(57)【要約】【課題】車載用電源装置の技術を提供する。【解決手段】車両に搭載される車載用電源装置であって、車載負荷へ電力を供給する第１の電源と、車載負荷へ電力を供給する第２の電源と、車載負荷と第２の電源との接続および切断の切替えを行う接続切替部と、第２の電源に残存する電力量が所定の範囲にない場合に、接続切替部を制御して、第２の電源と車載用負荷とを切断する第１の制御を行うとともに、第１の電源の状態に基づいて、第２の電源から車載負荷への電力供給が必要であると判断した場合には、第２の電源に残存する電力量が所定の範囲にない場合であっても、第１の制御に優先して、車載負荷のうち少なくとも特定の車載負荷と第２の電源との接続を維持する第２の制御を行う制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車載用電源装置であって、
車載負荷へ電力を供給する第１の電源と、
前記車載負荷へ電力を供給する第２の電源と、
前記車載負荷と前記第２の電源との接続および切断の切替えを行う接続切替部と、
前記第２の電源に残存する電力量が所定の範囲にない場合に、前記接続切替部を制御して、前記第２の電源と前記車載用負荷とを切断する第１の制御を行うとともに、前記第１の電源の状態に基づいて、前記第２の電源から前記車載負荷への電力供給が必要であると判断した場合には、前記第２の電源に残存する電力量が前記所定の範囲にない場合であっても、前記第１の制御に優先して、前記車載負荷のうち少なくとも特定の車載負荷と前記第２の電源との接続を維持する第２の制御を行う制御部と
を備える車載用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用電源装置であって、
前記第１電源の状態は、前記第１の電源の劣化状態である
車載用電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の車載用電源装置であって、
前記車両は、シフトレバーを電子制御するシフトバイワイヤ機構を備え、
前記特定の車載負荷は、前記シフトバイワイヤ機構を含む
車載用電源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載用電源装置であって、
前記第２の電源に残存する電力量に関する前記所定の範囲は、前記第２の電源の過充電と過放電の少なくとも一方を抑制するために画定された範囲である
車載用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用電源装置としては、下記特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、車載負荷に電力を供給する主バッテリのバックアップとして補助バッテリを備える車載用電源装置が記載されている。この車載用電源装置は、補助バッテリの過充電を防ぐために、補助バッテリと負荷との接続・切断を行うスイッチを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術は、補助バッテリが負荷から切断されている間は、主バッテリのバックアップが制限されるといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、車両に搭載される車載用電源装置が提供される。この車載用電源装置は、車載負荷へ電力を供給する第１の電源と、前記車載負荷へ電力を供給する第２の電源と、前記車載負荷と前記第２の電源との接続および切断の切替えを行う接続切替部と、前記第２の電源に残存する電力量が所定の範囲にない場合に、前記接続切替部を制御して、前記第２の電源と前記車載用負荷とを切断する第１の制御を行うとともに、前記第１の電源の状態に基づいて、前記第２の電源から前記車載負荷への電力供給が必要であると判断した場合には、前記第２の電源に残存する電力量が前記所定の範囲にない場合であっても、前記第１の制御に優先して、前記車載負荷のうち少なくとも特定の車載負荷と前記第２の電源との接続を維持する第２の制御を行う制御部とを備える。
【０００７】
この形態の車載用電源装置によると、第１の電源の状態に基づいて第２の電源から車載負荷への電力供給が必要であると判断した場合には、第２の電源に残存する電力量が所定範囲でない場合であっても、第２の電源と前記車載負荷のうち少なくとも特定の車載負荷との接続を維持するので、特定の負荷への電力供給を確保することができる。
【０００８】
（２）上記形態の車載用電源装置であって、前記第１電源の状態は、前記第１の電源の劣化状態であるとしてもよい。
【０００９】
この形態の車載用電源装置によると、第１の電源が劣化した場合でも、特定の負荷への電力供給を確保することができる。
【００１０】
（３）上記形態の車載用電源装置であって、前記車両は、シフトレバーを電子制御するシフトバイワイヤ機構を備え、前記特定の車載負荷は、シフトバイワイヤ機構を含むとしてもよい。
【００１１】
この形態の車載用電源装置によると、シフトバイワイヤ機構への電力供給を確保することができる。
【００１２】
（４）上記形態の車載用電源装置であって、前記第２の電源に残存する電力量に関する前記所定範囲は、前記第２の電源の過充電と過放電の少なくとも一方を抑制するために画定された範囲であるとしてもよい。
【００１３】
この形態の車載要電源装置によると、第２の電源が過充電または過放電の状態であったとしても、特定の負荷への電力供給を確保することができる。
【００１４】
また、このような形態によれば、低コスト化、省資源化、製造の容易化、性能の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、バッテリーシステム、車両、電力供給方法、バックアップシステムなどの種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車載用電源装置の構成を示す説明図である。
【図２】電源制御処理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】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）車載用電源装置：
図１は、本発明の第１実施形態としての車載用電源装置１０の構成を示す説明図である。車載用電源装置１０は、車両に搭載されている。本実施形態においては、車両は、停車時にエンジンを停止させ、走行を開始する際にエンジンを再始動させるアイドリングストップ制御を行う。
【００１８】
車載用電源装置１０は、車載負荷としての補機群Ｈ１〜Ｈ３と、主バッテリＢｔ１と、副バッテリＢｔ２と、オルタネータＡｌｔと、スタータＳｔとを備え、各々、電気回路によって接続されている。また、車載用電源装置１０は、電気回路上にＳＷ１〜ＳＷ３を備える。
【００１９】
補機群Ｈ１は、ステアリング用アクチュエータやサスペンション用アクチュエータなどの車両走行用のアクチュエータや、エアコンなどの負荷である。補機群Ｈ１は、主に、主バッテリＢｔ１を電源とする。
【００２０】
補機群Ｈ２は、オーディオ、安全装置、カーナビゲーションシステム、アイドリングストップ制御用のＥＣＵなど、供給される電力の電圧変動によらず機能することが求められる負荷である。車載用電源装置１０は、アイドリングストップ制御によってエンジンが再始動した際に、補機群Ｈ２に供給される電力に電圧変動が生じることを抑制するため、エンジン再始動時には、主に副バッテリＢｔ２から補機群Ｈ２に電力を供給する。
【００２１】
補機群Ｈ３は、シフトバイワイヤ機構ＳＢＷや、電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ：Electric Commanding Brake)や、車両用無線通信システムなど、主バッテリＢｔ１の電源が喪失しても電源供給が必要となる負荷である。
【００２２】
主バッテリＢｔ１は鉛蓄電池である。主バッテリＢｔ１は、１２〜１３Ｖの電圧を発生し、主に副バッテリＢｔ２に優先して補機群Ｈ１〜Ｈ３に電力を供給する。主バッテリＢｔ１は、オルタネータＡｌｔが発電した電力を蓄電する。
【００２３】
副バッテリＢｔ２は、リチウムイオン二次電池である。副バッテリＢｔ２は、主バッテリＢｔ１と共に、補機群Ｈ１〜Ｈ３に電力を供給する。副バッテリＢｔ２は、オルタネータＡｌｔが発電した電力を蓄電する。副バッテリＢｔ２は、主バッテリＢｔ１より内部抵抗が小さく、充電受入性に優れている。副バッテリＢｔ２は、車両減速時に、オルタネータＡｌｔが発電した回生電力を蓄電する。
【００２４】
副バッテリＢｔ２は、内部にバッテリ監視用の制御部２０を備える。制御部２０は、ＩＣチップによって構成されている。制御部２０は、主バッテリＢｔ１、副バッテリＢｔ２およびスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、制御回路を介して接続されている。制御部２０は、電源制御処理として、制御回路を介して、主バッテリＢｔ１、副バッテリＢｔ２の出力電圧の監視、および、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の動作制御を行う。制御部２０は、この実行のためにセンサ群を備える。制御部２０は、主バッテリＢｔ１および副バッテリＢｔ２の出力電圧に基づいて各バッテリの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を抽出し、各バッテリのＳＯＣに基づいて、バッテリの充放電の制御を行う。なお、制御部２０が行う電源制御処理については、後で詳しく説明する。
【００２５】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、各補機群へ電力を供給する電源の切り替えを行うスイッチである。上述のように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の動作は、制御部２０によって制御される。
【００２６】
スタータＳｔは、エンジン始動用電動機モータである。スタータＳｔは、主バッテリＢｔ１および副バッテリＢｔ２からの電力の供給を受けてモータを回転させ、車両が備えるエンジンに初期的な回転力を付与する。エンジンは、スタータＳｔから付与された回転力によって始動する。
【００２７】
オルタネータＡｌｔは、エンジンの回転により駆動する発電機である。オルタネータＡｌｔによって発電された電力は、主バッテリＢｔ１および副バッテリＢｔ２に充電される。以上、車載用電源装置１０の構成について説明した。
【００２８】
（Ａ２）電源制御処理：
次に、制御部２０が行う電源制御処理について説明する。電源制御処理は、制御部２０がスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御して、補機群Ｈ１〜Ｈ３への電力供給の態様を制御する処理である。図２は、電源制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００２９】
電源制御処理は、車両のユーザが、イグニッションスイッチを操作してエンジンを始動させ、エンジンが動作することによって開始される。電源制御処理が開始されると、制御部２０は、主バッテリＢｔ１と副バッテリＢｔ２の状態を監視する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部２０は、制御回路を介して、各バッテリの出力電圧の検出を行う。
【００３０】
その後、制御部２０は、検出した主バッテリＢｔ１の出力電圧に基づいて、主バッテリＢｔ１の劣化状態を判断する（ステップＳ１０４）。以下、具体的に説明する。制御部２０は、主バッテリＢｔ１の取替履歴を記憶している。制御部２０は、主バッテリＢｔ１の過去の取替履歴と、主バッテリＢｔ１の出力電圧とに基づいて、主バッテリＢｔ１の劣化状態を判断する。制御部２０は、現在設置されている主バッテリＢｔ１の使用時間（例えば使用年月）が所定時間より長く、かつ、出力電圧が所定値より小さい場合に、主バッテリＢｔ１が劣化していると判断する。主バッテリＢｔ１の劣化を判断するための、主バッテリＢｔ１の使用時間および出力電圧の各閾値は、実験に基づいて決定してもよいし、シミュレーションによって決定してもよい。制御部２０は、主バッテリＢｔ１が劣化しているか否か判断することによって、副バッテリＢｔ２から補機群への電力の供給が必要であるか否かを判断する。
【００３１】
ステップＳ１０４において、主バッテリＢｔ１は劣化していないと制御部２０が判断した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部２０は、副バッテリＢｔ２のＳＯＣが適正範囲であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）は、副バッテリＢｔ２の出力電圧に基づいて、制御部２０によって検出される。副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）の適正範囲は、副バッテリＢｔ２の過充電および過放電を抑制するように予め画定されている。副バッテリＢｔ２の充電率の適正範囲は、実験に基づいて画定してもよいし、シミュレーションによって画定してもよい。
【００３２】
制御部２０は、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）が適正範囲内であると判断した場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＮ、スイッチＳＷ３をＯＮにして、主バッテリＢｔ１、副バッテリＢｔ２の両バッテリから補機群Ｈ１〜Ｈ３に電力を供給するように制御する（ステップＳ１０８）。
【００３３】
制御部２０は、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）が適正範囲外であると判断した場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＮ、スイッチＳＷ３をＯＦＦにして、副バッテリＢｔ２の過充電または過放電を抑制する（ステップＳ１１０）。
【００３４】
一方、ステップＳ１０４において、主バッテリＢｔ１が劣化していると判断した場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部２０は、スイッチＳＷ１をＯＦＦ、スイッチＳＷ２をＯＦＦ、スイッチＳＷ３をＯＮにする。すなわち、制御部２０は、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）に関わらず、スイッチＳＷ３を常時ＯＮ状態にする（ステップＳ１１２）。この場合、補機群Ｈ１および補機群Ｈ２への電力供給は、主バッテリＢｔ１およびオルタネータＡｌｔによって行われる。補機群Ｈ３への電力供給は、主バッテリＢｔ１、副バッテリＢｔ２、オルタネータＡｌｔから行われる。つまり、補機群Ｈ３への電力供給は、仮に主バッテリＢｔ１の電力が喪失しても、副バッテリＢｔ２から行われる。
【００３５】
ステップＳ１１２においてスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の制御を行った後、制御部２０は、劣化状態であると判断した主バッテリＢｔ１の交換を促す案内をユーザに行う（ステップＳ１１４）。本実施形態においては、主バッテリＢｔ１の交換を示すランプの点灯、および音声案内によって、ユーザに対して主バッテリＢｔ１の交換の案内を行う。その後、制御部２０は電源制御処理を終了する。
【００３６】
以上説明したように、車載用電源装置１０は、主バッテリＢｔ１が劣化している場合には、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）が適正範囲内にあるか否かに関わらず、スイッチＳＷ３をＯＮにして、副バッテリＢｔ２からの電力供給を行う。よって、主バッテリＢｔ１の電源が喪失しても、電力供給が必要となる負荷である補機群Ｈ３に対して、副バッテリＢｔ２から電力を供給することができる。
【００３７】
補機群Ｈ３にはシフトバイワイヤ機構ＳＢＷが含まれるので、主バッテリＢｔ１の電源が喪失しても、副バッテリＢｔ２からシフトバイワイヤ機構ＳＢＷに対して電力を供給することができる。
【００３８】
車載用電源装置１０は、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）の適正範囲を、副バッテリＢｔ２の過充電および過放電を抑制するための範囲として画定している。車載用電源装置１０は、主バッテリＢｔ１が劣化している場合には、副バッテリＢｔ２の充電率（ＳＯＣ）が過充電または過放電の状態であった場合でもスイッチＳＷ３を常時ＯＮにするので、補機群Ｈ３に対して電力を供給することができる。
【００３９】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
上記実施形態では、電源制御処理（図２）のステップＳ１１２において、スイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＦＦ、スイッチＳＷ３：ＯＮとすることで、副バッテリＢｔ２からの電力は補機群Ｈ３のみに供給される態様を採用したが、例えば、スイッチＳＷ１：ＯＦＦ、スイッチＳＷ２：ＯＮ、スイッチＳＷ３：ＯＮにして、副バッテリＢｔ２からの電力を補機群Ｈ２と補機群Ｈ３とに供給する態様を採用してもよいし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の全てをＯＮにして、副バッテリＢｔ２からの電力を補機群Ｈ１〜Ｈ３に供給する態様を採用してもよい。
【００４０】
（Ｂ２）変形例２：
上記実施形態においては、副バッテリＢｔ２から補機群への電力供給が必要か否かの判断を、主バッテリＢｔ１の劣化状態に基づいて行ったが、主バッテリＢｔ１の他の要素に基づいて判断を行ってもよい。例えば、主バッテリＢｔ１の使用期間のみに基づいて、副バッテリＢｔ２から補機群への電力供給が必要か否かの判断を行ってもよいし、主バッテリＢｔ１の出力電圧のみに基づいて判断を行ってもよい。その他、主バッテリＢｔ１が電気回路と正常に接続されているか否かによって、副バッテリＢｔ２から補機群への電力供給が必要か否かの判断を行ってもよい。
【００４１】
（Ｂ３）変形例３：
上記実施形態においては、制御部２０は、副バッテリＢｔ２の内部に備えられているとしたが、副バッテリＢｔ２の外部に別途備えられているとしてもよい。この場合、制御部２０を制御するための電源を副バッテリＢｔ２から供給する回路構成とすることで、主バッテリＢｔ１の電力が喪失しても、電源制御処理を実現することができる。
【００４２】
（Ｂ４）変形例４：
上記実施形態においては、副バッテリＢｔ２に残存する電力量として、充電率（ＳＯＣ）に基づいて副バッテリＢｔ２を補機群から切断するか否かの判断を行ったが、副バッテリＢｔ２の出力電圧に基づいて判断を行うとしてもよい。その他、副バッテリＢｔ２に残存する電力量を示す種々のパラメータに基づいて判断を行うとしてもよい。
【００４３】
（Ｂ５）変形例５：
上記実施形態においては、副バッテリＢｔ２はリチウムイオン二次電池としたが、他の二次電池を採用するとしてもよい。例えば、ニッケル水素二次電池や、キャパシタにより構成される電池（電気二重層コンデンサ）を採用するとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…車載用電源装置
２０…制御部
Ｈ１〜Ｈ３…補機群
Ｓｔ…スタータ
ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ
ＳＢＷ…シフトバイワイヤ機構
Ｂｔ１…主バッテリ
Ｂｔ２…副バッテリ
Ａｌｔ…オルタネータ
【図１】
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【図２】
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