JP7412675B2 - 車両の電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の電源制御装置に関し、特に、エンジンの動力により発電を行い、生成された電力を蓄電装置に蓄積する車両の電源制御装置に関する。

特開２００５－４５８８３号公報（特許文献１）にはハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両に備えられているＥＣＵ（Engine Control Unit）は、アイドルストップ中に高電圧バッテリの残容量ＳＯＣが規定ＳＯＣ１より小さくなると、電動コンプレッサの出力制限を実行して消費される電力を減少させる。また、残容量ＳＯＣが規定ＳＯＣ２より小さくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力制限を実行して消費される電力を減少させる。更に残容量ＳＯＣが規定ＳＯＣ３より小さくなると、エンジンを再始動する。また、エンジンを始動できずに、残容量ＳＯＣが規定ＳＯＣ４より小さくなると、メインコンタクタ手段とエアコンコンタクタ手段を切断して、高電圧バッテリの放電を完全に停止する。このように、特許文献１記載のハイブリッド車両では、高電圧バッテリの残容量に基づいて、高電圧バッテリの電気的な負荷を調整し、高電圧バッテリ（蓄電装置）の過放電を回避している。

特開２００５－４５８８３号公報

しかしながら、蓄電装置に蓄積されている残容量が、エンジンを再始動するために必要な電力以上であっても、エンジンの再始動性が悪くなり、エンジンの再始動に要する時間が長くなる等の問題が発生する場合がある。

従って、本発明は、アイドリングストップからの十分な再始動性を確保することができる車両の電源制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、エンジンの動力により発電を行い、生成された電力を蓄電装置に蓄積する車両の電源制御装置であって、エンジンの動力により発電すると共に、エンジンのアイドリングストップからの再始動時において、エンジンの動力軸にトルクを付与する回転電気機械と、この回転電気機械が生成した電力を蓄積すると共に、エンジンの再始動時においては回転電気機械に電力を供給する高電圧蓄電装置と、この高電圧蓄電装置よりも出力電圧が低く、車両に搭載された低電圧電気負荷に電力を供給する低電圧蓄電装置と、高電圧蓄電装置の出力電圧を降圧して、低電圧蓄電装置に充電するＤＣ－ＤＣコンバータと、エンジンのアイドリングストップ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを制御する制御ユニットと、を有し、制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したときは、車両の停車時及び有車速時においてアイドリングストップを実行すると共に、停車時に実行されているアイドリングストップからのエンジンの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を停止させて低電圧蓄電装置への充電を中止する一方、有車速時に実行されているアイドリングストップからのエンジンの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続し、さらに、制御ユニットは、アイドリングストップの実行中においてはＤＣ－ＤＣコンバータを作動させ、低電圧蓄電装置への充電を行う一方、アイドリングストップの実行中に、高電圧蓄電装置の蓄電量が、エンジンの再始動が可能な所定の蓄電量まで低下すると、ＤＣ－ＤＣコンバータを停止させ、低電圧蓄電装置への充電を中止することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、回転電気機械がエンジンの動力により発電を行い、生成された電力は高電圧蓄電装置に蓄積される。エンジンのアイドリングストップからの再始動時においては、高電圧蓄電装置から供給された電力により、回転電気機械がエンジンの動力軸にトルクを付与して再始動させる。ＤＣ－ＤＣコンバータは、高電圧蓄電装置の出力電圧を降圧して、低電圧蓄電装置に充電する。制御ユニットは、車両の停車時及び有車速時にアイドリングストップを実行し、停車時のアイドリングストップからのエンジンの再始動時にはＤＣ－ＤＣコンバータを停止させる一方、有車速時のアイドリングストップからの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続する。

このように構成された本発明によれば、制御ユニットが、停車時のアイドリングストップからのエンジンの再始動時にはＤＣ－ＤＣコンバータを停止させるので、高電圧蓄電装置からの出力電流はＤＣ－ＤＣコンバータに流れず、回転電気機械に供給される。このため、回転電気機械に十分な電流を供給することが可能になり、エンジンの再始動性を向上させることができる。一方、制御ユニットは、有車速時のアイドリングストップからのエンジンの再始動時にはＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続させるので、走行中において、低電圧蓄電装置から電力が供給される低電圧電気負荷に十分な電流を供給することができる。さらに、有車速時においては、エンジンの再始動に要するトルクが比較的小さいため、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続しても、再始動性が大きく低下することはなく、十分な再始動性を確保することができる。

このように構成された本発明によれば、アイドリングストップの実行中においてはＤＣ－ＤＣコンバータを作動させ、高電圧蓄電装置の蓄電量が低下すると、低電圧蓄電装置への充電が中止されるので、高電圧蓄電装置の過放電を防止することができる。また、低電圧蓄電装置への充電を中止させる蓄電量は、エンジンの再始動が可能な蓄電量に設定されているので、低電圧蓄電装置への充電により、エンジンが再始動不能になるリスクを軽減することができる。

また、本発明は、エンジンの動力により発電を行い、生成された電力を蓄電装置に蓄積する車両の電源制御装置であって、エンジンの動力により発電すると共に、エンジンのアイドリングストップからの再始動時において、エンジンの動力軸にトルクを付与する回転電気機械と、この回転電気機械が生成した電力を蓄積すると共に、エンジンの再始動時においては回転電気機械に電力を供給する高電圧蓄電装置と、この高電圧蓄電装置よりも出力電圧が低く、車両に搭載された低電圧電気負荷に電力を供給する低電圧蓄電装置と、高電圧蓄電装置の出力電圧を降圧して、低電圧蓄電装置に充電するＤＣ－ＤＣコンバータと、エンジンのアイドリングストップ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを制御する制御ユニットと、を有し、制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したときは、車両の停車時及び有車速時においてアイドリングストップを実行すると共に、停車時に実行されているアイドリングストップからのエンジンの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を停止させて低電圧蓄電装置への充電を中止する一方、有車速時に実行されているアイドリングストップからのエンジンの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続し、さらに、制御ユニットは、高電圧蓄電装置の蓄電量が所定の閾値蓄電量以上である場合にアイドリングストップを実行するように構成されており、有車速時においてアイドリングストップを実行する第１の閾値蓄電量は、停車時においてアイドリングストップを実行する第２の閾値蓄電量よりも高く設定されていることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、有車速時においてアイドリングストップを許容する第１の閾値蓄電量が、第２の閾値蓄電量よりも高く設定されているので、有車速時のアイドリングストップは、停車時よりも蓄電量に余裕のある状態で実行される。このため、車両の走行中に必要とされる電力が、アイドリングストップによって不足するリスクを軽減することができる。

本発明において、好ましくは、低電圧蓄電装置から電力が供給される低電圧電気負荷には、車両に搭載されたライト、及び電動パワーステアリングの駆動モータを含む。

このように構成された本発明によれば、有車速時に実行されているアイドリングストップからの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータが作動され、低電圧蓄電装置への充電が継続される。このため、低電圧蓄電装置から供給されるライトや、電動パワーステアリングへの電力が走行中に不足するのを防止することができる。

本発明において、好ましくは、高電圧蓄電装置は、キャパシタから構成されている。
このように構成された本発明によれば、停車時に実行されているアイドリングストップからの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータの作動が停止されるので、比較的蓄電量の少ないキャパシタが高電圧蓄電装置として使用された場合でも、十分な再始動性を確保することができる。

本発明の車両の電源制御装置によれば、アイドリングストップからの十分な再始動性を確保することができる。

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車両の電源制御装置の作用を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用の一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用の一例を示すタイムチャートである。

次に、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を説明する。

［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、エンジン１１と、ギヤ駆動式スタータ１２と、回転電気機械であるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１３と、高電圧蓄電装置であるキャパシタ１４と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、低電圧蓄電装置である鉛蓄電池１９と、低電圧電気負荷であるライト２０、電動パワーステアリングの駆動モータ２１、及びアクセサリ類２２と、を有する。

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、鉛蓄電池１９から供給される電力を用いて、エンジン１１を始動する。一方、エンジン１１がアイドリングストップから再始動される場合には、キャパシタ１４から供給される電力を用いて、ＩＳＧ１３がエンジン１１を再始動させる。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、エンジン１１を再始動させる機能と、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、キャパシタリレー６ａを介して、キャパシタ１４に電気的に接続されるようになっている。このキャパシタリレー６ａは、キャパシタ１４とＩＳＧ１３の接続、非接続を切り替えるリレー装置として機能する。通常走行時にはキャパシタリレー６ａは接続状態にされ、キャパシタ１４に不具合が生じた場合等に非接続状態に切り替えられる。

さらに、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７には、バイパスリレー６ｂが並列に接続されている。通常時には、バイパスリレー６ｂは非接続状態にされており、キャパシタ１４はＤＣ－ＤＣコンバータ１７を介して鉛蓄電池１９に接続されている。また、ライト２０等の低電圧電気負荷の消費電力が増大して、ＩＳＧ１３及びキャパシタ１４側から鉛蓄電池１９に供給すべき電流が増大すると、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の能力を超える場合がある。このような場合には、バイパスリレー６ｂが接続状態に切り替えられ、ＩＳＧ１３の発電電流が直接鉛蓄電池１９に直接供給される。

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発電機として機能する。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、キャパシタ１４に供給されて充電される。他方で、ＩＳＧ１３は、電動機能により動作する際は、キャパシタ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。

鉛蓄電池１９は、直列接続された複数の鉛蓄電池を含む。また、本実施形態においては、キャパシタ１４が作動する電圧はＤＣ１２．５～２５Ｖであり、鉛蓄電池１９の公称電圧はＤＣ１２Ｖである。キャパシタ１４は急速な充放電が可能であるが、蓄電可能な容量を大きくすることが困難である。また、キャパシタ１４に蓄積されている蓄電量は、キャパシタ１４の端子間電圧（キャパシタ１４の電圧）に基づいて求めることができ、キャパシタ１４の電圧を蓄電量とすることができる。一方、鉛蓄電池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、キャパシタ１４と鉛蓄電池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、キャパシタ１４の出力電圧を降圧して鉛蓄電池１９側へ供給し、鉛蓄電池１９に充電する。例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、キャパシタ１４側から供給されるＤＣ２０Ｖ程度の電圧をＤＣ１２Ｖ程度に降圧して鉛蓄電池１９側へと出力する。

車両に搭載された低電圧電気負荷であるライト２０、電動パワーステアリングの駆動モータ２１、アクセサリ類２２等は、キャパシタ１４の電圧よりも低い、例えばＤＣ１２Ｖ程度の電圧で動作する電気負荷である。また、低電圧電気負荷には、ＩＳＧ１３の発電により生成されてキャパシタ１４に充電され、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７により降圧された電力、及び鉛蓄電池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。また、低電圧電気負荷には、エアコンや、オーディオ機器なども含まれる。

［車両の電源制御装置の電気的構成］
次に、図２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の電気的構成を説明する。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に示すような制御ユニットである制御器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、車速センサ３０、アクセル開度センサ３４、ブレーキセンサ３５、蓄電量センサであるキャパシタ電圧センサ３６、及びコンバータ出力電流センサ１８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。車速センサ３０は、ハイブリッド車両１の車速を検出する。アクセル開度センサ３４は、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出する。ブレーキセンサ３５は、運転者によるブレーキペダル（図示せず）の踏込量を検出する。キャパシタ電圧センサ３６は、キャパシタ１４の蓄電量を求めるために、キャパシタ１４の端子間電圧を検出する。

コンバータ出力電流センサ１８は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７から出力される電流を検出する。このコンバータ出力電流センサ１８には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７から鉛蓄電池１９、低電圧電気負荷等に供給される電流が流れ、これらの電流の合計値を測定することができる。

また、制御器１０は、上述した各センサ１８、３０、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、キャパシタリレー６ａ、バイパスリレー６ｂ、及び低電圧電気負荷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、低電圧電気負荷及びギヤ駆動式スタータ１２の駆動及び停止と、リレー６ａ、６ｂ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、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、低電圧電気負荷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、低電圧電気負荷を動作させる場合には、キャパシタ１４に充電され、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７によって降圧された電力、及び鉛蓄電池１９に充電された電力の少なくともいずれかを各低電圧電気負荷に供給するための制御を行う。

なお、本発明の実施形態による「車両の電源制御装置」は、主に、「回転電気機械」としてのＩＳＧ１３と、「高電圧蓄電装置」としてのキャパシタ１４と、「低電圧蓄電装置」としての鉛蓄電池１９と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７と、「制御ユニット」としての制御器１０と、によって構成される。

［車両の電源制御装置の作用］
次に、図３乃至図７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の作用を説明する。
図３は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用を示すフローチャートである。図４乃至図７は、本発明の実施形態による車両の電源制御装置の作用の一例を示すタイムチャートである。なお、図４乃至図７のタイムチャートは、上段から順に、車速、エンジン回転数、キャパシタ１４の端子間電圧、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動／停止を時系列で示している。また、図３に示すフローチャートによる処理は、ハイブリッド車両１の作動中、制御器１０において、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

まず、図３のステップＳ１においては、センサからの各種信号が、制御器１０に読み込まれる。ステップＳ１において読み込まれる信号には、車速センサ３０、アクセル開度センサ３４、ブレーキセンサ３５、キャパシタ電圧センサ３６、及びコンバータ出力電流センサ１８からの信号が含まれている。なお、車速センサ３０はハイブリッド車両１の車速に関する信号を出力する。アクセル開度センサ３４はアクセルペダル（図示せず）の踏込量に関する信号を出力し、ブレーキセンサ３５はブレーキペダル（図示せず）の踏込量に関する信号を出力する。また、キャパシタ電圧センサ３６は、キャパシタ１４の端子間電圧に関する信号を出力し、コンバータ出力電流センサ１８は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の出力電流に関する信号を出力する。

次に、ステップＳ２においては、ステップＳ１において読み込まれた信号に基づいて、所定のアイドリングストップ条件が成立しているか否かが判断される。アイドリングストップ条件が成立している場合にはステップＳ３に進み、成立していない場合にはステップＳ７に進む。具体的には、ステップＳ２において、アイドリングストップ条件は、車速センサ３０、アクセル開度センサ３４、ブレーキセンサ３５、及びキャパシタ電圧センサ３６の検出信号に基づいて判断される。これらのセンサの検出信号に基づいて、ハイブリッド車両１が停車していると判断されるとき、又はハイブリッド車両１が直後に停車すると予想されるときは、基本的には、アイドリングストップ条件が成立していると判断される。また、ハイブリッド車両１が停車していると判断された場合には、停車時のアイドリングストップ（停車アイドリングストップ）が実行され、直後に停車すると予想された場合には、有車速時のアイドリングストップ（有車速アイドリングストップ）が実行される。

しかしながら、ハイブリッド車両１が停車、又は直後に停車すると判断された場合であっても、キャパシタ１４の蓄電量が所定の蓄電量未満である場合には、アイドリングストップ条件が成立したとは判断されない。即ち、制御器１０は、キャパシタ電圧センサ３６の検出電圧に基づいてキャパシタ１４の蓄電量を推定し、この蓄電量が所定の閾値蓄電量未満である場合には、アイドリングストップは実行されない。これにより、キャパシタ１４の蓄電量が少ない状態でアイドリングストップが実行され、再始動時にキャパシタ１４からＩＳＧ１３に供給する電力が不足するのを防止している。なお、キャパシタ１４の蓄電量は、キャパシタ１４の端子間電圧から容易に換算できるので、蓄電量に関する閾値を、電圧値で設定しても良い。

ここで、ハイブリッド車両１が直後に停車すると予想された場合には、閾値蓄電量として、第１の閾値蓄電量が適用され、停車していると判断された場合には、第２の閾値蓄電量が適用される。本実施形態においては、ハイブリッド車両１がまだ停車していない有車速時に適用される第１の閾値蓄電量は、停車時に適用される第２の閾値蓄電量よりも大きく設定されている。このため、有車速時においては、停車時よりも多くの電力がキャパシタ１４に充電されている状態でなければ、アイドリングストップは実行されない。また、第１の閾値蓄電量よりも小さい第２の閾値蓄電量についても、上記のように、アイドリングストップからの再始動時において、ＩＳＧ１３に十分な電力を供給可能な蓄電量に設定されている。

ステップＳ２においてアイドリングストップ条件が成立していると判断されると、ステップＳ３において、アイドリングストップFlagの値が「１」に設定されると共に、アイドリングストップによりエンジン１１を停止させる。このアイドリングストップFlagの値は、エンジン１１がアイドリングストップにより停止している間は「１」に維持される。

図４に示すタイムチャートの例では、時刻ｔ₁においてハイブリッド車両１が減速を始め、時刻ｔ₂において、車速センサ３０の検出値が３［ｋｍ／ｈ］未満となり、停車したと判断されている。なお、車速センサにより車速＝０を精度良く検出することは、一般に困難であるため、本実施形態においては、検出値が３［ｋｍ／ｈ］未満となったとき、停車したと判断している。また、時刻ｔ₂においては、キャパシタ１４の蓄電量が第２の閾値蓄電量を超えているため、停車アイドリングストップ条件が成立している。このため、時刻ｔ₂において、停車アイドリングストップが実行され、エンジン１１の回転数が低下する。

次に、ステップＳ４においては、キャパシタ電圧センサ３６による検出電圧が所定電圧α以上であるか否かが判断され、所定電圧以上である場合にはステップＳ５に進み、所定電圧未満である場合にはステップＳ６に進む。なお、所定電圧αに対応するキャパシタ１４の蓄電量は、上記の第２の閾値蓄電量よりも少なく、且つ、アイドリングストップからの再始動時において、ＩＳＧ１３に十分な電力を供給可能な蓄電量に相当する。また、ステップＳ４において、所定電圧αに代えて、所定電圧αに対応する所定の蓄電量に基づいて、判断を行うこともできる。

ステップＳ５においては、キャパシタ１４の電圧が所定電圧α以上であるため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が継続され、図３に示すフローチャートの１回の処理を終了する。これにより、キャパシタ１４の出力電圧がＤＣ－ＤＣコンバータ１７によって降圧され、鉛蓄電池１９への充電が行われる。図４に示す例では、時刻ｔ₂において停車アイドリングストップ条件が成立したとき、キャパシタ１４の電圧が所定電圧α以上であるため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が継続されている。これにより、キャパシタ１４から放電され、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７によって降圧された電力が鉛蓄電池１９に充電されるため、時刻ｔ₂の後、キャパシタ１４の電圧が低下する。この間、図３に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→リターンの処理が繰り返し実行される。

次に、図４の時刻ｔ₃において、例えば、運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより、アイドリングストップ条件が成立しなくなると、図３のフローチャートにおける処理は、ステップＳ２→Ｓ７へ進む。
ステップＳ７においては、アイドリングストップFlagの値が「１」であるか否かが判断される。即ち、図３のフローチャートが前回実行された時、アイドリングストップ条件が成立しており、ステップＳ３以下の処理が実行されていた場合には、アイドリングストップFlagの値は「１」にされている。この場合には、アイドリングストップFlagの値が「１」であるため、ステップＳ８以下の処理が実行される。

ステップＳ８においては、アイドリングストップFlagの値が「０」にリセットされる。さらに、ステップＳ９においては、制御器１０は、ＩＳＧ１３に制御信号を送って、ＩＳＧ１３を回転駆動し、エンジン１１の動力軸である出力軸９にトルクを付与する。

次いで、ステップＳ１０においては、図３のフローチャートが前回実行された時に実行されていたアイドリングストップが、停車アイドリングストップであったか否かが判断される。停車アイドリングストップであった場合にはステップＳ１１に進み、有車速アイドリングストップであった場合にはステップＳ１２に進む。さらに、ステップＳ１１においては、制御器１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７に制御信号を送り、これの作動を所定期間停止させ、図３のフローチャートの１回の処理を終了する。

図４に示す例においては、時刻ｔ₃で再始動が行われると、図３のフローチャートにおいてステップＳ２→Ｓ７に処理が進むようになる。次いで、ステップＳ８でアイドリングストップFlagの値が「０」にリセットされ、ステップＳ９でＩＳＧ１３がエンジン１１にトルクを付与して再始動が行われる。さらに、時刻ｔ₂～ｔ₃におけるアイドリングストップは停車アイドリングストップであったため、図３のフローチャートにおいてはステップＳ１０→Ｓ１１に処理が進む。これにより、ステップＳ１１の処理が実行され、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が図４の時刻ｔ₃～ｔ₄の間停止される。

また、図４に示すように、時刻ｔ₃の再始動時においては、キャパシタ１４からＩＳＧ１３に電流が流れるため、キャパシタ１４の電圧は急激に低下している。しかしながら、ＩＳＧ１３への電流供給開始と共に、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止されることにより、キャパシタ１４からＤＣ－ＤＣコンバータ１７へ流れる電流がなくなるため、キャパシタ１４電圧の落ち込みは比較的小さくされている。これにより、キャパシタ１４からＩＳＧ１３へ供給可能な電流が大きくなり、エンジン１１の再始動性が向上する。

さらに、再始動によりエンジン１１の回転数が上昇した後、時刻ｔ₄において、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が再開される。時刻ｔ₄の後は、アイドリングストップ条件は成立しておらず、アイドリングストップFlagの値が「０」にリセットされているため、図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ１２→リターンの処理が繰り返される。

次に、図５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の他の作動例を説明する。
まず、図５の時刻ｔ₁₁においてハイブリッド車両１が減速を開始し、時刻ｔ₁₂において車速が３［ｋｍ／ｈ］未満に低下する。しかしながら、時刻ｔ₁₂におけるキャパシタ１４の電圧は、第２の閾値蓄電量に対応する電圧よりも低いため、停車アイドリングストップ条件は成立しない。このため、図３のフローチャートにおいては、時刻ｔ₁₂の後もステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ１２→リターンの処理が繰り返される。このように、キャパシタ１４の蓄電量が少ない（電圧が低い）状態では、アイドリングストップを実行すると、エンジン１１の再始動時にＩＳＧ１３に十分な電力を供給することができず、再始動不能となる虞があるため、ハイブリッド車両１が停車してもアイドリングストップは実行されない。このため、時刻ｔ₁₂にハイブリッド車両１が停車した後、時刻ｔ₁₃に発車するまでアイドリングストップは実行されず、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動も継続される。

次に、図６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のさらに別の作動例を説明する。
まず、図６の時刻ｔ₂₁においてハイブリッド車両１が減速を開始し、時刻ｔ₂₂において車速が３［ｋｍ／ｈ］未満に低下する。時刻ｔ₂₂において、キャパシタ１４の電圧は、第２の閾値蓄電量に対応する電圧以上であるため、停車アイドリングストップ条件が成立し、エンジン１１が停止される。これにより、図３のフローチャートにおいては、時刻ｔ₂₂の後、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→リターンの処理が繰り返される。即ち、エンジン１１が停止されると共に、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動は継続される。このため、キャパシタ１４から放電された電力がＤＣ－ＤＣコンバータ１７によって降圧され、鉛蓄電池１９に充電されるので、キャパシタ１４の電圧が低下する。

次いで、時刻ｔ₂₃において、キャパシタ１４の電圧が所定電圧αまで低下すると、図３のフローチャートにおける処理は、ステップＳ４→Ｓ６へ進むようになる。これにより、図３のフローチャートにおいては、時刻ｔ₂₃の後、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６→リターンの処理が繰り返されるようになり、ステップＳ６の処理により、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止される。このように、アイドリングストップ中にキャパシタ１４の蓄電量が所定の蓄電量（所定電圧α）まで低下した場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止され、キャパシタ１４の蓄電量の低下が抑制される。これにより、再始動時に必要な電力を確実に確保しておくことができる。

さらに、図６の例では、時刻ｔ₂₄において再始動が行われ、これに伴い、引き続き時刻ｔ₂₄～ｔ₂₅の間、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止される。即ち、図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→リターンの処理が実行される。これにより、ＩＳＧ１３の駆動時にＤＣ－ＤＣコンバータ１７へ流れる電流を止めることができ、十分な駆動力でエンジン１１を再始動させることができる。さらに、時刻ｔ₂₅の後は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ１２→リターンの処理が繰り返される。

次に、図７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のさらに別の作動例を説明する。
まず、図７の時刻ｔ₃₁においてハイブリッド車両１が減速を開始し、時刻ｔ₃₂において車速が１０［ｋｍ／ｈ］未満に低下し、ハイブリッド車両１が直後に停車することが予想される。さらに、車速が１０［ｋｍ／ｈ］まで低下した時刻ｔ₃₂の時点において、キャパシタ１４の電圧は、第１の閾値蓄電量に対応する電圧以上であるため、有車速アイドリングストップ条件が成立する。このため、停車していない有車速の状態でエンジン１１が停止される。これにより、図３のフローチャートにおいては、時刻ｔ₃₂の後、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→リターンの処理が繰り返される。即ち、エンジン１１が停止されると共に、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動は継続される。このため、キャパシタ１４から放電された電力がＤＣ－ＤＣコンバータ１７によって降圧され、鉛蓄電池１９に充電されるので、キャパシタ１４の電圧が低下する。

さらに、時刻ｔ₃₃においては、有車速でアイドリングストップが実行されている状態で（車速が３［ｋｍ／ｈ］まで低下しない状態で）、運転者がアクセルペダル（図示せず）を踏み込んだため、アイドリングストップが成立しなくなっている。これにより、図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９の処理が実行され、ＩＳＧ１３が駆動され、再始動が行われる。次いで、ステップＳ１０においては、実行されていたアイドリングストップが停車アイドリングストップであるか否かが判断される。ここで、時刻ｔ₃₃まで実行されていたアイドリングストップは、有車速アイドリングストップであるため、図３のフローチャートにおける処理は、ステップＳ１０→Ｓ１２に移行する。ステップＳ１２においては、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が継続され、図３のフローチャートの１回の処理を終了する。

このように、有車速アイドリングストップからエンジン１１が再始動される場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動は停止されず、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７による降圧、鉛蓄電池１９への充電が継続される。これにより、走行状態（有車速状態）において、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止されることにより、ライト２０等の低電圧電気負荷への電力供給が不足するのを防止している。また、有車速アイドリングストップからのエンジン１１の再始動は、ハイブリッド車両１が走行状態にあるため、ＩＳＧ１３に要求されるトルクが比較的小さい。このため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動を継続しても、ＩＳＧ１３に供給する電力が不足するリスクは小さく、再始動性に与える影響は殆どない。

次いで、時刻ｔ₃₃においてエンジン１１が再始動された後は、図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ７→Ｓ１２→リターンの処理が繰り返し実行される。

本発明の実施形態の車両の電源制御装置によれば、制御器１０が、停車時のアイドリングストップからのエンジン１１の再始動時にはＤＣ－ＤＣコンバータ１７を停止させる（図３のステップＳ１１、図４の時刻ｔ₃～ｔ₄）ので、高電圧蓄電装置であるキャパシタ１４からの出力電流はＤＣ－ＤＣコンバータ１７に流れず、回転電気機械であるＩＳＧ１３に供給される。このため、ＩＳＧ１３に十分な電流を供給することが可能になり、エンジン１１の再始動性を向上させることができる。一方、制御器１０は、有車速時のアイドリングストップからのエンジンの再始動時（図３のステップＳ１０→Ｓ１２、図７の時刻ｔ₃₃）にはＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動を継続させるので、走行中において、低電圧蓄電装置である鉛蓄電池１９から電力が供給される低電圧電気負荷（ライト２０等）に十分な電流を供給することができる。さらに、有車速時においては、エンジン１１の再始動に要するトルクが比較的小さいため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動を継続しても、再始動性が大きく低下することはなく、十分な再始動性を確保することができる。

また、本実施形態の車両の電源制御装置によれば、アイドリングストップの実行中においてはＤＣ－ＤＣコンバータ１７を作動させ、キャパシタ１４の蓄電量が低下すると（図３のステップＳ４→Ｓ６、図６の時刻ｔ₂₃）、鉛蓄電池１９への充電が中止されるので、キャパシタ１４の過放電を防止することができる。また、鉛蓄電池１９への充電を中止させる蓄電量（キャパシタ１４の電圧αに相当する蓄電量）は、エンジン１１の再始動が可能な蓄電量に設定されているので、鉛蓄電池１９への充電により、エンジン１１が再始動不能になるリスクを軽減することができる。

さらに、本実施形態の車両の電源制御装置によれば、有車速時においてアイドリングストップを許容する第１の閾値蓄電量が、第２の閾値蓄電量よりも高く設定されている（図７）ので、有車速時のアイドリングストップは、停車時よりも蓄電量に余裕のある状態で実行される。このため、ハイブリッド車両１の走行中に必要とされる電力が、アイドリングストップによって不足するリスクを軽減することができる。

また、上記のように、有車速時に実行されているアイドリングストップからの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７が作動され（図３のステップＳ１２、図７の時刻ｔ₃₃～）、鉛蓄電池１９への充電が継続される。このため、鉛蓄電池１９から供給されるライト２０や、電動パワーステアリングの駆動モータ２１への電力が走行中に不足するのを防止することができる。

さらに、本実施形態の車両の電源制御装置によれば、停車時に実行されているアイドリングストップからの再始動時には、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７の作動が停止される（図３のステップＳ１１、図４の時刻ｔ₃～ｔ₄）ので、比較的蓄電量の少ないキャパシタ１４が高電圧蓄電装置として使用されていても、十分な再始動性を確保することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明をハイブリッド車両に適用していたが、エンジンを備えた種々の車両に本発明を適用することができる。また、上述した実施形態においては、高電圧蓄電装置としてキャパシタが使用され、低電圧蓄電装置として鉛蓄電池が使用されていたが、高電圧蓄電装置、及び低電圧蓄電装置には、リチウムイオンバッテリ等、任意の蓄電装置を使用することができる。

１ ハイブリッド車両
２ トランスミッション
３ 減速機
４ 駆動軸
５ 車輪
６ａ キャパシタリレー
６ｂ バイパスリレー
７ ブレーキシステム
８ ベルト
９ 出力軸（動力軸）
１０ 制御器（制御ユニット）
１１ エンジン
１２ ギヤ駆動式スタータ
１３ ＩＳＧ（回転電気機械）
１４ キャパシタ（高電圧蓄電装置）
１７ ＤＣ－ＤＣコンバータ
１８ コンバータ出力電流センサ
１９ 鉛蓄電池（低電圧蓄電装置）
２０ ライト（低電圧電気負荷）
２１ 電動パワーステアリングの駆動モータ（低電圧電気負荷）
２２ アクセサリ類（低電圧電気負荷）
３０ 車速センサ
３４ アクセル開度センサ
３５ ブレーキセンサ
３６ キャパシタ電圧センサ

Claims (4)

1. エンジンの動力により発電を行い、生成された電力を蓄電装置に蓄積する車両の電源制御装置であって、
   エンジンの動力により発電すると共に、上記エンジンのアイドリングストップからの再始動時において、上記エンジンの動力軸にトルクを付与する回転電気機械と、
   この回転電気機械が生成した電力を蓄積すると共に、上記エンジンの再始動時においては上記回転電気機械に電力を供給する高電圧蓄電装置と、
   この高電圧蓄電装置よりも出力電圧が低く、車両に搭載された低電圧電気負荷に電力を供給する低電圧蓄電装置と、
   上記高電圧蓄電装置の出力電圧を降圧して、上記低電圧蓄電装置に充電するＤＣ－ＤＣコンバータと、
   上記エンジンのアイドリングストップ、及び上記ＤＣ－ＤＣコンバータを制御する制御ユニットと、
   を有し、
   上記制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したときは、車両の停車時及び有車速時においてアイドリングストップを実行すると共に、停車時に実行されているアイドリングストップからの上記エンジンの再始動時には、上記ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を停止させて上記低電圧蓄電装置への充電を中止する一方、有車速時に実行されているアイドリングストップからの上記エンジンの再始動時には、上記ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続し、さらに、
   上記制御ユニットは、アイドリングストップの実行中においては上記ＤＣ－ＤＣコンバータを作動させ、上記低電圧蓄電装置への充電を行う一方、アイドリングストップの実行中に、上記高電圧蓄電装置の蓄電量が、上記エンジンの再始動が可能な所定の蓄電量まで低下すると、上記ＤＣ－ＤＣコンバータを停止させ、上記低電圧蓄電装置への充電を中止することを特徴とする車両の電源制御装置。
2. エンジンの動力により発電を行い、生成された電力を蓄電装置に蓄積する車両の電源制御装置であって、
   エンジンの動力により発電すると共に、上記エンジンのアイドリングストップからの再始動時において、上記エンジンの動力軸にトルクを付与する回転電気機械と、
   この回転電気機械が生成した電力を蓄積すると共に、上記エンジンの再始動時においては上記回転電気機械に電力を供給する高電圧蓄電装置と、
   この高電圧蓄電装置よりも出力電圧が低く、車両に搭載された低電圧電気負荷に電力を供給する低電圧蓄電装置と、
   上記高電圧蓄電装置の出力電圧を降圧して、上記低電圧蓄電装置に充電するＤＣ－ＤＣコンバータと、
   上記エンジンのアイドリングストップ、及び上記ＤＣ－ＤＣコンバータを制御する制御ユニットと、
   を有し、
   上記制御ユニットは、所定のアイドリングストップ条件が成立したときは、車両の停車時及び有車速時においてアイドリングストップを実行すると共に、停車時に実行されているアイドリングストップからの上記エンジンの再始動時には、上記ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を停止させて上記低電圧蓄電装置への充電を中止する一方、有車速時に実行されているアイドリングストップからの上記エンジンの再始動時には、上記ＤＣ－ＤＣコンバータの作動を継続し、さらに、
   上記制御ユニットは、上記高電圧蓄電装置の蓄電量が所定の閾値蓄電量以上である場合にアイドリングストップを実行するように構成されており、有車速時においてアイドリングストップを実行する第１の閾値蓄電量は、停車時においてアイドリングストップを実行する第２の閾値蓄電量よりも高く設定されていることを特徴とする車両の電源制御装置。
3. 上記低電圧蓄電装置から電力が供給される低電圧電気負荷には、車両に搭載されたライト、及び電動パワーステアリングの駆動モータを含む請求項１又は２に記載の車両の電源制御装置。
4. 上記高電圧蓄電装置は、キャパシタから構成されている請求項１又は２に記載の車両の電源制御装置。

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