WO2013114497A1 - 電源供給制御システムの制御装置 - Google Patents

電源供給制御システムの制御装置 Download PDF

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Abstract

 発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給する主電源と、発電機及び主電源からの電力を蓄える電気2重層キャパシタとを備え、電気2重層キャパシタは少なくとも、第1の充電状態領域と、第1の充電状態領域よりも高い第2の充電状態領域とを有する。制御手段は、発電機の駆動時において、DCDCコンバータを充電モードで動作させ、主電源の通常時において、負荷に応じて主電源から電源供給を行うように電源供給制御システムを制御し、かつDCDCコンバータを放電モードで動作させて第2の充電状態領域を用いて補助電源が電源供給を補助するように制御し、主電源の故障時において、DCDCコンバータを放電モードで動作させて第1及び第2の充電状態領域を用いて補助電源が電源供給を補助するように制御する。

Description

電源供給制御システムの制御装置

 本発明は、例えば車両用電源供給制御装置などの、電気2重層キャパシタを備えた電源供給制御システムの制御装置及び制御方法に関する。

 例えば車両制御システムにおいて、停車時のエンジン停止だけでなく、走行中もエンジン停止する領域を拡大して燃費向上を図る思想が出現し、セイリングモードと呼ばれている(例えば、特許文献1及び2参照。)。

特開平8-183368号公報 特開2000-104578号公報 特許第3687409号公報

 このセイリングモードでは、走行中にエンジン停止、オルタネータ発電も停止するため、電源はPbバッテリのみとなり、以下2つの課題が想定される。すなわち、第1の課題としてPbバッテリの故障による電源喪失(フェール時)が想定され、第2の課題としてエンジンの再始動や電動パワーステアリング(EPS)によるピーク電流不足(通常時)が想定される。

 上記第1の課題における電源喪失時は、フェールセーフとして車両を安全に停止させるために、十分な電源の回復が必要となるが、従来技術では電池の2重化などが提案されている。また、確実な電源回復のために、従来技術に係るブレーキバックアップ(例えば、特許文献3参照。)の概念では、フェール時専用のサブ電源に電源を切り替え、使用する電装機器を限定することで走行を継続させる対策としている。

 また、フェール時において、車両のブレーキ制御装置、電気施開錠(以下、eラッチという。)制御装置、もしくは事故時緊急通報(以下、eコールという。)装置に電源供給を行う必要がある場合があった。

 上記第2の課題については、アイドリングストップシステムなどで、長寿命かつ高出力放電可能な電気2重層キャパシタとDCDCコンバータを組み合わせた補助電源をバッテリに並列接続する方法が提案されている。

 しかしながら、上記第1の課題に対する電池の2重化では、電池の故障診断が難しく、潜在故障が起こり易いためにフェールセーフ対策としては不適切である。また、上記第2の課題の対策については、車両搭載性やコストの面で工夫が必要であるが、上記第1の改題の対策を同時に行う必要があり、さらに大きな課題となる。これら2つの課題を両立する従来技術は特になく、これら2つの課題を別々に対策すると、コストが高くなりかつ搭載面積が大きくなるという問題点があった。

 また、上記セイリングモードでは、上記第1の課題に加えて、第3の課題としてエンジンの再始動や電動パワーステアリング(EPS)による電源ラインの電圧降下(通常時)が想定される。

 上記第3の課題については、アイドリングストップシステムなどで、長寿命かつ高出力放電可能な電気2重層キャパシタとDCDCコンバータを組み合わせた補助電源をバッテリに並列接続する方法が提案されている。ここで、DCDCコンバータはホットクランク時の電圧降下対策の機能を有する。

 しかしながら、上記第1の課題に対する電池の2重化では、電池の故障診断が難しく、潜在故障が起こり易いためにフェールセーフ対策としては不適切である。また、上記第2の課題の対策については、車両搭載性やコストの面で工夫が必要であるが、上記第1の改題の対策を同時に行う必要があり、さらに大きな課題となる。これら2つの課題を両立する従来技術は特になく、これら2つの課題を別々に対策すると、コストが高くなりかつ搭載面積が大きくなるという問題点があった。

 本発明の目的は以上の問題点を解決し、上記各2つの課題を1つの装置で解決することができる、電気2重層キャパシタを備えた電源供給制御システムの制御装置及び制御方法を提供することにある。

 第1の発明に係る電源供給制御システムの制御装置は、
 発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給する主電源と、
 上記発電機及び上記主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタとを備えた電源供給制御システムの制御装置において、
 上記制御装置は、
 上記主電源の電圧を所定の電圧に変換して上記電気2重層キャパシタに出力して充電する充電モードと、上記電気2重層キャパシタからの電力を上記主電源の電圧に変換してその電力を上記負荷に放電する放電モードとのいずれかで動作するDCDCコンバータと、
 上記電源供給制御システム及びDCDCコンバータの動作を制御する制御手段とを備え、
 上記電気2重層キャパシタは少なくとも
(a)所定の第1の電圧から上記第1の電圧よりも高い第2の電圧までの第1の充電状態領域と、
(b)上記第2の電圧から上記第2の電圧よりも高い第3の電圧までの第2の充電状態領域とを有し、
 上記制御手段は、
(A)上記発電機の駆動時において、上記DCDCコンバータを上記充電モードで動作させ、
(B)上記主電源の通常時において、上記負荷に応じて上記主電源から電源供給を行うように上記電源供給制御システムを制御し、かつ上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御し、
(C)上記主電源の故障時において、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御することを特徴とする。

 上記電源供給制御システムの制御装置において、上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする。

 また、上記電源供給制御システムの制御装置において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
 上記主電源の故障時は、当該車両のセイリングモードにおける主電源の故障時であることを特徴とする。

 さらに、上記電源供給制御システムの制御装置において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記主電源の故障時において、上記制御手段は、記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が、当該車両のトランスミッション制御装置及びエンジン制御装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする。

 さらに、上記電源供給制御システムの制御装置において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
 上記主電源の通常時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のスタータにエンジン再起動のための電源供給を補助するように制御し、
 上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のブレーキ制御装置、電気開錠制御装置、もしくは事故時緊急通報装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする。

 またさらに、上記電源供給制御システムの制御装置において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
 上記主電源の通常時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に施錠又は開錠のための電源供給を補助するように制御し、
 上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に事故時の開錠のための電源供給を補助するように制御することを特徴とする。

 第2の発明に係る電源供給制御システムの制御方法は、
 発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給する主電源と、
 上記発電機及び上記主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタと、
 上記主電源の電圧を所定の電圧に変換して上記電気2重層キャパシタに出力して充電する充電モードと、上記電気2重層キャパシタからの電力を上記主電源の電圧に変換してその電力を上記負荷に放電する放電モードとのいずれかで動作するDCDCコンバータと、
 上記電源供給制御システム及びDCDCコンバータの動作を制御する制御手段とを備えた電源供給制御システムの制御方法であって、
 上記電気2重層キャパシタは少なくとも
(a)所定の第1の電圧から上記第1の電圧よりも高い第2の電圧までの第1の充電状態領域と、
(b)上記第2の電圧から上記第2の電圧よりも高い第3の電圧までの第2の充電状態領域とを有し、
 上記制御手段が、
(A)上記発電機の駆動時において、上記DCDCコンバータを上記充電モードで動作させるステップと、
(B)上記主電源の通常時において、上記負荷に応じて上記主電源から電源供給を行うように上記電源供給制御システムを制御し、かつ上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御するステップと、
(C)上記主電源の故障時において、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御するステップとを実行することを特徴とする。

 上記電源供給制御システムの制御方法において、上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする。

 また、上記電源供給制御システムの制御方法において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
 上記主電源の故障時は、当該車両のセイリングモードにおける主電源の故障時であることを特徴とする。

 さらに、上記電源供給制御システムの制御方法において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が、当該車両のトランスミッション制御装置及びエンジン制御装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする。

 さらに、上記電源供給制御システムの制御方法において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記制御方法は、
 上記主電源の通常時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のスタータにエンジン再起動のための電源供給を補助するように制御することと、
 上記主電源の故障時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のブレーキ制御装置、電気開錠制御装置、もしくは事故時緊急通報装置に電源供給を補助するように制御することとを含むことを特徴とする。

 またさらに、上記電源供給制御システムの制御方法において、上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記制御方法は、
 上記主電源の通常時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に施錠又は開錠のための電源供給を補助するように制御することと、
 上記主電源の故障時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に事故時の開錠のための電源供給を補助するように制御することとを含むことを特徴とする。

 第3の発明に係る電源供給制御システムの制御装置は、主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタを備えた電源供給制御システムの制御装置において、
 上記制御装置は、
 低圧側端子及び高圧側端子を有し、上記主電源の電圧又は上記電気2重層キャパシタの電圧を低圧側端子から昇圧して高圧側端子に出力する昇圧モードと、上記主電源の電圧を高圧側端子から降圧して低圧側端子に出力する降圧モードとのいずれかで動作する双方向型DCDCコンバータと、
 上記主電源と、上記電気2重層キャパシタと、上記DCDCコンバータと、負荷との接続関係を設定するスイッチ手段と、
 上記DCDCコンバータ及び上記スイッチ手段の動作を制御する制御手段とを備え、
 上記制御手段は、
(A)上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記主電源を上記負荷及び上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを降圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを充電する充電モードと、
(B)上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを放電する放電モードと、
(C)上記主電源を上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記負荷の電圧降下を防止する電圧降下対策モードと
のうちのいずれかで動作するように制御することを特徴とする。

 上記電源供給制御システムの制御装置において、上記主電源は、発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給することを特徴とする。

 ここで、上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする。

 また、上記電源供給制御システムの制御装置において、
 上記充電モードは、車両のセイリングモードの開始前に実行され、
 上記放電モードは、上記車両のセイリングモード中のフェール時に実行され、
 上記電圧降下対策モードは、上記車両のセイリングモード中のホットクランク時又は上記電気2重層キャパシタの充電終了時に実行されることを特徴とする。

 第4の発明に係る電源供給制御システムの制御方法は、主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタを備えた制御装置を含む電源供給制御システムの制御方法において、
 上記制御装置は、
 低圧側端子及び高圧側端子を有し、上記主電源の電圧又は上記電気2重層キャパシタの電圧を低圧側端子から昇圧して高圧側端子に出力する昇圧モードと、上記主電源の電圧を高圧側端子から降圧して低圧側端子に出力する降圧モードとのいずれかで動作する双方向型DCDCコンバータと、
 上記主電源と、上記電気2重層キャパシタと、上記DCDCコンバータと、負荷との接続関係を設定するスイッチ手段と、
 上記DCDCコンバータ及び上記スイッチ手段の動作を制御する制御手段とを備え、
 上記制御方法は、
(A)上記制御手段が、上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記主電源を上記負荷及び上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを降圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを充電する充電モードと、
(B)上記制御手段が、上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを放電する放電モードと、
(C)上記制御手段が、上記主電源を上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記負荷の電圧降下を防止する電圧降下対策モードと
のうちのいずれかで動作するように制御するステップを含むことを特徴とする。

 上記電源供給制御システムの制御方法において、上記主電源は、発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給することを特徴とする。

 ここで、上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする。

 また、上記電源供給制御システムの制御方法において、
 上記充電モードは、車両のセイリングモードの開始前に実行され、
 上記放電モードは、上記車両のセイリングモード中のフェール時に実行され、
 上記電圧降下対策モードは、上記車両のセイリングモード中のホットクランク時又は上記電気2重層キャパシタの充電終了時に実行されることを特徴とする。

 従って、本発明に係る制御装置及び制御方法によれば、フェール時に確実な電源回復及び通常時のピーク電流補完を1つのシステムで実現でき、例えば車両などの装置を安全に停止させることが可能となる。ここで、通常時のホットクランクとフェール時の対応を1つのシステムで実現することで、小型軽量、低コスト化が可能となる。さらに、電源喪失のフェール時において、確実な電源回復を図り、例えば車両などの装置を安全に停止することが可能となる。さらに、電源喪失のフェール時において、確実な電源回復を図り、例えば車両などの装置を安全に停止することが可能となる。

本発明の第1の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図である。 図1の電気2重層キャパシタ(EDLC)20を使用するときの動作領域を示す図である。 図1の車両用電源供給制御システムの制御ECU10により実行される車両用電源供給制御処理を示すフローチャートである。 図3のサブルーチンであるフェール時制御処理(S10)の第1の部分を示すフローチャートである。 図3のサブルーチンであるフェール時制御処理(S10)の第2の部分を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図である。 図6のDCDCコンバータ21Aの構成を示す回路図である。 図6の電気2重層キャパシタ(EDLC)20Aを使用するときの動作領域を示す図である。 図6の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Aにより実行される車両用電源供給制御処理を示すフローチャートである。 図9のサブルーチンである通常時処理を示すフローチャートである。 図9のサブルーチンであるフェール時制御処理(Pbバッテリ故障処理)を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図である。 図12の電気2重層キャパシタ(EDLC)20Bを使用するときの実施例1~3に係る動作領域の一例を示す図である。 図12の電気2重層キャパシタ(EDLC)20Bを使用するときの実施例4に係る動作領域の一例を示す図である。 図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Bにより実行される車両用電源供給制御処理(実施例1)を示すフローチャートである。 図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Bにより実行される車両用電源供給制御処理(実施例2)を示すフローチャートである。 図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10により実行される車両用電源供給制御処理(実施例3)を示すフローチャートである。 図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Bにより実行される車両用電源供給制御処理(実施例4)の第1の部分を示すフローチャートである。 図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Bにより実行される車両用電源供給制御処理(実施例4)の第2の部分を示すフローチャートである。

 以下、本発明に係る各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。また、本明細書において次の略語を使用する。
(1)電気2重層キャパシタ:EDLC(Electric Double-Layer Capacitor);
(2)電子制御装置:ECU(Electric Control Unit);
(3)トランスミッション:T/M(Transmission);
(4)コントローラエリアネットワーク:CAN(Controller Area Network);
(5)充電状態:SOC(State of Charge)。

第1の実施形態.
 図1は本発明の第1の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図であり、図2は図1のEDLC20を使用するときの動作領域を示す図である。

 図1において、本実施形態に係る車両用電源供給制御システムの動作を制御する電源供給制御装置1は、車両用電源供給制御システム全体及びスタータ3、DCDCコンバータ21を制御する制御ECU10と、補助電源であるEDLC20と、EDLC20の両端電圧を検出して検出電圧を制御ECU10に出力する電圧センサ11と、EDLC20に流れる電流を検出して検出電流を制御ECU10に出力する電流センサ12と、制御ECU10により制御されEDLC20からの直流電力を所定の電圧の直流電力に変換して電源ラインLpに出力するとともに電源ラインLpの直流電力を所定の電圧の直流電力に変換してEDLC20に出力して充電するDCDCコンバータ21とを備えて構成される。車両用電源供給制御システムにおいて、制御ECU10以外のECUとして、
(a)車速センサ31及びアクセルセンサ32からのセンサ情報を入力情報とし、発電機であるオルタネータ4と車両のエンジン51とスタータ3を制御するエンジンECU50と、
(b)T/M61及びクラッチ62を制御するT/M-ECU60とを備える。
 ここで、各ECU10,50,60は、CAN70を介して接続され、CAN70の通信手段を用いて互いに制御信号の通信を行う。

 また、主電源であるPbバッテリ2にはスタータ3及びオルタネータ4が接続されるとともに、Pbバッテリ2の電圧を検出して検出電圧を示す信号SvをエンジンECU50に出力する電圧センサ5が接続され、Pbバッテリ2からの直流電力は、電流センサ6を介して電源ラインLpに出力される。電流センサ6は検出した検出電流を示す信号SiをエンジンECU50に出力する。ここで、電源ラインLpには、DCDCコンバータ21と、エンジンECU50と、T/M-ECU60とが接続される。

 本発明の第1の実施形態は、セイリングモード中における上記第1及び第2の課題を1つのシステムで解決するために、EDLC20のSOC領域を、図2に示すように、フェール用領域R2と通常用のスタータ領域R3に分けて制御することを特徴としている。

 具体的には、上記第2の課題における通常時は、サブ電源であるEDLC20にてエンジン51の再始動や電動パワーステアリング(EPS)等のピーク電流の電力を賄う。このとき、EDLC20のSOCに基づき、フェール時用の電力を残すようにDCDCコンバータ21を制御する。これによりフェールが起きても、EDLC20においてフェール用の電力が残っているため、確実に電源回復ができるようになる。また、上記第1の課題におけるフェール時は、EDLC20の補助電源の電力により、クラッチを締結し、走行による回転でエンジン51の始動(押しがけ)し、オルタネータ4の発電を回復させ、電源回復を図ることである。スタータ3を回すような大電流を必要とせずに、少ない電力で確実にエンジン51を始動することが可能となる。以上のように構成することで、フェール時に確実な電源回復及び通常時のピーク電流補完を1つのシステムで実現でき、車両を安全に停止させることが可能となる。

 まず、図1を参照して、本実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成及び動作の詳細について以下に説明する。なお、図1において、実線は電源線を示し、破線は制御線を示す。

 図1において、車両のエンジン51の動力によって発電するオルタネータ4は、主電源であるPbバッテリ2及びスタータ3に接続され、さらに電流センサ6を介して電源ラインLpに接続され、当該電源ラインLpには、エンジンECU50と、T/M-ECU60とが接続される。電源供給制御装置1の正極端子は電源ラインLpにPbバッテリ2と並列に接続される。また、スタータ3はエンジン51と機械的に接続され(図示せず。)エンジン51の始動を行う。エンジン51とT/M61は間にクラッチ62を介して機械的に連結されている。

 エンジン51は、エンジンECU50から出力される指令値に基づいて制御される。T/M61とクラッチ62は、T/M-ECU60から出力される指令値に基づいて制御される。また、オルタネータ4は、エンジンECU50からの指令に基づいて、エンジン51の回転を動力として発電した電力により、Pbバッテリ2及び電源供給制御装置1内のEDLC20を充電する。さらに、電圧センサ5は、電源ラインLpに並列に接続され、電源ラインLpの電圧を検出して検出電圧を示す信号SvをエンジンECU50に出力する。電流センサ6は、電源ラインLpに直列に接続され、電源ラインLpに流れる電流を検出して検出電流を示す信号SiをエンジンECU50に出力する。ここで、電流センサ6に代えて、シャント抵抗を挿入してその電圧を検出することにより、当該電流を検出してもよい。

 電源供給制御装置1は、制御ECU10と、EDLC20と、EDLC20の電圧を所定の安定化した電圧(主電源の電圧)に変換して電源ラインLpに出力する(放電モード)とともに電源ラインLpの電圧を所定の電圧に変換してEDLC20に出力して充電する(充電モード)DCDCコンバータ21と、電圧センサ11と、電流センサ12とを備えて構成される。電源ラインLpの直近から、DCDCコンバータ21と、電流センサ12と、少なくとも2つの領域R2,R3を持つEDLC20が当該順序で直列に接続される。電圧センサは、EDLCと並列に接続され、EDLC20の電圧を検出して検出電圧を示す信号を制御ECU10に出力する。電流センサ12は、EDLC20に直列に接続され、EDLC20に流れる電流を検出して検出電流を示す信号を制御ECU10に出力する。ここで、電流センサ12に代えて、シャント抵抗を挿入してその電圧を検出することにより、当該電流を検出してもよい。さらに、DCDCコンバータ21はEDLC20と直列に接続され、EDLC20の電圧を電源ラインLpの電圧に昇圧して電源ラインLpへ供給するとともに、オルタネータ4で発電した直流電力を所定の電圧に降圧してEDLC20に出力して充電制御する。ここで、EDLC20と並列に電圧センサ11が接続され、電流センサ12と電圧センサ11からの出力信号に基づいて制御ECU10はDCDCコンバータ21を制御する。

 次いで、図2を参照してEDLC20のSOC領域の使用方法について以下に説明する。EDLC20は、図2に示すように、過放電対策用使用禁止領域R1と、フェール用領域R2と、スタータ用領域R3とを有し、好ましくは、少なくとも後者の2つの領域R2,R3を有する。これらのSOC領域はEDLC20の電圧から規定することができ、例えば、0Vから電圧Vckまでが過放電対策用使用禁止領域R1であり、電圧Vckから電圧Vcfまでがフェール用領域R2であり、電圧Vcfから電圧Vchまではスタータ用領域R3である。ここで、スタータ用領域R3とフェール用領域R2とを加算してなる全領域は、EDLC20の電圧と比例関係にある。

以下に、EDLC20のSOC領域の設定の一例を示す。

 EDLC20の本数や電気的接続方法(直列、並列、直並列など)は、車両に必要とされる電力仕様に基づいて適宜決定される。本実施形態では、定格電圧3.0VのEDLC20を例えば4本直列に接続される。このとき、EDLC20は、3.0V×4本=12.0Vまでの充電が可能であり、12.0VをSOC100%とし、満充電電圧Vchという。放電時は過放電を避けるため、1本あたり1.0Vまで放電可能であり、EDLC20の下限電圧Vckという。本実施形態ではVck=4.0Vである。EDLC20は電圧Vch(12V)から電圧Vck(4V)までの範囲で使用し、この範囲を逸脱しないようにDCDCコンバータ21が、EDLC電圧Vcを制御する。

 EDLC20のフェール用領域は、T/M-ECUとエンジンECUへ電源回復が完了するまでの電源供給量として、12V、5Aの60Wを2秒間と定義し、60W×2秒=120W秒となる。EDLC20に蓄えられるエネルギーEcは、Ec=(CV)/2で表され、Cは容量値、Vは電圧を表す。1本のEDLC20の容量値を500Fとすると、4本直列の容量は、500F/4本=125Fとなる。EDLC電圧は放電前がフェール用領域電圧Vcfであり、放電後がEDLC下限電圧Vck(4V)となる。放電前のEDLC20のエネルギーは、Ecb=C×Vcf×Vcf/2となり、放電後のEDLC20のエネルギーEcaは、Eca=C×Vck×Vck/2となる。

 ここで、エネルギー差(Ecb-Eca)がフェール時の供給エネルギーEcfとなる。各数値を代入して整理すると、120W秒=125/2(Vcf×Vcf-4×4)となる。これを解くと、Vcf=4.46Vとなる。マージンを含めて、Vcf=5.0Vとする。このとき、スタータ用領域電圧Vcsは、スタータ3への電源供給量として、12V、300Aの3600Wを2秒間と定義し、3600W×2秒=7200W秒となる。上記と同様に算出すると、Vcs=11.84Vとなり、マージンを含めて、Vcs=12.0Vとなる。

 図3は図1の車両用電源供給制御システムの制御ECU10により実行される車両用電源供給制御処理を示すフローチャートであり、図4及び図5は図3のサブルーチンであるフェール時制御処理(S10)を示すフローチャートである。図3において、ステップS1からS9までの処理は、通常時の制御処理であり、図3を参照して以下に説明する。

 まず、セイリングモードの開始について以下に説明する。エンジンECU50は、走行中にドライバーの加速意思がない状態を判別する加速意思判別手段と、車両の一定速走行を判別する一定速走行判別手段とを備え、加速意思判別手段は、スロットル開度センサあるいは負圧センサ等からの検出信号に基づいてドライバーの加速意思がない状態を判別し(図3のステップS1)、一定速走行判別手段は、車速センサあるいはエンジン回転速度センサ等からの検出信号に基づいて車両の一定速による走行状態を判別する。エンジンECU50は、加速意思判別手段及び一定速走行判別手段からの判別信号を入力し、加速意思なしの状態かつ一定速走行状態が所定時間、例えば約1秒継続した際に(ステップS1でYES)、クラッチ62の解放及び燃料供給の停止である燃料カット制御を行い、エンジン51を停止する(ステップS2)。これによりセイリングモードが開始される。セイリングモードは、エンジン51の停止のため、エンジン51と機械的に接続されるオルタネータ4による発電も停止される。なお、ステップS3のPbバッテリ2の故障判定処理については詳細後述する。

 次いで、セイリングモードの終了について以下に説明する。セイリングモード中に、エンジンECU50の加速意思判別手段が、加速意思がある状態、又は、走行状態の変化を検出した際には、セイリングモードを終了する処理へ移行し、エンジンECU50は、電源供給制御装置1からスタータ3へ電源供給するよう制御ECU10へ指令を送信する。これに応答して、制御ECU10は、EDLC20のスタータ用領域R3の電力をスタータ3へ供給するようにDCDCコンバータ21を制御する(図3のステップS5)。供給された電力でスタータ3のモータを動作させ、クラッチ62を締結しエンジン51を始動させることで、セイリングモードを終了する(ステップS6)。ここで、このスタータ3のモータへの電源供給時に、EDLC電圧Vcが低下しフェール用領域電圧Vcfに至れば、制御ECU10は、電圧Vcf以下に降下しないように、電圧Vcfを下限として維持するようにDCDCコンバータ21を制御する。これにより、EDLC20のフェール用領域R2を残すことが可能となる。セイリングモードが終了し、オルタネータ4の発電電力にてEDLC20の電圧Vcが満充電電圧Vch以上となるようにDCDCコンバータ21を制御する(ステップS7,S8)。ここで、EDLC電圧Vcが電圧Vch以上で充電を終了する(ステップS9)。

 さらに、セイリングモード中のフェール時の電源回復について以下に説明する。セイリングモード中に電圧センサ5、電流センサ6、温度センサ(図示せず。)等の情報に基づいてエンジンECU50は、Pbバッテリ2が故障したことを検出する(図3のステップS3)。ここで、Pbバッテリの故障は、電流センサにてある一定電流が流れた時の電圧ドロップを電圧センサの情報に基づいて検出し、通常時と比較し過度に低下している場合、エンジンECU50が故障と判定する。故障と判定すれば(ステップS3でYES)ステップS10において図4のフェール時制御処理を実行する。すなわち、エンジンECU50がスタータ3を動作させることでエンジン51の始動を行い、電源回復を図る処理へ移行する(図4のステップS11~S14)。エンジンECU50は、電源供給制御装置1からスタータ3へ電源供給するよう制御ECU10へ指令を送信する。これに応答して、制御ECU10は、EDLC20のスタータ用領域R2の電力をスタータ3へ供給するようにDCDCコンバータ21を制御する(ステップS11)。ここで、エンジン51に対する始動が成功すれば(ステップS12でYES)、供給された電力でスタータ3を動作させ、エンジン51を始動させることで、オルタネータ4による発電を再開させ電源を回復させ(ステップS13)、オルタネータ4で発電した電力でクラッチ62を締結し(ステップS14)、ドライバーの意思に従い車両を安全に停止するための走行を継続する。この時、車両の速度が例えば40km/h以下まで下がった状態において、障害物などを回避する操舵が必要な状況が起こった場合、電動パワーステアリングモータが操舵をアシスト動作するため、大きな電力が必要である。このような状況では、エンジン51の回転数に伴うオルタネータ発電では電力不足となる可能性が高い。その時は図5のステップS18に進む。なお、このスタータ3のモータへの電源供給時に、EDLC電圧Vcが低下しフェール用領域電圧Vcfに至れば、電圧Vcf以下に降下しないように、電圧Vcfを下限として維持するようにDCDCコンバータ21を制御する(ステップS11)。これにより、EDLC20のフェール用領域R2を残し、エンジン51の始動が失敗した場合に備える。

 さらに、セイリングモード中のフェール時にエンジン再始動を失敗した場合の電源回復について以下に説明する。セイリングモード中にPbバッテリが故障しエンジン51の始動を試みたが失敗した場合(図4のステップS12でNO)、EDLCのフェール用領域の電力を用いてT/Mをスムーズに結合することで安全に電源回復を図る処理(図5のステップS15,S16)へ移行する。ここで、エンジン51の始動の判定は、エンジン回転数センサ等の情報に基づいて検出する。例えばエンジン51の回転数が回転数600rpm以上か否かの判断により、エンジン51の始動を判定する。なお、EDLC20のフェール用領域R2は、T/M-ECU60とエンジンECU50への電源供給に用いる(ステップS15)。なお、本実施形態において、フェール時にT/MECU60及びエンジンECU50に電源を供給しているが、T/MECU60又はエンジンECU50に選択的に電源供給するためにそれぞれの回路にスイッチ手段を設けてもよい。

 ここで、まず、T/M-ECU60への電源供給について以下に説明する。EDLC20におけるフェール用領域R2の電力(Vcf-Vck)を用いて、DCDCコンバータ21を制御することでT/M-ECU60へ電源供給を行う。T/M-ECU60は、車速センサ31等の情報から得られた車速及びエンジン回転センサ(図示せず。)等の情報から得られたエンジン回転数に適したギヤを選択し、クラッチ62を動作させるアクチュエータである電磁ソレノイド等を動作させて半クラッチ状態を作り出し、エンジン51とT/M61を急減速が起こらないように安全に締結する(図5のステップS15)。T/M61とエンジン51が締結されることで、走行の回転がT/M61を経由してエンジン回転させると同時にオルタネータ4を回転させる。

 次いで、エンジンECU50への電源供給について以下に説明する。EDLC20のフェール用領域R2の電力をエンジンECU50へ供給するようにDCDCコンバータ21を制御する。エンジンECU50からの指令に基づいて、オルタネータ4の励磁電流もしくは界磁電流を制御することで、オルタネータ4での発電を制御し、電源回復を図る(図5のステップS16)。ここで、オルタネータ4で発電した電力を用いて、エンジンECU50からの指令に基づいて燃料噴射及び点火を行い、燃焼によるエンジン回転を再開させることで、エンジン51のアイドリング回転数に伴う安定したオルタネータ発電を実現する(ステップS17)。

 さらに、電源回復後の動作(図5のステップS18~S23)について以下に説明する。さらに安全に車両を停止させるために、以下の制御を行う。車両の速度が例えば40km/h以下まで下がった状態において、障害物などを回避する操舵が必要な状況が起こった場合、電動パワーステアリングモータが操舵をアシスト動作するため、大きな電力が必要である。このような状況では、エンジン51の回転数に伴うオルタネータ発電では電力不足となる可能性が高い。従って、T/M-ECU60からの指令にてクラッチ62を解放し(ステップS18)、エンジンECU50からの指令にてエンジン回転数を増加させることで(ステップS19)、オルタネータ発電量を増加させる(ステップS20)。次いで、電源回復後の増加させた発電電力にてEDLC20を充電するようにDCDCコンバータ21を制御し(ステップS21)、一般的な自動車のPbバッテリと同じように、EDLC20の満充電状態を維持するように制御する。EDLC20の電圧Vcを上限電圧Vch(例えば14.5V)に充電を行い、上限電圧Vchを維持するようにDCDCコンバータ21を制御し(ステップS21~S23)、かつエンジンECU50にてオルタネータ4の発電量を制御する。これにより、上述したような状況などで電力が必要になった場合でも、EDLC20から電力を供給することができ、安全に車両を走行、停止することが可能である。

 以上の実施形態においては、エンジン51により駆動されるオルタネータ4を用いているが、本発明はこれに限らず、エンジン51に限らず、所定の内燃機関の発電機を用いてもよい。

 なお、EDLC20の領域は、例えばフェール用領域R2、スタータ用領域R3に加えて、電動パワーステアリング用領域のように3つ以上の領域に分けてもよい。

 なお、特定の機器へ電源供給する場合、ECU指令でそのように機器を限定してもよいし、リレーを設けて切替えてもよい。

 なお、オルタネータ4により発電した電力を故障したPbバッテリ2が消費してしまう場合は、Pbバッテリ2の遮断リレーによりPbバッテリ2を切り離してもよい。

 なお、電源回復後に電力不足の場合、T/M-ECU60からの指令にて、ギヤを低速ギヤへ変更することで、エンジン回転数を上げ、オルタネータ4の発電量を増加させてもよい。

 なお、Pbバッテリ2の故障は、電流センサ6にてある一定電流が流れたときのバッテリ温度の上昇を温度センサの情報に基づいて検出し、通常時と比較し過度に上昇した場合、故障と判定し、もしくは、Pbバッテリ2の故障時には、過度の残容量低下となるため、バッテリ液の比重を比重センサ情報に基づいて残量を算出して故障を検出し、高速走行中のセイリングモードだけでなく、減速時や停車中のアイドリングストップ時にも用いてもよい。

 なお、EDLC20の充電については、燃料を消費するエンジン回転に伴うオルタネータ4の発電だけでなく、減速時にオルタネータ4で発電する回生電流を利用してもよい。電源回復後の発電量の増加については、例えば車輪速センサ情報から車速が40km/h以下になったことを検出した場合に発電量増加の処理を行ってもよい。

 なお、補助電源に用いる電源は、EDLC20だけでなく、電気化学キャパシタ又はリチウムイオンバッテリなどを用いてもよい。フェール用領域R2を用いる場合、複数回トライできる容量を備える方がより好ましい。

 さらに、以上の実施形態では、EDLC20において過放電対策用使用禁止領域R1を設けているが、本発明はこれに限らず、当該過放電対策用使用禁止領域R1を設けなくてもよい。

第2の実施形態.
 図6は本発明の第2の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図であり、図7は図1のDCDCコンバータ21Aの構成を示す回路図である。また、図8は図6のフェール専用EDLC20Aを使用するときの動作領域を示す図である。

 図6において、本実施形態に係る車両用電源供給制御システムの動作を制御する電源供給制御装置1Aは、
(1)車両用電源供給制御システム全体及びDCDCコンバータ21Aを制御する制御ECU10Aと、
(2)補助電源であるフェール専用EDLC20Aと、
(3)EDLC20Aの両端電圧を検出して検出電圧を制御ECU10Aに出力する電圧センサ11と、
(4)EDLC20Aに流れる電流を検出して検出電流を制御ECU10Aに出力する電流センサ12と、
(5)制御ECU10Aにより制御されDCDCコンバータ21Aの動作状態を切り替えるための例えばリレーにてなるスイッチSW1,SW2と、
(6)制御ECU10Aにより制御されEDLC20A又は電源ラインLpaからの直流電力を低圧側端子21Lに入力して所定の電圧の直流電力に昇圧変換して高圧側端子21Hから電源ラインLpbに出力する(昇圧モード)とともに、電源ラインLpbの直流電力を高圧側端子21Hに入力して所定の電圧の直流電力に降圧変換して低圧側端子21LからEDLC20Aに出力して(降圧モード)充電するDCDCコンバータ21Aと
を備えて構成される。

 車両用電源供給制御システムにおいて、制御ECU10A以外のECUとして、
(a)車速センサ31及びアクセルセンサ32からのセンサ情報を入力情報とし、発電機であるオルタネータ4と車両のエンジン51とスタータ3を制御するエンジンECU50と、
(b)T/M61及びクラッチ62を制御するT/M-ECU60とを備える。
 ここで、各ECU10A,50,60は、CAN70を介して接続され、CAN70の通信手段を用いて互いに制御信号の通信を行う。

 本発明の第2の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの電源供給制御装置1Aは、上記第1及び第3の課題を解決するために、
(1)主電源であるPbバッテリ2が接続された電源ラインLpaと、負荷が接続された電源ラインLpbとの間に設けられた双方向型DCDCコンバータ21Aと、
(2)補助電源であるフェール専用EDLC20Aと、
(3)上記2本の電源ラインLpa,Lpb、双方向型DCDCコンバータ21A及びフェール専用EDLC20Aとの接続関係を制御するスイッチSW1,SW2とを備え、
 以下の3つの動作を1つの双方向型DCDCコンバータ21Aと2個のスイッチSW1,SW2を制御することで、電源回復と電圧降下の対策を実現することを特徴としている。

(A)フェール専用EDLC20Aの充電モード時に、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点b側、接点c側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを降圧モードで降圧動作させる(例えばセイリングモード開始前;図9のS103~S104);
(B)フェール専用EDLC20Aの放電モード時に、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点b側、接点d側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを昇圧モードで昇圧動作させる(例えばセイリングモード中のフェール時;図11のS121);及び
(C)電源ラインLpbの電圧低下対策として、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点a側、接点d側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを昇圧モードで昇圧動作させる(例えばセイリングモード中のホットクランク時もしくはEDLC充電終了後;図10のS113~S114もしくは図9のS107)。

 図6において、主電源であるPbバッテリ2にはスタータ3及びオルタネータ4が接続されるとともに、Pbバッテリ2の電圧を検出して検出電圧を示す信号SvをエンジンECU50に出力する電圧センサ5が接続され、Pbバッテリ2からの直流電力は、電源ラインLpaから電流センサ6を介してスイッチSW1の接点aを介してDCDCコンバータ21Aの低圧側端子21Lに出力されるとともに、スイッチSW2の接点c側及び電源ラインLpbを介してDCDCコンバータ21Aの高圧側端子21H、エンジンECU50及びT/M-ECU60に出力される。電流センサ6は検出した検出電流を示す信号SiをエンジンECU50に出力する。なお、EDLC20Aからの直流電力は電流センサ12及びスイッチSW1の接点b側を介してDCDCコンバータ21Aの低圧側端子21Lに出力される。なお、EDLC20AのSOC領域を、図8に示すように、過放電対策用使用禁止領域R11と、使用領域R12とに分けて制御する。

 まず、図6を参照して、本実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成及び動作の詳細について以下に説明する。なお、図6において、実線は電源線を示し、破線は制御線を示す。

 図6において、車両のエンジン51の動力によって発電するオルタネータ4は、主電源であるPbバッテリ2及びスタータ3に接続され、さらに電流センサ6を介して電源ラインLpaに接続され、当該電源ラインLpaには、電源供給制御装置1Aの正極端子がPbバッテリ2と並列に接続される。また、エンジンECU50と、T/M-ECU60とが電源ラインLpbに接続され、当該電源ラインLpbには、電源供給制御装置1Aの高圧側端子21Hが接続される。また、スタータ3はエンジン51と機械的に接続され(図示せず。)エンジン51の始動を行う。エンジン51とT/M61は間にクラッチ62を介して機械的に連結されている。

 エンジン51は、エンジンECU50から出力される指令値に基づいて制御される。T/M61とクラッチ62は、T/M-ECU60から出力される指令値に基づいて制御される。また、オルタネータ4は、エンジンECU50からの指令に基づいて、エンジン51の回転を動力として発電した電力により、Pbバッテリ2及び電源供給制御装置1A内のEDLC20Aを充電する。さらに、電圧センサ5は、電源ラインLpaに並列に接続され、電源ラインLpaの電圧を検出して検出電圧を示す信号SvをエンジンECU50に出力する。電流センサ6は、電源ラインLpaに直列に接続され、電源ラインLpaに流れる電流を検出して検出電流を示す信号SiをエンジンECU50に出力する。ここで、電流センサ6に代えて、シャント抵抗を挿入してその電圧を検出することにより、当該電流を検出してもよい。

 電源供給制御装置1Aは、制御ECU10Aと、EDLC20Aと、スイッチSW1,SW2と、昇圧又は降圧が可能な双方向型DCDCコンバータ21Aと、電圧センサ11と、電流センサ12とを備えて構成される。ここで、DCDCコンバータ21Aの低圧側端子21Lは、スイッチSW1の接点b側及び電流センサ12を介してEDLC20A及び電流センサ11に接続される。電圧センサは、EDLC20Aと並列に接続され、EDLC20Aの電圧を検出して検出電圧を示す信号を制御ECU10Aに出力する。電流センサ12は、EDLC20Aに直列に接続され、EDLC20Aに流れる電流を検出して検出電流を示す信号を制御ECU10Aに出力する。なお、スイッチSW2の接点dはオープンとしている。ここで、電流センサ12に代えて、シャント抵抗を挿入してその電圧を検出することにより、当該電流を検出してもよい。

 DCDCコンバータ21Aは、制御ECU10Aにより制御されEDLC20A又は電源ラインLpaからの直流電力を低圧側端子21Lに入力して所定の電圧の直流電力に昇圧変換して高圧側端子21Hから電源ラインLpbに出力する、または電源ラインLpbの直流電力を高圧側端子21Hに入力して所定の電圧の直流電力に降圧変換して低圧側端子21LからEDLC20Aに出力して充電する。ここで、電流センサ12と電圧センサ11からの出力信号に基づいて制御ECU10AはDCDCコンバータ21Aを制御する。

 次いで、図7を参照してDCDCコンバータ21Aの構成及び動作について以下に説明する。DCDCコンバータ21Aは、
(1)互いに直列に接続された1対のMOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)81,82と、
(2)各MOSFET81,82とそれぞれ並列に接続された1対のダイオード83,84と、
(3)MOSFET81,82の接続点に接続された一端を有するリアクトル85と、
(4)リアクトル85の他端に接続された平滑用キャパシタ86と、
(5)直列接続された1つのダイオード83,84の回路の両端に接続された平滑用抵抗87及びキャパシタ88と、
(6)制御ECU10Aからの指令に基づいて、MOSFET81を制御する制御信号Sg1と、MOSFET82を制御する制御信号Sg2とを発生してそれぞれMOSFET81,82の各ゲートに印加するコントローラ80と
を備えて構成される。なお、キャパシタ86の両端が低圧側端子21Lとなり、キャパシタ88の両端が高圧側端子21Hとなる。

 以上のように構成されたDCDCコンバータ21Aにおいて、MOSFET82がオンすると、低圧側端子21Lからリアクトル85及びMOSFET82を介してグランドに電流が流れる。また、MOSFET81がオフすると、上記電流は流れなくなり、リアクトル85の電流を維持しようとする特性から起電力が発生して高圧側端子21Hを介して次段の回路に電流を供給する。ここで、DCDCコンバータ21Aは、MOSFET82をオンオフすることで昇圧動作をし、MOSFET81をオンオフすることで降圧動作をする。

 次いで、図8を参照してEDLC20AのSOC領域の使用方法について以下に説明する。EDLC20Aは、図8に示すように、過放電対策用使用禁止領域R11と、使用領域R12とを有する。これらのSOC領域はEDLC20Aの電圧から規定することができ、例えば、0Vから電圧Vckまでが過放電対策用使用禁止領域R11であり、電圧Vckから電圧Vchまでが使用領域R12である。以下に、EDLC20AのSOC領域の設定の一例を示す。

 EDLC20Aの本数や電気的接続方法(直列、並列、直並列など)は、車両に必要とされる電力仕様に基づいて適宜決定される。本実施形態では、定格電圧3.0VのEDLC20Aを例えば1本接続される。このとき、EDLC20Aは、3.0V×1本=3.0Vまでの充電が可能であり、3.0VをSOC100%とし、満充電電圧Vchという。放電時は過放電を避けるため、1本あたり10Vまで放電可能であり、EDLC20Aの下限電圧Vckという。本実施形態ではVck=10Vである。EDLC20Aは電圧Vch(3V)から電圧Vck(1V)までの範囲で使用し、この範囲を逸脱しないようにDCDCコンバータ21Aが、EDLC電圧Vcを制御する。

 Pbバッテリ2が故障した時に電源回復処理を行うのに必要な電力は、12V、5Aの60Wを2秒間と定義し、60W×2秒=120W秒となる。EDLC20Aに蓄えられるエネルギーEcは、Ec=CV2/2で表され、Cは容量値、Vは電圧を表す。放電前のEDLC20Aのエネルギーは、Ecb=C×Vch×Vch/2となり、放電後のEDLC20AのエネルギーEcaは、Eca=C×Vck×Vck/2となる。ここで、エネルギー差(Ecb-Eca)がフェール時に供給可能なエネルギーEcfとなる。1本のEDLC20Aの容量値を500Fとし、電圧Vは放電前が満充電電圧Vch(3V)であり、放電後がEDLC20Aの下限電圧Vck(1V)となる。そして各数値を代入して供給可能なエネルギーEcfを算出すると、Ecf=500/2×(3×3-1×1)=2000W秒となり、120W秒を十分賄える値である。

 図9は図6の車両用電源供給制御システムの制御ECU10Aにより実行される車両用電源供給制御処理を示すフローチャートである。図10は図9のサブルーチンである通常時処理を示すフローチャートであり、図11は図9のサブルーチンであるフェール時制御処理(Pbバッテリ故障処理)を示すフローチャートである。車両用電源供給制御処理について、図9乃至図11を参照して以下に説明する。

 まず、コールドクランク後の図9のエンジン始動時処理(S100)について以下に説明する。

 図9において、ドライバーがイグニッションをオンしクランクしたか否かが判断され(S101)、YESであれば、エンジン51を始動し、オルタネータ4による発電が開始され、Pbバッテリ2への充電、負荷への電力供給、及び電源供給制御装置1AのEDLC20Aへ電力供給し充電が行われる(S102)。電源供給制御装置1AのスイッチSW1,SW2はそれぞれ通常時、接点a側、接点c側に接続されているが、オルタネータ4の発電電力を用いてEDLC20Aへの充電を行うため、制御ECU10AはスイッチSW1へ指令を送り、接点a側から接点b側に切り替え(S103)、かつDCDCコンバータ21Aを降圧制御する(S104)。次いで、制御ECU10Aは電圧センサ11からの電圧情報からEDLC20Aの電圧Vcが充電上限電圧Vchに達したか否かが判断され(S105)、YESのときは、充電を終了するようにDCDCコンバータ21Aを停止制御し、かつスイッチSW1を接点b側から接点a側に切り替える(S106)。そして、EDLC20Aが満充電に達した通常時においては、制御ECU10Aは、スイッチSW2へ指令を送り、接点c側から接点d側に切り替え、かつDCDCコンバータ21Aを昇圧制御することで、電源ラインLpbの電圧の電圧降下が起こらないように安定化させ(S107)、図10の通常時処理に進む。なお、ステップS105でNOのときはステップS104に戻ってその処理を再度行う。

 次いで、セイリングモードが開始される通常時処理(S110)について、図10を参照して以下に説明する。

 本実施形態では、走行中にドライバーの加速意思がない状態を判別する加速意思判別手段と、車両の一定速走行を判別する一定速走行判別手段を備える。ここで、加速意思判別手段は、スロットル開度センサあるいは負圧センサ等からの検出信号に基づいてドライバーの加速意思がない状態を判別し、一定速走行判別手段は、車速センサあるいはエンジン回転速度センサ等からの検出信号に基づいて車両の一定速による走行状態を判別する(S111)。エンジンECU50は、加速意思判別手段及び一定速走行判別手段からの判別信号を入力し、加速意思なしの状態かつ一定速走行状態が所定の規定時間(例えば約1秒)継続した際に(S111でYES)、クラッチの解放及び燃料供給の停止である燃料カット制御を行いエンジン51を停止させる。これによりセイリングモードが開始される。ここで、セイリングモードでは、エンジン51を停止させ、エンジン51と機械的に接続されるオルタネータ4による発電も停止される(S112)。

 次いで、セイリングモード中において、スイッチSW1,SW2をそれぞれ、接点a側、接点d側に切り替え(S113)、かつDCDCコンバータ21Aを昇圧制御し、Pbバッテリ2の電力を、DCDCコンバータ21Aを介して電源ラインLpbに供給し、電源ラインLpbの電圧を維持するように安定化させる(S114)。

 さらに、セイリングモードの終了(ホットクランク時)について以下に説明する。セイリングモード中に、加速意思判別手段が、加速意思がある状態、又は走行状態の変化を検出した際には、具体的には、スロットル開度が所定値以上であるときは(S116でYES)、セイリングモードを終了する処理へ移行する一方、ステップS116でNOであれば、ステップS114に戻り、再度当該処理を実行する。また、ステップS116でYESであれば、エンジンECU50は、Pbバッテリ2から供給された電力でスタータ3のモータを動作させ、エンジン51を始動させ、電源ラインLpbの電圧を維持するようにDCDCコンバータ21Aを昇圧制御する(S117)、また、クラッチ締結処理を実行する(S118)ことで、セイリングモードを終了し、ステップS110に戻る。このとき、Pbバッテリ2からスタータ3のモータに300A程度の大電流が流れるため、Pbバッテリ2の電圧降下、つまり電源ラインLpaの電圧降下が起きるが、制御ECU10Aは、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点a側、接点d側に接続した状態を維持し(S113)、かつDCDCコンバータ21Aを昇圧制御することにより、電源ラインLpbの電圧を安定化させる(S114)。

 次いで、セイリングモード中のフェール時の電源回復について以下に説明する。

 セイリングモード中に電圧センサ5、電流センサ6、温度センサ(図示せず。)等の情報に基づいてエンジンECU50がPbバッテリ2が故障したことを検出し(S115)、図11のフェール時処理に進む。故障検出時において、エンジンECU50は、電流センサ5にてある一定電流が流れたときの電圧ドロップを電圧センサ5からの電圧情報に基づいて電源ラインLpaの電圧を検出し、通常時と比較し過度に低下している場合、Pbバッテリ2の故障と判定する(S115)。ここで、スイッチSW1,SW2はそれぞれ接点a側、接点d側に接続した状態を維持する。このとき、EDLC20Aの電力を用いてT/M61をスムーズにエンジン51と結合することで安全に電源回復を図る処理へ移行させる。EDLC20Aの電力は、T/M-ECU60とエンジンECU50への電力供給に用いる。このとき、リレーなどのスイッチ(図示せず。)等の電力供給限定手段を設け、T/M-ECU60とエンジンECU50に対して電力供給を限定する。

 図11のフェール時処理において、まず、T/M-ECU60への電力供給について以下に説明する。

 制御ECU10Aは、スイッチSW1に指令を送り、接点a側から接点b側に切り替え、かつEDLC20Aの電力を電源ラインLpbに供給するようにDCDCコンバータ21Aを昇圧制御し、T/M-ECU60へ電力供給する(S121)。この時、EDLC20Aの使用領域R12の電力を利用する。T/M-ECU60は、車速センサ31等の情報から得られた車速及びエンジン回転センサ(図示せず。)等の情報から得られたエンジン回転数に適したギヤを選択し(S122)、クラッチを動作させるアクチュエータである電磁ソレノイド等を動作させて半クラッチ状態を作り出し、エンジンとT/Mを急減速が起こらないように安全に締結する(S123)。T/M61とエンジン51が締結されることで、走行の回転がT/M61を経由してエンジン51を回転させると同時にオルタネータ4を回転させる。なお、ステップS122~S124では、EDLC20Aの使用領域R12の電力を利用する。

 次いで、エンジンECU50への電力供給について説明する。

 制御ECU10Aは、EDLC20Aの電力を電源ラインLpbへ供給するようにDCDCコンバータ21Aを昇圧制御し、エンジンECU50へ電力供給する。エンジンECU指令にてオルタネータの励磁電流(もしくは界磁電流)を制御することで、オルタネータでの発電を制御し、電源回復を図る(S124)。この時、EDLC20Aの使用領域R12の電力を利用する。そして、エンジン始動処理を行うことにより、オルタネータ4で発電した電力で燃料噴射処理及び点火処理を行いエンジン51を始動する(S125)。電源回復後は、制御ECU10Aは、スイッチSW1へ指令を送り、接点b側から接点a側に切り替え、かつDCDCコンバータ21Aを昇圧制御し、オルタネータ4の発電電力をDCDCコンバータ21Aを介して電源ラインLpbに供給し、電源ラインLpbの電圧を安定化させる(S126)。この処理では、オルタネータ4で発電した電力を用いて、エンジンECU60は、燃料噴射及び点火を行い、燃焼によるエンジン51の回転を再開させることで、エンジン51の回転数に伴う安定したオルタネータ4の発電を実現する(S125)。

 さらに安全に車両を停止させるために、以下の電源回復後の動作を行う。

 車両の速度が例えば40km/h以下まで下がった状態において、障害物などを回避する操舵が必要な状況が起こった場合、電動パワーステアリング(EPS)モータが操舵をアシスト動作するため、大きな電力が必要である。このような状況では、エンジン51の回転数に伴うオルタネータ4の発電では電力不足となる可能性が高い。そのため、T/M-ECU60からの指令にてクラッチを解放し(S127)、エンジンECU50からの指令にてエンジン回転数を増加させる(S128)ことで、オルタネータ発電量を増加させる(S129)。そして、クラッチを締結して(S130)当該処理を終了する。

 以上説明したように、本実施形態によれば、以下の3つの動作を1つの双方向型DCDCコンバータ21Aと2個のスイッチSW1,SW2を制御することで、電源回復と電圧降下の対策を実現することができる。
(A)フェール専用EDLC20Aの充電モード時に、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点b側、接点c側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを降圧モードで降圧動作させる(例えばセイリングモード開始前;図9のS103~S104);
(B)フェール専用EDLC20Aの放電モード時に、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点b側、接点d側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを昇圧モードで昇圧動作させる(例えばセイリングモード中のフェール時;図11のS121);及び
(C)電源ラインLpbの電圧低下対策として、スイッチSW1,SW2をそれぞれ接点a側、接点d側に切り替え、DCDCコンバータ21Aを昇圧モードで昇圧動作させる(例えばセイリングモード中のホットクランク時もしくはEDLC充電終了後;図10のS113~S114もしくは図9のS107)。

 以上の実施形態においては、エンジン51により駆動されるオルタネータ4を用いているが、本発明はこれに限らず、エンジン51に限らず、所定の内燃機関の発電機を用いてもよい。また、電源ラインLpaには主電源としてPbバッテリ2のみを接続してもよい。

 以上の実施形態においては、2個のスイッチSW1,SW2を備えているが、本発明はこれに限らず、2個のスイッチSW1,SW2の機能を有するスイッチ手段を備えてもよい。

 なお、特定の機器へ電源供給する場合、ECU指令でそのように機器を限定してもよいし、リレーなどのスイッチを設けて切り替えてもよい。

 なお、オルタネータ4により発電した電力を故障したPbバッテリ2が消費してしまう場合は、Pbバッテリ2の遮断リレーによりPbバッテリ2を切り離してもよい。

 なお、電源回復後に電力不足の場合、T/M-ECU60からの指令にて、ギヤを低速ギヤへ変更することで、エンジン回転数を上げ、オルタネータ4の発電量を増加させてもよい。Pbバッテリ2の故障は、電流センサ6にてある一定電流が流れたときのバッテリ温度の上昇を温度センサの情報に基づいて検出し、通常時と比較し過度に上昇した場合、故障と判定し、もしくは、Pbバッテリ2の故障時には、過度の残容量低下となるため、バッテリ液の比重を比重センサ情報に基づいて残量を算出して故障を検出し、高速走行中のセイリングモードだけでなく、減速時や停車中のアイドリングストップ時にも用いてもよい。

 また、電源回復後の発電量アップについては、例えば車輪速センサ情報から車速が40km/h以下になったことを検出した場合に発電量増加の処理を行ってもよい。

 なお、補助電源に用いる電源は、EDLC20Aだけでなく、電気化学キャパシタ又はリチウムイオンバッテリなどを用いてもよい。

 また、フェール専用のEDLC20Aの容量は、電源回復の処理を複数回トライできる容量を備える方がより好ましい。

 さらに、EDLC20Aの寿命を延ばすため、グランドラインとEDLC20Aの間に放電回路を設け、イグニッションをオフした場合は、EDLC20Aの残存容量を放電してもよい。

 またさらに、DCDCコンバータ21Aが故障した場合、スイッチSW1,SW2をそれぞれ、接点a側、接点c側に切り替えることで、電源ラインLpbの遮断を回避することができる。

第3の実施形態.
 図12は本発明の第3の実施形態に係る車両用電源供給制御システムの構成を示すブロック図である。図12の第3の実施形態に係る車両用電源供給制御システムは、図1の第1の実施形態に係る車両用電源供給制御システムに比較して以下の点が異なる。
(1)電源供給制御装置1に代えて電源供給制御装置1Bを備え、ここで、制御ECU10に代えて制御ECU10Bを備え、EDLC20に代えて、通常用領域R21及びフェール用領域R22を有するEDLC20Bを備える。
(2)T/M61及びクラッチ62を有するT/M-ECU60に代えて、ブレーキアクチュエータ61Aを有するブレーキECU60Aを備える。
(3)電源ラインLp及びCAN70にはさらに、事故時のエアバックを制御するエアバックECU90と、電気施開錠装置のためのeラッチモータ92を有しかつ電気施開錠装置を含む車両ボディに関する制御を行うボディECU91と、事故時緊急通報装置のための通信ユニット94を有しかつ事故時緊急通報装置を制御するeコールECU93とを備える。

 図13は図12のEDLC20Bを使用するときの実施例1~3に係る動作領域の一例を示す図である。図13において、第3の実施形態に係る実施例1~3では、EDLC20Bを、図2のEDLC20と比較して、過放電対策用使用禁止領域R1を設けず、
(1)電圧Vcf以上で電圧Vch以下であって、通常時においてエンジンの再始動のための通常用領域R21と、
(2)電圧Vcf未満であって、フェール時においてブレーク装置のバックアップ、eラッチ又はeコールのために用いるフェール用領域R22とに分割して使用することを特徴としている。

 図15、図16及び図17はそれぞれ図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10により実行される車両用電源供給制御処理(実施例1、2及び3)を示すフローチャートである。図13の領域R21,R22を用いる実施例1~3に係る車両用電源供給制御処理について、図13及び図15~図17を参照して以下説明する。当該処理では、通常時において、制御ECU20Bは、DCDCコンバータ21を放電モードで動作させて通常用領域R21を用いてEDLC20Bが当該車両のスタータ3にエンジン再起動のための電源供給を補助するように制御し、故障時において、制御ECU20Bは、DCDCコンバータ21を放電モードで動作させてフェール用領域R22を用いてEDLC20Bが当該車両のブレーキ制御装置(ブレーキECU60A及びブレーキアクチュエータ61A)、電気開錠制御装置(ボディECU91及びeラッチモータ92)、もしくは事故時緊急通報装置(eコールECU及び通信ユニット94)に電源供給を補助するように制御することを特徴としている。なお、図15~図17において、ステップS201~S206及びS209の処理は共通であるが、図15におけるステップS207及びS208と、図16におけるステップS207A及びS208Aと、図17におけるステップS207B及びS208Bとはそれぞれ互いに異なる。

 車両の通常時においては、停車状態からコールドクランク(初めてのエンジン始動)は、Pbバッテリ2で行う。エンジン51の始動後、オルタネータ4の発電電力でEDLC20Bを充電するようにDCDCコンバータ21を制御ECU10Bが制御する。ここで、電圧センサ11の電圧情報に基づいてEDLC20Bの電圧Vcが充電上限電圧Vch以上であるか否かを判断することにより、EDLC20Bが満充電になったことを制御ECU10Bが判断して(図15~図17のS201)、充電を停止するようにDCDCコンバータ21を制御する(S202)。そして、EDLC20Bの電力、シフトポジション、アクセル、ブレーキ情報からアイドリングストップ条件(ISS条件)を判断し(S203)成立した場合、ISSを実行する(S204)。次いで、ブレーキペダルを放すなどの発進の意図を検知したら(S205)、エンジン51を始動するように、EDLC20Bの通常用領域R21の電力を用いてスタータ3へ電力を供給するようにDCDCコンバータ21を制御してエンジン51を再始動させる(S206)。このとき、フェール用領域R22を使わないように制御ECU10BがDCDCコンバータ21を制御する。エンジン51の始動によりEDLC20Bの電力が減るので、電圧センサ11からの電圧情報に基づいてEDLC20Bの電圧Vcが電圧Vcf未満であるか否かを判断して、YESであればオルタネータ4の発電電力でEDLC20Bを充電するようにDCDCコンバータ21を制御する(S209)。さらに、EDLC20Bが満充電になったら(S201)、充電を停止するよう制御ECU10BがDCDCコンバータ21を制御する(S202)。

 また、車両のフェール時においては、以下の3つの制御処理を行うことが考えられる。

(1)ブレーキバックアップの場合(実施例1)
 電圧センサ11の電圧情報から12Vの電源ラインLpの切断などでその電圧低下が検出された場合(図15のS207)、フェール用領域R22の電力を用いて、ブレーキECU60Aへ電力を供給するよう制御ECU10BがDCDCコンバータ21を制御する(図15のS208)。これにより、電源喪失時でもEDLC20Bの電力でブレーキ力がアシストされ、安全に車両を停止することができる。

(2)eラッチの場合(実施例2)
 エアバックECU90からエアバックが作動した旨を示す信号を受信し、かつ電圧センサ11の電圧情報から電源ラインLpの電圧が低下している場合(図16のS207A)、EDLC20Bのフェール用領域R22の電力を用いて、ボディECU91及びeラッチモータ92へ電力供給するように制御ECU10BがDCDCコンバータ21を制御する(図16のS208A)。これにより、事故時の電源喪失時に自動で開錠させることができ、乗員の脱出や車外からの救助活動を迅速に行うことが可能となる。

(3)eコールの場合(実施例3)
 エアバックECUからエアバックの作動した信号を受信し、かつeコール用の通信ユニットの電源(1次電池を使っている)が故障していることを検知した場合(図17のS207B)、EDLCのフェール用領域の電力を用いて、eコールECU93及び通信ユニット94へ電力供給するように制御ECU10BがDCDCコンバータ21を制御する(図17のS208B)。これにより、単独事故等により、ドライバーが気を失っても、自動で電波を発信するので、救助活動を受けることが可能になる。

 以上の実施例1~3において、補助電源に用いる電源は、EDLC10Bだけでなく、電気化学キャパシタ、又はリチウムイオンバッテリなどを用いてもよい。また、フェール用領域R22を用いる場合、複数回トライできる容量を備える方がより好ましい。

 以上の実施例1~3によれば、今まで個別に搭載していた電源装置を共用するように1つにまとめられるので、小型・軽量、低コスト化が可能である。

 次いで、第3の実施形態に係る実施例4の車両用電源供給制御システムについて以下に説明する。

 図14は図12のEDLC20Bを使用するときの実施例4に係る動作領域の一例を示す図である。図14において、EDLC20Bは、通常用領域R21とフェール用領域R22とを含む、少なくとも2つのSOC領域を有する。EDLC20Bの両方のSOC領域は、EDLC20Bの電圧から算出することができる。通常用領域R21とフェール用領域R22を加算してなる全領域は、EDLC20Bの電圧と比例関係にある。以下に、EDLC20BのSOC領域の設定根拠の一例を示す。

 EDLC20Bの本数や電気的接続方法(直列、並列、直並列など)は、車両に必要とされる電力仕様に基づいて適宜決定される。本実施例では、定格電圧2.5VのEDLC20Bを2本直列に接続し、EDLC20Bは2.5V×2本=5.0Vまでの充電が可能であり、5.0VをSOC100%とし、その満充電電圧Vchと呼ぶ。また、EDLC20Bの通常用領域R21の下限を下限電圧Vcfと呼ぶ。EDLC20Bは、満充電電圧Vch(5V)から下限電圧Vcfまでの範囲を通常用領域R21として使用し、この範囲を逸脱しないようにDCDCコンバータ21がEDLC20Bの電圧Vcを制御する。EDLC20Bのフェール用領域R22は、eラッチを1回開錠するためのeラッチモータ92用電力供給量は、電圧12V、電流5Aの電力60Wを供給期間500ミリ秒として定義し、60W×0.5秒=30W秒となる。ここで、EDLC20Bに蓄えられるエネルギーEcは、Ec=(CV)/2で表され、Cは容量値、Vは電圧を表す。

 1本のEDLC20Bの容量値を47Fとすると、2本直列の容量は、47F/2本=23.5Fとなる。電圧Vは放電前がフェール用領域R22の上限電圧Vcfであり、放電後がEDLC20Bの下限電圧Vck=0Vとなる。放電前のEDLC20BのエネルギーはEcb=C×Vcf×Vcf/2となり、放電後のEDLC20BのエネルギーEcaは、Eca=C×0×0/2となる。ここで、エネルギー差(Ecb-Eca)がフェール時の供給エネルギーEcfとなる。各数値を代入して整理すると、30W秒=(23.5/2)×(Vcf×Vcf-0)となり、これを解くと、Vcf=1.598V、マージン含めてVcf=2.0Vとする。

 図18及び図19は図12の車両用電源供給制御システムの制御ECU10により実行される車両用電源供給制御処理(実施例4)を示すフローチャートである。以下、実施例4に係る車両用電源供給制御処理について説明する。当該処理では、通常時において、制御ECU10Bは、DCDCコンバータ21を放電モードで動作させて通常用領域R21を用いてEDLC20Bが当該車両の電気施開錠装置(ボディECU91及びeラッチモータ92)に施錠又は開錠のための電源供給を補助するように制御し、故障時において、制御ECU10Bは、DCDCコンバータ21を放電モードで動作させてフェール用領域R22を用いてEDLC20Bが当該車両の電気施開錠装置(ボディECU91及びeラッチモータ92)に事故時の開錠のための電源供給を補助するように制御することを特徴としている。

 車両の通常時において、車両に乗り込む前の開錠、降車時の施錠をEDLC20Bの通常用領域R21の電力を用いる。例えば、開錠の指令によりEDLC20Bの残っている電力を用いてeラッチモータ92へ電力を供給するようにDCDCコンバータ21を制御する(S211)。ドライバーがイグニッションをオンしてエンジン51を始動すると、オルタネータ4の発電電力で12VのPbバッテリ2及びEDLC20Bの充電を開始する(S212)。EDLC20Bの充電は、EDLC20Bの電圧Vcが満充電電圧Vchに達した場合に(S213)終了させるよう制御ECU10Bが降圧DCDCコンバータ21を制御する(S214)。充電中にボディECU91から施錠信号を受けた場合(S215)、充電を停止して、EDLC20Bの通常用領域R21の電力を用いて、eラッチモータ92を駆動して施錠を行うように制御ECU10Bが昇圧DCDCコンバータ21を制御する(S216)。

 ここで、電圧センサ11からの電圧情報に基づいてEDLC20Bの電圧Vcが所定のしきい値電圧(例えば2V)以下になれば(S217)、オルタネータ4の発電電力でEDLC20Bを充電するようにDCDCコンバータ21を制御する(S218)。また、電圧センサ11からの電圧情報に基づいてEDLC20Bが満充電となれば(S219)、充電を停止するようにDCDCコンバータ21を制御する(S220)。

 車両が停車し、開錠ボタンが押下された場合(S223)、EDLC20Bの通常用領域R21の電力を用いて、eラッチモータ92を駆動し開錠を行う(S224)。このとき、フェール用領域R22は使わないように昇圧DCDCコンバータ21を制御する。そして、ドライバーによりイグニッションがオフされたときは(S225)当該処理の最初のステップS211に戻る。

 車両のフェール時においては、走行中に事故が起こり、エアバッグECU90からエアバックの作動情報を入手しかつ電圧センサ5の電圧情報から12Vの電源ラインLpの電圧が低下している場合(S221)、EDLC20Bのフェール用領域R22の電力を用いてeラッチモータ92を駆動するよう制御ECU10Bが昇圧DCDCコンバータ21を制御して開錠を行い(S222)、当該処理の最初のステップS211に戻る。

 車両の停車後、ドライバーが降車し、施錠した場合は(S215)、EDLC20Bの通常用領域R21の電力を用いて、eラッチモータ92を駆動して施錠する(S216)。このとき、フェール用領域R22の電力は使いきってもよいので、EDLC20Bの残量として施錠するだけの電力が通常用領域R21の残量で足りなくてもフェール用領域R22の残量と合わせて十分であれば、その電力で施錠する。ここで、EDLC20Bの寿命を延ばすため、EDLC20Bの温度が例えば45℃以上でかつ容量が80%以上の場合は、放電抵抗で強制的に放電させ、容量が80%まで低下したら強制放電を終了する。

 以上の実施例4において、補助電源に用いる電源は、EDLC20Bだけでなく、電気化学キャパシタ、又はリチウムイオンバッテリなどを用いてもよい。また、フェール用領域R22を用いる場合、複数回トライできる容量を備える方がより好ましい。

 以上の実施例4によれば、従来まではPbバッテリ2の電圧変動に対応可能な電圧範囲の設計であったが、EDLC20Bの電圧を利用することで、電圧範囲を絞ることが可能となり、電気施開錠システム全体として小型化及び軽量化が可能である。

 以上詳述したように、本発明に係る制御装置及び制御方法によれば、フェール時に確実な電源回復及び通常時のピーク電流補完を1つのシステムで実現でき、例えば車両などの装置を安全に停止させることが可能となる。ここで、通常時のホットクランクとフェール時の対応を1つのシステムで実現することで、小型軽量、低コスト化が可能となる。さらに、電源喪失のフェール時において、確実な電源回復を図り、例えば車両などの装置を安全に停止することが可能となる。

 以上詳述したように、本発明に係る制御装置及び制御方法によれば、フェール時に確実な電源回復及び通常時の電圧降下対策を1つのシステムで実現でき、例えば車両などの装置を安全に停止させることが可能となる。ここで、通常時のホットクランクとフェール時の対応を1つのシステムで実現することで、小型軽量、低コスト化が可能となる。さらに、電源喪失のフェール時において、確実な電源回復を図り、例えば車両などの装置を安全に停止することが可能となる。さらに、電源喪失のフェール時において、確実な電源回復を図り、例えば車両などの装置を安全に停止することが可能となる。

1,1A,1B…電源供給制御装置、
2…Pbバッテリ、
3…スタータ、
4…オルタネータ、
5…電圧センサ、
6…電流センサ、
10,10A,10B…制御ECU、
11…電圧センサ、
12…電流センサ、
20,20A,20B…EDLC
21,21A…DCDCコンバータ、
21L…低圧側端子、
21H…高圧側端子、
31…車速センサ、
32…アクセルセンサ、
50…エンジンECU、
51…エンジン、
60…T/M-ECU、
60A…ブレーキECU、
61…T/M、
61A…ブレーキアクチュエータ、
62…クラッチ、
90…エアバックECU、
91…ボディECU、
92…eラッチモータ、
93…eコールECU、
94…通信ユニット、
R1…過放電対策用使用禁止領域、
R2…フェール用領域、
R3…スタータ用領域、
R11…過放電対策用使用禁止領域、
R12…使用領域、
R21…通常用領域、
R22…フェール用領域、
SW1,SW2…スイッチ。

Claims (20)

  1.  発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給する主電源と、
     上記発電機及び上記主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタとを備えた電源供給制御システムの制御装置において、
     上記制御装置は、
     上記主電源の電圧を所定の電圧に変換して上記電気2重層キャパシタに出力して充電する充電モードと、上記電気2重層キャパシタからの電力を上記主電源の電圧に変換してその電力を上記負荷に放電する放電モードとのいずれかで動作するDCDCコンバータと、
     上記電源供給制御システム及びDCDCコンバータの動作を制御する制御手段とを備え、
     上記電気2重層キャパシタは少なくとも
    (a)所定の第1の電圧から上記第1の電圧よりも高い第2の電圧までの第1の充電状態領域と、
    (b)上記第2の電圧から上記第2の電圧よりも高い第3の電圧までの第2の充電状態領域とを有し、
     上記制御手段は、
    (A)上記発電機の駆動時において、上記DCDCコンバータを上記充電モードで動作させ、
    (B)上記主電源の通常時において、上記負荷に応じて上記主電源から電源供給を行うように上記電源供給制御システムを制御し、かつ上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御し、
    (C)上記主電源の故障時において、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御することを特徴とする電源供給制御システムの制御装置。
  2.  上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする請求項1記載の電源供給制御システムの制御装置。
  3.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の故障時は、当該車両のセイリングモードにおける主電源の故障時であることを特徴とする請求項1又は2記載の電源供給制御システムの制御装置。
  4.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が、当該車両のトランスミッション制御装置及びエンジン制御装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする請求項1~3のうちのいずれか1つに記載の電源供給制御システムの制御装置。
  5.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の通常時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のスタータにエンジン再起動のための電源供給を補助するように制御し、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のブレーキ制御装置、電気開錠制御装置、もしくは事故時緊急通報装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする請求項1又は2記載の電源供給制御システムの制御装置。
  6.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の通常時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に施錠又は開錠のための電源供給を補助するように制御し、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段は、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に事故時の開錠のための電源供給を補助するように制御することを特徴とする請求項1又は2記載の電源供給制御システムの制御装置。
  7.  発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給する主電源と、
     上記発電機及び上記主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタと、
     上記主電源の電圧を所定の電圧に変換して上記電気2重層キャパシタに出力して充電する充電モードと、上記電気2重層キャパシタからの電力を上記主電源の電圧に変換してその電力を上記負荷に放電する放電モードとのいずれかで動作するDCDCコンバータと、
     上記電源供給制御システム及びDCDCコンバータの動作を制御する制御手段とを備えた電源供給制御システムの制御方法であって、
     上記電気2重層キャパシタは少なくとも
    (a)所定の第1の電圧から上記第1の電圧よりも高い第2の電圧までの第1の充電状態領域と、
    (b)上記第2の電圧から上記第2の電圧よりも高い第3の電圧までの第2の充電状態領域とを有し、
     上記制御手段が、
    (A)上記発電機の駆動時において、上記DCDCコンバータを上記充電モードで動作させるステップと、
    (B)上記主電源の通常時において、上記負荷に応じて上記主電源から電源供給を行うように上記電源供給制御システムを制御し、かつ上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御するステップと、
    (C)上記主電源の故障時において、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が電源供給を補助するように制御するステップとを実行することを特徴とする電源供給制御システムの制御方法。
  8.  上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする請求項7記載の電源供給制御システムの制御方法。
  9.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の故障時は、当該車両のセイリングモードにおける主電源の故障時であることを特徴とする請求項7又は8記載の電源供給制御システムの制御方法。
  10.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1及び第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が、当該車両のトランスミッション制御装置及びエンジン制御装置に電源供給を補助するように制御することを特徴とする請求項7~9のうちのいずれか1つに記載の電源供給制御システムの制御方法。
  11.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記制御方法は、
     上記主電源の通常時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のスタータにエンジン再起動のための電源供給を補助するように制御することと、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両のブレーキ制御装置、電気開錠制御装置、もしくは事故時緊急通報装置に電源供給を補助するように制御することとを含むことを特徴とする請求項7又は8記載の電源供給制御システムの制御方法。
  12.  上記電源供給制御システムは車両用電源供給制御システムであり、上記制御方法は、
     上記主電源の通常時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第2の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に施錠又は開錠のための電源供給を補助するように制御することと、
     上記主電源の故障時において、上記制御手段が、上記DCDCコンバータを放電モードで動作させて上記第1の充電状態領域を用いて上記補助電源が当該車両の電気施開錠装置に事故時の開錠のための電源供給を補助するように制御することとを含むことを特徴とする請求項7又は8記載の電源供給制御システムの制御方法。
  13.  主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタを備えた電源供給制御システムの制御装置において、
     上記制御装置は、
     低圧側端子及び高圧側端子を有し、上記主電源の電圧又は上記電気2重層キャパシタの電圧を低圧側端子から昇圧して高圧側端子に出力する昇圧モードと、上記主電源の電圧を高圧側端子から降圧して低圧側端子に出力する降圧モードとのいずれかで動作する双方向型DCDCコンバータと、
     上記主電源と、上記電気2重層キャパシタと、上記DCDCコンバータと、負荷との接続関係を設定するスイッチ手段と、
     上記DCDCコンバータ及び上記スイッチ手段の動作を制御する制御手段とを備え、
     上記制御手段は、
    (A)上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記主電源を上記負荷及び上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを降圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを充電する充電モードと、
    (B)上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを放電する放電モードと、
    (C)上記主電源を上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記負荷の電圧降下を防止する電圧降下対策モードと
    のうちのいずれかで動作するように制御することを特徴とする電源供給制御システムの制御装置。
  14.  上記主電源は、発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給することを特徴とする請求項13記載の電源供給制御システムの制御装置。
  15.  上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする請求項14記載の電源供給制御システムの制御装置。
  16.  上記充電モードは、車両のセイリングモードの開始前に実行され、
     上記放電モードは、上記車両のセイリングモード中のフェール時に実行され、
     上記電圧降下対策モードは、上記車両のセイリングモード中のホットクランク時又は上記電気2重層キャパシタの充電終了時に実行されることを特徴とする請求項13~15のうちのいずれか1つ記載の電源供給制御システムの制御装置。
  17.  主電源からの電力を蓄える補助電源である電気2重層キャパシタを備えた制御装置を含む電源供給制御システムの制御方法において、
     上記制御装置は、
     低圧側端子及び高圧側端子を有し、上記主電源の電圧又は上記電気2重層キャパシタの電圧を低圧側端子から昇圧して高圧側端子に出力する昇圧モードと、上記主電源の電圧を高圧側端子から降圧して低圧側端子に出力する降圧モードとのいずれかで動作する双方向型DCDCコンバータと、
     上記主電源と、上記電気2重層キャパシタと、上記DCDCコンバータと、負荷との接続関係を設定するスイッチ手段と、
     上記DCDCコンバータ及び上記スイッチ手段の動作を制御する制御手段とを備え、
     上記制御方法は、
    (A)上記制御手段が、上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記主電源を上記負荷及び上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを降圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを充電する充電モードと、
    (B)上記制御手段が、上記電気2重層キャパシタを上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記電気2重層キャパシタを放電する放電モードと、
    (C)上記制御手段が、上記主電源を上記DCDCコンバータの低圧側端子に接続しかつ上記負荷を上記DCDCコンバータの高圧側端子に接続するようにスイッチ手段を制御しかつ上記DCDCコンバータを昇圧モードで動作させるように制御することにより、上記負荷の電圧降下を防止する電圧降下対策モードと
    のうちのいずれかで動作するように制御するステップを含むことを特徴とする電源供給制御システムの制御方法。
  18.  上記主電源は、発電機の電力を蓄え負荷に電力を供給することを特徴とする請求項17記載の電源供給制御システムの制御方法。
  19.  上記発電機は内燃機関による駆動されることを特徴とする請求項18記載の電源供給制御システムの制御方法。
  20.  上記充電モードは、車両のセイリングモードの開始前に実行され、
     上記放電モードは、上記車両のセイリングモード中のフェール時に実行され、
     上記電圧降下対策モードは、上記車両のセイリングモード中のホットクランク時又は上記電気2重層キャパシタの充電終了時に実行されることを特徴とする請求項17~19のうちのいずれか1つ記載の電源供給制御システムの制御方法。
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