图13是表示本发明实施方式I的车用电源系统中的电动发电机的发动机转速和输出电流的关系的特性图。
图14是表示本发明实施方式I的车用电源系统中的电动发电机的发电效率的特性图。图15是表示本发明实施方式I的车用电源系统中的功率转换装置的功率转换效率的特性图。
图16是表示本发明实施方式I的车用电源系统中的DC/DC转换器的电压转换效率的特性图。
【具体实施方式】
[0021]以下，利用附图，对本发明的车用电源系统及优选实施方式进行说明，但对于各图中的相同或相应的部分附加相同标号来进行说明。
[0022]实施方式I
图1是本发明实施方式I所涉及的车用电源系统的结构图。图1中，车用电源系统由控制装置13控制，包括:第一蓄电装置2 ;电压比第一蓄电装置2要高的第二蓄电装置3 ;切断第二蓄电装置3的充放电电流的电流切断机构9 ;与第一蓄电装置2连接的低电压侧布线11 ;与第二蓄电装置3连接的高电压侧布线12 ;与高电压侧布线12连接，具有励磁绕组6，可作为交流发电机进行动作的电动发电机5，该交流发电机由作为未图示的车辆的驱动源的内燃机等的旋转动力所驱动来发电产生交流电力；与高电压侧布线12连接，向励磁绕组6供电的调节器7 ;将由电动发电机5发电产生的交流电力转换成直流电力并向高电压侧布线12供电的功率转换装置8 ;与功率转换装置8并联连接的平滑电容器4 ;及构成为能在连接到高电压侧布线12的高电压侧与连接到低电压侧布线11的低电压侧之间转换电压的DC/DC转换器I。
[0023]该车用电源系统构成为以利用电动发电机5的发电、该发电产生的电力的蓄电、向装载于车辆的电负载10的供电、利用电动发电机来驱动内燃机、利用电动发电机5的车辆的电动机行驶为目的。另外，图1中，控制装置13构成为利用一个控制装置控制DC/DC转换器1、电动发电机5、调节器7、功率转换装置8、电流切断机构9等多个装置，但也可以构成为利用多个控制装置来控制多个装置。此外，第一蓄电装置2和第二蓄电装置3在图1中分别记载为单一的单元，但也可以利用多个单元来构成它们中的至少一方。
[0024]通常，作为蓄电装置，使用锂离子电池、电容器、铅电池等，但在本发明实施方式I的车用电源系统中，第一蓄电装置2使用铅电池，第二蓄电装置3使用锂离子电池。通过使用与高电压对应的锂离子电池，能有效地储存减速再生电力。
[0025]在本发明的实施方式I的车用电源系统中，低电压侧布线11、第一蓄电装置2、电负载10构成低电压侧，高电压侧布线12、第二蓄电装置3、平滑电容器4、电动发电机5、励磁绕组6、调节器7、功率转换装置8及电流切断机构9构成高电压侧。
[0026]由内燃机驱动并发电的电动发电机5与高电压侧布线12连接，利用功率转换装置8将由电动发电机5发电产生的交流电力转换成直流电力，并提供给高电压侧布线12。此夕卜，利用与功率转换装置8并联连接的平滑电容器4，将稳定的直流电力储存于第二蓄电装置3，并提供给DC/DC转换器I。此外，在电动发电机5停止时、或电负载10的功耗量大于电动发电机5的发电电力量时，将第二蓄电装置3中储存的电力提供给DC/DC转换器I。
[0027]接下来，DC/DC转换器I将经由高电压侧布线12提供的高压电力转换成低压电力，经由低电压侧布线11对第一蓄电装置2进行充电，并提供给电负载10。此外，在DC/DC转换器I停止时、或电负载10的功耗量大于由DC/DC转换器I提供的电力时，将第一蓄电装置2中储存的电力提供给电负载10。此外，为了驱动DC/DC转换器1，将第一蓄电装置2中储存的电力提供给DC/DC转换器I。
[0028]以下对电动发电机5的动作进行说明。首先，利用调节器7，将第二蓄电装置3中储存的电力作为励磁电流提供给励磁绕组6，从而电动发电机5开始发电。在电动发电机5开始发电后，将电动发电机5发电产生的电力作为励磁电流提供给励磁绕组6，从而电动发电机5可继续发电。以下，将该状态称为自主发电。
[0029]另外，虽然电动发电机5由内燃机驱动并发电，但除蓄电装置的蓄电量下降时等情况以外，通常为了减少燃料消耗量，在减速再生发电时以外，停止发电。此外，通过从第二蓄电装置3经由功率转换装置8向电动发电机5供电，从而可对电动发电机5进行电动机驱动。通过对电动发电机5进行电动机驱动，从而可启动内燃机来取代未图示的发动机，或对内燃机进行驱动或驱动辅助，或使车辆进行电动机行驶。另外，在本发明的实施方式I中，以电动发电机进行说明，但也可以使用不进行电动机驱动的交流发电机来代替电动发电机。
[0030]接着，说明DC/DC转换器I的动作。DC/DC转换器I构成为能在连接到高电压侧布线12的高电压侧与连接到低电压侧布线11的低电压侧之间进行电压转换。
[0031]DC/DC转换器I将由电动发电机5发电产生的电力或从第二蓄电装置3放电产生的电力作为输入电力，对该输入电力进行降压，将降压后的电力作为输出电力来提供给与低电压侧布线11连接的低电压侧。然后，该输出电力储存在第一蓄电装置2中并提供给电负载10。
[0032]接着，说明DC/DC转换器I的高电压侧输入电压的设计方法。例如，作为第二蓄电装置3，在对于每单元的可使用电压范围为1.6 [V]?4.0 [V]的锂离子电池而使用15个的情况下，第二蓄电装置3的可使用电压范围为24 [V]?60 [V]的电压范围。此时，例如，DC/DC转换器I的高电压侧输入电压范围设计为24[V]?60[V]。
[0033]另外，本发明的实施方式I中的DC/DC转换器I具有从高电压侧向低电压侧的降压转换、及从低电压侧向高电压侧的升压转换的功能，对于其它实施方式将在后面阐述。
[0034]接着，对平滑电容器4的动作进行说明。平滑电容器4中，通过对储存在平滑电容器4中的电荷进行充放电，从而抑制由电动发电机5发电产生并经由功率转换装置8进行直流转换后的电压的变动。平滑电容器4由从第二蓄电装置3放电的电荷、由电动发电机5发电产生的电荷、及从DC/DC转换器I输出的电荷进行充电。
[0035]另外，未充电的平滑电容器4通常由第二蓄电装置3经由与电流切断机构9并联连接的未图示的旁路路径供电，从而进行初始充电。此时，将电阻与旁路路径串联连接，以达到不会损坏平滑电容器4的程度的电流量。另外，在该旁路路径也设置有电流切断机构，在后述的第二蓄电装置3异常时或诊断时等，切断第二蓄电装置3的充放电电流。
[0036]接着，说明电流切断机构9的动作。电流切断机构9在第二蓄电装置3异常时或诊断时等，切断第二蓄电装置3的充放电电流。此处，第二蓄电装置3异常时是指例如锂离子电池的过充电状态、异常发热状态等，在这种情况下，锂离子电池有可能会冒烟、冒火，因此，需要尽快切断充放电电流。此外，诊断时是指例如执行车用电源系统的故障诊断时、测定锂离子电池的开放时测定电压(以下为OCV:0pen Circuit Voltage:开路电压)时，例如在测量锂离子电池的OCV时，切断锂离子电池的充放电电流，以测量0CV。
[0037]若利用上述电流切断机构9来切断第二蓄电装置3的充放电电流，则电动发电机5停止发电，在此情况下，在高电压侧布线12的高电压侧没有提供给励磁绕组6的电力，无法开始发电。其对策将在后面阐述。
[0038]接着，对于本发明实施方式I的车用电源系统，利用图3的流程图，对如下情况的动作进行说明:在第二蓄电装置3变成异常状态、电流切断机构9切断第二蓄电装置3的充放电电流时，经由DC/DC转换器I从第一蓄电装置2向调节器7供电，从而开始发电，将该发电电力经由DC/DC转换器I提供给电负载10和第一蓄电装置2，进一步继续发电。
[0039]图3是说明本发明实施方式I的车用电源系统的动作的一部分的流程图。图3中，首先，在步骤S301中，确认第二蓄电装置3是否为异常状态。在步骤S301中第二蓄电装置3为正常状态的情况下(否)，结束步骤S307的处理。另一方面，在步骤S301中第二蓄电装置3为异常状态的情况下(是)，前进至步骤S302，利用电流切断机构9来立即切断第二蓄电装置3的充放电电流。
[0040]接着，在步骤S303中，确认第二蓄电装置3以外的装置(包含图1中未图示的装置)是否正常。在步骤S303中的确认结果是第二蓄电装置3以外的装置有异常的情况下(否)，在步骤S307中结束处理，另外执行故障安全处理。另一方面，在步骤S303中的确认结果是第二蓄电装置3以外的装置正常的情况下(是)，进一步前进至步骤S304，确认电动发电机5是否处于发电过程中。
[0041]在步骤S304中的确认结果是电动发电机5处于发电过程中的情况下(是)，使电动发电机5发电产生的电力经由功率转换装置8，并利用调节器7作为励磁电流提供给励磁绕组6。由此，电动发电机5可继续自主发电。此处，电动发电机5发电产生的电力由控制装置13进行调整，以达到仅可维持自主发电的励磁电流If。励磁电流If的调整方法在后面阐述。
[0042]在接下来的步骤S305中，实施各种禁止条件。在本发明的实施方式I中，实施禁止怠速停止、禁止电动发电机5的电动机驱动，以使得在发电以外不使用电动发电机5。接着，在步骤S306中，禁止停止发电，在电流切断机构9切断第二蓄电装置3的充放电电流的期间，使得发电继续，直至内燃机停止。接着，在步骤S307中结束处理。
[0043]另一方面，在步骤S304中的确认结果是电动发电机5并未处于发电过程中的情况下(否)，前进至步骤S308，对电动发电机5进行发电开始指令。但是，在该时刻，在步骤S302中切断了第二蓄电装置3的充放电电流，因此，未向励磁绕组6提供励磁电流，无法开始发电。
[0044]接着，在步骤S309中，将DC/DC转换器I切换为从低电压侧向高电压侧供电的状态，使得DC/DC转换器I的高电压侧输出电压Vdch达到规定电压Vz。此时，DC/DC转换器I的低电压侧输入电压Vdcl由第一蓄电装置2供电。另外，关于对DC/DC转换器I的高电压侧输出电压Vdch的规定电压Vz，将在后面阐述。
[0045]接着，在步骤S310中，调节器7基于DC/DC转换器I的高电压侧输出电压Vdchj^励磁电流提供给励磁绕组6，从而电动发电机5的感应电压上升。此时，调节器7调整为电动发电机5可自主发电的励磁电流If。在本发明的实施方式I中，励磁电流If由电动发电机5内的未图示的电流传感器进行测量，从电动发电机5通知给控制装置13，利用控制装置13控制调节器7，调整励磁电流If。
[0046]接着，在步骤S311中，确认电动发电机5是否处于可向低电压侧供电的规定状态。另外，对于该规定状态，将在后面阐述。步骤S311中确认的结果是电动发电机5处于可向低电压侧供电的规定状态的情况下(是)，在步骤S312中，将DC/DC转换器I切换成从高电压侧向低电压侧供电的状态，使得DC/DC转换器I的低电压侧输出电压Vdcl成为低电压侧电压VI。另外，低电压侧电压Vl设为第一蓄电装置2可充电的电压范围。本发明实施方式I中的第一蓄电装置2为铅电池，例如，低电压侧电压Vl为铅电池的OCV即11.6[V]?12.7 [V]以上的电压。DC/DC转换器I通过使低电压侧输出电压为第一蓄电装置2的电压以上、即低电压侧电压Vl以上，从而可对第一蓄电装置2进行充电