JP2019068624A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動機を駆動させる場合において、電気負荷に適切な電圧印加を可能とする電源制御装置を提供すること。【解決手段】車載電源システム１００に適用されるＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の電圧を取得する電圧取得部２１と、取得電圧に応じて昇圧量を決定し、昇圧回路３０に入力された電圧を昇圧量に基づき昇圧させる昇圧制御部２２と、エンジン２００の再始動が行われることを判定する再始動判定部２３と、を備える。ＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が行われると判定された場合に、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の蓄電池を有する車載電源システムに適用される電源制御装置に関するものである。

従来、例えば車両に搭載される車載電源システムとして、始動機（例えば、スタータやＩＳＧなど）に対して鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とが並列接続されているとともに、電気負荷に対して当該鉛蓄電池と当該リチウムイオン蓄電池とが並列接続されている２電源システムがある（例えば、特許文献１）。この車載電源システムでは、スイッチ制御によって、２つの蓄電池を使い分けながら各種電気負荷対して電力を供給している。

ところで、電気負荷としては、蓄電池の電圧を昇圧回路にて昇圧してから一定電圧を印加させる必要がある電気負荷が存在する。このような電気負荷としては、例えば、印加電圧に応じて回転数が変化することに起因して、送風の風量が変化するブロワモータがある。このような電気負荷が存在する場合、例えば、特許文献２に記載されている発明のように、蓄電池の電圧を取得（検出）し、取得電圧に基づき、昇圧回路によって昇圧させるフィードバック制御を行っている。これにより、蓄電池の充放電に伴い、蓄電池の電圧がどのように変化しても、一定の電圧にて電力を供給することが可能となっている。

特許第５５７８０１４号公報 特許第４９７８７３４号公報

しかしながら、取得電圧に基づいて電圧を昇圧させる方式を、上述した２電源システムに採用すると、適切に電圧を昇圧させることができない虞がある。

例えば、スイッチにより、電圧が取得される鉛蓄電池と昇圧回路との間で通電が遮断された場合において、昇圧回路へリチウムイオン蓄電池から電圧が印加されると、適切に電圧を昇圧させることができない虞がある。特に、始動機の駆動に基づき、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池との間で電圧差が大きくなる場合、適切に電圧を昇圧させることができなくなる可能性が高い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、始動機を駆動させる場合において、電気負荷に適切な電圧印加を可能とする電源制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決するため、電気負荷に接続された昇圧回路に対して第１蓄電池と第２蓄電池とが並列接続されているとともに、アイドリングストップ状態にある内燃機関を再始動させる際に前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池により始動機が駆動されるようになっており、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とを接続する電気経路において前記昇圧回路との接続点よりも前記第１蓄電池側に設けられるスイッチを備えた車載電源システムに適用される電源制御装置において、前記第１蓄電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記電圧取得部により取得された取得電圧に応じて前記昇圧回路における印加電圧に対する昇圧量を決定し、その昇圧量により前記昇圧回路の昇圧制御を実施する昇圧制御部と、前記始動機を利用して前記内燃機関の再始動が行われることを判定する再始動判定部と、を備え、前記スイッチは、少なくとも前記再始動中、通電遮断の状態となるように切り替えられ、前記昇圧制御部は、前記再始動判定部により前記内燃機関の再始動が行われると判定された場合に、前記取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき前記昇圧制御を実施することとした。

始動機が駆動する際、始動機に電力を供給する蓄電池の電圧が降下するため、第１蓄電池と第２蓄電池のいずれの電力に基づき始動機が駆動される場合であっても、スイッチにより、第１蓄電池と第２蓄電池との間で通電が遮断される。その際、上記構成では、昇圧回路と、第１蓄電池との間の通電も遮断され、昇圧回路へ第２蓄電池の電圧が入力される。このとき、第１蓄電池の電圧に応じて昇圧量を決定すると、第１蓄電池と第２蓄電池との間の電圧差が大きいため、適切に電圧を昇圧させることができない。

そこで、昇圧制御部は、再始動判定部により内燃機関の再始動が行われると判定された場合に、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧させることとした。これにより、始動機の駆動に基づき、第１蓄電池と第２蓄電池との間の電圧差が大きくなった場合であっても、適切な電圧に昇圧して、電気負荷に印加させることができる。

車載電源システムを示す電気回路図。 昇圧量と取得電圧の関係を示す図。 取得電圧の電圧降下を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は、エンジンの回転速度と、スタータの駆動開始タイミングとの関係を示す図。 （ａ）と（ｂ）は、分極の収束を示す図。 昇圧量変更処理を示すフローチャート。 第２実施形態における判定タイミングを示す図。 第３実施形態における車載電源システムを示す電気回路図。 第３実施形態における電圧降下を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関に相当）を駆動源として走行する車両において、当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付している。

（第１実施形態）
図１に示すように、車載電源システム１００は、第１蓄電池としての鉛蓄電池１１と、第２蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池１２と、を有する２電源システムであり、各蓄電池１１，１２からは始動機としてのスタータ１３や、電気負荷としてのブロワモータ１４への給電が可能となっている。また、この車載電源システム１００は、エンジン２００を制御するエンジンＥＣＵ２０１と通信可能に接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、鉛蓄電池１１は、リチウムイオン蓄電池１２よりも蓄電容量が大きい蓄電池である。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。図１では、電池ユニットＵを破線で囲んで示す。電池ユニットＵは、外部端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち外部端子Ｐ１に鉛蓄電池１１とスタータ１３とＢＣＭ２０とが接続され、外部端子Ｐ２にブロワモータ１４や、電気負荷１５が接続されている。なお、ブロワモータ１４は、後述する昇圧回路３０を介して、外部端子Ｐ１に接続されている。

スタータ１３は、エンジン２００を始動させる際に用いられる。スタータ１３は、例えば、モータによるピニオンギアの回転駆動と、ピニオンギアの押出しとを独立して制御可能なタンデム式のものである。

電気負荷１５には、供給電力の電圧が一定、又は所定範囲内で変動することが要求される定電圧負荷が含まれる。電気負荷１５は被保護負荷ともいえる。定電圧要求負荷である電気負荷１５の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１５として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。

ブロワモータ１４は、送風のために用いられるモータである。ブロワモータ１４は、図示しないブロワファンに連結されており、鉛蓄電池１１又はリチウムイオン蓄電池１２から供給された電力に基づき駆動する。ブロワモータ１４の回転数は、ブロワモータ１４に印加される電圧に依存し、印加電圧が高い場合には低い場合よりも回転数が大きくなる。そして、ブロワモータ１４の回転数が大きくなると、それに伴い風量も大きくなる。

また、ブロワモータ１４の要求電圧は、鉛蓄電池１１又はリチウムイオン蓄電池１２の定格電圧（１２Ｖ）よりも高く、１４Ｖとなっている。このため、昇圧回路３０を介して接続されている。

昇圧回路３０は、昇圧回路３０に印加された電圧を昇圧して、ブロワモータ１４に印加する回路である。昇圧回路３０は、例えば、チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータである。昇圧回路３０による昇圧動作時には、昇圧回路３０内のスイッチング素子に対してオン／オフ制御が行われる。その際、デューティ比を制御することにより、昇圧回路３０によって印加電圧が昇圧される。すなわち、昇圧回路３０による昇圧動作時には、昇圧制御としてのＰＷＭ制御が行われることにより、昇圧回路３０への印加電圧が昇圧されて、出力電圧として出力される。

ＢＣＭ（Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｍｏｄｕｌｅ）２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。ＢＣＭ２０は、電源制御装置に相当する。ＢＣＭ２０は、各種機能を備える。例えば、ＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の電圧を取得する電圧取得部２１と、昇圧制御部２２としての機能を備えている。

電圧取得部２１としてのＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の電圧を検出する電圧検出回路２１ａから検出された鉛蓄電池１１の電圧を取得する。そして、昇圧制御部２２としてのＢＣＭ２０は、電圧取得部２１により取得された取得電圧に応じて昇圧量を決定し、昇圧回路３０に入力（印加）された電圧を昇圧量に基づき昇圧させる昇圧制御を行う。

より詳しく説明すると、昇圧量は、昇圧回路３０に印加された印加電圧に対してどれだけ電圧を昇圧させるかを定めるものである。昇圧量は、図２に示すように取得電圧に応じて定められている。具体的には、取得電圧に昇圧量が加算されることにより、所定の電圧（ブロワモータ１４の要求電圧、すなわち、１４Ｖ）となるように、昇圧量が定められている。昇圧量は、ＢＣＭ２０の記憶部に記憶されている。

ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて昇圧量を決定すると、昇圧量に基づき、デューティ比を決定し、昇圧回路３０に対してＰＷＭ制御を行う。これにより、昇圧回路３０は、印加電圧に昇圧量だけ電圧を昇圧したものを出力電圧としてブロワモータ１４に出力することとなる。

電圧検出回路２１ａは、本実施形態では、ＢＣＭ２０の内部に設けられているが、外部に設けられていてもよい。また、ＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１からの電力供給により動作する。なお、ＢＣＭ２０の各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。

次に、電池ユニットＵについて説明する。電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各外部端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１に第１スイッチとしてのスイッチＳＷ１が設けられ、電気経路Ｌ２に第２スイッチとしてのスイッチＳＷ２が設けられている。ブロワモータ１４への電力は、電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して鉛蓄電池１１又はリチウムイオン蓄電池１２から供給される。

なお、鉛蓄電池１１からリチウムイオン蓄電池１２までの電気経路で言えば、接続点Ｎ１よりも鉛蓄電池１１の側（外部端子Ｐ１の側）にスイッチＳＷ１が設けられ、接続点Ｎ１よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチＳＷ２が設けられている。

電池ユニットＵは、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ２を制御するスイッチ制御部５１を備えている。スイッチ制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。

スイッチ制御部５１は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態等に基づいて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ２等を制御する。また、例えば、スイッチ制御部５１は、アイドリングストップ状態中、エンジン２００が始動される場合、スイッチＳＷ１を開放（オフ）させ、スイッチＳＷ２を閉鎖（オン）させる。これにより、鉛蓄電池１１と、ブロワモータ１４や電気負荷１５との間で通電が遮断され、リチウムイオン蓄電池１２からブロワモータ１４や電気負荷１５に電力が供給されることとなる。このため、スタータ１３の駆動に基づき大電力が消費され、鉛蓄電池１１の電圧降下が生じても、ブロワモータ１４や電気負荷１５への電力供給に影響を与えることを防止できる。

次に、エンジンＥＣＵ２０１について説明する。エンジンＥＣＵ２０１は、エンジン２００のアイドリングストップ制御を行う。アイドリングストップ制御は、概略として、所定の自動停止条件が成立するとエンジン２００の燃焼が停止されるとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジン２００が再始動される。この場合、自動停止条件には、例えば、自車両の車速がエンジン自動停止速度域（例えば、車速≦１０ｋｍ／ｈ）にあり、かつアクセル操作が解除されたこと又はブレーキ操作が行われたことが含まれる。また、再始動条件としては、例えば、アクセル操作が開始されたことや、ブレーキ操作が解除されたことが含まれる。また、エンジンＥＣＵ２０１は、エンジン２００の再始動後、完爆したこと（すなわち、再始動が完了したこと）を判定する機能も備えている。なお、エンジン制御機能とアイドリングストップ機能とを別々のＥＣＵにて実施する構成にすることも可能である。

このエンジンＥＣＵ２０１は、ＢＣＭ２０に接続されており、再始動条件が成立したとき、その旨（すなわち、スタータ１３を利用してエンジン２００の再始動が行われること）を示す信号をＢＣＭ２０に出力するように構成されている。また、エンジンＥＣＵ２０１は、再始動の完了が判定された場合、その旨を示す信号をＢＣＭ２０に出力するように構成されている。

以上のように、本実施形態のＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の電圧を取得して、取得電圧に応じた昇圧量を決定し、昇圧回路３０に入力（印加）された電圧を昇圧量だけ昇圧させている。このため、スイッチＳＷ１が閉鎖され、昇圧回路３０と鉛蓄電池１１との間が通電している場合、ＢＣＭ２０は、適切な出力電圧（すなわち、ブロワモータ１４が要求する電圧）となるように、昇圧回路３０に印加電圧を昇圧させることができる。

ところで、取得電圧に応じた昇圧量だけ昇圧させることによって、適切な出力電圧とすることができるのは、昇圧回路３０に印加される電圧と、鉛蓄電池１１の電圧との間に電圧差がない場合に限られる。すなわち、スイッチＳＷ１が開放されて、鉛蓄電池１１と昇圧回路３０との間における通電が遮断される場合がある。この場合、リチウムイオン蓄電池１２から昇圧回路３０に電圧が印加されるため、昇圧回路３０に印加される電圧と、鉛蓄電池１１の電圧との間に電圧差が生じる可能性がある。特に、スタータ１３を利用してエンジン２００を再始動させる場合、鉛蓄電池１１の電圧降下の影響を防止するため、スイッチＳＷ１は開放されるが、この場合、図３に示すように、電圧差が大きくなる。

昇圧回路３０に印加される電圧（すなわち、リチウムイオン蓄電池１２の電圧）と、鉛蓄電池１１の電圧との間における電圧差が大きくなると、鉛蓄電池１１の電圧を基準として、昇圧量を決定しても適切な出力電圧となるように昇圧させることができない。例えば、ＢＣＭ２０が、電圧が低下した取得電圧に応じて昇圧量を決定する場合、低下した分、昇圧量を大きくすることとなる。しかしながら、昇圧回路３０へ実際に印加される電圧は、リチウムイオン蓄電池１２の電圧であるため、取得電圧（鉛蓄電池１１の電圧）と同様に低下していない。このため、図３において破線で示すように、昇圧量を大きくした分だけ、ブロワモータ１４の要求電圧よりも昇圧回路３０からの出力電圧が大きくなるという事態が生じる。ブロワモータ１４の要求電圧よりも高い電圧が印加されると、ブロワモータ１４の回転数等が大きくなる。その結果、風量が大きくなり、ユーザに不快感を与える可能性がある。

そこで、本実施形態では、スタータ１３を利用してエンジン２００の再始動が行われる場合、昇圧量を変更して、適切な電圧に昇圧させるようにした。以下、詳しく説明する。

ＢＣＭ２０は、スタータ１３を利用してエンジン２００の再始動が行われるか否かを判定する再始動判定部２３としての機能を備える。そして、昇圧制御部２２としてのＢＣＭ２０は、再始動判定部２３によりエンジン２００の再始動が行われると判定されたことを条件に、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧させることとしている。

より詳しくは、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量によって昇圧制御された場合における昇圧回路３０の出力電圧よりも、昇圧回路３０の出力電圧が低くなるように昇圧量を変更する。すなわち、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量を小さくする側に変更する。

具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量から、スタータ１３の駆動に基づき取得電圧が低下するという予測のもと、スタータ１３の駆動に基づく取得電圧の電圧降下に相当する値（絶対値）を減算して、変更後の昇圧量を決定している。スタータ１３の駆動に基づく電圧降下の態様は毎回ほぼ同じとなっているため、予め実験などで測定しておき、ＢＣＭ２０の記憶部に記憶されている。ＢＣＭ２０は、これを読み出し、取得電圧に応じた昇圧量から、スタータ１３の駆動に基づく取得電圧の電圧降下に相当する値を減算する。

なお、スタータ１３の駆動に基づく取得電圧（鉛蓄電池１１）の電圧降下は、図３に示すように、スタータ１３の駆動開始からの時間に応じて変化する。このため、取得電圧に応じた昇圧量から、減算される電圧降下に相当する値もスタータ１３の駆動開始からの時間に応じて変化させることが望ましい。これにより、図３の実線で示すように、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

また、エンジン２００の出力軸の回転が停止する前におけるスタータ１３の駆動開始時は、再始動が判定された時におけるエンジン２００の回転速度（回転数（ｒｐｍ））に応じてエンジンＥＣＵ２０１により設定されるものである。なお、エンジン２００が停止している場合（エンジン２００の出力軸が回転していない場合）、再始動が判定された時にスタータ１３の駆動が開始される。

より詳しくは、図４（ａ）に示すように、再始動条件の成立時におけるエンジン２００の回転速度が正回転高速領域であると判定される場合、騒音を防止するため、エンジンＥＣＵ２０１は、回転速度が低速領域（例えば、３００ｒｐｍ以下の領域であり、本実施形態では、０又は０近傍）となるまで待ってから、スタータ１３の駆動を開始させる。

また、図４（ｂ）に示すように、再始動条件の成立時におけるエンジン２００の回転速度が逆回転領域である場合（０以下である場合）、スタータ１３を保護するため、回転速度が０又は０近傍となるまで待ってから、スタータ１３の駆動を開始させる。

このように、再始動条件の成立時からスタータ１３が駆動開始するまでの間には、時間差があるため、ＢＣＭ２０が、再始動条件の成立時に昇圧量を変更すると、適切な電圧に昇圧できない可能性がある。

そこで、ＢＣＭ２０は、再始動が行われると判定された場合、スタータ１３の駆動開始時を推定する推定部２４としての機能を備えた。そして、ＢＣＭ２０は、推定部２４により推定されたスタータ１３の駆動開始時に基づき、昇圧量の変更を開始することとした。

推定部２４としてのＢＣＭ２０について図４に基づき詳しく説明する。ＢＣＭ２０は、再始動が行われると判定された時（再始動条件成立時）におけるエンジン２００の回転速度に応じて駆動開始時を推定する。なお、図３及び図４において、再始動条件成立時は、時点Ｔ１１であり、駆動開始時は、時点Ｔ１２であり、エンジン完爆を示すタイミングは、時点Ｔ１３である。また、図３及び図４において、エンジン２００が自立復帰できないタイミングは、時点Ｔ１０である。また、エンジン２００の状態（回転速度等）は、エンジンＥＣＵ２０１等から取得すればよい。そして、ＢＣＭ２０は、推定された駆動開始時において、昇圧量の変更を開始する。

また、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が完了したことを判定する完了判定部２５としての機能を備える。しかしながら、エンジン２００が完爆して再始動が完了し、それに伴いスタータ１３の駆動が終了した場合であっても、電力消費に基づき鉛蓄電池１１に分極が生じているため、図３及び図５に示すように、鉛蓄電池１１の電圧が定格電圧に戻るまで、時間差がある。

この場合、取得電圧と、昇圧回路３０への印加電圧との間に差が生じているため、前述と同様に、ＢＣＭ２０は、適切に電圧を昇圧できなくなる。具体的には、取得電圧に応じた昇圧量を決定すると、昇圧回路３０の出力電圧が高くなってしまう。なお、分極が解消し、鉛蓄電池１１の電圧が定格電圧に戻るまでの時間は、鉛蓄電池１１の状態（分極状態）に応じて定められる。鉛蓄電池１１の分極状態は、充放電の履歴から特定することができ、放電の回数が多いほど、また、放電が深く長時間であるほど、分極が大きくなり、定格電圧に戻るまでの時間が長くなることがわかっている。

そこで、昇圧制御部２２としてのＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が完了したと判定された場合、完了と判定された時（時点Ｔ１３）から、鉛蓄電池１１の状態に応じた待機時間が経過した時（時点Ｔ１４，Ｔ１４ａ，Ｔ１４ｂ）に昇圧量の変更を終了することとした。つまり、ＢＣＭ２０は、再始動が完了したと判定された時から、鉛蓄電池１１の状態に応じた待機時間が経過した後、取得電圧に応じた昇圧量を決定し、当該昇圧量に基づき、昇圧回路３０に印加された電圧を昇圧することとしている。

なお、分極が収束するまでの間、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量によって昇圧制御された場合における昇圧回路３０の出力電圧よりも、昇圧回路３０の出力電圧が低くなるように昇圧量を変更する。つまり、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を小さくする側に変更する。

具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量から、分極により取得電圧が低下するという予測のもと、分極に基づく電圧降下に相当する値（絶対値）を減算して、変更後の昇圧量を決定している。鉛蓄電池１１の分極に基づく電圧降下の態様は毎回ほぼ同じとなっているため、予め実験などで測定しておき、ＢＣＭ２０の記憶部に記憶されている。ＢＣＭ２０は、これを読み出し、取得電圧に応じた昇圧量から、分極に基づく取得電圧の電圧降下に相当する値を減算する。

なお、分極に基づく鉛蓄電池１１の電圧降下は、図５に示すように、鉛蓄電池１１の分極状態（充放電の履歴）に応じて異なる。なお、図５（ａ）は、放電分極の小さい鉛蓄電池１１の分極の収束を示し、図５（ｂ）は、放電分極の大きい鉛蓄電池１１の分極の収束を示している。図５に示すように、放電分極の小さい鉛蓄電池１１における分極の収束期間（時点Ｔ１３〜Ｔ１４ａ）の方が、放電分極の大きい鉛蓄電池１１における分極の収束期間（時点Ｔ１３〜Ｔ１４ｂ）よりも短くなっている。また、分極に基づく鉛蓄電池１１の電圧降下は、再始動が完了したと判定された時からの経過時間によって収束していく（小さくなる）。このため、昇圧量から減算する電圧降下の値も、鉛蓄電池１１の分極状態及び再始動完了時からの経過時間に基づき、変化させることが望ましい。これにより、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

次に、昇圧量を変更する昇圧量変更処理について図６に基づき説明する。昇圧量変更処理は、ＢＣＭ２０により、所定周期ごとに実行される。なお、昇圧回路３０に昇圧動作させるためのＢＣＭ２０によるＰＷＭ制御は、ブロワモータ１４の稼働中、昇圧量変更処理に関わらず実行されている。

ＢＣＭ２０は、アイドリングストップ状態中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定結果が否定の場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、スタータ１３が駆動して、昇圧量が変更されることはないため、昇圧量変更処理を終了する。

ステップＳ１０１の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、スタータ１３を利用してエンジン２００の再始動が行われるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＢＣＭ２０は、再始動条件が成立した旨の信号をエンジンＥＣＵ２０１から入力したか否かを判定する。この判定結果が否定の場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）には、昇圧量変更処理を終了する。

ステップＳ１０２の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、スタータ１３の駆動が実施されるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の回転速度から、自立復帰可能であると判定した場合、スタータ１３の駆動が実施されないと判定し、自立復帰が不能であると判定した場合、スタータ１３の駆動が実施されると判定する。この判定結果が否定の場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）には、スタータ１３が駆動して、昇圧量が変更されることはないため、昇圧量変更処理を終了する。

ステップＳ１０３の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、スタータ１３の駆動開始時を推定する（ステップＳ１０４）。具体的には、再始動条件成立時におけるエンジン２００の回転速度に応じて、再始動条件の成立時からスタータ１３の駆動開始時までの時間を推定する。

その後、ＢＣＭ２０は、スタータ１３の駆動開始時となったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、再始動条件の成立時からスタータ１３の駆動開始時までの時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ１０５の判定結果が否定の場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）には、所定時間待機して、再びステップＳ１０５を実行する。

ステップＳ１０５の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、昇圧量の変更を開始する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６以降、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量からスタータ１３の駆動に基づく電圧降下に相当する値を減算して、変更後の昇圧量を決定する。そして、ＢＣＭ２０は、変更後の昇圧量に基づき、デューティ比を決定し、昇圧回路３０に対してＰＷＭ制御を実行する。

その後、ＢＣＭ２０は、再始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、エンジン２００が完爆し、エンジンＥＣＵ２０１から再始動が完了した旨の信号を入力したか否かを判定する。この判定結果が否定の場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、所定時間待機して、再びステップＳ１０７を実行する。

ステップＳ１０７の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、再始動が完了した時から分極に基づく電圧低下が終了（分極が収束）するまでの時間を推定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８において、ＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の分極状態に基づき、再始動が完了した時から分極に基づく電圧低下が終了するまでの時間を推定する。なお、ステップＳ１０８以降、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量から分極に基づく電圧降下に相当する値を減算して、変更後の昇圧量を決定することとなる。

そして、ＢＣＭ２０は、鉛蓄電池１１の分極が終了（収束）したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、再始動完了時から分極に基づく電圧低下が終了（分極が収束）するまでの時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ１０９の判定結果が否定の場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、所定時間待機して、再びステップＳ１０９を実行する。

ステップＳ１０９の判定結果が肯定の場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ＢＣＭ２０は、昇圧量の変更を終了する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０以降、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量を決定し、この昇圧量に基づき、昇圧回路３０に対してＰＷＭ制御を実行する。そして、ＢＣＭ２０は、昇圧量変更処理を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

スタータ１３が駆動する際、スタータ１３に電力を供給する鉛蓄電池１１の電圧が降下するため、スイッチＳＷ１により、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２との間で通電が遮断される。その際、上記実施形態の構成では、昇圧回路３０と、鉛蓄電池１１との間の通電も遮断され、昇圧回路３０へリチウムイオン蓄電池１２の電圧が入力される。このとき、鉛蓄電池１１の電圧に応じて昇圧量を決定すると、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２との間の電圧差が大きいため、適切に電圧を昇圧させることができない。

そこで、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が行われると判定されたことを条件に、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧させることとした。これにより、スタータ１３の駆動に基づき、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２との間の電圧差が大きくなった場合であっても、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

再始動が行われると判定された場合であっても、スタータ１３が駆動開始するまでタイムラグがある。そこで、ＢＣＭ２０は、推定部２４により推定されたスタータ１３の駆動開始時に基づき、昇圧量の変更を開始することとした。このため、スタータ１３の駆動に基づく鉛蓄電池１１の電圧降下のタイミングに応じた適切なタイミングで、昇圧量を変更することができる。これにより、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

エンジン２００の出力軸の回転が停止する前、再始動条件成立時におけるエンジン２００の回転速度（回転数）に応じて駆動開始時が設定されるスタータ１３が採用されている場合において、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の回転速度に応じて駆動開始時を推定している。このため、スタータ１３の駆動に基づく鉛蓄電池１１の電圧降下のタイミングに応じた適切なタイミングで、昇圧量を変更することができる。

スタータ１３は鉛蓄電池１１から電力が供給されるため、スタータ１３の駆動に基づき、取得電圧（鉛蓄電池１１の電圧）が低下する一方、昇圧回路３０に電圧を入力（印加）するリチウムイオン蓄電池１２の電圧は低下しないこととなる。このとき、取得電圧に応じて決定される昇圧量により印加電圧（リチウムイオン蓄電池１２の電圧）を昇圧させると、リチウムイオン蓄電池１２の電圧は低下していないので、昇圧回路３０から出力される電圧が大きくなってしまう。そこで、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を小さくする側に変更することした。具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量から、スタータ１３の駆動に基づき取得電圧が低下するという予測のもと、スタータ１３の駆動に基づく取得電圧の電圧降下に相当する値を減算して、変更後の昇圧量を決定した。これにより、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

エンジン２００の再始動完了に伴い、スタータ１３の駆動が終了しても、分極の影響により、電圧降下した鉛蓄電池１１の電圧が元に戻るまで多少の時間を要する。この時間は、鉛蓄電池１１の分極状態によって異なることがわかっている。そこで、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が完了したと判定された場合、完了と判定された時から、鉛蓄電池１１の分極状態に応じた待機時間が経過した時に昇圧量の変更を終了することとした。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２との間における電圧差が小さい状況となった適切なタイミングで、昇圧量の変更を終了することができる。

スイッチＳＷ１は、少なくとも再始動中、通電遮断の状態となるように切り替えられる。これにより、スタータ１３の駆動に基づいて鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が共に電圧降下することを防止でき、その影響を最小限とすることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、再始動条件成立時におけるエンジン２００の回転速度に基づき、スタータ１３の駆動開始時を推定していたが、第２実施形態では、鉛蓄電池１１の電圧に基づきスタータ１３が駆動したことを判定している。以下、詳しく説明する。

第２実施形態において、図７に示すように、ＢＣＭ２０は、取得電圧が所定の閾値以下となった場合（時点Ｔ４０）、エンジン２００の再始動に基づき、スタータ１３の駆動が開始されたことを判定する（駆動判定を肯定する）。前記閾値は、スタータ１３の駆動に基づき、鉛蓄電池１１の電圧降下が生じたことを示す値となっている。

そして、この場合、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧させる。

また、ＢＣＭ２０は、取得電圧が完了判定値よりも大きくなった場合（時点Ｔ４１）、エンジン２００の再始動が完了し、スタータ１３の駆動が終了したことを判定する。なお、完了判定値は、前記閾値以上の値であることが望ましい。そして、この場合、ＢＣＭ２０は、昇圧量の変更を終了し、取得電圧に応じた昇圧量に基づき昇圧させる。

以上詳述した第２実施形態によれば、鉛蓄電池１１の電圧によって、スタータ１３の駆動開始及び終了を判定するため、構成や制御を簡素化することができる。例えば、エンジンＥＣＵ２０１から、エンジン２００の回転速度（回転数）を入力する必要がなくなり、スタータ１３の駆動期間や分極終了時を判定する必要がなくなる。

なお、鉛蓄電池１１の電圧に基づきスタータ１３が駆動したことを判定したが、同様にして、再始動の開始や、完了を判定してもよい。これにより、再始動条件が成立したか否かを判定する必要がなくなる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、鉛蓄電池１１の電力によりスタータ１３を駆動させたが、回路構成を変更し、リチウムイオン蓄電池１２の電力によりスタータ１３を駆動させてもよい。以下、詳しく説明する。

図８に示すように、第３実施形態の電池ユニットＵの外部端子Ｐ１には、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とＢＣＭ２０とが接続され、外部端子Ｐ２には、スタータ１３とブロワモータ１４が接続されている。

第３実施形態では、スタータ１３は駆動する際、リチウムイオン蓄電池１２から電力が供給され、リチウムイオン蓄電池１２の電圧が降下する。このため、スタータ１３を利用してエンジン２００を再始動させる場合、リチウムイオン蓄電池１２の電圧降下の影響を防止するため、スイッチＳＷ１は開放される。

この場合、図９に示すように、昇圧回路３０に印加される電圧（すなわち、リチウムイオン蓄電池１２の電圧）と、鉛蓄電池１１の電圧との間における電圧差が大きくなり、鉛蓄電池１１の電圧を基準として、昇圧量を決定しても適切な出力電圧となるように昇圧させることができない。

例えば、ＢＣＭ２０が、取得電圧に応じて昇圧量を決定しても、昇圧回路３０に印加される電圧は降下しているため、図９の破線で示すように、昇圧回路３０の出力電圧がその分、低下することとなる。

そこで、昇圧制御部２２としてのＢＣＭ２０は、再始動判定部２３によりエンジン２００の再始動が行われると判定された場合（時点Ｔ５０）、取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき昇圧制御を実施することとしている。なお、第１実施形態と同様に、ＢＣＭ２０は、駆動開始時（時点Ｔ５１）に、昇圧量の変更を開始する。

より詳しくは、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量によって昇圧制御された場合における昇圧回路３０の出力電圧よりも、昇圧回路３０の出力電圧が高くなるように昇圧量を変更する。つまり、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を大きくする側に変更する。

具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量に、スタータ１３の駆動に基づきリチウムイオン蓄電池１２が低下するという予測のもと、スタータ１３の駆動に基づくリチウムイオン蓄電池１２の電圧降下に相当する値（絶対値）を加算して、変更後の昇圧量を決定している。スタータ１３の駆動に基づくリチウムイオン蓄電池１２の電圧降下の態様は、予め実験などで測定しておき、ＢＣＭ２０の記憶部に記憶されている。ＢＣＭ２０は、これを読み出し、取得電圧に応じた昇圧量から、スタータ１３の駆動に基づく取得電圧の電圧降下に相当する値を加算する。

なお、スタータ１３の駆動に基づくリチウムイオン蓄電池１２の電圧降下は、鉛蓄電池１１と同様に、スタータ１３の駆動開始からの時間に応じて変化する。このため、取得電圧に応じた昇圧量から、加算される電圧降下に相当する値もスタータ１３の駆動開始からの時間に応じて変化させることが望ましい。これにより、図９の実線で示すように、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

また、第１実施形態の鉛蓄電池１１と同様に、スタータ１３の駆動後、電力消費に基づきリチウムイオン蓄電池１２に分極が生じる（時点Ｔ５２〜Ｔ５３）。そこで、ＢＣＭ２０は、エンジン２００の再始動が完了したと判定された場合、完了と判定された時（時点Ｔ５２）から、リチウムイオン蓄電池１２の分極状態に応じた待機時間が経過した時（時点Ｔ５３）に昇圧量の変更を終了することとしている。

なお、分極が収束するまでの間、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量によって昇圧制御された場合における昇圧回路３０の出力電圧よりも、昇圧回路３０の出力電圧が高くなるように昇圧量を変更する。つまり、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を大きくする側に変更する。

具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じた昇圧量から、分極によりリチウムイオン蓄電池１２の電圧が低下するという予測のもと、分極に基づく電圧降下に相当する値を加算して、変更後の昇圧量を決定している。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

スタータ１３はリチウムイオン蓄電池１２から電力が供給されて駆動するため、スタータ１３の駆動に基づき、昇圧回路３０に電圧を印加するリチウムイオン蓄電池１２の電圧が低下することとなる。その一方、スタータ１３の駆動時、スイッチＳＷ１は開放されるため、取得電圧（鉛蓄電池１１の電圧）は低下しないこととなる。このとき、取得電圧に応じて決定される昇圧量により印加電圧（リチウムイオン蓄電池１２の電圧）を昇圧させると、リチウムイオン蓄電池１２の電圧は低下しているため、昇圧回路３０から出力される電圧が要求電圧よりも小さくなってしまう。

そこで、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量を大きくする側に変更することとした。具体的には、ＢＣＭ２０は、取得電圧に応じて決定される昇圧量にリチウムイオン蓄電池１２の電圧降下に相当する値を加算する。これにより、適切な電圧に昇圧して、ブロワモータ１４に印加させることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

上記実施形態において電気負荷１５を、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷としてもよい。一般的な電気負荷の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。また、これらの電気負荷を、電気負荷１５とは別に外部端子Ｐ１，Ｐ２に接続してもよい。

上記実施形態において、ブロワモータ１４の要求電圧は、可変であってもよい。この場合、ＢＣＭ２０は、ブロワモータ１４から要求電圧を示す信号を入力し、それに応じて昇圧量を変更することとなる。

上記実施形態において、スタータ１３の駆動開始時を推定したが、推定しなくてもよい。再始動条件の成立時に昇圧量の変更を開始してもよい。また、再始動完了時に、昇圧量の変更を終了してもよい。

上記実施形態において、スタータ１３の代わりに、発電機能及び力行機能を有するＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を始動機として採用してもよい。

上記実施形態において、昇圧回路からの出力電圧が供給される電気負荷としてブロワモータ１４を採用したが、ブロワモータ１４以外の電気負荷を採用してもよい。例えば、イグニッションコイルを採用してもよい。

上記実施形態において、ＢＣＭ２０が備える各種機能（電圧検出回路２１ａ、電圧取得部２１、昇圧制御部２２、再始動判定部２３、推定部２４、及び完了判定部２５）のうち、一部又は全部の機能を他の制御装置、例えば、エンジンＥＣＵ、アイドリングストップＥＣＵ等に備えてもよい。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、１３…スタータ、１４…ブロワモータ、２０…ＢＣＭ、２１…電圧取得部、２２…昇圧制御部、２３…再始動判定部、３０…昇圧回路、１００…車載電源システム。

Claims (7)

1. 電気負荷（１４）に接続された昇圧回路（３０）に対して第１蓄電池（１１）と第２蓄電池（１２）とが並列接続されているとともに、アイドリングストップ状態にある内燃機関（２００）を再始動させる際に前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池により始動機（１３）が駆動されるようになっており、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とを接続する電気経路において前記昇圧回路との接続点（Ｎ１）よりも前記第１蓄電池側に設けられるスイッチ（ＳＷ１）を備えた車載電源システム（１００）に適用される電源制御装置（２０）において、
   前記第１蓄電池の電圧を取得する電圧取得部（２１）と、
   前記電圧取得部により取得された取得電圧に応じて前記昇圧回路における印加電圧に対する昇圧量を決定し、その昇圧量により前記昇圧回路の昇圧制御を実施する昇圧制御部（２２）と、
   前記始動機を利用して前記内燃機関の再始動が行われることを判定する再始動判定部（２３）と、を備え、
   前記スイッチは、少なくとも前記再始動中、通電遮断の状態となるように切り替えられ、
   前記昇圧制御部は、前記再始動判定部により前記内燃機関の再始動が行われると判定された場合に、前記取得電圧に応じて決定される昇圧量を変更し、変更後の昇圧量に基づき前記昇圧制御を実施する電源制御装置。
2. 前記再始動判定部は、アイドリングストップ状態において再始動条件の成立に伴い、再始動が行われる旨を判定し、
   前記再始動判定部により前記再始動が行われると判定された場合、前記始動機の駆動開始時を推定する推定部（２４）を備え、
   前記昇圧制御部は、前記推定部により推定された前記始動機の駆動開始時に基づき、前記昇圧量の変更を開始する請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記内燃機関の出力軸の回転が停止する前における前記始動機の駆動開始時は、前記再始動が判定された時における前記内燃機関の回転速度に応じて設定されるものであり、
   前記推定部は、前記再始動判定部により前記再始動が行われると判定された時における前記内燃機関の回転速度に応じて駆動開始時を推定する請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記始動機は、前記第１蓄電池により駆動されるようになっており、
   前記昇圧制御部は、前記第１蓄電池について、前記始動機の駆動に伴う電圧降下が生じたことに基づいて、前記昇圧量の変更を開始する請求項１に記載の電源制御装置。
5. 前記始動機は、前記第１蓄電池により駆動されるようになっており、
   前記昇圧制御部は、前記取得電圧に応じて決定される前記昇圧量を小さくする側に変更する請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の電源制御装置。
6. 前記始動機は、前記第２蓄電池により駆動されるようになっており、
   前記昇圧制御部は、前記取得電圧に応じて決定される前記昇圧量を大きくする側に変更する請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の電源制御装置。
7. 前記内燃機関の再始動が完了したか否かを判定する完了判定部（２５）を備え、
   前記昇圧制御部は、前記内燃機関の再始動が完了したと判定された場合、完了と判定された時から、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池の状態に応じた待機時間が経過した時に昇圧量の変更を終了する請求項１〜請求項６のうちいずれか１項に記載の電源制御装置。

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