JP2011176958A - 車載電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛蓄電池に加え、高性能蓄電池（第２蓄電池）を備えることで鉛蓄電池の劣化抑制とコストダウンとの両立を図った車載電源装置において、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを実現可能にするとともに、両蓄電池の過放電又は過充電の抑制を図った車載電源装置を提供する。
【解決手段】鉛蓄電池とリチウム蓄電池とを並列接続した構成において、発電機とリチウム蓄電池との通電及び遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴ（第１開閉手段、整流手段）と、ＭＯＳ−ＦＥＴとリチウム蓄電池との間に電気接続されてリチウム蓄電池に対する通電及び遮断を切り替えるリレー（第２開閉手段）と、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１,Ｗ２内になるよう、両開閉手段の作動状態と、レギュレータによる設定電圧Ｖｒｅｇとを制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機を備える車両に適用された車載電源装置に関する。

内燃機関を走行駆動源とする車両には、スタータモータ等の各種電気負荷へ電力供給する鉛蓄電池が搭載されているのが一般的である。鉛蓄電池は、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等の高出力・高エネルギ密度の蓄電池（高性能蓄電池）に比べて安価であるものの、頻繁な充放電（累積充放電量）に対する耐久性が低い。特にアイドルストップ機能を有した車両においては、鉛蓄電池が頻繁に放電されることとなり早期劣化が懸念される。また、車両の回生エネルギによりオルタネータを発電させて充電する車両においては、鉛蓄電池が頻繁に充電されることにもなるため、早期劣化が懸念される。これらの懸念に対し、鉛蓄電池を上記高性能蓄電池に替えただけでは、大幅なコストアップを招く。

そこで特許文献１〜５では、頻繁な充放電に対する耐久性の高い高性能蓄電池（第２蓄電池）と安価な鉛蓄電池との両方を、並列接続して搭載することが提案されている。すなわち、アイドルストップ中における電気負荷への電力供給や充電（特に回生充電）は、高性能蓄電池が優先的に実施することで、鉛蓄電池の劣化軽減を図る。一方、車両を駐車する場合等、長時間に亘って要求される電力供給（暗電流補給）に対しては、安価な鉛蓄電池が実施することで、高性能蓄電池を小容量化してコストアップ抑制を図る。

特開２００７−４６５０８号公報 特開２００７−１３１１３４号公報 特開２００８−２９０５８号公報 特開２００８−１５５８１４号公報 特開２００９−１２６３９５号公報

ところで、蓄電池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、充電状態を表すＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう蓄電池を使用することが望ましい。そして、ＳＯＣに応じて蓄電池の開放電圧は異なる値となるが、鉛蓄電池の適正範囲における開放電圧（例えば１２．７Ｖ〜１２．８Ｖ）と、高性能蓄電池の適正範囲における開放電圧とは一致しないのが通常である。

すると、両蓄電池は並列接続されているため、放電時において、端子電圧Ｖｄ（以下の式１参照）の高い側の蓄電池から低い側の蓄電池へ電流が流れ込み、適正範囲から外れた過充電状態や過放電状態になることが懸念される。なお、放電電流をＩｄ、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とすると、放電時における蓄電池の端子電圧Ｖｄは「Ｖｄ＝Ｖ０−Ｉｄ×Ｒ」といった式１で表される。

そこで上記特許文献１〜５記載の電源装置では、両蓄電池の間にＤＣＤＣコンバータを備え、高い電圧となっている側の蓄電池（主に高性能蓄電池）の端子電圧をＤＣＤＣコンバータにより調整することで、低い電圧となっている側の蓄電池（主に鉛蓄電池）に高性能蓄電池から電流が流れ込むことを回避して、鉛蓄電池の過充電を回避させている。

しかしながら、ＤＣＤＣコンバータは高価なものであるため、ＤＣＤＣコンバータを備えることが必須となっている上記電源装置では、コストダウンを十分に図ることができなかった。この問題に対し本出願人は、特願２００９−２２３９４７にて次の発明（先願発明）を出願している。

すなわち、オルタネータに電気接続された鉛蓄電池及び高性能蓄電池（第２蓄電池）を並列に電気接続した車載電源装置において、オルタネータと第２蓄電池との間にＭＯＳ−ＦＥＴ（開閉手段）を設ける。ＭＯＳ−ＦＥＴは、その内部構造上必然的に寄生ダイオード（整流手段）を有するものであり、鉛蓄電池から第２蓄電池へ電流を流す向きが寄生ダイオードの順方向となるようＭＯＳ−ＦＥＴを設けている。また、鉛蓄電池の残存容量適正範囲と第２蓄電池の残存容量適正範囲とで、鉛蓄電池の開放電圧から寄生ダイオードによる障壁電圧を差し引いた電圧と、第２蓄電池の開放電圧とが一致するポイント（一致ポイント）が存在するよう、鉛蓄電池及び第２蓄電池の開放電圧及び内部抵抗を設定している。

この先願発明によれば、放電時において、鉛蓄電池の残存容量適正範囲での端子電圧と、第２蓄電池の残存容量適正範囲での端子電圧とはほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止しつつも、両蓄電池のうち電圧の高い電池から電圧の低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、それぞれの電池が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、上記ＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを図ることができる。

さらに、上記先願発明によれば、ＭＯＳ−ＦＥＴのオフ作動時において、障壁電圧の分だけ前記一致ポイントは下限側にシフトすることとなる。そのため、第２蓄電池の適正範囲のうち一致ポイントより上限側の領域拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすことができる。よって、回生時に充電可能な第２蓄電池の空き容量（受入容量）を増大でき、回生電力を回収できる容量を大きくできる。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴのオフ作動時において、ＭＯＳ−ＦＥＴに対して第２蓄電池の反対側（鉛蓄電池の側）に電気接続させているスタータモータへ第２蓄電池から電流が流れ込むことを、ＭＯＳ−ＦＥＴの整流手段により阻止できる。

ここで、鉛蓄電池及び第２蓄電池が適正範囲を超えて過放電又は過充電されると、これら蓄電池の早期劣化が懸念される。しかしながら、上記先願発明では、適正範囲内にするための回路構成及び制御について十分に検討されておらず、改良の余地がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鉛蓄電池に加え、高性能蓄電池（第２蓄電池）を備えることで鉛蓄電池の劣化抑制とコストダウンとの両立を図った車載電源装置において、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にして十分なコストダウンを実現可能にするとともに、両蓄電池の過放電又は過充電の抑制を図った車載電源装置を提供することにある。

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記載する。

請求項１記載の発明では、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能であり、かつ、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、を備えることを前提とする。

そして、前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える第１開閉手段と、前記第１開閉手段と並列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段と、を備える。

さらに、前記第１開閉手段と前記第２蓄電池との間に電気接続されて前記第２蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第２開閉手段と、前記鉛蓄電池の残存容量である第１残存容量及び前記第２蓄電池の残存容量である第２残存容量が各々の適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御する適正化制御手段と、を備えることを特徴とする。

＜第１開閉手段及び整流手段による作用効果＞
上記発明によれば、第１開閉手段及び整流手段を備えるので、上述した先願発明と同様の効果が発揮される。先ず、図２を用いてその効果を説明する。

図２（ｂ）中の横軸はリチウム蓄電池（第２蓄電池）のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Li)との関係を示す電圧特性線である。また、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池のＳＯＣと開放電圧Ｖ０(Pb)との関係を示す電圧特性線である。なお、リチウム蓄電池のＳＯＣを示す横軸のうち０％の位置は、鉛蓄電池のＳＯＣ＝８８％に相当する。

そして、図２（ｂ）中の符号Ｖｄｓは、上記発明に反して整流手段を備えていない場合において両電池の開放電圧が一致するポイントを示す。リチウム蓄電池のＳＯＣがＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓよりも下限側になると、鉛蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Pb)の方が第２蓄電池の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなるので、第２蓄電池からは放電されずに鉛蓄電池から放電されることとなる。したがって、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすには、ポイントＶｄｓをできるだけＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限側に位置させればよい。

この点を鑑みた上記発明では、整流手段（例えばダイオード）を備えることにより、整流手段の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両蓄電池の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池よりも優先して第２蓄電池から放電される機会を増やすことができる。

ここで、車両に搭載される各種電気負荷の中でも、スタータモータが要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対して第２蓄電池から電力供給しようとすると、鉛蓄電池に比べて高価な第２蓄電池の小容量化の妨げとなる。そこで、スタータモータのように消費電力の大きい電気負荷については鉛蓄電池から電力供給させることが望ましい。

この点を鑑みた上記発明では、鉛蓄電池から第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう整流手段（例えばダイオード）を配置するので、鉛蓄電池から電力供給させたい電気負荷（スタータモータ）を、整流手段に対して第２蓄電池の反対側（鉛蓄電池の側）に電気接続させれば、スタータモータ等の電気負荷へ第２蓄電池から電流が流れ込むことを、整流手段により阻止することができる。

＜第２開閉手段及び適正化制御手段による作用効果＞
ここで、発電機から第２蓄電池へ電流が流れ込まないようにして第２蓄電池の過充電を回避させたい場合において、第１開閉手段を遮断作動させただけでは、整流手段を通じて第２蓄電池へ電流が流れ込んでしまうことが懸念される。特に、鉛蓄電池を充電させるべく設定電圧を高くしている場合には、第２蓄電池の端子電圧に障壁電圧を加算した値よりも設定電圧が高くなる可能性が高くなり、上記懸念が顕著となる。

この点を鑑みた上記発明によれば、第２開閉手段を備えるので、発電機から第２蓄電池へ電流が流れ込まないようにさせたい場合には、第２開閉手段を遮断作動させればよく、これにより上記懸念を解消できる。そして、適正化制御手段を備えることにより、第１残存容量及び第２残存容量が各々の適正範囲内になるよう、第１開閉手段及び第２開閉手段の作動状態と設定電圧とを制御するので、鉛蓄電池及び第２蓄電池のＳＯＣが適正範囲を超えて過放電又は過充電されることを抑制でき、これら蓄電池の早期劣化を抑制できる。

請求項２記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段を通電することで前記発電機から前記第２蓄電池へ充電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過放電状態である場合には、第２蓄電池を充電して第２残存容量を適正範囲にまで上昇させて、第２蓄電池の過放電状態を速やかに解消できる。

請求項３記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より高くすることで、前記発電機から前記鉛蓄電池へ充電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過放電状態かつ鉛蓄電池が過放電状態である場合（図６（１）参照）において、上述の如く第２蓄電池を充電させつつ、鉛蓄電池へも充電できるので、第２蓄電池の過放電状態を解消させつつ鉛蓄電池の過放電状態をも解消できる。

請求項４記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過放電状態かつ鉛蓄電池が過充電状態である場合（図６（３）参照）において、上述の如く第２蓄電池を充電させつつ、鉛蓄電池から放電させることもできるので、第２蓄電池の過放電状態を解消させつつ鉛蓄電池の過充電状態をも解消できる。なお、上記「第２蓄電池が過放電状態かつ鉛蓄電池が過充電状態である場合」には、第２蓄電池の端子電圧は鉛蓄電池の端子電圧よりも十分低くなっていることが想定される。よって、上記発明において設定電圧を鉛蓄電池の端子電圧より低くしても、第２蓄電池の端子電圧は設定電圧よりも低くなっている筈であるため、第２蓄電池へは充電されることとなる。

請求項５記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲内である場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧に一致させるように制御することで前記鉛蓄電池からの充放電を抑制させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過放電状態かつ鉛蓄電池が適正範囲の充電状態である場合（図６（２）参照）において、上述の如く第２蓄電池を充電させつつ、鉛蓄電池からの充放電を抑制させるので、第２蓄電池の過放電状態を解消させつつ鉛蓄電池の残存容量を適正範囲内に維持できる。

請求項６記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲内であり、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第２開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を回避させ、かつ、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧よりも低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が適正範囲の充電状態かつ鉛蓄電池が過充電状態である場合（図６（８）参照）において、第２開閉手段を遮断することで発電機から第２蓄電池への充電を回避させるので、「第１開閉手段を遮断させただけでは整流手段を通じて第２蓄電池へ充電されてしまう」といった懸念を解消できる。また、設定電圧を鉛蓄電池の端子電圧よりも低くすることで鉛蓄電池を放電させるので、鉛蓄電池の過充電状態を解消させつつ第２蓄電池の残存容量を適正範囲内に維持できる。

なお、このように第２開閉手段を遮断させている場合においては、第１開閉手段を通電させておくことで、第１開閉手段に対して第２蓄電池の側に電気接続された電気負荷へ発電機又は鉛蓄電池から電力供給させるのが望ましい。

請求項７記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲内であり、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第２開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を回避させ、かつ、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧よりも高くすることで前記発電機から前記鉛蓄電池へ充電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が適正範囲の充電状態かつ鉛蓄電池が過放電状態である場合（図６（７）参照）において、第２開閉手段を遮断することで発電機から第２蓄電池への充電を回避させるので、「第１開閉手段を遮断させただけでは整流手段を通じて第２蓄電池へ充電されてしまう」といった懸念を解消できる。また、設定電圧を鉛蓄電池の端子電圧よりも高くすることで鉛蓄電池を充電させるので、鉛蓄電池の過放電状態を解消させつつ第２蓄電池の残存容量を適正範囲内に維持できる。

なお、このように第２開閉手段を遮断させている場合においては、第１開閉手段を通電させておくことで、第１開閉手段に対して第２蓄電池の側に電気接続された電気負荷へ発電機又は鉛蓄電池から電力供給させるのが望ましい。

請求項８記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第１開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を抑制させ、かつ、前記第２開閉手段を通電することで前記第２蓄電池を放電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過充電状態である場合には、第２蓄電池を放電して第２残存容量を適正範囲にまで下降させて、第２蓄電池の過充電状態を速やかに解消できる。

請求項９記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第２残存容量が前記適正範囲内にまで低下するまでの期間、前記設定電圧を、前記鉛蓄電池の端子電圧以上に、かつ、前記第２蓄電池の端子電圧に前記障壁電圧を加算した値よりも低くすることで、前記鉛蓄電池からの放電を回避させつつ前記第２蓄電池を放電させることを特徴とする。

ここで、上記発明のハード構成、すなわち発電機、発電制御手段、鉛蓄電池、第２蓄電池、第１開閉手段、整流手段及び第２開閉手段を備えた構成では、過放電状態の鉛蓄電池へ充電させることと、過充電状態の第２蓄電池から放電させることとを同時に実施しようとすると、以下の問題が懸念される。すなわち、鉛蓄電池へ充電させるべく設定電圧を高くすると、整流手段を通じて発電電力が第２蓄電池へ流れ込んで、第２蓄電池が充電されてしまう。

そこで上記発明の適正化制御手段では、第２蓄電池が過充電状態かつ鉛蓄電池が過放電状態である場合（図６（４）参照）において、「鉛蓄電池の端子電圧」≦「設定電圧」＜「第２蓄電池の端子電圧に障壁電圧を加算した値」となるよう設定電圧を制御することで、鉛蓄電池からの放電を回避させつつ第２蓄電池を放電させる。これによれば、先ずは第２蓄電池が放電して過充電状態が解消され、その後、鉛蓄電池が適正範囲にまで充電されることとなる。換言すれば、両蓄電池が適正範囲外にある場合において、第２蓄電池を適正範囲内に戻すよう放電させることを、鉛蓄電池を適正範囲内に戻すよう充電することよりも優先させている、とも言える。

そもそも先述した通り、車両を駐車する場合等、長時間に亘って要求される電力供給（暗電流補給）に対しては安価な鉛蓄電池が実施することで、高性能蓄電池（第２蓄電池）を小容量化してコストアップ抑制を図るのが上記発明の背景にある。したがって、第２蓄電池の容量は鉛蓄電池に比べて格段に小さいので、適正範囲外にある状態の第２蓄電池を適正範囲内に戻すのに要する時間は、鉛蓄電池を適正範囲内に戻すのに要する時間よりも短くて済む。

この点を鑑みた上記発明では、上述の如く第２蓄電池を適正範囲内に戻すよう放電させることを、鉛蓄電池を適正範囲内に戻すよう充電することよりも優先させるので、第２蓄電池を速やかに適正範囲内に戻すことができる。しかも、第２蓄電池が過充電である場合には回生電力を十分に回収できなくなるが、上記発明では速やかに第２蓄電池の過充電状態を解消できるので、回生電力を回収できない状態を速やかに回避でき、好適である。

請求項１０記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過充電状態かつ鉛蓄電池が過充電状態である場合（図６（６）参照）において、上述の如く第２開閉手段を通電させることで第２蓄電池を放電させつつ、鉛蓄電池へも充電できるので、第２蓄電池の過充電状態を解消させつつ鉛蓄電池の過充電状態をも解消できる。

請求項１１記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲内である場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧に一致させるように制御することで前記鉛蓄電池からの充放電を抑制させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過充電状態かつ鉛蓄電池が適正範囲の充電状態である場合（図６（５）参照）において、上述の如く第２開閉手段を通電させることで第２蓄電池を放電させつつ、鉛蓄電池からの充放電を抑制させるので、第２蓄電池の過充電状態を解消させつつ鉛蓄電池の残存容量を適正範囲内に維持できる。

請求項１２記載の発明では、前記発電機と前記鉛蓄電池との間に電気接続されて前記鉛蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第３開閉手段を備え、前記適正化制御手段は、前記鉛蓄電池の残存容量である第１残存容量及び前記第２蓄電池の残存容量である第２残存容量が各々の前記適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段、前記第２開閉手段及び前記第３開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御することを特徴とする。

これによれば、両蓄電池の残存容量をきめ細かく制御できるようになる。例えば、第３開閉手段を遮断して第１及び第２開閉手段を通電させれば、第１開閉手段に対して鉛蓄電池の側に電気接続された電気負荷に対し、鉛蓄電池からの電力供給を遮断して第２蓄電池から電力供給させるようにできる。よって、第２蓄電池からの放電を促進させ、過充電状態にある第２蓄電池を迅速に放電させて適正範囲にすることができる。

請求項１３記載の発明では、前記発電機と前記鉛蓄電池との間に電気接続されて前記鉛蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第３開閉手段を備え、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第２開閉手段を通電することで前記第２蓄電池を放電させ、かつ、前記第３開閉手段を遮断しつつ前記第１開閉手段を通電することで、前記第１開閉手段に対して前記鉛蓄電池の側にも前記第２蓄電池から放電させることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池が過充電状態である場合において、第１開閉手段に対して鉛蓄電池の側に電気接続された電気負荷に対し、鉛蓄電池からの電力供給を遮断して第２蓄電池から電力供給させるようにできる。よって、第２蓄電池からの放電を促進させ、過充電状態にある第２蓄電池を迅速に放電させて適正範囲にすることができる。

但し、このように第１及び第２開閉手段を通電させる場合には、設定電圧が第２蓄電池の端子電圧より高くなっていると、発電機から第２蓄電池へ電流が流れ込んでしまうことが懸念される。

この懸念に対し請求項１４記載の発明では、前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記第２蓄電池の端子電圧より低くすることで前記発電機から前記第２蓄電池へ充電されることを回避させることを特徴とする。よって、上記懸念を解消しつつ、第２蓄電池からの放電を促進させることができる。

請求項１５記載の発明では、前記発電機により回生発電された電力を前記第２蓄電池へ回生充電させるべく、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段をともに通電させる回生制御手段を備え、前記発電機が回生発電可能な状態であっても、前記第１残存容量及び前記第２残存容量の少なくとも一方が前記適正範囲でなければ、前記回生制御手段による前記回生充電よりも優先して、前記適正化制御手段による制御を実施することを特徴とする。

上記発明によれば、回生充電を増大させることよりも適正範囲内にすることを優先させるので、両蓄電池が過充放電の状態になることの回避を促進でき、好適である。

請求項１６記載の発明では、前記適正範囲の中に、前記第１残存容量及び前記第２残存容量が最適となる範囲として最適正範囲を設定しておき、前記第１残存容量及び前記第２残存容量が前記適正範囲内かつ前記最適正範囲外である場合には、前記第１残存容量及び前記第２残存容量が各々の前記最適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御する最適正化制御手段を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、適正範囲の中に、さらに最適な残存容量範囲として最適正範囲を設定し、第１及び第２残存容量が適正範囲内にある状態であってもさらに最適正範囲内となるよう制御されるので、適正範囲外になる頻度を低減でき、両蓄電池が過充放電の状態になることの回避をより一層促進できる。

請求項１７記載の発明では、前記発電機により回生発電された電力を前記第２蓄電池へ回生充電させるべく、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段をともに通電させる回生制御手段を備え、前記第１残存容量及び前記第２残存容量の少なくとも一方が前記最適正範囲でない場合であっても、前記発電機が回生発電可能な状態であれば、前記最適正化制御手段による制御よりも優先して前記回生制御手段による前記回生充電を実施することを特徴とする。

両残存容量が最適正範囲内でない場合には、適正範囲内でない場合とは異なり蓄電池を放電又は充電させる緊急性を要しない。この点を鑑みた上記発明によれば、最適正範囲内にすることよりも回生充電を増大させることを優先させるので、回生充電量を増大でき、好適である。

請求項１８記載の発明では、前記整流手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段により検出された温度が上限温度を超えて高くなった場合には、前記第１開閉手段を通電させ、かつ、前記第２開閉手段を遮断することを特徴とする。

前記第１開閉手段を遮断させている時には、鉛蓄電池と第２蓄電池は整流手段を介して接続されることとなるが、整流手段に電流が流れた場合はエネルギ損失（「障壁電圧Ｖｂａｒ×電流」）がジュール熱として生じる。そして、整流手段に電流が流れ続けた場合には損失として発生した熱により整流手段が過昇温となり、整流手段（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）の熱損傷が懸念される。

これに対し上記発明によれば、整流手段が上限温度以上になった場合には、整流手段に並列接続されている第１開閉手段を通電させるので、整流手段に流れる電流を０にして、過昇温による熱損傷を防止することができる。

但し、第１開閉手段を通電させた場合、鉛蓄電池と第２蓄電池との電気接続に障壁電圧Ｖｂａｒがなくなるため、鉛蓄電池から第２蓄電池への充電が起こり、第２蓄電池が過充電となることが懸念される。この懸念に対し上記発明では、第１開閉手段を通電させるとともに第２開閉手段を遮断させるので、第２蓄電池の過充電といった上記懸念を解消できる。

本発明の第１実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 （ａ）は鉛蓄電池の適正範囲を示し、（ｂ）はリチウム蓄電池の適正範囲を示す図。 鉛蓄電池とリチウム蓄電池とのＩＶ特性の違いを説明する図。 第１実施形態において、適正化制御、最適正化制御及び通常制御が各々実施される条件を説明するフローチャート。 図４の通常制御の手順を示すフローチャート。 第１実施形態の適正化制御手段による制御内容を説明する図。 第１実施形態の最適正化制御手段による制御内容を説明する図。 本発明の第２実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 第２実施形態の適正化制御手段による制御内容を説明する図。 本発明の第３実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。 本発明の第４実施形態にかかる車載電源装置を示す電気ブロック図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる車載電源装置が搭載される車両は、内燃機関を走行駆動源とした車両であり、所定の自動停止条件を満たした場合に内燃機関を自動停止させ、所定の自動再始動条件を満たした場合に内燃機関を自動再始動させる、アイドルストップ機能を有する。なお、内燃機関の始動時にクランク軸を回転させるスタータモータは搭載されているものの、車両走行をアシストする走行用モータは搭載されていない。

図１に示すように、当該車両には、以下に説明するオルタネータ１０（発電機）、レギュレータ１１（発電制御手段）、鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０（第２蓄電池）、各種の電気負荷４１，４２，４３、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０（第１開閉手段、整流手段）及びリレー６０（第２開閉手段）が搭載されており、これら鉛蓄電池２０、リチウム蓄電池３０及び電気負荷４１〜４３はオルタネータ１０に対して並列に電気接続されている。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０と、リチウム蓄電池３０との間に配置されており、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電（オン）と遮断（オフ）を切り替える第１開閉手段として機能する。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０は、その内部構造上必然的に整流手段を有していると言える。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の内部回路は、半導体スイッチ部５２（第１開閉手段）と寄生ダイオード５１（整流手段）とを並列接続した回路と等価であると言える。なお、半導体スイッチ部５２のゲートへの入力信号はマイコン７０により制御される。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、マイクロコンピュータ（マイコン７０）により切り替えられるよう制御される。

これに対し、リレー６０は機械式接点を有する電磁リレーであり、整流手段を有することのないものである。そして、リレー６０のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、マイコン７０により切り替えられるよう制御される。

電気負荷４１〜４３のうち符号４３に示す負荷は、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電気負荷４３であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続される。これにより、定電圧要求電気負荷４３への電力供給は、リチウム蓄電池３０が分担することとなる。

定電圧要求電気負荷４３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。例えば、供給電力の電圧が一定ではなく大きく変動している場合、或いは前記所定範囲を超えて大きく変動している場合には、電圧が瞬時的に最低動作電圧よりも低下するとナビゲーション装置等の作動がリセットする不具合が生じる。そこで、定電圧要求電気負荷４３へ供給される電力は、電圧が最低動作電圧よりも低下することのない一定の値に安定していることが要求される。

電気負荷４１〜４３のうち符号４１に示す負荷は内燃機関を始動させるスタータモータであり、符号４２に示す負荷は、定電圧要求電気負荷４３及びスタータモータ４１以外の一般的な電気負荷である。一般電気負荷４２の具体例としてはヘッドライト、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。

これらのスタータモータ４１及び一般電気負荷４２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続される。これにより、スタータモータ４１及び一般電気負荷４２への電力供給は鉛蓄電池２０が分担することとなる。

スタータモータ４１への供給電力は、他の電気負荷４２，４３への供給電力に比べて桁違いに大きい。そのため、スタータモータ４１へ電力供給すると鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)が急激に低下することとなる。しかしながらリチウム蓄電池３０については、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることで、端子電圧Ｖｄ(Li)の急激低下を回避している。

具体的には、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、マイコン７０によりＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることにより、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを回避して、リチウム蓄電池３０の電圧降下を回避する。そのため、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。

なお、スタータモータ４１を起動させるに十分な蓄電量を鉛蓄電池２０が有していない場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させてリチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給するようにしてもよい。要するに、鉛蓄電池２０のＳＯＣが低い場合には、定電圧要求電気負荷４３への電力供給よりも優先して、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電力供給させる。

マイコン７０は、通常時にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させているが、リチウム蓄電池３０に多くの電流を流し込んで充電させたい場合や、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ放電させたい場合に、リレー６０をオン作動させるとともにＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させる。例えば、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ、鉛蓄電池２０のＳＯＣ及び車速等の情報に基づき、減速時回生発電のような大きな電流をリチウム蓄電池３０に効率よく充電したい場合や、鉛蓄電池２０が過放電してリチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０を充電させたい場合に、マイコン７０はＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにリレー６０をオン作動させている時には、リチウム蓄電池３０から充放電される電流が寄生ダイオード５１により整流される。つまり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオフ作動かつリレー６０のオン作動時において、オルタネータ１０や鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れることはあるが、リチウム蓄電池３０からオルタネータ１０や鉛蓄電池２０へ電流が流れることはない。

また、寄生ダイオード５１は障壁電圧Ｖｂａｒ（ｐｎ接合等、２つの異なる材料の接合部において、電気伝導を起こすのに必要な電圧）を有するので、寄生ダイオード５１を流れる電力には障壁電圧Ｖｂａｒ分の電圧降下が生じる。よって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオフ作動かつリレー６０のオン作動時において、オルタネータ１０による発電電力の電圧又は鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧が、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも高くなっている時に、寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込み、リチウム蓄電池３０が充電されることとなる。

但し、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて充電する際にＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させておくと、大電流が寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０へ流れ込むため、発電電流が寄生ダイオード５１を流れる際に生じるエネルギ損失（「障壁電圧Ｖｂａｒ×発電電流」に相当する電力）が極めて大きくなる。そこで本実施形態では、回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させてリチウム蓄電池３０で充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させる。これにより、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流がリチウム蓄電池３０へ流れ込むこととなる。よって、障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。

また、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給して鉛蓄電池２０を充電させたい場合や、鉛蓄電池２０のＳＯＣが小さく、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２及びスタータモータ４１への電力供給が不足しておりリチウム蓄電池３０から電力供給させたい場合にも、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させる。鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)がリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)よりも低くなっている時にＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させると、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０へ電力供給されるともに、一般電気負荷４２又はスタータモータ４１への電力供給を補うことができる。

オルタネータ１０は、クランク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、オルタネータ１０のロータがクランク軸により回転すると、ロータコイル１０ａ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、ロータコイル１０ａに流れる励磁電流をレギュレータ１１が調整することで、発電された直流電流の電圧を設定電圧Ｖｒｅｇとなるよう調整する。

オルタネータ１０で発電した電力は、各種電気負荷４１〜４３へ供給されるとともに、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０へ供給される。内燃機関の駆動が停止してオルタネータ１０で発電されていない時には、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３へ電力供給される。鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電気負荷４１〜４３への放電量、及びオルタネータ１０からの充電量は、ＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）が過充放電とならない範囲（適正範囲）となるよう、後に詳述する適正化制御手段により、設定電圧Ｖｒｅｇを調整するとともにＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０の作動を制御している。

また、本実施形態では、車両の回生エネルギによりオルタネータ１０を発電させて両蓄電池２０，３０（主にはリチウム蓄電池３０）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、内燃機関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。

鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。具体的には、正極活物質が二酸化鉛（ＰｂＯ_２）、負極活物質が鉛（Ｐｂ）、電解液が硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）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、鉛蓄電池２０の蓄電容量は、リチウム蓄電池３０の蓄電容量よりも大きく設定している。

一方、リチウム蓄電池３０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、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４等が挙げられる。リチウム蓄電池３０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Ｌｉ_ｘＴｉＯ_２）、Ｓｉ又はＳｕを含有する合金等が用いられている。リチウム蓄電池３０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。特に本実施形態では、リチウム蓄電池３０の負極活物質にチタン酸リチウムを採用している。

なお、図１中の符号２１，３１は、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の電池セル集合体を表し、符合２２，３２は鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０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２１，３１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、蓄電池の内部抵抗をＲ、蓄電池の開放電圧をＶ０とする。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Ｒが大きいほど大きい値となる。

ここで、両蓄電池２０，３０は並列接続されているため、オルタネータ１０から充電する際には、端子電圧Ｖｃの低い側の蓄電池へオルタネータ１０の起電流が流れ込むこととなる。一方、電気負荷４０へ電力供給（放電）する際には、端子電圧Ｖｄの高い側の蓄電池から電気負荷へ放電されることとなる。

そして、回生充電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃ(Pb)より低くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０に充電されるように設定している。また、放電時には、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)が鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｄ(Pb)（正確には、寄生ダイオード５１の障壁電圧ＶｂａｒをＶｄ(Pb)から差し引いた電圧）より高くなる機会が多くなるようにして、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されるように設定している。

これらの設定は、両蓄電池２０，３０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、リチウム蓄電池３０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。

以下、回生充電時にＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)、放電時にＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる機会を多くする設定の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。

図２（ａ）中の横軸は鉛蓄電池２０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ１は、鉛蓄電池２０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蓄電池３０のＳＯＣを示し、図中の実線Ａ２は、リチウム蓄電池３０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、変極点Ｐ１，Ｐ２（図２（ａ）参照）の間では上昇の傾きが小さくなっている。

蓄電池２０，３０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（適正範囲）となるよう、先述した適正化制御手段により蓄電池２０，３０の充放電量を管理しており、鉛蓄電池２０の適正範囲Ｗ１(Pb)はＳＯＣ８８％〜９２％であり、リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)は例えばＳＯＣ３５％〜８０％である。適正範囲Ｗ２(Li)の上限は適正範囲Ｗ１(Pb)の上限より小さく、適正範囲Ｗ２(Li)の下限は適正範囲Ｗ１(Pb)の下限より小さい。

したがって、鉛蓄電池２０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）の点線部分（適正範囲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蓄電池３０のＳＯＣ＝０％の位置は、適正範囲Ｗ１(Pb)の８８％の値に相当する。

そして、以下の条件（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を満たすリチウム蓄電池３０の電圧特性Ａ２となるよう、リチウム蓄電池３０は設定されている。具体的には、リチウム蓄電池３０の正極活物質、負極活物質及び電解液の組み合わせを選定することで、条件（ａ）〜（ｅ）を満たす電圧特性Ａ２を作りこむことができる。

＜条件（ａ）＞
鉛蓄電池２０の適正範囲Ｗ１(Pb)とリチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)とで、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)とリチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)とが一致するポイントＶｄＳが存在する。なお、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２のうち傾きが小さくなっている変極点Ｐ１，Ｐ２の間の領域（棚領域Ｐ１〜Ｐ２）に一致ポイントＶｄＳを存在させている。但し、障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントは下限側にシフトする（図２（ｂ）中の符号Ｖｄｓ’参照）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。

＜条件（ｂ）＞
リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の上限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が、鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)から障壁電圧Ｖｂａｒを差し引いた分の電圧よりも高い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、適正範囲Ｗ２(Li)の上限値（８０％）よりも下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、適正範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の上限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。

＜条件（ｃ）＞
リチウム蓄電池３０に最大充電電流が流れている時の端子電圧Ｖｃ(Li)が、レギュレータ１１により制御される設定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。換言すれば、充電時におけるリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)（図２（ｂ）中の実線Ａ３参照）であって、適正範囲Ｗ２(Li)の上限値（８０％）における端子電圧Ｖｃ(Li)の値が、設定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。なお、図２（ｂ）中の符号ΔＶは、上限値（８０％）における内部抵抗３２による電圧降下分を示しており、上述した式２中の（Ｉｃ×Ｒ）の項に相当する。

＜条件（ｄ）＞
リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の下限側では、リチウム蓄電池３０の開放電圧Ｖ０(Li)が鉛蓄電池２０の開放電圧Ｖ０(Pb)よりも低い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、適正範囲Ｗ２(Li)の下限値（３５％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させている。そして、適正範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’の下限側において、リチウム蓄電池３０の電圧特性線Ａ２の傾きが鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１の傾きよりも大きい。

＜条件（ｅ）＞
リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い。より詳細に説明すると、棚領域Ｐ１〜Ｐ２に一致ポイントＶｄｓ’を存在させるにあたり、前記Ｐ１，Ｐ２の間の領域の中央よりもＳＯＣの下限側に一致ポイントＶｄｓ’を存在させる。そのため、適正範囲Ｗ２(Li)の大部分においてＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる。

図３中の実線Ｂ１は蓄電池２０のＩＶ特性を、実線Ｂ２はリチウム蓄電池３０のＩＶ特性を、実線Ｂ３は設定電圧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。

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、リチウム蓄電池３０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２０については充電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)は放電時の内部抵抗値Ｒ(Pb)よりも大きくなっている。

そして、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。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにリレー６０をオン作動させた時の放電時においてはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ（オン作動時にはＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)）となるよう設定し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させた時の充電時においては、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)（オフ作動時にはＶｃ(Li)＋Ｖｂａｒ＜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蓄電池３０の内部抵抗値Ｒ(Li)が鉛蓄電池２０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。

なお、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の実際のＳＯＣが、上述した適正範囲Ｗ１(Pb)，Ｗ２(Li)内となるよう、マイコン７０は、両蓄電池２０，３０への充電量を制限して過充電保護するとともに、両蓄電池２０，３０前記第２蓄電池への放電量を制限して過放電保護するよう制御する適正化制御手段としても機能する。

より詳細に説明すると、マイコン７０は、両蓄電池２０，３０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、電流検出手段７１，７２（図１参照）により検出される、両蓄電池２０，３０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蓄電池３０の端子電圧Ｖｄが下限電圧よりも低下した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させることで、オルタネータ１０やＳＯＣが低下していない鉛蓄電池２０から充電させることにより、リチウム蓄電池３０の過放電保護を図るようにすればよい。前記下限電圧は、図２（ｂ）のＳＯＣ下限値（３５％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。また、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃが上限電圧よりも上昇した場合に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることで過充電保護を図るとともに、リレー６０をオン作動させることでリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３への放電促進を図るようにすればよい。前記上限電圧は、図２（ｂ）のＳＯＣ上限値（８０％）に対応する電圧に基づき設定すればよい。

さらにマイコン７０は、リチウム蓄電池３０の電圧に応じて設定電圧Ｖｒｅｇの値を指令する指令信号をレギュレータ１１へ出力することで、レギュレータ１１の設定電圧Ｖｒｅｇの値を可変制御する。これにより、リチウム蓄電池３０の過放電保護と過充電保護を図っている。すなわち、リチウム蓄電池３０の電圧が下限電圧よりも低下した場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを上昇させてリチウム蓄電池３０への充電量増大を図ることで、過放電保護を実施する。また、リチウム蓄電池３０の電圧が上限電圧よりも上昇した場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを低下させてリチウム蓄電池３０への充電量抑制を図ることで、過充電保護を実施する。

次に、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)（第１残存容量）及びリチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)（第２残存容量）が適正範囲内となるようにするための適正化制御及び最適正化制御について、図４〜図７を用いて説明する。なお、図４及び図５のフローチャートは、マイコン７０により所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。また、エンジンが停止していないことを条件として実行される。

先ず、図４に示すステップＳ１０において、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１，Ｗ２内であるか否かを判定する。ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)の少なくとも一方が適正範囲Ｗ１，Ｗ２外であると判定されれば（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ２０（適正化制御手段）に進み、後述する適正化制御（図６参照）を実施して適正範囲Ｗ１，Ｗ２内となるようにする。

ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)のいずれもが適正範囲Ｗ１，Ｗ２内であると判定されれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０に進み、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が図７に示す最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０内であるか否かを判定する。最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０は、適正範囲Ｗ１，Ｗ２の中に設定されたより最適なＳＯＣ(Pb)，ＳＯＣ(Li)の範囲であり、最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０の下限は適正範囲Ｗ１，Ｗ２の下限よりも高い値であり、最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０の上限は適正範囲Ｗ１，Ｗ２の上限よりも低い値に設定されている。図７の例では最適正範囲Ｗ１０を８９％〜９１％、最適正範囲Ｗ２０を４０％〜６０％に設定している。

ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)の少なくとも一方が最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０外であると判定されれば（Ｓ３０：ＮＯ）、回生制御中でない（Ｓ４０：ＮＯ）ことを条件としてステップＳ５０（最適正化制御手段）に進み、後述する最適正化制御（図７参照）を実施して最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０内となるようにする。

ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)のいずれもが最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０内であると判定（Ｓ３０：ＹＥＳ）、或いは、回生制御中であると判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）された場合には、ステップＳ６０に進み、図５に示す通常制御を実施する。

図５の通常制御では、先ずステップＳ６１において、先述した減速回生の条件（車両速度が減速状態であること、燃料噴射カット中であること等）を満たしているか否かを判定する。減速回生条件を満たしていると判定（Ｓ６１：ＹＥＳ）されれば、続くステップＳ６２（回生制御手段）において、回生電力をリチウム蓄電池３０へ充電させるようＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させる。なお、この時の設定電圧Ｖｒｅｇは、回生していない時よりも高くする（例えばＶｒｅｇ＝１４．５Ｖ）。これにより回生電力の回収量増大を図る。

一方、加速走行や定常走行をしている時など、減速回生条件を満たしていないと判定（Ｓ６１：ＮＯ）されれば、続くステップＳ６３において、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)を維持させるように制御（ＳＯＣ(Pb)維持制御）する。具体的には、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御する。つまり、最適正範囲Ｗ１０内においてＳＯＣ(Pb)が高くなれば設定電圧Ｖｒｅｇを低下させ、ＳＯＣ(Pb)が低くなれば設定電圧Ｖｒｅｇを上昇させる。

また、リレー６０をオン作動させることにより、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ電力供給させる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることにより、図２（ｂ）を用いて先に説明したように、リチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から放電される機会を増やすことができ、回生時のリチウム蓄電池３０の受入容量増大を図っている。

但し、設定電圧Ｖｒｅｇが上限（例えば１３．５Ｖ）を超えて高くなると寄生ダイオード５１を通じてオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電されることとなるので、このようなリチウム蓄電池３０への充電を回避すべく、ＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御するにあたり、設定電圧Ｖｒｅｇが前記上限を超えないように制御する。

次に、図４のステップＳ２０で実行する適正化制御について、図６を用いて説明する。

図６の横軸はＳＯＣ(Li)を示し、縦軸はＳＯＣ(Pb)を示す。リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)に関し、図中の（１）（２）（３）はＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２よりも低い場合（ＳＯＣ(Li)＜Ｗ２）、（４）（５）（６）はＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２よりも高い場合（ＳＯＣ(Li)＞Ｗ２）、（７）（８）（９）はＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２内である場合（ＳＯＣ(Li)＝Ｗ２）を示す。

また、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)に関し、図中の（１）（４）（７）はＳＯＣ(Pb)が適正範囲よりも低い場合（ＳＯＣ(Pb)＜Ｗ１）、（３）（６）（８）はＳＯＣ(Pb)が適正範囲よりも高い場合（ＳＯＣ(Pb)＞Ｗ１）、（２）（５）（９）はＳＯＣ(Pb)が適正範囲内である場合（ＳＯＣ(Pb)＝Ｗ１）を示す。したがって、図４のステップＳ１０では、（９）の場合に適正範囲Ｗ１，Ｗ２内であると肯定判定し、（１）〜（８）の場合に適正範囲Ｗ１，Ｗ２内でないと否定判定する。

先ず、ＳＯＣ(Li)＜Ｗ２となる（１）（２）（３）の場合について説明する。これらの場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させることでオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる。

そして、（１）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより高くする（例えばＶｒｅｇ＝１４Ｖ）ことで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させる。なお、鉛蓄電池２０には、リチウム蓄電池３０に比べて容量が遥かに大きいものが選定されているので、（１）の場合に上記制御により両蓄電池２０，３０へ充電を開始させると、リチウム蓄電池３０の方が鉛蓄電池２０よりも先に適正範囲内にまで充電される可能性が高い。その場合には、図６中の（７）の状態に以降することとなる。

また、（３）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２へ放電させる。鉛蓄電池２０はリチウム蓄電池３０に比べて容量が遥かに大きいので、（３）の場合に上記制御によりリチウム蓄電池３０への充電及び鉛蓄電池２０からの放電を開始させると、リチウム蓄電池３０の方が鉛蓄電池２０よりも先に適正範囲内になる可能性が高い。その場合には、図６中の（８）の状態に以降することとなる。

また、（２）の場合には、その都度変化していく鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃと一致させるよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御する。例えば、電流検出手段７１により検出される電流値をゼロにするよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御すればよい。このようにＶｒｅｇ＝Ｖｃ(Pb)に調整することで、鉛蓄電池２０から充電及び放電がなされないようにして、適正範囲内にあるＳＯＣ(Pb)を維持させる。ちなみに、上記（１）（２）では、設定電圧Ｖｒｅｇを予め設定された値（１４Ｖ又は１２．５Ｖ）に制御している。

次に、ＳＯＣ(Li)＞Ｗ２となる（４）（５）（６）の場合について説明する。これらの場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることで、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０への充電を回避させる。また、これら（４）（５）（６）の場合には、リレー６０をオン作動させることでリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電させる。

但し厳密には、設定電圧Ｖｒｅｇが、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)に障壁電圧Ｖｂａｒを加算した値よりも大きい場合（Ｖｒｅｇ＞Ｖｃ(Li)＋Ｖｂａｒ）には、オルタネータ１０から寄生ダイオード５１を通じてリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込み充電されることとなる。そこで上記（４）（５）（６）の場合にはＶｒｅｇ＜Ｖｃ(Li)＋Ｖｂａｒとなるよう設定電圧Ｖｒｅｇを制御する。

（４）の場合において、（１）の場合と同様にして設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより高くして（例えばＶｒｅｇ＝１４Ｖ）、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させようとすると、上記「Ｖｒｅｇ＜Ｖｃ(Li)＋Ｖｂａｒ」との条件を満足できなくなりリチウム蓄電池３０が充電されてしまうことが懸念される。そこで（４）の場合には、鉛蓄電池２０への充電よりも優先してリチウム蓄電池３０の放電を実施すべく、「Ｖｒｅｇ＜Ｖｃ(Li)＋Ｖｂａｒ」となるよう設定電圧Ｖｒｅｇを制御する。例えば、（２）の場合と同様にしてＶｒｅｇ＝Ｖｃ(Pb)となるよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御すればよい。

したがって、（４）の場合に上記制御を実施すると、鉛蓄電池２０への充電は実施されないままリチウム蓄電池３０の放電が実施され、図６中の（７）の状態に以降することとなる。

また、（６）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２へ放電させる。鉛蓄電池２０はリチウム蓄電池３０に比べて容量が遥かに大きいので、（６）の場合に上記制御によりリチウム蓄電池３０への充電及び鉛蓄電池２０からの放電を開始させると、リチウム蓄電池３０の方が鉛蓄電池２０よりも先に適正範囲内になる可能性が高い。その場合には、図６中の（８）の状態に以降することとなる。

また、（５）の場合には、（２）の場合と同様にしてＶｒｅｇ＝Ｖｃ(Pb)となるよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、鉛蓄電池２０から充電及び放電がなされないようにして、適正範囲内にあるＳＯＣ(Pb)を維持させる。ちなみに、上記（６）では、設定電圧Ｖｒｅｇを予め設定された値（１２．５Ｖ）に制御している。

次に、ＳＯＣ(Li)＝Ｗ２となる（７）（８）の場合について説明する。これらの場合には、リレー６０をオフ作動させることで、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０への充電を回避させるとともに、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３への放電も回避させる。これにより、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)は適正範囲内に維持される。また、これら（７）（８）の場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させることで、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０のうち電圧の高い方から、定電圧要求電気負荷４３へ電力供給させる。

そして、（７）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより高くする（例えばＶｒｅｇ＝１４Ｖ）ことで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させ、これにより（９）の状態へ以降させる。なお、（７）の場合には、一般電気負荷４２及び定電圧要求電気負荷４３へはオルタネータ１０から電力供給されることとなる。

また、（８）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２及び定電圧要求電気負荷４３へ放電させ、これにより（９）の状態へ以降させる。

以上により、上述した（１）〜（８）の状態時に図６の適正化制御を実行することで、両ＳＯＣ(Pb)(Li)を（９）に示す適正範囲Ｗ１,Ｗ２内にすることができる。

次に、図４のステップＳ５０で実行する最適正化制御について、図７を用いて説明する。

図７の横軸はＳＯＣ(Li)を示し、縦軸はＳＯＣ(Pb)を示す。リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)に関し、図中の（１０）（２０）（３０）はＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２内にあるものの最適正範囲Ｗ２０よりも低い場合（ＳＯＣ(Li)＜Ｗ２０）、（４０）（５０）（６０）はＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２内にあるものの最適正範囲Ｗ２０よりも高い場合（ＳＯＣ(Li)＞Ｗ２０）、（７０）（８０）（９０）はＳＯＣ(Li)が最適正範囲Ｗ２０内である場合（ＳＯＣ(Li)＝Ｗ２０）を示す。

また、鉛蓄電池２０のＳＯＣ(Pb)に関し、図中の（１０）（４０）（７０）はＳＯＣ(Pb)が適正範囲Ｗ１内にあるものの最適正範囲Ｗ１０よりも低い場合（ＳＯＣ(Pb)＜Ｗ１０）、（３０）（６０）（８０）はＳＯＣ(Pb)が適正範囲Ｗ１内にあるものの最適正範囲Ｗ１０よりも高い場合（ＳＯＣ(Pb)＞Ｗ１０）、（２０）（５０）（９０）はＳＯＣ(Pb)が最適正範囲Ｗ１０内である場合（ＳＯＣ(Pb)＝Ｗ１０）を示す。したがって、図４のステップＳ３０では、（９０）の場合に最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０内であると肯定判定し、（１０）〜（８０）の場合に最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０内でないと否定判定する。

先ず、ＳＯＣ(Li)＜Ｗ２０となる（１０）（２０）（３０）の場合について説明する。これらの場合には、図６（１）（２）（３）の場合と同様の制御を実施する。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させることでオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる。

また、（１０）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより高くする（例えばＶｒｅｇ＝１４Ｖ）ことで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させる。（３０）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２へ放電させる。（２０）の場合には、その都度変化していく鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃと一致させるよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、鉛蓄電池２０から充電及び放電がなされないようにして、適正範囲内にあるＳＯＣ(Pb)を維持させる。ちなみに、上記（１０）（２０）では、設定電圧Ｖｒｅｇを予め設定された値（１４Ｖ又は１２．５Ｖ）に制御している。

次に、ＳＯＣ(Li)＞Ｗ２０となる（４０）（５０）（６０）の場合について説明する。これらの場合には、図６（４）（５）（６）の場合と同様の制御を実施する。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させることで、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０への充電を回避させる。また、リレー６０をオン作動させることでリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電させる。

また、（４０）の場合には、鉛蓄電池２０への充電よりも優先してリチウム蓄電池３０の放電を実施すべく、「Ｖｒｅｇ＜Ｖｃ(Li)＋Ｖｂａｒ」となるよう設定電圧Ｖｒｅｇを制御する。これにより、鉛蓄電池２０への充電は実施されないままリチウム蓄電池３０の放電が実施され、図７中の（７０）の状態に以降することとなる。（６０）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２へ放電させる。（５０）の場合には、（２０）の場合と同様にしてＶｒｅｇ＝Ｖｃ(Pb)となるよう設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、鉛蓄電池２０から充電及び放電がなされないようにして、適正範囲内にあるＳＯＣ(Pb)を維持させる。ちなみに、上記（６０）では、設定電圧Ｖｒｅｇを予め設定された値（１２．５Ｖ）に制御している。

次に、ＳＯＣ(Li)＝Ｗ２０となる（７０）（８０）の場合について説明する。これらの場合には、図６（７）（８）と同様の制御を実施する。すなわち、リレー６０をオフ作動させることで、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０への充電を回避させるとともに、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３への放電も回避させる。これにより、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)は適正範囲内に維持される。また、これら（７０）（８０）の場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させることで、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０のうち電圧の高い方から、定電圧要求電気負荷４３へ電力供給させる。

また、（７０）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより高くする（例えばＶｒｅｇ＝１４Ｖ）ことで、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させ、これにより（９）の状態へ以降させる。また、（８０）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃより低くする（例えばＶｒｅｇ＝１２．５Ｖ）ことで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２及び定電圧要求電気負荷４３へ放電させ、これにより（９０）の状態へ以降させる。

以上により、上述した（１０）〜（８０）の状態時に図７の最適正化制御を実行することで、両ＳＯＣ(Pb)(Li)を（９）に示す最適正範囲Ｗ１０,Ｗ２０内にすることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果〔１〕〜〔１６〕が得られるようになる。

〔１〕ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１，Ｗ２から外れた場合（図６の（１）〜（８）の場合）には、図６の適正化制御に基づきＭＯＳ−ＦＥＴ５０、リレー６０及びレギュレータ１１の作動を制御するので、両ＳＯＣ(Pb)(Li)を（９）に示す適正範囲Ｗ１,Ｗ２内にすることを速やかに実現できる。よって、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１，Ｗ２から外れることに起因した、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の早期劣化を抑制できる。

〔２〕本実施形態では、特願２００９−２２３９４７による先願発明の構成に対し、リチウム蓄電池３０に対する通電及び遮断を切り替えるリレー６０を追加している。これによれば、図６（７）の場合のように、オルタネータ１０から鉛蓄電池２０へ充電させることと、リチウム蓄電池３０への充電を回避させることとの両立を、リレー６０をオフ作動させることで実現できる。すなわち、鉛蓄電池２０へ充電させるべく設定電圧Ｖｒｅｇを高くすることに起因して、Ｖｒｅｇ−Ｖｂａｒ＞Ｖｃ(Li)になったとしても、リレー６０をオフ作動させることでリチウム蓄電池３０への充電回避を実現できる。

〔３〕ＳＯＣ(Li)＞適正範囲Ｗ２かつＳＯＣ(Pb)＜適正範囲Ｗ１である場合（図６（４）参照）には、鉛蓄電池２０への充電とリチウム蓄電池３０からの放電とを同時に実施することは困難である。このような図６（４）の場合に、先ずはリチウム蓄電池３０を放電させて過充電状態を解消させて図６（７０）の状態にし、その後、鉛蓄電池２０を充電させるので、リチウム蓄電池３０を速やかに適正範囲Ｗ２内に戻すことができ、ひいては、回生電力を回収できない状態を速やかに回避できる。

〔４〕ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１，Ｗ２内である場合であっても、最適正範囲Ｗ１０，Ｗ２０から外れている場合（図７の（１０）〜（８０）の場合）には、図７の最適正化制御に基づきＭＯＳ−ＦＥＴ５０、リレー６０及びレギュレータ１１の作動を制御するので、両ＳＯＣ(Pb)(Li)を（９０）に示す最適正範囲Ｗ１０,Ｗ２０内にすることを速やかに実現できる。よって、ＳＯＣ(Pb)及びＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ１，Ｗ２から外れる頻度を低減させることができる。

〔５〕ＳＯＣ(Li)＞最適正範囲Ｗ２０かつＳＯＣ(Pb)＜最適正範囲Ｗ１０である場合（図７（４０）参照）には、鉛蓄電池２０への充電とリチウム蓄電池３０からの放電とを同時に実施することは困難である。このような図７（４０）の場合に、先ずは鉛蓄電池２０を充電させて図７（５０）の状態にし、その後、リチウム蓄電池３０を放電させるので、ＳＯＣ(Pb)を速やかに上昇させることができ、ひいてはエンジンを自動停止してアイドルストップさせる機会を増大できる。

〔６〕鉛蓄電池２０の電圧特性Ａ１に対して上記条件（ａ）（一致ポイントＶｄｓが存在する（ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオフ作動時にはＶｄｓ’が存在する））を満たすようリチウム蓄電池３０電圧特性Ａ２を作り込んでいる。これにより、放電時において、鉛蓄電池２０の適正範囲Ｗ１での端子電圧Ｖｄ(Pb)と、リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２での端子電圧Ｖｄ(Li)とは、図２（ａ）に示すようにほぼ一致し、両蓄電池間にて大きな電位差は生じなくなる。よって、従来必要となっていたＤＣＤＣコンバータを廃止し、かつ、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させたとしても、両蓄電池２０，３０のうち電圧の高い電池から低い電池へ流れ込む電流量を極少量にできるので、従来必須となっていたＤＣＤＣコンバータを不要にしつつも、それぞれの電池２０，３０が過充電状態や過放電状態になるおそれを抑制できる。よって、ＤＣＤＣコンバータを廃止できる分、十分なコストダウンを実現できる。

〔７〕電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｂ）（一致ポイントＶｄｓ’の上限側でＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、リチウム蓄電池３０を適正範囲Ｗ２内で一致ポイントＶｄｓ’よりも多く充電した状態では、鉛蓄電池２０よりも開放電圧が高くなっているリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電されることとなる。よって、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電される機会が増えるため、頻繁な放電（累積放電量）に対する耐久性の低い鉛蓄電池２０からの累積放電量を低減できるので、鉛蓄電池２０の劣化を抑制できる。

〔８〕電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｃ）（最大充電電流時にＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむことにより、以下の理由によって、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０で充電される機会を増やすことができる。よって、回生電力の回収量を増大できる。

仮に、リチウム蓄電池３０を廃止して鉛蓄電池２０で回生電力を充電しようとすると、図３に示すように鉛蓄電池２０の内部抵抗２２はリチウム蓄電池３０の内部抵抗３２より大きいので、充電電流がＩａにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Pb)は設定電圧Ｖｒｅｇに達してしまい、充電できなくなってしまう。これに対し、本実施形態にかかるリチウム蓄電池３０は、充電電流が最大になった時であってもＶｃ(Li)＜Ｖｒｅｇを満たすので、充電が可能である。図３の例では、充電電流が最大充電電流Ｉｍａｘよりも大きいＩｂにまで上昇した時点で端子電圧Ｖｃ(Li)が設定電圧Ｖｒｅｇに達する。

〔９〕電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｄ）（一致ポイントＶｄｓ’の下限側でＶｄ(Li)＜Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、リチウム蓄電池３０から優先的に電気負荷４０へ放電した結果、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’よりも低下してくると、リチウム蓄電池３０に替わって鉛蓄電池２０から電気負荷４０へ放電されることとなる。しかも、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込むこととなり、リチウム蓄電池３０が充電されてＳＯＣが一致ポイントＶｄｓ’に向けて引き上げられることとなる。よって、リチウム蓄電池３０が過放電になることを抑制できる。

〔１０〕電圧特性Ａ１に対して上記条件（ｅ）（一致ポイントＶｄｓ’より上限側の範囲が下限側の範囲よりも広い）を満たすよう電圧特性Ａ２を作りこむ。これによれば、上記条件（ｂ）によるＶｄ(Li)＞Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒとなる範囲を十分に広く確保できるので、リチウム蓄電池３０から優先的に放電される機会を十分に増やすことができ、鉛蓄電池２０の劣化抑制の効果を向上できる。

〔１１〕本実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることにより、その寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒの分だけ、両電池２０，３０の開放電圧が一致するポイントが下限側にシフトする（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）。換言すれば、鉛蓄電池２０の電圧特性線Ａ１は見かけ上、図２（ｂ）中の一点鎖線に示す如く低電圧側にシフトすることとなる。そのため、リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２(Li)のうちポイントＶｄｓ’より上限側の領域（放電領域Ｗ２ｄ）を符号Ｗ２ｄ’に示すように拡大することができ、ひいては、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ放電される機会を増やすことができる。

〔１２〕ここで、車両に搭載される各種電気負荷４１〜４３の中でも、スタータモータ４１が要する電力は桁違いに大きい。このように電力の大きい電気負荷に対してリチウム蓄電池３０から電力供給しようとすると、鉛蓄電池２０に比べて高価なリチウム蓄電池３０の小容量化の妨げとなる。そこで本実施形態では、消費電力の大きいスタータモータ４１への電力供給を鉛蓄電池２０に分担させて、リチウム蓄電池３０の小容量化を図っている。そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の寄生ダイオード５１の向きを、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ電流を流す向きが順方向となるよう配置するので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを阻止できる。しかも、スタータモータ４１の作動期間中にはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ電流が流れ込むことを確実に阻止できる。

〔１３〕オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるので、寄生ダイオード５１をバイパスして発電電流をリチウム蓄電池３０へ流して充電させることとなる。よって、寄生ダイオード５１の障壁電圧Ｖｂａｒによる損失を無くすことができるので、オルタネータ１０で発電した電力の損失を低減できる。特に、回生電力によりリチウム蓄電池３０へ充電させる時にオン作動させるので、回生時の大電流が寄生ダイオード５１を流れることによる電力ロスを低減できる点で優れている。

〔１４〕リチウム蓄電池３０の正極材料及び負極材料の組み合わせとして、正極にリン酸鉄リチウム、負極にグラファイトを採用することによって上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにすると、正極材料であるリン酸鉄リチウムの内部抵抗が他の材料に比べて大きいため、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにするためには電極面積を大きくせざるを得ない。この問題に対し本実施形態では、正極材料にはコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム化合物等を用い、負極材料にはチタン酸リチウムを採用するので、電極面積を小さくしつつ条件（ａ）（ｂ）（ｃ）を満たすようにでき、リチウム蓄電池３０の小型化及びコストダウンを図ることができる。

但し、負極材料にチタン酸リチウムを用いると、負極材料にグラファイトを用いた場合に比べて、両電池の開放電圧が一致するポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題が新たに生じるが、この問題に対しては、上述の如くＭＯＳ−ＦＥＴ５０を備えることによりポイントを下限側にずらす（Ｖｄｓ→Ｖｄｓ’）ことで解消できる。したがって、本実施形態によれば、ポイントＶｄｓが上限側に位置してしまうといった問題を解消することと、電極面積を小さくできることとの両立を図ることができる。

〔１５〕定電圧要求電気負荷４３への電力供給はリチウム蓄電池３０が分担し、スタータモータ４１への電力供給は鉛蓄電池２０が分担する。そして、鉛蓄電池２０からスタータモータ４１へ電力供給している期間中、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、定電圧要求電気負荷４３へは電圧変動の小さい安定した電力を供給できる。

〔１６〕本実施形態では、本発明にかかる第１開閉手段及び整流手段をＭＯＳ−ＦＥＴ５０により具現化している。そのため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０がその内部構造上必然的に有する寄生ダイオード５１を整流手段として利用できるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０とは別にダイオード（整流手段）を備えさせることを不要にできる。

（第２実施形態）
図８に示す本実施形態では、図１に示す構成に加え、オルタネータ１０と鉛蓄電池２０との間に電気接続されて鉛蓄電池２０に対する通電及び遮断を切り替えるリレー６１（第３開閉手段）を備える。当該リレー６１には、第２開閉手段（リレー６０）と同様の電磁リレーを採用することが望ましい。なお、リレー６１のオン作動（通電作動）とオフ作動（遮断作動）とは、マイコン７０により切り替えられるよう制御される。

また、本実施形態においても図４及び図５と同様の制御を実施する。但し、図６に示す適正化制御を実施するにあたり、（４）（５）（６）の場合については異なる制御を実施するので、以下、その相違点について図９を用いて説明する。

図９は、本実施形態にかかる適正化制御の内容を示す図であり、（１）（２）（３）（７）（８）（９）の場合にはリレー６１をオン作動させ、リレー６０、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及び設定電圧Ｖｒｅｇの制御については図６と同様に制御する。よって、図６の場合と同様の機能が発揮される。

一方、（４）（５）（６）の場合には、リレー６１をオフ作動させることで、鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２への電力供給を遮断させる。そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させることで、一般電気負荷４２へはリチウム蓄電池３０から電力供給させる。このように、リレー６１を備える本実施形態によれば、リレー６１をオフ作動させることで鉛蓄電池２０から一般電気負荷４２への電力供給を遮断させることができるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させることでリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ放電することを実現できる。よって、リチウム蓄電池３０の放電を促進させることができ、過充電状態になっているリチウム蓄電池３０を迅速に適正範囲Ｗ２内にすることができる。

なお、これら（４）（５）（６）の場合には、設定電圧Ｖｒｅｇを、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)よりも低くなるよう制御する。これにより、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ電流が流れ込んで充電されてしまうことを回避する。例えば設定電圧Ｖｒｅｇを、ＳＯＣ(Li)が適正範囲Ｗ２の下限である時の端子電圧Ｖｃ(Li)よりも高い値（例えば１１．８Ｖ）に設定すればよい。

以上により、リレー６１を備える本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加え、過充電状態となっているリチウム蓄電池３０からの放電を促進させることができる、といった効果が発揮される。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、アイドルストップ機能を有する車両に本発明を適用させたものであるが、本実施形態では、アイドルストップ機能を有していない車両に本発明を適用させたものである。

そして、上記第１実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続しているが、図１０に示す本実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続している。これにより、車両に搭載された電気負荷４１，４２，４３のうち鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０から電力供給される全ての電気負荷が、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側へ電気接続されることとなる。

これによれば、オルタネータ１０、レギュレータ１１、各種電気負荷４１，４２，４３及び鉛蓄電池２０を備えて構成される既存の車載電源装置（図８中の１点鎖線に示す構成）に、リチウム蓄電池３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０を追加するだけで、鉛蓄電池２０にリチウム蓄電池３０を並列接続した車載電源装置に変更することができる。

つまり、上記第１実施形態にかかる車載電源装置の場合には、既存の定電圧要求電気負荷４３の電力供給配線を付け替える作業を要するが、本実施形態にかかる車載電源装置の場合には、前記配線の付け替え作業を不要にできる。よって、既存の車載電源装置に対してハード的に設計変更が要求される変更点を少なくできる。

なお、図１０に示す本実施形態のハード構成においても、上記第１実施形態と同様の適正化制御及び最適正化制御を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。

（第４実施形態）
図１１に示す本実施形態では、上記各実施形態にかかるＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替え、互いに並列接続された電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用している。この場合、電磁リレー５２Ｒが第１開閉手段に相当し、ダイオード５１ａが整流手段に相当する。なお、寄生ダイオード５１が障壁電圧Ｖｂａｒを有するのと同様にして、ダイオード５１ａも障壁電圧Ｖｂａｒを有する。

電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ流れる電流をマイコン７０によりオンオフ制御することで、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａの作動を制御する。本実施形態では、電磁コイル５２ｂへ電流を流すと、電磁力によりスイッチ部５２ａがオン作動して、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０を通電させる。一方、電磁コイル５２ｂへの電流を遮断すると、スイッチ部５２ａがオフ作動して、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電を遮断させる。

なお、図１１に示す本実施形態のハード構成においても、上記第１実施形態と同様の適正化制御及び最適正化制御を実施する。したがって、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の作用及び効果が発揮される。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した第１実施形態と、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した本実施形態とでは、以下に説明する長所と短所がある。

すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、１つの電子部品で第１開閉手段及び整流手段を構成できるので、電磁リレー５２Ｒ及びダイオード５１ａを採用した場合に比べて、部品点数を低減できるとともに、小型化を図ることができる。また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、電磁リレー５２Ｒを採用した場合に比べて、マイコン７０による作動指令（ゲート電圧又は励磁電流）の出力に対する半導体スイッチ部５２の作動の応答性を高めることができる。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用した場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０の制御端子（ゲート端子）と被制御端子（ソース端子及びドレイン端子）とは絶縁状態になっていないので、制御端子へ印加する作動電圧は、被制御端子の電圧に制御電圧を上積みした電圧としなければならず、高電圧となるのが一般的である。よって、作動電圧用に高電圧を作成する回路（図示せず）が必要となる。これに対し、電磁リレー５２Ｒを採用した場合には、電磁リレー５２Ｒのスイッチ部５２ａと電磁コイル５２ｂとは絶縁状態になっているので、電磁リレー５２Ｒの電磁コイル５２ｂへ印加する作動電圧には高電圧が要求されない。よって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に要求される作動電圧用の高電圧作成回路を不要にでき、ひいてはマイコン７０によるオンオフ制御を簡素にできる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態にかかる図７の最適化制御では、設定電圧Ｖｒｅｇを、予め設定された値に制御、或いは鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃと一致させるよう制御している。これに対し本実施形態では、図５のステップＳ６３で実施されるＳＯＣ(Pb)維持制御と同様にして、ＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、ＳＯＣ(Pb)を最適正範囲Ｗ１０にするようにしてもよい。

但しこの可変制御を実施する時の設定電圧Ｖｒｅｇの上限は、ＳＯＣ(Pb)が低いほど高く設定することが望ましい。例えば、（１０）の場合には上限を１４Ｖ、（２０）の場合には１３．５Ｖ、（３０）（６０）（８０）の場合には１２．５Ｖに設定する。なお、（１０）（２０）（３０）の状態では、リチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｃ(Li)は鉛蓄電池２０の端子電圧Ｖｃ(Pb)に比べて十分に低くなっている筈なので、ＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御しておけば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びリレー６０をオン作動させているので、前記上限の値に拘わらずオルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電されることとなる。

また、（４０）の場合には、図６（４）の場合と同様にして、鉛蓄電池２０へ充電させることとリチウム蓄電池３０を放電させることとを同時に実施することは困難である。そして、（４）の場合には鉛蓄電池２０への充電より優先してリチウム蓄電池３０を放電させていたのに対し、（４０）の場合には、リチウム蓄電池３０の放電より優先して鉛蓄電池２０へ充電させる。

上記優先の趣旨を以下に説明する。（４０）の場合には、ＳＯＣ(Li)が最適正範囲Ｗ２０外であるものの、適正範囲Ｗ２内ではあるので、リチウム蓄電池３０を放電させる緊急性が（４）の場合に比べて低い。一方、ＳＯＣ(Pb)が所定値以下であるとエンジンを自動停止させるアイドルストップ条件を満たさなくなり、アイドルストップの頻度が低下するといった不具合が生じる。そこで上記（４０）の場合には、緊急性の低いリチウム蓄電池３０の放電よりも優先して鉛蓄電池２０を充電させることで、アイドルストップ頻度上昇を図っている。

また、これら（４０）（５０）（６０）の場合についても（１０）（２０）（３０）の場合と同様にして、ＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、ＳＯＣ(Pb)を最適正範囲Ｗ１０にする。但しこの可変制御を実施する時の設定電圧Ｖｒｅｇの上限を、Ｖｄ(Pb)−Ｖｂａｒ＞Ｖｄ(Li)とならないように設定することで、リチウム蓄電池３０への充電回避を図っている。ＳＯＣ(Pb)が低いほど前記上限を高く設定し、例えば（４０）の場合には上限を１４Ｖ、（５０）の場合には１３．５Ｖ、（６０）の場合には１２．５Ｖに設定することが望ましい。

また、（７０）（８０）の場合についても（１０）（２０）（３０）の場合と同様にして、ＳＯＣ(Pb)に応じて設定電圧Ｖｒｅｇを可変制御することで、ＳＯＣ(Pb)を最適正範囲Ｗ１０にする。なお、この可変制御を実施する時の設定電圧Ｖｒｅｇの上限は、（７０）の場合には１４Ｖ、（８０）の場合には１２．５Ｖに設定する。

（第６実施形態）
本実施形態では、前記最適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記最適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記最適正範囲よりも低い場合には、前記第１残存容量が前記最適正範囲内にまで上昇するまでの期間、前記設定電圧を、前記鉛蓄電池の端子電圧よりも高くすることで、前記発電機から前記鉛蓄電池へ充電させ、かつ、前記第２開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を回避させる。

そしてその後、前記第１残存容量が前記最適正範囲内にまで上昇した以降は、前記第２開閉手段を通電することで前記第２蓄電池を放電させ、かつ、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧に一致させるように制御するとともに前記第１開閉手段を遮断することで前記鉛蓄電池からの充放電を抑制させることを特徴とする。

ここで、発電機、発電制御手段、鉛蓄電池、第２蓄電池、第１開閉手段、整流手段、第２開閉手段及び第３開閉手段を備えた構成では、過放電状態の鉛蓄電池へ充電させることと、過充電状態の第２蓄電池から放電させることとを同時に実施しようとすると、以下の問題が懸念される。すなわち、鉛蓄電池へ充電させるべく設定電圧を高くすると、整流手段を通じて発電電力が第２蓄電池へ流れ込んで、第２蓄電池が充電されてしまう。

そこで本実施形態にかかる最適正化制御手段では、第２蓄電池のＳＯＣが最適正範囲よりも高くかつ鉛蓄電池のＳＯＣが最適正範囲よりも低い場合（図７（４０）参照）において、先ずは鉛蓄電池を充電させて第１残存容量を上昇させ、その後、第２蓄電池を放電させて最適正範囲にしている。要するに、両蓄電池が最適正範囲外にある場合において、鉛蓄電池を最適正範囲内に戻すよう充電することを、第２蓄電池を最適正範囲内に戻すよう放電させることよりも優先させている。

ここで、エンジンを自動停止させるアイドルストップ制御においては、第１残存容量が所定値以下である場合には自動停止を禁止させるのが一般的である。この点を鑑みた本実施形態では、上述の如く鉛蓄電池の充電を第２蓄電池の放電よりも優先させるので、鉛蓄電池のＳＯＣ（第１残存容量）を速やかに上昇させることができる。よって、エンジンを自動停止させる機会の増大を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に温度センサ（温度検出手段）を備え、温度センサにより検出された温度が上限温度を超えて高くなった場合には、上述した適正化制御及び最適正化制御よりも優先して、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通電させる。これによれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通電させることにより、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０が熱損傷することを防止できる。

但し、このようにＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通電させた場合、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との電気接続に障壁電圧Ｖｂａｒがなくなるため、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０への充電が促進されて、リチウム蓄電池３０が過充電となることが懸念される。そこで、上述の如くＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通電させた場合には、リレー６０を遮断させることで、リチウム蓄電池３０の過充電を回避させることが望ましい。

・上記各実施形態では、適正化制御及び最適正化制御の両方を実施しているが、少なくとも適正化制御を実施すれば、最適正化制御については実施させずに制御の簡素化を図るようにしてもよい。つまり、第１実施形態では図５の通常制御を最適正範囲Ｗ１０,Ｗ２０内にある場合（図７（９０）の場合）に実施させているが、当該通常制御を、適正範囲Ｗ１,Ｗ２内にある場合（図６（９）の場合）に実施させる。

・上記各実施形態では、適正化制御を実施するにあたり、設定電圧Ｖｒｅｇを予め設定された値に固定（例えば図６の（１）の場合には１４Ｖに固定）しているが、鉛蓄電池２０の端子電圧に応じて値に可変制御してもよい。

・上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１への通電と遮断を切り替える開閉手段としてＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に替えて、ＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチ（電界効果トランジスタ）を採用してもよい。但し、ＩＧＢＴはＭＯＳ−ＦＥＴと異なり、スイッチ部の通電電流が寄生ダイオードの順方向と反対の向きにしか流れないので、寄生ダイオードの障壁電圧による損失を低減するには、別のバイパス手段を用意する必要がある。それに対し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を採用すれば、上記バイパス手段を不要にできる点で有利である。

・上記各実施形態では、電圧特性Ａ２となる第２蓄電池として非水電解液系のリチウム蓄電池３０を採用しているが、本発明の第２蓄電池はリチウム蓄電池３０に限定されるものではなく、少なくとも上記条件（ａ）〜（ｅ）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。

・上記各実施形態では、リチウム蓄電池３０の適正範囲Ｗ２の下限値（３５％）よりも上限側に一致ポイントＶｄｓ’が存在しているが、当該下限値に一致ポイントＶｄｓ’が存在していてもよい。

・上記各実施形態では、回生機能を有する車両を対象としているが、回生機能を有していない車両にも本発明を適用することができる。但し、回生機能を有する車両においては、回生による充電が頻繁に行われることとなるので、「耐久性の低い鉛蓄電池２０への累積充電量を低減して鉛蓄電池２０の劣化を抑制する」といった効果が好適に発揮される。

１０…オルタネータ（発電機）、１１…レギュレータ（発電制御手段）、２０…鉛蓄電池、３０…リチウム蓄電池（第２蓄電池）、５１…ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオード（整流手段）、５１ａ…ダイオード（整流手段）、５２…ＭＯＳ−ＦＥＴの半導体スイッチ部（第１開閉手段）、５２Ｒ…電磁リレー（第１開閉手段）、６０…リレー（第２開閉手段）、６１…リレー（第３開閉手段）、Ｓ２０…適正化制御手段、Ｓ５０…最適正化制御手段、Ｓ６２…回生制御手段。

Claims (18)

1. 回生エネルギによる回生発電が可能な発電機と、
   前記発電機から出力される電力の電圧を設定電圧に可変制御する発電制御手段と、
   前記発電機に電気接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能な鉛蓄電池と、
   前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続され、前記発電制御手段により制御された前記設定電圧の電力を充電可能であり、かつ、前記鉛蓄電池に比べて出力密度又はエネルギ密度の高い第２蓄電池と、
   前記発電機及び前記鉛蓄電池と前記第２蓄電池との間に電気接続され、前記発電機と前記第２蓄電池との通電及び遮断を切り替える第１開閉手段と、
   前記第１開閉手段と並列接続され、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へ電流を流す向きが順方向となるよう配置されるとともに前記順方向に流れる電流に対して障壁電圧を有する整流手段と、
   前記第１開閉手段と前記第２蓄電池との間に電気接続されて前記第２蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第２開閉手段と、
   前記鉛蓄電池の残存容量である第１残存容量及び前記第２蓄電池の残存容量である第２残存容量が各々の適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御する適正化制御手段と、
   を備えることを特徴とする車載電源装置。
2. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段を通電することで前記発電機から前記第２蓄電池へ充電させることを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
3. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より高くすることで、前記発電機から前記鉛蓄電池へ充電させることを特徴とする請求項２に記載の車載電源装置。
4. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載電源装置。
5. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも低く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲内である場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧に一致させるように制御することで前記鉛蓄電池からの充放電を抑制させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の車載電源装置。
6. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲内であり、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第２開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を回避させ、かつ、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧よりも低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車載電源装置。
7. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲内であり、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第２開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を回避させ、かつ、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧よりも高くすることで前記発電機から前記鉛蓄電池へ充電させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の車載電源装置。
8. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第１開閉手段を遮断することで前記発電機から前記第２蓄電池への充電を抑制させ、かつ、前記第２開閉手段を通電することで前記第２蓄電池を放電させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載電源装置。
9. 前記適正化制御手段は、
   前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも低い場合には、前記第２残存容量が前記適正範囲内にまで低下するまでの期間、前記設定電圧を、前記鉛蓄電池の端子電圧以上に、かつ、前記第２蓄電池の端子電圧に前記障壁電圧を加算した値よりも低くすることで、前記鉛蓄電池からの放電を回避させつつ前記第２蓄電池を放電させることを特徴とする請求項８に記載の車載電源装置。
10. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧より低くすることで前記鉛蓄電池を放電させることを特徴とする請求項８又は９に記載の車載電源装置。
11. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高く、かつ、前記第１残存容量が前記適正範囲内である場合には、前記設定電圧を前記鉛蓄電池の端子電圧に一致させるように制御することで前記鉛蓄電池からの充放電を抑制させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の車載電源装置。
12. 前記発電機と前記鉛蓄電池との間に電気接続されて前記鉛蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第３開閉手段を備え、
    前記適正化制御手段は、前記鉛蓄電池の残存容量である第１残存容量及び前記第２蓄電池の残存容量である第２残存容量が各々の前記適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段、前記第２開閉手段及び前記第３開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の車載電源装置。
13. 前記発電機と前記鉛蓄電池との間に電気接続されて前記鉛蓄電池に対する通電及び遮断を切り替える第３開閉手段を備え、
    前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記第２開閉手段を通電することで前記第２蓄電池を放電させ、かつ、前記第３開閉手段を遮断しつつ前記第１開閉手段を通電することで、前記第１開閉手段に対して前記鉛蓄電池の側にも前記第２蓄電池から放電させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車載電源装置。
14. 前記適正化制御手段は、前記第２残存容量が前記適正範囲よりも高い場合には、前記設定電圧を前記第２蓄電池の端子電圧より低くすることで前記発電機から前記第２蓄電池へ充電されることを回避させることを特徴とする請求項１３に記載の車載電源装置。
15. 前記発電機により回生発電された電力を前記第２蓄電池へ回生充電させるべく、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段をともに通電させる回生制御手段を備え、
    前記発電機が回生発電可能な状態であっても、前記第１残存容量及び前記第２残存容量の少なくとも一方が前記適正範囲でなければ、前記回生制御手段による前記回生充電よりも優先して、前記適正化制御手段による制御を実施することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の車載電源装置。
16. 前記適正範囲の中に、前記第１残存容量及び前記第２残存容量が最適となる範囲として最適正範囲を設定しておき、
    前記第１残存容量及び前記第２残存容量が前記適正範囲内かつ前記最適正範囲外である場合には、前記第１残存容量及び前記第２残存容量が各々の前記最適正範囲内になるよう、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段の作動状態と、前記発電制御手段による前記設定電圧とを制御する最適正化制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の車載電源装置。
17. 前記発電機により回生発電された電力を前記第２蓄電池へ回生充電させるべく、前記第１開閉手段及び前記第２開閉手段をともに通電させる回生制御手段を備え、
    前記第１残存容量及び前記第２残存容量の少なくとも一方が前記最適正範囲でない場合であっても、前記発電機が回生発電可能な状態であれば、前記最適正化制御手段による制御よりも優先して前記回生制御手段による前記回生充電を実施することを特徴とする請求項１６に記載の車載電源装置。
18. 前記整流手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
    前記温度検出手段により検出された温度が上限温度を超えて高くなった場合には、前記第１開閉手段を通電させ、かつ、前記第２開閉手段を遮断することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の車載電源装置。

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