JP2018043624A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２電源システムにおいて電源の劣化を乗員に認識させること。【解決手段】車両用電源装置は、第１電源と、動力源を始動する始動装置に対して前記第１電源と並列に接続される第２電源と、前記始動装置と、前記第１電源と前記第２電源との接続および遮断を行う始動スイッチを制御する制御部であって、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合には、前記始動スイッチを閉状態にする前に前記第２電源の電圧値を所定電圧値以下に制御する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源装置に関する。

近年、鉛バッテリ（第１電源）のほかにキャパシタ（第２電源）を搭載し、これら２つの電源によってエンジンの始動を制御する２電源システムが知られている。この２電源システムでは、一方の電源（第１電源）が劣化していたとしても、もう一方の電源（第２電源）から電力の供給が行われることによってエンジンを始動することが可能な場合がある。この場合、乗員は、例えばクランキングの弱さのようなバッテリの劣化の兆候を感じとることができないため、電源（第１電源）が劣化していることを認識することが難しい。

電源の劣化を乗員に認識させるための従来技術として、例えば、特許文献１に記載のエンジン用蓄電池の補修警告装置が知られている。この補修警告装置は、蓄電池の想定使用時間が経過した場合等において、始動禁止スイッチをオンにすることによりエンジンの始動を禁止する。

特開平５−２９９１２１号公報

ところが、特許文献１に記載のエンジン用蓄電池の補修警告装置は、始動禁止スイッチという新たな別の部品を備える必要があるため、装置の設計コストが増大するという課題がある。また、当該補修警告装置は、電源が１つである場合を想定した装置であるため、２電源システムに対して当該補修警告装置の技術をそのまま適用することは困難である場合がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、２電源システムにおいて電源の劣化を乗員に認識させることができる車両用電源装置を提供する。

請求項１記載の発明は、第１電源（１２）と、動力源を始動する始動装置（２０）に対して前記第１電源と並列に接続される第２電源（１１）と、前記始動装置と、前記第１電源と前記第２電源との接続および遮断を行う始動スイッチ（１８）を制御する制御部であって、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合には、前記始動スイッチを閉状態にする前に前記第２電源の電圧値を所定電圧値以下に制御する制御部（１４）と、を備える車両用電源装置（１０）である。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両用電源装置であって、前記所定電圧値は、前記第２電源のみで前記始動装置を駆動可能な最低電圧値よりも低い電圧値であるものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載車両用電源装置であって、前記制御部は、前記第２電源から前記第１電源への充電により前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置であって、前記第１電源に接続された前記始動装置とは異なる電気的負荷を備え、前記制御部は、前記電気的負荷への電力供給により前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御するものである。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置であって、前記制御部は、前記動力源が始動してから停止するまでの期間において前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御するものである。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置であって、前記第１電源と前記第２電源との間に接続されたコンタクタを備え、前記制御部は、前記始動スイッチを閉状態とし前記コンタクタを開状態から閉状態へと遷移させる際に、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合には劣化していない場合よりも前記コンタクタを開状態から閉状態へ遷移させるまでの時間を長くなるよう制御するものである。

請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置であって、前記制御部は、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合において前記動力源の始動動作が行われた回数の増加に応じて、前記閉状態へと遷移させるまでの時間を長くするように制御するものである。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置であって、乗員による第２電源への充電指示を示す操作を検出する検出手段を備え、前記制御部は、前記検出手段により前記操作が検出された場合、前記第２電源の電圧値が前記所定電圧値より大きい電圧値となるように充電を制御するものである。

請求項１に記載の発明によれば、第１電源が劣化している場合、第２電源の電圧を低下させるため、劣化した第１電源と電圧を低下させた第２電源とによってエンジンを始動開始させることになる。そのため、劣化した第１電源の電力を用いてエンジンを始動させることになり、第１電源の劣化の兆候を乗員に認識させることができる。また、請求項１に記載の発明によれば、始動禁止スイッチのような別の部品を新たに備える必要もなく、従来の２電源システムの構成によって実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、確実に第１電源の電力によってエンジンの始動開始を行うことができるため、乗員に第１電源の劣化の兆候を認識させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第２電源の降圧に応じて発生する電力を第１電源へ充電するため、電力の有効活用ができる。

請求項４に記載の発明によれば、第２電源の降圧に応じて発生する電力を他の電気的負荷へ供給するため、電力の有効活用ができる。

請求項５に記載の発明によれば、例えば、エアコン、灯体、ナビゲーション等の多くの電気的負荷への電力供給が必要となるエンジン始動から停止までの期間において、第２電源の降圧に応じて発生する電力をこれらの電気的負荷へ供給するため、電力の有効活用ができる。

請求項６に記載の発明によれば、前記第１電源と前記第２電源との間に接続されたコンタクタを備える場合に、第１電源の状態によっては第１電源が劣化していても、エンジンの始動の際にコンタクタが開状態から閉状態にされることにより第２電源が充電され、かかる充電された第２電源からの電力の提供を受けてエンジンが始動される場合があるが、当該コンタクタを閉状態にするタイミングを通常時（第１電源が劣化していない状態）よりも遅らせることにより、始動性が低下した状態でエンジンの始動を試みる時間をより長くすることができるため、第１電源の劣化の兆候を乗員に認識させ易くすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、第１電源が劣化した状態においてエンジンの始動動作が行われた回数の増加に応じてコンタクタを閉状態にするタイミングを徐々に遅らせることにより、当該回数の増加に応じて始動性が低下した状態でエンジンの始動を試みる時間をより長くすることができるため、第１電源の劣化の兆候を乗員に認識させ易くすることができる。

請求項８に記載の発明によれば、第１電源および第２電源のいずれか一方の電力のみではエンジンを始動できない状況において、乗員の操作に基づいて第１電源から第２電源への充電を行うことによりエンジンの始動をさせることができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の機能構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の車両用電源装置の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０について添付図面を参照しながら説明する。

（車両用電源装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の機能構成図である。
本実施形態に係る車両用電源装置１０は、車両１に搭載される装置である。
車両用電源装置１０は、少なくとも、キャパシタ１１およびバッテリ１２と、ＤＣ（Direct Current；直流）−ＤＣコンバータ１３およびコントローラ１４と、コンタクタ１５およびコンタクタリレー１６と、を備える。

車両１は、車両用電源装置１０の他、ＦＩ（Fuel injection；燃料噴射）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）１７と、スタータマグネットスイッチ（ＳＴＭＧＳＷ）１８、スタータリレー１９、およびスタータモータ（ＳＴＭ）２０と、発電機（ＡＣＧ）２１および内燃機関２２と、電気的負荷２３と、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）２４と、第２電圧センサ２５および第１電圧センサ２６と、回転数センサ２７と、を備える。

キャパシタ１１（第２電源）は、例えば電気二重層コンデンサまたは電解コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどである。キャパシタ１１は、スタータマグネットスイッチ１８に接続されている。また、キャパシタ１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第１入出力端子１３ａと、コンタクタ１５の第１端子１５ａとに接続されている。キャパシタ１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３またはコンタクタ１５を介して、バッテリ１２、コンタクタリレー１６、ＦＩ−ＥＣＵ１７、発電機２１、電気的負荷２３、およびイグニッションスイッチ２４に電気的に接続可能である。

バッテリ１２（第１電源）は、例えば鉛バッテリなどの二次電池である。バッテリ１２の定格電圧は、例えば１２［Ｖ］である。バッテリ１２は、コンタクタリレー１６、ＦＩ−ＥＣＵ１７、発電機２１、電気的負荷２３、およびイグニッションスイッチ２４に接続されている。また、バッテリ１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第２入出力端子１３ｂと、コンタクタ１５の第２端子１５ｂとに接続されている。バッテリ１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３またはコンタクタ１５を介して、キャパシタ１１およびスタータマグネットスイッチ１８に電気的に接続可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、コントローラ１４の制御によって第１および第２入出力端子１３ａ，１３ｂ間の双方向で昇降圧可能である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、内燃機関２２の運転時に発電機２１で発生した発電電力または車両１の制動時に発電機２１で発生した回生電力を必要に応じて昇圧し、キャパシタ１１に供給することでキャパシタ１１を充電させる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、キャパシタ１１に蓄電されている電力を必要に応じて昇圧し、少なくともバッテリ１２または電気的負荷２３に供給することでキャパシタ１１を放電させる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えば、Ｈブリッジの昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータであって、ブリッジ接続された４つの第１〜第４スイッチング素子（例えば、IGBT；Insulated Gate Bipolar mode Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３における、対をなす第１および第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は第１入出力端子１３ａと接地端子１３ｃとの間で直列に接続されている。つまり第１スイッチング素子ＳＷ１のコレクタは第１入出力端子１３ａに接続され、第１スイッチング素子ＳＷ１のエミッタは第２スイッチング素子ＳＷ２のコレクタに接続され、第２スイッチング素子ＳＷ２のエミッタは接地端子１３ｃに接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３における、対をなす第３および第４スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は第２入出力端子１３ｂと接地端子１３ｃとの間で直列に接続されている。つまり第３スイッチング素子ＳＷ３のコレクタは第２入出力端子１３ｂに接続され、第３スイッチング素子ＳＷ３のエミッタは第４スイッチング素子ＳＷ４のコレクタに接続され、第４スイッチング素子ＳＷ４のエミッタは接地端子１３ｃに接続されている。

各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のエミッタ・コレクタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにして各第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２との接続点と、第３スイッチング素子ＳＷ３と第４スイッチング素子ＳＷ４との接続点との間に接続されたリアクトルＬを備えている。さらに、第１入出力端子１３ａと接地端子１３ｃとの間に接続された第１コンデンサＣａと、第２入出力端子１３ｂと接地端子１３ｃとの間に接続された第２コンデンサＣｂと、を備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、第１入出力端子１３ａと第２入出力端子１３ｂとの間を直結するように直列に接続された抵抗ＲおよびダイオードＤを備えている。ダイオードＤは第２入出力端子１３ｂから第１入出力端子１３ａに向けて順方向になるように配置されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、コントローラ１４から出力されて各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のゲートに入力される信号によって駆動される。

コントローラ１４（制御部）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などにより構成される。コントローラ１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の双方向の昇降圧動作と、コンタクタリレー１６によるコンタクタ１５の接続および遮断の動作と、を制御する。さらに、コントローラ１４は、ＦＩ−ＥＣＵ１７によるアイドル停止の実行を許可するか禁止するかを決定し、決定した内容に基づく制御指令をＦＩ−ＥＣＵ１７に出力する。

コントローラ１４は、キャパシタ１１の出力電圧ＶＣを検出する第２電圧センサ２５と、キャパシタ１１の充電電流および放電電流を検出する電流センサ（図示略）と、キャパシタ１１の温度を検出する温度センサ（図示略）と、に接続されている。

コントローラ１４は、バッテリ１２の放電およびバッテリ１２の放電深度を制御する。コントローラ１４は、バッテリ１２の出力電圧ＶＢを検出する第１電圧センサ２６と、バッテリ１２の充電電流および放電電流を検出する電流センサ（図示略）と、バッテリ１２の温度を検出する温度センサ（図示略）と、に接続されている。

コンタクタ１５は、コンタクタリレー１６のオンおよびオフに応じてコンタクタ１５の第１および第２端子１５ａ，１５ｂ間の接続および遮断を切り替える。コンタクタリレー１６のオンおよびオフはコントローラ１４により制御される。

なお、コンタクタ１５の第１端子１５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第１入出力端子１３ａと、キャパシタ１１の正極側端子と、スタータマグネットスイッチ１８と、に接続されている。コンタクタ１５の第２端子１５ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第２入出力端子１３ｂと、バッテリ１２の正極側端子と、発電機２１および電気的負荷２３と、に接続されている。これらによりコンタクタ１５は、接続状態において、直列に接続されたスタータマグネットスイッチ１８およびスタータモータ２０に対してキャパシタ１１とバッテリ１２とを並列に接続する。
なお、キャパシタ１１およびバッテリ１２の負極側端子は接地されている。

ＦＩ−ＥＣＵ１７は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサと、プログラムメモリ、ワーキングメモリ、通信インターフェースなどがバスによって接続された構成を有する。ＦＩ−ＥＣＵ１７は、燃料供給、点火タイミングなどの内燃機関２２の動作に関する各種制御を行なう。ＦＩ−ＥＣＵ１７は、乗員の操作に応じてイグニッションスイッチ２４から出力される始動要求および停止要求の信号によって内燃機関２２の始動および停止を制御する。

ＦＩ−ＥＣＵ１７は、内燃機関２２のアイドル停止制御を行う。アイドル停止制御は、所定の一時停止条件の成立に応じて運転状態の内燃機関２２を自動的に一時的に停止し、所定の復帰条件の成立に応じて一時停止状態の内燃機関２２を自動的に再始動させる制御である。所定の一時停止条件は、例えば、車両１の車速がゼロであり、アクセルペダル開度がゼロであり、かつブレーキペダルスイッチがオンであることである。所定の復帰条件は、例えば、ブレーキペダルスイッチがオフになったことなどである。

ＦＩ−ＥＣＵ１７は、イグニッションスイッチ２４から出力される信号による始動要求またはアイドル停止の一時停止状態からの復帰要求に応じて、スタータリレー１９をオンに制御することによって内燃機関２２を始動させる。また、ＦＩ−ＥＣＵ１７は、発電機（ＡＣＧ）２１の発電動作を制御し、発電機２１の発電電圧を任意に変更する。

発電機２１は、例えばベルトなどを介して内燃機関２２のクランク軸（図示略）に連結された交流発電機である。発電機２１は、内燃機関２２の運転時の動力、或いは車両１の減速時に回生される動力を用いて交流電力を発電する。なお、発電機２１は、発電および回生による交流出力を直流出力に整流する整流器（図示略）などを備えている。発電機２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第２入出力端子１３ｂに接続されている。

内燃機関２２（動力源、エンジン）は、スタータモータ（ＳＴＭ）２０の駆動力によって始動する。スタータモータ２０は、スタータマグネットスイッチ（ＳＴＭＧＳＷ）１８を介したキャパシタ１１またはバッテリ１２からの電圧印加によって回転駆動する。スタータマグネットスイッチ１８は、スタータリレー１９のオンおよびオフに応じてスタータモータ２０への給電有無を切り替える。すなわち、スタータマグネットスイッチ１８（始動スイッチ）は、スタータモータ２０（始動装置）と、キャパシタ１１（前記第２電源）とバッテリ１２（第１電源）との接続および遮断を行う。スタータリレー１９のオンおよびオフはＦＩ−ＥＣＵ１７により制御される。

スタータモータ２０（始動装置）は、例えば、回転軸（図示略）にピニオンギヤ（図示略）を備えている。内燃機関２２は、例えば、スタータモータ２０のピニオンギヤに噛み合うリングギヤ（図示略）をクランク軸（図示略）に備えている。これによりスタータモータ２０は、ピニオンギヤを内燃機関２２側のリングギヤに噛み合わせることによって、駆動力を内燃機関２２に伝達可能である。

電気的負荷２３は、車両１に搭載された各種補機類などである。電気的負荷２３は、接地されるとともにＤＣ−ＤＣコンバータ１３の第２入出力端子１３ｂに接続されている。

なお、特許請求の範囲の記載の「始動スイッチ」には、スタータマグネットスイッチ１８およびイグニッションスイッチ２４が含まれる。また、コントローラ１４は、スターターリレー１９のオンとオフと切り替えをＦＩ−ＥＣＵ１７を介して制御することによって、スタータマグネットスイッチ１８のオン（閉状態）とオフ（開状態）との切り替えを制御する。

（車両用電源装置の動作）
以下、車両用電源装置１０の動作について説明する。
コントローラ１４は、乗員の操作に応じてイグニッションスイッチ２４から出力される始動要求を取得する。コントローラ１４は、当該始動要求を取得すると、バッテリ１２の電源劣化状態を示す劣化フラグを確認する。

なお、劣化フラグは、コントローラ１４によって管理されるオン（ＯＮ）とオフ（ＯＦＦ）の２値のデータであり、例えば、コントローラ１４によって定期的に（例えば、１０秒毎に）再設定（データ更新）される。
コントローラ１４は、第１電圧センサ２６によって検出されるバッテリ１２の出力電圧ＶＢと、電流センサ（図示略）によって検出されるバッテリ１２の充電電流および放電電流と、温度センサ（図示略）によって検出されるバッテリ１２の温度とに基づいて、バッテリ１２の内部抵抗を推定する。コントローラ１４は、当該内部抵抗の値に基づいてバッテリ１２が電源劣化状態であるか否かの判定をする。コントローラ１４は、当該判定の結果に基づいて、劣化フラグの値としてオンまたはオフの値を設定する。

コントローラ１４が劣化フラグの状態を確認した結果、オンの状態である場合、コントローラ１４は、第２電圧センサ２５を介してキャパシタ１１の電圧状態を確認する。キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値（例えば、２［Ｖ］）より高い場合には、コントローラ１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介してキャパシタ１１からバッテリ１２への充電を行わせる。当該充電は、キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値以下となるまで行われる。

なお、当該所定電圧値には、例えば、キャパシタ１１のみで内燃機関２２を始動させることが可能な（スタータモータ２０を駆動可能な）最低電圧値よりも低い電圧値が予め設定される。

コントローラ１４は、イグニッションスイッチ２４がオンにされることによって内燃機関２２を始動させる際に、上記の通り、キャパシタ１１の電圧値を所定電圧値以下とした後、スタータマグネットスイッチ（ＳＴＭＧＳＷ）１８を介して内燃機関２２を始動させる。

上記の通り、キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値以下となるまで充電が行われることにより、キャパシタ１１のみでは内燃機関２２を始動させることができなくなるため、バッテリ１２の電力も用いて内燃機関２２を始動させることとなる。そして、劣化しているバッテリ１２を用いてエンジンの始動が試みられることからエンジンが始動し難くなるため、乗員はバッテリ１２の劣化を認識することができる。

なお、ＦＩ−ＥＣＵ１７は、コントローラ１４により劣化フラグがオンの状態であると確認された場合には、アイドル停止を行わない。

以下、車両用電源装置１０の始動における動作の詳細について説明する。
図２および図３は、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、車両用電源装置１０のコントローラ１４が、イグニッションスイッチ２４から出力される信号に基づく始動要求を受入れ可能な状態になった際に開始する。

（ステップＳ００１）コントローラ１４が、イグニッションスイッチ２４から出力される信号に基づく始動要求を取得した場合、ステップＳ００２へ進む。そうでない場合は、ステップＳ００１に留まる。

（ステップＳ００２）コントローラ１４は、劣化フラグの状態を確認する。確認された劣化フラグの状態がオンである場合には、ステップＳ００３へ進む。そうでない場合は、ステップＳ００５へ進む。

（ステップＳ００３）コントローラ１４は、キャパシタ１１の電圧値を確認する。キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値以下である場合には、ステップＳ００５へ進む。そうでない場合は、ステップＳ００４へ進む。

（ステップＳ００４）コントローラ１４は、キャパシタ１１の電圧を降圧させる。その後、ステップＳ００３へ戻る。

（ステップＳ００５）コントローラ１４は、内燃機関２２の始動制御を行う。以上で、本フローチャートの処理が終了する。

図３に示すフローチャートは、図２示すフローチャートの上記ステップＳ００５における内燃機関２２の始動制御の動作の詳細を示したものである。以下に、図３に示すフローチャートが示す車両用電源装置１０の動作について説明する。

（ステップＳ００６）コントローラ１４は、劣化フラグの状態を確認する。確認された劣化フラグの状態がオンである場合には、ステップＳ００８へ進む。そうでない場合は、ステップＳ００７へ進む。

（ステップＳ００７）コントローラ１４は、イグニッションスイッチ２４がオンにされた後からコンタクタ１５を開状態から閉状態へ遷移するまでの時間（待機時間）の長さｔの値が、ｔ１となるように制御する。その後、ステップＳ００９へ進む。

（ステップＳ００８）コントローラ１４は、イグニッションスイッチ２４がオンにされた後からコンタクタ１５を開状態から閉状態へ遷移するまでの時間（待機時間）の長さｔの値が、上記のｔ１よりも長いｔ２となるように制御する。その後、ステップＳ００９へ進む。

（ステップＳ００９）コントローラ１４は、ＦＩ−ＥＣＵ１７を介してスタータリレー１９をオンにするように制御する。スタータマグネットスイッチ１８は、スタータリレー１９がオンにされることに応じてスタータモータ２０への給電を行う。その後、ステップＳ０１０へ進む。

（ステップＳ０１０）コントローラ１４は、待機時間ｔが経過したか否かを確認する。待機時間ｔが経過した場合は、ステップＳ０１１へ進む。そうでない場合は、ステップＳ０１０に留まる。

（ステップＳ０１１）コントローラ１４は、コンタクタリレー１６をオンにするよう制御することにより、コンタクタ１５をオン（閉状態）にする。その後、ステップＳ０１２へ進む。

（ステップＳ０１２）コントローラ１４は、内燃機関２２の始動完了を確認する。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。

以下、車両用電源装置１０の劣化フラグの設定における動作の詳細について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。本フローチャートは、車両用電源装置１０のコントローラ１４による制御に基づいて定期的に（例えば、１０秒毎に）開始される。

（ステップＳ１０１）コントローラ１４は、第１電圧センサ２６によって検出されるバッテリ１２の出力電圧ＶＢと、電流センサ（図示略）によって検出されるバッテリ１２の充電電流および放電電流と、温度センサ（図示略）によって検出されるバッテリ１２の温度とに基づいて、バッテリ１２の内部抵抗を推定する。コントローラ１４は、当該内部抵抗の値に基づいてバッテリ１２が電源劣化状態であるか否かの判定をする。その後、ステップＳ１０２へ進む。

（ステップＳ１０２）バッテリ１２が電源劣化状態であると判定された場合は、ステップＳ１０３へ進む。そうでない場合は、ステップＳ１０６へ進む。

（ステップＳ１０３）コントローラ１４は、劣化フラグの状態を確認する。確認された劣化フラグの状態がオンである場合は、ステップＳ１０５へ進む。そうでない場合は、ステップＳ１０４へ進む。

（ステップＳ１０４）コントローラ１４は、劣化フラグの状態をオンの状態に変更する。その後、ステップＳ１０５へ進む。

（ステップＳ１０５）コントローラ１４は、キャパシタ１１の電圧を降圧させる。以上で本フローチャートの処理は終了する。

（ステップＳ１０６）コントローラ１４は、劣化フラグの状態を確認する。確認された劣化フラグの状態がオンである場合は、ステップＳ１０７へ進む。そうでない場合は、本フローチャートの処理は終了する。

（ステップＳ１０７）コントローラ１４は、劣化フラグの状態をオフの状態に変更する。以上で本フローチャートの処理は終了する。

以上、説明したように、第１の実施形態に係る車両用電源装置１０は、バッテリ１２が劣化し電圧が低下した場合において、キャパシタ１１の電圧を低下させる。これにより、車両用電源装置１０は、キャパシタ１１のみではエンジンを始動させることができなくなるため、バッテリ１２も利用することによりエンジンを始動させることになる。そのため、バッテリ１２の劣化状態に応じてエンジンが始動しにくくなるため、乗員はバッテリ１２の劣化を認識することができる。

また、第１の実施形態に係る車両用電源装置１０は、例えば、特許文献１に記載のエンジン用蓄電池の補修警告装置のように始動禁止スイッチのような新たな部材を備える必要はなく、一般的な２電源システムの構成によって実現できるため、システムの複雑化に伴う設計コストの高騰を抑えることができる。

また、上述したように、第１の実施形態に係る車両用電源装置１０によれば、キャパシタ１１の降圧に応じて発生する電力をバッテリ１２へ充電するため、電力の有効活用ができる。

＜第１の実施形態の変形例＞
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係る車両用電源装置１０について説明する。
上述した第１の実施形態に係る車両用電源装置１０は、バッテリ１２が劣化し電圧が低下した場合、キャパシタ１１からバッテリ１２への充電を行うことによってキャパシタ１１の電圧が所定電圧値以下となるように制御するものとした。

一方、本発明の第１の実施形態の変形例に係る車両用電源装置１０は、バッテリ１２が劣化し電圧が低下した場合、キャパシタ１１が（スタータモータ２０とは異なる）電気的負荷２３に対して電力を提供することによってキャパシタ１１の電圧が所定電圧値以下となるように制御する。なお、例えば、コントローラ１４は、通常時にはバッテリ１２によって電力の供給がなされる電気的負荷２３に対して、コンタクタ１５を閉状態にするか、またはＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介してバッテリ１２を昇圧することによって、バッテリ１２に代わってキャパシタ１１が電力を供給するように制御する。

以上、説明したように、本発明の第１の実施形態の変形例に係る車両用電源装置１０によれば、バッテリ１２の劣化状態に応じてエンジンが始動しにくくなるため、乗員はバッテリ１２の劣化を認識することができる。また、当該車両用電源装置１０によれば、キャパシタ１１の降圧に応じて発生する電力を、通常時にはバッテリ１２によって電力の供給がなされる（スタータモータ２０とは異なる）電気的負荷２３へ供給するため、電力の有効活用ができる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態に係る車両用電源装置１０について説明する。
第２の実施形態に係る車両用電源装置１０は、バッテリ１２が劣化し電圧が低下した場合、エンジンが始動してから停止するまでの期間において、キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値以下となるように制御する。例えば、コントローラ１４は、カーナビゲーションシステムにおいて設定された目的地に車両１が近づいた際に、次回のエンジン始動時に備えて、キャパシタ１１の電圧値を低下させておく。

なお、一般的に、エンジンが始動してから停止するまでの期間においては、例えば、エアコン、灯体、およびカーナビゲーションシステム等の多様な電気的負荷への電力供給が必要となる。

このように、本発明の第２の実施形態に係る車両用電源装置１０は、エンジンが始動してから停止するまでの期間に発生する様々な電気的負荷へ電力を供給することによってキャパシタ１１の電圧値を低下させるため、電力の有効活用ができる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態に係る車両用電源装置１０について説明する。
第３の実施形態に係る車両用電源装置１０は、バッテリ１２の電圧が低下していない場合（劣化フラグがオフである場合）においてイグニッションスイッチ２４がオンにされた後からコンタクタ１５を開状態から閉状態へ遷移するまでの時間よりも、バッテリ１２が劣化し電圧が低下した場合（劣化フラグがオンである場合）においてイグニッションスイッチ２４がオンにされた後からコンタクタ１５を開状態から閉状態へ遷移するまでの時間のほうが長くなるように制御する（図３、ステップＳ００８）。これにより、スタータマグネットスイッチ１８（始動スイッチ）が閉状態となった後、コンタクタ１５が閉状態となるまではキャパシタ１１のみの電力によってエンジンの始動が行われ、その後、コンタクタ１５が閉状態となってからバッテリ１２の電力もあわせてエンジンの始動が行われることになる。

このように、本発明の第３の実施形態に係る車両用電源装置１０によれば、エンジンの始動の際にコンタクタ１５が開状態から閉状態とされることによりキャパシタ１１がバッテリ１２により充電され、かかる充電されたキャパシタ１１からの電力の提供を受けてエンジンが始動される場合であっても、コンタクタ１５を閉状態にするタイミングを通常時（第１電源が劣化していない状態）よりも遅らせることによって、始動性が低下した状態でエンジンの始動を試みる時間を長くすることができるため、乗員はバッテリ１２の劣化を認識し易くなる。

＜第３の実施形態の変形例＞
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係る車両用電源装置１０について説明する。
第３の実施形態の変形例に係る車両用電源装置１０は、過去にバッテリ１２が劣化し電圧が低下した状態でエンジンの始動動作が行われた回数の増加に応じて、コンタクタ１５を開状態から閉状態へ遷移するまでの時間が徐々に長くなるように制御する。

すなわち、車両用電源装置１０のコントローラ１４は、図３のステップＳ００８において、待機時間ｔの値であるｔ２が、過去にバッテリ１２が劣化し電圧が低下した状態でエンジンの始動動作が行われた回数の増加に応じて、より大きな値となる（より長い時間となる）ように制御する。

これにより、スタータマグネットスイッチ１８（始動スイッチ）が閉状態となった後、コンタクタ１５が閉状態になるまではキャパシタ１１のみの電力によってエンジンの始動が行われ、その後、コンタクタ１５が閉状態となってからバッテリ１２の電力もあわせてエンジンの始動が行われることになる。

このように、本発明の第３の実施形態に係る車両用電源装置１０によれば、過去にバッテリ１２が劣化し電圧が低下した状態でエンジンの始動動作が行われた回数の増加に応じて、始動性が低下した状態でエンジンの始動を試みる時間が徐々に長くなるように制御する。これによってエンジンが始動し難い時間が徐々に長くなるため、乗員はバッテリ１２の劣化を認識し易くなる。

＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態に係る車両用電源装置１０について説明する。
第４の実施形態に係る車両用電源装置１０のコントローラ１４は、乗員によるキャパシタ１１への充電指示を示す操作を検出する検出手段を備える。コントローラ１４は、当該検出手段によって充電指示を示す操作が検出された場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３によってキャパシタ１１を昇圧することにより、キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値（例えば、２［Ｖ］）より大きい電圧値となるように充電を制御する。

これにより、第４の実施形態に係る車両用電源装置１０によれば、バッテリ１２が劣化し電圧が低下している場合であっても、例えば、キャパシタ１１の電圧値を増加させればエンジンを始動することができるような場合には、バッテリ１２からキャパシタ１１へ充電を行うことによってエンジンを始動させることができる。バッテリ１２の電力またはキャパシタ１１の電力のいずれか一方のみではエンジンを始動することができないような緊急時等であっても、例えば、乗員が特定の操作（すなわち、バッテリ１２からキャパシタ１１への充電指示を示す操作）を行うことによって、エンジンの始動の前に、キャパシタ１１の電圧値をエンジン始動可能な電圧値まで昇圧させることにより、緊急的にエンジンを始動させることができる。

以下、第４の実施形態に係る車両用電源装置１０による緊急始動の動作の詳細について説明する。
図５は、本発明の第４の実施形態に係る車両用電源装置１０の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０１）コントローラ１４が、緊急始動要求（バッテリ１２からキャパシタ１１への充電指示）を示す操作を検出する検出手段から当該緊急始動要求を取得した場合、ステップＳ２０２へ進む。そうでない場合は、ステップＳ２０１に留まる。

（ステップＳ２０２）コントローラ１４は、第２電圧センサ２５を介して、キャパシタ１１の電圧値を取得する。その後、ステップＳ２０３へ進む。

（ステップＳ２０３）キャパシタ１１の電圧値が所定電圧値より低い場合には、ステップＳ２０４へ進む。そうでない場合は、ステップＳ２０５へ進む。

（ステップＳ２０４）コントローラ１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介してバッテリ１２からキャパシタ１１への充電を行わせる。その後、ステップＳ２０５へ進む。

（ステップＳ２０５）コントローラ１４は、内燃機関２２の始動制御を行う。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。

以上、この発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１…車両、１０…車両用電源装置、１１…キャパシタ（第２電源）、１２…バッテリ（第１電源）、１３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１４…コントローラ（制御部）、１５…コンタクタ、１６…コンタクタリレー、１７…ＦＩ−ＥＣＵ、１８…スタータマグネットスイッチ（始動スイッチ）、１９…スタータリレー、２０…スタータモータ、２１…発電機、２２…内燃機関（エンジン）、２３…電気的負荷、２４…イグニッションスイッチ、２５…第２電圧センサ、２６…第１電圧センサ、２７…回転数センサ

Claims (8)

1. 第１電源と、
   動力源を始動する始動装置に対して前記第１電源と並列に接続される第２電源と、
   前記始動装置と、前記第１電源と前記第２電源との接続および遮断を行う始動スイッチを制御する制御部であって、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合には、前記始動スイッチを閉状態にする前に前記第２電源の電圧値を所定電圧値以下に制御する制御部と、
   を備える車両用電源装置。
2. 前記所定電圧値は、前記第２電源のみで前記始動装置を駆動可能な最低電圧値よりも低い電圧値である
   請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記制御部は、前記第２電源から前記第１電源への充電により前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御する
   請求項１または請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記第１電源に接続された前記始動装置とは異なる電気的負荷を備え、
   前記制御部は、前記電気的負荷への電力供給により前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御する
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置。
5. 前記制御部は、前記動力源が始動してから停止するまでの期間において前記第２電源の電圧値を前記所定電圧値以下に制御する
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置。
6. 前記第１電源と前記第２電源との間に接続されたコンタクタを備え、
   前記制御部は、前記始動スイッチを閉状態とし前記コンタクタを開状態から閉状態へと遷移させる際に、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合には劣化していない場合よりも前記コンタクタを開状態から閉状態へ遷移させるまでの時間を長くなるよう制御する
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置。
7. 前記制御部は、前記第１電源が所定の状態より劣化している場合において前記動力源の始動動作が行われた回数の増加に応じて、前記閉状態へと遷移させるまでの時間を長くするように制御する
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置。
8. 乗員による第２電源への充電指示を示す操作を検出する検出手段を備え、
   前記制御部は、前記検出手段により前記操作が検出された場合、前記第２電源の電圧値が前記所定電圧値より大きい電圧値となるように充電を制御する
   請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の車両用電源装置。

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