特許 6107763 車両の電源装置

(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】6107763

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】車両の電源装置

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/033 20060101AFI20170327BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170327BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20170327BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20170327BHJP

   H02J 7/14 20060101ALI20170327BHJP

   H01M 10/48 20060101ALN20170327BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/033 B

   H02J7/00 302A

   H02J7/02 F

   H02J7/00 B

   H01M10/42 P

   H02J7/14 H

   !H01M10/48 P

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-159486(P2014-159486)

(22)【出願日】2014年8月5日

(65)【公開番号】特開2016-37060(P2016-37060A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2015年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100179936

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 明日香

(72)【発明者】

【氏名】三宅 圭二

(72)【発明者】

【氏名】藤田 勝義

(72)【発明者】

【氏名】高田 和良

(72)【発明者】

【氏名】横山 亘

【審査官】 田々井 正吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０６０３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８８０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１２９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７９００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２１７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８４５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９６１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２６８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４７６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｈ０１Ｍ １０／４２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／１４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電機と、
鉛電池と、
前記発電機に対し、前記鉛電池と並列に配置される、補機と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機と並列に配置される、蓄電装置と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、
前記発電機と前記鉛電池および前記補機との間に、前記鉛電池および前記補機と直列に配置される第一スイッチと、
前記発電機と前記蓄電装置との間に、前記蓄電装置と直列に配置される第二スイッチと、
前記発電機と前記スタータ回路部との間に、前記スタータ回路部と直列に配置される第三スイッチと、
を備え、
前記第一スイッチがオフである場合には、前記鉛電池および前記補機が前記発電機から遮断され、
前記第二スイッチがオフである場合には、前記蓄電装置が前記発電機から遮断され、
前記第三スイッチがオフである場合には、前記スタータ回路部が前記発電機から遮断される、
車両の電源装置。

【請求項2】

前記スタータが動作している間は、前記第三スイッチをオフとすることにより、前記鉛電池および前記蓄電装置を前記スタータから遮断する
請求項１に記載の車両の電源装置。

【請求項3】

発電機と、
鉛電池と、
前記発電機に対し、前記鉛電池と並列に配置される、補機と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機と並列に配置される、蓄電装置と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機ならびに前記蓄電装置と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、
前記発電機と、前記鉛電池、前記補機および前記スタータ回路部との間に、前記鉛電池、前記補機および前記スタータ回路部と直列に配置される第一スイッチと、
前記発電機と前記蓄電装置との間に、前記蓄電装置と直列に配置される第二スイッチと、
を備え、
前記第一スイッチがオフである場合には、前記鉛電池と、前記補機と、前記スタータ回路部とが前記発電機から遮断され、
前記第二スイッチがオフである場合には、前記蓄電装置が前記発電機から遮断される、
車両の電源装置。

【請求項4】

発電機と、
鉛電池と、
前記発電機に対し、前記鉛電池と並列に配置される、補機と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機と並列に配置される、蓄電装置と、
前記発電機に対し、前記鉛電池および前記補機ならびに前記蓄電装置と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、
前記発電機と前記鉛電池および前記補機との間に、前記鉛電池および前記補機と直列に配置される第一スイッチと、
前記発電機と前記蓄電装置および前記スタータ回路部との間に、前記蓄電装置および前記スタータ回路部と直列に配置される第二スイッチと、
を備え、
前記第一スイッチがオフである場合には、前記鉛電池および前記補機が前記発電機から遮断され、
前記第二スイッチがオフである場合には、前記蓄電装置および前記スタータ回路部が前記発電機から遮断される、
車両の電源装置。

【請求項5】

発電機と、
鉛電池と、
前記発電機に対し、前記鉛電池と並列に配置される、蓄電装置と、
前記発電機に対し、前記鉛電池と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを備えるスタータ回路部と、
少なくとも２つのスイッチであって、
‐前記鉛電池と直列に配置される第一スイッチ、
‐前記蓄電装置と直列に配置される第二スイッチ、
‐前記スタータ回路部と直列に配置される第三スイッチ、
のうち少なくとも２つのスイッチと
を備え、
前記第一スイッチおよび前記第三スイッチと、前記第二スイッチとは、前記発電機に対して互いに並列に配置され、
前記第三スイッチおよび前記スタータ回路部は、前記第一スイッチと直列に配置され、かつ、前記発電機に対して前記鉛電池と並列に配置される、
車両の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は車両の電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の電源装置として、鉛電池と、追加の蓄電装置とを有し、合計で２つの蓄電装置を備えた構成が公知である。特許文献１には、このような構成の例が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１８４５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、蓄電装置の数が２つの場合には、車両の電源装置として各蓄電装置の特性に適合した動作を行うことが困難であるという問題があった。

【0005】

たとえば、車両の電源装置が行うべき動作として、補機への電力供給動作、スタータへの電力供給動作、モータジェネレータに対する力行動作、鉛電池の上限電圧（たとえば１４．４Ｖ）よりも高い電圧における回生動作、等があるが、負荷や蓄電装置の特性によってそれぞれ、より適合した動作が異なる。たとえば、車載用の負荷には、補機、スタータ、オルタネータ等、様々なものがあり、車両の要求に応じて動作する負荷により、要求される入出力電力が異なる。さらに、蓄電装置の特性により入出力電力の範囲も異なる。このため、車両の多様な動作のすべてにわたって最適な動作を実現することが困難であった。

【0006】

具体例として、鉛電池をスタータの電源として用いる構成では、寿命の悪化や、補機への電力供給が不十分となる等の問題がある。

【0007】

なお、１つの蓄電装置で多様な負荷に対応できる構成（アイドリングストップ鉛電池等）もあるが、そのような構成は高価であり、価格の点で問題がある。

【0008】

この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、鉛電池を含む複数の蓄電装置を備えた車両の電源装置において、各蓄電装置の特性に適合した動作を行うものを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明に係る車両の電源装置は、発電機と、鉛電池と、発電機に対し、鉛電池と並列に配置される、補機と、発電機に対し、鉛電池および補機と並列に配置される、蓄電装置と、発電機に対し、鉛電池および補機と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、発電機と鉛電池および補機との間に、鉛電池および補機と直列に配置される第一スイッチと、発電機と蓄電装置との間に、蓄電装置と直列に配置される第二スイッチと、発電機とスタータ回路部との間に、スタータ回路部と直列に配置される第三スイッチと、を備え、第一スイッチがオフである場合には、鉛電池および補機が発電機から遮断され、第二スイッチがオフである場合には、蓄電装置が発電機から遮断され、第三スイッチがオフである場合には、スタータ回路部が発電機から遮断される。
また、この発明に係る車両の電源装置は、発電機と、鉛電池と、発電機に対し、鉛電池と並列に配置される、補機と、発電機に対し、鉛電池および補機と並列に配置される、蓄電装置と、発電機に対し、鉛電池および補機ならびに蓄電装置と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、発電機と、鉛電池、補機およびスタータ回路部との間に、鉛電池、補機およびスタータ回路部と直列に配置される第一スイッチと、発電機と蓄電装置との間に、蓄電装置と直列に配置される第二スイッチと、を備え、第一スイッチがオフである場合には、鉛電池と、補機と、スタータ回路部とが発電機から遮断され、第二スイッチがオフである場合には、蓄電装置が発電機から遮断される。
また、この発明に係る車両の電源装置は、発電機と、鉛電池と、発電機に対し、鉛電池と並列に配置される、補機と、発電機に対し、鉛電池および補機と並列に配置される、蓄電装置と、発電機に対し、鉛電池および補機ならびに蓄電装置と並列に配置される、スタータ回路部であって、キャパシタおよびスタータを並列に備えるスタータ回路部と、発電機と鉛電池および補機との間に、鉛電池および補機と直列に配置される第一スイッチと、発電機と蓄電装置およびスタータ回路部との間に、蓄電装置およびスタータ回路部と直列に配置される第二スイッチと、を備え、第一スイッチがオフである場合には、鉛電池および補機が発電機から遮断され、第二スイッチがオフである場合には、蓄電装置およびスタータ回路部が発電機から遮断される。

【0010】

このような構成によれば、３つの蓄電装置が並列に接続され、それぞれの接続関係が多様に制御可能である。

【0011】

スタータが動作している間は、第三スイッチをオフとすることにより、鉛電池および蓄電装置をスタータから遮断してもよい。

【発明の効果】

【0012】

この発明に係る車両の電源装置によれば、３つの蓄電装置が並列に接続され、それぞれの接続関係が多様に制御可能なので、より多様な車両の動作について、各蓄電装置の特性に適合した動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明の実施の形態１に係る車両の電源装置を含む構成を示す図である。

【図2】様々な車両要求に対応する、図１の電源装置の動作を示す表である。

【図3】実施の形態２に係る車両の電源装置を含む構成を示す図である。

【図4】様々な車両要求に対応する、図３の電源装置の動作を示す表である。

【図5】実施の形態２の変形例に係る車両の電源装置を含む構成を示す図である。

【図6】様々な車両要求に対応する、図５の電源装置の動作を示す表である。

【図7】実施の形態３に係る車両の電源装置を含む構成を示す図である。

【図8】様々な車両要求に対応する、図７の電源装置の動作を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電源装置１を含む構成を示す図である。
電源装置１は車両の電源装置であり、車両に搭載される負荷に電力を供給する。

【0015】

電源装置１は、モータジェネレータ２を備える。モータジェネレータ２はインバータを備えており、制御に応じて、インバータを介して発電機として電力を供給し、またはインバータを介して負荷として電力を消費する。

【0016】

モータジェネレータ２に、第一スイッチ３および第一回路部１０が接続される。第一スイッチ３と第一回路部１０とは直列に配置される。第一回路部１０は、鉛電池１１および補機１２を備える。鉛電池１１および補機１２は、モータジェネレータ２に対して互いに並列に配置される。補機１２は負荷の例である。補機１２以外の負荷が第一回路部１０に含まれてもよい。なお、鉛電池１１は、たとえばアイドリングストップ鉛電池ではない通常の鉛電池であるが、アイドリングストップ鉛電池をとくに除外するものではない。

【0017】

また、モータジェネレータ２に対して、第一スイッチ３および第一回路部１０と並列に、第二スイッチ４および第二回路部２０が接続される。第二スイッチ４と第二回路部２０とは直列に配置される。第二回路部２０はニッケル水素電池２１を備える。ニッケル水素電池２１は、モータジェネレータ２に対し、鉛電池１１と並列に配置される。第二回路部２０は、ニッケル水素電池２１に接続される負荷を含んでもよい。

【0018】

また、モータジェネレータ２に対して、第一スイッチ３および第一回路部１０と並列に、第三スイッチ５および第三回路部３０（スタータ回路部）が接続される。すなわち、第三回路部３０は、モータジェネレータ２に対し、鉛電池１１と並列に配置され、また、第一スイッチ３、第二スイッチ４および５は、モータジェネレータ２に対して互いに並列に配置される。第三スイッチ５と第三回路部３０とは直列に配置される。第三回路部３０は、キャパシタ３１およびスタータ３２を備える。キャパシタ３１およびスタータ３２は、モータジェネレータ２に対して互いに並列に配置される。

【0019】

電源装置１は、上述の構成のうち、少なくとも、モータジェネレータ２、第一スイッチ３、第二スイッチ４、第三スイッチ５、鉛電池１１、ニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１を備えて構成され、負荷（たとえば補機１２およびスタータ３２）に電力を供給する。とくに、電源装置１は、３つの蓄電装置（鉛電池１１、ニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１）を並列に配置した構成であるということができる。

【0020】

とくに図示しないが、電源装置１は、電源装置１の動作を制御する制御装置を備える。制御装置はたとえば演算手段および記憶手段を備えるコンピュータ（たとえばマイクロプロセッサ等）によって構成される。また、以下ではとくに明記しないが、図１に示す各構成要素の制御は、この制御装置により実行される。

【0021】

第一スイッチ３は、オンおよびオフに制御可能であり、第一スイッチ３がオンである場合には、第一回路部１０（とくに鉛電池１１）はモータジェネレータ２に接続され、第一スイッチ３がオフである場合には、第一回路部１０（とくに鉛電池１１）はモータジェネレータ２から遮断される。なお、本明細書において、ある回路要素が他の回路要素から「遮断される」という表現は、これらの回路要素の双方を通って電流が流れるような回路が構成されていないことを意味し、必ずしもこれらの回路要素が互いに完全に絶縁されていることまでは意味しない。

【0022】

第一スイッチ３がオフである場合には、鉛電池１１のみが補機１２に電力を供給する。第一スイッチ３がオンである場合に、モータジェネレータ２が回生動作中であれば、鉛電池１１に代わって、または鉛電池１１と共に、モータジェネレータ２が補機１２に電力を供給する。さらに、第一スイッチ３がオンである場合に、第二スイッチ４または第三スイッチ５がオンであれば、鉛電池１１に代わって、または鉛電池１１と共に、ニッケル水素電池２１またはキャパシタ３１が補機１２に電力を供給する。

【0023】

同様に、第二スイッチ４は、オンおよびオフに制御可能であり、第二スイッチ４がオンである場合には、第二回路部２０（すなわちニッケル水素電池２１）はモータジェネレータ２に接続され、第二スイッチ４がオフである場合には、第二回路部２０（すなわちニッケル水素電池２１）はモータジェネレータ２から遮断される。

【0024】

さらに同様に、第三スイッチ５は、オンおよびオフに制御可能であり、第三スイッチ５がオンである場合には、第三回路部３０（とくにキャパシタ３１）はモータジェネレータ２に接続され、第三スイッチ５がオフである場合には、第三回路部３０（とくにキャパシタ３１）はモータジェネレータ２から遮断される。

【0025】

第三スイッチ５がオフである場合には、キャパシタ３１のみがスタータ３２に電力を供給する。第三スイッチ５がオンである場合に、モータジェネレータ２が回生動作中であれば、キャパシタ３１に代わって、またはキャパシタ３１と共に、モータジェネレータ２がスタータ３２に電力を供給する。さらに、第三スイッチ５がオンである場合に、第一スイッチ３または第二スイッチ４がオンであれば、キャパシタ３１に代わって、またはキャパシタ３１と共に、鉛電池１１またはニッケル水素電池２１がスタータ３２に電力を供給する。

【0026】

また、電源装置１の制御装置は、鉛電池１１、ニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１の上限電圧を予め記憶している。これらの上限電圧とは、たとえば制御の基準となる所定の閾値を意味する。鉛電池１１の上限電圧は、鉛電池１１のガス発生電位であってもよく、その場合にはたとえば１４．４Ｖである。ニッケル水素電池２１の上限電圧はたとえば１６Ｖである。キャパシタ３１の上限電圧はたとえば１８Ｖである。電源装置１の制御装置は、鉛電池１１、ニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１それぞれの電圧が、対応する上限電圧を超えないように制御してもよい。このような制御の具体的内容は、当業者が適宜設計可能である。

【0027】

ニッケル水素電池２１は、鉛電池１１の上限電圧よりも高い電圧において充電可能な蓄電装置の例である。鉛電池１１の上限電圧よりも高い電圧において充電可能な蓄電装置は、ニッケル水素電池２１以外の二次電池またはキャパシタを用いても構成可能である。たとえばリチウムイオン電池を用いてもよい。また、キャパシタ３１は、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１の上限電圧よりも高い電圧において充電可能な蓄電装置の例である。

【0028】

次に、実施の形態１に係る電源装置１の動作を説明する。
図２は、様々な車両要求に対応する電源装置１の動作を示す表である。
車両要求とは、車両に要求される動作である。たとえば、アイドリングストップしていたエンジン（内燃機関）が再始動する場合、モータジェネレータ２が力行動作を行う場合、および、モータジェネレータ２が回生動作を行う場合のそれぞれにおいて、電源装置１は各スイッチの状態を異なるパターンに制御する。

【0029】

アイドリングストップしていたエンジン（内燃機関）が再始動する場合には、電源装置１は、第三スイッチ５をオフに制御した後にスタータ３２を動作させ、少なくともスタータ３２の動作が終了するまで第三スイッチ５をオフに維持する。すなわち、スタータ３２が動作している間は第三スイッチ５をオフとすることにより、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１をスタータ３２から遮断する。この結果、スタータ３２への電力供給はキャパシタ３１のみから行われ、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１はスタータ３２から独立して動作するので、補機１２への電力供給を十分に維持することができる。

【0030】

なお、この場合、第一スイッチ３および第二スイッチ４の制御は任意であり、当業者が適宜設計可能である。

【0031】

モータジェネレータ２が力行動作を行う場合には、電源装置１は、第一スイッチ３をオフに、第二スイッチ４をオンに、第三スイッチ５をオフに、それぞれ制御する。すなわち、３つの蓄電装置のうちニッケル水素電池２１のみをモータジェネレータ２に接続する。この結果、モータジェネレータ２への電力供給はニッケル水素電池２１のみから行われ、鉛電池１１およびキャパシタ３１はモータジェネレータ２から独立して動作する。したがって、鉛電池１１は補機１２への電力供給を十分に維持することができ、また、キャパシタ３１はスタータ３２の動作に備えて十分な電力の蓄電を維持することができる。

【0032】

モータジェネレータ２が回生動作を行う場合には、蓄電装置の電圧（たとえばキャパシタ３１の電圧）に応じ、電源装置１は異なる制御を行う。
モータジェネレータ２が回生動作を行う場合において、キャパシタ３１の電圧が１４．４Ｖ以下である場合には、電源装置１は、第一スイッチ３、第二スイッチ４および第三スイッチ５をすべてオンに制御する。すなわち、３つの蓄電装置をすべてモータジェネレータ２に接続する。ここで、１４．４Ｖという値は、３つの蓄電装置それぞれの上限電圧のうち、最も低い値である。

【0033】

モータジェネレータ２が回生動作を行う場合において、キャパシタ３１の電圧が１４．４Ｖを超え１６Ｖ以下である場合には、電源装置１は、第一スイッチ３をオフに制御し、第二スイッチ４および第三スイッチ５をいずれもオンに制御する。すなわち、鉛電池１１をモータジェネレータ２から遮断し、ニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１のみをモータジェネレータ２に接続する。ここで、１６Ｖという値は、３つの蓄電装置それぞれの上限電圧のうち、中間の値（２番目に低い値）である。

【0034】

この場合には、上限電圧を超えた蓄電装置（この場合には鉛電池１１）については充電が禁止され、上限電圧以下の蓄電装置（この場合にはニッケル水素電池２１およびキャパシタ３１）については充電が実行される。

【0035】

モータジェネレータ２が回生動作を行う場合において、キャパシタ３１の電圧が１６Ｖを超え１８Ｖ以下である場合には、電源装置１は、第一スイッチ３および第二スイッチ４をいずれもオフに制御し、第三スイッチ５をオンに制御する。すなわち、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１をモータジェネレータ２から遮断し、キャパシタ３１のみをモータジェネレータ２に接続する。ここで、１８Ｖという値は、３つの蓄電装置それぞれの上限電圧のうち、最も高い値である。

【0036】

この場合にも、上限電圧を超えた蓄電装置（この場合には鉛電池１１およびニッケル水素電池２１）については充電が禁止され、上限電圧以下の蓄電装置（この場合にはキャパシタ３１のみ）については充電が実行される。

【0037】

このように、回生動作において、各蓄電装置の上限電圧に応じてきめ細かい制御を行うことにより、上限電圧の低い蓄電装置（鉛電池１１）の制約を受けず、各蓄電装置の上限電圧により適合した充電を行うことができ、回生電力をより有効に活用できる。

【0038】

以上のように、実施の形態１に係る電源装置１は、各蓄電装置の特性に適合した動作を行うので、各蓄電装置の能力を最大限に引き出すことができる。
たとえば、各蓄電装置が充電可能な電圧に合わせて接続構成を制御するので、より広い電圧範囲での回生動作に対応でき、回生電力の有効活用により燃費が向上する。また、たとえば、高価なアイドリングストップ鉛電池に代えて通常の鉛電池１１を用いることができ、その場合には電源装置１全体を低コスト化することができる。

【0039】

上述の実施の形態１では、電源装置１は３つのスイッチを備えるが、変形例として、これらのスイッチのうち１つを省略してもよい。すなわち、電源装置１は、第一スイッチ３、第二スイッチ４および第三スイッチ５のうち少なくとも２つを備えていればよい。

【0040】

たとえば第一スイッチ３を省略した場合には、鉛電池１１はエンジン再始動および力行動作においても放電することになるが、３つの蓄電装置の上限電圧に応じた回生電力の有効活用については実施の形態１と同様に可能である。

【0041】

また、第二スイッチ４を省略した場合には、キャパシタ３１の電圧が１６Ｖを超えた場合に回生動作を行わない構成としてもよい。この場合であっても、モータジェネレータ２の力行動作に係る効果については、実施の形態１と同様に得ることができる。また、鉛電池１１の上限電圧を超える範囲の一部においては回生可能であるので、３つの蓄電装置の上限電圧に応じた回生電力の有効活用については、少なくとも一部の効果を得ることができる。

【0042】

さらに、第三スイッチ５を省略した場合には、キャパシタ３１は力行動作においても放電することになるが、３つの蓄電装置の上限電圧に応じた回生電力の有効活用については実施の形態１と同様に可能である。また、エンジン再始動の際には、第一スイッチ３および第二スイッチ４をオフとすれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【0043】

このように、スイッチのうち１つを省略することにより、電源装置１を全体として低コスト化することができる。

【0044】

実施の形態２．
実施の形態１では、各スイッチは、モータジェネレータ２に対し、それぞれ１つの蓄電装置のみの断接を制御していた。実施の形態２は、実施の形態１における第三スイッチ５を省略した上で、１つのスイッチが、モータジェネレータ２に対して、キャパシタ３１を含む２つの蓄電装置の断接を制御する構成としたものである。以下、実施の形態１との相違点を説明する。

【0045】

図３は、実施の形態２に係る電源装置１ａを含む構成を示す図である。実施の形態１（図１）と異なり、第三スイッチ５が省略されており、実施の形態１における第一回路部１０と第三回路部３０とを含む第三回路部３０ａ（スタータ回路部）が、第一スイッチ３ａに接続されている。すなわち、鉛電池１１、補機１２、キャパシタ３１およびスタータ３２は、いずれも第一スイッチ３ａと直列に配置されており、第一スイッチ３ａがキャパシタ３１の断接を制御する。
図４は、様々な車両要求に対応する電源装置１ａの動作を示す表である。図４に示す制御の具体的内容は、当業者が適宜変更可能である。

【0046】

また、実施の形態２において、第一スイッチ３ａでなく第二スイッチ４がキャパシタ３１の断接を制御するように構成してもよい。
図５は、実施の形態２のこのような変形例に係る電源装置１ｂを含む構成を示す図である。実施の形態１（図１）と異なり、第三スイッチ５が省略されており、実施の形態１における第二回路部２０と第三回路部３０とを含む第三回路部３０ｂ（スタータ回路部）が、第二スイッチ４ｂに接続されている。すなわち、ニッケル水素電池２１、キャパシタ３１およびスタータ３２は、いずれも第二スイッチ４ｂと直列に配置されており、第二スイッチ４ｂがキャパシタ３１の断接を制御する。
図６は、様々な車両要求に対応する電源装置１ｂの動作を示す表である。図６に示す制御の具体的内容は、当業者が適宜変更可能である。

【0047】

以上のように、実施の形態２に係る電源装置１ａおよび１ｂは、各蓄電装置の特性に適合した動作を行うので、各蓄電装置の能力を最大限に引き出すことができる。
たとえば、回生電力の有効活用により燃費が向上する。また、たとえば、高価なアイドリングストップ鉛電池に代えて通常の鉛電池１１を用いることができ、その場合には電源装置１ａまたは１ｂ全体を低コスト化することができる。

【0048】

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、第一スイッチ３と第三スイッチ５とを直列に配置する構成としたものである。
図７は、実施の形態３に係る電源装置１ｃを含む構成を示す図である。第一スイッチ３ｃおよび第三スイッチ５ｃと、第二スイッチ４とは、モータジェネレータ２に対して並列に配置される。また、第三スイッチ５ｃおよび第三回路部３０ｃ（スタータ回路部）は、第一スイッチ３ｃと直列に配置される。さらに、第三スイッチ５ｃおよび第三回路部３０ｃは、モータジェネレータ２に対して、第一回路部１０ｃ（とくに鉛電池１１）と並列に配置される。

【0049】

図８は、様々な車両要求に対応する電源装置１ｃの動作を示す表である。図８に示す制御の具体的内容は、当業者が適宜変更可能である。

【0050】

アイドリングストップしていたエンジンが再始動する場合には、電源装置１は、第三スイッチ５ｃをオフに制御した後にスタータ３２を動作させ、少なくともスタータ３２の動作が終了するまで第三スイッチ５ｃをオフに維持する。すなわち、スタータ３２が動作している間は第三スイッチ５ｃをオフとすることにより、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１をスタータ３２から遮断する。この結果、スタータ３２への電力供給はキャパシタ３１のみから行われ、鉛電池１１およびニッケル水素電池２１はスタータ３２から独立して動作するので、補機１２への電力供給を十分に維持することができる。

【0051】

なお、この場合、第一スイッチ３ｃおよび第二スイッチ４の制御は任意であり、当業者が適宜設計可能である。

【0052】

モータジェネレータ２が力行動作を行う場合には、電源装置１は、第一スイッチ３ｃをオフに、第二スイッチ４をオンに、第三スイッチ５ｃをオフに、それぞれ制御する。すなわち、３つの蓄電装置のうちニッケル水素電池２１のみをモータジェネレータ２に接続するとともに、キャパシタ３１を補機１２から遮断する。この結果、モータジェネレータ２への電力供給はニッケル水素電池２１のみから行われ、鉛電池１１およびキャパシタ３１はモータジェネレータ２から独立して動作する。したがって、鉛電池１１は補機１２への電力供給を十分に維持することができ、また、キャパシタ３１はスタータ３２の動作に備えて十分な電力の蓄電を維持することができる。

【0053】

なお、力行動作のための鉛電池１１の放電を許容できる場合等には、第一スイッチ３ｃをオンに制御してもよい。

【0054】

モータジェネレータ２が回生動作を行う場合には、蓄電装置の電圧（たとえばキャパシタ３１の電圧）に応じ、電源装置１は異なる制御を行う。
モータジェネレータ２が回生動作を行う場合において、キャパシタ３１の電圧が１４．４Ｖ以下である場合には、電源装置１は、第一スイッチ３ｃ、第二スイッチ４および第三スイッチ５ｃをすべてオンに制御する。すなわち、３つの蓄電装置をすべてモータジェネレータ２に接続する。

【0055】

モータジェネレータ２が回生動作を行う場合において、キャパシタ３１の電圧が１４．４Ｖを超え１６Ｖ以下である場合には、電源装置１は、第一スイッチ３ｃをオフに制御し、第二スイッチ４をオフに制御する。第三スイッチ５ｃの制御は任意であり、当業者が適宜設計可能である。すなわち、鉛電池１１およびキャパシタ３１をモータジェネレータ２から遮断し、ニッケル水素電池２１のみをモータジェネレータ２に接続する。

【0056】

以上のように、実施の形態３に係る電源装置１ｃは、各蓄電装置の特性に適合した動作を行うので、各蓄電装置の能力を最大限に引き出すことができる。
たとえば、回生電力の有効活用により燃費が向上する。また、たとえば、高価なアイドリングストップ鉛電池に代えて通常の鉛電池１１を用いることができ、その場合には電源装置１ｃ全体を低コスト化することができる。

【符号の説明】

【0057】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 電源装置、２ モータジェネレータ（発電機）、３，３ａ，３ｃ 第一スイッチ、４，４ｂ 第二スイッチ、５，５ｃ 第三スイッチ、１０，１０ｃ 第一回路部、１１ 鉛電池、２０ 第二回路部、２１ ニッケル水素電池（蓄電装置）、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 第三回路部（スタータ回路部）、３１ キャパシタ、３２ スタータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】