CN103660973A - 车辆用电源装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

车辆用电源装置及其控制方法，能够在最低限度地确保蓄电机构的电压的同时进一步扩大怠速停止的机会。本发明涉及一种车辆用电源装置，其具备：从具有怠速停止功能的车辆的发动机(1)获得动力而进行发电的发电机构(2)；以及蓄积由发电机构发电的电力的蓄电机构(3)。蓄电机构(3)在基于怠速停止的发动机(1)的停止中向车辆所具备的电负载(4)供给电力。当在发动机(1)的停止后蓄电机构(3)的电压低于规定的下限值时，在该时刻发动机(1)重新起动，并且在能够判断为通过该发动机重新起动而蓄电机构(3)的电压充分地恢复的特定条件成立的时刻，发动机(1)再次停止。

Description

车辆用电源装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆用电源装置及其控制方法，该车辆用电源装置具备从具有怠速停止功能的车辆的发动机获得动力而进行发电的发电机构以及蓄积由发电机构发电的电力的蓄电机构。
背景技术
作为具备发电机构和蓄电机构的车辆用电源装置，例如公知下述专利文献1的装置。该专利文献1所公开的电源装置为，以具有使发动机自动地停止或重新起动的、所谓怠速停止功能的车辆为对象，作为上述蓄电机构而具备通过并用了化学反应的过程来进行蓄电的大容量的电容器(混合电容器)。
下述专利文献1中所使用的电容器(混合电容器)具有当电压变得过低时容易劣化这种性质。所以，为了防止该电容器的寿命降低，在专利文献1中，在电容器的电压降低到规定的阈值以下的情况下，禁止怠速停止。
专利文献1：日本特开2009-180125号公报
然而，在通过怠速停止而发动机停止了的情况下，由即使在发动机停止中也工作的电负载(例如空调、音响等)消耗的电力，有时通过上述电容器中所充电的电力来供给。在此期间，电容器的电压逐渐降低，因此假设在基于怠速停止的发动机的停止时间成为长期的情况下，电容器的电压会大幅度降低，会成为容易引起劣化的电压以下，或者在最坏的情况下、能够向电负载供给的电力枯竭而电负载会停止。
所以，为了防止上述那样的情况，而提出估计发动机停止中的电压的降低量而设定上述阈值，在成为该阈值以下时禁止怠速停止。但是，当如此进行时，仅在电容器的电压相当高时才进行怠速停止，因此进行怠速停止的频度会大幅度减少，会显著削弱燃料消耗率削减等效果。
发明内容
本发明是鉴于上述那样的情况而进行的，其目的在于提供车辆用电源装置及其控制方法，能够最低限度地确保蓄电机构的电压，并且进一步扩大怠速停止的机会。
为了解决上述课题，本发明为一种车辆用电源装置，具备：发电机构，从具有怠速停止功能的车辆的发动机获得动力而进行发电；蓄电机构，蓄积由发电机构发电的电力；以及控制机构，控制上述发动机的停止及重新起动、和上述发电机构的发电动作，该车辆用电源装置的特征在于，上述蓄电机构为，在基于怠速停止的发动机的停止中，向车辆所具备的电负载供给电力，上述控制机构为，在上述发动机停止后，在上述蓄电机构的电压成为低于规定的下限值的时刻使发动机重新起动，并且在能够判断为通过该发动机重新起动而上述蓄电机构的电压充分地恢复的特定条件成立的时刻，使上述发动机再次停止(第一发明)。
根据本发明，即使在基于怠速停止的发动机的停止中，如果蓄电机构的电压低于下限值，则也强制地重新起动发动机而重新开始发电机构的发电，因此能够使在发动机停止中降低了的蓄电机构的电压恢复。然后，在蓄电机构的电压进一步超过比上述下限值大的阈值、蓄电机构的电压充分地恢复的时刻，再次停止发动机，因此能够将电容器的电压常时维持为下限值以上(由此保障电负载的工作)，并且能够有效地削减燃料消耗率。
优选为，上述蓄电机构为电容器(第二发明)。
物理地吸附电荷的电容器，能够快速地充电由上述发电机构发电的电力，并且具有线性的充放电特性，因此能够被适合地用作为上述蓄电机构。另外，在电容器的概念中，作为电容器，不仅包括一般的双电荷层电容器，还包括例如锂离子电容器那种通过并用了化学反应的过程来进行蓄电的混合电容器。
在本发明中优选为，上述特定条件为，上述蓄电机构的电压超过比上述下限值高的规定的阈值(第三发明)。
根据该构成，能够根据蓄电机构的电压来正确地判断上述特定条件的成立(蓄电机构被充分地充电)。
也可以为，上述规定的阈值根据在上述发动机的停止中降低的上述蓄电机构的电压的降低率来可变地设定(第四发明)。
根据该构成，能够避免由于频繁地重复发动机的停止、重新起动而使乘坐人员感到烦躁。
也可以为，上述特定条件为，上述重新起动的发动机的运转时间到达了规定时间(第五发明)。
这样，上述特定条件的成立还能够根据重新起动后的发动机的运转时间来正确地判断。
在上述构成中更优选为，上述控制机构为，当怠速停止后的发动机的合计停止时间达到规定的上限值时解除怠速停止，并且，将从该发动机的合计停止时间的上限值减去了到上述蓄电机构的电压低于上述下限值为止发动机停止的时间后的值、作为剩余时间，根据该剩余时间来可变地设定上述规定时间(第六发明)。
根据该构成，此后预定的发动机的停止时间(剩余时间)越长、则能够使通过发动机的重新起动而对蓄电机构充电的电力越多，并能够通过发电机构发电与该停止时间的期间所消耗的电力相称的电力。
在本发明中优选为，上述控制机构为，根据从发动机停止起到上述蓄电机构的电压低于上述下限值为止经过的时间，来可变地设定重新起动后的发动机转速(第七发明)。
或者，上述控制机构为，根据在上述发动机的停止中降低的上述蓄电机构的电压的降低率，来可变地设定重新起动后的发动机转速(第八发明)。
根据这些构成，重新起动后的发动机转速根据蓄电机构的电力被消耗的速度(电负载每单位时间消耗的电力的大小)来变化，因此例如通过电力的消耗速度越快则越提高发电机构的发电效率等，由此能够与电负载的工作状况无关地将使充电机构的电压恢复所需要的时间收敛于一定的范围。
此外，本发明为一种车辆用电源装置的控制方法，该车辆用电源装置构成为，具备：发电机构，从具有怠速停止功能的车辆的发动机获得动力而进行发电；以及蓄电机构，蓄积由发电机构发电的电力，该车辆用电源装置在基于怠速停止的发动机的停止中从上述蓄电机构向车辆的电负载供给电力，该控制方法的特征在于，包括：在上述发动机停止后，在上述蓄电机构的电压低于规定的下限值的时刻，使发动机重新起动的步骤；以及在能够判断为通过上述发动机的重新起动而上述蓄电机构的电压充分地恢复的特定条件成立的时刻，使上述发动机再次停止的步骤(第九发明)。
根据该方法，也能够得到与上述的电源装置的发明同样的作用效果。
发明的效果
如以上说明的那样，根据本发明的车辆用电源装置及其控制方法，能够最低限度地确保蓄电机构的电压，并且能够进一步扩大怠速停止的机会。
附图说明
图1是表示搭载有本发明第一实施方式的电源装置的车辆的概略构成的图。
图2是表示上述车辆的控制系统的框图。
图3是表示上述第一实施方式中的怠速停止时的控制动作的时间图。
图4是表示上述第一实施方式中的怠速停止时的控制动作的流程图。
图5是表示本发明第二实施方式中的怠速停止时的控制动作的时间图。
图6是表示上述第二实施方式中的怠速停止时的控制动作的流程图。
符号的说明
1  发动机
2  交流发电机(发电机构)
3  电容器(蓄电机构)
10 PCM(控制机构)
Vs 下限值
Vr 阈值
Tw 运转目标时间(规定时间)
T2 剩余时间
具体实施方式
<实施方式1>
(1)车辆的整体构成
图1是表示搭载有本发明第一实施方式的电源装置的车辆的概略构成的图。该图所示的车辆具备：作为行驶用的动力源的发动机1；从发动机1获得动力而进行发电的交流发电机2(相当于本发明的发电机构)；电容器3(相当于本发明的蓄电机构)，与交流发电机2电连接，蓄积由交流发电机2发电的电力；起动电动机7，在起动发动机1时对发动机1赋予回转力；电负载4，包括空调、音响、各种灯、仪表类等；DC/DC转换器5，夹设在电负载4与交流发电机2之间；以及蓄电池6，与DC/DC转换器5连接。
上述起动电动机7与DC/DC转换器5电连接，在连接两者的布线的中途夹设有起动继电器8。起动继电器8在起动发动机1时接通，在除此以外时断开。当在发动机1的起动时起动继电器8接通时，蓄电池6中所充电的电力经由DC/DC转换器5向起动电动机7供给，通过该电力来驱动起动电动机7。起动电动机7使一体地安装在发动机1的输出轴(曲轴)上的齿环强制地旋转，对发动机1赋予回转力。
此处，本实施方式的车辆是带有即使点火开关接通但在规定的条件下也使发动机1自动地停止的、所谓怠速停止功能的车辆。因此，上述起动电动机7，不仅在点火开关从断开成为接通时被驱动，在使自动地停止的发动机重新起动时也被驱动。
上述发动机1与变速器20连结，在变速器20的输出侧设置有驱动轴11及车轮12。在车辆加速时，发动机1的输出扭矩经由变速器20传递到驱动轴11及车轮12，车轮12被旋转驱动。另一方面，在车辆减速时，虽然发动机1自身不输出扭矩，但是由于惯性而旋转的车轮12及驱动轴11使发动机1旋转。
上述交流发电机2为，为了从发动机1获得动力而经由带等与发动机1的输出轴连结。具体地，交流发电机2具有与发动机1的输出轴连动而旋转的转子以及配置在转子周围的定子线圈(均省略图示)，在上述转子上卷装有用于产生磁场的磁场线圈。在基于交流发电机2的发电时，对该磁场线圈施加电流，转子在由此生成的磁场中旋转，由此产生发电电力。
在上述交流发电机2中内置有将由交流发电机2发电的交流电力变换为直流电力的整流器2a。即，由上述交流发电机2发电的电力，在由该整流器2a变换为直流之后送到电容器3。
上述蓄电池6是由作为车辆用蓄电池来说较普遍的铅电池等构成的二次电池。这种蓄电池6通过化学反应来蓄积电能，因此不适合快速的充放电，但具有能够蓄积比较大量的电力(即充电容量较大)这种特性。
上述电容器3为最大能够充电到25V的大容量的双电荷层电容器(EDLC)。这种电容器3与上述蓄电池6那样的二次电池不同，通过电解质离子的物理吸附来蓄积电，因此具有能够进行比较快速的充放电、内部电阻也较小这种特性。
基于上述交流发电机2的发电在车辆的减速时集中地进行，此时的发电电力(再生电力)暂时被充电到电容器3中。电容器3中所充电的最大25V的电力，在通过上述DC/DC转换器5降压到12V之后，向电负载4或蓄电池6供给。因此，在车辆减速的频度较大时，通过交流发电机2发电较多电力，因此车辆的行驶中所需要的电力几乎全部由上述再生电力供给。例如，在车辆在市区行驶时，频繁地重复车辆的加减速，因此在较多情况下，在电容器3中所充电的电力完全枯竭之前，车辆会再次减速而确保再生电力，几乎不需要从蓄电池6取出的电力(通过从蓄电池6放电而向电负载4供给的电力)。
另一方面，在车辆的加速时，为了尽量减少从交流发电机2对发动机1施加的阻力矩，基本上不进行基于交流发电机2的发电。此时，电负载4的消耗电力，通过已充电到上述电容器3中的电力和根据需要从蓄电池6放电的电力来供给。
包括上述发动机1在内的动力传动系统的部件，由图2所示的PCM10来总括地控制。如周知的那样，PCM10是由CPU、ROM、RAM等构成的微处理器，相当于本发明的控制机构。
对于上述PCM10，从车辆上所设置的多个传感器输入各种信息。即，在车辆上设置有用于检测车辆的行驶速度(车速)的车速传感器SW1、用于检测未图示的制动踏板的操作力(踩踏力)的制动传感器SW2、用于检测与未图示的油门踏板的踩下量相对应的油门开度的油门开度传感器SW3、用于检测发动机1的输出轴的转速的发动机转速传感器SW4、以及用于检测电容器3的电压(端子间电压)的电容器电压传感器SW5，这些各传感器SW1～SW5与上述PCM10电连接。
此外，PCM10与发动机1所具备的各种控制对象设备(例如喷射燃料的喷射器、火花塞等)、交流发电机2的磁场线圈、DC/DC转换器5以及起动继电器8电连接，并向这些设备输出驱动用的控制信号。
即，PCM10根据从上述各传感器SW1～SW5输入的各种信息，控制发动机1的燃烧以得到与车辆的行驶状态相对应的适当的扭矩、根据车辆的行驶状态来控制交流发电机2的发电量、或者控制由交流发电机2发电的电力向电负载4或蓄电池6的供给。
此外，本实施方式的车辆为带有怠速停止功能的车辆，因此上述PCM10具有在规定的条件下使发动机1自动地停止、或者使停止的发动机重新起动的功能。
(2)怠速停止时的发电控制
接着，对通过怠速停止而发动机停止了的情况下的交流发电机2的发电控制具体地进行说明。图3是表示怠速停止时的电容器3的电压及发动机转速的变化的时间图，图4是表示在怠速停止时PCM10进行的控制动作的顺序的流程图。
当图4所示的流程开始时，PCM10执行读入各种传感器值的处理(步骤SA1)。具体地，PCM10从上述车速传感器SW1、制动传感器SW2、油门开度传感器SW3、发动机转速传感器SW4及电容器电压传感器SW5读入各自的检测信号，并根据这些信号来取得车速、制动踏板的踩踏力、油门开度、发动机转速、电容器3的电压等各种信息。
接着，PCM10执行判定怠速停止标志F是否为0的处理(步骤SA2)。怠速停止标志F是根据后述的怠速停止条件及怠速停止解除条件是否成立而变化的值，是仅在从怠速停止条件成立到怠速停止解除条件成立为止的期间成为“1”的值。因此，例如，在从开始车辆的运转到最初的怠速停止条件成立为止的期间、及从怠速停止解除条件成立到其紧后的怠速停止条件成立为止的期间，怠速停止标志F均成为“0”。
在上述步骤SA2中判定为“是”并确认了怠速停止标志F=0的情况下，PCM10根据在上述步骤SA1中取得的信息，来执行判定允许发动机自动地停止的条件即怠速停止条件是否成立的处理(步骤SA3)。例如，在车辆处于停止状态、油门开度为零(不踩油门)、制动踏板被以规定的踩踏力以上踩下(制动器工作)、电容器3的电压比规定值高等多个要件全部满足时，判定为上述怠速停止条件成立。
此处，关于上述步骤SA3中的判定基准中、电容器3的电压比规定值高这一要件，其含义为，在某个程度的期间通过电容器3来供给发动机停止中的电负载4的消耗电力。该要件中的“规定值”，能够考虑电负载4中的消耗电力等来适宜地设定，例如能够设定为与后述的阈值Vr相同的值。
在上述步骤SA3中判定为“是”并确认了怠速停止条件成立的情况下，PCM10执行切断向发动机1供给的燃料而使发动机1停止、并且将怠速停止标志F从0改写为1的处理(步骤SA4、SA5)。
在图3的时间图中，时刻t0表示怠速停止条件成立的时刻。如该图所示，当在该时刻t0怠速停止条件成立而执行断油时，之后发动机1在极短的期间通过惯性而旋转，并在比时刻t0晚的时刻t1达到完全停止(即发动机转速成为零)。此外，关于怠速停止标志F，在怠速停止条件成立的时刻t0以前为F=0，但在条件成立的同时被改写为F=1。
当如上述那样以怠速停止条件的成立为界而标志F从0改写为1时，在上述的步骤SA2中判定为“否”。此处，在判定为“否”的情况下，PCM10根据在上述步骤SA1中取得的信息，来执行判定怠速停止解除条件是否成立的处理(步骤SA6)。例如，在制动踏板的踩踏力低于规定值(制动器松开)、油门踏板被踩下(踩油门)、怠速停止后的合计停止时间达到规定的上限值等多个要件中的至少一个成立时，判定为上述怠速停止解除条件成立。
在上述步骤SA6中判定为“否”并确认了怠速停止解除条件尚未成立的情况下，PCM10执行判定在上述步骤SA1中取得的电容器3的电压(在图中也标记为Vcap)是否比预先设定的下限值Vs小的处理(步骤SA9)。此处，下限值Vs是为了使车辆中所搭载的各种电负载4(空调、音响等)正常动作所需要的最低限度的电压，只要电容器3确保有该下限值Vs以上的电压，就能够保障上述电负载4的动作。上述下限值Vs为，更准确地是考虑各种电负载4中当前正工作的电负载的消耗电力来决定，工作中的电负载4的数量越多、消耗电力越多、则设定为越大的值，反之，工作中的电负载4的数量越少、消耗电力越少、则设定为越小的值。
在上述步骤SA9中判定为“是”并确认了电容器3的电压(Vcap)低于上述下限值Vs的情况下，PCM10执行使发动机1重新起动的处理(步骤SA10)。即，PCM10通过将起动继电器8接通而驱动起动电动机7、同时使向发动机1的燃料供给恢复，由此使发动机1重新起动。
在图3的时间图中，将电容器3的电压成为低于下限值Vs的时刻设为t2。在通过怠速停止而发动机1停止了的时刻t1之后、到到达该时刻t2的期间，不但基于交流发电机2的发电停止而向电容器3的供给电力消失，而且电容器3中所充电的电力被电负载4消耗。因此，在从上述时刻t1到t2为止的期间，电容器3的电压逐渐降低。此后，在上述时刻t2，电容器3的电压成为低于下限值Vs，以此为契机发动机1重新起动。
当在上述时刻t2发动机1重新起动时，发动机1的转速上升而转移至怠速运转。于是，交流发电机2的发电被重新开始，因此其发电电力向电容器3供给，由此在时刻t2以后电容器3的电压逐渐上升。
另外，虽然在上述时刻t2发动机1重新起动，但该重新起动并非基于上述的怠速停止解除条件(SA6)的成立的重新起动，因此怠速停止标志F保持为1而不变。
当通过上述发动机1的重新起动而电容器3的电压恢复时，电容器3的电压成为上述下限值Vs以上，因此在上述的步骤SA9中判定为“否”。于是，PCM10执行判定发动机1是否为停止中、即发动机1的转速是否为零的处理(步骤SA11)。
在发动机重新起动的上述时刻t2之后，发动机1的转速当然比零大，因此上述步骤SA11中的判定成为“否”。于是，PCM10执行判定电容器3的电压(Vcap)是否比预定的阈值Vr大的处理(步骤SA12)。该阈值Vr是用于确认电容器3被充分地充电的值，被设定为比上述下限值Vs高的值。另外，电容器3的电压恢复到比该阈值Vr大的值的情况，相当于本发明中的特定条件成立。
在上述步骤SA12中判定为“是”并确认了电容器3的电压超过了上述阈值Vr的情况下，PCM10执行将向发动机1供给的燃料切断而再次使发动机1停止的处理(步骤SA13)。
在图3的时间图中，将电容器3的电压成为超过上述阈值Vr的时刻设为t3。由于在该时刻t3燃料被切断，因此发动机1从时刻t3隔开极短的时间而达到完全停止。由此，交流发电机2的发电被停止，因此电容器3的电压再次转为减少。
此后也监视电容器3的电压，假设电容器3的电压再次低于上述的下限值Vs，则在该时刻，为了电容器3的充电而发动机1再次重新起动，但在图3的例子中，在电容器3的电压低于下限值Vs之前，在时刻t4，怠速停止解除条件(SA6)成立。
当怠速停止解除条件成立时(即步骤SA6中的判定成为“是”时)，PCM10执行通过在驱动起动电动机7的同时使向发动机1的燃料供给恢复、由此使发动机1重新起动的处理(步骤SA7)。此外，与此同时，执行将怠速停止标志F从1改写为0的处理(步骤SA8)。由此，如图3的时间图的时刻t4以后所示，发动机1的运转重新开始，在怠速停止条件再次成立之前的期间，发动机1持续运转。
(3)作用等
如以上说明的那样，在本发明的第一实施方式中为一种车辆用电源装置，其具备：交流发电机2(发电机构)，从带有怠速停止功能的车辆中所搭载的发动机1获得动力而进行发电；电容器3(蓄电机构)，蓄积由交流发电机2发电的电力；以及PCM10(控制机构)，控制发动机1的停止和重新起动、以及交流发电机2的动作，在该车辆用电源装置中采用了如下那样的特征性的构成。
当通过怠速停止而发动机1停止时，在其停止中，从电容器3向车辆的各种电负载4(空调、音响等)供给电力。PCM10为，在上述发动机1的停止后、电容器3的电压成为低于下限值Vs的时刻(图3的t2)，使发动机1重新起动，并且在通过该重新起动而电容器3的电压上升并超过阈值Vr的时刻(图3的t3)，使发动机1再次停止。根据这种构成，具有能够在最低限度地确保电容器3的电压的同时，进一步扩大怠速停止的机会这种优点。
即，在上述第一实施方式中，如果在基于怠速停止的发动机1的停止中电容器3的电压低于下限值Vs，则即使怠速停止解除条件未成立、也将发动机1强制地重新起动，而重新开始基于交流发电机2的发电，因此能够使在发动机停止中降低了的电容器3的电压恢复。此后，在电容器3的电压进一步超过比上述下限值Vs大的阈值Vr、电容器3的电压充分地恢复了的时刻，发动机1再次停止，因此能够在将电容器3的电压常时维持在下限值Vs以上的同时(由此在保障电负载4的工作的同时)、有效地削减燃料消耗率。
例如，假定没有为了将电容器3的电压维持在下限值Vs以上而进行的临时的发动机重新起动(图3的时刻t2～t3的重新起动)，则在图3的时刻t2以后，电容器3的电压会降低到比下限值Vs更低的值，车辆的电负载4会变得不能够正常工作。当然，也可以考虑，在电压低于下限值Vs之后，将向电负载4的电力的供给源从电容器3切换到蓄电池6，但蓄电池6的电力，在发动机1的重新起动时为了驱动起动电动机7而消耗并骤减，因此当向电负载4的电力的供给依赖蓄电池6时，在发动机1的重新起动时电负载4仍然可能变得不能够正常动作。所以，在上述实施方式中，使发动机1停止中的电负载4的消耗电力，并非由蓄电池6、而是由来自电容器3的供给电力来供给。但是，在这种情况下，为了使电负载4正常动作而需要将电容器3的电压维持在下限值Vs以上，因此例如即使在怠速停止解除条件的成立前，也使发动机1临时重新起动而使电容器3的电压恢复。
如果不通过上述那样的临时的发动机1的重新起动、而要将电容器3的电压维持在下限值Vs以上，则只能使发动机停止前的电容器3的电压成为相当高(例如，如果电容器3不是充满电状态则不允许怠速停止)、或者仅在电容器3的电压降低到下限值Vs之前的期间持续怠速停止。但是，当如前者那样时，进行怠速停止的频度会显著变少，当如后者那样时，怠速停止的上限持续时间变短而燃料消耗率削减效果减弱。
对此，在上述实施方式中，即使在基于怠速停止的发动机停止中电容器3的电压降低，也通过临时的发动机重新起动来使电容器3的电压恢复，之后再次使发动机停止，因此能够在最低限度地确保电容器3的电压的同时、进一步扩大怠速停止的机会。
另外，在上述实施方式中，对于将在基于怠速停止的发动机停止中使发动机临时重新起动时的转速、更具体为从时刻t2(重新起动的开始时刻)之后发动机旋转稳定到再次断油为止的期间的转速、设定为哪种程度的值，并未特别提及，但也可以根据电负载4的消耗电力的大小来可变地设定时刻t2以后的重新起动后的转速。
例如，可以考虑调查从发动机1停止到电容器3的电压低于下限值Vs为止的经过时间(图3的从时刻t1到时刻t2为止的时间)，该时间越短，则使时刻t2以后的重新起动后的发动机转速越高。
此外，可以考虑调查在发动机1的停止中(时刻t1～t2)降低的电容器3的电压的降低率、即图3所示的斜度α，该降低率(斜度)α越大，则使时刻t2以后的重新起动后的发动机转速(时刻t2～t3的转速)越高。
根据这些方式，电容器3的电力被消耗的速度越快，则发动机转速越提高，而交流发电机2的发电效率越提高，因此能够以与电力的消耗速度(电负载4每单位时间消耗的电力的大小)相称的适当的效率进行发电，例如能够将使电容器3的电压恢复到阈值Vr以上所需要的时间(时刻t2～t3)与电负载4的工作状况无关地收敛于一定的范围。
并且，可以考虑调查在发动机1的停止中(时刻t1～t2)降低的电容器3的电压的降低率、即图3所示的斜度α，该降低率(斜度)α越大，则使发动机再次停止的阈值(时刻t3的阈值Vr)越高。
根据该方式，电容器3的电力被消耗的速度越快，则基于发动机重新起动的电容器的蓄电量越增加，因此能够避免由于频繁地(例如三次以上)反复进行发动机的停止、重新起动而使乘坐人员感到烦躁。
此外，在上述第一实施方式中，在为了使发动机停止中的电容器3的电压恢复而在时刻t2使发动机1重新起动之后，在电容器3的电压超过了阈值Vr的时刻t3，使发动机1再次停止，但该发动机停止的定时，是能够推测为电容器3的电压充分地恢复的定时即可，不一定需要根据电容器3的电压来测定上述定时。接着，将其一例作为第二实施方式进行说明。
<实施方式2>
图5及图6是用于说明本发明第二实施方式的时间图及流程图。另外，在该第二实施方式中，作为前提的车辆的构成完全相同，因此省略与其相关的说明。
当图6的流程开始时，PCM10读入各种传感器值(步骤SB1)，并判定怠速停止标志F是否为0(步骤SB2)。然后，如果F=0，则判定怠速停止条件是否成立(步骤SB3)，此处如果判定为“是”，则执行断油而使发动机1停止(步骤SB4)，并且将上述怠速停止标志F从0改写为1(步骤SB5)。另外，这些步骤SB1～SB5的处理，与之前的第一实施方式的流程图(图4)中的步骤SA1～SA5的处理对应。
在上述步骤SB5中将怠速停止标志F从0改写为1之后，PCM10执行判定发动机1是否完全停止、即发动机1的转速是否为零的处理(步骤SB6)。然后，在确认了此处判定为“是”的发动机1完全停止的时刻，在向用于计测发动机1的停止时间T1的计时器输入零之后(步骤SB7)，开始使该计时器的值随着时间经过而增加的计数相加的处理(步骤SB8)。
在图5的时间图中，将怠速停止条件成立的时刻设为t0’，将之后发动机1完全停止的时刻设为t1’。如图5所示，以怠速停止条件成立的时刻t0’为界，标志F被从0改写为1。
当如上述那样标志F被从0改写为1时，在上述的步骤SB2判定为“否”。在此处判定为“否”的情况下，PCM10执行判定怠速停止解除条件是否成立的处理(步骤SB9)。在该怠速停止解除条件中，除了与油门、制动操作有关的要件以外，还包括怠速停止后的合计停止时间(是发动机1停止的时间的合计，是将后述的时间T1、T2相加后的时间)达到规定的上限值这个要件。
在上述步骤SB9中判定为“否”并确认了怠速停止解除条件尚未成立的情况下，PCM10执行判定在上述步骤SB1中取得的电容器3的电压(Vcap)是否比预先设定的下限值Vs小的处理(步骤SB13)。
在上述步骤SB13中判定为“是”并确认了电容器3的电压低于下限值Vs的情况下，PCM10执行将用于计测上述停止时间T1的计时器的计数相加停止的处理(步骤SB14)。
在图5的时间图中，将上述电容器3的电压成为低于下限值Vs的时刻设为t2’。另外，在该时刻t2’之后发动机1立即被重新起动(后述的步骤SB17)，因此上述时刻t2’相当于发动机1重新起动的定时。因此，通过上述步骤SB14中的计数相加停止而确定的时间、即从发动机1完全停止的时刻t1’到电压成为低于下限值Vs的时刻t2’为止的经过时间，成为发动机1的停止状态持续的时间(图5所示的T1)。
接着，PCM10根据在上述步骤SB14中确定的计时器的值、即从时刻t1’到时刻t2’为止的发动机1的停止时间T1，来执行计算发动机停止的剩余时间T2的处理(步骤SB15)。此处，剩余时间T2是指，到发动机1的合计停止时间达到预定的上限值为止还剩余的时间，通过从上述合计停止时间的上限值减去发动机1的停止时间T1来计算。
即，在该实施方式中，如在上述的怠速停止解除条件(步骤SB9)中也说明的那样，怠速停止后的合计停止时间、即在从怠速停止条件成立到怠速停止解除条件成立为止的期间发动机1停止的合计的时间，被抑制为预定的上限值。这是因为考虑了发动机1的重新起动性(当合计停止时间成为太长期时、重新起动变得困难)等，例如将2分钟程度的时间设定为上述上限值。此后，在上述步骤SB15中，计算从该合计停止时间的上限值减去了最初的停止时间T1后的值、作为发动机停止的剩余时间T2。
当如上述那样决定出剩余时间T2时，接着，PCM10执行根据上述剩余时间T2来计算在后述的步骤SB17中为了确保电力而进行的发动机重新起动后的运转目标时间Tw的处理(步骤SB16)。具体地，运转目标时间Tw与上述剩余时间T2成正比例地被设定得较长(即T2越长则设定得越长)。
接着，PCM10执行通过在驱动起动电动机7的同时使向发动机1的燃料供给恢复、由此使发动机1重新起动的处理(步骤SB17)。此外，与此同时，在将在上述步骤SB16中计算出的运转目标时间Tw作为计时器的初始值而输入之后，开始使该计时器值随着时间经过而减少的倒计数的处理(步骤SB18)。
由于在上述步骤SB17中发动机重新起动，因此交流发电机2的发电重新开始，而电容器3的电压转为上升。因此，在上述的步骤SB13中判定为“否”。在此处判定为“否”的情况下，PCM10执行判定倒计数的上述计时器的值是否成为零、即发动机1的重新起动后的经过时间是否达到运转目标时间Tw的处理(步骤SB19)。而且，在此处判定为“是”并确认了达到运转目标时间Tw的情况下，PCM10执行切断向发动机1的燃料供给而使发动机1再次停止的处理(步骤SB20)。另外，上述步骤SB19中的判定成为“是”(发动机1运转了Tw期间)的情况，是指电容器3的电压充分地恢复了的情况，相当于本发明中的特定条件成立。
在图5的时间图中，将电容器3的电压成为低于下限值Vs而发动机1重新起动的时刻设为t2’，并将从该时刻起经过了运转目标时间Tw的时刻设为t3’。在该时刻t3’，在时刻t2’开始了倒计数的计时器的值成为零，因此以此为契机来执行断油，而发动机1的转速再次开始降低。此后，发动机1从上述时刻t3’隔开极短的时间而达到完全停止。
这样，为了电容器3的充电而重新起动的发动机1，仅在根据发动机停止的剩余时间T2而设定的上述运转目标时间Tw的期间临时运转，此后再次停止。然后，随着该临时的发动机1的重新起动而交流发电机2被驱动并向电容器3供给电力，由此电容器3的电压在上述时间Tw的期间、随着时间经过而逐渐恢复。
在上述时刻t3’发动机1再次停止之后，发动机1最大能够将其停止状态维持在上述步骤SB15中计算出的剩余时间T2。在此期间，假设电容器3的电压再次低于上述的下限值Vs，则在该时刻，为了电容器3的充电而发动机1再次重新起动，但在图5的例子中，在电容器3的电压低于下限值Vs之前的时刻t4’，已经经过了剩余时间T2。当剩余时间T2经过时，发动机1的合计停止时间达到上限值，因此怠速停止解除条件(SB9)成立。
当怠速停止解除条件成立时(即当步骤SB9中的判定成为“是”时)，PCM10执行通过在驱动起动电动机7的同时使向发动机1的燃料供给恢复、由此使发动机1重新起动的处理(步骤SB10)。此外，与此同时，执行将怠速停止标志F从1改写为0、并且将上述的各时间T1、Tw、T2归零的处理(步骤SB11、SB12)。由此，如图5的时间图的时刻t4’以后所示，发动机1的运转重新开始，在到怠速停止条件再次成立为止的期间，发动机1持续运转。
如以上说明的那样，在本发明的第二实施方式中，当在发动机1的停止中电容器3的电压低于下限值Vs时，为了使电容器3的电压恢复而发动机1重新起动，此后，在运转时间达到规定的目标时间Tw的时刻、发动机1再次停止。根据这种构成，与之前的第一实施方式同样，具有能够在最低限度地确保电容器3的电压的同时、进一步扩大怠速停止的机会这种优点。
即，在上述第二实施方式中，当电容器3的电压低于下限值Vs时，发动机1重新起动，因此电容器3的电压常时维持在下限值Vs以上，并且在发动机重新起动后的经过时间达到目标时间Tw而推测为电容器3的电压充分地恢复的时刻、发动机1再次停止，因此能够将电容器3的电压确保为电负载4能够正常工作的程度、并且能够充分地发挥基于怠速停止的燃料消耗率削减效果。
尤其是，在上述第二实施方式中，为了电容器3的充电而重新起动的发动机1的运转目标时间Tw，根据到怠速停止后的发动机1的合计停止时间达到上限值为止所剩余的时间(发动机停止的剩余时间)T2来可变地设定，因此此后预定的发动机1的停止时间(剩余时间)越长、则能够使通过发动机1的重新起动而对电容器3充电的电力越多，能够由交流发电机2发电与在该停止时间的期间消耗的电力相称的电力。
此外，在上述第二实施方式中，对于将在基于怠速停止的发动机停止中使发动机临时重新起动时的发动机转速(图5的时刻t2’～t3’的转速)设定为哪种程度的值，并未特别提及，但与在之前的第一实施方式中说明的同样，也可以根据电负载4的消耗电力的大小来可变地设定该转速。即，也可以为，调查从发动机1停止到电容器3的电压低于下限值Vs为止的经过时间(图5的时间T1)、或者调查在发动机1的停止中(时刻t1’～t2’)降低的电容器3的电压的降低率α，并根据其任一个值来可变地设定上述临时的重新起动时的发动机转速。
<其他变形例>
在上述第一、第二实施方式中，作为从发动机1获得动力而进行发电的发电机构，使用了交流发电机2，但也可以将不仅能够进行发电、还能够进行发动机1的扭矩辅助(对发动机1的输出轴赋予辅助用的扭矩的动作)的电动发电机，用作为上述发电机构。即，本发明不仅能够应用于仅发动机为动力源的一般的车辆，还能够应用于并用了发动机和电动机(电动发电机)的混合动力车辆。
此外，在上述各实施方式中，作为蓄积由交流发电机2(发电机构)发电的电力的蓄电机构，使用了双电荷层电容器(EDLC)，但蓄电机构只要能够反复充放电即可，不一定限定于双电荷层电容器。
例如，作为双电荷层电容器以外的蓄电机构，能够使用锂离子电容器。锂离子电容器是指，通过将能够电化学地吸藏锂离子的碳系材料(与锂离子电池的负极相同的材料)用作负极、由此使能量密度进一步提高的电容器。这种构成的锂离子电容器，作为电容器与一般的双电荷层电容器不同，通过正极和负极来充放电的原理不同(并用化学反应)，因此也称为混合电容器。对于将该锂离子电容器作为一例的混合电容器、及上述双电荷层电容器的任一个，能量密度高，并且具有线性的充放电特性，因此能够适宜地用作为本发明的蓄电机构。

Claims (13)

1.一种车辆用电源装置，具备：发电机构，从具有怠速停止功能的车辆的发动机获得动力而进行发电；蓄电机构，蓄积由发电机构发电的电力；以及控制机构，控制上述发动机的停止及重新起动和上述发电机构的发电动作，该车辆用电源装置的特征在于，
上述蓄电机构为，在基于怠速停止的发动机的停止中，向车辆所具备的电负载供给电力，
上述控制机构为，在上述发动机的停止后，在上述蓄电机构的电压成为低于规定的下限值的时刻使发动机重新起动，并且在能够判断为通过该发动机重新起动而上述蓄电机构的电压充分地恢复的特定条件成立的时刻，使上述发动机再次停止。
2.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述蓄电机构为电容器。
3.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述特定条件为，上述蓄电机构的电压超过比上述下限值高的规定的阈值。
4.如权利要求2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述特定条件为，上述蓄电机构的电压超过比上述下限值高的规定的阈值。
5.如权利要求3所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述规定的阈值根据在上述发动机的停止中降低的上述蓄电机构的电压的降低率来可变地设定。
6.如权利要求4所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述规定的阈值根据在上述发动机的停止中降低的上述蓄电机构的电压的降低率来可变地设定。
7.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述特定条件为，上述重新起动的发动机的运转时间到达了规定时间。
8.如权利要求2所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述特定条件为，上述重新起动的发动机的运转时间到达了规定时间。
9.如权利要求7所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述控制机构为，当怠速停止后的发动机的合计停止时间达到规定的上限值时解除怠速停止，并且，将从该发动机的合计停止时间的上限值减去了到上述蓄电机构的电压低于上述下限值为止发动机停止的时间后的值、作为剩余时间，根据该剩余时间来可变地设定上述规定时间。
10.如权利要求8所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述控制机构为，当怠速停止后的发动机的合计停止时间到达规定的上限值时解除怠速停止，并且，将从该发动机的合计停止时间的上限值减去了到上述蓄电机构的电压低于上述下限值为止发动机停止的时间后的值、作为剩余时间，根据该剩余时间来可变地设定上述规定时间。
11.如权利要求1～10中任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述控制机构为，根据从发动机停止到上述蓄电机构的电压低于上述下限值为止经过的时间，来可变地设定重新起动后的发动机转速。
12.如权利要求1～10中任一项所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述控制机构为，根据在上述发动机的停止中降低的上述蓄电机构的电压的降低率来可变地设定重新起动后的发动机转速。
13.一种车辆用电源装置的控制方法，是控制车辆用电源装置的方法，该车辆用电源装置构成为，具备：发电机构，从具备怠速停止功能的车辆的发动机获得动力而进行发电；以及蓄电机构，蓄积由发电机构发电的电力，该车辆用电源装置在基于怠速停止的发动机的停止中从上述蓄电机构向车辆的电负载供给电力，该车辆用电源装置的控制方法的特征在于，包括：
在上述发动机停止后，在上述蓄电机构的电压成为低于规定的下限值的时刻使发动机重新起动的步骤；以及
在能够判断为通过上述发动机的重新起动而上述蓄电机构的电压充分地恢复的特定条件成立的时刻，使上述发动机再次停止的步骤。
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