WO2018061681A1 - 電源システム、及び電池ユニット - Google Patents

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WO2018061681A1
WO2018061681A1 PCT/JP2017/032124 JP2017032124W WO2018061681A1 WO 2018061681 A1 WO2018061681 A1 WO 2018061681A1 JP 2017032124 W JP2017032124 W JP 2017032124W WO 2018061681 A1 WO2018061681 A1 WO 2018061681A1
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connection point
storage battery
booster circuit
path
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PCT/JP2017/032124
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裕介 渡邉
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a power supply system and a battery unit including a rotating electrical machine having a function as a generator, and a first storage battery and a second storage battery connected in parallel to the rotating electrical machine, respectively.
  • a power supply system including two storage batteries (a first storage battery and a second storage battery) and a rotating electrical machine having a function as a generator is known (for example, Patent Document 1).
  • power efficiency is improved by appropriately using the first storage battery and the second storage battery.
  • connection point to which the first storage battery is connected is a first connection point
  • a connection point to which the second storage battery is connected is a second connection point
  • a connection point to which the rotating electrical machine is connected is defined as a third connection point.
  • the opening / closing control is appropriately performed on the first switch and the second switch, so that the rotating electrical machine is controlled according to the state of the first storage battery and the second storage battery. Therefore, the first storage battery and the second storage battery can be selectively charged.
  • a constant voltage request load for example, an input voltage
  • an electric load that is an electric load that requires a stable voltage input to the power supply system having the two switches.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and can suppress a power failure in a constant voltage request load while suppressing large power from being input from a rotating electrical machine to a booster circuit.
  • the main purpose is to provide a simple power supply system.
  • a 1st structure is a power supply system provided with the rotary electric machine which has a function as a generator, and the 1st storage battery and the 2nd storage battery respectively connected in parallel with respect to the rotary electric machine,
  • the 1st storage battery A path connecting the first connection point to which the second storage battery is connected and a path connecting the first connection point to the third connection point to which the rotating electrical machine is connected; And only two paths out of the three paths connecting the second connection point and the third connection point are provided as the first path and the second path, respectively, and switching between conduction and blocking of the first path is performed.
  • the first storage battery is connected in parallel to the first switch, the second switch that switches between conduction and interruption of the second path, the first switch, or the first switch and the second switch. Or the second And a booster circuit configured to boost the voltage input from the battery.
  • a booster circuit that boosts and outputs a voltage input from the first storage battery or the second storage battery is provided, and the booster circuit and the first switch or the first switch and the second switch are connected in parallel.
  • control is performed to turn on the first switch in a situation where power generation is performed in the rotating electrical machine.
  • first switch, the second switch, and the booster circuit are connected in parallel, for example, in a situation where power generation is performed in the rotating electrical machine, both the first switch and the second switch are turned on.
  • Implement control If this control is performed, the current that flows from the rotating electrical machine to each storage battery flows through the first switch, or the first switch and the second switch. Input of power can be suppressed.
  • requires that a fixed voltage is input as an input voltage is connected with respect to the connection point where the output side of a booster circuit is connected, the output voltage of a 1st storage battery and a 2nd storage battery will be Even when the voltage drops, the boosted power can be supplied from the booster circuit to the constant voltage request load. For this reason, it is possible to suppress power supply failure in the constant voltage required load.
  • the power supply system includes a switch control device that controls opening and closing of the first switch and the second switch, and the switch control device generates power in the rotating electrical machine.
  • the first switch and the second switch that are connected in parallel with the booster circuit are turned on.
  • the first switch and the booster circuit are connected in parallel under a situation where power generation is performed in the rotating electrical machine
  • the first switch is turned on, and the first switch, the second switch, and the booster circuit are connected in parallel.
  • control is performed to turn on both the first switch and the second switch. If this control is carried out, the current flowing from the rotating electrical machine to each storage battery flows through the first switch or the second switch, so that large power is input from the rotating electrical machine to the booster circuit. This can be suppressed.
  • an input voltage is in a predetermined voltage range with respect to a connection point connected to an output side of the booster circuit among the first to third connection points.
  • a constant voltage required load that is required to be connected is connected.
  • the constant voltage required load which requires that a constant voltage is input as an input voltage is connected to the connection point to which the output side of the booster circuit is connected, the output voltages of the first storage battery and the second storage battery are reduced. Even in this case, the boosted power can be supplied from the booster circuit to the constant voltage request load. For this reason, it is possible to suppress power supply failure in the constant voltage required load.
  • a path connecting the first connection point and the third connection point is provided as the first path, and the second connection point and the A path connecting a third connection point is provided as the second path, and the booster circuit is connected in parallel to the first switch.
  • a path connecting the first storage battery and the rotating electrical machine is a first path
  • a path connecting the second storage battery and the rotating electrical machine is a second path.
  • the booster circuit is configured to be connected in parallel to the first switch.
  • the booster circuit is configured to boost the input voltage input from the third connection point (the rotating electrical machine and the second storage battery)
  • a constant voltage required load is connected to the first connection point (first storage battery).
  • the booster circuit boosts the input voltage input from the first connection point (first storage battery) side
  • a constant voltage required load is connected to the third connection point (rotating electrical machine and second storage battery).
  • the rotating electrical machine has a function as an electric motor, and the booster circuit boosts an input voltage input from the third connection point side, and Output to the first connection point side.
  • the booster circuit boosts the input voltage input from the third connection point rotating electrical machine and the second storage battery side and outputs the boosted voltage to the first connection point (first storage battery) side.
  • the power boosted by the booster circuit is supplied to the constant voltage request load by connecting the constant voltage request load to the first connection point (first storage battery) as in the third configuration. It becomes possible. For this reason, the power supply failure in a constant voltage load can be suppressed.
  • the rotating electrical machine and a constant voltage required load are connected via a first switch.
  • the voltage supplied to the constant voltage request load can be reduced by turning the first switch off. The decrease can be suppressed.
  • the power supply system includes a switch control device that performs opening / closing control of the first switch and the second switch.
  • the switch control device includes the rotating electrical machine as an electric motor. When operating, the first switch is turned off and the second switch is turned on.
  • the rotating electrical machine when the rotating electrical machine operates as a motor (powering operation), a large current flows from the storage battery to the rotating electrical machine. For this reason, due to a voltage drop or the like in the internal resistance of the storage battery, the output voltage of the storage battery that supplies power to the rotating electrical machine decreases. As the output voltage of the storage battery decreases, for example, when a constant voltage request load is connected to the third connection point, there is a concern that the operation of the constant voltage request load becomes unstable.
  • a switch control device in which the first switch is turned off and the second switch is turned on.
  • the second switch By turning on the second switch, it is possible to supply power from the second storage battery to the rotating electrical machine.
  • the first switch By turning off the first switch, it is possible to suppress a decrease in voltage at the third connection point due to the operation (powering operation) of the rotating electrical machine as an electric motor and to connect to the third connection point. It becomes possible to supply electric power from both the first storage battery and the booster circuit to the electric load.
  • the second storage battery has higher power efficiency in charging and discharging than the first storage battery.
  • the second storage battery supplies power to the rotating electric machine that operates as an electric motor and the electric load connected to the third connection point via the booster circuit. That is, the amount of power supplied by the second storage battery is greater than the amount of power supplied by the first storage battery. Therefore, by setting the second storage battery to have higher power efficiency in charging and discharging than the first storage battery, it is possible to improve the power efficiency of the entire power supply system while making the power supply system inexpensive.
  • the first storage battery may be a lead storage battery and the second storage battery may be a lithium ion storage battery.
  • the eighth configuration is applied to any one of the power supply systems of the first to seventh configurations, and the second storage battery, the first path and the second path, the first switch and the second switch, , The booster circuit.
  • the battery unit need not be disassembled when the first power supply is abnormal or deteriorated, and the process of replacing the first power supply is simplified.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an electrical configuration of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the state of the power supply system when the power is off.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the power supply system immediately after the vehicle system is activated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the state of the power supply system during regenerative power generation.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the state of the power supply system during travel of the vehicle except during regenerative power generation,
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control process of the power supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an electrical configuration of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the state of the power supply system when the power is off.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the power supply system immediately after the vehicle system is activated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the state of the power supply system during regenerative power generation.
  • FIG. 5 is
  • FIG. 7 is a flowchart showing control processing of the power supply system of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an electrical configuration in the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an electrical configuration in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an electrical configuration in the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an electrical configuration in the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an electrical configuration in the seventh embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an electrical configuration in the eighth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an electrical configuration according to the ninth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an electrical configuration according to the tenth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an electrical configuration according to the eleventh embodiment.
  • an in-vehicle power supply system that supplies power to various devices of the vehicle in a vehicle that runs using an engine (internal combustion engine) as a drive source is embodied.
  • the vehicle has a so-called idling stop function.
  • this power supply system is a dual power supply system having a lead storage battery 11 as a first storage battery and a lithium ion storage battery 12 as a second storage battery.
  • Each storage battery 11, 12 can supply power to the starter 13 and various electric loads 14, 15. Further, the storage batteries 11 and 12 can be charged by the generator 16.
  • the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the generator 16, and the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 are connected in parallel to the electrical loads 14 and 15.
  • the lead storage battery 11 is a well-known general-purpose storage battery.
  • the lithium ion storage battery 12 is a high-density storage battery that has less power loss during charging / discharging than the lead storage battery 11, and has a high output density and energy density.
  • the lithium ion storage battery 12 may be a storage battery having higher energy efficiency during charging / discharging than the lead storage battery 11.
  • the lithium ion storage battery 12 is configured as an assembled battery having a plurality of battery cells connected in series or in parallel with each other. These storage batteries 11 and 12 have the same rated voltage, for example, 12V.
  • the lithium ion storage battery 12 is housed in a housing case and configured as a battery unit U integrated with a substrate.
  • the battery unit U constitutes a “power supply circuit device”.
  • the battery unit U has connection terminals P1, P2, and P3 for connection to an external device.
  • the lead storage battery 11, the starter 13, and the electric load 14 are connected to the connection terminals P1 and P2, and an output terminal.
  • An electrical load 15 and a rotating electrical machine 17 are connected to P3.
  • the electric loads 14 and 15 have different requirements for the voltage of the power supplied from the storage batteries 11 and 12.
  • the electric load 14 includes a constant voltage required load in which the supply voltage is required to be constant or at least within a predetermined voltage range.
  • the electric load 15 is a general electric load other than the constant voltage required load. It can be said that the electric load 14 is a protected load.
  • the electric load 15 is a load that does not allow a power supply failure, and the electric load 14 is a load that allows a power supply failure compared to the electric load 15.
  • the electric load 14 that is a constant voltage required load include various ECUs such as a navigation device, an audio device, a meter device, and an engine ECU. In this case, by suppressing the voltage fluctuation of the supplied power, it is possible to suppress an unnecessary reset or the like in each of the above devices, and to realize a stable operation.
  • the electric load 14 may include a travel system actuator such as an electric steering device or a brake device.
  • Specific examples of the electric load 15 include a seat heater, a heater for a defroster for a rear window, a headlight, a wiper for a front window, and a blower fan for an air conditioner.
  • the rotating electrical machine 17 is connected to the output shaft of the engine 18 by a belt or the like.
  • the rotating electrical machine 17 operates as a generator, power is generated by the rotation of the engine output shaft, and the generated power is supplied to the storage batteries 11 and 12 and the electric loads 14 and 15. Further, when the rotating electrical machine 17 operates as an electric motor, electric power is supplied mainly from the lithium ion storage battery 12 among the storage batteries 11 and 12, and rotational force is applied to the engine output shaft.
  • connection point between the lead storage battery 11 and the electric path constituting the power supply system is a first connection point N1
  • a connection point between the lithium ion storage battery 12 and the electric path constituting the power supply system is a second connection point N2.
  • a connection point between the rotating electrical machine 17 and the electric path constituting the power supply system is defined as a third connection point N3.
  • a first path L1 connecting the connection terminals P1, P2 and a second path L2 connecting the connection point N3 on the first path L1 and the lithium ion storage battery 12 are provided as electrical paths. It has been.
  • a first switch 21 is provided on the first path L1, and a second switch 22 is provided on the second path L2. More specifically, in the first path L1, a switch 21 is provided between the first connection terminal P1 to which the lead storage battery 11 is connected and the connection point N3, and in the second path L2, the lithium ion storage battery is more than the connection point N3.
  • a switch 22 is provided on the 12 side.
  • the electric power generated by the rotating electrical machine 17 is supplied to the lead storage battery 11 and the electric load 14 via the first path L1, and is supplied to the lithium ion storage battery 12 via the second path L2.
  • Each of these switches 21 and 22 includes, for example, 2 ⁇ n MOSFETs (semiconductor switching elements), and the parasitic diodes of the two sets of MOSFETs are connected in series so as to be opposite to each other. By this parasitic diode, when each switch 21 and 22 is turned off, the current flowing through the path in which the switch is provided is completely cut off.
  • IGBTs, bipolar transistors, or the like can be used as the switches 21 and 22 instead of MOSFETs.
  • reverse diodes may be connected in parallel to the switches 21 and 22, respectively, instead of the parasitic diode.
  • a bypass path Lb that bypasses the switch 21 is provided inside the battery unit U.
  • the bypass path Lb is provided so as to connect the connection terminal P1 and the connection point N3 on the first path L1.
  • the lead storage battery 11 and the electrical load 15 can be connected without using the switch 21.
  • the bypass path Lb is provided with a bypass switch 23 that switches the bypass path Lb into a state of energization or de-energization.
  • the bypass switch 23 is a normally closed and mechanical relay switch. If the bypass switch 23 is turned on, the generated power of the generator 16 can be supplied to the electric load 15 via the bypass path Lb even when the switch 21 is turned off.
  • the bypass path Lb is a dark current path that supplies dark current from the lead storage battery 11 to the electric load 15 in a stopped state of the power supply system, and power from the lead storage battery 11 to the electric load 15 when the fail safe process is performed. It also serves as a fail feeding path to be supplied.
  • a path La that bypasses the switch 21 is provided inside the battery unit U.
  • the path L1 is provided so as to connect the connection terminal P1 and the third connection point N3 on the first path L1.
  • a booster circuit 24 is provided inside the battery unit U and on the path La.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the connection terminal P2 side (third connection point N3 side) to a predetermined voltage and outputs it to the connection terminal P1 side (first connection point N1 side).
  • the booster circuit 24 is, for example, a boost chopper circuit. Further, an insulation type DCDC converter may be used.
  • the battery unit U includes a control unit 30 (switch control device), and each of the switches 21 to 23, the booster circuit 24, and the control unit 30 are housed in a housing in a state of being mounted on the same substrate, for example. ing.
  • the switches 21 to 23, the booster circuit 24, and the control unit 30 may be separately mounted on a plurality of substrates. Further, the switches 21 to 23 may be not mounted on the substrate, for example, may be mounted directly on the storage case (housing) of the battery unit U.
  • the ECU 40 outside the battery unit U is connected to the control unit 30. That is, the control unit 30 and various control devices including the ECU 40 are connected to each other via a communication network such as CAN and can communicate with each other, and are stored in the control unit 30 and various control devices including the ECU 40. Various data can be shared with each other.
  • the ECU 40 is an electronic control device (traveling control device) having a function of performing idling stop control. As is well known, the idling stop control automatically stops the engine 18 when a predetermined automatic stop condition is satisfied, and restarts the engine 18 when the predetermined restart condition is satisfied under the automatic stop state.
  • the ECU 40 controls the rotating electrical machine 17 and is included in the “power supply system”.
  • the control unit 30 performs on / off (open / close) switching control of the switches 21 to 23, that is, open / close control, according to the operating state of the rotating electrical machine 17.
  • the control unit 30 controls on / off of the switches 21 to 23 based on the running state of the vehicle and the storage state of the storage batteries 11 and 12. Thereby, charging / discharging is implemented using the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 selectively.
  • the control unit 30 sequentially acquires the detected values of the terminal voltage or the open-circuit voltage of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12, and sequentially supplies the energization current of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 detected by current detection means (not shown). get.
  • the control part 30 acquires sequentially the temperature of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 detected by the temperature detection part which is not shown in figure.
  • the control unit 30 calculates the SOC (remaining capacity) of the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12 based on these acquired values, and supplies the SOC to the lithium ion storage battery 12 so that the SOC is maintained within a predetermined use range. The amount of charge and the amount of discharge are controlled.
  • the control unit 30 of the present embodiment further drives the booster circuit 24 in accordance with the state of the rotating electrical machine 17 to boost the power supplied from the third connection point N3 side to a predetermined voltage to the first connection point N1. Output to the side (connection terminal P1 side).
  • the control unit 30 turns off the switches 21 and 22 and turns on the bypass switch 23. Further, the driving of the booster circuit 24 is stopped. Thereby, electric power is supplied from the lead storage battery 11 to the electric load 15 via the bypass path Lb.
  • the switches 21 and 22 are semiconductor switching elements, and are normally open switching elements that are turned off when the input of the drive signal is stopped.
  • the bypass switch 23 is a mechanical relay switch, This is a normally-closed opening / closing element that is turned on when input of a drive signal is stopped.
  • the control unit 30 turns off the switch 22 to turn off the lithium ion storage battery. 12 charging / discharging is stopped.
  • the control unit 30 stops charging / discharging of the lithium ion storage battery 12 by turning off the switch 22 even when the engine is started using the starter 13 immediately after the vehicle system is started.
  • the control part 30 implements the electric power supply from the lead storage battery 11 to the electric load 15 by turning on the switch 21.
  • control unit 30 is configured such that the lithium ion storage battery 12 is in a low SOC (overdischarge state) during the power running operation of the rotating electrical machine 17 or the lithium ion storage battery 12 is in a high SOC (overcharged) during the regenerative power generation of the rotating electrical machine 17. In the same way, the charging / discharging of the lithium ion storage battery 12 is stopped by turning off the switch 22.
  • the control unit 30 turns on both the switches 21 and 22, and supplies power from the regenerative power generation of the rotating electrical machine 17 to the lead storage battery 11 and the lithium ion storage battery 12. Thereby, each storage battery 11 and 12 is charged appropriately.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and turns on the second switch 22.
  • the electric load 14 is supplied with electric power from the lead storage battery 11, and the electric load 15 is supplied with electric power from the lithium ion storage battery 12. Supply is made.
  • the engine running state is a state in which fuel injection (fuel consumption) is performed in the engine 18 and both the regenerative operation and the power running operation in the rotating electrical machine 17 are stopped.
  • the assist travel state is a state in which fuel injection is performed in the engine 18 and a power running operation is performed in the rotating electrical machine 17.
  • the engine 18 and the rotating electrical machine 17 share the driving force. It is.
  • the EV traveling state is a state in which the rotating electrical machine 17 applies a rotational force to the output shaft of the engine 18 after the engine 18 is brought into a non-combustion state. Switching between the engine travel state, the assist travel state, and the EV travel state is performed by the ECU 40.
  • the ECU 40 When the engine restart condition is satisfied during the engine automatic stop in the idling stop control, the ECU 40 starts the engine by the rotating electrical machine 17.
  • An engine restart condition is established by performing a brake pedal depressing operation or an accelerator pedal depressing operation in the vehicle.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and turns on the second switch 22 as shown in FIG. Electric power is supplied and the rotating electrical machine 17 starts the engine.
  • voltage fluctuation occurs in the electric power supplied to the electric load 14. It has never been.
  • control unit 30 of the present embodiment turns off the first switch 21 and the second switch 22 and outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24 during traveling of the vehicle except during regenerative power generation.
  • “when the vehicle is running except during regenerative power generation” means when the engine is running, during assist running, and when the engine is restarted in idling stop control.
  • the lithium ion storage battery 12 performs part of the power supply to the electric load 14 via the booster circuit 24. Since the lithium ion storage battery 12 has a higher power efficiency in charging / discharging than the lead storage battery 11, increasing the power shared by the lithium ion storage battery 12 can improve the power efficiency of the entire power supply system. Moreover, since the 1st switch 21 is made into the OFF state as mentioned above, even if it is a case where the output voltage of the lithium ion storage battery 12 falls temporarily with operation
  • the lead storage battery 11 is charged using the power stored in the lithium ion storage battery 12.
  • the power efficiency of the entire power supply system is deteriorated due to the power loss in the internal resistance in both storage batteries 11 and 12 and the power loss in the booster circuit 24.
  • the control unit 30 adjusts the output voltage (predetermined voltage) of the booster circuit 24 to be equal to or lower than the open end voltage of the lead storage battery 11. Thereby, it is suppressed that the lead storage battery 11 is charged with the electric power supplied from the lithium ion storage battery 12 to the 1st connection terminal P1 side via the booster circuit 24, and the deterioration of the power efficiency of the whole power supply system is suppressed. Further, the control unit 30 adjusts the output voltage of the booster circuit 24 to be substantially the same as the open-end voltage of the lead storage battery 11. Thereby, the electric power output in the lead storage battery 11 can be suppressed, and the electric power supply with respect to the electric load 14 can be mainly allocated to the booster circuit 24, that is, the lithium ion storage battery 12.
  • control unit 30 controls the control unit 30 when the charging rate of the lithium ion storage battery 12 is lower than a predetermined value or when an abnormality occurs in the lithium ion storage battery 12 even during traveling of the vehicle except during regenerative power generation.
  • the switch 21 is turned on and the switch 22 is turned off.
  • the predetermined value used for determination of the charging rate of the lithium ion storage battery 12 is set to a value that can suppress the lithium ion storage battery 12 from being overdischarged.
  • control process of the power supply system of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.
  • the control process is performed every predetermined period.
  • step S01 it is determined whether or not the power supply system is on.
  • the power supply system is in an off state (S01: NO)
  • steps S02 the switches 21 and 22 are turned off, the switch 23 is turned on, the operation of the booster circuit 24 is stopped, and the process is terminated.
  • step S03 it is determined whether or not the power supply system has just been activated. If it is immediately after the power supply system is activated (S03: YES), in step S04, the switch 21 is turned on, the switches 22, 23 are turned off, the operation of the booster circuit 24 is stopped, and the process is terminated.
  • predetermined time passes since starting of a power supply system and the start of the engine 18 by the starter 13 is not implemented, it determines with it not being immediately after starting of a power supply system.
  • step S05 If it is not immediately after starting the power supply system (S03: YES), it is determined in step S05 whether or not the lithium ion storage battery 12 is in a usable state. When the lithium ion storage battery 12 cannot be used (S05: NO), the process of step S04 is performed. When the lithium ion storage battery 12 is in a usable state (S05: YES), in step S06, it is determined whether or not regenerative power generation is being performed.
  • step S07 If regenerative power generation is in progress (S06: YES), in steps S07, the switches 21 and 22 are turned on, the switch 23 is turned off, the booster circuit 24 is stopped, and the process is terminated.
  • step S08 the switch 22 is turned on, the switches 21 and 23 are turned off, the booster circuit 24 is operated, and the process is terminated.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and turns on the second switch 22, and outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24.
  • the configuration is changed as follows. During traveling of the vehicle except during regenerative power generation, the controller 30 does not change the configuration in which the first switch 21 is turned off and the second switch 22 is turned on, while the vehicle is traveling except during regenerative power generation, and When the output voltage of the lead storage battery 11 is less than a predetermined value, the control unit 30 operates the booster circuit 24.
  • control unit 30 is configured to stop the operation of the booster circuit 24 while the vehicle is running except during regenerative power generation and when the output voltage of the lead storage battery 11 is equal to or higher than a predetermined value.
  • control unit 30 sets the first switch 21 to the on state and the second switch 22 to the off state when the lithium ion storage battery 12 is in an overdischarged or low temperature state and the lithium ion storage battery 12 cannot be used. The discharge in the lithium ion storage battery 12 is stopped.
  • the electric load 14 when the output voltage of the lead storage battery 11 is equal to or higher than a predetermined value, power is supplied from only the lead storage battery 11 to the electric load 14, and when the output voltage of the lead storage battery 11 is less than the predetermined value, lead is supplied. Electric power is supplied to the electrical load 14 from the storage battery 11 and the booster circuit 24 (or only the booster circuit 24).
  • the predetermined value used for determination of the output voltage of the lead storage battery 11 is set to be equal to or higher than the minimum value of the voltage at which the electric load 14 can operate, the electric load 14 can be stably operated.
  • the stable operation of the electric load 14 can also be realized by the control of this embodiment. Further, by reducing the period during which the lead storage battery 11 is charged from the lithium ion storage battery 12 through the booster circuit 24, the discharge from the lithium ion storage battery 12 to the lead storage battery 11 is suppressed, and the power as the entire power supply system Efficiency can be reduced. In addition, by reducing the period during which the booster circuit 24 operates, it is possible to reduce power loss due to the operation of the booster circuit 24 and improve the power efficiency of the entire power supply system.
  • control process of the power supply system of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • the control process is performed every predetermined period.
  • the description of the same configuration as in FIG. 6 is omitted.
  • step S09 it is determined whether or not the output voltage (V (Pb)) of the lead storage battery 11 is less than a predetermined value.
  • V (Pb) the output voltage of the lead storage battery 11 is less than the predetermined value (S09: YES)
  • the process of step S08 is performed and the process is terminated.
  • the switch 22 is turned on, the switches 21, 23 are turned off, the booster circuit 24 is stopped, and the process is terminated.
  • the first switch 21 and the first switch 21 are connected in parallel between the first connection point N1 to which the lead storage battery 11 is connected and the third connection point N3 to which the rotating electrical machine 17 is connected.
  • the booster circuit 24 to be connected is provided, and the second switch 22 is provided between the second connection point N2 and the third connection point N3 to which the lithium ion storage battery 12 is connected.
  • the configuration may be changed to the configuration shown in FIGS. 8 to 16 (third to twelfth embodiments) below. 8 to 16, the configuration other than the storage batteries 11 and 12, the constant voltage required load 14, the rotating electrical machine 17, the switches 21 and 22, and the booster circuit 24 is omitted. In FIGS. 8 to 16, the direction of the power output of the booster circuit 24 is indicated by using an arrow.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path, and the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path.
  • a first switch 21 and a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 are provided between the first connection point N1 and the second connection point N2, and the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected.
  • a second switch 22 is provided between them.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the second connection point N2 side to a predetermined voltage and outputs it to the first connection point N1 side.
  • the constant voltage required load 14 is connected to the first connection point N1.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 to suppress a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 associated with the operation of the rotating electrical machine 17. Further, during the power running operation of the rotating electrical machine 17, the control unit 30 can supply power from the lead storage battery 11 and the booster circuit 24 to the constant voltage request load 14 by operating the booster circuit 24.
  • first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path, and the first connection point N1 and the third connection point N3 are connected by an electrical path.
  • a first switch 21 and a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 are provided between the first connection point N1 and the second connection point N2, and the first connection point N1 and the third connection point N3 are connected.
  • a second switch 22 is provided between them.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the first connection point N1 side to a predetermined voltage and outputs it to the second connection point N2 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the second connection point N2.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 to suppress a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 associated with the operation of the rotating electrical machine 17. Further, during the power running operation of the rotating electrical machine 17, the control unit 30 can supply power from the lithium ion storage battery 12 and the booster circuit 24 to the constant voltage required load 14 by operating the booster circuit 24.
  • the first connection point N1 and the third connection point N3 are connected by an electrical path, and the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path.
  • a first switch 21 and a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 are provided between the second connection point N2 and the third connection point N3, and the first connection point N1 and the third connection point N3 are connected.
  • a second switch 22 is provided between them.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the third connection point N3 side to a predetermined voltage and outputs it to the second connection point N2 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the second connection point N2.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 to suppress a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 associated with the operation of the rotating electrical machine 17. Further, during the power running operation of the rotating electrical machine 17, the control unit 30 can supply power from the lithium ion storage battery 12 and the booster circuit 24 to the constant voltage required load 14 by operating the booster circuit 24.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path
  • the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path
  • the third connection point N3 are connected by an electric path.
  • a first switch 21 is provided between the first connection point N1 and the second connection point N2
  • a second switch 22 is provided between the second connection point N2 and the third connection point N3.
  • a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 and the second switch 22 is provided between the first connection point N1 and the third connection point N3. Further, the booster circuit 24 boosts the power supplied from the third connection point N3 side to a predetermined voltage and outputs it to the first connection point N1 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the first connection point N1.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21, a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 due to the operation of the rotating electrical machine 17 is suppressed.
  • the control unit 30 outputs the predetermined voltage from the booster circuit 24 while turning on the second switch 22, so that power can be supplied from the lead storage battery 11 and the booster circuit 24 to the constant voltage request load 14.
  • the control unit 30 performs power supply from the lithium ion storage battery 12 to the rotating electrical machine 17 by turning on the second switch 22 during the power running operation of the rotating electrical machine 17.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path
  • the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path
  • the first connection point N1 is connected.
  • the third connection point N3 are connected by an electric path.
  • a first switch 21 is provided between the first connection point N1 and the third connection point N3
  • a second switch 22 is provided between the second connection point N2 and the third connection point N3.
  • a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 and the second switch 22 is provided between the first connection point N1 and the second connection point N2.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the second connection point N2 side to a predetermined voltage and outputs it to the first connection point N1 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the first connection point N1.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21, a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 due to the power running operation of the rotating electrical machine 17 is suppressed.
  • the control unit 30 outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24, so that power can be supplied from the lead storage battery 11 and the booster circuit 24 to the constant voltage request load 14.
  • the control unit 30 performs power supply from the lithium ion storage battery 12 to the rotating electrical machine 17 by turning on the second switch 22 during the power running operation of the rotating electrical machine 17.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path
  • the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path
  • the first connection point N1 is connected.
  • the third connection point N3 are connected by an electric path.
  • a first switch 21 is provided between the second connection point N2 and the third connection point N3
  • a second switch 22 is provided between the first connection point N1 and the third connection point N3.
  • a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 and the second switch 22 is provided between the first connection point N1 and the third connection point N3. Further, the booster circuit 24 boosts the power supplied from the first connection point N1 side to a predetermined voltage and outputs it to the second connection point N2 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the second connection point N2.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21, a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 due to the power running operation of the rotating electrical machine 17 is suppressed.
  • the control unit 30 can supply power from the lithium ion storage battery 12 and the booster circuit 24 to the constant voltage request load 14 by outputting a predetermined voltage from the booster circuit 24. Further, the control unit 30 performs power supply from the lead storage battery 11 to the rotating electrical machine 17 by turning on the second switch 22 during the power running operation of the rotating electrical machine 17.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path
  • the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path
  • the first connection point N1 is connected.
  • the third connection point N3 are connected by an electric path.
  • a first switch 21 is provided between the first connection point N1 and the second connection point N2
  • a second switch 22 is provided between the first connection point N1 and the third connection point N3.
  • a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 and the second switch 22 is provided between the second connection point N2 and the third connection point N3. Further, the booster circuit 24 boosts the power supplied from the third connection point N3 side to a predetermined voltage and outputs it to the second connection point N2 side.
  • the constant voltage request load 14 is connected to the second connection point N2.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21
  • a decrease in the input voltage to the constant voltage request load 14 due to the power running operation of the rotating electrical machine 17 is suppressed.
  • the control unit 30 can turn on the second switch 22 and output a predetermined voltage from the booster circuit 24, thereby supplying power from the lithium ion storage battery 12 and the booster circuit 24 to the constant voltage request load 14. Become.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path, and the first connection point N1 and the third connection point N3 are connected by an electrical path.
  • a first switch 21 and a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 are provided between the first connection point N1 and the third connection point N3, and the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected.
  • a second switch 22 is provided between them. Further, the booster circuit 24 boosts the power supplied from the first connection point N1 side to a predetermined voltage and outputs it to the third connection point N3 side.
  • the constant voltage required load 14 is connected to the third connection point N3.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24, the booster circuit 24 supplies the constant voltage required load 14 and the rotating electrical machine 17 with stable voltage at the predetermined voltage. It becomes possible.
  • the first connection point N1 and the second connection point N2 are connected by an electrical path, and the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected by an electrical path.
  • a first switch 21 and a booster circuit 24 connected in parallel to the first switch 21 are provided between the second connection point N2 and the third connection point N3, and the second connection point N2 and the third connection point N3 are connected.
  • a second switch 22 is provided between them.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the second connection point N2 side to a predetermined voltage and outputs it to the third connection point N3 side.
  • the constant voltage required load 14 is connected to the third connection point N3.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24, the booster circuit 24 supplies the constant voltage required load 14 and the rotating electrical machine 17 with stable voltage at the predetermined voltage. It becomes possible.
  • bypass switch 23 (Other embodiments) -The structure which abbreviate
  • a semiconductor switch may be employed as the bypass switch 23.
  • an IGBT or the like may be used instead of the MOSFET.
  • IGBT is employ
  • a set of diodes in which the cathode electrodes or the anode electrodes are connected to each other corresponds to the corresponding first and second switches 21 and 22. It is good to set it as the structure connected in parallel to each.
  • first and second switches 21 and 22 are not limited to semiconductor switching elements. If the switching speed of the switch from on to off and from off to on can correspond to the switching of the running state of the vehicle such as switching from the stop to the EV running, the first and second switches As 21 and 22, for example, mechanical relay switches may be used.
  • the booster circuit may be a bidirectional DCDC converter. That is, for example, in the configuration of the first embodiment, in addition to the function of boosting the power supplied from the connection point N1 side to a predetermined voltage and outputting it to the connection terminal P1 side, the power supplied from the connection terminal P1 side May be provided with a function of boosting the voltage to a predetermined voltage and outputting it to the connection point N1 side.
  • control unit 30 performs control by regarding the bypass switch 23 as a “first switch” when an abnormality such as a normally open abnormality occurs in the first switch 21. May be.
  • the booster circuit 24 boosts the power supplied from the third connection point (second connection terminal P2) side, and the first connection point N1 (first connection terminal P1) side Output to.
  • the configuration is changed so that the booster circuit 24 boosts the power supplied from the first connection point (first connection terminal P1) side and outputs the boosted power to the third connection point (second connection terminal P2) side. Also good.
  • an electrical load 14 that is a constant voltage request load may be connected to the third connection point N3.
  • the control unit 30 turns off the first switch 21 and outputs a predetermined voltage from the booster circuit 24, the booster circuit 24 supplies the constant voltage required load 14 and the rotating electrical machine 17 with stable voltage at the predetermined voltage. It becomes possible.
  • the control unit 30 is configured to adjust the output voltage of the booster circuit 24 to be substantially the same as the open-end voltage of the lead storage battery 11, but this may be changed.
  • the control unit 30 acquires a detected value of the input current input to the electric load 14 and performs current feedback control so that the output current of the booster circuit 24 becomes equal to the input current of the electric load 14. Also good.
  • all the power consumption of the electric load 14 is supplied from the booster circuit 24, and the power stored in the lithium ion storage battery 12 out of the storage batteries 11 and 12 is used preferentially. Can do. Thereby, the power efficiency of the whole power supply system can be improved.
  • a lead storage battery is used as the “first storage battery” and a lithium ion storage battery is used as the “second storage battery”, but this may be changed. That is, the same type of storage battery may be used for the first storage battery and the second storage battery. Moreover, you may use another secondary battery like a nickel hydride storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, etc. as a 1st storage battery or a 2nd storage battery.
  • the control unit 30 in the above embodiment switches the states of the switches 21 to 23 and operates and stops the booster circuit 24 based on the state of the rotating electrical machine 17 and the SOC (remaining capacity) of each of the storage batteries 11 and 12. It was set as the structure to do. By changing this, the controller 30 may switch the states of the switches 21 to 23 and operate and stop the booster circuit 24 based on a command from the ECU 40. Further, the control unit 30 may have a control function of the rotating electrical machine 17 that is a part of the function of the ECU 40. In addition, the control unit 30 switches the states of the switches 21 to 23 and operates and stops the booster circuit 24 based on commands from a control device other than the ECU 40, for example, a control device having only the control function of the rotating electrical machine 17. The structure to implement may be sufficient.
  • the configuration for switching the states of the switches 21 to 23 based on the state of the rotating electrical machine 17 and the SOC (remaining capacity) of each of the storage batteries 11 and 12 may be omitted from the control unit 30. That is, a control device other than the control unit 30 such as the ECU 40 acquires the SOC (remaining capacity) of each of the storage batteries 11 and 12, and switches the states of the switches 21 to 23 with respect to the control unit 30 based on the acquired value. Or, it may be one that commands the operation and stop of the booster circuit 24.
  • the battery unit U includes the paths L 1 and L 2, the switches 21 and 22, the lithium ion storage battery 12 as the “second storage battery”, and the control as the “switch control device” inside the housing case.
  • the unit 30 is provided and integrated. This integrated configuration may be omitted. That is, the paths L1 and L2, the switches 21 and 22, the lithium ion storage battery 12, and the control unit 30 may not be integrated.
  • the rotating electrical machine 17 may have only a function as a generator.

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Abstract

電源システムは、第１蓄電池（１１）が接続される第１接続点（Ｎ１）と第２蓄電池（１２）が接続される第２接続点（Ｎ２）とを接続する経路、第１接続点と回転電機（１７）が接続される第３接続点（Ｎ３）とを接続する経路、及び、第２接続点と第３接続点とを接続する経路の３つの経路のうち２つの経路のみをそれぞれ第１経路（Ｌ１）及び第２経路（Ｌ２）として備える。そして、電源システムは、第１経路の導通及び遮断を切り替える第１スイッチ（２１）と、第２経路の導通及び遮断を切り替える第２スイッチ（２２）と、第１スイッチに対して、又は、第１スイッチ及び第２スイッチに対して並列接続され、第１蓄電池又は第２蓄電池から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧回路（２４）と、を備える。

Description

電源システム、及び電池ユニット 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年９月２９日に出願された日本出願番号２０１６－１９１８１４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、発電機としての機能を有する回転電機と、回転電機に対してそれぞれ並列に接続される第１蓄電池及び第２蓄電池と、を備える電源システム及び電池ユニットに関する。
　２つの蓄電池（第１蓄電池、及び第２蓄電池）と、発電機としての機能を有する回転電機とを備える電源システムが知られている（例えば、特許文献１）。当該電源システムでは、第１蓄電池と第２蓄電池とを好適に使い分けることで、電力効率を向上させている。
特許第５３８７３８３号公報
　第１蓄電池及び第２蓄電池と、回転電機とを備える電源システムにおいて、第１蓄電池が接続される接続点を第１接続点とし、第２蓄電池が接続される接続点を第２接続点とし、回転電機が接続される接続点を第３接続点とする。第１接続点と第２接続点とを接続する経路、第１接続点と第３接続点とを接続する経路、第２接続点と第３接続点とを接続する経路の３つの経路のうち２つの経路のみをそれぞれ第１経路及び第２経路として備える構成が考えられる。さらに、第１経路及び第２経路に対して、第１スイッチ及び第２スイッチをそれぞれ設ける構成とする。当該構成では、回転電機において発電が行われている場合に、第１スイッチ及び第２スイッチに対して適切に開閉制御を行うことで、第１蓄電池及び第２蓄電池の状態に応じて、回転電機から第１蓄電池及び第２蓄電池に対して選択的に充電を行うことが可能になる。
　ここで、第１蓄電池、第２蓄電池、及び回転電機に加え、上記２つのスイッチを有する電源システムに対し、安定した電圧の入力が要求される電気負荷である定電圧要求負荷（例えば、入力電圧が低下すると動作がリセットされるような電気負荷）を接続する構成を考える。当該構成では、充電率の低下などに伴って第１蓄電池及び第２蓄電池の出力電圧が低下して、定電圧要求負荷に対する入力電圧が低下することが懸念される。そこで、上記特許文献１と同様に、昇圧回路をスイッチに対して並列接続する構成とすることで、定電圧要求負荷に安定した電圧を供給する構成とすることが考えられる。この場合、昇圧回路に対して、回転電機から回転電機の発電電力が入力される構成とすると、昇圧回路の耐電圧性を向上させる必要が生じ、昇圧回路の体格の増加やコストの増加などの問題を招く。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、昇圧回路に対して、回転電機から大電力が入力されることを抑制しつつ、定電圧要求負荷における電源失陥を抑制することが可能な電源システムを提供することを主たる目的とする。
　第１の構成は、発電機としての機能を有する回転電機と、前記回転電機に対してそれぞれ並列に接続される第１蓄電池及び第２蓄電池と、を備える電源システムであって、前記第１蓄電池が接続される第１接続点と前記第２蓄電池が接続される第２接続点とを接続する経路、前記第１接続点と前記回転電機が接続される第３接続点とを接続する経路、及び、前記第２接続点と前記第３接続点とを接続する経路の３つの経路のうち２つの経路のみをそれぞれ第１経路及び第２経路として備え、前記第１経路の導通及び遮断を切り替える第１スイッチと、前記第２経路の導通及び遮断を切り替える第２スイッチと、前記第１スイッチに対して、又は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに対して並列接続され、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、を備える。
　第１蓄電池又は第２蓄電池から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧回路を設け、その昇圧回路と第１スイッチ、又は、第１スイッチ及び第２スイッチとを並列接続する構成とした。第１スイッチと昇圧回路とが並列接続されている構成では、例えば、回転電機における発電を実施している状況下において、第１スイッチをオン状態とする制御を実施する。また、第１スイッチ及び第２スイッチと昇圧回路とが並列接続されている構成では、例えば、回転電機における発電を実施している状況下において、第１スイッチ及び第２スイッチをともにオン状態とする制御を実施する。当該制御を実施すれば、回転電機から各蓄電池に対して流れる電流は、第１スイッチ、又は第１スイッチ及び第２スイッチを介して流れることになるため、昇圧回路に対して、回転電機から大電力が入力されることを抑制できる。
　さらに、昇圧回路の出力側が接続されている接続点に対して、入力電圧として一定電圧が入力されることを要求する定電圧要求負荷を接続すれば、第１蓄電池及び第２蓄電池の出力電圧が低下した場合であっても、昇圧回路から定電圧要求負荷に昇圧した電力を供給することが可能になる。このため、定電圧要求負荷における電源失陥を抑制することができる。
　第２の構成は、第１の構成において、前記電源システムは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御装置を有し、前記スイッチ制御装置は、前記回転電機における発電を実施している場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち前記昇圧回路と並列接続されているものをオン状態とする。
　回転電機における発電を実施している状況下において、第１スイッチと昇圧回路とが並列接続されている構成では、第１スイッチをオン状態とし、第１スイッチ及び第２スイッチと昇圧回路とが並列接続されている構成では、第１スイッチ及び第２スイッチをともにオン状態とする制御を実施する。当該制御を実施すれば、回転電機から各蓄電池に対して流れる電流は、第１スイッチ又は第２スイッチを介して流れることになるため、昇圧回路に対して、回転電機から大電力が入力されることを抑制できる。
　第３の構成は、第１又は第２の構成において、前記第１～第３接続点のうち、前記昇圧回路の出力側が接続されている接続点に対し、入力電圧が所定の電圧範囲であることが要求される定電圧要求負荷が接続される。
　昇圧回路の出力側が接続されている接続点に対して、入力電圧として一定電圧が入力されることを要求する定電圧要求負荷を接続すれば、第１蓄電池及び第２蓄電池の出力電圧が低下した場合であっても、昇圧回路から定電圧要求負荷に昇圧した電力を供給することが可能になる。このため、定電圧要求負荷における電源失陥を抑制することができる。
　第４の構成は、第１乃至第３の構成のいずれかにおいて、前記第１接続点と前記第３接続点とを接続する経路を前記第１経路として備えるとともに、前記第２接続点と前記第３接続点とを接続する経路を前記第２経路として備え、前記昇圧回路は、前記第１スイッチに対して並列接続されている。
　第１蓄電池と回転電機とを接続する経路を第１経路とし、第２蓄電池と回転電機とを接続する経路を第２経路として備える構成とする。当該構成により、第１蓄電池及び第２蓄電池の一方と、回転電機とを選択的に接続することが可能になる。
　さらに、昇圧回路を第１スイッチに対して並列接続する構成とする。昇圧回路が第３接続点（回転電機及び第２蓄電池）側から入力される入力電圧を昇圧する構成の場合、第１接続点（第１蓄電池）に対して、定電圧要求負荷を接続することで、定電圧要求負荷に昇圧回路によって昇圧した電力を供給することが可能になる。このため、定電圧負荷における電源失陥を抑制することができる。
　同様に、昇圧回路が第１接続点（第１蓄電池）側から入力される入力電圧を昇圧する構成の場合、第３接続点（回転電機及び第２蓄電池）に対して定電圧要求負荷を接続することで、定電圧要求負荷に昇圧回路によって昇圧した電力を供給することが可能になる。このため、定電圧負荷における電源失陥を抑制することができる。
　第５の構成は、第４の構成において、前記回転電機は、電動機としての機能を有するものであって、前記昇圧回路は、前記第３接続点側から入力される入力電圧を昇圧して前記第１接続点側に出力する。
　本構成では、昇圧回路が第３接続点回転電機及び第２蓄電池）側から入力される入力電圧を、昇圧して第１接続点（第１蓄電池）側に出力する。当該構成において、例えば、第３の構成のように、第１接続点（第１蓄電池）に対して定電圧要求負荷を接続することで、定電圧要求負荷に昇圧回路によって昇圧した電力を供給することが可能になる。このため、定電圧負荷における電源失陥を抑制することができる。
　さらに、回転電機が電動機としての機能を有する本構成において、回転電機と定電圧要求負荷とを第１スイッチを介して接続する構成とする。これにより、回転電機が電動機として動作し、第３接続点側の電圧が低下する場合であっても、第１スイッチを遮断状態とすることで、定電圧要求負荷に対して供給される電圧の低下を抑制することができる。
　第６の構成は、第５の構成において、前記電源システムは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御装置を有し、前記スイッチ制御装置は、前記回転電機が電動機として動作する場合、前記第１スイッチをオフ状態とするとともに、前記第２スイッチをオン状態とする。
　第５の構成において、回転電機が電動機として動作（力行動作）する場合、蓄電池から回転電機に大電流が流れる。このため、蓄電池の内部抵抗における電圧降下などに起因し、回転電機へ電力供給を行う蓄電池の出力電圧が低下する。この蓄電池の出力電圧の低下に伴って、例えば、第３接続点に定電圧要求負荷が接続されている場合に、定電圧要求負荷の動作が不安定になることが懸念される。
　そこで、回転電機が電動機として動作する場合、第１スイッチをオフ状態とするとともに、第２スイッチをオン状態とするスイッチ制御装置を設ける構成とした。第２スイッチをオン状態とすることで第２蓄電池から回転電機に対する電力供給を実施できる。さらに、第１スイッチをオフ状態とすることで、回転電機の電動機としての動作（力行動作）に伴う第３接続点の電圧の低下を抑制することが可能になるとともに、第３接続点に接続される電気負荷に対して、第１蓄電池及び昇圧回路の両方から電力供給を実施することが可能になる。
　第７の構成は、第５又は第６の構成において、前記第２蓄電池は、前記第１蓄電池より充放電における電力効率が高い。
　第５，６の構成では、第２蓄電池は、電動機として動作する回転電機、及び、昇圧回路を介して第３接続点に接続される電気負荷に対して電力供給を実施することになる。つまり、第２蓄電池が供給する電力量は、第１蓄電池が供給する電力量より大きくなる。そこで、第２蓄電池を第１蓄電池より充放電における電力効率が高いものとすることで、電源システムを安価な構成としつつ、電源システム全体としての電力効率を向上させることができる。例えば、第１蓄電池を鉛蓄電池とし、第２蓄電池をリチウムイオン蓄電池とすればよい。
　第８の構成は、第１乃至第７の構成の電源システムのいずれかに適用され、前記第２蓄電池と、前記第１経路及び前記第２経路と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと、前記昇圧回路と、を内部に備える電池ユニットである。
　本構成によれば、例えば、車両などへの電源システムの取り付けを簡略化することができる。また、例えば、第１電源を電池ユニットの外部に設ける構成とすれば、第１電源に異常や劣化などが生じた場合に、電池ユニットについて分解する必要がなく、第１電源を取り替える工程を簡略化することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態の電気的構成を表す図であり、 図２は、電源オフ時における電源システムの状態を表す図であり、 図３は、車両システムの起動直後における電源システムの状態を表す図であり、 図４は、回生発電時における電源システムの状態を表す図であり、 図５は、回生発電時を除く、車両の走行中において電源システムの状態を表す図であり、 図６は、第１実施形態の電源システムの制御処理を表すフローチャートであり、 図７は、第２実施形態の電源システムの制御処理を表すフローチャートであり、 図８は、第３実施形態における電気的構成を表す図であり、 図９は、第４実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１０は、第５実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１１は、第６実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１２は、第７実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１３は、第８実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１４は、第９実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１５は、第１０実施形態における電気的構成を表す図であり、 図１６は、第１１実施形態における電気的構成を表す図である。
　（第１実施形態）
　以下、本開示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システムを具体化するものとしている。当該車両は、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。
　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電源システムである。各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、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に対しては発電機１６による充電が可能となっている。本システムでは、発電機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。一方、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。また、リチウムイオン蓄電池１２は、互いに直列接続又は並列接続された複数の電池セルを有する組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。
　リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。本実施形態では、電池ユニットＵにより「電源回路装置」が構成されている。電池ユニットＵは、外部装置との接続用の接続端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有しており、このうち接続端子Ｐ１，Ｐ２に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ３に電気負荷１５と回転電機１７とが接続されている。
　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１４には、供給電圧が一定又は少なくとも所定の電圧範囲内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１５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１４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１４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。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
　回転電機１７は、エンジン１８の出力軸にベルト等により連結されている。回転電機１７が発電機として動作する場合、エンジン出力軸の回転により発電し、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１４，１５に供給する。また、回転電機１７が電動機として動作する場合、蓄電池１１，１２のうち主としてリチウムイオン蓄電池１２から電力を供給されて、エンジン出力軸に回転力を付与する。
　ここで、鉛蓄電池１１と電源システムを構成する電気経路との接続点を第１接続点Ｎ１とし、リチウムイオン蓄電池１２と電源システムを構成する電気経路との接続点を第２接続点Ｎ２とし、回転電機１７と電源システムを構成する電気経路との接続点を第３接続点Ｎ３とする。
　電池ユニットＵの内部には、電気経路として、各接続端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ第１経路Ｌ１と、第１経路Ｌ１上の接続点Ｎ３とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ第２経路Ｌ２とが設けられている。第１経路Ｌ１には、第１スイッチ２１が設けられ、第２経路Ｌ２には、第２スイッチ２２が設けられている。より詳しくは、第１経路Ｌ１において、鉛蓄電池１１が接続される第１接続端子Ｐ１と接続点Ｎ３との間にスイッチ２１が設けられ、第２経路Ｌ２において、接続点Ｎ３よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ２２が設けられている。回転電機１７の発電電力は、第１経路Ｌ１を介して鉛蓄電池１１及び電気負荷１４に供給され、第２経路Ｌ２を介してリチウムイオン蓄電池１２に供給される。
　これら各スイッチ２１，２２は、例えば２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組の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。この寄生ダイオードによって、各スイッチ２１，２２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完全に遮断される。なお、スイッチ２１，２２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。スイッチ２１，２２としてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合、上記の寄生ダイオードの代わりに、スイッチ２１，２２それぞれに逆向きのダイオードを並列接続させてもよい。
　また、電池ユニットＵの内部には、スイッチ２１を迂回するバイパス経路Ｌｂが設けられている。バイパス経路Ｌｂは、接続端子Ｐ１と第１経路Ｌ１上の接続点Ｎ３とを接続するようにして設けられている。バイパス経路Ｌｂによって、スイッチ２１を介さずとも、鉛蓄電池１１と電気負荷１５との接続が可能となっている。
　バイパス経路Ｌｂには、バイパス経路Ｌｂを通電又は通電遮断の状態とするバイパススイッチ２３が設けられている。バイパススイッチ２３は、常閉式、かつ、機械式のリレースイッチである。バイパススイッチ２３をオン状態にすれば、スイッチ２１がオフされている状況下にあっても、バイパス経路Ｌｂを介して、電気負荷１５への発電機１６の発電電力の供給が可能となっている。バイパス経路Ｌｂは、電源システムの停止状態下において電気負荷１５に対して鉛蓄電池１１から暗電流を供給する暗電流経路と、フェイルセーフ処理の実施時に電気負荷１５に対して鉛蓄電池１１から電力を供給するフェイル給電経路とを兼ねるものである。
　ここで、本実施形態の構成では、電池ユニットＵの内部にスイッチ２１を迂回する経路Ｌａが設けられている。経路Ｌ１は、接続端子Ｐ１と第１経路Ｌ１上の第３接続点Ｎ３とを接続するようにして設けられている。そして、電池ユニットＵの内部であって、経路Ｌａ上には昇圧回路２４が設けられている。昇圧回路２４は、接続端子Ｐ２側（第３接続点Ｎ３側）から供給される電力を所定電圧に昇圧して接続端子Ｐ１側（第１接続点Ｎ１側）に出力する。昇圧回路２４は、例えば、昇圧チョッパ回路である。また、絶縁型ＤＣＤＣコンバータなどでもよい。
　電池ユニットＵは、制御部３０（スイッチ制御装置）を有しており、各スイッチ２１～２３や昇圧回路２４や制御部３０は、例えば、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。なお、各スイッチ２１～２３、昇圧回路２４、及び制御部３０は複数の基板に分けて実装されるものでもよい。また、各スイッチ２１～２３は基板に実装されない態様、例えば、電池ユニットＵの収容ケース（筐体）に直接実装される態様のものでもよい。
　制御部３０には、電池ユニットＵ外のＥＣＵ４０が接続されている。つまり、制御部３０と、ＥＣＵ４０を含む各種制御装置とは、ＣＡＮ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を含む各種制御装置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、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（走行用制御装置）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１８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１８を再始動させるものである。ＥＣＵ４０は、回転電機１７の制御を実施するものであり、「電源システム」に含まれるものである。
　制御部３０は、回転電機１７の動作状態に応じて、各スイッチ２１～２３のオンオフ（開閉）の切り替え制御、即ち、開閉制御を実施する。この場合、制御部３０は、車両の走行状態や各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ２１～２３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充放電が実施される。
　制御部３０が実施する各蓄電池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、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の端子電圧又は開放電圧の検出値を逐次取得するとともに、図示しない電流検出手段により検出される鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２の通電電流を逐次取得する。また、制御部３０は図示しない温度検出部により検出される鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の温度を逐次取得する。制御部３０は、これらの取得値に基づいて鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量）を算出するとともに、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるように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。
　本実施形態の制御部３０は、さらに、回転電機１７の状態に応じて、昇圧回路２４を駆動し、第３接続点Ｎ３側から供給される電力を所定電圧に昇圧して第１接続点Ｎ１側（接続端子Ｐ１側）に出力する。
　以下、図２～５を用いて、制御部３０による各スイッチ２１～２３のオンオフ制御、及び昇圧回路２４の駆動について説明を行う。
　図２に示すように、車両の停車時、即ち車両システムの電源オフ時（ＩＧオフ時）には、制御部３０は、スイッチ２１，２２をオフ状態とし、バイパススイッチ２３をオン状態とする。また、昇圧回路２４の駆動を停止する。これにより、バイパス経路Ｌｂを介して鉛蓄電池１１から電気負荷１５に対して電力が供給される。なお、スイッチ２１，２２は、半導体スイッチング素子であり、駆動信号の入力が停止されるとオフ状態となる常開式の開閉素子であり、バイパススイッチ２３は、機械式のリレースイッチであって、駆動信号の入力が停止されるとオン状態となる常閉式の開閉素子である。
　図３に示すように、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、低温時には、制御部３０は、スイッチ２２をオフ状態にすることで、リチウムイオン蓄電池１２の充放電を停止する。また、車両システムの起動直後におけるスタータ１３を用いてのエンジンの始動時においても制御部３０は、スイッチ２２をオフ状態にすることで、リチウムイオン蓄電池１２の充放電を停止する。また、制御部３０は、スイッチ２１をオン状態にすることで、鉛蓄電池１１から電気負荷１５への電力供給を実施する。
　また、制御部３０は、回転電機１７の力行動作時においてリチウムイオン蓄電池１２が低ＳＯＣ（過放電状態）である場合や、回転電機１７の回生発電時においてリチウムイオン蓄電池１２が高ＳＯＣ（過充電状態）である場合も同様に、スイッチ２２をオフ状態にすることで、リチウムイオン蓄電池１２の充放電を停止する。
　車両の減速時には、回転電機１７による回生発電が行われる。この場合、図４に示すように、制御部３０は、スイッチ２１，２２をともにオンとし、回転電機１７の回生発電による電力を鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２に供給する。これにより、各蓄電池１１，１２が適宜充電される。
　図５に示すように、エンジン走行状態、アシスト走行状態、及び、ＥＶ走行状態では、制御部３０は、第１スイッチ２１をオフ、第２スイッチ２２をオンとする。当該状態では、第１接続端子Ｐ１と第２接続端子Ｐ２とが遮断状態とされるため、電気負荷１４には鉛蓄電池１１から電力供給が行われ、電気負荷１５にはリチウムイオン蓄電池１２から電力供給が行われる。
　ここで、エンジン走行状態とは、エンジン１８において燃料噴射（燃料消費）が実施されているとともに、回転電機１７における回生動作及び力行動作の両方が停止されている状態である。また、アシスト走行状態とは、エンジン１８において燃料噴射が実施されているとともに、回転電機１７において力行動作が実施されている状態であり、エンジン１８及び回転電機１７が駆動力を分担している状態である。また、ＥＶ走行状態とは、エンジン１８を非燃焼状態とした上で回転電機１７がエンジン１８の出力軸に回転力を付与している状態である。エンジン走行状態、アシスト走行状態、及び、ＥＶ走行状態の切り替えは、ＥＣＵ４０によって実施される。
　アイドリングストップ制御におけるエンジン自動停止中にエンジン再始動条件が成立すると、ＥＣＵ４０は、回転電機１７によるエンジン始動を実施する。車両におけるブレーキペダルの踏込み解除操作や、アクセルペダルの踏込み操作が実施されることで、エンジン再始動条件が成立する。アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時には、制御部３０は、図５に示すように、第１スイッチ２１をオフ、第２スイッチ２２をオンとすることで、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１７に対して電力が供給され、回転電機１７によるエンジン始動が行われる。このとき、回転電機１７に対してはリチウムイオン蓄電池１２から電力が供給され、電気負荷１４に対しては鉛蓄電池１１から電力が供給されるため、電気負荷１４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。
　さらに本実施形態の制御部３０は、回生発電時を除く、車両の走行中において、第１スイッチ２１をオフ状態、第２スイッチ２２をオン状態にするとともに、昇圧回路２４から所定電圧を出力する。ここで、「回生発電時を除く、車両の走行中」とは、エンジン走行時、アシスト走行時、及び、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時のことである。
　当該構成によれば、電気負荷１４に対する電力供給は、鉛蓄電池１１と昇圧回路２４の双方から行われる。つまり、電気負荷１４に対する電力供給の一部をリチウムイオン蓄電池１２が昇圧回路２４を介して実施することになる。充放電における電力効率は、鉛蓄電池１１に比べてリチウムイオン蓄電池１２が高いため、リチウムイオン蓄電池１２に分担させる電力を大きくすることで、電源システム全体の電力効率を向上させることができる。また、上述した通り、第１スイッチ２１をオフ状態としているため、回転電機１７の動作に伴ってリチウムイオン蓄電池１２の出力電圧が一時的に低下した場合であっても、電気負荷１４に対する入力電圧が低下することを抑制できる。
　また、昇圧回路２４から鉛蓄電池１１に対して電力が供給され、鉛蓄電池１１が充電されると、リチウムイオン蓄電池１２に蓄積された電力を用いて、鉛蓄電池１１を充電することになる。この場合、両蓄電池１１，１２における内部抵抗における電力損失や、昇圧回路２４における電力損失によって、電源システム全体の電力効率が悪化する。
　そこで、制御部３０は、昇圧回路２４の出力電圧（所定電圧）を鉛蓄電池１１の開放端電圧と同一又は鉛蓄電池１１の開放端電圧より低くなるように調整する。これにより、リチウムイオン蓄電池１２から昇圧回路２４を介して第１接続端子Ｐ１側に供給される電力によって鉛蓄電池１１が充電されることを抑制し、電源システム全体の電力効率の悪化を抑制する。さらに、制御部３０は、昇圧回路２４の出力電圧を鉛蓄電池１１の開放端電圧と略同一に調整する。これにより、鉛蓄電池１１における電力出力を抑制させて、電気負荷１４に対する電力供給を主として昇圧回路２４、即ち、リチウムイオン蓄電池１２に分担させることができる。
　また、制御部３０は、回生発電時を除く車両の走行中であっても、リチウムイオン蓄電池１２の充電率が所定値より低下した場合やリチウムイオン蓄電池１２に異常が生じた場合、制御部３０が、スイッチ２１をオン状態、スイッチ２２をオフ状態とする。ここで、リチウムイオン蓄電池１２の充電率の判定に用いる所定値は、リチウムイオン蓄電池１２が過放電となることを抑制可能な値に設定する。当該制御により、これにより、リチウムイオン蓄電池１２の充電率が低い場合には、リチウムイオン蓄電池１２における放電が停止されるとともに、鉛蓄電池１１から電気負荷１４，１５及び回転電機１７に対する電力供給が実施される。
　本実施形態の電源システムの制御処理を図６に示すフローチャートを用いて説明する。なお、当該制御処理は、所定周期毎に実施される。
　ステップＳ０１において、電源システムがオン状態であるか否かを判定する。電源システムがオフ状態の場合（Ｓ０１：ＮＯ）、ステップＳ０２において、スイッチ２１，２２をオフ状態、スイッチ２３をオン状態とし、昇圧回路２４の動作を停止し、処理を終了する。電源システムがオン状態である場合（Ｓ０１：ＹＥＳ）、ステップＳ０３において、電源システムの起動直後であるか否かを判定する。電源システムの起動直後である場合（Ｓ０３：ＹＥＳ）、ステップＳ０４において、スイッチ２１をオン状態、スイッチ２２，２３をオフ状態とし、昇圧回路２４の動作を停止し、処理を終了する。なお、電源システムの起動から所定時間が経過し、かつ、スタータ１３によるエンジン１８の始動が実施されていない場合、電源システムの起動直後でないと判定する。
　電源システムの起動直後でない場合（Ｓ０３：ＹＥＳ）、ステップＳ０５において、リチウムイオン蓄電池１２が使用可能な状態であるか否かを判定する。リチウムイオン蓄電池１２が使用不可能である場合（Ｓ０５：ＮＯ）、ステップＳ０４の処理を実施する。リチウムイオン蓄電池１２が使用可能な状態である場合（Ｓ０５：ＹＥＳ）、ステップＳ０６において、回生発電中であるか否かの判定を実施する。
　回生発電中である場合（Ｓ０６：ＹＥＳ）、ステップＳ０７において、スイッチ２１，２２をオン状態、スイッチ２３をオフ状態とし、昇圧回路２４を停止し、処理を終了する。回生発電中でない場合（Ｓ０６：ＮＯ）、ステップＳ０８において、スイッチ２２をオン状態、スイッチ２１，２３をオフ状態とし、昇圧回路２４を動作させ、処理を終了する。
　（第２実施形態）
　第１実施形態では、回生発電時を除く車両の走行中において、制御部３０が、第１スイッチ２１をオフ状態、第２スイッチ２２をオン状態にするとともに、昇圧回路２４から所定電圧を出力する構成とした。第２実施形態では当該構成を以下のように変更する。回生発電時を除く車両の走行中において、制御部３０が、第１スイッチ２１をオフ状態、第２スイッチ２２をオン状態とする構成は変更せず、回生発電時を除く車両の走行中、かつ、鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値未満の場合に制御部３０が昇圧回路２４を動作させる。また、制御部３０は、回生発電時を除く車両の走行中、かつ、鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値以上の場合に制御部３０が昇圧回路２４の動作を停止させる構成とする。また、制御部３０は、リチウムイオン蓄電池１２が過放電や低温状態であって、リチウムイオン蓄電池１２を使用不可能な場合は、第１スイッチ２１をオン状態、第２スイッチ２２をオフ状態として、リチウムイオン蓄電池１２における放電を停止する。
　当該構成によれば、鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値以上の場合は、鉛蓄電池１１のみから電気負荷１４に対する電力供給が実施され、鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値未満の場合は、鉛蓄電池１１及び昇圧回路２４（又は昇圧回路２４のみ）から電気負荷１４に対する電力供給が実施される。ここで、鉛蓄電池１１の出力電圧の判定に用いる所定値を、電気負荷１４が動作可能な電圧の最低値以上に設定すると、電気負荷１４を安定して動作させることができる。
　本実施形態の制御によっても、電気負荷１４の安定動作を実現できる。また、昇圧回路２４を介してリチウムイオン蓄電池１２から鉛蓄電池１１に対する充電が実施される期間を低減させることで、リチウムイオン蓄電池１２から鉛蓄電池１１への放電を抑制し、電源システム全体としての電力効率を低減させることができる。また、昇圧回路２４が動作する期間を低減することで、昇圧回路２４の動作に伴う電力損失を低減させ、電源システム全体としての電力効率の向上を図ることができる。
　本実施形態の電源システムの制御処理を図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、当該制御処理は、所定周期毎に実施される。また、図６と同一の構成については説明を省略する。
　回生発電中でない場合（Ｓ０６：ＮＯ）、ステップＳ０９において、鉛蓄電池１１の出力電圧（Ｖ（Ｐｂ））が、所定値未満であるか否かの判定を実施する。鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値未満である場合（Ｓ０９：ＹＥＳ）、ステップＳ０８の処理を実施し、処理を終了する。鉛蓄電池１１の出力電圧が所定値以上である場合（Ｓ０９：ＮＯ）、ステップＳ１０において、スイッチ２２をオン状態、スイッチ２１，２３をオフ状態とし、昇圧回路２４を停止させ、処理を終了する。
　（第３実施形態）
　第１、第２実施形態では、鉛蓄電池１１の接続される第１接続点Ｎ１と、回転電機１７の接続される第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、リチウムイオン蓄電池１２の接続される第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設ける構成とした。当該構成を、以下の図８～１６（第３～第１２実施形態）に示す構成に変更してもよい。なお、図８～１６では、蓄電池１１，１２、定電圧要求負荷１４、回転電機１７、スイッチ２１，２２、昇圧回路２４以外の構成は省略している。また、図８～１６では、矢印を用いて昇圧回路２４の電力出力の方向を示している。
　図８に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設ける。昇圧回路２４は第２接続点Ｎ２側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第１接続点Ｎ１側に出力する。
　当該構成では、第１接続点Ｎ１に定電圧要求負荷１４を接続する。回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、第１スイッチ２１をオフすることで、回転電機１７の動作に伴う定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。また、回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、昇圧回路２４を動作させることで、鉛蓄電池１１及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。
　（第４実施形態）
　図９に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設ける。昇圧回路２４は第１接続点Ｎ１側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第２接続点Ｎ２側に出力する。
　当該構成では、第２接続点Ｎ２に定電圧要求負荷１４を接続する。回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、第１スイッチ２１をオフすることで、回転電機１７の動作に伴う定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。また、回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、昇圧回路２４を動作させることで、リチウムイオン蓄電池１２及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。
　（第５実施形態）
　図１０に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設ける。昇圧回路２４は第３接続点Ｎ３側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第２接続点Ｎ２側に出力する。
　当該構成では、第２接続点Ｎ２に定電圧要求負荷１４を接続する。回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、第１スイッチ２１をオフすることで、回転電機１７の動作に伴う定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。また、回転電機１７の力行動作時には、制御部３０は、昇圧回路２４を動作させることで、リチウムイオン蓄電池１２及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。
　（第６実施形態）
　図１１に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第１スイッチ２１を設け、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設けている。また、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２に対して並列接続される昇圧回路２４を設けている。さらに、昇圧回路２４は第３接続点Ｎ３側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第１接続点Ｎ１側に出力する。
　当該構成では、第１接続点Ｎ１に定電圧要求負荷１４を接続している。制御部３０が第１スイッチ２１をオフとすることで、回転電機１７の動作による定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。さらに、制御部３０が第２スイッチ２２をオンとしつつ昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、鉛蓄電池１１及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。また、制御部３０は、回転電機１７の力行動作時には、第２スイッチ２２をオンすることで、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１７への電力供給を実施する。
　（第７実施形態）
　図１２に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１を設け、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設けている。また、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２に対して並列接続される昇圧回路２４を設けている。昇圧回路２４は第２接続点Ｎ２側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第１接続点Ｎ１側に出力する。
　当該構成では、第１接続点Ｎ１に定電圧要求負荷１４を接続している。制御部３０が第１スイッチ２１をオフとすることで、回転電機１７の力行動作による定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。さらに、制御部３０が昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、鉛蓄電池１１及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。また、制御部３０は、回転電機１７の力行動作時には、第２スイッチ２２をオンすることで、リチウムイオン蓄電池１２から回転電機１７への電力供給を実施する。
　（第８実施形態）
　図１３に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１を設け、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設けている。また、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２に対して並列接続される昇圧回路２４を設けている。さらに、昇圧回路２４は第１接続点Ｎ１側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第２接続点Ｎ２側に出力する。
　当該構成では、第２接続点Ｎ２に定電圧要求負荷１４を接続する。制御部３０が第１スイッチ２１をオフとすることで、回転電機１７の力行動作による定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。さらに、制御部３０が、昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、リチウムイオン蓄電池１２及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。また、制御部３０は、回転電機１７の力行動作時には、第２スイッチ２２をオンすることで、鉛蓄電池１１から回転電機１７への電力供給を実施する。
　（第９実施形態）
　図１４に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続する。そして、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第１スイッチ２１を設け、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設けている。また、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２に対して並列接続される昇圧回路２４を設けている。さらに、昇圧回路２４は第３接続点Ｎ３側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第２接続点Ｎ２側に出力する。
　当該構成では、第２接続点Ｎ２に定電圧要求負荷１４を接続する。制御部３０が第１スイッチ２１をオフとすることで、回転電機１７の力行動作による定電圧要求負荷１４への入力電圧の低下を抑制する。さらに、制御部３０が、第２スイッチ２２をオンするとともに昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、リチウムイオン蓄電池１２及び昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４へ電力を供給することが可能になる。
　（第１０実施形態）
　図１５に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続している。そして、第１接続点Ｎ１と第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２との間に第２スイッチ２２を設けている。さらに、昇圧回路２４は第１接続点Ｎ１側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第３接続点Ｎ３側に出力する。
　当該構成では、第３接続点Ｎ３に定電圧要求負荷１４を接続している。制御部３０が第１スイッチ２１をオフするとともに、昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４及び回転電機１７へ電圧が所定電圧で安定した電力を供給することが可能になる。
　（第１１実施形態）
　図１６に示す構成では、第１接続点Ｎ１と第２接続点Ｎ２とを電気経路によって接続し、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３とを電気経路によって接続している。そして、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第１スイッチ２１及び第１スイッチ２１に並列接続される昇圧回路２４を設け、第２接続点Ｎ２と第３接続点Ｎ３との間に第２スイッチ２２を設けている。昇圧回路２４は第２接続点Ｎ２側から供給される電力を所定電圧に昇圧し、第３接続点Ｎ３側に出力する。
　当該構成では、第３接続点Ｎ３に定電圧要求負荷１４を接続している。制御部３０が第１スイッチ２１をオフするとともに、昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４及び回転電機１７へ電圧が所定電圧で安定した電力を供給することが可能になる。
　（他の実施形態）
　・バイパス経路Ｌｂ及びバイパススイッチ２３を省略する構成であってもよい。また、バイパススイッチ２３として半導体スイッチを採用してもよい。
　・第１，第２スイッチ２１，２２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴなどを用いてもよい。なお、第１，第２スイッチ２１，２２としてＩＧＢＴを採用する場合、カソード電極同士、又は、アノード電極同士が互いに接続されている一組のダイオードが、対応する第１，第２スイッチ２１，２２それぞれに並列接続される構成とするとよい。
　さらに言えば、第１，第２スイッチ２１，２２としては半導体スイッチング素子に限定されない。オンからオフへ、オフからオンへのスイッチの状態切り替え速さが、停車からＥＶ走行への切り替えなどの車両の走行状態の切り替えなどに対応することができるのであれば、第１，第２スイッチ２１，２２としては例えば機械式のリレースイッチを用いてもよい。
　・昇圧回路は双方向型ＤＣＤＣコンバータでもよい。即ち、例えば、第１実施形態の構成であれば、接続点Ｎ１側から供給される電力を所定電圧に昇圧して接続端子Ｐ１側に出力する機能に加え、接続端子Ｐ１側から供給される電力を所定電圧に昇圧して接続点Ｎ１側に出力する機能を備えるものであってもよい。
　・第１実施形態や第２実施形態において、制御部３０は、第１スイッチ２１において常時開異常などの異常が生じた場合に、バイパススイッチ２３を「第１スイッチ」とみなして制御を実施してもよい。
　・第１、第２実施形態では、昇圧回路２４は、第３接続点（第２接続端子Ｐ２）側から供給される電力を昇圧して、第１接続点Ｎ１（第１接続端子Ｐ１）側に出力する。当該構成を変更し、昇圧回路２４が、第１接続点（第１接続端子Ｐ１）側から供給される電力を昇圧して、第３接続点（第２接続端子Ｐ２）側に出力する構成としてもよい。
　当該構成では、第３接続点Ｎ３に定電圧要求負荷である電気負荷１４を接続する構成とするとよい。制御部３０が第１スイッチ２１をオフするとともに、昇圧回路２４から所定電圧を出力することで、昇圧回路２４から定電圧要求負荷１４及び回転電機１７へ電圧が所定電圧で安定した電力を供給することが可能になる。
　・第１実施形態では、制御部３０は、昇圧回路２４の出力電圧を鉛蓄電池１１の開放端電圧と略同一となるように調整する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、制御部３０は、電気負荷１４に対して入力される入力電流の検出値を取得し、昇圧回路２４の出力電流が電気負荷１４の入力電流と等しくなるように電流フィードバック制御を実施してもよい。当該制御を実施することで、電気負荷１４の消費電力が全て昇圧回路２４から供給されることになり、両蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２に蓄積された電力を優先的に使用することができる。これにより、電源システム全体の電力効率を向上させることができる。
　・上記実施形態では、「第１蓄電池」として鉛蓄電池を用い、「第２蓄電池」としてリチウムイオン蓄電池を用いる構成としたがこれを変更してもよい。即ち、第１蓄電池と第２蓄電池とで同じ種類の蓄電池を用いてもよい。また、第１蓄電池又は第２蓄電池として、ニッケル水素蓄電池のような他の二次電池や、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどを用いてもよい。
　・上記実施形態における制御部３０は、回転電機１７の状態や各蓄電池１１，１２のＳＯＣ（残存容量）に基づいて、スイッチ２１～２３の状態の切り替えや、昇圧回路２４の動作及び停止を実施する構成とした。これを変更し、制御部３０から、ＥＣＵ４０の指令に基づいてスイッチ２１～２３の状態の切り替えや、昇圧回路２４の動作及び停止を実施する構成としてもよい。また、制御部３０が、ＥＣＵ４０の機能の一部である回転電機１７の制御機能を有する構成としてもよい。また、制御部３０は、ＥＣＵ４０以外の制御装置、例えば、回転電機１７の制御機能のみを有する制御装置の指令に基づいて、スイッチ２１～２３の状態の切り替えや、昇圧回路２４の動作及び停止を実施する構成であってもよい。
　また、回転電機１７の状態や各蓄電池１１，１２のＳＯＣ（残存容量）に基づいて、スイッチ２１～２３の状態の切り替えを実施する構成を、制御部３０から省略してもよい。即ち、ＥＣＵ４０などの制御部３０以外の制御装置が、各蓄電池１１，１２のＳＯＣ（残存容量）を取得し、その取得値に基づいて、制御部３０に対してスイッチ２１～２３の状態の切り替えや、昇圧回路２４の動作及び停止を指令するようなものであってもよい。
　・上記実施形態では、電池ユニットＵは、その収容ケースの内部に、経路Ｌ１，Ｌ２、スイッチ２１，２２、「第２蓄電池」としてのリチウムイオン蓄電池１２、及び、「スイッチ制御装置」としての制御部３０を備え、一体化されている構成とした。この一体化の構成を省略してもよい。即ち、経路Ｌ１，Ｌ２、スイッチ２１，２２、リチウムイオン蓄電池１２、及び、制御部３０は、一体化されていなくてもよい。
　・回転電機１７は、発電機としての機能のみを有するものであってもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　発電機としての機能を有する回転電機（１７）と、
    　前記回転電機に対してそれぞれ並列に接続される第１蓄電池（１１）及び第２蓄電池（１２）と、を備える電源システムであって、
    　前記第１蓄電池が接続される第１接続点（Ｎ１）と前記第２蓄電池が接続される第２接続点（Ｎ２）とを接続する経路、前記第１接続点と前記回転電機が接続される第３接続点（Ｎ３）とを接続する経路、及び、前記第２接続点と前記第３接続点とを接続する経路の３つの経路のうち２つの経路のみをそれぞれ第１経路（Ｌ１）及び第２経路（Ｌ２）として備え、
    　前記第１経路の導通及び遮断を切り替える第１スイッチ（２１）と、前記第２経路の導通及び遮断を切り替える第２スイッチ（２２）と、
    　前記第１スイッチに対して、又は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに対して並列接続され、前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池から入力される電圧を昇圧して出力する昇圧回路（２４）と、
    を備える電源システム。
  2. 　前記電源システムは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御装置（３０）を有し、
    　前記スイッチ制御装置は、前記回転電機における発電を実施している場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち前記昇圧回路と並列接続されているものをオン状態とする請求項１に記載の電源システム。
  3. 　前記第１～第３接続点のうち、前記昇圧回路の出力側が接続されている接続点に対し、入力電圧が所定の電圧範囲であることが要求される定電圧要求負荷（１４）が接続される請求項１又は２に記載の電源システム。
  4. 　前記第１接続点と前記第３接続点とを接続する経路を前記第１経路として備えるとともに、前記第２接続点と前記第３接続点とを接続する経路を前記第２経路として備え、
    　前記昇圧回路は、前記第１スイッチに対して並列接続されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源システム。
  5. 　前記回転電機は、電動機としての機能を有するものであって、
    　前記昇圧回路は、前記第３接続点側から入力される入力電圧を昇圧して前記第１接続点側に出力する請求項４に記載の電源システム。
  6. 　前記電源システムは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御装置（３０）を有し、
    　前記スイッチ制御装置は、前記回転電機が電動機として動作する場合、前記第１スイッチをオフ状態とするとともに、前記第２スイッチをオン状態とする請求項５に記載の電源システム。
  7. 　前記第２蓄電池は、前記第１蓄電池より充放電における電力効率が高い請求項５又は６に記載の電源システム。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源システムに適用され、
    　前記第２蓄電池と、前記第１経路及び前記第２経路と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと、前記昇圧回路と、を内部に備える電池ユニット（Ｕ）。
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