(57)【要約】発電機が発生する回生電力を蓄電部に充電し、前記充電した回生電力を前記蓄電部から主電源と負荷とに放電するＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車両用電源装置であって、回生電力の回収効率を維持しつつＤＣ／ＤＣコンバータの電力消費を低減するために、前記蓄電部の充電状態を示す充電状態値が所定の下限値以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、前記充電状態値が前記下限値より大きくかつ前記車両の減速終了時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させ、前記充電状態値が前記所定の下限値以下である場合であっても、前記車両の車速が既定速度以上でありかつ前記エンジンのアクセル開度が既定アクセル開度以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる車両用電源装置。
2012017602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと負荷が搭載された車両に用いられる車両用電源装置であって、
前記負荷に電気的に接続されるように構成された発電機と、
前記発電機と電気的に接続された主電源と、
ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記発電機に接続されかつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記負荷に接続されるように構成された蓄電部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記発電機が発生する回生電力を前記蓄電部に充電し、
前記充電した回生電力を前記蓄電部から前記主電源と前記負荷とに放電する、
ように動作し、
前記制御部は、
前記蓄電部の充電状態を示す充電状態値が所定の下限値以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、
前記充電状態値が前記下限値より大きくかつ前記車両の減速終了時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させ、
前記充電状態値が前記所定の下限値以下である場合であっても、前記車両の車速が既定速度以上でありかつ前記エンジンのアクセル開度が既定アクセル開度以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる、
ように動作する、車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記充電状態値が前記下限値より大きく、前記車両が減速中であり、かつ前記車速が前記既定速度未満である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる、請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記車両の非減速時に前記車速が前記既定速度以上であり、かつ前記アクセル開度が前記既定アクセル開度以下の状態であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを待機状態で動作させ、前記車両の減速開始時に前記回生電力を前記蓄電部に充電するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力間に電流が流れないように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記待機状態で動作させる、請求項３に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記蓄電部はキャパシタで構成される、請求項１に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生電力の回収機能を有する車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省燃費のために減速時の回生機能を有する車両が開発されている。このような車両について、様々な車両用電源装置が提案されている。図７は特許文献１に示される車両用電源装置５０１の概略構成図である。車両のエンジン１３１はタイヤ１３３と発電機１３５に機械的に接続されている。発電機１３５にはバッテリ１３７と車両電気負荷１３９が電気的に接続される。なお、車両電気負荷１３９にはスタータが含まれる。さらに、発電機１３５にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を介して電気二重層コンデンサ１４３が電気的に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１は電子演算装置１４５により制御される。【０００３】
次に、このような車両用電源装置５０１における動作について説明する。車両の減速期間に発電機１３５を発電させることで回生電力が発生する。それにより、電子演算装置１４５はＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に対して電気二重層コンデンサ１４３を充電するように制御する。その結果、回生電力が電気二重層コンデンサ１４３に蓄えられる。その後、車両が減速を終了すると、電子演算装置１４５は電気二重層コンデンサ１４３をバッテリ１３７に優先して放電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を制御する。その結果、電気二重層コンデンサ１４３に蓄えた回生電力がバッテリ１３７や車両電気負荷１３９に供給され、その有効活用が可能となる。従って、車両の省燃費化を図ることができる。【０００４】
図７の車両用電源装置５０１では、確かに回生電力の有効活用ができる。電子演算装置１４５は車両の減速時に回生電力を電気二重層コンデンサ１４３に充電する。電子演算装置１４５は、車両が減速を終了する減速時以外（加速時、定速走行時およびアイドリング状態時等）の場合、電気二重層コンデンサ１４３をバッテリ１３７に優先して放電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を切替制御する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１は車両の使用中に常時動作していることになる。電子演算装置１４５は、通常は電気二重層コンデンサ１４３を耐電圧まで充電した後も、過充電に至らないようにするために、電気二重層コンデンサ１４３の電圧が耐電圧を維持するようＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を動作させる。同様に、電子演算装置１４５は、電気二重層コンデンサ１４３を放電する際も、過放電に至らないようにするために電気二重層コンデンサ１４３の電圧が下限電圧を維持するようＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を動作させる。このような動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１が単に電気二重層コンデンサ１４３の電圧を維持するためだけに動作する期間が存在する。その期間では電気二重層コンデンサ１４３の充放電はほとんど行われないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を動作させるための電力消費が無駄となり、車両全体の効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６５２９３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の車両用電源装置は、発電機と、主電源と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷と発電機とに接続された蓄電部と、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータは、発電機が発生する回生電力を蓄電部に充電し、充電した回生電力を蓄電部から主電源と負荷とに放電するように動作する。制御部は、蓄電部の充電状態を示す充電状態値が所定の下限値以下である場合にはＤＣ／ＤＣコンバータを停止する。また、制御部は、充電状態値が下限値より大きくかつ車両の減速終了時にＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる。また、制御部は、充電状態値が所定の下限値以下である場合であっても、車両の車速が既定速度以上でありかつ車両のアクセル開度が既定アクセル開度以下である場合にはＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる。
【０００７】
この車両用電源装置は、回生電力の回収効率を維持しつつＤＣ／ＤＣコンバータの電力消費を低減でき、高効率である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態１における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態１における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は実施の形態１における車両用電源装置の蓄電部の電圧と車速の経時変化を示す図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２における車両用電源装置のブロック回路図である。
【図５Ａ】図５Ａは実施の形態２における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは実施の形態２における車両用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は実施の形態２における他の車両用電源装置のブロック回路図である。
【図７】図７は従来の車両用電源装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における車両用電源装置１００１のブロック回路図である。車両１００２には、エンジン１５Ａと発電機１１とスタータ１５と主電源１３と車両用制御回路３１と負荷１９と車両用電源装置１００１とが搭載されている。
【００１０】
発電機１１は、主電源１３、スタータ１５、および負荷１９と電気的に接続される。発電機１１はエンジン１５Ａで駆動されることにより電力を発生する。発生した電力は、エンジン１５Ａが燃料を消費して発電する電力と、減速時にエンジン１５Ａへの燃料供給を停止しているフューエルカットの状態で車両１００２が慣性走行している際の運動エネルギにより発電する回生電力とを含む。実施の形態１における車両１００２では、車両用制御回路３１は、減速時であっても車両１００２の車速ｖが既定速度ｖｋ未満になると、エンジン１５Ａのエンストを避けるために燃料が噴射されエンジン１５Ａを駆動するようにスロットル６２とエンジン１５Ａを制御する。したがって、減速時であっても車速ｖが既定速度ｖｋ未満の時に発電機１１が発生する電力は回生電力ではない。なお、既定速度ｖｋは車両ごとに決定されており、実施の形態１の車両１００２では既定速度ｖｋは１０ｋｍ／時である。
【００１１】
主電源１３は鉛バッテリ等の二次電池で構成される。また、スタータ１５はエンジン１５Ａと機械的に接続され、エンジン１５Ａを始動させる。負荷１９は車両１００２に搭載されたナビゲーション装置や映像／オーディオ装置や照明装置等の電装品である。
【００１２】
車両１００２は、共に車両用制御回路３１に接続されたアクセルペダル６１とスロットル６２とをさらに備える。車両用制御回路３１は、アクセルペダル６１の踏み込みの状態（アクセル開度）に応じて、スロットル６２の開度を制御し、スロットル６２がエンジン１５Ａに供給する空気と燃料の量を制御する。
【００１３】
車両用電源装置１００１はＤＣ／ＤＣコンバータ２３と蓄電部２５と制御部２９とを備える。車両用電源装置１００１は発電機１１とスタータ１５と主電源１３とをさらに有してもよい。負荷１９にはＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介して蓄電部２５が電気的に接続されように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は蓄電部２５の充放電を制御する。すなわち、基本的には、発電機１１が回生電力を発生した場合、その回生電力を蓄電部２５に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３が動作する。回生電力が発生していない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は車両１００２の状況に応じて蓄電部２５が充電した回生電力を主電源１３と負荷１９に放電するように動作する。
【００１４】
蓄電部２５は上記したように車両１００２の減速時に発生する回生電力を蓄える。回生電力は急峻に発生するので、回生電力を十分に蓄えるために、蓄電部２５は充電受入性の良好な電気二重層キャパシタ等の大容量のキャパシタで構成されている。なお、電気二重層キャパシタの数や電気的接続方法（直列、並列、直並列）は、車両１００２に必要とされる電力仕様に基づいて適宜決定される。実施の形態１では蓄電部２５は、互いに直列に接続された定格電圧が２．５Ｖの５個の電気二重層キャパシタで構成されている。したがって、蓄電部２５へは蓄電部２５の両端の電圧である蓄電部電圧Ｖｃが１２．５Ｖまで充電が可能である。蓄電部電圧Ｖｃの上限の電圧を上限電圧Ｖｃｕとする。また、放電時は過放電を避けるために、電気二重層キャパシタ１個当たり１Ｖまで、すなわち、蓄電部電圧Ｖｃが５Ｖまで蓄電部２５を放電する。過放電等の蓄電部２５の不具合を避けるための蓄電部電圧Ｖｃの下限の電圧を下限電圧Ｖｃｋとする。蓄電部２５は蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ（＝５Ｖ）から上限電圧Ｖｃｕ（＝１２．５Ｖ）までの範囲で使用される。蓄電部電圧Ｖｃがこの範囲を逸脱しないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３は蓄電部電圧Ｖｃを制御する。
【００１５】
電気二重層キャパシタを蓄電部２５に使用する場合、蓄電部２５に蓄えられた回生電力の量は蓄電部電圧Ｖｃに比例する。蓄電部２５が蓄える電力の量を示す指標として充電状態値ＳＯＣを定義する。実施の形態１では充電状態値ＳＯＣを蓄電部電圧Ｖｃとして説明する。充電状態値ＳＯＣの上限値ＳＯＣｕと下限値ＳＯＣｋはそれぞれ蓄電部電圧Ｖｃの上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋとして車両用電源装置１００１を説明する。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は制御部２９と信号系配線で電気的に接続される。制御部２９はマイクロコンピュータとメモリと周辺回路で構成される。制御部２９は制御信号ＳｃｏｎｔでＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。制御部２９は電圧検出機能を備えている。発電機１１の正極側、負荷１９の正極側、および蓄電部２５の正極側と制御部２９とを信号系配線で電気的に接続することで、発電機１１における発電機電圧Ｖａ、負荷１９における負荷電圧Ｖｆ、および蓄電部２５における蓄電部電圧Ｖｃを制御部２９が検出できる。
【００１７】
制御部２９は信号系配線により車両用制御回路３１とも電気的に接続されている。車両用制御回路３１は車両１００２全体を制御し、車両通信規格に則ってデータ信号Ｓｄａｔａにより車両１００２の様々な状態を示す信号を制御部２９に送信したり、制御部２９から各部の電圧やＤＣ／ＤＣコンバータ２３の動作状況などの様々な情報を受信したりする。なお、発電機１１やスタータ１５の制御は車両用制御回路３１により行われるが、信号系配線の記載が煩雑になるため図１ではこれらの信号系配線を省略している。また、発電機１１は車両用制御回路３１から出力される発電電圧指令値Ｖｇに従って発電機電圧Ｖａを出力する。実施の形態１では、発電電圧指令値Ｖｇは常に１４．５Ｖとしている。
【００１８】
次に、車両用電源装置１００１の動作について説明する。図２Ａと図２Ｂは、車両用電源装置１００１の動作を示すフローチャートである。図２Ａと図２Ｂのフローチャートは、制御部２９のメモリに記憶されたプログラムに基づいてマイクロコンピュータが動作することにより実行される。図２Ａと図２Ｂのフローチャートは、メインルーチンから実行されるサブルーチンとして示している。したがって、図２Ａと図２Ｂのサブルーチンはメインルーチンから必要に応じて呼び出され実行される。
【００１９】
図２Ａと図２Ｂのサブルーチンの実行が開始される（ステップＳ１１Ａ）と、まず制御部２９は蓄電部電圧Ｖｃを読み込み（ステップＳ１１）、次に蓄電部電圧Ｖｃと上限電圧Ｖｃｕとを比較する（ステップＳ１３）。
【００２０】
蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上であれば（ステップＳ１３のＹｅｓ）、蓄電部２５をこれ以上充電しないようにするため、基本的には制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する。しかし、蓄電部２５から主電源１３や負荷１９へ電力供給が可能な場合には蓄電部２５を放電するように、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。この動作の詳細を以下に説明する。
【００２１】
蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、制御部２９は車両用制御回路３１から送信されるデータ信号Ｓｄａｔａから車両１００２の車速ｖを読み込み（ステップＳ１５）、車両１００２が減速中であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、制御部２９は、読み込んだ車速ｖと前回読み込んだ車速である前回車速ｖｏとの差から車両１００２が減速中か否かを判断する。具体的には、車速ｖが０でなくかつ前回車速ｖｏより小さければ制御部２９は車両１００２が減速中であると判断する。車速ｖが前回車速ｖｏより大きければ制御部２９は車両１００２が加速中であると判断する。車速ｖが０でなくかつ前回車速ｖｏと同じであれば、制御部２９は車両１００２が定速走行中であると判断する。車速ｖと前回車速ｖｏがともに０の場合には制御部２９は車両１００２が停止中であると判断する。制御部２９による車両１００２が減速中か否かの判断は上記した方法に限定されるものではなく、制御部２９は車速ｖと前回車速ｖｏとの比率や。車速ｖの時間微分値から車両１００２が減速中か否かを判断してもよい。
【００２２】
ステップＳ１７において車両１００２が減速中であれば（ステップＳ１７のＹｅｓ）、発電機１１は車速ｖが既定速度ｖｋ以上の場合には回生電力を発生している。しかし、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上であるので、蓄電部２５へは回生電力をこれ以上充電できない。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させておく必要がないので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３による無駄な電力消費を低減するために、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。
【００２３】
なお、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上であり（ステップＳ１３のＹｅｓ）かつ車両１００２が減速中である（ステップＳ１７のＹｅｓ）場合の上記動作は、蓄電部２５に回生電力が充電されていき、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕに至った場合にも行われる。すなわち、蓄電部２５が充電されるのは車両１００２が回生電力を発生する減速中に限られるので、蓄電部２５の充電中に蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕに至った時には車両１００２は必ず減速中である。したがって、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である場合には、制御部２９がＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。
【００２４】
一方、ステップＳ１７において車両１００２が減速中でない場合には（ステップＳ１７のＮｏ）、車両１００２は加速中、定速走行中、または停止中であり、すなわち車両１００２は非減速時の状態である。非減速時には回生電力は発生していない。車両１００２が減速中であるか否かを判断する（ステップＳ１７）時点では、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である（ステップＳ１３のＹｅｓ）ので、蓄電部２５には回生電力が満充電されている。したがって、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３に蓄電部２５に充電されている回生電力を主電源１３や負荷１９に供給させることにより、回生電力の有効活用を図るとともに、次回発生する回生電力をできるだけ多く充電できるように準備する。このような動作により、高効率化を図ることができる。
【００２５】
ここで、蓄電部２５の回生電力を主電源１３や負荷１９に供給する動作の詳細について説明する。ステップＳ１７において車両１００２が減速中でない場合（ステップＳ１７のＮｏ）、制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ１９）。ここで、放電既定電圧Ｖｆｄとは蓄電部２５を放電するために設定される電圧値のことであり、具体的には以下のようにして決定する。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が蓄電部２５の回生電力を放電するためには、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆが現在の電圧値よりも高くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は現在の負荷電圧Ｖｆの電圧値を放電既定電圧Ｖｆｄまで上げるために蓄電部２５を放電させる。制御部２９は現在の発電電圧指令値Ｖｇ（１４．５Ｖの一定値）を車両用制御回路３１からデータ信号Ｓｄａｔａとして読み込み、読み込んだ発電電圧指令値Ｖｇに既定電圧幅ΔＶｆを加算することで放電既定電圧Ｖｆｄを決定する。ここで、既定電圧幅ΔＶｆはＤＣ／ＤＣコンバータ２３の制御精度や発電機電圧Ｖａ、負荷電圧Ｖｆ等の読み込み精度を考慮し、さらにマージンを加味してあらかじめ決定される。実施の形態１では既定電圧幅ΔＶｆは０．５Ｖである。したがって、例えば、車両１００２が加速中でありかつ負荷電圧Ｖｆが発電機電圧Ｖａとほぼ等しい１４．５Ｖである場合には、制御部２９は放電既定電圧Ｖｆｄを１５Ｖ（＝１４．５Ｖ＋０．５Ｖ）と決定する。その結果、制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ１９）ことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆが１５Ｖになるように蓄電部２５に充電されている回生電力を放電させる。その結果、上記したように回生電力は主電源１３と負荷１９に供給され、回生電力の有効活用が図れる。この場合には、発電機電圧Ｖａより高い電圧が発電機１１に印加されるので、発電機１１での発電を停止することができる。このときに発電機１１をエンジン１５Ａから機械的に切り離すことができるので、その分のエンジン１５Ａの機械的負担が軽減され燃費向上を図ることができる。
【００２７】
なお、上記の例では車両１００２が加速中の場合について説明したが、定速走行中、およびエンジン１５Ａのアイドリングを伴う停車中であっても同様の動作により同様の効果が得られる。また、車両１００２が停止中であるときに車両用制御回路３１がエンジン１５Ａを停止させるアイドリングストップを行う場合、発電機１１は停止するが、発電電圧指令値Ｖｇは１４．５Ｖで一定であるので、制御部２９は放電既定電圧Ｖｆｄを上記したように発電電圧指令値Ｖｇ（１４．５Ｖ）に既定電圧幅ΔＶｆ（０．５Ｖ）を加算して１５Ｖと決定する。ゆえに、アイドリングストップ中であってもＤＣ／ＤＣコンバータ２３は入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆが１５Ｖになるように蓄電部２５に充電されている回生電力を放電させ、回生電力は主電源１３と負荷１９に供給され、その有効活用が図れる。
【００２８】
このように、制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ１９）ことにより蓄電部２５を放電させ、メインルーチンに戻る（ステップＳ１９Ａ）。
【００２９】
ステップＳ１３において蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕより低い場合（ステップＳ１３のＮｏ）、蓄電部２５へは回生電力を充電することが可能である。この場合、制御部２９は蓄電部電圧Ｖｃと下限電圧Ｖｃｋとを比較する（ステップＳ２１）。
【００３０】
蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより高い場合には（ステップＳ２１のＮｏ）、蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間にある。この場合には基本的には蓄電部２５の充放電が可能であるが、具体的には次に述べる動作により蓄電部２５の充放電制御を行う。
【００３１】
まず、制御部２９は車両１００２の車速ｖを読み込み（ステップＳ２３）、ステップＳ１７と同様の方法で車両１００２が減速中であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において車両１００２が減速中でなければ（ステップＳ２５のＮｏ）、発電機１１は回生電力を発生しておらずかつ蓄電部２５は放電できる回生電力を充電しているので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。
【００３２】
一方、ステップＳ２５において車両１００２が減速中であれば（ステップＳ２５のＹｅｓ）、発電機１１が蓄電部２５で充電できる回生電力を発生しているか否かを制御部２９は判断する。具体的には、制御部２９は車速ｖと既定速度ｖｋとを比較する（ステップＳ２７）。車速ｖが既定速度ｖｋ以上であれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、制御部２９は回生電力が発生していると判断する。車両１００２の減速時には（ステップＳ２５のＹｅｓ）、車両用制御回路３１はエンジン１５Ａへの燃料の供給を停止してフューエルカットの状態にしている。ここで、既定速度ｖｋは、車両１００２の減速中でフューエルカットの状態の時にエンジン１５Ａへの燃料の供給を再び開始してフューエルカット状態を終える速度であり、実施の形態１では１０ｋｍ／時である。車両１００２が減速し車速ｖが１０ｋｍ／時を下回ると車両用制御回路３１は燃料を噴射してエンジン１５Ａを駆動する。すなわちステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋ以上である場合（ステップＳ２７のＹｅｓ）にはエンジン１５Ａはフューエルカット状態であるので、発電機１１が発生する電力は回生電力である。このとき、制御部２９は負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し（ステップＳ２９）、その結果、蓄電部２５には回生電力が充電される。
【００３３】
ステップＳ２９での車両用電源装置１００１の動作の詳細を以下に説明する。充電既定電圧Ｖｆｃとは蓄電部２５を充電するために設定される電圧値のことであり、具体的には以下のように決定する。
【００３４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が蓄電部２５に回生電力を充電するためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆが現在の電圧値よりも低くなるように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は現在の負荷電圧Ｖｆの電圧値を充電既定電圧Ｖｆｃまで下げるために蓄電部２５を充電する。制御部２９は現在の発電電圧指令値Ｖｇ（１４．５Ｖの一定値）を車両用制御回路３１から読み込み、読み込んだ発電電圧指令値Ｖｇから蓄電部２５の放電時（ステップＳ１９）での既定電圧幅ΔＶｆを減算することで充電既定電圧Ｖｆｃを決定する。なお、実施の形態１では、既定電圧幅ΔＶｆは上記した通り０．５Ｖとしている。
【００３５】
ステップＳ２９において、発電機１１は回生電力を発生しており、その際の発電電圧指令値Ｖｇは１４．５Ｖである。ゆえに、制御部２９は、充電既定電圧Ｖｆｃを１４Ｖ（＝１４．５Ｖ−０．５Ｖ）と決定する。その結果、ステップＳ２９において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧Ｖｆｃ（１４Ｖ）になるように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し、メインルーチンに戻る（ステップＳ２９Ａ）。これにより、回生電力を蓄電部２５に蓄えることができ、その有効活用が図れる。
【００３６】
なお、既定電圧幅ΔＶｆはステップＳ１９、Ｓ２９のいずれにおいても０．５Ｖと決定しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の制御仕様や電圧検出精度に応じて適宜決定すればよい。また、実施の形態１では、ステップＳ１９、Ｓ２９で既定電圧幅ΔＶｆを同じ値としているが、例えば充電時と放電時とでＤＣ／ＤＣコンバータ２３の制御精度が異なる場合には、既定電圧幅ΔＶｆを互いに異なる値としてもよい。
【００３７】
ステップＳ１９、Ｓ２９において、負荷電圧Ｖｆと発電機電圧Ｖａがほぼ等しいとして、制御部２９は発電電圧指令値Ｖｇに既定電圧幅ΔＶｆを加減算することで放電既定電圧Ｖｆｄと充電既定電圧Ｖｆｃを求めている。そして、制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧Ｖｆｄまたは充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。しかし、発電機１１とＤＣ／ＤＣコンバータ２３との間の電力系配線の距離が長く、その配線の配線抵抗が大きくなる場合には、制御部２９は発電電圧指令値Ｖｇに既定電圧幅ΔＶｆを加減算して放電既定電圧Ｖｆｄと充電既定電圧Ｖｆｃを決定し、ステップＳ１９、Ｓ２９において負荷電圧Ｖｆの代わりに発電機電圧Ｖａが放電既定電圧Ｖｆｄもしくは充電既定電圧ＶｆｃとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御してもよい。
【００３８】
一般に回生電力は急峻に変動する大きな電流値を有する。したがって、回生電力を蓄電部２５に充電する場合、配線抵抗により負荷電圧Ｖｆも変動する。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３による負荷電圧Ｖｆの制御がその変動に追い付かなくなり、十分に回生電力を回収できなくなる可能性がある。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が発電機電圧Ｖａを制御することで、配線抵抗による電圧変動の影響を低減することができ、十分に回生電力を回収して蓄電部２５に充電することができる。
【００３９】
ステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋより小さい場合（ステップＳ２７のＮｏ）、上記したように車両１００２がフューエルカット状態を終了し、車両用制御回路３１は燃料を供給してエンジン１５Ａを駆動する。この状態で発電機１１が発生する電力を蓄電部２５に充電すると、燃料の消費を伴う充電動作となり効率が低下する。ゆえに、ステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋより小さい場合（ステップＳ２７のＮｏ）、制御部２９は蓄電部２５への充電を停止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するよう制御し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。これにより、不要なＤＣ／ＤＣコンバータ２３の動作が行われなくなるので、その分、高効率化が図れる。
【００４０】
ステップＳ２１において蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下であれば（ステップＳ２１のＹｅｓ）、制御部２９は蓄電部２５からこれ以上放電しないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。具体的には、まず制御部２９は車速ｖを読み込み（ステップＳ３３）、ステップＳ１７、Ｓ２５と同様の方法で車両１００２が減速中であるか否かを判断する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５において車両１００２が減速中であれば（ステップＳ３５のＹｅｓ）、制御部２９は上記したステップＳ２７以降の動作を行う。すなわち、ステップＳ３５において車両１００２が減速中であれば（ステップＳ３５のＹｅｓ）、車速ｖが既定速度ｖｋ以上の場合には（ステップＳ２７のＹｅｓ）、回生電力の回収が可能なので蓄電部２５を充電するようＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ２９）。ステップＳ３５において車両１００２が減速中であれば（ステップＳ３５のＹｅｓ）、車速ｖが既定速度ｖｋ未満の場合に（ステップＳ２７のＮｏ）、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至っている。したがって蓄電部２５から放電しないように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の動作を停止し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。このように、ステップＳ３５において車両１００２が減速中である場合には（ステップＳ３５のＹｅｓ）、制御部２９は蓄電部２５に回生電力を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ２９）か、またはＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する（ステップＳ３１）かのいずれかの動作を行うので、蓄電部２５をこれ以上放電することはない。
【００４１】
一方、ステップＳ３５において車両１００２が減速中でない（ステップＳ３５のＮｏ）場合には、車両１００２は非減速の状態であり、この状態で、制御部２９は車速ｖと既定速度ｖｋを比較する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７で車速ｖが既定速度ｖｋより小さければ（ステップＳ３７のＮｏ）、車両１００２は停車中であるか、加速中であるか、または既定速度ｖｋより小さい極めて低速で走行中である。したがって、蓄電部２５で充電すべき回生電力は発生しない。さらに、蓄電部電圧Ｖｃは下限電圧Ｖｃｋ以下であるので、蓄電部２５はこれ以上放電できない。このように、蓄電部２５への充放電が行われない状態であるので、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように制御し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。
【００４２】
一方、ステップＳ３７で車速ｖが既定速度ｖｋ以上である（ステップＳ３７のＹｅｓ）の場合には、車両１００２は既定速度ｖｋ以上で加速中か定速走行中である。このとき、蓄電部電圧Ｖｃは下限電圧Ｖｃｋ以下であるので、蓄電部２５を放電しないが、回生電力が発生した際に蓄電部２５を充電することができる。但し、回生電力はいつ発生するかわからないので、回生電力が発生する前にＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動して動作させ待機状態とする必要がある。その際の車両用電源装置１００１の動作を説明する。
【００４３】
まず回生電力が発生する状態であるか否かを判断するために、制御部２９は車両用制御回路３１から送信されるデータ信号Ｓｄａｔａにより、アクセルペダルの状態を読み込む（ステップＳ３９）。アクセルペダルが踏み込まれており車両１００２が加速や定速走行を継続している場合には、回生電力は発生しない。したがって、ステップＳ３９で読み込んだアクセルペダルの状態がアクセルオフの状態でない場合には（ステップＳ４１のＮｏ）、蓄電部２５は充電も放電も行われない状態なので、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように制御し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。
【００４４】
なお、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ未満であり（ステップＳ１３のＮｏ）かつ蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下であり（ステップＳ２１のＹｅｓ）かつ車両１００２が非減速時の状態であり（ステップＳ３５のＮｏ）かつ車速ｖが既定速度ｖｋ未満である（ステップＳ３７のＮｏまたはステップＳ４１のＮｏ）場合の上記動作は蓄電部２５から回生電力が放電されていき、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至った場合にも行われる。すなわち、蓄電部２５が放電されるのは車両１００２が回生電力を発生しない場合に限られるので、蓄電部２５の放電中に蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下になった時、車両１００２は必ず加速中、定速走行中、または車速ｖが既定速度ｖｋ未満である。ここで、車速ｖが既定速度ｖｋ未満であればステップＳ３７の結果がＮｏとなる。また、車速ｖが既定速度ｖｋ以上であれば車両１００２は加速中または定速走行中であるのでアクセルペダル６１を踏んでスロットル６２を開けている状態であるアクセルオンの状態である確率が非常に高い。換言すれば、ちょうど蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至った瞬間にアクセルペダル６１を踏んでおらずスロットル６２を閉じている状態であるアクセルオフになることは極めてまれな偶然に過ぎない。この理由は、運転者が蓄電部電圧Ｖｃの下限電圧Ｖｃｋへの到達を知ることができないためである。また、仮に蓄電部電圧Ｖｃの下限電圧Ｖｃｋへの到達を知ったとしても運転者が蓄電部電圧Ｖｃの下限電圧Ｖｃｋへの到達に合わせてアクセルオフにするメリットはない。したがって、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下になった瞬間は、実質的には車両１００２はアクセルペダルが踏まれているアクセルオンの状態でありアクセルオフの状態ではない（ステップＳ４１のＮｏ）。これらのことから、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下になった時は、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するよう制御し（ステップＳ３１）、メインルーチンに戻る（ステップＳ３１Ａ）。
【００４５】
一方、ステップＳ４１において車両１００２がアクセルオフの状態であれば（ステップＳ４１のＹｅｓ）、車両１００２の加速中または定速走行中であってかつ運転者がアクセルペダルを踏んでいない。この場合、その直後に運転者がブレーキペダルを踏み減速する可能性があるので、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動し待機状態とする。これにより、運転者がいつブレーキペダルを踏んでも回生電力を取りこぼすことなく回収して蓄電部２５に充電することができる。この時の車両用電源装置１００１の具体的な動作を以下に説明する。
【００４６】
ステップＳ４１において車両１００２がアクセルオフの状態である（ステップＳ４１のＹｅｓ）時点では、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下であるので、制御部２９は蓄電部２５を放電させないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。さらに、この時点では運転者がブレーキペダルを踏むという明確な意思に基づいて車両１００２を減速させるか否か不明であるので、制御部２９は蓄電部２５を充電もしないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。車両１００２が慣性走行をしている間は緩やかに減速するものの、この状態で回生電力を回収して蓄電部２５に充電すると慣性走行距離が短くなり、車速ｖや車重等の条件によっては総合的に燃費が向上しない可能性がある。したがって、制御部２９は蓄電部２５がほとんど充電も放電もしないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態にする。具体的には、制御部２９は現在の蓄電部電圧Ｖｃの電圧値を読み込んで、その電圧値を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し（ステップＳ４３）、メインルーチンに戻る（ステップＳ４３Ａ）。これにより、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させておくことができる。なお、ステップＳ４３においてＤＣ／ＤＣコンバータ２３は蓄電部電圧Ｖｃを維持するように制御し、入出力側電圧である負荷電圧Ｖｆは制御しない。
【００４７】
ステップＳ１９Ａ、Ｓ２９Ａ、Ｓ３１Ａ、Ｓ４３Ａでメインルーチンに戻ると制御部２９は図２Ａと図２Ｂに示すサブルーチンを再度実行し始め（ステップＳ１１Ａ）、このようにサブルーチンを繰り返し実行する。それにより、蓄電部電圧Ｖｃや車両１００２の状態に応じて、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の蓄電部２５の充電／放電、停止、待機を切り替えることができる。
【００４８】
図２Ａと図２Ｂに示すサブルーチンでは、車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上、かつ車両１００２がアクセルオフの状態であるか、または蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより大きく車両１００２の減速終了時である場合に、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。蓄電部電圧Ｖｃは蓄電部２５の充電状態値ＳＯＣに相当する。下限電圧Ｖｃｋは充電状態値ＳＯＣの下限値ＳＯＣｋに相当する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の動作はステップＳ４３での待機を含み、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ２３が停止していない状態を指す。
【００４９】
具体的に図２Ａと図２Ｂのフローチャートに基づいて制御部２９がＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる条件を説明する。車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上でありかつ車両１００２がアクセルオフの状態である場合には、非減速時が最初の条件であるので、ステップＳ１７、Ｓ２５、Ｓ３５の結果がＮｏとなる。ステップＳ１７、Ｓ２５の結果がＮｏの場合には蓄電部２５を放電するように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する（ステップＳ１９）ので、この段階で制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させている。したがって、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以上である場合には、車両１００２が非減速時の状態であるならば制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。一方、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下でありかつ車両１００２が非減速時であり（ステップＳ３５のＮｏ）かつ車速ｖが既定速度ｖｋ以上であり（ステップＳ３７のＹｅｓ）、かつ車両１０２がアクセルオフの状態（ステップＳ４１のＹｅｓ）である場合には制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させる（ステップＳ４３）。このように、車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上、かつ車両１００２がアクセルオフの状態であれば制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。
【００５０】
一方、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより大きくかつ車両１００２の減速終了時ではステップＳ１７、Ｓ２５の結果がＹｅｓからＮｏに変わる。従って、ステップＳ１９で制御部２９は蓄電部２５の放電のためにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。
【００５１】
なお、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕより小さく、回生電力が発生する場合、すなわち、車両１００２が減速中であり（ステップＳ２５、Ｓ３５のＹｅｓ）かつ車速ｖが既定速度ｖｋ以上である車両１００２がフューエルカット状態である（ステップＳ２７のＹｅｓ）の場合には、制御部２９はステップＳ２９で蓄電部２５を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。上限電圧Ｖｃｕは充電状態値ＳＯＣの上限値ＳＯＣｕに相当する。この時点では既にＤＣ／ＤＣコンバータ２３は起動している。これは次の理由による。
【００５２】
蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間でありかつ車両１００２が減速中であるときに（ステップＳ２５のＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は回生電力を蓄電部２５に充電するように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。したがって、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間でありかつ車両１００２が減速中であるとき（ステップＳ２５のＹｅｓ）、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を必ず動作させる。
【００５３】
次に、ステップＳ３５の結果がＹｅｓの場合では、蓄電部電圧Ｖｃは下限電圧Ｖｃｋ以下でありかつ車両１００２は減速中である。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は蓄電部２５への充電を開始する直前である。回生電力を蓄電部２５に充電するためには車両１００２が減速時でなければならないので、運転者はアクセルペダル６１を踏んでいない状態である。その後に運転者がどんなに急にブレーキペダルを踏んだとしても、ブレーキペダルが踏まれる速度より制御部２９の処理速度の方がはるかに高速であるので、ステップＳ３５で車両１００２が減速する（ステップＳ３５のＹｅｓ）前に、ステップＳ４１でアクセルオフの状態になると（ステップＳ４１のＹｅｓ）ステップＳ４３において制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させ待機状態となっている。
【００５４】
これらのことから、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕより小さくかつ回生電力が発生するときには既にＤＣ／ＤＣコンバータ２３が動作している。
【００５５】
次に、車両用電源装置１００１を備えた車両１００２の具体的な動作について説明する。図３は時間に対する蓄電部電圧Ｖｃと車速ｖの変化を示す図である。図３の上図と下図において横軸は時刻ｔを示す。図３の上図の縦軸は蓄電部電圧Ｖｃを示し、下図の縦軸は車速ｖを示す。ここでは車両１００２はアイドリングストップ機能を備えている。
【００５６】
時刻ｔ０で車両１００２は加速中であり、蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕ未満でありかつ下限電圧Ｖｃｋ以上である。蓄電部２５は前回の減速時に蓄えた回生電力を保持しており、蓄えている回生電力を放電することができる。したがって、時刻ｔ０では図２Ａと図２Ｂのフローチャートでは、ステップＳ１３、Ｓ２１、Ｓ２５の結果がＮｏであるので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。これにより、蓄電部２５の電力はＤＣ／ＤＣコンバータ２３により一部が主電源１３に、残りが負荷１９に放電されるので、蓄電部電圧Ｖｃは経時的に低下する。
【００５７】
その後、時刻ｔ１で運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより車両１００２が減速し、その結果、発電機１１で回生電力が発生する。なお、車速ｖは車両１００２が減速する期間である時刻ｔ１から時刻ｔ３に亘り既定速度ｖｋより大きい。したがって、時刻ｔ１では図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ２１の結果がＮｏとなり、ステップＳ２５、Ｓ２７の結果がＹｅｓとなる。したがって、ステップＳ２９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し、すなわち回生電力を蓄電部２５に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。これにより蓄電部電圧Ｖｃが上昇する。
【００５８】
その後、時刻ｔ１から上昇し始めた蓄電部電圧Ｖｃは時刻ｔ２で上限電圧Ｖｃｕに至り、上限電圧Ｖｃｕ以上となる。時刻ｔ２では図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ１７の結果がＹｅｓになるので、ステップＳ３１において制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する。時刻ｔ２では、蓄電部２５にはこれ以上回生電力を充電できず、また減速中であるので蓄電部２５からの放電も行われない。ゆえに、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００５９】
時刻ｔ３で運転者は車両１００２を減速から定速走行させる。この時、蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕである。従って、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３の結果がＹｅｓとなりステップＳ１７の結果がＮｏとなるので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。その結果、制御部２９は蓄電部２５の回生電力を主に負荷１９に放電するようＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。すなわち、車両１００２の減速が終了した時（時刻ｔ３）に、制御部２９は、時刻ｔ２に停止させたＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動して動作させる。これにより、時刻ｔ３から蓄電部電圧Ｖｃは経時的に低下する。このように、上限電圧Ｖｃｕに至っていた蓄電部電圧Ｖｃは早く下がって、蓄電部２５を早く放電し、次回発生する回生電力をできるだけ多く回収して蓄電部２５に充電させることができる。
【００６０】
時刻ｔ４で運転者は車両１００２を定速走行から加速させ始める。この時の蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間にある。従って、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ２１、Ｓ２５の結果がＮｏであるので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。その結果、制御部２９は蓄電部２５の回生電力を主に負荷１９に放電する動作を継続する。これにより、蓄電部電圧Ｖｃは経時的に低下する。
【００６１】
時刻ｔ５で運転者は車両１００２を加速させ終え定速走行させる。この時も蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間にある。したがって、時刻ｔ４と同様に時刻ｔ５では図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ２１、Ｓ２５の結果がＮｏとなるので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。その結果、制御部２９は蓄電部２５の回生電力を主に負荷１９に放電する動作をさらに継続する。これにより、蓄電部電圧Ｖｃは経時的に低下する。
【００６２】
時刻ｔ６で車両１００２は定速走行を継続しているが、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至り、下限電圧Ｖｃｋ以下となる。したがって、時刻ｔ６において図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＮｏとなり、ステップＳ３７の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ４１の結果がＮｏとなる。これにより、ステップＳ３１において制御部２９は蓄電部２５への充電を停止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するよう制御する。時刻ｔ６では、蓄電部２５がこれ以上放電できず、また定速走行中であるので回生電力が発生せず、蓄電部２５への充電も行われない。ゆえに、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００６３】
時刻ｔ７で運転者はブレーキペダルを踏んで車両１００２を減速させ始める。その結果、回生電力が発生するので、制御部２９は蓄電部２５に回生電力を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。制御部２９は、時刻ｔ５から時刻ｔ７の直前までＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させている。そこで、制御部２９は回生電力を取りこぼさないように蓄電部２５に充電させるために、時刻ｔ７で次のようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御するように動作する。
【００６４】
まず、時刻ｔ７で車両１００２が減速し始めるので、その直前で運転者がアクセルペダルからブレーキペダルへ踏み替えている。この時、まず運転者がアクセルペダルから足を離してアクセルオフの状態であるがまだブレーキペダルを踏んでいない状態では、減速は始まっていないので、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＮｏとなり、ステップＳ３７の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ４１の結果がＹｅｓとなるので、ステップＳ４３にて制御部２９は現在の蓄電部電圧Ｖｃの電圧値を読み込んで、その電圧値を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。すなわち現在の蓄電部電圧Ｖｃ（ここでは下限電圧Ｖｃｋと等しい）を維持するように制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３にはほとんど電流が流れないもののＤＣ／ＤＣコンバータ２３は起動を完了し、待機状態で動作している。
【００６５】
その後、運転者がブレーキペダルを踏むことで車両１００２を減速させ始める。この時点ではまだ回生電力を蓄電部２５に充電していないので、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ２７の結果がＹｅｓとなる。したがって、ステップＳ２９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。これにより、既に起動したＤＣ／ＤＣコンバータ２３により回生電力を取りこぼすことなく蓄電部２５に充電することができる。
【００６６】
これらの動作により、時刻ｔ７以降は蓄電部電圧Ｖｃが経時的に増加し、回生電力が蓄電部２５に充電される。また、減速中であるので車速ｖは経時的に低下する。
【００６７】
時刻ｔ８で車両１００２は減速中であるが、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕに至り上限電圧Ｖｃｕ以上になる。したがって、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ１７の結果がＹｅｓになるので、ステップＳ３１において制御部２９は蓄電部２５への充電を停止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するよう制御する。これは、蓄電部２５がこれ以上充電できず、また減速中であるので蓄電部２５の放電も行われないためである。ゆえに、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００６８】
減速している車両１００２の車速ｖは時刻ｔ９で既定速度ｖｋに至り既定速度ｖｋを下回る。しかし、このとき蓄電部電圧Ｖｃは上限電圧Ｖｃｕのままであるので、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ１７の結果がＹｅｓになり、引き続きステップＳ３１においてＤＣ／ＤＣコンバータ２３は停止したままとなる。
【００６９】
時刻ｔ１０で車速ｖが０ｋｍ／時となり車両１００２が停車し、車両用制御回路３１はアイドリングストップを開始してエンジン１５Ａを停止させる。そこで、制御部２９は蓄電部２５に蓄えた回生電力を主に負荷１９に供給するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。すなわち時刻ｔ１０においては時刻ｔ３と同様に、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ１７の結果がＮｏとなり、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。その結果、アイドリングストップ中は主電源１３に優先して蓄電部２５に蓄えられた回生電力が負荷１９に供給される。また、主電源１３の開放電圧（＝１２Ｖ）よりも高い放電既定電圧Ｖｆｄ（１５Ｖ）で蓄電部２５を放電するので、主電源１３にも蓄電部２５の回生電力の一部が供給される。
【００７０】
時刻ｔ１１で車速ｖは０ｋｍ／時を維持しているのでアイドリングストップ状態が継続しているが、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至り下限電圧Ｖｃｋ以下になる。したがって、図２Ａと図２ＢのフローチャートにおいてステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＮｏとなり、ステップＳ３７の結果がＮｏとなる。したがって、制御部２９はステップＳ３１にてＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する。すなわち、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至って下限電圧Ｖｃｋ以下であり、蓄電部２５をこれ以上放電できない。同時に、車両１００２が停車中で回生電力が発生せず、蓄電部２５への充電もできない。したがって、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減するために、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。なお、時刻ｔ１１で蓄電部２５からの放電が停止するので、アイドリングストップ状態での時刻ｔ１１以降では主電源１３から負荷１９に電力が供給される。
【００７１】
時刻ｔ１２で運転者がブレーキペダルからアクセルペダル６１に踏み替えることにより車両１００２の加速を開始する。この際に、車両用制御回路３１はブレーキペダルからアクセルペダル６１への踏み替えを検出し、スタータ１５を駆動してエンジン１５Ａを起動し、その結果、アイドリングストップが終了する。この一連の動作の結果、図３に示すように車速ｖは上昇する。しかし、時刻ｔ１１で蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至っているので、蓄電部２５の放電はできない。また、時刻ｔ１２で車両１００２は加速されており回生電力が発生しないので、蓄電部２５への充電もできない。また、時刻ｔ１２では車速ｖは既定速度ｖｋより小さい。したがって、図２Ａと図２ＢのフローチャートにおいてステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＮｏとなり、ステップＳ３７の結果がＮｏとなるので、制御部２９はステップＳ３１において引き続き制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００７２】
時刻ｔ１３で図３に示すように車速ｖは大きくなって既定速度ｖｋに至り、加速は継続中である。この時、図３に示すように蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋに至ったままで回生電力も発生しないので、時刻ｔ１２と同様に蓄電部２５の充放電はできない。さらにアクセルペダルは踏み込まれたままであるので、図２Ａと図２ＢのフローチャートにおいてステップＳ１３の結果がＮｏとなり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ３５の結果がＮｏとなり、ステップＳ３７の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ４１の結果がＮｏとなる。したがって、ステップＳ３１において引き続き制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００７３】
時刻ｔ１４で車速ｖが一定となり、運転者は車両１００２を定速走行させる。この時、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋであるままで回生電力が発生しないので、時刻ｔ１３と同様に蓄電部２５の充放電はできない。さらに定速走行のためにアクセルペダルは踏み込まれたままでありアクセルオフの状態ではない。したがって、図２Ａと図２ＢのフローチャートにおいてステップＳ１３の結果がＮｏであり、ステップＳ２１の結果がＹｅｓであり、ステップＳ３５の結果がＮｏであり、ステップＳ３７の結果がＹｅｓであり、ステップＳ４１の結果がＮｏであり、時刻ｔ１３と同じ状態である。ゆえに、制御部２９はステップＳ３１において引き続きＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００７４】
時刻ｔ１５で運転者がアクセルペダル６１からブレーキペダルに踏み替えることにより、車両１００２が減速する。このとき、時刻ｔ７と同様に、運転者がアクセルペダル６１から足を離してアクセルオフの状態になった時に、ステップＳ４３において制御部２９は現在の蓄電部電圧Ｖｃの電圧値を読み込んで、その電圧値を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させる。そして、ブレーキペダルの踏み込みにより車両１００２の減速が開始されればステップＳ２９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御し、減速により発生した回生電力を蓄電部２５に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。その結果、蓄電部電圧Ｖｃは経時的に上昇する。
【００７５】
時刻ｔ１６では車速ｖは低下し続け、車両１００２は減速している状態であるが、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕに至り上限電圧Ｖｃｕ以上となる。このとき、時刻ｔ８と同様に、図２Ａと図２ＢのフローチャートでステップＳ１３、Ｓ１７の結果がＹｅｓになるので、ステップＳ３１において制御部２９は蓄電部２５への充電を停止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するよう制御する。これは、蓄電部２５がこれ以上充電できず、また減速中であるので蓄電部２５の放電も行われないためである。ゆえに、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。
【００７６】
時刻ｔ１７で車速ｖが上昇し始め、車両１００２が再び加速を開始する。これにより、制御部２９は時刻ｔ１６までに蓄電部２５に蓄えた回生電力を主に負荷１９に放電するようＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。具体的には、図２Ａと図２ＢのフローチャートにおいてステップＳ１３の結果がＹｅｓとなり、ステップＳ１７の結果がＮｏであるので、ステップＳ１９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが放電既定電圧ＶｆｄになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。この動作は、車両１００２の減速が終了した時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動する時刻ｔ３と同じ動作である。これにより、回生電力の有効活用が図れる。
【００７７】
時刻ｔ１７以降の状態は時刻ｔ０以降と同じであるので、以後は状況に応じた上記の動作のいずれかの動作を繰り返すことで車両１００２の高効率化が得られる。
【００７８】
以上の構成、動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減できる。さらに、回生電力の発生前にＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動することで減速開始直後に急峻に発生する回生電力を取りこぼす可能性が低減され回収効率を維持できる。これにより、車両１００２全体の高効率化が可能な車両用電源装置１００１を実現できる。
【００７９】
図７に示す従来の車両用電源装置５０１では、電気二重層コンデンサ１４３の電圧を維持するためだけに動作する期間にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を停止させるよう制御してもよい。この場合、回生電力が発生してからＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を動作させても、起動が完了するまでの間、回生電力を回収できなくなる可能性がある。特に制動による減速開始直後に急峻に発生する回生電力を回収できないと、回生電力の回収効率が低下する。
【００８０】
実施の形態１における車両用電源装置１００１では、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上であるかまたは下限電圧Ｖｃｋ以下である場合、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように動作する。しかし、この停止の条件が成立した場合であっても同時にＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる条件が成立した場合、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の動作を優先する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる条件は、１）車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上でありかつ車両１００２のエンジン１５Ａがアクセルオフの状態であるか、または、２）蓄電部電圧Ｖｃ（充電状態値ＳＯＣに相当）が下限電圧Ｖｃｋ（下限値ＳＯＣｋに相当）より大きくかつ車両１００２の減速が終了した時、のいずれかが成立した場合である。これにより、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の起動をＤＣ／ＤＣコンバータ２３の停止より優先する。これは、このような制御に限定されるものではなく、図２Ａと図２Ｂのフローチャートで蓄電部電圧Ｖｃが上昇して上限電圧Ｖｃｕに至った場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、または蓄電部電圧Ｖｃが下降して下限電圧Ｖｃｋに至った場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）に、制御部２９は直ちにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する動作を行ってもよい。この場合、少しでも多くの期間、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止することができる。但し、その直後にＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動させる上記の条件が成立すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は停止後すぐに起動することとなり、起動が完了する期間が必要となる。したがって、実施の形態１における車両用電源装置１００１では、制御部２９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる条件が成立しても（例えば充電状態値ＳＯＣが所定の下限値ＳＯＣｋ以下である場合であっても）、同時に起動させる条件が成立すれば制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させずに動作させる。
【００８１】
また、実施の形態１における車両用電源装置１００１では、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上、または下限電圧Ｖｃｋ以下である場合に、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように動作する。制御部２９は、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である場合、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止せずに蓄電部電圧Ｖｃを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御してもよい。これは次の理由による。蓄電部電圧Ｖｃが上がって上限電圧Ｖｃｕに至り、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止すると、蓄電部電圧Ｖｃは蓄電部２５の内部抵抗により少しずつ低下していく。その結果、せっかく蓄えた回生電力が蓄電部２５の内部抵抗により無駄に消費され、負荷１９への回生電力を供給できる期間が短くなる。したがって、制御部２９は蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上であるときに、蓄電部電圧Ｖｃを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させてもよい。但し、内部抵抗の値が小さく蓄電部電圧Ｖｃが僅かしか低下しない場合には、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止して、その電力消費を低減した方が効率向上に繋がる場合もある。従って、使用する蓄電部２５の内部抵抗や、車両１００２の使用中におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２３の停止期間を考慮して、蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である場合のＤＣ／ＤＣコンバータ２３の停止、または動作継続のいずれかを決定すればよい。このようなことから、制御部２９は蓄電部電圧Ｖｃ（充電状態値ＳＯＣに相当）が少なくとも下限電圧Ｖｃｋ（下限値ＳＯＣｋに相当）に至れば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように動作する。
【００８２】
また、実施の形態１における車両用電源装置１００１では、制御部２９は車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上、かつ車両１００２がアクセルオフの状態でＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動している。この動作は、車両１００２の非減速時に限定されるものではない。すなわち、図２Ａと図２Ｂにおいて、最初の条件としての車両１００２の非減速時は、ステップＳ１７、Ｓ２５、Ｓ３５の結果がＮｏに相当する。これらの場合に制御部２９がＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。これに対し、ステップＳ１７、Ｓ２５、Ｓ３５の結果がＹｅｓの場合の車両用電源装置１００１の動作について述べる。
【００８３】
ステップＳ１７の結果がＹｅｓの場合、ステップＳ３１において制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。しかし、上記のように、ステップＳ１３で蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）は、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する動作に限定されず、蓄電部電圧Ｖｃを維持する動作を行ってもよい。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が動作している。
【００８４】
ステップＳ２５、Ｓ３５の結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋ以上（ステップＳ２７のＹｅｓ）の場合、制御部２９はステップＳ２９において制御部２９は負荷電圧Ｖｆが充電既定電圧ＶｆｃになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は動作している。
【００８５】
これらのことから、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が動作する条件は車両１００２の非減速時には限定されない。
【００８６】
また、実施の形態１における車両用電源装置１００１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が動作する条件の１つは車両１００２がアクセルオフの状態であることであるが、これはアクセルオフの状態に限定されるものではない。すなわち、アクセルペダル６１の状態は車両用制御回路３１から送信されるデータ信号Ｓｄａｔａの内、アクセル開度を示すアクセル開度信号により判断される。実施の形態１では、運転者がアクセルペダル６１から足を離した際のアクセル開度信号からアクセルオフの状態を判断している。しかし、運転者がアクセルペダル６１に足を乗せた状態でも、車両用制御回路３１がアクセルペダル６１の踏み込みと判断しない領域が存在する。また、アクセルペダル６１の遊びによる誤差がある場合もある。これらの状態でも、アクセルオフの状態と同様の制御を行なうことにより、制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させる頻度がたかまるので、さらに回生電力を取りこぼす可能性を低減できる。
【００８７】
このことから、制御部２９は、アクセルオフも含め、アクセル開度が既定アクセル開度以下の状態であれば、図２Ａと図２ＢのステップＳ４１の結果をＹｅｓと判断してもよい。この場合、既定アクセル開度は、アクセル開度信号において、上記のようにアクセルペダル６１の踏み込みを判断しない領域や遊びによる誤差分も含め、アクセルオフ状態と同等であるアクセル開度として予め求めておき、制御部２９に記憶しておく。また、アクセル開度は、アクセル開度信号により求める構成に限定されるものではなく、アクセル開度信号に応じて得られるスロットル開度信号により求めてもよい。
【００８８】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２における車両用電源装置１００３のブロック回路図である。図５Ａと図５Ｂは車両用電源装置１００３の動作を示すフローチャートである。図４と図５Ａと図５Ｂにおいて、図１と図２Ａと図２Ｂに示す実施の形態１における車両用電源装置１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態２における車両用電源装置１００３は図１に示す車両用電源装置１００１の制御部２９の代わりに制御部８９を備える。実施の形態２における車両用電源装置１００３では、充電状態値ＳＯＣ（蓄電部電圧Ｖｃ）が下限値ＳＯＣｋ（下限電圧Ｖｃｋ）より大きく、車両１００２が減速中、かつ車速ｖが既定速度ｖｋ未満の場合に、制御部８９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。車両用電源装置１００３の動作の詳細を図５Ａと図５Ｂにより説明する。
【００８９】
蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより大きい（ステップＳ１３のＹｅｓまたはステップＳ２１のＮｏ）場合、蓄電部２５には回生電力が蓄えられている。
【００９０】
ここで、ステップＳ１３において蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕ以上である（ステップＳ１３のＹｅｓ）場合、車両１００２が減速中（ステップＳ１７のＹｅｓ）であれば、制御部８９は車速ｖと既定速度ｖｋを比較する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１において車速ｖが既定速度ｖｋ以上であれば（ステップＳ５１のＹｅｓ）、減速中ではあるが蓄電部２５が満充電状態であるので、蓄電部２５にこれ以上充電しないようにステップＳ３１において制御部８９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止するように制御する。この動作は実施の形態１と同じである。
【００９１】
一方、ステップＳ５１において車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば（ステップＳ５１のＮｏ）、減速中であり車速ｖが小さいので、車両１００２は停車しようとしている状態である。この場合、実施の形態１における制御部２９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させるが、実施の形態２における制御部８９はステップＳ１９で蓄電部２５を放電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。これにより、車両１００２が停車しようとしている時に蓄電部２５を放電する。その結果、蓄電部２５に蓄えた回生電力をできるだけ早く放電することができるので、その分、後に発生する回生電力をできるだけ多く回収して蓄電部２５に蓄えることができる。
【００９２】
ステップＳ２１において蓄電部電圧Ｖｃが上限電圧Ｖｃｕと下限電圧Ｖｃｋの間である（ステップＳ２１のＮｏ）の場合も、減速中であれば（ステップＳ２５のＹｅｓ）、制御部８９は車速ｖを既定速度ｖｋと比較する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋ以上であれば（ステップＳ２７のＹｅｓ）、実施の形態１における制御部２９と同様に、ステップＳ２９において制御部８９は蓄電部２５に回生電力を充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。
【００９３】
一方、ステップＳ２７において車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、減速中であり車速ｖが小さいので、車両１００２は停車しようとしている状態である。従って、この場合も蓄電部２５をできるだけ放電することで、その分、後に発生する回生電力を多く回収できる。
【００９４】
実施の形態１における車両用電源装置１００１では蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより大きく、減速中で車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば、制御部２９はステップＳ３１においてＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止させる。実施の形態２における車両用電源装置１００３では蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋより大きく、減速中で車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば、制御部８９はステップＳ１９において蓄電部２５を放電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。従って、上記条件の場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させてもよいし停止してもよいが、実施の形態２における車両用電源装置１００３でＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させて蓄電部２５を放電することで、実施の形態１による車両用電源装置１００１より少しでも多くの回生電力を回収できるという効果が得られる。
【００９５】
なお、実施の形態１における車両用電源装置１００１では、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下になりかつ減速中の場合（ステップＳ３５のＹｅｓ）、ステップＳ２７において制御部２９は車速ｖと既定速度ｖｋとを比較する。しかし、実施の形態２における車両用電源装置１００３で、ステップＳ２７に進むと、車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、蓄電部電圧Ｖｃが下限電圧Ｖｃｋ以下であるにもかかわらずステップＳ１９において蓄電部２５が放電されてしまう。実施の形態２における車両用電源装置１００３では、この不具合を回避するために、ステップＳ３５で車両１００２が減速中（ステップＳ３５のＹｅｓ）である場合にはステップＳ５３において制御部８９は車速ｖと既定速度ｖｋとを比較する。もし、車速ｖが既定速度ｖｋ以上であれば（ステップＳ５３のＹｅｓ）、実施の形態１と同様に、蓄電部２５に回生電力を充電するように制御部８９はステップＳ２９でＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。一方、ステップＳ５３において車速ｖが既定速度ｖｋ未満であれば（ステップＳ５３のＮｏ）、実施の形態１と同様の動作をするために、ステップＳ３１において制御部８９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を停止する、これにより下限電圧Ｖｃｋ以下になった蓄電部電圧Ｖｃの蓄電部２５からさらに放電されることを防止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な動作を停止することができる。
【００９６】
なお、実施の形態２における車両用電源装置１００３での上記以外の動作は実施の形態１と同じである。
【００９７】
以上の構成、動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の不要な電力消費を低減でき、回生電力の発生前にＤＣ／ＤＣコンバータ２３を起動することで減速開始直後に急峻に発生する回生電力を取りこぼしなく蓄電部２５に蓄えることができ、回収効率を維持できる。また、蓄電部２５をできるだけ早く放電することで、その分、後に発生する回生電力を多く回収できるので、車両１００２全体のさらなる高効率化が可能な車両用電源装置１００３を実現できる。
【００９８】
なお、実施の形態１、２における車両用電源装置１００１、１００３では、制御部２９、８９は車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上、かつアクセルオフの状態であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させ、車両１００２の減速開始時に回生電力を蓄電部２５に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させる。実施の形態１、２における車両用電源装置１００１、１００３では、制御部２９、８９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態では動作させず、車両１００２の非減速時に車速ｖが既定速度ｖｋ以上、かつアクセルオフの状態であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を動作させて発電機１１からの電力を蓄電部２５に充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御してもよい。これにより、運転者がアクセルペダル６１からブレーキペダルへ極めて素早く踏み替えた場合に、その間に発生する回生電力の取りこぼしを低減できる。しかし、この構成では、運転者がアクセルペダル６１からブレーキペダルへ比較的ゆっくり踏み替えることで、まだブレーキペダルを踏んでおらず車両１００２が慣性走行中の緩やかな減速状態である場合にもＤＣ／ＤＣコンバータ２３は蓄電部２５に電力を充電する。この充電される電力は車両１００２の慣性走行中にＤＣ／ＤＣコンバータ２３が発電機１１から引き出すので、その分、発電機１１の発電量が上がりエンジン１５Ａに機械的負担が増す。その結果、慣性走行の距離が短くなり、状況によっては燃費が悪化する可能性がある。したがって、運転者がアクセルペダル６１からブレーキペダルへ極めて素早く踏み替える間に発生する回生電力の取りこぼしを低減する点を重視するか、または慣性走行の距離を延ばすことによる燃費改善を重視するかで、制御部２９、８９がＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させるか否かを選択する。
【００９９】
また、制御部２９、８９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させるために、現在の蓄電部電圧Ｖｃを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させるために、制御部２９、８９は負荷電圧Ｖｆが発電機電圧ＶａとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御してもよい。すなわち、負荷電圧Ｖｆと発電機電圧Ｖａがほぼ等しければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力間に電流が流れないので、蓄電部２５の充放電をほとんど行わずにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態で動作させることができる。しかし、負荷１９の消費電力の変化による負荷電圧Ｖｆの変動や発電機電圧Ｖａの変動で不要な蓄電部２５の充放電が発生する可能性があるので、制御部２９、８９は、安定している蓄電部電圧Ｖｃを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御して待機状態で動作させる方が望ましい。また、制御部２９、８９は蓄電部電圧Ｖｃを維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御することで蓄電部２５の過放電を抑制することもできる。
【０１００】
図６は実施の形態２における他の車両用電源装置１００４のブロック回路図である。図６において、図１に示す車両用電源装置１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。車両用電源装置１００４はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力間に流れる電流を検出する電流センサ９０をさらに備える。制御部２９、８９はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力間に電流が流れないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御してもよい。この場合、制御部２９、８９は蓄電部２５を充放電しないように高精度にＤＣ／ＤＣコンバータ２３の待機状態での動作を維持できるが、電流センサ９０が必要となるので、要求される精度仕様に応じて、適宜最適な構成を選択することができる。
【０１０１】
また、実施の形態１、２では、制御部２９、８９は車両１００２が減速中であるか否かを、車速ｖと前回車速ｖｏとの比較に基づいて判断しているが、これに限定されるものではない。例えば制御部２９、８９はブレーキペダルが踏まれることにより車両用制御回路３１から出力されるブレーキ信号により車両１００２が減速中であるか否かを判断してもよい。この場合、車両１００２が減速中であるか否かを容易に判断できるが、ブレーキペダルが踏まれなければ回生電力を回収できない。したがって、運転者が変速機を操作してローギアにすることによりブレーキペダルを踏むことなく車両１００２を減速した場合には、せっかく発生している回生電力を熱として捨ててしまうことになる。従って、実施の形態１、２の制御部２９、８９は車速ｖと前回車速ｖｏとの比較に基づいて車両１００２が減速中であるか否かを判断することが望ましい。
【０１０２】
また、実施の形態１、２の車両用電源装置１００１、１００３、１００４では、制御部２９、８９は車両１００２の車速ｖと既定速度ｖｋとを比較する。既定速度ｖｋは上記したようにエンジン１５Ａが減速時にフューエルカットを終える速度である。車両用制御回路３１はフューエルカットを行っているときにフューエルカット信号を出力し、フューエルカットを終える時にフューエルカット信号を出力し終える。このフューエルカット信号に基づき、制御部２９、８９は車両用制御回路３１がフューエルカット信号を出力し終えたときに車速ｖが既定速度ｖｋまで下降したと判断してもよい。
【０１０３】
また、実施の形態１、２における車両用電源装置１００１、１００３、１００４では、蓄電部２５の充放電を行うために、制御部２９、８９は放電既定電圧Ｖｆｄや充電既定電圧Ｖｆｃを目標電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御している。その他、放電既定電圧Ｖｆｄと充電既定電圧Ｖｆｃを同じ一定の電圧（例えば１４．５Ｖ）に設定し、制御部２９、８９は発電機１１に出力される発電電圧指令値Ｖｇを変えてもよい。この動作を具体的に以下に説明する。回生電力が発生すると、車両用制御回路３１は発電機１１に対し発電機電圧Ｖａを例えば１５Ｖに上げるように発電電圧指令値Ｖｇを出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は負荷電圧Ｖｆ（または発電機電圧Ｖａ）を１４．５Ｖに下げるように動作するので、発生した回生電力を蓄電部２５に充電できる。逆に、蓄電部２５から回生電力を放電する場合には、車両用制御回路３１は発電電圧指令値Ｖｇを１４．５Ｖから下げて例えば１４Ｖとして発電機１１に出力する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は負荷電圧Ｖｆまたは発電機電圧Ｖａを１４．５Ｖに上げるように動作するので、蓄電部２５に蓄えた回生電力を負荷１９や主電源１３に放電できる。なお、この構成の場合には発電機１１の出力する電圧が可変であることが必要である。
【０１０４】
また、実施の形態１、２において、蓄電部２５には電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他のキャパシタでもよい。また、蓄電部２５はキャパシタ以外に二次電池であってもよいが、二次電池が蓄えている電力を示す充電状態値ＳＯＣは蓄電部電圧Ｖｃに比例しないので、この場合にはキャパシタのように充電状態値ＳＯＣとして蓄電部電圧Ｖｃを用いることができない。蓄電部２５に二次電池を用いる場合には、充放電により二次電池に流れる電流を時間積分した値を充電状態値ＳＯＣとする必要がある。ゆえに、車両用電源装置１００１、１００３、１００４は二次電池からなる蓄電部２５に流れる電流を検知する電流センサをさらに備える。制御部２９、８９は蓄電部２５に流れる電流を時間積分して充電状態値ＳＯＣを求める。なお、蓄電部２５に二次電池を使用する場合には、その二次電池における充電状態値ＳＯＣの上限値ＳＯＣｕと下限値ＳＯＣｋをあらかじめ求めておく必要がある。また、二次電池は充放電が行われても電圧が大きく変化しない場合があるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３を待機状態とするためには、より確実に二次電池の充放電が行われないようにする必要がある。図６に示す車両用電源装置１００４の電流センサ９０でＤＣ／ＤＣコンバータ２３の入出力間に流れる電流を直接検出し、制御部２９、８９はその電流が流れないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御する。
【０１０５】
なお、二次電池はキャパシタに比べ大きい内部抵抗値を有し、かつ急峻に増大する電流を容易には受け入れることは困難である。さらに二次電池は、上記したように構成、制御方法が複雑になるので、急峻に発生する回生電力を十分に回収でき、簡単な構成、制御とすることができるキャパシタを蓄電部２５に用いる方が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明にかかる車両用電源装置は、回生電力の回収効率を維持しつつＤＣ／ＤＣコンバータの電力消費を低減することで高効率化が図れるので、特に回生電力回収機能付き車両用電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１１    発電機
１３    主電源
１９    負荷
２３    ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５    蓄電部
２９    制御部
８９    制御部
【図１】
2012017602.tif 000003
【図２Ａ】
2012017602.tif 000004
【図２Ｂ】
2012017602.tif 000005
【図３】
2012017602.tif 000006
【図４】
2012017602.tif 000007
【図５Ａ】
2012017602.tif 000008
【図５Ｂ】
2012017602.tif 000009
【図６】
2012017602.tif 000010
【図７】
2012017602.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月30日(2011.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと負荷が搭載された車両に用いられる車両用電源装置であって、
前記負荷に電気的に接続されるように構成された発電機と、
前記発電機と電気的に接続された主電源と、
ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記発電機に接続されかつ前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記負荷に接続されるように構成された蓄電部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記発電機が発生する回生電力を前記蓄電部に充電し、
前記充電した回生電力を前記蓄電部から前記主電源と前記負荷とに放電する、
ように動作し、
前記制御部は、
前記蓄電部の充電状態を示す充電状態値が所定の下限値以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、
前記充電状態値が前記下限値より大きくかつ前記車両の減速終了時に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させ、
前記充電状態値が前記所定の下限値以下である場合であっても、前記車両の車速が既定速度以上でありかつ前記エンジンのアクセル開度が既定アクセル開度以下である場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる、
ように動作する、車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記充電状態値が前記下限値より大きく、前記車両が減速中であり、かつ前記車速が前記既定速度未満である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させる、請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記充電状態値が前記所定の下限値以下である場合であっても、前記車両の非減速時に前記車速が前記既定速度以上であり、かつ前記アクセル開度が前記既定アクセル開度以下の状態であれば、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを待機状態で動作させ、前記車両の減速開始時に前記回生電力を前記蓄電部に充電するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力間に電流が流れないように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記待機状態で動作させる、請求項３に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記蓄電部はキャパシタで構成される、請求項１に記載の車両用電源装置。
【国際調査報告】
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