JP2013252015A - 車両用電源制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの過放電による劣化を防止しながら大きな電気負荷に対応する。
【解決手段】バッテリと、減速回生発電と通常発電とが可能な回生発電機と、発電機で発電された電力を蓄電するキャパシタと、電気負荷への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有し、発電機とＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ第１回路部にキャパシタが接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータと電気負荷とを結ぶ第２回路部にバッテリが接続された車両用電源装置の制御方法乃至装置であって、発電機によって発電された電力をキャパシタに蓄電し、キャパシタからの放電でＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気負荷に給電し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が所定の許容限界値に達したときに、バッテリから電気負荷に給電し、バッテリから電気負荷に給電するときに、電気負荷のうちの特定電気負荷をＯＦＦすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速回生を行う回生発電機付き車両の電源制御方法、特に電気デバイスの負荷が大きい時にも安定した給電を行うための制御に関し、車両用電源制御方法及び装置の分野に属する。

近年、燃費性能向上のため、エンジンの燃焼改善や車体の軽量化などと共に、減速時の回生エネルギを回収して電気デバイスへの給電に有効活用する機能を搭載した車両が実用化されている。

例えば、特許文献１には、スタータや一般電気デバイスへの給電用としての通常のバッテリでなる主電源と、オルタネータからの電力で蓄電される回生電力蓄電用の充電受入性が良いＬｉイオン電池でなる副電源とを備え、両者間にＤＣ／ＤＣコンバータとスイッチを設けて充放電を制御するものが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示のものでは、主電源であるバッテリは頻繁に充放電を行うと劣化するため、該バッテリへの充電を制限して、副電源への充放電の負担を大きくする必要がある。また、副電源の蓄電量が少ないと、電気デバイスに十分な電力を供給できないという問題がある。

そこで、充放電時に劣化し難く、十分な蓄電量を備えた回生電力蓄電手段として、蓄電電圧が比較的高い（２５Ｖ）大容量のキャパシタを用いることが検討されている。

特許第３９７２９０６号

しかしながら、上記のような大容量のキャパシタを用いた場合、電気デバイスの負荷が大きいときに、キャパシタの出力が十分であっても、電気デバイスとキャパシタとの間にあるＤＣ／ＤＣコンバータの容量（出力電流）が不足しては、電気デバイスに十分に給電することができず、そのため、この電気デバイスの最大電気負荷に応じてＤＣ／ＤＣコンバータの容量も大きくする必要があるが、コストアップや大型化の問題が生じる。

そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータの容量を抑制しながら電気デバイスに十分な給電を行うため、バッテリからも給電することが考えられるが、バッテリの残容量が少なくなり過ぎると、いわゆる過放電となり、バッテリ上がりやバッテリの劣化の問題が生じる。

そこで、本発明は、回生電力蓄電用等としてキャパシタを用いる場合において、バッテリの過放電による劣化を防止しながら大きな電気負荷に対応することができる車両用電源の制御方法および装置を実現することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両用電源の制御方法および装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
バッテリと、
車両の減速時に行う減速回生発電とエンジンに駆動されて行う通常発電とが可能な回生発電機と、
前記回生発電機で発電された電力を蓄電するキャパシタと、
電気負荷への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有し、
前記回生発電機と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続された車両用電源装置の制御方法であって、
前記回生発電機によって発電された電力を前記キャパシタに蓄電するステップと、
前記キャパシタからの放電で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電気負荷に給電するステップと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が所定の許容限界値に達したときに、前記バッテリから前記電気負荷に給電するステップと、
前記バッテリから前記電気負荷に給電するときに、前記電気負荷のうちの特定電気負荷をＯＦＦするステップと、
を有することを特徴とする。

また、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記特定電気負荷は、所定車両搭載機器の温度調整手段である
ことを特徴とする。

ここで、前記温度調整手段とは、車両に搭載された機器の温度を調整する手段であるが、機器自体がある程度熱容量を備えているため、一時的にＯＦＦしても機器の温度は急激に変化せず、乗員の運転に影響を与えないのはもちろんのこと、乗員に違和感を与えない程度、または、乗員が気付かない程度のものである。このような所定車両搭載機器の温度調整手段として、例えば、空調装置のコンプレッサやヒータ、シートクッションのヒータ、ウィンドウガラスのデフォガなどがある。

さらに、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータをバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、該回路部を短絡または開放するスイッチとが備えられている場合に、
前記バッテリの残容量が所定値以下になったときに、前記スイッチをＯＮして前記回生発電機で通常発電された電力で前記バイパス回路部を介して前記バッテリに蓄電するステップと、
を有することを特徴とする。

またさらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記スイッチをＯＮするステップは、前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったときに行う
ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記スイッチをＯＮするステップは、前記バッテリから給電を開始してから所定時間経過後に行われる
ことを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明は、前記請求項３から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記スイッチをＯＮするステップでは、ＯＦＦしていた前記特定電気負荷をＯＮする
ことを特徴とする。

さらに、請求項７に記載の発明は、前記請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記電気負荷は、電圧低下に対応可能な第１電気負荷群であり、
前記第２回路部と独立した第３回路部で前記ＤＣ／ＤＣコンバータと結ばれた電圧低下非対応の第２電気負荷群を有する場合である
ことを特徴とする。

ここで、前記電圧低下に対応可能な第１電気負荷群とは、電圧が低下した際にも正常に作動し得る電気デバイスであり、例えば、ランプ、エンジンコントロールユニット、デフォガ、ブロワ、シートヒータ、パワーウィンドウ、イグニッション、ＤＳＣ（ダイナミックスタビリティコントロール）、ＥＰＡＳ（電気パワーステアリング）等がある。また、前記電圧低下に非対応な第２電気負荷群とは、電圧が低下すると正常に作動しない電気デバイスであり、例えば、オーディオ、ナビゲーションシステム等や温度センサ等の電源系のがある。

さらに、請求項８に記載の発明は、
バッテリと、
車両の減速時に行う減速回生発電とエンジンに駆動されて行う通常発電とが可能な回生発電機と、
前記回生発電機で発電された電力を蓄電するキャパシタと、
電気負荷への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有し、
前記回生発電機と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、
前記回生発電機によって発電された電力を前記キャパシタに蓄電し、前記キャパシタからの放電で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電気負荷に給電し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が所定の許容限界値に達したときに、前記バッテリから前記電気負荷に給電し、前記バッテリから前記電気負荷に給電するときに、前記電気負荷のうちの特定電気負荷をＯＦＦする制御手段
を有することを特徴とする。

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、回生電力の蓄電用としてキャパシタを用いることで、頻繁な充放電にも劣化し難く、十分な量の蓄電が可能である。また、電気負荷での消費電流の総和がＤＣ／ＤＣコンバータの許容限界値（許容出力電流値）を超える場合にも、バッテリから給電をおこなうことで、ＤＣ／ＤＣコンバータの容量を大きくする必要がない。さらに、バッテリから電気負荷に給電するときに、特定電気負荷をＯＦＦすることによって、消費電流の総和が低下するため、バッテリの過放電が防止され、バッテリが劣化し難くなる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、ＯＦＦする特定電気負荷が所定車両搭載機器の温度調整手段であり、一時的にＯＦＦしても機器の温度が急激に変化しないため、乗員に違和感等を感じさせずにバッテリの過放電を防止できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ残容量が所定値以下になると蓄電されるため、バッテリ残容量が限度を超えて減少することによるバッテリの劣化が回避される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに、バイパス回路部を介してバッテリに蓄電するため、ＤＣ／ＤＣコンバータでのエネルギ損失を回避することができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、スイッチをＯＮする際に、電気負荷が接続された第２回路部とキャパシタが接続された第１回路部との電位差が小さいため、電気負荷に定格電圧よりも高い電圧をかけることなく、その信頼性を確保できる。

またさらに、請求項５に記載の発明によれば、バッテリの電圧を直接的に測定する電圧計を設けずに、バッテリの電圧低下を推定することができる。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、回生発電機からバイパス回路部を経由して電気負荷およびバッテリに給電可能になったときに、ＯＦＦしていた特定電気負荷を再びＯＮすることによって、電気負荷が大きな場合にもバッテリの過放電を防止しながら電気デバイスへ十分に給電することができる。

さらに、請求項７に記載の発明によれば、第２電気負荷群には常にＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電されるため、電圧低下に非対応の第２電気負荷群に定格電圧よりも高い電圧がかからず、第２電気負荷群の信頼性を確保できる。

さらに、請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。

本発明である車両電源制御方法及び装置を実現する減速回生システムのブロック図である。 システム動作を概略的に示すタイムチャートである。 特定電気負荷をＯＦＦする際のシステム動作を示すタイムチャートである。 始動時、減速時、通常時処理の動作の切替えを示すフローチャートである。 始動時処理の動作を示すフローチャートである。 減速時処理の動作を示すフローチャートである。 通常時処理の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の車両電源制御方法及び装置が適用された減速回生システム１を示すものである。減速回生システム１は、車両の減速時に行う減速回生発電とエンジン（図示しない）に駆動されて行う通常発電とが可能な回生オルタネータ１０、バッテリ２０、回生オルタネータ１０で発電された電力を蓄電するキャパシタ３０、車両に搭載される種々の電圧低下対応電気デバイス６０および電圧低下非対応電気デバイス７０への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ４０、エンジンの始動を行うスタータ５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をバイパスするバイパス回路部８５にバイパスリレー８０を有している。

回生オルタネータ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、第１回路部１５によって結ばれており、この第１回路部１５にはキャパシタ３０が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と電圧低下対応電気デバイス６０は、第２回路部６５によって結ばれており、この第２回路部６５にはバッテリ２０が接続されている。さらに、第２回路部６５とは独立してＤＣ／ＤＣコンバータ４０には、電圧低下非対応電気デバイス７０が第３回路部７５を介して接続されている。

さらにまた、第２回路部６５にはスタータ５０がスタータスイッチ５５を介して接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をバイパスするように、第１回路部１５と第２回路部６５とを短絡または開放するバイパスリレー８０が接続されている。

回生オルタネータ１０は、エンジンによりベルト駆動されて、減速時等の運動エネルギを効率的に電力回生する可変電圧式（１２〜２５Ｖ）のオルタネータであり、効率よく送電と蓄電を行うために最大２５Ｖまで高電圧化が可能である。

バッテリ２０は、一般的な鉛バッテリである。

キャパシタ３０は、回生した大量の電気エネルギを瞬時に蓄え、効率的に取り出して使用できる、大容量の低抵抗電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であり、最大２５Ｖの電圧を発生できる。なお、このキャパシタ３０は、電気自動車などに使われるリチウムイオン電池や一般的な鉛電池と比べた時、急速蓄電（５０〜６０ｋｍ／ｈ走行時に数秒）が可能であり、放電深度が無制限であり、半永久的な寿命を持つ等の優位性を備えるものである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、最大ＤＣ２５ＶをＤＣ１４Ｖまで降圧して出力するコンバータであり、所定の容量（例えば、許容出力電流値（許容限界値）が５０Ａ）まで流すことが可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは一般に、容量が大きくなるとサイズが大きくなり、より高価になる。

車両に搭載される電気デバイスには、大きく分けて、電圧低下対応に対応する電気デバイスと電圧低下に非対応の電気デバイスがある。前者の電圧低下対応電気デバイス６０には、例えば、ランプ、デフロスタ、ブロワ、シートヒータ、ファン、イグニッション、エンジンコントロールユニット、ＤＳＣ（ダイナミックスタビリティコントロール）、ＥＰＡＳ（電動パワーステアリング）、パワーウィンドウ等がある。また、後者の電圧低下非対応電気デバイス７０には、例えば、オーディオ、ナビゲーションシステム等や温度センサ等の電源系がある。

なお、当該減速回生システム１によれば、アイドリングストップやアクセルＯＮの時でも、バッテリー２０やキャパシタ３０に十分な電気が残っている間は回生オルタネータ１０による発電を行わずに、これらに蓄電された電気を使用することで、燃料を使ったエンジンによる発電を抑制するので燃費が向上する。また、市街走行時には頻繁に加減速が行われるためキャパシタ３０に蓄えた電力が完全に枯渇する前に再び減速により蓄電され、走行中の車両に必要な電力はほぼ減速回生エネルギで充当される。

次に図２を参照しながら、減速回生システム１の動作について説明する。

図２は、停止した状態の車両のエンジンを始動してから、加速、減速、定速運転を行った際の当該システムの動作を概略的に示すものであり、システムを構成する複数の構成部材それぞれのタイムチャートで構成されている。

図２に示すように、各タイムチャートは、車両の速度を示す車速、キャパシタ３０の電圧を示すキャパシタ電圧、バッテリ２０の電圧および電流を示すバッテリ電圧およびバッテリ電流、電気デバイス６０、７０で消費される総消費電流、バイパスリレー８０のＯＮ／ＯＦＦ、回生オルタネータ１０の出力電圧を示す回生オルタネータ出力電圧をそれぞれ縦軸にして、時間を横軸にしたものである。なお、バッテリ電流は、プラスのときは蓄電時、マイナスのときは放電時を表すものとする。

時刻ｔ１に、電気デバイスのひとつであるイグニッションをＯＮする。このとき、回生オルタネータ１０は発電を行わず、バイパスリレー８０はＯＦＦのままでバッテリ２０から給電される。なお、時刻ｔ１からｔ４までの時間を区間ａとする。

時刻ｔ２に、スタータスイッチ５５がＯＮされ、バッテリ２０からスタータ５０に給電してエンジンを始動する。その際、バッテリ２０は８Ｖ程度まで一時的に降下するが、その後、バイパスリレー８０をＯＮして、バッテリ２０とキャパシタ３０から給電してエンジンを作動する。

時刻ｔ３に、車両が発進する。このとき、回生オルタネータ１０により低電圧（１４Ｖ）の発電を行う。既にバイパスリレー８０がＯＮされているため、回生オルタネータ１０からバッテリ２０にも給電する。

時刻ｔ４に、車両の加速が終了する。このとき、バイパスリレー８０をＯＦＦし、回生オルタネータ１０での発電を終了し、電気デバイス６０、７０にキャパシタ３０からＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。なお、時刻ｔ４からｔ５までの時間を区間ｃとする。

時刻ｔ５に、車両の減速を開始し、回生オルタネータ１０による高電圧（２０Ｖ）での減速回生発電を開始する。このとき、バイパスリレー８０はＯＦＦしたまま、回生オルタネータ１０からキャパシタ３０へ大電流で蓄電するとともに、バッテリ２０へＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して小電流で蓄電をする。また、回生オルタネータ１０から電気デバイス６０、７０にＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。なお、時刻ｔ５からｔ６までの時間を区間ｂとする。

時刻ｔ６に、車両の減速を終了し、定速走行する。このとき、バイパスリレー８０はＯＦＦしたままで、回生オルタネータ１０での発電を終了し、電気デバイス６０、７０にキャパシタ３０からＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。なお、時刻ｔ６からｔ７までの時間を区間ｃとする。

時刻ｔ７に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が各種電気負荷がＯＮすることにより許容出力電流値（ＤＣ／ＤＣリミット）に達する。このとき、バイパスリレー８０はＯＦＦしたまま、回生オルタネータ１０での発電も行わずに、電圧低下非対応電気デバイス７０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電し、電圧低下対応電気デバイス６０には、バッテリ２０から給電する。そして、ＯＮした各種電気負荷のうち、電圧低下対応電気デバイス６０であって予め決められた特定電気負荷を強制的にＯＦＦする。なお、図２には、特定電気負荷のＯＦＦによる消費電流の低下が描かれていないが、これについては、図３を参照しながら後に詳細に説明する。なお、時刻ｔ７からｔ８までの時間を区間ｅとする。

時刻ｔ８に、キャパシタ電圧とバッテリ電圧との差が０．５Ｖ以下になる。このときバイパスリレー８０がＯＮされ、第１回路部１５と第２回路部６５を短絡し、回生オルタネータ１０で低電圧（１４Ｖ）の通常発電を行い、電圧低下非対応電気デバイス７０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電し、電圧低下対応電気デバイス６０には、回生オルタネータ１０から直接給電する。そして、回生オルタネータ１０からバッテリ２０にバイパス回路部８５を経由して大電流で蓄電する。さらに、ＯＦＦしていた特定電気負荷をＯＮする。なお、図２には、特定電気負荷のＯＮによる消費電流の上昇が描かれていないが、これについては、図３を参照しながら後に詳細に説明する。なお、時刻ｔ８からｔ９までの時間を区間ｄとする。

時刻ｔ９に、バッテリ２０の蓄電が完了する。

次に、図３を参照しながら、特定電気負荷をＯＦＦする際のシステム動作、特に総消費電流の変化に対するバッテリ電流の変化について説明する。なお、図２とは、ＯＮする電気デバイスや車速に対して電気デバイスをＯＮするタイミング等が異なる点に留意されたい。

図３は、複数の電気デバイスを重畳的にＯＮしていった際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が許容出力電流値（ＤＣ／ＤＣリミット）に達して、予め特定電気負荷として決定されたデフォガおよびブロワをＯＦＦした場合に、総消費電流がどのように変化して、それに対してバッテリ２０およびキャパシタ３０の電流がどのように変化するかを、車速、キャパシタ電圧、バッテリ電圧、総消費電流をそれぞれ縦軸に、時間を横軸にしたタイムチャートとして示したものである。なお、バッテリ電流と総消費電流については、本実施形態によるものを太実線で示しているが、比較のため、特定電気負荷をＯＦＦしなかった場合の比較例を太点線で示している。

時刻Ｔ１に、イグニッションとオーディオをＯＮし、時刻Ｔ２に、ヘッドライトをＯＮし、時刻Ｔ３に、特定電気負荷であるデフォガおよびブロワをＯＮする。なお、この例では、時刻Ｔ３に減速回生を開始してキャパシタ３０を蓄電し始めるものとする。

時刻Ｔ４に、シートヒータをＯＮすることにより、総消費電流はＤＣ／ＤＣコンバータ４０の許容出力電流値を越える。ハンチング防止のため、時刻Ｔ４から所定時間経過後（例えば１秒後）の時刻Ｔ５に、特定電気負荷であるデフォガおよびブロワをＯＦＦする。

時刻Ｔ７に、ＡＢＳを作動する。時刻Ｔ８に、時刻Ｔ５からＯＦＦしていた特定電気負荷であるデフォガおよびブロワをＯＮし、バッテリ２０を蓄電する。なお、当該タイムチャートには、時刻Ｔ５に特定電気負荷であるデフォガおよびブロワをＯＮしたままで、さらに時刻Ｔ６に、ブロワを最大出力（ブロワＭＡＸ）にした場合を比較例（太点線を参照）として示している。

特定電気負荷をＯＦＦする場合（図３の太実線）と特定電気負荷をＯＮのままブロワを途中で最大出力にした場合（図３の太点線）を見比べてわかるように、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までは、特定電気負荷をＯＦＦしない場合には、バッテリ２０から電気デバイスへ給電するが、特定電気負荷をＯＦＦした場合は、総消費電流が減るため、この間は、バッテリ２０から電気デバイスへ給電せずに済む。さらに、時刻Ｔ７以降は、特定電気負荷をＯＦＦした場合にも、バッテリ２０から給電するが、そのバッテリ２０の消費電流は、特定電気負荷をＯＦＦしなかった場合に比べて少なくなっている。

したがって、特定電気負荷を一時的にＯＦＦすることによって、バッテリ２０の消費電流のピークを分散、すなわちバッテリ２０の最大消費電流を減らすことで、バッテリ２０の容量を小さくすることができる。

なお、上述の実施形態では、デフォガおよびブロワを特定電気負荷として予め決定したが、特定電気負荷はこれ以外の車両搭載機器の温度調整手段、例えば、空調装置のヒータ、シートクッションのヒータなどであってもよい。また、ＡＢＳが作動するＴ７で、さらにシートヒータをＯＦＦとして、常にＤＣ／ＤＣコンバータの許容出力電流値を超えないようにしてもよい。

次に、図４から７を参照しながら、減速回生システム１における車両用電源の具体的制御方法について説明する。

まず、図４のフローチャートを参照しながら、始動時、減速時、通常時処理の動作の切り替えについて説明する。なお、これら各処理のサブルーチンについては図５から７を参照しながら後に詳細に説明する。

まず、ステップＳ１で、スタータ５０やバッテリ２０等の各種センサやスイッチからの情報が入力される。次にステップＳ２で、車両が始動時であるか否かを判定し、ステップＳ２の判定がＮＯのときは、さらにステップＳ３で、減速回生条件が成立しているか否かを判定し、ステップＳ２の判定がＹＥＳのときは、ステップ６の予め定義された始動時処理のサブルーチンに移動する。ステップＳ３での判定がＹＥＳのときは、ステップ５の予め定義された減速回生処理のサブルーチンに移動し、ステップＳ３での判定がＮＯのときは、ステップＳ４の予め定義された通常時処理のサブルーチンに移動する。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、始動時処理の動作について説明する。なお、当該始動時処理を行う図２の区間ａ（ｔ１からｔ４）をあわせて参照されたい。

まず、ステップＳ７で、バイパスリレー８０をＯＦＦして、バッテリ２０によりエンジンを始動する。エンジンを始動後、ステップＳ８で、バイパスリレー８０をＯＮして、バッテリ２０とキャパシタ３０によりエンジンを作動する。ステップＳ９で、バイパスリレー８０をＯＮして、回生オルタネータ１０で低電圧（例えば１４Ｖ）の発電を行う。その後、メインルーチンに戻る。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、減速時処理の動作について説明する。なお、当該減速時処理を行う図２の区間ｂ（ｔ５からｔ６）をあわせて参照されたい。

ステップＳ１０で、バイパスリレー８０をＯＦＦして、回生オルタネータ１０で減速回生発電された電力をキャパシタ３０へ大電流で蓄電を行いながら、バッテリ２０へＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して小電流で蓄電し、電圧低下対応電気デバイス６０（第１電気負荷群）および電圧低下非対応電気デバイス７０（第２電気負荷群）にＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。その後、メインルーチンに戻る。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、通常時処理の動作について説明する。なお、ステップＳ１３、Ｓ１５、Ｓ１６についてはそれぞれ、図２の区間ｃ（ｔ４からｔ５、および、ｔ６からｔ７）、区間ｄ（ｔ８からｔ９）、区間ｅ（ｔ７からｔ８）もあわせて参照されたい。

まず、ステップＳ１１で、電気デバイス６０、７０（第１、第２電気負荷群）の総消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ４０の許容出力電流値（ＤＣ／ＤＣリミット）以下か否かを判定し、ステップＳ１１の判定がＹＥＳ、すなわち、総消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ４０の許容出力電流値以下のときは、さらにステップＳ１２で、バッテリ２０の残容量が所定値以下か否かを判定し、ステップＳ１２の判定がＮＯのとき、すなわち、バッテリ２０の残容量が所定値以上（バッテリ残容量が大きい）のときは、ステップ１３でバイパスリレー２０をＯＦＦし、回生オルタネータ１０は発電を行わずに、電気デバイス６０、７０には、キャパシタ３０からＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。その後、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ１１での判定がＮＯ、すなわち、総消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ４０の許容出力電流値以上のとき、または、ステップＳ１１の判定がＹＥＳでもステップＳ１２での判定がＹＥＳ、すなわち、バッテリ２０の残容量が所定値以下（バッテリ残容量が小さい）のときは、ステップＳ１４で、キャパシタ３０の電圧とバッテリ２０の電圧の差が０．５Ｖ以下か否かが判定され、ステップＳ１４での判定がＹＥＳ、すなわち、電圧差が小さいときは、ステップＳ１５で、バイパスリレー２０をＯＮし、回生オルタネータ１０で低電圧の発電を行い、電圧低下非対応電気デバイス７０にはＤＣ／ＤＣコンバータ４０経由で給電し、電圧低下対応電気デバイス６０には回生オルタネータ１０から直接給電し、バッテリ２０にはバイパスリレー２０経由で大電流を蓄電し、ＯＦＦしていた特定電気負荷をＯＮする。その後、メインルーチンへ戻る。

ステップＳ１４での判定がＮＯ、すなわち、電圧差が大きいときは、ステップＳ１６で、バイパスリレー２０をＯＦＦし、回生オルタネータ１０で発電を行わず、電圧低下非対応電気デバイス７０にはＤＣ／ＤＣコンバータ４０経由で給電され、電圧低下対応電気デバイス６０にはバッテリ２０から給電され、次にステップ１７で、予め決められた特定電気負荷（例えばデフォガやブロア等）をＯＦＦする。その後、メインルーチンへ戻る。

なお、ステップＳ１２で、バッテリ２０の残容量が所定値以下か否かを判定しているが、バッテリ２０の残容量は、バッテリ２０の電圧または電流を測定することによって推定可能である。なぜなら、バッテリ２０の残容量に対する電圧または電流の関係を予め調べて、この関係を用いれば電圧または電流から残容量が推定できるからである。

また、ステップＳ１４では、キャパシタ３０の電圧とバッテリ２０の電圧の差が０．５Ｖ以下か否かで判定したが、この電圧の差は、接続されているバッテリ２０や電気デバイス等の電気的性能を考慮して適宜設定される値であり、実用上、例えば１Ｖ以下であってもよい。

さらに、ステップＳ１４では、キャパシタ３０の電圧とバッテリ２０の電圧の差で判定しているが、この替わりに、総消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ４０の許容出力電流値以上になってから所定時間（例えば３０秒）経過後であるか否かを判定して、該判定が所定時間経過前であればステップＳ１５を、所定時間経過後であればステップＳ１６を実行するようにしても良い。なぜなら、キャパシタ３０とバッテリ２０との電圧の差が０．５Ｖ以下になるのに、どの程度の時間を要するかを予め調べて、これを上記所定時間として設定することで、電圧の差を判定基準とする場合と同等の効果が得られるからである。

さらにまた、上述の実施形態では、回生発電機として回生オルタネータ１０を使用したが、当該回生オルタネータ１０の替わりにモータジェネレータ等を採用してもよい。また、スイッチとしてバイパスリレー８０を使用しているが、当該バイパスリレー８０の替わりに半導体スイッチを用いてもよい。

以上のように、本発明によれば、減速回生を行う回生発電機付き車両の電源制御に関し、特に電気デバイスの負荷が大きい時にも安定した給電を行うことになる。したがって、車両用電源制御方法及び装置の製造産業分野において、好適に利用される可能性がある。

１ 減速回生システム
１０ 回生オルタネータ（回生発電機）
１５ 第１回路部
２０ バッテリ
３０ キャパシタ
４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ スタータ
５５ スタータスイッチ
６０ 電圧低下対応電気デバイス（第１電気負荷群）
６５ 第２回路部
７０ 電圧低下非対応電気デバイス（第２電気負荷群）
７５ 第３回路部
８０ バイパスリレー（スイッチ）
８５ バイパス回路部

Claims (8)

1. バッテリと、
   車両の減速時に行う減速回生発電とエンジンに駆動されて行う通常発電とが可能な回生発電機と、
   前記回生発電機で発電された電力を蓄電するキャパシタと、
   電気負荷への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有し、
   前記回生発電機と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続された車両用電源装置の制御方法であって、
   前記回生発電機によって発電された電力を前記キャパシタに蓄電するステップと、
   前記キャパシタからの放電で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電気負荷に給電するステップと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が所定の許容限界値に達したときに、前記バッテリから前記電気負荷に給電するステップと、
   前記バッテリから前記電気負荷に給電するときに、前記電気負荷のうちの特定電気負荷をＯＦＦするステップと、
   を有することを特徴とする車両用電源の制御方法。
2. 前記特定電気負荷は、所定車両搭載機器の温度調整手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源の制御方法。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータをバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、該回路部を短絡または開放するスイッチとが備えられている場合に、
   前記バッテリの残容量が所定値以下になったときに、前記スイッチをＯＮして前記回生発電機で通常発電された電力で前記バイパス回路部を介して前記バッテリに蓄電するステップと、
   を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の車両用電源の制御方法。
4. 前記スイッチをＯＮするステップは、前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったときに行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源の制御方法。
5. 前記スイッチをＯＮするステップは、前記バッテリからの給電を開始してから所定時間経過後に行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源の制御方法。
6. 前記スイッチをＯＮするステップでは、ＯＦＦしていた前記特定電気負荷をＯＮする
   ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の車両用電源の制御方法。
7. 前記電気負荷は、電圧低下に対応可能な第１電気負荷群であり、
   前記第２回路部と独立した第３回路部で前記ＤＣ／ＤＣコンバータと結ばれた電圧低下非対応の第２電気負荷群を有する場合である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用電源の制御方法。
8. バッテリと、
   車両の減速時に行う減速回生発電とエンジンに駆動されて行う通常発電とが可能な回生発電機と、
   前記回生発電機で発電された電力を蓄電するキャパシタと、
   電気負荷への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有し、
   前記回生発電機と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、
   前記回生発電機によって発電された電力を前記キャパシタに蓄電し、前記キャパシタからの放電で前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電気負荷に給電し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が所定の許容限界値に達したときに、前記バッテリから前記電気負荷に給電し、前記バッテリから前記電気負荷に給電するときに、前記電気負荷のうちの特定電気負荷をＯＦＦする制御手段
   を有することを特徴とする車両用電源の制御装置。

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