特許 7149128 車両用電源装置

(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】

(24)【登録日】2022-09-28

(45)【発行日】2022-10-06

(54)【発明の名称】車両用電源装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/06 20060101AFI20220929BHJP

【ＦＩ】

F02D29/06 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018146585

(22)【出願日】2018-08-03

(65)【公開番号】P2020020329

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木下 貴博

(72)【発明者】

【氏名】清水 啓史

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１３０４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２９９５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６１０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９３６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０２３６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２９０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５５７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５７２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される車両用電源装置であって、
第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第１電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、
前記第１電源系と前記第２電源系との間に設けられ、前記第１蓄電体と前記第２蓄電体とを並列接続する通電径路と、
前記通電径路に設けられ、前記第１電源系と前記第２電源系とを接続するオン状態と、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第１スイッチと、
前記第２電源系に設けられ、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第２スイッチと、
前記エンジンによって前記発電電動機が駆動され、前記第１スイッチがオン状態に制御され、前記第２スイッチがオフ状態に制御された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、
を有し、
前記発電電動機制御部は、前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、
前記第２スイッチを制御するスイッチ制御部は、前記エンジン発電制御が実行された状態のもとで、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回る場合に、前記第２スイッチをオフ状態からオン状態に切り替える、
車両用電源装置。

【請求項2】

車両に搭載される車両用電源装置であって、
第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第１電源系と、
エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、
前記第１電源系と前記第２電源系との間に設けられ、前記第１蓄電体と前記第２蓄電体とを並列接続する通電径路と、
前記エンジンによって前記発電電動機が駆動された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、
を有し、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、
前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替え、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回り、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを第１変化速度で増加させ、
前記エンジンの回転速度が前記補助終了閾値を上回り、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを前記第１変化速度よりも遅い第２変化速度で減少させる、
車両用電源装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両用電源装置において、
前記補助開始閾値は、前記エンジンのアイドリング回転速度よりも低い、
車両用電源装置。

【請求項4】

請求項２に記載の車両用電源装置において、
前記通電径路に設けられ、前記第１電源系と前記第２電源系とを接続するオン状態と、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第１スイッチと、
前記第２電源系に設けられ、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第２スイッチと、
を有し、
前記発電電動機制御部は、前記第１スイッチがオン状態に制御され、前記第２スイッチがオフ状態に制御された状態のもとで、前記エンジン発電制御を実行する、
車両用電源装置。

【請求項5】

請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記発電電動機制御部は、
前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回ることにより、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、
前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える、
車両用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載される車両用電源装置には、鉛バッテリやリチウムイオンバッテリ等の蓄電体が設けられるとともに、モータジェネレータやＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等の発電電動機が設けられている（特許文献１または２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２３６０４号公報

【文献】特開２００８－２９０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両のエネルギー効率を損なうことなく蓄電体を充電するためには、車両減速時に発電電動機を回生発電させることが望ましい。しかしながら、蓄電体の充電状態ＳＯＣが低下している場合には、車両減速機会を待たずに発電電動機を発電状態に制御することが求められている。つまり、エンジンによって発電電動機を回転駆動しつつ、発電電動機を発電状態に制御することが求められている。

【0005】

ところで、発電状態の発電電動機をエンジンによって駆動することは、エンジン負荷を増加させる要因であることから、エンジン回転数、燃料供給状況、或いは点火状況等によってはエンジンストールを招いてしまう虞がある。このため、発電電動機をエンジンによって駆動する際には、エンジンストールを防止することが求められている。

【0006】

本発明の目的は、エンジンストールを防止することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第１電源系と、エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、前記第１電源系と前記第２電源系との間に設けられ、前記第１蓄電体と前記第２蓄電体とを並列接続する通電径路と、前記通電径路に設けられ、前記第１電源系と前記第２電源系とを接続するオン状態と、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離すオフ状態と、に制御される第１スイッチと、前記第２電源系に設けられ、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを接続するオン状態と、前記発電電動機と前記第２蓄電体とを切り離すオフ状態と、に制御される第２スイッチと、前記エンジンによって前記発電電動機が駆動され、前記第１スイッチがオン状態に制御され、前記第２スイッチがオフ状態に制御された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、を有し、前記発電電動機制御部は、前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、前記第２スイッチを制御するスイッチ制御部は、前記エンジン発電制御が実行された状態のもとで、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回る場合に、前記第２スイッチをオフ状態からオン状態に切り替える。
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、第１蓄電体と、前記第１蓄電体に接続される電気負荷と、を備える第１電源系と、エンジンに連結される発電電動機と、前記発電電動機に接続される第２蓄電体と、を備える第２電源系と、前記第１電源系と前記第２電源系との間に設けられ、前記第１蓄電体と前記第２蓄電体とを並列接続する通電径路と、前記エンジンによって前記発電電動機が駆動された状態のもとで、前記発電電動機を発電状態に制御するエンジン発電制御を実行する発電電動機制御部と、を有し、前記発電電動機制御部は、前記エンジン発電制御を実行した状態のもとで、前記エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替え、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替えた後に、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値よりも高い補助終了閾値を上回る場合に、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替え、前記発電電動機制御部は、前記エンジンの回転速度が前記補助開始閾値を下回り、前記発電電動機を発電状態から力行状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを第１変化速度で増加させ、前記エンジンの回転速度が前記補助終了閾値を上回り、前記発電電動機を力行状態から発電状態に切り替える際に、前記発電電動機の力行トルクを前記第１変化速度よりも遅い第２変化速度で減少させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、エンジン発電制御を実行した状態のもとで、エンジンの回転速度が補助開始閾値を下回る場合に、発電電動機を発電状態から力行状態に切り替える。これにより、エンジンの回転速度を上昇させることができ、エンジンストールを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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の構成例を示す概略図である。

【図2】電源回路の一例を簡単に示した回路図である。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】スタータジェネレータを力行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。

【図7】スタータジェネレータを力行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。

【図8】エンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。

【図9】鉛バッテリ補充電制御における電流供給状況の一例を示す図である。

【図10】エンスト防止制御１を実行する際のエンジン回転数やＩＳＧトルク等の推移の一例を示すタイミングチャートである。

【図11】（Ａ）および（Ｂ）は、エンスト防止制御１を実行する際の電流供給状況の一例を示す図である。

【図12】エンスト防止制御１の実行手順の一例を示すフローチャートである。

【図13】エンスト防止制御２を実行する際のエンジン回転数やＩＳＧトルク等の推移の一例を示すタイミングチャートである。

【図14】（Ａ）および（Ｂ）は、エンスト防止制御２を実行する際の電流供給状況の一例を示す図である。

【図15】エンスト防止制御２の実行手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

［車両構成］
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の構成例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を動力源に用いたパワーユニット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（発電電動機）１６が連結されている。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。

【0012】

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、クランク軸１４を駆動する電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２を補助する場合に、スタータジェネレータ１６は力行状態に制御され、スタータジェネレータ１６は電動機として機能する。

【0013】

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３０と、フィールドコイルを備えたロータ３１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、マイコンおよび各種センサ等からなるＩＳＧコントローラ３２が設けられている。ＩＳＧコントローラ３２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を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧、発電トルク、力行トルク等を制御することができる。

【0014】

また、パワーユニット１３には、エンジン１２を始動回転させるスタータモータ（電気負荷）３３が設けられている。スタータモータ３３のピニオン３４は、トルクコンバータ１７のリングギヤ３５に噛み合う突出位置と、リングギヤ３５との噛み合いが外れる退避位置と、に移動自在である。後述するように、乗員によってスタータボタン３６が押されると、スタータモータ３３の通電を制御するスタータリレー３７がオン状態に切り替えられる。これにより、スタータリレー３７を介してスタータモータ３３に通電が為され、スタータモータ３３のピニオン３４は突出位置に移動して回転する。また、スタータリレー３７を介してスタータモータ３３を制御するため、車両１１にはマイコン等からなるエンジンコントローラ３８が設けられている。また、エンジンコントローラ３８は、スタータリレー３７を制御するだけでなく、スロットルバルブ、インジェクタおよび点火装置等のエンジン補機３９を制御する。

【0015】

前述したように、図示する車両１１には、エンジン１２を始動回転させる電動機として、スタータジェネレータ１６およびスタータモータ３３が設けられている。アイドリングストップ制御によってエンジン１２を再始動させる場合、つまりエンジン運転中に停止条件が成立することでエンジン１２を停止させ、エンジン停止中に始動条件が成立することでエンジン１２を再始動させる場合には、スタータジェネレータ１６を用いてエンジン１２の始動回転が行われる。一方、車両１１の制御システムを起動させて最初にエンジン１２を始動させる場合、つまり乗員のスタータボタン操作によってエンジン１２を始動させる場合には、スタータモータ３３を用いてエンジン１２の始動回転が行われる。

【0016】

［電源回路］
車両用電源装置１０が備える電源回路５０について説明する。図２は電源回路５０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路５０は、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（第１蓄電体）５１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リチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）５２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ５２を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ５２の端子電圧は、鉛バッテリ５１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５２を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１の内部抵抗よりも小さく設計されている。

【0017】

スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン５３が接続され、リチウムイオンバッテリ５２の正極端子５２ａには正極ライン５４が接続され、鉛バッテリ５１の正極端子５１ａには正極ライン５５を介して正極ライン５６が接続される。これらの正極ライン５３，５４，５６は、接続点５７を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン５８が接続され、リチウムイオンバッテリ５２の負極端子５２ｂには負極ライン５９が接続され、鉛バッテリ５１の負極端子５１ｂには負極ライン６０が接続される。これらの負極ライン５８，５９，６０は、基準電位点６１を介して互いに接続されている。

【0018】

図１に示すように、鉛バッテリ５１の正極ライン５５には、正極ライン６２が接続されている。この正極ライン６２には、各種アクチュエータや各種コントローラ等の電気機器（電気負荷）６３からなる電気機器群６４が接続されている。また、鉛バッテリ５１の負極ライン６０には、バッテリセンサ６５が設けられている。バッテリセンサ６５は、鉛バッテリ５１の充放電状況を検出する機能を有している。鉛バッテリ５１の充放電状況としては、例えば、鉛バッテリ５１の充電電流、放電電流、端子電圧、充電状態ＳＯＣ等が挙げられる。

【0019】

また、電源回路５０には、鉛バッテリ５１、スタータモータ３３および電気機器６３からなる第１電源系７１が設けられており、リチウムイオンバッテリ５２およびスタータジェネレータ１６からなる第２電源系７２が設けられている。そして、第１電源系７１と第２電源系７２との間に設けられる正極ライン（通電径路）５６を介して、鉛バッテリ５１とリチウムイオンバッテリ５２とは互いに並列接続されている。この正極ライン５６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ７３が設けられるとともに、オン状態とオフ状態とに制御される第１スイッチＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ５２の正極ライン５４には、オン状態とオフ状態とに制御される第２スイッチＳＷ２が設けられている。

【0020】

スイッチＳＷ１をオン状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ１をオフ状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とを互いに切り離すことができる。また、スイッチＳＷ２をオン状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ５２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ２をオフ状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ５２とを互いに切り離すことができる。

【0021】

これらのスイッチ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っても良く、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。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン状態とは、電気的に接続される通電状態や導通状態を意味しており、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオフ状態とは、電気的に切断される非通電状態や遮断状態を意味している。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。

【0022】

図１に示すように、電源回路５０には、バッテリモジュール７４が設けられている。このバッテリモジュール７４は、リチウムイオンバッテリ５２を有するとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を有している。また、バッテリモジュール７４は、マイコンや各種センサ等からなるバッテリコントローラ７５を有している。バッテリコントローラ７５は、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣ、充電電流、放電電流、端子電圧、セル温度、内部抵抗等を監視する機能や、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。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。

【0023】

［制御系］
図１に示すように、車両用電源装置１０は、パワーユニット１３や電源回路５０等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ８０を有している。このメインコントローラ８０は、エンジン１２を制御するエンジン制御部８１、スタータジェネレータ１６を制御するＩＳＧ制御部（発電電動機制御部）８２、スイッチＳＷ１を制御する第１スイッチ制御部８３、およびスイッチＳＷ２を制御する第２スイッチ制御部（スイッチ制御部）８４を有している。また、メインコントローラ８０は、スタータモータ３３を制御するスタータ制御部８５、後述するアイドリングストップ制御を実行するアイドリング制御部８６、後述するモータアシスト制御を実行するアシスト制御部８７等を有している。

【0024】

メインコントローラ８０や前述した各コントローラ３２，３８，４２，７５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク８８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８０は、各種コントローラや各種センサからの情報に基づいて、パワーユニット１３や電源回路５０等を制御する。なお、メインコントローラ８０は、ＩＳＧコントローラ３２を介してスタータジェネレータ１６を制御し、バッテリコントローラ７５を介してスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する。また、メインコントローラ８０は、エンジンコントローラ３８を介してエンジン１２やスタータモータ３３を制御する。また、エンジンコントローラ３８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ８９が接続されている。なお、エンジン回転数Ｎｅとは、エンジン１２の回転速度、つまりエンジン１２が備えるクランク軸１４の回転速度である。

【0025】

［スタータジェネレータ発電制御］
続いて、メインコントローラ８０によるスタータジェネレータ１６の発電制御について説明する。メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８２は、ＩＳＧコントローラ３２に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を発電状態や力行状態に制御する。例えば、ＩＳＧ制御部８２は、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。なお、後述する図３以降の各図面において、「ＩＳＧ」とはスタータジェネレータ１６を意味している。

【0026】

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。なお、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態とは、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電させる状態、つまりエンジン内で燃料を燃焼させてスタータジェネレータ１６を発電させる状態である。例えば、リチウムイオンバッテリ５２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５２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を発電させる。このように、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の発電電圧が、鉛バッテリ５１およびリチウムイオンバッテリ５２の端子電圧を上回るように上げられる。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５２、電気機器群６４および鉛バッテリ５１等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ５２や鉛バッテリ５１が緩やかに充電される。

【0027】

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５２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５２を積極的に放電させるため、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１６の発電が休止される。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、鉛バッテリ５１およびリチウムイオンバッテリ５２の端子電圧を下回るように下げられる。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５２から電気機器群６４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電を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。なお、発電休止状態におけるスタータジェネレータ１６の発電電圧としては、リチウムイオンバッテリ５２を放電させる発電電圧であれば良い。例えば、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖに制御しても良く、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖよりも高く制御しても良い。

【0028】

前述したように、メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８２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求められる。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の発電電力を増加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。このような回生発電を実行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減速走行時や、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時には、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。

【0029】

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。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５２や鉛バッテリ５１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５２や鉛バッテリ５１は急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１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５２に供給される。

【0030】

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はオン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５２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５２の充放電を制御することができるだけでなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。

【0031】

［アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動］
メインコントローラ８０のアイドリング制御部８６は、自動的にエンジン１２を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。アイドリング制御部８６は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン１２を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ１６を回転させてエンジン１２を再始動させる。エンジン１２の停止条件としては、例えば、車速が所定値を下回り、かつブレーキペダルが踏み込まれることが挙げられる。また、エンジン１２の始動条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏み込みが解除されることや、アクセルペダルの踏み込みが開始されることが挙げられる。なお、アイドリング制御部８６は、アイドリングストップ制御を実行する際に、エンジン制御部８１やＩＳＧ制御部８２に制御信号を出力し、エンジン１２やスタータジェネレータ１６を制御する。

【0032】

また、アイドリング制御部８６は、アイドリングストップ制御でのエンジン停止中に始動条件が成立すると、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御してエンジン１２を始動回転させる。ここで、図６はスタータジェネレータ１６を力行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。図６に示すように、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時に、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１がオン状態からオフ状態に切り替えられる。つまり、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を始動回転させる場合には、スイッチＳＷ１がオフ状態に切り替えられ、第１電源系７１と第２電源系７２とが互いに切り離される。これにより、リチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に大電流が供給される場合であっても、第１電源系７１の電気機器群６４に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器群６４等を正常に機能させることができる。

【0033】

［モータアシスト制御］
メインコントローラ８０のアシスト制御部８７は、発進時や加速時等にスタータジェネレータ１６を力行状態に制御し、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を補助するモータアシスト制御を実行する。なお、アシスト制御部８７は、モータアシスト制御を実行する際に、ＩＳＧ制御部８２に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を制御する。

【0034】

ここで、図７はスタータジェネレータ１６を力行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。図７に示すように、モータアシスト制御に伴ってスタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は共にオン状態に保持される。このように、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を補助する場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態に制御することにより、電気機器群６４に鉛バッテリ５１とリチウムイオンバッテリ５２との双方を接続している。これにより、電気機器群６４の電源電圧を安定させることができ、車両用電源装置１０の信頼性を向上させることができる。

【0035】

前述したように、スタータジェネレータ１６によるエンジン再始動時には、スイッチＳＷ１がオフ状態に切り替えられる一方、スタータジェネレータ１６によるモータアシスト時には、スイッチＳＷ１がオン状態に保持される。つまり、エンジン再始動とは、停止中のエンジン１２をスタータジェネレータ１６によって回転させ始める状況であり、スタータジェネレータ１６の消費電力が増加し易い状況である。これに対し、モータアシスト時とは、回転中のエンジン１２をスタータジェネレータ１６によって補助的に駆動する状況であり、スタータジェネレータ１６の消費電力が抑制される状況である。このように、モータアシスト制御においては、スタータジェネレータ１６の消費電力が抑制されることから、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したとしても、鉛バッテリ５１からスタータジェネレータ１６に大電流が流れることはなく、電気機器群６４の電源電圧を安定させることができる。

【0036】

［エンジン初始動制御，鉛バッテリ補充電制御］
続いて、スタータモータ３３を用いてエンジン１２を始動するエンジン初始動制御について説明した後に、エンジン初始動後のスタータジェネレータ１６による鉛バッテリ補充電制御について説明する。ここで、図８はエンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。また、図９は鉛バッテリ補充電制御における電流供給状況の一例を示す図である。

【0037】

車両１１の制御システムを起動させて最初にエンジン１２を始動する場合、つまりスタータボタン操作によってエンジン１２を始動する場合には、スタータモータ３３によってエンジン１２の始動回転が行われる。このエンジン初始動制御においては、図８に示すように、スイッチＳＷ１がオフ状態に制御され、スイッチＳＷ２がオフ状態に制御され、スタータリレー３７がオン状態に制御される。これにより、鉛バッテリ５１からスタータモータ３３に電流が供給され、スタータモータ３３を回転させることでエンジン１２が始動される。

【0038】

このように、スタータモータ３３によってエンジン１２が始動されると、図９に示すように、スタータリレー３７がオフ状態に切り替えられ、スイッチＳＷ１がオン状態に切り替えられ、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。すなわち、エンジン１２が始動されると、スイッチＳＷ２をオフ状態に保持したまま、スイッチＳＷ１がオン状態に切り替えられ、スタータジェネレータ１６が燃焼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によって鉛バッテリ５１を積極的に充電することができ、停車中やエンジン初始動時に低下する鉛バッテリ５１の充電状態ＳＯＣを回復させることができる。

【0039】

つまり、停車中には鉛バッテリ５１から電気機器群６４に暗電流が流れ、エンジン初始動時には鉛バッテリ５１からスタータモータ３３に大電流が流れるため、停車中からエンジン初始動時にかけて鉛バッテリ５１の充電状態ＳＯＣは徐々に低下する。このため、エンジン初始動後に鉛バッテリ補充電制御を実行することにより、低下した鉛バッテリ５１の充電状態ＳＯＣを回復させている。なお、鉛バッテリ補充電制御は、所定時間に渡って継続しても良く、鉛バッテリ５１の充電状態ＳＯＣが所定値に回復するまで継続しても良い。

【0040】

［エンスト防止制御１］
以下、車両用電源装置１０によって実行されるエンスト防止制御１について説明する。前述したように、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態においては、エンジン１２によってスタータジェネレータ１６が駆動されるため、エンジン負荷が増加してエンジンストールを発生させてしまう虞がある。そこで、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される場合、つまりエンジン動力を用いて発電するエンジン発電制御が実行される場合に、メインコントローラ８０は、エンジンストールを防止するためのエンスト防止制御１を実行する。

【0041】

図１０はエンスト防止制御１を実行する際のエンジン回転数ＮｅやＩＳＧトルク等の推移の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１０に示されるＩＳＧトルクは、スタータジェネレータ１６の発電トルクや力行トルクである。また、図１１（Ａ）および（Ｂ）は、エンスト防止制御１を実行する際の電流供給状況の一例を示す図である。なお、図１１（Ａ）および（Ｂ）において、黒塗りの矢印は電流の供給状況を示す矢印であり、白抜きの矢印はトルクの伝達状況を示す矢印である。

【0042】

まず、図１０に示されるエンジン発電制御の実行状況は、停車中や停車直前の減速走行中に、エンジン１２がアイドリング状態で運転される状況であり、かつスタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される状況である。図１０に示すように、エンジン発電制御においては、エンジン回転数Ｎｅが所定のアイドリング回転数（アイドリング回転速度）Ｎｉｄに制御され（符号ａ１）、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態（発電状態）に制御される（符号ｂ１）。ここで、アイドリング回転数Ｎｉｄとは、乗員がアクセルペダルを操作していない状態のもとで、エンジン１２がエンジン負荷や機械損失等に打ち勝って維持する回転数である。このアイドリング回転数Ｎｉｄは、スタータジェネレータ１６の発電トルク、エンジン１２の冷却水温、図示しないコンプレッサの作動状況等に応じて変化する。

【0043】

例えば、スタータジェネレータ１６の発電トルクが大きい場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、スタータジェネレータ１６の発電トルクが小さい場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。また、エンジン１２の冷却水温が低い場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、エンジン１２の冷却水温が高い場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。また、図示しないエアコンディショナのコンプレッサが作動する場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、エアコンディショナのコンプレッサが停止する場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。

【0044】

図１１（Ａ）に示すように、エンジン発電制御においては、エンジン１２によってスタータジェネレータ１６が駆動された状態のもとで、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の双方がオン状態に制御されており、スタータジェネレータ１６からの発電電流は、鉛バッテリ５１、リチウムイオンバッテリ５２および電気機器群６４に供給される。このとき、エンジン１２に作用する負荷、つまりスタータジェネレータ１６の発電トルクは、バッテリ５１，５２の内部抵抗や電気機器群６４の消費電流等によって変動する。また、アイドリング状態で出力されるエンジントルクは小さいことから、エンジン負荷やエンジントルクの変動状況によっては、エンジン停止つまりエンジンストールが発生する虞がある。

【0045】

そこで、メインコントローラ８０は、図１０に示すように、エンジン発電制御を実行した状態のもとで、エンジン負荷やエンジントルクの変動によってエンジン回転数Ｎｅが低下し（符号ａ２）、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると（符号ａ３）、エンジンストールの虞があると判定する。そして、メインコントローラ８０は、スタータジェネレータ１６の力行トルクを急速に増加させ（符号ｂ２）、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態から力行状態に切り替える（符号ｂ３）。

【0046】

これにより、スタータジェネレータ１６を用いてエンジン回転数Ｎｅを上昇させることができ（符号ａ４）、エンジンストールを回避することができる。つまり、図１１（Ｂ）に示すように、リチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に電流が供給され、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２が駆動される。これにより、エンジンストールを回避してエンジン１２の運転状態を継続することができる。なお、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１の内部抵抗よりも小さいことから、スタータジェネレータ１６の消費電流の大部分はリチウムイオンバッテリ５２から供給される。

【0047】

このように、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２がアシスト駆動され、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１よりも高い補助終了閾値Ｎ２を上回ると（符号ａ５）、メインコントローラ８０は、エンジンストールの虞が解消したと判定する。そして、メインコントローラ８０は、スタータジェネレータ１６の力行トルクを「０」に向けて緩やかに減少させ（符号ｂ４）、スタータジェネレータ１６を力行状態から燃焼発電状態に切り替える（符号ｂ５）。このように、エンジンストールが回避されると、再びスタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御され、図１１（Ａ）に示すように、バッテリ５１，５２を充電するためのエンジン発電制御が継続される。

【0048】

前述したように、エンスト防止制御１においては、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると、スタータジェネレータ１６が力行状態に切り替えられ、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回ると、スタータジェネレータ１６が発電状態に切り替えられる。ここで、補助開始閾値Ｎ１および補助終了閾値Ｎ２は、エンジン１２のアイドリング回転数Ｎｉｄに基づき設定されており、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも低く設定されている。例えば、補助開始閾値Ｎ１は、アイドリング回転数Ｎｉｄに所定係数（例えば０．５）を乗じることで設定される（Ｎ１＝Ｎｉｄ×０．５）。また、補助終了閾値Ｎ２は、アイドリング回転数Ｎｉｄに所定係数（例えば０．６５）を乗じることで設定される（Ｎ２＝Ｎｉｄ×０．６５）。このように、アイドリング回転数Ｎｉｄに基づき補助開始閾値Ｎ１や補助終了閾値Ｎ２を設定することにより、発電トルク等に応じてアイドリング回転数Ｎｉｄが上下した場合であっても、適切に補助開始閾値Ｎ１や補助終了閾値Ｎ２を設定することができる。

【0049】

また、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも補助開始閾値Ｎ１を低く設定することにより、スタータジェネレータ１６の力行開始タイミングを遅らせることができる。これにより、エンジンストールが発生することのない状況において、不要にスタータジェネレータ１６を力行状態に制御することがなく、スタータジェネレータ１６の消費電力を抑制することができる。また、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも補助終了閾値Ｎ２を低く設定することにより、スタータジェネレータ１６の力行停止タイミングを早めることができる。これにより、エンジンストールが回避された状況において、スタータジェネレータ１６の力行状態を不要に継続することがなく、スタータジェネレータ１６の消費電力を抑制することができる。

【0050】

また、図１０に示すように、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回り、スタータジェネレータ１６を発電状態から力行状態に切り替える際には、スタータジェネレータ１６の力行トルクを第１変化速度で急速に増加させている（符号ｂ２）。このように、スタータジェネレータ１６の力行トルクを素早く増加させることにより、スタータジェネレータ１６の力行開始タイミングを遅らせつつ、エンジンストールを防止することができる。一方、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回り、スタータジェネレータ１６を力行状態から発電状態に切り替える際には、スタータジェネレータ１６の力行トルクを第１変化速度よりも遅い第２変化速度で緩やかに減少させている（符号ｂ４）。このように、スタータジェネレータ１６の力行トルクを緩やかに減少させることにより、トルク変動に伴う違和感を乗員に与えることなくスタータジェネレータ１６を制御することができる。

【0051】

続いて、前述したエンスト防止制御１をフローチャートに沿って説明する。図１２はエンスト防止制御１の実行手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１２に示されるＬｉＢは、リチウムイオンバッテリ５２である。

【0052】

図１２に示すように、ステップＳ１０では、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。この燃焼発電状態において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオン状態に制御されている。続くステップＳ１１では、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回るか否かが判定される。ステップＳ１１において、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると判定された場合、つまりエンジンストールの虞があると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であるか否かが判定される。ステップＳ１２において、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能である状況とは、例えば、バッテリモジュール７４が正常に動作しており、かつリチウムイオンバッテリ５２の温度が所定範囲（例えば、－１０℃以上、６０℃以下）に収まっており、かつリチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定値（例えば、２０％）以上に確保されている状況である。

【0053】

ステップＳ１２において、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であると判定されると、ステップＳ１３に進み、スタータジェネレータ１６が発電状態から力行状態に切り替えられる。このように、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であると判定した上で、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御したので、適切にリチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に電流を供給することができる。これにより、エンジンストールの虞があるエンジン１２を、スタータジェネレータ１６によって適切にアシスト駆動することができる。

【0054】

続くステップＳ１４では、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動によって上昇するエンジン回転数Ｎｅが、補助開始閾値Ｎ１よりも高い補助終了閾値Ｎ２を上回るか否かが判定される。ステップＳ１４において、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回ると判定された場合には、エンジンストールの虞が解消された状況であることから、ステップＳ１５に進み、スタータジェネレータ１６の力行トルクが徐々に下げられる。

【0055】

そして、ステップＳ１６では、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止したか否か、つまり力行トルクが「０」まで低下したか否かが判定される。ステップＳ１６において、スタータジェネレータ１６が力行状態であると判定された場合には、ステップＳ１４に戻り、力行トルクの引き下げが継続される。一方、ステップＳ１６において、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止したと判定された場合には、ステップＳ１７に進み、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。

【0056】

一方、ステップＳ１４において、スタータジェネレータ１６にアシスト駆動された状態のもとで、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２以下であると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、スタータジェネレータ１６の力行開始からの経過時間Ｔａが所定の制限時間Ｔ１（例えば３秒）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１８において、経過時間Ｔａが制限時間Ｔ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１３に戻り、スタータジェネレータ１６の力行状態が継続される。一方、ステップＳ１８において、経過時間Ｔａが制限時間Ｔ１を上回ると判定された場合には、スタータジェネレータ１６によるアシスト駆動が困難な状況であるため、ステップＳ１９に進み、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止される。

【0057】

［エンスト防止制御２］
前述したエンスト防止制御１においては、図３に示すように、双方のスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態に制御され、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される際に、エンスト防止制御を実行しているが、これに限られることはない。例えば、図９に示すように、スイッチＳＷ１がオン状態に制御され、スイッチＳＷ２がオフ状態に制御され、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される際に、エンスト防止制御を実行しても良い。

【0058】

以下、車両用電源装置１０によって実行されるエンスト防止制御２について説明する。前述したように、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態においては、エンジン１２によってスタータジェネレータ１６が駆動されるため、エンジン負荷が増加してエンジンストールを発生させてしまう虞がある。そこで、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される場合、つまりエンジン動力を用いて発電するエンジン発電制御が実行される場合に、メインコントローラ８０は、エンジンストールを防止するためのエンスト防止制御２を実行する。

【0059】

図１３はエンスト防止制御２を実行する際のエンジン回転数ＮｅやＩＳＧトルク等の推移の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１３に示されるＩＳＧトルクは、スタータジェネレータ１６の発電トルクや力行トルクである。また、図１４（Ａ）および（Ｂ）は、エンスト防止制御２を実行する際の電流供給状況の一例を示す図である。なお、図１４（Ａ）および（Ｂ）において、黒塗りの矢印は電流の供給状況を示す矢印であり、白抜きの矢印はトルクの伝達状況を示す矢印である。

【0060】

まず、図１３に示されるエンジン発電制御の実行状況は、エンジン初始動後の鉛バッテリ補充電時に、エンジン１２がアイドリング状態で運転される状況であり、かつスタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される状況である。図１３に示すように、エンジン発電制御においては、エンジン回転数Ｎｅが所定のアイドリング回転数（アイドリング回転速度）Ｎｉｄに制御され（符号ａ１）、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態（発電状態）に制御される（符号ｂ１）。ここで、アイドリング回転数Ｎｉｄとは、乗員がアクセルペダルを操作していない状態のもとで、エンジン１２がエンジン負荷や機械損失等に打ち勝って維持する回転数である。このアイドリング回転数Ｎｉｄは、スタータジェネレータ１６の発電トルク、エンジン１２の冷却水温、図示しないコンプレッサの作動状況等に応じて変化する。

【0061】

例えば、スタータジェネレータ１６の発電トルクが大きい場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、スタータジェネレータ１６の発電トルクが小さい場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。また、エンジン１２の冷却水温が低い場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、エンジン１２の冷却水温が高い場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。また、図示しないエアコンディショナのコンプレッサが作動する場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが高く設定される一方、エアコンディショナのコンプレッサが停止する場合には、アイドリング回転数Ｎｉｄが低く設定される。

【0062】

図１４（Ａ）に示すように、エンジン発電制御においては、エンジン１２によってスタータジェネレータ１６が駆動された状態のもとで、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。また、スイッチＳＷ１はオン状態に制御される一方、スイッチＳＷ２はオフ状態に制御されており、スタータジェネレータ１６からの発電電流は、鉛バッテリ５１および電気機器群６４に供給される。このとき、エンジン１２に作用する負荷、つまりスタータジェネレータ１６の発電トルクは、鉛バッテリ５１の内部抵抗や電気機器群６４の消費電流等によって変動する。また、アイドリング状態で出力されるエンジントルクは小さいことから、エンジン負荷やエンジントルクの変動状況によっては、エンジン停止つまりエンジンストールが発生する虞がある。

【0063】

そこで、メインコントローラ８０は、図１３に示すように、エンジン発電制御を実行した状態のもとで、エンジン負荷やエンジントルクの変動によってエンジン回転数Ｎｅが低下し（符号ａ２）、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると（符号ａ３）、エンジンストールの虞があると判定する。そして、メインコントローラ８０は、スイッチＳＷ２をオフ状態からオン状態に切り替え（符号ｃ１）、スタータジェネレータ１６の力行トルクを急速に増加させ（符号ｂ２）、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態から力行状態に切り替える（符号ｂ３）。

【0064】

これにより、スタータジェネレータ１６を用いてエンジン回転数Ｎｅを上昇させることができ（符号ａ４）、エンジンストールを回避することができる。つまり、図１４（Ｂ）に示すように、リチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に電流が供給され、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２が駆動される。これにより、エンジンストールを回避してエンジン１２の運転状態を継続することができる。なお、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１の内部抵抗よりも小さいことから、スタータジェネレータ１６の消費電流の大部分はリチウムイオンバッテリ５２から供給される。

【0065】

このように、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２がアシスト駆動され、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１よりも高い補助終了閾値Ｎ２を上回ると（符号ａ５）、メインコントローラ８０は、エンジンストールの虞が解消したと判定する。そして、メインコントローラ８０は、スタータジェネレータ１６の力行トルクを「０」に向けて緩やかに減少させ（符号ｂ４）、スイッチＳＷ２をオン状態からオフ状態に切り替え（符号ｃ２）、スタータジェネレータ１６を力行状態から燃焼発電状態に切り替える（符号ｂ５）。このように、エンジンストールが回避されると、再びスタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御され、図１４（Ａ）に示すように、バッテリ５１，５２を充電するためのエンジン発電制御が継続される。

【0066】

前述したように、エンスト防止制御２においては、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると、スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、スタータジェネレータ１６が力行状態に切り替えられる。一方、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回ると、スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、スタータジェネレータ１６が発電状態に切り替えられる。ここで、補助開始閾値Ｎ１および補助終了閾値Ｎ２は、エンジン１２のアイドリング回転数Ｎｉｄに基づき設定されており、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも低く設定されている。例えば、補助開始閾値Ｎ１は、アイドリング回転数Ｎｉｄに所定係数（例えば０．５）を乗じることで設定される（Ｎ１＝Ｎｉｄ×０．５）。また、補助終了閾値Ｎ２は、アイドリング回転数Ｎｉｄに所定係数（例えば０．６５）を乗じることで設定される（Ｎ２＝Ｎｉｄ×０．６５）。このように、アイドリング回転数Ｎｉｄに基づき補助開始閾値Ｎ１や補助終了閾値Ｎ２を設定することにより、発電トルク等に応じてアイドリング回転数Ｎｉｄが上下した場合であっても、適切に補助開始閾値Ｎ１や補助終了閾値Ｎ２を設定することができる。

【0067】

また、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも補助開始閾値Ｎ１を低く設定することにより、スタータジェネレータ１６の力行開始タイミングを遅らせることができる。これにより、エンジンストールが発生することのない状況において、不要にスタータジェネレータ１６を力行状態に制御することがなく、スタータジェネレータ１６の消費電力を抑制することができる。また、アイドリング回転数Ｎｉｄよりも補助終了閾値Ｎ２を低く設定することにより、スタータジェネレータ１６の力行停止タイミングを早めることができる。これにより、エンジンストールが回避された状況において、スタータジェネレータ１６の力行状態を不要に継続することがなく、スタータジェネレータ１６の消費電力を抑制することができる。

【0068】

また、図１３に示すように、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回り、スタータジェネレータ１６を発電状態から力行状態に切り替える際には、スタータジェネレータ１６の力行トルクを第１変化速度で急速に増加させている（符号ｂ２）。このように、スタータジェネレータ１６の力行トルクを素早く増加させることにより、スタータジェネレータ１６の力行開始タイミングを遅らせつつ、エンジンストールを防止することができる。一方、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回り、スタータジェネレータ１６を力行状態から発電状態に切り替える際には、スタータジェネレータ１６の力行トルクを第１変化速度よりも遅い第２変化速度で緩やかに減少させている（符号ｂ４）。このように、スタータジェネレータ１６の力行トルクを緩やかに減少させることにより、トルク変動に伴う違和感を乗員に与えることなくスタータジェネレータ１６を制御することができる。

【0069】

続いて、前述したエンスト防止制御２をフローチャートに沿って説明する。図１５はエンスト防止制御２の実行手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１５に示されるＬｉＢは、リチウムイオンバッテリ５２である。

【0070】

図１５に示すように、ステップＳ２０では、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。この燃焼発電状態において、スイッチＳＷ１はオン状態に制御されており、スイッチＳＷ２はオフ状態に制御されている。続くステップＳ２１では、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回るか否かが判定される。ステップＳ２１において、エンジン回転数Ｎｅが補助開始閾値Ｎ１を下回ると判定された場合、つまりエンジンストールの虞があると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であるか否かが判定される。ステップＳ２２において、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能である状況とは、例えば、バッテリモジュール７４が正常に動作しており、かつリチウムイオンバッテリ５２の温度が所定範囲（例えば、－１０℃以上、６０℃以下）に収まっており、かつリチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定値（例えば、２０％）以上に確保されている状況である。

【0071】

ステップＳ２２において、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であると判定されると、ステップＳ２３に進み、スイッチＳＷ２がオフ状態からオン状態に切り替えられ、ステップＳ２４に進み、スタータジェネレータ１６が発電状態から力行状態に切り替えられる。このように、リチウムイオンバッテリ５２が放電可能であると判定した上で、スイッチＳＷ２をオン状態に切り替え、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御したので、適切にリチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に電流を供給することができる。これにより、エンジンストールの虞があるエンジン１２を、スタータジェネレータ１６によって適切にアシスト駆動することができる。

【0072】

続くステップＳ２５では、スタータジェネレータ１６のアシスト駆動によって上昇するエンジン回転数Ｎｅが、補助開始閾値Ｎ１よりも高い補助終了閾値Ｎ２を上回るか否かが判定される。ステップＳ２５において、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２を上回ると判定された場合には、エンジンストールの虞が解消された状況であることから、ステップＳ２６に進み、スタータジェネレータ１６の力行トルクが徐々に下げられる。

【0073】

そして、ステップＳ２７では、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止したか否か、つまり力行トルクが「０」まで低下したか否かが判定される。ステップＳ２７において、スタータジェネレータ１６が力行状態であると判定された場合には、ステップＳ２５に戻り、力行トルクの引き下げが継続される。一方、ステップＳ２７において、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止したと判定された場合には、ステップＳ２８に進み、スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、ステップＳ２９に進み、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。

【0074】

一方、ステップＳ２５において、スタータジェネレータ１６にアシスト駆動された状態のもとで、エンジン回転数Ｎｅが補助終了閾値Ｎ２以下であると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、スタータジェネレータ１６の力行開始からの経過時間Ｔａが所定の制限時間Ｔ１（例えば３秒）を上回るか否かが判定される。ステップＳ３０において、経過時間Ｔａが制限時間Ｔ１以下であると判定された場合には、ステップＳ２４に戻り、スタータジェネレータ１６の力行状態が継続される。一方、ステップＳ３０において、経過時間Ｔａが制限時間Ｔ１を上回ると判定された場合には、スタータジェネレータ１６によるアシスト駆動が困難な状況であるため、ステップＳ３１に進み、スタータジェネレータ１６の力行状態が停止される。

【0075】

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。図１０や図１３に示した例では、エンジン１２をアイドリング状態に制御しているが、これに限られることはなく、エンジン回転数Ｎｅが低くエンジンストールの虞がある状況であれば、エンジン１２の運転状態としてはアイドリング状態以外であっても良い。また、前述の説明では、第１蓄電体として鉛バッテリ５１を用いているが、これに限られることはなく、第１蓄電体として他の種類のバッテリやキャパシタを用いても良い。また、第２蓄電体としてリチウムイオンバッテリ５２を用いているが、これに限られることはなく、第２蓄電体として他の種類のバッテリやキャパシタを用いても良い。また、図１および図２に示した例では、リチウムイオンバッテリ５２の正極ライン５４にスイッチＳＷ２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５２の負極ライン５９にスイッチＳＷ２を設けても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ８０に、各種制御部８１～８７を設けているが、これに限られることはない。他のコントローラに、各種制御部８１～８７の一部や全部を設けても良い。

【符号の説明】

【0076】

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（発電電動機）
３３ スタータモータ（電気負荷）
５１ 鉛バッテリ（第１蓄電体）
５２ リチウムイオンバッテリ（第２蓄電体）
５６ 正極ライン（通電径路）
６３ 電気機器（電気負荷）
７１ 第１電源系
７２ 第２電源系
８０ メインコントローラ
８２ ＩＳＧ制御部（発電電動機制御部）
８４ 第２スイッチ制御部（スイッチ制御部）
Ｎｅ エンジン回転数（エンジンの回転速度）
Ｎ１ 補助開始閾値
Ｎ２ 補助終了閾値
Ｎｉｄ アイドリング回転数（アイドリング回転速度）
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】