(57)【要約】【課題】内燃機関で燃料を消費して行う発電と回生発電とによるバッテリの充電が可能な車両において、燃料を消費する発電での充電頻度を減らして燃費を向上させる。【解決手段】内燃機関（１３）の出力軸（２２）に接続される電動機（１４）と、電動機に並列に接続される第１バッテリ（５０）及び第２バッテリ（５１）と、電動機と第２バッテリの接続と切断を切り替える切り替え手段（５４）と、第１バッテリの充電状態と第２バッテリの充電状態とに基づいて切り替え手段の接続と切断を切り替えさせる制御部（１７）と、を有する車両の電源装置であって、制御部は、電動機が車両の運動エネルギーを電力に変換する回生発電を行うときに、内部抵抗が小さい第２バッテリの充電量が該第２バッテリの目標充電量（ＴＨ２）よりも高く、第１バッテリの充電量が該第１バッテリの目標充電量（ＴＨ４）よりも低い場合に、切り替え手段を切断状態にさせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸に接続される電動機と、
前記電動機にそれぞれ並列に接続される、第１バッテリ及び該第１バッテリよりも内部抵抗が小さい第２バッテリと、
少なくとも前記電動機と前記第２バッテリの電気的な接続状態と切断状態を切り替える切り替え手段と、
前記第１バッテリの充電状態と前記第２バッテリの充電状態とに基づいて、前記切り替え手段の接続状態と切断状態を切り替える制御部と、を有する車両の電源装置であって、
前記制御部は、前記電動機が車両の運動エネルギーを電力に変換する回生発電を行うときに、前記第２バッテリの充電量が該第２バッテリの目標充電量よりも高く、前記第１バッテリの充電量が該第１バッテリの目標充電量よりも低い場合に、前記切り替え手段を切断状態にすることを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電動機が前記回生発電を行うときに、前記第２バッテリの充電量が過充電と判定される閾値を超える場合に、前記切り替え手段を切断状態にすることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１バッテリの充電量が過放電と判定される閾値を下回る場合に、前記切り替え手段を切断状態にして、前記電動機で発電を行わせることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記第１バッテリは鉛蓄電池であり、前記第２バッテリはリチウムイオン蓄電池であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関とモータとを併用して車輪を駆動するハイブリッド自動車が広く使用されている。この種の車両は蓄電池（バッテリ）を備え、蓄電池からモータに電力を供給している。また、車両の減速時に、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収して蓄電池に充電する回生充電を行う技術が利用される。
【０００３】
特許文献１には、２種類の蓄電池に対する回生充電の制御を行う車載電源システムが記載されている。具体的には、特許文献１の車載電源システムは、内燃機関の出力軸に接続する回転機と、回転機に対して並列に接続される第１蓄電池及び第２蓄電池と、第１蓄電池及び回転機と第２蓄電池との導通及び遮断を切り替える接続スイッチと、を備え、回転機による回生発電時には、接続スイッチを導通させて、第１蓄電池と第２蓄電池に対する充電を行う。第１蓄電池とて鉛蓄電池などを用い、第２蓄電池としてリチウムイオン蓄電池などを用いて、第２蓄電池の内部抵抗値を第１蓄電池の内部抵抗値よりも低く設定する。これにより、回生発電時に発電された電力のより多くを、エネルギー効率の高い第２蓄電池に充電して、電源システム全体のエネルギー効率向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、回生発電による充電時に、内部抵抗が低く充電受入性の良い第２蓄電池が優先的に充電されるので、第１蓄電池に十分な電力が供給されずに第１蓄電池の放電が進行しやすい状況になる。その結果、第１蓄電池の放電深度が所定の閾値を超える（充電率が所定の閾値を下回る）と、内燃機関を駆動させて発電を行って充電する必要があるため、燃料を消費する発電による充電頻度が増えて、燃費を悪化させる原因になる。
【０００６】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、燃料を消費する発電による充電頻度を低減して、燃費向上が可能な車両の電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内燃機関の出力軸に接続される電動機と、電動機にそれぞれ並列に接続される、第１バッテリ及び該第１バッテリよりも内部抵抗が小さい第２バッテリと、少なくとも電動機と第２バッテリの電気的な接続状態と切断状態を切り替える切り替え手段と、第１バッテリの充電状態と第２バッテリの充電状態とに基づいて、切り替え手段の接続状態と切断状態を切り替える制御部と、を有する車両の電源装置であって、制御部は、電動機が車両の運動エネルギーを電力に変換する回生発電を行うときに、第２バッテリの充電量が該第２バッテリの目標充電量よりも高く、第１バッテリの充電量が該第１バッテリの目標充電量よりも低い場合に、切り替え手段を切断状態にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両の電源装置によれば、回生発電によって充電を行う際に、内部抵抗が小さい第２バッテリが目標充電量に達しているときには、電動機から第２バッテリへの電気的な接続を切断するので、内部抵抗が大きい第１バッテリに確実に充電を行うことができる。これにより、燃料を消費する発電による充電頻度を減らして、燃費向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の車両の構成図である。
【図２】車両の電源装置による充電制御の概念を示す図である。
【図３】車両の電源装置による充電制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る車両の構成要素について説明する。図１は、説明の便宜上、本開示の技術を説明するために簡略化したものであり、車両が通常備える構成については図示されていなくても備えているものとする。
【００１１】
本実施の形態の車両１０は、車輪（駆動輪）１１の駆動に、内燃機関であるエンジン１３と電動発電機１４を併用するハイブリッド自動車である。エンジン１３と電動発電機１４のいずれか一方、あるいはエンジン１３と電動発電機１４の両方を駆動源として、変速機１５を介してドライブシャフト１６を駆動して、車輪１１を回転させる。車両１０を総合的に制御する制御部１７を備えている。制御部１７は、ＥＣＵ（Electrical  Control  Unit）など、車両１０の制御に関連する手段を包括的に表したものである。
【００１２】
エンジン１３は、空気と燃料とからなる混合気を燃焼室（不図示）内で燃焼させて動力を得る内燃機関である。外部から取り入れた空気は、吸気管（不図示）を通してエンジン１３の燃焼室へ送られる。吸気管内には、制御部１７によって動作制御されるスロットルバルブ（不図示）が設けられる。スロットルバルブの開度変更により、吸気管を通じて燃焼室に供給される空気量を調整する。
【００１３】
燃焼室に流入する空気に燃料を噴射するインジェクタ２０を備える。噴射された燃料を含む混合気に点火プラグ２１で点火して燃焼室内で燃焼させることで、燃焼室に通じるシリンダ（不図示）内でピストン（不図示）が往復移動する。インジェクタ２０での燃料の噴射量と噴射時期や、点火プラグ２１の点火時期は、制御部１７によって制御される。
【００１４】
シリンダ内のピストンの往復移動は、クランク軸（出力軸）２２の回転運動に変換される。クランク軸２２の回転状態（回転位置、回転数）をクランク角センサ（不図示）で検出し、検出信号が制御部１７に送られる。変速機１５は、クランク軸２２で出力された回転を変速してドライブシャフト１６に伝達する。ドライブシャフト１６の回転速度などを検出する車速センサ（不図示）を備え、車速センサの検出信号に基づいて、車両１０の車速が制御部１７によって算出される。
【００１５】
車両１０は、乗員によって操作されるアクセルペダル２５とブレーキペダル２６を備えている。アクセル開度センサ２７によって、アクセルペダル２５の操作量（アクセル開度）が検出され、ブレーキストロークセンサ２８によって、ブレーキペダル２６の操作量（ブレーキストローク）が検出され、それぞれの検出信号が制御部１７に送られる。アクセル開度に基づく出力要求に応じて、制御部１７が、吸気管からの吸気量、インジェクタ２０での燃料噴射、点火プラグ２１の点火などを適宜制御して、エンジン１３を駆動させる。
【００１６】
ブレーキ機構２９は、機械的な摩擦接触によって車輪１１の回転を減速させるものである。車輪１１を支持する車軸に設けられたディスクロータと、油圧で動作してディスクロータを挟むブレーキパッドを内蔵したキャリパーとでブレーキ機構２９が構成されている。ブレーキペダル２６の踏み込み操作によって、ブレーキ機構２９が油圧で駆動され車両１０を減速させる。
【００１７】
電動発電機１４は、後述するバッテリから供給される電力によって動力を発生してクランク軸２２に伝達する電動機の機能と、クランク軸２２から入力される動力によって発電する発電機の機能とを備えた、いわゆるモータジェネレータである。電動機としての電動発電機１４は、エンジン１３を停止状態からクランキングさせて始動させることと、エンジン１３の動力を補って走行用の動力（ドライブシャフト１６を回転させる力）を与える駆動アシストを行うことが可能である。発電機としての電動発電機１４は、クランク軸２２から回転力を受けて発電を行う。より詳しくは、エンジン１３が燃料を消費してクランク軸２２を駆動するときに回転力を受けて電動発電機１４が発電を行う場合（以下の説明では、機関発電とする）と、車両１０の減速時に、回生トルクによってドライブシャフト１６からの回転エネルギーを電動発電機１４で電力に変換する場合（以下の説明では、回生発電とする）とがある。
【００１８】
電動発電機１４は、クランク軸２２と平行な回転軸３０を備える。クランク軸２２にプーリ３１が取り付けられ、回転軸３０にプーリ３２が取り付けられ、プーリ３１とプーリ３２に伝動ベルト３３が掛け渡されている。伝動ベルト３３を介して、クランク軸２２と回転軸３０との間で動力伝達が可能になっている。なお、エンジン１３側と電動発電機１４側の間に設ける動力伝達機構は、伝動ベルト３３を用いるタイプ以外のものでもよい。
【００１９】
電動発電機１４を電動機として使用する場合、電力によって回転軸３０を回転駆動させる。エンジン１３の停止状態で回転軸３０を回転させると、クランク軸２２を初期回転させてエンジン１３を始動させることができる。エンジン１３の駆動状態では、エンジン１３がクランク軸２２を回転させる動力を、電動発電機１４からの動力がアシストし、エンジン１３と電動発電機１４の動力によってドライブシャフト１６及び車輪１１を回転させて車両１０を走行させる。
【００２０】
車両１０は、エンジン１３を始動させる始動装置として、電動発電機１４とは別にスタータ４０を備えている。制御部１７は、電動発電機１４とスタータ４０をそれぞれに適した始動条件で用いるように制御する。例えば、アイドリングストップからのエンジン１３の再始動には主に電動発電機１４を使用し、冷機状態からのエンジン１３の始動には主にスタータ４０を使用する。
【００２１】
電動発電機１４を発電機として使用する場合、クランク軸２２側の回転によって回転軸３０を回転させる。電動発電機１４は永久磁石とコイルを内蔵しており、永久磁石とコイルの一方が回転軸３０に伴って回転する回転子であり、他方が固定された固定子になっている。回転軸３０が回転すると、電磁誘導によりコイルに電流が発生する。これにより、燃料を消費してエンジン１３を駆動させて行う機関発電と、車両１０の減速時に運動エネルギーを電動発電機１４で電力に変換する回生発電とを行うことができる。
【００２２】
電動発電機１４で発電した交流電力は直流に変換され、後述するバッテリを含む車両１０の電装系に供給される。車両１０は、電動発電機１４に入出力される交流電圧と、他の電装系部品に入出力される直流電圧とを相互に変換する変換部（不図示）を備えている。
【００２３】
車両１０は、車載電源として第１バッテリ５０と第２バッテリ５１を備えている。第１バッテリ５０と第２バッテリ５１は異なる種類の蓄電池であり、本実施の形態では、第１バッテリ５０に鉛蓄電池を用い、第２バッテリ５１にリチウムイオン蓄電池を用いている。第２バッテリ５１に用いるリチウムイオン蓄電池は、第１バッテリ５０に用いる鉛蓄電池の電圧相当（例えば１２Ｖ程度）のものである。
【００２４】
第１バッテリ５０である鉛蓄電池は、短時間で大きな電流を放電可能な特性を有している。第２バッテリ５１であるリチウムイオン蓄電池は、第１バッテリ５０よりも内部抵抗が小さく充電受入性が高い、エネルギー効率に優れる、といった特性を有する。なお、本発明における２つの蓄電池の種類は、この組み合わせに限定されるものではない。例えば、リチウムイオン蓄電池に代えてニッケル水素蓄電池などを用いることも可能である。
【００２５】
第１バッテリ５０の充電状態を検出する充電状態検出センサ５２と、第２バッテリ５１の充電状態を検出する充電状態検出センサ５３とを備えている。各充電状態検出センサ５２、５３は、各バッテリ５０、５１における端子間の電圧、各バッテリ５０、５１に対して入出力される電流、各バッテリ５０、５１内又は周辺の温度、などの情報を検出して、これらの検出値が制御部１７に送信される。制御部１７は、充電状態検出センサ５２から送信された情報に基づいて第１バッテリ５０の充電状態（充電量など）を検出し、充電状態検出センサ５３から送信された情報に基づいて第２バッテリ５１の充電状態（充電量など）を検出する。なお、本実施の形態では、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１のそれぞれの充電量を、完全充電された状態から放電量を差し引いた残容量である充電率ＳＯＣ（State  Of  Charge:ＳＯＣ）として設定するが、これ以外の指標によって充電量を定めてもよい。
【００２６】
第１バッテリ５０と第２バッテリ５１は、電動発電機１４に対して電気的に並列に接続している。第１バッテリ５０と第２バッテリ５１に接続する電力ラインＰＳを図１に示した。電力ラインＰＳは、電力ケーブルや、電力ケーブルを接続又は分岐させるコネクタ類によって構成されている。電力ラインＰＳの途中に、電動発電機１４と第２バッテリ５１の間の相互の電力供給を、接続状態と切断状態とに切り替えさせる切り替えスイッチ（切り替え手段）５４を備えている。
【００２７】
切り替えスイッチ５４の接続状態では、第２バッテリ５１から電動発電機１４への電力供給によって電動発電機１４を電動機として動作させることと、電動発電機１４を発電機として用いて第２バッテリ５１に電力供給して第２バッテリ５１の充電を行わせることができる。なお、切り替えスイッチ５４の接続状態では、第２バッテリ５１からスタータ４０への電力供給も可能である。
【００２８】
本実施の形態では、第１バッテリ５０は、電力ラインＰＳを介して常に電動発電機１４及びスタータ４０と電気的に接続している。スタータ４０への電力供給には、短時間で大きな電流を放電可能な第１バッテリ５０が適している。
【００２９】
電動発電機１４とスタータ４０以外に、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１から電力供給される電装系部品を、図１に第１電気負荷５５及び第２電気負荷５６として包括的に示した。第１電気負荷５５に対して、主に第１バッテリ５０から電力が供給され、第２電気負荷５６に対して、主に第２バッテリ５１から電力が供給される。第１電気負荷５５は、電力消費が相対的に大きいもの、使用時間が短いもの、などが適している。第２電気負荷５６は、電力消費が相対的に小さいもの、継続的に使用されるもの、などが適している。
【００３０】
以上の構成を有する車両１０では、乗員によるアクセルペダル２５の踏み込み操作が行われると、その出力要求に応じて、制御部１７はエンジン１３や電動発電機１４（この場合、バッテリから電力を供給して電動機として機能させる）を制御して、ドライブシャフト１６を駆動させる出力を発生させる。また、制御部１７は、エンジン１３の駆動時に、電動発電機１４を発電機として機能させて、各バッテリ５０、５１の充電を行わせることができる。
【００３１】
車両１０の乗員から所定の減速操作があった場合や、車両１０が所定の運転条件になった場合に、回生発電が行われる。具体的には、ブレーキペダル２６の踏み込み操作が行われた場合や、ブレーキペダル２６は踏み込まれていないがアクセルペダル２５の踏み込みが解除されて減速しながらの惰性走行が要求されていると判断される場合等が該当する。この場合、制御部１７は、電動発電機１４を発電機として機能させて、回生エネルギーを回収して各バッテリ５０、５１の充電（回生発電による充電）を行わせることができる。どのような条件で回生充電制御に入るかは、予め制御部１７のメモリ等に記憶され、車両１０が備える各種センサ等からの入力に応じて条件に合致するか否かを判定する。
【００３２】
図２を参照して、車両１０における電源装置の充電制御について説明する。図２は、各バッテリ５０、５１の充電状態（充電量）と選択される充電方式との関係を示したテーブルである。図２における縦軸は、第１バッテリ５０の充電量（充電率）を示しており、図２中の上方に進むほど第１バッテリ５０の充電量が多くなる（充電率が高くなる）。図２における横軸は、第２バッテリ５１の充電量（充電率）を示しており、図２中の右方に進むほど第２バッテリ５１の充電量が多くなる（充電率が高くなる）。
【００３３】
図２に示すように、第２バッテリ５１の充電量（横軸方向）に関して３つの閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３を設定し、第１バッテリ５０の充電量（縦軸方向）に関して２つの閾値ＴＨ４、ＴＨ５を設定している。そして、制御部１７は、各閾値で区切られる複数の領域ごとに、所定の充電方式を選択して充電を行わせる。
【００３４】
閾値ＴＨ１は、第２バッテリ５１の充電量低下を判定する境界値である。閾値ＴＨ１を下回ると、第２バッテリ５１の充電量が不足していると判定され、過放電による第２バッテリ５１の劣化を防ぐために、第２バッテリ５１の放電を抑制する。具体的には、閾値ＴＨ１を下回る状態では、エンジン１３を駆動して機関発電による第２バッテリ５１の積極的な充電を行うと共に、第２バッテリ５１から電動発電機１４への駆動アシスト用の電力供給が禁止される。
【００３５】
閾値ＴＨ２は、第２バッテリ５１において、電動発電機１４への駆動アシスト用の所定の充電量を閾値ＴＨ１から確保した値である。所定の充電量とは、複数回の車両加速時の駆動アシストを実行するために必要な充電量である。通常の車両走行では、加速と減速を繰り返すので、加速時に第２バッテリ５１から電動発電機１４に電力供給して駆動アシストを行った後、減速時の回生発電による第２バッテリ５１の充電を見込むことができる。そのため、数回分の加速をアシストできる充電量が確保されていれば、通常の車両走行においては、電動発電機１４への駆動アシスト用の充電量が不足する状態にはなりにくく、回生による充電と駆動アシストのための放電のサイクルを実現できる。従って、閾値ＴＨ１から数回分の駆動アシストを実行できる閾値ＴＨ２が、第２バッテリ５１の目標充電量として設定される。
【００３６】
閾値ＴＨ３は、第２バッテリ５１の実用上の満充電と判定される値である。閾値ＴＨ３を超えて充電を行うと第２バッテリ５１の劣化が進みやすくなるので、第２バッテリ５１の過充電を抑制するための目安として閾値ＴＨ３が設定される。なお、閾値ＴＨ３で対象とする実用上の満充電は、第２バッテリ５１における仕様上の満充電（例えば、新品状態における充電率１００パーセント）よりも低い所定の値であり、第２バッテリ５１の特性に応じて適宜設定される。
【００３７】
閾値ＴＨ４は、第１バッテリ５０の目標充電量である。第１バッテリ５０として適用する鉛蓄電池は、劣化を抑えるために、仕様上の満充電（例えば、新品状態における充電率１００パーセント）に近い充電量で使用することが好ましく、充電量が低いほど劣化が進行しやすくなる。これに応じて、仕様上の満充電に対してあまり低くない所定の下限値までが、第１バッテリ５０の劣化防止のために推奨される使用範囲となる。一方、鉛蓄電池の充電効率は、満充電に近いほど低くなり、満充電付近での充放電は損失エネルギーが増加しやすい。これらの条件を加味して、第１バッテリ５０における上記使用範囲の下限から、劣化防止のための数パーセントのマージン（充電量）を上積みした値として、閾値ＴＨ４が設定される。
【００３８】
閾値ＴＨ５は、第１バッテリ５０の過放電状態を判定する境界値である。閾値ＴＨ５を下回ると、第１バッテリ５０が過放電状態にあって充電量が不足していると判定され、エンジン１３を駆動して機関発電による第１バッテリ５０の積極的な充電を行う。
【００３９】
充電方式は以下のように分けられる。まず、切り替えスイッチ５４を用いた充電先の選択がある。切り替えスイッチ５４が接続状態のときには、電動発電機１４からの充電用の電力ラインＰＳが、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の両方に接続する。切り替えスイッチ５４が切断状態のときには、電動発電機１４からの充電用の電力ラインＰＳが、第１バッテリ５０のみに接続して、第２バッテリ５１には接続しない。また、発電の方式として、燃料の燃焼によるエンジン１３の動力で電動発電機１４を駆動させて電力を得る機関発電と、減速時の回生エネルギーで電動発電機１４を駆動させて電力を得る回生発電とがある。つまり、充電先と発電方式の組み合わせにより、４つの充電方式を選択可能である。
【００４０】
第１の充電方式は、第１バッテリ５０及び第２バッテリ５１の両方を電動発電機１４と電気的に接続し（切り替えスイッチ５４を接続状態にし）、機関発電によって第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の両方を充電対象とするものである。
【００４１】
第２の充電方式は、第１バッテリ５０のみを電動発電機１４と電気的に接続し（切り替えスイッチ５４を切断状態にし）、機関発電によって第１バッテリ５０のみに対して充電を行うものである。
【００４２】
第３の充電方式は、第１バッテリ５０及び第２バッテリ５１の両方を電動発電機１４と電気的に接続し（切り替えスイッチ５４を接続状態にし）、回生発電によって第２バッテリ５１と第１バッテリ５０の両方を充電対象とするものである。
【００４３】
第４の充電方式は、第１バッテリ５０のみを電動発電機１４と電気的に接続し（切り替えスイッチ５４を切断状態にし）、回生発電によって第１バッテリ５０のみに対して充電を行うものである。
【００４４】
制御部１７は、充電状態検出センサ５２と充電状態検出センサ５３により検出される充電状態に基づいて、現在の各バッテリ５０、５１の状態が、図２に示すテーブルの複数領域のいずれに該当するかを判定して、充電方式を適宜選択する。
【００４５】
領域Ａは、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ３よりも大きく、且つ第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ５よりも大きいという状態である。領域Ａでは、制御部１７は、第４の充電方式での充電を行わせる。つまり、第１バッテリ５０のみに対して回生発電による充電を行うように制御する。
【００４６】
領域Ａで実施される第４の充電方式では、切り替えスイッチ５４が切断状態で第２バッテリ５１への充電を行わないので、実用上の満充電である閾値ＴＨ３を超えている第２バッテリ５１への過剰充電による劣化を防ぎつつ、車両１０の運動エネルギーを効率的に第１バッテリ５０に回収できる。その結果、エンジン１３による発電用の燃料消費を防いで燃費を向上させることができる。
【００４７】
領域Ｂは、第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ５を下回った状態である。領域Ｂでは、制御部１７は、第２の充電方式での充電を行わせる。つまり、第１バッテリ５０のみに対して機関発電による充電を行うように制御する。
【００４８】
領域Ｂで実施される第２の充電方式は、車両１０の減速による回生を待たずに直ちに第１バッテリ５０の充電フェーズに入ることが可能である。また、充電受入性が高い第２バッテリ５１への電動発電機１４の接続を解除しているので、第２バッテリ５１に充電流を流すことなく、第１バッテリ５０に充電を集中させることができる。従って、第１バッテリ５０の過放電状態を確実且つ迅速に解消させることができる。なお、領域Ｂにおいて、回生発電を実施できるような減速走行時には、制御部１７は、第４の充電方式での充電（回生発電による第１バッテリ５０への充電）も行わせる。これによって、発電用の燃料消費を抑制できる。
【００４９】
領域Ｃは、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ２と閾値ＴＨ３の間であり、且つ第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ４と閾値ＴＨ５の間であるという状態である。この領域Ｃでは、制御部１７は、第４の充電方式での充電を行わせる。つまり、第１バッテリ５０のみに対して回生発電による充電を行うように制御する。
【００５０】
領域Ｃでは、第４の充電方式を選択することで、第１バッテリ５０の放電が進んで機関発電を行う領域Ｂになる（閾値ＴＨ５を下回る）ことを抑制して、発電のための燃料の消費を防ぐことができる。また、第１バッテリ５０の充電量が満充電に近づくと充電効率が低下するので、閾値ＴＨ４を下回ることを条件として減速（回生）時の第１バッテリ５０の単独充電を行わせることで、充電効率の低下を抑制することができる。
【００５１】
一方、第２バッテリ５１については、閾値ＴＨ２以上であれば、電動発電機１４への駆動アシスト用の充電量を十分に確保できており、回生時に電動発電機１４から第２バッテリ５１を切り離しても、充電量の不足による駆動アシスト禁止状態にはなりにくい。言い換えれば、アシスト禁止によるエンジン１３での燃費低下を回避できる。また、充電量が十分確保されている第２バッテリ５１に対してさらなる充電を行わないことによって、発電のための燃料消費を防ぐことができると共に、第２バッテリ５１の劣化を抑制できる。
【００５２】
領域Ｄは、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ３の間であり、且つ第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ５よりも大きいという状態のうち、上記の領域Ｃに該当する範囲を除いた領域である。具体的には、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２の間であり、且つ第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ５と閾値ＴＨ４の間である状態と、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ３の間であり、且つ第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ４よりも大きい状態とが、領域Ｄである。
【００５３】
領域Ｄでは、制御部１７は、第３の充電方式での充電を行わせる。つまり、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の両方を対象として、回生発電による充電を行うように制御する。
【００５４】
第２バッテリ５１の方が第１バッテリ５０よりも内部抵抗が小さく充電受入性が高い。従って、領域Ｄで実施される第３の充電方式では、電動発電機１４に対して電気的に並列に接続される２つのバッテリ５０、５１のうち、第２バッテリ５１への充電流の割合が大きくなる。その結果、回生による充電と駆動アシストのための放電という電力供給のサイクルを、エネルギー損失の少ない第２バッテリ５１を主として行うことができ、燃費向上の効果を得られる。
【００５５】
また、領域Ｄで実施される第３の充電方式では、第１バッテリ５０も回生発電による充電の対象である。そのため、第１バッテリ５０の充電量が閾値ＴＨ５を下回って（領域Ｂに入って）、機関発電による充電を要する状態になりにくく、燃料消費を抑制できる。
【００５６】
領域Ｅは、第２バッテリ５１の充電量が閾値ＴＨ１を下回る状態である。領域Ｅでは、制御部１７は、第１の充電方式での充電を行わせる。つまり、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の両方を対象として、機関発電による充電を行うように制御する。
【００５７】
充電量が閾値ＴＨ１を下回る状態で第２バッテリ５１を使用（放電）させると、第２バッテリ５１の劣化が進行しやすくなるので、車両１０の減速による回生を待たずに直ちに第２バッテリ５１の充電フェーズに入ることが可能な第１の充電方式によって、第２バッテリ５１の過放電を確実且つ迅速に解消させる。第２バッテリ５１の方が第１バッテリ５０よりも充電受入性が高いため、切り替えスイッチ５４を接続状態にして第１バッテリ５０と第２バッテリ５１を電動発電機１４に対して電気的に並列に接続させた状態で発電を行うことで、充電量が不足している第２バッテリ５１を効率的に充電させることができる。
【００５８】
なお、領域Ｅにおいて、回生発電を実施できるような減速走行時には、制御部１７は第３の充電方式での充電（回生発電による第１バッテリ５０及び第２バッテリ５１への充電）も行わせる。
【００５９】
以上のように、各バッテリ５０、５１の充電状態に基づいて、発電形態と充電対象の組み合わせを異ならせた複数の充電方式を用いることにより、発電用の燃料消費を抑制して燃費向上を実現できる。また、各バッテリ５０、５１が過放電に陥りやすい状況では迅速に充電を行い、且つ各バッテリ５０、５１への過充電を抑制できるので、バッテリライフの向上にも寄与する。本実施の形態の充電制御は、車速などの条件によらず、各バッテリ５０、５１の充電状態のみに基づいて設定されるので、制御が複雑化せず、容易に高精度な充電管理を行うことができる。また、電力ラインＰＳ上に切り替えスイッチ５４を設けるという簡単な構成で実現できるため、コスト的にも有利である。
【００６０】
続いて、図３を参照して、本実施の形態の制御の流れについて説明する。車両１０における電装系の電源がオンになっている間は、以下の制御フローの処理が、所定のタイミングで継続的に実行される。
【００６１】
ステップＳ１において、充電状態検出センサ５２が、第１バッテリ５０の端子間電圧、周辺温度、入出力電流などを検出して、検出した信号を制御部１７に送信する。制御部１７は、充電状態検出センサ５２から受信した信号を基にして、第１バッテリ５０の充電量を算出する。
【００６２】
ステップＳ２において、充電状態検出センサ５３が、第２バッテリ５１の端子間電圧、周辺温度、入出力電流などを検出して、検出した信号を制御部１７に送信する。制御部１７は、充電状態検出センサ５３から受信した信号を基にして、第２バッテリ５１の充電量を算出する。
【００６３】
続くステップＳ３で、制御部１７が充電要求の有無を判定する。具体的には、ステップＳ１及びステップＳ２で算出した第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の充電量低下による発電要求や、車両１０の減速走行時の回生要求などが発生すると、充電要求有りと判定されて（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。充電要求が無い場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ４以降の処理は行わずにフローから抜ける。
【００６４】
ステップＳ４では、先に説明した図２のテーブルに基づいて、制御部１７が充電方式を決定する。具体的には、ステップＳ１、Ｓ２で取得した第１バッテリ５０の充電量と第２バッテリ５１の充電量から、所定のパラメータを用いて充電方式を算出する。あるいは、各バッテリ５０、５１の充電量と各充電方式との関係を示すテーブルデータを制御部１７のメモリなどに記憶させておき、テーブルデータから読み出して充電方式を決定してもよい。
【００６５】
ステップＳ４で決定した充電方式に従って、ステップＳ５で、制御部１７が切り替えスイッチ５４の設定（切り替え制御）を行う。決定した充電方式が上記の第１の充電方式又は第３の充電方式である場合は、充電対象に第２バッテリ５１を含むので、切り替えスイッチ５４を接続状態にして、第１バッテリ５０及び第２バッテリ５１への充電経路を形成させる。決定した充電方式が上記の第２の充電方式又は第４の充電方式である場合は、充電対象が第１バッテリ５０のみであるので、切り替えスイッチ５４を切断状態にして第２バッテリ５１への充電経路を遮断させる。
【００６６】
ステップＳ５での切り替えスイッチ５４の設定が完了したらステップＳ６に進み、制御部１７が電動発電機１４を制御して、ステップＳ４で設定された充電方式での充電を実施する。
【００６７】
以上に説明したように、本実施形態の車両の電源装置では、第１バッテリ５０と第２バッテリ５１のそれぞれに関する充電量の閾値で区分けされる複数の充電状態（図２の領域Ａ〜Ｅ）を設定し、各充電状態に適した充電方式を選択することで、燃料消費を抑えながら、特性の異なる第１バッテリ５０と第２バッテリ５１に対して過放電や過充電の状態になりにくい運用を実現できる。
【００６８】
特に、第２バッテリ５１に関して、充電量低下を示す閾値ＴＨ１と実用上の満充電を示す閾値ＴＨ３との間に、目標充電量（電動発電機１４が行う駆動アシスト用の所定充電量を満たす）である閾値ＴＨ２を設定し、第１バッテリ５０に関して、目標充電量である閾値ＴＨ４を設定している。その上で、閾値ＴＨ２と閾値ＴＨ３の間、且つ閾値ＴＨ４未満である領域Ｃで、回生発電による充電の対象を第１バッテリ５０のみとする制御をおこなっている（第４の充電方式を選択している）。第１バッテリ５０と第２バッテリ５１を電動発電機１４に並列に接続すると、充電受入性の高い第２バッテリ５１が優先的に充電される。これに対し、領域Ｃでの充電制御は、駆動アシスト用の十分な充電量が確保されている第２バッテリ５１には充電を行わずに、回生発電により得られた電力で第１バッテリ５０を効率的に目標充電量（閾値ＴＨ４）まで充電するものである。故に、第１バッテリ５０が充電量不足に陥って機関発電を要する状態（図２の領域Ｂ）にはなりにくく、発電用の燃料消費を抑制できる。
【００６９】
第１バッテリ５０と第２バッテリ５１を電動発電機１４に対して並列に接続した上で、第２バッテリ５１への電力の入出力部分に切り替えスイッチ５４を設けるという簡単な構成と配線で、上記の制御及び効果を実現できる。そのため、本発明を適用した電源装置は、部品や製造にかかるコストが低くて済み、多くの車両に適用しやすいという利点もある。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成や制御等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７１】
例えば、上記実施の形態では、電力ラインＰＳ上で、電動発電機１４から第２バッテリ５１への接続状態と切断状態に切り替わる切り替えスイッチ５４のみを備えているが、電動発電機１４から第１バッテリ５０への接続状態と切断状態に切り替わる切り替えスイッチを別途設けてもよい。
【００７２】
第１バッテリ５０側に切り替えスイッチを設けた場合、一例として次のような運用が可能である。図２のテーブルにおいて、閾値ＴＨ４を境界にして、領域Ｄ又は領域Ｅを２つに分ける。領域Ｄ又は領域Ｅ内で、第１バッテリ５０が閾値ＴＨ４よりも低い充電量の場合、第１バッテリ５０側の切り替えスイッチを接続状態にしておく。つまり、２つのバッテリ５０、５１が共に電動発電機１４に対して電気的に接続して、上述した領域Ｄ又は領域Ｅの説明と同じ状態（第３の充電方式又は第１の充電方式）になる。領域Ｄ又は領域Ｅ内で、第１バッテリ５０が閾値ＴＨ４よりも高い充電量の場合、第１バッテリ５０側の切り替えスイッチを切断状態にする。第１バッテリ５０と第２バッテリ５１の両方を電動発電機１４に接続した状態でも、充電受入性の高い第２バッテリ５１への充電流の割合が大きくなるが、第１バッテリ５０側の切り替えスイッチの切断を行うことで、既に十分な充電量に達している第１バッテリ５０側への充電を完全に遮断して、より確実且つ効率的に第２バッテリ５１の充電を行わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上説明したように、本発明の車両の電源装置によれば、燃料を消費して行う発電による充電頻度を減らして、燃費向上を実現できるという効果を有し、特に、バッテリ性能の維持と高い駆動効率の両立が求められる車両に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１０    ：車両
１３    ：エンジン
１４    ：電動発電機（電動機）
１５    ：変速機
１６    ：ドライブシャフト
１７    ：制御部
２２    ：クランク軸（出力軸）
２９    ：ブレーキ機構
４０    ：スタータ
５０    ：第１バッテリ
５１    ：第２バッテリ
５２    ：充電状態検出センサ
５３    ：充電状態検出センサ
５４    ：切り替えスイッチ（切り替え手段）
５５    ：第１電気負荷
５６    ：第２電気負荷
ＰＳ    ：電力ライン
ＴＨ１  ：閾値（第２バッテリの過放電と判定される境界値）
ＴＨ２  ：閾値（第２バッテリの目標充電量）
ＴＨ３  ：閾値（第２バッテリの過充電と判定される境界値）
ＴＨ４  ：閾値（第１バッテリの目標充電量）
ＴＨ５  ：閾値（第１バッテリの過放電と判定される境界値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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