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JP6582509B2 - 車両用電源システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両における電力供給状態を制御する車両用電源システムに関する。
特許文献１に記載のように、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池を備えた車両用電源システムでは、電気負荷である補機を二次電池に並列接続することによって、並列接続した補機を安定的に作動させている。そして、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池には、メータやカーナビゲーションシステムなどの電圧を一定に安定させる必要のある補機（被保護負荷）が接続され、鉛電池には、ワイパーやファンなどの一次的に使用される補機（一般負荷）が接続されている。
特開２０１１−１７８３８４号公報
ところで、特許文献１に記載のような車両用電源システムに対して、回生時に発電機として機能し力行時には車軸を回転駆動して車両の走行をアシストするモータジェネレータを接続して電源制御するような場合、モータジェネレータをアシスト制御で使用するためには、瞬間的に大きな電力で力行してパワー出力する必要があるため、鉛電池とリチウムイオン電池（またはニッケル水素電池）の双方でモータジェネレータを駆動することが行われる。
しかしながら、このような電力供給を行うと、鉛電池の放電が大きくなり、鉛電池の充電が必要になってしまう。鉛電池の充電効率は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池に比べて悪く、充電に時間を要するため、この鉛電池の充電のためにエンジンによって発電機を駆動させる頻度が多くなることから、結果として燃費の悪化につながってしまう。
また、リチウムイオン電池やニッケル水素電池から電力を供給してアシスト制御を実行すると、このリチウムイオン電池やニッケル水素電池の充電状態によっては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池から被保護負荷へ電力を安定的に供給できなくなってしまうことがある。
そこで、本発明は、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷を安定的に作動させることができる車両用電源システムを提供することを目的としている。
上記課題を解決する車両用電源システムの発明の一態様は、車両の走行によって発電を行い、前記車両の走行をアシストする電動機と、前記車両の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷と、前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続された第１のバッテリと、前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続され、前記第１のバッテリとは異なる第２のバッテリとを有する車両用電源システムであって、前記第１のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第１のスイッチと、前記第２のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第２のスイッチと、前記第１のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第３のスイッチと、前記第２のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第４のスイッチと、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチの接続または非接続を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記電動機の駆動制御によって前記車両の走行をアシストする場合、前記第２のバッテリの充電容量が所定の充電容量よりも低いことを条件として、前記第１のスイッチを非接続状態、前記第２のスイッチを接続状態、前記第３のスイッチを接続状態、前記第４のスイッチを非接続状態に制御することを特徴とする。
本発明によれば、アシスト制御の実行時、第２のバッテリから電動機に電力が供給され、第１のバッテリまたは第２のバッテリのいずれか一方から電気負荷へ電力が供給されるため、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷を安定的に作動させることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを示す図であり、車両用電源システムを備える車両を示す構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムにおける、スイッチの接続状態と非接続状態の組み合わせにより実現される回路構成を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを示す図であり、エンジンの再始動時の回路構成を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを示す図であり、リチウムイオン電池の充電状態が低い場合のアシスト制御時の回路構成を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを示す図であり、リチウムイオン電池の充電状態が高い場合のアシスト制御時の回路構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１において、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムを搭載した車両１は、エンジン７と、電動機としてのＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２と、電気負荷としての被保護負荷３と、一般負荷６と、第１のバッテリとしての鉛電池４と、第２のバッテリとしてのリチウムイオン電池５とを含んで構成される。
エンジン７は、例えば、ガソリンエンジンから構成されている。エンジン７は、ピストンが気筒内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行う４サイクルの内燃機関として構成されており、車両を走行させる動力を発生する。
ＩＳＧ２は、ベルト８を介してエンジン７のクランクシャフトに連結されており、車両１の走行によって発電を行うとともに、車両１の走行をアシストする。すなわち、ＩＳＧ２は発電機および電動機として機能する。ＩＳＧ２は、エンジン７を停止状態から再始動させる始動装置としても機能する。
被保護負荷３は、車両１の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷であり、例えば、メータやカーナビゲーションシステムからなる。
一般負荷６は、被保護負荷３と比較して安定した電力供給が必要とされず、一時的に使用される電気負荷であり、例えば、ワイパーまたはクーリングファンからなる。
鉛電池４およびリチウムイオン電池５は、充電可能な二次電池からなり、ＩＳＧ２及び被保護負荷３に電力を供給可能に接続されている。リチウムイオン電池５は、鉛電池４よりも、エネルギー密度が高く、短い時間で繰り返し充電が可能なバッテリである。鉛電池４およびリチウムイオン電池５は、約１２Ｖの出力電圧を発生するように、セルの個数等が設定されている。
また、車両１は、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ３と、スイッチＳＷ４とを有する。スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４およびリチウムイオン電池５は、一体化されており、リチウムイオン電池パック１１を構成している。
スイッチＳＷ１は、鉛電池４とＩＳＧ２との接続または非接続を形成する。スイッチＳＷ３は、鉛電池４と被保護負荷３との接続または非接続を形成する。スイッチＳＷ４は、リチウムイオン電池５と被保護負荷３との接続または非接続を形成する。スイッチＳＷ２は、リチウムイオン電池５とＩＳＧ２との接続または非接続を形成する。したがって、スイッチＳＷ３またはスイッチＳＷ４の少なくとも一方が接続状態であれば、鉛電池４またはリチウムイオン電池５の少なくとも一方から被保護負荷３に電力が供給される。
なお、これらスイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は、閉状態のときに接続を形成し、開状態のときに非接続を形成する。
また、車両１は制御部としてのＥＣＵ１０を有し、このＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４の接続または非接続を制御する。言い換えると、ＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４の開閉状態を制御する。また、ＥＣＵ１０は、ＩＳＧ２の駆動制御等を行う。例えば、ＥＣＵ１０は、ＩＳＧ２の駆動制御によって車両の走行をアシストするアシスト制御や所定の停止条件および再始動条件の成立時に自動的にエンジン７をそれぞれ停止および再始動させるアイドリングストップ制御を行う。なお、ＥＣＵ１０は、アイドリングストップ制御時に、所定の再始動条件が成立したら、ＩＳＧ２を駆動してエンジン７を再始動させる。このように、車両１は、所定の条件が成立した場合、自動的に走行を停止したり、再開したりする機能を有する。
ＥＣＵ１０は、アシスト制御を実行するとき、スイッチＳＷ１を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ２を接続状態に制御する。これにより、鉛電池４とＩＳＧ２が切り離され、リチウムイオン電池５のみからＩＳＧ２に電力が供給されるため、鉛電池４の充電容量の低下を抑制し、燃費の悪化を抑制できる。また、このとき、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４のいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御する。これにより、鉛電池４またはリチウムイオン電池５のいずれか一方から被保護負荷３へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池５の充電状態に依存されることなく被保護負荷３に電力を供給できる。このように、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムは、燃費の悪化を抑制しつつ電気負荷である被保護負荷３を安定的に作動させることができる。ここで、接続状態とは、上述したように、スイッチの接点が閉じている状態（閉状態）であり、非接続状態とは、スイッチの接点が開いている状態（開状態）である。
また、ＥＣＵ１０は、ＩＳＧ２の駆動制御によって車両１の走行をアシストする場合、リチウムイオン電池５の充電容量が所定の充電容量よりも低い場合、スイッチＳＷ３を接続状態に制御し、スイッチＳＷ４を非接続状態に制御する。これにより、リチウムイオン電池５の充電状態が低い状態にある場合は、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給できる。このため、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できるとともに、被保護負荷３に電力を安定して供給できる。
ＥＣＵ１０は、アイドリングストップ制御の実行時、エンジン７を停止状態から再始動させる場合、スイッチＳＷ１を接続状態に制御し、スイッチＳＷ２を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ３を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ４を接続状態に制御する。これにより、リチウムイオン電池５の許容放電量を超える電力が瞬間的に必要な再始動時では、鉛電池４からＩＳＧ２に電力が供給され、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池５を大出力による放電から保護できるとともに、被保護負荷３に電力を安定して供給できる。また、ＤＣＤＣコンバータなどの電圧変換器を用いることなく再始動を制御することができ、システム全体のコストアップを抑制できる。
このように、本発明の一実施形態に係る車両用電源システムは、ＩＳＧ２と鉛電池４とをスイッチＳＷ１を介して配置し、ＩＳＧ２とリチウムイオン電池５とをスイッチＳＷ２を介して配置することによって、エネルギーの回収性能の高いリチウムイオン電池から供給される電力のみを利用してＩＳＧ２の駆動を制御でき、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できる。
また、被保護負荷３と鉛電池４とをスイッチＳＷ３を介して配置し、被保護負荷３とリチウムイオン電池５とをスイッチＳＷ４を介して配置することによって、リチウムイオン電池５の充電容量が高いときは、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給でき、リチウムイオン電池５の充電容量が低いときは、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池５の充電容量が低い場合であっても、アシスト制御を実行できるとともに被保護負荷３に電力を安定して供給できる。
なお、本発明の他の実施形態に係る車両用電源システムでは、アシスト制御を実行するときは、リチウムイオン電池５の充電容量の大きさに関わらず、常に鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給できるようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ１を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ２を接続状態に制御し、スイッチＳＷ３を接続状態に制御し、スイッチＳＷ４を非接続状態に制御する。このようにすれば、ＥＣＵ１０は、リチウムイオン電池５の充電容量を監視することなく、簡易な制御によって、燃費の悪化を抑制するようにアシスト制御を実行できるとともに、被保護負荷３に電力を安定して供給できる。また、大出力を必要とするアシスト制御を実行する場合であっても、被保護負荷３に電力を安定して供給できる。
以下、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り換えにより形成される車両用電源システムの各回路構成について説明する。
図２に示すように、この車両用電源システムでは、ＥＣＵ１０がスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を接続状態または非接続状態に制御することで、回路構成１〜回路構成１１が形成される。
図２において、回路構成１は、車両状態が「リチウムイオン電池の充放電禁止時」のときに形成される。一例として、低温環境下であってＩＳＧ２の発電量が少ない状態である。この回路構成１では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ接続状態、非接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成１では、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４を非接続状態にして、リチウムイオン電池（図中、Ｌｉ電池と記す）５を電源システムから切り離すことにより、リチウムイオン電池５の充放電を禁止する。また、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３を接続状態にして、ＩＳＧ２によって発電された電力または鉛電池４の電力を被保護負荷３へ供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。
また、低温環境下では、リチウムイオン電池５の放電可能電力が小さいため、被保護負荷３への電力供給が安定しないおそれがある。そのため、ＥＣＵ１０は、回路構成１のように、常時スイッチＳＷ４を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ３を接続状態に制御して、鉛電池４から被保護負荷３に電力を安定して供給できるようにしている。
なお、回路構成１は、一例として記載した低温環境下に限定されず、リチウムイオン電池５の充放電が禁止されている場合に形成される。具体的には、高温環境下もリチウムイオン電池５の充放電が禁止されている場合に含まれる。
回路構成２は、車両状態が「低温環境下（１）」のときに形成される。一例として、低温環境下であってＩＳＧ２の発電量が十分に大きい状態である。低温環境下ではリチウムイオン電池５の放電可能電力（出力可能電力）が小さいため、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ十分な電力を供給できないおそれがあるが、リチウムイオン電池５への充電は可能である。そのため、この回路構成２では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成２では、スイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力でリチウムイオン電池５を充電する。また、低温環境下（２）は、リチウムイオン電池５が過度に放電しない程度に充電されている状態なため、回路構成２では、スイッチＳＷ４を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。
回路構成３は、車両状態が「低温環境下（２）」のときに形成される。一例として、低温環境下であってＩＳＧ２の発電量が十分に大きい状態、かつ、リチウムイオン電池５を急速に充電する必要がある状態である。この回路構成３では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成３では、スイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力でリチウムイオン電池５を充電する。また、低温環境下（３）はリチウムイオン電池５を急速に充電する必要がある状態なため、この回路構成３では、スイッチＳＷ４を非接続状態、スイッチＳＷ３を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５の放電を回避しつつ、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。また、回路構成３では、ＩＳＧ２が発電した電力でリチウムイオン電池５を充電し、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給するため、急速にリチウムイオン電池５を充電できる。
回路構成４は、車両状態が「回生時（１）」のときに形成される。回生時（１）は、ＩＳＧ２が回生発電をしている状態である。この回路構成４では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成４では、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力を鉛電池４とリチウムイオン電池５とに供給し、鉛電池４とリチウムイオン電池５を効率よく充電する。また、回生時（１）は、リチウムイオン電池５が過度に放電しない程度に充電されている状態なため、回路構成４では、スイッチＳＷ３を非接続状態にし、スイッチＳＷ４を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。
回路構成５は、車両状態が「回生時（２）」のときに形成される。回生時（２）は、回生時（１）と同様に、ＩＳＧ２が回生発電をしている状態である。この回路構成５では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成５では、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力を鉛電池４とリチウムイオン電池５とに供給し、鉛電池４とリチウムイオン電池５を効率よく充電する。また、回生時（２）はリチウムイオン電池５が十分に充電されていない状態なため、回路構成５では、スイッチＳＷ３を接続状態にし、スイッチＳＷ４を非接続状態にすることで、ＩＳＧ２によってリチウムイオン電池５を充電し、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。なお、リチウムイオン電池５を急速に充電する必要がある場合、スイッチＳＷ１を非接続状態にすればよい。この場合、ＩＳＧ２が発電した電力をリチウムイオン電池５のみに供給できる。
回路構成６は、車両状態が「再始動時」のときに形成される。再始動時は、ＩＳＧ２の駆動によりエンジン７の再始動が行われる状態である。この回路構成６では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ接続状態、非接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成６では、スイッチＳＷ１を接続状態にし、スイッチＳＷ２を非接続状態にすることで、図３に示すように、鉛電池４からＩＳＧ２へ大電力を供給して、ＩＳＧ２を駆動する。また、スイッチＳＷ３を非接続状態にし、スイッチＳＷ４を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給する。すなわち、再始動時は、鉛電池４の電力によりＩＳＧ２を駆動し、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給することで、被保護負荷３が安定的に作動される。このように、回路構成６では、ＩＳＧ２と鉛電池４とが接続される回路と、被保護負荷３とリチウムイオン電池５とが接続される回路とが互いに独立して形成される。なお、図３において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＮのときは接続状態を表し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＦＦのときは非接続状態を表す。
回路構成７は、車両状態が「リチウムイオン電池の充電要求時（１）」のときに形成される。リチウムイオン電池の充電要求時（１）は、回生時以外でリチウムイオン電池５の充電が必要になった状態である。この回路構成７では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成７では、スイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力をリチウムイオン電池５に供給し、リチウムイオン電池５を充電する。また、スイッチＳＷ４を非接続状態、スイッチＳＷ３を接続状態にすることで、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。なお、回路構成７では、スイッチＳＷ１を非接続状態にしたことで鉛電池４が一般負荷６と被保護負荷３の両方の電気負荷に対して放電される。鉛電池４の放電量を低減したい場合、ＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ３を非接続状態、スイッチＳＷ４を接続状態に制御して、リチウムイオン電池５から被保護負荷３に電力を供給し、ＩＳＧ２が発電した電力でリチウムイオン電池５を充電するのが好ましい。このように、回路構成７では、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４が、どちらが接続状態または非接続状態であってもよい。
回路構成８は、車両状態が「リチウムイオン電池の充電要求時（２）」のときに形成される。リチウムイオン電池の充電要求時（２）は、リチウムイオン電池の充電要求時（１）と同様に、回生時以外でリチウムイオン電池５の充電が必要になった状態である。この回路構成７では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。回路構成８では、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を接続状態にすることで、ＩＳＧ２が発電した電力を鉛電池４とリチウムイオン電池５とに供給し、鉛電池４とリチウムイオン電池５を効率よく充電する。また、スイッチＳＷ４を非接続状態、スイッチＳＷ３を接続状態にすることで、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。なお、リチウムイオン電池５の充電状態が所定値よりも低い状態にある場合、ＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ３を接続状態、スイッチＳＷ４を非接続状態に制御して、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給するのが好ましい。反対に、リチウムイオン電池５の充電状態が所定値以上の状態にある場合（充電状態が概ね十分である場合）、ＥＣＵ１０は、スイッチＳＷ３を非接続状態、スイッチＳＷ４を接続状態に制御して、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給するのが好ましい。このように、回路構成８では、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４が、どちらが接続状態または非接続状態であってもよい。
回路構成９は、車両状態が「鉛電池およびリチウムイオン電池の充電状態が良好なとき」に形成される。この回路構成９では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、非接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。回路構成９では、スイッチＳＷ４を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給する。これにより、被保護負荷３が安定的に作動される。このとき、スイッチＳＷ３が非接続状態であるため、スイッチＳＷ３の側からは被保護負荷３に電力が供給されない。回路構成９では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池５を積極的に被保護負荷３の作動に使用しているため、ＩＳＧ２を発電に利用しない期間を確保でき、車両走行時の発電負荷を減少させ、燃費を向上することができる。なお、スイッチＳＷ２は、接続状態であってもよい。
回路構成１０は、車両状態が「アシスト制御時（リチウムイオン電池の充電容量が低いとき）」に形成される。この回路構成１０では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、接続状態、接続状態、非接続状態に制御される。このときの車両状態は、リチウムイオン電池５の充電状態が低いときにアシスト制御を実行する状態であるため、回路構成１０では、スイッチＳＷ３を接続状態にし、スイッチＳＷ４を非接続状態にすることで、図４に示すように、鉛電池４から被保護負荷３に電力を供給する。また、スイッチＳＷ２を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５からＩＳＧ２に電力を供給する。また、スイッチＳＷ１を非接続状態にすることで、鉛電池４とＩＳＧ２とを切り離す。このように、回路構成１０では、ＩＳＧ２とリチウムイオン電池５とが接続される回路と、被保護負荷３と鉛電池４とが接続される回路とが互いに独立して形成される。これにより、回路構成１０では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池５を積極的にＩＳＧ２の駆動に利用しているため、アシスト制御を高い頻度で実行することができる。また、鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給して、被保護負荷３を安定して作動させることができる。なお、図４において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＮのときは接続状態を表し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＦＦのときは非接続状態を表す。
回路構成１１は、車両状態が「アシスト制御時（リチウムイオン電池の充電容量が高いとき）」に形成される。この回路構成１１では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ非接続状態、接続状態、非接続状態、接続状態に制御される。このときの車両状態は、リチウムイオン電池５の充電状態が高いときにアシスト制御を実行する状態である。回路構成１１では、図５に示すように、スイッチＳＷ３を非接続状態にし、スイッチＳＷ４を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給しつつ、スイッチＳＷ２を接続状態にすることで、リチウムイオン電池５からＩＳＧ２にも電力を供給する。また、スイッチＳＷ１を非接続状態にして、鉛電池４とＩＳＧ２とを切り離す。回路構成１１では、短時間で繰り返し充電可能なリチウムイオン電池５を積極的にＩＳＧ２の駆動に利用しているため、アシスト制御を高い頻度で実行することができる。また、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給して、被保護負荷３を安定して作動させることができる。なお、図５において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＮのときは接続状態を表し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がＯＦＦのときは非接続状態を表す。
このように、回路構成１０、１１では、アシスト制御を実行する際に、短時間で繰り返し充電が可能なリチウムイオン電池５からの電力のみでＩＳＧ２を駆動することで、鉛電池の充電容量の低下を抑制している。
また、回路構成１０、１１では、アシスト制御を実行する際に、リチウムイオン電池５の充電状態に応じて鉛電池４から被保護負荷３へ電力を供給することで、リチウムイオン電池５の充電状態に依存されることなく被保護負荷３を安定して作動させている。
以上のように、本実施形態の車両用電源システムにおいて、回路構成１〜１１は、いずれもスイッチＳＷ３またはスイッチＳＷ４のいずれか一方が接続状態に制御されるようになっているため、被保護負荷３を安定的に作動させることができる。
本実施形態の車両用電源システムの作用効果について説明する。
本実施形態の車両用電源システムは、鉛電池４とＩＳＧ２との接続または非接続を形成するスイッチＳＷ１と、鉛電池４と被保護負荷３との接続または非接続を形成するスイッチＳＷ３と、リチウムイオン電池５と被保護負荷３との接続または非接続を形成するスイッチＳＷ４と、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４の接続または非接続を制御するＥＣＵ１０とを有する。
そして、ＥＣＵ１０は、ＩＳＧ２の駆動制御によって車両の走行をアシストする場合、スイッチＳＷ１を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４のいずれか一方が接続状態のとき、他方のスイッチが非接続状態となるよう制御する。
これにより、アシスト制御時、すなわちＩＳＧ２が車両の走行をアシストする時は、鉛電池４とＩＳＧ２が切り離され、リチウムイオン電池５のみからＩＳＧ２に電力が供給されるため、鉛電池４の充電容量の低下を抑制し、燃費の悪化を抑制できる。また、鉛電池４またはリチウムイオン電池５のいずれか一方から被保護負荷３へ電力を供給できる。このため、リチウムイオン電池５の充電状態に依存されることなく被保護負荷３に電力を供給できる。この結果、燃費の悪化を抑制しつつ被保護負荷３を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４を備えているため、ＩＳＧ２による走行アシスト時に被保護負荷３への電力供給を鉛電池４から行うことで、リチウムイオン電池５の大電力を用いてＩＳＧ２によるアシストを実施することもできる。
なお、本実施形態の車両用電源システムでは、ＩＳＧ２が車両の走行をアシストするとき、少なくとも、鉛電池４とＩＳＧ２が切り離され、リチウムイオン電池５のみからＩＳＧ２に電力が供給され、鉛電池４またはリチウムイオン電池５のいずれか一方から被保護負荷３へ電力を供給できる構成であればよい。すなわち、本発明は、リチウムイオン電池５とＩＳＧ２とが常時接続される構成であってもよい。
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、ＥＣＵ１０は、ＩＳＧ２の駆動制御によって車両１の走行をアシストする場合、リチウムイオン電池５の充電容量が所定の充電容量よりも低いときは、スイッチＳＷ３を接続状態に制御し、スイッチＳＷ４を非接続状態に制御する。
これにより、リチウムイオン電池５の充電状態が低いときは、鉛電池４から被保護負荷３に電力を供給できるため、被保護負荷３を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４を備えているため、リチウムイオン電池５の充電状態が高いとき、リチウムイオン電池５から被保護負荷３へ電力を供給できるので、リチウムイオン電池５の電力を有効活用することができる。
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、車両１は、所定の条件が成立した場合に自動的にエンジン７を停止し再始動させる機能を有し、ＥＣＵ１０は、エンジン７を停止状態から再始動させる場合、スイッチＳＷ１を接続状態に制御し、スイッチＳＷ３を非接続状態に制御し、スイッチＳＷ４を接続状態に制御する。
これにより、エンジン７の再始動時は、鉛電池４からＩＳＧ２に電力が供給され、リチウムイオン電池５から被保護負荷３に電力が供給されるため、被保護負荷３を安定的に作動させることができる。言い換えると、本実施形態の車両用電源システムは、エンジン７の再始動において、リチウムイオン電池５に許容放電量を超える電力が瞬間的に必要となるが、スイッチＳＷ１およびＳＷ３の制御により、鉛電池４からＩＳＧ２へ電力供給を行うよう、ＩＳＧ２と鉛電池４とを含む回路と、リチウムイオン電池５と被保護負荷３とを含む回路とを独立させることができるので、リチウムイオン電池５と被保護負荷３の間にＤＣＤＣコンバータを設けることを不要にできる。
また、本実施形態の車両用電源システムにおいて、リチウムイオン電池５は、鉛電池４よりも短い時間で繰り返し充電が可能なバッテリである。
これにより、充電特性の異なる２種類のバッテリから車両用電源システムを構成するため、車両用電源システムにおいて効率の良い充放電制御を実現することができる。更に、本実施形態の車両用電源システムは、ＩＳＧ２の位置を、鉛電池４よりもリチウムイオン電池５側に配置している。これにより、エネルギー回収性能の高いリチウムイオン電池５のみを電力としてＩＳＧ２を力行させることが可能になる。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１ 車両
２ ＩＳＧ（電動機）
３ 被保護負荷（電気負荷）
４ 鉛電池（第１のバッテリ）
５ リチウムイオン電池（第２のバッテリ）
１０ ＥＣＵ（制御部）
ＳＷ１ スイッチ（第１のスイッチ）
ＳＷ２ スイッチ（第２のスイッチ）
ＳＷ３ スイッチ（第３のスイッチ）
ＳＷ４ スイッチ（第４のスイッチ）

Claims (4)

  1. 車両の走行によって発電を行い、前記車両の走行をアシストする電動機と、
    前記車両の走行中において安定した電力供給が必要とされる電気負荷と、
    前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続された第１のバッテリと、
    前記電動機及び前記電気負荷に電力を供給可能に接続され、前記第１のバッテリとは異なる第２のバッテリとを有する車両用電源システムであって、
    前記第１のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第１のスイッチと、
    前記第２のバッテリと前記電動機との接続または非接続を形成する第２のスイッチと、
    前記第１のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第３のスイッチと、
    前記第２のバッテリと前記電気負荷との接続または非接続を形成する第４のスイッチと、
    前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチの接続または非接続を制御する制御部とを有し、
    前記制御部は、前記電動機の駆動制御によって前記車両の走行をアシストする場合、前記第２のバッテリの充電容量が所定の充電容量よりも低いことを条件として、前記第１のスイッチを非接続状態、前記第２のスイッチを接続状態、前記第３のスイッチを接続状態、前記第４のスイッチを非接続状態に制御することを特徴とする車両用電源システム。
  2. 前記制御部は、前記電動機の駆動制御によって前記車両の走行をアシストする場合、前記第２のバッテリの充電容量が所定の充電容量よりも高いときは、前記第１のスイッチを非接続状態、前記第２のスイッチを接続状態、前記第３のスイッチを非接続状態、前記第４のスイッチを接続状態に制御する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. 前記車両は、所定の条件が成立した場合に自動的にエンジンを停止し再始動させる機能を有し、
    前記制御部は、前記エンジンを停止状態から再始動させる場合、前記第１のスイッチを接続状態に制御し、前記第２のスイッチを非接続状態に制御し、前記第３のスイッチを接続状態に制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電源システム。
  4. 前記第２のバッテリは、前記第１のバッテリよりも短い時間で繰り返し充電が可能なバッテリであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両用電源システム。
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