JP7259392B2 - 発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電制御装置に関するものである。

従来、車両等に搭載される電源システムとして、発電機（例えば、ＩＳＧなど）に鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池等が接続されたシステムが知られている（例えば特許文献１）。この電源システムでは、発電機の出力電力により、蓄電池の充電や電気負荷への電力供給が適宜行われるようになっている。発電機の出力電圧の調整は発電制御装置が担当する。具体的には、発電制御装置は、電圧センサにより検出された発電機の出力電圧を取得し、その出力電圧に基づいて発電機の発電を制御する。

特開２０１５－１４９８４９号公報

ところで、電源システムにおいては、例えば発電中の出力電圧を検出する電圧センサに異常が生じることが考えられる。この場合、発電制御装置が発電機の出力電圧を把握できなくなり、この状態のまま発電機の電力制御を行うと、蓄電池が過充電又は充電不足になる懸念がある。また、発電機に対して電気的に接続される電気負荷に過大な電力が供給される懸念があり、故障の原因にもなる。この対策として、例えば２つ同様の電圧検出部を冗長に設けることも考えられるが、単に冗長化しただけではサイズの大型化やコストアップを招くことが懸念される。

また、出力電圧を検出できなくなったときは、発電自体を停止する、というフェイルセーフ処置を実行することも可能だが、蓄電池に発電電力が供給されなくなり、時間が経過すると蓄電池が過放電し、電気負荷の電源失陥につながる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電圧検出部の異常時の対処方法として電圧検出部を冗長化することなく、発電機による発電制御を実施することができる発電制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

第１の手段は、
発電機と、
第１蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第１電源系統と、
第２蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第２電源系統と、
前記発電機及び前記第１電源系統の電気的な接続状態と前記発電機及び前記第２電源系統の電気的な接続状態とを切り替え可能な切替部と、
前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出部と、
を備える電源システムに適用され、前記発電機の発電時に、前記出力電圧に基づいて前記発電機の発電を制御する制御装置であって、
前記電圧検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
前記第２電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、
前記発電機の発電時において、前記切替部により前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であるか否かを判定する接続状態判定部と、
前記電圧検出部に異常が生じていると判定された場合に、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であると判定されたことを条件に、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いて、前記発電機の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、を備える。

発電機の出力電圧に基づいて発電機の発電が制御される構成では、出力電圧を検出する電圧検出部に異常が生じると、適正な発電制御が実施できなくなることが懸念される。この点、上記構成では、出力電圧に代えて電源電圧を用いて発電制御を実施することが可能であるため、電圧検出部の異常時にも発電制御を実施できる。

より詳しくは、本電源システムでは、発電機及び第１電源系統の電気的な接続状態と、発電機及び第２電源系統の電気的な接続状態とが切替部により切り替えられ、発電機の発電時には、例えば、発電機の発電電力が第１電源系統と第２電源系統との両方に供給される状態と、第１電源系統にのみ供給される状態との切り替えが可能となっている。つまり、発電機と第２電源系統との関係で言えば、発電機の発電電力が第２電源系統に供給される状態と、発電機の発電電力が第２電源系統に供給されない状態との切り替えが可能となっている。この場合、発電機の発電電力が第２電源系統に供給される状態では、発電機の出力電圧と第２電源系統における電源電圧とに相関があるため、発電機の出力電圧に代えて電源電圧を用いて発電制御を実施することができる。その結果、電圧検出部の異常時の対処方法として電圧検出部を冗長化することなく、発電機による発電制御を実施することが可能となる。

第２の手段では、前記切替部は、前記発電機と前記第１電源系統とを接続する経路に設けられた第１スイッチと、前記発電機と前記第２電源系統とを接続する経路に設けられた第２スイッチと、を有しており、前記接続状態判定部は、前記発電機の発電時において、前記第２スイッチが閉状態になっていることに基づいて、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態である旨を判定する。

上記構成では、第１スイッチ及び第２スイッチのオンオフにより、発電機から第１電源系統に電力が供給される状態と発電機から第２電源系統に電力が供給される状態との切り替えが可能になっている。この場合、第２スイッチの開閉（オンオフ）の状態によれば、発電機及び第２電源系統が電気的に接続されているか否かの判定を簡易に実現できる。

第３の手段では、前記フェイルセーフ制御部は、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いる場合に、当該電源電圧に、前記第２電源系統への通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、前記発電制御を実施する。

発電機の発電電力が第２電源系統に供給される状態では、発電機の出力電圧と第２電源系統における電源電圧とに相関があるが、実際には発電機と第２電源系統との間で電気経路に起因する電圧降下（スイッチ抵抗や配線抵抗による電圧降下）が生じることが考えられる。この点、電源電圧に、第２電源系統の通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、発電制御を実施することにより、発電制御の精度を高めることができる。

第４の手段では、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機及び前記第２電源系統を電気的に接続された状態に切り替える切替制御部を備える。

電源システムでは、各蓄電池の蓄電状態等に応じて、発電機の発電時において発電機と各電源系統との接続状態が都度異なるものになり得る。ここで、上記構成では、電圧検出部の異常判定時において、仮に発電機と第２電源系統とが接続状態になっていなくても、発電機及び第２電源系統を接続状態に切り替えることで、出力電圧に相関する電源電圧を取得でき、発電機による発電制御を適正に実施できる。

第５の手段では、前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第２電源系統における前記第２蓄電池の残存容量が所定の閾値よりも小さいことを条件に、前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態に切り替える。

上記構成では、電圧検出部の異常判定時に、第２蓄電池の残存容量（ＳＯＣ）が所定の閾値よりも小さいことを条件に、発電機及び第２電源系統が接続状態に切り替えられるため、発電機の発電電力により第２蓄電池が充電されてよい状況下でのみ接続状態の切り替えが行われる。この場合、第２電源系統側の状況を把握しつつ適正な発電制御を実施できる。

第６の手段では、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態として、前記第２蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第１状態と第２状態とがあり、前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第２蓄電池の残存容量に応じて、前記第１状態で前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態にするか、又は前記第２状態で前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態にする。

発電機及び第２電源系統が電気的に接続された状態に切り替えられると、発電機の発電電力により第２蓄電池が充電されるが、第２蓄電池の残存容量によっては充電がさほど必要でないか、又は不要であることがあると考えられる。この点、第２蓄電池の残存容量に応じて、第２蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第１状態又は第２状態への切り替えが行われるため、第２蓄電池への過度な充電を抑制しつつ、適正な発電制御を実施することができる。

第７の手段では、前記フェイルセーフ制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機の発電を停止させる。

この場合、電圧検出部の異常判定時に、発電機と第２電源系統とが接続状態になっていない場合において、発電機の発電を停止させることで、発電制御の破綻により過剰発電が実施される等の不都合の発生を抑制できる。

本実施状態の電源システムを示す電気回路図 回転電機と第２電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第２電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第２電源系統とが接続されている状態を示す回路図 回転電機と第２電源系統とが接続されていない状態を示す回路図 本実施形態における制御処理のフローチャート

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の発電制御装置は車両に搭載される車載電源システムに適用されるものであり、車両は、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行するものである。

図１に示すように、本電源システムは、第１蓄電池としての鉛蓄電池２０と第２蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池３０とを有する２電源システムである。各蓄電池２０，３０からは各種の電気負荷４２，４３、回転電機ユニット６０への給電が可能になっている。各蓄電池２０，３０は、回転電機ユニット６０に対して並列に接続されている。

鉛蓄電池２０は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池３０は鉛蓄電池２０に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池２０に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池３０は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池２０，３０の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池３０は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵの一部として構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池２０と電気負荷４２が接続され、出力端子Ｐ２に回転電機ユニット６０が接続され、出力端子Ｐ３に電気負荷４３が接続されている。

各電気負荷４２，４３は、各蓄電池２０，３０から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷４３には、供給電力の電圧が一定または少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷４２は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷４３は被保護負荷とも言える。また、電気負荷４３は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷４２は、電気負荷４３に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。

定電圧要求負荷である電気負荷４３の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵの各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷４３として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷４２の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機１０の回転軸は、エンジンのクランク軸に対してベルト等により駆動連結されており、クランク軸の回転によって回転電機１０の回転軸が回転し、発電（回生発電）が行われる。つまり、回転電機１０は発電機として機能する。また、回転電機１０は、電動機としてクランク軸に回転力を付与し動力出力機能を備えることも可能であり、この場合ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Sｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔoｒ）を構成する。

回転電機ユニット６０は、回転電機１０と、回転電機１０の出力電圧Ｖａを検出する電圧検出部７１と、発電制御装置７０とが機電一体構造となって構成されている。発電制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。発電制御装置７０は、回転電機１０の発電時において、電圧検出部７１にて検出された出力電圧Ｖａに基づいて回転電機１０の発電を制御する。例えば、発電制御装置７０は、各蓄電池２０，３０のＳＯＣ等に基づいて設定される目標電圧に対して出力電圧Ｖａを一致させるべくフィードバック制御を実施する。これにより、回転電機１０の発電状態が所望の状態に制御される。

次に、電池ユニットＵの電気的構成について説明する。

電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、出力端子Ｐ１とリチウムイオン蓄電池３０とを繋ぐ第１電気経路Ｌ１が設けられており、その第１電気経路Ｌ１の中間点である接続点Ｎ１に出力端子Ｐ２が接続されている。第１電気経路Ｌ１において、接続点Ｎ１よりも鉛蓄電池２０の側にスイッチＳＷ１が設けられ、接続点Ｎ１よりもリチウムイオン蓄電池３０の側にスイッチＳＷ２が設けられている。第１電気経路Ｌ１とＮ１－Ｐ２間の電気経路は、回転電機１０に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この経路を介して、各蓄電池２０，３０及び回転電機１０の相互の通電が行われる。

また、第１電気経路Ｌ１には、出力端子Ｐ１及びスイッチＳＷ１の間の分岐点Ｎ３と、スイッチＳＷ２及びリチウムイオン蓄電池３０の間の分岐点Ｎ４との間に、第２電気経路Ｌ２が並列に設けられており、その第２電気経路Ｌ２の中間点である接続点Ｎ２に出力端子Ｐ３が接続されている。第２電気経路Ｌ２において、接続点Ｎ２よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチＳＷ３が設けられ、接続点Ｎ２よりもリチウムイオン蓄電池３０の側にスイッチＳＷ４が設けられている。第２電気経路Ｌ２とＮ２－Ｐ３間の電気経路とは、第１電気経路Ｌ１側と比べて小電流を流すことを想定した小電流経路（すなわち、第１電気経路Ｌ１に比べて許容電流が小さい小電流経路）であり、この経路を介して、各蓄電池２０、３０から電気負荷４３への通電が行われる。

電源システムの作動状態において、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が選択的に閉状態に操作されることで、第１電気経路Ｌ１を介して、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０の少なくともいずれかと回転電機１０との間で通電が行われる。また、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４が選択的に閉状態に操作されることで、第２電気経路Ｌ２を介して、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０の少なくともいずれかと電気負荷４３との間で通電が行われる。

電池ユニットＵは、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフを制御する電池制御部３１を備えている。電池制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池制御部３１は、各蓄電池２０、３０の蓄電状態や、エンジンＥＣＵ等のほかのＥＣＵからの指令に基づいて、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフを制御する。この場合、電池制御部３１は、リチウムイオン蓄電池３０のＳОＣ（残存容量：Ｓｔａｔｅ Оｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池３０の充電及び放電を制御する。

また、電池ユニットＵにおけるリチウムイオン蓄電池３０の電圧は、発電制御装置７０により逐次監視されるようになっている。具体的には、電池ユニットＵにおいてスイッチＳＷ４を介してリチウムイオン蓄電池３０に接続されている出力端子Ｐ３が接続線Ｌ３を介して発電制御装置７０に接続されており、発電制御装置７０は、リチウムイオン蓄電池３０の電圧を電源電圧Ｖｂとして取得可能となっている。

本実施形態では、鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とにより２つの電源系統が構成されており、鉛蓄電池２０と電気負荷４２とを含み、かつスイッチＳＷ１を介して回転電機１０から発電電力が供給される電源系統を第１電源系統としている。また、リチウムイオン蓄電池３０と電気負荷４３とを含み、かつスイッチＳＷ１の両端のいずれかから、スイッチＳＷ２～ＳＷ４を介して回転電機１０から発電電力が供給される電源系統を第２電源系統としている。なお、スイッチＳＷ１が第１スイッチに相当し、スイッチＳＷ２～ＳＷ４が第２スイッチに相当する。

回転電機１０の発電時には、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフが切り替えられることによって、第１電源系統及び第２電源系統への電力供給が適宜行われる。

回転電機１０の発電時における各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフの状態としては、例えば図２～図５に示すいずれかの状態になっていることが考えられる。図２～図５のうち、図２～図４は、第１電源系統側（鉛蓄電池２０側）及び第２電源系統側（リチウムイオン蓄電池３０側）の両方に回転電機１０の発電電力が供給される状態を示し、図５は、第１電源系統側及び第２電源系統側のうち第１電源系統側にのみ回転電機１０の発電電力が供給される状態を示している。

図２では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４がオン、スイッチＳＷ３がオフになっている。この状態では、回転電機１０の発電電力がスイッチＳＷ１を介して第１電源系統に供給される。また、同発電電力が、スイッチＳＷ２を介してリチウムイオン蓄電池３０に供給されるとともに、スイッチＳＷ２，ＳＷ４を介して電気負荷４３に供給される。

図３では、スイッチＳＷ１～ＳＷ３がオン、スイッチＳＷ４がオフになっている。この状態では、回転電機１０の発電電力がスイッチＳＷ１を介して第１電源系統に供給される。また、同発電電力が、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を介して電気負荷４３に供給されるとともに、スイッチＳＷ２を介してリチウムイオン蓄電池３０に供給される。

例えば、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも小さい場合には、リチウムイオン蓄電池３０に対する充電を行うべく、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４が図２又は図３のように制御される。

図４では、スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ４がオフになっている。この状態では、回転電機１０の発電電力がスイッチＳＷ１を介して第１電源系統に供給されるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を介して電気負荷４３に供給される。例えばリチウムイオン蓄電池３０が使用可能になる前、又はリチウムイオン蓄電池３０の使用が禁止されている状態では各スイッチＳＷ１～ＳＷ４が図４のように制御される。

また、図５では、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオフになっている。この状態では、回転電機１０の発電電力がスイッチＳＷ１を介して第１電源系統のみに供給される。また、第２電源系統ではリチウムイオン蓄電池３０の放電により電気負荷４３が駆動される。例えば、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも大きい場合には、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４が図５のように制御される。

ところで、回転電機ユニット６０においては、電圧検出部７１に異常が発生し、その異常発生時に、回転電機１０の出力電圧Ｖａに基づく発電制御が適正に実施できなくなることが考えられる。この場合、回転電機１０の発電電力が過大又は過小になることで、鉛蓄電池２０やリチウムイオン蓄電池３０への充電に悪影響が生じたり、電気負荷４２，４３の作動に悪影響が生じたりすることが懸念される。

そこで本実施形態では、回転電機１０の発電時において、電圧検出部７１に異常が生じていると判定される場合に、回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続されていることを条件に、フェイルセーフ処理として、電圧検出部７１による出力電圧Ｖａに代えて、接続線Ｌ３により取得可能なリチウムイオン蓄電池３０の電源電圧Ｖｂを用いて、回転電機１０の発電制御を実施することとしている。ここで、回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続されている状態では、回転電機１０の出力電圧Ｖａと電源電圧Ｖｂとには相関があることから、電源電圧Ｖｂによる回転電機１０の発電制御が可能になっている。つまり、回転電機１０と第２電源系統との接続状態下では、回転電機１０の出力電圧Ｖａの増減に伴い電源電圧Ｖｂが増減するため、その電源電圧Ｖｂによる回転電機１０の発電制御が可能になっている。

例えば図２の状態では、回転電機１０がスイッチＳＷ２，ＳＷ４を介して第２電源系統に接続されており、かかる状態下で電圧検出部７１に異常が生じていると判定された場合に、出力電圧Ｖａに代えて電源電圧Ｖｂを用いて、回転電機１０の発電制御が実施される。また、図３や図４の状態でも同様に、出力電圧Ｖａに代えて電源電圧Ｖｂを用いた発電制御が可能である。

回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続されている状態では、出力電圧Ｖａと電源電圧Ｖｂとが略一致すると考えられるが、より精度を高めるには、回転電機１０の発電中において、回転電機１０から電源電圧Ｖｂの検出点（例えば出力端子Ｐ３）までの電圧降下分を加味することが望ましい。例えば、電池ユニットＵ内における配線抵抗及び半導体スイッチのオン抵抗による降下電圧ΔＶをあらかじめ算出しておき、電源電圧Ｖｂに降下電圧ΔＶを加算した電圧を、出力電圧Ｖａに相当する電圧とするとよい。このとき、電気経路に流れる電流に応じて降下電圧ΔＶを算出することが望ましい。

この場合、回転電機１０と第２電源系統との接続状態が図２～図４のいずれかであるかに応じて、個別に定められた降下電圧ΔＶが用いられるとよい。例えば図２のようにスイッチＳＷ２，ＳＷ４を通じて回転電機１０と第２電源系統のＶｂ検出点とが接続される場合には、電池ユニットＵにおいて出力端子Ｐ２から、スイッチＳＷ２，ＳＷ４を経由して出力端子Ｐ３までの経路における降下電圧ΔＶが用いられるとよい。また、図３や図４のようにスイッチＳＷ１，ＳＷ３を通じて回転電機１０と第２電源系統のＶｂ検出点とが接続されている場合には、電池ユニットＵにおいて出力端子Ｐ２から、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を経由して出力端子Ｐ３までの経路における降下電圧ΔＶが用いられるとよい。

これに対して、例えば図５の状態では、回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続されてはいない。かかる場合には、図２～図４のように回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続された状態に切り替えられてフェイルセーフ処理が実施されるか、又はその切り替えが不可であれば、回転電機１０の発電が停止される。

図６は、発電制御装置７０による発電制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、例えば所定周期で繰り返し実施される。

図６において、ステップＳ１１では、回転電機１０が発電中であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１１が肯定されれば、ステップＳ１２に進む。否定されれば、処理を終了する。ステップＳ１２では、電圧検出部７１が異常であるか否かを判定する。なお、電圧検出部７１の異常判定は周知の手法が用いられればよく、例えば回転電機１０の発電時と非発電時とで電圧検出部７１による検出電圧を比較し、その比較結果に基づいて電圧検出部７１の異常の有無を判定するとよい。ステップＳ１２が否定されればステップＳ１３に進み、通常の発電制御を実施する。また、ステップＳ１２が肯定されればステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、回転電機１０と第２電源系統とが電気的に接続されているか否かを判定する。このとき、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のうち回転電機１０と第２電源系統とを繋ぐスイッチＳＷ２～ＳＷ４がオン状態であるか否かを判定するとよい。ステップＳ１４が肯定されればステップＳ１５に進み、否定されればステップＳ２０に進む。

ステップＳ１５では、電源電圧Ｖｂを取得する。続くステップＳ１６では、ステップＳ１５で取得した電源電圧Ｖｂに降下電圧ΔＶを加算することで電源電圧Ｖｂを補正する。その後、ステップＳ１７では、電圧検出部７１による出力電圧Ｖａに代えて、ステップＳ１６で算出した電源電圧Ｖｂを用いて、回転電機１０の発電制御を実施する。

また、ステップＳ２０では、回転電機１０と第２電源系統とを接続可能か否かを判定する。具体的には、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定の作動範囲内における閾値よりも小さい場合に、リチウムイオン蓄電池３０への充電が許容されるとして、ステップＳ２０を肯定する。また、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のうちいずれかで異常発生していることが判定されている場合に、ステップＳ２０が否定されるとよい。

ステップＳ２０が肯定されればステップＳ２１に進み、否定されればステップＳ２２に進む。ステップＳ２１では、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオンオフを制御することで、回転電機１０及び第２電源系統を接続状態に切り替える。これにより、図５の状態から、図２～図４のいずれかの状態への切り替えが行われる。図２～図４のいずれの状態に切り替えるかは予め定められているとよい。

その後、ステップＳ１５～Ｓ１７では、上述したとおり電源電圧Ｖｂに降下電圧ΔＶを加算することで電源電圧Ｖｂを補正した後、電圧検出部７１による出力電圧Ｖａに代えて電源電圧Ｖｂを用いて、回転電機１０の発電制御を実施する。

また、ステップＳ２２では、回転電機１０による発電を停止させ、その後、本処理を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機１０の出力電圧Ｖａに基づいて回転電機１０の発電が制御される構成では、出力電圧Ｖａを検出する電圧検出部７１に異常が生じると、適正な発電制御が実施できなくなることが懸念される。この点、出力電圧Ｖａに代えて電源電圧Ｖｂを用いて発電制御を実施するようにしたため、電圧検出部７１の異常時にも適正な発電制御を実施することが可能となる。その結果、電圧検出部７１の異常時の対処方法として電圧検出部７１を冗長化することなく、回転電機１０による発電制御を実施することが可能となる。

各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のうち回転電機１０と第２電源系統とを繋ぐスイッチＳＷ２～ＳＷ４がオン状態であるか否かを判定することで、回転電機１０及び第２電源系統が接続状態であるか否かを判定するようにした。これにより、回転電機１０及び第２電源系統が電気的に接続されているか否かの判定を簡易に実現できる。

回転電機１０の発電電力が第２電源系統に供給される状態では、回転電機１０の出力電圧Ｖａと第２電源系統における電源電圧Ｖｂとに相関があるが、実際には回転電機１０と第２電源系統との間で電気経路に起因する電圧降下（スイッチ抵抗や配線抵抗による電圧降下）が生じることが考えられる。この点、電源電圧Ｖｂに、第２電源系統の通電に伴い生じる降下電圧ΔＶを加算した電圧に基づいて、発電制御を実施するようにしたため、発電制御の精度を高めることができる。

電圧検出部７１に異常が生じていると判定され、かつ回転電機１０及び第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、回転電機１０及び第２電源系統を電気的に接続された状態に切り替えるようにした。これにより、電圧検出部７１の異常判定時において、仮に回転電機１０と第２電源系統とが接続状態になっていなくても、回転電機１０及び第２電源系統を接続状態に切り替えることで、出力電圧Ｖａに相関する電源電圧Ｖｂを取得でき、回転電機１０による発電制御を適正に実施できる。

電圧検出部７１の異常判定時に、回転電機１０と第２電源系統とが接続状態になっていない場合において、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが所定の閾値よりも小さいことを条件に、回転電機１０及び第２電源系統が接続状態に切り替えられるようにした。これにより、回転電機１０の発電電力によりリチウムイオン蓄電池３０が充電されてよい状況下でのみ接続状態の切り替えが行われる。この場合、第２電源系統側の状況を把握しつつ適正な発電制御を実施できる。

電圧検出部７１に異常が生じていると判定され、かつ回転電機１０及び第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、回転電機１０の発電を停止させるようにした。この場合特に、回転電機１０及び第２電源系統を非接続状態から接続状態に切り替えることが不可である場合に、回転電機１０の発電を停止させるようにした。これにより、発電制御の破綻により過剰発電が実施される等の不都合の発生を抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・図２～図４の各状態では、リチウムイオン蓄電池３０への電力供給の度合が大小異なるものが含まれている。例えば、図２と図４とを比べると、図２の方がリチウムイオン蓄電池３０への電力供給の度合が大きいものとなっている。なお、図２の状態が第１状態に相当し、図４の状態が第２状態に相当する。また、図２と図３とを比べても、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオン抵抗や経路抵抗の違いにより、リチウムイオン蓄電池３０への電力供給の度合が互いに異なるものとなることが考えられる。

この場合、図６のステップＳ２１において、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに応じて、図２の状態（第１状態）で回転電機１０及び第２電源系統を接続状態にするか、又は図４の状態（第２状態）で回転電機１０及び第２電源系統を接続状態にするかを選択的に実施するとよい。

回転電機１０及び第２電源系統が電気的に接続された状態に切り替えられると、回転電機１０の発電電力によりリチウムイオン蓄電池３０が充電されるが、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣによっては充電がさほど必要でないか、又は不要であることがあると考えられる。この点、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣに応じて、リチウムイオン蓄電池３０への電力供給の度合が大小異なる状態（第１状態又は第２状態）への切り替えが行われるため、リチウムイオン蓄電池３０への過度な充電を抑制しつつ、適正な発電制御を実施することができる。

・発電制御装置７０において、リチウムイオン蓄電池３０の正極側端子の電圧を第２電源系統における電源電圧Ｖｂとして取得する構成であってもよい。

・図６のステップＳ２１において、回転電機１０及び第２電源系統を非接続状態から接続状態に切り替える際に、例えば図２～図４の各状態うち配線抵抗とオン抵抗による降下電圧が少ない状態に切り替えるようにしてもよい。これにより、電力損失の低減を図りつつ、リチウムイオン蓄電池３０への充電を効率よく実施することができる。

・上記実施形態では、発電機能及び力行機能を有する回転電機１０を用いる構成としたが、これを変更し、発電機能のみを有する発電機を用いる構成としてもよい。

・電源システムは、第１蓄電池及び第２蓄電池として鉛蓄電池２０とリチウムイオン蓄電池３０とを備えるものに限らない。例えば、鉛蓄電池２０及びリチウムイオン蓄電池３０のいずれかの代わりに、ニッケル水素蓄電池などほかの二次電池を用いる構成としてもよい。また、第１蓄電池及び第２蓄電池をいずれも鉛蓄電池又はリチウムイオン蓄電池にすることも可能である。ただし、第２蓄電池として、充放電効率の高い高効率蓄電池を用いることが望ましい。

・車載電源システムに限定されず、車載以外の電源システムに本発明を適用することも可能である。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…回転電機、２０…鉛蓄電池、３０…リチウムイオン蓄電池、４２…電気負荷、４３…電気負荷、７０…発電制御装置

Claims (6)

1. 発電機（１０）と、
   第１蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第１電源系統（２０，４２）と、
   第２蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第２電源系統（３０，４３）と、
   前記発電機及び前記第１電源系統の電気的な接続状態と前記発電機及び前記第２電源系統の電気的な接続状態とを切り替え可能な切替部（ＳＷ１～ＳＷ４）と、
   前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出部（７１）と、
   を備える電源システムに適用され、前記発電機の発電時に、前記出力電圧に基づいて前記発電機の発電を制御する制御装置（７０）であって、
   前記電圧検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
   前記第２電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、
   前記発電機の発電時において、前記切替部により前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であるか否かを判定する接続状態判定部と、
   前記電圧検出部に異常が生じていると判定された場合に、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であると判定されたことを条件に、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いて、前記発電機の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、
   前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機及び前記第２電源系統を電気的に接続された状態に切り替える切替制御部と、
   を備える発電制御装置。
2. 前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第２電源系統における前記第２蓄電池の残存容量が所定の閾値よりも小さいことを条件に、前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態に切り替える請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態として、前記第２蓄電池への電力供給の度合が大小異なる第１状態と第２状態とがあり、
   前記切替制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記第２蓄電池の残存容量に応じて、前記第１状態で前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態にするか、又は前記第２状態で前記発電機及び前記第２電源系統を接続状態にする請求項１又は２に記載の発電制御装置。
4. 発電機（１０）と、
   第１蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第１電源系統（２０，４２）と、
   第２蓄電池を有して構成され、前記発電機から発電電力が供給される第２電源系統（３０，４３）と、
   前記発電機及び前記第１電源系統の電気的な接続状態と前記発電機及び前記第２電源系統の電気的な接続状態とを切り替え可能な切替部（ＳＷ１～ＳＷ４）と、
   前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出部（７１）と、
   を備える電源システムに適用され、前記発電機の発電時に、前記出力電圧に基づいて前記発電機の発電を制御する制御装置（７０）であって、
   前記電圧検出部に異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
   前記第２電源系統の電圧を電源電圧として取得する電圧取得部と、
   前記発電機の発電時において、前記切替部により前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であるか否かを判定する接続状態判定部と、
   前記電圧検出部に異常が生じていると判定された場合に、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態であると判定されたことを条件に、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いて、前記発電機の発電制御を実施するフェイルセーフ制御部と、
   を備え、
   前記フェイルセーフ制御部は、前記電圧検出部に異常が生じていると判定され、かつ前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態でないと判定された場合に、前記発電機の発電を停止させる発電制御装置。
5. 前記切替部は、前記発電機と前記第１電源系統とを接続する経路に設けられた第１スイッチ（ＳＷ１）と、前記発電機と前記第２電源系統とを接続する経路に設けられた第２スイッチ（ＳＷ２～ＳＷ４）と、を有しており、
   前記接続状態判定部は、前記発電機の発電時において、前記第２スイッチが閉状態になっていることに基づいて、前記発電機及び前記第２電源系統が電気的に接続された状態である旨を判定する請求項１～４のいずれか１項に記載の発電制御装置。
6. 前記フェイルセーフ制御部は、前記出力電圧に代えて前記電源電圧を用いる場合に、当該電源電圧に、前記第２電源系統への通電に伴い生じる降下電圧を加算した電圧に基づいて、前記発電制御を実施する請求項１～５のいずれか１項に記載の発電制御装置。

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