(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発電電力により充電されるバッテリと、前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、を備えた車両の発電制御装置であって、
前記電流検出手段により検出した前記バッテリの充電電流が充電完了判定値以下になると、前記バッテリの充電量が目標充電量に到達したと判定する充電完了判定手段と、
充電開始前における前記バッテリの放電電流が小さい時間が長いほど、前記充電完了判定値を小さく設定する判定値設定手段と、
を備えた車両の発電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電制御装置であって、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記判定値設定手段は、前記電圧検出手段により検出したエンジン始動時の前記バッテリの最低電圧が低いほど、前記放電電流が小さい時間が長いと判定する車両の発電制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発電制御装置であって、
イグニッションスイッチをＯＦＦにしてからＯＮにするまでの時間を計測する時間計測手段を備え、
前記判定値設定手段は、前記時間計測手段により計測した前記イグニッションスイッチがＯＦＦの時間が長いほど、前記放電電流が小さい時間が長いと判定する車両の発電制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発電制御装置であって、
前記充電完了判定手段が前記バッテリの充電量が前記目標充電量に到達したと判定した後の前記バッテリの充電量を演算する充電量演算手段と、
演算した前記充電量が放電許容充電量より大きい場合に、前記バッテリの放電を許容する放電許容手段と、
充電開始前における前記バッテリの放電電流が小さい時間が長いほど、前記放電許容充電量を大きく設定する許容量設定手段と、
を備えた車両の発電制御装置。
【請求項５】
エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発電電力により充電されるバッテリと、前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、を備えた車両の発電制御方法であって、
前記電流検出手段により検出した前記バッテリの充電電流が充電完了判定値以下になると、前記バッテリの充電量が目標充電量に到達したと判定し、
充電開始前における前記バッテリの放電電流が小さい時間が長いほど、前記充電完了判定値を小さく設定する車両の発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の発電制御装置および発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２００５−８０３９６Ａには、発電電圧を変更可能な発電機を備えた車両において、充電時にバッテリに流入する電流に基づいてバッテリの充電量を推定し、エンジン始動後にバッテリの充電量が目標充電量になるまでは高電圧で充電を行う発電制御装置が開示されている。【０００３】
バッテリの充電量と充電電流との関係は、バッテリの状態により変動するので、上記装置では、バッテリの電圧及び温度に基づいて、目標充電量に到達したと判定する電流値を補正し、バッテリ充電量の推定精度の向上を図っている。
【発明の概要】
【０００４】
バッテリの充電量と充電電流との関係は、充電開始前のバッテリの放電状態によっても変動する。例えば、放電電流が小さい状態が長時間続くと、バッテリの充電性能が低下し、充電電流が同じでも充電量が少なくなる。
【０００５】
このような場合には、充電開始前のバッテリの放電状態に基づいて目標充電量に到達したと判定する電流値を補正しなければ、バッテリ充電量が少ないにもかかわらず目標充電量に到達したと誤判定し、バッテリが充電不足になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、バッテリ充電量の推定精度を向上し、バッテリが充電不足になることを防止することを目的とする。
【０００７】
本発明のある態様によれば、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発電電力により充電されるバッテリと、前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、を備えた車両の発電制御装置が提供される。
【０００８】
発電制御装置は、前記電流検出手段により検出した前記バッテリの充電電流が充電完了判定値以下になると、前記バッテリの充電量が目標充電量に到達したと判定する。
【０００９】
また、充電開始前における前記バッテリの放電電流が小さい時間が長いほど、前記充電完了判定値を小さく設定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る発電制御装置を適用する車両の、エンジン及び補機を示す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る発電制御装置の、バッテリ充電完了までの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１実施形態に係る発電制御装置の、可変発電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４ａ】図４ａは、充電性能が低下していないバッテリにおける、充電量９０％のときの充電電流を示す特性マップである。
【図４ｂ】図４ｂは、充電性能が低下したバッテリにおける、充電量９０％のときの充電電流を示す特性マップである。
【図５】図５は、第１実施形態に係る発電制御装置を適用する車両の、バッテリの状態を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態に係る発電制御装置の、バッテリ充電完了までの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、添付図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、第１実施形態に係る発電制御装置を適用する車両の、エンジン及び補機を示す概略構成図である。
【００１３】
車両１は、エンジン２と、オルタネータ３と、バッテリ４と、車両コントローラ５と、を備える。
【００１４】
エンジン２は、ガソリン、ディーゼル等を燃料とする内燃機関であり、車両コントローラ５からのエンジン制御指令に基づいて、回転速度、トルク等が制御される。
【００１５】
オルタネータ３は、発電電圧を変更可能な発電機であり、エンジン２により駆動される。
バッテリ４は、オルタネータ３の発電電力により充電される。また、バッテリ４には、電流センサ６、温度センサ７が取り付けられる。
【００１６】
車両コントローラ５には、電流センサ６、温度センサ７等からの検出信号、バッテリ４の電圧等が入力される。車両コントローラ５は、エンジン２を制御するための各種演算や、オルタネータ３の目標発電電圧の設定、バッテリ４の充電量の推定等を行う。
【００１７】
ところで、車両コントローラ５は、上記のように、オルタネータ３の目標発電電圧を変更することで、車両１の走行中の発電量をコントロールし、燃費や動力性能の向上を図っている。
【００１８】
具体的には、車両１の減速中でエンジン２の燃料をカットしている間は、オルタネータ３の発電電圧を高電圧にしてバッテリ４を効率よく充電し、燃料をカットしていない加速時等には、オルタネータ３の発電を停止してエンジン２の負荷を低減する可変発電制御を行う。高電圧は、例えば１４Ｖである。
【００１９】
ただし、バッテリ４の充電量によっては、発電を停止した場合に充電不足になり、バッテリ４が劣化することが考えられる。そこで、車両コントローラ５は、エンジン２を始動すると、まず、オルタネータ３の発電電圧を高電圧にして目標充電量になるまでバッテリ４を充電し、その後に低電圧で充電を行いつつ、可変発電制御を行う。低電圧は、バッテリ４の充電量を減少させることなく各種電装品に電力を供給できる電圧とされ、例えば１３Ｖである。
【００２０】
ここで、車両コントローラ５は、バッテリ４の充電電流に基づいて充電量を推定するが、バッテリ４の充電量と充電電流との関係は、バッテリ４の状態により変動する。
【００２１】
したがって、実際には充電不足の状態で可変発電制御が行われることがないように、バッテリ４の充電量と充電電流との関係を、バッテリ４の状態に基づいて補正する必要がある。
【００２２】
そこで、車両コントローラ５は、バッテリ４が充電不足になることを防止しつつ、可変発電制御を行うべく、図２、図３のフローチャートに示す処理手順に従って制御を行う。
【００２３】
以下、図２、図３のフローチャートにしたがって、車両コントローラ５が行う制御を詳しく説明する。
【００２４】
図２は、第１実施形態に係る発電制御装置の、バッテリ充電完了までの処理手順を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、車両コントローラ５は、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧を検出し、最低電圧が、状態判定値以上か否かを判定する（Ｓ１０１）。状態判定値は、バッテリ４の充電性能が低下しているか否かを判定できる電圧値であり、例えば７Ｖである。バッテリ４の充電性能については後で詳しく述べる。
【００２６】
車両コントローラ５は、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値以上と判定すると、図４ａの特性マップを参照する。そして、バッテリ４の電圧と温度センサ７により検出したバッテリ４の温度とに基づいて、バッテリ４の充電量が目標充電量に到達したと判定する充電完了判定値を設定し（Ｓ１０２）、Ｓ１０４に処理を移行する。目標充電量は、充電不足によりバッテリ４の劣化が促進されることがない充電量であり、例えば、充電量９０％の状態である。
【００２７】
車両コントローラ５は、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さいと判定すると、図４ｂの特性マップを参照する。そして、バッテリ４の電圧と温度センサ７により検出したバッテリ４の温度とに基づいて、充電完了判定値を設定し（Ｓ１０３）、Ｓ１０４に処理を移行する。
【００２８】
図４ａは、充電性能が低下していないバッテリ４における、充電量９０％のときの充電電流を示す特性マップである。また、図４ｂは、充電性能が低下したバッテリ４における、充電量９０％のときの充電電流を示す特性マップである。
【００２９】
バッテリ４の充電量と充電電流との関係は、バッテリ４の電圧及び温度によって変動し、また、上記のように、バッテリ４の充電性能によっても変動する。
【００３０】
バッテリ４の充電性能は、バッテリ４の充電開始前の放電状態により変動する。例えば、暗電流による放電が長時間続くほどバッテリ４の充電性能は低下する。暗電流は、イグニッションスイッチがＯＦＦの状態で流れる微小電流である。
【００３１】
充電性能が低下したバッテリ４においては、電圧及び温度が同じ場合でも、充電性能が低下していないバッテリよりも充電量９０％のときの充電電流が小さくなる。例えば、バッテリ４の電圧が１４Ｖ、温度が２５℃の場合では、図４ａの特性マップによれば充電完了判定値は１０Ａとなるが、図４ｂの特性マップによれば充電完了判定値は３Ａとなる。
【００３２】
ここで、エンジン２の始動前は、バッテリ４は暗電流による放電をしており、この状態が長時間続くと、バッテリ４の充電量も相当に低下する。バッテリの起電圧は、バッテリの比重によって変化するので、バッテリ４の充電量が低下すると、バッテリ４の電圧も低下することになる。
【００３３】
したがって、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値以上の場合は、放電電流が小さい時間が短く、バッテリ４の状態が、充電性能が低下していない状態と判定でき、車両コントローラ５は、図４ａの特性マップを参照して充電完了判定値を設定する。
【００３４】
バッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さい場合は、放電電流が小さい時間が長く、バッテリ４の状態が、充電性能が低下している状態と判定でき、車両コントローラ５は、図４ｂの特性マップを参照して充電完了判定値を設定する。
【００３５】
このように、バッテリ４の充電性能に基づいて参照する特性マップ（図４ａ、図４ｂ）を選択し、充電完了判定値を設定することで、バッテリ４の充電量の推定精度を向上できる。
【００３６】
Ｓ１０４では、車両コントローラ５は、オルタネータ３の発電電圧を高電圧（１４Ｖ）にしてバッテリ４の充電を開始し、Ｓ１０５に処理を移行する。
【００３７】
Ｓ１０５では、車両コントローラ５は、電流センサ６により検出したバッテリ４の充電電流が、Ｓ１０２またはＳ１０３で設定した充電完了判定値以下か否かを判定する。
【００３８】
車両コントローラ５は、充電電流が充電完了判定値以下と判定すると、高電圧での充電を終了し、可変発電制御に処理を移行する（ＥＮＤ）。
【００３９】
車両コントローラ５は、充電電流が充電完了判定値より大きいと判定すると、Ｓ１０５の判定処理を繰り返し行う。
【００４０】
続いて、車両コントローラ５が行う可変発電制御について説明する。
【００４１】
図３は、第１実施形態に係る発電制御装置の、可変発電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００４２】
車両コントローラ５は、まず、オルタネータ３の発電電圧を低電圧（１３Ｖ）にしてバッテリ４の充電を開始する（Ｓ２０１）。
【００４３】
また、車両コントローラ５は、電流センサ６により検出したバッテリ４の電流に基づいて、Ｓ２０１で充電を開始してからのバッテリ４の充放電電流の積算を開始する（Ｓ２０２）。
【００４４】
次に、車両コントローラ５は、エンジン２始動時の最低電圧が、状態判定値以上か否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００４５】
車両コントローラ５は、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値以上と判定すると、その後にバッテリ４の放電を許容する下限値となる放電許容充電量を、目標充電量（充電量９０％）より少なく、例えば８８％に設定し（Ｓ２０４）、Ｓ２０６に処理を移行する。
【００４６】
車両コントローラ５は、バッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さいと判定すると、放電許容充電量を、目標充電量と同じ充電量９０％に設定し（Ｓ２０５）、Ｓ２０６に処理を移行する。
【００４７】
エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さい場合は、放電電流が小さい時間が長く、バッテリ４の充電性能が低下している状態である。したがって、このような場合は、高電圧での充電が完了した後も、放電を許容する充電量の下限値を大きく設定し、バッテリ４の充電量を多めに維持することで、バッテリ４が充電不足になることを防止できる。
【００４８】
Ｓ２０６では、車両コントローラ５は、エンジン２の燃料がカットされているか否かを判定する。
【００４９】
車両コントローラ５は、エンジン２の燃料がカットされていると判定すると、オルタネータ３の発電電圧を高電圧にしてバッテリ４の充電を開始し（Ｓ２０７）、Ｓ２０８に処理を移行する。
【００５０】
車両コントローラ５は、エンジン２の燃料がカットされていないと判定すると、Ｓ２０６の判定処理を繰り返し行う。
【００５１】
エンジン２の燃料がカットされている間に高電圧でバッテリ４を充電することで、車両１の燃費や動力性能に影響を与えることなく、バッテリ４の充電を効率よく行うことができる。
【００５２】
Ｓ２０８では、車両コントローラ５は、エンジン２の燃料カットが終了したか否かを判定する。
【００５３】
車両コントローラ５は、エンジン２の燃料カットが終了したと判定すると、オルタネータ３の発電を停止し（Ｓ２０９）、Ｓ２１０に処理を移行する。
【００５４】
車両コントローラ５は、エンジン２の燃料カットが終了していないと判定すると、Ｓ２０８の判定処理を繰り返し行う。
【００５５】
Ｓ２１０では、車両コントローラ５は、バッテリ４の充放電電流の積算値に基づいて演算したバッテリ４の充電量と、Ｓ２０４またはＳ２０５で設定した放電許容充電量とを比較し、バッテリ４の充電量が放電許容充電量以下か否かを判定する。
【００５６】
車両コントローラ５は、バッテリ４の充電量が放電許容充電量以下と判定した場合は、オルタネータ３の発電電圧を低電圧にしてバッテリ４の充電を開始し（Ｓ２１１）、Ｓ２０６に処理を移行する。
【００５７】
車両コントローラ５は、バッテリ４の充電量が放電許容充電量より大きいと判定した場合は、Ｓ２１０の判定処理を繰り返し行う。
【００５８】
燃料カット中に高電圧でバッテリ４を充電した後は、バッテリ４の充電量が放電許容充電量以下になるまでは、バッテリ４から各種電装品に電力を供給し、その間はオルタネータ３の発電を停止することで、車両１の燃費を向上させることができる。また、バッテリ４の充電量が放電許容充電量以下になると、低電圧での充電を再開するので、バッテリ４が充電不足になることを防止できる。
【００５９】
続いて、図５を参照して、本実施形態の動作について説明する。
【００６０】
図５は、第１実施形態に係る発電制御装置を適用する車両の、バッテリの状態を示すタイムチャートである。
【００６１】
まず、エンジン２を始動すると、バッテリ電圧が低下する（ｔ１）。
【００６２】
そして、オルタネータ３が１４Ｖで発電を開始すると、バッテリ電圧が１４Ｖに上昇する（ｔ１→ｔ２）。
【００６３】
その後、バッテリ４の充電量が増加するのにしたがって、バッテリ電流が徐々に小さくなる（ｔ２→ｔ３）。
【００６４】
ここで、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が、状態判定値（７Ｖ）より高い場合は、充電完了判定値は図４ａの特性マップに基づいて設定され、例えば１０Ａとなる。状態判定値より低い場合は、充電完了判定値は図４ｂの特性マップに基づいて設定され、例えば３Ａとなる。図５のタイムチャートは、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が７Ｖより低い状態であり、充電完了判定値は、３Ａとなる。
【００６５】
バッテリ電流が３Ａになると、１４Ｖでの充電が完了して、オルタネータ３の発電電圧が徐々に１３Ｖになり、バッテリ電圧が１３Ｖに低下する（ｔ３→ｔ４）。
【００６６】
オルタネータ３の発電電圧が１３Ｖである間は、バッテリ４が徐々に充電されるので、オルタネータ３の発電電圧が１３Ｖに切り換わり始めてからは、バッテリ電流積算値が緩やかに増加する（ｔ３→ｔ５）。なお、バッテリ電流積算値は、バッテリ４の目標充電量が基準値となるので、充電量９０％が０Ａｓとなる。
【００６７】
エンジン２の燃料がカットされると、オルタネータ３の発電電圧が１４Ｖになり、バッテリ電圧が１４Ｖに上昇する（ｔ５）。
【００６８】
燃料がカットされている間は、バッテリ４が１４Ｖで充電されるので、バッテリ電流積算値が急速に増加する（ｔ５→ｔ６）。
【００６９】
エンジン２の燃料カットが終了すると（ｔ６）、オルタネータ３が徐々に発電を停止し、バッテリ電圧が低下する（ｔ６→ｔ７）。
【００７０】
オルタネータ３の発電が停止している間は、バッテリ４が各種電装品に電力を供給するので、バッテリ電流積算値が放電許容充電量まで減少する（ｔ７→ｔ８）。
【００７１】
エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が、状態判定値（７Ｖ）より高い場合は、放電許容充電量は、例えば充電量８８％となる。７Ｖより低い場合は、放電許容充電量は、例えば充電量９０％となる。図５のタイムチャートは、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が７Ｖより低い状態であり、放電許容充電量は、充電量９０％となる。
【００７２】
バッテリ電流積算値が放電許容充電量まで減少すると、オルタネータ３の発電電圧が１３Ｖになり、バッテリ電圧が１３Ｖまで上昇する（ｔ８）。
【００７３】
本実施形態によれば、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さい場合は、充電開始前におけるバッテリ４の放電電流が小さい時間が長く、バッテリ４の充電性能が低下している状態と判定できる。したがって、バッテリ４の充電性能が低下していない状態よりも、充電量が目標充電量に到達したと判定する充電完了判定値を小さく設定することで、バッテリ充電量の推定精度を向上でき、バッテリ４が充電不足になることを防止できる。
【００７４】
また、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧が状態判定値より小さい場合は、高電圧での充電が完了した後も、バッテリ４の放電を許容する下限値となる放電許容充電量を大きく設定し、バッテリ４の充電量を多めに維持することで、バッテリ４が充電不足になることを防止できる。
【００７５】
＜第２実施形態＞
続いて本発明の第２実施形態について説明する。
【００７６】
図６は、第２実施形態に係る発電制御装置の、バッテリ充電完了までの処理手順を示すフローチャートである。
【００７７】
第２実施形態は、イグニッションスイッチＯＦＦの時間に基づいて充電完了判定値を設定する点が、第１施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
車両１のイグニッションスイッチがＯＮになると、まず、車両コントローラ５は、イグニッションスイッチがＯＦＦになってからＯＮになるまでの時間を検出し、イグニッションスイッチＯＦＦの時間が、状態判定時間より短いか否かを判定する（Ｓ３０１）。
【００７９】
上記のように、暗電流による放電が長時間続くほどバッテリ４の充電性能は低下する。したがって、状態判定時間は、図４ｂの特性マップに基づいて充電完了判定値を設定した場合に、図４ａの特性マップに基づいて充電完了判定値を設定するよりも充電量の推定精度が高くなる時間とされる。
【００８０】
車両コントローラ５は、イグニッションスイッチＯＦＦの時間が状態判定時間より短いと判定すると、図４ａの特性マップを参照して充電完了判定値を設定し（Ｓ３０２）、Ｓ３０４に処理を移行する。
【００８１】
車両コントローラ５は、イグニッションスイッチＯＦＦの時間が状態判定時間以上と判定すると、図４ｂのマップを参照して充電完了判定値を設定し（Ｓ３０３）、Ｓ３０４に処理を移行する。
【００８２】
Ｓ３０４及びＳ３０５では、第１実施形態のＳ１０４及びＳ１０５と同様の処理が行われる。
【００８３】
本実施形態によれば、イグニッションスイッチＯＦＦの時間が状態判定時間以上の場合は、充電開始前におけるバッテリ４の放電電流が小さい時間が長く、バッテリ４の充電性能が低下している状態と判定できる。したがって、バッテリ４の充電性能が低下していない状態よりも、充電量が目標充電量に到達したと判定する充電完了判定値を小さく設定することで、バッテリ充電量の推定精度を向上でき、バッテリ４が充電不足になることを防止できる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。
【００８５】
上記実施形態では、充電完了判定値を２つの特性マップ（図４ａ、図４ｂ）に基づいて設定しているが、例えば、３つ以上の特性マップに基づいて充電完了判定値を設定してもよい。
【００８６】
また、例えば、１つの特性マップを基準として、バッテリ４の充電性能に対応した補正係数（≦１）を乗算することで、充電完了判定値を補正してもよい。
【００８７】
また、図３のＳ２０３〜Ｓ２０５では、エンジン２始動時のバッテリ４の最低電圧に基づいて放電許容充電量を設定しているが、イグニッションスイッチＯＦＦの時間に基づいて放電許容充電量を設定してもよい。この場合は、イグニッションスイッチＯＦＦの時間が状態判定時間以上の場合は、充電開始前におけるバッテリ４の放電電流が小さい時間が長く、バッテリ４の充電性能が低下している状態と判定できる。したがって、バッテリ４の充電性能が低下していない状態よりも、放電許容充電量を大きく設定する。
【００８８】
本願は２０１３年４月１２日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０８４１６７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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