JP5428708B2 - 車載電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドルストップ機能を有する車両に適用された車載電源装置に関する。

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。そのため、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。特に、車両の減速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（ＳＯＣ使用範囲）となるよう蓄電池を使用することが望ましい。そして、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ＳＯＣ使用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ＳＯＣ使用範囲における開放電圧とは一致しないのが通常である。

すると、両蓄電池は並列接続されているため、放電時において、端子電圧Ｖｄ（以下の式１参照）の高い側の蓄電池から低い側の蓄電池へ電流が流れ込み、ＳＯＣ使用範囲から外れた過充電状態や過放電状態になることが懸念される。なお、放電電流をＩｄ、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とすると、放電時における蓄電池の端子電圧Ｖｄは「Ｖｄ＝Ｖ０−Ｉｄ×Ｒ」といった式１で表される。

そこで上記特許文献１〜５記載の電源装置では、両蓄電池の間にＤＣＤＣコンバータを備え、高い電圧となっている側の蓄電池（主に高性能蓄電池）の端子電圧をＤＣＤＣコンバータにより調整することで、低い電圧となっている側の蓄電池（主に鉛蓄電池）に高性能蓄電池から電流が流れ込むことを回避して、鉛蓄電池の過充電を回避させている。

しかしながら、ＤＣＤＣコンバータは高価なものであるため、ＤＣＤＣコンバータを備えることが必須となっている上記電源装置では、コストダウンを十分に図ることができなかった。

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車載電源装置において、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを実現可能にした、車載電源装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、アイドルストップ機能を有するとともに、発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に制御する定電圧制御手段を備えた車両に適用され、前記発電機に電気接続された鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に並列接続され、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、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに、前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段と、を備え、以下の（ａ）（ｂ）（ｃ）の条件を満たすよう前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする。
（ａ）前記鉛蓄電池の残存容量使用範囲と前記第２蓄電池の残存容量使用範囲とで、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧と前記第２蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在する。
（ｂ）前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの上限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも高い。
（ｃ）前記第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧が、前記定電圧制御手段による前記設定電圧以下となる。

以下、上記条件（ａ）〜（ｃ）による効果を説明した後、整流手段を備えることの技術的意義について説明する。

上記条件（ａ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、放電時において、鉛蓄電池の残存容量使用範囲での端子電圧Ｖｄ(Pb)（整流手段に対して第２蓄電池の側に配置された電気負荷への放電の場合、正確には、Ｖｄ(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧）と、第２蓄電池の残存容量使用範囲での端子電圧Ｖｄ(Li)とはほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止しつつも、両蓄電池のうち電圧の高い電池から電圧の低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、それぞれの電池が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、上記ＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを図ることができる。

上記条件（ｂ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、第２蓄電池を残存容量使用範囲内で前記ポイントよりも多く充電した状態では、鉛蓄電池の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧よりも第２蓄電池の開放電圧Ｖ０(Li)の方が高くなるので、開放電圧が高くなっている第２蓄電池から放電されることとなる。よって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会が増えるため、頻繁な放電（累積放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池からの累積放電量を低減できるので、鉛蓄電池の劣化を抑制できる。

上記条件（ｃ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、以下の理由によって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池で充電される機会を増やすことができる。

すなわち、一般的な鉛蓄電池においては、最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Pb)（以下の式２参照）は、定電圧制御手段による設定電圧より大きくなるため、充電できなくなる。仮にその時の残存容量が少なく端子電圧Ｖｃ(Pb)が設定電圧より低かったとしても、鉛蓄電池の充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)は大きいので、端子電圧Ｖｃ(Pb)は直ぐに設定電圧よりも高くなり充電できなくなる。なお、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とすると、充電時における蓄電池の端子電圧Ｖｃは「Ｖｃ＝Ｖ０＋Ｉｃ×Ｒ」といった式２で表される。

これに対し上記発明では、第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が前記設定電圧以下となるよう設定されている。つまり第２蓄電池においては、残存容量が使用範囲の上限であり端子電圧Ｖｃ(Li)が使用範囲内で最も高くなっている時であっても設定電圧以下となっているため、常時充電が可能である。以上により、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池で充電される機会を増やすことができる。よって、頻繁な充電（累積充電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池への累積充電量を低減できるので、鉛蓄電池の劣化を抑制できる。

ここで、図２（ｂ）中の横軸はリチウム蓄電池（第２蓄電池）のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Li)との関係を示す電圧特性線である。また、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Pb)との関係を示す電圧特性線である。なお、リチウム蓄電池のＳＯＣを示す横軸のうち０％の位置は、鉛蓄電池のＳＯＣ＝８８％に相当する。

そして、図２（ｂ）中の符号Ｖｄｓは、上記発明に反して整流手段を備えていない場合において両電池の開放電圧が一致するポイントを示す。リチウム蓄電池のＳＯＣがＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓよりも下限側になると、鉛蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Pb)の方が第２蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなるので、第２蓄電池からは放電されずに鉛蓄電池から放電されることとなる。したがって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすには、ポイントＶｄｓをできるだけＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限側に位置させればよい。

この点を鑑みた上記発明では、整流手段（例えばダイオード）を備えることにより、整流手段の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすことができる。

ここで、車両に搭載される各種電気負荷の中でも、スタータモータが要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対して第２蓄電池から電力供給しようとすると、鉛蓄電池に比べて高価な第２蓄電池の小容量化の妨げとなる。そこで、スタータモータのように消費電力の大きい電気負荷については鉛蓄電池から電力供給させることが望ましい。

この点を鑑みた上記発明では、鉛蓄電池から第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう整流手段（例えばダイオード）を配置するので、鉛蓄電池から電力供給させたい電気負荷（スタータモータ）を、整流手段に対して第２蓄電池の反対側（鉛蓄電池の側）に電気接続させれば、スタータモータ等の電気負荷へ第２蓄電池から電流が流れ込むことを、整流手段により阻止することができる。

請求項２記載の発明では、前記整流手段と並列接続され、前記発電機に対する前記第２蓄電池の通電と遮断を切り替える開閉手段と、前記発電機から前記第２蓄電池へ電力供給して充電させる場合には前記開閉手段を通電作動させ、前記整流手段による整流機能を発揮させる場合には前記開閉手段を遮断作動させる開閉制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明に反して開閉手段を備えない場合には、発電機での発電電流を第２蓄電池へ流して充電するにあたり、発電電流が整流手段を流れる際に「障壁電圧×発電電流」に相当する電力が熱エネルギに変換されて損失となる。特に、車両の減速回生エネルギにより発電機を発電させて充電する際には、大電流が整流手段を通じて第２蓄電池へ流れ込むため、前記損失が極めて大きくなる。

これに対し上記発明によれば、発電機から前記第２蓄電池へ電力供給して充電させる場合には、開閉手段を通電作動させるので、整流手段をバイパスして発電電流が第２蓄電池へ流れ込むこととなる。よって、障壁電圧による損失を無くすことができるので、発電機で発電した電力の損失を低減できる。なお、第２蓄電池を充電させる以外の場合には、開閉手段を遮断作動させることで、整流手段による先述した効果、すなわち、ポイントＶｄｓ’を下限側にシフトさせることで放電領域Ｗ２ｄ’を拡大させるといった効果と、スタータモータ等の電気負荷へ第２蓄電池から電流が流れ込むことを阻止するといった効果とを発揮させることができる。

請求項３記載の発明では、前記開閉手段は半導体スイッチにより構成され、前記整流手段は前記半導体スイッチの寄生ダイオードにより構成されていることを特徴とする（図１参照）。また、請求項４記載の発明では、前記開閉手段は、前記整流手段と並列接続された電磁リレーにより構成されていることを特徴とする（図１０参照）。

上記請求項３記載の発明によれば、１つの電子部品（半導体スイッチ）で開閉手段及び整流手段を構成できるので、開閉手段及び整流手段を別々の電子部品で構成する場合に比べて部品点数を低減できるとともに、小型化を図ることができる。また、請求項４の如く電磁リレーにより開閉手段を構成する場合に比べて、開閉手段への作動指令に対する遮断通電作動の応答性を高めることができる。

但し、請求項３記載の如く半導体スイッチを採用した場合には、半導体スイッチの制御端子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴのゲート端子）と被制御端子（例えばソース端子及びドレイン端子）とは絶縁状態になっていないので、制御端子へ印加する作動電圧は、被制御端子の電圧に制御電圧を上積みした電圧としなければならず、高電圧となるのが一般的である。よって、作動電圧用に高電圧を作成する回路が必要となる。これに対し、請求項４記載の如く電磁リレーを採用した場合には、電磁リレーのスイッチと電磁コイルとは絶縁状態になっているので、電磁リレーへ印加する作動電圧には高電圧が要求されない。よって、半導体スイッチで要求される作動電圧用の高電圧作成回路を不要にでき、ひいては開閉制御手段による制御を簡素にできる。

なお、上記半導体スイッチには、以下に説明するようにＭＯＳ−ＦＥＴを採用することが望ましい。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に整流手段（寄生ダイオード）を有する（図１中の符号５１参照）。そのため、ＭＯＳ−ＦＥＴの内部回路は、開閉手段（半導体スイッチ部５２）と整流手段とを並列接続した回路と等価であると言える。したがって、半導体スイッチにＭＯＳ−ＦＥＴを採用すれば、ＭＯＳ−ＦＥＴがその内部構造上必然的に有する寄生ダイオードを整流手段として利用できるので、ＭＯＳ−ＦＥＴとは別にダイオード（整流手段）を備えさせることを不要にできる。

請求項５記載の発明では、前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの下限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも低くなるよう、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする。

ここで、第２蓄電池を残存容量使用範囲内で前記ポイントよりも多く充電した状態では、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電されることは上述した通りであるが、放電を続けて残存容量が低下すると、第２蓄電池の過放電が懸念される。この懸念に対し、上記発明によれば、前記ポイントの下限側では第２蓄電池の開放電圧が、鉛蓄電池の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧よりも低くなるので、第２蓄電池の残存容量が前記ポイントよりも低下すると、鉛蓄電池から放電されるとともに、鉛蓄電池から整流手段を通じて第２蓄電池へ電流が流れ込むこととなり、第２蓄電池が充電されて残存容量が前記ポイントまで引き上げられることとなる。よって、第２蓄電池の過放電といった上記懸念が解消される。

請求項６記載の発明では、前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントより上限側の範囲を下限側の範囲よりも広くするよう、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする。

前記ポイントより上限側の範囲は、第２蓄電池の開放電圧が鉛蓄電池の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧よりも高くなる範囲（条件（ｂ））である。よって、この上限側の範囲を広く設定するほど、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会をより一層増やすことができるので、鉛蓄電池の劣化抑制の効果を向上できる。

請求項７記載の発明では、前記第２蓄電池の残存容量が使用範囲内となるよう、前記第２蓄電池への充電量を制限して過充電保護するとともに前記第２蓄電池への放電量を制限して過放電保護するよう制御する保護制御手段を備え、前記保護制御手段は、前記開閉手段を作動させることで、前記第２蓄電池への充電量又は放電量を制限することを特徴とする。

これによれば、例えば、回生充電中に第２蓄電池の端子電圧が閾値を超えて高くなった場合は、通電状態の開閉手段を遮断作動させれば、充電量を低下させることができ、過充電を抑制できる。また、充電終了時でも例えばそれまでの充電過多により第２蓄電池の開放電圧が閾値を超えて高くなった場合には、通常は鉛蓄電池の開放電圧の方が第２蓄電池の開放電圧よりも低くなっている筈なので、開閉手段を通電作動させれば、開閉手段を通じて鉛蓄電池に放電させることができる。よって、充電過多となっていた第２蓄電池の充電量を低下させることができ、過充電を抑制できる。

また、第２蓄電池の開放電圧が閾値を超えて低くなった場合には、通常、鉛蓄電池の開放電圧から整流手段の障壁電圧を差し引いた電圧値よりも第２蓄電池の開放電圧は低くなっている筈である。そのため、整流手段を通じて鉛蓄電池から第２蓄電池へ充電されることに加え、開閉手段を通電作動させればさらに鉛蓄電池から第２蓄電池への充電を増やすことができ、過放電を抑制できる。

請求項８記載の発明では、前記第２蓄電池の残存容量が使用範囲内となるよう、前記第２蓄電池への充電量を制御して過充電保護及び過放電保護するよう制御する保護制御手段を備え、前記保護制御手段は、前記設定電圧を低下させるよう前記定電圧制御手段へ指令信号を出力することで、前記第２蓄電池への充電量を制御することを特徴とする。

これによれば、定電圧制御手段を利用して、第２蓄電池の過充電及び過放電を防止することができる。例えば、第２蓄電池の開放電圧が閾値を超えて高くなった場合には、設定電圧を低下させるよう定電圧制御手段へ指令信号を出力すれば、充電量を低下させることができ、過充電を抑制できる。また、第２蓄電池の開放電圧が閾値を超えて低くなった場合には、設定電圧を上昇させるよう定電圧制御手段へ指令信号を出力すれば、放電量を低下させることができ、過放電を抑制できる。

請求項９記載の如く、第２蓄電池に、リチウムイオン蓄電池に代表される非水電解液系の蓄電池を適用すれば、例えばニッケル蓄電池を適用した場合に比べて、出力密度又はエネルギ密度が高くかつ、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすよう第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定することを、容易に実現できる。

請求項１０記載の発明では、第２蓄電池にリチウムイオンを吸蔵、放出する正極及び負極材料を適宜選択することによって、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすよう第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定することを、容易に実現できる。

請求項１１記載の発明では、第２蓄電池の負極材料（負極活物質）にチタン酸リチウムを選択することによって、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすよう第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定することを、容易に実現できる。

ここで、本発明者らは、当初、第２蓄電池の正極材料及び負極材料の組み合わせとして、正極にリン酸鉄リチウム、負極にグラファイトを採用することによって、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすよう第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定することを容易に実現できることを見出していた。しかしながら、上記組み合わせでは、正極材料の内部抵抗が他の材料に比べて大きいため、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにするためには電極面積を大きくせざるを得ない、との問題が生じることが分かった。

この問題に対し、本発明者らは、負極材料にチタン酸リチウムを採用すれば電極面積を小さくしつつ条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにできる、との知見を得た。なお、この場合の正極材料としては、一般的な正極材料（例えばコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム化合物等）を用いればよいことも分かった。

上記点を鑑み、請求項１１記載の発明では、前記第２蓄電池の負極活物質に、チタン酸リチウムを用いることを特徴とする。これによれば、電極面積を小さくできるので第２電池の小型化及びコストダウンを図ることができる。但し、負極活物質にチタン酸リチウムを用いると、負極活物質にグラファイトを用いた場合に比べて、両電池の開放電圧が一致するポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題が新たに生じることが、本発明者らが行った試験により明らかになった。この問題に対しては、上記請求項１記載の発明により、ポイントＶｄｓを下限側にずらすことができることで解消できる。したがって、上記発明によれば、ポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題を解消することと、電極面積を小さくできることとの両立を図ることができる。

請求項１２記載の発明では、前記第２蓄電池は、複数の電池セルを直列接続して構成されており、前記複数の電池セルの電圧を監視するとともに残存容量を均等化する均等化手段を備えることを特徴とする。

仮に、電池セルの各々の残存容量にばらつきが生じていると、第２蓄電池を充電するにあたり、第２蓄電池の端子電圧は早期に設定電圧に達してしまう。そして、このように設定電圧に達した時点において、当初から残存容量が多かった電池セルは使用範囲の上限を超え、当初から残存容量が少なかった電池セルは使用範囲の上限に達していない状態となる。そのため、第２蓄電池の劣化が促進されてしまう。第２蓄電池から放電する時も同様にして、当初から残存容量が少なかった電池セルは過放電の状態になり、当初から残存容量が多かった電池セルは使用範囲の下限に達していない状態となるため、第２蓄電池の劣化が促進されてしまう。

以上の点を鑑みた上記発明によれば、複数の電池セルの電圧を監視するとともに残存容量を均等化する均等化手段を備えるので、充電時において過充電の電池セルと残存容量に余裕のある電池セルとが混在することを抑制でき、同様に、放電時において過放電の電池セルと残存容量に余裕のある電池セルとが混在することを抑制できる。よって、第２蓄電池の劣化促進を抑制できる。

なお、供給電力の電圧が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へは、前記第２蓄電池から電力供給するよう構成し、前記第２蓄電池からスタータモータへの放電は整流手段又は開閉手段の遮断作動により回避して前記第２蓄電池の電圧降下を回避させることが望ましい構成である。

一般的に、車両に搭載される各種電気負荷の中でも、スタータモータが要する電力は桁違いに大きい。そのため、スタータモータへ放電した蓄電池の電圧は大幅に降下することとなる。すると、定電圧要求電気負荷（例えばナビゲーション装置やオーディオ装置等）へ供給する電力の電圧が最低動作電圧を下回って、作動がリセットされてしまうことが懸念される。この懸念に対し上記望ましい構成によれば、定電圧要求電気負荷へ電力供給する第２蓄電池から、スタータモータへの放電を回避して第２蓄電池の電圧降下を回避させるので、定電圧要求電気負荷への電圧が最低動作電圧を下回るといった上記懸念を抑制できる。

本発明の第１実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 （ａ）は鉛蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示し、（ｂ）はリチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。 鉛蓄電池とリチウム蓄電池とのＩＶ特性の違いを説明する図。 充電電流及び端子電圧Ｖｃの変化を説明する図。 本発明の第２実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第３実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第４実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第５実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第６実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第７実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第８実施形態にかかる車載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車載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（定電圧制御手段）、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及びＭＯＳ−ＦＥＴ５０（開閉手段、整流手段）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の内部回路は、半導体スイッチ部５２（開閉手段）と寄生ダイオード５１（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のゲートへの入力信号は開閉制御手段６００により制御される。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは開閉制御手段６００により切り替えられるよう制御される。

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（図１（ｂ）中の実線矢印、及び図１（ｃ）参照）。

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されとの不具合が生じる。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、及び一般的な電気負荷（例えば、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ、空調装置の送風ファン等）である。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（図１（ｂ）中の実線矢印、及び図１（ｃ）参照）。

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、スタータモータ４１へ電力供給すると鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)が急激に低下することとなる。しかしながらリチウム蓄電池３０については、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることで、端子電圧Ｖｄ(Li)の急激低下を回避している。具体的には、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、開閉制御手段６００によりＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることにより、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを回避して、リチウム蓄電池３０の電圧降下を回避する。そのため、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。

なお、スタータモータ４１を起動させるに十分な蓄電量を鉛蓄電池２０が有していない場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給するようにしてもよい。要するに、鉛蓄電池２０のＳＯＣが低い場合には、定電圧要求電気負荷４３への電力供給よりも優先して、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給させる。また、図１の例では一般電気負荷４２を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続して、一般電気負荷４２への電力供給をリチウム蓄電池３０が分担するようにしてもよい。

開閉制御手段６００は、通常時にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させているが、リチウム蓄電池３０に多くの電流を流し込んで充電させたい場合や、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ放電させたい場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる（図１（ａ）参照）。例えば、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ、鉛蓄電池２０のＳＯＣ及び車速等の情報に基づき、減速時回生発電のような大きな電流をリチウム蓄電池３０に効率よく充電したい場合や、鉛蓄電池２０が過放電してリチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０を充電させたい場合に、開閉制御手段６００はＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させている時には、リチウム蓄電池３０から充放電される電流が寄生ダイオード５１により整流される。つまり、オフ作動時において、オルタネータ１０や鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れることはあるが、リチウム蓄電池３０からオルタネータ１０や鉛蓄電池２０へ電流が流れることはない（図１（ｃ）参照）。

また、寄生ダイオード５１は障壁電圧Ｖｂａｒ（ｐｎ接合等、２つの異なる材料の接合部において、電気伝導を起こすのに必要な電圧）を有するので、寄生ダイオード５１を流れる電力には障壁電圧Ｖｂａｒ分の電圧降下が生じる。よって、オフ作動時において、オルタネータ１０による発電電力の電圧又は鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧が、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなっている時に、寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込み、リチウム蓄電池３０が充電されることとなる。

但し、車両の減速回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて充電する際にオフ作動させておくと、大電流が寄生ダイオード５１を通じて第２蓄電池へ流れ込むため、発電電流が寄生ダイオード５１を流れる際に生じるエネルギ損失（「障壁電圧Ｖｂａｒ×発電電流」に相当する電力）が極めて大きくなる。そこで本実施形態では、減速回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させてリチウム蓄電池３０で充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させている（図１（ｃ）参照）。これにより、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流がリチウム蓄電池３０へ流れ込むこととなる。よって、障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。

また、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給して鉛蓄電池２０を充電させたい場合や、鉛蓄電池２０のＳＯＣが小さく、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２及びスタータモータ４１への電力供給が不足しておりリチウム蓄電池３０から電力供給させたい場合にも、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる（図１（ｂ）中の点線矢印参照）。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)よりも低くなっている時にオン作動させると、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給されるともに、一般電気負荷４２又はスタータモータ４１への電力供給を補うことができる。

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一定の設定電圧（定電圧Ｖｒｅｇ）となるよう調整し、発電電力の電圧変動を抑制する。本実施形態では、通常時の定電圧Ｖｒｅｇを１４．５Ｖに設定している。

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（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、図示しない保護制御手段により制御されている。

また、本実施形態では、車両の減速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、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４０へ電力供給（放電）する際には、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)（正確には、寄生ダイオード５１の障壁電圧ＶｂａｒをＶｄ(Pb)から差し引いた電圧）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)−Ｖｂａｒとなる機会を多くする設定の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。

図２（ａ）中の横軸は鉛蓄電池２０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池２０のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Pb)との関係を示す電圧特性線である。充電量が増加してＳＯＣが上昇することに比例して開放電圧Ｖ０(Pb)も上昇する。図２（ｂ）中の横軸はリチウム蓄電池３０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池３０のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Li)との関係を示す電圧特性線である。充電量が増加してＳＯＣが上昇することに伴い開放電圧Ｖ０(Li)も上昇するが、変極点Ｐ１，Ｐ２（図２（ａ）参照）の間では上昇の傾きが小さくなっている。

蓄電池２０，３０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、過充放電とならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、先述した保護制御手段により蓄電池２０，３０の充放電量を規制しており、鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)はＳＯＣ８８％〜１００％であり、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)は例えばＳＯＣ１０％〜９０％である。使用範囲Ｗ２(Li)の上限は１００％より小さく、下限は０％より大きい。

したがって、鉛蓄電池２０ではＳＯＣ０％〜８８％が早期劣化を招く範囲である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）の点線部分（使用範囲Ｗ１(Pb)を示す部分）の拡大図でもあり、図２（ｂ）の横軸に示されるリチウム蓄電池３０のＳＯＣ＝０％の位置は、使用範囲Ｗ１(Pb)の８８％の値に相当する。

そして、以下の条件（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を満たすリチウム蓄電池３０の電圧特性Ａ２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）〜（ｅ）を満たす電圧特性Ａ２を作りこむことができる。

＜条件（ａ）＞
鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)とリチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(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。なお、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２のうち傾きが小さくなっている変極点Ｐ１，Ｐ２の間の領域（棚領域Ｐ１〜Ｐ２）に一致ポイントＶｄＳを存在させている。但し、障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（図２（ｂ）中の符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。

＜条件（ｂ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(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)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧よりも高い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）よりも下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の上限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。

＜条件（ｃ）＞
リチウム蓄電池３０に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が、レギュレータ１１により制御される定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。換言すれば、充電時におけるリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)（図２（ｂ）中の実線Ａ３参照）であって、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）における端子電圧Ｖｃ(Li)の値が、定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。なお、図２（ｂ）中の符号ΔＶは、上限値（９０％）における内部抵抗３２による電圧降下分を示しており、上述した式２中の（Ｉｃ×Ｒ）の項に相当する。

＜条件（ｄ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(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。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限値（１０％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の下限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。

＜条件（ｅ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、前記Ｐ１，Ｐ２の間の領域の中央よりもＳＯＣの下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させる。そのため、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の大部分においてＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる。

図３中の実線Ｂ１は蓄電池２０のＩＶ特性を、実線Ｂ２はリチウム蓄電池３０のＩＶ特性を、実線Ｂ３は定電圧Ｖｒｅｇを示しており、図３の横軸は電流値Ｉｃ，Ｉｄ、縦軸は端子電圧Ｖｃ，Ｖｄを示す。なお、充電時の電流Ｉｃをプラスで表し、放電時の電流Ｉｄをマイナスで表している。

これらのＩＶ特性Ｂ１，Ｂ２は、充電電流Ｉｃの上昇に比例して端子電圧Ｖｃが上昇（ＳＯＣが増大）し、放電電流Ｉｄの下降に比例して端子電圧Ｖｄが低下（ＳＯＣが減少）する様子を表している。そして、ＩＶ特性Ｂ１，Ｂ２の傾きが内部抵抗値Ｒを示しており、リチウム蓄電池３０については充電時と放電時とで内部抵抗値Ｒ(Li)は同じであるが、鉛蓄電池２０については充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)は放電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも大きくなっている。

そして、充電時においてはＲ(Li)＜Ｒ(Pb)、放電時においてはＲ(Li)≦Ｒ(Pb)となるよう設定している。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させた時の放電時においてはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ（オン作動時にはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)）となるよう設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させた時の充電時においては、Ｉｃがゼロ近傍の範囲ではＶｃ(Li)＞Ｖｃ(Pb)となるものの、それ以外の範囲ではＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)（オフ作動時にはＶｃ(Li)＋Ｖｂａｒ＜Ｖｃ(Pb)）となるよう設定している。このような設定は、充電時におけるリチウム蓄電池３０の内部抵抗値Ｒ(Li)が鉛蓄電池２０の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも小さいことで実現可能となっている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ａ）（一致ポイントＶｄｓが存在する（ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオフ作動時にはＶｄｓ’が存在する））を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、放電時において、鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１での端子電圧Ｖｄ(Pb)と、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２での端子電圧Ｖｄ(Li)とは、図２（ａ）に示すようにほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必要となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止し、かつ、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させたとしても、両蓄電池２０，３０のうち電圧の高い電池から低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にしつつも、それぞれの電池２０，３０が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、ＤＣＤＣコンバータを廃止できる分、十分なコストダウンを実現できる。

（２）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｂ）（一致ポイントＶｄｓ’の上限側でＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、リチウム蓄電池３０をＳＯＣ使用範囲Ｗ２内で一致ポイントＶｄｓ’よりも多く充電した状態では、鉛蓄電池２０よりも開放電圧が高くなっているリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されることとなる。よって、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へ放電される機会が増えるため、頻繁な放電（累積放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池２０からの累積放電量を低減できるので、鉛蓄電池２０の劣化を抑制できる。

なお、一般電気負荷４２をＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０側に配置し、一般電気負荷４２への電力供給をリチウム蓄電池３０で分担させるよう構成した場合においては、上記条件（ｂ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ放電される機会が増えることとなる。

（３）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｃ）（最大充電電流時にＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、以下の理由によって、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０で充電される機会を増やすことができる。

仮に、リチウム蓄電池３０を廃止して鉛蓄電池２０で回生電力を充電しようとすると、図３に示すように鉛蓄電池２０の内部抵抗２２はリチウム蓄電池３０の内部抵抗３２より大きいので、充電電流がＩａにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Pb)は定電圧Ｖｒｅｇに達してしまい、充電できなくなってしまう。これに対し、本実施形態にかかるリチウム蓄電池３０は、充電電流が最大になった時であってもＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇを満たすので、充電が可能である。図３の例では、充電電流が最大充電電流Ｉｍａｘよりも大きいＩｂにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Li)が定電圧Ｖｒｅｇに達する。

このことを、さらに図４を用いて説明する。図４中の実線Ｃ１，Ｄ１は、リチウム蓄電池３０を廃止して鉛蓄電池２０で最大充電電流Ｉｍａｘ時の回生電力を充電しようとした場合における、充電電流及び端子電圧Ｖｃ(Pb)の変化を示す。図４中の点線Ｃ２，Ｄ２は、本実施形態にかかるリチウム蓄電池３０で最大充電電流Ｉｍａｘ時の回生電力を充電しようとした場合における充電電流及び端子電圧Ｖｃ(Li)の変化を示す。

図３を用いて上述したように、鉛蓄電池２０で充電しようとした場合には、Ｉｍａｘ＞Ｉａであるため、図４（ａ）に示すように充電電流はｔ１時点で直ぐに低下してゼロに収束し、充電されない状態になる。この場合、図４（ａ）中の斜線を付した面積が充電量に相当する。一方、リチウム蓄電池３０で充電しようとした場合には、Ｉｍａｘ≦Ｉｂであるため、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが上限値（概ね９０％付近）になるｔ２時点まで充電電流はＩｍａｘを維持する。よって、常時充電が可能であり、充電可能量を増大できる。

以上により、本実施形態によれば、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０で充電される機会を増やすことができる。よって、頻繁な充電（累積充電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池２０への累積充電量を低減できるので、鉛蓄電池２０の劣化を抑制できる。

（４）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｄ）（一致ポイントＶｄｓ’の下限側でＶｄ(Li)＜Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、リチウム蓄電池３０から優先的に電気負荷４０へ放電した結果、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’よりも低下してくると、リチウム蓄電池３０に替わって鉛蓄電池２０から電気負荷４０へ放電されることとなる。しかも、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となり、リチウム蓄電池３０が充電されてＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’に向けて引き上げられることとなる。よって、リチウム蓄電池３０が過放電になることを抑制できる。

（５）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｅ）（一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、上記条件（ｂ）によるＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる範囲を十分に広く確保できるので、リチウム蓄電池３０から優先的に放電される機会を十分に増やすことができ、鉛蓄電池２０の劣化抑制の効果を向上できる。

（６）本実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることにより、その寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントが下限側にシフトする（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、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へ放電される機会を増やすことができる。

（７）ここで、車両に搭載される各種電気負荷４１〜４３の中でも、スタータモータ４１が要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対してリチウム蓄電池３０から電力供給しようとすると、鉛蓄電池２０に比べて高価なリチウム蓄電池３０の小容量化の妨げとなる。そこで本実施形態では、消費電力の大きいスタータモータ４１への電力供給を鉛蓄電池２０に分担させて、リチウム蓄電池３０の小容量化を図っている。そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の寄生ダイオード５１の向きを、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流を流す向きが順方向となるよう配置するので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを阻止できる。しかも、スタータモータ４１の作動期間中にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを確実に阻止できる。

（８）オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるので、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流をリチウム蓄電池３０へ流して充電させることとなる。よって、寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。特に、回生電力によりリチウム蓄電池３０へ充電させる時にオン作動させるので、回生時の大電流が寄生ダイオード５１を流れることによる電力ロスを低減できる点で優れている。

（９）リチウム蓄電池３０の正極材料及び負極材料の組み合わせとして、正極にリン酸鉄リチウム、負極にグラファイトを採用することによって上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにすると、正極材料であるリン酸鉄リチウムの内部抵抗が他の材料に比べて大きいため、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにするためには電極面積を大きくせざるを得ない。この問題に対し本実施形態では、正極材料にはコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム化合物等を用い、負極材料にはチタン酸リチウムを採用するので、電極面積を小さくしつつ条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにでき、リチウム蓄電池３０の小型化及びコストダウンを図ることができる。

但し、負極材料にチタン酸リチウムを用いると、負極材料にグラファイトを用いた場合に比べて、両電池の開放電圧が一致するポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題が新たに生じるが、この問題に対しては、上述の如くＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることによりポイントを下限側にずらす（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）ことで解消できる。したがって、本実施形態によれば、ポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題を解消することと、電極面積を小さくできることとの両立を図ることができる。

（１０）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が分担し、スタータモータ４１への電力供給は鉛蓄電池２０が分担する。そして、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。

（１１）オルタネータ１０、レギュレータ１１及び鉛蓄電池２０を備えて構成される既存の車載電源装置に、上記条件（ａ）〜（ｅ）を満たすリチウム蓄電池３０を追加するだけで、ＤＣＤＣコンバータを不要にした本実施形態にかかる車載電源装置を実現できる。よって、既存の車載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。

（１２）本実施形態では、本発明にかかる開閉手段及び整流手段をＭＯＳ−ＦＥＴ５０により具現化している。そのため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０がその内部構造上必然的に有する寄生ダイオード５１を整流手段として利用できるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは別にダイオード（整流手段）を備えさせることを不要にできる。

（第２実施形態）
図５に示す本実施形態では、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが使用範囲Ｗ２内となるよう、リチウム蓄電池３０への充電量及び放電量を制限して、過充電保護及び過放電保護するよう保護制御する保護制御手段６０を備える。さらに保護制御手段６０は、上記第１実施形態にかかる開閉制御手段６００と同様にして、半導体スイッチ部５２のゲートへの入力信号を制御することで、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオン作動とオフ作動とを切り替えるよう制御する。

保護制御手段６０は、リチウム蓄電池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６１により検出される、リチウム蓄電池３０を流れる電流値を常時取得する。そして、例えば放電時の端子電圧Ｖｄが下限電圧よりも低下した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させることで、オルタネータ１０やＳＯＣが低下していない鉛蓄電池２０から充電させることにより過放電保護を図るようにすればよい。前記下限電圧は、図２（ｂ）のＳＯＣ下限値（１０％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。また、端子電圧Ｖｃが上限電圧よりも上昇した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動（電圧上昇抑制作動）させることで、過充電保護を図るようにすればよい。前記上限電圧は、図２（ｂ）のＳＯＣ上限値（９０％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。

さらに保護制御手段６０は、リチウム蓄電池３０の電圧に応じて定電圧Ｖｒｅｇの値を指令する指令信号をレギュレータ１１へ出力することで、レギュレータ１１の定電圧Ｖｒｅｇの値を可変制御する。これにより、リチウム蓄電池３０の過放電保護と過充電保護を図っている。

すなわち、リチウム蓄電池３０の電圧が下限電圧よりも低下した場合には、定電圧Ｖｒｅｇを上昇させてリチウム蓄電池３０への充電量増大を図ることで、過放電保護を実施する。また、リチウム蓄電池３０の電圧が上限電圧よりも上昇した場合には、定電圧Ｖｒｅｇを低下させてリチウム蓄電池３０への充電量抑制を図ることで、過充電保護を実施する。

以上により、本実施形態によれば、スタータモータ４１への電力供給時のみならず、リチウム蓄電池３０の電圧が使用範囲Ｗ２を超えて低下しそうになった時にもＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるので、過放電保護を確実にできる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることで過充電保護を実施するので、過充電回避を確実にできる。

また、保護制御手段６０により定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで過放電保護と過充電保護を実施するので、リチウム蓄電池３０の電圧をきめ細かく制御でき、過放電保護と過充電保護を精度良く実施できる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、リチウム蓄電池３０に対して過充放電保護を実施する保護制御手段６０を備えているが、図６に示す本実施形態では、この保護制御手段６０に、鉛蓄電池２０に対しても過充放電保護を実施させている。

すなわち、保護制御手段６０は、鉛蓄電池２０の電圧が下限電圧よりも低下した場合には、定電圧Ｖｒｅｇを上昇させて鉛蓄電池２０への充電量増大を図ることで、過放電保護を実施する。また、鉛蓄電池２０の電圧が上限電圧よりも上昇した場合には、定電圧Ｖｒｅｇを低下させて鉛蓄電池２０への充電量抑制を図ることで、過充電保護を実施する。

以上により、本実施形態によれば、リチウム蓄電池３０の電圧に応じて定電圧Ｖｒｅｇを可変制御するのみならず、鉛蓄電池２０の電圧にも応じて定電圧Ｖｒｅｇを可変制御するので、鉛蓄電池２０の電圧をもきめ細かく制御でき、過放電保護と過充電保護を精度良く実施できる。

（第４実施形態）
図７に示す本実施形態では、リチウム蓄電池３０を複数備えており、定電圧要求電気負荷４３、大出力の供給電力が要求される大出力要求負荷４４、非常時に確実に作動させることが要求される非常時作動電気負荷４５のそれぞれに対して、別々のリチウム蓄電池３０から電力供給している。

大出力要求負荷４４の具体例としては、パワー電動ステアリング装置に備えられた電動モータが挙げられる。この大出力要求負荷４４の場合には、定電圧要求電気負荷４３とは異なり、電圧に多少の変動があっても許容される。非常時作動電気負荷４５の具体例としては、内燃機関の始動ができなくなった場合等の車両故障発生時にディーラ等の修理作業者へ緊急連絡するための通信装置が挙げられる。この場合、大出力や定電圧は要求されない。

また、図５と同様のＭＯＳ−ＦＥＴ５０、電池状態検知手段７０及び電流検出手段６１は、リチウム蓄電池３０の各々に対して設けられている。電池状態検知手段７０は、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ，Ｖｄ又は開放電圧Ｖ０(Li)、及びリチウム蓄電池３０を流れる電流を常時検出し、検出した電圧及び電流の値を保護制御手段６０に送信する。保護制御手段６０は、図５に示す保護制御手段６０と同様にして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を用いて過充放電保護を実施するとともに、定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで過充放電保護を実施する。

なお、定電圧要求電気負荷４３、大出力要求負荷４４及び非常時作動電気負荷４５は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続されている。これにより、これらの電気負荷４３〜４５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。

以上により、本実施形態によれば、用途別にリチウム蓄電池３０を複数備えるので、リチウム蓄電池３０の劣化促進を抑制できる。特に、非常時作動電気負荷４５に対して専用のリチウム蓄電池３０を備えさせるので、冗長性が向上され、リチウム蓄電池３０の劣化により非常時作動電気負荷４５へ電力供給できなくなるおそれを低減できる。

（第５実施形態）
図８に示す本実施形態では、図７に示す電池状態検知手段７０の詳細について具現化したものであり、この電池状態検知手段は、セル電圧切替手段７１（均等化手段）、電池状態検知制御手段７２（均等化手段）、温度検出手段７３及びセル均等化手段７４（均等化手段）を有して構成されている。

セル電圧切替手段７１は、リチウム蓄電池３０を構成する複数（本実施形態では５個）の電池セル３３の各々に対して、電池セル３３の電圧を検出する手段であって、いずれの電池セル３３に対して電圧を検出するかを切り替える機能を有している。セル電圧切替手段７１にて検出された電池セル３３の電圧は、電池状態検知制御手段７２に出力される。また、電池状態検知制御手段７２には、リチウム蓄電池３０を流れる電流値が入力される。さらに電池状態検知制御手段７２には、温度検出手段７３により検出されたリチウム蓄電池３０の温度が入力される。

電池状態検知制御手段７２は、電池セル３３の電圧からリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ，Ｖｄ又は開放電圧Ｖ０(Li)を算出し、算出した電圧、リチウム蓄電池３０の電流、及びリチウム蓄電池３０の温度の情報を、通信インタフェース７５を介して保護制御手段６０に送信する。保護制御手段６０は、受信した各種情報に基づき、先述した保護制御を実施する。

さらに電池状態検知制御手段７２は、入力されてきた電池セル３３の電圧に基づき、例えばＳＯＣの高い電池セル３３に対しては放電量を、ＳＯＣの低い電池セル３３に対しては充電量を算出する。そして、各々の電池セル３３に対して算出した充放電量を、均等化指令信号としてセル均等化手段７４に出力する。セル均等化手段７４は、均等化指令信号に従って、各々の電池セル３３を充放電させることで、複数の電池セル３３の残存容量を均等化する。

以上により、本実施形態によれば、複数の電池セル３３の残存容量が均等化されるので、充電時において過充電の電池セル３３と残存容量に余裕のある電池セル３３とが混在することを抑制でき、同様に、放電時において過放電の電池セル３３と残存容量に余裕のある電池セル３３とが混在することを抑制できる。よって、リチウム蓄電池３０の劣化促進を抑制できる。

（第６実施形態）
上記第６実施形態では、セル電圧切替手段７１及びセル均等化手段７４を別々の電子部品で構成しているのに対し、図９に示す本実施形態では、これら両手段を１つのＩＣ（セル均等化異常検知手段７１０）で構成している。

つまり、セル均等化異常検知手段７１０は、複数の電池セル３３の各々に対して電圧を検出し、その検出結果に基づき各々の電池セル３３に対して充放電量を算出する。そしてセル均等化異常検知手段７１０は、算出した充放電量に基づき各々の電池セル３３を充放電させることで、複数の電池セル３３の残存容量を均等化する。

また、セル均等化異常検知手段７１０は、電池セル３３の各々に対して検出した電圧が正常な範囲を超えて異常な値になっていないかを検知することで、電池セル３３の異常を検知する機能を有している。そして、電池状態検知制御手段７２からセル均等化異常検知手段７１０へ故障診断指令の信号が出力されると、セル均等化異常検知手段７１０は上記異常検知を実施し、その実施結果を電池状態検知制御手段７２へ送信する。

なお、電圧降下手段７６は、リチウム蓄電池３０の電圧をマイコンで処理可能な５Ｖ以下の信号に電圧降下させる手段であり、このように降下された電圧信号は、電池状態検知制御手段７２に入力され、通信インタフェース７５を介して保護制御手段６０へ送信される。

以上により、本実施形態によれば、上記第５実施形態と同様の効果が発揮されるとともに、電池セル３３の異常検知をも実施することができる。

（第７実施形態）
図１０に示す本実施形態では、上記各実施形態にかかるＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替え、互いに並列接続された電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用している。この場合、電磁リレー５２Ｒが開閉手段に相当し、ダイオード５１ａが整流手段に相当する。なお、寄生ダイオード５１が障壁電圧Ｖｂａｒを有するのと同様にして、ダイオード５１ａも障壁電圧Ｖｂａｒを有する。

電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ流れる電流を開閉制御手段６００によりオンオフ制御することで、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａの作動を制御する。本実施形態では、電磁コイル５２ｂへ電流を流すと、電磁力によりスイッチ部５２ａがオン作動して、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を通電させる。一方、電磁コイル５２ｂへの電流を遮断すると、スイッチ部５２ａがオフ作動して、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の通電を遮断させる。

以上により、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した第１実施形態と、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した本実施形態とでは、以下に説明する長所と短所がある。

すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、１つの電子部品で開閉手段及び整流手段を構成できるので、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した場合に比べて、部品点数を低減できるとともに、小型化を図ることができる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、電磁リレー５２Ｒを採用した場合に比べて、開閉制御手段６００による作動指令（ゲート電圧又は励磁電流）の出力に対する半導体スイッチ部５２の作動の応答性を高めることができる。

一方、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の制御端子（ゲート端子）と被制御端子（ソース端子及びドレイン端子）とは絶縁状態になっていないので、制御端子へ印加する作動電圧は、被制御端子の電圧に制御電圧を上積みした電圧としなければならず、高電圧となるのが一般的である。よって、作動電圧用に高電圧を作成する回路（図示せず）が必要となる。これに対し、電磁リレー５２Ｒを採用した場合には、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａと電磁コイル５２ｂとは絶縁状態になっているので、電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ印加する作動電圧には高電圧が要求されない。よって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に要求される作動電圧用の高電圧作成回路を不要にでき、ひいては開閉制御手段６００によるオンオフ制御を簡素にできる。

（第８実施形態）
図１１に示す本実施形態では、上記第７実施形態にかかるダイオード５１ａ（整流手段）を備えるものの、電磁リレー５２Ｒ（開閉手段）を廃止している。本実施形態によっても、ダイオード５１ａの障壁電圧Ｖｂａｒにより、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントを下限側にシフトさせる（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）といった作用効果を発揮させることができる。また、ダイオード５１ａの向きを、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流を流す向きが順方向となるよう配置するので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを阻止するといった作用効果も発揮される。

但し、回生電力によりリチウム蓄電池３０へ充電させる時に、回生電力の電流がダイオード５１ａを通じてリチウム蓄電池３０へ流れ込むので、ダイオード５１ａの障壁電圧により生じる電力ロスが大きい点で、上記各実施形態の方が本実施形態より優れる。

（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。

・上記第１〜第６実施形態では、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替える開閉手段としてＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替えて、ＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチ（電界効果トランジスタ）を採用してもよい。但し、ＩＧＢＴはＭＯＳ−ＦＥＴと異なり、スイッチ部の通電電流が寄生ダイオードの順方向と反対の向きにしか流れないので、寄生ダイオードの障壁電圧による損失を低減するには、別のバイパス手段を用意する必要がある。それに対し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用すれば、上記バイパス手段を不要にできる点で有利である。

・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、少なくとも上記条件（ａ）〜（ｃ）を満たすのであれば、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。

・上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２の下限値（１０％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’が存在しているが、当該下限値に一致ポイントＶｄｓ’が存在していてもよい。

・上記各実施形態では、回生機能を有する車両を対象としているが、回生機能を有していない車両にも本発明を適用することができる。但し、回生機能を有する車両においては、回生による充電が頻繁に行われることとなるので、「耐久性の低い鉛蓄電池２０への累積充電量を低減して鉛蓄電池２０の劣化を抑制する」といった効果が好適に発揮される。

１０…オルタネータ（発電機）、１１…レギュレータ（定電圧制御手段）、２０…鉛蓄電池、３０…リチウム蓄電池（第２蓄電池）、５１…ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオード（整流手段）、５１ａ…ダイオード（整流手段）、５２…ＭＯＳ−ＦＥＴの半導体スイッチ部（開閉手段（半導体スイッチ））、５２Ｒ…電磁リレー（開閉手段）、６０…保護制御手段、７１…セル電圧切替手段（均等化手段）、７２…電池状態検知制御手段（均等化手段）、７４…セル均等化手段（均等化手段）、７１０…セル均等化異常検知手段（均等化手段）、Ｖｄｓ…一致ポイント（通電オン時）、Ｖｄｓ’…一致ポイント（通電オフ時）、Ｗ１…鉛蓄電池の残存容量使用範囲、Ｗ２…第２蓄電池の残存容量使用範囲。

Claims (12)

1. 内燃機関を自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有するとともに、発電機と、前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に制御する定電圧制御手段と、を備えた車両に適用され、
   前記発電機に電気接続された鉛蓄電池と、
   前記鉛蓄電池に並列接続され、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、
   前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに、前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段と、
   を備え、
   前記鉛蓄電池の残存容量使用範囲と前記第２蓄電池の残存容量使用範囲とで、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧と前記第２蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在し、
   かつ、前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの上限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも高く、
   かつ、前記第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧が、前記定電圧制御手段による前記設定電圧以下となるよう、
   前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする車載電源装置。
2. 前記整流手段と並列接続され、前記発電機に対する前記第２蓄電池の通電と遮断を切り替える開閉手段と、
   前記発電機から前記第２蓄電池へ電力供給して充電させる場合には前記開閉手段を通電作動させ、前記整流手段による整流機能を発揮させる場合には前記開閉手段を遮断作動させる開閉制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
3. 前記開閉手段は半導体スイッチにより構成され、
   前記整流手段は前記半導体スイッチの寄生ダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車載電源装置。
4. 前記開閉手段は、前記整流手段と並列接続された電磁リレーにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車載電源装置。
5. 前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの下限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも低くなるよう、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車載電源装置。
6. 前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントより上限側の範囲を下限側の範囲よりも広くするよう、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする請求項５に記載の車載電源装置。
7. 前記第２蓄電池の残存容量が使用範囲内となるよう、前記第２蓄電池への充電量を制限して過充電保護するとともに前記第２蓄電池への放電量を制限して過放電保護するよう制御する保護制御手段を備え、
   前記保護制御手段は、前記開閉手段を作動させることで、前記第２蓄電池への充電量又は放電量を制限することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の車載電源装置。
8. 前記第２蓄電池の残存容量が使用範囲内となるよう、前記第２蓄電池への充電量を制御して過充電保護するとともに前記第２蓄電池への放電量を制限して過放電保護するよう制御する保護制御手段を備え、
   前記保護制御手段は、前記設定電圧を低下させるよう前記定電圧制御手段へ指令信号を出力することで、前記第２蓄電池への充電量を制御することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の車載電源装置。
9. 前記第２蓄電池は非水電解液系の蓄電池であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車載電源装置。
10. 前記第２蓄電池の負極活物質に、カーボン、グラファイト、チタン酸リチウム、Ｓｉを含有する合金、Ｓｕを含有する合金のいずれかを用い、
    前記第２蓄電池の正極活物質に、リチウム金属複合酸化物を用いたことを特徴とする請求項９に記載の車載電源装置。
11. 前記第２蓄電池の負極活物質に、チタン酸リチウムを用いたことを特徴とする請求項１０に記載の車載電源装置。
12. 前記第２蓄電池は、複数の電池セルを直列接続して構成されており、
    前記複数の電池セルの電圧を監視するとともに残存容量を均等化する均等化手段を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の車載電源装置。

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