JP6790849B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源システムの構造に関する。

近年、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両や、モータによって駆動される電気自動車等の電動車両が多く用いられている。このような電動車両にはモータに駆動電力を供給するメインバッテリが搭載されている。また、電動車両には、例えば、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）装置、油圧装置、窓の開閉装置、メインバッテリの冷却装置等のように小型モータによって駆動される機器や、照明装置等の多くの補機が搭載されている。これらの補機の駆動電力はメインバッテリよりも電圧の低い補機バッテリから供給される。従来、補機バッテリは、オルタネータ等の発電装置によって充電する場合が多かった。

このような電動車両では、車両の走行によりメインバッテリへの充放電が繰り返されるとメインバッテリが劣化し、メインバッテリの入出力電力が制限される場合がある。メインバッテリの入出力電力が制限されると要求動力を出力できずドライバビリティが低下したり、回生電力をメインバッテリに十分に充電できずエネルギ効率が低下したりするという問題があった。

そこで、図１４に示すように、インバータ２０２を介して車両駆動用のモータジェネレータ２０３に電力を供給するメインバッテリ２０１と補機バッテリ２０５とを双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４を介して並列に接続し、メインバッテリ２０１が劣化した際の出力電力の不足分を補機バッテリ２０５で補うとともに、十分な電力回生を行えるようにしてエネルギ効率を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、図１４に示すように接続することで、メインバッテリ２０１とインバータ２０２との間に設けられたリレー（不図示）がオフ故障（オンできない状態）し、メインバッテリ２０１からインバータ２０２に電力を供給できない場合に、補機バッテリ２０５からインバータ２０２に電力を供給し車両を退避走行させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。なお、図１４に示す電源システム２００は、補機バッテリ２０５から補機負荷２０６に連続的な電力供給を行い、補機バッテリ２０５の残存容量（ＳＯＣ）が低下したら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４によって補機バッテリ２０５の充電を行うものである。

特開２０１５−７６９５８号公報 特開２０１３−１４６１４９号公報

ところで、補機バッテリには、鉛蓄電池が用いられることが多い。鉛蓄電池は数年で交換したり、バッテリ液を点検したりするなどメンテナンスが必要であること、重量が大きい等の欠点があることから、より軽量でメンテナンスが殆んど必要ないリチウムイオン電池で補機バッテリを構成する要求が高まってきている。

しかし、リチウムイオン電池は、電圧が略一定の鉛蓄電池と異なり、残存容量（ＳＯＣ）によって電圧が変化する。このため、図１４に示すような、補機バッテリ２０５から補機負荷２０６に連続的な電力供給行い、補機バッテリ２０５の残存容量（ＳＯＣ）が低下したら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４によって補機バッテリ２０５の充電を行う電源システム２００において、補機バッテリ２０５をリチウムイオン電池で構成した場合、補機バッテリ２０５から所定の電圧を補機負荷２０６に供給したり、補機バッテリ２０５を充電したりするために補機バッテリ２０５の残存容量（ＳＯＣ）に応じて常時昇圧動作または降圧動作を行う専用のＤＣ／ＤＣコンバータ２０７（図１４に破線で示す）を補機バッテリ２０５と直列に設けることが必要となる。この場合、補機バッテリ２０５を充放電する際に大きな電圧変換損失が発生する。

そこで、補機バッテリ用の充電回路および放電回路を電源システムに設けることが考えられる。図１５は、補機バッテリの充電回路および放電回路を含む電源システム３００の一例を示す図である。図１５に示すように、電源システム３００は、メインバッテリ３０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２（電圧変換器）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２の目標出力電圧より電圧の低い補機バッテリ３０３とを含んでおり、メインバッテリ３０１の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ３０２から補機負荷３０４に供給するものである。メインバッテリ３０１の電力は、インバータ３１４を介してモータジェネレータ３１５にも供給されている。電源システム３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２が動作していない場合等、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ３０３の電圧Ｖｂよりも低くなった場合に、第１スイッチング素子３０５をオンにして補機バッテリ３０３から補機負荷３０４に電力を供給する放電回路３１０を有している。また、電源システム３００は、補機バッテリ３０３の残存容量（ＳＯＣ）が所定の閾値以下となった場合に、第２スイッチング素子３０６、第３スイッチング素子３０７を交互にオン・オフさせてＤＣ／ＤＣコンバータ３０２の出力電圧を降圧して補機バッテリ３０３に充電を行う充電回路３１２を有している。

このように、図１５の電源システム３００は、補機バッテリ３０３の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ３０２（電圧変換器）の目標出力電圧よりも低い電圧とし、補機負荷３０４への連続的な電力供給はＤＣ／ＤＣコンバータ３０２によって行い、補機バッテリ３０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２が動作していない場合等、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２の出力電圧が補機バッテリ３０３の電圧よりも低くなった場合に補機負荷３０４に断続的に電力を供給する構成となっている。よって、補機バッテリから連続的に電力を出力する場合より補機バッテリの放電量が少なくなるとともに、補機バッテリの必要充電量も少なくなり、第１スイッチング素子３０５および第２、第３スイッチング素子３０６，３０７のオン・オフ動作時間が短くなるため、電圧変換損失を低減することができる。

しかし、図１５に示した電源システム３００において、補機負荷３０４が電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置である場合には、次の問題がある。電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置のモータは、車輪が縁石に衝突することによる衝撃等により回生方向に回転した場合、数ｋＷの回生電力を発生する。充電回路３１２および放電回路３１０は通常停止している為、発生した回生電力は補機バッテリ３０３に充電することができず、補機負荷３０４が接続されているラインの電圧が数１００Ｖに跳ね上がり、補機負荷３０４を含む補機系のシステムのＥＣＵやアクチュエータ等を破壊してしまう可能性がある。図１５に示した電源システム３００において、回生電力が発生した直後に、充電回路３１２の第２、第３スイッチング素子３０６，３０７のオン・オフ動作を開始して回生電力を補機バッテリ３０３に導くことも解決策として考えられるが、実際には、第２、第３スイッチング素子３０６，３０７のオン・オフ動作を開始するのに時間を要する（制御遅れがある）ため、不可能である。また、充電回路３１２の第２、第３スイッチング素子３０６，３０７を常時オン・オフ動作させておくことで回生電力を補機バッテリ３０３に導くことも解決策として考えられるが、電力損失低減のためにオン・オフ動作（スイッチング）を止める必要がある。

そこで、本発明の目的は、補機バッテリの充放電の際の電圧変換損失を低減すると共に、補機負荷から発生した回生電力により補機負荷が接続されているラインの電圧が跳ね上がってしまうことを抑制することである。

本発明の車両用電源システムは、車両駆動用バッテリと、前記車両駆動用バッテリの電圧を変換する電圧変換器と、前記電圧変換器の目標出力電圧より電圧の低い補機バッテリと、を含み、前記車両駆動用バッテリの電力を前記電圧変換器から補機負荷に供給する電源システムであって、第１スイッチング素子を含み、前記補機負荷と前記補機バッテリとの間に接続され、前記電圧変換器の出力電圧が前記補機バッテリの電圧よりも低くなった場合に、前記第１スイッチング素子をオンとして前記補機バッテリから前記補機負荷に電力を供給する放電回路と、第２スイッチング素子を含み、前記電圧変換器と前記補機バッテリとの間に接続され、前記補機バッテリの残存容量が所定の閾値以下となった場合に、前記第２スイッチング素子をオン・オフさせて前記電圧変換器の出力電圧を降圧して前記補機バッテリに充電を行う充電回路と、前記補機負荷から回生電力が発生し、前記補機負荷が接続されているラインの電圧が所定の電圧以上となった場合に、前記放電回路の前記第１スイッチング素子をオンとすることで、前記回生電力を前記補機バッテリに導き、前記ラインが高電圧となることを抑制する高電圧抑制回路と、を有することを特徴とする。

このように、車両用電源システムは、補機バッテリの電圧を電圧変換器の目標出力電圧よりも低い電圧とし、補機負荷への連続的な電力供給は電圧変換器によって行い、補機バッテリは、電圧変換器が動作していない場合等、電圧変換器の出力電圧が補機バッテリの電圧よりも低くなった場合に補機負荷に断続的に電力を供給する構成となっている。よって、補機バッテリから連続的に電力を出力する場合より補機バッテリの放電量が少なくなるとともに、補機バッテリの必要充電量も少なくなり、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオン・オフ動作時間が短くなるため、電圧変換損失を低減することができる。また、車両用電源システムは、補機負荷から回生電力が発生し、補機負荷が接続されているラインの電圧が所定の電圧以上となった場合に、放電回路の第１スイッチング素子をオンとし、補機負荷の回生電力を補機バッテリに導く（補機バッテリに充電する）ように構成されている。よって、補機負荷が接続されているラインの電圧が跳ね上がってしまうことを抑制することができる。

本発明の車両用電源システムにおいて、前記補機バッテリと前記放電回路との間に接続された補機リレーと、前記補機リレーの動作を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記補機負荷が接続されている前記ラインの電圧が前記所定の電圧以上となることで前記放電回路の前記第１スイッチング素子がオンとなっている状態が予め定められた時間以上継続した場合に、前記補機負荷以外の高電圧の電源が前記ラインに接続されたことを検出すると共に、前記補機リレーを遮断する（オフにする）、としても好適である。

これにより、補機負荷の回生電力ではなく、電圧の高い電源等が補機負荷のラインに接続されることで放電回路の第１スイッチング素子がオンになった場合に、補機バッテリの充電が継続され、補機バッテリが過充電されてしまうことを抑制することができる。

本発明の車両用電源システムにおいて、前記電圧変換器の出力電圧を調整するコントローラを備え、前記コントローラは、前記補機バッテリの残存容量が所定の第２閾値以上となった場合に、前記電圧変換器の出力電圧を前記補機バッテリの電圧よりも低くすることで、前記放電回路の前記第１スイッチング素子をオンにさせ、前記補機バッテリから前記補機負荷に電力を供給させて前記補機バッテリの残存容量を低下させる、としても好適である。

これにより、補機負荷の回生電力の発生頻度が高く、補機バッテリの残存容量が高くなった場合に、補機バッテリを積極的に放電させて残存容量を低下させることができる。

本発明によれば、補機バッテリの充放電の際の電圧変換損失を低減できると共に、補機負荷から発生した回生電力が放電回路の第１スイッチング素子を通して補機バッテリに導かれるため、補機負荷が接続されているラインの電圧の跳ね上がりを抑制することができる。

本発明の実施形態における電源システムの構成を示す系統図である。 本発明の実施形態における電源システムの補機バッテリのＳＯＣに対する電圧Ｖｂの変化とＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｄｃの変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における電源システムの放電動作を示すフローチャートである。 車両起動時における補機負荷への電流の流れを示す説明図である。 通常走行時における補機負荷への電流の流れを示す説明図である。 通常走行中に補機負荷へのラッシュ電流が発生した場合におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧Ｖｄｃと補機バッテリの電圧Ｖｂの変化を示すグラフである。 通常走行中に補機負荷へのラッシュ電流が発生した場合における補機バッテリの電流ＩｂとＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流Ｉｄｃと補機負荷の要求電流Ｉｒｅｑの時間変化を示すグラフである。 通常走行中に補機負荷へのラッシュ電流が発生した場合の電流の流れを示す説明図である。 本実施形態における電源システムの充電動作を示すフローチャートである。 通常走行中に補機バッテリを充電する際の電流の流れを示す説明図である。 本実施形態における電源システムにおいて、ＥＰＳ装置から回生電力が発生し、低圧ラインの電圧Ｖｃｌが高くなった際の動作を示すフローチャートである。 本実施形態における電源システムにおいて、ＥＰＳ装置から回生電力が発生し、回生電力を補機バッテリに導く際の電流の流れを示す説明図である。 本実施形態における電源システムにおいて、ＥＰＳ装置が接続された低圧ラインの電圧Ｖｃｌが高くなり、その状態が所定時間継続した際の動作を示すフローチャートである。 本実施形態における電源システムにおいて、補機バッテリの残存容量が所定の閾値以上となった際の動作を示すフローチャートである。 従来技術の電源システムの構成を示す系統図である。 補機バッテリの充電回路および放電回路を含む電源システムの構成の一例を示す系統図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態の車両用の電源システム１００について説明する。図１に示すように、本実施形態の電源システム１００は、車両駆動用バッテリであるメインバッテリ１０と、メインバッテリ１０の電圧を降圧する電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、補機バッテリ２３と、補機バッテリ２３の残存容量（ＳＯＣ）が所定の閾値以下となった場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを降圧して補機バッテリ２３に充電を行う充電回路３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも低くなった場合に補機バッテリ２３から補機負荷２２に電力供給を行う放電回路４０と、補機負荷２２から回生電力が発生した場合に補機負荷２２が接続されたライン（低圧ライン６４及び第１補機バッテリライン６５）が高電圧になることを抑制する高電圧抑制回路１４と、コントローラ７０とを備えている。なお、図１において、一点鎖線は信号線を示す。

図１に示すように、メインバッテリ１０は高圧ライン６１によってインバータ１２に接続され、インバータ１２には車両駆動用のモータジェネレータ１３が接続されている。高圧ライン６１には、システムメインリレー１１が配置されている。システムメインリレー１１のインバータ１２の側の高圧ライン６１とＤＣ／ＤＣコンバータ２１とは接続ライン６３で接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と補機負荷２２との間は、低圧ライン６４で接続されている。ここで、本実施形態の補機負荷２２は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置２２ａとその他の補機負荷２２ｂである。その他の補機負荷２２ｂは、例えば、油圧装置、窓の開閉装置、メインバッテリ１０の冷却装置等を駆動する小型モータや、照明装置等を含む。低圧ライン６４の中間点５４と放電回路４０の出力端５６とは第１補機バッテリライン６５によって接続されており、第１補機バッテリライン６５には高電圧抑制回路１４が接続されている。放電回路４０の入力端５５と補機バッテリ２３とは、第２補機バッテリライン６７で接続されている。第１補機バッテリライン６５の中間点５２と充電回路３０の入力端５７との間は充電回路入力ライン６６ａで接続され、充電回路３０の出力端５８と第２補機バッテリライン６７の中間点５１との間は、充電回路出力ライン６６ｂで接続されている。第２補機バッテリライン６７には、補機バッテリ２３の側から順に電流センサ２６、ヒューズ２７、補機リレー２８が接続されている。また、補機リレー２８と中間点５１との間には、ツェナーダイオード２９が接続されている。ツェナーダイオード２９は、補機バッテリ２３に充電を行った際に補機バッテリ２３に過電圧がかかることを防止する。

このように、充電回路３０は、低圧ライン６４と、第１、第２補機バッテリライン６５，６７と、充電回路入力ライン６６ａと、充電回路出力ライン６６ｂとによってＤＣ／ＤＣコンバータ２１と補機バッテリ２３との間に接続されている。充電回路３０の入力端５７は、充電回路３０のＤＣ／ＤＣコンバータ２１に接続されている端部であり、低圧ライン６４を介して補機負荷２２にも接続されている。また、放電回路４０は、低圧ライン６４と第１、第２補機バッテリライン６５，６７とによって補機負荷２２と補機バッテリ２３との間に接続されており、放電回路４０の出力端５６は、放電回路４０の補機負荷２２に接続されている端部であり、低圧ライン６４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２１にも接続されている。

充電回路３０は、入力端５７と出力端５８との間に直列に接続された第２スイッチング素子９２とリアクトル３２と、第２スイッチング素子９２とリアクトル３２との間の接続点５３とグランドとの間に接続されたコンデンサ３４と第３スイッチング素子９３と、第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３の各ゲートに接続され第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３のオン・オフ動作を制御する充電制御ＩＣ３５と、を含んでいる。第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３は、それぞれ寄生ダイオード９２ａ，９３ａを有している。充電回路３０は、第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３を交互にオン・オフ動作させて入力端５７に入力された電圧を降圧して出力端５８から出力する機能を有している。なお、充電回路３０は、上記の様な構成にかかわらず、入力電圧を降圧して出力できる回路であれば、例えば、降圧チョッパ回路や降圧スイッチングレギュレータ等で構成してもよい。

放電回路４０は、入力端５５と出力端５６との間に接続された第１スイッチング素子９１と、第１スイッチング素子９１のゲートに接続されて第１スイッチング素子９１をオン・オフさせる放電制御ＩＣ４２とを含んでいる。第１スイッチング素子９１は寄生ダイオード９１ａを有している。また、放電制御ＩＣ４２は、第１補機バッテリライン６５の中間点５２と第２補機バッテリライン６７の中間点５１とに接続され、各中間点５１，５２の電圧を検出する。中間点５２の電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃに等しく、補機リレー２８がオンの場合には中間点５１の電圧は補機バッテリ２３の電圧Ｖｂに等しいから、放電制御ＩＣ４２は、補機リレー２８がオンの場合には、補機バッテリ２３の電圧ＶｂとＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを検出する。

高電圧抑制回路１４は、抵抗１５とツェナーダイオード１６とを含んでいる。図１では簡略化して描かれているが、抵抗１５とツェナーダイオード１６の間の中間点１７は、例えばトランジスタ等を介して、放電回路４０の第１スイッチング素子９１のゲートに接続されている。中間点１７は、放電回路４０の放電制御ＩＣ４２を介して、第１スイッチング素子９１のゲートに接続されていても良い。ツェナーダイオード１６は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置２２ａ（以降、適宜、ＥＰＳ装置２２ａと言う）から回生電力が発生し、低圧ライン６４及び第１補機バッテリライン６５の電圧が所定の電圧以上となった際に、抵抗１５を通して電流が流れるようなっている。詳細は後述するが、ツェナーダイオード１６に電流が流れると、中間点１７に電流が流れ、それにより、第１スイッチング素子９１のゲートが操作され、第１スイッチング素子９１がオンにされる。第１スイッチング素子９１がオンにされることで、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力が補機バッテリ２３に導かれるようになっている。

補機バッテリ２３には、電圧Ｖｂを検出する電圧センサ２４と、温度Ｔｂを検出する温度センサ２５とが取り付けられている。第２補機バッテリライン６７には、補機バッテリ２３の電流Ｉｂを検出する電流センサ２６が接続されている。

図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、充電制御ＩＣ３５と、放電制御ＩＣ４２と、補機リレー２８と、高電圧抑制回路１４と、電圧センサ２４と、温度センサ２５と、電流センサ２６とはコントローラ７０に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、充電制御ＩＣ３５、放電制御ＩＣ４２、補機リレー２８とはコントローラ７０の指令によって動作する。だたし、放電制御ＩＣ４２は、コントローラ７０と独立して第１スイッチング素子９１をオン・オフすることもできる。また、高電圧抑制回路１４も、コントローラ７０と独立して第１スイッチング素子９１をオン・オフすることができる。コントローラ７０には、高電圧抑制回路１４の中間点１７に電流が流れているか否かの情報が入力される。電圧センサ２４、温度センサ２５、電流センサ２６の検出した各信号はコントローラ７０に入力される。さらに、放電制御ＩＣ４２が検出した中間点５１，５２の各電圧の信号も放電制御ＩＣからコントローラ７０に入力される。コントローラ７０は、内部に演算処理を行うＣＰＵ７１と、制御プログラムや制御データを格納するメモリ７２を含むコンピュータである。コントローラ７０は、接続線６８で補機バッテリ２３と接続されるとともに接続線６９、低圧ライン６４でＤＣ／ＤＣコンバータ２１に接続され、補機バッテリ２３或いはＤＣ／ＤＣコンバータ２１から動作電力が供給される。

本実施形態の補機バッテリ２３はリチウムイオン電池で構成されており、図２の破線で示すように残存容量（ＳＯＣ）が大きくなるに従って電圧Ｖｂが高くなる。残存容量（ＳＯＣ）は、満充電容量（Ａ・ｈ）に対するバッテリの充電量（Ａ・ｈ）の割合（％）であり、満充電で１００％である。以下の説明では、残存容量（ＳＯＣ）は、ＳＯＣという。図２に示すように、本実施形態の補機バッテリ２３は、ＳＯＣが０％の電圧ＶｂはＶ０であり、ＳＯＣが１００％（満充電）の電圧ＶｂはＶ０よりも高いＶ１００であり、ＳＯＣが大きくなるに従って、電圧ＶｂはＶ０からＶ１００まで変化する。この補機バッテリ２３のＶ０からＶ１００までの電圧変化範囲は、補機負荷２２を断続的に駆動可能な電圧範囲である。また、図２の一点鎖線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の目標出力電圧がＶｄ０の場合の出力電圧Ｖｄｃを示す。図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の目標出力電圧Ｖｄ０は、補機バッテリ２３の満充電電圧であるＶ１００よりも高くなっている（Ｖｄｃ＞Ｖ１００）。従って、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の目標出力電圧Ｖｄ０よりも低くなっている（Ｖｂ＜Ｖｄ０）。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の目標出力電圧Ｖｄ０は、補機負荷２２を連続的に駆動可能な電圧である。

以上のように構成された電源システム１００の動作について説明する。最初に図３から図７を参照して補機バッテリ２３の放電動作について説明する。

＜放電制御＞
放電回路４０の放電制御ＩＣ４２は、補機リレー２８がオンの場合に補機バッテリ２３の電圧Ｖｂに等しい中間点５１の電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃと等しい中間点５２の電圧を検出している。そして、図３のステップＳ１０１に示すように、放電制御ＩＣ４２は、補機バッテリ２３の電圧ＶｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃよりも高い場合（Ｖｂ＞Ｖｄｃの場合）には、図３のステップＳ１０２に進んで第１スイッチング素子９１をオンとして補機バッテリ２３を放電させ、補機バッテリ２３から補機負荷２２に電力を供給する。また、放電制御ＩＣ４２は、図３のステップＳ１０１でＮＯと判断した場合、つまり、補機バッテリ２３の電圧ＶｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃ以下（Ｖｂ≦Ｖｄｃ）の場合、第１スイッチング素子９１をオフとして補機バッテリ２３の放電を停止する。

＜車両起動時の放電回路の動作＞
図４に示すように、車両のスタートスイッチがオンとされて車両が起動すると、コントローラ７０の指令により補機リレー２８がオンとなる。すると、中間点５１の電圧は補機バッテリ２３の電圧Ｖｂに等しくなる。これにより、放電制御ＩＣ４２は、補機バッテリ２３の電圧ＶｂとＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃとを検出する。

この時点では、まだシステムメインリレー１１はオフでＤＣ／ＤＣコンバータ２１も停止しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃはゼロとなっている。このため、放電制御ＩＣ４２は、図３のステップＳ１０１で補機バッテリ２３の電圧ＶｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃよりも高い（Ｖｂ＞Ｖｄｃ）と判断して、図３のステップＳ１０２に進んで第１スイッチング素子９１をオンとして補機バッテリ２３を放電させ、補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給を行う。

すると、図４の矢印Ｒ１に示すように、補機バッテリ２３から補機負荷２２に向かって電流が流れる。また、第１スイッチング素子９１がオフからオンになるまでの間は、放電回路４０の寄生ダイオード９１ａを通って補機バッテリ２３から補機負荷２２に向かって電流が流れるので、補機バッテリ２３の電圧ＶｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃよりも高い場合には、時間遅れ無く補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給を行うことができる。なお、車両が停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が停止した場合も上記と同様に補機バッテリ２３から補機負荷２２へ電力供給を行う。

＜通常走行時の放電回路の動作＞
先に図４を参照して説明したように、補機バッテリ２３から補機負荷２２に電力が供給されると、図示しないＥＣＵが起動する。ＥＣＵは、システムメインリレー１１をオンにしてメインバッテリ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ２１とを接続する。また、コントローラ７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を起動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が動作を開始すると、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高い目標出力電圧Ｖｄ０となる（Ｖｂ≦Ｖｄｃ＝Ｖｄ０）。すると、放電制御ＩＣ４２は、図３のステップＳ１０１でＮＯと判断し、第１スイッチング素子９１をオフとして、補機バッテリ２３の放電を停止し、補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給を停止する。

補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給が停止されると、図５の矢印Ｒ２，Ｒ４に示すようにメインバッテリ１０の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２１から補機負荷２２に供給される。また、図５の矢印Ｒ３に示すように、メインバッテリ１０の電力は、インバータ１２からモータジェネレータ１３に供給され、車両は通常走行を行う。車両が通常走行を行っている間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高い目標出力電圧Ｖｄ０に保たれるので、放電制御ＩＣ４２は、第１スイッチング素子９１をオフのままとする。

このように、本実施形態の電源システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が動作していない車両の起動時、或いは車両の停止時には、補機バッテリ２３から補機負荷２２に電力を供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が動作している通常走行中は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１から連続的に補機負荷２２への電力供給を行う。

＜通常走行中の補機負荷のラッシュ電流発生時の放電回路の動作＞
図６Ａの時刻ゼロから時刻ｔ１までの間のように、車両が通常走行中は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃ（図６Ａ中に一点鎖線で示す）は、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高い目標出力電圧Ｖｄ０に保たれている。また、図６Ｂの時刻ゼロから時刻ｔ１までの間のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流Ｉｄｃ（図６Ｂ中に一点鎖線で示す）は、補機負荷２２の要求電流Ｉｒｅｑ（図６Ｂ中に実線で示す）に等しくなっている。この時の出力電流Ｉｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが目標出力電圧Ｖｄ０の場合の上限出力電流Ｉｄｍａｘよりも小さい。

補機負荷２２には、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置２２ａ、油圧装置を駆動する小型モータが含まれている。これらの小型モータは、運転者が急ハンドルや急ブレーキの操作をした場合、急速な動作をするために短時間で大きな電流（ラッシュ電流）が必要になる。このため、図６Ｂの時刻ｔ１で急ハンドル或いは急ブレーキの操作がされた場合には、図６Ｂに実線で示すように補機負荷２２の要求電流Ｉｒｅｑは時刻ｔ１以降、急速に大きくなっていく。これにつれて、図６Ｂに一点鎖線で示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流Ｉｄｃも急速に大きくなっていく。そして、図６Ｂの時刻ｔ２にＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流Ｉｄｃが上限出力電流Ｉｄｍａｘに達すると、図６Ａの一点鎖線に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、出力電圧Ｖｄｃを目標出力電圧Ｖｄ０に維持することができず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは目標出力電圧Ｖｄ０から低下し始める。

図６Ａの時刻ｔ３にＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも低くなった場合、つまり、補機バッテリ２３の電圧ＶｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃよりも高くなった場合（Ｖｂ＞Ｖｄｃ）には、放電制御ＩＣ４２は、図３のステップＳ１０１でＹＥＳと判断してステップＳ１０２に進み、第１スイッチング素子９１をオンとして補機バッテリ２３の放電を開始する。すると、図６Ｂに破線で示すように、補機バッテリ２３から補機負荷２２に電流Ｉｂが流れ出す。この時、図７の矢印Ｒ４で示すように補機負荷２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ２１から出力電流Ｉｄｃが流れるとともに、図７の矢印Ｒ１で示すように補機バッテリ２３から電流Ｉｂが流れる。従って、補機負荷２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ２１と補機バッテリ２３とから電力が供給される。補機バッテリ２３から補機負荷２２に電力が供給されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１からの供給電力と補機バッテリ２３からの供給電力のバランスにより、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも少し低い電圧に保たれる。

図６Ｂに示すように、時刻ｔ３に急ハンドル或いは急ブレーキの操作が終わると、補機負荷２２の要求電流Ｉｒｅｑはピーク電流Ｉｐｅａｋから急速に低下する。すると、図６Ａに示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが上昇し始め、図６Ａの時刻ｔ４に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ以上となる（Ｖｂ≦Ｖｄｃ）。すると、放電制御ＩＣ４２は、図３のステップＳ１０１でＮＯと判断して図３のステップＳ１０３に示すように、第１スイッチング素子９１をオフとする。これにより、図６Ｂの時刻ｔ４の後、補機バッテリ２３の電流Ｉｂはゼロとなる。また、図６Ｂに示す時刻ｔ４の後、補機負荷２２の要求電流Ｉｒｅｑは急速に低下してくるので、これにつれて、図６Ａに示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが上昇してくる。

そして、図６Ｂの時刻ｔ５に補機負荷２２の要求電流ＩｒｅｑがＤＣ／ＤＣコンバータ２１の上限出力電流Ｉｄｍａｘよりも小さくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは目標出力電圧Ｖｄ０に戻る。そして、時刻ｔ６に車両が通常走行に戻ると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高い目標出力電圧Ｖｄ０に保たれ、放電制御ＩＣ４２は、第１スイッチング素子９１をオフに保つ。

以上説明したように、通常走行中に急ハンドル或いは急ブレーキの操作が行われ、補機負荷２２のラッシュ電流が発生して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも低くなった場合（Ｖｂ＞Ｖｄｃ）には、放電制御ＩＣ４２は第１スイッチング素子９１をオンとして補機バッテリ２３を放電させて補機負荷２２への供給電力をバックアップする。また、補機負荷２２のラッシュ電流が発生しておらず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも低くならない場合には、補機負荷２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ２１から連続的に電力が供給される。

このように、本実施形態の電源システム１００は、通常走行時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１から連続的に補機負荷２２への電力供給を行い、補機負荷２２のラッシュ電流が発生した場合には、断続的に補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の供給電力をバックアップする。

＜充電制御＞
次に、図８，９を参照しながら補機バッテリ２３の充電動作について説明する。コントローラ７０は、メモリ７２に補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、温度ＴｂとＳＯＣとの関係を示すマップを格納している。コントローラ７０は、図８のステップＳ２０１に示すように、電圧センサ２４、電流センサ２６、温度センサ２５で検出した補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、温度Ｔｂと、このマップに基づいて補機バッテリ２３のＳＯＣを計算し、所定の閾値である充電開始閾値Ｃａと比較する。そして、補機バッテリ２３のＳＯＣが充電開始閾値Ｃａ以下となった場合、図８のステップＳ２０２に進み、放電制御ＩＣ４２が検出した中間点５１，５２の電圧をそれぞれ補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃとして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃと補機バッテリ２３の電圧Ｖｂとを比較する。そして、図８のステップＳ２０２でＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂ以上の場合には（Ｖｄｃ≧Ｖｂ）、図８のステップＳ２０３に進み、充電制御ＩＣ３５に充電回路３０の起動指令を出力するとともに、放電制御ＩＣ４２で検出した補機バッテリ２３の電圧Ｖｂを充電制御ＩＣ３５に出力する。

充電回路３０が起動したら、コントローラ７０は、図８のステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０１と同様に補機バッテリ２３のＳＯＣを計算し、補機バッテリ２３のＳＯＣが充電停止閾値Ｃｂ以上になるまで充電回路３０の動作を維持するとともに、充電制御ＩＣ３５に放電制御ＩＣ４２で検出した補機バッテリ２３の電圧Ｖｂを出力する（ステップＳ２０３）。そして、コントローラ７０は、図８のステップＳ２０４で補機バッテリ２３のＳＯＣが充電停止閾値Ｃｂ以上となったら、ステップＳ２０５に進み、充電制御ＩＣ３５に充電回路３０の動作を停止する指令を出力する。

一方、コントローラ７０は、図８のステップＳ２０１でＮＯと判断した場合、及び、図８のステップＳ２０２でＮＯと判断した場合には、充電回路３０を起動せずに最初に戻り、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５を繰り返す。

充電制御ＩＣ３５は、コントローラ７０からの起動指令が入力されたら、第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３とを交互にオン・オフさせてＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを補機バッテリ２３の充電電圧Ｖｃｈに降圧する。充電電圧Ｖｃｈは、コントローラ７０から入力された補機バッテリ２３の電圧Ｖｂと同一或いは少し高い電圧である。補機バッテリ２３の電圧Ｖｂは、図２に示すようにＳＯＣによってＶ０からＶ１００まで変化するので、充電制御ＩＣ３５は、コントローラ７０から入力された補機バッテリ２３の電圧Ｖｂに基づいて第２スイッチング素子９２と第３スイッチング素子９３のデューティ比を変化させて充電電圧Ｖｃｈが補機バッテリ２３の電圧Ｖｂと同一或いは少し高い電圧となるように調整する。なお、補機バッテリ２３の充電電圧Ｖｃｈを変化させず、図２を参照して説明した補機バッテリ２３の満充電電圧であるＶ１００として充電するようにしてもよい。

＜通常走行中の補機バッテリの充電動作＞
先に図５を参照して説明したと同様、車両が通常走行している場合には、図９の矢印Ｒ２，Ｒ４に示すようにメインバッテリ１０の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２１から補機負荷２２に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃは、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高い目標出力電圧Ｖｄ０に保たれるので、放電制御ＩＣ４２は、第１スイッチング素子９１をオフのままとしている。充電制御ＩＣ３５にコントローラ７０からの起動指令が入力されると、充電制御ＩＣ３５は、第２スイッチング素子９２、第３スイッチング素子９３を交互にオン・オフさせてＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを充電電圧Ｖｃｈに降圧し、図９の矢印Ｒ５に示すように補機バッテリ２３に充電する。

以上説明した充電制御において、充電開始閾値Ｃａ、充電停止閾値Ｃｂはいろいろな値をとることが可能であるが、例えば、充電開始閾値Ｃａは、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂがあまり低くならないように、５０〜６０％程度、充電停止閾値Ｃｂは高いほど車両停止期間を長くできるが、あまり高くすると補機バッテリ２３を過充電してしまう可能性があるので、８０〜９０％程度としてもよい。また、先に述べたように、補機バッテリ２３からの電力供給は、車両の起動時、停止時のようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１が停止している場合や、補機負荷２２にラッシュ電流が流れる場合で、通常走行中には補機バッテリ２３から補機負荷２２への電力供給は行われない。このため、補機バッテリ２３の放電量は少なく、必要な充電量も少ない。

＜本実施形態の電源システムの電圧変換損失を低減できる効果＞
以上説明したように、本実施形態の電源システム１００は、補機バッテリ２３の電圧ＶｂをＤＣ／ＤＣコンバータ２１の目標出力電圧Ｖｄ０よりも低い電圧とし、補機負荷２２への連続的な電力供給はＤＣ／ＤＣコンバータ２１によって行い、補機バッテリ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が動作していない車両の起動時、車両の停止時、或いは、補機負荷２２にラッシュ電流が発生してＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力が不足して出力電圧Ｖｄｃが低下した場合に、断続的に補機負荷２２に電力を供給する。このため、補機バッテリ２３から補機負荷２２への放電量が少なくなるとともに、第１スイッチング素子９１を常にオン・オフ動作させる必要が無い。また、補機バッテリ２３の放電量が少ないので、補機バッテリ２３の必要充電量も少なくなり、第２スイッチング素子９２、第３スイッチング素子９３も常にオン・オフ動作を行う必要が無い。これにより、図１４に示す従来技術の電源システム２００のように、補機バッテリ２０５によって補機負荷２０６への電力供給を行い、専用のＤＣ／ＤＣコンバータ２０７を常に昇圧動作或いは降圧動作させる構成に比べて電圧変換損失を低減することができる。

＜ＥＰＳ装置から回生電力が発生した場合の動作＞
次に、図１０、図１１を参照しながら電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置２２ａから回生電力が発生した場合の動作について説明する。補機負荷２２の１つであるＥＰＳ装置２２ａはモータを有し、そのモータは、車輪が縁石に衝突することによる衝撃等により回生方向に回転した場合、数ｋＷの回生電力を発生する。本実施形態の電源システム１００は、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生した場合に、その回生電力を補機バッテリ２３に導き、補機負荷２２が接続されている低圧ライン６４及び第１補機バッテリライン６５の電圧が数１００Ｖといった高電圧になることを抑制する高電圧抑制回路１４を有している。

図１０は、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生した場合に高電圧抑制回路１４により行われる動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ３０１で、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生したことにより、所定の電圧Ｖｔｈ以上になったかを検出する。なお、第１補機バッテリライン６５の電圧は、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌと同じである。図１１は、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生した際の電流の流れを示す図である。高電圧抑制回路１４のツェナーダイオード１６は、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生し、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが所定の電圧Ｖｔｈ以上になった際に、抵抗１５を通して電流が流れるようなっている（図１１では、この電流の流れが矢印Ｒ６で示されている）。ステップＳ３０１の検出は、このツェナーダイオード１６に電流が流れるか否かにより行われる。

図１０のステップＳ３０１がＹｅｓの場合、すなわち、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力が発生している場合には、ステップＳ３０２で、高電圧抑制回路１４により放電回路４０の第１スイッチング素子９１がオンにされる。これは、図１１に示す抵抗１５とツェナーダイオード１６の間の中間点１７に流れる電流により、第１スイッチング素子９１のゲートが操作されることにより行われる。前述したように、中間点１７は、放電回路４０の放電制御ＩＣ４２を介して、第１スイッチング素子９１のゲートに接続されていても良く、その場合には、放電制御ＩＣ４２が第１スイッチング素子９１のゲートを操作することで、第１スイッチング素子９１がＯＮにされる。図１１には、第１スイッチング素子９１がオンにされた場合の電流の流れが矢印Ｒ７で示されている。第１スイッチング素子９１がオンにされると、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力は、放電回路４０の第１スイッチング素子９１を通して補機バッテリ２３に導かれ、補機バッテリ２３に充電されることになる。これにより、補機負荷２２が接続されている低圧ライン６４の電圧が数１００Ｖといった高電圧となることが抑制され、補機負荷２２を含む補機系のシステムのＥＣＵやアクチュエータ等を保護することができる。

ＥＰＳ装置２２ａからの回生電力が止まると、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが所定の電圧Ｖｔｈより低くなる（図１０のステップＳ３０１がＮｏとなる）。この場合、ステップＳ３０３で、高電圧抑制回路１４により放電回路４０の第１スイッチング素子９１がオフにされる。これは、図１１に示す高電圧抑制回路１４のツェナーダイオード１６がＶｃｌ＜Ｖｔｈになったことにより電流を通さなくなり、中間点１７に電流が流れなくなることで、第１スイッチング素子９１のゲートが操作されて行われる。なお、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生していない通常時は、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌは所定の電圧Ｖｔｈより低くなっており（ステップＳ３０１がＮｏ）、高電圧抑制回路１４のツェナーダイオード１６には電流が流れず（中間点１７に電流が流れず）、第１スイッチング素子９１はオフにされている（ステップＳ３０３）。

＜本実施形態の電源システムの低圧ラインが高電圧になることを抑制できる効果＞
以上説明したように、本実施形態の電源システム１００は、補機負荷２２の１つであるＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生し、補機負荷２２が接続されている低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが所定の電圧Ｖｔｈ以上となった際に、放電回路４０の第１スイッチング素子９１をオンとし、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力を補機バッテリ２３に導く（補機バッテリ２３に充電する）ように構成されている。よって、補機負荷２２が接続されている低圧ライン６４の電圧が跳ね上がってしまう（高電圧になってしまう）ことを抑制することができ、補機負荷２２を含む補機系のシステムのＥＣＵやアクチュエータ等を保護することができる。なお、以上ではＥＰＳ装置２２ａから回生電力が発生した場合について説明したが、ＥＰＳ装置２２ａ以外の補機負荷２２から回生電力が発生した場合についても同様に低圧ライン６４が高電圧になることを抑制できる。

ＥＰＳ装置２２ａの回生電力を補機バッテリ２３に導くためには、通常、定格が大きなスイッチング素子が必要となる。しかし、本実施形態の電源システム１００の第１スイッチング素子９１は、元々、前述したラッシュ電流を供給するために定格が大きな素子が用いられており、本実施形態では、この第１スイッチング素子９１を用いてＥＰＳ装置２２ａの回生電力を補機バッテリ２３に導く。よって、回生電力を補機バッテリ２３に導くために、あらためて定格の大きな素子を設ける必要がない。また、高電圧抑制回路１４は電圧上昇を検出するだけの回路で良い。よって、電源システム１００の構成は、簡易なものにできている。

＜低圧ラインの電圧Ｖｃｌが高くなり、その状態が所定時間継続した際の動作＞
本実施形態の電源システム１００のように高電圧抑制回路１４が設けられている場合、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力以外の要因によって、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが所定の電圧Ｖｔｈ以上となり、高電圧抑制回路１４により第１スイッチング素子９１がオンにさる可能性がある。回生電力以外の要因とは、例えば、高電圧の電源がジャンパーケーブル等で低圧ライン６４につながれた場合等である。ＥＰＳ装置２２ａの回生電力が発生している時間は非常に短いため、回生電力を数回程度、補機バッテリ２３に充電したとしても、補機バッテリ２３が過充電になる可能性は低い。しかし、回生電力以外の要因で第１スイッチング素子９１がオンにされ、補機バッテリ２３が充電される場合には、長時間の充電が行われ、補機バッテリ２３が過充電になる可能性がある。

そこで、次に説明するようにコントローラ７０により第１スイッチング素子９１と補機バッテリ２３との間にある補機リレー２８を制御することで、補機バッテリ２３の過充電を抑制できるようにしてもよい。図１２は、その場合の動作を示すフロ―チャートである。図１２のステップＳ４０１で、低圧ライン６４の電圧Ｖｃｌが所定の電圧Ｖｔｈ以上（Ｖｃｌ≧Ｖｔｈ）の状態であるか、すなわち、高電圧抑制回路１４の中間点１７に電流が流れ、高電圧抑制回路１４により第１スイッチング素子９１がオンにされているかを検出する。コントローラ７０には、高電圧抑制回路１４からＶｃｌ≧Ｖｔｈであるか否か（中間点１７に電流が流れているか否か）の情報が入力されており、高電圧抑制回路１４は、Ｖｃｌ≧Ｖｔｈになった段階で、コントローラ７０を起動させる。

ステップＳ４０１でＶｃｌ≧Ｖｔｈの場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ４０２で、コントローラ７０は、Ｖｃｌ≧Ｖｔｈの状態、すなわち、高電圧抑制回路１４により第１スイッチング素子９１がオンにされている状態の時間を計測し、その状態が所定時間（予め定められた時間）ｔｐだけ継続したかを確認する。Ｖｃｌ≧Ｖｔｈの状態が所定時間ｔｐだけ継続した場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）には、ＥＰＳ装置２２ａの回生電力以外の要因でＶｃｌ≧Ｖｔｈとなり第１スイッチング素子９１がオンにされていると判断し、ステップＳ４０３で、コントローラ７０は強制的に補機リレー２８をオフにする。これにより、低圧ライン６４と補機バッテリ２３との間の接続が切れ、補機バッテリ２３への充電が止まり、補機バッテリ２３が過充電されることを抑制することができる。

一方、ステップＳ４０２で、Ｖｃｌ≧Ｖｔｈの状態が所定時間ｔｐだけ継続していない場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）には、引き続き所定時間ｔｐ継続するかを確認し、その間にＶｃｌ≧Ｖｔｈの状態ではなくなった、すなわち、第１スイッチング素子９１がオフになった場合には、コントローラ７０は補機リレー２８を操作せずに処理を終了する。

＜補機バッテリの残存容量が所定の閾値以上となった際の動作＞
本実施形態の電源システム１００は、車両の走行中に補機バッテリ２３が放電を行うのは補機負荷２２にラッシュ電流が流れる場合だけである。そのため、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が頻繁に発生し、それらが補機バッテリ２３に充電されると、補機バッテリ２３が過充電されてしまう可能性がある。

そこで、次に説明するように、コントローラ７０により、補機バッテリ２３の残存容量（ＳＯＣ）が高くなった際には、補機バッテリ２３の残存容量（ＳＯＣ）を積極的に低下させるようにしても良い。図１３は、その場合の動作を示すフロ―チャートである。図１３のステップ５０１で、コントローラ７０は、補機バッテリ２３のＳＯＣが閾値Ｃｃ以上かを確認する。閾値Ｃｃは例えば８０〜９０％程度の値である。

補機バッテリ２３のＳＯＣが閾値Ｃｃ以上である場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５０２で、コントローラ７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも低く設定する。なお、前述したように、コントローラ７０は、補機バッテリ２３の電圧Ｖｂを放電制御ＩＣ４２から取得する。ステップＳ５０２で、コントローラ７０がＶｄｃ＜Ｖｂとすることで、放電回路４０の第１スイッチング素子９１がオンとなり、補機バッテリ２３の電力が補機負荷２２に供給されることになる。これにより、補機バッテリ２３のの残存容量（ＳＯＣ）を積極的に低下させることができ、ＥＰＳ装置２２ａから回生電力が頻繁に発生した場合であっても、補機バッテリ２３が過充電されることを抑制することができる。

一方、補機バッテリ２３のＳＯＣが閾値Ｃｃ未満である場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）には、ステップＳ５０３で、コントローラ７０は通常通りＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖｄｃを補機バッテリ２３の電圧Ｖｂよりも高く設定する。なお、補機バッテリ２３は、低温時に残存容量（ＳＯＣ）が高くなると、リチウム（Ｌｉ）金属の析出が起こる可能性がある。よって、特に低温時において、上記で説明したフローを実行することで、ＳＯＣを低下させ、Ｌｉ金属の析出を抑制するようにしても良い。

１０，２０１，３０１ メインバッテリ、１１ システムメインリレー、１２，２０２，３１４ インバータ、１３，２０３，３１５ モータジェネレータ、１４ 高電圧抑制回路、１５ 抵抗、１６，２９ ツェナーダイオード、１７，５１，５２，５４ 中間点、２１，２０７，３０２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２，２２ｂ，２０６，３０４ 補機負荷、２２ａ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置、２３，２０５，３０３ 補機バッテリ、２４ 電圧センサ、２５ 温度センサ、２６ 電流センサ、２７ ヒューズ、２８ 補機リレー、３０，３１２ 充電回路、３２ リアクトル、３４ コンデンサ、３５ 充電制御ＩＣ、４０，３１０ 放電回路、４２ 放電制御ＩＣ、５３ 接続点、５５，５７ 入力端、５６，５８ 出力端、６１ 高圧ライン、６３ 接続ライン、６４ 低圧ライン、６５ 第１補機バッテリライン、６６ａ 充電回路入力ライン、６６ｂ 充電回路出力ライン、６７ 第２補機バッテリライン、６８，６９ 接続線、７０ コントローラ、７１ ＣＰＵ、７２ メモリ、９１，３０５ 第１スイッチング素子、９１ａ，９２ａ，９３ａ 寄生ダイオード、９２，３０６ 第２スイッチング素子、９３，３０７ 第３スイッチング素子、１００，２００，３００ 電源システム、２０４ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ。

Claims (1)

1. 車両駆動用バッテリと、
   前記車両駆動用バッテリの電圧を変換する電圧変換器と、
   前記電圧変換器の目標出力電圧より電圧の低い補機バッテリと、を含み、
   前記車両駆動用バッテリの電力を前記電圧変換器から補機負荷に供給する電源システムであって、
   第１スイッチング素子を含み、前記補機負荷と前記補機バッテリとの間に接続され、前記電圧変換器の出力電圧が前記補機バッテリの電圧よりも低くなった場合に、前記第１スイッチング素子をオンとして前記補機バッテリから前記補機負荷に電力を供給する放電回路と、
   第２スイッチング素子を含み、前記電圧変換器と前記補機バッテリとの間に接続され、前記補機バッテリの残存容量が所定の閾値以下となった場合に、前記第２スイッチング素子をオン・オフさせて前記電圧変換器の出力電圧を降圧して前記補機バッテリに充電を行う充電回路と、
   前記補機負荷から回生電力が発生し、前記補機負荷が接続されているラインの電圧が所定の電圧以上となった場合に、前記放電回路の前記第１スイッチング素子をオンとすることで、前記回生電力を前記補機バッテリに導き、前記ラインが高電圧となることを抑制する高電圧抑制回路と、
   前記補機バッテリと前記放電回路との間に接続された補機リレーと、
   前記補機リレーの動作を制御するコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記補機負荷が接続されている前記ラインの電圧が前記所定の電圧以上となることで前記放電回路の前記第１スイッチング素子がオンとなっている状態が予め定められた時間以上継続した場合に、前記補機負荷以外の高電圧の電源が前記ラインに接続されたことを検出すると共に、前記補機リレーをオフにする、
   車両用電源システム。