(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動されて交流電力を発電する発電機と、
上記発電機で発電された交流電力を直流電力に整流して出力する整流器と、
上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに負荷側配線を介して接続され、車載負荷に電力を供給する第１蓄電装置と、
上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
上記第１蓄電装置より小さい蓄電容量を有し、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される第２蓄電装置と、
上記発電機側配線または上記負荷側配線に接続され、発電機の界磁巻線に界磁電流を供給するレギュレータ回路と、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御して、上記発電機の発電電力を上記第１蓄電装置および上記第２蓄電装置に蓄電させる制御回路と、を備え、
上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータが双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一方が上記発電機の出力電圧を決められることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項２】
エンジンにより駆動されて交流電力を発電する発電機と、
上記発電機で発電された交流電力を直流電力に整流して出力する整流器と、
上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに負荷側配線を介して接続され、車載負荷に電力を供給する第１蓄電装置と、
上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
上記第１蓄電装置より小さい蓄電容量を有し、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される第２蓄電装置と、
上記発電機側配線または上記負荷側配線に接続され、発電機の界磁巻線に界磁電流を供給するレギュレータ回路と、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御して、上記発電機の発電電力を上記第１蓄電装置および上記第２蓄電装置に蓄電させる制御回路と、を備え、
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一方が、電圧変換比を略１／ｎ倍（ただし、ｎは整数）とするＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、
上記制御回路が上記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御して電圧変換比のｎを変更することを特徴とする車両用電源システム。
【請求項３】
上記制御回路は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比のｎを変える際に、上記界磁巻線への電力の供給を停止するように上記レギュレータ回路を制御し、上記発電機の発電を停止させることを特徴とする請求項２記載の車両用電源システム。
【請求項４】
上記車載負荷に比べて大容量の大容量電気負荷に対して上記第２蓄電装置から上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電できるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項５】
上記制御回路は、上記負荷側配線の電圧が第１の電圧値となるように上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介しての上記第２蓄電装置の充放電電流をフィードバック制御するとともに、車両の加速時および定速走行時には、上記負荷側配線の電圧が上記第１の電圧値より低い第２の電圧値となるように、かつ車両の減速時には、上記負荷側配線の電圧が上記第１の電圧値より高い第３の電圧値となるように、上記発電機に通電される界磁電流をフィードバック制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項６】
上記エンジンもしくは上記発電機の回転子の回転速度を検出する回転センサを備え、
上記制御回路は、上記回転センサにより検出された上記回転速度に応じて上記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比のｎを変更することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の車両用電源システム。
【請求項７】
上記制御回路は、車両の加速時では、上記第２蓄電装置が非過放電状態であれば、上記発電機を非発電状態として、上記第２蓄電装置に蓄電された電力を上記車載負荷に供給し、車両の減速時では、上記第２蓄電装置が非過充電状態であれば、上記発電機を発電状態とし、該発電機の発電電力を上記車載負荷に供給するとともに、上記第２蓄電装置に充電させるように、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを動作制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項８】
第２蓄電装置の状態異常を報知する報知手段を有し、
上記制御回路は、上記第２蓄電装置の放電開始時に該第２蓄電装置の状態を判定し、該第２蓄電装置が状態異常していると上記報知手段を動作させて、該第２蓄電装置の状態異常を運転者に報知するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項９】
上記制御回路は、上記第２蓄電装置の放電開始時に該第２蓄電装置の状態を判定し、上記第２蓄電装置が状態異常していると、上記第２蓄電装置の放電動作を停止するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４および請求項８のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項１０】
上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作異常を報知する報知手段を有し、
上記制御回路は、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作が正常であるか否かを判定し、該第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作が異常であると上記報知手段を動作させて、該第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作異常を運転者に報知するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【請求項１１】
上記制御回路は、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作が正常であるか否かを判定し、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの動作が異常であると、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止するとともに、上記発電機の発電を停止するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４および請求項１０のいずれか１項に記載の車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用電源システムに関し、特に車両の制動エネルギーの回生と車両の燃費向上とを実現できる車両用電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用電源システムは、車両の減速時に、エンジンにより駆動されてバッテリに給電する発電機の発電電圧を、車両の非減速時よりも高くするように構成し、車両の減速時には制動エネルギーの回生を積極的に行い、車両の非減速時にはエンジンへの負荷を低減させて燃費の向上を図るようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６７５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両用電源システムでは、発電機の発電電力をバッテリに直接供給してバッテリを充電するように構成されているので、発電機の発電電力を大きく変化させると、バッテリの寿命を縮めることにつながる。その結果、発電機の発電電力を高くする幅を大きくすることができず、バッテリの充電量を大きく増加できないという問題があった。【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、第１蓄電装置の寿命の低下を抑えて発電機の発電電力を大きく変化できるようにして第１蓄電装置の充電量の増加を図り、車両の制動エネルギーの回生と車両の燃費向上とを実現できる車両用電源システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による車両用電源システムは、エンジンにより駆動されて交流電力を発電する発電機と、上記発電機で発電された交流電力を直流電力に整流して出力する整流器と、上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに負荷側配線を介して接続され、車載負荷に電力を供給する第１蓄電装置と、上記整流器の高圧側出力端子に発電機側配線を介して接続され、該整流器の出力電圧の電圧値を異なる直流電圧に変換して出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、上記第１蓄電装置より小さい蓄電容量を有し、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータに接続される第２蓄電装置と、上記発電機側配線または上記負荷側配線に接続され、発電機の界磁巻線に電力を供給するレギュレータ回路と、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御して、上記発電機の発電電力を上記第１蓄電装置および上記第２蓄電装置に蓄電させる制御回路と、を備え、上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータが双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、上記第１ＤＣ／ＤＣコンバータおよび上記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの一方が上記発電機の出力電圧を決められる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１蓄電装置が第１ＤＣ／ＤＣコンバータを介して整流器の高圧側出力端子に接続されているので、発電機の発電電力が第１蓄電装置に直接供給されない。そこで、発電機の発電電力を大きく変化させても、第１蓄電装置の寿命を縮めることにつながらない。その結果、発電機の発電電力を高くする幅を大きくすることができ、第１蓄電装置および第２蓄電装置の充電量を大きく増加できる。これにより、車両の制動エネルギーを効率的に回収でき、非減速時のエンジンの負荷を軽減して燃費の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る車両用電源システムに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【図９】この発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両の加速時の動作を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両の減速時の動作を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両のアイドリング時の動作を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態８に係る車両用電源システムにおける車両の加速時の動作を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態８に係る車両用電源システムにおける車両の減速時の動作を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態９に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態９に係る車両用電源システムにおけるシステム保護動作を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態１０に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態１０に係る車両用電源システムにおけるシステム保護動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【００１０】
図１において、車両用電源システムは、エンジン１により駆動されて交流電力を発生する発電機２と、発電機２で発生された交流電力を直流電力に整流して出力する整流器７と、整流器７の出力電圧を異なる電圧値の直流電圧に変換して出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、整流器７の出力電圧を異なる電圧値の直流電圧に変換して出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により変換された直流電力により充電され、車載負荷１５に電力を供給する第１蓄電装置としてのバッテリ１４と、バッテリ１４より小さい蓄電容量を有し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により変換された直流電力を蓄える第２蓄電装置としての電気二重層コンデンサ１６と、発電機２の界磁巻線４への通電量を制御するレギュレータ回路９と、エンジン１の回転数ｆ、電気二重層コンデンサ１６の端子電圧Ｖｃ、負荷側配線１８ｂの電圧Ｖｂなどに基づいて第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３、およびレギュレータ回路９の駆動を制御する制御回路１７と、を備えている。
【００１１】
発電機２は、界磁巻線４を有するクローポール型回転子３と、３相交流巻線６を有する固定子５と、整流器７と、レギュレータ回路９と、を備えたランデル型交流発電機である。なお、ここでは、整流器７とレギュレータ回路９とが発電機２に内蔵されているものとしているが、発電機２と別体に構成されてもよい。
整流器７は、２つのダイオード８を直列に接続してなるダイオード対を並列に３つ接続したダイオードブリッジ回路からなる三相全波整流回路に構成され、３相交流巻線６に誘起される交流電力を直流電力に整流する。
【００１２】
レギュレータ回路９は、ＭＯＳＦＥＴ１０と、ダイオード１１と、から構成されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン端子がダイオード１１のアノード端子に接続され、ソース端子が接地され、ゲート端子が制御回路１７に接続されている。また、ダイオード１１のカソード端子が整流器７の高圧側出力端子７ａと第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧端子とを接続する発電機側配線１８ａに接続されている。さらに、界磁巻線４の両端が、ダイオード１１のカソード端子と、ダイオード１１のアノード端子とＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン端子との接続点と、にそれぞれ接続されている。
【００１３】
バッテリ１４は、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの二次電池であり、例えば１４Ｖ（定格電圧）の低電圧系の車載電源を構成する。そして、バッテリ１４は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧端子と車載負荷１５とを接続する負荷側配線１８ｂに接続されている。車載負荷１５は、車両に搭載される空調装置やオーディオ装置等の電気機器であり、バッテリ１４により駆動される。
電気二重層コンデンサ１６は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して整流器７の高圧側出力端子７ａと第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧端子とを接続する発電機側配線１８ａに接続されている。
【００１４】
つぎに、このように構成された発電機２の動作について説明する。
電流が回転子３の界磁巻線４に供給され、磁束が発生される。これにより、Ｎ極とＳ極とが、回転子３の外周部に、周方向に交互に形成される。そして、エンジン１の回転トルクが回転子３のシャフトに伝達され、回転子３が回転駆動される。そこで、回転磁界が固定子５の３相交流巻線６に与えられ、起電力が３相交流巻線６に発生する。この交流の起電力が、整流器７により直流電力に整流され、出力される。
【００１５】
ここで、界磁巻線４に供給される電流が一定であると、発電機２の出力電圧は回転子３の回転速度の上昇とともに上昇する。この出力電圧の上昇により、３相交流巻線６に流れる電流が増大し、３相交流巻線６での発熱が増大する。安全性および信頼性の観点から、３相交流巻線６での発熱量をある値以下に維持することが好ましい。このことから、界磁巻線４に供給される界磁電流をレギュレータ回路９により調整し、出力電圧（出力電流）を調整する。そして、３相交流巻線６での発熱量は３相交流巻線６に流れる電流値に依存することから、大きな電力を得るには、出力電流をそのままとし、出力電圧を大きくすることが望ましい。または、出力電圧を大きくして電流を小さくすることで、３相交流巻線６での銅損、整流器７での整流素子損を小さくすることができ、全体の損失を小さくし発電効率を向上させて、大きな電力を得ることも出来る。
【００１６】
この実施の形態１による車両用電源システムでは、１４Ｖ系の車載電源を構成するバッテリ１４が負荷側配線１８ｂ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２および発電機側配線１８ａを介して整流器７の高圧側出力端子７ａに接続され、電気二重層コンデンサ１６が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して整流器７の高圧側出力端子７ａと第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧端子とを接続する発電機側配線１８ａに接続されている。
【００１７】
そこで、車両の減速時に発電機２を発電させ、制御回路１７が、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３を駆動制御し、発電機２の発電電力をバッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６に蓄電させることができる。
これにより、発電機２の発電電力が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を介してバッテリ１４に供給されるので、発電機２の発電電力を大きく変化させても、バッテリ１４の寿命を低下させることがない。そこで、エンジン１の回転数が高い場合、発電機２の出力電圧を高くして発電電力を大きくできるので、バッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６への充電時間を短縮できるとともに、充電量を大きく増加させることができる。その結果、車両の制動エネルギーを効率よく回生できる。そこで、非減速時に発電機２を発電させてバッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６を充電させる動作を少なくできるので、非減速時のエンジン１の負荷が低減され、車両の燃費向上が図られる。
【００１８】
ここで、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３の一方にＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型）を用いることにより、発電機２の出力電圧を決めることで出力電力の制御ができる。また、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３の他方に電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータを用いることにより、発電機２の出力電力をバッテリ１４と電気二重層コンデンサ１６とに任意に分配できる。
【００１９】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【００２０】
図２において、レギュレータ回路９を構成するダイオード１１のカソード端子が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧端子と車載負荷１５とを接続する負荷側配線１８ｂに接続されている。
なお、この実施の形態２による車両用電源システムは、ダイオード１１のカソード端子が負荷側配線１８ｂに接続されている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２１】
したがって、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
電気二重層コンデンサ１６は、自己放電しやすいことから、長時間停車していると、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ未満となる恐れがある。ダイオード１１のカソード端子が発電機側配線１８ａに接続されている場合には、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ未満となると、エンジン１が再始動されても、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が行われず、界磁電流を発電機２に供給できない事態が生じる。バッテリ１４は、電気二重層コンデンサ１６に比べて自己放電し難いので、電圧の低下が長期的に抑えられる。この実施の形態２によれば、ダイオード１１のカソード端子が負荷側配線１８ｂに接続されているので、長時間停車していても、バッテリ１４の電圧低下が抑えられ、界磁電流を発電機２に供給できない事態の発生が未然に回避される。
【００２２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型）の構成を示す回路図、図４はこの発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられる電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【００２３】
この実施の形態３による車両用電源システムは、図３に示されるＤＣ／ＤＣコンバータ１００（ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型））を第１ＤＣ／ＤＣコンバータとし、図４に示される電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１を第２ＤＣ／ＤＣコンバータとしている点を除いて、上記実施の形態１による車両用電源システムと同様に構成されている。
なお、電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１は、チョッパ式ＤＣ／ＤＣコンバータに電流制御できる機能を設けたものであり、ここでは、図４に示されるように、一般的なチョッパ式双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを用いているので、電圧変換についての説明は省略する。
【００２４】
図３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬと出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬとの間に、低圧側および高圧側のスイッチング素子としての２つのＭＯＳＦＥＴ５１〜５４を直列接続してなる２つの直列体と、各直列体に並列に接続された平滑コンデンサＣｓ１，Ｃｓ２と、からなる２段の回路Ａ１，Ａ２を備える。そして、回路Ａ１，Ａ２は直列に接続され、回路Ａ１が整流回路、回路Ａ２が駆動用インバータ回路となる。さらに、エネルギー移行用のコンデンサＣｒ１とインダクタＬｒ１とのＬＣ直列体ＬＣ１が、回路Ａ１の２つのＭＯＳＦＥＴ５１，５２の接続点と回路Ａ２の２つのＭＯＳＦＥＴ５３，５４の接続点との間に接続されている。
【００２５】
なお、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４は、ソース、ドレイン間に寄生ダイオードが形成されているパワーＭＯＳＦＥＴである。また、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４のゲート端子には、制御回路１７からゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｌがそれぞれ出力される。
【００２６】
つぎに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の動作について説明する。
ここで、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｌはデューティ比が５０％のＯＮ／ＯＦＦ信号であり、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈが同一の信号であり、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｌがゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈを反転した信号である。
【００２７】
まず、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２ＨによりＯＮ状態となると、電位差があるため、平滑コンデンサＣｓ２に蓄えられたエネルギーの一部がコンデンサＣｒ１に移行する。
ついで、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２ＨによりＯＦＦ状態となり、低圧側のＭＯＳＦＥＴ５１，５３が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２ＬによりＯＮ状態となると、電位差があるため、コンデンサＣｒ１に蓄えられたエネルギーが平滑コンデンサＣｓ１に移行する。
【００２８】
このように、コンデンサＣｒ１の充放電により、平滑コンデンサＣｓ２に蓄えられているエネルギーが平滑コンデンサＣｓ１に移行される。そして、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬ間に入力された電圧Ｖ１が、約１／２倍に降圧された電圧Ｖ２として、出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬ間に出力される。なお、入力された電圧Ｖ１の電力は、電圧Ｖ２に降圧した電力として移行されることから、電圧Ｖ１は電圧Ｖ２の２倍の電圧よりも大きな値となっている。
【００２９】
また、ゲート信号Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２ＬをＯＮ信号とし，ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１ＬをＯＦＦ信号とすれば、ＭＯＳＦＥＴ５３，５４がＯＮ状態となり、ＭＯＳＦＥＴ５１，５２がＯＦＦ状態となる。これにより、入力電圧端子ＶａＨと出力電圧端子ＶｂＨとが導通状態となり、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬ間に入力された電圧Ｖ１が、約１倍に降圧された電圧Ｖ２として、出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬ間に出力される。
【００３０】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力電圧Ｖ１を１又は１／２の電圧変換比（Ｖ２／Ｖ１）で変換して出力することができる。
【００３１】
また、コンデンサＣｒ１にはインダクタＬｒ１が直列に接続されてＬＣ直列体ＬＣ１を構成しているので、エネルギーの移行は共振現象を利用したものとなり、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４が状態変化する時の過渡的な損失がなく、大きなエネルギー量を効率よく移行することができる。このように、効率の点で優れているので、回路を冷却するための放熱器を小さくできる。また、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４のスイッチング時の過渡的な損失がないので、スイッチング周波数を高く設定することができる。ＬＣ直列体ＬＣ１の共振周波数を大きくでき、エネルギー移行用のインダクタＬｒ１のインダクタンス値とコンデンサＣｒ１の容量値とを小さく設定でき、回路素子の小型化が図られる。これらのことから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は全体を非常に小型にすることができる。
【００３２】
ここで、実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性について説明する。図５はこの発明の実施の形態３に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性を示す図であり、縦軸は出力電力、横軸は回転子の回転速度である。なお、図５中、実線は１４Ｖの出力特性線を示し、一点鎖線は２８Ｖの出力特性線を示している。また、図５中、１４Ｖの出力特性線と２８Ｖの出力特性線との交点での回転子の回転速度をαとする。
【００３３】
図５から分かるように、回転速度α未満の領域では、出力電圧を１４Ｖに設定した場合に大きな発電電力を出力することができ、回転速度α以上の領域では、出力電圧を２８Ｖに設定した場合に大きな発電電力を出力することができる。
【００３４】
自動車においては、通常、エンジン１の回転速度は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲がよく使用される。そこで、エンジン１の回転速度が１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲において、図５に示される出力特性が得られるように、エンジン１と発電機２の回転子３との間の動力伝達機構の動力伝達比を調整している。
【００３５】
この実施の形態３による車両用電源システムでは、制御回路１７が回転子３の回転速度を監視し、発電機２の発電時の回転子３の回転速度に応じて、出力電圧を１４Ｖ又は２８Ｖに設定する。ここで、回転子３の回転速度はエンジン１の回転数ｆとプーリ比（動力伝達比）とから算出してもよいし、回転センサを発電機２に取り付けて直接検出してもよい。
【００３６】
まず、回転子３の回転速度が回転速度α未満であると、出力電圧が１４Ｖに設定される。そこで、制御回路１７は、ＭＯＳＦＥＴ５３，５４をＯＮ状態とし、ＭＯＳＦＥＴ５１，５２をＯＦＦ状態とし、発電機２の出力とＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力とを短絡状態とする。そして、レギュレータ回路９により界磁巻線４の界磁電流を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電圧（Ｖ２）が１４Ｖに調整され、バッテリ１４が充電される。この動作状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内には高周波の電流が流れないため、電力損失の小さなエネルギー移行ができる。
【００３７】
また、回転子３の回転速度が回転速度α以上であると、出力電圧が２８Ｖに設定される。そこで、制御回路１７は、上述の通り、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電圧Ｖ２と発電機２の出力電圧Ｖ１との関係が、Ｖ１＝２・Ｖ２となるように維持する。ついで、レギュレータ回路９により界磁巻線４の界磁電流を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電圧（Ｖ２）が１４Ｖとなるように調整され、バッテリ１４が充電される。このとき、発電機２の出力電圧は、１４Ｖの２倍の２８Ｖよりやや大きな値となっている。
【００３８】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の電圧変換比（１／ｎ）のｎを変更する際には、制御回路１７が、界磁巻線４に流す界磁電流をゼロとするようにレギュレータ回路９を制御し、発電機２が発電しない状態とした後、変圧変換比を変更している。
なお、発電機２の発電電力はバッテリ１４に充電されるとともに、電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１のスイッチング素子が、制御回路１７により駆動制御され、発電機２の発電電力がその出力電圧を降圧されて電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。
【００３９】
このように、この実施の形態３によれば、発電機２が大きな発電電力を出力できる出力電圧で発電されるので、バッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６への充電時間を短縮できるとともに、充電量を大きく増加させることができる。その結果、車両の制動エネルギーを効率よく回生できる。そこで、非減速時に発電機２を発電させてバッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６を充電させる動作を少なくできるので、非減速時のエンジン１の負荷が低減され、車両の燃費向上が図られる。
また、発電機２が発電していない状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の電圧変換比を変更しているので、サージが発生せず、内部回路が損傷するような事態を回避できる。
【００４０】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る車両用電源システムに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【００４１】
この実施の形態４による車両用電源システムは、図６に示されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０２（ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型））を第１ＤＣ／ＤＣコンバータとし、図４に示される電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１を第２ＤＣ／ＤＣコンバータとしている点を除いて、上記実施の形態１による車両用電源システムと同様に構成されている。
【００４２】
図６において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬと出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬとの間に、低圧側および高圧側のスイッチング素子としての２つのＭＯＳＦＥＴ５１〜５６を直列接続してなる３つ直列体と、各直列体に並列に接続された平滑コンデンサＣｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３と、からなる３段の回路Ａ１，Ａ２，Ａ３を備える。そして、回路Ａ１，Ａ２，Ａ３は直列に接続され、回路Ａ１が整流回路、回路Ａ２，Ａ３が駆動用インバータ回路となる。さらに、エネルギー移行用のコンデンサＣｒ２とインダクタＬｒ２とのＬＣ直列体ＬＣ２が、回路Ａ１の２つのＭＯＳＦＥＴ５１，５２の接続点と回路Ａ２の２つのＭＯＳＦＥＴ５３，５４の接続点との間に接続されている。さらにまた、エネルギー移行用のコンデンサＣｒ３とインダクタＬｒ３とのＬＣ直列体ＬＣ３が、回路Ａ１の２つのＭＯＳＦＥＴ５１，５２の接続点と回路Ａ３の２つのＭＯＳＦＥＴ５５，５６の接続点との間に接続されている。
【００４３】
なお、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５６は、ソース、ドレイン間に寄生ダイオードが形成されているパワーＭＯＳＦＥＴである。また、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５６のゲート端子には、制御回路１７からゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｌ，Ｇａｔｅ３Ｈ，Ｇａｔｅ３Ｌがそれぞれ出力される。
【００４４】
つぎに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の動作について説明する。
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の電圧変換比が１／３倍である場合について説明する。
ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｌ，Ｇａｔｅ３Ｈ，Ｇａｔｅ３Ｌはデューティ比が５０％のＯＮ／ＯＦＦ信号であり、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ３Ｈが同一の信号であり、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｌ，Ｇａｔｅ３Ｌがゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ３Ｈを反転した信号である。
【００４５】
まず、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４，５６が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ３ＨによりＯＮ状態となると、電位差があるため、平滑コンデンサＣｓ２，Ｃｓ３に蓄えられたエネルギーの一部が、それぞれコンデンサＣｒ２，Ｃｒ３に移行する。
ついで、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４，５６が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ３ＨによりＯＦＦ状態となり、低圧側のＭＯＳＦＥＴ５１，５３，５５が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｌ，Ｇａｔｅ３ＬによりＯＮ状態となると、電位差があるため、コンデンサＣｒ２，Ｃｒ３に蓄えられたエネルギーが、それぞれ平滑コンデンサＣｓ１，Ｃｓ２に移行する。
このように、コンデンサＣｒ２，Ｃｒ３の充放電により、平滑コンデンサＣｓ２，Ｃｓ３に蓄えられているエネルギーが平滑コンデンサＣｓ２，Ｃｓ１に移行される。
【００４６】
そして、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬ間に入力された電圧Ｖ１が、約１／３倍に降圧された電圧Ｖ２として、出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬ間に出力される。なお、入力された電圧Ｖ１の電力は、電圧Ｖ２に降圧した電力として移行されることから、電圧Ｖ１は電圧Ｖ２の３倍の電圧よりも大きな値となっている。
【００４７】
つぎに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の電圧変換比が１／２倍である場合について説明する。
ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｌはデューティ比が５０％のＯＮ／ＯＦＦ信号であり、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，Ｇａｔｅ２Ｌはゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，Ｇａｔｅ２Ｈを反転した信号である。
【００４８】
まず、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，２ＨによりＯＮ状態となり、低圧側ＭＯＳＦＥＴ５１，５３が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ，２ＬによりＯＦＦ状態となる。そこで、電位差があるため、平滑コンデンサＣｓ２に蓄えられたエネルギーの一部がコンデンサＣｒ２に移行する。
ついで、高圧側のＭＯＳＦＥＴ５２，５４が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｈ，２ＨによりＯＦＦ状態となり、低圧側のＭＯＳＦＥＴ５１，５３が、ゲート信号Ｇａｔｅ１Ｌ、２ＬによりＯＮ状態となると、電位差があるため、コンデンサＣｒ２に蓄えられたエネルギーが平滑コンデンサＣｓ１に移行する。
このように、コンデンサＣｒ２の充放電により、平滑コンデンサＣｓ２に蓄えられているエネルギーが平滑コンデンサＣｓ１に移行される。
【００４９】
そして、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬ間に入力された電圧Ｖ１が、約１／２倍に降圧された電圧Ｖ２として、出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬ間に出力される。なお、入力された電圧Ｖ１の電力は、電圧Ｖ２に降圧した電力として移行されることから、電圧Ｖ１は電圧Ｖ２の２倍の電圧よりも大きな値となっている。
【００５０】
つぎに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の電圧変換比が１倍である場合について説明する。
高圧側ＭＯＳＦＥＴ５４，５６および低圧側ＭＯＳＦＥＴ５３，５５をＯＮ状態に維持し、高圧側ＭＯＳＦＥＴ５２および低圧側ＭＯＳＦＥＴ５１をＯＦＦ状態に維持する。これにより、入力電圧端子ＶａＨと出力電圧端子ＶｂＨとが導通状態となり、入力電圧端子ＶａＨ，ＶａＬ間に入力された電圧Ｖ１が、約１倍に降圧された電圧Ｖ２として、出力電圧端子ＶｂＨ，ＶｂＬ間に出力される。
【００５１】
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、入力電圧Ｖ１を１、１／２、又は１／３の電圧変換比（Ｖ２／Ｖ１）で変換して出力することができる。
【００５２】
この実施の形態４においても、コンデンサＣｒ２，Ｃｒ３にはインダクタＬｒ２，Ｌｒ３が直列に接続されてＬＣ直列体ＬＣ２，ＬＣ３を構成しているので、エネルギーの移行は共振現象を利用したものとなり、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５６が状態変化する時の過渡的な損失がなく、大きなエネルギー量を効率よく移行することができる。このように、効率の点で優れているので、回路を冷却するための放熱器を小さくできる。また、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５６のスイッチング時の過渡的な損失がないので、スイッチング周波数を高く設定することができる。ＬＣ直列体ＬＣ２，ＬＣ３の共振周波数を大きくでき、エネルギー移行用のインダクタＬｒ２，Ｌｒ３のインダクタンス値とコンデンサＣｒ２，Ｃｒ３の容量値とを小さく設定でき、回路素子の小型化が図られる。これらのことから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は全体を非常に小型にすることができる。
【００５３】
ここで、実施の形態４に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性について説明する。図７はこの発明の実施の形態４に係る車両用電源システムに用いられる発電機の出力特性を示す図であり、縦軸は出力電力、横軸は回転子の回転速度である。なお、図７中、実線は１４Ｖの出力特性線を示し、一点鎖線は２８Ｖの出力特性線を示し、破線は４２Ｖの出力特性線を示している。また、図７中、１４Ｖの出力特性線と２８Ｖの出力特性線との交点での回転子の回転速度をα、２８Ｖの出力特性線と４２Ｖの出力特性線との交点での回転子の回転速度をβとする。
【００５４】
図７から分かるように、回転速度α未満の領域では、出力電圧を１４Ｖに設定した場合に大きな発電電力を出力することができ、回転速度α以上β未満の領域では、出力電圧を２８Ｖに設定した場合に大きな発電電力を出力することができ、回転速度β以上の領域では、出力電圧を４２Ｖに設定した場合に大きな発電電力を出力することができる。
【００５５】
自動車においては、通常、エンジン１の回転速度は１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲がよく使用される。そこで、エンジン１の回転速度が１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲において、図７に示される出力特性が得られるように、エンジン１と発電機２の回転子３との間の動力伝達機構の動力伝達比を調整している。
【００５６】
この実施の形態４による車両用電源システムでは、制御回路１７が回転子３の回転速度を監視し、発電機２の発電時の回転子３の回転速度に応じて、出力電圧を１４Ｖ、２８Ｖ又は４２Ｖに設定する。ここで、回転子３の回転速度はエンジン１の回転数ｆとプーリ比（動力伝達比）とから算出してもよい。
【００５７】
まず、回転子３の回転速度が回転速度α未満であると、出力電圧が１４Ｖに設定される。そこで、制御回路１７は、ＭＯＳＦＥＴ５３〜５６をＯＮ状態とし、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５２をＯＮ状態とし、発電機２の出力とＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力とを短絡状態とする。そして、レギュレータ回路９により界磁巻線４の界磁電流を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電圧（Ｖ２）が１４Ｖに調整され、バッテリ１４が充電される。このとき、発電機２の出力電圧は１４Ｖよりやや大きめの値となっている。この動作状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２内には高周波の電流が流れないため、電力損失の小さなエネルギー移行ができる。
【００５８】
また、回転子３の回転速度が回転速度α以上β未満であると、出力電圧が２８Ｖに設定される。そこで、制御回路１７は、上述の通り、ＭＯＳＦＥＴ５５，５６のＯＮ状態とし、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５４のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電圧Ｖ２と発電機２の出力電圧Ｖ１との関係が、Ｖ１＝２・Ｖ２となるように維持する。ついで、レギュレータ回路９により界磁巻線４の界磁電流を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電圧（Ｖ２）が１４Ｖとなるように調整され、バッテリ１４が充電される。このとき、発電機２の出力電圧は、１４Ｖの２倍の２８Ｖよりやや大きな値となっている。
【００５９】
さらに、回転子３の回転速度が回転速度β以上であると、出力電圧が４２Ｖに設定される。そこで、制御回路１７は、上述の通り、ＭＯＳＦＥＴ５１〜５６のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電圧Ｖ２と発電機２の出力電圧Ｖ１との関係が、Ｖ１＝３・Ｖ２となるように維持する。ついで、レギュレータ回路９により界磁巻線４の界磁電流を調整し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力電圧（Ｖ２）が１４Ｖとなるように調整され、バッテリ１４が充電される。このとき、発電機２の出力電圧は、１４Ｖの３倍の４２Ｖよりやや大きな値となっている。
【００６０】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の電圧変換比（１／ｎ）のｎ変更する際には、制御回路１７が、界磁巻線４に流す界磁電流をゼロとするようにレギュレータ回路９を制御し、発電機２が発電しない状態とした後、切換スイッチ６０を操作して、変圧変換比を変更している。
なお、発電機２の発電電力はバッテリ１４に充電されるとともに、電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１のスイッチング素子が、制御回路１７により駆動制御され、発電機２の発電電力がその出力電圧を降圧されて電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。
【００６１】
このように、この実施の形態４によれば、発電機２が大きな発電電力を出力できる出力電圧で発電されるので、バッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６への充電時間を短縮できるとともに、充電量を大きく増加させることができる。その結果、車両の制動エネルギーを効率よく回生できる。そこで、非減速時に発電機２を発電させてバッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６を充電させる動作を少なくできるので、非減速時のエンジン１の負荷が低減され、車両の燃費向上が図られる。
また、発電機２が発電していない状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の電圧変換比を変更しているので、サージが発生せず、内部回路が損傷するような事態を回避できる。
【００６２】
なお、上記実施の形態３，４では、電圧変換比が１／ｎ(但し、ｎは整数）に設定されたＤＣ／ＤＣコンバータ１００，１０２（ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型））を第１ＤＣ／ＤＣコンバータに用い、一般的なチョッパ式双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ）を第２ＤＣ／ＤＣコンバータに用いるものとしているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００，１０２（ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧型））を第２ＤＣ／ＤＣコンバータに用い、一般的なチョッパ式双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（電流制御機能付きＤＣ／ＤＣコンバータ）を第１ＤＣ／ＤＣコンバータに用いてもよい。
【００６３】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る車両用電源システムの回路構成図である。
【００６４】
図８において、電気二重層コンデンサ１６が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して大容量電気負荷１９に接続されている。ここで、大容量電気負荷１９は、車載負荷１５に比べて大容量の負荷であり、例えばエンジン１を始動させる始動電動機、電動過給機や、掃除機などの外部電気機器である。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６５】
この実施の形態５による車両用電源システムの動作を、大容量電気負荷１９が始動電動機である場合について説明する。
まず、キースイッチが投入されると、制御回路１７が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のスイッチング素子をＯＮとする。これにより、電気二重層コンデンサ１６に蓄電されている電力が始動電動機（大容量電気負荷１９）に供給され、始動電動機が駆動される。制御回路１７は、エンジン１の始動を監視し、エンジン１の始動が確認されると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のスイッチング素子をＯＦＦとする。
【００６６】
この実施の形態５によれば、電気二重層コンデンサ１６に蓄電されている電力が始動電動機に供給されるように構成されているので、バッテリ１４の大容量化が不要となり、高コスト化が抑制される。また、電気二重層コンデンサ１６は、鉛蓄電池などのバッテリ１４に比べて、放電性能が優れているので、始動電動機への電力の供給が速やかに行われ、エンジン１の始動を迅速に行うことができる。また、エンジン１の始動動作時の大電流放電に伴うバッテリ１４の寿命の低下がない。
【００６７】
実施の形態６．
上記実施の形態１では、発電機２の発電電力をバッテリ１４と電気二重層コンデンサ１６とに蓄電させるものとしているが、この実施の形態６では、発電機２の発電電力を電気二重層コンデンサ１６に優先的に蓄電させるものであり、発電機２の発電電力が大きい場合に特に有効である。
【００６８】
この実施の形態６では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をＯＦＦとして整流器７の高圧側出力端子７ａとバッテリ１４との接続を遮断しておき、電気二重層コンデンサ１６の電位が所定値より低くなると、発電機２を発電させるとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のスイッチング素子をＯＮとし、発電機２の発電電力を電気二重層コンデンサ１６のみに回収させる。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２をＯＮとしておき、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３での電流制御で、発電機２の発電電力を電気二重層コンデンサ１６の方にいくように制御を行い、発電機２の発電電力を電気二重層コンデンサ１６に回収させてもよい。そして、制御回路１７は、バッテリ１４の電位を監視し、バッテリ１４の電位が所定値より低くなった時に、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３を駆動制御して、電気二重層コンデンサ１６の蓄電電力によりバッテリ１４を充電する。
【００６９】
この実施の形態６では、バッテリ１４に対しては回生時の瞬時大電流充電が行われないので、回生によるバッテリ１４の寿命低下を防止することができる。
また、第１および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１２，１３のスイッチング素子がスイッチング動作を行わないので、電力損失が低減され、発電機２の発電電力を効率よく回収することができる。
【００７０】
なお、発電機２の発電電力を電気二重層コンデンサ１６に蓄電する際に、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を駆動制御して発電機２の出力電圧を所定の電圧に降圧して電気二重層コンデンサ１６に蓄電させてもよい。
【００７１】
実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両の加速時の動作を説明する図、図１０はこの発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両の減速時の動作を説明する図、図１１はこの発明の実施の形態７に係る車両用電源システムにおける車両のアイドリング時の動作を説明する図である。
なお、この実施の形態７では、車両の加速時、減速時、アイドリング時における車両用電源システムの動作制御を図１に示される車両用電源システムを用いて説明する。
【００７２】
まず、バッテリ１４（負荷側配線１８ｂ）の電圧Ｖｂ、および電気二重層コンデンサ１６の端子電圧Ｖｃが電圧センサ（図示せず）により検出され、エンジン１の回転数ｆが回転センサ（図示せず）により検出される。そして、検出センサや回転センサの検出信号が制御回路１７に入力される。制御回路１７は、車両の走行状態、バッテリ１４の電圧Ｖｂ、および電気二重層コンデンサ１６の端子電圧Ｖｃに基づいて、発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を制御する。なお、加速、減速、定速走行(巡行）、停止などの車両の走行状態は、ＥＣＵ信号、エンジン回転数ｆの増減、アクセルペダルやブレーキペダルの状態などから判断できる。
【００７３】
ついで、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の充放電電流は、電圧Ｖｂが所定の第１の電圧値、例えば１４Ｖ（制御目標値）に一定となるようにフィードバック制御される。つまり、電圧Ｖｂが１４Ｖより低くなれば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は電気二重層コンデンサ１６からの放電量を増加させるように動作制御され、バッテリ１４への充電と車載負荷１５への電力供給が行われる。また、電圧Ｖｂが１４Ｖより高くなれば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は電気二重層コンデンサ１６からの放電量を低下させるように、あるいは電気二重層コンデンサ１６を充電させるように動作制御される。但し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介しての電気二重層コンデンサ１６の充放電動作は、端子電圧Ｖｃが所定の範囲内でのみ行われ、その範囲外では、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は停止される。例えば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ〜１４Ｖの範囲内で電気二重層コンデンサ１６を充放電させるように動作制御される。また、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ以上となると、電気二重層コンデンサ１６が過充電状態と判断され、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ未満となると、電気二重層コンデンサ１６が過放電状態と判断され、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。
【００７４】
さらに、発電機２は、加速時、定速走行時、およびアイドリング時には、電圧Ｖｂが１４Ｖ（第１の電圧値）より低い第２の電圧値、例えば１３．５Ｖ（制御目標値）となるように、減速時には、電圧Ｖｂが１４Ｖ（第１の電圧値）より高い第３の電圧値、例えば１４．５Ｖ（制御目標値）となるように、界磁電流を調整されて駆動される。つまり、電圧Ｖｂが制御目標値より低くなれば、界磁電流を増やして発電機２の発電量が増加され、電圧Ｖｂが制御目標値より高くなれば、界磁電流を減らして発電機２の発電量が低減される。
【００７５】
ここで、制御対象量は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を介して行うので、例えば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が２：１電圧変換を行っている場合には、電圧Ｖｂを１４Ｖに一定とするように制御することは、発電機側配線１８ａの電圧が２８Ｖとなるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を動作制御することになる。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１：１電圧変換を行っている場合には、電圧Ｖｂを１４Ｖに一定とするように制御することは、発電機側配線１８ａの電圧が１４Ｖとなるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を動作制御することになる。
また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、エンジン回転数ｆが例えばアイドリング域、即ち１０００ｒｐｍ未満であれば、１：１電圧変換を行うように、１０００ｒｐｍ以上であれば、２：１電圧変換を行うように、低圧側と高圧側との変圧比を変えるように動作制御される。
【００７６】
つぎに、車両が加速時の発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を図９を参照しつつ説明する。
制御回路１７は、車両が加速状態であると判断すると、発電機２の制御目標値を１３．５Ｖに設定し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値を１４Ｖに設定する。そして、車両の加速状態では、エンジン回転数ｆが１０００ｒｐｍ以上であるので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は２：１電圧変換を行うように動作制御される。
【００７７】
そして、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ以上であると判断すると、電圧Ｖｂが１４Ｖとなるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御される。つまり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、発電機側配線１８ａの電圧が２８Ｖとなるように動作制御される。これにより、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、あるいはバッテリ１４が充電される。そこで、電圧Ｖｂが発電機２の制御目標値である１３．５Ｖより高いので、発電機２への界磁電流の通電はなく、発電機２は非発電状態となる。
【００７８】
また、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、端子電圧Ｖｃが１４Ｖより低くなると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。そして、電圧Ｖｂが１３．５Ｖより低くなると、発電機２が発電動作され、車載負荷１５に電力を供給する。このとき、発電機２に通電される界磁電流は、電圧Ｖｂが１３．５Ｖとなるように調整され、発電機２の出力電圧、即ち発電機側配線１８ａの電圧が２７Ｖとなる。
【００７９】
つぎに、車両が減速時の発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を図１０を参照しつつ説明する。
制御回路１７は、車両が減速状態であると判断すると、発電機２の制御目標値を１４．５Ｖに設定し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値を１４Ｖに設定する。そして、車両の減速状態では、エンジン回転数ｆが１０００ｒｐｍ以上であるので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は２：１電圧変換を行うように動作制御される。
そして、電圧Ｖｂが１４．５Ｖとなるように発電機２に通電される界磁電流が調整され、発電機２が発電動作される。これにより、発電機２の出力電圧、即ち発電機側配線１８ａの電圧が２９Ｖとなる。そして、発電機側配線１８ａの電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により２：１電圧変換され、負荷側配線１８ｂの電圧が１４．５Ｖとなる。そこで、電圧Ｖｂが第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値である１４Ｖより高くなる。
【００８０】
そして、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ未満であると判断すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、余剰電力が電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。つまり、電圧Ｖｂが１４Ｖに維持されていれば、車載負荷１５に必要な電力が賄え、発電機２の制御目標値は１４．５Ｖであるので、１４Ｖを超えた電力が余剰電力となり、電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。
また、減速状態が継続し、電気二重層コンデンサ１６が満充電状態となり、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ以上となると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。発電機２の発電電力が車載負荷１５およびバッテリ１４に供給される。
【００８１】
つぎに、車両がアイドリング時の発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を図１１を参照しつつ説明する。
制御回路１７は、車両がアイドリング状態であると判断すると、発電機２の制御目標値を１３．５Ｖに設定し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値を１４Ｖに設定する。そして、車両のアイドリング状態では、エンジン回転数ｆが１０００ｒｐｍ未満であるので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は１：１電圧変換を行うように動作制御される。
【００８２】
そして、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ以上であると判断すると、電圧Ｖｂが１４Ｖとなるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御される。つまり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、発電機側配線１８ａの電圧が１４Ｖとなるように動作制御される。これにより、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、あるいはバッテリ１４が充電される。そこで、電圧Ｖｂが発電機２の制御目標値である１３．５Ｖより高いので、発電機２への界磁電流の通電はなく、発電機２は非発電状態となる。
【００８３】
また、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、端子電圧Ｖｃが１４Ｖより低くなると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。そして、電圧Ｖｂが１３．５Ｖより低くなると、発電機２が発電動作され、車載負荷１５に電力を供給する。このとき、発電機２に通電される界磁電流は、電圧Ｖｂが１３．５Ｖとなるように調整され、発電機２の出力電圧、即ち発電機側配線１８ａの電圧が１３．５Ｖとなる。
【００８４】
ここで、車両が定速走行（巡行）状態の場合、エンジン回転数ｆが１０００ｒｐｍ以上であるので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は２：１電圧変換を行うように動作制御される。そこで、車両が定速走行状態の場合、図１１において、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ以上であると、発電機側配線１８ａの電圧が２８Ｖとなるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御され、発電機２が非発電状態となる。また、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ未満であると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止され、発電機側配線１８ａの電圧が２７Ｖとなるように、発電機２に通電される界磁電流が調整される。
【００８５】
また、車両が停止している場合、図１１において、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ未満であると、発電機２が非発電状態となる。なお、他の動作は、アイドリング状態での動作と同様である。
【００８６】
ここで、従来の電源システムでは、システム制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が必要であり、ＥＣＵは各機器の個別の情報を判別して発電状態を決定していた。そこで、ＥＣＵでの演算量やＥＣＵと各機器との間の通信量が膨大であった。本電源システムを採用すれば、機器毎に個別の制御目標値を設定し、機器毎に制御目標値に応じて制御することにより、減速時のエネルギー回生制御を受動的に最適に行うことが可能となる。これにより、ＥＣＵから各機器への制御が簡素化され、あるいは不要にできる。
【００８７】
実施の形態８．
図１２はこの発明の実施の形態８係る車両用電源システムにおける車両の加速時の動作を説明する図、図１３はこの発明の実施の形態８係る車両用電源システムにおける車両の減速時の動作を説明する図である。
【００８８】
上記実施の形態７では、エンジン回転数ｆが１０００ｒｐｍ未満の場合に１：１電圧変換し、１０００ｒｐｍ以上の場合に２：１電圧変換するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を動作制御するものとしているが、この実施の形態８では、回転子３の回転速度が回転速度α未満の場合には、１：１電圧変換し、回転速度α以上の場合には、２：１電圧変換するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を動作制御するものである。なお、他の動作条件については、上記実施の形態７と同様である。
【００８９】
まず、車両が加速時の発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を図１２を参照しつつ説明する。
制御回路１７は、車両が加速状態であると判断すると、発電機２の制御目標値を１３．５Ｖに設定し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値を１４Ｖに設定する。なお、図１２では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が２：１電圧変換するように動作制御されるものとしているが、回転子３の回転速度が回転速度α未満の場合には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は１：１電圧変換するように動作制御される。
【００９０】
そして、端子電圧Ｖｃが１４Ｖ以上であると判断すると、電圧Ｖｂが１４Ｖとなるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御される。これにより、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、あるいはバッテリ１４が充電される。そこで、電圧Ｖｂが発電機２の制御目標値である１３．５Ｖより高いので、発電機２への界磁電流の通電はなく、発電機２は非発電状態となる。
【００９１】
また、電気二重層コンデンサ１６に蓄電された電力が放電され、端子電圧Ｖｃが１４Ｖより低くなると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。そして、電圧Ｖｂが１３．５Ｖより低くなると、発電機２が発電動作され、車載負荷１５に電力を供給する。このとき、発電機２に通電される界磁電流は、電圧Ｖｂが１３．５Ｖとなるように調整される。
【００９２】
つぎに、車両が減速時の発電機２、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を図１３を参照しつつ説明する。
制御回路１７は、車両が減速状態であると判断すると、発電機２の制御目標値を１４．５Ｖに設定し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御目標値を１４Ｖに設定する。
そして、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ以上であると判断すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止され、電圧Ｖｂが１４．５Ｖとなるように発電機２に通電される界磁電流が調整され、発電機２が発電動作される。このとき、回転子３の回転速度が回転速度α未満の場合には、１：１電圧変換し、回転速度α以上の場合には、２：１電圧変換するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が動作制御される。
【００９３】
また、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ未満であると判断すると、回転子３の回転速度が回転速度α以上か否かが判断される。
そして、回転子３の回転速度が回転速度α以上であると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が２：１電圧変換するように動作制御され、電圧Ｖｂが１４．５Ｖとなるように発電機２に通電される界磁電流が調整され、発電機２が発電動作される。さらに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、１４Ｖを超えた電力が電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。なお、減速状態が継続し、電気二重層コンデンサ１６が満充電状態となり、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ以上となると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。発電機２の発電電力が車載負荷１５およびバッテリ１４に供給される。
【００９４】
また、回転子３の回転速度が回転速度α未満であると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１：１電圧変換するように動作制御され、電圧Ｖｂが１４．５Ｖとなるように発電機２に通電される界磁電流が調整され、発電機２が発電動作される。
第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が動作制御され、必要な電力が車載負荷１５に供給され、１４Ｖを超えた電力が電気二重層コンデンサ１６に蓄電される。
【００９５】
また、減速状態が継続し、電気二重層コンデンサ１６が満充電状態となり、端子電圧Ｖｃが２８Ｖ以上となると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作が停止される。発電機２の発電電力が車載負荷１５およびバッテリ１４に供給される。
【００９６】
なお、アイドリング時、巡行時、停止時の制御は、上記実施の形態７と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００９７】
この実施の形態８によれば、図５に示される発電機２の出力特性を考慮し、回転子３の回転速度が回転速度α以上となると、大きな発電電力を出力できる出力電圧で発電できるように発電機２を駆動制御しているので、バッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６への充電時間を短縮できるとともに、充電量を大きく増加させることができる。その結果、車両の制動エネルギーを効率よく回生できる。そこで、非減速時の発電機２を発電させてバッテリ１４および電気二重層コンデンサ１６を充電させる動作を少なくできるので、非減速時のエンジン１の負荷が低減され、車両の燃費向上が図られる。
【００９８】
実施の形態９．
図１４はこの発明の実施の形態９に係る車両用電源システムの回路構成図、図１５はこの発明の実施の形態９に係る車両用電源システムにおけるシステム保護動作を説明する図である。
【００９９】
図１４において、報知手段としての警告灯２０は、例えば車両のダッシュボードに設置され、制御回路１７によりＯＮ／ＯＦＦ制御されて、点灯により電気二重層コンデンサ１６の状態異常を運転者に報知する。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、図４に示される電流制御機構付きＤＣ／ＤＣコンバータ１０１により構成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【０１００】
つぎに、制御回路１７による車両用電源システムのシステム保護動作を図１５に基づいて説明する。なお、図１５中、Ｓ１００〜Ｓ１０４はステップ１００〜ステップ１０４を表している。
【０１０１】
まず、制御回路１７は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が放電動作を開始したか否かを判定する（ステップ１００）。そして、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が放電動作を開始したと判定すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を流れる電流、つまり電気二重層コンデンサ１６の放電電流Ｉｃと電気二重層コンデンサ１６の端子電圧Ｖｃとを取り込み、放電初期状態の電気二重層コンデンサ１６の内部抵抗値を算出する（ステップ１０１）。
【０１０２】
ついで、算出された内部抵抗値が判定値以上であるか否かを判定する（ステップ１０２）。ステップ１０２において、算出された内部抵抗値が判定値以上であると、電気二重層コンデンサ１６が状態異常（温度異常、または劣化）していると判断し、ステップ１０３に移行して警告灯２０を点灯させる。さらに、ステップ１０４に移行し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３による放電動作を停止し、システム保護動作を終了する。また、電気二重層コンデンサ１６が状態異常（温度異常、または劣化）と判断した場合には、充電動作も停止させる。また、ステップ１０２において、算出された内部抵抗値が判定値未満である場合には、電気二重層コンデンサ１６が正常であると判断し、システム保護動作を終了する。
【０１０３】
ここで、判定値は、電気二重層コンデンサ１６の状態異常（温度異常、または劣化）を判定する指標となる内部抵抗値であり、抵抗値から電気二重層コンデンサの温度推定ができ、温度が高くなると電気二重層コンデンサの寿命が短くなる、また、温度以外の要因、例えば電解液漏れで抵抗が高くなるなどの理由から、電気二重層コンデンサの初期内部抵抗値の１．４倍に設定されている。
抵抗値が１．４倍になることを温度のみで考えると、約１２０℃の温度上昇に相当する。温度が１２０℃あがることは、電気二重層コンデンサの温度と寿命との関係（温度が１０℃あがると、寿命が１／２倍となる）から、寿命が約１／１０００倍となり、寿命が大幅に短縮された状態となる。
【０１０４】
この実施の形態９によれば、制御回路１７が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の放電開始時に、放電開始時の内部抵抗値に基づいて電気二重層コンデンサ１６の状態を判定し、電気二重層コンデンサ１６が正常でない、すなわち温度異常である、又は劣化していると判定すると、警告灯２０を点灯させている。そこで、運転者は、警告灯２０の点灯により電気二重層コンデンサ１６の状態異常を認識し、電気二重層コンデンサ１６の交換時期の到来を知ることができる。
また、制御回路１７は、電気二重層コンデンサ１６が状態異常（温度異常、又は劣化）していると判定すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の放電動作を停止するので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が放電動作を続けることに起因するシステム故障を未然に防止することができる。また、充電動作も停止させるため、充電し続けることによるシステム故障を未然に回避することができる。なお、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の放電動作が停止されても、発電機２の発電電力またはバッテリ１４の電力が車載負荷１５に供給されるので、車載負荷１５の運転に支障をきたさない。
【０１０５】
実施の形態１０．
図１６はこの発明の実施の形態１０に係る車両用電源システムの回路構成図、図１７はこの発明の実施の形態１０に係る車両用電源システムにおけるシステム保護動作を説明する図である。
【０１０６】
図１６において、報知手段としての警告灯２１は、例えば車両のダッシュボードに設置され、制御回路１７によりＯＮ／ＯＦＦ制御されて、点灯により第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作異常を運転者に報知する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【０１０７】
つぎに、制御回路１７による車両用電源システムのシステム保護動作を図１７に基づいて説明する。なお、図１７中、Ｓ１１０〜Ｓ１１５はステップ１１０〜ステップ１１５を表している。
【０１０８】
まず、制御回路１７は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が動作を開始したか否かを判定する（ステップ１１０）。そして、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が動作を開始したと判定すると、発電機側配線１８ａの電圧Ｖａと負荷側配線１８ｂの電圧Ｖｂとを取り込む（ステップ１１１）。ついで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が動作している電圧変換比（１／ｎ倍）を求め、Ｖｂ／Ｖａが１／ｎと一致しているか否かを判定する（ステップ１１２）。例えば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１／２倍の電圧変換比で動作している場合、Ｖｂ／Ｖａが１／２と一致しているか否かを判定する。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が１倍の電圧変換比で動作している場合、Ｖｂ／Ｖａが１と一致しているか否かを判定する。
【０１０９】
ついで、ステップ１１２において、Ｖｂ／Ｖａが１／ｎと一致していると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が正常に動作していると判断し、ステップ１１１に戻る。また、ステップ１１２において、Ｖｂ／Ｖａが１／ｎと一致していないと、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が正常に動作していないと判断し、ステップ１１３に移行して警告灯２１を点灯させる。ついで、ステップ１１４に移行し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を停止し、ステップ１１５に移行する。ステップ１１５では、界磁巻線４に流す界磁電流をゼロとするようにレギュレータ回路９を制御し、発電機２の発電を停止し、システム保護動作を終了する。
【０１１０】
なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、電圧変換比を１／ｎ（ｎ：整数）となるように制御をおこなうが、内部回路での電圧ドロップから、整数倍からずれることがあり、その電圧ドロップは１〜２Ｖであり、入力側電圧が高くなる。具体的には、電圧変換比は、１／２動作時では、１４／（２８＋２）〜１４／（２８＋０）、つまり０．９３３×（１／２）〜１×（１／２）の範囲となり、１／３動作時では、１４／（４２＋２）〜１４／（４２＋０）、つまり０．９５５×（１／３）〜１×（１／３）の範囲となる。そこで、ステップ１１２における第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が正常であるか否かの指標は、上記現象を考慮して、０．９×（１／ｎ）〜１．０×（１／ｎ）に設定されている。つまり、ステップ１１２では、０．９×（１／ｎ）≦（Ｖｂ／Ｖａ）≦１．０×（１／ｎ）の場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が正常であると判定している。
【０１１１】
ここで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が異常である場合とは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２自体の故障で設定された１／ｎ倍の電圧変換比となっていない場合のみならず、例えば発電機側配線１８ａの一部が脱落し、電流が流れない状態となっている場合も含まれる。そこで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が異常である場合、発電機２が発電する電圧Ｖａは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の１／ｎ倍と無関係な高圧となってしまう。そして、発電機２が発電する電圧Ｖａが第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の耐圧を超えると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の破壊をもたらすことになる。
【０１１２】
この実施の形態１０によれば、制御回路１７が、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の前後の電圧に基づいて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が正常であるか否かを判定し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が異常であると判定すると、警告灯２１を点灯させている。そこで、運転者は、警告灯２１の点灯により第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作異常を認識し、車両を停止させて、修理を依頼することができるとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の破壊を未然に防止することができる。
【０１１３】
また、制御回路１７は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が異常であると判定すると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を停止するとともに、発電機２の発電を停止するので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の破壊を確実に防止することができる。
また、制御回路１７が、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の前後の電圧Ｖａ，Ｖｂに基づいて第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が正常であるか否かを判定しているので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作異常を簡易な構成を判定することができる。
【０１１４】
ここで、上記実施の形態７〜１０では、図１に示される車両用電源システムで説明しているが、図２に示される車両用電源システムを用いてもよい。
また、上記実施の形態７型１０では、電圧変換比が１倍と１／２倍である第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を用いて説明しているが、電圧変換比が１倍、１／２倍、１／３倍である第１ＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよいことはいうまでもないことである。
【０１１５】
なお、上記各実施の形態では、発電機として車両用交流発電機を用いるものとしているが、この発明は車両用交流発電機に限らず、車両用発電電動機に適用しても、同様の効果が得られる。
また、上記各実施の形態では、第１および第２蓄電装置と発電機のレギュレータ回路との駆動が１つの制御回路により制御されるものとして説明しているが、制御回路は、第１および第２蓄電装置の駆動を制御する制御回路と、発電機のレギュレータ回路の駆動を制御する制御回路とに分割構成されてもよい。
【０１１６】
また、上記各実施の形態では、電気二重層コンデンサを第２蓄電装置として用いるものとしているが、第２蓄電装置は電気二重層コンデンサに限定されるものではなく、第２蓄電装置は、第１蓄電装置より小さい蓄電容量を有していればよく、例えばリチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池、リチウムイオン電池・電気二重層コンデンサの複合電源を用いることができる。
【０１１７】
また、上記各実施の形態では、整流器がダイオードブリッジを用いた三相全波整流回路に構成されているものとしているが、整流器は、同期整流を行うＭＯＳＦＥＴや寄生ダイオードで整流を行うＭＯＳＦＥＴなどの多相インバータで構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、発電機の固定子は３相交流巻線を用いるものとしているが、固定子巻線は３相交流巻線に限定されるものでなく、３相交流巻線を多重化したものや、多相交流巻線（例えば、５相、７相）でもよい。その場合、整流器は、相数に応じた全波整流回路で、交流電力を直流に整流する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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