(57)【要約】【課題】本発明は、蓄電量が多い状態に維持されることによる電源の劣化を抑制することができる車載電源制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、車載用の電源と、前記電源から電力の供給を受ける受電体とを搭載する車両に備えられる車載電源制御装置であって、前記電源の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、前記電源が前記受電体に供給する電力の供給量を前記電源の蓄電量に基づいて調整する電力供給量調整部とを備え、前記電力供給量調整部は、前記電源の蓄電量が多い場合には、前記電源の蓄電量が少ない場合に比べて前記受電体への電力の供給量を大きく制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用の電源と、前記電源から電力の供給を受ける受電体とを搭載する車両に備えられる車載電源制御装置であって、
前記電源の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
前記電源が前記受電体に供給する電力の供給量を前記電源の蓄電量に基づいて調整する電力供給量調整部とを備え、
前記電力供給量調整部は、前記電源の蓄電量が多い場合には、前記電源の蓄電量が少ない場合に比べて前記受電体への電力の供給量を大きく制御する車載電源制御装置。
【請求項２】
前記受電体は、前記車両に搭載される車載電装品であり、
前記電力供給量調整部は、前記受電体への電力の供給量を大きくする際、前記車載電装品の消費電力が大きくなるように制御する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項３】
前記受電体は、前記電源と並列に接続される他の電源であり、
前記他の電源は、前記電源よりも蓄電量が小さい場合に前記電源から電力の供給を受ける受電体となる請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項４】
前記他の電源の蓄電許容量を検出する他電源蓄電許容量検出部を有し、
前記電力供給量調整部は、前記他の電源の蓄電許容量に応じて、前記電源からの供給量を調整する請求項３に記載の車載電源制御装置。
【請求項５】
前記電源の目標蓄電量を算出する目標蓄電量算出部を有し、
前記目標蓄電量算出部は、前記電源の温度及び前記電源の劣化度の少なくとも一方に応じて前記目標充電量を設定する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項６】
前記車両は、前記電源と並列に接続される他の電源を備え、
前記目標蓄電量算出部は、前記電源の温度が高くなるほど前記目標蓄電量を小さく設定し、
前記他の電源の開放端電圧あるいは前記他の電源の過放電判定電圧となる充電量よりも大きく設定する請求項５に記載の車載電源制御装置。
【請求項７】
前記電源の目標蓄電量を算出する目標蓄電量算出部と、
前記電源の蓄電量が前記目標蓄電量に到達するまでの到達時間を設定する到達時間設定部とを有し、
前記到達時間設定部は、前記電源の温度及び前記電源の劣化度の少なくとも一方に応じて前記到達時間を設定する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項８】
前記受電体は、前記車両に搭載される車載電装品と、前記電源と並列に接続される他の電源であり、
前記車載電源制御装置は、前記電源の目標蓄電量を算出する目標蓄電量算出部を有し、
前記電力供給量調整部は、前記電源の蓄電量と前記目標蓄電量との差が前記他の電源の蓄電許容量よりも大きい場合には、前記車載電装品の消費電力が大きくなるように制御する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項９】
前記車両は、前記電源と並列に接続される他の電源と、前記受電体としての車載電装品と、を備え、
前記電力供給量調整部は、前記車載電装品に対する前記電源及び前記他の電源からの電力供給量を調整することを特徴とする請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項１０】
前記他の電源から前記車載電装品への電力供給量を調整可能な他電源放電量調整回路を有し、
前記電力供給量調整部は、前記他の電源の充電許容量が小さくなる場合、又は、もしくは前記他の電源から前記車載電装品への電力供給量が多くなる場合には、前記他の電源から前記車載電装品への放電量が小さくなるか又は零になるように前記他電源放電量調整回路を制御する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項１１】
前記車両は、前方状況を取得する前方状況取得手段を備え、
前記車載電源制御装置は、
前記前方状況に応じて回生可能発電量又は回生可能時間を予測する回生予測部と、
前記電源の目標蓄電量を算出する目標蓄電量算出部と、
前記発電機が前記車両の運動エネルギーで発電した電力によって前記電源が回生充電される回生充電量を調整する回生充電量調整部と、を備え、
前記回生充電量調整部は、前記目標蓄電量と前記回生可能発電量又は回生可能時間量とに基づいて前記電源への回生充電量を調整する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【請求項１２】
前記電源の蓄電量が前記目標蓄電量に到達するまでの到達時間を設定する到達時間設定部を有し、
前記回生充電量調整部は、予測された回生可能時間と前記到達時間とを比較して、前記回生可能時間の方が長いと判断したときには、前記電源の回生充電電圧を小さく制御する請求項１１に記載の車載電源制御装置。
【請求項１３】
前記車両は、前記電源と並列に接続される他の電源を備え、
前記回生充電量調整部は、前記各電源に対する回生充電時間を前記電源ごとに変更する請求項１１に記載の車載電源制御装置。
【請求項１４】
前記車両は、前記電源に充電される電気を発電する発電機を備え、
前記車載電源制御装置は、
前記発電機が前記車両の運動エネルギーで発電した電力によって前記電源を回生充電する回生充電量を調整する回生充電量調整部と、
前記受電体の状態を監視する受電体状態監視部と、を備え、
前記回生充電量調整部は、前記受電体の電力消費量が大きいか又は前記電力消費量を増大可能である場合には、前記電力消費量が小さいか又は前記電力消費量が増大可能でない場合に比べて、前記回生充電量を大きく制御する請求項１に記載の車載電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電源を有する車両システムに適用されたさ車載電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１３−１２６８１９号公報（特許文献１）がある。この公報には、車載電源の劣化を抑制するために、車載電源の温度に応じて、使用限界電圧を調整する。具体的には車載電源の温度が高いほど、使用限界電圧を低くすることで、車載電源の劣化を抑制する車載電源制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２６８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車載用の電源の劣化の原因としては、このような電源が高温になる状況以外にも様々な要因があり、その一つは電源の蓄電量が多い状態に維持されることである。
【０００５】
そこで、本発明は、蓄電量が多い状態に維持されることによる電源の劣化を抑制することができる車載電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車載用の電源と、前記電源から電力の供給を受ける受電体とを搭載する車両に備えられる車載電源制御装置であって、前記電源の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、前記電源が前記受電体に供給する電力の供給量を前記電源の蓄電量に基づいて調整する電力供給量調整部とを備え、前記電力供給量調整部は、前記電源の蓄電量が多い場合には、前記電源の蓄電量が少ない場合に比べて前記受電体への電力の供給量を大きく制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、蓄電量が多い状態に維持されることによる電源の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における車載電源制御装置を備えた車両の構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態における車載電源制御のフローチャート。
【図３】本発明の第１実施例における車載電源装置。
【図４】本発明の第１実施例における電源蓄電量調整制御のフローチャート。
【図５】本発明の第１実施例における電源蓄電量調整処理のブロック図。
【図６】本発明の第２実施例における車載電源装置。
【図７】本発明の第２実施例における電源蓄電量調整処理のブロック図。
【図８】本発明の第３実施例における車載電源装置。
【図９】本発明の第３実施例における電源蓄電量調整処理のブロック図。
【図１０】本発明の第４実施例における回生充電調整処理のブロック図。
【図１１】キャパシタの特性を示す図。
【図１２】キャパシタと鉛バッテリとの特性の違いを説明する図。
【図１３】本発明の第５実施例における回生充電調整処理のフローチャート。
【図１４】本発明の第５実施例の変形例における回生充電調整処理のフローチャート。
【図１５】本発明の第５実施例のその他の変形例における回生充電調整処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は第１実施例における車載電源制御装置が備えられる車両の構成を示す図である。図１に示すように、車両１００には、エンジン１０１が搭載されており、エンジン１０１によって発生させた駆動力は変速機１０２を経て、ディファレンシャル機構１０３を介して連結された駆動輪１０４に伝達されることで車両１００を走行させる。
【００１１】
変速機１０２は、トルクコンバータと遊星歯車機構を組み合わせた有段変速機に限定されず、ベルトあるいはチェーンとプーリを組み合わせた無段変速機でもよい。
【００１２】
また、変速機１０２には、エンジン１０１とディファレンシャル機構１０３との間の動力伝達量を制御可能な動力伝達制御機構１０５が備わっており、動力伝達制御機構１０５により、エンジン１０１と駆動輪１０４の動力伝達量を調整することで、走行中にエンジンを停止することが可能となる。ここで、動力伝達制御機構１０５としてはトルクコンバータ、乾式あるいは湿式クラッチ、遊星歯車機構を用いてもよい。
【００１３】
次に車両電源系統１０６について説明する。車両電源系統１０６は、エンジン始動装置としてスタータモータ１０７が組みつけられており、電源３０２から電力を供給することでスタータモータ１０７を駆動し、エンジン１０１を回転させた後、燃焼を開始する。ここで、エンジン始動装置としてはスタータモータ１０７に限定されず、スタータモータと発電機の機能を有したモータでもよい。
【００１４】
また、車両電源系統１０６には、電源として、第１の電源３０１および第２の電源３０２が並列に設けられている。ここで、第１の電源３０１と第２の電源３０２には、電池及び／又はキャパシタが用いられる。電池としては、例えば鉛蓄電池や、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池が挙げられ、キャパシタとしては、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタが挙げられる。本実施例においては、第１の電源３０１及び第２の電源３０２には特に優劣がないが、以下では、説明の便宜上、対象となる電源を第２の電源３０２として述べることがある。
【００１５】
電源３０１、３０２から電力を供給する電気駆動部品としては、スタータモータ１０７以外にも、車両の車載電装品１０９がある。車載電装品１０９には、エンジン１０１を動作させるためのアクチュエータ（例えば燃料供給装置、点火装置）や、ヘッドライト、ブレーキランプ、方向指示器などの灯火装置、ブロアファン、ヒータなどの空調機器、ウォータポンプ、ラジエータファンなどの冷却装置や、アキュムレータなどの蓄圧装置などがある。これら車載電装品１０９は、コントローラ１１０によって制御される。なお、上述のようなスタータモータ１０７や車載電装品１０９等の電気駆動部品は、車載電源３０１、３０２から電力の供給を受ける受電体として機能する。
【００１６】
さらに、電源３０１、３０２の充電や、車載電装品１０９に電力を供給する方法としては、エンジン１０１に駆動ベルト１１１介して連結された発電機１１２がある。発電機１１２は、クランク軸の回転に従動して回転することで電力を発生させることができる。発電機１１２は界磁電流を制御することにより、発電電圧を可変にする機構を有しており、発電出力を停止することも可能である。
【００１７】
本実施例の車載電源制御装置は、電源の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、電源が受電体に供給する電力の供給量を電源の蓄電量に基づいて調整する電力供給量調整部とを備え、電力供給量調整部は、電源の蓄電量が多い場合には、電源の蓄電量が少ない場合に比べて受電体への電力の供給量を大きく制御するものである。また電力供給量調整部は、受電体への電力の供給量を大きくする際、電装品の消費電力が大きくなるように制御する。このような車載電源制御装置はコントローラ１１０に実装され、その制御方法について図２を用いて説明する。
【００１８】
ステップＳ２０１では回生判定により、回生状態と判定されたときには、ステップＳ２０２の処理に進み、回生実行状態でないと判定されたときは、ステップＳ２０３の処理に進む。ここで、回生判定は、アクセルペダルが踏まれておらず、エンジン１０１への燃料供給を停止し、エンジン燃焼を停止し、駆動輪１０４の回転エネルギーを使用して、発電可能な状態であるとき、回生状態と判定し、それ以外の車両状態であるとき、回生状態でないと判断する。
【００１９】
ステップＳ２０２では、発電機１１２の発電電圧を上昇させ、発電した電力を電源３０１、３０２に充電する。変速機１０２の変速比以上の車速以下になったときには、発電機１１２の発電を停止し、エンジン１０１の燃料供給を再開した後に、エンジン１０１と駆動輪１０４との伝達を切り離し（具体的には、トルクコンバータのロックアップを解除し）、クリープ走行を実施する。
【００２０】
ステップＳ２０３では、電源３０１、３０２の蓄電状態および車載電装品１０９の負荷に基づいて、電源３０１、３０２の蓄電量を調整する処理を実施する。
【００２１】
図３は第１実施例における車両電源系統１０６を示す図である。
【００２２】
車載電装品１０９は第１の電源３０１および第２の電源３０２に接続されており、両電源から電力を供給される。
【００２３】
スタータモータ１０７は、スタータリレー３０３を介し、第１の電源３０１および第２の第２の電源３０２と接続されており、スタータリレー３０３をオンにすることで、第１の電源３０３および第２の電源３０２からスタータモータ１０３に電力を供給することができる。
【００２４】
電源間回路３０４は、第１の電源３０１と第１の電源３０２の間に接続されており、スタータモータ１０７を駆動したときに発生する電圧降下による車載電装品１０９の誤作動を防止するため、電源間の回路を遮断した後にスタータモータリレー３０３をオンすることで、車載電装品１０９に安定した電力を供給する。ここで、電源間回路３０４は機械式リレー、半導体スイッチでもよい。ただし、電源間回路３０４は、必ずしも備えられなくてもよい。
【００２５】
第１実施例におけるコントローラ１１０に実装されている車両電源系統１０６の電源蓄電量調整制御Ｓ２０３について図４を用いて説明する。ここで、対象となる電源を第２の電源３０２として述べるが、対象となる電源は第１の電源３０１でもよい。
【００２６】
ステップＳ４０１では対象となる第２の電源３０２の劣化を抑制するための目標蓄電量を算出する。ここで、劣化を抑制するための目標蓄電量は第２の電源０３２の温度や電池の特性を基に算出するものであり、温度が高いほど、劣化抑制目標蓄電量を小さく設定することで、電源の劣化を抑制することが可能となる。さらに、劣化抑制目標蓄電量を第１の電源の開放端電圧あるいは過放電判定電圧となる蓄電量よりも大きく設定することで、燃料をしようした発電を抑制することができ、燃費悪化を抑制することが可能となる。
【００２７】
ステップＳ４０２では算出した劣化抑制目標蓄電量と第２の電源３０２の蓄電量を比較し、電源の蓄電量が目標より大きい場合は、ステップＳ４０３の処理に進み、電源の蓄電量が目標より小さい場合は処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ４０３では電源の蓄電量を目標値に制御するために電源の放電量を調整することで、電源の劣化を抑制することが可能となる。
【００２９】
第１実施例におけるステップＳ４０３の電源放電量調整処理について図５を用いて説明する。
【００３０】
目標蓄電量到達時間算出部５０１では、劣化抑制目標蓄電量と第２の電源０３２の蓄電量の差を算出し、目標の放電量とし、車載電装品１０９の負荷と目標蓄電量を基に目標蓄電量までの到達時間を算出する。ここで、車載電装品１０９の負荷は第２の電源３０２に取り付けられている電流センサなどを基に算出する方法や、車載電装品１０９の動作状況に応じて負荷を推定する方法によって演算してもよい。さらに、第２の電源３０２から第１の電源３０１へ流れこむ電流も推定して、負荷として加算して計算してもよい。これにより、高精度に第２の電源３０２の蓄電量を管理することが可能となり、無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
【００３１】
到達時間設定値算出部５０２では、目標値に到達する時間の閾値を算出する。具体的には、第２の電源３０２の温度や劣化度合いに応じて設定し、温度が高く、劣化が大きいほど閾値を小さく設定することで、電源の寿命を長くすることができ、延いては性能保証期間を延長することが可能となる。
【００３２】
放電出力補正算出部５０３では、目標蓄電量到達時間算出部５０１で算出された到達時間と、到達時間設定値算出部５０２で算出された目標値に達する到達時間の閾値との差である到達時間差に応じて、放電出力の補正量を算出する。具体的には到達時間差が大きいほど、放電出力の補正量を大きくすることで電源の蓄電量を速やかに目標値に近づけることができ、第２の電源３０２の劣化を抑制することが可能となる。
【００３３】
車載電装品指令値演算部５０４では、放電出力補正量に基づいて、車載電装品１０９の指令値を補正する。具体的には、通常の指令値に対して、車載電装品１０９の消費電力が大きくなるように指令値を補正する。ここで、消費電力を大きくする車載電装品１０９としてはラジエータファン、ウォータッポンプなどの冷却装置などを優先することで、電力を有効活用することができるため、燃費の悪化を抑制することが可能となる。ただし、冷却装置の出力だけで放電出力補正分を賄えない場合は、電熱線などの負荷抵抗により電力消費を実施する。これにより、回生時に第２の電源３０２に蓄えた電力が十分に活用されないものの、回生時に第１の電源３０１への回生量は維持されているため、燃費の悪化を抑制することが可能である。なお、上述のような電熱線などの負荷抵抗も、車載電源３０１、３０２から電力の供給を受ける受電体として機能する。
【００３４】
なお、上記説明では、電源として互いに並列に接続される第１の電源３０１及び第２の電源３０２の２つを備える例を説明したが、これに限定されず、電源が１つのみ備えられるものにも適用することができる。
【実施例２】
【００３５】
図６は第２実施例における車両電源系統１０６を示す図である。この実施例は、車載電装品１０９だけでなく、並列に接続される複数の電源３０１、３０２のうちの一方も他方から電力の供給を受ける受電体として積極的に機能させる場合の例である。電源３０１、３０２のうちのどちらが電力の供給元となりどちらが受電体となるかは任意であるが、以下では、第２の電源３０２が第１の電源３０１に電力を供給する場合について説明する。
【００３６】
本実施例に係る車載電源制御装置は、他の電源（即ち、第１の電源３０１）の蓄電許容量を検出する他電源蓄電許容量検出部を有し、電力供給量調整部は、第１の電源３０１の蓄電許容量に応じて、第２の電源３０２からの供給量を調整する。
【００３７】
また、車載電源制御装置は、第１の電源３０１と第２の電源３０２の間に、第２の電源３０２から第２の電源３０１への電力量を調整可能な電源間電力調整回路６０１を設置する。ここで、電源間電力調整回路６０１は、第２の電源３０２の蓄電量に依存せず、第１の電源３０１に所望の電力量を供給可能な回路であればよく、片側あるいは双方向の昇圧ＤＣＤＣコンバータなどが挙げられる。
【００３８】
第２実施例におけるステップＳ４０３の電源放電量調整処理について図７を用いて説明する。
【００３９】
第２実施例において、目標蓄電量到達時間算出部７０１は、目標放電量と車載電装品１０９の負荷に加え、第１の電源３０１の蓄電許容量を基に計算する。具体的には、第１の電源３０１の蓄電許容量は、電力量調整回路６０１が単位時間当たりに供給可能な電力量を基に演算する。電力量調整回路６０１が単位時間当たりに供給可能な電力量と車載電装品１０９の負荷の和を電源からの放電量として算出し、目標蓄電量の到達時間を算出する。ここで、第１の電源３０１の蓄電許容量は、電池の充電受け入れ性が悪くなる状況なほど小さく設定する。電池の充電受け入れ性が悪くなる状況は、例えば電源の温度が常温（２５℃付近）より低い、あるいは電源の残容量が大きいなどが挙げられる。
【００４０】
第２実施例において、放電出力補正量算出部７０２は、到達時間差が大きいほど、第１の電源３０１の電力供給量を大きくすることで、第２の電源３０２の電力を第１の電源３０１に受け渡すことで、無駄な電力消費を回避し、燃費を低減することができる。さらに、放電出力補正量が、電力量調整回路６０１が単位時間当たりに供給可能な電力より大きい場合は、車載電装品１０９の消費電力を上げるように、車載電装費の指令値を制御する。これにより、燃費と電源の劣化抑制を両立することが可能となる。
【００４１】
第１の電源３０１への電力供給量指令値演算部７０３では放電出力補正量に基づいて、第１の電源３０１への電力供給量を制御する。具体的には、昇圧ＤＣＤＣコンバータに昇圧信号を送り、所定の電力を供給する。
【実施例３】
【００４２】
図８は第３実施例における車両電源系統１０６を示す図である。
第１の電源３０１から受電体である第２の電源３０２および車載電装品１０９への電力供給量を調整する第１の放電量調整回路８０１、さらに、第２の電源３０２から第１の電源３０１および車載電装品１０９への電力供給量を調整する第２の放電量調整回路８０２を設置する。ここで、電力量調整回路８０１および８０２は、車載電源の蓄電量に依存せず、所望の電力を供給可能な片側の昇圧ＤＣＤＣコンバータ回路、あるいは電力の授受を遮断可能な機械式リレーや半導体スイッチでもよい。
【００４３】
第３実施例におけるステップＳ４０３の電源放電量調整処理について図９を用いて説明する。以下では、第２の電源３０２の方が第１の電源３０１よりも劣化抑制を優先すべき電源であって、第２の電源３０２の劣化を抑制するための例について説明する。
【００４４】
第３実施例において、車載電装品指令値演算９０１では第１の電源３０１の蓄電許容量を基に、第１の電源３０１の放電量の指令値を出力する。まず、第２の電源３０２が第１の電源３０１および車載電装品１０９に電力を供給しているとする。すると、第１の電源３０１の蓄電量が増加していき、第１の電源３０１への蓄電許容量が小さくなってくる。このときに、第２の電源３０２の蓄電量を下げようとして車載電装品１０９の出力を上げると、第１の電源３０１からも車載電装品１０９に電力供給が発生してしまう。その結果、第２の電源３０２の蓄電量の下がり方が緩やかになってしまい、第２の電源３０２の劣化をうまく抑制することができない。ゆえに、第１の電源３０１への蓄電許容量が小さくなるとき、あるいは、第１の電源３０１から車載電装品の電力供給量が多くなる場合には、第１の電源３０１の電力調整回路８０１を制御することにより、第２の電源３０２からの放電を優先するようにするのが好ましい。具体的には、第１の電源３０１から車載電装品１０９への放電指令を小さく、あるいは零になるように電力調整回路８０１を制御して、第２の電源３０２からのみ車載電装品１０９へ電力供給を実施する。これにより、効率よく第２の電源３０２の蓄電量を下げることができ、劣化を抑制することが可能となる。
【実施例４】
【００４５】
次に、第４実施例に係る車載電源制御装置について説明する。本実施例は、発電機１１２が車両の運動エネルギーで発電した電力によって電源３０１、３０２を回生充電する場合に関するものである。
【００４６】
まず、本実施例に係る車両は、前方状況を取得する前方状況取得手段を備えている。そして、車載電源制御装置は、前方状況に応じて回生可能発電量又は回生可能時間を予測する回生予測部と、電源３０１、３０２の目標蓄電量を算出する目標蓄電量算出部と、発電機１１２が車両の運動エネルギーで発電した電力によって電源３０１、３０２が回生充電される回生充電量を調整する回生充電量調整部と、を備え、回生充電量調整部は、目標蓄電量と回生可能発電量又は回生可能時間量とに基づいて電源３０１、３０２への回生充電量を調整する。具体的には、車載電源制御装置は、電源の蓄電量３０１、３０２が目標蓄電量に到達するまでの到達時間を設定する到達時間設定部を有し、回生充電量調整部は、予測された回生可能時間と到達時間とを比較して、回生可能時間の方が長いと判断したときには、電源３０１、３０２の回生充電電圧を小さく制御する。
【００４７】
なお、以下では、電源として互いに並列に接続される第１の電源３０１及び第２の電源３０２の２つを備える車両電源系統の例について説明するが、この車載電源制御装置は、これに限定されるものではなく、電源を１つのみ備える車両電源系統にも適用することができる。
【００４８】
第４実施例における回生発電制御Ｓ２０２について説明する。
【００４９】
図１０に示すように、回生可能時間予測部１１０１では、前方状況取得手段によって得られた情報を基に回生可能時間を予測する。具体的には、ナビゲーション情報やカメラ、レーダなどによって車両の前方状況を取得し、赤信号などを検知した場合は、停止位置までの距離と自車両の速度を基に回生可能時間を予測し、下り坂などを検知した場合は、下り坂の長さと自車両の速度を基に回生可能時間を予測する。
【００５０】
回生発電電圧算出部１１０２では、予測した回生可能時間と電源の充電量の到達時間設定値を比較し、回生可能時間の方が長いと判断したときには、発電機の回生時の充電電圧を小さくする。これにより、充電量は抑制されるものの、電源の劣化の進行は抑制することが可能となる。なお、上記では、進行方向前方の状況に応じて回生可能時間を予測して比較する例を説明したが、回生可能発電量を予測して比較するものであってもよい。
【００５１】
さらに、図６で説明されるような車両電源系統１０６の構成、即ち、第１の電源３０１と第２の電源３０２が並列に配置され、且つ、電源間電力調整回路６０１を備える構成の場合には、回生充電の方法を電源ごとに変更することも可能となる。これは、例えば充電電圧の抑制を行ったとしても回生可能時間の方が充電時間よりも長い場合などに特に有効である。
【００５２】
このような制御の一例としては、まず第１の電源３０１と第２の電源３０２両方への回生充電を開始し、その後、第２の電源３０２への充電を電源間電力調整回路６０１によって打ち切るか、又は、充電量を小さくする。そして第１の電源３０１に対しては回生充電を継続する。このようにすれば、第２の電源３０２への充電を打ち切った後、目標回生発電電圧を上昇させ、第１の電源３０１に対してより高い電圧で充電することも可能となる。
【００５３】
また、その他の例としては、まず第２の電源３０２に対しては回生充電しないか又は充電量が小さくなるように電源間電力調整回路６０１を制御し、その後、第２の電源３０２への回生充電を開始する。このようにすれば、第２の電源３０２の蓄電量が高い期間を短くすることができる。
【実施例５】
【００５４】
第５実施例における車載電源装置の第１の電源３０１に鉛バッテリ、第２の電源３０２にキャパシタを用いた場合を説明する。キャパシタとしては、電気二重層キャパシタあるいはリチウムイオンキャパシタが望ましい。
【００５５】
電気二重層キャパシタは電荷が零から満充電になるまで１セル当たり０〜２．５Ｖまで推移する一方、リチウムイオンキャパシタは１セル当り２．２〜３．８Ｖまで推移する特性を有している。また、鉛バッテリの動作電圧範囲は過放電や劣化を抑制や車載電装品の最低電圧保証の観点から、１２〜１５Ｖ程度に抑える必要がある。ゆえに、上記動作電圧範囲内にするためには、電気二重層キャパシタでは直列に６セル、リチウムイオンキャパシタでは直列に４セル接続する必要がある。そのように接続されたものをモジュールと呼び、直列接続されたセルの電圧をモジュール電圧と呼ぶ。
【００５６】
図１１は横軸にモジュール電圧、縦軸に蓄えられた電気エネルギーを示し、それぞれのキャパシタの特性を示している。ここで、図１１に示す特性は、電気二重層キャパシタとリチウムイオンキャパシタのセルの静電容量が同じと仮定した場合のものである。このキャパシタは、リチウムイオン電池などとは異なり、蓄えられるエネルギーと電圧が比例関係にあるため、エネルギーを消費し、電圧を下げると、高エネルギー状態を脱することができ、劣化の進行を抑制することができる。ここで、電気二重層キャパシタの劣化を最大限に抑制できる電圧は０Ｖであるのに対し、リチウムイオンキャパシタは３．０Ｖ付近である。ゆえに、上述したように１２Ｖ付近に維持されるとき、リチウムイオンキャパシタの方が電気二重層キャパシタより低いエネルギー状態となっているため、劣化の進行を抑制できるので、リチウムイオンキャパシタの方がより効果的である。
【００５７】
また、図１２に示すように、キャパシタは鉛バッテリのように分極が発生しないため、回生充電後の開放端電圧は鉛バッテリよりも高くなっている。ゆえに、鉛バッテリと並列接続状態でも、鉛バッテリの開放端電圧との差が小さくなるまでは、電源間電力調整回路６０１で昇圧などを実施しなくても、車載電装品の負荷へ積極的に電力を賄うことができるため、効率よく電力を消費することができる。
【００５８】
以上を踏まえると、図１３に示すように、車載電装品の負荷率が高いときは蓄えた電力をすぐに消費し、電圧が低下させることができる。このため、回生後に直ぐに電力消費するのであれば、回生充電時に高い電圧で充電することができる。従って、長時間高いエネルギー状態を維持することがなく、電源の劣化を抑制することが可能となる。
【００５９】
また、図１４に示すように、ヘッドライトやエアコンなど多くの車載電装品を使用し、車載電装品の負荷が高いとき、発電機１１２は回生時以外にも高い電圧で発電している場合がある。その際、電力調整回路６０１を制御し、キャパシタである第２の電源３０２を充電経路から切り離すことで、第２の電源３０２が長時間高い電圧の状態を維持しないようにすることができ、第２の電源３０２の劣化を抑制することができる。
【００６０】
さらに、図１５に示すように、回生充電直後などで、キャパシタである第２の電源３０２の電源電圧が高い場合は、キャパシタの電源電圧が下がったのちに、電力融通回路６０１を遮断する。これにより、キャパシタの電源電圧が高い状態を回避することができ、劣化を抑制することが可能となる。
【００６１】
複数の電源を有する車両システムでは、一方の電源の劣化可能性や温度に応じて使用限界電圧を制限した場合、他方の電源の使用電圧も制限されてしまう。その結果、発電機を利用した回生時には、通常時に比べ、いずれの電源へも充電量が小さくなり、十分な回生量が確保できず、燃費が悪化する問題が生じる。一方、充電回生後の車載電装品の負荷を考慮して蓄電量を制御するようにすれば、車載電源の劣化を抑えつつ、十分な回生量を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１００  車両
１０１  エンジン
１０２  変速機
１０３  最終減速機
１０４  差動減速機
１０５  スタータモータ
１０６  車両電源系統
１０７  駆動ベルト
１０９  車載電装機器
１１０  バッテリ状態検出手段（温度センサ、電圧センサ）
１１１  コントローラ
３０１  第１の電源
３０２  第２の電源
３０３  スタータリレー
５０１  目標充電量到達時間算出部
５０２  到達時間設置値算出部
５０３  放電出力補正量算出部
５０４  車載電装品指令値算出部
６０１  電源間電力調整回路
７０３  他方電源への電力供給量指令値算出部
８０１  第１の電源放電量調整回路
８０２  第２の電源放電量調整回路
１１０１  回生時間推定部
１１０２  回生発電電圧算出部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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