(57)【要約】【課題】走行フィーリングの低下を抑制すること。【解決手段】オルタネータ１１は、車両状況に応じて電力を発生する。オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１を介して、蓄電装置１２へ供給され、蓄電装置１２に蓄えられる。また、オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１と電源ラインＬ２を介して蓄電装置１３へ供給され、蓄電装置１３に蓄えられる。制御装置１９は、電流センサ１７，１８の出力信号に基づいて、負荷電流を検出する。また、制御装置１９には、車速信号ＳＰが図示しない車速センサから供給される。制御装置１９は、負荷電流と車速信号ＳＰに基づいて、車速の低下に応じてオルタネータ１１の発電電圧を低くするとともに、負荷電流の増加に応じて発電電圧を車速に応じた電圧よりも低くする。【選択図】図１
2015074348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両状況に応じて電力を発生するオルタネータと、
前記オルタネータからの電力を蓄電する蓄電装置と、
前記オルタネータの発電電圧を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置に接続される負荷装置に対する負荷電流と車速に基づいて、前記車速の低下に応じて前記オルタネータの発電電圧を低くするとともに、前記負荷電流の増加に応じて前記発電電圧を前記車速に応じた電圧よりも低くすること、
を特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記蓄電装置は、
第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置より急速な充放電が可能な第２の蓄電装置とを含み、
前記制御装置は、前記負荷電流に応じて前記オルタネータの発電電圧を変更するときに前記第１の蓄電装置に接続されたスイッチをオフすること、
を特徴とする車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両用電源装置は、オルタネータ（車載発電機），バッテリ等を備えている。エンジンに連動するオルタネータで発電された電力は、バッテリの充電や、車両に搭載された電気負荷の駆動に利用される。近年の車両用電源装置は、例えば減速時に、車輪がエンジンを回転させることでオルタネータによって回生電力を発生させ、この回生電力によってバッテリを充電する（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２０１３−１２８３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、減速中に負荷の状態が変化する場合がある。負荷の状態に応じて負荷に流れる電流量が変化すると、その変化に応じてオルタネータのトルク、つまりエンジントルクが変化する。このようなエンジントルクの変化は車速の変化を招き、走行フィーリングが悪化する場合がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、走行フィーリングの悪化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する車両用電源装置は、車両状況に応じて電力を発生するオルタネータと、前記オルタネータからの電力を蓄電する蓄電装置と、前記オルタネータの発電電圧を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記蓄電装置に接続される電気負荷に対する負荷電流と車速に基づいて、前記車速の低下に応じて前記オルタネータの発電電圧を低くするとともに、前記負荷電流の増加に応じて前記発電電圧を前記車速に応じた電圧よりも低くする。
【０００７】
この構成によれば、車速の低下に応じてオルタネータの発電電圧を低下させる。さらに、負荷電流の増加に応じてオルタネータの発電電圧を制御する。負荷電流の増加は、オルタネータの発電電流の増加を招く。オルタネータの発電電圧を低くことで、発電電流の変化が抑制される。オルタネータの発電電流の変化は、オルタネータのトルク、つまりエンジントルクに影響し、走行フィーリングの悪化を招く。したがって、発電電流の変化を抑制することで、走行フィーリングの悪化が抑制される。
【０００８】
上記の車両用電源装置において、前記蓄電装置は、第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置より急速な充放電が可能な第２の蓄電装置とを含み、前記制御装置は、前記負荷電流に応じて前記オルタネータの発電電圧を変更するときに前記第１の蓄電装置に接続されたスイッチをオフすることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、第１の蓄電装置に対する充放電が低減される。第１の蓄電装置は例えば、鉛蓄電池である。このような第１の蓄電装置に対する充放電を低減することで、第１の蓄電装置の劣化が抑制される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、走行フィーリングの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の車両用電源装置の構成図である。
【図２】車両用電源装置の動作を示す波形図である。
【図３】比較例の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態を説明する。
図１に示すように、車両用電源装置１０は、オルタネータ（ＡＬＴ）１１、蓄電装置１２，１３、スイッチ１４〜１６、電流センサ１７，１８、制御装置１９を備えている。
【００１３】
オルタネータ１１は、図示しないエンジンに連結されている。オルタネータ１１は、車両状況に応じて電力を発生する。例えば、加速時では、エンジンの回転に応じてオルタネータ１１が駆動される。また、減速時では、車輪がエンジンを回転させることでオルタネータ１１が駆動される。
【００１４】
オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１を介して、蓄電装置１２、負荷装置２１、スタータ３１へ供給される。電源ラインＬ１と蓄電装置１２の間にはスイッチ１４が接続されている。蓄電装置１２は、例えば鉛蓄電池などの二次電池である。蓄電装置１２は、スイッチ１４を介して供給される電力を蓄える。
【００１５】
また、オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１と電源ラインＬ２を介して蓄電装置１３、負荷装置２２へ供給される。電源ラインＬ１と電源ラインＬ２の間にはスイッチ１５が接続されている。電源ラインＬ２と蓄電装置１３の間にはスイッチ１６が接続されている。蓄電装置１３は、蓄電装置１２と比べ、充放電が良く、急速な充放電が可能な蓄電装置である。本実施形態の蓄電装置１３は、例えば電気二重層キャパシタなどのキャパシタである。蓄電装置１３は、オルタネータ１１からの電力を蓄える。
【００１６】
オルタネータ１１の発電電力、蓄電装置１２，１３に蓄積された電力は、車両の負荷装置２１，２２に供給される。負荷装置２１は駆動時に大きな電流が流れる負荷装置であり、例えば空調装置のコンプレッサやパワーステアリング装置である。負荷装置２２は、負荷装置２１と比べて駆動時の電流が小さな負荷装置であり、例えばオーディオ装置である。
【００１７】
スイッチ１４〜１６は例えば半導体スイッチ（例えば電界効果トランジスタ：ＦＥＴ）やリレーである。制御装置１９は、車両状況に応じて各スイッチ１４〜１６を開閉制御する。例えば、制御装置１９は、蓄電装置１２，１３における充電量に応じてスイッチ１４，１６を制御する。スイッチ１４，１６をオフすることで、蓄電装置１２，１３に対する過充電を防止する。また、制御装置１９は、エンジンの始動時に、スイッチ１５をオフする。これにより、蓄電装置１２の電力によってスタータ３１を駆動する。
【００１８】
制御装置１９は、電流センサ１７，１８に接続されている。電流センサ１７は、蓄電装置１２に対する電流（充電電流、放電電流）に応じた信号を出力する。同様に、電流センサ１８は、蓄電装置１３に対する電流（充電電流、放電電流）に応じた信号を出力する。制御装置１９は、電流センサ１７，１８の出力信号に基づいて、負荷装置２１，２２に対する電流（負荷電流ＳＨ）を検出する。また、制御装置１９には、車速信号ＳＰが図示しない車速センサから供給される。車速信号ＳＰは、車両の速度に対応している。
【００１９】
制御装置１９は、負荷電流ＳＨと車速信号ＳＰに基づいて、オルタネータ１１を制御する制御電圧ＳＶを出力する。
オルタネータ１１はレギュレータと整流器を含む。レギュレータは、制御電圧ＳＶに応じてフィールドコイルに流れる励磁電流（界磁電流）を制御する。オルタネータ１１は、励磁状態のフィールドコイルが回転することにより、ステータコイルに誘起電力を発生する。そして、この誘起電力を整流器により直流電力に変換して出力する。したがって、制御装置１９は、制御電圧ＳＶにより、オルタネータ１１における発電電圧を制御する。
【００２０】
次に、上記の車両用電源装置の作用を説明する。
オルタネータ１１は、エンジンに連動して発電する。オルタネータ１１において、フィールドコイルの励磁電流は、フィールドコイル（ロータ）とステータコイル（ステータ）の間の回転抵抗、つまりオルタネータ１１のトルクに影響する。励磁電流を大きくすると回転抵抗が増し、トルクが増大する。オルタネータ１１のトルク（回転抵抗）は、エンジンにおける負荷である。したがって、例えば加速時にオルタネータ１１の励磁電流を小さくすることで、エンジンの負荷を軽減する。また、例えば減速時に車輪がエンジンを回転させるため、オルタネータ１１の励磁電流を大きくすることで、燃料消費を少なくして効率のよい発電が可能となる。
【００２１】
また、制御装置１９は、車速信号ＳＰに基づいて、減速時におけるオルタネータ１１の励磁電流を制御する。上記したように、減速時に車輪がエンジンを回転する。そして、オルタネータ１１のトルクは、エンジンの回転における負荷となる。負荷が大きいままであると、エンジンの回転数の変化（例えば、減速比の変更）により車速の急激な変動が発生し、走行フィーリングを悪化させることがある。
【００２２】
このため、図２に示すように、制御装置１９は、車速信号ＳＰに基づいて、車両の走行速度（車速）の低下に応じて発電電圧を低くするように制御電圧ＳＶを生成する。車軸トルクは、トランスミッションの減速比とエンジントルクに基づいて、
車軸トルク＝減速比×エンジントルク
により算出される。減速時におけるエンジントルクはオルタネータ１１におけるトルクに等しい。
【００２３】
制御装置１９は、車軸トルクを一定とするように、発電電圧を制御する。車軸トルクの変化は、走行フィーリングの悪化を招く。例えば、車速信号ＳＰが大きい（高速）ときには減速比が小さい。このため、制御装置１９は、発電電圧を上げてオルタネータ１１のトルクを大きくする。また、車速信号ＳＰが小さい（低速）ときには減速比が大きい。このため、制御装置１９は、発電電圧を下げてオルタネータ１１のトルクを小さくする。制御装置１９は、このように発電電圧を制御することで、走行フィーリングの悪化を抑制する。
【００２４】
さらに、制御装置１９は、負荷電流ＳＨに基づいて、発電電圧を変更する。つまり、制御装置１９は、車速に応じた車速信号ＳＰと、負荷電流ＳＨに応じてオルタネータ１１の発電電圧を制御する。例えば、制御装置１９は、所定のしきい値を記憶する。このしきい値は、負荷電流ＳＨの変化に対するエンジントルクの変化に応じて設定される。例えば、制御装置１９は、所定の単位時間毎に負荷電流ＳＨを検出し、負荷電流ＳＨの変化量を算出する。そして、制御装置１９は、負荷電流ＳＨの変化量がしきい値以上の場合、その負荷電流ＳＨの変化量に応じて、制御電圧ＳＶを変更し、発電電圧を調整する。
【００２５】
例えば、図２に示すように、減速中に負荷電流ＳＨが急激に増加する。このような負荷電流ＳＨの急激な変化は、例えばステアリングの操作に基づいて電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が動作したときに生じる。制御装置１９は、負荷電流ＳＨの増加量に応じて、発電電圧を減少させるように制御電圧ＳＶを生成する。オルタネータ１１のレギュレータは、制御電圧ＳＶに応じて、フィールドコイルの励磁電流を減少させる。これにより、オルタネータ１１における発電電流ＳＣは、急激に変化することなく、車速（車速信号ＳＰ）に応じて減少する。
【００２６】
次に、本実施形態に対する比較例を説明する。この比較例では、車速信号ＳＰのみに基づいて発電電圧を制御する。なお、比較例の説明において、本実施形態と同じ符号を用いる。
【００２７】
図３に示すように、減速中に負荷電流ＳＨが急激に増加する。負荷電流ＳＨの変化は、オルタネータ１１における発電電流の変化とエンジントルクの変化を招く。オルタネータ１１のレギュレータは、安定した出力電流を生成するように、フィールドコイルの励磁電流を制御する。したがって、オルタネータ１１のレギュレータは、負荷電流ＳＨの増加に応じて励磁電流を多くする。励磁電流の増加に応じてステータコイルに生じる誘起電力が増加する。つまり、オルタネータ１１に生じる発電電流ＳＣは、負荷電流ＳＨの変化に応じて変動する。
【００２８】
そして、励磁電流の増加に応じてオルタネータ１１の発電電流励磁電流が変化すると、フィールドコイル（ロータ）とステータコイル（ステータ）の間の回転抵抗が変化する。この回転抵抗は、エンジンにおける負荷であり、車軸トルクにおける急激な変化を生じさせる。これにより、走行フィーリングが悪化する。
【００２９】
上記したように、本実施形態の制御装置１９は、車速信号ＳＰとともに負荷電流ＳＨに応じて、オルタネータ１１に対する発電電圧を制御する。詳しくは、制御装置１９は、車速信号ＳＰに基づいて、車速の減少に応じて発電電圧を減少させる。さらに、制御装置１９は、減速中における負荷電流ＳＨの急激な増加に応じて発電電圧を低くする。これにより、オルタネータ１１における発電電流ＳＣは、車速に応じて変化する。つまり、制御装置１９は、電流ＳＣの急激な変化を抑制する。
【００３０】
オルタネータ１１におけるトルク（オルタネータトルク）は発電電流ＳＣに比例する。そして、エンジントルクは、オルタネータ１１におけるオルタネータトルクに対応する。したがって、本実施形態の制御装置１９は、負荷電流ＳＨの急激な変化に対して、エンジントルクの変動を抑制する。これにより、走行フィーリングの悪化が抑制される。
【００３１】
また、制御装置１９は、負荷電流ＳＨに基づいて、図１に示すスイッチ１４を制御する。例えば、制御装置１９は、負荷電流ＳＨの増加に応じて発電電圧を低くする間、スイッチ１４をオフする。
【００３２】
図１に示すように、スイッチ１４は、電源ラインＬ１と蓄電装置１２の間、つまり負荷装置２１，２２と蓄電装置１２の間に接続されている。したがって、スイッチ１４がオフされると、蓄電装置１２から負荷装置２１，２２に対して電流が流れなくなる。このとき、負荷装置２１，２２に対して、蓄電装置１３に蓄積された電力が供給される。つまり、スイッチ１４をオフすることで、蓄電装置１３の蓄積電力を積極的に負荷装置２１，２２に供給する。
【００３３】
本実施形態において、蓄電装置１２は鉛蓄電池であり、蓄電装置１３はキャパシタ（電気二重層キャパシタ）である。キャパシタである蓄電装置１３は、鉛蓄電池である蓄電装置１２と比べ、急激な充放電に適している。したがって、蓄電装置１３の電力を利用することで、負荷装置２１，２２における急激な負荷電流ＳＨの変化に対応して電力が供給される。
【００３４】
また、鉛蓄電池である蓄電装置１２は、急激な充放電の繰り返しにより劣化しやすい。したがって、負荷電流ＳＨの急激な変化に応じて、負荷装置２１，２２と蓄電装置１２の間のスイッチ１４をオフする。これにより、蓄電装置１２において急激な放電を行わないようにすることで、蓄電装置１２の劣化が抑制される。
【００３５】
以上記述したように、本実施形態は、以下の効果を奏する。
（１）オルタネータ１１は、図示しないエンジンに連結されている。オルタネータ１１は、車両状況に応じて電力を発生する。オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１を介して、蓄電装置１２へ供給され、蓄電装置１２に蓄えられる。また、オルタネータ１１により発生された電力は、電源ラインＬ１と電源ラインＬ２を介して蓄電装置１３へ供給され、蓄電装置１３に蓄えられる。制御装置１９は、電流センサ１７，１８の出力信号に基づいて、負荷電流ＳＨを検出する。また、制御装置１９には、車速信号ＳＰが図示しない車速センサから供給される。制御装置１９は、負荷電流ＳＨと車速信号ＳＰに基づいて、車速の低下に応じてオルタネータ１１の発電電圧を低くするとともに、負荷電流ＳＨの増加に応じて発電電圧を車速に応じた電圧よりも低くする。
【００３６】
この結果、車速の低下に応じてオルタネータ１１の発電電圧を低下させることで、減速時における走行フィーリングの悪化を抑制することができる。そして、減速時における負荷電流ＳＨの上昇に応じて、オルタネータ１１の発電電圧を低下させることでそのオルタネータ１１のトルクの変化、エンジンのトルク変化を抑制することで、走行フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００３７】
（２）蓄電装置１２は例えば鉛蓄電池であり、蓄電装置１３は例えばキャパシタである。制御装置１９は、負荷電流ＳＨに基づいてオルタネータ１１の発電電圧を制御するとき、蓄電装置１２に接続されたスイッチ１４をオフする。蓄電装置１３は蓄電装置１２と比べて急速な充放電が可能である。このため、蓄電装置１３に蓄積した電力を積極的に値用することで、負荷電流ＳＨの変動に対応することができる。また、スイッチ１４をオフすることで蓄電装置１２に対する充放電が低減され、蓄電装置１２の劣化を抑制することができる。
【００３８】
尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・蓄電装置１２をニッケル・カドミウム蓄電池などの二次電池としてもよい。
・蓄電装置１３を例えばリチウムイオンキャパシタなどとしてもよい。また、蓄電装置１３を、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池としてもよい。また、蓄電装置を、二次電池とキャパシタの複合電源としてもよい。
【００３９】
・上記実施形態に対し、スイッチ１４を省略してもよい。また、スイッチ１５，１６を適宜省略してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１１…オルタネータ、１２，１３…蓄電装置、２１，２２…負荷装置、１９…制御装置、１４〜１６…スイッチ、１６，１７…電流センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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