(57)【要約】【課題】発電機が発電した電圧で充電された蓄電器を効率よく放電させることが可能な電源回路、該電源回路を備える電源装置、及び電源回路の制御方法を提供する。【解決手段】オルタネータ１と並列に接続されて充電されるキャパシタ３を放電させる場合、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフし、且つ第２スイッチ２２をオンすることによって、オルタネータ１及びキャパシタ３の接続を並列から直列に切り換える。キャパシタ３を充電させる場合、第２スイッチ２２をオフし、且つ第１スイッチ２１をオンすることによって、オルタネータ１及びキャパシタ３の接続を直列から並列に切り換える。この場合、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のうち、先に第４スイッチ２４のみをオンしてキャパシタ３に定電流回路５を直列に接続し、後に第３スイッチ２３のみをオンする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された発電機が発電した電圧で充電される蓄電器と、前記発電機及び蓄電器の接続を並列又は直列に切り換える切換回路と、該切換回路による接続の切り換えを制御する制御部とを備える電源回路であって、
前記制御部は、前記蓄電器を放電させる場合、前記切換回路による接続の切り換えを並列から直列にするようにしてあること
を特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記制御部は、
前記車両の制動のオン及びオフを検出する制動検出部を有し、
該制動検出部が制動のオフを検出した場合、前記蓄電器を放電させるようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記蓄電器に流れる電流を制限する制限回路と、
前記蓄電器を該蓄電器及び前記制限回路の直列回路に切り換える第２の切換回路とを備え、
前記制御部は、
前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部を有し、
前記第２の切換回路による切り換えを制御するようにしてあり、
前記蓄電器を充電させる場合、前記切換回路による接続の切り換えを直列から並列にすると共に、前記第２の切換回路による切り換えを行い、
前記検出部が検出した電圧が所定電圧より高い場合、前記第２の切換回路による切り換えを行わないようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記車両の制動のオン及びオフを検出する制動検出部を有し、
該制動検出部が制動のオンを検出した場合、前記蓄電器を充電させるようにしてあること
を特徴とする請求項３に記載の電源回路。
【請求項５】
前記制限回路は、定電流回路であることを特徴とする請求項３又は４に記載の電源回路。
【請求項６】
前記蓄電器は、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電源回路。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の電源回路と、
前記発電機及び蓄電器の電圧を変換するコンバータと
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
車両に搭載された発電機が発電した電圧で充電される蓄電器と、前記発電機及び蓄電器の接続を並列又は直列に切り換える第１切換回路と、前記蓄電器に流れる電流を制限する制限回路と、前記蓄電器を該蓄電器及び前記定電流回路の直列回路に切り換える第２切換回路とを備える電源回路で前記第１及び第２切換回路による切り換えを制御する方法であって、
前記蓄電器の電圧を検出する検出部を用意し、
前記蓄電器を放電させる場合、前記第１切換回路による接続の切り換えを並列から直列にし、
前記蓄電器を充電させる場合、前記第１切換回路による接続の切り換えを直列から並列にすると共に前記第２切換回路による切り換えを行い、
前記蓄電器の電圧を検出し、
検出した電圧が所定電圧より高い場合、前記第２切換回路による切り換えを行わないこと
を特徴とする電源回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載の発電機が発電した電圧で充電される蓄電器と、該蓄電器及び発電機の接続を並列又は直列に切り換える切換回路とを備える電源回路、該電源回路を備える電源装置、及び電源回路の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の車両には、減速の際に車両の運動エネルギーを電力に変換することによって発電機に回生電力を発生させ、発生させた回生電力を蓄電器に充電して車載機器に供給する電源装置が搭載されている。
【０００３】
回生電力のように過渡的に発生する大電力の充電には、鉛蓄電池等の二次電池と比較してパワー（出力）密度が格段に高い電気二重層キャパシタが適している。但し、電気二重層キャパシタは、耐電圧が高々３〜４Ｖ程度であり、車載の電源装置に適用するには複数個を直列に接続しなければならず、その分だけ充電容量が小さくなるのが避けられないこともあって、エネルギー密度が高い二次電池と併用されることが多い。
【０００４】
さて、車載の電源装置の中には、スタータ、操舵（パワーステアリング）装置等の高電圧負荷に電力を供給する高圧系統と、カーナビゲーション装置、メータ類、外部接続用負荷等の低電圧負荷に電力を供給する低圧系統とが分離されているものがある。このような電源装置では、高圧系統及び低圧系統の間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータによって、両系統における供給電力の過不足が調整される。
【０００５】
例えば特許文献１及び２には、低圧系統の蓄電器としてのバッテリ（二次電池）の正極側にキャパシタが直列に接続されており、高圧系統に接続されたジェネレータ（発電機）が発電した電圧がバッテリ及びキャパシタの直列回路に印加される電源システムが記載されている。このシステムでは、発電機が発電した電圧がキャパシタのみに印加される場合と比較してキャパシタに印加される電圧が低減されるため、キャパシタを直列に接続する個数が削減されて充電容量の低下が抑制される。
【０００６】
また、車載の電源装置の中には、駆動電圧を同じくする各車載機器に供給する電力を充電する二次電池と、発電機が発電した電力を充電するキャパシタとを備えるものがある。
例えば特許文献３には、ジェネレータ（発電機）が発電した電圧でキャパシタが充電され、充電されたキャパシタの電圧がＤＣ／ＤＣコンバータで降圧されて各車載負荷及びバッテリに印加される電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１３−５００８９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−６８６５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された電源システムでは、キャパシタに充電された電力の多／少に応じて高電圧負荷に供給される電圧が高／低に変化するため、キャパシタの放電に制約を加えざるを得ず、キャパシタに充電された回生電力を有効に放出させることが困難であった。
【０００９】
また、特許文献３に記載された電源装置では、キャパシタに充電された電力が放出されてキャパシタの電圧が低下するのに応じてキャパシタの放電電流が増大する傾向があるため、やはりキャパシタの放電に制約を加えざるを得ず、キャパシタに充電された回生電力を有効に放電させることが困難であった。そして、これらの課題を解消するには、キャパシタの充電容量を増加させる必要があり、回路部品の大型化やコスト増を招くという問題があった。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電機が発電した電圧で充電された蓄電器を効率よく放電させることが可能な電源回路、該電源回路を備える電源装置、及び電源回路の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電源回路は、車両に搭載された発電機が発電した電圧で充電される蓄電器と、前記発電機及び蓄電器の接続を並列又は直列に切り換える切換回路と、該切換回路による接続の切り換えを制御する制御部とを備える電源回路であって、前記制御部は、前記蓄電器を放電させる場合、前記切換回路による接続の切り換えを並列から直列にするようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電源回路は、前記制御部は、前記車両の制動のオン及びオフを検出する制動検出部を有し、該制動検出部が制動のオフを検出した場合、前記蓄電器を放電させるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る電源回路は、前記蓄電器に流れる電流を制限する制限回路と、前記蓄電器を該蓄電器及び前記制限回路の直列回路に切り換える第２の切換回路とを備え、前記制御部は、前記蓄電器の電圧を検出する電圧検出部を有し、前記第２の切換回路による切り換えを制御するようにしてあり、前記蓄電器を充電させる場合、前記切換回路による接続の切り換えを直列から並列にすると共に、前記第２の切換回路による切り換えを行い、前記検出部が検出した電圧が所定電圧より高い場合、前記第２の切換回路による切り換えを行わないようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る電源回路は、前記制御部は、前記車両の制動のオン及びオフを検出する制動検出部を有し、該制動検出部が制動のオンを検出した場合、前記蓄電器を充電させるようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電源回路は、前記制限回路は、定電流回路であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る電源回路は、前記蓄電器は、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る電源装置は、上述の電源回路と、前記発電機及び蓄電器の電圧を変換するコンバータとを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る電源回路の制御方法は、車両に搭載された発電機が発電した電圧で充電される蓄電器と、前記発電機及び蓄電器の接続を並列又は直列に切り換える第１切換回路と、前記蓄電器に流れる電流を制限する制限回路と、前記蓄電器を該蓄電器及び前記定電流回路の直列回路に切り換える第２切換回路とを備える電源回路で前記第１及び第２切換回路による切り換えを制御する方法であって、前記蓄電器の電圧を検出する検出部を用意し、前記蓄電器を放電させる場合、前記第１切換回路による接続の切り換えを並列から直列にし、前記蓄電器を充電させる場合、前記第１切換回路による接続の切り換えを直列から並列にすると共に前記第２切換回路による切り換えを行い、前記蓄電器の電圧を検出し、検出した電圧が所定電圧より高い場合、前記第２切換回路による切り換えを行わないことを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、車載の発電機と並列に接続されて充電される蓄電器を放電させる場合、切換回路によって発電機及び蓄電器の接続を並列から直列に切り換える。
これにより、蓄電器の電圧に発電機の電圧が重ね合わされるため、蓄電器に充電された電力が全て放電した場合であっても、発電機及び蓄電器の直列回路の両端電圧が、発電機が発電した電圧以上となる。
【００２０】
本発明にあっては、蓄電器を充電させる場合、切換回路によって発電機及び蓄電器の接続を直列から並列に切り換えると共に、第２の切換回路によって蓄電器を該蓄電器及び制限回路の直列回路に切り換える。その後、蓄電器の電圧を検出し、検出した電圧が所定電圧より高い場合、蓄電器及び制限回路の直列回路に切り換えていた第２の切換回路による切り換えを行わないようにする。
これにより、発電機と直列に接続されていた蓄電器が発電機と並列に接続されるときに、蓄電器に制限回路が直列接続されるため、蓄電器への充電電流が制限される。その後、制限回路を介して発電機によって充電された蓄電器の電圧が所定電圧より高くなったときに蓄電器が発電機に並列に接続されるため、発電機から蓄電器に直接的に印加される電圧が所定電圧以下に低下することがない。
【００２１】
本発明にあっては、制動のオンを検出した場合、蓄電器を充電させ、制動のオフを検出した場合、蓄電器を放電させる。
これにより、制動中に発電機が発電した回生電力を蓄電池に充電させ、蓄電器に充電された電力を制動後に放電させる。
【００２２】
本発明にあっては、制限回路が定電流回路であるため、発電機によって蓄電器が充電されるときの充電電流が一定になる。
【００２３】
本発明にあっては、蓄電器が電気二重層キャパシタであるため、発電機が発電した電力が蓄電器に効率よく充電される。
【００２４】
本発明にあっては、上述の電源回路の発電機及び蓄電器の並列回路又は直列回路から供給される電圧がコンバータによって変換される。
これにより、発電機及び蓄電器の並列回路又は直列回路からコンバータに対して所定電圧より高い電圧が入力されるため、同じ電力を出力するときのコンバータの入力電流が一定以下に抑えられる。
【００２５】
本発明にあっては、車載の発電機と並列に接続されて充電される蓄電器を放電させる場合、第１切換回路によって発電機及び蓄電器の接続を並列から直列に切り換える。そして、蓄電器を充電させる場合、第１切換回路によって発電機及び蓄電器の接続を直列から並列に切り換えると共に、第２切換回路によって蓄電器を該蓄電器及び制限回路の直列回路に切り換える。その後、蓄電器の電圧を検出し、検出した電圧が所定電圧より高い場合、蓄電器及び制限回路の直列回路に切り換えていた第２切換回路による切り換えを行わないようにする。
これにより、蓄電器を放電させる場合は、蓄電器の電圧に発電機の電圧が重ね合わされるため、蓄電器に充電された電力が全て放電した場合であっても、発電機及び蓄電器の直列回路の両端電圧が、発電機が発電した電圧以上となる。また、蓄電池を充電させる場合は、発電機と直列に接続されていた蓄電器が発電機と並列に接続されるときに、蓄電器に制限回路が直列接続されるため、蓄電器への充電電流が制限される。その後、制限回路を介して発電機によって充電された蓄電器の電圧が所定電圧より高くなったときに蓄電器が発電機に並列に接続されるため、発電機から蓄電器に直接的に印加される電圧が所定電圧以下に低下することがない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、蓄電器に充電され蓄電器の電圧に発電機の電圧が重ね合わされるため、蓄電器に充電された電力が全て放電した場合であっても、発電機及び蓄電器の直列回路の両端電圧が、発電機が発電した電圧以上となる。
従って、発電機が発電した電圧で充電された蓄電器を効率よく放電させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電源装置でキャパシタを充電及び放電させるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電源装置でキャパシタを充電及び放電させるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。図中１はオルタネータ（発電機）であり、オルタネータ１は、エンジンにより駆動されて発電すると共に、車両が制動された場合に回生電力を発生させる。一端が接地電位に接続されたオルタネータ１の他端は、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２夫々の一端に接続されている。
【００２９】
第１スイッチ２１の他端は、電気二重層キャパシタ（以下、単にキャパシタという）３の一端、及びＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端子に接続されている。キャパシタ３の他端は、第２スイッチ２２の他端、一端が接地電位に接続された第３スイッチ２３の他端、及び定電流回路（制限回路）５の入力端子に接続されている。定電流回路５の出力端子は、一端が接地電位に接続された第４スイッチ２４の他端に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力端子は、例えば鉛蓄電池からなるバッテリ（蓄電器）６と、スタータ等を含む車載の負荷７とに接続されている。
【００３０】
なお、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３が切換回路及び第１切換回路に対応し、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４が第２の切換回路及び第２切換回路に対応する。これらのスイッチは、トランジスタ又はＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等の半導体スイッチで構成されるが、これに限定されるものではない。
また、制限回路としての定電流回路５に代えて、抵抗器等の他の素子又は他の回路を用いてもよい。
【００３１】
本発明に係る電源装置は、ＣＰＵ８１を含む制御部８を備え、ＣＰＵ８１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ８２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ８３、及びアナログの電圧をデジタルの電圧値に変換するＡ／Ｄ変換器（電圧検出部）８４と互いにバス接続されている。ＣＰＵ８１には、また、自装置内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート８５、及び車内の各ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）とＣＡＮ（Controller Area Network ）通信を行う通信部（制動検出部）８６がバス接続されている。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器８４は、キャパシタ３の電圧を検出すべくキャパシタ３の両端に接続されている。キャパシタ３の電圧は、キャパシタ３の両端の電圧の差分を算出することによって検出される。
【００３３】
Ｉ／Ｏポート８５は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のオン／オフを制御すべく各スイッチに接続されている。Ｉ／Ｏポート８５は、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に接続されており、ＣＰＵ８１がＤＣ／ＤＣコンバータ４をオン／オフするのに用いられる。
【００３４】
通信部８６は、車内のＣＡＮバス９に接続されており、制動を制御するＥＣＵと通信して制動のオン／オフを検出する。通信部８６は、また、エンジンＥＣＵと通信しており、ＣＰＵ８１がオルタネータ１をオン／オフするのに用いられる。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、定電流制御回路を内蔵しており、オルタネータ１及びキャパシタ３の直列回路から供給される電圧を変換してバッテリ６及び負荷７に印加すると共に、バッテリ６及び負荷７に供給する電流を一定以下に制御する。
【００３６】
定電流回路５は、自身のインピーダンスを変化させることによって、自身に流れる電流を一定にする回路である。定電流回路５の一例としては、例えば、抵抗器の一端がソースに接続された接合型ＦＥＴを含む回路でゲートを該抵抗器の他端に接続したものや、抵抗器の一端がエミッタに接続されたトランジスタを含む回路で該抵抗器の他端とベースとの間にツェナーダイオードを接続したもの等が挙げられる。
【００３７】
上述の構成において、第２スイッチ２２をオフし、且つ第１スイッチ２１及び第３スイッチ２３をオンすることにより、オルタネータ１及びキャパシタ３が並列に接続される。この接続状態から、第３スイッチ２３をオフし、且つ第４スイッチ２４をオンすることにより、キャパシタ３が、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路に切り換わる。
【００３８】
これとは別に、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフし、且つ第２スイッチ２２をオンすることにより、オルタネータ１及びキャパシタが直列に接続され、この直列回路の両端電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端子に印加される。
【００３９】
本実施の形態１では、車両の制動のオンを検出した場合、制御部８がオルタネータ１にキャパシタ３及び定電流回路５の直列回路を接続して、オルタネータ１をオンする。これにより、オルタネータ１が発生した回生電力が定電流回路５を介してキャパシタ３に充電される。その後キャパシタ３の電圧が所定電圧以上となったときに、制御部８がオルタネータ１及びキャパシタ３を並列に接続して、制動のオフを検出するまで充電を継続させる。
【００４０】
その後、車両の制動のオフを検出した場合、制御部８がオルタネータ１にキャパシタ３を直列に接続すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をオンして負荷７に電力を供給する。これにより、オルタネータ１が発電した電圧にキャパシタ３の電圧が重ね合わされてＤＣ／ＤＣコンバータ４に印加されるため、キャパシタ３が完全に放電しない限り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４にはオルタネータ１が発電した電圧より高い電圧が印加される。
【００４１】
以下では、上述した制御部８の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ８２に予め格納されている制御プログラムに従って、制御部８のＣＰＵ８１により実行される。
図２は、本発明の実施の形態１に係る電源装置でキャパシタ３を充電及び放電させるＣＰＵ８１の処理手順を示すフローチャートである。図２の処理は、車両の走行中に随時起動される。起動時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４及びオルタネータ１をオフしてある。
【００４２】
図２の処理が起動された場合、ＣＰＵ８１は、通信部８６によって、例えばＡＢＳ−ＥＣＵ（不図示）が制御する制動のオンを検出したか否かを判定する（Ｓ１０）。制動のオンを検出した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３をオフする（Ｓ１１）と共に、第１スイッチ２１及び第４スイッチ２４をオンする（Ｓ１２）。これにより、オルタネータ１と、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路とが並列に接続される。
【００４３】
次いで、ＣＰＵ８１は、エンジンＥＣＵと通信する通信部８６によってオルタネータ１をオンする（Ｓ１３）ことにより、オルタネータ１に回生電力を発生させる。発生した回生電力は、定電流回路５を介してキャパシタ３に充電される。この場合、定電流回路５がキャパシタ３に流入する充電電流を一定に制限するため、オルタネータ１からキャパシタ３に短絡的な電流が流入することが防止される。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、回生電力によってキャパシタ３を充電中にＤＣ／ＤＣコンバータ４をオンして回生電力の一部をバッテリ６及び負荷７に供給する制御は行わないが、回生電力が十分に発生することが予測される場合は、キャパシタ３を充電中にＤＣ／ＤＣコンバータ４をオンしてもよい。
【００４５】
その後、ＣＰＵ８１は、Ａ／Ｄ変換器８４によってキャパシタ３の電圧（Ｖｃ）を検出し（Ｓ１４）、更に、通信部８６によって制動のオフを検出したか否かを判定する（Ｓ１５）。制動のオフを検出した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、即ち車両の制動が終了した場合、ＣＰＵ８１は、制動のオフに応じた制御を行うために、後述するステップＳ２１に処理を移す。
【００４６】
制動のオフを検出しない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、即ち依然として車両の制動が継続している場合、ＣＰＵ８１は、検出したキャパシタ３の電圧（Ｖｃ）がＶ１（所定電圧）より高いか否かを判定し（Ｓ１６）、Ｖ１より高くない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、定電流回路５による充電電流の制限を継続しつつステップＳ１４からＳ１６までの処理を繰り返すために、ステップＳ１４に処理を移す。
【００４７】
キャパシタ３の電圧（Ｖｃ）がＶ１より高い場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、即ちキャパシタ３が適当に充電された場合、ＣＰＵ８１は、第４スイッチ２４をオフする（Ｓ１７）と共に、第３スイッチ２３をオンする（Ｓ１８）。これにより、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路がキャパシタ３のみの回路に切り戻され、オルタネータ１にキャパシタ３が並列に接続される。この場合、キャパシタ３に印加される電圧はＶ１より高い。
【００４８】
その後、ＣＰＵ８１は、通信部８６によって制動のオフを検出したか否かを判定して（Ｓ１９）、制動のオフを検出するまで待機し（Ｓ１９：ＮＯ）、制動のオフを検出した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）に図２の処理を終了する。
なお、制動のオフを検出するまでの待機中に、キャパシタ３の電圧がオルタネータ１の発電電圧に近い電圧まで上昇した場合、オルタネータ１をオフしてもよい。
【００４９】
さて、ステップＳ１０で、制動のオンを検出しない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ８１は、制動のオフを検出したか否かを判定し（Ｓ２０）、制動のオンもオフも検出しない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、特別な処理を実行せずに図２の処理を終了する。
【００５０】
一方、制動のオフを検出した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフする（Ｓ２１）と共に、第２スイッチ２２をオンする（Ｓ２２）。これにより、オルタネータ１及びキャパシタ３が直列に接続され、オルタネータ１が発電した電圧にキャパシタ３の電圧が重ね合わされる。
【００５１】
次いで、ＣＰＵ８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をオンして（Ｓ２３）、オルタネータ１及びキャパシタ３の直列回路から供給される電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４で変換されるようにする。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端子に印加される電圧が、オルタネータ１のみの場合と比較してキャパシタ３の電圧だけ高くなるため、同じ電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４に入力するときのオルタネータ１の出力電流が低減されてオルタネータ１の負荷が軽くなる。
【００５２】
その後、ＣＰＵ８１は、Ａ／Ｄ変換器８４によってキャパシタ３の電圧（Ｖｃ）を検出し（Ｓ２４）、更に、通信部８６によって制動のオンを検出したか否かを判定する（Ｓ２５）。制動のオンを検出した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、即ち車両の制動が始まった場合、ＣＰＵ８１は、制動のオンに応じた制御を行うために、上述のステップＳ１１に処理を移す。
【００５３】
制動のオンを検出しない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、即ち依然として車両の制動が始まっていない場合、ＣＰＵ８１は、検出したキャパシタ３の電圧（Ｖｃ）がＶ１より低いＶ２以下であるか否かを判定し（Ｓ２６）、Ｖ２以下でない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、キャパシタ１の放電を継続しつつステップＳ２４からＳ２６までの処理を繰り返すために、ステップＳ２４に処理を移す。
【００５４】
キャパシタ３の電圧（Ｖｃ）がＶ２以下の場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、即ちキャパシタ３が適当に放電した場合、ＣＰＵ８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４をオフする（Ｓ２７）と共に、通信部８６によってオルタネータ１をオフする（Ｓ２８）。
【００５５】
なお、Ｖ２の値としてゼロ（Ｖ）を用いる場合（即ち、キャパシタ３に充電された電力を全て放電させる場合）であっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端子にはオルタネータ１が発電した電圧以上の電圧が印加される。
【００５６】
その後、ＣＰＵ８１は、通信部８６によって制動のオンを検出したか否かを判定して（Ｓ２９）、制動のオンを検出するまで待機し（Ｓ２９：ＮＯ）、制動のオンを検出した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）に図２の処理を終了する。
【００５７】
以上のように本実施の形態１によれば、オルタネータ１と並列に接続されて充電されるキャパシタ３を放電させる場合、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４をオフし、且つ第２スイッチ２２をオンすることによって、オルタネータ１及びキャパシタ３の接続を並列から直列に切り換える。
これにより、キャパシタ３の電圧にオルタネータ１の電圧が重ね合わされるため、キャパシタ３に充電された電力が全て放電した場合であっても、オルタネータ１及びキャパシタ３の直列回路の両端電圧が、オルタネータ１が発電した電圧以上となる。
従って、オルタネータ１が発電した電圧で充電されたキャパシタ３を効率よく放電させることが可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態１によれば、キャパシタ３を充電させる場合、第２スイッチ２２をオフし、且つ第１スイッチ２１をオンすることによって、オルタネータ１及びキャパシタ３の接続を直列から並列に切り換えると共に、第３スイッチ２３をオンせずに第４スイッチ２４をオンすることによって、キャパシタ３をキャパシタ３及び定電流回路５の直列回路に切り換える。その後、キャパシタ３の電圧（Ｖｃ）を検出し、検出した電圧（Ｖｃ）が所定電圧（Ｖ１）より高い場合、第４スイッチ２４をオフし、且つ第３スイッチ２３をオンすることによって、キャパシタ３をキャパシタ３及び定電流回路５の直列回路に切り換えないようにする（即ち、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路を、切り換え前のキャパシタ３のみの回路に戻す）。
従って、オルタネータ１と直列に接続されていたキャパシタ３がオルタネータ１と並列に接続されるときに、キャパシタ３に定電流回路５が直列接続されるため、キャパシタ３への充電電流を制限することが可能となる。
そして、定電流回路５を介してオルタネータ１によって充電されたキャパシタ３の電圧がＶ１（所定電圧）より高くなったときにキャパシタ３がオルタネータ１に並列に接続されるため、オルタネータ１からキャパシタ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ４に直接的に印加される電圧をＶ１（所定電圧）より高くすることが可能となる。
【００５９】
更に、本実施の形態１によれば、制動のオンを検出した場合、キャパシタ３を充電させ、制動のオフを検出した場合、キャパシタ３を放電させる。
従って、制動中にオルタネータ１が発電した回生電力をキャパシタ３に充電させ、キャパシタ３に充電された電力を制動後に放電させることが可能となる。
【００６０】
更に、本実施の形態１によれば、制限回路が定電流回路５であるため、オルタネータ１によってキャパシタ３が充電されるときの充電電流を一定にすることが可能となる。
【００６１】
更に、本実施の形態１によれば、キャパシタ３が電気二重層キャパシタであるため、オルタネータ１が発電した電力をキャパシタ３に効率よく充電させることが可能となる。
【００６２】
更に、本実施の形態１によれば、オルタネータ１及びキャパシタ３の並列回路又は直列回路から供給される電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４によって変換される。
従って、オルタネータ１及びキャパシタ３の並列回路又は直列回路からＤＣ／ＤＣコンバータ４に対してＶ１（所定電圧）より高い電圧が入力されるため、同じ電力を出力するときのコンバータの入力電流を一定以下に抑えることが可能となる。
【００６３】
なお、実施の形態１にあっては、制動のオンを検出した場合、オルタネータ１及びキャパシタ３を並列に接続してキャパシタ３を充電させるときに、定電流回路５をキャパシタ３と直列に接続したが、定電流回路５における電力損失が無視できない場合は、定電流回路５を用いないようにすることが可能である。
【００６４】
例えば、オルタネータ１に内蔵されている不図示のレギュレータが電流制限機能を有する場合（即ち、オルタネータ１が定電流源として動作する場合）、キャパシタ３を充電させるときに、オルタネータ１及びキャパシタ３を直接的に並列に接続すればよい。
【００６５】
この場合、図１のブロック図では、定電流回路５及び第４スイッチ２４を削除することとなる。また、図２のフローチャートでは、ステップＳ１１で第２スイッチ２２をオフし、ステップＳ１２で第１スイッチ２１及び第３スイッチ２３をオンし、ステップＳ１４からＳ１８までを削除し、更に、ステップＳ２１で第１スイッチ２１及び第３スイッチ２３をオフすることとなる。
【００６６】
（実施の形態２）
実施の形態１が、キャパシタ３の他端及び接地電位の間に定電流回路５が接続される形態であるのに対し、実施の形態２は、オルタネータ１の他端（出力端子）及びキャパシタ３の一端の間に定電流回路５が接続される形態である。定電流回路５は、定電流源のようにソース回路又はシンク回路の区別がないため、直列回路における接続部位を変更することが可能である。
図３は、本発明の実施の形態２に係る電源装置の構成例を示すブロック図である。図３については、図１との違いを中心に説明する。
【００６７】
第１スイッチ２１の他端は、一端がキャパシタ３の一端に接続された第５スイッチ２５の他端、及び定電流回路５の入力端子に接続されている。定電流回路５の出力端子は、第５スイッチ２５の一端、及びキャパシタ３の一端に接続されている。キャパシタ３の他端は、第２スイッチ２２の他端、及び一端が接地電位に接続された第３スイッチ２３の他端に接続されている。Ｉ／Ｏポート８５は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第５スイッチ２５のオン／オフを制御すべく各スイッチに接続されている。
【００６８】
なお、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及び第３スイッチ２３が切換回路及び第１切換回路に対応し、第５スイッチ２５が第２の切換回路及び第２切換回路に対応する。
【００６９】
上述の構成において、第２スイッチ２２をオフし、且つ第１スイッチ２１、第５スイッチ２５及び第３スイッチ２３をオンすることにより、オルタネータ１及びキャパシタ３が並列に接続される。この接続状態から、第５スイッチ２５をオフすることにより、キャパシタ３が、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路に切り換わる。
【００７０】
これとは別に、第１スイッチ２１、第３スイッチ２３をオフし、且つ第２スイッチ２２及び第５スイッチ２５をオンすることにより、オルタネータ１及びキャパシタが直列に接続され、この直列回路の両端電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端子に印加される。
【００７１】
以下、フローチャートを用いて説明する。
図４は、本発明の実施の形態２に係る電源装置でキャパシタ３を充電及び放電させるＣＰＵ８１の処理手順を示すフローチャートである。図２の処理は、車両の走行中に随時起動される。
【００７２】
実施の形態１では、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４のオン／オフを制御するのに対して、本実施の形態２では、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３及び第５スイッチ２５のオン／オフを制御する。このため、図２と図４とでは、これらのスイッチのオン／オフを制御するステップの処理内容に違いがある。
【００７３】
具体的には、図４に示すステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３８，Ｓ４１，Ｓ４２は、実施の形態１の図２に示すステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８，Ｓ２１，Ｓ２２と処理内容が異なっている。また、図４では、図２のステップＳ１７に対応するステップが削除されている。その他のステップの処理内容は、そのステップの番号から２０を減じた番号を有する図２のステップの処理内容と同一である。
【００７４】
図４の処理が起動され、制動のオンを検出したか否かを判定し（Ｓ３０）、制動のオンを検出した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、第２スイッチ２２及び第５スイッチ２５をオフする（Ｓ３１）と共に、第１スイッチ２１及び第３スイッチ２３をオンする（Ｓ３２）。これにより、オルタネータ１と、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路とが並列に接続される。
【００７５】
その後、いくつかのステップの処理を経た後、検出したキャパシタ３の電圧（Ｖｃ）がＶ１（所定電圧）より高いか否かを判定し（Ｓ３６）、Ｖ１より高い場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、即ちキャパシタ３が適当に充電された場合、ＣＰＵ８１は、第５スイッチ２５をオンする（Ｓ３８）。これにより、キャパシタ３及び定電流回路５の直列回路がキャパシタ３のみの回路に切り戻され、オルタネータ１にキャパシタ３が並列に接続される。この場合、キャパシタ３に印加される電圧はＶ１より高くなる。
【００７６】
一方、制動のオフを検出した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、第１スイッチ２１及び第３スイッチ２３をオフする（Ｓ４１）と共に、第２スイッチ２２及び第５スイッチ２５をオンする（Ｓ４２）。これにより、オルタネータ１及びキャパシタ３が直列に接続され、オルタネータ１が発電した電圧にキャパシタ３の電圧が重ね合わされる。
【００７７】
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その説明を省略する。
【００７８】
以上のように本実施の形態２によれば、実施の形態１と全く同様の効果を奏することが可能となる。
【００７９】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  オルタネータ
２１，２２，２３，２４，２５  第１，第２，第３，第４，第５スイッチ
３  キャパシタ
４  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５  定電流回路
６  バッテリ
７  負荷
８  制御部
８１  ＣＰＵ
８２  ＲＯＭ
８４  Ａ／Ｄ変換器
８６  通信部
【図１】
2015071371.tif 000003
【図２】
2015071371.tif 000004
【図３】
2015071371.tif 000005
【図４】
2015071371.tif 000006