(57)【要約】【課題】電池が低温である場合に発電機の発電量を上げて、発電機から負荷に電力を供給することで、負荷に供給する電力を確保することができる充電制御装置および充電制御方法を提供する。【解決手段】オルタネータ５（発電機）が発電した電力を充電し、インバータ２（電力変換機）を介してモータ１（少なくともモータ１を含む負荷）に電力を供給する電池４と、電池４の温度が所定値以下である場合に、オルタネータ５よりモータ１に電力を供給させ、電池４の温度が所定値を超えている場合に、電池４よりモータ１に電力を供給させる制御部６と、を備える充電制御装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機が発電した電力を充電し、電力変換機を介して負荷に電力を供給する電池と、
前記電池の温度が所定値以下である場合に、前記発電機より前記負荷に電力を供給させ、前記電池の温度が所定値を超えている場合に、前記電池より前記負荷に電力を供給させる制御部と、
を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電制御装置であって、
前記制御部は、温度に応じて前記発電機の発電量を変更させる、ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項３】
発電機が発電した電力を充電し、電力変換機を介して負荷に電力を供給する電池を備える充電制御装置の充電制御方法であって、
前記電池の温度が所定値以下であるか否かを検出し、
所定値以下である場合、前記発電機より前記負荷に電力を供給させ、前記電池の温度が所定値を超えている場合に、前記電池より前記負荷に電力を供給させる、
ことを特徴とする充電制御装置の充電制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の充電制御装置の充電制御方法であって、
前記制御部は、温度に応じて前記発電機の発電量を変更させる、ことを特徴とする充電制御装置の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機を制御する充電制御装置および充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池から供給される電力により電動機などの負荷を駆動する場合、電池が低温であると電池の出力特性が落ちるため、電池から出力される電力が不足して、十分に負荷に電力を供給できなくなることがある。特に鉛電池は低温になると出力が著しく低下することが知られているため、鉛電池を用いた場合に上記のような問題が顕著になる。
【０００３】
また、低温において電力を出力できたとしても、低温のときには電池の内部抵抗が大きくなり電圧降下も大きくなるため、電池電圧の低下による電池劣化が懸念される。鉛電池の場合には、サルフェーションが進むことにより、電池の劣化と寿命を縮めることになる。そのため、従来は電池をできるだけ低温で使用しないようにしている。
【０００４】
関連する技術として、電池の内部抵抗が高く、セル温度が低いと判定された場合、電池の温度を高めることで電池の内部抵抗を低くし電池の損失を改善することが開示されている。特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０４４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電池が低温である場合に発電機の発電量を上げて、発電機から負荷に電力を供給することで、負荷に供給する電力を確保することができる充電制御装置および充電制御方法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】
実施の態様のひとつである充電制御装置は、電池、制御部を有する。
電池は、発電機が発電した電力を充電し、電力変換機を介して負荷に電力を供給する。
制御部は、電池の温度が所定値以下である場合に、発電機より負荷に電力を供給させ、電池の温度が所定値を超えている場合に、電池より負荷に電力を供給させる。
【０００８】
また、他の観点によれば、制御部は、温度に応じて発電機の発電量を変更させる。
【発明の効果】
【０００９】
実施の態様によれば、電池が低温である場合に発電機の発電量を上げて、発電機から負荷に電力を供給することで、負荷に供給する電力を確保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】
【００１０】
【図１】図１は、充電制御装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、充電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
【図３】図３は、充電制御装置の他の動作の一実施例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて実施形態について詳細に説明する。
図１は、充電制御装置の一実施例を示す図である。図１の充電制御装置は、モータ１（電動機：負荷）、インバータ２（電力変換機）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、電池４、オルタネータ５（発電機）、制御部６を有する。なお、本例では負荷をモータ１としているが、負荷にインバータ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３などを含めてもよい。
【００１２】
モータ１は、例えば、車両に搭載される電動過給機に設けられているモータなどが考えられる。
インバータ２は、制御部６からモータ１を制御する指示を受信すると、その指示に従いモータ１を駆動および制御する。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電池４から出力される電圧をインバータ２で利用可能な電圧に変換する。
電池４は、オルタネータ５が発電した電力を充電し、モータ１などに電力を供給する二次電池で、例えば、鉛電池などが考えられる。ただし、電池４は鉛電池に限定されるものではなく、ニッケル・水素充電池（Ｎｉ−ＭＨ）などを用いてもよい。
【００１４】
オルタネータ５は、自己発電をした電力または回生電力を電池４に供給する。オルタネータ５として、例えば、車両の内燃機関の軸に連結され、内燃機関が軸を回転させ、その軸の回転エネルギー（動力）を利用して発電をするものが知られている。
【００１５】
制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いた回路が考えられ、制御部６の内部または外部に備えられている記憶部に記憶されている各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、充電制御装置が車両に搭載されている場合には、制御部６が実行する制御を車両に搭載されている１つ以上のＥＣＵ（Electronic Control Unit）などに行わせてもよい。記憶部はＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリで、パラメータ値、変数値などのデータを記憶してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。なお、記憶部は制御部６と別に設けてもよい。
【００１６】
制御部６は、電池４に設けられた温度センサから電池４の温度を取得し、その温度が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合（低温の場合）には、オルタネータ５に発電量を上げさせる指示をして、オルタネータ５からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してインバータ２に電力を供給できるようにする。また、電池４の温度が所定値を超えている場合（低温でない場合）には、電池４からモータ１に電力を供給させる。
【００１７】
所定値は電池４が低温であるか否かを判定するための値で、例えば、実験やシミュレーションで求めることが考えられる。オルタネータ５が発電する発電量は、低温により電池４がインバータ２に供給することができない不足分を補う発電量である。
【００１８】
図１に示す電池４の出力電圧が１２［Ｖ］（定格値）で、オルタネータ５の出力電圧が１４．４［Ｖ］の場合について説明をする。電池４が低温でない場合、通常であればオルタネータ５は電池４に対して充電をしているので、電池４の両端（ＴＰ１−ＴＰ２）の電圧は１４．４［Ｖ］になる。また、電池４は満充電近くまで充電される。従って、低温でない場合には、インバータ２から電力供給の要求があっても、電池４は十分に電力をインバータ２に供給することができる。
【００１９】
ところが、低温になり電池４の内部抵抗が大きくなると電圧降下が大きくなり、電池４の電圧が低下して電池４からの出力が減少する。すなわち、電池４が低温になると、電圧降下により電池４の出力電圧が１２［Ｖ］より下がり、電池４の両端（ＴＰ１−ＴＰ２）の電圧も１４．４［Ｖ］より低下する。また、このときに制御部６からの要求によりインバータ２へ電力を供給することになると、インバータ２を介してモータ１（負荷）に電力が供給されるため、さらに電池４の電圧が低下して下限電圧（使用限界値）に達することがある。電池４の電圧が下限電圧に達した場合には、電池４からの出力が著しく減少して、電池４はインバータ２から要求された電力を出力できなくなる。
【００２０】
そこで、低温になると、電池４の両端（ＴＰ１−ＴＰ２）の電圧が１４．４［Ｖ］になるように、制御部６はオルタネータ５に発電量を上げて発電をさせる。例えば、オルタネータ５は、通常定電圧（１４．４［Ｖ］）で電池４に充電をしているので、電流量を増加させて、電池４の両端（ＴＰ１−ＴＰ２）の電圧が１４．４［Ｖ］になるように発電をさせる。そうすることで、電池４の電力の不足分をオルタネータ５により補うことができる。すなわち、インバータ２に接続されたモータ１を駆動させるために必要な電力を確保できる。なお、電池４の両端（ＴＰ１−ＴＰ２）の電圧は電圧計などを用いて計測する。
【００２１】
例えば、低温でない場合に３［ｋＷｈ］を供給できたが、低温になって電池４から２［ｋＷｈ］しか出力できない場合、インバータ２が３［ｋＷｈ］を要求してきたとすると、電力が１［ｋＷｈ］分不足してしまう。その場合に、オルタネータ５から１［ｋＷｈ］分を補うことで、インバータ２に接続されたモータ１を駆動させるために必要な電力を確保できる。
【００２２】
また、制御部６は電池４の温度に応じてオルタネータ５の発電量を変更させて、電池４に電力を供給させてもよい。例えば、電池４の温度センサから温度を取得し、その温度を用いて、電池４の温度と発電量とが関連付けられた温度−発電量テーブルを参照し、発電量を決定してもよい。温度−発電量テーブルは、例えば、電池４の温度各々において電池４の出力する電力がどれだけ不足するかを、実験やシミュレーションにより求め、温度各々と、不足する電力に対応する発電量と、を関連付けて温度−発電量テーブルを作成して記憶部に記憶することが考えられる。
【００２３】
さらに、電池４の温度とともに電池４の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）または電圧値を用いて、制御部６がオルタネータ５の発電量を決定し、発電量を変更させてもよい。
【００２４】
上記した制御により、電池４が低温になり出力特性が落ちて、電池４から出力される電力が不足した場合であっても、オルタネータ５の発電量を上げて、オルタネータ５から負荷（モータ１などを有する）に電力を供給することにより、負荷に供給する電力を確保することができる。また、低温のときに電池４の内部抵抗が大きくなり電圧降下が大きくなることで、電池電圧が低下した場合でも、電池４の劣化を抑止することができる。
【００２５】
図２は、充電制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップＳ１では、制御部６が電池４の温度を温度センサから取得する。ステップＳ２では制御部６が、電池４の温度が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ３に移行する。所定値を超えていない場合（Ｎｏ）には、電池４からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してインバータ２に電力を供給させ、インバータ２にモータ１を駆動および制御させる。すなわち、通常の処理を行う。
【００２６】
ステップＳ３では制御部６が、オルタネータ５の発電量を上げさせて、オルタネータ５よりＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してインバータ２に電力を供給させ、インバータ２にモータ１を駆動および制御させる。オルタネータ５が発電する発電量は、低温により電池４がインバータ２に供給することができない不足分を補う発電量である。
【００２７】
図３は、充電制御装置の他の動作の一実施例を示すフロー図である。
ステップＳ３０１では、制御部６が電池４の温度を温度センサから取得する。ステップＳ３０２では制御部６が、電池４の温度が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ３０３に移行する。所定値を超えていない場合（Ｎｏ）には、電池４からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してインバータ２に電力を供給させ、インバータ２にモータ１を駆動および制御させる。すなわち、通常の処理を行う。
【００２８】
ステップＳ３０３では、例えば、電池４の温度を用いて、電池４の温度と発電量とが関連付けられた温度−発電量テーブルを参照し、制御部６が発電量を求める。
ステップＳ３０４では制御部６が、オルタネータ５の発電量をステップＳ３０３で求めた発電量にさせて、オルタネータ５よりＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してインバータ２に電力を供給させ、インバータ２にモータ１を駆動および制御させる。オルタネータ５が発電する発電量は、低温により電池４がインバータ２に供給することができない不足分を補う発電量である。
【００２９】
図２、図３に示した制御により、電池４が低温になり出力特性が落ちて、電池４から出力される電力が不足した場合であっても、オルタネータ５の発電量を上げることで、オルタネータ５から負荷（モータ１などを有する）に電力を供給することで、負荷に供給する電力を確保することができる。また、低温のときに電池４の内部抵抗が大きくなり電圧降下が大きくなることで、電池電圧が低下した場合でも、電池４の劣化を抑止することができる。
【００３０】
なお、モータ１が電動過給機に設けられている場合、上記実施の形態を利用することで、モータ１の出力を確保できるため、低温であっても車両に設けられている内燃機関への過給を確保することができる。
【００３１】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  モータ、
２  インバータ、
３  ＤＣ／ＤＣコンバータ、
４  電池、
５  オルタネータ、
６  制御部、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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