JP2014204541A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池を素早く充電することができ、かつ、蓄電池に多量の電力を蓄えさせることができる制御装置の提供。【解決手段】制御装置１は発電機２２から蓄電池２３への充電を制御する。発電機２２が蓄電池２３を充電する第１充電経路にスイッチ１０が設けられており、発電機２２が蓄電池２３を充電する第２充電経路にＤＣＤＣコンバータ１１が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ１１は、発電機２２が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を、電線２１を介して蓄電池２３に印加する。制御部１４は、第１充電経路を介して蓄電池２３が充電されている状態で電流検出部１２が検出した充電電流値が所定値未満となった場合に蓄電池２３への充電が第２充電経路を介した充電に切替わるようにスイッチ１０及びＤＣＤＣコンバータ１１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機が発生した電力を蓄電池に供給することによって行われる充電を制御する制御装置に関する。

現在、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）又はＥＶ（Electric Vehicle）等の車両が普及している。このような車両には、車両が減速する場合に車両の運動エネルギーを電力に変換することによって電力を発生させる発電機と、発電機が発生した電力を蓄える蓄電池とを備える電源装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

このような電源装置では、蓄電池は、蓄えた電力をオーディオ機器又はメータ等の車載負荷に供給するので、車両を減速させる場合に車両の運動エネルギーがタイヤと地面との摩擦によって消費されることなく効率的に使用される。

特開２０１２−２４０４８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電源装置では、発電機と蓄電池とが電線によって直接に接続されている。蓄電池に印加されている充電電圧は、充電によって蓄電池に電力が蓄えられるにつれて上昇する。このため、蓄電池の充電が進むにつれて、発電機が発生した電圧と蓄電池の充電電圧との電圧差は小さくなり、発電機から蓄電池へ流れる電流が低下する。このため、特許文献１に記載の電源装置には、蓄電池を充電する時間が長いという問題がある。

また、特許文献１に記載の蓄電池では、発電機が発生する電圧以上の電圧が蓄電池に印加されることはないため、蓄電池が蓄えることができる電力が少ないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄電池を素早く充電することができ、かつ、蓄電池に多量の電力を蓄えさせることができる制御装置を提供することにある。

本発明に係る制御装置は、発電機から蓄電池への充電を制御する制御装置において、前記発電機が前記蓄電池を充電する第１及び第２充電経路と、前記第１充電経路に設けられたスイッチと、前記第２充電経路に設けられ、前記発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を前記蓄電池に印加する昇圧回路と、前記蓄電池への充電電流を検出する電流検出部と、前記第１充電経路を介して前記蓄電池が充電されている状態で前記電流検出部が検出した充電電流値が所定値未満となった場合に前記蓄電池への充電が前記第２充電経路を介した充電に切替わるように前記スイッチ及び昇圧回路を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機が蓄電池を充電する第１充電経路にスイッチが設けられ、発電機が蓄電池を充電する第２充電経路に、発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を蓄電池に印加する昇圧回路が設けられている。電流検出部は蓄電池へ流れ込む充電電流を検出している。制御部は、第１充電経路を介して蓄電池が充電されている状態、例えば、スイッチがオフであって昇圧回路が昇圧を停止している状態で電流検出部が検出した充電電流値が所定値未満となった場合に蓄電池への充電が第２充電経路を介した充電に切替わるようにスイッチ及び昇圧回路を制御する。このとき、制御部は、例えば、スイッチをオフにして昇圧回路に昇圧を開始させる。

充電電流値が所定値未満となって充電池への充電が第２充電経路を介した充電に切替わった後、制御部が昇圧回路の昇圧幅を適切に制御することによって充電電流値を所定値以上に維持することが可能となり、蓄電池を素早く充電することが可能となる。更に、発電機が発生した電圧は昇圧されるため、蓄電池に発電機が発生する電圧以上の電圧を印加することが可能となる。これにより、蓄電池に蓄える電力は発電機が発生する電圧に制限されることはなく、蓄電池に多量の電力を蓄えることが可能となる。

本発明に係る制御装置は、前記発電機が発生する電流の値は前記所定値以下に制限されていることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機は所定値以下の電流を発生する。第１充電経路を介して蓄電池が充電されている状態で蓄電池に蓄えられている電力が少なく、蓄電池に印加されている電圧が低い場合、発電機が発生することが可能な電圧は高く、更に、発電機及び蓄電池の接続に用いられる電線の抵抗値と、蓄電池の内部抵抗値とは通常十分に小さい。このため、電流制限が行われて所定値の電流が発電機から蓄電池へ流れる。そして、蓄電池に印加してある電圧の上昇によって蓄電池に流れ込む電流の値が所定値未満になった場合、蓄電池への充電が第２充電経路を介した充電に切替わり、昇圧回路が昇圧を行う。このとき、制御部は、例えば、昇圧回路の昇圧幅を適切に制御することによって充電電流値を所定値に維持することが可能となる。

本発明に係る制御装置は、発電機から蓄電池への充電を制御する制御装置において、前記発電機が前記蓄電池を充電する第１及び第２充電経路と、前記第１充電経路に設けられたスイッチと、前記第２充電経路に設けられ、前記発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を前記蓄電池に印加する昇圧回路と、前記第１及び第２充電経路に接続されている電線の両端夫々における電圧を検出する電圧検出部と、前記第１充電経路を介して前記蓄電池が充電されている状態で、前記電圧検出部が検出した電圧値に基づいて算出される算出値が所定値未満となった場合に前記蓄電池への充電が前記第２充電経路を介した充電に切替わるように前記スイッチ及び昇圧回路を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機が蓄電池を充電する第１充電経路にスイッチが設けられ、発電機が蓄電池を充電する第２充電経路に、発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を蓄電池に印加する昇圧回路が設けられている。電圧検出部は、第１及び第２充電経路に接続されている電線、例えば、第１及び第２充電経路から蓄電池までの電流の経路に設けられた電線の両端夫々における電圧を検出する。制御部は、第１充電経路を介して蓄電池が充電されている状態、例えば、スイッチがオフであって昇圧回路が昇圧を停止している状態で、電圧検出部が検出した電圧値に基づいて算出される算出値、例えば電圧検出部が検出した電圧値の差分値が所定値未満となった場合に蓄電池への充電が第２充電経路を介した充電に切替わるようにスイッチ及び昇圧回路を制御する。このとき、制御部は、例えば、スイッチをオフにして昇圧回路に昇圧を開始させる。

算出値が電線の両端夫々における電圧値の差分値である場合、算出値が所定値未満となって充電池への充電が第２充電経路を介した充電に切替わった後、制御部が昇圧回路の昇圧幅を適切に制御することによって算出値を所定値以上に維持することが可能となる。これにより、充電電流値を一定値以上に維持することができるので、蓄電池を素早く充電することが可能となる。更に、発電機が発生した電圧は昇圧されるため、蓄電池に発電機が発電する電圧以上の電圧を印加することが可能となる。これにより、蓄電池に蓄える電力は発電機が発生する電圧に制限されることはなく、蓄電池に多量の電力を蓄積することが可能となる。

本発明に係る制御装置は、前記発電機が発生する電流の値に上限値が設けられており、前記所定値は、前記上限値の電流が前記電線を流れた場合に前記電圧検出部が検出した電圧値に基づいて算出される算出値であることを特徴とする。

本発明にあっては、発電機が発生する電流の値に上限値が設けられている。第１充電経路を介して充電池が充電されている状態で蓄電池に蓄えられている電力が少なくて蓄電池に印加されている電圧が低い場合、発電機が発生することが可能な電圧は高く、更に、発電機及び蓄電池に接続される電線の抵抗値と、蓄電池の内部抵抗値とは通常十分に小さい。このため、電流制限が行われて上限値の電流が発電機から蓄電池へ流れる。算出値が例えば電線の両端夫々における電圧値の差分値であって蓄電池に印加してある電圧の上昇によって蓄電池に流れ込む電流の値が上限値未満になった場合、電圧検出部が検出した電圧値に基づく算出値が所定値未満となる。これにより、蓄電池への充電が第２充電回路を介した充電に切替わり、昇圧回路が昇圧を行う。このとき、制御部は、例えば、昇圧回路の昇圧幅を適切に制御することによって算出値を所定値に維持することが可能となり、充電電流値を上限値に維持することが可能となる。

本発明によれば、蓄電池への充電が第１充電経路を介した充電から第２充電経路を介した充電へ適切に切替わるので、蓄電池を素早く充電することができ、かつ、蓄電池に多量の電力を蓄えさせることができる。

実施の形態１における電源装置の構成を示すブロック図である。 充電信号を受け付けている間に制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。 制御装置における効果の説明図である。 実施の形態２における電源装置制御装置の構成を示すブロック図である。 充電信号を受け付けている間に制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電源装置の構成を示すブロック図である。この電源装置は、車両に好適に搭載され、制御装置１、電線２０，２１、発電機２２、蓄電池２３，２４及び負荷２５を備える。制御装置１は、電線２０，２１夫々の一端の間に接続され、電線２０の他端は発電機２２の一端に接続され、電線２１の他端は蓄電池２３の正極端子に接続されている。制御装置１は、電線２０，２１とは別に、蓄電池２４及び負荷２５夫々の一端に接続されている。発電機２２及び負荷２５夫々の他端と、蓄電池２３，２４夫々の負極端子とは接地されている。

発電機２２は、エンジンに連動して電力を発生すると共に、車両が減速する場合に車両の運動エネルギーを電力に変換することによって回生電力を発生する。具体的には、発電機２２は、交流電力を生成し、生成した交流電力を直流電力に整流する。発電機２２が発生する電力、電圧及び電流夫々は、整流後の電力、電圧及び電流である。
また、発電機２２が発生する電流の値は、予め設定された上限値以下に制限されている。

蓄電池２３は、発電機２２から制御装置１を介して回生電力を供給されることによって充電される。更に、蓄電池２３は、蓄えた電力を、制御装置１を介して蓄電池２４及び負荷２５に供給する。
蓄電池２４は、例えば、鉛電池であり、発電機２２が発生した電力を蓄え、蓄えた電力を負荷２５に供給する。
負荷２５は、ライト又はブロワモータ等の車載機器であり、発電機２２が発生した電力、及び、蓄電池２４が蓄電した電力が供給される。

制御装置１は、車両が減速して発電機２２が回生電力を発生している間、蓄電池２３への充電を指示する充電信号を外部から受け付ける。制御装置１は、充電信号を受け付けている間、発電機２２が発生した電力を蓄電池２３に供給することによって蓄電池２３を充電する。

制御装置１は、充電信号を受け付けていない間、発電機２２が発生した電力、及び、蓄電池２３が蓄えた電力を蓄電池２４及び負荷２５に供給する。
以上のように、制御装置１は、発電機２２から蓄電池２３への充電を制御する。

制御装置１は、スイッチ１０、ＤＣＤＣコンバータ１１、電流検出部１２、電圧検出部１３及び制御部１４を有する。
スイッチ１０の一端は、蓄電池２４及び負荷２５夫々の一端に接続され、更に、電線２０を介して発電機２２の一端に接続されている。スイッチ１０の他端は、電線２１を介して蓄電池２３に接続されている。

また、ＤＣＤＣコンバータ１１は、３つの端子を有し、第１端子は、蓄電池２４及び負荷２５夫々の一端に接続され、更に、電線２０を介して発電機２２の一端に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ１１の第２端子は、電線２１を介して蓄電池２３に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ１１の第３端子は制御部１４に接続されている。

制御部１４は、ＤＣＤＣコンバータ１１の他に電流検出部１２及び電圧検出部１３に各別に接続されている。電圧検出部１３は、更に、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端に接続されている。

以上のように各構成部が接続された制御装置１は、発電機２２がスイッチ１０を介して蓄電池２３を充電する第１充電経路と、発電機２２がＤＣＤＣコンバータ１１を介して蓄電池２３を充電する第２充電経路とを有している。

スイッチ１０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等によって構成され、制御部１４によってオン／オフされる。
ＤＣＤＣコンバータ１１には、発電機２２が発生した電圧が電線２０を介して印加され、ＤＣＤＣコンバータ１１は、発電機２２が印加した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を、電線２１を介して蓄電池２３に印加する。ＤＣＤＣコンバータ１１は昇圧回路として機能する。

また、ＤＣＤＣコンバータ１１には、蓄電池２３の出力電圧が電線２１を介して印加され、ＤＣＤＣコンバータ１１は、蓄電池２３が印加した電圧の昇圧及び降圧を行って、該電圧を変換し、変換した電圧を蓄電池２４及び負荷２５に印加する。

ＤＣＤＣコンバータ１１の動作は制御部１４によって制御される。具体的には、制御部１４は、ＤＣＤＣコンバータ１１が図示しないコイルと共に有する図示しない複数のスイッチ夫々のオン／オフを繰り返すことによってＤＣＤＣコンバータ１１に電圧を変換させる。制御部１４は、図示しない一又は複数のスイッチ夫々におけるオン／オフのデューティを変更することによって、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧幅及び降圧幅を調整することが可能である。更に、制御部１４は、図示しない複数のスイッチ夫々のオン／オフを操作することによってＤＣＤＣコンバータ１１の動作を停止させることも可能である。

電流検出部１２は、電線２１を介して蓄電池２３に流れ込む充電電流を検出し、検出した充電電流値を制御部１４に通知する。
電圧検出部１３は、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端に印加された印加電圧を検出し、検出した印加電圧値を制御部１４に通知する。

制御部１４は、外部から充電信号を受け付ける。制御部１４は、充電信号を受け付けているか否かと、電流検出部１２が検出した充電電流値と、電圧検出部１３が検出した印加電圧値とに基づいて、スイッチ１０のオン／オフ、及び、ＤＣＤＣコンバータ１１の動作を制御する。

制御部１４は、充電信号を受け付けていない間、スイッチ１０をオフにした状態で、ＤＣＤＣコンバータ１１に、蓄電池２３が電線２１を介して出力した電圧を変換させる。ＤＣＤＣコンバータ１１は、前述したように、変換した電圧を蓄電池２４及び負荷２５に印加する。

制御部１４は、充電信号を受け付けている間、発電機２２から蓄電池２３への充電を制御する。図２は、充電信号を受け付けている間に制御部１４が実行する動作の手順を示すフローチャートである。

制御部１４は、充電信号を受け付けて蓄電池２３を充電する場合、まず、ＤＣＤＣコンバータ１１の動作を停止させた状態でスイッチ１０をオンにする（ステップＳ１）。これにより、発電機２２が発生した電圧はスイッチ１０を介して蓄電池２３に印加され、第１充電経路を介して蓄電池２３が蓄電される。ここで、蓄電池２３は十分に放電され、蓄電池２３に蓄えられている電力が十分に少ない場合、発電機２２が発生することが可能な電圧が高く、更に、電線２１の抵抗値は十分に小さいので、電流制限が行われて上限値の充電電流が発電機２２から蓄電池２３へ流れ込む。

例えば、発電機２２が発生することが可能な電圧が１６Ｖであり、蓄電池２３の出力電圧がゼロＶであり、電線２０，２１夫々の抵抗値が６ｍΩであり、更に、蓄電池２３の内部抵抗値が４ｍΩである場合、発電機２２は１０００Ａ（＝１６／０．０１６）の充電電流を蓄電池２３に流すことは可能である。しかし、発電機２２が流す電流の値が例えば１００Ａに制限されている場合、充電電流値は１００Ａとなる。この場合、発電機２２は１．６Ｖ（＝１００×０．０１６）の電圧を発生する。

蓄電池２３が充電されて、蓄電池２３の出力電圧が例えば４Ｖとなった場合、発電機２２は７５０Ａ（＝（１６−４）／０．０１６）の充電電流を蓄電池２３に流すことは可能であるが、充電電流値は１００Ａに制限され、発電機２２は５．６Ｖ（＝１００×０．１６＋４）を発生する。このように、蓄電池２３の出力電圧が１４．４（＝１６−１．６）Ｖを超えるまで、充電電流値が１００Ａに制限される。蓄電池２３の出力電圧が１４．４Ｖを超えた場合、発電機２２が１６Ｖの電圧を発生したときに流れる充電電流の値が１００Ａ未満となるため、充電電流の制限が解除される。

制御部１４は、ステップＳ１を実行した後、電流検出部１２が検出した充電電流値を読み込み（ステップＳ２）、読み込んだ充電電流値が充電電流の上限値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部１４は、充電電流値が上限値であると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、処理をステップＳ２に戻し、充電電流値が上限値未満となるまで、スイッチ１０をオンにした状態でステップＳ３の判定を繰り返す。制御部１４がステップＳ２，Ｓ３の判定を繰り返している間、上限値の充電電流は、スイッチ１０が設けられた第１充電経路を介して蓄電池２３に流れ込み、蓄電池２３の出力電圧は上昇する。

制御部１４は、充電電流値が上限値未満であると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、スイッチ１０をオフにする（ステップＳ４）。制御部１４は、ステップＳ４でスイッチ１０をオフにした場合、ＤＣＤＣコンバータ１１に、発電機２２が印加した電圧を昇圧させる（ステップＳ５）。ここで、制御部１４は、ステップＳ２で読み込んだ充電電流値と上限値との差が大きければ大きい程、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧幅を大きくすることによって、蓄電池２３への充電電流値を上限値に維持する。

以上のように、制御部１４は、第１充電経路を介して蓄電池２３が充電されている状態で電流検出部１２が検出した充電電流値が上限値未満となった場合に、蓄電池２３への充電が、ＤＣＤＣコンバータ１１が設けられた第２充電経路を介した充電に切替わるように、スイッチ１０及びＤＣＤＣコンバータ１１を制御する。

制御部１４は、ステップＳ５を実行した後、電圧検出部１３が検出した印加電圧値を読み込み（ステップＳ６）、読み込んだ印加電圧値が、蓄電池２３が満充電であることを示す満充電電圧値未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、満充電電圧値は、蓄電池２３の耐圧値に基づいて設定される値である。例えば、前述したように、発電機２２が発生する電流の上限値が１００Ａであり、電線２１の抵抗値及び蓄電池２３の内部抵抗値夫々が６ｍΩ及び４ｍΩであり、蓄電池２３の耐圧値が１５．８Ｖである場合、満充電電圧値は１６．８Ｖ（＝１５．８＋１００×０．０１０）である。

制御部１４は、印加電圧値が満充電電圧値未満であると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、電流検出部１２が検出した充電電流値を読み込み（ステップＳ８）、処理をステップＳ５に戻す。ステップＳ８を実行した後に行うステップＳ５では、制御部１４は、ステップＳ８で読み込んだ充電電流値と上限値との差が大きければ大きい程、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧幅を大きくすることによって、蓄電池２３への充電電流値を上限値に維持する。

制御部１４は、電圧検出部１３が検出した印加電圧値が満充電電圧値となるまで、ステップＳ５からＳ８の処理を繰り返し、ＤＣＤＣコンバータ１１に昇圧を行わせることによって充電電流値を上限値に維持する。例えば、発電機２２が発生する電流値の上限値が１００Ａであり、電線２１の抵抗値及び蓄電池２３の内部抵抗値夫々が６ｍΩ及び４ｍΩであり、蓄電池２３の出力電圧が１５Ｖである場合、制御部１４は、ＤＣＤＣコンバータ１１に、発電機２２が電線２０を介して印加した電圧を１６Ｖ（＝１５＋１００×０．０１０）に昇圧させる。これにより、１００Ａの充電電流が電線２１を介して蓄電池２３へ流れ込む。

制御部１４は、印加電圧値が満充電電圧値であると判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧を停止し（ステップＳ９）、処理を終了する。

図３は制御装置１における効果を説明するための説明図である。図３には、制御部１４が充電信号を受け付けて、放電によって出力電圧がゼロＶである蓄電池２３を充電する場合における印加電圧及び充電電流の推移が示されている。図３では、制御装置１を備える電源装置における印加電圧及び充電電流夫々の推移が太線で示され、制御装置１を介さずに電線２０，２１によって発電機２２及び蓄電池２３が接続されている従来の電源装置における印加電圧及び充電電流夫々の推移が細線で示されている。

なお、図３では、制御装置１を備える電源装置における印加電圧及び充電電流夫々の推移と、従来の電源装置における印加電圧及び充電電流夫々の推移とに共通する部分は太線で示されている。

従来の電源装置においては、蓄電池２３の出力電圧が低い間、発電機２２から上限値の電流が蓄電池２３に流れ込み、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端に印加されている印加電圧、即ち、蓄電池２３の出力電圧が上昇する。蓄電池２３の出力電圧の上昇によって、発電機２２の電流制限が解除された後、時間の経過と共に充電電流値が低下する。これにより、印加電圧の上昇率は、印加電圧が満充電電圧となるまで低下し続ける。

一方、発電機２２から蓄電池２３への充電に制御装置１を用いた場合、蓄電池２３の出力電圧が低い間、従来の電源装置と同様に発電機２２から上限値の電流が蓄電池２３に流れ込む。これにより、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端に印加されている印加電圧、即ち、蓄電池２３の出力電圧が上昇する。

制御装置１では、蓄電池２３の出力電圧の上昇によって、発電機２２の電流制限が解除された後、ＤＣＤＣコンバータ１１が昇圧を行って充電電流値を上限値に維持する。このため、印加電圧の上昇率は、印加電圧が満充電電圧値に到達するまで低下することはない。従って、発電機２２から蓄電池２３への充電に制御装置１を用いることによって、蓄電池２３の充電時間を短縮し、蓄電池２３を素早く充電することができる。

車両が減速している間に発電機２２は回生電力を発生し、車両が減速している時間は短い。制御装置１を用いることによって蓄電池２３を素早く充電することができるので、回生電力を蓄電池２３に充電する場合に制御装置１を用いることは特に効果的である。

また、制御装置１では、ＤＣＤＣコンバータ１１は発電機２２が発生した電圧を昇圧するため、蓄電池２３に蓄える電力は発電機２２が発生する電圧に制限されない。例えば、発電機２２が発生する電圧が１６Ｖである場合であっても、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧によって蓄電池２３に１６Ｖ以上の電圧を印加することが可能である。従って、耐圧が例えば１８Ｖの蓄電池２３を満充電にすることが可能である。このため、蓄電池２３に蓄える電力は発電機２２が発生する電圧に制限されることはなく、蓄電池２３に多量の電力を蓄えることができる。

なお、制御部１４がスイッチ１０をオフにし、ＤＣＤＣコンバータ１１に昇圧を行わせることによって維持する充電電流値は、発電機２２が発生する電流の上限値に限定されず、上限値未満の電流値であってもよい。この場合であっても、印加電圧値が満充電電圧値となるまで、充電電流値が一定値以上に維持されるので、蓄電池２３を素早く充電することができる。更に、ＤＣＤＣコンバータ１１による昇圧も行われるため、蓄電池２３に多量の電力を蓄えることができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２における電源装置の構成を示すブロック図である。この電源装置は、実施の形態１における電源装置において、制御装置１の代わりに制御装置３を備える。実施の形態１における電源装置は、蓄電池２３への充電電流値を上限値に維持するように構成されている。これに対して、実施の形態２における電源装置は、電線２１の両端間の電圧を一定に維持するように構成されている。

以下では、実施の形態２における電源装置について、実施の形態１における電源装置と異なる点を説明する。実施の形態１と共通する実施の形態２の構成には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施の形態２における電源装置は、実施の形態１における電源装置と同様に車両に好適に搭載され、制御装置３、電線２０，２１、発電機２２、蓄電池２３，２４及び負荷２５を備える。制御装置３は、電線２０の一端、並びに、電線２１の一端及び他端に各別に接続されている。電線２０の他端は発電機２２の一端に接続され、電線２１の他端は、更に、蓄電池２３の正極端子に接続されている。制御装置３は、電線２０，２１とは別に、蓄電池２４及び負荷２５夫々の一端に接続されている。発電機２２及び負荷２５夫々の他端と、蓄電池２３，２４夫々の負極端子とは接地されている。

制御装置３は蓄電池２３への充電を指示する充電信号を受け付ける。制御装置３は、実施の形態１における制御装置１と同様に、充電信号を受け付けている間、発電機２２が発生した電力を蓄電池２３に供給することによって蓄電池２３を充電し、充電信号を受け付けていない間、発電機２２が発生した電力、及び、蓄電池２３が蓄えた電力を蓄電池２４及び負荷２５に供給する。
以上のように、制御装置３も発電機２２から蓄電池２３への充電を制御する。

制御装置３は、制御装置１と同様に、スイッチ１０、ＤＣＤＣコンバータ１１及び制御部１４を有し、これらは実施の形態１と同様に接続されている。このため、制御装置３も、制御装置１と同様に、発電機２２がスイッチ１０を介して蓄電池２３を充電する第１充電経路と、発電機２２がＤＣＤＣコンバータ１１を介して蓄電池２３を充電する第２充電経路とを有している。電線２１の一端は第１及び第２充電経路に接続されている。

制御装置３は更に電圧検出部３０を備える。電圧検出部３０は、電線２１の両端夫々に各別に接続され、更に、制御部１４にも接続されている。
電圧検出部３０は、電線２１の両端夫々における電圧を検出する。具体的には、電圧検出部３０は、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端における電圧と、蓄電池２３に印加されている充電電圧とを検出する。電圧検出部３０は、検出した２つの電圧値を制御部１４に通知する。

スイッチ１０及びＤＣＤＣコンバータ１１夫々は実施の形態１と同様に動作する。このため、ＤＣＤＣコンバータ１１は、発電機２２が発生して電線２０を介して印加された電圧を昇圧し、昇圧した電圧を、電線２１を介して蓄電池２３に印加する。ＤＣＤＣコンバータ１１は昇圧回路として機能する。

実施の形態２における制御部１４は、実施の形態１と同様に、スイッチ１０のオン／オフとＤＣＤＣコンバータ１１の動作と制御する。また、実施の形態２における制御部１４は、充電信号を受け付けていない間、実施の形態１における制御部１４と同様に制御し、充電信号を受け付けている間、発電機２２から蓄電池２３への充電を制御する。

図５は、充電信号を受け付けている間に制御部１４が実行する動作の手順を示すフローチャートである。制御部１４は、充電信号を受け付けて蓄電池２３を充電する場合、まず、ＤＣＤＣコンバータ１１の動作を停止させた状態でスイッチ１０をオンにする（ステップＳ１０）。これにより、発電機２２が発生した電圧はスイッチ１０を介して蓄電池２３に印加され、第１充電経路を介して蓄電池２３が蓄電される。

ここで、発電機２２が発生する電流の値には、実施の形態１と同様に上限値が設けられており、蓄電池２３が十分に放電されて蓄電池２３に蓄えられている電力が十分に少ない場合、実施の形態１で述べたように上限値の充電電流が発電機２２から蓄電池２３へ流れ込む。

制御部１４は、ステップＳ１０を実行した後、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端における電圧値を電圧検出部３０から読み込み（ステップＳ１１）、更に、充電電圧値を電圧検出部３０から読み込む（ステップＳ１２）。次に、制御部１４は、ステップＳ１１で読み込んだ電圧値とステップＳ１２で読み込んだ充電電圧値との差分値、即ち、電圧検出部３０が検出した電線２１の両端夫々における電圧値の差分値を算出する（ステップＳ１３）。電圧検出部３０が検出した電圧値の電圧値の差分値は、電圧検出部３０が検出した電圧値に基づいて算出される算出値に該当する。

次に、制御部１４は、ステップＳ１３で算出した差分値が予め設定してある基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、基準値は、上限値の電流が電線２１を流れた場合に電圧検出部３０が検出した電線２１の両端夫々における電圧値の差分値である。

例えば、発電機２２が発生する電流の上限値が１００Ａであり、電線２１の抵抗値が６ｍΩである場合、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値の基準値は０．６Ｖ（＝１００×０．００６）である。

制御部１４は、差分値が基準値であると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、処理をステップＳ１１に戻し、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値が基準値未満となるまでステップＳ１１からＳ１４の処理を繰り返す。制御部１４がステップＳ１１からＳ１４の処理を繰り返している間、電線２１の差分値が基準値であるので、上限値の充電電流が第１充電経路を介して蓄電池２３に流れ込み、蓄電池２３が充電され、蓄電池２３の出力電圧が上昇する。

蓄電池２３の出力電圧の上昇によって、充電電流値の制限が解除されて充電電流値が低下した場合、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値が低下する。一例として、発電機２２が発生することが可能な電圧が１６Ｖであり、電線２０，２１夫々の抵抗値が６ｍΩであり、蓄電池の内部抵抗値が４ｍΩであり、発電機２２が発生する電流の値が１００Ａに制限されている場合について述べる。

スイッチ１０がオンであり、蓄電池２３の出力電圧がゼロＶである場合、発電機２２は、１０００Ａ（＝１６／０．０１６）の電流を発生させることが可能であるが、１００Ａに制限される。このとき、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値は、０．６Ｖ（＝１００×０．００６）である。

蓄電池２３が充電されて蓄電池２３の出力電圧が１４．４Ｖを超えた場合、発電機２２が１６Ｖの電圧を発生したときに流れる充電電流の値が１００Ａ未満となるため、充電電流の制限が解除される。例えば、蓄電池２３の出力電圧が１４．７２Ｖである場合、発電機２２が１６Ｖの電圧を発生したときに流れる充電電流の値が８０Ａ（＝（１６−１４．７２）／０．０１６）となる。このとき、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値は０．４８Ｖとなり、基準値０．６Ｖ未満となる。

制御部１４は、差分値が基準値未満であると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、スイッチ１０をオフにする（ステップＳ１５）。制御部１４は、ステップＳ１５でスイッチ１０をオフにした場合に、ＤＣＤＣコンバータ１１に、発電機２２が印加した電圧を昇圧させる（ステップＳ１６）。ここで、制御部１４は、ステップＳ１３で算出した差分値と基準値との差が大きければ大きい程、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧幅を大きくすることによって、電線２１の両端夫々における差分値を基準値に維持する。

以上のように、制御部１４は、第１充電経路を介して蓄電池２３が充電されている状態で電圧検出部３０が検出した電圧値の差分値が基準値未満となった場合に、蓄電池２３への充電が、ＤＣＤＣコンバータ１１が設けられた第２充電経路を介した充電に切替わるように、スイッチ１０及びＤＣＤＣコンバータ１１を制御する。

制御部１４は、ステップＳ１６を実行した後、電圧検出部１３が検出した充電電圧値を読み込み（ステップＳ１７）、読み込んだ充電電圧値が、蓄電池２３が満充電であることを示す満充電電圧値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、満充電電圧値は、蓄電池２３の耐圧値に基づいて設定される値である。例えば、前述したように、発電機２２が発生する電流の上限値が１００Ａであり、蓄電池２３の内部抵抗値が４ｍΩであり、蓄電池２３の耐圧値が１５．８Ｖである場合、満充電電圧値は、１６．２Ｖ（＝１５．８＋１００×０．００４）である。

制御部１４は、充電電圧値が満充電電圧値未満であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、電線２１のＤＣＤＣコンバータ１１側の一端における電圧値を電圧検出部３０から読み込む（ステップＳ１９）。次に、制御部１４は、ステップＳ１７で読み込んだ充電電圧値とステップＳ１９で読み込んだ電圧値との差分値、即ち、電圧検出部３０が検出した電線２１の両端夫々における電圧値の差分値を算出する（ステップＳ２０）。制御部１４は、ステップＳ２０を実行した後、処理をステップＳ１６に戻す。

ステップＳ２０を実行した後に行うステップＳ１６では、制御部１４は、ステップＳ２０で算出した差分値と基準値との差が大きければ大きい程、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧幅を大きくすることによって、電線２１の両端夫々における電圧値の差分値を維持する。

制御部１４は、電圧検出部１３が検出した充電電圧値が満充電電圧値となるまで、ステップＳ１６からＳ２０の処理を繰り返し、ＤＣＤＣコンバータ１１に昇圧を行わせることによって電線２１の両端夫々における電圧値の差分値を基準値に維持する。例えば、発電機２２が発生する電流値の上限値が１００Ａであり、電線２１の抵抗値が６ｍΩであり、充電電圧値が１５．４Ｖである場合、制御部１４は、ＤＣＤＣコンバータ１１に、発電機２２が電線２０を介して印加した電圧を１６Ｖ（＝１５．４＋１００×０．００６）に昇圧させる。

制御部１４は、充電電圧値が満充電電圧値であると判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ＤＣＤＣコンバータ１１の昇圧を停止し（ステップＳ２１）、処理を終了する。

以上のように構成された制御装置１では、蓄電池２３の出力電圧の上昇によって、発電機２２の電流制限が解除された後、ＤＣＤＣコンバータ１１が昇圧を行って電線２１の両端夫々における電圧値の差分値を基準値に維持する。これにより、電線２１を介して蓄電池２３に流れ込む充電電流値は上限値に維持され、単位時間当たりに蓄電池２３に蓄えられる電力量は充電電圧値が満充電電圧値に到達するまで低下することはない。従って、蓄電池２３の充電時間が短く、蓄電池２３は素早く充電される。

車両が減速している間に発電機２２は回生電力を発生し、車両が減速している時間は短い。このため、制御装置３を用いることは、実施の形態１における制御装置１を用いることと同様に、回生電力を蓄電池２３に充電する場合に特に効果的である。

また、制御装置３では、実施の形態１の制御装置１と同様に、ＤＣＤＣコンバータ１１は発電機２２が発生した電圧を昇圧するため、蓄電池２３に蓄える電力は発電機２２が発生する電圧に制限されない。このため、蓄電池２３に蓄える電力は発電機２２が発生する電圧に制限されることはなく、蓄電池２３に多量の電力を蓄えることができる。

なお、基準値は、発電機２２が発生する上限値の電流が電線２１に流れた場合に電圧検出部３０が検出する電線２１の両端夫々における電圧値の差分値に限定されず、該差分値よりも低い差分値でもよい。この場合であっても、充電電圧値が満充電電圧値となるまで、電線２１の両端における電圧値の差分値が一定値以上に維持されて、充電電流値も一定値以上に保持されるので、蓄電池２３を素早く充電することができる。更に、ＤＣＤＣコンバータ１１による昇圧も行われるため、蓄電池２３に多量の電力を蓄えることができる。また、差分値の代わりに、電圧検出部１３が検出した電圧値に基づいて算出される他の算出値を用いてもよい。
また、制御装置３は内部に電線２１を有する構成であってもよい。

開示された実施の形態１及び２は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，３ 制御装置
１０ スイッチ
１１ ＤＣＤＣコンバータ
１２ 電流検出部
１４ 制御部
２１ 電線
２２ 発電機
２３ 蓄電池
３０ 電圧検出部

Claims (4)

1. 発電機から蓄電池への充電を制御する制御装置において、
   前記発電機が前記蓄電池を充電する第１及び第２充電経路と、
   前記第１充電経路に設けられたスイッチと、
   前記第２充電経路に設けられ、前記発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を前記蓄電池に印加する昇圧回路と、
   前記蓄電池への充電電流を検出する電流検出部と、
   前記第１充電経路を介して前記蓄電池が充電されている状態で前記電流検出部が検出した充電電流値が所定値未満となった場合に前記蓄電池への充電が前記第２充電経路を介した充電に切替わるように前記スイッチ及び昇圧回路を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記発電機が発生する電流の値は前記所定値以下に制限されていること
   を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 発電機から蓄電池への充電を制御する制御装置において、
   前記発電機が前記蓄電池を充電する第１及び第２充電経路と、
   前記第１充電経路に設けられたスイッチと、
   前記第２充電経路に設けられ、前記発電機が発生した電圧を昇圧し、昇圧した電圧を前記蓄電池に印加する昇圧回路と、
   前記第１及び第２充電経路に接続されている電線の両端夫々における電圧を検出する電圧検出部と、
   前記第１充電経路を介して前記蓄電池が充電されている状態で、前記電圧検出部が検出した電圧値に基づいて算出される算出値が所定値未満となった場合に前記蓄電池への充電が前記第２充電経路を介した充電に切替わるように前記スイッチ及び昇圧回路を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする制御装置。
4. 前記発電機が発生する電流の値に上限値が設けられており、
   前記所定値は、前記上限値の電流が前記電線を流れた場合に前記電圧検出部が検出した電圧値に基づいて算出される算出値であること
   を特徴とする請求項３に記載の制御装置。

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