(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、
前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、
前記発電機に電気接続され、供給電力の電圧が一定であることが要求される電気負荷と、
前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、
前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、
前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、
を備える車両に適用され、
前記発電制御手段は、
前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する電圧可変制御手段と、
前記電気負荷の作動期間中、前記電圧可変制御を禁止して前記設定電圧を一定にする電圧可変制御禁止手段と、
を有しており、
前記電圧可変制御を禁止している前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする車載電源装置。
【請求項２】
前記発電機は、前記電気負荷の必要電力、前記鉛蓄電池の受入容量及び前記第２蓄電池の受入容量の合計よりも前記回生発電による発電量が多くなる出力能力を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
【請求項３】
前記電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替えることに伴い、前記設定電圧を所定の値で一定にさせるよう切り替えるにあたり、前記設定電圧を前記所定の値へ徐々に変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載電源装置。
【請求項４】
前記作動期間中のうち、前記発電機が回生発電している時には前記開閉手段を通電作動させて前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させ、前記発電機が回生発電していない時には前記開閉手段を遮断作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載電源装置。
【請求項５】
前記開閉手段と並列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段を備え、
前記鉛蓄電池の残存容量使用範囲と前記第２蓄電池の残存容量使用範囲とで、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧と前記第２蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在し、
かつ、前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの上限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも高く、
かつ、前記第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧が、前記発電制御手段による前記設定電圧以下となるよう、
前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車載電源装置。
【請求項６】
前記開閉手段は半導体スイッチにより構成され、
前記整流手段は前記半導体スイッチの寄生ダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の車載電源装置。
【請求項７】
前記開閉手段は、複数の前記半導体スイッチを、これらの半導体スイッチに存在する前記寄生ダイオードが互いに逆向きになるよう直列に接続して構成されていることを特徴とする請求項６に記載の車載電源装置。
【請求項８】
前記電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替えることに伴い、前記設定電圧を所定の値で一定にさせるよう切り替える時の、前記設定電圧から前記所定の値への電圧変化速度を禁止切替時変化速度とし、
前記電気負荷の非作動期間中における回生発電させていない時の設定電圧から、回生発電させた時の設定電圧への電圧変化速度を回生切替時変化速度とした場合において、
前記禁止切替時変化速度を前記回生切替時変化速度よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載電源装置。
【請求項９】
回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、
前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、
前記発電機に電気接続された電気負荷と、
前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、
前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、
前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、
を備える車両に適用され、
前記発電制御手段は、
前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する第１の電圧可変制御手段と、
前記電気負荷の作動期間中、前記第１の電圧可変制御手段における前記設定電圧の制御変動幅を小とした電圧可変制御を実行する第２の電圧可変制御手段と、
を有しており、
前記第２の電圧可変制御手段による電圧可変制御を行っている前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする車載電源装置。
【請求項１０】
回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、
前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、
前記発電機に電気接続された電気負荷と、
前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、
前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、
前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、
を備える車両に適用され、
前記発電制御手段は、
前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する第１の電圧可変制御手段と、
前記電気負荷の作動期間中、前記第１の電圧可変制御手段における単位時間あたりの電圧の変化速度を小とした電圧可変制御を実行する第３の電圧可変制御手段と、
を有しており、
前記第３の電圧可変制御手段による電圧可変制御を行っている前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする車載電源装置。
【請求項１１】
前記電気負荷の作動期間中に回生発電させている時の設定電圧を、前記電気負荷の非作動期間中に回生発電させていない時の設定電圧よりも高くすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車載電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機を備える車両に適用された車載電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を走行駆動源とする車両には、スタータモータ等の各種電気負荷へ電力供給する鉛蓄電池と、回生エネルギによる回生発電が可能なオルタネータ（発電機）と、オルタネータから出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御するレギュレータ（発電制御手段）と、が搭載されているのが一般的である。
【０００３】
そして、回生発電時には設定電圧を高く（例えば１４．５Ｖ）して回生電力増大を図り、回生発電していない通常時には設定電圧を低く（例えば１２．５Ｖ）して内燃機関に対するオルタネータの駆動負荷を低減させて燃費向上を図る、といった電圧可変制御が従来より知られている。
【０００４】
ここで、特許文献１等に記載の如く、前記電気負荷のうちヘッドライトやワイパについては、供給電力の電圧が変化するとヘッドライトの明滅やワイパの作動速度変化が生じてしまうので、供給電力の電圧を一定にすることが要求される。しかし、上記電圧可変制御を実施すると設定電圧の変化に伴い供給電力の電圧が変化してしまう。したがって、ヘッドライト等を駆動させている時には電圧可変制御を禁止して、ヘッドライト等の作動を安定させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の如く電圧可変制御を禁止すると、ヘッドライト等の作動を安定させることができる反面、その禁止期間中には電圧可変制御による回生電力増大の効果が発揮されなくなる。特に、ヘッドライトは夜間に常時点灯させるものであり、ワイパは雨天時に常時駆動させるものであるため、回生電力を増大できない時間が極めて長くなってしまい、回生電力が殆ど回収されなくなるといった事態に陥る。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電気負荷の作動を安定させることと、回生電力の回収量増大との両立を図った車載電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明では、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、前記発電機に電気接続され、供給電力の電圧が一定であることが要求される電気負荷と、前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、を備える車両に適用されることを前提とする。
【００１０】
そして、前記発電制御手段は、前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する電圧可変制御手段と、前記電気負荷の作動期間中、前記電圧可変制御を禁止して前記設定電圧を一定にする電圧可変制御禁止手段と、を有する。また、前記電圧可変制御を禁止している前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、電気負荷（例えばヘッドライト、ワイパ、空調装置のブロワ等）の作動期間中、電圧可変制御を禁止して発電制御手段による設定電圧を一定にするので、電気負荷への供給電力の電圧を一定にすることができ、ヘッドライト等の作動を安定させることができる。
【００１２】
また、上記発明では、鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池を追加し、電圧可変制御の禁止期間中に回生発電している時には第２蓄電池へ回生充電させる。よって、設定電圧を低くしても鉛蓄電池に比べて多く充電できる蓄電池を第２蓄電池として選定すれば、電圧可変制御の禁止期間中にも回生電力を第２蓄電池へ十分に回収させることができる。以上により、上記発明によれば電気負荷の作動安定と回生電力の回収量増大との両立を図ることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、前記発電機は、前記電気負荷の必要電力β、前記鉛蓄電池の受入容量γ１及び前記第２蓄電池の受入容量γ２の合計よりも前記回生発電による発電量αが多くなる出力能力を有するものであることを特徴とする。
【００１４】
ここで、鉛蓄電池及び第２蓄電池の充電状態を表すＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が低く、両蓄電池への充電可能容量（受入容量）が大きい場合には、電圧可変制御の禁止期間中における回生発電量が不足してしまい、ヘッドライト等へ供給する電力の電圧が変動することが懸念される。この懸念に対し上記発明では、先述の如く「発電量α＞必要電力β＋受入容量γ１＋受入容量γ２」となる発電機を採用するので、上記懸念を解消できる。
【００１５】
ちなみに、蓄電池は一般的に、過充電や過放電の状態になると劣化が促進されてしまう。したがって、ＳＯＣが過充放電とならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるよう鉛蓄電池及び第２蓄電池の充放電を制御することが望ましい。そして、前記「受入容量」の一例として、「ＳＯＣ使用範囲の下限値である時に充電可能な容量」が挙げられる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替えることに伴い、前記設定電圧を所定の値で一定にさせるよう切り替えるにあたり、前記設定電圧を前記所定の値へ徐々に変化させることを特徴とする（図６（ｃ）中の２点鎖線参照）。
【００１７】
これによれば、電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替わる時に電気負荷へ供給する電力の電圧がステップ状に変動することを回避でき、徐々に変動するようにできる。よって、電気負荷の作動の安定性をより一層向上できる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記作動期間中のうち、前記発電機が回生発電している時には前記開閉手段を通電作動させて前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させ、前記発電機が回生発電していない時には前記開閉手段を遮断作動させることを特徴とする。
【００１９】
ここで、第２蓄電池へ回生充電させていない時には、第２蓄電池のＳＯＣをできるだけ低下させておいて、回生電力を回収できる容量を十分に大きくさせておき、回生電力の回収量増大を図ることが望ましい。
【００２０】
この点を鑑みた上記発明によれば、発電機が回生発電していない時には開閉手段を遮断作動させるので、電気負荷のうち開閉手段よりも第２蓄電池の側に接続された電気負荷（図１中の符号４３参照）に対し、鉛蓄電池から放電させることがなくなり、第２蓄電池から前記電気負荷４３への放電量を増大させることができる。よって、第２蓄電池へ回生充電させていない時の第２蓄電池のＳＯＣ低下を促進させることができ、ひいては回生電力の回収量増大を図ることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、前記開閉手段と並列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段を備え、以下の（ａ）（ｂ）（ｃ）の条件を満たすよう前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定したことを特徴とする。
（ａ）前記鉛蓄電池の残存容量使用範囲と前記第２蓄電池の残存容量使用範囲とで、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧と前記第２蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在する。
（ｂ）前記第２蓄電池の残存容量使用範囲のうち前記ポイントの上限側では、前記第２蓄電池の開放電圧が、前記鉛蓄電池の開放電圧から前記障壁電圧を差し引いた電圧よりも高い。
（ｃ）前記第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧が、前記発電制御手段による前記設定電圧以下となる。
【００２２】
以下、上記条件（ａ）〜（ｃ）による効果を説明した後、整流手段を備えることの技術的意義について説明する。
【００２３】
上記条件（ａ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、放電時において、鉛蓄電池の残存容量使用範囲での端子電圧Ｖｄ(Pb)（整流手段に対して第２蓄電池の側に配置された電気負荷への放電の場合、正確には、Ｖｄ(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧）と、第２蓄電池の残存容量使用範囲での端子電圧Ｖｄ(Li)とはほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止しつつも、両蓄電池のうち電圧の高い電池から電圧の低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、それぞれの電池が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、以下に説明するＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを図ることができる。
【００２４】
すなわち、特開２００９−１２６３９５号公報に記載の装置では、鉛蓄電池とリチウム蓄電池（第２蓄電池に相当）との間にＤＣＤＣコンバータを備え、高い電圧となっている側の蓄電池（主にリチウム蓄電池）の端子電圧をＤＣＤＣコンバータにより調整することで、低い電圧となっている側の蓄電池（主に鉛蓄電池）にリチウム蓄電池から電流が流れ込むことを回避して、鉛蓄電池の過充電を回避させている。
【００２５】
上記条件（ｂ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、第２蓄電池を残存容量使用範囲内で前記ポイントよりも多く充電した状態では、鉛蓄電池の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧を差し引いた電圧よりも第２蓄電池の開放電圧Ｖ０(Li)の方が高くなるので、開放電圧が高くなっている第２蓄電池から放電されることとなる。よって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会が増えるため、頻繁な放電（累積放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池からの累積放電量を低減できるので、鉛蓄電池の劣化を抑制できる。
【００２６】
上記条件（ｃ）を満たすよう両蓄電池を設定することにより、以下の理由によって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池で充電される機会を増やすことができる。
【００２７】
すなわち、一般的な鉛蓄電池においては、最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Pb)（以下の式参照）は、発電制御手段による設定電圧より大きくなるため、充電できなくなる。仮にその時の残存容量が少なく端子電圧Ｖｃ(Pb)が設定電圧より低かったとしても、鉛蓄電池の充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)は大きいので、端子電圧Ｖｃ(Pb)は直ぐに設定電圧よりも高くなり充電できなくなる。なお、充電電流をＩｃ、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とすると、充電時における蓄電池の端子電圧Ｖｃは「Ｖｃ＝Ｖ０＋Ｉｃ×Ｒ」といった式で表される。
【００２８】
これに対し上記発明では、第２蓄電池に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が前記設定電圧以下となるよう設定されている。つまり第２蓄電池においては、残存容量が使用範囲の上限であり端子電圧Ｖｃ(Li)が使用範囲内で最も高くなっている時であっても設定電圧以下となっているため、常時充電が可能である。以上により、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池で充電される機会を増やすことができる。よって、頻繁な充電（累積充電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池への累積充電量を低減できるので、鉛蓄電池の劣化を抑制できる。
【００２９】
ここで、図３（ｂ）中の横軸はリチウム蓄電池（第２蓄電池）のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Li)との関係を示す電圧特性線である。また、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Pb)との関係を示す電圧特性線である。なお、リチウム蓄電池のＳＯＣを示す横軸のうち０％の位置は、鉛蓄電池のＳＯＣ＝８８％に相当する。
【００３０】
そして、図３（ｂ）中の符号Ｖｄｓは、上記発明に反して整流手段を備えていない場合において両電池の開放電圧が一致するポイントを示す。リチウム蓄電池のＳＯＣがＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓよりも下限側になると、鉛蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Pb)の方が第２蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなるので、第２蓄電池からは放電されずに鉛蓄電池から放電されることとなる。したがって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすには、ポイントＶｄｓをできるだけＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限側に位置させればよい。
【００３１】
この点を鑑みた上記発明では、整流手段（例えばダイオード）を備えることにより、整流手段の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすことができる。
【００３２】
ここで、車両に搭載される各種電気負荷の中でも、スタータモータが要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対して第２蓄電池から電力供給しようとすると、鉛蓄電池に比べて高価な第２蓄電池の小容量化の妨げとなる。そこで、スタータモータのように消費電力の大きい電気負荷については鉛蓄電池から電力供給させることが望ましい。
【００３３】
この点を鑑みた上記発明では、鉛蓄電池から第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう整流手段（例えばダイオード）を配置するので、鉛蓄電池から電力供給させたい電気負荷（スタータモータ）を、整流手段に対して第２蓄電池の反対側（鉛蓄電池の側）に電気接続させれば、スタータモータ等の電気負荷へ第２蓄電池から電流が流れ込むことを、整流手段により阻止することができる。
【００３４】
請求項６記載の発明では、前記開閉手段は半導体スイッチにより構成され、前記整流手段は前記半導体スイッチの寄生ダイオードにより構成されていることを特徴とする（図１参照）。また、上記発明に反し、前記開閉手段を、前記整流手段と並列接続された電磁リレーにより構成してもよい（図８参照）。
【００３５】
上記請求項６記載の発明によれば、１つの電子部品（半導体スイッチ）で開閉手段及び整流手段を構成できるので、開閉手段及び整流手段を別々の電子部品で構成する場合に比べて部品点数を低減できるとともに、小型化を図ることができる。また、上述の如く電磁リレーにより開閉手段を構成する場合に比べて、開閉手段への作動指令に対する遮断通電作動の応答性を高めることができる。
【００３６】
なお、上記半導体スイッチには、以下に説明するようにＭＯＳ−ＦＥＴを採用することが望ましい。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に整流手段（寄生ダイオード）を有する（図１中の符号５１参照）。そのため、ＭＯＳ−ＦＥＴの内部回路は、開閉手段（半導体スイッチ部５２）と整流手段とを並列接続した回路と等価であると言える。したがって、半導体スイッチにＭＯＳ−ＦＥＴを採用すれば、ＭＯＳ−ＦＥＴがその内部構造上必然的に有する寄生ダイオードを整流手段として利用できるので、ＭＯＳ−ＦＥＴとは別にダイオード（整流手段）を備えさせることを不要にできる。
【００３７】
請求項７記載の発明では、前記開閉手段は、複数の前記半導体スイッチを、これらの半導体スイッチに存在する前記寄生ダイオードが互いに逆向きになるよう直列に接続して構成されていることを特徴とする。
【００３８】
先ず、開閉手段（半導体スイッチ）を備えることによる効果を説明する。すなわち、鉛蓄電池２０へ充電させつつリチウム蓄電池３０へは充電させたくない場合や、鉛蓄電池の側にはリチウム蓄電池３０から放電させたくない場合に、開閉手段により通電を遮断させることができるので、第２蓄電池の過充電及び過放電といった懸念を解消できる。また、この開閉手段は、頻繁にオンオフを切り替えることになるため十分な耐久性が要求される。これに対し上記発明では開閉手段に半導体スイッチを採用するので十分な耐久性を確保できる。
【００３９】
しかし、半導体スイッチには寄生ダイオードが存在することに起因して、以下の問題が新たに生じることが本発明者らの検討により明らかとなった。
【００４０】
すなわち、図１に例示する向きに半導体スイッチ（ＭＯＳ−ＦＥＴ５０）を設けた場合において、半導体スイッチをオフさせていても、寄生ダイオード５１による障壁電圧以上の電位差が半導体スイッチに生じると、寄生ダイオード５１を通じて発電機（オルタネータ１０）からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込んでしまう。よって、リチウム蓄電池３０の過充電防止を確実には回避できない。また、図１とは逆の向きに半導体スイッチを設けた場合において、半導体スイッチをオフさせていても、寄生ダイオード５１による障壁電圧以上の電位差が半導体スイッチに生じると、寄生ダイオード５１を通じて第２蓄電池（リチウム蓄電池３０）からスタータモータ４１や電気負荷４２へ電流が流れ込んでしまう。よって、第２蓄電池の過放電防止を確実には回避できない。
【００４１】
この問題に対し上記発明では、複数の半導体スイッチを、寄生ダイオードが逆向きになるよう直列に接続して構成する。そのため、全ての半導体スイッチをオフにすれば、ある半導体スイッチについて寄生ダイオードを通じて電流が流れたとしても、寄生ダイオードが逆向きの他の半導体スイッチにより通電が遮断されることとなる。
【００４２】
よって、第２蓄電池の過充電が懸念される状況の場合には、全ての半導体スイッチをオフにすれば、発電機から第２蓄電池へ電流が流れ込むことを確実に回避できるので、第２蓄電池の過充電回避を確実にできる。また、第２蓄電池の過放電が懸念される状況の場合についても、全ての半導体スイッチをオフにすれば、鉛蓄電池から電力供給させるよう配置するスタータモータや電気負荷４２へ第２蓄電池から電力供給することを確実に回避できるので、第２蓄電池の過放電回避を確実にできる。
【００４３】
請求項８記載の発明では、前記電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替えることに伴い、前記設定電圧を所定の値で一定にさせるよう切り替える時の、前記設定電圧から前記所定の値への電圧変化速度を禁止切替時変化速度とし、前記電気負荷の非作動期間中における回生発電させていない時の設定電圧から、回生発電させた時の設定電圧への電圧変化速度を回生切替時変化速度とした場合において、前記禁止切替時変化速度を前記回生切替時変化速度よりも小さくすることを特徴とする。なお、上記電圧変化速度とは、設定電圧の単位時間当たりの変化量に相当する。
【００４４】
これによれば、電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替わる時に、電気負荷へ供給する電力の電圧変化を小さくできる。よって、電気負荷の作動の安定性をより一層向上できる。
【００４５】
請求項９，１０記載の発明では、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、前記発電機に電気接続された電気負荷と、前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える開閉手段と、を備える車両に適用されることを前提とする。
【００４６】
そして、請求項９記載の発明では、前記発電制御手段は、前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する第１の電圧可変制御手段と、前記電気負荷の作動期間中、前記第１の電圧可変制御手段における前記設定電圧の制御変動幅を小とした電圧可変制御を実行する第２の電圧可変制御手段と、を有する。また、前記第２の電圧可変制御手段による電圧可変制御を行っている前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする。
【００４７】
これによれば、電気負荷（例えばヘッドライト、ワイパ、空調装置のブロワ等）の作動期間中には、電圧可変制御の実施による設定電圧の制御変動幅を小さくするので、電気負荷への供給電力の電圧変動を低減でき、ヘッドライト等の作動を安定させることができる。
【００４８】
さらに上記請求項９記載の発明では、鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池を追加し、第２の電圧可変制御手段による電圧可変制御の実施中に回生発電する時には第２蓄電池へ回生充電させる。よって、設定電圧の制御変動幅を小さくしても鉛蓄電池に比べて多く充電できる蓄電池を第２蓄電池として選定すれば、第２の電圧可変制御手段による電圧可変制御の実施期間中にも回生電力を第２蓄電池へ十分に回収させることができる。以上により、上記発明によれば電気負荷の作動安定と回生電力の回収量増大との両立を図ることができる。
【００４９】
また、請求項１０記載の発明では、前記発電制御手段は、前記電気負荷の非作動期間中、前記発電機を回生発電させていない時に回生発電させている時に比べて前記設定電圧を低下させる電圧可変制御を実行する第１の電圧可変制御手段と、前記電気負荷の作動期間中、前記第１の電圧可変制御手段における単位時間あたりの電圧の変化速度を小とした電圧可変制御を実行する第３の電圧可変制御手段と、を有する。また、前記第３の電圧可変制御手段による電圧可変制御を行っている前記作動期間中に前記発電機が回生発電している時には、前記開閉手段を通電作動させることで、前記第２蓄電池を前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続させ、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池へ回生充電させることを特徴とする。
【００５０】
これによれば、電気負荷（例えばヘッドライト、ワイパ、空調装置のブロワ等）の作動期間中には、電圧可変制御の実施による設定電圧の変化速度を小さくするので、電気負荷への供給電力の急激な電圧変動を抑制でき、ヘッドライト等の作動を安定させることができる。
【００５１】
さらに上記請求項１０記載の発明では、鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池を追加し、第２の電圧可変制御手段による電圧可変制御の実施中に回生発電する時には第２蓄電池へ回生充電させる。よって、設定電圧の変化速度を小さくしても鉛蓄電池に比べて多く充電できる蓄電池を第２蓄電池として選定すれば、第３の電圧可変制御手段による電圧可変制御の実施期間中にも回生電力を第２蓄電池へ十分に回収させることができる。以上により、上記発明によれば電気負荷の作動安定と回生電力の回収量増大との両立を図ることができる。
【００５２】
ちなみに、上記請求項２，４〜７に記載の発明を、上記請求項９，１０の発明に適用させてもよい。
【００５３】
請求項１１記載の発明では、前記電気負荷の作動期間中に回生発電させている時の設定電圧Ｖｃ，Ｖｂ２，Ｖｂ３（図６，図１１，図１３参照）を、前記電気負荷の非作動期間中に回生発電させていない時の設定電圧Ｖａよりも高くすることを特徴とする。
【００５４】
これによれば、Ｖｃ，Ｖｂ２，Ｖｂ３＞Ｖａとするので、Ｖｃ，Ｖｂ２，Ｖｂ３≦Ｖａとした場合に比べて、第２、第３の電圧可変制御手段による電圧可変制御の実施時、或いは電圧可変制御の禁止時における回生電力の回収量を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図であって、回生充電時の作動を示す図。
【図２】第１実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図であって、（ａ）はアイドルストップ時の作動、（ｂ）はスタータモータ作動時の作動を示す図。
【図３】（ａ）は鉛蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示し、（ｂ）はリチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。
【図４】鉛蓄電池とリチウム蓄電池とのＩＶ特性の違いを説明する図。
【図５】第１実施形態において、レギュレータの設定電圧を制御する手順を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態において、レギュレータの設定電圧の状態変化を示すタイムチャート。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図１０】本発明の第５実施形態において、レギュレータの設定電圧を制御する手順を示すフローチャート。
【図１１】第５実施形態において、レギュレータの設定電圧の状態変化を示すタイムチャート。
【図１２】本発明の第６実施形態において、レギュレータの設定電圧を制御する手順を示すフローチャート。
【図１３】第６実施形態において、レギュレータの設定電圧の状態変化を示すタイムチャート。
【図１４】本発明の第７実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図１５】本発明の第８実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図１６】本発明の第９実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図１７】本発明の第１０実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【図１８】本発明の第１１実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００５７】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる車載電源装置が搭載される車両は、内燃機関を走行駆動源とした車両であり、所定の自動停止条件を満たした場合に内燃機関を自動停止させ、所定の自動再始動条件を満たした場合に内燃機関を自動再始動させる、アイドルストップ機能を有する。なお、内燃機関の始動時にクランク軸を回転させるスタータモータは搭載されているものの、車両走行をアシストする走行用モータは搭載されていない。
【００５８】
図１に示すように、当該車両には、以下に説明するオルタネータ１０（発電機）、レギュレータ１１（発電制御手段）、鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０（第２蓄電池）、各種の電気負荷４１，４２，４３及びＭＯＳ−ＦＥＴ５０（開閉手段、整流手段）が搭載されており、これら鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０及び電気負荷４１〜４３はオルタネータ１０に対して並列に電気接続されている。
【００５９】
ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０と、リチウム蓄電池３０との間に配置されており、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電（オン）と遮断（オフ）を切り替える開閉手段として機能する。
【００６０】
また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に整流手段を有していると言える。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の内部回路は、半導体スイッチ部５２（開閉手段）と寄生ダイオード５１（整流手段）とを並列接続した回路と等価であると言える。なお、半導体スイッチ部５２のゲートへの入力信号はマイコン７０により制御される。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、マイクロコンピュータ（マイコン７０）により切り替えられるよう制御される。
【００６１】
電気負荷４１〜４３のうち符号４３に示す負荷は、供給電力の電圧が概ね一定、又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求電気負荷４３であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続される。これにより、定電圧要求電気負荷４３への電力供給は、リチウム蓄電池３０が分担することとなる（図２（ａ）中の実線矢印、及び図２（ｂ）参照）。
【００６２】
定電圧要求電気負荷４３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が挙げられる。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、或いは前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下するとナビゲーション装置等の作動がリセットする不具合が生じる。そこで、定電圧要求電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。
【００６３】
電気負荷４１〜４３のうち符号４１に示す負荷は内燃機関を始動させるスタータモータであり、符号４２に示す負荷は、定電圧要求電気負荷４３及びスタータモータ４１以外の一般的な電気負荷である。
【００６４】
一般電気負荷４２の具体例としてはヘッドライト、フロントウインドシールド等のワイパ、空調装置の送風ファン、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ等が挙げられる。なお、一般電気負荷４２のうち、上記ヘッドライト、ワイパ及び送風ファン等については、供給電力の電圧が変化するとヘッドライトの明滅、ワイパの作動速度変化、送風ファンの回転速度変化（送風音変化）が生じてしまうので、供給電力の電圧を一定にすることが要求される。以下、一般電気負荷４２のうちこのように電圧が一定であることが要求される負荷を、「電圧一定要求負荷」と記載する。
【００６５】
これらのスタータモータ４１及び一般電気負荷４２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続される。これにより、スタータモータ４１及び一般電気負荷４２への電力供給は鉛蓄電池２０が分担することとなる（図２（ａ）中の実線矢印、及び図２（ｂ）参照）。
【００６６】
スタータモータ４１への供給電力は、他の電気負荷４２，４３への供給電力に比べて桁違いに大きい。そのため、スタータモータ４１へ電力供給すると鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)が急激に低下することとなる。しかしながらリチウム蓄電池３０については、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることで、端子電圧Ｖｄ(Li)の急激低下を回避している。
【００６７】
具体的には、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、マイコン７０によりＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることにより、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを回避して、リチウム蓄電池３０の電圧降下を回避する。そのため、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。
【００６８】
なお、スタータモータ４１を起動させるに十分な蓄電量を鉛蓄電池２０が有していない場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給するようにしてもよい。要するに、鉛蓄電池２０のＳＯＣが低い場合には、定電圧要求電気負荷４３への電力供給よりも優先して、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給させる。
【００６９】
マイコン７０は、通常時にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させているが、リチウム蓄電池３０に多くの電流を流し込んで充電させたい場合や、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ放電させたい場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる（図１参照）。例えば、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ、鉛蓄電池２０のＳＯＣ及び車速等の情報に基づき、減速時回生発電のような大きな電流をリチウム蓄電池３０に効率よく充電したい場合や、鉛蓄電池２０が過放電してリチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０を充電させたい場合に、マイコン７０はＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる。
【００７０】
ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させている時には、リチウム蓄電池３０から充放電される電流が寄生ダイオード５１により整流される。つまり、オフ作動時において、オルタネータ１０や鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れることはあるが、リチウム蓄電池３０からオルタネータ１０や鉛蓄電池２０へ電流が流れることはない（図２（ｂ）参照）。
【００７１】
また、寄生ダイオード５１は障壁電圧Ｖｂａｒ（ｐｎ接合等、２つの異なる材料の接合部において、電気伝導を起こすのに必要な電圧）を有するので、寄生ダイオード５１を流れる電力には障壁電圧Ｖｂａｒ分の電圧降下が生じる。よって、オフ作動時において、オルタネータ１０による発電電力の電圧又は鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧が、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなっている時に、寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込み、リチウム蓄電池３０が充電されることとなる。
【００７２】
但し、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて充電する際にオフ作動させておくと、大電流が寄生ダイオード５１を通じて第２蓄電池へ流れ込むため、発電電流が寄生ダイオード５１を流れる際に生じるエネルギ損失（「障壁電圧Ｖｂａｒ×発電電流」に相当する電力）が極めて大きくなる。そこで本実施形態では、回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させてリチウム蓄電池３０で充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させている（図１参照）。これにより、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流がリチウム蓄電池３０へ流れ込むこととなる。よって、障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。
【００７３】
また、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給して鉛蓄電池２０を充電させたい場合や、鉛蓄電池２０のＳＯＣが小さく、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２及びスタータモータ４１への電力供給が不足しておりリチウム蓄電池３０から電力供給させたい場合にも、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる（図２（ａ）中の点線矢印参照）。鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)がリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも低くなっている時にオン作動させると、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給されるともに、一般電気負荷４２又はスタータモータ４１への電力供給を補うことができる。
【００７４】
オルタネータ１０は、クランク軸の回転エネルギにより発電するものである。具体的には、オルタネータ１０のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流に応じてステータコイルに交流電流が誘起され、図示しない整流器により直流電流に変換される。そして、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流をレギュレータ１１が調整することで、発電された直流電流の電圧を設定電圧Ｖｒｅｇとなるよう調整する。この調整の詳細については後に詳述する。
【００７５】
オルタネータ１０で発電した電力は、各種電気負荷４１〜４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０へ供給される。内燃機関の駆動が停止してオルタネータ１０で発電されていない時には、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３へ電力供給される。鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３への放電量、及びオルタネータ１０からの充電量は、ＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、図示しない保護制御手段により設定電圧Ｖｒｅｇを調整している。
【００７６】
また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウム蓄電池３０）に充電させる、減速回生を行っている。この減速回生は、車両が減速状態であること、内燃機関への燃料噴射をカットしていること、等の条件が成立した時に実施される。
【００７７】
鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。具体的には、正極活物質が二酸化鉛（ＰｂＯ２）、負極活物質が鉛（Ｐｂ）、電解液が硫酸（Ｈ２ＳＯ４）である。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続して構成されている。なお、鉛蓄電池２０の蓄電容量は、リチウム蓄電池３０の蓄電容量よりも大きく設定している。
【００７８】
一方、リチウム蓄電池３０の正極活物質には、リチウムを含む酸化物（リチウム金属複合酸化物）が用いられており、具体例としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４等が挙げられる。リチウム蓄電池３０の負極活物質には、カーボン（Ｃ）やグラファイト、チタン酸リチウム（例えばＬｉｘＴｉＯ２）、Ｓｉ又はＳｕを含有する合金等が用いられている。リチウム蓄電池３０の電解液には有機電解液が用いられている。そして、これらの電極から構成された複数の電池セルを直列接続して構成されている。特に本実施形態では、リチウム蓄電池３０の負極活物質にチタン酸リチウムを採用している。
【００７９】
なお、図１中の符号２１，３１は、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の電池セル集合体を表し、符合２２，３２は鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の内部抵抗を表している。また、以下の説明において、蓄電池の開放電圧Ｖ０とは、電池セル集合体２１，３１により生じた電圧のことであり、蓄電池の端子電圧Ｖｄ，Ｖｃとは、次の式１，２で表される電圧のことである。
Ｖｄ＝Ｖ０−Ｉｄ×Ｒ・・・（式１）
Ｖｃ＝Ｖ０＋Ｉｃ×Ｒ・・・（式２）
なお、放電電流をＩｄ、充電電流をＩｃ、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とする。これらの式１，２に示すように、放電時の端子電圧Ｖｄは内部抵抗Ｒが大きいほど小さい値となり、充電時の端子電圧Ｖｃは内部抵抗Ｒが大きいほど大きい値となる。
【００８０】
ここで、両蓄電池２０，３０は並列接続されているため、オルタネータ１０から充電する際には、端子電圧Ｖｃの低い側の蓄電池へオルタネータ１０の起電流が流れ込むこととなる。一方、電気負荷４０へ電力供給（放電）する際には、端子電圧Ｖｄの高い側の蓄電池から電気負荷へ放電されることとなる。
【００８１】
そして、回生充電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃ(Pb)より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０に充電されるように設定している。また、放電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)（正確には、寄生ダイオード５１の障壁電圧ＶｂａｒをＶｄ(Pb)から差し引いた電圧）より高くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されるように設定している。
【００８２】
これらの設定は、両蓄電池２０，３０の開放電圧Ｖ０及び内部抵抗値Ｒを設定することで実現可能であり、開放電圧Ｖ０の設定は、リチウム蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液を選定することで実現可能である。
【００８３】
以下、回生充電時にＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)、放電時にＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる機会を多くする設定の詳細について、図３及び図４を用いて説明する。
【００８４】
図３（ａ）中の横軸は鉛蓄電池２０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池２０のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Pb)との関係を示す電圧特性線である。充電量が増加してＳＯＣが上昇することに比例して開放電圧Ｖ０(Pb)も上昇する。図３（ｂ）中の横軸はリチウム蓄電池３０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池３０のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Li)との関係を示す電圧特性線である。充電量が増加してＳＯＣが上昇することに伴い開放電圧Ｖ０(Li)も上昇するが、変極点Ｐ１，Ｐ２（図３（ａ）参照）の間では上昇の傾きが小さくなっている。
【００８５】
蓄電池２０，３０が過充電や過放電の状態になると早期劣化が懸念される。したがって、過充放電とならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、先述した保護制御手段により蓄電池２０，３０の充放電量を規制しており、鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)はＳＯＣ８８％〜１００％であり、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)は例えばＳＯＣ１０％〜９０％である。使用範囲Ｗ２(Li)の上限は１００％より小さく、下限は０％より大きい。
【００８６】
したがって、鉛蓄電池２０ではＳＯＣ０％〜８８％が早期劣化を招く範囲である。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線部分（使用範囲Ｗ１(Pb)を示す部分）の拡大図でもあり、図３（ｂ）の横軸に示されるリチウム蓄電池３０のＳＯＣ＝０％の位置は、使用範囲Ｗ１(Pb)の８８％の値に相当する。
【００８７】
そして、以下の条件（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を満たすリチウム蓄電池３０の電圧特性Ａ２となるよう、リチウム蓄電池３０は設定されている。具体的には、リチウム蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液の組み合わせを選定することで、条件（ａ）〜（ｅ）を満たす電圧特性Ａ２を作りこむことができる。
【００８８】
＜条件（ａ）＞
鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)とリチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)とで、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)とリチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)とが一致するポイントＶｄＳが存在する。なお、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２のうち傾きが小さくなっている変極点Ｐ１，Ｐ２の間の領域（棚領域Ｐ１〜Ｐ２）に一致ポイントＶｄＳを存在させている。但し、障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（図３（ｂ）中の符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。
【００８９】
＜条件（ｂ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の上限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧よりも高い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）よりも下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の上限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。
【００９０】
＜条件（ｃ）＞
リチウム蓄電池３０に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が、レギュレータ１１により制御される設定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。換言すれば、充電時におけるリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)（図３（ｂ）中の実線Ａ３参照）であって、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）における端子電圧Ｖｃ(Li)の値が、設定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。なお、図３（ｂ）中の符号ΔＶは、上限値（９０％）における内部抵抗３２による電圧降下分を示しており、上述した式２中の（Ｉｃ×Ｒ）の項に相当する。
【００９１】
＜条件（ｄ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の下限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)よりも低い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限値（１０％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の下限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。
【００９２】
＜条件（ｅ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、前記Ｐ１，Ｐ２の間の領域の中央よりもＳＯＣの下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させる。そのため、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の大部分においてＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる。
【００９３】
図４中の実線Ｂ１は蓄電池２０のＩＶ特性を、実線Ｂ２はリチウム蓄電池３０のＩＶ特性を、実線Ｂ３は設定電圧Ｖｒｅｇを示しており、図４の横軸は電流値Ｉｃ，Ｉｄ、縦軸は端子電圧Ｖｃ，Ｖｄを示す。なお、充電時の電流Ｉｃをプラスで表し、放電時の電流Ｉｄをマイナスで表している。
【００９４】
これらのＩＶ特性Ｂ１，Ｂ２は、充電電流Ｉｃの上昇に比例して端子電圧Ｖｃが上昇（ＳＯＣが増大）し、放電電流Ｉｄの下降に比例して端子電圧Ｖｄが低下（ＳＯＣが減少）する様子を表している。そして、ＩＶ特性Ｂ１，Ｂ２の傾きが内部抵抗値Ｒを示しており、リチウム蓄電池３０については充電時と放電時とで内部抵抗値Ｒ(Li)は同じであるが、鉛蓄電池２０については充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)は放電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも大きくなっている。
【００９５】
そして、充電時においてはＲ(Li)＜Ｒ(Pb)、放電時においてはＲ(Li)≦Ｒ(Pb)となるよう設定している。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させた時の放電時においてはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ（オン作動時にはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)）となるよう設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させた時の充電時においては、Ｉｃがゼロ近傍の範囲ではＶｃ(Li)＞Ｖｃ(Pb)となるものの、それ以外の範囲ではＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)（オフ作動時にはＶｃ(Li)＋Ｖｂａｒ＜Ｖｃ(Pb)）となるよう設定している。このような設定は、充電時におけるリチウム蓄電池３０の内部抵抗値Ｒ(Li)が鉛蓄電池２０の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも小さいことで実現可能となっている。
【００９６】
なお、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の実際のＳＯＣが、上述した使用範囲Ｗ１(Pb)，Ｗ２(Li)内となるよう、マイコン７０は、両蓄電池２０，３０への充電量を制限して過充電保護するとともに、両蓄電池２０，３０前記第２蓄電池への放電量を制限して過放電保護するよう制御する保護制御手段としても機能する。
【００９７】
より詳細に説明すると、マイコン７０は、両蓄電池２０，３０の端子電圧Ｖｃ，Ｖｄ又は開放電圧Ｖ０(Li)の検出値を常時取得するとともに、電流検出手段７１，７２（図１参照）により検出される、両蓄電池２０，３０を流れる電流値を常時取得する。そして、例えば、放電時におけるリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄが下限電圧よりも低下した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させることで、オルタネータ１０やＳＯＣが低下していない鉛蓄電池２０から充電させることにより、リチウム蓄電池３０の過放電保護を図るようにすればよい。前記下限電圧は、図３（ｂ）のＳＯＣ下限値（１０％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。また、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃが上限電圧よりも上昇した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動（電圧上昇抑制作動）させることで、過充電保護を図るようにすればよい。前記上限電圧は、図３（ｂ）のＳＯＣ上限値（９０％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。
【００９８】
さらにマイコン７０は、リチウム蓄電池３０の電圧に応じて設定電圧Ｖｒｅｇの値を指令する指令信号をレギュレータ１１へ出力することで、レギュレータ１１の設定電圧Ｖｒｅｇの値を可変制御する。これにより、リチウム蓄電池３０の過放電保護と過充電保護を図っている。すなわち、リチウム蓄電池３０の電圧が下限電圧よりも低下した場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを上昇させてリチウム蓄電池３０への充電量増大を図ることで、過放電保護を実施する。また、リチウム蓄電池３０の電圧が上限電圧よりも上昇した場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを低下させてリチウム蓄電池３０への充電量抑制を図ることで、過充電保護を実施する。
【００９９】
次に、レギュレータ１１の設定電圧Ｖｒｅｇを調整する処理手順について、図５を用いて説明する。当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期（例えばマイコン７０が有するＣＰＵの演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【０１００】
先ず、図５に示すステップＳ１０において、一般電気負荷４２のうちヘッドライト等の電圧一定要求負荷が作動中であるか否かを判定する。作動中でなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ２０（電圧可変制御手段）に進み、減速回生を実施している時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖｂ）を、減速回生を実施していない時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖａ）よりも高くさせる電圧可変制御を実施する。
【０１０１】
より詳細には、先ずステップＳ２１において、オルタネータ１０を回生エネルギにより回生発電させているか否かを判定する。例えば、先述した回生条件（車両が減速状態であること、燃料噴射をカットしていること等）が成立した時に回生発電させていると判定すればよい。回生発電中であれば（Ｓ２１：ＹＥＳ）ステップＳ２２に進み、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ（例えば１４．５Ｖ）に設定する。そして、続くステップＳ４１においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。
【０１０２】
一方、回生発電中でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）ステップＳ２３に進み、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂよりも低いＶａ（例えば１２．５Ｖ〜１３．５Ｖ）に設定する。そして、続くステップＳ４２においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる。これにより、リチウム蓄電池３０が分担する定電圧要求電気負荷４３へ、鉛蓄電池２０から電力供給されることを抑制することができ、その結果、リチウム蓄電池３０からの放電量を増大させて、回生時に充電可能な空き容量（受入容量）を増大でき、ひいては回生電力を回収できる容量を大きくできる。
【０１０３】
なお、上述の如く、回生発電時には設定電圧Ｖｒｅｇを高くすることで、オルタネータ１０で発電される回生電力量の増大を図ることができる。また、回生発電していない時には設定電圧Ｖｒｅｇを低くすることで、エンジンのクランク軸に対するオルタネータ１０の駆動負荷を低減させて燃費向上を図ることができる。
【０１０４】
次に、先述したステップＳ１０において、電圧一定要求負荷が作動中であると判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０（電圧可変制御禁止手段）に進み、ステップＳ２０による電圧可変制御を禁止する。そして、回生発電をしているか否かに拘わらず、設定電圧ＶｒｅｇをＶｃ（例えば１４．０Ｖ）に固定して一定にする。本実施形態では、このような電圧可変制御禁止期間における設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｃ）を、電圧可変制御による回生発電時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｂ）よりも低く設定している。
【０１０５】
その後、次のステップＳ４０において、回生発電させているか否かをステップＳ２１と同様に判定し、回生発電中であれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、続くステップＳ４１においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。一方、回生発電中でなければ（Ｓ４０：ＮＯ）、続くステップＳ４２においてＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる。
【０１０６】
図６は、図５の処理を実施した場合の一態様を示すタイムチャートであり、図６（ａ）は車速、（ｂ）はヘッドライト等の電圧一定要求負荷の作動状態、（ｃ）はマイコン７０により調整されるレギュレータ１１の設定電圧、（ｄ）はＭＯＳ−ＦＥＴ５０（開閉手段）の作動状態を示す。
【０１０７】
ヘッドライトがオフであれば電圧可変制御（Ｓ２０）を実施している。すなわち、車速が加速、定常である期間には設定電圧ＶｒｅｇをＶａにするとともにＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる。一方、減速期間であれば、減速回生発電させることに伴って、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂにするとともにＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０へ回生充電させる。要するに車速に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを調整（電圧可変）する。
【０１０８】
そして、ヘッドライトがオフからオンに切り替わったｔ１時点で、車速に応じた設定電圧Ｖｒｅｇの調整（電圧可変制御）を禁止して、設定電圧ＶｒｅｇをＶｃに固定させている。そして、車速が加速、定常である期間には設定電圧ＶｒｅｇをＶｃに固定させたままＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる。一方、減速期間であれば、設定電圧ＶｒｅｇをＶｃに固定させたままＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０へ回生充電させている。
【０１０９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【０１１０】
（１）ヘッドライト等の電圧一定要求負荷の作動期間中、電圧可変制御を禁止して設定電圧Ｖｒｅｇを一定にするので、電圧一定要求負荷への供給電力の電圧を一定にすることができ、ヘッドライト等の電圧一定要求負荷の作動を安定させることができる。
【０１１１】
（２）電圧可変制御の禁止期間中に回生発電している時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０へ回生充電させるとともに、後述するように前記条件（ａ）〜（ｅ）を満たすようリチウム蓄電池３０を作り込むことでリチウム蓄電池３０への回生電力受入容量を大きくさせているので、電圧可変制御の禁止期間中にも回生電力を十分に回収させることができる。
【０１１２】
（３）ここで、両蓄電池２０，３０のＳＯＣが低くなっており、鉛蓄電池２０への充電可能容量（受入容量γ１）及びリチウム蓄電池３０への充電可能容量（受入容量γ２）が大きくなっている状態の時には、電圧可変制御の禁止期間中における回生発電量αが不足してしまい、ヘッドライト等の電圧一定要求負荷へ供給する電力βの電圧が変動することが懸念される。この懸念に対し本実施形態では、「発電量α＞必要電力β＋受入容量γ１＋受入容量γ２」を満足する出力特性のオルタネータ１０を選定しておくことで、上記懸念を解消させている。
【０１１３】
（４）鉛蓄電池２０の電圧特性Ａ１に対して上記条件（ａ）（一致ポイントＶｄｓが存在する（ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオフ作動時にはＶｄｓ’が存在する））を満たすようリチウム蓄電池３０電圧特性Ａ２を作り込んでいる。これにより、放電時において、鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１での端子電圧Ｖｄ(Pb)と、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２での端子電圧Ｖｄ(Li)とは、図３（ａ）に示すようにほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必要となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止し、かつ、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させたとしても、両蓄電池２０，３０のうち電圧の高い電池から低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にしつつも、それぞれの電池２０，３０が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、ＤＣＤＣコンバータを廃止できる分、十分なコストダウンを実現できる。
【０１１４】
（５）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｂ）（一致ポイントＶｄｓ’の上限側でＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、リチウム蓄電池３０をＳＯＣ使用範囲Ｗ２内で一致ポイントＶｄｓ’よりも多く充電した状態では、鉛蓄電池２０よりも開放電圧が高くなっているリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されることとなる。よって、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電される機会が増えるため、頻繁な放電（累積放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池２０からの累積放電量を低減できるので、鉛蓄電池２０の劣化を抑制できる。
【０１１５】
（６）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｃ）（最大充電電流時にＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、以下の理由によって、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０で充電される機会を増やすことができる。よって、回生電力の回収量を増大できる。
【０１１６】
仮に、リチウム蓄電池３０を廃止して鉛蓄電池２０で回生電力を充電しようとすると、図４に示すように鉛蓄電池２０の内部抵抗２２はリチウム蓄電池３０の内部抵抗３２より大きいので、充電電流がＩａにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Pb)は設定電圧Ｖｒｅｇに達してしまい、充電できなくなってしまう。これに対し、本実施形態にかかるリチウム蓄電池３０は、充電電流が最大になった時であってもＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇを満たすので、充電が可能である。図４の例では、充電電流が最大充電電流Ｉｍａｘよりも大きいＩｂにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Li)が設定電圧Ｖｒｅｇに達する。
【０１１７】
（７）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｄ）（一致ポイントＶｄｓ’の下限側でＶｄ(Li)＜Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、リチウム蓄電池３０から優先的に電気負荷４０へ放電した結果、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’よりも低下してくると、リチウム蓄電池３０に替わって鉛蓄電池２０から電気負荷４０へ放電されることとなる。しかも、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込むこととなり、リチウム蓄電池３０が充電されてＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’に向けて引き上げられることとなる。よって、リチウム蓄電池３０が過放電になることを抑制できる。
【０１１８】
（８）電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｅ）（一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、上記条件（ｂ）によるＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる範囲を十分に広く確保できるので、リチウム蓄電池３０から優先的に放電される機会を十分に増やすことができ、鉛蓄電池２０の劣化抑制の効果を向上できる。
【０１１９】
（９）本実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることにより、その寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントが下限側にシフトする（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図３（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電される機会を増やすことができる。
【０１２０】
（１０）ここで、車両に搭載される各種電気負荷４１〜４３の中でも、スタータモータ４１が要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対してリチウム蓄電池３０から電力供給しようとすると、鉛蓄電池２０に比べて高価なリチウム蓄電池３０の小容量化の妨げとなる。そこで本実施形態では、消費電力の大きいスタータモータ４１への電力供給を鉛蓄電池２０に分担させて、リチウム蓄電池３０の小容量化を図っている。そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の寄生ダイオード５１の向きを、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流を流す向きが順方向となるよう配置するので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを阻止できる。しかも、スタータモータ４１の作動期間中にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを確実に阻止できる。
【０１２１】
（１１）オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるので、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流をリチウム蓄電池３０へ流して充電させることとなる。よって、寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。特に、回生電力によりリチウム蓄電池３０へ充電させる時にオン作動させるので、回生時の大電流が寄生ダイオード５１を流れることによる電力ロスを低減できる点で優れている。
【０１２２】
（１２）リチウム蓄電池３０の正極材料及び負極材料の組み合わせとして、正極にリン酸鉄リチウム、負極にグラファイトを採用することによって上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにすると、正極材料であるリン酸鉄リチウムの内部抵抗が他の材料に比べて大きいため、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにするためには電極面積を大きくせざるを得ない。この問題に対し本実施形態では、正極材料にはコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム化合物等を用い、負極材料にはチタン酸リチウムを採用するので、電極面積を小さくしつつ条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにでき、リチウム蓄電池３０の小型化及びコストダウンを図ることができる。
【０１２３】
但し、負極材料にチタン酸リチウムを用いると、負極材料にグラファイトを用いた場合に比べて、両電池の開放電圧が一致するポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題が新たに生じるが、この問題に対しては、上述の如くＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることによりポイントを下限側にずらす（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）ことで解消できる。したがって、本実施形態によれば、ポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題を解消することと、電極面積を小さくできることとの両立を図ることができる。
【０１２４】
（１３）定電圧要求電気負荷４３への電力供給はリチウム蓄電池３０が分担し、スタータモータ４１への電力供給は鉛蓄電池２０が分担する。そして、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。
【０１２５】
（１４）本実施形態では、本発明にかかる開閉手段及び整流手段をＭＯＳ−ＦＥＴ５０により具現化している。そのため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０がその内部構造上必然的に有する寄生ダイオード５１を整流手段として利用できるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは別にダイオード（整流手段）を備えさせることを不要にできる。
【０１２６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、アイドルストップ機能を有する車両に本発明を適用させたものであるが、本実施形態では、アイドルストップ機能を有していない車両に本発明を適用させたものである。
【０１２７】
そして、上記第１実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続しているが、図７に示す本実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続している。これにより、車両に搭載された電気負荷４１，４２，４３のうち鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電力供給される全ての電気負荷が、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側へ電気接続されることとなる。
【０１２８】
これによれば、オルタネータ１０、レギュレータ１１、各種電気負荷４１，４２，４３及び鉛蓄電池２０を備えて構成される既存の車載電源装置（図７中の１点鎖線に示す構成）に、リチウム蓄電池３０及びＭＯＳ−ＦＥＴ５０を追加するだけで、鉛蓄電池２０にリチウム蓄電池３０を並列接続した車載電源装置に変更することができる。
【０１２９】
つまり、上記第１実施形態にかかる車載電源装置の場合には、既存の定電圧要求電気負荷４３の電力供給配線を付け替える作業を要するが、本実施形態にかかる車載電源装置の場合には、前記配線の付け替え作業を不要にできる。よって、既存の車載電源装置に対してハード的に設計変更が要求される変更点を少なくできる。
【０１３０】
なお、図７に示す本実施形態のハード構成においても、図５に示す上記第１実施形態と同様にして、電圧可変制御及びその制御の禁止を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。
【０１３１】
（第３実施形態）
図８に示す本実施形態では、上記各実施形態にかかるＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替え、互いに並列接続された電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用している。この場合、電磁リレー５２Ｒが開閉手段に相当し、ダイオード５１ａが整流手段に相当する。なお、寄生ダイオード５１が障壁電圧Ｖｂａｒを有するのと同様にして、ダイオード５１ａも障壁電圧Ｖｂａｒを有する。
【０１３２】
電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ流れる電流をマイコン７０によりオンオフ制御することで、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａの作動を制御する。本実施形態では、電磁コイル５２ｂへ電流を流すと、電磁力によりスイッチ部５２ａがオン作動して、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０を通電させる。一方、電磁コイル５２ｂへの電流を遮断すると、スイッチ部５２ａがオフ作動して、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電を遮断させる。
【０１３３】
なお、図８に示す本実施形態のハード構成においても、図５に示す上記第１実施形態と同様にして、電圧可変制御及びその制御の禁止を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した第１実施形態と、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した本実施形態とでは、以下に説明する長所と短所がある。
【０１３４】
すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、１つの電子部品で開閉手段及び整流手段を構成できるので、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した場合に比べて、部品点数を低減できるとともに、小型化を図ることができる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、電磁リレー５２Ｒを採用した場合に比べて、マイコン７０による作動指令（ゲート電圧又は励磁電流）の出力に対する半導体スイッチ部５２の作動の応答性を高めることができる。
【０１３５】
また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の制御端子（ゲート端子）と被制御端子（ソース端子及びドレイン端子）とは絶縁状態になっていないので、制御端子へ印加する作動電圧は、被制御端子の電圧に制御電圧を上積みした電圧としなければならず、高電圧となるのが一般的である。よって、作動電圧用に高電圧を作成する回路（図示せず）が必要となる。これに対し、電磁リレー５２Ｒを採用した場合には、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａと電磁コイル５２ｂとは絶縁状態になっているので、電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ印加する作動電圧には高電圧が要求されない。よって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に要求される作動電圧用の高電圧作成回路を不要にでき、ひいてはマイコン７０によるオンオフ制御を簡素にできる。
【０１３６】
（第４実施形態）
図９に示す本実施形態では、開閉手段（１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０）に対して電気的に並列接続されたＤＣＤＣコンバータ６０を備えており、回生発電によりリチウム蓄電池３０を充電する時には、開閉手段を通電作動させ、リチウム蓄電池３０から放電する時には、リチウム蓄電池３０から放電される電力をＤＣＤＣコンバータ６０で昇圧させて鉛蓄電池２０の側へ供給させている。
【０１３７】
ちなみに、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に整流手段を有していると言える。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の内部回路は、半導体スイッチ部５２と寄生ダイオード５１とを並列接続した回路と等価であると言える。そのため、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間にＭＯＳ−ＦＥＴ５０を１つだけ設けた場合には、半導体スイッチ部５２をオフにしても寄生ダイオード５１のアノード側からカソード側に電流が流れてしまう。そこで本実施形態では、寄生ダイオード５１の向きを逆にした１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０を、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間に直列に設けて開閉手段を構成している。そして、鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電をオンさせる時には、１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０の両方の半導体スイッチ部５２をオフにし、前記通電をオフさせる時には両方の半導体スイッチ部５２をオフにする。
【０１３８】
ここで、ＤＣＤＣコンバータ６０の仕様（要求能力）を選定するにあたり、ＤＣＤＣコンバータ６０へ入力される電力の最大値（入力最大値）が重要な選定条件の１つとなり、前記入力最大値を小さくできれば小型のＤＣＤＣコンバータ６０を選定することができ、ひいてはＤＣＤＣコンバータ６０のコストダウンを図ることができる。
【０１３９】
そして、回生発電した電力（例えば２ｋＷ）は、リチウム蓄電池３０から放電される電力（例えば数百Ｗ）に比べて桁違いに大きい。そのため、図９の構成に反して開閉手段を廃止して、回生発電した電力をＤＣＤＣコンバータ６０へ入力させるよう構成すると、回生発電電力が前記入力最大値となるので、ＤＣＤＣコンバータ６０へ要求される能力が高くなる。よって、大型のＤＣＤＣコンバータ６０を選定しなければならなくなり、大幅なコストアップを招く。
【０１４０】
本実施形態はこの点に着目して為されたものであり、オルタネータ１０とリチウム蓄電池３０との間にてＤＣＤＣコンバータ６０及び開閉手段を並列に電気接続し、回生充電時には開閉手段を通電作動させる。そのため、回生発電した大電力は、ＤＣＤＣコンバータ６０へ入力されることなく、開閉手段を通じてリチウム蓄電池３０へ入力されることとなる。よって、ＤＣＤＣコンバータ６０への入力最大値を小さくできるので、小型のＤＣＤＣコンバータ６０を選定することができ、ひいては車載電源装置のコストダウンを図ることができる。
【０１４１】
さらに本実施形態では、リチウム蓄電池３０から放電する時には、リチウム蓄電池３０から放電される電力をＤＣＤＣコンバータ６０で昇圧させて鉛蓄電池２０の側へ供給させる。そのため、リチウム蓄電池３０の開放電圧が鉛蓄電池２０の開放電圧より低くなっている場合であっても、ＤＣＤＣコンバータ６０で昇圧させてリチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０の側へ放電させることができるので、回生充電を開始する時のリチウム蓄電池３０のＳＯＣを十分に低下させておくことができる。よって、リチウム蓄電池３０への回生充電量を十分に多くすることができる。
【０１４２】
なお、図９に示す本実施形態のハード構成においても、図５に示す上記第１実施形態と同様にして、電圧可変制御及びその制御の禁止を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。
【０１４３】
（第５実施形態）
上記第１実施形態では、ヘッドライトの作動時（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、電圧可変制御を禁止して、回生発電をしているか否かに拘わらず、設定電圧Ｖｒｅｇを一定の値Ｖｃにしている。これに対し本実施形態では、ヘッドライトの作動時であっても電圧可変制御を許可する。但し、ヘッドライト作動時における設定電圧Ｖｒｅｇの制御変動幅が、ヘッドライトの作動停止時における設定電圧Ｖｒｅｇの制御変動幅よりも小さくさせる。
【０１４４】
図１０は、本実施形態においてレギュレータ１１の設定電圧Ｖｒｅｇを調整する処理手順を示すフローチャートである。なお、図５と同じ処理内容のステップについては同一の符号を付して説明を援用する。ちなみに、本実施形態にかかる車載電源装置のハード構成は、上記第１実施形態と同じである。
【０１４５】
先ず、図１０のステップＳ１０において、ヘッドライトが作動中でないと判定（Ｓ１０：ＮＯ）されると、ステップＳ２０（第１の電圧可変制御手段）に進み、減速回生を実施している時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖｂ）を、減速回生を実施していない時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖａ）よりも高くさせる第１電圧可変制御を実施する。
【０１４６】
すなわち、回生発電中であると判定（Ｓ２１：ＹＥＳ）されれば、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ（例えば１４．５Ｖ）に設定し（Ｓ２２）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて（Ｓ４１）、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。一方、回生発電中でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂよりも低いＶａ（例えば１３Ｖ）に設定し（Ｓ２３）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる（Ｓ４２）。
【０１４７】
次に、ステップＳ１０において、ヘッドライトが作動中であると判定（Ｓ１０：ＹＥＳ）されると、ステップＳ２０ａ（第２の電圧可変制御手段）に進み、減速回生を実施している時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖｂ２）を、減速回生を実施していない時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖａ２）よりも高くさせる第２電圧可変制御を実施する。
【０１４８】
すなわち、回生発電中であると判定（Ｓ２１ａ：ＹＥＳ）されれば、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ２（例えば１４．２Ｖ）に設定し（Ｓ２２ａ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて（Ｓ４１）、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。一方、回生発電中でなければ（Ｓ２１ａ：ＮＯ）、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ２よりも低いＶａ２（例えば１３．８Ｖ）に設定し（Ｓ２３ａ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる（Ｓ４２）。
【０１４９】
図１１は、上述した第１電圧可変制御と第２電圧可変制御との違いを説明するタイムチャートであり、第１電圧可変制御における設定電圧Ｖｒｅｇの制御変動幅ΔＶ１（ΔＶ１＝Ｖｂ−Ｖａ）よりも、ヘッドライトの作動停止時における設定電圧Ｖｒｅｇの制御変動幅ΔＶ２（ΔＶ２＝Ｖｂ２−Ｖａ２）の方が小さくなるように設定している。図１０及び図１１に示す例では、ΔＶ２を０．４Ｖに設定して１４Ｖ±０．２Ｖの範囲で可変制御している。
【０１５０】
図１１の例では、Ｖａ２をＶａより大きい値に設定し、Ｖｂ２をＶｂより小さい値に設定しているが、ΔＶ２＜ΔＶ１でありさえすれば、Ｖａ２＝Ｖａに設定してもよいし、Ｖｂ２＝Ｖｂに設定してもよい。
【０１５１】
以上により、本実施形態によれば、ヘッドライト等の電気負荷４３の作動期間中には、設定電圧の制御変動幅ΔＶ２を小さくする（ΔＶ２＜ΔＶ１）ので、ヘッドライト等への供給電力の電圧変動を低減でき、ヘッドライト等の作動を安定させることができる。
【０１５２】
また、第２電圧可変制御の実施期間中に回生発電している時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０へ回生充電させるので、第２電圧可変制御の実施期間中にも回生電力を十分に回収させることができる。
【０１５３】
（第６実施形態）
上記第５実施形態では、設定電圧Ｖｒｅｇの制御変動幅ΔＶ２を小さくする（ΔＶ２＜ΔＶ１）ことを条件として、ヘッドライトの作動時であっても電圧可変制御を許可する。これに対し本実施形態では、以下に詳述するように、設定電圧Ｖｒｅｇの変化速度Ｖｕｐ２，Ｖｄｗ２の絶対値を小さくすることを条件として、ヘッドライトの作動時であっても電圧可変制御を許可する。
【０１５４】
図１２は、本実施形態においてレギュレータ１１の設定電圧Ｖｒｅｇを調整する処理手順を示すフローチャートである。なお、図５と同じ処理内容のステップについては同一の符号を付して説明を援用する。ちなみに、本実施形態にかかる車載電源装置のハード構成は、上記第１実施形態と同じである。
【０１５５】
先ず、図１２のステップＳ１０において、ヘッドライトが作動中でないと判定（Ｓ１０：ＮＯ）されると、ステップＳ２０（第１の電圧可変制御手段）に進み、減速回生を実施している時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖｂ）を、減速回生を実施していない時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖａ）よりも高くさせる第１電圧可変制御を実施する。
【０１５６】
すなわち、回生発電中であると判定（Ｓ２１：ＹＥＳ）されれば、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ（例えば１４．５Ｖ）に設定し（Ｓ２２）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて（Ｓ４１）、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。一方、回生発電中でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂよりも低いＶａ（例えば１３Ｖ）に設定し（Ｓ２３）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる（Ｓ４２）。
【０１５７】
次に、ステップＳ１０において、ヘッドライトが作動中であると判定（Ｓ１０：ＹＥＳ）されると、ステップＳ２０ｂ（第３の電圧可変制御手段）に進み、減速回生を実施している時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖｂ３）を、減速回生を実施していない時の設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｒｅｇ＝Ｖａ３）よりも高くさせる第３電圧可変制御を実施する。
【０１５８】
すなわち、回生発電中であると判定（Ｓ２１ｂ：ＹＥＳ）されれば、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ２（例えば１４．２Ｖ）に設定し（Ｓ２２ｂ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させて（Ｓ４１）、回生発電した電力をリチウム蓄電池３０に充電させる。一方、回生発電中でなければ（Ｓ２１ｂ：ＮＯ）、設定電圧ＶｒｅｇをＶｂ３よりも低いＶａ３（例えば１３Ｖ）に設定し（Ｓ２３ｂ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させる（Ｓ４２）。
【０１５９】
そして、第１の電圧可変制御Ｓ２０では、回生有無に応じてＳ２２，Ｓ２３にて設定電圧を変化させるにあたり、その変化速度に制限を設けていない。これに対し、第３の電圧可変制御Ｓ２０ｂでは、回生有無に応じてＳ２２ｂ，Ｓ２３ｂにて設定電圧を変化させるにあたり、その変化速度に制限を設けて、変化速度が遅くなるように設定している。
【０１６０】
図１３は、上述した第１電圧可変制御と第３電圧可変制御との違いを説明するタイムチャートである。
【０１６１】
図中の符号Ｖｕｐ１は、第１電圧可変制御において設定電圧をＶａからＶｂに切り替える時の設定電圧の上昇変化速度（傾き）を示し、Ｖｄｗ１は、第１電圧可変制御において設定電圧をＶｂからＶａに切り替える時の設定電圧の下降変化速度（傾き）を示す。また、図中の符号Ｖｕｐ３は、第３電圧可変制御において設定電圧をＶａ３からＶｂ３に切り替える時の設定電圧の上昇変化速度（傾き）を示し、Ｖｄｗ３は、第３電圧可変制御において設定電圧をＶｂ３からＶａ３に切り替える時の設定電圧の下降変化速度（傾き）を示す。
【０１６２】
そして、第３電圧可変制御における上昇変化速度Ｖｕｐ３（例えば０．５Ｖ／ｓｅｃ）は、第１電圧可変制御における上昇変化速度Ｖｕｐ１（例えば２Ｖ／ｓｅｃ）よりも小さく設定している。また、第３電圧可変制御における下降変化速度Ｖｄｗ３の絶対値（例えば０．５Ｖ／ｓｅｃ）は、第１電圧可変制御における下降変化速度Ｖｄｗ１の絶対値（例えば２Ｖ／ｓｅｃ）よりも小さく設定している。
【０１６３】
なお、図１３の例では、Ｖａ３をＶａと同じ値に設定し、Ｖｂ３をＶｂと同じ値に設定しているが、Ｖｕｐ３の絶対値＜Ｖｕｐ１の絶対値、Ｖｄｗ３の絶対値＜Ｖｄｗ１の絶対値でありさえすれば、Ｖａ３＞Ｖａに設定してもよいし、Ｖｂ３＜Ｖｂに設定してもよい。
【０１６４】
以上により、本実施形態によれば、ヘッドライト等の電気負荷４３の作動期間中には、設定電圧の変化速度Ｖｕｐ３，Ｖｄｗ３を小さくする（Ｖｕｐ３＜Ｖｕｐ１、Ｖｄｗ３の絶対値＜Ｖｄｗの絶対値）ので、ヘッドライト等への供給電力の電圧変動を低減でき、ヘッドライト等の作動を安定させることができる。
【０１６５】
また、第３電圧可変制御の実施期間中に回生発電している時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０へ回生充電させるので、第３電圧可変制御の実施期間中にも回生電力を十分に回収させることができる。
【０１６６】
（第７実施形態）
上記第４実施形態では、寄生ダイオード５１の向きを逆にした１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０を、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間に直列に設けるとともに、ＤＣＤＣコンバータ６０を設けている。これに対し、図１４に示す本実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ６０を廃止した上で、１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａを設けている。また、リチウム蓄電池３０とＭＯＳ−ＦＥＴ５０との間に、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷ（第２開閉手段）を設けている。
【０１６７】
Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷのオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、マイコン７０により切り替えられるよう制御される。このＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷは緊急時用であり通常時は常時オン作動させる。そして、以下に例示する緊急時にはＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷオフ作動させて、リチウム蓄電池３０の過充電及び過放電の回避を図る。
【０１６８】
例えば、レギュレータ１１が故障して設定電圧Ｖｒｅｇが異常に高くなる場合には、リチウム蓄電池３０が過充電の状態になることが懸念される。この場合にはＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷをオフ作動させる。また、オルタネータ１０の故障やＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａの故障によりリチウム蓄電池３０へ充電ができなくなる場合には、リチウム蓄電池３０が過放電充電になることが懸念される。この場合にもＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷをオフ作動させる。
【０１６９】
次に、エンジンの運転状態に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａのオンオフをどのように切り替えるのかを説明する。なお、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷについては、先述したような緊急時でない限り常時オン作動させておく。
【０１７０】
図１４（ａ）に示すように、減速回生によりオルタネータ１０を発電させている場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオン作動させる。これにより、減速回生による発電電力はリチウム蓄電池３０へ充電される。また、回生エネルギの一部は、電気負荷４２，４３及び鉛蓄電池２０へ供給される。
【０１７１】
図１４（ｂ）に示すように、アイドルストップ機能による自動再始動時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオフ作動させる。これにより、スタータモータ４１への電力供給は鉛蓄電池２０から為されることとなり、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への放電は回避される。これにより、リチウム蓄電池３０の過放電を防止している。
【０１７２】
図１４（ｃ）に示すように、アイドルストップ機能によるアイドルストップ時（自動停止時）であって、鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)がリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)より高い時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオフ作動させる。これにより、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込むことを回避して、リチウム蓄電池３０の過充電が回避される。
【０１７３】
一方、図１４（ｄ）に示すように、アイドルストップ機能によるアイドルストップ時であって、Ｖｄ(Pb)≦Ｖｄ(Li)である時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオン作動させる。これにより、一般電気負荷４２へはリチウム蓄電池３０から電力供給されるので、一般電気負荷４２への電力供給不足を解消できる。また、鉛蓄電池２０はリチウム蓄電池３０から充電され、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給される。
【０１７４】
減速回生によりオルタネータ１０を発電させていない非回生時（例えばアイドル運転時、加速走行時、定常走行時等）には、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａのオンオフを切り替えることで、ＳＯＣ(Li)が最適範囲となるよう制御する。
【０１７５】
具体的には、非回生時であってＳＯＣ(Li)が第１閾値ＴＨ１（上限閾値）よりも大きい時には、図１４（ｃ）に示すようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオフ作動させる。これにより、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から電力供給させる。一方、非回生時であってＳＯＣ(Li)が第２閾値ＴＨ２（下限閾値）以下である時には、図１４（ａ）に示すようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオン作動させる。これにより、定電圧要求電気負荷４３へは鉛蓄電池２０又はオルタネータ１０から電力供給させる。よって、リチウム蓄電池３０の過放電を回避できる。
【０１７６】
以上により、図１４に示す構成の車載電源装置においても、図５、図１０、図１２に示す設定電圧Ｖｒｅｇの制御を実施することができ、上記発明と同様の効果が得られる。
【０１７７】
（第８実施形態）
ところで、車両の電源状態がオフである場合には、マイコン７０への電源供給が停止されることに伴い、マイコン７０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａへ出力されるオンオフ信号（通電信号）も出力停止されるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａ及びＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷはオフ状態になる。
【０１７８】
したがって、電源オフ時に要求される一般電気負荷４２への暗電流は鉛蓄電池２０から供給されるものの、電源オフ時に要求される定電圧要求電気負荷４３への暗電流はリチウム蓄電池３０からは供給できない。仮に、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷにノーマリクローズ式のリレーを採用すれば、定電圧要求電気負荷４３へはリチウム蓄電池３０から暗電流を供給できる。しかしながらリチウム蓄電池３０は鉛蓄電池２０に比べて極めて容量が小さく設定されているので、リチウム蓄電池３０は直ぐに過放電になってしまう。
【０１７９】
この懸念に対し本実施形態では、図１５（ａ）に示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａに対して抵抗素子９０（通電保持手段）を並列接続させている。そして、電源オフ時には、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させている。
【０１８０】
なお、電源オフ時に要求される定電圧要求電気負荷４３への暗電流は、極めて少ない電力量であることが想定される。よって、上記抵抗素子９０の抵抗値を十分に大きく設定しても、定電圧要求電気負荷４３への暗電流供給量は十分に確保できる。そして、電源オン状態の時においては、抵抗素子９０の抵抗値を十分に大きく設定することで、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａのオフ作動時であっても鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ抵抗素子９０を通じて流れてしまう電力量は、無視できる程度に少ない量にできる。
【０１８１】
さらに本実施形態では、図１５（ａ）に示すように、整流素子９１を抵抗素子９０に直列接続させている。この整流素子９１は、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されている。これによれば、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷが故障して電源オフ時にもオン状態を維持させている場合であっても、電源オフ時において、抵抗素子９０を通じてリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ暗電流を供給してしまうことを回避でき、リチウム蓄電池３０が過放電になることを回避できる。
【０１８２】
また、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷにはノーマリオープン式のリレーが採用されているので、電源オフ時にはＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷはオフ状態が維持される。そのため、電源オフ時の定電圧要求電気負荷４３への暗電流供給は鉛蓄電池２０に分担させ、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流供給することを回避できる。よって、電源オフ時にリチウム蓄電池３０が過放電になることを回避できる。
【０１８３】
（第８実施形態の変形例１）
図１５（ａ）では、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａと並列して抵抗素子９０を接続しているが、図１５（ｂ）に示すように抵抗素子９０の接続を変形させてもよい。すなわち、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは抵抗素子９０及び整流素子９１を直列接続し、逆向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０ａとは抵抗素子９０及び整流素子９１を並列接続する。
【０１８４】
これによれば、電源オフ時には、抵抗素子９０及び寄生ダイオード５１を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができるので、図１５（ａ）に示す実施形態と同様の効果が発揮される。
【０１８５】
（第８実施形態の変形例２）
図１５（ａ）（ｂ）では、抵抗素子９０に対して整流素子９１を直列に接続しているが、図１５（ｃ）に示すように整流素子９１を廃止して、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の整流素子（寄生ダイオード５１）により電源オフ時の暗電流に対する整流機能を発揮させるようにしてもよい。これによっても図１５（ａ）と同様の効果が発揮される。
【０１８６】
なお、整流素子９１を廃止するにあたり、図１５（ｄ）に示すように、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａと並列して抵抗素子９０を接続するようにしてもよい。これによっても、電源オフ時に、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。
【０１８７】
（第９実施形態）
図１５に示す上記第８実施形態では、電源オフ時には、抵抗素子９０を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させている。これに対し図１６（ａ）に示す本実施形態では、自己保持機能を有するラッチリレー９２（ラッチスイッチ（通電保持手段））を抵抗素子９０に置換させており、この場合、整流素子９１は不要にできる。
【０１８８】
ラッチリレー９２のオン作動及びオフ作動は、マイコン７０により切り替え制御される。アクセサリスイッチがオン操作されてマイコン７０に電源供給されている時には、ラッチリレー９２を常時オフさせるように制御する。そして、アクセサリスイッチをオフ操作してマイコン７０への電源供給を遮断する直前に、マイコン７０はラッチリレー９２をオン操作させる。よって、マイコン７０への電源供給を遮断した以降は、ラッチリレー９２はオン状態を保持する。
【０１８９】
これによれば、電源オフ時には、オン状態となっているラッチリレー９２を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。また、抵抗素子９０を用いた図１５に示す上記実施形態では、電源オン時において、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオフ作動させても僅かながら抵抗素子９０を通じて電流が流れてしまう。これに対し本実施形態によれば、電源オン時においてはラッチリレー９２を常時オフに制御するため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオフ作動させれば電流を完全に遮断できる。
【０１９０】
但し、抵抗素子９０を用いた上記実施形態では、ラッチリレー９２に比べて部品点数を少なくできるので、小型化及びコストダウンを図ることができる点で有利である。
【０１９１】
ちなみに、本実施形態にかかるラッチスイッチは、電磁ソレノイドにより接点を開閉させる機械式のリレー及び自己保持回路を有して構成されているが、半導体スイッチ及び自己保持回路により構成させてもよい。
【０１９２】
（第９実施形態の変形例１）
図１６（ａ）では、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａと並列してラッチリレー９２を接続しているが、図１６（ｂ）に示すようにラッチリレー９２の接続を変形させてもよい。すなわち、鉛蓄電池２０の側からリチウム蓄電池３０の側へ電流を流す向きが順方向となる向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０とはラッチリレー９２を直列接続し、逆向きに配置されたＭＯＳ−ＦＥＴ５０ａとはラッチリレー９２を並列接続する。
【０１９３】
これによれば、電源オフ時には、ラッチリレー９２及び寄生ダイオード５１を通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができるので、図１４に示す実施形態と同様の効果が発揮される。
【０１９４】
（第９実施形態の変形例２）
図１６（ｃ）に示す本実施形態では、マイコン７０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａへ出力されるオンオフ信号（通電信号）を保持する出力保持回路９３（通電保持手段）を備え、上述したラッチリレー９２及び抵抗素子９０を廃止している。
【０１９５】
出力保持回路９３は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａ及びマイコン７０の間に接続されており、出力保持回路９３の信号保持機能はマイコン７０により停止可能に構成されている。そして、アクセサリスイッチがオン操作されてマイコン７０に電源供給されている時には、出力保持回路９３による信号保持機能を停止させる。一方、アクセサリスイッチをオフ操作してマイコン７０への電源供給を遮断する直前に、マイコン７０は信号保持機能を作動させるとともに、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａをオン作動させる通電信号を出力する。よって、マイコン７０への電源供給を遮断した以降は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａはオン状態を保持する。
【０１９６】
これによれば、電源オフ時には、オン状態となっているＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａを通じて鉛蓄電池２０から定電圧要求電気負荷４３へ暗電流を供給させることができる。
【０１９７】
（第１０実施形態）
図１７に示す本実施形態では、図１６（ａ）に示すラッチリレー９２を、電磁リレー９２ａに置き換えている。この電磁リレー９２ａはノーマリオン式のリレーであり、マイコン７０により制御される。そして、マイコン７０への電源供給が為されている通常時には、電磁リレー９２ａへ励磁電流を流してオフ作動させておき、マイコン７０への電源供給が遮断されると、前記励磁電流が無くなることに伴い電磁リレー９２ａはオン作動する。したがって、本実施形態によっても図１６（ａ）に示す第９実施形態と同様の効果が発揮される。
【０１９８】
なお、本実施形態においても図１６（ｂ）に示す変形例１と同様にして、電磁リレー９２ａをＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは直列接続し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０ａとは並列接続するようにしてもよい。
【０１９９】
さらに、上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０とＭＯＳ−ＦＥＴ５０との間に接続される第２開閉手段として、電磁リレー（Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷ）を採用しているが、図１７に示す本実施形態では、半導体スイッチ３０ＭＯＳａ，３０ＭＯＳ（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を採用している。なお、両半導体スイッチ３０ＭＯＳａ，３０ＭＯＳは、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷと同様にしてマイコン７０により制御される。
【０２００】
図１７の例では、２つの半導体スイッチ３０ＭＯＳａ，３０ＭＯＳを、寄生ダイオードの向きが互いに逆向きになるように直列接続させている。これによれば、両半導体スイッチ３０ＭＯＳａ，３０ＭＯＳをオフ作動させている時のリチウム蓄電池３０の充放電禁止を確実にできる。
【０２０１】
ちなみに、図１４〜図１６に示すＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷを、図１７に示す半導体スイッチ３０ＭＯＳａ，３０ＭＯＳに置き換えるようにしてもよい。
【０２０２】
（第１１実施形態）
図１等に示す上記各実施形態では、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)を算出してそのＳＯＣ(Pb)が適正範囲となるようレギュレータ１１の作動を制御する鉛蓄電池制御と、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)を算出してそのＳＯＣ(Li)が適正範囲となるようＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａの作動を制御するリチウム蓄電池制御との両制御を、１つのマイコン７０により実施している。
【０２０３】
これに対し、図１８に示す本実施形態では、鉛蓄電池制御を実施するマイコン８０ａと、リチウム蓄電池制御を実施するマイコン８０ｂとを別々に構成している。そして、このマイコン８０ｂ、リチウム蓄電池３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａ、及びＬｉ蓄電池リレー３０ＳＷをリチウム蓄電池ユニット３０Ｕとして一体に構成している。なお、両マイコン８０ａ，８０ｂは双方向通信が可能に接続されている。
【０２０４】
これによれば、オルタネータ１０、レギュレータ１１、各種電気負荷４１，４２，４３、鉛蓄電池２０及びマイコン８０ａを備えて構成される既存の電源装置に、リチウム蓄電池ユニット３０Ｕを追加するだけで、鉛蓄電池２０にリチウム蓄電池３０を並列接続した電源装置に変更することができる。よって、既存の電源装置に対してハード的に設計変更が要求される変更点を少なくできる。
【０２０５】
なお、図１８に示す本実施形態のハード構成においても、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０，５０ａ、Ｌｉ蓄電池リレー３０ＳＷ及びレギュレータ１１を制御するにあたり、上記各実施形態と同様の制御を実施する。したがって、本実施形態によっても上記各実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。
【０２０６】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０２０７】
・上記第１実施形態では、ヘッドライト等の電圧一定要求負荷が非作動状態から作動状態に切り替わった時に、設定電圧Ｖｒｅｇの値をＶａ（又はＶｂ）からＶｃへステップ状に変化させている（図６（ｃ）中の実線参照）。これに対し、電圧可変制御を禁止するよう切り替える時に、設定電圧Ｖｒｅｇの値をＶａ（又はＶｂ）からＶｃへ徐々に変化させるようにしてもよい（図６（ｃ）中の２点鎖線参照）。具体的には、電圧可変制御を実施している状態から禁止する状態に切り替えることに伴い、設定電圧をＶａからＶｃへ切り替える時の電圧変化速度を禁止切替時変化速度とし、ヘッドライトの非作動期間中に設定電圧をＶａからＶｂへ切り替える時の電圧変化速度を回生切替時変化速度とした場合において、前記禁止切替時変化速度を前記回生切替時変化速度よりも小さくする。
【０２０８】
これによれば、前記切り替わる時に電圧一定要求負荷へ供給する電力の電圧がステップ状に変動することを回避でき、徐々に変動するようにできる。よって、電圧一定要求負荷の作動の安定性をより一層向上できる。
【０２０９】
・上記第１実施形態では、ヘッドライト等の電圧一定要求負荷が作動していない非作動期間中に、設定電圧Ｖｒｅｇの値をＶａ及びＶｂに切り替えて電圧可変制御を実施するにあたり、設定電圧Ｖｒｅｇの値をステップ状に切り替えている（図６（ｃ）中の実線参照）。これに対し、電圧可変制御を実施するにあたり、設定電圧Ｖｒｅｇの値を徐々に変化させるようにしてもよい（図６（ｃ）中の１点鎖線参照）。これによれば、電圧可変制御を実施する期間中において、一般電気負荷４２のうち電圧一定要求負荷以外の負荷に対する供給電力の電圧がステップ状に変動することを回避でき、徐々に変動するようにできる。よって、前記電圧一定要求負荷以外の負荷の作動の安定性を向上できる。
【０２１０】
・電圧可変制御禁止期間における設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｃ）を、電圧可変制御の禁止を開始した時点での鉛蓄電池２０又はリチウム蓄電池３０の温度に応じて変更してもよい。例えば、リチウム蓄電池３０の温度が高いほど、リチウム蓄電池３０は充電されやすい状態になっていると言えるので、電圧可変制御禁止期間における設定電圧Ｖｒｅｇ（Ｖｃ）を低くするよう変更すればよい。これによれば、リチウム蓄電池３０への過充電防止を図ることができる。
【０２１１】
・上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替える開閉手段としてＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替えて、ＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチ（電界効果トランジスタ）を採用してもよい。但し、ＩＧＢＴはＭＯＳ−ＦＥＴと異なり、スイッチ部の通電電流が寄生ダイオードの順方向と反対の向きにしか流れないので、寄生ダイオードの障壁電圧による損失を低減するには、別のバイパス手段を用意する必要がある。それに対し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用すれば、上記バイパス手段を不要にできる点で有利である。
【０２１２】
・上記各実施形態では、電圧特性Ａ２となる第２蓄電池として非水電解液系のリチウム蓄電池３０を採用しているが、本発明の第２蓄電池はリチウム蓄電池３０に限定されるものではなく、少なくとも上記条件（ａ）〜（ｅ）を満たすのであれば、例えば、電極にニッケル化合物を用いたニッケル蓄電池を採用してもよい。
【０２１３】
・上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２の下限値（１０％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’が存在しているが、当該下限値に一致ポイントＶｄｓ’が存在していてもよい。
【０２１４】
・上記各実施形態では、回生機能を有する車両を対象としているが、回生機能を有していない車両にも本発明を適用することができる。但し、回生機能を有する車両においては、回生による充電が頻繁に行われることとなるので、「耐久性の低い鉛蓄電池２０への累積充電量を低減して鉛蓄電池２０の劣化を抑制する」といった効果が好適に発揮される。
【符号の説明】
【０２１５】
１０…オルタネータ（発電機）、１１…レギュレータ（発電制御手段）、２０…鉛蓄電池、３０…リチウム蓄電池（第２蓄電池）、４２…ヘッドライト等の電圧一定要求負荷（電気負荷）、５１…ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオード（整流手段）、５１ａ…ダイオード（整流手段）、５２…ＭＯＳ−ＦＥＴの半導体スイッチ部（開閉手段）、５２Ｒ…電磁リレー（開閉手段）、Ｓ２０…電圧可変制御手段、Ｓ３０…電圧可変制御禁止手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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