JP2018133914A - 車両用電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電機によって２つのバッテリを充電するとともに、より電圧が低い方のバッテリが充電不足に陥らないようにできる電源システムを提供すること。【解決手段】電源システムは、車両の減速時に回生発電を実行可能なモータジェネレータと、モータジェネレータに対しそれぞれ並列に接続される第１及び第２バッテリと、第２バッテリとモータジェネレータを接続する第１給電線と第１バッテリとを導通又は遮断する第１スイッチと、第１給電線に設けられた第２スイッチと、を備える。第１バッテリの開放電圧は第２バッテリの開放電圧よりも高くなるように制御される。電源システムは、回生発電の開始時に第１及び第２スイッチをオンにし、第１及び第２バッテリの同時充電を開始する。電源システムは、同時充電を開始した後、第１バッテリの充電状態を表す充電電流Ｉ＿Ｐｂに基づいて定めたタイミングで第１スイッチをオフにし、第２バッテリの優先充電を開始する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用電源システムに関する。より詳しくは、車両の走行中に発電可能な発電機と、この発電機に接続された２つの蓄電池と、を備える車両用電源システムに関する。

車両用電源システムは、車両の走行中に発電機で発電した電力を二次電池やキャパシタ等の蓄電装置に蓄えておき、これを車両に搭載される様々な電気負荷（例えば、車両を走行させるための走行モータや、エアコンやライト等の補機等）に供給する。近年では、特性の異なる２つ以上の複数の蓄電装置を備え、電力が要求される負荷に応じてこれら複数の蓄電装置を使い分ける車両用電源システムが提案されている。

例えば特許文献１には、特性の異なる２つの蓄電装置として、鉛蓄電池とこれよりも端子電圧が低く設定されたリチウムイオン蓄電池とを備える車両用電源システムが示されている。この車両用電源システムでは、車両の減速に伴い発電機で回生発電を行う際には、この発電機と鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池を並列に接続し、これら蓄電池を同時に充電する。

この車両用電源システムでは、上記のような同時充電を行っている間に例えば車速が低下し、発電機による発電電流が低下すると、より高電位である鉛蓄電池が充電状態から放電状態に移行してしまい、発電を行っているにもかかわらず鉛蓄電池の蓄電量が意図せず減少してしまう場合がある。この際、鉛蓄電池の電力は、リチウムイオン蓄電池の充電又は他の電気負荷の駆動に用いられる。そこで特許文献１の車両用電源システムでは、同時充電を行っている間には鉛蓄電池の放電状態を監視し、この放電状態に応じて発電機と鉛蓄電池とを接続する鉛蓄電池の充電回路からリチウムイオン蓄電池を遮断することにより、鉛蓄電池のさらなる放電を防止している。

特許第５８８９７５０号公報

以上のように特許文献１の車両用電源システムでは、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池のうちより高電位であり放電しやすい鉛蓄電池の蓄電量の意図しない低下を防止するため、同時充電では、保護しようとする鉛蓄電池の放電状態に応じてリチウムイオン蓄電池を充電回路から切断している。すなわち、同時充電においてリチウムイオン蓄電池の充電を終了するタイミングは、リチウムイオン蓄電池の状態とは無関係に鉛蓄電池の放電状態に応じて定められるため、鉛蓄電池の放電を防止するあまり、より低電位のリチウムイオン蓄電池が十分に充電されず、回生能力の高いリチウムイオン蓄電池の電池性能を十分に生かせなくなるおそれがある。すなわち、走行中にリチウムイオン蓄電池が充電不足になってしまうと、エンジンで発電機を駆動し、リチウムイオン蓄電池を充電する必要が生じてしまい、車両全体での燃費が低下するおそれがある。

本発明は、発電機によって端子電圧が異なる２つの蓄電装置を充電するとともに、より電圧が低い方の蓄電装置が充電不足に陥らないようにできる車両用電源システムを提供することを目的とする。

（１）車両用電源システム（例えば、後述の電源システムＳ）は、車両の減速時に回生発電を実行可能な発電機（例えば、後述のモータジェネレータ１）と、前記発電機に対しそれぞれ並列に接続される第１蓄電装置（例えば、後述の第１バッテリ２）及び第２蓄電装置（例えば、後述の第２バッテリ５）と、前記第２蓄電装置及び前記発電機を接続して構成される充電回路（例えば、後述の第１給電線３４）と前記第１蓄電装置とを導通又は遮断する第１スイッチ（例えば、後述の第１スイッチＳＷ１）と、を備え、前記第１蓄電装置の開放電圧は前記第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように制御される。車両用電源システムは、前記発電機による回生発電の開始時に前記第１スイッチを導通状態にし、前記第１及び第２蓄電装置の同時充電を開始する充電制御手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、前記回生発電の実行中に前記第１蓄電装置の充電状態（例えば、後述の充電電流Ｉ＿Ｐｂ、開放電圧Ｖ＿Ｐｂ）を取得する第１充電状態監視手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、を備え、前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記第１充電状態監視手段によって取得された充電状態に基づいて定めたタイミングで前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することを特徴とする。

（２）この場合、車両用電源システムは、前記回生発電の実行中に前記第２蓄電装置の充電状態（例えば、後述の開放電圧Ｖ＿ＬｉＢ）を取得する第２充電状態監視手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部（例えば、後述の合流部３８）よりも前記第２蓄電装置側に設けられ、前記第２蓄電装置と前記発電機とを導通又は遮断する第２スイッチ（例えば、後述の第２スイッチＳＷ２）と、をさらに備え、前記充電制御手段は、前記第２蓄電装置の優先充電を開始した後、前記第２充電状態監視手段によって取得された充電状態に基づいて定めたタイミングで前記第２スイッチを遮断状態にし、その後前記第１スイッチを導通状態にすることにより、前記第１蓄電装置の優先充電を開始することが好ましい。

（３）この場合、前記第１充電状態監視手段は、前記第１蓄電装置の充電状態を表すパラメータとして前記回生発電の実行中における前記第１蓄電装置への充電電流（例えば、後述の充電電流Ｉ＿Ｐｂ）を取得し、前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記第１充電状態監視手段によって取得された前記充電電流が所定の同時充電終了電流（例えば、後述の同時充電終了電流Ｉ＿ｔｈ）以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することが好ましい。

（４）この場合、前記第１充電状態監視手段は、前記第１蓄電装置の充電状態を表すパラメータとして、前記第１蓄電装置の開放電圧（例えば、後述の開放電圧Ｖ＿Ｐｂ）を取得し、前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部（例えば、後述の合流部３８）の電圧（例えば、後述の合流部の電圧ＶＡ）が前記第１充電状態監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧が以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することが好ましい。

（５）車両用電源システム（例えば、後述の電源システムＳ）は、車両の減速時に回生発電を実行可能な発電機（例えば、後述のモータジェネレータ１）と、前記発電機に対しそれぞれ並列に接続される第１蓄電装置（例えば、後述の第１バッテリ２）及び第２蓄電装置（例えば、後述の第２バッテリ５）と、前記第２蓄電装置及び前記発電機を接続して構成される充電回路（例えば、後述の第１給電線３４）と前記第１蓄電装置とを導通又は遮断する第１スイッチ（例えば、後述の第１スイッチＳＷ１）と、を備え、前記第１蓄電装置の開放電圧は前記第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように制御される。車両用電源システムは、前記第１スイッチを遮断状態にしながら前記発電機による回生発電を開始し、前記第２蓄電装置の優先充電を開始する充電制御手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、前記回生発電の実行中に前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部（例えば、後述の合流部３８）の電圧（例えば、後述の合流部の電圧ＶＡ）を取得する合流部電圧監視手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、前記回生発電の実行中に前記第１蓄電装置の開放電圧（例えば、後述の開放電圧Ｖ＿Ｐｂ）を取得する第１電圧監視手段（例えば、後述のバッテリコントローラ７）と、を備え、前記充電制御手段は、前記第２蓄電装置の優先充電を開始した後、前記合流部電圧監視手段によって取得された前記合流部の電圧と前記第１電圧監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧とを用いて定められたタイミングで前記第１スイッチを導通状態にし、前記第１及び第２蓄電装置の同時充電を開始することを特徴とする。

（６）この場合、前記充電制御手段は、前記回生発電を実行しかつ前記第１スイッチを導通状態にしている間に、前記合流部電圧監視手段によって取得された前記合流部の電圧が前記第１電圧監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にすることが好ましい。

（１）本発明の車両用電源システムでは、発電機に対し第１及び第２蓄電装置をそれぞれ並列に設け、第２蓄電装置及び発電機を接続して構成される第２蓄電装置の充電回路と、第１蓄電装置とを第１スイッチで接続し、第１蓄電装置の開放電圧は第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように設定する。また車両用電源システムでは、発電機による回生発電の開始時に第１スイッチを導通状態にし、第１及び第２蓄電装置の同時充電を開始する。これにより、発電機から第１及び第２蓄電装置にそれぞれ発電電流が供給され、これにより第１及び第２蓄電装置が同時に充電される。ここで上述のように、第１及び第２蓄電装置の同時充電を継続すると、より高電位である第１蓄電装置は充電から放電に変化する。本発明の車両用電源システムでは、同時充電を行っている間における第１蓄電装置の充電状態に応じて定めたタイミングで第１スイッチを遮断することにより、第１蓄電装置が充電から放電に変化してしまう前に、第２蓄電装置の優先充電に移行することができる。これにより、第２蓄電装置が充電不足に陥らないようにしながら、第１蓄電装置もある程度充電できる。また第２蓄電装置が充電不足に陥らないようにすることにより、車両の走行中にエンジンで発電機を駆動し、第２蓄電装置に強制的に充電をする機会を減らすことができるので、車両全体での燃費を向上することもできる。

（２）本発明の車両用電源システムでは、同時充電から第２蓄電装置の優先充電に移行した後、第２蓄電装置の充電状態に基づいて定めたタイミングで第２スイッチを遮断状態にし、さらに第１スイッチを導通状態にすることにより、第１蓄電装置の優先充電を開始する。すなわち本発明の車両用電源システムによれば、先ずは第２蓄電装置が優先的に充電され、その後余裕が生じた場合には第１蓄電装置が充電される。これにより、回生発電が長引いた場合には、第２蓄電装置の充電を優先しつつ、第１蓄電装置も追加的に充電することができる。

（３）回生発電中の発電電流は、車両の速度が低下し、発電機の回転数が低下するに伴って減少する。このため、発電電流が減少し、第１蓄電装置への充電電流が減少し、第１蓄電装置は充電から放電に移行してしまう。そこで本発明の車両用電源システムでは、同時充電を実行している間に、第１蓄電装置への充電電流が所定の同時充電終了電流以下になった場合には、第１スイッチを遮断状態にすることにより、回生発電中における第１蓄電装置の放電を抑制できる。

（４）回生発電中の発電電流は、車両の速度が低下し、発電機の回転数が低下するに伴って減少する。このため、発電電流が減少し、充電回路のうち第１蓄電装置が接続される合流部の電圧が低下し、第１蓄電装置は充電から放電に移行してしまう。そこで本発明の車両用電源システムでは、同時充電を実行している間に、上記合流部の電圧が第１蓄電装置の開放電圧以下になった場合には、第１スイッチを遮断状態にすることにより、回生発電中における第１蓄電装置の放電を抑制できる。

（５）本発明の車両用電源システムでは、発電機に対し第１及び第２蓄電装置をそれぞれ並列に設け、第２蓄電装置及び発電機を接続して構成される第２蓄電装置の充電回路と、第１蓄電装置とを第１スイッチで接続し、第１蓄電装置の開放電圧は第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように設定する。また車両用電源システムでは、第１スイッチを遮断状態にしながら回生発電を開始し、先ずは第２蓄電装置の優先充電を開始する。これにより、発電機から第２蓄電装置に発電電流が供給され、第２蓄電装置が充電される。この際、第２蓄電装置の充電回路のうち第１蓄電装置が接続される合流部の電圧と、第１蓄電装置の開放電圧とを取得し、上述のように第２蓄電装置に発電電流を供給している間における合流部の電圧と第１蓄電装置の開放電圧とを用いて定められたタイミングで第１スイッチを導通状態にし、第１及び第２蓄電装置の同時充電に移行する。発電機に第１及び第２蓄電装置を接続し、これらの同時充電を行う場合、発電機による発電電流が小さく、合流部の電圧が第１蓄電装置の開放電圧より低いと、第１スイッチを導通状態にしても、第１蓄電装置を充電できず逆に放電させてしまう場合がある。本発明の車両用電源システムでは、回生発電時には、先ずは第２蓄電装置を優先的に充電し、その後合流部の電圧と第１蓄電装置の電圧とを用いて同時充電を開始するタイミングを決めることにより、第１蓄電装置から放電させないようにしながら同時充電を開始することができる。これにより、第２蓄電装置が充電不足に陥らないようにしながら、第１蓄電装置もある程度充電できる。また第２蓄電装置が充電不足に陥らないようにすることにより、車両の走行中にエンジンで発電機を駆動し、第２蓄電装置に強制的に充電をする機会を減らすことができるので、車両全体での燃費を向上することもできる。

（６）回生発電中の発電電流は、車両の速度が低下し、発電機の回転数が低下するに伴って減少する。このため、発電電流が減少し、合流部の電圧が低下すると、第１蓄電装置は充電から放電に移行してしまう。そこで本発明の車両用電源システムでは、第１スイッチを導通状態にして第１蓄電装置を充電している間に、合流部の電圧が第１蓄電装置の開放電圧以下になった場合には、第１スイッチを遮断状態にすることにより、回生発電中における第１蓄電装置の放電を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る電源システムの構成を示す図である。 第１ＳＯＣとアイドルストップ禁止ＳＯＣとの関係を示す図である。 回生発電時における第１及び第２バッテリの充電制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 図３の充電制御のサブルーチンであるスイッチ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電源システムにおけるスイッチ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る電源システムにおける充電制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 図６のフローチャートによって実現される充電制御のタイムチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る電源システムＳの構成を示す図である。電源システムＳは、車両用であり、パワートレインとしてエンジンを備える図示しない車両に搭載される。電源システムＳは、車両に搭載される様々な電気負荷に電力を供給したり、車両に搭載される発電機を用いて発電した電力を充電したりする。

電源システムＳは、発電機としてのモータジェネレータ１と、第１蓄電装置としての第１バッテリ２と、第２蓄電装置としての第２バッテリ５を備えるバッテリモジュール３と、バッテリモジュール３を制御するバッテリコントローラ７と、を備える。

モータジェネレータ１は、ベルトやプーリ等の動力伝達機構を介して図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されている。モータジェネレータ１は、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と呼称されているものが用いられる。すなわち、モータジェネレータ１は、クランクシャフトによって回転駆動されると発電する発電機としての機能と、クランクシャフトを回転駆動する電動機としての機能と、を備える。モータジェネレータ１は、バッテリモジュール３の第１入出力端子３１に接続されており、バッテリモジュール３から供給される電力を用いてクランクシャフトを回転駆動したり、モータジェネレータ１で発電した電力をバッテリモジュール３に供給したりできる。

モータジェネレータ１には、その発電電圧や発電電流を制御するため、インバータ、レギュレータ、電圧センサ、電流センサ、及びマイクロコンピュータ等によって構成されたＩＳＧコントローラ８が接続されている。ＩＳＧコントローラ８は、モータジェネレータ１を発電機として機能させる際には、モータジェネレータ１のコイルの通電状態を制御することによってその発電電圧を制御するとともに、インバータを制御することによってその発電電流を制御する。ＩＳＧコントローラ８によって制御されたモータジェネレータ１の発電電流は、第１入出力端子３１を介して、第１バッテリ２、第２バッテリ５、第１電気負荷６２、及び第２電気負荷６３等に供給される。

第１電気負荷６２には、主に、車両に搭載される電子機器のうち車両を走行させるために必須ではないもの、例えば音響機器等が含まれる。これに対し第２電気負荷６３には、主に、車両に搭載される電子機器のうち車両を走行させるために必須なもの、例えば電動パワーステアリングの駆動装置や、バッテリコントローラ７及びＩＳＧコントローラ８等の電子制御ユニット等が含まれる。

上述のように発電機として機能するモータジェネレータ１は、通常発電と、回生発電と、の２種類の発電を行うことができる。通常発電とは、エンジンにおいて燃料を燃焼させることによって発生した動力を用いてモータジェネレータ１で発電させることにより、燃料のエネルギを電気エネルギに変換することをいう。回生発電とは、車両の減速時にモータジェネレータ１で発電させることにより、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換することをいう。ＩＳＧコントローラ８は、車両が減速に移行した場合には、モータジェネレータ１によって回生発電を実行し、発電電流をバッテリモジュール３に供給する。またＩＳＧコントローラ８は、バッテリコントローラ７において後述の発電要求が生じた場合には、モータジェネレータによって通常発電を実行し、発電電流をバッテリモジュール３に供給する。

第１バッテリ２は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電の両方が可能である二次電池である。以下では、この第１バッテリ２として、電極に鉛を用いた所謂鉛蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

第１バッテリ２は、バッテリモジュール３を介してモータジェネレータ１と、第２電気負荷６３と、に接続されている。より具体的には、第１バッテリ２は、バッテリモジュール３の第２入出力端子３２に接続されており、このバッテリモジュール３を介してモータジェネレータ１との間で充放電を行ったり、第２電気負荷６３に放電を行ったりすることが可能となっている。また第１バッテリ２の充電率（二次電池の残容量の電池容量に対する割合を百分率で表したものであり、以下では、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）との略称を用いる）には、所定の目標が設定されている。電源システムＳでは、第１バッテリ２のＳＯＣ（以下、「第１ＳＯＣ」ともいう）がこの目標（以下、「第１目標ＳＯＣ」ともいう）に概ね維持されるように、第１バッテリ２の充放電が制御される。

第１バッテリ２には、第１バッテリ２の端子電圧を検出する電圧センサと、第１バッテリ２を流れる電流を検出する電流センサと、第１バッテリ２の温度を検出する温度センサと、によって構成される第１センサユニット２ａが設けられている。第１センサユニット２ａは、第１バッテリ２の端子電圧、電流、温度に応じた検出信号をバッテリコントローラ７へ送信する。第１バッテリ２の開放電圧、すなわち第１バッテリ２に電流が流れていない時における第１バッテリ２の端子電圧は、バッテリコントローラ７において、第１センサユニット２ａの検出信号を用いて既知のアルゴリズムによって推定される。また第１ＳＯＣは、バッテリコントローラ７において、第１バッテリ２の開放電圧を用いて所定のマップを検索することによって推定される。

また第１バッテリ２には、バッテリモジュール３の第２入出力端子３２より第１バッテリ２側において、スタータ６１及び第１電気負荷６２が接続されている。スタータ６１は、図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されており、第１バッテリ２から駆動電流が供給されると、このクランクシャフトを回転駆動し、エンジンを始動させる。またスタータ６１には、その駆動電流を制御するスタータコントローラ９が接続されている。

スタータコントローラ９は、第１バッテリ２とスタータ６１とを導通又は遮断するリレーユニットと、このリレーユニットを駆動するマイクロコンピュータと、を備える。スタータコントローラ９は、車両及びエンジンが停止している間に、運転者によって図示しないスタートスイッチが操作されたことを契機として、第１バッテリ２からスタータ６１に駆動電流を供給することによってスタータ６１を駆動し、エンジンを始動させる。スタータコントローラ９は、車両の走行中に所定の自動停止条件が成立したことに応じて図示しないエンジンを停止し、アイドルストップ状態に移行する。またスタータコントローラ９は、アイドルストップ状態において、所定の自動再始動条件が成立したことに応じて第１バッテリ２からスタータ６１に駆動電流を供給することによってスタータ６１を駆動し、エンジンを再始動する。

ここで、自動停止条件としては、例えば、車両の速度が所定値以下であること、車両のアクセルペダルが踏まれていないこと、及び車両のブレーキペダルが踏まれていること、等を含む。また自動再始動条件としては、例えば、アクセルペダルが踏まれたこと、ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと、及びアイドルストップ状態である間にバッテリコントローラ７において後述の発電要求が生じたこと、等を含む。

バッテリモジュール３は、第１入出力端子３１と、第２入出力端子３２と、出力端子３３と、第１給電線３４と、第２給電線３５と、第３給電線３６と、第４給電線３７と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第３スイッチＳＷ３と、第４スイッチＳＷ４と、第２バッテリ５と、を備える。

第１給電線３４は、モータジェネレータ１が接続された第１入出力端子３１と第２バッテリ５とを接続する。モータジェネレータ１の発電電流は、第１給電線３４を介して第２バッテリ５に供給される。すなわち、第１給電線３４は、モータジェネレータ１による第２バッテリ５の充電回路の一部を構成する。

第２給電線３５は、第１バッテリ２が接続された第２入出力端子３２と第１給電線３４とを接続する。なお以下では、第１給電線３４のうち第２給電線３５が接続される部分を特に合流部３８という。モータジェネレータ１の発電電流は、第１給電線３４のうち第１入出力端子３１から合流部３８までの区間、及び第２給電線３５を介して第１バッテリ２に供給される。すなわち、第１給電線３４のうち第１入出力端子３１から合流部３８までの区間及び第２給電線３５は、モータジェネレータ１による第１バッテリ２の充電回路の一部を構成する。第１バッテリ２及び第２バッテリ５は、これら給電線３４，３５によってモータジェネレータ１に対しそれぞれ並列に接続される。

出力端子３３には、第２電気負荷６３が接続されている。第３給電線３６は、第１給電線３４のうち合流部３８より第２バッテリ５側と出力端子３３とを接続する。第２電気負荷６３には、この第３給電線３６を介して第２バッテリ５の電力が供給される。第４給電線３７は、第２給電線３５と出力端子３３とを接続する。これにより第２電気負荷６３には、上述のように第２バッテリ５の他、この第４給電線３７を介して第１バッテリ２の電力も供給することが可能となっている。

第１スイッチＳＷ１は、第２給電線３５のうち第４給電線３７が接続される部分より合流部３８側に設けられる。第１スイッチＳＷ１は、バッテリコントローラ７からの指令信号に応じて第２バッテリ５の充電回路である第１給電線３４と第１バッテリ２とを導通（オン）又は遮断（オフ）する。したがってバッテリコントローラ７は、例えば、モータジェネレータ１で第１バッテリ２を充電する場合や、第１バッテリ２でモータジェネレータ１を駆動する場合には第１スイッチＳＷ１をオンにする。

第２スイッチＳＷ２は、第１給電線３４のうち合流部３８と第３給電線３６が接続される部分との間に設けられる。第２スイッチＳＷ２は、バッテリコントローラ７からの指令信号に応じて第２バッテリ５とモータジェネレータ１とを導通（オン）又は遮断（オフ）する。したがってバッテリコントローラ７は、例えば、モータジェネレータ１で第２バッテリ５を充電する場合や、第２バッテリ２でモータジェネレータ１を駆動する場合には第２スイッチＳＷ２をオンにする。

第３スイッチＳＷ３は、第３給電線３６に設けられる。第３スイッチＳＷ３は、バッテリコントローラ７からの指令信号に応じて第２バッテリ５と第２電気負荷６３とを導通（オン）又は遮断（オフ）する。したがってバッテリコントローラ７は、例えば、第１バッテリ２から第２電気負荷６３への放電を許可する場合には第３スイッチＳＷ３をオンにし、第１バッテリ２から第２電気負荷６３への放電を禁止する場合には第３スイッチＳＷ３をオフにする。

第４スイッチＳＷ４は、第４給電線３７に設けられる。第４スイッチＳＷ４は、バッテリコントローラ７からの指令信号に応じて第１バッテリ２と第２電気負荷６３とを導通（オン）又は遮断（オフ）する。したがってバッテリコントローラ７は、例えば、第２バッテリ５から第２電気負荷６３への放電を許可する場合には第４スイッチＳＷ４をオンにし、第２バッテリ５から第２電気負荷６３への放電を禁止する場合には第４スイッチＳＷ４をオフにする。

以上のようにバッテリモジュール３によれば、２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２を用いることによってモータジェネレータ１の駆動電源を２つのバッテリ２，５で任意に切り替えることができ、また２つのスイッチＳＷ３，ＳＷ４を用いることによって第２電気負荷６３の駆動電源を２つのバッテリ２，５で任意に切り替えることができる。

第２バッテリ５は、上述の第１バッテリ２と同様に、放電及び充電の両方が可能な二次電池である。以下では、この第２バッテリ２として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。なお第１バッテリ２及び第２バッテリ５は、それぞれ異なる特性を有するものが用いられることが好ましい。より具体的には、第２バッテリ５には、第１バッテリ２と比較して、出力密度が高くまた電池容量が大きいものを用いることが好ましい。また第２バッテリ５のＳＯＣ（以下、「第２ＳＯＣ」ともいう）には、所定の目標（以下、「第２目標ＳＯＣ」ともいう）が設定されている。電源システムＳでは、第２ＳＯＣがこの第２目標ＳＯＣに概ね維持されるように、第２バッテリ５の充放電を制御する。

第２バッテリ５には、第２バッテリ５の端子電圧を検出する電圧センサ、第２バッテリ５を流れる電流を検出する電流センサと、第２バッテリ５の温度を検出する温度センサと、によって構成される第２センサユニット５ａが設けられている。第２センサユニット５ａは、第２バッテリ５の端子電圧、電流、温度に応じた検出信号をバッテリコントローラ７へ送信する。第２バッテリ５の開放電圧、すなわち第２バッテリ５に電流が流れていない時における第２バッテリ５の端子電圧は、バッテリコントローラ７において、第２センサユニット５ａの検出信号を用いて既知のアルゴリズムによって推定される。また第２第２ＳＯＣは、バッテリコントローラ７において、第２バッテリ２の開放電圧を用いて所定のマップを検索することによって推定される。

バッテリコントローラ７は、センサユニット２ａ，５ａからの検出信号等を用いて各種演算を行うマイクロコンピュータ、及びバッテリモジュール３の４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン又はオフにする駆動回路を備える。

バッテリコントローラ７は、車両の状態やバッテリ２，５の状態に応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をそれぞれオン又はオフにし、バッテリ２，５の充放電を制御することにより、第１ＳＯＣ及び第２ＳＯＣを制御する。

より具体的には、バッテリコントローラ７は、センサユニット２ａ，５ａの検出信号を用いて第１及び第２ＳＯＣを逐次推定するとともに、これら第１及び第２ＳＯＣが、それぞれ第１及び第２目標ＳＯＣに概ね維持されるように、適宜ＩＳＧコントローラ８及びスタータコントローラ９に対し発電要求を発生し、モータジェネレータ１で通常発電を実行させる。またバッテリコントローラ７は、モータジェネレータ１で通常発電が実行されている間は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれオン又はオフにすることにより、２つのバッテリ２，５のうち充電が要求されている方とモータジェネレータ１とを導通し、適宜バッテリ２，５を充電し、第１及び第２ＳＯＣを制御する。

ここでバッテリ２，５の開放電圧は、各々のＳＯＣに応じて変化する特性がある。より具体的には、バッテリ２，５の開放電圧はＳＯＣが高くなるほど大きくなる特性がある。そこでバッテリコントローラ７は、これらバッテリ２，５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性（開放電圧対ＳＯＣの特性）を考慮して、第１バッテリ２の開放電圧が第２バッテリ５の開放電圧よりも高い状態が維持されるように第１目標ＳＯＣ及び第２目標ＳＯＣの値を設定する。

ここで、バッテリコントローラ７において、アイドルストップ状態で発電要求を発生する手順について説明する。アイドルストップ状態である間は、エンジンが停止しているため、モータジェネレータ１で発電をすることができないため、第１バッテリ２を充電することができず、したがって第１ＳＯＣは減少する。バッテリコントローラ７は、アイドルストップ状態である間に第１ＳＯＣを逐次推定し、この第１ＳＯＣが第１目標ＳＯＣよりもやや小さな値に設定されたアイドルストップ禁止ＳＯＣを下回った場合には（図２参照）、ＩＳＧコントローラ８及びスタータコントローラ９に対し発電要求を発生する。スタータコントローラ９は、この発電要求に応じてエンジンを再始動する。またＩＳＧコントローラ８は、この発電要求に応じてモータジェネレータ１によって通常発電を実行し、発電電流をバッテリモジュール３に供給する。バッテリコントローラ７は、モータジェネレータ１の通常発電が開始したことに応じて、第１スイッチＳＷ１をオンにし、モータジェネレータ１と第１バッテリ２とを導通することにより、モータジェネレータ１の発電電流を第１バッテリ２に供給し、第１ＳＯＣを第１目標ＳＯＣへ向けて上昇させる。

なお、車両を走行させるために必要な電子機器を有する第２電気負荷６３の駆動電源は、２つのスイッチＳＷ３，ＳＷ４を用いることによって２つのバッテリ２，５で任意に切り換えることが可能となっている。また上述のように第２バッテリ５は、第１バッテリ２と比較して出力密度が高くまた電池容量が大きいことから、回生能力が高い。そこでバッテリコントローラ７は、回生能力の高い第２バッテリ５を第１バッテリ２よりも優先して第２電気負荷６３の駆動電源として用いる。すなわちバッテリコントローラ７は、車両の走行中は、基本的には第３スイッチＳＷ３をオフにするとともに第４スイッチＳＷ４をオンにし、第２バッテリ５を第２電気負荷６３の駆動電源として用い、第２ＳＯＣがある程度低下したら第４スイッチＳＷ４をオフにするとともに第３スイッチＳＷ３をオンにし、第１バッテリ２を第２電気負荷６３の駆動電源として用いる。

図３は、モータジェネレータの回生発電時における第１及び第２バッテリの充電制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図３に示す処理は、走行中の車両が減速状態に移行し、これに伴いモータジェネレータで回生発電が実行されている間、バッテリコントローラにおいて所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、回生発電の開始直後は、第１及び第２スイッチは何れもオフになっており、第１及び第２バッテリは何れもモータジェネレータと遮断されているものとする。

Ｓ１では、バッテリコントローラは、回生発電の開始直後であるか否かを判定する。Ｓ１の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、以下のＳ２〜Ｓ７の処理を実行することにより、第１及び第２スイッチの初期状態を設定する。またＳ２の判定がＮＯである場合、すなわち、既にＳ２〜Ｓ７の処理を実行し、第１及び第２スイッチの初期状態を決定した後である場合には、バッテリコントローラは、Ｓ８に移り、第１及び第２スイッチのオン／オフを切り替えるスイッチ制御（後述の図４参照）を実行する。

Ｓ２では、バッテリコントローラは、合流部の電圧ＶＡを推定する。ここで合流部の電圧ＶＡとは、仮に、第２スイッチを導通状態にし、モータジェネレータから回生発電時における所定の目標発電電流に相当する発電電流を第２バッテリに供給し、第２バッテリを充電した場合における、第２バッテリの充電中における合流部の電圧に相当する。この合流部の電圧ＶＡは、下記式（１）に示すように、現在の第２バッテリの開放電圧Ｖ＿ＬｉＢと、第２バッテリの内部抵抗Ｒ＿ＬｉＢ及びその他抵抗Ｒ１を合算したものに目標発電電流を乗算したものと、を合せることによって算出される。ここで、第２バッテリの開放電圧Ｖ＿ＬｉＢは、第２バッテリに設けられた電圧センサ、電流センサ、及び温度センサの検出値を用いることによって、既知のアルゴリズムによって推定することができる。第２バッテリの内部抵抗Ｒ＿ＬｉＢは、例えば、予め定められた値が用いられる。またその他抵抗Ｒ１とは、合流部と第２バッテリとの間の電気抵抗であり、例えば、予め定められた値が用いられる。
ＶＡ＝Ｖ＿ＬｉＢ＋（Ｒ＿ＬｉＢ＋Ｒ１）×目標発電電流…（１）

Ｓ３では、バッテリコントローラは、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂを推定する。ここで、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂは、第１バッテリに設けられた電圧センサ、電流センサ、及び温度センサの検出値を用いることによって、既知のアルゴリズムによって推定することができる。

Ｓ４では、バッテリコントローラは、合流部の電圧ＶＡは開放電圧Ｖ＿Ｐｂより高いか否かを判定する。

Ｓ４の判定がＹＥＳである場合、すなわち合流部の電圧ＶＡが開放電圧Ｖ＿Ｐｂより高い場合、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にすると、第１バッテリ及び第２バッテリをともに充電できると推定される。すなわち、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にしても、より高い電位に維持される第１バッテリから第２バッテリへ放電されることがないと推定される。そこでＳ４の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、第１及び第２スイッチを両方ともオンにし、第１及び第２バッテリの同時充電を開始する（Ｓ５参照）。

Ｓ４の判定がＮＯである場合、すなわち合流部の電圧ＶＡが開放電圧Ｖ＿Ｐｂ以下である場合、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にすると、第１バッテリから第２バッテリへ放電されてしまい、第１バッテリを充電できないと推定される。そこでＳ４の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、回生発電中における第１バッテリの放電を抑制するため、第１スイッチをオフにし、第２スイッチをオンにし、第２バッテリの優先充電を開始する（Ｓ６参照）。

図４は、スイッチ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
Ｓ１１では、バッテリコントローラは、現在、第１及び第２スイッチは何れもオンであるか否かを判定する。

Ｓ１１の判定がＹＥＳである場合、すなわち現在第１及び第２バッテリの同時充電を実行している場合には、バッテリコントローラは、第１バッテリの充電状態を特定するパラメータの１つである第１バッテリへの充電電流Ｉ＿Ｐｂを取得する（Ｓ１２参照）。なお、この第１バッテリへの充電電流Ｉ＿Ｐｂは、第１バッテリに設けられた電流センサの出力を用いて取得することができる。

Ｓ１３では、バッテリコントローラは、取得した充電電流Ｉ＿Ｐｂは、所定の同時充電終了電流Ｉ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する。ここで、同時充電終了電流Ｉ＿ｔｈとは、現在実行中の同時充電を終了し、第２バッテリの優先充電を開始するタイミングを決定するために、充電電流Ｉ＿Ｐｂに対して設定される閾値であり、０よりもやや大きな正の値（例えば、１［Ａ］）に設定される。車両の減速に伴う回生発電の実行中は、車両の速度が０に近づくに従い、モータジェネレータによる発電電流も徐々に減少する。また第１バッテリへの充電電流Ｉ＿Ｐｂは、発電電流の減少に従って減少し、最終的には負になり、第１バッテリは充電から放電に転じてしまう。そこでバッテリコントローラでは、同時充電終了電流Ｉ＿ｔｈを０よりもやや大きな正の値に設定することにより、第１バッテリが充電から放電に転じてしまう前に、同時充電を終了させるようにしている。

Ｓ１３の判定がＮＯである場合（Ｉ＿Ｐｂ＞Ｉ＿ｔｈ）、バッテリコントローラは、未だ同時充電を終了する時期に達していないと判断し、第１及び第２スイッチを何れもオンにしたまま、図４の処理を終了する。

Ｓ１３の判定がＹＥＳである場合（Ｉ＿Ｐｂ≦Ｉ＿ｔｈ）、バッテリコントローラは、同時充電を終了する時期に達したと判断し、第２スイッチをオンに維持したまま第１スイッチをオフにし、第２バッテリの優先充電を開始し（Ｓ１４参照）、図４の処理を終了する。

次に、Ｓ１１の判定がＮＯである場合、すなわち現在第１及び第２スイッチの何れかがオフである場合には、バッテリコントローラは、第１スイッチがオフであるか否かを判定する（Ｓ１５参照）。Ｓ１５の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、以下のＳ１６〜Ｓ２１の処理を実行することなく、図４の処理を終了する。

Ｓ１５の判定がＹＥＳである場合とは、第１スイッチはオフであり第２スイッチはオンであり、現在、第２バッテリの優先充電が実行されている状態である。第１スイッチがオフにされている間は、第１バッテリは第２バッテリへ放電することはないが、その他の電気負荷へ放電する場合があり、このため第１バッテリのＳＯＣは徐々に減少すると考えられる。そこでＳ１５の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、現在の第１ＳＯＣを推定し（Ｓ１６参照）、さらにこの第１ＳＯＣが第１優先ＳＯＣ以下であるか否かを判定する（Ｓ１７参照）。

ここで第１ＳＯＣは、第１バッテリのＳＯＣであり、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂを用いて所定のマップを検索することによって推定することができる。また第１優先ＳＯＣは、図２に示すように、第１目標ＳＯＣと、アイドルストップ禁止ＳＯＣとの間に設定される。上述のように、アイドルストップ状態で第１ＳＯＣが禁止ＳＯＣを下回ると、エンジンが再始動され、第１バッテリを充電する処理が実行される。そこでバッテリコントローラは、回生発電の実行中でありかつ第２バッテリの優先充電の実行中であり、さらに第１ＳＯＣが禁止ＳＯＣよりもやや大きな値に設定された第１優先ＳＯＣ以下になった場合には（Ｓ１７の判定がＹＥＳである場合）、始めに第２スイッチをオンからオフにし（Ｓ１８参照）、その後第１スイッチをオフからオンにする（Ｓ１９参照）。これにより、第２バッテリの優先充電が終了し、第１バッテリの優先充電が開始する。またこれにより、第１ＳＯＣが禁止ＳＯＣを下回ってしまうことに起因するエンジンの不必要な再始動を抑制できる。

Ｓ１７の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、Ｓ２０に移る。Ｓ２０では、バッテリコントローラは、第２バッテリの充電状態を特定するパラメータの１つである第２バッテリの開放電圧Ｖ＿ＬｉＢと、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂとを取得する。ここで、各バッテリの開放電圧Ｖ＿ＬｉＢ，Ｖ＿Ｐｂは、上述のように各バッテリに設けられた電圧センサ、電流センサ、及び温度センサの検出値を用いることによって、既知のアルゴリズムによって推定することができる。

Ｓ２１では、バッテリコントローラは、第２バッテリの開放電圧Ｖ＿ＬｉＢが第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂより大きいか否かを判定する。Ｓ２１の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、第２バッテリの優先充電によって第２バッテリは十分に充電されたと判断し、始めに第２スイッチをオンからオフにし（Ｓ１８参照）、その後第１スイッチをオフからオンにする（Ｓ１９参照）。これにより、第２バッテリの優先充電が終了し、第１バッテリの優先充電が開始する。またＳ２１の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、引き続き第２バッテリの優先充電を継続すべく、第１スイッチをオフにしかつ第２スイッチをオンにしたまま、図４の処理を終了する。

本実施形態の電源システムＳによれば、以下の効果を奏する。
（１）電源システムＳでは、モータジェネレータ１に対し２バッテリ２，５をそれぞれ並列に設け、第２バッテリ５及びモータジェネレータ１を接続する第１給電線３４と第１バッテリ２とを第１スイッチＳＷ１で接続し、第１バッテリの開放電圧は第２バッテリの開放電圧よりも高くなるように設定する。また電源システムＳでは、モータジェネレータ１による回生発電の開始時に第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を両方ともをオンにし、バッテリ２，５の同時充電を開始する。これにより、モータジェネレータ１からバッテリ２，５にそれぞれ発電電流が供給され、これによりバッテリ２，５が同時に充電される。ここで、バッテリ２，５の同時充電を継続すると、より高電位である第１バッテリ２は充電から放電に変化する。電源システムＳでは、同時充電を行っている間における第１バッテリ２の充電状態（より具体的には、第１バッテリ２への充電電流Ｉ＿Ｐｂ）に応じて定めたタイミングで第１スイッチＳＷ１をオフすることにより（図４のＳ１３、Ｓ１４参照）、第１バッテリ２が充電から放電に変化してしまう前に、第２バッテリ５の優先充電に移行することができる。これにより、第２バッテリ５が充電不足に陥らないようにしながら、第１バッテリ２もある程度充電できる。また第２バッテリ５が充電不足に陥らないようにすることにより、車両の走行中にエンジンでモータジェネレータ１を駆動し、第２バッテリ５に強制的に充電をする機会を減らすことができるので、車両全体での燃費を向上することができる。

（２）電源システムＳでは、同時充電から第２バッテリ５の優先充電に移行した後、第２バッテリ５の充電状態（より具体的には、第２バッテリ５の開放電圧Ｖ＿ＬｉＢ）に基づいて定めたタイミングで第２スイッチＳＷ２をオフにし、さらに第１スイッチＳＷ１をオンにすることにより、第１バッテリ２の優先充電を開始する（図４のＳ１８〜Ｓ１９、Ｓ２０〜Ｓ２１参照）。すなわち電源システムＳによれば、先ずは第２バッテリ５が優先的に充電され、その後余裕が生じた場合には第１バッテリ２が充電される。これにより、回生発電が長引いた場合には、第２バッテリ５の充電を優先しつつ、第１バッテリ２も追加的に充電することができる。

（３）回生発電中の発電電流は、車両の速度が低下し、モータジェネレータ１の回転数が低下するに伴って減少する。このため、発電電流が減少し、第１バッテリ２への充電電流が減少し、第１バッテリ２は充電から放電に移行してしまう。そこで電源システムＳでは、同時充電を実行している間に、第１バッテリ２への充電電流Ｉ＿Ｐｂが同時充電終了電流Ｉ＿ｔｈ以下になった場合には、第１スイッチＳＷ１をオフにすることにより、回生発電中における第１バッテリ２の放電を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図５は、本実施形態に係る電源システムにおけるスイッチ制御の具体的な手順を示すフローチャートである。本実施形態の電源システムは、第１実施形態の電源システムと、合流部の電圧を検出する電圧センサをさらに備える点と、スイッチ制御の具体的な手順の一部とが異なり、他の構成は同じである。なお、図５に示すＳ３１〜Ｓ４１の処理のうちＳ３１及びＳ３６〜Ｓ４２の処理は、それぞれ図４のＳ１１及びＳ１５〜Ｓ２１の処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。

Ｓ３１の判定がＹＥＳである場合、すなわち現在第１及び第２バッテリの同時充電を実行している場合には、バッテリコントローラは、上記電圧センサを用いることによって現在の合流部の電圧ＶＡを取得する（Ｓ３２参照）。

Ｓ３３では、バッテリコントローラは、第１バッテリの充電状態を特定するパラメータの１つである第１バッテリの現在の開放電圧Ｖ＿Ｐｂを推定する。ここで、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂは、第１バッテリに設けられた電圧センサ、電流センサ、及び温度センサの検出値を用いることによって、既知のアルゴリズムによって推定することができる。

Ｓ３４では、バッテリコントローラは、現在の第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂを同時充電終了電圧と定義し、Ｓ３２で取得した合流部の電圧ＶＡが、この同時充電終了電圧Ｖ＿Ｐｂ以下であるか否かを判定する。車両の減速に伴う回生発電の実行中は、車両の速度が０に近づくに従い、モータジェネレータによる発電電流も徐々に減少する。また同時充電中における合流部の電圧ＶＡは、発電電流の減少に従って減少し、最終的には第１バッテリの開放電圧より低くなり、第１バッテリは充電から放電に転じてしまう。そこでバッテリコントローラでは、現在の第１バッテリの開放電圧である同時充電終了電圧Ｖ＿Ｐｂを合流部の電圧ＶＡに対する閾値として定義することにより、第１バッテリが充電から放電に転じてしまう前に、同時充電を終了させるようにしている。

Ｓ３４の判定がＮＯである場合（ＶＡ＞Ｖ＿Ｐｂ）、バッテリコントローラは、未だ同時充電を終了する時期に達していないと判断し、第１及び第２スイッチを何れもオンにしたまま、図５の処理を終了する。またＳ３４の判定がＹＥＳである場合（ＶＡ≦Ｖ＿Ｐｂ）、バッテリコントローラは、同時充電を終了する時期に達したと判断し、第２スイッチをオンに維持したまま第１スイッチをオフにし、第２バッテリの優先充電を開始し（Ｓ３５参照）、図５の処理を終了する。

本実施形態の電源システムによれば、以下の効果を奏する。
（４）回生発電中の発電電流は、車両の速度が低下し、モータジェネレータ１の回転数が低下するに伴って減少する。このため、発電電流が減少し、合流部の電圧ＶＡが低下し、第１バッテリ２は充電から放電に移行してしまう。そこで電源システムでは、同時充電を実行している間に、上記合流部の電圧ＶＡが、その時の第１バッテリ２の開放電圧Ｖ＿Ｐｂと等しく設定した同時充電終了電圧以下になった場合には、第１スイッチＳＷ１をオフにすることにより、回生発電中における第１バッテリ２の放電を抑制できる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図６は、本実施形態に係る電源システムにおける第１及び第２バッテリの充電制御の具体的な手順を示すフローチャートである。本実施形態の電源システムは、第１実施形態の電源システムと、合流部の電圧を検出する電圧センサをさらに備える点と、充電制御の具体的な手順の一部とが異なり、他の構成は同じである。

Ｓ５１では、バッテリコントローラは、回生発電の開始直後であるか否かを判定する。Ｓ５１の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、第１スイッチをオフにしたまま、第２スイッチをオンにし、第２バッテリの優先充電を開始する（Ｓ５２参照）。

ここで、第１実施形態の電源システムでは、回生発電の開始直後は、合流部の電圧ＶＡを推定し、これと第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂとを比較して、同時充電を開始するか（図３のＳ５参照）、第２バッテリの優先充電を開始するか（図３のＳ６参照）を判断した。これに対し本実施形態の電源システムでは、合流部の電圧ＶＡ等を推定することなく、第２バッテリの優先充電を開始する点で第１実施形態の電源システムと異なる。

Ｓ５１の判定がＮＯである場合、すなわち、既にＳ５２の処理を実行し、第１及び第２スイッチの初期状態を決定した後である場合には、バッテリコントローラは、Ｓ５３に移り、回生発電を開始してから所定の電流遅延時間が経過したか否か、又は、後述のＳ５７における同時充電を開始した後であるか否かを判定する。ここで電流遅延時間とは、モータジェネレータにおいて回生発電を開始してから、実際の発電電流がその目標発電電流に到達するまでに必要とする時間に相当する。

Ｓ５３の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、上記電圧センサを用いることによって、第２バッテリの優先充電を行っている現在の合流部の電圧ＶＡを取得する（Ｓ５４参照）。

Ｓ５５では、バッテリコントローラは、第１バッテリの現在の開放電圧Ｖ＿Ｐｂを推定する。ここで、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂは、第１バッテリに設けられた電圧センサ、電流センサ、及び温度センサの検出値を用いることによって、既知のアルゴリズムによって推定することができる。

Ｓ５６では、バッテリコントローラは、現在の合流部の電圧ＶＡが、現在の開放電圧Ｖ＿Ｐｂに所定のマージンΔを加えることによって定義される同時充電開始電圧（Ｖ＿Ｐｂ＋Δ）より高いか否かを判定する。このマージンΔは、後に図７を参照しながら説明するように、第１スイッチのハンチングを防止するために定められるものであり、０よりもやや大きな正の値である。

Ｓ５６の判定がＹＥＳである場合、合流部の電圧ＶＡは同時充電開始電圧より高いため、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にすると、第１バッテリ及び第２バッテリをともに充電できると推定される。すなわち、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にしても、より高い電位に維持される第１バッテリから第２バッテリへ放電されることがないと推定される。そこでＳ５６の判定がＹＥＳである場合、バッテリコントローラは、第１及び第２スイッチを両方ともオンにし、第１及び第２バッテリの同時充電を開始する（Ｓ５７参照）。

Ｓ５６の判定がＮＯである場合、合流部の電圧ＶＡは同時充電開始電圧以下であるため、第１及び第２スイッチを両方とも導通状態にすると、第１バッテリから第２バッテリへ放電されてしまい、第１バッテリを充電できないと推定される。そこでＳ５６の判定がＮＯである場合、バッテリコントローラは、引き続き第２バッテリの優先充電を継続する。

Ｓ５３の判定がＹＥＳである場合、すなわち、既にＳ５７の同時充電を開始した後であるか又は実際の発電電流がその目標発電電流に到達したと判断される場合には、バッテリコントローラは、Ｓ５８に移り、スイッチ制御を実行する。ここでＳ５８では、図４に示す第１実施形態の電源システムにおけるスイッチ制御を実行してもよいし、図５に示す第２実施形態の電源システムにおけるスイッチ制御を実行してもよい。以下では、Ｓ５８では、図５のスイッチ制御を実行する場合について説明する。

図７は、図６の充電制御のタイムチャートである。図７には、上段から順に、モータジェネレータの発電電流、合流部の電圧、第１スイッチの状態、及び第２スイッチの状態を示す。なお図７では、時刻ｔ０において車両が減速し、モータジェネレータによる回生発電を開始した場合を示す。

時刻ｔ０では、モータジェネレータによる回生発電が開始するに伴い、バッテリコントローラは、第１スイッチをオフにしたまま第２スイッチをオンにし、第２バッテリの優先充電を開始する（図６のＳ５２参照）。時刻ｔ０以降、モータジェネレータによる発電電流がその目標発電電流へ向けて増加し始め、これにともない合流部の電圧も上昇し、第２バッテリが発電電流によって充電される。

その後時刻ｔ１では、合流部の電圧ＶＡが、この時点における第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂに正のマージンΔを加えて得られる同時充電開始電圧に達し、これによりバッテリコントローラは第２スイッチをオンにしたまま第１スイッチをオフからオンにし、第１及び第２バッテリの同時充電を開始する。これにより、発電電流は第１バッテリと第２バッテリとの両方に供給され、両方とも充電される。

その後時刻ｔ２では、実際の発電電流が目標発電電流に到達する。また時刻ｔ３以降、車両の速度が低下するに伴い、発電電流も徐々に減少し、これに合わせて合流部の電圧ＶＡも低下する。

そして時刻ｔ４では、合流部の電圧ＶＡが、その時の第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂと等しい値に設定された同時充電終了電圧以下まで低下する。このため時刻ｔ４では、バッテリコントローラは、合流部の電圧の低下によって第１バッテリが充電から放電に移行するのを抑制するため、第１スイッチをオフにし（図５のＳ３５参照）、再び第２バッテリの優先充電に移行する。

ここで、同時充電開始電圧と同時充電終了電圧とでマージンΔだけ差を設ける理由について説明する。図７に示すように、合流部の電圧ＶＡは、時刻ｔ１において第１スイッチをオンにすると僅かに低下し、時刻ｔ４において第１スイッチをオフにすると僅かに上昇する。図５のＳ３４の処理や図６のＳ５６の処理では、合流部の電圧ＶＡと、第１バッテリの開放電圧Ｖ＿Ｐｂとを比較することによって第１スイッチをオンとオフとで切り替える。しかしながら合流部の電圧ＶＡは、第１スイッチをオンにしたりオフにしたりすると、僅かに上下することから、同時充電開始電圧と同時充電終了電圧とを等しくすると、第１スイッチがオンとオフとでハンチングするおそれがある。このため、本実施形態の電源システムでは、同時充電開始電圧と同時充電終了電圧との間にマージンΔを設定している。

本実施形態の電源システムによれば、以下の効果を奏する。
（５）電源システムでは、第１スイッチＳＷ１をオフにしかつ第２スイッチＳＷ２をオンにしながら回生発電を開始し（図６のＳ５２参照）、先ずは第２バッテリ５の優先充電を開始する。これにより、モータジェネレータ１から第２バッテリ５に発電電流が供給され、第２バッテリ５が充電される。この際、電源システムでは、合流部の電圧ＶＡと、第１バッテリ２の開放電圧Ｖ＿Ｐｂとを取得し、上述のように第２バッテリ５に発電電流を供給している間における合流部の電圧ＶＡが、第１バッテリ２の開放電圧Ｖ＿ＰｂにマージンΔを加えて得られる同時充電開始電圧を超えたタイミングで第１スイッチＳＷ１をオンにし、第１及び第２バッテリ２，５の同時充電に移行する（図６のＳ５６〜Ｓ５７参照）。モータジェネレータ１に第１及び第２バッテリ２，５を接続し、これらの同時充電を行う場合、モータジェネレータ１による発電電流が小さく、合流部の電圧ＶＡが第１バッテリ２の開放電圧Ｖ＿Ｐｂより低いと、第１スイッチＳＷ１をオンにしても、第１バッテリ２を充電できず逆に放電させてしまう場合がある。電源システムでは、回生発電時には、先ずは第２バッテリ５を優先的に充電し、その後合流部の電圧ＶＡと第１バッテリ２の開放電圧Ｖ＿Ｐｂとを用いて同時充電を開始するタイミングを決めることにより、第１バッテリ２から放電させないようにしながら同時充電を開始することができる。これにより、第２バッテリ５が充電不足に陥らないようにしながら、第１バッテリ２もある程度充電できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

Ｓ…電源システム（車両用電源システム）
１…モータジェネレータ（発電機）
２…第１バッテリ（第１蓄電装置）
３…バッテリモジュール
３４…第１給電線（充電回路）
ＳＷ１…第１スイッチ
ＳＷ２…第２スイッチ
３８…合流部
５…第２バッテリ（第２蓄電装置）
７…バッテリコントローラ（第１充電状態監視手段、第２充電状態監視手段、第１電圧監視手段、合流部電圧監視手段、充電制御手段）

Claims (6)

1. 車両の減速時に回生発電を実行可能な発電機と、
   前記発電機に対しそれぞれ並列に接続される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、
   前記第２蓄電装置及び前記発電機を接続して構成される充電回路と前記第１蓄電装置とを導通又は遮断する第１スイッチと、を備え、
   前記第１蓄電装置の開放電圧は前記第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように制御される車両用電源システムであって、
   前記発電機による回生発電の開始時に前記第１スイッチを導通状態にし、前記第１及び第２蓄電装置の同時充電を開始する充電制御手段と、
   前記回生発電の実行中に前記第１蓄電装置の充電状態を取得する第１充電状態監視手段と、を備え、
   前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記第１充電状態監視手段によって取得された充電状態に基づいて定めたタイミングで前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することを特徴とする車両用電源システム。
2. 前記回生発電の実行中に前記第２蓄電装置の充電状態を取得する第２充電状態監視手段と、
   前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部よりも前記第２蓄電装置側に設けられ、前記第２蓄電装置と前記発電機とを導通又は遮断する第２スイッチと、をさらに備え、
   前記充電制御手段は、前記第２蓄電装置の優先充電を開始した後、前記第２充電状態監視手段によって取得された充電状態に基づいて定めたタイミングで前記第２スイッチを遮断状態にし、その後前記第１スイッチを導通状態にすることにより、前記第１蓄電装置の優先充電を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
3. 前記第１充電状態監視手段は、前記第１蓄電装置の充電状態を表すパラメータとして前記回生発電の実行中における前記第１蓄電装置への充電電流を取得し、
   前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記第１充電状態監視手段によって取得された前記充電電流が所定の同時充電終了電流以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
4. 前記第１充電状態監視手段は、前記第１蓄電装置の充電状態を表すパラメータとして、前記第１蓄電装置の開放電圧を取得し、
   前記充電制御手段は、前記同時充電を開始した後、前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部の電圧が前記第１充電状態監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にし、前記第２蓄電装置の優先充電を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用システム。
5. 車両の減速時に回生発電を実行可能な発電機と、
   前記発電機に対しそれぞれ並列に接続される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、
   前記第２蓄電装置及び前記発電機を接続して構成される充電回路と前記第１蓄電装置とを導通又は遮断する第１スイッチと、を備え、
   前記第１蓄電装置の開放電圧は前記第２蓄電装置の開放電圧よりも高くなるように制御される車両用電源システムであって、
   前記第１スイッチを遮断状態にしながら前記発電機による回生発電を開始し、前記第２蓄電装置の優先充電を開始する充電制御手段と、
   前記回生発電の実行中に前記充電回路のうち前記第１蓄電装置が接続される合流部の電圧を取得する合流部電圧監視手段と、
   前記回生発電の実行中に前記第１蓄電装置の開放電圧を取得する第１電圧監視手段と、を備え、
   前記充電制御手段は、前記第２蓄電装置の優先充電を開始した後、前記合流部電圧監視手段によって取得された前記合流部の電圧と前記第１電圧監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧とを用いて定められたタイミングで前記第１スイッチを導通状態にし、前記第１及び第２蓄電装置の同時充電を開始することを特徴とする車両用電源システム。
6. 前記充電制御手段は、前記回生発電を実行しかつ前記第１スイッチを導通状態にしている間に、前記合流部電圧監視手段によって取得された前記合流部の電圧が前記第１電圧監視手段によって取得された前記第１蓄電装置の開放電圧以下になった場合には、前記第１スイッチを遮断状態にすることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源システム。

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