JP2009130961A

JP2009130961A - 車両用電源装置

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Publication number: JP2009130961A
Application number: JP2007300471A
Authority: JP
Inventors: Takashi Senda; 崇千田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11
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Abstract

【課題】電源電圧変動を抑止しつつ装置が回生可能な最大限の大きさの回生発電が可能な車両用電源装置を提供すること。
【解決手段】回生発電動作に際して、発電機３の最大発電能力から電気負荷２の消費電力及びバッテリ１の充電電力を差し引いた電力である発電余剰電力に相当する電力を、バッテリ１の電圧を好適範囲に維持しつつ発電機３からバッテリ７に送電できるようにＤＣ−ＤＣコンバータ（双方向電力変換器）４を制御する。これにより、電源電圧変動を抑止しつつ装置が回生可能な最大限の大きさの回生発電が可能となる。簡素な構成により省燃費効果を向上することができる。
【選択図】図１

Description

端子電圧が異なる複数の蓄電装置を備える車両用電源装置が知られている。この車両用電源装置は発電電圧を目標電圧に収束制御させるエンジン駆動の発電機と、この発電機から給電される電気負荷及びメイン蓄電手段と、双方向電力変換器を介してメイン蓄電手段側に双方向電力授受可能に接続されたサブ蓄電手段を備えている。以下、この形式の車両用電源装置を２バッテリ型車両用電源装置とも言うものとする。

本出願人が保有する下記の特許文献１は、この２バッテリ型車両用電源装置において、車両減速時に発電機を回生発電させてたとえば電気二重層コンデンサからなるメイン蓄電手段を定電流で充電し、減速時以外にサブ蓄電手段の蓄電電力をメイン蓄電手段のそれよりも優先して電気負荷に供給することを提案している。
特許第３４６５２９３

上記した特許文献１記載の２バッテリ型車両用電源装置技術によれば、減速時にサブ蓄電手段を定電流充電する定電流回生方式を採用している。しかし、発電機が双方向電力変換器を通じてサブ蓄電手段に送電することができる電力（以下、発電余剰電力とも言う）は、発電機の最大発電能力から電気負荷及びメイン蓄電手段の消費電力合計を差し引いた電力であり、発電機、電気負荷及びメイン蓄電手段の動作状態により種々変化する。

その結果、サブ蓄電手段の充電電流がこの発電余剰電力よりも大きいと、メイン蓄電手段がそれを補うべく放電してしまい、その電圧が低下してしまうという問題があった。逆に、サブ蓄電手段の充電電流がこの発電余剰電力よりも小さいと、回生制動による省燃費効果を十分に発揮できないという問題があった。メイン蓄電手段の大幅な電圧低下は、メイン蓄電手段の無駄な放電と、それに接続される電気負荷に印加される電源電圧の低下とを招き、ヘッドランプの照度変化やワイパーふき取り速度の変化等によりユーザーに違和感を与えるという問題も派生するため、極力避けることが望まれる。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、メイン蓄電手段の電圧低下を抑止しつつ回生発電による省燃費効果を向上可能な車両用電源装置を提供することをその目的としている。

上記問題点を解決する本発明の回生式車両用電源装置は、内蔵の界磁電流制御スイッチのデューティ比である界磁電流デューティをフィードバック制御することにより出力電圧を調整電圧に収束させるエンジン駆動の発電機と、前記発電機から充電されて電気負荷に放電するメイン蓄電装置と、車両減速時になされる回生発電時に蓄電した回生電力エネルギーを前記車両減速の終了後に放電するサブ蓄電装置と、前記メイン蓄電装置と前記サブ蓄電装置とを双方向電力授受可能に接続する双方向電力変換器と、前記発電機及び前記双方向電力変換器の動作を制御する制御装置とを備え、車両減速時に前記サブ蓄電装置を充電する回生発電動作を行い、その後、前記第２蓄電装置の蓄電電力エネルギーを前記双方向電力変換器を通じて前記電気負荷に放電する回生電力放電動作を行う車両用電源装置において、前記制御装置は、前記回生発電動作時に、前記発電機の最大発電能力から前記電気負荷の消費電力及び前記メイン蓄電装置の充電電力を差し引いた電力である発電余剰電力に相当する電力を、前記メイン蓄電装置の電圧を所定範囲に維持しつつ前記発電機側から前記サブ蓄電装置へ順方向送電することを前記双方向電力変換器に指令し、前記回生電力放電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が所定範囲を維持しつつ前記発電機の発電電力が所定値以下となるように前記サブ蓄電装置から前記メイン蓄電装置側へ逆方向送電することを前記電力変換器に指令することをその特徴としている。

なお、この明細書では、メイン蓄電装置側からサブ蓄電装置への双方向電力変換器の送電を順方向送電と見なし、サブ蓄電装置からメイン蓄電装置側への送電を逆方向送電とみなす。サブ蓄電装置に電気負荷を接続することは可能である。また、上記で言うメイン蓄電手段及びサブ蓄電手段としては、バッテリの他に電気二重層コンデンサを採用することができる。

すなわち、この発明の２バッテリ型車両用電源装置は、発電機、メイン蓄電装置及び電気負荷からなる基本電源系が回生発電時に発生可能な発電余剰電力に一致する電力を、基本電源系からサブ蓄電装置へ送電するように双方向電力変換器に指令する。

これにより、電気負荷やメイン蓄電装置の動作状態の変動にもかかわらず、回生発電動作時の各時点における車両用電源装置の実質的に最大の回生電力吸収能力にて車両減速時の運動エネルギー回収を実現することができるため、上記した従来技術に比べて装置の大型化や複雑化を抑止しつつ過小な回生発電を防止して燃費向上効果を実現することができる。更に、本発明では、電力変換器の順方向送電が過大となって基本電源系の電源電圧が許容レベルを超えて低下してしまうことも抑止することができる。

また、本発明では、回生電力放電動作において、基本電源系の電源電圧を好適値に維持しつつ発電機の発電電力が所定値以下、好適には０となるように電力変換器の逆方向送電を制御するため、速やかにサブ蓄電装置を放電することができ、その結果としてサブ蓄電装置は速やかに次の充電に備えることができる。

好適な態様において、前記制御装置は、前記回生発電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が前記調整電圧を含む所定電圧範囲内にある状態で前記界磁電流デューティが略１００％を維持するように前記双方向電力変換器の順方向送電用指令値をフィードバック制御する。なお、本発明で言う略１００％とは、９５〜１００％の範囲を言うものとする。以下、更に具体的に説明する。

既述したように、発電機は、基本電源系の電圧を目標電圧に収束させるフィードバック制御を行っている。この態様では、この制御を利用して回生発電動作時の電力変換器の上記制御を簡素化する。

つまり、回生発電動作時に、双方向電力変換器の順方向送電電力を増大すると発電機の界磁電流デューティはこの順方向送電電力増大による基本電源系の電圧低下を補償するべく増大し、逆に双方向電力変換器の順方向送電電力を減少すると界磁電流デューティはこの逆方向送電電力減少による基本電源系の電圧増加を補償するべく減少する。

そこで、メイン蓄電装置の電圧を調整電圧に維持している発電機の界磁電流デューティが丁度略１００％の状態を維持するように、双方向電力変換器のデューティを制御すれば、発電機の発電電力からメイン蓄電装置の充放電電力と電気負荷の消費電力との和を差し引いた発電余剰電力が電力変換器の順方向送電電力に等しくなり、メイン蓄電装置の電圧も調整電圧を維持するはずである。

これにより、簡素な制御構成により、装置の発生可能な最大の発電余剰電力で回生発電を実現することが可能となる。

好適な態様において、前記制御装置は、前記回生電力放電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が前記調整電圧を含む所定電圧範囲内にある状態で前記界磁電流デューティが略０％を維持するように前記双方向電力変換器の逆方向送電用指令値をフィードバック制御する。なお、本発明で言う略０％とは、０〜５％の範囲を言うものとする。以下、更に具体的に説明する。

つまり、回生電力放電動作時に、双方向電力変換器の逆方向送電電力を増大すると発電機の界磁電流デューティはこの逆方向送電電力増大による基本電源系の電圧上昇を補償するべく減少し、逆に双方向電力変換器の逆方向送電電力を減少すると界磁電流デューティはこの逆方向送電電力減少による基本電源系の電圧減少を補償するべく増大する。

そこで、メイン蓄電装置の電圧を調整電圧に維持している発電機の界磁電流デューティが丁度略０％の状態を維持するように、双方向電力変換器のデューティを制御すれば、基本電源系の電圧を好適値に維持しつつ速やかにサブ蓄電装置の放電を完了することができる。

これにより、簡素な制御構成により、速やかなサブ蓄電装置を速やかに再充電可能とすることができる。

好適な態様において、前記制御装置は、前記回生発電動作時に、前記発電機に前記界磁電流デューティを１００％とするように指令するとともに、前記メイン蓄電装置の端子電圧が所定範囲となるように前記電力変換器の順方向送電用指令値をフィードバック制御する。

すなわち、この態様では、回生発電動作時には、上記した発電機の界磁電流デューティのフィードバック制御による基本電源系の電圧調整を一時的に中断して、発電機の界磁電流デューティを１００％に強制指定して、その発電電力を最大化する。かつ、メイン蓄電装置の端子電圧と調整電圧との差が０に収束するように電力変換器のデューティをフィードバック制御する。

つまり、この態様では、基本電源系の電圧（メイン蓄電装置の電圧）の維持のためのフィードバック制御を回生発電動作時に発電機から電力変換器に一時的に移行する。もちろん、サブ蓄電装置の電圧などによりそのＳＯＣが所定最大値に達したり、車両減速が終了したりして回生発電動作が終了した場合には、元の界磁電流デューティのフィードバック制御に復帰する。

このようにすれば、請求項２で記載したと同じ効果を奏することができる。

好適な態様において、前記制御装置は、前記回生電力放電動作時に、前記発電機に前記界磁電流デューティを０％とするように指令するとともに、前記メイン蓄電装置の端子電圧が所定範囲となるように前記電力変換器の逆方向送電用指令値をフィードバック制御する。

すなわち、この態様では、回生電力放電動作時には、上記した発電機の界磁電流デューティのフィードバック制御による基本電源系の電圧調整を一時的に中断して、発電機の界磁電流デューティを０％に強制指定して、その発電電力を最小化する。かつ、メイン蓄電装置の端子電圧と調整電圧との差が０に収束するように電力変換器のデューティをフィードバック制御する。

つまり、この態様では、基本電源系の電圧（メイン蓄電装置の電圧）の維持のためのフィードバック制御を回生発電動作時に発電機から電力変換器に一時的に移行する。もちろん、サブ蓄電装置の電圧などによりそのＳＯＣが所定最小値に達したりして回生電力放電動作が終了した場合には、元の界磁電流デューティのフィードバック制御に復帰する。

このようにすれば、請求項３で記載したと同じ効果を奏することができる

本発明の車両用電力制御装置の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。

（装置構成）
図１は、この実施形態の車両用電源装置を示すブロック回路図である。

車載の発電機３は、図略のエンジンにより駆動されて発電し、メイン蓄電手段をなすバッテリ１を充電したり、電気負荷２に給電する。また、バッテリ１は、エンジンの停止時や始動時のように発電機３の発電電圧がバッテリ１の充電電圧より低い場合に、電気負荷２に放電する。電気負荷２は、電力を消費する電気装置であり、たとえばヘッドライト、ハザードランプ及びフラッシャなどの各種ランプ類や、スタータ、空調機、ワイパー及びラジオなどからなる。

発電機３は、車両減速時にエンジンを介して車両の運動エネルギーにより駆動され、回生発電を行う。発電機３は図略のレギュレータ及び整流器を内蔵しており、レギュレータは、バッテリ１の端子電圧が所定の調整電圧（通常１３Ｖ〜１５Ｖ）に収束するように発電機３の界磁電流をフィードバック制御する。この界磁電流のフィードバック制御は、従来のように、レギュレータに内蔵された界磁電流断続スイッチをバッテリ１の端子電圧と調整電圧との比較結果により断続制御することにより行われる。その結果として生じる界磁電流断続スイッチのデューティをこの明細書では界磁電流デューティとも称する。

サブ蓄電手段をなすバッテリ７は、リチウム二次電池からなるがニッケル水素二次電池や電気二重層コンデンサにより構成してもよい。

双方向電力変換器をなすＤＣ−ＤＣコンバータ４は、バッテリ１、電気負荷２及び発電機３を含む基本電源系とバッテリ７との間の双方向電力授受を制御する。たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、トランス型ＤＣ−ＤＣコンバータやチョッパ型ＤＣ−ＤＣコンバータなどにより構成されることができる。双方向送電可能なＤＣ−ＤＣコンバータは、所定のキャリヤ周波数にて断続される内蔵のスイッチング素子のＰＷＭデューティ比の制御により、その送電電力の大きさと送電方向とを調整することができる。この種のＤＣＤＣコンバータはもはや周知であるため、更なる詳細説明は省略する。この２バッテリ型車両用電源装置は、回路構成としては、従来のものと本質的な違いはない。ただし、この実施形態のECU５は、本発明で言う制御装置を構成する回路であるが、入力情報に基づいて回生発電動作時及びその後の回生電力放電動作時に発電機３及びＤＣ−ＤＣコンバータ４の少なくとも一方を制御することにより、以下に説明するこの実施例特有の回生動作及び回生電力放電動作を実行する。

（回生発電動作例１）
回生発電動作例１を図２に示すフローチャートを参照して説明する。

発電機３は、既述したように、レギュレータに内蔵された界磁電流断続スイッチをバッテリ１の端子電圧又は発電機の出力電圧である基本電源系の電源電圧Vと、予め設定された所定の調整電圧Vthとの比較結果により断続制御する界磁電流フィードバック制御を行っている。したがって、界磁電流断続スイッチのデューティすなわち界磁電流デューティが１００％であるということは、発電機３が最大発電電力で発電していることを意味する。

図２に示す回生発電動作制御ルーチンは、車両制動信号の入力又はそれに基づいて他のルーチンで決定される回生発電開始指令の入力によりスタートする。

まず、発電機３からECU５に定期的に入力される発電機３の界磁電流デューティDg及びバッテリ１の電圧であるバッテリ電圧Vを読み込み（Ｓ１００）、界磁電流デューティＤｇがほぼ１００％かどうかを調べ（Ｓ１０２）、そうなければ発電機３は最大能力での回生発電を行っていないと判定してＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄをΔDだけアップする（Ｓ１０４）。なお、デューティＤｄはＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電時のデューティである。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電電力が増大して電源電圧Ｖが低下しようとするため、発電機３は界磁電流デューティＤｇを増大させて回生発電を強化する。

ステップＳ１０２にて、界磁電流デューティＤｇがほぼ１００％であれば、発電機３は既に最大発電能力での回生発電を行っているとして、電源電圧Ｖがその目標とする調整電圧Vｔｈより小さいかどうかを調べる（Ｓ１０６）。

小さければ、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電電力、すなわち基本電源系からバッテリ７に送られる電力が基本電源系の発電余剰電力よりも過大となっていると判断して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄを所定値ΔDだけ減らしてＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電電力を減らし（Ｓ１０８）、ステップＳ１１０に進む。なお、このＤＣ−ＤＣコンバータ４では、デューティＤｄを減少すると順方向送電電力は減少し、デューティＤｄを増大すると順方向送電電力は増大するものとする。ステップＳ１０８による順方向送電電力の削減により電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈに維持される。

ステップ１０６にて電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈ以上であれば、順方向送電電力が過大ではないため順方向送電電力を減少する動作（ステップＳ１０８）は不要であるとして、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、バッテリ７のＳOCが所定の最大値SOCｆｔｈに達したかどうかを調べ、そうであればＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄを０として順方向送電を停止し（Ｓ１１２）、その後、このルーチンを終了し、そうでなければ、車両制動の終了又は回生発電終了指令が入力されているかどうかを判断し（Ｓ１１４）、回生発電を終了すべきと判断したら同じくデューティＤｄを０とした後、このルーチンを終了する。また、ステップＳ１１４にて回生発電を持続すべきと判断したら、ステップＳ１００にリターンして再度ルーチンを実行する。

なお、このルーチンでは、ステップＳ１０６にて電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈを超える場合が想定されるが、その場合には、既述した発電機３の界磁電流デューティＤｇのフィードバック制御により界磁電流デューティＤｇが減少するため、電源電圧Ｖは調整電圧Ｖｔｈに一致するように調整される。

（回生電力放電動作例１）
回生電力放電動作例１を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

図３に示す回生電力放電動作制御ルーチンは、車両制動状態の終了又はそれに相当する信号の入力により開始される。

まず、発電機３からECU５に定期的に入力される発電機３の界磁電流デューティDg及びバッテリ１の電圧であるバッテリ電圧Vを読み込み（Ｓ１２０）、界磁電流デューティＤｇがほぼ０％かどうかを調べ（Ｓ１２２）、そうなければ発電機３はまだ電気負荷２やバッテリ１に給電していると判断してＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄ’をΔDだけアップする（Ｓ１０４）。なお、デューティＤｄ’はＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電時のデューティである。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電電力が増大して電源電圧Ｖが増大しようとするため、発電機３は界磁電流デューティＤｇを減少させる。

ステップＳ１２２にて、界磁電流デューティＤｇがほぼ０％であれば、発電機３は発電停止状態となっているとして、電源電圧Ｖがその目標とする調整電圧Vｔｈより大きいかどうかを調べる（Ｓ１２６）。

大きければ、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電電力、すなわちバッテリ７から基本電源系に送られる電力が過大となっていると判断して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄ’を所定値ΔDだけ減らしてＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電電力を減らし（Ｓ１２８）、ステップＳ１３０に進む。なお、このＤＣ−ＤＣコンバータ４では、デューティＤｄ’を減少すると逆方向送電電力は減少し、デューティＤｄ’を増大すると逆方向送電電力は増大するものとする。ステップＳ１２８による逆方向送電電力の削減により電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈに維持される。

ステップ１２６にて電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈ以下であれば、逆方向送電電力が過大ではないため逆方向送電電力を減少する動作（ステップＳ１２８）は不要であるとして、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、バッテリ７のＳOCが所定の最低値SOCeｔｈに達したかどうかを調べ、そうであればＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄ’を０として逆方向送電を停止し（Ｓ１３２）、その後、このルーチンを終了し、そうでなければ、ステップＳ１２０にリターンして再度ルーチンを実行する。

なお、このルーチンでは、ステップＳ１２６にて電源電圧Ｖが調整電圧Ｖｔｈを下回る場合が想定されるが、その場合には、既述した発電機３の界磁電流デューティＤｇのフィードバック制御により界磁電流デューティＤｇが増大するため、電源電圧Ｖは調整電圧Ｖｔｈに一致するように調整される。

（回生発電動作例２）
回生発電動作例２を図４に示すフローチャートを参照して説明する。

図４に示す回生発電動作制御ルーチンは、車両制動信号の入力又はそれに基づいて他のルーチンで決定される回生発電開始指令の入力によりスタートする。

まず、発電機３に出力する調整電圧Ｖｔｈを所定量だけアップして回生発電用調整電圧値とする（Ｓ１４０）。ただし、このアップにより発電機３の界磁電流デューティＤｇは電源電圧Ｖの値にかかわらず１００％になるものとする。

つぎに、読み込んだ電源電圧Ｖと、所定の低しきい値VｔｈL及び所定の高しきい値VthHとを比較する（Ｓ１４２）。なお、この明細書では、低しきい値VｔｈLは、通常発電時の上記調整電圧Ｖｔｈより小値ΔVだけ小さい値であり、高しきい値VthHは、通常発電時の上記調整電圧Ｖｔｈより小値ΔVだけ大きい値である。

電源電圧Ｖが、高しきい値VthHより大きければＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電電力が小さすぎると判定してＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄを小値Δｄだけ増大させる。電源電圧Ｖが、低しきい値VｔｈL以より小さければＤＣ−ＤＣコンバータ４の順方向送電電力が大きすぎると判定してＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄを小値Δｄだけ減らす。電源電圧Ｖが低しきい値VｔｈL以上高しきい値VｔｈH以下であればデューティＤｄは適正であるとしてステップＳ１１０に進む。以下の制御は図２と同じである。ただし、ステップＳ１１２では、ステップＳ１４０で一時的にアップした調整電圧Ｖｔｈを元の値に戻す。

このようにすれば、図２と同様の制御を行うことができる。

（回生電力放電動作例２）
回生電力放電動作例２を図５に示すフローチャートを参照して説明する。

図５に示す回生電力放電動作制御ルーチンは、車両制動状態の終了又はそれに相当する信号の入力により開始される。

まず、発電機３に出力する調整電圧Ｖｔｈを所定量だけダウンして回生電力放電用調整電圧値とする（Ｓ１５０）。ただし、このダウンにより発電機３の界磁電流デューティＤｇは電源電圧Ｖの値にかかわらず０％になるものとする。

電源電圧Ｖが、高しきい値VthHより大きければＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電電力が大きすぎると判定してＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電時のデューティＤｄ’を小値Δｄだけ減らす。電源電圧Ｖが、低しきい値VｔｈL以より小さければＤＣ−ＤＣコンバータ４の逆方向送電電力が小さすぎると判定してＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティＤｄ’を小値Δｄだけ増やす。電源電圧Ｖが低しきい値VｔｈL以上高しきい値VｔｈH以下であればデューティＤｄ’は適正であるとしてステップＳ１３０に進む。以下の制御は図３と同じである。ただし、ステップＳ１３２では、ステップＳ１５０で一時的にダウンした調整電圧Ｖｔｈを元の値に戻す。

このようにすれば、図３と同様の制御を行うことができる。

（変形態様）
上記制御例では、直接的乃至間接的に電源電圧Ｖを所定の調整電圧Ｖｔｈに維持しつつＤＣ−ＤＣコンバータ４のデューティを制御するという簡単な構成により、回生発電時には基本電源系の発電余剰電力に等しいバッテリ７の充電を行い、その後、電源電圧Ｖを所定の調整電圧Ｖｔｈに維持しつつ速やかにそれを放電することができる。

しかし、ＥＣＵ５に入力可能な入力信号としては、上記した調整電圧Ｖｔｈや電源電圧Ｖの他に、たとえば発電機３の界磁電流デューティＤｇなど種々存在するので、それらを用いてあるいはそれらを変数とする関数値を用いて上記制御例１〜４と本質的に同等の制御を実行することは、当然、本発明の技術思想の範囲内である。

（変形態様）
上記実施形態では、回生発電動作及び回生電力放電動作の制御は、ＥＣＵ５により行ったが、ＥＣＵ５と発電機のレギュレータとにより行ったり、あるいは発電機のレギュレータにより行ったり、あるいはバッテリを管理するバッテリコントローラにより行っても良いことは明らかである。たとえば、本発明で言う制御装置は、実施形態にて示したＥＣＵ５に限定される概念ではなく、ＥＣＵ５と発電機３のレギュレータの統合概念と見なすこともできる。

（参考説明）
図６は、上記実施形態における制御の状態遷移図であり、図７は回生発電動作の制御例を示すブロック図であり、図８は回生電力放電動作の制御例を示すブロック図である。

実施形態の車両用電源装置を示すブロック回路図である。回生発電動作の制御例１を示すフローチャートである。回生電力放電動作の制御例１を示すフローチャートである。回生発電動作の制御例２を示すフローチャートである。回生電力放電動作の制御例２を示すフローチャートである。実施形態の車両用電源装置の制御を示す状態遷移図である。回生発電動作の制御例を示すブロック図である。回生電力放電動作の制御例を示すブロック図である。

符号の説明

１バッテリ（メイン蓄電装置）
２電気負荷
３発電機
４ＤＣ−ＤＣコンバータ
５ＥＣＵ（制御装置）
７バッテリ（サブ蓄電装置）

Claims

内蔵の界磁電流制御スイッチのデューティ比である界磁電流デューティをフィードバック制御することにより出力電圧を調整電圧に収束させるエンジン駆動の発電機と、前記発電機から充電されて電気負荷に放電するメイン蓄電装置と、車両減速時になされる回生発電時に蓄電した回生電力エネルギーを前記車両減速の終了後に放電するサブ蓄電装置と、前記メイン蓄電装置と前記サブ蓄電装置とを双方向電力授受可能に接続する双方向電力変換器と、前記発電機及び前記双方向電力変換器の動作を制御する制御装置とを備え、車両減速時に前記サブ蓄電装置を充電する回生発電動作を行い、その後、前記第２蓄電装置の蓄電電力エネルギーを前記双方向電力変換器を通じて前記電気負荷に放電する回生電力放電動作を行う車両用電源装置において、
前記制御装置は、
前記回生発電動作時に、前記発電機の最大発電能力から前記電気負荷の消費電力及び前記メイン蓄電装置の充電電力を差し引いた電力である発電余剰電力に相当する電力を、前記メイン蓄電装置の電圧を所定範囲に維持しつつ前記発電機側から前記サブ蓄電装置へ順方向送電することを前記双方向電力変換器に指令し、
前記回生電力放電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が所定範囲を維持しつつ前記発電機の発電電力が所定値以下となるように前記サブ蓄電装置から前記メイン蓄電装置側へ逆方向送電することを前記電力変換器に指令することを特徴とする車両用電源装置。
請求項１記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、
前記回生発電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が前記調整電圧を含む所定電圧範囲内にある状態で前記界磁電流デューティが略１００％を維持するように前記双方向電力変換器の順方向送電用指令値をフィードバック制御する車両用電源装置。
請求項１記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、
前記回生電力放電動作時に、前記メイン蓄電装置の電圧が前記調整電圧を含む所定電圧範囲内にある状態で前記界磁電流デューティが略０％を維持するように前記双方向電力変換器の逆方向送電用指令値をフィードバック制御する車両用電源装置。
請求項１記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、
前記回生発電動作時に、前記発電機に前記界磁電流デューティを略１００％に指令するとともに、前記メイン蓄電装置の端子電圧が所定範囲となるように前記電力変換器の順方向送電用指令値をフィードバック制御する車両用電源装置。
請求項１記載の車両用電源装置において、
前記制御装置は、
前記回生電力放電動作時に、前記発電機に前記界磁電流デューティを略０％に指令するとともに、前記メイン蓄電装置の端子電圧が所定範囲となるように前記電力変換器の逆方向送電用指令値をフィードバック制御する車両用電源装置。