(57)【要約】【課題】高価なＤＣＤＣコンバータを用いることなく、適切に複数の蓄電池を充電することができる車両用電源システムを提供する。【解決手段】内燃機関の駆動により発電する車両用発電機３と、車両用発電機３が発電した電力により充電されると共に車両用電気装置９，１０に電力を供給する複数の蓄電池５，６とを備えた車両用電源システムにおいて、さらに、第１蓄電池５と第２蓄電池６のうち選択された第１蓄電池５又は第２蓄電池６と車両用発電機３とを接続可能なスイッチ手段４と、スイッチ手段４を駆動制御するスイッチ駆動制御手段１１とを備える。【選択図】図２
2005132190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動により発電する車両用発電機と、
前記車両用発電機が発電した電力により充電されると共に車両用電気装置に電力を供給する複数の蓄電池と、
を備えた車両用電源システムにおいて、
さらに、複数の前記蓄電池のうち選択された前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続可能なスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を駆動制御するスイッチ駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
前記スイッチ駆動制御手段は、
複数の前記蓄電池のそれぞれの充電状態を監視する充電状態監視手段と、
それぞれの前記充電状態が良好状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき前記充電状態が良好状態でない前記蓄電池を前記車両用発電機に接続させるように前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項３】
複数の前記蓄電池の少なくとも何れかは車室内若しくは荷室内に配設されることを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項４】
複数の前記蓄電池は、定格電圧が異なることを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項５】
前記スイッチ駆動制御手段は、
前記車両用発電機の応答時間及び／又は複数の前記蓄電池のそれぞれの応答時間より長い時間間隔で前記スイッチ手段を断続させることを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項６】
複数の前記蓄電池は、充電インピーダンスが異なる蓄電池からなり、
前記スイッチ駆動制御手段は、
車両減速時に充電インピーダンスが低い前記蓄電池を前記車両用発電機に接続させるように前記スイッチ手段を駆動することを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項７】
さらに、車両減速時に前記車両用発電機の発電量を増加させることを特徴とする請求項６記載の車両用電源システム。
【請求項８】
前記スイッチ駆動制御手段は、
それぞれの前記蓄電池が負担する前記車両用電気装置の消費電力量をそれぞれの前記蓄電池毎に監視する消費電力量監視手段と、
それぞれの前記蓄電池が負担する前記消費電力量に応じて前記蓄電池と前記車両用発電機との接続時間を決定する接続時間決定手段と、
前記接続時間に基づき前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項９】
前記接続時間決定手段は、
前記蓄電池が負担する前記消費電力量が大きくなるに連れて前記スイッチ手段の断続時間を短くして前記接続時間を決定することを特徴とする請求項８記載の車両用電源システム。
【請求項１０】
前記スイッチ駆動制御手段は、
内燃機関始動用電動機が駆動しているか否かを判定する電動機駆動判定手段と、
前記内燃機関始動用電動機が駆動していると判定された場合に前記内燃機関始動用電動機の駆動により放電する一の前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続するように前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用電源システム。
【請求項１１】
前記スイッチ駆動制御手段は、
さらに、前記内燃機関始動用電動機の駆動により放電する一の前記蓄電池の充電状態が所定量に達したか否かを判定する充電状態判定手段とを備え、
前記スイッチ駆動手段は、一の前記蓄電池の充電状態が前記所定量に達するまで他の前記蓄電池より優先的に一の前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続するように前記スイッチ手段を駆動することを特徴とする請求項１０記載の車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池を備えた車両用電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の電子化や電動化は年々その規模が増加しており、その結果として電力消費量が増加している。そこで、電源供給を確実にするために、２つの蓄電池を備えた車両が登場してきた（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ここで、車両という限られた空間に蓄電池を２つ搭載するには、重量バランスや交換容易性などを考慮すると、必ずしも同じ場所に２つ並べて搭載されることはない。そこで、例えば、１つの蓄電池はエンジンルーム内に搭載し、他の１つの蓄電池はトランクルーム内に搭載されている。
【０００４】
また、これらの蓄電池は車両用発電機に接続されており、車両用発電機が発電した電力により充電される。車両用発電機は、エンジンにより駆動するために一般的にエンジンルーム内に搭載される。そのため、エンジンルーム内に搭載される１つの蓄電池は車両用発電機との距離が短いが、例えばトランクルーム内に搭載される他の１つの蓄電池は車両用発電機との距離が非常に長くなってしまう。このことは、車両用発電機からそれぞれの蓄電池までの配電ケーブルにインピーダンスのアンバランスが生じ、両方の蓄電池を同時に最適に充電することができないという問題があった。これに対して、上述した特許文献１は、ＤＣＤＣコンバータを車両用発電機と蓄電池との間に介在させて、電圧降下を補償することにより両方の蓄電池を同時に最適に充電することが提案されている。
【特許文献１】ＷＯ０３／００４３１５
【特許文献２】ＷＯ０１／３６２３２
【特許文献３】特許第２５０８７６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、車両用発電機の定格容量は、１００Ａを越えるなど非常に大容量化されている。そして、この大電力を通電するための十分なＤＣＤＣコンバータは、非常に高価である。また、車両用発電機を２台搭載して、それぞれの蓄電池に独立して充電することも考えられるが、車両用発電機を２台搭載するのは空間的に困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、高価なＤＣＤＣコンバータを用いることなく、適切に複数の蓄電池を充電することができる車両用電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、複数の蓄電池を選択的に車両用発電機と接続することを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の車両用電源システムは、内燃機関の駆動により発電する車両用発電機と、前記車両用発電機が発電した電力により充電されると共に車両用電気装置に電力を供給する複数の蓄電池と、を備えた車両用電源システムにおいて、さらに、複数の前記蓄電池のうち選択された前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続可能なスイッチ手段と、前記スイッチ手段を駆動制御するスイッチ駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
ここで、複数の蓄電池とは、２以上の蓄電池であり、２つの蓄電池に限られるものではない。スイッチ手段により車両用発電機と接続される前記蓄電池は、複数の前記蓄電池のうち何れか１つの前記蓄電池の場合、複数の前記蓄電池のうち一部の前記蓄電池の場合、または、複数の前記蓄電池全ての前記蓄電池の場合等がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車両用電源システムによれば、配線ケーブル又は蓄電池のインピーダンス（総称して「充電インピーダンス」という）の違いや、蓄電池の定格電圧の違いなどにより、充電する際の最適電圧が異なる複数の蓄電池を１つの車両用発電機で最適に充電することができる。すなわち、エンジンルーム内には従来と同様に１つの蓄電池を搭載し、他の蓄電池をエンジンルーム以外の場所に搭載した場合であっても、全ての蓄電池を最適電圧にて充電することができる。換言すると、複数の蓄電池を搭載する場所に制限されることがないため搭載位置設計の自由度が増し、複数の蓄電池の電圧も様々なものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１２】
本発明の車両用電源システムにおいて、前記スイッチ駆動制御手段は、複数の前記蓄電池のそれぞれの充電状態を監視する充電状態監視手段と、それぞれの前記充電状態が良好状態であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき前記充電状態が良好状態でない前記蓄電池を前記車両用発電機に接続させるように前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、を備えるようにしてもよい（請求項２）。
【００１３】
ここで、充電状態監視手段は、蓄電池の充電状態を示す残容量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）により監視するとよい。そして、判定手段は、例えば、残容量ＳＯＣの下限閾値と比較し、蓄電池の残容量ＳＯＣが下限閾値より高い場合に良好状態と判定し、蓄電池の残容量ＳＯＣが下限閾値より低い場合に不良状態と判定する。つまり、スイッチ駆動手段は、残容量ＳＯＣが下限閾値より低い場合である不良状態となった蓄電池と車両用発電機とを接続させるようにスイッチ手段を駆動させることになる。これにより、蓄電池の容量が放電するのを適切に防止することができ、蓄電池の寿命の低下を防止することができる。
【００１４】
また、判定手段は、例えば、残容量ＳＯＣの上限閾値と比較し、蓄電池の残容量ＳＯＣが上限閾値より低い場合に良好状態と判定し、蓄電池の残容量ＳＯＣが上限閾値より高い場合に過剰充電状態と判定するようにしてもよい。そして、スイッチ駆動手段は、残容量ＳＯＣが上限閾値より高い場合である過剰充電状態となった蓄電池と車両用発電機とを遮断させるようにスイッチ手段を駆動させるようにする。これにより、蓄電池の過剰充電状態を防止することができるので、蓄電池の寿命低下を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、複数の前記蓄電池の少なくとも何れかは、車室内若しくは荷室内に配設されるようにしてもよい（請求項３）。上述したように、エンジンルーム内に複数の蓄電池を搭載することは実質的に困難である。そこで、従来は、エンジンルーム以外の場所に何れかの蓄電池を搭載するには、ＤＣＤＣコンバータ等が必要であった。しかし、本発明によれば、ＤＣＤＣコンバータを必要とすることなく、スイッチ手段のみを介して、車両用発電機と車室内又は荷室内に配設された蓄電池とを接続することができる。
【００１６】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、複数の前記蓄電池は定格電圧が異なるものであってもよい（請求項４）。従来は、定格電圧が異なる蓄電池を１つの車両用発電機に接続することはできなかった。しかし、本発明によれば、スイッチ手段の駆動により、定格電圧の異なる蓄電池をそれぞれ別個に車両用発電機と接続することができるので、発電電圧を変更することで１つの車両用発電機で定格電圧の異なる蓄電池の充電を最適に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、前記スイッチ駆動制御手段は、前記車両用発電機の応答時間及び／又は複数の前記蓄電池のそれぞれの応答時間より長い時間間隔で前記スイッチ手段を断続させるようにしてもよい（請求項５）。ここで、車両用発電機の応答時間とは、車両用発電機の界磁巻線の時定数である。これにより、蓄電池の電圧を常に安定した状態を維持することができる。車両用発電機の応答時間や蓄電池の応答時間より短い時間間隔で前記スイッチ手段を断続した場合には、充電状態が不良状態である蓄電池と車両用発電機とが遮断される場合が生じたり、充電状態が過剰充電状態である蓄電池と車両用発電機とが接続され過剰充電状態となる場合が生じたりする。つまり、このような状態を回避することができる。
【００１８】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、複数の前記蓄電池は、充電インピーダンスが異なる蓄電池からなり、前記スイッチ駆動制御手段は、車両減速時に充電インピーダンスが低い前記蓄電池を前記車両用発電機に接続させるように前記スイッチ手段を駆動するようにしてもよい（請求項６）。ここで、充電インピーダンスとは、蓄電池そのものの内部インピーダンス、及び、車両用発電機と蓄電池とを接続する配線ケーブル等の配電インピーダンス等を総合的に表したインピーダンスである。つまり、車両減速時には充電インピーダンスが低い蓄電池に車両用発電機を接続し、車両減速時以外の時には、充電インピーダンスが高い蓄電池と車両用発電機とを接続する。ここで、一般的に、車両減速時の時間間隔は、車両減速時以外の時の時間間隔に比べて短い。しかし、車両減速時という短い時間であっても低充電インピーダンスの蓄電池に充電するので、確実に低充電インピーダンスの蓄電池を充電することができる。さらに、車両減速時とそれ以外の時とで前記スイッチ手段を切り替えるので、前記スイッチ手段のスイッチング回数を低減することができ、その結果スイッチングによる損失を低減することができる。
【００１９】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、車両減速時に前記車両用発電機の発電量を増加させるようにしてもよい（請求項７）。一般に、同一の蓄電池を車両用発電機により定電圧充電する場合には、車両用発電機の発電量は常に一定とするのが理想的である。従って、従来は、車両用発電機と蓄電池とは常に接続されている状態であったので、車両用発電機の発電量は常に一定としていた。しかし、本発明によれば、複数の蓄電池のうち何れかの蓄電池と車両用発電機との接続を切り替えることができるので、蓄電池毎に発電量を変更することができる。また、車両の減速時には、減速エネルギーにより、車両用発電機の発電可能な発電量は大きくすることができる。従って、車両減速時に低充電インピーダンスの蓄電池と車両用発電機とを接続して、車両用発電機の発電量を増加することにより、車両の減速エネルギーを有効利用することができる。一般に減速期間中は車両の慣性で走行可能であり走行のために燃料を噴射しないように制御される。この期間に発電量を増大しても燃料噴射はやはり行われず、この期間に発電した電力を蓄積しておき、減速時以外の期間に消費すれば減速時以外の期間に発電を抑制することができ、発電のための燃料消費量が劇的に削減できる。
【００２０】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、前記スイッチ駆動制御手段は、それぞれの前記蓄電池が負担する前記車両用電気装置の消費電力量をそれぞれの前記蓄電池毎に監視する消費電力量監視手段と、それぞれの前記蓄電池が負担する前記消費電力量に応じて前記蓄電池と前記車両用発電機との接続時間を決定する接続時間決定手段と、前記接続時間に基づき前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、を備えるようにしてもよい（請求項８）。蓄電池の充電状態は、その蓄電池が負担する車両用電気装置の消費電力量に応じて変動する。つまり、消費電力量が多いほど蓄電池は放電量が多くなり、消費電力量が少ないほど蓄電池の放電量は少なくなる。そこで、それぞれの蓄電池が負担する車両用電気装置の消費電力量に応じて、車両用発電機と各蓄電池との接続時間を決定することにより、各蓄電池の充電状態を良好に維持することができる。つまり、蓄電池の充電状態を監視することなくとも、負担する消費電力量のみを監視することにより、確実に蓄電池の充電状態を良好に維持することができる。なお、車両用電気装置とは、例えば、各種ランプ等、ナビゲーションシステム、エアコン、オーディオなどである。
【００２１】
また、前記接続時間決定手段は、前記蓄電池が負担する前記消費電力量が大きくなるに連れて前記スイッチ手段の断続時間を短くして前記接続時間を決定するようにするとよい（請求項９）。ここで、蓄電池が負担する消費電力量が大きい場合には、その蓄電池の放電量が多くなる。つまり、蓄電池が負担する消費電力量が大きい場合に、その蓄電池と車両用発電機との接続時間を長くすることにより、確実に蓄電池の充電状態を良好な状態に維持することができる。
【００２２】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、前記スイッチ駆動制御手段は、内燃機関始動用電動機が駆動しているか否かを判定する内燃機関始動用電動機駆動判定手段と、前記内燃機関始動用電動機が駆動していると判定された場合に前記内燃機関始動用電動機の駆動により放電する一の前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続するように前記スイッチ手段を駆動するスイッチ駆動手段と、を備えるようにしてもよい（請求項１０）。内燃機関始動用電動機の駆動には、非常に大きな電力を消費する。そのため、内燃機関始動用電動機に接続されている蓄電池は、内燃機関始動用電動機が駆動すると充電容量が大きく減少する。そこで、本発明によれば、内燃機関始動用電動機が駆動している場合に、内燃機関始動用電動機に接続されている蓄電池を優先的に車両用発電機と接続するようにしている。これにより、充電容量が大きく減少した蓄電池を確実に良好状態に回復させることができる。
【００２３】
また、本発明の車両用電源システムにおいて、前記スイッチ駆動制御手段は、さらに、前記内燃機関始動用電動機の駆動により放電する一の前記蓄電池の充電状態が所定量に達したか否かを判定する充電状態判定手段とを備え、前記スイッチ駆動手段は、一の前記蓄電池の充電状態が前記所定量に達するまで他の前記蓄電池より優先的に一の前記蓄電池と前記車両用発電機とを接続するように前記スイッチ手段を駆動するようにしてもよい（請求項１１）。これにより、充電容量が大きく減少した蓄電池をより確実に良好状態に回復させることができる。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００２５】
（第１実施例）
第１実施例における車両用電源システムについて図１〜図４を参照して説明する。図１は、車両用電源システムの概略構成図を示す。図２は、本実施例の車両用電源システムの回路図を示す。図３は、本実施例の車両用電源システムにおけるスイッチ駆動制御部のブロック図を示す。図４は、本実施例の車両用電源システムのタイミングチャートを示す。
【００２６】
図１に示すように、本実施例の車両用電源システムは、車両用エンジン１と、駆動ベルト２と、車両用発電機３と、スイッチ４と、第１バッテリ５と、第２バッテリ６と、第１配電ケーブル７と、第２配電ケーブル８と、スイッチ駆動制御部１１（図２に示す）とから構成される。車両用エンジン１は、スタータ（内燃機関始動用電動機）（図示せず）の始動により駆動を開始する。そして、車両用エンジン１が駆動することにより、車両を駆動する。さらに、車両用エンジン１が駆動することにより、ベルト２を介して車両用発電機３が回転駆動する。車両用発電機３が回転駆動することにより、車両用発電機３は発電する。
【００２７】
スイッチ（スイッチ手段）４は、車両用発電機３と第１バッテリ５との接続と、車両用発電機３と第２バッテリ６との接続との切替を行う。すなわち、車両用発電機３と第１バッテリ５とが接続されている場合には、車両用発電機３と第２バッテリ６とは遮断されている。一方、車両用発電機３と第２バッテリ６とが接続されている場合には、車両用発電機３と第１バッテリ５とは遮断されている。
【００２８】
第１バッテリ（第１蓄電池）５は、車両用エンジン１の付近、すなわち、車両の前方側であるエンジンルーム内に配設されている。そして、第１配電ケーブル７は、スイッチ４のバッテリ側端子（図示せず）と第１バッテリ５とを配電するケーブルである。つまり、車両用発電機３と第１バッテリ５とは、スイッチ４及び第１配電ケーブル７を介して接続されている。なお、この第１配電ケーブル７は、エンジンルーム内に配電している。また、第１バッテリ５は、鉛蓄電池である。
【００２９】
第２バッテリ（第２蓄電池）６は、車両の後方側であるトランクルーム（荷室）内に配設されている。そして、第２配電ケーブル８は、スイッチ４のバッテリ側端子（図示せず）と第２バッテリ６とを配電するケーブルである。つまり、車両用発電機３と第２バッテリ６とは、スイッチ４及び第２配電ケーブル８を介して接続されている。なお、この第２配電ケーブル８は、エンジンルームからトランクルームまでの間を配電している。また、第２バッテリ６は、第１バッテリ５と同定格電圧で同容量からなる鉛蓄電池である。
【００３０】
次に、図２の回路図を参照して車両用電源システムについて詳述する。図２に示すように、スイッチ４は、第１配電ケーブル７と接続される第１スイッチ４１と、第２配電ケーブル８と接続される第２スイッチ４２とから構成されている。そして、第１スイッチ４１と第２スイッチ４２とは、選択的に開閉動作する。すなわち、第１スイッチ４１が開成する場合には第２スイッチ４２が閉成する、第１スイッチ４１が閉成する場合には第２スイッチ４２が開成する。
【００３１】
第１バッテリ５には、第１電気装置群９が接続されている。すなわち、第１電気装置群９は、第１バッテリ５が負担する電気装置である。この第１電気装置群９は、例えば、ヘッドライト、エアコン装置、電動ファンなどの車両前方側に配設される装置である。第２バッテリ６には、第２電気装置群１０が接続されている。すなわち、第２電気装置群１０は、第２バッテリ６が負担する電気装置である。この第２電気装置群１０は、例えば、リアコンビネーションランプ、デフォッガ、空気清浄器などの主として車両後方側に配設される装置である。
【００３２】
第１配電ケーブル７及び第２配電ケーブル８には、それぞれインピーダンスがあるが、これらを集中定数的に第１インピーダンス７１及び第２インピーダンス８１としている。ここで、第１配電ケーブル７はエンジンルーム内に配設されており、第２配電ケーブル８はエンジンルームとトランクルーム間に配設されている。従って、第１配電ケーブル７のケーブル長に比べて第２配電ケーブル８のケーブル長は、長くなっている。すなわち、第１インピーダンス７１は、第２インピーダンス８１に比べて小さいことになる。
【００３３】
スイッチ駆動制御部（スイッチ駆動制御手段）１１は、第１スイッチ４１を開成して第２スイッチ４２を閉成するか、若しくは、第１スイッチ４１を閉成して第２スイッチ４２を開成するかの信号をスイッチ４に出力している。このスイッチ駆動制御部１１は、第１実施例においては、第１バッテリ５から第１バッテリ５の充電状態を示す残容量ＳＯＣ１を入力し、第２バッテリ６から第２バッテリ６の充電状態を示す残容量ＳＯＣ２を入力する。そして、これらの入力信号に基づき以下に示す判定処理を行った後に、スイッチ４に第１スイッチ４１を閉成するか第２スイッチ４２を閉成するか否かの駆動信号を出力している。
【００３４】
このスイッチ駆動制御部１１について、図３のブロック図を参照して詳述する。図３に示すように、スイッチ駆動制御部１１は、充電状態監視部１１１と、ＳＯＣ閾値記憶部１１２と、判定部１１３と、スイッチ駆動部１１４とから構成される。充電状態監視部１１１は、第１バッテリ５の充電状態を示す残容量ＳＯＣ１及び第２バッテリ６の充電状態を示す残容量ＳＯＣ２を入力する。
【００３５】
ＳＯＣ閾値記憶部１１２は、各バッテリ５，６が不良状態となる残容量ＳＯＣの下限閾値ｔｈ１と、各バッテリ５，６が満充電状態となる残容量ＳＯＣの上限閾値ｔｈ２とを記憶している。各バッテリ５，６の残容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２が、下限閾値ｔｈ１より低下した場合には、各バッテリ５，６が負担する電気装置群９，１０を適切に駆動することができない場合が生じたりする。一方、各バッテリ５，６の残容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２が、上限閾値ｔｈ２を超えた場合には、各バッテリ５，６が過剰充電状態となるために好ましくない。
【００３６】
判定部（判定手段）１１３は、第１バッテリ５と第２バッテリ６の充電状態が良好状態であるか否かを判定して、スイッチ４を駆動する駆動信号を生成する。具体的には、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１と下限閾値ｔｈ１とを比較して、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が下限閾値ｔｈ１を低下した場合には、第１スイッチ４１を閉成するスイッチ駆動信号を生成する。また、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１と上限閾値ｔｈ２とを比較して、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２を超えている場合には、第１スイッチ４１を開成するスイッチ駆動信号を生成する。また、第２バッテリ６の残容量ＳＯＣ２と下限閾値ｔｈ１とを比較して、第２バッテリ６の残容量ＳＯＣ２が下限閾値ｔｈ１を低下した場合には、第２スイッチ４２を閉成するスイッチ駆動信号を生成する。また、第２バッテリ６の残容量ＳＯＣ２と上限閾値ｔｈ２とを比較して、第２バッテリ６の残容量ＳＯＣ２が上限閾値ｔｈ２を超えている場合には、第２スイッチ４２を開成するスイッチ駆動信号を生成する。
【００３７】
スイッチ駆動部（スイッチ駆動手段）１１４は、判定部１１３が生成したスイッチ駆動信号をスイッチ４に出力して、スイッチ４を駆動させる。
【００３８】
このように構成された車両用電源システムの動作について、図４のタイムチャートを参照して説明する。図４の上側は、第１バッテリ５に関するタイムチャートであって、具体的には、上段が第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１を示し、中段が第１バッテリ５の電圧を示し、下段が第１スイッチ４１のスイッチング状態を示す。一方、図４の下側は、第２バッテリ６に関するタイムチャートであって、具体的には、上段が第２バッテリ６の残容量Ｓ０Ｃ２を示し、中段が第２バッテリ６の電圧を示し、下段が第２スイッチ４２のスイッチング状態を示す。
【００３９】
図４において、最初は、第１バッテリ５は、残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２付近であるのでほぼ満充電状態である。第２バッテリ６は、残容量ＳＯＣ２が下限閾値ｔｈ１を下回っているため不良状態である。つまり、判定部１１３において、第１スイッチ４１を開成（ＯＦＦ）すると共に、第２スイッチ４２を閉成（ＯＮ）するように判定される。つまり、車両用発電機３は、第２バッテリ６と接続され、第１バッテリ５とは遮断される。このとき、第１バッテリ５の電圧は、車両用発電機３と遮断しているため、徐々に低減している。一方、第２バッテリ６の電圧は、車両用発電機３と接続されているため、急激に上昇して定電圧状態を維持している。
【００４０】
その後、第１バッテリ５は車両用発電機３と遮断しているため第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が徐々に低減し、時刻ｔ１においては第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が下限閾値ｔｈ１より低下する。そうすると、判定部１１３が、第１スイッチ４１を閉成（ＯＮ）するように判定する。一方、時刻ｔ１において、第２バッテリ６の残容量ＳＯＣ２は上限閾値ｔｈ２に達している。そうすると、判定部１１３が、第２スイッチ４２を開成（ＯＦＦ）するように判定する。その結果、車両用発電機３と第１バッテリ５とが接続され、車両用発電機３と第２バッテリ６とは遮断される。このように、それぞれのバッテリ５，６の残容量ＳＯＣ１，ＳＯＣ２に応じてスイッチ４が動作して、バッテリ５，６の充電状態を常に良好状態に維持している。
【００４１】
つまり、第１バッテリ５及び第２バッテリ６の充電状態が不良状態となることもなく、過充電状態となることもない。なお、充電状態が良好状態であるとは、バッテリの残容量ＳＯＣが、下限閾値ｔｈ１以上で、かつ、上限閾値ｔｈ２以下である場合である。また、図４において、第１スイッチ４１及び第２スイッチ４２のＯＮ・ＯＦＦの時間間隔が徐々に変化しているのは、各バッテリ５，６が負担する電気装置群９，１０の消費電力量が変化したことに起因するものである。
【００４２】
なお、上記実施例においては、第１バッテリ５及び第２バッテリ６は同定格電圧で同容量の鉛蓄電池としたが、これに限られるものではない。各バッテリ５，６の定格電圧、容量が異なるものであってもよいし、一方のバッテリを例えばリチウムイオン蓄電池等としてもよい。
【００４３】
（第２実施例）
第２実施例における車両用電源システムについて図５及び図６を参照して説明する。図５は、本実施例の車両用電源システムにおけるスイッチ駆動制御部のブロック図を示す。図６は、本実施例の車両用電源システムのタイミングチャートを示す。ここで、第２実施例における車両用電源システムは、第１実施例の車両用電源システムに対してスイッチ駆動制御部１１が相違するのみで、他の構成は同一であるので説明を省略する。なお、本実施例の車両用電源システムは、車速センサ及びスロットル開度センサの出力信号を利用している。
【００４４】
本実施例におけるスイッチ駆動制御部１１は、図５に示すように、減速判定部１２１と、スイッチ駆動信号生成部１２２と、スイッチ駆動部１２３と、発電量変更制御部１２４とから構成される。減速判定部（減速判定手段）１２１は、車速センサ及びスロットル開度センサの出力信号を入力する。そして、これらの入力信号に基づき、車両が減速しているか否かを判定する。
【００４５】
スイッチ駆動信号生成部１２２は、減速判定部１２１の判定結果に基づき、スイッチ４の駆動信号を生成する。具体的には、車両が減速していると判定された場合には、配電インピーダンスが低い第１バッテリ５側のスイッチである第１スイッチ４１を閉成して、第２スイッチ４２を開成する駆動信号を生成する。一方、車両が減速していないと判定された場合には、配電インピーダンスが高い第２バッテリ６側のスイッチである第２スイッチ４２を閉成して、第１スイッチ４１を開成する駆動信号を生成する。
【００４６】
スイッチ駆動部１２３は、スイッチ駆動信号生成部１２２により生成された駆動信号をスイッチ４に出力して、スイッチ４を駆動させる。
【００４７】
発電量変更制御部１２４は、減速判定部１２１の判定結果に基づき車両用発電機３の発電量を変更させる。具体的には、車両が減速していると判定された場合には、車両用発電機３の発電量を高電圧１５Ｖにする。一方、車両が減速していないと判定された場合には、車両用発電機３の発電量を低電圧１４Ｖにする。
【００４８】
このように構成された車両用電源システムの動作について、図６のタイムチャートを参照して説明する。図６は、第１段目が車速を示し、第２段目が第１スイッチ４１のスイッチング状態を示し、第３段目が第２スイッチ４２のスイッチング状態を示し、第４段目が車両用発電機３の発電量を示す。
【００４９】
図６において、最初は、車速が０［ｍ／ｓ］であるので、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、第１スイッチ４１は開成（ＯＦＦ）し、第２スイッチ４２は閉成（ＯＮ）する。また、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖである。
【００５０】
続いて、車速が変化していき、時刻ｔ１の時には、車両が減速している。つまり、減速判定部１２１により車両が減速していると判定される。その結果、第１スイッチ４１は閉成（ＯＮ）し、第２スイッチ４２は開成（ＯＦＦ）する。また、車両用発電機３の発電量は、高電圧１５Ｖに変更される。
【００５１】
続いて、時刻ｔ２においては車両は減速を停止しているので、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、第１スイッチ４１は開成（ＯＦＦ）し、第２スイッチ４２は閉成（ＯＮ）する。また、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖである。以降、車両が減速するか否かに応じて、上記動作を繰り返す。
【００５２】
このように、車両減速時に車両用発電機３の発電量を増加させて、配電インピーダンスが低い第１バッテリ５側に車両用発電機３を接続することにより、減速エネルギーを有効に電力に変換、蓄積することができる。さらに、スイッチングの判定に複雑な制御を必要とすることなく、スイッチングを行うことができる。また、車両減速時と車両減速時以外のみにスイッチ４をスイッチングするので、スイッチ４のスイッチング回数を少なくすることができ、結果としてスイッチング損失を抑制することができる。
【００５３】
なお、上記実施例においては、第１配電ケーブル７の第１インピーダンス７１と第２配電ケーブル８の第２インピーダンス８１とにより、インピーダンスの大小を比較したが、これは第１バッテリ５と第２バッテリ６が何れも同定格電圧で同容量からなる鉛蓄電池であるからである。しかし、実際には、配電ケーブルの配電インピーダンスのみの大小を比較するのではなく、バッテリの内部インピーダンスをも考慮して大小の比較を行う必要がある。すなわち、第１バッテリ５の充電インピーダンスは、第１配電ケーブル７の配電インピーダンス７１と第１バッテリ５の内部インピーダンスを総和した値となる。一方、第２バッテリ６の充電インピーダンスは、第２配電ケーブル８の配電インピーダンスと第２バッテリ６の内部インピーダンスを総和した値となる。例えば、第２バッテリ６をリチウムイオン蓄電池とした場合には、第２バッテリ６の内部インピーダンスは鉛蓄電池からなる第１バッテリ５の内部インピーダンスよりはるかに小さい。従って、この場合は、第２バッテリ６の充電インピーダンスの方が、第１バッテリ５の充電インピーダンスより小さくなる。そうすると、車両減速時には、第２スイッチ４２が閉成され、車両用発電機３と第２バッテリ６とが接続されることになる。
【００５４】
また、車両減速時に車両用発電機３の発電量を増加させているが、車両減速時にはスロットルは閉じているので燃料噴射量が極小となっている。従って、発電量を増加したとしても燃料消費に影響はなく、車両の減速エネルギーの変換損失を最小限に抑制しながらより有効に電気エネルギーに変換することができる。
【００５５】
（第３実施例）
第３実施例における車両用電源システムについて図７を参照して説明する。図７は、本実施例の車両用電源システムにおけるスイッチ駆動制御部のブロック図を示す。ここで、第３実施例における車両用電源システムは、第１実施例の車両用電源システムに対してスイッチ駆動制御部１１が相違するのみで、他の構成は同一であるので説明を省略する。
【００５６】
本実施例におけるスイッチ駆動制御部１１は、図７に示すように、消費電力量監視部１３１と、断続時間関係記憶部１３２と、断続時間決定部１３３と、スイッチ駆動部１３４とから構成される。
【００５７】
消費電力量監視部（消費電力量監視手段）１３１は、第１電気装置群９の消費電力量及び第２電気装置群１０の消費電力量を監視する。第１電気装置群９及び第２電気装置群１０の各電気装置は、乗員の使用態様に応じて、使用される電気装置と使用されない電気装置とがある。使用される電気装置であっても、消費電力量は逐次変動している。従って、第１電気装置群９の消費電力量とは、監視される時点における第１電気装置群９全体の消費電力量、すなわち、監視される時点における第１バッテリ５の負担する電力量となる。また、第２電気装置群１０の消費電力量とは、監視される時点における第２電気装置群１０全体の消費電力量、すなわち、監視される時点における第２バッテリ６の負担する電力料となる。つまり、消費電力量監視部１３１は、監視時点に第１バッテリ５が負担している消費電力量及び第２バッテリが負担している消費電力量を算出している。
【００５８】
断続時間関係記憶部１３２は、各バッテリ５，６が負担している消費電力量に対するスイッチ４の断続時間の関係を記憶している。この関係は、具体的には、バッテリ５，６の消費電力量が増加するにつれてスイッチ４の断続時間は減少し、バッテリ５，６の消費電力量が減少するにつれてスイッチ４の断続時間は増加する関係である。
【００５９】
ここで、断続時間とは、第１スイッチ４１及び第２スイッチ４２のＯＮ・ＯＦＦの切替時間である。そして、この断続時間は、車両用発電機３の応答時間、すなわち車両用発電機３の界磁巻線の時定数（一般的には、１００〜２００ｍｓｅｃ）及び各バッテリ５，６の充電の応答時間よりも十分に長くしておく。例えば、断続時間を１００ｓｅｃ以上とする。つまり、断続時間が１００ｓｅｃの場合には、１００ｓｅｃ毎に第１スイッチ４１がＯＮする動作と第２スイッチ４２がＯＮする動作とを交互に変更することになる。このように、断続時間を車両用発電機３及び各バッテリ５，６の応答時間よりも十分に長い時間とすることにより、車両用発電機３やバッテリ５，６が安定状態になった後に第１，第２スイッチ４１，４２が切り替えられる。これにより、各バッテリ５，６が十分に充電される状態にすることができる。さらに、各スイッチ５，６の断続時間を例えば数ｍｓｅｃ毎としないことによりスイッチングによるノイズが増大することを抑制することができる。
【００６０】
断続時間決定部（接続時間決定手段）１３３は、消費電力量監視部１３１により算出された第１バッテリ５及び第２バッテリ６の消費電力量と、断続時間関係記憶部１３２に記憶された断続時間の関係とに基づき、スイッチ４の断続時間を決定し、スイッチ４の駆動信号を生成する。
【００６１】
スイッチ駆動部（スイッチ駆動手段）１３４は、断続時間決定部１３３により生成された駆動信号をスイッチ４に出力して、スイッチ４を駆動させる。
【００６２】
このように構成された車両用電源システムにより、容易に各バッテリ５，６を最適な充電状態に維持することができる。なお、消費電力量に応じて断続時間を変更しているので、例えば消費電力量が増大した場合であっても断続時間が短くなることで、各バッテリ５，６の急激な電圧低下を防止することができる。つまり、２つのバッテリ５，６双方を確実に良好な充電状態とすることができる。
【００６３】
（第４実施例）
第４実施例における車両用電源システムについて図８〜図１０を参照して説明する。図８は、本実施例における車両用電源システムの回路図を示す。図９は、本実施例の車両用電源システムにおけるスイッチ駆動制御部のブロック図を示す。図１０は、本実施例の車両用電源システムのタイミングチャートを示す。ここで、第４実施例における車両用電源システムは、第１実施例の車両用電源システムに対して、図８に示すようにスタータ１４が追加されている点と、図９に示すようにスイッチ駆動制御部１１の構成が相違する。そして、他の構成は第１実施例の車両用電源システムと同一であるので説明を省略する。なお、本実施例の車両用電源システムは、車速センサ及びスロットル開度センサの出力信号を利用している。
【００６４】
本実施例における車両用電源システムは、図８に示すように、スタータ１４がイグニッションスイッチを介して第１バッテリ５に接続されている。このスタータ１４は、エンジン（図示せず）を始動するためのスタータモータ（内燃機関始動用電動機）を有しており、このスタータモータの始動時には大電力を消費する。つまり、スタータモータ始動時には、第１バッテリ５の電力を大きく消費する。
【００６５】
また、本実施例のスイッチ駆動制御部１１は、図９に示すように、減速判定部１４１と、スタータモータ駆動判定部１４２と、第１バッテリ充電状態判定部１４３と、スイッチ駆動信号生成部１４４と、スイッチ駆動部１４５と、発電量変更制御部１４６とから構成される。
【００６６】
減速判定部（減速判定手段）１４１は、車速センサ及びスロットル開度センサの出力信号を入力する。そして、これらの入力信号に基づき、車両が減速しているか否かを判定する。スタータモータ駆動判定部１４２は、スタータ１４から出力信号、例えば励磁電流信号等を入力して、この入力信号に基づきスタータモータが駆動しているか否かを判定する。
【００６７】
第１バッテリ充電状態判定部１４３は、第１バッテリ５の充電状態を示す残容量ＳＯＣ１を入力する。そして、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１と残容量ＳＯＣの上限閾値ｔｈ２とを比較して、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２に達したか否かを判定する。
【００６８】
スイッチ駆動信号生成部１４４は、減速判定部１４１の判定結果に基づき、車両が減速していると判定された場合には、配電インピーダンスが低い第１バッテリ５側のスイッチである第１スイッチ４１を閉成して、第２スイッチ４２を開成する駆動信号を生成する。一方、車両が減速していないと判定された場合には、配電インピーダンスが高い第２バッテリ６側のスイッチである第２スイッチ４２を閉成して、第１スイッチ４１を開成する駆動信号を生成する。
【００６９】
ただし、スタータ１４の始動直後は、スタータモータ駆動判定部１４２及び第１バッテリ充電状態判定部１４３の判定結果を優先して、スイッチ４の駆動信号を生成する。具体的には、スタータモータ駆動判定部１４２によりスタータモータが駆動していると判定された場合には、スタータ１４に接続されている第１バッテリ５側のスイッチである第１スイッチ４１を閉成して、第２スイッチ４２を開成する駆動信号を生成する。その後、第１バッテリ充電状態判定部１４３により第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２に達したと判定されるまで、第１バッテリ５側のスイッチである第１スイッチ４１を閉成して第２スイッチ４２を開成する駆動信号を生成する。そして、第１バッテリ充電状態判定部１４３により第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２に達したと判定された場合には、上述した減速判定部１４１の判定結果に基づきスイッチ４の駆動信号を生成する。
【００７０】
スイッチ駆動部１４５は、スイッチ駆動信号生成部１２２により生成された駆動信号をスイッチ４に出力して、スイッチ４を駆動させる。
【００７１】
発電量変更制御部１４６は、減速判定部１２１の判定結果に基づき車両用発電機３の発電量を変更させる。具体的には、車両が減速していると判定された場合には、車両用発電機３の発電量を高電圧１５Ｖにする。一方、車両が減速していないと判定された場合には、車両用発電機３の発電量を低電圧１４Ｖにする。
【００７２】
このように構成された車両用電源システムの動作について、図１０のタイムチャートを参照して説明する。図１０は、第１段目が車速を示し、第２段目が第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１を示し、第３段目が第１スイッチ４１のスイッチング状態を示し、第４段目が第２スイッチ４２のスイッチング状態を示し、第５段目が車両用発電機３の発電量を示す。
【００７３】
図１０において、時刻ｔ１のときにスタータ１４が始動する。このとき、スタータモータ駆動判定部１４２によりスタータモータが駆動していると判定されるので、第１スイッチ４１が閉成（ＯＮ）し、第２スイッチ４２が開成（ＯＦＦ）する。なお、このとき、車速が０［ｍ／ｓ］であるので、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖである。
【００７４】
続いて、車速が変化していき、時刻ｔ２の時には、車両が減速し始めている。つまり、減速判定部１２１により車両が減速していると判定される。その結果、車両用発電機３の発電量は、高電圧１５Ｖに変更される。なお、このとき、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１は上限閾値ｔｈ２に達していないので、第１バッテリ充電状態判定部１４３の判定結果より、第１スイッチ４１が閉成（ＯＮ）した状態を継続し、第２スイッチ４２が開成（ＯＦＦ）した状態を継続する。
【００７５】
続いて、時刻ｔ３においては車両は減速を停止しているので、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖとなる。このときもまだ、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１は上限閾値ｔｈ２に達していないので、第１スイッチ４１が閉成（ＯＮ）した状態を継続し、第２スイッチ４２が開成（ＯＦＦ）した状態を継続する。
【００７６】
続いて、時刻ｔ４の時には、第１バッテリ５の残容量ＳＯＣ１が上限閾値ｔｈ２に達しているので、減速判定部１４１の判定結果に基づきスイッチ４の駆動信号が生成される。すなわち、時刻ｔ４においては、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、第１スイッチ４１は開成（ＯＦＦ）し、第２スイッチ４２は閉成（ＯＮ）する。このとき、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖのままである。
【００７７】
続いて、時刻ｔ５の時には、車両が減速している。つまり、減速判定部１２１により車両が減速していると判定される。その結果、第１スイッチ４１は閉成（ＯＮ）し、第２スイッチ４２は開成（ＯＦＦ）する。そして、車両用発電機３の発電量は、高電圧１５Ｖに変更される。
【００７８】
続いて、時刻ｔ６の時には、車両は減速を停止しているので、減速判定部１２１により車両が減速していないと判定される。その結果、第１スイッチ４１は開成（ＯＦＦ）し、第２スイッチ４２は閉成（ＯＮ）する。そして、車両用発電機３の発電量は、低電圧１４Ｖに変更される。以降、車両が減速するか否かに応じて、上記動作を繰り返す。
【００７９】
このように動作させることにより、スタータ１４が稼働している場合に、スタータ１４に接続されている第１バッテリ５を優先的に充電することができる。これは、スタータ１４が稼働することにより大電力が消費されるため、スタータ１４に接続されている第１バッテリ５の充電容量が大きく減少する。しかし、このように充電容量が大きく減少した場合であっても、第１バッテリ５が車両用発電機３に接続されているので、第１バッテリ５の充電状態を良好状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】車両用電源システムの概略構成図を示す図である。
【図２】第１，第２，第３実施例の車両用電源システムの回路図を示す図である。
【図３】第１実施例の車両用電源システムのスイッチ駆動制御部を示すブロック図である。
【図４】第１実施例のタイミングチャートを示す図である。
【図５】第２実施例の車両用電源システムのスイッチ駆動制御部を示すブロック図である。
【図６】第２実施例のタイミングチャートを示す図である。
【図７】第３実施例の車両用電源システムのスイッチ駆動制御部を示すブロック図である。
【図８】第４実施例の車両用電源システムの回路図を示す図である。
【図９】第４実施例の車両用電源システムのスイッチ駆動制御部を示すブロック図である。
【図１０】第４実施例のタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・エンジン、  ２・・・ベルト、  ３・・・車両用発電機、  ４・・・スイッチ（スイッチ手段）、  ５・・・第１バッテリ、  ６・・・第２バッテリ、  ７・・・第１配電ケーブル、  ８・・・第２配電ケーブル、  ９・・・第１電気装置群（車両用電気装置）、  １０・・・第２電気装置群（車両用電気装置）、  １１・・・スイッチ駆動制御部（スイッチ駆動制御手段）、  １４・・・スタータ（内燃機関始動装置）、  ４１・・・第１スイッチ、  ４２・・・第２スイッチ
【図１】
2005132190.tif 000003
【図２】
2005132190.tif 000004
【図３】
2005132190.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005132190.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005132190.tif 000009
【図８】
2005132190.tif 000010
【図９】
2005132190.tif 000011
【図１０】
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