(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータを駆動するインバータと、バッテリと、電気二重層キャパシタとを有する自動車電源装置において、
上記インバータの直流側に上記電気二重層キャパシタを直接接続するともに、
第１のスイッチング手段を介して上記電気二重層キャパシタと並列に上記バッテリを接続し、
エンジン始動時に、上記第１のスイッチング手段をオフとして上記バッテリを上記電気二重層キャパシタから切り離し、上記電気二重層キャパシタの電圧により上記モータ・ジェネレータを駆動してエンジンを始動し、エンジン始動後に上記第１のスイッチング手段をオンとして上記バッテリを上記電気二重層キャパシタに接続する制御手段を備えたことを特徴とする自動車電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車電源装置において、
上記第１のスイッチング手段と並列に接続されるとともに、抵抗素子と第２のスイッチング手段とからなる直列回路を備えたことを特徴とする自動車電源装置。
【請求項３】
請求項２記載の自動車電源装置において、
上記制御手段は、上記第１のスイッチング手段あるいは上記第２のスイッチング手段によって上記バッテリと上記電気二重層キャパシタを接続する際に、上記電気二重層キャパシタの電圧と上記バッテリの電圧との差に応じて、上記第１のスイッチング手段をオンするか、上記第２のスイッチング手段をオンするかを選択することを特徴とする自動車電源装置。
【請求項４】
請求項１記載の自動車電源装置において、
上記インバータと上記電気二重層キャパシタとの間に、上記二重層キャパシタと並列接続された高周波リップル除去用のコンデンサを備えたことを特徴とする自動車電源装置。
【請求項５】
請求項１記載の自動車電源装置において、
上記第１のスイッチング手段は、上記インバータからバッテリの向きに常時導通可能なダイオードを備えたことを特徴とする自動車電源装置。
【請求項６】
請求項１記載の自動車電源装置において、
上記第１のスイッチング手段は、上記バッテリからインバータの向きに常時導通可能なダイオードを備えたことを特徴とする自動車電源装置。
【請求項７】
請求項１記載の自動車電源装置において、
上記制御手段は、エンジン始動時に、上記電気二重層キャパシタの電圧が所定電圧よりも低い時は、上記第１のスイッチング手段をオンとして上記バッテリから上記電気二重層キャパシタに充電することを特徴とする自動車電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ駆動のモータ・ジェネレータを備えた自動車電源装置に係り、特に、電気二重層キャパシタを用いて電池の長寿命化を図るのに好適な自動車電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車の燃費向上を目的に、電源電圧を４２Ｖとし、従来のスタータとオルタネータを１台で兼用するモータ・ジェネレータを備えたシステムが開発されている。モータ・ジェネレータは、通常、インバータで駆動され、車両停止時にエンジンを停止して駆動時に再始動するアイドルストップ機能、減速時に発電機動作により減速エネルギーを電池に充電する回生制動機能、加速時には駆動トルクを加えるアシスト機能などを有している。
【０００３】
電源用のバッテリとしては、低コストで大電流充放電が可能なシール鉛電池の適用が検討されている。しかし、低温時や充電率低下時に出力が低下し、エンジン始動が困難になる場合があるため、バッテリの容量には余裕を持たせる必要がある。また、大電流の充放電は寿命に影響が出るため、特に充電時には電流を制限する必要がある。
【０００４】
そこで、バッテリに比べて長寿命で大電流充放電が可能な電気二重層キャパシタを併用することにより、電池の長寿命化を図った自動車電源装置が検討されている。
【０００５】
第１の例は、例えば、特開平１０−１８４５０６号公報や特開平１０−１９１５７６号公報に記載されているように、電気二重層キャパシタとバッテリとを、ダイオードやリレースイッチ及び抵抗を介して接続し、キャパシタの電力を用いてエンジン始動を行うものが知られている。
【０００６】
また、第２の例としては、例えば、特開平４−２７１２０９号公報に記載されているように、電気二重層キャパシタとバッテリとを並列に接続し、それぞれに直列にスイッチを設け、スイッチの制御によってそれぞれの蓄電量を調整するものが知られている。
【０００７】
さらに、第３の例としては、特開２０００−１５６９１９号公報に記載されているように、インバータの出力側に電気二重層キャパシタを接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリを接続するものが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の例では、充電時はキャパシタかバッテリどちらかのみにしか充電できないため、過渡的な大電流をキャパシタで吸収してバッテリの長寿命化を図ることができないという間題があった。
【０００９】
また、第２の例では、キャパシタのスイッチがオフの場合に、インバータのスイッチングによるリップル電流をキャパシタで吸収することができず、インバータの電解コンデンサが低減できないため、十分な低コスト化効果を得ることができないという問題があった。
【００１０】
さらに、第３の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータによりコストが増加するという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、長寿命で、低コストな自動車電源装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、モータ・ジェネレータと、このモータ・ジェネレータを駆動するインバータと、バッテリと、電気二重層キャパシタとを有する自動車電源装置において、上記インバータの直流側に上記電気二重層キャパシタを直接接続するともに、第１のスイッチング手段を介して上記電気二重層キャパシタと並列に上記バッテリを接続し、エンジン始動時に、上記第１のスイッチング手段をオフとして上記バッテリを上記電気二重層キャパシタから切り離し、上記電気二重層キャパシタの電圧により上記モータ・ジェネレータを駆動してエンジンを始動し、エンジン始動後に上記第１のスイッチング手段をオンとして上記バッテリを上記電気二重層キャパシタに接続する制御手段を備えるようにしたものである。かかる構成により、長寿命で、低コストなものとし得るものとなる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記第１のスイッチング手段と並列に接続されるとともに、抵抗素子と第２のスイッチング手段とからなる直列回路を備えるようにしたものである。
【００１５】
（３）上記（２）において、好ましくは、上記制御手段は、上記第１のスイッチング手段あるいは上記第２のスイッチング手段によって上記バッテリと上記電気二重層キャパシタを接続する際に、上記電気二重層キャパシタの電圧と上記バッテリの電圧との差に応じて、上記第１のスイッチング手段をオンするか、上記第２のスイッチング手段をオンするかを選択するようにしたものである。
【００１６】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記インバータと上記電気二重層キャパシタとの間に、上記二重層キャパシタと並列接続された高周波リップル除去用のコンデンサを備えるようにしたものである。
【００１７】
（５）上記（１）において、好ましくは、上記第１のスイッチング手段は、上記インバータからバッテリの向きに常時導通可能なダイオードを備えるようにしたものである。
【００１８】
（６）上記（１）において、好ましくは、上記第１のスイッチング手段は、上記バッテリからインバータの向きに常時導通可能なダイオードを備えるようにしたものである。
【００１９】
（７）上記（１）において、好ましくは、上記制御手段は、エンジン始動時に、上記電気二重層キャパシタの電圧が所定電圧よりも低い時は、上記第１のスイッチング手段をオンとして上記バッテリから上記電気二重層キャパシタに充電するようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施形態による自動車電源装置の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の第１の実施形態による自動車電源装置の制御処理内容を示すフローチャートである。なお、図１は、４２Ｖ自動車電源系に、本実施形態を適用した場合の構成例を示している。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１の回転軸上には、モータ・ジェネレータ２が接続されている。モータ・ジェネレータ２は、モータをして動作することにより、エンジン１の始動や加速アシストを行い、エンジン１によって駆動されてジェネレータとして動作することにより、発電や回生制動などを行う。モータ・ジェネレータ２の駆動力や発電電力は、インバータ３により制御される。
【００２２】
インバータ３の直流側には、リップル除去用の電解コンデンサ４が接続されている。さらに、電解コンデンサ４と並列に、キャパシタ５が接続されている。キャパシタ５には、一般に電気二重層キャパシタ，あるいは電気二重層コンデンサ，スーパーキャパシタ，ウルトラキャパシタなどと呼ばれている大容量キャパシタである。また、キャパシタ５の電圧を検出する電圧検出手段８Ａと、キャパシタ５に流れる電流を検出する電流検出手段９を備えており、それぞれ、検出された電圧，電流は、電源制御装置１０に取り込まれる。
【００２３】
キャパシタ５と並列に、スイッチング手段１１と、バッテリ６の直列回路が接続されている。バッテリ６としては、例えば，定格３６Ｖのシール鉛電池を用いる。なお、シール鉛電池以外の、例えば，ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった高性能バッテリも適用可能である。また、バッテリ６の電圧を検出する電圧検出手段８Ｂを備えており、検出された電圧は、電源制御装置１０に取り込まれる。
【００２４】
スイッチング手段１１は、図示の例では、ＭＯＳＦＥＴを用いている。ＭＯＳＦＥＴは、スイッチング素子に並列にダイオードＤ１が内蔵された構成になっている。本実施形態では、ダイオードＤ１は、図示するように、インバータ３からバッテリ６の向き、すなわち充電方向へはダイオードにより常時導通可能なように接続する。したがって、スイッチング手段１１は、バッテリ６からインバータ３への放電方向の電流のみをオンオフ制御する。
【００２５】
スイッチング手段１１と並列に、抵抗素子１３と別のスイッチング手段１２との直列回路が、接続されている。スイッチング手段１２は、図示の例では、ＭＯＳＦＥＴを用いており、スイッチング素子に並列にダイオードＤ２が内蔵された構成になっている。キャパシタ５とバッテリ６の電圧差が大きく、スイッチング手段１１で直接接続すると大電流が流れる可能性がある場合には、スイッチング手段１２を導通することにより、抵抗素子１３を介して電流が流れるため、流れる電流値を小さくして、過渡的な大電流を抑制することができる。
【００２６】
バッテリ６には、４２Ｖ系負荷７が接続されている。負荷７は、通常複数個接続されている。また、図示していないが、１４Ｖ系に電力供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータなども接続される。
【００２７】
電源制御装置１０は、キャパシタ５の電圧，電流や、バッテリ６の電圧、モータ・ジェネレータ２の電流や回転数などの情報を取り込み、車両制御装置からのエンジン始動，加速アシスト，回生制動などの要求を受けて、インバータ３やスイッチング手段１１，１２に対して制御指令を与える。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態において、特徴的な構成は、キャパシタ５は、常時、インバータ４の直流側に接続されており、バッテリ６は、スイッチング手段１１，１２を介して接続されていることである。したがって、バッテリ６は、スイッチング手段１１，１２のオン・オフによって、インバータ４の直流側に接続されたり、非接続となったりする。このような回路構成を、本実施形態では、「インバータの直流側に電気二重層キャパシタが直接接続され、第１のスイッチング手段を介して電気二重層キャパシタと並列にバッテリが接続されている」と称する。ここで、インバータの直流側に、電気二重層キャパシタが、「直接」接続されているとは、キャパシタ５とバッテリ６との並列回路で見た場合、キャパシタ５の側の回路には、スイッチング手段が接続されていないことを意味している。従って、例えば、スイッチング手段１１とキャパシタ５の接続点と、インバータ３の直流側との間の配線上に、コンタクタ等のスイッチング手段を備えて、このスイッチング手段をオフすることにより、キャパシタ５とバッテリ６を同時にインバータ３の直流側から切り離す構成も、本実施形態における「インバータの直流側に電気二重層キャパシタが直接接続され、第１のスイッチング手段を介して電気二重層キャパシタと並列にバッテリが接続されている」という構成の範疇に含まれるものである。
【００２９】
次に、図２を用いて、本実施形態による自動車電源装置に用いる電源制御装置１０の制御動作について説明する。図２では、エンジンを始動して通常の発電状態に移るまでの流れを示している。
【００３０】
エンジンを始動する際は、基本的にはキャパシタ５の電力のみで始動するため、ステップｓ１０１において、電源制御装置１０は、スイッチング手段１１，１２をオフとする。なお、図２に示す例では、スイッチング手段１１をＳＷ１と表記し、スイッチング手段１２をＳＷ２と表記している。スイッチング手段１１，１２をオフとすることにより、バッテリ６からインバータ３の方向へに、電流は流れないようになっている。したがって、キャパシタ５の電力のみで始動することができる。
【００３１】
次に、ステップｓ１０２において、電源制御装置１０は、電圧検出手段８Ａを用いて、キャパシタ４の電圧Ｖｃを検出し、エンジン始動に必要な十分な電圧があるかどうかを判定する。ここで、しきい値を例えば３０Ｖと設定しておき、それ以上であればそのままステップｓ１０９に進み、しきい値より低い場合には、ステップｓ１０３に進む。しきい値以上である場合には、ステップｓ１０９において、エンジンを始動する。一方、長期間車両を放置した場合など、キャパシタ５が放電して電圧がしきい値よりも低くなってしまった場合には、ステップｓ１０３以降の処理により、バッテリ６からキャパシタ５を充電する。
【００３２】
キャパシタ４の電圧Ｖｃがしきい値電圧より低い場合には、ステップｓ１０３において、電源制御装置１０は、電圧検出手段８Ｂによって検出されたバッテリ電圧Ｖｂと、キャパシタ電圧Ｖｃを比較する。ここで、バッテリ電圧Ｖｂと、キャパシタ電圧Ｖｃの差電圧（Ｖｂ−Ｖｃ）が、小さいかどうかを判定するため、しきい値として、例えば、１０Ｖを設定する。差が小さく、差電圧が、例えば１０Ｖ以下であれば、ステップｓ１０４において、電源制御装置１０は、スイッチング手段１１をオンにして、ステップｓ１０６において、直接バッテリ６からキャパシタ５を充電する。
【００３３】
一方、電圧差が大きい場合、例えば１０Ｖを超える場合には、直接つなぐと大きな電流が発生するため、ステップｓ１０５において、スイッチング手段１２をオンにして、抵抗素子１３を介して、バッテリ６をキャパシタ５に接続し、ステップｓ１０６において、バッテリ６からキャパシタ５を充電する。抵抗素子の抵抗値を例えば２Ωとすれば、仮に電圧差が２０Ｖあっても、電流を１０Ａに抑えることができる。
【００３４】
次に、ステップｓ１０７において、電源制御装置１０は、キャパシタ５の充電状態を判定する。キャパシタ５の電圧は、充電時には、内部抵抗ｒの分による電圧上昇（ｒ・Ｉ）があるので、その分を差し引いて電圧を判定する必要がある。ここで、Ｉは、電流検出手段９によって検出されたキャパシタ５に流れる電流値である。すなわち、ステップｓ１０７において、（Ｖｃ−ｒ・Ｉ）が例えば３０Ｖ以上になったか否かによって、キャパシタ５の充電によって電圧が上昇し十分なエネルギーが蓄えられたか否かを判定する。充電が十分に行われるまでは、ステップｓ１０６による充電を繰り返し、充電が十分に行われると、ステップｓ１０８に進む。
【００３５】
次に、ステップｓ１０８において、電源制御装置１０は、スイッチング手段１１，１２をともにオフとする。
【００３６】
ステップｓ１０２の判定で、yesの場合、若しくは、ステップｓ１０８の処理が終了すると、ステップｓ１０９において、電源制御装置１０は、インバータ３に駆動指令を与えてモータ・ジェネレータ２を駆動し、エンジン１を始動する。
【００３７】
エンジン１が始動したら、ステップｓ１１０において、モータ・ジェネレータ２は発電機として動作し、電源制御装置１０は、インバータ３を制御して、キャパシタ５を充電する。エンジン始動によってキャパシタ５のエネルギーが消費されるので、キャパシタ５の電圧は一旦低下する。しかし、モータ・ジェネレータ２が発電モードに切り替わることによって電圧は上昇する。
【００３８】
次に、ステップｓ１１１において、電源制御装置１０は、キャパシタ５の電圧をチェックする。具体的には、バッテリ６の電圧Ｖｂとキャパシタ５の電圧Ｖｃの電圧差（Ｖｂ−Ｖｃ）を監視して、例えば２Ｖ以下になるまで、ステップｓ１１０によるキャパシタ５の充電を継続し、２Ｖ以下になったら、スイッチング手段１１をオンにして、バッテリ６を接続し、バッテリ６に充電する。
【００３９】
以降、発電モードでは、キャパシタ５とバッテリ６は、並列接続された状態で動作させる。なお、スイッチング手段１１をオンにしなくても、並列ダイオードＤ１の働きでバッテリ６への給電は可能であるが、スイッチング素子１１をオンにすることで、オン抵抗を低下させ、常時のオン損失を低減することができる。
【００４０】
なお、上述の例では、抵抗要素１３とスイッチング手段１２の直列回路を用いているが、キャパシタ５やバッテリ６の内部抵抗が大きい場合、あるいは過渡的な大電流が許される場合には、抵抗要素１３とスイッチング手段１２の直列回路を省略することができる。
【００４１】
また上記の例では、電源の定格電圧を４２Ｖと仮定したが、１４Ｖ，２８Ｖなど他の電圧であっても本発明は適用可能である。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、エンジン１の始動時には、キャパシタ５の電力を用いるようにしており、バッテリ６は、スイッチング手段１１，１２をオフとすることにより、切り離している。ここで、キャパシタ５は一般にバッテリに比べて内部抵抗が小さく、大電流の放電でも電圧低下は小さいものである。また、キャパシタ５は、温度特性が良く、−３０℃といった低温時でもバッテリに比べて出力低下が小さいものである。したがって、本実施形態のようにキャパシタを用いることにより、確実にエンジンを始動することができる。
【００４３】
また、バッテリは充電率が低下すると出力が低下して十分にエンジンを始動できない場合があるが、本実施形態の場合、キャパシタを充電するだけの電力が残っていればエンジンを確実に始動することができる。したがって、バッテリの容量を低減することが可能となる。また、エンジン始動時の大電流がバッテリに流れないため、バッテリの劣化を防ぐことができる。
【００４４】
さらに、発電モードでは、キャパシタ５とバッテリ６は、並列接続された状態で動作させているので、バッテリ６の劣化を抑えることができる。すなわち、キャパシタ５とバッテリ６が並列状態では、キャパシタ５はバッテリ６に比べて内部抵抗が小さいため、より多くの電流を分担するようになる。したがって、回生制動など大きな充電電流が流れる場合にも、バッテリ６に流れる電流を低減させ、劣化を抑えることができる。また、バッテリ単独の場合に比べて大きな回生電流が流せるため、より多くの回生電力を吸収することができ、吸収したエネルギーを加速アシストや補機用電力として利用することにより、自動車の燃料消費率を向上させることができる。
【００４５】
また、インバータ３のスイッチングによる電流リップルもキャパシタ５で吸収可能なため、電解コンデンサ４を省略する、あるいは容量を低減することができる。ただし、インバータ３からキャパシタ５までの距離が長くなる場合には、配線のインダクタンス分が影響するため、その場合にはインバータ側に電解コンデンサ４が必要となる。ただしその容量はキャパシタがない場合に比べれば小さくて済むものである。
【００４６】
なお、本実施形態の構成によれば、バッテリ６があがってしまった場合にも別車両の１４Ｖ電源からジャンプスタートが可能である。スイッチング手段１１，１２によりバッテリ６がインバータ３と切り離せるので、インバータ３に他車の１４Ｖ電源を接続し、キャパシタ５を充電することができる。キャパシタ５の電圧が１４Ｖ程度まで上昇したらインバータ３を動作させ、モータ・ジェネレータ２を駆動してエンジン１を始動する。ただし、モータ・ジェネレータ２は１４Ｖでもエンジン始動ができるように設計しておく必要がある。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリの劣化を防いで、長寿命で、しかも、電解コンデンサの低減やＤＣ−ＤＣコンバータの削除により、低コストな自動車電源装置を得ることができる。
【００４８】
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施形態による自動車電源装置の構成について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４９】
本実施形態においては、スイッチング手段１１Ａ，１２Ａは、図１に示したスイッチング手段１１，１２とは、ダイオードＤ１，Ｄ２の向きを逆に接続している。その結果、バッテリ６からインバータ３側への電流、つまり放電方向の電流は常に流れるようにしている。この場合は、エンジン始動や加速アシストなど、モータ・ジェネレータ２が駆動側に働く際には、キャパシタ５とバッテリ６が併用となる。放電電流はキャパシタ５からもバッテリ６からも供給されるが、キャパシタ５の内部抵抗が小さいためキャパシタ側の電流が大きくなり、バッテリ６の劣化を抑えることができる。また、低温時などでの始動性も良くなる。
【００５０】
発電モードについては、電源制御装置１０Ａは、通常はスイッチング手段１１Ａをオンとしてキャパシタ５とバッテリ６を併用するが、回生制動により大きな充電電流が流れる場合は、スイッチング手段１１Ａをオフにして、キャパシタ５のみでエネルギーを吸収するようにする。電源制御装置１０Ａは、インバータ制御と協調させ、充電電流がある値を超える場合は、スイッチング手段１１Ａをオフにするように制御する。
【００５１】
バッテリにより大電流充電を可能にするためには、容量を大きくしたり、電極に特別な工夫を施したりする必要があるが、本実施形態のものを用いれば、電池による大電流充電の必要がなくなるため、低コスト化が図れる。また、劣化を防ぎ、長寿命化を図ることができる。
【００５２】
なお、キャパシタ５が大電流充電によって電圧が大きく上昇した場合にも、スイッチング手段１２Ａを用いてバッテリ６に接続すれば、大きな過電流を流すことなくバッテリを併用するモードに切り換えることが可能である。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリの劣化を防いで、長寿命で、しかも、電解コンデンサの低減やＤＣ−ＤＣコンバータの削除により、低コストな自動車電源装置を得ることができる。
【００５４】
次に、図４を用いて、本発明の第３の実施形態による自動車電源装置の構成について説明する。
図４は、本発明の第３の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５５】
本実施形態においては、スイッチング手段１５，１６は、図１に示したスイッチング手段１１，１２や図３に示したスイッチング手段１１Ａ，１２Ａのように、一方向の電流のみを制御するものに対して、双方向の電流をオン、オフするものとしている。具体的には、スイッチング手段１５，１６は、逆並列接続したサイリスタ素子を用いて双方向のスイッチングを行うようにしている。なお、逆並列接続のサイリスタ素子の代わりに、２つのＭＯＳＦＥＴを逆向きに直列接続しても同様の機能を持たせることができる。
【００５６】
本実施形態では、図１に示した実施形態と、図３に示した実施形態とを組み合わせた効果となり、エンジン始動の際にも、回生制動の場合にも、電源制御装置１０Ｂは、スイッチング手段１５，１６をオフとして、キャパシタ５のみで充放電を行うことができる。したがって、バッテリ６に流れる電流を充電方向、放電方向共に小さく抑えることができ、より低コスト化や長寿命化が図れるものである。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリの劣化を防いで、長寿命で、しかも、電解コンデンサの低減やＤＣ−ＤＣコンバータの削除により、低コストな自動車電源装置を得ることができる。
【００５８】
次に、図５を用いて、本発明の第４の実施形態による自動車電源装置の構成について説明する。
図５は、本発明の第４の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５９】
本実施形態では、複数の電圧端子を持ったバッテリ６Ａと組み合わせて用いている。バッテリ６Ａは、４２Ｖ端子と、１４Ｖ端子と、アース端子を持つ３端子バッテリである。
【００６０】
バッテリ６Ａの４２Ｖ側はスイッチング手段１７を介して、１４Ｖ側はスイッチング手段１８を介してそれぞれインバータ３に接続される。スイッチング手段１７，１８としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合、図示するように、４２Ｖ端子と１４Ｖ端子の間では、ダイオードＤ３，Ｄ４は逆接続となるように、ダイオードＤ３，Ｄ４の向きを接続し、４２Ｖ端子と１４Ｖ端子とが短絡状態とならないようにする。なお、１４Ｖ側には、１４Ｖ系負荷７ａが複数接続される。
【００６１】
電源制御装置１０Ｃは、スイッチング手段１７，１８をオンオフ制御して、インバータ３を４２Ｖ動作、または１４Ｖ動作に切り換える。４２Ｖ動作のときはスイッチング手段１７をオン、スイッチング手段１８をオフとし、１４Ｖ動作のときはその逆とする。
【００６２】
エンジン始動や回生，アシストなど大電流を必要とする場合は、基本的に４２Ｖ動作とする。４２Ｖ側の接続については、図１に示した構成と同様であるので、エンジン始動から発電までの流れも、図２に示した処理フローと同様の手順で行えばよいものである。なお、本実施形態では、図１に示した抵抗素子１３を介して接続する回路を省略しているが、必要であれば、図１と同様に接続すればよいものである。
【００６３】
発電モードでも通常は４２Ｖ動作であるが、１４Ｖ系負荷７ａの電力消費状況に応じて、電源制御装置１０Ｃが、スイッチング手段１７，１８のオン、オフを逆にして１４Ｖ動作に切り換え、バッテリ６の１４Ｖ端子側のみを充電するようにして、充電率のアンバランスを解消する。
【００６４】
本実施形態によれば、３端子バッテリを用いることで４２Ｖ系、１４Ｖ系のデュアル電圧電源系が低コストで実現でき、さらにキャパシタを併用することで、バッテリの容量低下や長寿命化を図ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車電源装置を長寿命で、低コストなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による自動車電源装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による自動車電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…エンジン
２…モータ・ジェネレータ
３…インバータ
４…電解コンデンサ
５…キャパシタ
６…バッテリ
７…４２Ｖ系負荷
７ａ…１４Ｖ系負荷
８Ａ，８Ｂ…電圧検出手段
９…電流検出手段
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電源制御装置
１１，１２，１５，１６，１７，１８…スイッチング手段
１３…抵抗素子
【図１】
0003896258.tif 000002
【図２】
0003896258.tif 000003
【図３】
0003896258.tif 000004
【図４】
0003896258.tif 000005
【図５】
0003896258.tif 000006