JP6019985B2

JP6019985B2 - 車両用電源装置

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Publication number: JP6019985B2
Application number: JP2012205411A
Authority: JP
Inventors: 和也小谷; 洋行水落
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060884A

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に関するものである。

従来から、エンジンから動力を得て発電するオルタネータ（発電手段）を車両に搭載し、車両の減速エネルギーを回生することで、得られた電力をバッテリ（蓄電手段）や電気負荷に供給することが行われている。例えば特許文献１には、バッテリの充電量とエンジンの運転状態とに応じて、オルタネータが効率良く発電を行うことが可能な目標発電量を設定し、この目標発電量の電力が発電されるようにオルタネータを制御するものが開示されている。

特開２００８−２８９２８８号公報

多くの電装品が搭載される今日の自家用車両などでは、走行中の消費電力が大きくなる傾向にあり、例えば渋滞時など、速度変化の少ない運転シーンにおいては、減速エネルギーの回生だけで十分な電力を補うことが難しい場合がある。このような場合には、減速時以外にオルタネータで発電を行う、いわゆる燃料発電を併用することが必要となる。

この場合、車両の燃費の観点からは、発電に伴う燃料消費量の増大は極力抑えられるのが好適である。しかし、同じ発電負荷（発電抵抗）を与えた場合でも、それに伴い増加する燃料消費量はエンジンの運転状態に異なる。従って、エンジンの運転状態との関係で必要な電力を効率良く発電させることが求められるが、上記引用文献１は、このようなオルタネータを用いた燃料発電を効率良く行う技術についての開示はなされていない。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、発電手段（オルタネータ）を用いた所謂燃料発電を併用する場合に、必要な電力をより効率良く確保することを可能とする車両用電源装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の車両用電源装置は、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、この発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出される運転状態であって車両の減速時以外の運転状態に基づき、当該運転状態において前記発電手段による発電を実施したときの発電量と当該発電に伴う消費燃料増加量とにより定まる予測発電効率を求める発電効率演算手段と、過去の予測発電効率の平均値、過去の実際の発電効率の特定の値、及び過去の実際の発電効率の平均値の何れかを履歴値として記憶する記憶手段と、前記発電手段による発電を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記運転状態検出手段により検出される現時点の運転状態に基づき前記発電効率演算手段により求められる予測発電効率と、前記記憶手段に記憶されている履歴値とを比較し、現時点の予測発電効率が履歴値と同等以上である場合に、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施するものである。

この車両用電源装置によれば、車両が減速時以外の運転状態にあるときには、現時点の予測発電効率と履歴値とが比較され、現時点の予測発電効率が履歴値と同等以上である場合に前記発電手段により発電が行われる。つまり、エンジンの運転状態に基づき、発電手段にとって発電効率の良い運転状態を見極めながら発電が行われる。そのため、発電効率が極端に悪い運転状態で発電が行われることによる燃料消費量の増加が抑制され、その結果、必要な電力を効率良く確保することが可能となる。

この車両用電源装置において、前記制御手段は、前記エンジンの運転が所定の低負荷運転域で行われているとき、又はエンジンの加速要求がされていないときの何れかの運転状態のときにのみ、現時点の予測発電効率が履歴値と同等以上であるか否かを判断し、同等以上である場合に、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施するのが好適である。

この車両用電源装置によれば、車両の走行性能を阻害することなく、発電手段による発電を実施することが可能となる。

また、この車両用電源装置においては、前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記蓄電手段に空き容量がある場合にのみ、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施するものであるのが好適である。

この車両用電源装置によれば、不要な発電が行われることを抑制することができる。

なおこの場合、前記制御手段は、現時点の運転状態に基づき前記発電効率演算手段により求められる予測発電効率が履歴値と同等以上でない場合であっても、前記蓄電手段に蓄えられる電力量が予め定められた閾値未満である場合には、当該電力量が閾値に達するように前記発電手段による発電を実施するものであるのが好適である。

この車両用電源装置によれば、蓄電手段の電力不足により車両の基本制御等に影響ができるという不都合を、燃料消費量の増大を必要最小限に抑えながら回避することが可能となる。

以上説明したように、本発明の車両用電源装置によれば、発電手段（オルタネータ等）の所謂燃料発電を併用する場合に、必要な電力を効率良く確保することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる車両用電源装置が搭載され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。オルタネータによる発電の制御動作を示すフローチャートである。回生電力の発電量を算出する方法を説明する説明図である。予測発電効率を求めるためのマップデータを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

（１）車両の全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる車両用電源装置が搭載され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（出力軸）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（出力軸）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、ベルト等を介してエンジン１の出力軸と連結されている。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（何れも図示省略）、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、それにより生成される磁界中をロータが回転することで、ステータコイルに誘導電流が発生する。

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殆どが賄われる。但し、車両の速度変化が少ない運転シーン、例えば渋滞時などでは、消費されたキャパシタ３の電力を回生電力だけで十分に回復させることが困難な場合があり、このような運転シーンでは、後述するように、減速時以外の走行状態においてもオルタネータ２による発電が行われる。すなわち、オルタネータ２を用いたいわゆる燃料発電が実施される。

図２は、上記エンジン１を含むパワートレイン系の部品の制御系を示している。同図に示すように、上記車両は、パワートレイン系の部品を制御するＰＣＭ１０を備えている。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、本発明に関連する機能構成として、後述する、主制御部１１、発電効率演算部１２、回生電力演算部１３および記憶部１４を備えている。

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、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アクセル開度センサＳＷ１と、エンジン１の回転速度を検出するエンジン速度センサＳＷ２と、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサＳＷ３と、エンジン１による燃料消費量を検出する燃料流量センサＳＷ４と、エンジン１の吸気圧力を検出する吸気圧センサＳＷ５と、エンジン１の排気圧力を検出する排気圧センサＳＷ６と、エンジン１の冷却水の水温を検出する水温センサＳＷ７と、キャパシタ３の充電状態（電圧）を検出するキャパシタ電圧センサＳＷ８と、が設けられており、これら各センサＳＷ１〜ＳＷ８と上記ＰＣＭ１０とが電気的に接続されている。なお、当例では、上記各センサＳＷ１〜ＳＷ７が本発明にかかる運転状態検出手段に相当し、キャパシタ電圧センサＳＷ８が本発明の蓄電状態検出手段に相当する。

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〜ＳＷ８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。このような制御は、ＰＣＭ１０の主に主制御部１１が統括する。なお、ＰＣＭ１０の上記発電効率演算部１２は、減速時以外の走行状態においてオルタネータ２による発電（燃料発電）が行われたと仮定した場合の発電効率を逐次演算するとともに、実際に発電が行われた場合には、その発電効率および当該発電効率含む過去の発電効率の平均値（平均発電効率という）を演算するものであり、記憶部１４は、発電効率演算部１２が求めた上記平均発電効率を履歴として更新的に記憶する。すなわち、当実施形態では、主制御部１１、発電効率演算部１２および記憶部１４が各々、本発明の制御手段、発電効率演算手段および記憶手段に相当する。なお、回生電力演算部１３は、現在の走行状態から次回の減速回生（減速時のオルタネータ２による発電）により得られる電力を求める（推定）するものである。

（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、ＰＣＭ１０（主制御部１１）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、上記アクセル開度センサＳＷ１、エンジン速度センサＳＷ２、車速センサＳＷ３、燃料流量センサＳＷ４、吸気圧センサＳＷ５、排気圧センサＳＷ６、水温センサＳＷ７、キャパシタ電圧センサＳＷ８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、アクセル開度、エンジン回転速度、車速、燃料流量、吸気圧、排気圧、水温、キャパシタ３の電圧等の各種情報を取得する。

次に、ＰＣＭ１０は、まず、車速の変化量から車両が減速中か否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、減速中であると判断した場合には、主制御部１１は減速回生を実行する（ステップＳ３９）。つまり、オルタネータ２のフィールドコイルへ電流を印加することにより回生電力を発電させ、これをキャパシタ３に蓄電する。この場合、オルタネータ２の発電（つまりフィールドコイルへの印加電流）に応じた抵抗トルクが回生ブレーキとしてエンジン１の出力軸に加わることとなる。

車両が減速中でない場合には、ＰＣＭ１０（回生電力演算部１３）は、次の減速時の回生電力の発電量、つまり次のステップＳ３９の処理で発電される発電量を求める（ステップＳ５）。当例の車両では、アクセル開度センサＳＷ１により検出されるアクセル開度と、図外のブレーキセンサにより得られるブレーキ液圧に基づき車両の目標減速度が設定されるが、この場合、オルタネータ２の発電（回生ブレーキ）によりドライバに違和感を与えない程度の減速度が得られるように、例えば図４に示すように、車両の目標減速度は、エンジン１の構造に起因した抵抗（走行抵抗およびパワートトレイン抵抗）に、さらに回生ブレーキ（オルタネータ２による発電に起因した発電抵抗）を加味して決定される。ここで、回生ブレーキの大きさとオルタネータ２の発電量とは比例関係にあるため、従って、ＰＣＭ１０は、この目標減速度に占める回生ブレーキの割合と速度変化量とに基づき（同図中の斜線部分の面積）、次回の回生電力の発電量を求める（推定する）。

次回の回生電力の発電量が求まると、ＰＣＭ１０は、この電力を受け入れることが可能な空き容量がキャパシタ３に確保されているか否かを、キャパシタ電圧センサＳＷ８による検出電圧に基づき判断する（ステップＳ７）。ここで、確保されていないと判断した場合には、ＰＣＭ１０は、キャパシタ３に蓄えられた電力を放電、つまり電気負荷４に供給する、及び／又はバッテリ６に供給する。これにより、次回の回生電力を受け入れ可能となる空き容量がキャパシタ３に確保される（ステップＳ３７）。

一方、空き容量が確保されている場合には、ＰＣＭ１０は、エンジン１が所定の低負荷域で運転されているか、又は車両に対して加速要求がされていないかを判断する（ステップＳ９）。具体的には、ＰＣＭ１０は、車両の図示効率と正味効率との差が予め定めた閾値以上の場合に、車両が低負荷域で運転されていると判断する。ここで、図示効率とは、燃焼によって得られる仕事（現在の吸気圧と排気圧の差から定まるポンピング損失、エンジン回転速度と水温から定まる抵抗損失、エンジン軸出力、オルタネ−タ負荷、エアコン負荷）と、燃料の燃焼で得られるエネルギーの比であり、ＰＣＭ１０は、現在の吸気圧、排気圧、エンジン回転速度、水温、燃料噴射量、点火タイミング、オルタネ−タ電圧、オルタネ−タ出力電流、エアコン圧力に基づき図示効率を求める。一方、正味効率とは、エンジンから実仕事として得られる仕事（エンジン軸出力、オルタネ−タ負荷、エアコン負荷）と、燃料の燃焼で得られるエネルギーの比であり、ＰＣＭ１０は、現在のエンジン回転速度、燃料噴射量、点火タイミング、オルタネ−タ電圧、オルタネ−タ出力電流、エアコン圧力に基づき正味効率を求める。

ステップＳ９の判断で、エンジン１が低負荷運転である場合、又は加速要求がされていないと判断した場合には、ＰＣＭ１０（発電効率演算部１２）は、現在、つまり減速時以外の走行状態においてオルタネータ２の発電を行ったとした場合（オルタネータ２を用いた燃料発電）の発電効率を求め、その結果（予測発電効率という）と、過去の履歴である後記平均発電効率とを比較し、予測発電効率が平均発電効率と同等以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。詳しくは、ＰＣＭ１０には、現在の燃料消費量と、仕事量（ポンピングロス、機械抵抗、軸出力等）から１ｋＷに必要な燃料を算出し、例えば、図５中の一点鎖線の円で囲った部分に示すようなオルタ発電効率の良い発電を行った場合の発電負荷から必要な燃料増加量、及びそれに応じたポンピングロスの低下量を予測する。そこから発電効率（電力１ｋＷに要する燃料増加エネルギー（１ｋＷ）／電力１ｋＷ）を求め、その発電効率を予測発電効率として設定し、この予測発電効率と平均発電効率とを比較する。なお、ＰＣＭ１０（発電効率演算部１２）は、常に所定の発電を行った場合に必要となる燃料増加量を予測し、過去の予測値とあわせ現在の走行状態における発電効率（電力１ｋＷに要する燃料増加エネルギー（１ｋＷ）／電力１ｋＷ）の平均値をもとめ、当該平均値（平均発電効率という）を履歴として更新的に記憶する。

予測発電効率が平均発電効率と同等以上であると判断した場合には、オルタネータ２を用いた燃料発電を実施すべく、ＰＣＭ１０は、予測発電効率に対応する発電量を目標発電量として設定し、当該目標発電量の電力を発生させるときのオルタネータ２の抵抗トルクを求めるとともに、当該抵抗トルクをエンジン１で補うための燃料噴射量および点火時期（ＩＧ）等を算出し、当該算出結果に基づき図外のインジェクタおよび点火プラグ等を制御することによりエンジン１を駆動する（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。この際、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し、これにより当該オルタネータ２に電力を発電させるとともに、発電された電力をキャパシタ３に蓄電する（ステップＳ１７）。

なお、ステップＳ９の処理でＮＯと判断した場合、すなわちエンジン１が高負荷運転でありかつ加速要求がされていると判断した場合、およびステップＳ１１の処理でＮＯと判断した場合、すなわち予測発電効率が平均発電効率を下回ると判断した場合には、ＰＣＭ１０は、オルタネータ２による燃料発電を実施することなく、キャパシタ電圧センサＳＷ８により検出される電圧に基づき、キャパシタ３に放電可能な電力が残されているか否かを判断する（ステップＳ２５）。ここで、放電可能な電力が残されていると判断した場合、すなわちキャパシタ３の電圧が予め設定された閾値を超えている場合には、ＰＣＭ１０は、キャパシタ３に蓄えられた電力を放電する、つまり電気負荷４等に供給する（ステップＳ３５）。一方、放電可能な電力が残されていないと判断した場合、には、ＰＣＭ１０は、電力不足により車両の基本制御に影響が出ることを防止するため、無条件にオルタネータ２による燃料発電を実施する。

この場合、ＰＣＭ１０は、電気負荷４等の基本制御を賄える必要最小限の目標発電量を算出する、具体的には、キャパシタ３の電圧が前記閾値に達するように必要最小限の目標発電量を算出し、当該目標発電量の電力を発生させるときのオルタネータ２の抵抗トルクを求め、当該抵抗トルクをエンジン１で補うための燃料噴射量および点火時期（ＩＧ）等を算出した上で、当該算出結果に基づき図外のインジェクタおよび点火プラグ等を制御することによりエンジン１を駆動する（ステップＳ２７〜Ｓ３３）。またこの際、上記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ことにより当該オルタネータ２に電力を発電させる。

なお、図３のフローチャート中、破線で囲んだ処理（ステップＳ１９〜Ｓ２３）は、後述する変形例において実施される処理であり、この実施形態では実施しない。

（３）作用
上記実施形態の車両によれば、車両の減速時以外の走行状態においてもオルタネータ２による発電が実施されるため、例えば速度変化（加減速）の少ない渋滞時などの運転シーンにおいても、消費されたキャパシタ３の電力を効果的に補うことができる。

特にこの車両では、減速時以外のオルタネータ２の発電、すなわち燃料発電を実施するに際しては、予め現在の運転状態に基づきオルタネータ２による発電を実施した場合の予測発電効率を求め、この予測発電効率と過去の実績である平均発電効率とを比較した上で、この予測発電効率が平均発電効率と同等以上である場合にオルタネータ２による発電を実施する（上記ステップＳ１１〜ステップＳ１７）。要するに、オルタネータ２にとってより発電効率の良い状態が見極められながら発電が行われるため、エンジン１の運転状態との関係において、オルタネータ２の発電効率が極端に悪い状態の下で発電が行われ、その結果、燃料消費量が著しく増加するといった不都合を未然に回避することができる。

しかも、オルタネータ２を用いた燃料発電を実施する場合には、現在のエンジン１の運転状態（エンジン回転速度）に基づき、最も（又は一定値以上に）発電効率のよい目標発電量が設定された上で、オルタネータ２での実際の発電量がこの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が調節される。従って、上記実施形態によれば、オルタネータ２を用いたいわゆる燃料発電を併用しつつ、必要な電力を非常に効率良く、つまり少ない燃料増加量で確保することができる。

また、この車両では、オルタネータ２を用いた燃料発電は、エンジン１が低負荷運転域にある状態、又は加速要求がなされていない場合にだけ実施されるため、オルタネータ２による発電に起因した発電抵抗（抵抗トルク）がエンジン１に加わることによる出力トルクへの影響が殆どない、という利点がある。すなわち、エンジン１の低負荷運転では、目標トルクに対してエンジン１の構造に起因したロストルク、つまり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や、ポンピングロスによるトルクの割合が比較的大きく、これにオルタネータ２による発電に起因した発電抵抗が加わったとしてもエンジン１の実質的な出力トルクへの影響は少ない。そのため、エンジン１が低負荷運転のときにオルタネータ２による発電を行うことで、車両の走行性能に影響を与えない範囲で発電を行うことができる。また、加速要求がある場合にオルタネータ２による発電を行うと、オルタネータ２の発電抵抗がエンジン１に加わる分、円滑な加速が妨げられるおそれがある。従って、加速要求がされているときを避け、加速要求がされていない場合に発電を行うことで、車両の走行性能、つまり加速に影響を与えない範囲で発電を行うことができる。従って、この車両によれば、上記の通り、車両の走行性能に影響を与えない範囲で、オルタネータ２による燃料発電を行うことができるという利点もある。

なお、上記車両では、予測発電効率が平均発電効率を下回るような場合（ステップＳ１１でＮＯ）でも、キャパシタ３に蓄えられる電力が少ない場合には、電力不足により車両の基本制御に影響が出ることを防止すべく、無条件にオルタネータ２による燃料発電が実施される（ステップＳ２５〜ステップＳ３３）。しかし、その場合でも、上記車両によれば、電気負荷４等の基本制御を賄える必要最小限の目標発電量が算出される（キャパシタ３の電圧が前記閾値に達するように必要最小限の目標発電量が算出される）ので、発電効率が良いとは言えない条件の下で長期的にオルタネータ２の燃料発電が実施され、これに起因して燃料消費量が増加するという不都合を未然に回避することができる。

ところで、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、本発明の発電手段として、オルタネータ２が搭載されているが、例えば、前記発電手段は、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るモータジェネレータであってもよい。

また、上記実施形態では、逐次、予測発電効率を演算してその平均値（平均発電効率）を履歴として記憶するようにしているが、例えば図３のフローチャートのステップＳ１９〜Ｓ２３（破線で囲んだ部分）に示すように、オルタネータ２による燃料発電の後（ステップＳ１７）、当該燃料発電による実発電効率の平均値（平均発電効率）を求め、この平均値を履歴としてＰＣＭ１０（記憶部１４）に更新的に記憶し、ステップＳ１１の処理では、予測発電効率とこの平均発電効率とを比較するようにしてもよい。また、ステップＳ１１の処理では、予測発電効率と平均発電効率とを比較する以外に、例えば、個々の実発電効率を履歴として記憶しておき、予測発電効率と特定の実発電効率とを比較するようにしてもよい。

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
３キャパシタ
１０ＰＣＭ
１１主制御部
１２発電効率演算部
１３回生電力演算部
１４記憶部

Claims

車両用電源装置であって、
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、
この発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出される運転状態であって車両の減速時以外の運転状態に基づき、当該運転状態において前記発電手段による発電を実施したときの発電量と当該発電に伴う消費燃料増加量とにより定まる予測発電効率を求める発電効率演算手段と、
過去の予測発電効率の平均値、過去の実際の発電効率の特定の値、及び過去の実際の発電効率の平均値の何れかを履歴値として記憶する記憶手段と、
前記発電手段による発電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段により検出される現時点の運転状態に基づき前記発電効率演算手段により求められる予測発電効率と、前記記憶手段に記憶されている履歴値とを比較し、現時点の予測発電効率が履歴値と同等以上である場合に、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施する、ことを特徴とする車両用電源装置。
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記制御手段は、前記エンジンの運転が所定の低負荷運転域で行われているとき、又はエンジンの加速要求がされていないときの何れかの運転状態のときにのみ、現時点の予測発電効率が履歴値と同等以上であるか否かを判断し、同等以上である場合に、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施することを特徴とする車両用電源装置。
請求項１又は２に記載の車両用電源装置において、
前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記蓄電手段に空き容量がある場合にのみ、車両減速時以外の運転状態において前記発電手段による発電を実施することを特徴とする車両用電源装置。
請求項３に記載の車両用電源装置において、
前記制御手段は、現時点の運転状態に基づき前記発電効率演算手段により求められる予測発電効率が履歴値と同等以上でない場合であっても、前記蓄電手段に蓄えられる電力量が予め定められた閾値未満である場合には、当該電力量が閾値に達するように前記発電手段による発電を実施することを特徴とする車両用電源装置。