JP2014012998A - アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電性能を補佐すべくこれに並列接続したキャパシタによってアイドルストップ後の再始動を行うことにより、バッテリ電圧降下に伴う弊害を回避する。
【解決手段】オルタネータ2に対し順次バッテリ3、キャパシタ4および電装負荷5を並列接続し、キャパシタ4の正側電路にスイッチ10を挿置する。スタータスイッチ6を介しオルタネータ2およびバッテリ3に並列接続されているスタータモータ1は、キャパシタ4に対しても並列接続し、そのための電路8に再始動スイッチ9を挿置する。スタータスイッチ6の一時的閉（電流A1）による初回始動後、エンジンをアイドルストップにより停止させた状態から再始動させるに際しては、スタータスイッチ6を開状態のまま、スイッチ10を開とし、再始動スイッチ9を一時的に閉となすことで電流A2によりスタータモータ1を駆動し、エンジンを再始動させる。よってエンジンの再始動を司るスタータモータ1の駆動がバッテリ3の電圧降下を生じさせることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、アイドルストップ付きエンジンを搭載した車両の電源装置、特に、アイドルストップによるエンジン停止状態からエンジンを、スタータモータのバッテリ駆動によって再始動させる際における、バッテリを含む周辺機器への悪影響を緩和可能にしたアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置に関するものである。

エンジンを搭載した車両の燃費を改善する技術としては、従来から様々なものが提案されているが、そのうちの代表的な燃費向上技術としては、ブレーキペダルが踏み込まれているなど発進意図のない停車中はエンジンを停止させておき、ブレーキペダルから足を離すなど発進意図が検出された時エンジンを再始動させるアイドルストップ技術が知られている。

上記エンジンの再始動に当たっては、スタータモータを鉛酸バッテリなどのバッテリで駆動し、このスタータモータによりエンジンをクランキングさせて当該エンジンの再始動を行うのが普通である。

その他の燃費向上技術としては、駆動力の不要なコースティング(惰性)走行中エンジンへの燃料供給が中断されている（フューエルカットが行われている）間、エンジン（車両駆動系）に結合されているオルタネータ（発電機）を、車両の減速時における運動エネルギー（減速エネルギー）で駆動することにより当該減速エネルギーを電力に変換し、オルタネータの発電電力をバッテリに蓄電して減速エネルギーの再利用を可能にした減速エネルギー回生技術も知られている。

しかしこの減速エネルギー回生技術において、エネルギー回生量を多くすることにより燃費向上効果を高めるには、バッテリの充電性能を向上させなければならないが、バッテリとして一般的に用いられる鉛酸バッテリの充電性能には限界がある。
そこで特許文献1に記載のごとく、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを第2のバッテリとして併用し、オルタネータに対し鉛酸バッテリおよび電気二重層キャパシタを順次に並列接続し、これによりエネルギー回生量を増大可能にして燃費向上効果を高める技術が従来から提案されている。

特開２００９−１４８０９０号公報

ところで、アイドルストップによりエンジンを停止させている状態から、スタータモータのバッテリ駆動によりエンジンを再始動させる時、バッテリからスタータモータに大電流が流れるためバッテリの電圧降下が大きくなる。
かかるバッテリの電圧降下は、バッテリに接続されている周辺電子機器の動作不良を生じさせたり、当該周辺機器を初期状態にリセットさせてしまうという問題を生ずる。

これらの問題を解決のために従来は、特許第４４７４９３９号明細書に記載の技術を用い、一部の周辺電子機器の上流側に高価なDC/DCコンバータを追設して、バッテリの上記電圧降下によっても、周辺電子機器の動作不良やリセットが発生することのないように対策する必要があり、コスト高になるという問題を避けられない。

また、鉛酸バッテリが劣化や、低外気温のため充放電性能を低下されると、バッテリ保護の観点から、当該バッテリに大きな負荷がかかるアイドルストップを禁止せざるを得なくなり、アイドルストップによる燃費向上効果が期待した通りのものでなくなるという問題も生ずる。

本発明は、前記した特許文献1に記載の技術、つまり減速エネルギー回生量を増大可能にして燃費向上効果を高めるべく、発電機に対しバッテリおよびキャパシタを順次に並列接続して、これら双方に対し発電機によるエネルギー回生充電を可能となす構成を踏襲しつつ、アイドルストップ中のエンジンの再始動用に行うスタータモータの駆動に際し上記キャパシタの蓄電力を用いるよう構成することで、上記の問題をことごとく解消可能にしたアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置を提供することを目的とする。

この目的のため、本発明によるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置は、これを以下のような構成とする。

先ず、前提となるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置を説明するに、これは、
スタータスイッチ手段の閉を介したスタータモータのバッテリ駆動によって始動されるエンジンを動力源として具え、該エンジンを、発進意図のない停車中は停止させ、発進意図の検出時に再始動させるアイドルストップ付きのエンジンとした車両に用いられる電源装置である。

本発明によるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置は、先ず、
前記エンジンを含む車両駆動系に結合された発電機に対し、前記バッテリの他に、キャパシタを順次に並列接続して、これらバッテリおよびキャパシタに対するエネルギー回生充電を可能にする。

また本発明の電源装置は、前記キャパシタに対し前記スタータモータを並列接続するための再始動用スタータモータ電路を設け、この再始動用スタータモータ電路に対し再始動スイッチ手段を挿置し、
前記キャパシタおよびバッテリ間の電路中に、該キャパシタを該バッテリから切り離すためのキャパシタ切り離しスイッチ手段を挿置する。

そして本発明は、前記エンジンの再始動時は、前記スタータスイッチ手段を開に保持し、前記再始動スイッチ手段を閉となし、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を開となすよう構成したものである。

上記した本発明によるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置にあっては、
アイドルストップ中のエンジンの再始動に際し、スタータスイッチ手段が開に保持され、再始動スイッチ手段を閉となすため、スタータモータにはキャパシタから電力が供給されることとなる。

このため、エンジンの再始動を司るスタータモータの駆動がバッテリの電圧降下を生じさせることがない。
従って、バッテリに接続されている周辺機器が当該バッテリの電圧降下により動作不良を生じたり、初期状態にリセットされることがなくなり、当該周辺機器の動作不良やリセットを防止するためこの周辺機器に高価なDC/DCコンバータを追設しなくてよく、コスト的に有利である。

また、アイドルストップ中のエンジンの再始動にバッテリが何ら関与しないことから、バッテリの劣化や、低温時性能低下によっても、アイドルストップ制御を中止することなく継続させ得て、アイドルストップによる燃費向上効果をバッテリの状態に影響されることなく予定通りに達成可能である。

更に、アイドルストップ中のエンジンの再始動に際しキャパシタ切り離しスイッチ手段を開となすため、キャパシタがバッテリから切り離されており、電装負荷に対する電力供給をバッテリから電力で賄うこととなって、キャパシタによるエンジン再始動（アイドルストップ制御）を長時間に亘って可能ならしめ、アイドルストップによる燃費向上効果を更に高めることができる。

本発明の一実施例になるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置を示すシステム図である。 図1における電源装置の動作3に係わる動作論理説明図である。 図1における電源装置の動作4に係わる動作論理説明図である。 図1における電源装置の動作5に係わる動作論理説明図である。 図1における電源装置の動作6に係わる動作論理説明図で、 (a)は、燃料供給中における動作論理説明図、 (b)は、フューエルカット中における動作論理説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
＜実施例の構成＞
図1は、本発明の一実施例になるアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置を示すシステム図である。

図1の電源装置は、図示せざるエンジンを動力源とする車両に用いるためのもので、このエンジンはスタータモータ1により始動され、ブレーキペダルが踏み込まれているなど発進意図のない停車中は自動的に停止され、ブレーキペダルから足を離すなど発進意図が検出されたときスタータモータ1によって再始動されるアイドルストップ付きエンジンとする。
またエンジンは、車両のコースティング(惰性・減速)走行中、エンジン駆動力が不要なことから、燃費節約のために燃料供給を中断（フューエルカット）するフューエルカット付きのエンジンでもある。

エンジンを含む車両（車輪）駆動系は、このエンジン（車輪駆動系）に結合されたオルタネータ（発電機）2を駆動して発電を行い、この発電電力を図1の電源装置に充電する。
なおコースティング走行中、エンジン駆動されるオルタネータ2には、許容される最大限の目標発電電圧に対応する発電負荷をかけて、オルタネータ2による発電電圧を上昇可能な最大限の目標発電電圧となし、この状態で発電を行うことによりコースティング走行中の減速エネルギーを回生する。
オルタネータ2の上記許容最大目標発電電圧（以下、単に目標発電電圧と言う）は、車両の要求減速度に対応したものとなるよう決定したり、鉛酸バッテリ3の過充電防止や劣化防止を考慮して決定する。

図1の電源装置は、オルタネータ2に近い側から順次、このオルタネータ2に対し、鉛酸バッテリ3、キャパシタ4および車両電装負荷5を並列接続して設ける。
キャパシタ4は前記したように、鉛酸バッテリ3だけでは所定のバッテリ充電性能を得られず、エネルギー回生量が限られることから、これを補佐するため鉛酸バッテリ3に対し並列接続して追加した電気二重層キャパシタである。

図1の電源装置に対するスタータモータ1の接続を特に、本実施例においては以下のように行う。
スタータモータ1はオルタネータ2および鉛酸バッテリ3に対し並列接続し、かかる並列接続のための電路中にスタータスイッチ（スタータスイッチ手段）6を挿置する。
スタータモータ1はキャパシタ4に対しても並列接続し、かかる並列接続のための再始動用スタータモータ電路8をスタータモータ1の正極側に設け、この再始動用スタータモータ電路8に再始動スイッチ（再始動スイッチ手段）9を挿置する。

本実施例においては更に、キャパシタ4の上流側（正側）電路にキャパシタ切り離しスイッチ（キャパシタ切り離しスイッチ手段）10を挿置する。
このキャパシタ切り離しスイッチ10は、鉛酸バッテリ3および電装負荷5とオルタネータ2との接続に関与することなく、キャパシタ4のみをオルタネータ2から遮断するような位置に配置する。

スタータモータスイッチ6、再始動スイッチ9およびキャパシタ切り離しスイッチ10の開閉は、コントローラ11によりこれらを制御することとし、
そのためコントローラ11には、エンジンからのフューエルカット信号Sfcおよびアイドルストップ信号Sidと、車速VSP情報と、ブレーキスイッチ信号Sbrと、鉛酸バッテリ3の蓄電状態SOCおよびバッテリ起電圧Vbaと、キャパシタ4の起電圧Vcaとを入力する。

＜実施例のアイドルストップ制御および効果＞
コントローラ11は、これら入力情報を基にスタータモータ1の駆動制御（アイドルストップ制御）を以下のように行う。
(動作1)
運転者がイグニッションスイッチなどによりエンジンの初回始動を指令すると、コントローラ11はこれを受けて、再始動スイッチ9およびキャパシタ切り離しスイッチ10を開にした状態で、スタータモータスイッチ6を一時的に閉となし、鉛酸バッテリ3からの矢A1で示す初回始動電流によりスタータモータ1をバッテリ駆動してエンジン始動を行わせる。

かかるエンジン始動後の車両走行中、コースティング走行などにより車輪駆動系に減速エネルギーが発生するとき、コントローラ11はこの減速エネルギーを以下のように回生する。
フューエルカット信号Sfcの存在によりエンジンが燃料供給を中断されたフューエルカット状態での減速中であると判定する時、オルタネータ2の発電電圧がキャパシタ4の起電圧Vcaよりも高ければ、燃料消費を伴わない減速エネルギーで発電した電力を効果的に回生するため、またキャパシタ4から鉛酸バッテリ3および電装負荷5に電流が流れてキャパシタ起電圧Vcaを低下させることがないため、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
かかるキャパシタ切り離しスイッチ10の閉により、オルタネータ2は燃料消費を伴わない減速エネルギーで発電した電力を鉛酸バッテリ3およびキャパシタ4の双方に充電し、効率よくエネルギー回生を行うことができる。

エンジンをアイドルストップにより停止させた状態から再始動させる必要をアイドルストップ信号Didから判定すると、当該エンジンの再始動に際しコントローラ11は、スタータモータスイッチ6を開状態のままに保持し、キャパシタ切り離しスイッチ10を開とした状態で、再始動スイッチ9を一時的に閉となす。
この時スタータモータ1は、キャパシタ4からの矢A2で示す再始動電流により駆動され、エンジンを再始動させる。

よって、アイドルストップ中のエンジンの再始動がキャパシタ4からの電力で行われることとなる。
このため、エンジンの再始動を司るスタータモータ1の駆動が鉛酸バッテリ3の電圧降下を生じさせることがない。
従って、鉛酸バッテリ3に接続されている電装負荷5などの周辺機器が、鉛酸バッテリ3の電圧降下により動作不良を生じたり、初期状態にリセットされることがなくなり、当該周辺機器の動作不良やリセットを防止するためこの周辺機器に高価なDC/DCコンバータを追設しなくてよく、コスト的に有利である。

また、アイドルストップ中のエンジンの再始動に鉛酸バッテリ3が何ら関与しないことから、鉛酸バッテリ3の劣化や、低温時性能低下によっても、アイドルストップ制御を中止することなく継続させ得て、アイドルストップによる燃費向上効果を鉛酸バッテリ3の状態に影響されることなく予定通りに達成可能である。

更に、アイドルストップ中のエンジンの再始動に際しキャパシタ切り離しスイッチ10を開状態にするため、キャパシタ4が鉛酸バッテリ3から切り離されており、電装負荷5に対する電力供給を鉛酸バッテリ3から電力で賄うこととなって、キャパシタ4によるエンジン再始動（アイドルストップ制御）を長時間に亘って可能ならしめ、アイドルストップによる燃費向上効果を更に高めることができる。

(動作2)
コントローラ11は、エンジンの初回始動指令を受け、再始動スイッチ9およびキャパシタ切り離しスイッチ10を開にした状態で、スタータモータスイッチ6の一時的な閉により、鉛酸バッテリ3からの矢A1で示す初回始動電流によりスタータモータ1を駆動してエンジンを初回始動させるとき、鉛酸バッテリ3の蓄電状態SOC（劣化状態）を検出する。
バッテリ劣化状態は、蓄電状態SOCに限らず、放電電流と電圧降下の関係からバッテリ内部抵抗を算出し、当該バッテリ内部抵抗の増加代に基づいて診断することもできる。
従ってコントローラ11は、本発明におけるバッテリ劣化状態検出手段を構成する。

コントローラ11は、バッテリ蓄電状態SOCから判定したバッテリ3の劣化状態が比較的小さな第1段階であるとき、再始動スイッチ9の開閉制御によるアイドルストップを許可しつつ、キャパシタ切り離しスイッチ10の開によりキャパシタ4に対する前記のエネルギー回生充電を禁止し、
バッテリ劣化状態が大きな第2段階であるとき、再始動スイッチ9の開によりアイドルストップを禁止すると共に、キャパシタ切り離しスイッチ10の開によりキャパシタ4に対するエネルギー回生充電を禁止する。

かように鉛酸バッテリ3の劣化状態に応じた再始動スイッチ9およびキャパシタ切り離しスイッチ10の開閉制御によれば、鉛酸バッテリ3の劣化が比較的軽度な第1段階である場合には、キャパシタ4に対するエネルギー回生充電は禁止するものの、アイドルストップ制御を継続させるため、大幅な燃費の悪化や運転者への違和感を生ずることなく鉛酸バッテリ3の寿命を延長させることが可能となり、鉛酸バッテリ3の維持管理費用を軽減することができる。

（動作3）
コントローラ11は、キャパシタ4の起電圧Vcaに係わる情報を読み込んでキャパシタ起電圧Vcaを求める。
従ってコントローラ11は、本発明におけるキャパシタ起電圧検出手段を構成する。

コントローラ11は、キャパシタ起電圧Vcaに基づき、以下のように再始動スイッチ9の開閉によるアイドルストップ制御を行う。
つまり図2に示すように、キャパシタ起電圧Vcaが比較的高い規定範囲（13.5〜14.0V）内の電圧である場合のみ、再始動スイッチ9の開閉によるアイドルストップを許可し、該アイドルストップ中に前記キャパシタ起電圧検出手段で検出したキャパシタ起電圧が前記規定範囲よりも低い設定値（13.0V）未満の電圧になったとき、再始動スイッチ9の一時的な閉によりエンジンを強制的に再始動させる。

かかるキャパシタ起電圧Vcaに応じたアイドルストップ制御によれば、キャパシタ4によるエンジン再始動時にスタータモータへ印加される電圧のバラツキが小さくなるため、エンジン再始動時間のバラツキ小さくすることが可能となり、アイドルストップ制御中におけるエンジン再始動時間のバラツキに運転者が違和感を持つことがない。
また、キャパシタ4にエンジン始動能力が残っているうちにエンジンの再始動を強制的に行わせるため、エンジンが再始動不能状態に陥るのを回避することができる。

（動作4）
コントローラ11は、キャパシタ4の起電圧Vcaに係わる情報を読み込んでキャパシタ起電圧Vcaを求めると共に、鉛酸バッテリ3の起電圧Vbaに係わる情報を読み込んでバッテリ起電圧Vbaを求める。
従ってコントローラ11は、本発明におけるキャパシタ起電圧検出手段およびバッテリ起電圧検出手段を構成する。

コントローラ11は、アイドルストップによるエンジン停止中におけるキャパシタ切り離しスイッチ10の開閉を図3に示すごとく、キャパシタ起電圧Vcaおよびバッテリ起電圧Vbaに基づき以下のように行う。
(1)キャパシタ起電圧Vcaが十分に高い（Vca≧13.5V）場合、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
これにより、キャパシタ起電圧Vcaが十分高い場合は、キャパシタ切り離しスイッチ10の閉により、キャパシタ4に蓄えられた十分な電力を車両電装負荷5にも供給することができ、長時間のアイドルストップが可能となって、アイドルストップによる燃費向上効果を高めることができる。

(2)キャパシタ起電圧Vcaが比較的高い（図3の場合Vca＝13.0〜13.5V）場合、キャパシタ切り離しスイッチ10を開となす。
キャパシタ起電圧Vcaが比較的高い（Vca＝13.0〜13.5V）程度である場合、上記(1)のようなキャパシタ切り離しスイッチ10の閉を持続すると、キャパシタ4が放電し続けて複数回のエンジン再始動を保証できない蓄電状態に陥る。
しかしキャパシタ起電圧Vcaが比較的高い（Vca＝13.0〜13.5V）程度である場合、キャパシタ切り離しスイッチ10を開となすため、それ以上はキャパシタ4が放電されないこととなり、キャパシタ4への追充電なしに複数回のエンジン再始動を保証することができる。

(3)キャパシタ起電圧Vcaが設定値（図3の場合13.0V）未満である場合、バッテリ起電圧Vbaが規定値（図3の場合13.5V）以上であればキャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
このようにキャパシタ起電圧Vcaが設定値（13.0V）未満である場合は、エンジンを1,2回程度しか再始動させることができない。
しかし、バッテリ起電圧Vbaが規定値（13.5V）以上であれば、鉛酸バッテリ3によってキャパシタ4を充電可能である。
そのため、キャパシタ起電圧Vcaが設定値（13.0V）未満であっても、バッテリ起電圧Vbaが規定値（13.5V）以上であれば、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となすことにより、キャパシタ4を鉛酸バッテリ3で充電することとし、これによりエンジンを複数回再始動できるだけの電力をキャパシタ4に蓄えることができるようになる。

(4)キャパシタ起電圧Vcaが設定値（図3の場合13.0V）未満であって、且つバッテリ起電圧Vbaが規定値（図3の場合13.5V）未満である場合は、キャパシタ切り離しスイッチ10を開としたまま、再始動スイッチ9の閉によりエンジンを強制的に再始動させる。
よって、バッテリ起電圧Vbaによるキャパシタ蓄電状態のバックアップを期待できない場合は、エンジンの再始動が不能なレベルまでキャパシタ4の蓄電状態が低下する前にエンジンを強制的に再始動させることとなり、エンジンが始動不能になるのを未然に防止することができる。
この間、キャパシタ切り離しスイッチ10が開状態であることから、エンジン強制始動時の大きなスタータモータ駆動電流が鉛酸バッテリ3を電圧低下させることはなく、電装負荷5に悪影響が及ぶことはない。

（動作5）
コントローラ11は、キャパシタ4の起電圧Vcaに係わる情報を読み込んでキャパシタ起電圧Vcaを求める。
そしてコントローラ11は、再始動スイッチ9の閉を介した再始動後のエンジン回転中におけるキャパシタ切り離しスイッチ10の開閉制御を、キャパシタ起電圧VcaおよびエンジンのフューエルカットON,OFFに応じて、図4に示すごとくに行う。

(5)フューエルカット中はキャパシタ起電圧Vcaに関係なく、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
これにより、燃料消費が0のフューエルカット中は、エンジン駆動されるオルタネータ2の発電電力を内部抵抗の小さいキャパシタ4への優先的に充電することとなる。
そのため、フューエルカット中にオルタネータ2が回生発電した大きな電力をキャパシタ4へ蓄電可能になると共に、アイドルストップによる停止中のエンジンの再始動用電力を優先的にキャパシタ4に蓄えておくことができる。

(6)一方でフューエルカットが行われない燃料供給中は、キャパシタ起電圧Vcaが所定範囲（図4では13.0〜13.5V）を超えた高電圧であれば、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
これにより、燃料供給中であって、キャパシタ起電圧Vcaが高電圧である場合は、キャパシタ切り離しスイッチ10の閉により、キャパシタ4から鉛酸バッテリ3および電装負荷5への放電が可能となり、オルタネータ2の発電負荷を軽減して、燃費を向上させることができる。

(7)同じ燃料供給中であっても、キャパシタ起電圧Vcaが所定範囲（13.0〜13.5V）の中間電圧であれば、キャパシタ切り離しスイッチ10を開となす。
ここでキャパシタ起電圧Vcaに係わる所定範囲（13.0〜13.5V）の中間電圧は、キャパシタ4が追加充電なしでエンジンを1，2回しか再始動させることができない電圧領域と、エンジンを複数回再始動させることができる電圧領域との間の境界電圧域とする。
これにより、燃料供給中であって、キャパシタ起電圧Vcaが中間電圧である場合は、キャパシタ切り離しスイッチ10の開により、それ以上のキャパシタ4の放電と、燃料供給中のオルタネータ発電によるキャパシタ充電が回避されこととなり、結果として、アイドルストップ時におけるエンジン再始動保証を実現し得ると共に、キャパシタ充電のためのオルタネータ発電による燃費悪化を防止する防止することができる。

(8)同じく燃料供給中であって、キャパシタ起電圧Vcaが所定範囲（13.0〜13.5V）よりも低い低電圧であれば、キャパシタ切り離しスイッチ10を閉となす。
これにより、燃料噴射中であって、かつ、キャパシタ4が追加充電なしでは、1、2回以下しかエンジンを再始動することができない低電圧である場合は、キャパシタ切り離しスイッチ10の閉により、キャパシタ4への充電を行なうこととなり、車両停止時のアイドルストップに備えることができる。

（動作6）
コントローラ11は、再始動スイッチ9の閉を介した再始動後のエンジン回転中であって、フューエルカットの非作動によりエンジンへ燃料が供給されている間におけるオルタネータ2の目標発電電圧を図5(a)に示すように決定する。

そのためコントローラ11は、キャパシタ4が起電圧Vcaに応じて要求するキャパシタ要求電圧を図5のように求めて設定すると共に、
鉛酸バッテリ3が蓄電状態SOC（劣化状態）に応じて要求するバッテリ要求電圧を図5のように求めて設定する。
従ってコントローラ11は、本発明におけるキャパシタ要求電圧設定手段およびバッテリ要求電圧設定手段を構成する。

なお図5(a)に示すごとく、キャパシタ要求電圧はキャパシタ起電圧Vcaが低くなるほど高くなるようなものとする。
かように、キャパシタ起電圧Vcaが低いときキャパシタ要求電圧を高く設定することで、キャパシタ4の充電が促進されることとなり、アイドルストップからのエンジン再始動に必要な電力分をキャパシタ4へ速やかに充電可能となる。
また、キャパシタ起電圧Vcaが高い場合には、要求電圧を無しにすることとなり、キャパシタ4からの放電が可能となって、オルタネータ2の発電量を抑制することによりエンジンの燃費を向上させることができる。

一方でバッテリ要求電圧は図5(a)に示すごとく、鉛酸バッテリ3の劣化度が大きいほど（蓄電状態SOCが小さいほど）高くなるようものとする。
かように鉛酸バッテリ3の劣化度が大きいとき（蓄電状態SOCが小さいとき）バッテリ要求電圧を高めに設定することで、鉛酸バッテリ3の充電が促進されることとなり、鉛酸バッテリ3の劣化や、バッテリ上がりを防止することが可能となる。
また、鉛酸バッテリ3の劣化度が小さいとき（蓄電状態SOCが大きいとき）バッテリ要求電圧を低めに設定することで、鉛酸バッテリ3からの放電が可能となって、オルタネータ2の発電量を抑制することによりエンジンの燃費を向上させることができる。

コントローラ11は、上記したキャパシタ要求電圧およびバッテリ要求電圧の全ての組み合わせごとに、高い方の電圧値（セレクトハイ値）をオルタネータ2の目標発電電圧と定め、この時オルタネータ2の目標発電電圧を、鉛酸バッテリ3のガッシング電圧に上限設定することで、鉛酸バッテリ3の劣化を防止する。
従ってコントローラ11は、本発明における発電機用目標発電電圧決定手段を構成する。

上記したように、キャパシタ要求電圧およびバッテリ要求電圧のセレクトハイでオルタネータ2の目標発電電圧を決定したことで、キャパシタ4および塩酸バッテリ3のいずれか一方が低充電状態に陥るのを防止できる。
また、これらキャパシタ4および塩酸バッテリ3の充電量に余裕がある場合には、要求電圧が低くなってオルタネータ2の目標発電電圧が低下するため、鉛酸バッテリ3またはキャパシタ4、或いは両者からの放電が行われることとなり、オルタネータ2の発電負荷を低減されてエンジンの燃費を向上させることができる。

コントローラ11は、再始動スイッチ9の閉を介した再始動後のエンジン回転中であるが、フューエルカットによりエンジンへの燃料供給が中断されている間におけるオルタネータ2の目標発電電圧を図5(b)に示すように決定する。

このためコントローラ11は、各部品、機能からキャパシタ4の要求電圧上限値および鉛酸バッテリ3の要求電圧上限値をそれぞれ求める。
従ってコントローラ11は、本発明におけるキャパシタ要求電圧上限値演算手段およびバッテリ要求電圧上限値演算手段を構成する。
そしてコントローラ11は、フューエルカットによりエンジンへの燃料供給が中断されている状態でのエンジン回転中におけるオルタネータ2の目標発電電圧を、上記キャパシタ要求電圧上限値およびバッテリ要求電圧上限値のセレクトローで、つまりこれらのうち低い方の電圧値と同じ値に決定する。

かように、再始動後フューエルカット状態でのエンジン回転中におけるオルタネータ2の目標発電電圧をキャパシタ要求電圧上限値およびバッテリ要求電圧上限値のセレクトローにより決定したことで、オルタネータ2の発電電圧が高いほど鉛酸バッテリ3およびキャパシタ4の充電能力が上がることとなる。

また、キャパシタ要求電圧上限値およびバッテリ要求電圧上限値を各部品、機能から要求される上限値としたため、これらのセレクトローにより決定したオルタネータ2の目標発電電圧は許容範囲内の最も高い電圧となり、フューエルカット中はこの電圧で回生発電を実施することから回生充電量が最大となる。
そして、この最大回生充電分の電力を使用することから、燃料噴射中のオルタネータ発電量を抑制することができ、その分エンジンの燃費を向上させることができる。

1 スタータモータ
2 オルタネータ（発電機）
3 鉛酸バッテリ
4 キャパシタ
5 電装負荷
6 スタータスイッチ（スタータスイッチ手段）
8 再始動用スタータモータ電路
9 再始動スイッチ（再始動スイッチ手段）
10 キャパシタ切り離しスイッチ（キャパシタ切り離しスイッチ手段）
11 コントローラ（）

Claims (7)

1. スタータスイッチ手段の閉を介したスタータモータのバッテリ駆動によって始動されるエンジンを動力源として具え、該エンジンを、発進意図のない停車中は停止させ、発進意図の検出時に再始動させるアイドルストップ付きのエンジンとした車両に用いられる電源装置において、
   前記エンジンを含む車両駆動系に結合された発電機に対し、前記バッテリの他に、キャパシタを順次に並列接続して、これらバッテリおよびキャパシタに対するエネルギー回生充電を可能にし、
   前記キャパシタに対し前記スタータモータを並列接続するための再始動用スタータモータ電路を設けると共に、該再始動用スタータモータ電路に対し再始動スイッチ手段を挿置し、
   前記キャパシタおよびバッテリ間の電路中に、該キャパシタを該バッテリから切り離すためのキャパシタ切り離しスイッチ手段を挿置し、
   前記エンジンの再始動時は、前記スタータスイッチ手段を開に保持し、前記再始動スイッチ手段を閉となし、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を開となすよう構成したことを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
2. 請求項1に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記スタータスイッチ手段の閉を介したスタータモータのバッテリ駆動によるエンジン初回始動時に前記バッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化状態検出手段を設け、
   該手段で検出したバッテリの劣化状態に応じ、該バッテリ劣化状態が小さな第1段階であるとき、前記再始動スイッチ手段の開閉による前記アイドルストップ制御を許可しつつ、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段の開により前記キャパシタに対するエネルギー回生充電を禁止し、前記バッテリ劣化状態が大きな第2段階であるとき、前記再始動スイッチ手段の開により前記アイドルストップ制御を禁止すると共に、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段の開により前記キャパシタに対するエネルギー回生充電を禁止するよう構成したことを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
3. 請求項1または2に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記キャパシタの起電圧を検出するキャパシタ起電圧検出手段を設け、
   該手段で検出したキャパシタ起電圧が比較的高い規定範囲内の電圧である間、前記再始動スイッチ手段の開閉による前記アイドルストップ制御を許可し、該アイドルストップ制御中に前記キャパシタ起電圧検出手段で検出したキャパシタ起電圧が前記規定範囲よりも低い電圧になったとき、前記再始動スイッチ手段の閉により前記エンジンを強制的に再始動させるよう構成したことを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記キャパシタの起電圧を検出するキャパシタ起電圧検出手段と、
   前記バッテリの起電圧を検出するバッテリ起電圧検出手段とを設け、
   前記アイドルストップによるエンジン停止中における前記キャパシタ切り離しスイッチ手段の開閉制御に際し、
   (1)前記キャパシタ起電圧検出手段で検出したキャパシタ起電圧が十分に高い場合、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を閉となし、
   (2)前記検出したキャパシタ起電圧が比較的高い場合、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を開となし、
   (3)前記検出したキャパシタ起電圧が設定値未満である場合、前記バッテリ起電圧検出手段で検出したバッテリ起電圧が規定値以上であれば前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を閉となし、
   (4)前記検出したキャパシタ起電圧が設定値未満である場合、前記検出したバッテリ起電圧が規定値未満であれば前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を開としたまま、前記再始動スイッチ手段の閉により前記エンジンを強制的に再始動させるよう構成したことを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
5. 前記エンジンが駆動力不要時に燃料供給を中断されるフューエルカット付きエンジンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記キャパシタの起電圧を検出するキャパシタ起電圧検出手段を設け、
   前記再始動スイッチ手段の閉を介した前記再始動後のエンジン回転中における前記キャパシタ切り離しスイッチ手段の開閉制御に際し、
   (5)前記フューエルカット中は前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を閉となし、
   (6)前記フューエルカットが行われない燃料供給中は、前記キャパシタ起電圧検出手段で検出したキャパシタ起電圧が所定範囲を超えた高電圧であれば、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を閉となし、
   (7)前記フューエルカットが行われない燃料供給中であって、前記検出したキャパシタ起電圧が所定範囲の中間電圧であれば、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を開となし、
   (8)前記フューエルカットが行われない燃料供給中であって、前記検出したキャパシタ起電圧が所定範囲よりも低い低電圧であれば、前記キャパシタ切り離しスイッチ手段を閉となすよう構成したことを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記キャパシタの起電圧が低くなるほど高くなるようキャパシタ要求電圧を設定するキャパシタ要求電圧設定手段と、
   前記バッテリの劣化度が大きいほど高くなるようバッテリ要求電圧を設定するバッテリ要求電圧設定手段と、
   前記再始動スイッチ手段の閉を介した前記再始動後のエンジン回転中における前記発電機の目標発電電圧を、前記設定したキャパシタ要求電圧およびバッテリ要求電圧のうち高い方の電圧値と同じ値に決定する発電機用目標発電電圧決定手段とを具備して成ることを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。
7. 前記エンジンが駆動力不要時に燃料供給を中断されるフューエルカット付きエンジンである、請求項6に記載された、アイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置において、
   前記キャパシタの要求電圧上限値を求めるキャパシタ要求電圧上限値演算手段と、
   前記バッテリの要求電圧上限値を求めるバッテリ要求電圧上限値演算手段とを設け、
   前記発電機用目標発電電圧決定手段は、前記フューエルカットによりエンジンへの燃料供給が中断されている間における前記発電機の目標発電電圧を、前記キャパシタ要求電圧上限値およびバッテリ要求電圧上限値のうち低い方の電圧値と同じ値に決定するものであることを特徴とするアイドルストップ付きエンジン搭載車の電源装置。

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