WO2017069096A1

WO2017069096A1 - 電源装置

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Publication number: WO2017069096A1
Application number: PCT/JP2016/080745
Authority: WO
Inventors: 良規鈴木; 裕介渡邉
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2017-04-27
Also published as: JP2017079503A; CN108352719B; JP6406205B2; CN108352719A; DE112016004773T5

Abstract

少なくとも発電機能を備える回転電機に対して並列に接続される第１蓄電池及び第２蓄電池を備える電源システムに適用される電源装置である。この電源装置は、前記回転電機に接続される第１点と前記第２蓄電池に接続される第２点との間に分岐して設けられた第１分岐経路及び第２分岐経路と、前記第１分岐経路に設けられた第１スイッチと、前記第２分岐経路において直列に設けられた第２スイッチ及び第３スイッチと、前記第１点、又は前記第２スイッチ及び前記第３スイッチの間の第３点のいずれか一方と前記第１蓄電池との間の通電経路に設けられた第４スイッチと、前記第１～第４の各スイッチの開閉を制御する制御部と、を備えている。

Description

電源装置

　本開示は、車両等に搭載される電源装置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２０１２－１３０１０８号公報

　ここで、複数の蓄電池を用いる場合には、各蓄電池で性質が異なることや蓄電状態が異なること等が考えられる。この場合、性質や状態の違いを加味せずに各蓄電池を使用すると、各蓄電池において過剰なストレスがかかる等の不都合が懸念される。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。

　本開示は、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、各蓄電池における充放電を、該各蓄電池に対するストレスを低減しながら実施することができる電源装置を提供することにある。

　本開示の第１の態様に関わる電源装置は、少なくとも発電機能を備える回転電機に対して並列に接続される第１蓄電池及び第２蓄電池を備える電源システムに適用される電源装置である。この電源装置は、前記回転電機に接続される第１点と前記第２蓄電池に接続される第２点との間に分岐して設けられた第１分岐経路及び第２分岐経路と、前記第１分岐経路に設けられた第１スイッチと、前記第２分岐経路において直列に設けられた第２スイッチ及び第３スイッチと、前記第１点、又は前記第２スイッチ及び前記第３スイッチの間の第３点のいずれか一方と前記第１蓄電池との間の通電経路に設けられた第４スイッチと、前記第１～第４の各スイッチの開閉を制御する制御部と、を備えている。

　上記第１の態様に関わる電源装置では、回転電機に接続される第１点と、第２蓄電池に接続される第２点との間に第１分岐経路及び第２分岐経路を分岐して設けるとともに、第１分岐経路に第１スイッチを設け、第２分岐経路に第２スイッチ及び第３スイッチを直列に設けることとした。これにより、第１点及び第２点の間（すなわち第２蓄電池と回転電機との間）には、第１～第３スイッチを有してなる閉回路が形成される。かかる構成では、制御部により、第２蓄電池と回転電機とを、２つの通電経路（第１分岐経路、第２分岐経路）を選択的に用いて接続することができる。この場合、制御部により、各分岐経路における第１～第３の各スイッチについて個別に開閉が制御されると、スイッチの電気抵抗（オン抵抗）により第２蓄電池と回転電機との間の配線抵抗が相違することになり、第２蓄電池に流れる電流の大きさを調整することができる。この第２蓄電池の電流調整により、第１蓄電池と第２蓄電池との電流配分を変えることができる。つまり、第１点又は第３点に第４スイッチを介して接続された第１蓄電池についてその第１蓄電池に流れる電流を調整することが可能となる。これにより、性質や状態の違いを加味しつつ各蓄電池を使用することができる。その結果、各蓄電池における充放電を適正に実施することができる。

　また、第１～第３スイッチを有してなる閉回路が形成される構成では、仮にそれら各スイッチのうちいずれか１つで開異常（開き放し異常）が生じても、制御部により、残り２つのスイッチを閉にすることで、第２蓄電池と回転電機との間の通電を継続的に実施することができる。

　本開示の第２の態様に関わる電源装置においては、前記第３点に電気負荷が接続されることを特徴とする。

　この第２分岐経路上の第３点に電気負荷が接続される構成では、制御部により、第１～第３の各スイッチの開閉が制御されることにより、第２蓄電池と電気負荷との間の配線抵抗を相違させることができる。このため、第２蓄電池から電気負荷への放電電流の大きさ、すなわち第２蓄電池の放電負担量を調整することができる。これにより、電気負荷の駆動時におけるエネルギ損失を抑制できる。

　本開示の第３の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記第４スイッチを開にした状態で、前記第１～第３の各スイッチをいずれも閉にすることを特徴とする。

　上記構成では、制御部により第４スイッチを開にすることにより、第１蓄電池及び第２蓄電池のうち第２蓄電池を優先的に用いて、電気負荷への放電を実施できる。この場合、制御部により、第１～第３の各スイッチをいずれも閉にすることにより、配線抵抗の低減を図った上で第２蓄電池から電気負荷への放電を実施できる。

　本開示の第４の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記回転電機及び前記電気負荷を共に電力供給により駆動状態にする場合に、前記第４スイッチを閉にするとともに、前記第１～第３の各スイッチのうち、前記第４スイッチの一端側である前記第１点及び前記第３点のいずれかに接続された２つのスイッチを開にし、残り１つのスイッチを閉にすることを特徴とする。

　本開示の第４の態様に相当する状態は、例えば図４（ｂ）、図９（ｂ）に示されている。つまり、図４（ｂ）では、第４スイッチ（ＳＷ１）をオンにするとともに、第１～第３の各スイッチ（ＳＷ１１～ＳＷ１３）のうち、第４スイッチの一端側である第１点（Ｎ１）に接続された２つのスイッチ（ＳＷ１１，ＳＷ１２）をオフにし、残り１つのスイッチ（ＳＷ１３）をオンにする状態が示されている。また、図９（ｂ）では、第４スイッチ（ＳＷ１）をオンにするとともに、第１～第３の各スイッチ（ＳＷ１１～ＳＷ１３）のうち、第４スイッチの一端側である第３点（Ｎ３）に接続された２つのスイッチ（ＳＷ１２，ＳＷ１３）をオフにし、残り１つのスイッチ（ＳＷ１１）をオンにする状態が示されている。

　この場合、回転電機への給電経路と電気負荷への給電経路とが、オフ状態のスイッチ（図４（ｂ）ではＳＷ１１，ＳＷ１２、図９（ｂ）ではＳＷ１２，ＳＷ１３）により分断される。そのため、回転電機と電気負荷とを共に駆動する状態において、回転電機の駆動による蓄電池の電圧変動の影響が、電気負荷の駆動に及ばないようになっている。

　本開示の第５の態様に関わる電源装置においては、前記電気負荷は、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、すなわち定電圧要求負荷であることを特徴とする。

　電気負荷が定電圧要求負荷である場合には、回転電機の駆動に伴い電源電圧に変動が生じることにより電気負荷の動作が不安定になることが懸念される。この点、上記のとおり回転電機への給電経路と電気負荷への給電経路とが分断されることにより、定電圧要求負荷の安定動作を実現できる。

　本開示の第６の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記第１～第３の各スイッチについて全てのスイッチを閉にする状態と、少なくとも１つのスイッチを開にする状態とを切り替えるものであることを特徴とする。

　上記のとおり第１分岐経路及び第２分岐経路に第１～第３の各スイッチが設けられた構成では、制御部により、第１～第３の各スイッチについて全てのスイッチを閉にする状態と、少なくとも１つのスイッチを開にする状態とを切り替えることにより、第１点－第２点間の抵抗値、第１点－第３点間の抵抗値、第２点－第３点間の抵抗値の変更が可能となる。これにより、第２蓄電池と回転電機との間の配線抵抗、又は第２蓄電池と電気負荷との間の配線抵抗を大きくする又は小さくすることが可能となり、ひいては第２蓄電池における充放電の状態を変更することができる。

　本開示の第７の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記第４スイッチを閉にした状態で、前記第１～第３の各スイッチの開閉を個々に制御することを特徴とする。

　制御部により第４スイッチを閉にした状態では、第１蓄電池と第１点又は第３点とが導通された状態にあり、つまり、第１蓄電池と回転電機とが導通された状態か、又は第１蓄電池と電気負荷とが導通された状態となっている。かかる状態下で、制御部により、第１～第３の各スイッチの開閉が個々に制御されることにより、例えば回転電機に対して第１蓄電池及び第２蓄電池が導通される場合にこれら各蓄電池の充放電の分担比率を調整できる。したがって、各蓄電池の使用上のストレスをそれぞれ適正に調整することができる。

　本開示の第８の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池それぞれの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～第４の各スイッチの開閉を制御することを特徴とする。

　例えば第２蓄電池に充放電の電流が流れる場合には、その通電による蓄電量の低下や電池温度の上昇が生じる。かかる場合に、制御部により、各蓄電池の蓄電状態や温度に基づいて各スイッチの開閉を制御することで、過剰な蓄電量の低下や温度上昇を抑制でき、ひいては各蓄電池に対する充放電を適正に実施することができる。

　本開示の第９の態様に関わる電源装置においては、前記制御部は、前記第２蓄電池の異常の有無を判定するように構成されて、前記制御部は、前記第２蓄電池の異常が生じていると判定した場合に、前記第４スイッチを閉にするとともに、前記第１～第３の各スイッチのうち、前記第２点に接続された２つのスイッチを開にし、残り１つのスイッチを閉にする。

　第９の態様に相当する状態は、例えば図４（ｆ）、図９（ｆ）に示されている。つまり、図４（ｆ）、図９（ｆ）では、制御部により、４スイッチ（ＳＷ１）をオンにするとともに、第１～第３の各スイッチ（ＳＷ１１～ＳＷ１３）のうち、第２点（Ｎ２）に接続された２つのスイッチ（ＳＷ１１，ＳＷ１３）をオフにし、残り１つのスイッチ（ＳＷ１２）をオンにする状態が示されている。

　この場合、第２蓄電池の異常時には、第２蓄電池を回転電機や電気負荷から切り離した状態とし、これら回転電機や電気負荷に対しては第１蓄電池からの電力供給が行われる。そのため、第２蓄電池の異常発生後においても回転電機や電気負荷の継続的な使用が可能となる。

第１実施形態における電源システムを示す電気回路図。図１に示す第１スイッチ～第３スイッチのオンオフパターンを説明するための図。図１に示す鉛蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。図１に示すリチウムイオン蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。車両状態と図１に示す各スイッチの状態とを示す図。図１に示す各蓄電池による５つの放電状態を示す図。図１に示すリチウムイオン蓄電池における放電時の電圧の変化を示すタイムチャート。図１に示す制御部により実行されるスイッチ切替制御の処理手順を示すフローチャート。本開示の第２実施形態における電源システムを示す電気回路図。第２実施形態における車両状態と図８に示す各スイッチの状態とを示す図。第２実施形態における図８に示す各蓄電池による５つの放電状態を示す図。

　（第１実施形態）
　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。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源装置を具体化するものとしている。

　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、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、鉛蓄電池１１と回転電機１６とを繋ぐ電気経路Ｌ１にスイッチＳＷ１が設けられている。電気経路Ｌ１においてスイッチＳＷ１が設けられた位置は、鉛蓄電池１１に対して電気負荷１５やリチウムイオン蓄電池１２が接続される電気経路に相当する位置でもある。また、電気経路Ｌ１上の第１点Ｎ１には、第１分岐経路Ｌ１１と第２分岐経路Ｌ１２とが接続されている。これら分岐経路Ｌ１１，Ｌ１２は、回転電機１６に接続される第１点Ｎと、リチウムイオン蓄電池１２の正極側に接続される第２点Ｎ２との間に二股に設けられている。

　そして、第１分岐経路Ｌ１１にはスイッチＳＷ１１が設けられ、第２分岐経路Ｌ１２には、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３が直列に設けられている。つまり、第１点Ｎ１と第２点Ｎ２との間には、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３を有してなる閉回路が形成されている。各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３はそれぞれの両端が互いに接続されている。また、第２分岐経路Ｌ１２においてスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３の間の第３点Ｎ３には、電気負荷１５が接続されている。

　分岐経路Ｌ１１，Ｌ１２とスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３とを有する閉回路は、配線抵抗切替部２０を構成するものであり、各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフにより、点Ｎ１－Ｎ２間の抵抗値、点Ｎ１－Ｎ３間の抵抗値、点Ｎ２－Ｎ３間の抵抗値の変更が可能となっている。なお、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３がそれぞれ、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチに相当する。また、スイッチＳＷ１が第４スイッチに相当する。

　上記の各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子により構成されている。なお、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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ＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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ＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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。

　各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３はそれぞれ、オン状態、すなわち閉状態になることで対応する経路を導通状態とする。この各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオン状態では、該各スイッチにおいてオン抵抗が生じる。なお、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオン抵抗の値は半導体スイッチ素子の数にも依存する。本実施形態では、各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオン抵抗の値をいずれも同じにするが、相違させる構成であってもよい。

　この場合、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のいずれをオン／オフするかに応じて、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗や、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗を変更することが可能となっている。ここで、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオン／オフのパターンを図２により説明する。なお、図２では、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のうちオン状態のもののみを抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３として示している。

　図２において（ａ）では、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３が全てオン状態である。この場合、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間には、それぞれ抵抗Ｒ１１～Ｒ１３により合成抵抗が形成される。そのため、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗、およびリチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗は、それぞれ後述するスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３の何れかがオフ状態の場合における対応する配線抵抗よりも低減する。このため、リチウムイオン蓄電池１２の充放電電流が流れやすい状態となる。かかる状態では、仮に３つのスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のうちいずれかでオフ異常（開き放し故障）が生じていても、充放電の継続が可能となっている。

　また、（ｂ）は、スイッチＳＷ１１がオフ、スイッチＳＷ１２がオン、スイッチＳＷ１３がオンの状態である。この場合、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗はＲ１３、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗はＲ１２＋Ｒ１３となっている。

　（ｃ）は、スイッチＳＷ１１がオン、スイッチＳＷ１２がオフ、スイッチＳＷ１３がオンの状態である。この場合、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗はＲ１３、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗はＲ１１となっている。

　（ｄ）は、スイッチＳＷ１１がオン、スイッチＳＷ１２がオン、スイッチＳＷ１３がオフの状態である。この場合、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗はＲ１１＋Ｒ１２、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗はＲ１１となっている。

　上記図２（ａ）～（ｄ）の各状態を比べると、それぞれの状態において、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗(第１の配線抵抗ともいう)、およびリチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗(第２の配線抵抗ともいう)が相違している。したがって、リチウムイオン蓄電池１２の充電や放電を積極的に行いたい状態か否か等の各種事情を加味しつつ、第１および第２の配線抵抗に対して所望の値を設定することで、リチウムイオン蓄電池１２における充放電状態の変更が可能となっている。なお、上記図２（ａ）～（ｄ）以外に、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のうちいずれか１つのみをオンすることも可能である。

　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、例えば、互いに接続されたＣＰＵ、メモリ、および入出力インタフェース等を有するコンピュータを中心に構成されている。制御部３０は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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、車両の走行状態および各蓄電池１１，１２の蓄電状態をモニタし、このモニタされた車両の走行状態および各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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、その鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２に対する充放電が実施される。

　ここで、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、例えば電圧センサＶＳによる鉛蓄電池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、電流検出部ＣＳにより検出される鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２の入出力電流（充放電電流）を逐次取得する。

　そして、これらの取得値に基づいて、制御部３０は、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、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶおよびＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるように鉛蓄電池１１、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。ＯＣＶ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ＴＳ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として構成されているとよく、さらに電池ユニットにおいて、各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３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。

　制御部３０にはＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）４０が接続されている。これら制御部３０及びＥＣＵ４０は、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）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、車両の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、アイドリングストップ制御の自動再始動時に回転電機１６によりエンジンが始動されるようになっている。

　ここで、各蓄電池１１，１２のＳＯＣ使用範囲について説明する。図３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３Ａには、鉛蓄電池（Ｐｂ）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３Ｂには、リチウムイオン蓄電池（Ｌｉ）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３Ｂは、図３Ａ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３Ｂ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３Ａ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３Ｂ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３Ｂ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。

　次に、車両状態と各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３の状態とについて、図４を用いて説明する。

　図４において（ａ）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、（ｂ）はエンジン自動停止後における再始動時の状態を、（ｃ）は回転電機１６による動力アシスト時の状態を、（ｄ）は回転電機１６による減速回生時にリチウムイオン蓄電池１２のみに充電を行う状態を、（ｅ）は回転電機１６による減速回生時に両蓄電池１１，１２に充電を行う状態を、（ｆ）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。なお、以下の説明では便宜上、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフの状態を、ＳＷ１，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３の順に例えば［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］のように記載する。

　図４（ａ）に示すエンジン自動停止時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ］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４（ｂ）に示すエンジン再始動時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ］の状態で制御される。つまり、図４（ａ）と同じ状態で各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４及び回転電機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スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２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（ｃ）に示す動力アシスト時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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の動力アシスト時における各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３の状態の詳細については後述する。

　図４（ｄ）に示す減速回生状態でのリチウムイオン蓄電池１２の充電時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５に供給される。

　図４（ｅ）に示す減速回生状態での両蓄電池１１，１２の充電時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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の発電電力が電気負荷１５に対して供給される。

　図４（ｆ）に示すリチウムイオン蓄電池１２の使用停止時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］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、フェイルセーフ時には、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。なお、リチウムイオン蓄電池１２のフェイルセーフ判定は、制御部３０により、例えば充放電時における、電圧センサＶＳにより検出された各鉛蓄電池１１およびリチウムイオン蓄電池１２の端子電圧の変化や、各鉛蓄電池１１およびリチウムイオン蓄電池１２の電池温度等に基づいて実施されるとよい。

　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、すなわち高電力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、回転電機１６からの電力供給時に、制御部３０は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２における蓄電状態および／または温度に基づいて各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３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５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及びリチウムイオン蓄電池１２における蓄電状態および／または温度を、対応する所定の値と対比する等していずれの蓄電池１１あるいは１２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、どの経路を介して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、本実施形態では、制御部３０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、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が図５（ａ）の第１状態、すなわち［ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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、制御部３０により、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の蓄電量（ＯＣＶの大きさ）やリチウムイオン蓄電池１２の温度に応じて、制御部３０により、以下の第２～第５の各状態が適宜切り替えられる。要するに、各蓄電池１１，１２のＯＣＶ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、制御部３０により、その非優先蓄電池を適宜放電させつつ各電気負荷１４～１６への電力供給が実施される。

　図５（ｂ）の第２状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御される。例えば第１状態から第２状態に移行する場合を考えると、第２状態では、リチウムイオン蓄電池１２からの電気負荷１５および回転電機１６に対する放電に加えて、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および回転電機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。

　また、図５（ｃ）の第３状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御される。これにより、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への放電はスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３を経由する通電経路で行われる。この場合、第１状態及び第２状態に比べて、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への経路の配線抵抗が大きくなっていることから、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への電力供給が制限され、その制限に応じて鉛蓄電池１１から回転電機１６への電力供給が行われる。

　図５（ｄ）の第４状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ］の状態に制御される。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の放電量が抑制されるとともに、放電を継続することによる温度上昇が抑制される。

　図５（ｅ）の第５状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］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。

　ここで、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶの大きさに応じて第２～第５の各状態が制御される場合には、制御部３０により、リチウムイオン蓄電池１２の放電に伴いＯＣＶが小さくなるのにつれて、第２状態→第３状態→第４状態→第５状態の順の切り替えが行われるとよい。具体的には、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶを判定する閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３（ＴＨ１＞ＴＨ２＞ＴＨ３）を定めておき、制御部３０による、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶと各閾値との大小比較の結果に基づいて、第２状態～第５状態間の切り替えが行われる。なお、各閾値ＴＨ１～ＴＨ３のうち最も小さい閾値ＴＨ３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。

　また、リチウムイオン蓄電池１２の温度に応じて第２～第５の各状態が制御される場合には、制御部３０により、リチウムイオン蓄電池１２の放電に伴い電池温度が高くなるのにつれて、第２状態→第３状態→第４状態→第５状態の順の切り替えが行われるとよい。具体的には、リチウムイオン蓄電池１２の温度を判定する閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２，ＴＨ１３（ＴＨ１１＜ＴＨ１２＜ＴＨ１３）を定めておき、制御部３０による、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度と各閾値との大小比較の結果に基づいて、第２状態～第５状態間の切り替えが行われる。なお、各閾値ＴＨ１１～ＴＨ１３のうち最も高温側の閾値ＴＨ１３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。

　その他、制御部３０により、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶと温度とに応じて第２～第５の各状態が制御される構成であってもよい。かかる場合には、リチウムイオン蓄電池１２の放電に伴いそのＯＣＶが小さくなることと、その温度が上昇することを加味して、制御部３０により、第２状態～第５状態間の状態の切り替えが行われるとよい。

　以上の第１状態～第５状態によれば、各電気負荷に対して各蓄電池１１，１２から放電が行われる場合に、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、各蓄電池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、各蓄電池１１，１２の使用に伴い生じるストレスの低減が可能となる。

　また、制御部３０により、上記のように第１～第５の状態間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、リチウムイオン蓄電池１２の電池電圧（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、リチウムイオン蓄電池１２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。

　回転電機１６からの電力供給時、すなわち充電時においても、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３の切り替えが適宜行われる。この場合、制御部３０が、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２における蓄電状態や温度を対比する等していずれの蓄電池に充電を行うかを決定するとともに、どの経路を介して各蓄電池１１，１２に充電を行うかを決定する。例えば、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２の蓄電量が少ないほど、リチウムイオン蓄電池１２への充電電流が流れやすくなるように各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。また、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２の温度が高いほど、リチウムイオン蓄電池１２への充電電流が流れにくくなるように各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。

　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（スイッチ切替制御ルーチン）を図７のフローチャートにより説明する。本ルーチンは、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の駆動時においてリチウムイオン蓄電池１２の蓄電量に基づいて各スイッチＳＷ１、ＳＷ１１～ＳＷ１３の切り替えが行われる制御について説明する。

　図７において、ステップＳ１１では、制御部３０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、スイッチ切替制御ルーチンはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶ（図７ではＬｉ＿ＯＣＶとする）が鉛蓄電池１１のＯＣＶ（図７ではＰｂ＿ＯＣＶとする）よりも大きい状態にあるか否かを判定する。
　ステップＳ１２の判断の結果ＹＥＳであれば、スイッチ切替制御ルーチンは、ステップＳ１３に進み、制御部３０は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第１状態で制御する。すなわち、制御部３０は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を［ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］にする。

　ステップＳ１２がＮＯであれば、スイッチ切替制御ルーチンはステップＳ１４に進み、制御部３０は、ステップＳ１４～Ｓ１６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、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが閾値ＴＨ１以上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ＯＣＶが閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定し、ステップＳ１６では、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが閾値ＴＨ３以上であるか否かを判定する。

　そして、ステップＳ１４の判断がＹＥＳであれば、制御部３０は、ステップＳ１７において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第２状態、すなわち［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御する。

　また、ステップＳ１４がＮＯでかつステップＳ１５がＹＥＳであれば、制御部３０は、ステップＳ１８において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第３状態、すなわち［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御する。

　ステップＳ１４およびＳ１５がＮＯでステップＳ１６がＹＥＳであれば、制御部３０は、ステップＳ１９において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第４状態、すなわち［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ］の状態に制御する。

　ステップＳ１６がＮＯであれば、制御部３０は、ステップＳ２０において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第５状態、すなわち［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］の状態に制御する。

　なお、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よりも大きい場合であっても（ステップＳ１２がＹＥＳ）、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶが所定の閾値以下であれば、又はリチウムイオン蓄電池１２の電池温度が所定の閾値以上であれば、制御部３０は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を第２～第４のいずれかの状態で制御する構成としてもよい。

　また、回転電機１６の駆動要求があることを条件に各スイッチの切り替えを実施する構成に代えて、制御部３０は、回転電機１６の駆動要求の有無にかかわらず、各スイッチＳＷ１、ＳＷ１１～ＳＷ１３の切り替えを実施する構成としてもよい。

　以上詳述した本実施形態に関わる電源システムは、以下の優れた効果を得ることができる。

　すなわち、本実施形態に関わる電源システムにおいては、回転電機１６に接続される第１点Ｎ１と、リチウムイオン蓄電池１２に接続される第２点Ｎ２との間に第１分岐経路Ｌ１１及び第２分岐経路Ｌ１２を分岐して設けるとともに、第１分岐経路Ｌ１１にスイッチＳＷ１１（第１スイッチ）を設け、第２分岐経路Ｌ１２にスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３（第２スイッチ及び第３スイッチ）を直列に設けることとした。この構成により、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６とを、２つの分岐経路Ｌ１１，Ｌ１２を選択的に用いて接続することができる。この場合、各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３について個別にオンオフ制御を行うことにより、対応するスイッチの電気抵抗（オン抵抗）によりリチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗を相違させることができ、リチウムイオン蓄電池１２に流れる電流の大きさを調整することができる。このリチウムイオン蓄電池１２を流れる電流の大きさの調整により、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２との電流配分を変えることができる。これにより、性質や状態の違いを加味しつつ各蓄電池１１，１２を使用することができる。その結果、各蓄電池１１，１２に対する充放電を適正に実施することができる。

　また、本実施形態に関わる電源システムにおける、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３を有してなる閉回路が形成される構成では、仮にそれら各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のうちいずれか１つでオフ異常（開き放し異常）が生じても、残り２つのスイッチをオンにすることで、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の通電を継続的に実施することができる。

　本実施形態に関わる電源システムにおける、第２分岐経路Ｌ１２上の第３点Ｎ３に電気負荷１５が接続される構成では、制御部３０によりスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフが制御されることにより、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗を相違させることができる。この結果、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５への放電電流の大きさ、すなわちリチウムイオン蓄電池１２の放電負担量を調整することができる。これにより、電気負荷１５の駆動時におけるエネルギ損失を抑制できる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、制御部３０により、スイッチＳＷ１（第４スイッチ）をオフにした状態で、配線抵抗切替部２０のスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３をいずれもオンに制御するように構成されている。この場合、スイッチＳＷ１をオフにすることにより、各蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いて、電気負荷１５や回転電機１６への放電を実施できる。また、配線抵抗切替部２０のスイッチＳＷ１１～ＳＷ１３をいずれもオンにすることにより、配線抵抗の低減を図った上で、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５や回転電機１６への放電を実施できる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、回転電機１６及び電気負荷１５を共に電力供給により駆動状態にする場合に、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ］の状態で制御するように構成されている。この構成では、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スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２により分断されている。そのため、回転電機１６と電気負荷１５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なっている。

　電気負荷１５が定電圧要求負荷である場合には、回転電機１６の駆動に伴い電源電圧に変動が生じることにより電気負荷１５の動作が不安定になることが懸念される。この点、上記のとおり回転電機１６への給電経路と電気負荷１５への給電経路とが分断されることにより、定電圧要求負荷の安定動作を実現できる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、制御部３０により、配線抵抗切替部２０の各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３について全てのスイッチをオンにする状態と、少なくとも１つのスイッチをオフにする状態とを切り替えるように構成されている。そのため、各点Ｎ１～Ｎ３の間の抵抗値（Ｎ１－Ｎ２間の抵抗値、Ｎ１－Ｎ３間の抵抗値、Ｎ２－Ｎ３間の抵抗値）の変更が可能となる。これにより、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗や、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗を大きくする又は小さくすることが可能となり、ひいてはリチウムイオン蓄電池１２における充放電の状態を変更することができる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、制御部３０により、スイッチＳＷ１をオンにした状態で、配線抵抗切替部２０の各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを個々に制御するように構成されている。この構成によれば、例えば回転電機１６に対して鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が導通される場合にこれら各蓄電池１１，１２の充放電の分担比率を調整できる。したがって、各蓄電池１１．１２の使用上のストレスをそれぞれ適正に調整することができる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、制御部３０により、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、配線抵抗切替部２０の各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御するように構成されている。例えばリチウムイオン蓄電池１２に充放電の電流が流れる場合には、放電による蓄電量の低下や電池温度の上昇が生じる。かかる場合に、制御部３０により、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や温度に基づいて各スイッチＳＷ１、ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御することで、各蓄電池１１、１２の過剰な蓄電量の低下や温度上昇を抑制でき、ひいては各蓄電池１１，１２に対する充放電を適正に実施することができる。

　本実施形態に関わる電源システムにおいては、リチウムイオン蓄電池１２の異常が生じていると判断された場合に、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３を［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］の状態で制御するように構成されている。この構成により、リチウムイオン蓄電池１２の異常時には、リチウムイオン蓄電池１２を回転電機１６や電気負荷１５から切り離した状態とし、これら回転電機１６や電気負荷１５に対しては鉛蓄電池１１からの電力供給が行われる。そのため、リチウムイオン蓄電池１２の異常発生後においても回転電機１６や電気負荷１５の継続的な使用が可能となる。

　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に関わる電源システムについて、第１実施形態に関わる電源システムにとの相違点を中心に説明する。本実施形態に関わる電源システムの回路構成を図８に示す。

　図８の回路構成では、図１の回路構成と同様に、回転電機１６に接続される第１点Ｎ１と、リチウムイオン蓄電池１２に接続される第２点Ｎ２との間に、第１分岐経路Ｌ１１と第２分岐経路Ｌ１２とが設けられている。また、第１分岐経路Ｌ１１にはスイッチＳＷ１１が設けられ、第２分岐経路Ｌ１２には、スイッチＳＷ１２及びスイッチＳＷ１３が直列に設けられている。これにより、配線抵抗切替部２０が構成されている。そして、第２分岐経路Ｌ１２においてスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３の間の第３点Ｎ３に、電気負荷１５が接続されるとともに、スイッチＳＷ１を介して鉛蓄電池１１と電気負荷１４とが接続されている。

　この場合、図１の回路構成では第１点Ｎ１に鉛蓄電池１１が接続されていたのに対し、図８の回路構成では第３点Ｎ３に鉛蓄電池１１が接続されており、その点、相違している。なお本実施形態では、第２分岐経路Ｌ１２の一部（Ｎ１－Ｎ３間）が、鉛蓄電池１１と回転電機１６とを繋ぐ電気経路Ｌ１にもなっている。

　図８の回路構成でもやはり、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１３のいずれをオン／オフするかに応じて、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５との間の配線抵抗や、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１６との間の配線抵抗を変更することが可能となっている。

　次に、車両状態と各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３の状態とについて、図９を用いて説明する。本実施形態では、アイドリングストップ制御のエンジン再始動時に、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への電力供給によりエンジン始動が行われることとしている。

　図９において（ａ）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、（ｂ）はエンジン自動停止後における再始動時の状態を、（ｃ）は回転電機１６による動力アシスト時の状態を、（ｄ）は回転電機１６による減速回生時にリチウムイオン蓄電池１２のみに充電を行う状態を、（ｅ）は回転電機１６による減速回生時に両蓄電池１１，１２に充電を行う状態を、（ｆ）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９（ａ）に示すエンジン自動停止時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ］の状態で制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４，１５に電力が供給される。

　図９（ｂ）に示すエンジン再始動時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ］の状態で制御される。つまり、図９（ａ）と同じ状態で各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４，１５に電力が供給される状態で、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６に対して電力が供給されて、回転電機１６によるエンジン始動が行われる。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スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３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９（ｃ）に示す動力アシスト時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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の動力アシスト時における各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３の状態の詳細については後述する。

　図９（ｄ）に示す減速回生状態でのリチウムイオン蓄電池１２の充電時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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とともに、回転電機１６の回生発電による電力がリチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５に供給される。

　図９（ｅ）に示す減速回生状態での両蓄電池１１，１２の充電時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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の発電電力が電気負荷１４，１５に対して供給される。

　図９（ｆ）に示すリチウムイオン蓄電池１２の使用停止時には、制御部３０により、スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］の状態で制御される。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。

　そして、動力アシスト時のような回転電機１６への電力供給時、すなわち高電力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、回転電機１６からの電力供給時に、制御部３０は、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２における蓄電状態および／または温度に基づいて各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。図１０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５つの放電状態を示している。

　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、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が図１０（ａ）の第１状態、すなわち［ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］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。

　図１０（ｂ）の第２状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御される。例えば第１状態から第２状態に移行する場合を考えると、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、電気負荷１４に電力が供給される。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。

　また、図１０（ｃ）の第３状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ］の状態に制御される。これにより、鉛蓄電池１１から電気負荷１４、１５、および回転電機１６に対して放電が行われ、リチウムイオン蓄電池１２からも、電気負荷１５および回転電機１６に対して放電が行われる。このとき、回転電機１６への放電はスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３を経由する通電経路で行われる。この場合、第１状態及び第２状態に比べて、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への経路の配線抵抗が大きくなっていることから、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１６への電力供給が制限され、その制限に応じて鉛蓄電池１１から回転電機１６への電力供給が行われる。

　図１０（ｄ）の第４状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ］の状態に制御される。この場合、鉛蓄電池１１から電気負荷１４および１５に対する放電が行われ、リチウムイオン蓄電池１２からの放電対象が回転電機１６のみに限定される。これにより、リチウムイオン蓄電池１２の放電量が抑制されるとともに、放電を継続することによる温度上昇が抑制される。

　図１０（ｅ）の第５状態では、制御部３０により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３が［ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ］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。

　ここで、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶの大きさに応じて第２～第５の各状態が制御される場合には、制御部３０により、リチウムイオン蓄電池１２の放電に伴いＯＣＶが小さくなるのにつれて、第２状態→第３状態→第４状態→第５状態の順の切り替えが行われるとよい（第３，第４状態は逆でもよい）。具体的には、第１実施形態と同様に、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶを判定する閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３（ＴＨ１＞ＴＨ２＞ＴＨ３）を定めておき、制御部３０による、リチウムイオン蓄電池１２のＯＣＶと各閾値との大小比較の結果に基づいて、第２状態～第５状態間の切り替えが行われる。

　また、リチウムイオン蓄電池１２の温度に応じて第２～第５の各状態が制御される場合には、制御部３０により、リチウムイオン蓄電池１２の放電に伴い電池温度が高くなるのにつれて、第２状態→第３状態→第４状態→第５状態の順の切り替えが行われるとよい（第３，第４状態は逆でもよい）。具体的には、第１実施形態と同様に、リチウムイオン蓄電池１２の温度を判定する閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２，ＴＨ１３（ＴＨ１１＜ＴＨ１２＜ＴＨ１３）を定めておき、制御部３０による、リチウムイオン蓄電池１２の電池温度と各閾値との大小比較の結果に基づいて、第２状態～第５状態間の切り替えが行われる。

　以上の第１状態～第５状態によれば、各種電気負荷に対して各蓄電池１１，１２から放電が行われる場合に、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。

　以上詳述した第２の実施形態においても、第１実施形態と同様に、各蓄電池１１，１２に対する充放電を適正に実施することができる等の優れた効果が得られることとなる。

　（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。

　各蓄電池１１，１２における充電及び放電の履歴に基づいて、制御部３０は、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、各蓄電池１１，１２の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、該各蓄電池１１，１２の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、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２の充電時において、そのリチウムイオン蓄電池１２の充電履歴に基づいて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。また、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２の放電時において、そのリチウムイオン蓄電池１２の放電履歴に基づいて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。このとき、制御部３０は、例えば放電履歴に基づいてリチウムイオン蓄電池１２の放電量が多いと判断されるほど、リチウムイオン蓄電池１２からの放電が抑制されるように各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。

　制御部３０が、エンジンや車両の運転状態、周囲環境に基づいて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する構成であってもよい。例えば、制御部３０は、エンジン回転速度、エンジン負荷、エンジン温度（冷却水温）、車速、外気温等に基づいて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ１１～ＳＷ１３のオンオフを制御する。

　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。

　回転電機１６は、少なくとも発電機能を有するものであればよく、例えばオルタネータ等の発電装置であってもよい。また、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。

　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。
　なお、本出願は、日本特許出願２０１５－２０５３２６を基礎として優先権を主張するものであり、この優先権の基礎となる日本特許出願の開示内容は、参照書類として本出願に組み込まれている。

　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）、１６…回転電機、ＳＷ１１…第１スイッチ、ＳＷ１２…第２スイッチ、ＳＷ１３…第３スイッチ、ＳＷ１…第４スイッチ、３０…制御部。

Claims

　少なくとも発電機能を備える回転電機（１６）に対して並列に接続される第１蓄電池（１１）及び第２蓄電池（１２）を備える電源システムに適用される電源装置であって、
　前記回転電機に接続される第１点（Ｎ１）と前記第２蓄電池に接続される第２点（Ｎ２）との間に分岐して設けられた第１分岐経路（Ｌ１１）及び第２分岐経路（Ｌ１２）と、
　前記第１分岐経路に設けられた第１スイッチ（ＳＷ１１）と、
　前記第２分岐経路において直列に設けられた第２スイッチ（ＳＷ１２）及び第３スイッチ（ＳＷ１３）と、
　前記第１点、又は前記第２スイッチ及び前記第３スイッチの間の第３点（Ｎ３）のいずれか一方と前記第１蓄電池との間の通電経路に設けられた第４スイッチ（ＳＷ１）と、
　前記第１～第４の各スイッチの開閉を制御する制御部（３０）と、
を備える電源装置。
　前記第３点に電気負荷（１５）が接続される請求項１に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記第４スイッチを開にした状態で、前記第１～第３の各スイッチをいずれも閉にする請求項２に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記回転電機及び前記電気負荷を共に電力供給により駆動状態にする場合に、前記第４スイッチを閉にするとともに、前記第１～第３の各スイッチのうち、前記第４スイッチの一端側である前記第１点及び前記第３点のいずれかに接続された２つのスイッチを開にし、残り１つのスイッチを閉にする請求項２又は３に記載の電源装置。
　前記電気負荷は、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る請求項４に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記第１～第３の各スイッチについて全てのスイッチを閉にする状態と、少なくとも１つのスイッチを開にする状態とを切り替えるものである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記第４スイッチを閉にした状態で、前記第１～第３の各スイッチの開閉を個々に制御する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置。
　前記制御部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池それぞれの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～第４の各スイッチの開閉を制御する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置。
　前記制御部（３０）は、前記第２蓄電池の異常の有無を判定するように構成されて、
　前記制御部は、前記第２蓄電池の異常が生じていると判定した場合に、前記第４スイッチを閉にするとともに、前記第１～第３の各スイッチのうち、前記第２点に接続された２つのスイッチを開にし、残り１つのスイッチを閉にする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置。