JP6658314B2 - 車両用電源システムおよび自動車 - Google Patents

Description

本発明は車両用電源システムおよび自動車に係り、特に、オルタネータから供給される電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な蓄電デバイスを備えた車両用電源システムおよび該車両用電源システムを備えた自動車に関する。

従来、例えば、普通ガソリン車等では、オルタネータから供給される電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な蓄電デバイスが広く実用に供されている。普通ガソリン車は、制動時を除く走行中にオルタネータから供給される電力を鉛蓄電池等の蓄電デバイスに充電する。近年、このようなガソリン車において、二酸化炭素排出抑制の観点から、アイドリングストップ・システム機能（ＩＳＳ機能）を有する車両（ＩＳＳ車）が徐々に増加している。ＩＳＳ車では、車両停止時にエンジンを停止し、その間のランプや電装機器等の補機への電力供給はすべて蓄電デバイスで賄い、さらに、アイドリングストップ後のスタート時には蓄電デバイスに蓄電された電力でスタータ（セルモータ）を駆動させてエンジンを始動する。従って、ＩＳＳ車では、車両停止時にエンジンを停止するため、普通ガソリン車と比べて燃費が向上する。

近時、燃費改善のニーズはとりわけ高く、燃費効率の高い車両が大幅に販売台数を伸ばしている。このような実情に則して、自動車（製造）会社では、制動時にオルタネータから供給される回生電力で蓄電デバイスを充電するオルタネータ回生車両の開発が進められている。このようなオルタネータ回生車両の中には、上述したＩＳＳ機能を有する車両も含まれ、そのような車両はμＨＥＶまたはマイクロハイブリッドと呼ばれることもある。オルタネータ回生車両では、普通ガソリン車で熱消費されていた、オルタネータから制動時に供給される回生電力で蓄電デバイスを充電し、制動時を除く走行中は原則的にオルタネータの動作を停止してオルタネータを作動させるためのエンジンによるガソリン消費を低減させる。

上述したガソリン車、ＩＳＳ車、オルタネータ回生車両では、鉛蓄電池等の蓄電デバイスが、電源システムを構成するキーデバイスとして採用されている。昨今では、複数の蓄電デバイスを有する複合蓄電デバイスも市場に現れ始めている。例えば、特許文献１には、鉛蓄電池で構成された第１電源とキャパシタで構成された第２電源とを有する複合蓄電デバイスを採用し、エンジン停止時に第２電源（キャパシタ）から第１電源（鉛蓄電池）に放電することで、第２電源の自己放電および自己放電に伴う暗電流を低減させる車両用電源システムが開示されている。

このような車両用電源システムでは、一般に、エンジン停止時（車両駐車時又はアイドリングストップ時）に蓄電デバイスから数十〜数百［ｍＡ］の暗電流が放電負荷に流れる。放電負荷の中には、例えば計時機能等を有する補機も含まれるため、そのような機能を維持するために、充放電休止中であっても蓄電デバイスから放電負荷に暗電流が流される。

特開２０１５−００９７９２号公報（図１、段落「００４９」参照）

ところで、例えば鉛蓄電池の場合、充電状態では正極活物質がＰｂＯ_２、負極活物質がＰｂであり、放電されると両極活物質が電解液の希硫酸と反応しＰｂＳＯ_４となる。このとき、鉛蓄電池が暗電流等の微小電流で放電されると、ＰｂＳＯ_４の粗大化が起こる。充電時にはＰｂＳＯ_４の表面から反応していくが、粗大化したＰｂＳＯ_４は内側まで反応が進まず充電されてもＰｂＳＯ_４が残存してしまう。この現象はサルフェーションと呼ばれ、蓄電デバイスの充電性能低下の原因となる。

一方、特許文献１の技術において、第１電源（鉛蓄電池）に着目すると、エンジン停止時に第２電源（キャパシタ）が鉛蓄電池の電圧までしか放電できないため、第２電源（キャパシタ）から鉛蓄電池への放電時間が短く、鉛蓄電池から放電負荷への長時間に亘る微小電流の放電防止効果が期待しづらい。

本発明は上記事案に鑑み、第２の蓄電デバイス（例えば鉛蓄電池）の充電性能低下を防止可能な車両用電源システムおよび該車両用電源システムを備えた自動車を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、車両用電源システムであって、第１の蓄電デバイスと第２の蓄電デバイスとを有し、オルタネータから供給される電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な蓄電デバイスと、前記第１および第２の蓄電デバイスの充放電電流を切り替えるスイッチ手段と、を備え、前記スイッチ手段は、エンジン停止時に、前記第１の蓄電デバイスから前記放電負荷に暗電流を流すことを特徴とする。

第１の態様において、スイッチ手段は、エンジン停止時に、（Ａ）第１の蓄電デバイスから放電負荷に暗電流を流した後、（Ｂ）（ａ）第２の蓄電デバイスから放電負荷に暗電流を流すとともに第１および第２の蓄電デバイスを並列接続して第１の蓄電デバイスを充電し、（ｂ）再び第１の蓄電デバイスから放電負荷に暗電流を流すことを繰り返す、ようにしてもよい。このとき、（Ｂ）（ａ）において、第１および第２の蓄電デバイスを並列接続して第１の蓄電デバイスを充電する際の充電終止電流が１００ｍＡを超えることが好ましい。

また、第１の蓄電デバイスの電圧を測定する第１の電圧測定手段をさらに備え、スイッチ手段は、（Ａ）および（Ｂ）（ｂ）において、第１の電圧測定手段で測定された第１の蓄電デバイスの電圧に基づいて第１の蓄電デバイスが予め設定された設定電圧Ｖ１となるまで第１の蓄電デバイスから暗電流を流すようにしてもよい。この設定電圧Ｖ１は、例えば、補機が作動可能な最低電圧以上の電圧値に設定することができる。

さらに、第２の蓄電デバイスの電圧を測定する第２の電圧測定手段を備え、スイッチ手段は、第１および第２の電圧測定手段で測定された第１および第２の蓄電デバイスの電圧に基づいて、第１の蓄電デバイスが設定電圧Ｖ１未満、かつ、第２の蓄電デバイスが予め設定された設定電圧Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）以上のときに、（Ｂ）（ａ）において、第２の蓄電デバイスから暗電流を流すとともに第１および第２の蓄電デバイスを並列接続するようにしてもよい。このとき、スイッチ手段は、第２の電圧測定手段で測定された第２の蓄電デバイスの電圧に基づいて第２の蓄電デバイスの充電状態（ＳＯＣ）を算出し、第１の蓄電デバイスが設定電圧Ｖ１未満、かつ、第２の蓄電デバイスが設定電圧Ｖ２以上であって算出されたＳＯＣが予め設定された設定ＳＯＣ以上のときに、第２の蓄電デバイスから暗電流を流すとともに第１および第２の蓄電デバイスを並列接続し、第１の蓄電デバイスが設定電圧Ｖ１未満、かつ、第２の蓄電デバイスが設定電圧Ｖ２未満または設定ＳＯＣ未満のときに、（Ｃ）第２の蓄電デバイスから放電負荷に暗電流を流すようにしてもよい。この設定ＳＯＣは、例えば、第２の蓄電デバイスからエンジン始動用スタータに放電することでエンジンを始動可能な最低ＳＯＣ以上のＳＯＣ値に設定することができる。

第１の態様において、第１の蓄電デバイスには、例えば、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオン電池で構成される群から選択される１種を用いることができる。また、第２の蓄電デバイスには、例えば、鉛蓄電池を用いることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の車両用電源システムを備えた自動車である。

本発明によれば、スイッチ手段が、エンジン停止時に、第１の蓄電デバイスから放電負荷に暗電流を流すので、第２の蓄電デバイスから放電負荷への微小電流の放電を防止できるため、第２の蓄電デバイスの充電性能低下を防止することができる、という効果を得ることができる。

本発明が適用可能な実施形態の電源システムのブロック回路図である。 実施形態の電源システムの制御部のマイクロコントローラ（ＭＣ）のＣＰＵが実行する充放電制御ルーチンのフローチャートである。 充放電制御ルーチンのステップ１１０の詳細を示す回生充放電処理サブルーチンのフローチャートである。 充放電制御ルーチンのステップ１１６の詳細を示す充放電休止処理サブルーチンのフローチャートである。 他の実施形態の充放電休止処理サブルーチンのフローチャートである。 蓄電デバイスのデバイス状態を模式的に示す説明図であり、（Ａ）はサブ電池の電圧、（Ｂ）はメイン電池の電圧、（Ｃ）はメイン電池の充電状態を示す。

以下、図面を参照して、本発明を、オルタネータ回生車両に搭載可能な１４Ｖ系車両用電源システムに適用した実施の形態について説明する。

１．構成
１−１．車両側の構成
まず、本実施形態の電源システム１０に言及する前に、電源システム１０が搭載されるオルタネータ回生車両（μＨＥＶ）２０の主要構成について簡単に説明する。なお、μＨＥＶとは、ＩＳＳ機能を有し、オルタネータから供給される回生電力を受け入れ可能かつ放電負荷（スタータおよび補機）に放電可能な蓄電デバイスを備えたガソリン車またはディーゼル車をいう。

（１）イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）１１
図１に示すように、オルタネータ回生車両２０は、普通ガソリン車と同様に、イグニッションスイッチ１１（以下、ＩＧＮ１１と略称する。）を備えている。ＩＧＮ１１は、ドライバにより、ＯＦＦ位置、ＯＮ／ＡＣＣ位置、ＳＴＡＲＴ位置のいずれかに位置付けられる。すなわち、車両駐車時にはＯＦＦ位置、車両走行前および走行時にはＯＮ／ＡＣＣ位置、エンジン始動時にはＳＴＡＲＴ位置に位置付けられる。なお、「ＡＣＣ」はアクセサリ、すなわち、補機（に蓄電デバイス１から電力を供給するための位置）を意味する。ＩＧＮ１１はその位置が変更される度に車両制御部１５に報知する。

（２）車両制御部１５
また、オルタネータ回生車両２０は、オルタネータ回生車両２０全体の動作を制御する車両制御部（ＥＣＵ）１５を備えている。車両制御部１５は、ＩＧＮ１１の位置情報を把握するとともに、アクセル、ブレーキ、エンジン等の作動状態、速度、加速度その他の車両状態を把握し、把握した状態に応じた車両制御を行う。

また、車両制御部１５は、電源システム１０の制御部７と通信線１６を介して通信し、電源システム１０を構成する蓄電デバイス１のデバイス状態の報知を受けるとともに、制御部７に車両の状態情報を報知する。なお、車両の状態情報には、下表１に示すように、ＩＧＮ位置情報およびオルタネータ作動情報が含まれる（詳細後述）。

（３）オルタネータ１２
オルタネータ回生車両２０は、制動時やアクセルオフ時に図示を省略したエンジンの回転力を回生電力に変換するオルタネータ１２を備えている。オルタネータ１２には電磁クラッチ（不図示）を介してエンジンの（回転）駆動力が伝達される。本実施形態では、オルタネータ１２の出力電圧は１４．０［Ｖ］に設定されている。なお、後述するように、蓄電デバイス１のデバイス状態に応じて、回生発電時以外にもオルタネータ１２による発電がなされる場合がある。

オルタネータ１２は、ステータおよびロータで構成される発電部と、発電部で発電された交流電力を直流電力に変換する整流部と、整流部で変換された直流電力の電圧を一定とするためのボルテージレギュレータとを有して構成されている。なお、オルタネータ１２の一端はグランド（車両のシャーシと同電位。以下、ＧＮＤと略称する。）に接続されており、他端は後述するスタータ１３および補機１４の一端および後述するスイッチ６の接続点に接続されている。

（４）スタータ１３
また、オルタネータ回生車両２０は、エンジンを始動するスタータ１３を備えている。スタータ１３は、公知のように、フィールド（励磁）コイルとアーマチュア（回転）コイルとを有する直流直巻型モータ（セルモータ）と、モータに蓄電デバイス１の電力を供給するためのメイン接点と、プランジャの周りに配されプランジャを進退・保持するプルイン（引き込み）コイルおよびホールディング（保持）コイルと、プランジャに固着した導体部材とを有して構成されている。スタータ１３の他端はＧＮＤに接続されている。

オルタネータ回生車両２０のエンジン始動時には、プルインコイルおよびホールディングコイルに蓄電デバイス１から電力が供給され、プランジャが移動する（引き込まれ保持される）ことで直流直巻型モータに接続された一方のメイン接点と、蓄電デバイス１に接続された他方のメイン接点とが上述した導体部材で導通することでモータが回転し、このモータの回転力でクランクシャフトが回転する。このため、ＩＧＮ１１がＳＴＡＲＴ位置に位置付けられると、蓄電デバイス１からスタータ１３へ電力が供給されスタータ１３が回転し、クランクシャフトを介してスタータ１３の回転力がエンジンに伝達されてエンジンが始動する。

（５）補機１４
さらに、オルタネータ回生車両２０には種々の補機（アクセサリ）１４が搭載されている。補機１４には、例えば、ランプ、ライト、パワーウインド、エンジンポンプ（スパークプラグ）、エアコン、ファン、ラジオ、テレビ、ＣＤプレーヤ、カーナビゲーション等を挙げることができる。補機１４の他端はＧＮＤに接続されている。なお、補機１４は、最低作動電圧（例えば、８［Ｖ］）以上の作動電圧を蓄電デバイス１から供給されればよい。

１−２．電源システムの構成
次に、本実施形態の電源システム１０の構成について説明する。電源システム１０は、例えば、オルタネータ回生車両２０のエンジンルームに搭載されるが、本発明はこれに限定されるものではない。

（１）複合蓄電デバイス１
図１に示すように、本実施形態の電源システム１０は、オルタネータ１２から供給される回生電力を受け入れ可能かつスタータ１３および補機１４（以下、両者を総称する場合は放電負荷という。）に放電可能な蓄電デバイス１を備えている。複合蓄電デバイス１は、メイン電池２（本例では鉛蓄電池）と、サブ電池３（本例ではリチウムイオン電池（ＬＩＢ））との複合蓄電デバイスとして構成されている。ここで、メイン電池は、第２の蓄電デバイスであり、サブ電池は第１の蓄電デバイスに相当する。

（１−１）メイン電池２
メイン電池２の電槽には、内部を仕切る隔壁によって６個のセル室を画定するモノブロック電槽が用いられている。モノブロック電槽の中央部の隔壁には上部側から略中央部までセンサ挿入孔が形成されている。センサ挿入孔にはメイン電池２の中央部の温度を検出するサーミスタ等の温度センサが挿入されており、温度センサは接着剤でセンサ挿入孔内に固定されている。

メイン電池２の各セル室には、複数の正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群が１組ずつ収容されており、水系電解液である希硫酸が注液されている。メイン電池２の正極活物質には二酸化鉛、負極活物質には海綿状鉛を用いることができる。また、回生電力を受け入れやすい構造とするために、負極活物質合剤には負極活物質の他にリグニンおよびカーボン等を含む負極添加剤が混入されている。

各セル室はモノブロック電槽の開口を一体に覆う蓋で密閉化されており、各セル室間は導電性の接続部材により直列に接続されている。メイン電池２の上部対角位置には、外部出力端子となる正極端子および負極端子が立設されている。本実施形態のメイン電池２の公称電圧は１２［Ｖ］であり（各セルの公称電圧：２［Ｖ］）、満充電電圧は１４．８［Ｖ］である。また、メイン電池２の容量は、例えば、３０〜７０［Ａｈ］とすることができるが（本例では３２［Ａｈ］）、本発明はこれに制限されるものではない。なお、メイン電池２の負極端子はＧＮＤに接続されている。

（１−２）サブ電池３
一方、サブ電池３は、例えば４Ｖ系リチウムイオン電池（以下、単電池という。）を複数個（本例では４個）直列に接続することで最上位電位側に正極端子、最下位電位側に負極端子を有して構成されており、負極端子はＧＮＤに接続されている。サブ電池３の容量は、例えば、１〜７０［Ａｈ］とすることができるが（本例では４［Ａｈ］）、本発明はこれに制限されるものではない。本実施形態では、サブ電池３の容量はメイン電池２の容量より小さい。なお、各単電池の公称電圧は３．８［Ｖ］、本実施形態での使用電圧域は２．７［Ｖ］〜３．５［Ｖ］である（サブ電池３では１０．８［Ｖ］〜１４．０［Ｖ］、図６（Ａ）参照）。

また、４Ｖ系単電池に代えて、近時研究・開発されている５Ｖ系単電池を複数個直列に接続して構成するようにしてもよい。さらに、負極活物質としてチタン酸リチウムを用いた２〜３Ｖ系単電池を複数個直列に接続して構成するようにしてもよい。サブ電池３を構成する単電池の個数は、単電池の仕様とオルタネータ１２の出力電圧とで定められる。

各単電池は、アルミニウム箔に正極活物質を塗着した正極と銅箔に負極活物質を塗着した負極とを微多孔性のセパレータを介して捲回または積層した電極群を有しており、電極群は、６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩がエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート等の混合溶媒に溶解された非水電解液に浸潤されて円筒型、扁平円筒型または角型の電池缶内に収容されている。単電池の正極活物質にはリチウムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、負極活物質には炭素材料またはチタン酸リチウムを用いることができる。

例えば、各単電池（単電池）が円筒型の場合には、サブ電池３は上下位置で４本の単電池を一括して保持するための樹脂製ホルダを有しており、各ホルダにはこれらの単電池を直列接続するための導体並びに正極端子または負極端子がインサート成形で内蔵されており、各単電池はそれぞれ隣接する２本の単電池と上下方向で正負極が逆方向で対角位置に配された単電池と同方向でホルダにより保持されるようにしてもよい。これらの単電池のうち中央部に配された１個の電池缶表面には、接着剤によりサーミスタ等の温度センサが固着している。

（２）スイッチ６
図１に示すように、電源システム１０は、メイン電池２およびサブ電池３の充放電電流を切り替えるスイッチ６を備えている。スイッチ６は、直列に接続された２つのスイッチ、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とで構成されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続点は放電負荷の一端およびオルタネータ１２の他端に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の他端はそれぞれメイン電池２およびサブ電池３の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は大電流が通電可能なスイッチング素子（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）で構成されている。

ここで、スイッチ６の主機能について説明すると、オルタネータ１２から供給される回生電力を蓄電デバイス１で受け入れる際に、オルタネータ１２からメイン電池２およびサブ電池３のいずれか一方に接続するスイッチの役割を果たすとともに、蓄電デバイス１から放電負荷に放電する際に、メイン電池２およびサブ電池３のいずれか一方から放電負荷に接続するスイッチの役割を果たす。

スイッチ６は、下表２に示すように、オルタネータ１２および放電負荷がメイン電池２およびサブ電池３のいずれにも接続されない状態０、オルタネータ１２および放電負荷がサブ電池３に接続される状態１、オルタネータ１２および放電負荷がメイン電池２に接続される状態２、メイン電池２とサブ電池３とが並列接続される状態３のいずれかの状態を採る。

（３）補償キャパシタＣ
蓄電デバイス１から補機１４に放電する際、例えば状態１から状態２に切り替えるときには、メイン電池２およびサブ電池３のいずれからも補機１４に電力が供給されない一瞬が生じるおそれがある。このため、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の接続点とＧＮＤとの間には、この一瞬の電力を補機１４に補償・供給する補償キャパシタＣ（電解キャパシタ）が挿入されている。

（４）コントローラ４、５
また、電源システム１０は、メイン電池２、サブ電池３の状態をそれぞれ検出するメイン電池コントローラ４、サブ電池コントローラ５（以下、両者を総称する場合はコントローラ４、５という。）を備えている。コントローラ４、５は、充放電中（車両走行中および車両走行前）にそれぞれメイン電池２、サブ電池３の温度、電圧、電流等の状態を検出する。

すなわち、本実施形態では、上述したメイン電池２の温度センサはメイン電池コントローラ４に接続されており、メイン電池コントローラ４は所定時間毎に（例えば、１０ｍｓ間隔で）温度センサの電圧をサンプリングし、サンプリング結果をそのＲＡＭに格納する。また、メイン電池２の総電圧を検出するために、メイン電池２の正極端子および負極端子はメイン電池コントローラ４に接続されている。

さらに、メイン電池２に流れる充放電電流を検出するために、スイッチＳＷ２およびメイン電池２の正極端子間にはホール素子またはシャント抵抗等の電流センサ８が配されており、電流センサ８はメイン電池コントローラ４に接続されている。メイン電池コントローラ４は、メイン電池２の電圧およびメイン電池２に流れる電流を所定時間毎に（例えば、２ｍｓ間隔で）サンプリングし、サンプリング結果をそのＲＡＭに格納する。また、メイン電池コントローラ４は、充放電休止時（車両駐車時）に、メイン電池２の開回路電圧（以下、ＯＣＶと略称する。）およびそのときの温度を検出する。

一方、サブ電池コントローラ５も上述したメイン電池コントローラ３と同様の構成を有しているが（サブ電池３に流れる充放電電流をスイッチＳＷ１とサブ電池３の正極端子との間に配された電流センサ９で検出）、サブ電池３の総電圧の検出に加え、過放電・過充電を監視するために各単電池の電圧も検出する点で、メイン電池コントローラ４が検出する以外の電圧検出も行う。また、サブ電池コントローラ５は、サブ電池３を構成する各単電池の容量（電圧）を調整する（揃える）容量調整回路を有していてもよい。

コントローラ４、５は、制御部７（状態把握部７Ａ）に接続されており、充放電時に、それらのＲＡＭに一時的に格納したメイン電池２およびサブ電池３の温度、電圧、電流およびサブ電池３を構成する各単電池の電圧を制御部７に出力し、充放電休止時に、検出したＯＣＶおよびそのときの温度を制御部７に出力する。

（５）制御部７
さらに、電源システム１０は、メイン電池２およびサブ電池３のデバイス状態を演算するとともに、スイッチ６による充放電電流の切り替え動作を制御する制御部７を備えている。制御部７は、マイクロコントローラ（以下、ＭＣと略称する。）、通信ＩＣ、Ｉ／Ｏ、入力ポート、出力ポートを有するマイクロプロセッサとして構成されており、図１では、制御部７の役割を明確にするために機能別に細部を表している。

ＭＣは、メイン電池２およびサブ電池３のデバイス状態（充電状態（ＳＯＣ）、電圧等）を把握（演算）するＣＰＵ、基本制御プログラムおよびプログラムデータを記憶したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くとともに種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびこれらを接続する内部バスで構成されている。内部バスは外部バスに接続されており、外部バスは入力ポートを介して上述したコントローラ４、５に接続されている。また、外部バスには、スイッチ６に信号を出力するための出力ポート、および、Ｉ／Ｏ、通信線１６を介して車両制御部１５と通信するための通信ＩＣが接続されている。

従って、制御部７のＭＣおよび入力ポートは図１の状態把握部７Ａに、ＭＣおよび出力ポートはスイッチ制御部７Ｂに、通信ＩＣおよびＩ／Ｏは通信部７Ｃにそれぞれ対応する。制御部７はその他の機能（例えば、後述する省エネモードへ移行させるための機能）も有しているが、図１では捨象している。スイッチ６と出力ポートとは制御線で接続されており、制御部７を構成するＭＣの破損を防止するために制御線には抵抗が挿入されている。なお、制御線には出力ポートを介してハイレベル信号（Ｈ）またはローレベル信号（Ｌ）が出力される。

図１に沿って制御部７の各部の機能を説明すると、状態把握部７Ａは、コントローラ４、５から出力されたデータをＭＣのＲＡＭに一旦格納し、メイン電池２およびサブ電池３の現在のデバイス状態を演算（算出）する。通信部７Ｃは、状態把握部７Ａが演算したメイン電池２およびサブ電池３の現在のデバイス状態を所定時間（例えば、２ｍｓ）毎に車両制御部１５に報知するとともに、上述したように、車両制御部１５から車両の状態情報の報知を受ける。スイッチ制御部７Ｂは、車両制御部１５から報知された車両の状態情報および状態把握部７Ａで演算したメイン電池２およびサブ電池３のデバイス状態に従ってスイッチ６を構成するスイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン、オフを制御する。

本実施形態では、メイン電池コントローラ４の作動電力はメイン電池２から供給され、サブ電池コントローラ５の作動電力はサブ電池３から供給される。また、制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１は、図示を省略したスイッチにより、充放電休止時以外はメイン電池２から作動電力が供給され、充放電休止時にはメイン電池２またはサブ電池３から（機能保持）電力が供給される。なお、図１は、充放電休止時にサブ電池３から制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１にも電力が供給されている状態（サブ電池３から暗電流を流している状態）を示している（破線参照）。

２．電源システム１０の特色
本実施形態の電源システム１０の特色は、エンジン停止時（車両駐車時又はアイドリングストップ時）における蓄電デバイス１の暗電流放電制御にある。なお、本実施形態において、暗電流とは、蓄電デバイス１から放電負荷（制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１を含む。）に流れる、１［ｍＡ］〜２００［ｍＡ］の範囲の電流をいう。以下は、電源システム１０の充放電休止時の暗電流放電制御の要点を纏めたものである。

２−１．サブ電池３からの暗電流放電
エンジン停止時には、その直前のオペレータのブレーキ操作により、回生電力でサブ電池３は充電された状態にある。このため、まず、（Ａ）スイッチ６を状態１（ＳＷ１：オン、ＳＷ２：オフ、図１も参照）として、サブ電池３の電圧が予め設定された設定電圧Ｖ１（未満）となるまでサブ電池３から放電負荷に暗電流を流す。この設定電圧Ｖ１は、例えば、補機１４が作動可能な最低電圧以上の電圧値とすることができる（図６（Ａ）参照、本例では１１．０［Ｖ］）。このように設定電圧Ｖ１を設定した場合には、充放電休止後の車両走行前にサブ電池３の電力で補機１４を作動させることができる。なお、例えばアイドリングストップ時のように停車時間が短い場合には、２−２以下で説明するようにメイン電池２から暗電流を放電しないこともある。

２−２．メイン電池２／サブ電池３からの暗電流放電
サブ電池３の電圧が設定電圧Ｖ１未満のときは、メイン電池２の電力でサブ電池３を充電できるか否かを判定する。本実施形態では、メイン電池２の電圧が予め設定された設定電圧Ｖ２以上、かつ、メイン電池２のＳＯＣが予め設定された設定ＳＯＣ以上であれば、メイン電池２でサブ電池３を充電できると判定する。この設定電圧Ｖ２は、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように１１．８［Ｖ］に設定されている。また、設定ＳＯＣは、例えば、メイン電池２からスタータ１３に放電することでエンジンを始動可能な最低ＳＯＣ以上のＳＯＣ値（図６（Ｃ）参照、本例では第１のＳＯＣ＝７０［％］）に設定されている。

メイン電池２の電力でサブ電池３を充電できる場合には、上記（Ａ）に続いて、（Ｂ）次の（ａ）、（ｂ）を繰り返す：（ａ）スイッチ６を状態３（ＳＷ１：オン、ＳＷ２：オン）として、メイン電池２から放電負荷に暗電流を流すとともに、メイン電池２とサブ電池３とを並列接続してサブ電池３の電圧が目標電圧Ｖ３（図６（Ａ）、（Ｂ）参照、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２）となるまでサブ電池３をメイン電池２の電力で充電し、（ｂ）スイッチ６を状態１として、再びサブ電池３の電圧が設定電圧Ｖ１となるまでサブ電池３から放電負荷に暗電流を流す。上記のように設定ＳＯＣを第１のＳＯＣに設定した場合には、この（Ｂ）の状態でエンジン始動があってもメイン電池２の電力でエンジンを始動することができる。

上記（Ｂ）（ａ）で重要な点は、メイン電池２から放電負荷に暗電流を流すとともにサブ電池３を充電することで、メイン電池２から、メイン電池２の充電性能低下を防止可能な電流を流すこと（微小電流の放電をなくすこと）である。このため、上記目標電圧Ｖ３は、放電負荷に流れる暗電流を０［ｍＡ］と仮定した場合に、この目標電圧Ｖ３と設定電圧Ｖ１（厳密にはサブ電池３の電圧）との電圧差により、充電終止時にメイン電池２からサブ電池３に、メイン電池２の充電性能低下を防止可能な、例えば１００［ｍＡ］を超える電流、より好ましくは２００［ｍＡ］を超える電流が流れるときの充電終止電圧となる。なお、目標電圧Ｖ３は予め設定された電圧としてもよいし、サブ電池２およびメイン電池３のデバイス状態に応じて上記（Ｂ）の繰り返しの都度算出するようにしてもよい。また、電源システムとしては、充電性能低下を防止するとともに、消費電流をできるだけ小さく抑えることが好ましい。

上記（Ｂ）では、（ａ）、（ｂ）を繰り返すことで、長時間に亘り、メイン電池２から放電負荷へ例えば１００［ｍＡ］以下の微小電流の放電をなくすことができる。また、本実施形態では、メイン電池２の容量がサブ電池３の容量より大きいため、この利点が顕著に発揮される。このため、充放電休止時の暗電流に起因するサルフェーションによるメイン電池２の充電性能劣化を防止できる。

２−３．メイン電池３からの暗電流放電
一方、メイン電池３の電力でサブ電池３を充電できない場合（メイン電池２が設定電圧Ｖ２未満または第１のＳＯＣ未満）には、（Ｃ）スイッチ６を状態２（ＳＷ１：オフ、ＳＷ２：オン）として、メイン電池２から放電負荷に暗電流を流す。

３．動作
次に、本実施形態の電源システム１０の動作（充放電制御）について、制御部７のＭＣのＣＰＵ（以下、ＣＰＵと略称する。）を主体として説明する。

３−１．情報の共有
車両制御部１５と制御部７（ＣＰＵ）は協調制御を行う。すなわち、車両制御部１５は車両状態および蓄電デバイス１のデバイス状態に応じて車両を制御し、制御部７（ＣＰＵ）は車両状態および蓄電デバイス１のデバイス状態に応じてスイッチ６のオン、オフを制御する。このため、ＣＰＵは車両の状態情報が必要となり、車両制御部１５は蓄電デバイス１のデバイス状態の把握が必要となる。車両の状態情報および蓄電デバイス１のデバイス状態は上述した通信線１６を介して両者間で共有される。以下では、ＣＰＵによる充放電制御に言及する前にその前提として、共有される情報について説明する。

（１）車両の状態情報
（１−１）ＩＧＮ位置情報
車両駐車後の車両走行前には、ドライバによりＩＧＮ１１にイグニッションキーが挿入され、ＩＧＮ１１はＯＦＦ位置からＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付けられ、さらにＯＮ／ＡＣＣ位置からＳＴＡＲＴ位置に位置付けられてエンジンが始動した後、再度ＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付けられる。これにより、オルタネータ回生車両２０は走行状態（車両走行中）となる。車両制御部１５はＩＧＮ１１が最初にＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付けられると、制御部７にその旨を報知する。この報知を受けたＣＰＵは、コントローラ４、５および制御部７をスリープ状態（省エネモード）から作動状態に移行（アウェーク）させる。

また、車両走行後の車両駐車開始時には、ドライバによりＩＧＮ１１がＯＮ／ＡＣＣ位置からＯＦＦ位置に位置付けられ、イグニッションキーがＩＧＮ１１から引き抜かれる。車両制御部１５はＩＧＮ１１がＯＦＦ位置に位置付けられると、制御部７にその旨を報知する。この報知を受けたＣＰＵは、コントローラ４、５および制御部７をアウェーク状態（作動状態）からスリープ状態に移行させる。

なお、車両走行後にＩＧＮ１１がＯＦＦ位置に位置付けられたときは、車両制御部１５も所定の処理（データ保存等）を行った後スリープ状態となり、制御部７からの基準ＳＯＣ等の報知時のみ作動状態となる。一方、ＩＧＮ１１にイグニッションキーが挿入されたときにスリープ状態からアウェーク状態に移行する。

車両制御部１５はＩＧＮ１１の出力を監視しており、ＩＧＮ１１がいずれの位置に位置付けられたかをＩＧＮ位置情報として制御部７に報知する。表１に示すように、ＩＧＮ位置情報には、ＩＧＮ１１がＯＦＦ位置に位置付けられたことを表すＯＦＦ情報、ＩＧＮ１１がＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付けられたことを表すＯＮ／ＡＣＣ情報およびＩＧＮ１１がＳＴＡＲＴ位置に位置付けられたことを表すＳＴＡＲＴ情報が含まれる。

（１−２）オルタネータ作動情報
オルタネータ回生車両２０は回生発電機能を有しているため、車両制御部１５は、ブレーキが踏まれたとき（制動時）、または、アクセルが開放されたとき（アクセルオフ時）に、上述した電磁クラッチをオン状態に移行させエンジンの駆動力を回生電力に変換して回生電力を蓄電デバイス１に供給するようにオルタネータ１２を制御するとともに、ＣＰＵにその旨を報知する。また、ブレーキが開放されたとき、または、アクセルオフの結果車両の加速度が０となったときに、上述した電磁クラッチをオフ状態に移行させオルタネータ１２の作動を停止させるように制御するとともに、その旨をＣＰＵに報知する。

すなわち、表１に示すように、電磁クラッチをオン状態に移行させるときは、回生電力の供給が開始することを表す回生開始情報をＣＰＵに報知し、電磁クラッチを（オン状態から）オフ状態に移行させるときは、回生電力の供給が終了することを表す回生終了情報をＣＰＵに報知する。なお、オルタネータ作動情報にはオルタネータ始動情報も含まれるが、この点については後述する。

（２）蓄電デバイス１のデバイス状態
ＣＰＵは、充放電中（車両走行前および車両走行中）は、コントローラ４、５で所定時間毎に検出されたメイン電池２およびサブ電池３のデータ（サブ電池３を構成する各単電池の電圧を含む。）を取得するとともに、メイン電池２、サブ電池３の基準ＳＯＣ（後述）およびメイン電池２、サブ電池３の容量（既知）に基づいて、コントローラ４、５で所定時間毎に検出された電流値を積算してメイン電池２およびサブ電池３の現在のデバイス状態を演算する。なお、電圧値、電流値は基準温度（例えば、室温）での値に温度補正される。そして、所定時間毎に、メイン電池２およびサブ電池３の現在のデバイス状態を車両制御部１５に報知する。

一方、この報知を受けた車両制御部１５は、メイン電池２、サブ電池３の現在のＳＯＣ、電圧を参照して、エンジンの駆動力をオルタネータ１２に伝達させるか否かを判断する。例えば、蓄電デバイス１が使用上限ＳＯＣ、使用上限電圧に近い場合には、過充電状態に陥るおそれがあるためオルタネータ１２を作動させないように電磁クラッチを制御し、逆に、蓄電デバイス１の劣化が促進されるようなＳＯＣ、使用下限電圧の場合には、ドライバのブレーキ操作やアクセル操作による回生充電を待たずに、車両走行中または車両走行前にオルタネータ１２を作動させて蓄電デバイス１を充電するように電磁クラッチを制御する。

蓄電デバイス１の劣化が促進されるような状態の場合には、車両制御部１５は、蓄電デバイス１の劣化を防止するために、エンジンを駆動させ（または、燃費節約のためエンジンを停止させるべきところ駆動を続行させ）上述した電磁クラッチを作動させてエンジンの駆動力をオルタネータ１２に接続する。車両制御部１５は、このようにオルタネータ１２の発電電力を蓄電デバイス１に供給する際は、オルタネータ１２を作動させるタイミングで、オルタネータ１２が始動することを表すオルタネータ始動情報（表１参照）をＣＰＵに報知する。なお、このような発電は、従来の普通ガソリン車等でも採用されている、ガソリン消費を伴う発電方式である。

３−２．充放電制御
次に、フローチャートを参照して、ＣＰＵが実行する充放電制御について説明する。まず、図２を参照してＣＰＵが実行する充放電制御の全体像について説明する。

図２に示すように、充放電制御ルーチンでは、まず、ステップ（以下、Ｓと略称する。）１０２でＩＧＮ位置情報を受信するまで待機し、ＩＧＮ位置情報を受信すると、次のＳ１０４において、受信したＩＧＮ位置情報がＯＮ／ＡＣＣ情報か否かを判断する。

Ｓ１０４で肯定判断のときは、次のＳ１０６において、車両が駐車後走行前（エンジン始動前）の状態か、走行中（エンジン始動後）の状態かを判断するために、ＳＴＡＲＴ情報を受信済か否かを判断する。なお、ＳＴＡＲＴ情報を受信済か否かは、例えば、後述するＳＴＡＲＴ情報受信フラグを参照して行うことができる。

Ｓ１０６での判断が否定のときは、エンジン始動前（車両走行前）の蓄電デバイス１の充放電を制御するためのエンジン始動前充放電処理を実行し（Ｓ１０８）、肯定のときは、エンジン始動後（車両走行中）の蓄電デバイス１の充放電を制御するための回生充放電処理を実行する（Ｓ１１０）。

一方、Ｓ１０４で否定判断のときは、Ｓ１１２において、受信したＩＧＮ位置情報がＳＴＡＲＴ情報か否かを判断する。Ｓ１１２の判断が肯定のときは、メイン電池２からスタータ１３に放電することでエンジンを始動するためのエンジン始動処理を実行し（Ｓ１１４）、Ｓ１１２の判断が否定のとき、すなわち、受信したＩＧＮ位置情報がＯＦＦ情報のときは、蓄電デバイス１の充放電を休止するための充放電休止処理を実行する（Ｓ１１６）。

３−３．個別制御
（１）エンジン始動前充放電処理
ＣＰＵは、図２のＳ１０８において、サブ電池３の電圧が設定電圧Ｖ１（図６（Ａ）参照、１１．０［Ｖ］）を越えるか否かを判断し、肯定判断のときは、スイッチ６を状態１（ＳＷ１：オン、ＳＷ２：オフ）としてエンジン始動前充放電処理を終了し図２のＳ１０２に戻る。これにより、車両駐車後エンジン始動前の補機１４への電力供給（放電）はサブ電池３からなされる。一方、否定判断のときは、メイン電池２のＳＯＣがエンジンを始動可能な第１のＳＯＣ（図６（Ｃ）参照、７０［％］）以上か否かを判断し、この判断が肯定のときは、スイッチ６を状態２（ＳＷ１：オフ、ＳＷ２：オン）として始動前充放電処理を終了し図２のＳ１０２に戻る。これにより、車両駐車後エンジン始動前の補機１４への電力供給はメイン電池２からなされる。

一方、この判断が否定のとき（メイン電池２が第１のＳＯＣ未満のとき）は、メイン電池２を充電するための充電処理を実行する。上述したように、蓄電デバイス１を充電するためにオルタネータ１２を作動させるか否かの判断は車両側制御部１５が行う。ＣＰＵは、この判断に供するため、所定時間毎にデバイス状態を車両側制御部１５に報知しているが、例えば車両制御部１５と制御タイミングを同期させるために、デバイス状態に加え蓄電デバイス１の充電が必要である旨を車両制御部１５に報知するようにしてもよい。

車両制御部１５は、オルタネータ１２を作動させるタイミングでオルタネータ始動情報をＣＰＵに報知する。なお、以下では、このようにオルタネータ１２で発電される電力を、上述した回生電力と区別するために、発電電力という。

ＣＰＵは、上記充電処理において、車両制御部１５からオルタネータ始動情報を受信するまで待機し、車両制御部１５からオルタネータ始動情報を受信すると、スイッチ６を状態２とする。これにより、メイン電池２はオルタネータ１２の発電電力で定電圧充電される。次に、メイン電池２が第１のＳＯＣ以上の所定ＳＯＣ（例えば、図６（Ｃ）に示す第２のＳＯＣ、使用上限ＳＯＣ＞第２のＳＯＣ＞第１のＳＯＣ、本例では８０［％］）まで充電されたか否かを判断し、否定判断のときは、メイン電池２が所定ＳＯＣまで充電されるまで待機し、肯定判断のときはエンジン始動前充放電処理を終了して図２のＳ１０２に戻る。なお、スイッチ６は状態２にあるため、オルタネータ１２から補機１４に発電電力が供給された後は、メイン電池２から補機１４に電力が供給される。

回生電力でメイン電池２を充電する際には、メイン電池２に回生電力をできるだけ多く蓄電するため、メイン電池２を使用上限ＳＯＣ（図６（Ｃ）参照、本例では９７［％］）まで充電することが好ましい。一方、メイン電池２の劣化を防止するためにメイン電池２を充電するときは、オルタネータ１２を作動させる必要がある。このオルタネータ１２の作動には、上述したように、エンジンの駆動力をオルタネータ１２に接続するためガソリン消費を伴う。このため、第１のＳＯＣ（７０［％］）から使用上限ＳＯＣ（９７［％］）まで充電してもよいが、上述した第２のＳＯＣ（８０［％］）まで充電すれば、その後回生電力によりメイン電池２がさらに充電されることもあるため、ガソリン消費を節約できる（燃費向上を図ることができる。）。

（２）エンジン始動処理
上述したように、ＩＧＮ１１がＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付けられた後は、ＳＴＡＲＴ位置に位置付けられてエンジンが始動する。ＣＰＵは、図２のＳ１１４において、エンジン始動前に「０」とされていたＳＴＡＲＴ情報受信フラグを「１」に変更した後、スイッチ６を状態２としてメイン電池２からスタータ１３に電力を供給してエンジンを始動させ、エンジン始動処理を終了して図２のＳ１０２に戻る。なお、ドライバは、ＩＧＮ１１をＳＴＡＲＴ位置に位置付けエンジンを始動した後は、ＩＧＮ１１をＯＮ／ＡＣＣ位置に位置付ける（例外的に、ＯＦＦ位置に位置付けることもある。）。

（３）回生充放電処理
図３は、図２のＳ１１０の詳細を示す回生充放電処理サブルーチンのフローチャートである。図３に示すように、回生充放電処理サブルーチンでは、車両制御部１６から回生開始情報（Ｓ２０２）または回生終了情報（Ｓ２１８）を受信するまで待機する。

Ｓ２０２で肯定判断のときは（回生開始情報を受信すると）、次のＳ２０４でスイッチ６を状態１とする。これにより、サブ電池３は回生電力で定電圧充電される。次にＳ２０６において、回生終了情報を受信したか否かを判断し、肯定判断のときはＳ２２０に進み（サブ電池３への充電は打ち切られ）、否定判断のときは、次のＳ２０８でサブ電池３が使用上限電圧Ｖ６（図６（Ａ）参照、本例では１４．０［Ｖ］）となったか否かを判断する。Ｓ２０８での判断が否定のときは、サブ電池３による回生電力の受け入れを続行するためにＳ２０６に戻り、肯定のときは、次のＳ２１０でスイッチ６を状態２とする。これにより、メイン電池１は回生電力で定電圧充電される。

次にＳ２１２では、回生終了情報を受信したか否かを判断し、肯定判断のときは、Ｓ２２０に進み（メイン電池１への充電は打ち切られ）、否定判断のときは、次のＳ２１４において、メイン電池１が使用上限ＳＯＣ（図６（Ｃ）参照）となったか否かを判断する。Ｓ２１４での判断が否定のときは、メイン電池１による回生電力の受け入れを続行するためにＳ２１２に戻り、肯定のときは、メイン電池１の過充電を防止するために次のＳ２１６でスイッチ６を状態０とし、Ｓ２０２に戻る。これにより、メイン電池１は回生電力による充電が打ち切られる。

一方、Ｓ２１８で肯定判断のときは（回生終了情報を受信すると）、次のＳ２２０でスイッチ６を状態１とする。これにより、サブ電池３の電力が補機１４に供給される。次にＳ２２２において、回生開始情報を受信したか否かを判断し、肯定判断のときはＳ２０４に戻り（サブ電池３から補機１４への放電は打ち切られ）、否定判断のときは、次のＳ２２４においてサブ電池３が使用下限電圧Ｖ５（図６（Ａ）参照、本例では１０．８［Ｖ］）となったかを判断する。Ｓ２２４での判断が否定のときは、Ｓ２２２に戻り、肯定のときは、次のＳ２２６でスイッチ６を状態２とする。これにより、メイン電池１の電力が補機１４に供給される。

次にＳ２２８において、回生終了情報を受信したか否かを判断し、肯定判断のときは、Ｓ２０４に戻り（メイン電池１から補機１４への放電は打ち切られ）、否定判断のときは、次のＳ２３０においてメイン電池１が第１のＳＯＣとなったかを判断する。Ｓ２３０での判断が否定のときは、Ｓ２２８に戻り、肯定のときは、次のＳ２３２で上述した充電処理を実行しＳ２０２に戻る。なお、回生充放電処理サブルーチンは車両制御部１６からＩＧＮ位置情報を受信した時点で強制終了し、図２のＳ１０２に戻る。

オルタネータ回生車両２０では、図３の回生充放電処理サブルーチンに示すように、車両走行中に大電流の回生電力による充電、補機１４への放電が頻繁に繰り返される。このため、例えば普通ガソリン車と比べ、蓄電デバイス１（メイン電池２）の充電性能低下は蓄電デバイス１の寿命短縮（による交換）を招きやすい傾向にある。従って、オルタネータ回生車両２０を含むμＨＥＶでは、充電性能の低下に対する対策・工夫がより必要となる。

（４）充放電休止処理
図４は、図２のＳ１１６の詳細を示す充放電休止時サブルーチンのフローチャートである。なお、以下では、上記「２．電源システム１０の特色」で既に述べた内容と重複する部分についてはできるだけ簡潔に説明する。

この状態でオルタネータ回生車両２０は駐車しており、車両制御部１５からＯＦＦ情報を受信したＣＰＵは、図４のＳ３０２に示すように、スイッチ６を状態１とするとともに、上述した図示を省略したスイッチを切り替える（図１に示す状態）。これにより、サブ電池２から放電負荷に暗電流が流される。また、ＣＰＵは、コントローラ４、５および制御部７をスリープ状態とする制御を行う。すなわち、コントローラ４、５にメイン電池２、サブ電池３の温度、電圧、電流等の検出・出力を停止させ、ＣＰＵ自体もメイン電池２、サブ電池３のデバイス状態の演算および車両制御部１５への報知を停止する。なお、Ｓ３０２では、併せて上述したＳＴＡＲＴ情報受信フラグを「１」から「０」に変更する。

次に、ＯＦＦ情報を受信したときから所定時間が経過するまで待機する（Ｓ３０４）。この所定時間は、例えば、メイン電池２の負極の分極状態が解消したとみなされる６時間に設定することができる。ＣＰＵは、所定時間が経過したと判断すると、コントローラ４、５および制御部７をアウェーク（作動状態に移行）させてメイン電池２およびサブ電池３のＯＣＶおよびそのときの温度を検出・出力させる。

次いで、メイン電池２およびサブ電池３のＯＣＶからメイン電池２およびサブ電池３のＳＯＣを演算し、プログラムデータとして予めＲＯＭに格納されＲＡＭに展開されたテーブルまたは数式を参照して演算したＳＯＣ、電圧を基準温度（例えば、室温）におけるＳＯＣ、電圧に温度補正してメイン電池２およびサブ電池３の基準ＳＯＣを算出して、算出した基準ＳＯＣおよび電圧を車両制御部１５に報知する（Ｓ３０６）。

この場合に、メイン電池２およびサブ電池３の健康状態（ＳＯＨ）も併せて演算し、ＳＯＨに応じて算出したＳＯＣを補正するようにしてもよい。また、ＯＣＶ測定の際にはメイン電池２またはサブ電池３から暗電流が流れているため、ＯＣＶ測定の際に測定した暗電流の電流値でＯＣＶを補正し、メイン電池２およびサブ電池３の電圧把握精度を高めるようにしてもよい。その際、電流センサ８、９はエンジン始動の際の数百［Ａ］から暗電流測定の際の数十［ｍＡ］までの広範囲で電流を計測する（３桁の差がある）ことから、電流測定精度を高めるために、放電休止時には暗電流計測用のセンサ（例えば、０［ｍＡ］〜１２０［ｍＡ］で電流計測可能なセンサ）に切り替えて暗電流を測定するようにしてもよい。

なお、上述した所定時間が経過しない場合には、メイン電池２の分極状態が解消されず基準ＳＯＣが不正確となるため、このような状態でのコントローラ４、５によるＯＣＶの検出やＣＰＵによる基準ＳＯＣの演算は行わず、直近に把握していた基準ＳＯＣを現在のデバイス状態を把握する際の基準ＳＯＣとして取り扱う。

次に、ＣＰＵは、サブ電池３の電圧が設定電圧Ｖ１以上か否かを判断する（Ｓ３０８）。肯定判断のときは、コントローラ４、５および制御部７を再度スリープ状態としＳ３０４に戻る。一方、否定判断のときは、Ｓ３１０において、メイン電池２の電力でサブ電池３を充電できるかを判定するために、メイン電池２が設定電圧Ｖ２（図６（Ｂ）参照、本例では１１．８［Ｖ］）以上かつ第１のＳＯＣ以上か否かを判断する。

Ｓ３１０の判断が肯定のときは、スイッチ６を状態３（ＳＷ１：オン、ＳＷ２：オン）とする（Ｓ３１２）。これにより、メイン電池２から放電負荷に暗電流が流されるとともに、メイン電池２とサブ電池３とが並列接続されてサブ電池３はメイン電池２の電力で充電される。

次に、ＣＰＵは、メイン電池２との並列接続によりサブ電池３の電圧が予め算出された目標電圧Ｖ３となるまで待機する（Ｓ３１４）。サブ電池３の電圧が目標電圧Ｖ３となると、コントローラ４、５および制御部７を再度スリープ状態としＳ３０２に戻る。従って、上述した（Ｂ）（ａ）、（ｂ）が繰り返される（上記２−２も参照）。なお、目標電圧Ｖ３は、上述したようにメイン電池２から例えば１００［ｍＡ］を超える充電終止電流を流すための充電終止電圧で、本実施形態では、メイン電池２およびサブ電池２の容量に加え、これらのＳＯＣ、電圧に応じて、さらに、Ｓ３０４で所定時間経過した際の電圧勾配（電圧降下）も考慮して上述したＳ３０６において予め算出されている。

一方、Ｓ３１０の判断が否定のときは、Ｓ３１６において、スイッチ６を状態２としコントローラ４、５および制御部７を再度スリープ状態としてＳ３０２に戻る。これにより、メイン電池３から放電負荷に暗電流が流される。なお、充放電休止処理サブルーチンは車両制御部１６からＩＧＮ位置情報を受信した時点で強制終了し、図２のＳ１０２に戻る。

以上では、ＣＰＵによる充放電制御を簡潔に説明するために、サブ電池３の電圧を中心に説明したが、本実施形態では、サブ電池３の使用上限／下限ＳＯＣ、サブ電池３を構成する各単電池の使用上限／下限電圧および使用上限／下限ＳＯＣも予め設定されており、サブ電池３が使用上限ＳＯＣに達した場合には、サブ電池３への充電を打ち切りメイン電池２を充電し、サブ電池３が使用下限ＳＯＣ、各単電池の使用下限ＳＯＣに達した場合には、サブ電池３から補機１４への放電を打ち切りメイン電池２から補機１４に放電する制御も行っている。また、メイン電池２もサブ電池３と同様に、使用上限電圧、使用下限電圧が設定されており、サブ電池３と同様に、使用上限電圧、使用下限電圧に応じてメイン電池２の充放電制御も行っている。

４．作用効果等
４−１．作用効果
次に、本実施形態の電源システム１０の作用効果等について説明する。

本実施形態の電源システム１０では、エンジン停止時に、サブ電池３から放電負荷に暗電流を流すので、メイン電池２から放電負荷への微小電流の放電を防止できる。このため、メイン電池２の充電性能低下を防止することができる。

また、本実施形態の電源システム１０では、上記２−２でも述べたように、エンジン停止時に、（Ａ）サブ電池３から放電負荷に暗電流を流した後であっても（図４のＳ３０２〜Ｓ３０８参照）、（Ｂ）（ａ）メイン電池２から放電負荷に暗電流を流すとともにメイン電池２およびサブ電池３を並列接続してサブ電池３を充電し、（ｂ）再びサブ電池３から放電負荷に暗電流を流すことを繰り返す（Ｓ３１０〜Ｓ３１４およびＳ３０２参照）。（Ｂ）（ａ）ではメイン電池２からは例えば１００［ｍＡ］を超える電流が放電される。このため、充放電休止時の暗電流に起因するサルフェーションによるメイン電池２の充電性能劣化を長時間に亘り防止することができる。

また、本実施形態の電源システム１０では、回生電力受け入れの際、メイン電池２に先立って充電受入性の高いサブ電池３が使用上限電圧Ｖ６まで充電され（図３のＳ２０８参照）、補機１４への放電の際、メイン電池２に先立ってサブ電池３からその電圧が使用下限電圧Ｖ５となるまで放電される（Ｓ２２４）。このため、オルタネータ１２から供給される回生電力の利用効率を高めることができ、オルタネータ回生車両２０の燃費向上を図ることができる。

４−２．変形例
なお、本実施形態では、オルタネータ回生車両２０に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、（普通）ガソリン車、ディーゼル車、ＩＳＳ車に搭載される車両用電源システムにも適用可能である。また、本実施形態では１４Ｖ系車両用電源システム１０を例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば、４２Ｖ系車両用電源システム等の１４Ｖ系以外の車両用電源システムに適用してもよい。

また、本実施形態では、電源システム１０を一体としエンジンルームに搭載した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、エンジンルームに蓄電デバイス１を構成するメイン電池２を配置し、シート下に蓄電デバイス１を構成するサブ電池３を分割して配置するようにしてもよい。また、このような蓄電デバイス１の配置に応じて、制御部７やスイッチ６を構成するスイッチＳＷ１、ＳＷ２も分割して配置するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、メイン電池２に鉛蓄電池を例示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、鉛蓄電池に代えて、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池を用いるようにしてもよい。また、サブ電池３のリチウムイオン電池に代えて、例えば、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタを用いるようにしてもよい。この場合、サブ電池３を構成する各単体デバイス（単セル）あたりの使用下限電圧は、例えば、ニッケル水素電池では１．０［Ｖ］、ニッケル亜鉛電池では１．１［Ｖ］、リチウムイオンキャパシタでは２．２［Ｖ］、電気二重層キャパシタでは０［Ｖ］に設定することができる。

また、本実施形態では、上記（Ａ）および（Ｂ）（ｂ）においてサブ電池３が設定電圧Ｖ１または設定電圧Ｖ１未満となるまで暗電流を流す例を示したが（２−１、２−２および図４参照）、本発明はこれに制約されるものではない。例えば、サブ電池３の設定電圧Ｖ１に代えて、サブ電池３の所定ＳＯＣや所定時間を用いるようにしてもよい。これらの所定ＳＯＣ、所定時間は予め定められていても、または、サブ電池３のデバイス状態に応じて都度算出するようにしてもよい。要は、サブ電池３に蓄電された電気量が所定残存量とまるまでサブ電池３から放電負荷に暗電流が流されればよい。

さらに、本実施形態では、上記（Ａ）および（Ｂ）（ｂ）において設定電圧Ｖ１を補機１４の作動電圧との関係を踏まえて設定した例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、サブ電池３の使用下限電圧Ｖ５としてもよく、さらに、上記（Ａ）における設定電圧Ｖ１（例えば、１０．８［Ｖ］）と上記（Ｂ）（ｂ）における設定電圧Ｖ１（例えば、１１．０［Ｖ］）とを異なるようにしてもよい。

さらにまた、本実施形態では、上記（Ｂ）（ａ）において、サブ電池３が設定電圧Ｖ１未満、かつ、メイン電池２が設定電圧Ｖ２以上で第１のＳＯＣ以上のときに、メイン電池２から暗電流を流すとともにメイン電池２、サブ電池３を並列接続する例を示したが、これに代えて、サブ電池３が設定電圧Ｖ１未満、かつ、メイン電池２が設定電圧Ｖ２以上のときに、メイン電池２から暗電流を流すとともにメイン電池２、サブ電池３を並列接続するようにしてもよい。また、このような態様において、メイン電池３が第１のＳＯＣとなったときに、メイン電池３から放電負荷に暗電流を流すようにしてもよい。

また、本実施形態では、充放電休止時のコントローラ４、５および制御部７の電力消費を節約するために、これらをスリープ状態として、所定時間（メイン電池２の負極の分極状態が解消したとみなされる６時間）経過後にサブ電池３の電圧が設定電圧Ｖ１以上かを判断する例を示したが（図４のＳ３０８）、本発明はこれに制約されるものではない。

例えば、図５に示すように、Ｓ３０２でスイッチ６を状態１とした後、次のＳ３０５でメイン電池２およびサブ電池３のデバイス状態を演算してＳ３０８に進むようにしてもよい。この充放電休止処理サブルーチンでは、コントローラ４、５および制御部７をスリープ状態としないため、図４に示した充放電休止処理サブルーチンより充放電休止中の電力消費が多くなるが、サブ電池３が設定電圧Ｖ１となったかを直ちに検出でき、Ｓ３１０以下の処理を実行することができる。なお、Ｓ３０５では、暗電流の電流値を積算してメイン電池２およびサブ電池３のＳＯＣ、電圧を算出し目標電圧Ｖ３を算出するとともに、ＳＴＡＲＴ情報受信フラグを「１」から「０」に変更する処理が行われる。また、このような態様において、メイン電池２およびサブ電池３の基準ＳＯＣ等の算出はＳ３１４の後（Ｓ３１８、Ｓ３２０）またはＳ３１６の後（Ｓ３２２、Ｓ３２４）で行うようにしてもよい。さらに、このような態様では、暗電流を所定時間毎に検出することから、測定したＯＣＶを暗電流の積算値で補正するようにしてもよい。

また、充放電休止中の電力消費を抑えるとともにサブ電池３が設定電圧Ｖ１となったかをできるだけ早く検出するために、上述した所定時間（６時間）より短い一定時間（例えば、１時間）毎にコントローラ４、５および制御部７をアウェーク状態とし電流、電圧、温度等を出力させた後再度スリープ状態とするようにしてもよい。このような態様は、いわば、図４および図６に示した充放電休止処理サブルーチンの利点の一部を組み合わせた態様である。

さらに、本実施形態では、充電処理において、オルタネータ１２の発電電力でメイン電池２のみを充電する例を示したが、併せてサブ電池３も充電するようにしてもよい。このような態様では、例えば、充電されたサブ電池３の電力でエンジンを始動させる（スタータ１３に放電する）ようにしてもよく、その場合には、メイン電池２の電力によるエンジン始動機会を少なくできるため、メイン電池２の劣化を防止することができる。

また、本実施形態では、メイン電池２およびサブ電池３のいずれからも補機１４に電力供給がなされないことを防止するために補償キャパシタＣを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を一瞬同時にオン状態（状態３）としてもよいし、補償キャパシタＣに代えて一次電池または二次電池を用いるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、ＯＣＶから基準ＳＯＣを算出しこの基準ＳＯＣに対し充放電電流を積算することでメイン電池２およびサブ電池３の現在のＳＯＣを算出する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、公知のＳＯＣ算出手段を用いることができる。

また、本実施形態では、電源システム１０の構成を把握しやすいように、メイン電池コントローラ４、サブ電池コントローラ５、制御部７に分けて説明したが、これらを一体に構成するようにしてもよい。さらに、本実施形態では、コントローラ４、５から出力されたメイン電池２、サブ電池３のデータに応じて制御部７でメイン電池２、サブ電池３のデバイス状態を演算する例を示したが、このような演算は車両制御部１５で行うようにしてもよい。このような態様では、制御部７の主機能はスイッチ制御部７Ｂと通信部７Ｃとになる。

さらにまた、本実施形態では、メイン電池２を構成する鉛蓄電池に合わせてＯＦＦ情報受信の６時間後にメイン電池２やサブ電池３のＯＣＶの測定を行う例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。また、本実施形態では、制御部７のＣＰＵが６時間を計時する例を示したが、車両制御部１５が計時し、制御部７、コントローラ４、５をスリープ状態からアウェークさせるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、制御部７は、車両制御部１５を介してオルタネータ作動情報やＩＧＮ情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、ブレーキを制御するブレーキ制御部、オルタネータを制御するオルタネータ制御部、ＩＧＮ１１から直接ブレーキの作動情報、オルタネータ作動情報、ＩＧＮ位置情報等を取得するようにしてもよい。

そして、本実施形態では、電源システム１０を構成する各部材の作動電圧等や、図６にメイン電池２やサブ電池３の種々の電圧やＳＯＣの具体例を示したが、これらは一例であって本発明はこれに制限されるものではない。

本発明は第２の蓄電デバイスの充電性能低下を防止可能な車両用電源システムおよび該車両用電源システムを備えた自動車を提供するものであるため、車両用電源システムや自動車の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

１ 蓄電デバイス
２ メイン電池（第２の蓄電デバイス）
３ サブ電池（第１の蓄電デバイス）
４ メイン電池コントローラ（第２の電圧測定手段）
５ サブ電池コントローラ（第１の電圧測定手段）
６ スイッチ（スイッチ手段の一部）
７ 制御部（スイッチ手段の一部）
１０ 電源システム（車両用電源システム）
１２ オルタネータ
１３ スタータ（エンジン始動用スタータ）
１４ 補機
２０ オルタネータ回生車両（自動車）

Claims (8)

1. 鉛蓄電池と鉛蓄電池以外のサブ電池とを有し、オルタネータから供給される電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な蓄電デバイスと、
   前記鉛蓄電池および前記サブ電池の充放電電流を切り替えるスイッチ手段と、
   を備え、
   前記スイッチ手段は、エンジン停止時に、
   （Ａ）前記サブ電池から前記放電負荷に暗電流を流した後、
   （Ｂ）（ａ）前記鉛蓄電池から前記放電負荷に暗電流を流すとともに、前記サブ電池および前記鉛蓄電池を並列接続して充電終止電流が１００ｍＡを超えるように前記サブ電池を充電し、（ｂ）再び前記サブ電池から前記放電負荷に暗電流を流すことを繰り返す、
   ことを特徴とする車両用電源システム。
2. 前記サブ電池の電圧を測定する第１の電圧測定手段をさらに備え、
   前記スイッチ手段は、前記（Ａ）および前記（Ｂ）（ｂ）において、前記第１の電圧測定手段で測定された前記サブ電池の電圧に基づいて前記サブ電池が予め設定された設定電圧Ｖ１となるまで前記サブ電池から暗電流を流すことを特徴とする、
   請求項１に記載の車両用電源システム。
3. 前記設定電圧Ｖ１は、補機が作動可能な最低電圧以上の電圧値に設定されたことを特徴とする、請求項２に記載の車両用電源システム。
4. 前記鉛蓄電池の電圧を測定する第２の電圧測定手段をさらに備え、
   前記スイッチ手段は、
   前記第１および第２の電圧測定手段で測定された前記サブ電池および前記鉛蓄電池の電圧に基づいて、前記サブ電池が前記設定電圧Ｖ１未満、かつ、前記鉛蓄電池が予め設定された設定電圧Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）以上のときに、
   前記（Ｂ）（ａ）において、前記鉛蓄電池から暗電流を流すとともに前記サブ電池および前記鉛蓄電池を並列接続することを特徴とする、
   請求項２または請求項３に記載の車両用電源システム。
5. 前記スイッチ手段は、
   前記第２の電圧測定手段で測定された前記鉛蓄電池の電圧に基づいて前記鉛蓄電池の充電状態（ＳＯＣ）を算出し、
   前記サブ電池が前記設定電圧Ｖ１未満、かつ、前記鉛蓄電池が予め設定された設定電圧Ｖ２以上であって前記算出されたＳＯＣが予め設定された設定ＳＯＣ以上のときに、前記鉛蓄電池から暗電流を流すとともに前記サブ電池および前記鉛蓄電池を並列接続し、
   前記サブ電池が前記設定電圧Ｖ１未満、かつ、前記鉛蓄電池が前記設定電圧Ｖ２未満または前記設定ＳＯＣ未満のときに、（Ｃ）前記鉛蓄電池から前記放電負荷に暗電流を流すことを特徴とする、
   請求項４に記載の車両用電源システム。
6. 前記設定ＳＯＣは、前記鉛蓄電池からエンジン始動用スタータに放電することでエンジンを始動可能な最低ＳＯＣ以上のＳＯＣ値に設定されたことを特徴とする、
   請求項５に記載の車両用電源システム。
7. 前記サブ電池は、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオン電池で構成される群から選択される１種であることを特徴とする、
   請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の車両用電源システム。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の車両用電源システムを備えた自動車。

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