JP4110979B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオンバッテリを含む２個以上のバッテリを備える車両用の電源装置に係り、より詳細には、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、リチウムイオンバッテリと鉛バッテリを備えた電源装置において、リチウムイオンバッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて鉛バッテリのＳＯＣを制御することが知られている（例えば、特許文献１）。この従来の電源装置では、リチウムイオンバッテリが満充電に近づくと、回生エネルギを負荷へ供給することでリチウムイオンバッテリのＳＯＣが調整されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１３０８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リチウムイオンバッテリは、鉛バッテリに比して回生能力が良い反面、過充電状態となるとバッテリ内部のエネルギ密度が上昇し、過負荷状態となるため、安全面で十分な配慮がなされるべきバッテリである。しかしながら、上述の従来の電源装置の如く、発電機が発生する電気エネルギを負荷へ供給する構成では、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が発生した場合に、リチウムイオンバッテリの過充電状態が継続してしまうという問題点がある。
【０００５】
即ち、リチウムイオンバッテリを含む２個以上のバッテリを備える車両用の電源装置においては、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が発生した場合を考慮して、リチウムイオンバッテリの過充電状態を即座に解消させる手段を講ずること（フェールセーフ）が必要である。
【０００６】
そこで、本発明は、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる車両用電源装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、リチウムイオンバッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続される第２のバッテリと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して供給される電気エネルギを発生する発電機とを備えた車両用電源装置であって、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定の過充電判定値を上回った場合に、発電を制限する方向に前記発電機を制御すると共に、リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする、車両用電源装置によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、何らかの要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が生じた場合であっても、発電機の発電が制限されるので、リチウムイオンバッテリへの充電が抑制され、また、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御によりリチウムイオンバッテリの放電が促進されるので、リチウムイオンバッテリの急速な放電が可能となる。この結果、本発明によれば、リチウムイオンバッテリが過充電状態に陥った場合であっても、当該過負荷状態を即座に解消することができる。
【０００９】
尚、請求項２又は３に記載する如く、前記発電を制限する方向に前記発電機を制御することには、該発電機の目標発電電圧を最小値に設定することや、該発電機の動作を停止させることが含まれてよく、また、前記リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することには、該ＤＣ／ＤＣコンバータの前記第２のバッテリ側の目標出力電圧を最小値に設定することが含まれてよい。
【００１０】
また、請求項４に記載する如く、アイドルストップ時に前記リチウムイオンバッテリから前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して所定の補機に電力供給すると共に、少なくとも車両の走行状態に応じて前記発電機の発電を抑制する請求項１記載の車両用電源装置において、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定値を下回った場合に、前記発電機の発電の抑制を解除することとしてもよい。
【００１１】
この場合、車両用電源装置は、車両の加速時には発電機の発電を抑制することで、燃費の向上を図っている。しかしながら、アイドルストップ頻度が増加すると、リチウムイオンバッテリのＳＯＣが低下し、リチウムイオンバッテリから所定の補機に電力供給することが困難となる。かかる状況下において、リチウムイオンバッテリからの電力供給を継続すると、リチウムイオンバッテリの劣化が促進されてしまい、逆に、アイドルストップ頻度を抑制すると、結果的に燃費が悪化してしまう。これに対して、本発明では、アイドルストップ頻度を維持するため、リチウムイオンバッテリのＳＯＣが所定値を下回った場合に、上述の発電機の発電の抑制を解除する。これにより、リチウムイオンバッテリへの充電が促進されるので、発電機の発電の抑制による燃費向上効果に代えてアイドルストップ頻度の維持による燃費向上効果を得ることができ、トータル的に見て燃費が向上する。
【００１２】
尚、請求項５に記載する如く、前記発電機の発電を抑制することには、該発電機の動作を停止させることが含まれてよく、この場合、前記発電機の発電の抑制を解除することには、該発電機の動作を停止させないことが含まれてよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源装置１０のシステム構成図を示す。図１に示す如く、車両用電源装置１０は、高速通信バス等の適切なバスを介して相互接続された２つの電子制御ユニット２４，４９（以下、それぞれ「ＥＣＯ・ＥＣＵ２４」及び「ＥＦＩ・ＥＣＵ４９」という）を中心に構成されている。
【００１５】
車両用電源装置１０は、２つのバッテリ１２，１４を備えている。本実施例では、バッテリ１２は、１２Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリ（補機バッテリ）であり、一方、バッテリ１４は、１４．４Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリ（メインバッテリ）である。尚、鉛バッテリ１２は、リチウムイオンバッテリ１４に比して、単位体積当たりに取り出せる出力（出力密度；単位はＷ／ｌ）が高い一方、単位体積当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度；単位はＷｈ／ｌ）が低いバッテリである。
【００１６】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してスタータ１８が接続されている。スタータ１８は、車両の動力源として機能するエンジンに取り付けられている。スタータ１８は、切換スイッチ１６を介して接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置として機能する。具体的には、スタータ１８は、通常的なエンジン始動時には鉛バッテリ１２を電力源として動作し、アイドルストップ終了後のエンジン再始動時にはリチウムイオンバッテリ１４を電力源として動作する。
【００１７】
車両用電源装置１０は、また、電流センサ４０、電圧センサ４４及び温度センサ４８を備えている。電流センサ４０は、リチウムイオンバッテリ１４の電流値を所定のサンプリング周期で検出する。電圧センサ４４は、リチウムイオンバッテリ１４の端子電圧を所定のサンプリング周期で検出する。温度センサ４８は、リチウムイオンバッテリ１４の液温、若しくは、リチウムイオンバッテリ１４を格納するケース（図示せず）の側面又は底面の温度を検出する。
【００１８】
リチウムイオンバッテリ１４には、電子制御ユニット６０（以下、「ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０」という）が接続されている。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０には、電流センサ４０、電圧センサ４４及び温度センサ４８の各検出信号が上記サンプリング周期で供給される。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０は、電流センサ４０、電圧センサ５０及び温度センサ４８の検出値に基づいて、リチウムイオンバッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）を演算する。尚、バッテリのＳＯＣの演算手法は、公知の手法によるものあってよく、本発明は、特にリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの演算手法を特定するものではない。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣに応じた電気信号をＥＣＯ・ＥＣＵ２４及びＥＦＩ・ＥＣＵ４９に供給する。
【００１９】
ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、各種アイドルストップの許可条件（例えば、エンジン冷却水温度に関する条件や、リチウムイオンバッテリ１４の温度やＳＯＣ等に関する条件、エンジン回転数に関する条件）の成立状況を確認して、最終的にアイドルストップの実行条件が成立するか否かを判定する。最終的にアイドルストップの実行条件が成立した場合、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００２０】
アイドルストップ中、即ちエンジンが一時的に停止状態にある間、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、また、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいて、アイドルストップの解除条件が成立するか否を判定する。その結果、アイドルストップの解除条件が成立した場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくスタータ１８が作動状態となり、エンジンが再始動される。
【００２１】
車両用電源装置１０は、また、エンジンの回転により発電する直流発電機（オルタネータ）２０を備えている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、燃費の向上を図るべく、車両の走行状態に応じて直流発電機２０の発電電圧を制御する。具体的には、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時には、直流発電機２０の目標発電電圧は、適宜予め設定されたＶｔ１〜Ｖｔ２の範囲内で、鉛バッテリ１２の放電が生じないような値に調整される。また、車両減速時（回生ブレーキ作動時）には、直流発電機２０の目標発電電圧は、定常走行時やアイドル運転時に比して大きな値に調整される（例えば、Ｖｔ２）。また、車両加速時には、アイドルストップ中（即ち、エンジン停止中）と同様、直流発電機２０の発電電圧はゼロになる（即ち、発電が行われない）。
【００２２】
このように、本実施例のＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、原則的には、燃費の向上を図るべく、直流発電機２０が常時発電するような制御を実行しない。但し、後に詳説する如く、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から逸脱した際には、直流発電機２０に対して特別な制御（常時発電制御）を実行する。
【００２３】
直流発電機２０には、負荷２６及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。直流発電機２０が発生する電気エネルギは、負荷２６の電力源として用いられると共に、鉛バッテリ１２及び／又はリチウムイオンバッテリの充電に用いられる。
【００２４】
負荷２６には、直流発電機２０及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。負荷２６には、各種補機、及び、アクセルやブレーキ等のいわゆるバイワイヤシステムが含まれる。尚、補機には、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ、コーナーランプ等のランプ類、エアコン等の空調装置、オーディオ、カーナビゲーション、ＡＢＳシステム、電動オイルポンプ、メータ類、デフォガ、ワイパ、パワーウィンド等が含まれる。各補機および各バイワイヤシステムは、エンジン作動時には主に直流発電機２０から電力供給され、一方、アイドルストップ中のようなエンジン停止時には主にリチウムイオンバッテリ１４から電力供給される。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４により制御される。ＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して行う制御内容には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧の制御、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御が含まれる。
【００２７】
具体的には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、２種類の方向指示信号（即ち、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給する方向、又は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する方向）を選択的にＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向を制御する。
【００２８】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値（本例では、Ｖｔ３〜Ｖｔ４の範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を当該指示値まで降圧して鉛バッテリ１２側に出力する。これにより、リチウムイオンバッテリ１４側では、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧（又は、直流発電機２０の発電電圧）に依存した放電が実現される。
【００２９】
このＰｂ側端子１３の出力電圧の制御は、原則的には、アイドルストップ中において実行される。即ち、アイドルストップ中においては、鉛バッテリ１２に代わってリチウムイオンバッテリ１４が負荷２６の電力源として機能し、鉛バッテリ１２の寿命低下が防止されている。
【００３０】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値（本例では、Ｖｔ５〜Ｖｔ６の範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧を制御する。このとき、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを監視しつつ、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが適切な範囲内になるようにＬｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値を決定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、鉛バッテリ１２側の電圧を当該指示値まで昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側に出力する。これにより、目標出力電圧に応じたリチウムイオンバッテリ１４の充電が実現される。
【００３１】
このＬｉ側端子１５の出力電圧の制御は、原則的には、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時、車両の減速時（回生ブレーキ作動時）において実行される。尚、このとき、鉛バッテリ１２側においても、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧及び直流発電機２０の発電電圧に依存した充電が実現される。
【００３２】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、若しくは、上述の方向指示信号の供給を停止することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作の停止は、原則的には、車両加速時に実行される。即ち、車両加速時（このとき、直流発電機２０の発電電圧は上述の如くゼロである）には、リチウムイオンバッテリ１４の充電が禁止され、また、鉛バッテリ１２が負荷２６の電力源として用いられ、燃費の向上が図られている。
【００３３】
このように、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御を介して、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを制御している。即ち、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から上方に逸脱した場合には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０からの放電要求信号に応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧を適切に指示することで、リチウムイオンバッテリ１４の放電を促進させている。一方、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から下方に逸脱した場合には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０からの充電要求信号に応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧を適切に指示することで、リチウムイオンバッテリ１４の充電を促進させている。
【００３４】
しかしながら、以上のようなリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣ制御を行った場合であっても、次のような不都合が生ずる場合がある。即ち、第１に、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの上昇を抑制できない事態に陥った場合には、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が長時間に亘り継続してしまい、リチウムイオンバッテリ１４の劣化が促進される。
【００３５】
また、第２に、アイドルストップの頻繁に繰り返しによりリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内（本例では、３０％〜７５％）から逸脱した場合には、リチウムイオンバッテリ１４の劣化を防止すべくアイドルストップが禁止されるが、直流発電機２０は、上述の如く、常時発電していないため、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを所定の範囲内に回復させるまで時間を要する場合があり、アイドルストップの頻度が低下し、結果的に燃費が悪化してしまう場合がある。
【００３６】
これに対して、本実施例では、以下で図２を参照して詳説する如く、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び直流発電機２０を適切に制御することで、上述の不都合を防止する。
【００３７】
図２は、上述の不都合を防止すべく本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４及びＥＦＩ・ＥＣＵ４９が協働して実行する処理のフローチャートである。尚、本処理ルーチンは、例えばリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの演算周期毎（即ち、電流センサ４０のサンプリング周期毎）に実行されてよい。
【００３８】
ステップ１００では、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の過充電判定値Ｔｈ１（％）より大きいか否かを判断する処理が実行される。過充電判定値Ｔｈ１（％）は、アイドルストップが禁止される上限値（本例では、７５％）よりも高い値であってよく、本例では８５％である。リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが過充電判定値Ｔｈ１（％）より大きい場合には、リチウムイオンバッテリ１４が過充電状態であると判断して、ステップ１１０に進み、過充電判定値Ｔｈ１（％）以下の場合には、ステップ１３０に進む。
【００３９】
ステップ１１０では、リチウムイオンバッテリ１４の即時的な放電を実現させる処理が実行される。具体的には、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の目標発電電圧を最小値（本例では、Ｖｔ１）に固定すると共に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧（指示値）を最小値（本例では、Ｖｔ３）に固定する。この結果、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が実現される。
【００４０】
本ステップ１１０の処理は、続くステップ１２０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の放電終了判定値Ｔｈ２（％）を下回ったと判断されるまで、継続される。即ち、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が十分に解消されたと判断されるまで、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が継続される。尚、放電終了判定値Ｔｈ２（％）は、アイドルストップが禁止される上限値（本例では、７５％）よりも低い値に設定される（本例では、５０％）。なお、ステップ１２０でリチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が十分に解消されたと判断された場合には、直流発電機２０の目標発電電圧及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧の最小値固定状態が解除され、今回のルーチンが終了する。
【００４１】
尚、上記ステップ１１０において、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の作動を停止させる（即ち、発電量をゼロにする）と共に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧（指示値）を鉛バッテリ１２の電圧値（例えば、１２Ｖ）に固定することも可能である。この場合であっても、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が継続され、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態を即時に解消させることが可能である。
【００４２】
一方、ステップ１３０では、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の充電要求判定値Ｔｈ３（％）より小さいか否かを判断する処理が実行される。充電要求判定値Ｔｈ３（％）は、アイドルストップが禁止される下限値（本例では、３５％）よりも高い値であってよく、本例では４５％である。リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが充電要求判定値Ｔｈ３（％）より小さい場合には、リチウムイオンバッテリ１４を優先的に充電する必要があると判断して、ステップ１４０に進み、充電要求判定値Ｔｈ３（％）以上の場合には、以後何ら処理を進めることなく、今回のルーチンが終了する。
【００４３】
ステップ１４０では、リチウムイオンバッテリ１４への充電を促進させる処理が実行される。具体的には、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の発電が常時行われるように制御すると共に、直流発電機２０の目標発電電圧をＶｔ１〜Ｖｔ２の範囲内の所定値に固定する。この結果、通常的には発電が停止される加速時においても直流発電機２０の発電が行われ、リチウムイオンバッテリ１４の充電が促進される。尚、本ステップ１４０において、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９の上述の処理に加えて、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧（指示値）を最大値に固定することも有効である。この場合、リチウムイオンバッテリ１４への充電が一層促進される。
【００４４】
本ステップ１４０の処理は、続くステップ１５０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の充電終了判定値Ｔｈ４（％）を上回ったと判断されるまで、継続される。即ち、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが十分に上昇したと判断されるまで、直流発電機２０からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介したリチウムイオンバッテリ１４への充電が継続される。尚、充電終了判定値Ｔｈ４（％）は、アイドルストップが禁止される下限値（本例では、３５％）よりも高い値（本例では、５０％）に設定される。なお、ステップ１５０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣ低下状態が十分に解消されたと判断された場合には、直流発電機２０の常時発電状態及び直流発電機２０の目標発電電圧の固定状態が解除され、今回のルーチンが終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施例によれば、何らかの異常によりリチウムイオンバッテリ１４が過充電状態に陥った場合であっても、直流発電機２０の発電量を抑制することでリチウムイオンバッテリ１４の放電を促進することができるので、リチウムイオンバッテリ１４内部のエネルギ密度が上昇した過負荷状態を即時に回避することが可能となる。
【００４６】
また、本実施例では、上述の如く、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが適正範囲内にある時には、直流発電機２０の常時発電を抑制することにより、燃費の向上を図っている。一方、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが低下した時には、直流発電機２０の常時発電を行うことで、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを早急に回復させ、その結果、アイドルストップ頻度を増加させることにより、燃費の向上を図っている。従って、本実施例によれば、直流発電機２０の常時発電を抑制するよりもアイドルストップ頻度を増加させる方が燃費向上に寄与することから、トータル的に見て燃費が向上する。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４８】
例えば、上述した実施例は、２個のバッテリ、即ち鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とを備えた電源制御装置に関するものであったが、本発明は、リチウムイオンバッテリ１４を含む２個以上のバッテリを有する如何なる電源制御装置に対しても適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、リチウムイオンバッテリを含む少なくとも２個のバッテリを備えた電源制御装置において、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源装置のシステム構成図を示す。
【図２】本実施例のＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両用電源装置
１２ 鉛バッテリ
１４ リチウムイオンバッテリ
１６ 切換スイッチ
１８ スタータ
２０ 直流発電機
２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４ ＥＣＯ・ＥＣＵ
２６ 負荷
４０ 電流センサ
４４ 電圧センサ
４８ 温度センサ
４９ ＥＦＩ・ＥＣＵ
６０ ＢＡＴＴ・ＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオンバッテリを含む２個以上のバッテリを備える車両用の電源装置に係り、より詳細には、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、リチウムイオンバッテリと鉛バッテリを備えた電源装置において、リチウムイオンバッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて鉛バッテリのＳＯＣを制御することが知られている（例えば、特許文献１）。この従来の電源装置では、リチウムイオンバッテリが満充電に近づくと、回生エネルギを負荷へ供給することでリチウムイオンバッテリのＳＯＣが調整されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１３０８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リチウムイオンバッテリは、鉛バッテリに比して回生能力が良い反面、過充電状態となるとバッテリ内部のエネルギ密度が上昇し、過負荷状態となるため、安全面で十分な配慮がなされるべきバッテリである。しかしながら、上述の従来の電源装置の如く、発電機が発生する電気エネルギを負荷へ供給する構成では、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が発生した場合に、リチウムイオンバッテリの過充電状態が継続してしまうという問題点がある。
【０００５】
即ち、リチウムイオンバッテリを含む２個以上のバッテリを備える車両用の電源装置においては、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が発生した場合を考慮して、リチウムイオンバッテリの過充電状態を即座に解消させる手段を講ずること（フェールセーフ）が必要である。
【０００６】
そこで、本発明は、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる車両用電源装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、リチウムイオンバッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続される第２のバッテリと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して供給される電気エネルギを発生する発電機とを備えた車両用電源装置であって、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定の過充電判定値を上回った場合に、発電を制限する方向に前記発電機を制御すると共に、リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする、車両用電源装置によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、何らかの要因によりリチウムイオンバッテリへの充電系に異常が生じた場合であっても、発電機の発電が制限されるので、リチウムイオンバッテリへの充電が抑制され、また、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御によりリチウムイオンバッテリの放電が促進されるので、リチウムイオンバッテリの急速な放電が可能となる。この結果、本発明によれば、リチウムイオンバッテリが過充電状態に陥った場合であっても、当該過負荷状態を即座に解消することができる。
【０００９】
尚、請求項２又は３に記載する如く、前記発電を制限する方向に前記発電機を制御することには、該発電機の目標発電電圧を最小値に設定することや、該発電機の動作を停止させることが含まれてよく、また、前記リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することには、該ＤＣ／ＤＣコンバータの前記第２のバッテリ側の目標出力電圧を最小値に設定することが含まれてよい。
【００１０】
また、請求項４に記載する如く、アイドルストップ時に前記リチウムイオンバッテリから前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して所定の補機に電力供給すると共に、少なくとも車両の走行状態に応じて前記発電機の発電を抑制する請求項１記載の車両用電源装置において、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定値を下回った場合に、前記発電機の発電の抑制を解除することとしてもよい。
【００１１】
この場合、車両用電源装置は、車両の加速時には発電機の発電を抑制することで、燃費の向上を図っている。しかしながら、アイドルストップ頻度が増加すると、リチウムイオンバッテリのＳＯＣが低下し、リチウムイオンバッテリから所定の補機に電力供給することが困難となる。かかる状況下において、リチウムイオンバッテリからの電力供給を継続すると、リチウムイオンバッテリの劣化が促進されてしまい、逆に、アイドルストップ頻度を抑制すると、結果的に燃費が悪化してしまう。これに対して、本発明では、アイドルストップ頻度を維持するため、リチウムイオンバッテリのＳＯＣが所定値を下回った場合に、上述の発電機の発電の抑制を解除する。これにより、リチウムイオンバッテリへの充電が促進されるので、発電機の発電の抑制による燃費向上効果に代えてアイドルストップ頻度の維持による燃費向上効果を得ることができ、トータル的に見て燃費が向上する。
【００１２】
尚、請求項５に記載する如く、前記発電機の発電を抑制することには、該発電機の動作を停止させることが含まれてよく、この場合、前記発電機の発電の抑制を解除することには、該発電機の動作を停止させないことが含まれてよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源装置１０のシステム構成図を示す。図１に示す如く、車両用電源装置１０は、高速通信バス等の適切なバスを介して相互接続された２つの電子制御ユニット２４，４９（以下、それぞれ「ＥＣＯ・ＥＣＵ２４」及び「ＥＦＩ・ＥＣＵ４９」という）を中心に構成されている。
【００１５】
車両用電源装置１０は、２つのバッテリ１２，１４を備えている。本実施例では、バッテリ１２は、１２Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリ（補機バッテリ）であり、一方、バッテリ１４は、１４．４Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリ（メインバッテリ）である。尚、鉛バッテリ１２は、リチウムイオンバッテリ１４に比して、単位体積当たりに取り出せる出力（出力密度；単位はＷ／ｌ）が高い一方、単位体積当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度；単位はＷｈ／ｌ）が低いバッテリである。
【００１６】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してスタータ１８が接続されている。スタータ１８は、車両の動力源として機能するエンジンに取り付けられている。スタータ１８は、切換スイッチ１６を介して接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置として機能する。具体的には、スタータ１８は、通常的なエンジン始動時には鉛バッテリ１２を電力源として動作し、アイドルストップ終了後のエンジン再始動時にはリチウムイオンバッテリ１４を電力源として動作する。
【００１７】
車両用電源装置１０は、また、電流センサ４０、電圧センサ４４及び温度センサ４８を備えている。電流センサ４０は、リチウムイオンバッテリ１４の電流値を所定のサンプリング周期で検出する。電圧センサ４４は、リチウムイオンバッテリ１４の端子電圧を所定のサンプリング周期で検出する。温度センサ４８は、リチウムイオンバッテリ１４の液温、若しくは、リチウムイオンバッテリ１４を格納するケース（図示せず）の側面又は底面の温度を検出する。
【００１８】
リチウムイオンバッテリ１４には、電子制御ユニット６０（以下、「ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０」という）が接続されている。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０には、電流センサ４０、電圧センサ４４及び温度センサ４８の各検出信号が上記サンプリング周期で供給される。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０は、電流センサ４０、電圧センサ５０及び温度センサ４８の検出値に基づいて、リチウムイオンバッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）を演算する。尚、バッテリのＳＯＣの演算手法は、公知の手法によるものあってよく、本発明は、特にリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの演算手法を特定するものではない。ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣに応じた電気信号をＥＣＯ・ＥＣＵ２４及びＥＦＩ・ＥＣＵ４９に供給する。
【００１９】
ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、各種アイドルストップの許可条件（例えば、エンジン冷却水温度に関する条件や、リチウムイオンバッテリ１４の温度やＳＯＣ等に関する条件、エンジン回転数に関する条件）の成立状況を確認して、最終的にアイドルストップの実行条件が成立するか否かを判定する。最終的にアイドルストップの実行条件が成立した場合、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００２０】
アイドルストップ中、即ちエンジンが一時的に停止状態にある間、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、また、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいて、アイドルストップの解除条件が成立するか否を判定する。その結果、アイドルストップの解除条件が成立した場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくスタータ１８が作動状態となり、エンジンが再始動される。
【００２１】
車両用電源装置１０は、また、エンジンの回転により発電する直流発電機（オルタネータ）２０を備えている。ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、燃費の向上を図るべく、車両の走行状態に応じて直流発電機２０の発電電圧を制御する。具体的には、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時には、直流発電機２０の目標発電電圧は、適宜予め設定されたＶｔ１〜Ｖｔ２の範囲内で、鉛バッテリ１２の放電が生じないような値に調整される。また、車両減速時（回生ブレーキ作動時）には、直流発電機２０の目標発電電圧は、定常走行時やアイドル運転時に比して大きな値に調整される（例えば、Ｖｔ２）。また、車両加速時には、アイドルストップ中（即ち、エンジン停止中）と同様、直流発電機２０の発電電圧はゼロになる（即ち、発電が行われない）。
【００２２】
このように、本実施例のＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、原則的には、燃費の向上を図るべく、直流発電機２０が常時発電するような制御を実行しない。但し、後に詳説する如く、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から逸脱した際には、直流発電機２０に対して特別な制御（常時発電制御）を実行する。
【００２３】
直流発電機２０には、負荷２６及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。直流発電機２０が発生する電気エネルギは、負荷２６の電力源として用いられると共に、鉛バッテリ１２及び／又はリチウムイオンバッテリの充電に用いられる。
【００２４】
負荷２６には、直流発電機２０及び鉛バッテリ１２が接続されると共に、リチウムイオンバッテリ１４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して接続されている。負荷２６には、各種補機、及び、アクセルやブレーキ等のいわゆるバイワイヤシステムが含まれる。尚、補機には、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ、コーナーランプ等のランプ類、エアコン等の空調装置、オーディオ、カーナビゲーション、ＡＢＳシステム、電動オイルポンプ、メータ類、デフォガ、ワイパ、パワーウィンド等が含まれる。各補機および各バイワイヤシステムは、エンジン作動時には主に直流発電機２０から電力供給され、一方、アイドルストップ中のようなエンジン停止時には主にリチウムイオンバッテリ１４から電力供給される。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４により制御される。ＥＣＯ・ＥＣＵ２４がＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して行う制御内容には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧の制御、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御が含まれる。
【００２７】
具体的には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、２種類の方向指示信号（即ち、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給する方向、又は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する方向）を選択的にＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作方向を制御する。
【００２８】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧の指示値（本例では、Ｖｔ３〜Ｖｔ４の範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の出力電圧を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を当該指示値まで降圧して鉛バッテリ１２側に出力する。これにより、リチウムイオンバッテリ１４側では、Ｐｂ側端子１３の目標出力電圧（又は、直流発電機２０の発電電圧）に依存した放電が実現される。
【００２９】
このＰｂ側端子１３の出力電圧の制御は、原則的には、アイドルストップ中において実行される。即ち、アイドルストップ中においては、鉛バッテリ１２に代わってリチウムイオンバッテリ１４が負荷２６の電力源として機能し、鉛バッテリ１２の寿命低下が防止されている。
【００３０】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値（本例では、Ｖｔ５〜Ｖｔ６の範囲内の指示値）をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の出力電圧を制御する。このとき、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを監視しつつ、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが適切な範囲内になるようにＬｉ側端子１５の目標出力電圧の指示値を決定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧が指示されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、鉛バッテリ１２側の電圧を当該指示値まで昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側に出力する。これにより、目標出力電圧に応じたリチウムイオンバッテリ１４の充電が実現される。
【００３１】
このＬｉ側端子１５の出力電圧の制御は、原則的には、車両の定常走行時やエンジンのアイドル運転時、車両の減速時（回生ブレーキ作動時）において実行される。尚、このとき、鉛バッテリ１２側においても、Ｌｉ側端子１５の目標出力電圧及び直流発電機２０の発電電圧に依存した充電が実現される。
【００３２】
また、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２２に供給することにより、若しくは、上述の方向指示信号の供給を停止することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作を停止させる。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２の動作の停止は、原則的には、車両加速時に実行される。即ち、車両加速時（このとき、直流発電機２０の発電電圧は上述の如くゼロである）には、リチウムイオンバッテリ１４の充電が禁止され、また、鉛バッテリ１２が負荷２６の電力源として用いられ、燃費の向上が図られている。
【００３３】
このように、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力電圧の制御を介して、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを制御している。即ち、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から上方に逸脱した場合には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０からの放電要求信号に応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧を適切に指示することで、リチウムイオンバッテリ１４の放電を促進させている。一方、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内から下方に逸脱した場合には、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４は、ＢＡＴＴ・ＥＣＵ６０からの充電要求信号に応答して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧を適切に指示することで、リチウムイオンバッテリ１４の充電を促進させている。
【００３４】
しかしながら、以上のようなリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣ制御を行った場合であっても、次のような不都合が生ずる場合がある。即ち、第１に、何らかの外的要因によりリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの上昇を抑制できない事態に陥った場合には、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が長時間に亘り継続してしまい、リチウムイオンバッテリ１４の劣化が促進される。
【００３５】
また、第２に、アイドルストップの頻繁に繰り返しによりリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の範囲内（本例では、３０％〜７５％）から逸脱した場合には、リチウムイオンバッテリ１４の劣化を防止すべくアイドルストップが禁止されるが、直流発電機２０は、上述の如く、常時発電していないため、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを所定の範囲内に回復させるまで時間を要する場合があり、アイドルストップの頻度が低下し、結果的に燃費が悪化してしまう場合がある。
【００３６】
これに対して、本実施例では、以下で図２を参照して詳説する如く、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び直流発電機２０を適切に制御することで、上述の不都合を防止する。
【００３７】
図２は、上述の不都合を防止すべく本実施例のＥＣＯ・ＥＣＵ２４及びＥＦＩ・ＥＣＵ４９が協働して実行する処理のフローチャートである。尚、本処理ルーチンは、例えばリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣの演算周期毎（即ち、電流センサ４０のサンプリング周期毎）に実行されてよい。
【００３８】
ステップ１００では、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の過充電判定値Ｔｈ１（％）より大きいか否かを判断する処理が実行される。過充電判定値Ｔｈ１（％）は、アイドルストップが禁止される上限値（本例では、７５％）よりも高い値であってよく、本例では８５％である。リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが過充電判定値Ｔｈ１（％）より大きい場合には、リチウムイオンバッテリ１４が過充電状態であると判断して、ステップ１１０に進み、過充電判定値Ｔｈ１（％）以下の場合には、ステップ１３０に進む。
【００３９】
ステップ１１０では、リチウムイオンバッテリ１４の即時的な放電を実現させる処理が実行される。具体的には、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の目標発電電圧を最小値（本例では、Ｖｔ１）に固定すると共に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧（指示値）を最小値（本例では、Ｖｔ３）に固定する。この結果、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が実現される。
【００４０】
本ステップ１１０の処理は、続くステップ１２０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の放電終了判定値Ｔｈ２（％）を下回ったと判断されるまで、継続される。即ち、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が十分に解消されたと判断されるまで、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が継続される。尚、放電終了判定値Ｔｈ２（％）は、アイドルストップが禁止される上限値（本例では、７５％）よりも低い値に設定される（本例では、５０％）。なお、ステップ１２０でリチウムイオンバッテリ１４の過充電状態が十分に解消されたと判断された場合には、直流発電機２０の目標発電電圧及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧の最小値固定状態が解除され、今回のルーチンが終了する。
【００４１】
尚、上記ステップ１１０において、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の作動を停止させる（即ち、発電量をゼロにする）と共に、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＰｂ側端子１３の目標出力電圧（指示値）を鉛バッテリ１２の電圧値（例えば、１２Ｖ）に固定することも可能である。この場合であっても、リチウムイオンバッテリ１４側からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して鉛バッテリ１２側に急速な放電が継続され、リチウムイオンバッテリ１４の過充電状態を即時に解消させることが可能である。
【００４２】
一方、ステップ１３０では、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の充電要求判定値Ｔｈ３（％）より小さいか否かを判断する処理が実行される。充電要求判定値Ｔｈ３（％）は、アイドルストップが禁止される下限値（本例では、３５％）よりも高い値であってよく、本例では４５％である。リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが充電要求判定値Ｔｈ３（％）より小さい場合には、リチウムイオンバッテリ１４を優先的に充電する必要があると判断して、ステップ１４０に進み、充電要求判定値Ｔｈ３（％）以上の場合には、以後何ら処理を進めることなく、今回のルーチンが終了する。
【００４３】
ステップ１４０では、リチウムイオンバッテリ１４への充電を促進させる処理が実行される。具体的には、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９が、直流発電機２０の発電が常時行われるように制御すると共に、直流発電機２０の目標発電電圧をＶｔ１〜Ｖｔ２の範囲内の所定値に固定する。この結果、通常的には発電が停止される加速時においても直流発電機２０の発電が行われ、リチウムイオンバッテリ１４の充電が促進される。尚、本ステップ１４０において、ＥＦＩ・ＥＣＵ４９の上述の処理に加えて、ＥＣＯ・ＥＣＵ２４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２のＬｉ側端子１５の目標出力電圧（指示値）を最大値に固定することも有効である。この場合、リチウムイオンバッテリ１４への充電が一層促進される。
【００４４】
本ステップ１４０の処理は、続くステップ１５０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが所定の充電終了判定値Ｔｈ４（％）を上回ったと判断されるまで、継続される。即ち、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが十分に上昇したと判断されるまで、直流発電機２０からＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介したリチウムイオンバッテリ１４への充電が継続される。尚、充電終了判定値Ｔｈ４（％）は、アイドルストップが禁止される下限値（本例では、３５％）よりも高い値（本例では、５０％）に設定される。なお、ステップ１５０でリチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣ低下状態が十分に解消されたと判断された場合には、直流発電機２０の常時発電状態及び直流発電機２０の目標発電電圧の固定状態が解除され、今回のルーチンが終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施例によれば、何らかの異常によりリチウムイオンバッテリ１４が過充電状態に陥った場合であっても、直流発電機２０の発電量を抑制することでリチウムイオンバッテリ１４の放電を促進することができるので、リチウムイオンバッテリ１４内部のエネルギ密度が上昇した過負荷状態を即時に回避することが可能となる。
【００４６】
また、本実施例では、上述の如く、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが適正範囲内にある時には、直流発電機２０の常時発電を抑制することにより、燃費の向上を図っている。一方、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣが低下した時には、直流発電機２０の常時発電を行うことで、リチウムイオンバッテリ１４のＳＯＣを早急に回復させ、その結果、アイドルストップ頻度を増加させることにより、燃費の向上を図っている。従って、本実施例によれば、直流発電機２０の常時発電を抑制するよりもアイドルストップ頻度を増加させる方が燃費向上に寄与することから、トータル的に見て燃費が向上する。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４８】
例えば、上述した実施例は、２個のバッテリ、即ち鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とを備えた電源制御装置に関するものであったが、本発明は、リチウムイオンバッテリ１４を含む２個以上のバッテリを有する如何なる電源制御装置に対しても適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、リチウムイオンバッテリを含む少なくとも２個のバッテリを備えた電源制御装置において、リチウムイオンバッテリのＳＯＣを効果的に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源装置のシステム構成図を示す。
【図２】本実施例のＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 車両用電源装置
１２ 鉛バッテリ
１４ リチウムイオンバッテリ
１６ 切換スイッチ
１８ スタータ
２０ 直流発電機
２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４ ＥＣＯ・ＥＣＵ
２６ 負荷
４０ 電流センサ
４４ 電圧センサ
４８ 温度センサ
４９ ＥＦＩ・ＥＣＵ
６０ ＢＡＴＴ・ＥＣＵ
Claims (5)
- リチウムイオンバッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続される第２のバッテリと、前記リチウムイオンバッテリに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して供給される電気エネルギを発生する発電機とを備えた車両用電源装置であって、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定の過充電判定値を上回った場合に、発電を制限する方向に前記発電機を制御すると共に、リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする、車両用電源装置。 - 前記発電を制限する方向に前記発電機を制御することは、該発電機の目標発電電圧を最小値に設定することであり、前記リチウムイオンバッテリ側から前記第２のバッテリ側に電力供給されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することは、該ＤＣ／ＤＣコンバータの前記第２のバッテリ側の目標出力電圧を最小値に設定することである、請求項１記載の車両用電源装置。
- 前記発電を制限する方向に前記発電機を制御することは、該発電機の動作を停止させることである、請求項１記載の車両用電源装置。
- アイドルストップ時に前記リチウムイオンバッテリから前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して所定の補機に電力供給すると共に、少なくとも車両の加速時に前記発電機の発電を抑制する請求項１記載の車両用電源装置であって、
前記リチウムイオンバッテリの充電状態が所定値を下回った場合に、前記発電機の発電の抑制を解除することを特徴とする、車両用電源装置。 - 前記発電機の発電を抑制することは、該発電機の動作を停止させることであり、前記発電機の発電の抑制を解除することは、該発電機の動作を停止させないことである、請求項４記載の車両用電源装置。
Priority Applications (1)
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