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WO2017013843A1 - 車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法 - Google Patents

車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法 Download PDF

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Publication number
WO2017013843A1
WO2017013843A1 PCT/JP2016/003177 JP2016003177W WO2017013843A1 WO 2017013843 A1 WO2017013843 A1 WO 2017013843A1 JP 2016003177 W JP2016003177 W JP 2016003177W WO 2017013843 A1 WO2017013843 A1 WO 2017013843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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generator
battery
power
vehicle
upper limit
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/003177
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明孝 吉川
陽一 黒沢
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to EP16827411.6A priority Critical patent/EP3312043A4/en
Priority to US15/742,988 priority patent/US20180222326A1/en
Priority to CN201680041415.0A priority patent/CN107848433A/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply device mounted on a vehicle and a control method thereof.
  • the hybrid vehicle includes two motor generators, that is, a generator and an electric motor. And the electric power obtained with a generator is supplied to an electric motor, and the rotation speed of a generator is suppressed with the torque which an electric motor generate
  • One aspect of the vehicle power supply device is a vehicle power supply device mounted on a vehicle, and includes a first generator, a second generator, a detection unit, and a control unit.
  • the first generator generates electricity by the rotation of the rotor.
  • the second generator generates electric power by rotating the rotor at a higher rotational speed than the upper limit of the rotational speed of the rotor of the first generator.
  • a detection part detects the rotation speed of the rotor of a 1st generator.
  • the control unit controls power generation by the first generator and the second generator. When the rotation speed of the first generator detected by the detection section is less than or equal to the upper limit of the rotation speed of the first generator, the control section causes the first generator to generate power and detects the first generator detected by the detection section. When the rotational speed of one generator is larger than the upper limit of the rotational speed of the first generator, only the second generator is caused to generate power.
  • An aspect of the control method for a vehicle power supply device is a control method for a vehicle power supply device mounted on a vehicle, the step of detecting the rotational speed of a rotor, and the detected rotational speed Determining whether the rotational speed of the first generator is higher than the upper limit; causing the first generator to generate power; and rotating speed higher than the upper limit of the rotational speed of the rotor of the first generator And generating only the second generator that generates electric power by rotating the rotor.
  • the detection section detects the rotation speed of the first generator that generates power by the rotation of the rotor.
  • the step of determining whether or not the detected rotational speed is higher than the upper limit of the rotational speed of the first generator is such that the rotational speed of the first generator detected by the detecting section is detected by the control section by the first generator. It is determined whether or not the rotation speed is higher than the upper limit.
  • the step of causing the first generator to generate power is performed by the control unit when it is determined that the rotation speed of the first generator detected by the detection unit is equal to or lower than the upper limit of the rotation speed of the first generator. Let 1 generator generate electricity.
  • the step of causing only the second generator to generate power is determined by the control unit when it is determined that the rotation speed of the first generator detected by the detection unit is greater than the upper limit of the rotation speed of the first generator. Only the second generator is allowed to generate power.
  • Schematic configuration diagram showing a configuration of a vehicle power supply system having a vehicle power supply device according to an embodiment The flowchart which shows operation
  • an object of the present invention is to provide a vehicle power supply device that can suppress over-rotation of a motor generator and can efficiently improve fuel efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a vehicle power supply system having a vehicle power supply device according to a first embodiment.
  • the vehicle power supply system includes a vehicle power supply device 1, an engine 2, a torque converter 3, a continuously variable transmission 4, a reduction gear 5, a differential gear 6, and drive wheels 7.
  • the inverter 12, the DC-DC converter 13, the first battery 14, the second battery 15, the load 16, and the switch 18 are included.
  • the vehicle power supply device 1 includes a first generator 10 and a second generator 11 that are motor generators, a control unit 17, and a detection unit 10a.
  • the first generator 10 is a generator that generates electric power using the power output from the engine 2 via the torque converter 3, the continuously variable transmission 4, and the speed reducer 5.
  • the first generator 10 is also referred to as a motor generator, and is a motor generator that can perform power running and regeneration for driving the axle 8. That is, the first generator 10 generates power when it receives electric power from the inverter 12, and drives the differential gear 6 by transmitting the power to the gear of the speed reducer 5 as torque. Conversely, when the first generator 10 receives the torque generated by the rotation of the drive wheels 7 via the differential gear 6 and the gears of the speed reducer 5, the first generator 10 generates power based on the torque. Then, the first battery 14 is charged with the electric power obtained by the power generation via the inverter 12.
  • the first generator 10 has a lower rotation than the rotation of the second generator 11 described below, and can generate power with higher efficiency than the second generator 11.
  • the second generator 11 is also referred to as an alternator, and is a generator that generates power using the power output from the engine 2.
  • the second generator 11 can rotate at a higher rotational speed than the upper limit of the rotational speed of the first generator 10.
  • the first generator 10 is provided with a detection unit 10a.
  • the detection unit 10a includes a rotation sensor such as a resolver, and detects the rotation speed R of the first generator 10.
  • the control unit 17 is, for example, an ECU (Electronic Control Unit).
  • the control unit 17 controls the first generator 10. Specifically, the control unit 17 increases the regenerative power generated by the first generator 10 according to the rotation of the axle 8 when the lockup of the torque converter 3 is released. As a result, the control unit 17 increases the braking torque that is applied by the first generator 10 and that is a load for braking the axle 8. Further, the control unit 17 controls the second generator 11.
  • control unit 17 may also control an inverter 12, a DC-DC converter 13, a switch 18, and the like, which will be described later, based on the above-described signals. Control of the first generator 10 and the second generator 11 by the control unit 17 will be described in detail later.
  • Engine 2 is started by a starter (not shown) and generates power. This power is transmitted as torque to the continuously variable transmission 4 via the torque converter 3.
  • the torque converter 3 transmits the power output from the engine 2 to the continuously variable transmission 4.
  • the torque converter 3 converts the torque from the engine 2 as necessary, and transmits the torque to the speed reducer 5 via the continuously variable transmission 4.
  • the continuously variable transmission 4 is configured, for example, as a CVT (Continuously Variable Transmission), and transmits torque transmitted from the engine 2 via the torque converter 3 to the speed reducer 5. At this time, the continuously variable transmission 4 transmits torque to the speed reducer 5 at a gear ratio according to the control from the control unit 17.
  • CVT Continuous Variable Transmission
  • the reduction gear 5 reduces the rotational speed of the first generator 10 and transmits torque to the differential gear 6.
  • the differential gear 6 amplifies or decreases the torque output from the engine 2 and transmitted through the torque converter 3, the continuously variable transmission 4, the speed reducer 5 and the like by appropriately setting the gear ratio.
  • the differential gear 6 distributes the torque transmitted from the speed reducer 5 to the two drive wheels 7 for transmission.
  • the two drive wheels 7 rotate and the vehicle travels.
  • the two driving wheels 7 that are front wheels rotate as driving wheels, but the rear wheels may rotate as driving wheels, or four driving wheels may rotate as driving wheels.
  • the driving wheel 7 is rotated by the power transmitted from the reduction gear 5 through the differential gear 6.
  • the inverter 12 converts the current from the first battery 14 from direct current to alternating current based on the control from the control unit 17, and supplies the alternating current power to the first generator 10.
  • the DC-DC converter 13 outputs the electric power of the first battery 14 based on the control from the control unit 17. Further, the DC-DC converter 13 outputs the electric power of the second battery 15 based on the control from the control unit 17.
  • the first battery 14 stores electric power obtained by power generation by the first generator 10.
  • the first battery 14 is, for example, a nickel metal hydride rechargeable battery or a lithium ion rechargeable battery.
  • the first battery 14 is charged by the electric power from the first generator 10 or is charged by a charging device outside the vehicle.
  • the first battery 14 may store electric power obtained from the second battery 15 via the DC-DC converter 13.
  • the second battery 15 stores electric power obtained by power generation by the second generator 11 or electric power obtained from the first battery 14 via the DC-DC converter 13.
  • the second battery 15 is, for example, a lead storage battery.
  • the load 16 performs predetermined processing or operation for performing operation and control of the vehicle by consuming electric power supplied from the first battery 14 and the second battery 15.
  • the switch 18 connects or disconnects the first battery 14, the DC-DC converter 13 and the inverter 12 according to an instruction from the control unit 17.
  • the switch 18 When the switch 18 is turned on, that is, in the connected state, the first battery 14 is charged with the electric power generated by the first generator 10 or the second generator 11. Further, by setting the switch 18 to an off state, that is, a cut-off state, the first battery 14 is stopped from being charged with the electric power generated by the first generator 10 or the second generator 11.
  • a relay circuit may be used as the switch 18.
  • FIGS. 2 to 5 are flowcharts showing the operation of the vehicle power supply device 1 according to the present embodiment.
  • the vehicle power supply device 1 decelerates, (1) when the first generator 10 cannot be regenerated because the rotation of the axle 8 is high, the second power generator 11 only generates power. (2) When the rotation of the axle 8 is low and the demand for deceleration is large, the second generator 11 and the first generator 10 generate power in order to obtain a large amount of deceleration. 3) When the deceleration request is small, power is generated only by the first generator 10 with high regeneration efficiency.
  • the control unit 17 stops the power generation by the first generator 10 and the second generator 11, and the first battery Depending on the state of charge of 14 and the second battery 15, the electric power charged in the first battery 14 and the second battery 15 is supplied from the charged electric power to the smaller electric power.
  • the deceleration request means that, for example, a driver (not shown) operates a brake to decelerate the vehicle.
  • a large deceleration request means a case where a large acceleration (abrupt deceleration) is required, for example, sudden braking, and a small deceleration request means a low acceleration, such as a slow deceleration of the vehicle.
  • a deceleration request value that is an absolute value of acceleration during deceleration requested by the driver's operation is set as Dd
  • a deceleration upper limit value that is a threshold compared with the deceleration request value Dd is set as Du.
  • the deceleration upper limit value Du is a value determined in advance according to the structure and performance of the vehicle.
  • Step S101 when the control unit 17 detects a deceleration request from the depression amount or depression speed of the brake pedal (Yes in step S100), the rotation speed R of the first generator 10 is detected by the detection unit 10a. (Step S101).
  • step S102 When the controller 17 determines that the rotational speed R of the first generator 10 is greater than the upper limit rotational speed Ru of the first generator 10 (Yes in step S102), the controller 17 The second generator 11 is caused to generate power (step S103), and the power generation of the first generator 10 is stopped (step S104). Thereby, in the vehicle power supply device 1, power generation is performed only by the second generator 11.
  • the first generator 10 does not generate power when the axle 8 rotates at a high speed, it is possible to suppress over-rotation of the first generator 10. Moreover, since the 1st generator 10 can be used to the rotation speed just before the rotation speed of the rotor of the 1st generator 10 reaches an upper limit, big regenerative electric power can be obtained. Thereby, the fuel consumption of the vehicle can be improved.
  • the control unit 17 determines that the rotation speed R of the first generator 10 is equal to or less than the upper limit rotation speed Ru of the first generator 10 (No in step S102), the deceleration request value Dd is then set. It is determined whether or not the deceleration upper limit value Du is larger (step S105).
  • step S105 When the deceleration request value Dd is larger than the deceleration upper limit value Du (Yes in step S105), in order to obtain a large electric power for rapid deceleration in the vehicle power supply device 1, the above-described (2) Electric power is generated by the second generator 11 and the first generator 10. Specifically, the operation shown in the flowchart of FIG. 3 is performed.
  • the first power generation in (3) described above is performed in order to perform power generation with high regeneration efficiency in the vehicle power supply device 1. Power is generated only by the machine 10. Specifically, the operation shown in the flowchart of FIG. 4 is performed.
  • the power generation by the first generator 10 and the second generator 11 shown in (2) is performed as follows.
  • the control unit 17 If it is determined that the rotational speed R of the first generator 10 is smaller than the upper limit rotational speed Ru of the first generator 10 (No in step S102 in FIG. 2), the control unit 17 then makes a deceleration request. It is determined whether or not the value Dd is larger than the deceleration upper limit value Du (step S105). When the deceleration request value Dd is larger than the deceleration upper limit value Du (Yes in Step S105), as shown in FIG. 3, the control unit 17 causes the second generator 11 to generate power (Step S110), and then continue. The first generator 10 is caused to generate electric power (step S111). As a result, power generation is performed by the first generator 10 and the second generator 11.
  • the 1st generator 10 and the 2nd generator 11 have already generated electric power, the 1st generator 10 and the 2nd generator 11 are good also as continuing a power generation as it is.
  • step S112 the state of charge of the first battery 14 is determined (step S112), and when the state of charge SOC of the first battery 14 has reached the upper limit state of charge SOCu of the first battery 14 (in step S112). Yes), the control unit 17 executes voltage conversion by the DC-DC converter 13 (step S113), and converts the electric power generated by the first generator 10 into the load 16 via the inverter 12 and the DC-DC converter 13. To communicate. At this time, the control unit 17 turns off the switch 18. Thereby, the control part 17 stops the charge to the 1st battery 14 of the electric power generated with the 1st generator 10 (step S114). And the control part 17 stops the electric power generation of the 2nd generator 11 (step S115), and supplies the electric power generated by the 1st generator 10 to the 2nd battery 15 and the load 16 (step S116). Thereby, the second battery 15 is charged.
  • the state of charge SOC of the first battery 14 refers to a state in which the first battery 14 is charged with an amount of SOC.
  • the upper limit charging state SOCu means a state in which power of the amount of SOCu that is the upper limit that can charge the first battery 14 is charged.
  • the amount of SOCu is a predetermined amount depending on the structure, material, etc. of the first battery 14.
  • the control unit 17 When the state of charge SOC of the first battery 14 has not reached the upper limit state of charge SOCu of the first battery 14 (No in step S112), the control unit 17 performs voltage conversion by the DC-DC converter 13. The operation is stopped (step S117), and the switch 18 is turned on. Thereby, since the switch 18 is in an ON state, the control unit 17 charges the first battery 14 with the electric power generated by the first generator 10 (step S118). Further, the control unit 17 supplies the power generated by the second generator 11 to the second battery 15 and the load 16. Thereby, the second battery 15 is charged (step S119).
  • power generation by only the first generator 10 shown in (3) is performed as follows.
  • the control unit 17 If it is determined that the rotational speed R of the first generator 10 is equal to or lower than the upper limit rotational speed Ru of the first generator 10 (No in step S102 of FIG. 2), the control unit 17 then requests a deceleration request. It is determined whether or not the value Dd is larger than the deceleration upper limit value Du (step S105). When the deceleration request value Dd is equal to or less than the deceleration upper limit value Du (No in step S105), as shown in FIG. 4, the control unit 17 stops the power generation of the second generator 11 (step S120), Only the first generator 10 is operated, and the first generator 10 generates power (step S121).
  • control unit 17 performs voltage conversion by the DC-DC converter 13 (step S122).
  • the second battery 15 is charged with the electric power generated by the first generator 10.
  • step S123 when the state of charge SOC of the first battery 14 has reached the upper limit state of charge SOCu of the first battery 14 (Yes in step S123), the control unit 17 turns off the switch 18 and The charging of the first battery 14 with the power generated by the first generator 10 is stopped (step S124). That is, the control unit 17 supplies the power generated by the first generator 10 to the second battery 15 and the load 16.
  • the control unit 17 turns on the switch 18 to turn on the first The first battery 14 is charged with the power generated by the generator 10 (step S125). That is, the control unit 17 charges the first battery 14 and the second battery 15 with the power generated by the first generator 10.
  • control unit 17 first stops the power generation of the second generator 11 (step S131) and then stops the power generation of the first generator 10 as shown in FIG. (Step S132). And the control part 17 performs voltage conversion by the DC-DC converter 13 (step S133).
  • the control unit 17 performs the first operation.
  • the electric power charged in the first battery 14 is charged in the second battery 15 without causing the generator 10 and the second generator 11 to generate electric power.
  • the electric power charged in the first battery 14 is also supplied to the load 16.
  • the predetermined state of charge SOCs refers to a state in which a predetermined amount of SOCs is charged.
  • the first battery 10 and the second generator 11 are made to generate power without charging the first battery 14 and the second battery 15 is charged and also supplied to the load 16.
  • the power of the first battery 14 can be used efficiently.
  • step S101 the state of charge SOC of the first battery 14 is equal to or lower than the predetermined state of charge SOCs (No in step S134)
  • the operation after step S101 shown in FIG. 2 is performed again. That is, power is generated by at least one of the first generator 10 and the second generator 11, and the generated power is charged in the first battery 14 or the second battery 15.
  • the 1st generator 10 and the 2nd generator 11 are operated as needed, electric power can be efficiently charged to the 1st battery 14 and the 2nd battery 15.
  • the state of charge SOC of the first battery 14 is equal to or less than a predetermined amount of state of charge SOCs is, for example, the charging power of the first battery 14 and the second battery 15 during coasting This is a case where the first generator 10 and the second generator 11 are forcibly generated so as not to disappear.
  • the vehicle power supply device 1 when the vehicle is decelerated, the first power generation is performed based on the number of rotations of the axle 8 or the engine 2 and the presence or absence of a deceleration request such as operating a brake.
  • the first generator 10 to the second generator 11 or the second generator 11 to the first generator Even if it does not perform control which supplies electric power to machine 10, overrotation of the 1st generator 10 can be controlled. Therefore, more regenerative energy can be used for battery charging and supply to auxiliary equipment more efficiently.
  • the first battery is a nickel hydride rechargeable battery or a lithium ion rechargeable battery
  • the second battery is a lead storage battery, but the first battery and the second battery are not limited to these, A battery may be used.
  • control part 17 in this Embodiment should just control the 1st generator 10 and the 2nd generator 11 at least, In addition to the 1st generator 10 and the 2nd generator 11, the inverter 12 The DC-DC converter 13 and the switch 18 may also be controlled.
  • the detection part 10a in this Embodiment is provided in the 1st generator 10, not only the 1st generator 10 but may be provided in another position.
  • the controller 17 may be provided.
  • the present invention can be used for a vehicle such as a hybrid vehicle.

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Abstract

車両用電源装置は、回転子の回転によって発電する第１の発電機と、第１の発電機の回転数の上限よりも高い回転数で回転して発電する第２の発電機と、第１の発電機の回転数を検出する検出部と、第１の発電機と第２の発電機との発電を制御する制御部とを有し、制御部は、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限以下のときは、第１の発電機に発電させ、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限よりも大きいときは、第２の発電機のみに発電させる。

Description

車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法
　本発明は、車両に搭載される車両用電源装置およびその制御方法に関する。
　従来、ハイブリッド車両において、駆動軸が高回転の状態で急減速を行った際の電動発電機の過回転を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、ハイブリッド車両は、２つの電動発電機、すなわち、発電機と電動機とを備えている。そして、発電機で得られる電力を電動機に供給し、電動機が発生するトルクによって発電機の回転数を抑制することで、発電機の過回転を抑制している。
特開２０１０－１１１１８２号公報
　本発明にかかる車両用電源装置の一態様は、車両に搭載される車両用電源装置であって、第１の発電機と、第２の発電機と、検出部と、制御部とを有する。第１の発電機は、回転子の回転によって発電する。第２の発電機は、第１の発電機の回転子の回転数の上限よりも高い回転数で回転子を回転して発電する。検出部は、第１の発電機の回転子の回転数を検出する。制御部は、第１の発電機と第２の発電機との発電を制御する。制御部は、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限以下のときは、第１の発電機に発電させ、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限よりも大きいときは、第２の発電機のみに発電させる。
　また、本発明にかかる車両用電源装置の制御方法の一態様は、車両に搭載される車両用電源装置の制御方法であって、回転子の回転数を検出するステップと、検出した回転数が第１の発電機の回転数の上限より高いか否かを判断するステップと、第１の発電機に発電させるステップと、第１の発電機の回転子の回転数の上限よりも高い回転数で回転子を回転させて発電する第２の発電機のみに発電させるステップとを含む。回転子の回転数を検出するステップは、検出部により、回転子の回転によって発電する第１の発電機の回転数を検出する。検出した回転数が第１の発電機の回転数の上限より高いか否かを判断するステップは、制御部により、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限より高いか否かを判断する。第１の発電機に発電させるステップは、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限以下であると判断した場合に、制御部により、第１の発電機に発電させる。第２の発電機のみに発電させるステップは、検出部で検出された第１の発電機の回転数が第１の発電機の回転数の上限よりも大きいと判断した場合に、制御部により、第２の発電機のみに発電させる。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本発明によれば、電動発電機の過回転を抑制し、燃費の向上を効率よく行うことができる車両用電源装置を提供することができる。
実施の形態にかかる車両用電源装置を有する車両用電源システムの構成を示す概略構成図 実施の形態にかかる車両用電源装置の動作を示すフローチャート 実施の形態にかかる車両用電源装置の動作を示すフローチャート 実施の形態にかかる車両用電源装置の動作を示すフローチャート 実施の形態にかかる車両用電源装置の動作を示すフローチャート
　本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の車両用電源装置における問題点を簡単に説明する。特許文献１に記載の方法では、発電機で得られた回生エネルギーを電動機で消費させているため、燃費の向上を妨げる一因となっている。
　上述問題点に鑑み、本発明は、電動発電機の過回転を抑制し、燃費の向上を効率よく行うことができる車両用電源装置を提供することを目的とする。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
　（実施の形態）
　［１．車両用電源装置および車両用電源システムの構成］
　以下、実施の形態について、図１～図５を用いて説明する。
　図１は、実施の形態１にかかる車両用電源装置を有する車両用電源システムの構成を示す概略構成図である。図１に示すように、車両用電源システムは、車両用電源装置１と、エンジン２と、トルクコンバータ３と、無段変速機４と、減速機５と、ディファレンシャルギア６と、駆動輪７と、インバータ１２と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３と、第１の電池１４と、第２の電池１５と、負荷１６と、スイッチ１８とを有している。
　車両用電源装置１は、電動発電機である第１の発電機１０および第２の発電機１１と、制御部１７と、検出部１０ａとを有している。
　第１の発電機１０は、エンジン２からトルクコンバータ３、無段変速機４および減速機５を介して出力される動力によって発電する発電機である。第１の発電機１０は、モータジェネレータともいい、車軸８を駆動するための力行および回生が可能な電動発電機である。つまり、第１の発電機１０は、インバータ１２からの電力を受けると動力を発生し、その動力をトルクとして減速機５の歯車に伝えることによって、ディファレンシャルギア６を駆動する。逆に、第１の発電機１０は、駆動輪７の回転によるトルクをディファレンシャルギア６および減速機５の歯車を介して受けると、そのトルクに基づいて発電する。そして、発電によって得られた電力を、インバータ１２を介して第１の電池１４に充電する。第１の発電機１０は、以下に説明する第２の発電機１１の回転よりも低回転であり、かつ、第２の発電機１１よりも高効率で発電することができる。
　第２の発電機１１は、オルタネータともいい、エンジン２から出力される動力によって発電する発電機である。第２の発電機１１は、第１の発電機１０の回転数の上限よりも高い回転数で回転することができる。
　第１の発電機１０には、検出部１０ａが設けられている。検出部１０ａは、レゾルバなどの回転センサで構成され、第１の発電機１０の回転数Ｒを検出する。
　制御部１７は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。制御部１７は、第１の発電機１０を制御する。具体的には、制御部１７は、トルクコンバータ３のロックアップが解除されたときには、第１の発電機１０によって発生される、車軸８の回転に応じた回生電力を増加させる。これにより、制御部１７は、第１の発電機１０によって加えられる、車軸８を制動する負荷である制動トルクを増加させる。また、制御部１７は、第２の発電機１１を制御する。
　なお、制御部１７は、上述各信号に基づいて、後に説明するインバータ１２、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３およびスイッチ１８等も制御してもよい。制御部１７による第１の発電機１０および第２の発電機１１の制御については、後に詳述する。
　エンジン２は、スタータ（図示せず）によって始動し、動力を発生する。この動力は、トルクとしてトルクコンバータ３を介して無段変速機４に伝達される。
　トルクコンバータ３は、エンジン２から出力される動力を無段変速機４に伝える。トルクコンバータ３は、エンジン２からのトルクを必要に応じて変換し、そのトルクを、無段変速機４を介して減速機５に伝達する。
　無段変速機４は、例えばＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）として構成され、エンジン２からトルクコンバータ３を介して伝達されるトルクを、減速機５に伝える。このとき、無段変速機４は、制御部１７からの制御に応じた変速比でトルクを減速機５に伝える。
　減速機５は、第１の発電機１０の回転数を減速させてトルクをディファレンシャルギア６に伝達する。
　ディファレンシャルギア６は、エンジン２から出力されてトルクコンバータ３、無段変速機４および減速機５等を介して伝達されるトルクを、変速比を適宜設定することによって増幅または減少させる。ディファレンシャルギア６は、減速機５から伝達されるトルクを２つの駆動輪７に振り分けて伝達する。これにより、２つの駆動輪７が回転して車両が走行する。なお、本実施の形態では、前輪である２つの駆動輪７が駆動輪として回転するが、後輪を駆動輪として回転させてもよく、４つの駆動輪を駆動輪として回転させてもよい。
　駆動輪７は、減速機５からディファレンシャルギア６を介して伝達される動力によって回転する。
　インバータ１２は、制御部１７からの制御に基づいて、第１の電池１４からの電流を直流から交流に変換し、交流の電力を第１の発電機１０に供給する。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ１３は、制御部１７からの制御に基づいて第１の電池１４の電力を出力する。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３は、制御部１７からの制御に基づいて、第２の電池１５の電力を出力する。
　第１の電池１４は、第１の発電機１０による発電によって得られた電力を蓄える。第１の電池１４は、例えばニッケル水素充電池またはリチウムイオン充電池である。第１の電池１４は、第１の発電機１０からの電力によって充電されたり、車両の外部にある充電機器によって充電される。また、第１の電池１４は、第２の電池１５からＤＣ－ＤＣコンバータ１３を介して得られる電力を蓄えてもよい。
　第２の電池１５は、第２の発電機１１による発電によって得られる電力、または、第１の電池１４からＤＣ－ＤＣコンバータ１３を介して得られる電力を蓄える。第２の電池１５は、例えば鉛蓄電池である。
　負荷１６は、第１の電池１４および第２の電池１５から供給される電力を消費することによって、車両の動作および制御を行うための所定の処理または動作を行う。
　スイッチ１８は、制御部１７からの指示により、第１の電池１４と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３およびインバータ１２との接続または遮断を行う。スイッチ１８をオン状態すなわち接続状態とすることにより、第１の電池１４には、第１の発電機１０または第２の発電機１１で発電された電力が充電される。また、スイッチ１８をオフ状態すなわち遮断状態とすることにより、第１の電池１４には、第１の発電機１０または第２の発電機１１で発電された電力の充電が停止される。スイッチ１８として、例えば、リレー回路を用いてもよい。
　［２．車両用電源装置の動作］
　次に、車両用電源装置１の動作について説明する。
　図２～図５は、本実施の形態に係る車両用電源装置１の動作を示すフローチャートである。車両用電源装置１は、減速時において、（１）車軸８の回転が高回転であるために第１の発電機１０が回生できない場合には、第２の発電機１１のみで発電を行い、（２）車軸８の回転が低回転であり、かつ、減速要求が大きい場合には、多くの減速を得るために第２の発電機１１と第１の発電機１０での発電を行い、（３）減速要求が小さい場合には、回生効率の高い第１の発電機１０のみで発電を行う。また、制御部１７は、（４）車両の加速および減速のいずれも行わないコースティングの場合には、第１の発電機１０および第２の発電機１１による発電を停止し、第１の電池１４および第２の電池１５の充電状態に応じて、第１の電池１４および第２の電池１５に充電されている電力を、充電されている電力の多いほうから少ないほうへ供給する。
　ここで、減速要求とは、例えばドライバー（図示せず）がブレーキを操作し、車両を減速させることをいう。減速要求が大きいとは、例えば急ブレーキ等、加速度の大きい減速（急激な減速）を要求される場合をいい、減速要求が小さいとは、車両を緩やかに減速させる場合等、加速度の小さい減速を要求される場合をいう。本実施の形態では、ドライバーの操作によって要求される減速時の加速度の絶対値である減速要求値をＤｄとし、その減速要求値Ｄｄと比較される閾値である減速上限値をＤｕとする。なお、減速上限値Ｄｕは、車両の構造や性能などにより予め定められた値である。
　はじめに、（１）に示した第２の発電機１１のみで発電を行う場合について説明する。
　図２に示すように、制御部１７がブレーキペダルの踏み込み量または踏み込み速度から減速要求を検出すると（ステップＳ１００においてＹｅｓ）、検出部１０ａにより第１の発電機１０の回転数Ｒが検出される（ステップＳ１０１）。
　そして、制御部１７において、第１の発電機１０の回転数Ｒが第１の発電機１０の上限回転数Ｒｕよりも大きいと判断されると（ステップＳ１０２においてＹｅｓ）、制御部１７は、第２の発電機１１を発電させ（ステップＳ１０３）、第１の発電機１０の発電を停止させる（ステップＳ１０４）。これにより、車両用電源装置１において、第２の発電機１１のみで発電が行われる。
　したがって、車軸８の回転が高回転の場合には第１の発電機１０による発電を行わないので、第１の発電機１０の過回転を抑制することができる。また、第１の発電機１０の回転子の回転数が上限に達する直前の回転数まで第１の発電機１０を使用することができるので大きな回生電力を得ることができる。これにより、車両の燃費を向上することができる。
　また、制御部１７は、第１の発電機１０の回転数Ｒが第１の発電機１０の上限回転数Ｒｕ以下であると判断すると（ステップＳ１０２においてＮｏ）、次に、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
　そして、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕよりも大きい場合には（ステップＳ１０５においてＹｅｓ）、車両用電源装置１において急激な減速を行うための大きな電力を得るために、上述した（２）の第２の発電機１１と第１の発電機１０とによる発電を行う。具体的には、図３のフローチャートに示す動作を行う。
　また、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕ以下である場合には（ステップＳ１０５においてＮｏ）、車両用電源装置１において回生効率の高い発電を行うために、上述した（３）の第１の発電機１０のみによる発電を行う。具体的には、図４のフローチャートに示す動作を行う。
　ここで、（２）に示した第１の発電機１０および第２の発電機１１による発電は、以下のようにして行われる。
　第１の発電機１０の回転数Ｒが第１の発電機１０の上限回転数Ｒｕよりも小さいと判断されると（図２のステップＳ１０２においてＮｏ）、次に、制御部１７は、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕよりも大きいか否か判断する（ステップＳ１０５）。そして、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕよりも大きい場合（ステップＳ１０５においてＹｅｓ）、図３に示すように、制御部１７は、第２の発電機１１を発電させ（ステップＳ１１０）、続けて、第１の発電機１０を発電させる（ステップＳ１１１）。これにより、第１の発電機１０と第２の発電機１１とで発電が行われる。
　なお、第１の発電機１０および第２の発電機１１が既に発電している場合には、第１の発電機１０および第２の発電機１１はそのまま発電を続けることとしてもよい。
　次に、第１の電池１４の充電状態が判断され（ステップＳ１１２）、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが第１の電池１４の上限充電状態ＳＯＣｕに達している場合には（ステップＳ１１２においてＹｅｓ）、制御部１７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３による電圧変換を実行させ（ステップＳ１１３）、第１の発電機１０で発電された電力を、インバータ１２およびＤＣ－ＤＣコンバータ１３を介して負荷１６へ伝達する。このとき、制御部１７は、スイッチ１８をオフ状態にする。これにより、制御部１７は、第１の発電機１０で発電された電力の、第１の電池１４への充電を停止する（ステップＳ１１４）。そして、制御部１７は、第２の発電機１１の発電を停止し（ステップＳ１１５）、第１の発電機１０によって発電した電力を第２の電池１５および負荷１６へ供給する（ステップＳ１１６）。これにより、第２の電池１５は充電される。
　なお、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣとは、第１の電池１４にＳＯＣの量の電力が充電されている状態をいう。また、上限充電状態ＳＯＣｕとは、第１の電池１４に充電することができる上限であるＳＯＣｕの量の電力が充電されている状態のことをいう。ＳＯＣｕの量は、第１の電池１４の構造、材質等により予め定められた量である。
　また、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが第１の電池１４の上限充電状態ＳＯＣｕに達していない場合には（ステップＳ１１２においてＮｏ）、制御部１７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３による電圧変換を停止させ（ステップＳ１１７）、さらに、スイッチ１８をオン状態にする。これにより、制御部１７は、スイッチ１８がオン状態であるため、第１の発電機１０で発電された電力を第１の電池１４へ充電する（ステップＳ１１８）。また、制御部１７は、第２の発電機１１により発電した電力を第２の電池１５および負荷１６へ供給する。これにより、第２の電池１５は充電される（ステップＳ１１９）。
　以上のように、第１の発電機１０と第２の発電機１１とで発電を行うことで、広い回転数の範囲で効率よく回生電力を得ることができる。
　また、（３）に示した第１の発電機１０のみによる発電は、以下のようにして行われる。
　第１の発電機１０の回転数Ｒが第１の発電機１０の上限回転数Ｒｕ以下であると判断されると（図２のステップＳ１０２においてＮｏ）、次に、制御部１７は、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕよりも大きいか否か判断する（ステップＳ１０５）。そして、減速要求値Ｄｄが減速上限値Ｄｕ以下である場合（ステップＳ１０５においてＮｏ）、図４に示すように、制御部１７は、第２の発電機１１の発電を停止し（ステップＳ１２０）、第１の発電機１０のみを動作させて、第１の発電機１０により発電を行う（ステップＳ１２１）。
　次に、制御部１７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３による電圧変換を実行させる（ステップＳ１２２）。これにより、第１の発電機１０により発電した電力を第２の電池１５へ充電する。
　続けて、制御部１７は、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが第１の電池１４の上限充電状態ＳＯＣｕに達している場合には（ステップＳ１２３においてＹｅｓ）、スイッチ１８をオフ状態にし、第１の発電機１０によって発電した電力の、第１の電池１４への充電を停止する（ステップＳ１２４）。すなわち、制御部１７は、第１の発電機１０によって発電した電力を第２の電池１５および負荷１６へ供給する。
　また、制御部１７は、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが第１の電池１４の上限充電状態ＳＯＣｕに達していない場合には（ステップＳ１２３においてＮｏ）、スイッチ１８をオン状態にし、第１の発電機１０により発電した電力を第１の電池１４へ充電する（ステップＳ１２５）。すなわち、制御部１７は、第１の発電機１０によって発電した電力を第１の電池１４および第２の電池１５へ充電する。
　以上のように、第１の発電機１０のみで発電を行うことで、効率よく回生電力を得ることができるので、車両の燃費を向上することができる。
　次に、（４）に示した車両の加速および減速のいずれも行わないコースティングの場合の動作について説明する。
　コースティングの場合には、制御部１７は、はじめに、図５に示すように、第２の発電機１１の発電を停止し（ステップＳ１３１）、続けて、第１の発電機１０の発電を停止する（ステップＳ１３２）。そして、制御部１７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３による電圧変換を実行させる（ステップＳ１３３）。
　ここで、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが、予め定められた充電状態（予め定められた量の電力）ＳＯＣｓよりも大きい場合には（ステップＳ１３４におけるＹｅｓ）、制御部１７は、第１の発電機１０および第２の発電機１１に発電させることなく、第１の電池１４に充電された電力を第２の電池１５に充電させる。このとき、第１の電池１４に充電された電力は負荷１６にも供給される。なお、予め定められた充電状態ＳＯＣｓとは、予め定められたＳＯＣｓの量の電力が充電されている状態のことをいう。
　このように、第１の発電機１０および第２の発電機１１を発電させることなく第１の電池１４に充電された電力を第２の電池１５に充電させるとともに、負荷１６へも供給させるので、第１の電池１４の電力を効率よく活用することができる。
　また、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが、予め定められた充電状態ＳＯＣｓ以下である場合には（ステップＳ１３４におけるＮｏ）、再び、図２に示したステップＳ１０１以降の動作を行う。すなわち、第１の発電機１０および第２の発電機１１の少なくとも一方により発電を行い、第１の電池１４または第２の電池１５に発電した電力を充電する。これにより、必要に応じて第１の発電機１０および第２の発電機１１を動作させるので、第１の電池１４および第２の電池１５に効率よく電力を充電することができる。
　なお、第１の電池１４の充電状態ＳＯＣが、予め定められた所定量の充電状態ＳＯＣｓ以下である場合とは、例えば、コースティング時において第１の電池１４および第２の電池１５の充電電力がなくならないように、強制的に第１の発電機１０および第２の発電機１１を発電させる場合等である。
　［３．効果等］
　以上、本実施の形態にかかる車両用電源装置１によると、車両の減速時に、車軸８またはエンジン２の回転数、および、ブレーキを動作させる等の減速要求の有無に基づいて、第１の発電機１０と第２の発電機１１とを別々に、または、組み合わせて発電することで、第１の発電機１０から第２の発電機１１、または、第２の発電機１１から第１の発電機１０へ電力を供給する制御を行わなくても、第１の発電機１０の過回転を抑制することができる。したがって、より効率よく、多くの回生エネルギーをバッテリ充電や補機への供給に充てることができる。
　以上、一つまたは複数の態様にかかる車両用電源装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　例えば、本実施の形態では、第１の電池をニッケル水素充電池またはリチウムイオン充電池、第２の電池を鉛蓄電池としたが、第１の電池および第２の電池はこれらに限らず他の電池を使用してもよい。
　また、本実施の形態における制御部１７は、少なくとも第１の発電機１０および第２の発電機１１を制御すればよく、第１の発電機１０および第２の発電機１１以外に、インバータ１２、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３およびスイッチ１８等も制御してもよい。
　また、本実施の形態における検出部１０ａは、第１の発電機１０に設けられているが、第１の発電機１０に限らず他の位置に設けられていてもよい。例えば、制御部１７に設けられていてもよい。
　その他、上述した実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　本発明は、例えばハイブリッド車などの車両に利用可能である。
　１　車両用電源装置
　２　エンジン
　３　トルクコンバータ
　４　無段変速機
　５　減速機
　６　ディファレンシャルギア
　７　駆動輪
　８　車軸
　１０　第１の発電機
　１０ａ　検出部
　１１　第２の発電機
　１２　インバータ
　１３　ＤＣ－ＤＣコンバータ
　１４　第１の電池
　１５　第２の電池
　１６　負荷
　１７　制御部
　１８　スイッチ

Claims (10)

  1. 　車両に搭載される車両用電源装置であって、
    　第１の発電機と、
    　前記第１の発電機の回転数の上限よりも高い回転数で発電する第２の発電機と、
    　前記第１の発電機の回転数を検出する検出部と、
    　前記第１の発電機と前記第２の発電機との発電を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が前記第１の発電機の回転数の上限以下のときは、前記第１の発電機に発電させ、前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が当該第１の発電機の回転数の上限よりも大きいときは、前記第２の発電機のみに発電させる
    　車両用電源装置。
  2. 　前記制御部は、
    　前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が当該第１の発電機の回転数の上限以下であって、かつ、前記車両を減速させるための減速要求値が予め定められた減速上限値より高いときは、前記第２の発電機と前記第１の発電機とに発電させ、前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が、前記第１の発電機の回転数の上限以下であって、かつ、前記減速要求値が、前記減速上限値以下のときは、前記第１の発電機のみに発電させる
    　請求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 　前記車両用電源装置は、前記第１の発電機および前記第２の発電機で発電された電力を充電する第１の電池および第２の電池を備える
    　請求項１または２に記載の車両用電源装置。
  4. 　さらに、前記車両が加速および減速のいずれも行わないとき、
    　前記制御部は、前記第１の電池が予め定められた量の電力を充電しており、前記第２の電池が予め定められた量の電力を充電していない場合に、前記第１の電池に充電された電力を前記第２の電池に充電させる
    　請求項３に記載の車両用電源装置。
  5. 　さらに、前記車両が加速および減速のいずれも行わないとき、
    　前記制御部は、前記第１の電池および前記第２の電池の少なくともいずれかが予め定められた量の電力を充電していない場合に、前記第１の発電機および前記第２の発電機の少なくとも一方により発電を行うように、前記第１の発電機および前記第２の発電機を制御する
    　請求項３に記載の車両用電源装置。
  6. 　車両に搭載される車両用電源装置の制御方法であって、
    　検出部により、第１の発電機の回転数を検出するステップと、
    　制御部により、前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が前記第１の発電機の回転数の上限より高いか否かを判断するステップと、
    　前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が前記第１の発電機の回転数の上限以下であると判断した場合に、前記制御部により、前記第１の発電機に発電させるステップと、
    　前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が前記第１の発電機の回転数の上限よりも大きいと判断した場合に、前記制御部により、前記第１の発電機の回転数の上限よりも高い回転数で発電する第２の発電機のみに発電させるステップとを含む
    　車両用電源装置の制御方法。
  7. 　前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が当該第１の発電機の回転数の上限以下であって、かつ、前記車両を減速させるための減速要求値が予め定められた減速上限値より大きいとき、前記第１の発電機と前記第２の発電機とに発電させるステップをさらに含む
    　請求項６に記載の車両用電源装置の制御方法。
  8. 　前記検出部で検出された前記第１の発電機の回転数が当該第１の発電機の回転数の上限以下であって、かつ、前記車両を減速させるための減速要求値が予め定められた減速上限値以下のとき、前記第１の発電機のみに発電させるステップをさらに含む
    　請求項６に記載の車両用電源装置の制御方法。
  9. 　さらに、前記車両が加速および減速のいずれも行わないとき、
    　前記第１の発電機および前記第２の発電機で発電された電力を蓄電する第１の電池および第２の電池のうち、前記第１の電池が予め定められた大きさの電力を充電しており、前記第２の電池が予め定められた大きさの電力を充電していない場合に、前記第１の電池に充電された電力を前記第２の電池に充電させるステップを含む
    　請求項６～８のいずれか１項に記載の車両用電源装置の制御方法。
  10. 　さらに、前記車両が加速および減速のいずれも行わないとき、
    　前記第１の発電機および前記第２の発電機で発電された電力を蓄電する第１の電池および第２の電池のうちの少なくともいずれかが予め定められた量の電力を充電していない場合に、前記第１の発電機および前記第２の発電機の少なくとも一方により発電を行うステップを含む
    　請求項６～８のいずれか１項に記載の車両用電源装置の制御方法。
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