JP2014217084A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機から蓄電素子へ多量の充電電流を流すことができ、蓄電素子を素早く充電することができる電源装置の提供。【解決手段】電源装置１では、電線１１，１２夫々の一端は発電機１０の出力端に接続される。電線１１の他端は蓄電素子１３の一端に接続され、電線１２の他端はＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続される。出力端と異なる発電機の一端と、蓄電素子１３の負極端子とは接地される。蓄電素子１３は発電機１０が出力した電力を蓄え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を選択的に変圧する。【選択図】図２

Description

本発明は、発電機の出力電圧を変圧し、変圧した電圧を負荷に印加することによって負荷に給電する電源装置に関する。

現在の車両には、車両が減速する場合に車両の運動エネルギーを電力に変換することによって発電機に回生電力を発生させ、発生させた回生電力を負荷に供給する電源装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は従来の電源装置の配置図であり、図８は従来の電源装置の構成を示すブロック図である。従来の電源装置５では、発電機１００の出力端が電線１０１の一端に接続しており、電線１０１の他端は、蓄電素子１０３の正極端子に接続されている。蓄電素子１０３の正極端子には、電線１０２の一端が接続されており、電線１０２の他端はＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の一端に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の他端は、蓄電素子１０５の正極端子、及び、電源ボックス１０６に接続されている。電源ボックス１０６は、負荷１０７，１０８に各別に接続されている。発電機１００、蓄電素子１０３，１０５及び負荷１０７，１０８は接地されている。

従来の電源装置５は、車両に搭載されており、発電機１００は、車両が減速する場合に、車両の運動エネルギーを電力に変換することによって回生電力を発生する。発電機１００は、電線１０１を介して蓄電素子１０３に給電する。発電機１００の出力電圧は、電線１０１，１０２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の一端に印加される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、一端に印加された電圧を変圧し、変圧した電圧を、蓄電素子１０５の正極端子に印加すると共に、電源ボックス１０６に印加する。電源ボックス１０６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に印加された電圧を負荷１０７，１０８に印加し、負荷１０７，１０８は給電される。

このように、車両を減速させる場合に発電機１００が車両の運動エネルギーから変換した電力は、蓄電素子１０３に蓄えられると共に負荷１０７，１０８への給電に用いられる。このため、車両の運動エネルギーがタイヤと地面との摩擦で消費されることなく効率的に使用される。

特開２０１２−２４０４８７号公報

しかしながら、従来の電源装置５では、発電機１００から蓄電素子１０３へ流れる電流と、発電機１００からＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ流れる電流とは共に電線１０１を通流する。蓄電素子１０３へ流れる電流の値Ｉ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ流れる電流の値Ｉ２と、発電機１００の出力電圧値Ｖ１と、蓄電素子１０３の開放電圧値Ｖ２と、電線１０１の抵抗値ｒ１と、蓄電素子１０３の内部抵抗値ｒ２を用いて下記式のように表される。
Ｉ１＝（Ｖ１−Ｖ２−ｒ１×Ｉ２）／（ｒ１＋ｒ２）

この式から、電流が発電機１００から電線１０１，１０２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ流れることによって、蓄電素子１０３へ流れ込む電流の値Ｉ１は、（ｒ１／（ｒ１＋ｒ２））×Ｉ２だけ減少することがわかる。このため、従来の電源装置５には、蓄電素子１０３へ流れ込む電流が少なく、蓄電素子１０３を充電する速度が遅いという問題がある。

発電機１００が回生電力を発生する期間は車両が減速している期間であるので短い。従って、回生電力を効率的に使用するためには、蓄電素子１０３を素早く充電することが非常に重要である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電機から蓄電素子へ多量の充電電流を流すことができ、蓄電素子を素早く充電することができる電源装置を提供することにある。

本発明に係る電源装置は、発電機と、該発電機が出力した電力を蓄える蓄電素子と、前記発電機又は蓄電素子の出力電圧を選択的に変圧する変圧部とを備える電源装置において、夫々の一端が前記発電機の出力端に接続される２つの電線を備え、該２つの電線中の一方における他端は前記蓄電素子の一端に接続され、前記２つの電線中の他方における他端は前記変圧部に接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機の出力端は、２つの電線夫々の一端に接続され、２つの電線中の一方における他端は蓄電素子の一端に接続され、２つの電線中の他方における他端は変圧部に接続される。発電機が出力した電力は、２つの電線中の一方を介して蓄電素子に供給され、蓄電素子は発電機が出力した電力を蓄える。発電機の出力電圧は、２つの電線中の他方を介して変圧部に印加される。変圧部には、更に、蓄電素子の出力電圧が２つの電線夫々を介して印加される。変圧部は、発電機又は蓄電素子の出力電圧を、例えば発電機及び蓄電素子夫々の出力電圧の大きさに応じて、選択的に変圧し、変圧した電圧を例えば負荷に印加する。

発電機から蓄電素子へ流れる充電電流の経路と、発電機から変圧部へ流れる電流の経路とが共有する部分がないため、発電機から蓄電素子へ流れ込む充電電流の値は、発電機から変圧部へ流れる電流の値に無関係である。従って、発電機が電力を出力して発電機から変圧部へ電流が流れた場合であっても、充電電流は減少することはなく、多量の充電電流が発電機から蓄電素子へ流れ込み、蓄電素子が素早く充電される。

本発明に係る電源装置は、発電機と、該発電機が出力した電力を蓄える蓄電素子と、前記発電機又は蓄電素子の出力電圧を選択的に変圧する変圧部とを備える電源装置において、一端が前記発電機の出力端に接続される電線と、夫々の一端が前記電線の他端に接続される２つの電線とを備え、該２つの電線中の一方における他端は前記蓄電素子の一端に接続され、前記２つの電線中の他方における他端は前記変圧部に接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機の出力端は電線の一端に接続され、電線の他端は２つの電線夫々の一端に接続される。２つの電線中の一方における他端は蓄電素子の一端に接続され、２つの電線中の他方における電線の他端は変圧部に接続される。発電機が出力した電力は、一端が発電機の出力端に接続される電線と、２つの電線中の一方を介して蓄電素子に供給され、蓄電素子は発電機が発生した電力を蓄える。発電機の出力電圧は、一端が発電機の出力端に接続される電線と、２つの電線中の他方を介して変圧部に印加される。変圧部には、更に、蓄電素子の出力電圧が２つの電線夫々を介して印加される。変圧部は、発電機又は蓄電素子の出力電圧を、例えば発電機及び蓄電素子夫々の出力電圧の大きさに応じて、選択的に変圧し、変圧した電圧を例えば負荷に印加する。

発電機から蓄電素子へ流れる充電電流の経路と、発電機から変圧部へ流れる電流の経路とが共有する部分が短いため、発電機から変圧部へ電流が流れることによって減少する充電電流の減少量は少ない。従って、発電機が電力を出力した場合に多量の充電電流が発電機から蓄電素子へ流れ込み、蓄電素子が素早く充電される。

本発明に係る電源装置は、前記変圧部が変圧した電圧の印加によって蓄電する第２の蓄電素子と、前記変圧部が変圧した電圧、又は、前記第２の蓄電素子の出力電圧の印加によって給電される負荷とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、変圧部は、変圧した電圧を第２の蓄電素子に印加し、第２の蓄電素子は蓄電する。負荷には、変圧部が変圧した電圧、又は、第２の蓄電素子の出力電圧が印加され、負荷は給電される。これにより、負荷には安定した電圧が印加され、負荷は適切に動作する。

本発明に係る電源装置は、前記変圧部が変圧した電圧の印加によって蓄電する第２の蓄電素子と、電圧の印加によって給電される負荷とを備え、前記変圧部は、更に、前記第２の蓄電素子の出力電圧を変圧し、該出力電圧の変圧によって得られた電圧を前記負荷に印加するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、変圧部は、発電機の出力電圧を変圧することによって得られた電圧を第２の蓄電素子に印加し、第２の蓄電素子は蓄電する。
変圧部は、変圧を行うことによって、発電機及び蓄電素子夫々の出力電圧に無関係に一定の電圧を第２の蓄電素子に印加して第２の蓄電素子に一定の電流を流し続けることが可能となり、第２の蓄電素子を素早く充電することが可能となる。

また、変圧部は、発電機の出力電圧以外に、第２の蓄電素子の出力電圧も変圧する。変圧部は、第２の蓄電素子の出力電圧の変圧によって得られた電圧を負荷に印加し、負荷は給電される。これにより、第２の蓄電素子に蓄えられた電力が負荷に供給される。

本発明によれば、多量の充電電流を発電機から蓄電素子へ流すことができ、蓄電素子を素早く充電することができる。

実施の形態１における電源装置の配置図である。 実施の形態１における電源装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２における電源装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３における電源装置の配置図である。 実施の形態３における電源装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４における電源装置の構成を示すブロック図である。 従来の電源装置の配置図である。 従来の電源装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電源装置の配置図であり、図２は電源装置の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示される電源装置１は、好適に車両に搭載され、発電機１０、電線１１，１２、蓄電素子１３，１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、電源ボックス１６、負荷１７，１８を備える。電源ボックス１６は３つの接続端を有する。

発電機１０は車両内の前方右側に配置され、発電機１０の出力端は、電線１１，１２夫々の一端に接続される。電線１１の他端は蓄電素子１３の正極端子に接続され、蓄電素子１３は車両内の前方中央に配置されている。電線１２の他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の他端は、蓄電素子１５の正極端子と、電源ボックス１６の第１接続端とに接続されている。電源ボックス１６の第２及び第３接続端夫々には負荷１７，１８の一端が接続されている。出力端とは異なる発電機１０の一端と、蓄電素子１３，１５夫々の負極端子と、負荷１７，１８夫々の他端とは接地されている。

発電機１０は、電源装置１が搭載してある車両の図示しないエンジンと連動して電力を発生すると共に、車両が減速する場合に車両の運動エネルギーを電力に変換することによって回生電力を発生する。具体的には、発電機１０は、エンジンと連動して電力を発生する場合、及び、回生電力を発生する場合の両方において、交流電力を生成し、生成した交流電力を直流電力に整流する。発電機１０が出力端から出力する電力、電圧及び電流夫々は、整流後の直流電力、直流電圧及び直流電流である。

蓄電素子１３は、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン電池等である。蓄電素子１３の正極端子には、発電機１０の出力電圧が電線１１を介して印加され、蓄電素子１３は発電機１０が出力した電力を蓄える。

発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に高い場合、発電機１０の出力電圧が電線１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。また、発電機１０の出力電圧が、例えばエンジンの停止によって、蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に低い場合、蓄電素子１３の出力電圧が電線１１，１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、発電機１０の出力電圧が一端に印加された場合に発電機１０の出力電圧を変圧し、蓄電素子１３の出力電圧が一端に印加された場合に蓄電素子１３の出力電圧を変圧する。このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を選択的に変圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、一端に印加された電圧の昇圧又は降圧を行うことによって、一端に印加された電圧を一定の電圧に変圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、変圧によって得られた一定の電圧を、他端から、蓄電素子１５の正極端子と、電源ボックス１６の第１接続端とに印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は変圧部として機能する。

蓄電素子１５は例えば鉛電池である。蓄電素子１５にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧が印加され、蓄電素子１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧の印加によって蓄電する。蓄電素子１５は第２の蓄電素子として機能する。蓄電素子１５は、例えば、エンジンを始動するための図示しないスタータを給電する。エンジンを始動させる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は変圧を停止し、スタータは蓄電素子１５から供給される電力を用いて作動する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が一端に印加された電圧を変圧している間、電源ボックス１６の第１接続端には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧が印加される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧を停止している間、電源ボックス１６の第１接続端には、蓄電素子１５の出力電圧が印加される。

電源ボックス１６は、第１接続端に印加された電圧を、第２接続端から負荷１７の一端に印加し、第３接続端から負荷１８の一端に印加する。これにより、負荷１７，１８夫々には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧、又は、蓄電素子１５の出力電圧が印加される。

負荷１７，１８夫々は、車両に搭載される電気機器であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧、又は、蓄電素子１５の出力電圧の印加によって給電される。これにより、負荷１７，１８夫々には安定した電圧が印加され、負荷１７，１８夫々は適切に動作する。

以上のように構成された電源装置１では、発電機１０から電線１１を介して電流が蓄電素子１３へ流れ、発電機１０から電線１２を介して電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ流れる。従って、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる電流の経路と、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ流れる電流の経路とが共有する部分はない。

このため、発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込む充電電流の値Ｉｃは、発電機１０の出力電圧値Ｖｇ、蓄電素子１３の開放電圧値Ｖｓ、電線１１の抵抗値Ｒ１１、及び、蓄電素子１３の内部抵抗値Ｒｉによって決まる。具体的には、充電電流値Ｉｃは下記のように表される。開放電圧値Ｖｓは、蓄電素子１３の正極端子を開放した場合における該正極端子の電圧値である。
Ｉｃ＝（Ｖｇ−Ｖｓ）／（Ｒ１１＋Ｒｉ）

充電電流値Ｉｃは、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ流れる電流の値に無関係である。従って、電源装置１では、発電機１０が電力、特に回生電力を出力して発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ電流が流れた場合であっても、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる充電電流は減少することはなく、多量の充電電流が発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込み、蓄電素子１３が素早く充電される。

（実施の形態２）
図３は実施の形態２における電源装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２における電源装置２は、実施の形態１における電源装置１と比較して、発電機１０の出力端、蓄電素子１３の正極端子及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端間の配線が異なる。

以下では、実施の形態２における電源装置２について、実施の形態１における電源装置１と異なる点を説明する。実施の形態１と共通する実施の形態２の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

電源装置２は好適に車両に搭載される。電源装置２は、実施の形態１における電源装置１と同様に、発電機１０、蓄電素子１３，１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、電源ボックス１６及び負荷１７，１８を備える。電源装置２は、更に、電線１１，１２の代わりに電線２０，２１，２２を備える。電源装置３において、発電機１０の出力端、蓄電素子１３の正極端子及びＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端間の接続を除く他の接続は、実施の形態１における電源装置１と同様である。

発電機１０の出力端には電線２０の一端が接続され、電線２０の他端には、電線２１，２２夫々の一端が接続される。電線２１の他端は、蓄電素子１３の正極端子に接続され、電線２２の他端はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に接続される。

発電機１０は実施の形態１と同様に電力を発生する。蓄電素子１３の正極端子には、発電機１０の出力電圧が電線２０，２１を介して印加され、蓄電素子１３は、実施の形態１と同様に、発電機１０が出力した電力を蓄える。

発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に高い場合、発電機１０の出力電圧が電線２０，２２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。また、発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に低い場合、蓄電素子１３の出力電圧が電線２１，２２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、蓄電素子１５、電源ボックス１６及び負荷１７，１８は実施の形態１と同様に作用し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び蓄電素子１５夫々は変圧部及び第２の蓄電素子として機能する。

従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を選択的に変圧する。蓄電素子１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧の印加によって蓄電する。負荷１７，１８夫々は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧した電圧、又は、蓄電素子１５の出力電圧の印加によって給電される。
これにより、負荷１７，１８夫々には安定した電圧が印加され、負荷１７，１８夫々は適切に動作する。

次に、発電機１０が電力を出力した場合に発電機１０から蓄電素子１３へ流れる充電電流の値Ｉｃを求める。ここで、実施の形態１と同様に、発電機１０の出力電圧値をＶｇとし、蓄電素子１３の開放電圧値をＶｓとし、蓄電素子１３の内部抵抗値をＲｉとする。更に、電線２０の抵抗値をＲ２０とし、電線２１の抵抗値をＲ２１とする。また、発電機１０の出力端から流れ出る電流の値をＩｇとし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に流れ込む電流の値をＩｄとする。

まず、オームの法則及びキルヒホッフの法則によって下記の（１）式及び（２）式が成立する。
Ｖｇ−Ｖｓ＝Ｒ２０×Ｉｇ＋（Ｒ２１＋Ｒｉ）×Ｉｃ・・・（１）
Ｉｇ＝Ｉｃ＋Ｉｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

（２）式を（１）式に代入してＩｇを消去することによって、充電電流値Ｉｃが以下のように算出される。
Ｉｃ＝（（Ｖｇ−Ｖｓ）／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））
−（Ｒ２０／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））×Ｉｄ・・・（３）

次に、比較のため、電源装置２において、電線２０，２１，２２の代わりに、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線を用いて、発電機１０の出力端と、蓄電素子１３の正極端子と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端とが接続される従来の電源装置における充電電流値Ｉｃ１を算出する。従来の電源装置では、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線の一端は発電機１０の出力端に接続され、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線の他端は、蓄電素子１３の正極端子と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端とに接続される。

従来の電源装置において、発電機１０が出力端から流れる電流の値をＩｇ１とし、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線の他端からＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に流れる電流の値をＩｄ１とする。

オームの法則及びキルヒホッフの法則によって下記の（４）式及び（５）式が成立する。
Ｖｇ−Ｖｓ＝（Ｒ２０＋Ｒ２１）×Ｉｇ１＋Ｒｉ×Ｉｃ１・・・（４）
Ｉｇ１＝Ｉｃ１＋Ｉｄ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）

（５）式を（４）式に代入してＩｇ１を消去することによって、充電電流値Ｉｃ１が以下のように算出される。
Ｉｃ１＝（（Ｖｇ−Ｖｓ）／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））
−（（Ｒ２０＋Ｒ２１）／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））×Ｉｄ１・・・（６）

電源装置２及び従来の電源装置においてＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に流れる電流の値が同じ、即ちＩｄ＝Ｉｄ１である場合、充電電流値の差Ｉｃ−Ｉｃ１は、（３）式及び（６）式を用いて下記のように算出される。
Ｉｃ−Ｉｃ１＝（Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））×Ｉｄ・・（７）

（Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））×Ｉｄは正の値であるため、Ｉｃ＞Ｉｃ１が成り立つ。従って、電源装置２では、従来の電源装置と比較して、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ同量の電流が流れた場合に減少する充電電流の減少量は（Ｒ２１／（Ｒ２０＋Ｒ２１＋Ｒｉ））×Ｉｄだけ少ない。

以上のように、電源装置２では、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる充電電流の経路と、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ流れる電流の経路とが共有する部分が短いため、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ電流が流れることによって減少する充電電流の減少量は少ない。従って、発電機１０が電力を出力した場合に多量の充電電流が発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込み、蓄電素子が素早く充電される。

（実施の形態３）
図４は実施の形態３における電源装置の配置図であり、図５は電源装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３における電源装置３は、実施の形態１における電源装置１と比較して、電源ボックス１６の第１接続端の接続位置と、負荷１７，１８に給電する構成とが異なる。

以下では、実施の形態３における電源装置３について、実施の形態１における電源装置１と異なる点を説明する。実施の形態１及び２と共通する実施の形態３の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

電源装置３は、実施の形態１における電源装置１と同様に、好適に車両に搭載され、発電機１０、電線１１，１２、蓄電素子１３，１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、電源ボックス１６及び負荷１７，１８を備える。図４に示すように、発電機１０は車両内の前方右側に配置され、蓄電素子１３は車両内の前方左側に配置されている。

発電機１０、電線１１，１２、蓄電素子１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び蓄電素子１５は実施の形態１と同様に接続されている。従って、発電機１０の出力端は電線１１，１２夫々の一端に接続され、電線１１の他端は蓄電素子１３の正極端子に接続され、電線１２の他端はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に接続される。

電源ボックス１６は実施の形態１と同様に３つの接続端を有する。電源ボックス１６の第１接続端は、電線１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４との接続ノードに接続され、電源ボックス１６の第２及び第３接続端夫々は負荷１７，１８夫々の一端に接続されている。負荷１７，１８夫々の他端は接地されている。

発電機１０及び蓄電素子１３は実施の形態１と同様に作用する。従って、蓄電素子１３は発電機１０が出力した電力を蓄える。実施の形態３における蓄電素子１３は例えば鉛電池である。

また、実施の形態１と同様に、発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に高い場合、発電機１０の出力電圧が電線１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に低い場合、蓄電素子１３の出力電圧が電線１１，１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、発電機１０の出力電圧が一端に印加された場合に発電機１０の出力電圧を変圧し、蓄電素子１３の出力電圧が一端に印加された場合に蓄電素子１３の出力電圧を変圧する。このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を選択的に変圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、一端に印加された電圧の昇圧又は降圧を行うことによって、一端に印加された電圧を一定の電圧に変圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、変圧によって得られた一定の電圧を、他端から蓄電素子１５の正極端子に印加する。

実施の形態３における蓄電素子１５は、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン電池等であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が一端に印加された電圧を変圧することによって得られた一定の電圧の印加によって蓄電する。蓄電素子１５は、実施の形態１と同様に第２の蓄電素子として機能する。蓄電素子１５の出力電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ１４の他端に印加される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、他端に印加された蓄電素子１５の出力電圧を変圧し、蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧を電源ボックス１６の第１接続端に印加する。電源ボックス１６は、第１接続端に印加された電圧を、第２接続端から負荷１７の一端に印加し、第３接続端から負荷１８の一端に印加する。これにより、負荷１７，１８夫々には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧が印加される。負荷１７，１８夫々は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧の印加によって給電される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は変圧部として機能する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に印加された発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧の変圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の他端に印加された蓄電素子１５の出力電圧の変圧との中のいずれか一方を指示する指示信号が入力されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、入力された指示信号の指示に従って変圧方向を切り替える。

例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を、指示信号の指示に従って、車両が減速して発電機１０が回生電力を出力している期間に一端に印加された発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を変圧し、発電機１０が回生電力を出力していない期間に他端に印加された蓄電素子１５の出力電圧を変圧するように構成してもよい。

以上のように構成された電源装置３において、蓄電素子１５を充電する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、昇圧幅又は降圧幅を調整することによって、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧に無関係に、蓄電素子１５の正極端子に一定の電圧を印加することができる。このため、蓄電素子１５に一定の電流を流し続けることができ、蓄電素子１５を素早く充電することができる。

また、電源装置３では、発電機１０から電線１１を介して電流が蓄電素子１３へ流れ、発電機１０から電線１２を介して電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び電源ボックス１６へ流れる。従って、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる電流の経路と、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び電源ボックス１６へ流れる電流の経路とが共有する部分はない。

発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込む充電電流の値Ｉｃは、実施の形態１と同様に、発電機１０の出力電圧値Ｖｇ、蓄電素子１３の開放電圧値Ｖｓ、電線１１の抵抗値Ｒ１１、及び、蓄電素子１３の内部抵抗値Ｒｉによって決まる。具体的には、充電電流値Ｉｃは下記のように表される。
Ｉｃ＝（Ｖｇ−Ｖｓ）／（Ｒ１１＋Ｒｉ）

充電電流値Ｉｃは、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ流れる電流の値に無関係である。従って、電源装置１では、発電機１０が電力を出力して発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び電源ボックス１６へ電流が流れた場合であっても、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる充電電流は減少することはなく、多量の充電電流が発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込み、蓄電素子１３が素早く充電される。

（実施の形態４）
図６は、実施の形態４における電源装置４の構成を示すブロック図である。実施の形態４における電源装置４は、実施の形態２における電源装置２と比較して、電源ボックス１６の第１接続端の接続位置と、負荷１７，１８に給電する構成とが異なる。

以下では、実施の形態４における電源装置４について、実施の形態２における電源装置２と異なる点を説明する。実施の形態１から３のいずれかと共通する実施の形態４の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

電源装置４は、実施の形態２における電源装置２と同様に、好適に車両に搭載され、発電機１０、蓄電素子１３，１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、電源ボックス１６、負荷１７，１８及び電線２０，２１，２２を備える。

発電機１０、蓄電素子１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、蓄電素子１５及び電線２０，２１，２２は実施の形態２と同様に接続されている。従って、発電機１０の出力端には電線２０の一端が接続され、電線２０の他端には、電線２１，２２夫々の一端が接続される。電線２１の他端は、蓄電素子１３の正極端子に接続され、電線２２の他端にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端に接続される。

電源ボックス１６は実施の形態２と同様に３つの接続端を有する。電源ボックス１６の第１接続端は、電線２２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４との接続ノードに接続され、電源ボックス１６の第２及び第３接続端夫々は負荷１７，１８夫々の一端に接続されている。負荷１７，１８夫々の他端は接地されている。

発電機１０及び蓄電素子１３は実施の形態２と同様に作用する。従って、蓄電素子１３は発電機１０が出力した電力を蓄える。実施の形態４における蓄電素子１３は例えば鉛電池である。

発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に高い場合、発電機１０の出力電圧が電線２０，２２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端、及び、電源ボックス１６の第１接続端に印加される。また、発電機１０の出力電圧が蓄電素子１３の出力電圧よりも十分に低い場合、蓄電素子１３の出力電圧が電線２１，２２を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端、及び、電源ボックス１６の第１接続端に印加される。

実施の形態４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１４、蓄電素子１５、電源ボックス１６及び負荷１７，１８夫々も、実施の形態３におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１４、蓄電素子１５、電源ボックス１６及び負荷１７，１８と同様に作用する。

従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、変圧部として機能し、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧を選択的に変圧する。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、他端に印加された蓄電素子１５の出力電圧を変圧し、蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧を電源ボックス１６の第１接続端に印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、入力された指示信号に従って変圧方向を切り替える。

蓄電素子１５は、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン電池等であり、第２の蓄電素子として機能する。蓄電素子１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が一端に印加された電圧を変圧することによって得られた一定の電圧の印加によって蓄電する。負荷１７，１８夫々には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧が印加される。負荷１７，１８夫々は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が蓄電素子１５の出力電圧の変圧によって得られた電圧の印加によって給電される。

以上のように構成された電源装置４において、実施の形態３と同様に、蓄電素子１５を充電する場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、昇圧幅又は降圧幅を調整することによって、発電機１０又は蓄電素子１３の出力電圧に無関係に、蓄電素子１５の正極端子に一定の電圧を印加することができる。このため、蓄電素子１５に一定の電流を流し続けることができ、蓄電素子１５を素早く充電することができる。

電源装置４では、実施の形態２におけるＩｄをＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端、及び、電源ボックス１６の第１接続端に流れ込む電流の合計値に置き換えた場合、蓄電素子１３に流れ込む充電電流の値Ｉｃについて実施の形態２と同様の作用を説明することができる。

このとき、比較対象である従来の電源装置は、電源装置４において、電線２０，２１，２２の代わりに、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線が用いられた電源装置である。実施の形態４における従来の電源装置では、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線の一端が発電機１０の出力端に接続され、抵抗値が（Ｒ２０＋Ｒ２１）である電線の他端が蓄電素子１３の正極端子、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の一端及び電源ボックス１６の第１接続端に接続される。そして、実施の形態４では、実施の形態２におけるＩｄ１を、ＤＣコンバータ１４の一端、及び、電源ボックス１６の第１接続端に流れ込む電流の合計値に置き換える。

電源装置４では、発電機１０から蓄電素子１３へ流れる充電電流の経路と、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び電源ボックス１６へ流れる電流の経路とが共有する部分は短い。このため、電源装置４でも、発電機１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１４及び電源ボックス１６へ電流が流れることによって減少する充電電流の減少量は少ない。これにより、発電機１０が電力を出力した場合に多量の充電電流が発電機１０から蓄電素子１３へ流れ込み、蓄電素子が素早く充電される。

なお、実施の形態１から４において電源ボックス１６に接続される負荷の数は２つに限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が変圧によって得られる電圧は一定の電圧でなくてもよい。

開示された本実施の形態１から４は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，２，３，４ 電源装置
１０ 発電機
１１，１２，２０，２１，２２ 電線
１３，１５ 蓄電素子
１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７，１８ 負荷

Claims (4)

1. 発電機と、該発電機が出力した電力を蓄える蓄電素子と、前記発電機又は蓄電素子の出力電圧を選択的に変圧する変圧部とを備える電源装置において、
   夫々の一端が前記発電機の出力端に接続される２つの電線を備え、
   該２つの電線中の一方における他端は前記蓄電素子の一端に接続され、
   前記２つの電線中の他方における他端は前記変圧部に接続されること
   を特徴とする電源装置。
2. 発電機と、該発電機が出力した電力を蓄える蓄電素子と、前記発電機又は蓄電素子の出力電圧を選択的に変圧する変圧部とを備える電源装置において、
   一端が前記発電機の出力端に接続される電線と、
   夫々の一端が前記電線の他端に接続される２つの電線と
   を備え、
   該２つの電線中の一方における他端は前記蓄電素子の一端に接続され、
   前記２つの電線中の他方における他端は前記変圧部に接続されること
   を特徴とする電源装置。
3. 前記変圧部が変圧した電圧の印加によって蓄電する第２の蓄電素子と、
   前記変圧部が変圧した電圧、又は、前記第２の蓄電素子の出力電圧の印加によって給電される負荷と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
4. 前記変圧部が変圧した電圧の印加によって蓄電する第２の蓄電素子と、
   電圧の印加によって給電される負荷と
   を備え、
   前記変圧部は、更に、前記第２の蓄電素子の出力電圧を変圧し、該出力電圧の変圧によって得られた電圧を前記負荷に印加するように構成してあること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。

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