JP2015012684A

JP2015012684A - 電源装置

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Publication number: JP2015012684A
Application number: JP2013135952A
Authority: JP
Inventors: 敏宏坂谷; Toshihiro Sakatani; 裕政杉井; Hiromasa Sugii; 越智　誠; Makoto Ochi; 誠越智; 龍二川瀬; Ryuji Kawase
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP6189105B2

Abstract

【課題】充放電収支が放電過多にならない範囲において、オルタネータの稼働時間を低減する技術を提供する。【解決手段】第２蓄電装置１１２は、第１蓄電装置１１０に並列に接続される。第２蓄電装置１１２は、少なくともひとつのニッケル水素電池１５２であって、かつ鉛電池以外のニッケル水素電池１５２が２並列に接続されることによって構成されている。第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とは、車両に搭載されたオルタネータ１２０によって発電された電力を蓄えるとともに、車両内の負荷に給電する。第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２では、車両の速度がしきい値より低くなった場合、オルタネータ１２０からの充電が停止される【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置、特に車両に搭載される電源装置に関する。

近年、アイドリングストップシステムおよび減速エネルギー回生システムを搭載した車両が普及してきている。そのような車両に搭載される蓄電池では充放電が多くなり、劣化が進行しやすくなる。そこで、低コストで蓄電容量の大きい鉛電池と、サイクル特性に優れたニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池とが接続される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６２１１２号公報

蓄電池は、エンジンのスタータおよび各種の電装品に電力を供給すべきである。蓄電池のうちの鉛電池には、性能劣化を抑えるための満充電維持が望まれるので、ニッケル水素電池との併用がなされるとともに、減速エネルギー回生システムにより、オルタネータが稼働されて充電がなされる。一方、車両の燃費を向上させるためには、オルタネータの稼働時間の低減が望まれる。このような状況下において、充放電収支が放電過多にならないことも望まれる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、充放電収支が放電過多にならない範囲において、オルタネータの稼働時間を低減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電源装置は、鉛電池と、鉛電池に並列に接続されるとともに、少なくともひとつのセルであって、かつ鉛電池以外のセルが２並列に接続されることによって構成されている二次電池とを備える。鉛電池と二次電池とは、車両に搭載された発電機によって発電された電力を蓄えるとともに、車両内の負荷に給電し、鉛電池と二次電池では、車両の速度がしきい値より低くなった場合、発電機からの充電が停止される。

本発明によれば、充放電収支が放電過多にならない範囲において、オルタネータの稼働時間を低減できる。

本発明の実施例１に係る車載用蓄電システムの構成を示す図である。図２（ａ）−（ｅ）は、図１の車載用蓄電システムにおける動作タイミングの一例を示す図である。実験に使用したドライビングパターンを示す図である。各種の構成の電池に対する特性を示すテーブルである。図１の車載用蓄電システムによる処理の手順を示すフローチャートである。本発明の実施例２に係る車載用蓄電システムの構成を示す図である。本発明の実施例３に係る車載用蓄電システムの構成を示す図である。本発明の実施例４に係る車載用蓄電システムの構成を示す図である。

（実施例１）
本発明の実施例を具体的に説明する前に、概要を述べる。実施例１は、アイドリングストップ機能およびエネルギー回生機能を有する車両に搭載される車載用蓄電システムに関する。アイドリングストップ機能は、車両停止時に自動的にエンジンを停止させ、発進時に自動的にエンジンを再始動させる機能である。エネルギー回生機能は、主に減速する際の車両の運動エネルギーによりオルタネータを作動させ、オルタネータが発電したエネルギーにより車載用蓄電システム等に電力を供給する機能である。いずれの機能も燃費を向上させる効果がある。アイドリングストップ機能が搭載された車両ではエンジンの始動回数が多くなる。エンジンは通常、車載用蓄電システムにより駆動されるスタータにより始動される。したがってエンジンの始動回数が多くなるとバッテリの消費電力が大きくなり、放電回数が多くなる。またエネルギー回生機能が搭載された車両では、車両の減速時に集中的にオルタネータが発電されるため、大容量で効率的な充電が必要とされる。

車載用蓄電システムには鉛電池が多く使用されている。放電により鉛電池が放電下限電圧に到達した場合、オルタネータを稼働させ、鉛電池を充電する。これにより鉛電池の放電深度が深くなることを抑制し、鉛電池の劣化を抑制している。しかしながら、このような制御によりアイドリングストップ時間が短くなり、燃費改善効果が小さくなる。一方、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、鉛電池と比較し、深い放電深度まで利用することができるが、鉛電池よりもコストが高くなる。

これらの状況を考慮して、車載用蓄電システムでは、鉛電池とニッケル水素電池とが並列接続される。このような構成において所望の電圧を得るために、複数のニッケル水素電池が直列に接続される（以下、直列に接続された複数のニッケル水素電池を「ニッケル水素電池系列」という）。ニッケル水素電池系列の放電抵抗が鉛電池の放電抵抗よりもある程度高ければ、ニッケル水素電池系列を鉛電池に並列に接続しても、鉛電池の充放電負荷の軽減としては不十分である。これによって、エネルギー回生機能による鉛電池を充電するための期間が長くなる。車両の燃費を向上させるためには、オルタネータの稼働時間の低減が望まれるが、車載用蓄電システムの充放電収支が放電過多にならないことも望まれる。これらに対応するために、本実施例では、ふたつのニッケル水素電池系列を並列に接続する。ふたつのニッケル水素電池系列の放電抵抗が鉛電池の放電抵抗と同等以下、または同等になるので、鉛電池の充放電負荷が軽減され、オルタネータの稼働時間が低減される。

図１は、本発明の実施例１に係る車載用蓄電システム１００の構成を示す。車載用蓄電システム１００は、第１蓄電装置１１０、第２蓄電装置１１２、電源管理装置１１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０を含む。第２蓄電装置１１２は、ニッケル水素電池系列１５０と総称される第１ニッケル水素電池系列１５０ａ、第２ニッケル水素電池系列１５０ｂを含む。第１ニッケル水素電池系列１５０ａは、第１１ニッケル水素電池１５２ａａ、第１２ニッケル水素電池１５２ａｂ、第１３ニッケル水素電池１５２ａｃ、第１４ニッケル水素電池１５２ａｄ、第１５ニッケル水素電池１５２ａｅ、第１６ニッケル水素電池１５２ａｆ、第１７ニッケル水素電池１５２ａｇ、第１８ニッケル水素電池１５２ａｈ、第１９ニッケル水素電池１５２ａｉ、第１１０ニッケル水素電池１５２ａｊを含む。第２ニッケル水素電池系列１５０ｂは、第２１ニッケル水素電池１５２ｂａ、第２２ニッケル水素電池１５２ｂｂ、第２３ニッケル水素電池１５２ｂｃ、第２４ニッケル水素電池１５２ｂｄ、第２５ニッケル水素電池１５２ｂｅ、第２６ニッケル水素電池１５２ｂｆ、第２７ニッケル水素電池１５２ｂｇ、第２８ニッケル水素電池１５２ｂｈ、第２９ニッケル水素電池１５２ｂｉ、第２１０ニッケル水素電池１５２ｂｊを含む。第１１ニッケル水素電池１５２ａａ等は、ニッケル水素電池１５２と総称される。車載用蓄電システム１００には、スタータ１１６、スタータ用スイッチ１１８、オルタネータ１２０、電装品１２２、ＥＣＵ１２４が接続される。ＥＣＵ１２４は、速度取得部２０、オルタネータ動作制御部２４を含む。

オルタネータ１２０は、図示しないエンジンにより交流電力を発電し、さらにエネルギー回生機能の車両においては減速時の運動エネルギーによっても発電する。ここでは主に減速中の発電について述べる。オルタネータ１２０が発電した交流は、図示しないレギュレータ、整流器等の回路により直流に変換され、オルタネータ１２０の電力が電装品１２２、車載用蓄電システム１００に供給される。

スタータ１１６は、エンジン始動用モータである。スタータ１１６はスタータ用スイッチ１１８を介して、車載用蓄電システム１００の出力系統に接続される。スタータ用スイッチ１１８にはリレーあるいは半導体スイッチが使用される。運転者の操作により図示しないイグニッションスイッチがオンされる場合、あるいはアイドリングストップの状態から復帰する場合、スタータ用スイッチ１１８がオンし、車載用蓄電システム１００からスタータ１１６に電力が供給され、スタータ１１６が始動する。スタータ１１６によりエンジンが始動すると、スタータ用スイッチ１１８がオフされる。スタータ用スイッチ１１８のオンになってからオフとするまでの時間は通常約１秒以内である。

電装品１２２は、ヘッドライト、エアコン、デフォッガ、オーディオ、メータ、ストップランプ、フォグランプ、ウィンカ、パワーステアリング、パワーウインドウ、エンジン電装品などの車両内に搭載される各種電気負荷を示す総称である。ここでは、説明の便宜上、オルタネータ１２０、スタータ１１６、ＥＣＵ１２４は電装品１２２とは別に扱っている。また電装品１２２は車載用蓄電システム１００からも供給される電力により駆動されている。

ＥＣＵ１２４は、車両内に搭載される各種の補機、センサ、スイッチに接続され、エンジンおよび各種補機を電子制御する。ＥＣＵ１２４は、車両内に搭載される各種の補機、センサ、スイッチに接続され、エンジンおよび各種補機を電子制御する。ＥＣＵ１２４による制御の詳細は後述する。

車載用蓄電システム１００のうちの第１蓄電装置１１０は、オルタネータ１２０により発電された電力を蓄え、スタータ１１６および電装品１２２に給電するためのメインバッテリである。ここで、スタータ１１６および電装品１２２は、車両内の負荷である。第１蓄電装置１１０の一例は、鉛電池である。鉛電池には、比較的安価、比較的広い温度範囲で動作可能、高出力などの長所があり、車両用の蓄電池として広く普及している。ただし充放電エネルギー効率が低い、過放電に弱い、サイクル寿命が短いなどの短所がある。

第２蓄電装置１１２は、オルタネータ１２０により発電された電力を蓄え、スタータ１１６および電装品１２２に給電するためのサブバッテリである。つまり、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２との両方から、スタータ１１６への給電がなされる。第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２は並列接続される。少なくともひとつ、例えば「１０」のニッケル水素電池１５２が直列に接続されることによって、ニッケル水素電池系列１５０が形成され、ふたつのニッケル水素電池系列１５０が並列に接続されることによって、第２蓄電装置１１２が形成されている。なお、各ニッケル水素電池１５２は、正負の電極端子を有する。また、正負の電極端子を接続することによって、複数のニッケル水素電池１５２を直列接続する接続部材もニッケル水素電池系列１５０に含まれる。

ニッケル水素電池には、充放電エネルギー効率が比較的高い、過充電および過放電に強い、使用温度範囲が広い、使用ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）範囲が広い、サイクル寿命が比較的長いなどの長所がある。また、ニッケル水素電池は、低劣化で放電深度の深い領域まで利用できる推奨放電深度（ＤＯＤ：ＤｅｐｔｈｏｆＤｉｓｃｈａｒｇｅ）が広い電池である。ただし、メモリ効果がある、鉛電池より高価などの短所がある。

アイドリングストップ機能を採用する場合、スタータ１１６の使用回数が増えるため、蓄電池の容量を増大させる必要がある。その際、単純に鉛電池の容量を増大させるのではなく、性質が異なる複数種類の蓄電池を組み合わせて使用することにより、それぞれの蓄電池の短所を補いつつ蓄電池全体の容量を増大させる。ここでは、鉛電池とニッケル水素電池を組み合わせて使用する例を説明するが、鉛電池とリチウムイオン蓄電池を組み合わせて使用してもよい。リチウムイオン蓄電池は、エネルギー密度および充放電エネルギー効率が高く、高性能な蓄電池であるが、厳格な電圧・温度管理が必要である。

一般的に蓄電池はエンジンルームに設置される。エンジンルームに鉛電池と一体的に設置するには、ニッケル水素電池の方がリチウムイオン蓄電池より適している。エンジンルームはエンジン作動時に温度が上昇するが、ニッケル水素電池の方がリチウムイオン蓄電池より高温耐性がある。なお、鉛電池と並列接続されるリチウムイオン蓄電池をエンジンルームから離れた位置に設置することも考えられるが、その場合、配線抵抗による損失が大きくなる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、エンジンのクランキング時およびアイドリングストップ状態からの再始動時に、車載用蓄電システム１００から電装品１２２へ至る経路の電圧が所定電圧以下に下がらないよう電圧補償するために設けられる。一般的に上述の経路は１２Ｖに設計される。電装品１２２の中には、カーナビゲーションシステムなど１０Ｖ程度まで電圧が下がると、リセットされてしまうものがある。これに対してスタータ１１６の作動時、ＥＣＵ１２４がＤＣ−ＤＣコンバータ１３０を作動させることにより、電装品１２２に安定した電圧を供給し続けることができる。

電源管理装置１１４は、第１蓄電装置１１０、第２蓄電装置１１２を管理制御する。電源管理装置１１４は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を介してＥＣＵ１２４に接続されることによって、電源管理装置１１４とＥＣＵ１２４との間において通信がなされる。電源管理装置１１４による制御の詳細は後述する。

以下では、ＥＣＵ１２４および電源管理装置１１４における制御の概要を説明する。まず、図２（ａ）−（ｅ）をもとに、制御の概要を説明する。図２（ａ）−（ｅ）は、車載用蓄電システム１００における動作タイミングの一例を示す。図２（ａ）は、車載用蓄電システム１００が搭載された車両の速度変化を示す。ここでは、横軸に時間を示し、縦軸に速度を示す。一例として、一定速度で走行していた状態から、時間の経過とともに車両の速度が低下する。それにつづいて、一定期間にわたって車両が停止する。さらに、車両が発進することによって、車両の速度が増加する。図２（ｂ）は、ＥＣＵ１２４によって検出された図２（ａ）の車両の動作を示す。図示のごとく、ＥＣＵ１２４は、「走行」、「減速」、「停止」、「加速」の順に動作を検出する。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）に対応したオルタネータ１２０の制御を示す。ＥＣＵ１２４は、「減速」の場合においてしきい値まで速度が低下する間に、オルタネータ１２０をオンさせ、「減速」の場合においてしきい値よりも速度が低くなってからの期間、「走行」、「停止」、「加速」の場合に、オルタネータ１２０をオフさせる。図２（ｄ）は、図２（ｂ）に対応したエンジンの制御を示す。ＥＣＵ１２４は、「走行」、「減速」、「加速」の場合に、エンジンを動作させ、「停止」の場合に、エンジンのアイドリングを停止させる。図２（ｅ）は、図２（ｃ）に対応した第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２との制御を示す。電源管理装置１１４は、オルタネータ１２０がオフの場合に、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とを放電させ、オルタネータ１２０がオンの場合に、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とを充電させる。図１に戻る。

オルタネータ動作制御部２４は、オルタネータ１２０の動作あるいは停止を決定するとともに、決定内容を管理する。オルタネータ動作制御部２４は、ブレーキ、車速センサ等からの信号も入力することによって、車両の走行、減速、停止、加速を検出する。これは、図２（ｂ）に示された車両の動作を検出することに相当する。オルタネータ動作制御部２４は、検出した車両の動作をもとに、オルタネータ１２０のオン／オフを決定する。オルタネータ動作制御部２４は、減速を検出し、かつ車両の速度がしきい値以上である場合に、オルタネータ１２０のオンを決定する。一方、オルタネータ動作制御部２４は、減速を検出し、かつ車両の速度がしきい値より低くなった場合に、オルタネータ１２０のオフを決定する。なお、オルタネータ動作制御部２４は、走行、停止、加速を検出した場合にも、オルタネータ１２０のオフを決定する。しきい値の具体例については、後述する。オルタネータ動作制御部２４は、決定した内容に応じて、オルタネータ１２０をオンあるいはオフさせる。なお、車載用蓄電システム１００の蓄電エネルギーが設定下限値より低い場合、オルタネータ動作制御部２４は、通常走行時でもオルタネータ１２０を作動させてもよい。

電源管理装置１１４は、オルタネータ動作制御部２４からの通知を受けつける。電源管理装置１１４は、オルタネータ１２０がオンの場合に、充電を実行し、オルタネータ１２０がオフの場合に、放電を実行する。例えば、充電電圧が１４．８Ｖ以上であり、制限電流が１２０Ａとされる。このように、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２では、減速中に、車両の速度がしきい値より低くなった場合、オルタネータ１２０からの充電が停止される。その際、放電として、３０Ａ相当の電力供給がなされる。

以下では、速度取得部２０におけるしきい値の設定を説明する。しきい値は、（１）オルタネータ１２０の停止期間を長期化すること、（２）車載用蓄電システム１００の充放電収支が放電過多にならないという条件を満たすように設定されるべきである。前者は、しきい値を高くする方向であり、後者は、しきい値を低くする方向である。また、ニッケル水素電池系列１５０の並列数は、放電抵抗の大きさと、質量とに影響を与えるので、しきい値もこれに影響される。なお、ニッケル水素電池の電池容量を増やして放電抵抗を低減してもよいが、本実施例では、ニッケル水素電池１５２を直列に接続して、ニッケル水素電池１５２を形成しているので、電池容量の増加よりも、並列接続を利用した放電抵抗の低下の方が好ましい。具体的には、電池を直列に接続するためには、接続部材が必要となる。この接続部材は、電池の電極端子に対して溶接される。この接続部材による抵抗増加は、電池容量を増加させても、小さくなるわけではない。この接続部材の接続抵抗は、溶接等の固定方法によって大きく変化するため、接続方法が変わらない限り、接続部材の抵抗値は小さくならない。加えて、ニッケル水素電池１５２を「２並列」、「３並列」とする蓄電装置は、ひとつの電流経路に流れる電流値は小さくなるため、この接続部材に起因するエネルギーロスが低減される。

これらを考慮して、ニッケル水素電池系列１５０の並列数、最適なしきい値を決定するための実験を行ったので、次に説明する。図３は、実験に使用したドライビングパターンを示す。図示されたＪＣ０８モードで走行テストを行う車両に車載用蓄電システム１００を搭載させる。実験における充電条件は、ＪＣ０８モードのドライビングパターンのうち、減速時かつ回生許可車速以上の際、オルタネータ１２０の可動を許可し、車載用蓄電システム１００を充電させることである。実験では、電流値を計測し、ＪＣ０８モードで走行テストを行った際の充電量と放電量を積算し、放電過多になっていないかどうかを確認する。放電過多となっている場合、蓄電システムの充電量は減少していくため、改善効果は見込めないと判断する。実際に、放電過多となる場合は、アイドリング時等に、オルタネータ１２０が稼働し続けるため、燃費が低下することが想定される。

その実験結果が、図４に示される。図４は、各種の構成の電池に対する特性を示すテーブルである。ニッケル水素電池系列１５０の構成として、「１並列」、「２並列」、「３並列」が使用される。これらの質量は、それぞれ「２ｋｇ」、「４ｋｇ」、「６ｋｇ」である。図中の「回生許可車速」が前述のしきい値に相当する。「充電時間」として、ＪＣ０８モードの走行テストにおいて、オルタネータ１２０が稼働している時間が計時される。「放電時間」として、ＪＣ０８モードの走行テストにおいて、オルタネータが稼働していない時間が計時される。「停車率」として、ＪＣ０８モードの全行程時間（１２０４ｓｅｃ）に対する放電時間の割合が演算される。「改善効果」として、停車率をニッケル水素電池の質量で割った値が指標として使用される。ニッケル水素電池の質量が増えると、燃費に対しても悪影響を与える。そのため、ニッケル水素電池の質量あたりにおけるオルタネータの稼働停止による燃費向上の効果を検証することによって、現実に即した燃費向上効果が推定される。

前述のふたつの条件を満たす中では、「２並列」のニッケル水素電池系列１５０において、しきい値を「２０ｋｍ／ｈ」とした場合に、改善効果が最も高くなる。なお、「３並列」のニッケル水素電池系列１５０では、しきい値を「３０ｋｍ／ｈ」まで高くできるが、質量が重くなってしまう。そのため、「３並列」のニッケル水素電池系列１５０での改善効果は、「２並列」のニッケル水素電池系列１５０の改善効果よりも低くなる。さらに、「１並列」のニッケル水素電池系列１５０において放電過多とならないしきい値は、「２０ｋｍ／ｈ」よりも低くなる。そのため、「２並列」のニッケル水素電池系列１５０でのしきい値「２０ｋｍ／ｈ」は、「１並列」のニッケル水素電池系列１５０において放電過多とならないしきい値よりも高くなるように設定されているといえる。以上の実験の結果、ここでは、しきい値が「２０ｋｍ／ｈ」に設定される。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、車載用蓄電システム１００による処理の手順を示すフローチャートである。速度取得部２０が減速中を検出しなければ（Ｓ１０のＮ）、待機する。速度取得部２０が減速中を検出すれば（Ｓ１０のＹ）、第１蓄電装置１１０、第２蓄電装置１１２は、オルタネータ１２０にて発電された電力を充電する（Ｓ１２）。車速がしきい値より低下したことを速度取得部２０が検出しなければ（Ｓ１４のＮ）、待機する。車速がしきい値より低下したことを速度取得部２０が検出すれば（Ｓ１４のＹ）、オルタネータ動作制御部２４は、オルタネータ１２０を停止させて、第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２への充電を停止させる（Ｓ１６）。車両の停止を速度取得部２０が検出しなければ（Ｓ１８のＮ）、待機する。車両の停止を速度取得部２０が検出すれば（Ｓ１８のＹ）、アイドリングストップがなされる（Ｓ２０）。

本発明の実施例によれば、鉛電池に並列に接続されたニッケル水素電池系列を２並列とすることによって、鉛電池の放電抵抗に、ふたつのニッケル水素電池系列の放電抵抗を近くできる。また、ふたつのニッケル水素電池系列の放電抵抗が低くなるので、鉛電池の充放電負荷を軽減できる。また、ふたつのニッケル水素電池系列の放電抵抗が低くなるので、鉛電池のＤＯＤの低下を抑制できる。また、鉛電池のＤＯＤの低下が抑制されるので、オルタネータによる充電の期間を短くできる。また、オルタネータによる充電の期間が短くなるので、充放電収支が放電過多にならない範囲において、オルタネータの停止期間を長期間化できる。また、充放電収支が放電過多にならない範囲において、オルタネータの停止期間が長期間化されるので、車両の燃費を向上できる。また、１０個のニッケル水素電池が直列に接続されることによって、ニッケル水素電池系列が形成されているので、必要とされる電圧を取得できる。また、第１蓄電装置と第２蓄電装置とは、オルタネータによって発電された電力を蓄えるとともに、スタータ１１６への給電と、電装品１２２への給電とを少なくとも実行するので、第１蓄電装置の負担を軽減できる。また、第１蓄電装置と第２蓄電装置との両方から、スタータ１１６への給電がなされるので、第１蓄電装置の負担を軽減できる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、アイドリングストップ機能およびエネルギー回生機能を有する車両に搭載される車載用蓄電システムに関する。実施例１における車載用蓄電システムは、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むが、実施例２における車載用蓄電システムは、ＤＣ−ＤＣコンバータを含まない。

図６は、本発明の実施例２に係る車載用蓄電システム１００の構成を示す。車載用蓄電システム１００は、図１の車載用蓄電システム１００からＤＣ−ＤＣコンバータ１３０が除外されている。前述のごとく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、エンジンのクランキング時およびアイドリングストップ状態からの再始動時に、車載用蓄電システム１００から電装品１２２へ至る経路の電圧が所定電圧以下に下がらないよう電圧補償するために設けられている。しかしながら、第２蓄電装置１１２が、ふたつのニッケル水素電池系列１５０の並列接続によって構成されることによって、第２蓄電装置１１２からの電力の供給がされやすくなる。そのため、エンジンのクランキング時およびアイドリングストップ状態からの再始動時に、車載用蓄電システム１００から電装品１２２へ至る経路の電圧が所定電圧以下に下がらない。

本発明の実施例によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータが含まれないので、車載用蓄電システムの構成を簡易にできる。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３を説明する。実施例３は、これまでと同様に、アイドリングストップ機能およびエネルギー回生機能を有する車両に搭載される車載用蓄電システムに関する。これまでは、車両に搭載されたエンジンを始動させるためのモータとしてスタータが備えられ、発電するためにオルタネータが備えられている。実施例３では、これらの代わりに、モータジェネレータが備えられる。

図７は、本発明の実施例３に係る車載用蓄電システム１００の構成を示す。車載用蓄電システム１００は、図１の車載用蓄電システム１００におけるスタータ１１６、オルタネータ１２０の代わりに、モータジェネレータ１３２が含まれる。モータジェネレータ１３２は、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとのふたつの運転状態をとり得るように構成されている。

本変形例によれば、スタータとオルタネータとの代わりにモータジェネレータを含むので、車載用蓄電システムが搭載される車両の構成の自由度を向上できる。

（実施例４）
次に、本発明の実施例４を説明する。実施例４は、これまでと同様に、アイドリングストップ機能およびエネルギー回生機能を有する車両に搭載される車載用蓄電システムに関する。スタータを動作させる場合の電力変動によって、電装品に供給される電力が変動されうる。実施例４では、電装品に供給される電力を安定させるために、スタータを動作させる場合に、鉛電池とニッケル水素電池との接続を切断することによって、ニッケル水素電池の電力供給先を電装品に限定させる。

図８は、本発明の実施例４に係る車載用蓄電システム１００の構成を示す。車載用蓄電システム１００は、図１の車載用蓄電システム１００に対して、ダイオード１２６、並列接続用スイッチ１２８がさらに含まれる。

並列接続用スイッチ１２８は、車載用蓄電システム１００中において第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とを並列接続するための経路に配置される。並列接続用スイッチ１２８がオンされている場合に、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とが並列に接続される。一方、並列接続用スイッチ１２８がオフされている場合に、第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２とが別々に配置される。また、並列接続用スイッチ１２８と並列にダイオード１２６が配置される。ダイオード１２６が配置されることによって、並列接続用スイッチ１２８がオフされている場合に、第２蓄電装置１１２から第１蓄電装置１１０への電流が抑止される。なお、並列接続用スイッチ１２８のオン／オフは、電源管理装置１１４によって制御される。

第１蓄電装置１１０と第２蓄電装置１１２は、並列接続用スイッチ１２８がオンにされている場合、車両内の複数の負荷に給電可能であり、並列接続用スイッチ１２８がオフにされている場合、複数の負荷のうち、互いに異なった負荷に独立して給電可能である。具体的に説明すると、第１蓄電装置１１０は、並列接続用スイッチ１２８がオフにされている場合、スタータ１１６への給電を実行する。第２蓄電装置１１２は、並列接続用スイッチ１２８がオフにされている場合、車両内の電装品１２２への給電を実行する。

電源管理装置１１４は、ＥＣＵ１２４から、エンジンの動作状態に関する通知を受けつける。この通知は、エンジン動作あるいはアイドリングストップを示す。電源管理装置１１４は、受けつけた通知がアイドリングストップからエンジン動作へ遷移した場合、並列接続用スイッチ１２８のオフを決定する。一方、電源管理装置１１４は、並列接続用スイッチ１２８をオフしてから一定期間経過後、並列接続用スイッチ１２８のオンを決定する。なお、アイドリングストップが、エンジン停止であってもよい。

本変形例によれば、並列接続用スイッチがオフにされている場合、第１蓄電装置がスタータへの給電を実行し、第２蓄電装置が電装品への給電を実行するので、スタータ使用時に電装品への電力供給を安定化できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、１０個のニッケル水素電池１５２が直列接続されることによってニッケル水素電池系列１５０が構成されている。しかしながらこれに限らず例えば、１０個以外の数のニッケル水素電池１５２が直列接続されることによってニッケル水素電池系列１５０が構成されていてもよい。ニッケル水素電池系列１５０を構成すべきニッケル水素電池１５２の数は、必要とされる電圧に応じて決定されればよい。本変形例によれば、第２蓄電装置１１２の構成の自由度を拡大できる。

本発明の実施例において、車載用蓄電システム１００は、アイドリングストップ、エネルギー回生システムを有する車両に搭載されている。しかしながらこれに限らず例えば、これらの機能を有しない車両へ搭載されてもよい。本変形例によれば、本発明の適用範囲を拡大できる。

２０速度取得部、２４オルタネータ動作制御部、１００車載用蓄電システム、１１０第１蓄電装置、１１２第２蓄電装置、１１４電源管理装置、１１６スタータ、１１８スタータ用スイッチ、１２０オルタネータ、１２２電装品、１２４ＥＣＵ、１３０ＤＣ−ＤＣコンバータ、１５０ニッケル水素電池系列、１５２ニッケル水素電池。

Claims

鉛電池と、
前記鉛電池に並列に接続されるとともに、少なくともひとつのセルであって、かつ鉛電池以外のセルが２並列に接続されることによって構成されている二次電池とを備え、
前記鉛電池と前記二次電池とは、車両に搭載された発電機によって発電された電力を蓄えるとともに、車両内の負荷に給電し、
前記鉛電池と前記二次電池では、車両の速度がしきい値より低くなった場合、発電機からの充電が停止されることを特徴とする電源装置。
前記鉛電池と前記二次電池とは、１４．８Ｖの充電電圧および１２０Ａの制限電流にて、発電機から充電されるとともに、３０Ａの電流にて、車両内の負荷に給電しており、しきい値が時速２０ｋｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記しきい値は、鉛電池以外のセルが１並列に接続されている場合に放電過多とならないしきい値よりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
鉛電池と、
前記鉛電池に並列に接続される二次電池とを備え、
前記二次電池は、正負の電極端子を有する複数のセルと、前記正負の電極端子を接続し、前記複数のセルを直列接続する接続部材とを含む一対の電池系列を並列に接続してなり、
前記鉛電池と前記二次電池とは、車両に搭載された発電機によって発電された電力を蓄えるとともに、車両内の負荷に給電し、
前記鉛電池と前記二次電池では、車両の速度がしきい値より低くなった場合、発電機からの充電が停止されることを特徴とする電源装置。