(57)【要約】【課題】回生電力を活用して、車両の燃料消費率を向上させ、かつ、エンジンの再始動時に負荷に電力を供給できるようにする。【解決手段】車両の走行中でかつ発電機１３で発電しないときに、キャパシタ１１の電圧が所定値より大きければ、スイッチ３をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電し、キャパシタ１１の電力を各負荷１４〜１６に供給する。そして、キャパシタ１１の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、スイッチ３をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電し、キャパシタ１１の電力を各負荷１４〜１６に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１負荷と発電機とが並列に接続された直流電源が一端に接続され、供給電圧が下がらないように保護する必要がある第２負荷が他端に接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の他端と前記第２負荷とが第１入出力端子に接続され、前記発電機で発生した回生電力を蓄電する蓄電部が第２入出力端子に接続された双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記スイッチング素子と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御部と、を備えた車両用電源装置において、
前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出部と、
車両の状態と車速を上位装置から受信する通信部と、をさらに備え、
前記制御部は、車両の走行中でかつ前記発電機で発電しないときに、
前記蓄電部の電圧が所定値より大きければ、前記スイッチング素子をオンし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記蓄電部を放電して、前記蓄電部の電力を前記各負荷に供給し、
前記蓄電部の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、前記スイッチング素子をオンし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記蓄電部を放電して、前記蓄電部の電力を前記各負荷に供給する、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、
前記制御部は、車両の走行中でかつ前記発電機で発電しないときに、
前記蓄電部の電圧が所定値まで低下しかつ車速が閾値未満であれば、前記スイッチング素子をオンし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を停止して、前記蓄電部が放電しないようにする、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用電源装置において、
前記制御部は、車両のエンジンを再始動する際に、前記スイッチング素子をオフし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記蓄電部を放電して、前記蓄電部の電力を前記第２負荷に供給する、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用電源装置において、
前記所定値は、車両のエンジンの再始動時に前記第２負荷の駆動に必要な電力を供給可能な前記蓄電部の電圧以上の値である、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用電源装置において、
前記制御部は、前記発電機で回生電力が発生するときに、前記スイッチング素子をオンして、前記回生電力を前記第２負荷に供給し、かつ前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記回生電力で前記蓄電部を充電する、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両用電源装置において、
前記閾値は、その後の車両の減速により前記発電機で発生した回生電力で、エンジンの再始動時に前記第２負荷の駆動に必要な電力を、前記蓄電部に充電することができる車速以上の値である、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の車両用電源装置において、
前記スイッチング素子は、整流器が並列に接続された電界効果トランジスタから成り、
前記整流器は前記直流電源側から前記第２負荷側に電流を流す、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車両用電源装置において、
前記第１負荷には、エンジンを始動するために起動し、起動時に大電流が流れるスタータモータが含まれる、ことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項９】
直流電源と、
前記直流電源に並列に接続された第１負荷および発電機と、
供給電圧が下がらないように保護する必要がある第２負荷と、
前記発電機で発生した回生電力を蓄電する蓄電部と、
前記直流電源と前記蓄電部の電力を前記第１負荷と前記第２負荷にそれぞれ供給する車両用電源装置と、から構成された車両用回生システムであって、
前記車両用電源装置は、
前記直流電源が一端に接続され、前記第２負荷が他端に接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の他端と前記第２負荷とが第１入出力端子に接続され、前記蓄電部が第２入出力端子に接続された双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記スイッチング素子と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御部と、
前記蓄電部の電圧を検出する電圧検出部と、
車両の状態と車速を上位装置から受信する通信部と、を備え、
前記制御部は、車両の走行中でかつ前記発電機で発電しないときに、
前記蓄電部の電圧が所定値より大きければ、前記スイッチング素子をオンし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記蓄電部を放電して、前記蓄電部の電力を前記各負荷に供給し、
前記蓄電部の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、前記スイッチング素子をオンし、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、前記蓄電部を放電して、前記蓄電部の電力を前記各負荷に供給する、ことを特徴とする車両用回生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機で発生した回生電力により蓄電部を充電し、蓄電部や直流電源の電力を負荷に供給する、車両用電源装置と車両用回生システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球の環境保護や燃料消費率（燃費）の向上のため、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有する車両が開発されている。この種の車両には、減速時に発電機で発生した回生電力を蓄電部に蓄電したり、蓄電部の電力やバッテリ（直流電源）の電力を負荷に供給したりする回生システムや電源装置が設けられている。蓄電部は、キャパシタなどから成り、バッテリは、従来型の鉛バッテリから成る。
【０００３】
たとえば、特許文献１の電源装置や、特許文献２の図７に示されている電源装置では、供給電圧が下がらないように保護する必要がある負荷（狭電圧範囲補機）とバッテリとの間の電力経路に、スイッチが設けられている。また、スイッチに対して並列にダイオードが接続されている。スイッチと負荷との間の電力経路には、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して蓄電部が接続されている。バッテリとスイッチとの間の電力経路には、発電機やスタータモータやその他の負荷（補機、広電圧範囲補機）が接続されている。
【０００４】
車両の減速により、発電機で回生電力が発生するときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが回生電力により蓄電部を充電する。燃料を消費する通常発電が発電機で行われないときや、回生電力が発生しないときは、スイッチがオンされて、ＤＣ−ＤＣコンバータが蓄電部を放電する。特許文献１では、ＤＣ−ＤＣコンバータが動作でき、かつバッテリの電圧が瞬時低下する既定期間に亘り蓄電部が負荷を駆動し続けることができる所定電圧まで、蓄電部を放電する。そして、蓄電部の電圧が所定電圧まで低下すると、蓄電部の放電を停止し、エンジンを再始動して、発電機で通常発電して、該発電力を負荷に供給する。
【０００５】
また、車両のアイドリングストップ終了後にエンジンを再始動する際は、スタータモータを起動することで、スタータモータに大電流が流れて、バッテリの電圧が瞬時低下する。そこで、その際、スイッチがオフされて、負荷と蓄電部とがバッテリとスタータモータとから電気的に切り離され、蓄電部の電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータを経由して負荷に供給される。これにより、負荷が蓄電部の電力で安定に駆動し続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５５７９１号公報
【特許文献２】特許第４８３５６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のように、発電機での非発電中に、放電している蓄電部の電圧が所定電圧まで低下したときに、蓄電部の放電を停止し、発電機で発電するために、エンジンを再始動すると、燃料消費率向上の妨げとなる。
【０００８】
また、アイドリングストップ終了後のエンジンの再始動時に、蓄電部の電力が使い切られていると、蓄電部から保護対象の負荷に対して電力を供給できなくなる。
【０００９】
本発明の課題は、回生電力を活用して、車両の燃料消費率を向上させ、かつ、エンジンの再始動時に負荷に電力を供給できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による車両用電源装置は、第１負荷と発電機とが並列に接続された直流電源が一端に接続され、供給電圧が下がらないように保護する必要がある第２負荷が他端に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子の他端と第２負荷とが第１入出力端子に接続され、発電機で発生した回生電力を蓄電する蓄電部が第２入出力端子に接続された双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータと、スイッチング素子とＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御部と、蓄電部の電圧を検出する電圧検出部と、車両の状態と車速を上位装置から受信する通信部とを備える。
【００１１】
また、本発明による車両用回生システムは、直流電源と、直流電源に並列に接続された第１負荷および発電機と、供給電圧が下がらないように保護する必要がある第２負荷と、発電機で発生した回生電力を蓄電する蓄電部と、直流電源と蓄電部の電力を第１負荷と第２負荷にそれぞれ供給する上記車両用電源装置とから構成される。
【００１２】
このような構成において、車両用電源装置の制御部は、車両の走行中でかつ発電機で発電しないときに、蓄電部の電圧が所定値より大きければ、スイッチング素子をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、蓄電部を放電して、蓄電部の電力を各負荷に供給し、蓄電部の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、スイッチング素子をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、蓄電部を放電して、蓄電部の電力を各負荷に供給する。
【００１３】
上記によると、車両の走行中でかつ発電機での非発電時に、放電している蓄電部の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、蓄電部の放電を継続して、蓄電部の電力を各負荷に供給し続ける。このため、回生電力により充電した蓄電部の電力を使い切るまで活用して、車両の燃料消費率を向上させることができる。また、車速が閾値以上あるので、その後の車両の減速により発電機で発生した回生電力で、蓄電部を確実に充電することができる。このため、さらにその後のエンジンの再始動時に、蓄電部を放電して、蓄電部から第２負荷に電力を供給することができる。またこのとき、第１負荷には、直流電源から電力を供給することができる。
【００１４】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、制御部は、車両の走行中でかつ発電機で発電しないときに、蓄電部の電圧が所定値まで低下しかつ車速が閾値未満であれば、スイッチング素子をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を停止して、蓄電部が放電しないようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、制御部は、車両のエンジンを再始動する際に、スイッチング素子をオフし、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、蓄電部を放電して、蓄電部の電力を第２負荷に供給してもよい。
【００１６】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、前記所定値は、エンジンの再始動時に第２負荷の駆動に必要な電力を供給可能な蓄電部の電圧以上の値であってもよい。
【００１７】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、制御部は、発電機で回生電力が発生するときに、スイッチング素子をオンして、回生電力を第２負荷に供給し、かつＤＣ−ＤＣコンバータの駆動を制御して、回生電力で蓄電部を充電してもよい。
【００１８】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、前記閾値は、その後の車両の減速により発電機で発生した回生電力で、エンジンの再始動時に第２負荷の駆動に必要な電力を、蓄電部に充電することができる車速以上の値であってもよい。
【００１９】
また、本発明では、上記車両用電源装置において、スイッチング素子は、整流器が並列に接続された電界効果トランジスタから成り、整流器は直流電源側から第２負荷側に電流を流すようにしてもよい。
【００２０】
さらに、本発明では、上記車両用電源装置において、第１負荷には、エンジンを始動するために起動し、起動時に大電流が流れるスタータモータが含まれてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、回生電力を活用して、車両の燃料消費率を向上させ、かつ、エンジンの再始動時に負荷に電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態による車両用電源装置および車両用回生システムの回路構成を示した図である。
【図２】燃料を消費する通常発電時の図１の回路の動作を示した図である。
【図３】回生電力発生時の図１の回路の動作を示した図である。
【図４】車両の走行中でかつ非発電時の図１の回路の動作を示した図である。
【図５】車両の走行中でかつ非発電時に、キャパシタの電圧が下限値まで低下した場合の、図１の回路の動作を示した図である。
【図６】アイドリングストップ終了後のエンジン再始動時の、図１の回路の動作を示した図である。
【図７】図１の回路と車両の動作を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。
【００２４】
まず、車両用回生システム１００と車両用電源装置１０の回路構成を、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
車両用回生システム１００は、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有した車両に搭載されている。車両用回生システム１００には、車両用電源装置１０、キャパシタ１１、バッテリ１２、発電機１３、大電流負荷１４、負荷１５、被保護負荷１６、および上位ＥＣＵ（電子制御装置）１７が含まれている。
【００２６】
キャパシタ１１は、電気二重層キャパシタから成り、本発明の「蓄電部」の一例である。これ以外に、たとえばリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、またはニッケル水素充電池などから蓄電部を構成してもよい。
【００２７】
バッテリ１２は、従来型の鉛バッテリから成り、本発明の「直流電源」の一例である。これ以外のバッテリや電池などから直流電源を構成してもよい。バッテリ１２には、発電機１３と負荷１４、１５が並列に接続されている。
【００２８】
発電機１３は、図示しない車両のエンジンによって駆動され、電力を発生する。たとえば、車両の加速時、一定走行時、または停止時に、エンジンの駆動力により、発電機１３を駆動して発電を行う。なお、たとえばバッテリ１２の電圧が十分である場合には、発電機１３による発電は行わない。
【００２９】
また、車両の減速時や車両の制動操作時にも、車両は走行を続け、エンジンに燃料が供給されていなくても、エンジンは回転している。そこで、この回転力を利用して、発電機１３を駆動し、発電を行う。この減速時等に発電機１３が発生した電力を、回生電力と呼ぶ。キャパシタ１１は、発電機１３で発生した電力を蓄電する。また、車両の減速時は、エンジンへの燃料供給が停止されている。すなわち、燃料を消費することなく発電が行われるため、車両の燃料消費率が向上する。
【００３０】
大電流負荷１４は、起動時に大電流が流れる電動機などから成る。この大電流負荷１４には、エンジンを始動するためのスタータモータ１４ａが含まれる。他の例として、図示しないパワーステアリング用のモータや電動ブレーキなども、大電流負荷１４に含まれる。
【００３１】
負荷１５は、車両のアイドリングストップ中に使用しなくてもよい電装品などから成る。負荷１５には、たとえば、電熱式シートヒータなどが含まれている。大電流負荷１４と負荷１５は、本発明の「第１負荷」を構成する。
【００３２】
被保護負荷１６は、車両のアイドリングストップ中も電力を供給する必要があり、かつアイドリングストップ終了後のエンジンの再始動時（スタータモータ１４ａの起動時）などに、供給電圧が下がらないように保護する必要がある電装品などから成る。被保護負荷１６には、たとえば、ナビゲーション、オーディオ、エアコン、メータ、トランスミッション、および安全装置などが含まれている。被保護負荷１６は、本発明の「第２負荷」を構成する。
【００３３】
上位ＥＣＵ１７は、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network）により、車両用電源装置１０と接続されている。上位ＥＣＵ１７は、車両用電源装置１０と相互に通信する。また、上位ＥＣＵ１７は、車両の状態や車速を示す情報、ならびに動作指示などを、車両用電源装置１０に対して送信する。上位ＥＣＵ１７は、本発明の「上位装置」を構成する。
【００３４】
車両用電源装置１０は、制御部１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、スイッチ３、ダイオード４、電圧検出部５、および通信部６を備えている。
【００３５】
制御部１は、ＣＰＵとメモリから成り、ＤＣ−ＤＣコンバータ２とスイッチ３の動作を制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、２つの入出力端子Ｔ１、Ｔ２を備え、双方向の昇降圧機能を有している。
【００３６】
スイッチ３は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）から成る。スイッチ３の一端には、バッテリ１２の正極、発電機１３、および負荷１４、１５が接続されている。スイッチ３の他端には、被保護負荷１６およびＤＣ−ＤＣコンバータ２が接続されている。スイッチ３は、本発明の「スイッチング素子」の一例である。
【００３７】
スイッチ３に並列に接続されたダイオード４は、スイッチ３を構成するＦＥＴの寄生ダイオードである。ダイオード４のアノードは、スイッチ３の一端、バッテリ１２の正極、発電機１３、および負荷１４、１５と接続されている。ダイオード４のカソードは、被保護負荷１６およびＤＣ−ＤＣコンバータ２と接続されている。このため、ダイオード４は、バッテリ１２側から被保護負荷１６側に電流を流す。ダイオード４は、本発明の「整流器」の一例である。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２の第１入出力端子Ｔ１は、スイッチ３の他端と被保護負荷１６とに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の第２入出力端子Ｔ２は、キャパシタ１１と接続されている。
【００３９】
電圧検出部５は、キャパシタ１１の電圧を検出する。制御部１は、電圧検出部５の検出値に基づいて、キャパシタ１１の充電量を算出するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を駆動して、キャパシタ１１の充放電を行う。
【００４０】
通信部６は、上位ＥＣＵ１７とＣＡＮにより相互に通信するための回路から成る。制御部１は、上位ＥＣＵ１７から送信された車両の状態や車速を示す情報、ならびに動作指示を、通信部６により受信する。また、制御部１は、キャパシタ１１の状態（充電量など）を、通信部６により上位ＥＣＵ１７に送信する。
【００４１】
次に、車両用回生システム１００と車両用電源装置１０の動作を、図２〜図７を参照しながら説明する。
【００４２】
なお、図２は図７のａ区間の状態を示し、図３は図７のｂ区間およびｅ区間の状態を示し、図４は図７のｃ区間およびｆ区間の状態を示し、図５は図７のｄ区間の状態を示し、図６は図７のｇ区間の状態を示している。
【００４３】
車両の加速時、一定走行時、または停止時に（図７のａ区間）、エンジンの駆動力により発電機１３を駆動して、燃料を消費する通常発電が行なわれた場合、図２に実線の矢印で示すように、発電機１３で発生した電力が負荷１４、１５に供給される。車両用電源装置１０の制御部１は、発電機１３で通常発電が行われることを示す情報（車速情報でもよい）を上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、スイッチ３をオンする。これにより、発電機１３で発生した電力がスイッチ３を通って、被保護負荷１６にも供給される。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は非動作状態にあるので、発電機１３で発生した電力は、キャパシタ１１へは供給されない。
【００４４】
また、その通常発電時に、バッテリ１２の電圧が低下していれば、図２に破線の矢印で示すように、発電機１３で発生した電力がバッテリ１２に供給されて、バッテリ１２が充電される。一方、バッテリ１２の電圧が低下していなければ、バッテリ１２の電力も負荷１４〜１６に供給される（図示省略）。なお、大電流負荷１４は、バッテリ１２や発電機１３などの電力により適宜駆動される。
【００４５】
車両の走行中に、運転手がアクセルペダルを解放したり、ブレーキペダルを踏み込んだりして、車両が減速すると、発電機１３が回生電力を発生する（図７のｂ区間）。この回生電力は、図３に矢印で示すように、発電機１３から負荷１４、１５に供給される。このときバッテリ１２の電圧が低下している場合は、回生電力が発電機１３からバッテリ１２に供給されて、バッテリ１２が充電される（図示省略）。
【００４６】
制御部１は、発電機１３で回生電力が発生することを示す情報（車両が減速することを示す情報でもよい）を上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、スイッチ３をオンするとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を駆動する。これにより、図３に矢印で示すように、回生電力が発電機１３からスイッチ３を通って、被保護負荷１６に供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の第１入出力端子Ｔ１に入力される。そして、制御部１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２で回生電力の電圧をキャパシタ１１に対応する電圧に変換（昇圧または降圧）し、キャパシタ１１に電流を流す。これにより、回生電力によりキャパシタ１１が充電され、図７のｂ区間に示すように、キャパシタ１１の電圧が上昇して行く。
【００４７】
そして、キャパシタ１１が満充電状態になると、キャパシタ１１の電圧が上限値になるので、制御部１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を停止する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からキャパシタ１１に電流が流れなくなる。
【００４８】
車速が極低速度まで低下する前に、車両が加速すると（図７のＰ１点以後）、燃料消費率向上のため、燃料を消費する通常発電が発電機１３で行われず、上位ＥＣＵ１７から車両用電源装置１０に対して放電指示が送信される（図４参照）。
【００４９】
そのような、車両の走行中でかつ発電機１３の非発電時に、制御部１は、放電指示を上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、電圧検出部５により検出されたキャパシタ１１の電圧を確認する。そして、キャパシタ１１の電圧が所定値より大きければ、制御部１は、スイッチ３をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電する。これにより、図４に矢印で示すように、キャパシタ１１の電力が被保護負荷１６に供給されるとともに、キャパシタ１１の電力がスイッチ３を通って、負荷１４、１５に供給される。このため、キャパシタ１１の電圧が低下して行く（図７のｃ区間）。
【００５０】
上記のキャパシタ１１の電圧と比較する所定値は、その後のアイドリングストップの終了に伴うエンジンの再始動時に、被保護負荷１６の駆動に必要な電力を供給可能なキャパシタ１１の電圧以上の値に設定されている。
【００５１】
放電しているキャパシタ１１の電圧が所定値まで低下すると（図７のＰ２点）、制御部１は、上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信した現在の車速を確認する。そして、現在の車速が閾値以上であれば（図７のＰ２’点以降）、制御部１は、スイッチ３のオン状態を継続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電し続ける。これにより、図４に矢印で示すように、キャパシタ１１の電力が各負荷１４〜１６に供給され続ける。
【００５２】
上記の車速と比較する閾値は、その後の車両の減速により発電機１３で発生した回生電力で、エンジンの再始動時に被保護負荷１６の駆動に必要な電力を、キャパシタ１１に充電することができる車速以上の値に設定されている。
【００５３】
一方、キャパシタ１１の電圧が所定値まで低下したときに、車速が閾値未満であれば（図示省略）、制御部１は、スイッチ３のオン状態を継続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を停止して、キャパシタ１１の放電を停止する（図５の状態と同様）。これにより、キャパシタ１１の電力が各負荷１４〜１６に供給されなくなる代わりに、バッテリ１２の電力が各負荷１４〜１６に供給される。また、キャパシタ１１には、その後のエンジンの再始動に備えて、電力が温存される。
【００５４】
図７のｃ区間の放電により、キャパシタ１１の電力が使い切られて、キャパシタ１１の電圧が下限値まで低下すると（図７のＰ３点、ｄ区間）、制御部１は、図５に示すように、スイッチ３のオン状態を継続したまま、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を停止して、キャパシタ１１の放電を停止する。これにより、キャパシタ１１の電力が各負荷１４〜１６に供給されなくなる代わりに、バッテリ１２の電力が各負荷１４〜１６に供給される。
【００５５】
その後、図７のｅ区間に示すように、車両が減速して、発電機１３で回生電力が発生すると、前述の図３に示したように、制御部１は、スイッチ３をオンして、回生電力を被保護負荷１６に供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２に入力する。そして、制御部１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、回生電力によりキャパシタ１１を充電する。
【００５６】
車両が減速して、車速が極低速度まで低下すると（図７のＰ４点）、発電機１３で回生電力が発生しなくなる（図７のｆ区間）。制御部１は、車速が極低速度になったことを示す情報を上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、図４に示すように、スイッチ３をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電する。これにより、キャパシタ１１の電力が各負荷１４〜１６に供給される。
【００５７】
そして、たとえば車速が０（停止状態）になるなど、所定のアイドリングストップ移行条件が成立すると、アイドリングストップが開始される。制御部１は、アイドリングストップが開始されたことを示す情報を上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、スイッチ３のオン状態を継続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２によるキャパシタ１１の放電も継続する。これにより、図４に示すように、キャパシタ１１の電力が負荷１４〜１６に供給され続ける。
【００５８】
車両のアイドリングストップ中に、所定のアイドリングストップ終了条件が成立すると、アイドリングストップが終了する（図７のＰ５点）。アイドリングストップ終了条件としては、たとえば、ブレーキペダルの解放、アクセルペダルの踏み込み、バッテリ１２の電圧の低下、またはキャパシタ１１の電圧の低下（所定値以下）などがある。
【００５９】
制御部１は、図６に示すように、アイドリングストップが終了したことを示す信号を、上位ＥＣＵ１７から通信部６により受信すると、エンジンの再始動に備えて、スイッチ３をオフし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、キャパシタ１１を放電する。これにより、図６に矢印で示すように、キャパシタ１１の電力が被保護負荷１６に供給される（図７のｇ区間）。負荷１４、１５には、バッテリ１２から電力が供給される。
【００６０】
スタータモータ１４ａは、バッテリ１２の電力により起動する。このスタータモータ１４ａの起動時に、スイッチ３がオフされて、バッテリ１２とスタータモータ１４ａに対して、キャパシタ１１と被保護負荷１６とが電気的に切り離されている。このため、バッテリ１２からスタータモータ１４ａに大電流が流れても、キャパシタ１１から被保護負荷１６への供給電圧が低下せず、キャパシタ１１から被保護負荷１６へ電力が安定に供給される。スタータモータ１４ａの起動により、エンジンが再始動して、以後エンジンが動作すると、燃料が消費される。この後は、車両の状態やバッテリ１２とキャパシタ１１の充電量などに応じて、図２〜図６の電力供給状態が繰り返される。
【００６１】
上記実施形態によると、車両の走行中でかつ発電機１３の非発電時に、放電しているキャパシタ１１の電圧が所定値まで低下しても、車速が閾値以上であれば、キャパシタ１１の放電を継続して、キャパシタ１１の電力を各負荷１４〜１６に供給し続ける。このため、回生電力により充電したキャパシタ１１の電力を使い切るまで活用して、車両の燃料消費率を向上させることができる。また、車速が閾値以上あるので、その後の車両の減速により発電機で発生した回生電力で、キャパシタ１１を確実に充電することができる。このため、さらにその後のアイドリングストップの終了に伴うエンジンの再始動時に、キャパシタ１１を放電して、キャパシタ１１から被保護負荷１６に電力を供給することができる。またこのとき、他の負荷１４、１５には、バッテリ１２から電力を供給することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、車両の走行中でかつ発電機１３の非発電時に、キャパシタ１１の電圧が所定値まで低下しかつ車速が閾値未満であれば、スイッチ３をオンし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を停止して、キャパシタ１１が放電しないようにする。このため、車速が遅くて、その後の車両の減速時に、回生電力でキャパシタ１１を十分に充電できない場合に、さらにその後のエンジンの再始動時に備えて、キャパシタ１１の電力を温存することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、キャパシタ１１の電圧と比較する所定値を、エンジンの再始動時に被保護負荷１６の駆動に必要な電力を供給可能なキャパシタ１１の電圧以上の値に設定している。このため、アイドリングストップが終了して、エンジンを再始動する際に、スタータモータ１４ａが起動しても、キャパシタ１１から被保護負荷１６へより確実に電力を供給して、被保護負荷１６を安定に駆動することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、車速と比較する閾値を、その後の車両の減速により発電機１３で発生した回生電力で、エンジンの再始動時に被保護負荷１６の駆動に必要な電力を、キャパシタ１１に充電することができる車速以上の値に設定している。このため、車速が閾値以上の場合に、放電しているキャパシタ１１の電力を使い切っても、その後発電機１３で発生する回生電力でキャパシタ１１を十分に充電することができる。そして、さらにその後のアイドリングストップの終了に伴うエンジンの再始動時に、スタータモータ１４ａが起動しても、キャパシタ１１から被保護負荷１６に電力を安定に供給することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、発電機１３で回生電力が発生するときに、スイッチ３をオンして、回生電力を被保護負荷１６に供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の駆動を制御して、回生電力でキャパシタ１１を充電している。このため、燃料を消費することなく発生する回生電力を有効に活用することができる。
【００６６】
さらに、上記実施形態では、スイッチ３として、ダイオード４が並列に接続されたＦＥＴを用いているので、機械的接点を有する他のスイッチより、信頼性の高いスイッチング動作を行って、電力の供給状態を確実に切り替えることができる。また、バッテリ１２側から被保護負荷１６側に電流を流すように、ダイオード４が接続されているので、修理の際、バッテリ１２が逆向きに接続されても、バッテリ１２からの電流がＤＣ−ＤＣコンバータ２やキャパシタ１１や被保護負荷１６に流れず、これらを保護することができる。
【００６７】
本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、スイッチング素子として、ＦＥＴから成るスイッチ３を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、リレー、トランジスタのような、他のスイッチング素子を用いてもよい。また、ダイオード４のような整流器を、スイッチング素子に並列に接続してもよいし、省略してもよい。
【００６８】
また、以上の実施形態では、アイドリングストップ移行条件として、車速が０になったことを例に挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、車速が極低速度まで低下したことや、キャパシタ１１とバッテリ１２の充電量が所定量以上あることなどを、アイドリングストップ移行条件としてもよい。
【００６９】
さらに、以上の実施形態では、アイドリングストップ機能と減速回生機能とを有した車両用の回生システム１００と電源装置１０に、本発明を適用した例を挙げたが、これに限るものではない。これ以外の、たとえば減速回生機能は有しているがアイドリングストップ機能は有していない車両用の回生システムと電源装置に対しても、本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１    制御部
２    ＤＣ−ＤＣコンバータ
３    スイッチ（スイッチング素子）
４    ダイオード（整流器）
５    電圧検出部
６    通信部
１０  車両用電源装置
１１  キャパシタ（蓄電部）
１２  バッテリ（直流電源）
１３  発電機
１４  大電流負荷（第１負荷）
１４ａ  スタータモータ
１５  負荷（第１負荷）
１６  被保護負荷（第２負荷）
１７  上位ＥＣＵ（上位装置）
１００  車両用回生システム
Ｔ１  第１入出力端子
Ｔ２  第２入出力端子
【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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