(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蓄電器を含む第１の回路と、第２の蓄電器を含む第２の回路と、前記第１の蓄電器の電力を変換して前記第２の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第１の蓄電器に接続されたモータジェネレータとを含む車両に設けられた電源管理装置であって、
前記第１の回路と前記第２の回路との間に接続され、通常時は前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態とし、前記電力変換器の故障が検出された時に、前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態から導通状態に切り替えるスイッチと、
前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替える前に、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が第１の所定電圧差以内となるように前記モータジェネレータを制御する電源管理部と
を備え、
前記電源管理部は、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が、第２の所定電圧差以上の場合は、前記モータジェネレータの動作を、前記第１の蓄電器の電力を用いて外部にトルクを付与する駆動状態とし、
前記第１の蓄電器の電圧が、前記第２の蓄電器の電圧よりも低い目標電圧以下となるまで、前記モータジェネレータを前記駆動状態に継続させ、
前記第１の蓄電器の電圧が前記目標電圧になったときに、前記モータジェネレータの動作を、外部のトルクによって発電して前記第１の蓄電器を充電する発電状態へ切替えて、前記モータジェネレータを発電状態に継続させ、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が前記第１の所定電圧差以内になったときに、前記スイッチを非導通状態から導通状態に切り替える
ことを特徴とする電源管理装置。
【請求項２】
前記電源管理部は、前記モータジェネレータが駆動状態の間は、前記モータジェネレータが駆動時に発生するトルクの大きさに応じて車両のエンジンが出力するトルクが小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電源管理装置。
【請求項３】
前記電源管理部は、前記モータジェネレータが駆動状態の間は、前記モータジェネレータの駆動トルクと前記エンジンの駆動トルクとの合計が、車両側が要求するトルクと一致するように制御することを特徴とする請求項２に記載の電源管理装置。
【請求項４】
前記電源管理部は、前記モータジェネレータが駆動状態の間は、前記エンジンの出力トルクが所定トルク以下となった場合は、前記エンジンへの燃料供給を停止することを特徴とする請求項２に記載の電源管理装置。
【請求項５】
前記電源管理部は、前記電力変換器の故障を検出してから、前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替えるまでの間に、前記モータジェネレータが発生する駆動トルクまたは発電トルクの変化が所定範囲内となるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電源管理装置。
【請求項６】
第１の蓄電器を含む第１の回路と、
第２の蓄電器を含む第２の回路と、
前記第１の蓄電器の電力を変換して前記第２の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、
前記第１の蓄電器に接続されたモータジェネレータと、
前記第１の回路と前記第２の回路との間に接続され、通常時は前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態とし、前記電力変換器の故障が検出された時に、前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態から導通状態に切り替えるスイッチと、
前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替える前に、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が第１の所定電圧差以内となるように前記モータジェネレータを制御する電源管理部と
を備え、
前記電源管理部は、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が、第２の所定電圧差以上の場合は、前記モータジェネレータの動作を、前記第１の蓄電器の電力を用いて外部にトルクを付与する駆動状態とし、
前記第１の蓄電器の電圧が、前記第２の蓄電器の電圧よりも低い目標電圧以下となるまで、前記モータジェネレータを前記駆動状態に継続させ、
前記第１の蓄電器の電圧が前記目標電圧になったときに、前記モータジェネレータの動作を、外部のトルクによって発電して前記第１の蓄電器を充電する発電状態へ切替えて、前記モータジェネレータを発電状態に継続させ、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が前記第１の所定電圧差以内になったときに、前記スイッチを非導通状態から導通状態に切り替える
ことを特徴とする電源管理システム。
【請求項７】
第１の蓄電器を含む第１の回路と、第２の蓄電器を含む第２の回路と、前記第１の蓄電器の電力を変換して前記第２の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第１の蓄電器に接続されたモータジェネレータとを備えた車両において実施される電源管理方法であって、
前記電力変換器が正常に動作している間、前記第１の回路と前記第２の回路との間に設けられたスイッチを非導通状態とするステップと、
前記電力変換器が故障したときに前記故障を検出するステップと、
前記故障が検出された場合に、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が第１の所定電圧差以内となるように、前記モータジェネレータを制御するステップと、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が、第２の所定電圧差以上の場合は、前記モータジェネレータの動作を、前記第１の蓄電器の電力を用いて外部にトルクを付与する駆動状態とし、前記第１の蓄電器の電圧が、前記第２の蓄電器の電圧よりも低い目標電圧以下となるまで、前記モータジェネレータを前記駆動状態に継続させ、前記第１の蓄電器の電圧が前記目標電圧になったときに、前記モータジェネレータの動作を、外部のトルクによって発電して前記第１の蓄電器を充電する発電状態へ切替えて、前記モータジェネレータを発電状態に継続させるステップと、
前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が前記第１の所定電圧差以内となったときに、前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替えるステップと
を備えたことを特徴とする電源管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源管理装置、電源管理方法、および、電源管理システムに関し、特に、複数の蓄電器と電力変換器とを備えた車両で用いられる、電源管理装置、電源管理方法、および、電源管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球上の温室効果ガス問題を背景に、自動車における燃料消費量を低減する技術の開発が求められている。そのような状況の中で、減速時に発生する運動エネルギを電力として回収し、減速時以外の発電量を低減することで、車両の燃料消費量を低減する技術が開発されている。このような車両において、発電機の電圧を高くすると、発電した電力をより効率良く蓄えることができる。そのため、エンジンの補機類を動作させる電圧域よりも高い電圧で発電と蓄電を行うことができる。また、補機やバッテリには電力変換器を用いて降圧した電力を供給すると、効率良く電力を利用することができる。しかしながら、このようなシステムにおいて、電力変換器が故障してしまうと、高電圧回路から低電圧回路へ電力供給することができなくなる。そのため、補機類への電力供給はバッテリからのみ行われるようになる。バッテリの充電量が低下すると、補機類が動作しなくなり、最悪の場合では、車両が走行できなくなる。
【０００３】
従来の車両の電源管理装置は、電力変換器の故障に備えて、電力変換器を２つ備えたシステムが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、高電圧回路と低電圧回路の間で短絡故障が発生した場合、低電圧回路と同程度の電圧となるように発電機の発電量を低下させて、低電圧回路に電力を供給するシステムが提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２２７０１号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】特許第４１４３２６７号公報（第５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の従来の電源管理装置は、電力変換器の故障に備えて、電力変換器を２つ並列に接続した構成としているので、二系統化に伴う大幅なコストアップが発生してしまうとともに、大型化してしまうなどの問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の別の従来の電源管理装置は、高電圧回路と低電圧回路の間で短絡故障が発生した場合、低電圧回路と同程度の電圧となるように発電機の発電量を低下させて、低電圧回路に電力を供給するように制御する。しかしながら、電力変換器が高電圧回路と低電圧回路を短絡しない通常の故障の場合は、低電圧回路に電力が供給されないなどの問題が解消されずに残ってしまう。
【０００８】
そのため、これらの問題を解決するため、高電圧回路と低電圧回路を導通状態とさせるスイッチを設け、電力変換器の故障時は、このスイッチを非導通状態から導通状態へ切替えることが提案されている。これにより、高電圧回路から低電圧回路への電力供給が可能となる。しかしながら、双方の回路の電圧に差がある場合にはスイッチに大電流が流れて焼損させてしまう上、低電圧回路側の電圧が上昇し、補機の耐電圧を超えて焼損に至るなどの課題があった。
【０００９】
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので、電力変換器の故障が発生した場合でも、高電圧回路から低電圧回路へ電力を供給することができ、車両の補機類を停止させることがなく、安定的に走行を継続することができる、電源管理装置、電源管理方法、および、電源管理システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、第１の蓄電器を含む第１の回路と、第２の蓄電器を含む第２の回路と、前記第１の蓄電器の電力を変換して前記第２の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第１の蓄電器に接続されたモータジェネレータとを含む車両に設けられた電源管理装置であって、前記第１の回路と前記第２の回路との間に接続され、通常時は前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態とし、前記電力変換器の故障が検出された時に、前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態から導通状態に切り替えるスイッチと、前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替える前に、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が第１の所定電圧差以内となるように前記モータジェネレータを制御する電源管理部とを備え、前記電源管理部は、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が、第２の所定電圧差以上の場合は、前記モータジェネレータの動作を、前記第１の蓄電器の電力を用いて外部にトルクを付与する駆動状態とし、前記第１の蓄電器の電圧が、前記第２の蓄電器の電圧よりも低い目標電圧以下となるまで、前記モータジェネレータを前記駆動状態に継続させ、前記第１の蓄電器の電圧が前記目標電圧になったときに、前記モータジェネレータの動作を、外部のトルクによって発電して前記第１の蓄電器を充電する発電状態へ切替えて、前記モータジェネレータを発電状態に継続させ、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が前記第１の所定電圧差以内になったときに、前記スイッチを非導通状態から導通状態に切り替えることを特徴とする電源管理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、第１の蓄電器を含む第１の回路と、第２の蓄電器を含む第２の回路と、前記第１の蓄電器の電力を変換して前記第２の蓄電器や車両の補機に供給する電力変換器と、前記第１の蓄電器に接続されたモータジェネレータとを含む車両に設けられた電源管理装置であって、前記第１の回路と前記第２の回路との間に接続され、通常時は前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態とし、前記電力変換器の故障が検出された時に、前記第１の回路と前記第２の回路との間を非導通状態から導通状態に切り替えるスイッチと、前記スイッチを非導通状態から導通状態へ切替える前に、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が第１の所定電圧差以内となるように前記モータジェネレータを制御する電源管理部とを備え、前記電源管理部は、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が、第２の所定電圧差以上の場合は、前記モータジェネレータの動作を、前記第１の蓄電器の電力を用いて外部にトルクを付与する駆動状態とし、前記第１の蓄電器の電圧が、前記第２の蓄電器の電圧よりも低い目標電圧以下となるまで、前記モータジェネレータを前記駆動状態に継続させ、前記第１の蓄電器の電圧が前記目標電圧になったときに、前記モータジェネレータの動作を、外部のトルクによって発電して前記第１の蓄電器を充電する発電状態へ切替えて、前記モータジェネレータを発電状態に継続させ、前記第１の蓄電器の電圧と前記第２の蓄電器の電圧との差が前記第１の所定電圧差以内になったときに、前記スイッチを非導通状態から導通状態に切り替えることを特徴とする電源管理装置であるので、電力変換器の故障が発生した場合でも、高電圧回路から低電圧回路へ電力を供給することができ、車両の補機類を停止させることがなく、安定的に走行を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電源管理装置とその周辺の構成を示した構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電源管理装置とその周辺の動作を示すタイムチャートである。
【図３Ａ】この発明の実施の形態１に係る電源管理装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３Ｂ】この発明の実施の形態１に係る電源管理装置の処理の流れ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】
【００１３】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電源管理装置および電源管理方法について図１〜３を用いて説明する。なお、図１〜３において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態１に係る電源管理装置およびその周辺の構成を示した構成図である。図１に示す構成は、すべて、車両内に設けられている。図１において、１は第１の蓄電器で、２は第２の蓄電器である。第１および第２の蓄電器１，２は、それぞれに接続された電気機器によって、電力の充放電が可能である。第１の蓄電器１は、高電圧系の蓄電器であり、第２の蓄電器２は低電圧系の蓄電器である。第１の蓄電器１は、後述するモータジェネレータ３によって電力が蓄えられ、後述する電力変換器４を通して電力変換し、低電圧系の第２の蓄電器２と後述する車両の補機類５に電力を供給する。
【００１５】
車両は、エンジン（図示せず）を原動力として走行し、エンジンはエンジン制御装置１４によって出力を制御される。エンジン制御装置１４には、エンジン回転数検出手段１１、スロットル開度検出手段１２、および、アクセル開度検出手段１５が接続されている。エンジン回転数検出手段１１は、エンジンの回転数を検出する。スロットル開度検出手段１２は、スロットル開度を検出する。アクセル開度検出手段１５は、ドライバの加速要求として操作されるアクセルペダルの開度を検出する。エンジン制御装置１４には、エンジン回転数検出手段１１、スロットル開度検出手段１２、および、アクセル開度検出手段１５からの信号が入力される。エンジン制御装置１４は、それらの信号による情報と各システムからの要求トルクとをもとに、必要なエンジン出力を計算し、インジェクタ１３に対し燃料噴射を指令する。
【００１６】
図１において、３はモータジェネレータである。モータジェネレータ３は、第１の蓄電器１に接続されている。モータジェネレータ３には、駆動モードと発電モードとがある。モータジェネレータ３は、駆動モードでは、第１の蓄電器１に蓄えられた電力を用いてエンジンに対してトルクを付与してエンジンを始動する。また、モータジェネレータ３は、発電モードでは、エンジンからトルクを付与されて、第１の蓄電器１を充電する。５は車両の補機類である。車両の補機類５とは、車両に設けられた複数の補機を意味する。補機の例としては、例えば、ヘッドライト、エアコン、オーディオ、および、エンジンやパワーウィンドウなどを制御するコントロールユニットなどの電気機器がある。４はＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換器である。電力変換器４は、モータジェネレータ３で発電され、第１の蓄電器１に蓄えられた電力を、第１の蓄電器１の電圧よりも低い電圧に電力変換し、第２の蓄電器２や車両の補機類５に供給する。６はスイッチである。スイッチ６は、モータジェネレータ３と第１の蓄電器１を含む高電圧回路と、第２の蓄電器２と車両の補機類５を含む低電圧回路との間に接続されている。スイッチ６は、高電圧回路と低電圧回路との間の導通状態と非導通状態を切替える。７は電源管理部である。電源管理部７は、モータジェネレータ３に対する発電や駆動の指令や、発電モードおよび駆動モード時のトルクを指令する。また、電源管理部７は、スイッチ６の動作を、通常時は非導通状態とするとともに、電力変換器４の故障を検出した場合、導通状態に切替えるように指令する。電源管理部７は、内部に、第１の蓄電器１の端子間電圧を検出するための第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段８と、第２の蓄電器２の端子間電圧を検出するための第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段９とを、備えている。これらの端子間電圧検出手段８，９により、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２の端子間電圧を計測することができる。また、電力変換器４と第２の蓄電器２との間に電力変換器出力電流検出手段１０が接続され、電力変換器４の出力電流を計測することができる。電源管理部７とエンジン制御装置１４は通信機能を備えており、それぞれが制御に使用している情報を共有することができる。
【００１７】
なお、この発明の実施の形態１に係る電源管理装置は、電源管理部７とスイッチ６とから構成されている。また、この発明の実施の形態１に係る電源管理システムは、第１の蓄電器１、第２の蓄電器２、電力変換器４、モータジェネレータ３、スイッチ６、電源管理部７から構成されている。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に係る電源管理装置および電源管理システムのタイムチャートである。グラフの横軸は時間軸であり、縦軸は上段から順に、電源管理部７で生成されるアイドリングストップ許可／禁止信号、スイッチ６の導通／非導通を切替えるスイッチ信号、インジェクタ１３からの燃料噴射有無を表す燃料噴射信号、車速センサ（図示せず）で検出される車両速度、エンジン回転数検出手段１１で検出されるエンジン回転数、第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段８で検出される第１の蓄電器１の端子間電圧、第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段９で検出される第２の蓄電器２の端子間電圧、モータジェネレータ３の電流、モータジェネレータ３の出力トルク、エンジンの出力トルク、電力変換器４の出力電流、モータジェネレータ３に対する動作指令をそれぞれ表す。
【００１９】
図２に示すように、モータジェネレータ３の電流は、駆動モード時に電力消費となり、軸の上方に大きくなる値を示し、発電モード時に蓄電となり、軸の下方に大きくなる値を示すものとする。また、同様に、モータジェネレータ３の出力トルクは、駆動モード時は軸の上方に大きくなる値を示し、発電モード時は下方に大きくなる値を示す。
【００２０】
図２においては、説明の簡略化のため、緩やかな減速時に電力変換器４の故障が発生し、その後、アイドリングが継続されたときの動作を例に挙げて説明する。ただし、このタイムチャートは、この発明の動作原理を説明するために用いるもので、本願発明は、この動作に限定されるものではない。
【００２１】
図２において、Ｔ１は第１の目標電圧を表し、Ｔ２は第２の目標電圧を表す。また、モータジェネレータ３の電流およびトルク特性は一例であり、図２に示す特性に限定されるものではない。図２は一例であり、電流・電圧・トルクなどの情報を表す縦軸のスケールは必ずしも一致しない。
【００２２】
図２に示すように、時刻ｔ＝Ｔ２０１より以前においては、電力変換器４の出力電流の値から分かるように、電力変換器４は正常に動作している。また、車両速度に示されるように、車両は緩やかに減速しており、エンジン回転数も徐々に所定のアイドリング回転数に近づいている。モータジェネレータ３は発電状態であり、電力変換器４を介して第２の蓄電器２および車両の補機類５に対して電力を供給しているが、第１の蓄電器１および第２の蓄電器２は十分に充電された状態であり、第１の蓄電器１および第２の蓄電器２の端子間電圧は一定値を保っている。モータジェネレータ３の電流は、電力変換器４に接続された車両の補機類５を駆動させるための電力分のみ流れている。モータジェネレータ３の発電トルクは、発電された電流に相当する分のトルクをエンジンより付与されている。エンジンの出力トルクは、エンジンそのものを回転させるために必要なトルクと発電に必要なトルク分を発生している。電力変換器４は正常動作しており、車両の補機類５の駆動に必要な電流を低電圧回路に出力している。
【００２３】
時刻ｔ＝Ｔ２０１において、なんらかの原因によって、電力変換器４の故障が発生する。電力変換器４の出力電流は低下し、やがてゼロとなる。電源管理部７は、電力変換器出力電流検出手段１０からの検出電流値の値に基づいて、電力変換器４の故障を検出する。高電圧回路からの電力供給がなくなるため、第２の蓄電器２から車両の補機類５に対して電力供給が行われるようになり、第２の蓄電器２の電圧は徐々に低下していく。第２の蓄電器２の電圧が所定値以下となった場合、車両の補機類５は駆動できなくなるため、車両が走行できなくなる可能性があり、第２の蓄電器２および車両の補機類５に対して可及的速やかに電力供給が再開されることが望まれる。そのため、電源管理部７は、電力変換器４の故障を検出した場合、エンジン制御装置１４に対し、アイドリングストップを禁止する禁止信号を発信すると共に、モータジェネレータ３に対して、モータジェネレータ動作指令として、発電禁止指令を出す。これにより、モータジェネレータ３の発電電流および発電トルクは低下し、ゼロとなる。
【００２４】
時刻ｔ＝Ｔ２０２において、電源管理部７は、第１の蓄電器１の電圧を低下させる処理を開始する。電源管理部７は、第１の目標電圧Ｔ１の演算を開始する。図中のＤ１は、モータジェネレータ３の駆動中にモータジェネレータ３と第１の蓄電器１との間に生じる電圧降下の最大値を表し、予め電源管理部７に記憶されている。従って、電源管理部７は、Ｄ１の値を用いて、第１の目標電圧Ｔ１を算出する。具体的には、電源管理部７は、第２の蓄電器２の端子間電圧からＤ１を差し引いた値を、第１の目標電圧Ｔ１として、演算により求める。また、それと同時に、電源管理部７は、モータジェネレータ３に対して、モータジェネレータ動作指令として、駆動指令を発信する。当該駆動指令により、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１以下となるように、かつ、モータジェネレータ３の駆動トルクの変化量が所定値以上とならないように制限を加えながら、モータジェネレータ３の駆動トルクを徐々に大きくしていく。この変化量は、モータジェネレータ３の発生する駆動トルクによってエンジンまたは車両の挙動が変化し、ドライバに違和感を与えない最大の変化量に設定することが望ましい。駆動トルクの上昇に伴い、モータジェネレータ３の電流も大きくなっていく。エンジンの回転を維持するための必要トルクに対し、モータジェネレータ３の駆動トルクの割合が大きくなるため、エンジンの出力トルクは相対的に小さくなっていく。第１の蓄電器１に蓄えられた電力は、モータジェネレータ３によって消費されるため、第１の蓄電器１の端子間電圧は徐々に低下していく。
【００２５】
時刻ｔ＝Ｔ２０３において、エンジン回転数が、予め設定された所定の回転数を下回る。この回転数は、モータジェネレータ３から出力可能なトルクが、エンジンが回転を維持するために必要なトルクを上回るような、回転数に設定されている。換言すると、所定の回転数よりもエンジン回転数が低い領域であれば、モータジェネレータ３単体でエンジンの回転を維持することができるということになる。電源管理部７は、モータジェネレータ３に対して、エンジンの回転数を維持するようなトルクを出力するように指令し、エンジン制御装置１４に対しては、燃料噴射信号として、インジェクタ１３の燃料噴射の停止を指令する信号を出力するため、エンジンの出力トルクはゼロとなる。
【００２６】
時刻ｔ＝Ｔ２０４において、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１に近づいたため、電源管理部７は、モータジェネレータ３に対して、モータジェネレータ３の駆動トルクを制限し、それにより、駆動トルクが徐々に低下していく。また、モータジェネレータ３の電流も小さくなる。また、電源管理部７は、エンジン制御装置１４に対し、燃料噴射信号として、インジェクタ１３の燃料噴射の噴射を指令する信号を出力する。これにより、エンジンは燃料噴射を開始し、エンジンの出力トルクは相対的に大きくなっていく。
【００２７】
時刻ｔ＝Ｔ２０５において、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１に到達する。電源管理部７は、第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段９からの検出値に基づいて、第２の目標電圧の演算を開始する。第２の目標電圧Ｔ２は、第２の蓄電器２の端子電圧と等しいものとする。電源管理部７の指令によって、モータジェネレータ３の動作指令は、駆動から発電に切替られ、モータジェネレータ３の電流は駆動（消費）から発電（蓄電）に変化する。モータジェネレータ３は、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の目標電圧Ｔ２以上となるように、かつ、モータジェネレータ３の発電トルクの変化量が所定値以上とならないように制限を加えながら、モータジェネレータ３の発電トルクを徐々に大きくしていく。この変化量は、モータジェネレータ３の発生するトルクによってエンジンまたは車両の挙動が変化し、ドライバに違和感を与えない最大の変化量に設定することが望ましい。発電トルクの上昇に伴い、モータジェネレータ３の電流も発電側に大きくなっていく。モータジェネレータ３は発電状態であり、第１の蓄電器１は蓄電状態であるため、第１の蓄電器１の端子間電圧は徐々に上昇していく。
【００２８】
時刻ｔ＝Ｔ２０６において、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の目標電圧Ｔ２にやや近づいたため、モータジェネレータ３の発電トルクが制限される。第２の蓄電器２の端子間電圧は、電力変換器４の故障が発生してから車両の補機類５に電力を供給し続けており、低下を続けている。
【００２９】
時刻ｔ＝Ｔ２０７において、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の目標電圧Ｔ２である第２の蓄電器２の端子間電圧の電圧差が所定電圧差以内となる。電源管理部７は、スイッチ６に対し、スイッチ６の状態が非導通状態から導通状態へ切替えるようにスイッチ信号を出力し、スイッチ６が導通状態となる。モータジェネレータ３の電流は、第２の蓄電器２の電圧を維持するために必要な電流と車両の補機類５に供給する電流を出力する。モータジェネレータ３の出力トルクは、モータジェネレータ３の発電量に応じたトルクをエンジンより付与される。エンジンの出力トルクは、モータジェネレータ３の発電トルクとエンジンの回転を維持するために必要なトルクの合算値となる。モータジェネレータ３の動作指令は、スイッチ６が投入された後も発電状態を継続し、車両の補機類５および第２の蓄電器２に対して電力を供給する。
【００３０】
このように、本実施の形態においては、高電圧回路と低電圧回路との間の非導通／導通を切り替えるスイッチ６を備え、電源管理部７は、電力変換器４の故障を検出したときに、スイッチ６を非導通状態から導通状態に切り替える前に、高電圧系の第１の蓄電器１の端子間電圧と低電圧系の第２の蓄電器２の端子間電圧との電圧差が所定値以内となるように、モータジェネレータ３を動作させる。これにより、電力変換器４が故障した場合であっても、高電圧回路から低電圧回路に電力を供給することができる。
【００３１】
図３Ａ、図３Ｂは、この発明の実施の形態１に係る電源管理部７の動作を表したフローチャートである。なお、図３Ａ，図３Ｂは、１つのフローチャートを２つの図面に分けて記載したもので、図３Ａに記載の部分と図３Ｂに記載の部分とは続いている。
【００３２】
図３Ａに示すように、電源管理部７は、まず、ステップＳ３０１において、電力変換器４の故障が発生したか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が所定値以上あり、電力変換器４が駆動可能な状態であるにもかかわらず、電力変換器４の出力電流が所定値以下のときに故障と判定して、ステップＳ３０２に進み、故障と判定されない場合は処理を終了する。
【００３３】
ステップＳ３０２において、電源管理部７は、モータジェネレータ３に対して、通常の発電動作の禁止を指令して、ステップＳ３０３に進む。
【００３４】
ステップＳ３０３において、電源管理部７は、アイドリングストップの禁止を、エンジン制御装置１４に対して指令してステップＳ３０４に進む。
【００３５】
ステップＳ３０４において、電源管理部７は、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる処理を開始する。電源管理部７は、第２の蓄電器２の端子間電圧から、モータジェネレータ３の駆動中にモータジェネレータ３と第１の蓄電器１との間に生じる電圧降下の最大値Ｄ１を差し引いた値を第１の目標電圧Ｔ１に設定し、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１以下であるか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１以下である場合には、図３Ｂに示すステップＳ３１８に進み、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の目標電圧Ｔ１よりも高い場合には、ステップＳ３０５に進む。
【００３６】
ステップＳ３０５において、電源管理部７は、モータジェネレータ３の駆動を指令して、ステップＳ３０６に進む。
【００３７】
ステップＳ３０６において、電源管理部７は、エンジン回転数を引数としたルックアップテーブルによってモータジェネレータ３の駆動トルクを演算し、ステップＳ３０７に進む。なお、当該ルックアップテーブルは、電源管理部７に予め記憶されており、エンジン回転数ごとに、モータジェネレータ３の駆動トルクが設定・記憶されている。
【００３８】
ステップＳ３０７において、電源管理部７は、ステップＳ３０６で演算されたモータジェネレータ３の駆動トルクを、第１の蓄電器１の端子間電圧Ｖ１から第１の目標電圧Ｔ１を減算した値の絶対値に定数倍した値（ｋ１×｜Ｖ１−Ｔ１｜、ここで、ｋ１：定数）で制限して、ステップＳ３０８に進む。
【００３９】
ステップＳ３０８において、電源管理部７は、ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルクの変化量が所定変化量よりも大きいか否かを判定する。すなわち、ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルク（現在値）からモータジェネレータ３の駆動トルク（前回値）を減算した値が、所定変化量より大きいか否かを下式により判定する。
【００４０】
モータジェネレータ３の駆動トルク（現在値）
−  モータジェネレータ３の駆動トルク（前回値）  ＞  所定変化量
【００４１】
判定の結果、上式を満たすとき、ステップＳ３０９に進み、それ以外の場合はステップＳ３１０に進む。
【００４２】
ステップＳ３０９において、電源管理部７は、ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルクの変化量が所定変化量以下となるように下式のように制限を加え、ステップＳ３１３に進む。
【００４３】
変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルク
＝  モータジェネレータ３の駆動トルク（前回値）＋  所定変化量
【００４４】
一方、ステップＳ３１０において、電源管理部７は、ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルクの変化量が所定変化量よりも小さいか否かを下式のように判定する。
【００４５】
ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルク
−  モータジェネレータ３の駆動トルク（前回値）  ＜  （−１）×所定変化量
【００４６】
上式を満たすとき、ステップＳ３１１に進み、それ以外の場合はステップＳ３１２に進む。
【００４７】
ステップＳ３１１において、電源管理部７は、ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルクの変化量が所定変化量以上となるように下式のように制限を加え、ステップＳ３１３に進む。
【００４８】
変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルク
＝  モータジェネレータ３の駆動トルク（前回値）−  所定変化量
【００４９】
ステップＳ３１２において、電源管理部７は、変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルクの代入処理を下式のように行い、ステップＳ３１３に進む。
【００５０】
変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルク
＝  ステップ３０７で制限されたモータジェネレータ３の駆動トルク
【００５１】
ステップＳ３１３において、電源管理部７は、エンジン回転数とアクセル開度を引数としたルックアップテーブルによって、車両の要求トルクを演算し、ステップＳ３１４に進む。このルックアップテーブルは、電源管理部７に予め記憶されており、エンジン回転数ごと、および、アクセル開度ごとに、車両の要求トルクが設定・記憶されている。
【００５２】
ステップＳ３１４において、電源管理部７は、ステップＳ３１３までに演算された変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルクをモータジェネレータ３に対して指令して、ステップＳ３１５に進む。
【００５３】
ステップＳ３１５において、電源管理部７は、ステップＳ３１３において演算された車両の要求トルクから、ステップＳ３１４で指令された変化量制限後のモータジェネレータ３の駆動トルクを減算して、エンジンの要求トルクを算出する。算出されたエンジンの要求トルクをエンジン制御装置１４に対して指令して、ステップＳ３１６に進む。
【００５４】
ステップＳ３１６において、電源管理部７は、ステップＳ３１５で算出されたエンジンの要求トルクが所定値以下であるか否かを判定する。エンジンの要求トルクが所定値以下である場合、ステップＳ３１７に進み、エンジンの要求トルクが所定値より大きい場合、ステップＳ３０４に戻って処理を継続する。
【００５５】
ステップＳ３１７において、電源管理部７は、エンジン制御装置１４に対して、燃料噴射の停止を指令し、ステップＳ３０４に戻って処理を継続する。
【００５６】
一方、図３Ｂに示すステップＳ３１８においては、電源管理部７は、モータジェネレータ３の発電を指令して、ステップＳ３１９に進む。
【００５７】
ステップＳ３１９において、電源管理部７は、第２の蓄電器２の端子間電圧を第２の目標電圧Ｔ２に設定する。その後、第２の目標電圧Ｔ２から第１の蓄電器１の端子間電圧Ｖ１を減算した値の絶対値に定数倍した値（ｋ２×｜Ｔ２−Ｖ１｜、ここで、ｋ２：定数）をモータジェネレータ３の発電トルクに設定し、ステップＳ３２０に進む。
【００５８】
ステップＳ３２０において、電源管理部７は、ステップＳ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルクの変化量が所定変化量よりも大きいか否かを下式のように判定する。
【００５９】
ステップ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルク
−  モータジェネレータ３の発電トルク（前回値）  ＞  所定変化量
【００６０】
判定の結果、上式を満たすとき、ステップＳ３２１に進み、それ以外の場合はステップＳ３２２に進む。
【００６１】
ステップＳ３２１において、電源管理部７は、ステップ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルクの変化量が所定変化量以下となるように下式のように制限を加え、ステップＳ３２５に進む。
【００６２】
変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルク
＝  モータジェネレータ３の発電トルク（前回値）＋  所定変化量
【００６３】
一方、ステップＳ３２２において、電源管理部７ステップ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルクの変化量が所定変化量よりも小さいか否かを下式のように判定する。
【００６４】
ステップ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルク
−  モータジェネレータ３の発電トルク（前回値）  ＜  （−１）×所定変化量
【００６５】
判定の結果、上式を満たすとき、ステップＳ３２３に進み、それ以外の場合はステップＳ３２４に進む。
【００６６】
ステップＳ３２３において、電源管理部７は、ステップＳ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルクの変化量が所定変化量以上となるように下式にように制限を加え、ステップＳ３２５に進む。
【００６７】
変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルク
＝  モータジェネレータ３の発電トルク（前回値）−  所定変化量
【００６８】
ステップＳ３２４においては、電源管理部７は、変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルクの代入処理を下式のように行い、ステップＳ３２５に進む。
【００６９】
変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルク
＝  ステップＳ３１９で演算されたモータジェネレータ３の発電トルク
【００７０】
ステップＳ３２５において、電源管理部７は、エンジン回転数とアクセル開度を引数としたルックアップテーブルによって車両の要求トルクを演算し、これに前ステップまでに演算された変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルクを加えてエンジンの要求トルクとして、ステップＳ３２６に進む。
【００７１】
ステップＳ３２６において、電源管理部７は、変化量制限後のモータジェネレータ３の発電トルクをモータジェネレータ３に対して指令して、ステップＳ３２７に進む。
【００７２】
ステップＳ３２７において、電源管理部７は、ステップＳ３２５で算出されたエンジンの要求トルクをエンジン制御装置に対して指令し、ステップＳ３２８に進む。
【００７３】
ステップＳ３２８において、電源管理部７は、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧の差が所定値以内であるか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧の差が所定値以内である場合、ステップＳ３２９に進み、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧の差が所定値より大きい場合、ステップＳ３１８に進み、処理を継続する。
【００７４】
ステップＳ３２９において、電源管理部７は、スイッチ６に対して非導通状態から導通状態へ切替えるように指令し、処理を終了する。
【００７５】
以上のように、この発明における実施の形態について説明したが、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧との電圧差が所定値以内であるときに、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２を導通状態とするようにスイッチ６を投入できればよく、この構成に限定されるものではない。
【００７６】
以上説明したように、この発明は、第１の蓄電器１と、第２の蓄電器２と、第１の蓄電器１の電力を変換して第２の蓄電器２や車両の補機類５に供給する電力変換器４と、第１の蓄電器１に接続され第１の蓄電器１の電力を用いて外部にトルクを付与または外部のトルクによって発電して第１の蓄電器１を充電するモータジェネレータ３と、第１の蓄電器１を含む回路と第２の蓄電器２を含む回路の間に接続され電力変換器４の故障時は双方の回路間を非導通状態から導通状態にするスイッチ６と、該スイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替える前に、前記第１の蓄電器１と前記第２の蓄電器２の電圧差が所定電圧差以内となるように前記モータジェネレータ３を動作させる電源管理部７とを備えた電源管理システムである。また、この発明は、第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段８及び第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段９を有する電源管理部７とスイッチ６とから構成される電源管理装置である。なお、電力変換器出力電流検出手段１０も、電源管理装置の構成要素としてもよい。さらに、この発明は、当該電源管理装置または電源管理システムで実施される電源管理方法でもある。
【００７７】
この発明によれば、電力変換器４の故障が発生した場合には、高電圧回路と低電圧回路との間のスイッチ６を非導通状態から導通状態に切替えるように構成したので、電力変換器４の故障が発生した場合でも、モータジェネレータ３で発電された電力をスイッチ６を介して車両の補機類５に供給することができるようになるため、車両の補機類５を停止させることがなく、安定的に走行を継続することができる。また、スイッチ６を設けるだけであるので、二系統化する場合に比べ、安価で小型に構成することができる。さらには、高電圧回路と低電圧回路の電圧差が所定値以内となった後に、スイッチ６を導通状態に切替えるため、低電圧回路の電圧を上昇させることなく、車両の補機類５の耐電圧を超えて焼損に至ることを防止することができる。
【００７８】
また、第１の蓄電器２の端子間電圧と第２の蓄電器の端子間電圧との電圧差が、所定電圧差以上の場合は、モータジェネレータ３の動作を外部にトルクを付与する駆動状態とした。これにより、エンジンに対してトルクを付与することができるため、第１の蓄電器１に蓄えたエネルギを無駄に消費することなく、速やかに電圧を低下させることができる。これにより、低電圧回路に電力が供給されない時間を最小限とすることができる。
【００７９】
また、モータジェネレータ３の駆動中は、高電圧回路内に大きな電流が流れるため、配線抵抗による電圧降下が発生し、第１の蓄電器１の端子間電圧を正確に計測することができない。そのため、モータジェネレータ３の駆動状態は、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の蓄電器の端子間電圧よりも低い第１の目標電圧Ｔ１以下となるまで継続させ、第１の目標電圧Ｔ１に達したときに、発電状態へ切替えて、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧との電圧差が所定値以内となるまで発電して、スイッチ６を非導通状態から導通状態にするようにした。これにより、第１の蓄電器１の端子間電圧を、駆動停止中に精度良く計測すると共に、発電状態へ切替えた後に、第２の蓄電器２の電圧へ近づけていくため、スイッチ６の切替時の電圧差をより正確に把握することができ、低電圧回路に高い電圧が印加される可能性を駆動状態で電圧計測した場合に比べて低くすることができる。
【００８０】
また、モータジェネレータ３の駆動中は、モータジェネレータ３が駆動時に発生するトルクの大きさによってエンジンが出力するトルクを小さくするようにした。これにより、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させるために、モータジェネレータ３を駆動した場合に、モータジェネレータ３の駆動トルク分だけエンジンが出力するトルクを低下させることができるため、エンジンが消費する燃料量を少なくすることができる。
【００８１】
また、モータジェネレータ３の駆動中は、モータジェネレータ３の駆動トルクとエンジンの駆動トルクの合計が、車両側が要求するトルクと一致させるように制御するようにした。単純にモータジェネレータ３を駆動した場合は、エンジンの出力軸よりモータジェネレータ３の駆動トルクとエンジンの出力トルクの合計が出力されてしまうために、トルクの変動が発生してしまうが、上記のようにすることで、モータジェネレータ３の駆動に関わらず、車両側が要求するトルクとモータジェネレータ３の出力トルクを含むエンジン出力軸のトルクが一致するようになるため、トルク変動の発生を抑制することができる。
【００８２】
また、モータジェネレータ３の駆動中、エンジンの出力トルクが所定トルク以下となった場合は、エンジンへの燃料供給を停止するようにした。これにより、エンジンの回転を維持するために必要なトルクがモータジェネレータ３の最大出力トルクよりも小さい場合、燃料噴射を停止することができ、エンジンが消費する燃料量をゼロとすることができる。
【００８３】
また、電力変換器４の故障を検出した後、スイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替えるまでの間に、モータジェネレータ３が発生する駆動トルクまたは発電トルクの変化が所定以下となるように制御するようにした。これにより、モータジェネレータ３の動力軸上に接続されたエンジンのトルク変動を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  第１の蓄電器、２  第２の蓄電器、３  モータジェネレータ、４  電力変換器、５  車両の補機類、６  スイッチ、７  電源管理部、８  第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段、９  第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段、１０  電力変換器出力電流検出手段、１１  エンジン回転数検出手段、１２  スロットル開度検出手段、１３  インジェクタ、１４  エンジン制御装置、１５  アクセル開度検出手段。
【図１】
0005312557.tif 000002
【図２】
0005312557.tif 000003
【図３Ａ】
0005312557.tif 000004
【図３Ｂ】
0005312557.tif 000005