JP5381360B2 - 電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発電機の回生電力を回収して負荷に供給する電源装置に関するものである。
近年、車両の減速時に発電機(オルタネータ)の発電量を増やしてバッテリに回生するオルタネータの充電回路が、例えば特許文献1に提案されている。このような充電回路の回路図を図3に示す。
車両に搭載された主電源であるバッテリ101には、充電回路103が接続されている。充電回路103は、大きく分けてオルタネータ105とボルテージレギュレータ107で構成される。なお、ボルテージレギュレータ107はバッテリ101の電圧に応じてオルタネータ105の発電量を制御する機能を有する。
バッテリ101とボルテージレギュレータ107の間には切替回路109が接続されている。切替回路109はリレー回路111と抵抗113から構成される。リレー回路111はブレーク接点115、メイク接点117、およびリレーコイル119からなり、リレーコイル119がオフの時はブレーク接点115が、オンの時はメイク接点117がそれぞれ導通する構成を有する。なお、リレーコイル119は制御回路121によりオンオフ制御される。
次に、このようなオルタネータの充電回路の動作を説明する。車両が通常の運転状態の場合は、切替回路109のブレーク接点115がオンになっている。従って、バッテリ101の電圧がそのままボルテージレギュレータ107に印加される。その結果、ボルテージレギュレータ107は通常の充電を行うようオルタネータ105を制御する。
一方、車両が減速状態になると、制御回路121はリレーコイル119をオンにする。これにより、リレー回路111のブレーク接点115がオフに、メイク接点117がオンに、それぞれ切り替えられる。その結果、バッテリ101の電圧は抵抗113を経由してボルテージレギュレータ107に印加されるので、印加された電圧は抵抗113によりバッテリ101の電圧より低くなる。従って、ボルテージレギュレータ107はオルタネータ105の発電量を増やすよう制御し、減速により発生する回生電力をバッテリ101に充電する。
実開平5−15643号公報
上記のオルタネータの充電回路によると、減速時に捨てられていたエネルギを回生電力としてバッテリ101に充電できるので、確かに効率が向上するのであるが、一般にバッテリ101は充電受入性がそれほど高くなく、特に回生初期に発生する急峻な大電力を十分に回収することができない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、回生電力を高効率に回収することができる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、本発明の電源装置は、発電機と、前記発電機に電気的に接続されたキャパシタからなる蓄電部と、DC/DCコンバータを介して前記蓄電部に電気的に接続された主電源と、前記主電源に電気的に接続され、前記発電機、蓄電部、および主電源の内、少なくとも1つからの電力を消費する負荷と、前記DC/DCコンバータに電気的に接続された、前記DC/DCコンバータに流れる電流(I)を検出する電流検出回路、および前記DC/DCコンバータの前記主電源側の電圧(Vb)を検出する主電源電圧検出回路と、前記DC/DCコンバータ、電流検出回路、および主電源電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記発電機が回生電力を発生していない時は、前記電流(I)が電流制限値(IL)を超えない範囲で、前記主電源側の電圧(Vb)が主電源側制御電圧(VL)に至るように前記DC/DCコンバータを制御し、前記回生電力が発生する際は、その直前に前記電流制限値(IL)を標準電流制限値(Is)から高位電流制限値(Iu)まで上げ、前記回生電力が発生した時に、前記主電源側制御電圧(VL)を標準制御電圧(Vs)から高位制御電圧(Vu)まで上げるようにしたものである。
本発明の電源装置によれば、発電機にキャパシタからなる蓄電部を接続したので、回生初期の急峻な大電力を蓄電部に充電できる。さらに、回生直前にDC/DCコンバータの電流制限値(IL)を上げているので、回生時には主電源へも受け入れ可能な最大限の電力を充電できる。従って、主電源と蓄電部の両方に効率よく回生電力を回収できるので、高効率化が図れるという効果が得られる。
本発明の実施の形態における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電源装置の各種特性の経時変化図であり、(a)は主電源側制御電圧VLの経時変化図、(b)は主電源電流Ibの経時変化図 従来の電源回路の回路図
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。なお、ここではアイドリングストップ機能を有する車両に電源装置を適用した場合について説明する。
(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電源装置の各種特性の経時変化図であり、(a)は主電源側制御電圧VLの経時変化図を、(b)は主電源電流Ibの経時変化図を、それぞれ示す。なお、図2(a)、(b)において、横軸は時刻tを示す。また、図1において、太線は電力系配線を、細線は信号系配線を、それぞれ示す。
図1において、電源装置10は次の構成を有する。まず、車両に搭載され、エンジン(図示せず)により発電を行う発電機11が、蓄電部13と電気的に接続されている。従って、発電機11で発電された電力は蓄電部13に充電される。なお、蓄電部13は急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタで構成されている。また、発電機11は前記エンジンにより発電を行うとともに、後述する制御回路からの信号により、前記エンジンを始動するための力行運転が可能な構成としている。
蓄電部13には、DC/DCコンバータ15を介して主電源17が電気的に接続されている。従って、主電源17は発電機11や蓄電部13の電力がDC/DCコンバータ15により充電される。なお、主電源17は車両用のバッテリを用いた。また、DC/DCコンバータ15は蓄電部13と主電源17との間を双方向に電力伝送が可能なものを用いた。
主電源17には車両の電装品である負荷19が電気的に接続されている。ここで、前記したように、主電源17はDC/DCコンバータ15を介して発電機11と蓄電部13に電気的に接続されているので、負荷19は発電機11、蓄電部13、および主電源17の内、少なくとも1つからの電力を消費する構成となる。
また、主電源17には、その正極に主電源電流検出回路21が電気的に接続されている。これにより、主電源電流Ibを検出することができる。なお、本実施の形態において、主電源電流検出回路21は、シャント抵抗器と差動増幅器(いずれも図示せず)を用いて電気的に電流を検出する構成としたが、これはホール素子等による磁気的検出構成としてもよい。
DC/DCコンバータ15には、それに流れる電流Iを検出する電流検出回路23が電気的に接続されている。電流検出回路23の構成は、主電源電流検出回路21の構成と同じである。
また、DC/DCコンバータ15の主電源17側には、主電源側の電圧Vbを検出する主電源電圧検出回路25が電気的に接続されている。さらに、DC/DCコンバータ15の蓄電部13側には、蓄電部の電圧Vcを検出する蓄電部電圧検出回路27が電気的に接続されている。
発電機11、DC/DCコンバータ15、主電源電流検出回路21、電流検出回路23、主電源電圧検出回路25、および蓄電部電圧検出回路27には制御回路29が信号系配線で電気的に接続されている。制御回路29はマイクロコンピュータと周辺回路から構成され、主電源電流Ib、電流I、主電源側の電圧Vb、および蓄電部の電圧Vcを読み込むとともに、DC/DCコンバータ15の動作を制御する制御信号Dcontと、発電機11の発電や力行運転等を制御する発電機制御信号Gcontを出力する。さらに、車両側制御回路(図示せず)との間でデータ信号dataにより様々なデータを送受信している。
また、このような構成とすることにより、制御回路29は主電源側の電圧VbとDC/DCコンバータ15に流れる電流Iの電流制限値ILとに基いてDC/DCコンバータ15の電力伝送を制御する。なお、この制御の詳細については後述する。
次に、このような電源装置10における動作について、図2を用いて説明する。なお、図2(b)において、主電源電流Ibの値は、主電源17が充電される時に正、主電源17が放電する時に負と定義する。
まず、図2の時刻t0では、車両が加速中、または定速にて走行している状態である。この時は、制動が行われていないので、それにより発生する回生電力を発電機11が発生していない状態である。この状態を前記車両側制御回路からデータ信号dataにより検知すると、制御回路29は電流検出回路23で検出されたDC/DCコンバータ15に流れる電流Iが電流制限値ILを超えない範囲で、主電源電圧検出回路25で検出された主電源側の電圧Vbが主電源側制御電圧VLに至るようにDC/DCコンバータ15を制御信号Dcontにより制御する。ここで、主電源側制御電圧VLは、図2(a)に示すように、時刻t0では14Vとしている。以下、この電圧を標準制御電圧Vsと呼ぶ。また、電流制限値ILは、図2(b)の太点線に示すように、時刻t0では50Aとしている。以下、この電流を標準電流制限値Isと呼ぶ。従って、時刻t0での制御回路29によるDC/DCコンバータ15の動作を具体的に説明すると、電流Iが50A(=標準電流制限値Is)を超えない範囲で、主電源側の電圧Vbが14V(=標準制御電圧Vs)に至るように制御していることになる。すなわち、電流Iが50Aを超えていなければ、主電源側の電圧Vbが14Vに至るように制御し、電流Iが50A以上になると、それが50A未満になるように電流制御を優先して行う。このような制御により、DC/DCコンバータ15に対する過電流保護が可能となる上、DC/DCコンバータ15により主電源17に過電流が流れない範囲で充電できるので、高信頼性が得られる。
なお、時刻t0においては、まだ回生電力が発生しておらず、図2(a)の太実線に示すように主電源側の電圧Vbは14Vで一定制御されており、図2(b)の太実線に示すように、回生時における主電源電流Ibは0Aであるとする。
また、時刻t0において、DC/DCコンバータ15から出力される電力は上記のようにして主電源17を一定の電圧に維持するとともに、負荷19にも供給される。
次に、時刻t1で運転者がブレーキを踏む。このブレーキオン情報は、直ちに前記車両側制御回路からデータ信号dataにより制御回路29に送信される。これにより、制御回路29は、発電機11による回生電力の発生が可能であると判断する。その結果、制御回路29は、回生電力が発生する直前に、図2(b)の太点線に示すように、電流制限値ILを標準電流制限値Isから高位電流制限値Iuまで上げる。ここで、高位電流制限値Iuは標準電流制限値Isより高い値を有し、主電源17を充電する際の短期間に許容される最大充電電流値として決定される。本実施の形態では、図2(b)に示すように、高位電流制限値Iuを100Aとした。このように制御することで、回生電力の発生時には、主電源17への充電電流が最大100A(負荷19がほとんど電力を消費していない場合)まで許容されるので、多くの回生電力を主電源17に回収することが可能となる。
次に、制動開始後の時刻t2で、制御回路29は発電機11から回生電力が発生するよう発電機制御信号Gcontを発電機11に送信する。なお、時刻t1から時刻t2までの期間は数ミリ秒程度と極めて短く設定しているので、ブレーキをオンにしてから実際に回生電力が発生するまでに捨てられる制動エネルギは僅かである。
時刻t2で回生電力が発生すると、制御回路29は、図2(a)に示すように、主電源側制御電圧VLを標準制御電圧Vsから高位制御電圧Vuまで上げる。ここで、高位制御電圧Vuは標準制御電圧Vsより高い値を有し、主電源17を充電する際の短期間に許容される最大充電電圧値として決定される。本実施の形態では、図2(a)に示すように、高位制御電圧Vuを16Vとした。このように制御することで、回生電力の発生時には、主電源17への充電電圧を16Vまで高めることができるので、その分、多くの電力を充電できる。
以上の動作により、時刻t2以降で回生電力が発生すると、図2(a)に示すように、主電源側制御電圧VLが高位制御電圧Vu(=16V)まで上げられ、かつ、図2(b)に示すように、電流制限値ILが高位電流制限値Iu(=100A)まで上げられているので、回生電力発生時には、主電源17の充電受入性を向上させた状態となる。従って、発電機11で発生した回生電力は、蓄電部13に充電されるとともに、主電源17にも多く充電されることになり、回生電力の回収量が大きくなる。ゆえに、高効率な電源装置10が実現できる。
なお、主電源側制御電圧VLのみが高位制御電圧Vu(=16V)まで上げられ、電流制限値ILは標準電流制限値Is(=50A)のままであったとすると、図2(b)の太実線に示すように、時刻t2で直ちに主電源電流Ibが標準電流制限値Isに到達してしまい、それ以上の電流IがDC/DCコンバータ15に流れないように制御される。従って、主電源側制御電圧VLを高位制御電圧Vu(=16V)まで上げても、上記したように電流Iが制限されてしまうので、主電源17への回生電力の回収効率が低下する。
逆に、電流制限値ILのみが高位電流制限値Iu(=100A)まで上げられ、主電源側制御電圧VLは標準制御電圧Vs(=14V)のままであったとすると、既に時刻t2以前で主電源側の電圧Vbは14Vに至るように制御されているので、回生電力が発生しても、それ以上の主電源17への充電が行われない。従って、この場合も主電源17への回生電力の回収効率が低下する。
ゆえに、時刻t2の時点では主電源側制御電圧VLと電流制限値ILの両方を上げておくことで高効率な回生電力の回収が可能となる。
なお、先に電流制限値ILを上げておくのは、図2(b)の太実線に示すように、時刻t2で回生電力が発生すると、急峻に主電源電流Ibが増加するためである。すなわち、時刻t2で電流制限値ILを上げると、高位電流制限値Iuに設定されるまでの間、急峻な回生電力を十分に主電源17に充電できなくなる。ゆえに、制御回路29は、あらかじめ時刻t1で電流制限値ILを上げる制御を行っている。
その後、時刻t2以降では、主電源17の充電量が増加して、主電源17の電流受け入れ性が低下していくので、図2(b)の太実線に示すように、主電源電流Ibも継時的に低下していく。
次に、電流制限値ILを高位電流制限値Iuに上げた時刻t1から既定期間tsが経過した時刻t3で、制御回路29は、図2(b)の太点線に示すように、電流制限値ILを標準電流制限値Isに戻す。なお、本実施の形態では、この既定期間tsの経過を所定条件と呼ぶ。
既定期間tsは、図2(b)の太実線に示すように、回生時における主電源電流Ibが経時的に低下し、標準電流制限値Is(=50A)を十分に下回るまでの期間として、あらかじめ実際の回生時における主電源電流Ibの波形を測定することにより決定される。この既定期間tsは、制御回路29に内蔵したメモリ(図示せず)に記憶してある。
このように、主電源電流Ibが標準電流制限値Isを十分に下回れば、すなわち、回生時における必要な期間(既定期間ts)が経過すれば、制御回路29は電流制限値ILを標準電流制限値Isに戻す。従って、回生時以外に電力回路系の短絡故障等が発生し過電流が流れる状態となっても、DC/DCコンバータ15に流れる電流Iは標準電流制限値Isまでに制限されるので、高信頼性が得られる。
その後、時刻t4で車両が停止するか、再加速を行うことで、回生電力の発生が終了したとする。この状態は前記車両用制御回路からデータ信号dataにより制御回路29に送信される。これを受け、制御回路29は、図2(a)に示すように、主電源側制御電圧VLを標準制御電圧Vs(=14V)に戻す。これにより、主電源側の電圧Vbは標準制御電圧Vsに至るように制御される。従って、必要時(=回生時)のみ主電源側の電圧Vbが高位制御電圧Vuに至るように制御されるので、主電源17の寿命が低減する可能性を小さくできる。
時刻t4以降では、図2(a)に示すように主電源側制御電圧VLが標準制御電圧Vs(=14V)に戻されることにより、回生時(時刻t2〜t4)に主電源17へ回収されたエネルギが放電されて負荷19に供給される。従って、時刻t4以降では、図2(b)に示すように主電源電流Ibは負方向に流れる。その後、主電源17において、回収されたエネルギと負荷19に供給されたエネルギとの収支が等しくなる時刻t5で主電源17の放電が終了し、時刻t0と同じ状態に戻る。以後、このような動作を繰り返すことで、高効率に回生電力を回収できる。
なお、時刻t4における主電源側制御電圧VLを標準制御電圧Vsに戻す動作は、回生電力の発生が終了した時点としているが、制御回路29は、この条件だけでなく、主電源電流検出回路21で検出された主電源電流Ibから求めた主電源17の充電状態SOCが既定値SOCsに至った場合も、主電源側制御電圧VLを標準制御電圧Vsに戻す動作を行う。すなわち、これらの内いずれかの条件が成立すれば、制御回路29は、主電源側制御電圧VLを標準制御電圧Vsに戻す動作を行う。これにより、主電源17の充電状態SOCが既定値SOCsに至れば、たとえ回生電力が発生していても、それ以上の主電源17への充電を行わないように制御されることになるので、主電源17の過充電を防止する制御も行っていることになる。
ここで、充電状態SOCは、具体的には制御回路29により主電源電流Ibを常時時間積分することにより求められる。その値は満充電状態からの比率(%)で表され、主電源17がこれ以上充電できない満充電状態の時は充電状態SOC=100%となる。また、既定値SOCsは主電源17が回生時に目標とする充電状態SOCのことで、本実施の形態では95%とした。なお、既定値SOCsを100%に設定しないのは、過充電までのマージンを取ったためである。
この既定値SOCsは、回生電力が発生していない時の充電状態SOCの目標値SOCaよりも大きく設定している。なお、目標値SOCaは90%と設定した。これにより、非回生時には過放電による劣化を抑制しつつ、回生時には一時的に非回生時よりも多くの電力を主電源17に充電できるように制御されることになる。
なお、既定値SOCsと目標値SOCaの値は上記に限定されるものではなく、電源装置10全体の仕様から決まる回生電力の充電可能電力量と過放電の可能性を鑑みて、適宜最適な値に設定すればよい。
次に、例えば時刻t4で車両が停止し、アイドリングストップ状態となった場合について説明する。アイドリングストップ中は発電機11による発電が行われないので、負荷19へは蓄電部13と主電源17の電力が供給される。この際、主電源側制御電圧VLは再度標準目標電圧Vs(=14V)としているので、車両制動時に主電源17に充電されている回生電力は有効に負荷19へ供給される。
その後、アイドリングストップが終了し、前記エンジンを再始動する場合の動作を説明する。上記したように、発電機11は制御回路29からの発電機制御信号Gcontにより、前記力行運転が可能な構成としている。従って、発電機11に電力を供給することにより、前記エンジンの再始動を行う。
具体的には、前記車両側制御回路からエンジン再始動の信号をデータ信号dataとして受信すると、制御回路29は、制御信号DcontによりDC/DCコンバータ15の動作を停止するように制御するとともに、発電機11に対し前記力行運転を行うように発電機制御信号Gcontを出力する。これにより、発電機11は、最初に蓄電部13からの電力により前記力行運転が行われる。
その後、蓄電部13の電圧Vcは発電機11の前記力行運転に伴って継時的に低下していくが、制御回路29は、この電圧Vcの変化を蓄電部電圧検出回路27により検出している。そして、蓄電部13の電圧Vcが発電機11を力行運転させるために必要な最低電圧に近づけば、それ以上、前記力行運転を継続できなくなる可能性がある。この時、制御回路29がDC/DCコンバータ15を動作させて主電源17の電力を蓄電部13に伝送し、発電機11に供給することで、前記エンジンが再始動するまで発電機11の前記力行運転を継続するように制御することが可能となる。
その後、前記車両側制御回路からエンジン再始動の完了信号をデータ信号dataにより受信すると、制御回路29は発電機11に対し前記力行運転を終了するように発電機11に発電機制御信号Gcontを出力する。これにより、以後は発電機11がエンジン駆動力により発電を行う状態となる。
なお、上記したように、発電機11が前記力行運転を行う際には、制御回路29は最初に蓄電部13からの電力が発電機11に供給されるように制御しているが、この時に蓄電部13が自己放電等により十分に充電されていなければ、最初に蓄電部13により発電機11を力行運転することができない。そこで、制御回路29は、発電機11が電力を発生していない時、例えばアイドリングストップ中に、蓄電部電圧検出回路27で蓄電部13の電圧Vcを検出する。この電圧Vcが高位制御電圧Vu(=16V)を下回れば、制御回路29はDC/DCコンバータ15により、蓄電部13の電圧Vcが高位制御電圧Vuに至るまで主電源17の電力を蓄電部13に充電する。これにより、エンジン再始動時に蓄電部13の電圧Vcは最低限、高位制御電圧Vuとなっているため、最初に蓄電部13の電力で発電機11を力行運転できる。
なお、上記したように、蓄電部13の電圧Vcを高位制御電圧Vu以上となるように制御している理由は、DC/DCコンバータ15が主電源17に対して降圧方向に動作する構成(降圧コンバータ)としているためである。すなわち、図2(a)に示すように、DC/DCコンバータ15の主電源側制御電圧VLは、回生電力発生時に高位制御電圧Vu(=16V)に、それ以外の時に標準制御電圧Vs(=14V)に設定される。従って、DC/DCコンバータ15の主電源側の電圧Vbは最大で高位制御電圧Vuとなる。一方、上記したように、DC/DCコンバータ15は降圧コンバータであるので、DC/DCコンバータ15の蓄電部13側の電圧Vcは高位制御電圧Vu以上でなければならない。このため、制御回路29は、蓄電部13の電圧Vcを高位制御電圧Vu以上となるように制御している。
なお、DC/DCコンバータ15として昇降圧コンバータを用いれば、上記の制御を行う必要はないが、DC/DCコンバータ15の構成が複雑になり高コストとなるので、本実施の形態のようにDC/DCコンバータ15を降圧コンバータとし、蓄電部13の電圧Vcを高位制御電圧Vu以上となるように制御する構成の方が望ましい。
ここまでに説明した動作を繰り返すことで、回生時に効率よく電力回収ができる上、エンジン再始動時に、その電力を有効に活用することができる。
以上の構成、動作により、回生時に、主電源17へも受け入れ可能な最大限の電力を充電できるので、高効率な電源装置が実現できる。
なお、本実施の形態では、制御回路29が電流制限値ILを標準電流制限値Isに戻す所定条件として、電流制限値ILを高位電流制限値Iuに上げた時点(図2(b)の時刻t1)から既定期間tsが経過した場合(図2(b)の時刻t3)としたが、これは、例えば回生電力の発生が終了する時刻t4の時点に合わせるようにしてもよい。但し、この場合は、既定期間tsの経過を判断する必要がなくなり簡単な制御となるものの、回生中は常に電流制限値ILが高位電流制限値Iuのままとなるので、DC/DCコンバータ15に過電流が流れる可能性が若干増大する。従って、本実施の形態の制御の方が望ましい。
また、前記所定条件は、主電源電流Ibが標準電流制限値Isより小さくなった場合としてもよい。これは、図2(b)において、時刻t2から時刻t3の間で、主電源電流Ib(太実線)が標準電流制限値Is(=50A)と一致する時点に相当する。このように制御することにより、制御回路29は主電源電流Ibと標準電流制限値Isを比較する必要があり、単に既定期間tsの経過を判断する本実施の形態の場合に比べ、制御が若干複雑になるものの、電流Iの制限値をタイムリーに標準電流制限値Isに戻すことができるので、その分、DC/DCコンバータ15や主電源17に過電流が流れる可能性を低減できる。
また、本実施の形態における電流制限値ILを標準電流制限値Isに戻す制御や、主電源側制御電圧VLを前記標準制御電圧Vsに戻す制御は、例えばアイドリングストップ後に行うように一義的な制御としてもよい。この場合は簡単な制御で主電源17への回生電力を充電できるが、主電源17の過電圧等の可能性があるため、本実施の形態のように前記所定条件の設定や充電状態SOCの監視等を行う方が望ましい。
また、本実施の形態では、発電機11が力行運転可能な構成としているが、これは前記力行運転を行わない構成としてもよい。この場合は、前記エンジンを始動するためのスタータを発電機11、または負荷19と並列に接続する構成とすればよい。これにより、発電機11と前記スタータが別体の車両に対しても本実施の形態の構成を適用できる。なお、前記スタータを発電機11と並列接続した場合、前記スタータの駆動を蓄電部13の電力で行うようにすれば、本実施の形態と同様の動作とすることができる。また、前記スタータを負荷19に並列接続した場合は、例えば前記スタータの駆動を主電源17で行い、この際に主電源17の電圧Vbが低下して負荷19の動作が停止することのないように、制御回路29がDC/DCコンバータ15を制御して、蓄電部13の電力により電圧Vbの安定化を行うようにすればよい。この場合、蓄電部13の電力が前記スタータの駆動完了時に、まだ残っていれば、負荷19に継続供給するようにしてもよい。これにより、蓄電部13に蓄えられた回生電力を有効利用することができ、高効率化が可能となる。
また、本実施の形態では、DC/DCコンバータ15として双方向に電力の伝送が可能なものを用いたが、発電機11を力行運転しない構成等で主電源17から蓄電部13側へエネルギを伝送する必要がない場合は、DC/DCコンバータ15を単方向のものとしてもよい。
また、本実施の形態では、蓄電部13に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大容量キャパシタであってもよい。
また、本実施の形態において、電源装置10をアイドリングストップ車に適用した場合について説明したが、これに限らず、ハイブリッド車や建設機械等のように主電源と蓄電部を有し、かつ、回生電力を発生する機器に適用してもよい。
本発明にかかる電源装置は、高効率な回生が可能となるので、主電源と蓄電部を有し、かつ、回生電力を発生する機器の電源装置等として有用である。
10 電源装置
11 発電機
13 蓄電部
15 DC/DCコンバータ
17 主電源
19 負荷
21 主電源電流検出回路
23 電流検出回路
25 主電源電圧検出回路
27 蓄電部電圧検出回路
29 制御回路

Claims (7)

  1. 発電機と、
    前記発電機に電気的に接続されたキャパシタからなる蓄電部と、
    DC/DCコンバータを介して前記蓄電部に電気的に接続された主電源と、
    前記主電源に電気的に接続され、前記発電機、蓄電部、および主電源の内、少なくとも1つからの電力を消費する負荷と、
    前記DC/DCコンバータに電気的に接続された、前記DC/DCコンバータに流れる電流(I)を検出する電流検出回路、および前記DC/DCコンバータの前記主電源側の電圧(Vb)を検出する主電源電圧検出回路と、
    前記DC/DCコンバータ、電流検出回路、および主電源電圧検出回路に電気的に接続された制御回路と、を備え、
    前記制御回路は、前記発電機が回生電力を発生していない時は、前記電流(I)が電流制限値(IL)を超えない範囲で、前記主電源側の電圧(Vb)が主電源側制御電圧(VL)に至るように前記DC/DCコンバータを制御し、
    前記回生電力が発生する際は、その直前に前記電流制限値(IL)を標準電流制限値(Is)から高位電流制限値(Iu)まで上げ、
    前記回生電力が発生した時に、前記主電源側制御電圧(VL)を標準制御電圧(Vs)から高位制御電圧(Vu)まで上げるようにした電源装置。
  2. 前記主電源と前記制御回路に電気的に接続された主電源電流検出回路を備え、
    前記制御回路は、所定条件が成立すれば、前記電流制限値(IL)を前記標準電流制限値(Is)に戻すとともに、
    前記主電源電流検出回路で検出された主電源電流(Ib)から求めた前記主電源の充電状態(SOC)が既定値(SOCs)に至るか、または、前記回生電力の発生が終了すれば、前記主電源側制御電圧(VL)を前記標準制御電圧(Vs)に戻すようにした請求項1に記載の電源装置。
  3. 前記所定条件は、前記制御回路が前記電流制限値(IL)を前記高位電流制限値(Iu)に上げてから既定期間(ts)が経過した場合である請求項2に記載の電源装置。
  4. 前記所定条件は、前記主電源電流(Ib)が前記標準電流制限値(Is)より小さくなった場合である請求項2に記載の電源装置。
  5. 前記既定値(SOCs)は、前記回生電力が発生していない時の前記充電状態(SOC)の目標値(SOCa)よりも大きく設定した請求項2に記載の電源装置。
  6. 前記蓄電部と前記制御回路に電気的に接続され、前記蓄電部の電圧(Vc)を検出する蓄電部電圧検出回路を備え、
    前記制御回路は、前記発電機が電力を発生していない時に、前記蓄電部の電圧(Vc)が前記高位制御電圧(Vu)を下回れば、前記DC/DCコンバータにより前記蓄電部の電圧(Vc)が前記高位制御電圧(Vu)に至るまで前記蓄電部を充電するようにした請求項1に記載の電源装置。
  7. 前記発電機は力行運転が可能な構成を有するとともに、前記制御回路と電気的に接続され、
    前記制御回路は、前記力行運転を行う際に、最初に前記蓄電部の電力を前記発電機に供給するように前記DC/DCコンバータを制御する請求項1に記載の電源装置。
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