JP2018014862A - 車載充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で回転電機の発電電力を主蓄電装置に蓄電でき、ひいては主蓄電装置から電装品へと安定して電力供給できる車載充電装置を提供する。
【解決手段】充電装置は、エンジンからの供給動力又は走行中の車両の運動エネルギにより回転駆動されて発電する回転電機１８と、回転電機１８の出力端子Ｂから出力される発電電力を蓄電可能な第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄとを備える。第１主蓄電装置４１ａは、公称電圧が１２Ｖに設定されてかつ電装品５０に電力を供給する。充電装置は、接続部４２及び切替制御部４３を備える。接続部４２は、出力端子Ｂと、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの高電位側端子のうちいずれかとを接続すべく切替制御される。切替制御部４３は、出力端子Ｂの出力電圧に応じて、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの高電位側端子のうち、出力端子Ｂの接続先として選択される高電位側端子を切り替えるように接続部４２を切替制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、乗用車や商用車等の車両に搭載される車載充電装置に関する。

車載回転電機は、エンジンから供給される動力によって回転駆動されて発電する。回転電機は、例えば、ベルトを介してエンジンの出力軸と接続されて、かつ、エンジンの回転速度に対して増速されて駆動される。このため、回転電機の取り得る回転速度範囲は広くなる。ここで、回転電機の回転速度が高い場合、回転電機が発生可能な起電圧も高くなる。このため、回転電機の回転速度が高い場合、回転電機の発電電圧を抑えることなく回転電機に発電させることにより、大きな発電電力が得られる。特に、車両の減速時に車両の運動エネルギを利用して回転電機に発電させる場合において、回転電機の発電電圧を高く設定することにより、減速時の回生エネルギを効果的に回収することが可能となる。

回転電機の発電電力は、車両に搭載されている主蓄電装置に蓄電される。主蓄電装置は、車載電装品の電力供給源となり、電装品の定格電圧を考慮して、一般的には公称電圧が１２Ｖに設定されている。ここで、回転電機の発電電力によって主蓄電装置が充電される場合に主蓄電装置に供給される電圧は、主蓄電装置の定格電圧以下とする必要がある。

そこで、下記特許文献１には、回転電機の発電電圧を降圧して主蓄電装置に供給する電圧変換器を、回転電機と主蓄電装置との間に設ける技術が開示されている。

特開２００８−１７２８５１号公報

電圧変換器を備える上記特許文献１に記載の構成によれば、回転電機の発電電力によって主蓄電装置が充電される場合に主蓄電装置に供給される電圧を主蓄電装置の定格電圧以下にできる。これにより、回転電機の発電電力によって主蓄電装置を適正に充電でき、主蓄電装置から電装品へと供給される電力が不足することを防止できる。

電圧変換器は、一般的に、インダクタ、コンデンサ、スイッチデバイス、スイッチデバイスを制御する制御回路、及び冷却装置を備えるスイッチングレギュレータとして構成されている。ここで、インダクタ、コンデンサ及び冷却装置は、体格及びコストが大きく、その結果、電圧変換器の体格及びコストが大きくなってしまう傾向にある。

本発明は、電圧変換器を用いない簡素な構成で回転電機の発電電力を主蓄電装置に蓄電でき、ひいては主蓄電装置から電装品へと安定して電力供給できる車載充電装置を提供することを主たる目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明は、車両に搭載されたエンジン（１０）からの供給動力又は走行中の前記車両の運動エネルギにより回転駆動されて発電する回転電機（１８）と、前記回転電機の出力端子（Ｂ）から出力される発電電力を蓄電可能な複数の主蓄電装置（４１ａ〜４１ｄ；４５ｂ〜４５ｄ）と、を備える車載充電装置であり、複数の前記主蓄電装置は、直列接続されており、複数の前記主蓄電装置のうち、最低電位側の主蓄電装置が最低電位蓄電装置（４１ａ）とされており、前記最低電位蓄電装置は、その公称電圧が１２Ｖに設定されて、かつ、前記車両に搭載された電装品（５０）に電力を供給可能とされている。第１の発明は、前記出力端子と、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうちいずれかとを選択的に接続すべく切替制御される接続部（４２）と、前記出力端子の出力電圧に応じて、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記出力端子の接続先として選択される高電位側端子を切り替えるように前記接続部を切替制御する切替制御部（４３）と、を備える。

第１の発明は、直列接続された複数の主蓄電装置を備えている。複数の主蓄電装置のうち、最低電位蓄電装置は、その公称電圧が１２Ｖに設定されて、かつ、車載電装品に電力を供給可能とされている。また第１の発明は、回転電機の出力端子と、複数の主蓄電装置の高電位側端子のうちいずれかとを選択的に接続すべく切替制御される接続部を備えている。

そして第１の発明は、発電中の回転電機の出力端子の出力電圧に応じて、複数の主蓄電装置の高電位側端子のうち、出力端子の接続先として選択される高電位側端子を切り替えるように接続部を切替制御する切替制御部を備えている。第１の発明によれば、出力端子の出力電圧に応じた高電位側端子が、出力端子の接続先として選択される。これにより、出力端子の出力電圧が最低電位蓄電装置の定格電圧を超えたとしても、電圧変換器を用いることなく、複数の主蓄電装置のうち少なくとも最低電位蓄電装置を含む主蓄電装置を回転電機の発電電力で充電できる。したがって、主蓄電装置から電装品へと安定して電力供給することができる。

第２の発明は、前記出力端子に接続され、前記主蓄電装置よりも電池容量及び内部抵抗が小さい副蓄電装置（４４）を備える。

回転電機の発電中において接続部が切替制御される場合、主蓄電装置の高電位側端子と回転電機の出力端子との間が一時的に遮断される。この場合、出力端子と接続部とを接続する電気経路の電圧が一時的に過度に上昇し、回転電機等の信頼性が低下するおそれがある。

そこで第２の発明は、出力端子に接続された副蓄電装置を備えている。このため、回転電機の発電中において主蓄電装置の高電位側端子と回転電機の出力端子との間が一時的に遮断される場合であっても、上記電気経路の電圧の上昇を副蓄電装置により吸収できる。これにより、上記電気経路の電圧が過度に高くなることを防止でき、回転電機等の信頼性の低下を防止することができる。

さらに第２の発明では、副蓄電装置の電池容量が主蓄電装置の電池容量よりも小さくされている。これは、接続部の切替制御時に発生する電圧上昇が一時的な現象であり、その電圧上昇を吸収するために大きな電池容量が不要であるためである。また第２の発明では、副蓄電装置の内部抵抗が主蓄電装置の内部抵抗よりも小さくされている。これは、短時間に発生する電圧上昇を速やかに吸収するためである。

ここで前記回転電機としては、具体的には第３の発明のように、前記エンジンの出力軸（１２）に接続されて、かつ、前記出力軸の回転速度が高いほど、前記出力端子の出力電圧が高くなるように構成されているものを用いることができる。この場合、前記切替制御部は、前記出力軸の回転速度が高いほど、複数の前記主蓄電装置のうち、高電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する。

また前記回転電機としては、具体的には第４の発明のように、駆動輪及び前記エンジンの出力軸（１２）を接続する動力伝達経路において変速装置よりも前記駆動輪側に接続されて、かつ、前記車両の走行速度が高いほど、前記出力端子の出力電圧が高くなるように構成されているものを用いることができる。この場合、前記切替制御部は、前記車両の走行速度が高いほど、複数の前記主蓄電装置のうち、高電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する。

例えば、車両の運動エネルギによって回転電機が回転駆動されて発電する回生発電が実施される。この場合、第３，第４の発明によれば、回生発電時にエンジン回転速度又は車両の走行速度の低下に応じて低下する出力端子の出力電圧に適した主蓄電装置を充電対象として選択することができる。

第５の発明では、前記回転電機は、発電電力を調整する励磁電流が流れる界磁巻線（２２）と、オンされることで前記界磁巻線への電力供給を実施し、オフされることで前記界磁巻線への電力供給を遮断する界磁スイッチ（２４）と、を有している。第５の発明は、前記車両の運動エネルギによって前記回転電機が回転駆動されて発電する回生発電が実施されているか否かを判定する回生判定部（２５）と、前記回生判定部により回生発電が実施されていると判定されている期間に渡って前記界磁スイッチをオンし続ける界磁制御部（２５）と、を備える。

回転電機の発電電力は、界磁巻線に流れる励磁電流によって調整できる。詳しくは、励磁電流が大きいほど、回転電機の発電電力が大きくなる。ここで第５の発明では、回生判定部により回生発電が実施されていると判定されている期間に渡って界磁スイッチがオンされ続ける。このため、回生発電が実施されている期間に渡る励磁電流を大きくでき、回生発電電力を増加することができる。

第６の発明では、前記回転電機は、発電によって生成された前記回転電機の出力電流の一部が前記励磁電流として前記界磁巻線に流れるように構成されている。

第６の発明によれば、回転電機自身で界磁巻線に流す励磁電流を賄うことができる。このため、界磁巻線に励磁電流を流すための電力を最低電位蓄電装置から持ち出す必要がない。したがって、最低電位蓄電装置の給電対象が増えるのを防止でき、最低電位蓄電装置の蓄電量の管理を容易にできる。

第７の発明は、前記出力端子に接続され、前記主蓄電装置よりも電池容量及び内部抵抗が小さい副蓄電装置（４４）を備え、前記切替制御部は、前記車両の運動エネルギによって前記回転電機が回転駆動されて発電する回生発電の完了後、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記回生発電の完了時に選択されていた高電位側端子よりも低電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する。

第７の発明は、上述した第２の発明のように、副蓄電装置を備えている。この構成において、回生発電が実施されると、主蓄電装置とともに副蓄電装置も充電される。ここで、回生発電の完了後、副蓄電装置の蓄電量が大きい状態になっていると、その後接続部の切替制御時に発生する電圧上昇を十分に吸収できない懸念がある。

そこで第７の発明では、回生発電の完了後、複数の主蓄電装置の高電位側端子のうち、回生発電の完了時に選択されていた高電位側端子よりも低電位側の主蓄電装置の高電位側端子を回転電機の出力端子に接続すべく接続部が切替制御される。これにより、副蓄電装置から、複数の主蓄電装置のうち少なくとも最低電位蓄電装置を含む主蓄電装置へと電流を流すことができる。その結果、副蓄電装置の蓄電量を減らすことができる。このため、接続部の切替制御時に発生する電圧上昇を吸収することができる。

第８の発明は、オンされることで前記出力端子と前記接続部とを電気的に接続し、オフされることで前記出力端子と前記接続部との間を電気的に遮断する放電スイッチ（４６）を備え、前記切替制御部は、前記出力端子の接続先を、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記回生発電の完了時に選択されていた高電位側端子よりも低電位側の高電位側端子に切り替えた場合、この切替タイミングから時間経過とともに、規定時間に対する前記放電スイッチのオン時間の比率を徐々に上昇させるように前記放電スイッチを制御する。

主蓄電装置の高電位側端子の電位に対して、副蓄電装置の高電位側端子の電位が過度に大きくなり得る。この場合、出力端子の接続先として、副蓄電装置の高電位側端子の電位よりも過度に低い電位の主蓄電装置の高電位側端子が選択されると、副蓄電装置から主蓄電装置へと過電流が流れるおそれがある。

そこで第８の発明では、切替タイミングから時間経過とともに、規定時間に対するオン時間の比率を徐々に増加させるように放電スイッチが制御される。これにより、出力端子の接続先の切替タイミング直後において過電流が流れることを防止できる。

第９の発明は、前記回転電機は、電動機として機能して前記車両の駆動輪（１６）に駆動トルクを伝達するものであり、前記車両の走行時において、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のいずれかと、前記出力端子とを接続するように前記接続部を切替制御して、かつ、前記主蓄電装置から前記出力端子を介して前記回転電機に電力を供給することにより前記回転電機を電動機として機能させる駆動制御部（２５，４３）を備える。

第９の発明によれば、加速時や巡航時等の車両の走行時に要求される車両の駆動力の一部を回転電機によって賄うことができる。このため、エンジンで生成すべき車両の駆動力を低減でき、エンジンの燃料消費量を低減できる。

また第９の発明によれば、回転電機を電動機として駆動させることにより、複数の主蓄電装置のうち最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置に蓄積されたエネルギも、最低電位蓄電装置のエネルギとともに消費できる。このため、例えば回生発電が次回実施された場合の回転電機の発電電力を、複数の主蓄電装置のうち最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置にも十分蓄積することができる。

第１０の発明では、前記回転電機を第１回転電機とし、前記車両には、車載主機として、前記駆動輪に駆動トルクを付与する第２回転電機が備えられ、前記駆動制御部は、複数の前記主蓄電装置のうち前記最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置の中から、前記第２回転電機の回転速度が高い場合には前記出力端子の接続先として、高電位側の主蓄電装置の高電位側端子を選択し、前記第２回転電機の回転速度が低い場合には前記出力端子の接続先として、低電位側の主蓄電装置の高電位側端子を選択する。

第２回転電機の回転速度が高いほど、第２回転電機で発生する誘起電圧が大きくなり、第２回転電機から駆動輪へと伝達される駆動トルクが小さくなる。ここで第１０の発明によれば、第２回転電機の回転速度が高い場合に主蓄電装置から第１回転電機に供給する電圧を、第２回転電機の回転速度が低い場合に主蓄電装置から第１回転電機に供給する電圧よりも高くできる。その結果、第２回転電機の回転速度が高い場合に第１回転電機から駆動輪へと伝達される駆動トルクを、第２回転電機の回転速度が低い場合に第１回転電機から駆動輪へと伝達される駆動トルクよりも大きくできる。これにより、第１回転電機によって駆動輪の駆動トルクを適正にアシストすることができる。

なお前記最低電位蓄電装置としては、具体的には第１１の発明のように、鉛蓄電池を用いることができる。また、第１２の発明のように、複数の前記主蓄電装置のうち、前記最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置として、キャパシタを用いることができる。

第１実施形態に係る車載システムの全体構成を示す図。 回転電機を示す図。 蓄電モジュールを示す図。 回転電機の発電特性を示す図。 回転電機の回転速度に基づく接続部の切替態様を示す図。 界磁制御部の処理の手順を示すフローチャート。 界磁スイッチの制御態様を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る蓄電モジュールを示す図。 第３実施形態に係る回転電機を示す図。 蓄電モジュールを示す図。 界磁制御部の処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る蓄電モジュールを示す図。 放電スイッチの制御態様を示すタイムチャート。 その他の実施形態に係る車載システムの全体構成を示す図。 その他の実施形態に係る接続部の切替態様を示す図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る車載充電装置を、走行動力源としてエンジンを搭載した車両に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、車両は、エンジン１０と、自動変速装置１１とを備えている。エンジン１０は、例えば多気筒エンジンであり、図示しないインジェクタ等を備えている。エンジン１０の出力軸１２には、自動変速装置１１が接続されている。自動変速装置１１は、無段変速装置又は多段変速装置であり、出力軸１２の回転力を変速比に応じた回転力に変換して第１車軸１３に伝達する。第１車軸１３には、ディファレンシャルギア１４及び第２車軸１５を介して駆動輪１６が接続されている。なお、変速装置としては、自動変速装置に限らず、手動変速装置であってもよい。

車両は、回転伝達機構１７及び回転電機１８を備えている、回転伝達機構１７は、複数のプーリ及びベルト等により構成され、エンジン１０の出力軸１２と、回転電機１８を構成する回転子に設けられた回転軸１９とを接続している。回転子は、エンジン１０の出力軸１２側から回転動力を得て回転する。本実施形態において、回転伝達機構１７は、出力軸１２の回転速度に対して回転軸９の回転速度を増速させる増速伝達機構である。なお、増速伝達機構は、例えば、増速比が２．５〜３となるように構成されている。

車両は、蓄電モジュール４０及び電装品５０を備えている。蓄電モジュール４０は、回転電機１８の出力端子Ｂに接続されている。また、車両は、エンジン１０の出力軸１２の回転速度を検出する回転速度検出部６０を備えている。なお本実施形態において、電装品５０は複数の電装品を含んでいる。ただし本実施形態では、これら電装品をまとめて１つの電装品５０として図示している。

図２を用いて、回転電機１８について説明する。

回転電機１８は、３相の固定子巻線２０と、整流器２１と、界磁巻線２２とを備えている。固定子巻線２０は、固定子鉄心に巻回されて固定子を構成している。本実施形態において、固定子巻線２０は、星形結線されている。本実施形態において、回転電機１８は、いわゆるＩＣレギュレータ式のオルタネータである。

整流器２１は、固定子巻線２０から出力された交流電圧を直流電圧に変換する。整流器２１は、固定子巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路である。詳しくは、整流器２１は、ダイオードを備える３相全波整流器である。整流器２１の第１端子Ｔ１は、回転電機１８の出力端子Ｂに接続されており、整流器２１の第２端子Ｔ２は、車両のグランドＧＮＤに接続されている。この構成によれば、固定子巻線２０から出力された交流電流が、整流器２１において直流電流に変換される。

界磁巻線２２は、回転子を構成しており、固定子鉄心の内周側に対向配置された図示しない界磁極に巻回されている。界磁巻線２２に励磁電流が流れることにより、界磁極が磁化される。界磁極が磁化された場合に発生する回転磁界により、固定子巻線２０から交流電圧が出力される。

界磁巻線２２には、還流ダイオード２３が並列接続されている。界磁巻線２２の第１端には、整流器２１の第１端子Ｔ１が接続されている。界磁巻線２２の第２端は、界磁スイッチ２４を介してグランドＧＮＤに接続されている。本実施形態では、界磁スイッチ２４としてＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。この構成によれば、整流器２１から出力された直流電流の一部を、界磁巻線２２に励磁電流として流すことができる。

回転電機１８は、界磁制御部２５を備えている。界磁制御部２５は、出力端子Ｂの発電電圧を検出し、検出した発電電圧を目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御するために界磁スイッチ２４をオンオフ制御する。これにより、界磁巻線２２に流れる励磁電流が調整され、発電電圧が目標電圧Ｖｔｇｔに制御される。

なお、整流器２１から出力された直流電流の一部を励磁電流として流す構成によれば、発電電圧の上昇に伴って界磁巻線２２の印加電圧が高くなり、励磁電流が大きくなる。これにより、発電電力を増加させることができる。

続いて図３を用いて蓄電モジュール４０について説明する。

蓄電モジュール４０は、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄ、接続部４２、接続部４２を切替制御する切替制御部４３、及び図示しない筐体を備えている。この筐体に、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄ、接続部４２、切替制御部４３が収容されている。本実施形態では、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄとして、鉛蓄電池を用いている。また本実施形態において、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄそれぞれの公称電圧は、１２Ｖに設定されている。

なお本実施形態において、第１主蓄電装置４１ａが「最低電位蓄電装置」に相当する。また本実施形態において、第４主蓄電装置４１ｄが、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄのうち最高電位側の主蓄電装置である最高電位蓄電装置となる。

第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄは、直列接続されている。第１主蓄電装置４１ａの負極端子には、グランドＧＮＤが接続され、第１主蓄電装置４１ａの正極端子には、蓄電モジュール４０の第１モジュール端子Ｔｍ１が接続されている。第１モジュール端子Ｔｍ１には、電装品５０の正極側が接続され、電装品５０の負極側には、グランドＧＮＤが接続されている。このため、電装品５０の電力供給源は、第１主蓄電装置４１ａとなる。

なお本実施形態では、車両の使用時において第１主蓄電装置４１ａから電装品５０へと常時数十Ａの電流を供給している。このため、回転電機１８の発電電力によって第１主蓄電装置４１ａが充電されている場合であっても、第１主蓄電装置４１ａの端子電圧は過度に上昇せず、グランドＧＮＤの電位に対する第４主蓄電装置４１ｄの正極端子の電位も過度に上昇しない。

直列接続された第１，第２主蓄電装置４１ａ，４１ｂの公称電圧は２４Ｖとなり、直列接続された第１〜第３主蓄電装置４１ａ〜４１ｃの公称電圧は３６Ｖとなり、直列接続された第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの公称電圧は４８Ｖとなる。

接続部４２は、第１〜第４接続端子４２ａ〜４２ｄと、基準端子４２ｅとを備えている。第１接続端子４２ａには、第１主蓄電装置４１ａの正極端子と第２主蓄電装置４１ｂの負極端子との接続点が接続されている。接続部４２としては、例えば、ソレノイドリレー、又はノンショーティング型のロータリスイッチを用いることができる。

第２接続端子４２ｂには、第２主蓄電装置４１ｂの正極端子と第３主蓄電装置４１ｃの負極端子との接続点が接続されている。第３接続端子４２ｃには、第３主蓄電装置４１ｃの正極端子と第４主蓄電装置４１ｄの負極端子との接続点が接続されている。第４接続端子４２ｄには、第４主蓄電装置４１ｄの正極端子が接続されている。基準端子４２ｅには、蓄電モジュール４０の第２モジュール端子Ｔｍ２を介して、回転電機１８の出力端子Ｂが接続されている。接続部４２は、第１〜第４接続端子４２ａ〜４２ｄのいずれか１つと、基準端子４２ｅとを選択的に接続すべく切替制御部４３により切替制御される。切替制御部４３には、回転速度検出部６０によって検出されたエンジン回転速度ＮＥが入力される。

なお、先の図２に示したように、整流器２１から出力された直流電流の一部を励磁電流として流す構成によれば、界磁巻線２２に励磁電流を流すための電力を、接続部４２、第２モジュール端子Ｔｍ２及び出力端子Ｂを介して第１主蓄電装置４１ａから持ち出す必要がない。このため、第１主蓄電装置４１ａの給電対象が増えるのを防止でき、第１主蓄電装置４１ａの蓄電量の管理を容易にできる。

図４に、回転電機１８の回転子の回転速度Ｎｇｅｎに対する発電特性を示す。図４において、第１，第２，第３，第４ラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、目標電圧Ｖｔｇｔが１４Ｖ，２８Ｖ，４２Ｖ，５６Ｖに設定される場合の特性を示す。各ラインとして示すように、回転速度Ｎｇｅｎが高いほど、出力端子Ｂから出力可能な最大発電電力Ｗｏｕｔが大きくなる。また、出力端子Ｂの発電電圧が高いほど、最大発電電力Ｗｏｕｔが大きくなり、また、発電を開始できる回転速度Ｎｇｅｎの最小値が高くなる。

蓄電モジュール４０の切替制御部４３と、回転電機１８の界磁制御部２５とは、エンジン回転速度ＮＥに基づいて、互いに連携しつつ各種制御を行う。

詳しくは、図４及び図５に示すように、界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが第１上昇閾値Ｎ１Ｕ（例えば１５００ｒｐｍ）以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔを１４Ｖに設定する。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第１上昇閾値Ｎ１Ｕ以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔよりも電圧の低い第１接続端子４２ａと、基準端子４２ｅとが接続されるように接続部４２を切替制御する。これにより、回転電機１８の出力端子Ｂから出力される発電電力で第１主蓄電装置４１ａが充電される。ここで本実施形態において、第１上昇閾値Ｎ１Ｕは、第１ラインＳ１と第２ラインＳ２との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高くて、かつ、第３ラインＳ３と第４ラインＳ４との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも低い値に設定されている。

なお、回転速度Ｎｇｅｎは、エンジン回転速度ＮＥと、回転伝達機構１７の増速比とに基づいて算出されればよい。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが第１上昇閾値Ｎ１Ｕよりも高くてかつ第２上昇閾値Ｎ２Ｕ（例えば２２００ｒｐｍ）以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔを２８Ｖに設定する。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第１上昇閾値Ｎ１Ｕよりも高くてかつ第２上昇閾値Ｎ２Ｕ以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔよりも電圧の低い第２接続端子４２ｂと、基準端子４２ｅとが接続されるように接続部４２を切替制御する。これにより、出力端子Ｂから出力される発電電力で第１，第２主蓄電装置４１ａ，４１ｂの直列接続体が充電される。ここで本実施形態において、第２上昇閾値Ｎ２Ｕは、第２ラインＳ２と第３ラインＳ３との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高い値に設定され、より詳しくは、第３ラインＳ３と第４ラインＳ４との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高い値に設定されている。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが第２上昇閾値Ｎ２Ｕよりも高くてかつ第３上昇閾値Ｎ３Ｕ（例えば３０００ｒｐｍ）以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔを４２Ｖに設定する。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第２上昇閾値Ｎ２Ｕよりも高くてかつ第３上昇閾値Ｎ３Ｕ以下であると判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔよりも電位の低い第３接続端子４２ｃと、基準端子４２ｅとが接続されるように接続部４２を切替制御する。これにより、出力端子Ｂから出力される発電電力で第１〜第３主蓄電装置４１ａ〜４１ｃの直列接続体が充電される。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが第３上昇閾値Ｎ３Ｕ（＞Ｎ２Ｕ）よりも高いと判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔを５６Ｖに設定する。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第３上昇閾値Ｎ３Ｕよりも高いと判定している場合、目標電圧Ｖｔｇｔよりも電位の低い第４接続端子４２ｄと、基準端子４２ｅとが接続されるように接続部４２を切替制御する。これにより、出力端子Ｂから出力される発電電力で第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの直列接続体が充電される。

このように、回転電機１８は、回転速度Ｎｇｅｎが高いほど、出力端子Ｂの発電電圧が段階的に高くなるように構成されている。また、切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが高いほど、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの正極端子のうち、電位が高い正極端子を出力端子Ｂの接続先として選択するように接続部４２を切替制御する。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが、第３上昇閾値Ｎ３Ｕよりも低くてかつ第２上昇閾値Ｎ２Ｕよりも高い第３下降閾値Ｎ３Ｄ（例えば２７００ｒｐｍ）を下回ったと判定した場合、目標電圧Ｖｔｇｔを５６Ｖから４２Ｖに切り替える。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第３下降閾値Ｎ３Ｄを下回ったと判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を、第４接続端子４２ｄから第３接続端子４２ｃに切り替える。ここで本実施形態において、第３下降閾値Ｎ３Ｄは、第３ラインＳ３と第４ラインＳ４との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高い値に設定されている。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが、第２上昇閾値Ｎ２Ｕよりも低くてかつ第１上昇閾値Ｎ１Ｕよりも高い第２下降閾値Ｎ２Ｄ（例えば１８００ｒｐｍ）を下回ったと判定した場合、目標電圧Ｖｔｇｔを４２Ｖから２８Ｖに切り替える。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第２下降閾値Ｎ２Ｄを下回ったと判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を、第３接続端子４２ｃから第２接続端子４２ｂに切り替える。ここで本実施形態において、第２下降閾値Ｎ２Ｄは、第２ラインＳ２と第３ラインＳ３との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高い値に設定されている。

界磁制御部２５は、回転速度Ｎｇｅｎが、第１上昇閾値Ｎ１Ｕよりも低い第１下降閾値Ｎ１Ｄ（例えば１０００ｒｐｍ）を下回ったと判定した場合、目標電圧Ｖｔｇｔを２８Ｖから１４Ｖに切り替える。切替制御部４３は、回転速度Ｎｇｅｎが第１下降閾値Ｎ１Ｄを下回ったと判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を、第２接続端子４２ｂから第１接続端子４２ａに切り替える。ここで本実施形態において、第１下降閾値Ｎ１Ｄは、第１ラインＳ１と第２ラインＳ２との交点に対応する回転速度Ｎｇｅｎよりも高い値に設定されている。

各下降閾値Ｎ１Ｄ，Ｎ２Ｄ，Ｎ３Ｄを用いた切替制御によれば、エンジン回転速度の変動量が大きい場合であっても、出力端子Ｂの接続先が頻繁に切り替えられるのを防止できる。これにより、発電電圧の変動を抑制できる。

本実施形態では、駆動輪１６から、自動変速装置１１、出力軸１２及び回転伝達機構１７を介して回転軸１９に伝達される車両の運動エネルギにより回転電機１８が回転駆動されて発電する制御である回生発電制御が界磁制御部２５によって実施される。回生発電制御では、界磁スイッチ２４が界磁制御部２５により制御される。

図６に、本実施形態に係る界磁スイッチ２４の制御処理の手順を示す。この処理は、界磁制御部２５によって例えば所定周期毎に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、回生発電制御が実施されているか否かを判定する。なお、回生発電制御は、例えば、ドライバのブレーキ操作によって車輪に制動力が付与されているとの条件、及び車両の走行速度が所定速度以上であるとの条件を含む実行条件が成立していると判定している場合に実施されればよい。また本実施形態において、ステップＳ１０の処理が回生判定部に相当する。

ステップＳ１０において回生発電制御が実施されていないと判定した場合には、ステップＳ１１に進み、検出した発電電圧を目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御するための界磁スイッチ２４の時比率ＤｕｔｙＦを設定する。本実施形態において、時比率ＤｕｔｙＦは、図７に示すように、界磁スイッチ２４の１スイッチング周期ＴＦＳＷに対する界磁スイッチ２４のオン時間ＴＦｏｎの比率として定義されている。

一方、ステップＳ１０において回生発電制御が実施されていると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、時比率ＤｕｔｙＦを１００％に設定する。これにより、回生発電制御の実施中において、界磁スイッチ２４がオンされ続ける。これにより、回生発電制御によって生成される発電電力を増加できる。なお、ステップＳ１２の処理が実行されている場合、発電電圧が目標電圧Ｖｔｇｔを上回ることがあり得る。

例えば回転速度Ｎｇｅｎが第３上昇閾値Ｎ３Ｕを上回る状態で回生発電制御が開始される状況を想定する。この場合、回生発電制御が行われる期間において車両の走行速度が徐々に低下していくと、先の図５に示した基準端子４２ｅの接続先の選択手法に従って、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄの正極端子のうち、高電位側の正極端子から低電位側の正極端子へと基準端子４２ｅの接続先が順次切り替えられることとなる。

接続部４２を備える本実施形態によれば、回転電機１８の発電電圧が高いほど、出力端子Ｂの接続先として、より高電位の主蓄電装置の正極端子が選択される。これにより、発電電圧が第１主蓄電装置４１ａの定格電圧を超えたとしても、上記特許文献に記載のような電圧変換器を用いることなく、第１主蓄電装置４１ａを回転電機１８の発電電力で充電できる。したがって、第１主蓄電装置４１ａから電装品５０へと安定して電力供給することができる。

また本実施形態では、蓄電モジュール４０を構成する第１主蓄電装置４１ａとして鉛蓄電池を用いた。これに対し、第１主蓄電装置４１ａをリチウムイオン蓄電池とする構成も考えられる。冷間時における電池性能は、リチウムイオン蓄電池よりも鉛蓄電池の方が優れている。このため、第１主蓄電装置４１ａをリチウムイオン蓄電池とする構成では、回転電機１８をスタータとして機能させるために、鉛蓄電池が別途必要となる。したがって、第１主蓄電装置４１ａとして鉛蓄電池を用いる本実施形態によれば、蓄電モジュール４０を構成する鉛蓄電池以外に別途鉛蓄電池を備える必要がない。このため、充電装置の体格及びコストを低減できる。

ちなみに本実施形態において、回生発電制御が行われる場合以外は、第１接続端子４２ａと基準端子４２ｅとが接続部４２により接続されるように、切替制御部４３による切替制御が行われてもよい。そして、目標電圧Ｖｔｇｔを１４Ｖに設定して界磁制御部２５による第１主蓄電装置４１ａの充電制御が行われてもよい。これにより、回生発電制御が行われる場合以外において、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄのうち第１主蓄電装置４１ａ以外の主蓄電装置に充電するために、エンジン１０からの供給動力によって回転電機１８に発電させることを防止できる。このため、無用な燃料噴射を防止でき、エンジン１０の燃費低減効果を向上できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図８に示すように、蓄電モジュール４０が副蓄電装置４４を備えている。本実施形態では、副蓄電装置４４として、キャパシタを用いており、具体的には電気２重層キャパシタを用いている。なお図８において、先の図３に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、基準端子４２ｅ及び第２モジュール端子Ｔｍ２を接続する電気経路には、副蓄電装置４４の高電位側端子が接続されている。副蓄電装置４４の低電位側端子には、グランドＧＮＤが接続されている。

続いて、副蓄電装置４４を設けた技術的意義について説明する。

回転電機１８の発電中において接続部４２が切替制御される場合、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄのいずれかの正極端子と基準端子４２ｅとの間が一時的に遮断され、出力端子Ｂの出力電流が一時的に遮断される。この場合、基準端子４２ｅと出力端子Ｂとを接続する電気経路の電圧が一時的に過度に上昇し、ひいては回転電機１８の信頼性が低下するおそれがある。

このような問題を回避すべく、接続部４２の切替制御時に界磁巻線２２への励磁電流の流通を一時的に停止させることも考えられる。ただし、励磁電流の流通を一旦停止させると、励磁電流を再度流し始めたとしても、界磁巻線２２の励磁を完了させるのに例えば数百ｍｓｅｃといった長い時間が必要になる。この場合、接続部４２の切替制御が実施されるたびに発電が中断されるとともに、その発電を迅速に開始できないこととなる。

そこで本実施形態では、副蓄電装置４４を設けた。これにより、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄのいずれかの正極端子と基準端子４２ｅとの間が一時的に遮断される場合であっても、基準端子４２ｅと出力端子Ｂとを接続する電気経路の電圧の上昇を副蓄電装置４４により吸収できる。したがって、発電を中断させた後に界磁巻線２２を再度励磁させなくても、上記電気経路の電圧の上昇を防止でき、回転電機１８の信頼性の低下を防止できる。

また本実施形態では、副蓄電装置４４の電池容量Ｃが、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄそれぞれの電池容量Ｃよりも小さくされている。これは、接続部４２の切替制御時に上記電気経路で発生する電圧上昇が一時的な現象であり、その電圧上昇を吸収するために大きな電池容量が不要であるためである。

さらに本実施形態では、副蓄電装置４４の内部抵抗Ｒが、第１〜第４主蓄電装置４１ａ〜４１ｄそれぞれの内部抵抗Ｒよりも小さい。これは、基準端子４２ｅと出力端子Ｂとを接続する電気経路において短時間に発生する電圧上昇を速やかに吸収するためである。なお、副蓄電装置４４の内部抵抗Ｒが各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄそれぞれの内部抵抗Ｒよりも小さいのは、副蓄電装置４４がキャパシタであり、各主蓄電装置４１ａ〜４１ｄが蓄電池であるためである。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図９に示すように、整流器の構成を変更する。なお図９において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、整流器２６は、３相分の上アームスイッチＳＷｐ及び下アームスイッチＳＷｎを有するインバータである。本実施形態では、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。また各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎには、ボディダイオードが逆並列に接続されている。

ちなみに、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。また、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎの材質は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ又はＧａＮであってもよい。

界磁制御部２５は、回転電機１８を発電機として機能させる場合、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎの制御による同期整流を行うことで、固定子巻線２０から出力された交流電圧を直流電圧に変換する。また、界磁制御部２５は、回転電機１８を電動機として機能させる場合、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎの制御により、蓄電モジュール４０から出力端子Ｂを介して供給された直流電流を交流電流に変換して固定子巻線２０に供給する。なお、各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎの制御は、矩形波駆動、正弦波ＰＷＭ駆動、ベクトル制御など種々の制御を用いることができる。

続いて図１０に、本実施形態に係る蓄電モジュール４０を示す。なお図１０において、先の図８に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、蓄電モジュール４０は、鉛蓄電池に代えて、キャパシタとしての第２，第３，第４主蓄電装置４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを備えている。各主蓄電装置４５ｂ，４５ｃ，４５ｄとしては、具体的には電気２重層キャパシタを用いることができる。キャパシタは、化学電池である鉛蓄電池とは異なり、充電時に使用可能な電圧範囲が広い。具体的には、電圧範囲の下限値が小さいことにより、鉛蓄電池よりもキャパシタの電圧範囲が広い。これにより、回生発電によるエネルギの回収効率を高めることができる。

なお本実施形態では、第２，第３，第４主蓄電装置４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの内部抵抗が、第１主蓄電装置４１ａの内部抵抗よりも小さい。また本実施形態では、第２，第３，第４主蓄電装置４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの電池容量が、副蓄電装置４４の電池容量よりも大きい。

図１１に、本実施形態に係る界磁制御部２５の処理の手順を示す。この処理は、例えば、回生発電制御が開始されたことをトリガとして実行される。なお、この処理の実行主体である界磁制御部２５は、切替制御部４３と連携すべく、切替制御部４３と情報のやりとりを行う。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、回生発電制御が完了したか否かを判定する。

ステップＳ２０において完了したと判定した場合には、ステップＳ２１に進み、第１〜第４接続端子４２ａ〜４２ｄのうち、回生発電制御が完了した時に基準端子４２ｅの接続先として選択されていた端子が第１接続端子４２ａであるか否かを判定する。

ステップＳ２１において肯定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、基準端子４２ｅの接続先をより低電位側の接続端子に切り替える指示を、切替制御部４３に対して出力する。これにより、基準端子４２ｅと、基準端子４２ｅよりも電位の低い接続端子とが接続される。その結果、副蓄電装置４４から主蓄電装置へと電流を流すことができ、副蓄電装置４４の蓄電量を減らせる。このため、接続部４２の切替制御時に発生する電圧上昇を副蓄電装置４４により吸収できる。

なお、基準端子４２ｅの接続先が切り替えられてから所定時間経過しても副蓄電装置４４の端子電圧が低下する場合、基準端子４２ｅの接続先が第１接続端子４２ａとなるまで、上記接続先をより低電位側の接続端子に順次切り替えればよい。具体的には例えば、基準端子４２ｅの接続先が第４接続端子４２ｄから第３接続端子４２ｃに切り替えられてから所定時間経過しても副蓄電装置４４の端子電圧が低下する場合、基準端子４２ｅの接続先が第２接続端子４２ｂに切り替えられる。そして、基準端子４２ｅの接続先が第２接続端子４２ｂに切り替えられてから所定時間経過しても副蓄電装置４４の端子電圧が低下する場合、基準端子４２ｅの接続先が第１接続端子４２ａに切り替えられる。なお、副蓄電装置４４の端子電圧は、出力端子Ｂの電圧によって把握できる。

また、基準端子４２ｅの接続先が第１接続端子４２ａとされている状態で副蓄電装置４４の端子電圧が低下する場合、第１主蓄電装置４１ａの蓄電量が過度に低くなっている可能性がある。この場合、第１主蓄電装置４１ａの蓄電量を規定量以上とすべく、界磁制御部２５によって第１主蓄電装置４１ａの充電制御を行えばよい。

ちなみに、ステップＳ２２の処理が行われる場合、界磁巻線２２に励磁電流を流すのを停止させ、回転電機１８の発電を停止させてもよい。

ステップＳ２２の処理が完了した場合、又はステップＳ２１において肯定判定した場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、回転電機１８の力行制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで力行制御は、蓄電モジュール４０を構成する主蓄電装置を電力供給源とし、回転電機１８を電動機として機能させて駆動輪１６に付与する駆動トルクをアシストする制御である。この制御では、基準端子４２ｅの接続先が第２〜第４接続端子４２ｂ〜４２ｄのいずれかとされて、かつ、整流器２６を構成する各スイッチＳＷｐ，ＳＷｎがオンオフされる。

力行制御の実行条件は、例えば、車両が走行中であるとの条件を少なくとも含む条件とすればよい。ステップＳ２３において実行条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ２４に進み、力行制御を行う。

なお本実施形態において、界磁制御部２５及び切替制御部４３が「駆動制御部」に相当する。

以上説明した本実施形態によれば、加速時や巡航時等の車両の走行時に要求される車両の駆動力の一部を回転電機１８によって賄うことができる。このため、エンジン１０の燃費低減効果を向上できる。

また本実施形態では、回生発電制御の完了後に力行制御を行った。このため、第２〜第４主蓄電装置４５ｂ〜４５ｄに蓄積されたエネルギも、第１主蓄電装置４１ａのエネルギとともに消費できる。これにより、回生発電制御が次回実施される場合に備えて第２〜第４主蓄電装置４５ｂ〜４５ｄの蓄電量を低い状態にできる。したがって、回生発電制御が次回実施される場合の回転電機１８の発電電力を、第１主蓄電装置４１ａに加えて、第２〜第４主蓄電装置４５ｂ〜４５ｄにも十分蓄積することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、上記第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、蓄電モジュール４０の構成を変更する。なお図１２において、先の図１０に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、蓄電モジュール４０は、放電スイッチ４６を備えている。放電スイッチ４６は、基準端子４２ｅと第２モジュール端子Ｔｍ２とを接続する電気経路において、副蓄電装置４４の高電位側端子との接続点よりも基準端子４２ｅ側に設けられている。本実施形態において、放電スイッチ４６は、ドレイン同士が接続された２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。この構成は、放電スイッチ４６のオフ制御時においてＮチャネルＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを介した電流の流通を阻止するためのものである。放電スイッチ４６は、切替制御部４３によって制御される。

本実施形態では、先の図１１のステップＳ２２の処理を変更する。詳しくは、図１３に示すように、基準端子４２ｅの接続先をより低電位側の接続端子に切り替えたタイミングｔ１から時間経過とともに、放電スイッチ４６の１スイッチング周期ＴＤＳＷに対する放電スイッチ４６のオン時間ＴＤｏｎの比率である時比率ＤｕｔｙＤ（＝ＴＤｏｎ／ＴＤＳＷ×１００％）を徐々に上昇させるように放電スイッチ４６を制御する指示を、界磁制御部２５から切替制御部４３に出力する。基準端子４２ｅと接続端子との電位差が大きい場合であっても、時比率ＤｕｔｙＤが小さいほど、出力端子Ｂから基準端子４２ｅに流れる電流は小さくなる。これにより、基準端子４２ｅと接続端子との電位差が大きい場合であっても、基準端子４２ｅの接続先の切替に伴って基準端子４２ｅから主蓄電装置へと過電流が流れることを防止できる。なお、時比率ＤｕｔｙＤは、基準端子４２ｅの接続先をより低電位側の接続端子に切り替えたタイミングから閾値時間経過したタイミングで１００％とされればよい。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図１４に示すように、駆動輪１６から自動変速装置１１を介して出力軸１２に至るまでの動力伝達経路において、自動変速装置１１よりも駆動輪１６側に回転電機１８の回転軸が接続される構成であってもよい。この場合、回転電機１８は、駆動輪１６の回転速度が高いほど、出力端子Ｂの最大発電電力が高くなるように構成されるものとなる。なおこの場合、基準端子４２ｅの接続先の切替に用いる回転電機１８の回転子の回転速度Ｎｇｅｎは、例えば、第１車軸１３、第２車軸１５又は車輪の回転速度を検出する速度検出部６１の検出値に基づいて算出されればよい。なお図１４において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

また図１４に示す構成によれば、自動変速装置１１を介さずに車両の運動エネルギを回転電機１８に伝達できる。このため、回生発電制御を行うために回転電機１８に入力される動力から自動変速装置１１の動力損失分を除去でき、車両の運動エネルギをより効率的に回転電機１８で電気エネルギに変換できる。その結果、エンジン１０の燃費低減効果をより向上できる。また図１４に示す構成によれば、エンジン１０を停止させ、回転電機１８を電動機として機能させて回転電機１８のみで車両を走行させることもできる。

・回転電機１８を第１回転電機１８と称することとする。この場合、車両に、第１回転電機１８とともに、車載主機として、駆動輪１６に駆動トルクを付与する第２回転電機が備えられていてもよい。ここで第２回転電機としては、例えば、永久磁石界磁型又は巻線界磁型の同期機を用いればよい。この場合、先の図１１のステップＳ２４において、第２回転電機を構成する回転子の回転速度である主機回転速度Ｎｍに基づいて、第２〜第４接続端子４２ｂ〜４２ｄの中から、力行制御時における基準端子４２ｅの接続先を選択すればよい。具体的には例えば、図１５に示すように、界磁制御部２５は、主機回転速度Ｎｍが第１閾値Ｎｔｈ１以下であると判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を第２接続端子４２ｂとする指示を切替制御部４３に対して出力する。一方、界磁制御部２５は、主機回転速度Ｎｍが第１閾値Ｎｔｈ１よりも高くてかつ第２閾値Ｎｔｈ２（＞Ｎｔｈ１）以下であると判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を第３接続端子４２ｃとする指示を切替制御部４３に対して出力する。他方、界磁制御部２５は、主機回転速度Ｎｍが第２閾値Ｎｔｈ２よりも高いと判定した場合、基準端子４２ｅの接続先を第４接続端子４２ｄとする指示を切替制御部４３に対して出力する。

この構成によれば、主機回転速度Ｎｍが高くなるほど、蓄電モジュール４０から出力端子Ｂを介して固定子巻線２０に供給する電圧を高くできる。このため、主機回転速度Ｎｍが高いほど、第１回転電機１８から駆動輪１６へと伝達される駆動トルクを大きくできる。これにより、第１回転電機１８によって駆動輪１６の駆動トルクを適正にアシストすることができる。

・上記各実施形態において、蓄電池としては、鉛蓄電池に限らず、他の種類の蓄電池であってもよい。ここで主蓄電装置として、リチウムイオン蓄電池を用いる場合であっても、上記第１実施形態で得られる効果に準じた効果を得ることはできる。

・上記第２〜第４実施形態において、副蓄電装置４４が蓄電池であってもよい。

・上記第４実施形態の図１２の第２〜第４主蓄電装置４５ｂ〜４５ｄを鉛蓄電池としてもよい。

・主蓄電装置としては、４つに限らず、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。この場合、接続部が備える接続端子の数は、主蓄電装置の数となる。

・上記各実施形態において、界磁制御部２５と切替制御部４３とを共通の制御部として構成してもよい。

１０…エンジン、１８…回転電機、４１ａ〜４１ｄ…第１〜第４主蓄電装置、４２…接続部、４３…切替制御部、５０…電装品。

Claims (12)

1. 車両に搭載されたエンジン（１０）からの供給動力又は走行中の前記車両の運動エネルギにより回転駆動されて発電する回転電機（１８）と、前記回転電機の出力端子（Ｂ）から出力される発電電力を蓄電可能な複数の主蓄電装置（４１ａ〜４１ｄ；４５ｂ〜４５ｄ）と、を備える車載充電装置において、
   複数の前記主蓄電装置は、直列接続されており、
   複数の前記主蓄電装置のうち、最低電位側の主蓄電装置が最低電位蓄電装置（４１ａ）とされており、
   前記最低電位蓄電装置は、その公称電圧が１２Ｖに設定されて、かつ、前記車両に搭載された電装品（５０）に電力を供給可能とされており、
   前記出力端子と、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうちいずれかとを選択的に接続すべく切替制御される接続部（４２）と、
   前記出力端子の出力電圧に応じて、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記出力端子の接続先として選択される高電位側端子を切り替えるように前記接続部を切替制御する切替制御部（４３）と、を備える車載充電装置。
2. 前記出力端子に接続され、前記主蓄電装置よりも電池容量及び内部抵抗が小さい副蓄電装置（４４）を備える請求項１に記載の車載充電装置。
3. 前記回転電機は、前記エンジンの出力軸（１２）に接続されて、かつ、前記出力軸の回転速度が高いほど、前記出力端子の出力電圧が高くなるように構成されており、
   前記切替制御部は、前記出力軸の回転速度が高いほど、複数の前記主蓄電装置のうち、高電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する請求項１又は２に記載の車載充電装置。
4. 前記車両には、駆動輪（１６）と、該駆動輪及び前記エンジンの出力軸（１２）を接続する動力伝達経路に設けられた変速装置（１１）とが備えられ、
   前記回転電機は、前記動力伝達経路において前記変速装置よりも前記駆動輪側に接続されて、かつ、前記車両の走行速度が高いほど、前記出力端子の出力電圧が高くなるように構成されており、
   前記切替制御部は、前記車両の走行速度が高いほど、複数の前記主蓄電装置のうち、高電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する請求項１又は２に記載の車載充電装置。
5. 前記回転電機は、
   発電電力を調整する励磁電流が流れる界磁巻線（２２）と、
   オンされることで前記界磁巻線への電力供給を実施し、オフされることで前記界磁巻線への電力供給を遮断する界磁スイッチ（２４）と、を有しており、
   前記車両の運動エネルギによって前記回転電機が回転駆動されて発電する回生発電が実施されているか否かを判定する回生判定部（２５）と、
   前記回生判定部により回生発電が実施されていると判定されている期間に渡って前記界磁スイッチをオンし続ける界磁制御部（２５）と、を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載充電装置。
6. 前記回転電機は、発電によって生成された前記回転電機の出力電流の一部が前記励磁電流として前記界磁巻線に流れるように構成されている請求項５に記載の車載充電装置。
7. 前記出力端子に接続され、前記主蓄電装置よりも電池容量及び内部抵抗が小さい副蓄電装置（４４）を備え、
   前記切替制御部は、前記車両の運動エネルギによって前記回転電機が回転駆動されて発電する回生発電の完了後、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記回生発電の完了時に選択されていた高電位側端子よりも低電位側の主蓄電装置の高電位側端子を前記出力端子の接続先として選択する請求項５又は６に記載の車載充電装置。
8. オンされることで前記出力端子と前記接続部とを電気的に接続し、オフされることで前記出力端子と前記接続部との間を電気的に遮断する放電スイッチ（４６）を備え、
   前記切替制御部は、前記出力端子の接続先を、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のうち、前記回生発電の完了時に選択されていた高電位側端子よりも低電位側の高電位側端子に切り替えた場合、この切替タイミングから時間経過とともに、規定時間に対する前記放電スイッチのオン時間の比率を徐々に上昇させるように前記放電スイッチを制御する請求項７に記載の車載充電装置。
9. 前記回転電機は、電動機として機能して前記車両の駆動輪（１６）に駆動トルクを伝達するものであり、
   前記車両の走行時において、複数の前記主蓄電装置の高電位側端子のいずれかと、前記出力端子とを接続するように前記接続部を切替制御して、かつ、前記主蓄電装置から前記出力端子を介して前記回転電機に電力を供給することにより前記回転電機を電動機として機能させる駆動制御部（２５，４３）を備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の車載充電装置。
10. 前記回転電機を第１回転電機とし、
    前記車両には、車載主機として、前記駆動輪に駆動トルクを付与する第２回転電機が備えられ、
    前記駆動制御部は、複数の前記主蓄電装置のうち前記最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置の高電位側端子の中から、前記第２回転電機の回転速度が高い場合に前記出力端子の接続先として選択する高電位側端子を、前記第２回転電機の回転速度が低い場合に前記出力端子の接続先として選択する高電位側端子よりも電位の高い高電位側端子とする請求項９に記載の車載充電装置。
11. 前記最低電位蓄電装置は、鉛蓄電池である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車載充電装置。
12. 複数の前記主蓄電装置のうち、前記最低電位蓄電装置以外の主蓄電装置は、キャパシタである請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車載充電装置。

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