JP2018198519A - 車両用電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】センサ異常が発生した場合であっても、車両用電源装置を適切に制御する。【解決手段】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制御されるスイッチSW1と、スタータジェネレータ16が力行状態に制御される場合に、スイッチSW1を遮断状態に制御するスイッチ制御部62と、鉛バッテリ31の放電状況を検出するバッテリセンサ57と、バッテリセンサ57の異常を判定するセンサ判定部と、鉛バッテリ31に接続されるメインコントローラ60と、を有し、スイッチ制御部62は、スタータジェネレータ16の力行に伴ってスイッチSW1を遮断した状態のもとで、バッテリセンサ57が異常であると判定され、かつメインコントローラ60の電源電圧が閾値を下回る場合に、スイッチSW1を遮断状態から導通状態に制御する。【選択図】図10

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、エンジンに連結される電動機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に記載の電源装置は、電動機や電気負荷に電力を供給する蓄電体として、互いに接続される鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとを有している。また、引用文献1に記載の電源装置は、電動機を力行させてエンジンをアシストする際に、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとの接続を解除している。これにより、リチウムイオンバッテリから電動機に対する供給電力が急増する場合であっても、鉛バッテリから電気負荷に対して適切に電力を供給することができる。
特開2013−256267号公報
また、引用文献1に記載の電源装置は、電流センサの故障によって鉛バッテリの放電状況を把握できない場合に、電動機によるエンジンのアシストを禁止している。このように、電動機によるアシストを禁止して鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとの接続を維持することにより、万一、センサ故障中に鉛バッテリの放電性能が低下した場合であっても、リチウムイオンバッテリから電気負荷に電力を供給することができ、電源装置を正常に機能させることができる。しかしながら、電動機によるエンジンのアシストが実行された状態、つまり鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとが切り離された状態のもとで、電流センサ等に異常が発生した場合には、鉛バッテリの放電状況を適切に把握することができないため、電源装置を適切に制御することが困難となっていた。
本発明の目的は、センサ異常が発生した場合であっても、車両用電源装置を適切に制御することにある。
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電動機と、前記電動機に接続される第1蓄電体と、前記第1蓄電体と並列に前記電動機に接続される第2蓄電体と、前記電動機と前記第1蓄電体とを接続する導通状態と、前記電動機と前記第1蓄電体とを切り離す遮断状態と、に制御されるスイッチと、前記電動機が力行状態に制御される場合に、前記スイッチを遮断状態に制御するスイッチ制御部と、前記第1蓄電体の放電状況を検出する蓄電体センサと、前記蓄電体センサの異常を判定するセンサ判定部と、前記第1蓄電体に接続される制御ユニットと、を有し、前記スイッチ制御部は、前記電動機の力行に伴って前記スイッチを遮断した状態のもとで、前記蓄電体センサが異常であると判定され、かつ前記制御ユニットの電源電圧が閾値を下回る場合に、前記スイッチを遮断状態から導通状態に制御する。
本発明によれば、電動機の力行に伴ってスイッチを遮断した状態のもとで、蓄電体センサが異常であると判定され、かつ制御ユニットの電源電圧が閾値を下回る場合に、スイッチを遮断状態から導通状態に制御する。これにより、センサ異常が発生した場合であっても、車両用電源装置を適切に制御することができる。
本発明の一実施の形態である車両用電源装置を備えた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燃焼発電状態に制御したときの電力供給状況の一例を示す図である。 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の一例を示す図である。 スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電力供給状況の一例を示す図である。 スイッチ開閉制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 スイッチ開閉制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 スイッチ開閉制御の各過程における電力供給状況を示す図である。 (a)および(b)は、スイッチ開閉制御の各過程における電力供給状況を示す図である。 (a)および(b)は、スイッチ開閉制御の各過程における電力供給状況を示す図である。
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を備えた車両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、本発明の一実施の形態である車両用電源装置10が搭載されている。また、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(電動機)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。この発電電動機であるスタータジェネレータ16は、クランク軸14によって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をアシスト駆動する場合には、スタータジェネレータ16は電動機として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、発電トルク、力行トルク等を制御することができる。
[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第1スイッチ(スイッチ)SW1が設けられている。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とは互いに接続される。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とは互いに切り離される。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第2スイッチSW2が設けられている。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とは互いに接続される。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とは互いに切り離される。
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。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。
鉛バッテリ31の正極ライン33には、複数の電気負荷からなる電気負荷群50が接続されている。電気負荷群50を構成する電気負荷として、車両の走行姿勢を安定させる横滑り防止装置51、運転手のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置52、車両前方に光を照射するヘッドライト53、乗員に各種情報を表示するインストルメントパネル54等が設けられている。例示した電気負荷のうち、横滑り防止装置51、電動パワーステアリング装置52およびヘッドライト53は、消費電力が所定の電力閾値を上回る高負荷デバイス55である。また、例示した電気負荷のうち、インストルメントパネル54は、消費電力が所定の電力閾値を下回る低負荷デバイス56である。このように、車両用電源装置10には、複数の電気負荷として、低負荷デバイス56とこれよりも消費電力の大きな高負荷デバイス55とが設けられている。なお、高負荷デバイス55や低負荷デバイス56は、前述した装置に限られることはない。例えば、高負荷デバイスとして、ヒータブロワ、PTCヒータ或いは電熱ヒータ等を採用しても良い。
また、鉛バッテリ31の負極ライン37には、バッテリセンサ(蓄電体センサ)57が設けられている。このバッテリセンサ57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。つまり、バッテリセンサ57を用いることにより、鉛バッテリ31の放電状況を検出することが可能である。また、鉛バッテリ31の正極ライン33には、電気負荷群50等を保護するヒューズ58が設けられている。なお、前述の説明では、鉛バッテリ31の負極端子31bにバッテリセンサ57を接続しているが、これに限られることはなく、鉛バッテリ31の正極端子31aに蓄電体センサを接続しても良い。
[車両用電源装置の制御系]
図1に示すように、車両用電源装置10は、マイコン等からなるメインコントローラ(制御ユニット)60を有している。このメインコントローラ60には、スタータジェネレータ16を制御するISG制御部61、スイッチSW1,SW2を制御するスイッチ制御部62、バッテリセンサ57が正常であるか否かを判定するセンサ判定部63、鉛バッテリ31の放電電流や端子電圧を判定する放電判定部64、メインコントローラ60の電源電圧を検出する電圧検出部65等の各機能部が設けられている。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66を介して互いに通信自在に接続されている。
後述するように、メインコントローラ60の各機能部は、各種コントローラやセンサからの情報に基づき、スタータジェネレータ16やスイッチSW1,SW2等を制御する。なお、メインコントローラ60のISG制御部61は、ISGコントローラ23に制御信号を出力することにより、スタータジェネレータ16の発電電圧等を制御する。また、メインコントローラ60のスイッチ制御部62は、バッテリコントローラ42に制御信号を出力することにより、スイッチSW1,SW2を導通状態や遮断状態に制御する。
また、メインコントローラ60は、電源ライン67を介して鉛バッテリ31の正極ライン33に接続されている。つまり、メインコントローラ60の電圧検出部65は、メインコントローラ60の電源電圧として、基準電位に対する正極ライン33の電位差、つまり鉛バッテリ31の端子電圧を検出することが可能である。なお、図示していないが、鉛バッテリ31の正極ライン33には、ISGコントローラ23やバッテリコントローラ42等のコントローラも電気負荷として接続される。
[電力供給状況]
スタータジェネレータ16の発電制御や力行制御に伴う電力供給状況について説明する。図3はスタータジェネレータ16を燃焼発電状態に制御したときの電力供給状況の一例を示す図である。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の一例を示す図である。図5はスタータジェネレータ16を回生発電状態に制御したときの電力供給状況の一例を示す図である。
図3に示すように、リチウムイオンバッテリ32の蓄電量が低下している場合には、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50および鉛バッテリ31等に対して発電電力が供給される。なお、スタータジェネレータ16の燃焼発電状態とは、エンジン12によってスタータジェネレータ16が発電駆動される状態である。
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から電気負荷群50に対する電力供給が可能であるため、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50等に電力が供給されるため、スタータジェネレータ16の発電を抑制または停止させることができ、エンジン負荷を低減することができる。
前述したように、メインコントローラ60は、充電状態SOCに基づきスタータジェネレータ16を燃焼発電状態や発電休止状態に制御するが、減速走行時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが必要である。そこで、減速走行時には、スタータジェネレータ16が回生発電状態に制御され、スタータジェネレータ16の発電電圧がバッテリ31,32や電気負荷群50等の耐電圧を超えない範囲で引き上げられる。これにより、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から、リチウムイオンバッテリ32や鉛バッテリ31に大きな電流を供給することができる。つまり、スタータジェネレータ16の発電電力を増やすことができるため、運動エネルギーを積極的に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高めて燃費性能を向上させることができる。なお、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いことから、発電電流の多くはリチウムイオンバッテリ32に供給される。
図3〜図5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。つまり、車両用電源装置10においては、スイッチSW1,SW2の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ16の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ32の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ32の充放電を制御することができ、スイッチSW1,SW2の耐久性を向上させることができる。
[スイッチ開閉制御]
続いて、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スイッチSW1,SW2の開閉制御について説明する。図6および図7はスイッチ開閉制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図6および図7のフローチャートにおいては符号Aの箇所で互いに接続されている。また、図8〜図10はスイッチ開閉制御の各過程における電力供給状況を示す図である。なお、図6および図7には、スイッチSW1,SW2の導通状態がONとして記載され、スイッチSW1,SW2の遮断状態がOFFとして記載され、スタータジェネレータ16がISGとして記載される。
図6に示すように、ステップS10では、スタータジェネレータ16が力行状態に制御される状況であるか否かが判定される。スタータジェネレータ16が力行状態に制御される状況とは、例えば、エンジン再始動時にスタータジェネレータ16によってエンジン12を始動回転させる状況や、車両発進時や車両加速時にスタータジェネレータ16によってエンジン12をアシスト駆動する状況である。ステップS10において、スタータジェネレータ16を力行させる状況であると判定された場合には、ステップS11に進み、スイッチSW1が遮断状態に制御され、スイッチSW2が導通状態に制御される。続くステップS12では、スタータジェネレータ16が力行状態に制御される。
このように、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が導通状態から遮断状態に制御される。図8に示すように、スイッチSW1を遮断状態に切り替えることにより、鉛バッテリ31および電気負荷群50からなる電源回路70と、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からなる電源回路71と、が互いに切り離される。これにより、図8に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ16の消費電流が増加する場合であっても、鉛バッテリ31から電気負荷群50に電力を供給することができるため、電気負荷群50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50を適切に機能させることができる。
図6および図7に示すように、ステップS12において、スタータジェネレータ16が力行状態に制御されると、続いてステップS13に進み、バッテリセンサ57に異常が発生しているか否かが判定される。例えば、メインコントローラ60がバッテリセンサ57から信号を受信できない場合や、メインコントローラ60内にバッテリセンサ57の故障情報が記録されている場合には、メインコントローラ60のセンサ判定部63によってバッテリセンサ57が異常であると判定される。ステップS13において、バッテリセンサ57が正常であると判定された場合には、ステップS14に進み、鉛バッテリ31の端子電圧(電圧)v_Pbが所定の電圧閾値v1(例えば12.0V)を下回るか否かが判定される。
ステップS14において、鉛バッテリ31の端子電圧v_Pbが電圧閾値v1を下回る状況とは、図9(a)に示すように、鉛バッテリ31から電気負荷群50に供給される電力が増加する状況であり、鉛バッテリ31が所定の閾値を上回って放電する状況である。このため、ステップS14において、鉛バッテリ31の端子電圧v_Pbが電圧閾値v1を下回ると判定された場合には、ステップS15に進み、スイッチSW1、SW2の双方が導通状態に制御される。つまり、図9(a)に示すように、メインコントローラ60の放電判定部64が、バッテリセンサ57からの端子電圧v_Pbに基づき鉛バッテリ31の過度な放電を検出すると、メインコントローラ60のスイッチ制御部62からスイッチSW1に向けてON信号が出力される。そして、図9(b)に示すように、スイッチSW1は導通状態に切り替えられ、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32が接続される。これにより、図9(b)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50に電力が供給されるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
ステップS14において、鉛バッテリ31の端子電圧v_Pbが電圧閾値v1以上であると判定された場合には、ステップS16に進み、鉛バッテリ31の放電電流i_Pbが、所定の電流閾値i1(例えば100A)を上回るか否かが判定される。ステップS16において、鉛バッテリ31の放電電流i_Pbが電流閾値i1を上回る状況とは、図9(a)に示すように、鉛バッテリ31から電気負荷群50に供給される電力が増加する状況であり、鉛バッテリ31が所定の閾値を上回って放電する状況である。このため、ステップS14において、鉛バッテリ31の放電電流i_Pbが電流閾値i1を上回ると判定された場合には、ステップS15に進み、スイッチSW1、SW2の双方が導通状態に制御される。つまり、図9(a)に示すように、メインコントローラ60の放電判定部64が、バッテリセンサ57からの放電電流i_Pbに基づき鉛バッテリ31の過度な放電を検出すると、メインコントローラ60のスイッチ制御部62からスイッチSW1に向けてON信号が出力される。そして、図9(b)に示すように、スイッチSW1は導通状態に切り替えられ、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32が接続される。これにより、図9(b)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50に電力が供給されるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
ステップS16において、鉛バッテリ31の放電電流i_Pbが電流閾値i1以下であると判定された場合には、ステップS17に進み、消費電力の大きな高負荷デバイス55が作動しているか否かが判定される。ステップS17において、電気負荷群50を構成する電気負荷のうち、横滑り防止装置51、電動パワーステアリング装置52およびヘッドライト53の少なくとも何れか1つが作動すると判定された場合には、ステップS15に進み、スイッチSW1が遮断状態から導通状態に切り替えられる。ここで、横滑り防止装置51等の高負荷デバイスが作動する状況とは、電気負荷群50による消費電力の増加が予測される状況であり、鉛バッテリ31が所定の閾値を上回って放電することが予測される状況である。このため、スイッチSW1が遮断状態から導通状態に切り替えられ、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32が接続される。これにより、リチウムイオンバッテリ32から電気負荷群50に電力が供給されるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
なお、ステップS17において、全ての高負荷デバイス55が停止していると判定された場合には、スイッチSW1を導通状態に制御することなくルーチンを抜ける。つまり、ステップS14において端子電圧v_Pbが電圧閾値v1以上であると判定され、ステップS16において放電電流i_Pbが電流閾値i1以下であると判定され、かつステップS17において全ての高負荷デバイス55が停止すると判定された場合には、鉛バッテリ31が過度に放電する状況ではないことから、スイッチSW1は遮断状態に保持される。
一方、ステップS13において、バッテリセンサ57が異常であると判定された場合には、ステップS18に進み、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUが所定の電圧閾値v2(例えば12.5V)を下回るか否かが判定される。例えば、メインコントローラ60がバッテリセンサ57から信号を受信した場合や、メインコントローラ60内にバッテリセンサ57の故障情報が記録されていない場合には、メインコントローラ60のセンサ判定部63によってバッテリセンサ57が正常であると判定される。この場合には、ステップS18に進み、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUが電圧閾値v2を下回るか否かが判定される。
ステップS18において、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUが電圧閾値v2を下回る状況とは、図10(a)に示すように、鉛バッテリ31から電気負荷群50に供給される電力が増加する状況であり、鉛バッテリ31が所定の閾値を上回って放電する状況である。このため、ステップS18において、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUが電圧閾値v2を下回ると判定された場合には、ステップS15に進み、スイッチSW1、SW2の双方が導通状態に制御される。つまり、図10(a)に示すように、メインコントローラ60の電圧検出部65が電源電圧v_ECUの低下を検出すると、メインコントローラ60のスイッチ制御部62からスイッチSW1に向けてON信号が出力される。そして、図10(b)に示すように、スイッチSW1は導通状態に切り替えられ、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32が接続される。これにより、図10(b)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50に電力が供給されるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
これまで説明したように、バッテリセンサ57が正常であると判定された場合には、バッテリセンサ57からの端子電圧v_Pbや放電電流i_Pbに基づき、スイッチSW1の遮断中に鉛バッテリ31が過度に放電するか否かを検出している。そして、スイッチSW1の遮断中に鉛バッテリ31が過度に放電した場合には、スイッチSW1を遮断状態から導通状態に切り替え、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32を接続している。すなわち、スタータジェネレータ16の力行に伴ってスイッチSW1を遮断した状態のもとで、バッテリセンサ57が正常であると判定され、かつ鉛バッテリ31が閾値を上回って放電する場合に、スイッチSW1を遮断状態から導通状態に制御している。これにより、リチウムイオンバッテリ32から電気負荷群50に電力を供給することができるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
一方、バッテリセンサ57が異常であると判定された場合には、メインコントローラ60に入力される電源電圧v_ECUに基づき、スイッチSW1の遮断中に鉛バッテリ31が過度に放電するか否かを検出している。そして、スイッチSW1の遮断中に鉛バッテリ31が過度に放電した場合には、スイッチSW1を遮断状態から導通状態に切り替え、電気負荷群50にリチウムイオンバッテリ32を接続している。すなわち、スタータジェネレータ16の力行に伴ってスイッチSW1を遮断した状態のもとで、バッテリセンサ57が異常であると判定され、かつメインコントローラ60の電源電圧v_ECUが閾値を下回る場合に、スイッチSW1を遮断状態から導通状態に制御している。これにより、リチウムイオンバッテリ32から電気負荷群50に電力を供給することができるため、鉛バッテリ31の過度な放電を抑制することができるとともに、電気負荷群50を正常に機能させることができる。
このように、バッテリセンサ57に異常が発生した場合であっても、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUを用いて、スイッチSW1を適切に制御することができるため、車両用電源装置10を適切に制御することができる。しかも、バッテリセンサ57が正常である場合には、鉛バッテリ31の端子電圧v_Pbが電圧閾値v1(例えば12.0V)を下回る場合に、スイッチSW1を導通状態に制御する一方、バッテリセンサ57が異常である場合には、メインコントローラ60の電源電圧v_ECUが電圧閾値v2(例えば12.5V)を下回る場合に、スイッチSW1を導通状態に制御する。このように、バッテリセンサ57が正常である場合に用いられる電圧閾値v1よりも、バッテリセンサ57が異常である場合に用いられる電圧閾値v2を高く設定することにより、バッテリセンサ57の異常時には鉛バッテリ31の過度な放電を早期に検出するようにしている。これにより、バッテリセンサ57の異常時には早いタイミングでスイッチSW1を導通状態に制御することができ、車両用電源装置10の信頼性を向上させることができる。
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、車両用電源装置10にスイッチSW2を設けているが、これに限られることはなく、車両用電源装置10からスイッチSW2を削減しても良い。すなわち、鉛バッテリ31および電気負荷群50からなる電源回路70と、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からなる電源回路71と、を互いに切り離す観点からは、車両用電源装置10にスイッチSW1が設けられていれば良く、車両用電源装置10からスイッチSW2を削減しても良い。また、図示する例では、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。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。
前述の説明では、バッテリセンサ57を用いて端子電圧v_Pbと放電電流i_Pbとの双方を検出しているが、これに限られることはない。例えば、バッテリセンサ57を用いて端子電圧v_Pbだけを検出しても良く、バッテリセンサ57を用いて放電電流i_Pbだけを検出しても良い。また、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、第2蓄電体の内部抵抗を、第1蓄電体の内部抵抗よりも小さくしているが、これに限られることはなく、第2蓄電体の内部抵抗を第1蓄電体の内部抵抗よりも大きくしても良く、第2蓄電体の内部抵抗と第1蓄電体の内部抵抗とを同じにしても良い。
前述の説明では、電動機として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い。例えば、電動機としてスタータモータを採用しても良く、電動機としてモータジェネレータを採用しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ60を、スイッチ制御部62やセンサ判定部63として機能させているが、これに限られることはない。例えば、他のコントローラを、スイッチ制御部62やセンサ判定部63として機能させても良く、複数のコントローラによって、スイッチ制御部62やセンサ判定部63を構成しても良い。また、バッテリセンサ57の異常時にはメインコントローラ60の電源電圧v_ECUを用いてスイッチSW1,SW2を制御しているが、これに限られることはなく、他のコントローラ(制御ユニット)の電源電圧を用いてスイッチSW1,SW2を制御しても良い。
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(電動機)
31 鉛バッテリ(第1蓄電体)
32 リチウムイオンバッテリ(第2蓄電体)
57 バッテリセンサ(蓄電体センサ)
60 メインコントローラ(制御ユニット)
62 スイッチ制御部
63 センサ判定部
SW1 スイッチ
v_ECU 電源電圧
v2 電圧閾値(閾値)
v_Pb 端子電圧(電圧)
v1 電圧閾値
i_Pb 放電電流
i1 電流閾値

Claims (4)

  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電動機と、
    前記電動機に接続される第1蓄電体と、
    前記第1蓄電体と並列に前記電動機に接続される第2蓄電体と、
    前記電動機と前記第1蓄電体とを接続する導通状態と、前記電動機と前記第1蓄電体とを切り離す遮断状態と、に制御されるスイッチと、
    前記電動機が力行状態に制御される場合に、前記スイッチを遮断状態に制御するスイッチ制御部と、
    前記第1蓄電体の放電状況を検出する蓄電体センサと、
    前記蓄電体センサの異常を判定するセンサ判定部と、
    前記第1蓄電体に接続される制御ユニットと、
    を有し、
    前記スイッチ制御部は、
    前記電動機の力行に伴って前記スイッチを遮断した状態のもとで、前記蓄電体センサが異常であると判定され、かつ前記制御ユニットの電源電圧が閾値を下回る場合に、前記スイッチを遮断状態から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、
    前記スイッチ制御部は、
    前記電動機の力行に伴って前記スイッチを遮断した状態のもとで、前記蓄電体センサが正常であると判定され、かつ前記第1蓄電体が閾値を上回って放電する場合に、前記スイッチを遮断状態から導通状態に制御する、
    車両用電源装置。
  3. 請求項2に記載の車両用電源装置において、
    前記第1蓄電体が閾値を上回って放電する場合とは、前記第1蓄電体の放電電流が電流閾値を上回る場合と、前記第1蓄電体の電圧が電圧閾値を下回る場合と、の少なくとも何れか一方である、
    車両用電源装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用電源装置において、
    前記第2蓄電体の内部抵抗は、前記第1蓄電体の内部抵抗よりも小さい、
    車両用電源装置。
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