(57)【要約】【課題】本発明は、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる車両用電源システムの提供を目的とする。【解決手段】低圧系負荷５０の電源である低圧系バッテリ１０と、高圧系負荷６０の電源である高圧系バッテリ６０と、低圧系バッテリ１０に発電した電力を充電可能な発電機２１と、高圧系バッテリ６０から低圧系バッテリ５０への電力移送を実行するＤＣ／ＤＣコンバータ３０とを有する車両用電源システムであって、低圧系バッテリ１０の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系負荷６０が作動状態の場合には発電機２１による発電量が増加し、高圧系負荷６０が非作動状態の場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０による電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第２の電気負荷の作動状態を検出する作動状態検出手段を備え、
前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記作動状態検出手段によって前記第２の電気負荷が作動状態と検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記作動状態検出手段によって前記第２の電気負荷が非作動状態と検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。
【請求項２】
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第２の蓄電手段の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、
前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記内部抵抗検出手段によって前記第２の蓄電手段の内部抵抗が所定値以上検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記内部抵抗検出手段によって前記第２の蓄電手段の内部抵抗が所定値より小さいと検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システム。
【請求項３】
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記電力移送手段は、前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合、移送電力を所定値以下の出力変化率で増加させることを特徴とする、車両用電源システム。
【請求項４】
前記電力移送手段は、移送電力の電流を調整する、請求項３に記載の車両用電源システム。
【請求項５】
前記所定の条件として、前記第１の蓄電手段が所定の電圧以下とする、請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源システム。
【請求項６】
前記所定の条件として、前記第１の蓄電手段が所定の残容量以下とする、請求項１から３のいずれかに記載の車両用電源システム。
【請求項７】
前記発電手段は、エンジンの回転に基づき発電する、請求項１または２に記載の車両用電源システム。
【請求項８】
前記発電手段による発電量は、前記エンジンのアイドル回転数が上昇することによって増加する、請求項７記載の車両用電源システム。
【請求項９】
前記電力移送手段による前記電力移送が実行される場合、前記エンジンのアイドル回転数を低下させる、請求項８記載の車両用電源システム。
【請求項１０】
前記電力移送手段による前記電力移送は、前記第２の蓄電手段の残容量が所定値以上の場合に実行される、請求項１から９のいずれかに記載の車両用電源システム。
【請求項１１】
前記第２の蓄電手段は、前記第１の蓄電手段より高い電圧系電源である、請求項１から１０のいずれかに記載の車両用電源システム。
【請求項１２】
前記第２の蓄電手段は、リチウムイオンバッテリである、請求項１から１１のいずれかに記載の車両用電源システム。
【請求項１３】
前記第２の電気負荷は、電動パワーステアリング装置である、請求項１から１２のいずれかに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、複数の蓄電装置を併用する車両用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つの異なる電圧系のバッテリを併用する車両の電源制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された電源制御装置をはじめ、このような複数の蓄電装置を併用する電源制御装置は、一方の蓄電装置の電源電圧をＤＣ／ＤＣコンバータなどの電圧変換手段を介して他方の蓄電装置の電源電圧に電圧変換して、その他方の蓄電装置を充電したりその他方の蓄電装置を電源とする電気負荷に電力を供給したりする電力移送の機能を有することがある。
【特許文献１】特開２００２−１７１６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のような電力移送を開始したり電力移送の方向を切り替えたりする過渡的な状況においては、電気負荷の作動状態や蓄電装置の状態等に影響されて、蓄電装置の電圧が定常的な状況より大きく変動することが多い。したがって、電力移送を適切に行わなければ、そのような過渡的な電圧変動によって、蓄電装置につながる電気負荷の動作が不安定になるという懸念があった。
【０００４】
この点、上述の特許文献１に記載された電源制御装置は、電力移送の実行可否をバッテリ電圧の低下によって判断している旨が開示されているに留まっている。そのため、バッテリ電圧の低下を検出しただけで電力移送が実行されることになるので、電気負荷の作動状態やバッテリの状態によっては、上述のような懸念を解消することは難しいと考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる車両用電源システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、第１の発明として、
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第２の電気負荷の作動状態を検出する作動状態検出手段を備え、
前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記作動状態検出手段によって前記第２の電気負荷が作動状態と検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記作動状態検出手段によって前記第２の電気負荷が非作動状態と検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
【０００７】
また、上記課題を解決するため、第２の発明として、
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段に発電した電力を充電可能な発電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記第２の蓄電手段の内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段を備え、
前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、前記内部抵抗検出手段によって前記第２の蓄電手段の内部抵抗が所定値以上検出された場合には前記発電手段による発電量が増加し、前記内部抵抗検出手段によって前記第２の蓄電手段の内部抵抗が所定値より小さいと検出された場合には前記電力移送手段による前記電力移送が実行されることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
【０００８】
また、上記課題を解決するため、第３の発明として、
第１の電気負荷の電源である第１の蓄電手段と、
第２の電気負荷の電源である第２の蓄電手段と、
前記第２の蓄電手段から前記第１の蓄電手段への電力移送を実行する電力移送手段とを有する車両用電源システムであって、
前記電力移送手段は、前記第１の蓄電手段の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合、移送電力を所定値以下の出力変化率で増加させることを特徴とする、車両用電源システムを提供する。
【０００９】
ここで、第４の発明は、第３の発明に係る車両用電源システムであって、前記電力移送手段は、移送電力の電流を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明に係る車両用電源システムであって、前記所定の条件として、前記第１の蓄電手段が所定の電圧以下とすることを特徴とし、第６の発明は、第１から第３のいずれかの発明に係る車両用電源システムであって、前記所定の条件として、前記第１の蓄電手段が所定の残容量以下とすることを特徴とする。
【００１１】
また、第７の発明は、第１または第２の発明に係る車両用電源システムであって、前記発電手段は、エンジンの回転に基づき発電することを特徴とする。
【００１２】
また、第８の発明は、第７の発明に係る車両用電源システムであって、前記発電手段による発電量は、前記エンジンのアイドル回転数が上昇することによって増加することを特徴とする。
【００１３】
また、第９の発明は、第８の発明に係る車両用電源システムであって、前記電力移送手段による前記電力移送が実行される場合、前記エンジンのアイドル回転数を低下させることを特徴とする。
【００１４】
なお、前記電力移送手段による前記電力移送は、前記第２の蓄電手段の残容量が所定値以上の場合に実行されることが好適である。また、前記第２の蓄電手段は前記第１の蓄電手段より高い電圧系電源であって、前記第２の蓄電手段としてリチウムイオンバッテリが挙げられ、前記第２の電気負荷として電動パワーステアリング装置が挙げられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電装置間の電力移送を適切に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の車両用電源システムの一実施形態を示す構成図である。本車両用電源システムが搭載される車両は、高圧系（例えば、４２Ｖ系）の蓄電手段である高圧系バッテリ２０と、低圧系（例えば、１４Ｖ系）の蓄電手段である低圧系バッテリ１０と、高圧系の電圧を低圧系の電圧に降圧変換して高圧系から低圧系への電力供給を行う降圧モードと低圧系の電圧を高圧系の電圧に昇圧変換して低圧系から高圧系への電力供給を行う昇圧モードと電圧変換を停止して電力供給を行わない停止モードとを有するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する電子制御ユニット４０（以下、「ＥＣＵ４０」という）とを備えている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０とＥＣＵ４０が一体になっていてもよい。
【００１７】
車両上には複数の電気負荷が存在し電圧系の異なる電気負荷が混在する場合があり、高圧系バッテリ２０は高圧系の電圧で作動する高圧系負荷６０への電力供給に主に対応し、低圧系バッテリ１０は低圧系の電圧で作動する低圧系負荷５０への電力供給に主に対応する。高圧系バッテリ２０の具体例としてリチウムイオンバッテリがあり、低圧系バッテリ１０の具体例として鉛バッテリがある。リチウムイオンバッテリは、鉛バッテリに比して、パワー密度（単位は、Ｗ／ｋｇまたはＷ／ｌ）が高く、内部抵抗が小さく、充放電によるエネルギー損失が少ない。なお、低圧系バッテリ１０や高圧系バッテリ２０は、ニッケル水素電池や電気二重層キャパシタでもよいし、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとニッケル水素電池と電気二重層キャパシタの中でいずれかを組み合わせたものでもよい。
【００１８】
低圧系バッテリ１０側の低圧系負荷５０として、例えば、エンジン制御装置、ブレーキ制御装置、エアコン、ヘッドライト、リヤデフォッガ、リヤワイパー、ミラーヒータ、シートヒータ、オーディオ、ランプ、シガーソケット、各種ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）、ソレノイドバルブが挙げられる。
【００１９】
高圧系バッテリ２０側の高圧系負荷６０として、例えば、操舵状態に応じて電動モータによりアシスト力を発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）や車両の横方向の加速度に応じて電動モータにより車両のロール角等を調整する電動スタビリティコントロール装置（電動ＳＴＢ）が挙げられる。ＥＰＳは、電動モータであるＥＰＳモータとＥＰＳモータを駆動するインバータとを有している。電動ＳＴＢは、電動モータである電動ＳＴＢモータと電動ＳＴＢモータを駆動するインバータとを有している。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、トランスやスイッチングレギュレータやシリーズレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータ３０内部にある電圧変換機構によって、高圧系バッテリ２０側の電圧を降圧変換して低圧系バッテリ１０側に出力し、あるいは、低圧系バッテリ１０側の電圧を昇圧変換して高圧系バッテリ２０側に出力する。変換された出力電圧は、ＥＣＵ４０やＤＣ／ＤＣコンバータ３０内部にあるコンバータ制御回路などによって監視され、出力電圧が一定となるように制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、高圧系バッテリ２０側の電圧を降圧変換して低圧系バッテリ１０側に出力する降圧モード、低圧系バッテリ１０側の電圧を昇圧変換して高圧系バッテリ２０側に出力する昇圧モード、電圧変換を停止して電圧出力を行わない停止モードのうち、動作中いずれかのモードに設定される。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０の電圧変換機能を使用することによって、高圧系バッテリ２０側の電圧を降圧して低圧系負荷５０に電力供給を行ったり低圧系バッテリ１０に充電を行ったりすることが可能となり、低圧系バッテリ１０側の電圧を昇圧して高圧系負荷６０に電力供給を行ったり高圧系バッテリ２０に充電を行ったりすることが可能となり、そして、電圧変換を停止して電力供給を行わないことが可能となる。
【００２１】
低圧系バッテリ１０には、低圧系電源ライン１９を介して、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行う発電機２１が接続されている。発電機２１は、車両を走行させるためのエンジン２２の出力によって発電を行う。発電機２１が発電した電力は、低圧系負荷５０に供給されたり低圧系バッテリ１０に充電されたりする。昇圧モードであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して、高圧系負荷６０への供給もありうる。発電機２１の具体例として、オルタネータがある。エンジン２２の回転数が上昇するにつれてオルタネータの発電量も増加する。なお、低圧系バッテリ１０への充電等はモータ（電動機）を回生動作させても可能なので、発電機２１は回生制御が可能なモータでもよい。例えば、車両の制動力を確保するために、車輪駆動軸に連結されるモータを回生制御することによって、インバータを介して、低圧系バッテリ１０に充電をすることができたり、低圧系負荷５０に電力の供給をすることができたりする。
【００２２】
また、発電機２１が停止している状態では、低圧系バッテリ１０から低圧系負荷５０に電力を供給し得る。例えば、エンジン２２が停止してオルタネータの不作動状態である駐車状態で必要とされる電力は、低圧系バッテリ１０から供給することができる。
【００２３】
ＥＣＵ４０は、低圧系バッテリ１０の充放電電流（バッテリ電流）を検出する電流センサ４ａの出力値に基づいて低圧系バッテリ１０の充放電電流値を算出し、高圧系バッテリ２０の充放電電流（バッテリ電流）を検出する電流センサ４ｂの出力値に基づいて高圧系バッテリ２０の充放電電流値を算出する。また、ＥＣＵ４０は、低圧系バッテリ１０の電圧を検出する電圧センサ５ａの出力値に基づいて低圧系バッテリ１０の電圧値を算出し、高圧系バッテリ２０の電圧を検出する電圧センサ５ｂの出力値に基づいて高圧系バッテリ２０の電圧値を算出する。低圧系バッテリ１０の電圧あるいは高圧系バッテリ２０の電圧とは、図１からも明らかなように、低圧系電源ライン１９あるいは高圧系電源ライン２９の電圧であって、低圧系負荷５０あるいは高圧系負荷６０に印加される電圧に相当する。
【００２４】
ＥＣＵ４０は、低圧系負荷５０や高圧系負荷６０の作動状態を検出することによって、低圧系負荷５０や高圧系負荷６０が作動しているか否かを判断する。例えば、ＥＣＵ４０は、通信ラインを介して低圧系負荷５０や高圧系負荷６０の作動情報を検出したり、低圧系負荷５０や高圧系負荷６０の消費電流を検出したりすることによって、低圧系負荷５０や高圧系負荷６０の作動状態を判断することができる。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、高圧系バッテリ２０や低圧系バッテリ１０の電流値や電圧値を検出することによって、高圧系バッテリ２０や低圧系バッテリ１０の容量がどれだけ残っているのかを示す「バッテリ残容量」を算出するようにしてもよい。ＥＣＵ４０は、例えば、高圧系バッテリ２０の充放電電流の積算（積分）により高圧系バッテリ２０のバッテリ残容量を算出し、低圧系バッテリ１０の充放電電流の積算（積分）により低圧系バッテリ１０のバッテリ残容量を算出する。電気量（バッテリの容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。バッテリ残容量はバッテリの満充電時の容量からバッテリから放電された放電量を引いた値に相当することから、ＥＣＵ４０は、電流センサ４ｂ等によって高圧系バッテリ２０の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、高圧系バッテリ２０のバッテリ残容量を算出することが可能になり、電流センサ４ａ等によって低圧系バッテリ１０の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、低圧系バッテリ１０のバッテリ残容量を算出することが可能になる。なお、満充電時の容量は、初期値としてメモリに記憶されている。
【００２６】
また、ＥＣＵ４０は、低圧系バッテリ１０や高圧系バッテリ２０の放電初期時の電圧の極小値を測定することによって、それぞれのバッテリ残容量を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生じる極小値とバッテリ残容量は相関があることが知られているため、ＥＣＵ４０は、その相関関係（例えば、マップデータ）に基づいてバッテリ残容量を推定することができる。
【００２７】
なお、高圧系バッテリ２０や低圧系バッテリ１０が電気二重層キャパシタに置換可能であり、その静電容量が既知であるならば、ＥＣＵ４０は、高圧系電気二重層キャパシタの電圧値と静電容量に基づいて高圧系電気二重層キャパシタの残容量を算出することができるし、低圧系電気二重層キャパシタの電圧値と静電容量に基づいて低圧系電気二重層キャパシタの残容量を算出することができる。
【００２８】
また、ＥＣＵ４０は、電流センサ４の出力値と電圧センサ５の出力値とに基づいて低圧系バッテリ１０及び高圧系バッテリ２０の内部抵抗を算出するようにしてもよい。例えば、ＥＣＵ４０は、電流センサ４の出力値と電圧センサ５の出力値を所定のタイミングで複数サンプリングすることによって、最小２乗法等に基づき低圧系バッテリ１０及び高圧系バッテリ２０の内部抵抗を算出することができる。また、内部抵抗は、初期放電電流と初期放電電圧を検出することによって算出することもできる。
【００２９】
また、ＥＣＵ４０は、詳細は後述するが、所定の条件に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０のモード切替や出力電圧や出力電流を制御する制御信号を出力する。
【００３０】
なお、ＥＣＵ４０は、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ、制御プログラムの処理データを一時的に記憶するＲＡＭ、制御プログラムを処理するＣＰＵ、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどの複数の回路要素によって構成されたものである。また、ＥＣＵ４０は一つの制御ユニットとは限らず、制御が分担されるように複数の制御ユニットであってよい。
【００３１】
それでは、本実施形態の車両用電源システムの動作について説明する。エンジン２２のアイドリング時に、特定の低圧系負荷５０（例えば、消費電力の大きい電気負荷、より具体的には、エアコンやヘッドライトなど）が作動したり、低圧系バッテリ１０の電力供給能力が不足したりした場合、低圧系バッテリ１０からの放電を抑制するために、発電機２１の発電量を増加させる目的でエンジン２２のアイドル回転数を上昇させる（すなわち、アイドルアップする）。ここで、アイドル回転数は、特定の低圧系負荷５０が作動していない場合のアイドル回転数を基準とし、その基準となるアイドル回転数よりエンジン回転数を上げることをアイドルアップといい、その基準となるアイドル回転数よりエンジン回転数を下げることをアイドルダウンという。
【００３２】
そして、図１に示されるように、バッテリが複数ある構成であれば、高圧系バッテリ２０の残容量に余裕があるのであれば、積極的に高圧系バッテリ２０側から低圧系バッテリ１０側に電力を移送することで、上述のアイドルアップをしなくても、低圧系バッテリ１０からの放電を抑制することができる。高圧系バッテリ２０に接続される高圧系負荷６０が暗電流（イグニッションＯＦＦ時に消費される電流）のほとんど流れない電気負荷であれば、イグニッションＯＦＦ時の高圧系バッテリ２０の容量減少要因は自己放電のみであるため、より積極的に高圧系バッテリ２０側から低圧系バッテリ１０側に電力を移送することができる。
【００３３】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０による電力移送の作動開始時や電力移送方向の切替時等の過渡的な状況において、高圧系負荷６０の作動状態や高圧系バッテリ２０の内部状態によって、高圧系バッテリ２０側の電圧が変動する場合がある。
【００３４】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを昇圧モードと停止モード間で切り替えたときの高圧系バッテリ２０の電圧変動と電流変動を示した図であり、高圧系負荷６０がＥＰＳで、高圧系バッテリ２０がリチウムイオンバッテリの場合のシミュレーション結果である。（ａ）はＥＰＳの消費電流（負荷電流）、（ｂ）はリチウムイオンバッテリの充放電電流（Ｌｉ電池電流）、（ｃ）はＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流（ＤＤＣ電流）、（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータ３０が電力移送切替をした場合のリチウムイオンバッテリの電圧、（ｅ）はＤＣ／ＤＣコンバータ３０が電力移送切替をしない場合のリチウムイオンバッテリの電圧を表す。（ａ）はＥＰＳに流れ込む方向を、（ｂ）は放電する方向を、（ｃ）は低圧系側から高圧系側に電力移送する方向を、正の値とする。
【００３５】
図２に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードが昇圧モードから停止モードに切り替わるとＤＤＣ電流はほぼ零になる（「ＤＤＣ切替」の期間）。したがって、リチウムイオンバッテリに接続されるＥＰＳが作動中にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードが昇圧モードから停止モードに切り替わるとリチウムイオンバッテリからの放電電流が急激に増加するため、図２の（ｄ）に示されるように、リチウムイオンバッテリの電圧は降下しやすくなる。リチウムイオンバッテリの電圧は、ＥＰＳの消費電流が大きくなるにつれて降下しやすく、また、リチウムイオンバッテリの内部抵抗が大きくなるにつれても降下しやすい。高圧系負荷６０が作動中にこのような急激な電圧変動が生じると、高圧系負荷６０の動作が不安定に陥りやすくなる。また、電圧変動により高圧系負荷６０の最低作動電圧を下回ることも考えられる。例えばＥＰＳの場合では、急激な電圧変動（例えば３Ｖ以上）によってアシスト量が変化し、ステアリング操舵のフィーリング変化が起きるおそれがある。なお、図２は、昇圧モードから停止モードに切り替えた場合を示しているが、昇圧モードから降圧モードに切り替えた場合も図２と同様の現象が起こり得る。
【００３６】
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ１０の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系負荷６０が作動状態の場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０による電力移送を実行せずに発電機２１による発電量の増加によって低圧系側で要求される電力の不足分を補い、高圧系負荷６０が非作動状態の場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０による高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することによって低圧系側で要求される電力の不足分を補う。または、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ１０の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合において、高圧系バッテリ２０の内部抵抗が所定値以上大きい場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０による電力移送を実行せずに発電機２１による発電量の増加によって低圧系側で要求される電力の不足分を補い、高圧系バッテリ２０の内部抵抗が所定値より小さい場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０による高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することによって低圧系側で要求される電力の不足分を補う。
【００３７】
図３は、本実施形態の車両用電源システムの動作フローである。ＥＣＵ４０は、低圧系バッテリ１０の電圧を監視し、所定値以下の電圧が検出されるか否かを監視している（ステップ１０）。低圧系バッテリ１０の電圧が所定値以下の値が検出された場合に低圧系バッテリ１０の電力供給能力が低下しているとみなす。なお、低圧系バッテリ１０のバッテリ残容量が所定値以下の値が検出された場合に低圧系バッテリ１０の電力供給能力が低下しているとみなしてもよい。ＥＣＵ４０は、低圧系バッテリ１０の電圧が所定値以下の場合（ステップ１０；Ｙｅｓ）、高圧系負荷６０が作動中か否かを判断する（ステップ１２）。高圧系負荷６０が作動中の場合には（ステップ１２；Ｙｅｓ）、低圧系バッテリ１０側の電力供給能力を高めるために発電機２１による発電量を増加させる（ステップ１４）。発電機２１の発電量を増加させるためには、エンジン２２のアイドル回転数を必要な発電量を発生させる回転数まで上昇させればよい。一方、高圧系負荷６０が非作動の場合には（ステップ１２；Ｎｏ）、発電機２１による発電量の増加をせずに、ＤＣＤＣコンバータ３０の動作モードを降圧モードに設定し、低圧系バッテリ１０側の電力供給能力を高めるために電力移送の実行を開始する（ステップ１６）。
【００３８】
もちろん、ステップ１２において高圧系バッテリ２０の内部抵抗が所定値以上か否かを判断し、所定値以上であればステップ１４に移行し、所定値より小さければステップ１６に移行するようにしてもよい。
【００３９】
なお、低圧系側への電力移送は、高圧系バッテリ２０の残容量が所定値以上ある場合に限り実行するようにすることが望ましい。高圧系バッテリ２０の残容量が少ないときに低圧系側への電力移送を実行することによって高圧系側の電力供給能力が低下するのを防ぐためである。また、低圧系側への電力移送は、電流センサ４をはじめ本システム内の装置が異常でない場合に限り実行するようにすることが望ましい。
【００４０】
したがって、本実施形態の車両用電源システムによれば、高圧系負荷６０が作動状態の場合や高圧系バッテリ２０の内部抵抗が大きい場合には、低圧系バッテリ２０側への電力移送を実行しないことによって高圧系負荷６０（特に、消費電力の大きいＥＰＳ等の電気負荷）の作動が不安定になることを防止することができるとともに、発電機２１による発電量を増加させることによって低圧系バッテリ２０側の電力能力低下を抑えることができる。なお、発電機２１による発電量を増加させる場合、発電機２１であるオルタネータのプーリー比が可変である場合には、エンジントルクが許容する範囲内でプーリー比を変更することによってアイドルアップせずに発電量を増加させることができる。オルタネータの回転数は、エンジン回転数とプーリー比との積に等しい。
【００４１】
また、本実施形態の車両用電源システムによれば、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することでアイドルアップの頻度を抑制することができる。その結果、アイドルアップによる燃費の悪化を抑えることができるとともに、エンジン回転数が上昇することによるＮＶ（ノイズ＆バイブレーション）を低減することができる。また、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行することでその電力分アイドルダウンすることもできるので、高圧系側から低圧系側への電力移送を実行する場合にアイドルダウンすることによって燃費悪化の抑制とＮＶを低減することができる。
【００４２】
ところで、低圧系側の電圧変動が大きくなるにつれて、低圧系負荷５０が動作不安定に陥る場合も考えられる。特に、ランプ類の動作不安定は、光の明滅といった輝度（照度）変化というユーザに認知されやすい現象として現れる。ランプ類の明滅は、瞬間的に電圧が落ちることによって、ランプ類の輝度が瞬間的に変動し、ユーザはランプが点滅したような印象を受ける。しかし、ランプ類の輝度が徐々に変化する場合には、つまり、電圧が徐々に変動する場合には、ユーザはその輝度変化を認知しにくくなる。
【００４３】
図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ１０の電圧が急激に上昇した場合を示した図である。低圧系バッテリ１０が放電状態で特定の低圧系負荷５０（例えば、エアコンやヘッドライト）がＯＮ（作動）したことにより低圧系バッテリ１０の電圧が降下した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータによる高圧系側から低圧系側への電力移送が実行される。その電力移送によって、低圧系バッテリ１０の状態が放電状態から充電状態に切り替わると、図４に示されるように、低圧系バッテリ１０の電圧はその変動幅が大きくなる（△Ｖ１）。その結果、低圧系負荷５０の動作が不安定になりやすい。
【００４４】
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、低圧系バッテリ１０の状態が電力供給能力の低下を示す所定の条件を満たした場合（例えば、低圧系バッテリ１０が所定の電圧以下の場合や、低圧系バッテリ１０が所定の残容量以下の場合や、低圧系バッテリ１０が放電状態で且つ特定の電気負荷がＯＮした場合）において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の移送電力の出力値の増加率を小さくする。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流の増加率を所定値以下に変更した場合を示した図である。図５に示されるように、ＤＣＤＣコンバータ３０の出力電流の増加率を小さくすることで、電流が徐々に増加することになるので、瞬間的な電圧変動を抑制しランプ類の急激な輝度変化を防止することができる。
【００４５】
反対に、図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ１０の電圧が急激に降下した場合を示した図である。低圧系バッテリ１０が充電状態で特定の低圧系負荷５０（例えば、エアコンやヘッドライト）がＯＦＦ（非作動）したことにより低圧系バッテリ１０の電圧が上昇した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータによる高圧系側から低圧系側への電力移送の実行が停止される。その電力移送の停止によって、低圧系バッテリ１０の状態が充電状態から放電状態に切り替わると、図６に示されるように、低圧系バッテリ１０の電圧はその変動幅が大きくなる（△Ｖ３）。その結果、低圧系負荷５０の動作が不安定になりやすい。
【００４６】
そこで、本実施形態の車両用電源システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の高圧系側から低圧系側への電力移送の実行を停止する過程においてＤＣ／ＤＣコンバータ３０の移送電力の出力値の減少率を小さくする。図７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流の減少率を所定値以下に変更した場合を示した図である。図７に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流の減少率を小さくすることで、電流が徐々に減少することになるので、瞬間的な電圧変動を抑制しランプ類の急激な輝度変化を防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４８】
例えば、高圧系バッテリ２０（リチウムイオンバッテリ）の温度が高い場合には、その内部抵抗も小さく、瞬間的な電圧変動も低い。したがって、高圧系バッテリ２０の温度が所定値以上の場合には、電圧変動による影響は小さいとして、高圧系側から低圧系側への電力移送の実行を許可するようにしてもよい。
【００４９】
また、上述の車両用電源システムの実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して高圧系側と低圧系側に分けられていたが、同一の電圧系の実施形態でも、高電圧系と低電圧系を互いに入れ替えた実施形態でも、本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の車両用電源システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モードを昇圧モードと停止モード間で切り替えたときの高圧系バッテリ２０の電圧変動と電流変動を示した図である。
【図３】本実施形態の車両用電源システムの動作フローである。
【図４】ＤＣ／ＤＣコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ１０の電圧が急激に上昇した場合を示した図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流の増加率を所定値以下に変更した場合を示した図である。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータの電力移送によって低圧系バッテリ１０の電圧が急激に降下した場合を示した図である。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流の減少率を所定値以下に変更した場合を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
４  電流センサ
５  電圧センサ
１０  低圧系バッテリ
２０  高圧系バッテリ
２１  発電機
２２  エンジン
３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０  ＥＣＵ
５０  低圧系負荷
６０  高圧系負荷
【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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