JP6406328B2 - 電源装置及び電池ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、車両等に搭載される電源装置及び電池ユニットに関するものである。
例えば車両に搭載される車載電源システムとして、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池といった複数の蓄電池を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種負荷に対して電力を供給する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、発電機から各蓄電池への通電経路にスイッチを設け、各蓄電池の蓄電率に基づいてスイッチを制御して、発電機からいずれかの蓄電池に対して充電を行うようにするものがある。
特開２０１１−１５５１６号公報
ところで、電源システムにおいては、種々の給電対象が設けられている。例えば、各蓄電池から給電対象である複数の電気負荷に対して適宜の電力供給が行われること、各電気負荷には、一定電圧の駆動が要求される定電圧要求負荷や、高電力駆動される高電力負荷が含まれることが考えられる。この場合、複数の蓄電池から電気負荷に対して電力供給を行う際に、いずれかの蓄電池において過剰にストレスがかかったり、一の電気負荷への電力供給により他の電気負荷への電力供給に悪影響が及んだりすること等の不都合が考えられる。それゆえ、かかる点において改善の余地があると考えられる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、各蓄電池から電気負荷に対して適正な電力供給を実施することができる電源装置及び電池ユニットを提供することにある。
第１の構成の電源装置は、
第１蓄電池（１１）と第２蓄電池（１２）とを備え、第１電気負荷（１５）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続されるとともに、第２電気負荷（１６）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続される電源システムに適用され、
前記各電気負荷の通電電流が流れる通電経路（Ｌ１）に直列に設けられ、当該通電経路を導通又は遮断する第１スイッチ（２１）、第２スイッチ（２２）及び第３スイッチ（２３）と、
前記第１スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第１点（Ｎ１）と、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間に設けられた第２点（Ｎ２）と、
前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間に設けられた第３点（Ｎ３）と、
前記第３スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第４点（Ｎ４）と、
を備え、
前記第１〜第４の各点に、前記第１蓄電池、前記第２蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷のいずれかがそれぞれ接続されており、
前記第１〜第３の各スイッチの開閉を制御する制御部（３０）を備えることを特徴とする。
上記構成では、各電気負荷の通電電流が流れる通電経路上に、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチが直列接続されて設けられ、スイッチ両端の各点に第１蓄電池、第２蓄電池、第１電気負荷、及び第２電気負荷のいずれかがそれぞれ接続されているため、各蓄電池と各電気負荷とに関して相互の接続の形態を容易に変更することが可能となる。この場合、各電気負荷に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることが容易となり、いずれかの蓄電池を優先的に用いたり、各蓄電池の使用上のストレスを緩和したりすることを容易に実施できる。その結果、各蓄電池から各電気負荷に対する電力供給を適正に実施することができる。
なお、第１〜第４の各点に、第１蓄電池、第２蓄電池、第１電気負荷、及び第２電気負荷のいずれかがそれぞれ接続されている構成とは、上記各点に振り分けられて第１蓄電池、第２蓄電池、第１電気負荷、及び第２電気負荷がそれぞれ接続されている構成であればよい。この場合、上記各点と、各蓄電池や各電気負荷とが直接的に接続されるもの以外に、間接的に接続されるものが含まれる。
第２の構成では、前記制御部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、
前記第１蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、
前記第１蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方に対して電力供給を行うとともに、前記第２蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方に対して電力供給を行う放電状態と、
前記第２蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、の切り替えを実施することを特徴とする。
上記のごとく通電経路上に３つのスイッチを直列に設けるとともに、スイッチ両端の各点に第１蓄電池、第２蓄電池、第１電気負荷、及び第２電気負荷のいずれかを個々に接続した構成では、スイッチの開閉の切り替えにより、各電気負荷に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることが可能となる。そのため、
（１）第１蓄電池から第１電気負荷及び第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、
（２）第１蓄電池から一方の電気負荷に対して電力供給を行うとともに、第２蓄電池から他方の電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、
（３）第２蓄電池から第１電気負荷及び第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、
の切り替えが可能となっている。また、いずれの蓄電池を給電元にすべきかといった条件は、各蓄電池の蓄電状態や温度に応じて変わりうる。ここで、第１蓄電池及び第２蓄電池における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、上記（１）〜（３）の切り替えを実施する構成にしたため、蓄電量や温度の条件が一方の蓄電池で過剰に悪化することを抑制できる。そのため、使用上のストレスの抑制を図りつつ各蓄電池を使用することができる。
第３の構成では、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とのうち一方を、優先的に使用する優先蓄電池、他方を非優先蓄電池とする電源装置において、
前記制御部は、
前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記優先蓄電池の方が高蓄電状態である場合、又は、前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記非優先蓄電池の方が高蓄電状態であって、さらに前記優先蓄電池の蓄電量が所定の蓄電閾値よりも大きいか又は前記優先蓄電池の温度が所定の温度閾値よりも低い場合に、前記優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態とし、
前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記非優先蓄電池の方が高蓄電状態である場合に、前記優先蓄電池の蓄電量と前記優先蓄電池の温度との少なくともいずれかに基づいて、前記優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方に対して電力供給を行うとともに、前記非優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方に対して電力供給を行う放電状態と、前記非優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態との切り替えを実施することを特徴とする。
上記構成によれば、第１蓄電池と第２蓄電池とのうち一方の優先蓄電池を優先的に用いつつ、その上で、優先蓄電池の蓄電量や温度の変化を考慮しながら非優先蓄電池を必要に応じて用いることができる。したがって、各蓄電池について優先使用するか否かに応じて適正に使い分けをしつつ、使用上のストレスの抑制等を図ることができる。
例えば、リチウムイオン蓄電池を優先蓄電池、鉛蓄電池を非優先蓄電池とする場合において、エネルギ効率の高い方のリチウムイオン蓄電池を優先使用しつつ、鉛蓄電池を必要に応じて用いることができる。この場合、鉛蓄電池のストレス軽減が図られることで、鉛蓄電池の劣化抑制を実現できる。
第４の構成では、前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点及び前記第４点に前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とがそれぞれ接続され、前記第２点及び前記第３点に前記第１電気負荷と前記第２電気負荷とがそれぞれ接続されていることを特徴とする。
本第４の構成に相当する回路構成は、例えば図１、図８（ａ）、図９（ａ）に示されている。この場合、３つのスイッチを含む直列回路部において、その端点である第１点及び第４点に第１蓄電池（１１）と第２蓄電池（１２）とがそれぞれ接続され、中間点である第２点及び第３点に第１電気負荷（１５）と第２電気負荷（１６）とがそれぞれ接続された構成では、３つのスイッチのオンオフ（開閉）によって、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを実施できる。したがって、構成の簡素化を図りつつ、所望のとおり各電気負荷への電力供給を実施できる。
第５の構成では、前記第２蓄電池は、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において前記第１蓄電池よりも高電圧となる領域を有しており、前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点又は前記第４点に前記第２蓄電池が接続され、それ以外の各点に、前記第１蓄電池と前記第１電気負荷と前記第２電気負荷とがそれぞれ接続されていることを特徴とする。
本第５の構成に相当する回路構成は、例えば図１、図８（ａ）（ｂ）、図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）に示されている。この場合、３つのスイッチを含む直列回路部において、その端点である第１点又は第４点のいずれかに第２蓄電池（１２）が接続され、その以外の各点に、第１蓄電池（１１）と第１電気負荷（１５）と第２電気負荷（１６）とがそれぞれ接続された構成では、両蓄電池の電池特性の違いも相俟って、３つのスイッチのオンオフ（開閉）によって、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを実施できる。したがって、構成の簡素化を図りつつ、所望のとおり各電気負荷への電力供給を実施できる。
第６の構成では、前記第２蓄電池は、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において前記第１蓄電池よりも高電圧となる領域を有しており、前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点又は前記第４点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方が接続され、それ以外の各点において、少なくとも前記第２蓄電池が接続された点を挟む位置に前記第１蓄電池が接続され、残りの点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方が接続されており、前記第１蓄電池が接続された点と前記端点とがバイパス経路（５１）により接続され、そのバイパス経路にバイパススイッチ（５２）が設けられていることを特徴とする。
本第６の構成に相当する回路構成は、例えば図８（ｃ）（ｄ）、図９（ｃ）（ｄ）、図１０（ｃ）（ｄ）に示されている。この場合、３つのスイッチを含む直列回路部において、その端点である第１点又は第４点のいずれかに一方の電気負荷が接続され、それ以外の各点において、少なくとも第２蓄電池（１２）が接続された点を挟む位置に第１蓄電池（１１）が接続され、残りの点に他方の電気負荷が接続された構成では、第２蓄電池との接続を切り離した状態で第１蓄電池から両電気負荷へ放電を行うことが困難となる。そしてこの不都合に対して、第１蓄電池が接続された点と端点とがバイパス経路（５１）により接続され、そのバイパス経路にバイパススイッチ（５２）が設けられている。そのため、３つのスイッチとバイパススイッチとのオンオフ（開閉）によって、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを実施できる。したがって、所望のとおり各電気負荷への電力供給を実施できる。
第７の構成では、前記第１〜第４の各点のうち、前記第１点及び前記第２点に、前記第１蓄電池と前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方とがそれぞれ接続され、前記第３点及び前記第４点に、前記第２蓄電池と前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方とがそれぞれ接続されていることを特徴とする。
本第７の構成に相当する回路構成は、例えば図１、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｄ）に示されている。ここで、第１点（Ｎ１）及び第２点（Ｎ２）は、通電経路において中央の第２スイッチ（２２）を挟んで一方の側に設けられる２つのノードであり、第３点（Ｎ３）及び第４点（Ｎ４）は、通電経路において中央の第２スイッチ（２２）を挟んで他方の側に設けられる２つのノードである。この場合、第１点及び第２点に第１蓄電池（１１）と一方の電気負荷とがそれぞれ接続され、第３点及び第４点に第２蓄電池（１２）と他方の電気負荷とがそれぞれ接続される構成にすることで、第１電気負荷及び第２電気負荷を共に駆動する状態において、一方の電気負荷の駆動による蓄電池の電圧変動の影響が、他方の電気負荷の駆動に及ばないようにすることができる。
第８の構成では、前記第１電気負荷は、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電気負荷であり、前記第２電気負荷は、前記第１電気負荷よりも高電力又は高電流が供給される電気負荷（１６）であることを特徴とする。
第１電気負荷が定電圧要求負荷、第２電気負荷が高電力又は高電流供給の電気負荷である場合には、第２電気負荷の駆動時において、各蓄電池の蓄電状態によっては第２電気負荷への電力供給に伴い第１電気負荷への電力供給に影響が及ぶことが考えられる。この点、上記のとおり各電気負荷に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることが容易となることで、各電気負荷の通電の相互の影響を抑制することが可能となる。
第９の構成では、前記第１電気負荷は、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電気負荷であり、前記第２電気負荷は、前記第１電気負荷よりも高電力又は高電流で回転駆動される回転電機（１６）であることを特徴とする。
第１電気負荷が定電圧要求負荷、第２電気負荷が回転電機である場合には、第２電気負荷の駆動時において、各蓄電池の蓄電状態によっては第２電気負荷への電力供給に伴い第１電気負荷への電力供給に影響が及ぶことが考えられる。この点、上記のとおり各電気負荷に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることが容易となることで、各電気負荷の通電の相互の影響を抑制することが可能となる。
第１０の構成では、前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点及び前記第４点のいずれかに前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池が接続されるか、あるいは、前記端点である前記第１点及び前記第４点に前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とがそれぞれ接続されており、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池のうち前記端点に接続された蓄電池について異常の有無を判定する異常判定部（３０）を備え、前記制御部は、前記異常判定部により異常発生の旨が判定された場合に、異常有りとされた蓄電池を前記通電経路から切り離した上で、他方の蓄電池から前記各電気負荷への電力供給が行われるよう前記スイッチを制御することを特徴とする。
上記構成によれば、第１〜第４の各点のうち端点に接続された蓄電池（第１蓄電池又は第２蓄電池）において異常が生じていれば、その異常有りとされた蓄電池を通電経路から切り離した上で、他方の蓄電池から各電気負荷への電力供給が行われる。この場合、一方の蓄電池で異常が生じた状況であっても、他方の蓄電池を使用可能な範囲内で用いて各電気負荷への電極供給を継続できる。これにより、電源失陥対策を実現できる。
第１１の構成では、電源装置を備える電池ユニット（Ｕ）であって、前記第２蓄電池と、前記第１蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷がそれぞれ接続される第１端子（Ｐ１）、第２端子（Ｐ２）及び第３端子（Ｐ３）と、を備え、前記第２蓄電池に対して前記第１蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷が接続される前記通電経路に、前記第１〜第３の各スイッチが設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、第２蓄電池を具備する電池ユニットにおいて、第１〜第３の各端子に第１蓄電池、第１電気負荷、及び第２電気負荷をそれぞれ接続することで、上記のとおり各蓄電池から各電気負荷に対する電力供給の適正化を実現できる。
発明の実施の形態における電源システムを示す電気回路図。 鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。 車両状態と各スイッチの状態とを示す図。 車両状態と各スイッチの状態とを示す図。 各蓄電池による４つの放電状態を示す図。 放電時の電圧の変化を示すタイムチャート。 スイッチ切替制御の処理手順を示すフローチャート。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。 電源システムの回路構成例を示す電気回路図。
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。本実施形態の車載電源装置が搭載される車両は、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものであり、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。
図１に示すように、本電源システムは、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からはスタータモータ１３や、各種の電気負荷１４，１５への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機１６による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機１６に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１４，１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。
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。
各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１５には、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負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１４は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１５は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１５は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１４は、電気負荷１５に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。
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。また、電気負荷１４の具体例としては、シートヒータやリヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等、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等が挙げられる。
回転電機１６の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルト等により駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転電機１６の回転軸が回転する一方、回転電機１６の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。この場合、回転電機１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する動力出力機能とを備えている。回転電機１６は、一体又は別体に設けられた電力変換装置としてのインバータにより、発電時の発電電流の調整や回転駆動時のトルク調整が行われるものとなっている。
回転電機１６は、エンジン出力軸に対して動力を付加する観点から言えば電気負荷であり、しかも電気負荷１５との比較で言えば高電力／高電流負荷である。なお、電気負荷１５が「第１電気負荷」に相当し、回転電機１６が「第２電気負荷」に相当する。以下には説明の便宜上、電気負荷１５及び回転電機１６をまとめて電気負荷１５，１６とも言うこととする。
次に、本システムの回路構成について詳しく説明する。
本システムでは、回転電機１６に出入りする通電電流と電気負荷１５の通電電流とが流れる通電経路として、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ経路でもある通電経路Ｌ１が設けられており、その通電経路Ｌ１において直列に第１スイッチ２１と第２スイッチ２２と第３スイッチ２３とが設けられている。これら各スイッチ２１〜２３は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子により構成される開閉部である。なお、各スイッチ２１〜２３をそれぞれ２つ一組のＭＯＳＦＥＴを有する構成とし、各一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されているとよい。この互いに逆向きの寄生ダイオードによって、各スイッチ２１〜２３をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が遮断される。ただし、各スイッチ２１〜２３において半導体スイッチ素子を用いた構成は任意でよく、例えばＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きに配置されていない構成であってもよい。ここで、各スイッチ２１〜２３は、それぞれ互いに直列接続及び並列接続の少なくともいずれかがなされた複数の半導体スイッチ素子により構成されていてもよい。
通電経路Ｌ１において、
第１スイッチ２１の両端のうち第２スイッチ２２とは逆側に第１点Ｎ１が設けられ、
第１スイッチ２１と第２スイッチ２２との間に第２点Ｎ２が設けられ、
第２スイッチ２２と第３スイッチ２３との間に第３点Ｎ３が設けられ、
第３スイッチ２３の両端のうち第２スイッチ２２とは逆側に第４点Ｎ４が設けられている。第１点Ｎ１には、鉛蓄電池１１とスタータモータ１３と電気負荷１４とが接続されている。第２点Ｎ２には、経路Ｌ２を介して回転電機１６が接続されている。第３点Ｎ３には、経路Ｌ３を介して電気負荷１５が接続されている。第４点Ｎ４にはリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。
また、本システムは、電池制御手段を構成する制御部３０を有している。制御部３０は、各スイッチ２１〜２３のオンオフ（開閉）の切り替えを実施する。この場合、制御部３０は、車両の走行状態や各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ２１〜２３のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づく充放電制御について簡単に説明する。制御部３０は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の端子電圧の検出値を逐次取得するとともに、図示しない電流検出手段により検出される鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２の通電電流を逐次取得する。そして、これらの取得値に基づいて、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶ（開放電圧：Open Circuit Voltage）やＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出するとともに、そのＯＣＶやＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。ＣＯＶやＳＯＣが、各蓄電池１１，１２の蓄電状態を示す蓄電状態パラメータに相当する。また、制御部３０には、各蓄電池１１，１２に設けられた温度センサから各蓄電池１１，１２の温度情報が入力される。
両蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２は、図示しない筐体（収容ケース）に収容されることで電池ユニットＵとして構成されている。この場合、電池ユニットＵにおいて、各スイッチ２１〜２３と制御部３０とが同一の基板に実装された状態で筐体内に収容されているとよい。ただし、各スイッチ２１〜２３と制御部３０とは、互いに異なる部位（例えば異なる基板）に実装されていてもよい。
電池ユニットＵの構成について補足すると、電池ユニットＵは、外部接続を可能とする端子として、鉛蓄電池１１、スタータモータ１３及び電気負荷１４が接続される第１端子Ｐ１と、回転電機１６が接続される第２端子Ｐ２と、電気負荷１５が接続される第３端子Ｐ３とを備えている。またこれ以外に、後述するバイパス経路Ｌ４，Ｌ５が接続される第４端子Ｐ４，第５端子Ｐ５を備えている。
制御部３０にはＥＣＵ４０が接続されている。これら制御部３０及びＥＣＵ４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部３０及びＥＣＵ４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有する電子制御装置である。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。
車両においては、初回の手動始動又は自動再始動によりエンジンが始動される。本実施形態では、初回始動時にはスタータモータ１３によりエンジンが始動され、自動再始動時には回転電機１６によりエンジンが始動されるようになっている。駆動の頻度で言えば、スタータモータ１３よりも回転電機１６の方が高頻度となっている。
ここで、各蓄電池１１，１２のＳＯＣ使用範囲について説明する。図２に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の開放電圧（ＯＣＶ）と蓄電状態（ＳＯＣ）との相関関係を示す。図２（ａ）には、鉛蓄電池１１の開放電圧と蓄電状態との相関関係が示されており、鉛蓄電池１１のＳＯＣ使用範囲をＷ１としている。図２（ｂ）には、リチウムイオン蓄電池１２の開放電圧と蓄電状態との相関関係が示されており、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ使用範囲をＷ２としている。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一点鎖線部分（ＳＯＣ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イオン蓄電池１２のＳＯＣ＝０％の位置と、ＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)のＳＯＣａの値とが対応している。両図において、各電圧Ｖａ，Ｖｂは同じ電圧値である。
図２（ａ）中の横軸は鉛蓄電池１１のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池１１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イオン蓄電池１２のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウムイオン蓄電池１２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。
図２（ｂ）に示すように、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とはＳＯＣに対する開放電圧の相関が相違するものとなっており、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)においては、リチウムイオン蓄電池１２の開放電圧が鉛蓄電池１１の開放電圧よりも高くなるように定められている。本実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２が「優先蓄電池」に相当し、鉛蓄電池１１が「非優先蓄電池」に相当する。
蓄電池１１，１２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、各蓄電池１１，１２のＳＯＣが、過充放電とならない所定のＳＯＣの下限値と上限値との範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるように、蓄電池１１，１２の充放電量が規制される。この場合、制御部３０は、鉛蓄電池１１のＳＯＣをＳＯＣ使用範囲Ｗ１内、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣをＳＯＣ使用範囲Ｗ２内に制御すべく、各蓄電池１１，１２への充電量を制限して過充電保護するとともに鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２からの放電量を制限して過放電保護するよう保護制御を実施する。
また、本システムは、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２を介さずに、鉛蓄電池１１を電気負荷１５及び回転電機１６に対して接続可能とするバイパス経路Ｌ４，Ｌ５が設けられている。バイパス経路Ｌ４には第１バイパススイッチ２４が設けられ、バイパス経路Ｌ５には第２バイパススイッチ２５が設けられている。各バイパススイッチ２４，２５は例えば常閉式のリレースイッチである。第１バイパススイッチ２４をオン（閉鎖）することで、第１スイッチ２１がオフであっても鉛蓄電池１１と回転電機１６とが電気的に接続される。また、第２バイパススイッチ２５をオン（閉鎖）することで、スイッチ２１，２２がオフであっても鉛蓄電池１１と電気負荷１５とが電気的に接続される。
次に、車両状態と各スイッチ２１〜２３の状態とについて、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４では、車両システムの電源オン状態（ＩＧオン状態）を示しており、バイパススイッチ２４，２５がオフになっている。なお、図３及び図４をはじめ以下に示す各回路図においては、便宜上、電池ユニットＵにおけるバイパス経路Ｌ４，Ｌ５や、制御部３０、各端子Ｐ１〜Ｐ５の図示を適宜省略している。
図３において（ａ）は回転電機１６による減速回生時の状態を、（ｂ）はアイドリングストップ制御のエンジン自動停止時の状態を、（ｃ）はエンジン自動停止後における再始動時の状態をそれぞれ示し、図４において（ａ）は回転電機１６による動力アシスト時の状態を、（ｂ）はリチウムイオン蓄電池１２の使用停止時の状態をそれぞれ示している。
図３（ａ）に示す減速回生時には、第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオンの状態で制御される。この場合、回転電機１６の回生発電による電力が各蓄電池１１，１２に供給され、これら各蓄電池１１，１２が適宜充電される。また、回転電機１６の発電電力が各電気負荷１４，１５に対して供給される。
また、図３（ｂ）に示すエンジン自動停止時には、第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオフ、第３スイッチ２３がオンの状態で制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４に電力が供給される。また、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５に電力が供給される。
図３（ｃ）に示すエンジン再始動時には、第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオフ、第３スイッチ２３がオンの状態で制御される。つまり、図３（ｂ）と同じ状態で各スイッチ２１〜２３が制御される。この場合、鉛蓄電池１１から回転電機１６に対して電力が供給され、回転電機１６によるエンジン始動が行われる。また、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５に電力が供給される。このとき、回転電機１６への給電経路と、電気負荷１５への給電経路とがオフ状態の第２スイッチ２２により分断されているため、定電圧要求負荷である電気負荷１５への供給電力において電圧変動が生じないものとなっている。
図４（ａ）に示す動力アシスト時には、第１スイッチ２１がオフ、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオンの状態で制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４に電力が供給される。また、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５及び回転電機１６にそれぞれ電力が供給される。なお、回転電機１６による動力アシスト時には、鉛蓄電池１１の蓄電状態等に基づいて各スイッチ２１〜２３の状態が適宜制御されるが、その詳細は後述する。
図４（ｂ）に示すリチウムイオン蓄電池１２の使用停止時には、第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオフの状態で制御される。例えば、車両システムの起動直後においてリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣの算出が完了していない場合や、リチウムイオン蓄電池１２の低ＳＯＣ時、低温時、フェイル時には、リチウムイオン蓄電池１２の充放電が停止される。この場合、各電気負荷１４，１５や回転電機１６に対して鉛蓄電池１１から電力供給が行われる。
また本実施形態では、動力アシスト時のような回転電機１６への電力供給時、すなわち高電圧駆動のための放電時や、その他の電気負荷１４，１５への電力供給時に、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２における蓄電状態に基づいて各スイッチ２１〜２３のオンオフを制御することとしており、その詳細を以下に説明する。図５には、電気負荷１４，１５及び回転電機１６を給電対象とする場合において４つの放電状態を示している。
本実施形態では、制御部３０が、鉛蓄電池１１の蓄電状態とリチウムイオン蓄電池１２の蓄電状態とを対比していずれの蓄電池から放電を行うかを決定するとともに、リチウムイオン蓄電池１２からの放電を行う場合に、いずれの放電対象にリチウムイオン蓄電池１２から放電を行うかを決定することとしている。なおここでは、各蓄電池１１，１２の蓄電状態パラメータとしてＯＣＶ（又はＳＯＣ）を用い、そのパラメータに基づいて各スイッチ２１〜２３の開閉を制御することとしている。
リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも大きい場合には、各スイッチ２１〜２３が図５（ａ）の第１状態、すなわち第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオンの状態に制御される。この場合、リチウムイオン蓄電池１２の電気的な余力が十分あり、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４，１５及び回転電機１６にそれぞれ電力が供給される。このとき、鉛蓄電池１１からの放電は停止されている。
要するに、各蓄電池１１，１２のＯＣＶの比較により優先蓄電池（Ｌｉ）と非優先蓄電池（Ｐｂ）との蓄電状態が比較され、優先蓄電池（Ｌｉ）の方が高蓄電状態である場合には、優先蓄電池から全ての電気負荷１４〜１６に対して電力供給を行う放電状態とされる。
そして、電力消費に伴いリチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが低下して、鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも小さくなった場合に、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが所定の電圧閾値ＴＨ１よりも大きく、かつリチウムイオン蓄電池１２の温度が所定の温度閾値ＴＨ２よりも低温であれば、各スイッチ２１〜２３が図５（ｂ）の第２状態、すなわち第１スイッチ２１がオフ、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオンの状態に切り替えられる。なお、電圧閾値ＴＨ１は、リチウムイオン蓄電池１２の放電下限電圧を基準にして定められているとよく、例えば放電下限電圧付近であってその下限電圧よりも高電圧側に定められているとよい。温度閾値ＴＨ２は、リチウムイオン蓄電池１２の上限許容温度よりも低温側に定められているとよい。
第２状態では、リチウムイオン蓄電池１２からの放電に加えて、鉛蓄電池１１からの放電が開始される。この場合、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも小さくなってからも、給電対象を限定してリチウムイオン蓄電池１２の放電を継続することで、すなわちリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いて電気負荷１５，１６への放電を行うことで、鉛蓄電池１１の温度上昇や使用ストレスが軽減されるようになっている。
要するに、優先蓄電池（Ｌｉ）と非優先蓄電池（Ｐｂ）との比較において非優先蓄電池（Ｐｂ）の方が高蓄電状態であって、さらに優先蓄電池の蓄電量が蓄電閾値（ＴＨ１）よりも大きく、かつ優先蓄電池の温度が温度閾値（ＴＨ２）よりも低いことに基づいて、優先蓄電池から各電気負荷１５，１６に対して電力供給を行う放電状態とされる。
また、リチウムイオン蓄電池１２の使用に伴い電池温度が上昇して温度閾値ＴＨ２に到達した場合には、各スイッチ２１〜２３が図５（ｃ）の第３状態、すなわち第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオフ、第３スイッチ２３がオンの状態に切り替えられる。この場合、リチウムイオン蓄電池１２からの放電対象が電気負荷１５のみに限定される。これにより、リチウムイオン蓄電池１２の放電を継続することによる更なる温度上昇が抑制される。
要するに、優先蓄電池（Ｌｉ）と非優先蓄電池（Ｐｂ）との比較において非優先蓄電池（Ｐｂ）の方が高蓄電状態である場合に、優先蓄電池の蓄電量が蓄電閾値（ＴＨ１）よりも大きく、かつ優先蓄電池の温度が温度閾値（ＴＨ２）よりも高いことに基づいて、優先蓄電池から電気負荷１５，１６の一方に対して電力供給を行うとともに、非優先蓄電池から電気負荷１５，１６の他方に対して電力供給を行う放電状態とされる。
そして、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶがさらに低下して、電圧閾値ＴＨ１以下になると、各スイッチ２１〜２３が図５（ｄ）の第４状態、すなわち第１スイッチ２１がオン、第２スイッチ２２がオン、第３スイッチ２３がオフの状態に切り替えられる。この場合、リチウムイオン蓄電池１２の放電が停止され、鉛蓄電池１１から電気負荷１４，１５及び回転電機１６にそれぞれ電力が供給される。
要するに、優先蓄電池（Ｌｉ）と非優先蓄電池（Ｐｂ）との比較において非優先蓄電池（Ｐｂ）の方が高蓄電状態である場合に、優先蓄電池の蓄電量が蓄電閾値（ＴＨ１）よりも小さいことに基づいて、非優先蓄電池から各電気負荷１５，１６に対して電力供給を行う放電状態とされる。
以上の第１状態〜第４状態によれば、各種電気負荷に対して蓄電池１１，１２から放電を行う場合に、２つの蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いつつ各電気負荷に対する電力供給が好適に実施される。また、各電気負荷に対する電力供給負担を各蓄電池１１，１２で切り替える際に、各電気負荷に対して駆動電圧を落とすこと無く、安定的な電力供給が実施される。さらに、各蓄電１１，１２において放電が行われる状況（シーン）が限定されるため、使用に伴い生じるストレスの低減が可能となる。
また、上記のように各状態での切り替えが行われる場合、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣが徐々に減少していく過程では、リチウムイオン蓄電池１２からの放電対象が段階的に減じられる。この場合、放電対象が減じられる度にリチウムイオン蓄電池１２の放電電流がステップ状に減少することで、状態切り替え時に電池電圧（ＯＣＶ）が上昇する。そのため、リチウムイオン蓄電池１２の使用期間の延長が可能となっている。
つまり、図６に示すように、リチウムイオン蓄電池１２の放電状態では時間の経過に伴い電池電圧（ＯＣＶ）の降下が生じるが、状態切り替え時であるタイミングｔ１，ｔ２ではステップ状に電圧上昇が生じる。この場合、リチウムイオン蓄電池１２に対する負荷切り離しによって、切り離し前に比べて電池電圧が上昇する。したがって、リチウムイオン蓄電池１２を、使用可能な下限電圧までフルに使うことが可能となる。
次に、制御部３０により実施されるスイッチ切替制御の処理手順を図７のフローチャートにより説明する。本処理は、制御部３０において所定周期で実施される。ここでは特に、回転電機１６の駆動時におけるスイッチ切替制御について説明する。
図７において、ステップＳ１１では、回転電機１６の駆動要求の有無を判定する。駆動要求有りの場合にステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも大きい状態にあるか否かを判定する。そして、ＹＥＳであればステップＳ１３に進み、各スイッチ２１〜２３を第１状態で制御する。すなわち、第１スイッチ２１をオン、第２スイッチ２２をオン、第３スイッチ２３をオンにする。
ステップＳ１２がＮＯであればステップＳ１４に進み、ステップＳ１４，Ｓ１５の判定結果に基づいて、状態の切り替えを実施する。詳しくは、ステップＳ１４では、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが電圧閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定し、ステップＳ１５では、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度が温度閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する。
そして、ステップＳ１４，Ｓ１５が共にＮＯであればステップＳ１６に進み、各スイッチ２１〜２３を第２状態で制御する。すなわち、第１スイッチ２１をオフ、第２スイッチ２２をオン、第３スイッチ２３をオンにする。
また、ステップＳ１４がＮＯでかつステップＳ１５がＹＥＳであればステップＳ１７に進み、各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御する。すなわち、第１スイッチ２１をオン、第２スイッチ２２をオフ、第３スイッチ２３をオンにする。
また、ステップＳ１４がＹＥＳであればステップＳ１８に進み、各スイッチ２１〜２３を第４状態で制御する。すなわち、第１スイッチ２１をオン、第２スイッチ２２をオン、第３スイッチ２３をオフにする。
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。
電気負荷１５，１６の通電電流が流れる通電経路Ｌ１上に、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３が直列に設けられ、スイッチ両端の各点に鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、各電気負荷１５，１６のいずれかが接続される構成にしたため、各蓄電池１１，１２と各電気負荷１５，１６とに関して相互の接続の形態を容易に変更することが可能となる。この場合、各電気負荷１５，１６に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることが容易となり、いずれかの蓄電池を優先的に用いたり、各蓄電池の使用上のストレスを緩和したりすることを容易に実施できる。その結果、各蓄電池１１，１２から各電気負荷１５，１６に対する電力供給を適正に実施することができる。
各蓄電池１１，１２における蓄電状態及び温度に基づいて、
（１）鉛蓄電池１１から両方の電気負荷１５，１６に対して電力供給を行う放電状態と、
（２）鉛蓄電池１１から電気負荷１５に対して電力供給を行うとともに、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６に対して電力供給を行う放電状態と、
（３）リチウムイオン蓄電池１２から両方の電気負荷１５，１６に対して電力供給を行う放電状態と、
の切り替えを実施する構成とした。これにより、蓄電量や温度の条件が一方の蓄電池で過剰に悪化することを抑制できる。そのため、使用上のストレスの抑制を図りつつ各蓄電池１１，１２を使用することができる。各蓄電池１１，１２におけるストレス軽減により電池寿命の引き延ばしが可能となる。
なお、本実施形態では特に、
・リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４〜１６に放電を行う第１状態、
・リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５，１６に放電を行うとともに、鉛蓄電池１１から電気負荷１４に放電を行う第２状態、
・リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５（電気負荷１６でも可）に放電を行うとともに、鉛蓄電池１１から電気負荷１４，１６に放電を行う第３状態、
・鉛蓄電池１１から電気負荷１４〜１６に放電を行う第４状態、
の切り替えが可能となっている。
また、各蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２を優先蓄電池、鉛蓄電池１１を非優先蓄電池とする場合において、リチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いつつ、その上で、リチウムイオン蓄電池１２の蓄電量や温度の変化を考慮しながら鉛蓄電池１１を必要に応じて用いることができる。したがって、各蓄電池１１，１２について優先使用するか否かに応じて適正に使い分けをしつつ、使用上のストレスの抑制等を図ることができる。この場合、エネルギ効率の高い方のリチウムイオン蓄電池１２を優先使用しつつ、鉛蓄電池１１を必要に応じて用いることができる。そして、鉛蓄電池１１のストレス軽減が図られることで、鉛蓄電池１１の劣化抑制を実現できる。
図１の回路構成では、第１〜第４の各点のうち、端点である第１点Ｎ１及び第４点Ｎ４に鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とがそれぞれ接続され、中間点である第２点Ｎ２及び第３点Ｎ３に電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ接続されている。この場合、３つのスイッチ２１〜２３のオンオフ（開閉）によって、所望の３つの放電状態（上記（１）〜（３））の切り替えを実施できる。したがって、構成の簡素化を図りつつ、所望のとおり各電気負荷１５，１６への電力供給を実施できる。
また、図１の回路構成では、第１〜第４の各点のうち、端点である第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、それ以外の各点に、鉛蓄電池１１と電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ個々に接続されている。この場合、リチウムイオン蓄電池１２が、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において鉛蓄電池１１よりも高電圧となる領域を有するものであることも相俟って、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを好適に実施できる。
さらに、図１の回路構成では、第１点Ｎ１及び第２点Ｎ２に、鉛蓄電池１１と回転電機１６とがそれぞれ接続され、第３点Ｎ３及び第４点Ｎ４に、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５とがそれぞれ接続されている。この場合、定電圧要求負荷である電気負荷１５と回転電機１６とを共に駆動する状態において、回転電機１６の駆動による蓄電池１１，１２の電圧変動の影響が、電気負荷１５の駆動に及ばないようにすることができる。
制御部３０は、第１〜第４の各点のうち、端点である第１点Ｎ１に鉛蓄電池１１が接続された構成において、その鉛蓄電池１１について異常（電源失陥）の有無を判定するとよい。そして、制御部３０は、異常発生の旨が判定された場合に、鉛蓄電池１１を通電経路から切り離した上で、リチウムイオン蓄電池１２から各電気負荷１５，１６への電力供給が行われるよう、各スイッチ２１〜２３を制御するとよい。制御部３０は、例えば、鉛蓄電池１１の端子電圧を監視し、その端子電圧が所定値以下になっていれば、異常有りと判定する。
かかる構成によれば、鉛蓄電池１１で異常が生じた状況であっても、他方のリチウムイオン蓄電池１２を使用可能な範囲内で用いて各電気負荷１５，１６への電極供給を継続できる。これにより、電源失陥対策を実現できる。
なお、鉛蓄電池１１に代えて又は加えて、第４点に接続されたリチウムイオン蓄電池１２を異常の判定対象とすることも可能である。
電源システムとして実施可能な回路構成例を、図８〜図１０を用いて以下にまとめて説明する。図８〜図１０では、いずれも上記図１と同様に、通電経路Ｌ１に第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３が直列に設けられ、各スイッチの隣の位置に第１点Ｎ１、第２点Ｎ２、第３点Ｎ３、第４点Ｎ４が設けられている。なお、リチウムイオン蓄電池１２を、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において鉛蓄電池１１よりも高電圧となる領域を有するものとしている。各回路構成において、各点Ｎ１〜Ｎ４に対する蓄電池１１，１２、電気負荷１５、回転電機１６の配置の順序は、左右逆にすることも可能となっている。
まず図８（ａ）及び（ｂ）について説明する。図８（ａ）及び（ｂ）の構成では、端点である第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、その隣の第３点Ｎ３に電気負荷１５が接続されている。なお、図８（ａ）は、実質的には図１と同じ回路構成である。また、残りの第１点Ｎ１、第２点Ｎ２には、鉛蓄電池１１と回転電機１６とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。
図８（ａ）（ｂ）の構成では、各蓄電池１１，１２における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、各スイッチ２１〜２３のオンオフが切り替えられる。これにより、
（１）鉛蓄電池１１から電気負荷１５及び回転電機１６に対して電力供給を行う放電状態と、
（２）鉛蓄電池１１から電気負荷１５及び回転電機１６の一方（例えば回転電機１６）に対して電力供給を行うとともに、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５及び回転電機１６の他方（例えば電気負荷１５）に対して電力供給を行う放電状態と、
（３）リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５及び回転電機１６に対して電力供給を行う放電状態と、
の切り替えが可能となっている。例えば、リチウムイオン蓄電池１２が優先蓄電池である場合に、リチウムイオン蓄電池１２の蓄電量が多い状態から徐々に減っていくのに伴い、（３）→（２）→（１）の順に放電状態が切り替えられる。また、リチウムイオン蓄電池１２の温度が上昇することに伴い、（３）→（２）→（１）の順に放電状態が切り替えられる。この場合、使用上のストレスの抑制を図りつつ各蓄電池１１，１２を適正に使用することができる。
また、図８（ａ）（ｂ）の構成では、端点である第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、それ以外の各点に、鉛蓄電池１１と電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ個々に接続されている。この場合、リチウムイオン蓄電池１２が、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において鉛蓄電池１１よりも高電圧となる領域を有するものであることも相俟って、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを好適に実施できる。
次に、図８（ｃ）及び（ｄ）について説明する。図８（ｃ）及び（ｄ）の構成では、端点である第４点Ｎ４に電気負荷１５が接続され、その隣の第３点Ｎ３にリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。残りの第１点Ｎ１、第２点Ｎ２には、鉛蓄電池１１と回転電機１６とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。言い換えると、端点である第４点Ｎ４に電気負荷１５が接続され、それ以外の各点において、少なくともリチウムイオン蓄電池１２が接続された点を挟む位置に鉛蓄電池１１が接続され、残りの点に回転電機１６が接続されている。また、本構成では、リチウムイオン蓄電池１２を切り離した状態での鉛蓄電池１１から電気負荷１５への電力供給が困難になることから、鉛蓄電池１１が接続された点と端点（Ｎ４）とがバイパス経路５１により接続され、そのバイパス経路５１にバイパススイッチ５２が設けられている。なお、バイパススイッチ５２は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい。
図８（ｃ）（ｄ）の構成においてもやはり、各蓄電池１１，１２における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、上記（１）〜（３）の放電状態の切り替えが可能となっている。また、車両の電源停止状態において、バイパススイッチ５２を介して鉛蓄電池１１から電気負荷１５に対しての暗電流の供給が可能となっている。
次に、図９（ａ）及び（ｂ）について説明する。図９（ａ）及び（ｂ）の構成では、端点である第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、その隣の第３点Ｎ３に回転電機１６が接続されている。また、残りの第１点Ｎ１、第２点Ｎ２には、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。
図９（ａ）（ｂ）の構成においても上記同様、各蓄電池１１，１２における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、上記（１）〜（３）の放電状態の切り替えが可能となっている。例えば、リチウムイオン蓄電池１２が優先蓄電池である場合に、リチウムイオン蓄電池１２の蓄電量が多い状態から徐々に減っていくのに伴い、（３）→（２）→（１）の順に放電状態が切り替えられる。また、リチウムイオン蓄電池１２の温度が上昇することに伴い、（３）→（２）→（１）の順に放電状態が切り替えられる。この場合やはり、使用上のストレスの抑制を図りつつ各蓄電池１１，１２を適正に使用することができる。
また、図９（ａ）（ｂ）の構成では、端点である第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、それ以外の各点に、鉛蓄電池１１と電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ個々に接続されている。この場合、リチウムイオン蓄電池１２が、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において鉛蓄電池１１よりも高電圧となる領域を有するものであることも相俟って、上記（１）〜（３）の状態の切り替えを好適に実施できる。
次に、図９（ｃ）及び（ｄ）について説明する。図９（ｃ）及び（ｄ）の構成では、端点である第４点Ｎ４に回転電機１６が接続され、その隣の第３点Ｎ３にリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。残りの第１点Ｎ１、第２点Ｎ２には、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。言い換えると、端点である第４点Ｎ４に回転電機１６が接続され、それ以外の各点において、少なくともリチウムイオン蓄電池１２が接続された点を挟む位置に鉛蓄電池１１が接続され、残りの点に電気負荷１５が接続されている。また、本構成では、リチウムイオン蓄電池１２を切り離した状態での鉛蓄電池１１から回転電機１６への電力供給が困難になることから、鉛蓄電池１１が接続された点と端点（Ｎ４）とがバイパス経路５１により接続され、そのバイパス経路５１にバイパススイッチ５２が設けられている。
図９（ｃ）（ｄ）の構成においてもやはり、各蓄電池１１，１２における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、上記（１）〜（３）の放電状態の切り替えが可能となっている。また、車両の電源停止状態において、第１スイッチ２１又はバイパススイッチ５２を介して、鉛蓄電池１１から電気負荷１５に対しての暗電流の供給が可能となっている。
次に、図１０（ａ）及び（ｂ）について説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）の構成では、第１〜第４の各点のうち、端点である第１点Ｎ１にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、その隣の第２点Ｎ２に鉛蓄電池１１が接続されている。また、残りの第３点Ｎ３、第４点Ｎ４には、電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。また、第１点Ｎ１には、スタータモータ１３が接続されている。
図１０（ａ）（ｂ）の構成では、第１スイッチ２１によって、リチウムイオン蓄電池１２によりスタータモータ１３を駆動する通電経路と、鉛蓄電池１１により回転電機１６を駆動する経路との切り離しが可能となる。これにより、相互の電圧変動の影響を抑制できる。また、各スイッチ２１〜２３のオンオフの切り替えにより、各電気負荷１５，１６に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることができる。
次に、図１０（ｃ）及び（ｄ）について説明する。図１０（ｃ）及び（ｄ）の構成では、第１〜第４の各点のうち、端点である第１点Ｎ１に鉛蓄電池１１が接続され、その隣の第２点Ｎ２にリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。残りの第３点Ｎ３、第４点Ｎ４には、電気負荷１５と回転電機１６とがそれぞれ入れ替え可能で接続されている。また、第１点Ｎ１には、スタータモータ１３が接続されている。
図１０（ｃ）（ｄ）の構成では、第１スイッチ２１によって、鉛蓄電池１１によりスタータモータ１３を駆動する通電経路と、リチウムイオン蓄電池１２により回転電機１６を駆動する経路との切り離しが可能となる。これにより、相互の電圧変動の影響を抑制できる。また、各スイッチ２１〜２３のオンオフの切り替えにより、各電気負荷１５，１６に対して給電元の蓄電池を選択的に用いることができる。また、鉛蓄電池１１が接続された点と端点（Ｎ４）との間に、バイパス経路５１とバイパススイッチ５２とが設けられているため、車両の電源停止状態において、鉛蓄電池１１から電気負荷１５に対しての暗電流の供給が可能となっている。
以下には、通電経路Ｌ１上において直列接続された第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３と、これとは別のスイッチとを組み合わせて用いた構成例について説明する。
図１１（ａ）の構成は、基本的に図１や図８（ａ）と同様の回路構成となっており、通電経路Ｌ１上の第１点Ｎ１に鉛蓄電池１１が接続され、第２点Ｎ２に電気負荷１６（回転電機１６）が接続され、第３点Ｎ３に電気負荷１５が接続され、第４点Ｎ４にリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。そして、かかる構成において、第３点Ｎ３と電気負荷１５との間にスイッチ６１が設けられている。スイッチ６１は、第１〜第３の各スイッチ２１〜２３と同様に、半導体スイッチ素子により構成されているとよい。ただしこれ以外に、スイッチ６１として、電磁リレースイッチを用いたり、電力変換手段であるＤＣＤＣ変換回路を用いたりすることが可能であり、要は、第３点Ｎ３と電気負荷１５との間を連通又は遮断できるものであればよい。なお、スイッチ６１は、電池ユニットＵの内部（ユニット内部の経路Ｌ３）に設けられていてもよいし、電池ユニットＵの外部に設けられていてもよい。図１１（ａ）の構成では、電源システムにおける４つの部位にそれぞれスイッチが設けられるものとなっている。
要するに、図１１（ａ）では、図１や図８（ａ）の構成に対してスイッチ６１が付加され、スイッチ６１を介して第３点Ｎ３に電気負荷１５が接続されているが、かかる構成にあっても、既述の構成と同様に、通電経路Ｌ１上の各点Ｎ１〜Ｎ４に、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、各電気負荷１５，１６が振り分けられて接続されており、やはり各蓄電池１１，１２から各電気負荷１５，１６に対する電力供給を適正に実施することができる。
また、図１１（ｂ）〜（ｄ）と図１２（ａ）、（ｂ）の構成は、図１１（ａ）の構成に対して一部を変更した変形例としての構成である。
図１１（ｂ）では、第３点Ｎ３と電気負荷１５との間に直列にスイッチ６１，６２が設けられている。つまり、図１１（ａ）との相違点として、スイッチ６２が付加されている。スイッチ６２は、スイッチ６１と同様に、半導体スイッチ素子や、電磁リレースイッチ、ＤＣＤＣ変換回路等のいずれかであればよく、スイッチ６１とは異なる構成であってもよい。なお、スイッチ６１，６２の両方が電池ユニットＵの内部（ユニット内部の経路Ｌ３）に設けられる構成、スイッチ６１のみがユニット内部に設けられる構成、又はスイッチ６１，６２の両方がユニット外部に設けられる構成が考えられる。図１１（ｂ）の構成では、電源システムにおける５つの部位にそれぞれスイッチが設けられるものとなっている（後述の図１１（ｃ）、（ｄ）、図１２（ａ）、（ｂ）も同じ）。
図１１（ｃ）では、図１１（ａ）との相違点として、第２点Ｎ２と電気負荷１６（回転電機１６）との間に直列にスイッチ６３が設けられている。スイッチ６３の構成はスイッチ６２と同様である。なお、スイッチ６３は、電池ユニットＵの内部に設けられていてもよいし、電池ユニットＵの外部に設けられていてもよい。
図１１（ｄ）では、図１１（ａ）との相違点として、第２点Ｎ２と第３点Ｎ３との間に第２スイッチ２２に直列にスイッチ６４が設けられている。スイッチ６４の構成はスイッチ６２と同様である。
図１２（ａ）では、図１１（ａ）との相違点として、第１点Ｎ１と、スイッチ６１及び電気負荷１５の間の点Ｎ５との間に、バイパス経路６５とバイパススイッチ６６とが設けられている。バイパススイッチ６６は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい。
図１２（ｂ）では、図１１（ａ）との相違点として、第２点Ｎ２と、スイッチ６１及び電気負荷１５の間の点Ｎ５との間に、バイパス経路６７とバイパススイッチ６８とが設けられている。バイパススイッチ６８は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい。
また、図１３（ａ）〜（ｄ）の構成は、基本的に図８（ｃ）の構成に対して一部を変更した変形例としての構成である。図１３（ａ）〜（ｄ）では、図８（ｃ）と同様に、通電経路Ｌ１上の第１点Ｎ１に鉛蓄電池１１が接続され、第２点Ｎ２に電気負荷１６（回転電機１６）が接続され、第３点Ｎ３にリチウムイオン蓄電池１２が接続され、第４点Ｎ４に電気負荷１５が接続されている。
図１３（ａ）では、図８（ｃ）との相違点として、第４点Ｎ４と電気負荷１５との間にスイッチ７１が設けられている。スイッチ７１は、第１〜第３の各スイッチ２１〜２３と同様に、半導体スイッチ素子により構成されているとよい。ただしこれ以外に、スイッチ７１として、電磁リレースイッチを用いたり、電力変換手段であるＤＣＤＣ変換回路を用いたりすることが可能であり、要は、第４点Ｎ４と電気負荷１５との間を連通又は遮断できるものであればよい。なお、スイッチ７１は、電池ユニットＵの内部に設けられていてもよいし、電池ユニットＵの外部に設けられていてもよい。なお、図８（ｃ）におけるバイパス経路５１及びバイパススイッチ５２は任意である。
要するに、図１３（ａ）では、図８（ｃ）の構成に対してスイッチ７１が付加され、スイッチ７１を介して第４点Ｎ４に電気負荷１５が接続されているが、かかる構成にあっても、既述の構成と同様に、通電経路Ｌ１上の各点Ｎ１〜Ｎ４に、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、各電気負荷１５，１６が振り分けられて接続されており、やはり各蓄電池１１，１２から各電気負荷１５，１６に対する電力供給を適正に実施することができる。
図１３（ｂ）では、図８（ｃ）との相違点として、第１点Ｎ１と第４点Ｎ４との間のバイパス経路５１にバイパススイッチ５２，７２が直列に設けられている。バイパススイッチ７２は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい（後述のバイパススイッ７４，７６チも同様）。
図１３（ｃ）では、図８（ｃ）との相違点として、第２点Ｎ２と第４点Ｎ４との間のバイパス経路７３にバイパススイッチ７４が設けられている。
図１３（ｄ）では、図８（ｃ）との相違点として、第１点Ｎ１と第３点Ｎ３との間のバイパス経路７５にバイパススイッチ７６が設けられている。
また、図１４（ａ）の構成は、図８（ｂ）の構成に対して一部を変更した変形例としての構成であり、図１４（ｂ）の構成は、図９（ａ）の構成に対して一部を変更した変形例としての構成である。
図１４（ａ）では、図８（ｂ）との相違点として、第３点Ｎ３と電気負荷１５との間にスイッチ８１が設けられるとともに、第２点Ｎ２と、スイッチ８１及び電気負荷１５の間の点Ｎ６との間に、バイパス経路８２とバイパススイッチ８３とが設けられている。スイッチ８１とバイパススイッチ８３は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい。
図１４（ｂ）では、図９（ａ）との相違点として、第２点Ｎ２と電気負荷１５との間にスイッチ８４が設けられるとともに、スイッチ８４及び電気負荷１５の間の点Ｎ７と、第４点Ｎ４との間に、バイパス経路８５とバイパススイッチ８６とが設けられている。スイッチ８４とバイパススイッチ８６は、例えば半導体スイッチ素子又は電磁リレースイッチであるとよい。
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
・図７の処理では、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも小さく、かつリチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが電圧閾値ＴＨ１より大きい場合（Ｓ１２がＮＯ、Ｓ１４がＮＯの場合）に、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度が温度閾値ＴＨ２未満であれば各スイッチ２１〜２３を第２状態で制御し、電池温度が温度閾値ＴＨ２以上であれば各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、ステップＳ１２がＮＯ、Ｓ１４がＮＯの場合に、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度が温度閾値ＴＨ２未満であれば各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御し、電池温度が温度閾値ＴＨ２以上であれば各スイッチ２１〜２３を第２状態で制御する構成としてもよい。
また、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶの電圧閾値として、ＴＨ１よりも高電圧側のＴＨ１１を定めておく。そして、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも小さい場合（Ｓ１２がＮＯの場合）に、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが電圧閾値ＴＨ１１より大きければ各スイッチ２１〜２３を第２状態で制御し、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶがＴＨ１〜ＴＨ１１の範囲内であれば各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御する構成としてもよい。
この場合、電圧閾値を複数段階で規定しておくことにより、リチウムイオン蓄電池１２の蓄電状態を細密に監視することができ、リチウムイオン蓄電池１２の使用ストレスを軽減する上でより好適な構成を実現できる。
・図７の処理において、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが鉛蓄電池１１のＯＣＶよりも大きくても（Ｓ１２がＹＥＳ）、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度が温度閾値ＴＨ２以上であれば各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御する構成としてもよい。このとき、各スイッチ２１〜２３を第３状態で制御する構成に代えて、各スイッチ２１〜２３を第２状態又は第４状態で制御する構成であってもよい。
・図７の処理では、回転電機１６の駆動要求があることを条件に、第１〜第４状態の切り替えを実施する構成としたが、これを変更し、回転電機１６の駆動要求の有無にかかわらず、第１〜第４状態の切り替えを実施する構成としてもよい。
・各蓄電池１１，１２における充電及び放電の履歴に基づいて、各蓄電池１１，１２の蓄電状態を監視する構成としてもよい。この場合、制御部３０は、充電の回数及び時間の少なくともいずれかから充電履歴を把握し、放電の回数及び時間の少なくともいずれかから放電履歴を把握する。そして、例えば、リチウムイオン蓄電池１２の放電時において、放電履歴に基づいて、電気負荷１５及び回転電機１６を放電対象として放電する状態から、電気負荷１５及び回転電機１６の一方を放電対象として放電する状態への切り替えを実施する。
・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２を優先蓄電池、鉛蓄電池１１を非優先蓄電池としたが、これを逆にしてもよい。
・第２電気負荷として、回転電機１６以外の電気負荷を用いてもよい。例えば、第２電気負荷としてヒータ類等、高電力又は高電流を要する電気負荷を用いることが考えられる。また、第１電気負荷１５は定電圧要求負荷を含まないものであってもよい。
・電源システムは、第１蓄電池として鉛蓄電池１１を備え、第２蓄電池としてリチウムイオン蓄電池１２を備えるものに限られない。例えば、第２蓄電池として、ニッケル水素蓄電池など他の二次電池を用いる構成としてもよい。また、第１蓄電池及び第２蓄電池をいずれも鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にすることも可能である。
・電気負荷１５，１６の通電電流が流れる通電経路Ｌ１を導通又は遮断する第１〜第３スイッチ２１〜２３として、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子以外を用いる構成であってもよい。例えば、第１〜第３スイッチ２１〜２３の少なくともいずれかとして、電磁リレースイッチを用いたり、電力変換手段であるＤＣＤＣ変換回路やインバータを用いたりすることも可能である。この場合、ＤＣＤＣ変換回路やインバータに含まれる開閉部により、通電経路Ｌ１の導通及び遮断が行われるとよい。
・本発明の電源装置は、必ずしも電池ユニットＵとして一体的に構成されていなくてもよい。例えば、リチウムイオン蓄電池１２及び各スイッチ２１〜２３が筐体により一体化されたユニットと、ユニット外に設けられた制御部３０とにより電源装置が構成されていてもよい。
・車載電源装置に限定されず、車載以外の電源装置に本発明を適用することも可能である。
１１…鉛蓄電池（第１蓄電池）、１２…リチウムイオン蓄電池（第２蓄電池）、１５…電気負荷（第１電気負荷）、１６…回転電機（第２電気負荷）、２１…第１スイッチ、２２…第２スイッチ、２３…第３スイッチ、３０…制御部。

Claims (9)

  1. 第１蓄電池（１１）と第２蓄電池（１２）とを備え、第１電気負荷（１５）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続されるとともに、第２電気負荷（１６）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続される電源システムに適用され、
    前記各電気負荷の通電電流が流れる通電経路（Ｌ１）に直列に設けられ、当該通電経路を導通又は遮断する第１スイッチ（２１）、第２スイッチ（２２）及び第３スイッチ（２３）と、
    前記第１スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第１点（Ｎ１）と、
    前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間に設けられた第２点（Ｎ２）と、
    前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間に設けられた第３点（Ｎ３）と、
    前記第３スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第４点（Ｎ４）と、
    を備え、
    前記第１〜第４の各点に、前記第１蓄電池、前記第２蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷のいずれかがそれぞれ接続されており、
    前記第１〜第３の各スイッチの開閉を制御する制御部（３０）を備え、
    前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とのうち一方が、優先的に使用する優先蓄電池であり、他方が非優先蓄電池であり、
    前記制御部は、
    前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記優先蓄電池の方が高蓄電状態である場合、又は、前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記非優先蓄電池の方が高蓄電状態であって、さらに前記優先蓄電池の蓄電量が所定の蓄電閾値よりも大きいか又は前記優先蓄電池の温度が所定の温度閾値よりも低い場合に、前記優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態とし、
    前記優先蓄電池と前記非優先蓄電池との比較において前記非優先蓄電池の方が高蓄電状態である場合に、前記優先蓄電池の蓄電量と前記優先蓄電池の温度との少なくともいずれかに基づいて、前記優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方に対して電力供給を行うとともに、前記非優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方に対して電力供給を行う放電状態と、前記非優先蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態との切り替えを実施する電源装置。
  2. 前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点及び前記第４点に前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とがそれぞれ接続され、前記第２点及び前記第３点に前記第１電気負荷と前記第２電気負荷とがそれぞれ接続されている請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記第２蓄電池は、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において前記第１蓄電池よりも高電圧となる領域を有しており、
    前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点又は前記第４点に前記第２蓄電池が接続され、それ以外の各点に、前記第１蓄電池と前記第１電気負荷と前記第２電気負荷とがそれぞれ接続されている請求項１に記載の電源装置。
  4. 前記第２蓄電池は、ＳＯＣと開放電圧との関係を示す電池特性において前記第１蓄電池よりも高電圧となる領域を有しており、
    前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点又は前記第４点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方が接続され、それ以外の各点において、少なくとも前記第２蓄電池が接続された点を挟む位置に前記第１蓄電池が接続され、残りの点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方が接続されており、
    前記第１蓄電池が接続された点と前記端点とがバイパス経路（５１）により接続され、そのバイパス経路にバイパススイッチ（５２）が設けられている請求項１に記載の電源装置。
  5. 第１蓄電池（１１）と第２蓄電池（１２）とを備え、第１電気負荷（１５）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続されるとともに、第２電気負荷（１６）に対して並列に前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池が接続される電源システムに適用され、
    前記各電気負荷の通電電流が流れる通電経路（Ｌ１）に直列に設けられ、当該通電経路を導通又は遮断する第１スイッチ（２１）、第２スイッチ（２２）及び第３スイッチ（２３）と、
    前記第１スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第１点（Ｎ１）と、
    前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間に設けられた第２点（Ｎ２）と、
    前記第２スイッチと前記第３スイッチとの間に設けられた第３点（Ｎ３）と、
    前記第３スイッチの両側のうち前記第２スイッチとは逆側に設けられた第４点（Ｎ４）と、
    を備え、
    前記第１〜第４の各点に、前記第１蓄電池、前記第２蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷のいずれかがそれぞれ接続されており、
    前記第１〜第３の各スイッチの開閉を制御する制御部（３０）を備え、
    前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点又は前記第４点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方が接続され、それ以外の各点において、少なくとも前記第２蓄電池が接続された点を挟む位置に前記第１蓄電池が接続され、残りの点に前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方が接続されており、
    前記第１蓄電池が接続された点と前記端点とがバイパス経路（５１）により接続され、そのバイパス経路にバイパススイッチ（５２）が設けられており、
    前記制御部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池における蓄電状態及び温度の少なくともいずれかを含むパラメータに基づいて、
    前記第１蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、
    前記第１蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の一方に対して電力供給を行うとともに、前記第２蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷の他方に対して電力供給を行う放電状態と、
    前記第２蓄電池から前記第１電気負荷及び前記第２電気負荷に対して電力供給を行う放電状態と、の切り替えを実施する電源装置。
  6. 前記第１電気負荷は、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電気負荷であり、前記第２電気負荷は、前記第１電気負荷よりも高電力又は高電流が供給される電気負荷（１６）である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源装置。
  7. 前記第１電気負荷は、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電気負荷であり、前記第２電気負荷は、前記第１電気負荷よりも高電力又は高電流で回転駆動される回転電機（１６）である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源装置。
  8. 前記通電経路における前記第１〜第４の各点のうち端点である前記第１点及び前記第４点のいずれかに前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池が接続されるか、あるいは、前記端点である前記第１点及び前記第４点に前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とがそれぞれ接続されており、
    前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池のうち前記端点に接続された蓄電池について異常の有無を判定する異常判定部（３０）を備え、
    前記制御部は、前記異常判定部により異常発生の旨が判定された場合に、異常有りとされた蓄電池を前記通電経路から切り離した上で、他方の蓄電池から前記各電気負荷への電力供給が行われるよう前記スイッチを制御する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電源装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項の電源装置を備える電池ユニット（Ｕ）であって、
    前記第２蓄電池と、
    前記第１蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷がそれぞれ接続される第１端子（Ｐ１）、第２端子（Ｐ２）及び第３端子（Ｐ３）と、
    を備え、
    前記第２蓄電池に対して前記第１蓄電池、前記第１電気負荷、及び前記第２電気負荷が接続される前記通電経路に、前記第１〜第３の各スイッチが設けられている電池ユニット。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018202987A1 (de) * 2018-02-28 2019-08-29 Robert Bosch Gmbh Batterieanschluss für Bordnetze
JP7040367B2 (ja) * 2018-09-04 2022-03-23 株式会社デンソー 電源制御装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4028242C2 (de) * 1990-09-06 1997-08-07 Bayerische Motoren Werke Ag Bordnetz für Kraftfahrzeuge
CN101141015B (zh) * 2007-09-03 2011-04-06 奇瑞汽车股份有限公司 混合动力汽车的发电模式控制方法
CN102029883B (zh) * 2009-09-25 2015-07-08 北汽福田汽车股份有限公司 一种电机动力系统以及使用该系统的车辆
JP5825107B2 (ja) * 2012-01-11 2015-12-02 スズキ株式会社 車両用電源装置
JP5811055B2 (ja) * 2012-07-11 2015-11-11 株式会社デンソー バッテリシステム制御装置
WO2014068884A1 (ja) * 2012-10-29 2014-05-08 三洋電機株式会社 回生制動する車両の電源装置
JP6024537B2 (ja) * 2013-03-15 2016-11-16 株式会社デンソー 車載電源システム
JP2014177213A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Denso Corp 車載電源システム
JP6111967B2 (ja) * 2013-10-08 2017-04-12 株式会社オートネットワーク技術研究所 電源システム
JP6090195B2 (ja) * 2014-02-10 2017-03-08 株式会社デンソー 電池ユニット
JP6090199B2 (ja) * 2014-02-14 2017-03-08 株式会社デンソー 電池ユニット
JP6002170B2 (ja) 2014-04-16 2016-10-05 株式会社藤商事 遊技機
JP6048527B2 (ja) 2015-03-27 2016-12-21 日本電気株式会社 制御装置

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