(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機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、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第１のスイッチと、
前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、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の所定電圧範囲内になったときに、前記第１のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部と
を備えたことを特徴とする電源管理装置。
【請求項２】
前記電圧低下動作は、
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１の所定電圧範囲外で、且つ、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高い場合に、前記発電機の界磁巻線に流れる電流を制御することにより、発電効率を予め設定された所定の値よりも低い低効率にした状態で前記発電機に発電させて、前記第１の蓄電器の電圧を低下させる低効率発電動作
であ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】
前記電圧低下動作は、
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１の所定電圧範囲外で、且つ、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高い場合に、前記発電機の界磁巻線を非通電状態とし、前記発電機の電機子巻線にのみ通電させて、前記第１の蓄電器の電圧を低下させる電機子巻線通電動作
であ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４】
前記電圧低下動作は、
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１の所定電圧範囲外で、且つ、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高い場合に、前記発電機の界磁巻線に流れる電流を制御することにより、発電効率を予め設定された所定の値よりも低い低効率にした状態で前記発電機に発電させて、前記第１の蓄電器の電圧を低下させる低効率発電動作と、
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１の所定電圧範囲外で、且つ、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高い場合に、前記発電機の界磁巻線を非通電状態とし、前記発電機の電機子巻線にのみ通電させて、前記第１の蓄電器の電圧を低下させる電機子巻線通電動作と
を含み、
前記電源管理部は、前記発電機に対し、エンジン回転数が予め設定された所定の値以上の場合に、前記電機子巻線通電動作を行い、前記エンジン回転数が前記所定の値未満の場合に、前記低効率発電動作を行うように指令する
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５】
前記電源管理部は、前記発電機の温度が予め設定された第１の所定温度以上の場合、前記低効率発電動作を停止することを特徴とする請求項２または４に記載の電源管理装置。
【請求項６】
前記電源管理部は、前記発電機の温度が予め設定された第２の所定温度以上の場合、前記電機子巻線通電動作を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の電源管理装置。
【請求項７】
前記電源管理部は、前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作を禁止する指令を出力し、当該指令の出力後、所定時間経過後に、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令することにより、前記電力変換器の故障を検出した後、前記第１の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、前記発電機が発生または吸収するトルクの変化が所定以下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６のいずれか１項に記載の電源管理装置。
【請求項８】
前記第１の蓄電器と並列に接続された第３の蓄電器と、
前記第１の蓄電器と前記第３の蓄電器との間に接続され、前記第１の蓄電器と前記第３の蓄電器との間を非導通状態とし、前記電源管理部から第２の切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第２のスイッチと
をさらに備え、
前記電源管理部は、前記電力変換器の故障を検出したときに、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記通常の発電動作を禁止する、発電禁止動作に切り替えるように指令し、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の所定電圧範囲よりも広い第２の所定電圧範囲外で、且つ、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高い場合に、前記第２のスイッチに対して、前記第２の切替指令を出力することにより、前記第１の蓄電器と前記第３の蓄電器とを導通状態として前記第３の蓄電器への充電を行った後に、前記発電機に対し、前記発電禁止動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記第１の蓄電器の電圧を前記第２の蓄電器の電圧に近づける制御を行う
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電源管理装置。
【請求項９】
前記発電機は発電電動機から構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電源管理装置。
【請求項１０】
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機とを含む車両において実施される電源管理方法であって、
前記第１の回路と前記第２の回路との間に接続された第１の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、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように前記発電機を制御するステップと、
前記電圧低下動作実施後に、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の所定電圧範囲内になったときに、前記第１のスイッチを非導通状態から導通状態に切り替えるステップと
を備えたことを特徴とする電源管理方法。
【請求項１１】
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機と、
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、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第１のスイッチと、
前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、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の所定電圧範囲内になったときに、前記第１のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部と
を備えたことを特徴とする電源管理システム。
【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に搭載されて使用される電源管理装置、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い、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り、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、最悪の場合では走行できなくなるなどの問題点があった。
【０００３】
従来の車両の電源管理装置として、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１参照）。
【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２参照）。
【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】
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、安定的に車両の走行を継続することを可能にする、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】
【０００９】
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機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、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第１のスイッチと、前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、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の所定電圧範囲内になったときに、前記第１のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部とを備えたことを特徴とする電源管理装置である。
【発明の効果】
【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機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、切替指令を受けたときに、前記非導通状態から導通状態へ切り替える第１のスイッチと、前記電力変換器の故障を検出した場合に、前記発電機に対し、前記第１の蓄電器を充電する通常の発電動作から、前記発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、前記電圧低下動作実施後に、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の所定電圧範囲内になったときに、前記第１のスイッチに対して、前記切替指令を出力する電源管理部とを備えた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、安定的に車両の走行を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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におけるエンジン回転数と発電機の端子間電圧の関係をグラフで示した説明図である。
【図３】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４Ａ】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４Ｂ】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５】この発明の実施の形態２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６】この発明の実施の形態２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７Ａ】この発明の実施の形態２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７Ｂ】この発明の実施の形態２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】
【００１２】
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〜図４を用いて説明する。
【００１３】
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、後述する発電機３によって充電されて電力が蓄えられ、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。
【００１４】
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は、ドライバー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ためのアクセル開度検出手段１５と、エンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段１１と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段１２とからの信号を入力することができ、また、それらの情報と各システムからの要求トルク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。
【００１５】
図１において、３は発電機であり、第１の蓄電器１に接続され、エンジンからトルクを付与されて発電し、第１の蓄電器１を充電する。また、発電機３は、界磁巻線３ｃと、電機子巻線３ｂと、界磁巻線３ｃに流れる電流を制御する界磁電流制御回路３ｄと、電機子巻線３ｂで発生する交流電力を直流に変換するための整流回路３ａを備える。界磁電流制御回路３ｄは、界磁巻線３ｃの両端に印加する電圧を半導体素子のスイッチングによるＰＷＭ波形によって変化させることで、界磁巻線３ｃに流れる電流を制御することができる。整流効率を高めるため、整流回路３ａには一般的に用いられるダイオードと並列に、ＯＮ／ＯＦＦ可能な半導体素子を備えており、発生する交流電力の位相に応じてこの半導体素子をＯＮ／ＯＦＦして整流している。また、発電機３は、内部に温度センサとしてサーミスタ３ｅを備え、発電機３の温度を計測することができる。
【００１６】
図１において、５は車両の補機類であり、ヘッドライトやエアコン、オーディオ、エンジンやパワーウィンドウなどのコントロールユニットを含む車両の電気機器を表す。４は電力変換器であり、発電機３で発電されて第１の蓄電器１に蓄えられた電力を、第１の蓄電器１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は第１のスイッチであり、発電機３と第１の蓄電器１とを含む高電圧回路（第１の回路）と第２の蓄電器２と車両の補機類５を含む低電圧回路（第２の回路）との間に接続され、通常時は当該高電圧回路と低電圧回路の間を非導通としており、後述する電源管理部７が所定の条件を満たしたと判定して、切替指令を出力したときに、当該切替指令を受信して、当該高電圧回路と低電圧回路の間を非導通状態から導通状態に切替えるスイッチである。７は電源管理部であり、発電機３に対して、発電を指示する指令および発電禁止の指令を出力するとともに、発電時のトルクを指令する。また、電源管理部７は、第１のスイッチ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、非導通状態から導通状態に切替えるように切替指令を出力する。また、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の蓄電器の端子間電圧検出手段７ａと第２の蓄電器２の端子間電圧を検出するための第２の蓄電器の端子間電圧検出手段７ｂとを備え、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧を計測することができる。さらに、電源管理部７は、電力変換器４と第２の蓄電器２との間に接続された電力変換器出力電流検出手段１０からの検出信号が入力され、それにより、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は、電力変換器４の出力電流の値の変化に基づいて、電力変換器４の故障を検出する。なお、電源管理部７とエンジン制御装置１４と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と第１のスイッチ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、発電機３、第１のスイッチ６、電源管理部７から構成されている。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。
【００１８】
以下、この発明の実施の形態１に係る発電機３の動作について図２を用いて説明する。
【００１９】
この発明の実施の形態１に係る発電機３の動作状態は、通常発電動作、通常発電を禁止する発電禁止動作（但し、後記の低効率発電動作と電機子巻線通電動作を行っていない場合）、発電禁止動作中に実行される低効率発電動作と電機子巻線通電動作、の４種類となっている。このうち、通常発電動作と発電禁止動作（但し、後記の低効率発電動作と電機子巻線通電動作を行っていない場合）は通常動作モードに発電機３が設定されているときに行われ、低効率発電動作と電機子巻線通電動作は、電圧低下動作モードに発電機３が設定されているときに行われる。一般的な発電機は、電機子巻線と鎖交する磁束を変化させることで起電力を生じさせる。巻線数が同一であるとすると、鎖交する磁束が大きければ大きいほど、磁束の変化が早ければ早いほど、起電力は大きくなる。鎖交磁束は磁性体を使ったものと、界磁巻線に通電することで磁束を発生させるものがあるが、この発明の実施の形態１に係る発電機３は、界磁巻線３ｃに流れる電流を制御することで、磁束の大きさを調整している。すなわち、界磁電流が小さい場合は、発電機３の出力は小さく、発電機３の端子間電圧も低くなり、一方、界磁電流が大きい場合は、発電機３の出力も大きく、発電機３の端子間電圧も高くなる。また、界磁巻線３ｃはプーリやベルトを介してエンジンの動力軸に接続されており、磁束の変化する速度はエンジン回転数に比例している。
【００２０】
図２は、界磁電流とエンジン回転数とを変化させた場合の、発電機３の端子間電圧を表したグラフである。図２のグラフにおいて、横軸はエンジン回転数、縦軸は発電機３の端子間電圧である。また、Ｉｆ１，Ｉｆ２，Ｉｆ３は３種類の界磁電流である。界磁電流Ｉｆ１，Ｉｆ２，Ｉｆ３は、互いに異なる値となっており、Ｉｆ３＞Ｉｆ２＞Ｉｆ１の関係となっている。また、図２において、ＶＢは第１の蓄電器１の端子間電圧であり、発電機３の端子間電圧が、第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢ以上の領域を、「通常発電動作領域」とし、発電機３の端子間電圧が、第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢ未満の領域を「低効率発電動作領域」と呼ぶこととする。「低効率発電動作領域」においては、発電機３の端子間電圧が所定の条件を満たすとともにエンジン回転数が所定の条件を満たすように界磁電流を制御することにより、発電機３の発電効率が、予め設定した所定の値以下の低効率となるように調整しながら、発電が行なわれる。
【００２１】
図２に示されるように、界磁電流がＩｆ３であった場合は、界磁電流がＩｆ１やＩｆ２であった場合に比べて、発電機３の端子間電圧を高くすることができる。通常、電流は高い電位から低い電位に流れるため、第１の蓄電器１が充電状態であるためには、発電機３の端子間電圧を第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢよりも高くしなければならない。界磁電流は、第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢと目標電圧とに基づいたＰＩＤ制御によって求められ、第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢが目標電圧となるように制御される。以降、第１の蓄電器１の端子間電圧が目標電圧となるように界磁電流を制御する動作のことを「通常動作モード」における「通常発電動作」と呼ぶこととする。通常発電動作では、第１の蓄電器１から電機子巻線３ｂへ向かっての通電は行わず、整流回路３ａの半導体素子は全てＯＦＦとする。電機子巻線３ｂで発生した電力は、整流回路３ａのダイオードを通って第１の蓄電器１へ出力され、第１の蓄電器１が充電される。発電機３が通常発電動作であるときは、回転エネルギを電気エネルギへ変換する動作となっており、通常発電時に発生するトルクは出力電力に応じた大きさとなっている。また、「通常動作モード」における「発電禁止動作」は、通常発電を禁止する動作と定義する。但し、通常発電が禁止された状態であっても、電圧低下動作モード（低効率発電動作と電機子巻線通電動作）のときは「発電禁止動作」に含まれない。
【００２２】
一方、界磁電流がＩｆ１の状態や、界磁電流がＩｆ２の状態で且つエンジン回転数が所定のＮＡＬＴ未満である領域では、発電機３の端子間電圧が第１の蓄電器１の端子間電圧ＶＢよりも低くなるため、第１の蓄電器１は放電状態となる。発電する目的で界磁巻線３ｃに流した界磁電流は結果的に第１の蓄電器１より電力を得て発電機３内部で消費することとなる。以降、このような状態を「低効率発電動作」とする。低効率発電動作は、エンジン回転数が高い領域では界磁電流が小さい場合であっても、発電機３の端子間電圧が上昇するため、通常発電動作となる。ゆえに、低効率発電動作時の界磁電流を最大とするためには、発電機３の端子間電圧による制限とエンジン回転数に基づいた制限を満たす値となるように界磁電流を制御する必要がある。低効率発電動作では、第１の蓄電器１から電機子巻線３ｂへ向かっての通電は行わず、整流回路３ａの半導体素子は全てＯＦＦとする。低効率発電動作中に入力された電気エネルギのほとんどは界磁巻線３ｃにおいて磁束の発生に用いられ、一部は熱として消費される。電機子巻線３ｂに電流は流れておらず、界磁巻線３ｃに発生する磁束と直交する磁束は存在しないことと、発電動作とならないことから、低効率発電動作時に発生するトルクはゼロかごく僅かなものとなっている。
【００２３】
次に、「電機子巻線通電動作」を以下のように定義する。電機子巻線通電動作は、発電機３の界磁巻線３ｃを非導通状態とし、発電機３の電機子巻線３ｂのみに通電させて、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる動作である。このとき、界磁巻線３ｃには通電しないため、界磁電流は流れない。以下、説明を分かりやすくするために、整流回路３ａを構成する上アームの半導体素子をＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３とし、下アームの半導体素子をＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６として説明する。整流回路３ａの半導体素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を上下短絡しないようにＯＮ状態とＯＦＦ状態を切替える。具体的には、上アームと下アームの対応する半導体素子の両方を同時にＯＮ状態としないことで、上下短絡とならないようにする。図１のように電機子巻線３ｂが三相であった場合、３つの電機子巻線が接続された中性点とは逆の巻線端３つのうち２つをプラス側へ、残りの１つをマイナス側へ接続するように、該当箇所の半導体素子をＯＮする。例えば、Ｔｒ１：ＯＮ、Ｔｒ２：ＯＮ、Ｔｒ３：ＯＦＦ、Ｔｒ４：ＯＦＦ、Ｔｒ５：ＯＦＦ、Ｔｒ６：ＯＮとする。このように半導体の導通・非導通を切替えることで、電機子巻線３ｂに通電することができる。なお、上記半導体素子の通電・非通電の組み合わせは一例であり、上下短絡とならないように電機子巻線３ｂに通電できれば良く、上記の組み合わせに限ったものではない。
【００２４】
電機子巻線通電動作中は界磁電流を流さないため、発電動作とならない。また、電機子巻線３ｂには充電動作とは逆の方向に電流が流れるため、発電機３は外部の電力を消費する状態となる。電機子巻線通電動作中に入力された電気エネルギのほとんどは磁束の発生に用いられ、一部は熱として消費される。界磁巻線３ｃに電流は流れておらず、電機子巻線３ｂに発生する磁束と直交する磁束は存在しないことと、発電動作とならないことから、電機子巻線通電動作時に発生するトルクはゼロかごく僅かなものとなっている。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態１においては、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる方法として、発電機３が電圧低下動作モードに設定されているときに実行される低効率発電動作と電機子巻線通電動作との２種類の動作を定義している。それぞれの動作は先に述べたが、これらはそれぞれ以下のような特徴を持つ。
【００２６】
電機子巻線通電動作には、以下のような特徴がある。
・第１の蓄電器１に蓄えられた電力を発電機３で大きな電流を流しながら消費するため、第１の蓄電器１の端子間電圧を短時間で大きく低下させることができる。
・電機子巻線３ｂでの単純な電力消費となるため、低下することのできる電圧に限度はない。
・電機子巻線３ｂへの通電状態を切替えるのみであるため、電圧の低下度合いや流れる電流量を調節することはできない。
・発電機３はエンジンと動力的に接続されているが、電機子巻線３ｂによる電力消費と捉えることができ、回転数によって動作を制限されない。
・動作中は大きな電流が流れ、発電機３内部の温度が上昇するため、所定温度以上の領域では使用することができない。
【００２７】
低効率発電動作には、以下のような特徴がある。
・一般に界磁巻線３ｃは大きな磁束を作り出すために巻数が多くなるように設計されており、電機子巻線３ｂに比べて大きな抵抗を持つため流れる電流が小さくなり、第１の蓄電器１の端子間電圧を短時間に大きく低下させることはできない。
・界磁巻線３ｃでの電力消費となるため、低下することのできる電圧に限度はない。
・発電機３の本来の機能として、界磁巻線３ｃに流れる電流量を制御することができるため、低効率発電動作中であっても、電圧の低下度合いや流れる電流量を調整することができる。
・エンジンと動力的に接続されており、高回転領域では発電動作となってしまうため、エンジン回転数によっては低効率発電動作とすることができない。
・動作中は発電機内部の温度が上昇するため、所定温度以上の領域では使用することができない。
・流れる界磁電流を多くするだけで通常発電動作とすることができるため、通常発電動作への移行が容易である。
【００２８】
このように、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる方法にはそれぞれ特徴があるため、車両やエンジンおよび電力系統の状態応じた方法を選択することが望ましい。つまり、電位差が大きく、エンジン回転数が高い領域では、電機子巻線通電動作を選択し、電位差が小さく、エンジン回転数が低い領域では、低効率発電動作を選択すると、それぞれの特徴を活かした、適切な動作とすることできる。
【００２９】
図３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動作を示す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、上段からそれぞれ、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、第１のスイッチ６の導通／非導通を切替える第１のスイッチ信号（切替信号）、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、車両の走行速度を示す車両速度、エンジン回転数検出手段１１で検出されたエンジン回転数、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、発電機３の界磁巻線３ｃに流れる電流（発電機界磁電流）、発電機３の電機子巻線３ｂに流れる電流（発電機電機子電流）、発電機３の電流（発電機電流）、発電機３の発電にかかるトルク（発電トルク）、エンジンの出力トルク（エンジン出力トルク）、電力変換器４の出力電流（電力変換器電流）、電源管理部７の発電機３への発電／発電禁止を示す動作指令（発電機発電指令）、発電機３の電圧低下動作モードのＯＮ／ＯＦＦを表す。なお、発電機３の電圧低下動作モードには、図３に示すように、上述した電機子巻線通電動作と低効率発電動作の２種類の動作が含まれる。また、発電機３の電圧低下動作モードがＯＦＦの場合は、通常動作モードに設定されている。また、発電機３の電機子電流は、発電時に正の値を示すものとし、電機子巻線３ｂで電力を消費する場合に負の値を示すものとする。また、同様に、発電機３の電流は、発電時に正の値を示すものとし、発電機３で電力を消費する場合に負の値を示すものとする。図３の例では、説明の簡略化のため、緩やかな減速時に電力変換器４の故障が発生したものとし、その後アイドリングが継続されたときの動作を説明する。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、この発明の範疇はこの動作範囲に限定されるものではない。また、発電機の電流およびトルク特性は一例であり、図３に記載したタイムチャートの特性に限定されるものではない。
【００３０】
図３に示すように、時刻ｔ＝Ｔ３０１より以前においては、電力変換器４の出力電流（電力変換器電流）の値から分かるように、電力変換器４は正常に動作しており、故障は発生していない。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。但し、減速時に燃料噴射を停止する制御範囲からは外れており、燃料噴射信号に示されるように、インジェクタ１３により燃料が噴射されている。発電機３は、電源管理部７の動作指令（発電機発電指令）に従って発電状態であり、第１の蓄電器１の端子間電圧が一定となるように制御されている。第１の蓄電器１の電力は、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に対して供給されているが、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２の蓄電器２の端子間電圧も一定値を保っている。発電機３の電流（発電機電流）は、電力変換器４に接続された車両の補機類５を駆動させることの電力分のみ流れている。エンジンの出力トルク（エンジン出力トルク）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は上述したように正常動作しており、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。
【００３１】
時刻ｔ＝Ｔ３０１の近傍において、なんらかの原因により、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。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、図３の第２の蓄電器の端子間電圧に示されるように、第２の蓄電器２の端子間電圧は徐々に低下していく。第２の蓄電器２の端子間電圧が補機類５の駆動限界電圧以下となった場合、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虞があり、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。電源管理部７は、電力変換器出力電流検出手段１０の出力値に基づいて、電力変換器４の電流が低下したことを検知し、電力変換器４の故障を検出する。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と共に、発電機３に対して、発電禁止動作を指令する。これにより、発電機３の発電電流および発電トルクは低下し、ゼロとなる。第１の蓄電器１に蓄えられた電力は消費および蓄電されない状態となるため、第１の蓄電器１の端子間電圧は一定値を保つ。電源管理部７は故障を検出した後、所定時間（時刻Ｔ３０１から時刻Ｔ３０２の間）、この動作を保持する。これは、発電機３の電流が急に遮断されるため、行き場を失った電流によって発生した電圧変動を安定させたり、界磁巻線３ｃに流れる電流がゼロ付近で安定させたりするものであり、誤動作の抑制が目的である。
【００３２】
電源管理部７は、第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替える判定値として、第２の蓄電器２の端子間電圧を基準とする第１の所定電圧範囲を設定し、当該第１の所定電圧範囲の上限値および下限値として、第１の所定閾値電圧Ｔ１ＨとＴ１Ｌを演算している。第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈは、第２の蓄電器２の端子間電圧より、予め設定した所定値Ｄ１だけ大きく、一方、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌは、第２の蓄電器２の端子間電圧より、所定値Ｄ２だけ小さい。従って、第１の所定閾値電圧Ｔ１ＨとＴ１Ｌとの差は（Ｄ１＋Ｄ２）であり、この第２の蓄電器２の端子間電圧を基準とする（Ｄ１＋Ｄ２）の範囲が、上記第１の所定電圧範囲となる。Ｄ１とＤ２の値は同じであっても異なっていてもよい。電源管理部７は、第１の蓄電器１の端子間電圧の値と第２の蓄電器２の端子間電圧との電位差が、当該所定範囲内になったときに、第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替える。なお、第１の所定閾値電圧Ｔ１ＨおよびＴ１Ｌの値は、第１のスイッチ６を投入した際、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２との電位差によって発生する電流によって故障が発生しない限界の電位差を、第２の蓄電器２の端子間電圧を基準に演算している。第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高い場合、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。また、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌよりも低い場合、電源管理部７は第１の蓄電器１の端子間電圧を上昇させる処理を開始する。第１の蓄電器１の端子間電圧が、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌよりも高く、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも低い場合、すなわち、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位差が第１の所定電圧範囲内の場合は、第１のスイッチ６に故障を発生させるほどの大きな電流は流れないため、第１の蓄電器１の端子間電圧を調整することなく、第１のスイッチ６を投入することができる。
【００３３】
時刻ｔ＝Ｔ３０２においては、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高いため、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。具体的には、発電機３の動作を電圧低下動作モードへ変更する。次に、電圧低下動作モードを低効率発電動作と電機子巻線通電動作のどちらに切替えるか判定する。現在のエンジン回転数は、所定エンジン回転数Ｎ１以上で、低効率発電動作に不適であるため、発電機３に対し電機子巻線通電動作を指令する。その後、電機子巻線３ｂへの通電が開始され、第１の蓄電器１の電力が電機子巻線３ｂで消費されるようになり、第１の蓄電器１の端子間電圧が低下していく。この間、発電機３の界磁電流制御回路３ｄには界磁巻線３ｃへの通電をしないように指令しており、発電トルクは発生しないことから、発電に必要なエンジン出力トルクも増加しない。ここで、所定エンジン回転数Ｎ１は、現在のエンジン回転数において、発電機３を低効率領域で運転可能、且つ、発電機３における電力消費量が所定値以上となるエンジン回転数とする。
【００３４】
時刻ｔ＝Ｔ３０３において、電源管理部７は第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高く、エンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎ１未満であると判定する。電源管理部７は発電機３に対して、電機子巻線通電動作から低効率発電動作へ指令変更する。低効率発電動作では、界磁電流を徐々に上昇させていき、発電機３の内部で電力を消費させる。これにより、第１の蓄電器１の端子間電圧が低下していき、第２の蓄電器２の端子間電圧との電位差が小さくなるとともに、発電機３での消費電流が小さくなる。
【００３５】
時刻ｔ＝Ｔ３０４において、電源管理部７は第１の蓄電器１の端子間電圧が低下し、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下となり、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧の電位差が第１の所定電圧範囲内となったと判定する。電源管理部７は第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替えるように指令し、第１のスイッチ６が導通状態となる。これにより、第１の蓄電器１から第２の蓄電器２に電流が流れ、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧は等しくなる。発電機３の電流は、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２の端子間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。発電機３の発電トルクは、発電機３の発電量に応じたトルクとなる。エンジン出力トルクは、発電機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。発電機３の動作指令は、第１のスイッチ６が投入された後で低効率発電動作から通常発電動作に切替えられ、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。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂ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。
【００３７】
まず、ステップＳ４０１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。具体的には、第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段７ａで検出された電圧が電力変換器４の駆動下限電圧以上であり、電力変換器４が駆動可能な状態であるにもかかわらず、電力変換器出力電流検出手段１０によって計測された電力変換器４の出力電流が通常駆動時の最低電流以下のときに、故障と判定して、ステップＳ４０２に進み、一方、故障と判定されない場合はそのまま処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ４０２において、発電機３に対して発電禁止動作を指令し、ステップＳ４０３に進む。
【００３９】
ステップＳ４０３において、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Ｓ４０４に進む。
【００４０】
ステップＳ４０４において、故障を検出した時点からの経過時間を計測し、所定時間が経過したら、ステップＳ４０５に進む。これにより、当該所定時間の間、それ以前の動作が保持される。
【００４１】
ステップＳ４０５において、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧との差が、予め設定された第１の所定電圧範囲内であるか否かを判定する。すなわち、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下であり、かつ、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌ以上であれば、ステップＳ４２１に進み、一方、第２の蓄電器２の端子間電圧との電位差が第１の所定電圧範囲外である場合は、ステップＳ４０６に進む。
【００４２】
ステップＳ４０６において、第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段７ａで検出された第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の蓄電器２の端子間電圧検出手段７ｂで検出された第２の端子間電圧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２の蓄電器２の端子間電圧以下である場合には、ステップＳ４１９に進み、一方、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高い場合には、ステップＳ４０７に進む。
【００４３】
ステップＳ４０７において、電源管理部７は、発電機３の動作モードを、通常動作モードから電圧低下動作モードへ切替えて、ステップＳ４０８に進む。
【００４４】
ステップＳ４０８において、エンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する。所定エンジン回転数Ｎ１以上である場合はステップＳ４０９に進み、所定エンジン回転数Ｎ１未満である場合は、ステップＳ４１３に進む。
【００４５】
ステップＳ４０９において、電源管理部７は発電機３の動作を電機子巻線通電動作に設定して、ステップＳ４１０に進む。
【００４６】
ステップＳ４１０において、サーミスタ３ｅで計測された発電機３の温度が、予め設定された第２の所定温度よりも高いか否かを判定する。第２の所定温度は、電機子巻線３ｂに通電した状態で発電機３が故障しない最大の温度を実験によって求めた値を設定する。第２の所定温度以下の場合はステップＳ４１１に進み、第２の所定温度よりも高い場合はステップＳ４１２に進む。
【００４７】
ステップＳ４１１において、電源管理部７は電機子巻線３ｂへの通電を行う。電機子巻線３ｂに通電した後、ステップＳ４０５に戻って処理を続ける。
【００４８】
ステップＳ４１２において、サーミスタ３ｅで計測された発電機３の温度が高いため、電機子巻線３ｂへの通電を禁止するべく、整流回路３ａの半導体素子を全てＯＦＦし、ステップＳ４０５に戻って処理を続ける。
【００４９】
ステップＳ４１３において、電源管理部７は発電機３の動作を低効率発電動作に設定して、ステップＳ４１４に進む。
【００５０】
ステップＳ４１４において、発電機３の温度が第１の所定温度よりも高いか否かを判定する。第１の所定温度は、界磁巻線３ｂに通電した状態で発電機３が故障しない最大の温度を実験によって求めた値を設定する。第１の所定温度以下の場合はステップＳ４１５に進み、第１の所定温度よりも高い場合はステップＳ４１７に進む。
【００５１】
ステップＳ４１５において、電源管理部７は低効率発電動作となるように界磁巻線３ｃに流す電流を制限する界磁電流制限値を演算して、ステップＳ４１６に進む。界磁電流制限値は、エンジン回転数と発電機３の端子間電圧を引数としたルックアップテーブルによって求める。テーブルの設定例を図２に示した。界磁電流にはそれぞれ、Ｉｆ３＞Ｉｆ２＞Ｉｆ１の関係がある。この設定例では、エンジン回転数が低く、発電機３の端子間電圧が高い領域では流せる界磁電流を大きくするように制限値も大きくなり、エンジン回転数が高く、発電機３の端子間電圧が低い領域では流せる界磁電流を小さくするように制限値が小さくなる。
【００５２】
ステップＳ４１６において、界磁電流指令値を演算してステップＳ４１８に進む。界磁電流指令値の演算は、以下の式を用いて算出される。
【００５３】
界磁電流指令値＝ＭＩＮ(界磁電流指令値(前回値)＋界磁電流増加量，界磁電流制限値)
【００５４】
ただし、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）は、ＡとＢの最小値を返す関数を表す。また、界磁電流指令値の初期値は、０［Ａ］とする。
【００５５】
ステップＳ４１７において、界磁電流指令値を０［Ａ］に設定してステップＳ４１８に進む。
【００５６】
ステップＳ４１８において、ステップＳ４１６の処理で電源管理部７で演算された界磁電流指令値を、あるいは、ステップＳ４１８の処理で電源管理部７で設定した界磁電流指令値（０［Ａ］）を、界磁電流制御回路３ｄに対して出力する。界磁電流制御回路３ｄは、指令された界磁電流となるように制御して、ステップＳ４０５に戻り、処理を継続する。
【００５７】
ステップＳ４１９において、電源管理部７は発電機３に対し通常発電動作を指令してステップＳ４２０に進む。
【００５８】
ステップＳ４２０において、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第１の所定電圧範囲内であるか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下であり、かつ、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌ以上である第１の所定電圧範囲内である場合はステップＳ４２１に進み、第１の所定電圧範囲外である場合は、ステップＳ４１９に進む。
【００５９】
ステップＳ４２１において、電源管理部７は第１のスイッチ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。
【００６０】
以上のように、この発明の実施の形態１に係る電源管理装置は、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を充電する発電機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第１のスイッチ６を備え、第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替える前に、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２の端子間電圧の差が第１の所定電圧範囲以内となるように、発電機３を発電動作モードとは別の、発電機３内部で電力を消費させる電圧低下動作モードとして動作させる構成とした。このように、この発明の実施の形態１に係る電源管理装置は、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に設けられた第１のスイッチ６を導通状態に切替えるように構成されているので、電力変換器４の故障が発生した場合でも、発電機３で発電された電力を車両の補機類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、第１のスイッチ６を設けるだけであるため、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との電位差が第１の所定電圧以内となった後に第１のスイッチ６を導通状態に切替えるため、第１のスイッチ６に大電流が流れて第１のスイッチ６を焼損させてしまうようなこともなく、また、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。
【００６１】
また、電圧低下動作モードを、第１の蓄電器１の端子間電圧が所定閾値電圧ＴＨ１よりも高い場合で、且つ、エンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎ１より小さい場合に、発電機３を効率の低い領域で発電させて第１の蓄電器の電圧を低下させる低効率発電動作とした。これにより、特別な機器を追加することなく、プログラムのわずかな変更で第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させることができる上、電圧を低下させる際の電流の大きさを制御することができるため、第１の蓄電器１の端子間電圧を速やかに目標電圧へ収束させることができる。
【００６２】
また、サーミスタ３ｅで計測された発電機３の温度が第１の所定温度以上の場合、低効率発電動作を停止するようにした。これにより、発電機３を効率の低い領域で発電させた場合でも、発電機３の温度上昇による故障を未然に防止することができる。
【００６３】
また、電圧低下動作モードを、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高い場合に、発電機３の界磁巻線３ｃを非通電状態とし、発電機３の電機子巻線３ｂにのみ通電させて第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる電機子巻線通電動作とした。これにより、特別な機器を追加することなく、プログラムのわずかな変更で第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させることができる上、低効率発電動作とすることができないエンジン状態であっても、第１の蓄電器１の端子間電圧を速やかに低下させることができる。
【００６４】
また、発電機３の温度が第２の所定温度以上の場合、電機子巻線通電動作を停止するようにした。これにより、発電機３の電機子巻線３ｂに通電させて、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させるようにした場合であっても、発電機３の温度上昇による故障を未然に防止することができる。
【００６５】
また、電圧低下動作モードは、第１の蓄電器１の端子間電圧が所定閾値電圧ＴＨ１よりも高い場合に、発電機３を効率の低い領域で発電させて、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる低効率領域での発電である低効率発電動作と、発電機３の界磁巻線３ｃを非通電状態とし、発電機３の電機子巻線３ｂにのみ通電させて、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる電機子巻線通電動作とを切替えるようにした。これにより、エンジンの運転状態に応じて最適な電圧低下動作モードを選択できるようになるため、第１の蓄電器１の端子間電圧を速やかに低下させることができる。
【００６６】
また、電圧低下動作モードは、所定エンジン回転数Ｎ１によって、低効率発電動作と電機子巻線通電動作を切替えるようにした。これにより、エンジンの回転数に応じて最適な電圧低下動作モードに切替えることができるため、故障発生時において、第１の蓄電器１の端子間電圧をより確実に低下・収束させることができる。
【００６７】
また、電力変換器４の故障を検出した後、第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替えるまでの間に発電機３が発生するトルクの変化が所定以下となるように制御する構成とした。これにより、故障時のトルク変動を抑制することができるため、ドライバーへの違和感を抑制することができる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態１の説明においては、電圧低下動作モードで行う動作として、電機子巻線通電動作と低効率発電動作の２種類が含まれると説明したが、その場合に限らず、いずれか一方だけが含まれる構成としてもよい。その場合には、エンジンの回転数に関係なく、電源管理部７において、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位差が第１の所定電圧範囲外で、かつ、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高いという所定の条件が成立したと判断した場合に、電圧低下動作モードに含まれているいずれか一方の動作（すなわち、電機子巻線通電動作、あるいは、低効率発電動作）を行うようにすればよい。
【００６９】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る電源管理装置について図面を用いて説明する。なお、各図において、実施の形態１と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。
【００７０】
図５は、この発明の実施の形態２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。上記の図１に示した実施の形態１と異なる点は、本実施の形態２を示した図５においては、第３の蓄電器９と、第３の蓄電器９の端子電圧検出手段７ｃと、第２のスイッチ８とが、追加されている点である。第３の蓄電器９の端子電圧検出手段７ｃは、電源管理部７の内部に設置され、第３の蓄電器９の端子間電圧を計測する。また、第３の蓄電器９は、第１の蓄電器１に並列に接続されている。第３の蓄電器９は、故障時のバックアップとして用いられるもので、故障が検出されたときに、第１の蓄電器１に接続される。第２のスイッチ８は、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９との間に接続され、通常時は、それらの間を非導通状態としておき、電源管理部７において所定の条件が成立した場合、電源管理部７から切替指令（第２の切替指令）が出力され、それによって、第２のスイッチ８がＯＮ投入され、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９とが導通状態となる。
【００７１】
なお、上記の実施の形態１では、発電機３の動作モードとして、通常動作モードと電圧低下動作モードの２つのモードがあることを説明したが、本実施の形態２においては、これらの２つのモードに加えて、さらに、予備蓄電器充電モードがある。
【００７２】
「予備蓄電器充電モード」とは、第２のスイッチ８を導通状態に切り替えて、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９とを導通させ、予備蓄電器として設けられた第３の蓄電器９への充電動作（「予備蓄電器充電動作」）を行うモードである。本実施の形態２においては、電源管理部７は、実施の形態で説明した第１の所定電圧範囲よりも広い範囲に設定される第２の所定電圧範囲を判定値として用い、電力変換器４の故障を検出したときに、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧との差が第２の所定電圧範囲外で、且つ、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧より高い場合に、第２のスイッチ８に対して、第２の切替指令を出力することにより、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９とを導通状態として第３の蓄電器９への充電を行う（予備蓄電器充電動作）。電源管理部７は、当該予備蓄電器充電動作を行うことにより第１の蓄電器１の端子間電圧と第３の蓄電器９の端子間電圧とが等しくなったことを検知したときに、実施の形態１で説明した電圧低下動作モードに切り替える。このように、本実施の形態２においては、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の端子間電圧との電位差が大きい場合に、第１の蓄電器１に蓄えられた電力を第３の蓄電器９へ移動させて、第１の蓄電器１の端子間電圧をある程度低下させた後に、電圧低下動作モードの電機子巻線通電動作か低効率発電動作を行う点が実施の形態１と異なる。その他の処理およびその他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００７３】
なお、この発明の実施の形態２に係る電源管理装置は、電源管理部７、第１のスイッチ６、第３の蓄電器９、第２のスイッチ８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、第３の蓄電器９、電力変換器４、発電機３、第１のスイッチ６、第２のスイッチ８、電源管理部７から構成されている。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。
【００７４】
図６は、この発明の実施の形態２に係る電源管理装置およびその周辺の動作を示すタイムチャートである。図６において、横軸は、図３と同様に、時間軸である。図６と図３との違いは、図６においては、縦軸に、第２のスイッチ８の導通／非導通を切替える第２のスイッチ信号（第２の切替指令）と、第３の蓄電器９の端子間電圧とが、追加されている点である。他は図３と同じである。
【００７５】
時刻ｔ＝Ｔ６０１より以前においては、図６の電力変換器４の電流の値から分かるように、電力変換器４は正常に動作しており、故障は発生していない。また、図６の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。但し、減速時に燃料噴射を停止する制御範囲から外れているため、燃料噴射信号に示されるように、インジェクタ１３より燃料が噴射されている。発電機３は、発電機発電指令に従って、通常発電状態であり、第１の蓄電器１の端子間電圧が一定となるように制御されている。第１の蓄電器１の電力は、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に対して供給されているが、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、端子電圧はそれぞれ一定値を保っている。発電機３の電流は、電力変換器４に接続された車両の補機類５を駆動させることの電力分のみ流れている。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。
【００７６】
時刻ｔ＝Ｔ６０１の近傍において、なんらかの原因により、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。これにより、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の端子間電圧は徐々に低下していく。第２の蓄電器２の端子間電圧が車両の補機類５の駆動限界電圧以下となった場合、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虞があり、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。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指令を出力すると共に、発電機３に対して発電禁止動作を指令する。これにより、発電機３の発電電流および発電トルクは低下し、ゼロとなる。第１の蓄電器１に蓄えられた電力は消費および蓄電されない状態となるため、端子間電圧は一定値を保つ。電源管理部７は故障を検出した後、所定時間（時刻Ｔ６０１から時刻Ｔ６０２の間）、動作を保持する。これは、発電機３の電流が急に遮断されるため、行き場を失った電流によって発生した電圧変動を安定させたり、界磁巻線３ｃに流れる電流がゼロ付近で安定させたりするものであり、誤動作の抑制が目的である。
【００７７】
電源管理部７は、第２のスイッチ８を非道通から導通へ切替える判定値として、第２の所定閾値電圧Ｔ２を演算している。第２の所定閾値電圧Ｔ２は、第２のスイッチ８を非道通状態から導通状態へ切替えて、第１の蓄電器１の端子間電圧が安定したときの電圧を現在の電圧から逆算して求めるもので、第２のスイッチ８を投入した後の第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高くなるか否かを判定する値となっている。仮に、第１の蓄電器１の端子間電圧が安定したときの電圧が、第２の蓄電器２の端子間電圧に比べて極端に低い値となった場合、第１の蓄電器１の端子間電圧を第２の蓄電器２の端子間電電圧まで発電動作によって上昇させる必要があり、第２のスイッチ８を導通状態とすることなく電圧低下動作モードを実行して、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる場合に比べて時間がかかる可能性がある。第２の所定閾値電圧Ｔ２による判定はこの間の時間的なロスを防ぐ狙いがある。
【００７８】
以下、第２の所定閾値電圧Ｔ２の算出方法について説明する。最初に、第２のスイッチ８を非道通状態から導通状態へ切替えたときに想定される電圧降下Ｖｄを演算する。Ｖｄは、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の容量と、それらの端子間電圧によって求める。簡単のために第１の蓄電器１と第３の蓄電器９がともにキャパシタであるものとし、導線での電力損失は無視するものとして説明する。第１の蓄電器１に蓄えられている電荷量Ｑ１および第３の蓄電器９に蓄えられている電荷量Ｑ３は、次式により求められる。
【００７９】
第１の蓄電器１に蓄えられている電荷量Ｑ１  
＝  第１の蓄電器１の容量Ｃ１  ×  第１の蓄電器１の端子間電圧Ｖ１
【００８０】
第３の蓄電器９に蓄えられている電荷量Ｑ３  
＝  第３の蓄電器９の容量Ｃ３  ×  第３の蓄電器９の端子間電圧Ｖ３
【００８１】
従って、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９を並列接続したときの電圧Ｖ１３は、以下の式で表すことができる。
【００８２】
Ｖ１３  ＝  （Ｑ１＋Ｑ３）／（Ｃ１＋Ｃ３）  
＝  （（Ｃ１×Ｖ１）＋（Ｃ３×Ｖ３））／（Ｃ１＋Ｃ３）
【００８３】
故に、Ｖｄは、次式となる。
【００８４】
Ｖｄ  ＝  第１の蓄電器１の端子間電圧Ｖ１  −  Ｖ１３
【００８５】
以上により、第２の所定閾値電圧Ｔ２は、以下の式を用いて算出される。
【００８６】
Ｔ２  ＝  第２の蓄電器２の端子間電圧Ｖ２  ＋  Ｖｄ
【００８７】
このように、Ｔ２は定義される。本実施の形態においては、第１の蓄電器１の端子間電圧がＴ２より高い場合、すなわち、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位差が０からＶｄまでの範囲（以下、第２の所定電圧範囲とする）外で、且つ、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高い場合に、第２のスイッチ８を非導通状態から導通状態に切り替える。なお、図６にも示されるように、第２の所定電圧範囲は、第１の所定電圧範囲より、広い範囲となっている（Ｖｄ＞Ｄ１）。
【００８８】
時刻ｔ＝Ｔ６０２において、電源管理部７は、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の所定閾値電圧Ｔ２以上であることを検出し、第３の蓄電器９を第１の蓄電器１と導通状態とするため、第２のスイッチ８を非導通状態から導通状態に切替える。第２のスイッチ８を導通状態としたことで、第１の蓄電器１に蓄えられた電力が第３の蓄電器９に流れていくため、第１の蓄電器１の端子間電圧は低下するとともに第３の蓄電器９の電圧が上昇していき、所定時間の後に（具体的には、時刻Ｔ６０２から時刻Ｔ６０３までの時間が経過した後に）、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の電圧は等しくなり、以後、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の間に電位差は発生しない。第２のスイッチ８により、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９が導通状態となってから電位差がなくなるまでの間、発電機３は発電禁止動作であるため、発電トルクは生じない。
【００８９】
時刻ｔ＝Ｔ６０３において、電源管理部７は、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の電圧が等しくなったことを検出する。このとき、第１の蓄電器１の端子間電圧は第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高いため、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。すなわち、発電機３の動作を電圧低下動作モードへ変更する。次に、電圧低下動作モードを低効率発電動作と電機子巻線通電動作のどちらに切替えるか判定する。現在のエンジン回転数は、所定エンジン回転数Ｎ１以上であるため、発電機３に対し電機子巻線通電動作を指令する。その後、電機子巻線３ｂへの通電が開始され、第１の蓄電器１および第３の蓄電器９の電力が電機子巻線３ｂで消費されるようになり、それらの端子間電圧が共に低下していく。この間、発電機３の界磁電流制御回路３ｄには界磁巻線３ｃへの通電をしないように指令しており、発電トルクは発生しないことから、発電に必要なエンジンの出力トルクも増加しない。ここで、所定エンジン回転数Ｎ１は、現在のエンジン回転数において、発電機３を低効率領域で運転可能かつ、発電機３における電力消費量が所定値以上となるエンジン回転数とする。
【００９０】
時刻ｔ＝Ｔ６０４において、電源管理部７は、第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈよりも高く、エンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎ１未満であると判定する。これにより、電源管理部７は、発電機３に対して、電機子巻線通電動作から低効率発電動作へ指令変更する。こうして、発電機３の界磁電流を徐々に上昇させていき、発電機３の内部で電力を消費させる。これにより、第１の蓄電器１の端子間電圧が低下していき、第２の蓄電器２の端子間電圧との電位差が小さくなるとともに、発電機３での消費電流が小さくなる。
【００９１】
時刻ｔ＝Ｔ６０５において、電源管理部７は第１の蓄電器１の端子間電圧が低下し、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下となり、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧の電位差が第１の所定電圧範囲内となったと判定する。これにより、電源管理部７は、第１のスイッチ６を非導通状態から導通状態へ切替えるように指令し、第１のスイッチ６が導通状態となる。そのため、第１の蓄電器１から第２の蓄電器２に電流が流れ、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧は等しくなる。発電機３の電流は、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２の端子間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。発電機３の発電トルクは、発電機３の発電量に応じたトルクとなる。エンジンの出力トルクは、発電機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。発電機３の動作指令は、第１のスイッチ６が投入された後で低効率発電動作から通常発電動作に切替えられ、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。
【００９２】
図７Ａおよび図７Ｂは、この発明の実施の形態２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。
【００９３】
ステップＳ７０１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の端子間電圧が電力変換器４の駆動下限電圧以上であり、電力変換器４が駆動可能な状態であるにもかかわらず、電力変換器出力電流検出手段１０によって計測された電力変換器４の出力電流が通常駆動時の最低電流以下のときに、故障と判定して、ステップＳ７０２に進み、一方、故障と判定されない場合は処理を終了する。
【００９４】
ステップＳ７０２において、発電機３に対して発電禁止動作を指令し、ステップＳ７０３に進む。
【００９５】
ステップＳ７０３において、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Ｓ７０４に進む。
【００９６】
ステップＳ７０４において、故障を検出した後の所定時間動作を保持しステップＳ７０５に進む。
【００９７】
ステップＳ７０５において、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の蓄電器２の端子間電圧より低いか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の蓄電器２の端子間電圧以下である場合には、ステップＳ７２１に進み、一方、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高い場合には、ステップＳ７０６に進む。
【００９８】
ステップＳ７０６において、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第２の所定閾値電圧Ｔ２以上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２の所定閾値電圧Ｔ２以上である場合には、ステップＳ７０７に進み、一方、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の所定閾値電圧Ｔ２未満である場合には、ステップＳ７０９に進む。
【００９９】
ステップＳ７０７において、電源管理部７は、第２のスイッチ８を非導通状態から導通状態へ切替えてステップＳ７０８に進む。
【０１００】
ステップＳ７０８において、第１の蓄電器１の端子間電圧検出手段７ａで検出された電圧と第３の蓄電器９の端子間電圧検出手段７ｃで検出された電圧とが等しいか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧と第３の蓄電器９の端子間電圧が等しい場合、ステップＳ７０９に進み、一方、第１の蓄電器１の端子間電圧と第３の蓄電器９の端子間電圧が等しくない場合は、ステップＳ７０８に留まり、等しくなるまで判定を繰り返す。
【０１０１】
ステップＳ７０９において、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位差が、第１の所定電圧範囲内であるか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定電圧範囲内、すなわち、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下であり、かつ、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌ以上である場合は、ステップＳ７２０に進み、一方、第１の所定電圧範囲外である場合は、ステップＳ７１０に進む。
【０１０２】
ステップＳ７１０において、電源管理部７は、発電機３の動作モードを電圧低下動作モードへ切替えて、ステップＳ７１１に進む。
【０１０３】
ステップＳ７１１において、エンジン回転数が所定エンジン回転数Ｎ１以上であるか否かを判定する。所定エンジン回転数Ｎ１以上である場合はステップＳ７１２に進み、一方、所定エンジン回転数Ｎ１未満である場合は、ステップＳ７１５に進む。
【０１０４】
ステップＳ７１２において、サーミスタ３ｅで計測された発電機３の温度が、第２の所定温度よりも高いか否かを判定する。第２の所定温度は、電機子巻線３ｂに通電した状態で発電機３が故障しない最大の温度を実験によって求めた値を設定する。判定の結果、第２の所定温度以下の場合は、ステップＳ７１３に進み、一方、第２の所定温度よりも高い場合は、ステップＳ７１４に進む。
【０１０５】
ステップＳ７１３において、電源管理部７は、電機子巻線３ｂへの通電を行う。電機子巻線３ｂに通電した後、ステップＳ７０９に戻って処理を続ける。
【０１０６】
ステップＳ７１４において、サーミスタ３ｅで計測された発電機３の温度が高いため、電機子巻線３ｂへの通電を禁止するべく、半導体素子を全てＯＦＦし、ステップＳ７０９に戻って処理を続ける。
【０１０７】
ステップＳ７１５において、発電機３の温度が第１の所定温度よりも高いか否かを判定する。第１の所定温度は、界磁巻線３ｂに通電した状態で発電機３が故障しない最大の温度を実験によって求めた値を設定する。第１の所定温度以下の場合は、ステップＳ７１６に進み、一方、第１の所定温度よりも高い場合はステップＳ７１８に進む。
【０１０８】
ステップＳ７１６において、電源管理部７は、低効率発電動作となるように界磁巻線３ｃに流す電流を制限する界磁電流制限値を演算して、ステップＳ７１７に進む。界磁電流制限値は、エンジン回転数と発電機３の端子間電圧を引数としたルックアップテーブルによって求める。テーブルの設定例を図２に示した。界磁電流には、それぞれ、Ｉｆ３＞Ｉｆ２＞Ｉｆ１の関係がある。この設定例では、エンジン回転数が低く、発電機３の端子間電圧が高い領域では流せる界磁電流を大きくするように制限値も大きくなり、エンジン回転数が高く、発電機３の端子間電圧が低い領域では流せる界磁電流を小さくするように制限値が小さくなる。
【０１０９】
ステップＳ７１７において、界磁電流指令値を演算してステップＳ７１９に進む。界磁電流指令値の演算は、以下の式を用いて算出される。
【０１１０】
界磁電流指令値  
＝  ＭＩＮ（界磁電流指令値（前回値）＋界磁電流増加量，界磁電流制限値）
【０１１１】
ただし、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）は、ＡとＢの最小値を返す関数を表す。また、界磁電流指令値の初期値は、０［Ａ］とする。
【０１１２】
ステップＳ７１８において、界磁電流指令値を０［Ａ］に設定してステップＳ７１９に進む。
【０１１３】
ステップＳ７１９において、ステップＳ７１７で電源管理部７により演算された界磁電流指令値、あるいは、ステップＳ７１８で設定された０［Ａ］を、界磁電流制御回路３ｄに対して指令する。界磁電流制御回路３ｄは、指令された界磁電流となるように制御して、ステップＳ７０９に戻り、処理を継続する。
【０１１４】
ステップＳ７２０において、電源管理部７は、発電機３に対し通常発電動作を指令してステップＳ７２３に進む。
【０１１５】
ステップＳ７２１において、電源管理部７は、発電機３に対し通常発電動作を指令してステップＳ７２２に進む。
【０１１６】
ステップＳ７２２において、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位差が、第１の所定電圧範囲内であるか否かを判定する。第１の蓄電器１の端子間電圧が第１の所定電圧範囲内、すなわち、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｈ以下であり、かつ、第１の所定閾値電圧Ｔ１Ｌ以上である場合は、ステップＳ７２３に進み、一方、第１の所定電圧範囲外である場合は、ステップＳ７２１に戻り、処理を継続する。
【０１１７】
ステップＳ７２３において、電源管理部７は、第１のスイッチ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。
【０１１８】
この発明の実施の形態２においては、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させる方法として、実施の形態１で述べた、発電機３の電圧低下動作モード中に行われる低効率発電動作と電機子巻線通電動作の２種類の他に、さらに、所定の条件が成立した場合に第２のスイッチ８を導通させることにより第１の蓄電器１と並列に接続された第３の蓄電器９を導通状態とする「予備蓄電器充電モード」で行われる「予備蓄電器充電動作」を追加した、のべ３種類を定義している。それぞれの動作は先に述べたが、予備蓄電器充電モードは、以下のような特徴を持つ。なお、低効率発電動作、および、電機子巻線通電動作の特徴については、実施の形態１ですでに説明したため、ここでは、説明を省略し、実施の形態１を参照することとする。
【０１１９】
予備蓄電器充電モードの予備蓄電器動作には、以下のような特徴がある。
・第１の蓄電器１と第３の蓄電器９間の電気抵抗は小さく、第２のスイッチ８を導通状態とすると、第１の蓄電器１から第３の蓄電器９に向かって電力の授受が急速に行われるため、第１の蓄電器１の端子間電圧を短時間で大きく低下させることができる。
・第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の端子間電圧が平衡状態となったタイミングで電圧の低下が止まるため、低下することのできる電圧には限度があり、その電圧は、第１の蓄電器１および第３の蓄電器９の容量とそれぞれの初期電圧によって決まる。
・制御することのできる要素は第２のスイッチ８のみであるため、電圧の低下度合いや流れる電流量を調節することはできない。
・エンジンと動力的に接続されておらず、エンジンとは独立して動作するため、回転数によって動作を制限されない。
・モード中は大きな電流が流れるが、回路内の電気抵抗は小さく、動作中の温度上昇は小さい。
【０１２０】
このように、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させるための３種類の方法にはそれぞれ特徴があるため、車両やエンジンおよび電力系統の状態応じた方法を選択することが望ましい。つまり、電位差が大きい場合は予備蓄電器充電モードとし、第３の蓄電器９を備えていないシステムや、第３の蓄電器９を備えたシステムで予備蓄電器充電モード実施後であってもまだ電位差が大きい場合は、電機子巻線通電動作を選択し、電位差が小さく、エンジン回転数が低い領域では低効率発電動作を選択すると、それぞれの特徴を活かした、適切な動作とすることできる。
【０１２１】
以上のように、本実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様に、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に設けられた第１のスイッチ６を導通状態に切替えるように構成されているので、電力変換器４の故障が発生した場合でも、発電機３で発電された電力を車両の補機類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、第１のスイッチ６を設けるだけであるため、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との電位差が第１の所定電圧以内となった後に第１のスイッチ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。
【０１２２】
また、本実施の形態２においては、さらに、第１の蓄電器１に並列に接続された第３の蓄電器９を備えるとともに、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の導通状態を切替えることのできる第２のスイッチ８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、発電機３に対し、第１の蓄電器１を充電する通常の発電動作から、当該通常の発電動作を禁止する、発電禁止動作に切り替えるように指令し、第１の蓄電器１の端子間電圧が、第１の所定電圧範囲よりも広い第２の所定電圧Ｔ２以上高い場合は（すなわち、第１の蓄電器１の端子間電圧と第２の蓄電器２の端子間電圧との差が、第１の所定電圧範囲よりも広い第２の所定電圧範囲外で、且つ、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧より高い場合は）、第２のスイッチ８を導通状態として、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９とを導通状態として第３の蓄電器９への充電を行った後に、発電機３に対し、発電禁止動作から、発電機内部で電力を消費させる電圧低下動作に切り替えるように指令し、第１の蓄電器１の端子間電圧を第２の蓄電器２の端子間電圧に近づけるように制御する構成とした。これにより、第１の蓄電器１で蓄えられた電力を第３の蓄電器９の充電に用いるため、第１の蓄電器１の端子間電圧を速やかに低下させることができるため、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上、電力を蓄える場所を移動するだけであるので、第１の蓄電器１に蓄えられた電力を有効に利用することができる。また、先に述べた２つの電圧低下動作モードは、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させるために流す電流やエンジン回転数の制約を受けるため、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下させることができなかったり、第１の蓄電器１の端子間電圧の低下が緩やかであったりするが、上記のように構成することで、エンジン回転数によらず、第１の蓄電器１の端子間電圧を速やかに低下させることができる。昨今の市場調査によると、現時点で蓄電器はＤＣ／ＤＣコンバータよりも価格の下落が激しく、ＤＣ／ＤＣコンバータを二系統化するよりも安価に構成することができる。加えて、第３の蓄電器９は、故障時のバックアップとしての機能に特化しているため、第１の蓄電器１に比べて小型な容量であっても効果があり、第１の蓄電器１と第３の蓄電器９の容量を適切に選定すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの二系統化よりも小型化することができる。
【０１２３】
なお、上記の実施の形態２の説明においては、電圧低下動作モードに、電機子巻線通電動作と低効率発電動作の２種類が含まれると説明したが、その場合に限らず、いずれか一方だけが含まれる構成としてもよい。その場合には、エンジンの回転数に関係なく、電源管理部７において、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位差が第１の所定電圧範囲外で、かつ、第１の蓄電器１の端子間電圧が第２の蓄電器２の端子間電圧よりも高いという所定の条件が成立したと判断した場合に、電圧低下動作モードに含まれているいずれか一方の動作（すなわち、電機子巻線通電動作、あるいは、低効率発電動作）を行うようにすればよい。
【０１２４】
なお、上記の実施の形態１および実施の形態２で説明した発電機３は、発電電動機で構成するようにしてもよい。その場合には、電力変換器４が故障した際に、発電機３を構成する発電電動機の駆動機能が使用できない場合であっても、発電電動機の発電機能を用いることで、第１の蓄電器１の端子間電圧を低下することができる。
【０１２５】
また、実施の形態１，２について上記の通り説明を実施したが、第１の蓄電器１と第２の蓄電器２の端子間電位差が第１の所定電圧以内であるときに、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第１のスイッチ６を投入できればよく、この発明は、上記の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１２６】
１  第１の蓄電器、２  第２の蓄電器、３  発電機、３ａ  整流回路、３ｂ  電機子巻線、３ｃ  界磁巻線、３ｄ  界磁電流制御回路、３ｅ  サーミスタ、４  電力変換器、５  車両の補機類、６  第１のスイッチ、７  電源管理部、７ａ  第１の蓄電器の端子間電圧検出手段、７ｂ  第２の蓄電器の端子間電圧検出手段、７ｃ  第３の蓄電器の端子間電圧検出手段、８  第２のスイッチ、９  第３の蓄電器、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】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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