WO2020189220A1 - 車載電源装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

車載電源装置は、回転電機ユニット（１４）に対してそれぞれ並列に接続される鉛蓄電池（１１）及びリチウムイオン蓄電池（１２）と、鉛蓄電池（１１）及び回転電機ユニット（１４）を繋ぐ第１電気経路（Ｌ１）に設けられた第１スイッチ（ＳＷ１）と、を備える。この車載電源装置の起動に伴い第１スイッチ（ＳＷ１）をオン状態にする制御装置（２１）である。制御装置（２１）は、車載電源装置の起動に際し、第１電気経路（Ｌ１）における第１スイッチ（ＳＷ１）及び鉛蓄電池（１１）の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、高電圧状態であると判定された場合に、第１スイッチ（ＳＷ１）をオン状態にすることを禁止する禁止部と、を備える。

Description

車載電源装置の制御装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年３月２１日に出願された日本出願番号２０１９－０５３９６３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、車載電源装置の制御装置に関するものである。

　２つの蓄電池を有していて、スイッチをオンオフすることで各蓄電池の放電を制御する電源装置が知られている。例えば、特許文献１の電源装置は、電気機器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蓄電池とを備えている。第１蓄電池から電気機器に流れる電流を制御する第１スイッチと、第２蓄電池から電気機器に流れる電流を制御する第２スイッチが設けられており、第１スイッチと第２スイッチを切り替えることで、どちらの蓄電池から電気機器に電力を供給するかが制御される。

特開２０１４‐３０２８１号公報

　ところで、車両の始動装置には、第１蓄電池から電力供給されている。しかしながら、例えばジャンプスタート時には、第１蓄電池に代えて、高圧電源装置から電力が供給されることがある。この場合第１蓄電池側の電圧が通常時よりも高電圧となることに起因して、第１スイッチのオン時に、第１スイッチに大電流が流れ、第１スイッチの素子を破壊させてしまうおそれがある。

　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、スイッチに大電流が流れることを抑制できる車載電源装置の制御装置を提供することにある。

　第１の手段は、電気機器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、前記第１蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ第１電気経路に設けられた第１スイッチと、前記第１電気経路における前記第１スイッチよりも前記電気機器側の接続点と前記第２蓄電池とを繋ぐ第２電気経路に設けられた第２スイッチと、備える車載電源装置に適用され、この車載電源装置の起動に際し前記第１スイッチをオン状態にする制御装置であって、前記車載電源装置の起動に際し、前記第１電気経路における前記第１スイッチ及び前記第１蓄電池の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第１スイッチをオン状態にすることを禁止する禁止部と、を備える。

　電気機器に対して、安定的に電力を供給するために、第１蓄電池と第２蓄電池とを並列に接続して構成された車載電源装置が用いられる。この車載電源装置には、第１蓄電池及び電気機器を繋ぐ第１電気経路と第２蓄電池及び電気機器を繋ぐ第２電気経路とが設けられている。各蓄電池のいずれかから電気機器への供給を行うかを制御するために、第１電気経路には第１スイッチが設けられ、第２電気経路には第２スイッチが設けられる。そして、車載電源装置の起動に際し、第１蓄電池から電気機器への電力の供給を行うために、第１スイッチがオン状態にされる。

　車載電源装置の起動の際には、第１スイッチをオン状態にする前に第１スイッチの両端に第１蓄電池の電圧分の電位差が生じていることがある。第１スイッチをオン状態にすることに伴い、第１スイッチの両端の電位差に応じた電流が第１スイッチに流れる。ここで、第１蓄電池側から想定以上の電圧の電力が供給されることがある。例えば、ジャンプスタート時に第１蓄電池に高電圧の電源を接続した場合や、第１蓄電池として想定以上の電圧の蓄電池を誤接続した場合等には、車載電源装置の起動の際に、第１蓄電池と第１スイッチとの間に設計上想定していない高電圧が印加されることがある。このような状態で第１スイッチがオン状態になると、第１電気経路に大電流が流れ、第１スイッチの素子を破壊してしまうおそれがある。

　そこで、車載電源装置の起動の際に、第１蓄電池と電気機器とを繋ぐ第１電気経路における第１スイッチ及び第１蓄電池の間の蓄電池側電圧を取得し、その蓄電池側電圧が所定電圧よりも大きい場合には、第１スイッチをオン状態にすることを禁止する。蓄電池側電圧から第１スイッチに大電流が流れるおそれがある場合には、第１スイッチをオン状態にすることを禁止することで、第１スイッチに大電流が流れることを抑制し、第１スイッチを保護することができる。

　第２の手段は、前記電気機器は、平滑コンデンサを有しており、前記電気機器と前記第１蓄電池との間には、前記第１スイッチと並列にバイパス経路が設けられており、前記第１電気経路における前記電気機器及び前記第１スイッチの間の機器側電圧を取得する機器側電圧取得部と、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧の差が所定値より小さいか判定する電圧差判定部と、を備えており、前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧との差が所定値より小さくなるまで、前記第１スイッチをオン状態にすることを禁止する。

　第１スイッチと並列にバイパス経路が設けられていることで、機器側電圧が蓄電池側電圧よりも低い場合に、第１スイッチがオフ状態にあっても、バイパス経路を介して電気機器側に電流が流れる。電気機器側に電流が流れると、平滑コンデンサの電圧が上昇し、機器側電圧が上昇する。

　一度高電圧状態だと判定された場合には、蓄電池側電圧が所定電圧よりも下がっても、それが一時的であるおそれがある。そこで、機器側電圧と蓄電池側電圧との差が小さくなり大電流が流れるおそれがなくなるまで、第１スイッチをオン状態にすることを禁止する。具体的には、機器側電圧が上昇し、蓄電池側電圧との差が所定値より小さくなるまで、第１スイッチをオン状態にすることを禁止する。差が所定値より小さくなると、大電流が流れるおそれがなくなるため、第１スイッチをオン状態にすることを許容する。これにより、第１スイッチに大電流が流れることをさらに抑制することができる。

　第３の手段は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷に対してそれぞれ並列に接続されており、前記第１電気経路における前記第１スイッチよりも前記第１蓄電池側の接続点と前記負荷とを繋ぐ第３電気経路に設けられ、この車載電源装置の起動に際しオン状態にされる第３スイッチと、前記第２蓄電池と前記負荷とを繋ぐ第４電気経路に設けられた第４スイッチと、を備えており、前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第３スイッチをオン状態にすることを禁止する。

　車両には、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷が搭載され、その負荷に対しては第３スイッチを介する第１蓄電池からの電力供給、又は第４スイッチを介する第２蓄電池からの電力供給が可能となっている。そして、車載電源装置の起動に際しては、第１蓄電池から負荷への電力の供給を行うために、第３スイッチがオン状態にされる。しかしながら、第１蓄電池側の電圧が高い状態で、第３スイッチをオン状態にすると、大電流が流れるおそれがある。

　そこで、第１スイッチ及び第１蓄電池の間の蓄電池側電圧が高電圧状態である場合に、第３スイッチをオン状態にすることを禁止する。高電圧状態の場合には、第３スイッチの第１蓄電池側と負荷側との間の電位差が大きくなり、第３スイッチに大電流が流れるおそれがある。このような場合に、第３スイッチをオフ状態にすることで、第３スイッチに大電流が流れることを抑制し、第３スイッチを保護することができる。

　第４の手段は、前記第１蓄電池からの給電により内燃機関の始動装置を駆動させる車載電源装置において、前記始動装置に給電している状態かを判定する始動判定部と、前記始動装置に給電している状態であると判定された場合に、前記第１スイッチのオフ状態を維持するオフ維持部とを備える。

　始動装置と第１蓄電池が電気的に接続され、第１蓄電池から始動装置に給電される。そして、始動装置に給電している状態では、蓄電池側電圧が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧が低下した状態で、第１スイッチをオン状態にした場合には、始動装置への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧が急上昇する。これにより、例えば、第１スイッチを挟んで、第１蓄電池側の電圧と電気機器側の電圧との差が大きくなり、第１スイッチに大電流が流れるおそれがある。そこで、始動装置への給電が終了するまで、第１スイッチのオフ状態を維持する。一時的に第１蓄電池側の電圧が下がった状態で、第１スイッチをオン状態にさせないことで、大電流が流れることを抑制できる。

　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、実施形態における車載電源装置の概略構成図であり、 図２は、電池ユニットを起動する際のスイッチを制御するフローチャートであり、 図３は、ジャンプスタートの際のタイムチャートである。

　＜実施形態＞
　以下、本開示を具体化した一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として具体化するものとしている。

　図１に示すように、車載電源装置は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源装置である。各蓄電池１１，１２からは、エンジンを始動させる始動装置１３、回転電機ユニット１４及び各種の電気負荷１５、１６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１４ａによる充電が可能となっている。回転電機ユニット１４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。本実施形態では、鉛蓄電池１１が「第１蓄電池」相当し、リチウムイオン蓄電池１２が「第２蓄電池」に相当し、回転電機ユニット１４が「電気機器」に相当し、電気負荷１５が「負荷」に相当する。

　鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。鉛蓄電池１１は、例えば定格電圧が１２Ｖ程度の車載バッテリであって、始動装置１３の駆動時に給電している。鉛蓄電池１１には、バッテリターミナル１１ａが設けられており、ジャンプスタート時には、このバッテリターミナル１１ａに外部電源を接続することで、始動装置１３に給電する。

　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、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。リチウムイオン蓄電池１２の定格電圧は、鉛蓄電池１１と同じであり、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。図１では、電池ユニットＵを破線で囲んで示す。電池ユニットＵは、外部端子Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち外部端子Ｐ０に配線を介して鉛蓄電池１１と始動装置１３と電気負荷１６が接続され、外部端子Ｐ１に配線を介して回転電機ユニット１４が接続され、外部端子Ｐ２に配線を介して電気負荷１５が接続されている。外部端子Ｐ０は、ヒューズ１７を介して鉛蓄電池１１に接続されており、外部端子Ｐ２は、ヒューズ１８を介して電気負荷１５と接続されている。なお、電池ユニットＵ及び鉛蓄電池１１が「車載電源装置」に相当する。

　回転電機ユニット１４は、回転電機１４ａと平滑コンデンサ１４ｂとを有している。回転電機１４ａは、３相交流モータや電力変換装置としてのインバータを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機１４ａ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力行機能とを備えている。回転電機１４ａの力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際に、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機１４ａは、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１５に供給する。

　電気負荷１５には、供給電力の電圧が一定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。ここで、供給電力の電圧が一定であることには、あらかじめ決められた範囲内で電圧が変動することも含まれている。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、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。なお、電気負荷１５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。

　電気負荷１６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１６は、電気負荷１６に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。電気負荷１６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。

　次に、電池ユニットＵについて説明する。電池ユニットＵ内の電気経路として、各外部端子Ｐ０，Ｐ１を繋ぐ、つまり鉛蓄電池１１及び回転電機ユニット１４を繋ぐ第１電気経路Ｌ１が設けられ、第１電気経路Ｌ１に第１スイッチＳＷ１が設けられている。また、電池ユニットＵ内の電気経路として、第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ第２電気経路Ｌ２が設けられ、第２電気経路Ｌ２に第２スイッチＳＷ２が設けられている。接続点Ｎ１は、第１電気経路Ｌ１における第１スイッチＳＷ１よりも外部端子Ｐ１側（回転電機ユニット１４側）に設けられている。電気経路Ｌ１，Ｌ２は、回転電機ユニット１４に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して、各蓄電池１１，１２と回転電機ユニット１４との間の通電が行われる。

　また、本実施形態の電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ１，Ｌ２以外に、第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２（外部端子Ｐ０と第１スイッチＳＷ１との間の点）と、外部端子Ｐ２と、を接続する第３電気経路Ｌ３を有している。第３電気経路Ｌ３は、鉛蓄電池１１と電気負荷１５とを繋ぐ経路である。第３電気経路Ｌ３（詳しくは接続点Ｎ２－接続点Ｎ４の間）には、第３スイッチＳＷ３が設けられている。

　また、電池ユニットＵでは、第２電気経路Ｌ２の接続点Ｎ３（第２スイッチＳＷ２とリチウムイオン蓄電池１２の間の点）と、第３電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ４（第３スイッチＳＷ３と外部端子Ｐ２の間の点）と、を接続する第４電気経路Ｌ４が設けられている。第４電気経路Ｌ４は、リチウムイオン蓄電池１２と電気負荷１５とを繋ぐ経路である。第４電気経路Ｌ４（詳しくは接続点Ｎ３－接続点Ｎ４の間）には、第４スイッチＳＷ４が設けられている。

　各スイッチＳＷ１～ＳＷ４は、それぞれ２つ一組の半導体スイッチング素子を備えている。半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴであり、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。このように寄生ダイオードが互いに逆向きになるように構成されていることで、例えば、第１スイッチＳＷ１がオフとなった場合に、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。なお、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４に用いる半導体スイッチング素子として、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。ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードをそれぞれ並列に接続させればよい。また、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４に用いられるスイッチ素子は、半導体スイッチング素子ではなく、機械的なスイッチであってもよい。

　また、鉛蓄電池１１と回転電機ユニット１４との間には、第１スイッチＳＷ１と並列にバイパス経路Ｂが設けられている。つまり、バイパス経路Ｂは、第１電気経路Ｌ１上の第１スイッチＳＷ１を迂回するように設けられている。具体的には、バイパス経路Ｂの一端はユニット内部において第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ５（接続点Ｎ２と外部端子Ｐ０の間）に接続され、他端は電池ユニットＵ内部において第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１に接続されている。第１スイッチＳＷ１がオフ状態にあっても、バイパス経路Ｂを介して暗電流を鉛蓄電池１１から回転電機ユニット１４に供給可能となっている。なお、バイパス経路Ｂの一端は、接続点Ｎ２に接続されていてもよいし、バイパス経路Ｂ用の外部端子を電池ユニットＵに設け、その外部端子を介して鉛蓄電池１１に接続するようにしてもよい。

　バイパス経路Ｂには、抵抗Ｒが設けられている。抵抗Ｒは、バイパス経路Ｂに流れる電流を制限するためのものであって、第１スイッチＳＷ１に比べて、抵抗値がかなり大きい。そのため、第１スイッチＳＷ１がオン状態で、第１電気経路Ｌ１に電流が流れる場合には、バイパス経路Ｂにはほとんど電流が流れない。なお、抵抗Ｒの代わりに、常閉式のスイッチを設けていてもよい。この場合には、電池ユニットＵが起動しており、第１スイッチＳＷ１が制御されている状態では、バイパス経路Ｂのスイッチがオフになっていて、バイパス経路Ｂに電流が流れないことが望ましい。また、バイパス経路Ｂ上、例えば接続点Ｎ５と抵抗Ｒとの間に、ヒューズが設けられていてもよい。また、バイパス経路Ｂ用の外部端子が設けられている場合には、外部端子と鉛蓄電池１１との間にヒューズを設けてもよい。

　電池ユニットＵは、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４を制御する制御装置２１を備えている。制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御装置２１は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態等に基づいて、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４等を制御する。例えば、制御装置２１は、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を実施する。また、制御装置２１には、他の制御装置（ＥＣＵ等）が接続されている。制御装置２１は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより他の制御装置に接続されて相互に通信可能となっており、各種データが互いに共有できるものとなっている。

　また、電池ユニットＵには外部端子Ｐ０，Ｐ１の電圧を検出する電圧検出器２２，２３が設けられている。電圧検出器２２は、鉛蓄電池１１及び第１スイッチＳＷ１の間の蓄電池側電圧Ｖ１を検出し、電圧検出器２３は、回転電機ユニット１４及び第１スイッチＳＷ１の間の機器側電圧Ｖ２を検出する。制御装置２１は、各電圧検出器２２，２３で測定した電圧を取得する。なお、電圧検出器２２の検出した蓄電池側電圧Ｖ１は、鉛蓄電池１１及び第３スイッチＳＷ３の間の電圧も示している。

　ところで、車両のイグニッションスイッチやＡＣＣスイッチがオン状態になると、電池ユニットＵが起動される。電池ユニットＵの起動前の状態では、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４はオフ状態になっている。そして、電池ユニットＵが起動される際には、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオン状態にして、回転電機ユニット１４及び電気負荷１５に電力が供給されるように制御装置２１が制御する。第１スイッチＳＷ１をオン状態にする前の状態では、第１スイッチＳＷ１の両端に鉛蓄電池１１の電圧分の電位差が生じることがある。第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることに伴い、第１スイッチＳＷ１の両端の電位差に応じた電流が第１スイッチＳＷ１に流れる。

　また、鉛蓄電池１１側に想定以上の電圧が印加されることがある。例えば、ジャンプスタート時に鉛蓄電池１１のバッテリターミナル１１ａに高電圧の外部電源を接続した場合や、鉛蓄電池１１として想定以上の電圧の蓄電池を誤接続した場合等には、電池ユニットＵの起動の際に、鉛蓄電池１１と第１スイッチＳＷ１との間に設計上想定していない高電圧が印加されることがある。特に、ジャンプスタート時には、鉛蓄電池１１の電圧が低く、暗電流が回転電機ユニット１４側にほとんど流れないことから、機器側電圧Ｖ２が低くなっていることがある。そのため、鉛蓄電池１１側に高電圧の電源を接続すると、第１スイッチＳＷ１の両端の電位差が大きくなる。このような状態で第１スイッチＳＷ１がオン状態になると、第１電気経路Ｌ１に大電流が流れ、第１スイッチＳＷ１の素子を破壊してしまったり、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４に流れる電流を検知して異常を判定している場合に異常判定されてしまったりするおそれがある。

　そこで、電池ユニットＵの起動の際に、第１電気経路Ｌ１における第１スイッチＳＷ１及び鉛蓄電池１１の間の蓄電池側電圧Ｖ１を電圧検出器２２で検出する。そして、検出した蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する。高電圧状態の場合には、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止する。また、高電圧状態の場合には、第３スイッチＳＷ３をオン状態にすることを禁止することが望ましい。

　また、第１電気経路Ｌ１と並列にバイパス経路Ｂが設けられていることで、機器側電圧Ｖ２が蓄電池側電圧Ｖ１よりも低い場合に、第１スイッチＳＷ１がオフ状態にあっても、バイパス経路Ｂを介して回転電機ユニット１４側に電流が流れる。回転電機ユニット１４側に電流が流れると、平滑コンデンサ１４ｂの電圧が上昇し、機器側電圧Ｖ２が上昇する。高電圧状態になった場合には、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２と差ΔＶが小さくなるまで、第１スイッチＳＷ１に大電流が流れるおそれがある。このような場合にも、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止することが望ましい。

　なお、鉛蓄電池１１から始動装置１３に給電している状態（電力を供給している状態）では、蓄電池側電圧Ｖ１が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧Ｖ１が低下した状態で、第１スイッチＳＷ１をオン状態にした場合には、始動装置１３への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧Ｖ１が急上昇する。そこで、始動装置１３への給電が終了するまで、第１スイッチＳＷ１のオフ状態を維持することが望ましい。

　制御装置２１は、電池ユニットＵの起動に際し、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２とを取得し、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３をオン状態にするための制御を行う。図２は、電池ユニットＵを起動する際の第１スイッチＳＷ１を制御するフローチャートである。本フローチャートによる処理は、制御装置２１により、電池ユニットＵが起動される際に周期的に実行される。

　Ｓ１１で、電池ユニットＵの起動時かどうか判定する。イグニッションスイッチやＡＣＣスイッチがオン状態になってから各スイッチＳＷ１～ＳＷ４が通常制御されるまでの間を電池ユニットＵの起動時であると判定する。具体的には、イグニッションやＡＣＣスイッチがオン状態になったことを検知し、電池ユニットＵを起動してから、第１スイッチＳＷ１がオン操作されるのを許可されるまでの期間が起動時であると判定される。Ｓ１１で、電池ユニットＵの起動時ではないと判定した場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、処理を終了する。

　Ｓ１１で、電池ユニットＵの起動時であると判定した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、Ｓ１２に進む。Ｓ１２で、始動装置１３がクランキング中、つまり鉛蓄電池１１側から始動装置１３に給電している状態であるか判定する。エンジンの完爆判定がされるまでは、クランキング中であると判定する。なお、Ｓ１２が「始動判定部」に相当する。

　Ｓ１２で、クランキング中である、つまり始動装置１３に給電している状態であると判定した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、処理を終了する。つまり、第１スイッチＳＷ１にオン指令が出力されない状態を維持して、処理を終了する。なお、Ｓ１２が「オフ維持部」に相当する。

　Ｓ１２で、クランキング中でないと判定した場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ１３に進む。Ｓ１３で、初期処理が終了したか判定する。初期処理とは、電池ユニットＵの各スイッチＳＷ１～ＳＷ４に異常が発生していないか判定する処理を示す。

　Ｓ１４で、初期処理が終了していないと判定した場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、処理を終了する。初期処理が終了していない場合には、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４が正しく作動するか不明なため、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４へのオンオフ制御を行わない。そのため、第１スイッチＳＷ１のオフ状態を維持して、処理を終了する。なお、Ｓ１２とＳ１３の順番は入れ替えてもよい。

　Ｓ１３で、初期処理が終了していると判定した場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、蓄電池側電圧Ｖ１を取得する。具体的には、電圧検出器２２で検出した蓄電池側電圧Ｖ１を取得する。

　Ｓ１５で、Ｓ１４で取得した蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より大きいか判定する。所定電圧は、鉛蓄電池１１の定格電圧より大きな電圧であり、正しい定格電圧の鉛蓄電池１１が接続されている場合にはなり得ない程度に大きい電圧である。また、所定電圧の電圧が第１スイッチＳＷ１の一端に印加されると、第１スイッチＳＷ１に、第１スイッチＳＷ１の故障のおそれがある大電流が流れる程度に大きい電圧である。なお、Ｓ１５が「電圧判定部」に相当する。

　Ｓ１５で、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より大きいと判定した場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、Ｓ１６で、高電圧フラグを１にする。高電圧フラグは、高電圧状態になったと判定されると１になるフラグである。高電圧フラグは、電池ユニットＵの起動前の状態では０であり、Ｓ１５で、高電圧状態になったと判定されると１にされる。

　そして、Ｓ１７で、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止する。具体的には、第１スイッチＳＷ１のオフ状態を維持し、処理を終了する。なお、Ｓ１７が「禁止部」に相当する。

　Ｓ１５で、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より小さいと判定した場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、Ｓ１８に進む。Ｓ１８で、高電圧フラグが１であるか判定する。高電圧フラグが１になっている場合には、起動に伴い高電圧状態になっていたと判定し（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、Ｓ１９に進む。禁止フラグが０の場合には、起動に伴い高電圧状態になっていないと判定し（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ２１に進む。

　Ｓ１９で、機器側電圧Ｖ２を取得する。具体的には、電圧検出器２３で検出した機器側電圧Ｖ２を取得する。なお、Ｓ１９が「機器側電圧取得部」に相当する。

　Ｓ２０で、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２との差ΔＶが所定の範囲内か判定する。所定の範囲は、差ΔＶが十分に小さくなり、電位差により第１スイッチＳＷ１に流れる電流が、異常判定されない程度の範囲である。Ｓ１９で、差ΔＶが所定の範囲内でないと判定した場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１６に進み、上述の通り、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止する。なお、Ｓ１８が「電圧差判定部」に相当する。

　Ｓ２０で、差ΔＶが所定の範囲内であると判定した場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、また、Ｓ１７で高圧状態になっていないと判定した場合、Ｓ２１に進む。Ｓ２１で、第１スイッチＳＷ１をオン状態にする。そして、Ｓ２２で、高電圧フラグを０にして、起動処理が終了したとし、各蓄電池１１，１２の状況などに応じた通常の各スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御を実施するようにして、処理を終了する。

　また、図２のフローチャートに基づく処理を第３スイッチＳＷ３についても実施することが望ましい。この場合にＳ１５の所定電圧は、第１スイッチＳＷ１と同じでもよいし、異なっていてもよい。なお、第３スイッチＳＷ３の場合には、機器側電圧Ｖ２に相当する電圧を検出していないため、Ｓ１６，Ｓ２２及びＳ１８～Ｓ２０については省略するとよい。また、第３スイッチＳＷ３についても、機器側電圧Ｖ２に相当する電圧（外部端子Ｐ２の電圧）を検出する構成を設け、Ｓ１６，Ｓ２２及びＳ１８～Ｓ２０について実施してもよい。

　次に、図３に基づき、ジャンプスタートの際の電池ユニットＵの起動について説明する。図３は、ジャンプスタートの際のタイムチャートである。図３中の一番上のタイムチャートは、蓄電池側電圧Ｖ１及び機器側電圧Ｖ２を示している。図中のＶＬは、始動装置１３による始動が不可となる電圧値を示し、例えば、６Ｖ程度である。また、所定電圧は、鉛蓄電池１１の定格電圧より大きな電圧であり、例えば、１５Ｖ程度である。

　電池ユニットＵの起動前の状態（タイミングｔ１以前の時点）では、鉛蓄電池１１が電源システム休止中の放電などにより、その電圧がＶＬより低い低電圧状態になっている。そのため、始動装置１３が鉛蓄電池１１により始動できない状態となっている。なお、起動前の状態では、バイパス経路Ｂを介して電流が流れ、蓄電池側電圧Ｖ１及び機器側電圧Ｖ２がほぼ等しい状態となっている。

　タイミングｔ１で、ジャンプスタートのために、外部電源がバッテリターミナル１１ａに接続されると、蓄電池側電圧Ｖ１が外部電源の電圧に上昇する。外部電源の電圧が、所定電圧を超えていると、蓄電池側電圧Ｖ１も所定電圧を超えた状態になる。また、バイパス経路Ｂを介して、回転電機ユニット１４の平滑コンデンサ１４ｂに電流が流れることで、機器側電圧Ｖ２が徐々に上昇する。

　タイミングｔ２で、ＩＧ信号がオン状態となり、始動装置１３が始動される。始動装置１３が起動され、鉛蓄電池１１側から始動装置１３に給電されている状態では、一時的に蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より下がる。また、ＩＧ信号を受けて、電池ユニットＵを起動する。しかしながら、この状態では、初期処理も終了しておらず、完爆信号も出力されておらず、始動装置１３に給電されている状態であるため、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で維持される。タイミングｔ３で、電池ユニットＵの起動に伴い、初期処理が開始される。

　タイミングｔ４で、エンジンが完爆状態となり、完爆信号が出力され（完爆信号がオン状態となり）、始動装置１３への給電が終了する。始動装置１３への給電が終了すると、蓄電池側電圧Ｖ１が外部電源の電圧まで上昇する。この状態では、初期処理が終了しておらず、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より高いため、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で維持される。

　タイミングｔ５で、初期処理が終了する。この状態であっても、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より高いため、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることが禁止され、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で維持される。なお、初期処理が終了するタイミングは、エンジンが完爆状態になる前のタイミングであってもよい。

　タイミングｔ６で、外部電源を取り外すと、蓄電池側電圧Ｖ１が機器側電圧Ｖ２と同じになるまで下がる。そして、所定電圧より低くなる。しかし、高電圧状態になった後、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２との差ΔＶが所定値よりも下がるまでは、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることが禁止され、第１スイッチＳＷ１がオフ状態で維持される。

　タイミングｔ７で、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧より低く、かつ蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２との差ΔＶが所定の範囲内になる。この状態で、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることが許容され、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の状況に応じた制御が開始される。また、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすると、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２とが同じ電圧になる。

　以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

　電池ユニットＵの起動の際に、鉛蓄電池１１と回転電機ユニット１４とを繋ぐ第１電気経路Ｌ１における第１スイッチＳＷ１及び鉛蓄電池１１の間の蓄電池側電圧Ｖ１を取得し、その蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧よりも大きい場合には、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止する。蓄電池側電圧Ｖ１から第１スイッチＳＷ１に大電流が流れるおそれがある場合には、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止することで、第１スイッチＳＷ１に大電流が流れることを抑制し、第１スイッチＳＷ１を保護することができる。

　一度高電圧状態だと判定された場合には、蓄電池側電圧Ｖ１が所定電圧よりも下がっても、それが一時的であるおそれがある。そこで、機器側電圧Ｖ２と蓄電池側電圧Ｖ１との差が小さくなり大電流が流れるおそれがなくなるまで、第１スイッチＳＷをオン状態にすることを禁止する。具体的には、機器側電圧Ｖ２が上昇し、蓄電池側電圧Ｖ１との差ΔＶが所定値より小さくなるまで、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを禁止する。差ΔＶが所定値より小さくなると、大電流が流れるおそれがなくなるため、第１スイッチＳＷ１をオン状態にすることを許容する。これにより、第１スイッチＳＷ１に大電流が流れることをさらに抑制することができる。

　高電圧状態である場合に、第３スイッチＳＷ３をオン状態にすることを禁止する。高電圧状態の場合には、鉛蓄電池１１側と電気負荷１５側との間の電位差が大きくなり、第３スイッチＳＷ３に大電流が流れるおそれがある。このような場合に、第３スイッチＳＷ３をオフ状態にすることで、第３スイッチＳＷ３に大電流が流れることを抑制し、第３スイッチＳＷ３を保護することができる。

　鉛蓄電池１１側から始動装置１３に給電している状態では、蓄電池側電圧Ｖ１が一時的に低下する。一時的に蓄電池側電圧Ｖ１が低下した状態で、第１スイッチＳＷ１をオン状態にした場合には、始動装置１３への給電が終了した時点で、蓄電池側電圧Ｖ１が急上昇する。これにより、例えば、第１スイッチＳＷ１を挟んで、蓄電池側電圧Ｖ１と機器側電圧Ｖ２との差ΔＶが大きくなり、第１スイッチＳＷ１に大電流が流れるおそれがある。そこで、始動装置１３への給電が終了するまで、第１スイッチＳＷ１のオフ状態を維持する。一時的に鉛蓄電池１１側の電圧が下がった状態で、オン状態にさせないことで、第１スイッチＳＷ１に大電流が流れることを抑制できる。

　＜他の実施形態＞
　本開示は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。

　・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２を用いているが、他の高密度蓄電池を用いてもよい。例えば、ニッケル－水素電池を用いてもよい。その他、いずれも同じ蓄電池（例えば鉛蓄電池、又はリチウムイオン蓄電池等）を用いることも可能である。

　・外部端子Ｐ１に接続される電気機器は、回転電機ユニット１４ではなく、定電圧を要求される電気負荷等であってもよい。

　・バイパス経路Ｂの抵抗Ｒとして、２つの抵抗を設け、その２つの抵抗の間の中間点の電圧を検出する分圧回路を設けて、中間点の電圧を検出するようにしてもよい。分圧回路は、２つの抵抗を直列に接続し、その一端側が中間点に接続されるとともに、他端側が接地されている。そして、このバイパス経路Ｂ上の２つの抵抗の中間点の電圧から、第１スイッチＳＷ１の鉛蓄電池１１側の電圧である蓄電池側電圧Ｖ１と第１スイッチＳＷ１の回転電機ユニット１４側の電圧である機器側電圧Ｖ２とを算出するようにしてもよい。この場合には、電圧検出器２２，２３を省いてもよい。

　・鉛蓄電池１１と電気負荷１５との間には、第３電気経路Ｌ３と並列にバイパス経路が設けられてもよい。このバイパス経路は、第３電気経路Ｌ３上の第３スイッチＳＷ３を迂回するように設けられている。このバイパス経路が設けられていると、電気負荷１５に蓄電要素が含まれている場合、バイパス経路を介して電流が流れ、外部端子Ｐ２側の電圧が蓄電池側電圧Ｖ１に合わせて上昇する。この場合には、図２のＳ１７，Ｓ１８と同様に、外部端子Ｐ２側の電圧を検出し、蓄電池側電圧Ｖ１との差によって判定をするようにすることが望ましい。

　・本開示に記載の制御部（制御装置）及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

　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 (4)

1. 　電気機器（１４）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、
   　前記第１蓄電池及び前記電気機器を繋ぐ第１電気経路（Ｌ１）に設けられた第１スイッチ（ＳＷ１）と、
   　前記第１電気経路における前記第１スイッチよりも前記電気機器側の接続点（Ｎ１）と前記第２蓄電池とを繋ぐ第２電気経路（Ｌ２）に設けられた第２スイッチ（ＳＷ２）と、を備える車載電源装置に適用され、この車載電源装置の起動に伴い前記第１スイッチをオン状態にする制御装置（２１）であって、
   　前記車載電源装置の起動に際し、前記第１電気経路における前記第１スイッチ及び前記第１蓄電池の間の蓄電池側電圧が、所定電圧よりも大きい高電圧状態であるか判定する電圧判定部と、
   　前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第１スイッチをオン状態にすることを禁止する禁止部と、
   を備える車載電源装置の制御装置。
2. 　前記電気機器は、平滑コンデンサ（１４ｂ）を有しており、
   　前記電気機器と前記第１蓄電池との間には、前記第１スイッチと並列にバイパス経路（Ｂ）が設けられており、
   　前記第１電気経路における前記電気機器及び前記第１スイッチの間の機器側電圧を取得する機器側電圧取得部と、
   　前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧の差が所定値より小さいか判定する電圧差判定部と、を備えており、
   　前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記蓄電池側電圧と前記機器側電圧との差が所定値より小さくなるまで、前記第１スイッチをオン状態にすることを禁止する請求項１に記載の車載電源装置の制御装置。
3. 　前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、供給電力の電圧が一定であることが要求される負荷（１５）に対してそれぞれ並列に接続されており、
   　前記第１電気経路における前記第１スイッチよりも前記第１蓄電池側の接続点（Ｎ２）と前記負荷とを繋ぐ第３電気経路（Ｌ３）に設けられ、この車載電源装置の起動に伴いオン状態にされる第３スイッチ（ＳＷ３）と、
   　前記第２蓄電池と前記負荷とを繋ぐ第４電気経路（Ｌ４）に設けられた第４スイッチ（ＳＷ４）と、
   を備えており、
   　前記禁止部は、前記高電圧状態であると判定された場合に、前記第３スイッチをオン状態にすることを禁止する請求項１又は請求項２に記載の車載電源装置の制御装置。
4. 　前記第１蓄電池からの給電により内燃機関の始動装置（１３）を駆動させる車載電源装置において、
   　前記始動装置に給電している状態かを判定する始動判定部と、
   　前記始動装置に給電している状態であると判定された場合に、前記第１スイッチのオフ状態を維持するオフ維持部とを備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載電源装置の制御装置。

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