JP7209943B2 - 車両の電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにより駆動されて発電する発電機及びこの発電機により発電された電力を充電するバッテリを備えた車両の電源制御装置に関する。

従来から、燃料を含む混合気を燃焼させて車両の動力を発生するエンジンと、このエンジンにより駆動されて発電する発電機と、この発電機が発電した電力を充電するバッテリと、このバッテリに充電された電力により動作する電気負荷（電装品）と、を有する車両が知られている。

例えば、特許文献１には、バッテリの過放電を防止すべく、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）を所定範囲内に維持するための制御を行うハイブリッド車両が開示されている。特に、この特許文献１に開示された技術では、バッテリのＳＯＣが所定値未満になったときに、バッテリの電力を低電位の電力へ変換する電圧変換器の出力を制限することで、この電圧変換器によるバッテリの電力消費を減少することにより、バッテリの過放電を防止している。

特開２００５－０４５８８３号公報

ところで、上述したような車両においては、発電機により発電された電力及びバッテリに充電された電力の少なくともいずれかを用いて車両内の電気負荷を動作させている。そのため、発電機による発電が制限されると、車両内の電気負荷を動作させるためにバッテリの電力が大幅に消費されて、バッテリの過放電が生じる場合がある。例えば、発電機が高温になった場合や、エンジンの出力が制限される場合に（典型的には、酷暑又は極寒の高地においてアイドル運転している場合にエンジンの出力が制限される）、発電機による発電が制限される。上述した特許文献１に開示された技術では、このように発電機による発電が制限されたときに、バッテリの過放電を適切に防止することはできなかった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、発電機による発電が制限されたときにバッテリの過放電を適切に防止することが可能な車両の電源制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両の電源制御装置であって、エンジンにより駆動されて発電する発電機と、発電機により発電された電力を充電する第１バッテリと、第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、発電機により発電された電力、第１バッテリに充電された電力、及び第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給され、第２バッテリに対応する電圧により動作する電気負荷と、発電機又は第１バッテリから供給された電圧を低下させて電気負荷に出力する電圧変換器と、電気負荷が動作している状態において、発電機の発電制限条件が成立したときに、発電機の発電電流を当該発電機の状態又はエンジンの運転状態に応じた発電上限電流まで低下させることで、発電機の発電を制限し、電圧変換器から電気負荷への出力電流を低下させるように構成された制御器と、を有することを特徴とする。

このように構成された本発明では、制御器は、電気負荷が動作している状態において、所定の発電制限条件が成立したときに、発電機の発電を制限すると共に、電圧変換器の出力を制限する。発電機の発電を制限すると、第１バッテリが放電して電力を電気負荷に供給することとなる。この場合に、第１バッテリから多量の電力が放電されると、第１バッテリの過放電が生じる。したがって、本発明では、発電機の発電を制限したときに、第１バッテリからの電力を電気負荷に供給する電圧変換器の出力を制限することで、第１バッテリの放電を制限するようにする。これにより、発電機の発電制限時に第１バッテリが過放電状態になることを適切に防止することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、発電機の発電を制限したときに、第１バッテリを放電させて電気負荷に電力を供給した後に、電圧変換器の出力電流を低下させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、発電機の発電制限時に、第１バッテリの電力を用いて電気負荷の動作を確保することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、第１バッテリの放電により当該第１バッテリの充電量（換言すると残容量、充電率、ＳＯＣ）が所定の下限値に到達したときに、電圧変換器の出力電流を低下させることで、第１バッテリの放電を制限するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、電気負荷の動作を確保しつつ、第１バッテリの過放電を確実に防止することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、電圧変換器の出力電流を低下させることで、第２バッテリを放電させて電気負荷に電力を供給するように構成されている。
このように構成された本発明によれば、第２バッテリの電力を用いて電気負荷の動作を適切に確保することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、電圧変換器の出力電流を低下させるときに、出力電流の変化速度の大きさを所定値未満に制限することで、出力電流を徐変させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、電圧変換器の出力電流の変化に起因して電気負荷の動作が不安定になることを適切に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、制御器は、発電機の状態又はエンジンの運転状態に応じた発電上限電流及び第１バッテリの放電可能電流に基づき、電圧変換器の出力可能電流を求め、この出力可能電流が所定値未満であるときに、電圧変換器の出力電流を出力可能電流まで低下させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、電圧変換器の出力制限を確実に行うことができる。

本発明において、好ましくは、発電機により発電された電力及び第１バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給され、第１バッテリに対応する電圧により動作する別の電気負荷を更に有し、制御器は、発電上限電流及び放電可能電流に加えて、別の電気負荷の消費電流に基づき、出力可能電流を求めるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、第１バッテリに対応する電圧により動作する別の電気負荷が存在する場合にも、電圧変換器の出力制限を確実に行うことができる。

本発明において、好ましくは、発電制限条件は、発電機の温度が所定温度以上である場合、又はエンジンの出力が所定値未満に制限される場合に成立する。
このように構成された本発明によれば、上記の場合に発電機の発電を制限することで、発電機の過熱を防止することができると共に、エンジンのエンストを防止することができる。
また、本発明において、好ましくは、制御器は、発電機の状態に基づき発電機が出力可能な発電電流を求めると共に、エンジンの運転状態に基づいて発電機が出力可能な発電電流を求めて、これら２つの発電電流のうち小さいほうを発電上限電流として適用する。

本発明の車両の電源制御装置によれば、発電機による発電が制限されたときにバッテリの過放電を適切に防止することができる。

本発明の実施形態による車両の電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態による制御内容を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態による制御処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の電源制御装置について説明する。

［装置構成］
まず、本発明の実施形態による車両の電源制御装置に関する装置構成について説明する。

図１は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、主に、エンジン１１と、ギヤ駆動式スタータ１２と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１３と、リチウムイオン電池１４と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、鉛蓄電池１９と、高電圧電気負荷２０と、低電圧電気負荷２１と、を有する。以下では、リチウムイオン電池１４の電圧（公称電圧）が鉛蓄電池１９の電圧（公称電圧）よりも高いことから、リチウムイオン電池１４を適宜「高電圧バッテリ１４」と呼び、鉛蓄電池１９を適宜「低電圧バッテリ１９」と呼ぶ。

エンジン１１は、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジン）である。エンジン１１の駆動力は、出力軸９、トランスミッション２、減速機３及び駆動軸４を介して、車輪５に伝達される。エンジン１１の出力軸９には、ギヤを介してギヤ駆動式スタータ１２が連結されている。ギヤ駆動式スタータ１２は、ユーザによりイグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、低電圧バッテリ１９から供給される電力を用いて、エンジン１１を始動する。また、ハイブリッド車両１は、ドライバによるブレーキペダルの操作に応じた制動力を車両１に付与するためのブレーキシステム７を有する。このブレーキシステム７は、例えば電動ブレーキにより構成される。

ＩＳＧ１３は、エンジン１１により駆動されて発電する発電機能と、ハイブリッド車両１の駆動力を発生する電動機能とを備えるモータジェネレータである。ＩＳＧ１３は、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９に連結されている。また、ＩＳＧ１３は、抵抗器６ａ及びスイッチ素子６ｂ、６ｃを介して、高電圧バッテリ１４に電気的に接続されるようになっている。ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４とを最初に接続する際には、抵抗器６ａが設けられた側のスイッチ素子６ｂをオンにして、突入電流による電子部品などの破損を防止している。そして、この後にスイッチ素子６ｃをオンにして、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４との接続を維持するようになっている。基本的には、イグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされると、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４とが接続され、イグニッションスイッチがオフにされると、ＩＳＧ１３と高電圧バッテリ１４との接続が解除される。

また、ＩＳＧ１３は、発電機能により動作する際は、エンジン１１の出力軸９と連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行う。ＩＳＧ１３は、整流器（図示省略）を内蔵しており、この整流器を用いて、発電した交流電力を直流電力に変換する。ＩＳＧ１３の発電により生成された電力は、高電圧バッテリ１４や低電圧バッテリ１９に供給されて充電されたり、高電圧電気負荷２０や低電圧電気負荷２１に供給されたりする。他方で、ＩＳＧ１３は、電動機能により動作する際は、高電圧バッテリ１４に充電された電力を用いて、ベルト８を介してエンジン１１の出力軸９を駆動する。なお、ＩＳＧ１３における発電機能による動作と電動機能による動作との切り替え時などにおいてベルト８のテンションを調整するために、振り子式可変張力テンショナー（デカップリング・オルタネータ・テンショナー）をベルト８に適用するのがよい。

高電圧バッテリ１４は、直列接続された複数のリチウムイオン電池を含み、低電圧バッテリ１９は、直列接続された複数の鉛蓄電池を含む。例えば、高電圧バッテリ１４の公称電圧はＤＣ２４Ｖであり、低電圧バッテリ１９の公称電圧はＤＣ１２Ｖである。これら高電圧バッテリ１４及び低電圧バッテリ１９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、充電容量を確保し易いため、比較的多量の電力を蓄えることができるという特性を有する。

ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４と低電圧バッテリ１９との間に設けられている。ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、例えば、内蔵するスイッチング素子のオンオフスイッチングによって入力電圧を変化させて出力する。具体的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４側から低電圧バッテリ１９側へと供給される電力の電圧を降圧する。例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、高電圧バッテリ１４側から供給されるＤＣ２４Ｖ程度の電圧をＤＣ１２Ｖ程度に降圧して低電圧バッテリ１９側へと出力する。バイパススイッチ素子１８は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７に並列に接続されている。バイパススイッチ素子１８は、オンにされると、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の入力端及び出力端の間を短絡し、オフにされると、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の入力端及び出力端の間を開放する。

高電圧電気負荷２０は、例えばＤＣ２４Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷であり、低電圧電気負荷２１は、高電圧電気負荷２０よりも低い、例えばＤＣ１２Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷である。高電圧電気負荷２０には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。また、低電圧電気負荷２１には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力、高電圧バッテリ１４に充電された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかが供給される。１つの例では、高電圧電気負荷２０は、ヒータ（シートヒータなど）などを含み、低電圧電気負荷２１は、電動式パワーステアリング機構（ＥＡＰＳ）やエアコンやオーディオ機器などを含む。

次に、図２は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置の電気的構成を概略的に示すブロック図である。

本実施形態においては、ハイブリッド車両１は、図２に示すような制御器１０によって制御される。この制御器１０は、１つ以上のプロセッサ、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

具体的には、図２に示すように、制御器１０は、主に、コンバータ入力電圧センサ３０、バッテリ電流センサ３３、バッテリ電圧センサ３４、バッテリ温度センサ３５、及びＩＳＧ温度センサ３６のそれぞれによって検出されたパラメータに対応する検出信号が入力される。コンバータ入力電圧センサ３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の入力電圧を検出する。バッテリ電流センサ３３は、高電圧バッテリ１４に流れる電流を検出する。バッテリ電圧センサ３４は、高電圧バッテリ１４の端子電圧を検出する。バッテリ温度センサ３５は、高電圧バッテリ１４の端子温度を検出する。ＩＳＧ温度センサ３６は、ＩＳＧ１３の温度を検出する。

また、制御器１０は、上述したセンサ３０、３３、３４、３５、３６からの検出信号に基づき、ＩＳＧ１３、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７、ギヤ駆動式スタータ１２、スイッチ素子６ｂ、６ｃ、バイパススイッチ素子１８、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれに対して制御信号を出力する。こうして、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電動作及び電動動作と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７による降圧動作と、高電圧電気負荷２０、低電圧電気負荷２１及びギヤ駆動式スタータ１２の駆動及び停止と、スイッチ素子６ｂ、６ｃ及びバイパススイッチ素子１８のオンオフと、を制御する。

典型的には、制御器１０は、燃費の改善などを目的としてハイブリッド車両１の運転状態に応じて規定された複数の制御を、少なくともＩＳＧ１３を用いて実行するよう構成されている。この複数の制御は、ハイブリッド車両１が加速するときに、ＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１による加速をアシストするための加速アシスト制御と、ハイブリッド車両１が減速するときに、ＩＳＧ１３を回生発電させる減速回生制御と、所定条件が成立したときに（例えばＩＳＧ１３の発電によるエンジン１１の負荷の増加を抑制すべき状況など）、高電圧電気負荷２０や低電圧電気負荷２１に電力を供給するためのＩＳＧ１３の発電を禁止する無発電制御と、ハイブリッド車両１が停止したときにエンジン１１を自動停止させ、この後にハイブリッド車両１が発進するときにＩＳＧ１３から動力を発生させてエンジン１１を再始動させるアイドリングストップ制御と、を含む。

更に、制御器１０は、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれを動作させるための制御を行う。具体的には、制御器１０は、高電圧電気負荷２０を動作させる場合には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力及び高電圧バッテリ１４に充電された電力の少なくともいずれかを高電圧電気負荷２０に供給するための制御を行う。また、制御器１０は、低電圧電気負荷２１を動作させる場合には、ＩＳＧ１３の発電により生成された電力、高電圧バッテリ１４に充電された電力、及び低電圧バッテリ１９に充電された電力の少なくともいずれかを低電圧電気負荷２１に供給するための制御を行う。

なお、本発明における「車両の電源制御装置」は、主に、「発電機」としてのＩＳＧ１３と、「第１バッテリ」としての高電圧バッテリ１４と、「第２バッテリ」としての低電圧バッテリ１９と、高電圧電気負荷２０と、低電圧電気負荷２１と、「電圧変換器」としてのＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、制御器１０と、によって構成される。

［制御内容］
次に、本発明の実施形態において制御器１０が実行する制御について説明する。以下で説明する本実施形態に係る制御は、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれを動作させるためになされる制御に関する。

まず、図３を参照して、制御器１０が実行する制御の概要について説明する。図３は、本発明の実施形態による制御内容を説明するためのタイムチャートである。具体的には、図３は、上から順に、ＩＳＧ１３の発電電流、高電圧バッテリ１４の充電量（ＳＯＣ）、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力電流（以下では適宜「ＤＣ－ＤＣ出力電流」と呼ぶ。）、低電圧バッテリ１９の充電量（ＳＯＣ）、のそれぞれのタイムチャートを示している。

時刻ｔ１までは、制御器１０は、エンジン１１の駆動によりＩＳＧ１３を発電させるように制御を行うと共に、こうしてＩＳＧ１３により発電された電力のみを用いて、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１を動作させるように制御を行う。この場合には、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれには、ＩＳＧ１３により発電された電力のみが供給される。通常時においては、制御器１０は、原則、このようにＩＳＧ１３により発電された電力のみを用いて、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１を動作させるように制御を行う。

次いで、時刻ｔ１において、ＩＳＧ１３の発電を制限すべき条件（以下では「ＩＳＧ発電制限条件」と呼ぶ。）が成立する。第１に、ＩＳＧ発電制限条件は、ＩＳＧ１３の温度が所定温度以上であるとき（つまり高温時）に成立する。典型的には、酷暑での渋滞時に、このようなＩＳＧ発電制限条件が成立する。この場合には、ＩＳＧ１３の発電を制限することで、ＩＳＧ１３の過熱を防止するようにする。第２に、ＩＳＧ発電制限条件は、エンジン１１の出力が所定値未満に制限されるときに成立する。典型的には、酷暑又は極寒の高地においてアイドル運転しているときに、このようなＩＳＧ発電制限条件が成立する。この場合には、ＩＳＧ１３の発電を制限することで、エンジン１１のエンストを防止するようにする。

制御器１０は、上記のようなＩＳＧ発電制限条件が成立する時刻ｔ１において、ＩＳＧ１３の発電を制限する制御を行う。具体的には、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流を求めて、ＩＳＧ１３の発電電流を発電上限電流まで徐々に低下させる。そして、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電電流が発電上限電流に到達すると（時刻ｔ２）、ＩＳＧ１３の発電電流を発電上限電流に維持する。制御器１０は、ＩＳＧ１３の温度や回転数などに基づいてＩＳＧ１３が出力可能な発電電流を求める一方で、エンジン１１の運転状態（エンジン１１の出力制限など）に基づいてＩＳＧ１３が出力可能な発電電流を求めて、これら２つの電流のうち小さいほうを発電上限電流として適用する。つまり、制御器１０は、ＩＳＧ１３自身の状態に応じて決まるＩＳＧ１３の出力可能な発電電流と、エンジン１１の運転状態に応じて決まるＩＳＧ１３の出力可能な発電電流と、のうち小さいほうを発電上限電流として適用する。

なお、厳密には、ＩＳＧ１３は、内蔵するマイコンにより、自己保護のために高温時に発電を制限するように構成されている。本実施形態においては、上述した制御器１０には、そのようなＩＳＧ１３内のマイコンも含まれるものとする。ただし、制御器１０とＩＳＧ１３内のマイコンとを別体として扱ってもよく、その場合には、制御器１０がＩＳＧ１３内のマイコンから必要な情報（例えば、ＩＳＧ１３の温度や、ＩＳＧ１３の回転数や、ＩＳＧ１３内のマイコンが発電を制限しているという情報など）を取得すればよい。

次いで、上記のようにしてＩＳＧ１３の発電電流が低下されると、時刻ｔ２において、高電圧バッテリ１４に充電された電力が放電されて、この高電圧バッテリ１４により放電された電力により、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１が動作される。この場合には、高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１のそれぞれには、高電圧バッテリ１４により放電された電力と、発電制限状態にあるＩＳＧ１３により発電された電力、具体的にはＩＳＧ１３の発電上限電流に対応する電力と、が供給される。このように高電圧バッテリ１４が放電すると、高電圧バッテリ１４の充電量（ＳＯＣ）が徐々に低下していく。

次いで、時刻ｔ３において、高電圧バッテリ１４の充電量が下限値に到達する。この時刻ｔ３より、制御器１０は、高電圧バッテリ１４の過放電を防止すべく、高電圧バッテリ１４の放電を禁止するようにする。そういった観点より、下限値には、過放電を防止するために高電圧バッテリ１４の放電を制限すべき充電量に相当する値が適用される。特に、制御器１０は、時刻ｔ３において、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７からの出力を制限する制御を行うことで、具体的にはＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させる制御を行うことで、高電圧バッテリ１４の放電を制限するようにする。

このようにＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させると、後述するように低電圧バッテリ１９からの電力が低電圧電気負荷２１に供給されることとなる。これにより、低電圧電気負荷２１に供給される電圧が変動して、低電圧電気負荷２１の動作が不安定になる場合がある。特にＤＣ－ＤＣ出力電流を急激に低下させると、低電圧電気負荷２１の動作が不安定になりやすい。したがって、制御器１０は、低電圧電気負荷２１の動作を安定化すべく、ＤＣ－ＤＣ出力電流の変化速度の大きさ（絶対値）を所定値未満に制限することで、ＤＣ－ＤＣ出力電流を徐々に低下させるようにする。

また、制御器１０は、上述したように求めたＩＳＧ１３の発電上限電流と、高電圧バッテリ１４の放電可能電流（高電圧バッテリ１４の放電が禁止される場合にはほぼ０となる）と、現在の高電圧電気負荷２０の消費電流とに基づき、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流を求める。ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７に供給することが可能な電流値に相当する。すなわち、この出力可能電流は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７自身の状態に応じて決まるものではなく、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の入力側（上流側）の構成要素、つまりＩＳＧ１３、高電圧バッテリ１４及び高電圧電気負荷２０の状態に応じて決まるものである。

具体的には、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流と高電圧バッテリ１４の放電可能電流とを加算した電流から、高電圧電気負荷２０の消費電流を減算することで得られた電流を、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流として適用する。この出力可能電流は、高電圧電気負荷２０の公称電圧（例えば２４Ｖ）に対応する電流値であるので、制御器１０は、当該出力可能電流を、低電圧電気負荷２１の公称電圧（例えば１２Ｖ）に対応する電流値へと換算する。制御器１０は、こうして換算された出力可能電流を用いて、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力制限を行う。具体的には、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣ出力電流を出力可能電流まで低下させる。その結果、時刻ｔ４において、ＤＣ－ＤＣ出力電流が出力可能電流に到達する。

上記のようなＤＣ－ＤＣ出力電流の低下によって、時刻ｔ４より、低電圧バッテリ１９に充電された電力が放電されて、この低電圧バッテリ１９により放電された電力により低電圧電気負荷２１が動作される。この場合には、低電圧バッテリ１９には、低電圧バッテリ１９により放電された電力と、発電制限状態にあるＩＳＧ１３により発電された電力、具体的にはＩＳＧ１３の発電上限電流に対応する電力と、が供給される。このように低電圧バッテリ１９が放電すると、低電圧バッテリ１９の充電量（ＳＯＣ）が徐々に低下していく。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態において制御器１０が実行する具体的な処理について説明する。図４は、本発明の実施形態による制御処理を示すフローチャートである。このフローは、イグニッションスイッチがオンにされた後に、制御器１０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、制御器１０は、ハイブリッド車両１の各種情報を取得する。具体的には、制御器１０は、上述したセンサ３０、３３、３４、３５、３６によって検出されたパラメータや、エンジン１１の運転状態を示すパラメータなどを取得する。

次いで、ステップＳ１０２において、制御器１０は、ＩＳＧ発電制限条件が成立したか否かを判定する。具体的には、制御器１０は、ＩＳＧ温度センサ３６によって検出されたＩＳＧ１３の温度が所定温度以上である場合に（つまりＩＳＧ１３が高温である場合）、ＩＳＧ発電制限条件が成立したと判定する。また、制御器１０は、エンジン１１の出力が所定値未満である場合に、ＩＳＧ発電制限条件が成立したと判定する。詳しくは、制御器１０は、エンジン１１の運転状態に基づき、エンジン１１の出力のうちでＩＳＧ１３の発電にために分配可能な出力を求め、当該出力が所定値未満である場合に、ＩＳＧ発電制限条件が成立したと判定する。

ステップＳ１０２の判定の結果、ＩＳＧ発電制限条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御器１０は、ステップＳ１０３に進み、ＩＳＧ１３の発電を制限する制御を行う。具体的には、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流を求めて、ＩＳＧ１３の発電電流を発電上限電流まで徐々に低下させる。この場合、制御器１０は、ＩＳＧ１３の温度や回転数などに基づきＩＳＧ１３が出力可能な発電電流を求める一方で、エンジン１１の運転状態に基づきＩＳＧ１３が出力可能な発電電流を求め、これら２つの電流のうち小さいほうを発電上限電流として適用する。一方で、ステップＳ１０２の判定の結果、ＩＳＧ発電制限条件が成立していないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、制御器１０は、上記のようなＩＳＧ１３の発電制限（ステップＳ１０３）などを行わずに、ステップＳ１０７に進む。

次いで、ステップＳ１０４において、制御器１０は、高電圧バッテリ１４のＳＯＣ（充電量）が下限値未満であるか否かを判定する。この場合、制御器１０は、バッテリ電流センサ３３によって検出された高電圧バッテリ１４の電流、バッテリ電圧センサ３４によって検出された高電圧バッテリ１４の電圧、及びバッテリ温度センサ３５によって検出された高電圧バッテリ１４の温度などに基づき、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを求める。詳しくは、制御器１０は、イグニッションスイッチがオンにされたときにバッテリ電圧センサ３４によって検出された電圧（開回路電圧（ＯＣＶ）に相当）に基づき高電圧バッテリ１４の初期ＳＯＣを求め、この後、初期ＳＯＣをベースとして、バッテリ電流センサ３３によって検出された電流に対応する充電量及び放電量を積算していくことで、高電圧バッテリ１４のＳＯＣを求める。また、制御器１０は、バッテリ温度センサ３５によって検出された高電圧バッテリ１４の温度も考慮してＳＯＣを求める。

ステップＳ１０４の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値以上であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御器１０は、ステップＳ１０６に進み、高電圧バッテリ１４の放電を許可する。この場合、上記のようにＩＳＧ１３の発電が制限されているので（ステップＳ１０３）、高電圧バッテリ１４に充電された電力が放電されて、この放電された電力により高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１が動作されることとなる。一方で、ステップＳ１０４の判定の結果、高電圧バッテリ１４のＳＯＣが下限値未満であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御器１０は、ステップＳ１０５に進み、高電圧バッテリ１４の放電を禁止する。

次いで、ステップＳ１０７において、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流を求める。具体的には、制御器１０は、まず、ＩＳＧ１３の発電上限電流（ステップＳ１０３で述べたように求めればよい）と、高電圧バッテリ１４の放電可能電流（高電圧バッテリ１４の放電が禁止される場合にはほぼ０となる）と、現在の高電圧電気負荷２０の消費電流と、を求める。そして、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流と高電圧バッテリ１４の放電可能電流とを加算した電流から、高電圧電気負荷２０の消費電流を減算する。そして、制御器１０は、こうして得られた電流を、高電圧電気負荷２０の公称電圧（例えば２４Ｖ）に対応する電流値から、低電圧電気負荷２１の公称電圧（例えば１２Ｖ）に対応する電流値へと変換する。こうして変換された電流が、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流である。

次いで、ステップＳ１０８において、制御器１０は、ステップＳ１０７で求められた出力可能電流がＤＣ－ＤＣコンバータ１７の定格出力電流未満であるか否かを判定する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、自己保護のために、定格出力電流を超える電流を出力しないように構成されている。他方で、通常時においては、具体的にはＩＳＧ１３の発電制限時や高電圧バッテリ１４の放電制限時でない場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流はそのような定格出力電流以上となる、つまりＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流が定格出力電流を下回ることはない（出力可能電流はＤＣ－ＤＣコンバータ１７に供給することが可能な電流値に相当するものなので）。これに対して、ＩＳＧ１３の発電制限時で且つ高電圧バッテリ１４の放電制限時においては、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流が定格出力電流を下回ることとなる。したがって、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流が定格出力電流未満であるか否かを判定することによって、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７からの出力を制限すべき状況であるかを判断できるのである。

ステップＳ１０８の判定の結果、出力可能電流が定格出力電流未満であると判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、制御器１０は、ステップＳ１０９に進み、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７からの出力を制限する制御を行うことで、具体的にはＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させる制御を行うことで、高電圧バッテリ１４の放電を禁止するようにする。この場合、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣ出力電流を、ステップＳ１０７で求められた出力可能電流まで低下させる。詳しくは、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣ出力電流の変化速度の大きさ（絶対値）を所定値未満に制限することで、ＤＣ－ＤＣ出力電流を出力可能電流まで徐々に低下させるようにする。

次いで、ステップＳ１１０において、制御器１０は、低電圧バッテリ１９の放電を実行する。具体的には、上記のようにＤＣ－ＤＣコンバータ１７からの出力を制限した結果、低電圧バッテリ１９に充電された電力が放電されて、この放電された電力により低電圧電気負荷２１が動作されることとなる。

一方で、ステップＳ１０８の判定の結果、出力可能電流が定格出力電流以上であると判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７からの出力を制限すべき状況ではないので、制御器１０は、上記のようなＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力制限（ステップＳ１０９）を行わずに本フローを抜ける。

［作用及び効果］
次に、本発明の実施形態による作用及び効果について説明する。

本実施形態によれば、制御器１０は、少なくとも低電圧電気負荷２１を動作させている状態において、ＩＳＧ発電制限条件が成立したときに、ＩＳＧ１３の発電を制限し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力電流を低下させる制御を行う。ＩＳＧ１３の発電を制限すると、高電圧バッテリ１４が放電して電力を低電圧電気負荷２１などに供給することとなる。この場合に、高電圧バッテリ１４から多量の電力が放電されると、高電圧バッテリ１４の過放電が生じる場合がある。したがって、本実施形態では、ＩＳＧ１３の発電を制限したときに、ＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させることで、高電圧バッテリ１４の放電を制限するようにする。これにより、ＩＳＧ１３の発電制限時に高電圧バッテリ１４が過放電状態になることを適切に防止することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電を制限したときに、高電圧バッテリ１４を放電させて低電圧電気負荷２１などに電力を供給した後に、ＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させるので、高電圧バッテリ１４の電力により低電圧電気負荷２１などの動作を確保することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、上記の放電により高電圧バッテリ１４の充電量（ＳＯＣ）が下限値に到達したときに、ＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させることで、高電圧バッテリ１４の放電を制限するので、低電圧電気負荷２１などの動作を確保しつつ、高電圧バッテリ１４の過放電を確実に防止することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣ出力電流を低下させることで、低電圧バッテリ１９を放電させて低電圧電気負荷２１に電力を供給するので、低電圧バッテリ１９の電力により低電圧電気負荷２１の動作を適切に確保することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣ出力電流の変化速度の大きさを所定値未満に制限して、ＤＣ－ＤＣ出力電流を徐々に低下させるので、このＤＣ－ＤＣ出力電流の変化に起因して低電圧電気負荷２１の動作が不安定になることを適切に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流、高電圧バッテリ１４の放電可能電流、及び高電圧電気負荷２０の消費電流に基づき、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流を求め、この出力可能電流が所定値（定格出力電流）未満であるときに、ＤＣ－ＤＣ出力電流を出力可能電流まで低下させる。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力制限を確実に行うことができる。

［変形例］
上述した実施形態では、ハイブリッド車両１が高電圧電気負荷２０及び低電圧電気負荷２１の２つの電気負荷を具備していたが、他の例では、ハイブリッド車両１が高電圧電気負荷２０を具備せずに低電圧電気負荷２１のみを具備していてもよい。この場合には、制御器１０は、ＩＳＧ１３の発電上限電流及び高電圧バッテリ１４の放電可能電流に基づき、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力可能電流を求めればよい（出力可能電流＝発電上限電流＋放電可能電流）。

１ ハイブリッド車両
１０ 制御器
１１ エンジン
１３ ＩＳＧ
１４ リチウムイオン電池（高電圧バッテリ）
１７ ＤＣ－ＤＣコンバータ
１９ 鉛蓄電池（低電圧バッテリ）
２０ 高電圧電気負荷
２１ 低電圧電気負荷
３６ ＩＳＧ温度センサ

Claims (9)

1. 車両の電源制御装置であって、
   エンジンにより駆動されて発電する発電機と、
   前記発電機により発電された電力を充電する第１バッテリと、
   前記第１バッテリよりも電圧が低く構成された第２バッテリと、
   前記発電機により発電された電力、前記第１バッテリに充電された電力、及び前記第２バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給され、前記第２バッテリに対応する電圧により動作する電気負荷と、
   前記発電機又は前記第１バッテリから供給された電圧を低下させて前記電気負荷に出力する電圧変換器と、
   前記電気負荷が動作している状態において、前記発電機の発電制限条件が成立したときに、前記発電機の発電電流を当該発電機の状態又は前記エンジンの運転状態に応じた発電上限電流まで低下させることで、前記発電機の発電を制限し、前記電圧変換器から前記電気負荷への出力電流を低下させるように構成された制御器と、
   を有することを特徴とする車両の電源制御装置。
2. 前記制御器は、前記発電機の発電を制限したときに、前記第１バッテリを放電させて前記電気負荷に電力を供給した後に、前記電圧変換器の前記出力電流を低下させるように構成されている、請求項１に記載の車両の電源制御装置。
3. 前記制御器は、前記第１バッテリの放電により当該第１バッテリの充電量が所定の下限値に到達したときに、前記電圧変換器の前記出力電流を低下させることで、前記第１バッテリの放電を制限するように構成されている、請求項２に記載の車両の電源制御装置。
4. 前記制御器は、前記電圧変換器の前記出力電流を低下させることで、前記第２バッテリを放電させて前記電気負荷に電力を供給するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
5. 前記制御器は、前記電圧変換器の前記出力電流を低下させるときに、前記出力電流の変化速度の大きさを所定値未満に制限することで、前記出力電流を徐変させるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
6. 前記制御器は、前記発電機の状態又は前記エンジンの運転状態に応じた前記発電上限電流及び前記第１バッテリの放電可能電流に基づき、前記電圧変換器の出力可能電流を求め、この出力可能電流が所定値未満であるときに、前記電圧変換器の前記出力電流を前記出力可能電流まで低下させるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
7. 前記発電機により発電された電力及び前記第１バッテリに充電された電力の少なくともいずれかが供給され、前記第１バッテリに対応する電圧により動作する別の電気負荷を更に有し、
   前記制御器は、前記発電上限電流及び前記放電可能電流に加えて、前記別の電気負荷の消費電流に基づき、前記出力可能電流を求めるように構成されている、
   請求項６に記載の車両の電源制御装置。
8. 前記発電制限条件は、前記発電機の温度が所定温度以上である場合、又は前記エンジンの出力が所定値未満に制限される場合に成立する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。
9. 前記制御器は、前記発電機の状態に基づき前記発電機が出力可能な発電電流を求めると共に、前記エンジンの運転状態に基づいて前記発電機が出力可能な発電電流を求めて、これら２つの発電電流のうち小さいほうを前記発電上限電流として適用する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の車両の電源制御装置。

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