JP6722080B2

JP6722080B2 - 車両用電源装置

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Publication number: JP6722080B2
Application number: JP2016192807A
Authority: JP
Inventors: 貴博木下
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018057202A

Description

本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。

車両に搭載される車両用電源装置として、車両減速時にＩＳＧ（integrated starter generator）等の発電機を回生発電させる電源装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載される電源装置は、蓄電体として互いに並列接続される鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリを有している。これにより、鉛バッテリだけでなくリチウムイオンバッテリにも回生電力を充電することができ、回生電力を増やして車両のエネルギー効率を高めることができる。

特開２０１４−３６５５７号公報

ところで、電源装置に設けられる鉛バッテリや電気機器等のデバイスには、印加可能な上限電圧として耐電圧が設定されている。このため、発電機を回生発電させる際には、耐電圧を下回るように発電電圧を制御することが必要であった。すなわち、耐電圧によって発電電圧が制限されることから、回生電力を増やして車両のエネルギー効率を高めることが困難となっていた。

本発明の目的は、回生電力を増やして車両のエネルギー効率を高めることにある。

本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、エンジンに連結される発電機と、前記発電機に接続点を介して接続される蓄電体と、前記発電機に前記接続点を介して接続されるデバイスと、前記接続点と前記発電機とを互いに接続する第１通電経路と、前記接続点と前記蓄電体とを互いに接続する第２通電経路と、前記接続点と前記デバイスとを互いに接続する第３通電経路と、前記発電機を回生発電状態に制御する際に、前記発電機の発電電圧を前記デバイスの耐電圧よりも上昇させる発電制御部と、を有し、前記第１通電経路および前記第３通電経路の電気抵抗値は、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させた場合に、前記デバイスに対する印加電圧を前記耐電圧よりも低下させる電気抵抗値である。

本発明によれば、デバイスの耐久性を損なうことなく、発電機の発電電圧をデバイスの耐電圧よりも上昇させることができる。これにより、回生電力を増やして車両のエネルギー効率を高めることができる。

本発明の一実施の形態である車両用電源装置が搭載された車両を示す概略図である。電源回路の一例を示す回路図である。スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。電源回路の各部位における電圧降下状況の一例を示す図である。本発明の他の実施の形態である車両用電源装置が備える電源回路の一例を示す回路図である。本発明の他の実施の形態である車両用電源装置が備える電源回路の一例を示す回路図である。電源回路の各部位における電圧降下状況の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用電源装置１０が搭載された車両１１を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、エンジン１２を備えたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（発電機）１６が機械的に連結されている。また、エンジン１２にはトルクコンバータ１７を介して変速機構１８が連結されており、変速機構１８にはデファレンシャル機構１９等を介して車輪２０が連結されている。

エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（integrated starter generator）である。スタータジェネレータ１６は、クランク軸１４に駆動される発電機として機能するだけでなく、アイドリングストップ制御等においてクランク軸１４を始動回転させる電動機として機能する。スタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ２１と、フィールドコイルを備えたロータ２２と、を有している。また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータおよびコンピュータ等からなるＩＳＧコントローラ２３が設けられている。ＩＳＧコントローラ２３によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態が制御され、スタータジェネレータ１６の発電電圧等が制御される。

［電源回路］
車両用電源装置１０が備える電源回路３０について説明する。図２は電源回路３０の一例を示す回路図である。図２に示すように、電源回路３０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ（蓄電体）３１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ（デバイス、第２の蓄電体）３２と、を備えている。リチウムイオンバッテリ３１や鉛バッテリ３２には、容量低下や出力低下等の劣化を抑制する観点から、印加可能な上限電圧としての耐電圧が設定されている。なお、リチウムイオンバッテリ３１を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧は、鉛バッテリ３２の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ３１を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ３１の内部抵抗は、鉛バッテリ３２の内部抵抗よりも小さく設計されている。

スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン（第１通電経路）３３が接続され、リチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａには正極ライン（第２通電経路）３４が接続され、鉛バッテリ３２の正極端子３２ａには正極ライン（第３通電経路）３５が接続される。これらの正極ライン３３〜３５は、接続点３６を介して互いに接続されている。また、リチウムイオンバッテリ３１の負極端子３１ｂには負極ライン３７が接続され、鉛バッテリ３２の負極端子３２ｂには負極ライン３８が接続され、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン３９が接続される。これらの負極ライン３７〜３９は、基準電位点４０に接続されている。

リチウムイオンバッテリ３１の正極ライン３４には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ１が設けられている。また、鉛バッテリ３２の正極ライン３５には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ２が設けられている。これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、後述するバッテリコントローラ４５やメインコントローラ５０によって制御される。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであるが、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。

鉛バッテリ３２の正極ライン３５には、正極ライン４１を介して複数の電気機器４２からなる電気機器群４３が接続されている。電気機器群４３を構成する電気機器４２として、例えば、横滑り防止装置、電動パワーステアリング、ヘッドライトがある。また、図示していないが、鉛バッテリ３２の正極ライン３５には、ＩＳＧコントローラ２３や後述するメインコントローラ５０等の各種コントローラも電気機器４２として接続される。これらの電気機器４２には、電子部品等を損傷させることなく正常に機能させるため、印加可能な上限電圧として耐電圧が設定されている。

図１に示すように、電源回路３０には、バッテリモジュール４４が設けられている。バッテリモジュール４４には、リチウムイオンバッテリ３１およびスイッチＳＷ１が組み込まれている。また、バッテリモジュール４４には、コンピュータ等からなるバッテリコントローラ４５が設けられている。バッテリコントローラ４５は、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態ＳＯＣ、充放電電流、端子電圧、セル温度等を監視する機能や、スイッチＳＷ１を制御する機能を有している。また、鉛バッテリ３２の負極ライン３８には、バッテリセンサ４６が設けられている。このバッテリセンサ４６は、鉛バッテリ３２の充電状態ＳＯＣ、充放電電流、端子電圧等を検出する機能を有している。なお、正極ライン３５には、電気機器群４３等を保護するヒューズ４７が設けられている。

［スタータジェネレータの発電制御］
スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するため、車両用電源装置１０には、コンピュータ等からなるメインコントローラ（発電制御部）５０が設けられている。メインコントローラ５０や前述した各コントローラ２３，４５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク５１を介して互いに通信自在に接続されている。

メインコントローラ５０は、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧を設定する。そして、メインコントローラ５０は目標発電電圧をＩＳＧコントローラ２３に出力し、ＩＳＧコントローラ２３は目標発電電圧に従ってスタータジェネレータ１６の発電電圧を制御し、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または発電休止状態に制御する。このように、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または発電休止状態に制御することにより、後述するように、リチウムイオンバッテリ３１の充放電が制御される。なお、充電状態ＳＯＣ（state of charge）とは、バッテリの設計容量に対する蓄電量の比率である。この充電状態ＳＯＣは、バッテリコントローラ４５からメインコントローラ５０に送信される。

図３はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態ＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ３１を充電して充電状態ＳＯＣを高めるため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６が発電駆動される。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態（通常発電状態）に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ３１に印加される発電電圧が端子電圧よりも高く調整される。これにより、図３に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ３１、電気機器群４３および鉛バッテリ３２等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ３１や鉛バッテリ３２が緩やかに充電される。

図４はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態ＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ３１を積極的に放電させるため、エンジン動力によるスタータジェネレータ１６の発電駆動が休止される。このように、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き下げられ、リチウムイオンバッテリ３１に印加される発電電圧が端子電圧よりも低く調整される。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ３１から電気機器群４３に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電駆動を抑制または停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。

前述したように、メインコントローラ５０は、充電状態ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが必要である。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が大きく引き上げられ、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１６の発電電力を増大させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。

このように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状況等に基づき決定される。つまり、アクセルペダルの踏み込みが解除されるコースト時や、ブレーキペダルが踏み込まれる車両制動時には、エンジン１２の燃料カットが実施されて車両１１が減速する状況であり、車両１１から多くの運動エネルギーが放出される状況であるため、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。一方、アクセルペダルが踏み込まれる加速走行や定常走行においては、エンジン１２の燃料噴射が実施される状況であり、車両１１から多くの運動エネルギーが放出される状況ではないため、スタータジェネレータ１６は燃焼発電状態や発電休止状態に制御される。

ここで、図５はスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。なお、図５に示した黒塗りの矢印は、電流の流れ方向を示す矢印であり、電流が増加する程に太く示されている。スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ３１に印加される発電電圧が端子電圧よりも大幅に引き上げられる。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ３１や鉛バッテリ３２に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ３１や鉛バッテリ３２が急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ３１の内部抵抗は、鉛バッテリ３２や電気機器群４３の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ３１に供給される。

なお、図３〜図５に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は導通状態に保持されている。つまり、車両用電源装置１０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ３１の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ３１の充放電を制御することができるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。

［回生発電状態および燃焼発電状態における電圧降下状況］
図６は電源回路３０の各部位における電圧降下状況の一例を示す図である。図６には、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や回生発電状態に制御したときの電圧降下状況が示されている。また、図６には、スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａから接続点３６に至るまでの電圧降下、つまり正極ライン（第１通電経路）３３における電圧降下が実線Ｌ１で示されており、接続点３６からリチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａに至るまでの電圧降下、つまり正極ライン（第２通電経路）３４における電圧降下が破線Ｌ２で示されている。また、接続点３６から鉛バッテリ３２の正極端子３２ａに至るまでの電圧降下、つまり正極ライン（第３通電経路）３５における電圧降下が一点鎖線Ｌ３で示されている。なお、図６の横軸には、スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａが符号Ｐ１で示され、接続点３６が符号Ｐ２で示され、リチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａが符号Ｐ３で示され、鉛バッテリ３２の正極端子３２ａが符号Ｐ４で示されている。

前述したように、車両減速時には、車両１１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収するため、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。この回生発電状態において、多くの運動エネルギーを回収するためには、スタータジェネレータ１６の発電電圧を大きく上昇させることが必要である。しかしながら、スタータジェネレータ１６の発電電圧を過度に上昇させることは、耐電圧Ｐｂｍａｘを超えた電圧を鉛バッテリ３２に印加する要因であり、鉛バッテリ３２の劣化を促進させる要因となっていた。このため、スタータジェネレータ１６の発電電圧は、鉛バッテリ３２の劣化を抑制する観点から、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘ以下に制限されることが一般的である。

そこで、本発明の一実施の形態である車両用電源装置１０においては、鉛バッテリ３２の劣化を抑制しつつ回生電力を増加させるため、以下に示すように、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧が設定されるとともに、正極ライン３３，３５の電気抵抗値が設定されている。つまり、図６に符号ａ１で示すように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧が、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを上回るＶ１に設定される。そして、図６に符号ａ２で示すように、スタータジェネレータ１６の発電電圧をＶ１まで上昇させた場合であっても、鉛バッテリ３２に対する印加電圧ＶＰｂが耐電圧Ｐｂｍａｘを下回るように、スタータジェネレータ１６と鉛バッテリ３２とを接続する正極ライン３３，３５の電気抵抗値が設定される。

すなわち、図６に符号ａ１で示すように、スタータジェネレータ１６の発電電圧をＶ１まで上昇させた場合であっても、図６に符号ａ２で示すように、鉛バッテリ３２の印加電圧ＶＰｂが耐電圧Ｐｂｍａｘを下回るように、正極ライン３３、接続点３６および正極ライン３４を電流が流れる過程で電圧を降下させている。このように、正極ライン３３，３５の電気抵抗値を高めることにより、鉛バッテリ３２の印加電圧ＶＰｂを耐電圧Ｐｂｍａｘ以下に抑えつつ、スタータジェネレータ１６の発電電圧を大幅に上昇させることができる。これにより、鉛バッテリ３２の劣化を抑制することができるとともに、スタータジェネレータ１６の回生電力を飛躍的に増やすことができる。なお、電線である正極ライン３３，３５の電気抵抗値は、正極ライン３３，３５の長さや太さを変更することや、正極ライン３３，３５の素材を適宜選定すること等によって調整可能である。

ところで、正極ライン３３，３５の電気抵抗値を高めることは、発電電流の送電効率を低下させる要因であるため、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、送電効率の低下に伴うエネルギー損失を最低限に抑えることが必要である。そこで、図６に符号ｂ１で示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧が鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを下回るＶ２に設定される。このように、燃焼発電状態においては発電電圧をＶ２に下げることにより、回生発電時に比べて発電電流を大幅に絞ることができる。すなわち、正極ライン３３，３５の電気抵抗値を高めていた場合であっても、図３に示すように、正極ライン３３や正極ライン３４を流れる電流を小さくすることができ、送電効率の低下に伴うエネルギー損失を最低限に抑えることができる。これにより、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御した場合であっても、エンジン１２に供給される燃料エネルギーを効率良く電気エネルギーに変換することが可能である。

これまで説明したように、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態、つまりエンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電駆動する状況においては、スタータジェネレータ１６の発電電圧Ｖ２が、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘよりも引き下げられる。これにより、正極ライン３３，３５の電気抵抗値が高い場合であっても、発電電流を減少させて送電効率の低下を抑制することができ、送電効率の低下に伴うエネルギー損失を抑制することができる。つまり、スタータジェネレータ１６から鉛バッテリ３２やリチウムイオンバッテリ３１までの電圧降下量を小さく抑えることができる。

一方、スタータジェネレータ１６の回生発電状態、つまり車両１１の運動エネルギーによってスタータジェネレータ１６を発電駆動する状況においては、スタータジェネレータ１６の発電電圧Ｖ１が、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘよりも引き上げられる。この場合には、スタータジェネレータ１６の発電電流が増加して送電効率が低下し、回生発電時のエネルギー損失が増加する。しかしながら、車両１１の運動エネルギーが失われる車両減速時に実行される回生発電とは、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する発電モードであるため、エネルギー損失が増加したとしてもエネルギー回収量つまり発電電力を増加させることが重要である。このように、スタータジェネレータ１６の回生発電状態においては、エネルギー損失が増加するものの発電電力を大幅に増加させることが可能である。これにより、より多くの運動エネルギーを回収することができ、車両１１の燃費性能を向上させることができる。

前述の説明では、鉛バッテリ３２に対する印加電圧ＶＰｂが耐電圧Ｐｂｍａｘを超えないように、回生発電時の目標発電電圧を設定するとともに、正極ライン３３，３５の電気抵抗値を設定しているが、これに限られることはない。例えば、図６に符号ｃ１で示すように、接続点３６に対する印加電圧Ｖｃが耐電圧Ｐｂｍａｘを超えないように、回生発電時の目標発電電圧を設定するとともに、正極ライン３３の電気抵抗値を設定しても良い。このように、接続点３６の印加電圧Ｖｃを耐電圧Ｐｂｍａｘよりも下げることにより、確実に鉛バッテリ３２の印加電圧ＶＰｂを耐電圧Ｐｂｍａｘよりも下げることができる。なお、図６に符号ｄ１で示すように、スタータジェネレータ１６の回生発電状態において、リチウムイオンバッテリ３１には電圧ＶＬｉが印加されているが、この印加電圧ＶＬｉがリチウムイオンバッテリ３１の耐電圧を下回ることはいうまでもない。

また、前述の説明では、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘが、電気機器４２の耐電圧よりも低いことから、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを基準に、発電電圧や電気抵抗値が設定されている。つまり、電気機器４２の耐電圧が鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘよりも低い場合には、電気機器４２の耐電圧を基準に発電電圧や電気抵抗値が設定される。なお、電気機器４２の耐電圧が鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘよりも低い場合には、電気機器４２が本願発明を構成するデバイスとして機能することになる。

［他の実施の形態］
前述の説明では、鉛バッテリ３２の劣化を抑制する観点から、鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを基準に、スタータジェネレータ１６の発電電圧を設定するとともに、正極ライン３３，３５の電気抵抗値を設定しているが、これに限られることはない。つまり、鉛バッテリ３２を備えていない車両用電源装置であっても、本発明を有効に適用することが可能である。ここで、図７は本発明の他の実施の形態である車両用電源装置６０が備える電源回路６１の一例を示す回路図である。なお、図７において、図２に示す部品や部材と同様の部品や部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、電源回路６１は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ３１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続される電気機器（デバイス）６２と、を備えている。電気機器６２として、例えば、横滑り防止装置、電動パワーステアリング、ヘッドライトがある。電気機器６２には、電子部品等を損傷させることなく正常に機能させるため、印加可能な上限電圧として耐電圧Ｅｍａｘが設定されている。

スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン（第１通電経路）３３が接続され、リチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａには正極ライン（第２通電経路）３４が接続され、電気機器６２の正極端子６２ａには正極ライン（第３通電経路）６３が接続される。これらの正極ライン３３，３４，６３は、接続点３６を介して互いに接続されている。また、リチウムイオンバッテリ３１の負極端子３１ｂには負極ライン３７が接続され、電気機器６２の負極端子６２ｂには負極ライン６４が接続され、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン３９が接続される。これらの負極ライン３７，３９，６４は、基準電位点４０に接続されている。

このように、リチウムイオンバッテリ３１に並列接続されるデバイスとして、前述した鉛バッテリ３２ではなく電気機器６２を備えた電源回路３０であっても、電気機器６２を正常に機能させる観点から、電気機器６２の耐電圧Ｅｍａｘを基準に、スタータジェネレータ１６の発電電圧が設定されるとともに、正極ライン３３，６３の電気抵抗値が設定されている。すなわち、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧が、電気機器６２の耐電圧Ｅｍａｘを上回る電圧に設定される。そして、スタータジェネレータ１６の発電電圧を目標発電電圧まで上昇させた場合であっても、電気機器６２に対する印加電圧が耐電圧Ｅｍａｘを下回るように、スタータジェネレータ１６と電気機器６２とを接続する正極ライン３５，６３の電気抵抗値が設定される。これにより、電気機器６２を正常に機能させつつ、回生電力を増加させることができる。また、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態においては、スタータジェネレータ１６の発電電圧が、電気機器６２の耐電圧Ｅｍａｘよりも引き下げられる。これにより、正極ライン３５，６３の電気抵抗値が高い場合であっても、発電電流を減少させて送電効率の低下を抑制することができ、送電効率の低下に伴うエネルギー損失を抑制することができる。

前述の説明では、電気機器６２に対する印加電圧が耐電圧Ｅｍａｘを超えないように、回生発電時の目標発電電圧を設定するとともに、正極ライン３５，６３の電気抵抗値を設定しているが、これに限られることはない。例えば、接続点３６に対する印加電圧が耐電圧Ｅｍａｘを超えないように、回生発電時の目標発電電圧を設定するとともに、正極ライン３３の電気抵抗値を設定しても良い。このように、接続点３６の印加電圧を耐電圧Ｅｍａｘよりも下げることにより、確実に電気機器６２の印加電圧を耐電圧Ｅｍａｘよりも下げることができる。

［他の実施の形態］
図６に示すように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する場合には、スタータジェネレータ１６の発電電圧をＶ１まで上昇させているが、この発電電圧Ｖ１としては、実験やシミュレーション等に基づいて予め設定された値であっても良く、鉛バッテリ３２や接続点３６に対する印加電圧に基づき変化する値であって良い。

図８は本発明の他の実施の形態である車両用電源装置７０が備える電源回路７１の一例を示す回路図である。なお、図８において、図２に示す部品や部材と同様の部品や部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図９は電源回路７１の各部位における電圧降下状況の一例を示す図である。図９には、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電圧降下状況が示されており、スタータジェネレータ１６から接続点３６を介して鉛バッテリ３２に至るまでの電圧降下、つまり第１および第３通電経路を構成する正極ライン３３，３５での電圧降下が実線Ｌｘ，Ｌｙで示されている。なお、図９において、図６に示す箇所と同様の箇所については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図８に示すように、電源回路７１には、鉛バッテリ３２の正極端子３２ａに印加される電圧ＶＰｂを検出する電圧センサ（電圧検出部）７２が設けられている。電圧センサ７２によって検出された印加電圧ＶＰｂは、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するメインコントローラ５０に送信される。そして、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する場合に、メインコントローラ５０は、印加電圧ＶＰｂが鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを超えない範囲で、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上昇させる。つまり、図９に符号ａ１，ａ２で示すように、鉛バッテリ３２に対する印加電圧ＶＰｂを耐電圧Ｐｂｍａｘに近づけるように、スタータジェネレータ１６の発電電圧がＶ１ａに引き上げられる。これにより、鉛バッテリ３２の劣化を抑制しつつ、スタータジェネレータ１６の回生電力を最大限に増やすことができる。

前述の説明では、鉛バッテリ３２に対する印加電圧ＶＰｂが耐電圧Ｐｂｍａｘを超えない範囲で、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上昇させているが、これに限られることはなく、接続点３６に対する印加電圧Ｖｃが耐電圧Ｐｂｍａｘを超えない範囲で、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上昇させても良い。

図８に示すように、電源回路７１には、接続点３６に印加される電圧Ｖｃを検出する電圧センサ（電圧検出部）７３が設けられている。電圧センサ７３によって検出された印加電圧Ｖｃは、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するメインコントローラ５０に送信される。そして、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する場合に、メインコントローラ５０は、印加電圧Ｖｃが鉛バッテリ３２の耐電圧Ｐｂｍａｘを超えない範囲で、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上昇させる。つまり、図９に符号ｂ１，ｂ２で示すように、接続点３６に対する印加電圧Ｖｃを耐電圧Ｐｂｍａｘに近づけるように、スタータジェネレータ１６の発電電圧がＶ１ｂに引き上げられる。これにより、鉛バッテリ３２の劣化を抑制しつつ、スタータジェネレータ１６の回生電力を増やすことができる。

なお、図８に示した例では、電源回路７１に２つの電圧センサ７２，７３を設けているが、これに限られることはない。例えば、印加電圧ＶＰｂを基準に発電電圧を制御する場合には、電圧センサ７２だけを設けても良く、印加電圧Ｖｃを基準に発電電圧を制御する場合には、電圧センサ７３だけを設けても良い。また、電圧センサ７２によって鉛バッテリ３２の印加電圧ＶＰｂを検出しているが、これに限られることはなく、前述したバッテリセンサ４６によって鉛バッテリ３２の印加電圧ＶＰｂを検出しても良い。また、図８に示した例では、電源回路７１にデバイスとして鉛バッテリ３２を設けているが、これに限られることはなく、前述した電気機器４２，６２等をデバイスとして設けても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、蓄電体としてリチウムイオンバッテリ３１を採用し、第２の蓄電体として鉛バッテリ３２を採用しているが、これに限られることはなく、他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、各蓄電体は、異なる種類の蓄電体に限られることはなく、同じ種類の蓄電体であっても良いことはいうまでもない。また、前述の説明では、発電機としてスタータジェネレータ１６を採用しているが、これに限られることはなく、電動機として機能しないジェネレータを採用しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ５０を発電制御部として機能させているが、これに限られることはなく、他のコントローラを発電制御部として機能させても良いことはいうまでもない。

なお、図示する例では、リチウムイオンバッテリ３１の正極ライン３４にスイッチＳＷ１を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ３１の負極ライン３７にスイッチＳＷ１を設けても良い。また、図示する例では、リチウムイオンバッテリ３１の異常発生時に充放電を停止させる観点からスイッチＳＷ１が設けられており、電気機器群４３に対する瞬間的な電圧低下つまり瞬低を防止する観点からスイッチＳＷ２が設けられているが、これに限られることはなく、電源回路３０からスイッチＳＷ１やスイッチＳＷ２を削除しても良い。

１０車両用電源装置
１１車両
１２エンジン
１６スタータジェネレータ（発電機）
３１リチウムイオンバッテリ（蓄電体）
３２鉛バッテリ（デバイス，第２の蓄電体）
３３正極ライン（第１通電経路）
３４正極ライン（第２通電経路）
３５正極ライン（第３通電経路）
３６接続点
５０メインコントローラ（発電制御部）
６０車両用電源装置
６２電気機器（デバイス）
６３正極ライン（第３通電経路）
７０車両用電源装置
７２電圧センサ（電圧検出部）
７３電圧センサ（電圧検出部）

Claims

車両に搭載される車両用電源装置であって、
エンジンに連結される発電機と、
前記発電機に接続点を介して接続される蓄電体と、
前記発電機に前記接続点を介して接続されるデバイスと、
前記接続点と前記発電機とを互いに接続する第１通電経路と、
前記接続点と前記蓄電体とを互いに接続する第２通電経路と、
前記接続点と前記デバイスとを互いに接続する第３通電経路と、
前記発電機を回生発電状態に制御する際に、前記発電機の発電電圧を前記デバイスの耐電圧よりも上昇させる発電制御部と、
を有し、
前記第１通電経路および前記第３通電経路の電気抵抗値は、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させた場合に、前記デバイスに対する印加電圧を前記耐電圧よりも低下させる電気抵抗値である、車両用電源装置。
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記第１通電経路の電気抵抗値は、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させた場合に、前記接続点に対する印加電圧を前記耐電圧よりも低下させる電気抵抗値である、車両用電源装置。
請求項１または２に記載の車両用電源装置において、
前記発電制御部は、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させる回生発電状態と、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも低下させる通常発電状態と、に前記発電機を制御する、車両用電源装置。
請求項３に記載の車両用電源装置において、
前記発電機が回生発電状態に制御される場合には、前記エンジンの燃料カットが実施される一方、前記発電機が通常発電状態に制御される場合には、前記エンジンの燃料噴射が実施される、車両用電源装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
前記デバイスは、電気機器または第２の蓄電体である、車両用電源装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
前記デバイスに対する印加電圧を検出する電圧検出部、を有し、
前記発電制御部は、前記電圧検出部から送信される印加電圧が前記耐電圧を超えない範囲で、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させる、車両用電源装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用電源装置において、
前記接続点に対する印加電圧を検出する電圧検出部、を有し、
前記発電制御部は、前記電圧検出部から送信される印加電圧が前記耐電圧を超えない範囲で、前記発電機の発電電圧を前記耐電圧よりも上昇させる、車両用電源装置。