JP2012240593A

JP2012240593A - 車両の電源制御装置

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Publication number: JP2012240593A
Application number: JP2011114366A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sanai; 英樹佐内; Kazuya Kotani; 和也小谷; Takeharu Yamashita; 丈晴山下; Masayoshi Takahashi; 正好高橋; Yoshimasa Kitaki; 義正北木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: JP5696585B2

Abstract

【課題】発電機に接続されてその発電電力を蓄える蓄電装置から車両の電気負荷に適正かつ効率よく電力を供給する。
【解決手段】車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電機４と、該発電機の４発電電力を蓄える蓄電装置６とを備えた車両の電源制御装置であって、上記蓄電装置６と電気軽負容量の小さい第一電気負荷物１５および電気負荷容量の大きい第二電気負荷物２３とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を有する第一給電回路１７により接続するとともに、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と並列に設置されたバイパスリレー１８を有する第二給電回路１９により上記蓄電装置６と第二電気負荷物２３とを接続し、上記第二給電回路１９を介した電力の供給を行う際に、上記第一給電回路１７を介した給電状態を維持しつつ、第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させるように制御する通電制御手段３０を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンに駆動されて発電するとともに、車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電機と、該発電機に接続されてその発電電力を蓄える蓄電装置とを備え、該蓄電装置から車両の電気負荷に対して電力を供給する車両の電源制御装置に関するものである。

近年、車両の燃費をより向上させることを目的として、車両の減速時にオルタネータで集中的に発電を行うことにより、減速時のエネルギーを回生電力として回収するいわゆる減速回生システムという技術が普及しつつある。例えば、下記特許文献１に示されるように、車両に搭載される発電機と、ランプ類やオーディオ装置等の一般負荷が接続される主電源と、発電機に接続され、減速などの運動エネルギー、あるいは排熱などの熱エネルギー等を用いて発電機にて発電される回生電力の回収、及び前記発電機の発電電力を蓄える副電源と、副電源と主電源及び一般負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、この第１の給電回路と並列に、副電源と主電源及び一般負荷とをスイッチを介して接続する第２の給電回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びスイッチの作動を制御する制御手段とを備え、この制御手段により、ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、かつスイッチを開く第１の制御状態、またはＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、かつスイッチを閉じる第２の制御状態を選択可能に構成することが行われている。

特開２００６−１７３３８５号公報

上記特許文献１に開示された車両用電源システムでは、車両の減速時等に回生エネルギーを発電機からＤＣ／ＤＣコンバータを介することなく、直接副電源に回収できるので、効率良くエネルギーを回収することができる。また、上記特許文献１には、上記発電機の発電電力を蓄える副電源の電圧が、一般負荷が接続される主電源よりも高く設定された車両用電源システムにおいて、副電源から主電源および一般負荷に供給される電力供給量が所定値よりも大きいときには、最初に第１の給電回路を介して電力を供給する第１の制御状態を選択し、副電源の電圧が一般負荷の許容定格電圧以下まで低下したときに第２の給電回路を介して電力を供給する第２の制御状態に切り替えることにより、一般負荷に過電圧が印加されるのを防止しつつ、第２の給電回路に設けられたスイッチにより効率のいい電力供給が可能となる旨の開示がある。

しかし、上記のように副電源の電圧が一般負荷の許容定格電圧以下まで低下した時点で上記第１の制御状態から第２の制御状態に切り替えるように構成した場合においても、主電源機と負荷との入力インピーダンスの状態如何によっては、第２の給電回路に設けられたリレーに大電流が流れて該リレーの損傷を招く虞があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発電機に接続されてその発電電力を蓄える蓄電装置から車両の電気負荷に対して適正に、かつ効率よく電力を供給することができる車両の電源制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、エンジンに駆動されて発電するとともに、車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電機と、該発電機に接続されてその発電電力を蓄える蓄電装置とを備え、該蓄電装置から車両の電気負荷に対して電力を供給する車両の電源制御装置であって、上記蓄電装置とオーディオ類やメータ類等からなる電気軽負容量の小さい第一電気負荷物およびエンジン始動用のスタータ等からなる電気負荷容量の大きい第二電気負荷物とを、ＤＣ／ＤＣコンバータを有する第一給電回路により接続するとともに、該ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に設置されたバイパスリレーを有する第二給電回路により、上記蓄電装置と第二電気負荷物とを接続し、上記第二給電回路を介した電力の供給を行う際に、上記第一給電回路を介した給電状態を維持しつつ、第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させるように制御する通電制御手段を備えたものである。

請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の車両の電源制御装置において、通電制御手段は、上記第一電気負荷物の消費電力と第二電気負荷物の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力性能を超えると判定された場合に、上記第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成されたものである。

請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の車両の電源制御装置において、通電制御手段は、上記蓄電装置の蓄電量が所定値以下に低下したことが確認された時点で、上記第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させるように構成されたものである。

請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源制御装置において、上記蓄電装置の他に上記第二電気負荷物に電力を供給する補助蓄電装置を備え、該補助蓄電装置の蓄電量が所定値以下となった場合に、上記通電制御手段により第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成されたものである。

請求項１に係る発明では、通常時に、上記第一給電回路のＤＣ／ＤＣコンバータにより所定電圧に低下させた電力を第一電気負荷物および第二電気負荷物にそれぞれ供給することにより、最高電圧が例えば２８Ｖ程度に設定された構成の主蓄電装置を使用した場合においても、上記第一電気負荷物および第二電気負荷物に過大な電圧が印加されるのを防止して、これらを適正に作動させることができる。また、上記第二給電回路を介した電力の供給を行う際には、上記主蓄電装置の電圧および発電機の発電電圧を適正値に調節した状態で、上記第一給電回路を介した給電状態を維持しつつ、第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させて、第一給電回路および第二給電回路の両方を介して電力を供給することにより、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が大きくなるのを防止するとともに、上記バイパスリレーに過大な電流が急激に流れることを効果的に防止しつつ、第一電気負荷物および第二電気負荷物に必要電力を供給することができる。

請求項２に係る発明では、上記第一電気負荷物の消費電力と第二電気負荷物の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力性能を超えると判定された場合に、上記第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成したため、上記第一給電回路に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が過度に大きくなるのを防止するとともに、上記第二給電回路に設けられたバイパスリレーに過大な電流が急激に流れることを効果的に防止しつつ、第一電気負荷物および第二電気負荷物に必要電力を供給することができる。したがって、上記第一電気負荷物の消費電力と第二電気負荷物の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力性能を超えると判定された時点で、上記第一給電回路による給電状態から、第二給電回路による給電状態に切り替えるように構成した場合のように、第二給電回路のバイパスリレーに過大な電流が急激に流れるという事態が生じることはなく、該バイパスリレーの損傷を効果的に防止することができる。しかも、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力容量および体積等をそれ程大きく設定する必要がなく、比較的安価なＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合においても、第一電気負荷物および第二電気負荷物をそれぞれ適正に作動させることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、上記蓄電装置の蓄電量が所定値以下に低下したことが確認された時点で、上記第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させるように構成したため、バイパスリレーに過大な負荷を与えることなく、その接続制御を実行できるという利点がある。

請求項４に係る発明では、上記蓄電装置の他に上記第二電気負荷物に電力を供給する補助蓄電装置を設け、該補助蓄電装置の蓄電量が所定値以下となった場合に、上記通電制御手段により第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成したため、該給電状態の切替操作時に、第二給電回路のバイパスリレーに過大な電流が急激に流れて該バイパスリレーが損傷するという事態の発生を効果的に防止しつつ、上記第二給電回路から第二電気負荷物に電力を供給することができる。したがって、上記補助蓄電装置の電力不足に起因した作動不良が上記スタータ等からなる第二電気負荷物に生じることを確実に防止して、これらを適正に作動させることができる。

本発明に係る電源制御装置を備えた車両の概略構成を示す平面図である。本発明に係る電源制御装置を備えた車両の概略構成を示す側面図である。本発明に係る電源制御装置の実施形態を示すブロック図である。接続リレーをオン状態としつつ、バイパスリレーをオン状態としたブロック図である。接続リレーおよびバイパスリレーをオフ状態としたブロック図である。バイパスリレーに接続要求信号を出力するか否かの判定制御動作を示すフローチャートである。バイパスリレーに接続要求信号を出力するか否かの判定制御動作の他の例を示すフローチャートである。バイパスリレーの接続制御動作を示すフローチャートである。バイパスリレーの開放制御動作を示すフローチャートである。

図１および図２は、本発明の実施形態に係る車両の電源制御装置を備えた車両の前部構造を示している。該車両の前部に位置するエンジンルーム１内には、図示を省略したエンジン（内燃機関）およびトランスミッションが配設され、エンジンルーム１内の一方側（当実施形態では左側）には、長期に亘り電力を保持可能な鉛蓄電池等からなる補助蓄電装置３が配設されるとともに、上記エンジンルーム１内の他方側（右側）には、車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収するオルタネータからなる発電機４が配設されている。

また、上記エンジンルーム１内の他方側であってフロントタイヤ２の前方側には、第一ハーネス５により上記発電機４に接続された主蓄電装置６が配設されている。該主蓄電装置６は、複数の電気二重層キャパシタセルが直列に接続されてなるキャパシタからなり、上記補助蓄電装置３よりも急速な充放電が可能であるという特性を有している。そして、車両の減速時等にオルタネータからなる発電機４が駆動されることにより発生した電力が上記第一ハーネス５を介して主蓄電装置６に供給され、該主蓄電装置６が発電機４の発電電圧に応じた適宜の電圧、例えば１４Ｖ〜２５Ｖ程度に充電されるようになっている。

上記エンジンルーム１の後方側に位置する車室内には、後述の自動停止制御手段２９および通電制御手段３０を構成するＣＰＵや各種メモリ等を備えた制御ユニット７が、運転席または助手席の下方に位置するフロアパネル上に設置されている。そして、フロントタイヤ２の上方に形成されホイールアーチに沿って上記補助蓄電装置３と制御ユニット７等とを接続する第二ハーネス８が配策されている。

図３は、本発明に係る車両の電源制御装置の具体的構成を示すブロック図であり、該車両の電源制御装置には、上記補助蓄電装置３の電圧を検出する補助電圧検出手段９と、主蓄電装置６の電圧を検出する主電圧検出手段１０とが設けられるとともに、ナビゲーション装置１１、オーディオ装置１２、メータユニット１３および車室内照明装置１４等の電気負荷容量が比較的小さい第一電気負荷物１５と、上記主蓄電装置６とをＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して接続する第一給電回路１７が設けられている。上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、主蓄電装置６から給電電圧を上記第一電気負荷物１５の作動電圧に対応した値、例えば１４Ｖ程度に降下させる機能を有するものである。

上記補助蓄電装置３と主蓄電装置６とは、第一給電回路１７のＤＣ／ＤＣコンバータ１６と並列に設置されたバイパスリレー１８を有する第二給電回路１９により接続されている。また、エンジン始動用のスタータ２０、パワーステアリング装置２１およびＡＢＳ・ＤＳＣ装置２２等からなる電気負荷容量が比較的大きい第二電気負荷物２３と、上記主蓄電装置６とが、上記第二給電回路１９を介して接続されている。

上記主蓄電装置６には、その電力を放電させる抵抗回路を備えた放電手段２５が接続されている。該放電手段２５は、イグニッションスイッチがオフ操作されてエンジンが停止状態なった時点で、上記主電圧検出手段１０により主蓄電装置６の電圧が予め設定された基準値（例えば１６Ｖ程度）以上であることが検出されたときに上記制御ユニット７から出力される制御信号に応じて主蓄電装置６に蓄えられた電力を、車体を介してアースすることにより放電させるように構成されている。

また、上記第一給電回路１７と第二給電回路１９とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６およびバイパスリレー１８の下流部において、接続リレー２６を有する接続ライン２７により互いに接続されている。そして、上記制御ユニット７には、ブレーキスイッチ、アクセルスイッチおよび車輪速センサ等からなる運転状態検出手段２８の検出信号に応じてエンジンを自動停止させるとともに該エンジンを再始動させる制御を実行する自動停止制御手段２９と、上記バイパスリレー１８および接続リレー２６のオンオフ制御を実行する等により、上記第一給電回路１７、第二給電回路１９および接続ライン２７を流れる電力を制御し、かつ上記発電機４および放電手段２５を必要に応じて作動させるように制御する通電制御手段３０とが設けられている。

自動停止制御手段２９は、上記運転状態検出手段２８の検出信号に応じてエンジンの自動停止条件が成立したことが検出された時点、例えば交差点等において車両を一時的に停止させる状態となったと判定された時点で、燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させるとともに、その後に車両の発進操作が行われる等によりエンジンの再始動条件が成立した時点で、上記スタータ２０を作動させてエンジンを自動的に再始動させる制御を実行するように構成されている。

通常の運転時には、図３に示すように、上記第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態とするとともに、上記接続ライン２７の接続リレー２６をオン状態とする制御が、上記通電制御手段３０において実行される。この状態で車両の減速時または下り坂の走行時に、上記発電機４により２５Ｖ程度の電圧で発電が行われ、該発電電流が主蓄電装置６に供給されて充電される。該主蓄電装置６に充電された電力は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して１４Ｖ程度に降下された状態で、上記第二給電回路１９を通ってナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１５に供給されるとともに、上記接続ライン２７を通って補助蓄電装置３および第二電気負荷物２３に供給されることにより有効に利用される。

そして、エンジンの作動状態で、多数の電気負荷が作動状態となって第一電気負荷物１５の消費電流と第二電気負荷物２３の消費電流との合計値が上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の定格出力電流以上であると判定された場合、または補助蓄電装置３の電力が消費されてその蓄電量が所定値以下となった場合には、上記通電制御手段３０において、上記第一給電回路１７から第一電気負荷物１５への給電状態を維持しつつ、上記第二給電回路１９を介して補助蓄電装置３および第二電気負荷物２３に電力を供給する制御が実行される。

例えば、上記第一電気負荷物１５の消費電流と第二電気負荷物２３の消費電流との合計値が上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の定格出力電流である５０Ａ以上であると判定された場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を作動状態に維持しつつ、図４に示すように、第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させるとともに、接続ライン２７の接続リレー２６をオン状態からオフ状態に移行させる制御が、上記通電制御手段３０により実行されるようになっている。

上記のようにして第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオン状態とするとともに、接続ライン２７の接続リレー２６をオフ状態とした後に、車両のエンジンにより発電機４を駆動して１２Ｖ〜１４Ｖ程度の電圧で発電を行うことにより、この発電電流が上記主蓄電装置６に供給されて充電されるとともに、上記発電機４の発電電流が、第一給電回路１７を通ってナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１５に供給され、かつ上記発電電流が第二給電回路１９を通って上記パワーステアリング装置２１等からなる第二電気負荷物２３および補助蓄電装置３に供給されることにより、必要に応じて該補助蓄電装置３に対する充電が行われるように構成されている。

また、上記自動停止制御手段２９によりエンジンを自動停止させる制御が実行された後、上記スタータ２０を作動させてエンジンを再始動させる際には、図５に示すように、第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態としつつ、接続ライン２７の接続リレー２６をオフ状態とする制御が上記通電制御手段３０により実行されるようになっている。これより、上記接続ライン２７を介した主蓄電装置６から第二電気負荷物２３への電力の供給が停止され、該第二電気負荷物２３には、補助蓄電装置３から電力が供給されることになる。

上記補助蓄電装置３の蓄電量に応じてバイパスリレー８に接続要求信号を出力するか否かの判定制御動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず上記補助電圧検出手段９の出力信号等に応じて補助蓄電装置３が必要とする電力を保持可能な保持可能最小時間Ｔ１を算出する（ステップＳ１）。具体的には、車両の消費電力および上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電力を監視しつつ、上記補助蓄電装置３の充電電力および劣化状態を計算により求め、これらの値に基づいて、補助蓄電装置３が電力不足に至るまでの最小時間Ｔ１を演算により求める。

また、主蓄電装置６の電圧Ｖ２を補助蓄電装置３の電圧降下最大時間Ｔ２を、上記主電圧検出手段１０の出力信号等に基づいて算出する（ステップＳ２）。具体的には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力電力を監視しつつ、上記主蓄電装置３の蓄電量等を計算により求めるとともに、その値に基づき、主蓄電装置３の電圧Ｖ２を、例えば１４Ｖ程度に設定された補助蓄電装置３の定格電圧まで降下させるのに要する最大時間Ｔ２を演算により求める。

次いで、上記補助蓄電装置３が必要とする電力の保持可能最小時間Ｔ１が、上記主蓄電装置６の電圧降下最大時間Ｔ２と、予め行った実験等により求められて設定された上記バイパスリレー１８の切替時間Ｔ３とを加算した値（Ｔ２＋Ｔ３）よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ３）、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ１に戻って上記制御動作を繰り返す。そして、上記ステップＳ３でＮＯと判定され、補助蓄電装置３の蓄電量が低下して必要電力を確保できなくなると判断された時点で、上記バイパスリレー１８を接続状態とすることを要求する制御信号を出力する（ステップＳ４）。

次に、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力性能に応じてバイパスリレー１８に接続要求信号を出力するか否かの判定制御動作を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まず上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αが、その定格電流、例えば５０Ａ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、ＹＥＳと判定された場合には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧βを調整して、その出力電流αを定格電流（５０Ａ）まで低下させる制御を実行する（ステップＳ１２）。

上記ステップＳ１２における調整が行われた後のＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧βが、例えば１２Ｖ程度に設定された定格出力電圧下限値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、ＮＯと判定された場合には、上記第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３の多くが作動状態となることにより、両者の消費電力の合計値がＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力性能を超える状態にあると判断し、上記バイパスリレー１８を接続状態とすることを要求する制御信号を出力する（ステップＳ１４）。

上記ステップＳ１３でＹＥＳと判定され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αを定格電流まで低下させれば、出力電圧βが定格出力電圧下限値以上となることが確認された場合には、上記補助蓄電装置３の放電電流γが０Ａよりも大きいか否かを判別することにより、補助蓄電装置３が放電状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。該ステップＳ１５でＮＯと判定され場合には、上記ステップＳ１１にリターンする。

上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定された場合には、上記補助蓄電装置３の放電電流γが過渡判定電力量Ｋよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＮＯと判定され場合には、上記ステップＳ１５にリターンする。そして、上記ステップＳ１６でＹＥＳと判定されることにより補助蓄電装置３の放電電流γが過渡判定電力量Ｋよりも大きいことが確認された時点で上記ステップＳ１４に移行し、上記バイパスリレー１８を接続状態とすることを要求する制御信号を出力する。

また、上記接続要求信号の出力に応じて実行されるバイパスリレー１８の接続制御動作を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、まずバイパスリレー１８の接続要求信号が出力されたか否かを判定し（ステップＳ２１）、ＹＥＳと判定された時点で、上記発電機４の作動を停止させる作動停止信号を出力した後（ステップＳ２２）、該発電機４が作動停止状態となったか否かを判定する（ステップＳ２３）。

上記ステップＳ２３でＹＥＳと判定されて発電機４が作動停止状態となったことが確認された時点で、主蓄電装置６の電圧Ｖ２と補助蓄電装置３の電圧Ｖ１との差の絶対値｜Ｖ２−Ｖ１｜が、バイパスリレー１８の入出力間許容電位差ＫＶ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。該ステップＳ２４でＮＯと判定されてバイパスリレー１８が接続可能状態にないことが確認された場合には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αを調節することにより、上記絶対値｜Ｖ２−Ｖ１｜をバイパスリレー１８の入出力間許容電位差ＫＶ以下とする制御を実行する（ステップＳ２５）。

例えば、主蓄電装置６の電圧Ｖ１が補助蓄電装置３の電圧Ｖ２よりも所定値以上大きい場合には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αを増大させて主蓄電装置６の蓄電量を低減することにより、主蓄電装置６の電圧Ｖ２と補助蓄電装置３の電圧Ｖ１との差を所定値以下に減少させる制御を実行する。

そして、ステップＳ２４でＹＥＳと判定され、上記主蓄電装置６の電圧Ｖ１と補助蓄電装置３の電圧Ｖ２との差Ｖ２−Ｖ１が所定値以下となって、バイパスリレー１８を接続状態としても該バイパスリレー１８に上記主蓄電装置６から大電流が流れる状態にないことが確認された場合には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を作動状態に保持することにより第一給電回路１７を介した給電状態を維持しつつ、バイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させる（ステップＳ２６）。

次いで、上記接続ライン２７の接続リレー２６をオン状態からオフ状態に移行させることにより、上記主蓄電装置６の電流が第一給電回路１７から接続ライン２７を介して第二電気負荷物２３等に供給されるのを停止する（ステップＳ２７）。また、上記発電機４を駆動するとともに、その発電電圧を上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の定格出力電圧（例えば１４Ｖ）に調節する制御を実行する（ステップＳ２８）。これにより、図４に示すように、上記発電機４の発電電流が、第一給電回路１７を介してナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１４に供給されるとともに、第二給電回路１９を介して上記補助蓄電装置３およびパワーステアリング装置２１等からなる第二電気負荷物２３に供給されることになる。

また、上記補助蓄電装置３の蓄電量に応じたバイパスリレー１８の接続要求信号の出力が停止され、かつ上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力性能に応じたバイパスリレー１８の接続要求信号の出力が停止された場合には、該バイパスリレー１８を開放状態とすることを要求する制御信号が出力される。該開放要求信号に応じて実行されるバイパスリレー１８の開放制御動作を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

上記制御動作がスタートすると、まずバイパスリレー１８の開放要求信号が出力されたか否かを判定し（ステップＳ３１）、ＹＥＳと判定された時点で、上記第二給電回路１９を介して上記第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３等に供給されるＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αが、その定格出力電流（５０Ａ）以下となるように上記発電機４の発電電圧を調整する（ステップＳ３２）。すなわち、上記発電機４から主蓄電装置６に供給される電力に応じて該主蓄電装置６の蓄電量を調節することにより、該主蓄電装置６からＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して上記第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３等に印加される電圧が適正値となるように制御する。

そして、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流αが、その定格出力電流以下となったか否かを判定し（ステップＳ３３）、ＹＥＳと判定された時点で、上記接続ライン２７の接続リレー２６をオフ状態からオン状態に移行させるとともに（ステップＳ３４）、上記第二給電回路１９のバイパスリレー１７をオン状態からオフ状態とする制御信号を出力する（ステップＳ３５）。これにより、図３に示す通常状態において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流が第一給電回路１７を介してナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１４に供給されるとともに、接続ライン２７を介して第二電気負荷物２３等に供給されることになる。

上記のようにエンジンにより駆動されて発電するとともに、車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電機４と、該発電機４に接続されてその発電電力を蓄える主蓄電装置６とを備え、該主蓄電装置６から車両の電気負荷に対して電力を供給する車両の電源制御装置において、上記主蓄電装置６と、オーディオ装置１２、メータユニット１３および車室内照明装置１４等からなる電気軽負容量の小さい第一電気負荷物１５およびエンジン始動用のスタータ２０等からなる電気負荷容量の大きい第二電気負荷物２３とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を有する第一給電回路１７により接続するとともに、該ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と並列に設置されたバイパスリレー１８を有する第二給電回路１９により、上記主蓄電装置６と第二電気負荷物２３とを接続し、上記第二給電回路１９を介した電力の供給を行う際に、上記第一給電回路１７を介した給電状態を維持しつつ第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させるように制御する通電制御手段３０を設けたため、簡単な構成で車両に設けられた種々の電気負荷に対して適正に電力を供給できるという利点がある。

すなわち、上記のように鉛蓄電池等からなる補助蓄電装置３に比べて急速な充放電が可能なキャパシタ等からなる主蓄電装置６を設け、車両の減速時または下り坂の走行時には、上記発電機４により２５Ｖ程度の電圧で発電を行い、該発電電流を主蓄電装置６に供給して充電し、該主蓄電装置６に充電された電力を、上記第一給電回路１７のＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して１４Ｖ程度に降下させた状態で、上記ナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１５に供給するとともに、補助蓄電装置３および第二電気負荷物２３に供給するように構成したため、車両の減速時等における回生エネルギーを有効に利用して車両の燃費を効果的に向上することができる。

そして、上記第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３の電力消費量が比較的少ない状態では、図３に示すように、上記第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態とするとともに、上記接続ライン２７の接続リレー２６をオン状態とし、上記第一給電回路１７のＤＣ／ＤＣコンバータ１６により所定電圧に低下させた電力を第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３にそれぞれ供給するように構成したため、最高電圧が例えば２８Ｖ程度に設定された高性能の主蓄電装置６を使用した場合においても、上記第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３に過大な電圧が印加されるのを防止して、これらを適正に作動させることができる。

また、上記実施形態では、通電制御手段３０おいて第一電気負荷物１５の消費電力と第二電気負荷物２３の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力性能を超えると判定された場合に、上記主蓄電装置６の電圧および発電機８の発電電圧を適正値に調節した状態で、上記第一給電回路１７を介した給電状態を維持しつつ第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させることにより、第一給電回路１７および第二給電回路１８の両方を介して電力を供給するように構成したため、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電流が大きくなるのを防止するとともに、上記バイパスリレー１８に過大な電流が急激に流れることを効果的に防止しつつ、第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３に必要電力を供給することができる。

したがって、上記第一電気負荷物１５の消費電力と第二電気負荷物２３の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力性能を超えると判定された時点で、上記第一給電回路１７による給電状態から、第二給電回路１９による給電状態に切り替えるように構成した場合のように、第二給電回路１９のバイパスリレー１８に過大な電流が急激に流れるという事態が生じることはなく、該バイパスリレー１８の損傷を効果的に防止することができる。しかも、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力容量および体積等をそれ程大きく設定する必要がなく、比較的安価なＤＣ／ＤＣコンバータ１６を使用した場合においても、第一電気負荷物１５および第二電気負荷物２３をそれぞれ適正に作動させることができるという利点がある。

さらに、上記実施形態に示すように、通電制御手段３０において、上記主蓄電装置６の蓄電量が所定値以下に低下したこと、例えば上記主蓄電装置６の電圧が補助蓄電装置３の定格電圧以下に低下したことが確認された時点で、上記第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させるように構成した場合には、該バイパスリレー１８に過大な負荷が与えられるのを確実に防止して、その接続制御を適正に実行できるという利点がある。

また、上記実施形態では、エンジンのスタータ２０等からなる第二電気負荷物２３に電力を供給する鉛バッテリ等からなる補助蓄電装置３を上記主蓄電装置６の他に設け、該補助蓄電装置３の蓄電量が所定値以下となった場合に、第一給電回路１７を介した給電状態を維持しつつ、第二給電回路１９のバイパスリレー１８をオフ状態からオン状態に移行させることにより、上記第二給電回路１９を介した電力の供給を行うように構成したため、該給電状態の切替操作時に、第二給電回路１９のバイパスリレー１８に過大な電流が急激に流れて該バイパスリレー１８が損傷するという事態の発生を効果的に防止しつつ、上記第二給電回路１９から第二電気負荷物２３に電力を供給することができる。したがって、上記補助蓄電装置３の電力不足に起因した作動不良が上記スタータ２０等からなる第二電気負荷物２３に生じることを確実に防止して、これらを適正に作動させることができる。

さらに、上記実施形態に示すように、鉛蓄電池等からなる補助蓄電装置３よりも急速な充放電が可能なキャパシタにより主蓄電装置６を形成した場合には、上記発電機４の発電電流を主蓄電装置６に供給して迅速に充電することができるとともに、該主蓄電装置６に充電された電力を、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して１４Ｖ程度に降下させた状態で、上記ナビゲーション装置１１等からなる第一電気負荷物１５に供給することにより電力の有効利用を図ることができる。

なお、複数の電気二重層キャパシタからなる主蓄電装置６を設けてなる上記実施形態に代え、リチイムイオンキャパシタ等のハイブリッドキャパシタや、高出力リチイムイオン電池を用いることも可能である。

また、上記実施形態では、イグニッションスイッチ検出手段２４の出力信号に応じてイグニッションスイッチのオフ操作が行われたことが確認された時点で、主電圧検出手段１０により検出された主蓄電装置６の電圧が予め設定された基準値（１６Ｖ）以上であることが確認された場合に、上記放電手段２５による放電制御を実行するように構成したため、鉛蓄電池等に比べて充電電圧の上限値を極めて高い値に設定可能であって、蓄電電圧が高い値に維持された状態で放置されることに起因して早期に劣化し易い傾向があるキャパシタ等からなる上記主蓄電装置６の早期劣化を効果的に防止できるという利点がある。

３補助蓄電装置
４発電機
６蓄電装置（主蓄電装置）
１５第一電気負荷物
２３第二電気負荷物
３０通電制御手段

Claims

エンジンに駆動されて発電するとともに、車両の減速時等に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電機と、該発電機に接続されてその発電電力を蓄える蓄電装置とを備え、該蓄電装置から車両の電気負荷に対して電力を供給する車両の電源制御装置であって、上記蓄電装置とオーディオ類やメータ類等からなる電気軽負容量の小さい第一電気負荷物およびエンジン始動用のスタータ等からなる電気負荷容量の大きい第二電気負荷物とを、ＤＣ／ＤＣコンバータを有する第一給電回路により接続するとともに、該ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に設置されたバイパスリレーを有する第二給電回路により、上記蓄電装置と第二電気負荷物とを接続し、上記第二給電回路を介した電力の供給を行う際に、上記第一給電回路を介した給電状態を維持しつつ、第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させるように制御する通電制御手段を備えたことを特徴とする車両の電源制御装置。
請求項１に記載の車両の電源制御装置において、通電制御手段は、上記第一電気負荷物の消費電力と第二電気負荷物の消費電力との合計値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力性能を超えると判定された場合に、上記第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成されたことを特徴とする車両の電源制御装置。
請求項１または２に記載の車両の電源制御装置において、通電制御手段は、上記蓄電装置の蓄電量が所定値以下に低下したことが確認された時点で、上記第二給電回路のバイパスリレーをオフ状態からオン状態に移行させるように構成されたことを特徴とする車両の電源制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源制御装置において、上記蓄電装置の他に上記第二電気負荷物に電力を供給する補助蓄電装置を備え、該補助蓄電装置の蓄電量が所定値以下となった場合に、上記通電制御手段により第二給電回路を介した電力の供給を行うように構成されたことを特徴とする車両の電源制御装置。