(57)【要約】【課題】車載の鉛バッテリの充放電頻度を抑制して、該鉛バッテリの劣化を抑制する。【解決手段】車両に搭載された電源装置（１００、２００、３００、４００、５００）は、発電手段（１１）と、該発電手段により発電された電力を蓄電可能であり、且つ相互に電気的に並列に接続された鉛バッテリ（１４、３１）及び蓄電手段（１６、３２、４２、５１）と、該鉛バッテリに印加される電圧を調整可能な調整手段（１１、４１）と、蓄電手段と発電手段との間に配設され、蓄電手段及び発電手段間の通電及び遮断を切り換える第１切換手段（２３、２４）と、該第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後、鉛バッテリに印加される電圧を、該鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上とするように調整手段を制御する制御手段（２２）と、を備える。【選択図】図３
2016153260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電可能であり、且つ相互に電気的に並列に接続された鉛バッテリ及び蓄電手段と、前記鉛バッテリに印加される電圧を調整可能な調整手段と、前記蓄電手段と前記発電手段との間に配設され、前記蓄電手段及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第１切換手段と、を備える電源装置であって、
前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、前記鉛バッテリに印加される電圧を、前記鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上とするように前記調整手段を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後に前記鉛バッテリに印加される電圧は、前記蓄電手段の適正ＳＯＣ範囲に対応する開回路電圧範囲内の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記鉛バッテリの温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された温度に応じて、前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、且つ前記車両の減速中に前記発電手段が発電する減速回生時に、前記鉛バッテリに印加される電圧を、１３．８Ｖ〜１４．４Ｖの範囲内の電圧とするように前記調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記発電手段又はＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記蓄電手段は、ニッケル水素バッテリ又はリチウムイオンバッテリであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項６】
車両に搭載され、発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電可能であり、且つ相互に電気的に並列に接続された鉛バッテリ及び蓄電手段と、前記蓄電手段と前記発電手段との間に配設され、前記蓄電手段及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第１切換手段と、前記鉛バッテリと前記発電手段との間に配設され、前記鉛バッテリ及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第２切換手段と、を備える電源装置であって、
前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、前記鉛バッテリのＳＯＣが所定値以上である場合に、前記鉛バッテリ及び前記発電手段間を遮断するように前記第２切換手段を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電源装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば鉛バッテリとリチウムバッテリとが並列接続され、発電機とリチウムバッテリとの通電及び遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴと、該ＭＯＳ−ＦＥＴとリチウムバッテリとの間に接続されたリレーとを備える車載電源装置において、鉛バッテリ及びリチウムバッテリ各々のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が適正範囲内になるよう、ＭＯＳ−ＦＥＴ及びリレーの作動状態と、発電電圧とを制御する装置が提案されています（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２０１１−１７６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉛バッテリが繰り返し充放電されると、該充放電に起因して該鉛バッテリが比較的早期に劣化する可能性があるという技術的問題点がある。上述した背景技術ではこの問題を解決することが困難である。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、鉛バッテリの劣化を抑制することができる電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の電源装置は、上記課題を解決するために、車両に搭載され、発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電可能であり、且つ相互に電気的に並列に接続された鉛バッテリ及び蓄電手段と、前記鉛バッテリに印加される電圧を調整可能な調整手段と、前記蓄電手段と前記発電手段との間に配設され、前記蓄電手段及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第１切換手段と、を備える電源装置であって、前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、前記鉛バッテリに印加される電圧を、前記鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）以上とするように前記調整手段を制御する制御手段を備える。
【０００７】
本発明の第１の電源装置によれば、当該電源装置は、例えば自動車等の車両に搭載されている。当該電源装置は、発電手段、鉛バッテリ、蓄電手段、調整手段、第１切換手段及び制御手段を備えて構成されている。
【０００８】
発電手段は、例えばオルタネータ等の発電機に限らず、モータ・ジェネレータ（電動発電機）であってもよい。つまり、発電手段として機能し得る限りにおいて、モータ・ジェネレータを意味してもかまわない。
【０００９】
鉛バッテリと、該鉛バッテリとは異なる蓄電手段とは、相互に電気的に並列に接続されている。ここで、蓄電手段は、その適正ＳＯＣの上限値に相当する開回路電圧が、鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧より高く、該適正ＳＯＣの下限値に相当する開回路電圧が、鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧より低く構成されている。ここで、「適正ＳＯＣ」とは、蓄電手段の早期劣化を抑制することができるＳＯＣ範囲を意味する。尚、蓄電手段は、二次電池に限らず、例えば電気二重層キャパシタ等のキャパシタであってもよい。
【００１０】
調整手段は、鉛バッテリに印加される電圧を調整可能に構成されている。尚、調整手段は、鉛バッテリに印加される電圧に加えて、蓄電手段に印加される電圧も調整可能であってよい。
【００１１】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後、鉛バッテリに印加される電圧を、該鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上とするように調整手段を制御する。ここで、鉛バッテリに印加される電圧が、該鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上である場合、該鉛バッテリは放電しない。
【００１２】
尚、第１切換手段は、例えば、車両のイグニッションオン後、最初にエンジンが始動した後に、蓄電手段及び発電手段間を通電する。
【００１３】
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、鉛バッテリの充放電が繰り返し行われると、充放電に伴い発生する熱により該鉛バッテリの電解液が蒸発する液減りが起こる。例えば寿命等により鉛バッテリが交換される際に、車両の製造者等が想定している性能を満たさない低品質の鉛バッテリに交換されてしまうと、電解液の減少速度が速くなるおそれがある。すると、例えば鉛バッテリの電極板の劣化（具体的には、電極板端子の耳痩せ等）や、ガスが発生するおそれがある。
【００１４】
本発明では、上述の如く、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後、制御手段により、鉛バッテリに印加される電圧を、該鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上とするように調整手段が制御される。
【００１５】
この結果、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後（つまり、蓄電手段から電力を供給可能となった後）は、鉛バッテリは放電しないので、該鉛バッテリの充放電の頻度を抑制することができる。従って、鉛バッテリの液減りを抑制し、該鉛バッテリの劣化を抑制することができる。尚、車両の走行中は、蓄電手段が適宜充放電されることにより、例えば燃費の向上等が図られる。
【００１６】
本発明の第１の電源装置の一態様では、前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後に前記鉛バッテリに印加される電圧は、前記蓄電手段の適正ＳＯＣ範囲に対応する開回路電圧範囲内の電圧である。
【００１７】
この態様によれば、車両の走行時に、蓄電手段を適切に充放電しつつ、鉛バッテリの放電を防止することができる。
【００１８】
本発明の第１の電源装置の他の態様では、前記鉛バッテリの温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された温度に応じて、前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、且つ前記車両の減速中に前記発電手段が発電する減速回生時に、前記鉛バッテリに印加される電圧を、１３．８Ｖ〜１４．４Ｖの範囲内の電圧とするように前記調整手段を制御する。
【００１９】
この態様によれば、鉛バッテリの過充電を防止し、該鉛バッテリからのガスの発生を防止することができる。尚、制御手段は、典型的には、検出された温度が高いほど、鉛バッテリに印加される電圧を１３．８Ｖに近づけ、検出された温度が低いほど、鉛バッテリに印加される電圧を１４．４Ｖに近づける。
【００２０】
本発明の第１の電源装置の他の態様では、前記調整手段は、前記発電手段又はＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２１】
この態様によれば、比較的容易にして、鉛バッテリに印加される電圧を調整することができる。特に、発電手段やＤＣ／ＤＣコンバータは、既存の車両に搭載されていることが多いので、別途装置等を必要とせずに、本態様を実現することができる。
【００２２】
本発明の第１の電源装置の他の態様では、前記蓄電手段は、ニッケル水素バッテリ又はリチウムイオンバッテリである。
【００２３】
ニッケル水素バッテリ及びリチウムイオンバッテリは、その開回路電圧特性が、鉛バッテリの開回路電圧特性と類似しており、且つ、適正ＳＯＣの上限値に相当する開回路電圧が、鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧より高い。このため、蓄電手段として、ニッケル水素バッテリ又はリチウムイオンバッテリを用いることにより、当該電源装置を比較的容易に実現することができる。
【００２４】
本発明の第２の電源装置は、上記課題を解決するために、車両に搭載され、発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電可能であり、且つ相互に電気的に並列に接続された鉛バッテリ及び蓄電手段と、前記蓄電手段と前記発電手段との間に配設され、前記蓄電手段及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第１切換手段と、前記鉛バッテリと前記発電手段との間に配設され、前記鉛バッテリ及び前記発電手段間の通電及び遮断を切り換える第２切換手段と、を備える電源装置であって、前記第１切換手段により前記蓄電手段及び前記発電手段間が通電された後、前記鉛バッテリのＳＯＣが所定値以上である場合に、前記鉛バッテリ及び前記発電手段間を遮断するように前記切換手段を制御する制御手段を備える。
【００２５】
本発明の第２の電源装置によれば、車両に搭載された当該電源装置は、発電手段、鉛バッテリ、蓄電手段、第１切換手段、第２切換手段及び制御手段を備えて構成されている。
【００２６】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後、鉛バッテリのＳＯＣが所定値以上である場合に、該鉛バッテリ及び発電手段間を遮断するように第２切換手段を制御する。
【００２７】
上述した本発明の第１の電源装置では、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後に鉛バッテリの放電を防止するために、該鉛バッテリに印加される電圧が、該鉛バッテリの満充電状態に相当する開回路電圧以上にされる。本発明の第２の電源装置では、鉛バッテリの放電を防止するために、第２切換手段により、鉛バッテリが電気的に切り離される。
【００２８】
但し、単純に、鉛バッテリを電気的に切り離してしまうと、例えばサルフェーション等の影響により該鉛バッテリが劣化するおそれがある。そこで、本発明では、鉛バッテリのＳＯＣが所定値以上であることを条件に、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後に、制御手段により、鉛バッテリ及び発電手段間を遮断するように切換手段が制御される。
【００２９】
本発明に係る「所定値」は、第２切換手段により、鉛バッテリ及び発電手段間を遮断するか否かを決定する値であり、予め固定値として、或いは、何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値として設定されている。このような所定値は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば鉛バッテリのＳＯＣと、所定時間放置した場合の鉛バッテリの劣化の可能性との関係に基づいて、鉛バッテリの劣化が殆どない、又は許容範囲内であるＳＯＣとして設定すればよい。
【００３０】
本発明の第２の電源装置でも、第１切換手段により蓄電手段及び発電手段間が通電された後は、鉛バッテリは放電しないので、該鉛バッテリの充放電の頻度を抑制することができる。従って、鉛バッテリの液減りを抑制し、該鉛バッテリの劣化を抑制することができる。
【００３１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【図２】鉛バッテリ及びニッケル水素バッテリ各々のＯＣＶ特性の一例を示す特性図である。
【図３】第１実施形態において主にエンジン始動前に実施される処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る電源制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係る電源制御処理の一具体例を示すタイムチャートである。
【図６】第１実施形態の変形例に係る電源制御処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【図８】第３実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係る電源制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【図１１】第４実施形態に係る電源制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】第５実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【図１３】第５実施形態において主にエンジン始動前に実施される処理を示すフローチャートである。
【図１４】第５実施形態に係る電源制御処理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】
【００３３】
本発明の電源装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
本発明の電源装置に係る第１実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００３５】
先ず、第１実施形態に係る電源装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【００３６】
図１において、電源装置１００は、エンジン２１を備える車両（図示せず）に搭載されている。当該電源装置１００は、エンジン２１の駆動力を用いて発電可能に構成されたオルタネータ１１と、１２Ｖの鉛バッテリ１４と、１２Ｖのニッケル水素バッテリ１６と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２２と、を備えて構成されている。本実施形態では、車両の各種電子制御用のＥＣＵ２２の機能の一部を、電源装置１００の一部として用いている。
【００３７】
図１に示すように、鉛バッテリ１４、ニッケル水素バッテリ１６及びオルタネータ１１は、相互に電気的に並列に接続されている。鉛バッテリ１４とニッケル水素バッテリ１６との間には、リレースイッチ２３及び２４が配設されている。該リレースイッチ２３及び２４各々は、ＥＣＵ２２により制御される。尚、鉛バッテリ１４には、該鉛バッテリ１４の温度を検出する温度センサ２５が設けられている。
【００３８】
電源装置１００には、車両が備えるスタータモータ１２、並びに補機１３及び１５が電気的に接続されている。本実施形態では、スタータモータ１２、補機１３及び１４並びにＥＣＵ２２の駆動電圧は１２Ｖである。
【００３９】
尚、スタータモータ１２は、オルタネータ１１によって実現されてよい。つまり、オルタネータ１１は、スタータモータを兼用のオルタネータであってよい。補機１３及び１４は、夫々一つの補機に限らず、複数の補機を含む補機群であってよい。
【００４０】
次に、鉛バッテリ１４及びニッケル水素バッテリ１６各々のＯＣＶ特性について、図２を参照して説明する。図２は、鉛バッテリ及びニッケル水素バッテリ各々のＯＣＶ特性の一例を示す特性図である。
【００４１】
図２において、ニッケル水素バッテリ１６の適正ＳＯＣ範囲は、３０％〜７０％である。ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが３０％である場合の、該ニッケル水素バッテリ１６のＯＣＶは１２Ｖである。また、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが７０％である場合の、該ニッケル水素バッテリ１６のＯＣＶは１４．４Ｖである。
【００４２】
鉛バッテリ１４の適正ＳＯＣ範囲は、例えば９０％〜１００％である。鉛バッテリ１４のＳＯＣが１００％（即ち、満充電状態）である場合の、該鉛バッテリ１４のＯＣＶは１３Ｖである。
【００４３】
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、所謂コンベンショナル車では、鉛バッテリを用いて回生制御が実施されることが多い。回生制御が実施されると、鉛バッテリの充放電の頻度が比較的高くなり、該充放電に伴い発生する熱により該鉛バッテリの電解液が蒸発しやすくなる。例えば寿命等により鉛バッテリが交換される際に、車両の製造者等が想定している性能を満たさない低品質の鉛バッテリに交換されると、回生制御等に起因する電解液の減少速度が速くなる可能性がある。すると、例えば鉛バッテリの電極板の劣化（具体的には、電極板端子の耳痩せ等）や、ガスが発生する可能性がある。この結果、低品質の鉛バッテリに交換される可能性がある地域（例えば、新興国等）を対象とする車両に、燃費向上につながる回生制御機能を積極的に採用することが困難となる。
【００４４】
そこで、本実施形態に係る電源装置１００では、リレースイッチ２３及び２４がオン状態とされた後、鉛バッテリ１４の印加電圧が、鉛バッテリ１４の満充電状態に相当する鉛バッテリ１４のＯＣＶ以上とされる。但し、鉛バッテリ１４の印加電圧が高すぎると、過充電状態となり該鉛バッテリ１４からガスが発生する可能性がある。
【００４５】
このため、本実施形態では、リレースイッチ２３及び２４がオン状態とされた後の鉛バッテリ１４の印加電圧は、鉛バッテリ１４の満充電状態に相当するＯＣＶ以上、且つ、鉛バッテリ１４が過充電状態とならない電圧範囲とされる。尚、１２Ｖの鉛バッテリ１４の場合、１４．５Ｖ以下であれば、該鉛バッテリ１４が過充電状態とならないことが、本願発明者の研究により判明している。
【００４６】
このように構成すれば、リレースイッチ２３及び２４がオン状態とされた後は、鉛バッテリ１４は放電しないので、該鉛バッテリ１４の充放電の頻度を抑制することができ、もって、該鉛バッテリ１４の電解液の減少を抑制することができる。尚、ニッケル水素バッテリ１６を用いて回生制御を実施することにより、燃費の向上も図ることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る電源制御処理について、図３及び図４のフローチャートを参照して説明を加える。
【００４８】
図３において、イグニッションオフ時には、リレースイッチ２３及び２４はオフ状態であり、例えば補機１３やＥＣＵ２２には、鉛バッテリ１４から微小な電流（即ち、暗電流）が供給される（ステップＳ１）。
【００４９】
電源装置１００の一部としてのＥＣＵ２２は、所定周期毎に、エンジン２１の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ２）。エンジン２１の始動要求がないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、一旦処理を終了して待機状態となる。他方、エンジン２１の始動要求があると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、エンジン２１を始動させるべくスタータモータ１２等を制御する。この際、スタータモータ１２へは鉛バッテリ１４から電力が供給される（ステップＳ３）。
【００５０】
エンジン２１が始動した後、ＥＣＵ２２は、リレースイッチ２３及び２４をオン状態とする（ステップＳ４）。その後、ＥＣＵ２２は、図４のフローチャートに示す電源制御処理を実行する。
【００５１】
図４において、ＥＣＵ２２は、車両が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。尚、車両の走行状態の検出には公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
【００５２】
車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧を１４．４Ｖに設定して（ステップＳ１０２）、発電するようにオルタネータ１１を制御する（ステップＳ１０３）。尚、車両の減速時以外は、後述するように発電電圧が１４．４Ｖ未満であるので、車両の減速時は、減速時以外の場合に比べて発電電圧が増加することとなる。
【００５３】
ここで、１４．４Ｖは、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶより高いので、鉛バッテリ１４は充電される。また、１４．４Ｖは、ニッケル水素バッテリ１６の適正ＳＯＣの上限値（即ち、７０％）のＯＣＶであるので、ニッケル水素バッテリ１６は少なくとも放電しない（車両の走行中はニッケル水素バッテリ１６が放電する機会が多いので、典型的には、ニッケル水素バッテリ１６は充電される）。
【００５４】
尚、図１に示すように、オルタネータ１１と鉛バッテリ１４とは互いに電気的に並列ニ接続されているので、オルタネータ１１の発電電圧が、鉛バッテリ１４の印加電圧となる。
【００５５】
次に、ＥＣＵ２２は、走行終了か否か（即ち、イグニッションオフされたか否か）を判定する（ステップＳ１０６）。走行終了でないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、一旦処理を終了して待機状態となり、所定周期後にステップＳ１０１の処理を実施する。他方、走行終了であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、リレースイッチ２３及び２４をオフ状態とする（ステップＳ１０７）。
【００５６】
上述したステップＳ１０１の処理において、車両が減速中でない（例えば車両が加速中、定速走行中、停車中等である）と判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧を１３Ｖに設定して（ステップＳ１０４）、オルタネータ１１の発電を抑制する（ステップＳ１０５）。
【００５７】
ここで、「オルタネータ１１の発電を抑制」とは、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣに応じて、オルタネータ１１の発電電流をカットして発電停止状態としたり、発電するようにオルタネータ１１を制御したりすることを意味する。具体的には、図２に示すように、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％の場合のＯＣＶは１３Ｖである。そこで、ＥＣＵ２２は、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％を下回るまでは、オルタネータ１１を発電停止状態として、ニッケル水素バッテリ１６のみから電力を供給し、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％を下回った場合は、発電するようにオルタネータ１１を制御する。
【００５８】
尚、１３Ｖは、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶであるので、鉛バッテリ１４は少なくとも放電しない。車両の減速時は、上述したように発電電圧が１４．４Ｖであるので、車両の減速時以外の場合、車両の減速時に比べて発電電圧が低下することとなる。
【００５９】
次に、上述した電源制御処理の具体例について、図５のタイムチャートを参照して説明する。尚、図５では、エンジン２１の始動後（図３のフローチャートにおける“Ｓ４”後）のある期間における各種物理量の時間変動の一例を示している。鉛バッテリ１４の電流（図５の“Ｐｂ電流”）及びニッケル水素バッテリ１６の電流（図５の“Ｎｉ電流”）は、充電時に流れる電流の方向が“正方向”である。
【００６０】
図５の時刻ｔ１までは、車両が減速中であるので、オルタネータ１１の発電電圧が１４．４Ｖとなっている（図４のフローチャートにおける“Ｓ１０２”及び“Ｓ１０３”に相当）。このため、鉛バッテリ１４及びニッケル水素バッテリ１６の両方とも充電される（図５の“Ｎｉ電流”、“Ｐｂ電流”、“Ｎｉ  ＳＯＣ”及び“Ｐｂ  ＳＯＣ”参照）。
【００６１】
図５の時刻ｔ１において車両が加速に転じると、オルタネータ１１の発電電圧が１３Ｖまで低下される（図４のフローチャートにおける“Ｓ１０４”及び“Ｓ１０５”に相当）。
【００６２】
ここで、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％以上の場合、補機１３及び１５等への電力供給が、ニッケル水素バッテリ１６から行われるものとする。図５の時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間は、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％以上であるので、該ニッケル水素バッテリ１６から、補機１３及び１５等へ電力が供給される（図５の“Ｎｉ電流”、“Ｎｉ  ＳＯＣ”参照）。この際、オルタネータ１１の発電電流はカットされ、発電停止状態となる（図５の“オルタの発電電流”参照）。
【００６３】
図５の時刻ｔ２において、ニッケル水素バッテリ１６のＳＯＣが５０％未満となると、オルタネータ１１が徐々に発電を再開し（図５の“オルタの発電電流”参照）、ニッケル水素バッテリ１６の放電電流が徐々に減少する（図５の“Ｎｉ電流”参照）。
【００６４】
図５の時刻ｔ３において車両が再び減速に転じると、オルタネータ１１の発電電圧が１４．４Ｖまで増加される。
【００６５】
このように、オルタネータ１１の発電電圧は、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶよりも高いので、鉛バッテリ１４が放電することはない。
【００６６】
本実施形態に係る「オルタネータ１１」は、本発明に係る「発電手段」及び「調整手段」の一例である。本実施形態に係る「ニッケル水素バッテリ１６」及び「ＥＣＵ２２」は、夫々、本発明に係る「蓄電手段」及び「制御手段」の一例である。本実施形態に係る「リレースイッチ２３及び２４」は、本発明に係る「第１切換手段」の一例である。
【００６７】
本実施形態では、本発明に係る蓄電手段の一例として、ニッケル水素バッテリを挙げたが、ニッケル水素バッテリに限らず、例えばリチウムイオンバッテリ、電気二重層キャパシタ等、その適正ＳＯＣ範囲に相当するＯＣＶ範囲が、鉛バッテリの適正ＳＯＣ範囲に相当するＯＣＶ範囲と重複し、且つ、その適正ＳＯＣ範囲の上限に相当するＯＣＶが、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶよりも高いものであればよい。
【００６８】
＜変形例＞
第１実施形態に係る電源装置１００の変形例について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
本変形例では、上述したステップＳ１０１の処理において、車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、温度センサ２５からの信号に基づいて鉛バッテリ１４の温度を検出する（ステップＳ２０１）。尚、鉛バッテリ１４の温度検出方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
【００７０】
続いて、ＥＣＵ２２は、検出された鉛バッテリ１４の温度に応じて、オルタネータ１１の発電電圧を１３．８Ｖ〜１４．４Ｖの範囲内の値とし（ステップＳ２０２）、決定された発電電圧となるようにオルタネータ１１を制御する。ここで、ＥＣＵ２２は、鉛バッテリ１４の温度が高いほど発電電圧を１３．８Ｖに近づけ、鉛バッテリ１４の温度が低いほど発電電圧を１４．４Ｖに近づける。
【００７１】
このように構成すれば、鉛バッテリ１４の過充電を好適に防止し、該鉛バッテリ１４からのガスの発生を防止することができる。
【００７２】
＜第２実施形態＞
本発明の電源装置に係る第２実施形態について、図７を参照して説明する。第２実施形態では、電源電圧が異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図７を参照して説明する。図７は、図１と同趣旨の、第２実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。尚、第２実施形態に係る車両は、例えばトラック等の、複数個の鉛バッテリが互いに電気的に直列に接続されている車両を想定している。
【００７３】
図７において、電源装置２００は、オルタネータ１１と、２４Ｖの鉛バッテリ３１（例えば、１２Ｖの鉛バッテリ２個が電気的に直列に接続されることにより構成される）と、２４Ｖのニッケル水素バッテリ３２と、ＥＣＵ２２と、を備えて構成されている。従って、本実施形態では、スタータモータ１２、補機１３及び１４並びにＥＣＵ２２の駆動電圧は２４Ｖである。
【００７４】
本実施形態に係る電源制御処理は、上述した第１実施形態に係る電源制御処理と、基本的には同一である。しかしながら、図４のフローチャートのテップＳ１０２及びＳ１０４の処理における発電電圧が、夫々、２８．８Ｖ及び２６Ｖとされる点で異なっている。つまり、ステップＳ１０２の処理では、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧が２８．８Ｖとなるように、該オルタネータ１１を制御する。ステップＳ１０４の処理では、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧が２６Ｖとなるように、該オルタネータ１１を制御する。
【００７５】
＜第３実施形態＞
本発明の電源装置に係る第３実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。第３実施形態では、構成が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図８及び図９を参照して説明する。図８は、図１と同趣旨の、第３実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【００７６】
図８において、電源装置３００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１４と、例えば２４Ｖ、４８Ｖ等の高電圧の第２バッテリ４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、ＥＣＵ２２と、を備えて構成されている。尚、第２バッテリ４２には、例えばニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、電気二重層キャパシタ等を適用可能である。
【００７７】
電源装置３００のＤＣ／ＤＣコンバータ４１の一端には、オルタネータ１１、スタータモータ１２、補機１３、鉛バッテリ１４及びＥＣＵ２２が電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の他端には、第２バッテリ４２及び高電圧補機４３が電気的に接続されている。
【００７８】
本実施形態では、スタータモータ１２、補機１３及びＥＣＵ２２の駆動電圧は１２Ｖであり、高電圧補機４３の駆動電圧は、例えば２４Ｖ、４８Ｖ等、１２Ｖより高い電圧である。
【００７９】
次に、上述の如く構成された電源装置３００により実施される電源制御処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００８０】
図９において、ＥＣＵ２２は、エンジン２１の始動後リレースイッチ２４をオン状態とした後（ステップＳ４）、車両が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００８１】
車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧が１３Ｖで維持されるように該オルタネータ１１を制御しつつ（ステップＳ３０１）、第２バッテリ４２の現在のＳＯＣに対応するＯＣＶより高い電圧が、該第２バッテリ４２に印加されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を昇圧制御する（ステップＳ３０２）。その後、ＥＣＵ２２は、上述したステップＳ１０６の処理を実施する。ここで、１３Ｖは、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶであるので、鉛バッテリ１４は少なくとも放電しない。
【００８２】
他方、車両が減速中でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、第２バッテリ４２から電力が供給されるように（即ち、第２バッテリ４２が放電するように）ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を降圧制御しつつ（ステップＳ３０３）、オルタネータ１１の発電を抑制する（ステップＳ３０４）。その後、ＥＣＵ２２は、上述したステップＳ１０６の処理を実施する。
【００８３】
この際、ＥＣＵ２２は、鉛バッテリ１４の印加電圧が１３Ｖ以上となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を降圧制御する。このように構成すれば、鉛バッテリ１４は少なくとも放電しない。
【００８４】
本実施形態に係る「ＤＣ／ＤＣコンバータ４１」及び「リレースイッチ２４」は、夫々、本発明に係る「調整手段」及び「第１切換手段」の他の例である。
【００８５】
＜第４実施形態＞
本発明の電源装置に係る第４実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。第４実施形態では、構成が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第４実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、図１と同趣旨の、第４実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【００８６】
図１０において、電源装置４００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１４と、高電圧の第２バッテリ４２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、ＥＣＵ２２と、を備えて構成されている。
【００８７】
電源装置４００のＤＣコンバータ４１の一端には、オルタネータ１１、第２バッテリ４２及び高電圧補機４３が電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の他端には、スタータモータ１２、補機１３、鉛バッテリ１４及びＥＣＵ２２が電気的に接続されている。
【００８８】
本実施形態では、スタータモータ１２、補機１３及びＥＣＵ２２の駆動電圧は１２Ｖであり、高電圧補機４３の駆動電圧は、例えば２４Ｖ、４８Ｖ等、１２Ｖより高い電圧である。
【００８９】
次に、上述の如く構成された電源装置４００により実施される電源制御処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００９０】
図１１において、ＥＣＵ２２は、エンジン２１の始動後リレースイッチ２４をオン状態とした後（ステップＳ４）、車両が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００９１】
車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧が第２バッテリ４２の現在のＳＯＣに対応するＯＣＶより高い電圧となるようにオルタネータ１１を制御しつつ（ステップＳ４０１）、鉛バッテリ１４の印加電圧が１３ＶとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１を降圧制御する（ステップＳ４０２）。その後、ＥＣＵ２２は、上述したステップＳ１０６の処理を実施する。ここで、１３Ｖは、鉛バッテリ１４の満充電状態のＯＣＶであるので、鉛バッテリ１４は少なくとも放電しない。
【００９２】
他方、車両が減速中でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、第２バッテリ４２から電力が供給されるように（即ち、第２バッテリ４２が放電するように）オルタネータ１１の発電を抑制しつつ（ステップＳ４０３）、鉛バッテリ１４の印加電圧が１３ＶとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１を降圧制御する（ステップＳ４０４）。その後、ＥＣＵ２２は、上述したステップＳ１０６の処理を実施する。
【００９３】
尚、本実施形態に係る「リレースイッチ２４」は、本発明に係る「第１切換手段」の他の例である。
【００９４】
＜第５実施形態＞
本発明の電源装置に係る第５実施形態について、図１２乃至図１４を参照して説明する。第５実施形態では、構成が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第５実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は、図１と同趣旨の、第５実施形態に係る電源装置が搭載される車両の要部を示すブロック図である。
【００９５】
図１２において、電源装置５００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１４と、例えばニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、電気二重層キャパシタ等の１２Ｖの第２バッテリ５１と、ＥＣＵ２２と、を備えて構成されている。
【００９６】
鉛バッテリ１４とオルタネータ１１との間には、リレースイッチＳＷＡが配設されている。第２バッテリ５１とオルタネータ１１との間には、リレースイッチＳＷＢが配設されている。リレースイッチＳＷＡ及びＳＷＢ各々は、ＥＣＵ２２により制御される。
【００９７】
電源装置５００には、スタータモータ１２、並びに補機１３及び１５が電気的に接続されている。本実施形態では、スタータモータ１２、補機１３及び１４並びにＥＣＵ２２の駆動電圧は１２Ｖである。
【００９８】
上述した第１実施形態では、鉛バッテリ１４の充放電の頻度を抑制して、該鉛バッテリ１４の劣化を抑制するために、オルタネータ１１の発電電圧が鉛バッテリ１４の満充電状態に相当するＯＣＶ（ここでは、１３Ｖ）以上とされているが、本実施形態では、リレースイッチＳＷＡをオフ状態として鉛バッテリ１４を電気的に切り離すことによって、該鉛バッテリ１４の充放電の頻度が抑制される。
【００９９】
ここで、本実施形態に係る電源制御処理について、図１３及び図１４のフローチャートを参照して説明を加える。
【０１００】
図１３において、エンジン２１の始動要求があると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、エンジン２１を始動させるべくスタータモータ１２等を制御する。この際、スタータモータ１２へは鉛バッテリ１４から電力が供給される（ステップＳ３）。エンジン２１が始動した後、ＥＣＵ２２は、図１４のフローチャートに示す電源制御処理を実行する。
【０１０１】
図１４において、ＥＣＵ２２は、鉛バッテリ１４のＳＯＣが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。ここで、「所定値」は、例えば、車両の走行期間中（数時間程度）鉛バッテリ１４を放置したとしても、サルフェーション等の影響により鉛バッテリ１４が劣化しないようなＳＯＣとして設定すればよい。
【０１０２】
鉛バッテリ１４のＳＯＣが所定値未満であると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、リレースイッチＳＷＡをオン状態とする（或いは、リレースイッチＳＷＡが既にオン状態であれば、オン状態を維持する）（ステップＳ５０８）。続いて、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧を１４Ｖに設定して、発電するように該オルタネータ１１を制御して（ステップＳ５０９）、鉛バッテリ１４を充電する。その後、ＥＣＵ２２は、一旦処理を終了して待機状態となり、所定周期後にステップＳ５０１の処理を実施する。
【０１０３】
他方、鉛バッテリ１４のＳＯＣが所定値以上であると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、リレースイッチＳＷＢをオン状態として第２バッテリ５１を電気的に接続した後、リレースイッチＳＷＡをオフ状態として鉛バッテリ１４を電気的に切り離す（ステップＳ５０２）。
【０１０４】
次に、ＥＣＵ２２は、車両が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。
【０１０５】
車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧を１５Ｖに設定して、発電するように該オルタネータ１１を制御する（ステップＳ５０４）。ここで、１５Ｖは、第２バッテリ５１の適正ＳＯＣの上限値のＯＣＶ以上の電圧であるとする。このため、第２バッテリ５１は少なくとも放電しない（車両の走行中は第２バッテリ５１が放電する機会が多いので、典型的には、第２バッテリ５１は充電される）。
【０１０６】
次に、ＥＣＵ２２は、走行終了か否か（即ち、イグニッションオフされたか否か）を判定する（ステップＳ５０６）。走行終了でないと判定された場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、一旦処理を終了して待機状態となり、所定周期後にステップＳ５０１の処理を実施する。
【０１０７】
他方、走行終了であると判定された場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、リレースイッチＳＷＡをオン状態とした後に、リレースイッチＳＷＢをオフ状態とする（ステップＳ５０７）。
【０１０８】
上述したステップＳ５０３の処理において、車両が減速中でないと判定された場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２２は、オルタネータ１１の発電電圧を１２Ｖに設定して、オルタネータ１１の発電を抑制する（ステップＳ５０５）。
【０１０９】
本実施形態では特に、鉛バッテリ１４が電気的に切り離されるので、鉛バッテリ１４のＯＣＶ特性にかかわらず、オルタネータ１１の発電電圧を設定することができる。従って、オルタネータ１１の発電電圧の範囲を、上述した第１実施形態に比べて広くすることができ、第２バッテリ５１を用いた回生制御に起因する燃費の向上を図ることができる。
【０１１０】
本実施形態に係る「リレースイッチＳＷＢ」及び「リレースイッチＳＷＡ」は、夫々、本発明に係る「第１切換手段」及び「第２切換手段」の一例である。
【０１１１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１１…オルタネータ、１２…スタータモータ、１３、１５…補機、１４、３１…鉛バッテリ、１６、３２…ニッケル水素バッテリ、２１…エンジン、２２…ＥＣＵ、２３、２４、ＳＷＡ、ＳＷＢ…リレースイッチ、２５…温度センサ、４１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２、５１…第２バッテリ、４３…高電圧補機、１００、２００、３００、４００、５００…電源装置
【図１】
2016153260.tif 000003
【図２】
2016153260.tif 000004
【図３】
2016153260.tif 000005
【図４】
2016153260.tif 000006
【図５】
2016153260.tif 000007
【図６】
2016153260.tif 000008
【図７】
2016153260.tif 000009
【図８】
2016153260.tif 000010
【図９】
2016153260.tif 000011
【図１０】
2016153260.tif 000012
【図１１】
2016153260.tif 000013
【図１２】
2016153260.tif 000014
【図１３】
2016153260.tif 000015
【図１４】
2016153260.tif 000016