車両用電源装置
【課題】効率よく大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷へも回生電力を有効活用することができる車両用電源装置の提供。
【解決手段】車両用電源装置１１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第１蓄電部１５と、第２蓄電部１７と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、第１蓄電部電圧検出回路２１と、全蓄電部電圧検出回路２３と、制御部２５からなる。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部１５が車両の回生電力を充放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御し、大電力負荷２９の駆動時に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する。
【解決手段】車両用電源装置１１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第１蓄電部１５と、第２蓄電部１７と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、第１蓄電部電圧検出回路２１と、全蓄電部電圧検出回路２３と、制御部２５からなる。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部１５が車両の回生電力を充放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御し、大電力負荷２９の駆動時に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生電力回収機能を有する車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省燃費のために減速時の回生電力回収機能を有する車両が開発されている。この車両について、例えば特許文献１に示される車両用電力制御装置が提案されている。この概略構成図を図９に示す。車両のエンジン１３１はタイヤ１３３と発電機１３５に機械的に接続されている。発電機１３５には主電源であるバッテリ１３７と車両電気負荷１３９が電気的に接続される。なお、車両電気負荷１３９にはスタータが含まれる。さらに、発電機１３５にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を介して蓄電部である電気二重層コンデンサ１４３が電気的に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１は制御部である電子演算装置１４５により制御される。
【０００３】
次に、このような車両用電力制御装置における動作について説明する。車両の減速期間に発電機１３５を発電させることで回生電力が発生する。それにより、電子演算装置１４５はＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に対して電気二重層コンデンサ１４３を充電するように制御する。その結果、前記回生電力が電気二重層コンデンサ１４３に蓄えられる。その後、車両が減速を終了すると、電子演算装置１４５はＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に対して電気二重層コンデンサ１４３をバッテリ１３７に優先して放電するように制御する。その結果、電気二重層コンデンサ１４３に蓄えた前記回生電力がバッテリ１３７や車両電気負荷１３９に供給され、その有効活用が可能となる。従って、前記車両の省燃費化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４６５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した図９の車両用電力制御装置によると、確かに回生電力の有効活用ができるのであるが、電気二重層コンデンサ１４３における急峻な充放電が可能であるという特性を活かして、蓄えた前記回生電力でスタータや電動パワーステアリング（いずれも図示せず）等の短期間に大電力を消費する負荷（以下、大電力負荷と呼ぶ）を駆動する構成とした場合、次のような課題が発生する。すなわち、前記大電力負荷は、いつ動作するかが不明確であるため、前記大電力負荷を駆動する分の前記回生電力を電気二重層コンデンサ１４３に残しておかなければならない。従って、電子演算装置１４５は、その他の車両電気負荷１３９に前記回生電力を十分に供給することができない可能性がある。さらに、電気二重層コンデンサ１４３に前記回生電力を残しておいても、前記大電力負荷を駆動する前に新たな減速が始まると、電子演算装置１４５は、減速による前記回生電力を電気二重層コンデンサ１４３へ十分に充電できない可能性もある。また、電気二重層コンデンサ１４３から前記大電力負荷へ電力を供給すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に大電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１による損失が大きくなる。これらのことから、車両全体として回生電力の有効活用が必ずしも十分に図れないという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、効率よく大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷へも回生電力を有効活用する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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用電源装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される第１蓄電部と、前記第１蓄電部と直列に接続される第２蓄電部と、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１蓄電部の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）を検出する第１蓄電部電圧検出回路と、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧（Ｖｃ）を検出する全蓄電部電圧検出回路か、または、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）を検出する第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方と、前記全蓄電部電圧検出回路と前記第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、および第１蓄電部電圧検出回路と電気的に接続される制御部と、を備え、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは車両のバッテリと電気的に接続され、前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷と電気的に接続され、前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）と前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）との合計電圧である前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも前記第１蓄電部が前記車両の回生電力を充放電するように前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記大電力負荷の駆動時に、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の電力を前記大電力負荷に供給するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用電源装置によれば、制御部は、全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部が車両の回生電力を充放電するので、少なくとも前記第１蓄電部による前記大電力負荷以外の負荷への電力供給や、新たに減速時に発生する回生電力の充電が可能となる。また、前記第１蓄電部に直列に第２蓄電部を接続し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに、前記第１蓄電部と第２蓄電部が蓄えた電力を前記大電力負荷に供給できる構成としているので、前記制御部は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータによる損失がない状態で、前記大電力負荷を十分に駆動できる。これらのことから、車両用電源装置は、効率よく前記大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の前記負荷へも前記回生電力を有効活用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における車両用電源装置の他の構成のブロック回路図
【図４】本発明の実施の形態２における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態４における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態４における車両用電源装置の車両の使用期間に対する蓄電素子上限電圧の相関図
【図８】本発明の実施の形態５における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図９】従来の車両用電力制御装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは車両用電源装置を回生電力回収機能付きアイドリングストップ車両に適用した場合について述べる。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の他の構成のブロック回路図である。なお、図１、図３において、太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
【００１２】
図１において、車両用電源装置１１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に電気的に接続される第１蓄電部１５と、第１蓄電部１５と直列に接続される第２蓄電部１７と、第２蓄電部１７の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、第１蓄電部１５の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する第１蓄電部電圧検出回路２１と、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧Ｖｃを検出する全蓄電部電圧検出回路２３と、全蓄電部電圧検出回路２３、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、および第１蓄電部電圧検出回路２１と電気的に接続される制御部２５と、を備えている。
【００１３】
また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、車両のバッテリ２７と電気的に接続され、前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷２９と電気的に接続される。
【００１４】
そして、制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２との合計電圧である全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部１５が前記車両の回生電力を充放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御し、大電力負荷２９の駆動時に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給するよう制御する。
【００１５】
これにより、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、第１蓄電部１５が前記車両の回生電力を充放電するので、第１蓄電部１５による大電力負荷２９以外の負荷３１への電力供給や、新たに減速時に発生する前記回生電力の充電が可能となる。また、第１蓄電部１５に直列に第２蓄電部１７を接続し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介さずに、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７が蓄えた電力を大電力負荷２９に供給できる構成としているので、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による損失がない状態で、大電力負荷２９を十分に駆動できる。これらのことから、車両用電源装置１１は、効率よく大電力負荷２９への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷３１へも前記回生電力を供給することで、その有効活用を図ることができる。
【００１６】
以下、より具体的に本実施の形態１の構成、動作について説明する。
【００１７】
図１において、前記車両に搭載される発電機３３は、図示しないエンジンにより電力を発生する。この発電機３３にはバッテリ２７と負荷３１が電力系配線で電気的に接続されている。ここで、バッテリ２７は鉛バッテリであり、負荷３１は前記車両に搭載される電装品である。なお、負荷３１には、後述する大電力負荷２９は含まれない。
【００１８】
バッテリ２７には、車両用電源装置１１が電気的に接続される。具体的には、バッテリ２７の正極が車両用電源装置１１の正極端子３５に電気的に接続される。そして、バッテリ２７の負極が車両用電源装置１１の負極端子３７に電気的に接続される。なお、負極端子３７は前記車両のグランドとも接続される。
【００１９】
車両用電源装置１１には、大電力負荷端子３９とスイッチ４１を介して大電力負荷２９が電気的に接続される。なお、大電力負荷２９の負極はグランドに接続される。
【００２０】
大電力負荷２９は、短期間に大電力を消費する負荷として、本実施の形態１ではスタータとしている。すなわち、前記車両はアイドリングストップ機能を備えるため、前記車両が信号等で停車すると前記エンジンを止める。そして、再び前記車両が走行を開始する際に前記スタータを駆動する。従って、前記スタータは前記車両の使用中において、アイドリングストップを終了するごとに、短期間に大電力を消費して駆動する負荷である。
【００２１】
なお、大電力負荷２９は、前記スタータに限定されるものではなく、例えば前記車両の操舵開始時に短期間に大電力を消費する電動パワーステアリング等であってもよい。
【００２２】
また、スイッチ４１は大電力負荷２９への電力をオンオフするためのもので、３端子スイッチ構成のものを用いている。すなわち、３端子の内、共通端子４３には大電力負荷２９が、第１端子４５には大電力負荷端子３９が、第２端子４７にはバッテリ２７の正極が、それぞれ接続される。そして、スイッチ４１は、外部からの信号によって、共通端子４３の接続先を第１端子４５、第２端子４７、または無接続のいずれか１つに切り替える構成を有する。従って、前記エンジンが駆動している通常時には、スイッチ４１の共通端子４３は無接続となる。また、アイドリングストップ後の前記エンジンの再始動時には、共通端子４３は第１端子４５に接続される。これにより、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力が大電力負荷２９に直接供給され、前記エンジンを再始動できる。また、前記車両の使用を開始する際は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力量が不十分な可能性があるので、共通端子４３は第２端子４７に接続される。これにより、バッテリ２７の電力が大電力負荷２９に供給され、前記エンジンを始動できる。
【００２３】
スイッチ４１は、上記のような機能を持つものとして、本実施の形態１では３端子を有するリレーを用いている。前記リレーを用いる理由は、内部抵抗が小さくスイッチ４１における損失が小さいため、およびスイッチ４１の切り替え頻度が少ないためである。
【００２４】
なお、前記リレーは３端子構成のものに限定されるものではなく、スイッチ４１は、２端子のリレーを組み合わせた構成としてもよい。また、スイッチ４１は前記リレーに限定されるものではなく、例えば半導体スイッチング素子等の、外部から切り替え制御ができるものであればよい。前記半導体スイッチング素子を用いると、前記リレーのように機械的な接点がないので、前記半導体スイッチング素子は、スイッチ４１の切り替え頻度が多い用途、例えば大電力負荷２９が電動パワーステアリングの場合等に適用できる。
【００２５】
また、車両用電源装置１１には、データ端子４９を介して車両用制御部５１が信号系配線で電気的に接続される。車両用制御部５１は車両全体の制御を司るものであり、マイクロコンピュータとメモリ等の周辺回路で構成される。従って、車両用制御部５１には、スイッチ４１を始めとして、前記車両に搭載された各種機器と電気的に接続される。そして、車両用制御部５１は、前記機器からの各種信号を読み込み、そして各種制御信号を前記機器へ出力する。なお、図１では本実施の形態１の説明で必要な信号系配線以外は省略している。また、車両用制御部５１は上記したように車両用電源装置１１とも接続されるため、データ信号ｄａｔａにより両者が様々な情報の送受信を行う。また、スイッチ４１は車両用制御部５１から出力されるスイッチ信号ＳＷにより切り替え制御が行なわれる。
【００２６】
次に、車両用電源装置１１の詳細構成について説明する。
【００２７】
正極端子３５には第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が電力系配線で接続される。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は前記車両の前記バッテリと電気的に接続される構成となる。
【００２８】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には、第１蓄電部１５が電気的に接続される。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、第１蓄電部１５の充放電を行う。また、図１に示すように、第１蓄電部１５は急峻な大電力を充放電する特性に優れる電気二重層キャパシタを４個直列に接続した構成としている。なお、第１蓄電部１５を構成する前記電気二重層キャパシタを第１蓄電素子５３と呼ぶ。ゆえに、第１蓄電部１５は、第１蓄電素子５３が４個直列に接続された構成を有する。
【００２９】
ここで、第１蓄電素子５３の詳細について説明する。上記したように、第１蓄電素子５３は前記電気二重層キャパシタであるので、その満充電電圧の上限は約３Ｖである。従って、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３が過充電になる可能性を低減するためのマージンを考慮して、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１を２．７Ｖと決定した。よって、第１蓄電素子５３には最大２．７Ｖまで充電する構成としている。その結果、第１蓄電部１５は第１蓄電素子５３を４個直列に接続した構成であるので、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は１０．８Ｖ（＝２．７Ｖ×４個）となる。
【００３０】
一方、バッテリ２７の開放電圧は１２Ｖであり、発電機３３の発電電圧は１４．５Ｖである。従って、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は、前記開放電圧や前記発電電圧よりも低い。ゆえに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は正極端子３５の電圧（前記開放電圧や前記発電電圧）を降圧して第１蓄電部１５へ電力を供給する構成となる。なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は双方向動作が可能な構成としているので、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を昇圧して、正極端子３５を介し電力を出力することも可能である。
【００３１】
このような構成により、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、前記車両の減速時に発電機３３が発生した回生電力を第１蓄電部１５に充電し、前記車両の非減速時に第１蓄電部１５の電力をバッテリ２７や負荷３１へ供給することができる。その結果、前記回生電力の有効活用が図れる。
【００３２】
第１蓄電部１５には、第２蓄電部１７が直列に接続される。具体的には、図１に示すように、第１蓄電部１５と第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３との接続点に第２蓄電部１７が接続される構成としている。第２蓄電部１７は、第１蓄電部１５と同様に前記電気二重層キャパシタを用い、これを２個直列に接続した構成としている。なお、第２蓄電部１７を構成する前記電気二重層キャパシタを第２蓄電素子５５と呼ぶ。ゆえに、第２蓄電部１７は、第２蓄電素子５５が２個直列に接続された構成を有する。
【００３３】
ここで、第２蓄電素子５５の詳細について説明する。第２蓄電素子５５は、第１蓄電素子５３と同様に、前記満充電電圧の上限が約３Ｖである。従って、本実施の形態１では、第２蓄電素子５５が過充電になる可能性を低減するためのマージンを考慮して、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を２．５Ｖと決定した。よって、第２蓄電素子５５には最大２．５Ｖまで充電する構成としている。その結果、第２蓄電部１７は第２蓄電素子５５を２個直列に接続した構成であるので、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は５Ｖ（＝２．５Ｖ×２個）となる。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、第１蓄電部１５を構成する第１蓄電素子５３に対する第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１（＝２．７Ｖ）は、第２蓄電部１７を構成する第２蓄電素子５５に対する第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２（＝２．５Ｖ）より大きくしている。これは、以下の理由による。
【００３５】
第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５に用いている前記電気二重層キャパシタは、前記満充電電圧の上限である約３Ｖに近づいている期間が長くなるほど、劣化が早くなる。一方、詳細な動作は後述するが、第２蓄電素子５５は第１蓄電素子５３に比べて、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２に維持される期間が長くなるように制御される。その結果、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を同じ電圧値に決定すると、第２蓄電素子５５の方が第１蓄電素子５３に比べ早く劣化する。その結果、第１蓄電素子５３はまだ劣化していないにもかかわらず、車両用電源装置１１全体の寿命が短くなる。
【００３６】
そこで、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が同等となるように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１（＝２．７Ｖ）が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２（＝２．５Ｖ）より大きくする。これにより、車両用電源装置１１全体の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
なお、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２の値は、上記したものに限定されるものではなく、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の、それぞれの充放電頻度、第１蓄電素子５３の直列に接続される数（以下、第１蓄電素子直列数ｎ１という）と第２蓄電素子５５の直列数（以下、第２蓄電素子直列数ｎ２という）、使用する前記電気二重層キャパシタの劣化特性などに応じて、適宜決定されればよい。逆に、使用する前記電気二重層キャパシタの特性により、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２の値が決まってくる場合は、それに合わせて第１蓄電素子直列数ｎ１と第２蓄電素子直列数ｎ２が、それぞれ決定されてもよい。
【００３８】
また、上記した様々な要因によっては、必ずしも第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より大きくなるように決定される必要はない。すなわち、例えば第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２とを等しく決定しても、車両用電源装置１１全体の寿命が前記車両の寿命を超える場合は、あえて第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より大きくなるように決定される必要はない。また、例えば第１蓄電素子５３よりも第２蓄電素子５５の方が寿命の長い前記電気二重層キャパシタを用いる場合は、逆に第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より小さくなるように決定されてもよい。
【００３９】
第２蓄電部１７の両端には、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が電気的に接続される。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は第２蓄電部１７の充電を行うために設けられている。ここで、第２蓄電部１７は第１蓄電部１５の正極側に直列に接続されているので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との接続点の電圧、すなわち第１蓄電部電圧Ｖｃ１を昇圧して第２蓄電部１７を充電する。なお、本実施の形態１では、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は第２蓄電部１７の充電を行うのみであるので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は単方向の昇圧コンバータ構成である。従って、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とを、それぞれの上限電圧まで充電した場合の全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１が１０．８Ｖであり第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２が５Ｖであるので、１５．８Ｖとなる。
【００４０】
第１蓄電部１５の両端には、第１蓄電部電圧検出回路２１が電気的に接続される。なお、第１蓄電部１５の一端は前記グランドに接続されているので、第１蓄電部電圧検出回路２１の一端も前記グランドに接続することで、第１蓄電部電圧検出回路２１は、前記グランドを介して第１蓄電部１５の両端に電気的に接続される構成となる。第１蓄電部電圧検出回路２１は第１蓄電部１５の両端電圧、すなわち、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出して出力する。
【００４１】
また、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の前記直列回路の両端には、全蓄電部電圧検出回路２３が電気的に接続される。なお、詳細な接続構成については、上記した第１蓄電部電圧検出回路２１と同様である。全蓄電部電圧検出回路２３は全蓄電部電圧Ｖｃを検出して出力する。ここで、全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と、第２蓄電部１７の両端電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２との合計電圧のことであり、Ｖｃ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２の関係が成立する。ゆえに、本実施の形態１においては、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１とを検出しているので、両者の差から第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求めることができる。
【００４２】
第２蓄電部１７と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９との接続点は、大電力負荷端子３９と電気的に接続される。この構成により、大電力負荷２９の駆動時に、スイッチ４１を介して、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態１では、スイッチ４１を介して、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば大電力負荷２９が大電力負荷端子３９から出力される電力によってのみ駆動される構成とし、大電力負荷２９の駆動制御を車両用制御部５１が直接行なう場合であれば、スイッチ４１は特に設けなくてもよい。この場合、回路構成が簡単になるが、大電力負荷２９を発電機３３、またはバッテリ２７のいずれか一方のみの電力で駆動する場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を動作させる必要があるため、両者で損失が発生し効率が低下する。従って、本実施の形態１のように、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７からの電力、および、発電機３３やバッテリ２７からの電力の、いずれか一方をスイッチ４１により切り替えることができる構成が望ましい。
【００４４】
正極端子３５には、バッテリ電圧検出回路５７が電気的に接続される。バッテリ電圧検出回路５７は正極端子３５に接続されるバッテリ２７におけるバッテリ電圧Ｖｂを検出して出力する。このバッテリ電圧検出回路５７は、制御部２５が第１蓄電部１５の電力を正極端子３５から出力する際に、正極端子３５の電圧を監視し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する目的で設けられている。従って、第１蓄電部１５の電力を大電力負荷２９にのみ供給する構成の車両用電源装置１１とする場合は、バッテリ電圧検出回路５７がない構成でもよい。このような構成では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は単方向の降圧コンバータ構成となる。但し、前記回生電力の有効活用の観点からは、本実施の形態１のように少なくとも第１蓄電部１５の電力を正極端子３５から出力する構成の方が望ましい。
【００４５】
全蓄電部電圧検出回路２３、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、第１蓄電部電圧検出回路２１、およびバッテリ電圧検出回路５７とは、制御部２５が信号系配線により電気的に接続される。制御部２５は、マイクロコンピュータとメモリ等の周辺回路から構成される。
【００４６】
制御部２５は、第１蓄電部電圧検出回路２１から第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、全蓄電部電圧検出回路２３から全蓄電部電圧Ｖｃを、バッテリ電圧検出回路５７からバッテリ電圧Ｖｂを、それぞれ読み込む。
【００４７】
そして、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３との間で、第１制御信号ｃｏｎｔ１の送受信を行なう。この第１制御信号ｃｏｎｔ１により、制御部２５は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の状態を知ることができ、その結果に応じた第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御を行なうことができる。なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の状態として、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１が含まれる。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、電流センサ（図示せず）が内蔵された構成を有する。
【００４８】
同様に、制御部２５は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９との間で、第２制御信号ｃｏｎｔ２の送受信を行なう。この第２制御信号ｃｏｎｔ２は第１制御信号ｃｏｎｔ１と同様のものであり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の制御を行なう。そして、第２制御信号ｃｏｎｔ２には第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２の値が含まれる。従って、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９も、電流センサ（図示せず）が内蔵された構成を有する。
【００４９】
また、制御部２５は、データ端子４９を介して車両用制御部５１とも接続される。従って、制御部２５は、車両用制御部５１と、データ信号ｄａｔａにより、様々な情報を送受信する。
【００５０】
次に、このような車両用電源装置１１の動作について説明する。
【００５１】
車両を使用するために運転者がイグニションスイッチ（図示せず）をオンにすると、車両用制御部５１は前記エンジンを始動するために、スイッチ４１を第２端子４７に切り替えるようにスイッチ信号ＳＷを出力する。これを受け、スイッチ４１が第２端子４７に切り替わるので、大電力負荷２９（スタータ）にバッテリ２７の電力が供給される。これにより、前記エンジンの始動が行われる。前記エンジンの始動が完了すると、車両用制御部５１はスイッチ４１を無接続の状態（オフ状態）にするようスイッチ信号ＳＷを出力する。これにより、バッテリ２７から大電力負荷２９への電力供給が停止する。また、前記エンジンが始動したので、負荷３１へは発電機３３の電力が供給される。
【００５２】
なお、本実施の形態１では、前記車両の使用開始時にバッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動し、前記エンジンの始動を行っているが、これは、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７に電力が十分に蓄えられている場合は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力により、大電力負荷２９を駆動するようにしてもよい。この場合、制御部２５はスイッチ４１を第１端子４５に切り替えるよう制御する。但し、このような制御を行なうには、前記車両の使用開始時に、常に第１蓄電部１５と第２蓄電部１７に大電力負荷２９を駆動することができるだけの電力を蓄えておく必要がある。従って、前記車両の非使用時においても、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の自己放電による蓄電量減少を抑制するために、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７は大容量化しておく必要がある。これらのことから、本実施の形態１のように、前記車両の使用開始時には、バッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動する構成が望ましい。
【００５３】
前記エンジンが始動し、前記車両の走行が開始されると、車両用制御部５１はデータ信号ｄａｔａにより、現在の前記車両の走行に関する情報を制御部２５に出力する。ここで、前記情報は、例えば前記車両の加速中、定速走行中、減速中、停止中などの状態と、それらに関連する車速ｖの信号、アクセルペダルとブレーキペダルの踏み込み量の信号、フューエルカット信号、アイドリングストップ信号などの各種信号である。
【００５４】
制御部２５は前記各種信号を受信するとともに、上記した第１蓄電部電圧Ｖｃ１、全蓄電部電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２を読み込む。従って、制御部２５は前記車両の状態と、車両用電源装置１１の状態の両方に基づいて、車両用電源装置１１の制御を行なう。
【００５５】
この基本動作について図２を用いて説明する。図２は前記基本動作を示すフローチャートである。
【００５６】
制御部２５は前記マイクロコンピュータにより実行されるメインルーチン（図示せず）から図２のフローチャートに示すサブルーチンを繰り返し実行する。
【００５７】
図２のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、車両用制御部５１から受信した前記各種信号から、前記車両が大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（ステップ番号Ｓ１１）。ここで、前記車両は、上記したようにアイドリングストップ機能を有するので、大電力負荷２９（スタータ）の駆動時とは、アイドリングストップを終了し、前記エンジンを再始動する時点である。
【００５８】
もし、大電力負荷２９の駆動時でなければ（Ｓ１１のＮｏ）、前記車両は前記エンジンの再始動時以外の状態である。この場合、制御部２５は、前記車両の状態に応じて以下に説明するＳ１３の動作を行う。
【００５９】
まず、前記車両が減速時で、ブレーキペダルの踏み込み量信号から前記運転者が前記車両を制動していると判断される場合、制御部２５は制動により発電機３３が発生する前記回生電力を第１蓄電部１５に充電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。これにより、制御部２５は、前記回生電力を、一旦、第１蓄電部１５に充電する。
【００６０】
但し、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差より第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求め、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）に至っていなければ、第２蓄電部１７への前記回生電力の充電を優先するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。ここで、前記回生電力を第２蓄電部１７へ優先して充電するために、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の第１電流Ｉ１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の第２電流Ｉ２とが、誤差範囲内で等しくなるように、第１制御信号ｃｏｎｔ１と第２制御信号ｃｏｎｔ２を、それぞれ出力する。このような動作により、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から出力される電流は、そのまま第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れることになるので、第２蓄電部１７へ前記回生電力が優先して充電される。なお、このように制御する理由は、後述する大電力負荷２９の駆動確実性を増すためである。
【００６１】
また、ここでは、制御部２５は、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２とが、誤差範囲内で等しくなるように制御して、第２蓄電部１７への前記回生電力の充電を優先しているが、この制御に限定されるものではなく、第２電流Ｉ２より第１電流Ｉ１が大きくなるように制御してもよい。この場合、前記回生電力は第２蓄電部１７に充電されると同時に、第１蓄電部１５へも充電される。このような制御によっても、後述する大電力負荷２９の駆動確実性を増すことができるとともに、第１蓄電部１５へも前記回生電力を速やかに充電できる。
【００６２】
また、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止するよう制御する。従って、前記回生電力の発生時に既に第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っているか、または前記回生電力の優先充電により第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は前記回生電力の第２蓄電部１７への充電を行わない。よって、これらの場合は、制御部２５は第１蓄電部１５へのみ前記回生電力を充電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
【００６３】
なお、前記回生電力の充電により、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１（＝１０．８Ｖ）に至れば、制御部２５は、前記回生電力が発生し続けていても、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するように制御する。その結果、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７は上限まで充電された状態となるので、以後発生する前記回生電力はバッテリ２７や負荷３１に供給される。
【００６４】
次に、前記車両が信号等で停止する。これにより、車両用制御部５１はアイドリングストップを開始するために、前記エンジンを停止する。この情報はデータ信号ｄａｔａにより制御部２５に送信される。その結果、制御部２５は、上記した制動時に、第１蓄電部１５に蓄えた前記回生電力を負荷３１に放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。この際、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上の範囲で第１蓄電部１５を放電する。この際、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は停止しているので、第２蓄電部１７から負荷３１への電力供給は行われない。
【００６５】
このような制御による第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２について具体的に説明する。
【００６６】
まず、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されるので、アイドリングストップ中の第２蓄電部電圧Ｖｃ２は５Ｖである。
【００６７】
次に、前記回生電力の第１蓄電部１５への充電によって、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っていれば、アイドリングストップ開始直後の第１蓄電部電圧Ｖｃ１は１０．８Ｖとなる。従って、全蓄電部電圧Ｖｃは最大で１５．８Ｖとなる。
【００６８】
次に、アイドリングストップ中は発電機３３からの発電電力が停止するので、バッテリ２７からの電力持ち出しによる負担を軽減するために、制御部２５はアイドリングストップが開始すると、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。その結果、第１蓄電部電圧Ｖｃ１は経時的に低下する。
【００６９】
制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃを監視しているので、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃに至るまで、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に放電する。ここで、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとは、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との電力で大電力負荷２９を駆動するために必要な下限電圧のことで、予め大電力負荷２９を何Ｖまで駆動可能であるかを求めておき、前記メモリに記憶しておく。ここでは、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを９Ｖとした。従って、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖに至るまで、アイドリングストップ中に第１蓄電部１５の電力を放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
【００７０】
このような制御により、アイドリングストップ中に全蓄電部電圧Ｖｃは最大１５．８Ｖから最小９Ｖまでの範囲で変化することになる。ここで、上記したように、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は５Ｖであるので、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が最大１０．８Ｖから最小４Ｖ（＝第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１）に至るまで第１蓄電部１５の電力を放電する。なお、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１に至れば、制御部２５は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する。これにより、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを維持することができるので、アイドリングストップ後の大電力負荷２９の駆動が可能となる。
【００７１】
次に、前記車両がアイドリングストップを終了し、大電力負荷２９により前記エンジンを再始動する場合については、後述するＳ１５で説明する。
【００７２】
前記エンジンが再始動し、前記車両が加速、および定速走行をする。この際、前記エンジンの再始動直後は、大電力負荷２９の駆動により、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２が低下した状態である。そこで、制御部２５は、次の前記エンジンの再始動に備えて、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで充電するよう、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。ここで、第２蓄電部１７に充電される電力は、前記エンジンにより燃料を消費して発電機３３により発電される電力であるので、まず、制御部２５は蓄電される電気エネルギが少ない第２蓄電部１７を優先的に充電する。この制御の詳細は、上記したように、前記車両の減速時の動作と同じである。
【００７３】
次に、制御部２５は第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）より低ければ、次の前記エンジンの再始動に備えて、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）まで充電するよう、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。このような制御により、全蓄電部電圧Ｖｃはアイドリングストップ後の早い段階で大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）に至る。その結果、次回のアイドリングストップを行う可能性を高めることができる。また、第１蓄電部１５は第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）までしか充電されないので、制御部２５は、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１（＝１０．８Ｖ）までの範囲で、できるだけ多くの前記回生電力を第１蓄電部１５に充電することができる。
【００７４】
なお、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで優先して充電する理由は次の通りである。
【００７５】
１）上記したように第２蓄電部１７に蓄電される電気エネルギは少ないので、第２蓄電部１７の充電を優先することで、大電力負荷２９の駆動確実性を向上し、かつ、燃料を消費して発電される電力の蓄電量をできるだけ低減することができる。
【００７６】
２）第２蓄電部１７への前記回生電力の充電可能性を減らすことで、その分、第１蓄電部１５への前記回生電力の充電量を増やすことができる。これにより、上記したように、アイドリングストップ中の負荷３１へは第１蓄電部１５の電力が供給されるので、その期間を長くすることが可能となり、前記車両の低燃費化が図れる。
【００７７】
３）例えば、前記車両が走行を開始して、すぐに減速した場合、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていない可能性がある。この際、制御部２５は、上記したように、前記回生電力を第２蓄電部１７に充電するのであるが、そのために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させるので、損失が大きくなる。従って、せっかく発生した前記回生電力を十分に活用できない可能性がある。ゆえに、制御部２５は、前記車両の加速中や定速走行中に、速やかに第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで充電しておく。この場合、バッテリ２７や発電機３３から第２蓄電部１７を充電してもよいし、第１蓄電部１５が蓄えた電力を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により第２蓄電部１７へ充電してもよい。その結果、制御部２５が前記回生電力を第１蓄電部１５のみに充電する割合が増えるので、その分、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による損失を低減できる。
【００７８】
以上に説明したＳ１３の動作をまとめると、次のようになる。制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上の範囲で、かつ、第１蓄電部１５が前記回生電力を充放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【００７９】
ここで、本実施の形態１では、上記３）で述べたように、制御部２５が、前記回生電力を第２蓄電部１７に充電するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させるよう制御する場合がある。しかし、第２蓄電部１７は、後述するＳ１５で述べるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介さずに大電力負荷２９への放電のみを行うので、制御部２５は、第２蓄電部１７が前記回生電力を放電するよう第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御することはない。これらのことから、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上とするために、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。さらに、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上の範囲において、第１蓄電部１５が前記回生電力を充放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。これらの動作をまとめると、上記したＳ１３の動作となる。
【００８０】
Ｓ１３の動作の後は、図２のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは図２のサブルーチンを繰り返し実行することで、前記車両の状況に応じて車両用電源装置１１を制御する。
【００８１】
ここで、図２のＳ１１に戻り、前記車両が大電力負荷２９を駆動する時であれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、前記車両はアイドリングストップを終了し、前記エンジンの再始動を行う状態である。制御部２５は、この状態を車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより知ることができる。
【００８２】
制御部２５は大電力負荷２９の駆動時であれば、Ｓ１５の動作を行う。すなわち、まず、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が動作していれば、両方の動作を停止する。これにより、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の蓄えた電力を大電力負荷２９に供給する準備ができたので、制御部２５は、車両用制御部５１に第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する指令をデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ１５）。
【００８３】
これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える。その結果、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力が直接、大電力負荷２９に供給される。これにより、前記エンジンが再始動される。なお、Ｓ１３で述べたように、全蓄電部電圧Ｖｃは大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上であるので、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力のみにより、大電力負荷２９を駆動できる。ゆえに、主に第１蓄電部１５に蓄えた前記回生電力の有効活用が図れるとともに、バッテリ２７の負担を軽減することができる。また、このようにして大電力負荷２９を駆動することにより、バッテリ電圧Ｖｂの急峻な低下が抑制されるので、負荷３１への電圧を安定化することができる。
【００８４】
前記エンジンの再始動後は、車両用制御部５１がスイッチ４１をオフ状態とする。そして、制御部２５は図２のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。
【００８５】
なお、Ｓ１５では、制御部２５が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止しているが、これは大電力負荷２９（スタータ）が電力を消費する期間が短いため、特に停止しなくてもよい。この場合、制御が簡単になるが、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作が継続することにより、短期間とはいえ、大電力負荷２９の動作時にバッテリ２７からの電力の持ち出しが発生する。従って、さらなる高効率化のためには、制御部２５が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止する方が望ましい。
【００８６】
また、Ｓ１１でＹｅｓとなっても、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の少なくとも一方が充電途中で、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満の場合がある。この際、制御部２５は第１蓄電部１５と第２蓄電部１７による大電力負荷２９の駆動を禁止するデータ信号ｄａｔａを車両用制御部５１に出力する。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第２端子４７に切り替え、バッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動する。これにより、アイドリングストップ後に前記エンジンが再始動できない可能性を低減できる。
【００８７】
以上の構成、動作により、前記回生電力の有効活用が図れる上に、大電力負荷２９を第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力で直接駆動でき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の損失がないので、前記車両の全体に対する高効率化が可能な車両用電源装置１１を実現できる。
【００８８】
なお、本実施の形態１では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差から計算で求める構成としたが、これは全蓄電部電圧検出回路２３に替わって、第２蓄電部電圧検出回路を設けるようにしてもよい。このような車両用電源装置１１のブロック回路図を図３に示す。
【００８９】
図３における図１の構成との違いは、全蓄電部電圧検出回路２３を外し、第２蓄電部１７の両端に第２蓄電部電圧検出回路５９を電気的に接続した点である。また、第２蓄電部電圧検出回路５９は制御部２５と信号系配線で接続され、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を検出して制御部２５へ出力する。上記以外の構成は図１と同じである。
【００９０】
このような構成とすることにより、全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２の合計電圧を計算することで求められる。従って、本実施の形態１における動作は、図２で説明した動作と同等とすることができる。ゆえに、図３の構成における動作の詳細については省略する。
【００９１】
以上のことから、本実施の形態１の車両用電源装置１１は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧Ｖｃを検出する全蓄電部電圧検出回路２３か、または、第２蓄電部１７の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧Ｖｃ２を検出する第２蓄電部電圧検出回路５９のいずれか一方を備える構成とすればよい。
【００９２】
なお、全蓄電部電圧検出回路２３と第２蓄電部電圧検出回路５９を両方備え、第１蓄電部電圧検出回路２１を外す構成も考えられる。しかし、この場合、制御部２５は、全蓄電部電圧検出回路２３と第２蓄電部電圧検出回路５９とから、それぞれ得られる全蓄電部電圧Ｖｃと第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差を計算して、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を求める必要がある。ゆえに、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を直接検出する場合に比べ誤差が大きくなる。第１蓄電部１５は急峻な前記回生電力の充放電頻度が高いので、前記誤差が伝播して第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の充放電制御誤差が大きくなると、第１蓄電部１５が過充電に至り劣化する可能性がある。従って、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を全蓄電部電圧Ｖｃと第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差から求める構成は望ましくない。
【００９３】
また、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５に、それぞれ前記電気二重層キャパシタを用いているが、それに限定されるものではなく、電気化学キャパシタやリチウムイオン電池などの二次電池でもよい。
【００９４】
さらに、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５とで、異なる種類の蓄電素子を用いるようにしてもよい。但し、本実施の形態１では、第２蓄電部１７は大電力負荷２９に急峻な駆動電流を流すために用いられているので、第２蓄電部１７には短期間の急速放電特性に優れる蓄電素子を用いる方が望ましい。すなわち、第２蓄電部１７は、単位体積あたりの容量が小さく、かつ単位体積あたりの電力密度が大きい蓄電素子で構成されればよい。このような理由から、第２蓄電素子５５として前記電気二重層キャパシタを用いている。
【００９５】
これに対し、第１蓄電部１５は、できるだけ多くの前記回生電力を回収し、アイドリングストップ期間中にできるだけ長く負荷３１へ放電できる構成が望ましい。そのため、第１蓄電部１５は、第２蓄電部１７より単位体積あたりの容量が大きく、かつ単位体積あたりの電力密度が小さい前記リチウムイオン電池などの二次電池を用いてもよい。これにより、寿命の点で前記電気二重層キャパシタより劣るものの、さらなる前記車両の高効率化が図れる。
【００９６】
また、第２蓄電部１７の蓄電エネルギは、第１蓄電部１５の蓄電エネルギより小さいので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の電力容量を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力容量と等しくする必要はない。すなわち、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の電力容量を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力容量より小さい構成としてもよい。この場合、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の小型、低コスト化が可能となる。
【００９７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態２における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
すなわち、本実施の形態２における特徴は動作であり、実施の形態１と異なる点は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【００９９】
このような動作により、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至った後も、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するので、第２蓄電部１７の内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下を抑制することができる。従って、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１００】
以下、より具体的に本実施の形態２の動作について図４を用いて説明する。図４は図２と同様に、制御部２５の前記メインルーチンから実行されるサブルーチンである。なお、図４では図２の詳細動作も含めて記載されているので、それらについても以下に説明する。
【０１０１】
図４のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、現在の前記車両の状態が大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（Ｓ２１）。この動作は図２のＳ１１と同じである。
【０１０２】
もし、大電力負荷２９の駆動時であれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、前記車両はアイドリングストップを終了し前記エンジンを再始動する状態であるので、制御部２５は後述するＳ４７以降の動作を行う。
【０１０３】
一方、大電力負荷２９の駆動時でなければ（Ｓ２１のＮｏ）、前記車両は前記エンジンの再始動時以外の状態である。この場合、制御部２５は、まず第２蓄電部１７を優先して充電する動作を行う。
【０１０４】
具体的には、制御部２５は全蓄電部電圧検出回路２３より全蓄電部電圧Ｖｃを、第１蓄電部電圧検出回路２１より第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、それぞれ検出する（Ｓ２３）。そして、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２を全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差より計算して求める。すなわち、Ｖｃ２＝Ｖｃ−Ｖｃ１より第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求める（Ｓ２５）。
【０１０５】
次に、制御部２５は、求めた第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２とを比較する（Ｓ２７）。ここで、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は実施の形態１と同様に５Ｖとした。
【０１０６】
もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満であれば（Ｓ２７のＮｏ）、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていないことになるので、優先して第２蓄電部１７を充電する動作を行う。具体的には、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とに流れる電流が、誤差範囲内で等しくなるように両者を制御する（Ｓ２９）。この詳細動作については実施の形態１と同じである。なお、第２蓄電部１７を充電する電流値は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とで流すことができ、かつ、できるだけ早く充電できる上限の電流値として予め決定されて、前記メモリに記憶されている。
【０１０７】
その後、制御部２５は図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは、実施の形態１と同様に、図４のサブルーチンを繰り返し実行するので、上記したＳ２９の動作は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで継続されることになる。この際、大電力負荷２９の駆動時でない限り、前記車両の状態（加速時、定速走行時、減速時、停車時）によらず第２蓄電部１７の充電動作のみが行われる。従って、制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する動作を優先していることとなる。
【０１０８】
なお、Ｓ２９において、前記車両の制動による減速時には前記回生電力が第２蓄電部１７に充電される。また、減速時以外で前記エンジンの駆動時には、燃料を消費して発電機３３による発電された電力が第２蓄電部１７に充電される。さらに、アイドリングストップ中はバッテリ２７の電力が第２蓄電部１７に充電される。但し、上記したように、第２蓄電部１７の充電が優先されるので、アイドリングストップ中であって、第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っていない場合は、第１蓄電部１５には前記回生電力がほとんど充電されていない状態である。従って、アイドリングストップ中に第１蓄電部１５から第２蓄電部１７への充電は行われない。
【０１０９】
ここで、Ｓ２７に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であれば（Ｓ２７のＹｅｓ）、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていることになるので、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を定電圧制御する（Ｓ３１）。これにより、第２蓄電部１７の内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下を抑制することができる。すなわち、第２蓄電部１７は前記車両の使用中に、できるだけ第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２となるように制御される。従って、実施の形態１のように、制御部２５が第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止すると、それ以降に大電力負荷２９を駆動するまでの期間が長くなる場合、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下が発生する可能性がある。その結果、第２蓄電部１７において、大電力負荷２９を駆動する際に必要な電力が不足することがある。そこで、本実施の形態２では、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御するので、いつ大電力負荷２９が駆動されても、必要な電力を確保できているので、駆動確実性をさらに増すことができる。
【０１１０】
ここで、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持する動作には、経時的な電圧低下により第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満となった場合に、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する動作も含まれる。同様に、以下の説明で電圧を維持する動作は、全て、目標とする電圧未満となれば、目標電圧まで充電する動作を含むと定義する。
【０１１１】
なお、例えば第２蓄電部１７の容量が大きい場合や、大電力負荷２９の駆動頻度が高い場合などで、内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下がほとんど無視できることがある。このような際には、実施の形態１のように、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、制御部２５が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する制御を行なってもよい。これにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による電力消費を少しでも抑制することができる。
【０１１２】
次に、制御部２５は、車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより、前記車両が制動中であるか否かを判断する（Ｓ３３）。ここで、前記車両が制動中であるとは、前記運転者が前記ブレーキペダルを操作することにより前記車両が減速している状態であると定義する。もし、前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御部２５は後述するＳ４１以降の制御を行なう。
【０１１３】
一方、前記車両が制動中でなければ（Ｓ３３のＮｏ）、前記回生電力は発生していない。そこで、制御部２５は、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に供給するように制御する。
【０１１４】
具体的には、まず制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１とを比較する（Ｓ３５）。ここで、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１は実施の形態１と同様に４Ｖである。
【０１１５】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１以下であれば（Ｓ３５のＹｅｓ）、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ３７）。これにより、第１蓄電部電圧Ｖｃ１は第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１となるので、大電力負荷２９の駆動確実性を増すことができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１１６】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１より大きければ（Ｓ３５のＮｏ）、第１蓄電部１５には前回の制動時に蓄えた前記回生電力が残っていることになる。そこで、制御部２５は第１蓄電部１５の電力を負荷３１に供給するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ３９）。これにより、前記回生電力の有効活用を図ることができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１１７】
ここで、Ｓ３３に戻り、前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、前記回生電力が発生していることになる。ここで、Ｓ３３の時点ではＳ２７において第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っていると判断されているので、第２蓄電部１７の優先充電は完了している状態である。従って、制御部２５は前記回生電力を第１蓄電部１５へ充電する。
【０１１８】
具体的には、制御部２５はＳ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ４１）。ここで、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は実施の形態１と同様に１０．８Ｖである。
【０１１９】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ４１のＹｅｓ）、これ以上、第１蓄電部１５に充電できないので、制御部２５は第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ４３）。これにより、第１蓄電部１５に上限まで充電された前記回生電力を保持することができるので、前記車両が制動していない非減速時に前記回生電力を有効活用することができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２０】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ４１のＮｏ）、前記回生電力を第１蓄電部１５へ充電することができる。そこで、制御部２５は、第１蓄電部１５に前記回生電力を充電するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ４５）。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２１】
以上の動作が、大電力負荷２９を駆動しない場合の動作であるが、次に、大電力負荷２９を駆動する場合の動作について述べる。
【０１２２】
Ｓ２１において、大電力負荷２９の駆動時であれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、制御部２５は、まず第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ４７）。この動作は実施の形態１と同様である。
【０１２３】
次に、制御部２５は、全蓄電部電圧検出回路２３より全蓄電部電圧Ｖｃを検出する（Ｓ４９）。そして、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃと大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとを比較する（Ｓ５１）。
【０１２４】
もし、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上であれば（Ｓ５１のＹｅｓ）、制御部２５はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５３）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える。その後、制御部２５は後述するＳ５７以降の制御を行なう。
【０１２５】
一方、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満であれば（Ｓ５１のＮｏ）、制御部２５はスイッチ４１を第２端子４７に切り替える指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５５）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第２端子４７に切り替える。
【０１２６】
上記したＳ５３、またはＳ５５の動作により、大電力負荷２９を駆動する準備が完了したので、制御部２５は、車両用制御部５１に対して大電力負荷駆動指令をデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５７）。これを受け、車両用制御部５１は大電力負荷２９の駆動を行う。
【０１２７】
その後、制御部２５は車両用制御部５１からデータ信号ｄａｔａにより大電力負荷２９の駆動状態を読み込み、大電力負荷２９の駆動が完了したか否かを判断する（Ｓ５９）。もし、大電力負荷２９の駆動が完了していなければ（Ｓ５９のＮｏ）、制御部２５はＳ５９の制御に戻り、大電力負荷２９の駆動が完了するまで待つ。
【０１２８】
一方、大電力負荷２９の駆動が完了すれば（Ｓ５９のＹｅｓ）、制御部２５は大電力負荷２９への電力供給を停止するために、スイッチ４１を無接続状態（オフ状態）とする指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａとして出力する（Ｓ６１）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１をオフ状態とする。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２９】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記回生電力の有効活用が図れる上に、大電力負荷２９を第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力で直接駆動できるので、前記車両の高効率化が図れる。そして、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９の非駆動時に、第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するので、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態２では、制御部２５は、第１蓄電部１５に対しても、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１、または第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至れば、それらの電圧を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御している。しかし、これらの動作に替わって、制御部２５は実施の形態１と同様に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するように制御してもよい。これは、第１蓄電部１５は前記回生電力の充放電頻度が高いことから、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１、または第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っている期間が、第２蓄電部１７の場合に比べ短く、自己放電による経時的な電圧低下の可能性が低いからである。
【０１３１】
一方で、前記回生電力の充放電頻度が比較的高い場合、それに追従するために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止せずに第１蓄電部電圧Ｖｃ１の維持動作を継続する方が望ましいこともある。従って、前記車両の使用状況や、第１蓄電部１５の容量などの仕様に応じて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するか否かが決定されればよい。
【０１３２】
また、本実施の形態２では、制御部２５が電圧維持のために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を動作するよう制御しているが、実施の形態１では、制御部２５は、電圧維持を行わず第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止している。従って、図４において、Ｓ３１で第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を、Ｓ３７、およびＳ４３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を、それぞれ停止するように変更すれば、実施の形態１と同様の動作となる。
【０１３３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。なお、本実施の形態３における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【０１３４】
すなわち、本実施の形態３における特徴は動作であり、実施の形態１、２と異なる点は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至れば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで第２蓄電部１７を充電するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する動作を繰り返す。
【０１３５】
このような動作により、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２から第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの間の電圧となるように制御される。すなわち、制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止するので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は内部抵抗による自己放電で経時的に低下する。そして、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至ると、再び制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する。これにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、実施の形態２のように第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２で維持されることがないので、第２蓄電部１７の劣化を抑制できる。さらに、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至ると、第２蓄電部１７は再び充電されるので、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１３６】
以下、より具体的に本実施の形態３の動作について、特徴となる部分を中心に図５を用いて説明する。図５は図２や図４と同様に、制御部２５の前記メインルーチンから実行されるサブルーチンである。なお、図５において、図４と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３７】
図５のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（Ｓ２１）。この動作は図４のＳ２１と同じである。もし、Ｓ２１でＹｅｓであれば、制御部２５は図４のＳ４７以降の動作を行う。
【０１３８】
一方、Ｓ２１でＮｏの場合、まず制御部２５は、図４のＳ２３とＳ２５の動作を行う。
【０１３９】
次に、制御部２５は、Ｓ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２との差電圧と比較する（Ｓ７１）。
【０１４０】
ここで、実施の形態１で述べたように、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃは９Ｖである。
【０１４１】
また、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、第２蓄電部１７の劣化を抑制するために、あえて第２蓄電部１７を自己放電させた際の下限電圧のことで、次のようにして決定される。第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、第２蓄電部１７の劣化抑制に効果があり、かつ、できるだけ早く第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで充電できるよう、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に近い電圧値として予め求められる。すなわち、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が低いほど第２蓄電部１７の劣化に対しては効果的であるが、低いほど第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの充電期間が長くなる。従って、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、必要な劣化抑制効果が得られる範囲でできるだけ高い電圧値として決定される。本実施の形態３では、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は４Ｖとした。なお、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は４Ｖに限定されるものではなく、使用する第２蓄電素子５５の種類や劣化特性に応じて適宜決定される。
【０１４２】
これらのことから、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２との差電圧は５Ｖ（＝９Ｖ−４Ｖ）となる。
【０１４３】
制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と、上記した差電圧（＝５Ｖ）とを比較する。もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が５Ｖ以下であれば（Ｓ７１のＹｅｓ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の値によっては、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを下回る場合がある。すなわち、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１は実施の形態１で述べたように４Ｖであるので、もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が４Ｖで、第２蓄電部電圧Ｖｃ２も第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）であれば、全蓄電部電圧Ｖｃは８Ｖとなる。この場合、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とによる大電力負荷２９の駆動ができなくなる。
【０１４４】
そこで、制御部２５は、Ｓ７１でＹｅｓの場合、直ちに第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）となるように優先制御する。具体的には、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ７３）。すなわち、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで第２蓄電部１７を充電し、その後、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持する。その結果、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２となるので、たとえ第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）であっても、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖとなり、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと等しくなる。ゆえに、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とによる大電力負荷２９の駆動が可能となる。
【０１４５】
その後、制御部２５は図４のＳ３３以降の制御を行なう。これにより、第１蓄電部１５における前記回生電力の充放電動作が行われる。
【０１４６】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が５Ｖより大きければ（Ｓ７１のＮｏ）、仮に第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）であっても、全蓄電部電圧Ｖｃは９Ｖより大きくなるので、この時点で大電力負荷２９を駆動する条件が整った状態である。そこで、制御部２５は第２蓄電部１７の劣化を抑制する動作を行う。
【０１４７】
すなわち、まず制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）とを比較する（Ｓ７５）。もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であれば（Ｓ７５のＹｅｓ）、これ以上、第２蓄電部１７に充電できないので、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ７７）。これにより、制御部２５は、あえて第２蓄電部電圧Ｖｃ２を、第２蓄電部１７の内部抵抗による自己放電で経時的に低下させる動作を開始する。その後、制御部２５は、後述するＳ８１以降の制御を行なう。
【０１４８】
一方、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満であれば（Ｓ７５のＮｏ）、次に制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）とを比較する（Ｓ７９）。もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２以上であれば（Ｓ７９のＹｅｓ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）以上で、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）未満であることになる。この場合、第２蓄電部１７は第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２まで放電されている途中であるか、または、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されている途中である。いずれの場合も、制御部２５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の値を、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと、Ｓ２５で求めた第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差として更新する。すなわち、制御部２５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を、Ｖｃｄ１＝Ｖｓｃ−Ｖｃ２により更新する（Ｓ８１）。
【０１４９】
ここで、Ｓ８１の動作を行う理由について説明する。図４の動作では、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の値は４Ｖで一定である。従って、上記したＶｃｄ１＝Ｖｓｃ−Ｖｃ２を変形して、Ｖｃ２＝Ｖｓｃ−Ｖｃｄ１となるので、Ｖｓｃ＝９Ｖ、Ｖｃｄ１＝４Ｖを代入すると、Ｖｃ２＝５Ｖとなる。従って、図４の動作において、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）になる動作を優先させ、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように制御する。従って、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が５Ｖを維持するので、第１蓄電部１５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）まで放電することができる。この際、全蓄電部電圧Ｖｃは９Ｖ以上となり、大電力負荷２９を十分に駆動できる。
【０１５０】
これに対し、本実施の形態３では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が４Ｖから５Ｖまでの範囲で上下するので、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を４Ｖに固定してしまうと、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖ未満となる場合が発生する。
【０１５１】
そこで、本実施の形態３では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の値に応じて第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を更新することにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が変化しても全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖ以上となるようにしている。具体的には、図５のＳ８１の後、制御部２５は図４のＳ３３以降の動作を行うが、この際、Ｓ８１で更新された第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１に従って、図４のＳ３５、Ｓ３７、Ｓ３９の動作により第１蓄電部１５の充放電が制御される。
【０１５２】
ゆえに、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がれば、その分、Ｓ８１の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がる。その結果、制御部２５は、第１蓄電部１５が負荷３１へ放電している場合（Ｓ３９）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がったことで、Ｓ３５がＹｅｓとなれば、Ｓ３７の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持するように制御する。これにより、制御部２５は、放電の下限を制限して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が下がり過ぎないように制御する。また、制御部２５は、第１蓄電部１５が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持している場合（Ｓ３７）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がった分、第１蓄電部１５を充電して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が下がり過ぎないように制御する。
【０１５３】
一方、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が上がれば、その分、Ｓ８１の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が下がるので、制御部２５は、第１蓄電部１５が負荷３１へ放電している場合（Ｓ３９）、放電の下限を下げ、第１蓄電部１５の前記回生電力の有効活用が最大限となる方向へ制御する。また、制御部２５は、第１蓄電部１５が第１蓄電部電圧Ｖｃ１を維持している場合（Ｓ３７）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が下がったことで、Ｓ３５がＮｏとなれば、Ｓ３９の動作により第１蓄電部１５を放電して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１となるように制御する。
【０１５４】
なお、図４のＳ３３にて前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御部２５は第１蓄電部１５への前記回生電力の充電制御を行なうので、図５のＳ８１による第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の更新結果に影響されない。
【０１５５】
このような動作により、制御部２５は、第２蓄電部１７の劣化抑制のために、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を変化させ、その場合でも全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上となるように制御している。
【０１５６】
ここで、図５のＳ７９に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２未満であれば（Ｓ７９のＮｏ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は４Ｖより低いので、大電力負荷２９の駆動に必要な電力を第２蓄電部１７に蓄えるために、制御部２５は、第２蓄電部１７を充電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ８３）。この動作は、図４のＳ２９と同じである。その後、図５のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。これにより、第２蓄電部１７への充電が優先される。
【０１５７】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、第２蓄電部１７の劣化を抑制することが可能となる。
【０１５８】
なお、本実施の形態３では、実施の形態２における図４の動作を、図５に示すように一部変更することで、上記した特徴となる動作が実現されるが、これに限定されるものではなく、実施の形態１の動作に本実施の形態３の動作を適用してもよい。この場合、図４のＳ３７の動作が、実施の形態１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する動作となるので、図５のＳ８１で第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を更新した結果によっては、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１まで充電して維持する動作ができなくなる。この場合は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満となる可能性がある。その結果、大電力負荷２９がバッテリ２７の電力で駆動されることになる。従って、大電力負荷２９のバッテリ２７による駆動をできるだけ回避するために、実施の形態１の動作に本実施の形態３の動作を適用する場合は、第１蓄電部１５の容量を大きくし、そして内部抵抗値ができるだけ小さい第２蓄電素子５５を用いることが望ましい。
【０１５９】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態４における車両用電源装置の車両の使用期間に対する蓄電素子上限電圧の相関図である。なお、本実施の形態４における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【０１６０】
すなわち、本実施の形態４における特徴は動作であり、実施の形態１〜３に追加される動作は次の通りである。制御部２５は、第１蓄電部１５を構成する第１蓄電素子５３に対する第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が、第２蓄電部１７を構成する第２蓄電素子５５に対する第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２に比べ、第１蓄電素子５３、および第２蓄電素子５５の劣化進行に応じて大きくなるように制御する。
【０１６１】
このような動作により、第２蓄電素子５５に印加される電圧が、劣化進行に応じて、第１蓄電素子５３に印加される電圧より相対的に低下する傾向となるので、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至る期間が長い第２蓄電部１７に対する負担が軽減され、その劣化進行を第１蓄電部１５に近づけることができる。その結果、車両用電源装置１１全体の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１６２】
以下、より具体的に本実施の形態４の動作について、特徴となる部分を中心に図６を用いて説明する。
【０１６３】
図６のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、内蔵されたタイマ回路（図示せず）により計測された前記車両の使用期間ｔに応じて、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を求める（Ｓ９１）。具体的には、制御部２５は、前記メモリに記憶した図７の相関図から、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を求める。
【０１６４】
ここで、図７に示す前記車両の使用期間ｔに対する蓄電素子上限電圧Ｖｅｋの相関図について説明する。なお、図７において、横軸は前記車両の使用期間ｔを、縦軸は蓄電素子上限電圧Ｖｅｋを、それぞれ示す。
【０１６５】
本実施の形態４の構成は、実施の形態１と同じであるので、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５は両方とも、同種の前記電気二重層キャパシタで構成される。前記電気二重層キャパシタは一般に、前記満充電電圧の上限に近い電圧を印加し続けると、経時的に劣化が進行する。また、劣化の進行は新品時からの初期の段階で早く進み、ある程度の期間が経過すると劣化の進行が遅くなる傾向を示す。また、劣化が進行すると、前記電気二重層キャパシタの内部抵抗値が経時的に上昇し内部損失が増える。また、前記電気二重層キャパシタの容量が経時的に低下し蓄電容量が減る。ゆえに、前記電気二重層キャパシタの劣化は、前記車両の寿命と同等以上に抑制される必要がある。
【０１６６】
このような前記電気二重層キャパシタの劣化特性から、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至る期間が長い第２蓄電部１７は、第１蓄電部１５に比べて劣化進行が早くなると想定される。その結果、先に第２蓄電部１７の劣化が進行して、第１蓄電部１５はまだ使用可能であっても、車両用電源装置１１全体の寿命が短くなる。
【０１６７】
そこで、本実施の形態４では、前記電気二重層キャパシタの劣化が、前記満充電電圧の上限に近い電圧の印加時間に応じて進行することに着目し、制御部２５は、前記印加時間に相当する前記車両の使用期間ｔに応じて、第２蓄電素子５５に印加される電圧の上限、すなわち第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を、第１蓄電素子５３に印加される電圧の上限、すなわち第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１に比べ相対的に小さくなるように決定している。そのために、図７の相関図が用いられる。
【０１６８】
図７において、前記車両の新品時、すなわち、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の場合、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の両方とも、劣化は進んでいない。従って、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の場合は、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しくなるようにしている。
【０１６９】
ここで、実施の形態１では、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が２．７Ｖ、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が２．５Ｖとし、前者の方が後者より大きくなるように決定している。これにより、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が同等となり、車両用電源装置１１の寿命が延びる構成となる。
【０１７０】
これに対し、本実施の形態４では、前記車両の使用期間ｔに応じて、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を図７に基づいて変化させている。従って、実施の形態１のように予め第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が異なるように決定しておく必要はない。ゆえに、本実施の形態４では、前記車両の使用期間ｔの初期段階で、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しくなるようにしている。但し、実施の形態１のように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が異なるように決定しておき、その後、前記車両の使用期間ｔに応じて第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を変化させるようにしても、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化を同等にできる。
【０１７１】
次に、前記車両の使用期間ｔが長くなるほど、同じ蓄電素子上限電圧Ｖｅｋを印加していれば、第２蓄電素子５５の方が第１蓄電素子５３より劣化進行が早まる。そこで、図７に示すように、前記車両の使用期間ｔが長くなるほど、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が小さくなるようにして第２蓄電素子５５の劣化進行を遅らせ、その分、全蓄電部電圧Ｖｃが低下してしまわないように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が大きくなるようにしている。これにより、第１蓄電素子５３は、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が大きくなる分、負担が増すが、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っている期間は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っている期間より短いので、全体として第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となる。すなわち、図７の相関図は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となるように、かつ、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを下回らないように、予め前記電気二重層キャパシタの劣化特性に基づいて決定されている。
【０１７２】
また、図７において、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１の経時特性、および第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２の経時特性は、いずれも前記電気二重層キャパシタの劣化特性を考慮し、前記車両の使用期間ｔが初期の段階で早く変化するように決定されている。
【０１７３】
上記より、前記電気二重層キャパシタの劣化は、前記車両の寿命と同等以上に抑制されるので、車両用電源装置１１全体の寿命も前記車両の寿命と同等以上とすることができる。
【０１７４】
ここで、図６に戻り、制御部２５は、Ｓ９１で図７から求めた第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を用いて、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を、それぞれ求める（Ｓ９３）。具体的には、第１蓄電素子直列数ｎ１（＝４）、および第２蓄電素子直列数ｎ２（＝２）が既知であるので、これらと、図７から求めた第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２とから、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は、Ｖｃｋ１＝Ｖｅｋ１×ｎ１、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は、Ｖｃｋ２＝Ｖｅｋ２×ｎ２より、それぞれ計算で求められる。
【０１７５】
こうして求められた第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を用いて、制御部２５は図４のＳ２１以降の動作を行う。その結果、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となるように求められているので、車両用電源装置１１の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１７６】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、その長寿命化も可能となる。
【０１７７】
なお、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が前記車両の使用期間ｔに応じて変化するとして、図７の相関図を用いているが、それに限定されるものではない。すなわち、上記したように、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５は、劣化が進行すると、内部抵抗値が上昇し、容量が低下する。従って、例えば、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７における、それぞれの内部抵抗値を求めて、それを横軸にした図７と同様の相関図を決定し、それを基に第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を計算するようにしてもよい。同様に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７における、それぞれの容量を求めて、それを横軸にした図７と同様の相関図を決定し、それを基に第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を計算するようにしてもよい。いずれの場合も、前記車両の使用期間ｔにより第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を求める場合よりも高精度化が図れる。但し、前記内部抵抗値を求めるために第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２の波形（特に大電力負荷２９の駆動時の波形）を計測したり、前記容量を求めるために第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２を定電流充電、または定電流放電する期間を設けたりする必要があり、制御が複雑化する。従って、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に求められる精度や制御部２５の負担を考慮して、最適な相関図を決定すればよい。
【０１７８】
また、本実施の形態４では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５のいずれも前記電気二重層キャパシタを用いたが、例えば実施の形態１で述べたように、第１蓄電素子５３に前記リチウムイオン電池を、第２蓄電素子５５に前記電気二重層キャパシタを用いた場合、図７の相関図は、それぞれの蓄電素子における劣化特性に応じて適宜変更すればよい。この際に、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の際に、必ずしも第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しい必要はなく、使用する蓄電素子に合わせて適宜変更すればよい。
【０１７９】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。なお、本実施の形態５における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。但し、本実施の形態５においては、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は双方向構成としている。
【０１８０】
本実施の形態５における特徴となる点は動作であり、実施の形態１〜３と異なる動作は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、前記車両の車速ｖが大きいほど、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【０１８１】
このような動作により、制御部２５は、車速ｖが大きいと、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げるので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っている期間を短くすることができ、第２蓄電素子５５の劣化を抑制することが可能となる。また、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がるので、前記車両の制動時には、前記回生電力が優先して第２蓄電部１７に充電される。従って、第１蓄電部１５にのみ前記回生電力を充電する場合に比べ、前記回生電力の回収量が増え、前記車両全体の効率を向上することが可能となる。
【０１８２】
以下、より具体的に本実施の形態５の動作について、特徴となる部分を中心に図８を用いて説明する。なお、図８のサブルーチンにおいて、図４と同じ動作を行う部分には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１８３】
図８のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、図４におけるＳ２１からＳ３３までの動作を行う。これらの動作は本実施の形態５でも同じであるので、説明を省略する。
【０１８４】
次に、図８におけるＳ３３で制動中でなければ（Ｓ３３のＮｏ）、制御部２５は車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより、車速ｖを読み込む（Ｓ１０１）。そして、制御部２５は、車速ｖと所定車速ｖｋとを比較する（Ｓ１０３）。ここで、所定車速ｖｋとは、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１から第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１まで充電でき、かつ、第２蓄電部１７を第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２から第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電できるだけの前記回生電力が得られる車速ｖのことである。所定車速ｖｋは、上記した各種の電圧値、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の各容量、発電機３３の発電能力、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の効率などのパラメータから予め決定され、前記メモリに記憶されている。
【０１８５】
車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば（Ｓ１０３のＮｏ）、発生すると予測される前記回生電力が少ないので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げてしまうと、大電力負荷２９の駆動時に全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃに至らなくなる可能性がある。そこで、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を行わずに、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。従って、車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば、図８の動作は、図４の動作と実質的に同じになる。
【０１８６】
一方、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば（Ｓ１０３のＹｅｓ）、制御部２５は、図４のＳ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ１０５）。
【０１８７】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ１０５のＹｅｓ）、第１蓄電部１５には前記回生電力が上限まで充電されていることになり、さらに、Ｓ３３でＮｏであるので、前記車両は制動を行なっていない状態である。従って、Ｓ１０５でＹｅｓの場合は、制御部２５は、前記回生電力を積極的に負荷３１へ供給して有効活用を図る制御を優先する。そのために、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。
【０１８８】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ１０５のＮｏ）、制御部２５は、図４のＳ２３で検出した全蓄電部電圧Ｖｃと大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとを比較する（Ｓ１０７）。
【０１８９】
もし、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満であれば（Ｓ１０７のＮｏ）、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との電力により大電力負荷２９の駆動ができない状態である。しかし、Ｓ３３でＮｏであるので、前記車両は制動を行なっておらず、さらに、Ｓ１０３でＹｅｓであるので、車速ｖは所定車速ｖｋ以上である。これらより、前記車両が制動されると、前記回生電力により、十分に全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上に至ると想定される。従って、ここでは、前記回生電力を最大限に第１蓄電部１５へ充電して有効活用を行うために、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を行わずに、図８のサブルーチンを終了して前記メインルーチンに戻る。
【０１９０】
一方、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上であれば（Ｓ１０７のＹｅｓ）、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７には大電力負荷２９を駆動できるだけの電力が蓄えられていることになる。しかし、Ｓ１０５でＮｏであるので、第１蓄電部１５は上限までは電力が蓄えられていない状態である。
【０１９１】
次に、制御部２５は、図４のＳ２５で求められた第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２とを比較する（Ｓ１０９）。
【０１９２】
もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２以下であれば（Ｓ１０９のＹｅｓ）、制御部２５は、これ以上、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げることができない。そこで、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ１１１）。これにより、第２蓄電部１７の電力が不足して、大電力負荷２９の駆動ができなくなる可能性を低減することができる。その後、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。これにより、第１蓄電部１５に蓄えられた前記回生電力の有効活用を図ることができるとともに、次回の制動時に発生する前記回生電力をできるだけ多く第１蓄電部１５に回収することができる。
【０１９３】
なお、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作を行った後、前記メインルーチンに戻り、前記メインルーチンから再び図８のサブルーチンを実行する。この際に、図８のＳ３３までは図４のサブルーチンと同じ動作をするので、図４のＳ２１で大電力負荷駆動時でなければ（Ｓ２１のＮｏ）、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であるか否かを判断する（Ｓ２７）。
【０１９４】
ここで、上記した図８のＳ１０９において、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至っていることで、制御部２５はＳ１１１の動作を行った状態である。
【０１９５】
従って、この状態で再度、図８のサブルーチンが実行されると、図４のＳ２７ではＮｏとなり、制御部２５は第２蓄電部１７を充電する動作（Ｓ２９）を行う。
【０１９６】
これらの動作から、本実施の形態５における基本的な動作として、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる条件（車速ｖに対する条件を含む）が成立すれば、第２蓄電部１７を放電し、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる条件が成立しなくなれば、第２蓄電部１７を上限まで優先充電するという一連の動作を繰り返す。これにより、制御部２５は、第２蓄電部１７の劣化進行を抑制しつつ、前記車両の高効率化を図っている。
【０１９７】
ここで、Ｓ１０９に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２より大きければ（Ｓ１０９のＮｏ）、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる制御を行なう。具体的には、まず制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する（Ｓ１１３）。次に、制御部２５は、第２蓄電部１７を放電するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ１１５）。このような動作により、第２蓄電部１７に蓄えられた電力は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により、第１蓄電部１５に充電される。これにより、第２蓄電素子５５の印加電圧を下げることができ、そして、第１蓄電素子５３の印加電圧を上げることができる。その結果、制御部２５は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との印加電圧が均等化される方向に制御する。従って、実施の形態４で述べたように、車両用電源装置１１全体としての寿命を延ばすことができる。
【０１９８】
次に、制御部２５は、現時点での前記車両の制動状態を判断する（Ｓ１１７）。この動作はＳ３３と同じである。もし、前記車両が制動中であれば（Ｓ１１７のＹｅｓ）、制御部２５は図８のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは繰り返し図８のサブルーチンを実行するので、次回実行時に、制御部２５は、図４で述べたように、第２蓄電部１７を優先して充電する動作を行う。従って、制御部２５が図８のＳ１１５で第２蓄電部１７を放電するように制御したとしても、制動がかかれば、制御部２５は直ちに第２蓄電部１７を充電する動作を行う。従って、第２蓄電部１７の電力が不足して、制御部２５が大電力負荷２９を駆動できなくなる可能性が低減する。
【０１９９】
一方、前記車両が制動中でなければ（Ｓ１１７のＮｏ）、制御部２５は現時点の車速ｖを読み込む（Ｓ１１９）。そして、制御部２５は車速ｖと所定車速ｖｋを比較する（Ｓ１２１）。
【０２００】
もし、車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば（Ｓ１２１のＮｏ）、Ｓ１１７においてＮｏであったため、前記車両は制動せずに慣性走行をしており、徐々に車速ｖが低下して、Ｓ１１９の時点で車速ｖが所定車速ｖｋ未満に至った状態である。この場合、これ以上、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を継続すると、前記車両の制動終了時に第２蓄電部１７の第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの充電が不十分となり、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力によるアイドリングストップ後の大電力負荷２９の駆動ができなくなる可能性がある。そこで、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ１２３）。これにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を停止することができる。その後、制御部２５は、図８のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。
【０２０１】
一方、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば（Ｓ１２１のＹｅｓ）、制動時に発生する前記回生電力により、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで十分に充電される。従って、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を継続する。
【０２０２】
次に、制御部２５は、現時点での第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する（Ｓ１２５）。そして、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ１２７）。
【０２０３】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ１２７のＹｅｓ）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により第２蓄電部１７の電力が第１蓄電部１５へ充電された結果、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至った状態である。従って、制御部２５は、これ以上、第２蓄電部１７の電力を第１蓄電部１５に充電することができないので、上記したＳ１１１以降の動作を行う。これにより、第２蓄電部１７の第１蓄電部１５への充電が停止され、第１蓄電部１５の電力が負荷３１に供給される。
【０２０４】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ１２７のＮｏ）、第２蓄電部１７の第１蓄電部１５への充電を継続することができる。但し、この動作により、全蓄電部電圧Ｖｃ、第１蓄電部電圧Ｖｃ１、および第２蓄電部電圧Ｖｃ２は経時的に変化するので、制御部２５は、現時点での上記各種電圧を求める。具体的には、まず全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する（Ｓ１３１）。そして、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を、Ｖｃ２＝Ｖｃ−Ｖｃ１より求める（Ｓ１３３）。その後、上記したＳ１０７に戻り、制御部２５は、それ以降の動作を継続する。
【０２０５】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、その長寿命化も可能となる。
【０２０６】
なお、本実施の形態５では、制御部２５は、図８のＳ１１３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止し、Ｓ１１５で第２蓄電部１７の電力を放電して第１蓄電部１５へ充電している。これに対し、Ｓ１１３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止せずに負荷３１へ電力を供給するように動作させた状態で、Ｓ１１５により第２蓄電部１７を放電してもよい。この場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２が誤差範囲内で等しくなるように制御すれば、制御部２５は、第２蓄電部１７の電力を負荷３１へ供給できる。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２より小さくなるように制御すれば、第２蓄電部１７の電力は第１蓄電部１５に充電されると同時に負荷３１へも供給される。但し、第２蓄電部１７の電力を負荷３１に供給するためには、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させる必要があるため、第１電流Ｉ１や第２電流Ｉ２の大きさによっては、損失が大きくなる場合がある。従って、本実施の形態５で述べたように、制御部２５は、第２蓄電部１７の電力を放電する際、放電された電力を第１蓄電部１５のみへ充電するように制御する方が高効率となる。
【０２０７】
また、本実施の形態５では、基本的な動作として、制御部２５は、車速ｖが大きいほど、具体的には、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる制御を行なっている。これは、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であるか否かという２段階の判断に限定されるものではなく、さらに多段階の判断を行うようにしてもよい。この場合、例えば車速ｖが、ある車速範囲であれば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる目標電圧を何Ｖにするという相関を予め決定しておけばよい。さらに、車速ｖと前記目標電圧との前記相関をグラフ化して、無段階に前記目標電圧を決定するようにしてもよい。これらの動作により、制御部２５は、制御が複雑になるものの、車速ｖが所定車速ｖｋに至らない状態で、僅かでも第２蓄電素子５５の印加電圧を下げることができるので、劣化進行を遅らせることができる。
【０２０８】
また、実施の形態１〜５の動作は、実施の形態１の動作を基本として、複数の動作を任意に組み合わせてもよい。この場合、それぞれの実施の形態１〜５で述べた効果が同時に得られる。
【０２０９】
また、実施の形態１〜５における前記車両は、アイドリングストップ機能付きであるとして説明したが、これはアイドリングストップ機能を持たずに、回生機能のみを有する車両であってもよい。但し、この場合は、前記スタータの駆動が前記車両の使用開始時の１回のみであるので、実施の形態１〜５の効果を十分に得るためには、大電力負荷２９は前記スタータ以外とする構成が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本発明にかかる車両用電源装置は、効率よく大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷へも回生電力を有効活用することができるので、特に回生電力回収機能付き車両における車両用電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１３ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ 第１蓄電部
１７ 第２蓄電部
１９ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１ 第１蓄電部電圧検出回路
２３ 全蓄電部電圧検出回路
２５ 制御部
２７ バッテリ
２９ 大電力負荷
５３ 第１蓄電素子
５５ 第２蓄電素子
５９ 第２蓄電部電圧検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生電力回収機能を有する車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省燃費のために減速時の回生電力回収機能を有する車両が開発されている。この車両について、例えば特許文献１に示される車両用電力制御装置が提案されている。この概略構成図を図９に示す。車両のエンジン１３１はタイヤ１３３と発電機１３５に機械的に接続されている。発電機１３５には主電源であるバッテリ１３７と車両電気負荷１３９が電気的に接続される。なお、車両電気負荷１３９にはスタータが含まれる。さらに、発電機１３５にはＤＣ／ＤＣコンバータ１４１を介して蓄電部である電気二重層コンデンサ１４３が電気的に接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１は制御部である電子演算装置１４５により制御される。
【０００３】
次に、このような車両用電力制御装置における動作について説明する。車両の減速期間に発電機１３５を発電させることで回生電力が発生する。それにより、電子演算装置１４５はＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に対して電気二重層コンデンサ１４３を充電するように制御する。その結果、前記回生電力が電気二重層コンデンサ１４３に蓄えられる。その後、車両が減速を終了すると、電子演算装置１４５はＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に対して電気二重層コンデンサ１４３をバッテリ１３７に優先して放電するように制御する。その結果、電気二重層コンデンサ１４３に蓄えた前記回生電力がバッテリ１３７や車両電気負荷１３９に供給され、その有効活用が可能となる。従って、前記車両の省燃費化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４６５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した図９の車両用電力制御装置によると、確かに回生電力の有効活用ができるのであるが、電気二重層コンデンサ１４３における急峻な充放電が可能であるという特性を活かして、蓄えた前記回生電力でスタータや電動パワーステアリング（いずれも図示せず）等の短期間に大電力を消費する負荷（以下、大電力負荷と呼ぶ）を駆動する構成とした場合、次のような課題が発生する。すなわち、前記大電力負荷は、いつ動作するかが不明確であるため、前記大電力負荷を駆動する分の前記回生電力を電気二重層コンデンサ１４３に残しておかなければならない。従って、電子演算装置１４５は、その他の車両電気負荷１３９に前記回生電力を十分に供給することができない可能性がある。さらに、電気二重層コンデンサ１４３に前記回生電力を残しておいても、前記大電力負荷を駆動する前に新たな減速が始まると、電子演算装置１４５は、減速による前記回生電力を電気二重層コンデンサ１４３へ十分に充電できない可能性もある。また、電気二重層コンデンサ１４３から前記大電力負荷へ電力を供給すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１に大電流が流れ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４１による損失が大きくなる。これらのことから、車両全体として回生電力の有効活用が必ずしも十分に図れないという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、効率よく大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷へも回生電力を有効活用する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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用電源装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される第１蓄電部と、前記第１蓄電部と直列に接続される第２蓄電部と、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１蓄電部の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）を検出する第１蓄電部電圧検出回路と、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧（Ｖｃ）を検出する全蓄電部電圧検出回路か、または、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）を検出する第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方と、前記全蓄電部電圧検出回路と前記第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、および第１蓄電部電圧検出回路と電気的に接続される制御部と、を備え、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは車両のバッテリと電気的に接続され、前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷と電気的に接続され、前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）と前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）との合計電圧である前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも前記第１蓄電部が前記車両の回生電力を充放電するように前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記大電力負荷の駆動時に、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の電力を前記大電力負荷に供給するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用電源装置によれば、制御部は、全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部が車両の回生電力を充放電するので、少なくとも前記第１蓄電部による前記大電力負荷以外の負荷への電力供給や、新たに減速時に発生する回生電力の充電が可能となる。また、前記第１蓄電部に直列に第２蓄電部を接続し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと第２ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに、前記第１蓄電部と第２蓄電部が蓄えた電力を前記大電力負荷に供給できる構成としているので、前記制御部は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータによる損失がない状態で、前記大電力負荷を十分に駆動できる。これらのことから、車両用電源装置は、効率よく前記大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の前記負荷へも前記回生電力を有効活用することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における車両用電源装置の他の構成のブロック回路図
【図４】本発明の実施の形態２における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態４における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態４における車両用電源装置の車両の使用期間に対する蓄電素子上限電圧の相関図
【図８】本発明の実施の形態５における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャート
【図９】従来の車両用電力制御装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは車両用電源装置を回生電力回収機能付きアイドリングストップ車両に適用した場合について述べる。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における車両用電源装置の他の構成のブロック回路図である。なお、図１、図３において、太線は電力系配線を、細線は信号系配線をそれぞれ示す。
【００１２】
図１において、車両用電源装置１１は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に電気的に接続される第１蓄電部１５と、第１蓄電部１５と直列に接続される第２蓄電部１７と、第２蓄電部１７の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、第１蓄電部１５の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する第１蓄電部電圧検出回路２１と、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧Ｖｃを検出する全蓄電部電圧検出回路２３と、全蓄電部電圧検出回路２３、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、および第１蓄電部電圧検出回路２１と電気的に接続される制御部２５と、を備えている。
【００１３】
また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、車両のバッテリ２７と電気的に接続され、前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷２９と電気的に接続される。
【００１４】
そして、制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２との合計電圧である全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、少なくとも第１蓄電部１５が前記車両の回生電力を充放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御し、大電力負荷２９の駆動時に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給するよう制御する。
【００１５】
これにより、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上となる範囲で、かつ、第１蓄電部１５が前記車両の回生電力を充放電するので、第１蓄電部１５による大電力負荷２９以外の負荷３１への電力供給や、新たに減速時に発生する前記回生電力の充電が可能となる。また、第１蓄電部１５に直列に第２蓄電部１７を接続し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介さずに、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７が蓄えた電力を大電力負荷２９に供給できる構成としているので、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による損失がない状態で、大電力負荷２９を十分に駆動できる。これらのことから、車両用電源装置１１は、効率よく大電力負荷２９への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷３１へも前記回生電力を供給することで、その有効活用を図ることができる。
【００１６】
以下、より具体的に本実施の形態１の構成、動作について説明する。
【００１７】
図１において、前記車両に搭載される発電機３３は、図示しないエンジンにより電力を発生する。この発電機３３にはバッテリ２７と負荷３１が電力系配線で電気的に接続されている。ここで、バッテリ２７は鉛バッテリであり、負荷３１は前記車両に搭載される電装品である。なお、負荷３１には、後述する大電力負荷２９は含まれない。
【００１８】
バッテリ２７には、車両用電源装置１１が電気的に接続される。具体的には、バッテリ２７の正極が車両用電源装置１１の正極端子３５に電気的に接続される。そして、バッテリ２７の負極が車両用電源装置１１の負極端子３７に電気的に接続される。なお、負極端子３７は前記車両のグランドとも接続される。
【００１９】
車両用電源装置１１には、大電力負荷端子３９とスイッチ４１を介して大電力負荷２９が電気的に接続される。なお、大電力負荷２９の負極はグランドに接続される。
【００２０】
大電力負荷２９は、短期間に大電力を消費する負荷として、本実施の形態１ではスタータとしている。すなわち、前記車両はアイドリングストップ機能を備えるため、前記車両が信号等で停車すると前記エンジンを止める。そして、再び前記車両が走行を開始する際に前記スタータを駆動する。従って、前記スタータは前記車両の使用中において、アイドリングストップを終了するごとに、短期間に大電力を消費して駆動する負荷である。
【００２１】
なお、大電力負荷２９は、前記スタータに限定されるものではなく、例えば前記車両の操舵開始時に短期間に大電力を消費する電動パワーステアリング等であってもよい。
【００２２】
また、スイッチ４１は大電力負荷２９への電力をオンオフするためのもので、３端子スイッチ構成のものを用いている。すなわち、３端子の内、共通端子４３には大電力負荷２９が、第１端子４５には大電力負荷端子３９が、第２端子４７にはバッテリ２７の正極が、それぞれ接続される。そして、スイッチ４１は、外部からの信号によって、共通端子４３の接続先を第１端子４５、第２端子４７、または無接続のいずれか１つに切り替える構成を有する。従って、前記エンジンが駆動している通常時には、スイッチ４１の共通端子４３は無接続となる。また、アイドリングストップ後の前記エンジンの再始動時には、共通端子４３は第１端子４５に接続される。これにより、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力が大電力負荷２９に直接供給され、前記エンジンを再始動できる。また、前記車両の使用を開始する際は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力量が不十分な可能性があるので、共通端子４３は第２端子４７に接続される。これにより、バッテリ２７の電力が大電力負荷２９に供給され、前記エンジンを始動できる。
【００２３】
スイッチ４１は、上記のような機能を持つものとして、本実施の形態１では３端子を有するリレーを用いている。前記リレーを用いる理由は、内部抵抗が小さくスイッチ４１における損失が小さいため、およびスイッチ４１の切り替え頻度が少ないためである。
【００２４】
なお、前記リレーは３端子構成のものに限定されるものではなく、スイッチ４１は、２端子のリレーを組み合わせた構成としてもよい。また、スイッチ４１は前記リレーに限定されるものではなく、例えば半導体スイッチング素子等の、外部から切り替え制御ができるものであればよい。前記半導体スイッチング素子を用いると、前記リレーのように機械的な接点がないので、前記半導体スイッチング素子は、スイッチ４１の切り替え頻度が多い用途、例えば大電力負荷２９が電動パワーステアリングの場合等に適用できる。
【００２５】
また、車両用電源装置１１には、データ端子４９を介して車両用制御部５１が信号系配線で電気的に接続される。車両用制御部５１は車両全体の制御を司るものであり、マイクロコンピュータとメモリ等の周辺回路で構成される。従って、車両用制御部５１には、スイッチ４１を始めとして、前記車両に搭載された各種機器と電気的に接続される。そして、車両用制御部５１は、前記機器からの各種信号を読み込み、そして各種制御信号を前記機器へ出力する。なお、図１では本実施の形態１の説明で必要な信号系配線以外は省略している。また、車両用制御部５１は上記したように車両用電源装置１１とも接続されるため、データ信号ｄａｔａにより両者が様々な情報の送受信を行う。また、スイッチ４１は車両用制御部５１から出力されるスイッチ信号ＳＷにより切り替え制御が行なわれる。
【００２６】
次に、車両用電源装置１１の詳細構成について説明する。
【００２７】
正極端子３５には第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が電力系配線で接続される。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は前記車両の前記バッテリと電気的に接続される構成となる。
【００２８】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には、第１蓄電部１５が電気的に接続される。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、第１蓄電部１５の充放電を行う。また、図１に示すように、第１蓄電部１５は急峻な大電力を充放電する特性に優れる電気二重層キャパシタを４個直列に接続した構成としている。なお、第１蓄電部１５を構成する前記電気二重層キャパシタを第１蓄電素子５３と呼ぶ。ゆえに、第１蓄電部１５は、第１蓄電素子５３が４個直列に接続された構成を有する。
【００２９】
ここで、第１蓄電素子５３の詳細について説明する。上記したように、第１蓄電素子５３は前記電気二重層キャパシタであるので、その満充電電圧の上限は約３Ｖである。従って、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３が過充電になる可能性を低減するためのマージンを考慮して、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１を２．７Ｖと決定した。よって、第１蓄電素子５３には最大２．７Ｖまで充電する構成としている。その結果、第１蓄電部１５は第１蓄電素子５３を４個直列に接続した構成であるので、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は１０．８Ｖ（＝２．７Ｖ×４個）となる。
【００３０】
一方、バッテリ２７の開放電圧は１２Ｖであり、発電機３３の発電電圧は１４．５Ｖである。従って、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は、前記開放電圧や前記発電電圧よりも低い。ゆえに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は正極端子３５の電圧（前記開放電圧や前記発電電圧）を降圧して第１蓄電部１５へ電力を供給する構成となる。なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は双方向動作が可能な構成としているので、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を昇圧して、正極端子３５を介し電力を出力することも可能である。
【００３１】
このような構成により、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、前記車両の減速時に発電機３３が発生した回生電力を第１蓄電部１５に充電し、前記車両の非減速時に第１蓄電部１５の電力をバッテリ２７や負荷３１へ供給することができる。その結果、前記回生電力の有効活用が図れる。
【００３２】
第１蓄電部１５には、第２蓄電部１７が直列に接続される。具体的には、図１に示すように、第１蓄電部１５と第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３との接続点に第２蓄電部１７が接続される構成としている。第２蓄電部１７は、第１蓄電部１５と同様に前記電気二重層キャパシタを用い、これを２個直列に接続した構成としている。なお、第２蓄電部１７を構成する前記電気二重層キャパシタを第２蓄電素子５５と呼ぶ。ゆえに、第２蓄電部１７は、第２蓄電素子５５が２個直列に接続された構成を有する。
【００３３】
ここで、第２蓄電素子５５の詳細について説明する。第２蓄電素子５５は、第１蓄電素子５３と同様に、前記満充電電圧の上限が約３Ｖである。従って、本実施の形態１では、第２蓄電素子５５が過充電になる可能性を低減するためのマージンを考慮して、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を２．５Ｖと決定した。よって、第２蓄電素子５５には最大２．５Ｖまで充電する構成としている。その結果、第２蓄電部１７は第２蓄電素子５５を２個直列に接続した構成であるので、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は５Ｖ（＝２．５Ｖ×２個）となる。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、第１蓄電部１５を構成する第１蓄電素子５３に対する第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１（＝２．７Ｖ）は、第２蓄電部１７を構成する第２蓄電素子５５に対する第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２（＝２．５Ｖ）より大きくしている。これは、以下の理由による。
【００３５】
第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５に用いている前記電気二重層キャパシタは、前記満充電電圧の上限である約３Ｖに近づいている期間が長くなるほど、劣化が早くなる。一方、詳細な動作は後述するが、第２蓄電素子５５は第１蓄電素子５３に比べて、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２に維持される期間が長くなるように制御される。その結果、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を同じ電圧値に決定すると、第２蓄電素子５５の方が第１蓄電素子５３に比べ早く劣化する。その結果、第１蓄電素子５３はまだ劣化していないにもかかわらず、車両用電源装置１１全体の寿命が短くなる。
【００３６】
そこで、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が同等となるように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１（＝２．７Ｖ）が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２（＝２．５Ｖ）より大きくする。これにより、車両用電源装置１１全体の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
なお、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２の値は、上記したものに限定されるものではなく、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の、それぞれの充放電頻度、第１蓄電素子５３の直列に接続される数（以下、第１蓄電素子直列数ｎ１という）と第２蓄電素子５５の直列数（以下、第２蓄電素子直列数ｎ２という）、使用する前記電気二重層キャパシタの劣化特性などに応じて、適宜決定されればよい。逆に、使用する前記電気二重層キャパシタの特性により、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２の値が決まってくる場合は、それに合わせて第１蓄電素子直列数ｎ１と第２蓄電素子直列数ｎ２が、それぞれ決定されてもよい。
【００３８】
また、上記した様々な要因によっては、必ずしも第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より大きくなるように決定される必要はない。すなわち、例えば第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２とを等しく決定しても、車両用電源装置１１全体の寿命が前記車両の寿命を超える場合は、あえて第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より大きくなるように決定される必要はない。また、例えば第１蓄電素子５３よりも第２蓄電素子５５の方が寿命の長い前記電気二重層キャパシタを用いる場合は、逆に第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２より小さくなるように決定されてもよい。
【００３９】
第２蓄電部１７の両端には、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が電気的に接続される。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は第２蓄電部１７の充電を行うために設けられている。ここで、第２蓄電部１７は第１蓄電部１５の正極側に直列に接続されているので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との接続点の電圧、すなわち第１蓄電部電圧Ｖｃ１を昇圧して第２蓄電部１７を充電する。なお、本実施の形態１では、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は第２蓄電部１７の充電を行うのみであるので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は単方向の昇圧コンバータ構成である。従って、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とを、それぞれの上限電圧まで充電した場合の全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１が１０．８Ｖであり第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２が５Ｖであるので、１５．８Ｖとなる。
【００４０】
第１蓄電部１５の両端には、第１蓄電部電圧検出回路２１が電気的に接続される。なお、第１蓄電部１５の一端は前記グランドに接続されているので、第１蓄電部電圧検出回路２１の一端も前記グランドに接続することで、第１蓄電部電圧検出回路２１は、前記グランドを介して第１蓄電部１５の両端に電気的に接続される構成となる。第１蓄電部電圧検出回路２１は第１蓄電部１５の両端電圧、すなわち、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出して出力する。
【００４１】
また、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の前記直列回路の両端には、全蓄電部電圧検出回路２３が電気的に接続される。なお、詳細な接続構成については、上記した第１蓄電部電圧検出回路２１と同様である。全蓄電部電圧検出回路２３は全蓄電部電圧Ｖｃを検出して出力する。ここで、全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と、第２蓄電部１７の両端電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２との合計電圧のことであり、Ｖｃ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２の関係が成立する。ゆえに、本実施の形態１においては、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１とを検出しているので、両者の差から第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求めることができる。
【００４２】
第２蓄電部１７と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９との接続点は、大電力負荷端子３９と電気的に接続される。この構成により、大電力負荷２９の駆動時に、スイッチ４１を介して、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態１では、スイッチ４１を介して、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば大電力負荷２９が大電力負荷端子３９から出力される電力によってのみ駆動される構成とし、大電力負荷２９の駆動制御を車両用制御部５１が直接行なう場合であれば、スイッチ４１は特に設けなくてもよい。この場合、回路構成が簡単になるが、大電力負荷２９を発電機３３、またはバッテリ２７のいずれか一方のみの電力で駆動する場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を動作させる必要があるため、両者で損失が発生し効率が低下する。従って、本実施の形態１のように、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７からの電力、および、発電機３３やバッテリ２７からの電力の、いずれか一方をスイッチ４１により切り替えることができる構成が望ましい。
【００４４】
正極端子３５には、バッテリ電圧検出回路５７が電気的に接続される。バッテリ電圧検出回路５７は正極端子３５に接続されるバッテリ２７におけるバッテリ電圧Ｖｂを検出して出力する。このバッテリ電圧検出回路５７は、制御部２５が第１蓄電部１５の電力を正極端子３５から出力する際に、正極端子３５の電圧を監視し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する目的で設けられている。従って、第１蓄電部１５の電力を大電力負荷２９にのみ供給する構成の車両用電源装置１１とする場合は、バッテリ電圧検出回路５７がない構成でもよい。このような構成では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は単方向の降圧コンバータ構成となる。但し、前記回生電力の有効活用の観点からは、本実施の形態１のように少なくとも第１蓄電部１５の電力を正極端子３５から出力する構成の方が望ましい。
【００４５】
全蓄電部電圧検出回路２３、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、第１蓄電部電圧検出回路２１、およびバッテリ電圧検出回路５７とは、制御部２５が信号系配線により電気的に接続される。制御部２５は、マイクロコンピュータとメモリ等の周辺回路から構成される。
【００４６】
制御部２５は、第１蓄電部電圧検出回路２１から第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、全蓄電部電圧検出回路２３から全蓄電部電圧Ｖｃを、バッテリ電圧検出回路５７からバッテリ電圧Ｖｂを、それぞれ読み込む。
【００４７】
そして、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３との間で、第１制御信号ｃｏｎｔ１の送受信を行なう。この第１制御信号ｃｏｎｔ１により、制御部２５は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の状態を知ることができ、その結果に応じた第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御を行なうことができる。なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の状態として、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１が含まれる。従って、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、電流センサ（図示せず）が内蔵された構成を有する。
【００４８】
同様に、制御部２５は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９との間で、第２制御信号ｃｏｎｔ２の送受信を行なう。この第２制御信号ｃｏｎｔ２は第１制御信号ｃｏｎｔ１と同様のものであり、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の制御を行なう。そして、第２制御信号ｃｏｎｔ２には第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２の値が含まれる。従って、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９も、電流センサ（図示せず）が内蔵された構成を有する。
【００４９】
また、制御部２５は、データ端子４９を介して車両用制御部５１とも接続される。従って、制御部２５は、車両用制御部５１と、データ信号ｄａｔａにより、様々な情報を送受信する。
【００５０】
次に、このような車両用電源装置１１の動作について説明する。
【００５１】
車両を使用するために運転者がイグニションスイッチ（図示せず）をオンにすると、車両用制御部５１は前記エンジンを始動するために、スイッチ４１を第２端子４７に切り替えるようにスイッチ信号ＳＷを出力する。これを受け、スイッチ４１が第２端子４７に切り替わるので、大電力負荷２９（スタータ）にバッテリ２７の電力が供給される。これにより、前記エンジンの始動が行われる。前記エンジンの始動が完了すると、車両用制御部５１はスイッチ４１を無接続の状態（オフ状態）にするようスイッチ信号ＳＷを出力する。これにより、バッテリ２７から大電力負荷２９への電力供給が停止する。また、前記エンジンが始動したので、負荷３１へは発電機３３の電力が供給される。
【００５２】
なお、本実施の形態１では、前記車両の使用開始時にバッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動し、前記エンジンの始動を行っているが、これは、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７に電力が十分に蓄えられている場合は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力により、大電力負荷２９を駆動するようにしてもよい。この場合、制御部２５はスイッチ４１を第１端子４５に切り替えるよう制御する。但し、このような制御を行なうには、前記車両の使用開始時に、常に第１蓄電部１５と第２蓄電部１７に大電力負荷２９を駆動することができるだけの電力を蓄えておく必要がある。従って、前記車両の非使用時においても、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の自己放電による蓄電量減少を抑制するために、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７は大容量化しておく必要がある。これらのことから、本実施の形態１のように、前記車両の使用開始時には、バッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動する構成が望ましい。
【００５３】
前記エンジンが始動し、前記車両の走行が開始されると、車両用制御部５１はデータ信号ｄａｔａにより、現在の前記車両の走行に関する情報を制御部２５に出力する。ここで、前記情報は、例えば前記車両の加速中、定速走行中、減速中、停止中などの状態と、それらに関連する車速ｖの信号、アクセルペダルとブレーキペダルの踏み込み量の信号、フューエルカット信号、アイドリングストップ信号などの各種信号である。
【００５４】
制御部２５は前記各種信号を受信するとともに、上記した第１蓄電部電圧Ｖｃ１、全蓄電部電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２を読み込む。従って、制御部２５は前記車両の状態と、車両用電源装置１１の状態の両方に基づいて、車両用電源装置１１の制御を行なう。
【００５５】
この基本動作について図２を用いて説明する。図２は前記基本動作を示すフローチャートである。
【００５６】
制御部２５は前記マイクロコンピュータにより実行されるメインルーチン（図示せず）から図２のフローチャートに示すサブルーチンを繰り返し実行する。
【００５７】
図２のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、車両用制御部５１から受信した前記各種信号から、前記車両が大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（ステップ番号Ｓ１１）。ここで、前記車両は、上記したようにアイドリングストップ機能を有するので、大電力負荷２９（スタータ）の駆動時とは、アイドリングストップを終了し、前記エンジンを再始動する時点である。
【００５８】
もし、大電力負荷２９の駆動時でなければ（Ｓ１１のＮｏ）、前記車両は前記エンジンの再始動時以外の状態である。この場合、制御部２５は、前記車両の状態に応じて以下に説明するＳ１３の動作を行う。
【００５９】
まず、前記車両が減速時で、ブレーキペダルの踏み込み量信号から前記運転者が前記車両を制動していると判断される場合、制御部２５は制動により発電機３３が発生する前記回生電力を第１蓄電部１５に充電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。これにより、制御部２５は、前記回生電力を、一旦、第１蓄電部１５に充電する。
【００６０】
但し、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差より第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求め、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）に至っていなければ、第２蓄電部１７への前記回生電力の充電を優先するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。ここで、前記回生電力を第２蓄電部１７へ優先して充電するために、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の第１電流Ｉ１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の第２電流Ｉ２とが、誤差範囲内で等しくなるように、第１制御信号ｃｏｎｔ１と第２制御信号ｃｏｎｔ２を、それぞれ出力する。このような動作により、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から出力される電流は、そのまま第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れることになるので、第２蓄電部１７へ前記回生電力が優先して充電される。なお、このように制御する理由は、後述する大電力負荷２９の駆動確実性を増すためである。
【００６１】
また、ここでは、制御部２５は、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２とが、誤差範囲内で等しくなるように制御して、第２蓄電部１７への前記回生電力の充電を優先しているが、この制御に限定されるものではなく、第２電流Ｉ２より第１電流Ｉ１が大きくなるように制御してもよい。この場合、前記回生電力は第２蓄電部１７に充電されると同時に、第１蓄電部１５へも充電される。このような制御によっても、後述する大電力負荷２９の駆動確実性を増すことができるとともに、第１蓄電部１５へも前記回生電力を速やかに充電できる。
【００６２】
また、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止するよう制御する。従って、前記回生電力の発生時に既に第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っているか、または前記回生電力の優先充電により第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は前記回生電力の第２蓄電部１７への充電を行わない。よって、これらの場合は、制御部２５は第１蓄電部１５へのみ前記回生電力を充電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
【００６３】
なお、前記回生電力の充電により、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１（＝１０．８Ｖ）に至れば、制御部２５は、前記回生電力が発生し続けていても、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するように制御する。その結果、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７は上限まで充電された状態となるので、以後発生する前記回生電力はバッテリ２７や負荷３１に供給される。
【００６４】
次に、前記車両が信号等で停止する。これにより、車両用制御部５１はアイドリングストップを開始するために、前記エンジンを停止する。この情報はデータ信号ｄａｔａにより制御部２５に送信される。その結果、制御部２５は、上記した制動時に、第１蓄電部１５に蓄えた前記回生電力を負荷３１に放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。この際、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上の範囲で第１蓄電部１５を放電する。この際、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は停止しているので、第２蓄電部１７から負荷３１への電力供給は行われない。
【００６５】
このような制御による第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２について具体的に説明する。
【００６６】
まず、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されるので、アイドリングストップ中の第２蓄電部電圧Ｖｃ２は５Ｖである。
【００６７】
次に、前記回生電力の第１蓄電部１５への充電によって、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っていれば、アイドリングストップ開始直後の第１蓄電部電圧Ｖｃ１は１０．８Ｖとなる。従って、全蓄電部電圧Ｖｃは最大で１５．８Ｖとなる。
【００６８】
次に、アイドリングストップ中は発電機３３からの発電電力が停止するので、バッテリ２７からの電力持ち出しによる負担を軽減するために、制御部２５はアイドリングストップが開始すると、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に放電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。その結果、第１蓄電部電圧Ｖｃ１は経時的に低下する。
【００６９】
制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃを監視しているので、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃに至るまで、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に放電する。ここで、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとは、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との電力で大電力負荷２９を駆動するために必要な下限電圧のことで、予め大電力負荷２９を何Ｖまで駆動可能であるかを求めておき、前記メモリに記憶しておく。ここでは、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを９Ｖとした。従って、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖに至るまで、アイドリングストップ中に第１蓄電部１５の電力を放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
【００７０】
このような制御により、アイドリングストップ中に全蓄電部電圧Ｖｃは最大１５．８Ｖから最小９Ｖまでの範囲で変化することになる。ここで、上記したように、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は５Ｖであるので、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が最大１０．８Ｖから最小４Ｖ（＝第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１）に至るまで第１蓄電部１５の電力を放電する。なお、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１に至れば、制御部２５は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する。これにより、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを維持することができるので、アイドリングストップ後の大電力負荷２９の駆動が可能となる。
【００７１】
次に、前記車両がアイドリングストップを終了し、大電力負荷２９により前記エンジンを再始動する場合については、後述するＳ１５で説明する。
【００７２】
前記エンジンが再始動し、前記車両が加速、および定速走行をする。この際、前記エンジンの再始動直後は、大電力負荷２９の駆動により、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２が低下した状態である。そこで、制御部２５は、次の前記エンジンの再始動に備えて、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで充電するよう、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。ここで、第２蓄電部１７に充電される電力は、前記エンジンにより燃料を消費して発電機３３により発電される電力であるので、まず、制御部２５は蓄電される電気エネルギが少ない第２蓄電部１７を優先的に充電する。この制御の詳細は、上記したように、前記車両の減速時の動作と同じである。
【００７３】
次に、制御部２５は第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）より低ければ、次の前記エンジンの再始動に備えて、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）まで充電するよう、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。このような制御により、全蓄電部電圧Ｖｃはアイドリングストップ後の早い段階で大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）に至る。その結果、次回のアイドリングストップを行う可能性を高めることができる。また、第１蓄電部１５は第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）までしか充電されないので、制御部２５は、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１（＝１０．８Ｖ）までの範囲で、できるだけ多くの前記回生電力を第１蓄電部１５に充電することができる。
【００７４】
なお、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで優先して充電する理由は次の通りである。
【００７５】
１）上記したように第２蓄電部１７に蓄電される電気エネルギは少ないので、第２蓄電部１７の充電を優先することで、大電力負荷２９の駆動確実性を向上し、かつ、燃料を消費して発電される電力の蓄電量をできるだけ低減することができる。
【００７６】
２）第２蓄電部１７への前記回生電力の充電可能性を減らすことで、その分、第１蓄電部１５への前記回生電力の充電量を増やすことができる。これにより、上記したように、アイドリングストップ中の負荷３１へは第１蓄電部１５の電力が供給されるので、その期間を長くすることが可能となり、前記車両の低燃費化が図れる。
【００７７】
３）例えば、前記車両が走行を開始して、すぐに減速した場合、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていない可能性がある。この際、制御部２５は、上記したように、前記回生電力を第２蓄電部１７に充電するのであるが、そのために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させるので、損失が大きくなる。従って、せっかく発生した前記回生電力を十分に活用できない可能性がある。ゆえに、制御部２５は、前記車両の加速中や定速走行中に、速やかに第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで充電しておく。この場合、バッテリ２７や発電機３３から第２蓄電部１７を充電してもよいし、第１蓄電部１５が蓄えた電力を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により第２蓄電部１７へ充電してもよい。その結果、制御部２５が前記回生電力を第１蓄電部１５のみに充電する割合が増えるので、その分、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による損失を低減できる。
【００７８】
以上に説明したＳ１３の動作をまとめると、次のようになる。制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上の範囲で、かつ、第１蓄電部１５が前記回生電力を充放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【００７９】
ここで、本実施の形態１では、上記３）で述べたように、制御部２５が、前記回生電力を第２蓄電部１７に充電するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させるよう制御する場合がある。しかし、第２蓄電部１７は、後述するＳ１５で述べるように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介さずに大電力負荷２９への放電のみを行うので、制御部２５は、第２蓄電部１７が前記回生電力を放電するよう第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御することはない。これらのことから、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上とするために、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。さらに、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上の範囲において、第１蓄電部１５が前記回生電力を充放電するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。これらの動作をまとめると、上記したＳ１３の動作となる。
【００８０】
Ｓ１３の動作の後は、図２のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは図２のサブルーチンを繰り返し実行することで、前記車両の状況に応じて車両用電源装置１１を制御する。
【００８１】
ここで、図２のＳ１１に戻り、前記車両が大電力負荷２９を駆動する時であれば（Ｓ１１のＹｅｓ）、前記車両はアイドリングストップを終了し、前記エンジンの再始動を行う状態である。制御部２５は、この状態を車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより知ることができる。
【００８２】
制御部２５は大電力負荷２９の駆動時であれば、Ｓ１５の動作を行う。すなわち、まず、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が動作していれば、両方の動作を停止する。これにより、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の蓄えた電力を大電力負荷２９に供給する準備ができたので、制御部２５は、車両用制御部５１に第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力を大電力負荷２９に供給する指令をデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ１５）。
【００８３】
これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える。その結果、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力が直接、大電力負荷２９に供給される。これにより、前記エンジンが再始動される。なお、Ｓ１３で述べたように、全蓄電部電圧Ｖｃは大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上であるので、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力のみにより、大電力負荷２９を駆動できる。ゆえに、主に第１蓄電部１５に蓄えた前記回生電力の有効活用が図れるとともに、バッテリ２７の負担を軽減することができる。また、このようにして大電力負荷２９を駆動することにより、バッテリ電圧Ｖｂの急峻な低下が抑制されるので、負荷３１への電圧を安定化することができる。
【００８４】
前記エンジンの再始動後は、車両用制御部５１がスイッチ４１をオフ状態とする。そして、制御部２５は図２のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。
【００８５】
なお、Ｓ１５では、制御部２５が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止しているが、これは大電力負荷２９（スタータ）が電力を消費する期間が短いため、特に停止しなくてもよい。この場合、制御が簡単になるが、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作が継続することにより、短期間とはいえ、大電力負荷２９の動作時にバッテリ２７からの電力の持ち出しが発生する。従って、さらなる高効率化のためには、制御部２５が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止する方が望ましい。
【００８６】
また、Ｓ１１でＹｅｓとなっても、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の少なくとも一方が充電途中で、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満の場合がある。この際、制御部２５は第１蓄電部１５と第２蓄電部１７による大電力負荷２９の駆動を禁止するデータ信号ｄａｔａを車両用制御部５１に出力する。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第２端子４７に切り替え、バッテリ２７の電力で大電力負荷２９を駆動する。これにより、アイドリングストップ後に前記エンジンが再始動できない可能性を低減できる。
【００８７】
以上の構成、動作により、前記回生電力の有効活用が図れる上に、大電力負荷２９を第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力で直接駆動でき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の損失がないので、前記車両の全体に対する高効率化が可能な車両用電源装置１１を実現できる。
【００８８】
なお、本実施の形態１では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差から計算で求める構成としたが、これは全蓄電部電圧検出回路２３に替わって、第２蓄電部電圧検出回路を設けるようにしてもよい。このような車両用電源装置１１のブロック回路図を図３に示す。
【００８９】
図３における図１の構成との違いは、全蓄電部電圧検出回路２３を外し、第２蓄電部１７の両端に第２蓄電部電圧検出回路５９を電気的に接続した点である。また、第２蓄電部電圧検出回路５９は制御部２５と信号系配線で接続され、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を検出して制御部２５へ出力する。上記以外の構成は図１と同じである。
【００９０】
このような構成とすることにより、全蓄電部電圧Ｖｃは、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２の合計電圧を計算することで求められる。従って、本実施の形態１における動作は、図２で説明した動作と同等とすることができる。ゆえに、図３の構成における動作の詳細については省略する。
【００９１】
以上のことから、本実施の形態１の車両用電源装置１１は、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧Ｖｃを検出する全蓄電部電圧検出回路２３か、または、第２蓄電部１７の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧Ｖｃ２を検出する第２蓄電部電圧検出回路５９のいずれか一方を備える構成とすればよい。
【００９２】
なお、全蓄電部電圧検出回路２３と第２蓄電部電圧検出回路５９を両方備え、第１蓄電部電圧検出回路２１を外す構成も考えられる。しかし、この場合、制御部２５は、全蓄電部電圧検出回路２３と第２蓄電部電圧検出回路５９とから、それぞれ得られる全蓄電部電圧Ｖｃと第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差を計算して、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を求める必要がある。ゆえに、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を直接検出する場合に比べ誤差が大きくなる。第１蓄電部１５は急峻な前記回生電力の充放電頻度が高いので、前記誤差が伝播して第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の充放電制御誤差が大きくなると、第１蓄電部１５が過充電に至り劣化する可能性がある。従って、第１蓄電部電圧Ｖｃ１を全蓄電部電圧Ｖｃと第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差から求める構成は望ましくない。
【００９３】
また、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５に、それぞれ前記電気二重層キャパシタを用いているが、それに限定されるものではなく、電気化学キャパシタやリチウムイオン電池などの二次電池でもよい。
【００９４】
さらに、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５とで、異なる種類の蓄電素子を用いるようにしてもよい。但し、本実施の形態１では、第２蓄電部１７は大電力負荷２９に急峻な駆動電流を流すために用いられているので、第２蓄電部１７には短期間の急速放電特性に優れる蓄電素子を用いる方が望ましい。すなわち、第２蓄電部１７は、単位体積あたりの容量が小さく、かつ単位体積あたりの電力密度が大きい蓄電素子で構成されればよい。このような理由から、第２蓄電素子５５として前記電気二重層キャパシタを用いている。
【００９５】
これに対し、第１蓄電部１５は、できるだけ多くの前記回生電力を回収し、アイドリングストップ期間中にできるだけ長く負荷３１へ放電できる構成が望ましい。そのため、第１蓄電部１５は、第２蓄電部１７より単位体積あたりの容量が大きく、かつ単位体積あたりの電力密度が小さい前記リチウムイオン電池などの二次電池を用いてもよい。これにより、寿命の点で前記電気二重層キャパシタより劣るものの、さらなる前記車両の高効率化が図れる。
【００９６】
また、第２蓄電部１７の蓄電エネルギは、第１蓄電部１５の蓄電エネルギより小さいので、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の電力容量を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力容量と等しくする必要はない。すなわち、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の電力容量を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の電力容量より小さい構成としてもよい。この場合、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の小型、低コスト化が可能となる。
【００９７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における車両用電源装置の基本動作を示すフローチャートである。なお、本実施の形態２における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
すなわち、本実施の形態２における特徴は動作であり、実施の形態１と異なる点は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【００９９】
このような動作により、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至った後も、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するので、第２蓄電部１７の内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下を抑制することができる。従って、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１００】
以下、より具体的に本実施の形態２の動作について図４を用いて説明する。図４は図２と同様に、制御部２５の前記メインルーチンから実行されるサブルーチンである。なお、図４では図２の詳細動作も含めて記載されているので、それらについても以下に説明する。
【０１０１】
図４のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、現在の前記車両の状態が大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（Ｓ２１）。この動作は図２のＳ１１と同じである。
【０１０２】
もし、大電力負荷２９の駆動時であれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、前記車両はアイドリングストップを終了し前記エンジンを再始動する状態であるので、制御部２５は後述するＳ４７以降の動作を行う。
【０１０３】
一方、大電力負荷２９の駆動時でなければ（Ｓ２１のＮｏ）、前記車両は前記エンジンの再始動時以外の状態である。この場合、制御部２５は、まず第２蓄電部１７を優先して充電する動作を行う。
【０１０４】
具体的には、制御部２５は全蓄電部電圧検出回路２３より全蓄電部電圧Ｖｃを、第１蓄電部電圧検出回路２１より第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、それぞれ検出する（Ｓ２３）。そして、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２を全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差より計算して求める。すなわち、Ｖｃ２＝Ｖｃ−Ｖｃ１より第２蓄電部電圧Ｖｃ２を求める（Ｓ２５）。
【０１０５】
次に、制御部２５は、求めた第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２とを比較する（Ｓ２７）。ここで、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は実施の形態１と同様に５Ｖとした。
【０１０６】
もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満であれば（Ｓ２７のＮｏ）、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていないことになるので、優先して第２蓄電部１７を充電する動作を行う。具体的には、制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とに流れる電流が、誤差範囲内で等しくなるように両者を制御する（Ｓ２９）。この詳細動作については実施の形態１と同じである。なお、第２蓄電部１７を充電する電流値は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とで流すことができ、かつ、できるだけ早く充電できる上限の電流値として予め決定されて、前記メモリに記憶されている。
【０１０７】
その後、制御部２５は図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは、実施の形態１と同様に、図４のサブルーチンを繰り返し実行するので、上記したＳ２９の動作は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで継続されることになる。この際、大電力負荷２９の駆動時でない限り、前記車両の状態（加速時、定速走行時、減速時、停車時）によらず第２蓄電部１７の充電動作のみが行われる。従って、制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する動作を優先していることとなる。
【０１０８】
なお、Ｓ２９において、前記車両の制動による減速時には前記回生電力が第２蓄電部１７に充電される。また、減速時以外で前記エンジンの駆動時には、燃料を消費して発電機３３による発電された電力が第２蓄電部１７に充電される。さらに、アイドリングストップ中はバッテリ２７の電力が第２蓄電部１７に充電される。但し、上記したように、第２蓄電部１７の充電が優先されるので、アイドリングストップ中であって、第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っていない場合は、第１蓄電部１５には前記回生電力がほとんど充電されていない状態である。従って、アイドリングストップ中に第１蓄電部１５から第２蓄電部１７への充電は行われない。
【０１０９】
ここで、Ｓ２７に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であれば（Ｓ２７のＹｅｓ）、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されていることになるので、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を定電圧制御する（Ｓ３１）。これにより、第２蓄電部１７の内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下を抑制することができる。すなわち、第２蓄電部１７は前記車両の使用中に、できるだけ第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２となるように制御される。従って、実施の形態１のように、制御部２５が第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止すると、それ以降に大電力負荷２９を駆動するまでの期間が長くなる場合、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下が発生する可能性がある。その結果、第２蓄電部１７において、大電力負荷２９を駆動する際に必要な電力が不足することがある。そこで、本実施の形態２では、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御するので、いつ大電力負荷２９が駆動されても、必要な電力を確保できているので、駆動確実性をさらに増すことができる。
【０１１０】
ここで、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持する動作には、経時的な電圧低下により第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満となった場合に、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する動作も含まれる。同様に、以下の説明で電圧を維持する動作は、全て、目標とする電圧未満となれば、目標電圧まで充電する動作を含むと定義する。
【０１１１】
なお、例えば第２蓄電部１７の容量が大きい場合や、大電力負荷２９の駆動頻度が高い場合などで、内部抵抗による第２蓄電部電圧Ｖｃ２の経時的な低下がほとんど無視できることがある。このような際には、実施の形態１のように、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、制御部２５が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する制御を行なってもよい。これにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による電力消費を少しでも抑制することができる。
【０１１２】
次に、制御部２５は、車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより、前記車両が制動中であるか否かを判断する（Ｓ３３）。ここで、前記車両が制動中であるとは、前記運転者が前記ブレーキペダルを操作することにより前記車両が減速している状態であると定義する。もし、前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御部２５は後述するＳ４１以降の制御を行なう。
【０１１３】
一方、前記車両が制動中でなければ（Ｓ３３のＮｏ）、前記回生電力は発生していない。そこで、制御部２５は、第１蓄電部１５の電力を負荷３１に供給するように制御する。
【０１１４】
具体的には、まず制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１とを比較する（Ｓ３５）。ここで、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１は実施の形態１と同様に４Ｖである。
【０１１５】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１以下であれば（Ｓ３５のＹｅｓ）、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ３７）。これにより、第１蓄電部電圧Ｖｃ１は第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１となるので、大電力負荷２９の駆動確実性を増すことができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１１６】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１より大きければ（Ｓ３５のＮｏ）、第１蓄電部１５には前回の制動時に蓄えた前記回生電力が残っていることになる。そこで、制御部２５は第１蓄電部１５の電力を負荷３１に供給するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ３９）。これにより、前記回生電力の有効活用を図ることができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１１７】
ここで、Ｓ３３に戻り、前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、前記回生電力が発生していることになる。ここで、Ｓ３３の時点ではＳ２７において第２蓄電部電圧Ｖｃ２は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っていると判断されているので、第２蓄電部１７の優先充電は完了している状態である。従って、制御部２５は前記回生電力を第１蓄電部１５へ充電する。
【０１１８】
具体的には、制御部２５はＳ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ４１）。ここで、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は実施の形態１と同様に１０．８Ｖである。
【０１１９】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ４１のＹｅｓ）、これ以上、第１蓄電部１５に充電できないので、制御部２５は第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ４３）。これにより、第１蓄電部１５に上限まで充電された前記回生電力を保持することができるので、前記車両が制動していない非減速時に前記回生電力を有効活用することができる。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２０】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ４１のＮｏ）、前記回生電力を第１蓄電部１５へ充電することができる。そこで、制御部２５は、第１蓄電部１５に前記回生電力を充電するように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する（Ｓ４５）。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２１】
以上の動作が、大電力負荷２９を駆動しない場合の動作であるが、次に、大電力負荷２９を駆動する場合の動作について述べる。
【０１２２】
Ｓ２１において、大電力負荷２９の駆動時であれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、制御部２５は、まず第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ４７）。この動作は実施の形態１と同様である。
【０１２３】
次に、制御部２５は、全蓄電部電圧検出回路２３より全蓄電部電圧Ｖｃを検出する（Ｓ４９）。そして、制御部２５は、全蓄電部電圧Ｖｃと大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとを比較する（Ｓ５１）。
【０１２４】
もし、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上であれば（Ｓ５１のＹｅｓ）、制御部２５はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５３）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第１端子４５に切り替える。その後、制御部２５は後述するＳ５７以降の制御を行なう。
【０１２５】
一方、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満であれば（Ｓ５１のＮｏ）、制御部２５はスイッチ４１を第２端子４７に切り替える指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５５）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１を第２端子４７に切り替える。
【０１２６】
上記したＳ５３、またはＳ５５の動作により、大電力負荷２９を駆動する準備が完了したので、制御部２５は、車両用制御部５１に対して大電力負荷駆動指令をデータ信号ｄａｔａにより出力する（Ｓ５７）。これを受け、車両用制御部５１は大電力負荷２９の駆動を行う。
【０１２７】
その後、制御部２５は車両用制御部５１からデータ信号ｄａｔａにより大電力負荷２９の駆動状態を読み込み、大電力負荷２９の駆動が完了したか否かを判断する（Ｓ５９）。もし、大電力負荷２９の駆動が完了していなければ（Ｓ５９のＮｏ）、制御部２５はＳ５９の制御に戻り、大電力負荷２９の駆動が完了するまで待つ。
【０１２８】
一方、大電力負荷２９の駆動が完了すれば（Ｓ５９のＹｅｓ）、制御部２５は大電力負荷２９への電力供給を停止するために、スイッチ４１を無接続状態（オフ状態）とする指令を車両用制御部５１へデータ信号ｄａｔａとして出力する（Ｓ６１）。これを受け、車両用制御部５１はスイッチ４１をオフ状態とする。その後、制御部２５は、図４のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。
【０１２９】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記回生電力の有効活用が図れる上に、大電力負荷２９を第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力で直接駆動できるので、前記車両の高効率化が図れる。そして、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９の非駆動時に、第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するので、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態２では、制御部２５は、第１蓄電部１５に対しても、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１、または第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至れば、それらの電圧を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御している。しかし、これらの動作に替わって、制御部２５は実施の形態１と同様に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するように制御してもよい。これは、第１蓄電部１５は前記回生電力の充放電頻度が高いことから、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１、または第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っている期間が、第２蓄電部１７の場合に比べ短く、自己放電による経時的な電圧低下の可能性が低いからである。
【０１３１】
一方で、前記回生電力の充放電頻度が比較的高い場合、それに追従するために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止せずに第１蓄電部電圧Ｖｃ１の維持動作を継続する方が望ましいこともある。従って、前記車両の使用状況や、第１蓄電部１５の容量などの仕様に応じて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止するか否かが決定されればよい。
【０１３２】
また、本実施の形態２では、制御部２５が電圧維持のために第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を動作するよう制御しているが、実施の形態１では、制御部２５は、電圧維持を行わず第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を停止している。従って、図４において、Ｓ３１で第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を、Ｓ３７、およびＳ４３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を、それぞれ停止するように変更すれば、実施の形態１と同様の動作となる。
【０１３３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。なお、本実施の形態３における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【０１３４】
すなわち、本実施の形態３における特徴は動作であり、実施の形態１、２と異なる点は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至れば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで第２蓄電部１７を充電するように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する動作を繰り返す。
【０１３５】
このような動作により、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２から第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの間の電圧となるように制御される。すなわち、制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電した後、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止するので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は内部抵抗による自己放電で経時的に低下する。そして、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至ると、再び制御部２５は、第２蓄電部１７を第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電する。これにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、実施の形態２のように第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２で維持されることがないので、第２蓄電部１７の劣化を抑制できる。さらに、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至ると、第２蓄電部１７は再び充電されるので、車両用電源装置１１は、大電力負荷２９がいつ駆動されても、その駆動確実性を、さらに増すことができる。
【０１３６】
以下、より具体的に本実施の形態３の動作について、特徴となる部分を中心に図５を用いて説明する。図５は図２や図４と同様に、制御部２５の前記メインルーチンから実行されるサブルーチンである。なお、図５において、図４と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３７】
図５のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、大電力負荷２９の駆動時であるか否かを判断する（Ｓ２１）。この動作は図４のＳ２１と同じである。もし、Ｓ２１でＹｅｓであれば、制御部２５は図４のＳ４７以降の動作を行う。
【０１３８】
一方、Ｓ２１でＮｏの場合、まず制御部２５は、図４のＳ２３とＳ２５の動作を行う。
【０１３９】
次に、制御部２５は、Ｓ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１を、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２との差電圧と比較する（Ｓ７１）。
【０１４０】
ここで、実施の形態１で述べたように、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃは９Ｖである。
【０１４１】
また、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、第２蓄電部１７の劣化を抑制するために、あえて第２蓄電部１７を自己放電させた際の下限電圧のことで、次のようにして決定される。第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、第２蓄電部１７の劣化抑制に効果があり、かつ、できるだけ早く第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）まで充電できるよう、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に近い電圧値として予め求められる。すなわち、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が低いほど第２蓄電部１７の劣化に対しては効果的であるが、低いほど第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの充電期間が長くなる。従って、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は、必要な劣化抑制効果が得られる範囲でできるだけ高い電圧値として決定される。本実施の形態３では、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は４Ｖとした。なお、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２は４Ｖに限定されるものではなく、使用する第２蓄電素子５５の種類や劣化特性に応じて適宜決定される。
【０１４２】
これらのことから、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２との差電圧は５Ｖ（＝９Ｖ−４Ｖ）となる。
【０１４３】
制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と、上記した差電圧（＝５Ｖ）とを比較する。もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が５Ｖ以下であれば（Ｓ７１のＹｅｓ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の値によっては、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを下回る場合がある。すなわち、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１は実施の形態１で述べたように４Ｖであるので、もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が４Ｖで、第２蓄電部電圧Ｖｃ２も第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）であれば、全蓄電部電圧Ｖｃは８Ｖとなる。この場合、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とによる大電力負荷２９の駆動ができなくなる。
【０１４４】
そこで、制御部２５は、Ｓ７１でＹｅｓの場合、直ちに第２蓄電部１７が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）となるように優先制御する。具体的には、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ７３）。すなわち、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至るまで第２蓄電部１７を充電し、その後、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持する。その結果、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２となるので、たとえ第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）であっても、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖとなり、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと等しくなる。ゆえに、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７とによる大電力負荷２９の駆動が可能となる。
【０１４５】
その後、制御部２５は図４のＳ３３以降の制御を行なう。これにより、第１蓄電部１５における前記回生電力の充放電動作が行われる。
【０１４６】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が５Ｖより大きければ（Ｓ７１のＮｏ）、仮に第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）であっても、全蓄電部電圧Ｖｃは９Ｖより大きくなるので、この時点で大電力負荷２９を駆動する条件が整った状態である。そこで、制御部２５は第２蓄電部１７の劣化を抑制する動作を行う。
【０１４７】
すなわち、まず制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）とを比較する（Ｓ７５）。もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であれば（Ｓ７５のＹｅｓ）、これ以上、第２蓄電部１７に充電できないので、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ７７）。これにより、制御部２５は、あえて第２蓄電部電圧Ｖｃ２を、第２蓄電部１７の内部抵抗による自己放電で経時的に低下させる動作を開始する。その後、制御部２５は、後述するＳ８１以降の制御を行なう。
【０１４８】
一方、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２未満であれば（Ｓ７５のＮｏ）、次に制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）とを比較する（Ｓ７９）。もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２以上であれば（Ｓ７９のＹｅｓ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は、第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２（＝４Ｖ）以上で、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）未満であることになる。この場合、第２蓄電部１７は第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２まで放電されている途中であるか、または、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電されている途中である。いずれの場合も、制御部２５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の値を、大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃと、Ｓ２５で求めた第２蓄電部電圧Ｖｃ２との差として更新する。すなわち、制御部２５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を、Ｖｃｄ１＝Ｖｓｃ−Ｖｃ２により更新する（Ｓ８１）。
【０１４９】
ここで、Ｓ８１の動作を行う理由について説明する。図４の動作では、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の値は４Ｖで一定である。従って、上記したＶｃｄ１＝Ｖｓｃ−Ｖｃ２を変形して、Ｖｃ２＝Ｖｓｃ−Ｖｃｄ１となるので、Ｖｓｃ＝９Ｖ、Ｖｃｄ１＝４Ｖを代入すると、Ｖｃ２＝５Ｖとなる。従って、図４の動作において、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２（＝５Ｖ）になる動作を優先させ、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至れば、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を維持するように制御する。従って、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が５Ｖを維持するので、第１蓄電部１５は、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１（＝４Ｖ）まで放電することができる。この際、全蓄電部電圧Ｖｃは９Ｖ以上となり、大電力負荷２９を十分に駆動できる。
【０１５０】
これに対し、本実施の形態３では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が４Ｖから５Ｖまでの範囲で上下するので、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を４Ｖに固定してしまうと、全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖ未満となる場合が発生する。
【０１５１】
そこで、本実施の形態３では、第２蓄電部電圧Ｖｃ２の値に応じて第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を更新することにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が変化しても全蓄電部電圧Ｖｃが９Ｖ以上となるようにしている。具体的には、図５のＳ８１の後、制御部２５は図４のＳ３３以降の動作を行うが、この際、Ｓ８１で更新された第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１に従って、図４のＳ３５、Ｓ３７、Ｓ３９の動作により第１蓄電部１５の充放電が制御される。
【０１５２】
ゆえに、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がれば、その分、Ｓ８１の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がる。その結果、制御部２５は、第１蓄電部１５が負荷３１へ放電している場合（Ｓ３９）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がったことで、Ｓ３５がＹｅｓとなれば、Ｓ３７の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持するように制御する。これにより、制御部２５は、放電の下限を制限して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が下がり過ぎないように制御する。また、制御部２５は、第１蓄電部１５が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を維持している場合（Ｓ３７）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が上がった分、第１蓄電部１５を充電して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が下がり過ぎないように制御する。
【０１５３】
一方、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が上がれば、その分、Ｓ８１の動作により第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が下がるので、制御部２５は、第１蓄電部１５が負荷３１へ放電している場合（Ｓ３９）、放電の下限を下げ、第１蓄電部１５の前記回生電力の有効活用が最大限となる方向へ制御する。また、制御部２５は、第１蓄電部１５が第１蓄電部電圧Ｖｃ１を維持している場合（Ｓ３７）、第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１が下がったことで、Ｓ３５がＮｏとなれば、Ｓ３９の動作により第１蓄電部１５を放電して第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１となるように制御する。
【０１５４】
なお、図４のＳ３３にて前記車両が制動中であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、制御部２５は第１蓄電部１５への前記回生電力の充電制御を行なうので、図５のＳ８１による第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１の更新結果に影響されない。
【０１５５】
このような動作により、制御部２５は、第２蓄電部１７の劣化抑制のために、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を変化させ、その場合でも全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ（＝９Ｖ）以上となるように制御している。
【０１５６】
ここで、図５のＳ７９に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２未満であれば（Ｓ７９のＮｏ）、第２蓄電部電圧Ｖｃ２は４Ｖより低いので、大電力負荷２９の駆動に必要な電力を第２蓄電部１７に蓄えるために、制御部２５は、第２蓄電部１７を充電するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ８３）。この動作は、図４のＳ２９と同じである。その後、図５のサブルーチンを終了し、前記メインルーチンに戻る。これにより、第２蓄電部１７への充電が優先される。
【０１５７】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、第２蓄電部１７の劣化を抑制することが可能となる。
【０１５８】
なお、本実施の形態３では、実施の形態２における図４の動作を、図５に示すように一部変更することで、上記した特徴となる動作が実現されるが、これに限定されるものではなく、実施の形態１の動作に本実施の形態３の動作を適用してもよい。この場合、図４のＳ３７の動作が、実施の形態１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する動作となるので、図５のＳ８１で第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１を更新した結果によっては、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１まで充電して維持する動作ができなくなる。この場合は、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満となる可能性がある。その結果、大電力負荷２９がバッテリ２７の電力で駆動されることになる。従って、大電力負荷２９のバッテリ２７による駆動をできるだけ回避するために、実施の形態１の動作に本実施の形態３の動作を適用する場合は、第１蓄電部１５の容量を大きくし、そして内部抵抗値ができるだけ小さい第２蓄電素子５５を用いることが望ましい。
【０１５９】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態４における車両用電源装置の車両の使用期間に対する蓄電素子上限電圧の相関図である。なお、本実施の形態４における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【０１６０】
すなわち、本実施の形態４における特徴は動作であり、実施の形態１〜３に追加される動作は次の通りである。制御部２５は、第１蓄電部１５を構成する第１蓄電素子５３に対する第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が、第２蓄電部１７を構成する第２蓄電素子５５に対する第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２に比べ、第１蓄電素子５３、および第２蓄電素子５５の劣化進行に応じて大きくなるように制御する。
【０１６１】
このような動作により、第２蓄電素子５５に印加される電圧が、劣化進行に応じて、第１蓄電素子５３に印加される電圧より相対的に低下する傾向となるので、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至る期間が長い第２蓄電部１７に対する負担が軽減され、その劣化進行を第１蓄電部１５に近づけることができる。その結果、車両用電源装置１１全体の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１６２】
以下、より具体的に本実施の形態４の動作について、特徴となる部分を中心に図６を用いて説明する。
【０１６３】
図６のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、内蔵されたタイマ回路（図示せず）により計測された前記車両の使用期間ｔに応じて、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を求める（Ｓ９１）。具体的には、制御部２５は、前記メモリに記憶した図７の相関図から、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を求める。
【０１６４】
ここで、図７に示す前記車両の使用期間ｔに対する蓄電素子上限電圧Ｖｅｋの相関図について説明する。なお、図７において、横軸は前記車両の使用期間ｔを、縦軸は蓄電素子上限電圧Ｖｅｋを、それぞれ示す。
【０１６５】
本実施の形態４の構成は、実施の形態１と同じであるので、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５は両方とも、同種の前記電気二重層キャパシタで構成される。前記電気二重層キャパシタは一般に、前記満充電電圧の上限に近い電圧を印加し続けると、経時的に劣化が進行する。また、劣化の進行は新品時からの初期の段階で早く進み、ある程度の期間が経過すると劣化の進行が遅くなる傾向を示す。また、劣化が進行すると、前記電気二重層キャパシタの内部抵抗値が経時的に上昇し内部損失が増える。また、前記電気二重層キャパシタの容量が経時的に低下し蓄電容量が減る。ゆえに、前記電気二重層キャパシタの劣化は、前記車両の寿命と同等以上に抑制される必要がある。
【０１６６】
このような前記電気二重層キャパシタの劣化特性から、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至る期間が長い第２蓄電部１７は、第１蓄電部１５に比べて劣化進行が早くなると想定される。その結果、先に第２蓄電部１７の劣化が進行して、第１蓄電部１５はまだ使用可能であっても、車両用電源装置１１全体の寿命が短くなる。
【０１６７】
そこで、本実施の形態４では、前記電気二重層キャパシタの劣化が、前記満充電電圧の上限に近い電圧の印加時間に応じて進行することに着目し、制御部２５は、前記印加時間に相当する前記車両の使用期間ｔに応じて、第２蓄電素子５５に印加される電圧の上限、すなわち第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を、第１蓄電素子５３に印加される電圧の上限、すなわち第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１に比べ相対的に小さくなるように決定している。そのために、図７の相関図が用いられる。
【０１６８】
図７において、前記車両の新品時、すなわち、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の場合、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の両方とも、劣化は進んでいない。従って、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の場合は、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しくなるようにしている。
【０１６９】
ここで、実施の形態１では、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が２．７Ｖ、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が２．５Ｖとし、前者の方が後者より大きくなるように決定している。これにより、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が同等となり、車両用電源装置１１の寿命が延びる構成となる。
【０１７０】
これに対し、本実施の形態４では、前記車両の使用期間ｔに応じて、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を図７に基づいて変化させている。従って、実施の形態１のように予め第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が異なるように決定しておく必要はない。ゆえに、本実施の形態４では、前記車両の使用期間ｔの初期段階で、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しくなるようにしている。但し、実施の形態１のように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が異なるように決定しておき、その後、前記車両の使用期間ｔに応じて第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を変化させるようにしても、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化を同等にできる。
【０１７１】
次に、前記車両の使用期間ｔが長くなるほど、同じ蓄電素子上限電圧Ｖｅｋを印加していれば、第２蓄電素子５５の方が第１蓄電素子５３より劣化進行が早まる。そこで、図７に示すように、前記車両の使用期間ｔが長くなるほど、第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が小さくなるようにして第２蓄電素子５５の劣化進行を遅らせ、その分、全蓄電部電圧Ｖｃが低下してしまわないように、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が大きくなるようにしている。これにより、第１蓄電素子５３は、第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１が大きくなる分、負担が増すが、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至っている期間は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っている期間より短いので、全体として第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となる。すなわち、図７の相関図は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となるように、かつ、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃを下回らないように、予め前記電気二重層キャパシタの劣化特性に基づいて決定されている。
【０１７２】
また、図７において、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１の経時特性、および第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２の経時特性は、いずれも前記電気二重層キャパシタの劣化特性を考慮し、前記車両の使用期間ｔが初期の段階で早く変化するように決定されている。
【０１７３】
上記より、前記電気二重層キャパシタの劣化は、前記車両の寿命と同等以上に抑制されるので、車両用電源装置１１全体の寿命も前記車両の寿命と同等以上とすることができる。
【０１７４】
ここで、図６に戻り、制御部２５は、Ｓ９１で図７から求めた第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２を用いて、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を、それぞれ求める（Ｓ９３）。具体的には、第１蓄電素子直列数ｎ１（＝４）、および第２蓄電素子直列数ｎ２（＝２）が既知であるので、これらと、図７から求めた第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２とから、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１は、Ｖｃｋ１＝Ｖｅｋ１×ｎ１、第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は、Ｖｃｋ２＝Ｖｅｋ２×ｎ２より、それぞれ計算で求められる。
【０１７５】
こうして求められた第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を用いて、制御部２５は図４のＳ２１以降の動作を行う。その結果、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との劣化進行が同等となるように求められているので、車両用電源装置１１の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１７６】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、その長寿命化も可能となる。
【０１７７】
なお、本実施の形態１では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５の劣化が前記車両の使用期間ｔに応じて変化するとして、図７の相関図を用いているが、それに限定されるものではない。すなわち、上記したように、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５は、劣化が進行すると、内部抵抗値が上昇し、容量が低下する。従って、例えば、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７における、それぞれの内部抵抗値を求めて、それを横軸にした図７と同様の相関図を決定し、それを基に第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を計算するようにしてもよい。同様に、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７における、それぞれの容量を求めて、それを横軸にした図７と同様の相関図を決定し、それを基に第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を計算するようにしてもよい。いずれの場合も、前記車両の使用期間ｔにより第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２を求める場合よりも高精度化が図れる。但し、前記内部抵抗値を求めるために第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２の波形（特に大電力負荷２９の駆動時の波形）を計測したり、前記容量を求めるために第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第２蓄電部電圧Ｖｃ２を定電流充電、または定電流放電する期間を設けたりする必要があり、制御が複雑化する。従って、第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１と第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に求められる精度や制御部２５の負担を考慮して、最適な相関図を決定すればよい。
【０１７８】
また、本実施の形態４では、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５のいずれも前記電気二重層キャパシタを用いたが、例えば実施の形態１で述べたように、第１蓄電素子５３に前記リチウムイオン電池を、第２蓄電素子５５に前記電気二重層キャパシタを用いた場合、図７の相関図は、それぞれの蓄電素子における劣化特性に応じて適宜変更すればよい。この際に、前記車両の使用期間ｔがほぼ０の際に、必ずしも第１蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ１と第２蓄電素子上限電圧Ｖｅｋ２が等しい必要はなく、使用する蓄電素子に合わせて適宜変更すればよい。
【０１７９】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における車両用電源装置の基本動作の一部を示すフローチャートである。なお、本実施の形態５における車両用電源装置１１の構成は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。但し、本実施の形態５においては、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は双方向構成としている。
【０１８０】
本実施の形態５における特徴となる点は動作であり、実施の形態１〜３と異なる動作は次の通りである。制御部２５は、大電力負荷２９の非駆動時に、前記車両の車速ｖが大きいほど、全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１との差電圧である第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。
【０１８１】
このような動作により、制御部２５は、車速ｖが大きいと、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げるので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２に至っている期間を短くすることができ、第２蓄電素子５５の劣化を抑制することが可能となる。また、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が下がるので、前記車両の制動時には、前記回生電力が優先して第２蓄電部１７に充電される。従って、第１蓄電部１５にのみ前記回生電力を充電する場合に比べ、前記回生電力の回収量が増え、前記車両全体の効率を向上することが可能となる。
【０１８２】
以下、より具体的に本実施の形態５の動作について、特徴となる部分を中心に図８を用いて説明する。なお、図８のサブルーチンにおいて、図４と同じ動作を行う部分には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１８３】
図８のサブルーチンが実行されると、制御部２５は、図４におけるＳ２１からＳ３３までの動作を行う。これらの動作は本実施の形態５でも同じであるので、説明を省略する。
【０１８４】
次に、図８におけるＳ３３で制動中でなければ（Ｓ３３のＮｏ）、制御部２５は車両用制御部５１からのデータ信号ｄａｔａにより、車速ｖを読み込む（Ｓ１０１）。そして、制御部２５は、車速ｖと所定車速ｖｋとを比較する（Ｓ１０３）。ここで、所定車速ｖｋとは、第１蓄電部１５を第１蓄電部下限電圧Ｖｃｄ１から第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１まで充電でき、かつ、第２蓄電部１７を第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２から第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで充電できるだけの前記回生電力が得られる車速ｖのことである。所定車速ｖｋは、上記した各種の電圧値、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の各容量、発電機３３の発電能力、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の効率などのパラメータから予め決定され、前記メモリに記憶されている。
【０１８５】
車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば（Ｓ１０３のＮｏ）、発生すると予測される前記回生電力が少ないので、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げてしまうと、大電力負荷２９の駆動時に全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃに至らなくなる可能性がある。そこで、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を行わずに、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。従って、車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば、図８の動作は、図４の動作と実質的に同じになる。
【０１８６】
一方、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば（Ｓ１０３のＹｅｓ）、制御部２５は、図４のＳ２３で検出した第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ１０５）。
【０１８７】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ１０５のＹｅｓ）、第１蓄電部１５には前記回生電力が上限まで充電されていることになり、さらに、Ｓ３３でＮｏであるので、前記車両は制動を行なっていない状態である。従って、Ｓ１０５でＹｅｓの場合は、制御部２５は、前記回生電力を積極的に負荷３１へ供給して有効活用を図る制御を優先する。そのために、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。
【０１８８】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ１０５のＮｏ）、制御部２５は、図４のＳ２３で検出した全蓄電部電圧Ｖｃと大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃとを比較する（Ｓ１０７）。
【０１８９】
もし、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ未満であれば（Ｓ１０７のＮｏ）、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７との電力により大電力負荷２９の駆動ができない状態である。しかし、Ｓ３３でＮｏであるので、前記車両は制動を行なっておらず、さらに、Ｓ１０３でＹｅｓであるので、車速ｖは所定車速ｖｋ以上である。これらより、前記車両が制動されると、前記回生電力により、十分に全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上に至ると想定される。従って、ここでは、前記回生電力を最大限に第１蓄電部１５へ充電して有効活用を行うために、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を行わずに、図８のサブルーチンを終了して前記メインルーチンに戻る。
【０１９０】
一方、全蓄電部電圧Ｖｃが大電力負荷駆動下限電圧Ｖｓｃ以上であれば（Ｓ１０７のＹｅｓ）、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７には大電力負荷２９を駆動できるだけの電力が蓄えられていることになる。しかし、Ｓ１０５でＮｏであるので、第１蓄電部１５は上限までは電力が蓄えられていない状態である。
【０１９１】
次に、制御部２５は、図４のＳ２５で求められた第２蓄電部電圧Ｖｃ２と第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２とを比較する（Ｓ１０９）。
【０１９２】
もし、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２以下であれば（Ｓ１０９のＹｅｓ）、制御部２５は、これ以上、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げることができない。そこで、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２を維持するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ１１１）。これにより、第２蓄電部１７の電力が不足して、大電力負荷２９の駆動ができなくなる可能性を低減することができる。その後、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作、すなわち第１蓄電部１５の放電制御を行う。これにより、第１蓄電部１５に蓄えられた前記回生電力の有効活用を図ることができるとともに、次回の制動時に発生する前記回生電力をできるだけ多く第１蓄電部１５に回収することができる。
【０１９３】
なお、制御部２５は、図４のＳ３５以降の動作を行った後、前記メインルーチンに戻り、前記メインルーチンから再び図８のサブルーチンを実行する。この際に、図８のＳ３３までは図４のサブルーチンと同じ動作をするので、図４のＳ２１で大電力負荷駆動時でなければ（Ｓ２１のＮｏ）、制御部２５は第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２以上であるか否かを判断する（Ｓ２７）。
【０１９４】
ここで、上記した図８のＳ１０９において、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２に至っていることで、制御部２５はＳ１１１の動作を行った状態である。
【０１９５】
従って、この状態で再度、図８のサブルーチンが実行されると、図４のＳ２７ではＮｏとなり、制御部２５は第２蓄電部１７を充電する動作（Ｓ２９）を行う。
【０１９６】
これらの動作から、本実施の形態５における基本的な動作として、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる条件（車速ｖに対する条件を含む）が成立すれば、第２蓄電部１７を放電し、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる条件が成立しなくなれば、第２蓄電部１７を上限まで優先充電するという一連の動作を繰り返す。これにより、制御部２５は、第２蓄電部１７の劣化進行を抑制しつつ、前記車両の高効率化を図っている。
【０１９７】
ここで、Ｓ１０９に戻り、第２蓄電部電圧Ｖｃ２が第２蓄電部下限電圧Ｖｃｄ２より大きければ（Ｓ１０９のＮｏ）、制御部２５は、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる制御を行なう。具体的には、まず制御部２５は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止する（Ｓ１１３）。次に、制御部２５は、第２蓄電部１７を放電するように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する（Ｓ１１５）。このような動作により、第２蓄電部１７に蓄えられた電力は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により、第１蓄電部１５に充電される。これにより、第２蓄電素子５５の印加電圧を下げることができ、そして、第１蓄電素子５３の印加電圧を上げることができる。その結果、制御部２５は、第１蓄電素子５３と第２蓄電素子５５との印加電圧が均等化される方向に制御する。従って、実施の形態４で述べたように、車両用電源装置１１全体としての寿命を延ばすことができる。
【０１９８】
次に、制御部２５は、現時点での前記車両の制動状態を判断する（Ｓ１１７）。この動作はＳ３３と同じである。もし、前記車両が制動中であれば（Ｓ１１７のＹｅｓ）、制御部２５は図８のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。前記メインルーチンは繰り返し図８のサブルーチンを実行するので、次回実行時に、制御部２５は、図４で述べたように、第２蓄電部１７を優先して充電する動作を行う。従って、制御部２５が図８のＳ１１５で第２蓄電部１７を放電するように制御したとしても、制動がかかれば、制御部２５は直ちに第２蓄電部１７を充電する動作を行う。従って、第２蓄電部１７の電力が不足して、制御部２５が大電力負荷２９を駆動できなくなる可能性が低減する。
【０１９９】
一方、前記車両が制動中でなければ（Ｓ１１７のＮｏ）、制御部２５は現時点の車速ｖを読み込む（Ｓ１１９）。そして、制御部２５は車速ｖと所定車速ｖｋを比較する（Ｓ１２１）。
【０２００】
もし、車速ｖが所定車速ｖｋ未満であれば（Ｓ１２１のＮｏ）、Ｓ１１７においてＮｏであったため、前記車両は制動せずに慣性走行をしており、徐々に車速ｖが低下して、Ｓ１１９の時点で車速ｖが所定車速ｖｋ未満に至った状態である。この場合、これ以上、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を継続すると、前記車両の制動終了時に第２蓄電部１７の第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２までの充電が不十分となり、第１蓄電部１５と第２蓄電部１７の電力によるアイドリングストップ後の大電力負荷２９の駆動ができなくなる可能性がある。そこで、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止する（Ｓ１２３）。これにより、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる動作を停止することができる。その後、制御部２５は、図８のサブルーチンを終了して、前記メインルーチンに戻る。
【０２０１】
一方、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば（Ｓ１２１のＹｅｓ）、制動時に発生する前記回生電力により、第２蓄電部１７は第２蓄電部上限電圧Ｖｃｋ２まで十分に充電される。従って、制御部２５は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の動作を継続する。
【０２０２】
次に、制御部２５は、現時点での第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する（Ｓ１２５）。そして、制御部２５は、第１蓄電部電圧Ｖｃ１と第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１とを比較する（Ｓ１２７）。
【０２０３】
もし、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１以上であれば（Ｓ１２７のＹｅｓ）、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により第２蓄電部１７の電力が第１蓄電部１５へ充電された結果、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１に至った状態である。従って、制御部２５は、これ以上、第２蓄電部１７の電力を第１蓄電部１５に充電することができないので、上記したＳ１１１以降の動作を行う。これにより、第２蓄電部１７の第１蓄電部１５への充電が停止され、第１蓄電部１５の電力が負荷３１に供給される。
【０２０４】
一方、第１蓄電部電圧Ｖｃ１が第１蓄電部上限電圧Ｖｃｋ１未満であれば（Ｓ１２７のＮｏ）、第２蓄電部１７の第１蓄電部１５への充電を継続することができる。但し、この動作により、全蓄電部電圧Ｖｃ、第１蓄電部電圧Ｖｃ１、および第２蓄電部電圧Ｖｃ２は経時的に変化するので、制御部２５は、現時点での上記各種電圧を求める。具体的には、まず全蓄電部電圧Ｖｃと第１蓄電部電圧Ｖｃ１を検出する（Ｓ１３１）。そして、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を、Ｖｃ２＝Ｖｃ−Ｖｃ１より求める（Ｓ１３３）。その後、上記したＳ１０７に戻り、制御部２５は、それ以降の動作を継続する。
【０２０５】
以上の構成、動作により、車両用電源装置１１は、前記車両の高効率化を図ることができる上に、その長寿命化も可能となる。
【０２０６】
なお、本実施の形態５では、制御部２５は、図８のＳ１１３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止し、Ｓ１１５で第２蓄電部１７の電力を放電して第１蓄電部１５へ充電している。これに対し、Ｓ１１３で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止せずに負荷３１へ電力を供給するように動作させた状態で、Ｓ１１５により第２蓄電部１７を放電してもよい。この場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２が誤差範囲内で等しくなるように制御すれば、制御部２５は、第２蓄電部１７の電力を負荷３１へ供給できる。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる第１電流Ｉ１が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に流れる第２電流Ｉ２より小さくなるように制御すれば、第２蓄電部１７の電力は第１蓄電部１５に充電されると同時に負荷３１へも供給される。但し、第２蓄電部１７の電力を負荷３１に供給するためには、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の両方を動作させる必要があるため、第１電流Ｉ１や第２電流Ｉ２の大きさによっては、損失が大きくなる場合がある。従って、本実施の形態５で述べたように、制御部２５は、第２蓄電部１７の電力を放電する際、放電された電力を第１蓄電部１５のみへ充電するように制御する方が高効率となる。
【０２０７】
また、本実施の形態５では、基本的な動作として、制御部２５は、車速ｖが大きいほど、具体的には、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であれば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる制御を行なっている。これは、車速ｖが所定車速ｖｋ以上であるか否かという２段階の判断に限定されるものではなく、さらに多段階の判断を行うようにしてもよい。この場合、例えば車速ｖが、ある車速範囲であれば、第２蓄電部電圧Ｖｃ２を下げる目標電圧を何Ｖにするという相関を予め決定しておけばよい。さらに、車速ｖと前記目標電圧との前記相関をグラフ化して、無段階に前記目標電圧を決定するようにしてもよい。これらの動作により、制御部２５は、制御が複雑になるものの、車速ｖが所定車速ｖｋに至らない状態で、僅かでも第２蓄電素子５５の印加電圧を下げることができるので、劣化進行を遅らせることができる。
【０２０８】
また、実施の形態１〜５の動作は、実施の形態１の動作を基本として、複数の動作を任意に組み合わせてもよい。この場合、それぞれの実施の形態１〜５で述べた効果が同時に得られる。
【０２０９】
また、実施の形態１〜５における前記車両は、アイドリングストップ機能付きであるとして説明したが、これはアイドリングストップ機能を持たずに、回生機能のみを有する車両であってもよい。但し、この場合は、前記スタータの駆動が前記車両の使用開始時の１回のみであるので、実施の形態１〜５の効果を十分に得るためには、大電力負荷２９は前記スタータ以外とする構成が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
本発明にかかる車両用電源装置は、効率よく大電力負荷への電力供給が可能で、かつ、その他の負荷へも回生電力を有効活用することができるので、特に回生電力回収機能付き車両における車両用電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１３ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５ 第１蓄電部
１７ 第２蓄電部
１９ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１ 第１蓄電部電圧検出回路
２３ 全蓄電部電圧検出回路
２５ 制御部
２７ バッテリ
２９ 大電力負荷
５３ 第１蓄電素子
５５ 第２蓄電素子
５９ 第２蓄電部電圧検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される第１蓄電部と、
前記第１蓄電部と直列に接続される第２蓄電部と、
前記第２蓄電部の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１蓄電部の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）を検出する第１蓄電部電圧検出回路と、
前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧（Ｖｃ）を検出する全蓄電部電圧検出回路か、または、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）を検出する第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方と、
前記全蓄電部電圧検出回路と前記第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、および第１蓄電部電圧検出回路と電気的に接続される制御部と、を備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは車両のバッテリと電気的に接続され、
前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷と電気的に接続され、
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）と前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）との合計電圧である前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも前記第１蓄電部が前記車両の回生電力を充放電するように前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記大電力負荷の駆動時に、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の電力を前記大電力負荷に供給するようにした車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が、第２蓄電部上限電圧（Ｖｃｋ２）を維持するように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が、第２蓄電部下限電圧（Ｖｃｄ２）に至れば、前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が第２蓄電部上限電圧（Ｖｃｋ２）に至るまで前記第２蓄電部を充電するように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御した後、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する動作を繰り返すようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記第１蓄電部を構成する第１蓄電素子に対する第１蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ１）は、前記第２蓄電部を構成する第２蓄電素子に対する第２蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ２）より大きくした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記第１蓄電部を構成する第１蓄電素子に対する第１蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ１）は、前記第２蓄電部を構成する第２蓄電素子に対する第２蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ２）に比べ、前記第１蓄電素子、および前記第２蓄電素子の劣化進行に応じて大きくなるようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記車両の車速（ｖ）が大きいほど、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が下がるように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記第１蓄電部は、前記第２蓄電部より単位体積あたりの容量が大きく、かつ単位体積あたりの電力密度が小さい請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項１】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに電気的に接続される第１蓄電部と、
前記第１蓄電部と直列に接続される第２蓄電部と、
前記第２蓄電部の両端に電気的に接続される第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１蓄電部の両端に電気的に接続され、第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）を検出する第１蓄電部電圧検出回路と、
前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の直列回路の両端に電気的に接続され全蓄電部電圧（Ｖｃ）を検出する全蓄電部電圧検出回路か、または、前記第２蓄電部の両端に電気的に接続され第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）を検出する第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方と、
前記全蓄電部電圧検出回路と前記第２蓄電部電圧検出回路のいずれか一方、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ、および第１蓄電部電圧検出回路と電気的に接続される制御部と、を備え、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは車両のバッテリと電気的に接続され、
前記直列回路の両端は、前記車両の大電力負荷と電気的に接続され、
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）と前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）との合計電圧である前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）が、大電力負荷駆動下限電圧（Ｖｓｃ）以上となる範囲で、かつ、少なくとも前記第１蓄電部が前記車両の回生電力を充放電するように前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記大電力負荷の駆動時に、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部の電力を前記大電力負荷に供給するようにした車両用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が、第２蓄電部上限電圧（Ｖｃｋ２）を維持するように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が、第２蓄電部下限電圧（Ｖｃｄ２）に至れば、前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が第２蓄電部上限電圧（Ｖｃｋ２）に至るまで前記第２蓄電部を充電するように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御した後、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを停止する動作を繰り返すようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記第１蓄電部を構成する第１蓄電素子に対する第１蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ１）は、前記第２蓄電部を構成する第２蓄電素子に対する第２蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ２）より大きくした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記第１蓄電部を構成する第１蓄電素子に対する第１蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ１）は、前記第２蓄電部を構成する第２蓄電素子に対する第２蓄電素子上限電圧（Ｖｅｋ２）に比べ、前記第１蓄電素子、および前記第２蓄電素子の劣化進行に応じて大きくなるようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記大電力負荷の非駆動時に、前記車両の車速（ｖ）が大きいほど、前記全蓄電部電圧（Ｖｃ）と前記第１蓄電部電圧（Ｖｃ１）との差電圧である前記第２蓄電部電圧（Ｖｃ２）が下がるように前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにした請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記第１蓄電部は、前記第２蓄電部より単位体積あたりの容量が大きく、かつ単位体積あたりの電力密度が小さい請求項１に記載の車両用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２４４８６４（Ｐ２０１２−２４４８６４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５５０１（Ｐ２０１１−１１５５０１）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]