特許 5998755 車両用電源制御装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5998755

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】車両用電源制御装置および方法

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/03 20060101AFI20160915BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20160915BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20160915BHJP

   B60L 7/22 20060101ALN20160915BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/03 S

   B60R16/04 S

   B60R16/04 W

   H01M10/44 P

   !B60L7/22 Z

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-189615(P2012-189615)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-46737(P2014-46737A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2015年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100083013

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 正明

(72)【発明者】

【氏名】湯原 将光

(72)【発明者】

【氏名】吉田 勝正

(72)【発明者】

【氏名】小谷 和也

【審査官】 菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００６／１２１００５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１２４８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２３９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３２７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２３７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０６０３９１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０２−１６／０４

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｂ６０Ｌ ７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに駆動されて発電する発電機と、
前記発電機で発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を電気負荷に供給するキャパシタと、
を有する車両用電源の制御装置であって、
前記キャパシタの現在の劣化状態を検知する劣化状態検知手段と、
前記劣化状態検知手段によって検知された劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更する目標電圧変更手段と、
バッテリと、
前記発電機と前記目標電圧変更手段とを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記目標電圧変更手段と前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、前記目標電圧変更手段をバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、
前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったとき前記バイパス回路部を短絡し、また、前記所定値より大きいときは開放するスイッチと、を更に有し、
前記目標電圧変更手段によって、前記バッテリの現在の劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更する
ことを特徴とする車両用電源の制御装置。

【請求項2】

前記目標電圧変更手段は、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を所定の高電圧から所定の低電圧へ切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源の制御装置。

【請求項3】

前記劣化状態検知手段によって、所定期間毎にソーク中に測定された前記キャパシタの静電容量に基づいて前記キャパシタの現在の劣化状態を検知する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の車両用電源の制御装置。

【請求項4】

エンジンに駆動されて発電する発電機と、
前記発電機で発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を電気負荷に供給するキャパシタと、
を有する車両用電源の制御方法であって、
バッテリと、
前記発電機と前記目標電圧変更手段とを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記目標電圧変更手段と前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、前記目標電圧変更手段をバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、
前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったとき前記バイパス回路部を短絡し、また、前記所定値より大きいときは開放するスイッチと、を更に有し、
前記キャパシタの現在の劣化状態を検知するステップと、
前記ステップで検知された前記キャパシタの劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更するステップと、
前記バッテリの現在の劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更するステップと、
を有することを特徴とする車両用電源の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電機付き車両の電源制御、特に使用初期は高燃費な走行を実現すると共に、長期間使用時も良好な走行状態を維持できる制御に関し、車両用電源の制御装置及び方法の分野に属する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の車両においては、燃費性能向上のため、エンジンの燃焼改善や車体の軽量化などと共に、減速時の回生エネルギを蓄電手段、例えばキャパシタに回収して電気デバイスへの給電に有効活用する機能を搭載した車両が実用化されている。

【0003】

しかしながら、一般にキャパシタは、蓄電時の目標電圧が高いと劣化の進行が早く、静電容量が早期に低下してしまう問題がある。

【0004】

そこで、例えば、特許文献１には、キャパシタの劣化の進行を抑制するため、電気システムを停止する際に、キャパシタの劣化度合いに応じて、該電気システムの始動に要求される電力を低く設定して、この始動電力をキャパシタに蓄えさせる技術が開示されている。

【0005】

一方で、燃費性能向上のため、信号待ち等の一時停止中に、所定の条件下でエンジンを停止させるアイドリングストップ機能を搭載した車両が実用化されている。このアイドリングストップ機能付き車両において、蓄電手段としてキャパシタを用いる場合、このキャパシタに蓄えられている電力が多いほどアイドリングストップを長時間行えるため、燃費性能が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４６４９８５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、長時間のアイドリングストップを実現するには、例えば車両を使用していないソーク中にキャパシタの目標電圧を高く設定して予め蓄電しておかなくてはならないため、キャパシタの劣化が早く進行して静電容量が早期に低下し、車両の蓄電手段として要求される耐久性を確保できなくなることが考えられる。

【0008】

そこで、本発明は、例えばアイドリングストップ等による燃費の向上を実現すると共に、キャパシタの所要の耐久性を確保することを課題とする。なお、この課題は、キャパシタ以外の蓄電手段を用いた場合にも同様に生じ得るものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、本発明に係る車両用電源の制御装置および方法は、次のように構成したことを特徴とする。

【0010】

まず、請求項１に記載の発明は、
エンジンに駆動されて発電する発電機と、
前記発電機で発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を電気負荷に供給するキャパシタと、
を有する車両用電源の制御装置であって、
前記キャパシタの現在の劣化状態を検知する劣化状態検知手段と、
前記劣化状態検知手段によって検知された劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更する目標電圧変更手段と、
バッテリと、
前記発電機と前記目標電圧変更手段とを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記目標電圧変更手段と前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、前記目標電圧変更手段をバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、
前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったとき前記バイパス回路部を短絡し、また、前記所定値より大きいときは開放するスイッチと、を更に有し、
前記目標電圧変更手段によって、前記バッテリの現在の劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更する
を有することを特徴とする。

【0011】

なお、前記目標電圧の変更には、高電圧から低電圧に変更する場合だけでなく、低電圧から高電圧への変更も含まれる。

【0012】

また、前記目標電圧変更手段には、現在の劣化状態に基づいて目標電圧を変更するものと、現在までの劣化状態の履歴から将来の劣化状態を予測して変更するものも含まれる。

【0013】

本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記目標電圧変更手段は、ソーク中の前記蓄電手段の目標電圧を所定の高電圧から所定の低電圧へ切り替える
ことを特徴とする。

【0014】

本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、
前記劣化状態検知手段によって、所定期間毎にソーク中に測定された前記キャパシタの静電容量に基づいて前記キャパシタの現在の劣化状態を検知する
ことを特徴とする。

【0016】

請求項４に記載の発明は、
エンジンに駆動されて発電する発電機と、
前記発電機で発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を電気負荷に供給するキャパシタと、
を有する車両用電源の制御方法であって、
バッテリと、
前記発電機と前記目標電圧変更手段とを結ぶ第１回路部に前記キャパシタが接続され、前記目標電圧変更手段と前記電気負荷とを結ぶ第２回路部に前記バッテリが接続され、前記目標電圧変更手段をバイパスして前記第１回路部と前記第２回路部とを接続するバイパス回路部と、
前記第１回路部と前記第２回路部との間の電位差が所定値以下になったとき前記バイパス回路部を短絡し、また、前記所定値より大きいときは開放するスイッチと、を更に有し、
前記キャパシタの現在の劣化状態を検知するステップと、
前記ステップで検知された前記キャパシタの劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更するステップと、
前記バッテリの現在の劣化状態に応じて、ソーク中の前記キャパシタの目標電圧を変更するステップと、
を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

【0018】

請求項１に記載の発明によれば、使用初期は、例えばアイドリングストップ等による高燃費な走行を実現し、キャパシタの劣化状態に応じて、例えば目標電圧をより低い所定の電圧に変更した後は、高燃費は維持できないが、キャパシタの所要の耐久性を確保して、長期間使用しても、良好な走行状態を維持できる。また、本発明によれば、バッテリの劣化状態に応じて、例えばソーク中のキャパシタの目標電圧をより低い所定の電圧へ変更することで、例えばバッテリのみで電気負荷に給電するときに、電気負荷への供給電圧が動作保障電圧以下となるのを回避できる。

【0019】

請求項２に記載の発明によれば、ソーク中の蓄電手段の目標電圧を所定の高電圧から低電圧へ切り替えるという簡易な方法で、その後の蓄電手段の劣化の進行を抑制することができる。

【0020】

請求項３に記載の発明によれば、所定期間毎にソーク中に測定したキャパシタの静電容量を用いているため、精度良くキャパシタの劣化状態を検知することができる。

【0022】

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明である車両電源の制御方法及び装置が適用された減速回生システムのブロック図である。

【図2】本発明である車両電源の制御装置の動作を概略的に示すフローチャートである。

【図3】図２におけるバッテリの最低電圧を推定する際の制御装置の動作を概略的に示すフローチャートである。

【図4】キャパシタの劣化状態に応じたソーク中キャパシタ目標電圧の切り替えについて説明するタイムチャートである。

【図5】バッテリの劣化状態に応じたソーク中キャパシタ目標電圧の切り替えについて説明するタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0025】

図１は、本実施形態の車両電源の制御方法及び装置が適用された減速回生システム１を示すものである。減速回生システム１は、車両の減速時に行う減速回生発電とエンジン（図示しない）に駆動されて行う通常発電とが可能な回生オルタネータ１０、バッテリ２０、回生オルタネータ１０で発電された電力を蓄電するキャパシタ３０、車両に搭載される種々の電気デバイス６０への給電を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ４０、減速回生システム１を制御する制御ユニット５０（以下、「ＥＣＵ５０」という）、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をバイパスするバイパス回路部７５にバイパスリレー７０を有している。

【0026】

回生オルタネータ１０とＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、第１回路部１５によって結ばれており、この第１回路部１５にはキャパシタ３０が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と電気デバイス６０は、第２回路部６５によって結ばれており、この第２回路部６５にはバッテリ２０が接続されている。

【0027】

さらにまた、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０をバイパスするように、第１回路部１５と第２回路部６５とを短絡または開放するバイパスリレー７０が接続されている。

【0028】

回生オルタネータ１０は、エンジンによりベルト駆動されて、減速時等の運動エネルギを効率的に電力回生する可変電圧式のオルタネータであり、効率よく送電と蓄電を行うために最大２５Ｖまで高電圧化が可能である。

【0029】

バッテリ２０は、一般的な鉛バッテリである。

【0030】

キャパシタ３０は、回生した大量の電気エネルギを瞬時に蓄え、効率的に取り出して使用できる、大容量の低抵抗電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であり、最大２５Ｖの電圧を発生できる。なお、このキャパシタ３０は、電気自動車などに使われるリチウムイオン電池や一般的な鉛電池と比べた時、急速蓄電（５０〜６０ｋｍ／ｈ走行時に数秒）が可能であり、放電深度が無制限であり、半永久的な寿命を持つ等の優位性を備えるものである。

【0031】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、最大ＤＣ２５ＶをＤＣ１４Ｖまで降圧して出力するコンバータであり、所定の容量（例えば、許容出力電流値（許容限界値）が５０Ａ）まで流すことが可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは一般に、容量が大きくなるとサイズが大きくなり、より高価になる。

【0032】

ＥＣＵ５０は、減速回生システム１全体の動作を管理制御している。

【0033】

電気デバイス６０には、例えば、ランプ、デフロスタ、ブロワ、シートヒータ、ファン、イグニッション、エンジンコントロールユニット、ＤＳＣ（ダイナミックスタビリティコントロール）、ＥＰＡＳ（電動パワーステアリング）、パワーウィンドウ等がある。

【0034】

当該減速回生システム１によれば、アイドリングストップやアクセルＯＮの時でも、バッテリ２０やキャパシタ３０に十分な電気が残っている間は回生オルタネータ１０による発電を行わずに、これらに蓄電された電気を使用することで、燃料を使ったエンジンによる発電を抑制するので燃費が向上する。

【0035】

なお、市街走行時には頻繁に加減速が行われるためキャパシタ３０に蓄えた電力が完全に枯渇する前に再び減速により蓄電され、走行中の車両に必要な電力はほぼ減速回生エネルギで充当される。

【0036】

次に、図２及び図３を参照しながら、ＥＣＵ５０によって、イグニッションスイッチをＯＦＦ（以下、「ＩＧ−ＯＦＦ」という）してエンジンを停止している時（以下、「ソーク中」という）のキャパシタ目標電圧を切り替えるための車両用電源の具体的制御方法について説明する。

【0037】

まず、図２のフローチャートを参照しながら、ソーク中のキャパシタ目標電圧の切り替えについて説明する。

【0038】

ステップＳ１で、キャパシタ３０の現在の静電容量Ｃを測定する。ステップＳ２で、現在までに測定された静電容量Ｃに基づいて、次回測定時の静電容量Ｃ_NEXTを予測して、この予測された静電容量Ｃ_NEXTが、予め規定された静電容量（以下、「規定値Ｃ_MIN」という）以上か否かを判定する。予測された静電容量Ｃ_NEXTが規定値Ｃ_MIN以上ではない、すなわちキャパシタ３０が劣化していると判定したときは、ステップＳ６で、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を所定の低電圧Ｖ_{CAP_SOAK_LOW}、例えば１５Ｖに設定する。なお、上述の静電容量の予測については、後に詳細に説明する。

【0039】

一方で、前記ステップＳ２で、静電容量Ｃ_NEXTが規定値Ｃ_MIN以上であると判定したときは、ステップＳ３で、バッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}を推定する。なお、このバッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}の推定方法については、後に詳細に説明する。

【0040】

次に、ステップＳ４で、推定されたバッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}が、予め規定された最低電圧（以下、「動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}）という」、例えば１１．５Ｖ以上か否かを判定し、動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}以上ではない、すなわちバッテリ２０の劣化等により、ＩＧ−ＯＮ時の電力を確保できないと判定したときは、ステップＳ６で、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を低電圧Ｖ_{CAP_SOAK_LOW}（例えば１５Ｖ）に設定する。

【0041】

なお、前記動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}は、バッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}がこの動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}を下回ると、電気デバイス６０に十分な電力が供給できなくなる電圧に予め規定されている。

【0042】

一方、前記ステップＳ４で、バッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}が動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}以上であると判定したときは、ステップ５で、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を所定の高電圧Ｖ_{CAP_SOAK_HIGH}、例えば２０Ｖに設定する。

【0043】

つまり、キャパシタ３０またはバッテリ２０が劣化するまでは、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を高電圧Ｖ_{CAP_SOAK_HIGH}（例えば２０Ｖ）とし、キャパシタ３０またはバッテリ２０のいずれかが劣化すると、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を低電圧Ｖ_{CAP_SOAK_LOW}（例えば１５Ｖ）に切り替える。

【0044】

ここで、前記ステップＳ１での、キャパシタ３０の静電容量Ｃの測定は、定期的に、例えば１ヶ月毎に行えばよい。その具体的な測定方法は、ソーク中にキャパシタ３０から予め決められた抵抗値を持つ抵抗体に放電して、所定時間内にキャパシタ３０の電圧がどの程度降下するかを測定することで、キャパシタ３０の静電容量Ｃを測定できる。なお、キャパシタ３０の静電容量Ｃは、上述のように直接的に測定せずに、公知の方法で間接的に推定しても良い。

【0045】

次に、図３を参照しながら、バッテリ２０の最低電圧を推定する方法について詳細に説明する。図３は、図２のメインループに含まれるサブループであるバッテリの最低電圧の推定について概略的に示すフローチャートである。

【0046】

まず、ステップＳ１１で、走行中に現在のバッテリ２０の充電状態を示すＳＯＣ（state of charge）を連続的に測定し、車両を停車させてＩＧスイッチをＯＦＦする（以下、「ＩＧ−ＯＦＦ」という）際に、走行中の最後に測定したＳＯＣの値（％）(以下、「ＳＯＣ_OFF」という)をＥＣＵ５０に記憶する。

【0047】

そして、ステップＳ１２で、最後に測定して記憶したＳＯＣ_OFFから、予め車両ごとに規定された、暗電流（すなわち、ソーク中に消費する電流）によるＳＯＣの低下分ΔＳＯＣ_SOAKを差し引いて（すなわち、（ＳＯＣ_OFF−ΔＳＯＣ_SOAK））、次回ＩＧをＯＮした（以下、「ＩＧ−ＯＮ」という）時のバッテリ２０のＳＯＣの値（以下、「ＳＯＣ_ON」という)を推定する。

【0048】

そして、ステップＳ１３で、例えば、予め設定された変換マップ等を用いて、推定されたＳＯＣ_ONをバッテリ２０の起電力Ｅ_{BAT_ON}に変換する。

【0049】

ここで、ステップＳ１４で、バッテリ２０の内部抵抗Ｒ_BATを推定し、ステップＳ１５で、推定されたＲ_BATと、予め設定されたＩＧ−ＯＮ時に瞬間的に流れる要求電流の最大値Ｉ_{ON_MAX}との積算（すなわち、（Ｒ_BAT×Ｉ_{ON_MAX}））により、バッテリ２０の電圧降下Ｖ_{BAT_DROP}を推定する。

【0050】

最後に、ステップＳ１６で、起電力Ｅ_{BAT_ON}から電圧降下Ｖ_{BAT_DROP}分を差し引いて（すなわち、（Ｅ_{BAT_ON}−Ｖ_{BAT_DROP}））、バッテリ２０の最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}を算出して、図２のメインルーチンに戻る。

【0051】

以上のフローチャートに基づく、本実施形態に係る減速回生システム１を制御するＥＣＵ５０の動作について、図４及び図５を参照しながら説明する。

【0052】

図４は、キャパシタ３０の静電容量に応じたソーク中のキャパシタ目標電圧の切り替えについて説明するタイムチャートである。該タイムチャートの横軸は、キャパシタ３０の使用開始からの使用期間（年）を意味し、縦軸は、キャパシタ３０の静電容量Ｃ（Ｆ）及びソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}（Ｖ）を意味している。

【0053】

なお、当該タイムチャートの横軸は、正確には使用期間の平方根を目盛としている。なぜなら、キャパシタの使用期間の平方根と静電容量には、一般的に直線の相関関係が見られるため、説明が容易になるからである。

【0054】

ここで、上側のタイムチャートには、測定ラインと規定ラインの２本の右下がりの直線グラフが描かれている。

【0055】

この測定ラインは、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を２０Ｖにして、使用期間が０年からＴ年まで定期的に、例えば１ヵ月毎に静電容量Ｃを測定して得られた複数の実測値の点に近似する直線を書いて、この直線を使用期間が、例えば１０年まで延ばしたものである。なお、グラフを見易くするため、実測値は半年毎のもののみがプロットされている。

【0056】

したがって、測定ラインの傾きは、キャパシタ３０の静電容量が時間と共に減少する速さ、すなわち、キャパシタ３０の劣化が進行する速さを意味している。

【0057】

一方、この規定ラインは、使用開始から１０年後も所望の燃費のモード走行が可能なキャパシタ静電容量Ｃ_{MIN_10}を１０年後の目標値として予め定め、既に実験等で得られている、ソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を１５Ｖとして使用し続けた場合における静電容量の減少の傾きで、使用開始まで直線的に描いたものである。すなわち、静電容量の規定値Ｃ_MINを連続してグラフ上に描いたものである。

【0058】

ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を２０Ｖに設定して、車両の使用を開始する。使用開始から１ヵ月毎にキャパシタ３０の静電容量Ｃを測定して（Ｓ１）、得られた実測値をＥＣＵ５０内に記憶する。現在までに測定して記憶された静電容量Ｃのデータに基づいて、１ヶ月後の静電容量Ｃ_NEXTを予測する。

【0059】

なお、この予測は、グラフ上では、得られた実測値に基づいて上述の測定ラインを作成し、この測定ラインの傾きに基づいて、１ヵ月後の静電容量を求めることと同じである。

【0060】

予測された１ヵ月後の静電容量Ｃ_NEXTとその時の規定値Ｃ_MINとを比較し（Ｓ２）、静電容量Ｃ_NEXTが規定値Ｃ_MIN以上ではないと判定された場合（すなわちＣ_NEXT＜Ｃ_MIN）、何日後に静電容量が規定値Ｃ_MINと等しくなるのか、静電容量が規定値Ｃ_MINと等しくなる使用期間Ｔを計算する。

【0061】

なお、この計算は、使用期間Ｔのときの静電容量をＣ_Tとすれば、グラフ上では、測定ラインが規定ラインと交わる交点（Ｔ、Ｃ_T）（グラフ上の「ソーク中キャパシタ目標電圧切替点」を参照）を求めることと同じである。

【0062】

そして、計算した使用期間Ｔが到来したときに、ソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を２０Ｖから１５Ｖに切り替える（Ｓ６）。

【0063】

キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}の切り替え後も、引き続きキャパシタ静電容量Ｃの測定を継続する。なお、図示していないが、切り替え後の静電容量Ｃの実測値は、ほぼ規定ライン上にプロットされることとなり、１０年後には目標の静電容量Ｃ_{MIN_10}が得られる。

【0064】

したがって、当該実施形態によれば、使用初期において目標電圧を高電圧にしてアイドリングストップ等による燃費の向上を実現すると共に、キャパシタ３０の劣化がある程度進むと、目標電圧を高電圧から低電圧に切り替えることで、長期間に亘ってキャパシタ３０の所要の耐久性を確保することができる。

【0065】

次に図５を参照しながら、バッテリ２０の劣化状態等に応じてソーク中のキャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を切り替える動作について詳細に説明する。

【0066】

図５は、バッテリ２０の劣化状態等に応じたソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}の切り替えについて説明するタイムチャートであり、ＩＧスイッチ、車速、バッテリ電圧及びキャパシタ電圧の時間的な変化をそれぞれ示している。

【0067】

まず、走行中に現在のバッテリ２０のＳＯＣを連続して測定する（Ｓ１１）。車両が減速を始めると、回生オルタネータ１０による減速回生が行われて、バッテリ２０及びキャパシタ３０に蓄電される。

【0068】

その後、停車して、エンジン停止及びＩＧ−ＯＦＦしてソークとなる。ＩＧ−ＯＦＦ時に、走行中の最後に測定したＳＯＣ_OFF等に基づいてバッテリの最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}を推定し（Ｓ３）、これが動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}以上か否かを判定して（Ｓ４）、次回ＩＧ−ＯＮ時にバッテリ２０で電力確保できるようなソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を設定する（Ｓ５またはＳ６）して、設定した該ソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}まで電圧が下がるまで、キャパシタ３０を放電させる。

【0069】

ソーク中は、暗電流によってバッテリ２０の電力が消費されるため、バッテリ２０の電圧が徐々に低下する。また、キャパシタ３０はソーク中、ＩＧ−ＯＮ時に設定されたソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}（１５Ｖまたは２０Ｖ）を維持する。

【0070】

ＩＧ−ＯＮ時に、バッテリ２０に電圧降下Ｖ_{BAT_DROP}が生じる。これは、ソーク中に目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}である１５Ｖまたは２０Ｖに維持されていたキャパシタ３０の電圧が、ＩＧ−ＯＮ時に、電気デバイス６０の定格電圧１２Ｖ付近まで下がるまではバイパス回路部７５を短絡できないため、バッテリ２０のみで電気デバイス６０に電力を供給することとなり、電気負荷が大きいと、このＩＧ−ＯＮ時にバッテリ２０から電気デバイス６０に大電流Ｉ_{ON_MAX}が流れて、バッテリ２０の内部抵抗Ｒ_BATにより、バッテリ２０の電圧が降下するためである。

【0071】

電圧降下した時のバッテリ２０の最低電圧は、ＩＧ−ＯＦＦ時に推定した最低電圧Ｖ_{BAT_MIN_SOAK}とほぼ同じ電圧であり、ＩＧ−ＯＮ時にバッテリ２０のみで電力確保できるようなソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}でソーク中にキャパシタ３０の電圧を維持していたため、バッテリ２０の動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}（例えば１１．５Ｖ）を下回らず、電気デバイス６０は正常に作動し、やがて車両は発進する。

【0072】

なお、この最低電圧がバッテリ２０の動作保証電圧Ｖ_{BAT_MIN_RUN}を下回ると、電気デバイス６０に十分な電力が供給できなくなり、例えば、パワーステアリングが正常に働かずにハンドル操作が重くなる、ヘッドライトが消えてしまうなどの異常が生じる。

【0073】

キャパシタ３０の電圧とバッテリ２０の電圧との差が所定値以下になると、バイパスリレー７０がＯＮされ、第１回路部１５と第２回路部６５を短絡し、回生オルタネータ１０で低電圧（例えば１４Ｖ）の通常発電を行い、電気デバイス６０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を経由して給電する。そして、回生オルタネータ１０からバッテリ２０にバイパス回路部７５を経由して大電流で蓄電する。

【0074】

したがって、ＩＧ−ＯＮしてバッテリ２０が電圧降下した時をＴ_ON、キャパシタ３０の電圧が１５Ｖから１２Ｖへ下がった時をＴ₁、キャパシタ３０の電圧が２０Ｖから１２Ｖへ下がった時をＴ₂とすると、ソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を２０Ｖとした場合、Ｔ_ON〜Ｔ₂間をバッテリ２０のみで電力を供給しなければならないのに対し、ソーク中キャパシタ目標電圧Ｖ_{CAP_SOAK}を１５Ｖとした場合、Ｔ_ON〜Ｔ₁間だけ電力を供給すればよいため、この間に消費されるバッテリ２０の電力がより少なくて済むこととなる。

【0075】

以上により、バッテリ２０が劣化して蓄電できる電力が少なくなっている場合や、ＩＧ−ＯＮ時の電気負荷が大きい場合には、ソーク中のキャパシタ３０の目標電圧を高電圧から低電圧へ切り替えることで、ＩＧ−ＯＮ時のバッテリ２０の負担を減らすことができるため、電気デバイス６０への供給電圧が動作保障電圧以下となることを回避できる。

【0076】

なお、本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

【0077】

例えば、上述の実施形態では、キャパシタ３０の測定は１ヵ月毎に行ったが、例えば毎日測定を行って、現在の劣化状態が規定値以下になった時点ですぐにソーク中キャパシタ目標電圧の切り替えを行ってもよい。また、キャパシタ３０の測定はソーク中に行ったが、これはソーク中に限るものではない。

【0078】

そして、ソーク中キャパシタ目標電圧の変更は、高電圧から低電圧に切り替えたが、キャパシタ３０やバッテリ２０の能力に余裕がある場合には、より燃費を向上させるため、低電圧から高電圧へ切り替えてもよい。

【0079】

また、ソーク中キャパシタ目標電圧は、所定の高電圧から低電圧へ一度しか切り替えなかったが、例えば高電圧→中電圧→低電圧など、多段階で切り替えてもよい。また、目標電圧は、設定する候補の電圧値（１５Ｖまたは２０Ｖ）を予め決めていたが、設定する目標電圧は、切り替え時に適宜計算により求めてもよい。

【0080】

さらに、バッテリ２０は、鉛蓄電池以外の二次電池を用いてもよい。キャパシタ３０についても、他の蓄電手段を用いてもよい。

【0081】

さらにまた、上述の実施形態では、回生発電機として回生オルタネータ１０を使用したが、当該回生オルタネータ１０の替わりにモータジェネレータ等を採用してもよい。また、スイッチとしてバイパスリレー７０を使用しているが、当該バイパスリレー７０の替わりに半導体スイッチを用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0082】

以上のように、本発明によれば、発電機付き車両の電源制御に関し、特に使用初期は高燃費な走行を実現すると共に、長期間使用時も良好な走行状態を維持できることになる。したがって、車両用電源制御方法及び装置の製造産業分野において、好適に利用される可能性がある。

【符号の説明】

【0083】

１ 減速回生システム
１０ 回生オルタネータ（回生発電機）
１５ 第１回路部
２０ バッテリ
３０ キャパシタ（蓄電手段）
４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（目標電圧変更手段）
５０ ＥＣＵ
６０ 電気デバイス（電気負荷）
６５ 第２回路部
７０ バイパスリレー（スイッチ）
７５ バイパス回路部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】