JP5880008B2 - 車載用電源の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電機とキャパシタとを備えた車載用電源の制御装置に関する技術分野に属する。

例えば特許文献１には、電動機を組み込んだ作業機械において、電動機から発生する余剰の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、キャパシタに蓄積することが開示されている。このキャパシタは、充放電を繰り返す長期間の使用により劣化する。そこで、特許文献１には、キャパシタの内部抵抗と静電容量の両方を用いて劣化度を判定することにより、判定の精度を高めるようにすることが開示されている。

特開２０１０−１６００９１号公報

ところで、自動車等の車両において、急速充電可能なキャパシタを電源の一部として用いて、車両の減速時にオルタネータ（発電機）による電気エネルギー（回生電力）をキャパシタに充電して、該キャパシタから車両電気負荷に対し放電するようにすれば、車両の燃費を向上させることが可能になる。上記キャパシタへの充電時には、発電機による発電電圧を高くして高電圧で充電した方が効率が良くて、蓄電容量も多くすることが可能になるので、燃費をより向上させることが可能になる。

しかし、高電圧でのキャパシタへの充電は、低電圧での充電に比べて、キャパシタの劣化（特に静電容量の低下）を早め、使用形態によっては、保証期間が経過するまでに、使用するに相応しくない劣化状態となってしまう可能性がある。このような劣化状態になると、もはや燃費の向上は期待できなくなる。

ここで、上記特許文献１では、キャパシタの劣化度を判定することはできるものの、その判定によりキャパシタの使用形態をどのようにするかについては記載されていないため、キャパシタの長寿命化を図ることは困難である。

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、車両の減速時に発電機からの電気エネルギーを充電し、かつ車両電気負荷に対し放電可能なキャパシタを設ける場合に、車両の燃費性能の向上を図りながら、キャパシタの寿命の長期化を図ることにある。

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発電機と、車両の減速時に該発電機からの電気エネルギーを充電し、かつ車両電気負荷に対し放電可能なキャパシタとを備えた車載用電源の制御装置を対象として、上記キャパシタの使用期間に対する予測劣化度を予め記憶した予測劣化度記憶手段と、上記キャパシタの使用期間の所定時期に該キャパシタの実劣化度を検出する実劣化度検出手段と、上記実劣化度検出手段により検出された実劣化度と上記予測劣化度記憶手段に記憶された、当該実劣化度の検出時期に対応する予測劣化度とを対比して、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えているか否かを判定する劣化度判定手段と、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合には、上記発電機による上記キャパシタへの充電の上限電圧を、所定電圧よりも小さい電圧であって上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じた制限電圧に設定する上限電圧制御手段と、上記キャパシタの温度を検出するキャパシタ温度検出手段とを備え、上記上限電圧制御手段は、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合において、上記キャパシタ温度検出手段により検出された温度に応じて、上記制限電圧を変更するように構成され、更に上記上限電圧制御手段は、上記キャパシタの温度に対応する上記所定電圧の特性マップを有していて、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合において、上記所定電圧の特性マップから、上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じて、上記キャパシタの温度に対応する上記制限電圧の特性マップを作成して、上記キャパシタ温度検出手段により検出された温度と上記制限電圧の特性マップとに基づいて、上記制限電圧を変更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、実劣化度が予測劣化度を超えている場合、つまりキャパシタの劣化が、予測される劣化よりも早い場合には、キャパシタへの充電の上限電圧が、所定電圧よりも小さい制限電圧に設定されるので、キャパシタの劣化を、予測される劣化よりも遅らせることが可能になる。また、制限電圧は、実劣化度の予測劣化度に対する超過の程度に応じた電圧であるので、制限電圧を過度に低下させることなく、キャパシタの劣化を、予測される劣化よりも遅らせることが可能な適切な電圧にすることができる。したがって、キャパシタへの充電の効率を出来る限り高く維持しながら、キャパシタの劣化を遅らせることができる。尚、上記所定電圧は、上限電圧が該所定電圧を超えると、キャパシタの劣化を非常に早めるような電圧とすればよい。

また、キャパシタの温度が高いほど、キャパシタの劣化が早くなる傾向にあるので、キャパシタの温度に応じて制限電圧を変更することで、キャパシタの温度が高くても、制限電圧を、キャパシタの劣化を予測される劣化よりも確実に遅らせることが可能な、より一層適切な電圧にすることができ、さらに、特性マップにより、所定電圧についても制限電圧についても、キャパシタの温度に対応した適切な電圧にすることが容易にできる。

上記車載用電源の制御装置において、上記上限電圧制御手段は、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧を上記所定電圧に設定するように構成されている、ことが好ましい。

すなわち、実劣化度が予測劣化度を超えていない場合には、キャパシタの劣化が予測される劣化よりも遅くなっているので、制限電圧よりも高い所定電圧に設定することが可能になる。これにより、キャパシタへの充電の効率を高めることができる。

上記車載用電源の制御装置において、上記実劣化度検出手段は、上記キャパシタの実劣化度の検出を、所定期間毎に繰り返し行うように構成され、上記劣化度判定手段は、上記実劣化度検出手段による上記キャパシタの実劣化度の検出毎に、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えているか否かを判定するように構成されており、上記上限電圧制御手段は、前回に上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定されて、上記上限電圧を上記制限電圧に設定していた場合において、今回に上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧を上記所定電圧に設定するように構成されている、ことが好ましい。

すなわち、前回に劣化度判定手段により実劣化度が予測劣化度を超えていると判定されていても、上限電圧を制限電圧に設定することで、キャパシタの劣化が予測される劣化よりも遅れることにより、今回は、実劣化度が予測劣化度を超えていないと判定される場合がある。この場合、上限電圧を所定電圧に設定することで、キャパシタへの充電の効率を優先させて、車両の燃費性能の向上を図ることができる。

以上説明したように、本発明の車載用電源の制御装置によると、実劣化度が予測劣化度を超えている場合に、キャパシタへの充電の上限電圧を、所定電圧よりも小さい電圧であって上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じた制限電圧に設定するとともに、実劣化度が予測劣化度を超えている場合に、上記キャパシタの温度に対応する上記所定電圧の特性マップから、上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じて、上記キャパシタの温度に対応する上記制限電圧の特性マップを作成して、キャパシタ温度検出手段により検出された温度と上記制限電圧の特性マップとに基づいて、上記制限電圧を変更するようにしたことにより、車両の燃費性能の向上を図りながら、キャパシタの寿命の長期化を図ることができる。また、特性マップにより、所定電圧についても制限電圧についても、キャパシタの温度に対応した適切な電圧にすることが容易にできる。

本発明の実施形態に係る車載用電源の制御装置が搭載された車両の構造を示す平面図である。 上記車載用電源の制御装置の構成を示す概略図である。 キャパシタの温度に対応する所定電圧及び制限電圧の特性マップを示すグラフである。 コントローラの動作によるキャパシタの静電容量（実劣化度）の変化例を示すグラフである。

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車載用電源の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、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の電気接続関係を示す。

発電機４１は、車両１の減速時に、コントローラ７０により発電状態とされて、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のキャパシタ（以下、単にキャパシタという）に蓄えられる。つまり、キャパシタは、発電機４１からの電気エネルギーを充電する。また、発電機４１は、キャパシタの充電量が低下したとき（後述の電圧検出器６１により検出された電圧が基準電圧よりも低くなったとき）にも、コントローラ７０により発電状態とされて、この発電電力が、キャパシタに蓄えられる。そして、キャパシタは、車両電気負荷４５に対し放電して、その蓄えた電力を車両電気負荷４５に供給する。車両電気負荷４５は、例えばオーディオ装置、ナビゲーション装置、照明装置等である。また、キャパシタからの、車両電気負荷４５で使い切れない余剰分の電力は、車両電気負荷４５に電力を供給するバッテリ４４に供給されて蓄電される。

上記キャパシタから車両電気負荷４５への電力供給は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を介して行われる。このＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、キャパシタ（又は発電機４１）からの電力を降圧してバッテリ４４及び車両電気負荷４５へ供給する。すなわち、発電機４１及びキャパシタ側の電圧（発電機４１によるキャパシタへの充電電圧）が、バッテリ４４及び車両電気負荷４５側の電圧（１２Ｖ〜１４Ｖ）よりも高くなるようにしているので、このようなＤＣ／ＤＣコンバータ５０が設けられている。これは、発電機４１によるキャパシタへの充電電圧が高い方が、充電の効率が良くて、蓄電容量も多くすることが可能になるからである。発電機４１によるキャパシタへの充電電圧（発電機４１による発電電圧）は、後述の上限電圧とバッテリ４４及び車両電気負荷４５側の電圧よりも少しだけ高い下限電圧との間の電圧とされる。

上記蓄電装置４３には、電圧検出器６１と温度検出器６２とが設けられている。電圧検出器６１は、キャパシタの電圧を検出するものである。このキャパシタの電圧は、発電機４１によるキャパシタへの充電時においては、発電機４１によるキャパシタへの充電電圧（発電機４１による発電電圧）と同じであり、キャパシタからの放電時には、その放電電圧と同じである。また、温度検出器６２は、キャパシタの温度を検出するものである。

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、上記電圧検出器６１及び温度検出器６２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。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及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０の作動を制御する。

上記キャパシタは、その使用（充放電）により劣化していく（特に静電容量が低下していく）ものであり、発電機４１による発電電圧（発電機４１がキャパシタに印加する電圧（充電電圧））が高ければ高いほど、キャパシタの劣化を早める。特に、発電機４１による発電電圧が或る電圧を超えると、キャパシタの劣化を非常に早める。そこで、コントローラ７０は、キャパシタの劣化が予測される劣化よりも早い場合には、発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧（発電機４１による発電電圧）を低くして、劣化を遅らせるようにする。

具体的には、コントローラ７０には、キャパシタの使用期間に対する予測劣化度を予め記憶した予測劣化度記憶部７０ａと、上記キャパシタの使用期間の所定時期（本実施形態では、所定期間毎に）に該キャパシタの実劣化度を検出する実劣化度検出部７０ｂと、劣化度判定部７０ｃと、上限電圧制御部７０ｄとが設けられている。

上記予測劣化度記憶部７０ａは、本実施形態では、キャパシタの使用開始からの経過時間に対応して該キャパシタの静電容量が初期値からいくら低下するかという予測値ΔＣａを、上記予測劣化度として記憶している。この予測値ΔＣａは、キャパシタに対して、車両１に搭載されたときに想定される充放電を繰り返す実験を行うことで、予め決められたものである。この予測劣化度に従ってキャパシタが劣化すれば、保証期間が経過した時点でも、使用できないような劣化状態にはならない。したがって、キャパシタの実劣化度が予測劣化度を出来る限り超えないように、上記所定期間毎に上記上限電圧を後述の如く設定していくことになる。つまり、予測劣化度は、目標劣化度であるとも言える。尚、上記所定期間は、数日ないし１週間程度が好ましいが、例えば数ヶ月ないし１年間程度であってもよい。

上記実劣化度検出部７０ｂは、以下のようにして、上記キャパシタの実劣化度を検出する。すなわち、実劣化度検出部７０ｂは、実劣化度を検出する上記所定時期となったとき（キャパシタの使用開始からの経過時間がｔとなったときとする）に、実劣化度検出モードにする。この実劣化度検出モードは、発電機４１を非発電状態にして、キャパシタから不図示の抵抗（抵抗値Ｒ）に対して放電するモードである。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は停止状態とされ、車両電気負荷４５に対してはバッテリ４４から電力が供給される。

そして、実劣化度検出部７０ｂは、上記抵抗への放電中における所定のｔｗ時間あけた２時点で電圧検出器６１により検出された電圧を入力する。最初の時点の検出電圧をＶ１とし、後の時点の検出電圧をＶ２とする。放電時の検出電圧は、時間の経過に伴って低下していくので、Ｖ２＜Ｖ１となる。そして、実劣化度検出部７０ｂは、キャパシタの静電容量Ｃを、
Ｃ＝−（ｔｗ／Ｒ）・［１／ｌｎ（Ｖ２／Ｖ１）］
より計算する。尚、上記式中のｌｎは自然対数であり、ｌｎ（Ｖ２／Ｖ１）は負の値になる。

実劣化度検出部７０ｂは、上記所定時期（キャパシタの使用開始からの経過時間ｔ）において、上記静電容量Ｃが初期値Ｃ０からいくら低下したかという低下値ΔＣｂ（ｔ）（＝Ｃ０−Ｃ）を求める。本実施形態では、この低下値ΔＣｂ（ｔ）をキャパシタの実劣化度として検出する。

上記劣化度判定部７０ｃは、実劣化度検出部７０ｂによる上記キャパシタの実劣化度の検出毎に、実劣化度検出部７０ａにより検出された実劣化度と予測劣化度記憶部７０ｂに記憶された、当該実劣化度の検出時期に対応する予測劣化度とを対比して、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えているか否かを判定する。

具体的には、劣化度判定部７０ｃは、実劣化度検出部７０ｂより低下値ΔＣｂ（ｔ）を入力するとともに、予測劣化度記憶部７０ａより、その記憶されている予測値ΔＣａのうち、低下値ΔＣｂ（ｔ）の検出時期（キャパシタの使用開始からの経過時間ｔ）に対応する予測値ΔＣａ（ｔ）を入力する。そして、本実施形態では、劣化度判定部７０ｃは、ΔＣａ（ｔ）を、キャパシタの使用開始からの経過時間ｔで割った値ΔＣａ（ｔ）／ｔ（＝α（ｔ））を求めるとともに、同じくΔＣｂ（ｔ）を、上記経過時間ｔで割った値ΔＣｂ（ｔ）／ｔ（＝β（ｔ））を求める。β（ｔ）の値は、横軸を時間としかつ縦軸をキャパシタの静電容量としたグラフにおいて、キャパシタの静電容量が、キャパシタの使用開始から、実劣化度が検出された現時点までの間（ｔ時間の間）で、直線（図４の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に相当）で変化したと仮定した場合の該直線の傾き（負の傾き）に相当する。α（ｔ）の値は、予測値ΔＣａ（ｔ）についての上記傾きに相当する。β（ｔ）がα（ｔ）よりも大きい場合には、キャパシタの劣化が、予測される劣化（目標とする劣化）よりも早くなっている（つまり上記実劣化度が上記予測劣化度を超えている）ことを意味する。

劣化度判定部７０ｃは、β（ｔ）がα（ｔ）よりも大きい場合には、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定する一方、β（ｔ）がα（ｔ）以下である場合には、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定する。尚、α（ｔ）とβ（ｔ）との対比に代えて、ΔＣａ（ｔ）とΔＣｂ（ｔ）とを対比してもよく、ΔＣａ（ｔ）／Ｃ０とΔＣｂ（ｔ）／Ｃ０（低下値の初期値に対する割合）とを対比してもい。

上記上限電圧制御部７０ｄは、劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧（発電機４１による発電の上限電圧）を所定電圧に設定する。この所定電圧は、上限電圧が該所定電圧を超えると、キャパシタの劣化を非常に早めるような電圧（例えば２５Ｖ）である。

一方、上限電圧制御部７０ｄは、劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合には、発電機４１による上記キャパシタへの充電の上限電圧を、上記所定電圧よりも小さい電圧であって上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じた制限電圧に設定する。この制限電圧は、本実施形態では、上記所定電圧に劣化比ω（ｔ）を掛けた値とする。この劣化比ω（ｔ）は、α（ｔ）／β（ｔ）であって、β（ｔ）がα（ｔ）よりも大きい場合（上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定される場合）には、１よりも小さい値となり、β（ｔ）が大きいほど小さくなる。したがって、制限電圧は、所定電圧よりも小さい電圧であって上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過が大きいほど小さくなる。

上記所定電圧及び上記制限電圧は、温度検出器６２により検出された温度（キャパシタの温度）に応じて変更される。すなわち、上限電圧制御部７０ｄは、キャパシタの温度に対応する上記所定電圧の特性マップ（図３の破線参照）を有していて、温度検出器６２により検出された温度と上記所定電圧の特性マップとに基づいて、上記所定電圧を変更する（図３の例では、キャパシタの温度が、キャパシタの劣化に殆ど影響しない使用許容温度以下では、上記所定電圧は使用限界電圧と一定であるが、使用許容温度を超えて、キャパシタの劣化に大きく影響する使用限界温度に至る温度範囲では、その温度に応じて上記所定電圧が設定される）。そして、上限電圧制御部７０ｄは、劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合において、上記所定電圧の特性マップから、上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じて、キャパシタの温度に対応する上記制限電圧の特性マップを作成する。具体的には、上記所定電圧の特性マップにおいて各温度に対応する所定電圧に劣化比ω（ｔ）（＜１）の値を掛けることで、上記制限電圧の特性マップを作成する（図３の実線参照）。上限電圧制御部７０ｄは、温度検出器６２により検出された温度と上記制限電圧の特性マップとに基づいて、上記制限電圧を変更する（図３の例では、キャパシタの温度が上記使用許容温度以下である場合の制限電圧は、使用限界電圧×ω（ｔ）と一定である）。

コントローラ７０は、発電機４１による発電の上限電圧が、上限電圧制御部７０ｄにより設定された上限電圧（所定電圧又は制限電圧）になるように、発電状態にある発電機４１の作動を制御する。

上記のようなコントローラ７０の動作によるキャパシタの静電容量（実劣化度）の変化例を図４に示す。この図４の例では、予測劣化度記憶部７０ａに記憶された予測劣化度については、キャパシタの静電容量が、キャパシタの使用開始から直線Ｌ（二点鎖線）で低下するものとし、実劣化度については、実線のように低下するものとする。

キャパシタの使用開始からの経過時間ｔがｔ１、ｔ２（＝２ｔ１）、ｔ３（＝３ｔ１）、…となったときに、実劣化度検出部７０ｂにより実劣化度が検出されるとする。最初の実劣化度の検出時点ｔ１までは、発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧は、上記所定電圧とされている。

ｔ１の時点で、キャパシタの静電容量がＣ１となり、低下値がΔＣｂ（ｔ１）（＝Ｃ０−Ｃ１）となったとする。低下値ΔＣｂ（ｔ１）の値は、その検出時期に対応する予測値ΔＣａ（ｔ１）よりも大きくなっている。つまり、座標点（０，Ｃ０）と座標点（ｔ１，Ｃ１）とを結ぶ直線Ｌ１の傾きβ（ｔ１）（＝ΔＣｂ（ｔ１）／ｔ１）が、直線Ｌの傾きα（ｔ１）（＝ΔＣａ（ｔ１）／ｔ１）よりも大きく、キャパシタの劣化が、予測される劣化（目標とする劣化）よりも早くなっている。

劣化度判定部７０ｃは、β（ｔ１）がα（ｔ１）よりも大きいことから、実劣化度が予測劣化度を超えていると判定する。これにより、上限電圧制御部７０ｄは、上記所定電圧の特性マップから上記制限電圧の特性マップを作成し、キャパシタの温度と制限電圧の特性マップとに基づいて、制限電圧を設定する。上記制限電圧は、上記所定電圧に劣化比ω（ｔ１）を掛けた値となる。

こうして発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧（発電機４１による発電の上限電圧）が、上記所定電圧よりも低い制限電圧とされるので、キャパシタの劣化を、予測される劣化（目標とする劣化）よりも遅らせることが可能になる。

尚、ｔ１の時点で、実劣化度が予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧は、上記所定電圧のままとされる。

次の実劣化度の検出時点であるｔ２の時点で、キャパシタの静電容量がＣ２となり、低下値がΔＣｂ（ｔ２）（＝Ｃ０−Ｃ２）となったとする。低下値ΔＣｂ（ｔ２）の値は、その検出時期に対応する予測値ΔＣａ（ｔ２）よりも小さくなっている。つまり、座標点（０，Ｃ０）と座標点（ｔ２，Ｃ２）とを結ぶ直線Ｌ２の傾きβ（ｔ２）（＝ΔＣｂ（ｔ２）／ｔ２）が、直線Ｌの傾きα（ｔ２）（＝ΔＣａ（ｔ２）／ｔ２）よりも小さくて、キャパシタの劣化が、予測される劣化（目標とする劣化）よりも遅くなっている。これは、上記のように発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧を制限電圧に制限したことにより、キャパシタの劣化が遅くなったからである。尚、図４の例では、α（ｔ２）＝α（ｔ１）である。

劣化度判定部７０ｃは、β（ｔ２）がα（ｔ２）よりも小さいことから、実劣化度が予測劣化度を超えていないと判定する。

上限電圧制御部７０ｄは、このように、前回（ｔ１の時点）に劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定されて、上記上限電圧を上記制限電圧に設定していた場合において、今回（ｔ２の時点）に劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧を上記所定電圧に設定する。

尚、今回も劣化度判定部７０ｃにより上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合には、ｔ１の時点と同様に、制限電圧とされるが、この場合の制限電圧は、上記所定電圧に劣化比ω（ｔ２）（＝α（ｔ２）／β（ｔ２））を掛けた値となる。

次の実劣化度の検出時点であるｔ３の時点で、キャパシタの静電容量がＣ３となり、低下値がΔＣｂ（ｔ３）（＝Ｃ０−Ｃ３）となったとする。ｔ１の時点と同様に、低下値ΔＣｂ（ｔ３）の値は、その検出時期に対応する予測値ΔＣａ（ｔ３）よりも大きくなっている。つまり、座標点（０，Ｃ０）と座標点（ｔ３，Ｃ３）とを結ぶ直線Ｌ３の傾きβ（ｔ３）（＝ΔＣｂ（ｔ３）／ｔ３）が、直線Ｌの傾きα（ｔ３）（＝ΔＣａ（ｔ３）／ｔ３）よりも大きく、キャパシタの劣化が、予測される劣化（目標とする劣化）よりも早くなっている。尚、図４の例では、α（ｔ３）＝α（ｔ２）＝α（ｔ１）である。

劣化度判定部７０ｃは、β（ｔ１）がα（ｔ１）よりも大きいことから、実劣化度が予測劣化度を超えていると判定する。これにより、上限電圧制御部７０ｄは、上記所定電圧の特性マップから上記制限電圧の特性マップを作成し、キャパシタの温度と制限電圧の特性マップとに基づいて、制限電圧を設定する。上記制限電圧は、上記所定電圧に劣化比ω（ｔ３）（＝α（ｔ３）／β（ｔ３））を掛けた値となる。

本実施形態では、コントローラ７０の予測劣化度記憶部７０ａが、本発明の予測劣化度記憶手段に相当し、実劣化度検出部７０ｂが、本発明の実劣化度検出手段に相当し、劣化度判定部７０ｃが、本発明の劣化度判定手段に相当し、上限電圧制御部７０ｄが、本発明の上限電圧制御手段に相当する。また、温度検出器６２が、キャパシタの温度を検出するキャパシタ温度検出手段に相当する。

したがって、本実施形態では、劣化度判定部７０ｃにより実劣化度が予測劣化度を超えていると判定された場合には、発電機４１によるキャパシタへの充電の上限電圧が、実劣化度が予測劣化度を超えていないと判定された場合の所定電圧よりも低い制限電圧に設定されるので、キャパシタの劣化を、予測される劣化よりも遅らせることが可能になる。そして、制限電圧は、実劣化度の予測劣化度に対する超過の程度に応じた電圧であるので、制限電圧を過度に低下させることなく、キャパシタの劣化を予測される劣化よりも遅らせることが可能な適切な電圧にすることができる。したがって、キャパシタへの充電の効率を出来る限り高く維持しながら、キャパシタの劣化を遅らせることができる。また、劣化度判定部７０ｃにより実劣化度が予測劣化度を超えていないと判定された場合に、上記上限電圧が上記所定電圧に設定されるので、キャパシタへの充電の効率を高めることができる。よって、車両１の燃費性能の向上を図りながら、キャパシタの寿命の長期化を図ることができる。

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、劣化度を判定する要素としてキャパシタの静電容量を用いたが、キャパシタの内部抵抗においても同様の劣化傾向を示すことから、内部抵抗値を劣化度判定の要素としてもよい。

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、発電機とキャパシタとを備えた車載用電源の制御装置に有用である。

１ 車両
４０ エンジン
４１ 発電機
４３ 蓄電装置（キャパシタ）
６２ 温度検出器（温度検出手段）
７０ コントローラ
７０ａ 予測劣化度記憶部（予測劣化度記憶手段）
７０ｂ 実劣化度検出部（実劣化度検出手段）
７０ｃ 劣化度判定部（劣化度判定手段）
７０ｄ 上限電圧制御部（上限電圧制御手段）

Claims (3)

1. エンジンにより駆動されて発電する発電機と、車両の減速時に該発電機からの電気エネルギーを充電し、かつ車両電気負荷に対し放電可能なキャパシタとを備えた車載用電源の制御装置であって、
   上記キャパシタの使用期間に対する予測劣化度を予め記憶した予測劣化度記憶手段と、
   上記キャパシタの使用期間の所定時期に該キャパシタの実劣化度を検出する実劣化度検出手段と、
   上記実劣化度検出手段により検出された実劣化度と上記予測劣化度記憶手段に記憶された、当該実劣化度の検出時期に対応する予測劣化度とを対比して、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えているか否かを判定する劣化度判定手段と、
   上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合には、上記発電機による上記キャパシタへの充電の上限電圧を、所定電圧よりも小さい電圧であって上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じた制限電圧に設定する上限電圧制御手段と、
   上記キャパシタの温度を検出するキャパシタ温度検出手段とを備え、
   上記上限電圧制御手段は、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合において、上記キャパシタ温度検出手段により検出された温度に応じて、上記制限電圧を変更するように構成され、
   更に上記上限電圧制御手段は、上記キャパシタの温度に対応する上記所定電圧の特性マップを有していて、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定された場合において、上記所定電圧の特性マップから、上記実劣化度の上記予測劣化度に対する超過の程度に応じて、上記キャパシタの温度に対応する上記制限電圧の特性マップを作成して、上記キャパシタ温度検出手段により検出された温度と上記制限電圧の特性マップとに基づいて、上記制限電圧を変更するように構成されていることを特徴とする車載用電源の制御装置。
2. 請求項１記載の車載用電源の制御装置において、
   上記上限電圧制御手段は、上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧を上記所定電圧に設定するように構成されていることを特徴とする車載用電源の制御装置。
3. 請求項１又は２記載の車載用電源の制御装置において、
   上記実劣化度検出手段は、上記キャパシタの実劣化度の検出を、所定期間毎に繰り返し行うように構成され、
   上記劣化度判定手段は、上記実劣化度検出手段による上記キャパシタの実劣化度の検出毎に、上記実劣化度が上記予測劣化度を超えているか否かを判定するように構成されており、
   上記上限電圧制御手段は、前回に上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていると判定されて、上記上限電圧を上記制限電圧に設定していた場合において、今回に上記劣化度判定手段により上記実劣化度が上記予測劣化度を超えていないと判定された場合には、上記上限電圧を上記所定電圧に設定するように構成されていることを特徴とする車載用電源の制御装置。

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