(57)【要約】【課題】電動式過給機および他の車載電機器への安定した電力供給を確保できる車両用電力制御システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用電力制御システム（Ｔ）は、回転電機付きの過給機（１５）と、回転電機用の第１蓄電源（１２）と、回転電機以外の車載電機器（２１）と、この車載電機器用の第２蓄電源（２２）と、車載電機器側の主発電機（２３）と、回転電機側の第１電力ライン（Ｌ１）と、車載電機器側の第２電力ライン（Ｌ２）と、第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受を制御する電力制御装置（３１、３２）とを備え、前記電力制御装置は、第１蓄電量および／または発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受手段を備えることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気圧を高める過給機と、
少なくとも低速回転域で該過給機を駆動または助勢する電動機として機能する回転電機と、
該回転電機への電力供給源となる第１蓄電源と、
該回転電機以外の車載電機器と、
該車載電機器への電力供給源となる第２蓄電源と、
主に該車載電機器または該第２蓄電源へ電力を供給する主発電機と、
該回転電機と該第１蓄電源との間に設けられる第１電力ラインと、
該車載電機器と該第２蓄電源または該主発電機との間に設けられる第２電力ラインと、
該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を制御する電力制御装置とを備える車両用電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、
前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出手段と、
少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出手段と、
該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受手段と、
を備えることを特徴とする車両用電力制御システム。
【請求項２】
前記電力授受手段は、前記回転電機が発電機状態にあり前記第１蓄電量が所定値未満のとき、前記第１電力ラインから前記第２電力ラインへの電力授受を禁止する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項３】
前記電力授受手段は、前記回転電機が発電機状態にあり前記第１蓄電量が所定値を超えるとき、前記第１電力ラインから前記第２電力ラインへの電力授受を許容する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項４】
前記電力授受手段は、前記回転電機が電動機状態にあるとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を禁止する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項５】
前記電力授受手段は、前記回転電機が電動機状態にあるときであって、前記発電余裕が所定値を超えるとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項６】
前記電力授受手段は、さらに、前記第１蓄電量が少なくとも所定値未満であるとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項５に記載の車両用電力制御システム。
【請求項７】
前記電力授受手段は、前記回転電機が電動機状態にあり、前記発電余裕が所定値未満であると共に特定条件が成立するとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項８】
前記電力制御装置は、さらに、前記第１蓄電源と前記第１電力ラインとの間を断続できるスイッチを備え、
前記電力授受手段は、前記特定条件が成立すると共に前記第１蓄電量が所定値未満であるとき、該スイッチをＯＦＦする請求項７に記載のの車両用電力制御システム。
【請求項９】
前記電力制御装置は、さらに、前記回転電機が電動機状態にあるとき、前記第２電力ラインから少なくとも１つの前記車載電機器への電力供給を停止させて前記発電余裕を増加させる車載電機器停止手段を備える請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１０】
前記電力授受手段は、前記回転電機が電動機状態にないときであって、前記発電余裕が所定値を超えるとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１１】
前記電力授受手段は、さらに、前記第１蓄電量が少なくとも所定値未満であるとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項１０に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１２】
前記電力授受手段は、前記発電余裕が所定値未満であるとき、前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間の電力授受を禁止する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１３】
前記電力制御装置は、さらに、前記内燃機関の未運転状態のときに該内燃機関の始動を察知し予測する予測手段を備え、
前記電力授受手段は、該内燃機関の始動が予測されたとき、前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を許容する請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１４】
前記電力制御装置は、さらに、前記第２蓄電源の第２蓄電量を検出する第２蓄電量検出手段を備え、
前記電力授受手段は、該第２蓄電量が所定値未満のとき、前記予測手段によって前記内燃機関の始動が予測されたときであっても前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を禁止する請求項１３に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１５】
前記電力授受手段は、前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間の異なる印加電圧を相互に変換する電圧変換手段と、
該電圧変換手段の作動・非作動および入力・出力を切替える切替手段と、
該切替手段の切替えによる前記第２電力ラインと前記第１電力ラインとの間の電力授受の有無または方向性を判定する電力授受判定手段と、を備える請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１６】
前記主発電機は、前記内燃機関によって駆動されるものであり、
前記発電余裕検出手段は、該主発電機の許容発電量を、該主発電機が発電可能な最大発電量である定格発電量と該主発電機に許容される該内燃機関の吸収トルクとに基づいて算出する許容発電量算出手段を備える請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１７】
前記第１蓄電源は、キャパシタである請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１８】
前記過給機は、前記内燃機関の排気圧を駆動源とするターボチャージャであり、
前記回転電機は、少なくとも高速回転域で該排気圧によって駆動される発電機となる請求項１に記載の車両用電力制御システム。
【請求項１９】
内燃機関の吸気圧を高める過給機と、
少なくとも低速回転域で該過給機を駆動または助勢する電動機として機能する回転電機と、
該回転電機への電力供給源となる第１蓄電源と、
該回転電機以外の車載電機器と、
該車載電機器への電力供給源となる第２蓄電源と、
主に該車載電機器または該第２蓄電源へ電力を供給する主発電機と、
該回転電機と該第１蓄電源との間に設けられる第１電力ラインと、
該車載電機器と該第２蓄電源または該主発電機との間に設けられる第２電力ラインと、
該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を制御する電力制御装置とを備える車両用電力制御システムにおいて、
前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出手段と、
少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出手段と、
該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受手段と、
を備えることを特徴とする車両用電力制御システムの電力制御装置。
【請求項２０】
内燃機関の吸気圧を高める過給機と、
少なくとも低速回転域で該過給機を駆動または助勢する電動機として機能する回転電機と、
該回転電機への電力供給源となる第１蓄電源と、
該回転電機以外の車載電機器と、
該車載電機器への電力供給源となる第２蓄電源と、
主に該車載電機器または該第２蓄電源へ電力を供給する主発電機と、
該回転電機と該第１蓄電源との間に設けられる第１電力ラインと、
該車載電機器と該第２蓄電源または該主発電機との間に設けられる第２電力ラインと、
該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を制御する電力制御装置とを備える車両用電力制御システムにおいて、
前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出ステップと、
少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出ステップと、
該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受ステップと、
を備えることを特徴とする車両用電力制御システムの電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動駆動される過給機付き内燃機関を搭載した車両に利用される電力制御システムと、それに利用される電力制御装置および電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、適宜、「エンジン」という。）のトルクおよび出力を向上させる方法として、排気量の増大が有効であるが、排気量の増大は内燃機関の大型化および重量増加を招き、最近の小型軽量化の要請に反する。そこで、排気量を変えることなく内燃機関のトルク等を増大させるために、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等を問わず、過給機が取付けられることが多い。このような過給機として、従来、内燃機関の排気圧によって駆動されるターボチャージャ、内燃機関の動力によって駆動されるルーツ型スーパーチャージャやリショルムコンプレッサ等が使用されてきた。
【０００３】
しかし、ターボチャージャの場合、その低速回転域における過給圧上昇が鈍く、タイムラグの発生は避けられない。一方、スーパーチャージャ等は、内燃機関によって低速回転域から駆動されるため、タイムラグの発生は避け得る。しかし、これらは内燃機関から駆動力を吸収するため、その分、内燃機関の有効出力が低減し、燃費の悪化等を招く。
【０００４】
そこで、過給機の駆動の一部または全部を電動とした電動式過給機が下記特許文献１〜３で提案されている。
特に、特許文献２、３では、ターボチャージャのタービンシャフトに電動機−発電機（ＭＧ）として機能する回転電機を取付けたものを開示している。このターボチャージャの場合、低速回転域では、その回転電機を電動機（モータ）として機能させて、ターボチャージャの過給動作を助勢してタイムラグの解消を図っている。一方、高速回転域では、その回転電機を発電機（ジェネレータ）として機能させて、エンジンの排気エネルギーを電気エネルギーに変換し回収（回生）している。
【０００５】
さらに、特許文献３には、上記回転電機用の第１バッテリとその他の車載電機器用の第２バッテリの両方を備え、回転電機を電動機として機能させるときは第１バッテリからのみ回転電機へ電力を供給し、回転電機を発電機として機能させるときは回転電機から第１バッテリおよび第２バッテリの両方に電力を供給するターボチャージャの制御装置が開示されている。これにより、回転電機を電動機として機能させるときは、車載電機器用の第２バッテリからの電力持出しを無くして、上記車載電機器への供給電力が不足する事態を回避している。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭５７−７３３２８号公報
【特許文献２】
特開昭６２−４８９３１号公報
【特許文献３】
特開平１−２５７７２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献３の場合、前記回転電機が発電機として機能するとき、前記両バッテリの蓄電量等に関わりなく、両バッテリへ同時に電力を供給している。このため、回転電機用のバッテリへの充電が遅れ、回転電機が頻繁に駆動する際、そのバッテリの蓄電量が不足して、その回転電機へ電力が十分に供給されなくなり得る。
【０００８】
一方、車載電機器の第２バッテリや発電機（主発電機）の状態に拘らず、それらから過給機の回転電機や上記第１バッテリへ電力を供給すると、車載電機器への十分な電力供給が図れなくなる。またこの場合、第２バッテリは、充放電が頻繁に繰返されて、バッテリ上りや寿命低下を生じ易くなる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、電動式過給機とそれ以外の車載電機器への安定した電力供給を確保して、両機器の適切な作動を可能とする車両用電力制御システムを提供することを目的とする。また、それに好適な電力制御装置および電力制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、過給機の回転電機用バッテリの蓄電量や車載電機器用の発電機による発電余裕を検出して、それらに応じて両者間で適切に電力授受を行うことを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
（車両用電力制御システム：請求項１）
すなわち、本発明の車両用電力制御システムは、内燃機関の吸気圧を高める過給機と、少なくとも低速回転域で該過給機を駆動または助勢する電動機として機能する回転電機と、該回転電機への電力供給源となる第１蓄電源と、該回転電機以外の車載電機器と、該車載電機器への電力供給源となる第２蓄電源と、主に該車載電機器または該第２蓄電源へ電力を供給する主発電機と、該回転電機と該第１蓄電源との間に設けられる第１電力ラインと、該車載電機器と該第２蓄電源または該主発電機との間に設けられる第２電力ラインと、該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を制御する電力制御装置とを備える車両用電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出手段と、少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出手段と、該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
（車両用電力制御システムの電力制御装置：請求項１９）
本発明は、上記システムに限らず、その電力制御装置としても把握できる。
すなわち、本発明は、上記車両用電力制御システムにおいて、
前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出手段と、少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出手段と、該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受手段と、を備えることを特徴とする車両用電力制御システムの電力制御装置と把握しても良い。
【００１３】
（車両用電力制御システムの電力制御方法：請求項２０）
本発明は、さらに、上記システムや電力制御装置に限らず、その電力制御方法としても把握できる。
すなわち、本発明は、上記車両用電力制御システムにおいて、
前記第１蓄電源の第１蓄電量を検出する第１蓄電量検出ステップと、少なくとも前記車載電機器の消費電力量と前記主発電機の許容発電量とに基づいて求まる該主発電機の発電余裕を検出する発電余裕検出ステップと、該第１蓄電量および／または該発電余裕に基づく所定条件が成立するときに該第１電力ラインと該第２電力ラインとの間の電力授受を行う電力授受ステップと、を備えることを特徴とする車両用電力制御システムの電力制御方法と把握しても良い。
【００１４】
本発明によると、上記いずれの場合でも、過給機を駆動または助勢する回転電機側の第１電力ラインと他の車載電機器側の第２電力ラインとの間の電力授受が、回転電機への主な電力供給源となる第１蓄電源の蓄電量および／または第２電力ライへの主な電力供給源となる主発電機の発電余裕に基づいて管理される。これにより、第１蓄電源の充電が迅速になされる。そして、その蓄電量不足に伴って回転電機や過給機が適時に作動せず、必要な過給圧が得られない、という事態が抑止される。
【００１５】
また、第１電力ラインと第２電力ライン間の電力授受を適切に行うことで、第２電力ライン側で生じる一時的な電力不足やそれに伴う車載電機器の不安定動作が回避可能となる。第１電力ラインと第２電力ライン間の電力授受を、どのような所定条件が成立したときに行うか、また、第１電力ラインと第２電力ライン間の電力授受の方向性やタイミング等は、車両やその用途毎に適宜設定されることである。これらの詳細については後述する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下では本発明の車両用電力制御システムについて主に説明するが、その電力制御装置および電力制御方法についても適宜該当するものであることを断っておく。
【００１７】
（１）車両、内燃機関、過給機および回転電機
本発明でいう車両は、内燃機関を搭載する限り、自動車、産業車両、農機、二輪車等を問わない。また、この車両は、駆動源として内燃機関のみならず電動機を搭載するいわゆるハイブリッド車であっても良い。その内燃機関も、過給機を搭載している限り、その形式を問わない。例えば、レシプロエンジンでもディーゼルエンジンでもロータリエンジン等でも良い。過給機も、その駆動源の一部または全部として回転電機を備える限り形式を問わない。例えば、ターボチャージャでも、スーパーチャージャでも、リショルムコンプレッサ等でも良い。
【００１８】
過給機がターボチャージャの場合、通常、内燃機関の排気がタービンホイールに導入されて、タービンシャフトを介してコンプレッサホイールが回転する。このコンプレッサホイールは吸気通路に設けられており、その高速回転によって吸気が過給され、内燃機関の出力が高められる。この場合、上記回転電機は、少なくとも低速回転域で電動機として機能し、コンプレッサホイールの回転を助勢してタイムラグを低減させるものであると好ましい。本発明では、このように回転電機が電動機として機能するときを、「回転電機が電動機状態にある」と呼んでいる。一方、高速回転域では、通常、回転電機が逆に内燃機関の排気によって駆動され得る。そして回転電機が、少なくともその高速回転域で発電機として機能することで、内燃機関の排気エネルギーを電気エネルギーとして回収すること、つまりエネルギーを回生することが可能となる。本発明では、このように回転電機が発電機として機能するときを「回転電機が発電機状態にある」と呼んでいる。
【００１９】
過給機が前述したスーパーチャージャやリショルムコンプレッサ等であって回転電機のみを駆動源としている場合、エネルギーの回生は難しい。もっとも、スーパーチャージャ等の主な駆動源を内燃機関として、上記回転電機をその補助としている場合は、回転電機によるエネルギー回生が可能となり得る。例えば、内燃機関が高速回転状態から低速回転状態に移行した場合や車両がいわゆるエンジンブレーキ状態にあるとき、内燃機関の出力軸と連動する過給機に設けられた回転電機が強制回転させられる場合である。
【００２０】
回転電機は、過給機を少なくとも助勢できるものである限り、その種類や形式を問わない。従って、直流、交流も問わないし、界磁を形成する磁石の有無、整流ブラシの有無、誘導機、同期機等も問わない。例えば、ＤＣブラシレスモータ、インダクションモータ、ＤＣモータ等がある。
【００２１】
（２）電力授受の所定条件
第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受のパターンや制御方法は、成立する所定条件に応じて種々考えられる。電力授受手段によってなされる電力授受の一例を以下に示す。
【００２２】
回転電機が発電機状態にあり第１蓄電量が所定値未満のとき、第１電力ラインから第２電力ラインへの電力授受が電力授受手段によって禁止されると好適である（請求項２）。
【００２３】
内燃機関の運転状況に応じて回転電機が迅速に電動機として機能し、素早く過給機を助勢等できるように、第１蓄電源は十分な蓄電量を備えていることが好ましい。そこで、その第１蓄電量が所定値未満のときは、第１電力ラインから第２電力ラインへの電力授受を禁止して、第１電力ラインから第２電力ラインへ電流が流れるのを防止する。これにより、回転電機が発電機として発電した電力（回生した電気エネルギー）が優先的に第１電力ラインへ供給され、第１蓄電源が迅速に充電され、第１蓄電源の蓄電量が所定値以上に維持され易くなる。
【００２４】
勿論、回転電機が発電機状態にある場合であっても、第１蓄電量が所定値を超えるときは、第１電力ラインから第２電力ラインへの電力授受を許容しても良い（請求項３）。
【００２５】
第１蓄電源に十分な蓄電量があってその充電の必要性が低いときは、第１電力ラインから第２電力ラインへ電力授受を許容する。これにより、回転電機の発電した電力が第２電力ライン側へも供給されて、回転電機で得られた回生エネルギーが一層有効利用される。また、この第１電力ラインから第２電力ラインへの電力供給により、主発電機の負担が軽減されて、車両の省燃費化等が図られる。
【００２６】
一方、回転電機が電動機状態にあるときは、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を禁止すると好適である（請求項４）。
【００２７】
回転電機が電動機として大電力を消費する場合、第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受が許容されていると、第２電力ラインから第１電力ラインへ電流が流れ込み、第２電力ライン側にあるその他の車載電機器の動作に影響を及し得る。そこで、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を禁止することで、そのような事態が回避される。また、第１蓄電量が十分であれば（所定値を超えていれば）、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を禁止しても、車載電機器のみならず過給機の作動も確保される。
【００２８】
一方、回転電機が電動機状態にあるときであっても、第２電力ライン側に第１電力ライン側へ電力を供給する余裕が十分にあるときは、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容しても良い。例えば、発電余裕が所定値を超える場合である（請求項５）。特に、このような電力授受は、発電余裕が所定値を超えるときであって、第１蓄電量が少なくとも所定値未満であるときに有効である（請求項６）。このように第２電力ライン側の余裕分を第１電力ライン側へ回すことで、第２蓄電源の蓄電量低下や第２電力ラインの電圧降下等を招くことなく、回転電機を正常に作動させて過給機による内燃機関の出力向上を図れる。
【００２９】
もっとも、上記条件が整わない場合であっても、車両の運行状況に応じて急加速が必要となる場合がある。このような場合は、第２電力ラインの方から積極的に回転電機へ電力を供給するのが好ましい。そこで、前記電力授受手段は、回転電機が電動機状態にあり、発電余裕が所定値未満であると共に特定条件が成立するとき、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容すると好適である（請求項７）。
【００３０】
このとき、単に第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容すると、第１蓄電源の蓄電量が少ない場合、第２電力ラインから供給された電力はその第１蓄電源へも流れ込むこととなり、回転電機を迅速に稼働させることができない。そこで、前記電力制御装置が、さらに、第１蓄電源と第１電力ラインとの間を断続できるスイッチを備え、前記電力授受手段が、前記特定条件が成立すると共に第１蓄電量が所定値未満であるとき、このスイッチをＯＦＦするようにすればより好適である（請求項８）。
これにより、第２電力ラインからの電力が回転電機へほとんど流れ込み、回転電機が的確に電動機状態となり得る。
【００３１】
ところで、上記特定条件とは、例えば、危険回避等のために車両を急加速しなければならないような場合である。具体的には、高速道路への合流や追越し等の場合である。このような特定条件の成否は、例えば、エンジンの回転数、アクセルペダルの開度等に基づいて判定し得る（特定条件判定手段）。
【００３２】
また、回転電機が電動機状態にあるとき、第２電力ラインから少なくとも１つの車載電機器への電力供給を停止させて発電余裕を増加させる車載電機器停止手段を備えると好適である（請求項９）。
【００３３】
車載電機器停止手段によって一時的にしろ、車載電機器への電力供給を停止することで、第２電力ライン側に余剰電力が生れる。この余剰電力を第１電力ライン側へ供給することで、第２電力ライン側の電圧降下等を招くことなく、回転電機を電動機として的確に作動させることができる。この場合、主発電機での吸収トルクを少なくともあまり増加さることなく、発電余裕を高めることが可能となるので、内燃機関の省燃費化等も有効となる。このような一時的に停止させ得る車載電機器は、消費電力が大きく、ヒータ等の一時的に停止させても問題ないものが好ましい。
【００３４】
いずれにしても第２電力ラインから第１電力ラインへの電力供給が可能となることで、第１蓄電源の小型化等を図りつつも、回転電機による過給機会を増加させることができ、内燃機関のトルク向上をより多く体感できるようにもなる。
【００３５】
さらに、回転電機が電動機状態にないときであっても、発電余裕が所定値を超えるとき、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容しても良い（請求項１０）。ここで、「電動機状態にないとき」とは、言換えるなら、回転電機が発電機状態にあるか回転電機が停止しているときである。この場合、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容することで、第１蓄電源の第１蓄電量を十分に確保することが短時間で可能となる。そして、回転電機が次に電動機状態となったときに、回転電機が迅速に電動機として作動して、素早く過給機を助勢等できるようになる。
【００３６】
なお、この場合の電力授受は、第１蓄電量の多少に関わらず行える。もっとも、このような電力授受が特に有効なのは、第１蓄電量が不十分なとき（所定値未満のとき）である。すなわち、第１蓄電量が少なくとも所定値未満であるときに、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容すれば一層有効である（請求項１１）。
【００３７】
ところで、回転電機の状態に拘らず、発電余裕が所定値未満であるときは、第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受を禁止するのが好適である（請求項１２）。
発電余裕が所定値未満であるときに第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受を許容すると、不適当な電力授受がなされて、第２蓄電量の不足を招いたり、車載電機器や過給機の適切な作動が確保されないからである。例えば、回転電機が電動機状態にあり第１蓄電量が不十分な場合、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容すると、第２電力ラインから第１電力ラインへ電流が流れ込み、車載電機器への電力供給量が不足してしまう。一方、回転電機が発電機状態にあり第１蓄電量が不十分なときに、第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受を許容されていると、回転電機で回生された電力が第１蓄電源へ優先的に充電されず、第１蓄電量が安定的に維持されなくなる。そして、回転電機への電力供給が不足して、過給機の助勢等が迅速かつ安定になされなくなる。
【００３８】
これまでは、内燃機関が運転中のときを主に想定して説明してきた。しかし、内燃機関を始動させた直後から過給機の回転電機による助勢等が適切に行われることが望まれるところ、内燃機関の始動前の段階から、第１蓄電源には十分な蓄電量を確保しておくのが好ましい。そこで、本発明の電力制御装置は、例えば、内燃機関の未運転状態のときに内燃機関の始動を察知し予測する予測手段を備え、電力授受手段は、内燃機関の始動が予測されたとき、第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を許容するとさらに良い（請求項１３）。
【００３９】
これにより、内燃機関の始動前に第２電力ラインから第１電力ラインへ電力が供給されて、第１蓄電源は回転電機が電動機として作動するのに十分な蓄電量を内燃機関の始動当初から確保できる。また、このような第２電力ラインから第１電力ラインを介した第１蓄電源への充電は、通常、内燃機関の始動前に１回なされるだけであるため、第２蓄電源の蓄電量等に及す影響も少ない。もっとも、電力制御装置が、第２蓄電源の第２蓄電量を検出する第２蓄電量検出手段を備え、この第２蓄電量が所定値未満のときは、前記予測手段によって前記内燃機関の始動が予測されたときであっても前記第２電力ラインから前記第１電力ラインへの電力授受を禁止すれば一層好ましい（請求項１４）。第２蓄電源の蓄電量が十分ではなく、内燃機関の始動等に影響が出るような場合にまで、上記電力授受を行うのは好ましくないからである。仮にこのとき、内燃機関の始動直後に過給機による過給が不十分となっても、車両の運行自体には問題を生じない。
【００４０】
なお、前記予測手段による内燃機関の始動察知は、例えば、車両のドアロックの解除、ドアの開閉、運転者の乗込み等によって可能となる。また、内燃機関の始動前に第１蓄電源への充電が必要となる場合として、第１蓄電源の蓄電量が不足したまま車両を停止させたり、長時間の駐車によって自然放電したような場合が考えられる。逆に、第１蓄電源の蓄電量が十分にあってさらなる充電が不要ない場合であれば、内燃機関の始動が予測されても、上記第２電力ラインから第１電力ラインへの電力授受を行う必要はない。
【００４１】
（３）電力授受手段の構成
電力授受手段は、第１蓄電量や発電余裕に基づいて所定条件が成立するときに第１電力ラインと第２電力ラインとの間の電力授受を行うものである。この電力授受は、例えば、必要に応じて第１電力ラインと第２電力ラインとの断続、電力移動方向の切替、電圧変換等によってなされる。具体的には、電力授受手段は、第１電力ラインと第２電力ラインとの間の異なる印加電圧を相互に変換する電圧変換手段と、電圧変換手段の作動・非作動および入力・出力を切替える切替手段と、切替手段の切替えによる第２電力ラインと第１電力ラインとの間の電力授受の有無または方向性を判定する電力授受判定手段とを備えていると好適である（請求項１５）。
【００４２】
電圧変換手段は、第１蓄電源の端子電圧と第２蓄電源の端子電圧等が異なる場合に、一方の電圧を他方の電圧に変換するものであり、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等からなる。切替手段は、例えば、スイッチング素子等からなる。そして、電力授受判定手段は、前述した所定条件の成否によって電力授受の有無または方向性を判定するものである。その判定結果によって、電圧変換手段や切替手段が作動させられる。
【００４３】
（４）その他
主発電機として、例えば、自動車の内燃機関によって駆動されるオルタネータ等がある。このような主発電機を使用する場合、主発電機の許容発電量を、主発電機が発電可能な最大発電量である定格発電量と主発電機に許容される内燃機関の吸収トルクとに基づいて算出する許容発電量算出手段を、本発明の発電余裕検出手段が備えると好適である（請求項１６）。
【００４４】
発電余裕は、主発電機の許容発電量と第２電力ラインからの消費電力量とから求まる。主発電機の許容発電量は、主発電機の定格発電量のみによって決るものではなく、主発電機に許容される内燃機関の吸収トルクの影響を受ける。何故なら、いくら定格発電量内であったとしても、主発電機の発電量の増加に伴って、内燃機関から吸収されるトルクも増大するため、むやみに主発電機の発電量を増加せることはできないからである。さもないと、過給による内燃機関のトルク向上分がその吸収トルクによって相殺され兼ねない。従って、主発電機の吸収トルクも考慮しつつ、その許容発電量を算出するのが好ましい。なお、主発電機による十分なトルク吸収が許容される場合は、主発電機の許容発電量は定格発電量となる。
【００４５】
本発明では第１蓄電源の種類を特に問わないが、その小型化、軽量化、耐久性等を図る上で、第１蓄電源はキャパシタであると好適である。また、第１蓄電源がキャパシタであれば、その蓄電量（残容量）の検出を端子電圧の検出によって簡易に行える。キャパシタには、例えば、電気二重層コンデンサなどがある。ちなみに、第２蓄電源の種類も特に問わないが、自動車の場合であれば鉛蓄電池等のバッテリが一般的に使用される。
【００４６】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
本発明に係る一実施例である車両用電力制御システムＴの全体を示すブロック図を図１に示す。
この車両用電力制御システムＴは、図示していないが、過給機付きのガソリンレシプロエンジン（以下、単に「エンジン」という。）を搭載した自動車に適用されるものである。そして、回転電機１１を伴うターボチャージャ１５（過給機）と、回転電機１１に電力を供給するキャパシタ１２（第１蓄電源）と、車載電機器２１と、車載電機器２１へ電力を供給する鉛蓄電池からなるバッテリ２２（第２蓄電源）と、ターボチャージャ１５側の第１電力ラインＬ１と、車載電機器２１側の第２電力ラインＬ２と、第１電力ラインＬ１と第２電力ラインＬ２との間での電力授受を制御するコントローラ３１およびＤＣ−ＤＣコンバータ３２（電力制御装置、電力授受手段）とから主に構成される。
【００４７】
ターボチャージャ１５は、エンジンの排気によって駆動されるタービンホイール１５１と、そのエンジンへの吸気を過給するコンプレッサホイール１５３と、タービンホイール１５１およびコンプレッサホイール１５３を両端に配設してタービンホイール１５１からコンプレッサホイール１５３へ回転力を伝達するシャフト１５２と、三相ＤＣブラシレスモータからなる回転電機１１と、これらを囲繞するハウジング１５４とから主になる。
【００４８】
回転電機１１は、シャフト１５２と一体的に回転して界磁を形成する内磁型のロータ１１１と、その周囲に配設された３つのコイルによって電機子を形成するステータ１１２とからなる。回転電機１１は、ステータ１１２の電機子を励磁したときは電動機（モータ）として機能してロータ１１１を回転させる。一方、ロータ１１１がシャフト１５２を介してタービンホイール１５１によって駆動されるときは、ステータ１１２のコイルに三相交流が発生して回転電機１１は発電機として機能する。よって、本実施例の回転電機１１はいわゆる電動発電機（ＭＧ）である。
【００４９】
この回転電機１１は、回転センサ１３１と、電流センサ１３２および検出回路１３３から得られた各検出信号に基づき、ドライバ１３によって駆動される。回転電機１１が電動機として機能するとき、ドライバ１３への電力供給はキャパシタ１２に接続された第１電力ラインＬ１を介してなされる。逆に、回転電機１１が発電機として機能するときは、そのドライバ１３から第１電力ラインＬ１を介してキャパシタ１２へ電力供給がなされる。ちなみに、回転電機１１が発電機状態にあるとき、ドライバ１３は第１電力ラインＬ１が一定電圧（例えば３０Ｖ）になるように直流出力する。また、キャパシタ１２は電気二重層コンデンサからなり、回転電機１１を駆動させるための電荷（電気エネルギー）を一時的に蓄えている。なお、このキャパシタ１２の直前には、第１電力ラインＬ１との断続を車両の運転状況に応じて切替えできるスイッチ１２１が設けられている。
【００５０】
主発電機２３は、オルタネータ２３１とレクチファイア２３２およびレギュレータ２３３とからなる。オルタネータ２３１は、エンジンのクランク軸（図示せず）にベルトを介して機械的に接続されて駆動される。その出力はレクチファイア２３２で直流電力に変換され、レギュレータ２３３を介して車載電機器２１側の第２電力ラインＬ２に電力を供給している。また、このレギュレータ２３３は内部に通信回路および制御回路を有しており、外部（コントローラ３１等）からの指令によって出力電圧の制御やオルタネータ２３１の発電量の制限を行う。
【００５１】
車載電機器２１には、ヘッドライド２１１、シートヒータ２１２等の各種機器が含まれる。これらの車載電機器２１には、バッテリ２２および主発電機２３が接続された第２電力ラインＬ２から電力が供給される。
第１電力ラインＬ１と第２電力ラインＬ２との間にはＤＣ−ＤＣコンバータ３２が配設されており、両電力ライン間の電力の移動は、このＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介することで双方向に行えるようになっている。
【００５２】
このＤＣ−ＤＣコンバータ３２はコントローラ３１によって制御される。この際、コントローラ３１は、車載電機器２１の消費電力量、主発電機２３の発電量、バッテリ２２の蓄電量（第２蓄電量）を、それぞれ電流センサ２４１、２４２、２４３からの検出信号に基づいて把握している。また、コントローラ３１は、通信ラインを介して、ドライバ１３、主発電機２３のレギュレータ２３３とも接続されており、相互間で各制御に必要な種々のデータ等をやりとりしている。これにより、コントローラ３１は回転電機１１や主発電機２３の稼働状況を監視している。このようにコントローラ３１は、関連部位からの種々の情報を得てＤＣ−ＤＣコンバータ３２等を制御している。また、コントローラ３１は、車載電機器２１とも通信ライン（図示せず）で接続されており、車載電機器２１の稼動状況の情報を得たりして、コントローラ３１より一部の所定の負荷の作動を停止させたりもする（車載電機器停止手段）。
【００５３】
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の具体的な構成について、図２を用いて説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、一般的なチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換手段）であり、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を開閉操作することにより、端子Ａ、端子Ｂ間の電力移動を双方向に行うことができる（切替手段）。これらのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、制御部３２１（電力授受判定手段）からの信号によってＯＮ／ＯＦＦされる。そして、制御端子３２２に入力されるコントローラ３１からの制御信号によって、端子Ａまたは端子Ｂの電圧を所定の電圧に保持するように動作する。
【００５４】
トランジスタＴｒ３は逆流阻止用スイッチであって、コントローラ３１からの制御信号によってＤＣ−ＤＣコンバータ３２がＯＦＦ（非動作状態）になったとき、ＯＦＦされる。また、端子Ａから端子Ｂ方向への電力変換動作が行われているとき以外に点Ｂ１の電位が端子Ａの電位より低くなったときに、トランジスタＴｒ３はＯＦＦされる。これにより、端子Ｂから端子Ａへ電流が流入するのが防止される。なお、制御部３２１は、シャント抵抗３２３によりＡ端に流れる電流を監視して、定格以上の電流が流れないように、入出力電力を飽和させるよう制御している。
【００５５】
次に、コントローラ３１の制御内容を、図３〜図１１に示したフローチャートに基づいて説明する。
先ず、図３に示したフローチャートに基づいて全体的な流れを説明する。
ステップ（以降単に「Ｓ」と略記する。）２００で初期充電処理のサブルーチン（内容は後述する。）を行う。車両用電力制御システムＴを搭載した自動車が長期駐車状態にあり、キャパシタ１２に回転電機１１の駆動に十分なエネルギーが蓄えられていない可能性があるからである。
この初期充電処理の終了後、Ｓ２０１で電気負荷制御のサブルーチン（内容は後述する。）を実行する。
【００５６】
Ｓ２０２で、回転電機１１のドライバ１３から送られてきたデータに基づいて、回転電機１１が駆動中かどうかを判断する。そして、駆動中のときはＳ２０３の駆動時電力制御のサブルーチンに進み、それ以外（発電中あるいは停止中）のときは、Ｓ２０４の発電時電力制御のサブルーチンに進む。なお、ここでいう駆動中とは、回転電機１１が電動機状態にあり、ターボチャージャ１５を駆動中にあることを意味する。
【００５７】
（初期充電処理のサブルーチン）
初期充電処理のサブルーチンに関するフローチャートを図４に示した。
Ｓ８０１でドアロックが解除されたかどうかを判断する。解除が検出されないときは待機状態を継続する。ドアロックの解除が検知されたときは、Ｓ８０２で運転席のドアが閉じた状態から開いた状態に変化したかどうかを判断する。この変化がないときは、Ｓ８０８で、ドアロックの解除から所定時間経過するまで待機状態を継続する。ドアの開閉が検出されないまま所定時間経過すると、Ｓ８０１へもどる。Ｓ８０１、Ｓ８０２およびＳ８０８が本発明でいう予測手段に相当する。
【００５８】
一方、ドアの開閉が検出されたときは、Ｓ８０３〜Ｓ８０５でキャパシタの蓄電量が回転電機１１の駆動に十分な所定値以下か、バッテリ２２の電圧がエンジンの始動に十分な所定値以上か、スタータ（図示せず）が駆動していないかを判断する。それらが同時に成立すると、Ｓ８０６でＤＣ−ＤＣコンバータ３２を介してキャパシタ１２に初期充電を行う。Ｓ８０３、Ｓ８０４またはＳ８０５のいずれかが成立しないときは、初期充電を終了してサブルーチンを抜ける。
【００５９】
この初期充電を行うことにより、車両の始動前に、キャパシタ１２へ回転電機１１の駆動に必要なエネルギーをあらかじめ蓄えておくことができるので、走行開始後すぐにでも、回転電機１１による吸気アシスト（過給）効果を得ることができる。
【００６０】
（電気負荷制御処理のサブルーチン）
電気負荷制御処理のサブルーチンに関するフローチャートを図５に示した。
Ｓ９００で、回転電機１１が駆動中かどうかを判断する。回転電機１１が駆動中のときは、Ｓ９０１で車載電機器２１の内で予め定められた所定の電機器が稼動しているかをチェックする。ここでいう所定の電機器とは、リアウインドのデフォッガや、シートヒータ等電力供給を一時中止しても短時間ではその影響が現れず、かつ大電力を消費する電機器である。所定の電機器が稼動しているときは、Ｓ９０２へ進み、それらの電機器を一時停止する。稼動していないときは処理を終了する。また、Ｓ９００で駆動中と判断されないときはＳ９０３で一時停止処理を終了して、停止させてた電機器を再び作動させる。なお、上記Ｓ９００〜Ｓ９０２が本発明でいう車載電機器停止手段に相当する。
【００６１】
本処理を行うことで、回転電機１１の駆動中、短時間作動を停止させても影響が現れない大電力負荷の電力分が削減されて、その分が一時的に余剰電力となる。この結果、キャパシタ１２の蓄電量が回転電機１１の駆動に十分でないときなどに、第２電力ラインＬ２から第１電力ラインＬ１へより多くの電力を回すことができる。その結果、ターボチャージャの作動できる機会がさらに多くできる。また、キャパシタ１２の蓄電量が十分にあったとしても、上記処理を行うことで、回転電機１１の駆動中は、停止させた車載電機器２１の消費電力分が減少する。このため、オルタネータ２３１によるエンジンのトルク吸収が小さくなり、ターボチャージャ１５によって得られたエンジントルクの増加分が一層有効に利用される。
【００６２】
（駆動時電力制御処理のサブルーチン）
駆動時電力制御処理のサブルーチンに関するフローチャートを図６に示した。Ｓ３０１でキャパシタ１２の蓄電量が所定値以上であるかどうかを判断する。ここでいう所定値とは、回転電機１１が次回駆動するのに必要な電力量のことであり、環境条件、走行条件等によって変化させても良い。なお、キャパシタ１２の蓄電量は第１電力ラインＬ１の電圧から判断される。
【００６３】
Ｓ３０１で蓄電量が所定値以上のとき、Ｓ３０２でレギュレータ２３３の設定電圧を平常値（車載電機器２１の駆動およびバッテリ２２の容量の維持に必要な電圧であり、例えば１３．５Ｖである）にセットする。そして、Ｓ３０３でＤＣ−ＤＣコンバータ３２をＯＦＦ（非動作状態）にする。これにより、第２電力ラインＬ２と第１電力ラインＬ１とが電気的に切り離されて、第２電力ラインＬ２から第１電力ラインＬ１への電力移動が禁止される。その結果、回転電機１１で大電力が消費されても、第２電力ラインＬ２で電圧降下が生じることはない。
【００６４】
一方、Ｓ３０１でキャパシタ１２の蓄電量が所定値未満であるときは、Ｓ３１０でオルタネータ２３１の余裕度（以下、単に「オルタ余裕度」という。）を算出する。このオルタ余裕度（発電余裕）の算出方法については後述する。Ｓ３１１で、Ｓ３１０で算出したオルタ余裕度が所定値以下かを判断する。ここでいう所定値とは、回転電機１１が正常に駆動するのに最低限必要な電力値を指す。そのオルタ余裕度が所定値以上のとき、Ｓ３１２で、レギュレータ２３３の設定電圧を通常値よりも高く設定する。具体的には、車載電機器２１の駆動に影響を及ぼさない所定値（例えば１３．７Ｖ）に設定する。但し、Ｓ３１３で、レギュレータ２３３に対してオルタネータ２３１の発電量が後述のＷｃｏｎｓ＋Ｗｍａｒｇｉｎ以上とならないように制限する。
【００６５】
Ｓ３１４で、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の端子Ａの電圧が、バッテリ２２の解放端電圧（例えば１２．８Ｖ）よりも高く、かつレギュレータ２３３の設定電圧よりも低く、かつ車載電機器２１の駆動に影響を及ぼさない所定の電圧（例えば、１３．５Ｖ）になるように、端子Ａの電圧を監視しながらフィードバック制御を行うことで、オルタネータ２３１の発電余裕分を回転電機１１側の第１電力ラインＬ１へ供給する。
【００６６】
一方、Ｓ３１１で前記オルタ余裕度が所定値より小さいときはＳ３１５に進み、バッテリ２２の放電許可フラッグｆｂａｔｏｕｔがＯＮであるかを判断する。ＯＮのとき、Ｓ３１６で、オルタネータ２３１による発電量を過給機によるトルク上昇分を阻害しない範囲に制限する。
【００６７】
Ｓ３１７で、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の端子Ａの電圧が、車載電機器２１の機能を最低限確保する上で必要となる電圧以下とならないように、端子Ａの電圧を監視しながらフィードバック制御を行う。そして、第２電力ラインＬ２から第１電力ラインＬ１へ電力を供給する。この際、図１に示したように、キャパシタ１２の入口に設けたスイッチ１２１をＯＦＦする（このスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御については後述する）。これにより、第２電力ラインＬ２から第１電力ラインＬ１へ電流が流れ込むのが回避され、回転電機１１への電力供給が有効かつ迅速になされる。
【００６８】
（スイッチ１２１のＯＮ／ＯＦＦ制御処理のサブルーチン）
上記スイッチ１２１のＯＮ／ＯＦＦ制御は、回転電機１１の稼働状態の他、キャパシタ１２の蓄電量に基づいて行うとより好ましい。キャパシタ１２の蓄電量が十分であれば、スイッチ１２１を必ずしもＯＦＦにする必要はないからである。このスイッチ１２１のＯＮ／ＯＦＦ制御の一例を、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
Ｓ１１０１で、ｆｂａｔｏｕｔがＯＮかを判断する。ｆｂａｔｏｕｔがＯＮのとき、Ｓ１１０２で、キャパシタ１２の蓄電量が所定値より少ないかを判断すると共にＳ１１０３で、回転電機１１が駆動中かを判断する。両条件が成立するときは、前述したように、Ｓ１１０４でスイッチ１２１をＯＦＦとする。一方、Ｓ１１０１〜Ｓ１１０３のいずれか１つでも成立しないときはスイッチ１２１をＯＮのまま維持する。
【００７０】
（放電許可フラッグｆｂａｔｏｕｔの算出処理のサブルーチン）
バッテリ２２の放電許可フラッグｆｂａｔｏｕｔの算出方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１００１で、エンジン回転数が所定値以上であるか判断する。ここで、所定値とは、オルタ余裕度が小さい場合にまで回転電機１１による過給が必要となる回転数である。エンジン回転数が所定値以下なら、Ｓ１００２で、アクセル開度が所定値以上であるかを判断する。ここで所定値とは急加速を要求されていると判断できるアクセル開度である。さらにＳ１００３で、バッテリ２２の蓄電量が所定値以上であるかを判断する。ここで所定値とは、バッテリ２２が車載電機器２１の作動を確保しつつ回転電機１１へ電力供給が可能と判断できる蓄電量である。なお、このバッテリ２２の蓄電量（第２蓄電量）は、前述したように、電流センサ２４３によって検出される（第２蓄電量検出手段）。
【００７１】
ところで、オルタ余裕度が小さいにも拘らず、第２電力ラインＬ２から第１電力ラインＬ１へ電力を供給して、回転電機１１による過給機の駆動が必要となる場合とは、例えば、自動車を高速運転していて、緊急回避するために自動車を加速させたいような場合である。より具体的には、高速道路への合流等で一時的な急加速が必要となる場合である。もっとも、このような場合は、自動車の運行全体から観れば極僅かな期間であるため、バッテリ２２から多かれ少なかれ電力が持出されたとしても、車載電機器２１やバッテリ２２に悪影響が及ぶことはほとんどない。
【００７２】
（オルタ余裕度算出処理のサブルーチン）
オルタ余裕度算出処理のサブルーチンに関するフローチャートを図９に示した。
Ｓ６０１で、第２電力ラインＬ２の電圧とレギュレータ２３３から取得したオルタネータ２３１の設定電圧との差が所定値より大きいか否かを判断する。その差が所定値以下のとき、Ｓ６０１に進み、オルタネータ２３１の出力が飽和しているか、オルタネータ２３１の故障による電圧低下とみなして、オルタ余裕度（Ｗｍａｒｇｉｎ）を０とする。Ｓ６０１で前記電圧差が所定値より大きいときは、Ｓ６０２に進み、オルタ余裕度を算出する（許容発電量算出手段）。具体的には、このオルタ余裕度は次のようにして算出される。この概要を図１０にブロック図で示した。
【００７３】
先ず、車載電機器２１の消費電力Ｗｃｏｎｓ、トルクによる発電電力制限値Ｗｔｒｑ、オルタネータ２３１のオルタ最大発電電力Ｗａｌｔ、補正電力Ｗｒｅｖを求める。
ＷｃｏｎＳは、電流センサ２４１によって検出された車載電機器２１の消費電流値ＩｃｏｎＳと第２電力ラインＬ２の電圧Ｖ１とから、ＷｃｏｎＳ  ＝  ＩｃｏｎＳ  ×  Ｖ１により求められる。
【００７４】
Ｗｔｒｑは、エンジンからオルタネータ２３１の入力軸へ許される吸収トルクの上限値であるトルク制限値Ｔｒｑ＿ｌｉｍｉｔ、オルタネータ２３１の回転数Ｎａｌｔ、第２電力ラインＬ２の電圧Ｖ１、オルタネータ２３１の温度Ｔａｌｔに基づいたマップ等から定められる。
Ｔｒｑ＿ｌｉｍｉｔは、車両の走行状態に応じて定り、車両の加速性能等の走行フィーリングの損なわない範囲で、エンジンからオルタネータ２３１へ取り出しを許容される最大吸収トルクである。このＴｒｑ＿ｌｉｍｉｔは、エンジンの制御装置（ＥＣＵ）から与えられる。具体的にいえば、例えば、車両の加速時、エンジントルクの多くを車両の駆動力に向け、オルタネータ２３１に吸収されるトルクは小さくして加速性を向上させるべきである。従ってこのとき、トルク余裕は小さくなり、Ｔｒｑ＿ｌｉｍｉｔも小さくなる。逆に、車両が定速速走行しているようなとき、トルク余裕が大きいため、Ｔｒｑ＿ｌｉｍｉｔも大きくなる。
【００７５】
Ｗａｌｔ＿ｍａｘは、オルタネータ２３１が発電しうる最大発電量を表しており、オルタネータ２３１の回転数Ｎａｌｔ、第２電力ラインＬ２の電圧Ｖ１、オルタネータ２３１の温度Ｔａｌｔにより求められる。
Ｗｒｅｖは、オルタネータ２３１およびレギュレータ２３３の遅れと、車載電機器２１の消費電力の短期的な変動を吸収して電圧降下を抑制するために、必要な発電電力としてあらかじめ定められる値である。
【００７６】
以上から、Ｗｍａｒｇｉｎは次式で求められる。
【００７７】
Ｗｍａｒｇｉｎ  ＝ＭＩＮ（Ｗｔｒｑ、Ｗａｌｔ）−  ＷｃｏｎＳ−  Ｗｒｅｖにより算出される。この値は、車載電機器２１の消費電力に対するオルタネータ２３１の最大許容発電量の余裕分を表す。
【００７８】
以上の作動により、先ず、キャパシタ１２に蓄積された回転電機１１の駆動用の電気エネルギーが充分にあるときは、車載電機器２１側の第２電力ラインＬ２と回転電機１１側の第１電力ラインＬ１が電気的に切り離されるため、回転電機１１による大電力の消費による車載電機器側の第２電力ラインＬ２の電力ラインの電圧降下を防止される。
【００７９】
次に、発電余裕Ｗｍａｒｇｉｎにはオルタネータ２３１、レギュレータ２３３および車載電機器２１の短期的な電力変動を見込んだ余裕Ｗｒｅｖが考慮されているため、これらの原因による一時的な電圧降下が抑制される。
【００８０】
さらに、キャパシタ１２に蓄積された回転電機１１側の電気エネルギーが必要に満たない場合でオルタネータ２３１の発電余裕があるとき、余裕分のみを回転電機１１の駆動にまわして回転電機１１の駆動が可能な限り行えるようにしている。余裕がないときは、第２電力ラインＬ２と第１電力ラインＬ１を電気的に切り離す。これにより、第２電力ラインＬ２の電圧降下が防止され、かつ、バッテリ２２から電力が流出しないので、バッテリ２２の電力収支も悪化しないですむ。
【００８１】
（発電時電力制御のサブルーチン）
発電時電力制御のサブルーチンに関するフローチャートを図１１に示した。
Ｓ４０１で、キャパシタ１２の蓄電量が所定値以上であるかどうかを判断する。ここでいう所定値とは、駆動時電力制御処理の場合と同様、回転電機１１が次回駆動するのに必要な電力量のことであり、環境条件、走行条件等によって変化させても良い。
【００８２】
Ｓ４０１で、蓄電量が所定値以上のときは、Ｓ４０２でレギュレータ２３３の設定電圧を車載電機器２１の動作に悪影響を与えない通常値より低い値（例えば１３．３Ｖ）に設定する。
【００８３】
Ｓ４０３で、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の端子Ａの電圧をレギュレータ２３３の設定電圧より高く設定する。つまり、車載電機器２１の動作に悪影響を与えない所定値（例えば１３．５Ｖ）に設定する。
【００８４】
Ｓ４０４で、端子Ａの電圧が前記所定値に一致するよう端子Ａの電圧を監視しながらフィードバック制御を行う。これにより、回転電機１１側の第１電力ラインＬ１から車載電機器２１側の第２電力ラインＬ２へ回転電機１１の発電電を支障なく移動させることができる。
【００８５】
一方、Ｓ４０１で、キャパシタ１２の蓄電量が所定値より小さいときは、Ｓ４１０で、オルタネータ２３１の余裕度を算出する。算出方法は、前述した通りである。
【００８６】
Ｓ４１１で、余裕度が所定値以下かを判断する。余裕度が所定値より小さいときは、Ｓ４１２で、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の動作を停止して、第１電力ラインＬ１と第２電力ラインＬ２間の電力移動を停止する。
【００８７】
Ｓ４１１で、余裕度が所定値以上のときは、Ｓ４１３でレギュレータ２３３の設定電圧を通常よりも高く、かつ、車載電機器２１の動作に悪影響を与えない所定値（例えば１３．７Ｖ）に設定する。
【００８８】
Ｓ４１４で、レギュレータ２３３に対してオルタネータ２３１の発電電力が前述のＷｃｏｎＳ  ＋  Ｗｍａｒｇｉｎ以上にならないように制限するよう指令を与える。
【００８９】
Ｓ４１５で、ＤＣ−ＤＣコンバータで端子Ａの電圧が、バッテリ２２の解放端電圧以上（例えば１２．８Ｖ）、レギュレータの前記設定電圧以下、および、車載電機器２１の動作に悪影響を及ぼさない所定の電圧（例えば１３．５Ｖ）以下とならないように、端子Ａの電圧を監視しながらフィードバック制御を行う。これにより、オルタネータ２３１の発電余裕分が回転電機１１側の第１電力ラインＬ１へ供給される。
【００９０】
以上の動作により、キャパシタ１２に蓄積された回転電機１１の駆動用の電気エネルギーが充分であるとき、ターボチャージャ１５を介して回転電機１１で排気エネルギーによって発電された回生エネルギーが、車載電機器２１側の第２電力ラインＬ２に供給される。これにより、オルタネータ２３１の発電量を減少させることができ、その分、エンジンの燃費を改善することができる。
【００９１】
また、キャパシタ１２の蓄電量が回転電機１１の駆動必要量に満たないときは、回転電機１１で発電された電気エネルギーは、優先的にキャパシタ１２へのみ供給される。第２電力ラインＬ２へも電力を供給する場合に比べ、キャパシタ１２の充電時間を短縮することができる。さらに、オルタネータ２３１の発電余裕があるときは、余裕分のみがキャパシタ１２の充電にまわされる。これにより、バッテリ２２からの電力持ち出しをなくしつつ、キャパシタ１２の充電時間をさらに短縮することができる。
【００９２】
なお、上記実施例では、回転電機１１の蓄電源（第１蓄電源）としてキャパシタを用いたが、一般の鉛蓄電池やリチウムイオン電池等の二次電池を用いても良い。また、上述した回転電機１１の駆動時電力制御処理のサブルーチンは、ターボチャージャ１５以外の過給機（電気式スーパーチャージャ等）にも適用できる。
【００９３】
さらに、例えば、図１２に示すように、回転電機１１を備えたターボチャージャ１５
とは別に、第１の電力ラインＬ１に接続された電気式スーパーチャージャ２５を備えていても良い。すなわち、エンジンの過給を電気式スーパーチャージャ２５が行い、回転電機１１が排気エネルギーによって回生発電のみを行うようにしても良い。このように、過給機の駆動手段と、エネルギーの回生手段とが一体でない場合も本発明に含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用電力制御システムの一実施例を示す全体構成図である。
【図２】その実施例で用いたＤＣ−ＤＣコンバータの具体的な構成を示す回路図である。
【図３】その実施例で用いた電力制御処理を示すメインのフローチャートである。
【図４】その実施例で用いた初期充電処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図５】その実施例で用いた電気負荷制御処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】その実施例で用いた駆動時電力制御処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図７】その実施例で用いたスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図８】その実施例で用いた車両の急加速を判定するサブルーチンのフローチャートである。
【図９】その実施例で用いた発電余裕（オルタ余裕度）算出処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】その発電余裕の算出内容を示すブロック処理図である。
【図１１】その実施例で用いた発電時電力制御処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図１２】本発明の車両用電力制御システムの他の実施例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１１    回転電機
１２    キャパシタ（第１蓄電源）
１５    ターボチャージャ（過給機）
２１    車載電機器
２２    バッテリ（第２蓄電源）
２３    主発電機
２５    電気式スーパーチャージャ
Ｌ１    第１電力ライン
Ｌ２    第２電力ライン
３１    コントローラ（電力制御装置）
３２    ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力制御装置）
【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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