JP7587375B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用制御装置に関する。

自動車等の車両には、モータジェネレータ、オルタネータ或いはＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等の発電機が設けられている。これらの発電機は、車両のエネルギー効率を向上させる観点から、減速走行時に回生発電状態に制御される（特許文献１～３参照）。

特開２０１３－１５８１３４号公報 特開２０１７－７３９７２号公報 特開２０１８－１８２９４３号公報

ところで、発電機の回生電力を増加させるためには、発電機の発電電圧を高めることが必要であるが、発電機に接続される様々な電気機器を適切に機能させる観点から、発電機には所定の上限電圧が設定されている。すなわち、発電機の回生電力は上限電圧によって制限されることから、上限電圧を適切に設定することによって回生電力を高めることが求められている。

本発明の目的は、発電機の回生電力を高めることにある。

本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される車両用制御装置であって、エンジンに連結される発電機と、前記発電機に接続される第１蓄電体と、を備える第１電源系を有する。前記車両用制御装置は、前記第１蓄電体と並列に前記発電機に接続される第２蓄電体と、前記第２蓄電体に接続される電気機器と、を備える第２電源系を有する。前記車両用制御装置は、前記第１蓄電体の端子電圧が所定の上限電圧を上回る場合、または前記第２蓄電体の端子電圧が所定の上限電圧を上回る場合に、前記発電機の発電電圧を下げる発電制御部を有する。前記第２蓄電体の上限電圧として、第１電圧と、前記第１電圧よりも高い第２電圧と、がある。前記発電制御部は、前記発電機が回生発電状態であるか否かを判定し、かつ前記電気機器が作動状態と停止状態との何れであるかを判定する。前記発電制御部は、前記発電機が回生発電状態であり、かつ前記電気機器が作動状態である場合に、前記第２蓄電体の上限電圧を前記第２電圧から前記第１電圧に切り替える。前記発電制御部は、前記発電機が回生発電状態であり、かつ前記電気機器が停止状態である場合に、前記第２蓄電体の上限電圧を前記第１電圧から前記第２電圧に切り替える。

本発明によれば、発電制御部は、発電機が回生発電し、かつ電気機器が停止する場合に、第２蓄電体の上限電圧を第１電圧よりも高い第２電圧に設定する。これにより、発電機の発電電圧を高めることができ、発電機の回生電力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制御装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 電源回路の一例を簡単に示した回路図である。 車両用制御装置が備える制御系の一例を示す図である。 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停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。 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。 電圧制限制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はヘッドライト点灯中における端子電圧の使用許可領域の一例を示す図であり、（Ｂ）はヘッドライト消灯中における端子電圧の使用許可領域の一例を示す図である。 電源回路における各部位の電圧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。

［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置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およびトランスミッション１３からなるパワートレイン１４が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１５には、ベルト機構１６を介してスタータジェネレータ（発電機）１７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１８を介してトランスミッション１３が連結されており、トランスミッション１３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。つまり、スタータジェネレータ１７と車輪２０とは、トルクコンバータ１８やトランスミッション１３等からなる動力伝達経路２１を介して互いに連結されている。

スタータジェネレータ１７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。このスタータジェネレータ１７は、クランク軸１５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１５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１７は力行状態に制御され、スタータジェネレータ１７は電動機として駆動される。スタータジェネレータ１７は、ステータコイルを備えたステータ２２と、フィールドコイルを備えたロータ２３と、を有している。また、スタータジェネレータ１７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２４が設けられている。ＩＳＧコントローラ２４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１７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。

［電源回路］
車両１１に搭載される電源回路３０について説明する。図２は電源回路３０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路３０は、スタータジェネレータ１７に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ（第１蓄電体）３１と、これと並列にスタータジェネレータ１７に電気的に接続される鉛バッテリ（第２蓄電体）３２と、を備えている。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１７の正極端子１７ａには正極ライン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３５を介して正極ライン３６が接続される。これらの正極ライン３３，３４，３６は、接続点３７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１７の負極端子１７ｂには負極ライン３８が接続され、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３９が接続され、鉛バッテリ３２の負極端子３２ｂには負極ライン４０が接続される。これらの負極ライン３８，３９，４０は、基準電位点４１を介して互いに接続されている。

図１に示すように、鉛バッテリ３２の正極ライン３５には、正極ライン４２が接続されている。この正極ライン４２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４３からなる電気機器群４４が接続されている。また、電気機器群４４を構成する電気機器４３の１つとして、前照灯つまり照明装置であるヘッドライト４５が設けられている。このヘッドライト４５には、バルブ４６を点灯させる通電スイッチ４７が設けられるとともに、通電スイッチ４７を制御する照明コントローラ４８が設けられている。さらに、鉛バッテリ３２の負極ライン４０には、バッテリセンサ４９が設けられている。バッテリセンサ４９は、鉛バッテリ３２の充放電電流や端子電圧を検出する機能を有するとともに、充放電電流等から鉛バッテリ３２の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）を検出する機能を有している。なお、バッテリセンサ４９は、図示しない電位検出ラインを介して鉛バッテリ３２の正極端子３２ａにも接続されている。

電源回路３０には、リチウムイオンバッテリ３１およびスタータジェネレータ１７からなる第１電源系５１が設けられており、鉛バッテリ３２および電気機器４３からなる第２電源系５２が設けられている。そして、第１電源系５１と第２電源系５２との間に設けられる正極ライン３６を介して、リチウムイオンバッテリ３１と鉛バッテリ３２とは互いに並列接続されている。この正極ライン３６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ５３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３１の正極ライン３４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。

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５１と第２電源系５２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５１と第２電源系５２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１７とリチウムイオンバッテリ３１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１７とリチウムイオンバッテリ３１とを互いに切り離すことができる。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。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。

図１に示すように、電源回路３０には、バッテリモジュール５４が設けられている。このバッテリモジュール５４は、リチウムイオンバッテリ３１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５４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５５を有している。さらに、バッテリモジュール５４には、リチウムイオンバッテリ３１の充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ５６が設けられている。また、バッテリコントローラ５５は、バッテリセンサ５６から送信される充放電電流等に基づいて、リチウムイオンバッテリ３１の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）を算出する機能を有している。

［制御系］
図３は車両用制御装置１０が備える制御系の一例を示す図である。図１および図３に示すように、車両用制御装置１０は、マイコン等からなるメインコントローラ６０を有している。メインコントローラ６０には、ＩＳＧコントローラ２４に制御信号を出力してスタータジェネレータ１７を制御するＩＳＧ制御部（発電制御部）６１が設けられており、バッテリコントローラ５５に制御信号を出力してスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するスイッチ制御部６２が設けられている。また、メインコントローラ６０には、エンジンコントローラ６３に制御信号を出力してエンジン１２を制御するエンジン制御部６４が設けられている。メインコントローラ６０や前述した各コントローラ２４，４８，５５，６３は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６５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６０に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ７０、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ７１、および車両１１の走行速度を検出する車速センサ７２等がある。また、照明コントローラ４８に接続されるセンサ類として、ヘッドライト４５の点灯モードを選択する際に乗員によって操作されるライトスイッチ７３があり、周囲の明るさを検出する受光センサ７４がある。なお、ヘッドライト４５の点灯モードとしては、ヘッドライト４５を消灯させるＯＦＦモード、ヘッドライト４５を点灯させるＯＮモード、受光センサ７４の検出信号に基づいてヘッドライト４５を自動点灯させるＡＵＴＯモード等がある。つまり、ライトスイッチ７３によってＯＮモードが選択された場合や、ＡＵＴＯモードが選択された状況のもとで周囲が暗くなった場合には、照明コントローラ４８によってヘッドライト４５が点灯される。

また、メインコントローラ６０には、エンジンコントローラ６３からエンジン１２の運転状況が入力され、ＩＳＧコントローラ２４からスタータジェネレータ１７の作動状況が入力され、バッテリコントローラ５５からリチウムイオンバッテリ３１のＳＯＣやスイッチＳＷ１，ＳＷ２の作動状況が入力される。さらに、メインコントローラ６０には、照明コントローラ４８からヘッドライト４５の点灯状況が入力され、バッテリセンサ４９から鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが入力され、バッテリコントローラ５５からリチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが入力される。

［スタータジェネレータ発電制御］
スタータジェネレータ１７の発電制御について説明する。メインコントローラ６０のＩＳＧ制御部６１は、ＩＳＧコントローラ２４に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１７を発電状態に制御する。例えば、ＩＳＧ制御部６１は、リチウムイオンバッテリ３１のＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１７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３１のＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１７の発電電圧を下げて発電停止状態に制御する。

図４はスタータジェネレータ１７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１７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１７を発電させる状態、つまりエンジン１２内で燃料を燃焼させてスタータジェネレータ１７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３１のＳＯＣが所定値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ３１を充電するため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１７を発電させる。このように、スタータジェネレータ１７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１７の発電電圧が、鉛バッテリ３２およびリチウムイオンバッテリ３１の端子電圧よりも上げられる。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１７から、リチウムイオンバッテリ３１、電気機器群４４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５はスタータジェネレータ１７を発電停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ＳＯＣが所定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、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１７の発電が休止される。このように、スタータジェネレータ１７を発電停止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が、鉛バッテリ３２およびリチウムイオンバッテリ３１の端子電圧よりも下げられる。これにより、図５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４４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１７の発電を停止させることができ、エンジン１２負荷を軽減することができる。なお、発電停止状態におけるスタータジェネレータ１７の発電電圧としては、リチウムイオンバッテリ３１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１７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１７の発電電圧を０Ｖよりも高く制御しても良い。

前述したように、メインコントローラ６０は、ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１７を燃焼発電状態や発電停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、減速走行時には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が引き上げられ、スタータジェネレータ１７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１７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。なお、スタータジェネレータ１７は、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時に回生発電状態に制御されるだけでなく、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時つまりコースト走行時にも回生発電状態に制御される。

ここで、図６はスタータジェネレータ１７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１７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１７の発電電圧が上げられる。これにより、図６に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１７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は急速に充電される。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４～図６に示すように、スタータジェネレータ１７を燃焼発電状態、回生発電状態および発電停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、車両用制御装置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１７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。

［スタータジェネレータ力行制御］
スタータジェネレータ１７の力行制御について説明する。メインコントローラ６０のＩＳＧ制御部６１は、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に、スタータジェネレータ１７を力行状態に制御する。ここで、図７はスタータジェネレータ１７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、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１７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。これにより、リチウムイオンバッテリ３１からスタータジェネレータ１７に大電流が供給される場合であっても、電気機器群４４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４４等を正常に機能させることができる。

なお、図７に示した例では、スタータジェネレータ１７を力行状態に制御する際に、スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替えているが、これに限られることはなく、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したままスタータジェネレータ１７を力行状態に制御しても良い。例えば、発進時や加速時にエンジン１２を補助するモータアシスト制御においては、前述したエンジン再始動時に比べてスタータジェネレータ１７の消費電力が小さいため、スタータジェネレータ１７の力行時にはスイッチＳＷ１がオン状態に保持される。このように、消費電力の小さなモータアシスト制御においては、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したとしても、鉛バッテリ３２からスタータジェネレータ１７に大電流が流れることはなく、電気機器群４４の電源電圧を安定させることができる。

［電圧制限制御］
続いて、回生発電時にスタータジェネレータ１７の発電電圧を制限する電圧制限制御について説明する。図８は電圧制限制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図９（Ａ）はヘッドライト点灯中における端子電圧ＶＬｉ，ＶＰｂの使用許可領域の一例を示す図であり、図９（Ｂ）はヘッドライト消灯中における端子電圧ＶＬｉ，ＶＰｂの使用許可領域の一例を示す図である。なお、図８および図９に示すように、鉛バッテリ３２の上限電圧として２つの上限電圧Ｐｂｍ１，Ｐｂｍ２が設定されており、リチウムイオンバッテリ３１の上限電圧として１つの上限電圧Ｌｉｍが設定されている。後述するように、鉛バッテリ３２の上限電圧Ｐｂｍ１はヘッドライト４５を適切に制御する観点から設定されており、鉛バッテリ３２の上限電圧Ｐｂｍ２は鉛バッテリ３２を保護する観点から設定されており、リチウムイオンバッテリ３１の上限電圧Ｌｉｍはリチウムイオンバッテリ３１を保護する観点から設定されている。なお、鉛バッテリ３２の上限電圧Ｐｂｍ１は、リチウムイオンバッテリ３１の上限電圧Ｌｉｍよりも低く設定されている。

前述したように、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１７が回生発電状態に制御される。つまり、エンジン１２が燃料カット状態に制御される減速走行時には、スタータジェネレータ１７の発電電圧が引き上げられ、スタータジェネレータ１７が回生発電状態に制御される。ここで、スタータジェネレータ１７の回生電力を増加させるためには、スタータジェネレータ１７の発電電圧を高めることが重要である。しかしながら、スタータジェネレータ１７の発電電圧は、正極ライン３３～３６，４２を介してリチウムイオンバッテリ３１、鉛バッテリ３２および電気機器４３に印加されるため、リチウムイオンバッテリ３１等を保護する観点から、後述する電圧制限制御によってスタータジェネレータ１７の発電電圧は制限されている。

以下、メインコントローラ６０のＩＳＧ制御部６１によって実行される電圧制限制御について説明する。図８に示すように、ステップＳ１０では、スタータジェネレータ１７が回生発電状態であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、スタータジェネレータ１７が回生発電状態であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、ヘッドライト４５が点灯中であるか否かが判定される。

ステップＳ１１において、ヘッドライト４５が点灯中であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧（第１電圧）Ｐｂｍ１を下回るか否かが判定される。ステップＳ１２において、端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１（例えば１４．３Ｖ）を下回ると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、スタータジェネレータ１７の発電電圧が上げられる。ステップＳ１３においては、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍ（例えば１５．０Ｖ）を下回り、かつ鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１を下回る状況を維持しつつ、スタータジェネレータ１７の発電電圧が上げられる。一方、ステップＳ１０において、スタータジェネレータ１７が回生発電状態ではないと判定された場合や、ステップＳ１２において、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１以上であると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍを下回り、かつ鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１を下回るように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が下げられる。

また、ステップＳ１１において、ヘッドライト４５が消灯中であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧（第２電圧）Ｐｂｍ２を下回るか否かが判定される。ステップＳ１２において、端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２（例えば１５．０Ｖ）を下回ると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、スタータジェネレータ１７の発電電圧が上げられる。ステップＳ１６においては、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍを下回り、かつ鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２を下回る状況を維持しつつ、スタータジェネレータ１７の発電電圧が上げられる。一方、ステップＳ１５において、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２以上であると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍを下回り、かつ鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２を下回るように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が下げられる。

前述した図８のステップＳ１３，Ｓ１４に示すように、ヘッドライト４５が点灯している場合つまり電気機器４３が作動している場合には、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１（例えば１４．３Ｖ）を超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御される。つまり、図９（Ａ）に示すように、ヘッドライト４５が点灯している場合には、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ１を超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御される。これにより、スタータジェネレータ１７が回生発電状態に制御される場合であっても、点灯中のヘッドライト４５に対して過度な電圧が印加されることがなく、ヘッドライト４５の照度を適切に制御することができる。また、ヘッドライト４５に対して過度な電圧が印加されることがなく、ヘッドライト４５をフィラメント切れ等から保護することができる。さらに、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍを超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御されるため、リチウムイオンバッテリ３１を過度な発電電圧から保護することができる。

一方、図８のステップＳ１６，Ｓ１７に示すように、ヘッドライト４５が消灯している場合つまり電気機器４３が停止している場合には、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２（例えば１５．０Ｖ）を超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御される。つまり、図９（Ｂ）に示すように、ヘッドライト４５が消灯している場合には、鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが上限電圧Ｐｂｍ２を超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御される。これにより、鉛バッテリ３２を過度な発電電圧から保護しつつ、スタータジェネレータ１７の発電電圧を高めることができるため、スタータジェネレータ１７の回生電力を増加させることができる。また、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが上限電圧Ｌｉｍを超えないように、スタータジェネレータ１７の発電電圧が制御されるため、リチウムイオンバッテリ３１を過度な発電電圧から保護することができる。

これまで説明したように、スタータジェネレータ１７の発電電圧を制御するＩＳＧ制御部６１は、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧ＶＬｉが所定の上限電圧Ｌｉｍを上回る場合、または鉛バッテリ３２の端子電圧ＶＰｂが所定の上限電圧Ｐｂｍ１，Ｐｂｍ２を上回る場合に、スタータジェネレータ１７の発電電圧を下げる。また、スタータジェネレータ１７が回生発電し、かつ電気機器４３であるヘッドライト４５が点灯される場合に、鉛バッテリ３２の上限電圧を上限電圧Ｐｂｍ１に設定する。一方、スタータジェネレータ１７が回生発電し、かつ電気機器４３であるヘッドライト４５が消灯される場合に、鉛バッテリ３２の上限電圧を上限電圧Ｐｂｍ１よりも高い上限電圧Ｐｂｍ２に設定する。これにより、ヘッドライト点灯時にはヘッドライト４５の照度を適切に制御することができ、ヘッドライト消灯時にはスタータジェネレータ１７の回生電力を増加させることができる。

［回生発電状態における電圧降下状況］
図１０は電源回路３０における各部位の電圧の一例を示す図である。図１０の配線距離を示す横軸には、スタータジェネレータ１７の正極端子１７ａの位置が符号Ｐ１で示され、接続点３７の位置が符号Ｐ２で示され、リチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａの位置が符号Ｐ３で示され、鉛バッテリ３２の正極端子３２ａの位置が符号Ｐ４で示されている。また、図１０には、スタータジェネレータ１７の正極端子１７ａから接続点３７に至るまで配線経路における電圧降下、つまり正極ライン３３における電圧降下が線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂで示されており、接続点３７からリチウムイオンバッテリ３１の正極端子３１ａに至るまでの配線経路における電圧降下、つまり正極ライン３４における電圧降下が線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで示されている。また、接続点３７から鉛バッテリ３２の正極端子３２ａに至るまでの配線経路における電圧降下、つまり正極ライン３５，３６における電圧降下が線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂで示されている。なお、破線で示した線Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａは、ヘッドライト点灯中の回生発電時における各部位の電圧を示しており、実線で示した線Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂは、ヘッドライト消灯中の回生発電時における各部位の電圧を示している。

前述したように、ヘッドライト４５が点灯している場合には、鉛バッテリ３２の上限電圧が上限電圧Ｐｂｍ１に設定される。これにより、図１０に符号ａ１で示すように、ヘッドライト点灯時には、鉛バッテリ３２の端子電圧が上限電圧Ｐｂｍ１に抑えられ、鉛バッテリ３２が電源であるヘッドライト４５の印加電圧がほぼ上限電圧Ｐｂｍ１に抑えられる。これにより、ヘッドライト４５に印加される電圧が過度に上昇することがなく、ヘッドライト４５の照度を適切に制御することができ、ヘッドライト４５を過度な印加電圧から保護することができる。なお、図１０に符号ａ２で示すように、ヘッドライト点灯時には、スタータジェネレータ１７の発電電圧は「Ｖｉｓｇ１」まで上昇している。

一方、ヘッドライト４５が消灯している場合には、鉛バッテリ３２の上限電圧が上限電圧Ｐｂｍ１よりも高い上限電圧Ｐｂｍ２に設定される。これにより、図１０に符号ｂ１で示すように、ヘッドライト消灯時には、上限電圧Ｐｂｍ１を超えて鉛バッテリ３２の端子電圧を上昇させることができる。つまり、図示する例では、符号ｂ２で示すように、リチウムイオンバッテリ３１の端子電圧が上限電圧Ｌｉｍに達するまで、スタータジェネレータ１７の発電電圧を高めることができる。つまり、図１０に符号ｂ３で示すように、ヘッドライト消灯時には、スタータジェネレータ１７の発電電圧を「Ｖｉｓｇ１」よりも高い「Ｖｉｓｇ２」まで上昇させることができる。これにより、スタータジェネレータ１７の発電電圧を高めることができるため、スタータジェネレータ１７の回生電力を増加させることができ、車両１１のエネルギー効率を高めることができる。

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、電気機器４３としてヘッドライト４５を設けているが、このヘッドライト４５としては、例えば、ハロゲンバルブを備えたヘッドライトであっても良く、ＬＥＤバルブを備えたヘッドライトであっても良く、ＨＩＤバルブを備えたヘッドライトであっても良い。また、前述の説明では、電気機器４３の１つであるヘッドライト４５を適切に制御する観点から、鉛バッテリ３２の上限電圧Ｐｂｍ１を設定しているが、電気機器４３としてはヘッドライト４５に限られることはない。例えば、ヘッドライト４５以外の電気機器４３を適切に制御する観点や、ヘッドライト４５以外の電気機器４３を保護する観点から、鉛バッテリ３２の上限電圧Ｐｂｍ１を設定しても良い。また、前述の説明では、上限電圧Ｌｉｍとして「１５．０Ｖ」を例示し、上限電圧Ｐｂｍ１として「１４．３Ｖ」を例示し、上限電圧Ｐｂｍ２として「１５．０Ｖ」を例示しているが、これらの数値に限られることはない。なお、上限電圧Ｌｉｍと上限電圧Ｐｂｍ２とを互いに異なる電圧値に設定しても良い。

前述の説明では、メインコントローラ６０のＩＳＧ制御部６１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、ＩＳＧコントローラ２４等の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。また、前述の説明では、第１蓄電体としてリチウムイオンバッテリ３１を用い、第２蓄電体として鉛バッテリ３２を用いているが、これに限られることはなく、第１蓄電体や第２蓄電体として、他のバッテリやキャパシタを用いても良い。また、前述の説明では、発電機としてＩＳＧであるスタータジェネレータ１７を用いているが、これに限られることはなく、発電機としてオルタネータを用いても良く、発電機としてモータジェネレータを用いても良い。また、図示する例では、リチウムイオンバッテリ３１の正極ライン３４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３１の負極ライン３９にスイッチＳＷ２を設けても良い。

１０ 車両用制御装置
１１ 車両
１２ エンジン
１７ 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（第１蓄電体）
３２ 鉛バッテリ（第２蓄電体）
４３ 電気機器
４５ ヘッドライト（電気機器）
５１ 第１電源系
５２ 第２電源系
６１ ＩＳＧ制御部（発電制御部）
ＶＬｉ 端子電圧（第１蓄電体の端子電圧）
ＶＰｂ 端子電圧（第２蓄電体の端子電圧）
Ｌｉｍ 上限電圧
Ｐｂｍ１ 上限電圧（第１電圧）
Ｐｂｍ２ 上限電圧（第２電圧）

Claims (3)

1. 車両に搭載される車両用制御装置であって、
   エンジンに連結される発電機と、前記発電機に接続される第１蓄電体と、を備える第１電源系と、
   前記第１蓄電体と並列に前記発電機に接続される第２蓄電体と、前記第２蓄電体に接続される電気機器と、を備える第２電源系と、
   前記第１蓄電体の端子電圧が所定の上限電圧を上回る場合、または前記第２蓄電体の端子電圧が所定の上限電圧を上回る場合に、前記発電機の発電電圧を下げる発電制御部と、
   を有し、
   前記第２蓄電体の上限電圧として、第１電圧と、前記第１電圧よりも高い第２電圧と、があり、
   前記発電制御部は、
   前記発電機が回生発電状態であるか否かを判定し、かつ前記電気機器が作動状態と停止状態との何れであるかを判定し、
   前記発電機が回生発電状態であり、かつ前記電気機器が作動状態である場合に、前記第２蓄電体の上限電圧を前記第２電圧から前記第１電圧に切り替え、
   前記発電機が回生発電状態であり、かつ前記電気機器が停止状態である場合に、前記第２蓄電体の上限電圧を前記第１電圧から前記第２電圧に切り替える、
   車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記第２蓄電体の上限電圧である前記第１電圧は、前記第１蓄電体の上限電圧よりも低い、
   車両用制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用制御装置において、
   前記電気機器は、ヘッドライトである、
   車両用制御装置。

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