(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機（１０）と、鉛蓄電池（１１）と、第２蓄電池（１２）とを備え、前記発電機に対して前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池とを並列接続するとともに、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池から電気負荷（１４）への電力供給を可能とした電源装置であって、
前記第２蓄電池の残存容量を全残存容量範囲内に定められた所定の使用範囲にすべく、前記第２蓄電池への充電量を制限して過充電保護するとともに前記第２蓄電池から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（２０）と、
前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池とを電気接続する接続経路（２１）に設けられ、閉状態及び開状態のいずれかになることで前記両蓄電池の通電及び遮断を切り替える開閉手段（１５）と、
前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段（２０）と、
を備え、
前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池は、
前記第２蓄電池の全残存容量範囲において前記使用範囲よりも残存容量の低い側の領域に、前記第２蓄電池の開放電圧と前記鉛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蓄電池の前記使用範囲では前記第２蓄電池の開放電圧が前記鉛蓄電池の開放電圧よりも高く、
かつ、前記発電機による充電時における前記第２蓄電池の内部抵抗値が前記鉛蓄電池の内部抵抗値よりも小さく、
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、前記発電機による発電時の調整電圧以下になるよう、
各蓄電池の開放電圧及び内部抵抗値が定められており、
前記開閉制御手段は、前記発電機による発電時及び前記電気負荷を駆動させる負荷駆動時の少なくともいずれかにおいて前記開閉手段を閉状態にする通電処理を実施することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第２蓄電池の前記使用範囲において、当該使用範囲内に存在する中間点（Ｐ３）よりも残存容量の低い側と高い側とで残存容量に対する開放電圧の変化の傾きが相違しており、前記低い側では前記高い側に比べて残存容量に対する開放電圧の変化の傾きが大きいものとなっている請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２蓄電池の全残存容量範囲において残存容量に対する開放電圧の変化を示す電圧特性線は、変化の傾きを急変させる第１変曲点（Ｐ１）と第２変曲点（Ｐ２）とを有しており、それら各変曲点は、前記全残存容量範囲において前記使用範囲よりも残存容量の低い側、及び高い側にそれぞれ定められている請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２蓄電池は電圧特性として、前記残存容量に対する開放電圧の変化の傾きの小さい第１領域と、その第１領域よりも前記残存容量に対する開放電圧の変化の傾きの大きい第２領域とを有しており、
前記第２蓄電池が前記第１領域に属する状態にある場合に、前記第２蓄電池において充放電電流の積算に基づいて、前記第２蓄電池の残存容量を算出する第１算出手段と、
前記第２蓄電池が前記第２領域に属する状態にある場合に、前記第２蓄電池における残存容量と開放電圧との関係を定めた相関特性を用い、前記第２蓄電池の開放電圧に基づいて、前記第２蓄電池の残存容量を算出する第２算出手段と、
を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第２蓄電池において、充放電電流が流れる状況下での開放電圧の変化量若しくはその相当値を算出しその開放電圧の変化量若しくは相当値に基づいて、又は、残存容量と開放電圧との関係を定めた相関特性を用い残存容量若しくは開放電圧に基づいて、前記第２蓄電池が前記第１領域に属する状態にあるか前記第２領域に属する状態にあるかを判定する領域判定手段を備える請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第２蓄電池は、
前記使用範囲に重複する領域として、前記残存容量の高い高ＳＯＣ領域と、その高ＳＯＣ領域よりも前記残存容量が低く、かつ高ＳＯＣ領域に比べて前記残存容量に対する開放電圧の変化の傾きが大きい低ＳＯＣ領域とを有するとともに、
前記低ＳＯＣ領域よりもさらに低ＳＯＣ側、及び前記高ＳＯＣ領域よりもさらに高ＳＯＣ側に、前記残存容量に対する開放電圧の変化の傾きが前記使用範囲内よりも急峻な急峻領域を有しており、
前記第１算出手段は、前記第２蓄電池の残存容量が前記高ＳＯＣ領域に入っている場合に、前記第１領域に属する状態にあるとして前記第２蓄電池の残存容量を算出し、
前記第２算出手段は、前記第２蓄電池の残存容量が前記低ＳＯＣ領域に入っている場合、及び前記急峻領域に入っている場合に、前記第２領域に属する状態にあるとして前記第２蓄電池の残存容量を算出する請求項４又は５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記第１算出手段は、前記第２蓄電池の残存容量が前記高ＳＯＣ領域に入っている場合に、前記充放電電流の積算に基づいて前記残存容量を算出する第１算出処理と、前記相関特性を用いて前記残存容量を算出する第２算出処理とのうち、前記第１算出処理により前記第２蓄電池の残存容量を算出し、
前記第２算出手段は、前記第２蓄電池の残存容量が前記低ＳＯＣ領域に入っている場合に、前記第１算出処理と前記第２算出処理との両方を用いて前記第２蓄電池の残存容量を算出する一方、前記第２蓄電池の残存容量が前記急峻領域に入っている場合に、前記第１算出処理と前記第２算出処理とのうち前記第２算出処理により前記第２蓄電池の残存容量を算出する請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
車両に搭載される車載電源装置であり、
前記車両は、所定の自動停止条件の成立に伴いエンジンを自動停止させるとともに、その自動停止後において所定の再始動条件の成立に伴い始動装置（１０）の駆動によりエンジンを自動再始動させる自動停止再始動機能を有しており、
前記接続経路において前記開閉手段を挟んで一方の側に前記始動装置が接続され、他方の側に前記始動装置とは異なる負荷である前記電気負荷が接続されており、
前記開閉制御手段は、前記始動装置の駆動によるエンジン始動時に前記開閉手段を開状態にする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記発電機は、前記エンジンに駆動連結され、前記始動装置としての機能を具備するものであり、
前記接続経路において前記開閉手段よりも前記第２蓄電池の側に前記発電機が接続され、前記鉛蓄電池の側に前記電気負荷が接続されている請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記エンジンの自動停止中に許容される最大放電許容量を定めるとともに、前記第２蓄電池の前記使用範囲の下限値に対して前記最大放電許容量を加算した残存容量を、当該使用範囲の実質下限値としておき、
前記エンジンの運転状態下で、前記使用範囲内において前記実質下限値を下回らないように前記第２蓄電池の残存容量を制御する放電制御手段（２０）を備える請求項８又は９に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載等に搭載される電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載される車載電源システムとして、複数の蓄電池（例えば鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池）を用い、これら各蓄電池を使い分けながら車載の各種電気負荷に対して電力を供給する構成が知られている。具体的には、発電機能を有する回転機及びリチウムイオン蓄電池と鉛蓄電池とを接続する接続経路に半導体スイッチを設け、この半導体スイッチの開閉により回転機及びリチウムイオン蓄電池と鉛蓄電池とを電気的に導通状態する構成としている。これにより、頻繁な充放電（累積充放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池について早期劣化の抑制を図っている。
【０００３】
また、特許文献１に記載の技術では、鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池（第２蓄電池）との残存容量使用範囲において、鉛蓄電池の開放電圧とリチウムイオン蓄電池の開放電圧とが一致するポイントを設け、さらにリチウムイオン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「Ｌｉ開放電圧＞Ｐｂ開放電圧」となるようにして電池特性が定められている。そしてこれにより、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止してコスト低減を図りつつも、リチウムイオン蓄電池から鉛蓄電池に流れ込む電流量を極少値に抑え、鉛蓄電池が過充電状態になることを抑制するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４７１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、第２蓄電池の通常使用する使用範囲内において「Ｌｉ開放電圧＞Ｐｂ開放電圧」となる領域と「Ｌｉ開放電圧＜Ｐｂ開放電圧」となる領域とがそれぞれ存在している。そのため、「Ｌｉ開放電圧＜Ｐｂ開放電圧」の状態になると、リチウムイオン蓄電池の側から優先して放電を行うことができなくなり、鉛蓄電池での累積放電量が増加することに起因する鉛蓄電池の劣化が懸念される。
【０００６】
また、上記のように第２蓄電池の使用範囲内において「Ｌｉ開放電圧＞Ｐｂ開放電圧」となる領域と「Ｌｉ開放電圧＜Ｐｂ開放電圧」となる領域とが存在する場合に、鉛蓄電池の累積放電量を減らすには、例えば「Ｌｉ開放電圧＜Ｐｂ開放電圧」となる際に鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池との接続を遮断する（接続経路の半導体スイッチをオフする）ことが考えられる。ただしこの場合、半導体スイッチのオンオフが繰り返し行われることになるため、半導体スイッチのオフ故障や制御不良のおそれが生じ、こうしたオフ故障等に起因して電気負荷に対する電源失陥が生じることが懸念されることになる。そして、電源失陥の対策として、電源確保のためのバックアップ回路を設ける必要が生じ、コストアップが生じることが懸念される。
【０００７】
本発明は、鉛蓄電池と第２蓄電池とを有する電源装置において各蓄電池の充放電を適正に実施することを主たる目的とするものである。
【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説明する。
【０００９】
本発明の電源装置は、発電機（１０）と、鉛蓄電池（１１）と、第２蓄電池（１２）とを備え、前記発電機に対して前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池とを並列接続するとともに、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池から電気負荷（１４）への電力供給を可能としたものである。そして、前記第２蓄電池の残存容量を全残存容量範囲内に定められた所定の使用範囲にすべく、前記第２蓄電池への充電量を制限して過充電保護するとともに前記第２蓄電池から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（２０）と、前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池とを電気接続する接続経路（２１）に設けられ、閉状態及び開状態のいずれかになることで前記両蓄電池の通電及び遮断を切り替える開閉手段（１５）と、前記開閉手段の開閉を制御する開閉制御手段（２０）と、を備えている。
【００１０】
また、前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池は、
・前記第２蓄電池の全残存容量範囲において前記使用範囲よりも残存容量の低い側の領域に、前記第２蓄電池の開放電圧と前記鉛蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在し、
・前記第２蓄電池の前記使用範囲では前記第２蓄電池の開放電圧が前記鉛蓄電池の開放電圧よりも高く、
・前記発電機による充電時における前記第２蓄電池の内部抵抗値が前記鉛蓄電池の内部抵抗値よりも小さく、
・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、前記発電機による発電時の調整電圧以下になるよう、
各蓄電池の開放電圧及び内部抵抗値が定められており、
前記開閉制御手段は、前記発電機による発電時及び前記電気負荷を駆動させる負荷駆動時の少なくともいずれかにおいて前記開閉手段を閉状態にする通電処理を実施することを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、発電機による発電時と電気負荷を駆動させる負荷駆動時との少なくともいずれかにおいて、開閉手段を閉状態にし、鉛蓄電池と第２蓄電池とが互いに導通される状態とすることを可能にしている。この場合、これら両蓄電池において端子電圧に差があると、高電圧側の蓄電池から低電圧側の蓄電池へと電流の流れ込みが生じる。ただし本発明では、鉛蓄電池及び第２蓄電池において、
・第２蓄電池の全残存容量範囲（０〜１００％）において使用範囲（Ｗ２）よりも残存容量が少ない側の領域に第２蓄電池の開放電圧と鉛蓄電池の開放電圧とが一致するポイントが存在し、
・第２蓄電池の使用範囲（Ｗ２）では第２蓄電池の開放電圧が鉛蓄電池の開放電圧よりも高くなるようにしている。したがって、発電機の発電による充電時、及び負荷駆動のための放電時のいずれにおいても「第２蓄電池の開放電圧＞鉛蓄電池の開放電圧」の状態が維持される。この場合、第２蓄電池における残存容量の使用範囲の全域で、第２蓄電池から優先的に放電が行われ、鉛蓄電池の累積放電量を極力少なくすることができる。また、発電機による充電時における第２蓄電池の内部抵抗値が鉛蓄電池の内部抵抗値よりも小さいため、充電時には、第２蓄電池への充電が優先的に行われることになる。これらは鉛蓄電池の劣化を抑制する上で有効なものとなる。
【００１２】
鉛蓄電池及び第２蓄電池の各々の電圧特性線（残存容量と開放電圧との関係を示す特性線）で言えば、これらは全残存容量範囲において互いに完全に離れているのではなく、第２蓄電池の使用範囲よりも残存容量の低い側の領域で交差するようになっている。そのため、使用範囲内で第２蓄電池を優先的に用いて充放電を行わせる構成にしつつも、発電機による発電時の調整電圧との差が離れすぎないようになっている。これにより、充電の効率が高められるようになっている。
【００１３】
また、上記のような電池特性を組み合わせることで、開閉手段を開閉させる機会を大幅に減らすことが可能になり、開閉手段が開放（オフ）したままになることに起因する電源失陥の可能性を軽減できる。つまり、上記のとおり発電機の発電時及び負荷駆動時でいずれも開閉手段を閉状態に保持できるため、開閉手段の開故障（スイッチオフ故障）の可能性を低減でき、その開故障に起因して瞬時的又は継続的に電源失陥が生じるといった不都合を抑制できる。要するに、電気負荷への安定給電を実現できる。
【００１４】
なお、開閉手段の開故障に対応する技術としては、開閉手段を迂回するバイパス経路を設けるとともに、そのバイパス経路にバイパスリレーを設ける技術が提案されているが、かかる技術では、開故障の認定からバイパスリレーを閉じるまでの間に遅れが生じると、瞬時的に電源失陥が生じるおそれがある。また、バイパスリレーの動作遅れを補償するにはバックアップ回路等の構成の付加が必要になる。この点、本発明の構成では、電源失陥の可能性を軽減しつつ、構成の煩雑化を抑制できることとなる。
【００１５】
以上により、鉛蓄電池と第２蓄電池とを有する電源装置において各蓄電池の充放電を適正に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の電源システムを示す電気回路図。
【図２】鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。
【図３】鉛蓄電池とリチウムイオン蓄電池とのＩＶ特性の違いを示す図。
【図４】車両の走行状態とリチウムイオン蓄電池の充放電との対応関係を示すタイムチャート。
【図５】第２実施形態の電源システムを示す電気回路図。
【図６】リチウムイオン蓄電池の電圧特性を示す図。
【図７】ＳＯＣ算出の処理手順を示すフローチャート。
【図８】電源システムの別の構成を示す電気回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車載電源装置が搭載される車両は、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものであり、いわゆるアイドリングストップ機能を有している。
【００１８】
（第１実施形態）
図１に示すように、本電源システムは、回転機１０、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、スタータ１３、各種の電気負荷１４、ＭＯＳスイッチ１５、ＳＭＲスイッチ１６を備えている。このうち、リチウムイオン蓄電池１２と各スイッチ１５，１６とは、図示しない筐体（収容ケース）に収容されることで一体化され、電池ユニットＵとして構成されている。また、電池ユニットＵは、電池制御手段を構成する制御部２０を有しており、各スイッチ１５，１６と制御部２０とは同一の基板に実装された状態で筐体内に収容されている。
【００１９】
電池ユニットＵには外部端子として第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２が設けられており、第１端子Ｔ１には鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、第２端子Ｔ２には回転機１０が接続されている。なお、端子Ｔ１，Ｔ２はいずれも回転機１０の入出力の電流が流れる大電流入出力端子となっている。
【００２０】
回転機１０の回転軸は、図示しないエンジン出力軸に対してベルト等により駆動連結されており、エンジン出力軸の回転によって回転機１０の回転軸が回転する一方、回転機１０の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。この場合、回転機１０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動力出力機能とを備え、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を構成するものとなっている。
【００２１】
鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とは回転機１０に対して並列に電気接続されており、回転機１０の発電電力により各蓄電池１１，１２の充電が可能となっている。また、回転機１０は、各蓄電池１１，１２からの給電により駆動されるものとなっている。
【００２２】
鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、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。この場合、リチウムイオン蓄電池１２は第２蓄電池に相当し、これは鉛蓄電池１１よりも出力密度又はエネルギ密度の高い蓄電池であるとよい。
【００２３】
鉛蓄電池１１の構成として具体的には、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。なお本実施形態では、鉛蓄電池１１の蓄電容量がリチウムイオン蓄電池１２の蓄電容量よりも大きくなるような設定がなれている。
【００２４】
一方、リチウムイオン蓄電池１２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。リチウムイオン蓄電池１２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。リチウムイオン蓄電池１２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。
【００２５】
なお、図１中の符号１１ａ，１２ａは、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２の電池セル集合体を表し、符号１１ｂ，１２ｂは鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２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１１ａ，１２ａ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、蓄電池の内部抵抗値をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０としている。これらの式１，２に示すように、放電時の端子電圧Ｖｄは内部抵抗値Ｒが大きいほど小さい値となり、充電時の端子電圧Ｖｃは内部抵抗値Ｒが大きいほど大きい値となる。
【００２６】
電気負荷１４には、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負荷が含まれる。定電圧要求負荷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。この場合、電圧変動が抑えられていることで、上記各装置の安定動作が実現可能となっている。その他、電気負荷１４には、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。これらヘッドライト、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。
【００２７】
電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各端子Ｔ１，Ｔ２及びリチウムイオン蓄電池１２を相互に接続する接続経路２１，２２が設けられている。そして、このうち第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２とを接続する第１接続経路２１に開閉手段としてのＭＯＳスイッチ１５が設けられ、第１接続経路２１上の接続点Ｎ１（電池接続点）とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する第２接続経路２２にＳＭＲスイッチ１６が設けられている。これら各スイッチ１５，１６は、いずれも２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）を備え、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。この寄生ダイオードによって、各スイッチ１５，１６をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。
【００２８】
また、本電源システムでは、ＭＯＳスイッチ１５を介さずに鉛蓄電池１１と回転機１０とを接続可能にするバイパス経路２３が設けられている。具体的には、バイパス経路２３は、電池ユニットＵを迂回して、第１端子Ｔ１に接続される電気経路（鉛蓄電池１１等に接続される経路）と第２端子Ｔ２に接続される電気経路（回転機１０に接続される経路）とを電気接続するように設けられており、そのバイパス経路２３上には、鉛蓄電池１１側と回転機１０側との間の接続を遮断状態又は導通状態にするバイパススイッチ２４が設けられている。バイパススイッチ２４は常閉式のリレースイッチである。なお、バイパス経路２３及びバイパススイッチ２４を、電池ユニットＵ内においてＭＯＳスイッチ１５を迂回するように設けることも可能である。
【００２９】
制御部２０は、各スイッチ１５，１６のオン（閉鎖）とオフ（開放）との切り替えを実施する。この場合、制御部２０は、電気負荷１４に対して電力供給を行う放電時（負荷駆動時）であるか、回転機１０からの電力供給により充電される充電時であるか、アイドリングストップ制御でのエンジン停止状態で回転機１０によりエンジンを自動再始動させる再始動時であるかに応じて、ＭＯＳスイッチ１５のオンオフを制御する。その詳細は後述する。なお、ＳＭＲスイッチ１６は、通常時は基本的にオン（閉鎖）状態で維持され、電池ユニットＵや回転機１０等で何らかの異常が発生した場合にオフ（開放）されるようになっている。
【００３０】
また、制御部２０には、電池ユニット外のＥＣＵ３０が接続されている。つまり、これら制御部２０及びＥＣＵ３０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部２０及びＥＣＵ３０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有する電子制御装置である。アイドリングストップ制御とは、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。
【００３１】
回転機１０は、エンジン出力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、回転機１０においてロータがクエンジン出力軸により回転すると、ロータコイル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、回転機１０においてロータコイルに流れる励磁電流がレギュレータにより調整されることで、発電された直流電流の電圧が所定の調整電圧Ｖｒｅｇとなるよう調整される。
【００３２】
回転機１０で発電した電力は、電気負荷１４に供給されるとともに、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２に供給される。エンジンの駆動が停止して回転機１０で発電されていない時には、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４に電力供給される。鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４への放電量、及び回転機１０からの充電量は、ＳＯＣ（残存容量、満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合でもある）が過充放電とならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）となるよう適宜調整される。
【００３３】
この場合、制御部２０は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣを所定の使用範囲（後述する図２（ｂ）の使用範囲Ｗ２）にすべく、リチウムイオン蓄電池１２への充電量を制限して過充電保護するとともにリチウムイオン蓄電池１２からの放電量を制限して過放電保護するよう保護制御を実施する。保護制御について補足しておくと、制御部２０は、リチウムイオン蓄電池１２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、図示しない電流検出手段により検出される、リチウムイオン蓄電池１２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イオン蓄電池１２の端子電圧Ｖｄが下限電圧よりも低下した場合に、回転機１０からの充電により、リチウムイオン蓄電池１２の過放電保護を図るようにする。前記下限電圧は、ＳＯＣ使用範囲の下限値（１０％）に対応する電圧に基づき設定されるとよい。また、制御部２０は、調整電圧Ｖｒｅｇの可変設定を指示することにより、リチウムイオン蓄電池１２の端子電圧Ｖｃが上限電圧よりも上昇しないようにして過充電保護を実施する。前記上限電圧は、ＳＯＣ使用範囲の上限値（９０％）に対応する電圧に基づき設定されるとよい。
【００３４】
なお、鉛蓄電池１１については、図示しない別の電池制御部により同様の保護制御が実施される。
【００３５】
また、本実施形態では、車両の回生エネルギにより回転機１０を発電させて両蓄電池１１，１２（主にはリチウムイオン蓄電池１２）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、エンジン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。
【００３６】
本実施形態では、両蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いて充放電を行うようにしており、そのための構成として各蓄電池１１，１２の特性を以下のように定めている。詳細を図２及び図３を用いて説明する。
【００３７】
図２（ａ）中の横軸は鉛蓄電池１１のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池１１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２（ｂ）中の横軸はリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウムイオン蓄電池１２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、電圧特性線Ａ２の傾きを急変させる変曲点Ｐ１，Ｐ２の間では上昇の傾きが小さくなっている。
【００３８】
蓄電池１１，１２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、上述した保護制御により蓄電池１１，１２の充放電量を規制しており、鉛蓄電池１１のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)は例えばＳＯＣ８８％〜１００％であり、リチウムイオン蓄電池１２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。
【００３９】
鉛蓄電池１１ではＳＯＣ０％〜８８％が早期劣化を招く範囲である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一点鎖線部分（使用範囲Ｗ１(Pb)を示す部分）の拡大図でもあり、図２（ｂ）の横軸に示されるリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ＝０％の位置は、使用範囲Ｗ１(Pb)の８８％の値に相当する。
【００４０】
そして、以下の条件（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を満たすリチウムイオン蓄電池１２の電圧特性となるよう、リチウムイオン蓄電池１２の電池特性が設定されている。これらの設定は、両蓄電池１１，１２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、リチウムイオン蓄電池１２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。
【００４１】
＜条件（ａ）＞
リチウムイオン蓄電池１２の全ＳＯＣ範囲（０〜１００％）内においてＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)よりも低ＳＯＣ側の領域である特定領域に、リチウムイオン蓄電池１２の開放電圧Ｖ０(Li)と鉛蓄電池１１の開放電圧Ｖ０(Pb)とが一致するポイントＶｄｓが存在し、かつＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)では、その全域で「開放電圧Ｖ０(Li)＞の開放電圧Ｖ０(Pb)」となっている。なお、図２（ｂ）の特性では、各変曲点Ｐ１，Ｐ２は、使用範囲Ｗ２(Li)よりも低ＳＯＣ側、及び高ＳＯＣ側にそれぞれ定められている。また、電圧特性線Ａ２において変曲点Ｐ１よりも高ＳＯＣ側にポイントＶｄｓが定められている。ただしこれに代えて、変曲点Ｐ１よりも低ＳＯＣ側にポイントＶｄｓを定めることも可能である。
【００４２】
＜条件（ｂ）＞
リチウムイオン蓄電池１２の内部抵抗値Ｒ(Li)と鉛蓄電池１１の内部抵抗値Ｒ(Pb)とを、充電時には「Ｒ(Li)＜Ｒ(Pb)」となり、放電時には「Ｒ(Li)≦Ｒ(Pb)」となるよう設定する。この場合、蓄電池１１，１２のＩＶ特性の違いは図３に示すとおりである。図３中の実線Ｂ１は鉛蓄電池１１のＩＶ特性を、実線Ｂ２はリチウムイオン蓄電池１２のＩＶ特性を、実線Ｂ３は調整電圧Ｖｒｅｇを示しており、図３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。
【００４３】
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、リチウムイオン蓄電池１２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１１については充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)が放電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも大きくなっている。これにより、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。
【００４４】
補足すると、電気負荷１４の駆動時（放電時）においてはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)となるよう設定し、回転機１０による充電時においては、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)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イオン蓄電池１２の内部抵抗値Ｒ(Li)が鉛蓄電池１１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。
【００４５】
＜条件（ｃ）＞
リチウムイオン蓄電池１２に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が、回転機１０による発電時の調整電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。換言すれば、充電時におけるリチウムイオン蓄電池１２の端子電圧Ｖｃ(Li)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、調整電圧Ｖｒｅｇよりも小さいものとなっている。
【００４６】
＜条件（ｄ）＞
リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)に中間点Ｐ３が定められており、その中間点Ｐ３よりも低ＳＯＣ側と高ＳＯＣ側とで電圧特性線Ａ２の傾き（ＳＯＣに対する開放電圧の変化の傾き）が相違している。換言すると、電圧特性線Ａ２が上に凸の曲線よりなる特性となっている。この場合、低ＳＯＣ側では、高ＳＯＣ側に比べて電圧特性線Ａ２の傾き（平均の傾き）が大きいものとなっている。なお、中間点Ｐ３は、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の中央位置でなくてもよく、上限値寄り又は下限値寄りに定められていてもよい。
【００４７】
＜条件（ｅ）＞
リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性線Ａ２において、変曲点Ｐ１，Ｐ２の間の領域は比較的傾きの小さい領域とし、Ｐ１よりも低ＳＯＣ側、Ｐ２よりも高ＳＯＣ側の各領域はＰ１−Ｐ２間よりも傾きの大きい領域としている。
【００４８】
図４は、車両の走行状態とリチウムイオン蓄電池１２の充放電との対応関係を示すタイムチャートである。
【００４９】
図４において、タイミングｔ１では、スタータ１３によるエンジンの初回始動が実施される。このとき、ＭＯＳスイッチ１５はオフされており、スタータ１３によるエンジン始動が完了した時点でオンされる。その後、ＭＯＳスイッチ１５は、回転機１０による回生充電時（図のＴＡ期間）を含めて、エンジンが運転状態になっている状況下でオン状態のまま維持される。ＭＯＳスイッチ１５＝オンの状態下では、回転機１０による回生充電時（ＴＡ期間）以外は、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１４への電力供給（放電）によりＳＯＣ(Li)が徐々に低下し、回生充電時にはＳＯＣ(Li)が増加する。
【００５０】
詳しくは、ＭＯＳスイッチ１５のオン後において、タイミングｔ２以前は、両蓄電池１１，１２のうちリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いて放電が行われる。そして、タイミングｔ２では、車両の減速が開始され、アイドリングストップ制御によるエンジン自動停止が行われる。このとき、タイミングｔ２〜ｔ３では、回生充電によりＳＯＣ(Li)が上昇する。その後、タイミングｔ３〜ｔ４では、エンジン停止状態で各電気負荷１４への放電が行われる。かかる状態では、回転機１０による発電（回生発電及びエンジン駆動発電）が実施不可であるため、エンジン運転中と比べてＳＯＣ(Li)の低下率が大きくなっている。
【００５１】
その後、タイミングｔ４での再始動時には、その再始動条件の成立に伴いＭＯＳスイッチ１５が一時的にオフされ、その状態で、回転機１０によるエンジン再始動が実施される。このとき、エンジン再始動時には、リチウムイオン蓄電池１２から回転機１０に対して比較的大きな電流が流れるが、ＭＯＳスイッチ１５がオフであることから鉛蓄電池１１から回転機１０への電力供給が禁止され、鉛蓄電池１１のＳＯＣ低下が抑制されている。
【００５２】
その後も同様に、ＭＯＳスイッチ１５はエンジン自動停止後の再始動期間を除いてオン状態で保持され、ＳＯＣ(Li)はタイミングｔ１〜ｔ４の期間と同様に増加及び減少する。なお、ＭＯＳスイッチ１５を、回転機１０による回生充電時と負荷駆動時とのいずれかでオフにすることも可能である。
【００５３】
また、上述のとおりエンジンの自動停止中は、回転機１０による発電（回生発電及びエンジン駆動発電）が実施不可となる。この場合、エンジン停止期間の長さを無制限にしておくとＳＯＣ(Li)が過剰に低下してしまうことから、エンジン停止の許容時間を定めておくことが望ましい（例えば２分間）。なお、エンジン停止の許容時間を定めておくことは、エンジン停止中の放電限界（最大放電許容量）を定めておくことに相当する。
【００５４】
この場合、制御部２０は、図４に示すように、エンジンの自動停止中にて許容される最大放電許容量Ｄａを定めるとともに、リチウムイオン蓄電池１２の使用範囲Ｗ２の下限値Ｋ１に対して最大放電許容量Ｄａを加算したＳＯＣを、使用範囲Ｗ２の実質下限値Ｋ２としておく。そして、エンジン運転状態下では、使用範囲Ｗ２内において実質下限値Ｋ２を下回らないようにリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣを制御する。本実施形態では、使用範囲Ｗ２の全域で「開放電圧Ｖ０(Li)＞の開放電圧Ｖ０(Pb)」となるようにしていることから、使用範囲Ｗ２の下限値Ｋ１を基準にして実質下限値Ｋ２を定めることができ、使用範囲Ｗ２を目一杯用いてリチウムイオン蓄電池１２の放電を行わせることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２において、
・リチウムイオン蓄電池１２の全ＳＯＣ範囲（０〜１００％）において使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側の領域に、リチウムイオン蓄電池１２の開放電圧と鉛蓄電池１１の開放電圧とが一致するポイントが存在し、
・リチウムイオン蓄電池１２の使用範囲Ｗ２では「Ｌｉ開放電圧＞Ｐｂ開放電圧」となるようにした。したがって、使用範囲Ｗ２の全域でリチウムイオン蓄電池１２から優先的に放電が行われ、鉛蓄電池１１の累積放電量を極力少なくすることができる。また、充電時におけるリチウムイオン蓄電池１２の内部抵抗値を鉛蓄電池１１の内部抵抗値よりも小さくしたため、充電時には、リチウムイオン蓄電池１２への充電が優先的に行われることになる。これらは鉛蓄電池１１の劣化を抑制する上で有効なものとなる。
【００５７】
各蓄電池１１，１２の電圧特性線Ａ１，Ａ２で言えば、これらは全ＳＯＣ範囲において互いに完全に離れているのではなく、使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側の領域で交差するようになっている。そのため、使用範囲Ｗ２内でリチウムイオン蓄電池１２を優先的に用いて充放電を行わせる構成にしつつも、回転機１０による発電時の調整電圧Ｖｒｅｇとの差が離れすぎないようになっている。これにより、充電の効率が高められるようになっている。
【００５８】
また、上記のような電池特性を組み合わせることで、ＭＯＳスイッチ１５を開閉させる機会を大幅に減らすことが可能になり、ＭＯＳスイッチ１５が開放（オフ）したままになることに起因する電源失陥の可能性を軽減できる。つまり、上記のとおり回転機１０の発電時及び負荷駆動時でいずれもＭＯＳスイッチ１５を閉状態に保持できるため、ＭＯＳスイッチ１５の開故障（オフ故障）の可能性を低減でき、その開故障に起因して瞬時的又は継続的に電源失陥が生じるといった不都合を抑制できる。要するに、電気負荷１４への安定給電を実現できる。
【００５９】
以上により、鉛蓄電池１１と高エネルギ密度のリチウムイオン蓄電池１２とを有する電源装置において各蓄電池１１，１２の充放電を適正に実施することができる。鉛蓄電池１１の充放電頻度を低くし、またアイドリングストップ制御でのエンジン再始動をリチウムイオン蓄電池１２の給電により行わせるとした構成では、鉛蓄電池１１として安価なものの使用が可能となる。そのため、コスト低減の効果も期待できる。
【００６０】
リチウムイオン蓄電池１２の使用範囲Ｗ２では、電圧特性線Ａ２（図２（ｂ）参照）が上に凸の曲線よりなる特性となっており、これにより、使用範囲Ｗ２内の中間点よりも低ＳＯＣ側では高ＳＯＣ側に比べて電圧特性線Ａ２の傾きが大きいものとなっている。この場合、使用範囲Ｗ２の高ＳＯＣ側は、電圧特性線Ａ２の傾きが小さいことから、ＳＯＣに依らず、回生発電時の調整電圧Ｖｒｅｇとの電圧が確保しやすく、リチウムイオン蓄電池１２の充電効率を高めることができる。
【００６１】
また、使用範囲Ｗ２の低ＳＯＣ側は、電圧特性線Ａ２の傾きが比較的大きいことから、リチウムイオン蓄電池１２の電圧検出値に対するＳＯＣ算出精度（ＳＯＣ感度）を高めることができる。そのため、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣについて使用範囲Ｗ２の下限値までの余裕分を把握する上で好都合となる。これはリチウムイオン蓄電池１２の過放電抑制を図る上でも好都合なものとなる。
【００６２】
リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性線Ａ２において、変曲点Ｐ１，Ｐ２を、使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側及び高ＳＯＣ側にそれぞれ定めるようにした。これにより、使用範囲Ｗ２内で回生発電によるリチウムイオン蓄電池１２の充電を行う際において、開放電圧（端子電圧）が調整電圧Ｖｒｅｇに近づきすぎてしまうことによる充電効率の低下を抑制できる。つまり、使用範囲Ｗ２内の高ＳＯＣの領域において、開放電圧が急上昇することに伴う回生充電の効率低下を抑制できる。また、使用範囲Ｗ２の下限ＳＯＣにおいてＰｂ開放電圧とＬｉ開放電圧との電圧差を極力小さくでき、これによってもやはり回生充電の効率低下を抑制できる。
【００６３】
また、電圧特性線Ａ２において使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側及び高ＳＯＣ側の傾きを、使用範囲Ｗ２内の傾きよりも急峻にしたため、使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側の領域及び高ＳＯＣ側の領域でＳＯＣの算出感度を高めることができ、仮にこれら各領域に突入してもそれを適正に把握できる。
【００６４】
アイドリングストップ制御において回転機１０（始動装置）の駆動によりエンジンを再始動させる場合に、ＭＯＳスイッチ１５をオフ状態（開状態）にする構成とした。この場合、回転機１０によるエンジン再始動時には、原則として両蓄電池１１，１２の電気接続を遮断した状態で、リチウムイオン蓄電池１２から回転機１０に電力が供給される。この場合、鉛蓄電池１１にはエンジン始動時における給電の負担がかからないため、鉛蓄電池１１の累積放電量を極力低減する上で有利な構成を実現できる。
【００６５】
リチウムイオン蓄電池１２の使用範囲Ｗ２の下限値Ｋ１に対して最大放電許容量Ｄａを加算したＳＯＣを、使用範囲Ｗ２の実質下限値Ｋ２とし、エンジン運転状態下では、使用範囲Ｗ２内において実質下限値Ｋ２を下回らないようにリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣを制御するようにした。これにより、エンジン停止時及び運転時のいずれでもリチウムイオン蓄電池１２の放電を適正に行わせることができる。つまりこの場合、「開放電圧Ｖ０(Li)＞の開放電圧Ｖ０(Pb)」となる使用範囲Ｗ２を目一杯用い、リチウムイオン蓄電池１２の放電を適正に行わせることができる。
【００６６】
非水電解液系の蓄電池であるリチウムイオン蓄電池１２を用いる構成にしたため、例えばニッケル蓄電池を適用した場合に比べて、エネルギ密度が高くかつ、図２（ｂ）に示す電圧特性を満たすように開放電圧及び内部抵抗値を設定することを容易に実現できる。
【００６７】
リチウムイオン蓄電池１２の負極活物質に、カーボン、グラファイト、チタン酸リチウム、Ｓｉを含有する合金、Ｓｕを含有する合金のいずれかを用い、リチウムイオン蓄電池１２の正極活物質に、リチウム金属複合酸化物を用いる構成とした。これにより、やはり図２（ｂ）に示す電圧特性を満たすように開放電圧及び内部抵抗値を設定することを容易に実現できる。その他に、リチウムイオン蓄電池１２の正極活物質にリン酸鉄リチウムを用いる構成としてもよい。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について第１実施形態との相違点を中心に説明する。図５には本実施形態の電源システムを示しており、これは基本構成が図１と同じであるが、特にリチウムイオン蓄電池１２に流れる電流（充放電電流）を検出する電流センサ４１と、リチウムイオン蓄電池１２の端子電圧を検出する電圧センサ４２とを明示したものとなっている。
【００６９】
本実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性を示す図６において、
（１）使用範囲Ｗ２に重複する領域として、高ＳＯＣ領域Ｒａと低ＳＯＣ領域Ｒｂとがあり、高ＳＯＣ領域Ｒａでは、低ＳＯＣ領域Ｒｂに比べてＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが小さいこと、
（２）低ＳＯＣ領域Ｒｂよりもさらに低ＳＯＣ側、及び高ＳＯＣ領域Ｒａよりもさらに高ＳＯＣ側に、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが使用範囲Ｗ２内よりも急峻な急峻領域Ｒｃ，Ｒｄを有していること、
を鑑みて、領域ごとに適した算出方法でＳＯＣの算出を実施することとしている。なお、高ＳＯＣ領域Ｒａが「第1領域」に相当し、低ＳＯＣ領域Ｒｂ及び急峻領域Ｒｃ，Ｒｄが「第２領域」に相当する。使用範囲Ｗ２内に中間点Ｐ３が存在する場合には、Ｐ３又はその付近に領域Ｒａ，Ｒｂの境界部が定められているとよい。
【００７０】
この場合、ＳＯＣ算出処理として、次の第１算出処理と第２算出処理とを用い、リチウムイオン蓄電池１２がいずれの領域にあるかに応じて、各算出処理を使い分けることとしている。第１算出処理では、リチウムイオン蓄電池１２において充放電電流の積算に基づいてＳＯＣを算出する。より具体的には、制御部２０は、スイッチ１５，１６をオフ（開）にした状態、すなわちリチウムイオン蓄電池１２に充放電電流が流れていない状態での開放電圧Ｖ０の計測値に基づいて、ＳＯＣの初期値を算出する。そしてその後、スイッチ１５，１６をオン（閉）にした状態、すなわちリチウムイオン蓄電池１２に充放電電流が流れる状態で、その充放電電流の積算分を加算又は減算することでＳＯＣを逐次更新する。例えば、制御部２０は、次の（式１）を用いてＳＯＣを更新する。
ＳＯＣ［％］＝ＳＯＣ０＋１００×∫Ｉｄｔ／Ｑｍａｘ・・・（１）
なお、ＳＯＣ０はＳＯＣの前回値、Ｉは電流検出値、Ｑｍａｘはリチウムイオン蓄電池１２の満充電量である。
【００７１】
また、第２算出処理では、リチウムイオン蓄電池１２におけるＳＯＣと開放電圧Ｖ０との関係を定めた相関特性を用い、リチウムイオン蓄電池１２の開放電圧Ｖ０に基づいてＳＯＣを算出する。より具体的には、制御部２０は、スイッチ１５，１６のオン状態で、リチウムイオン蓄電池１２の端子電圧（閉路電圧）と内部抵抗値と充放電電流の値とに基づいて、都度の開放電圧Ｖ０を推定する。そして、図６に示す電圧特性（相関関係）を用い、Ｖ０推定値に基づいてＳＯＣを算出する。
【００７２】
ここで、例えば使用範囲Ｗ２における高ＳＯＣ領域Ｒａと低ＳＯＣ領域Ｒｂとについて言えば、高ＳＯＣ領域Ｒａでは、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが小さいため、開放電圧Ｖ０に対してＳＯＣが一義的に決まりづらくなるが、電流積算によるＳＯＣ収支に基づくことで、ＳＯＣを精度よく算出できる。また、低ＳＯＣ領域Ｒｂでは、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが小さいため、開放電圧Ｖ０に対してＳＯＣが一義的に決まる。ゆえに、電圧特性を参照することでＳＯＣを精度よく算出できる。
【００７３】
本実施形態においては特に、第１領域（高ＳＯＣ領域Ｒａ）で第１算出処理によりＳＯＣを算出する。また、第２領域（低ＳＯＣ領域Ｒｂ及び急峻領域Ｒｃ，Ｒｄ）で第２算出処理によりＳＯＣを算出することを前提にしつつ、第２領域のうち低ＳＯＣ領域Ｒｂでは、第１算出処理と第２算出処理とを併用しつつＳＯＣを算出し、急峻領域Ｒｃ，Ｒｄでは第２算出処理のみを用いてＳＯＣを算出することとしている。
【００７４】
なお、高ＳＯＣ領域Ｒａは、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化が殆ど生じない領域である。そのため、高ＳＯＣ領域ＲａではＶｒｅｇと開放電圧Ｖ０との差により決まる電池入力性能が略一定であり、電流センサ４１による誤差分を加味しても電流積算によるＳＯＣ算出で対応可能となっている。
【００７５】
第１算出処理と第２算出処理とを併用する場合には、例えば、第１算出処理（電流積算）により算出したＳＯＣと、第２算出処理（電圧特性の参照）により算出したＳＯＣとを、所定の重み付けをしつつ統合し、その結果をリチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣにするとよい。この場合、低ＳＯＣ領域Ｒｂ及び急峻領域Ｒｃ，Ｒｄは、高ＳＯＣ領域Ｒａに比べればいずれもＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが大きいものの、低ＳＯＣ領域Ｒｂは、急峻領域Ｒｃ，Ｒｄに比べればＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが小さい領域と言える。この点において、低ＳＯＣ領域Ｒｂでは、第１算出処理と第２算出処理とを併用してＳＯＣを算出することで、ＳＯＣの算出精度の向上が可能となる。
【００７６】
低ＳＯＣ領域Ｒｂでは、その全域で、Ｖ０(Li)＞Ｖ０(Pb)となり、かつ第１算出処理と第２算出処理との併用によりＳＯＣが算出されるようになっている。
【００７７】
次に、制御部２０により実施されるＳＯＣ算出の処理手順を、図７のフローチャートを用いて説明する。図７の処理は、制御部２０により所定周期で繰り返し実施される。
【００７８】
図７において、ステップＳ１１では、今現在、リチウムイオン蓄電池１２がＲａ〜Ｒｄのいずれの領域にあるかを判定する。この場合、リチウムイオン蓄電池１２において充放電電流が流れる状況下での開放電圧Ｖ０の変化量又はその相当値を算出し、その開放電圧Ｖ０の変化量又は相当値に基づいて、領域判定を実施するとよい。
【００７９】
具体的には、リチウムイオン蓄電池１２において充放電電流が流れる状況下で所定時間が経過する前後の開放電圧Ｖ０の変化量に基づいて、又はその開放電圧Ｖ０の変化量と前記所定時間内における充放電量との比に基づいて、領域判定を実施する。この場合、領域ごとに閾値を定めておき、閾値との比較に基づいて領域判定を実施する。また、安定した電流状態で所定時間が経過する前後の閉路電圧の差に基づいて、領域判定を実施することも可能である。さらにこれ以外に、ＳＯＣと開放電圧との関係を定めた相関特性を用い、前回ＳＯＣ又は開放電圧に基づいて領域判定を実施してもよい。
【００８０】
そして、領域判定の結果が領域Ｒａであれば、ステップＳ１２を肯定してステップＳ１５に進み、電流積算によりＳＯＣを算出する（第１算出処理）。また、領域判定の結果が領域Ｒｂであれば、ステップＳ１３を肯定してステップＳ１６に進み、電流積算と電圧特性の参照とによりＳＯＣを算出する（第１算出処理＆第２算出処理）。さらに、領域判定の結果が領域Ｒｃ又はＲｄであれば、ステップＳ１４を肯定してステップＳ１７に進み、電圧特性の参照によりＳＯＣを算出する（第２算出処理）。
【００８１】
以上本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００８２】
リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性では、ＳＯＣ又は開放電圧Ｖ０をパラメータとする各領域（Ｒａ〜Ｒｄ）に応じて、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが相違するが、これを加味しつつ適切なる算出方法でＳＯＣを適宜算出できるため、ＳＯＣの算出精度の向上を図ることができる。
【００８３】
リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性においてＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きに応じて４つの領域Ｒａ〜Ｒｄを定めておき、各領域Ｒａ〜Ｒｄで個々にＳＯＣ算出処理を設定する構成とした。これにより、２種類の算出処理を使い分けつつ適正なるＳＯＣ算出を実施できる。
【００８４】
リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣが低ＳＯＣ領域Ｒｂに入っている場合に、第１算出処理と第２算出処理との両方を用いてＳＯＣを算出する構成とした。この場合、低ＳＯＣ領域Ｒｂでは、ＳＯＣに対する開放電圧Ｖ０の変化の傾きが高ＳＯＣ領域Ｒａに比べて大きいものの、急峻領域Ｒｃ，Ｒｄに比べると小さいことになるが、これを加味しつつ、全ＳＯＣ範囲で適正なるＳＯＣ算出を実現できる。第１算出処理と第２算出処理とを併用することで、一方の算出処理の誤差分を他方の算出処理で吸収することが可能となる。
【００８５】
なお、リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性において高ＳＯＣ領域Ｒａとそれ以外の領域とで、第１算出処理と第２算出処理とを択一的に用いる構成としてもよい。この場合、高ＳＯＣ領域Ｒａでは、第１算出処理のみによりＳＯＣを算出し、Ｒａ以外の領域（領域Ｒｂ〜Ｒｄ）では、第２算出処理のみによりＳＯＣを算出する。
【００８６】
また、第２実施形態において、使用範囲Ｗ２において高ＳＯＣ領域Ｒａと低ＳＯＣ領域Ｒｂとを仕切る領域境界部を可変に設定する構成としてもよい。例えば、充放電の状態、すなわちリチウムイオン蓄電池１２の充電が継続している状態か、放電が継続している状態かに応じて境界部を可変とする。この場合、充電の継続状態では、第２算出処理の領域を拡げるべく境界部を高ＳＯＣ側にシフトし、放電の継続状態では、第１算出処理の領域を拡げるべく境界部を低ＳＯＣ側にシフトする。つまり、Ｒａ／Ｒｂの境界部にヒステリシスを設ける構成とする。
【００８７】
上記構成では、高ＳＯＣ領域Ｒａを「第1領域」とし、低ＳＯＣ領域Ｒｂ及び急峻領域Ｒｃ，Ｒｄを「第２領域」としたが、これを変更し、高ＳＯＣ領域Ｒａ及び低ＳＯＣ領域Ｒｂを「第1領域」とし、急峻領域Ｒｃ，Ｒｄを「第２領域」としてもよい。この場合、高ＳＯＣ領域Ｒａ及び低ＳＯＣ領域Ｒｂでは第１算出処理のみによりＳＯＣを算出し、急峻領域Ｒｃ，Ｒｄでは第２算出処理のみによりＳＯＣを算出する。
【００８８】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００８９】
・上記実施形態では、ＭＯＳスイッチ１５を挟んで鉛蓄電池１１の側（第１端子Ｔ１側）にスタータ１３と電気負荷１４とを設けるとともに、リチウムイオン蓄電池１２の側（第２端子Ｔ２側）に、ＩＳＧよりなる回転機１０を設ける構成としたが、この構成を変更してもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、第１端子Ｔ１側に回転機１０や電気負荷１４ａをまとめて設ける構成とする。この場合、第２端子Ｔ２側においては電気負荷を設ける構成／設けない構成の両方が想定されるが、仮想線で示すように第２端子Ｔ２側に電気負荷１４ｂを設ける場合には、Ｔ１側とＴ２側とを繋ぐバイパス経路にバイパススイッチ２４を設けるとよい（後述の図８（ｂ）、（ｃ）も同様）。
【００９０】
また、図８（ｂ）に示すように、第１端子Ｔ１側に発電機としてのオルタネータ１０ａと始動装置としてのスタータ１３とを設ける構成としてもよい。さらに、図８（ｃ）に示すように、第１端子Ｔ１側に発電機としてのオルタネータ１０ａを設けるとともに、第２端子Ｔ２側に始動装置としてのスタータ１３を設ける構成としてもよい。
【００９１】
・上記実施形態では、車両の初回始動時には鉛蓄電池１１からの給電により始動（スタータ１３による始動）を行わせるとともに、アイドリングストップ制御での再始動時にはリチウムイオン蓄電池１２からの給電により始動（回転機１０による始動）を行わせる構成としたが、これを変更してもよい。例えば、初回始動時及び再始動時のいずれにおいてもリチウムイオン蓄電池１２からの給電による始動を行わせる構成としてもよい。この場合、初回始動時及び再始動時の両方について回転機１０による始動を行わせるようにしてもよい。
【００９２】
・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性線Ａ２を上に凸の曲線としたが、これを変更してもよく、例えば直線又は略直線としてもよい。また、電圧特性線Ａ２を下に凸の曲線としてもよい。
【００９３】
・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２の電圧特性線Ａ２において使用範囲Ｗ２よりも低ＳＯＣ側、及び高ＳＯＣ側にそれぞれ各変曲点Ｐ１，Ｐ２を定める構成としたが、これを変更してもよい。例えば、使用範囲Ｗ２の下限値よりも高ＳＯＣ側に変曲点を定めたり、又は使用範囲Ｗ２の上限値よりも低ＳＯＣ側に変曲点Ｐ２を定めたりしてもよい。
【００９４】
・上記各実施形態では、電圧特性線Ａ２となる第２蓄電池として非水電解液系のリチウムイオン蓄電池１２を採用しているが、本発明の第２蓄電池はリチウムイオン蓄電池１２に限定されるものではなく、少なくとも上記条件（ａ）〜（ｅ）、特に条件（ａ）〜（ｃ）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。
【符号の説明】
【００９５】
１０…回転機（発電機）、１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池（第２蓄電池）、１５…ＭＯＳスイッチ（開閉手段）、２０…制御部（保護制御手段、開閉制御手段）。
【図１】
0006384412.tif 000002
【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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