JP5029331B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の減速時に回生エネルギーを回収する車両用電源装置に関するものである。
近年、減速時に制動エネルギーを回収することにより、省燃費を達成する車両が開発されている。このような車両に用いられる回生システム用の電力制御装置が、例えば下記特許文献１に提案されている。図４はこのような電力制御装置のブロック回路図である。
主電源１０１は鉛バッテリであり、その正極にはイグニションスイッチ１０３を介して負荷１０５が接続されている。また、主電源１０１の正極には車両用の発電機１０７が接続されている。発電機１０７はエンジン１０９と機械的に接続されているので、エンジン１０９の動作により発電機１０７が駆動される。さらに、エンジン１０９はタイヤ１１１が機械的に接続されており、エンジン１０９の駆動力によりタイヤ１１１が回転し、車両を走行させる。また、制動による減速時には、車両の慣性によりタイヤ１１１が回転し、これによりエンジン１０９も回転する。この回転エネルギーにより発電機１０７が駆動され、制動エネルギーによる発電が行われる。
このような車両に対し、制動エネルギーによる電力（以下、回生電力という）を効率よく回収するために、発電機１０７にはＤＣ／ＤＣコンバータ１１３を介して蓄電手段１１５が接続されている。蓄電手段１１５には大容量の電気二重層キャパシタが用いられるので、急減速時等に発生する短時間の大電力を効率よく回収できる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３には、その動作を制御するために演算装置１１７が接続されている。さらに、演算装置１１７には車両側から様々な信号を受信するための信号受信用端子１１９が設けられている。従って、演算装置１１７は車両の走行状態やエンジン１０９の動作状態、主電源１０１の電圧状態等を信号受信用端子１１９から受信することにより、それらの状態に応じた蓄電手段１１５への充放電制御をＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に対して行う。
このような構成の回生システム用電力制御装置とすることで、短時間に発生する大電力を含む減速時の回生電力を、一旦蓄電手段１１５に充電しておき、減速時以外に、充電した回生電力を主電源１０１や負荷１０５に供給することができる。その結果、効率のよい制動エネルギーの回生が可能となる。
特許第３４６５２９３号公報
上記の電力制御装置によると、確かに効率的な回生により車両の省燃費化が可能となるのであるが、特許文献１では回生電力を蓄電手段１１５に充電する際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３は定電流充電を行うように制御している。そのため、例えば弱い制動時で発電機１０７の発生する回生電力が小さい場合は、回生による電流が小さいので、蓄電手段１１５を定電流で充電すると充電電流が不足し、不足分は主電源１０１から持ち出されることになる。
一方、急ブレーキ等で発電機１０７が発生する回生電力が大きい場合は、回生による電流を大きく取り込めるにもかかわらず、蓄電手段１１５を定電流で充電するため、せっかく発電した回生電力を十分に回収できない場合がある。
これらのことから、制動時の状態によっては回生電力の回収効率が低下するという課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、制動時の状態によらず回生電力の回収効率を向上することができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、発電機と、前記発電機に接続された負荷、および第１蓄電手段と、前記発電機にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された第２蓄電手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された制御手段とを備え、前記制御手段は、外部から発せられた回生信号を受信すると、その時の前記ＤＣ／ＤＣコンバータにおける前記発電機が接続された入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第１既定値だけ低い第１目標電圧（Ｖｂ１）を設定し、前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第１目標電圧（Ｖｂ１）になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記第２蓄電手段を充電し、前記回生信号の受信が終了すると、その時の前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第２既定値だけ高い第２目標電圧（Ｖｂ２）を設定し、前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第２目標電圧（Ｖｂ２）になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記第２蓄電手段を放電するようにしたものである。
本発明によれば、制御手段は、外部から発せられた回生信号を受信すると、その時のＤＣ／ＤＣコンバータにおける入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第１既定値だけ低い第１目標電圧（Ｖｂ１）を設定し、前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第１目標電圧（Ｖｂ１）になるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、第２蓄電手段を充電する。その結果、従来のように定電流充電を行う場合に比べ、第１蓄電手段からの電力持ち出しや回生電力の回収不十分さを低減でき、回収効率を向上することができるという効果を奏する。
さらに、制御回路は、回生信号の受信が終了すると、その時の入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第２既定値だけ高い第２目標電圧（Ｖｂ２）を設定し、入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第２目標電圧（Ｖｂ２）になるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、第２蓄電手段を放電する。その結果、第２蓄電手段の電力が負荷と第１蓄電手段の両方に供給されるので、第２蓄電手段の電力が早く放電される。従って、次回の回生電力をできるだけ多く回収でき、回収効率を向上することができるという効果を奏する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における車両用電源装置のブロック回路図である。図２は本発明の実施の形態における車両用電源装置のＤＣ／ＤＣコンバータの詳細回路図である。図３は本発明の実施の形態における車両用電源装置の電圧経時特性図であり、（ａ）は第２蓄電手段の電圧経時特性図、（ｂ）は回生信号のタイミングチャートをそれぞれ示す。
図１において、発電機１はエンジン（図示せず）と機械的に接続されており、エンジンの回転に応じて電力を発生する。発電機１には負荷２が接続されている。負荷２は車両に搭載された各種電装品である。発電機１には、さらに第１蓄電手段３が接続されている。第１蓄電手段３は鉛バッテリからなり、発電機１の発電電力を充電したり、負荷２に電力を放電する役割を有する。
発電機１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して第２蓄電手段５が接続されている。第２蓄電手段５は複数の電気二重層キャパシタを直列に接続した構成を有する。なお、電気二重層キャパシタの接続方法は直列に限定されるものではなく、必要な電力仕様に応じて並列や直並列としてもよいし、単品でも構わない。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は発電機１による回生電力を第２蓄電手段５に充電したり、第２蓄電手段５の電力を負荷２や第１蓄電手段３に放電する機能を有する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４には、さらに制御手段６が接続されている。制御手段６はマイクロコンピュータと周辺部品から構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の制御を行う機能を有する。なお、制御手段６は外部（図示しない車両側制御回路）から発せられた回生信号を受信する機能も備えている。ここで、回生信号は、車両の車速信号と、少なくともブレーキ信号、または燃料噴射信号のいずれかに基く信号としている。すなわち、例えば車両側制御回路が車速信号とブレーキ信号に基いて回生信号を生成する場合は、車速信号から車速が減速状態にあり、かつブレーキが踏まれてブレーキ信号がオンになっている場合に回生信号を発する。同様に、車速信号と燃料噴射信号に基いて回生信号を生成する場合は、車速信号から車速が減速状態にあり、かつアクセルが踏まれておらず燃料噴射信号がオフになっている場合に回生信号を発する。なお、車速信号、ブレーキ信号、および燃料噴射信号の３つの信号を基に回生信号を発するようにしてもよい。また、ブレーキ信号はブレーキペダルのオンオフ信号でもよいし、ブレーキ油圧信号でもよい。ここでは、これらを総称してブレーキ信号と呼ぶ。なお、ブレーキ油圧信号を用いる場合はブレーキの強さ情報を回生信号に含ませることができるので、例えばブレーキの強さに応じた回生電力の充電制御等が可能となる。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力端子８、２ヶ所の負極端子９、および第２蓄電手段端子１１を備えている。従って、発電機１が入出力端子８と一方の負極端子９の間に、第２蓄電手段５が第２蓄電手段端子１１と他方の負極端子９の間に、それぞれ接続されている。
以上により車両用電源装置が構成されているが、次にＤＣ／ＤＣコンバータ４の内部構造について図２を用いて説明する。
まず、入出力端子８には電流検出手段１２が接続されている。これにより、入出力端子８に流れる電流値、すなわち充放電電流値Ｉを検出することができる。なお、電流検出手段１２の両端は制御手段６に接続されている。従って、制御手段６は電流検出手段１２の両端電圧から電流を検出している。
電流検出手段１２の他端にはインダクタ１３が接続され、インダクタ１３の他端には第１スイッチ１４と第２スイッチ１５がそれぞれ接続されている。なお、第１スイッチ１４の他端は負極端子９に、第２スイッチ１５の他端は第２蓄電手段端子１１に、それぞれ接続されている。
第１スイッチ１４と第２スイッチ１５はいずれも外部からオンオフ制御が可能な構成を有し、本実施の形態では、ＦＥＴを用いた。第１スイッチ１４と第２スイッチ１５のオンオフ制御は制御手段６により行われる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が動作する際に、第１スイッチ１４と第２スイッチ１５は電圧変換条件により決まるオンオフ比（時比率）に応じて交互にオンオフ動作を繰り返す。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力端子８の電圧Ｖｂを検出するために、直列接続した２個の入出力端子側分圧抵抗１６、１７が入出力端子８と負極端子９の間に接続されている。従って、入出力端子８の電圧Ｖｂは、それに比例した入出力端子側分圧抵抗１６、１７の接続点電圧として制御手段６に出力される。
同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は第２蓄電手段端子１１の電圧Ｖｃを検出するために、直列接続した２個の第２蓄電手段端子側分圧抵抗２３、２４が第２蓄電手段端子１１と負極端子９の間に接続されている。従って、第２蓄電手段端子１１の電圧Ｖｃは、それに比例した第２蓄電手段端子側分圧抵抗２３、２４の接続点電圧として制御手段６に出力される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４を上記のような構成とすることにより、制御手段６は電流検出手段１２を流れる充放電電流値Ｉを検出し、過電流が流れないように制御したり、第２蓄電手段端子１１の電圧Ｖｃを検出し、第２蓄電手段５に過電圧が印加されないように制御することができる。さらに、制御手段６は入出力端子８の電圧Ｖｂを検出し、目標電圧になるように制御できる。
このような車両用電源装置の動作における詳細を、図３を参照しながら以下に説明する。なお、図３（ａ）の横軸は時間を、縦軸は第２蓄電手段５の電圧Ｖｃを示す。図３（ｂ）の横軸は時間を、縦軸は回生信号のオンオフを示す。
図３において、時間ｔ０からｔ１では車両の制動が行われておらず通常の走行中であるとする。従って、図３（ｂ）に示すように、回生信号はオフである。この際、図３（ａ）に示すように、第２蓄電手段５には回生電力が蓄えられておらず、その電圧Ｖｃは最低電圧Ｖｍｉｎであるとする。なお、最低電圧Ｖｍｉｎは第２蓄電手段５が完全放電をした状態である０Ｖ近傍としてもよいし、それよりも高い任意の電圧を最低電圧Ｖｍｉｎとしてあらかじめ決めておいてもよい。
次に、時間ｔ１において、運転者が車両を制動したとする。これにより、図３（ｂ）に示すように、車両側制御回路は回生信号をオンにして制御手段６に送信する。その結果、制御手段６は、その時（時間ｔ１）における入出力端子８の電圧Ｖｂよりも第１既定値だけ低い第１目標電圧Ｖｂ１に、入出力端子８の電圧ＶｂがなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。なお、制御手段６は入出力端子側分圧抵抗１６、１７により入出力端子８の電圧Ｖｂを検出しているので、これにより第１目標電圧Ｖｂ１になるように制御することができる。その結果、第２蓄電手段５が充電されていく。
なお、第１目標電圧Ｖｂ１は、発電機１の通常の発電電圧より僅かに低い電圧となるように設定する。具体的には、時間ｔ１における入出力端子８の電圧Ｖｂは、発電機１の通常時の発電電圧である１４Ｖに相当するので、それより僅かに低い１３．５Ｖを第１目標電圧Ｖｂ１とするために、第１既定値を０．５Ｖとした。従って、例えばもし入出力端子８の電圧Ｖｂが１３Ｖまで下がっている状態であったとすると、第１既定値が０．５Ｖであるので、第１目標電圧Ｖｂ１は１２．５Ｖになる。
このように第１既定値を設定する理由は以下の通りである。もし、第１既定値が大きすぎると、第１目標電圧Ｖｂ１は現在の入出力端子８の電圧Ｖｂからかなり小さい値に設定される。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力端子８の電圧Ｖｂが第１目標電圧Ｖｂ１になるように動作するのであるが、第１目標電圧Ｖｂ１が低すぎるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４がフル稼働する状態が続く。その結果、車両制動により発電された回生電力以上の電力を余計に第２蓄電手段５に充電することになるので、不足分は第１蓄電手段３から持ち出され、効率が低下してしまう。
なお、万一入出力端子８の電圧Ｖｂが第１目標電圧Ｖｂ１に至ってしまった場合、第１目標電圧Ｖｂ１が低すぎると負荷２に印加される電圧も低下し、その動作が停止してしまう可能性がある。従って、第１目標電圧Ｖｂ１が負荷２の正常動作電圧範囲内（例えば１０．５Ｖから１６Ｖ）になるように第１既定値を決定する必要がある。
一方、第１既定値が小さすぎると、第１目標電圧Ｖｂ１は現在の入出力端子８の電圧Ｖｂからほとんど等しい値に設定される。その結果、第１目標電圧Ｖｂ１が電圧Ｖｂに近すぎるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４がフル稼働するとすぐに電圧Ｖｂが第１目標電圧Ｖｂ１に至る。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は第２蓄電手段５を充電する電流を絞るので、車両制動により発電された回生電力を十分に回収できず効率が低下してしまう。
従って、第１既定値は大きすぎても小さすぎても効率が低下するので、使用する第２蓄電手段５の容量、負荷２の正常動作電圧範囲、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の変換効率や能力等を考慮して、あらかじめ第１既定値を決定しておく。本実施の形態では上記観点から考慮した結果、第１既定値が０．５Ｖであれば効率がよかったため、その値を採用した。
上記のようにして、第１目標電圧Ｖｂ１を設定すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力電圧８の電圧Ｖｂが第１目標電圧Ｖｂ１になるように制御する。この時、時間ｔ１では両者の電圧差が０．５Ｖ（＝第１既定値）であるので、電圧差を小さくするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ４はフル稼働する。その結果、発電機１で発生している回生電力が優先的に第２蓄電部５に充電される。従って、図３（ａ）に示すように第２蓄電手段５の電圧Ｖｃは経時的に増加する。
なお、制御回路６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４がフル稼働しても、流すことのできる上限の既定電流値Ｉｍより多く充電電流が流れないように、電流検出手段１２で充電電流値Ｉを監視している。従って、もし充電電流値Ｉが既定電流値Ｉｍより多くなれば、制御手段６は既定電流値ＩｍになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。このように制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の過電流による劣化を低減している。なお、本実施の形態では、既定電流値Ｉｍを発電機１の最大供給可能電流値（例えば１２０Ａ）とした。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４には１２０Ａまでの電流しか流れないように制御される。
以上のように制御することにより、発生した回生電力は優先して第２蓄電手段５に充電されるので、極めて効率的に回収することができる。さらに、回生電力の発生量に応じても以下のように動作することで効率よく回収している。
まず、ブレーキが弱く踏まれて、発生する回生電力量が少ない場合、発電機１は出力電圧が一定になるように制御するので、発電電流が小さくなる。この状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力端子８の電圧Ｖｂが、それより低い第１目標電圧Ｖｂ１になるように制御するので、発電電流は優先的にＤＣ／ＤＣコンバータ４を経由して第２蓄電手段５に充電される。この時、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は従来のような定電流制御を行っていないので、充電電流が少なければ少ない状態で第２蓄電手段５に充電する。従って、第１蓄電手段３からの電力持ち出しはほとんど起こらない。ゆえに、回生電力を効率よく回収することができる。
一方、ブレーキが強く踏まれて、発生する回生電力量が多い場合は、少ない場合と逆に発電電流が大きくなる。この場合もＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力端子８の電圧Ｖｂが、それより低い第１目標電圧Ｖｂ１になるように制御するので、大電流が優先的にＤＣ／ＤＣコンバータ４を経由して第２蓄電手段５に充電される。この場合、発電電力量が大きいので、入出力端子８の電圧Ｖｂは第１目標電圧Ｖｂ１になかなか到達せず、ＤＣ／ＤＣコンバータ４はフル稼働する。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は充電電流値Ｉが既定電流値Ｉｍに至るまでは制限なく充電電流を流すので、発生した回生電力は、できるだけ多く第２蓄電手段５に充電される。ゆえに、従来の定電流制御に起因した回生電力の回収不十分さが低減され、効率を向上することができる。
以上のことから、本実施の形態の車両用電源装置は、制動時の状態（ブレーキの強弱）によらず回生電力の回収効率を向上することができる。
ここで、図３に戻り、回生電力が第２蓄電手段５に充電され、経時的に第２蓄電手段５の電圧Ｖｃが上昇していくと、やがて図３（ａ）の時間ｔ２で満充電電圧Ｖｍａｘに至る。なお、満充電電圧Ｖｍａｘは電気二重層キャパシタの定格電圧に直列個数を乗じた値として決定できる。第２蓄電手段５が満充電電圧Ｖｍａｘを超えると、第２蓄電手段５の寿命が短くなるので、制御手段６は第２蓄電手段端子側分圧抵抗２３、２４により第２蓄電手段端子１１の電圧Ｖｃ（第２蓄電手段５の電圧と等しい）を監視し、満充電電圧Ｖｍａｘに至ると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止する。この場合、図３（ｂ）に示すように、時間ｔ２ではまだ回生信号がオンのままなので、回生電力は発生している状態だが、第２蓄電手段５の過電圧防止を優先して、第２蓄電手段５への充電を停止している。
その結果、発電機１で発電し続けている回生電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が停止したので、負荷２に供給されるとともに第１蓄電手段３に充電されることになる。第１蓄電手段３は鉛バッテリであるので、急速充電は不利であるが、車両制動直後（時間ｔ１近傍）の急峻に発生する回生電力は時間ｔ２までに既に第２蓄電手段５に充電されているので、その後の緩やかに発生し続ける回生電力は第１蓄電手段３に充電できる。このような動作により、回生電力のさらなる効率的な回収が可能となる。
次に、時間ｔ３で車両制動が終了し、図３（ｂ）に示すように回生信号がオフになったとする。これにより、制御手段６は第２蓄電手段５に充電した電力を放電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。この際、その時（時間ｔ３）の入出力端子８の電圧Ｖｂよりも第２既定値だけ高い第２目標電圧Ｖｂ２に、入出力端子８の電圧ＶｂがなるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。これにより、第２蓄電手段５が放電されていく。
なお、第２目標電圧Ｖｂ２は、発電機１の通常の発電電圧より僅かに高い電圧となるように設定する。具体的には、時間ｔ３における入出力端子８の電圧Ｖｂは、発電機１の定電圧出力（１４Ｖ）に相当する。従って、それより僅かに高い１４．５Ｖを第２目標電圧Ｖｂ２とするために、第２既定値を０．５Ｖとした。
なお、第２既定値の設定値は次のようにして決定している。もし、第２既定値が大きすぎると、第２目標電圧Ｖｂ２は現在の入出力端子８の電圧Ｖｂからかなり大きい値に設定され、負荷２の正常動作電圧範囲の上限（１６Ｖ）を超えてしまう可能性がある。従って、第２目標電圧Ｖｂ２も負荷２の正常動作電圧範囲内（１０．５Ｖから１６Ｖ）になるように第２既定値を決定する必要がある。
一方、第２既定値が小さすぎると、第２目標電圧Ｖｂ２は現在の入出力端子８の電圧Ｖｂとほとんど等しい値に設定される。その結果、第２目標電圧Ｖｂ２が電圧Ｖｂに近すぎるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４がフル稼働するとすぐに電圧Ｖｂが第２目標電圧Ｖｂ２に至る。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は第２蓄電手段５を放電する電流を絞るので、回収した回生電力を十分に負荷２や第１蓄電手段３に供給できず、第２蓄電手段５の電圧Ｖｃが極めてゆっくりと低下することになる。もし、その間に次の制動による回生電力が発生すると、第２蓄電手段５にはまだ電力が蓄えられた状態であるので、次の回生電力を十分に回収することができなくなる可能性がある。その結果、効率が低下してしまう。
従って、第２既定値も第１既定値と同様にしてあらかじめ最適な値を決定しておく。本実施の形態では、効率等の検討の結果、第２既定値を第１既定値と同様に０．５Ｖとした。
上記のようにして、第２目標電圧Ｖｂ２を設定すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は入出力電圧８の電圧Ｖｂが第２目標電圧Ｖｂ２になるように制御する。この時、時間ｔ３では両者の電圧差が０．５Ｖ（＝第２既定値）であるので、電圧差を小さくするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ４はフル稼働する。その結果、入出力電圧８の電圧Ｖｂが第１蓄電手段３の電圧（通常時で約１４Ｖ）よりも高くなるように制御されるので、負荷２には第１蓄電手段３よりも優先して第２蓄電手段５の電力が供給されるとともに、第１蓄電手段３にも電力が供給され、その充電を行うことができる。従って、回生電力を有効に利用することが可能となり効率が向上する上に、第２蓄電手段５の放電が早くなる。実際、図３（ａ）に示すように、時間ｔ３からｔ４にかけて第２蓄電手段５の電圧（Ｖｃ）は経時的に低下していく。
さらに、入出力電圧８の電圧Ｖｂは発電機１の発電電圧（１４Ｖ）よりも高くなるように制御されるので、発電機１は発電量を絞る。その結果、エンジンの負担が軽減され、燃費向上が可能となる。
これらのことを総合すると、第２蓄電手段５の放電時においても、回生電力の有効利用とエンジンの負担軽減による効率向上を図ることができる。
なお、制御手段６は、第２蓄電手段５への充電時と同様に、放電時においてもＤＣ／ＤＣコンバータ４に既定電流値Ｉｍ（１２０Ａ）より多くの放電電流が流れないように、電流検出手段１２で充電電流値Ｉを監視している。ゆえに、もし充電電流値Ｉが既定電流値Ｉｍより多くなれば、制御手段６は既定電流値ＩｍになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御して過電流による劣化を低減している。
また、制御手段６は第２蓄電手段端子側分圧抵抗２３、２４により第２蓄電手段端子１１の電圧Ｖｃを監視し、前記した最小電圧Ｖｍｉｎに至ると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止するように制御している。この時の電圧Ｖｃの挙動を図３（ａ）に示す。時間ｔ４で電圧Ｖｃが最小電圧Ｖｍｉｎに至り、その時点で制御手段６がＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を停止するので、時間ｔ４以降の電圧Ｖｃは最小電圧Ｖｍｉｎを維持する。この状態は時間ｔ０と同じであるので、以後、同様にして制動時に回生電力を充電し（時間ｔ１からｔ２）、制動終了時に回生電力を放電する（時間ｔ３からｔ４）動作を繰り返すことにより、回生電力を有効に利用でき、車両全体の効率を向上することが可能となる。
以上の構成、動作により、制御手段６は回生信号を受信すると、その時の入出力端子８の電圧Ｖｂよりも第１既定値だけ低い第１目標電圧Ｖｂ１に入出力端子８の電圧ＶｂがなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御して、第２蓄電手段５を充電し、回生信号の受信が終了すると、その時の入出力端子８の電圧Ｖｂよりも第２既定値だけ高い第２目標電圧Ｖｂ２に入出力端子８の電圧ＶｂがなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御して、第２蓄電手段５を放電するので、制動時の状態によらず回生電力を効率よく回収できるとともに有効に利用でき、省燃費化が図れる車両用電源装置を実現できる。
なお、本実施の形態において第２蓄電手段５には電気二重層キャパシタを用いたが、これは電気化学キャパシタ等の他のキャパシタでもよい。なお、電気化学キャパシタを用いた場合は過放電により劣化が進行するため、最小電圧Ｖｍｉｎを過放電にならない電圧に設定する必要がある。
本発明にかかる車両用電源装置は回生電力の回収効率を向上できるので、特に車両の減速時に回生エネルギーを回収する車両用電源装置等として有用である。
本発明の実施の形態における車両用電源装置のブロック回路図 本発明の実施の形態における車両用電源装置のＤＣ／ＤＣコンバータの詳細回路図 本発明の実施の形態における車両用電源装置の電圧経時特性図であり、（ａ）は第２蓄電手段の電圧経時特性図、（ｂ）は回生信号のタイミングチャート 従来の電力制御装置のブロック回路図
符号の説明
１ 発電機
２ 負荷
３ 第１蓄電手段
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 第２蓄電手段
６ 制御手段
１２ 電流検出手段

Claims (4)

  1. 発電機と、
    前記発電機に接続された負荷、および第１蓄電手段と、
    前記発電機にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された第２蓄電手段と、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された制御手段とを備え、
    前記制御手段は、外部から発せられた回生信号を受信すると、その時の前記ＤＣ／ＤＣコンバータにおける前記発電機が接続された入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第１既定値だけ低い第１目標電圧（Ｖｂ１）を設定し、前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第１目標電圧（Ｖｂ１）になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記第２蓄電手段を充電し、
    前記回生信号の受信が終了すると、その時の前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）を検出し、検出された前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）よりも第２既定値だけ高い第２目標電圧（Ｖｂ２）を設定し、前記入出力端子の電圧（Ｖｂ）が前記第２目標電圧（Ｖｂ２）になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記第２蓄電手段を放電するようにした車両用電源装置。
  2. 前記回生信号は、車両の車速信号と、少なくともブレーキ信号、または燃料噴射信号のいずれかに基く信号である請求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは前記制御手段と接続された電流検出手段を内蔵し、
    前記制御手段は、前記第２蓄電手段を充電している時に、前記電流検出手段により検出した充電電流値（Ｉ）が既定電流値（Ｉｍ）以下になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する動作を優先するようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
  4. 前記第１目標電圧（Ｖｂ１）と前記第２目標電圧（Ｖｂ２）は、前記負荷が正常に動作する電圧範囲内にある請求項１に記載の車両用電源装置。
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