(57)【要約】【課題】燃費向上効果が高い電源装置を提供する。【解決手段】内燃エンジンの回転を受けて発電する発電機１１と、発電機１１の発電状態に応じて充電される又は放電するバッテリー１２と、発電機１１とバッテリー１２とを電気的に接続又は断絶する切替器１３と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンの回転を受けて発電する発電機と、
前記発電機の発電状態に応じて充電される又は放電するバッテリーと、
前記発電機と前記バッテリーとを電気的に接続又は断絶する切替器と、
を含む電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記切替器に並列に接続され、前記バッテリーから前記発電機への電流は流すが、前記発電機から前記バッテリーへの電流は流さない整流器をさらに含む、
電源装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電源装置において、
前記切替器は、内燃エンジンの燃料カットが要求される場合に接続状態にされ、燃料カットが要求されなくなったら断絶状態にされ、その後、発電機の発電電圧がバッテリー電圧よりも小さくなったら再び接続状態にされる、
電源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電源装置において、
前記切替器は、バッテリーが放電状態であってバッテリー充電率ＳＯＣが下限値よりも大きい場合に接続状態にされ、バッテリー充電率ＳＯＣが下限値よりも大きくなくなったら断絶状態にされ、その後、バッテリーの充電が要求される場合に再び接続状態にされる、
電源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源装置において、
前記切替器は、発電電圧を所定値よりも大にする必要がない場合に接続状態にされ、発電電圧を所定値よりも大にする場合に断絶状態にされ、その後、バッテリーの充電が要求される場合に再び接続状態にされる、
電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の減速中に、減速エネルギーを電力に変換してバッテリーに蓄える減速回生技術が公知である。
【０００３】
特許文献１では、減速時の燃料カット中、発電機の発電電圧がバッテリーの電圧を上回るように、オルタネーターの発電電圧が上げられる。このようにすることで、バッテリーが充電される。
【０００４】
燃料カットが終了したら、オルタネーター(発電機)の発電電圧がバッテリーの電圧を下回るように、オルタネーターの発電電圧が下げられる。このようにすることで、オルタネーターは、無発電状態になる。そして、バッテリーの電力が電装品へ供給される。
【０００５】
このようにすることで、減速中に回収されてバッテリーに蓄えられたエネルギーが有効的に活用されることとなり、燃費が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４４９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発明者らは、鋭意研究を重ねることにより、特許文献１の技術には改良の余地があり、さらなる燃費向上を図る手法を見いだした。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、燃費向上効果が高い電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【００１０】
本発明による電源装置のひとつの態様は、内燃エンジンの回転を受けて発電する発電機と、前記発電機の発電状態に応じて充電される又は放電するバッテリーと、を含む。そして、前記発電機と前記バッテリーとを電気的に接続又は断絶する切替器をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この態様によれば、たとえば、燃料カットの要求がなくなって燃料供給が再開される場合に、切替器をオフすることができる。この結果、バッテリーが充電されなくなるので、無用な燃料消費が防止され、高い燃費向上効果を得ることができる。
【００１２】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明による電源装置の第１実施形態を適用するシステムを示す図である。
【図２】図２は、本発明による電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【図３】図３は、第１実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【図４】図４は、第２実施形態の電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【図５】図５は、第２実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【図６】図６は、第３実施形態の電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明による電源装置の第４実施形態を適用するシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明による電源装置の第１実施形態を適用するシステムを示す図である。
【００１５】
電源装置１０は、発電機１１と、バッテリー１２と、リレー１３と、コントローラー１５と、を含む。
【００１６】
発電機１１は、内燃エンジンの回転を受けて発電する。本実施形態では、発電機１１は、ベルトを介して内燃エンジンのクランクシャフトに連結される。したがって、発電機１１は、内燃エンジンの出力によって駆動される。また内燃エンジンの燃料カット中は、車輪の回転力によって駆動される。発電機１１は、車両の電装品２０に電気的に接続される。また発電機１１は、リレー１３を介してバッテリー１２に電気的に接続される。
【００１７】
バッテリー１２は、リレー１３を介して発電機１１及び車両の電装品２０に電気的に接続される。バッテリー１２は、発電機１１の発電状態に応じて、またリレー１３の断続状態に応じて、充電され又は放電する。
【００１８】
リレー１３は、発電機１１とバッテリー１２との間に設けられる。リレー１３は、スイッチ１３ａを含む。スイッチ１３ａは、コントローラー１５の信号に応じて電気的に接続又は断絶する。
【００１９】
このような構成であるので、発電機１１の発電電力は、電装品２０に供給される。またリレー１３がオンの状態であって発電機１１の発電電圧がバッテリー１２の電圧を上回るときには、発電機１１の発電電力によってバッテリー１２が充電される。リレー１３がオンの状態であって発電機１１の発電電圧がバッテリー１２の電圧を下回るときには、バッテリー１２の電力が電装品２０に供給される。
【００２０】
図２は、本発明による電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。なおコントローラーは、微小時間(たとえば１０ミリ秒)ごとにこのフローチャートを繰り返し実行する。
【００２１】
ステップＳ１１においてコントローラーは、燃料カットが要求されているか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ１２へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ１３へ処理を移行する。
【００２２】
ステップＳ１２においてコントローラーは、リレー１３をオンする。
【００２３】
ステップＳ１３においてコントローラーは、発電機１１の目標発電電圧がバッテリー１２の電圧よりも小であるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ１２へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ１４へ処理を移行する。
【００２４】
ステップＳ１４においてコントローラーは、リレー１３をオフ(リレー１３を開放)する。
【００２５】
図３は、第１実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【００２６】
なお上述のフローチャートとの対応が分かりやすくするために、フローチャートのステップ番号にＳを付して併記する。
【００２７】
以上の制御フローチャートが実行されて以下のように作動する。
【００２８】
本実施形態は、たとえば、アクセルペダルから足が放されて車両が減速している状態で適用される。
【００２９】
時刻ｔ１１以前は、燃料カットが要求されている(図３(Ａ))。そこでステップＳ１１→Ｓ１２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態に維持される(図３(Ｄ))。すると、車輪から内燃エンジンに伝達した回転によって発電機１１が駆動されて発電する。この発電電流がバッテリー１２に流入し、バッテリー１２が充電される(図３(Ｃ))。
【００３０】
時刻ｔ１１で、アクセルペダルが踏み込まれるなどして燃料カットの要求がなくなり燃料供給が再開される(図３(Ａ))。発電機１１の発電電圧は、下がるもののバッテリー電圧よりも高い(図３(Ｂ))。そこでステップＳ１１→Ｓ１３→Ｓ１４が処理され、リレー１３がオフされる(図３(Ｄ))。これによって、バッテリー１２には電流が流入も流出もしない。すなわちバッテリー１２は充電されないが放電もしない(図３(Ｃ))。
【００３１】
時刻ｔ１１以降、発電機１１の発電電圧は、さまざまな制約から、瞬時に下がるのではなく、徐々に下がることとなる(図３(Ｂ))。ここでは、ステップＳ１１→Ｓ１３→Ｓ１４が繰り返し処理され、リレー１３がオフの状態で維持される(図３(Ｄ))。
【００３２】
時刻ｔ１２で、発電機１１の発電電圧がバッテリー１２の電圧を下回る(図３(Ｂ))。そこでステップＳ１１→Ｓ１３→Ｓ１２が処理され、リレー１３がオンされる(図３(Ｄ))。
【００３３】
時刻ｔ１２以降、ステップＳ１１→Ｓ１３→Ｓ１２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態で維持される(図３(Ｄ))。ここでは発電機１１の発電電圧がバッテリー１２の電圧を下回るので(図３(Ｂ))、バッテリー１２の電力が電装品２０に供給される。
【００３４】
本実施形態は、発電機１１とバッテリー１２との間にリレー１３が設けられる。比較として、発電機１１とバッテリー１２との間にリレーが存在しない形態を考える。このような比較形態では、燃料カットの要求がなくなって燃料供給が再開される時刻ｔ１１以降において、発電機１１の発電電圧がバッテリー１２の電圧を上回るので、発電機１１の発電電力によってバッテリー１２が充電される(図３(Ｃ)の破線)。すなわちここでは、内燃エンジンの出力の一部が、バッテリーの充電のために消費されることとなる。
【００３５】
これに対して、本実施形態によれば、燃料カットの要求がなくなって燃料供給が再開される時刻ｔ１１において、リレー１３がオフされることで(図３(Ｄ))、バッテリー１２が充電されなくなるので(図３(Ｃ)の実線)、無用な燃料消費が防止される。
【００３６】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【００３７】
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３８】
ステップＳ２１においてコントローラーは、バッテリーの充電率ＳＯＣが下限値よりも大であるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ２３へ処理を移行する。
【００３９】
ステップＳ２２においてコントローラーは、リレー１３をオンする。
【００４０】
ステップＳ２３においてコントローラーは、バッテリー１２の充電が要求されているか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ２２へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ２４へ処理を移行する。
【００４１】
ステップＳ２４においてコントローラーは、リレー１３をオフする。
【００４２】
図５は、第２実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【００４３】
以上の制御フローチャートが実行されて以下のように作動する。
【００４４】
本実施形態は、たとえば、バッテリーの電力が車両の電装品２０に供給されている状態で適用される。
【００４５】
時刻ｔ２１以前は、発電機１１の目標発電電圧がバッテリー１２の電圧よりも小である(図５(Ｃ))。この状態では、バッテリー１２の電力が車両の電装品２０に供給される。すなわちバッテリー１２は放電する(図５(Ｄ))。このためバッテリー１２の充電率ＳＯＣは低下するがＳＯＣ下限値よりは大きい(図５(Ａ))。そこでステップＳ２１→Ｓ２２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態に維持される(図５(Ｅ))。
【００４６】
時刻ｔ２１で、バッテリー１２の充電率ＳＯＣが下限値に到達する(図５(Ａ))。バッテリー１２の充電率ＳＯＣが下限値を下回っては、バッテリー１２が劣化するなどの不具合を生じる可能性がある。そこで、バッテリー１２の充電率ＳＯＣが下限を下回らないように、発電機１１の電力が車両の電装品２０に供給される(図５(Ｃ))。なおバッテリー１２の充電は要求されていない(図５(Ｂ))。そこでステップＳ２１→Ｓ２３→Ｓ２４が処理され、リレー１３がオフされる(図５(Ｅ))。
【００４７】
時刻ｔ２１以降もステップＳ２１→Ｓ２３→Ｓ２４が繰り返し処理され、リレー１３がオフの状態で維持される(図５(Ｅ))。これによって、バッテリー１２には電流が流入も流出もしない。すなわちバッテリー１２は充電されないが放電もしない(図５(Ｄ))。したがって、バッテリー１２の充電率ＳＯＣは下限値のままである(図５(Ａ))。
【００４８】
時刻ｔ２２で、バッテリー１２の充電が要求される(図５(Ｂ))。そこでステップＳ２１→Ｓ２３→Ｓ２２が処理され、リレー１３がオンされる(図５(Ｅ))。これに合わせて、発電機１１の目標発電電圧が大きくされる(図５(Ｃ))。
【００４９】
時刻ｔ２２以降、ステップＳ２１→Ｓ２３→Ｓ２２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態で維持される(図５(Ｅ))。これによってバッテリー１２が充電され(図５(Ｄ))、バッテリー１２の充電率ＳＯＣが上昇する(図５(Ａ))。
【００５０】
発電機１１とバッテリー１２との間にリレーが存在しない比較形態では、時刻ｔ２１以降に、発電機１１の電力が車両の電装品２０に供給されるときに、発電電力の一部がバッテリー１２の充電に消費されて(図５(Ｄ)の破線)、バッテリー１２の充電率ＳＯＣが上昇することとなる(図５(Ａ)の破線)。すなわちここでは、内燃エンジンの出力の一部が、バッテリーの充電のために消費されることとなる。
【００５１】
これに対して、本実施形態によれば、バッテリー１２の充電率ＳＯＣが下限値に到達して、発電機１１から電力が電装品２０に供給されるときには、リレー１３をオフする(図５(Ｅ))。このようにしたので、バッテリー１２が充電されなくなるので(図５(Ｄ)の実線)、無用な燃料消費が防止される。
【００５２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の電源装置のコントローラーが実行する制御フローチャートである。
【００５３】
ステップＳ３１においてコントローラーは、発電機１１の発電電圧を所定値よりも大にするか否かを判定する。ここで所定値とは、たとえば高電圧を必要とする電装品がオンしたときに要求される電圧値である。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ３３へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ３２へ処理を移行する。
【００５４】
ステップＳ３２においてコントローラーは、リレー１３をオンする。
【００５５】
ステップＳ３３においてコントローラーは、バッテリー１２の充電が要求されているか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ３２へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ３４へ処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ３４においてコントローラーは、リレー１３をオフする。
【００５７】
図７は、第３実施形態の制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイミングチャートである。
【００５８】
以上の制御フローチャートが実行されて以下のように作動する。
【００５９】
本実施形態は、たとえば、高電圧を要する電装品に電力を供給する必要が生じたときに適用される。
【００６０】
時刻ｔ３１以前は、高電圧を必要とする電装品がオフの状態である(図７(Ａ))。このとき、発電機１１の目標発電電圧がバッテリー１２の電圧よりも小であり(図７(Ｃ))、バッテリー１２の電力が、高電圧を必要とするものではない通常の電装品に供給される。すなわちバッテリー１２は放電する(図７(Ｄ))。このときステップＳ３１→Ｓ３２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態に維持される(図７(Ｅ))。
【００６１】
時刻ｔ３１で、高電圧を必要とする電装品がオンされる(図７(Ａ))。バッテリー１２の充電は要求されていない(図７(Ｂ))。そこでステップＳ３１→Ｓ３３→Ｓ３４が処理され、リレー１３がオフされる(図７(Ｅ))。
【００６２】
時刻ｔ３１以降もステップＳ３１→Ｓ３３→Ｓ３４が繰り返し処理され、リレー１３がオフの状態で維持される(図７(Ｅ))。これによって、バッテリー１２には電流が流入も流出もしない。すなわちバッテリー１２は充電されないが放電もしない(図７(Ｄ))。
【００６３】
時刻ｔ３２で、バッテリー１２の充電が要求される(図７(Ｂ))。そこでステップＳ３１→Ｓ３３→Ｓ３２が処理され、リレー１３がオンされる(図７(Ｅ))。これに合わせて、発電機１１の目標発電電圧が上げられる(図７(Ｃ))。
【００６４】
時刻ｔ３２以降、ステップＳ３１→Ｓ３３→Ｓ３２が繰り返し処理され、リレー１３がオンの状態で維持される(図７(Ｅ))。これによってバッテリー１２が充電される(図７(Ｄ))。
【００６５】
発電機１１とバッテリー１２との間にリレーが存在しない比較形態では、時刻ｔ３１以降に、発電機１１の電力が車両の電装品(高電圧を必要とする電装品)に供給されるときに、発電電力の一部がバッテリー１２の充電に消費されることとなる(図７(Ｄ)の破線)。すなわちここでは、内燃エンジンの出力の一部が、バッテリーの充電のために消費されることとなる。
【００６６】
これに対して、本実施形態によれば、高電圧を必要とする電装品がオンされて、その電装品に発電機１１から電力を供給するときには、リレー１３がオフされる(図７(Ｅ))。このようにしたので、バッテリー１２が充電されなくなるので(図７(Ｄ)の実線)、無用な燃料消費が防止される。
【００６７】
（第４実施形態）
図８は、本発明による電源装置の第４実施形態を適用するシステムを示す図である。
【００６８】
この第４実施形態の電源装置１０は、リレー１３のスイッチ１３ａと並列に設けられる整流器３０をさらに含む。この整流器３０は、バッテリー１２から発電機１１への電流は流すが、発電機１１からバッテリー１２への電流は流さない。
【００６９】
本実施形態によれば、リレー１３のスイッチ１３ａと並列に整流器３０を設けたので、バッテリー１２からの放電が可能になり、冗長系が確保される。したがって、万一、発電機１１が失陥するような事態になっても、バッテリー１２から電力を供給できる。
【００７０】
またリレー１３がオフの状態のときに発電機１１だけでは供給しきれない大きな電力が要求されるような事態になっても、バッテリー１２から電力を供給できるので、車両電圧の瞬低を防止できる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７２】
たとえば、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【００７３】
また上述の発電機は、オルタネーターであってもジェネレーターであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０  電源装置
１１  発電機
１２  バッテリー
１３  リレー
１３ａ  スイッチ
１５  コントローラー
２０  電装品
３０  整流器
【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】
2013132177.tif 000007
【図６】
2013132177.tif 000008
【図７】
2013132177.tif 000009
【図８】
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