JP2003319502A

JP2003319502A - 電力制御装置

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Publication number: JP2003319502A
Application number: JP2002119776A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sugiura; 雅宣杉浦; Hiroshi Tsujii; 啓辻井; Takeshi Kuretake; 健呉竹; Hideto Hanada; 秀人花田; Takashi Kawai; 高志河合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-11-07
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP3867617B2

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動力源が停止する毎に、駆動力源の停止タ
イミングと、補機装置の機能変化タイミングとの時間的
な関係が不規則となること、を抑制できる電力制御装置
を提供する。【解決手段】駆動力源の動力により駆動される発電機
と、発電機から出力される電力を蓄電する蓄電装置と、
蓄電装置から出力される電力により機能する機能装置と
を有する電力制御装置において、駆動力源の出力が変化
するタイミングと、駆動力源の出力の変化にともない、
蓄電装置から機能装置に供給される電力が変化して、そ
の機能装置の機能が変化するタイミングとの時間的な対
応関係が、蓄電装置の電力量に応じて変化することを抑
制する対応関係制御手段（ステップＳ１、ステップＳ
２、ステップＳ３）を備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発電機により発
生される電力を機能装置に供給する電力制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンから車輪に至る動力伝達
経路にモータ・ジェネレータを設けるとともに、そのモ
ータ・ジェネレータに蓄電装置を接続した車両が知られ
ている。この車両においては、蓄電装置の電力をモータ
・ジェネレータに供給して、モータ・ジェネレータを電
動機として駆動させ、そのトルクを車輪に伝達すること
ができる。これに対して、車両の惰力走行時には車輪の
運動エネルギをモータ・ジェネレータに伝達してモータ
・ジェネレータを発電機として機能させ、発生した電力
を蓄電装置に充電することができる。一方、車両には、
補機装置、例えば、照明装置、ワイパー、エアコンなど
が設けられており、この補機装置に供給する電力は蓄電
装置に充電されている。ところで、モータ・ジェネレー
タとの間で電力の授受を行なう蓄電装置と、補機装置に
電力を供給する蓄電装置とでは、設定電圧が異なる。

【０００３】このように、複数の蓄電装置および補機装
置を有する車両の一例が、特開２０００−１５６９１９
号公報に記載されている。この公報においては、各蓄電
装置同士の間にＤＣＤＣコンバータを設けて、蓄電装置
同士の間で電力の授受をおこなう場合に、ＤＣＤＣコン
バータにより電圧を変換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
は記載されていないが、エンジンの動力により駆動され
るオルタネータを設けるとともに、オルタネータにより
発生した電力を、補機装置用の蓄電装置に充電すること
が知られている。このオルタネータはエンジンの動力に
より駆動されるため、エンジンが停止したときに、補機
装置が動作していると、補機装置用の蓄電装置（第１の
蓄電装置）の電力が低下する。そこで、第１の蓄電装置
の電力が低下することを防止するために、モータ・ジェ
ネレータに接続されている蓄電装置（第２の蓄電装置）
の電力を、第１の蓄電装置に供給することも考えられ
る。すると、第２の蓄電装置の電力が低下して、この第
２の蓄電装置から第１の蓄電装置に供給される電力が低
下し、補機装置の機能も低下する。

【０００５】しかしながら、エンジンが停止されるタイ
ミング毎に、第２の蓄電装置の電力が同じであるとは限
らないので、エンジンの停止タイミングと、補機装置の
機能が低下するタイミングとの時間的な対応関係が不規
則となる。その結果、ドライバーが違和感を持つ可能性
があった。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためのもの
で、駆動力源が停止する毎に、駆動力源の停止タイミン
グと、補機装置の機能変化タイミングとの時間的な関係
が不規則となることを抑制できる電力制御装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、発電機から出
力される電力を、蓄電装置を経由させて機能装置に供給
する電力制御装置において、前記発電機を駆動する動力
装置の出力が変化して、前記蓄電装置から前記機能装置
に供給される電力が変化する場合に、前記動力装置の出
力が変化するタイミングと、前記機能装置の機能が変化
するタイミングとの時間的な対応関係が、前記蓄電装置
の電力量に応じて変化することを抑制する対応関係制御
手段を備えていることを特徴とするものである。

【０００８】請求項１の発明によれば、駆動力源の出力
変化が複数回発生する場合に、駆動力源の出力変化が発
生する毎に、駆動力源の出力変化タイミングと、機能装
置の機能変化タイミングとの時間的な対応関係が不規則
となることを抑制できる。言い換えれば、駆動力源の出
力変化が発生する毎に、駆動力源の出力変化タイミング
と、機能装置の機能変化タイミングとの時間的な差の変
化幅が、所定範囲内に納められる。

【０００９】請求項２の発明は、車両の駆動力源の動力
により駆動される第１の発電機と、この第１の発電機か
ら出力される電力を蓄電する第１の蓄電装置と、前記駆
動力源と車輪との間に形成されている動力伝達経路の動
力により駆動される第２の発電機と、この第２の発電機
から出力される電力を蓄電する第２の蓄電装置と、前記
第１の蓄電装置から供給される電力により機能する機能
装置とを有し、前記第２の蓄電装置から前記第１の蓄電
装置に電力を供給する電力制御装置において、前記駆動
力源の出力を判断する出力判断手段と、前記第２の蓄電
装置から前記第１の蓄電装置に供給される電力を、前記
出力判断手段の判断結果に基づいて制御する電力制御手
段とを備えていることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２の発明によれば、第２の蓄電装置
から第１の蓄電装置に供給される電力は、駆動力源の出
力の判断結果に基づいて制御される。このため、例え
ば、駆動力源の運転と停止とが、交互に繰り返されるさ
れる場合は、第２の蓄電装置の電力に関わりなく、第２
の蓄電装置から第１の蓄電装置に供給される電力が制御
される。したがって、駆動力源の運転と停止との繰り返
し毎に、駆動力源の停止タイミングと、機能装置の機能
変化タイミングとの時間的な対応関係は、第２の蓄電装
置の電力に関わりなく、規則的に制御される。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２の構成に加え
て、前記第１の蓄電装置がバッテリであり、前記第２の
蓄電装置がキャパシタであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項３の発明によれば、第１の蓄電装置
がバッテリであり、第２の蓄電装置がキャパシタである
とともに、請求項２の発明と同様の作用が生じる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項２または３の構
成に加えて、前記第２の発電機は、車両の運動エネルギ
を電力に変換し、かつ、その電力を前記第２の蓄電装置
に充電する機能と、前記第２の蓄電装置の電力により電
動機として駆動され、そのトルクを前記車輪に伝達する
機能とを備えていることを特徴とするものである。

【００１４】請求項４の発明によれば、請求項２または
３の発明と同様の作用が生じる他に、第２の蓄電装置か
ら第１の蓄電装置に供給する電力が抑制されれば、第２
の蓄電装置から第２の発電機に供給される電力の低下が
抑制される。したがって、車両の駆動力不足を抑制でき
る。

【００１５】請求項５の発明は、請求項２ないし４のい
ずれかの構成に加えて、前記機能装置は照明装置を含む
ことを特徴とするものである。

【００１６】請求項５の発明によれば、請求項２ないし
４のいずれかの発明と同様の作用が生じる他に、駆動力
源の出力変化タイミングと、照明装置の機能の低下タイ
ミングとの時間的な対応関係が、規則的に制御される。

【００１７】請求項６の発明は、請求項２の構成に加え
て、前記出力制御手段により、前記駆動力源が停止され
ることが判断された場合に、前記電力制御手段は、前記
第２の蓄電装置の電力に関わりなく、前記第２の蓄電装
置から前記第１の蓄電装置に供給する電力の制御を同じ
にする機能を、更に備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１８】請求項６の発明によれば、請求項２の発明
と同様の作用が生じる他に、駆動力源が停止される場合
には、第２の蓄電装置の電力に関わりなく、第２の蓄電
装置から第１の蓄電装置に供給する電力の制御が同じに
される。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）つぎに、この発
明の第１の実施例を説明する。図２は、この発明を適用
した車両１のパワートレーン、電気系統、制御系統の構
成を示す概念図である。まず、車両１のパワートレーン
の構成を説明する。車両１は、駆動力源としてエンジン
２およびモータ・ジェネレータ３を有している。エンジ
ン２としては、内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、
ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いること
ができる。エンジン２の出力側にはトランスミッション
４が設けられており、トランスミッション４の回転部材
５と車輪６とが動力伝達可能に連結されている。また、
前記モータ・ジェネレータ３と回転部材５とが動力伝達
可能に連結されている。モータ・ジェネレータ３は、電
気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動
エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有して
いる。

【００２０】つぎに、車両１の電気系統について説明す
る。エンジン２のクランクシャフト（図示せず）には、
伝動装置７を介してオルタネータ８が接続されている。
このオルタネータ８にはバッテリ（例えば鉛バッテリ）
９が接続されているとともに、バッテリ９の電力を補機
装置１０に供給する回路が形成されている。補機装置１
０としては、照明装置、ワイパ、空調装置などが挙げら
れる、バッテリ９は電気エネルギを化学エネルギに変換
して貯蔵するシステムである。また、バッテリ９以外の
蓄電装置としてキャパシタ（コンデンサ）１１が設けら
れており、モータ・ジェネレータ３により発電された電
力を、キャパシタ１１に充電することができる。

【００２１】キャパシタ１１は、導電部材（金属板、活
性炭など）同士の間に絶縁物を介在させて構成されてお
り、各導電部材に電荷が蓄えられる。ここで、バッテリ
９の電圧は１２Ｖであり、キャパシタの電圧は３６Ｖで
ある。このように、バッテリ９とキャパシタ１１とを比
較すると、電力の貯蔵原理および受け入れ電力などの特
性が異なる。さらに、キャパシタ１１とバッテリ９との
間には回路が形成されており、その回路にはＤＣ／ＤＣ
コンバータ１２が配置されている。したがって、キャパ
シタ１とバッテリ９との間で、電圧を変換して電力の授
受をおこなうことができる。

【００２２】さらに、車両１の全体を制御する制御系統
について説明する。電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設け
られており、電子制御装置１３により、加速要求および
制動要求、車速、トランスミッション４のシフトポジシ
ョン、イグニッションキーの操作状態、エコラン用メイ
ンスイッチの操作状態、バッテリ９の電圧・充放電電
流、キャパシタ１１の電圧などが判断される。また、電
子制御装置１３により、エンジン２の出力、モータ・ジ
ェネレータ３の出力、オルタネータ８の発電量、ＤＣ／
ＤＣコンバータ１２の出力、エンジン２をクランキング
するスタータモータ１４などが制御される。

【００２３】つぎに、エンジン２の始動（運転）・停止
制御について説明する。まず、エコラン用メインスイッ
チがオフされている場合は、イグニッションキーの操作
に基づいて、エンジン１が始動・停止される。例えば、
イグニッションキーがオン位置を経由してスタート位置
に操作された場合は、スタータモータ１４によりエンジ
ン２がクランキングされる。ここで、エンジン２がガソ
リンエンジンであれば、吸入空気量、燃料噴射量、点火
時期などが制御されて、エンジン２が自律回転する。な
お、イグニッションキーをスタート位置に保持する操作
力が解除された場合は、イグニッションキーは自動的に
オン位置に復帰する。これに対して、エンジン２が運転
されている状態から、イグニッションキーがオン位置か
らアクセサリ位置に切り替えられた場合は、燃料噴射制
御および点火制御が停止されてエンジン２が停止する。

【００２４】これに対して、エコラン用メインスイッチ
がオンされている場合は、イグニッションキーの操作状
態以外の条件に基づいて、エンジン２の始動・停止が制
御される。エンジン２が運転されている状態で、所定の
停止条件が成立した場合は、エンジン２が停止される。
所定の停止条件は、例えば、加速要求がなくなったこ
と、制動要求が発生したこと、所定のシフトポジション
にあること、車速が所定値以下であること、などの事項
が、全て検知された場合に成立する。また所定の停止条
件が成立してエンジン２が停止している状態で、前記事
項のうちの少なくとも１つが解消された場合（始動条件
成立）は、エンジン２が始動される。このように、エコ
ラン用メインスイッチがオンされて、停止条件および始
動条件に基づいてエンジン２の停止・始動をおこなう制
御を、便宜上、エコラン制御（またはアイドルストップ
制御）と呼ぶ。

【００２５】上記のようにしてエンジン２が駆動された
場合は、エンジントルクがトランスミッション４を経由
して車輪６に伝達されて、駆動力が発生する。また、キ
ャパシタ１１の電力がモータ・ジェネレータ３に供給さ
れて、モータ・ジェネレータ３が電動機として駆動され
た場合は、モータ・ジェネレータ３のトルクが車輪６に
伝達される。このように、車両１は、エンジン２または
モータ・ジェネレータ３のうちの少なくとも一方を駆動
力源とすることができる、いわゆるハイブリッド車であ
る。なお、エンジントルクの一部をモータ・ジェネレー
タ３に伝達して、そのトルクによりモータ・ジェネレー
タ３を発電機として機能させることもできる。さらに、
エンジントルクの一部をオルタネータ８に伝達して発電
させ、その電力をバッテリ９に充電することもできる。

【００２６】さらに、車両１の減速時（惰力走行時）に
は、車輪６の運動エネルギをモータ・ジェネレータ３に
伝達してモータ・ジェネレータ３を発電機として機能さ
せることができる。また、車輪６の運動エネルギをエン
ジン２を経由してオルタネータ８に伝達し、オルタネー
タ８で発生した電力をバッテリ９に蓄電することもでき
る。

【００２７】つぎに、エコラン制御に関連する制御例
を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、
エンジン２が運転されている状態において、キャパシタ
１１の電力（回生エネルギー）が所定量以上であるか否
かが判断される（ステップＳ１）。すなわち、キャパシ
タ１１に、補機装置１０で使用できる程度の電力が貯蔵
されているか否かを判断している。このステップＳ１で
肯定的に判断された場合は、エコラン用メインスイッチ
がオンされ、かつ、現在、停止条件が成立しているか否
かが判断される（ステップＳ２）。

【００２８】このステップＳ２で肯定的に判断された場
合は、回生エネルギー供給制御を実行し（ステップＳ
３）、この制御ルーチンを終了する。回生エネルギー供
給制御では、キャパシタ１１の電力を、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータで降圧してバッテリ９に供給する制御が停止さ
れる。このため、バッテリ９の電力が補機装置１０で使
用されて、バッテリ９は放電状態になる。

【００２９】前記ステップＳ２で否定的に判断された場
合は、現時点でエコラン制御によりエンジン２が停止さ
れているか否かが判断される（ステップＳ４）。このス
テップＳ４で肯定的に判断された場合は、バッテリ９の
電圧が安定したか否かが判断される（ステップＳ５）。
例えば、バッテリ９の電圧の低下が収まり、かつ、バッ
テリ電圧が所定値となった場合、または、エコラン制御
が開始され、かつ、エンジン２が停止した時点から、所
定時間αｓｅｃが経過した場合は、ステップＳ５で肯定
的に判断されてステップＳ６に進む。ステップＳ６では
回生エネルギー供給制御をおこない、この制御ルーチ
ンを終了する。

【００３０】回生エネルギー供給制御において、キャ
パシタ１１からバッテリ９に供給される電力が、バッテ
リ９から補機装置１０に供給される電力（バッテリ９か
らの持ち出し電力分）と同じになるように制御される。
例えば、バッテリ９の端子の電流値をセンサで検知する
ことができる場合は、バッテリ９における充放電電流が
“零アンペア”となるように制御すればよい。これに対
して、このようなセンサがない場合は、キャパシタ１１
の電力をバッテリ９に供給し始めた時点の電圧を目標電
圧として、バッテリ９の電圧が一定となるように制御す
ればよい。

【００３１】一方、前記ステップＳ５で否定的に判断さ
れた場合は、この制御ルーチンを終了し、ステップＳ４
で否定的に判断された場合は、ステップＳ７に進む。こ
のステップＳ７では回生エネルギー供給制御をおこな
い、この制御ルーチンを終了する。回生エネルギー供給
制御では、キャパシタ１１の電力をバッテリ９に供給
して、バッテリ９が満充電となるように制御される。さ
らに、前記ステップＳ１で否定的に判断された場合は、
ステップＳ３に進む。

【００３２】図１に示す制御例に対応するタイムチャー
トの一例を図３に示す。時刻ｔ１以前においては、エン
ジン２が運転状態にあり、かつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２の出力電流が所定値に制御され、かつ、バッテリ９
が充電状態にあり、かつ、バッテリ９の電圧が所定電圧
に制御されている。ついで、時刻ｔ１になると、エコラ
ン制御によりエンジン２が停止され、かつ、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１２の出力電流が低下して零に制御される。
その結果、バッテリ９は充電状態から放電状態に変化
し、バッテリ９の電圧が低下している。

【００３３】そして、時刻ｔ１から所定時間が経過して
時刻ｔ２になり、バッテリ９の電圧が安定した時点でＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ１２の出力電流が高められて、バッ
テリ９の電圧が略一定に制御され、かつ、バッテリ９の
充放電電流が“零アンペア”に維持されている。ここ
で、負荷印加電圧が低いため、消費電力が小さく、時刻
ｔ２以後に、キャパシタ１１からバッテリ９に供給する
電気エネルギーは、時刻ｔ１以前よりも低い。そして、
キャパシタ１１の電力が低下する時刻ｔ３以降は、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１２の出力電流が低下し、かつ、バッ
テリ９の電圧も更に低下する。そして、時刻ｔ４で始動
条件が成立してエンジン２が始動されると、オルタネー
タ８による発電、およびバッテリ９に対する充電が開始
され、バッテリ９の電圧が上昇する。

【００３４】上記のように、この実施例によれば、運転
されているエンジン２を停止する場合は、キャパシタ１
１の電力はバッテリ９には供給されず、エンジン２の停
止直後に、バッテリ９の電圧が低下する。したがって、
エンジン２の運転と停止とが、交互に複数回繰り返され
る場合に、エンジン２を停止する毎に、エンジン２の停
止タイミングと、補機装置１０の機能変化タイミングと
の時間的な対応関係が不規則となることを抑制できる。
言い換えれば、エンジン２の停止タイミングと、補機装
置１０の機能変化タイミングとの時間的な差の変化幅
を、所定範囲内に納めることができる。また、補機装置
１０が照明装置であれば、エンジン２を停止する毎に、
エンジン２の停止タイミングと、夜間に点灯する照明装
置の減光タイミングとの対応関係が同じになるため、ド
ライバーが違和感を持つことを回避できる。

【００３５】また、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間でキャパ
シタ１１からバッテリ９に電力が供給されなくなるた
め、バッテリ９の電圧が低下するが、時刻ｔ１から時刻
ｔ２の間に第１回目の電圧低下が発生しているため、時
刻ｔ３以降に発生する第２回目の電圧低下は少なく、補
機装置１０の機能変化にドライバーが違和感を持つこと
はない。

【００３６】さらに、エンジン２を停止する場合は、キ
ャパシタ１１の電力残量に関わりなく、キャパシタ１１
からバッテリ９に電力を供給する制御が停止される。こ
のため、その後に、キャパシタ１１からバッテリ９に電
力の供給を開始した場合でも、エンジン２を停止してか
らキャパシタ１１の電力がなくなるまでの時間を可及的
に長くすることができる。したがって、エンジン２の停
止中に車両１を走行させる要求が発生した場合に、キャ
パシタ１１の電力をモータ・ジェネレータ３に供給して
駆動力を発生させることができる。

【００３７】ここで、比較例の制御を図４のタイムチャ
ートに基づいて説明する。この比較例の制御とは、エン
ジンを停止した後も、キャパシタからバッテリに電力を
供給する制御を意味している。なお、比較例の制御も、
図２のシステムでおこなうものと仮定する。図４のタイ
ムチャートにおいては、時刻ｔ１でエンジン２が停止さ
れても、時刻ｔ１以後におけるＤＣ／ＤＣコンバータの
出力電流は、時刻ｔ１以前と同じである。つまり、時刻
ｔ１以降もバッテリに対する充電が継続され、時刻ｔ１
以降のバッテリ電圧も、時刻ｔ１以前と同じとなってい
る。

【００３８】そして、時刻ｔ２でＤＣ／ＤＣコンバータ
の出力電流が実線で示すように低下すると、時刻ｔ２か
らバッテリが充電状態から放電状態に変化し、時刻ｔ２
からバッテリの電圧も急激に低下する。その後、時刻ｔ
３を経て時刻ｔ４になり、エンジンが始動されて、オル
タネータによる発電された電力がバッテリに充電され
て、バッテリの電圧が上昇している。この比較例におい
ては、エンジンが停止されるか否かに関わりなく、キャ
パシタの電力残量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出
力電流が成り行きで変化する。

【００３９】例えば、破線で示すように、時刻ｔ１でＤ
Ｃ／ＤＣコンバータの出力電流が低下した場合は、時刻
ｔ１でバッテリが充電状態から放電状態に変化し、か
つ、バッテリ電圧が急激に低下する。これに対して、２
点鎖線で示すように時刻ｔ３でＤＣ／ＤＣコンバータの
出力電流が低下した場合は、時刻ｔ１でバッテリが充電
状態から放電状態に変化し、かつ、バッテリ電圧が急激
に低下する。このように、エンジンの停止後も、キャパ
シタからバッテリに電力を供給する場合は、エンジン停
止時におけるキャパシタの電力残量に対応して、その後
に発生するバッテリ電圧の低下タイミングが成り行きで
変化する。このため、比較例の制御をおこなった場合
は、エンジンを停止する毎に、エンジンの停止タイミン
グと、補機装置の機能が低下するタイミングとの時間的
な関係が不規則的に変化する。したがって、ドライバー
が違和感を持つ。

【００４０】ここで、図１に示された機能的手段と、こ
の発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ
１、ステップＳ２、ステップＳ３がこの発明の対応関係
制御手段に相当し、ステップＳ２がこの発明の出力判断
手段に相当し、ステップＳ３がこの発明の電力制御手段
に相当する。また、この実施例で述べた事項と、この発
明の構成との対応関係を説明すれば、エンジン２がこの
発明の駆動力源に相当し、オルタネータ８が、この発明
の発電機および第１の発電機に相当し、モータ・ジェネ
レータ３がこの発明の第２の発電機に相当し、バッテリ
９が、この発明の蓄電装置および第１の蓄電装置に相当
し、補機装置１０がこの発明の機能装置に相当する。

【００４１】また、エンジン２の回転数およびトルク
が、この発明の駆動力源の出力に相当し、駆動力源の出
力変化の具体例として、“運転されているエンジンを停
止すること”が挙げられている。また、この発明の“車
速が所定値以下”の一例として、“車速零”が挙げら
れ、この発明の“第２の蓄電装置から第１の蓄電装置に
供給する電力の制御を同じにする機能”の一例として、
“ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流を零にするこ
と”が挙げられ、この発明の機能装置の機能の一例とし
て、照明装置の光量が挙げられている。

【００４２】（第２の実施例）ところで、エコラン制御
の停止条件が成立した時点で、即座にエンジン２を停止
すると、オルタネータ８の発電が停止されて、バッテリ
９の電圧が急激に低下する可能性がある。この場合、補
機装置１０が照明装置であれば、その減光が激しく、ド
ライバーが違和感を持つ。このような不都合を解消する
ために、停止条件が成立してから、エンジン２を停止す
るまでの停止開始時間と、バッテリ９の電圧を制御する
ために必要な所定時間αｓｅｃとを比較し、停止開始時
間の方が所定時間よりも短い場合に、前記ステップＳ６
の制御をおこなう時期を、推定により判断するような制
御をおこなうことも考えられる。しかしながら、このよ
うな制御をおこなった場合は、前記推定に誤差が生じ
て、前記違和感を充分に解消できない場合がある。この
ような場合に対処する制御例が、この第２の実施例であ
る。

【００４３】この第２の実施例を、図５のタイムチャー
トに基づいて説明する。まず、時刻ｔ１以前において
は、車速は一定であり、かつ、オルタネータ８の発電量
は零であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力も一定で
あり、バッテリ９の電圧も一定である。すなわち、キャ
パシタ１１からバッテリ９に供給される電力により、バ
ッテリ９の電圧が一定に制御されている。

【００４４】ついで、時刻ｔ１以降に車速が低下する
と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力が零となり、オル
タネータ８による発電が開始される。そして、時刻ｔ２
で車速が零になり、かつ、エンジン２が停止すると、オ
ルタネータ８による発電量が零となる一方、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１２の出力が高められる。その後、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１２の出力が低下される。したがって、時
刻ｔ２以降はバッテリ９の電圧も実線で示すように徐々
に低下する。そして、時刻ｔ３でＤＣ／ＤＣコンバータ
１２の出力が零となっている。

【００４５】この第２実施例では、補機装置１０が照明
装置であれば、その照明装置が点灯している場合に、停
止条件が成立してエンジン２を停止し、かつ、その後に
スタータモータ１４によりエンジン２を始動する場合を
想定して、スタータモータ１４に供給する電力と、時刻
ｔ２から時刻ｔ３の間にキャパシタ１１からバッテリ９
に供給する電力とに相当する分の電力を、キャパシタ１
１に残しておく必要がある。なお、照明装置が消灯され
ている場合は、スタータモータ１４を駆動する分の電力
をキャパシタ１１に残し、それ以上の余裕電力がキャパ
シタ１１にある場合は、その余裕電力を随時バッテリ９
に供給する。

【００４６】これに対して、比較例の制御をおこなった
場合について説明する。比較例の制御とは、時刻ｔ２以
降も、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を零に維持する制御
を意味している。この第２の比較例を実行した場合は、
バッテリの電圧が破線で示すように急激に低下する。

【００４７】このように、第２の実施例によれば、車両
１が停止し、エコラン制御によりエンジン２を停止する
場合でも、オルタネータ８の発電停止と同時に、所定時
間ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の機能によりバッテリ９の
電圧を制御すれば、そのバッテリ９の電圧が急激に低下
することを抑制でき、ドライバーが違和感を持つこと
を、確実に回避できる。

【００４８】（その他の制御例）この制御例は、図２に
示す要素のうち、モータ・ジェネレータおよびキャパシ
タおよびＤＣ／ＤＣコンバータを備えていない車両にお
ける制御である。このような車両において、前述した停
止条件が成立した時点で即座にエンジンを停止させる
と、オルタネータの発電がおこなわれなくなり、バッテ
リの電圧が急激に低下する。その結果、点灯している照
明装置が急激に減光し、ドライバーが違和感を持つ可能
性がある。この制御例は、このような不都合に対処する
制御例であり、停止条件が成立した時点から、所定時間
が経過したに後にエンジンを停止する第１の場合と、こ
れ以外の第２の場合とに分けて制御を説明する。

【００４９】（第１の場合）第１の場合に相当する制御
例を、図６のフローチャートに基づいて説明する。ま
ず、エンジンが運転され、かつ、照明装置が点灯してい
る場合に、前述の停止条件が成立したか否かが判断され
る（ステップＳ３１）。このステップＳ３１で肯定的に
判断された場合は、停止条件が成立した時点からの経過
時間を計測するカウンターscecoex が、所定時間α未満
であるか否かが判断される（ステップＳ３２）。このス
テップＳ３２で肯定的に判断された場合は、オルタネー
タの発電によるバッテリの目標電圧を徐々に低下させる
制御をおこない（ステップＳ３３）、この制御ルーチン
を終了する。

【００５０】このステップＳ３３の制御を具体的に説明
する。図７のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１か
ら車速が低下し始め、時刻ｔ４で車速が零となった時点
で、停止条件が成立する。このとき、時刻ｔ４から所定
時間αが経過し、時刻ｔ５でエンジンを停止する制御で
あれば、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る間に、ステップＳ
３３の制御がおこなわれる。例えば、実線で示すように
時刻ｔ４からオルタネータの発電量を徐々に低下させれ
ば、バッテリの電圧を実線で示すように徐々に低下させ
ることができる。ここで、バッテリの目標電圧Ｖｔｇの
算出方法としては、例えば、Ｖｔｇ＝Ｖtgold ×β ・・・（式１）またはＶｔｇ＝Ｖtgold −γ ・・・（式２）の２方法が挙げられる。

【００５１】上記各式において、Ｖtgold は目標電圧の
前回値であり、βは定数（β＜１）であり、γは定数
（γ＞零）である。なお、ステップＳ３２で否定的に判
断された場合は、この制御ルーチンを終了する。また、
前記ステップＳ３１で否定的に判断された場合は、カウ
ンターscecoex を零にリセットし（ステップＳ３４）、
この制御ルーチンを終了する。このように、照明装置の
点灯中にエンジンを停止する場合に、図６の制御例を実
行すれば、バッテリの電圧が徐々に低下するため、照明
装置が徐々に減光し、ドライバーの違和感を解消でき
る。

【００５２】（第２の場合）つぎに、停止条件が成立す
ると同時にエンジンを停止する場合、または停止条件が
成立してから、エンジンを停止するまでの時間α′が、
所定時間α未満となるように制御される場合の制御例
を、図７のタイムチャートに基づいて説明する。

【００５３】（制御例１）現在の時刻および車速から、
車速が零となる時刻ｔ４を推定し、ある時刻から時刻ｔ
４までの時間が、バッテリの電圧制御に必要な所定時間
α（α−α′）になった時刻で、バッテリの目標電圧を
徐々に低下させる制御をおこなう。例えば、時刻ｔ４よ
りも所定時間α前の時刻ｔ３になった時点で、破線で示
すようにオルタネータの発電量を低下させると、破線で
示すようにバッテリ電圧を徐々に低下することができ
る。

【００５４】（制御例２）この制御例においては、バッ
テリの目標電圧を徐々に低下させる車速を、予め設定、
例えば、車速Ｖ１に設定しておき、時刻ｔ１以後、例え
ば時刻ｔ２において、実際の車速が車速Ｖ１以下になっ
た場合に、実際の車速の変化割合に応じて、バッテリの
目標電圧を２点鎖線で示すように徐々に低下させる制御
が実行される。

【００５５】なお、図７のタイムチャートにおいて、時
刻ｔ５でエンジンを停止すると同時に、３点鎖線で示す
ようにオルタネータの発電を停止した場合は、時刻ｔ５
からバッテリ電圧が３点鎖線で示すように急激に低下
し、ドライバーが違和感を持つ。

【００５６】（制御例３）この制御例は、照明装置が点
灯しているか否かにより、エコラン制御の内容を異なら
せるものである。すなわち、照明装置が点灯している場
合は、停止条件が成立してから所定時間αが経過した時
点で、エンジンを停止させる。所定時間が経過するまで
の間に、バッテリの電圧を徐々に低下する。これに対し
て、照明装置が点灯していない場合は、停止条件が成立
した時点で、エンジンを停止させる。

【００５７】このように、制御例１ないし制御例３を実
行した場合も、照明装置の減光が徐々におこなわれて、
ドライバーが違和感を持つことを回避できる。また、こ
れらの各制御例において、バッテリの目標電圧を徐々に
低下させている途中で、加速要求などが生じて始動条件
が成立してエンジンを始動する場合は、オルタネータの
発電量を徐々に増加して、バッテリの目標電圧を徐々に
上昇させる。なお、図３、図４、図５、図７の各タイム
チャートにおいて、各時刻同士の対応関係はない。

【００５８】また、特許請求の範囲に記載された“対応
関係制御手段”を“対応関係制御器”または“対応関係
制御用コントローラ”と読み替え、“出力判断手段”を
“出力判断器”または“出力判断用コントローラ”と読
み替え、“電力制御手段”を“電力制御器”または“電
力制御用コントローラ”と読み替えることもできる。こ
の場合、電子制御装置１３が、対応関係制御器、対応関
係制御用コントローラ、出力判断器、出力判断用コント
ローラ、電力制御器、電力制御用コントローラに相当す
る。さらに、特許請求の範囲に記載された“対応関係制
御手段”を“対応関係制御ステップ”と読み替え、“出
力判断手段”を“出力判断ステップ”と読み替え、“電
力制御手段”を“電力制御ステップ”と読み替え、電力
制御装置を電力制御方法と読み替えることもできる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、駆動力源の出力変化が複数回繰り返される場合で
も、駆動力源の出力変化が発生する度に、駆動力源の出
力変化タイミングと、機能装置の機能変化タイミングと
の時間的な対応関係が不規則となることを抑制できる。
したがって、例えば、駆動力源の運転と停止とを複数回
繰り返す場合に、駆動力源を停止する毎に、駆動力源の
停止タイミングと、機能装置の機能変化タイミングと
が、常に同じタイミングで発生することになり、ドライ
バーが違和感を持つことを回避できる。

【００６０】請求項２の発明によれば、駆動力源の出力
変化が複数回繰り返される場合でも、例えば、駆動力源
を停止する毎に、第２の蓄電装置の電力に関わりなく、
第２の蓄電装置から第１の蓄電装置に供給される電力が
制御される。したがって、駆動力源を停止する毎に、駆
動力源の停止タイミングと、機能装置の機能変化タイミ
ングとの時間的な対応関係を、第２の蓄電装置の電力に
関わりなく、規則的に制御することができ、ドライバー
の違和感を解消できる。

【００６１】請求項３の発明によれば、第１の蓄電装置
がバッテリであり、第２の蓄電装置がキャパシタである
とともに、請求項２の発明と同様の効果を得られる。

【００６２】請求項４の発明によれば、請求項２または
３の発明と同様の効果を得られる他に、第２の蓄電装置
から第１の蓄電装置に供給する電力を抑制すれば、第２
の蓄電装置から第２の発電機に供給される電力の低下を
抑制できる。したがって、車両の駆動力不足を抑制でき
る。

【００６３】請求項５の発明によれば、請求項２ないし
４のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、駆動
力源の出力変化が複数回発生した場合でも、駆動力源の
出力変化毎に、駆動力源の出力変化タイミングと、照明
装置の機能の低下タイミングとの時間的な対応関係を、
規則的に制御できる。

【００６４】請求項６の発明によれば、請求項２の発明
と同様の効果を得られる他に、駆動力源が停止する毎
に、第２の蓄電装置の電力に関わりなく、第２の蓄電装
置から第１の蓄電装置に供給する電力が同じとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の制御例を示すフローチャートであ
る。

【図２】図１の制御例を適用可能な車両の構成例を示
す概念図である。

【図３】図１の制御例に対応するタイムチャートであ
る。

【図４】比較例の制御に対応するタイムチャートであ
る。

【図５】この発明の制御例に対応するタイムチャート
である。

【図６】他の制御例を示すフローチャートである。

【図７】他の制御例に対応するタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１…車両、３…モータ・ジェネレータ、６…車輪、
９…バッテリ、１０…補機装置、１１…キャパシ
タ、１２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３…電子制御
装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14 (72)発明者呉竹健愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者花田秀人愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者河合高志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PC06 PG04 PI13 PI16 PI22 PI29 PI30 PO01 PO02 PO06 PO10 PO17 PU01 PU24 PU25 PV02 QA01 QA05 QA10 QE20 QI04 QN03 RE01 RE03 SE02 SE04 SE05 SE06 SE10 TI05 TI06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電機から出力される電力を、蓄電装置
を経由させて機能装置に供給する電力制御装置におい
て、前記発電機を駆動する動力装置の出力が変化して、前記
蓄電装置から前記機能装置に供給される電力が変化する
場合に、前記動力装置の出力が変化するタイミングと、
前記機能装置の機能が変化するタイミングとの時間的な
対応関係が、前記蓄電装置の電力量に応じて変化するこ
とを抑制する対応関係制御手段を備えていることを特徴
とする電力制御装置。
【請求項２】車両の駆動力源の動力により駆動される
第１の発電機と、この第１の発電機から出力される電力
を蓄電する第１の蓄電装置と、前記駆動力源と車輪との
間に形成されている動力伝達経路の動力により駆動され
る第２の発電機と、この第２の発電機から出力される電
力を蓄電する第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置か
ら供給される電力により機能する機能装置とを有し、前
記第２の蓄電装置から前記第１の蓄電装置に電力を供給
する電力制御装置において、前記駆動力源の出力を判断する出力判断手段と、前記第２の蓄電装置から前記第１の蓄電装置に供給され
る電力を、前記出力判断手段の判断結果に基づいて制御
する電力制御手段とを備えていることを特徴とする電力
制御装置。
【請求項３】前記第１の蓄電装置がバッテリであり、
前記第２の蓄電装置がキャパシタであることを特徴とす
る請求項２に記載の電力制御装置。
【請求項４】前記第２の発電機は、車両の運動エネル
ギを電力に変換し、かつ、その電力を前記第２の蓄電装
置に充電する機能と、前記第２の蓄電装置の電力により
電動機として駆動され、そのトルクを前記車輪に伝達す
る機能とを備えていることを特徴とする請求項２または
３に記載の電力制御装置。
【請求項５】前記機能装置は照明装置を含むことを特
徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の電力制御
装置。
【請求項６】前記出力制御手段により、前記駆動力源
が停止されることが判断された場合に、前記電力制御手
段は、前記第２の蓄電装置の電力に関わりなく、前記第
２の蓄電装置から前記第１の蓄電装置に供給する電力の
制御を同じにする機能を、更に備えていることを特徴と
する請求項２に記載の電力制御装置。