JP5851657B2 - 車両用電源システム - Google Patents

Description

この発明は、電圧が異なる二つの蓄電装置を備える車両用電源システムに関する。

周知のように、電圧が異なる二つの蓄電装置を備える車両用電源システムが存在している。このような車両用電源システムに於いて、二つの蓄電装置のうちの高電圧蓄電装置が故障した場合について考えてみる。高電圧蓄電装置が故障した場合は、他の装置や回路に影響を及ぼすことを避けるためにその蓄電装置の充放電電流を遮断する必要がある。即ち、例えば、高電圧蓄電装置がリチウムイオン電池により構成されている場合、リチウムイオン電池に故障が発生すると過充電や異常発熱による発煙や発火が発生する虞があり、一刻も早くその充放電電流を遮断する必要がある。そこで、高電圧蓄電装置に故障が発生した場合には、電流遮断機構（例えば、リレー）により高電圧蓄電装置への充放電電流が遮断される。

しかしながら、高電圧蓄電装置に故障が発生してその充放電電流を遮断したような状況に於いても、車両を安全な場所まで走行させて停止させる、所謂、リンプホームが必要であるが、そのためには発電を継続、若しくは、再開する必要がある。このとき、例えば、発電機が、界磁巻線を有し内燃機関等の回転動力により駆動され交流電力を発電する交流発電機であり、その界磁巻線へは界磁回路を介し高電圧蓄電装置から電力を供給するような車両用電源システムであった場合、高電圧蓄電装置が遮断されている状態では界磁回路へ電力を供給し、発電を継続、若しくは、再開することができない。従来、前述のような課題を解決するために、例えば、特許文献１乃至４に記載された技術が提案されている。

即ち、特許文献１には、電圧が異なる主電源と副電源となる二つの蓄電装置を持ち、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、この第１の給電回路と並列に、副電源と主電源及び一般負荷とをスイッチを介して接続する第２の給電回路と、ＤＣ／ＤＣ コンバータ及びスイッチの作動を制御する制御手段とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、且つスイッチを開く第１の制御状態、又は、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止し、且つスイッチを閉じる第２の制御状態、の何れかを選択するようにした技術が記載されている。この技術を用いれば、副電源が故障し遮断されているとき、第１の給電回路を切断し、第２の給電回路を連通させることで、主電源から界磁回路へ電力を供給することが可能である。

又、特許文献２には、電圧が異なる二つの蓄電装置を持ち、界磁コイルを有する回転子と、電機子コイルを有する固定子を備えた発電機と、電機子コイルに発生する交流電力を整流する整流器と、界磁コイルに印加する電圧を制御する励磁制御回路と、整流器の直流側に接続されて電力の授受を行うキャパシタと、負荷に接続されたバッテリと、キャパシタとバッテリの間に接続され、一方向又は双方向へ入力された直流電圧を任意の電圧に変換可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、励磁制御回路の電力供給源として、キャパシタ又はバッテリの何れかを選択可能な切替スイッチを備えるようにした技術が記載されている。この技術を用いれば、キャパシタが故障し遮断されているとき、切替スイッチをバッテリ側へ切り替え、バッテリから励磁制御回路へ電力を供給することが可能である。

更に、特許文献３には、電圧が異なる二つの蓄電装置を持ち、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ部と、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流側に接続された平滑コンデンサと、半導体スイッチ素子を備えて平滑コンデンサの直流電力をＤＣ／ＤＣ変換して負荷に接続するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、交流の力率を制御しつつＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧が目標値に追従するようにＡＣ／ＤＣコンバータ部を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流入出力が指令値に追従するように半導体スイッチ素子のデューティ（Ｄｕｔｙ）制御によりＤＣ／ＤＣコンバータ部を制御する制御装置とを備え、半導体スイッチ素子のデューティ比が１００％のときには、半導体スイッチ素子は常時オンとなり、半導体スイッチ素子及び平滑用リアクトルでの電圧降下を無視すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力電圧が、入力電圧（平滑コンデンサの電圧）と等しくなるようにした技術が記載されている。この技術を用いれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側を連通させることができ、高電圧蓄電装置が遮断されているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側を連通させることで、低電圧蓄電装置から界磁回路へ電力を供給することが可能である。

又、特許文献４には、第１の蓄電装置と、第１の蓄電装置より低電圧で充放電される第２の蓄電装置と、第１の蓄電装置からの電圧を開閉スイッチを介して入力するインバータ回路と、第１の蓄電装置とインバータ回路との間に並列に設けられた平滑コンデンサと、平滑コンデンサと第２の蓄電装置との間に設けられ、第１の蓄電装置又は、平滑コンデンサに蓄えられた電気エネルギーを電圧変換して第２の蓄電装置に供給し、且つ第２の蓄電装置に蓄えられた電気エネルギーを電圧変換して平滑コンデンサに供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、インバータ回路への通電を開始する前に、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御して、第１の蓄電装置の蓄電電圧から所定の許容電圧範囲の電圧になるまで前記平滑コンデンサを充電した後、開閉スイッチを閉成させる電子制御装置とを備えた車両の電源装置であって、ＤＣ−ＤＣコンバータは、平滑コンデンサに接続された降圧用スイッチング回路と、第２の蓄電装置に接続された昇圧用スイッチング回路と、降圧用スイッチング回路と昇圧用スイッチング回路との間に設けられたトランスとを備え、電子制御装置からの制御によって前記昇圧用スイッチング回路がスイッチング駆動されることにより第２の蓄電装置からの電圧を昇圧して平滑コンデンサに供給し、且つ電子制御装置からの制御によって降圧用スイッチング回路がスイッチング駆動されることにより第１の蓄電装置から開閉スイッチを介して供給される電圧を降圧して第２の蓄電装置に供給し、電子制御装置は、平滑コンデンサに印加される電圧が第１の蓄電装置の出力電圧よりも高くなると、昇圧用スイッチング回路のスイッチング駆動を停止し、降圧スイッチング回路を作動させるようにした技術が記載されている。

特許３９７２９０６号公報 特開２０１１−２２３７４８号公報 ＷＯ２０１１／１５１９４０号公報 特許第３６２５７８９号公報

前述の各技術を用いれば、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置から界磁回路へ電力を供給することが可能であるが、以下に述べる課題が存在する。

即ち、特許文献１に開示された技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する第１の給電回路と、この第１の給電回路と並列に、副電源と主電源及び一般負荷とをスイッチを介して接続する第２の給電回路とが必要であり、又、特許文献２に開示された技術でも同様に、励磁制御回路の電力供給源として、２つの蓄電装置を切替えるスイッチが必要であり、システム構造が複雑になると共にコストアップになる課題がある。

更に、特許文献３に開示された技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータ内部のＭＯＳＦＥＴからなる半導体スイッチを常時オンし、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を入力電圧と等しくし、低電圧側と高電圧側とを連通させるためには、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に電位差(ゲートしきい値電圧)を安定して供給する為の回路、例えばバッファ回路が必要となり、システム構造が複雑になるとともにコストアップになる課題がある。

又、特許文献４に開示された技術では、平滑コンデンサ、又は、第１の蓄電装置と、第２の蓄電装置との間で双方向に昇降圧することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータが必要であり、コストアップになる課題がある。

更に、前述の特許文献１乃至３に記載の従来の技術では、電圧が異なる二つの蓄電装置の間で電圧変換可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータの高電圧側に、高電圧蓄電装置、界磁巻線を有する発電機、界磁回路、が接続され、発電機で発電された電力をＤＣ／ＤＣコンバータの低電圧側に接続された電気負荷や低電圧蓄電装置にＤＣ／ＤＣコンバータを介し供給するようなシステムに於いて、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することができないという課題がある。

又、平滑コンデンサの電圧が、第１の蓄電装置（高電圧蓄電装置）から所定の許容電圧範囲になった時、開閉スイッチを閉成させて第１の蓄電装置を接続すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧モードから降圧モードに切り替えるものであるが、高電圧蓄電装置が故障し遮断されている場合に、即ち、高電圧蓄電装置を接続不可の場合に、特許文献４に開示された従来の技術は適用することができない。

又、ＤＣ／ＤＣコンバータは入力許容電圧範囲を規定して設計されるが、特許文献４に開示された技術では、所定の許容電圧範囲にＤＣ／ＤＣコンバータの入力許容電圧範囲が考慮されていない。即ち、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、発電機の発電電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力許容電圧範囲外になると、低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することができなくなるという課題がある。

更に、前述の特許文献１乃至４に記載の従来の技術には、発電が開始された後にその発電を継続する方法が考慮されていない。

この発明は、従来の技術に於ける前述の様な課題を解決する為になされたものであり、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときにでも、システムの複雑化やコストアップを伴わずに、発電機の発電を可能とする車両用電源システムを提供することを目的とする。

この発明による車両用電源システムは、
第一の蓄電装置と、
前記第一の蓄電装置より高電圧に蓄電され得る第二の蓄電装置と、
前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断し得る電流遮断機構と、
前記第一の蓄電装置に接続された低電圧側配線と、
前記第二の蓄電装置に接続された高電圧側配線と、
電機子巻線と前記電機子巻線に鎖交する磁束を発生する界磁巻線を備え、車両に搭載された駆動源の回転動力により駆動されて前記電機子巻線に交流電力を発生する交流発電機と、
前記高電圧側配線に接続され、前記交流発電機により発生された前記交流電力を直流電力に変換して前記高電圧側配線に給電する電力変換装置と、
前記高電圧側配線に接続され、前記界磁巻線に電力を供給するレギュレータ回路と、
前記電力変換装置に並列に接続された平滑コンデンサと、
高電圧側が前記高電圧側配線に接続され、低電圧側が前記低電圧側配線に接続され、前記高電圧側と前記低電圧側との間で電圧変換が可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、

前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間では、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態に制御され、前記高電圧側の出力電圧が所定電圧となるように前記低電圧側の入力電圧を電圧変換すると共に、前記所定電圧に基づいて前記界磁巻線に給電して前記交流発電機の前記電機子巻線に誘起される誘起電圧を上昇させ、
前記交流発電機の誘起電圧が前記低電圧側に給電可能な所定状態に達した後では、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に制御が切り替えられ、前記交流発電機の前記誘起電圧に基づく発電電力を前記低電圧側に給電する、
ことを特徴とする。

この発明に係る車両用電源システムによれば、高電圧蓄電装置が故障して遮断されているようなときにも、システムの複雑化やコストアップを伴わずに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し界磁回路へ電力を供給することで発電を開始し、その発電電力をＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ供給し、さらに発電を継続することができる。

この発明の実施形態１による車両用電源システムの構成図である。 この発明の実施形態１による車両用電源システムに於ける、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。 この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の全体を説明するフローチャートである。 ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗値とゲート容量値の関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電動発電機のエンジン回転数と出力電流の関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電動発電機の発電効率を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電力変換装置の電力変換効率を示す特性図である。 この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換効率を示す特性図である。

以下、この発明に係る車両用電源システム及び好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図に於いて同一、又は相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用電源システムの構成図である。図１に於いて、車両用電源システムは、制御装置１３により制御され、第一の蓄電装置２と、第一の蓄電装置２より高電圧な第二の蓄電装置３と、第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断する電流遮断機構９と、第一の蓄電装置２に接続された低電圧側配線１１と、第二の蓄電装置３に接続された高電圧側配線１２と、高電圧側配線１２に接続され、界磁巻線６を有し、図示していない車両の駆動源としての内燃機関等の回転動力により駆動されて交流電力を発電する交流発電機として動作し得る電動発電機５と、高電圧側配線１２に接続され、界磁巻線６に電力を供給するレギュレータ７と、電動発電機５により発電された交流電力を直流電力に変換し高電圧側配線１２に給電する電力変換装置８と、電力変換装置８に並列に接続された平滑コンデンサ４と、高電圧側配線１２に接続された高電圧側と低電圧側配線１１に接続された低電圧側との間で電圧変換可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ１を備えている。

この車両用電源システムは、電動発電機５による発電と、この発電した電力の蓄電と、車両に搭載される電気負荷１０への電力供給と、電動発電機による内燃機関の駆動と、電動発電機５による車両のモーター走行と、を目的として構成されている。尚、図１に於いて、制御装置１３は、１つの制御装置で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、電動発電機５、レギュレータ７、電力変換装置８、電流遮断機構９、の複数の装置を制御するよう構成しているが、複数の制御装置で複数の装置を制御するよう構成しても良い。更に、第一の蓄電装置２と第二の蓄電装置３は、図１では夫々単一のセルとして記載しているが、これ等のうちの少なくとも一方を複数のセルで構成してもよい。

通常、蓄電装置としては、リチウムイオン電池、キャパシタ、鉛バッテリ等が使用されるが、この発明の実施の形態１による車両用電源システムでは、第一の蓄電装置２は鉛バッテリ、第二の蓄電装置３はリチウムイオン電池を使用している。高電圧に対応したリチウムイオン電池を用いることで、減速回生電力を効率よく蓄えることができる。

この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於いて、低電圧側配線１１と、第一の蓄電装置２と、電気負荷１０とは、低電圧側を構成し、高電圧側配線１２と、第二の蓄電装置３と、平滑コンデンサ４と、電動発電機５と、界磁巻線６と、レギュレータ７と、電力変換装置８と、電流遮断機構９と、は高電圧側を構成している。

内燃機関によって駆動されて発電する電動発電機５は、高電圧側配線１２に接続されており、電動発電機５により発電した交流電力を電力変換装置８によって直流電力に変換し、高電圧側配線１２に供給する。更に、電力変換装置８に並列に接続された平滑コンデンサ４により、安定した直流電力を第二の蓄電装置３に蓄電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に供給する。又、電動発電機５が停止したときや電動発電機５の発電電力量よりも電気負荷１０の消費電力量が大きくなったときは、第二の蓄電装置３に蓄電された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１へ供給する。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、高電圧側配線１２を介して供給された高圧の電力を低圧の電力に変換し、低電圧側配線１１を介して第一の蓄電装置２を充電すると共に、電気負荷１０に供給する。又、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したときやＤＣ／ＤＣコンバータ１から供給される電力よりも電気負荷１０の消費電力量が大きくなったときは、第一の蓄電装置２に蓄電された電力を電気負荷１０に供給する。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を駆動する為、第一の蓄電装置２に蓄電された電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１供給される。

次に電動発電機５の動作について説明する。先ず、レギュレータ７により、第二の蓄電装置３に蓄電された電力を界磁巻線６に界磁電流として供給することで、電動発電機５が発電を開始する。電動発電機５の発電開始後は、電動発電機５の発電した電力を界磁巻線６に界磁電流として供給することにより、電動発電機５は発電を継続することができる。以下、この状態を自立発電と称する。

尚、電動発電機５は内燃機関によって駆動されて発電するが、蓄電装置の蓄電量が低下している時等を除き、通常は燃料消費量を少なくする為に減速回生発電時以外は発電を停止している。又、電動発電機５へ第二の蓄電装置３から電力変換装置８を介して電力を供給することで、電動発電機５をモーター駆動することができる。電動発電機５をモーター駆動することで、図示していないスターターの代わりに内燃機関を始動したり、内燃機関を駆動又は駆動補助したり、車両をモーター走行したりすることができる。尚、この発明の実施の形態１では電動発電機として説明するが、電動発電機に代えて、モーター駆動しない交流発電機を用いても良い。

次にＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作について説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、高電圧側配線１２に接続された高電圧側と低電圧側配線１１に接続された低電圧側との間で電圧変換が可能なように構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、電動発電機５で発電された電力、又は、第二の蓄電装置３から放電された電力を入力電力とし、その入力電力を降圧し、降圧した電力を出力電力として低電圧側配線１１に接続された低電圧側へ供給する。そしてその出力電力が、第一の蓄電装置２に蓄電されると共に、電気負荷１０へ供給される。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側入力電圧の設計方法について説明する。例えば第二の蓄電装置３として、１セルあたりの使用可能電圧範囲が１．６［Ｖ］〜４．０［Ｖ］のリチウムイオン電池を１５セル用いた場合、第二の蓄電装置３の使用可能電圧範囲は２４［Ｖ］〜６０［Ｖ］の電圧範囲となる。この時、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側入力電圧範囲は、２４［Ｖ］〜６０［Ｖ］］に設計される。

尚、この発明の実施の形態１に於けるＤＣ／ＤＣコンバータ１は、高電圧側から低電圧側への降圧変換と、低電圧側から高電圧側への昇圧変換の機能を有するものであるが、別の実施の形態については後述する。

次に、平滑コンデンサ４の動作について説明する。平滑コンデンサ４は、平滑コンデンサ４に蓄電した電荷を充放電することで、電動発電機５により発電されて電力変換装置８により直流変換された電圧の変動を抑えるものである。平滑コンデンサ４は、第二の蓄電装置３から放電された電荷、電動発電機５で発電された電荷、ＤＣ／ＤＣコンバータ１から出力された電荷により充電される。

尚、未充電の平滑コンデンサ４は、通常は第二の蓄電装置３から、電流遮断機構９に並列に接続された図示していないバイパス経路を介して電力供給され、初期充電される。この時、平滑コンデンサ４を破壊しない程度の電流量となるようバイパス経路に抵抗が直列に接続される。尚、このバイパス経路にも電流遮断機構が設けられ、後述する第二の蓄電装置３の異常時や診断時等には第二の蓄電装置３の充放電電流が遮断される。

次に、電流遮断機構９の動作について説明する。電流遮断機構９は、第二の蓄電装置３の異常時や診断時等に第二の蓄電装置３の充放電電流の遮断を行う。ここで、第二の蓄電装置３の異常時とは例えばリチウムイオン電池の過充電状態や異常発熱状態等であり、そのような場合、リチウムイオン電池が発煙、発火する虞がある為、一刻も早く充放電電流を遮断する必要がある。又、診断時とは例えば車両用電源システムの故障診断実行時や、リチウムイオン電池の開放時測定電圧（以下、ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）測定時であり、例えばリチウムイオン電池のＯＣＶ計測時にはリチウムイオン電池の充放電電流を遮断してＯＣＶ計測を行う。

前述の電流遮断機構９により第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断すると、電動発電機５が発電を停止していた場合、高電圧側配線１２の高電圧側には界磁巻線６に供給する電力が無くなり、発電を開始できない。その対策については後述する。

次に、この発明の実施の形態１による車両用電源システムについて、図３のフローチャートにより、第二の蓄電装置３が異常状態となり、電流遮断機構９が第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断しているときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を介し第一の蓄電装置２からレギュレータ７へ電力を供給することで発電を開始し、その発電電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１を介し電気負荷１０や第一の蓄電装置２へ供給し、さらに発電を継続する場合の動作について説明する。

図３は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。図３に於いて、先ず、ステップＳ３０１にて、第二の蓄電装置３が異常状態であるか否かを確認する。ステップＳ３０１にて第二の蓄電装置３が正常状態の場合（Ｎ）、ステップＳ３０７での処理を終了する。一方、ステップＳ３０１にて第二の蓄電装置３が異常状態の場合（Ｙ）、ステップＳ３０２に進み、電流遮断機構９により第二の蓄電装置３の充放電電流をただちに遮断する。

次に、ステップＳ３０３にて、第二の蓄電装置３以外の装置（図１に図示していない装置を含む）が正常であるか否かを確認する。ステップＳ３０３での確認の結果、第二の蓄電装置３以外の装置に異常がある場合（Ｎ）、ステップＳ３０７で処理を終了し、別途、フェールセーフ処理を実行する。一方、ステップＳ３０３での確認の結果、第二の蓄電装置３以外の装置が正常である場合（Ｙ）、更に、ステップＳ３０４進んで電動発電機５が発電中であるかを確認する。

ステップＳ３０４での確認の結果、電動発電機５が発電中であった場合（Ｙ）、電動発電機５が発電した電力を電力変換装置８を介し、レギュレータ７により界磁電流を界磁巻線６に与える。これにより、電動発電機５は自立発電を継続できる。ここで、電動発電機５が発電する電力は自立発電を維持できるだけの界磁電流Ｉｆとなるよう制御装置１３によって調整される。界磁電流Ｉｆの調整方法は後述する。

次のステップＳ３０５では、各種禁止条件を実施する。この発明の実施の形態１では、電動発電機５を発電以外で使用しないよう、アイドリングストップ禁止、電動発電機５のモーター駆動禁止を実施する。次に、ステップＳ３０６では発電停止を禁止し、電流遮断機構９が第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断している間は内燃機関の停止まで発電を継続させる。次にステップＳ３０７で処理を終了する。

一方、ステップＳ３０４での確認の結果、電動発電機５が発電中でなかった場合（Ｎ）、ステップＳ３０８に進んで電動発電機５に対して発電開始指令を行う。しかし、この時点ではステップＳ３０２で第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断している為、界磁巻線６に界磁電流が供給されておらず、発電は開始されない。

次にステップＳ３０９にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈが所定電圧Ｖｚになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を低電圧側から高電圧側に給電する状態に切替える。この時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側入力電圧Ｖｄｃｌは第一の蓄電装置２により給電される。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈについての所定電圧Ｖｚについては後述する。

次にステップＳ３１０にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈに基づいてレギュレータ７が界磁巻線６に界磁電流を供給することで、電動発電機５の誘起電圧が上昇する。この時、レギュレータ７は、電動発電機５が自立発電可能な界磁電流Ｉｆに調整する。この発明の実施の形態１では、界磁電流Ｉｆは電動発電機５内の図示していない電流センサで計測し、電動発電機５から制御装置１３に通知し、制御装置１３によりレギュレータ７を制御し、界磁電流Ｉｆを調整する。

次にステップＳ３１１にて、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態となったか否かを確認する。尚、その所定状態については、後述する。ステップＳ３１１で確認の結果、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態であった場合（Ｙ）、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える。尚、低電圧側電圧Ｖｌは、第一の蓄電装置２が充電できる電圧範囲とする。この発明の実施の形態１に於ける第一の蓄電装置２は鉛バッテリであり、例えば、低電圧側電圧Ｖｌは鉛バッテリのＯＣＶである１１．６［Ｖ］〜１２．７［Ｖ］以上の電圧になる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１が、低電圧側出力電圧を第一の蓄電装置２の電圧以上、即ち低電圧側電圧Ｖｌ以上にすることにより、第一の蓄電装置２を充電することができる。次にステップＳ３０７で処理を終了する。

一方、ステップＳ３１１での確認の結果、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態でなかった場合（Ｎ）、電動発電機５が発電を継続できない状態であると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を切替えず、ステップＳ３０７で終了する。

ここで、前術の所定電圧Ｖｚの好適な例について説明する。所定電圧Ｖｚの好適な例として、所定電圧Ｖｚは以下に述べる一定電圧範囲Ｖｒｎｇ内とする。一定電圧範囲Ｖｒｎｇとは、ＤＣ／ＤＣコンバータ1の高電圧側入力電圧の一定電圧範囲、即ち、第二の蓄電装置３、例えばリチウムイオン電池の使用可能電圧範囲である２４［Ｖ］〜６０［Ｖ］である。

更に、所定電圧Ｖｚの好適な例として、発電可能なエンジン回転数領域を大きく確保する為、所定電圧Ｖｚを一定電圧範囲Ｖｒｎｇ内の最低電圧とする。以下にその理由を説明する。図１３は、この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電動発電機のエンジン回転数と出力電流の関係を示す特性図であって、縦軸は出力電流［Ａ］、横軸はエンジン回転数［ｒ／ｍｉｎ］を示し、界磁電流Ｉｆを１０［Ａ］に固定にして電動発電機５に供給するＢ端子電圧を変化させた時の電動発電機５のエンジン回転数と出力電流の関係を示している。図１３に示す特性図から、Ｂ端子電圧が低い場合の方が低エンジン回転数から発電可能であることがわかる。

例えば、Ｂ端子電圧が３０［Ｖ］の場合は１１２５［ｒ/ｍｉｎ］、２８［Ｖ］の場合は１０００［ｒ/ｍｉｎ］、２４［Ｖ］の場合は７５０［ｒ/ｍｉｎ］、２０［Ｖ］の場合は６２５［ｒ/ｍｉｎ］、１２［Ｖ］の場合は５００［ｒ/ｍｉｎ］以上で発電可能となる。この場合、例えば、リンプホーム時のアイドリング回転数が１０００［ｒ／ｍｉｎ］である車両では、Ｂ端子電圧が３０［Ｖ］の時はアイドリング中に発電できない。ここで、この発明の実施の形態１の一定電圧範囲Ｖｒｎｇ内の最低電圧は２４［Ｖ］であることから、Ｂ端子電圧を２４［Ｖ］にした場合は７５０［ｒ/ｍｉｎ］以上で発電が継続可能であり、リンプホーム時のアイドリング回転数１０００［ｒ/ｍｉｎ］の場合、に対して２５０［ｒ/ｍｉｎ］の余裕を持つことができ、アイドリング時においても安定して発電することが可能となる。

尚、電流遮断機構９が第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断している間は、電動発電機５に供給されるＢ端子電圧は、第一の蓄電装置２から供給されたＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈ、若しくは、電動発電機５が発電し電力変換装置８で変換された電力変換装置電圧Ｖａｄｄｃである。

前述したように、所定電圧Ｖｚを一定電圧範囲Ｖｒｎｇ内の最低電圧とすることで、エンジン回転数が低い状況下でも発電機会の減少を防止、又は、発電を継続することができる。

更に、所定電圧Ｖｚの好適な例として、電動発電機５が発電して電力変換装置８及びＤＣ／ＤＣコンバータ１を介して低電圧側配線１１へ電力を供給している間の、電動発電機５の発電効率と電力変換装置８の変換効率及びＤＣ／ＤＣコンバータ１の電圧変換効率の積が最高となるような、所定電圧Ｖｚに調整する。

図１４は、この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電動発電機の発電効率を示す特性図であって、縦軸は駆動トルク［Ｎｍ］、横軸はエンジン回転数を示している。図１４から、エンジン回転数が低く、電動発電機５の駆動トルクが小さい一定領域で、発電効率が良いことがわかる。

図１５は、この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、電力変換装置の電力変換効率を示す特性図であって、縦軸は駆動トルク［Ｎｍ］、横軸はエンジン回転数を示す。図１５から、エンジン回転数が低く、電動発電機５の駆動トルクが小さい一定領域で、発電効率が良いことがわかる。

図１６は、この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於ける、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換効率を示す特性図であって、縦軸は電圧変換効率［％］、横軸は出力電流［Ａ］を示し、異なる入力電圧での電圧変換効率を示している。図１６から、入力電圧が低い方が、電圧変換効率が良いことがわかる。

以上述べた各特性図から、電動発電機５の駆動トルクと、エンジン回転数と、電力変換装置８の出力電流と入力電圧（即ち、高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈ若しくは電力変換装置電圧Ｖａｄｄｃ）を元に、電動発電機５の発電効率と、電力変換装置８の変換効率と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の電圧変換効率を求める。そしてそれらの積を求め、その積が最高となる所定電圧Ｖｚに調整することで、電動発電機５で発電した電力を低電圧側へ効率良く供給することができる。

更に、所定電圧Ｖｚの好適な例として、所定電圧Ｖｚを平滑コンデンサ４の平滑コンデンサ電圧Ｖｃ以上とする。この時、所定電圧Ｖｚは、平滑コンデンサ４を破壊しない電位差（所定電圧Ｖｚと平滑コンデンサ４の電位差）となる電圧に調整する。そうすることで平滑コンデンサ４に大電流が流れることなく、破壊せずに充電することができる。

次に、この発明の実施の形態１による車両用電源システムに於けるＤＣ／ＤＣコンバータ１の構成について説明する。図２は、この発明の実施形態１による車両用電源システムに於ける、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。図２に於いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、同期整流型非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと称する）２０と、高電圧側配線２９と降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の間に並列に接続された入力平滑用コンデンサ２５と、低電圧側配線３０と降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の間に接続された還流用ダイオード２６と、出力平滑用コンデンサ２７、２８と、逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２で構成されている。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１と、還流用ＭＯＳＦＥＴ２３と、電流平滑用リアクトルで構成されている。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作について説明する。通常時に於いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１で高電圧側から低電圧側に降圧する場合は、以下のように動作させる。即ち、先ず、高電圧側配線２９から入力された入力電圧を入力平滑用コンデンサ２５で安定化し、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低電圧側に接続した逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２を常時ＯＮし、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内のチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１をスイッチングすることにより、電流平滑用リアクトル２４で入力電圧を降圧し、低電圧側配線３０へ出力する。同期整流する為の還流用ＭＯＳＦＥＴ２３はダイオードを使用してもよいが、ダイオード損失を防止する為、ＭＯＳＦＥＴを使用している。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１で低電圧側から高電圧側に昇圧する場合は、以下のように動作させる。即ち、先ず、低電圧側配線３０から入力された入力電圧を出力平滑用コンデンサ２７、２８で安定化し、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低電圧側に接続した逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２を常時ＯＮし、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内のチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１と還流用ＭＯＳＦＥＴ２３を交互にスイッチングすることにより、電流平滑用リアクトル２４で昇圧し、高電圧側配線２９へ出力する。この時、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内のチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１は昇圧回路のダイオードの役目を果たす。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１で低電圧側から高電圧側に降圧する場合は、以下のように動作させる。先ず、低電圧側配線３０から入力された入力電圧を出力平滑用コンデンサ２７、２８で安定化し、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内のチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１を常時ＯＮし、還流用ＭＯＳＦＥＴ２３を常時ＯＦＦし、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低電圧側に還流用ダイオード２６を追加し、逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２をスイッチングすることにより、電流平滑用リアクトル２４で降圧し、高電圧側配線２９へ出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１を以上述べたように構成し、動作させることにより、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を低コストで双方向ＤＣ／ＤＣコンバータのように使用することができる。

この発明の実施の形態１に於いて、逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の図示していない電流センサが逆流を検出した時にＯＦＦするものである。逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２はダイオードを使用してもよいが、ダイオード損失を防止する為、ＭＯＳＦＥＴを使用している。

図１２は、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗値とゲート容量値の関係を示す特性図であって、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗とゲート容量のトレードオフ（Ｑｇ−ＲＤＳ（ＯＮ））の関係を示しており、縦軸はゲート容量［ｎＣ］、横軸はＯＮ抵抗［Ω］を示している。図１２に示すとおり、ＭＯＳＦＥＴの特性は、ＯＮ抵抗が小さいものほどゲート容量が大きくなり、ゲート容量が小さいものほどＯＮ抵抗が大きくなる。ゲート容量が大きくなるとスイッチング損失が大きくなる。

電源ラインのスイッチに使用されるパワーＭＯＳＦＥＴに於ける電力損失は、素子のＯＮ抵抗に起因される導通損失が大部分を占めるため、最も重要視される特性はＯＮ抵抗であり、ＯＮ抵抗の小さいものが選定される。逆に高速スイッチングを行う場合は、スイッチング損失の小さい、ゲート容量の小さいものを選定する必要がある。

前述のＭＯＳＦＥＴの特性により、好適な実施例として、図２に於ける各ＭＯＳＦＥＴの選定は以下のようになる。即ち、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内のチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ２１と還流用ＭＯＳＦＥＴ２３は、通常スイッチングして使用するため、スイッチング損失の小さいものが選定されており、実施例においても変更しない。しかし逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ２２は、実施例においては低電圧側から高電圧側へ降圧する時にスイッチングして使用するが、その機会は少なく、ほとんどは常時ＯＮの状態で使用するためＯＮ抵抗の小さいものが選定されており、実施例においても変更しない。

次に、図４に示すフローチャートを参照して、高電圧側電圧Ｖｈと低電圧側電圧Ｖｌを比較した結果に基づき、所定電圧ＶｚとなるようＤＣ／ＤＣコンバータを切替える動作ついて説明する。図４は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。図４に於けるステップＳ３００〜ステップＳ３０８は、前述の図３の場合と同様である。

図４に於いて、ステップＳ３０８で発電開始指令を行った後、ステップＳ４００で高電圧側配線１２の高電圧側電圧Ｖｈが低電圧側配線１１の低電圧側電圧Ｖｌ以上であるか否かについて確認する。この時、高電圧側電圧Ｖｈは平滑コンデンサ４の電圧Ｖｃと等価である。

ステップＳ４００での確認の結果、高電圧側配線１２の高電圧側電圧Ｖｈが低電圧側配線１１の低電圧側電圧Ｖｌ以上である場合（Ｙ）、ステップＳ３０９にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈが所定電圧Ｖｚになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を低電圧側から高電圧側に昇圧して給電する状態に切替える。

ステップＳ４００での確認の結果、高電圧側配線１２の高電圧側電圧Ｖｈが低電圧側配線１１の低電圧側電圧Ｖｌ未満である場合（Ｎ）、平滑コンデンサ４が充電されていない状態であると考えられる。そこでステップＳ４０１にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈ、即ち所定電圧Ｖｚが平滑コンデンサ電圧Ｖｃ以上となるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を低電圧側から高電圧側に降圧して給電する状態に切替える。

平滑コンデンサ４が充電されていない状態としては、例えばエンジン始動前に第二の蓄電装置３の故障を検出し、電流遮断機構９により第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断し、平滑コンデンサ４が充電されなかったことが考えられる。

次にステップＳ３１０にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１により電圧変換された電力を、レギュレータ７で界磁巻線６に界磁電流を供給することで、電動発電機５が発電を開始する。次にステップＳ３１１にて、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態となったかを確認する。尚、所定状態については、後述する。

ステップＳ３１１で電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態であった場合（Ｙ）、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える。次にステップＳ３０７で処理を終了する。

ステップＳ３１１での確認の結果、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態でなかった場合（Ｎ）、電動発電機５が発電を継続できない状態であると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を切替えず、ステップＳ３０７で終了する。

上記のように前もって未充電の平滑コンデンサ４を低電圧側電圧Ｖｌよりも小さい電圧から徐々に充電することにより、直ちに高電圧で発電して充電する場合や、直ちに低電圧側入力電圧Ｖｄｃｌを昇圧変換するようＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を切替えた場合に比べ、平滑コンデンサ４に大電流が流れることなく、且つ破壊せずに充電できる。

好適な例として、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態とは、電動発電機５の誘起電圧が所定電圧Ｖｚ以上の状態である。ここで、図５のフローチャートを用い、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態、即ち、電動発電機５の誘起電圧が所定電圧Ｖｚ以上の状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える動作について説明する。図５は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図５のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。

ステップＳ５００で電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上であるか否かを確認する。ステップＳ５００で確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上の場合（Ｙ）は、電動発電機５が発電を継続できる状態であると判断し、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替え、ステップＳ３０７で処理を終了する。

ステップＳ５００で確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ未満の場合（Ｎ）は、電動発電機５が発電を継続できない状態であると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を切替えず、ステップＳ３０７で終了する。

以上の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替える時に、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となる。

好適な例として、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態とは、電力変換装置８の高電圧側配線１２への出力電圧が所定電圧Ｖｚ以上の状態である。ここで、図６のフローチャートを用い、電動発電機５が低電圧側に給電可能な所定状態、即ち、電力変換装置８の高電圧側配線１２への出力電圧が所定電圧Ｖｚ以上の状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える動作について説明する。図６は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図６のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。

図６に於いて、ステップＳ６００で電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ以上であるかを確認する。ステップＳ６００での確認の結果、電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ以上の場合（Ｙ）、電動発電機５が発電を継続できる状態であると判断し、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替え、ステップＳ３０７で処理を終了する。

ステップＳ６００での確認の結果、電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ未満の場合（Ｎ）、電動発電機５が発電を継続できない状態であると判断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を切替えず、ステップＳ３０７で終了する。

以上の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替える時に、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となる。

次に、図７のフローチャートを用い、電動発電機５の誘起電圧を電力変換装置８にて、所定電圧Ｖｚ以上に昇圧し高電圧側配線１２に給電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える動作について説明する。図７は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図７のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。

図７に於いて、ステップＳ５００で、電動発電機５が所定状態、即ち電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上か否かを確認する。ステップＳ５００での確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上の場合（Ｙ）、電動発電機５が発電を継続できる状態であると判断し、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替え、ステップＳ３０７で処理を終了する。

ステップＳ５００での確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ未満の場合（Ｎ）、電動発電機５が発電を継続できない状態であると判断し、ステップＳ７００で電力変換装置８により電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎを昇圧電力変換し、電動発電機５が発電を継続できるように高電圧側配線１２に所定電圧Ｖｚを供給する。

次にステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替えて、ステップＳ３０７で終了する。

以上の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替えるときに、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となる。

次に、図８のフローチャートを用い、電動発電機５を自立発電状態にしてから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える動作について説明する。図８は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図８のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。

図８に於いて、ステップＳ８００にて電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ以上であることを確認する。このとき、好適な例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替わった時に界磁電流Ｉｆが低下するため、発電電流Ｉｇｅｎはその界磁電流Ｉｆの低下分だけ大きくする。

ステップＳ８００にて確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁巻線６の界磁電流Ｉｆ以上の場合（Ｙ）、ステップＳ８０１にてＤＣ／ＤＣコンバータ１が低電圧側から高電圧側に給電している状態を一旦停止する。

次に、ステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える。

ステップＳ８００にて確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁巻線６の界磁電流Ｉｆ未満の場合（Ｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したり、動作が切り替わった時に、自立発電できず発電が停止する虞がある為、ステップＳ３０７で処理を終了する。

以上の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替えるときに、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となる。

次に、図９のフローチャートを用い、電動発電機５を自立発電状態にしてから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に徐々に切替える動作について説明する。図９は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図９のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。

図９に於いて、ステップＳ８００にて電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ以上であることを確認する。ステップ８００にて確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ以上の場合（Ｙ）、ステップＳ９０１にて、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える。

しかしこのとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１による低電圧側から高電圧側への給電が弱まったとき、若しくは停止したときに、界磁電流Ｉｆが発電不可能になるまで低下し、電動発電機５の発電が停止する虞がある。その為、好適な例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を低電圧側から高電圧側に給電している状態を瞬時に停止するのではなく、高電圧側出力電圧Ｖｄｃｈを徐々に減少させ、停止させる。更に、それに協調して、電力変換装置８の高圧側配線への出力を徐々に増加し、又は、レギュレータ７により界磁巻線６への界磁電流Ｉｆを徐々に増加し、または電動発電機５の発電量を徐々に増加させる。

次にステップＳ９０２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える。しかしこのとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作が切り替わって消費電力が増加したことにより、界磁巻線６への界磁電流Ｉｆが低下し、電動発電機５の発電が停止する虞がある。その為、好適な例として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力を徐々に増加し(それに伴いＤＣ／ＤＣコンバータの消費電力が徐々に増加し)、それに協調しながら電力変換装置８の出力電圧を徐々に増加し、またはレギュレータ７の界磁巻線６への界磁電流Ｉｆを徐々に増加し、または電動発電機５の発電量を徐々に増加させる。

図９に於いて、ステップＳ８００にて電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁巻線６の界磁電流Ｉｆ以上か否かを確認する。ステップ８００での確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁巻線６の界磁電流Ｉｆ未満の場合（Ｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したり、動作が切り替わった時に、自立発電できず発電が停止する虞がある為、ステップＳ３０７で処理を終了する。

以上の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替えるときに、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となる。

次に、図１０のフローチャートを用い、電動発電機５が安定して発電できる運転領域にした後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替える動作について説明する。図１０は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の一部を説明するフローチャートである。尚、図１０のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。又、図１０のステップＳ５００については、図５と同様である。

図１０に於いて、ステップＳＡ００にて、電動発電機５が安定して発電できる運転領域、例えば電動発電機５が安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域であることを確認する。電動発電機５が安定して発電できる運転領域については、後述する。

ステップＳＡ００にて確認の結果、電動発電機５が安定して発電できる運転領域、例えば電動発電機５が安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域であった場合（Ｙ）、図５の場合と同様にステップＳ３１２にて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌが低電圧側電圧Ｖｌになるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替えて、ステップＳ３０７で終了する。

一方、ステップＳＡ００にて、電動発電機５が安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域でなかった場合（Ｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したり、動作が切り替わった時に、自立発電できず発電が停止する虞がある為、ステップＳ３０７で処理を終了する。

以下に、電動発電機５が安定して発電できる運転領域について説明する。例えば図１３に示すエンジン回転数−出力電流特性を持った電動発電機５を用い、電動発電機５に供給するＢ端子電圧が３０［Ｖ］の場合は１１２５［ｒ/ｍｉｎ］、２８［Ｖ］の場合は１０００［ｒ/ｍｉｎ］、２４［Ｖ］の場合は７５０［ｒ/ｍｉｎ］、２０［Ｖ］の場合は６２５［ｒ/ｍｉｎ］、１２［Ｖ］の場合は５００［ｒ/ｍｉｎ］未満で発電できない。その為、上記のエンジン回転数付近ではエンジン回転数の変動により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力が停止すると電動発電機の発電電流で界磁電流Ｉｆを賄うことができず、発電が停止する可能性が高い。従って、エンジン回転数が低下しても電動発電機５が発電を継続できるように、エンジン回転数−出力電流特性に対する余裕度を確保したエンジン回転数を運転領域とすることが重要である。

そこで、好適な例として、前述の余裕度を確保したエンジン回転数を、電動発電機５が安定して発電きる運転領域とした。例えば、前記所定回転数１と所定回転数２は、電動発電機５供給するＢ端子電圧を２４［Ｖ］に固定した時は９００［ｒ／ｍｉｎ］と１００００［ｒ／ｍｉｎ］のように設定する。９００［ｒ／ｍｉｎ］は発電が停止する７５０［ｒ／ｍｉｎ］に１５０［ｒ／ｍｉｎ］の余裕度を持たせた設定例であり、１００００［ｒ/ｍｉｎ］は、所定回転数２の上限をなくした設定例である。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作切替を電動発電機５が安定して発電できるエンジン回転数領域で行うことで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作切替による界磁巻線６の界磁電流Ｉｆの低下を防ぎ、さらに発電を継続することができる。

尚、図１０に示す例では、電動発電機５が安定して発電できる運転領域としてエンジン回転数を条件としたが、電動発電機５に供給するＢ端子電圧や界磁巻線に供給する界磁電流Ｉｆを条件としても良いし、電動発電機５の特性により界磁電流ＩｆとＢ端子電圧毎にエンジン回転数領域を切替えても良い。

又、好適な例として、図１３のエンジン回転数−出力電流特性に基づき、車両用電源システムと内燃機関と変速機を協調して発電開始後に発電が停止するような運転領域にならないように動作させることで、電流遮断機構９が第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断している間は内燃機関が停止するまで発電を継続させることができる。

例えば、運転者が車速を低下させる為にアクセルを戻した場合、エンジン回転数が前記所定回転数１まで下がりそうなときは、車速が低下してもエンジン回転数が下がらないように変速比を下げる等の協調動作を行っても良い。

例えば、エンジン回転数が下がらないように、一時的にＤＣ／ＤＣコンバータ１の負荷を増加し、電動発電機の発電量を増加し、それに伴い電気負荷に応じたスロットル開度にすることにより、エンジン回転数を上昇させる等の協調動作を行っても良い。

例えば、エンジン回転が低下しても発電が停止しないよう、一時的にＢ端子電圧を低下させ、所定回転数１が小さくなるよう、発電可能な運転領域を広げる動作を行っても良い。

次に、図１１のフローチャートにおいて、図３〜１０をまとめた好適な動作について説明する。図１１は、この発明の実施形態１による車両用電源システムの動作の全体を説明するフローチャートである。尚、図１１のステップＳ３００〜ステップＳ３１０については、図３と同様である。更に、図１１のステップＳ４００〜ステップＳ４０１については、図４と同様である。

図１１に於いて、ステップＳ６００で電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ以上か否かを確認する。ステップＳ６００での確認の結果、電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ未満の場合（Ｎ）、ステップＳ５００で電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上であるか否かを確認する。

ステップＳ５００で確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ未満の場合（Ｎ）、ステップＳ７００で電力変換装置８により電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎを昇圧電力変換し、高電圧側配線１２に所定電圧Ｖｚを供給する。

一方、ステップＳ６００での確認の結果、電力変換装置８の出力電圧Ｖａｃｄｃが所定電圧Ｖｚ以上の場合（Ｙ）と、ステップＳ５００での確認の結果、電動発電機５の誘起電圧Ｖｇｅｎが所定電圧Ｖｚ以上の場合（Ｙ）は、ステップＳ８００に進む。

次にステップＳ８００では、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが、電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ以上であるか否かを確認する。ステップＳ８００にて確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ未満の場合（Ｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したり、動作が切り替わった時に、自立発電できず発電が停止する虞がある為、ステップＳ３０７で処理を終了する。

ステップＳ８００にて確認の結果、電動発電機５の発電電流Ｉｇｅｎが電動発電機５が自立発電できる界磁電流Ｉｆ以上の場合（Ｙ）、ステップＳＡ００に進む。ステップＳＡ００では、エンジン回転数が電動発電機５の安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域であるか否かを確認する。ステップＳＡ００にて確認の結果、エンジン回転数が電動発電機５の安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域でなかった場合（Ｎ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止したり、動作が切り替わった時に、自立発電できず発電が停止する虞がある為、ステップＳ３０７で処理を終了する。

一方、ステップＳＡ００にて確認の結果、エンジン回転数が電動発電機５の安定して発電できる所定回転数１と所定回転数２の間のエンジン回転数領域であった場合（Ｙ）、ステップＳ９０１にて高出力側出力電圧Ｖｄｃｈを減少しつつ、電力変換装置８とレギュレータ７で界磁電流を保持し、次に、ステップＳ９０２に進んで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を高電圧側から低電圧側に給電する状態に切替え、徐々に低電圧側出力電圧Ｖｄｃｌを増加し、ステップＳ３０７にて処理を終了する。

以上の動作によりにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ1を、低電圧側から高電圧側に給電している状態から、高電圧側から低電圧側に給電する状態に切り替えるときに、電動発電機５の発電が停止することを防止できるため、高電圧蓄電装置が故障し遮断されているときに、低電圧蓄電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介し高電圧側の界磁回路へ電力を供給した後、高電圧側の発電機で発電した電力を同じＤＣ／ＤＣコンバータを介し低電圧側の電気負荷や低電圧蓄電装置へ電力を供給することが可能となり、又、発電を継続することが可能である。

以上、各フローチャートにより第二の蓄電装置３の故障で第二の蓄電装置３の充放電電流を遮断した場合の動作について説明したが、車両用電源システムの故障診断を行う為に第二の蓄電装置の充放電電流を遮断した場合も同様な動作を行うことで発電を開始することが可能である。

以上述べたこの発明の実施の形態１による車両用電源システムは、下記の発明を具体化したものである。
（１）．
第一の蓄電装置と、
前記第一の蓄電装置より高電圧に蓄電され得る第二の蓄電装置と、
前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断し得る電流遮断機構と、
前記第一の蓄電装置に接続された低電圧側配線と、
前記第二の蓄電装置に接続された高電圧側配線と、
電機子巻線と前記電機子巻線に鎖交する磁束を発生する界磁巻線を備え、車両に搭載された駆動源の回転動力により駆動されて前記電機子巻線に交流電力を発生する交流発電機と、
前記高電圧側配線に接続され、前記交流発電機により発生された前記交流電力を直流電力に変換して前記高電圧側配線に給電する電力変換装置と、
前記高電圧側配線に接続され、前記界磁巻線に電力を供給するレギュレータ回路と、
前記電力変換装置に並列に接続された平滑コンデンサと、
高電圧側が前記高電圧側配線に接続され、低電圧側が前記低電圧側配線に接続され、前記高電圧側と前記低電圧側との間で電圧変換が可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、

前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間では、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態に制御され、前記高電圧側の出力電圧が所定電圧となるように前記低電圧側の入力電圧を電圧変換すると共に、前記所定電圧に基づいて前記界磁巻線に給電して前記交流発電機の前記電機子巻線に誘起される誘起電圧を上昇させ、
前記交流発電機の誘起電圧が前記低電圧側に給電可能な所定状態に達した後では、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に制御が切り替えられ、前記交流発電機の前記誘起電圧に基づく発電電力を前記低電圧側に給電する、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（２）．前記（１）に記載の発明に於いて、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高電圧側の一定電圧範囲の入力電圧を降圧して前記低電圧側に出力する機能を備え、
前記所定電圧は、前記一定電圧範囲内の電圧である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（３）．前記（２）に記載の発明に於いて、
前記所定電圧は、前記一定電圧範囲内に於ける最低電圧である、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源システム。

（４）．前記（２）に記載の発明に於いて、
前記所定電圧は、前記交流発電機が発電した電力を前記電力変換装置及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記低電圧側配線へ給電している間に於ける、前記交流発電機の発電効率と前記電力変換装置の変換効率と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率との積が、前記一定電圧範囲内で最高となる電圧である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（５）．前記（１）乃至（４）のうちの何れか一項に記載の発明に於いて、
前記所定電圧は、前記平滑コンデンサの端子間の電圧以上である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（６）／前記（１）乃至（５）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
チョッパ用ＭＯＳＦＥＴと、還流用ＭＯＳＦＥＴと、電流平滑用リアクトルを備え、前記高電圧側の入力電圧を降圧して前記低電圧側に出力する同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記低電圧側の出力から前記高電圧側の入力へ電流が逆流することを防止する逆流防止用ＭＯＳＦＥＴと、
前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと前記逆流防止用ＭＯＳＦＥＴとの間に、前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に接続され、且つカソード側が前記低電圧側配線に接続された還流用ダイオードと、
を備え、
前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの前記高電圧側の電圧が前記第一の蓄電装置の電圧より低いときは、前記逆流防止用ＭＯＳＦＥＴをスイッチングすることで、前記低電圧側に入力される電圧を降圧して前記高電圧側に出力し、
前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの前記高電圧側の電圧が前記第一の蓄電装置の電圧以上のときは、前記還流用ＭＯＳＦＥＴをスイッチングすることで、前記低電圧側に入力される電圧を昇圧して前記高電圧側に出力することで、前記所定電圧になるよう電圧変換する、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（７）．前記（１）乃至（６）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記所定状態は、前記交流発電機の誘起電圧が前記所定電圧以上の状態である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（８）．前記（１）乃至（６）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記所定状態は、前記電力変換装置の前記高電圧側配線への出力電圧が前記所定電圧以上の状態である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（９）．前記（１）乃至（６）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換するとともに、前記交流発電機の誘起電圧を昇圧して前記高電圧側配線に給電する機能を有し、
前記所定状態は、前記交流発電機の誘起電圧を前記電力変換装置により前記所定電圧以上に昇圧して前記高電圧側配線に給電している状態である、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１０）．前記（１）乃至（９）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記交流発電機は、自立発電状態を維持する機能を有し、
前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える前に、前記交流発電機を前記自立発電状態とし、
前記交流発電機を前記自立発電状態とした後に、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態を停止してから前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替えて、前記高電圧側から前記低電圧側に給電を開始すると共に、前記交流発電機の発電量を増加させる、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１１）．前記（１）乃至（１０）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記交流発電機は、自立発電状態を維持する機能を有し、
前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から、前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える前に、前記交流発電機を前記自立発電状態とし、
前記交流発電機を前記自立発電状態とした後に、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態を徐々に給電量を減少させてから、前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替えて、前記高電圧側から前記低電圧側に給電を開始して徐々に給電量を増加すると共に、前記交流発電機の発電量を増加させる、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１２）．前記（１）乃至（１１）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記交流発電機が安定して発電できる運転領域にした後、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１３）．前記（１）乃至（１２）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間は、前記交流発電機の発電開始後、前記駆動源の停止まで前記交流発電機の発電を継続する、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１４）．前記（１）乃至（１３）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間は、前記交流発電機の発電開始後、前記駆動源の停止まで発電を継続するために、前記交流発電機が安定して発電できる運転領域になるよう前記駆動源と前記車両の変速機と協調して動作する、
ことを特徴とする車両用電源システム。

（１５）．前記（１）乃至（１４）のうちの何れか一つに記載の発明に於いて、
前記交流発電機は、電動発電機であることを特徴とする車両用電源システム。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明による車両用電源システムは、車両、とりわけ自動車の製造、販売の分野に利用することができる。

１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２ 第一の蓄電装置、３ 第二の蓄電装置、４ 平滑コンデンサ、５ 電動発電機、６ 界磁巻線、７ レギュレータ、８ 電力変換装置、９ 電流遮断機構、１０ 電気負荷、１１ 低電圧側配線、１２ 高電圧側配線、１３ 制御装置（ＥＣＵ）、２０ 同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１ チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ、２２ 逆流防止用ＭＯＳＦＥＴ、２３ 還流用ＭＯＳＦＥＴ、２４ 電流平滑用リアクトル、２５ 入力平滑用コンデンサ、２６ 還流用ダイオード、２７ 出力平滑用コンデンサ、２８ 出力平滑用コンデンサ、２９ 高電圧側配線、３０ 低電圧側配線。

Claims (15)

1. 第一の蓄電装置と、
   前記第一の蓄電装置より高電圧に蓄電され得る第二の蓄電装置と、
   前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断し得る電流遮断機構と、
   前記第一の蓄電装置に接続された低電圧側配線と、
   前記第二の蓄電装置に接続された高電圧側配線と、
   電機子巻線と前記電機子巻線に鎖交する磁束を発生する界磁巻線を備え、車両に搭載された駆動源の回転動力により駆動されて前記電機子巻線に交流電力を発生する交流発電機と、
   前記高電圧側配線に接続され、前記交流発電機により発生された前記交流電力を直流電力に変換して前記高電圧側配線に給電する電力変換装置と、
   前記高電圧側配線に接続され、前記界磁巻線に電力を供給するレギュレータ回路と、
   前記電力変換装置に並列に接続された平滑コンデンサと、
   高電圧側が前記高電圧側配線に接続され、低電圧側が前記低電圧側配線に接続され、前記高電圧側と前記低電圧側との間で電圧変換が可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を備え、
   前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間では、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態に制御され、前記高電圧側の出力電圧が所定電圧となるように前記低電圧側の入力電圧を電圧変換すると共に、前記所定電圧に基づいて前記界磁巻線に給電して前記交流発電機の前記電機子巻線に誘起される誘起電圧を上昇させ、
   前記交流発電機の誘起電圧が前記低電圧側に給電可能な所定状態に達した後では、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記低電圧側から前記高電圧側に給電する状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に制御が切り替えられ、前記交流発電機の前記誘起電圧に基づく発電電力を前記低電圧側に給電する、
   ことを特徴とする車両用電源システム。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高電圧側の一定電圧範囲の入力電圧を降圧して前記低電圧側に出力する機能を備え、
   前記所定電圧は、前記一定電圧範囲内の電圧である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源システム。
3. 前記所定電圧は、前記一定電圧範囲内に於ける最低電圧である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源システム。
4. 前記所定電圧は、前記交流発電機が発電した電力を前記電力変換装置及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記低電圧側配線へ給電している間に於ける、前記交流発電機の発電効率と前記電力変換装置の変換効率と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率との積が、前記一定電圧範囲内で最高となる電圧である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用電源システム。
5. 前記所定電圧は、前記平滑コンデンサの端子間の電圧以上である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
   チョッパ用ＭＯＳＦＥＴと、還流用ＭＯＳＦＥＴと、電流平滑用リアクトルを備え、前記高電圧側の入力電圧を降圧して前記低電圧側に出力する同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記低電圧側の出力から前記高電圧側の入力へ電流が逆流することを防止する逆流防止用ＭＯＳＦＥＴと、
   前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと前記逆流防止用ＭＯＳＦＥＴとの間に、前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと並列に接続され、且つカソード側が前記低電圧側配線に接続された還流用ダイオードと、
   を備え、
   前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの前記高電圧側の電圧が前記第一の蓄電装置の電圧より低いときは、前記逆流防止用ＭＯＳＦＥＴをスイッチングすることで、前記低電圧側に入力される電圧を降圧して前記高電圧側に出力し、
   前記同期整流型の非絶縁型降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの前記高電圧側の電圧が前記第一の蓄電装置の電圧以上のときは、前記還流用ＭＯＳＦＥＴをスイッチングすることで、前記低電圧側に入力される電圧を昇圧して前記高電圧側に出力することで、前記所定電圧になるよう電圧変換する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
7. 前記所定状態は、前記交流発電機の誘起電圧が前記所定電圧以上の状態である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
8. 前記所定状態は、前記電力変換装置の前記高電圧側配線への出力電圧が前記所定電圧以上の状態である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
9. 前記電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換するとともに、前記交流発電機の誘起電圧を昇圧して前記高電圧側配線に給電する機能を有し、
   前記所定状態は、前記交流発電機の誘起電圧を前記電力変換装置により前記所定電圧以上に昇圧して前記高電圧側配線に給電している状態である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
10. 前記交流発電機は、自立発電状態を維持する機能を有し、
    前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える前に、前記交流発電機を前記自立発電状態とし、
    前記交流発電機を前記自立発電状態とした後に、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態を停止してから前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替えて、前記高電圧側から前記低電圧側に給電を開始すると共に、前記交流発電機の発電量を増加させる、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
11. 前記交流発電機は、自立発電状態を維持する機能を有し、
    前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から、前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える前に、前記交流発電機を前記自立発電状態とし、
    前記交流発電機を前記自立発電状態とした後に、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態を徐々に給電量を減少させてから、前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替えて、前記高電圧側から前記低電圧側に給電を開始して徐々に給電量を増加すると共に、前記交流発電機の発電量を増加させる、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
12. 前記交流発電機が安定して発電できる運転領域にした後、前記低電圧側から前記高電圧側に給電している状態から前記高電圧側から前記低電圧側に給電する状態に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を切り替える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
13. 前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間は、前記交流発電機の発電開始後、前記駆動源の停止まで前記交流発電機の発電を継続する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
14. 前記電流遮断機構が前記第二の蓄電装置の充放電電流を遮断している間は、前記交流発電機の発電開始後、前記駆動源の停止まで発電を継続するために、前記交流発電機が安定して発電できる運転領域になるよう前記駆動源と前記車両の変速機と協調して動作する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。
15. 前記交流発電機は、電動発電機であることを特徴とする請求項１乃至１４のうちの何れか一項に記載の車両用電源システム。

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