JP6191575B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された発電機により充電されるバッテリを備え、該車両に搭載された複数の負荷機器に対し電力を供給する電源装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、発電機の発電電力の変動が蓄電装置の寿命に影響を与えないように、蓄電装置をＤＣ／ＤＣコンバータ及び整流器を介して発電機に接続することにより、蓄電装置の寿命低下を抑えつつ発電機の発電電力を大きく変化可能とする装置が提案されている（特許文献１参照）。

或いは、例えばバッテリとキャパシタとを備え、大負荷が作動して該バッテリの電圧が閾値以下まで低下した場合に、該バッテリと該キャパシタとを電気的に直列に接続する装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１２−２４９３８１号公報 特開２０１２−０３５７５６号公報

特許文献１に記載の技術では、蓄電装置の充電電圧については考慮されていない。すると、比較的高い充電電圧で蓄電装置が充電された場合、該蓄電装置の劣化が進む可能性があるという技術的問題点がある。

例えばパワーステアリング装置等の大負荷機器が搭載されている車両では、該大負荷機器の動作に起因して、バッテリの充放電が比較的頻繁に行われる。すると、バッテリの劣化が早まる可能性があるという技術的問題点がある。特許文献２に記載の技術では、該技術的問題点を解決することが極めて困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの劣化を適切に抑制することができる電源装置を提供することを課題とする。

本発明の電源装置は、上記課題を解決するために、車両に搭載された複数の負荷機器に対して夫々電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電により前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電可能な発電機と、を備える電源装置であって、前記複数の負荷機器のなかに、供給される電圧が不安定であると前記車両の走行に影響を及ぼす機器が含まれ、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記回生発電による前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの少なくとも一方の充電電力量が抑制されるように、前記発電機を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記機器が存在し、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記発電機の発電電圧が、（ｉ）前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ前記回生発電のうち、回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、（ｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合の前記発電機の発電電圧、及び（ｉｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、の少なくとも一つより低くなるように前記発電機を制御する。

本発明の電源装置によれば、当該電源装置は、第１バッテリ及び第２バッテリと、発電機と、制御手段とを備える。

第１バッテリ及び第２バッテリは、夫々、車両に搭載された、例えばライト、パワーステアリング装置、電動スタビライザ、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）等の電装品である複数の負荷機器に対して電力を供給する。第１バッテリ及び第２バッテリには、例えば鉛バッテリ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の公知の各種バッテリを適用可能である。

発電機は、回生発電により第１バッテリ及び第２バッテリを充電可能に構成されている。ここで、回生発電には、タイヤの回転を利用して発電機を回し発電する技術や、エンジンの回転動力を電気エネルギとして回収する技術、等が含まれる。発電機は、モータ・ジェネレータ（電動発電機）において実現される発電機であってもよい。即ち、発電機として機能し得る限りにおいて、例えばハイブリッド車両等に用いられるモータ・ジェネレータを意味してかまわない。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、複数の負荷機器のなかに、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器が含まれ、且つ車両の減速時に発電機が回生発電を行っている場合、該回生発電による第１バッテリ及び第２バッテリの少なくとも一方の充電電力量が抑制されるように、発電機を制御する。

ここで、「供給される電力が不安定であると車両の走行の影響を及ぼす機器」は、例えば電動アクティブスタビライザ、電動パワーステアリング、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アクチュエータ、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂｒａｋｅ）、電動過給機等の比較的消費電力の大きな機器や、例えばバイ・ワイヤシステム（シフト・バイ・ワイヤ、ステア・バイ・ワイヤ、ブレーキ・バイ・ワイヤ等）、自動運転／運転支援システム（カメラ、ミリ波、レーダ、車載通信機、ドアロック等）等の電源バックアップを必要とする機器、を含む概念である。

「車両の減速時に発電機が回生発電を行っている」とは、所謂回生ブレーキに限らず、例えば車両の減速時に、エンジンの回転を利用して発電機を高負荷で回して発電すること等も含む概念である。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、車両に比較的消費電力の大きな機器が搭載されている場合、電圧安定化の観点から複数のバッテリ（本発明では、“第１バッテリ”及び“第２バッテリ”）から複数の負荷機器各々に対して電力が供給される。他方で、車両の減速時に、回生発電により複数のバッテリを充電することによって燃費向上が図られる。

燃費向上効果を大きくするためには、回生発電の発電電圧を比較的高くすることが望ましいが、例えばバッテリの充放電の頻度が比較的高くなり、該バッテリが比較的早く劣化するおそれがある。そして、バッテリが劣化すると、負荷機器に対して安定して電力を供給できず、或いは、電源バックアップが必要なときに十分な電力を供給できず、車両の走行に影響が及ぶおそれがある。

そこで本発明では、上述の如く、複数の負荷機器のなかに、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器が含まれ、且つ車両の減速時に発電機が回生発電を行っている場合、制御手段により、該回生発電による第１バッテリ及び第２バッテリの少なくとも一方の充電電力量が抑制されるように、発電機が制御される。

このため、例えば充電に伴うバッテリへのストレスを抑制することができ、該バッテリの劣化を抑制することができる。そして、バッテリの劣化が抑制されれば、比較的消費電力の大きな機器の動作時に、該機器に対して適切に電力を供給することができる、或いは、電源バックアップが必要なときに、電源バックアップを必要とする機器に対して適切に電力を供給することができる。

本発明では、車両の減速時の充電電力量が抑制されるため、短期間（例えば減速期間等）でみれば、充電電力量が抑制されない場合に比べて燃費向上効果は低下するが、バッテリの劣化が抑制されるので、負荷機器の安定した動作を長期間（例えば数年等）確保することができる。また、バッテリの劣化を抑制するために発電機の発電電圧が常に一定（例えば１２Ｖ等）にされる場合に比べ、本発明では燃費を向上することができ、実用上非常に有利である。

以上の結果、本発明の電源装置によれば、バッテリの劣化を抑制しつつ、燃費の向上を図ることができる。
当該電源装置では、前記制御手段は、前記機器が存在し、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記発電機の発電電圧が、（ｉ）前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ前記回生発電のうち、回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、（ｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合の前記発電機の発電電圧、及び（ｉｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、の少なくとも一つより低くなるように前記発電機を制御する。このように構成すれば、比較的容易にして、複数の負荷機器のなかに、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器が含まれる場合、車両の減速時の充電電力量を抑制することができ、実用上非常に有利である。
「回生制御」とは、発電機の発電電圧を制御する（例えば、発電電圧の上げ下げを制御する）技術を意味し、例えば発電機による発電を必要最小限に抑え、エンジンの燃料消費を減らすことにより燃費を向上させる技術である。「回生制御を伴わない回生発電を発電機が行っている場合の該発電機の発電電圧」は、車両の走行状態にかかわらず一定である。

本発明の電源装置の一態様では、前記機器とは、前記機器に供給される電圧を安定させる支援が必要なバックアップ対象機器である。

この態様によれば、バッテリの劣化を抑制しつつ、バックアップ対象機器に対して、安定した電力供給を比較的長期に亘り行うことができる。従って、車両の安全性を向上させることができ、実用上非常に有利である。

或いは、本発明の電源装置の他の態様では、前記機器とは、基準消費電力が閾値以上の高負荷機器である。

この態様によれば、バッテリの劣化を抑制しつつ、高負荷機器に対して適切に電力を供給することができる。従って、高負荷機器を比較的長期に亘り安定して動作させることができ、当該電源装置が搭載された車両の商品性を向上させることができる。

本発明に係る「高負荷機器」は、基準消費電力が閾値以上の負荷機器を意味する。ここで、「閾値」は、例えば基準消費電力と一時的な電圧低下の程度との関係を求め、該求められた関係に基づいて、他の負荷機器に対する影響が許容可能な電圧低下の程度の最大値に対応する基準消費電力として、或いは、該基準消費電力よりも所定値だけ低い基準消費電力として、設定すればよい。

本発明の電源装置の他の態様では、前記制御手段は、前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記発電機の発電電圧の時間当たりの上昇量が、前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合の前記発電機の発電電圧の時間当たりの上昇量よりも小さくなるように前記発電機を制御する。

この態様によれば、減速期間が同一の場合、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器を搭載する車両の減速時の回生発電による発電電力量は、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器を搭載しない車両の減速時の回生発電による発電電力量よりも少なくなる。従って、この態様によれば、比較的容易にして、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器を搭載する車両の減速時の充電電力量を抑制することができ、実用上非常に有利である。

「発電電圧の時間当たりの上昇量」は、例えば発電電圧の上昇率や上昇割合と言い換えることができる。

本発明の電源装置の他の態様では、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは、相互にバッテリの種類が異なっており、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは、相互に電気的に並列に接続されており、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの一方を、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの他方並びに前記発電機から電気的に切断可能な切断手段を更に備える。

この態様によれば、先ず、第１バッテリ及び第２バッテリが相互に電気的に並列に接続されているので、供給される電力が不安定であると車両の走行に影響を及ぼす機器に対して安定して電力を供給することができ、もって、該機器の安定した動作を確保することができる。

加えて、切断手段により、第１バッテリ及び第２バッテリの一方のバッテリを、該第１バッテリ及び第２バッテリの他方のバッテリ並びに発電機から電気的に切断することができるので、例えば上記一方のバッテリが劣化した場合に、該一方のバッテリの劣化に起因する車両への影響を回避することができ、実用上非常に有利である。

また、第１バッテリ及び第２バッテリの一方を、例えばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池とし、第１バッテリ及び第２バッテリの他方を、例えば鉛バッテリとすれば、互いにＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：開路電圧）特性が似ているので、当該電源装置の制御が比較的容易になると共に、比較的安価に当該電源装置を構成することができ、実用上非常に有利である。

この態様では、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの一方は、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池であってよい。

このように構成すれば、例えば第１バッテリ及び第２バッテリの一方の体積及び質量を抑制することができ、例えば当該電源装置の小型化等を図ることができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る電源装置の概要を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。 車両の減速時における発電電圧の上限値を説明するための図である。 車両の走行時における発電電圧の変動の一例を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。 車両の減速時における発電電圧の時間当たりの上昇量を説明するための図である。 第３実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。 車両の減速時における発電電流の上限値を説明するための図である。 第４実施形態に係る電源装置の概要を示す概略構成図である。 第５実施形態に係る電源装置の概要を示す概略構成図である。 第５実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。 車両の走行時における発電電圧の変動の他の例を示すタイムチャートである。 第６実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。 第７実施形態に係る発電機制御を示すフローチャートである。

本発明の電源装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の電源装置に係る第１実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。

（電源装置の構成）
先ず、第１実施形態に係る電源装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電源装置の概要を示す概略構成図である。当該電源装置は、自動車等の車両に搭載されている。

図１において、電源装置１００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１２と、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である第２バッテリ１３と、ＥＣＵ１４とを備えて構成されている。

鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３各々は、オルタネータ１１の回生発電の電力により充電可能に構成されている。尚、オルタネータ１１は、例えばハイブリッド車両等におけるモータ・ジェネレータとして構成されていてもよい。

オルタネータ１１、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３は、スタータモータ、例えば電動スタビライザ等の大出力負荷、並びに、例えばウォータポンプ、ワイパ、ライト等の補機及び小補機と電気的に接続されている。尚、ＥＣＵ１４も、オルタネータ１１、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３と電気的に接続されているが、説明の便宜上、図１のような記載としている。

図１に示すように、第２バッテリ１３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を介して、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続されている。スイッチＳＷ１及びＳＷ２各々は、ＥＣＵ１４により制御される。

具体的には例えば、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の過放電時や過充電時、又は該第２バッテリ１３が劣化した場合に、スイッチＳＷ２をオフ状態とする。或いは、ＥＣＵ１４は、例えば鉛バッテリ１２が故障した場合に、スイッチＳＷ１をオフ状態とすると共に、スイッチＳＷ２をオン状態として、第２バッテリ１３を小補機のバックアップ電源として機能させる。車両の走行時、ＥＣＵ１４は、典型的には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態として、電源の安定化と燃費向上とを図る。

本実施形態に係る「大出力負荷」は、本発明に係る「供給される電圧が不安定であると前記車両の走行に影響を及ぼす機器」の一例である。

（発電機制御）
次に、以上のように構成された電源装置１００において実施される発電機制御について、図２のフローチャート、及び図３を参照して説明する。

図２において、ＥＣＵ１４は、先ず、回生制御があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。「回生制御があるか否か」は、例えば回生制御フラグが立っているか否か、回生制御に係るプログラムが存在するか否か、等により判定すればよい。

回生制御があると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、車両が減速中であり且つオルタネータ１４が回生発電を行っている（以降、適宜“減速回生中”と称する）か否かを判定する（ステップＳ１０２）。減速回生中であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、大出力負荷の設定があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

大出力負荷の設定があると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧値の上限値を、図３における発電電圧Ａに設定する（ステップＳ１０４）。ここで、「発電電圧Ａ」は、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電圧よりも低い電圧として設定されている。

他方、大出力負荷の設定がないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧値の上限値を、図３における発電電圧Ｂに設定する（ステップＳ１０５）。ここで、「発電電圧Ｂ」は、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電圧として設定されている。

上述のステップＳ１０２の処理において、減速回生中でないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧値を所定値まで低下する（ステップＳ１０６）。具体的には例えば、オルタネータ１１の回生発電の電力を補機等に供給する必要がある場合、上記所定値は、例えば１２Ｖである。例えば補機等で使用される電力が、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３から出力される電力で賄える場合、オルタネータ１１の回生発電は必要ないので、上記所定値は、例えば０Ｖである。

上述のステップＳ１０１の処理において、回生制御がないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧を一定値に維持する（ステップＳ１０７）。ここで、該一定値は、例えば図３における発電電圧Ｃや発電電圧Ｃ´であり、当該電源装置１００の仕様に応じて適宜設定される。

上述した発電機制御について、図４に示す具体的事例を参照して説明を加える。図４は、車両の走行時における発電電圧の変動の一例を示すタイムチャートである。尚、図４は、回生制御があることを前提としている。

図４において、時刻ｔ１までは、車両の運転者によりアクセルペダルが踏み込まれており（アクセルＯＮ）、車両が加速している状態である。この際、ＥＣＵ１４は、図２におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中でないと判定し、ステップＳ１０６の処理（発電電圧を所定値の一例である１２Ｖまで低下する）を実施する。

時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルから足を離し（アクセルＯＦＦ）、ブレーキペダルを踏み込む（ブレーキＯＮ）と、車両は減速に転じる。この際、ＥＣＵ１４は、図２におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中であると判定し、ステップＳ１０３の処理を実施する。

ステップＳ１０３の処理において、大出力負荷の設定があると判定された場合（図４における実線参照）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の上限値を１４Ｖに設定する。この際、ＥＣＵ１４は、例えばワイパやライト等の電圧変動を許容しない電装品への影響を防止するために、オルタネータ１１の発電電圧を徐々に上げる。

その後、時刻ｔ２において、運転者がブレーキペダルから足を離し（ブレーキＯＦＦ）、アクセルペダルを踏み込む（アクセルＯＮ）と、ＥＣＵ１４は、図２におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中でないと判定し、ステップＳ１０６の処理を実施する。この場合も、ＥＣＵ１４は、電圧変動を許容しない電装品への影響を防止するために、オルタネータ１１の発電電圧を徐々に下げる。

ステップＳ１０３の処理において、大出力負荷の設定がないと判定された場合（図４における破線参照）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の上限値を１５Ｖに設定する。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置１００によれば、大出力負荷の設定があり（即ち、高負荷機器が存在し）且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の充電電力量が抑制される。特に、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である第２バッテリ１３の充電に伴うストレスを抑制することができるので、該第２バッテリ１３の劣化を抑制することができる。

本実施形態に係る「オルタネータ１１」、「鉛バッテリ１２」、「第２バッテリ１３」及び「ＥＣＵ１４」は、夫々、本発明に係る「発電機」、「第１バッテリ及び第２バッテリの他方」、「第１バッテリ及び第２バッテリの一方」及び「制御手段」の一例である。

本実施形態に係る「発電電圧Ａ」及び「発電電圧Ｂ」は、夫々、本発明に係る「前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ車両の減速時に発電機が回生発電を行っている場合の発電機の発電電圧」及び「前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ車両の減速時に発電機が回生発電を行っている場合の発電機の発電電圧」の一例である。本実施形態に係る「発電電圧Ｃ（又はＣ´）」は、本発明に係る「前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ回生制御を伴わない回生発電を発電機が行っている場合の発電機の発電電圧」及び「前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ回生制御を伴わない回生発電を発電機が行っている場合の発電機の発電電圧」の一例である。

＜第２実施形態＞
本発明の電源装置に係る第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。第２実施形態では、発電機制御が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図５及び図６を参照して説明する。

図５において、大出力負荷の設定があると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の時間当たりの上昇量を、図６における傾きＡに設定する（ステップＳ２０１）。ここで、「傾きＡ」は、電圧変動を許容しない電装品への影響を防止又は抑制できる傾き（即ち、発電電圧の時間当たりの上昇量）よりも緩やかな傾きとして設定されている。

他方、大出力負荷の設定がないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の時間当たりの上昇量を、図６における傾きＢに設定する（ステップＳ２０２）。ここで、「傾きＢ」は、電圧変動を許容しない電装品への影響を防止又は抑制できる傾きとして設定されている。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置１００によれば、大出力負荷の設定があり且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の減速期間中の充電電力量が抑制される。

尚、上述のステップＳ２０１の処理において、更に、発電電圧の上限値を、大出力負荷の設定がないと判定された場合の発電電圧の上限値よりも低下させてもよい。

＜第３実施形態＞
本発明の電源装置に係る第３実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。第３実施形態では、発電機制御が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図７及び図８を参照して説明する。

図７において、大出力負荷の設定があると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電流値の上限値を、図８における発電電流Ａに設定する（ステップＳ３０１）。ここで、「発電電流Ａ」は、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電流よりも小さい電流として設定されている。

他方、大出力負荷の設定がないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電流値の上限値を、図８における発電電流Ｂに設定する（ステップＳ３０２）。ここで、「発電電流Ｂ」は、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電流として設定されている。

尚、図８において、時刻ｔ３（発電電流値の上限値がＢの場合）以降、及び時刻ｔ４（発電電流値の上限値がＡの場合）以降における発電電流の減衰は、充電終期で電流が減衰する様子を表している。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置１００によれば、大出力負荷の設定があり且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の減速期間中の充電電力量が抑制される。

＜第４実施形態＞
本発明の電源装置に係る第４実施形態について、図９を参照して説明する。第４実施形態では、鉛バッテリと第２バッテリとの電気的な接続方法が異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第５実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図９を参照して説明する。

本実施形態に係る電源装置２００では、図９に示すように、第２バッテリ１３は、リレー回路を介して鉛バッテリ１２に電気的に直列に接続されている。ＥＣＵ１４は、例えば、第２バッテリ１３の過放電時や過充電時、又は該第２バッテリ１３が劣化した場合に、リレー回路のリレー１をオフ状態とすると共に、リレー２をオン状態とする。

本実施形態に係るオルタネータ１１の制御には、上述した第１実施形態乃至第３実施形態に係る制御のいずれも適用可能である。

＜第５実施形態＞
本発明の電源装置に係る第５実施形態について、図１０乃至図１２を参照して説明する。第５実施形態では、電源装置の構成が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第５実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１０乃至図１２を参照して説明する。

（電源装置の構成）
先ず、第５実施形態に係る電源装置の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、図１と同趣旨の、第５実施形態に係る電源装置の概要を示す概略構成図である。

図１０において、電源装置３００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１２と、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である第２バッテリ１３と、ＥＣＵ１４とを備えて構成されている。

鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３各々は、オルタネータ１１の回生発電の電力により充電可能に構成されている。

オルタネータ１１、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３は、スタータモータ、例えばウォータポンプ、ワイパ、ライト等の補機、及び、例えばバイ・ワイヤシステム、自動運転／運転支援システム等のバックアップ対象補機と電気的に接続されている。

図１０に示すように、第２バッテリ１３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を介して、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続されている。スイッチＳＷ１及びＳＷ２各々は、ＥＣＵ１４により制御される。

具体的には例えば、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の過放電時や過充電時、又は該第２バッテリ１３が劣化した場合に、スイッチＳＷ２をオフ状態とする。或いは、ＥＣＵ１４は、例えば鉛バッテリ１２が故障した場合に、スイッチＳＷ１をオフ状態とすると共に、スイッチＳＷ２をオン状態として、第２バッテリ１３をバックアップ対象補機のバックアップ電源として機能させる。車両の走行時、ＥＣＵ１４は、典型的には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態として、電源の安定化と燃費向上とを図る。

本実施形態に係る「バックアップ対象補機」は、本発明に係る「供給される電圧が不安定であると前記車両の走行に影響を及ぼす機器」の他の例である。

（発電機制御）
次に、以上のように構成された電源装置３００において実施される発電機制御について、図１１のフローチャートを参照して説明する。

図１１において、減速回生中であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、バックアップ対象補機の設定があるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。バックアップ対象補機の設定があると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧値の上限値を、例えば図３における発電電圧Ａに設定する（ステップＳ５０２）。

ここで、「発電電圧Ａ」は、例えば１４．５Ｖであり、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電圧よりも低い電圧として設定されている。

他方、バックアップ対象補機の設定がないと判定された場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧値の上限値を、例えば図３における発電電圧Ｂに設定する（ステップＳ５０３）。ここで、「発電電圧Ｂ」は、例えば１５Ｖであり、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を適切且つ効率良く充電可能な発電電圧として設定されている。

尚、本実施形態において、ステップＳ１０６の処理に係る「所定値」は、例えば１２Ｖであり、ステップＳ１０７の処理における「発電電圧」は、例えば１４Ｖである。

上述した発電機制御について、図１２に示す具体的事例を参照して説明を加える。図１２は、図４と同趣旨の、車両の走行時における発電電圧の変動の他の例を示すタイムチャートである。尚、図１２は、回生制御があることを前提としている。

図１２において、時刻ｔ１までは、車両の運転者によりアクセルペダルが踏み込まれており（アクセルＯＮ）、車両が加速している状態である。この際、ＥＣＵ１４は、図１１におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中でないと判定し、ステップＳ１０６の処理（発電電圧を所定値の一例である１２Ｖまで低下する）を実施する。

時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルから足を離し（アクセルＯＦＦ）、ブレーキペダルを踏み込む（ブレーキＯＮ）と、車両は減速に転じる。この際、ＥＣＵ１４は、図１１におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中であると判定し、ステップＳ５０１の処理を実施する。

ステップＳ５０１の処理において、バックアップ対象補機の設定があると判定された場合（図１２における実線参照）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の上限値を１４．５Ｖに設定する。

その後、時刻ｔ２において、運転者がブレーキペダルから足を離し（ブレーキＯＦＦ）、アクセルペダルを踏み込む（アクセルＯＮ）と、ＥＣＵ１４は、図１１におけるステップＳ１０２の処理において減速回生中でないと判定し、ステップＳ１０６の処理を実施する。

ステップＳ５０１の処理において、バックアップ対象補機の設定がないと判定された場合（図１２における破線参照）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の上限値を１５Ｖに設定する。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置３００によれば、バックアップ対象補機の設定があり（即ち、バックアップ対象補機が存在し）且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の充電電力量が抑制される。

鉛バッテリ１２と第２バッテリ１３とが、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換装置を介さずに接続されており、該第２バッテリ１３が回生用電源として用いられる場合、該第２バッテリ１３の劣化が促進されるおそれがある。第２バッテリ１３の劣化の程度に応じて回生量を制限し、該第２バッテリ１３の寿命をある程度確保することもできるが、例えば回生制限に起因して燃費効果が著しく減少する可能性がある。或いは、第２バッテリ１３が、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である場合、劣化に伴い第２バッテリ１３の交換が必要となると、ユーザの費用負担が比較的大きくなる可能性がある。

本実施形態では、第２バッテリ１３の充電に伴うストレスを抑制することができるので、該第２バッテリ１３の劣化を抑制することができる。このため、バックアップ対象補機の信頼性を確保することができ、実用上非常に有利である。

尚、本実施形態に係る電源装置３００も、図９に示したような、鉛バッテリ１２と第２バッテリ１３とがリレー回路を介して接続される態様を採ることができる。

＜第６実施形態＞
本発明の電源装置に係る第６実施形態について、図１３を参照して説明する。第６実施形態では、発電機制御が一部異なる以外は、上述した第５実施形態と同様である。よって、第６実施形態について、第５実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１３を参照して説明する。

図１３において、バックアップ対象補機の設定があると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の時間当たりの上昇量を、例えば図６における傾きＡに設定する（ステップＳ６０１）。

他方、バックアップ対象補機の設定がないと判定された場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電圧の時間当たりの上昇量を、例えば図６における傾きＢに設定する（ステップＳ６０２）。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置３００によれば、バックアップ対象補機の設定があり且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の減速期間中の充電電力量が抑制される。

尚、上述のステップＳ６０１の処理において、更に、発電電圧の上限値を、バックアップ対象補機の設定がないと判定された場合の発電電圧の上限値よりも低下させてもよい。

＜第７実施形態＞
本発明の電源装置に係る第７実施形態について、図１４を参照して説明する。第７実施形態では、発電機制御が一部異なる以外は、上述した第５実施形態と同様である。よって、第７実施形態について、第５実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１４を参照して説明する。

図１４において、バックアップ対象補機の設定があると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電流値の上限値を、例えば図８における発電電流Ａに設定する（ステップＳ７０１）。

他方、バックアップ対象補機の設定がないと判定された場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電電流値の上限値を、例えば図８における発電電流Ｂに設定する（ステップＳ７０２）。

以上の結果、本実施形態に係る電源装置３００によれば、バックアップ対象補機の設定があり且つ減速回生中である場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の減速期間中の充電電力量が抑制される。

第１実施形態乃至第４実施形態に係る電源装置が、バックアップ対象補機を更に備えていてもよいし、第５実施形態乃至第７実施形態に係る電源装置が、大出力負荷を更に備えていてもよい。

この場合、例えば図２におけるステップＳ１０３の処理において「大出力負荷又はバックアップ対象補機の設定があるか否か」を判定し、「大出力負荷又はバックアップ対象補機の設定がある」と判定された場合にステップＳ１０４の処理を実施し、「大出力負荷及びバックアップ対象補機のいずれの設定もない」と判定された場合にステップＳ１０５の処理が実施されるように構成すればよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電源装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…オルタネータ、１２…鉛バッテリ、１３…第２バッテリ、１４…ＥＣＵ、１００、２００、３００…電源装置

Claims (6)

1. 車両に搭載された複数の負荷機器に対して夫々電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電により前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電可能な発電機と、を備える電源装置であって、
   前記複数の負荷機器のなかに、供給される電圧が不安定であると前記車両の走行に影響を及ぼす機器が含まれ、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記回生発電による前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの少なくとも一方の充電電力量が抑制されるように、前記発電機を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記機器が存在し、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記発電機の発電電圧が、（ｉ）前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ前記回生発電のうち、回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、（ｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合の前記発電機の発電電圧、及び（ｉｉｉ）前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記回生制御を伴わない回生発電を前記発電機が行っている場合の前記発電機の発電電圧、の少なくとも一つより低くなるように前記発電機を制御する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記機器とは、前記機器に供給される電圧を安定させる支援が必要なバックアップ対象機器であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記機器とは、基準消費電力が閾値以上の高負荷機器であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記制御手段は、前記複数の負荷機器のなかに前記機器が含まれ、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合、前記発電機の発電電圧の時間当たりの上昇量が、前記複数の負荷機器が前記機器を含まず、且つ前記車両の減速時に前記発電機が前記回生発電を行っている場合の前記発電機の発電電圧の時間当たりの上昇量よりも小さくなるように前記発電機を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは、相互にバッテリの種類が異なっており、
   前記第１バッテリ及び前記第２バッテリは、相互に電気的に並列に接続されており、
   前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの一方を、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの他方並びに前記発電機から電気的に切断可能な切断手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 前記第１バッテリ及び前記第２バッテリの一方は、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池であることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。

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