JP6575402B2 - 車載電源用の充電率監視装置および車載電源システム - Google Patents

Description

この発明は、車載電源用の充電率監視装置および車載電源システムに関する。

特許文献１には、鉛蓄電池およびリチウムイオン蓄電池を搭載した車両が記載されている。鉛蓄電池はオルタネータ、スタータおよび第１電気負荷に直接に接続される。またこの鉛蓄電池は双方向の半導体スイッチを介して第２電気負荷にも接続されている。リチウムイオン蓄電池はＬｉ（リチウム）蓄電池リレーを介して第２電気負荷に接続されている。

特許文献１では、鉛蓄電池およびリチウムイオン蓄電池の充電率を算出し、その充電率などを用いた条件に基づいて、半導体スイッチおよびＬｉ蓄電池リレーを制御している。

特開２０１１−２３４４７９号公報

しかしながら、特許文献１では、鉛蓄電池が直接に電気負荷に接続されている。よって、その開放電圧を直接に検出することは困難であり、高い精度で充電池を算出することは難しい。

そこで本発明は、両蓄電装置の充電率を高い精度で算出できる車載電源用の充電率監視装置を提供することを目的とする。

車載電源用の充電率監視装置の第１の態様は、電源線を介して給電する第１蓄電装置及び第２蓄電装置の双方の充電率を監視する。充電率監視装置は、第１スイッチと第２スイッチと第１監視回路と第２監視回路とを備える。第１スイッチは、電源線と第１蓄電装置との間に接続される。第２スイッチは、電源線と第２蓄電装置との間に接続される。第１監視回路は第１スイッチへオン／オフ信号を出力する。第２監視回路は第２スイッチへオン／オフ信号を出力する。第１監視回路は第１工程と第２工程とを実行する。第１工程においては、第１監視回路は、第１スイッチをオフした上で第１蓄電装置の第１開放電圧を検出し、第１開放電圧に基づいて第１蓄電装置の第１充電率を求める。第２工程においては、第１監視回路は、第１スイッチをオンした上で第１蓄電装置を流れる第１電流を検出し、第１工程における第１充電率と、第１電流の積算値とに基づいて第１充電率を更新する。第２監視回路は、第３工程と第４工程とを実行する。第３工程においては、第２監視回路は、第２スイッチをオフした上で第２蓄電装置の第２開放電圧を検出し、第２開放電圧に基づいて第２蓄電装置の第２充電率を求める。第４工程においては、第２監視回路は、第２スイッチをオンした上で第２蓄電装置を流れる第２電流を検出し、第３工程における第２充電率と、第２電流の積算値とに基づいて第２充電率を更新する。第２監視回路は、第１工程において、第２スイッチをオンする。第１監視回路は、第２充電率が第１基準値よりも大きいときに、第１工程を開始する。第１監視回路は、第１工程において第２充電率が第１基準値よりも下回ったときに、第１工程を中断して第１スイッチをオンする。

車載電源用の充電率監視装置の第２の態様は、第１の態様にかかる車載電源用の充電率監視装置であって、第１監視回路は、第２充電率が前記第１基準値よりも大きく、かつ、前記第１充電率が第２基準値よりも大きいときに、第１工程を開始する。

車載電源用の充電率監視装置の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる車載電源用の充電率監視装置であって、第１監視回路および第２監視回路は、少なくとも車両の走行中において、第１スイッチおよび第２スイッチの両方がオフしないように、それぞれ第１スイッチおよび第２スイッチを制御する。

車載電源用の充電率監視装置の第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様にかかる車載電源用の充電率監視装置であって、第１蓄電装置は鉛バッテリであり、前記第１監視回路は、車両のエンジンが停止しているときには、第１工程を実行しない。

車載電源用の充電率監視装置の第５の態様は、第４の態様にかかる車載電源用の充電率監視装置であって、第１スイッチはノーマリクローズ型のスイッチである。

車載電源用の充電率監視装置の第６の態様は、第４または第５に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、第２蓄電装置はリチウムイオンバッテリまたはニッケル水素バッテリであり、第２スイッチは、ノーマリオープン型のスイッチである。

車載電源システムの態様は、第１から第６のいずれか１つの態様にかかる車載電源用の充電率監視装置と、第１蓄電装置および第２蓄電装置とを備え、第１蓄電装置および第１監視回路はエンジンルームに配置され、第２蓄電装置および第２監視回路は、車室に対してエンジンルームとは反対側に配置される。

車載電源用の充電率監視装置の第１の態様によれば、両蓄電装置の充電率を高い精度で算出できる。

しかも、第２蓄電装置を電源として機能させつつ、第１工程を実行することができる。

しかも、第１工程における車両負荷への安定的な給電を実現できる。

しかも、第２蓄電装置の第２充電率が低いときに、第１蓄電装置を電源線に接続することができる。

車載電源用の充電率監視装置の第２の態様によれば、第１工程における第１蓄電装置の第１充電率は高い。よって、第２蓄電装置の第２充電率が低下して第１工程を終了したときに、高い第１充電率を有する第１蓄電装置が電源線への給電することができる。

車載電源用の充電率監視装置の第３の態様によれば、第１蓄電装置および第２蓄電装置の少なくともいずれか一方が給電できる。

車載電源用の充電率監視装置の第４の態様によれば、エンジンの停止中に第１スイッチをオンに維持できる。ひいては、第１蓄電装置が暗電流を供給できる。第１蓄電装置は鉛バッテリであるので、暗電流の供給に適している。

車載電源用の充電率監視装置の第５の態様によれば、消費電力を低減できる。

車載電源用の充電率監視装置の第６の態様によれば、第２蓄電装置の電力を温存することができる。

車載電源システムの態様によれば、第１監視回路および第２監視回路をそれぞれ短い配線で第１蓄電装置および第２蓄電装置に接続できる。これにより、第１蓄電装置および第２蓄電装置の開放電圧を高い精度で検出できる。

車載電源システムの一例を概略的に示すブロック図である。 監視回路の動作の一例を示すフローチャートである。 監視回路の動作の一例を示すフローチャートである。 充電率の一例を概略的に示すグラフである。 充電率監視装置の動作の一例を示すフローチャートである。 充電率監視装置の動作の他の一例を示すフローチャートである。 充電率監視装置の動作の他の一例を示すフローチャートである。 監視回路の動作の一例を示すフローチャートである。 監視回路の動作の他の一例を示すフローチャートである。 車載電源システムの一例を概略的に示すブロック図である。

＜構成＞
図１は、車載電源システム１００の構成の一例を概略的に示すブロック図である。この車載電源システム１００は車両に搭載される。車載電源システム１００は、少なくとも、車載電源用の充電率監視装置１０と蓄電装置２１，２２とを備えている。図１に例示するように、車載電源システム１００は、発電機１と車両負荷５１と自動運転ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５２とエンジンＥＣＵ５３とを更に備えていてもよい。

発電機１は例えばオルタネータであって、図１の例示では「ＡＬＴ」と表記されている。例えば発電機１はエンジンの回転に伴って発電して、直流電圧を出力する。この発電機１は、例えば車両の減速時に、発電してもよい。これにより、車両の減速に伴うエネルギーを有効に活用することができる。発電機１は電源線６に接続されており、発電した電力を電源線６へ供給することができる。

蓄電装置２１は例えば鉛バッテリである。蓄電装置２１はスイッチ４１を介して電源線６に接続される。スイッチ４１は例えばリレーである。このスイッチ４１がオンすることにより、蓄電装置２１は電源線６を介して発電機１と導通する。発電機１は、蓄電装置２１の端子電圧よりも高い直流電圧を出力することで、蓄電装置２１を充電することができる。

蓄電装置２２は例えばリチウムイオンバッテリまたはニッケル水素バッテリである。蓄電装置２２はスイッチ４２を介して電源線６に接続される。スイッチ４２は例えばリレーである。このスイッチ４２がオンすることにより、蓄電装置２２は電源線６を介して発電機１と導通する。発電機１は、蓄電装置２２の端子電圧よりも高い直流電圧を出力することで、蓄電装置２２を充電することができる。

車両負荷５１は電源線６に接続されている。車両負荷５１は例えばパワーステアリング用の電動機、または、ブレーキ用の電動機である。車両負荷５１は発電機１および蓄電装置２１，２２の少なくともいずれか一つによって給電される。

車載電源用の充電率監視装置１０は、上記のスイッチ４１，４２と、監視回路３１，３２とを備えている。監視回路３１はスイッチ４１へオン／オフ信号を出力するとともに、蓄電装置２１の状態（より具体的には充電率）を監視する。監視回路３２はスイッチ４２へオン／オフ信号を出力するとともに、蓄電装置２２の状態（より具体的には充電率）を監視する。監視回路３１，３２については後に詳述する。

エンジンＥＣＵ５３は、車両に搭載されるエンジンを制御する。エンジンは車両の駆動力を発生する。エンジンＥＣＵ５３は例えばエンジンの点火系及び燃料系を制御する。またエンジンＥＣＵ５３は例えばエンジンの状態に応じてスイッチ４１，４２を制御すべく、監視回路３１，３２に指示を送信してもよい。

自動運転ＥＣＵ５２は、車両に搭載される各種の負荷（車両負荷５１を含む）を適宜に制御して、自動運転を行う。この自動運転は、ユーザによる操作なしに目的地へ移動したり、あるいは、所望の姿勢で駐車するための運転である。自動運転ＥＣＵ５２は自動運転モードにおけるスイッチ４１，４２のオン／オフ状態を制御すべく、監視回路３１，３２に指示を送信してもよい。

監視回路３１，３２は、エンジンＥＣＵ５３および自動運転ＥＣＵ５２から指示を受信したときに、当該指示に基づいてスイッチ４１，４２をそれぞれ制御する。

また、監視回路３１，３２はそれぞれ蓄電装置２１，２２の状態（具体的には充電率）を監視するために、スイッチ４１，４２を制御することができる。具体的には、監視回路３１は、スイッチ４１をオフした上で、蓄電装置２１の開放電圧Ｖｏｃ１を検出し、この開放電圧Ｖｏｃ１に基づいて蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１を求める第１工程を実行する。なお以下では、実際の充電率Ｓｏｃ１と、算出した充電率Ｓｏｃ１とを区別すべく、算出した充電率Ｓｏｃ１を充電率Ｓｏｃ１１とも呼ぶ。

図２は、第１工程の動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１０１にて、監視回路３１はスイッチ４１をオフする。このとき、蓄電装置２１は電源線６から切り離されるので、蓄電装置２１の端子電圧は開放電圧Ｖｏｃ１を示すと考えることができる。そこで、ステップＳ１０２にて、監視回路３１は、蓄電装置２１の端子電圧を開放電圧Ｖｏｃ１として検出する。次にステップＳ１０３にて、監視回路３１は開放電圧Ｖｏｃ１に基づいて充電率Ｓｏｃ１１を算出する。開放電圧Ｖｏｃ１と充電率Ｓｏｃ１との関係は、例えばシミュレーションまたは実験により、予め設定されていてもよい。開放電圧Ｖｏｃ１と充電率Ｓｏｃ１との関係はほぼ正確に予め求めることができるので、第１工程によれば、充電率Ｓｏｃ１１を高い精度で求めることができる。つまり第１工程では、蓄電装置２１を電源線６から切り離すので、蓄電装置２１を車両負荷５１の電源として機能させることができないものの、充電率Ｓｏｃ１１の算出精度は高い。

また監視回路３１は、スイッチ４１をオンした上で、蓄電装置２１を流れる電流ｉ１を検出し、その電流ｉ１の積算と、第１工程における充電率Ｓｏｃ１１とに基づいて、充電率Ｓｏｃ１１を更新する第２工程を実行する。この第２工程は第１工程に引き続いて実行される。

図３は、第２工程の動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ２０１にて、監視回路３１はスイッチ４１をオンする。これにより、蓄電装置２１が電源線６と導通し、蓄電装置２１を車両負荷５１の電源の一つとして機能させることができる。次にステップＳ２０２にて、監視回路３１は蓄電装置２１に流れる電流ｉ１を検出する。次にステップＳ２０３にて、監視回路３１は、電流ｉ１の積算と、第１工程において算出された充電率Ｓｏｃ１１とに基づいて、公知の技術で充電率Ｓｏｃ１１を更新する。第２工程によれば、蓄電装置２１を電源線６に接続しつつ、充電率Ｓｏｃ１１を求めることができる。ただし、充電率Ｓｏｃ１１の算出精度は第１工程に比べて高くない。

監視回路３１は上述の第１工程および第２工程を繰り返し実行してもよい。例えば監視回路３１は第２工程を複数回実行する度に、第１工程を実行してもよい。図４は、蓄電装置２１の充電率の一例を概略的に示すグラフである。図４では、蓄電装置２１の実際の充電率Ｓｏｃ１が時間の経過と共に低減している場合を例示した。

監視回路３１は、例えば時点ｔ０，ｔ１の間において第２工程を繰り返し実行して、充電率Ｓｏｃ１１を繰り返し更新する。図４の例示では、時点ｔ０，ｔ１の間の期間において、第２工程を繰り返し実行することを、両端矢印の近傍に「第２工程」と表示することで示している。この期間では、スイッチ４１をオンすることができるので、蓄電装置２２を車両負荷５１の電源の一つとして機能させることができる。その一方で、第２工程における充電率Ｓｏｃ１には誤差が生じやすいので、第２工程の実行の度に誤差が累積される。図４の例示では、時点ｔ０，ｔ１の間の期間において、充電率Ｓｏｃ１，Ｓｏｃ１１の間の差（誤差）が時間の経過にしたがって増大している。

監視回路３１は時点ｔ１において、第１工程を実行して充電率Ｓｏｃ１１を算出する。図４の例示では、時点ｔ１において第１工程を実行することを、白抜きの丸印と対応して「第１工程」を表示することで、示している。第１工程ではスイッチ４１がオフするので、蓄電装置２１は電源線６から切り離されるものの、実際の充電率Ｓｏｃ１に近い充電率Ｓｏｃ１１を算出することができる。よって図４に示すように、時点ｔ１における充電率Ｓｏｃ１，Ｓｏｃ１１の間の誤差は小さい。監視回路３１は、時点ｔ１，ｔ２の間の期間において、第２工程を繰り返し実行して充電率Ｓｏｃ１１を繰り返し更新する。つまり、監視回路３１は、時点ｔ１における充電率Ｓｏｃ１１と、電流ｉ１の積算とに基づいて、充電率Ｓｏｃ１１を更新する。以後、同様の動作を繰り返す。

以上のように、第２工程において誤差が累積されるものの、第１工程の実行の度に、この誤差を低減することができる。よって、第１工程を実行せずに第２工程を実行する場合に比べて、高い精度で充電率Ｓｏｃ１１を算出できる。蓄電装置２１の実際の充電率Ｓｏｃ１が時間の経過と共に増大する場合においても同様の効果が得られる。

監視回路３２も監視回路３１と同様に動作する。即ち、監視回路３２は、スイッチ４２をオフした上で、蓄電装置２２の開放電圧Ｖｏｃ２を検出し、この開放電圧Ｖｏｃ２に基づいて蓄電装置２２の充電率Ｓｏｃ２を求める第３工程を実行する。なお以下では、実際の充電率Ｓｏｃ２と、算出された充電率Ｓｏｃ２とを区別すべく、算出された充電率Ｓｏｃ２を充電率Ｓｏｃ２１とも呼ぶ。開放電圧Ｖｏｃ２と充電率Ｓｏｃ２との関係は、例えばシミュレーションまたは実験により、予め設定されていてもよい。第３工程によれば、蓄電装置２２を電源線６から切り離すものの、高い精度で充電率Ｓｏｃ２１を求めることができる。

また監視回路３２は、スイッチ４２をオンした上で、蓄電装置２２を流れる電流ｉ２を検出し、その電流ｉ２の積算と、第３工程における充電率Ｓｏｃ２１とに基づいて、充電率Ｓｏｃ２１を更新する第４工程を実行する。第４工程においては、スイッチ４１をオンして蓄電装置２２を電源として機能させながら、充電率Ｓｏｃ２１を求めることができる。ただし、その算出精度は第３工程よりも低い。

監視回路３２は第３工程および第４工程を繰り返し実行してもよい。例えば監視回路３２は第４工程を複数回実行する度に、第３工程を実行してもよい。第４工程の実行の度に、充電率Ｓｏｃ２１に生じる誤差が累積されるものの、第３工程の実行の度に、この誤差を低減することができる。

以上のように、監視回路３１，３２はそれぞれ蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１および蓄電装置２２の充電率Ｓｏｃ２１を、高い精度で求めることができる。しかも、監視回路３１，３２はそれぞれ第２工程および第４工程において蓄電装置２１，２２を車両負荷５１の電源として機能させることができる。

ところで、車両においては、発電機１の発電量が小さくなることがある。例えばコースティングモードでは、回生ブレーキが働かないように、発電機１に発電させない場合がある。また例えば自動運転モードにおいて、自動運転ＥＣＵ５２が車両を所望の位置に所望の姿勢で駐車するときには、エンジンの回転速度が小さいので、発電機１の発電量は小さい。発電機１の発電量が小さいときには、蓄電装置２１，２２が車両負荷５１へ給電する。したがって例えば充電率Ｓｏｃ１，Ｓｏｃ２が十分に大きいという条件が成立するときに、上記の各モードの実行が許可されるとよい。各モードにおける車両負荷５１への給電を維持するためである。

しかしながら、充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１の算出精度が低い場合には、実際には充電率Ｓｏｃ１，Ｓｏｃ２は小さいにも関わらず、大きい値で算出されることがある。そして、この算出値に基づいて各モードを採用すると、各モードにおいて、充電率Ｓｏｃ１，Ｓｏｃ２が不足し得る。このような事態は、各モードの実行にも配慮した車両負荷５１への安定的な給電という観点では、望ましくない。

本監視回路３１，３２によれば、高い精度で充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１を算出することができるので、上記事態を回避することができる。

＜監視回路３１，３２の構成の一例＞
監視回路３１，３２の内部構成は互いに同一であってもよい。例えば図１を参照して、監視回路３１は制御回路３１１と電源回路３１２と電圧検出回路３１３と電流検出回路３１４と通信回路３１６とを備えている。図１の例示では、監視回路３２については、図示の簡略化のために、制御回路３２１および通信回路３２６のみを示している。

電圧検出回路３１３はスイッチ４１よりも蓄電装置２１側において、蓄電装置２１の端子電圧を検出し、その端子電圧を制御回路３１１へと出力する。スイッチ４１がオフしているときには、蓄電装置２１の端子電圧を開放電圧Ｖｏｃ１とみなすことができる。

電流検出回路３１４は、蓄電装置２１を流れる電流ｉ１を検出し、その電流ｉ１を制御回路３１１へと出力する。図１の例示では、シャント抵抗３１５が設けられている。シャント抵抗３１５は例えば電源線６と蓄電装置２１との間において、スイッチ４１と直列に接続されている。電流検出回路３１４はシャント抵抗３１５の両端電圧を検出する。シャント抵抗３１５を流れる電流（電流ｉ１）は、シャント抵抗３１５の抵抗値と、シャント抵抗３１５の両端電圧とに基づいて求めることできる。

電源回路３１２には蓄電装置２１の端子電圧が入力される。電源回路３１２はこの電圧を制御回路３１１の動作電圧として適した電圧に変換して、当該電圧を制御回路３１１へと出力する。電源回路３１２は例えばスイッチングレギュレータである。

制御回路３１１はスイッチ４１のオン／オフを制御する。また、制御回路３１１は上述の第１工程および第２工程を実行して充電率Ｓｏｃ１１を求める。

なおここでは、制御回路３１１はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御回路３１１はこれに限らず、制御回路３１１によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。制御回路３２１も同様である。

制御回路３１１は通信回路３１６を介して、監視回路３２と通信可能である。具体的には、制御回路３１１，３２１は、通信回路３１６，３２６を介して、相互に信号を送受信する。監視回路３１，３２は互いに通信し合って、少なくとも車両の走行中において、スイッチ４１，４２が同時にオフしないように制御を行ってもよい。スイッチ４１，４２の両方がオフすれば、発電機１が発電していないときに、車両負荷５１が電力を受け取ることができないからである。したがって、スイッチ４１がオフする第１工程と、スイッチ４２がオフする第３工程とは、互いに異なる期間において実行することが望ましい。

図５は、車載電源用の充電率監視装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１にて、制御回路３１１はスイッチ４１をオンする。次にステップＳ２にて、制御回路３２１はスイッチ４２をオンする。ステップＳ１，Ｓ２の実行順序は逆でもよく、あるいは同時であってもよい。

ステップＳ１，Ｓ２の次のステップＳ３にて、制御回路３２１は、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいか否かを判断する。基準値Ｓｒｅｆ１は例えば予め設定されており、所定の記憶媒体に記憶されていてもよい。基準値Ｓｒｅｆ１は、車両負荷５１等への給電が可能な充電率Ｓｏｃ１の下限値よりも大きな値である。なお充電率Ｓｏｃ１１は制御回路３１１によって上述のように算出され、その都度、制御回路３２１へと送信される。

充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断したときには、制御回路３２１はステップＳ４〜Ｓ１１を実行する。このステップＳ４〜Ｓ１１は、制御回路３２１による第３工程の動作の一例を示している。充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも小さいと判断したときには、ステップＳ４〜Ｓ１１を実行することなく処理を終了する。つまり制御回路３２１は、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいのみ、第３工程を実行する。これは次の理由による。即ち、第３工程においては、スイッチ４２をオフする（後述のステップＳ４）ので、蓄電装置２２からの給電を行うことはできない。よって、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１が不足すると、車両負荷５１への給電に支障が生じ得る。そこで、充電率Ｓｏｃ１１が高いとき、換言すれば、蓄電装置２１から車両負荷５１への給電が可能であるときに、第３工程を実行しているのである。そして、制御回路３１１がこの第３工程の実行中においてスイッチ４１をオンすることにより、車両負荷５１への給電を安定的に維持しつつ、第３工程を実行するのである。

なお基準値Ｓｒｅｆ１は、給電が可能な充電率Ｓｏｃ１の下限値に近い値ではなく、ある程度、下限値から離れた値であってもよい。これによれば、車両負荷５１への給電の維持をより安定的に実現できる。

ステップＳ４では、制御回路３２１はスイッチ４２をターンオフする。次にステップＳ５にて、制御回路３２１は充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいか否かを、再び判断する。ステップＳ３，Ｓ５の実行タイミングは相違するので、ステップＳ５における充電率Ｓｏｃ１１は、ステップＳ３における充電率Ｓｏｃ１１と相違し得る。

充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも小さいと判断したときには、ステップＳ１１にて、制御回路３２１はスイッチ４２をターンオンし、処理を終了する。つまり、第３工程の実行中において、充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１を下回ったときには、第３工程を途中で終了（中断）し、電源線６を介しての蓄電装置２２からの給電を可能にするのである。

ステップＳ５において充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断したときには、ステップＳ６にて、制御回路３２１は電圧検出回路によって検出された、蓄電装置２２の端子電圧が安定しているかどうかを判断する。なおスイッチ４２がオフしているので、蓄電装置２２の端子電圧は開放電圧Ｖｏｃ２とみなすことができる。また制御回路３２１は、例えば開放電圧Ｖｏｃ２の変動が所定範囲内に収まるときに、開放電圧Ｖｏｃ２が安定していると判断する。開放電圧Ｖｏｃ２が安定していないと判断したときには、制御回路３２１は再びステップＳ５を実行する。

開放電圧Ｖｏｃ２が安定していると判断したときには、ステップＳ７にて、制御回路３２１は開放電圧Ｖｏｃ２に基づいて充電率Ｓｏｃ２１を求める処理を開始する。図５の例示では、この充電率Ｓｏｃ２１の算出中にも、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１を確認することを想定している。具体的には、ステップＳ７の次のステップＳ８にて、制御回路３２１は充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいか否かを判断する。充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも小さいと判断したときには、制御回路３２１はステップＳ１１を実行し、処理を終了する。

ステップＳ８において充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断したときには、ステップＳ９にて、制御回路３２１は充電率Ｓｏｃ２１の算出が終了しているか否かを判断する。算出が終了していないと判断したときには、制御回路３２１はステップＳ８を実行する。算出が終了していると判断したときには、ステップＳ１０にて、制御回路３２１はスイッチ４１のオンを制御回路３１１に指示し、制御回路３１１は、これに応答してスイッチ４１をオンする。なおステップＳ１にて制御回路３１１がスイッチ４１をオンしているので、ステップＳ１０の実行は必須ではない。次にステップＳ１１にて、制御回路３２１はスイッチ４２をターンオンする。

以上のように、本車載電源用の充電率監視装置１０は、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が大きいときに、スイッチ４１をオンした状態で第３工程を開始する。よって、蓄電装置２１による車両負荷５１への給電を確保しながら、第３工程を開始できる。しかも、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が小さいときには、第３工程を途中で終了して、スイッチ４２をターンオンする。これにより、蓄電装置２２を電源線６と導通させることができ、蓄電装置２２を電源として機能させることができる。

なお図５の動作では、第３工程の開始（ステップＳ４）の際に、蓄電装置２２の充電率Ｓｏｃ２１が低い場合がある。これを想定して、基準値を予め大きめに設定しておけばよい。これによれば、もし第３工程中に充電率Ｓｏｃ１１が基準値を下回った場合にも、蓄電装置２１が車両負荷５１へと給電できる。そして、充電率Ｓｏｃ１１が基準値を下回ったことにより、第３工程を途中で終了してスイッチ４２をオンすれば、蓄電装置２２を発電機１によって充電することが可能である。よって蓄電装置２２を充電して、蓄電装置２２も電源として有効に活用することができる。

第１工程の動作の一例も図５と同様である。例えば図５において、ステップＳ４，Ｓ１１における「スイッチ４２」を「スイッチ４１」に、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ８における「蓄電装置２１」を「蓄電装置２２」に、ステップＳ６，Ｓ７における「蓄電装置２２」を「蓄電装置２１」に、ステップＳ１０における「スイッチ４１」を「スイッチ４２」に、それぞれ読み替えればよい。

図６は、車載電源用の充電率監視装置１０の動作の他の一例を示すフローチャートである。図５と比較して、制御回路３２１は、ステップＳ３の替わりにステップＳ３’を実行する。ステップＳ３’においては、制御回路３２１は、蓄電装置２１，２２の充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１がいずれも基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいか否かを判断する。充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１の少なくともいずれか一方が基準値Ｓｒｅｆ１よりも小さいと判断したときには、制御回路３２１はステップＳ４〜Ｓ１１を実行することなく処理を終了する。つまり第３工程を実行しない。その一方で、充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１の両方が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断したときには、制御回路３２１はステップＳ４〜Ｓ１１を実行する。

以上のように、制御回路３２１は、図５とは異なって、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１のみならず、蓄電装置２２の充電率Ｓｏｃ２１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいときに、第３工程を開始する。したがって、もし第３工程の実行中に、蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１を下回ったとしても、基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きい充電率Ｓｏｃ２を有する蓄電装置２２が、車両負荷５１へと給電を行うことができる（ステップＳ５，Ｓ８，Ｓ１１）。これにより、車両負荷５１への給電の維持をより安定的に実現することができる。

なお、図６の例示では、ステップＳ３’にて、蓄電装置２１，２２の充電率が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断されたときに、ステップＳ４〜Ｓ１１を実行している。しかるに、蓄電装置２１の充電率が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きく、蓄電装置２１の充電率が基準値Ｓｒｅｆ１とは異なる基準値Ｓｒｅｆ２よりも大きいときに、ステップＳ４〜Ｓ１１を実行してもよい。蓄電装置２１，２２の種類が異なれば、充電率の使用範囲が異なる場合があるからである。

＜スイッチの相互監視＞
例えば制御回路３１１の誤動作、あるいは、他の制御回路からの制御によって、第３工程の算出中にスイッチ４１がオンする場合も想定される。そこで、制御回路３１１，３２１はスイッチ４１，４２の状態を相互に監視してもよい。図７は、充電率監視装置１０の当該動作の一例を示すフローチャートである。図５と比較して、制御回路３２１は、ステップＳ３１，Ｓ５１，Ｓ８１を更に実行する。

ステップＳ３１，Ｓ５１，Ｓ８１は、それぞれステップＳ３，Ｓ５，Ｓ８において蓄電装置２１の充電率Ｓｏｃ１１が基準値Ｓｒｅｆ１よりも大きいと判断したときに、実行される。ステップＳ３１，Ｓ５１，Ｓ８１の各々においては、制御回路３２１はスイッチ４１がオンしているかどうかを判断する。例えば制御回路３２１が制御回路３１１に対してスイッチ４１の状態を要求する信号を送信し、制御回路３１１がこの信号に応答して、スイッチ４１の状態を制御回路３２１へと送信する。スイッチ４１の状態は例えば制御回路３１１からスイッチ４１に与えられる制御信号を確認することで判断できる。

ステップＳ３１においてスイッチ４１がオフしていると判断したときには、制御回路３２１は第３工程を行うことなく処理を終了する。つまり、スイッチ４１がオフしている状態で、第３工程におけるスイッチ４１のオフを行えば、蓄電装置２１，２２からの給電を行うことができないので、このような事態を避けるのである。一方で、ステップＳ３１においてスイッチ４１がオンしていると判断したときには、制御回路３２１はステップＳ４を実行する。

ステップＳ５１，Ｓ８１の各々においてスイッチ４１がオフしていると判断したときには、制御回路３２１はステップＳ１１にてスイッチ４２をターンオンした上で、処理を終了する。つまり、第３工程の実行中にスイッチ４１がオフしたときには、第３工程を途中で終了してスイッチ４２をターンオンすることで、蓄電装置２２が車両負荷５１へ給電する。

ステップＳ５１においてスイッチ４１がオンしていると判断したときには、制御回路３２１はステップＳ６を実行し、ステップＳ８１においてスイッチ４１がオンしていると判断したときには、制御回路３２１はステップＳ９を実行する。

＜エンジンの停止＞
車両のエンジンが停止しているとき、例えば車両の駐車中には、スイッチ４１，４２を次のように制御してもよい。即ち、制御回路３２１がスイッチ４２をオフし、制御回路３１１がスイッチ４１をオンしてもよい。これにより、蓄電装置２２ではなく蓄電装置２１から車両負荷５１へと電力を供給することができる。つまり、暗電流を蓄電装置２１から供給することができる。これは蓄電装置２１が鉛バッテリであるときに、特に好適である。なぜなら、鉛バッテリは低コストであるので、大容量化しやすく、長期間に亘って車両が駐車するときの暗電流に適しているからである。

この観点では、スイッチ４１をオフする第１工程の実行は、エンジンが停止しているときを避けることが望ましい。言い換えれば、制御回路３１１はエンジン停止時には第１工程を禁止することが望ましい。これによれば、鉛バッテリたる蓄電装置２１が暗電流を供給することができる。

図８は、監視回路３１の動作の一例を示すフローチャートである。図８の処理は例えば所定期間ごとに実行される。ステップＳ２１にて、制御回路３１１は、車両のエンジンが停止しているか否かを判断する。例えば制御回路３１１がエンジンＥＣＵ５３から通知を受けることで、エンジンが停止しているか否かを判断する。エンジンが停止していると判断したときには、ステップＳ２２にて、制御回路３１１はスイッチ４１をオンする。次にステップＳ２３にて、制御回路３１１は第１工程を禁止する。なおステップＳ２２，Ｓ２３の実行順序は逆でもよい。

ステップＳ２１にてエンジンが停止していないと判断したときには、ステップＳ２４にて、制御回路３１１は第１工程の禁止を解除する。これにより、制御回路３１１は例えば走行中において第１工程を実行することができる。

一方で、制御回路３２１は、エンジンが停止しているときに、スイッチ４２をオフする。これにより、エンジンの停止中に蓄電装置２２の電力を温存することができ、ひいては蓄電装置２２の寿命の低減を抑制できる。また制御回路３２１は、エンジンの停止中に、第３工程を行ってもよい。スイッチ４１がオンし、スイッチ４２がオフしているので、蓄電装置２１による給電を維持しつつ、開放電圧Ｖｏｃ２に基づく充電率Ｓｏｃ２１の算出を行うことができるからである。

図９は、監視回路３２の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３１にて、制御回路３２１は、車両のエンジンが停止しているか否かを判断する。例えば制御回路３２１がエンジンＥＣＵ５３から通知を受けることで、エンジンが停止しているか否かを判断する。エンジンが停止していると判断したときには、ステップＳ３２にて、制御回路３２１は第３工程を実行する。つまり、スイッチ４２をオフして、開放電圧Ｖｏｃ２に基づく充電率Ｓｏｃ２の算出を実行する。

＜スイッチ４１＞
スイッチ４１はノーマリクローズ型のスイッチであってもよい。制御回路３１１は、エンジンが停止しているときには、スイッチ４１へと制御信号を出力しなくてもよい。この場合、エンジンの停止中には、スイッチ４１はオンする。これにより、蓄電装置２１が暗電流を供給することができる。またスイッチ４１へと制御信号を出力しないでよいので、消費電力を低減できる。

＜スイッチ４２＞
スイッチ４２はノーマリオープン型のスイッチであってもよい。制御回路３２１は、エンジンが停止しているときには、スイッチ４２へと制御信号を出力しなくてもよい。この場合、エンジンの停止中には、スイッチ４２はオフする。これにより、エンジンの停止中には、蓄電装置２２の電力を温存することができる。

図１０は、車載電源システム１００の構成の一例を示すブロック図である。図１０の例示では、車載電源システム１００は、車両２００に搭載されている。車両２００には、例えばエンジンルーム２１０、車室２２０およびラゲッジルーム２３０が設けられている。ラゲッジルーム２３０は車室２２０に対してエンジンルーム２１０とは反対側に設けられる。エンジンルーム２１０は例えば車両２００の進行方向の前方に設けられている。

図１０の例示では、蓄電装置２１、監視回路３１および発電機１は、エンジンルーム２１０に配置されている。また蓄電装置２２および監視回路３２はラゲッジルーム２３０側に配置されている。これによれば、監視回路３１，３２をそれぞれ蓄電装置２１，２２の近傍に配置することができる。つまり短い配線で監視回路３１を蓄電装置２１に接続でき、短い配線で監視回路３２を蓄電装置２２に接続できる。これにより、監視回路３１，３２は、蓄電装置２１，２２の開放電圧Ｖｏｃ１，Ｖｏｃ２をそれぞれ高い精度で検出することができ、ひいては充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ２１を高い精度で算出することができる。

なお監視回路３１，３２は、例えば充電率Ｓｏｃ１１，Ｓｏｃ１２が上限値を超えたとき、または下限値を下回ったときに、それぞれスイッチ４１，４２をオフしてもよい。これにより、過充電および過放電を抑制できる。また、監視回路３１，３２は例えば蓄電装置２１，２２側に異常が発生したときに、それぞれスイッチ４１，４２をオフしてもよい。これにより、異常が発生した蓄電装置２１，２２を電源線６から切り離すことができる。

上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

６ 電源線
１０ 車載電源用の充電率監視装置
２１，２２ 蓄電装置（第１蓄電装置および第２蓄電装置）
３１，３２ 監視回路（第１監視回路および第２監視回路）
４１，４２ スイッチ（第１スイッチおよび第２スイッチ）
１００ 車載電源システム
２００ 車両
２１０ エンジンルーム
２２０ 車室

Claims (7)

1. 電源線を介して給電する第１蓄電装置及び第２蓄電装置の双方の充電率を監視する車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記電源線と前記第１蓄電装置との間に接続される第１スイッチと、
   前記電源線と前記第２蓄電装置との間に接続される第２スイッチと、
   前記第１スイッチへオン／オフ信号を出力する第１監視回路と、
   前記第２スイッチへオン／オフ信号を出力する第２監視回路と
   を備え、
   前記第１監視回路は、
   前記第１スイッチがオフしているときの前記第１蓄電装置の端子電圧を第１開放電圧として検出し、前記第１開放電圧に基づいて前記第１蓄電装置の第１充電率を求める第１工程と、
   前記第１スイッチがオンしているときに前記第１蓄電装置を流れる第１電流を検出し、前記第１工程で求められた前記第１充電率と、前記第１電流の積算値とに基づいて前記第１充電率を更新する第２工程と
   を実行し、
   前記第２監視回路は、
   前記第２スイッチがオフしているときの前記第２蓄電装置の端子電圧を第２開放電圧として検出し、前記第２開放電圧に基づいて前記第２蓄電装置の第２充電率を求める第３工程と、
   前記第２スイッチがオンしているときに前記第２蓄電装置を流れる第２電流を検出し、前記第３工程で求められた前記第２充電率と、前記第２電流の積算値とに基づいて前記第２充電率を更新する第４工程と
   を実行し、
   前記第２監視回路は、前記第１工程において、前記第２スイッチをオンし、
   前記第１監視回路は、前記第２充電率が第１基準値よりも大きいときに、前記第１工程を開始し、
   前記第１監視回路は、前記第１工程において前記第２充電率が前記第１基準値よりも下回ったときに、前記第１工程を中断して前記第１スイッチをオンする、車載電源用の充電率監視装置。
2. 請求項１に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記第１監視回路は、前記第２充電率が前記第１基準値よりも大きく、かつ、前記第１充電率が第２基準値よりも大きいときに、前記第１工程を開始する、車載電源用の充電率監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記第１監視回路および前記第２監視回路は、少なくとも車両の走行中において、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの両方がオフしないように、それぞれ前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御する、車載電源用の充電率監視装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記第１蓄電装置は鉛バッテリであり、
   前記第１監視回路は、車両のエンジンが停止しているときには、前記第１工程を実行しない、車載電源用の充電率監視装置。
5. 請求項４に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記第１スイッチはノーマリクローズ型のスイッチである、車載電源用の充電率監視装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の車載電源用の充電率監視装置であって、
   前記第２蓄電装置はリチウムイオンバッテリまたはニッケル水素バッテリであり、
   前記第２スイッチは、ノーマリオープン型のスイッチである、車載電源用の充電率監視装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車載電源用の充電率監視装置と、
   前記第１蓄電装置および前記第２蓄電装置と
   を備え、
   前記第１蓄電装置および前記第１監視回路はエンジンルームに配置され、
   前記第２蓄電装置および前記第２監視回路は、車室に対して前記エンジンルームとは反対側に配置される、車載電源システム。

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