JP5998756B2 - 車両用電源装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンから動力を得て発電する発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段とを備えた車両用電源装置、およびその制御方法に関する。

発電手段と蓄電手段とを備えた車両用電源装置として、例えば下記特許文献１のものが公知である。この特許文献１に開示された電源装置は、エンジンの出力軸にアシストトルクを付加する機能とエンジンの出力軸から動力を得て発電する機能との両方を兼ね備えたモータジェネレータを含むハイブリッド車両を対象としたもので、車両が減速すると予測されたときに上記モータジェネレータによるアシスト量が増大されるようになっている。

具体的に、特許文献１では、車両の運転中に周囲の交通情報を収集する手段（カーナビゲーション装置、あるいはレーダやモニタカメラ等）を車両に設け、当該手段により収集された交通情報に基づき車両が減速状態になると予測されたときに、その減速状態に応じたモータジェネレータの発電量を算出するとともに、その算出した発電量が多くなるほど上記モータジェネレータによるアシスト量の割合を増大させるようにしている。このような特許文献１の技術によれば、減速時に予測される発電量が多いほどモータジェネレータの仕事量が増やされ、それによって蓄電手段の空き容量が拡大されるので、減速時のエネルギーが無駄なく回収されるという利点が得られる。

特許第３０９９６９４号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、収集された周囲の交通情報に基づいて車両が減速状態になることを予測し、且つその減速状態に応じた発電量を算出するようにした場合には、例えば車両の減速時に実際に発電された電力が予測値よりも多くなることが充分に起こり得る。このようなケースでは、事前に確保された蓄電手段の空き容量が減速中に発生する実際の発電量を下回ることになるので、車両が減速している途中で蓄電手段の充電量が上限値に達し、それ以上蓄電手段に充電することができなくなってしまう。蓄電手段がこのような状態（満充電状態）になると、モータジェネレータによる発電を停止せざるを得なくなるが、そうすると、モータジェネレータからエンジンに加わる抵抗トルクが急激に減少することになる。このことは、車両の減速度の急変を招き、乗員が違和感を覚えることにつながる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、蓄電手段が満充電状態になるのを境にエンジンの抵抗トルクが急変するのを効果的に防止することが可能な電源装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、車両に搭載されたエンジンから動力を得て発電する発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、上記発電手段の発電量を制御する制御手段とを備えた車両用電源装置であって、上記制御手段は、上記発電手段が発電すべき電力である目標発電量を車両の走行状態に応じて逐次決定するとともに、上記蓄電手段の空き容量が、現時点での目標発電量の２乗に比例するように定められた所定の閾値まで低下した時点で、上記目標発電量を車両の走行状態に応じた値よりも徐々に減少させる発電抑制制御を実行する、ことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、蓄電手段の空き容量が残り少なくなった時点で発電手段の目標発電量が徐々に減らされるので、蓄電手段の空き容量がなくなった時点（満充電状態になった時点）で発電手段による発電が急停止されるようなことがなく、発電に伴いエンジンに加わる抵抗トルク（発電抵抗トルク）が急激に変化するのを回避することができる。これにより、車両の減速度が急変して乗員が違和感を覚えるのを効果的に防止でき、車両の商品性をより高めることができる。
また、発電量の漸減を開始するために設定される空き容量の閾値が、現時点での目標発電量の２乗に比例するようになっているので、現時点の目標発電量が多く蓄電手段への充電スピードが速いほど（つまり空き容量の低下スピードが速いほど）発電抑制制御が早めに実行されることになり、充電スピードを考慮した適正なタイミングで発電量の漸減を開始することができる。

上記蓄電手段はキャパシタであることが好ましい（請求項２）。

電荷を物理的に吸着するキャパシタは、上記発電手段で発電された電力を急速に充電することが可能で、しかもリニアな充放電特性をもつためにその空き容量を容易に推定することができるという利点があり、上記蓄電手段として好適に用いることができる。なお、キャパシタの概念には、キャパシタとして一般的な電気二重層キャパシタだけでなく、例えばリチイムイオンキャパシタのような、化学反応を併用したプロセスにより蓄電するハイブリッドキャパシタも含まれる。

上記構成において、より好ましくは、上記制御手段は、現時点の目標発電量を所定の減少率でゼロまで減少させた場合に得られる予想積算発電量を上記閾値として設定し、上記蓄電手段の空き容量がこの予想積算発電量まで低下した時点で、上記目標発電量を上記所定の減少率でゼロまで減少させる制御を上記発電抑制制御として実行する（請求項３）。

この構成によれば、発電手段の発電量がゼロになる時点と蓄電手段が満充電状態になる時点とが一致することになるので、上述したような発電抵抗トルクの急変をより確実に回避することができる。

本発明において、好ましくは、上記制御手段は、車両の走行状態に応じた目標減速度を設定するとともに、その目標減速度を得るために必要なエンジンの抵抗トルクからエンジンの構造に起因したロストルクを差し引いた値を、上記発電手段がエンジンに加えるべき発電抵抗トルクとして設定し、その発電抵抗トルクに基づいて上記発電手段の目標発電量を求める（請求項４）。

この構成によれば、車両の走行状態に応じた減速度を得るために発電抵抗トルク（発電によりエンジンに加わる抵抗トルク）をどの程度加えればよいかを、エンジンのロストルクをも考慮しつつ正確に求めることができ、その結果を利用して発電手段の目標発電量を適正に算出することができる。

また、本発明は、車両に搭載されたエンジンから動力を得て発電する発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段とを備えた車両用電源装置を制御する方法であって、上記発電手段が発電すべき電力である目標発電量を車両の走行状態に応じて逐次
決定するステップと、上記蓄電手段の空き容量が、現時点での目標発電量の２乗に比例するように定められた所定の閾値まで低下した時点で、上記目標発電量を車両の走行状態に応じた値よりも徐々に減少させる発電抑制制御を実行するステップとを含む、ことを特徴とするものである（請求項５）。

この方法によっても、上述した電源装置の発明と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の車両用電源装置およびその制御方法によれば、蓄電手段が満充電状態になってもエンジンに加わる抵抗トルクが急変しないので、乗員が覚える違和感を効果的に軽減できるという利点がある。

本発明の一実施形態にかかる電源装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。 上記車両の制御系を示すブロック図である。 車両の減速時に行われる制御動作の手順を示すフローチャートである。 車速と目標減速度との関係を規定するマップの一例を示す図である。 ブレーキ液圧と目標減速度との関係を規定するマップの一例を示す図である。 車両の減速要因を種類別に区分して示す図である。 目標発電量を徐々に減少させた場合の予想積算発電量の求め方を説明するための図である。

（１）車両の全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる電源装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。本図に示される車両は、走行用の動力源であるエンジン１と、エンジン１から動力を得て発電するオルタネータ２（本発明にかかる発電手段に相当）と、オルタネータ２と電気的に接続され、オルタネータ２で発電された電力を蓄えるキャパシタ３（本発明にかかる蓄電手段に相当）と、エアコン、オーディオ、各種ランプや計器類等からなる電気負荷４と、電気負荷４とオルタネータ２との間に介設されたＤＣ／ＤＣコンバータ５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に接続されたバッテリ６とを備えている。

上記エンジン１は変速機７と連結されており、変速機７の出力側にはドライブシャフト８および車輪９が設けられている。車両が加速しているときには、エンジン１の出力トルクが変速機７を経由してドライブシャフト８および車輪９に伝達され、車輪９が回転駆動される。一方、車両が減速しているときには、エンジン１自身はトルクを出力しないものの、惰性で回転する車輪９およびドライブシャフト８によってエンジン１が回転させられる。

上記オルタネータ２は、エンジン１から動力を得るためにエンジン１の出力軸とベルト等を介して連結されている。具体的に、オルタネータ２は、エンジン１の出力軸と連動して回転するロータと、ロータの周囲に配置されたステータコイルとを有しており（いずれも図示省略）、上記ロータには磁界を発生させるためのフィールドコイルが巻装されている。オルタネータ２による発電時には、このフィールドコイルに電流が印加され、それによって生成された磁界中をロータが回転することにより、誘導電流が発生するようになっている。

上記オルタネータ２の発電電圧は、上記フィールドコイルへの印加電流の増減によって、最大２５Ｖまでの範囲で調節可能である。オルタネータ２で発電が行われているとき、その発電により消費されるエネルギーの分だけエンジン１の出力軸には抵抗（エンジン１の回転を阻害する負のトルク）が加わり、その抵抗トルクは、オルタネータ２の発電量が多いほど（つまりフィールドコイルへの印加電流が高く磁束密度が高いほど）大きくなる。

上記オルタネータ２には、オルタネータ２で発電された交流電力を直流電力に変換する整流器２ａが内蔵されている。つまり、上記オルタネータ２で発電された電力は、この整流器２ａで直流に変換された後にキャパシタ３に送られる。

上記バッテリ６は、車両用バッテリとして一般的な鉛電池等からなる二次電池である。このようなバッテリ６は、化学反応によって電気エネルギーを蓄えるものであるため、急速な充放電には不向きであるが、比較的大量の電力を蓄えることができる（つまり充電容量が大きい）という特性がある。

上記キャパシタ３は、最大２５Ｖまで充電可能な大容量の電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）である。このようなキャパシタ３は、上記バッテリ６のような二次電池と異なり、電解質イオンの物理的な吸着によって電気を蓄えるものであるため、比較的急速な充放電が可能で、内部抵抗も少ないという特性がある。

上記オルタネータ２による発電は、車両の減速時に集中的に行われ、そのときの発電電力（回生電力）は一旦キャパシタ３に充電される。キャパシタ３に充電された最大２５Ｖの電力は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって１２Ｖまで降圧された後に、電気負荷４またはバッテリ６に供給される。したがって、車両が減速する頻度が多いときは、オルタネータ２によって多くの電力が発電されるので、車両の走行中に必要な電力はほぼ全て上記回生電力によって賄われることになる。例えば、車両が市街地走行をしているときには、頻繁に車両の加減速が繰り返されるため、多くの場合、キャパシタ３に充電された電力が完全に枯渇する前に再び車両が減速して回生電力が確保されることとなり、バッテリ６から持ち出される電力（バッテリ６からの放電によって電気負荷４に供給される電力）はほとんど不要になる。

一方、車両の加速時は、オルタネータ２からエンジン１に加わる抵抗トルクをできるだけ少なくするために、基本的にオルタネータ２による発電は行われない。このとき、電気負荷４での消費電力は、上記キャパシタ３に既に充電されている電力と、必要に応じてバッテリ６から放電される電力とによって賄われる。

上記エンジン１を含むパワートレイン系の部品は、図２に示すＰＣＭ１０により統括的に制御される。ＰＣＭ１０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当するものである。

上記ＰＣＭ１０には、車両に設けられた複数のセンサから種々の情報が入力される。すなわち、車両には、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサＳＷ１と、図外のブレーキペダルの操作力（より具体的にはブレーキフルードの液圧）を検出するためのブレーキセンサＳＷ２と、キャパシタ３の電圧（端子間電圧）を検出するためのキャパシタ電圧センサＳＷ３と、図外のアクセルペダルの踏込み量に応じたアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサＳＷ４と、エンジン１の出力軸の回転速度を検出するためのエンジン速度センサＳＷ５とが設けられており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ５と上記ＰＣＭ１０とが電気的に接続されている。

また、上記ＰＣＭ１０は、エンジン１に備わる各種制御対象機器（例えば燃料を噴射するインジェクタや点火プラグ等）、オルタネータ２のフィールドコイル、およびＤＣ／ＤＣコンバータ５と電気的に接続されており、これらの機器に駆動用の制御信号を出力する。すなわち、ＰＣＭ１０は、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ５から入力される種々の情報に基づいて、車両の走行状態に応じた適切なトルクが得られるようにエンジン１の燃焼を制御したり、車両の走行状態に応じてオルタネータ２の発電量を制御したり、オルタネータ２で発電された電力の電気負荷４またはバッテリ６への供給を制御したりする。

（２）車両走行時の発電制御の具体例
次に、オルタネータ２による発電がどのように制御されるかを具体的に説明する。図３は、車両の減速時にＰＣＭ１０が行う制御動作を示すフローチャートである。本図に示すフローがスタートすると、ＰＣＭ１０は、各種センサ値を読み込む処理を実行する（ステップＳ１）。具体的に、ＰＣＭ１０は、上記車速センサＳＷ１、ブレーキセンサＳＷ２、キャパシタ電圧センサＳＷ３、アクセル開度センサＳＷ４、およびエンジン速度センサＳＷ５からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、車速、ブレーキ液圧、キャパシタ３の電圧、アクセル開度、エンジン回転速度等の各種情報を取得する。なお、上述したとおり、図３は車両の減速時のフローであり、少なくともアクセルペダルは踏み込まれていないから、上記アクセル開度センサＳＷ４により検出されるアクセル開度はゼロということになる。

次いで、ＰＣＭ１０は、車両の目標減速度を決定する処理を実行する（ステップＳ２）。目標減速度とは、車両の減速度として設定すべき目標値であり、上記ステップＳ１で取得された車速とブレーキ液圧とに基づいて決定されるものである。すなわち、当実施形態では、車速およびブレーキ液圧（ブレーキペダルの操作力）の値ごとに、乗員に違和感を与えない適切な減速度のデータが実験等に基づく経験則により予め定められており、上記ステップＳ２では、そのデータを利用して上記目標減速度が逐次決定される。

図４および図５は、車速またはブレーキ液圧と目標減速度との関係を規定するマップデータを示している。具体的に、図４のマップデータは、ブレーキ液圧が一定のときの車速と目標減速度との関係を示し、図５のマップデータは、車速が一定のときのブレーキ液圧と目標減速度との関係を示している。これらの図に示すように、車両の目標減速度は、車速が高いほど大きく設定され（図４）、また、ブレーキ液圧が高いほど大きく設定される（図５）。ＰＣＭ１０は、このようなマップデータを予め記憶しており、上記ステップＳ２では、そのマップデータに現実の車速およびブレーキ液圧の値を当てはめることにより、上記車両の目標減速度を決定する。

次いで、ＰＣＭ１０は、上記ステップＳ２で決定された車両の目標減速度に対応するエンジン１の抵抗トルクを算出する処理を実行する（ステップＳ３）。すなわち、車両の減速度として上記ステップＳ２で決定された目標減速度を得るにはどの程度の抵抗トルクがエンジン１に加わっていればよいかが、ブレーキの制動力や車両の走行抵抗、さらには変速機７の減速比などを考慮した所定の演算式によって算出される。

ここで、車両を減速させる要因としては、図６に示すように、ブレーキの制動力と、車両の走行抵抗と、エンジン１の抵抗トルクとがある。そこで、上記ステップＳ３の演算処理では、まず、車両の目標減速度から、ブレーキの制動力によって得られる減速度と、車両の走行抵抗による減速度とを差し引き、この差し引き後の値を、エンジン１の抵抗トルクのみによって車両に生じる減速度（純粋なエンジンブレーキによる減速度）として特定する。なお、上記において、ブレーキの制動力は、例えばブレーキセンサＳＷ２により検出されるブレーキ液圧等から演算により推定可能であり、車両の走行抵抗は、例えば車速センサＳＷ１により検出される車速等から演算により推定可能である。

上記のようにしてエンジンブレーキにより発生させるべき減速度が特定されれば、その後は、当該減速度に対応するエンジン１の抵抗トルクが、変速機７の減速比等を考慮して算出される。例えば、仮に変速機７の減速比が一定とすると、エンジン１の抵抗トルクは、エンジンブレーキにより発生させるべき減速度が高いほど大きく算出されることになる。

次いで、ＰＣＭ１０は、オルタネータ２からエンジン１に加えられるべき抵抗トルクである発電抵抗トルクを算出する処理を実行する（ステップＳ４）。ここで、エンジン１に加えられる抵抗トルクは、図６に示すように、オルタネータ２による発電に起因した発電抵抗トルクと、エンジン１の構造に起因したロストルクとに分けることができる。そこで、上記ステップＳ４では、上記ステップＳ３で算出されたエンジン１の抵抗トルクから、エンジン１の構造に起因したロストルクが差し引かれ、その差し引き後の値が上記発電抵抗トルクとして算出される。

なお、エンジン１の構造に起因したロストルクとしては、ピストンの摺動摩擦等によって生み出される機械抵抗のトルクと、ポンピングロスによるトルクとが含まれる。上記ステップＳ４では、これらの要素に起因したロストルクが、エンジン１の状態（吸気量、回転速度、冷却水温等）に基づいて推定され、推定されたロストルクがエンジン１の抵抗トルクから差し引かれることにより、上記オルタネータ２による発電抵抗トルクが算出される。

例えば、上述した目標減速度を得るためにエンジン１に加えられるべき抵抗トルクが−５０Ｎ・ｍであり（負のトルクなのでマイナスを付して表記する）、上記エンジン１のロストルクが−２０Ｎ・ｍであった場合には、前者から後者を差し引いた−３０Ｎ・ｍが、オルタネータ２による発電抵抗トルクとして算出される。

次いで、ＰＣＭ１０は、上記ステップＳ４で算出された発電抵抗トルクに基づいて、オルタネータ２での瞬間発電量（単位：ｋＷ）の目標値、つまり目標発電量を算出する処理を実行する（ステップＳ５）。ここで、上述したように、オルタネータ２による発電に起因してエンジン１に加わる抵抗トルクは、オルタネータ２の発電量が多くフィールドコイルの磁束密度が高いほど大きくなる。このため、上記ステップＳ５では、発電抵抗トルクが大きいほどオルタネータ２の目標発電量が大きく設定される。

次いで、ＰＣＭ１０は、上記ステップＳ１で取得されたキャパシタ３の電圧に基づいて、キャパシタ３の空き容量（単位：ｋＪ）を算出する処理を実行する（ステップＳ６）。なお、キャパシタ３の充電量は基本的にキャパシタ３の電圧に比例するから、上記キャパシタ電圧センサＳＷ３により検出された電圧からキャパシタ３の充電量を算出することができ、算出された充電量をキャパシタ３の最大充電量（既知）から差し引くことにより、キャパシタ３の現在の空き容量を算出することができる。

次いで、ＰＣＭ１０は、上記ステップＳ５で算出された現時点でのオルタネータ２の目標発電量を徐々に減少させた場合に得られる予想積算発電量（単位：ｋＪ）を算出する処理を実行する（ステップＳ７）。なお、このステップＳ７での演算処理は、後述するステップＳ１０の発電抑制制御が行われたと仮定した場合にその制御中にどの程度の量の電力が発電されるかを予め求めておくことを意味する。

上記ステップＳ７で予想積算発電量を算出する手順を図７を用いて具体的に説明する。図７は、目標発電量を時間経過とともに徐々に減少させる様子を、横軸に時間、縦軸に目標発電量をとった座標上で示すグラフである。このグラフにおいて、横軸のｔ０は現時点を表しており、縦軸のＸは現時点ｔ０での目標発電量である。上記ステップＳ７では、現時点ｔ０を出発点として、予め定められた傾きａの直線に沿って（つまり一定の減少率ａで）目標発電量をＸからゼロまで減少させることを想定する。そして、その間にオルタネータで発電される電力の積算値を予想積算発電量Ｓｘとして算出する。この予想積算発電量Ｓｘは、図７のグラフにおいて、現時点ｔ０から目標発電量がゼロになる時点ｔ１までの間に形成されるハッチングの三角形の面積に相当する。なお、当実施形態において、目標発電量を減少させる際の上記減少率ａは、車両の減速度の急変に起因して乗員が違和感を覚えることがないよう予め実験的に定められるか又は車両走行中に求められた車両の許容躍度（躍度とは加速度の微分のこと）に基づいて一律に同じ値に設定される。

ここで、図７において破線で示すように、現時点ｔ０での目標発電量Ｘが異なる場合、上記予想積算発電量Ｓｘは、目標発電量Ｘの２乗に比例して変化する。すなわち、当実施形態では、図７に示したように、現時点ｔ０での目標発電量Ｘを一定の減少率ａで減少させることを想定するから、この目標発電量Ｘを高さとした三角形の面積（つまり予想積算発電量Ｓｘ）は、目標発電量Ｘの２乗に比例して変化することになる。例えば、目標発電量Ｘがオルタネータ２の最大発電量と一致している場合の予想積算発電量Ｓｘが１０ｋＪであったとすると、目標発電量Ｘが最大発電量の５０％のときの予想積算発電量Ｓｘは２．５ｋＪになる。

以上のようにして予想積算発電量Ｓｘを算出した後、ＰＣＭ１０は、この予想積算発電量Ｓｘが上記ステップＳ６で算出されたキャパシタ３の空き容量よりも小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ８）。そして、ここでＹＥＳと判定されて（予想積算発電量Ｓｘ）＜（キャパシタ３の空き容量）という関係が成立することが確認された場合、ＰＣＭ１０は、上記ステップＳ５で算出された目標発電量と一致する量だけオルタネータ２に発電させる通常の発電制御を実行する（ステップＳ９）。すなわち、ＰＣＭ１０は、オルタネータ２での実際の発電量が上記目標発電量と一致するように、オルタネータ２のフィールドコイルへの印加電流を調節する制御を実行する。

一方、上記ステップＳ８でＮＯと判定されて予想積算発電量Ｓｘがキャパシタ３の空き容量に等しくなったことが確認された場合、ＰＣＭ１０は、オルタネータ２の目標発電量を徐々に減少させる発電抑制制御を実行する（ステップＳ１０）。すなわち、発電抑制制御として、図７に示したように、オルタネータ２の目標発電量を現時点の値から一定の減少率ａでゼロまで減少させる制御が実行される。

上記発電抑制制御が開始されると、オルタネータ２で実際に発生する発電量は、上記目標発電量の漸減に合わせて徐々に減少し、発電量がゼロになるまでの間、トータルで上記予想積算発電量Ｓｘと同じ量の電力がオルタネータ２で発電されることになる。発電量がゼロになるまでの間に発生するトータルの電力（＝予想積算発電量Ｓｘ）は、発電抑制制御の開始時点におけるキャパシタ３の空き容量（＝予想積算発電量Ｓｘ）を過不足なく埋めることになるので、上記オルタネータ２の発電量がゼロになる時点は、キャパシタ３が満充電状態になる時点とちょうど一致する。

なお、図３のフローは、少なくともアクセル開度がゼロとされる車両の減速時の制御動作を例示したものであったが、同様の制御は、車両の減速中に限らず行うことができる。例えば、アクセルペダルの踏み込みが急激に緩められてアクセル開度が高開度から微小開度にまで低下したような場合にも、オルタネータ２による発電を行う余地があるので、図３と同様の発電制御を行うことが可能である。ただしこの場合には、インジェクタから燃料が噴射されてエンジン１で燃焼が行われるので、その燃焼による正方向のトルクも考慮に入れつつ、オルタネータ２からエンジン１に付与すべき適当な発電抵抗トルクを算出する必要がある。

（３）作用
以上説明したように、当実施形態では、車両に搭載されたエンジン１から動力を得て発電するオルタネータ２（発電手段）と、オルタネータ２により発電された電力を蓄えるキャパシタ３（蓄電手段）と、オルタネータ２の発電量を制御するＰＣＭ１０（制御手段）とを備えた車両用電源装置において、次のような特徴的な構成を採用した。

車両の運転中、ＰＣＭ１０は、オルタネータ２の目標発電量を車両の走行状態に応じて逐次決定するとともに（Ｓ５）、オルタネータ２の目標発電量を一定の減少率ａでゼロまで減少させた場合に得られる予想積算発電量Ｓｘを算出する（Ｓ７）。そして、ＰＣＭ１０は、キャパシタ３の空き容量が上記予想積算発電量Ｓｘまで低下すると、その時点で、オルタネータ２の目標発電量を車両の走行状態に応じた値よりも徐々に減少させる発電抑制制御（Ｓ１０）を実行する。言い換えると、上記実施形態では、オルタネータ２の予想積算発電量Ｓｘがキャパシタ３の空き容量の閾値となっており、キャパシタ３の空き容量がこの閾値（予想積算発電量Ｓｘ）よりも大きい場合には、車両の走行状態に応じた目標発電量だけオルタネータ２に発電させる通常の発電制御が実行される一方、キャパシタの空き容量が上記閾値まで低下した場合には、目標発電量を徐々に減少させる発電抑制制御が実行される。このような構成によれば、キャパシタ３が満充電状態になってもエンジン１に加わる抵抗トルクが急変しないので、乗員が覚える違和感を効果的に軽減できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、キャパシタ３の空き容量が残り少なくなった時点でオルタネータ２の目標発電量が徐々に減らされるので、キャパシタ３の空き容量がなくなった時点（満充電状態になった時点）でオルタネータ２による発電が急停止されるようなことがなく、発電に伴いエンジン１に加わる抵抗トルク（発電抵抗トルク）が急激に変化するのを回避することができる。これにより、車両の減速度が急変して乗員が違和感を覚えるのを効果的に防止でき、車両の商品性をより高めることができる。

例えば、上記実施形態と異なり、キャパシタ３が満充電状態になるまでオルタネータ２による発電を継続した場合には、キャパシタ３が満充電状態になった時点でオルタネータ２から供給される発電電力の受け入れ先がなくなるので、その時点で初めて発電が停止されることになる。しかしながら、このようにすると、オルタネータ２からエンジン１に加わる発電抵抗トルクが、キャパシタ３が満充電状態になる時点を境に急激に減少するので、これに伴いエンジン１の減速度が急激に変化して、乗員が違和感を覚えるおそれがある。

これに対し、上記実施形態では、キャパシタ３の空き容量が残り少なくなった時点からオルタネータ２の目標発電量が徐々に減少し始めるので、発電抵抗トルクが急激に変化するという上記のような事態が確実に回避され、乗員の違和感を効果的に軽減することができる。

特に、上記実施形態では、現時点の目標発電量を一定の減少率ａでゼロまで減少させた場合に得られる予想積算発電量Ｓｘを常時算出し、キャパシタ３の空き容量がこの予想積算発電量Ｓｘまで低下した時点でオルタネータ２の発電量を上記減少率ａで漸減させるようにしたので、現時点の目標発電量が多いほど早い段階で（つまりキャパシタ３の空き容量が多く残っている段階で）発電量の漸減が開始されるようになり、しかも、発電量がゼロになる時点とキャパシタ３が満充電状態になる時点とが一致することになる。つまり、予想積算発電量Ｓｘとキャパシタ３の空き容量とに応じて、発電抑制制御の開始点を調整することで、目標発電量を一定の減少率ａで減少させながら、発電量がゼロになる時点とキャパシタ３が満充電状態になる時点とを一致させることが可能になる。これにより、上述したような発電抵抗トルクの急変をより確実に回避することができる。

また、上記実施形態では、車両の運転中、車両の目標減速度を走行状態に応じて設定するとともに、その目標減速度を得るために必要なエンジン１の抵抗トルクからエンジン１の構造に起因したロストルクを差し引いた値を、上記オルタネータ２がエンジン１に加えるべき発電抵抗トルクとして設定し、その発電抵抗トルクに基づいてオルタネータ２の目標発電量を求めるようにした。このような構成によれば、車両の走行状態に応じた減速度を得るために発電抵抗トルク（発電によりエンジン１に加わる抵抗トルク）をどの程度加えればよいかを、エンジン１のロストルクをも考慮しつつ正確に求めることができ、その結果を利用してオルタネータ２の目標発電量を適正に算出することができる。

（４）変形例等
以上説明した実施形態は本発明の好ましい一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、以下のような変形例が考えられる。

上記実施形態では、オルタネータ２の現時点の目標発電量を一定の減少率ａでゼロまで減少させた場合に得られる予想積算発電量Ｓｘを求め、この予想積算発電量Ｓｘを、目標発電量を漸減するか否か（発電抑制制御を実行するか否か）を判断するための閾値として用いたが、予想積算発電量Ｓｘ以外の値を上記閾値として用いてもよい。例えば、オルタネータ２の現時点の目標発電量（好ましくはその２乗）に比例する適当な値がアウトプットされるように予め定められた所定の演算式を用いて上記閾値を算出するようにしてもよい。あるいは、現時点の目標発電量からマップを用いて上記閾値を決定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、発電抑制制御において、現時点の目標発電量を一定の減少率ａで漸減させるようにようにしたが、必ずしも目標発電量の減少率を一律に同じ値にする必要はなく、例えば車両の走行状態等に応じて可変的に減少率を設定してもよい。

また、上記実施形態では、車速とブレーキペダルの操作力（ブレーキ液圧）に基づいて車両の目標減速度を設定し（図４、図５）、この目標減速度に応じてオルタネータ２の目標発電量を求めたが、車両が走行している路面の勾配角を車両の傾き等から検出する手段が備わっている場合には、車速やブレーキペダルの操作力だけでなく上記路面の勾配角をも考慮に入れながら、上記目標減速度を設定することが可能である。

また、上記実施形態では、エンジン１から動力を得て発電する発電手段としてオルタネータ２を用いたが、発電だけでなくエンジン１のトルクアシスト（エンジン１の出力軸にアシスト用のトルクを付与する動作）をも行うことが可能なモータジェネレータを、上記発電手段として用いてもよい。すなわち、本発明は、エンジンだけが動力源である一般の車両だけでなく、エンジンとモータ（モータジェネレータ）とを併用したハイブリッド車両にも適用可能である。

また、上記実施形態では、オルタネータ２（発電手段）で発電された電力を蓄える蓄電手段として電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いたが、蓄電手段としては、繰り返し充放電可能なものであればよく、必ずしも電気二重層キャパシタに限られない。

例えば、電気二重層キャパシタ以外の蓄電手段として、リチイムイオンキャパシタを用いることができる。なお、リチウムイオンキャパシタとは、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵可能な炭素系材料（リチイムイオン電池の負極と同じ材料）を負極として用いることでエネルギー密度をさらに向上させたものである。このような構成のリチウムイオンキャパシタは、キャパシタとして一般的な電気二重層キャパシタとは異なり、正極と負極とで充放電の原理が異なる（化学反応を併用する）ことから、ハイブリッドキャパシタとも呼ばれる。このリチウムイオンキャパシタを一例とするハイブリッドキャパシタ、および上記電気二重層キャパシタのいずれについても、エネルギー密度が高く、しかもリニアな充放電特性をもつので、本発明にかかる蓄電手段として好適に用いることができる。

１ エンジン
２ オルタネータ（発電手段）
３ キャパシタ（蓄電手段）
１０ ＰＣＭ（制御手段）
Ｓｘ 予想積算発電量

Claims (5)

1. 車両に搭載されたエンジンから動力を得て発電する発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、上記発電手段の発電量を制御する制御手段とを備えた車両用電源装置であって、
   上記制御手段は、上記発電手段が発電すべき電力である目標発電量を車両の走行状態に応じて逐次決定するとともに、上記蓄電手段の空き容量が、現時点での目標発電量の２乗に比例するように定められた所定の閾値まで低下した時点で、上記目標発電量を車両の走行状態に応じた値よりも徐々に減少させる発電抑制制御を実行する、ことを特徴とする車両用電源装置。
2. 請求項１記載の車両用電源装置において、
   上記蓄電手段はキャパシタであることを特徴とする車両用電源装置。
3. 請求項１または２記載の車両用電源装置において、
   上記制御手段は、現時点の目標発電量を所定の減少率でゼロまで減少させた場合に得られる予想積算発電量を上記閾値として設定し、上記蓄電手段の空き容量がこの予想積算発電量まで低下した時点で、上記目標発電量を上記所定の減少率でゼロまで減少させる制御を上記発電抑制制御として実行する、ことを特徴とする車両用電源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
   上記制御手段は、車両の走行状態に応じた目標減速度を設定するとともに、その目標減速度を得るために必要なエンジンの抵抗トルクからエンジンの構造に起因したロストルクを差し引いた値を、上記発電手段がエンジンに加えるべき発電抵抗トルクとして設定し、その発電抵抗トルクに基づいて上記発電手段の目標発電量を求める、ことを特徴とする車両用電源装置。
5. 車両に搭載されたエンジンから動力を得て発電する発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段とを備えた車両用電源装置を制御する方法であって、
   上記発電手段が発電すべき電力である目標発電量を車両の走行状態に応じて逐次決定するステップと、
   上記蓄電手段の空き容量が、現時点での目標発電量の２乗に比例するように定められた所定の閾値まで低下した時点で、上記目標発電量を車両の走行状態に応じた値よりも徐々に減少させる発電抑制制御を実行するステップとを含む、ことを特徴とする車両用電源装置の制御方法。
   

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