JP2018176917A - 車両用電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両用電源装置の信頼性を高める。
【解決手段】エンジンに連結されるスタータジェネレータ１６と、スタータジェネレータ１６に接続される鉛バッテリ３１と、鉛バッテリ３１と並列にスタータジェネレータ１６に接続されるリチウムイオンバッテリ３２と、スタータジェネレータ１６と鉛バッテリ３１とを接続する導通状態と切り離す遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ１と、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ３２とを接続する導通状態と切り離す遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を制御するスイッチ制御部７１と、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であるか否かを判定するバッテリ判定部７２と、を有し、スイッチ制御部７１は、鉛バッテリ３１が異常状態であると判定された場合に、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を導通状態に制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。
車両に搭載される車両用電源装置として、複数のバッテリを備えた電源装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載される電源装置は、メインバッテリとこれに接続される電気負荷によって構成される電源系と、サブバッテリとこれに接続される電気負荷によって構成される電源系と、を有している。また、２つの電源系の間にはリレー等のスイッチが設けられており、このスイッチを遮断することで電源系を互いに分離することができる。
また、特許文献１に記載される電源装置においては、メインバッテリ側の電気負荷として電動モータが設けられており、サブバッテリ側の電気負荷として瞬間的な電圧低下が許容されないメータ等が設けられている。そして、電動モータを駆動してエンジンを補助するトルクアシスト制御を実行する際には、スイッチを遮断することでメインバッテリ側の電源系とサブバッテリ側の電源系とが互いに切り離される。これにより、トルクアシスト制御によって電動モータの消費電力が増大する場合であっても、メータ等の瞬間的な電圧低下を防止することができる。
特開２０１３−２５６２６７号公報
ところで、特許文献１に記載の電源装置は、サブバッテリの充電状態や温度を検出することができない場合に、サブバッテリの正常動作を保証することができないため、スイッチの遮断によって電源系が分離されるトルクアシスト制御を禁止している。しかしながら、トルクアシスト制御によってスイッチが遮断された後に、サブバッテリに異常が発生した場合には、メインバッテリ側から分離されるサブバッテリ側の電気負荷を正常に機能させることが困難であった。このように、電気負荷を正常に機能させることが困難な状況に陥ることは、車両用電源装置の信頼性を低下させる要因となっていた。
本発明の目的は、車両用電源装置の信頼性を高めることにある。
本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、エンジンに連結されるモータジェネレータと、前記モータジェネレータに接続される第１蓄電体と、前記第１蓄電体と並列に前記モータジェネレータに接続される第２蓄電体と、前記モータジェネレータと前記第１蓄電体とを接続する導通状態と、前記モータジェネレータと前記第１蓄電体とを切り離す遮断状態と、に切り替えられる第１スイッチと、前記モータジェネレータと前記第２蓄電体とを接続する導通状態と、前記モータジェネレータと前記第２蓄電体とを切り離す遮断状態と、に切り替えられる第２スイッチと、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御するスイッチ制御部と、前記第１蓄電体が正常に放電できない異常状態であるか否かを判定する蓄電体判定部と、を有し、前記スイッチ制御部は、前記第１蓄電体が異常状態であると判定された場合に、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを導通状態に制御する。
本発明によれば、第１蓄電体が異常状態であると判定された場合に、第１スイッチおよび第２スイッチが導通状態に制御される。これにより、第１蓄電体側に第２蓄電体を接続することができ、車両用電源装置の信頼性を高めることができる。
本発明の一実施の形態である車両用電源装置が搭載される車両の構成例を示す概略図である。 電源回路の一例を示す回路図である。 スタータジェネレータを発電状態に制御したときの電力供給状況を示す回路図である。 スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電力供給状況を示す回路図である。 スタータジェネレータを力行状態に制御する際の電力供給状況を示す回路図である。 スタータジェネレータによって鉛バッテリを補充電する際の電力供給状況を示す回路図である。 メインコントローラおよびバッテリコントローラに対する電源ラインの接続状況の一例を示す回路図である。 フェイルセーフ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 フェイルセーフ制御における電力供給状況の一例を示す回路図である。 フェイルセーフ制御における電力供給状況の一例を示す回路図である。 フェイルセーフ制御においてスイッチＳＷ１を導通状態に切り替える過程を示す説明図である。 フェイルセーフ制御においてスイッチＳＷ２を導通状態に切り替える過程を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用電源装置１０が搭載される車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、動力源であるエンジン１２を備えたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（モータジェネレータ）１６が機械的に連結されている。また、エンジン１２にはトルクコンバータ１７を介して変速機構１８が連結されており、変速機構１８にはデファレンシャル機構１９等を介して車輪２０が連結されている。
エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。スタータジェネレータ１６は、クランク軸１４に駆動される発電機として機能するだけでなく、クランク軸１４を回転させる電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２をアシストする場合には、電動機としてスタータジェネレータ１６は力行状態に制御される。スタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ２１と、フィールドコイルを備えたロータ２２と、を有している。
また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータおよびマイコン等からなるＩＳＧコントローラ２３が設けられている。ＩＳＧコントローラ２３によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧やモータトルク等を制御することができる。つまり、ＩＳＧコントローラ２３は、後述するメインコントローラ６０と共に、モータ制御部として機能している。
［電源回路］
車両用電源装置１０が備える電源回路３０について説明する。図２は電源回路３０の一例を示す回路図である。図２に示すように、電源回路３０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ（第１蓄電体）３１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）３２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ３２を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ３２の端子電圧は、鉛バッテリ３１の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ３２を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ３２の内部抵抗は、鉛バッテリ３１の内部抵抗よりも小さく設計されている。
鉛バッテリ３１の正極端子３１ａには正極ライン３３が接続され、リチウムイオンバッテリ３２の正極端子３２ａには正極ライン３４が接続され、スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン３５が接続される。これらの正極ライン３３〜３５は、接続点３６を介して互いに接続されている。また、鉛バッテリ３１の負極端子３１ｂには負極ライン３７が接続され、リチウムイオンバッテリ３２の負極端子３２ｂには負極ライン３８が接続され、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン３９が接続される。これらの負極ライン３７〜３９は、基準電位点４０を介して互いに接続されている。
鉛バッテリ３１の正極ライン３３には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチ（第１スイッチ）ＳＷ１が設けられている。つまり、鉛バッテリ３１の正極ライン３３は、スイッチＳＷ１から鉛バッテリ３１の正極端子３１ａ側に延びる通電ライン３３ａと、スイッチＳＷ１から接続点３６側に延びる通電ライン３３ｂと、によって構成されている。スイッチＳＷ１を導通状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６と鉛バッテリ３１とを接続することができる。一方、スイッチＳＷ１を遮断状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６と鉛バッテリ３１とを切り離すことができる。
また、リチウムイオンバッテリ３２の正極ライン３４には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチ（第２スイッチ）ＳＷ２が設けられている。つまり、リチウムイオンバッテリ３２の正極ライン３４は、スイッチＳＷ２からリチウムイオンバッテリ３２の正極端子３２ａ側に延びる通電ライン３４ａと、スイッチＳＷ２から接続点３６側に延びる通電ライン３４ｂと、によって構成されている。スイッチＳＷ２を導通状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ３２とを接続することができる。一方、スイッチＳＷ２を遮断状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ３２とを切り離すことができる。
これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。
図１に示すように、電源回路３０には、バッテリモジュール４１が設けられている。このバッテリモジュール４１には、リチウムイオンバッテリ３２が組み込まれるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が組み込まれている。また、バッテリモジュール４１には、マイコン等からなるバッテリコントローラ４２が設けられている。バッテリコントローラ４２は、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣ、充放電電流、端子電圧、セル温度、内部抵抗等を監視する機能や、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。つまり、バッテリコントローラ４２は、後述するメインコントローラ６０と共に、スイッチ制御部として機能している。
また、鉛バッテリ３１の正極ライン３３には、スタータモータ５０や他の電気負荷５１からなる電気負荷群５２が接続されている。なお、図１に示されていないが、鉛バッテリ３１の正極ライン３３には、ＩＳＧコントローラ２３、バッテリコントローラ４２、後述するメインコントローラ６０等の各種コントローラが電気負荷として接続される。つまり、各種コントローラ２３，４２，６０は、電気負荷群５２を構成する電気負荷の１つとして設けられている。また、鉛バッテリ３１の負極ライン３７には、バッテリセンサ５３が設けられている。このバッテリセンサ５３は、鉛バッテリ３１の充電電流、放電電流、端子電圧、充電状態ＳＯＣ等を検出する機能を有している。なお、正極ライン３３には、電気負荷群５２等を保護するヒューズ５４が設けられている。
［制御系］
車両用電源装置１０の制御系について説明する。図１に示すように、車両用電源装置１０には、マイコン等からなるメインコントローラ６０が設けられている。メインコントローラ６０や前述した各コントローラ２３，４２は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６１を介して互いに通信自在に接続されている。また、各コントローラ２３，４２を統括するメインコントローラ６０は、モータ制御部７０、スイッチ制御部７１およびバッテリ判定部７２を有している。
メインコントローラ６０のモータ制御部７０は、スタータジェネレータ１６の発電電圧やモータトルク等の目標値を設定し、この目標値に応じた制御信号をＩＳＧコントローラ２３に向けて出力する。例えば、メインコントローラ６０のモータ制御部７０は、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御する。つまり、モータ制御部７０は、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６を発電状態または発電休止状態に制御することにより、後述するように、リチウムイオンバッテリ３２の充放電を制御する。なお、充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）とは、バッテリの設計容量に対する蓄電量の比率である。この充電状態ＳＯＣは、バッテリコントローラ４２からメインコントローラ６０に送信される。
メインコントローラ６０のスイッチ制御部７１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の作動目標を設定し、この作動目標に応じた制御信号をバッテリコントローラ４２に向けて出力する。例えば、メインコントローラ６０のスイッチ制御部７１は、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を再始動する際に、スイッチＳＷ１を遮断状態に制御してスイッチＳＷ２を導通状態に制御する。また、メインコントローラ６０のスイッチ制御部７１は、スタータジェネレータ１６によって鉛バッテリ３１を補充電する際に、スイッチＳＷ１を導通状態に制御してスイッチＳＷ２を遮断状態に制御する。
メインコントローラ６０のバッテリ判定部（蓄電体判定部）７２は、鉛バッテリ３１が正常状態であるか否かを判定する機能を有している。例えば、メインコントローラ６０のバッテリ判定部７２は、鉛バッテリ３１の電圧や電流が所定の正常範囲に収まる場合に、鉛バッテリ３１が正常に放電できる正常状態であると判定する。また、メインコントローラ６０のバッテリ判定部７２は、鉛バッテリ３１の電圧や電流が所定の正常範囲から外れる場合に、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であると判定する。
［バッテリ充放電制御］
スタータジェネレータ１６によるリチウムイオンバッテリ３２の充放電制御について説明する。図３はスタータジェネレータ１６を発電状態に制御したときの電力供給状況を示す回路図である。図４はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電力供給状況を示す回路図である。なお、スタータジェネレータ１６の発電状態として、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を回転駆動する燃焼発電状態と、車両減速時の運動エネルギーによってスタータジェネレータ１６を回転駆動する回生発電状態とがある。
図３に示すように、リチウムイオンバッテリ３２の蓄電量が枯渇している場合には、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。つまり、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ３２を充電して充電状態ＳＯＣを高めるため、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧がリチウムイオンバッテリ３２の端子電圧よりも引き上げられる。これにより、図３に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ３２、電気負荷群５２および鉛バッテリ３１等に対して電力が供給される。
図４に示すように、リチウムイオンバッテリ３２の蓄電量が十分に確保されている場合には、スタータジェネレータ１６が発電休止状態に制御される。つまり、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ３２の放電を促してエンジン負荷を低減するため、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に制御される。スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧がリチウムイオンバッテリ３２の端子電圧よりも引き下げられる。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３２から電気負荷群５２に対して電力が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電を抑制することができ、エンジン負荷を低減することができる。
前述したように、スタータジェネレータ１６は、充電状態ＳＯＣに基づき燃焼発電状態や発電休止状態に制御されるが、車両１１の燃費性能を向上させる観点から、車両減速時にはスタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。これにより、車両１１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を向上させることができる。スタータジェネレータ１６の回生発電を実行するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状況等に基づいて決定される。例えば、車両走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除された場合や、車両走行中にブレーキペダルが踏み込まれた場合には、スタータジェネレータ１６の発電電圧がリチウムイオンバッテリ３２の端子電圧よりも引き上げられ、図３に示すように、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。なお、図３および図４に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は導通状態に保持される。
［スイッチ開閉制御］
スイッチＳＷ１，ＳＷ２を導通状態や遮断状態に制御するスイッチ開閉制御について説明する。図５はスタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際の電力供給状況を示す回路図である。図６はスタータジェネレータ１６によって鉛バッテリ３１を補充電する際の電力供給状況を示す回路図である。
図５に示すように、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２をアシストする場合には、スタータジェネレータ１６は力行状態に制御される。また、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１が遮断状態に切り替えられ、スイッチＳＷ２が導通状態に保持される。このように、スイッチＳＷ１を遮断状態に切り替えることにより、リチウムイオンバッテリ３２およびスタータジェネレータ１６からなる電源系６２と、鉛バッテリ３１および電気負荷群５２からなる電源系６３とは、互いに切り離される。つまり、図５に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６の消費電力が増加する状況であっても、鉛バッテリ３１からスタータジェネレータ１６に電力が供給されることはなく、鉛バッテリ３１から電気負荷群５２に電力を供給することができる。これにより、電気負荷群５２に対する瞬間的な電圧低下つまり瞬低を防止することができ、電気負荷群５２を適切に機能させることができる。
図６に示すように、鉛バッテリ３１を補充電する際には、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。なお、鉛バッテリ３１が補充電されるタイミングとは、スタータモータ５０によるエンジン初始動後のタイミングである。乗員が図示しないスタータスイッチを操作することにより、スタータモータ５０によってエンジン１２を始動する際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が遮断された状態のもとでスタータモータ５０が駆動される。つまり、鉛バッテリ３１からの電力によってスタータモータ５０が駆動されるため、エンジン初始動後には鉛バッテリ３１の充電状態ＳＯＣが低下した状態となる。このように低下した鉛バッテリ３１の充電状態ＳＯＣを回復させる観点から、エンジン初始動後にはスタータジェネレータ１６による鉛バッテリ３１の補充電が実行される。また、スタータジェネレータ１６によって鉛バッテリ３１を補充電する際には、スイッチＳＷ１が導通状態に切り替えられ、スイッチＳＷ２が遮断状態に保持される。このように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御することにより、スタータジェネレータ１６からリチウムイオンバッテリ３２が切り離されるため、スタータジェネレータ１６の発電電力を積極的に鉛バッテリ３１に供給することができる。これにより、鉛バッテリ３１の充電状態ＳＯＣを早期に回復させることができる。
［コントローラ電源］
メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２に対する電源の供給経路について説明する。図７はメインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２に対する電源ライン８０，８１ａ，８１ｂの接続状況の一例を示す回路図である。
図７に示すように、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２には、電源ライン（第１電源ライン）８０が接続されている。この電源ライン８０は、正極ライン３３を構成する通電ライン３３ｂに接続されている。なお、電源ライン８０が接続される通電経路としては、正極ライン３５であっても良く、正極ライン３４を構成する通電ライン３４ｂであっても良い。このように、電源ライン８０が接続される通電ライン３３ｂ、通電ライン３４ｂおよび正極ライン３５は、スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａ、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２に接続される通電経路である。つまり、電源ライン８０が接続される通電経路としては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が遮断された状態のもとでスタータジェネレータ１６の正極端子１６ａと同電位になる通電経路である。なお、接続点３６に対して電源ライン８０を接続しても良い。
また、メインコントローラ６０には、電源ライン（第２電源ライン）８１ａが接続されており、バッテリコントローラ４２には、電源ライン（第２電源ライン）８１ｂが接続されている。これらの電源ライン８１ａ，８１ｂは、正極ライン３３を構成する通電ライン３３ａに接続されている。このように、電源ライン８１ａ，８１ｂが接続される通電ライン３３ａは、鉛バッテリ３１の正極端子３１ａおよびスイッチＳＷ１に接続される通電経路である。つまり、電源ライン８１ａ，８１ｂが接続される通電経路としては、スイッチＳＷ１が遮断された状態のもとで鉛バッテリ３１の正極端子３１ａと同電位になる通電経路である。このように、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２には、スイッチＳＷ１の一方側に接続される電源ライン８０から電力が供給され、スイッチＳＷ１の他方側に接続される電源ライン８１ａ，８１ｂから電力が供給される。
［フェイルセーフ制御］
鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合のフェイルセーフ制御について説明する。このフェイルセーフ制御は、メインコントローラ６０によって所定周期毎に実行される制御である。図８はフェイルセーフ制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図８には、スタータジェネレータ１６がＩＳＧとして記載され、鉛バッテリ３１がＰｂＢとして記載される。また、図９および図１０は、フェイルセーフ制御における電力供給状況の一例を示す回路図である。図９および図１０には、鉛バッテリ３１の異常状態の一例として、鉛バッテリ３１の正極端子３１ａから正極ライン３３が外れた状態が示されている。
図８に示すように、ステップＳ１０では、鉛バッテリ３１が異常状態であるか否かが判定される。メインコントローラ６０のバッテリ判定部７２は、鉛バッテリ３１の電圧や電流が所定の正常範囲に収まる場合に、鉛バッテリ３１が正常に放電できる正常状態であると判定する。また、メインコントローラ６０のバッテリ判定部７２は、鉛バッテリ３１の電圧や電流が所定の正常範囲から外れる場合に、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であると判定する。
例えば、鉛バッテリ３１の正極端子３１ａから正極ライン３３が外れた場合、鉛バッテリ３１の負極端子３１ｂから負極ライン３７が外れた場合、正極ライン３３や負極ライン３７に断線が発生した場合等には、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であると判定される。つまり、鉛バッテリ３１が電源回路３０から電気的に切り離されている場合には、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であると判定される。また、鉛バッテリ３１の異常状態としては、鉛バッテリ３１が正常に放電できない状態であれば如何なる状態であっても良い。例えば、鉛バッテリ３１の充電状態ＳＯＣや端子電圧が所定の下限値を下回る場合、鉛バッテリ３１の内部抵抗や温度が所定の上限値を上回る場合、或いは鉛バッテリ３１が短絡している場合等に、鉛バッテリ３１が正常に放電できない異常状態であると判定しても良い。
ステップＳ１０において、鉛バッテリ３１が異常状態であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、メインコントローラ６０からバッテリコントローラ４２に向けてスイッチＳＷ１のＯＮ指令が出力され、バッテリコントローラ４２によってスイッチＳＷ１が導通状態に制御される。また、メインコントローラ６０からバッテリコントローラ４２に向けてスイッチＳＷ２のＯＮ指令が出力され、バッテリコントローラ４２によってスイッチＳＷ２が導通状態に制御される。図９に示すように、鉛バッテリ３１が異常状態であると判定された場合、つまり鉛バッテリ３１から電気負荷群５２に対して電力が供給されない場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の双方を導通状態に制御することにより、電気負荷群５２に対してリチウムイオンバッテリ３２が接続される。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の双方を導通状態に制御することにより、黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３２から電気負荷群５２に向けて電力を供給することができる。これにより、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合であっても、電気負荷群５２を正常に機能させることができ、最低限の走行性能を維持することができる。
また、図８に示すように、続くステップＳ１２では、メインコントローラ６０からＩＳＧコントローラ２３に向けて発電指令が出力され、ＩＳＧコントローラ２３によってスタータジェネレータ１６が発電状態に制御される。これにより、図１０に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３２から電気負荷群５２に向けて電力が供給されるだけでなく、スタータジェネレータ１６から電気負荷群５２に向けて電力を供給することができる。このように、スタータジェネレータ１６を発電状態に制御することにより、リチウムイオンバッテリ３２の充電状態ＳＯＣによって制限されることなく、電気負荷群５２を継続的に機能させることができ、最低限の走行性能を維持することができる。つまり、車両用電源装置１０の信頼性を高めることができる。
さらに、図８に示すように、続くステップＳ１３では、スタータジェネレータ１６の力行状態を伴うモータアシスト制御およびアイドリングストップ制御が禁止され、スタータジェネレータ１６の発電休止状態が禁止される。これにより、スタータジェネレータ１６を継続的に発電状態に制御することができるため、電気負荷群５２を継続的に機能させることができ、最低限の走行性能を維持することができる。
［フェイルセーフ制御におけるスイッチ制御］
フェイルセーフ制御におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御過程について説明する。図１１はフェイルセーフ制御においてスイッチＳＷ１を導通状態に切り替える過程を示す説明図である。また、図１２はフェイルセーフ制御においてスイッチＳＷ２を導通状態に切り替える過程を示す説明図である。
前述したように、フェイルセーフ制御においてはスイッチＳＷ１，ＳＷ２を導通状態に制御しているが、鉛バッテリ３１が異常状態である場合にはメインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２の正常動作が阻害される虞がある。そこで、メインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２には、電源ライン８１ａ，８１ｂが接続されるだけでなく電源ライン８０が接続されている。
ここで、図５に示すように、スタータジェネレータ１６が力行状態に制御される状況、つまりスイッチＳＷ１が遮断状態に制御される状況下で、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合について考える。この場合には、図１１に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３２から電源ライン８０を経て、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２に電力が供給される。これにより、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２を正常に機能させることができるため、矢印αで示すように、メインコントローラ６０からバッテリコントローラ４２にスイッチＳＷ１のＯＮ指令が出力され、矢印βで示すように、バッテリコントローラ４２からスイッチＳＷ１に駆動電流が供給される。これにより、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合であっても、スイッチＳＷ１を遮断状態から導通状態に制御することができる。また、メインコントローラ６０から発電指令が出力されるため、スタータジェネレータ１６は力行状態から発電状態に制御される。
また、図６に示すように、スタータジェネレータ１６によって鉛バッテリ３１が補充電される状況、つまりスイッチＳＷ２が遮断状態に制御される状況下で、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合について考える。この場合には、図１２に黒塗りの矢印で示すように、発電状態のスタータジェネレータ１６から電源ライン８０を経て、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２に電力が供給される。これにより、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２を正常に機能させることができるため、矢印αで示すように、メインコントローラ６０からバッテリコントローラ４２にスイッチＳＷ２のＯＮ指令が出力され、矢印βで示すように、バッテリコントローラ４２からスイッチＳＷ２に駆動電流が供給される。これにより、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合であっても、スイッチＳＷ２を遮断状態から導通状態に制御することができる。なお、スタータジェネレータ１６は継続して発電状態に制御される。
このように、メインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２には、電源ライン８０が接続されることから、鉛バッテリ３１が異常状態に陥った場合であっても、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を適切に導通状態に制御することができる。これにより、フェイルセーフ制御を適切に実行することができ、車両用電源装置１０の信頼性を高めることができる。なお、メインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２に接続される電源ライン８１ａ，８１ｂは、通常制御においてメインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２に電力を供給する電源ラインである。つまり、スタータスイッチのオフ操作等によって車両１１の制御システムを停止させた場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が遮断状態に制御される。このため、車両１１の制御システムを起動する際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が遮断状態に保持されているが、このような状況であっても、電源ライン８１ａ，８１ｂを介して鉛バッテリ３１からメインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２に電力が供給されるため、車両１１の制御システムを適切に起動させることができる。
また、図７に示した例では、フェイルセーフ制御時に使用される電源ライン８０が、正極ライン３３を構成する通電ライン３３ｂに接続されている。この電源ライン８０を介してリチウムイオンバッテリ３２からメインコントローラ６０等に電力を供給するためには、符号Ｘで示すように、正極ライン３４を構成する通電ライン３４ａに対して電源ライン８０を接続しても良い。しかしながら、電源ライン８０を通電ライン３４ａに接続した場合には、常にメインコントローラ６０やバッテリコントローラ４２がリチウムイオンバッテリ３２に接続されることから、暗電流によってリチウムイオンバッテリ３２を過度に放電させてしまう虞がある。このため、電源ライン８０は、リチウムイオンバッテリ３２から切り離すことが可能な通電経路、つまり通電ライン３３ｂ、通電ライン３４ｂ、或いは正極ライン３５に接続することが望ましい。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、第１蓄電体として鉛バッテリ３１を採用し、第２蓄電体としてリチウムイオンバッテリ３２を採用しているが、これに限られることはなく、他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、第１蓄電体と第２蓄電体とは、異なる種類の蓄電体に限られることはなく、同じ種類の蓄電体であっても良いことはいうまでもない。また、前述の説明では、モータジェネレータとしてＩＳＧであるスタータジェネレータ１６を採用しているが、これに限られることはなく、ハイブリッド車両の動力源であるモータジェネレータを採用しても良い。
前述の説明では、メインコントローラ６０がスイッチ制御部、蓄電体判定部およびモータ制御部として機能しているが、これに限られることはない。例えば、他のコントローラや複数のコントローラによって、スイッチ制御部、蓄電体判定部およびモータ制御部を構成しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ６０およびバッテリコントローラ４２によってスイッチ制御部を構成しているが、これに限られることはなく、１つのコントローラによってスイッチ制御部を構成しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ６０およびＩＳＧコントローラ２３によってモータ制御部を構成しているが、これに限られることはなく、１つのコントローラによってモータ制御部を構成しても良い。
前述の説明では、バッテリモジュール４１にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を組み込んでいるが、これに限られることはなく、バッテリモジュール４１の外にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けても良いことはいうまでもない。さらに、前述の説明では、リチウムイオンバッテリ３２の正極ライン３４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ３２の負極ライン３８にスイッチＳＷ２を設けても良い。
１０ 車両用電源装置
１１ 車両
１２ エンジン
１６ スタータジェネレータ（モータジェネレータ）
１６ａ 正極端子
２３ ＩＳＧコントローラ（モータ制御部）
３０ 電源回路
３１ 鉛バッテリ（第１蓄電体）
３１ａ 正極端子
３２ リチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）
３３ 正極ライン（通電経路）
３３ａ 通電ライン（通電経路）
３３ｂ 通電ライン（通電経路）
３４ 正極ライン（通電経路）
３４ｂ 通電ライン（通電経路）
３５ 正極ライン（通電経路）
３６ 接続点（通電経路）
４２ バッテリコントローラ（スイッチ制御部）
６０ メインコントローラ（モータ制御部，スイッチ制御部，蓄電体判定部）
７０ モータ制御部
７１ スイッチ制御部
７２ バッテリ判定部（蓄電体判定部）
８０ 電源ライン（第１電源ライン）
８１ａ 電源ライン（第２電源ライン）
８１ｂ 電源ライン（第２電源ライン）
ＳＷ１ スイッチ（第１スイッチ）
ＳＷ２ スイッチ（第２スイッチ）

Claims (5)

  1. 車両に搭載される車両用電源装置であって、
    エンジンに連結されるモータジェネレータと、
    前記モータジェネレータに接続される第１蓄電体と、
    前記第１蓄電体と並列に前記モータジェネレータに接続される第２蓄電体と、
    前記モータジェネレータと前記第１蓄電体とを接続する導通状態と、前記モータジェネレータと前記第１蓄電体とを切り離す遮断状態と、に切り替えられる第１スイッチと、
    前記モータジェネレータと前記第２蓄電体とを接続する導通状態と、前記モータジェネレータと前記第２蓄電体とを切り離す遮断状態と、に切り替えられる第２スイッチと、
    前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御するスイッチ制御部と、
    前記第１蓄電体が正常に放電できない異常状態であるか否かを判定する蓄電体判定部と、
    を有し、
    前記スイッチ制御部は、前記第１蓄電体が異常状態であると判定された場合に、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを導通状態に制御する、
    車両用電源装置。
  2. 請求項１に記載の車両用電源装置において、
    前記モータジェネレータを制御するモータ制御部は、前記第１蓄電体が異常状態であると判定された場合に、前記モータジェネレータを発電状態に制御する、
    車両用電源装置。
  3. 請求項１または２に記載の車両用電源装置において、
    前記スイッチ制御部の電源ラインは、前記モータジェネレータの正極端子、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチに接続される通電経路に接続される、
    車両用電源装置。
  4. 請求項３に記載の車両用電源装置において、
    前記スイッチ制御部は、前記電源ラインとしての第１電源ラインと、前記第１電源ラインとは別個の第２電源ラインと、を備え、
    前記第２電源ラインは、前記第１蓄電体の正極端子および前記第１スイッチに接続される通電経路に接続される、
    車両用電源装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
    前記蓄電体判定部は、前記第１蓄電体が電源回路から切り離される場合に、前記第１蓄電体が異常状態であると判定する、
    車両用電源装置。
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