WO2017154149A1 - 過給システム、過給システムの電源装置、過給システムの電源制御方法、およびエンジンシステム - Google Patents

過給システム、過給システムの電源装置、過給システムの電源制御方法、およびエンジンシステム Download PDF

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重水　哲郎
山下　幸生
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a supercharging system, a power supply device for the supercharging system, a power control method for the supercharging system, and an engine system.
  • the turbocharger's work depends on the energy the turbine receives from the exhaust. Therefore, the effect of the turbocharger is small in a low rotation range where there is little exhaust from the engine. Therefore, a supercharging system that can perform supercharging even when the exhaust gas is small has been studied by providing a turbocharger and an electric compressor in the air supply path.
  • the supercharging system control device When a supercharging command is received from the engine when the engine exhaust is low, the supercharging system control device first drives the electric compressor to increase the flow rate of the intake air. At this time, instantaneous acceleration is required for the electric compressor.
  • Patent Document 1 discloses a circuit having means for increasing voltage and means for performing flux-weakening control in order to increase the speed of the electric motor.
  • An object of the present invention is to provide a supercharging system, a supercharging system power supply device, a supercharging system power supply control method, and an engine system that can be downsized while outputting a large torque during a transient operation period of an electric compressor. There is to do.
  • a power supply device for a supercharging system is provided in an intake passage through which intake air supplied to an engine flows, and is driven to compress the intake air.
  • An electric motor that drives the first compressor; a second compressor that is provided in the intake passage independently of the first compressor and compresses the intake air; and an exhaust passage through which exhaust from the engine flows And a turbine for driving the second compressor by being rotated by the exhaust gas, and a power supply device of a supercharging system, comprising a power storage device having a first capacity, wherein the electric motor includes a first power storage device.
  • a first power supply circuit that supplies electricity at a voltage of 1; and a power storage device having a second capacity that is smaller than the first capacity, and supplies electricity at a second voltage that is greater than the first voltage to the motor.
  • the power storage device of the first power supply circuit is a battery
  • the power storage device of the second power supply circuit is a capacitor. It may be a thing.
  • the power supply device of the supercharging system according to the first or second aspect further includes a generator that generates electric power by the kinetic energy of the engine or the exhaust, and the second power supply circuit
  • the power generated by the generator may be boosted to the second voltage and output.
  • the power supply switching unit includes the first power supply circuit and the second power supply circuit. It may be an analog circuit that is connected and supplies the motor with the higher voltage of the first power circuit and the second power circuit.
  • the power supply switching unit switches from the second power supply circuit to the electric motor when the electric motor is started. Electricity may be supplied, and electricity may be supplied from the first power supply circuit to the electric motor when a first time has elapsed since the start of the electric motor.
  • the power supply device for the supercharging system when the power switching unit has passed a second time longer than the first time since the start of the electric motor. Electricity is supplied from the second power supply circuit to the electric motor, and electric power is supplied from the first power supply circuit to the electric motor when a third time longer than the second time has elapsed since the start of the electric motor. Good.
  • the supercharging system is provided in an intake passage through which intake air supplied to the engine flows, and is driven to compress the intake air, and the first compressor
  • An electric motor that drives one compressor and the first compressor are provided in the intake passage independently of each other, provided in a second compressor that compresses the intake air, and an exhaust passage through which exhaust from the engine flows.
  • the engine system includes an engine and a supercharging system according to the seventh aspect.
  • a power supply control method for a supercharging system the first compressor which is provided in an intake passage through which intake air supplied to an engine flows and which is driven to compress the intake air.
  • An electric motor that drives the first compressor; a second compressor that is provided in the intake passage independently of the first compressor and that compresses the intake air; and an exhaust flow through which exhaust from the engine flows
  • a first power source that is provided on a road and that is rotated by the exhaust gas to drive the second compressor, and a power storage device having a first capacity, and that supplies electricity of the first voltage to the electric motor
  • a supercharging system comprising: a circuit; and a second power supply circuit having a power storage device having a second capacity smaller than the first capacity and supplying electricity of a second voltage larger than a first voltage to the electric motor.
  • Electric In the control method, electricity is supplied from the second power supply circuit to the electric motor when the electric motor is started up, and electricity is supplied from the second power supply circuit to the electric motor, and then the electric power is supplied from the first power supply circuit to the electric motor. Supplying electricity.
  • the power supply device supplies electricity to the electric motor from the second power supply circuit that supplies a high voltage with a small capacity during the transient operation period.
  • the first compressor can be driven with high torque during the transient operation period.
  • the power supply device supplies electricity to the electric motor from the first power supply circuit that supplies a large and low voltage after the transient operation period has elapsed.
  • the maximum output voltage of the first power supply circuit can be made smaller than the voltage to be output during the transient operation period. Therefore, the designer can reduce the size of the first power supply circuit.
  • the capacity of the second power supply circuit may be any capacity that can be supplied only during the transient operation period. Therefore, the designer can reduce the size of the second power supply circuit.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to an embodiment. It is a schematic block diagram which shows the structure of the power supply device which concerns on 1st Embodiment. It is a flowchart which shows the power supply control operation by the turbo controller which concerns on 1st Embodiment. It is a schematic block diagram which shows the structure of the power supply device which concerns on 2nd Embodiment. It is a circuit diagram which shows an example of the voltage doubler circuit which concerns on 2nd Embodiment. It is a flowchart which shows the power supply control operation by the turbo controller which concerns on 2nd Embodiment. It is a schematic block diagram which shows the structure of the power supply device which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to the embodiment.
  • the engine system 1 includes an engine 11, a throttle valve 12, an engine controller 13, a supercharging system 14, and an intercooler 15.
  • Examples of the engine 11 include a gasoline engine and a diesel engine.
  • the throttle valve 12 is a valve that controls the flow rate of intake air supplied to the engine 11.
  • the engine controller 13 performs adjustment of the fuel injection amount of the engine 11, adjustment of the opening degree of the throttle valve 12, and other controls based on an engine control signal including the rotation speed and the load.
  • the engine controller 13 outputs a supercharging control signal to the supercharging system 14.
  • the supercharging control signal is a signal including the rotation speed of the engine 11, the fuel injection amount, the exhaust amount, and the target supercharging amount.
  • the supercharging system 14 is a system for increasing the intake air density of the engine 11 and obtaining high combustion energy.
  • the intercooler 15 cools the intake air compressed by the supercharging system 14.
  • the supercharging system 14 includes an intake passage 141, an exhaust passage 142, an electric compressor 143, a power supply device 144, a turbocharger 145, a turbine generator 146, and a turbo controller 147.
  • the intake passage 141 is a pipe that distributes intake air to the engine 11.
  • the exhaust passage 142 is a pipe through which exhaust from the engine 11 is circulated.
  • the electric compressor 143 is a device that compresses the intake air of the engine 11 by electricity supplied from the power supply device 144.
  • the electric compressor 143 includes a compressor 1431 (first compressor) and an electric motor 1432.
  • the compressor 1431 is provided in the intake passage 141.
  • the compressor 1431 rotates to compress the intake air.
  • the electric motor 1432 is driven by being supplied with electricity from the power supply device 144.
  • the electric motor 1432 and the compressor 1431 rotate on a common shaft. Therefore, the electric motor 1432 drives the compressor 1431.
  • the electric motor 1432 is driven by AC power.
  • the power supply device 144 supplies electricity to the electric compressor 143.
  • the power supply device 144 charges the electricity generated by the turbine generator 146.
  • the turbocharger 145 is a device that compresses intake air of the engine 11 by exhaust of the engine 11.
  • the turbocharger 145 includes a compressor 1451 (second compressor) and a turbine 1452.
  • the compressor 1451 is provided in the intake passage 141 of the engine 11.
  • the compressor 1451 compresses intake air by rotating.
  • the turbine 1452 is provided in the exhaust passage 142 of the engine 11.
  • the turbine 1452 rotates on a common shaft with the compressor 1451. Therefore, the turbine 1452 is driven by the exhaust to drive the compressor 1451.
  • the turbine generator 146 is a device that generates electric power by exhausting the engine 11.
  • the turbine generator 146 includes a turbine 1461 and a generator 1462.
  • the turbine 1461 is provided in the exhaust passage 142 of the engine 11.
  • the turbine 1461 rotates by exhaust.
  • the generator 1462 rotates on a common shaft with the turbine 1461. Therefore, the turbine 1461 is caused to generate power by the generator 1462 by being rotated by the exhaust gas.
  • the generator 1462 generates AC power. That is, the turbine generator 146 generates power using the kinetic energy of the exhaust.
  • the turbo controller 147 includes a simulation model of the supercharging system 14 and determines whether or not there is a possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time (for example, after 10 seconds).
  • the turbo controller 147 includes a learning model generated by using the use history of the supercharging system 14 as an input and generating the necessity of driving the electric motor 1432 after a predetermined time as an output, and may drive the electric motor 1432 after the predetermined time. It is determined whether or not there is. Examples of learning models include decision trees, neural networks, and support vector machines.
  • the turbo controller 147 controls the power supply device 144 based on the supercharging control signal input from the engine controller 13 and the determination result of the drive possibility of the electric motor 1432.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the power supply device according to the first embodiment.
  • the power supply device 144 according to the first embodiment includes a battery 401, a converter 402, a boost switch 403, a boost circuit 404, a capacitor 405, an inverter 406, and a changeover switch 407.
  • the battery 401 is a chargeable / dischargeable secondary battery.
  • the capacity of the battery 401 (first capacity) is larger than the capacity of the capacitor 405 (second capacity).
  • the maximum output voltage (first voltage) of the battery 401 is smaller than the maximum output voltage (second voltage) of the capacitor 405.
  • the maximum output voltage of battery 401 is equal to or higher than the required voltage during steady operation of electric motor 1432 and lower than the required voltage during transient operation of electric motor 1432.
  • the response speed of the battery 401 is slower than the response speed of the capacitor 405.
  • Battery 401 is connected to converter 402 and boost switch 403.
  • the battery 401 is an example of a first power supply circuit.
  • the converter 402 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the converter 402 is connected to the battery 401.
  • the AC side terminal of the converter 402 is connected to the changeover switch 407 and the generator 1462.
  • Converter 402 converts a direct current input to the direct current side terminal into an alternating current and outputs the alternating current to the alternating current side terminal.
  • Converter 402 converts an alternating current input to the alternating current side terminal into a direct current and outputs the direct current to the direct current side terminal.
  • the boost switch 403 includes a first terminal and a second terminal. A first terminal of the boost switch 403 is connected to the battery 401. A second terminal of the boost switch 403 is connected to the boost circuit 404. The step-up switch 403 switches connection and disconnection between the first terminal and the second terminal.
  • the booster circuit 404 includes an input terminal and an output terminal. An input terminal of the booster circuit 404 is connected to the booster switch 403. The output terminal of the booster circuit 404 is connected to the capacitor 405. The booster circuit 404 boosts electricity input from the input terminal and outputs it from the output terminal.
  • An example of the booster circuit 404 is a high-frequency transformer booster circuit.
  • the capacitor 405 includes a first terminal and a second terminal. A first terminal of the capacitor 405 is connected to the booster circuit 404. A second terminal of the capacitor 405 is connected to the changeover switch 407.
  • the capacitor 405 stores the electricity boosted by the booster circuit 404.
  • the capacity of the capacitor 405 is smaller than the capacity of the battery 401.
  • the maximum output voltage of the capacitor 405 is larger than the maximum output voltage of the battery 401. Specifically, the maximum output voltage of battery 401 is equal to or higher than the necessary voltage during transient operation of electric motor 1432.
  • the response speed of the capacitor 405 is faster than the response speed of the battery 401.
  • the capacitor 405 is an example of a second power supply circuit.
  • the inverter 406 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the inverter 406 is connected to the capacitor 405.
  • the AC side terminal of the inverter 406 is connected to the changeover switch 407.
  • the inverter 406 converts a direct current input to the direct current side terminal into an alternating current and outputs the alternating current to the alternating current side terminal.
  • the changeover switch 407 includes a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal.
  • a first input terminal of the changeover switch 407 is connected to the converter 402.
  • a second input terminal of the changeover switch 407 is connected to the inverter 406.
  • An output terminal of the changeover switch 407 is connected to the electric motor 1432.
  • the changeover switch 407 connects the output terminal and the first input terminal, connects the output terminal and the second input terminal, or connects the output terminal to any input terminal based on the signal input from the turbo controller 147. Switch whether or not.
  • the changeover switch 407 is an example of a power supply switching unit.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a power control operation by the turbo controller according to the first embodiment.
  • the turbo controller 147 determines whether or not there is a possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time based on the simulation model and the learning model of the supercharging system 14 (step S1). Specifically, the turbo controller 147 inputs the current supercharging control signal to the simulation model, and predicts the state of the supercharging system 14 after a predetermined time. The turbo controller 147 determines that there is a possibility that the electric motor 1432 needs to be driven when a desired supercharging amount cannot be supplied in the supercharging system 14 after a predetermined time. The turbo controller 147 inputs the current supercharging control signal to the learning model, and obtains the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • step S1 determines that there is a possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time
  • step S2 the turbo controller 147 switches the boost switch 403 of the power supply device 144 to ON (step S2).
  • step S3 determines whether or not the charging of the capacitor 405 has been completed.
  • the turbo controller 147 determines whether or not a predetermined time has elapsed, or determines whether or not the difference between the voltage of the capacitor 405 and the output voltage of the booster circuit 404 is within a predetermined value. Determine whether charging is complete.
  • step S3 YES
  • step S4 switches the boost switch 403 to OFF
  • step S1 If the turbo controller 147 determines that there is no possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time (step S1: NO), the turbo controller 147 drives the electric motor 1432 based on the supercharging control signal input from the engine controller 13. It is determined whether or not it is necessary (step S5). Similarly, when the charging of the capacitor 405 is not completed (step S3: NO), the turbo controller 147 determines whether or not the electric compressor 143 needs to be driven (step S5). Similarly, when the boost switch 403 is turned off (step S4), the turbo controller 147 determines whether or not the electric motor 1432 needs to be driven (step S5).
  • step S5 NO
  • the turbo controller 147 When it is not necessary to drive the electric motor 1432 (step S5: NO), the turbo controller 147 returns the process to step S1, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • step S5: YES the turbo controller 147 switches the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the capacitor 405 side (step S6). That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the second input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the elapsed time from the time when the input of the changeover switch 407 is switched to the capacitor 405 side in step S6 has reached a predetermined time (step S7).
  • the predetermined time is a time corresponding to a transient operation period (about 0.5 seconds) from the start of rotation of the electric motor 1432 to the end of acceleration.
  • the turbo controller 147 returns the process to step S7 and continues to determine whether the predetermined time has elapsed.
  • step S7 When the elapsed time from the time when the changeover switch 407 is changed reaches a predetermined time (step S7: YES), the turbo controller 147 changes the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the battery 401 side (step S8). That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the first input terminal to the changeover switch 407.
  • step S9 the turbo controller 147 determines whether or not to stop the electric motor 1432 (step S9). For example, the turbo controller 147 determines to stop the electric motor 1432 when the rotational speed of the turbocharger 145 is equal to or greater than a predetermined value.
  • step S9 determines not to stop the electric motor 1432 (step S9: NO)
  • the turbo controller 147 returns the process to step S9 and repeats the determination of whether or not the electric motor 1432 can be stopped.
  • step S9: YES the turbo controller 147 switches the changeover switch 407 of the power supply device 144 to OFF (step S10). That is, the turbo controller 147 outputs a signal that does not connect the output terminal to any input terminal to the changeover switch 407. Then, the turbo controller 147 returns the process to step S1, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • the turbo controller 147 can be supercharged when the electricity charged in the capacitor 405 reaches a capacity that can supply a sufficient voltage (second voltage) to the electric motor 1432 for a predetermined time.
  • a signal for presenting information indicating is output to the indicator.
  • the indicator is provided in a vehicle on which engine system 1 is mounted.
  • the indicator is mounted by, for example, an LED and is lit to notify the vehicle driver that supercharging is possible. In another embodiment, the indicator may be lit to notify the vehicle driver that supercharging is not possible.
  • the indicator which concerns on other embodiment may be mounted in onboard equipment or another apparatus.
  • the power supply device 144 includes the changeover switch 407 that switches whether the electricity supplied to the electric motor 1432 is output from the battery 401 or the capacitor 405.
  • the changeover switch 407 In response to a signal received from the turbo controller 147, the changeover switch 407 outputs electricity from the capacitor 405 when the electric motor 1432 is started, and then outputs electricity from the battery 401.
  • the power supply device 144 can make the electric motor 1432 at the time of transient operation exhibit sufficient torque.
  • the capacitor 405 has a smaller capacity than the battery 401 and supplies a voltage higher than the battery 401. Therefore, according to the first embodiment, both the battery 401 and the capacitor 405 can be reduced in size and cost.
  • the converter 402 can be designed for output during steady operation rather than during transient operation. Therefore, according to the first embodiment, converter 402 can be reduced in size and cost.
  • the inverter 406 can be designed for instantaneous output because there is no steady output. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to reduce the size and cost of the inverter 406. Further, since the capacitor 405 has a faster response speed than the battery 401, the capacitor 405 is suitable for an instantaneous acceleration application of the electric motor 1432.
  • the turbo controller 147 outputs a signal for outputting electricity from the capacitor 405 when the electric motor 1432 is activated, and for outputting electricity from the battery 401 after a predetermined time has elapsed since activation.
  • this predetermined time coincide with the transient operation period of the electric motor 1432, the power supply device 144 can continuously cause the electric motor 1432 to exhibit sufficient torque during the transient operation.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the power supply device according to the second embodiment.
  • the power supply device 144 according to the second embodiment includes a battery 401, a converter 402, an inverter 406, a changeover switch 407, and a voltage doubler circuit 411.
  • the battery 401 is a chargeable / dischargeable secondary battery.
  • Battery 401 is connected to converter 402.
  • Converter 402 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the converter 402 is connected to the battery 401.
  • the AC side terminal of the converter 402 is connected to the changeover switch 407.
  • Converter 402 converts a direct current input to the direct current side terminal into an alternating current and outputs the alternating current to the alternating current side terminal.
  • the inverter 406 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the inverter 406 is connected to the voltage doubler circuit 411.
  • the AC side terminal of the inverter 406 is connected to the changeover switch 407.
  • the inverter 406 converts a direct current input to the direct current side terminal into an alternating current and outputs the alternating current to the alternating current side terminal.
  • the changeover switch 407 includes a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal.
  • a first input terminal of the changeover switch 407 is connected to the converter 402.
  • a second input terminal of the changeover switch 407 is connected to the inverter 406.
  • An output terminal of the changeover switch 407 is connected to the electric motor 1432.
  • the changeover switch 407 connects the output terminal and the first input terminal, connects the output terminal and the second input terminal, or connects the output terminal to any input terminal based on the signal input from the turbo controller 147. Switch whether or not.
  • the changeover switch 407 is an example of a power supply switching unit.
  • the voltage doubler circuit 411 includes an input terminal and an output terminal. An input terminal of the voltage doubler circuit 411 is connected to the generator 1462. The output terminal of the voltage doubler circuit 411 is connected to the inverter 406. The voltage doubler circuit 411 converts the alternating current electricity input to the input terminal into direct current electricity having a voltage twice that of the alternating current electricity and outputs the direct current electricity to the output terminal.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a voltage doubler circuit according to the second embodiment.
  • the voltage doubler circuit 411 may be a full wave voltage doubler circuit including a diode D1, a diode D2, a capacitor C1, and a capacitor C2.
  • the voltage doubler circuit 411 rectifies the AC voltage applied to the input terminal pair by the diode D1 connected in the forward direction and smoothes it by the capacitor C1, and rectifies it by the diode D2 connected in the reverse direction and smoothes it by the capacitor C2. To do.
  • the voltage doubler circuit 411 outputs the sum of both terminal voltages of the capacitors C1 and C2 connected in series, that is, a DC voltage having a voltage twice the input voltage.
  • the capacities of the capacitor C1 and the capacitor C2 are smaller than the capacity of the battery 401.
  • the configuration of the voltage doubler circuit 411 is not limited to this.
  • Other examples of the voltage doubler circuit 411 include a half-wave voltage doubler circuit, a Cockcroft-Walton circuit, and a charge pump.
  • the voltage doubler circuit 411 is an example of a second power supply circuit.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a power control operation by the turbo controller according to the second embodiment.
  • the turbo controller 147 determines whether it is necessary to drive the electric motor 1432 based on the supercharging control signal input from the engine controller 13 (step S101). When it is not necessary to drive the electric motor 1432 (step S101: NO), the turbo controller 147 returns the process to step S101, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time. When it is necessary to drive the electric motor 1432 (step S101: YES), the turbo controller 147 switches the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the voltage doubler circuit 411 side (step S102). That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the second input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the elapsed time from the time when the input of the changeover switch 407 is switched to the voltage doubler circuit 411 side in step S102 has reached a predetermined time (step S103).
  • the predetermined time is a time corresponding to a transient operation period (about 0.5 seconds) from the start of rotation of the electric motor 1432 to the end of acceleration.
  • the turbo controller 147 returns the process to step S103 and continues to determine whether the predetermined time has elapsed.
  • step S103 When the elapsed time from the time when the changeover switch 407 is changed reaches a predetermined time (step S103: YES), the turbo controller 147 changes the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the battery 401 side (step S104). That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the first input terminal to the changeover switch 407.
  • step S105 determines whether or not to stop the electric motor 1432 (step S105). For example, the turbo controller 147 determines to stop the electric motor 1432 when the rotational speed of the turbocharger 145 is equal to or greater than a predetermined value.
  • step S105: NO If it is determined that the electric motor 1432 is not to be stopped (step S105: NO), the turbo controller 147 returns the process to step S105 and repeats the determination of whether or not the electric motor 1432 can be stopped.
  • step S105: YES the turbo controller 147 switches the changeover switch 407 of the power supply device 144 to OFF (step S106). That is, the turbo controller 147 outputs a signal that does not connect the output terminal to any input terminal to the changeover switch 407. Then, the turbo controller 147 returns the process to step S1, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • the power supply device 144 includes the changeover switch 407 that switches whether the electricity supplied to the electric motor 1432 is output from the battery 401 or the voltage doubler circuit 411. Thereby, the power supply device 144 can make the electric motor 1432 at the time of transient operation exhibit sufficient torque, similarly to the first embodiment.
  • the voltage doubler circuit 411 amplifies the voltage generated by the generator 1462. As a result, the power supply device 144 can drive the electric motor 1432 using the electricity output from the voltage doubler circuit 411 without determining whether or not to charge the capacitor based on prediction or the like.
  • the voltage doubler circuit 411 which concerns on 2nd Embodiment amplifies the voltage which the generator 1462 outputs, it is not restricted to this.
  • the voltage doubler circuit 411 may amplify the voltage output from the alternator that generates power using the kinetic energy of the engine 11 or the converter 402.
  • the engine system 1 according to the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the power supply device 144.
  • the power supply device 144 according to the third embodiment switches the supply source of electricity to the electric motor 1432 without receiving a signal from the turbo controller 147.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of the power supply device according to the third embodiment.
  • the power supply device 144 according to the third embodiment includes a battery 401, a converter 402, a boost switch 403, a boost circuit 404, a capacitor 405, an inverter 406, a first diode 421, a second diode 422, and a bypass capacitor 423.
  • the battery 401 is a chargeable / dischargeable secondary battery.
  • the capacity of the battery 401 is larger than the capacity of the capacitor 405.
  • the maximum output voltage of the battery 401 is smaller than the maximum output voltage of the capacitor 405.
  • the maximum output voltage of battery 401 is equal to or higher than the required voltage during steady operation of electric motor 1432 and lower than the required voltage during transient operation of electric motor 1432.
  • the response speed of the battery 401 is slower than the response speed of the capacitor 405.
  • Battery 401 is connected to converter 402 and the anode of first diode 421.
  • the battery 401 is an example of a first power supply circuit.
  • the converter 402 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the converter 402 is connected to the battery 401.
  • the AC side terminal of converter 402 is connected to generator 1462.
  • Converter 402 converts an alternating current input to the alternating current side terminal into a direct current and outputs the direct current to the direct current side terminal.
  • the boost switch 403 includes a first terminal and a second terminal. A first terminal of the boost switch 403 is connected to the battery 401. A second terminal of the boost switch 403 is connected to the boost circuit 404. The step-up switch 403 switches connection and disconnection between the first terminal and the second terminal.
  • the booster circuit 404 includes an input terminal and an output terminal. An input terminal of the booster circuit 404 is connected to the booster switch 403. The output terminal of the booster circuit 404 is connected to the capacitor 405. The booster circuit 404 boosts electricity input from the input terminal and outputs it from the output terminal.
  • An example of the booster circuit 404 is a high-frequency transformer booster circuit.
  • the capacitor 405 includes a first terminal and a second terminal. A first terminal of the capacitor 405 is connected to the booster circuit 404. A second terminal of the capacitor 405 is connected to the anode of the second diode 422.
  • the capacitor 405 stores the electricity boosted by the booster circuit 404.
  • the capacity of the capacitor 405 is smaller than the capacity of the battery 401.
  • the maximum output voltage of the capacitor 405 is larger than the maximum output voltage of the battery 401. Specifically, the maximum output voltage of battery 401 is equal to or higher than the necessary voltage during transient operation of electric motor 1432.
  • the response speed of the capacitor 405 is faster than the response speed of the battery 401.
  • the capacitor 405 is an example of a second power supply circuit.
  • the inverter 406 includes a DC side terminal and an AC side terminal.
  • the DC side terminal of the inverter 406 is connected to the cathode of the first diode 421, the cathode of the second diode 422, and the bypass capacitor 423.
  • the AC side terminal of the inverter 406 is connected to the electric motor 1432.
  • the inverter 406 converts a direct current input to the direct current side terminal into an alternating current and outputs the alternating current to the alternating current side terminal.
  • the power supply switching unit that switches the supply source of the electricity supplied to the electric motor 1432 is configured by an analog circuit including the first diode 421, the second diode 422, and the bypass capacitor 423. .
  • the power supply device 144 can switch the electricity supply source regardless of the signal output from the turbo controller 147.
  • the engine system 1 according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the power supply device 144.
  • the power supply device 144 according to the fourth embodiment switches the supply source of electricity to the electric motor 1432 without receiving a signal from the turbo controller 147 as in the third embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the power supply device according to the fourth embodiment.
  • the power supply device 144 according to the fourth embodiment further includes a comparator 431 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the changeover switch 407 according to the fourth embodiment has a configuration different from that of the first embodiment.
  • the comparator 431 includes a first input terminal, a second input terminal, and an output terminal. A first input terminal of the comparator 431 is connected to the battery 401 in parallel with the converter 402. A second input terminal of the comparator 431 is connected to the capacitor 405 in parallel with the inverter 406. The output terminal of the comparator 431 is connected to the changeover switch 407.
  • the comparator 431 compares the voltage applied to the first input terminal with the voltage applied to the second input terminal, and a voltage corresponding to the comparison result is output from the output terminal. For example, the comparator 431 outputs a positive voltage from the output terminal when the voltage applied to the first input terminal is greater than the voltage applied to the second input terminal. The comparator 431 outputs a negative voltage from the output terminal when the voltage applied to the first input terminal is smaller than the voltage applied to the second input terminal.
  • the changeover switch 407 includes a control terminal in addition to the first input terminal, the second input terminal, and the output terminal.
  • a control terminal of the changeover switch 407 is connected to the comparator 431.
  • the changeover switch 407 switches between connecting the output terminal and the first input terminal or connecting the output terminal and the second input terminal according to the voltage applied to the control terminal.
  • the changeover switch 407 connects the output terminal and the first input terminal when the voltage applied to the control terminal is a positive voltage.
  • the changeover switch 407 connects the output terminal and the second input terminal when the voltage applied to the control terminal is a negative voltage.
  • the changeover switch 407 is configured by, for example, a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or another semiconductor switching element.
  • a circuit including the changeover switch 407 and the comparator 431 is an example of a power supply switching unit.
  • the power supply switching unit that switches the supply source of the electricity supplied to the electric motor 1432 is configured by the analog circuit including the changeover switch 407 and the comparator 431. Thereby, the power supply device 144 can switch the electricity supply source regardless of the signal output from the turbo controller 147.
  • the engine system 1 according to the fifth embodiment is different from the first embodiment in the operation of the turbo controller 147.
  • the engine system 1 according to the fifth embodiment supplies a large voltage to the electric motor 1432 during the period at the start of rotation and the period immediately before the end of the acceleration in the transient operation period of the electric motor 1432.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a power control operation by the turbo controller according to the fifth embodiment.
  • the turbo controller 147 determines whether there is a possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time based on the simulation model and the learning model of the supercharging system 14 (step S201).
  • step S201 YES
  • the turbo controller 147 switches the boost switch 403 of the power supply device 144 to ON (step S202). Thereby, charging of the capacitor 405 by the booster circuit 404 is started.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the charging of the capacitor 405 has been completed (step S203).
  • the turbo controller 147 switches the boost switch 403 to OFF (step S204). Thereby, charging of the capacitor 405 by the booster circuit 404 is stopped.
  • step S201 When it is determined that there is no possibility that the electric motor 1432 needs to be driven after a predetermined time (step S201: NO), the turbo controller 147 drives the electric motor 1432 based on the supercharging control signal input from the engine controller 13. It is determined whether or not it is necessary (step S205). Similarly, when the charging of the capacitor 405 is not completed (step S203: NO), the turbo controller 147 determines whether or not the electric compressor 143 needs to be driven (step S205). Similarly, when the boost switch 403 is turned off (step S204), the turbo controller 147 determines whether or not the electric motor 1432 needs to be driven (step S205).
  • step S205 NO
  • the turbo controller 147 When it is not necessary to drive the electric motor 1432 (step S205: NO), the turbo controller 147 returns the process to step S201, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • step S205: YES the turbo controller 147 switches the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the capacitor 405 side (step S206). That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the second input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the elapsed time from the time when the input of the changeover switch 407 is switched to the capacitor 405 side in step S206 has reached the first time (step S207).
  • the first time is a time corresponding to a period in which the static friction force is applied to the electric motor 1432.
  • the turbo controller 147 returns the process to step S207 and continues to determine whether the predetermined time has elapsed.
  • step S207 When the elapsed time from the time when the changeover switch 407 is changed reaches the first time (step S207: YES), the turbo controller 147 changes the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the battery 401 side (step S208). . That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the first input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the elapsed time from the time when the input of the changeover switch 407 is switched to the capacitor 405 side in step S206 has reached the second time (step S209).
  • the second time is a time corresponding to a period from when the rotation of the electric motor 1432 starts until the load required for the electric motor 1432 reaches a predetermined load higher than the load during steady operation. The second time is longer than the first time.
  • step S209 YES
  • the turbo controller 147 switches the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the capacitor 405 side (step S210). . That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the second input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not the elapsed time from the time when the input of the changeover switch 407 is switched to the capacitor 405 side in step S206 has reached the third time (step S211).
  • the third time is a time corresponding to the transient operation period of the electric motor 1432.
  • the third time is longer than the second time.
  • step S211: YES When the elapsed time from the time when the changeover switch 407 is changed reaches the third time (step S211: YES), the turbo controller 147 switches the input of the changeover switch 407 of the power supply device 144 to the battery 401 side (step S212). . That is, the turbo controller 147 outputs a signal for connecting the output terminal and the first input terminal to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 determines whether or not to stop the electric motor 1432 (step S213). For example, the turbo controller 147 determines to stop the electric motor 1432 when the rotational speed of the turbocharger 145 is equal to or greater than a predetermined value. When it is determined that the electric motor 1432 is not to be stopped (step S213: NO), the turbo controller 147 returns the process to step S213 and repeats the determination of whether or not the electric motor 1432 can be stopped. If it is determined that the electric motor 1432 is to be stopped (step S213: YES), the turbo controller 147 switches the changeover switch 407 of the power supply device 144 to OFF (step S214).
  • the turbo controller 147 outputs a signal that does not connect the output terminal to any input terminal to the changeover switch 407. Then, the turbo controller 147 returns the process to step S201, and determines the drive possibility of the electric motor 1432 after a predetermined time.
  • the turbo controller 147 supplies electricity from the capacitor 405 from the start of the electric motor 1432 to the passage of the first time and from the passage of the second time to the passage of the third time.
  • a signal to be output is output to the changeover switch 407.
  • the turbo controller 147 outputs a signal for outputting electricity from the battery 401 to the changeover switch 407 from the elapse of the first time to the elapse of the second time and after the elapse of the third time.
  • the power supply device 144 can cause the electric motor 1432 to exert sufficient torque during a period in which a high torque is required during the transient operation period. That is, according to the fifth embodiment, it is possible to cause the electric motor 1432 to exert a sufficient torque using the capacitor 405 having a smaller capacity than that of the first embodiment.
  • the configuration of the power supply device 144 according to the fifth embodiment is not limited to the configuration described above.
  • the configuration of the power supply device 144 according to another embodiment may be as shown in FIG. 4 as in the second embodiment.
  • the first power supply circuit of the power supply device 144 according to the above-described embodiment includes the battery 401, but is not limited thereto.
  • the first power supply circuit according to another embodiment may include another power storage device such as a capacitor instead of the battery 401.
  • the second power supply circuit of the power supply device 144 according to the embodiment described above includes the capacitor 405, or the capacitor C1 and the capacitor C2, but is not limited thereto.
  • the second power supply circuit according to another embodiment may include another power storage device such as a battery instead of the capacitor 405.
  • the turbo controller 147 outputs a signal for determining a supply source of electricity supplied to the electric motor 1432 to the power supply device 144, but is not limited thereto.
  • a signal that determines the supply source of the electricity that the engine controller 13 supplies to the electric motor 1432 may be output to the power supply device 144.
  • the supercharging system 14 includes a power supply control device separately from the turbo controller 147, and the power supply control device outputs a signal for determining a supply source of electricity supplied to the electric motor 1432 to the power supply device 144. Also good.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a computer according to at least one embodiment.
  • the computer 900 includes a CPU 901, a main memory 902, a storage 903, and an interface 904.
  • the turbo controller 147 described above is implemented in the computer 900.
  • the above-described operation is stored in the storage 903 in the form of a program.
  • the CPU 901 reads a program from the storage 903, expands it in the main memory 902, and executes the above processing according to the program.
  • the storage 903 is an example of a tangible medium that is not temporary.
  • Other examples of non-temporary tangible media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROMs (Digital Versatile Disc Disc Read Only Memory) connected via the interface 904. And semiconductor memory.
  • this program is distributed to the computer 900 via a communication line, the computer 900 that has received the distribution may develop the program in the main memory 902 and execute the above processing.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with another program already stored in the storage 903.
  • difference file difference program
  • the power supply device supplies electricity to the electric motor from the second power supply circuit that supplies a high voltage with a small capacity during the transient operation period.
  • the first compressor can be driven with high torque during the transient operation period.
  • the power supply device supplies electricity to the electric motor from the first power supply circuit that supplies a large and low voltage after the transient operation period has elapsed.
  • the maximum output voltage of the first power supply circuit can be made smaller than the voltage to be output during the transient operation period. Therefore, the designer can reduce the size of the first power supply circuit.
  • the capacity of the second power supply circuit may be any capacity that can be supplied only during the transient operation period. Therefore, the designer can reduce the size of the second power supply circuit.

Abstract

電源装置は、第１電源回路、第２電源回路、および電源切替部を備える。第１電源回路は、第１の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧の電気を供給する。第２電源回路は、第１の容量より小さい第２の容量の蓄電装置を有し、電動機に第１の電圧より大きい第２の電圧の電気を供給する。電源切替部は、電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、その後に前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させる。

Description

過給システム、過給システムの電源装置、過給システムの電源制御方法、およびエンジンシステム
　本発明は、過給システム、過給システムの電源装置、過給システムの電源制御方法、およびエンジンシステムに関する。
　ターボチャージャの仕事は、タービンが排気から受けるエネルギーに依存する。そのため、エンジンからの排気が少ない低回転域においては、ターボチャージャの効果が小さい。そこで、給気経路にターボチャージャと電動コンプレッサとを備えることで、排気が小さい場合にも過給を行うことができる過給システムが研究されている。エンジンの排気が少ないときにエンジンから過給指令を受け付けると、過給システムの制御装置は、まず電動コンプレッサを駆動して吸気の流量を増加させる。この際、電動コンプレッサには瞬時加速が求められる。
　また、特許文献１には、電動機の速度を上昇させるために、電圧を上昇させる手段と弱め磁束制御を行う手段を有する回路が開示されている。
特許第３９７１９７９号公報
　電動コンプレッサを瞬時加速させるに当たり、回転開始時と昇速終了直前には、高いトルクが求められる。回転開始時にはトルクが静止摩擦力を越える必要がある。昇速終了直前には、コンプレッサの速度に応じたトルクと加速のためのトルクとの和が最大となる。そのため、電動コンプレッサの回転開始から昇速終了までの過渡運転期間（約０．５秒程度）は、電動コンプレッサの定常運転期間より大きなトルクを出力する必要がある。
　電動コンプレッサを駆動するためのバッテリの最大出力電力を、過渡運転期間に要求される電力以上のものとすることで、過渡運転期間に電動コンプレッサに大きなトルクを出力させることができる。他方、バッテリの最大出力電力を大きくすると、バッテリのサイズおよびコストが増大する。
　本発明の目的は、電動コンプレッサの過渡運転期間に大きなトルクを出力させつつ小型化を図ることができる過給システム、過給システムの電源装置、過給システムの電源制御方法、およびエンジンシステムを提供することにある。
　本発明の第１の態様によれば、過給システムの電源装置は、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、を備える過給システムの電源装置であって、第１の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧の電気を供給する第１電源回路と、前記第１の容量より小さい第２の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧より大きい第２の電圧の電気を供給する第２電源回路と、前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、その後に前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させる電源切替部とを備える。
　本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る過給システムの電源装置は、前記第１電源回路の蓄電装置がバッテリであり、前記第２電源回路の蓄電装置がキャパシタであるものであってよい。
　本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る過給システムの電源装置は、前記エンジンまたは前記排気の運動エネルギーによって発電する発電機をさらに備え、前記第２電源回路が前記発電機が発電した電気を前記第２の電圧に昇圧して出力するものであってよい。
　本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る過給システムの電源装置は、前記電源切替部が、前記第１電源回路と前記第２電源回路とに接続され、前記第１電源回路と前記第２電源回路のうち高いほうの電圧を前記電動機に供給するアナログ回路であるものであってよい。
　本発明の第５の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る過給システムの電源装置は、前記電源切替部が、前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、前記電動機の起動から第１時間が経過したときに、前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させるものであってよい。
　本発明の第６の態様によれば、第５の態様に係る過給システムの電源装置は、前記電源切替部が、前記電動機の起動から前記第１時間より長い第２時間が経過したときに前記第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、前記電動機の起動から前記第２時間より長い第３時間が経過したときに前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させるものであってよい。
　本発明の第７の態様によれば、過給システムは、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、第１から第６の何れかの態様に係る電源装置とを備える。
　本発明の第８の態様によれば、エンジンシステムは、エンジンと、第７の態様に係る過給システムとを備える。
　本発明の第９の態様によれば、過給システムの電源制御方法は、エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、第１の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧の電気を供給する第１電源回路と、前記第１の容量より小さい第２の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧より大きい第２の電圧の電気を供給する第２電源回路とを備える過給システムの電源制御方法であって、前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させることと、第２電源回路から前記電動機に電気を供給させた後に、前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させることとを含む。
　上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、電源装置は、過渡運転期間の間、容量が小さく高い電圧を供給する第２電源回路から電動機に電気を供給する。これにより、過渡運転期間の間、第１コンプレッサを高トルクで駆動することができる。また電源装置は、過渡運転期間の経過後、容量が大きく低い電圧を供給する第１電源回路から電動機に電気を供給する。これにより、第１電源回路の最大出力電圧を過渡運転期間に出力すべき電圧より小さくすることができる。したがって、設計者は、第１電源回路の小型化を図ることができる。また第２電源回路の容量は、過渡運転期間の間だけ供給可能な容量であればよい。したがって、設計者は、第２電源回路の小型化を図ることができる。
実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 第１の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。 第２の実施形態に係る倍電圧回路の一例を示す回路図である。 第２の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。 第４の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。 第５の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
〈第１の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
　図１は、実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
　エンジンシステム１は、エンジン１１とスロットルバルブ１２とエンジンコントローラ１３と過給システム１４とインタークーラ１５とを備える。
　エンジン１１の例としては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンが挙げられる。
　スロットルバルブ１２は、エンジン１１に供給される吸気の流量を制御する弁である。
　エンジンコントローラ１３は、回転数および負荷を含むエンジン制御信号に基づいて、エンジン１１の燃料噴射量の調整、スロットルバルブ１２の開度の調整、およびその他の制御を実行する。エンジンコントローラ１３は、過給制御信号を過給システム１４に出力する。過給制御信号は、エンジン１１の回転数、燃料噴射量、排気量、および目標過給量を含む信号である。
　過給システム１４は、エンジン１１の吸気の密度を高め、高い燃焼エネルギーを得るためのシステムである。
　インタークーラ１５は、過給システム１４により圧縮された吸気を冷却する。
　第１の実施形態に係る過給システム１４は、吸気流路１４１と、排気流路１４２と、電動コンプレッサ１４３と、電源装置１４４と、ターボチャージャ１４５と、タービン発電機１４６と、ターボコントローラ１４７とを備える。
　吸気流路１４１は、エンジン１１への吸気を流通させる配管である。
　排気流路１４２は、エンジン１１からの排気を流通させる配管である。
　電動コンプレッサ１４３は、電源装置１４４から供給される電気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。電動コンプレッサ１４３は、コンプレッサ１４３１（第１コンプレッサ）と電動機１４３２とを備える。コンプレッサ１４３１は、吸気流路１４１に設けられる。コンプレッサ１４３１は回転することにより、吸気を圧縮する。電動機１４３２は、電源装置１４４から電気の供給を受けて駆動する。電動機１４３２とコンプレッサ１４３１とは共通の軸で回転する。従って、電動機１４３２は、コンプレッサ１４３１を駆動させる。電動機１４３２は、交流電力により駆動する。
　電源装置１４４は、電動コンプレッサ１４３に電気を供給する。また電源装置１４４は、タービン発電機１４６が発電した電気を充電する。
　ターボチャージャ１４５は、エンジン１１の排気によりエンジン１１の吸気を圧縮する装置である。ターボチャージャ１４５は、コンプレッサ１４５１（第２コンプレッサ）とタービン１４５２とを備える。コンプレッサ１４５１は、エンジン１１の吸気流路１４１に設けられる。コンプレッサ１４５１は回転することにより、吸気を圧縮する。タービン１４５２は、エンジン１１の排気流路１４２に設けられる。タービン１４５２は、コンプレッサ１４５１と共通の軸で回転する。したがって、タービン１４５２は、排気により回転されることで、コンプレッサ１４５１を駆動させる。
　タービン発電機１４６は、エンジン１１の排気により発電する装置である。タービン発電機１４６はタービン１４６１と発電機１４６２とを備える。タービン１４６１は、エンジン１１の排気流路１４２に設けられる。タービン１４６１は、排気により回転する。発電機１４６２は、タービン１４６１と共通の軸で回転する。したがって、タービン１４６１は、排気により回転されることで、発電機１４６２に発電させる。発電機１４６２は、交流電力を発電する。つまり、タービン発電機１４６は、排気の運動エネルギーによって発電する。
　ターボコントローラ１４７は、過給システム１４のシミュレーションモデルを備え、所定時間後（例えば、１０秒後）に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があるか否かを判定する。ターボコントローラ１４７は、過給システム１４の利用履歴を入力とし、所定時間後の電動機１４３２の駆動必要性を出力として生成された学習モデルを備え、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があるか否かを判定する。学習モデルの例としては、決定木、ニューラルネットワーク、サポートベクターマシンが挙げられる。ターボコントローラ１４７は、エンジンコントローラ１３から入力される過給制御信号と電動機１４３２の駆動可能性の判定結果とに基づいて、電源装置１４４を制御する。
　図２は、第１の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。
　第１の実施形態に係る電源装置１４４は、バッテリ４０１、コンバータ４０２、昇圧スイッチ４０３、昇圧回路４０４、キャパシタ４０５、インバータ４０６、切替スイッチ４０７を備える。
　バッテリ４０１は、充放電可能な二次電池である。バッテリ４０１の容量（第１の容量）は、キャパシタ４０５の容量（第２の容量）より大きい。バッテリ４０１の最大出力電圧（第１の電圧）は、キャパシタ４０５の最大出力電圧（第２の電圧）より小さい。具体的には、バッテリ４０１の最大出力電圧は、電動機１４３２の定常運転時の必要電圧以上であり、かつ電動機１４３２の過渡運転時の必要電圧未満である。バッテリ４０１の応答速度は、キャパシタ４０５の応答速度より遅い。バッテリ４０１は、コンバータ４０２と昇圧スイッチ４０３とに接続される。バッテリ４０１は、第１電源回路の一例である。
　コンバータ４０２は、直流側端子と交流側端子とを備える。コンバータ４０２の直流側端子は、バッテリ４０１に接続される。コンバータ４０２の交流側端子は、切替スイッチ４０７と発電機１４６２とに接続される。コンバータ４０２は、直流側端子に入力される直流電流を交流電流に変換して交流側端子に出力する。コンバータ４０２は、交流側端子に入力される交流電流を直流電流に変換して直流側端子に出力する。
　昇圧スイッチ４０３は、第１端子および第２端子を備える。昇圧スイッチ４０３の第１端子は、バッテリ４０１に接続される。昇圧スイッチ４０３の第２端子は、昇圧回路４０４に接続される。昇圧スイッチ４０３は、第１端子と第２端子との間の接続と切断とを切り替える。
　昇圧回路４０４は、入力端子と出力端子を備える。昇圧回路４０４の入力端子は、昇圧スイッチ４０３に接続される。昇圧回路４０４の出力端子は、キャパシタ４０５に接続される。昇圧回路４０４は、入力端子から入力される電気を昇圧して出力端子から出力する。昇圧回路４０４の例としては、高周波トランス昇圧回路が挙げられる。
　キャパシタ４０５は、第１端子と第２端子とを備える。キャパシタ４０５の第１端子は、昇圧回路４０４に接続される。キャパシタ４０５の第２端子は、切替スイッチ４０７に接続される。キャパシタ４０５は、昇圧回路４０４にて昇圧された電気を蓄電する。キャパシタ４０５の容量は、バッテリ４０１の容量より小さい。キャパシタ４０５の最大出力電圧は、バッテリ４０１の最大出力電圧より大きい。具体的には、バッテリ４０１の最大出力電圧は、電動機１４３２の過渡運転時の必要電圧以上である。キャパシタ４０５の応答速度は、バッテリ４０１の応答速度より速い。キャパシタ４０５は、第２電源回路の一例である。
　インバータ４０６は、直流側端子と交流側端子を備える。インバータ４０６の直流側端子は、キャパシタ４０５に接続される。インバータ４０６の交流側端子は、切替スイッチ４０７に接続される。インバータ４０６は、直流側端子に入力される直流電流を交流電流に変換して交流側端子に出力する。
　切替スイッチ４０７は、第１入力端子と第２入力端子と出力端子とを備える。切替スイッチ４０７の第１入力端子は、コンバータ４０２に接続される。切替スイッチ４０７の第２入力端子は、インバータ４０６に接続される。切替スイッチ４０７の出力端子は、電動機１４３２に接続される。切替スイッチ４０７は、ターボコントローラ１４７から入力する信号に基づいて、出力端子と第１入力端子を接続するか、出力端子と第２入力端子とを接続するか、出力端子をいずれの入力端子とも接続しないかを切り替える。切替スイッチ４０７は、電源切替部の一例である。
　図３は、第１の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。
　ターボコントローラ１４７は、過給システム１４のシミュレーションモデルおよび学習モデルに基づいて、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ターボコントローラ１４７は、現在の過給制御信号をシミュレーションモデルに入力し、所定時間後の過給システム１４の状態を予測する。ターボコントローラ１４７は、所定時間後の過給システム１４において、所望の過給量を供給できていない場合に、電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があると判定する。ターボコントローラ１４７は、現在の過給制御信号を学習モデルに入力し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を得る。
　ターボコントローラ１４７は、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、電源装置１４４の昇圧スイッチ４０３をＯＮに切り替える（ステップＳ２）。これにより、昇圧回路４０４によるキャパシタ４０５の充電が開始される。次にターボコントローラ１４７は、キャパシタ４０５の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ３）。ターボコントローラ１４７は、例えば、所定時間が経過したか否かを判定すること、またはキャパシタ４０５の電圧と昇圧回路４０４の出力電圧との差が所定値以内になったか否かを判定することにより、充電が完了したか否かを判定する。キャパシタ４０５の充電が完了した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、昇圧スイッチ４０３をＯＦＦに切り替える（ステップＳ４）。これにより、昇圧回路４０４によるキャパシタ４０５の充電が停止される。
　ターボコントローラ１４７は、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性がないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、エンジンコントローラ１３から入力した過給制御信号に基づいて、電動機１４３２を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ターボコントローラ１４７は、キャパシタ４０５の充電が完了していない場合（ステップＳ３：ＮＯ）も同様に、電動コンプレッサ１４３を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ターボコントローラ１４７は、昇圧スイッチ４０３をＯＦＦにした場合（ステップＳ４）も同様に、電動機１４３２を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５）。
　電動機１４３２を駆動する必要がない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。電動機１４３２を駆動する必要がある場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替える（ステップＳ６）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第２入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、ステップＳ６で切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替えた時刻からの経過時間が、所定時間に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。所定時間は、電動機１４３２の回転開始から昇速終了までの過渡運転期間（約０．５秒程度）に相当する時間である。切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が所定時間に達していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ７に戻し、所定時間の経過の判定を継続する。
　切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が所定時間に達した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をバッテリ４０１側へ切り替える（ステップＳ８）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第１入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させるか否かを判定する（ステップＳ９）。例えば、ターボコントローラ１４７は、ターボチャージャ１４５の回転数が所定値以上である場合に、電動機１４３２を停止させると判定する。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ９に処理を戻し、電動機１４３２の停止の可否の判定を繰り返す。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、電源装置１４４の切替スイッチ４０７をＯＦＦに切り替える（ステップＳ１０）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子をいずれの入力端子にも接続させない信号を出力する。そして、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。
　またターボコントローラ１４７は、キャパシタ４０５に充電された電気が、所定時間の間、電動機１４３２に十分な電圧（第２の電圧）を供給できる程度の容量に達した場合に、過給可能であることを示す情報を提示させる信号をインジケータに出力する。インジケータは、エンジンシステム１を搭載する車両に設けられる。インジケータは、例えばＬＥＤなどにより実装され、点灯することで、車両の運転者に過給可能であることを通知する。なお、他の実施形態では、インジケータは、点灯することで、車両の運転者に過給不能であることを通知してもよい。また他の実施形態に係るインジケータは、車載器またはその他の装置に実装されてもよい。
　このように、第１の実施形態によれば、電源装置１４４は、電動機１４３２に供給する電気を、バッテリ４０１から出力するかキャパシタ４０５から出力するかを切り替える切替スイッチ４０７を備える。切替スイッチ４０７は、ターボコントローラ１４７から受信する信号により、電動機１４３２の起動時にキャパシタ４０５から電気を出力させ、その後にバッテリ４０１から電気を出力させる。これにより、電源装置１４４は、過渡運転時の電動機１４３２に、十分なトルクを発揮させることができる。またキャパシタ４０５は、バッテリ４０１より容量が小さく、かつバッテリ４０１より大きい電圧を供給する。そのため、第１の実施形態によればバッテリ４０１およびキャパシタ４０５ともに小型化およびコストダウンを図ることができる。第１の実施形態によれば、コンバータ４０２は、過渡運転時ではなく定常運転時の出力に合わせて設計されることができる。そのため、第１の実施形態によればコンバータ４０２の小型化およびコストダウンを図ることができる。第１の実施形態によれば、インバータ４０６は、定常的な出力がないため、瞬時出力用に設計されることができる。そのため、第１の実施形態によればインバータ４０６の小型化およびコストダウンを図ることができる。またキャパシタ４０５はバッテリ４０１より応答速度が速いため、電動機１４３２の瞬時加速用途に適している。またターボコントローラ１４７は、電動機１４３２の起動時にキャパシタ４０５から電気を出力させ、起動から所定時間の経過後にバッテリ４０１から電気を出力させる信号を、切替スイッチ４０７に出力する。この所定時間を電動機１４３２の過渡運転期間と一致させておくことで、電源装置１４４は、過渡運転の間、継続して電動機１４３２に、十分なトルクを発揮させることができる。
〈第２の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら第２の実施形態について詳しく説明する。
　第２の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態と電源装置１４４の構成およびターボコントローラ１４７の動作が異なる。
　図４は、第２の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。
　第２の実施形態に係る電源装置１４４は、バッテリ４０１、コンバータ４０２、インバータ４０６、切替スイッチ４０７、倍電圧回路４１１を備える。
　バッテリ４０１は、充放電可能な二次電池である。バッテリ４０１は、コンバータ４０２に接続される。
　コンバータ４０２は、直流側端子と交流側端子とを備える。コンバータ４０２の直流側端子は、バッテリ４０１に接続される。コンバータ４０２の交流側端子は、切替スイッチ４０７に接続される。コンバータ４０２は、直流側端子に入力される直流電流を交流電流に変換して交流側端子に出力する。
　インバータ４０６は、直流側端子と交流側端子を備える。インバータ４０６の直流側端子は、倍電圧回路４１１に接続される。インバータ４０６の交流側端子は、切替スイッチ４０７に接続される。インバータ４０６は、直流側端子に入力される直流電流を交流電流に変換して交流側端子に出力する。
　切替スイッチ４０７は、第１入力端子と第２入力端子と出力端子とを備える。切替スイッチ４０７の第１入力端子は、コンバータ４０２に接続される。切替スイッチ４０７の第２入力端子は、インバータ４０６に接続される。切替スイッチ４０７の出力端子は、電動機１４３２に接続される。切替スイッチ４０７は、ターボコントローラ１４７から入力する信号に基づいて、出力端子と第１入力端子を接続するか、出力端子と第２入力端子とを接続するか、出力端子をいずれの入力端子とも接続しないかを切り替える。切替スイッチ４０７は、電源切替部の一例である。
　倍電圧回路４１１は、入力端子と出力端子とを備える。倍電圧回路４１１の入力端子は、発電機１４６２に接続される。倍電圧回路４１１の出力端子は、インバータ４０６に接続される。倍電圧回路４１１は、入力端子に入力される交流電気を、その交流電気の２倍の電圧を有する直流電気に変換して出力端子に出力する。
　図５は、第２の実施形態に係る倍電圧回路の一例を示す回路図である。
　図５に示すように、倍電圧回路４１１は、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、キャパシタＣ１、キャパシタＣ２を備える全波倍電圧回路であってよい。倍電圧回路４１１は、入力端子対に印加される交流電圧を、順方向に接続されたダイオードＤ１により整流してキャパシタＣ１により平滑し、逆方向に接続されたダイオードＤ２により整流しキャパシタＣ２により平滑する。これによって、倍電圧回路４１１は、直列に接続されたキャパシタＣ１とキャパシタＣ２の両端子電圧の和、つまり、入力電圧の２倍の電圧を有する直流電圧を出力する。キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２の容量は、バッテリ４０１の容量より小さい。倍電圧回路４１１の構成は、これに限られない。倍電圧回路４１１の他の例としては、半波倍電圧回路、コッククロフト・ウォルトン回路、チャージポンプが挙げられる。倍電圧回路４１１は、第２電源回路の一例である。
　図６は、第２の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。
　ターボコントローラ１４７は、エンジンコントローラ１３から入力した過給制御信号に基づいて、電動機１４３２を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。電動機１４３２を駆動する必要がない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ１０１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。電動機１４３２を駆動する必要がある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力を倍電圧回路４１１側へ切り替える（ステップＳ１０２）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第２入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、ステップＳ１０２で切替スイッチ４０７の入力を倍電圧回路４１１側へ切り替えた時刻からの経過時間が、所定時間に達したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。所定時間は、電動機１４３２の回転開始から昇速終了までの過渡運転期間（約０．５秒程度）に相当する時間である。切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が所定時間に達していない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ１０３に戻し、所定時間の経過の判定を継続する。
　切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が所定時間に達した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をバッテリ４０１側へ切り替える（ステップＳ１０４）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第１入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。例えば、ターボコントローラ１４７は、ターボチャージャ１４５の回転数が所定値以上である場合に、電動機１４３２を停止させると判定する。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させないと判定した場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０５に処理を戻し、電動機１４３２の停止の可否の判定を繰り返す。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させると判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、電源装置１４４の切替スイッチ４０７をＯＦＦに切り替える（ステップＳ１０６）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子をいずれの入力端子にも接続させない信号を出力する。そして、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。
　このように、第２の実施形態によれば、電源装置１４４は、電動機１４３２に供給する電気を、バッテリ４０１から出力するか倍電圧回路４１１から出力するかを切り替える切替スイッチ４０７を備える。これにより、電源装置１４４は、第１の実施形態と同様に、過渡運転時の電動機１４３２に、十分なトルクを発揮させることができる。
　第２の実施形態によれば、倍電圧回路４１１は、発電機１４６２が発電する電圧を増幅する。これにより、電源装置１４４は、予測等に基づいてキャパシタを充電すべきか否か判定することなく、倍電圧回路４１１が出力する電気を用いて電動機１４３２を駆動させることができる。
　なお、第２の実施形態に係る倍電圧回路４１１は、発電機１４６２が出力する電圧を増幅するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る倍電圧回路４１１は、エンジン１１の運動エネルギーを用いて発電するオルタネータ、またはコンバータ４０２から出力される電圧を増幅してもよい。
〈第３の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら第３の実施形態について詳しく説明する。
　第３の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態と電源装置１４４の構成が異なる。第３の実施形態に係る電源装置１４４は、ターボコントローラ１４７からの信号を受け付けることなしに、電動機１４３２への電気の供給元を切り替える。
　図７は、第３の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。
　第３の実施形態に係る電源装置１４４は、バッテリ４０１、コンバータ４０２、昇圧スイッチ４０３、昇圧回路４０４、キャパシタ４０５、インバータ４０６、第１ダイオード４２１、第２ダイオード４２２、バイパスキャパシタ４２３を備える。
　バッテリ４０１は、充放電可能な二次電池である。バッテリ４０１の容量は、キャパシタ４０５の容量より大きい。バッテリ４０１の最大出力電圧は、キャパシタ４０５の最大出力電圧より小さい。具体的には、バッテリ４０１の最大出力電圧は、電動機１４３２の定常運転時の必要電圧以上であり、かつ電動機１４３２の過渡運転時の必要電圧未満である。バッテリ４０１の応答速度は、キャパシタ４０５の応答速度より遅い。バッテリ４０１は、コンバータ４０２と第１ダイオード４２１のアノードとに接続される。バッテリ４０１は、第１電源回路の一例である。
　コンバータ４０２は、直流側端子と交流側端子とを備える。コンバータ４０２の直流側端子は、バッテリ４０１に接続される。コンバータ４０２の交流側端子は、発電機１４６２に接続される。コンバータ４０２は、交流側端子に入力される交流電流を直流電流に変換して直流側端子に出力する。
　昇圧スイッチ４０３は、第１端子および第２端子を備える。昇圧スイッチ４０３の第１端子は、バッテリ４０１に接続される。昇圧スイッチ４０３の第２端子は、昇圧回路４０４に接続される。昇圧スイッチ４０３は、第１端子と第２端子との間の接続と切断とを切り替える。
　昇圧回路４０４は、入力端子と出力端子を備える。昇圧回路４０４の入力端子は、昇圧スイッチ４０３に接続される。昇圧回路４０４の出力端子は、キャパシタ４０５に接続される。昇圧回路４０４は、入力端子から入力される電気を昇圧して出力端子から出力する。昇圧回路４０４の例としては、高周波トランス昇圧回路が挙げられる。
　キャパシタ４０５は、第１端子と第２端子とを備える。キャパシタ４０５の第１端子は、昇圧回路４０４に接続される。キャパシタ４０５の第２端子は、第２ダイオード４２２のアノードに接続される。キャパシタ４０５は、昇圧回路４０４にて昇圧された電気を蓄電する。キャパシタ４０５の容量は、バッテリ４０１の容量より小さい。キャパシタ４０５の最大出力電圧は、バッテリ４０１の最大出力電圧より大きい。具体的には、バッテリ４０１の最大出力電圧は、電動機１４３２の過渡運転時の必要電圧以上である。キャパシタ４０５の応答速度は、バッテリ４０１の応答速度より速い。キャパシタ４０５は、第２電源回路の一例である。
　インバータ４０６は、直流側端子と交流側端子を備える。インバータ４０６の直流側端子は、第１ダイオード４２１のカソード、第２ダイオード４２２のカソード、およびバイパスキャパシタ４２３に接続される。インバータ４０６の交流側端子は、電動機１４３２に接続される。インバータ４０６は、直流側端子に入力される直流電流を交流電流に変換して交流側端子に出力する。
　インバータ４０６の直流側端子に、第１ダイオード４２１のカソードおよび第２ダイオード４２２のカソードが接続されることで、インバータ４０６には、バッテリ４０１またはキャパシタ４０５のうち電圧が高い方から、電気が供給される。インバータ４０６の直流側端子にバイパスキャパシタ４２３が接続されることで、インバータ４０６に入力される電気のノイズによる交流成分を除去することができる。
　このように、第３の実施形態によれば、電動機１４３２に供給する電気の供給元を切り替える電源切替部が、第１ダイオード４２１、第２ダイオード４２２およびバイパスキャパシタ４２３を含むアナログ回路によって構成される。これにより、電源装置１４４は、ターボコントローラ１４７が出力する信号によらず、電気の供給元を切り替えることができる。
〈第４の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら第４の実施形態について詳しく説明する。
　第４の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態と電源装置１４４の構成が異なる。第４の実施形態に係る電源装置１４４は、第３の実施形態と同様に、ターボコントローラ１４７からの信号を受け付けることなしに、電動機１４３２への電気の供給元を切り替える。
　図８は、第４の実施形態に係る電源装置の構成を示す概略ブロック図である。
　第４の実施形態に係る電源装置１４４は、第１の実施形態の構成に加え、さらにコンパレータ４３１を備える。第４の実施形態に係る切替スイッチ４０７は、第１の実施形態と構成が異なる。
　コンパレータ４３１は、第１入力端子と第２入力端子と出力端子とを備える。コンパレータ４３１の第１入力端子は、コンバータ４０２と並列にバッテリ４０１に接続される。コンパレータ４３１の第２入力端子は、インバータ４０６と並列にキャパシタ４０５に接続される。コンパレータ４３１の出力端子は、切替スイッチ４０７に接続される。コンパレータ４３１は、第１入力端子に印加される電圧と第２入力端子に印加される電圧とを比較し、比較結果に応じた電圧が出力端子から出力される。例えば、コンパレータ４３１は、第１入力端子に印加される電圧が第２入力端子に印加される電圧より大きい場合に、出力端子から正の電圧を出力する。コンパレータ４３１は、第１入力端子に印加される電圧が第２入力端子に印加される電圧より小さい場合に、出力端子から負の電圧を出力する。
　切替スイッチ４０７は、第１の入力端子、第２の入力端子、および出力端子に加え、制御用端子を備える。切替スイッチ４０７の制御用端子は、コンパレータ４３１に接続される。切替スイッチ４０７は、制御用端子に印加される電圧に応じて、出力端子と第１入力端子を接続するか、出力端子と第２入力端子とを接続するかを切り替える。
例えば、切替スイッチ４０７は、制御用端子に印加される電圧が正の電圧である場合に、出力端子と第１入力端子とを接続する。切替スイッチ４０７は、制御用端子に印加される電圧が負の電圧である場合に、出力端子と第２入力端子とを接続する。切替スイッチ４０７は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、またはその他の半導体スイッチング素子により構成される。切替スイッチ４０７とコンパレータ４３１とを含む回路は、電源切替部の一例である。
　このように、第４の実施形態によれば、電動機１４３２に供給する電気の供給元を切り替える電源切替部が、切替スイッチ４０７およびコンパレータ４３１を含むアナログ回路によって構成される。これにより、電源装置１４４は、ターボコントローラ１４７が出力する信号によらず、電気の供給元を切り替えることができる。
〈第５の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら第５の実施形態について詳しく説明する。
　第５の実施形態に係るエンジンシステム１は、第１の実施形態とターボコントローラ１４７の動作が異なる。第５の実施形態に係るエンジンシステム１は、電動機１４３２の過渡運転期間のうち、回転開始時の期間と昇速終了直前の期間に、電動機１４３２に大きい電圧を供給する。
　図９は、第５の実施形態に係るターボコントローラによる電源制御動作を示すフローチャートである。
　ターボコントローラ１４７は、過給システム１４のシミュレーションモデルおよび学習モデルに基づいて、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ターボコントローラ１４７は、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性があると判定した場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、電源装置１４４の昇圧スイッチ４０３をＯＮに切り替える（ステップＳ２０２）。これにより、昇圧回路４０４によるキャパシタ４０５の充電が開始される。次にターボコントローラ１４７は、キャパシタ４０５の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。キャパシタ４０５の充電が完了した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、昇圧スイッチ４０３をＯＦＦに切り替える（ステップＳ２０４）。これにより、昇圧回路４０４によるキャパシタ４０５の充電が停止される。
　ターボコントローラ１４７は、所定時間後に電動機１４３２の駆動が必要となる可能性がないと判定した場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、エンジンコントローラ１３から入力した過給制御信号に基づいて、電動機１４３２を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ターボコントローラ１４７は、キャパシタ４０５の充電が完了していない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）も同様に、電動コンプレッサ１４３を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ターボコントローラ１４７は、昇圧スイッチ４０３をＯＦＦにした場合（ステップＳ２０４）も同様に、電動機１４３２を駆動する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
　電動機１４３２を駆動する必要がない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ２０１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。電動機１４３２を駆動する必要がある場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替える（ステップＳ２０６）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第２入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、ステップＳ２０６で切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替えた時刻からの経過時間が、第１時間に達したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。第１時間は、電動機１４３２に静止摩擦力が掛かっている期間に相当する時間である。切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第１時間に達していない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ２０７に戻し、所定時間の経過の判定を継続する。
　切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第１時間に達した場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をバッテリ４０１側へ切り替える（ステップＳ２０８）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第１入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、ステップＳ２０６で切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替えた時刻からの経過時間が、第２時間に達したか否かを判定する（ステップＳ２０９）。第２時間は、電動機１４３２の回転開始から、電動機１４３２に要求される負荷が定常運転時の負荷より高い所定の負荷に達するまでの期間に相当する時間である。第２時間は第１時間より長い時間である。切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第２時間に達していない場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ２０９に戻し、所定時間の経過の判定を継続する。
　切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第２時間に達した場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替える（ステップＳ２１０）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第２入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、ステップＳ２０６で切替スイッチ４０７の入力をキャパシタ４０５側へ切り替えた時刻からの経過時間が、第３時間に達したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。第３時間は、電動機１４３２の過渡運転期間に相当する時間である。第３時間は第２時間より長い時間である。切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第３時間に達していない場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ２１１に戻し、所定時間の経過の判定を継続する。
　切替スイッチ４０７を切り替えた時刻からの経過時間が第３時間に達した場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、ターボコントローラ１４７は、電源装置１４４の切替スイッチ４０７の入力をバッテリ４０１側へ切り替える（ステップＳ２１２）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子と第１入力端子を接続させる信号を出力する。
　次に、ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させるか否かを判定する（ステップＳ２１３）。例えば、ターボコントローラ１４７は、ターボチャージャ１４５の回転数が所定値以上である場合に、電動機１４３２を停止させると判定する。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させないと判定した場合（ステップＳ２１３：ＮＯ）、ステップＳ２１３に処理を戻し、電動機１４３２の停止の可否の判定を繰り返す。ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２を停止させると判定した場合（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、電源装置１４４の切替スイッチ４０７をＯＦＦに切り替える（ステップＳ２１４）。つまり、ターボコントローラ１４７は、切替スイッチ４０７に、出力端子をいずれの入力端子にも接続させない信号を出力する。そして、ターボコントローラ１４７は、処理をステップＳ２０１に戻し、所定時間後の電動機１４３２の駆動可能性を判定する。
　このように、第５の実施形態によれば、ターボコントローラ１４７は、電動機１４３２の起動時から第１時間の経過まで、および第２時間の経過から第３時間の経過まで、キャパシタ４０５から電気を出力させる信号を、切替スイッチ４０７に出力する。他方、ターボコントローラ１４７は、第１時間の経過から第２時間の経過まで、および第３時間の経過後に、バッテリ４０１から電気を出力させる信号を、切替スイッチ４０７に出力する。これにより、電源装置１４４は、過渡運転期間のうち、高トルクが必要となる期間に、電動機１４３２に十分なトルクを発揮させることができる。つまり第５の実施形態によれば、第１の実施形態より小さい容量のキャパシタ４０５を用いて、電動機１４３２に十分なトルクを発揮させることができる。
　第５の実施形態に係る電源装置１４４の構成は、上述した構成に限られない。例えば、他の実施形態に係る電源装置１４４の構成は、第２の実施形態と同様に図４に示すものであってもよい。
〈他の実施形態〉
　以上、図面を参照していくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
　例えば、上述した実施形態に係る電源装置１４４の第１電源回路は、バッテリ４０１を備えるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る第１電源回路は、バッテリ４０１に代えてキャパシタ等の他の蓄電装置を備えても良い。上述した実施形態に係る電源装置１４４の第２電源回路は、キャパシタ４０５、またはキャパシタＣ１およびキャパシタＣ２を備えるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る第２電源回路は、キャパシタ４０５に代えてバッテリ等の他の蓄電装置を備えても良い。
　上述した実施形態に係るターボコントローラ１４７は、電動機１４３２に供給する電気の供給元を決定する信号を電源装置１４４に出力するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、エンジンコントローラ１３が電動機１４３２に供給する電気の供給元を決定する信号を電源装置１４４に出力してもよい。他の実施形態では、過給システム１４がターボコントローラ１４７と別個に電源制御装置を備え、その電源制御装置が、電動機１４３２に供給する電気の供給元を決定する信号を電源装置１４４に出力してもよい。
　図１０は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、メインメモリ９０２、ストレージ９０３、インタフェース９０４を備える。
　上述のターボコントローラ１４７は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した動作は、プログラムの形式でストレージ９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムをストレージ９０３から読み出してメインメモリ９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。
　なお、少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムをメインメモリ９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。
　また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　上記実施形態のうち少なくとも１つの実施形態によれば、電源装置は、過渡運転期間の間、容量が小さく高い電圧を供給する第２電源回路から電動機に電気を供給する。これにより、過渡運転期間の間、第１コンプレッサを高トルクで駆動することができる。また電源装置は、過渡運転期間の経過後、容量が大きく低い電圧を供給する第１電源回路から電動機に電気を供給する。これにより、第１電源回路の最大出力電圧を過渡運転期間に出力すべき電圧より小さくすることができる。したがって、設計者は、第１電源回路の小型化を図ることができる。また第２電源回路の容量は、過渡運転期間の間だけ供給可能な容量であればよい。したがって、設計者は、第２電源回路の小型化を図ることができる。
１　エンジンシステム
１１　エンジン
１３　エンジンコントローラ
１４　過給システム
１４３　電動コンプレッサ
１４３１　コンプレッサ
１４３２　電動機
１４４　電源装置
１４５　ターボチャージャ
１４５１　コンプレッサ
１４５２　タービン
１４６　タービン発電機
１４６１　タービン
１４６２　発電機
１４７　ターボコントローラ
４０１　バッテリ
４０２　コンバータ
４０３　昇圧スイッチ
４０４　昇圧回路
４０５　キャパシタ
４０６　インバータ
４０７　切替スイッチ
４１１　倍電圧回路
４２１　第１ダイオード
４２２　第２ダイオード
４２３　バイパスキャパシタ
４３１　コンパレータ

Claims (9)

  1. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　を備える過給システムの電源装置であって、
    　第１の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧の電気を供給する第１電源回路と、
    　前記第１の容量より小さい第２の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧より大きい第２の電圧の電気を供給する第２電源回路と、
    　前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、その後に前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させる電源切替部と
    　を備える過給システムの電源装置。
  2. 　前記第１電源回路の蓄電装置がバッテリであり、
    　前記第２電源回路の蓄電装置がキャパシタである
    　請求項１に記載の過給システムの電源装置。
  3. 　前記エンジンまたは前記排気の運動エネルギーによって発電する発電機をさらに備え、
    　前記第２電源回路が前記発電機が発電した電気を前記第２の電圧に昇圧して出力する
    　請求項１または請求項２に記載の過給システムの電源装置。
  4. 　前記電源切替部が、前記第１電源回路と前記第２電源回路とに接続され、前記第１電源回路と前記第２電源回路のうち高いほうの電圧を前記電動機に供給するアナログ回路である
    　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の過給システムの電源装置。
  5. 　前記電源切替部が、前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、前記電動機の起動から第１時間が経過したときに、前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させる
    　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の過給システムの電源装置。
  6. 　前記電源切替部が、前記電動機の起動から前記第１時間より長い第２時間が経過したときに前記第２電源回路から前記電動機に電気を供給させ、前記電動機の起動から前記第２時間より長い第３時間が経過したときに前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させる
    　請求項５に記載の過給システムの電源装置。
  7. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電源装置と
    　を備える過給システム。
  8. 　エンジンと、
    　請求項７に記載の過給システムと
    　を備えるエンジンシステム。
  9. 　エンジンに供給される吸気が流通する吸気流路に設けられて、駆動されることで前記吸気を圧縮する第１コンプレッサと、
    　前記第１コンプレッサを駆動させる電動機と、
    　前記第１コンプレッサとは独立して前記吸気流路に設けられて、前記吸気を圧縮する第２コンプレッサと、
    　前記エンジンからの排気が流通する排気流路に設けられて、該排気によって回転されることで前記第２コンプレッサを駆動させるタービンと、
    　第１の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧の電気を供給する第１電源回路と、
    　前記第１の容量より小さい第２の容量の蓄電装置を有し、前記電動機に第１の電圧より大きい第２の電圧の電気を供給する第２電源回路と
    　を備える過給システムの電源制御方法であって、
    　前記電動機の起動時に第２電源回路から前記電動機に電気を供給させることと、
    　第２電源回路から前記電動機に電気を供給させた後に、前記第１電源回路から前記電動機に電気を供給させることと
    　を含む過給システムの電源制御方法。
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