請求項７に記載の車載電源制御装置において、
   前記第１充電上限電圧は、前記第２蓄電池の充電による上限電圧を表す第２充電上限電圧よりも大きく、
   前記第１蓄電池の放電による下限電圧を表す第１最低放電下限電圧は、前記第２蓄電池の放電による下限電圧を表す第２最低放電下限電圧よりも小さく、
   前記第１充電上限電圧は前記第１最低放電下限電圧よりも大きく、
   前記第２充電上限電圧は前記第２最低放電下限電圧よりも大きいことを特徴とする車載電源制御装置。
9. 請求項８に記載の車載電源制御装置において、
   前記第１整流素子の第１順方向降下電圧は、０以上であって、かつ前記第２整流素子の第２順方向降下電圧よりも小さく、
   前記第１充電上限電圧は、前記第２蓄電池の定格電圧と前記第２順方向降下電圧との和よりも大きく、
   前記第１最低放電下限電圧は、前記第２蓄電池の前記定格電圧から前記第１順方向降下電圧を引いた差よりも小さいことを特徴とする車載電源制御装置。
10. 請求項９に記載の車載電源制御装置において、
    前記第２蓄電池の前記定格電圧は、前記第１充電上限電圧よりも小さく、前記第１最低放電下限電圧よりも大きく、前記第１充電上限電圧から前記第１最低放電下限電圧を引いた差を２で除算して得られた商と前記第１最低放電下限電圧との和以下であることを特徴とする車載電源制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車載電源制御装置において、
    前記第１蓄電池は、電気二重層キャパシタ及び非対称キャパシタのうちの少なくとも一方を含むとともに、
    前記第２蓄電池は、リザーブ型蓄電池及びロッキングチェア型蓄電池のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする車載電源制御装置。
12. 請求項１１に記載の車載電源制御装置において、
    前記第２蓄電池の電池容量を前記第１蓄電池の電池容量で除算して得られた商が、１０以上２００以下であることを特徴とする車載電源制御装置。

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