(57)【要約】【課題】交換されたバッテリの満充電容量を検出することによって、バッテリが交換された後であってもバッテリの容量を正確に把握し、その結果、バッテリの過充電や過放電を防止して、バッテリの寿命低下を防止する。【解決手段】放電制御部５２によって、交換検出部６でバッテリ交換が検出されると、発電機３の出力電圧Ｖaを、開放電圧特性に基づいて、第１充電率Ｐ1に相当する端子開放電圧に一致する電圧から、該第１充電率Ｐ1よりも低い第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に設定して、この放電制御中の制御放電量ｑcを算出し、第１充電率Ｐ1と第２充電率Ｐ2の差と、制御放電量ｑcとから、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを算出する。【選択図】図１
2006038593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出される充放電電流を積算することによって上記バッテリの充放電量を算出する充放電量算出手段と、
上記バッテリの満充電容量を記憶する容量記憶手段と、を備えたバッテリの容量検出装置であって、
エンジンによって駆動されて、上記バッテリ及び車両用電気負荷に電力を供給する発電機の出力電圧を制御する電圧制御手段と、
上記バッテリが交換されたことを検出する交換検出手段と、
上記バッテリの端子開放電圧と充電率との関係である開放電圧特性を記憶する開放電圧特性記憶手段と、
上記バッテリの略満充電時の容量である満充電容量を算出する容量算出手段と、をさらに備え、
上記電圧制御手段は、上記交換検出手段によってバッテリ交換が検出されたときには、上記開放電圧記憶手段に記憶された開放電圧特性に基づいて、上記発電機の出力電圧を所定の第１充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定した後に、該第１充電率よりも低い第２充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定する、上記バッテリの放電制御を行い、
上記充放電量算出手段は、上記電圧制御手段によって放電制御が実行されている間に、上記電流検出手段により検出された放電電流を積算することによって、バッテリから放電された制御放電量を算出し、
上記容量算出手段は、上記第１充電率と第２充電率との差と、上記制御放電量とから、交換後のバッテリの満充電容量を算出し、
上記容量記憶手段は、上記容量算出手段によって算出された交換後のバッテリの満充電容量を記憶することを特徴とするバッテリの容量検出装置。
【請求項２】
車両に搭載されたバッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出される充放電電流を積算することによって上記バッテリの充放電量を算出する充放電量算出手段と、
上記バッテリの満充電容量を記憶する容量記憶手段と、を備えたバッテリの容量検出装置であって、
エンジンによって駆動されて、上記バッテリ及び車両用電気負荷に電力を供給する発電機の出力電圧を制御する電圧制御手段と、
上記バッテリが交換されたことを検出する交換検出手段と、
上記バッテリの端子開放電圧と充電率との関係である開放電圧特性を記憶する開放電圧特性記憶手段と、
上記バッテリの略満充電時の容量である満充電容量を算出する容量算出手段と、
上記電流検出手段で検出される充放電電流に基づいてバッテリの満充電状態を判定する満充電状態判定手段と、をさらに備え、
上記電圧制御手段は、上記交換検出手段によってバッテリ交換が検出されたときには、上記満充電状態判定手段によってバッテリが満充電状態にあることが判定されてから、上記開放電圧記憶手段に記憶された開放電圧特性に基づいて、上記発電機の出力電圧を満充電状態よりも低い所定の充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定する、上記バッテリの放電制御を行い、
上記充放電量算出手段は、上記電圧制御手段によって放電制御が実行されている間に、上記電流検出手段により検出された放電電流を積算することによって、バッテリから放電された制御放電量を算出し、
上記容量算出手段は、満充電と上記所定の充電率との差と、上記制御放電量とから、交換後のバッテリの満充電容量を算出し、
上記容量記憶手段は、上記容量算出手段によって算出された交換後のバッテリの満充電容量を記憶することを特徴とするバッテリの容量検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバッテリの容量検出装置と、
車両の減速を検出する減速状態検出手段と、を備え、
上記電圧制御手段は、
上記減速状態検出手段の検出結果と、上記容量記憶手段に記憶されているバッテリの満充電容量とに基づいて、上記車両が減速状態にないときには、上記発電機の出力電圧を上記バッテリへの充電が抑制される第１電圧に制御する一方、車両が減速状態にあるときには、上記出力電圧を上記バッテリへの充電が促進される第２電圧に制御する、減速時出力電圧制御を行うと共に、
上記交換検出手段によってバッテリの交換が検出されたときには、その検出後、上記容量検出手段によって該交換されたバッテリの満充電容量が検出されるまでの間、上記減速時出力電圧制御を禁止することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの容量検出装置及びこれを備えた発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりバッテリを充電する際に、バッテリの容量を考慮する技術が知られている。その一例として特許文献１に開示された発明がある。
【０００３】
特許文献１に開示されたバッテリ装置は、減速時以外では発電機の出力電圧を低下させて燃費を改善させる一方で、減速時では発電機の出力電圧を高くしてエネルギを回収している。こうした出力電圧の変更制御を行うにあたり、バッテリの容量を考慮することによりバッテリへの過充電を防止している。
【特許文献１】特開平５−１３７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バッテリの容量を把握するためには、バッテリの充放電量と、バッテリの満充電容量とを正確に把握する必要がある。通常、このバッテリの充放電量は、バッテリからの充放電電流を積算することによって算出される。また、バッテリの満充電容量は、出荷時に搭載されたバッテリの満充電容量が記憶され、それが用いられている。
【０００５】
しかしながら、バッテリは消耗品であるため、交換することが必須である。このバッテリ交換において、必ずしもバッテリ満充電容量が交換前の純正バッテリと同じバッテリに交換されるとは限らない。また、バッテリ間で機差もある。このようにバッテリの交換前後で満充電容量が変更された場合に、バッテリの容量の検出を行うと、バッテリの充放電量を正確に算出できても、バッテリの満充電容量が誤っているため、実際のバッテリの容量とは異なる容量を検出してしまう。その結果、誤って検出したバッテリの容量に基づいて上述した発電機の出力電圧制御を行うことで、バッテリの過充電や過放電が繰り返されて、バッテリ劣化を促進する虞がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、交換されたバッテリの満充電容量を検出することによって、バッテリが交換された後であってもバッテリの容量を正確に把握し、その結果、バッテリの過充電や過放電を防止して、バッテリの寿命低下を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段で検出される充放電電流を積算することによって上記バッテリの充放電量を算出する充放電量算出手段と、上記バッテリの満充電容量を記憶する容量記憶手段と、を備えたバッテリの容量検出装置が対象である。
【０００８】
そして、エンジンによって駆動されて、上記バッテリ及び車両用電気負荷に電力を供給する発電機の出力電圧を制御する電圧制御手段と、上記バッテリが交換されたことを検出する交換検出手段と、上記バッテリの端子開放電圧と充電率との関係である開放電圧特性を記憶する開放電圧特性記憶手段と、上記バッテリの略満充電時の容量である満充電容量を算出する容量算出手段と、をさらに備えているものとする。
【０００９】
また、上記電圧制御手段は、上記交換検出手段によってバッテリ交換が検出されたときには、上記開放電圧記憶手段に記憶された開放電圧特性に基づいて、上記発電機の出力電圧を所定の第１充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定した後に、該第１充電率よりも低い第２充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定する、上記バッテリの放電制御を行い、上記充放電量算出手段は、上記電圧制御手段によって放電制御が実行されている間に、上記電流検出手段により検出された放電電流を積算することによって、バッテリから放電された制御放電量を算出し、上記容量算出手段は、上記第１充電率と第２充電率との差と、上記制御放電量とから、交換後のバッテリの満充電容量を算出し、上記容量記憶手段は、上記容量算出手段によって算出された交換後のバッテリの満充電容量を記憶するものとする。
【００１０】
上記の構成の場合、上記容量記憶手段に記憶されたバッテリの満充電容量に、上記充放電量算出手段によって算出されるバッテリの充放電量を加減することによってバッテリの容量が検出される。
【００１１】
そして、バッテリが交換されると上記交換検出手段によってバッテリの交換が検出される。すると、発電機の出力電圧は、上記電圧制御手段の放電制御手段によって、上記開放電圧記憶手段に記憶されたバッテリの開放電圧特性に基づいて、以下の放電制御がなされる。まず、発電機の出力電圧が第１充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定される。こうして、バッテリは第１充電率の状態となる。その後、発電機の出力電圧が第２充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定される。この第２充電率は、第１充電率よりも低いため、バッテリは強制的に放電されることになる。こうして、バッテリは第２充電率の状態となる。そして、バッテリを第１充電率から第２充電率まで放電したときの放電量を制御放電量として上記制御放電量算出手段によって算出する。この制御放電量は、第１充電率と第２充電率との容量差に相当する。そこで、上記容量検出手段によって、第１充電率と第２充電率の差と制御放電量算出手段で算出される放電量とから、交換後のバッテリの満充電容量が検出される。
【００１２】
この容量検出手段によって検出された交換後のバッテリの満充電容量は、上記容量記憶手段に記憶される。この容量記憶手段は、交換された最新のバッテリの満充電容量を利用可能な状態で記憶するものであれば、出荷時に搭載された純正バッテリから交換される全てのバッテリの満充電容量を記憶していくものであっても、バッテリが交換される度にバッテリの満充電容量を上書きして更新するものであってもよい。そして、この容量記憶手段に記憶された交換後のバッテリの満充電容量を用いて、上記バッテリの容量検出が行われる。
【００１３】
ここで、上記開放電圧特性は、定格電圧が同じバッテリであればバッテリ間で略一定である。本発明は、この開放電圧特性を用いてバッテリの満充電容量を検出しているため、バッテリを交換した後であっても、交換後のバッテリの満充電容量が容易且つ精度良く検出することができる。
【００１４】
第２の発明は、車両に搭載されたバッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出される充放電電流を積算することによって上記バッテリの充放電量を算出する充放電量算出手段と、上記バッテリの満充電容量を記憶する容量記憶手段と、を備えたバッテリの容量検出装置が対象である。
【００１５】
そして、エンジンによって駆動されて、上記バッテリ及び車両用電気負荷に電力を供給する発電機の出力電圧を制御する電圧制御手段と、上記バッテリが交換されたことを検出する交換検出手段と、上記バッテリの端子開放電圧と充電率との関係である開放電圧特性を記憶する開放電圧特性記憶手段と、上記バッテリの略満充電時の容量である満充電容量を算出する容量算出手段と、上記電流検出手段で検出される充放電電流に基づいてバッテリの満充電状態を判定する満充電状態判定手段と、をさらに備えているものとする。
【００１６】
また、上記電圧制御手段は、上記交換検出手段によってバッテリ交換が検出されたときには、上記満充電状態判定手段によってバッテリが満充電状態にあることが判定されてから、上記開放電圧記憶手段に記憶された開放電圧特性に基づいて、上記発電機の出力電圧を満充電状態よりも低い所定の充電率に相当するバッテリの端子開放電圧に一致する電圧に設定する、上記バッテリの放電制御を行い、上記充放電量算出手段は、上記電圧制御手段によって放電制御が実行されている間に、上記電流検出手段により検出された放電電流を積算することによって、バッテリから放電された制御放電量を算出し、上記容量算出手段は、満充電と上記所定の充電率との差と、上記制御放電量とから、交換後のバッテリの満充電容量を算出し、上記容量記憶手段は、上記容量算出手段によって算出された交換後のバッテリの満充電容量を記憶するものとする。
【００１７】
つまり、この第２の発明は、第１の発明の構成要素に加えて満充電状態判定手段をさらに備え、電圧制御手段によるバッテリの放電制御及び容量算出手段による満充電容量の算出において第１の発明とは異なる処理を行うものである。
【００１８】
詳しくは、上記の構成の場合、バッテリが交換されると、まずバッテリが満充電状態にあることを判定する。そして、バッテリが満充電であることを判定してから、バッテリを満充電から所定の充電率まで放電させる放電制御を行う。すなわち、放電制御の開始にあたってバッテリが満充電状態であることが必要であり、バッテリが満充電状態でないときには、まず満充電まで充電が行われることになる。
【００１９】
上記充放電量算出部は、上記のバッテリを満充電から所定の充電率まで放電させる放電制御中の制御放電量を算出し、上記容量算出部は、この制御放電量を用いてバッテリの満充電容量を算出する。
【００２０】
上記放電制御を開始するバッテリの充電状態を満充電状態とすることによって、放電制御が満充電状態付近で行われることになる。通常、バッテリは満充電状態付近で使用されることが好ましく、放電制御後すぐに略満充電状態まで充電することが可能となる。
【００２１】
第３の発明は、第１又は２の発明に係るバッテリの容量検出装置と、車両の減速を検出する減速状態検出手段と、を備える発電装置が対象である。
【００２２】
そして、上記減速状態検出手段の検出結果と、上記容量記憶手段に記憶されているバッテリの満充電容量とに基づいて、上記車両が減速状態にないときには、上記発電機の出力電圧を上記バッテリへの充電が抑制される第１電圧に制御する一方、車両が減速状態にあるときには、上記出力電圧を上記バッテリへの充電が促進される第２電圧に制御する、減速時出力電圧制御を行うと共に、上記交換検出手段によってバッテリの交換が検出されたときには、その検出後、上記容量検出手段によって該交換されたバッテリの満充電容量が検出されるまでの間、上記減速時出力電圧制御を禁止するものとする。
【００２３】
上記の構成の場合、上記発電装置は、車両が減速時か否かによって、発電機の出力電圧を制御する。詳しくは、上記減速状態検出手段によって、減速状態が検出されたときには、発電機の出力電圧をバッテリへの充電を促進可能にする第２電圧に制御して、減速時に積極的にエネルギを回収する。その一方、減速状態が検出されないときには、発電機の出力電圧をバッテリへの充電を抑制する第１電圧に制御して、即ち、エンジンに対する発電機による負荷を軽減させて、燃費を改善させる。
【００２４】
そして、上記交換検出手段によって、バッテリ交換が検出された後は、容量検出手段によって交換後のバッテリの満充電容量が検出されるまでは、上記出力電圧制御を禁止する。上記出力電圧制御は、容量記憶手段に記憶されたバッテリの満充電容量に基づいて制御を行う。ここで、上記容量記憶手段に出荷時に搭載されたバッテリから交換された全てのバッテリの満充電容量が記憶されている場合には、最新のバッテリの満充電容量を用いることは言うまでもない。そのため、バッテリ交換後に、交換後のバッテリの満充電容量が検出される前に減速時出力電圧制御を行うと、交換前のバッテリの満充電容量に基づいてバッテリの容量が検出され、過充電や過放電がなされる可能性がある。そのため、バッテリ交換後は、該バッテリの満充電容量が検出されるまで減速時出力電圧制御を禁止することによって、誤ったバッテリの満充電容量に基づく過充電や過放電が防止される。
【発明の効果】
【００２５】
第１の発明によれば、バッテリ交換後であっても、バッテリの開放電圧特性に基づいてバッテリの放電制御を行うことによって、交換後のバッテリの満充電容量を容易且つ精度良く検出することができる。その結果、バッテリ交換によって交換前のバッテリと異なる満充電容量のバッテリが搭載されても、交換後のバッテリの容量を正確に検出することが可能になるため、バッテリの過充電や過放電を防止することができ、バッテリの寿命低下を防止することができる。
【００２６】
第２の発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、放電制御が満充電状態付近で行われることになり、通常使用時のバッテリの好適な充電状態である略満充電状態まで放電制御後に早期に充電することができる。
【００２７】
第３の発明によれば、車両が減速時か否かによって、発電機の出力電圧を出力電圧制御して、効率的なエネルギの回収と燃費の向上を図ることができると共に、誤ったバッテリの満充電容量に基づいて過充電や過放電を行うことを防止することができ、バッテリの寿命低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
《発明の実施形態１》
図１に、本発明の実施形態に係る車両用発電装置１を示す。符号１ａは、車両の電気負荷であって、スタータやヘッドランプ等である。符号２は電気負荷１ａに接続されるバッテリ、符号３はエンジンにより駆動され電気負荷１ａへの電力供給及びバッテリ２の充電を行う発電機、負号４は発電機３の出力電圧Ｖaを制御するコントローラである。
【００３０】
上記バッテリ２は、硫酸を電解液とした鉛バッテリであり、定格12Vのバッテリの満充電状態で且つ安定状態での端子開放電圧Ｖbは約12.6Vである。この端子開放電圧Ｖbは、充放電を行わず放置させたような安定状態では電解液比重すなわちバッテリの充電率に比例し、図２に示す特性（以下、開放電圧特性という）となる。バッテリ２の端子開放電圧Ｖbは、満充電状態における12.6Vから、充電率が低下するに従い低下する。本発明は、後述するように、この端子開放電圧Ｖbと充電率との比例関係を前提として、バッテリ２の満充電容量Ｑfを検出するものである。このバッテリ２は、上記負荷１ａに接続されると共に、発電機３にも接続される。すなわち、電気負荷１ａに対して給電（放電）する一方、発電機３によって充電される。そして、このときの充放電電流Ｃを、バッテリ２に接続された電流センサ２１によって検出している。すなわち、バッテリ２の充放電量ｑは、電流センサ２１を介して常時検出されている。
【００３１】
上記発電機３は、図示省略のエンジンによって駆動され、上記バッテリ２の充電を行うと共に、電気負荷１ａの一部への電力供給をも行う。発電機３の出力電圧Ｖaは可変となっており、この出力電圧Ｖaを変更することによって、バッテリ２を所望の充電率に設定することができる。すなわち、上記バッテリ２は、バッテリ２の端子開放電圧Ｖbが発電機３の出力電圧Ｖaと釣り合うまで充放電され、該出力電圧Ｖaに対応する充電率に収束する。
【００３２】
上記コントローラ４は、バッテリ２の充電状態や車両の走行状態等を考慮して、上記発電機３の出力電圧Ｖaを制御するものである。コントローラ４は、発電機３の出力電圧Ｖaを設定する出力電圧制御部５と、バッテリ２が交換されたことを検出する交換検出部６と、後述する放電制御の際に用いる充電率を設定する充電率設定部７と、バッテリ２の端子開放電圧と充電率との関係である開放電圧特性を記憶する開放電圧特性記憶部８と、バッテリ２の充放電電流Ｃに基づいてバッテリ２の満充電状態を判定する満充電判定部９と、バッテリ２の充放電電流Ｃを積算して充放電量ｑを算出する充放電量算出部１０と、バッテリ２の満充電容量Ｑfを検出する満充電容量算出部１１と、この満充電容量算出部１１で検出された満充電容量Ｑfを記憶する満充電容量記憶部１２と、エンジンの始動完了を検出するエンジン始動検出部１３と、車両の減速状態を検出する減速状態検出部１４と、を備える。
【００３３】
上記出力電圧制御部５は、車両減速時以外では発電機３の出力電圧Ｖaを低下させて燃費を改善させる一方、車両減速時には発電機３の出力電圧Ｖaを高くして積極的にエネルギを回収し、バッテリ２を充電する減速時出力電圧制御を行う減速時出力電圧制御部５１と、バッテリ２が交換された際に、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを検出するために、バッテリ２ｂを所定の第１充電率Ｐ1から第２充電率Ｐ2まで放電させる放電制御を行う放電制御部５２とを有する。尚、本実施形態１においては、この第１充電率は略満充電状態に固定されている。
【００３４】
上記交換検出部６は、バッテリ２に接続され、バッテリ電圧（端子開放電圧）Ｖbを検出している。具体的には、バッテリ電圧Ｖbが零になったときに、バッテリ２が交換されたと判断して、交換検出信号ｐ１を出力電圧制御部５に出力する。
【００３５】
上記充電率設定部７は、任意に選択された第２充電率Ｐ2が入力され、この値を出力電圧制御部５及び満充電容量算出部１１に出力する。この第２充電率Ｐ2は、出荷時に設定されていてもよく、出荷後、運転者等によって設定又は変更可能としてもよい。
【００３６】
上記開放電圧特性記憶部８は、図２に示すバッテリ２の開放電圧特性をテーブル化したものを記憶している。そして、上記第２充電率Ｐ2に対応する端子開放電圧を出力電圧制御部５に出力する。
【００３７】
上記満充電判定部９は、バッテリ２の充放電電流Ｃを検出している。バッテリ２の充放電電流Ｃは、図３に示すように、バッテリ２の充電状態に依存して変化する。詳しくは、バッテリ２が満充電状態に近づくに従い、充放電電流Ｃは小さくなり、満充電状態においては一定の値に収束する。そのため、充放電電流Ｃを観測することによって、バッテリ２が満充電状態か否かを判定することができる。そこで、満充電判定部９は、略満充電状態における充放電電流値を所定値Ｃrとして設定し、充放電電流Ｃがこの所定値Ｃr以下になったときに、バッテリ２は略満充電状態になったと判定して、満充電判定信号ｐ２を出力電圧制御部５に出力する。
【００３８】
上記出力電圧制御部５中の放電制御部５２は、バッテリ２が交換されて交換検出部６から交換検出信号ｐ１が入力されると、放電制御を行う。詳しくは、まず、発電機３の出力電圧Ｖaをバッテリ２の充電を促進可能な充電促進電圧Ｖ2（14.5V）に設定する。バッテリ２は、積極的に充電され、満充電状態となる。すると、上記満充電判定部９から満充電判定信号ｐ２が入力され、この満充電判定信号ｐ２を受けて、充電率設定部７から入力された第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に発電機３の出力電圧Ｖaが設定される。その結果、バッテリ２は、満充電状態から第２充電率Ｐ2になるまで強制的に放電される。
【００３９】
上記充放電量算出部１０は、バッテリ２に接続された電流センサ２１からの出力信号を入力され、電流センサ２１で検出されたバッテリ２の充放電電流Ｃを積算して、バッテリ２の充放電量ｑを算出する。このため、バッテリ２の満充電容量Ｑfが既知であれば、充放電量算出部１０によって、バッテリ２の容量Ｑを常時検出することができる。また、充放電量算出部１０は、上記放電制御部５２からのトリガ信号ｔを受けて、第１充電率Ｐ1から第２充電率Ｐ2まで放電される間のバッテリ２の充放電電流Ｃを積算して制御放電量ｑcとして算出する制御放電量算出部１０ａを有する。
【００４０】
上記満充電容量算出部１１は、上記制御放電量算出部１０ａで算出されたバッテリ２の制御放電量ｑcと、充電率設定部７から出力される第２充電率Ｐ2とから満充電容量Ｑfを算出する。詳しくは、満充電状態と第２充電率Ｐ2との差であるΔＰ（＝100−Ｐ2）[%]に相当するバッテリ２の容量が上記制御放電量ｑcとなるため、ｑc/（ΔＰ/100）を計算することによってバッテリ２の満充電容量Ｑfが算出される。そして、この満充電容量Ｑfを上記満充電容量記憶部１２へ出力する。
【００４１】
上記満充電容量記憶部１２は、バッテリ２の満充電容量Ｑfを記憶していている。詳しくは、バッテリ交換前は、純正バッテリ２ａの満充電容量Ｑfを予め記憶しており、バッテリ交換後は、上記満充電容量算出部１１によって検出された交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを記憶する。こうして、バッテリ２が交換される毎に交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを更新していく。尚、この満充電容量記憶部１２は、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを更新するものに限られるものではなく、出荷時に搭載されていた純正バッテリ２ａから交換された全てのバッテリ２ｂ、…の満充電容量を記憶していくものでもよい。ただし、バッテリの容量Ｑを検出する際には、記憶されている満充電容量Ｑfのうち最新のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを用いる。
【００４２】
上記エンジン始動検出部１３は、エンジンの回転速度Ｎｅを検出し、エンジン回転速度Ｎｅが500rpm以上のときはエンジンの始動が完了したと判断して、エンジン始動検出信号ｐ３を出力電圧制御部５に出力する。
【００４３】
上記減速状態検出部１４は、車両の車速Ｓ及びエンジン吸気装置のスロットル開度θを検出し、車両の減速状態を判断する。スロットル開度θが全閉で車速Ｓが所定速度以上の場合は減速状態にあるとして、減速検出信号ｐ４を出力電圧制御部５に出力する。
【００４４】
上記出力電圧制御部５中の減速時出力電圧制御部５１は、バッテリ２の容量Ｑ及び車両の減速状態に応じて、発電機３の出力電圧Ｖaを変更する減速時出力電圧制御を行う。
【００４５】
減速時出力電圧制御部５１は、まず、バッテリ２の容量Ｑを検出する。詳しくは、バッテリ２の満充電容量Ｑfに上記充放電量算出部１０で算出した充放電量ｑを加減することによって、バッテリの容量Ｑを検出する。
【００４６】
そして、バッテリ２の容量Ｑが第１容量Ｑ1よりも大きい場合は、発電機３の出力電圧Ｖaを第１電圧Ｖ1に設定する。ここで、第１容量Ｑ1は、バッテリ２の充電状態が良好であって、積極的に充電する必要がないと判断できるバッテリ容量のしきい値であって、本実施形態１においては、充電率90%に設定している。また、第１電圧Ｖ1は、バッテリ２への充電を抑制する電圧であって、本実施形態１においては、12Vに設定されている。一方、バッテリ２の容量Ｑが第２容量Ｑ2以下の場合は、発電機３の出力電圧Ｖaを第２電圧Ｖ2に設定する。ここで、第２容量Ｑ2は、バッテリ２が充電を必要とするバッテリ容量のしきい値であって、本実施形態１では、充電率80%とする。また、第２電圧Ｖ2は、バッテリ２への充電を促進可能にする電圧であって、本実施形態１においては、14.5Vに設定されている。
【００４７】
そして、バッテリ２の容量Ｑが第２容量Ｑ2（充電率80%）よりも大きく且つ第１容量Ｑ1（充電率90%）以下である場合には、車両の減速状態に応じて、発電機３の出力電圧Ｖaが設定される。具体的には、上記減速状態検出部１４で減速状態が検出され減速検出信号ｐ４が出力されると、発電機３の出力電圧Ｖaは、上記充電を促進可能な第２電圧Ｖ2に設定される。一方、減速状態ではなく、減速検出信号ｐ４が出力されていないときは、発電機３の出力電圧Ｖaは、上記充電を抑制する第１電圧Ｖ1に設定される。
【００４８】
つまり、減速時出力電圧制御においては、バッテリ２の容量Ｑが第１容量Ｑ1よりも大きいとき、即ち、充電状態が良好なときは、発電機３の出力電圧Ｖaを充電を抑制する第１電圧Ｖ1に設定することによって燃費を向上させる。また、バッテリ２の容量Ｑが第２容量Ｑ2以下のとき、即ち、充電が不十分なときは、発電機３の出力電圧Ｖaを充電を促進可能な第２電圧Ｖ2に設定して、積極的にバッテリ２を充電する。さらに、バッテリ２の容量Ｑが第１容量Ｑ1以下であって且つ第２容量Ｑ2よりも大きいときには、車両が非減速状態にあるときは、発電機３の出力電圧Ｖaを第１電圧Ｖ1に設定することによって燃費を向上させる一方、車両が減速状態にあるときは、発電機３の出力電圧Ｖaを第２電圧Ｖ2に設定して、積極的にバッテリ２を充電する制御を行う。このようにして、バッテリ２の容量及び車両の減速状態に基づいて、発電機３の出力電圧Ｖaを制御することによって、燃費の向上と効率的なエネルギの回収を実現することができる。
【００４９】
このように、上記放電制御部５２で放電制御すると共に、制御放電量算出部１０ａで制御放電量ｑcを算出することによってバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを検出することができる。尚、第２充電率Ｐ2は、満充電状態との差が大きいほど、求められるバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfは正確になる。ただし、満充電状態と第２充電率Ｐ2との差が大きすぎると、放電制御に要する時間が長くなり実用的ではない。そこで、この第２充電率Ｐ2は、求められる満充電容量Ｑfの精度と検出時間とを考慮して決定することが好ましい。
【００５０】
また、上記減速時出力電圧制御部５１によって、車両の減速状態に応じて、発電機３の出力電圧Ｖaを変更することで、燃費の向上とエネルギの効率的な回収を実現している。
【００５１】
そして、バッテリ２が交換されると、即ち、上記交換検出部６でバッテリ２の交換が検出された後は、上記放電制御を行って交換後のバッテリ２ｂの満充電容量が検出されるまでは、この減速時出力電圧制御は禁止される。その結果、満充電容量が不明な交換後のバッテリ２ｂに対して、過充電や過放電がなされることがなく、バッテリ２ｂの寿命の低下が防止される。
【００５２】
次に、バッテリ容量検出の手順の一例を図４のフローチャート図に基づいて具体的に説明する。
【００５３】
まず、ステップＳＡ１において、上記交換検出部６によってバッテリ交換が検出されているかどうかを判定する。交換検出部６でバッテリ交換が検出されていた場合、即ち、バッテリ電圧Ｖbが零になったことを検出していた場合は、Ｙｅｓと判定され、ステップＳＡ２へ進む。一方、交換検出部６によってバッテリ交換が検出されていない場合は、Ｎｏと判定されステップＳＡ７へ進む。
【００５４】
ステップＳＡ２では、エンジン回転速度Ｎｅを検出する。そして、ステップＳＡ３でエンジンの始動が完了したか否かを判定する。詳しくは、エンジン回転速度Ｎｅが500rpm以上であればエンジン始動が完了した（Ｙｅｓ）と判定し、500rpm未満であればエンジン始動が未完了である（Ｎｏ）と判定する。Ｙｅｓの場合はステップＳＡ４へ進み、Ｎｏの場合はステップＳＡ２に戻る。このステップＳＡ２及びＳＡ３は、上記エンジン始動検出部１３によって行われる。尚、エンジン始動の判定値として用いるエンジン回転速度は500rpmに限られるものではなく、エンジンの始動完了が確認可能な任意の値に設定することができる。
【００５５】
ステップＳＡ４では、発電機３の出力電圧Ｖaを、交換後のバッテリ２ｂの充電を促進する電圧Ｖ2（14.5V）に設定する。この設定電圧Ｖ2は、14.5Vに限られるものではなく、バッテリ２ｂの充電を促進する値であれば任意の値に設定できる。その後、ステップＳＡ５で、バッテリ２ｂの充放電電流Ｃを検出する。続いて、ステップＳＡ６において、バッテリ２ｂの充放電電流Ｃが所定値Ｃr以下であるか否かを判定する。充放電電流Ｃは、上述の通り、満充電状態においては一定の値に収束する。つまり、このステップＳＡ６では、上記所定値Ｃrを略満充電状態における充放電電流値に設定することによって、バッテリ２ｂが略満充電状態であるか否かを判定している。そして、バッテリ２ｂの充放電電流Ｃが所定値Ｃr以下であれば、Ｙｅｓと判定してステップＳＡ１２へ進む一方、所定値Ｃrより大きければ、Ｎｏと判定してステップＳＡ４へ戻る。
【００５６】
すなわち、ステップＳＡ２からステップＳＡ６でＹｅｓと判定されるまでの手順を実行することによって、バッテリ２ｂは略満充電状態に充電される。
【００５７】
バッテリ２ｂが略満充電状態となった後、ステップＳＡ１２からステップＳＡ１４までの手順を実行することにより放電制御が行われる。
【００５８】
まず、ステップＳＡ１２では、発電機３の出力電圧Ｖaを第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に設定する。この第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧は、上記開放電圧特性記憶部８に記憶されている開放電圧特性から求められる。こうすることによって、バッテリ電圧Ｖbが発電機３の出力電圧Ｖaと釣り合うまで、バッテリ２が放電される。尚、バッテリ電圧Ｖbと発電機３の出力電圧Ｖaとが釣り合った平衡状態においては、車両の電気負荷１ａ等の影響によってバッテリ電圧Ｖbが第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧からずれる場合がある。かかる場合には、フィードバック制御等によって、バッテリ電圧Ｖbが第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧と一致するように発電機３の出力電圧Ｖaを設定する。
【００５９】
続いて、ステップＳＡ１３において、第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に発電機３の出力電圧Ｖaを設定後のバッテリ２ｂの放電電流Ｃの積算を開始する。
【００６０】
そして、ステップＳＡ１４において、バッテリ２ｂの充電率が第２充電率Ｐ2と一致するか否かを判定する。この判定は、バッテリ電圧Ｖbが、上記開放電圧特性記憶部８の開放電圧特性から求められる第２充電率Ｐ2に対応する端子開放電圧と一致するか否かを判定する。
【００６１】
こうして、バッテリ２ｂが略満充電状態から第２充電率Ｐ2まで放電する間のバッテリ２ｂの制御放電量ｑcが検出される。このバッテリ２ｂの制御放電量ｑcは、上記制御放電量算出部１０ａによって算出される。
【００６２】
そして、ステップＳＡ１５において、制御放電量ｑcと第２充電率Ｐ2から交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが算出される。詳しくは、略満充電状態、即ち充電率100%と第２充電率Ｐ2との差ΔＰ（＝100-Ｐ2）[%]に相当する容量が制御放電量ｑcであるから、
Qf=qc/((100-P2)/100)    （１）
によって、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが算出される。
【００６３】
こうして、バッテリ容量検出が完了する。そして、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが検出されると、続いて、減速時出力電圧制御が行われる。つまり、バッテリ２が交換されると、必ず交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを検出してから、減速時出力電圧制御が行われる。
【００６４】
一方、ステップＳＡ１でＮｏと判定された場合は、ステップＳＡ７へ進む。このステップＳＡ７は上記ステップＳＡ２と同様の手順であって、ステップＳＡ７に続くステップＳＡ８からステップＳＡ１１までの手順も、上述のステップＳＡ３からステップＳＡ６までの手順と同一である。すなわち、バッテリ交換が行われていない場合は、ステップＳＡ７からステップＳＡ１１でＹｅｓと判定されるまでの手順によって、バッテリ２が略満充電状態に充電される。そして、ステップＳＡ１１において、Ｙｅｓと判定されると、減速時出力電圧制御へ進む。つまり、バッテリ２の交換がなされていない場合は、放電制御によってバッテリ２の満充電容量Ｑfを検出することなく、上記満充電容量記憶部１２に記憶されたバッテリ２の満充電容量Ｑfを用いて、減速時出力電圧制御が行われる。この満充電容量記憶部１２には、バッテリ２が一度も交換されていない場合は、純正バッテリ２ａの満充電容量Ｑfが記憶されており、バッテリ２が既に交換されている場合は、交換後のバッテリ２ｂについて求められた満充電容量Ｑfが記憶されている。
【００６５】
次に、バッテリの減速時出力電圧制御の手順の一例を図５のフローチャート図に基づいて具体的に説明する。
【００６６】
まず、ステップＳＢ１において、車速Ｓ、スロットル開度θ及び充放電電流Ｃが検出される。
【００６７】
続いて、ステップＳＢ２において、バッテリ容量Ｑが第１容量Ｑ1（充電率90%)以下か否かが判定される。バッテリ容量Ｑが第１容量Ｑ1以下であれば、Ｙｅｓと判定されてステップＳＢ３へ進む一方、バッテリ容量Ｑが第１容量Ｑ1より大きければ、Ｎｏと判定されてステップＳＢ６へ進む。
【００６８】
ステップＳＢ３では、バッテリ容量が第２容量Ｑ2（充電率80%）以下か否かが判定される。そして、バッテリ容量Ｑが第２容量Ｑ2以下であれば、Ｙｅｓと判定されてステップＳＢ４へ進む一方、バッテリ容量Ｑが第２容量Ｑ2よりも大きければ、Ｎｏと判定されてステップＳＢ５へ進む。
【００６９】
ステップＳＢ４では、発電機３の出力電圧Ｖaを充電を促進可能な第２電圧Ｖ2（＝14.5V）に設定する。その後、リターンしてステップＳＢ１へ戻る。
【００７０】
一方、ステップＳＢ２でバッテリ容量Ｑが第１容量Ｑ1より大きいと判定された場合にはステップＳＢ６へ進み、ステップＳＢ６では、発電機３の出力電圧Ｖaを充電を抑制する第１電圧Ｖ1（＝12V）に設定する。その後、リターンしてステップＳＢ１に戻る。
【００７１】
また、ステップＳＢ３でＮｏと判定された場合、すなわち、バッテリ容量Ｑが第１容量Ｑ1以下であって且つ第２容量Ｑ2よりも大きい場合には、ステップＳＢ５において、ステップＳＢ１で検出した車速Ｓ及びスロットル開度θに基づいて車両が減速状態か否かを判断する。そして、減速状態と判断された場合にはステップＳＢ４へ進み、非減速状態と判断された場合にはステップＳＢ６へ進む。
【００７２】
このようにして、バッテリ容量Ｑと車両の減速状態とを考慮して、発電機３の出力電圧Ｖaを設定する減速時出力電圧制御が行われる。
【００７３】
したがって、本実施形態１によれば、バッテリ交換後であっても、バッテリ２の開放電圧特性に基づいてバッテリ２ｂの放電制御を行うことによって、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを容易且つ精度良く検出することができる。その結果、バッテリ交換によって純正バッテリ２ａと異なる満充電容量Ｑfのバッテリ２ｂが搭載されても、バッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが正確に検出されるため、バッテリ２ｂの過充電や過放電を防止することができ、バッテリ２ｂの寿命低下を防止することができる。
【００７４】
第１充電率Ｐ1を満充電状態とすることによって、放電制御が満充電状態付近で行われることになり、通常使用時のバッテリ２の好適な充電状態である略満充電状態まで放電制御後に早期に充電することができる。また、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfの検出は、エンジン始動後まず始めに行われることが好ましく、エンジン始動前は充電率が若干低下しているが、第１充電率Ｐ1を略満充電状態とすることによって、バッテリ２ｂをまず始めに略満充電状態まで充電することができる。
【００７５】
さらに、バッテリ２の容量と車両の減速状態とに応じて、発電機３の出力電圧Ｖaを出力電圧制御して、バッテリ２の過充電並びに過放電の防止及び効率的なエネルギの回収と燃費の向上を図ることができる。
【００７６】
《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２について説明する。尚、以下では、上記実施形態１と同一の構成については同じ符号を付し、それ以上の説明を省略する。
【００７７】
本実施形態２におけるバッテリの容量検出方法のフローチャート図を図６に示す。本実施形態２が、上記実施形態１と異なる構成は、第１充電率Ｐ1を満充電状態に固定せず、第２充電率Ｐ2と同様に、充電率設定部７によって設定可能な値としていることである。ただし、第１充電率Ｐ1は、第２充電率Ｐ2よりも大きな値とする。
【００７８】
まず、ステップＳＣ１〜ＳＣ３は、実施形態１のステップＳＡ１〜ＳＡ３と同様である。
【００７９】
そして、ステップＳＣ４において、発電機３の出力電圧Ｖaを第１充電率Ｐ1に相当する端子開放電圧に一致する電圧に設定する。この第１充電率Ｐ1に相当する端子開放電圧は、上記開放電圧特性記憶部８に記憶されている開放電圧特性から求められる。こうすることによって、バッテリ電圧Ｖbと発電機３の出力電圧Ｖaが釣り合って、バッテリ電圧Ｖbが第１充電率Ｐ1に相当する端子開放電圧に一致する、即ちバッテリ２が第１充電率Ｐ1となる。
【００８０】
続いて、ステップＳＣ５において、バッテリ２ｂの充電率が第１充電率Ｐ1と一致するか否かを判定する。この判定は、バッテリ電圧Ｖbが、上記開放電圧特性記憶部８の開放電圧特性から求められる第１充電率Ｐ1に対応する端子開放電圧と一致するか否かを判定する。
【００８１】
こうして、バッテリ電圧Ｖbが第１充電率Ｐ1に対応する端子開放電圧と一致するまでステップＳＣ４及びＳＣ５が繰り返され、バッテリ２ｂが第１充電率Ｐ1に設定される。
【００８２】
続いて、ステップＳＣ６において、発電機３の出力電圧Ｖaを第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に設定する。この第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧は、上記開放電圧特性記憶部８に記憶されている開放電圧特性から求められる。
【００８３】
ステップＳＣ７において、第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧に一致する電圧に発電機３の出力電圧Ｖaを設定後のバッテリ２ｂの放電電流Ｃの積算を開始する。
【００８４】
そして、ステップＳＣ８において、バッテリ２ｂの充電率が第２充電率Ｐ2と一致するか否かを判定する。この判定は、バッテリ電圧Ｖbが、上記開放電圧特性記憶部８の開放電圧特性から求められる第２充電率Ｐ2に対応する端子開放電圧と一致するか否かを判定する。
【００８５】
こうして、バッテリ２ｂが第１充電率Ｐ1から第２充電率Ｐ2まで放電する間のバッテリ２ｂの制御放電量ｑcが検出される。このバッテリ２ｂの制御放電量ｑcは、上記制御放電量算出部１０ａによって積算される。
【００８６】
そして、ステップＳＣ９において、制御放電量ｑcと第１充電率Ｐ1及び第２充電率Ｐ2とから交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが算出される。詳しくは、第１充電率Ｐ1と第２充電率Ｐ2との差ΔＰ12（＝Ｐ1-Ｐ2）[%]に相当する容量が制御放電量ｑcであるから、
Qf=qc/((P1-P2)/100)    （２）
によって、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfが算出される。
【００８７】
尚、ステップＳＣ１０〜ＳＣ１４は実施形態１のステップＳＡ７〜ＳＡ１１と同様である。また、バッテリ電圧Ｖbと発電機３の出力電圧Ｖaとが釣り合った平衡状態においては、車両の電気負荷１ａ等の影響によってバッテリ電圧Ｖbが第１充電率Ｐ1又は第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧からずれる場合がある。かかる場合には、フィードバック制御等によって、バッテリ電圧Ｖbが第１充電率Ｐ1又は第２充電率Ｐ2に相当する端子開放電圧と一致するように発電機３の出力電圧Ｖaを設定する。
【００８８】
こうして、バッテリ容量検出が完了する。その後、実施形態１と同様に、減速時出力電圧制御が行われる。
【００８９】
このように、第１充電率Ｐ1は満充電状態でなくても、第２充電率Ｐ2よりも大きな任意の充電率を設定することよって、交換後のバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfを検出することができる。この第１充電率Ｐ1と第２充電率Ｐ2との差が大きいほど、求められるバッテリ２ｂの満充電容量Ｑfは正確になる。ただし、第１充電率Ｐ1と第２充電率Ｐ2との差が大きすぎると、放電制御に要する時間が長くなり実用的ではない。そこで、この第１充電率Ｐ1と第２充電率Ｐ2とは、求められる満充電容量Ｑfの精度と検出時間とを考慮して決定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態に係る発電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリの開放電圧特性を示す図である。
【図３】バッテリの充電電流と充電率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るバッテリの容量検出の手順を示すフローチャート図である。
【図５】発電機の減速時出力電圧制御の手順を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るバッテリの容量検出の手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ａ    電気負荷
２      バッテリ
２１    電流センサ（電流検出手段）
３      発電機
４      コントローラ
５      出力電圧制御部（電圧制御手段）
６      交換検出部
８      開放電圧特性記憶部
９      満充電判定部（満充電状態判定手段）
１０    充放電量算出部
１１    満充電容量算出部（容量算出手段）
１２    満充電容量記憶部（容量記憶手段）
１４    減速状態検出部                                                               
【図１】
2006038593.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006038593.tif 000005
【図４】
2006038593.tif 000006
【図５】
2006038593.tif 000007
【図６】
2006038593.tif 000008