(57)【要約】      （修正有）【課題】システムの信頼性を確保し且つ車両燃費の更なる向上を図ることが可能な車両用電源システムを提供。【解決手段】オルタネータ及び補機負荷と並列接続される第１及び第２蓄電装置と、補機負荷と第１蓄電装置との間に設けられるリレーと、補機負荷と第２蓄電装置との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータと、第１蓄電装置の充電率が第１閾値以上且つ第２蓄電装置の充電率が第２閾値より低い時リレーを閉成し、オルタネータの発電電圧を第１蓄電装置の充電率が第１閾値より低い第３閾値以下に低下しないように制御すると共に、第２蓄電装置が充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、第１蓄電装置の充電率が第１閾値以上且つ第２蓄電装置の充電率が第２閾値以上の時リレーを開放し、オルタネータの発電電圧を第１電圧より低い第２電圧に設定すると共に、第２蓄電装置を放電させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する。【選択図】図２
2017109620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンの動力で作動するオルタネータと、
前記オルタネータと並列接続される補機負荷と、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と並列接続される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と前記第１蓄電装置との間に設けられるリレーと、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と前記第２蓄電装置との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記オルタネータ、前記リレー、及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータの作動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記エンジンが作動している場合、前記第１蓄電装置の充電率が第１閾値以上であり且つ前記第２蓄電装置の充電率が第２閾値より低いとき、前記リレーを閉成状態に制御し、前記オルタネータの発電電圧を、前記第１蓄電装置の充電率が前記第１閾値より低い第３閾値以下に低下しないように予め規定された第１電圧に制御すると共に、前記第２蓄電装置が前記オルタネータからの電力で充電されるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、前記第１蓄電装置の充電率が前記第１閾値以上であり且つ前記第２蓄電装置の充電率が前記第２閾値以上であるとき、前記リレーを開放状態に制御し、前記オルタネータの発電電圧を前記第１電圧より低い第２電圧に設定すると共に、前記第２蓄電装置を放電させるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する、
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、エンジンの動力で作動するオルタネータと、オルタネータに並列接続されるメイン、サブの２つの蓄電装置を備える車両用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの動力で作動するオルタネータと、オルタネータに並列接続される２つの蓄電装置（メイン、サブ）を備える車両用電源システムが知られている（例えば、特許文献１等参照）。かかる構成により、オルタネータ及びメイン、サブの蓄電装置のうち、何れか１つが電力供給できない状態になったとしても、残り２つで電源の二重系を確保し、システムの信頼性を確保することができる。
【０００３】
また、オルタネータに並列接続される蓄電装置を充電する必要がある場合（蓄電装置の充電率が低い場合）、オルタネータの発電電圧を高くし、蓄電装置を充電する必要がない場合（蓄電装置の充電率が高い場合）、オルタネータの発電電圧を低くする技術が知られている（例えば、特許文献２等参照）。かかる構成により、蓄電装置を充電する必要がない状況では、オルタネータの発電電圧を低くし、エンジンの負荷を軽減することができるため、車両の燃費を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５０９５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９３６１８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、特許文献１に記載の車両用電源システムでは、オルタネータ及び補機負荷とメインの蓄電装置との間が常時接続されている。そのため、特許文献１に記載の車両用電源システムにおいて、特許文献２に記載の技術を採用する場合、メインの蓄電装置を充電する必要がない状況で、オルタネータの発電電圧を下げ過ぎると、メインの蓄電装置から補機負荷への放電が促進され、メインの蓄電装置の充電率が低下し過ぎる可能性がある。従って、メインの蓄電装置の充電率の低下による劣化防止の観点から、オルタネータの発電電圧を所定電圧（メインの蓄電装置の充電率が一定レベル以下にならないような電圧）以下に下げることができない。即ち、システムの信頼性（蓄電装置の耐久性能）を確保するためには、ある一定レベル以上に燃費向上を図ることができない。
【０００６】
一方、オルタネータとメインの蓄電装置との間をリレー等により遮断可能な構成を採用し、メインの蓄電装置を充電する必要がない場合、かかるリレーを遮断して、オルタネータの発電電圧を上記所定電圧より低くすることも考えられる。ところが、メインの蓄電装置から補機負荷への電力供給が遮断されるため、サブの蓄電装置が補機負荷に電力供給できなくなってしまうと、電源の二重系を確保できず、システムの信頼性が低下する可能性がある。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑み、システムの信頼性（蓄電装置の耐久性能、補機負荷に対する電源の二重系等）を確保し且つ車両燃費の更なる向上を図ることが可能な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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一実施態様において、
車両のエンジンの動力で作動するオルタネータと、
前記オルタネータと並列接続される補機負荷と、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と並列接続される第１蓄電装置及び第２蓄電装置と、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と前記第１蓄電装置との間に設けられるリレーと、
前記オルタネータ及び前記補機負荷と前記第２蓄電装置との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記オルタネータ、前記リレー、及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータの作動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記エンジンが作動している場合、前記第１蓄電装置の充電率が第１閾値以上であり且つ前記第２蓄電装置の充電率が第２閾値より低いとき、前記リレーを閉成状態に制御し、前記オルタネータの発電電圧を、前記第１蓄電装置の充電率が前記第１閾値より低い第３閾値以下に低下しないように予め規定された第１電圧に制御すると共に、前記第２蓄電装置が前記オルタネータからの電力で充電されるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、前記第１蓄電装置の充電率が前記第１閾値以上であり且つ前記第２蓄電装置の充電率が前記第２閾値以上であるとき、前記リレーを開放状態に制御し、前記オルタネータの発電電圧を前記第１電圧より低い第２電圧に設定すると共に、前記第２蓄電装置を放電させるように、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する、
車両用電源システムが提供される。
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、車両用電源システム（制御部）は、エンジンが作動している場合、第１蓄電装置（メイン）の充電率が第１閾値以上であり且つ第２蓄電装置（サブ）の充電率が第２閾値より低いとき、（オルタネータと第１蓄電装置との間の）リレーを閉成状態に制御し、オルタネータの発電電圧を、第１蓄電装置の充電率が第１閾値より低い第３閾値（充電率の低下による第１蓄電装置の劣化進行を防止するための限界値）以下に低下しないように予め規定された第１電圧に制御すると共に、第２蓄電装置がオルタネータからの電力で充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する。従って、第１蓄電装置の充電率が高く且つ第２蓄電装置の充電率が低いとき、オルタネータと第１蓄電装置との間のリレーが閉成されるため、充電率が高い状況にある第１蓄電装置から補機負荷に電力を供給することができる。そのため、充電率が低い状況にある第２蓄電装置が補機負荷に電力供給できない状態になったとしても、補機負荷に対してオルタネータ及び第１蓄電装置が電力供給可能とし、電源の二重系を確保することができる。また、併せて、オルタネータの発電電圧は、第１蓄電装置が劣化進行しない程度の第１電圧に設定されるため、第１蓄電装置の耐久性能を確保することができる。また、併せて、第２蓄電装置がオルタネータからの電力で充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータが制御されるため、第２蓄電装置の充電率が回復する。そのため、オルタネータ、第１蓄電装置、及び第２蓄電装置の何れか１つが何等かの理由で補機負荷に電力供給できない状況になっても、残り２つで補機負荷に対する電源の二重系を確保できるようにすることができる。また、車両用電源システム（制御部）は、エンジンが作動している場合、第１蓄電装置の充電率が第１閾値以上であり且つ第２蓄電装置の充電率が第２閾値以上であるとき、（オルタネータと第１蓄電装置との間の）リレーを開放状態に制御し、オルタネータの発電電圧を第１電圧より低い第２電圧に設定すると共に、第２蓄電装置を放電させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する。従って、第１蓄電装置の充電率が高く且つ第２蓄電装置の充電率が高いとき、オルタネータと第１蓄電装置との間のリレーが開放され、オルタネータの発電電圧が第１電圧より低く設定されるため、第１蓄電装置の劣化進行を防止し且つ発電電圧を第１電圧より低めて、車両の燃費を更に向上させることができる。また、併せて、第２蓄電装置が放電するように、ＤＣ−ＤＣコンバータが制御されるため、リレーが開放されることにより第１蓄電装置から補機負荷への電力供給が遮断されても、補機負荷に対して、オルタネータと充電率が高い状況にある第２蓄電装置が電力供給可能とし、電源の二重系を確保することができる。このように、本発明の一実施形態によれば、システムの信頼性（蓄電装置の耐久性能、補機負荷に対する電源の二重系等）を確保し且つ車両燃費の更なる向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本実施の形態によれば、システムの信頼性（蓄電装置の耐久性能、補機負荷に対する電源の二重系等）を確保し且つ車両燃費の更なる向上を図ることが可能な車両用電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車両用電源システムの構成の一例を概略的に示す構成図である。
【図２】車両用電源システム（電源ＥＣＵ）による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】車両用電源システム（電源ＥＣＵ）による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る車両用電源システム１の構成の一例を示す構成図である。
【００１４】
尚、図１において、二重線は、機械的動力伝達系を表し、実線は、電力伝達系を表し、点線矢印は、制御指令・信号伝達系を表す。
【００１５】
車両用電源システム１は、エンジン１０を駆動力源とする車両に搭載され、スタータ１１、オルタネータ１２、エンジンＥＣＵ１５、メインバッテリ２０、バッテリセンサ２０ｓ、補機負荷３０、サブバッテリ４０、センサ４０ｓ、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０、センサ５０ｓ、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２、電源ＥＣＵ６０を含む。以下、「車両」は、特に断わらない限り、車両用電源システム１が搭載される車両を指す。
【００１６】
スタータ１１は、メインバッテリ２０から供給される電力でエンジン１０をクランキングして始動させる既知の始動装置である。例えば、ユーザの規定の操作に応じて、イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）がＯＮされると、エンジンＥＣＵ１５からの制御指令によりメインバッテリ２０とスタータ１１との間の接続経路に設けられるスタータリレー１１ｒがＯＮされ、メインバッテリ２０からの電力がスタータ１１に供給される。これにより、エンジン１０がクランキングされると共に、併せて、エンジンＥＣＵ１５からの制御指令により、エンジン１０のシリンダ内における燃料の噴射や点火等が適宜行われることで、エンジン１０が始動する。
【００１７】
オルタネータ１２は、エンジン１０の動力により駆動される直流発電機であり、交流発電機と該交流発電機による三相交流電力を直流化する整流器等により構成される。オルタネータ１２は、エンジン１０のクランク軸からベルトを介して伝達されるエンジン１０の動力により発電することができる。また、オルタネータ１２は、レギュレータを含み、該レギュレータが発電制御電流（オルタネータ１２のロータコイルに流れるフィールド電流）を制御することによりオルタネータ１２の発電電圧を制御することができる。また、オルタネータ１２は、発電電圧が制御されることにより、発電量を調整することができる。オルタネータ１２は、エンジンＥＣＵ１５からの制御指令（発電電圧指示）に応じて、オルタネータ１２の発電電圧を制御する。オルタネータ１２により発電された電力は、メインバッテリ２０、サブバッテリ４０に充電されたり、補機負荷３０に駆動電力として供給されたりする。
【００１８】
エンジンＥＣＵ１５は、エンジン１０、スタータ１１、及びオルタネータ１２の作動制御を実行する電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ１５は、車載ネットワーク（ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等）を介して、電源ＥＣＵ６０と通信可能に接続され、電源ＥＣＵ６０から送信される制御要求に応じて、オルタネータ１２の発電電圧を制御する。
【００１９】
メインバッテリ２０（第１蓄電装置の一例）は、スタータ１１、補機負荷３０等に並列接続され、これらに電力を供給する。メインバッテリ２０は、例えば、定格電圧１２Ｖの鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池であり、充電状態に応じて、約１２Ｖ〜１５Ｖの電圧をスタータ１１、補機負荷３０等に供給できる。また、メインバッテリ２０は、オルタネータ１２に並列接続され、オルタネータ１２から供給される発電電力を充電することができる。
【００２０】
バッテリセンサ２０ｓは、メインバッテリ２０の各種状態（電流、電圧、温度、充電状態、劣化状態等）を検出する既知の検出手段である。バッテリセンサ２０ｓにより検出されたメインバッテリ２０の電圧Ｖ１、電流Ｉ１等は、１対１の通信線や車載ネットワーク（ＣＡＮ等）を介して、電源ＥＣＵ６０に送信される。
【００２１】
補機負荷３０は、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、サブバッテリ４０と並列接続され、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０のうちの少なくとも１つから供給される電力で作動する電気負荷である。補機負荷３０は、通常負荷３１、優先負荷３２、電圧補償負荷３３を含む。
【００２２】
通常負荷３１は、例えば、車両に搭載されるワイパー、空調、照明類等の電装品である。通常負荷３１は、オルタネータ１２を最上流とする電力供給系統において、メインバッテリ２０の上流側で、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０と並列接続される。
【００２３】
優先負荷３２は、通常負荷３１や電圧補償負荷３３よりも優先して作動させる必要性が高い（作動優先度が高い）補機負荷である。優先負荷３２は、例えば、車両の走行及び停車に関する制御システム（ＡＢＳ（Ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＳＢＷ（Ｓｈｉｆｔ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ）、ＥＰＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒｋｉｎｇ  Ｂｒａｋｅ）、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）、ＰＣＳ（Ｐｒｅ−Ｃｒａｓｈ  Ｓａｆｅｔｙ）、ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＳＬ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｌｉｍｉｔｔｅｒ）等）における各種ＥＣＵや、かかる制御システムで作動するアクチュエータ類等を含む。かかる制御システムにおける各種ＥＣＵやアクチュエータ類は、車両の走行及び停車を適切に実現するために、安全性の観点から作動優先度が高い。また、優先負荷３２は、車両の衝突時における乗員保護装置を作動させるＥＣＵや、各種乗員保護装置（シートベルトプリテンショナ、アクティブヘッドレスト、各種エアバッグ等）を含む。乗員保護装置を作動させるＥＣＵや、各種乗員保護装置は、車両の衝突時における乗員への衝撃を和らげるため、安全性の観点から作動優先度が高い。また、優先負荷３２は、車両の衝突時における歩行者保護装置を作動させるＥＣＵや、各種歩行者保護装置（ポップアップフード、ボンネットエアバッグ等）を含む。また、優先負荷３２は、例えば、緊急時（車両の衝突時等）において、車両が携帯電話網等を通じて通信可能な車外のセンタ等に緊急通報を行う構成である場合、かかるセンタに緊急通報を行うための通信モジュール等を含む。かかる通信モジュール等は、緊急時におけるユーザ保護の観点から作動優先度が高い。また、優先負荷３２は、車両の衝突時に、自動的にドアをアンロックする制御を実行するＥＣＵ（ボディＥＣＵ）や、ドアロックモータ等のアクチュエータを含む。かかるＥＣＵやアクチュエータは、車両の衝突時に、ドアがロックされた状態で変形してしまうことにより、乗員が車室外に脱出できないような事態を防止するために、安全性の観点から作動優先度が高い。優先負荷３２は、オルタネータ１２を最上流とする電力供給系統において、メインバッテリ２０の下流側且つサブバッテリ４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ５０）の上流側で、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０と並列接続される。
【００２４】
電圧補償負荷３３は、車両のアイドリングストップ機能によりエンジン１０が自動停止した後のエンジン１０の自動始動時に、メインバッテリ２０の電圧低下に対する電圧補償を行う必要がある電気負荷である。電圧補償負荷３３は、例えば、メインバッテリ２０の電圧低下によりシステムリセットが発生するナビゲーション装置やオーディオ装置等が含まれる。電圧補償負荷３３は、オルタネータ１２を最上流とする電力供給系統において、メインバッテリ２０及びサブバッテリ４０（ＤＣ−ＤＣコンバータ５０）の下流側で、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０と並列接続される。
【００２５】
サブバッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介して、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、補機負荷３０等と並列接続される。即ち、サブバッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介して、メインバッテリ２０、補機負荷３０等に電力供給可能に並列接続される。また、サブバッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介して、オルタネータ１２から供給される発電電力を充電することができる。サブバッテリ４０は、例えば、定格電圧１２Ｖのニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池、或いはキャパシタ等であり、充電状態に応じて、約１２Ｖ〜１５Ｖの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ５０に供給する。
【００２６】
尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０とサブバッテリ４０との間の接続経路には、常閉型の保護リレー４０ｒが設けられる。保護リレー４０ｒは、サブバッテリ４０の各種状態を監視する監視部（不図示）により作動制御され、かかる監視部がサブバッテリ４０に異常が発生したと判断すると、保護リレー４０ｒを開放して、サブバッテリ４０からＤＣ−ＤＣコンバータ５０への電力供給を遮断する。
【００２７】
センサ４０ｓは、サブバッテリ４０の各種状態を検出する。センサ４０ｓは、例えば、サブバッテリ４０の電圧Ｖ２を検出する電圧センサ、電流Ｉ２を検出する電流センサ、温度を検出する温度センサ等を含む。センサ４０ｓの検出信号は、１対１の通信線や車載ネットワーク（ＣＡＮ等）を介して、電源ＥＣＵ６０に送信される。
【００２８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及び補機負荷３０とサブバッテリ４０との間の接続経路に設けられ、サブバッテリ４０の電圧を調整して下流のメインバッテリ２０、及び補機負荷３０等に出力することができる。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、補機負荷３０等と接続される側の端子Ｔ１の電圧を調整することにより、下流にサブバッテリ４０からの電力を供給するか否かを切り替えることができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、サブバッテリ４０と接続される側の端子Ｔ２の電圧を調整することにより、オルタネータ１２から供給される発電電力をサブバッテリ４０に充電させることができる。
【００２９】
センサ５０ｓは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の端子Ｔ１の電圧Ｖｄ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の端子Ｔ２の電圧Ｖｄ２を検出する既知の電圧検出手段である。センサ５０ｓにより検出されたＤＣ−ＤＣコンバータ５０の電圧Ｖｄ１、電圧Ｖｄ２の検出信号は、電源ＥＣＵ６０に送信される。
【００３０】
常閉型の第１リレーＲ１は、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及び通常負荷３１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０との間の接続経路に設けられる。
【００３１】
常閉型の第２リレーＲ２は、オルタネータ１２及び補機負荷３０とメインバッテリ２０との間の接続経路に設けられる。
【００３２】
電源ＥＣＵ６０（制御部の一例）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２等の作動状態を制御する電子制御ユニットである。
【００３３】
電源ＥＣＵ６０は、車両に搭載されるアイドリングストップ機能によるエンジン１０の自動始動が行われる場合、常閉型の第１リレーＲ１を開放（ＯＦＦ）すると共に、サブバッテリ４０から電圧補償負荷３３に電力が供給されるように（サブバッテリ４０からの放電が行われるように）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。これにより、エンジン１０の自動始動時に、電圧補償負荷３３は、メインバッテリ２０からの電力供給が遮断されると共に、サブバッテリ４０から電力供給がされるため、メインバッテリ２０の電圧低下の影響を受けずに作動することができる。
【００３４】
電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０が補機負荷３０全体の要求電力を供給できないと判断した場合（例えば、メインバッテリ２０の電圧が予め規定された電圧以下に低下した場合）、第１リレーＲ１を開放（ＯＦＦ）すると共に、サブバッテリ４０から優先負荷３２に電力が供給されるように（サブバッテリ４０からの放電が行われるように）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。これにより、メインバッテリ２０の出力電力が何等かの理由で低下した場合であっても、サブバッテリ４０からの電力で優先負荷３２を確実に作動させることができる。
【００３５】
また、電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０、サブバッテリ４０の充電状態（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ））に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０、第２リレーＲ２の作動状態を切り替えつつ、エンジンＥＣＵ１５を介して、オルタネータ１２の発電電圧を調整する制御を行う。以下、図２、図３を参照して、電源ＥＣＵ６０によるかかる特徴的な制御処理の詳細について説明する。
【００３６】
尚、エンジンＥＣＵ１５、電源ＥＣＵ６０は、例えば、ＲＯＭに格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、各種制御処理を実現することができる。また、電源ＥＣＵ６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の端子Ｔ１或いは端子Ｔ２の電圧を制御する場合、センサ５０ｓが検出したＤＣ−ＤＣコンバータ５０の電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２と、端子Ｔ１，Ｔ２の電圧の設定値Ｖｄ１ｓｅｔ、Ｖｄ２ｓｅｔに基づき、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の構成要素である複数のスイッチング素子に対するＰＷＭ信号を決定する。そして、電源ＥＣＵ６０は、かかるＰＷＭ信号をＤＣ−ＤＣコンバータ５０の各スイッチング素子に出力することで、端子Ｔ１或いは端子Ｔ２の電圧が設定値Ｖｄ１ｓｅｔ或いは設定値Ｖｄ２ｓｅｔになるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御することができる。
【００３７】
図２、図３は、本実施形態に係る車両用電源システム１（電源ＥＣＵ６０）による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。具体的には、図２は、エンジン１０が作動している場合（エンジン１０が自動停止していない場合）における電源ＥＣＵ６０による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。また、図３は、エンジン１０が自動停止している場合における電源ＥＣＵ６０による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図２及び図３に示すフローチャートは、それぞれ、エンジン１０が作動している場合、及びエンジン１０が自動停止している場合において、所定時間間隔で繰り返し実行される。
【００３８】
尚、図３に示すフローチャートは、エンジン１０が作動していないため、オルタネータ１２は、停止している。また、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動していないとき（エンジン１０の自動停止中）、即ち、図３に示すフローチャートによる処理の実行中、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２を閉成状態（ＯＮ状態）に維持する。
【００３９】
図２を参照するに、ステップＳ１０２にて、電源ＥＣＵ６０は、センサ４０ｓ、センサ５０ｓから受信したメインバッテリ２０の電圧Ｖ１、電流Ｉ１、サブバッテリ４０の電圧Ｖ２、電流Ｉ２等に基づき、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２を算出する。
【００４０】
尚、電源ＥＣＵ６０は、例えば、電流積算法等の既知の手法を用いて、メインバッテリ２０、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を算出する。
【００４１】
ステップＳ１０４にて、電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低い場合、ステップＳ１０６に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上である）場合、ステップＳ１２０に進む。
【００４２】
尚、所定閾値ＳＯＣｔｈ１は、メインバッテリ２０の充電が必要か否かを判定するための閾値であり、実験、シミュレーション、メインバッテリ２０の仕様等に基づき、予め規定される。
【００４３】
ステップＳ１０６にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低い場合、ステップＳ１０８に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）場合、ステップＳ１１４に進む。
【００４４】
尚、所定閾値ＳＯＣｔｈ２は、サブバッテリ４０の充電が必要か否かを判定するための閾値であり、実験、シミュレーション、サブバッテリ４０の仕様等に基づき、予め規定される。具体的には、メインバッテリ２０の出力電力が何等かの理由で補機負荷３０全体の要求電力より低下した場合やエンジン１０が自動始動する場合等に、上述の如く、優先負荷３２、電圧補償負荷３３へ確実に電力供給可能な程度のエネルギを確保する観点から所定閾値ＳＯＣｔｈ２は、決定される。
【００４５】
ステップＳ１０８にて、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２をそれぞれＯＮ（閉成）する。
【００４６】
尚、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１が既にＯＮされている場合は、その状態を維持し、第２リレーＲ２についても同様である。
【００４７】
ステップＳ１１０にて、電源ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ１５に対して、オルタネータ１２の発電電圧の指示値Ｖｓｅｔを比較的高い所定電圧Ｖ＿Ｈ（例えば、１３．６Ｖ）に設定する制御要求を送信する（Ｖｓｅｔ＝Ｖ＿Ｈ）。これにより、メインバッテリ２０を充電することができる。
【００４８】
ステップＳ１１２にて、電源ＥＣＵ６０は、オルタネータ１２から供給される電力でサブバッテリ４０が充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御し、今回の処理を終了する（充電制御）。これにより、サブバッテリ４０を充電することができる。
【００４９】
尚、本ステップにて、電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０の充電を優先し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を停止させてもよい。これにより、サブバッテリ４０の充電率が現状以上に低下し、劣化進行することを抑制できる。
【００５０】
このように、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動している場合、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低く且つサブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低い場合、第２リレーＲ２を閉成し、オルタネータ１２の発電電圧を比較的高い所定電圧Ｖ＿Ｈに制御すると共に、サブバッテリ４０がオルタネータ１２からの電力で充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。従って、オルタネータ１２の発電電圧が比較的高い所定電圧Ｖ＿Ｈに設定され、メインバッテリ２０が充電されるため、メインバッテリ２０の充電率が回復する。そのため、オルタネータ１２及びメインバッテリ２０により補機負荷３０に電力供給が可能な状態、即ち、電源の二重系を確保することができると共に、メインバッテリ２０の充電率低下による劣化進行を防止することができる。また、併せて、サブバッテリ４０が充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０に制御されるため、サブバッテリ４０の充電率が回復する。そのため、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０のうちの１つが何らかの理由で補機負荷３０に電力供給できない状況になっても、残り２つによる補機負荷３０への電力供給が可能な状態、即ち、電源の二重系を確保することができると共に、サブバッテリ４０の充電率低下による劣化進行を防止することができる。
【００５１】
また、ステップＳ１０６にて、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）と判定された場合、ステップＳ１１４にて、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２をそれぞれＯＮ（閉成）する。
【００５２】
尚、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１が既にＯＮされている場合は、その状態を維持し、第２リレーＲ２についても同様である。
【００５３】
ステップＳ１１６にて、電源ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ１５に対して、オルタネータ１２の発電電圧の指示値Ｖｓｅｔを所定電圧Ｖ＿Ｈに設定する制御要求を送信する（Ｖｓｅｔ＝Ｖ＿Ｈ）。これにより、メインバッテリ２０を充電することができる。
【００５４】
ステップＳ１１８にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。これにより、サブバッテリ４０から補機負荷３０に電力を供給することが可能になると共に、サブバッテリ４０の充電率を下げられるため、オルタネータ１２が車両減速時の回生発電を行う場合の回生エネルギーをサブバッテリ４０が受け入れ易くすることができる。
【００５５】
このように、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動している場合、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低く且つサブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上であるとき、第２リレーＲ２を閉成し、オルタネータ１２の発電電圧を比較的高い所定電圧Ｖ＿Ｈに制御すると共に、サブバッテリ４０に放電させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。従って、充電率が高い状況にあるサブバッテリ４０は、補機負荷３０に電力供給を行うことができる。そのため、充電率が低い状況にあるメインバッテリ２０が補機負荷３０に電力供給できない状態になっても、オルタネータ１２及びサブバッテリ４０が補機負荷３０に対して電力供給可能とし、電源の二重系を確保することができる。また、併せて、第２リレーＲ２が閉成され、オルタネータ１２の発電電圧が比較的高い所定電圧Ｖ＿Ｈに制御されるため、充電率が低い状況にあるメインバッテリ２０はオルタネータ１２からの電力で充電され、充電率が回復する。そのため、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０のうちの１つが何等かの理由で補機負荷３０に電力供給できない状況になっても、残り２つによる補機負荷３０への電力供給が可能な状態、即ち、電源の二重系を確保することができると共に、メインバッテリ２０の充電率低下による劣化進行を防止することができる。
【００５６】
また、ステップＳ１０４にて、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上である）と判定された場合、ステップＳ１２０にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低い場合、ステップＳ１２２に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）場合、ステップＳ１２８に進む。
【００５７】
ステップＳ１２２にて、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１、第２リレーＲ２をそれぞれＯＮ（閉成）する。
【００５８】
尚、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１が既にＯＮされている場合は、その状態を維持し、第２リレーＲ２についても同様である。
【００５９】
ステップＳ１２４にて、電源ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ１５に対して、オルタネータ１２の発電電圧の指示値Ｖｓｅｔを所定電圧Ｖ＿Ｈより低い所定電圧Ｖ＿Ｌ１（例えば、１２．７Ｖ）に設定する制御要求を送信する（Ｖｓｅｔ＝Ｖ＿Ｈ）。所定電圧Ｖ＿Ｌ１は、メインバッテリ２０の充電が抑制され且つメインバッテリ２０の充電率が劣化進行するレベル（メインバッテリ２０の充電率が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低い所定閾値ＳＯＣｔｈ３）にならないように予め規定される。これにより、メインバッテリ２０の劣化を抑制しつつ、エンジン１０の負荷を軽減し、車両の燃費向上を図ることができる。
【００６０】
ステップＳ１２６にて、電源ＥＣＵ６０は、オルタネータ１２から供給される電力でサブバッテリ４０が充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御し、今回の処理を終了する（充電制御）。これにより、サブバッテリ４０を充電することができる。
【００６１】
尚、本ステップにて、電源ＥＣＵ６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を停止させてもよい。これにより、サブバッテリ４０の充電率が現状以上に低下し、劣化進行することを抑制できる。
【００６２】
このように、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動している場合、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上であり且つサブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低いとき、第２リレーＲ２を閉成し、オルタネータ１２の発電電圧を、メインバッテリ２０の充電率が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低い所定閾値ＳＯＣｔｈ３（充電率の低下によるメインバッテリ２０の劣化進行を防止するための限界値）以下に低下しないように予め規定された所定電圧Ｖ＿Ｌ１に制御すると共に、サブバッテリ４０がオルタネータ１２からの電力で充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。従って、オルタネータ１２とメインバッテリ２０との間の第２リレーＲ２が閉成されるため、メインバッテリ２０から補機負荷３０に電力を供給することができる。そのため、充電率が低い状況にあるサブバッテリ４０が補機負荷３０に電力供給できない状態になったとしても、オルタネータ１２及びメインバッテリ２０が補機負荷３０に対して電力供給可能とし、電源の二重系を確保することができる。また、併せて、オルタネータ１２の発電電圧は、メインバッテリ２０が劣化進行しない程度の所定電圧Ｖ＿Ｌ１に設定される。そのため、メインバッテリ２０の耐久性能を確保することができる。また、併せてサブバッテリ４０がオルタネータ１２からの電力で充電されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が制御されるため、サブバッテリ４０の充電率が回復する。そのため、オルタネータ１２、メインバッテリ２０、及びサブバッテリ４０のうちの１つが補機負荷３０に電力供給できない状況になっても、残り２つによる補機負荷３０への電力供給が可能な状態、即ち、電源の二重系を確保することができると共に、サブバッテリ４０の充電率低下による劣化進行を防止することができる。
【００６３】
ステップＳ１２０にて、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）と判定された場合、ステップＳ１２８にて、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１を閉成（ＯＮ）し、第２リレーＲ２を開放（ＯＦＦ）する。
【００６４】
尚、電源ＥＣＵ６０は、第１リレーＲ１が既にＯＮされている場合は、その状態を維持し、第２リレーＲ２が既にＯＦＦされている場合は、その状態を維持する。
【００６５】
ステップＳ１３０にて、電源ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵ１５に対して、オルタネータ１２の発電電圧の指示値Ｖｓｅｔを所定電圧Ｖ＿Ｌ１より更に低い所定電圧Ｖ＿Ｌ２（＜Ｖ＿Ｌ１＜Ｖ＿Ｌ２）に設定する制御要求を送信する（Ｖｓｅｔ＝Ｖ＿Ｌ２）。
【００６６】
ステップＳ１３２にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。これにより、サブバッテリ４０から補機負荷３０に電力を供給することが可能になると共に、サブバッテリ４０の充電率を下げられるため、オルタネータ１２が車両減速時の回生発電を行う場合の回生エネルギーをサブバッテリ４０が受け入れ易くすることができる。
【００６７】
このように、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動している場合、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上であり且つサブバッテリ４０の充電率ＳＯＣが所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上であるとき、第２リレーＲ２を開放し、オルタネータ１２の発電電圧を所定電圧Ｖ＿Ｌ１より低い所定電圧Ｖ＿Ｌ２に設定すると共に、サブバッテリ４０を放電させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。従って、オルタネータ１２とメインバッテリ２０との間の第２リレーＲ２が開放され、オルタネータ１２の発電電圧が所定電圧Ｖ＿Ｌ１より低く設定されるため、メインバッテリ２０の劣化進行を防止しつつ、発電電圧を所定電圧Ｖ＿Ｌ１より低めて、車両の燃費を更に向上させることができる。また、併せて、サブバッテリ４０が放電するように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が制御されるため、第２リレーＲ２が開放されることによりメインバッテリ２０から補機負荷３０への電力供給が遮断されても、補機負荷３０に対して、オルタネータ１２、及び充電率が高い状況にあるサブバッテリ４０が電力供給可能とし、電源の二重系を確保することができる。
【００６８】
続いて、図３を参照するに、ステップＳ２０２にて、電源ＥＣＵ６０は、センサ４０ｓ、センサ５０ｓから受信したメインバッテリ２０の電圧Ｖ１、電流Ｉ１、サブバッテリ４０の電圧Ｖ２、電流Ｉ２等に基づき、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２を算出する。
【００６９】
ステップＳ２０４にて、電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低い場合、ステップＳ２０６に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上である）場合、ステップＳ２１２に進む。
【００７０】
ステップＳ２０６にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低い場合、ステップＳ２０８に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）場合、ステップＳ２１０に進む。
【００７１】
ステップＳ２０８にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。
【００７２】
尚、本ステップにて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率低下による劣化防止を優先して、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を停止させてもよい。
【００７３】
ステップＳ２０６にて、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）と判定された場合、ステップＳ２１０にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。
【００７４】
ステップＳ２０４にて、メインバッテリ２０の充電率ＳＯＣ１が所定閾値ＳＯＣｔｈ１より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ１以上である）と判定された場合、ステップＳ２１２にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低いか否かを判定する。電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低い場合、ステップＳ２１４に進み、所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）場合、ステップＳ２１６に進む。
【００７５】
ステップＳ２１４にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。
【００７６】
ステップＳ２１２にて、サブバッテリ４０の充電率ＳＯＣ２が所定閾値ＳＯＣｔｈ２より低くない（所定閾値ＳＯＣｔｈ２以上である）場合、ステップＳ２１６にて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０が放電し、補機負荷３０に電力供給を行うように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）し、今回の処理を終了する。
【００７７】
尚、本ステップにて、電源ＥＣＵ６０は、サブバッテリ４０の充電率低下による劣化防止を優先して、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を停止させてもよい。
【００７８】
このように、電源ＥＣＵ６０は、エンジン１０が作動していない場合、第２リレーＲ２を閉成状態（ＯＮ状態）に制御すると共に、サブバッテリ４０を放電させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０を作動制御（放電制御）する。そのため、エンジン１０が作動せず、オルタネータ１２から補機負荷３０への電力供給がない状況で、メインバッテリ２０及びサブバッテリ４０から補機負荷３０への電力供給を可能として、電源の二重系を確保することができる。
【００７９】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１    車両用電源システム
１０    エンジン
１１    スタータ
１１ｒ    スタータリレー
１２    オルタネータ
１５    エンジンＥＣＵ
２０    メインバッテリ（第１蓄電装置）
２０ｓ    バッテリセンサ
３０    補機負荷
３１    通常負荷
３２    優先負荷
３３    電圧補償負荷
４０    サブバッテリ（第２蓄電装置）
４０ｒ    保護リレー
４０ｓ    センサ
５０    ＤＣ−ＤＣコンバータ
５０ｓ    センサ
６０    電源ＥＣＵ（制御部）
Ｒ１    第１リレー
Ｒ２    第２リレー（リレー）
ＳＯＣｔｈ１    所定閾値（第１閾値）
ＳＯＣｔｈ２    所定閾値（第２閾値）
ＳＯＣｔｈ３    所定閾値（第３閾値）
Ｖ＿Ｈ    所定電圧
Ｖ＿Ｌ１    所定電圧（第１電圧）
Ｖ＿Ｌ２    所定電圧（第２電圧）
【図１】
2017109620.tif 000003
【図２】
2017109620.tif 000004
【図３】
2017109620.tif 000005