(57)【要約】  充放電制御部は、補助電池の充電状態が第１充電状態に遷移すると、車載用電源部に第１電圧を印加し、車載用電源部に対して定電圧充電する第１処理を実行する。充放電制御部は、補助電池の充電状態が第１充電状態に遷移すると、車載用電源部に対して第２電圧を印加し、補助電池に対する充電を停止し、かつ、補助電池から電装負荷などに放電させる第２処理を実行する。充放電制御部は、鉛蓄電池の充電状態が第３充電状態に遷移するまで第１処理と第２処理を繰り返す。
2016021136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池および前記鉛蓄電池と並列接続される補助電池を有する車載用電源部と、
前記鉛蓄電池の充電状態および前記補助電池の充電状態を検出する検出部と、
前記補助電池の充電状態が、前記補助電池の充電を開始すべき第１充電状態に遷移すると、前記車載用電源部に第１電圧を印加して前記車載用電源部に対する定電圧充電を開始し、前記補助電池の充電状態を、前記補助電池の充電を停止すべき第２充電状態に遷移させる第１処理を実行し、前記補助電池の充電状態が前記第２充電状態に遷移すると、前記定電圧充電を停止し、前記車載用電源部に、前記第１電圧より低い第２電圧を印加して前記補助電池を前記第１充電状態に遷移させる第２処理を実行し、前記鉛蓄電池の充電状態が、前記鉛蓄電池の充電を停止すべき第３充電状態に遷移するまで、前記第１処理と前記第２処理を繰り返す充放電制御部と、
を備える車載用蓄電システム。
【請求項２】
前記検出部は、前記鉛蓄電池の充電状態として前記鉛蓄電池の充電率を検出するとともに、前記補助電池の充電状態として前記補助電池の充電率を検出し、
前記充放電制御部は、前記補助電池の充電率が第１しきい値より小さくなると、前記補助電池の充電状態が前記第１充電状態に遷移したと判断するとともに、前記補助電池の充電率が第２しきい値より大きくなると、前記補助電池の充電状態が前記第２充電状態に遷移したと判断し、前記鉛蓄電池の充電率が第３しきい値より大きくなると、前記鉛蓄電池の充電状態が前記第３充電状態に遷移したと判断する、
請求項１に記載の車載用蓄電システム。
【請求項３】
前記検出部は、前記鉛蓄電池の充電状態に対応する前記鉛蓄電池の開放電圧を検出し、
前記充放電制御部は、前記第２電圧を前記第１電圧より低く、かつ、前記鉛蓄電池の開放電圧以上になるように設定する、
請求項２に記載の車載用蓄電システム。
【請求項４】
前記充放電制御部は、前記第１電圧および前記第２電圧が前記車載用電源部に印加されるように、前記車載用電源部に並列接続される発電機の出力電圧を調整する、
請求項３に記載の車載用蓄電システム。
【請求項５】
前記充放電制御部は、前記補助電池から前記車載用電源部に並列接続される電装負荷に放電させて前記補助電池の充電状態を前記第２状態に遷移させるように、前記発電機の出力電圧を調整する、
請求項４に記載の車載用蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のスタータモータや電装負荷に電力を供給する車載用蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のスタータモータや電装負荷に電力を供給する車載用蓄電システムには、鉛蓄電池が一般的に用いられる。鉛蓄電池は、エネルギー密度などの電気特性が異なるニッケル水素電池に比べ、安価であるものの、深い充放電を繰り返すと劣化が進行しやすく、高いＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電率とも言う）に維持することが望まれる。近年、燃費の向上のため、車両にアイドルストップ機能やエネルギー回生機能を搭載した車両が普及しつつあるが、これら機能を実現するためには深い充放電が必要となり、鉛蓄電池のみでは、高いＳＯＣに維持することが困難な場合がある。そこで、従来のある方法では、鉛蓄電池にスイッチを介して高エネルギー密度のニッケル水素電池を並列接続して車載用蓄電システムを構成している（下記特許文献１参照）。
【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】
【０００４】
ところで、並列接続された鉛蓄電池とニッケル水素電池を定電圧充電する場合、ニッケル水素電池のほうが充電受入性に優れているので、鉛蓄電池より早く満充電状態に到達することが多い。ニッケル水素電池が満充電状態に到達した後、鉛蓄電池の充電を継続するには、並列接続されたニッケル水素電池が過充電状態にならないように充電電圧を調整する必要がある。このため、ニッケル水素電池が満充電状態に到達した後は、所望電圧による鉛蓄電池の定電圧充電を実行できないこともあり、鉛蓄電池の充電効率が低下する恐れもある。
【０００５】
そこで本発明は、並列接続されたニッケル水素電池などの二次電池の補助電池が満充電状態に到達した後、充電効率の低下を抑制しながら、鉛蓄電池を定電圧充電することが可能な車載用蓄電システムを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に係る車載用蓄電システムは、鉛蓄電池および前記鉛蓄電池と並列接続される補助電池を有する車載用電源部と、前記鉛蓄電池の充電状態および前記補助電池の充電状態を検出する検出部と、前記補助電池の充電状態が、前記補助電池の充電を開始すべき第１充電状態に遷移すると、前記車載用電源部に第１電圧を印加して前記車載用電源部に対する定電圧充電を開始し、前記補助電池の充電状態を、前記補助電池の充電を停止すべき第２充電状態に遷移させる第１処理を実行し、前記補助電池の充電状態が前記第２充電状態に遷移すると、前記定電圧充電を停止し、前記車載用電源部に、前記第１電圧より低い第２電圧を印加して前記補助電池を第１充電状態に遷移させる第２処理を実行し、前記鉛蓄電池の充電状態が、前記鉛蓄電池の充電を停止すべき第３充電状態に遷移するまで、前記第１処理と前記第２処理を繰り返す充放電制御部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、並列接続されたニッケル水素電池などの補助電池が満充電状態に到達した後、充電効率の低下を抑制しながら、鉛蓄電池を定電圧充電することが可能な車載用蓄電システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は本発明の実施形態に係る車両用蓄電システムが搭載された車両を説明するための図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る車載用電源部の鉛蓄電池と補助電池それぞれの充電率の時間的推移を説明するための図である。
【図３】図３は車載用電源部の定電圧充電制御に関わる動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に概要について述べる。無負荷時の蓄電池の端子電圧は、ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、開放電圧とも言う）と呼ばれる。一方、充電時又は放電時の蓄電池の端子電圧は、ＣＣＶ（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、閉路電圧とも言う）と呼ばれる。蓄電池に流れる電流をＩｄとし内部抵抗をＲｄとすると、ＯＣＶとＣＣＶは下記（１）式で表される関係を有する。
【００１０】
ＣＣＶ＝ＯＣＶ±Ｉｄ×Ｒｄ    ・・・（１）
ここで、＋は充電、―は放電を示す。また、Ｉｄ×Ｒｄは分極電圧と呼ばれる。分極電圧は、放電時においてＯＣＶを降下させ、充電時はＯＣＶを上昇させる。
【００１１】
定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池に対して定電圧充電を行う場合、鉛蓄電池のＣＣＶが１３．５Ｖから１４．５Ｖになるように電圧を印加することが多い。（１）式から明らかなように、ＣＣＶとＯＣＶとの差が大きくなるほど、また内部抵抗が小さくなるほど充電電流が大きくなる。つまり、高い電圧を印加するほど定電圧充電の所要時間を短縮化できる。
【００１２】
しかしながら、鉛蓄電池に並列接続されたニッケル水素電池が満充電状態になった後も、例えば、１４．５Ｖの高い電圧を印加したまま定電圧充電を継続すると、ニッケル水素電池が過充電状態になる恐れがある。一方、ニッケル水素電池が過充電状態にならない電圧を印加して鉛蓄電池の定電圧充電を行うと、定電圧充電の所要時間が長くなる。鉛蓄電池は、劣化の進行を抑制するため、高いＳＯＣの範囲内（例えば、８０％以上）で充放電を行う必要があり、充電時のＯＣＶや内部抵抗が高い。そのため、鉛蓄電池に対して定電圧充電を行うときのＣＣＶが低くなると、充電電流が小さくなるから定電圧充電の所要時間が長くなる。鉛蓄電池に対する定電圧充電の所要時間が長くなると充電効率が低下するとも言え、鉛蓄電池に並列接続されたニッケル水素電池が満充電状態になった後も高い電圧を印加したまま定電圧充電を継続することが望まれる。
【００１３】
そこで本発明の実施形態に係る車両用蓄電システムは、例えば、１４．５Ｖの高い電圧を印加して定電圧充電を実行し、充電必要状態にあるニッケル水素電池を満充電状態に遷移させる第１処理と、鉛蓄電池に印加する電圧を第１電圧より低く、かつ、鉛蓄電池のＯＣＶより高い第２電圧に変更し、満充電状態にあるニッケル水素電池を充電必要状態に遷移させる第２処理を交互に繰り返す。これにより、並列接続されたニッケル水素電池を過充電状態にすることなく、高い電圧を印加して鉛蓄電池の定電圧充電を実現できるので、鉛蓄電池に対する充電効率の低下を抑制できる。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車載用蓄電システム６０が搭載された車両１を説明するための図である。車両１は、エンジンを主たる動力源とし、モータを補助的動力源とするハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を想定する。車両１は、エンジン１０、スタータモータ２０、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３０、電装負荷４０、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、電子制御ユニットとも言う）５０、および車載用蓄電システム６０を備える。車載用蓄電システム６０は、スタータモータ２０、ＩＳＧ３０、および電装負荷４０に電力を供給する車載用電源部７０と、鉛蓄電池７１の電圧値などを計測したり、車載用電源部７０の充放電制御を行う電源制御部８０を備える。スタータモータ２０、ＩＳＧ３０、および電装負荷４０は、車載用電源部７０と並列に接続される。
【００１５】
スタータモータ２０は、ユーザによりイグニションスイッチが操作されるとエンジン１０を始動する。ＩＳＧ３０は、発電機能と電動機能とを兼有する。車両１が走行中に図示しないブレーキペダルが操作されて減速を開始すると、車輪からＩＳＧ３０にトルクが伝えられ、ＩＳＧ３０は、発電機能により発電する。ＩＳＧ３０の発電電力が電装負荷４０の消費電力を超える場合、その超過分が車載用電源部７０に充電される。これによって、エネルギーの回生が行われる。なお、電動機能が必要ない場合、ＩＳＧ３０を発電機能のみ有するオルタネータに置き換えることもできる。
【００１６】
車両１が停止すると、ＥＣＵ５０のアイドルストップ制御によって、エンジン１０が自動停止する。車両１の発進時には、ＩＳＧ３０の電動機能により、車両１が駆動され、かつ、エンジン１０が始動される。また、車両１が走行中に図示しないアクセルペタルが操作されると、ＥＣＵ５０のアシスト制御によって、エンジン１０とＩＳＧ３０との間でトルクが配分される。ＩＳＧ３０は、配分されたトルクを電動機能により発生し、車両１をエンジン１０とともに駆動する。
【００１７】
電装負荷４０は、例えば空気調和機及び室内灯等、車両１に装備された電装品等の負荷を含む。車載用電源部７０から供給される電力は、電装負荷４０の電源に使用される。
【００１８】
ＥＣＵ５０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、所定の制御プログラムが保存されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に保存するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、これらの周辺回路等を備える。ＥＣＵ５０は、電源制御部８０と互いに通信可能に構成される。ＥＣＵ５０は、エンジン１０、スタータモータ２０、ＩＳＧ３０、および電装負荷４０を含む車両１の全体の動作を制御する。例えば、ＥＣＵ５０は、車両１が交差点等で所定時間停止する等の所定の停止条件を満たすとエンジン１０を自動停止し、かつ、図示しないブレーキペダルの操作解除等の所定の始動条件を満たすと再びエンジン１０を始動するアイドルストップ制御を行う。ＥＣＵ５０は、アイドルストップ制御等を行う際、適宜、電源制御部８０から受け取った、鉛蓄電池７１の電圧値などが含まれる電池状態情報を参照する。例えば、ＥＣＵ５０は、電池状態情報に基づき、車載用電源部７０の残容量が少なくアイドルストップ状態からエンジン１０を再始動させる際に、ＩＳＧ３０へ十分な電力を供給できないと判断すると、アイドルストップ状態への移行を禁止する。
【００１９】
ＩＳＧ制御部５１は、電源制御部８０の指示に基づき、ＩＳＧ３０の発電機能を制御する。ＩＳＧ制御部５１は、ＩＳＧ３０の図示しないロータコイルの励磁電流を制御してＩＳＧ３０の出力電圧を制御する。電源制御部８０よりＩＳＧ３０の出力電圧を高くするように指示されると、ＩＳＧ制御部５１は、ロータコイルの励磁電流を大きくする。一方、電源制御部８０よりＩＳＧ３０の出力電圧を低くするように指示されると、ＩＳＧ制御部５１は、ロータコイルの励磁電流を小さくする。通信部５２は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークを介して電源制御部８０との間で通信するための信号処理（例えば、フレームの形成や差動伝送方式への変換）を行う。通信部５２は、電源制御部８０から受け取った電池状態情報をＩＳＧ制御部５１に出力する。
【００２０】
車載用電源部７０は、定格電圧を１２Ｖとする鉛蓄電池７１と、鉛蓄電池７１とエネルギー密度などの電気特性が異なり、鉛蓄電池７１と並列に接続された補助電池７２を含む。本実施形態に係る車載用電源部７０は、補助電池７２として鉛蓄電池７１よりエネルギー密度の高いニッケル水素電池を利用することを想定する。ニッケル水素電池の定格電圧は１．２Ｖ／セルである。したがって、補助電池７２は、直列接続された１０個のニッケル水素電池を含む。なお、補助電池７２は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池やキャパシタ等を用いても実現できる。
【００２１】
車載用電源部７０は、鉛蓄電池７１に直列に接続され、鉛蓄電池７１に流れる電流の値を検出する電流センサ７３と、補助電池７２に直列に接続され、補助電池７２に流れる電流の値を検出する電流センサ７４を含む。電流センサ７３、７４は、例えば、シャント抵抗で構成される。また、車載用電源部７０は、鉛蓄電池７１および補助電池７２に並列に接続され、並列接続された鉛蓄電池７１および補助電池７２の端子電圧の値を検出する電圧センサ７５を含む。
【００２２】
電源制御部８０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ、所定の制御プログラムが保存されたＲＯＭ、データを一時的に保存するＲＡＭ、これらの周辺回路等を備える。電源制御部８０は、取得部８１、検出部８２、充放電制御部８３、通信部８４、および記憶部８５を含む。
【００２３】
取得部８１は、電流センサ７３から受け取った電流の値をＡＤ変換し、デジタル化された電流値（Ｉｐ、第１電流値とも言う）を求め、検出部８２に出力する。同様に、取得部８１は、電流センサ７４から受け取った電流の値からデジタル化された電流値（Ｉｎ、第２電流値とも言う）を求め、検出部８２に出力する。また、取得部８１は、電圧センサ７５から受け取った端子電圧の値をＡＤ変換し、デジタル化された電圧値（Ｖｏ、全体電圧値とも言う）を求め、検出部８２に出力する。
【００２４】
検出部８２は、例えば、取得部８１から受け取った第１電流値Ｉｐを積算し、鉛蓄電池７１の充電率（ＳＯＣｐ）を検出する。同様に、検出部８２は、取得部８１から受け取った第２電流値Ｉｎを積算し、補助電池７２の充電率（ＳＯＣｎ）を検出する。
【００２５】
また、検出部８２は、例えば、鉛蓄電池７１の端子電圧と鉛蓄電池７１に流れる電流との対応関係を示すＩ−Ｖテーブルを参照し、取得部８１から受け取った全体電圧値Ｖｏと第１電流値Ｉｐに基づき、鉛蓄電池７１の内部抵抗（Ｒｐ）を検出する。同様に、検出部８２は、取得部８１から受け取った全体電圧値Ｖｏと第２電流値Ｉｎに基づき、補助電池７２の内部抵抗（Ｒｎ）を検出する。また、検出部８２は、例えば、取得部８１から受け取った全体電圧値Ｖｏ、第１電流値Ｉｐ、および検出した内部抵抗Ｒｐを（１）式に代入し、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐに対応する鉛蓄電池７１の開放電圧（ＯＣＶｐ）を検出する。検出部８２は、取得部８１から受け取った第１電流値Ｉｐなどと算出した充電率ＳＯＣｐなどから電池状態情報を構成し、充放電制御部８３に出力する。
【００２６】
充放電制御部８３は、検出部８２から受け取った電池状態情報に基づき、通信部８４を介してＥＣＵ５０に指示を送り、ＩＳＧ３０の出力電圧を調整して車載用電源部７０の充放電を制御する。電装負荷４０などへの放電により、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐおよび補助電池７２の充電率ＳＯＣｎがそれぞれの制御目標範囲の下限より低くなると、充放電制御部８３は、ＥＣＵ５０に対してＩＳＧ３０の出力電圧を上げるように指示し、車載用電源部７０からの放電を制限する。
【００２７】
他方、ＩＳＧ３０からの充電により、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐおよび補助電池７２の充電率ＳＯＣｎがそれぞれの制御目標範囲の上限より高くなると、充放電制御部８３は、ＥＣＵ５０に対してＩＳＧ３０の出力電圧を下げるように指示し、車載用電源部７０への充電を制限する。
【００２８】
説明の便宜上、以下では、鉛蓄電池７１の充電率の制御目標範囲（第１制御目標範囲とも言う）は８０％から９５％を想定し、補助電池７２の充電率の制御目標範囲（第２制御目標範囲とも言う）は２０％から１００％を想定するが、これら範囲に限定されない。
【００２９】
充放電制御部８３は、補助電池７２の充電率の関するしきい値を参照し、補助電池７２の充電状態を判断する。具体的に説明すると、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが、第１しきい値より小さいと、充電を開始すべき充電状態（第１充電状態とも言う）にあると判断する。充放電制御部８３は、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが、第２しきい値より大きいと、充電を停止すべき充電状態（第２充電状態とも言う）にあると判断する。ここで、第１しきい値として、第２制御目標範囲の下限値（２０％）を採用することができ、第２しきい値として、第２制御目標範囲の上限値（１００％）を採用することができる。同様に、充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが、第３しきい値より大きいと、充電を停止すべき充電状態（第３充電状態とも言う）にあると判断する。充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが、第１しきい値より小さいと、充電を開始すべき充電状態（第４充電状態とも言う）にあると判断する。第３しきい値として、第１制御目標範囲の上限値（９５％）を採用することができ、第４しきい値として、第１制御目標範囲の下限値（８０％）を採用することができる。
【００３０】
充放電制御部８３は、補助電池７２が第１充電状態にあり、鉛蓄電池７１が第４充電状態にあると判断すると、車載用電源部７０に対して定電圧充電を実行する。図２は、この定電圧充電を行ったときの、鉛蓄電池７１と補助電池７２それぞれの充電率の時間的推移を説明するための図である。ここで、Ｓ１＝５％＜Ｓ２＝３０％＜Ｓ３＝８０％＜Ｓ４＝９５％＜Ｓ５＝１００％である。以下、図２を参照しながら、充放電制御部８３が実行する定電圧充電の具体的な説明を行う。
【００３１】
タイミングＴ１において、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが第４しきい値より小さく、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが第１しきい値より小さいものとする。この場合、タイミングＴ１において、充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１は第１充電状態にあり、補助電池７２は第４充電状態にあると判断する。すると、充放電制御部８３は、ＩＳＧ３０の出力電圧を、第１電圧まで高くするようにＥＣＵ５０に対して指示を行う。すなわち、充放電制御部８３は、車載用電源部７０に対して第１電圧を印加し、定電圧充電する処理を行う（第１処理とも言う）。ここで、第１電圧として、例えば、１４．５Ｖを採用することができる。
【００３２】
鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐと補助電池７２の充電率ＳＯＣｎはともに増加するが、補助電池７２の充電受入性は鉛蓄電池７１より優れているため、図２に示すように、単位時間当たりの充電率の上昇度は、補助電池７２のほうが大きくなる。このため、タイミングＴ２において、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎは第２しきい値より大きくなる。すると、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が第１充電状態から第２充電状態に遷移したと判断し、ＩＳＧ３０の出力を、第２電圧まで低くするようにＥＣＵ５０に対して指示を行う。すなわち、充放電制御部８３は、車載用電源部７０に対して第２電圧を印加し、補助電池７２から電装負荷４０などに放電させる処理を行う（第２処理とも言う）。ここで、第２電圧は、第１電圧より低く、タイミングＴ２における鉛蓄電池７１の充電率に対応する開放電圧ＯＣＶｐ以上の範囲（電圧範囲とも言う）に含まれる電圧が採用される。
【００３３】
ＩＳＧ３０の出力電圧を第２電圧まで低くする理由は、第１電圧による定電圧充電を継続すると補助電池７２が過充電となるので、一時的に、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎを下げるためである。定電圧充電の所要時間を短縮化するためには、補助電池７２からの放電が多くなり、鉛蓄電池７１からの放電が少なくなる電圧、つまり、電圧範囲のうち鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐにできるだけ近い電圧を第２電圧として採用することが好ましい。鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐに近い電圧であれば、第２電圧は、開放電圧ＯＣＶｐより高くてもよく、低くてもよい。第２電圧は、第１電流値Ｉｐを参照しながらＩＳＧ３０の出力電圧を調整し、鉛蓄電池７１の第１電流値Ｉｐがゼロになるときの電圧が採用されてもよい。第２電圧は、第１電流Ｉｐがゼロでなくても、所定値（例えば、５Ａ）より小さい場合の電圧が採用されてもよい。所定値は、第１電流Ｉｐが、補助電池７２の第２電流値Ｉｎに定格容量比（鉛蓄電池７１の定格容量／補助電池７２の定格容量）を乗じて算出した値より十分小さくなる値（例えば、１／２０より小さくなる値）に基づき設定することができる。第１電流Ｉｐが所定値より小さければ、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐはほとんど減少せず、主に補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが減少することになる。結果、定電圧充電の所要時間を短縮化できる。
【００３４】
車載用電源部７０に対して第２電圧を印加することで、図２に示すように、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎは減少し、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐはほぼそのまま維持される。このため、タイミングＴ３において、補助電池７２の充電率ＳＯＣｐは第１しきい値より小さくなる。すると、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が第２充電状態から第１充電状態に遷移したと判断し、ＩＳＧ３０の出力電圧を、第１電圧まで高くするようにＥＣＵ５０に対して指示を行う。すなわち、充放電制御部８３は、第１処理を実行する。
【００３５】
以降、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が第１充電状態から第２状態に遷移したと判断すると第２処理を実行し、第２充電状態から第１充電状態に遷移したと判断すると第１処理を実行する。つまり、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が遷移するごとに、第１処理と第２処理を繰り返す。
【００３６】
これにより、タイミングＴ８において、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが第３しきい値より大きくなる。すると、充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１の充電状態が第３状態に遷移したと判断し、ＩＳＧ３０の出力を、第３電圧まで低くするようにＥＣＵ５０に対して指示を行う。すなわち、充放電制御部８３は、車載用電源部７０に対する充電を完了し、鉛蓄電池７１および補助電池７２それぞれが放電可能になるように、ＩＳＧ３０の出力電圧を下げる。ここで、第３電圧として、例えば、１２〜１３Ｖの電圧を採用することができる。
【００３７】
図１に戻る。通信部８４は、充放電制御部８３から受け取ったＥＣＵ５０に対する指示や電池状態情報をＥＣＵ５０に出力する。記憶部８５は、例えば、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性の書き換え可能な記憶装置で構成され、Ｉ−Ｖテーブルや第１〜４しきい値を記憶する。
【００３８】
以上の構成による車載用蓄電システム６０の動作を説明する。図３は、車載用電源部の定電圧充電制御に関わる動作フローチャートである。充放電制御部８３は、車載用電源部７０に対する定電圧充電を開始し、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎを第１しきい値と比較する（Ｓ１０）。補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが第１しきい値より小さければ（Ｓ１０のＹ）、充放電制御部８３は、ＩＳＧ３０の出力電圧を第１電圧まで高くするようにＥＣＵ５０に対して指示する（Ｓ１１）。充放電制御部８３は、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎを第２しきい値と比較する（Ｓ１２）補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが第２しきい値より大きければ（Ｓ１２のＹ）、充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐを第３しきい値と比較する（Ｓ１３）。鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが第３しきい値以下であれば（Ｓ１３のＮ）、充放電制御部８３は、ＩＳＧ３０の出力電圧を第２電圧まで低くするようにＥＣＵ５０に対して指示する。他方、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが第３しきいより大きければ（Ｓ１３のＹ）、充放電制御部８３は、車載用電源部７０に対する定電圧充電を終了する。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が第１充電状態に遷移すると、車載用電源部７０に第１電圧を印加し、車載用電源部７０対して定電圧充電する第１処理を実行する。充放電制御部８３は、補助電池７２の充電状態が第１充電状態に遷移すると、車載用電源部７０に対して第２電圧を印加し、補助電池７２に対する充電を停止し、かつ、補助電池７２から電装負荷４０などに放電させる第２処理を実行する。充放電制御部８３は、鉛蓄電池７１の充電状態が第３充電状態に遷移するまで第１処理と第２処理を繰り返す。このため、並列接続された補助電池７２が過充電になることを防止しながら、鉛蓄電池７１に対する定電圧充電を高い電圧で実行できるので、充電所要時間が長くなることを抑制でき、結果として鉛蓄電池７１に対する充電効率の低下を抑制できる。また、鉛蓄電池７１と補助電池７２との間にスイッチを挿入する必要がなくなり、鉛蓄電池７１と補助電池７２の接続構成を簡易、低コスト化できる。また、補助電池７２の過充電を防止するためスイッチを開放する必要がなくなり、スイッチ開放時の動作音を起因とする利用者の不快感を解消でき、スイッチの開閉に伴う電気的なノイズの発生を抑制できる。検出部８２は、鉛蓄電池７１の充電状態として鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐを検出し、補助電池７２の充電状態として補助電池７２の充電率ＳＯＣｎを検出する。充放電制御部８３は、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが第１しきい値より小さくなると、補助電池７２の充電状態が第１充電状態に遷移したと判断し、補助電池７２の充電率ＳＯＣｎが第２しきい値より大きくなると、補助電池７２の充電状態が第２充電状態に遷移したと判断し、鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐが第３しきい値より大きくなると、鉛蓄電池７１の充電状態が第３充電状態に遷移したと判断する。このため、鉛蓄電池７１と補助電池７２の充電状態に応じた充放電制御を実現でき、鉛蓄電池７１や補助電池７２が過充電状態あるいは過放電状態となることを確実に防止できる。検出部８２は、鉛蓄電池７１の充電状態に対応する鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐを検出する。充放電制御部８３は、第２電圧を第１電圧より低く、かつ、鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐより高くなるように設定する。その際に、第２電圧を鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐ近傍に設定することで、鉛蓄電池７１からの放電電流を小さくできる。鉛蓄電池７１の開放電圧ＯＣＶｐより高く設定することで、鉛蓄電池７１からの放電電流をゼロにできる。結果、第２処理において鉛蓄電池７１の充電率ＳＯＣｐはほぼそのまま維持され、補助電池７２のＳＯＣｎは減少することになるので、鉛蓄電池７１に対する充電所要時間が長くなることを抑制できる。充放電制御部８３は、第１電圧および第２電圧が車載用電源部７０に印加されるようにＥＣＵ５０を介してＩＳＧ３０の出力電圧を調整するので、定電圧充電を実行する際の電圧調整が簡単にできる。充放電制御部８３は、車載用電源部７０に第２電圧が印加されるようにＥＣＵ５０を介してＩＳＧ３０の出力を調整するので、補助電池７２から電装負荷４０などへの放電を簡単にできる。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４１】
上述の実施の形態では第１〜４しきい値を固定する例を説明した。この点、鉛蓄電池７１および補助電池７２それぞれの表面温度や劣化状態を検出し、検出した表面温度や劣化状態に応じて第１〜４しきい値を補正してもよい。
【００４２】
また、上述の実施の形態では車両１は、ＥＣＵ５０とは別に、電源制御部８０を備えている例を説明した。この点、ＥＣＵ５０が、電源制御部８０の各機能ブロックを備えるように構成して、電源制御部８０をなくしてもよい。
【００４３】
なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
鉛蓄電池および前記鉛蓄電池と並列接続される補助電池を有する車載用電源部と、前記鉛蓄電池の充電状態および前記補助電池の充電状態を検出する検出部と、前記補助電池の充電状態が、前記補助電池の充電を開始すべき第１充電状態に遷移すると、前記車載用電源部に第１電圧を印加して前記車載用電源部に対する定電圧充電を開始し、前記補助電池の充電状態を、前記補助電池の充電を停止すべき第２充電状態に遷移させる第１処理を実行し、前記補助電池の充電状態が前記第２充電状態に遷移すると、前記定電圧充電を停止し、前記車載用電源部に、前記第１電圧より低い第２電圧を印加して前記補助電池を第１充電状態に遷移させる第２処理を実行し、前記鉛蓄電池の充電状態が、前記鉛蓄電池の充電を停止すべき第３充電状態に遷移するまで、前記第１処理と前記第２処理を繰り返す充放電制御部と、を備える車載用蓄電システム。
［項目２］
前記検出部は、前記鉛蓄電池の充電状態として前記鉛蓄電池の充電率を検出するとともに、前記補助電池の充電状態として前記補助電池の充電率を検出し、前記充放電制御部は、前記補助電池の充電率が第１しきい値より小さくなると、前記補助電池の充電状態が前記第１充電状態に遷移したと判断するとともに、前記補助電池の充電率が第２しきい値より大きくなると、前記補助電池の充電状態が第２充電状態に遷移したと判断し、前記鉛蓄電池の充電率が第３しきい値より大きくなると、前記鉛蓄電池の充電状態が第３充電状態に遷移したと判断する、項目１に記載の車載用蓄電システム。
［項目３］
前記検出部は、前記鉛蓄電池の充電状態に対応する前記鉛蓄電池の開放電圧を検出し、
前記充放電制御部は、前記第２電圧を前記第１電圧より低く、かつ、前記鉛蓄電池の開放電圧以上になるように設定する、
項目２に記載の車載用蓄電システム。
［項目４］
前記充放電制御部は、前記第１電圧および前記第２電圧が前記車載用電源部に印加されるように、前記車載用電源部に並列接続される発電機の出力電圧を調整する、項目３に記載の車載用蓄電システム。
［項目５］
前記充放電制御部は、前記補助電池から前記車載用電源部に並列接続される電装負荷に放電させて前記補助電池の充電状態を前記第２状態に遷移させるように、前記発電機の出力電圧を調整する、項目４に記載の車載用蓄電システム。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る車載用蓄電システムは、アイドリングストップ機能やエネルギー回生機能を有する電動車両等に有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    エンジン
２０    スタータモータ
３０    ＩＳＧ
４０    電装負荷
５０    ＥＣＵ
５１    ＩＳＧ制御部
５２    通信部
６０    車載用蓄電システム
７０    車載用電源部
７１    鉛蓄電池
７２    補助電池
７３    電流センサ
７４    電流センサ
７５    電圧センサ
８０    電源制御部
８１    取得部
８２    検出部
８３    充放電制御部
８４    通信部
８５    記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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