JP6928830B2 - 電源管理装置および電源管理システム - Google Patents

Description

本発明は、電源管理装置および電源管理システムに関するものである。

従来、車両、船やボートにおいては、エンジン始動用のメインの二次電池と、補機用のサブの二次電池等のように複数の二次電池を搭載する場合がある。

特許文献１には、スタータバッテリを始動用のみに用い、始動事象以外で電力が副バッテリから取り出されるときに、スタータバッテリと回路との接続を遮断して、スタータバッテリが消耗しないように制御するバッテリシステムに関する技術が開示されている。

特表２００３−５３３１５９号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、スタータバッテリのみを始動用に用いることから、スタータバッテリが消耗した場合、エンジンを始動できなくなるという問題点がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、エンジンを確実に始動することが可能な電源管理装置および電源管理システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、スタータモータおよび電装負荷に対して複数の二次電池から電力を供給する電源管理装置において、複数の前記二次電池のそれぞれの充電状態を検出する検出装置から供給される検出信号を入力する入力手段と、エンジンを始動する際に、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記スタータモータに電力を供給する前記二次電池を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記二次電池から前記スタータモータに電力が供給されるように接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、エンジンを確実に始動することが可能となる。

また、本発明は、前記検出装置は、複数の前記二次電池のＳＯＣ（State of Charge）または始動判定もしくはシステム起動判定に係るＳＯＦ（State of Function）を検出し、前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦに基づいて前記二次電池を選択する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の状態を確実に検出し、より適切な二次電池を選択することができる。

また、本発明は、複数の前記二次電池として第１二次電池および第２二次電池を有し、前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第１閾値よりも大きい場合には前記第１二次電池を選択し、前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第１閾値以下であって、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第２閾値よりも大きい場合には前記第２二次電池を選択する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、２つの二次電池から適切な方を正確に選ぶことができる。

また、本発明は、前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値以下であり、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第２閾値以下であり、前記第１二次電池および前記第２二次電池の電位差が所定の電位差以下である場合には、前記第１二次電池および前記第２二次電池の双方を選択し、前記切り換え手段は、前記第１二次電池および前記第２二次電池が並列接続されるように前記接続を切り換える、ことを特徴とする。
このような構成によれば、２つの二次電池が消耗している場合でもエンジンの始動の可能性を高めることができる。

また、前記電装負荷として、電源電圧の変動を抑制すべき前記電装負荷を有し、前記切り換え手段は、前記選択手段によって選択されていない側の前記二次電池から前記電源電圧の変動を抑制すべき前記電装負荷に電力を供給するように前記接続を切り換える、ことを特徴とする。
このような構成によれば、スタータモータが動作した場合でも、電源電圧の変動に弱い電装負荷に電圧の変動が伝わることを防止できる。

また、本発明は、前記エンジンを停止している際に、前記電装負荷に電力を供給している前記二次電池の充電状態が所定の閾値以下になったことが前記検出装置によって検出された場合には、前記切り換え手段は、他の前記二次電池に前記接続を切り換えることを特徴とする。
このような構成によれば、電装負荷が継続的に動作できるようにすることができる。

また、本発明は、前記検出装置によって検出された前記充電状態に基づいて、少なくとも１つの前記二次電池の充電が必要であると判定された場合には前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行う制御手段を有する。
このような構成によれば、エンジンを停止中に電装負荷を使用している場合に、エンジンが始動できなくなることを防止できる。

また、本発明は、前記電装負荷に流れる電流を検出する電流検出手段を有し、前記制御手段は、前記電流検出手段による検出結果に基づいて、複数の前記二次電池のそれぞれの放電可能時間を推定し、推定した前記放電可能時間に基づいて前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行うことを特徴とする。
このような構成によれば、放電可能時間に基づいて制御を行うことで、エンジンを停止中に電装負荷を使用している場合に、エンジンが始動できなくなることを確実に防止することができる。

また、本発明は、前記制御手段は、ユーザによって設定された条件に基づいて、前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行うことを特徴とする。
このような構成によれば、ユーザの用途または使用環境に応じて最適な制御を行うことができる。

また、本発明は、スタータモータおよび電装負荷に対して複数の二次電池から電力を供給する電源管理装置と、複数の前記二次電池の状態を検出する検出装置とを有する電源管理システムにおいて、前記検出装置は、複数の前記二次電池のそれぞれの充電状態を検出し、前記電源管理装置は、前記検出装置から供給される検出信号を入力する入力手段と、エンジンを始動する際に、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記スタータモータに電力を供給する前記二次電池を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記二次電池から前記スタータモータに電力が供給されるように接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、エンジンを確実に始動することが可能となる。

本発明によれば、エンジンを確実に始動することが可能な電源管理装置および電源管理システムを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電源管理装置の構成例を示す図である。 図１の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 図１に示す実施形態において、エンジンを始動する際に実行される処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示す実施形態において、エンジンが停止されている際に実行される処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る電源管理装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、電源管理装置１０は、制御部１１、スイッチ１２〜２４、および、センサ２５〜２８を有している。また、電源管理装置１０には、発電機３０、二次電池３１，３２、二次電池状態検出装置３３，３４、警告部３５、スタータモータ３６、および、電装負荷４１〜４４が接続されている。

ここで、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３，３４によって検出された二次電池３１，３２の状態を入力するとともに、センサ２５〜２８によって電装負荷４１〜４４に流れる電流を検出し、検出したこれらの値に基づいて、スイッチ１２〜２４を制御する。

図２は、図１に示す制御部１１の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１ｃ、通信部１１ｄ、Ｉ／Ｆ（Interface）１１ｅを有している。ここで、ＣＰＵ１１ａは、ＲＯＭ１１ｂに格納されているプログラム１１ｂａに基づいて各部を制御する。ＲＯＭ１１ｂは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム１１ｂａ等を格納している。ＲＡＭ１１ｃは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム１１ｂａを実行する際に生成されるデータや、数式またはテーブル等のパラメータ１１ｃａを格納する。通信部１１ｄは、上位の装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）等との間で通信を行い、検出した情報または制御情報を上位装置に通知する。Ｉ／Ｆ１１ｅは、二次電池状態検出装置３３，３４およびセンサ２５〜２８から供給される信号を取り込むとともに、スイッチ１２〜２４等に駆動電流を供給してこれらを制御する。

図１に戻る。スイッチ１２は、制御部１１によってオン／オフの状態が制御され、オンの状態に制御された場合には、発電機３０から供給される直流電力を二次電池３１に供給して充電する。スイッチ１３は、制御部１１によってオン／オフの状態が制御され、オンの状態に制御された場合には、発電機３０から供給される直流電力を二次電池３２に供給して充電する。

スイッチ１４は、制御部１１によってオン／オフの状態が制御され、オンの状態に制御された場合には、二次電池３１から供給される直流電力を、スイッチ２４を介してスタータモータ３６に供給する。スイッチ１５は、制御部１１によってオン／オフの状態が制御され、オンの状態に制御された場合には、二次電池３２から供給される直流電力を、スイッチ２４を介してスタータモータ３６に供給する。

スイッチ１６は、制御部１１によって図１の上側または下側に接続された状態とされ、上側に接続された状態された場合には、二次電池３１から供給される直流電力を、スイッチ２０およびセンサ２５を介して電装負荷４１に供給し、下側に接続された状態にされた場合には、二次電池３２から供給される直流電力を、スイッチ２０およびセンサ２５を介して電装負荷４１に供給する。スイッチ１７は、制御部１１によって図１の上側または下側に接続された状態とされ、上側に接続された状態にされた場合には、二次電池３１から供給される直流電力を、スイッチ２１およびセンサ２６を介して電装負荷４２に供給し、下側に接続された状態にされた場合には、二次電池３２から供給される直流電力を、スイッチ２１およびセンサ２６を介して電装負荷４２に供給する。スイッチ１８は、制御部１１によって図１の上側または下側に接続された状態とされ、上側に接続された状態にされた場合には、二次電池３１から供給される直流電力を、スイッチ２２およびセンサ２７を介して電装負荷４３に供給し、下側に接続された状態にされた場合には、二次電池３２から供給される直流電力を、スイッチ２２およびセンサ２７を介して電装負荷４３に供給する。スイッチ１９は、制御部１１によって図１の上側または下側に接続された状態とされ、上側に接続された状態にされた場合には、二次電池３１から供給される直流電力を、スイッチ２３およびセンサ２８を介して電装負荷４４に供給し、下側に接続された状態にされた場合には、二次電池３２から供給される直流電力を、スイッチ２３およびセンサ２８を介して電装負荷４４に供給する。

スイッチ２４は、制御部１１によってオン／オフの状態が制御され、オンの状態に制御された場合には、二次電池３１または二次電池３２から供給される直流電力を、スタータモータ３６に供給する。センサ２５〜２８は、電装負荷４１〜４４に流れる電流を検出して、制御部１１に供給する。

なお、スイッチ１２〜２４は、例えば、半導体スイッチまたは電磁リレー等によって構成される。

発電機３０は、図示しないエンジンによって駆動され、直流電力を発生して二次電池３１，３２に供給する。なお、発電機３０は、二次電池３１，３２の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）が所定の閾値（例えば、８０％）よりも低い場合には定電流充電を行い、所定の閾値よりも高い場合には定電圧充電を行う。

二次電池３１は、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、発電機３０によって充電され、スタータモータ３６を駆動してエンジンを始動するとともに、電装負荷４１〜４４に電力を供給する。二次電池３２も同様に、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、発電機３０によって充電され、スタータモータ３６を駆動してエンジンを始動するとともに、電装負荷４１〜４４に電力を供給する。なお、二次電池３１，３２は、同じ電圧（例えば、１２Ｖ、２４Ｖ、または、４８Ｖ）を出力する。

二次電池状態検出装置３３は、電流センサ、電圧センサ、温度センサ、および、制御部等を有し、二次電池３１の状態（ＳＯＣ、始動判定またはシステム起動判定に係るＳＯＦ（State of Function）、ＳＯＨ（State of Health）、放電可能容量、放電可能時間、および、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）等）を検出する。二次電池状態検出装置３４も同様に、電流センサ、電圧センサ、温度センサ、および、制御部等を有し、二次電池３２の状態（ＳＯＣ、始動判定またはシステム起動判定に係るＳＯＦ、ＳＯＨ、放電可能容量、放電可能時間、および、ＯＣＶ等）を検出する。なお、上述した機能を、制御部１１が有するようにしてもよい。また、少なくとも一方の二次電池状態検出装置（例えば、メイン側の二次電池状態検出装置３３）と電源管理装置１０とを一体的に構成するようにしてもよい。その場合、電流センサ、電圧センサ、および、温度センサ等によって検出した二次電池３１の状態を制御部１１に供給し、制御部１１によって二次電池３１のＳＯＣ等を検出するようにしてもよい。もちろん、二次電池３１ではなく、二次電池３２の状態を制御部１１によって検出するようにしたり、二次電池３１，３２の双方の状態を制御部１１によって検出したりしてもよい。

警告部３５は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または液晶ディスプレイ等の表示部、および／または、スピーカ等の放音部等によって構成され、所定の情報を表示したり、所定の音声を出力したりすることで、ユーザに警告を発する。なお、ユーザが有する携帯電話端末等に情報を送信して、携帯電話端末を介して警告を行うようにしてもよい（例えば、液晶にメッセージを表示したり、音声を出力したりしてもよい）。

スタータモータ３６は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池３１，３２から供給される直流電力によって回転し、図示しないエンジンを回転させてこれを始動する。

電装負荷４１は、例えば、エンジンＥＣＵ、ＥＰＳ（Electric Power Steering）ＥＣＵ、ＡＢＳ（Antilock Brake System）ＥＣＵ等によって構成される。

電装負荷４２は、例えば、パワーウィンドウ、および、パワーシート等によって構成される。

電装負荷４３は、例えば、アイドリングストップＥＣＵ、ナビゲーションシステム、および、オーディオ等によって構成される。なお、電装負荷４３は、電源電圧の変動に弱い（電源電圧の変動を抑制すべき）電装負荷である。

電装負荷４４は、例えば、エアコン、ヒーター、および、デフォッガ等によって構成される。なお、電装負荷４４は、電源電圧の変動に強い電装負荷である。

（Ｂ）本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。例えば、図示しないイグニッションキーを操作して、エンジンを始動する動作を行った場合には、制御部１１の制御に応じて二次電池状態検出装置３３，３４が二次電池３１，３２の状態をそれぞれ検出する。

より詳細には、二次電池状態検出装置３３，３４は、例えば、検知したＳＯＣ１，ＳＯＣ２を制御部１１に供給する。例えば、ＯＣＶを二次電池状態検出装置３３，３４が測定し、ＯＣＶとＳＯＣの関係式に基づいて、ＳＯＣを求めるようにしてもよい。もちろん、これ以外の方法でもよい。

制御部１１は、まず、二次電池３１のＳＯＣであるＳＯＣ１が所定の閾値Ｔｈ１（例えば、５０％）よりも大きいか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ１である場合には、二次電池３１をエンジン始動用として選択する。また、ＳＯＣ１≦Ｔｈ１である場合には、二次電池３１でエンジンを始動することが困難と判定する。その場合、二次電池３２のＳＯＣであるＳＯＣ２が所定の閾値Ｔｈ２（例えば、５０％）よりも大きいか否かを判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ２である場合には、二次電池３２をエンジン始動用として選択する。また、ＳＯＣ２≦Ｔｈ２である場合には、二次電池３２でエンジンを始動することが困難と判定する。その場合、二次電池３１，３２の電位差ΔＶが、例えば、所定の閾値Ｔｈ３（例えば、０．５Ｖ）以下か否かを判定し、ΔＶ≦Ｔｈ３である場合には、二次電池３１，３２を並列接続して使用すると判定する。

なお、Ｔｈ１については、エンジンを確実に始動できる二次電池３１のＳＯＣの値を用いることができる。また、Ｔｈ２についても同様に、エンジンを確実に始動できる二次電池３２のＳＯＣの値を用いることができる。なお、以上の例では、Ｔｈ１＝Ｔｈ２の場合を例に挙げて説明したが、例えば、二次電池３１，３２の種類が異なる場合には、種類に応じた最適なＳＯＣの値を設定することが望ましい。また、Ｔｈ１，Ｔｈ２については、外部温度に応じて値を変更するようにしてもよい。例えば、温度が低い場合には、温度が高い場合に比較して、Ｔｈ１，Ｔｈ２の値が大きい値になるように調整してもよい。

また、Ｔｈ３については、つぎのようにして決めることができる。すなわち、電位差がある２つの二次電池３１，３２を並列接続する場合、電圧の高い二次電池から低い二次電池に、内部抵抗に応じた電流Ｉが通じる。仮に、内部抵抗がＲｉｎであり、電位差ΔＶとすると、Ｉ＝ΔＶ／Ｒｉｎで表される。二次電池は、流すことができる最大の電流Ｉｍａｘがあるので、ΔＶ／Ｒｉｎ＜ＩｍａｘとなるΔＶをＴｈ３とすることができる。

以上の判定により、例えば、二次電池３１が始動用として選択された場合、制御部１１は、スイッチ１４をオンの状態に制御し、スイッチ１５をオフの状態に制御する。また、制御部１１は、センサ２５〜２８の検出結果を参照し、その時点において動作中の電装負荷を特定する。そして、動作中の電装負荷が、電源電圧の変動に影響を受けやすい電装負荷である場合、例えば、ナビゲーションシステムおよびオーディオ等を有する電装負荷４３である場合には、スイッチ１８が下側に接続されているか判定し、下側に接続されている場合にはそのままの状態とし、上側に接続されている場合にはスイッチ１８を下側に切り換える。なお、切り換えの際に、電圧が瞬断することを防ぐために、非常に短時間で切り換えるか、あるいは、電装負荷４３に、例えば、電解コンデンサ等を付加し、瞬断の時間が短くなるようにしてもよい。

また、二次電池３２が始動用として選択された場合、制御部１１は、スイッチ１４をオフの状態に制御し、スイッチ１５をオンの状態に制御する。また、制御部１１は、センサ２５〜２８の検出結果を参照し、その時点において動作中の電装負荷を特定する。そして、動作中の電装負荷が、電源電圧の変動に影響を受けやすい電装負荷である場合、例えば、ナビゲーションシステムおよびオーディオ等を有する電装負荷４３である場合には、スイッチ１８が上側に接続されているか判定し、上側に接続されている場合にはそのままの状態とし、下側に接続されている場合にはスイッチ１８を上側に切り換える。

さらに、二次電池３１，３２の双方が始動用として選択された場合、制御部１１は、スイッチ１４，１５の双方をオンの状態にする。このとき、前述した最大電流Ｉｍａｘを超えないようにするために、スイッチ１４，１５の一方を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するようにしてもよい。なお、二次電池３１，３２の双方が始動用として選択された場合には、電装負荷の切り換えは行わなくてもよい。

二次電池の選択が完了すると、スイッチ２４がオンにされ、スタータモータ３６に電源電力が供給されてエンジンが始動する。なお、二次電池３１がエンジン始動用として選択されている場合には、スタータモータ３６に大きな電流が流れて、二次電池３１の電圧が低下するが、電圧の変動の影響を受けやすい電装負荷４３は、二次電池３２から電源の供給を受けていることから、電装負荷４３が誤動作等することを防止できる。また、二次電池３２がエンジン始動用として選択されている場合には、スタータモータ３６に大きな電流が流れて、二次電池３２の電圧が低下するが、電圧の変動の影響を受けやすい電装負荷４３は、二次電池３１から電源の供給を受けていることから、電装負荷４３が誤動作等することを防止できる。

また、二次電池３１，３２の双方がエンジン始動用として選択されている場合には、これらが並列接続されることから、電力供給能力が向上するため、二次電池３１，３２の双方のＳＯＣが低い場合でもエンジンを始動することができる。なお、この場合は、スタータモータ３６に流れる電流による電圧降下が、電装負荷４３に波及してしまうため、例えば、警告部３５を制御して、電装負荷４３をオフの状態にするように事前に警告してもよい。

エンジンが始動した場合には、スイッチ１２，１３のいずれか一方をオンの状態にし、他方をオフの状態にして、二次電池３１，３２の一方を発電機３０によって発生される電力によって充電する。例えば、二次電池３１，３２のうち、ＳＯＣが高い方を選択して充電する。これにより、その後にエンジンが停止された場合でも、再始動を確実に行うことができる。

また、エンジンが始動された後は、例えば、走行に必要な電装負荷（例えば、電装負荷４１）については、充電対象となっている二次電池から供給することができる。これにより、二次電池が持ち出し状態（放電だけされている状態）となって、ＳＯＣが低下することを防止できる。

そして、例えば、車両の駐車時には、エンジンがユーザよって停止される。エンジンが停止されると、以下の動作が実行される。

すなわち、制御部１１は、エンジンを再始動する際に、先に使用される二次電池３１をメイン電池とし、二次電池３２をサブ電池とし、エンジン停止中に動作している電装負荷（例えば、アイドリングストップＥＣＵ、ナビゲーションシステム、オーディオ等の電装負荷４３、エアコン、ヒーター、デフォッガ等の電装負荷４４）に対して、サブ電池である二次電池３２から電力を供給する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１８，１９を下側に接続した状態とするとともに、スイッチ２２，２３をオンの状態にする。

制御部１１は、二次電池状態検出装置３４の出力を参照し、二次電池３２のＳＯＣをＳＯＣ２として検出し、ＳＯＣ２が所定の閾値Ｔｈ４（例えば、４０％）よりも大きいか判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ４である場合には、二次電池３２から電装負荷への電力の供給を継続し、ＳＯＣ２≦Ｔｈ４となった場合には二次電池３２から電装負荷への電力の供給を停止し、二次電池３１から電装負荷への電力の供給に変更する。なお、閾値Ｔｈ４については、例えば、それ以下にＳＯＣが低下した場合に、二次電池３２の寿命が短縮する値に設定することができる。もちろん、これ以外の基準に基づいてＴｈ４を決めるようにしてもよい。

ＳＯＣ２が所定の閾値Ｔｈ４以下になった場合には、制御部１１は、電装負荷への電力の供給を、二次電池３２から二次電池３１へ変更する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１８，１９の接続を、下側から上側に変更することで、二次電池３２から二次電池３１へ変更する。

二次電池３１への切り換えが完了すると、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３の出力を参照し、二次電池３１のＳＯＣをＳＯＣ１として検出する。そして、制御部１１は、ＳＯＣ１が所定の閾値Ｔｈ５（例えば、６０％）よりも大きいか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ５である場合には、二次電池３１から電装負荷への電力の供給を継続し、ＳＯＣ１≦Ｔｈ５となった場合には、制御部１１は、警告部３５を制御し、ユーザに、エンジンの始動を促す。

ユーザにエンジンの始動を促したにも拘わらず、エンジンが始動されない場合には、制御部１１は、ＳＯＣ１が所定の閾値Ｔｈ６（例えば、５０％）よりも大きいか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ６である場合には、エンジンの始動を促す処理を繰り返し実行する。また、ＳＯＣ１≦Ｔｈ６となった場合には、制御部１１は、警告部３５を制御してエンジンを自動的に始動する旨をユーザに通知した後、スイッチ１４をオンに、スイッチ１５をオフに設定し、さらに、スイッチ２４をオンの状態にしてスタータモータ３６を駆動し、エンジンを自動的に始動する。

エンジンが始動すると、制御部１１は、スイッチ１２をオンの状態に、スイッチ１３をオフの状態に制御し、メイン電池である二次電池３１を優先的に充電する。その際、車両の走行に必要な電装負荷（例えば、電装負荷４１）については、電力を供給する必要はない（車両は駐車している）ので、スイッチ２０，２１をオフの状態に制御する。また、電装負荷４２〜４４については、二次電池３１のＳＯＣが低い場合には、充電を優先するために、電力の供給を遮断するようにしてもよい。

そして、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３の出力を参照し、二次電池３１のＳＯＣ１が所定の閾値Ｔｈ７（例えば、９０％）よりも大きくなったか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ７である場合には、スイッチ１２をオフの状態にし、スイッチ１３をオンの状態にして、二次電池３２の充電に移行する。その際、車両の走行に必要な電装負荷（例えば、電装負荷４１）については、電力を供給する必要はないので、前述の場合と同様に、スイッチ２０，２１をオフの状態に制御する。また、電装負荷４２〜４４については、二次電池３２のＳＯＣが低い場合には、充電を優先するために、電力の供給を遮断するか、充電が完了した二次電池３１から電力を供給することができる。もちろん、二次電池３２から電力を供給するようにしてもよい。

そして、制御部１１は、二次電池状態検出装置３４の出力を参照し、二次電池３２のＳＯＣ２が所定の閾値Ｔｈ８（例えば、９０％）よりも大きいか否かを判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ８である場合には、スイッチ１３をオフの状態にするとともに、エンジンを停止させる制御（例えば、図示しないイグニッションコイルへの電力の供給を停止する制御）を実行する。その結果、エンジンが停止する。

エンジンが停止した場合には、ユーザによってエンジンが再始動されるまで、前述した動作を繰り返す。

以上の動作によれば、メイン電池が消耗した場合であっても、サブ電池によってエンジンを始動することができる。また、メイン電池およびサブ電池の双方が消耗している場合であっても、これらを並列接続することで、エンジンの始動の可能性を高めることができる。

また、例えば、ユーザがエンジンを停止した場合、電装負荷にはサブ電池から電力を供給するとともに、サブ電池のＳＯＣを検出し、所定の閾値Ｔｈ４以下になった場合には、メイン電池に切り換える。また、メイン電池のＳＯＣが所定の閾値Ｔｈ５以下になった場合には、エンジンの始動を促し、閾値Ｔｈ６以下になった場合にはエンジンを自動的に始動する。そして、エンジン始動後は、二次電池３１を充電した後、二次電池３２を充電する。このような構成により、エンジンを停止した場合でも、エンジンを確実に再始動することができるため、エンジンが始動不能になるという事態を回避できる。

つぎに、図３および図４を参照して、図１に示す実施形態において実行される処理の詳細について説明する。図３は、エンジンを始動する際に実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。図３に示すフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、制御部１１は、ユーザによって、エンジン始動の操作がされたか否かを判定し、操作されたと判定した場合（ステップＳ１０：Ｙ）にはステップＳ１１に進み、それ以外の場合（ステップＳ１０：Ｎ）には処理を終了する。

ステップＳ１１では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３の出力信号を参照して二次電池３１のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ１に代入する。

ステップＳ１２では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３４の出力信号を参照して二次電池３２のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ２に代入する。

ステップＳ１３では、制御部１１は、ステップＳ１１で検出したＳＯＣ１と所定の閾値Ｔｈ１（例えば、５０％）を比較してＳＯＣ１＞Ｔｈ１であるか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ１と判定した場合（ステップＳ１３：Ｙ）にはステップＳ１４に進み、それ以外の場合（ステップＳ１３：Ｎ）にはステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４では、制御部１１は、二次電池３１をエンジン始動用として選択する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１４をオンの状態に、スイッチ１５をオフの状態にする。

ステップＳ１５では、制御部１１は、ステップＳ１２で検出したＳＯＣ２と所定の閾値Ｔｈ２（例えば、５０％）を比較してＳＯＣ２＞Ｔｈ２であるか否かを判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ２と判定した場合（ステップＳ１５：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１６では、制御部１１は、二次電池３２をエンジン始動用として選択する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１４をオフの状態に、スイッチ１５をオンの状態にする。

ステップＳ１７では、制御部１１は、二次電池３１，３２の電位差ΔＶと所定の閾値Ｔｈ３（例えば、０．５Ｖ）を比較してΔＶ≦Ｔｈ３であるか否かを判定し、ΔＶ≦Ｔｈ３と判定した場合（ステップＳ１７：Ｙ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎ）にはステップＳ２１に進む。なお、ΔＶ＞Ｔｈ３の場合に、電位が高い二次電池に負荷を接続して、ΔＶ≦Ｔｈ３になるまで放電させた後、ステップＳ１８に進むようにしてもよい。あるいは、二次電池３１，３２の間に流れる電流が、流すことができる最大の電流Ｉｍａｘ未満となるように、スイッチ１４，１５をＰＷＭ制御しつつ接続するようにしてもよい。

ステップＳ１８では、制御部１１は、二次電池３１，３２の双方をエンジン始動用として選択する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１４をオンの状態に、スイッチ１５をオンの状態にする。これにより、二次電池３１，３２が並列接続される。

ステップＳ１９では、制御部１１は、保護負荷（電源電圧の変動に弱い電装負荷）を非選択側に切り換える処理を実行する。より詳細には、ステップＳ１４において二次電池３１がエンジン始動用として選択された場合には保護負荷の電力の供給先を二次電池３２側に切り換える。また、ステップＳ１６において二次電池３２がエンジン始動用として選択された場合には保護負荷の電力の供給先を二次電池３１側に切り換える。

ステップＳ２０では、制御部１１は、スタータモータを駆動して、エンジンを始動する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ２４をオンの状態にし、スタータモータ３６を駆動してエンジンを始動する。

ステップＳ２１では、制御部１１は、警告部３５を制御して、二次電池３１，３２の容量不足によってエンジンを始動できないことを、ユーザに対して通知する処理を実行する。例えば、「二次電池の容量不足でエンジンを始動できません。」を警告部３５に表示することができる。

つぎに、図４を参照して、例えば、ユーザによってエンジンが停止された場合に実行される処理について説明する。図４に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。なお、以下では、電装負荷４３，４４が稼働中であると仮定して説明する。

ステップＳ５０では、制御部１１は、二次電池３２から電装負荷に電力を供給する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１８，１９の接続を下側にするとともに、スイッチ２２，２３をオンの状態に制御することで、稼働中の電装負荷４３，４４に二次電池３２から電力を供給する。これにより、サブ電池である二次電池３２から電装負荷４３，４４へ電力が供給される。

ステップＳ５１では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３４の出力を参照して二次電池３２のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ２に代入する。

ステップＳ５２では、制御部１１は、ステップＳ５１で検出したＳＯＣ２と所定の閾値Ｔｈ４（例えば、４０％）を比較し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ４を満たすか否かを判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ４を満たすと判定した場合（ステップＳ５２：Ｙ）にはステップＳ５０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ５２：Ｎ）にはステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３では、制御部１１は、二次電池３１から電装負荷に電力を供給する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１８，１９の接続を上側にするとともに、スイッチ２２，２３をオンの状態に制御することで、稼働中の電装負荷４３，４４に二次電池３１から電力を供給する。例えば、サブ電池である二次電池３２の容量が減少し、ＳＯＣ２≦Ｔｈ４となった場合には、メイン電池である二次電池３１から電装負荷４３，４４に電力が供給される。

ステップＳ５４では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３の出力を参照して二次電池３１のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ１に代入する。

ステップＳ５５では、制御部１１は、ステップＳ５４で検出したＳＯＣ１と所定の閾値Ｔｈ５（例えば、６０％）を比較し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ５を満たすか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ５を満たすと判定した場合（ステップＳ５５：Ｙ）にはステップＳ５３に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ５５：Ｎ）にはステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、制御部１１は、警告部３５を制御して、エンジンを始動するようにユーザを促すメッセージを表示する。この結果、警告部には、例えば、メッセージ「二次電池の残量が少なくなっていますので、エンジンを始動して下さい。」が表示される。

ステップＳ５７では、制御部１１は、ステップＳ５４で検出したＳＯＣ１と所定の閾値Ｔｈ６（例えば、５０％）を比較し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ６を満たすか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ６を満たすと判定した場合（ステップＳ５７：Ｙ）にはステップＳ５３に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ５７：Ｎ）にはステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８では、制御部１１は、エンジンを自動的に始動する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ２４をオンの状態に制御し、スタータモータ３６を駆動することでエンジンを始動する。

ステップＳ５９では、制御部１１は、二次電池３１を充電する制御を実行する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１２をオンの状態に制御し、スイッチ１３をオフの状態に制御することで、発電機３０によって発電された電力によって二次電池３１を充電する。

ステップＳ６０では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３３の出力を参照して二次電池３１のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ１に代入する。

ステップＳ６１では、制御部１１は、ステップＳ６０で検出したＳＯＣ１と所定の閾値Ｔｈ７（例えば、９０％）を比較し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ７を満たすか否かを判定し、ＳＯＣ１＞Ｔｈ７を満たすと判定した場合（ステップＳ６１：Ｙ）にはステップＳ６２に進み、それ以外の場合（ステップＳ６１：Ｎ）にはステップＳ５９に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

ステップＳ６２では、制御部１１は、二次電池３２を充電する制御を実行する。より詳細には、制御部１１は、スイッチ１２をオフの状態に制御し、スイッチ１３をオンの状態に制御することで、発電機３０によって発電された電力によって二次電池３２を充電する。

ステップＳ６３では、制御部１１は、二次電池状態検出装置３４の出力を参照して二次電池３２のＳＯＣを検出し、ＳＯＣ２に代入する。

ステップＳ６４では、制御部１１は、ステップＳ６３で検出したＳＯＣ２と所定の閾値Ｔｈ８（例えば、９０％）を比較し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ８を満たすか否かを判定し、ＳＯＣ２＞Ｔｈ８を満たすと判定した場合（ステップＳ６４：Ｙ）にはステップＳ６５に進み、それ以外の場合（ステップＳ６４：Ｎ）にはステップＳ６２に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

ステップＳ６５では、制御部１１は、エンジンを停止する制御を実行する。より詳細には、制御部１１は、図示しないイグニッションコイルに対する通電を停止することでエンジンを停止させる。

ステップＳ６６では、制御部１１は、処理を終了するか否かを判定し、処理を継続すると判定した場合（ステップＳ６６：Ｎ）にはステップＳ５０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ６６：Ｙ）には処理を終了する。

以上に説明したように、図３および図４に示す処理によれば、前述した動作を実現することができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、２つの二次電池３１，３２を有するようにしたが、３つ以上の二次電池を有するようにしてもよい。

また、電装負荷４１〜４４の前段にはスイッチ１６〜１９とスイッチ２０〜２３を配置するようにしたが、スイッチ１６〜１９がオフの状態を取り得る場合には、スイッチ２０〜２３は除外することができる。

また、以上の実施形態では、二次電池３１，３２の状態を示す指標値として、ＳＯＣを用いるようにしたが、これ以外の指標値を用いることも可能である。例えば、エンジンの始動判定に係るＳＯＦ（例えば、エンジン始動時の二次電池の電圧を示す）、または、システム起動判定に係るＳＯＦ（例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）等の電気自動車のシステム起動時の電圧を示す）を用いるようにしてもよい。なお、エンジン始動判定に係るＳＯＦを求める方法としては、例えば、二次電池の開回路電圧ＯＣＶと、スタータモータ３６に流れる電流Ｉと、二次電池の内部抵抗Ｒｉｎとを用いて、ＳＯＦ＝ＯＣＶ−Ｒｉｎ×Ｉによって求めることができる。そして、このようにして求めたＳＯＦと、ＳＯＦ用に設定したＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ４〜Ｔｈ８とを比較することで、二次電池の充電状態を判断することができる。また、システム起動判定に係るＳＯＦとしては、例えば、前述の場合と同様の方法により、システム起動時に流れる電流Ｉと、開回路電圧ＯＣＶとに基づいて求めることができる。

また、ＳＯＣや始動判定の結果以外にも、満充電時放電可能容量を示すＳＯＨを用いるようにしてもよい。さらに、放電可能電気量または放電可能時間を、充電状態を示す指標値として用いるようにしてもよい。例えば、ＳＯＨが新品時の満充電可能容量の場合の電気量と、その時点におけるＳＯＣから放電可能電気量を求めることができる。また、放電可能電気量を、その時点において電装負荷に流れる電流で除すること等で、放電可能時間を求めることができる。

また、以上では、車両に電源管理装置を搭載する場合を例に挙げて説明したが、車両以外に、例えば、船舶や電車等に電源管理装置を搭載するようにしてもよい。

また、図３および図４に示すフローチャートは一例であって、図３および図４以外の処理を実行するようにしてもよい。例えば、図３に示すフローチャートでは、Ｔｈ１，Ｔｈ２が同じ値である場合を例に挙げて説明したが、これらの値が異なるように設定してもよい。また、図４の例でも同様に、Ｔｈ４，Ｔｈ５は同じ値を用いるようにしたが、これらを異なる値に設定するようにしてもよい。

また、図４の処理では、二次電池３１のＳＯＣ１がＴｈ６以下になった場合にはエンジンを自動的に始動するようにしたが、優先度の低い電装負荷から順番に電力の供給を遮断するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ８は固定値を用いるようにしたが、これらをユーザによって変更可能としてもよい。例えば、ユーザの用途に応じて変更したり、あるいは、過去の使用時における履歴情報に基づいて自動的に最適値に設定するようにしたりしてもよい。例えば、Ｔｈ５，Ｔｈ６，Ｔｈ９を大きい値にすることで、二次電池３１の寿命を延ばすことができる。また、Ｔｈ４，Ｔｈ５，Ｔｈ６を小さい値にすることで、エンジンの再始動の頻度を下げることができる。また、メイン電池とサブ電池を交互に使用することで、二次電池３１，３２の寿命を同程度にし、交換時期を同じにすることができる。また、Ｔｈ５，Ｔｈ６，Ｔｈ７，Ｔｈ８，Ｔｈ９を大きい値にすることで、二次電池３１，３２の双方の寿命を延ばすことができる。さらに、閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ８については、二次電池３１，３２の種類（例えば、液式電池、シール式電池、アンチモン電池、カルシウム電池、ハイブリッド電池等）に応じて、最適な値を設定するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、二次電池状態検出装置３３，３４は、電源管理装置１０とは別体として構成するようにしたが、少なくとも一方の二次電池状態検出装置と電源管理装置１０とを一体的に構成するようにしてもよい。すなわち、請求の範囲には、検出装置が電源管理装置と別体して構成される場合を含むのみならず、検出装置の少なくとも一方が電源管理装置と一体的に構成（電源管理装置に内蔵）される場合も含まれる。

１０ 電源管理装置
１１ 制御部
１２〜２４ スイッチ
２５〜２８ センサ
３０ 発電機
３１，３２ 二次電池
３３，３４ 二次電池状態検出装置
３５ 警告部
３６ スタータモータ
４１〜４４ 電装負荷
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ ＲＯＭ
１１ｃ ＲＡＭ
１１ｄ 通信部
１１ｅ Ｉ／Ｆ

Claims (8)

1. スタータモータおよび電装負荷に対して複数の二次電池から電力を供給する電源管理装置において、
   複数の前記二次電池のそれぞれのＳＯＣ（State of Charge）または始動判定もしくはシステム起動判定に係るＳＯＦ（State of Function）を検出する検出装置から供給される検出信号を入力する入力手段と、
   エンジンを始動する際に、前記検出装置によって検出された前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦに基づいて、前記スタータモータに電力を供給する前記二次電池を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された前記二次電池から前記スタータモータに電力が供給されるように接続を切り換える切り換え手段と、を有し、
   複数の前記二次電池として第１二次電池および第２二次電池を有し、
   前記エンジンを始動する際に、前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第１閾値よりも大きい場合には前記第１二次電池を選択し、前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値以下であって、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第２閾値よりも大きい場合には前記第２二次電池を選択し、
   前記エンジンの停止中に前記電装負荷に電力を供給する場合において、前記切り換え手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値よりも大きい場合には前記第２二次電池から前記電装負荷に電力が供給されるように前記接続を切り換え、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第２閾値よりも小さい所定の第３閾値以下になったことが前記検出装置によって検出されると、前記第１二次電池から前記電装負荷に電力が供給されるように前記接続を切り換えることを特徴とする電源管理装置。
2. 前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値以下であり、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第２閾値以下であり、前記第１二次電池および前記第２二次電池の電位差が所定の電位差以下である場合には、前記第１二次電池および前記第２二次電池の双方を選択し、
   前記切り換え手段は、前記第１二次電池および前記第２二次電池が並列接続されるように前記接続を切り換える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源管理装置。
3. 前記電装負荷として、電源電圧の変動を抑制すべき前記電装負荷を有し、
   前記切り換え手段は、前記選択手段によって選択されていない側の前記二次電池から前記電源電圧の変動を抑制すべき前記電装負荷に電力を供給するように前記接続を切り換える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源管理装置。
4. 前記エンジンを停止している際に、前記電装負荷に電力を供給している前記二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の閾値以下になったことが前記検出装置によって検出された場合には、前記切り換え手段は、他の前記二次電池に前記接続を切り換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源管理装置。
5. 前記検出装置によって検出された前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦに基づいて、少なくとも１つの前記二次電池の充電が必要であると判定された場合には前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行う制御手段を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源管理装置。
6. 前記電装負荷に流れる電流を検出する電流検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記電流検出手段による検出結果に基づいて、複数の前記二次電池のそれぞれの放電可能時間を推定し、推定した前記放電可能時間に基づいて前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電源管理装置。
7. 前記制御手段は、ユーザによって設定された条件に基づいて、前記エンジンの始動を促すか、または、前記エンジンを始動する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の電源管理装置。
8. スタータモータおよび電装負荷に対して複数の二次電池から電力を供給する電源管理装置と、複数の前記二次電池の状態を検出する検出装置とを有する電源管理システムにおいて、
   前記検出装置は、複数の前記二次電池のそれぞれのＳＯＣ（State of Charge）または始動判定もしくはシステム起動判定に係るＳＯＦ（State of Function）を検出し、
   前記電源管理装置は、
   前記検出装置から供給される検出信号を入力する入力手段と、
   エンジンを始動する際に、前記検出装置によって検出された前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦに基づいて、前記スタータモータに電力を供給する前記二次電池を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された前記二次電池から前記スタータモータに電力が供給されるように接続を切り換える切り換え手段と、を有し、
   複数の前記二次電池として第１二次電池および第２二次電池を有し、
   前記エンジンを始動する際に、前記選択手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第１閾値よりも大きい場合には前記第１二次電池を選択し、前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値以下であって、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが所定の第２閾値よりも大きい場合には前記第２二次電池を選択し、
   前記エンジンの停止中に前記電装負荷に電力を供給する場合において、前記切り換え手段は、前記検出装置によって検出された前記第１二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第１閾値よりも大きい場合には前記第２二次電池から前記電装負荷に電力が供給されるように前記接続を切り換え、前記第２二次電池の前記ＳＯＣまたは前記ＳＯＦが前記第２閾値よりも小さい所定の第３閾値以下になったことが前記検出装置によって検出されると、前記第１二次電池から前記電装負荷に電力が供給されるように前記接続を切り換えることを特徴とする電源管理システム。

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