(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリが劣化しても、バッテリの充放電電流の電流値に基づいてバッテリの充電状態を精度良く判定し得る車両のバッテリ充電状態制御装置を提供する。【解決手段】エンジンにより駆動されて、車両用の電気装置へ電力を供給するとともに、バッテリを充電する発電機と、バッテリの充放電電流の電流値を検出する電流センサと、を備える。バッテリの電流値が所定の充電閾値Ｃ１以下に低下すると、バッテリの充電が完了したと判定する。バッテリの劣化度を検出し、このバッテリの劣化度が大きくなるほど、充電閾値が低い値（Ｃ２，Ｃ３）となるように、バッテリの劣化度に応じて充電閾値を補正する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて、電力の充電及び放電が可能なバッテリと、
エンジンにより駆動されて、車両用の電気装置へ電力を供給するとともに、上記バッテリを充電する発電機と、を備え、バッテリの充電状態に応じて発電機の発電を抑制し、バッテリからの放電により車両用の電気装置へ電力を供給可能な車両の充電状態制御装置において、
上記バッテリの充放電電流の電流値を検出する電流値検出手段と、
エンジン始動に伴って上昇し、その後低下する充電電流値が所定の充電閾値以下になると、上記バッテリの充電が完了したと判定するバッテリ充電完了判定手段と、
上記バッテリの劣化度を検出するバッテリ劣化度検出手段と、
上記バッテリの劣化度に応じて、上記充電閾値を補正する閾値補正手段と、
を有することを特徴とする車両のバッテリ充電状態制御装置。
【請求項２】
上記閾値補正手段は、上記バッテリの劣化度が大きくなるほど、上記充電閾値を低下側に補正することを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ充電状態制御装置。
【請求項３】
上記バッテリ劣化度検出手段は、上記電流値に基づいて、上記バッテリの放電積算量を算出し、この放電積算量に基づいて、上記バッテリの劣化度を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のバッテリ充電状態制御装置。
【請求項４】
上記バッテリの充電状態に応じて、上記発電機の出力電圧を制御することにより、上記バッテリの充放電を制御する発電電圧制御手段を有し、
車両減速時には、上記発電電圧制御手段により発電機の出力電圧を上記バッテリの電圧よりも高くすることで、上記バッテリを充電する回生制御が行われ、
上記バッテリ充電完了判定手段は、上記閾値補正手段により補正された充電閾値に基づいて、エンジン始動直後の充電状態におけるバッテリの充電完了の判定を行うとともに、上記回生制御状態におけるバッテリの充電完了の判定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両のバッテリ充電状態制御装置。
【請求項５】
上記回生制御状態では、上記エンジン始動直後の充電状態に比して、上記閾値補正手段により補正された充電閾値の値を高く設定することを特徴とする請求項４に記載の車両のバッテリ充電状態制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリを搭載する車両では、車両の減速時に発電機の出力電圧（発電電圧）を高めて回生発電を行ってバッテリを充電し、その後、回生発電によりバッテリに蓄えた電気で車載の電気装置の消費電力を賄うことにより、発電機の駆動に要するエネルギーを低減し、燃費を向上させるようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
この発電機の減速回生制御による燃費低減効果や減速加速度性能等を一定に保つためには、バッテリの充電状態、つまりは、バッテリの充電可能容量に対して実際に充電されている充電量の割合（％）を、充電可能な予め定めた設定範囲内（例えば、８０〜８５％）に制御する必要がある。
【０００４】
そこで、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を検出する方法として、例えば上記の特許文献１にも記載のものでは、バッテリの充電状態が高くなるほど、バッテリの充放電電流の電流値が低くなる特性を利用し、このバッテリの電流値を用いてバッテリの充電完了を判定している。
【０００５】
一方、バッテリの充放電が繰り返されると、バッテリが不可避的に劣化し、バッテリの充電可能容量が低下していくことが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３１８８８８号公報
【特許文献１】特開２００４−１８０４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バッテリの劣化に伴い、バッテリの電流値とバッテリの充電状態との関係が変化するために、バッテリの劣化を考慮することなく、バッテリの電流値に基づいてバッテリの充電状態を判定すると、バッテリの充電状態を誤って判定するおそれがある。このために、例えば、実際には充電が完了していないのに充電完了と誤判定された場合、十分に充電されていない状態でバッテリが放電モードとなり、バッテリの充電状態が過剰に低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリが劣化しても、バッテリの充放電電流の電流値に基づいてバッテリの充電状態を精度良く判定し得る新規な車両のバッテリ充電状態制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両のバッテリ充電状態制御装置は、車両に搭載されて、電力の充電及び放電が可能なバッテリと、エンジンにより駆動されて、車両用の電気装置へ電力を供給するとともに、上記バッテリを充電する発電機と、を備え、バッテリの充電状態に応じて発電機の発電を抑制し、バッテリからの放電により車両用の電気装置へ電力を供給可能である。そして、上記バッテリの充放電電流の電流値を検出する電流値検出手段と、エンジン始動に伴って上昇し、その後低下する充電電流値が所定の充電閾値以下になると、上記バッテリの充電が完了したと判定するバッテリ充電完了判定手段と、上記バッテリの劣化度を検出するバッテリ劣化度検出手段と、上記バッテリの劣化度に応じて、上記充電閾値を補正する閾値補正手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バッテリの劣化度に応じて充電閾値を補正することで、バッテリが劣化した場合であっても、バッテリの劣化度を考慮した形で、バッテリの充電電流値に基づいてバッテリの充電状態を精度良く判定することができる。従って、バッテリの充電状態を予め定めた設定範囲内に制御することが可能となり、充放電性能が向上するとともに、バッテリの過放電や過充電を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両のバッテリ充電状態制御装置を示すシステム構成図。
【図２】本実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図３】本実施例を適用した場合のバッテリ充電状態等の変化を示すタイミングチャート。
【図４】本実施例に係るエンジン始動直後の充電状態におけるバッテリ劣化度に応じた充電閾値の補正を説明するための説明図。
【図５】同じく本実施例に係るエンジン始動直後の充電状態におけるバッテリ劣化度に応じた充電閾値の補正を説明するための説明図。
【図６】本実施例に係る回生制御状態でのバッテリの劣化度に応じた充電閾値の補正を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は、本発明に係る車両のバッテリ充電状態制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。この車両には、タイミングベルト２を介してエンジン１により駆動されて発電を行う発電機３と、電力の充電及び発電を行うバッテリ４と、バッテリ４や発電機３から供給される電力により作動するエアコンコンプレッサ等の電気装置５と、が設けられている。バッテリ４のマイナス側のケーブルには電流センサ６が取り付けられ、バッテリ４の充放電電流を検知し、その電流値に応じた電圧信号を制御部としてのＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）７へ送信する。
【００１２】
ＥＣＭ７は、各種エンジン制御処理を記憶及び実行可能なものであり、後述するように、電流センサ６により検出されるバッテリ４の（充電）電流値に基づいてバッテリ４の充電状態ＳＯＣを判定するとともに、このバッテリ４の充電状態ＳＯＣに応じて、発電機３の発電電圧可変制御を行い、バッテリの４の充放電を制御する。
【００１３】
すなわち、ＥＣＭ７は、バッテリ４の充電状態に応じた目標発電電圧を演算し、その演算値を発電指令値として電装系コントローラ８へ送信する。電装系コントローラ８は、受信した発電指令ＤＵＴＹ値を発電指令信号に変換して、レギュレータ９へ送信する。レギュレータ９は、受信した発電指令信号に基づいて、発電機３の出力電圧（発電電圧）が目標発電電圧となるように制御する。なお、電装系コントローラ８を省略し、ＥＣＭ７からレギュレータ９へ発電指令信号を直接的に送信するように構成しても良い。
【００１４】
ＥＣＭ７は、バッテリ４の充電状態ＳＯＣ、つまり、バッテリ４の充電可能容量に対して実際に充電している割合（％）を判定し、この充電状態ＳＯＣが所定の制御範囲内（例えば、８０％〜８５％）となるように、バッテリ４の充電状態ＳＯＣに応じて、発電機３の出力電圧（目標発電電圧）を制御している。
【００１５】
図２は、このようなバッテリ４の充電状態ＳＯＣに応じた発電機３の出力電圧の制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、エンジン１の１回目の始動、つりエンジン始動直後であるかを判定する。エンジン始動直後であれば、ステップＳ１５へ進み、発電機３の出力電圧を、バッテリ電圧（例えば約１３Ｖ）よりも高い値（例えば１４〜１５Ｖ）に設定する。これにより、発電機３の発電によりバッテリ４が充電される充電モードとなる。
【００１６】
エンジン始動直後でなければ、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、バッテリ４の充電状態ＳＯＣが所定の上限値α１（例えば、８５％）以下であるか否か、つまりバッテリ４の充電が完了したか否かが判定される。ここで、バッテリ充電状態ＳＯＣが大きくなるほど、バッテリ４の電流値が小さくなる関係にあることから、このバッテリ充電完了の判定は、バッテリ４の電流値を用いて行われる。つまりバッテリ４の電流値が所定の充電閾値Ｃ１（Ｃ１’）以下に低下した時点で、バッテリ充電状態ＳＯＣが上限値α１に達したと判定している。
【００１７】
バッテリ充電状態が上限値α１を超えていれば、ステップＳ１２からステップＳ１７へ進み、発電機３の出力電圧を、バッテリ電圧（約１３Ｖ）よりも低い値（例えば１１〜１２Ｖ）に設定する。これによって、バッテリ４の放電によりバッテリ４から電気装置５へ電力が供給される放電モードとり、発電機３の発電によるエンジン負荷を軽減し、燃料消費量を低減することができる。
【００１８】
バッテリ充電状態ＳＯＣが上限値α１以下であれば、バッテリ４が充電可能な状態にあると判断して、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進む。このステップＳ１３では、エンジン１の燃料カットを伴う車両の減速中であるか否かが判定される。減速中であれば、ステップＳ１５へ進み、車両走行エネルギーを回生してバッテリ４を充電する回生制御が行われる。具体的には、ステップＳ１５において、発電機３の出力電圧をバッテリ電圧よりも高い値（例えば１４〜１５Ｖ）に設定し、発電機３の発電によりバッテリ４を充電する充電モードとされる。
【００１９】
一方、減速中でなければ、ステップＳ１３からステップＳ１４へ進み、バッテリ充電状態ＳＯＣが、上記の上限値α１よりも低い値である所定の下限値α２（例えば８０％）以下であるか否かを判定する。例えば、電流センサ６により検出されるバッテリ４の電流値を用いてバッテリ４の充電電流の積算値を求め、この積算値を用いてバッテリ充電状態ＳＯＣが下限値α２以下であるかの判定を行うことができる。
【００２０】
バッテリ充電状態ＳＯＣが下限値α２よりも大きければ（α２＜ＳＯＣ＜α１）、ステップＳ１４からステップＳ１７へ進み、出力電圧をバッテリ電圧よりも低い値に設定して、上記の放電モードとする。一方、バッテリ充電状態ＳＯＣが下限値α２以下に低下していれば、ステップＳ１４からステップＳ１６へ進み、発電機３の出力電圧を、バッテリ電圧とほぼ同等の中間の値（例えば、約１３Ｖ）に設定する。これによって、バッテリ４が充電も放電もされない状態となり、バッテリ４が充電もしくは放電される機会を軽減し、バッテリ４の劣化の進行を抑制することができる。
【００２１】
図３は、このような本実施例を適用した場合のバッテリ充電状態ＳＯＣ等の変化を示すタイミングチャートである。バッテリ４の充電状態ＳＯＣが低いエンジン１の始動直後では（ｔ１〜）、上述したように、発電機３の出力電圧が高い値に設定されて充電モードとなり、バッテリ４の充電が行われる。そして、バッテリ４の電流値が所定の充電閾値Ｃ１まで低下すると（ｔ２）、バッテリ４の充電状態ＳＯＣが上限値α１に達し、充電が完了したと判断して、出力電圧を低い値として、放電モードへと移行する。
【００２２】
車両走行中に、燃料カットを伴う車両減速状態となると（ｔ３，ｔ５）、回生制御が実施される。つまり、発電機３の出力電圧をバッテリ電圧よりも高い値に設定して充電モードへと移行し、バッテリ４の充電を行う。このように車両減速時にバッテリ４の充電を行うことにより、車両減速エネルギーを回収して燃費向上を図ることができる。
【００２３】
このような車両減速状態での回生制御中に、バッテリ電流値が所定の充電閾値Ｃ１’まで低下すると（ｔ４，ｔ６）、バッテリ４の充電状態ＳＯＣが上限値α１に達したと判断して、再び出力電圧を低い値として、放電モードへと移行する。
【００２４】
ここで、回生制御状態では、エンジン始動直後のバッテリ充電状態に比して、バッテリ４の充電状態ＳＯＣに対するバッテリ４の電流値が低くなるために、回生制御における充電完了の判定に用いられる充電閾値Ｃ１’は、エンジン始動直後の充電状態での充電完了の判定に用いられる充電閾値Ｃ１に比して高い値に設定されている（Ｃ１’＞Ｃ１）。
【００２５】
次に、図４〜図６を参照して、本実施例の要部をなす充電閾値Ｃ１（Ｃ１’）の補正について説明する。図４及び図５は、エンジン始動直後のバッテリ充電状態における充電閾値Ｃ１の補正を説明するための説明図である。バッテリ４が充電及び放電の繰り返し等により経時的に劣化してくると、バッテリ４の充電可能容量が低下し、バッテリ４の電流値も低下する。このために、図４，図５の比較例で示すように、バッテリ４の劣化度を考慮することなく、バッテリ４の電流値が所定の充電閾値Ｃ１まで低下したときにバッテリ４の充電が完了したと判定した場合、図５に示すように、劣化初期段階Ｌ１に比してバッテリ４の劣化度が進行した劣化中期Ｌ２や劣化後期Ｌ３において、バッテリ４の充電状態が所定の上限値α１に達する前に充電が完了したと誤判定されて、バッテリ４の放電が行われることとなるために、バッテリ４の充電状態ＳＯＣが過剰に低下するおそれがある。
【００２６】
そこで本実施例では、バッテリ４の放電積算量に基づいてバッテリ４の劣化度を求め、このバッテリ４の劣化度が大きくなるほど充電閾値Ｃ１が低くなるように、バッテリ４の劣化度に応じて充電閾値Ｃ１を補正している。なお、バッテリ４の放電積算量は、電流センサ６により検出されるバッテリ４の放電電流の電流値を積算することにより求めることができる。
【００２７】
具体的には、図４及び図５に示すように、放電積算量がＡ１以下の劣化初期段階Ｌ１での充電閾値Ｃ１に対し、放電積算量がＡ１以上かつＡ２以下の劣化中期Ｌ２では、充電閾値Ｃ２を劣化初期段階Ｌ１での充電閾値Ｃ１よりも低く補正し（Ｃ２＜Ｃ１）、放電積算量がＡ２を超える劣化後期Ｌ３では、充電閾値Ｃ３を劣化中期Ｌ２での充電閾値Ｃ２よりも更に低い値に補正している（Ｃ３＜Ｃ２）。
【００２８】
このようにバッテリ４の劣化度を考慮した形で充電閾値を補正することによって、バッテリ４の劣化度にかかわらず、充電完了の上限値α１付近までバッテリ４を充電することが可能となり、バッテリ４が劣化した場合にもバッテリ４の充電容量を十分に使用することができ、充放電性能が向上する。また、上記比較例のようにバッテリ４の充電状態が上限値α１に達する前に充電が完了したと誤判定されることを抑制し、この誤判定に起因するバッテリ４の過充電や過放電を抑制することができる。
【００２９】
なお、この実施例ではバッテリ４の劣化度を３段階にわけて充電閾値を補正しているが、バッテリ４の劣化度を更に多くの段階に分けるようにしても良く、あるいは、このように劣化度を段階的に分けることなく、バッテリ４の劣化度が大きくなるに従って充電閾値が徐々に（連続的に）低くなるようにしても良い。
【００３０】
図４及び図５では、エンジン始動直後の充電状態で用いられる充電閾値Ｃ１の補正について説明したが、図６に示すように、回生制御状態（回生シーン）で用いられる充電閾値Ｃ１’についても同様に、バッテリ４の劣化度が大きくなるほど充電閾値が低い値となるように、バッテリ４の劣化度に応じて充電閾値を補正している。具体的には、図６に示すように、劣化中期Ｌ２では、充電閾値Ｃ２’を劣化初期段階Ｌ１での充電閾値Ｃ１’よりも低く補正し（Ｃ２’＜Ｃ１’）、劣化後期Ｌ３では、充電閾値Ｃ３’を、劣化中期Ｌ２での充電閾値Ｃ２’よりも更に低く補正している（Ｃ３’＜Ｃ２’）。
【００３１】
なお、バッテリ４の電流値はバッテリ４の温度にも依存しており、バッテリ温度が高くなるほど電流値は大きくなることから、バッテリ４の温度を温度センサ等を用いて検出もしくは推定し、このバッテリ温度に基づいてバッテリ４の電流値を補正するようにしても良い。
【００３２】
これによって、エンジン始動直後の充電状態の場合と同様、回生制御状態の場合にも、バッテリ４の劣化度を考慮した形で充電閾値を補正することによって、バッテリ４の劣化度にかかわらず、充電完了の上限値α１付近までバッテリ４を充電することが可能となり、バッテリ４が劣化した場合にもバッテリ４の充電容量を十分に使用することができ、充放電性能が向上するとともに、バッテリ４の過充電や過放電を抑制することができる。
【００３３】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１…エンジン
３…発電機
４…バッテリ
６…電流センサ（電流値検出手段）
７…ＥＣＭ
８…電装系コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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