6782414 車両用電源システムおよび自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6782414

(24)【登録日】2020年10月22日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】車両用電源システムおよび自動車

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20201102BHJP

   H02J 7/14 20060101ALI20201102BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20201102BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 Q

   H02J7/00 A

   H02J7/14 V

   H02J7/14 W

   B60R16/04 W

   B60R16/02 650J

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2016-177539(P2016-177539)

(22)【出願日】2016年9月12日

(65)【公開番号】特開2018-46597(P2018-46597A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】昭和電工マテリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 隆文

(72)【発明者】

【氏名】保坂 大祐

(72)【発明者】

【氏名】前田 謙一

(72)【発明者】

【氏名】松本 哲也

(72)【発明者】

【氏名】井上 健士

【審査官】 大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２００５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７７５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６０３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３２８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７３２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０１１７６６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｇ０１Ｒ ３１／３６−３１／３９６

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｂ６０Ｌ ５８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の蓄電デバイスを有し、オルタネータから供給される回生電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な複合蓄電デバイスと、
前記複数の蓄電デバイスに対応して各蓄電デバイスの少なくとも電圧を検出する複数の検出回路を有する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づいて前記複合蓄電デバイスに異常があるかを判断する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出手段の出力が予め定められた設定範囲外のときに、該設定範囲外の出力をした前記検出回路をリセットした後、前記リセットされた検出回路の出力が前記設定範囲外かを再判断することを特徴とする車両用電源システム。

【請求項2】

前記制御手段は、前記検出手段の出力が前記設定範囲外のときに、前記複数の蓄電デバイスのうち前記設定範囲内の出力をした前記検出回路に対応する蓄電デバイスのみで充放電を行う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。

【請求項3】

前記制御手段は、前記再判断が肯定のときに、前記リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系に異常があると判定して前記設定範囲内の出力をした前記検出回路に対応する蓄電デバイスのみでの充放電を行い、前記再判断が否定のときに、前記リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系が正常に復帰したと判定して前記複数の蓄電デバイスで充放電を行う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。

【請求項4】

前記検出回路はその作動電力が対応する前記蓄電デバイスからそれぞれ作動スイッチを介して供給され、前記制御手段は、前記作動スイッチをオフ状態とした後オン状態とすることで前記設定範囲外の出力をした検出回路をリセットすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用電源システム。

【請求項5】

前記制御手段は、前記再判断が肯定のときに、前記リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系に異常があることを車両側制御部に報知し、前記車両側制御部により正常に作動しているかの診断を受ける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。

【請求項6】

前記車両側制御部による診断は、前記制御手段が前記作動スイッチをオフ状態とした後、オン状態とする前に行われる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。

【請求項7】

前記複合蓄電デバイスは、少なくとも第１の蓄電デバイスと第２の蓄電デバイスとを有しており、前記第１の蓄電デバイスは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池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種であり、前記第２の蓄電デバイスは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタおよび電気二重層キャパシタ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ないし請求項６のいずれか一項に記載の車両用電源システム。

【請求項8】

請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の車両用電源システムを備えた自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両用電源システムおよび自動車に係り、特に、蓄電デバイスの少なくとも電圧を検出する検出回路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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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（ＩＳＳ）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。

【0004】

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車も含まれ、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。

【0005】

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、第１蓄電池（鉛蓄電池）と第２蓄電池（リチウムイオン電池）とを有する複合蓄電デバイスを採用し、接続線（ワイヤハーネス等）による接続の切断異常が発生しているかが判断可能な車両用電源システムが開示されている。

【0006】

また、例えば、特許文献２には、メイン電池（鉛蓄電池）とサブ電池（リチウムイオン電池）とを有する複合蓄電デバイスを採用し、メイン電池およびサブ電池の一方が異常状態となったときに、メイン電池およびサブ電池のいずれか一方を使用せず、いずれか他方のみを使用する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５４７７４０９号（図１、図３、請求項１参照）

【特許文献2】特開２０１５−２１１５７６号公報（段落「００６４」参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、本発明者らは、複合蓄電デバイスを有する電源システムでの故障原因を種々調査した。その結果によると、特許文献１に開示されているようなワイヤハーネス等の断線や特許文献２に開示されているような蓄電デバイス自体の故障は比較的少なく、電源システムの制御系（例えば、蓄電デバイスの電圧等を検出するコントローラ（検出回路））の異常が多くを占めていることが判明した。この制御系の異常は、電圧検出線、（電圧データ等の）出力線、制御線の断線やＣＰＵの機能不良を含む故障と、制御系の一時的作動不良とに大別される。従来の電源システムでは、上記の例に則して云えば、鉛蓄電池のコントローラやリチウムイオン電池のコントローラ等の制御系の異常の場合でも、一律に鉛蓄電池やリチウムイオン電池の異常とみなし、正常な方の蓄電デバイスのみを単独で用いる充放電制御を行っていた。

【0009】

しかしながら、燃費向上のために複合蓄電デバイスが採用されているところ、複合蓄電デバイスを構成する一部の蓄電デバイスのみを用いることは本来の趣旨を没却する。例えば、上述したコントローラの一時的作動不良の場合に、コントローラを正常に復帰させることができれば、それ以降は複合蓄電デバイスを構成する複数の蓄電デバイスを有効に活用できる。この点は単一の蓄電デバイスを有する電源システムでも同様である。

【0010】

本発明は上記事案に鑑み、コントローラの一時的作動不良に起因する燃費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。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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、蓄電デバイスの少なくとも電圧を検出する検出回路と、前記検出回路の出力に基づいて前記蓄電デバイスの強電および弱電系統を表す蓄電デバイス系に異常があるかを判断する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記蓄電デバイス系に異常があると判断したときに、前記検出回路をリセットした後、前記リセットされた検出回路の出力に基づいて前記蓄電デバイス系に異常があるかを再判断することを特徴とする。

【0012】

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、車両用電源システムであって、複数の蓄電デバイスを有し、オルタネータから供給される回生電力を受入可能かつ放電負荷に放電可能な複合蓄電デバイスと、前記複数の蓄電デバイスに対応して各蓄電デバイスの少なくとも電圧を検出する複数の検出回路を有する検出手段と、前記検出手段の出力に基づいて前記複合蓄電デバイスに異常があるかを判断する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段の出力が予め定められた設定範囲外のときに、該設定範囲外の出力をした前記検出回路をリセットした後、前記リセットされた検出回路の出力が前記設定範囲外かを再判断することを特徴とする。

【0013】

第２の態様において、制御手段は、検出手段の出力が設定範囲外のときに、複数の蓄電デバイスのうち設定範囲内の出力をした検出回路に対応する蓄電デバイスのみで充放電を行うことが好ましい。

【0014】

また、制御手段は、再判断が肯定のときに、リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系に異常があると判定して設定範囲内の出力をした検出回路に対応する蓄電デバイスのみでの充放電を行い、再判断が否定のときに、リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系が正常に復帰したと判定して複数の蓄電デバイスで充放電を行うようにしてもよい。

【0015】

さらに、検出回路はその作動電力が対応する蓄電デバイスからそれぞれ作動スイッチを介して供給され、制御手段は、作動スイッチをオフ状態とした後オン状態とすることで設定範囲外の出力をした検出回路をリセットするようにしてもよい。

【0016】

また、制御手段は、再判断が肯定のときに、リセットされた検出回路に対応する蓄電デバイス系に異常があることを車両側制御部に報知し、車両側制御部により正常に作動しているかの診断を受けるようにしてもよい。この車両側制御部による診断は、制御手段が作動スイッチをオフ状態とした後、オン状態とする前に行われるようにしてもよい。

【0017】

また、複合蓄電デバイスは、少なくとも第１の蓄電デバイスと第２の蓄電デバイスとを有しており、第１の蓄電デバイスには、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池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、第２の蓄電デバイスには、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタおよび電気二重層キャパシタ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。

【0018】

さらに、上記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、第１および第２の態様の車両用電源システムを備えた自動車である。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、制御手段が、蓄電デバイスに異常があると判断したときに検出回路をリセットするので、検出回路が一時的作動不良に場合に検出回路を正常に復帰させ蓄電デバイスを継続して用いることができるとともに、リセットにより正常状態とみなされる検出回路で蓄電デバイスに異常があるかを再判断するので、検出回路が一時的作動不良以外の場合でも故障原因を特定することができる、という効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】回生充放電処理サブルーチンのステップ１５６の詳細を示す複合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5】回生充放電処理サブルーチンのステップ１６２の詳細を示すメイン単独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6】回生充放電処理サブルーチンのステップ１６８の詳細を示すＬＩＣ単独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7】メイン電池系またはＬＩＣ系のコントローラを復帰させるための復帰処理ルーチンのフローチャートである。

【図8】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ＬＩＣの電圧、（Ｂ）メイン電池の充電状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

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、図１を参照して電源システム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。

【0023】

（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。

【0024】

（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。

【0025】

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）。

【0026】

【表1】

【0027】

（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。

【0028】

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。

【0029】

（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。

【0030】

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してモータが回転し始め、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。

【0031】

（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。

【0032】

１−２．電源システム１０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。

【0033】

（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。蓄電デバイス１は、メイン電池２（本例では鉛蓄電池）と、リチウムイオンキャパシタ３（以下、ＬＩＣ３と略称する。）との複合蓄電デバイスとして構成されている。

【0034】

（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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

（１−２）ＬＩＣ３
一方、ＬＩＣ３は、単体の（ユニット）リチウムイオンキャパシタ（以下、単体キャパシタと略称する。本例では、使用下限電圧２．２［Ｖ］、使用上限電圧３．５［Ｖ］）を４個直列に接続したキャパシタ群（組キャパシタ）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いる。単体キャパシタの容量は、例えば、１０００Ｆ〜４０００Ｆとすることができるが（本例では１８００Ｆ）、本発明はこれに限定されるものではない。負極端子はＧＮＤに接続されている。これら４個の単体キャパシタのうち１個の単体キャパシタの表面には、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。なお、本実施形態のＬＩＣ３の使用上限電圧は１４．０［Ｖ］（３．５［Ｖ］×４個）、使用下限電圧は８．８［Ｖ］（２．２［Ｖ］×４個）に設定されている。

【0038】

各単体キャパシタは、多数の貫通孔が形成されたアルミニウム箔に活性炭を含む正極活物質を塗着した正極と、多数の貫通孔が形成された銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質（例えば、非晶質炭素）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いる。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（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）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容器内に収容されている。

【0039】

例えば、各単体キャパシタが円筒型の場合には、ＬＩＣ３は上下位置で４本の単体キャパシタ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体キャパシタ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、各単体キャパシタはそれぞれ隣接する２本の単体キャパシタと上下方向で正負極が逆方向、対角位置に配された単体キャパシタと同方向でホルダにより保持されるようにしてもよい。

【0040】

（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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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。

【0041】

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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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。

【0042】

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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３とが並列接続される状態３のいずれかの状態を採る。

【0043】

【表2】

【0044】

（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ＬＩＣ３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。

【0045】

（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、ＬＩＣ３の状態をそれぞれ検出するメイン電池コントローラ４、ＬＩＣ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、ＬＩＣ３の温度、電圧、電流等の状態を検出する。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

一方、ＬＩＣコントローラ５も上述したメイン電池コントローラ４と同様の構成を有しているが（ＬＩＣ３に流れる充放電電流をスイッチＳＷ１とＬＩＣ３の正極端子との間に配された電流センサ９で検出）、ＬＩＣ３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体キャパシタ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、ＬＩＣコントローラ５は、ＬＩＣ３を構成する各単体キャパシタと並列に接続されるバイパス抵抗を有し、各単体キャパシタの電圧を検出するための電圧検出線（不図示）を介して各単体キャパシタの容量（電圧）を調整する（揃える）容量調整回路を有している。

【0049】

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ＬＩＣ３の温度、電圧、電流およびＬＩＣ３を構成する各単体キャパシタの電圧を出力線（図１に示す破線）を介して制御部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。

【0050】

メイン電池コントローラ４の作動電力は不図示のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ、以下、このスイッチング素子を第１スイッチング素子という。）を介してメイン電池２から供給され、ＬＩＣコントローラ５の作動電力も不図示のスイッチング素子（以下、このスイッチング素子を第２スイッチング素子という。）を介してＬＩＣ３から供給される。本実施形態では、これらのスイッチング素子はそれぞれコントローラ４、５に内蔵されている。

【0051】

（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ＬＩＣ３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。

【0052】

ＭＣは、メイン電池２およびＬＩＣ３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、コントローラ４、５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。

【0053】

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。

【0054】

スイッチ６と出力ポートとはスイッチ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スイッチ制御線には保護抵抗が挿入されている。スイッチ制御線には出力ポートを介してデジタル電圧が出力される。また、コントローラ４、５と出力ポートとはそれぞれ保護抵抗が挿入された第１、第２スイッチング素子制御線で接続されており、第１、第２スイッチング素子制御線にも出力ポートを介してデジタル電圧が出力される。

【0055】

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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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、オフを制御するとともに、コントローラ４、５に内蔵された第１、第２スイッチング素子のオン、オフを制御する。

【0056】

制御部７は、同等の機能を有する２つのＭＣを有しており、一方のＭＣがスイッチ６、コントローラ４、５を制御中には原則的に他方のＭＣは作動しておらず（電力が供給されず）、逆に、他方のＭＣがスイッチ６、コントローラ４、５を制御中には原則的に一方のＭＣは作動していない状態に制御される。このような制御は制御部切換制御線（図１参照）を介して車両制御部１５により行われる。以下では、一方のＭＣが作動しているものとして説明する（図１に示す状態）。

【0057】

なお、本実施形態では、制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１は、原則的にメイン電池２から作動電力が供給されるが、メイン電池２に異常がある場合には後述するように不図示の切換スイッチを切り換えるによりＬＩＣ３から作動電力が供給される。

【0058】

２．動作
次に、本実施形態の電源システム１０の動作について、制御部７を構成する一方のＭＣのＣＰＵ（以下、ＣＰＵと略称する。）を主体として説明する。なお、必要に応じて、他方のＭＣ並びに車両制御部１５による制御についても言及する。

【0059】

２−１．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。

【0060】

（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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

（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、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。

【0065】

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。

【0066】

（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ＬＩＣ３のデータ（ＬＩＣ３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、ＬＩＣ３の基準ＳＯＣ（後述）およびメイン電池２、ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３の現在のデバイス状態を車両制御部１５に報知する。

【0067】

一方、この報知を受けた車両制御部１５は、メイン電池２、ＬＩＣ３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。

【0068】

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。

【0069】

２−２．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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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）。

【0073】

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）。

【0074】

２−３．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、ＬＩＣ３の電圧が設定電圧Ｖ２（図８（Ａ）参照、本例では１１．８［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）とする。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ＬＩＣ３からなされる。なお、設定電圧Ｖ２は、ＬＩＣ３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電圧以上の電圧値として設定されている。一方、否定判断のときは（補機１４への放電の結果、ＬＩＣ３の電圧が設定電圧Ｖ２となったときも含む。）、メイン電池２のＳＯＣがエンジンを始動可能な第１のＳＯＣ（図８（Ｂ）参照、本例では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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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２のＳＯＣ（図８（Ｂ）参照、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が第２の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。

【0078】

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８（Ｂ）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。）。

【0079】

（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、ＬＩＣ３の電圧が設定電圧Ｖ２を越えるときは、スイッチ６を状態１としてＬＩＣ３からスタータ１３に電力を供給することでエンジンを始動させ、ＬＩＣ３の電圧が設定電圧Ｖ２以下のときは、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に電力を供給することでエンジンを始動させてエンジン始動処理を終了し、図２のＳ１０２に戻る。

【0080】

本実施形態では、主としてＬＩＣ３の供給電力でエンジンを始動する。その理由は、大電流放電で劣化が進行するメイン電池２（鉛蓄電池）をできるだけ保護するためと、大電流放電特性に優れたＬＩＣ３からスタータ１３に放電することでエンジン始動（特に、ＩＳＳの際のエンジン再始動）の失敗（およびその後のやり直し）を少なくするためである。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。）。

【0081】

（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。この回生充放電処理サブルーチンでは、まず、Ｓ１５２においてＬＩＣ系に異常があるか否かを判断する。ここで、ＬＩＣ系とは、ＬＩＣ３の充放電に関連する強電および弱電系統をいい、ＬＩＣ３、ＬＩＣコントローラ５、並びに、ＬＩＣコントローラ５および状態把握部７Ａ間の出力線が含まれる。

【0082】

＜ＬＩＣ系異常判断＞
ＣＰＵは、このＳ１５２において、（ａ）ＬＩＣ３の異常の有無、（ｂ）電圧検出線、出力線および第２スイッチング素子制御線の断線の有無、並びに、（ｃ）ＬＩＣコントローラ５の異常の有無を判定し、これらのいずれかに異常を認めたときにＬＩＣ系に異常があると判断する。

【0083】

（ａ−１）ＬＩＣ３の異常の有無は、エンジンがＬＩＣ３の電力で始動した場合には、ＬＩＣ３の内部抵抗（ＬＩＣ３を構成する各単体キャパシタの内部抵抗の和と各単体キャパシタ間を接続する接続導体の抵抗との合計値）が予め定められた閾値を越えるか否かを判定することにより、閾値を越えるときはＬＩＣ３が異常、閾値を越えないときはＬＩＣ３が正常と判断する。ただし、エンジンがメイン電池２の電力で始動した場合には、この（ａ−１）による内部抵抗を算出できないことから後述する（ａ−２）のみでＬＩＣ３の異常の有無を判断する。

【0084】

エンジン始動の際には、ＬＩＣ３からスタータ１３へ数百［Ａ］の大電流放電がなされ、ＬＩＣ３の電圧は急激に降下して最低電圧に至り、その後徐々に電圧が上昇する。この最低電圧に至るまでの一瞬の状態ではオームの法則が成立する（メイン電池２でも同じ。）。ＣＰＵは、上述したエンジン始動処理においてＬＩＣコントローラ５から出力されるＬＩＣ３の放電電流および電圧を把握している。この一瞬の電流変化をΔＩ、電圧変化をΔＶとすると、ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒは、Ｒ＝ΔＶ／ΔＩで表される。ＣＰＵは、上述したエンジン始動処理においてＬＩＣ３の内部抵抗Ｒを演算しておき、ＬＩＣ３の異常の有無の判断の際に、上述した閾値と比較する。

【0085】

ＣＰＵは、ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒが閾値を越えないと判定したときは、（ａ−２）ＬＩＣコントローラ５から出力されるＬＩＣ３の（総）電圧およびＬＩＣ３を構成する各単体キャパシタの電圧を参照して、各単体キャパシタの電圧が使用上限電圧（本例では３．５［Ｖ］）より高いか否か、各単体キャパシタの電圧が使用下限電圧（本例では２．２［Ｖ］）より低いか否か、ＬＩＣ３の電圧が使用上限電圧（本例では１４．０［Ｖ］）より高いか否か、および、ＬＩＣ３の電圧が使用下限電圧（本例では８．８［Ｖ］）より低いか否かを判定する。これら全ての判定が否定のとき（ＬＩＣ３および各単体キャパシタが使用範囲内（設定範囲内）にあるとき）は、ＬＩＣ３に異常がないと判断する。一方、これらの判定のいずれかが肯定のとき、または、ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒが上述した閾値を越えると判定したときは、ＬＩＣ３に異常があると判断する。

【0086】

（ｂ−１）電圧検出線の断線の有無は、例えば、特開２００９−１０３７０６号公報に開示されているように、単体キャパシタのＯＣＶを測定しておき、単体キャパシタと並列に上述した（容量調整回路の）バイパス抵抗を接続し充放電電流を流したときの電圧を測定して、ＯＣＶとこの電圧との差が所定値以上のときに単体キャパシタから導出された電圧検出線に断線が生じていると判断する。一方、（ｂ−２）出力線および第２スイッチング素子制御線の断線（スイッチ６の故障を含む。）の有無は、例えば、スイッチ６を構成するスイッチＳＷ１の切換（例えば、オフ状態からオン状態への切換）前後でＬＩＣコントローラ５から出力されるＬＩＣ３の充放電電流の変化を参照することで判断できる（出力線および第２スイッチング素子制御線が断線（またはスイッチ６が故障）していれば、ＬＩＣコントローラ５から出力されるＬＩＣ３の電流に変化が現れず設定範囲外となる。）。

【0087】

また、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、（ｃ）ＬＩＣコントローラ５自体に異常が生じる場合もある。典型的な例としては、ＬＩＣコントローラ５のＣＰＵの暴走や、ＬＩＣ３の電圧、電流、温度等が所定時間毎に制御部７に出力されない場合を挙げることができる。このようなＬＩＣコントローラ５の異常は、例えば、ソフトウエアがＬＩＣ３の電圧、電流、温度等を確認可能な周期（ポーリング）との整合不良や、ハードウエアでの基準電圧との整合不良等の何らかの原因に起因するが、ＬＩＣコントローラ５の状態変化の際に（例えば、省エネモードからアウェークさせる際に）生じることもある。ＣＰＵは、例えば、ＬＩＣコントローラ５から出力されるＬＩＣ３の電圧、電流、温度等が予め定められたプロトコルに従って出力されているときはＬＩＣコントローラ５に異常がないと判断し、そうでない場合はＬＩＣコントローラ５に異常があると判断する。

【0088】

ここで重要な点は、上記（ａ）〜（ｃ）の異常判断は暫定的なものである反面、ＬＩＣ系には何らかの異常が生じていることである。例えば、上記（ａ）、（ｂ）では、ＬＩＣコントローラ５の出力に基づいて異常判断を行うため、ＬＩＣコントローラ５が異常の場合には誤った判断結果となる。つまり、ＬＩＣコントローラ５の動作が正常であることを条件として、上記（ａ）、（ｂ）では異常判断とその原因が一致する。このため、Ｓ１５２では、上述したように、（ａ）〜（ｃ）のいずれかに異常を認めたときにＬＩＣ系に異常があると判断する。

【0089】

もう一つの重要な点は、ＬＩＣ系に異常が発生した場合、車両走行中に正常に戻すこと（復帰）が可能なもの（ＬＩＣ系の一時的作動不良）か、不能なもの（ＬＩＣ系の故障）か、を峻別（把握）することである。ＬＩＣ系の故障であればドライバに逸早く報知する必要があり、ＬＩＣ系の一時的作動不良であれば復帰動作を行えばよい。この詳細については後述する。

【0090】

図３のＳ１５２で否定判断のとき（ＬＩＣ系が正常のとき）は、Ｓ１５４においてメイン電池系に異常があるか否かを判断する。ここで、メイン電池系とは、メイン電池２の充放電に関連する強電および弱電系統をいい、メイン電池２、メイン電池コントローラ４、並びに、メイン電池コントローラ４および状態把握部７Ａ間の出力線が含まれる。

【0091】

＜メイン電池系異常判断＞
ＣＰＵは、このＳ１５４において、上述したＬＩＣ系の異常判断と同様に、（ａ）メイン電池２の異常の有無、（ｂ）出力線および第１スイッチング素子制御線の断線の有無、並びに、（ｃ）メイン電池コントローラ４の異常の有無を判定し、これらのいずれかに異常を認めたときにメイン電池系に異常があると判断する。

【0092】

このメイン電池系の異常判断と上述したＬＩＣ系の異常判断との相違は次の２点である。１点目は、ＬＩＣ３の電力によるエンジン始動とメイン電池２の電力によるエンジン始動とは相互に排他的な関係であることに起因して、上記エンジン始動処理においてＬＩＣ３の電力でエンジン始動がなされたときには上述したメイン電池２のΔＶ、ΔＩが測定されないため、（ａ−２）メイン電池２の異常の有無は、メイン電池２が使用上限ＳＯＣ（９７［％］）を越えるか否か、メイン電池２が使用下限ＳＯＣ（図８（Ｂ）参照、本例では６０［％］）未満か否か、メイン電池２の（総）電圧が満充電電圧（本例では１４．８［Ｖ］）より高いか否か、および、メイン電池の電圧が使用下限電圧より低いか否かを判定する。

【0093】

これら全ての判定が否定のとき（メイン電池２が使用範囲内（設定範囲内）にあるとき）は、メイン電池２に異常がないと判断し、これらの判定のいずれかが肯定のときは、メイン電池２に異常があると判断する。なお、（ａ−１）上記エンジン始動処理においてメイン電池２の電力でエンジン始動がなされたときには、ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒの算出と同様に、メイン電池２の内部抵抗（ΔＶ／ΔＩ）を演算して予め定められた閾値と比較することで、メイン電池２の異常の有無を判断する。

【0094】

２点目は、ＬＩＣ３では過放電・過充電を防止するために各単体キャパシタの電圧を監視する必要があるのに対しメイン電池２ではその必要がないことに起因して、ＬＩＣ３の場合のような電圧検出線そのものが存在ないため、電圧検出線の断線の有無の判断が行われない点である。従って、（ｂ）出力線および第１スイッチング素子制御線の断線（スイッチ６の故障を含む。）の有無は、例えば、スイッチ６を構成するスイッチＳＷ２の切換前後でメイン電池コントローラ４から出力されるメイン電池２の充放電電流の変化を参照することで判断できる。なお、（ｃ）メイン電池コントローラ４の異常の有無は、ＬＩＣ系異常判断の（ｃ）と同様に行われる。

【0095】

図３のＳ１５４で否定判断のとき（メイン電池系が正常なとき）は、Ｓ１５６において、蓄電デバイス１を構成するメイン電池２およびＬＩＣ３の両者を用いて充放電処理を行うための複合回生充放電処理を実行する。図４に示すように、この複合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。

【0096】

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、ＬＩＣ３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（ＬＩＣ３への充電は打ち切られ）、否定判断のときは、次のＳ２０８でＬＩＣ３が使用上限電圧（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、ＬＩＣ３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２は回生電力で定電圧充電される。

【0097】

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２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２が使用上限ＳＯＣ（図８（Ｂ）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２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２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２は回生電力による充電が打ち切られる。

【0098】

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、ＬＩＣ３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（ＬＩＣ３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ＬＩＣ３が設定電圧Ｖ２（１１．８［Ｖ］）となったか否かを判断する。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２の電力が補機１４に供給される。なお、ＬＩＣ３が設定電圧Ｖ２までしか放電されないのは、ＩＳＳの際にＬＩＣ３の電力でエンジンを始動するためである。

【0099】

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２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２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、複合回生充放電処理サブルーチンは車両制御部１５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。

【0100】

一方、図３のＳ１５２で肯定判断のとき（ＬＩＣ系が異常のとき）は、メイン電池２による単独充放電を行う旨を車両制御部１５に報知する（Ｓ１５８）。この報知を受けた車両制御部１５は、ドライバの注意を喚起するために、その旨をインストールメントパネルに表示するようにしてもよい。

【0101】

次に、ＣＰＵは、走行中の車両の安全性を確保するために、Ｓ１６０において、スイッチ６を状態２とするとともに、第２スイッチング素子制御線へのデジタル電圧の出力を止めることで（第２スイッチング素子をオフ状態とすることで）ＬＩＣ３からＬＩＣコントローラ５への電力供給を停止させる。これにより、ＬＩＣ３の充放電は停止され、ＬＩＣコントローラ５は作動停止状態となる。

【0102】

次にＳ１６２において、蓄電デバイス１を構成するメイン電池２のみを用いて充放電処理を行うためのメイン単独回生充放電処理を実行する。図５に示すように、このメイン単独回生充放電処理サブルーチンでは、ＬＩＣ３の充放電が停止されることから、図４に示したＳ２０４〜Ｓ２０８（ＬＩＣ３の充電）およびＳ２２０〜Ｓ２２４（ＬＩＣ３の放電）の処理が行われない。なお、メイン単独回生充放電処理サブルーチンは車両制御部１５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。

【0103】

また、図３のＳ１５４で肯定判断のとき（メイン電池系が異常のとき）は、ＬＩＣ３による単独充放電を行う旨を車両制御部１５に報知するとともに、上述した不図示の切換スイッチを切り換えることによりＬＩＣ３から制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１に作動電力を供給する（Ｓ１６４）。この報知を受けた車両制御部１５は、その旨をインストールメントパネルに表示するようにしてもよい。

【0104】

次に、ＣＰＵは、走行中の車両の安全性を確保するために、Ｓ１６６において、スイッチ６を状態１とするとともに、第１スイッチング素子制御線へのデジタル電圧の出力を止めることで（第１スイッチング素子をオフ状態とすることで）メイン電池２からメイン電池コントローラ４への電力供給を停止させる。これにより、メイン電池２の充放電は停止され、メイン電池コントローラ４は作動停止状態となる。

【0105】

続いてＳ１６８において、蓄電デバイス１を構成するＬＩＣ３のみを用いて充放電処理を行うためのＬＩＣ単独回生充放電処理を実行する。図６に示すように、このＬＩＣ単独回生充放電処理では、メイン電池２の充放電が停止されることから、図４に示したＳ２１０〜Ｓ２１４（メイン電池２の充電）およびＳ２２６〜Ｓ２３０（メイン電池２の放電）の処理が行われない。なお、ＬＩＣ単独回生充放電処理サブルーチンは車両制御部１５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。

【0106】

＜復帰処理＞
上述したメイン単独回生充放電処理またはＬＩＣ単独回生充放電処理と並行して、ＣＰＵは、ＬＩＣ系またはメイン電池系の異常状態から正常状態への復帰を試行するとともに、復帰不能な場合にはその故障原因を特定するための復帰処理を実行する。なお、以下では、メイン単独回生充放電処理中の（ＬＩＣ系に異常がある場合の）復帰処理を中心に説明する。

【0107】

図７に示すように、復帰処理ルーチンでは、Ｓ３０２において所定時間が経過するまで待機する。ところで、上記では、ＬＩＣコントローラ５（またはメイン電池コントローラ４）等の異常を中心に説明してきたが、車両制御部１５側からみれば、ＬＩＣコントローラ５が正常で、制御部７を構成する一方のＭＣが異常となったため、図３のＳ１５８（またはＳ１６４）で単独充放電を報知してきたものとも考えられる。このため、車両制御部１５はこのＳ３０２の所定時間内に一方のＭＣ等の診断をするが、その点については後述する。なお、以下では、（一方のＭＣの）ＣＰＵが正常であるものとして説明する。

【0108】

Ｓ３０２において所定時間が経過すると、次のＳ３０４において、スイッチ６を状態１とするとともに、第２スイッチング素子制御線にデジタル電圧を出力することでＬＩＣ３からＬＩＣコントローラ５へ電力を供給させる。これにより、ＬＩＣ３の充放電は再開され、ＬＩＣコントローラ５はリセットされ再起動する。

【0109】

次にＳ３０６では、ＬＩＣコントローラ５の初期設定処理等が終了した後、再度、図３のＳ１５２で説明したＬＩＣ系の異常判断をすることで、ＬＩＣ系が故障か否かを判断する。

【0110】

ＬＩＣコントローラ５はリセットされた（正常な）状態で作動しているとみなされるため、上述した（ａ）ＬＩＣ３の異常の有無、（ｂ）電圧検出線、出力線および第２スイッチング素子制御線の断線の有無、並びに、（ｃ）ＬＩＣコントローラ５の異常の有無、すなわち、故障原因（故障箇所）を特定できる。ただし、上述した（ａ−１）ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒを算出する契機（エンジン始動）がないため、ＬＩＣ３の内部抵抗Ｒの異常の有無については、ＩＳＳ時または次のエンジン始動時に判断する。

【0111】

Ｓ３０６で肯定判断のとき（故障のとき）は、Ｓ３０８において車両制御部１５に故障および故障原因を報知する。この報知を受けた車両制御部１５は、インストールメントパネルに電源システム１０に修理が必要な故障が生じている旨（および必要に応じて故障原因）を表示する。次いで、Ｓ３１０において暫定的に実行していた複合回生充放電処理ルーチンを図５のメイン単独回生充放電処理ルーチンに戻して復帰処理ルーチンを終了する。

【0112】

一方、Ｓ３０６で否定判断のとき（ＬＩＣコントローラ５の一時的作動不良のとき）は、Ｓ３１２で車両制御部１５にメイン単独回生充放電処理を解除する旨を報知する。この報知を受けた車両制御部１５はその旨（およびＬＩＣコントローラ５の一時的作動不良が原因であった旨）をインストールメントパネルに表示するようにしてもよい。また、車両制御部１５は、所定期間内に所定回以上の一時的作動不良がある場合には、ドライバに電源システム１０の点検を促すようにインストールメントパネルに表示するようにしてもよい。次にＳ３１４において暫定的に実行していた複合回生充放電処理サブルーチンを図４の複合回生充放電処理サブルーチンに戻して復帰処理ルーチンを終了する。

【0113】

上記では、メイン単独回生充放電処理中の復帰処理について説明したが、ＬＩＣ単独回生充放電処理中（メイン電池系に異常がある場合の）復帰処理でも同様である。付言すれば、図７のＳ３０４ではメイン電池コントローラ４を再起動させ、Ｓ３１０ではＬＩＣ単独回生充放電処理を実行し、Ｓ３１２ではＬＩＣ単独回生充放電処理を解除するとともに、上述した不図示の切換スイッチを切り換えることによりメイン電池２から制御部７、車両制御部１５、ＩＧＮ１１に作動電力を供給する。

【0114】

＜車両制御部１５による診断＞
車両制御部１５は、電源システム１０から何らかの異常の報知を受けた際には、車両の安全走行を確保するために、電源システム１０の制御部７の（一方の）ＭＣが正常に作動しているか否かを判断（診断）する。一方のＭＣが正常に動作しているかの診断は、例えば最も簡易的な方法としては、通信線１６を介して制御部７に特定の信号を送りその補数を返させることで、正しい補数を返せるときは正常、そうでないときは異常と診断できる。このような診断は、例えば、一方のＭＣの演算負荷が比較的少ない、図７に示したＳ３０２で（待機中に）行われる。

【0115】

また、この制御部７の診断に併せて通信線１６の断線診断をするようにしてもよい。通信線１６は車両制御部１５のＣＡＮ（Controller Area Network）管理下にある。ＣＡＮはＩＳＯ１１８９８、ＩＳＯ１１５１９等で標準化されており、オルタネータ回生車両２０ではこのような標準化に基づき利用性がより高められたＣＡＮが用いられている。ＣＡＮは２本の線で構成されており、一方が断線した場合でも他方で制御部７とのデータの送受信等が可能であるが、通信速度を下げる必要がある。

【0116】

この特性を利用して、例えば、通信線１６を介して制御部７に特定の信号を送り、その補数を、通常の通信速度と、例えば通信速度を１／８に落とした通信速度で返させることで、通常の通信速度で正しい補数を返せるときは、制御部７は正常であり通信線１６に断線はないと診断でき、通常の通信速度では正しい補数を返せないが通信速度を落とした場合には正しい補数を返せるときは、制御部７は正常であり通信線１６に断線があると診断できる。後者の場合には、車両制御部１５は制御部７に、通信速度を落としそれに合わせて所定時間（２ｍｓ）毎に送信していた蓄電デバイス１のデバイス状態の情報を間引いて（例えば、１６ｍｓ毎に）送信させるようにしてもよい。

【0117】

車両制御部１５は、一方のＭＣが正常のときは、そのＣＰＵに制御動作を続行させ、異常のときは、制御部切換制御線（図１参照）を介して他方のＭＣを立ち上げ、その初期設定処理終了後に通信線１６を介して他方のＭＣにメイン電池２、ＬＩＣ３のデバイス状態の情報を送信した後（他方のＭＣのＣＰＵに現状を把握させた後）、一方のＭＣへの電力供給を止めて、上述した回生充放電制御を他方のＭＣのＣＰＵに実行させる。

【0118】

車両制御部１５は、（一方のＭＣの）ＣＰＵがリセットされ再起動した後、ＣＰＵに異常があるかを再診断する（例えば、上記と同様に補数を返させることで正常、異常を診断する。）。正常と再診断したときは、他方のＭＣのＣＰＵに回生充放電制御を続行させて一方のＭＣへの電力供給を止め、異常と再診断したときは、一方のＭＣへの電力供給を止め、以降は、他方のＭＣでスイッチ６を制御するとともに、インストールメントパネルに一方のＭＣが故障している旨を表示する。なお、他方のＭＣのＣＰＵは、この後、安全性を確保するために上述したＬＩＣ系およびメイン電池系の異常判断を行う。

【0119】

（４）充放電休止処理
図２のＳ１１６の充放電休止処理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、スイッチ６を状態０（ＳＷ１：オフ、ＳＷ２：オフ）とし、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）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、ＬＩＣ３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、ＬＩＣ３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。また、ＣＰＵは、上述したＳＴＡＲＴ情報受信フラグを「１」から「０」に変更する。なお、蓄電デバイス１は車両駐車直前のオルタネータ１２による回生電力で充電されており、ＬＩＣ３は使用上限電圧近傍の電圧となっている。

【0120】

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。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。この間、ＩＧＮ位置情報を受信すると、充放電休止処理を終了して図２のＳ１０２に戻る。

【0121】

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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３のＯＣＶからメイン電池２およびＬＩＣ３のＳＯＣ、電圧を演算し、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に温度補正してメイン電池２およびＬＩＣ３の基準ＳＯＣを演算（算出）し、演算した基準ＳＯＣおよび電圧を車両制御部１５に報知する。

【0122】

この場合に、メイン電池２およびＬＩＣ３の健康状態（ＳＯＨ）も併せて演算し、ＳＯＨに応じてＳＯＣを補正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。

【0123】

次に、ＣＰＵは、ＬＩＣ３の電圧が予め設定された設定電圧Ｖ１（図８（Ａ）参照、本例では９．３［Ｖ］）以上か否かを判断する。肯定判断のときは、コントローラ４、５および制御部７をスリープ状態として上述した所定時間経過判断、基準ＳＯＣ等の演算・報知を繰り返す。一方、否定判断のときは、メイン電池２の電力でＬＩＣ３を充電可能な場合（例えば、メイン電池２の電圧が設定電圧Ｖ１以上であってメイン電池２が第１のＳＯＣ（図８（Ｂ）参照、本例では７０［％］）以上の場合）は、ＬＩＣ３の過放電を防止するために、スイッチ６を状態３（ＳＷ１：オン、ＳＷ２：オン）とする。これにより、メイン電池２とＬＩＣ３とは並列接続され、ＬＩＣ３はメイン電池２の電力で充電される。

【0124】

ＣＰＵは、メイン電池２との並列接続によりＬＩＣ３の電圧が設定電圧Ｖ１となると、コントローラ４、５および制御部７をスリープ状態として上述した所定時間経過判断、基準ＳＯＣ等の演算・報知を繰り返す。この間、ＩＧＮ位置情報を受信すると、充放電休止処理を終了して図２のＳ１０２に戻る。なお、ＬＩＣ３が設定電圧Ｖ１未満であってメイン電池２の電力でＬＩＣ３を充電できない場合には、ＣＰＵはスイッチ６を状態０のまま維持する。

【0125】

以上では、ＣＰＵによる充放電制御を簡潔に説明するために、ＬＩＣ３の電圧を中心に説明したが、本実施形態では、ＬＩＣ３の使用上限／下限ＳＯＣ、ＬＩＣ３を構成する各単体キャパシタの使用上限／下限ＳＯＣも予め設定されており、ＬＩＣ３が使用上限ＳＯＣに達した場合には、ＬＩＣ３への充電を打ち切りメイン電池２を充電し、ＬＩＣ３が使用下限ＳＯＣ、各単体キャパシタの使用下限ＳＯＣに達した場合には、ＬＩＣ３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。

【0126】

３．作用効果等
３−１．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。

【0127】

本実施形態の電源システム１０では、制御部７の（一方のＭＣの）ＣＰＵが、コントローラ４、５の出力を参照してメイン電池２、ＬＩＣ３の電圧が設定範囲外のときに（メイン電池２、ＬＩＣ３に異常があるときに）、その設定範囲外の電圧を出力したコントローラ４、５をリセットする。このため、コントローラ４、５の一時的作動不良でメイン電池２、ＬＩＣ３の電圧が設定範囲外となった場合に、コントローラ４、５を正常に復帰させることができ、その結果、異常のないメイン電池２、ＬＩＣ３を継続して使用できるので、燃費低下を防止すことができる。また、本実施形態の電源システム１０では、ＣＰＵが、リセットにより正常状態とみなされるコントローラ４、５でメイン電池２、ＬＩＣ３に異常があるかを再判断する。このため、コントローラ４、５が一時的作動不良以外の場合に故障原因を特定することができる。

【0128】

また、本実施形態の電源システム１０では、コントローラ４、５はメイン電池２、ＬＩＣ３に流れる充放電電流も検出する。ＣＰＵは、コントローラ４、５で検出されたメイン電池２、ＬＩＣ３の充放電電流が設定範囲外のときに、出力線および第１、第２スイッチング素子制御線に異常があると判断し、設定範囲外の電流値を出力したコントローラ４、５をリセットした後、リセットされたコントローラ４、５で検出されたメイン電池２、ＬＩＣ３の充放電電流が設定範囲外かを再判断する。このため、コントローラ４、５が一時的作動不良によるものか、出力線等の断線（故障）かを特定することができる。

【0129】

さらに、本実施形態の電源システム１０では、コントローラ４、５で検出されたメイン電池２、ＬＩＣ３の電圧が設定範囲外のときに、設定範囲内の蓄電デバイスのみで充放電を行う。また、ＣＰＵは、コントローラ４、５で検出されたメイン電池２、ＬＩＣ３の電圧が設定範囲外と再判断した場合には、車両制御部１５の診断を受け、その診断結果に応じて他のＣＰＵが充放電制御を行う。このため、走行中の車両の安全性を確保することができる。

【0130】

３−２．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。

【0131】

また、本実施形態では、メイン電池２（鉛蓄電池）とＬＩＣ３との複合蓄電デバイス１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、メイン電池２の鉛蓄電池に代えて、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオン電池を用いるようにしてもよく、ＬＩＣ３のリチウムイオンキャパシタに代えて、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタを用いるようにしてもよい。さらに、複合蓄電デバイスは３つ以上の蓄電デバイスを有していてもよく、例えば、鉛蓄電池、ニッケル亜鉛電池、キャパシタ（ＬＩＣ、電気二重層キャパシタ、電解キャパシタ等）で複合蓄電デバイスを構成するようにしてもよい。

【0132】

さらに、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ＬＩＣ３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。

【0133】

また、本実施形態では、エンジン始動処理においてＬＩＣ３またはメイン電池２の電力でエンジンを始動する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、エンジン始動処理ではメイン電池２の電力でエンジンを始動し、ＩＳＳ時にＬＩＣ３の電力でエンジンを始動するようにしてもよい。この場合には、エンジン始動処理でメイン電池２の内部抵抗を算出でき、ＩＳＳ時にＬＩＣ３の内部抵抗Ｒを算出できる。

【0134】

さらに、本実施形態では、説明の関係上、回生充放電処理の際に纏めて（ａ）メイン電池２、ＬＩＣ３の異常の有無、（ｂ）電圧検出線、出力線および第１、第２スイッチング素子制御線の断線の有無、（ｃ）コントローラ４、５の異常の有無を判定する例を示したが、本発明はこれに限らず、必要に応じて適宜個別に判断するようにしても、所定時間毎や所定処理に至った時点で判断するようにしてもよい。

【0135】

また、本実施形態では、（ａ）メイン電池２、ＬＩＣ３の異常の有無、（ｂ）電圧検出線、出力線および第１、第２スイッチング素子制御線の断線の有無、（ｃ）コントローラ４、５の異常の有無を判定する際に具体例を示しが、本発明はこれに限定されず、これに加えまたはこれに代えて公知の異常検出技術を用いるようにしてもよい。

【0136】

さらにまた、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ＬＩＣ３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ＬＩＣ３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。

【0137】

また、本実施形態では、メイン電池２およびＬＩＣ３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。

【0138】

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ＬＩＣ３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。

【0139】

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、ＬＩＣ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、ＬＩＣ３のデータに応じて制御部７でメイン電池２、ＬＩＣ３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。

【0140】

さらに、本実施形態では、制御部７が２つのＭＣを有する例を示したが、１つのＭＣであってもよい。この場合には、例えば、ＭＣが２つのＣＰＵを有しており、車両制御部１５の診断の結果、一方のＣＰＵが故障の場合に他方のＣＰＵがスイッチ６を制御するようにしてもよく、ＭＣが故障の場合に、車両制御部１５が一時的に（走行中に）ＭＣに代わりスイッチ６を制御するようにしてもよい。

【0141】

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ＬＩＣ３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。

【0142】

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。

【0143】

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８にメイン電池２やＬＩＣ３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。

【産業上の利用可能性】

【0144】

本発明はコントローラの一時的作動不良に起因する燃費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。

【符号の説明】

【0145】

１ 蓄電デバイス
２ メイン電池（第１の蓄電デバイス）
３ ＬＩＣ（第２の蓄電デバイス）
４ メイン電池コントローラ（検出回路）
５ ＬＩＣコントローラ（検出回路）
６ スイッチ
７ 制御部（制御手段）
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
１４ 補機
１５ 車両制御部（車両側制御部）
２０ オルタネータ回生車両（自動車）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】