JP5234052B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池と、鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池（例えばリチウム蓄電池）との両蓄電池を備えた電源装置に関する。

内燃機関を走行駆動源とする車両には、スタータモータ等の各種電気負荷へ電力供給する鉛蓄電池が搭載されているのが一般的である。鉛蓄電池は、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等の高出力・高エネルギ密度の蓄電池（高性能蓄電池）に比べて安価であるものの、頻繁な充放電（累積充放電量）に対する耐久性が低い。特にアイドルストップ機能を有した車両においては、鉛蓄電池が頻繁に放電されることとなり早期劣化が懸念される。また、車両の回生エネルギによりオルタネータを発電させて充電する車両においては、鉛蓄電池が頻繁に充電されることにもなるため、早期劣化が懸念される。これらの懸念に対し、鉛蓄電池を上記高性能蓄電池に替えただけでは、大幅なコストアップを招く。

そこで特許文献１〜５では、頻繁な充放電に対する耐久性の高い高性能蓄電池（第２蓄電池）と安価な鉛蓄電池との両方を、並列接続して搭載することが提案されている。すなわち、アイドルストップ中における電気負荷への電力供給や充電（特に回生充電）は、高性能蓄電池が優先的に実施することで、鉛蓄電池の劣化軽減を図る。一方、車両を駐車する場合等、長時間に亘って要求される電力供給（暗電流補給）に対しては、安価な鉛蓄電池が実施することで、高性能蓄電池を小容量化してコストアップ抑制を図る。

特開２００７−４６５０８号公報 特開２００７−１３１１３４号公報 特開２００８−２９０５８号公報 特開２００８−１５５８１４号公報 特開２００９−１２６３９５号公報

ところで、蓄電池が過充電や過放電の状態になると早期劣化が懸念される。したがって、充電状態を表すＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう、両蓄電池の充電と放電を制御することが要求される。具体的には、鉛蓄電池のＳＯＣが適正範囲より低下した場合には、レギュレータで調整される発電電力の設定電圧Ｖｒｅｇを高く設定することで鉛蓄電池への充電を促進させる。一方、鉛蓄電池のＳＯＣが適正範囲より上昇した場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを低く設定することで鉛蓄電池からの放電を促進させる。

しかし、ＳＯＣに応じて蓄電池の開放電圧は異なる値となるが、鉛蓄電池の適正範囲における開放電圧（例えば１２．７Ｖ〜１２．８Ｖ）と、高性能蓄電池の適正範囲における開放電圧とは一致しないのが通常である。そのため、例えば鉛蓄電池への充電を促進させるべく設定電圧Ｖｒｅｇを高く設定すると、高性能蓄電池のＳＯＣが十分に高い場合であっても高性能蓄電池へ発電電力が流れ込んでしまい、高性能蓄電池が過充電になることが懸念される。また、鉛蓄電池を電力供給源として作動するよう配置されたスタータモータ等の電気負荷へ、高性能蓄電池から電力供給されてしまい、高性能蓄電池が過放電になることが懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鉛蓄電池に加え、高性能蓄電池（第２蓄電池）を備えることで鉛蓄電池の劣化抑制とコストダウンとの両立を図った電源装置において、第２蓄電池の過充電回避及び過放電回避を図った電源装置を提供することにある。

本発明は、以下の検討により明らかとなった問題点に着目することで想起するに至った。本発明の構成を説明する前に、先ずはその検討内容について以下に説明する。

第２蓄電池の過充電及び過放電といった先述の懸念に対し、本発明者らは、図１８（ａ）（ｂ）に示す如くオルタネータ１０（発電機）及び鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０（第２蓄電池）との間に開閉スイッチ５０を設けることを検討した。これによれば、鉛蓄電池２０へ充電させつつリチウム蓄電池３０へは充電させたくない場合や、鉛蓄電池の側にはリチウム蓄電池３０から放電させたくない場合に、開閉スイッチ５０により通電を遮断させることで上記懸念を解消できる。

但し、この開閉スイッチ５０は頻繁にオンオフを切り替えることになるため、オンオフ切替に対する耐久性が要求される。そこで上記開閉スイッチ５０には、機械式リレーではなくＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチを採用することとした。

しかしながら、一般的なＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に寄生ダイオード５１を有するため、以下の問題が生じることが本発明者らの検討により明らかとなった。

すなわち、図１８（ａ）の向きにＭＯＳ−ＦＥＴ５０を設けた場合において、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフさせていても、寄生ダイオード５１による障壁電圧以上の電位差がＭＯＳ−ＦＥＴ５０に生じると、寄生ダイオード５１を通じてオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込んでしまう（図中の点線参照）。よって、リチウム蓄電池３０の過充電防止を確実には回避できない。

また、図１８（ｂ）の向きにＭＯＳ−ＦＥＴ５０を設けた場合において、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフさせていても、寄生ダイオード５１による障壁電圧以上の電位差がＭＯＳ−ＦＥＴ５０に生じると、寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込んでしまう（図中の点線参照）。よって、リチウム蓄電池３０の過放電防止を確実には回避できない。

本発明は、この問題を解決しつつ、第２蓄電池の過充電回避及び過放電回避を図るものであり、以下、本発明による作用及び効果について説明する。

請求項１記載の発明では、発電機による発電電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続され、前記発電電力を充電可能であり、かつ、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、を備え、前記開閉手段は、複数の半導体スイッチを、当該半導体スイッチに存在する寄生ダイオードが逆向きになるよう直列に接続して構成されていることを特徴とする。

上記発明は、要するに、発電機及び鉛蓄電池と第２蓄電池との間に、複数の半導体スイッチ（開閉手段）を、寄生ダイオードが逆向きになるよう直列に接続して構成する。そのため、全ての半導体スイッチをオフにすれば、ある半導体スイッチについて寄生ダイオードを通じて電流が流れたとしても、寄生ダイオードが逆向きの他の半導体スイッチにより通電が遮断されることとなる。

よって、第２蓄電池の過充電が懸念される状況の場合には、全ての半導体スイッチをオフにすれば、発電機から第２蓄電池へ電流が流れ込むことを確実に回避できるので、第２蓄電池の過充電回避を確実にできる。また、第２蓄電池の過放電が懸念される状況の場合についても、全ての半導体スイッチをオフにすれば、鉛蓄電池から電力供給させるよう配置されたスタータモータ等の電気負荷へ第２蓄電池から電力供給することを確実に回避できるので、第２蓄電池の過放電回避を確実にできる。

ところで、そもそも鉛蓄電池と第２蓄電池とを両方設ける意図は、先述したように第２蓄電池を小容量化してコストアップ抑制を図ることにある。そのため、内燃機関の停止時に両蓄電池から電気負荷へ電力供給するにあたり、第２蓄電池の容量は鉛蓄電池に比べて小さいので、第２蓄電池から電力供給されるよう配置された電気負荷（第２電気負荷）に対して、長時間に亘っては十分な電力を供給できなくなる。この場合、開閉手段をオンさせれば鉛蓄電池から第２電気負荷へ電力供給できる。しかしながら、開閉手段への通電信号の出力を制御する制御手段への電源供給が、例えばイグニッションスイッチをオフ（ＩＧオフ）操作する等に起因して停止されている場合には、開閉手段をオン作動させることができず、第２電気負荷へ電力供給できなくなることが懸念される。

このような懸念に対し、請求項１記載の発明では更に、前記開閉手段に対して前記第２蓄電池の側には、前記第２蓄電池から電力供給され得る電気負荷（第２電気負荷）が接続されており、前記開閉手段への通電信号の出力を制御することで、前記開閉手段の作動を制御する制御手段を備え、前記開閉手段は、前記制御手段への電源供給が停止されている場合に、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持させる通電保持手段を有することを特徴とする。

これによれば、内燃機関を停止させて制御手段への電源供給が停止されている状況下であっても、通電保持手段により、鉛蓄電池から第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持されるので、第２蓄電池に比べて容量の大きい鉛蓄電池から第２電気負荷へ電力供給することができる。

請求項２記載の発明では、前記通電保持手段は、前記開閉手段に対して電気的に並列接続された抵抗素子を有するとともに、前記制御手段への電源供給が停止されることに伴い前記通電信号の出力が停止されている時に、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ前記抵抗素子を通じて電力供給するよう構成されていることを特徴とする（図１０〜１３参照）。

通電保持手段の保持機能により鉛蓄電池から第２電気負荷へ供給される電力は、極めて少ない電力量であることが想定される。よって、上記抵抗素子の抵抗値を十分に大きく設定しても、通電保持手段により第２電気負荷へ供給する電力量は十分に確保できる。よって、内燃機関を停止させて制御手段への電源供給が停止されている状況下であっても、抵抗素子を通じて鉛蓄電池から第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持することができる。

一方、内燃機関の作動時においては、上記抵抗素子の抵抗値を十分に大きく設定することで、開閉手段の遮断作動時であっても鉛蓄電池の側から第２蓄電池の側へ抵抗素子を通じて流れてしまう電力量は、無視できる程度に少ない量にできる。

以上により、上記請求項２記載の発明によれば、抵抗素子を設けるだけで通電保持手段を構成することができるので、少ない部品点数で安価に通電保持手段を実現できる。

請求項３記載の発明では、前記通電保持手段は、前記抵抗素子と、前記抵抗素子と直列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す向きが順方向となるよう配置された整流素子と、を有して構成されていることを特徴とする（図１０〜１２参照）。

これによれば、内燃機関を停止させて制御手段への電源供給が停止されていることに伴い、通電保持手段が通電状態に保持させている状況下において、鉛蓄電池から電力供給されるよう配置された電気負荷へ、第２蓄電池から電力供給してしまうことを回避できる。よって、第２蓄電池の過放電回避を促進できる。

請求項４記載の発明では、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す向きが前記寄生ダイオードの順方向となるよう配置された前記半導体スイッチを、前記抵抗素子と直列接続させ、その直列接続された半導体スイッチの寄生ダイオードを、前記整流素子として機能させることを特徴とする（図１１，１２参照）。

これによれば、通電保持手段専用の整流素子を、半導体スイッチの寄生ダイオードとは別に設ける場合に比べて、部品点数の低減を図ることができる（図１２参照）。或いは、通電保持手段専用の整流素子と、半導体スイッチの寄生ダイオードとを直列接続することで（図１１参照）、整流素子及び寄生ダイオードのいずれか一方が損傷しても第２蓄電池の過放電を回避できるように構成してもよい。

請求項５記載の発明では、前記通電保持手段は、複数の前記半導体スイッチのうち少なくとも１つに対して電気的に並列接続された、自己保持機能を有するラッチスイッチであり、前記制御手段への電源供給が停止されることに伴い前記通電信号の出力が停止される場合に、前記通電状態に自己保持するよう前記ラッチスイッチをオン作動させることを特徴とする（図１４，１５参照）。

これによれば、内燃機関を停止させて制御手段への電源供給が停止されている状況下であっても、ラッチスイッチをオン作動させることで、鉛蓄電池から第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持することができる。

一方、内燃機関の作動時においては、ラッチスイッチをオフ作動させることで、開閉手段の遮断作動時に、通電保持手段（ラッチスイッチ）を通じて通電状態になってしまうことを完全に回避できる。この点で、抵抗素子により通電保持手段を構成した先述の発明に比べて有利である。

請求項６記載の発明では、前記通電保持手段は、前記制御手段への電源供給が停止されている時に、前記通電信号を出力状態のまま保持させる出力保持回路を有して構成されていることを特徴とする（図１６参照）。

これによれば、内燃機関を停止させて制御手段への電源供給が停止されている状況下であっても、通電信号を出力状態のまま保持させることで、鉛蓄電池から第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持することができる。

請求項７記載の発明では、前記開閉手段と前記第２蓄電池との間に接続され、前記制御手段により通電と遮断を切り替えるよう制御される第２開閉手段を備え、前記第２開閉手段は、前記制御手段からの第２通電信号が入力されていない時には遮断するよう開作動するノーマリオープン式のスイッチであることを特徴とする。

これによれば、制御手段への電源供給が、例えばＩＧオフ操作する等に起因して停止されている場合には、ノーマリオープン式のスイッチである第２開閉手段は開作動する。そのため、第２蓄電池を電力供給源として作動するよう配置された電気負荷（第２電気負荷）に対して、ＩＧオフ停止時には第２蓄電池から放電することを回避できる。よって、長時間に亘って第２蓄電池を放電させて過放電になることを回避できる。

特に、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明に上記発明を適用させた場合には、ＩＧオフ停止時には、通電保持手段の作用により鉛蓄電池から第２電気負荷へ電力供給するので、第２開閉手段により第２蓄電池の放電を回避させても第２電気負荷への電力供給を維持できるので好適である。

請求項８記載の発明では、前記第２蓄電池の蓄電量が下限閾値よりも少なくなっている場合には、前記開閉手段を通電作動させて前記第２蓄電池を充電させることを特徴とする。これによれば、第２蓄電池が過放電の状態となって著しく劣化してしまうことを防止できる。

なお、アイドルストップ機能を有する車両において、アイドルストップさせる条件（例えばブレーキペダルを踏み込んで車速ゼロになっている等の条件）が成立したとしても、上述の如く第２蓄電池の蓄電量が下限閾値よりも少なくなっている場合には、過放電防止を図るべく、アイドルストップを禁止させることが望ましい。

請求項９記載の発明では、前記第２蓄電池の蓄電量が上限閾値よりも多くなっている場合には、前記開閉手段を遮断作動させて前記第２蓄電池への充電を禁止させることを特徴とする。これによれば、第２蓄電池が過充電の状態となって著しく劣化してしまうことを防止できる。

なお、回生発電している時には、回生発電電力を第２蓄電池へ充電して回収することが望ましい。但し、上述の如く第２蓄電池の蓄電量が上限閾値よりも多くなっている場合には、過充電防止を図るべく、回生発電中であっても開閉手段の通電作動を禁止することが望ましい。

本発明の第１実施形態にかかる電源装置を示す電気ブロック図。 図１の電源装置において、回生充電時の作動を示す図。 図１の電源装置において、自動再始動時の作動を示す図。 図１の電源装置において、アイドルストップ時（Ｖｄ(Pb)＞Ｖｄ(Li)）の作動を示す図。 図１の電源装置において、アイドルストップ時（Ｖｄ(Pb)≦Ｖｄ(Li)）の作動を示す図。 駆動許可フラグ及び駆動要求フラグの設定条件を示す図。 ＳＯＣ(Li)適正化制御の手順を示すフローチャート。 イグニッションスイッチ及びアクセサリスイッチの状態に応じた、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＬｉ蓄電池リレー７０の制御内容を示す図。 図８の如く制御するためのＥＣＵ８０による処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態にかかる電源装置を示す電気ブロック図。 第２実施形態の変形例１を示す電気ブロック図。 第２実施形態の変形例２を示す電気ブロック図。 第２実施形態の変形例２を示す電気ブロック図。 本発明の第３実施形態にかかる電源装置を示す電気ブロック図。 第３実施形態の変形例を示す電気ブロック図。 本発明の第４実施形態にかかる電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第５実施形態にかかる電源装置を示す電気ブロック図。 本発明を想起する過程で本発明者らが検討した電源装置を示す電気ブロック図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。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、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる電源装置が搭載される車両は、内燃機関を走行駆動源とした車両であり、所定の自動停止条件を満たした場合に内燃機関を自動停止させ、所定の自動再始動条件を満たした場合に内燃機関を自動再始動させる、アイドルストップ機能を有する。なお、内燃機関の始動時にクランク軸を回転させるスタータモータは搭載されているものの、車両走行をアシストする走行用モータは搭載されていない。

図１に示すように、当該車両には、以下に説明するオルタネータ１０（発電機）、レギュレータ１１（発電制御手段）、鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０（第２蓄電池）、各種の電気負荷４１，４２，４３、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０（開閉手段、半導体スイッチ）及びＬｉ蓄電池リレー７０（第２開閉手段）が搭載されており、これら鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０及び電気負荷４１〜４３はオルタネータ１０に対して並列に電気接続されている。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０は、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０と、リチウム蓄電池３０との間に配置されており、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電（オン）と遮断（オフ）を切り替える開閉手段として機能する。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０は、その内部構造上必然的に整流手段を有していると言える。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０の内部回路は、半導体スイッチ部５２，６２（開閉手段）と寄生ダイオード５１，６１（整流手段）とを並列接続した回路と等価であると言える。なお、半導体スイッチ部５２，６２のゲートへの入力信号は電子制御装置（ＥＣＵ８０）により制御される。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、ＥＣＵ８０（制御手段）により切り替えられるよう制御される。

２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０は、寄生ダイオード５１，６１が互いに逆向きになるよう直列に接続されている。そのため、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させた場合において、寄生ダイオード５１，６１を通じて電流が流れることを完全に遮断できる。よって、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させれば、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０の側に放電されることも回避でき、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０へ充電されることも回避できる。

Ｌｉ蓄電池リレー７０は機械式接点を有する電磁リレーであり、整流手段を有することのないものである。そして、Ｌｉ蓄電池リレー７０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、ＥＣＵ８０により切り替えられるよう制御される。このＬｉ蓄電池リレー７０は緊急時用であり通常時は常時オン作動させる。そして、以下に例示する緊急時にはＬｉ蓄電池リレー７０オフ作動させて、リチウム蓄電池３０の過充電及び過放電の回避を図る。

例えば、レギュレータ１１が故障して設定電圧Ｖｒｅｇが異常に高くなる場合には、リチウム蓄電池３０が過充電の状態になることが懸念される。この場合にはＬｉ蓄電池リレー７０をオフ作動させる。また、オルタネータ１０の故障やＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０の故障によりリチウム蓄電池３０へ充電ができなくなる場合には、リチウム蓄電池３０が過放電になることが懸念される。この場合にもＬｉ蓄電池リレー７０をオフ作動させる。

電気負荷４１〜４３のうち符号４３に示す負荷は、供給電力の電圧が概ね一定、又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求電気負荷４３であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続される。これにより、定電圧要求電気負荷４３への電力供給は、リチウム蓄電池３０が分担することとなる。

定電圧要求電気負荷４３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が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、或いは前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下するとナビゲーション装置等の作動がリセットする不具合が生じる。そこで、定電圧要求電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。

電気負荷４１〜４３のうち符号４１に示す負荷は内燃機関を始動させるスタータモータであり、符号４２に示す負荷は、定電圧要求電気負荷４３及びスタータモータ４１以外の一般的な電気負荷である。一般電気負荷４２の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。

これらのスタータモータ４１及び一般電気負荷４２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続される。これにより、スタータモータ４１及び一般電気負荷４２への電力供給は鉛蓄電池２０が分担することとなる。

オルタネータ１０は、クランク軸の回転エネルギにより発電するものである。具体的には、オルタネータ１０のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流に応じてステータコイルに交流電流が誘起され、図示しない整流器により直流電流に変換される。そして、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流をレギュレータ１１が調整することで、発電された直流電流の電圧を設定電圧Ｖｒｅｇとなるよう調整する。

オルタネータ１０で発電した電力は、各種電気負荷４１〜４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０へ供給される。内燃機関の駆動が停止してオルタネータ１０で発電されていない時には、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３へ電力供給される。鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３への放電量、及びオルタネータ１０からの充電量は、ＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう、設定電圧Ｖｒｅｇを調整するとともにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０の作動を制御している。

また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウム蓄電池３０）に充電させる減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、内燃機関への燃料噴射をカットしていること、等の条件が成立した時に実施される。

鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。具体的には、正極活物質が二酸化鉛（ＰｂＯ_２）、負極活物質が鉛（Ｐｂ）、電解液が硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）である。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続して構成されている。なお、鉛蓄電池２０の蓄電容量は、リチウム蓄電池３０の蓄電容量よりも大きく設定している。

一方、リチウム蓄電池３０の正極活物質には、リチウムを含む酸化物（リチウム金属複合酸化物）が用いられており、具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４等が挙げられる。リチウム蓄電池３０の負極活物質には、カーボン（Ｃ）やグラファイト、チタン酸リチウム（例えばＬｉ_ｘＴｉＯ_２）、Ｓｉ又はＳｕを含有する合金等が用いられている。リチウム蓄電池３０の電解液には有機電解液が用いられている。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続して構成されている。特に本実施形態では、リチウム蓄電池３０の負極活物質にチタン酸リチウムを採用している。

なお、図１中の符号２１，３１は、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の電池セル集合体を表し、符合２２，３２は鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の内部抵抗を表している。また、以下の説明において、蓄電池の開放電圧Ｖ０とは、電池セル集合体２１，３１により生じた電圧のことであり、蓄電池の端子電圧Ｖｄ，Ｖｃとは、次の式１，２で表される電圧のことである。
Ｖｄ＝Ｖ０−Ｉｄ×Ｒ・・・（式１）
Ｖｃ＝Ｖ０＋Ｉｃ×Ｒ・・・（式２）
なお、放電電流をＩｄ、充電電流をＩｃ、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とする。これらの式１，２に示すように、放電時の端子電圧Ｖｄは内部抵抗Ｒが大きいほど小さい値となり、充電時の端子電圧Ｖｃは内部抵抗Ｒが大きいほど大きい値となる。

ここで、両蓄電池２０，３０は並列接続されているため、オルタネータ１０から充電する際には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させていれば、端子電圧Ｖｃの低い側の蓄電池へオルタネータ１０の起電流が流れ込むこととなる。一方、電気負荷４２，４３へ電力供給（放電）する際には、非発電時にＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させていれば、端子電圧Ｖｄの高い側の蓄電池から電気負荷へ放電されることとなる。

そして、回生充電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃ(Pb)より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０に充電されるように設定している。また、放電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)より高くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されるように設定している。

これらの設定は、両蓄電池２０，３０の開放電圧Ｖ０及び内部抵抗値Ｒを設定することで実現可能であり、開放電圧Ｖ０の設定は、リチウム蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。

以下、回生充電時にＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)、放電時にＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)となる機会を多くする設定の詳細について説明する。

鉛蓄電池２０のＳＯＣの適正範囲(Pb)はＳＯＣ８８％〜９２％であり、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ適正範囲(Li)は例えばＳＯＣ３５％〜８０％である。適正範囲(Li)の上限は適正範囲(Pb)の上限より小さく、適正範囲(Li)の下限は適正範囲(Pb)の下限より小さい。そして、以下の条件（ａ）〜（ｃ）を満たすリチウム蓄電池３０の電圧特性（開放電圧とＳＯＣとの関係）となるよう、リチウム蓄電池３０は設定されている。具体的には、リチウム蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液の組み合わせを選定することで、条件（ａ）〜（ｃ）を満たす電圧特性を作りこむことができる。

条件（ａ）：鉛蓄電池２０の適正範囲(Pb)とリチウム蓄電池３０の適正範囲(Li)とで、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)とリチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)とが一致するポイントＶｄＳが存在する。

条件（ｂ）：リチウム蓄電池３０の適正範囲(Li)のうち一致ポイントＶｄｓの上限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)よりも高い。

条件（ｃ）：リチウム蓄電池３０の適正範囲(Li)のうち一致ポイントＶｄｓの下限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)よりも低い。

次に、エンジンの運転状態に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフをどのように切り替えるのかを説明する。なお、Ｌｉ蓄電池リレー７０については、先述したような緊急時でない限り常時オン作動させておく。

図２に示すように、減速回生によりオルタネータ１０を発電させている場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる。これにより、減速回生による発電電力はリチウム蓄電池３０へ充電される。また、回生エネルギの一部は、電気負荷４２，４３及び鉛蓄電池２０へ供給される。

図３に示すように、アイドルストップ機能による自動再始動時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させる。これにより、スタータモータ４１への電力供給は鉛蓄電池２０から為されることとなり、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への放電は回避される。スタータモータ４１への供給電力は、他の電気負荷４２，４３への供給電力に比べて桁違いに大きい。そのため、鉛蓄電池２０に比べて容量の小さいリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給すると、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ（Ｌｉ）は直ぐに過放電の状態となってしまう。そこで、上述の如くリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への放電を回避することで、リチウム蓄電池３０の過放電を防止している。なお、一般電気負荷４２へは鉛蓄電池２０から電力供給され、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給される。

図４に示すように、アイドルストップ機能によるアイドルストップ時（自動停止時）であって、鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)がリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)より高い時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させる。これにより、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込むことを回避して、リチウム蓄電池３０の過充電が回避される。なお、一般電気負荷４２へは鉛蓄電池２０から電力供給され、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給される。

一方、図５に示すように、アイドルストップ機能によるアイドルストップ時であって、Ｖｄ(Pb)≦Ｖｄ(Li)である時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる。これにより、一般電気負荷４２へはリチウム蓄電池３０から電力供給されるので、一般電気負荷４２への電力供給不足を解消できる。また、鉛蓄電池２０はリチウム蓄電池３０から充電され、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給される。

減速回生によりオルタネータ１０を発電させていない非回生時（例えばアイドル運転時、加速走行時、定常走行時等）には、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフを切り替えることで、ＳＯＣ(Li)が最適範囲となるよう制御する。

具体的には、非回生時であってＳＯＣ(Li)が第１閾値ＴＨ１（上限閾値）よりも大きい時には、図４に示すようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させる。これにより、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給させる。一方、非回生時であってＳＯＣ(Li)が第２閾値ＴＨ２（下限閾値）以下である時には、図２に示すようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる。これにより、定電圧要求電気負荷４３へは鉛蓄電池２０又はオルタネータ１０から電力供給させる。よって、リチウム蓄電池３０の過放電を回避できる。

上述の如くＳＯＣ(Li)を適正範囲にするための制御（ＳＯＣ(Li)適正化制御）を、図６及び図７を用いて説明する。

ＥＣＵ８０は、両蓄電池２０，３０の端子電圧Ｖｃ，Ｖｄ又は開放電圧Ｖ０(Li)の検出値を常時取得するとともに、電流検出手段７１，７２（図１参照）により検出される、両蓄電池２０，３０を流れる電流値を常時取得する。また、リチウム蓄電池３０の温度（リチウム温度）、及び鉛蓄電池２０の温度（鉛温度）を常時取得する。そして、取得したリチウム蓄電池３０の端子電圧及びリチウム温度等に基づきＳＯＣ(Li)を算出する。また、取得した鉛蓄電池２０の端子電圧及び鉛温度等に基づきＳＯＣ(Pb)を算出する。

そして、図６中の横軸は、算出したＳＯＣ(Li)の値を示しており、この値に応じて、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０に対する駆動許可フラグ及び駆動要求フラグを、以下に説明するように設定する。

すなわち、ＳＯＣ(Li)が第１閾値ＴＨ１（図６の例ではＴＨ１＝８０，９０）より大きい場合には、リチウム蓄電池３０の過充電回避を図るべく、駆動許可フラグをオフにしてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオン作動を禁止する。これにより、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０への充電が禁止される（図４参照）。

一方、ＳＯＣ(Li)が第２閾値ＴＨ２（図６の例ではＴＨ２＝３０，４０）以下の場合には、リチウム蓄電池３０の過放電回避を図るべく、駆動要求フラグをオンにしてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる。これにより、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ充電させる（図２参照）。なお、これらの第１閾値ＴＨ１及び第２閾値ＴＨ２は、ＳＯＣ(Li)の上昇時と下降時とで異なる値となるようヒステリシスを有して設定されている。

図７は、ＳＯＣ(Li)適正化制御の手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ８０が有するマイコンにより所定周期で繰り返し実行される。

先ず、図７のステップＳ１０において減速回生中であるか否かを判定する。減速回生中であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、駆動許可フラグがオンに設定されている（ＳＯＣ(Li)＜ＴＨ１である）ことを条件として（Ｓ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ１２においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる（図２参照）。これにより、減速回生電力がリチウム蓄電池３０へ回収される。但し、減速回生中であっても（Ｓ１０：ＹＥＳ）、駆動許可フラグがオフに設定されていれば（Ｓ１１：ＮＯ）、続くステップＳ１３においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオン作動を禁止して、リチウム蓄電池３０の過充電回避を図る。この場合、回生発電を中止させることが望ましい。

一方、減速回生中でない場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、駆動要求フラグがオンに設定されていない（ＳＯＣ(Li)≧ＴＨ２である）ことを条件として、続くステップＳ１３においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させる（図４参照）。これにより、リチウム蓄電池３０は定電圧要求電気負荷４３へ放電する。但し、減速回生中でない場合であっても（Ｓ１０：ＮＯ）、ＳＯＣ(Li)＜ＴＨ２であれば、ステップＳ１２においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる（図２参照）。これにより、鉛蓄電池２０又はオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させて、リチウム蓄電池３０の過放電回避を図る。

なお、減速回生中でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）においてアイドルストップ時には、図４及び図５を用いて先に説明したように、Ｖｄ(Pb)とＶｄ(Li)との大小比較に基づきＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ作動を決定する。また、減速回生中でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）において再始動時には、図３を用いて先に説明したようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させて、リチウム蓄電池３０の過放電を回避させる。

以上により、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ作動を切り替えることで、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)を最適範囲に制御できる。一方、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)については、設定電圧Ｖｒｅｇを調整することでＳＯＣ(Pb)を最適範囲に制御する。

具体的には、算出したＳＯＣ(Pb)が所定の上限閾値よりも高い場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを、鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)よりも低くなるように制御することで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電されることを回避して、鉛蓄電池２０の過充電防止を図る。一方、算出したＳＯＣ(Pb)が所定の下限閾値よりも低い場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを、鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃ(Pb)よりも高くなるように制御することで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させて鉛蓄電池２０の過放電防止を図る。

以上の説明は、イグニッションスイッチがオン状態（ＩＧオン）に操作されている時におけるＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０等の制御内容である。これに対し図８を用いた以下の説明では、イグニッションスイッチがオフ状態（ＩＧオフ）に操作されている時におけるＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＬｉ蓄電池リレー７０等の制御内容である。

図８中の（ａ）欄に示すように、車両の電源状態がオフである場合、つまり、ＩＧオフであり、かつ、アクセサリスイッチもオフ状態である場合には、ＥＣＵ８０への電源供給が停止されることに伴い、ＥＣＵ８０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０へ出力されるオンオフ信号（通電信号）も出力停止されるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０はオフ状態となる。

ここで、Ｌｉ蓄電池リレー７０は、ＥＣＵ８０からのオンオフ信号（第２通電信号）に応じてオンオフ状態が切り替えられるよう制御されるが、緊急時でない通常時は常時オン作動されている。そして、Ｌｉ蓄電池リレー７０には、ＥＣＵ８０からのオンオフ信号が入力されていない時には遮断するようオフ作動（開作動）するノーマリオープン式のスイッチが採用されている。したがって、上述の如くＥＣＵ８０への電源供給が停止されている場合には、ノーマリオープン式のＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態となる。

図８中の（ｂ）欄に示すようにＩＧオフであり、かつ、アクセサリスイッチがオン操作されていれば、ＥＣＵ８０への電源が供給されているので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＬｉ蓄電池リレー７０を制御可能となる。但しこの時点では、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させることを許可する判定（例えば、Ｌｉ蓄電池リレー７０の接点が溶着していないことの判定、リチウム蓄電池３０の電圧や温度が正常範囲内であることの判定など）が完了していないことが想定されるので、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオフ作動させておく。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させることにより、定電圧要求電気負荷４３へは鉛蓄電池２０から電力供給させる。

図８中の（ｃ）欄に示すように、ＩＧオン操作されている場合において、初回のエンジン始動前及び初回のエンジン始動中においては、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させることを許可する判定（例えば、Ｌｉ蓄電池リレー７０の接点が溶着していないことの判定、リチウム蓄電池３０の電圧や温度が正常範囲内であることの判定など）が完了していないことが想定されるので、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオフ作動させておく。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させることにより、定電圧要求電気負荷４３へは鉛蓄電池２０から電力供給させる。

また、アイドルストップ中には、図４及び図５を用いて先述した通り、Ｖｄ(Pb)とＶｄ(Li)との大小比較に基づきＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ作動を決定するとともに、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる。

アイドルストップ後の再始動時には、図３を用いて先述した通り、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させるとともに、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる。

減速回生時には、図２を用いて先述した通り、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させるとともに、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる。但し、ＳＯＣ(Li)≧ＴＨ１となっており駆動許可フラグがオンに設定されていなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオン作動を禁止する。

始動時以外かつ減速回生以外の通常稼動時には、駆動要求フラグの設定に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ作動を決定するとともに、Ｌｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる。

図９は、図８の如く制御するためのＥＣＵ８０による処理手順を示すフローチャートである。先ず、図９のステップＳ２０において、ＩＧオフ、かつ、アクセサリスイッチもオフである電源オフ状態であるか否かを判定する。電源オフであれば（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ８０への電源供給が停止されることに伴い、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態となる（Ｓ２１）。

電源オフでなければ（Ｓ２０：ＮＯ）、続くステップＳ２２においてＩＧオンになっているか否かを判定する。ＩＧオンでない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、つまりアクセサリスイッチがオンの場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態を維持させる（Ｓ２３）。

ＩＧオン状態（Ｓ２２：ＹＥＳ）でありエンジン停止中（Ｓ２４:ＹＥＳ）である場合において、初回始動の前である（Ｓ２５：ＹＥＳ）場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態を維持させる（Ｓ２３）。

ＩＧオン状態（Ｓ２２：ＹＥＳ）でありエンジン停止中（Ｓ２４:ＹＥＳ）である場合において、初回始動の前でない（Ｓ２５：ＮＯ）場合には、Ｖｄ(Pb)とＶｄ(Li)との大小比較に基づきＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ作動を決定する。具体的には、Ｖｄ(Pb)＜Ｖｄ(Li)であれば（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる（Ｓ１２）。一方、Ｖｄ(Pb)≧Ｖｄ(Li)であれば（Ｓ２６：ＮＯ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる（Ｓ１３）。

ＩＧオン状態（Ｓ２２：ＹＥＳ）でありエンジンが稼動中（Ｓ２４:ＮＯ）である場合において、初回のエンジン始動中であれば（Ｓ２７：ＹＥＳ，Ｓ２８：ＹＥＳ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態を維持させる（Ｓ２３）。一方、アイドルストップ機構による自動再始動中であれば（Ｓ２７：ＹＥＳ，Ｓ２８：ＮＯ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させるとともにＬｉ蓄電池リレー７０をオン作動させる（Ｓ１３）。

エンジンが稼動中（Ｓ２４:ＮＯ）である場合において、エンジン始動中でなければ（Ｓ２７：ＮＯ）、先述した図７の処理（一点鎖線に示すＳ１０〜Ｓ１３の処理）を実施する。すなわち、減速回生中の有無、駆動要求フラグ及び駆動許可フラグの状態に応じて、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフ状態を決定する。

ここで、リチウム蓄電池３０の充電中はリチウム温度は上昇する。そして、リチウム温度が過剰に高くなると、リチウム蓄電池３０の劣化が促進されてしまう。そこで、ステップＳ１１及びステップＳ１３の処理において、リチウム温度が所定値ＴＨ３未満であることを条件として、ステップＳ１２によるＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオン作動（つまりリチウム蓄電池３０の充電）を実施させるようにしてもよい。

以上により、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。

すなわち、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間に、複数の２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０を、寄生ダイオード５１，６１が逆向きになるよう直列に接続する。そのため、両方のＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフにすれば、いずれか一方の寄生ダイオードを通じて電流が流れることが遮断される。

よって、リチウム蓄電池３０の過充電が懸念される状況の場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフにすれば、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込むことを確実に回避できるので、リチウム蓄電池３０の過充電回避を確実にできる。また、リチウム蓄電池３０の過放電が懸念される状況の場合についても、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフにすれば、特にスタータモータ４１へリチウム蓄電池３０から放電されることを確実に回避できるので、リチウム蓄電池３０の過放電回避を確実にできる。

また、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)を、設定電圧Ｖｒｅｇを調整することで適正範囲に制御するにあたり、リチウム蓄電池３０へ充電させたくない場合にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させれば、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃの大きさに拘わらずに設定電圧Ｖｒｅｇを調整できる。一方、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)についてはＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオンオフを切り替えることで調整できる。したがって、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)を独立して別々に制御できる。

（第２実施形態）
ところで、車両の電源状態がオフである場合には、ＥＣＵ８０への電源供給が停止されることに伴い、ＥＣＵ８０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０へ出力されるオンオフ信号（通電信号）も出力停止されるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態になることは先述した通りである。

したがって、電源オフ時に要求される一般電気負荷４２への暗電流は鉛蓄電池２０から供給されるものの、電源オフ時に要求される定電圧要求電気負荷４３への暗電流はリチウム蓄電池３０からは供給できない。仮に、Ｌｉ蓄電池リレー７０にノーマリクローズ式のリレーを採用すれば、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から暗電流を供給できる。しかしながらリチウム蓄電池３０は鉛蓄電池２０に比べて極めて容量が小さく設定されているので、リチウム蓄電池３０は直ぐに過放電になってしまう。

この懸念に対し本実施形態では、図１０に示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０に対して抵抗素子９０（通電保持手段）を並列接続させている。そして、電源オフ時には、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させている。

なお、電源オフ時に要求される定電圧要求電気負荷４３への暗電流は、極めて少ない電力量であることが想定される。よって、上記抵抗素子９０の抵抗値を十分に大きく設定しても、定電圧要求電気負荷４３への暗電流供給量は十分に確保できる。そして、電源オン状態の時においては、抵抗素子９０の抵抗値を十分に大きく設定することで、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のオフ作動時であっても鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ抵抗素子９０を通じて流れてしまう電力量は、無視できる程度に少ない量にできる。

さらに本実施形態では、図１０に示すように、整流素子９１を抵抗素子９０に直列接続させている。この整流素子９１は、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されている。これによれば、Ｌｉ蓄電池リレー７０が故障して電源オフ時にもオン状態を維持させている場合であっても、電源オフ時において、抵抗素子９０を通じてリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ暗電流を供給してしまうことを回避でき、リチウム蓄電池３０が過放電になることを回避できる。

また、Ｌｉ蓄電池リレー７０にはノーマリオープン式のリレーが採用されているので、電源オフ時にはＬｉ蓄電池リレー７０はオフ状態が維持される。そのため、電源オフ時の定電圧要求電気負荷４３への暗電流供給は鉛蓄電池２０に分担させ、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流供給することを回避できる。よって、電源オフ時にリチウム蓄電池３０が過放電になることを回避できる。

（第２実施形態の変形例１）
図１０では、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０と並列して抵抗素子９０を接続しているが、図１１に示すように抵抗素子９０の接続を変形させてもよい。すなわち、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは抵抗素子９０及び整流素子９１を直列接続し、逆向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ６０とは抵抗素子９０及び整流素子９１を並列接続する。

これによれば、電源オフ時には、抵抗素子９０及び寄生ダイオード５１を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができるので、図１０に示す実施形態と同様の効果が発揮される。

また、本変形例１によれば、電源オフ時に抵抗素子９０を流れる暗電流に対し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の整流素子（寄生ダイオード５１）及び整流素子９１の２つで整流するので、一方の整流素子の整流機能が故障しても、電源オフ時にリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ放電されることを確実に回避できる。

（第２実施形態の変形例２）
図１０及び図１１では、抵抗素子９０に対して整流素子９１を直列に接続しているが、図１２に示すように整流素子９１を廃止して、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の整流素子（寄生ダイオード５１）により電源オフ時の暗電流に対する整流機能を発揮させるようにしてもよい。これによっても図１０と同様の効果が発揮される。

なお、整流素子９１を廃止するにあたり、図１３に示すように、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０と並列して抵抗素子９０を接続するようにしてもよい。これによっても、電源オフ時に、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。

（第３実施形態）
図１０〜図１３に示す上記第２実施形態では、電源オフ時には、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させている。これに対し図１４に示す本実施形態では、自己保持機能を有するラッチリレー９２（ラッチスイッチ（通電保持手段））を抵抗素子９０に置換させており、この場合、整流素子９１は不要にできる。

ラッチリレー９２のオン作動及びオフ作動は、ＥＣＵ８０により切り替え制御される。アクセサリスイッチがオン操作されてＥＣＵ８０に電源供給されている時には、ラッチリレー９２を常時オフさせるように制御する。そして、アクセサリスイッチをオフ操作してＥＣＵ８０への電源供給を遮断する直前に、ＥＣＵ８０はラッチリレー９２をオン操作させる。よって、ＥＣＵ８０への電源供給を遮断した以降は、ラッチリレー９２はオン状態を保持する。

これによれば、電源オフ時には、オン状態となっているラッチリレー９２を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。また、抵抗素子９０を用いた図１０〜図１３に示す上記実施形態では、電源オン時において、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させても僅かながら抵抗素子９０を通じて電流が流れてしまう。これに対し本実施形態によれば、電源オン時においてはラッチリレー９２を常時オフに制御するため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオフ作動させれば電流を完全に遮断できる。

但し、抵抗素子９０を用いた上記実施形態では、ラッチリレー９２に比べて部品点数を少なくできるので、小型化及びコストダウンを図ることができる点で有利である。

ちなみに、本実施形態にかかるラッチスイッチは、電磁ソレノイドにより接点を開閉させる機械式のリレー及び自己保持回路を有して構成されているが、半導体スイッチ及び自己保持回路により構成させてもよい。

（第３実施形態の変形例）
図１４では、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０と並列してラッチリレー９２を接続しているが、図１５に示すようにラッチリレー９２の接続を変形させてもよい。すなわち、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０とはラッチリレー９２を直列接続し、逆向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ６０とはラッチリレー９２を並列接続する。

これによれば、電源オフ時には、ラッチリレー９２及び寄生ダイオード５１を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができるので、図１４に示す実施形態と同様の効果が発揮される。

また、本変形例によれば、Ｌｉ蓄電池リレー７０が故障して電源オフ時に通電オフ状態に作動しなかったとしても、寄生ダイオード５１の整流作用により、リチウム蓄電池３０からラッチリレー９２を通じて一般電気負荷４２へ暗電流供給してしまうことを防止できるので、電源オフ中にリチウム蓄電池３０が過放電になることを抑制できる。

（第４実施形態）
図１６に示す本実施形態では、ＥＣＵ８０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０へ出力されるオンオフ信号（通電信号）を保持する出力保持回路９３（通電保持手段）を備え、上述したラッチリレー９２及び抵抗素子９０を廃止している。

出力保持回路９３は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０及びＥＣＵ８０の間に接続されており、出力保持回路９３の信号保持機能はＥＣＵ８０により停止可能に構成されている。そして、アクセサリスイッチがオン操作されてＥＣＵ８０に電源供給されている時には、出力保持回路９３による信号保持機能を停止させる。一方、アクセサリスイッチをオフ操作してＥＣＵ８０への電源供給を遮断する直前に、ＥＣＵ８０は信号保持機能を作動させるとともに、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０をオン作動させる通電信号を出力する。よって、ＥＣＵ８０への電源供給を遮断した以降は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０はオン状態を保持する。

これによれば、電源オフ時には、オン状態となっているＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。

（第５実施形態）
図１等に示す上記各実施形態では、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)を算出してそのＳＯＣ(Pb)が適正範囲となるようレギュレータ１１の作動を制御する鉛蓄電池制御と、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)を算出してそのＳＯＣ(Li)が適正範囲となるようＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０の作動を制御するリチウム蓄電池制御との両制御を、１つのＥＣＵ８０により実施している。

これに対し、図１７に示す本実施形態では、鉛蓄電池制御を実施するＥＣＵ８１と、リチウム蓄電池制御を実施するＥＣＵ８２とを別々に構成している。そして、このＥＣＵ８２、リチウム蓄電池３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０、及びＬｉ蓄電池リレー７０をリチウム蓄電池ユニット３０Ｕとして一体に構成している。なお、両ＥＣＵ８１，８２は双方向通信が可能に接続されている。

これによれば、オルタネータ１０、レギュレータ１１、各種電気負荷４１，４２，４３、鉛蓄電池２０及びＥＣＵ８１を備えて構成される既存の電源装置に、リチウム蓄電池ユニット３０Ｕを追加するだけで、鉛蓄電池２０にリチウム蓄電池３０を並列接続した電源装置に変更することができる。よって、既存の電源装置に対してハード的に設計変更が要求される変更点を少なくできる。

なお、図１７に示す本実施形態のハード構成においても、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０、Ｌｉ蓄電池リレー７０及びレギュレータ１１を制御するにあたり、上記第１〜第４実施形態と同様の制御を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１〜第４実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０のソース端子を互いに接続させているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びＭＯＳ−ＦＥＴ６０の位置を入れ替えて、ドレイン端子を互いに接続させるようにしてもよい。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，６０の数は２つに限らず３つ以上でもよい。

・上記各実施形態では、緊急時用にＬｉ蓄電池リレー７０を備えているが、当該Ｌｉ蓄電池リレー７０は廃止してもよい。

・上記各実施形態では、電圧特性Ａ２となる第２蓄電池として非水電解液系のリチウム蓄電池３０を採用しているが、本発明の第２蓄電池はリチウム蓄電池３０に限定されるものではなく、例えば、電極にニッケル化合物を用いたニッケル蓄電池を採用してもよい。但し、上記条件（ａ）〜（ｃ）を満たすものであることが望ましい。

１０…オルタネータ（発電機）、２０…鉛蓄電池、３０…リチウム蓄電池（第２蓄電池）、４３…定電圧要求電気負荷（電気負荷）、５０，６０…ＭＯＳ−ＦＥＴ（半導体スイッチ、開閉手段）、５１，６１…ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオード（整流手段）、７０…Ｌｉ蓄電池リレー（第２開閉手段）、８０，８２…ＥＣＵ（制御手段）、９０…抵抗素子（通電保持手段）、９１…整流素子（通電保持手段）、９２…ラッチリレー（ラッチスイッチ（通電保持手段））、９３…出力保持回路。

Claims (9)

1. 発電機による発電電力を充電可能な鉛蓄電池と、
   前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続され、前記発電電力を充電可能であり、かつ、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、
   前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、
   を備え、
   前記開閉手段に対して前記第２蓄電池の側には、前記第２蓄電池から電力供給され得る電気負荷が接続されており、
   前記開閉手段への通電信号の出力を制御することで、前記開閉手段の作動を制御する制御手段を備え、
   前記開閉手段は、複数の半導体スイッチを、当該半導体スイッチに存在する寄生ダイオードが逆向きになるよう直列に接続して構成され、前記制御手段への電源供給が停止されている場合に、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す通電状態に保持させる通電保持手段を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記通電保持手段は、
   前記開閉手段に対して電気的に並列接続された抵抗素子を有するとともに、
   前記制御手段への電源供給が停止されることに伴い前記通電信号の出力が停止されている時に、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ前記抵抗素子を通じて電力供給するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記通電保持手段は、
   前記抵抗素子と、
   前記抵抗素子と直列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す向きが順方向となるよう配置された整流素子と、
   を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池の側へ電流を流す向きが前記寄生ダイオードの順方向となるよう配置された前記半導体スイッチを、前記抵抗素子と直列接続させ、
   その直列接続された半導体スイッチの寄生ダイオードを、前記整流素子として機能させることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記通電保持手段は、複数の前記半導体スイッチのうち少なくとも１つに対して電気的に並列接続された、自己保持機能を有するラッチスイッチであり、
   前記制御手段への電源供給が停止されることに伴い前記通電信号の出力が停止される場合に、前記通電状態に自己保持するよう前記ラッチスイッチをオン作動させることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
6. 前記通電保持手段は、前記制御手段への電源供給が停止されている時に、前記通電信号を出力状態のまま保持させる出力保持回路を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
7. 前記開閉手段と前記第２蓄電池との間に接続され、前記制御手段により通電と遮断を切り替えるよう制御される第２開閉手段を備え、
   前記第２開閉手段は、前記制御手段からの第２通電信号が入力されていない時には遮断するよう開作動するノーマリオープン式のスイッチであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電源装置。
8. 前記第２蓄電池の蓄電量が下限閾値よりも少なくなっている場合には、前記開閉手段を通電作動させて前記第２蓄電池を充電させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源装置。
9. 前記第２蓄電池の蓄電量が上限閾値よりも多くなっている場合には、前記開閉手段を遮断作動させて前記第２蓄電池への充電を禁止させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の電源装置。

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