JP7010187B2 - 車両の電源システムの制御方法、車両の電源システム - Google Patents

車両の電源システムの制御方法、車両の電源システム Download PDF

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Description

本発明は、車両の電源システムに関する。
現在、各自動車メーカーにおいて、自動ブレーキシステムや自動運転技術の開発が盛んに行われている。このような車両の電化の流れは、車両の電源装置の重要性を一段と増加させている。車両の電源としては、鉛バッテリ１個とオルタネータによる電源供給が現在も主流である。バッテリが突然故障したり、外部端子に接続されたハーネスが外れたりすると、車両に対する電力供給が途絶える場合があることから、バッテリを２つ並列に接続して冗長性を持たせることが求められていた。下記文献１には、車両用電源装置を、制御装置と、電気負荷と、メインリレーと、スタータと、オルタネータと、鉛蓄電池と、ニッケル水素充電池などを含んで構成する点が記載されている。
特開２０１５－６７０４２号公報
バッテリは、安全性を確保するため、過充電時に電流を遮断する電流遮断装置を設けている場合がある。２つのバッテリを並列に接続する電源システムでは、２つのバッテリのうち一方のバッテリが過充電になった場合、一方のバッテリの電流を遮断しても、もう一方のバッテリで、車両への電力供給を継続することが可能である。
しかしながら、一方のバッテリの電流遮断後に充電が継続する場合、もう一方のバッテリの電圧が上昇する。もう一方のバッテリが過充電になった時点で電流を遮断すると、２つのバッテリとも遮断された状態となり、車両への電力供給が途絶える。
２つのバッテリが過充電になった場合でも、車両が安全に停止できるまでの時間を確保することが望ましく、対策が求められていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、並列に接続された２つのバッテリが過充電になった場合、車両が安全に停止できるまでの時間を確保することを目的とする。
車両の電源システムの制御方法は、車両負荷に対して接続された第１蓄電部の電圧を検出するステップと、前記第１蓄電部に対して並列に接続される第２蓄電部の電圧を検出するステップと、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥするステップと、を含む。
車両の電源システムは、車両負荷に対して接続された第１蓄電部と、前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と、前記第１蓄電部に対して並列に接続された第２蓄電部と、前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１電流遮断装置と前記第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥする。
並列に接続された２つの蓄電部が過充電になった場合、車両が安全に停止できるまでの時間を確保することが出来る。
実施形態１における車両の側面図 電源システムのブロック図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 バッテリの分解斜視図 二次電池の平面図 図５ＡのＡ－Ａ線断面図 二次電池の充電カーブを示す図 電源システムの充電制御のシーケンス図 実施形態２における電源システムの充電制御のシーケンス図 実施形態３における電源システムのブロック図 実施形態４における充電電気量Ｑの制限処理のフローチャート 他の実施形態における電源システムのブロック図
車両の電源システムの制御方法は、車両負荷に対して接続された第１蓄電部の電圧を検出するステップと、前記第１蓄電部に対して並列に接続される第２蓄電部の電圧を検出するステップと、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥするステップと、を含む。
蓄電部が過充電になると、電流遮断装置をＯＰＥＮして電流を遮断することで、蓄電部の安全性を確保する考え方が一般的であった。この方法では、電流遮断により蓄電部の安全性を確保する従来の発想を逆にして、第１蓄電部と第２蓄電部の双方が過充電である場合、第１電流遮断装置と第２電流遮断装置をＣＬＯＳＥする。電流遮断装置をＣＬＯＳＥすることで、過充電後も、第１蓄電部と第２蓄電部は車両に接続された状態になることから、車両の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。第１電流遮断装置と第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥすることで、過充電後に充電が継続した場合、充電電流を２つの蓄電部で分担して受け入れることが出来る。充電電流を２つの蓄電部で分担して受け入れることで、一方の蓄電部だけで、充電電流を受ける場合に比べて、第１蓄電部及び第２蓄電部の電圧上昇が遅くなる。そのため、第１蓄電部、第２蓄電部が電池性能を失う電圧に到達するまでの時間が長くなるため、車両が安全に停止できるまでの時間を確保することが出来る。
電源システムの制御方法は、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部のうち一方の蓄電部が過充電である場合、過充電に至った前記一方の前記蓄電部の電流遮断装置はＯＰＥＮし、過充電に至っていない他方の蓄電部の電流遮断装置はＣＬＯＳＥに維持してもよい。
この方法では、一方の蓄電部が遮断された以降も、他方の蓄電部は車両との接続を維持することが出来る。車両との接続を維持することにより、過充電に至っていない他方の蓄電部で、充電を継続することが出来る。
電源システムの制御方法は、前記他方の前記蓄電部が過充電になった場合、前記一方の前記蓄電部の前記電流遮断装置をＯＰＥＮからＣＬＯＳＥに切り換え、前記他方の前記蓄電部の前記電流遮断装置はＣＬＯＳＥを維持するステップを含んでいてもよい。
この方法では、２つの蓄電部が過充電になった以降も、蓄電部は車両との接続を維持することから、車両の急な負荷変動に対する電源供給に備えることが出来る。２つの蓄電部が過充電になった以降、充電電流は２つの蓄電部が分担して受け入れるため、蓄電部の電圧上昇を抑えることが出来、車両が安全に停止できるまでの時間を確保することが出来る。
電源システムの制御方法は、更に、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記車両に停車を要求する警告ステップを含んでいてもよい。
この方法では、２つの蓄電部が過充電になった以降、ドライバーが異常に気付かず走行を続けることを抑制し、ドライバーに車両の停車を促すことが出来る。
電源システムの制御方法は、更に、前記車両の停車後、エンジンが停止した場合、前記第１電流遮断装置と前記第２電流遮断装置の双方をＯＰＥＮして前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の使用を禁止するステップを含んでもよい。
この方法では、２つの蓄電部が過充電になった以降も、蓄電部と車両の接続を維持することにより車両が安全に停止するまでの時間を確保しつつ、車両停車後、エンジンが停止した以降は、過充電となった第１蓄電部及び第２蓄電部の使用を禁止できる。
電源システムの制御方法は、過充電後、前記第１蓄電部又は前記第２蓄電部の充電電気量が限界電気量を超えた場合、対応する電流遮断装置をＯＰＥＮして限界電気量を超えた蓄電部の電流を遮断するステップを含んでもよい。
この方法では、過充電後、充電電気量が限界電気量を超えると、電流を遮断するので、蓄電部が限界電気量を超えて充電されることを抑制できる。限界電気量を、蓄電部が電池性能を維持可能な範囲に定めることで、充電により、蓄電部が電池性能を失うことを抑制できる。
＜実施形態１＞
１．車両の電源システム３０の説明
図１に示すように、車両１０はエンジン駆動車であり、セルモータ等のエンジン始動装置２１、電源システム３０を備えている。図１は省略してあるが、車両１には、エンジン始動装置２１以外に、車両発電機であるオルタネータ２３、電気負荷２５が搭載されている。電気負荷２５は、定格１２Ｖであり、エアコン、オーディオ、カーナビゲーションなどを例示することができる。
図２は車両の電源システム３０の電気的構成を示すブロック図である。
電源システム３０は、第１バッテリ５０Ａと、第２バッテリ５０Ｂと、車両ＥＣＵ（電子制御装置：Electronic Control Unit）３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５を含んで構成されている。車両ＥＣＵ３１は制御部の一例である。
第１バッテリ５０Ａは、第１電流遮断装置５３Ａ、第１組電池６０Ａ、第１管理装置１００Ａを含み、第２バッテリ５０Ｂは、第２電流遮断装置５３Ｂ、第２組電池６０Ｂ、第２管理装置１００Ｂを含む。第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂは、定格１２Ｖである。第１組電池６０Ａが第１蓄電部の一例、第２組電池６０Ｂが第２蓄電部の一例である。
第１バッテリ５０Ａは、電力線３７に接続されている。第１バッテリ５０Ａには、電力線３７を介して、エンジン始動装置２１、オルタネータ２３、電気負荷２５が接続されている。エンジン始動装置２１、電気負荷２５は車両負荷の一例である。
第２バッテリ５０Ｂは、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５を介して第１バッテリ５０Ａに対して接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は、第２バッテリ５０Ｂに対する充電と放電を制御可能な双方向のＤＣ－ＤＣコンバータである。ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は、第２バッテリ５０Ｂの充放電を制御する調整装置である。調整装置はＤＣ－ＤＣコンバータ以外でもよい。
車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂ、及びＤＣ－ＤＣコンバータ３５と通信可能に接続されている。車両ＥＣＵ３１は、電源システム３０の制御部であり、ＣＰＵ３２と、メモリ３３を備える。車両ＥＣＵ３１は、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂから監視データを一定周期で受信する。ＣＰＵ３２は、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５を制御することで、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの充放電制御を行う。メモリ３３は、充放電制御を実行するためのプログラムが記憶されている。
車両ＥＣＵ３１は、車両１０のエンジン（駆動装置）を制御する他の車両ＥＣＵから、エンジンの動作状態や車両１０の走行状態の情報を得ることが出来る。
ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は、負荷側のＡ点の電圧を制御することで、バッテリ５０Ｂから電気負荷２５への電力供給を制御することが出来る。オルタネータ２３の出力電圧よりもＡ点の電圧を高くすることで、電気負荷２５に対して電力供給を行い、オルタネータ２３の出力電圧よりもＡ点の電圧を低くすることで、電気負荷２５に対する電力供給をストップ出来る（放電制御）。
ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は、バッテリ側のＢ点の電圧を制御することで、バッテリ５０Ｂへの電力供給を制御することが出来る。第２バッテリ５０Ｂの出力電圧よりもＢ点の電圧を高くすることで、オルタネータ２３から電力線３７を経由して第２バッテリ５０Ｂに対して電力供給を行い、第２バッテリ５０Ｂの出力電圧よりもＢ点の電圧を低くすることで、第２バッテリ５０Ｂに対する電力供給をストップ出来る（充電制御）。
２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂを並列に接続することで、一方のバッテリ（例えば、第１バッテリ５０Ａ：メインバッテリ）に異常が起きた場合でも、もう一方のバッテリ（例えば、第２バッテリ５０Ｂ：サブバッテリ）で、車両１０に対する電力供給を継続することが出来、車両１０の電源に冗長性を持たせることが出来る。
図３は、第１バッテリ５０Ａの電気的構成を示すブロック図である。第１バッテリ５０Ａは、第１電流遮断装置５３Ａと、第１組電池６０Ａと、電流センサ５４と、第１管理装置１００Ａと、温度センサ１１５と、コネクタ５７を備える。
第１電流遮断装置５３Ａ、第１組電池６０Ａ、及び電流センサ５４は、パワーライン５５Ｐ、５５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子５１と第１組電池６０Ａの正極とを接続するパワーラインである。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子５２と第１組電池６０Ａの負極とを接続するパワーラインである。第１電流遮断装置５３Ａは第１組電池６０Ａの正極側に位置し、正極側のパワーライン５５Ｐに設けられている。電流センサ５４は、第１組電池６０Ａの負極側に位置し、負極のパワーライン５５Ｎに設けられている。
第１電流遮断装置５３Ａは、リレーなどの有接点スイッチ（機械式）やＦＥＴやトランジスタなどの半導体スイッチにより構成することが出来る。第１電流遮断装置５３ＡのＯＰＥＮにより、第１バッテリ５０Ａは、車両１０の電力線３７から切り離され、電流が遮断される。第１電流遮断装置５３ＡのＣＬＯＳＥにより、第１バッテリ５０Ｂは、電力線３７に接続され、車両１０への電力供給が出来る状態となる。
電流センサ５４は、第１組電池６０Ａの電流Ｉ[Ａ]を計測する。温度センサ１１５は、接触式あるいは非接触式で、第１組電池６０Ａの温度［℃］を計測する。
第１管理装置１００Ａは、回路基板ユニット６５に設けられている。第１管理装置１００Ａは、電圧検出回路１１０と処理部１２０とを備える。電圧検出回路１１０は、信号線によって、各二次電池６２の両端にそれぞれ接続され、各二次電池６２の電池電圧Ｖ[Ｖ]及び第１組電池６０Ａの総電圧ＶＢを計測する。第１組電池６０Ａの総電圧ＶＢ[Ｖ]は、直列に接続された４つの二次電池６２の合計電圧である。
処理部１２０は、演算機能を有するＣＰＵ１２１と、記憶部であるメモリ１２３と、通信部１２５を含む。処理部１２０は、電流センサ５４、電圧検出回路１１０、温度センサ１１５の出力から、第１組電池６０Ａの電流Ｉ、各二次電池６２の電圧Ｖ、第１組電池６０Ａの総電圧ＶＢ及び温度を監視する。
メモリ１２３は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ１２３には、第１組電池６０Ａの状態を監視するための監視プログラム、及び監視プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。コネクタ５７は、第１バッテリ５０Ａを車両ＥＣＵ３１と接続するために設けられている。
第１バッテリ５０Ａは、図４に示すように、収容体７１を備える。収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。
収容体７１は、第１組電池６０Ａと回路基板ユニット６５を収容する。第１組電池６０Ａは１２個の二次電池６２を有する。１２個の二次電池６２は、３並列で４直列に接続されている。回路基板ユニット６５は、第１組電池６０Ａの上部に配置されている。図３のブロック図は、並列に接続された３つの二次電池６２を１つの電池記号で表している。
蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、二次電池６２は、直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。二次電池６２は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。
電極体８３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。
正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。
蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、図５Ａに示すように、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。
第２バッテリ５０Ｂは、第２組電池６０Ｂと、第２電流遮断装置５３Ｂと、電流センサ５４と、第２管理装置１００Ｂと、温度センサ１１５とを含んで構成されており、第１バッテリ５０Ａと同一構造である。
図６は、二次電池６２を所定レートで充電した時の充電カーブであり、横軸は時間、縦軸は電圧である。Ｖａは第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮする閾値電圧（二次電池を安全に使用できる上限電圧）であり、一例として４Ｖである。Ｖｂは二次電池６２が電池性能を失う限界電圧であり、一例として、５．８Ｖである。Ｖｃは、圧力開放弁９５が動作する電圧であり、一例として７Ｖである。電池性能を失うとは、充電も放電も出来ないことを意味する。（１）式は、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの大小関係を示す。
Ｖａ＜Ｖｂ＜Ｖｃ・・・・・・（１）
２．充電制御
第１管理装置１００Ａは、第１バッテリ５０Ａの状態を監視し、第１バッテリ５０Ａに、過充電や過放電などの異常が発生した場合、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮして電流を遮断する。電流を遮断することで、第１バッテリ５０Ａの安全性を確保することが出来る。
第２管理装置１００Ｂも、第２バッテリ５０Ｂの状態を監視し、第２バッテリ５０Ｂに、過充電や過放電などの異常がある場合、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮして電流を遮断する。
第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂは、並列に接続されているため、いずれか一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電となり電流が遮断されても、もう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂで、車両１０の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。
しかし、一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電となり電流が遮断された以降も、オルタネータ等の故障などにより充電が継続した場合、もう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった時点で、もう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの電流遮断装置５３Ａ、５３ＢをＯＰＥＮする必要がある。これにより、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂとも、電流が遮断され、車両１０から切り離されてしまう。車両１０の安全性の観点からすると、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった場合でも、車両１０との接続を維持して、車両１０が安全に停止できるまでの時間を確保することが望ましい。例えば、２分程度の時間は確保することが好ましい。
電源システム３０は、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂの双方が過充電である場合、第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂの双方をＣＬＯＳＥに制御する。これにより、過充電後も、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂは、車両１０に接続された状態になることから、車両１０の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。
第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂの双方をＣＬＯＳＥすることで、過充電後に充電が継続した場合、充電電流を２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れることが出来る。充電電流を２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れることで、いずれか一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂだけで充電電流を受ける場合に比べて、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの電圧上昇が遅くなる。そのため、例えば、限界電圧Ｖｂまで電池の使用を継続する場合、バッテリ５０Ａ、５０Ｂが閾値電圧Ｖａから限界電圧Ｖｂに到達するまでの時間Ｔａｂが長くなる。
２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった後、バッテリ５０Ａ、５０Ｂが車両１０に対する接続を維持する時間を確保出来るため、車両１０が緊急停止できるまでの時間を確保することが出来る。
図７は、電源システム３０の充電制御のシーケンス図である。図７において、Ａ１～Ａ８は、第１バッテリ５０Ａにて、実行される処理を示している。Ｂ１～Ｂ７は、第２バッテリ５０Ｂにて、実行される処理、Ｃ１～Ｃ４は、車両ＥＣＵ３１にて、実行される処理を示している。
第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂは、過充電や過放電など異常がある場合を除き、第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂにより、それぞれＣＬＯＳＥに制御される。
「Ｔａ」は、第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂの双方がＣＬＯＳＥする期間を示す。「Ｔｂ」は、第１電流遮断装置５３ＡはＯＰＥＮし、第２電流遮断装置５３ＢはＣＬＯＳＥする期間を示す。「Ｔｃ」は、第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂの双方がＣＬＯＳＥする期間を示す。
電源システム３０は、例えば、イグニッションスイッチがオン又はスタートボタンが押されると、起動する。電源システム３０の起動後、第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、電圧検出回路１１０、電流センサ５４、温度センサ１１５の出力に基づいて、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を監視する処理を開始する（Ａ１、Ｂ１）。具体的には、各二次電池６２の電圧Ｖ、組電池６０Ａ、６０Ｂの総電圧ＶＢ、組電池６０Ａ、６０Ｂの電流Ｉ、温度が監視される。第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、各二次電池６２の電圧Ｖを閾値電圧Ｖａと比較することで、過充電の有無を判断する。Ａ１、Ｂ１は、第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの電圧を検出するステップに相当する。
第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を監視する処理を一定周期で実行し、その結果を、車両ＥＣＵ３１に対して送信する（Ａ２、Ｂ２）。
車両１０のエンジンが駆動すると、オルタネータ２３が発電を開始する。オルタネータ２３の発電量が電気負荷２５を下回っている場合、充電電流が２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂに流れ、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂは充電される（Ａ３、Ｂ３）。
充電により、第１バッテリ５０Ａにて、いずれかの二次電池６２の電圧が閾値電圧Ｖａを上回ると、第１管理装置１００Ａは、過充電を検出する（Ａ４）。閾値電圧Ｖａは、一例として４Ｖである。過充電は組電池６０Ａの総電圧ＶＢで判断してもよい。
第１管理装置１００Ａは、過充電を検出すると、車両ＥＣＵ３１に対して過充電を通知する（Ａ５）。車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａから過充電の通知を受けると、第１バッテリ５０Ａに対して、第１電流遮断装置５３ＡのＯＰＥＮ指令を通知する（Ｃ１）。
第１管理装置１００Ａは、車両ＥＣＵ３１からＯＰＥＮ指令を受けると、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮする（Ａ６）。第１電流遮断装置５３ＡのＯＰＥＮにより、第１バッテリ５０Ａの電流は遮断される。その後、充電電流は、容量に空きがあり、過充電に至っていない第２バッテリ５０Ｂだけに流れ、第２バッテリ５０Ｂは、更に充電される。
充電により第２バッテリ５０Ｂの電圧は上昇し、いずれかの二次電池６２の電圧が閾値電圧Ｖａを上回ると、第２管理装置１００Ｂは、過充電を検出する（Ｂ４）。第２管理装置１００Ｂは、過充電を検出すると、車両ＥＣＵ３１に対して、過充電を通知する（Ｂ５）。第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの双方が、過充電になる要因として、オルタネータ２３の故障を例示することが出来る。
車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａに加えて、第２バッテリ５０Ｂから過充電の通知を受けると、第１バッテリ５０Ａに対して第１電流遮断装置５３ＡをＣＬＯＳＥするＣＬＯＳＥ指令を送り、第２バッテリ５０Ｂに対して第２電流遮断装置５３ＢをＣＬＯＳＥのままに維持するＣＬＯＳＥ指令を送る（Ｃ２）。
第１管理装置１００Ａは、車両ＥＣＵ３１からのＣＬＯＳＥ指令を受けると、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮからＣＬＯＳＥに切り換える（Ａ７）。また、第２管理装置１００Ｂは、車両ＥＣＵ３１からのＣＬＯＳＥ指令を受けると、第２電流遮断装置５３ＢをＣＬＯＳＥのままに維持する（Ｂ６）。
これにより、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった以降、車両１０の電力線３７に対して第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの双方が接続された状態になるから、車両１０の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。また、過充電になった以降、充電が継続する場合、充電電流を、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れる状態になる。
車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａに加えて第２バッテリ５０Ｂから過充電の通知を受けると、各バッテリ５０Ａ、５０ＢへのＣＬＯＳＥ指令と同時に、警告処理を実行する（Ｃ３）。
警告処理は、ドライバーに車両１０の緊急停車を警告する処理である。例えば、車両ＥＣＵ３１は車両１０に搭載された異常報知灯（図略）を点灯させる。異常報知灯の点灯により、ドライバーに車両１０の異常を報知し、緊急停車を促すことが出来る。警告音を発してもよい。オルタネータ２３の故障など、過充電が発生している場合は、車両１０の挙動が異常なことが考えられる。その場合は運転者が異常報知灯に気づきにくいが、音声によっても緊急停車を促すことで、運転者に異常を認識しやすくなる。
車両１０の緊急停車が完了し、その後、車両１０のエンジン（図略）が停止すると、エンジンを制御する車両ＥＣＵは、車両ＥＣＵ３１に対して、車両１０が緊急停車し、エンジンが停止したことを通知する。車両ＥＣＵ３１は通知を受けると、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂに対して、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮするＯＰＥＮ指令を送る（Ｃ４）。
第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、車両ＥＣＵ３１からＯＰＥＮ指令を受信すると、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをそれぞれＯＰＥＮして、電流を遮断する（Ａ８、Ｂ７）。このようにすることで、車両の緊急停車後、第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの使用を禁止することが出来る。
上記では、第１バッテリ５０Ａが先に過充電となった例を示した。充電により、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂのどちらが先に過充電になるかは、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂの使用方法により異なる。例えば、冗長性を持たせる第２バッテリ５０ＢのＳＯＣを第１バッテリ５０Ａよりも高い設定にする場合、第２バッテリ５０Ｂが第１バッテリ５０Ａよりも先に過充電になり易く、第２バッテリ５０ＢのＳＯＣを第１バッテリ５０Ａよりも低い設定にする場合、第２バッテリ５０Ｂが第１バッテリ５０Ａよりも後で過充電になり易い。ＳＯＣ（state of charge：充電状態）は、バッテリの実容量（available capacity）に対する残存容量の比率である。
第２バッテリ５０Ｂが先に過充電となる場合も、その後、第１バッテリ５０Ａが過充電となった時点で、２つの電流遮断装置５３Ａ、５３ＢをＣＬＯＳＥすることで、車両１０との接続を維持することができる。また、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが同時に過充電になった場合も、同様である。
３．効果
この方法では、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂの双方が過充電である場合、第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３ＢをＣＬＯＳＥする。これにより、過充電後も、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂは、車両１０との接続を維持するから、車両１０の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。
第１電流遮断装置５３Ａと第２電流遮断装置５３Ｂの双方をＣＬＯＳＥすることで、過充電後に充電が継続した場合、充電電流を２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れることが出来る。充電電流を２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れることで、いずれか一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂだけで充電電流を受ける場合に比べて、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの電圧上昇が遅くなる。そのため、二次電池６２が電池性能を失う限界電圧Ｖｂに到達するまでの時間を確保出来るため、十分な時間を持って、車両１０を緊急停車させることが出来る。
＜実施形態２＞
実施形態１は、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂから車両ＥＣＵ３１に対してバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態に関する情報を送った。車両ＥＣＵ３１にて、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を把握し、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮするか、ＣＬＯＳＥするかを決定した。
実施形態２は、車両ＥＣＵ３１から各バッテリ５０Ａ、５０Ｂに対して、もう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの情報を通知する。各バッテリ５０Ａ、５０Ｂは、車両ＥＣＵ３１からもう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態に関する情報を受けて、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮするか、ＣＬＯＳＥするかを決定する。
図８は、電源システム３０の充電制御のシーケンス図である。図８において、Ａ１～Ａ８は、第１バッテリ５０Ａにて実行される処理を示している。Ｂ１～Ｂ７は、第２バッテリ５０Ｂにて実行される処理、Ｃ５～Ｃ８は車両ＥＣＵ３１にて実行される処理を示している。図８に示す充電制御のシーケンスは、図７に示す充電制御のシーケンスに対して、Ｃ５～Ｃ８のステップが相違している。
電源システム３０の起動後、第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を監視する処理を開始する（Ａ１、Ｂ１）。
第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を監視する処理を一定周期で実行し、その結果を、車両ＥＣＵ３１に対して送信する（Ａ２、Ｂ２）。
充電により、第１バッテリ５０Ａにて、二次電池６２の電圧が閾値電圧Ｖａを上回ると、第１管理装置１００Ａは過充電を検出する（Ａ４）。
第１管理装置１００Ａは、過充電を検出すると、車両ＥＣＵ３１に対して過充電を通知する（Ａ５）。車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａから過充電の通知を受けると、第１バッテリ５０Ａに対して、第２バッテリ５０Ｂが過充電でないことを通知する（Ｃ５）。
第１バッテリ５０Ａは、車両ＥＣＵ３１から第２バッテリ５０Ｂが過充電ないことを受信すると、第１バッテリ５０Ａは、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮする（Ａ６）。第１電流遮断装置５３ＡのＯＰＥＮにより、第１バッテリ５０Ａの電流は遮断される。その後、充電が継続すると、充電電流は第２バッテリ５０Ｂだけに流れ、第２バッテリ５０Ｂは、更に充電される。
第２バッテリ５０Ｂにて、二次電池６２の電圧が閾値電圧Ｖａを上回ると、第２管理装置１００Ｂは、過充電を検出する（Ｂ４）。第２管理装置１００Ｂは、過充電を検出すると、車両ＥＣＵ３１に対して過充電を通知する（Ｂ５）。
車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａに加えて第２バッテリ５０Ｂから過充電の通知を受けると、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂに対してもう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を通知する（Ｃ６）。この場合、車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａに対して第２バッテリ５０Ｂは過充電であることを通知し、第２バッテリ５０Ａに対して第１バッテリ５０Ｂは過充電であることを通知する。
第１管理装置１００Ａは、車両ＥＣＵ３１からの第２バッテリ５０Ｂが過充電である情報を受信すると、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮからＣＬＯＳＥに切り換える（Ａ７）。また、第２管理装置１００Ｂは、車両ＥＣＵ３１から第１バッテリ５０Ａが過充電である情報を受信すると、第２電流遮断装置５３ＢをＣＬＯＳＥに維持する（Ｂ６）。
これにより、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった以降、車両１０の電力線３７に対して第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの双方が接続された状態になるから、車両１０の急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。また、充電が継続する場合、充電電流は、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂで分担して受け入れる状態になる。
車両ＥＣＵ３１は、第１バッテリ５０Ａに加えて第２バッテリ５０Ｂから過充電の通知を受けると、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂに対してもう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を通知するのと同時に、警告処理を実行する（Ｃ７）。警告処理は、ドライバーに車両１０の緊急停車を警告する処理である。
車両１０の緊急停車が完了し、その後、エンジンが停止すると、車両ＥＣＵ３１は、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂに対して、緊急停車が完了したことを通知する（Ｃ８）。
第１管理装置１００Ａ、第２管理装置１００Ｂは、車両ＥＣＵ３１から緊急停車の完了通知を受信すると、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをそれぞれＯＰＥＮして、電流を遮断する（Ａ８、Ｂ７）。このようにすることで、車両の緊急停止後、第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂの使用を禁止することを抑制できる。
このように、車両ＥＣＵ３１からもう一方のバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を受け取る方法でも、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂで、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態を把握できる。
そのため、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂにて、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった場合に、各電流遮断装置５３Ａ、５３ＢをＣＬＯＳＥすることで、実施形態１と同様の充電制御を行うことが出来る。つまり、過充電後も、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂを車両１０に接続することで、車両１０に対する急な負荷変動に伴う電力供給に備えることが出来る。また、過充電後の充電電流を、第１バッテリ５０Ｂと第２バッテリ５０Ｂで分担して受け入れることで、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの電圧上昇を抑制し、二次電池６２が電池性能を失う限界電圧Ｖｂに到達するまでの時間を確保することが出来る。
＜実施形態３＞
実施形態３の電源システム２００は、図９に示すように、第１バッテリ５０Ａと、第２バッテリ５０Ｂと、車両ＥＣＵ３１と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５を含んで構成されている。第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂが、車両ＥＣＵ３１と通信機能を有さない点が、実施形態１、２と相違している。
第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂは、信号線２１０によって接続されており、バッテリ間で、過充電の有無などバッテリ５０Ａ、５０Ｂの状態に関する情報を通信し、共有する。つまり、第１バッテリ５０Ａは、第２バッテリ５０Ｂの過充電の有無を把握し、第２バッテリ５０Ｂは、第１バッテリ５０Ａの過充電の有無を把握する。
そのため、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂにて、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂが過充電になった場合に、各電流遮断装置５３Ａ、５３ＢをＣＬＯＳＥすることで、実施形態１、２と同様の充電制御を行うことが出来る。
＜実施形態４＞
実施形態４は、過充電後に、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂが充電する充電電気量Ｑ[Ｃ]に制限を設けている。充電電気量Ｑ[Ｃ]は、充電電流Ｉ[Ａ]と充電時間ｔ[Ｓ]から求めることが出来る。
図１０は、充電電気量Ｑの制限処理のフローチャートである。充電電気量Ｑの制限処理は、過充電になった後、各バッテリ５０Ａ、５０Ｂにて個々に実行される。以下、バッテリ５０Ａを例にとって説明する。
管理装置１００Ａは、バッテリ５０Ａが過充電になった後、車両ＥＣＵ３１からの指令を受けて第１電流遮断装置５３ＡをＣＬＯＳＥに切り換えると、その後の期間（例えば、図７の期間Ｔｃ）、電流センサ５４により計測される充電電流Ｉと充電時間ｔから、二次電池１つあたりに充電される充電電気量Ｑ１を算出する（Ｓ１１）。
管理装置１００Ａは、算出した充電電気量Ｑ１を限界電気量Ｑａｂと比較する（Ｓ１３）。限界電気量Ｑａｂは、閾値電圧Ｖａと限界電圧Ｖｂの電圧差ΔＶａｂに相当する電気量（図６参照）である。
管理装置１００Ａは、充電電気量Ｑ１が限界電気量Ｑａｂ以下の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、第１電流遮断装置５３ＡをＣＬＯＳＥに維持する（Ｓ１５）。
管理装置１００Ａは、充電電気量Ｑ１が限界電気量Ｑａｂを超える場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮして、バッテリ５０Ａの電流を遮断する（Ｓ１７）。
過充電に至った以降、二次電池１つ当たりの充電電気量Ｑ１を限界電気量Ｑａｂ以下に制限することで、二次電池６２が電池性能を維持できる範囲で充電を行うことが可能である。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態１では、蓄電部の一例として、組電池６０Ａ、６０Ｂを例示した。蓄電部は単セル（１つの二次電池６２）でもよい。蓄電部は二次電池６２に限らず、キャパシタ等の蓄電素子でもよい。電源システム３０に、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５を含めたが、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は無くてもよい。例えば、第１バッテリ５０Ａと第２バッテリ５０Ｂの使われ方に差がない場合は、第２バッテリ５０Ｂの充放電を単独で調整する必要性が少なく、ＤＣ－ＤＣコンバータ３５は無くてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータ３５などの調整装置がある場合、２つのバッテリ５０Ａ、５０Ｂの定格電圧は同一でもいいし、異なっていてもよい。また、第１バッテリ５０Ａの第１電流遮断装置５３ＡをＯＰＥＮする閾値電圧Ｖａと、第２バッテリ５０Ｂの第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮする閾値電圧Ｖａは異なっていてもよい。
（２）上記実施形態１では、第１電流遮断装置５３Ａ、第１管理装置１００Ａを第１バッテリ５０Ａの内部に設け、第２電流遮断装置５３Ｂ、第２管理装置１００Ｂを第２バッテリ５０Ｂの内部に設けた。第１バッテリ５０Ａ、第２バッテリ５０Ｂは、組電池６０Ａ、６０Ｂと計測類を少なくとも有していればよく、第１電流遮断装置５３Ａや第１管理装置１００Ａは第１バッテリ５０Ａの外部に設けられていてもよい。同様、第２電流遮断装置５３Ｂや第２管理装置１００Ｂも第２バッテリ５０Ｂの外部に設けてられていてもよい。
（３）上記実施形態１では、車両１０の緊急停車が完了し、エンジンが停止したら、第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３ＢをＯＰＥＮして、バッテリ５０Ａ、５０Ｂの使用を禁止した。バッテリ５０Ａ、５０Ｂの使用を禁止するタイミングは、エンジン停止から所定期間経過後でもよい。バッテリ５０Ａ、５０Ｂの使用を禁止するタイミングをエンジン停止から所定時間経過後にすることで、ハザードランプ等の点灯により、車両１０が緊急停止状態であることを外部に知らせるための時間を確保することが出来る。
（４）第１電流遮断装置５３Ａ、第２電流遮断装置５３Ｂは、図１１に示すように、放電方向（Ｃ方向）を順方向とする寄生ダイオードＤを内蔵したＦＥＴ（電界効果トランジスタ）でもよい。ＦＥＴを使用することで、充電を禁止しつつ、放電を許容することが出来る。
（５）本技術は、車両の電源システムの制御プログラムに適用することが出来る。車両の電源システムの制御プログラムは、コンピュータに、第１蓄電部と第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置をＣＬＯＳＥする処理を実行させるプログラムである。本技術は、車両の電源システムの制御プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは一例として、車両ＥＣＵ３１である。
１０...車両
２１...エンジン始動装置（車両負荷）
２３...オルタネータ
２５...電気負荷（車両負荷）
３０...電源システム
３１...車両ＥＣＵ（制御部）
３５...ＤＣ－ＤＣコンバータ
５０Ａ、５０Ｂ...第１バッテリ、第２バッテリ
５３Ａ、５３Ｂ...第１電流遮断装置、第２電流遮断装置
６０Ａ、６０Ｂ...第１組電池（第１蓄電部）、第２組電池（第２蓄電部）
１００Ａ、１００Ｂ...第１管理装置、第２管理装置

Claims (7)

  1. 車両の電源システムの制御方法であって、
    車両負荷に対して接続された第１蓄電部の電圧を検出するステップと、
    前記第１蓄電部に対して並列に接続される第２蓄電部の電圧を検出するステップと、
    前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥするステップと、を含む、車両の電源システムの制御方法。
  2. 請求項１に記載の車両の電源システムの制御方法であって、
    前記第１蓄電部と前記第２蓄電部のうち一方の蓄電部が過充電である場合、過充電に至った前記一方の前記蓄電部の電流遮断装置はＯＰＥＮし、過充電に至っていない他方の蓄電部の電流遮断装置はＣＬＯＳＥに維持するステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
  3. 請求項２に記載の車両の電源システムの制御方法であって、
    前記他方の前記蓄電部が過充電になった場合、前記一方の前記蓄電部の前記電流遮断装置をＯＰＥＮからＣＬＯＳＥに切り換え、前記他方の前記蓄電部の前記電流遮断装置はＣＬＯＳＥを維持するステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
  4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の車両の電源システムの制御方法であって、
    前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記車両に停車を要求する警告ステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
  5. 請求項４に記載の車両の電源システムの制御方法であって、
    前記車両の停車後、エンジンが停止した場合、前記第１電流遮断装置と前記第２電流遮断装置の双方をＯＰＥＮして前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の使用を禁止するステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
  6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の車両の電源システムの制御方法であって、
    過充電後、前記第１蓄電部又は前記第２蓄電部の充電電気量が限界電気量を超えた場合、対応する電流遮断装置をＯＰＥＮして限界電気量を超えた蓄電部の電流を遮断するステップを含む、車両の電源システムの制御方法。
  7. 車両の電源システムであって、
    車両負荷に対して接続された第１蓄電部と、
    前記第１蓄電部の電流を遮断する第１電流遮断装置と、
    前記第１蓄電部に対して並列に接続された第２蓄電部と、
    前記第２蓄電部の電流を遮断する第２電流遮断装置と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の双方が過充電である場合、前記第１電流遮断装置と前記第２電流遮断装置の双方をＣＬＯＳＥする、車両の電源システム。
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