JP2013119331A - 車両の電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両電気負荷４５，４６，４７の消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５０の最大出力電流を超える場合が生じても、各種車両電気負荷に対して適切な電力供給を行う。
【解決手段】蓄電装置４３と第１の車両電気負荷４５，４６とをＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第１の給電回路と、蓄電装置４３と第１の車両電気負荷４５，４６とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と並列に配設されたバイパススイッチ６７を介して接続する第２の給電回路と、蓄電装置４３と第２の車両電気負荷４７とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第３の給電回路と、を設け、上記第２の給電回路による第１の車両電気負荷４５，４６への電力供給の際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を作動させながら上記第３の給電回路による第２の車両電気負荷４７への電力供給を行いつつ、バイパススイッチ６７をオン状態に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電機と、該発電機による発電電力を蓄えるとともに、車両電気負荷に対して電力を供給する蓄電装置とを備えた車両の電源制御装置に関する技術分野に属する。

近年、車両の燃費を向上させるために、車両の減速時にオルタネータ（発電機）により発電することにより、車両減速時の運動エネルギーを回生電力として回収する技術が注目されている。

例えば特許文献１では、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（鉛バッテリ等からなる）とは別に、発電機による発電電力（回生電力）を蓄える、リチウム電池やキャパシタ等からなる副電源（蓄電装置）が設けられている。上記発電機による発電電力（回生電力）は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに蓄電装置に蓄えられる。そして、上記副電源と上記主電源及び上記一般負荷とを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、上記副電源と上記主電源及び上記一般負荷とをスイッチを介して接続する第２の給電回路とを備えており、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを起動しかつ上記スイッチを開く第１の制御状態と、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止しかつ上記スイッチを閉じる第２の制御状態とを選択的に切り換えるようにしている。また、特許文献１では、上記副電源の発生電圧が上記一般負荷の許容定格電圧以下でない場合には、上記第１の制御状態とし、上記副電源の発生電圧が上記一般負荷の許容定格電圧以下まで低下した場合には、上記第２の制御状態として、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに上記一般負荷への電力供給を行うことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータによる降圧の際の損失をなくすようにしている。

特開２００４−３２８９８８号公報

上記特許文献１のように、発電機による発電電力（特に回生電力）をＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに蓄電装置に蓄えるようにし、その蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介して車両電気負荷に電力を供給するようにすれば、燃費の向上が期待できる。

しかし、車両に搭載可能なＤＣ／ＤＣコンバータの大きさには限界があり、またコスト面からも制約があり、このため、車両に搭載するＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流を大きくすることができなくなる。この結果、例えば冬場の夜間に、電気式のヒータ（シートヒータ等）やランプ類、オーディオ装置等といった多くの車両電気負荷で同時に消費電流が消費される場合には、車両電気負荷の消費電流（トータル消費電流）がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流を超える場合が生じる。

そこで、上記特許文献１のように、ＤＣ／ＤＣコンバータと並列にスイッチを設けておき、例えば、車両電気負荷の消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流よりも多くなったときに、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに蓄電装置又は発電機から車両電気負荷に電力を供給するようにすることが考えられる。こうすれば、消費電流が多くなっても、それに対応することが可能になる。

しかしながら、蓄電装置の電圧や発電機の発電電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧のようには安定していないため、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さない電力供給は、必要電圧が安定していなければならない車両電気負荷に対しては適していない。例えば、温度センサとして使用されるサーミスタでは、供給電圧が安定していないと、検出すべき温度を正確に検出できなくなるという問題が生じる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両電気負荷の消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流を超える場合が生じても、各種の車両電気負荷に対して適切な電力供給が行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンにより駆動されて発電するとともに、少なくとも車両の減速時に運動エネルギーを発電電力に変換する発電機と、該発電機に接続されて該発電機による発電電力を蓄えるとともに、車両電気負荷に対して電力を供給する蓄電装置とを備えた車両の電源制御装置を対象として、上記蓄電装置と第１の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、上記蓄電装置と上記第１の車両電気負荷とを、上記ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に配設されたバイパススイッチを介して接続する第２の給電回路と、上記蓄電装置と第２の車両電気負荷とを、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第３の給電回路と、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び上記バイパススイッチの作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給の際には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させながら上記第３の給電回路による上記第２の車両電気負荷への電力供給を行いつつ、上記バイパススイッチをオン状態に設定するように構成されている、という構成とした。

上記の構成により、例えば、第１及び第２の車両電気負荷のトータル消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流以下であるときには、第１の給電回路によりＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電装置又は発電機から第１の車両電気負荷に電力を供給し、これにより、発電機で比較的高い電圧を発生させてその電圧で充電装置を充電することができ、発電及び充電の効率を向上させることができる。一方、第１及び第２の車両電気負荷のトータル消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流よりも多いときには、第２の給電回路により蓄電装置又は発電機から第１の車両電気負荷に電力を供給する。この場合、発電機の発電電圧及び蓄電装置の電圧を第１の車両電気負荷の必要電圧と略同じにすれば、第２の給電回路により蓄電装置又は発電機から第１の車両電気負荷に電力を供給することができるとともに、蓄電装置又は発電機からの供給電流は多くすることが可能であり、多くの消費電流に対応することが可能になる。そして、第２の給電回路による第１の車両電気負荷への電力供給時には、第３の給電回路により、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第２の車両電気負荷への電力供給が行われるので、供給電圧が安定していなければならない車両電気負荷を第２の車両電気負荷として、その第２の車両電気負荷には、ＤＣ／ＤＣコンバータによる安定した電圧を供給できるようになる。

上記車両の電源制御装置において、上記第１の給電回路におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に、上記バイパススイッチと並列でかつ上記ＤＣ／ＤＣコンバータと直列に補助スイッチが配設されており、上記制御手段は、更に上記補助スイッチの作動を制御するものであって、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給の際には、上記補助スイッチをオフ状態に設定するように構成されている、ことが好ましい。

このことにより、第２の給電回路による第１の車両電気負荷への電力供給時には、ＤＣ／ＤＣコンバータと第１の車両電気負荷とが遮断されるので、第１の車両電気負荷側での不安定な電圧の影響が、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む第３の給電回路に及ぶようなことはない。したがって、第２の車両電気負荷に対してより一層安定した電圧を供給することができる。

上記車両の電源制御装置において、上記第２の車両電気負荷は、その必要電圧が上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも低いものであり、上記第３の給電回路における上記ＤＣ／ＤＣコンバータと上記第２の車両電気負荷との間に、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を降圧する降圧手段が配設されている、ことが好ましい。

このことで、第２の車両電気負荷の必要電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧（第１の車両電気負荷の必要電圧）よりも低くても、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を複雑にすることなく、容易に対応することができる。また、降圧手段により第２の車両電気負荷への供給電圧をより一層安定させるようにすることができる。

上記車両の電源制御装置において、上記制御手段は、上記第１の車両電気負荷の消費電流が所定値以下であるときには、上記第１の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給を行う一方、上記第１の車両電気負荷の消費電流が上記所定値よりも多いときには、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給を行うように構成されている、ことが好ましい。

これにより、第１の車両電気負荷の消費電流（トータル消費電流）が所定値（例えばＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流から第２の車両電気負荷の消費電流を引いた値又はそれに近い値）以下であるときには、第１の給電回路により蓄電装置又は発電機からＤＣ／ＤＣコンバータを介して第１の車両電気負荷に電力を供給し、これにより、発電機で比較的高い電圧を発生させてその電圧で充電装置を充電することができ、発電及び充電の効率を向上させることができる。一方、第１の車両電気負荷の消費電流（トータル消費電流）が上記所定値よりも多いときには、第２の給電回路により蓄電装置又は発電機から第１の車両電気負荷に電力を供給することで、多くの消費電流に対応することが可能になる。

上記車両の電源制御装置において、上記第２の車両電気負荷は、上記蓄電装置の温度を検出するサーミスタを含むものであってもよい。

このことで、サーミスタへの供給電圧を安定させて、蓄電装置の温度を常に正確に検出することができる。ここで、蓄電装置の温度が高い状態で、蓄電装置に高い電圧をかけると、蓄電装置が劣化し易くなるので、この劣化を防止するために、蓄電装置の温度を検出して、その温度に応じて、蓄電装置に印加する電圧（発電機による発電電圧）を制限する。この場合、蓄電装置の温度を正確に検出できなければ、蓄えた電気を無駄に放電する可能性があるが、本発明では、供給電圧の安定により蓄電装置の温度を正確に検出して、無駄な放電を防止することができる。

以上説明したように、本発明の車両の電源制御装置によると、車両電気負荷の消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータの最大出力電流を超える場合が生じた場合には、第２の給電回路により蓄電装置又は発電機から第１の車両電気負荷に電力を供給することで、多くの消費電流に対応することができるとともに、第２の給電回路による第１の車両電気負荷への電力供給時には、第３の給電回路により、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第２の車両電気負荷への電力供給が行われるので、供給電圧が安定していなければならない第２の車両電気負荷には、ＤＣ／ＤＣコンバータによる安定した電圧を供給できるようになる。

本発明の実施形態に係る電源制御装置が搭載された車両の車体の構造を示す平面図である。 上記電源制御装置の構成を示す概略図である。 第１及び第２グループの車両電気負荷のトータル消費電流が所定値よりも多くなった場合のコントローラの制御を示すフローチャートである。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る電源制御装置が搭載された車両１の構造を示す。図１の左側がこの車両１の前側に相当する。以下、この車両１についての前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。

車両１の前部における車幅方向（左右方向）両端部には、前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム２が配設されている。これら両フロントサイドフレーム２の間の空間が、エンジン４０が配設されるエンジンルーム３とされている。各フロントサイドフレーム２の後部は、その高さ位置が後側に向かって徐々に低くなるキック部２ａとされている。このキック部２ａと略同じ前後位置には、上記エンジンルーム３と車室とを仕切るダッシュパネル５が車幅方向及び上下方向に延びるように設けられている。

左右のフロントサイドフレーム２の車幅方向外側には、サスペンションタワー９がそれぞれ設けられている。左右のサスペンションタワー９の上端部は、前後方向に延びる左右一対のエプロンレインメンバー８にそれぞれ固定され、左右のサスペンションタワー９の下端部は、左右のフロントサイドフレーム２にそれぞれ固定されている。

左右のフロントサイドフレーム２の前端には、クラッシュカン１１がそれぞれ配設されている。各フロントサイドフレーム２の前端にフランジ部２ａが形成され、クラッシュカン１１の後端にもフランジ部１１ａが形成されており、これら互いのフランジ部２ａ，１１ａが合わされた状態で、不図示の締結部材（ボルト及びナット）によって固定されている。

上記左右のクラッシュカン１１の前端は、車幅方向に延びるバンパービーム１２の左右両端部にそれぞれ締結されている。このバンパービーム１２は、車両１の前端部に設けられた不図示のフロントバンパー内に配設されていて、車両１の前面衝突時の衝突荷重を受ける。そして、バンパービーム１２が車両１の前面衝突時の衝突荷重を前側から受けたときに、左右のクラッシュカン１１が前後方向に潰れることで、その衝撃吸収を行うようになっている。尚、軽衝突時には、クラッシュカン１１及びフロントサイドフレーム２のうちクラッシュカンのみが潰れることで衝撃吸収を行えるが、クラッシュカン１１のみでは衝撃吸収を行えないような重衝突時には、フロントサイドフレーム２も前後方向に潰れることで衝撃吸収を行う。

上記ダッシュパネル５の下端部は、上記車室の底面を形成するフロアパネル１５の前端部と接続されている。このフロアパネル１５は、フロントフロア部１５ａと、このフロントフロア部１５ａの後側に位置し、フロントフロア部１５ａの後端から立ち上がってフロントフロア部１５ａよりも上側の高さ位置に位置するリヤフロア部１５ｂとを有している。

フロアパネル１５のフロントフロア部１５ａ上には、左右２つのフロントシート２１（一方が運転席シートであり、他方が助手席シートである）が車幅方向に並んで配設されている。フロアパネル１５上におけるフロントシート２１の後側（つまり、リヤフロア部５ｂ上）には、リヤシート２２が配設されている。フロントフロア部１５ａにおけるフロントシート２１の後側部分（フロントシート２１とリヤシート２２との間の部分）は、リヤシート２２に着座した乗員の足置き場となる部分である。

フロアパネル１５のフロントフロア部１５ａの車幅方向中央部（左右２つのフロントシート２１間）には、トンネル部１５ｃが形成されている。また、フロントフロア部１５ａの上面におけるトンネル部１５ｃの左右両側部分には、車幅方向に延びる前側及び後側クロスメンバ１６，１７が互いに前後方向に間隔をあけて配設されている。

上記エンジンルーム３内における上記エンジン４０の前部の右側部分には、該エンジン４０により駆動されて発電する発電機４１（オルタネータ）が設けられている。この発電機４１は、エンジン４０の運転中は常時、エンジン４０のクランク軸によりベルトを介して回転駆動されるが、コントローラ７０（図２参照）による制御によって、エンジン４０により駆動されて発電する発電状態と、エンジン４０により駆動されても発電しない非発電状態とを切換え可能になっている。また、発電機４１は、コントローラ７０による制御によって、上記発電状態において、発電電圧を自在に変更可能なものであり、本実施形態では、１２Ｖ〜２５Ｖの電圧でもって発電する。

左側のフロントサイドフレーム２よりも車幅方向外側（左側）の近傍つまりエンジンルーム３の左外側の近傍でかつ前後方向において前輪とクラッシュカン１１との間の位置には、蓄電装置４３が配設されている。この蓄電装置４３は、本実施形態では、キャパシタで構成されている。蓄電装置４３は、左側のフロントサイドフレーム２のフランジ部２ａ、又は、左側のクラッシュカン１１のフランジ部１１ａ（左側のフロントサイドフレーム２のフランジ部２ａと連結されるフランジ部）に支持される。これにより、蓄電装置４３がエンジン４０からの熱の影響を受け難くなり、車両走行風によって効率良く冷却することが可能になる。また、上記車両１の前面衝突時（軽衝突時）に、蓄電装置４３がクラッシュカン１１による衝撃吸収作用を阻害することがなく、フロントサイドフレーム２が潰れるような重衝突時に、フロントサイドフレーム２による衝撃吸収作用を阻害することもない。

エンジンルーム３内の左後側部分には、一般的な鉛蓄電池で構成されたバッテリ４４が配設されている。このバッテリ４４は、該バッテリ４４の下側に配設されたバッテリ支持ブラケット４８を介して左側のフロントサイドフレーム２に支持されている。

左側のフロントシート２１（シートクッション）とフロアパネル１５（フロントフロア部１５ａ）との間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が配設されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の上側に設けられたブラケット５７を介して、フロアパネル１５における前側及び後側クロスメンバ１６，１７間の部分に支持されている。ブラケット５７の前端部は、前側クロスメンバ１６の上面に取付固定され、ブラケット５７の後端部は、フロアパネル１５の上面に突出するように設けた不図示の支持部材を介して、フロアパネル１５に取付固定されている。こうして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、フロアパネル１５（フロントフロア部１５ａ）に対して上側に離間した状態で、フロアパネル１５に支持されることになる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の下面に設けた不図示のヒートシンクとフロアパネル１５との間に隙間を設けるようにして、ヒートシンクにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に生じた熱の放散を十分に行えるようにしている。尚、ブラケット５７は、リヤシート２２に着座している乗員の足の先端部がフロントシート２１（シートクッション）とフロアパネル１５との間に入ってきた場合の該足からＤＣ／ＤＣコンバータ５０を保護する役割も有している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、コントローラ７０による制御によって作動状態又は停止状態にすることが可能であるが、本実施形態では、車両１のイグニッションスイッチがオン状態である間は、基本的に作動状態とされる。

図２は、発電機４１、蓄電装置４３、バッテリ４４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び車両電気負荷４５，４６，４７の電気接続関係を示す。

発電機４１は、供給側ライン５１を介して蓄電装置４３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子と接続されており、発電機４１が発電状態にあるときには、発電機４１の発電電力が、蓄電装置４３とＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子とに供給される。また、発電機４１が非発電状態にあるときには、蓄電装置４３に蓄えられた電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子に供給される。供給側ライン５１の電圧は、基本的にどの位置でも同じであり、発電機４１の電圧、蓄電装置４３の電圧及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子の電圧は同じである。この供給側ライン５１には、供給側ライン５１の電圧を検出するための第１電圧センサ５５が設けられている。

本実施形態では、蓄電装置４３に印加する上限電圧は２５Ｖとされており、これに対応して発電機４１の発電電圧の最大値も２５Ｖとされている。このため、蓄電装置４３においては、上記上限電圧に相当する充電量よりも多く充電されることはない。

発電機４１は、基本的には、車両１が減速しているときや坂道を下っているとき等のように回生可能状態にあるときに、発電状態とされて車両１の運動エネルギーを電気エネルギー（発電電力）に変換する。この発電電力（回生電力）が蓄電装置４３に蓄えられるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して車両電気負荷４５，４６，４７に供給される。また、蓄電装置４３の充電量（蓄電装置４３の電圧）が低下したときには、車両１が回生可能状態になくても、発電機４１が発電状態とされて、この発電電力が、蓄電装置４３に蓄えられるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して車両電気負荷に供給される。このときの発電電力は回生電力ではなくて、燃料の一部が、発電機４１の発電として消費されることになる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力端子は、受給側ライン５２を介してバッテリ４４及び車両電気負荷４５，４６，４７と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、本実施形態では、降圧タイプのものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力端子の電圧（出力電圧）は、車両電気負荷４５，４６の必要電圧及びバッテリ４４の電圧と略同じ電圧であって、１２Ｖ〜１４Ｖとされている。このＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧は、コントローラ７０による制御によって調整することができる。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が作動しているときには、その入力端子の電圧の方が出力端子の電圧よりも高くなければならない。発電機４１が非発電状態にあるときにおいて、蓄電装置４３の充電量が十分に多い場合には、上記入力端子の電圧（つまり蓄電装置４３の電圧）の方が上記出力端子の電圧よりも高く、このときには、蓄電装置４３に蓄えられた電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子に供給される。一方、蓄電装置４３の充電量が少なくなってＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力電圧が出力電圧と略同じになると（コントローラ７０が、上記第１電圧センサ５５による検出電圧Ｖ１と、後述の第２電圧センサ５６による検出電圧Ｖ２とを比較して判断する）、発電機４１が発電状態とされて、その発電電力が、上記出力端子の電圧よりも高い電圧でもって、蓄電装置４３とＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力端子とに供給される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力端子から電力が、車両電気負荷４５，４６，４７に対して、降圧された電圧でもって供給される。また、発電機４１による発電電力が蓄電装置４３に供給されることで、蓄電装置４３の充電量が増えていく。

本実施形態では、車両電気負荷４５，４６，４７は、第１〜第３グループに分けられており、これに対応して受給側ライン５２は、第１〜第３ライン５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有する。第１グループの車両電気負荷４５は、第１ライン５２ａを介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続され、第２グループの車両電気負荷４６は、第１ライン５２ａの一部及び第２ライン５２ｂを介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続され、第３グループの車両電気負荷４７は、第１ライン５２ａの一部及び第３ライン５２ｃを介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続されている。

第１ライン５２ａには、第１補助スイッチ５８が配設されており、これにより、第１グループの車両電気負荷４５は、第１補助スイッチ５８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続されることになる。第１ライン５２ａにおける第１補助スイッチ５８よりも車両電気負荷４５の側には、第１ライン５２ａ（第１補助スイッチ５８よりも車両電気負荷４５の側）の電圧を検出するための第２電圧センサ５６が設けられている。この第２電圧センサ５６は、第１ライン５２ａにおける第１補助スイッチ５８よりも車両電気負荷４５の側であれば、どこに設けてもよい。

第２ライン５２ｂは、第１ライン５２ａにおける第１補助スイッチ５８と第１グループの車両電気負荷４５との間で分岐している。この第２ライン５２ｂには、第２補助スイッチ５９と２つのヒューズ６０とが配設されている。これにより、第２グループの車両電気負荷４６は、第１及び第２補助スイッチ５８，５９並びに２つのヒューズ６０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続されることになる。第２ライン５２ｂにおける２つのヒューズ６０の間には、バッテリ４４のプラス端子が接続されている。バッテリ４４のマイナス端子は、車両アースに接続されている。尚、第１及び第２補助スイッチ５８，５９は、本実施形態では、リレータイプのスイッチであるが、これに限らず、例えば半導体スイッチで構成することも可能である。

第３ライン５２ｃは、第１ライン５２ａにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５０と第１補助スイッチ５８との間で分岐している。この第３ライン５２ｃにおける該分岐点と第３グループの車両電気負荷４７との間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧を所定電圧（本実施形態では、５Ｖ）に降圧する降圧手段としての電圧変換器６５が配設されている。これにより、第３グループの車両電気負荷４７は、電圧変換器６５を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０と接続されることになる。

第１グループの車両電気負荷４５は、オーディオ装置、メータ作動装置、照明装置、ワイパー装置等である。第２グループの車両電気負荷４６は、エンジン４０を始動するためのスタータモータ、空調装置、フロントシート２１等に設けられるシートヒータ等である。上記スタータモータの作動時（特にアイドルストップの状態からエンジン４０を再始動するとき）に電圧が一時的に低下するため、この一時的な電圧低下があっても問題が殆ど生じないような車両電気負荷は、上記スタータモータと同じ第２グループの車両電気負荷４６とされる一方、一時的な電圧低下により何等かの問題が生じるような車両電気負荷は、第１グループの車両電気負荷４５とされる。そして、上記スタータモータの作動時には、第２補助スイッチ５９がオフ状態にされて、第１グループの車両電気負荷４５と第２グループの車両電気負荷４６とが電気的に遮断されることで、第１グループの車両電気負荷４５には上記一時的な電圧低下の影響が及ばないようになされている。

上記スタータモータの作動時においては、上記の如く第２補助スイッチ５９がオフ状態とされているため、上記スタータモータを含む第２グループの車両電気負荷４６は、バッテリ４４から電力供給を受けて作動する。上記スタータモータの作動時以外は、第２補助スイッチ５９がオン状態とされて、第２グループの車両電気負荷４６は、第１グループの車両電気負荷４５と同様に、蓄電装置４３又は発電機４１から電力供給を受けて作動することになる。このとき、蓄電装置４３又は発電機４１からの電力によりバッテリ４４への充電がなされる。尚、このように第２補助スイッチ５９は、上記スタータモータの作動時のみにオフ状態とされるので、以下の説明では、第２補助スイッチ５９はオン状態にあるものとする。

上記第３グループの車両電気負荷４７としては、図２の例では、蓄電装置４３の温度を検出するサーミスタである。このサーミスタは、供給電圧が安定していないと、蓄電装置４３の温度を正確に検出できなくなる。このように第３グループの車両電気負荷４７は、供給電圧が安定している必要がある各種センサ等に好適である。第３グループの車両電気負荷４７に対しては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から電力が常に供給されるように、第３ライン５２ｃが、上記のように、第１ライン５２ａにおけるＤＣ／ＤＣコンバータ５０と第１補助スイッチ５８との間で分岐している。また、本実施形態では、上記サーミスタの必要電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧よりも低いため、第３ライン５２ｃに上記電圧変換器６５が配設されている。この電圧変換器６５は、第３グループの車両電気負荷４７への供給電圧をより一層安定させる役目も果たす。

上記ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の小型化及び低コスト化のために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の最大出力電流は比較的小さくて、本実施形態では、５０Ａとされている。この最大出力電流は、車両電気負荷４５，４６，４７のトータル消費電流よりも小さい。このため、特に定格消費電流が多い第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６（例えば、電気式のヒータやランプ類）で同時に消費電流が消費される場合には、車両電気負荷４５，４６，４７のトータル消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５０の最大出力電流を超える場合が生じる。

そこで、本実施形態では、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が所定値（ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の最大出力電流から第３の車両電気負荷の消費電流を引いた値又はそれに近い値）よりも多い場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介さずに、蓄電装置４３又は発電機４１（本実施形態では、実質的には、発電機４１）から第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６に電力を供給するようにする。蓄電装置４３及び発電機４１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０とは異なり、その供給電流を、車両電気負荷４５，４６，４７のトータル消費電流の最大値よりも多くすることができるからである。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介さずに第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６への電力供給を行うために、供給側ライン５１と受給側ライン５２の第１ライン５２ａにおける第１補助スイッチ５８よりも車両電気負荷４５，４６の側とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び第１補助スイッチ５８をバイパスして接続するバイパスライン６８を設け、このバイパスライン６８には、バイパススイッチ６７を設ける。このバイパスライン６８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と並列に配設されたバイパススイッチ６７を介して、蓄電装置４３と第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６とを接続することになる。また、第１補助スイッチ５８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力側（第１ライン５２ａ）において、バイパススイッチ６７と並列でかつＤＣ／ＤＣコンバータ５０と直列に配設されることになる。尚、バイパススイッチ６７は、第１及び第２補助スイッチ５８，５９と同様のリレータイプのスイッチであるが、これに限らず、例えば半導体スイッチで構成することも可能である。

上記のように第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が上記所定値よりも多い場合、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介さずに電力が供給されるが、このＤＣ／ＤＣコンバータ５０は作動状態が維持される。これは、第３グループの車両電気負荷４７に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して、蓄電装置４３又は発電機４１（本実施形態では、実質的には、発電機４１）から電力を供給するためである。これにより、サーミスタのように供給電圧が安定している必要がある車両電気負荷４７に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０により安定した電圧を供給するようにする。

第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６は、本発明の第１の車両電気負荷に相当し、第３グループの車両電気負荷４７は、本発明の第２の車両電気負荷に相当する。そして、供給側ライン５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、並びに、受給側ライン５２の第１ライン５１ａ（第１補助スイッチ５８）及び第２ライン５２ｂ（第２補助スイッチ５９）は、蓄電装置４３と上記第１の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第１の給電回路に相当する。また、供給側ライン５１、バイパスライン６８（バイパススイッチ６７）、並びに、受給側ライン５２の第１ライン５２ａ（第１補助スイッチ５８よりも車両電気負荷４５の側）及び第２ライン５２ｂ（第２補助スイッチ５９）は、蓄電装置４３と上記第１の車両電気負荷とを、バイパススイッチ６７を介して接続する第２の給電回路に相当する。さらに、供給側ライン５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、受給側ライン５２の第１ライン５２ａ（第１補助スイッチ５８よりもＤＣ／ＤＣコンバータ５０の側）及び第３ライン５２ｃ（電圧変換器６５）は、蓄電装置４３と上記第２の車両電気負荷とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第３の給電回路に相当する。

上記コントローラ７０は、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御装置であって、プログラムを実行する中央算出処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムおよびデータを格納するメモリと、種々の信号の入出力を行うための入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを含む。

上記コントローラ７０には、上記第１及び第２電圧センサ５５，５６からの検出情報が入力されるとともに、車両１の車速を検出する車速センサ（図示せず）、車両１のアクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ（図示せず）、車両１のブレーキペダルが踏み込まれたことを検出するブレーキセンサ（図示せず）等からの各種検出情報が入力される。また、コントローラ７０は、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６の制御を行う別の制御装置から、該車両電気負荷４５，４６の作動状態に応じた消費電流の情報を入力する。尚、コントローラ７０が、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６の制御を行う制御装置を兼用するものであってもよい。

そして、コントローラ７０は、上記入力情報に基づいて、発電機４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、第１及び第２補助スイッチ５８，５９並びにバイパススイッチ６７の作動を制御する。これにより、コントローラ７０は、本発明の、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、バイパススイッチ６７及び第１補助スイッチ５８の作動を制御する制御手段を構成することになる。

コントローラ７０は、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が上記所定値以下であるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を作動状態にするとともに、バイパススイッチ６７をオフ状態に設定し、第１補助スイッチ５８をオン状態に設定する。このとき、コントローラ７０は、第１電圧センサ５５による検出電圧Ｖ１から第２電圧センサ５６による検出電圧Ｖ２を引いた値が所定電圧（例えば０．５Ｖ）よりも大きいときには、発電機４１を非発電状態にする。これにより、蓄電装置４３からＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して車両電気負荷４５，４６，４７に電力が供給される。尚、コントローラ７０は、発電機４１が非発電状態とされているときに、回生可能状態にあると判断したときには、発電機４１を発電状態とする。

また、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が上記所定値以下であるときにおいて、Ｖ１−Ｖ２の値が上記所定電圧以下、つまり、蓄電装置４３の充電量が少なくなってＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力電圧が出力電圧と略同じになったときには、コントローラ７０は、回生可能状態にあるか否かに関係なく、発電機４１を発電状態とする。発電機４１が発電状態にあるときには、その発電機４１による発電電力が、蓄電装置４３に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して車両電気負荷４５，４６，４７に供給される。

次に、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が上記所定値よりも多くなった場合のコントローラ７０の制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１で、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６のトータル消費電流が上記所定値よりも多い状態が所定時間（例えば５秒）以上継続するか否かを判定する。このステップＳ１の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、発電機４１を非発電状態にする。すなわち、発電機４１が非発電状態にあれば、そのまま非発電状態とし、発電機４１が発電状態にあれば、非発電状態に切り換える。これにより、蓄電装置４３の充電量を低下させて、供給側ライン５１の電圧と受給側ライン５２の電圧とを略同じにする（Ｖ１−Ｖ２の値を上記所定電圧以下にする）。

そして、ステップＳ３で、Ｖ１−Ｖ２の値が上記所定電圧以下であるか否かを判定し、このステップＳ３の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ２に戻る一方、ステップＳ３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の作動状態を維持しながら、バイパススイッチ６７をオン状態に設定するとともに、第１補助スイッチ５８をオフ状態に設定する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を作動させながら第３グループの車両電気負荷４７への電力供給を行いつつ、バイパススイッチ６７をオン状態に設定する。

次のステップＳ５で、発電機４１を発電状態にする。このときの発電機４１による発電電圧は、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６の必要電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧）と略同じ電圧であるが、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧よりも僅かに（０．５Ｖ程度）高い電圧とする。

これにより、発電機４１による発電電力が、蓄電装置４３に供給されるとともに、バイパスライン６８（バイパススイッチ６７）を介して、第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６に供給される。また、発電機４１による発電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び電圧変換器６５を介して第３グループの車両電気負荷４７に供給される。

発電機４１からの供給電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のような制限はなく、車両電気負荷４５，４６，４７のトータル消費電流の最大値に対応することができるので、発電機４１から車両電気負荷４５，４６，４７に対して電流制限されることなく電力が供給される。

また、第３グループの車両電気負荷４７には、発電機４１からＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して電力が供給されるので、サーミスタのように供給電圧が安定している必要がある車両電気負荷４７に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０により安定した電圧を供給することができる。しかも、電圧変換器６５により、第３グループの車両電気負荷４７への供給電圧をより一層安定させることができる。

尚、蓄電装置４３の温度を検出する理由は、以下の通りである。すなわち、蓄電装置４３の温度が高い状態で、蓄電装置４３に高い電圧をかけると、蓄電装置４３が劣化し易くなるので、この劣化を防止するために、蓄電装置４３の温度を検出して、その温度に応じて、蓄電装置４３に印加する電圧（発電機４１による発電電圧）を予め決められた値に制限する（この制御は、上記コントローラ７０が、上記サーミスタによる検出温度情報を入力して行う）。この場合、蓄電装置４３の温度を正確に検出できなければ、蓄えた電気を無駄に放電する可能性があるが、本実施形態では、供給電圧の安定により蓄電装置４３の温度を正確に検出して、無駄な放電を防止しながら、蓄電装置４３の劣化を防止することができる。

したがって、本実施形態では、蓄電装置４３と第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６とをＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第１の給電回路と、蓄電装置４３と第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と並列に配設されたバイパススイッチ６７を介して接続する第２の給電回路と、蓄電装置４３と第３グループの車両電気負荷４７とを、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して接続する第３の給電回路とを設け、上記第２の給電回路による第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６への電力供給の際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を作動させながら上記第３の給電回路による第３グループの車両電気負荷４７への電力供給を行いつつ、バイパススイッチ６７をオン状態に設定するようにしたので、車両電気負荷４５，４６，４７のトータル消費電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５０の最大出力電流よりも多くなるような場合に、第２の給電回路を利用して、多くの消費電流に対応することが可能になる。また、第２の給電回路による第１及び第２グループの車両電気負荷４５，４６への電力供給時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を作動させながら、第３の給電回路による第３グループの車両電気負荷４７への電力供給を行うので、供給電圧が安定していなければならない第３グループの車両電気負荷４７に対して安定した電圧を供給することができる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０としては、最大出力電流が比較的少ない小型のものを用いることができ、レイアウトの自由度を向上させることができるとともに、コストを低減することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の第１の車両電気負荷を、第１グループの車両電気負荷４５と第２グループの車両電気負荷４６とに分けて、第２グループの車両電気負荷４６には、供給側ライン５１の第１ライン５１ａから分岐する第２ライン５１ｂにより電力供給を行い、その第２ライン５１ｂに第２補助スイッチ５９を設けたが、第２ライン５１ｂ及び第２補助スイッチ５９をなくして、第２グループの車両電気負荷４６に対しても、第１ライン５１ａにより電力供給を行うようにしてもよい。その際、バッテリ４４は、第１ライン５１ａにおける第１補助スイッチ５８の車両電気負荷４５（４６）の側に接続される。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力端子を２つ設けて、一方の出力端子に受給側ライン５２の第１ライン５２ａを接続し、他方の出力端子に第３ライン５２ｃを接続するようにして、両方の出力端子から出力する状態と、上記他方の出力端子のみから出力する状態とを切り換えるように構成すれば、第１補助スイッチ５８をなくすことが可能になる。そして、一方の出力端子と他方の出力端子との出力電圧を異ならせれば、電圧変換器６５をなくすことも可能になる。

さらに、上記実施形態では、蓄電装置４３がキャパシタで構成されているが、キャパシタ以外のもの（例えば、ニッケル水素二次電池、ニッカド二次電池、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池等の二次電池）で構成してもよい。但し、キャパシタの方が、蓄電装置４３に対する電気の入出力が素早く行えて好ましい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、発電機と、該発電機による発電電力を蓄えるとともに、車両電気負荷に対して電力を供給する蓄電装置とを備えた車両の電源制御装置において、蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介して車両電気負荷に電力を供給する場合に有用である。

１ 車両
４０ エンジン
４１ 発電機
４３ 蓄電装置
４５ 第１グループの車両電気負荷（第１の車両電気負荷）
４６ 第２グループの車両電気負荷（第１の車両電気負荷）
４７ 第３グループの車両電気負荷（第２の車両電気負荷）
５０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の給電回路）（第３の給電回路）
５１ 供給側ライン（第１の給電回路）（第２の給電回路）（第３の給電回路）
５２ 受給側ライン
５２ａ 第１ライン（第１の給電回路）（第２の給電回路）（第３の給電回路）
５２ｂ 第２ライン（第１の給電回路）（第２の給電回路）
５３ｃ 第３ライン（第３の給電回路）
５８ 第１補助スイッチ（第１の給電回路）
５９ 第２補助スイッチ（第１の給電回路）（第２の給電回路）
６５ 電圧変換器（降圧手段）（第３の給電回路）
６７ バイパススイッチ（第２の給電回路）
６８ バイパスライン（第２の給電回路）
７０ コントローラ（制御手段）

Claims (6)

1. エンジンにより駆動されて発電するとともに、少なくとも車両の減速時に運動エネルギーを発電電力に変換する発電機と、該発電機に接続されて該発電機による発電電力を蓄えるとともに、車両電気負荷に対して電力を供給する蓄電装置とを備えた車両の電源制御装置であって、
   上記蓄電装置と第１の車両電気負荷とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、
   上記蓄電装置と上記第１の車両電気負荷とを、上記ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に配設されたバイパススイッチを介して接続する第２の給電回路と、
   上記蓄電装置と第２の車両電気負荷とを、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第３の給電回路と、
   上記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び上記バイパススイッチの作動を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給の際には、上記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させながら上記第３の給電回路による上記第２の車両電気負荷への電力供給を行いつつ、上記バイパススイッチをオン状態に設定するように構成されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
2. 請求項１記載の車両の電源制御装置において、
   上記第１の給電回路におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に、上記バイパススイッチと並列でかつ上記ＤＣ／ＤＣコンバータと直列に補助スイッチが配設されており、
   上記制御手段は、更に上記補助スイッチの作動を制御するものであって、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給の際には、上記補助スイッチをオフ状態に設定するように構成されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
3. 請求項１又は２記載の車両の電源制御装置において、
   上記第２の車両電気負荷は、その必要電圧が上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも低いものであり、
   上記第３の給電回路における上記ＤＣ／ＤＣコンバータと上記第２の車両電気負荷との間に、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を降圧する降圧手段が配設されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の電源制御装置において、
   上記制御手段は、上記第１の車両電気負荷の消費電流が所定値以下であるときには、上記第１の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給を行う一方、上記第１の車両電気負荷の消費電流が上記所定値よりも多いときには、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給を行うように構成されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
5. 請求項４記載の車両の電源制御装置において、
   上記制御手段は、更に上記発電機の作動を制御するものであって、上記第２の給電回路による上記第１の車両電気負荷への電力供給の際には、上記発電機を発電させるように構成されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両の電源制御装置において、
   上記第２の車両電気負荷は、上記蓄電装置の温度を検出するサーミスタを含むことを特徴とする車両の電源制御装置。

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