JP2014155284A

JP2014155284A - 車両用電源装置

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Publication number: JP2014155284A
Application number: JP2013021724A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Hirano; 高弘平野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP5971145B2

Abstract

【課題】より効率的に回生電力等をバッテリに充電することが可能な車両用電源装置を提供する。
【解決手段】本車両用電源装置は、２以上のバッテリが直列接続されたバッテリ群と、前記バッテリ群と並列接続された発電機と、前記バッテリ群の各バッテリ間を接続状態と切断状態とに切換えることができる第１のスイッチ群と、前記バッテリ群の各バッテリと前記発電機とが並列回路を構成するように切換えることができる第２のスイッチ群と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源装置に関する。

従来の車両においては、走行中に、エンジンが、常時オルタネータ（発電機）を駆動し、オルタネータが発電した電力をバッテリに充電を行ったり、例えば、ＥＣＵ、ヘッドランプ等の車載電気負荷に供給したりしていた。しかし、エンジンが常時オルタネータを駆動することにより、エンジン負荷が増大するため、燃費性能の低下や動力性能の悪化等の要因となっていた。

そこで、オルタネータの発電電圧を制御し、例えば、減速時には、発電電圧を通常よりも高くすることにより、オルタネータが回生発電した電力をより効率的にバッテリへ充電可能な技術が用いられている（例えば、特許文献１）。
これにより、バッテリの蓄電量を確保しやすくなるため、通常走行時にはオルタネータの稼動回数、稼動時間を減らすこと等により、燃費性能の向上や動力性能の向上を図ることができる。

特開２０１１−１６２１１２号公報特開２０１１−１３０６４１号公報特開２０１０−０９３９８０号公報

しかしながら、オルタネータが回生発電した電力を効率よくバッテリに充電するため、発電電圧をより高く設定して制御することが望ましいが、オルタネータからの電力供給を受けるＥＣＵ、ヘッドランプ等の車載電気負荷の許容電圧以上には上げることができない。
また、車載電気負荷の許容電圧以下でオルタネータの発電電圧を制御したとしても、発電電圧が可変となるため、発電電圧の変動により、例えば、ＥＣＵの動作に問題が生じる場合がある。

そこで、上記課題に鑑み、より効率的に回生電力等をバッテリに充電することが可能な車両用電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、実施の形態において、本車両用電源装置は、
２以上のバッテリが直列接続されたバッテリ群と、
前記バッテリ群と並列接続された発電機と、
前記バッテリ群の各バッテリ間を接続状態と切断状態とに切換えることができる第１のスイッチ群と、
前記バッテリ群の各バッテリと前記発電機とが並列回路を構成するように切換えることができる第２のスイッチ群と、
を備えることを特徴とする。

本実施の形態によれば、より効率的に回生電力等をバッテリに充電することが可能な車両用電源装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る車両用電源装置を備える車両の構成を示す概略図である。第１の実施形態に係る車両用電源装置の第１のスイッチ群と第２のスイッチ群の接続状態の説明図である。第１の実施形態に係る車両用電源装置の制御フローチャートである。第１の実施形態に係る車両用電源装置の変形例を示す概略図である。第２の実施形態に係る車両用電源装置の制御フローチャートである。第３の実施形態に係る車両用電源装置を備えるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は本実施形態に係る車両用電源装置１２０を備える車両１１０の構成を示す概略図である。
図１に示すように車両１１０にはエンジン１１１および変速機１１２が搭載されている。
変速機１１２は、内部にデファレンシャル機構（不図示）を有し、エンジン１１１の駆動力は、変速機１１２、ドライブシャフト１１３を介して、連結されている駆動輪１１４に伝達され、車両１１０は走行する。
なお、本実施形態に係る車両１１０は、ＦＦ車（前置きエンジン前輪駆動車）またはＲＲ車（後置きエンジン後輪駆動車）の構成であるが、これらに限定されることはなく、例えば、ＦＲ車（前置きエンジン後輪駆動車）であってもよい。

エンジン１１１には、スタータモータ１１７が組み付けられており、後述するバッテリ群１２１からの電力供給によりエンジン１１１の始動が行われる。

また、エンジン１１１には、発電機であるオルタネータ１１６が駆動ベルト１１５を介して、連結されている。
オルタネータ１１６の発電電圧（最大出力電圧）は、一定（例えば、１２Ｖ）であり、アクセルペダルが踏み込まれる加速時や定常走行時には、エンジン１１１が、駆動ベルト１１５を介して、オルタネータ１１６を駆動し、発電させることができる。また、アクセルペダルの踏み込みが解除されている車両減速時には、駆動輪１１４側からドライブシャフト１１３、変速機１１２、エンジン１１１を介して、オルタネータ１１６を回生発電させることが可能である。なお、回生発電により、車両１１０の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されることになり、この変換により車両１１０には回生制動力が働く。オルタネータ１１６で発電された電力は、後述するバッテリ群１２１に充電されたり、車載電気負荷に供給されたりする。

次に、車両用電源装置１２０の構成について説明する。

図１に示すように車両用電源装置１２０には、バッテリ群１２１が設けられている。
バッテリ群１２１は、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの２個のバッテリを有し、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂとは、直列接続されている。なお、バッテリ群１２１の個々バッテリ、すなわち、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの公称電圧は、バッテリ群１２１に求められる公称電圧を２で割った電圧である。例えば、通常、車載電気負荷の稼働電圧との関係からバッテリ群１２１には１２Ｖの公称電圧が必要とされるため、個々のバッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの公称電圧は６Ｖである。なお、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂは、２次電池、例えば、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ等であるが、これらに限定されるものではない。

このバッテリ群１２１は、オルタネータ１１６、スタータモータ１１７と並列接続されており、上述の通り、オルタネータ１１６の発電電力はバッテリ群１２１に充電され、バッテリ群１２１からの電力供給でスタータモータ１１７は稼働する。

また、バッテリ群１２１は、他の車載電気負荷とも並列接続され、稼働電力を供給している。図１には、車載電気負荷の例として、ボディＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１３０、ヘッドランプ１３１、ワイパ１３２を示している。なお、ボディＥＣＵ１３０は、ヘッドランプ１３１、ワイパ１３２等の制御を行うコントロールユニットである。

バッテリ群１２１の個々のバッテリ、すなわち、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの間には、接続と切断の切換えを行うことができるスイッチ１２２ａからなる第１のスイッチ群１２２が設けられている。なお、スイッチが２つ以上の場合のみならず、スイッチが１つの場合も含めて、「スイッチ群」と呼ぶことにする。また、スイッチ１２２ａは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等である。

また、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、すなわち、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂをオルタネータ１１６と並列回路を構成するように接続させることが可能な第２のスイッチ群１２３が設けられている。具体的には、バッテリ１２１ｂをオルタネータ１１６と接続させることが可能なスイッチ１２３ａと、バッテリ１２１ａをグランド接続可能なスイッチ１２３ｂとにより第２のスイッチ群１２３は構成される。なお、スイッチ１２３ａ、スイッチ１２３ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等である。

図２（ａ）のように、第１のスイッチ群１２２が接続状態（ＯＮ）で、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）の場合は、バッテリ群１２１の個々のバッテリは直列接続され、バッテリ群１２１とオルタネータ１１６等が並列回路を構成する。また、図２（ｂ）のように、第２のスイッチ群１２３が切断状態（ＯＦＦ）で、第２のスイッチ群１２３が接続状態（ＯＮ）の場合は、バッテリ群１２１のバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂとの接続は切断され、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂのそれぞれがオルタネータ１１６と並列回路を構成する。

車両用電源装置１２０には、上述の第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御を実行するため、電源ＥＣＵ１２４が設けられている。電源ＥＣＵ１２４は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等から構成されている。また、電源ＥＣＵ１２４には、各種センサ等の電気信号が入力される。例えば、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの温度を検出する温度センサ、電圧を検出する電圧センサ、電流を検出する電流センサ、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセル開度センサ、車速を検出する車速センサ等の電気信号である。

次に、図３を用いて第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御について説明する。図３は、電源ＥＣＵ１２４が行う第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御のフローチャートである。
なお、バッテリ群１２１は、ボディＥＣＵ１３０、ヘッドランプ１３１、ワイパ１３２等の車載電気負荷に電力供給を行うため、第１のスイッチ群１２２は接続状態（ＯＮ）で、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）にされた状態を基本状態とする。

まず、ステップＳ１０１で、車両減速時か否かを判定する。なお、車両の発進直後のクリープ走行状態等を排除するため、車両減速時の判定には、アクセル開度センサと車速センサの電気信号により、所定の速度以上でアクセルの踏み込みが解除されている状態として判定することが好ましい。
車両減速時でない場合、再度、ステップＳ１０１の判定を行うことになり、車両減速時が検出されるまで繰り返される。

車両減速時の場合、ステップＳ１０２に進み、第１のスイッチ群１２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は接続状態（ＯＮ）に切換えられる。

ステップＳ１０３で、アクセル開度センサ等からの電気信号により、車両減速時終了を検出すると、ステップＳ１０４に進み、第１のスイッチ群１２２は接続状態（ＯＮ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）に切換えられる。

そして、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１の判定を行う。以上の制御を車両がイグニッションオフされるまで、車両減速時の度に繰り返すことになる。なお、本実施形態では、車両がイグニッションオフされるまで制御が繰り返されるが、運転者の選択等により、本制御を中止可能等としてもよい。

次に、第１の実施形態の作用について説明をする。

上述のとおり、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３を有し、これらを切換えることにより、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂのそれぞれとオルタネータ１１６とを並列接続させることが可能になる。
これにより、オルタネータ１１６が発電時に、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂに対して、それぞれのバッテリの電圧より高い発電電圧、例えば、バッテリの電圧６Ｖに対して、発電電圧１２Ｖを印加することができ、効率的に充電を行うことができる。また、上述のとおり、オルタネータ１１６の発電電圧は一定であり、オルタネータ１１６の発電電圧を引き上げることなく、バッテリへの効率的な充電を行うことができる。

加えて、オルタネータ１１６の発電電圧を一定としたままで、効率的な充電を行うことが可能となるため、オルタネータ１１６、バッテリ群１２１と並列接続されているボディＥＣＵ１３０、ヘッドランプ１３１、ワイパ１３２等の車載電気負荷への供給電圧の変動が小さくなる。これにより、ボディＥＣＵ１３０等の動作をより安定的に維持することができる。

さらに、上述のとおり、車両減速時に、第１のスイッチ群１２２を切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３を接続状態（ＯＮ）状態として、バッテリ群１２１の個々のバッテリである、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのそれぞれとオルタネータ１１６とを並列接続させる。
これにより、車両減速時のオルタネータ１１６による回生発電によって発電された電力を効率的にバッテリに充電することができるため、加速時や定常走行時等にオルタネータ１１６の発電を抑制することが可能になる。よって、加速時や定常走行時等のエンジン負荷を軽減することが可能となり、燃費性能や動力性能を向上させることができる。

加えてさらに、上述のとおり、本実施形態に係る車両用電源装置１２０は、バッテリへの効率的な充電を行うことができるため、電力消費量の多い車両、例えば、エンジンの停止、再始動を繰り返すアイドリングストップ車等に好適に適用ができる。

なお、本実施形態において、バッテリ群１２１を構成するバッテリは２個であるが、３個以上であってもよい。例えば、図４にバッテリ群１２１を３個のバッテリで構成した場合の車両用電源装置１２０、特に第１のスイッチ群１２２、第２のスイッチ群１２３の構成を示す。
この場合、バッテリ群１２１の各バッテリの公称電圧は、例えば、バッテリ群１２１に必要とされる公称電圧が１２Ｖのとき、４Ｖとなる。よって、第１のスイッチ群１２２が切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３が接続状態（ＯＮ）のときに、バッテリ群１２１の各バッテリ（４Ｖ）に、オルタネータ１１６の発電電圧１２Ｖが印加されることになるため、バッテリ２個の場合より効率的に充電が可能となる。

[第２の実施形態]
次いで、第２の実施形態について説明をする。
第２の実施形態に係る車両用電源装置１２０及び車両用電源装置１２０を搭載した車両１１０については、第１の実施形態と同様の構成を有し、図１で表される。よって、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

以下、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御について説明する。本実施形態において、電源ＥＣＵ１２４は、バッテリ群１２１の個々のバッテリの蓄電容量に応じて、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御を行う。なお、第１のスイッチ群１２２は接続状態（ＯＮ）で、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）にされた状態を基本状態とする点は、第１の実施形態と同様である。

＜第２の実施形態（ａ）＞
図５（ａ）は、電源ＥＣＵ１２４が行う第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御のフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１で、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値以下か否かを判定する。なお、バッテリの蓄電割合は、電源ＥＣＵ１２４に入力されるバッテリの電流、電圧、温度等の電気信号に基づき、電源ＥＣＵ１２４にて算出が可能である。また、電源ＥＣＵ１２４ではなく、各バッテリで検出手段を有し、その蓄電割合の電気信号を電源ＥＣＵ１２４が受信検出する構成でもよい。
バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値を超えている場合、再度、ステップＳ２０１の判定を行うことになり、所定値以下の蓄電割合のバッテリが検出されるまで繰り返される。

バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値以下の場合、ステップＳ２０２に進み、オルタネータ１１６が発電しているか否かを、オルタネータ１１６の発電電圧の電気信号を検出する等により判定する。オルタネータ１１６が発電している場合は、ステップＳ２０４に進み、オルタネータ１１６が発電していない場合は、ステップＳ２０３で、オルタネータ１１６の発電を開始させ、再度、ステップＳ２０２の判定を行う。

ステップＳ２０４で、第１のスイッチ群１２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は接続状態（ＯＮ）に切換えられる。

ステップＳ２０５で、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に上述した所定値を超えたか否かを判定する。なお、ステップＳ２０５の判定に用いる蓄電割合の所定値は、ステップＳ２０１の所定値と同じである必要はなく、例えば、ステップＳ２０１の所定値（第１の所定値）より比較的高い別の所定値（第２の所定値）を選択してもよい。
バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値を超えていない場合、再度、ステップＳ２０５の判定を行うことになり、共に蓄電割合が所定値を超えるまで繰り返される。バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値を超えている場合、ステップＳ２０６で、第１のスイッチ群１２２は接続状態（ＯＮ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）に切換えられる。

そして、ステップＳ２０１に戻り、再度、ステップＳ２０１の判定を行う。以上の制御を車両がイグニッションオフされるまで、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値以下になる度に繰り返すことになる。なお、本実施形態では、車両がイグニッションオフされるまで制御が繰り返されるが、運転者の選択等により、本制御を中止可能としてもよい。

次に、第２の実施形態（ａ）の作用について説明する。なお、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

上述のとおり、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値以下の場合、第１のスイッチ群１２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は接続状態（ＯＮ）に切換えられる。よって、オルタネータ１１６が発電時に、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂに対して、それぞれのバッテリの電圧より高い発電電圧、例えば、バッテリの電圧６Ｖに対して、発電電圧１２Ｖを印加することができ、効率的に充電を行うことができる。
これにより、蓄電割合が比較的低いバッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電量を早期に高めることができる。特に、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂが鉛バッテリ等の場合、バッテリ１２１ａおよび／またはバッテリ１２１ｂの蓄電割合が低くなるとバッテリ劣化が進行しやすい。よって、早期に蓄電割合を復帰させることで、バッテリ劣化の抑制を図ることができる。

＜第２の実施形態（ｂ）＞
図５（ｂ）は、電源ＥＣＵ１２４が行う第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御のフローチャートである。

まず、ステップＳ２１１で、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値以上か否かを判定する。
バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂのうち、少なくとも一つの蓄電割合が所定値より低い場合、再度、ステップＳ２１１の判定を行うことになり、イグニッションオフされるまでの間、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値以上であることが検出されるまで繰り返される。

バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値以上の場合、ステップＳ２１２に進み、オルタネータ１１６が発電しているか否かを判定する。オルタネータ１１６が発電している場合は、ステップＳ２１３に進み、オルタネータ１１６が発電していない場合は、再度、ステップＳ２１１に戻り、ステップＳ２１１、ステップ２１２の判定を行う。

ステップＳ２１３で、第１のスイッチ群１２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は接続状態（ＯＮ）に切換えられる。

ステップＳ２１４で、オルタネータ１１６の発電電圧の電気信号を検出する等により、オルタネータ１１６の発電終了を検出すると、ステップＳ２１５で、第１のスイッチ群１２２は接続状態（ＯＮ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は切断状態（ＯＦＦ）に切換えられる。

そして、ステップＳ２１１に戻り、再度、ステップＳ２１１の判定を行う。以上の制御を車両がイグニッションオフされるまで、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値以上になる度に繰り返すことになる。なお、本実施形態では、車両がイグニッションオフされるまで制御が繰り返されるが、運転者の選択等により、本制御を中止可能等としてもよい。

次に、第２の実施形態（ｂ）の作用について説明する。なお、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

上述のとおり、バッテリ群１２１の個々のバッテリ、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの蓄電割合が共に所定値以上の場合に、第１のスイッチ群１２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群１２３は接続状態（ＯＮ）に切換えられる。よって、オルタネータ１１６が発電時に、バッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂに対して、それぞれのバッテリの電圧より高い発電電圧、例えば、バッテリの電圧６Ｖに対して、発電電圧１２Ｖを印加することができる。
例えば、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂがリチウムイオンバッテリ等の場合、基本的に受電効率が高いため、比較的蓄電割合が低い領域では、バッテリ群１２１とオルタネータ１１６とが並列接続されている状態でも比較的充電が進む。しかし、比較的蓄電割合が高い領域では、受電効率が落ちるので、蓄電割合が所定値以上の範囲で上述の第1のスイッチ群と第２のスイッチ群の切換制御を行うことにより、より効率的に充電を行うことが可能となる。また、この範囲を選択して切換制御を行うことで、バッテリよりも比較的高い電圧を印加して行う充電によるバッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂの劣化の抑制と効率的な充電とのバランスを図ることができる。

なお、第２の実施形態（ａ）、（ｂ）において、バッテリ群１２１を構成するバッテリは２個であるが、３個以上であってもよい。この点は、第１の実施形態と同様である。

[第３の実施形態]
次いで、第３の実施形態について説明する。
図６は本実施形態に係る車両用電源装置２２０を備えるハイブリッド車両２１０の構成を示す概略図である。

図６に示すようにハイブリッド車両２１０にはエンジン２１１およびモータ２１６が搭載されている。エンジン２１１および／またはモータ２１６の駆動力は、動力分割機構２１２により合流され、デファレンシャル機構（不図示）、ドライブシャフト２１３を介して、連結されている駆動輪２１４に伝達され、ハイブリッド車両２１０は走行する。
なお、本実施形態に係るハイブリッド車両２１０は、ＦＦ車（前置きエンジン前輪駆動車）またはＲＲ車（後置きエンジン後輪駆動車）の構成であるが、これらに限定されることはなく、例えば、ＦＲ車（前置きエンジン後輪駆動車）であってもよい。また、本実施形態に係るハイブリッド車両２１０は、いわゆるシリーズ・パラレル式ハイブリッド車両であるが、これに限定されることはなく、例えば、シリーズ式ハイブリッド車両、パラレル式ハイブリッド車両等でもよい。

また、ハイブリッド車両２１０は、ジェネレータ（発電機）２１７を有し、エンジン２１１の出力のうち、動力分割機構２１２により発電用に分配された出力により稼働される。ジェネレータ２１７の発電電力は、発電用インバータを介して直流化され、後述するバッテリ群２２１に充電されたり、そのまま、モータ２１６の稼働に使用されたりする。

モータ２１６は、後述するバッテリ群２２１等から供給される電力により、上述のとおり、ハイブリッド車両２１０の走行のための駆動力を出力する。また、アクセルの踏込が解除されている車両減速時には、駆動輪２１４側からドライブシャフト２１３、動力分割機構２１２等を介して、モータ２１６が稼働され、モータ２１６が発電機として働くことにより、回生発電を行う。なお、回生発電により、ハイブリッド車両２１０の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されることになり、この変換によりハイブリッド車両２１０には回生制動力が働く。モータ２１６で発電された電力は、駆動用インバータを介して直流化され、後述するバッテリ群２２１に充電される。なお、発電機とは、上述のジェネレータ２１７のみならず、回生発電を行うモータ２１６も含むものとする。また、図６において、モータ２１６、ジェネレータ２１７には、それぞれ、駆動用インバータ、発電用インバータが含まれた構成としている。

次に、車両用電源装置２２０の構成について説明する。

図６に示すように車両用電源装置２２０には、バッテリ群２２１が設けられている。
バッテリ群２２１は、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂの２個のバッテリを有し、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂとは、直列接続されている。なお、バッテリ群２２１の個々バッテリ、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂの公称電圧は、バッテリ群２２１に求められる公称電圧を２で割った電圧である。例えば、モータ２１６の出力との関係等からバッテリ群２２１には２００Ｖの公称電圧が必要とされる場合、個々のバッテリ２２１ａ、バッテリ２２１ｂの公称電圧は１００Ｖである。なお、バッテリ２２１ａ、バッテリ２２１ｂは、２次電池、例えば、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等であるが、これらに限定されるものではない。
このバッテリ群２２１は、ジェネレータ２１７とは、発電用インバータを介して、モータ２１６とは、駆動用インバータを介して、並列接続されている。そして、ジェネレータ２１７の発電電力はバッテリ群２２１に充電され、バッテリ群２２１からの電力供給でモータ２１６は稼働する。また、上述のとおり、モータ２１６の回生発電で生じる電力もバッテリ群２２１に充電される。

バッテリ群２２１の個々のバッテリ、すなわち、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂの間には、接続と切断の切換えを行うことができるスイッチ２２２ａからなる第１のスイッチ群２２２が設けられている。なお、スイッチ２２２ａは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等である。

また、バッテリ群２２１の個々のバッテリ、バッテリ２２１ａ、バッテリ２２１ｂをモータ２１６および／またはジェネレータ２１７と並列回路を構成するように接続させることが可能な第２のスイッチ群２２３が設けられている。具体的には、バッテリ２２１ｂをモータ２１６および／またはジェネレータ２１７と接続させることが可能なスイッチ２２３ａと、バッテリ２２１ａをグランド接続可能なスイッチ２２３ｂとにより第２のスイッチ群２２３は構成される。なお、スイッチ２２３ａ、スイッチ２２３ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等である。

第１のスイッチ群２２２が接続状態（ＯＮ）で、第２のスイッチ群２２３は切断状態（ＯＦＦ）の場合は、バッテリ群２２１の個々のバッテリは直列接続され、バッテリ群２２１とモータ２１６等が並列回路を構成する。また、第２のスイッチ群２２３が切断状態（ＯＦＦ）で、第２のスイッチ群２２３が接続状態（ＯＮ）の場合は、バッテリ群２２１の個々バッテリの接続は切断され、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂのそれぞれがモータ２１６等と並列回路を構成する。この点は、第1の実施形態と同様である。

車両用電源装置２２０には、上述の第１のスイッチ群２２２と第２のスイッチ群２２３の切換制御を実行するため、電源ＥＣＵ２２４が設けられている。電源ＥＣＵ２２４は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等から構成されている。また、電源ＥＣＵ２２４には、各種センサ等の電気信号が入力される。例えば、バッテリ２２１ａ、バッテリ２２１ｂの温度を検出する温度センサ、電圧を検出する電圧センサ、電流を検出する電流センサ、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセル開度センサ、車速を検出する車速センサ等の電気信号である。

次に、第３の実施形態の作用について説明をする。なお、バッテリ群２２１は、モータ２１６に電力供給を行うため、第１のスイッチ群２２２は接続状態（ＯＮ）で、第２のスイッチ群２２３は切断状態（ＯＦＦ）にされた状態を基本状態とする。この点は、第１の実施形態と同様である。

電源ＥＣＵ２２４が行う第1のスイッチ群２２２と第２のスイッチ群２２３の切換制御については、第1の実施形態と同様に、車両減速時に、第１のスイッチ群２２２は切断状態（ＯＦＦ）、かつ、第２のスイッチ群２２３は接続状態（ＯＮ）に切換えることで行う。
これにより、第1の実施形態と同様に、モータ２１６が回生発電時に、バッテリ２２１ａとバッテリ２２１ｂに対して、それぞれのバッテリの電圧より高い発電電圧を印加することができ、効率的に回生充電を行うことができる。また、効率的に回生充電が行うことができるため、その電力をモータ２１６によるハイブリッド車両２１０の駆動に使用することが可能となり、エンジン２１１の使用頻度を減らすことにより燃費性能の向上を図ることができる。

なお、第３の実施形態において、バッテリ群２２１を構成するバッテリは２個であるが、３個以上であってもよい。この点は、第１、第２の実施形態と同様である。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、第1の実施形態では、車両減速時に、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御を行い、第２の実施形態については、バッテリ群１２１の蓄電割合に応じて、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御を行っている。しかし、これらを組み合わせて、第１のスイッチ群１２２と第２のスイッチ群１２３の切換制御を行ってもよい。

１１６オルタネータ（発電機）
２１６モータ（発電機）
２１７ジェネレータ（発電機）
１２０、２２０車両用電源装置
１２１、２２１バッテリ群
１２１ａ、１２１ｂ、２２１ａ、２２１ｂバッテリ
１２２、２２２第１のスイッチ群
１２３、２２３第２のスイッチ群
１３０ボディＥＣＵ（ＥＣＵ）

Claims

２以上のバッテリが直列接続されたバッテリ群と、
前記バッテリ群と並列接続された発電機と、
前記バッテリ群の各バッテリ間を接続状態と切断状態とに切換えることができる第１のスイッチ群と、
前記バッテリ群の各バッテリと前記発電機とが並列回路を構成するように切換えることができる第２のスイッチ群と、
を備えることを特徴とする車両用電源装置
前記発電機の発電電圧が一定であること特徴とする、
請求項１に記載の車両用電源装置
前記バッテリ群と並列接続されたＥＣＵを更に備えることを特徴とする、
請求項１または２に記載の車両用電源装置
車両減速時に前記第１のスイッチ群を切断し、かつ、前記第２のスイッチ群を接続することを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用電源装置
前記バッテリ群の各バッテリの蓄電割合に応じて、前記第1のスイッチ群と前記第２のスイッチ群の切換えを行うことを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用電源装置