JP6562015B2 - 電源システム - Google Patents

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Description

本開示は、電源システムに関する。
イグニッションスイッチのオフ時にリチウムイオンバッテリを電源回路から電気的に切り離し、一定時間後に（リチウムイオンバッテリの分極が解消してから）リチウムイオンバッテリの開放電圧（Open-circuit voltage）を取得することで、リチウムイオンバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）の算出精度を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2013-214371号公報
しかしながら、イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後は、リチウムイオンバッテリの開放電圧を取得することが難しいため、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを補正することが難しい。イグニッションスイッチのオン時からは、リチウムイオンバッテリのＳＯＣは、イグニッションスイッチのオン時からのリチウムイオンバッテリの充電電流と放電電流の積算値である積算電流値に基づいて更新できるが、積算電流値が大きくなるにつれてＳＯＣの誤差が大きくなる虞がある。
そこで、一側面によれば、本発明は、イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後に、リチウムイオンバッテリの開放電圧を取得可能とする。
本発明の一態様によれば、電源回路に設けられる第１バッテリと、
前記電源回路に設けられる第２バッテリであり、前記第１バッテリに並列に電気的に接続され、リチウムイオンバッテリである第２バッテリと、
前記電源回路に設けられ、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリに並列に電気的に接続された電気負荷と、
前記電源回路に設けられ、開状態のときは前記第２バッテリを前記電源回路から電気的に切り離すスイッチと、
イグニッションスイッチがオン状態でありかつ前記第１バッテリのＳＯＣが所定のＳＯＣ以上である状態において、前記スイッチを開き、前記スイッチを開いてから所定時間経過した後に、前記第２バッテリの開放電圧を取得する開放電圧取得処理を行うように構成された制御装置とを含む、電源システムが提供される。
上記の態様によれば、イグニッションスイッチのオン状態（イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後）において、リチウムイオンバッテリの開放電圧を取得可能となる。また、第１バッテリのＳＯＣが所定のＳＯＣ以上である状態において、スイッチが開かれるので、スイッチが開かれることに起因した不都合、即ちリチウムイオンバッテリが電源回路から電気的に切り離されることで第１バッテリのＳＯＣが比較的に急に低下して下限値を下回ってしまう虞、を低減できる。
上記の態様において、前記制御装置は、前記開放電圧取得処理により取得した前記開放電圧に基づいて、前記第２バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出処理を更に行うように構成されてもよい。これにより、イグニッションスイッチのオン状態において、開放電圧取得処理により取得した開放電圧に基づく高精度の第２バッテリのＳＯＣを得ることができる。
上記の態様において、前記制御装置は、前記第２バッテリの充電電流と放電電流の積算値である積算電流値が所定値以上となった場合に、前記開放電圧取得処理及び前記ＳＯＣ算出処理を行うように構成されてもよい。これにより、第２バッテリのＳＯＣの算出精度が低下した可能性が高いタイミングで、開放電圧に基づく高精度の第２バッテリのＳＯＣを得ることができる。
上記の態様において、前記制御装置は、前記第２バッテリの充電電流と放電電流の積算値である積算電流値が所定値以上となった際に、前記第１バッテリのＳＯＣが前記所定のＳＯＣ以上でない場合は、前記第１バッテリのＳＯＣが前記所定のＳＯＣ以上になるように前記第１バッテリを充電させる充電処理を更に行うように構成されてもよい。これにより、第２バッテリのＳＯＣの算出精度が低下した可能性が高いタイミングで、第１バッテリのＳＯＣが所定のＳＯＣ以上でない場合でも、第１バッテリのＳＯＣを高めてから、開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理を開始できる。
上記の態様において、前記電源回路に設けられ、前記第１バッテリ、前記第２バッテリ及び前記電気負荷に並列に電気的に接続されたオルタネータを更に含み、前記充電処理は、前記第２バッテリ及び前記オルタネータを用いて前記第１バッテリを充電することを含んでもよい。これにより、第２バッテリ及びオルタネータを用いて第１バッテリを速やかに充電できる。
一側面によれば、イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後に、リチウムイオンバッテリの開放電圧を取得可能となる。
本実施例の２電源システム１の電気系を示す概略図である。 ２電源システム１の制御系の一例の概略的な構成図である。 鉛バッテリ状態監視部３８により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。 発電機制御部３４により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。 電圧変換器制御部３６により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。 リチウムイオンバッテリ状態監視部３２により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。 鉛バッテリＳＯＣ増加制御時における電流の流れの説明図である。 スイッチＳＷ２の開状態における電流の流れの説明図である。 積算電流値Ｉtotalが所定閾値未満である状況での鉛バッテリ４のＳＯＣの変化態様の説明図である。 積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上となった後の鉛バッテリ４のＳＯＣの変化態様の説明図である。 リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの変化態様の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
図１は、本実施例の２電源システム１の電気系を示す概略図である。
２電源システム１は、図１に示すように電源回路に、鉛バッテリ４と、補機５（電気負荷の一例）と、オルタネータ６と、リチウムイオンバッテリ４０と、第２補機５０（電気負荷の一例）と、第３補機５４（電気負荷の一例）と、電圧変換器６０とを備える。
鉛バッテリ４は、例えば定格電圧が１２Ｖである。鉛バッテリ４に対しては、電流センサ８０及び電圧センサ８２が設けられる。電流センサ８０は、鉛バッテリ４に流れる又は鉛バッテリ４から流れる電流を検出する。電圧センサ８２は、鉛バッテリ４の電圧を検出する。
補機５は、鉛バッテリ４から電力供給を受ける電気負荷を含む。補機５は、例えば、スタータ、ヒートシータ、ランプ、ブロア、ワイパ、電動ファン等を含む。
オルタネータ６は、エンジン２に機械的に接続される。オルタネータ６は、エンジン２の動力を用いて発電を行う発電機である。オルタネータ６により生成される電力は鉛バッテリ４の充電や補機５の作動等に利用される。
リチウムイオンバッテリ４０は、鉛バッテリ４よりも定格電圧が高く、例えば２４Ｖ又は４８Ｖを定格電圧とする。リチウムイオンバッテリ４０は、鉛バッテリ４や、補機５、オルタネータ６等と並列に電気的に接続される。リチウムイオンバッテリ４０に対しては、電流センサ８３が及び電圧センサ８４が設けられる。電流センサ８３は、リチウムイオンバッテリ４０に流れる又はリチウムイオンバッテリ４０から流れる電流を検出する。電圧センサ８４は、リチウムイオンバッテリ４０の電圧を検出する。
第２補機５０は、リチウムイオンバッテリ４０から電力供給を受ける電気負荷を含む。第２補機５０は、補機５とは異なる。第２補機５０は、高い信頼性が要求される補機であることが望ましい。第２補機５０は、例えば、シフトバイワイヤ（トランスミッションのアクチュエータ）や、EPB(エレクトリックパーキングブレーキ)、パワーステアリングのアシストモータ等であってよい。
第２補機５０は、第２補機５０に向かう電流の流れを許容する向きに配置された第１ダイオードＤ１を介して、鉛バッテリ４及びオルタネータ６に電気的に接続される。また、第２補機５０は、第２補機５０に向かう電流の流れを許容する向きに配置された第２ダイオードＤ２を介して、リチウムイオンバッテリ４０に電気的に接続される。
第３補機５４は、スイッチＳＷ３を介して、リチウムイオンバッテリ４０と電圧変換器６０との間に電気的に接続される。第３補機５４は、リチウムイオンバッテリ４０や電圧変換器６０の出力電圧（昇圧動作時の出力電圧）で動作する高圧系負荷である。
電圧変換器６０は、直流電圧で動作する電圧変換器であり、ＤＣ−ＤＣコンバータとも称される。電圧変換器６０は、昇圧動作時、鉛バッテリ４やオルタネータ６側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ４０や第３補機５４に印加する。従って、電圧変換器６０の昇圧動作時は、リチウムイオンバッテリ４０が充電される。また、電圧変換器６０は、降圧動作時、リチウムイオンバッテリ４０側の電圧を降圧して鉛バッテリ４や、補機５、第２補機５０等に印加する。従って、電圧変換器６０の降圧動作時は、リチウムイオンバッテリ４０からの電流により鉛バッテリ４を充電することが可能である。
スイッチＳＷ１は、オフ時（開時）に鉛バッテリ４、オルタネータ６、及び補機５から第２補機５０及びリチウムイオンバッテリ４０を電気的に切り離すことができる位置に設けられる。スイッチＳＷ１は、第１ダイオードＤ１のアノード側のポイントＰ１と、第２ダイオードＤ２のアノード側のポイントＰ２との間に設けられる。スイッチＳＷ１は、例えばリレーにより形成される。
スイッチＳＷ２は、オフ時（開時）に鉛バッテリ４、オルタネータ６、補機５、第２補機５０、及び第３補機５４からリチウムイオンバッテリ４０を電気的に切り離すことができる位置に設けられる。スイッチＳＷ２は、例えばリレーにより形成される。スイッチＳＷ２は、基本的にオン状態とされる。スイッチＳＷ２は、以下で説明するように、後述の開放電圧取得処理等を行う際にオフ状態とされる。
スイッチＳＷ３は、オフ時（開時）に第３補機５４をリチウムイオンバッテリ４０及び電圧変換器６０から電気的に切り離すことができる位置に設けられる。スイッチＳＷ３は、例えばリレーにより形成される。スイッチＳＷ３は、基本的にオン状態とされる。以下では、イグニッションスイッチのオン状態では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３は、オン状態であるものとして、説明を続ける。
図２は、２電源システム１の制御系の一例の概略的な構成図である。
２電源システム１は、電源制御装置３０を含む。電源制御装置３０は、コンピュータにより形成され、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により実現される。電源制御装置３０は、ハードウェア構成としては、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の他、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置のようなメモリ、通信インターフェース等を含む。電源制御装置３０には、オルタネータ６、電圧変換器６０、電流センサ８０，８３、電圧センサ８２，８４、及びスイッチＳＷ２が接続される。
電源制御装置３０は、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２と、発電機制御部３４と、電圧変換器制御部３６と、鉛バッテリ状態監視部３８とを含む。尚、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２、発電機制御部３４、電圧変換器制御部３６、及び鉛バッテリ状態監視部３８は、電源制御装置３０のＣＰＵがメモリ内のプログラムを実行することで実現できる。
リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、電流センサ８３及び電圧センサ８４からの情報に基づいて、所定周期毎に、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを算出する。リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣは、例えばイグニッションスイッチのオン時のリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣと、イグニッションスイッチのオン時からのリチウムイオンバッテリ４０の充放電量積算値とに基づいて算出することができる。イグニッションスイッチのオン時のリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣは、スイッチＳＷ２がオフ状態で電圧センサ８４で検出された電圧値である開放電圧に基づいて導出される。一般的に知られているように、リチウムイオンバッテリのＳＯＣと、分極状態でないときのリチウムイオンバッテリの開放電圧とは、高い相関がある。イグニッションスイッチのオフ状態では、リチウムイオンバッテリ４０の充放電が実質的にないため、リチウムイオンバッテリ４０の分極状態が解消している可能性が高い。従って、イグニッションスイッチのオン時の開放電圧を用いると、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを精度良く算出できる。
また、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、開放電圧取得処理を行う。開放電圧取得処理は、イグニッションスイッチがオン状態でありかつ鉛バッテリ４のＳＯＣが所定のＳＯＣ（以下、「分極解消可能ＳＯＣ」と称する）以上である状態において、スイッチＳＷ２をオフし、スイッチＳＷ２をオフしてから所定時間（以下、「分極解消放電時間Ｔａ」と称する）経過した後に、リチウムイオンバッテリ４０の開放電圧を取得することを含む。開放電圧取得処理により、イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後に、リチウムイオンバッテリ４０の開放電圧を取得することが可能となる。
分極解消可能ＳＯＣは、鉛バッテリ４のＳＯＣの所定の常用下限ＳＯＣに対して、所定の余裕値を増分した値である。所定の余裕値は、リチウムイオンバッテリ４０を電気的に切り離した状態を分極解消放電時間Ｔａだけ維持した場合に低下しうる鉛バッテリ４のＳＯＣの低下量の上限値に対応し、試験等により適合される。
分極解消放電時間Ｔａは、リチウムイオンバッテリ４０が分極状態に至った後、スイッチＳＷ２がオフされてから分極状態が解消されるまでに要する時間に対応し、試験等により適合される。分極状態が解消されると、精度の高いＳＯＣを算出できる開放電圧が得られる。
また、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、開放電圧取得処理の後、更に、取得した開放電圧に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出処理を行う。ＳＯＣ算出処理により、イグニッションスイッチのオン時から時間が経過した後に、リチウムイオンバッテリ４０の高精度なＳＯＣを得ることができる。リチウムイオンバッテリ状態監視部３２の動作の更なる詳細は、後述する。
発電機制御部３４は、オルタネータ６の発電電圧を制御する制御（充電制御）を行う。発電機制御部３４の動作例は、後述する。
電圧変換器制御部３６は、電圧変換器６０の動作（昇圧又は降圧）及び出力電圧を制御する。電圧変換器制御部３６の動作例は、後述する。
鉛バッテリ状態監視部３８は、電流センサ８０及び電圧センサ８２からの情報に基づいて、所定周期毎に、鉛バッテリ４のＳＯＣを算出する。鉛バッテリ４のＳＯＣは、例えばイグニッションスイッチのオン時の鉛バッテリ４のＳＯＣと、イグニッションスイッチのオン時からの鉛バッテリ４の充放電量積算値とに基づいて算出することができる。鉛バッテリ状態監視部３８の動作例は、後述する。
次に、図３乃至図９を参照して、２電源システム１のより詳細な動作例について説明する。
図３は、鉛バッテリ状態監視部３８により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。図３に示す処理は、例えば所定周期毎に実行される。
ステップＳ３００では、鉛バッテリ状態監視部３８は、イグニッションスイッチがオン状態（以下、「ＩＧオン状態」とも称する）であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３０２に進み、それ以外の場合（イグニッションスイッチがオフ状態の場合）は終了する。
ステップＳ３０２では、鉛バッテリ状態監視部３８は、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１が"０"であるか否かを判定する。第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１が"０"であることは、後述の鉛バッテリＳＯＣ増加制御を鉛バッテリ状態監視部３８が要求していない状態を表す。第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１の初期値（イグニッションスイッチがオンしたときの値）は"０"である。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３０４に進み、それ以外の場合は、ステップＳ３０８に進む。
ステップＳ３０４では、鉛バッテリ状態監視部３８は、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣ以下であるか否かを判定する。所定の常用下限ＳＯＣは、例えば、利用不可のＳＯＣの下限領域から所定マージンだけ高い値である。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３０６に進み、それ以外の場合、今回周期の処理は終了する。
ステップＳ３０６では、鉛バッテリ状態監視部３８は、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１を"１"にセットする。第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１が"１"にセットされると、発電機制御部３４及び電圧変換器制御部３６により鉛バッテリ４のＳＯＣが増加される（後出の図４ＡのステップＳ４０４及び図４ＢのステップＳ４１４参照）。
ステップＳ３０８では、鉛バッテリ状態監視部３８は、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定基準値以上であるか否かを判定する。所定基準値は、所定の常用下限ＳＯＣよりも有意に高い値である。本実施例では、一例として、所定基準値は、上述の分極解消可能ＳＯＣと同じである。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３１０に進み、それ以外の場合、今回周期の処理は終了する。
ステップＳ３１０では、鉛バッテリ状態監視部３８は、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１を"０"にリセットする。
図３に示す処理によれば、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣ以下となると、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１を"１"にセットできる。これにより、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣを有意に下回ることを防止できる。
図４Ａは、発電機制御部３４により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。図４Ａに示す処理は、例えば所定周期毎に実行される。
ステップＳ４００では、発電機制御部３４は、ＩＧオン状態であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ４０２に進み、それ以外の場合（イグニッションスイッチがオフ状態の場合）は終了する。
ステップＳ４０２では、発電機制御部３４は、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１及び後述の第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２の少なくともいずれかが"１"であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ４０４に進み、それ以外の場合（第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１及び後述の第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２のいずれも"０"である場合）、ステップＳ４０６に進む。
ステップＳ４０４では、発電機制御部３４は、鉛バッテリ４のＳＯＣを増加させる制御（以下、「鉛バッテリＳＯＣ増加制御」と称する）を実行する。鉛バッテリＳＯＣ増加制御は、例えば、オルタネータ６の発電電圧を上限値（又は電圧センサ８２に基づく鉛バッテリ４の電圧値よりも有意に高い値）に設定することで実現される。例えば、車両走行状態が定常車速状態においてオルタネータ６の発電電圧が１２．５Ｖ〜１３．８Ｖの範囲内の発電指示電圧で制御される場合、上限値は１３．８Ｖである。
ステップＳ４０６では、発電機制御部３４は、車両の走行状態に応じた発電制御（通常制御）を行う。例えば、発電機制御部３４は、車両走行状態と、鉛バッテリ４のＳＯＣとに基づいて、オルタネータ６の発電電圧（発電指示電圧）を決定し、発電指示電圧に応じた制御信号をオルタネータ６に与える。車両走行状態は、例えば、停車状態、加速状態、定常車速状態、減速状態等である。車両走行状態に応じたオルタネータ６の発電電圧の決定方法は任意である。本実施例では、一例として、発電機制御部３４は、車両走行状態が定常車速状態（車速が略一定となる状態）であるときは、鉛バッテリ４のＳＯＣが一定値α（＜１００％）となるようにオルタネータ６の発電電圧を指示する（例えば発電指示電圧＝１２．５Ｖ〜１３．８Ｖ）。また、車両走行状態が加速状態であるときは、加速性を高めるために、オルタネータ６の発電を実質的に停止する。車両走行状態が減速状態であるときは、オルタネータ６の回生発電を実行する（本例では発電指示電圧＝１４．８Ｖ）。
図４Ｂは、電圧変換器制御部３６により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。図４Ｂに示す処理は、例えば所定周期毎に実行される。
ステップＳ４１０では、電圧変換器制御部３６は、ＩＧオン状態であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ４１２に進み、それ以外の場合（イグニッションスイッチがオフ状態の場合）は終了する。
ステップＳ４１２では、電圧変換器制御部３６は、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１及び後述の第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２の少なくともいずれかが"１"であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ４１４に進み、それ以外の場合（第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１及び後述の第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２のいずれも"０"である場合）、ステップＳ４１６に進む。
ステップＳ４１４では、電圧変換器制御部３６は、鉛バッテリ４のＳＯＣを増加させる制御（鉛バッテリＳＯＣ増加制御）を実行する。鉛バッテリＳＯＣ増加制御は、例えば、電圧変換器６０の動作を昇圧動作としかつ電圧変換器６０の出力電圧を上限値（又は電圧センサ８２に基づく鉛バッテリ４の電圧値よりも有意に高い値）に設定することで実現される。
ステップＳ４１６では、電圧変換器制御部３６は、電圧変換器６０の通常制御を行う。例えば、電圧変換器制御部３６は、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣ等に基づいて、電圧変換器６０の動作（昇圧動作又は降圧動作）を決定するとともに、出力電圧の目標値を設定する。例えば、電圧変換器制御部３６は、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣが所定の使用上限ＳＯＣと使用下限ＳＯＣ（図９参照）の間で維持されるように、電圧変換器６０の動作を決定し出力電圧の目標値を設定する。
図５は、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。図６及び図７は、図１に示した２電源システム１の電気系における電流の流れの説明図である。図５に示す処理は、例えば所定周期毎に実行される。
ステップＳ５００では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ＩＧオン状態であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５０２に進み、それ以外の場合（イグニッションスイッチがオフ状態の場合）は終了する。
ステップＳ５０２では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、今回の処理周期でイグニッションスイッチのオンイベント（イグニッションスイッチがオフ状態からオンするイベント）があったか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５０４に進み、それ以外の場合（即ち、今回の処理周期ですでにＩＧオン状態でった場合）、ステップＳ５１２に進む。
ステップＳ５０４では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、電圧センサ８４の出力値に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０の開放電圧（図５では、「Ｌｉ開放電圧」と表記）を取得する。
ステップＳ５０６では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５０４で取得した開放電圧に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを算出することで、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣ（図５では、「Ｌｉ＿ＳＯＣ」と表記）を初期化する。例えば、開放電圧からリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣは、開放電圧とＳＯＣとの関係を表す特性マップ又は関係式を用いて算出できる。
ステップＳ５０８では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、リチウムイオンバッテリ４０の積算電流値Ｉtotalを"０"に初期化する。積算電流値Ｉtotalは、放電電流の電流値の積算値（時間軸での積算値、以下同じ）の絶対値と、充電電流の電流値の積算値の絶対値との、和である。
ステップＳ５１０では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、スイッチＳＷ２をオンさせる。尚、イグニッションスイッチがオンすると、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ３もオンする。
ステップＳ５１２では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、分極解消中フラグＦ１が"０"であるか否かを判定する。分極解消中フラグＦ１が"０"であることは、後述の分極解消処理中でないことを表す。分極解消中フラグＦ１の初期値（イグニッションスイッチがオンしたときの値）は"０"である。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５１４に進み、それ以外の場合、ステップＳ５３８に進む。
ステップＳ５１４では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"０"であるか否かを判定する。第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"０"であることは、上述の鉛バッテリＳＯＣ増加制御をリチウムイオンバッテリ状態監視部３２が要求していない状態を表す。第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２の初期値（イグニッションスイッチがオンしたときの値）は"０"である。
ステップＳ５１６では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、電流センサ８３からの情報を取得する。
ステップＳ５１８では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５１６で得た電流センサ８３からの情報（放電電流又は充電電流の電流値）に基づいて、積算電流値Ｉtotalを更新する。例えば図５の所定周期をΔＴとし、放電電流又は充電電流の電流値の大きさを｜Ｉ｜とすると、積算電流値Ｉtotalは、以下の通り更新されてよい。
（Ｉtotalの今回値）＝（Ｉtotalの前回値）＋ΔＴ×｜Ｉ｜
ステップＳ５２０では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５１６で得た電流センサ８３からの情報（放電電流又は充電電流の電流値）に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを更新する。例えば、放電電流の電流値の積算値Ｉtotal放電と、充電電流の電流値の積算値Ｉtotal充電とを更新し、積算値Ｉtotal放電と積算値Ｉtotal充電の差分に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを更新する。
ステップＳ５２２では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５１８で得た積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上であるか否かを判定する。所定閾値は、ステップＳ５２０で得られるリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの精度の低下を検出するための閾値であり、必要な精度等に応じて、試験等により適合される。一般的に、積算電流値Ｉtotalが大きくなるほど、積算の影響に起因して、積算値（積算値Ｉtotal放電や積算値Ｉtotal充電）に基づくＳＯＣの算出精度が悪化していく。従って、必要な精度が厳しいほど所定閾値が小さくなる。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５２４に進み、それ以外の場合、今回周期の処理を終了する。
ステップＳ５２４では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、鉛バッテリ４のＳＯＣ（図５では、「Ｐｂ＿ＳＯＣ」と表記）を取得する。
ステップＳ５２６では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５２４で得た鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５３０に進み、それ以外の場合、ステップＳ５２８に進む。
ステップＳ５２８では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２を"１"にセット又は維持する。第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされると、発電機制御部３４及び電圧変換器制御部３６により鉛バッテリＳＯＣ増加制御が実行される（上述の図４ＡのステップＳ４０４及び図４ＢのステップＳ４１４参照）。鉛バッテリＳＯＣ増加制御が実行されると、図６にて矢印Ｒ１，Ｒ２で模式的に電流の流れを示すように、補機５、第２補機５０、及び第３補機５４への電力供給は、オルタネータ６及びリチウムイオンバッテリ４０により実現される。また、図６にて矢印Ｒ３で模式的に電流の流れを示すように、オルタネータ６及びリチウムイオンバッテリ４０からの電流による鉛バッテリ４の充電が促進される。
ステップＳ５３０では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２を"０"にリセット又は維持する。
ステップＳ５３２では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、分極解消中フラグＦ１を"１"にセットする。
ステップＳ５３４では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、分極解消放電時間ＴａでタイムアウトするタイマＴｍを起動する。
ステップＳ５３６では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、スイッチＳＷ２をオフにする。これにより、リチウムイオンバッテリ４０が、鉛バッテリ４、オルタネータ６、補機５、第２補機５０、及び第３補機５４（即ち２電源システム１の電源回路）から電気的に切り離される。リチウムイオンバッテリ４０が２電源システム１の電源回路から電気的に切り離されると、その後の時間の経過とともに、リチウムイオンバッテリ４０の分極状態が徐々に解消していく。ステップＳ５３６が終了すると、今回周期の処理を終了する。尚、リチウムイオンバッテリ４０が２電源システム１の電源回路から電気的に切り離されると、図７にて矢印Ｒ１１，１２で模式的に電流の流れを示すように、補機５、第２補機５０、及び第３補機５４への電力供給は、オルタネータ６や鉛バッテリ４により実現される。
ステップＳ５３８では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、タイマＴｍがタイムアウトしたか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ５４０に進み、それ以外の場合、ステップＳ５４２に進む。
ステップＳ５４０では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、電圧センサ８４の出力値に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０の開放電圧を取得する。
ステップＳ５４２では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５４０で取得した開放電圧に基づいて、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを算出することで、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを初期化する。ステップＳ５０６と同様に、開放電圧からのリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの算出は、開放電圧とＳＯＣとの関係を表す特性マップ又は関係式を用いて実現できる。上述のように、リチウムイオンバッテリのＳＯＣと、分極状態でないときのリチウムイオンバッテリの開放電圧とは、高い相関がある。スイッチＳＷのオフ状態では、リチウムイオンバッテリ４０の充放電が実質的にないため、スイッチＳＷのオフ状態で分極解消放電時間Ｔａが経過すると、リチウムイオンバッテリ４０の分極状態が解消している可能性が高い。従って、スイッチＳＷのオフ状態で分極解消放電時間Ｔａが経過した際に得た開放電圧を用いると、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを精度良く算出できる。
ステップＳ５４４では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、ステップＳ５４２でのリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの初期化に伴い、リチウムイオンバッテリ４０の積算電流値Ｉtotalを"０"に初期化する。
ステップＳ５４６では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、スイッチＳＷ２をオンにする。これにより、リチウムイオンバッテリ４０と、鉛バッテリ４、オルタネータ６、補機５、第２補機５０、及び第３補機５４（即ち２電源システム１の電源回路）との間の電気的な遮断状態が解除される。
ステップＳ５４８では、リチウムイオンバッテリ状態監視部３２は、分極解消中フラグＦ１を"０"にリセットする。
図５に示す処理によれば、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になった場合に、開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理を実行できるので、算出精度が低下している可能性の高くなったタイミングで、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣを、再び開放電圧に基づいて精度の高い値に更新（補正）できる。
また、図５に示す処理によれば、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になった際に、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上でない場合は、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされる。第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされると、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上になるまで、"１"で維持される（ステップＳ５２６、ステップＳ５２８参照）。従って、図５に示す処理によれば、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になった際に、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上でない場合は、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上になるように、発電機制御部３４及び電圧変換器制御部３６により鉛バッテリＳＯＣ増加制御が実行される。これにより、開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理中に、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣよりも低下する可能性を低減できる。
尚、図５に示す処理では、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になった際に、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上でない場合は、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされるが、これに限られず、変形例では、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２を"１"にセットすることなく、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上になるまで待機してもよい。但し、図５に示す処理によれば、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になった際に直ぐに開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理を実行できない状況下において、当該変形例に比べて速やかに開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理を開始できる。
尚、図５では、ステップＳ５３０に起因して、発電機制御部３４及び電圧変換器制御部３６による鉛バッテリＳＯＣ増加制御は、タイマＴｍが起動してからタイムアウトするまでの間は、実行されないが、これに限られない。発電機制御部３４及び電圧変換器制御部３６による鉛バッテリＳＯＣ増加制御は、タイマＴｍが起動してからタイムアウトするまでの間、適宜実行されてもよい。
次に、図８Ａ乃至図９を参照して、鉛バッテリ４のＳＯＣ及びリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの変化態様の例について説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは、鉛バッテリ４のＳＯＣの変化態様の一例を示す図である。図８Ａは、積算電流値Ｉtotalが所定閾値未満である状況での鉛バッテリ４のＳＯＣの変化態様の説明図である。図８Ｂは、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上となった後の鉛バッテリ４のＳＯＣの変化態様の説明図である。
図８Ａでは、時刻ｔ０にて鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣ以下となり、第１鉛バッテリ充電要求フラグＦ１１が"１"となる。これに伴い、鉛バッテリ４のＳＯＣが増加していく。尚、図８Ａには、上述の分極解消可能ＳＯＣと、常用上限ＳＯＣとが併せて示されている。分極解消可能ＳＯＣは、常用上限ＳＯＣ以下で設定され、図６では、常用上限ＳＯＣと常用下限ＳＯＣとの間の中間値である。このようにして、積算電流値Ｉtotalが所定閾値未満である状況では、鉛バッテリ状態監視部３８によって、鉛バッテリ４のＳＯＣが所定の常用下限ＳＯＣを有意に下回ることが防止される。
図８Ｂでは、時刻ｔ１にて積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になり、時刻ｔ１では、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上でないため、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされる。これに伴い、鉛バッテリ４のＳＯＣが増加していく。時刻ｔ１から時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２では、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上となり、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"０"にセットされる。また、時刻ｔ２には、開放電圧取得処理が開始され、スイッチＳＷ２がオフされる。これに伴い、鉛バッテリ４のＳＯＣが低下していく（図７参照）。時刻ｔ２後、鉛バッテリ４のＳＯＣが常用下限ＳＯＣを下回る前に、分極解消放電時間Ｔａが経過し、時刻ｔ２から分極解消放電時間Ｔａ経過後の時刻ｔ３では、スイッチＳＷ２がオンされる。これに伴い、図８Ｂでは、時刻ｔ３から、鉛バッテリ４のＳＯＣの低下状態が解消される。
図９は、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの変化態様の一例を示す図である。図９は、図８Ｂと同じ状況下において、積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上となった後のリチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣの変化態様の説明図である。
図９では、図８Ｂと同様、時刻ｔ１にて積算電流値Ｉtotalが所定閾値以上になり、時刻ｔ１では、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上でないため、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"１"にセットされる。これに伴い、リチウムイオンバッテリ４０からの電流により鉛バッテリ４が充電され、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣが低下していく。時刻ｔ１から時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２では、鉛バッテリ４のＳＯＣが分極解消可能ＳＯＣ以上となり、第２鉛バッテリ充電要求フラグＦ１２が"０"にセットされる。また、時刻ｔ２には、開放電圧取得処理が開始され、スイッチＳＷ２がオフされる。これに伴い、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣは維持される。尚、図９では、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣは使用下限ＳＯＣまで低下した状態で維持されている。時刻ｔ２から分極解消放電時間Ｔａ経過後の時刻ｔ３では、開放電圧取得処理及びＳＯＣ算出処理の完了に伴い、スイッチＳＷ２がオンされる。これに伴い、図９では、時刻ｔ３から、リチウムイオンバッテリ４０が充電され、リチウムイオンバッテリ４０のＳＯＣが増加していく。
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
１ 電源システム
２ エンジン
４ 鉛バッテリ
５ 補機
６ オルタネータ
３０ 電源制御装置
３２ リチウムイオンバッテリ状態監視部
３４ 発電機制御部
３６ 電圧変換器制御部
３８ 鉛バッテリ状態監視部
４０ リチウムイオンバッテリ
５０ 第２補機
５４ 第３補機
６０ 電圧変換器
８０ 電流センサ
８２ 電圧センサ
８３ 電流センサ
８４ 電圧センサ

Claims (7)

  1. 電源回路に設けられる第１バッテリと、
    前記電源回路に設けられる第２バッテリであり、前記第１バッテリに並列に電気的に接続され、リチウムイオンバッテリである第２バッテリと、
    前記電源回路に設けられ、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリに並列に電気的に接続された電気負荷と、
    前記電源回路に設けられ、開状態のときは前記第２バッテリを前記電源回路から電気的に切り離すスイッチと、
    イグニッションスイッチがオン状態でありかつ前記第１バッテリのＳＯＣが所定のＳＯＣ以上である状態において、前記スイッチを開き、前記スイッチを開いてから所定時間経過した後に、前記第２バッテリの開放電圧を取得する開放電圧取得処理を行うように構成された制御装置とを含む、電源システム。
  2. 前記制御装置は、前記開放電圧取得処理により取得した前記開放電圧に基づいて、前記第２バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出処理を更に行うように構成される、請求項１に記載の電源システム。
  3. 前記制御装置は、前記第２バッテリの充電電流と放電電流の積算値である積算電流値が所定値以上となった場合に、前記開放電圧取得処理及び前記ＳＯＣ算出処理を行うように構成される、請求項２に記載の電源システム。
  4. 前記制御装置は、前記第２バッテリの充電電流と放電電流の積算値である積算電流値が所定値以上となった際に、前記第１バッテリのＳＯＣが前記所定のＳＯＣ以上でない場合は、前記第１バッテリのＳＯＣが前記所定のＳＯＣ以上になるように前記第１バッテリを充電させる充電処理を更に行うように構成される、請求項３に記載の電源システム。
  5. 前記電源回路に設けられ、前記第１バッテリ、前記第２バッテリ及び前記電気負荷に並列に電気的に接続されたオルタネータを更に含み、
    前記充電処理は、前記第２バッテリ及び前記オルタネータを用いて前記第１バッテリを充電することを含む、請求項４に記載の電源システム。
  6. 前記制御装置は、前記開放電圧取得処理を行う前に、前記第２バッテリを用いて前記第１バッテリを充電する、請求項１に記載の電源システム。
  7. 前記第１バッテリは、鉛バッテリである、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の電源システム。
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