JP5387383B2

JP5387383B2 - 車載電源装置

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Publication number: JP5387383B2
Application number: JP2009287246A
Authority: JP
Inventors: 成則斉藤; 直樹山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: JP2011126431A

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、車両の減速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。

そこで近年では、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（特許文献１等参照）。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。

特開平１０−２７１６１１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（ＳＯＣ使用範囲）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ＳＯＣ使用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ＳＯＣ使用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、これらの蓄電池と並列に電気接続された電気負荷へは、その時の開放電圧が高くなっている側の蓄電池から電気負荷へ電力供給（放電）されることとなり、両蓄電池のうち所望する蓄電池から放電されるとは限らない。

そこで、上記特許文献１記載の如く両蓄電池の間にＤＣＤＣコンバータを設ければ、低い電圧となっている側の蓄電池（例えば高性能蓄電池）の端子電圧を昇圧して、高性能蓄電池から電気負荷へ放電させるようにできる。しかしこの場合、ＤＣＤＣコンバータを増設することに伴うコストアップが問題となる。

また、上述の如く鉛蓄電池の劣化軽減を図るべく第２蓄電池へ回生充電するにあたり、回生充電を開始する時の第２蓄電池のＳＯＣが十分に低くなっていないと、第２蓄電池による回生充電量を十分に多くすることができない。つまり、回生していない通常運転時に、第２蓄電池から電気負荷へ積極的に放電させて第２蓄電池のＳＯＣを低下させておくことで、回生充電量を十分に多くすることが期待されている。

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、鉛蓄電池及び第２蓄電池を備えた車載電源装置において、小型のＤＣＤＣコンバータを選定可能にしてコストダウンを図るとともに、第２蓄電池への回生充電量を十分に多くすること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。

構成１では、回生エネルギによる回生発電が可能な発電機を備えた車両に適用され、前記発電機に電気接続された鉛蓄電池と、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開閉手段と、前記開閉手段に対して電気的に並列接続されたＤＣＤＣコンバータと、を備え、前記回生発電により前記第２蓄電池を充電する時（回生充電時）には、前記開閉手段を通電作動させる状態を維持し、前記第２蓄電池から放電する時には、前記第２蓄電池から放電される電力を前記ＤＣＤＣコンバータで昇圧させて前記鉛蓄電池の側へ供給させることを特徴とする。

ここで、ＤＣＤＣコンバータの仕様（要求能力）を選定するにあたり、ＤＣＤＣコンバータへ入力される電力の最大値（入力最大値）が重要な選定条件の１つとなり、前記入力最大値を小さくできれば小型のＤＣＤＣコンバータを選定することができ、ひいてはＤＣＤＣコンバータのコストダウンを図ることができる。

そして、回生発電した電力（例えば２ｋＷ）は、第２蓄電池から放電される電力（例えば数百Ｗ）に比べて桁違いに大きい。そのため、上記発明に反し、回生発電した電力をＤＣＤＣコンバータへ入力させるよう構成すると、回生発電電力が前記入力最大値となるので、ＤＣＤＣコンバータへ要求される能力が高くなる。よって、大型のＤＣＤＣコンバータを選定しなければならなくなり、大幅なコストアップを招く。

上記構成１はこの点に着目して為されたものであり、発電機と第２蓄電池との間にてＤＣＤＣコンバータ及び開閉手段を並列に電気接続し、回生充電時には開閉手段を通電作動させる。そのため、回生発電した大電力は、ＤＣＤＣコンバータへ入力されることなく、開閉手段を通じて第２蓄電池へ入力されることとなる。よって、ＤＣＤＣコンバータへの入力最大値を小さくできるので、小型のＤＣＤＣコンバータを選定することができ、ひいては車載電源装置のコストダウンを図ることができる。

さらに上記構成１では、第２蓄電池から放電する時には、第２蓄電池から放電される電力をＤＣＤＣコンバータで昇圧させて鉛蓄電池の側へ供給させる。そのため、第２蓄電池の開放電圧が鉛蓄電池の開放電圧より低くなっている場合であっても、ＤＣＤＣコンバータで昇圧させて第２蓄電池から鉛蓄電池の側へ放電させることができるので、回生充電を開始する時の第２蓄電池のＳＯＣを十分に低下させておくことができる。よって、第２蓄電池への回生充電量を十分に多くすることができる。

構成２では、前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記鉛蓄電池の側には、前記内燃機関を始動させるスタータモータが前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続されており、前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、前記スタータモータを駆動させる時には、前記開閉手段を遮断作動させるとともに、前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする。

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。また、第２蓄電池から電力供給されるよう割り当てられた電気負荷が存在する場合には、第２蓄電池からスタータモータへ電力供給すると、内燃機関の始動直後において第２蓄電池に割り当てられた電気負荷への電力供給ができなくなることが懸念される。

これらの点を鑑みた上記構成２では、スタータモータを駆動させる時には、開閉手段を遮断作動させるとともにＤＣＤＣコンバータをオフ状態にするので、第２蓄電池からスタータモータへ放電されることを回避できる。よって、高価な第２蓄電池の小容量化を実現できるとともに、スタータモータ駆動直後において第２蓄電池に割り当てられた電気負荷へ電力供給できなくなることを回避できる。なお、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よう割り当てることが望ましい。

構成３では、前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、前記内燃機関を自動停止させている時には、前記開閉手段を遮断作動させるとともに、前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする。

上記構成３によれば、内燃機関を自動停止させている時には、開閉手段を遮断作動させるとともにＤＣＤＣコンバータをオフ状態にするので、第２蓄電池から鉛蓄電池に割り当てられた電気負荷へ放電されることを回避できる。よって、自動停止直後において第２蓄電池に割り当てられた電気負荷へ電力供給できなくなることを回避できる。

構成４では、前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、前記回生発電により前記第２蓄電池を充電する時（回生充電時）には、前記開閉手段を通電作動させるとともに前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする。

上記構成４に反し、回生充電時にＤＣＤＣコンバータをオン状態にすると、ＤＣＤＣコンバータと開閉手段とは並列接続されているため、ＤＣＤＣコンバータと開閉手段との間を回生電力が循環して流れてしまい、第２蓄電池に回生電力が充電されなくなることが懸念される。これに対し上記構成４によれば、回生充電時に開閉手段を通電作動させるとともに、ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にするので、上記の如く回生電力が循環することを回避でき、第２蓄電池へ回生電力が確実に充電されるようにできる。

構成５では、車両に搭載された電気負荷のうち前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池から電力供給される全ての電気負荷は、前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記鉛蓄電池の側へ電気接続されていることを特徴とする。

これによれば、第２蓄電池を備えておらず鉛蓄電池で回生する車両に対し、後付で、第２蓄電池、ＤＣＤＣコンバータ及び開閉手段を車両に搭載させるにあたり、既存の電気負荷の配線変更を不要にできる。つまり、上記構成５に反し、ＤＣＤＣコンバータに対して既存の電気負荷を第２蓄電池の側へ電気接続させる場合には、当該電気負荷の電気接続箇所を、ＤＣＤＣコンバータに対して第２蓄電池の側に変更することが必要となる。これに対し、上記構成５によれば、既存の電気負荷の電気接続箇所を変更することを不要にできる。特に、アイドルストップ機能を有しない車両に対して後付で第２蓄電池等を搭載させる場合に、上記配線変更を不要にできる効果が好適に発揮される。

構成６では、前記ＤＣＤＣコンバータは、一方向へのみ電流を流す単方向コンバータであるとともに、前記第２蓄電池から前記鉛蓄電池の側へのみ電流を流す向きに設けられていることを特徴とする。また、構成７では、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記第２蓄電池から前記鉛蓄電池の側へ電流を流すことが可能であるとともに、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へも電流を流すことが可能である双方向コンバータであることを特徴とする。

ここで、回生充電時以外のエンジン運転時（通常時）において、第２蓄電池から放電する時にＤＣＤＣコンバータで昇圧させることは先述した通りであるが、この時、開閉手段を遮断作動させておくことで、ＤＣＤＣコンバータと開閉手段との間を放電電力が循環して流れてしまう懸念を解消させておくことが望ましい。

しかしながら、上記通常時に放電している状態から、第２蓄電池のＳＯＣが低下して発電機からの充電を要する状態に移行すると、上記単方向コンバータを用いた場合には、単方向コンバータを通じて発電機から第２蓄電池へ充電させることはできないので、開閉手段を通電作動させる必要がある。そして、開閉手段を通電作動させるとともに単方向コンバータをオフ状態に切り替えて、ＤＣＤＣコンバータと開閉手段との間を充電電力が循環して流れてしまう懸念を解消させておくことが望ましい。

要するに、通常時に放電状態から充電要求状態に切り替わった場合において、単方向コンバータを用いた場合には、開閉手段を遮断作動から通電作動に切り替えるとともに、単方向コンバータをオン状態からオフ状態に切り替えることが必要となる。これに対し、上記双方向コンバータを用いれば、開閉手段を遮断作動にさせたまま双方向コンバータでの電流の向き（送電の向き）を切り替えるだけで済むので、煩雑な開閉手段の切り替え制御を不要にできる。但し、上記単方向コンバータは双方向コンバータに比べて安価であるため、単方向コンバータを用いた場合には上記開閉手段の切替制御が必要となるものの、車載電源装置のコストダウンを促進できる。

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であって、回生充電時及び通常充電時の作動を示す図。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であって、（ａ）は通常放電時の作動、（ｂ）はスタータモータ作動時及びアイドルストップ時の作動を示す図。（ａ）は鉛蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示し、（ｂ）はリチウム蓄電池のＳＯＣ使用範囲を示す図。第１実施形態において、ＤＣＤＣコンバータ及び開閉手段の動作状態の変化を示すタイミングチャート。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実施形態において、ＤＣＤＣコンバータ及び開閉手段の動作状態の変化を示すタイミングチャート。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。

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（定電圧制御手段）、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（開閉手段）及びＤＣＤＣコンバータ６０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との間に電気接続されており、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）を切り替える開閉手段として機能する。

ちなみに、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と寄生ダイオード５１とを並列接続した回路と等価であると言える。そのため、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間にＭＯＳ−ＦＥＴ５０を１つだけ設けた場合には、半導体スイッチ部５２をオフにしても寄生ダイオード５１のアノード側からカソード側に電流が流れてしまう。そこで本実施形態では、寄生ダイオード５１の向きを逆にした１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０を、鉛蓄電池２０とリチウム蓄電池３０との間に直列に設けている。そして、鉛蓄電池２０に対するリチウム蓄電池３０の通電をオンさせる時には、１対のＭＯＳ−ＦＥＴ５０の両方の半導体スイッチ部５２をオフにし、前記通電をオフさせる時には両方の半導体スイッチ部５２をオフにする。

なお、半導体スイッチ部５２のゲートへの入力信号はマイクロコンピュータ（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（図２（ａ）中の実線矢印参照）。

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（例えば、リヤウインドシールドのデフロスタ用ヒータ、空調装置の送風ファン等）である。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（図２（ｂ）中の実線矢印参照）。但し、後に詳述するように、一般電気負荷４２への電力供給は、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じてリチウム蓄電池３０からも為される（図２（ａ）中の実線矢印参照）。

ＤＣＤＣコンバータ６０は、オルタネータ１０及び鉛蓄電池２０と、リチウム蓄電池３０との間に電気接続されるとともに、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して並列に電気接続されている。そして、リチウム蓄電池３０から放電される電力を昇圧させて鉛蓄電池２０の側へ供給させる昇圧回路として機能する。

また、ＤＣＤＣコンバータ６０は、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０の側へのみ電流を流す単方向コンバータである。ＤＣＤＣコンバータ６０はオンオフ切替機能を有しており、そのオンオフ状態はマイコン７０により制御される。例えば、マイコン７０からＤＣＤＣコンバータ６０へオンオフを指令する信号が出力されると、その指令信号に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ６０内のスイッチング素子（図示しないオンオフ切替機能）が通電作動することに伴って、ＤＣＤＣコンバータ６０から昇圧した電力を出力するオン状態となる。一方、前記スイッチング素子が遮断作動するよう制御されると、ＤＣＤＣコンバータ６０からの電力出力が為されないオフ状態となる。

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。また、図１の例では一般電気負荷４２を、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対して鉛蓄電池２０の側に電気接続しているが、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対してリチウム蓄電池３０の側に電気接続して、一般電気負荷４２への電力供給をリチウム蓄電池３０が分担するようにしてもよい。

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一定の設定電圧（定電圧Ｖｒｅｇ）となるよう調整し、発電電力の電圧変動を抑制する。本実施形態では、回生時の定電圧Ｖｒｅｇを１４．５Ｖに設定している。

オルタネータ１０で発電した電力は、各種電気負荷４２〜４３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（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、マイコン７０（保護制御手段）により制御されている。

また、本実施形態では、車両の減速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。

図３（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３（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３（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（ＳＯＣ使用範囲）となるよう、マイコン７０（保護制御手段）により蓄電池２０，３０の充放電量を規制しており、鉛蓄電池２０のＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)はＳＯＣ８８％〜１００％であり、リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)は例えばＳＯＣ１０％〜９０％である。使用範囲Ｗ２(Li)の上限は１００％より小さく、下限は０％より大きい。

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３（ｂ）は、図３（ａ）の点線部分（使用範囲Ｗ１(Pb)を示す部分）の拡大図でもあり、図３（ｂ）の横軸に示されるリチウム蓄電池３０のＳＯＣ＝０％の位置は、使用範囲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ＳＯＣ使用範囲Ｗ１(Pb)とリチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲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。

＜条件（ｂ）＞
リチウム蓄電池３０のＳＯＣ使用範囲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)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、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）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、ＳＯＣ使用範囲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３（ｂ）中の実線Ａ３参照）であって、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の上限値（９０％）における端子電圧Ｖｃ(Li)の値が、定電圧Ｖｒｅｇよりも小さい。なお、図３（ｂ）中の符号ΔＶは、上限値（９０％）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ＳＯＣ使用範囲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、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の下限値（１０％）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、ＳＯＣ使用範囲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ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)のうち一致ポイントＶｄｓより下限側の範囲が上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の上限側に一致ポイントＶｄｓを存在させる。そのため、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の大部分においてＶｄ(Li)＜Ｖｄ(Pb)、Ｖｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)となる。

なお、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の実際のＳＯＣが、上述した使用範囲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保護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３（ｂ）のＳＯＣ下限値（１０％）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（電圧上昇抑制作動）させることで、過充電保護を図るようにすればよい。前記上限電圧は、図３（ｂ）のＳＯＣ上限値（９０％）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、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、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、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０及びＤＣＤＣコンバータ６０の作動をマイコン７０で制御するにあたり、車両の運転状態に応じた制御内容を、図１及び図２を用いて説明する。

＜回生充電時＞
図１は、車両の減速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へ充電させる時（回生充電時）の作動を示す。このような回生充電時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態にする。これにより、回生発電した大電力は、オルタネータ１０からＤＣＤＣコンバータ６０へ入力されることなく、オルタネータ１０からＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通じてリチウム蓄電池３０へ入力されることとなる。

ここで、ＤＣＤＣコンバータ６０へ入力される電力の最大値（入力最大値）を小さくできれば、小型で安価なＤＣＤＣコンバータ６０を選定することができる。そして、回生発電した電力（例えば２ｋＷ）は、リチウム蓄電池３０から放電される電力（例えば数百Ｗ）に比べて桁違いに大きい。そのため、本実施形態に反し、回生電力をＤＣＤＣコンバータ６０へ入力させるよう構成すると、回生発電電力が前記入力最大値となるので、ＤＣＤＣコンバータ６０へ要求される能力が高くなる。

これに対し本実施形態では、上述の如く回生電力を、ＤＣＤＣコンバータ６０へ入力させることなくＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通じてリチウム蓄電池３０へ入力させる。そのため、後述する図２（ａ）の如くリチウム蓄電池３０から放電してＤＣＤＣコンバータ６０へ入力した時の電力が、前記入力最大値となる。よって、ＤＣＤＣコンバータ６０への入力最大値を小さくできるので、小型で安価なＤＣＤＣコンバータ６０を選定することができる。

なお、回生充電は、鉛蓄電池２０及びリチウム蓄電池３０の両蓄電池にされ得るが、その時の端子電圧Ｖｃ(Pb)，Ｖｃ(Li)が低くなっている方の蓄電池へ優先して充電される。本実施形態では、ＳＯＣ使用範囲Ｗ２(Li)の大部分においてＶｃ(Li)＜Ｖｃ(Pb)となるようリチウム蓄電池３０を作りこんでいるので、鉛蓄電池２０よりも優先してリチウム蓄電池３０へ回生充電される機会が多くなっている。

＜通常放電時＞
図２（ａ）は、回生充電時以外のエンジン運転時（通常時）において、リチウム蓄電池３０から放電させる時（通常放電時）の作動を示す。回生されていない通常時にリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄが下限電圧以上であれば、リチウム蓄電池３０のＳＯＣが十分に高いとみなされ、マイコン７０は、リチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２及び定電圧要求電気負荷４３へ放電（通常放電）させるべく、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオン状態にする。

これによれば、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ端子電圧Ｖｄ(Li)の電力が供給されると同時に、ＤＣＤＣコンバータ６０により端子電圧Ｖｄ(Li)から昇圧された電力が、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じて一般電気負荷４２へも供給されることとなる。なお、この通常放電時においてはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、ＤＣＤＣコンバータ６０により昇圧した電力がＤＣＤＣコンバータ６０とＭＯＳ−ＦＥＴ５０との間を循環して流れてしまうことを回避できる。

このように、リチウム蓄電池３０から、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じて一般電気負荷４２へも電力供給させるので、通常時においてリチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)低下を促進させることができる。そのため、リチウム蓄電池３０が充電できる量（空き容量）を通常時に十分に大きくさせておくこととなるので、次回、回生電力をリチウム蓄電池３０へ充電させる際に、その回生充電量を十分に多くすることができる。

＜通常充電時＞
前記通常時において、オルタネータ１０からリチウム蓄電池３０へ充電させる時（通常充電時）の作動を以下に説明する。回生されていない通常時にリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄが下限電圧未満であれば、リチウム蓄電池３０のＳＯＣは充電を要する状態であるとみなされ、マイコン７０は、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ充電（通常充電）させるべく、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態にする（図１参照）。

これによれば、オルタネータ１０で発電された電力及び鉛蓄電池２０のうち電圧の高い側から、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通じてリチウム蓄電池３０へ電力供給されて、リチウム蓄電池３０は充電（通常充電）されることとなる。なお、この通常充電時においてはＤＣＤＣコンバータ６０をオフ作動させるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通じてリチウム蓄電池３０の側へ流れる電流がＤＣＤＣコンバータ６０とＭＯＳ−ＦＥＴ５０との間を循環して流れてしまうことを回避できる。

＜アイドルストップ時及びスタータモータ作動時＞
スタータモータ４１を作動させているエンジン始動時及びエンジンを自動停止させてアイドルストップさせている時には、マイコン７０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態にする（図２（ｂ）参照）。よって、リチウム蓄電池３０及び定電圧要求電気負荷４３は、ＤＣＤＣコンバータ６０に対してオルタネータ１０の側の電源ラインから切り離されることとなる。

これによれば、リチウム蓄電池３０からスタータモータ４１へ放電されることを回避できる。よって、高価なリチウム蓄電池３０の小容量化を実現できるとともに、スタータモータ４１駆動直後においてリチウム蓄電池３０の端子電圧Ｖｄ(Li)が急激に低下することが回避される。よって、リチウム蓄電池３０から定電圧要求電気負荷４３へ、安定した電圧の電力を供給することができる。

また、アイドルストップ時にリチウム蓄電池３０から一般電気負荷４２へ放電することが回避される。よって、アイドルストップを終了してエンジンを自動再始動させる直後においてリチウム蓄電池３０の蓄電量が下限値未満となり、始動時に定電圧要求電気負荷４３が作動できないといった不具合を回避できる。

以上により、本実施形態によれば上述した各種効果が発揮されるが、これらの効果を、図４のタイミングチャートに沿って以下に説明する。図４は、本実施形態による作動の一例を示すタイミングチャートであり、図４中の（ａ）は車速変化、（ｂ）はリチウム蓄電池３０のＳＯＣ(Li)変化、（ｃ）はＭＯＳ−ＦＥＴ５０の動作状態変化、（ｄ）はＤＣＤＣコンバータ６０の動作状態変化を示す。

先ず、図中のｔ１〜ｔ３において加速走行及び定常走行している間（通常時）、ＳＯＣ(Li)は使用範囲Ｗ２内となっているため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオン状態に制御している。これにより、リチウム蓄電池３０からは定電圧要求電気負荷４３への電力供給のみならず、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じて一般電気負荷４２へも電力供給する。そのため、ｔ３〜ｔ４において車両の減速エネルギを回生して充電するに先立ち、ＳＯＣ(Li)の低下を促進して（図４（ｂ）参照）、ＳＯＣ(Li)が十分に低下されている。

続くｔ３〜ｔ４の回生充電時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態に制御している。これにより、回生電力がＤＣＤＣコンバータ６０へ入力されることなくリチウム蓄電池３０へ入力されて充電される。この時、ｔ１〜ｔ３においてＳＯＣ(Li)を十分に低下できているので、ｔ３〜ｔ４におけるリチウム蓄電池３０への充電量を大きくすることができる。

続くｔ４〜ｔ５において自動停止させている時、及びｔ５時点にてスタータモータ４１を駆動させる時には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態に制御している。これにより、停車時及びエンジン始動時にリチウム蓄電池３０からの放電を抑制して、次回のエンジン始動直後においてＳＯＣ(Li)が下限値を下回ってしまい定電圧要求電気負荷４３へ電力供給できなくなることの回避を図る。

以降のｔ５〜ｔ１４においても、基本的にはｔ１〜ｔ５と同様の制御を実施する。但し、回生充電中にＳＯＣ(Li)が使用範囲Ｗ２の上限値に達したｔ８時点では、リチウム蓄電池３０の過充電を回避すべく、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオン状態に制御している。これにより、リチウム蓄電池３０からはＤＣＤＣコンバータ６０を通じて一般電気負荷４２へも電力供給させることで、リチウム蓄電池３０の放電を促進させ、リチウム蓄電池３０の過充電が回避される。

また、回生させていない通常走行時にＳＯＣ(Li)が使用範囲Ｗ２の下限値に達したｔ１２時点では、リチウム蓄電池３０の過放電を回避すべく、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオン作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオフ状態に制御している。これにより、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０のうち電圧が高くなっている側から、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０を通じてリチウム蓄電池３０へ電力供給させることで、リチウム蓄電池３０の過放電が回避される。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ６０に単方向コンバータを用いている。これに対し、図５に示す本実施形態のＤＣＤＣコンバータ６００には、リチウム蓄電池３０から鉛蓄電池２０の側へ電流を流すことが可能であるとともに、鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へも電流を流すことが可能である双方向コンバータが用いられている。なお、ＤＣＤＣコンバータ６００以外の他のハード構成は第１実施形態と同じである。また、通常充電時以外については、マイコン７０による制御内容は第１実施形態と同じである。

図６は、本実施形態を示すタイミングチャートであり、図４との違いは、ｔ１２〜ｔ１３の期間における通常充電時の作動である。すなわち、本実施形態での通常充電時には、マイコン７０は、オルタネータ１０又は鉛蓄電池２０からリチウム蓄電池３０へ充電（通常充電）させるべく、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるとともにＤＣＤＣコンバータ６０をオン状態にする（図５参照）。

これによれば、オルタネータ１０で発電された電力及び鉛蓄電池２０のうち電圧の高い側から、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じてリチウム蓄電池３０へ電力供給されて、リチウム蓄電池３０は充電（通常充電）されることとなる。なお、この通常充電時においてはＭＯＳ−ＦＥＴ５０をオフ作動させるので、ＤＣＤＣコンバータ６０を通じてリチウム蓄電池３０の側へ流れる電流がＭＯＳ−ＦＥＴ５０とＤＣＤＣコンバータ６０との間を循環して流れてしまうことを回避できる。

以上により、本実施形態によれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０のオンオフを切り替える回数を減らすことができるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０に対するマイコン７０の制御を簡素にできる。但し、単方向コンバータは双方向コンバータに比べて安価であるため、コストの点では第１実施形態にかかる単方向コンバータの方が有利である。

（第３実施形態）
上記第１及び第２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及び第２実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＤＣＤＣコンバータ６０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７に示す本実施形態では、定電圧要求電気負荷４３を、ＤＣＤＣコンバータ６０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、ＤＣＤＣコンバータ６０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７中の１点鎖線に示す構成）に、リチウム蓄電池３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０、ＤＣＤＣコンバータ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であって、小型で安価なＤＣＤＣコンバータ６０を採用可能にした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。

（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。

・上記第１〜第３実施形態では、オルタネータ１０とリチウム蓄電池３０との通電及び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）を採用してもよいし、スイッチと電磁コイルから構成される電磁リレーを採用してもよい。

・上記各実施形態では、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、例えば、電極にニッケル化合物を用いたニッケル蓄電池等を採用してもよい。

・図１及び図５に示す第１及び第２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ているが、図１及び図５に示す車載電源装置を、アイドルストップ機能を有していない車両に適用させてもよい。また、図７に示す第３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ているが、図７に示す車載電源装置を、アイドルストップ機能を有する車両に適用させてもよい。

１０…オルタネータ（発電機）、２０…鉛蓄電池、３０…リチウム蓄電池（第２蓄電池）、４１…スタータモータ、５０…ＭＯＳ−ＦＥＴ（開閉手段）、６０，６００…ＤＣＤＣコンバータ。

Claims

回生エネルギによる回生発電が可能な発電機を備えた車両に適用され、
前記発電機に電気接続された鉛蓄電池と、
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開閉手段と、
前記開閉手段に対して電気的に並列接続されたＤＣＤＣコンバータと、
を備え、
前記回生発電により前記第２蓄電池を充電する時には、前記開閉手段を通電作動させる状態を維持し、
前記第２蓄電池から放電する時には、前記第２蓄電池から放電される電力を前記ＤＣＤＣコンバータで昇圧させて前記鉛蓄電池の側へ供給させることを特徴とする車載電源装置。
回生エネルギによる回生発電が可能な発電機を備えた車両に適用され、
前記発電機に電気接続された鉛蓄電池と、
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開閉手段と、
前記開閉手段に対して電気的に並列接続されたＤＣＤＣコンバータと、
を備え、
前記第２蓄電池には、過充電とならないよう、充電量の上限値が定められており、
前記回生発電により前記第２蓄電池を充電する時には、前記上限値に達するまで前記開閉手段を通電作動させ、
前記第２蓄電池から放電する時には、前記第２蓄電池から放電される電力を前記ＤＣＤＣコンバータで昇圧させて前記鉛蓄電池の側へ供給させることを特徴とする車載電源装置。
前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記鉛蓄電池の側には、前記車両に搭載された内燃機関を始動させるスタータモータが前記鉛蓄電池に対して電気的に並列接続されており、
前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、
前記スタータモータを駆動させる時には、前記開閉手段を遮断作動させるとともに、前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載電源装置。
内燃機関を自動停止及び自動再始動するアイドルストップ機能を有する車両に適用され、
前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、
前記内燃機関を自動停止させている時には、前記開閉手段を遮断作動させるとともに、前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車載電源装置。
前記ＤＣＤＣコンバータは、当該ＤＣＤＣコンバータから電力を出力するオン状態と前記出力を停止させるオフ状態とに切り替えるオンオフ切替機能を有しており、
前記回生発電により前記第２蓄電池を充電する時には、前記開閉手段を通電作動させるとともに前記ＤＣＤＣコンバータをオフ状態にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車載電源装置。
車両に搭載された電気負荷のうち前記鉛蓄電池及び前記第２蓄電池から電力供給される全ての電気負荷は、前記ＤＣＤＣコンバータに対して前記鉛蓄電池の側へ電気接続されてい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。
前記ＤＣＤＣコンバータは、一方向へのみ電流を流す単方向コンバータであるとともに、前記第２蓄電池から前記鉛蓄電池の側へのみ電流を流す向きに設けられてい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。
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記第２蓄電池から前記鉛蓄電池の側へ電流を流すことが可能であるとともに、前記鉛蓄電池から前記第２蓄電池へも電流を流すことが可能である双方向コンバータであ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。