(57)【要約】【課題】  電池が過充電になると、電池から放電させる電力を消費させるとともに過給を制御し、運転フィーリングを変えないようにできる電動過給機の充電制御装置および充電制御方法を提供する。【解決手段】  車両に設けられる電動過給機４の電動機１０にインバータ１１（電力変換機）を介して電力を供給する第２の電池１２と、第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、インバータ１１に、第２の電池１２から放電される電力を用いて、電動機１０のロータの回転数または回転方向を変更させる制御部と、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】
車両に設けられる電動過給機の電動機に電力変換機を介して電力を供給する電池と、
前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、前記電力変換機に、前記電池から放電される電力を用いて、前記電動機のロータの回転数または回転方向を変更させる制御部と、
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、前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、前記電力変換機に、前記ロータの回転方向を通常の過給を行う際と逆方向にさせる、ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の充電制御装置であって、
前記制御部は、前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、前記電力変換機に、過給が増減しないように前記ロータの回転数を可変させる、ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の充電制御装置であって、
前記制御部は、前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超え、かつ前記電動過給機が過給をしていない場合、前記電力変換機に、放電した電力を供給して前記ロータが回転をしないように制御させる、ことを特徴とする充電制御装置。
【請求項５】
車両に設けられる電動過給機の電動機に電力を供給する電池と、
前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、前記電池から放電される電力を前記電動機に供給し、前記電動過給機から内燃機関に過給をさせ、前記過給により向上する効率だけ前記内燃機関の効率を下げる制御部と、
を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項６】
車両に設けられる電動過給機の電動機に電力変換機を介して電力を供給する電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えたことを検出し、
前記電池の充電率または電圧値が前記過充電閾値を超えた場合、前記電力変換機に、前記電池から放電される電力を用いて、前記電動機のロータの回転数または回転方向を変更させる、
ことを特徴とする電動過給機の充電制御方法。
【請求項７】
車両に設けられる電動過給機の電動機に電力を供給する電池と、
前記電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超え、かつ前記電動過給機が過給をしていない場合に、前記電動過給機から内燃機関への過給経路を切り替える切替部に、前記内燃機関へ前記電動過給機による過給がされないように切り替えをさせ、その後に、前記電動過給機に前記電池から放電をした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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動過給機に用いる電池の充電制御装置および充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動過給機に電力を供給する電池が過充電になることを防止するためには放電をしなければならないが、その電池の放電先として、電動過給機に設けられている電動機しかない場合がある。そのような場合には、電池が放電を開始すると、電動機が駆動して内燃機関に過給がされてしまう。車両が走行している場合には、その過給により意図しない加速が起きるため運転者は違和感を覚える（運転フィーリングが変わる）という問題がある。
【０００３】
関連する技術として、電池の充電容量が過充電域にあるときに実行され、走行用の駆動力の一部を電動機から出力させるなどして電池の電力を消費して放電させる、放電制御が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電池が過充電になると、電池から放電させる電力を消費させるとともに過給を制御し、運転フィーリングを変えないようにできる電動過給機の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】
【０００６】
実施の態様のひとつである充電制御装置は、電池、制御部を有している。
電池は、車両に設けられる電動過給機の電動機に電力変換機を介して電力を供給する。
【０００７】
制御部は、電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、電力変換機に、電池から放電される電力を用いて、電動機のロータの回転数または回転方向を変更させる。
他の実施の態様のひとつである充電制御装置は、電池、制御部を有している。
【０００８】
電池は、車両に設けられる電動過給機の電動機に電力を供給する。
制御部は、電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、電池から放電される電力を電動機に供給し、電動過給機から内燃機関に過給をさせ、過給により向上する効率だけ内燃機関の効率を下げる。
【０００９】
また、他の実施の態様のひとつである充電制御装置は、電池、制御部を有している。
電池は、車両に設けられる電動過給機の電動機に電力を供給する。
制御部は、電池の充電率または電圧値が過充電閾値を超え、かつ電動過給機が過給をしていない場合に、電動過給機から内燃機関への過給経路を切り替える切替部に、内燃機関へ電動過給機による過給がされないように切り替えをさせ、その後に、電動過給機に電池から放電をした電力を供給させる。
【発明の効果】
【００１０】
実施の態様によれば、電池が過充電になると、電池から放電させる電力を消費させるとともに過給を制御し、運転フィーリングを変えないようにできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、電動過給機を有する車両に搭載される装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、車速と電池強制放電処理の関係を示す図である。
【図３】図３は、制御部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】
【００１２】
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、電動過給機を有する車両に搭載される装置の一実施例を示す図である。なお、本例では電動過給機の電動機を用いて説明するが、電動機は電動過給機に備えられているものに限定されない。
【００１３】
図１に示す装置１は内燃機関２、過給機３、電動過給機４、制御部５、オルタネータ６、第１の電池７、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、インバータ１１（電力変換機）、第２の電池１２などを有する。
【００１４】
内燃機関２は出力軸１４を備え、本例ではその出力軸１４に駆動輪１５が連結されている。過給機３は内燃機関２に強制的に空気を送り込む装置で、内燃機関２の出力をより大きくさせる。なお、配管１６、１７は過給に用いられる配管などである。また、配管１６は、電動過給機４から内燃機関２への過給と遮断（過給がされないようにする）を切り替える切替部１３を、備えている。
【００１５】
電動過給機４は、圧縮機９、電動機１０を有し、内燃機関２に強制的に空気を送り込む装置で、過給機３の補助などをするものである。圧縮機９を駆動する電動機１０への電力はインバータ１１から供給される。インバータ１１は制御部５からの指示に基づいて電動機１０へ電力を供給する。
【００１６】
オルタネータ６は、出力軸１４に連結され、出力軸１４の回転エネルギー（動力）を利用して発電をし、発電された電力は二次電池である第１の電池７に充電される。また、オルタネータ６により発電される電力は、ブレーキ回生として発電される電力も含む。なお、オルタネータ６により発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して第２の電池１２に供給してもよい。
【００１７】
第１の電池７は、車両に搭載されている補機やシステムに電力を供給するための二次電池で、鉛電池などが考えられる。ただし、第１の電池７は鉛電池に限定されるものではない。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、第１の電池７から出力される電圧を第２の電池１２に充電可能な電圧に変換し、第１の電池７から第２の電池１２に充電をさせるために用いる。
第２の電池１２は、１つ以上の二次電池を有する組電池で、ＤＣ／ＤＣコンバータ８から供給される電力により充電される。第２の電池１２で用いる二次電池はリチウムイオン電池などの短時間での充放電が可能な二次電池であることが望ましい。なお、二次電池はリチウムイオン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）、鉛電池、キャパシタなどの蓄電素子を用いてもよい。また、第２の電池１２は電池パックなどに備えられていてもよい。
【００１９】
なお、本例の装置の場合には、第２の電池１２からインバータ１１を介して電動機１０に電力を供給しているが、第２の電池１２を備えていない装置の場合には、第１の電池７からＤＣ／ＤＣコンバータ８を介してインバータ１１に電動機１０を駆動するための電力を供給してもよい。
【００２０】
制御部５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５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、本例においては制御部５を用いて説明をするが、制御部５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）や第２の電池１２を有する電池パックに備えられた電池ＥＣＵ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５と別に設けてもよい。
【００２１】
制御部５は、第２の電池１２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）または電圧値が過充電閾値を超えた場合、放電先であるインバータ１１に、第２の電池１２から放電される電力を消費させるように、電動機１０のロータの回転数または回転方向を変更させる。回転数または回転方向の変更は、例えば、運転フィーリングが変わらないように、（Ａ）−（Ｄ）に示す処理（電池強制放電処理）により、電動機１０のロータの回転数または回転方向を変更させる。
（Ａ）第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、制御部５はインバータ１１に、ロータの回転を通常の過給を行う際の回転方向（正方向の回転）と逆方向にさせ、正方向の回転の時と同じ量の空気を電動過給機４から内燃機関２へ過給する。電動過給機４から内燃機関２へ過給する空気の量が同じになるように、逆方向にロータを回転させる場合には、正方向に回転させているときより効率が低下するため、消費される電力が増加する。例えば、ロータを正方向に１００回転させるのに電力を１００Ｗ消費し、逆方向に１００回転させるのに電力を１１０Ｗ消費する電動機１０の場合、逆方向に１００回転させるには正方向に１００回転させるよりも１０Ｗ多くの電力が必要になる。そうすると、第２の電池１２から放電される電力を、この１０Ｗ分消費することが可能になる。言い方を変えれば、この効率の低下により必要になる電力を、第２の電池１２から放電される電力により賄うことで、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を増加させないようにできるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
（Ｂ）第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、制御部５はインバータ１１に、過給が増減しないようにロータの回転数を可変させる。例えば、電動過給機４の電動機１０のロータが高効率で回転していて、これ以上回転数を上げても過給できる空気の量が増えない場合には、ロータの回転数を上げる。すなわち、ロータの回転数を上げても電動過給機４から内燃機関２への過給は増えないが、ロータの回転数は上がっているので、消費する電力は増加する。そうすると、第２の電池１２から放電される電力を、この増加する電力分消費することが可能になる。言い方を変えれば、この増加する電力を、第２の電池１２から放電される電力により賄うことで、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を増加させないようにできるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００２２】
また、電動過給機４の電動機１０のロータの回転が止まっている場合（過給をしていない場合）または回転が止まりかけているような場合、制御部５が低回転でロータを回転させるようにインバータ１１を制御する。低回転とは、電動過給機４から内燃機関２への過給がされない程度の回転である。すなわち、ロータを低回転で回転させて、第２の電池１２から放電される電力を消費させる。
（Ｃ）第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超え、かつ電動過給機４が過給をしていない場合、第２の電池１２から放電される電力をインバータ１１に供給しつつロータを正方向または逆方向に回転させないように、制御部５がインバータ１１を制御する。その結果、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を停止できるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
（Ｄ）制御部５は、第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合、第２の電池１２から放電される電力を電動過給機４の電動機１０に供給し、内燃機関２に電動過給機４から過給させ、過給により向上する効率だけ内燃機関２の効率を下げる。例えば、第２の電池１２から放電される電力と車両の速度とに基づいて、電動過給機４から空気を過給する量と内燃機関２の効率とを決定し、電動過給機４と内燃機関２とを制御する。その結果、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への空気を過給する量を制御できるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００２３】
電動過給機４から空気を過給する量と内燃機関２の効率は、例えば、第２の電池１２から放電される電力と車両の速度とを用いて、予め作成したテーブルを参照し、求めてもよい。テーブルは、例えば、第２の電池１２から放電される電力と車両の速度との組み合わせごとに、実験やシミュレーションにより、予め電動過給機４から空気を過給する量と内燃機関２の効率とを求め、その放電される電力と車両の速度との組み合わせごとに、求めた過給する量と効率とを関連付けて、記憶部に記憶したものが考えられる。またテーブル以外の方法として、第２の電池１２から放電される電力と車両の速度とを用いて、電動過給機４から空気を過給する量と内燃機関２の効率とを求める計算式を記憶部に記憶し、その計算式を用いて、空気を過給する量と効率を求めてもよい。
【００２４】
なお、（Ａ）−（Ｄ）に示した処理は、１つまたは２つ以上の処理を組み合わせて用いてもよい。
図２は、車速と電池強制放電処理の関係を示す図である。縦軸に車速を示し、横軸に時間を示している。曲線２０１は車両の速度の変化を示している。車両が加速している場合（ｔ０−ｔ１期間の場合）には、（Ａ）（Ｂ）（Ｄ）に示した処理を実施することができる。車両が一定速度で走行している場合（ｔ１以降の場合）には、（Ａ）−（Ｄ）に示した処理を実施することができる。
【００２５】
図３は、制御部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、第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超えた場合に、制御部５が電池強制放電フラグをオンにする。過充電閾値は、例えば、第２の電池１２が過充電であるか否かを判定するための値で、過充電を示す充電率または電圧値で表される。
【００２６】
ステップＳ２では、制御部５が電池強制放電処理を実施する。上記（Ａ）−（Ｄ）に示した処理のうち１つまたは２つ以上の処理を組み合わせて実施する。
ステップＳ２（Ａ）の場合、電池強制放電フラグがオンになると、制御部５はインバータ１１に、ロータの回転を通常の過給を行う際の回転方向（正方向の回転）と逆方向にさせ、正方向の回転の時と同じ量の空気を電動過給機４から内燃機関２へ過給する。電動過給機４から内燃機関２へ過給する空気の量が同じになるように、逆方向にロータを回転させる場合には、正方向に回転させているときより効率が低下するため、消費される電力が増加する。この効率の低下により必要になる電力を、第２の電池１２から放電される電力により賄うことで、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を増加させないようにできるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００２７】
ステップＳ２（Ｂ）の場合、電池強制放電フラグがオンになると、制御部５はインバータ１１に、過給が増減しないようにロータの回転数を可変させる。例えば、電動過給機４の電動機１０のロータが高効率で回転していて、これ以上回転数を上げても過給できる空気の量が増えない場合には、ロータの回転数を上げる。すなわち、ロータの回転数を上げても電動過給機４から内燃機関２への過給は増えないが、ロータの回転数は上がっているので、消費する電力は増加する。そうすると、第２の電池１２から放電される電力を、この増加する電力分消費することが可能になる。この増加する電力を、第２の電池１２から放電される電力により賄うことで、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を増加させないようにできるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００２８】
また、電動過給機４の電動機１０のロータの回転が止まっている場合（過給をしていない場合）または回転が止まりかけているような場合、制御部５が低回転でロータを回転させるようにインバータ１１を制御する。低回転とは、電動過給機４から内燃機関２への過給がされない程度の回転である。すなわち、ロータを低回転で回転させて、第２の電池１２から放電される電力を消費させる。
【００２９】
ステップＳ２（Ｃ）の場合、電池強制放電フラグがオンで、かつ電動過給機４が過給をしていない場合、第２の電池１２から放電される電力をインバータ１１に供給しつつロータを正方向または逆方向に回転させないように、制御部５がインバータ１１を制御する。その結果、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への過給を停止できるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００３０】
ステップＳ２（Ｄ）の場合、電池強制放電フラグがオンになると、第２の電池１２から放電される電力を電動過給機４の電動機１０に供給し、内燃機関２に電動過給機４から過給をさせ、過給により向上する効率だけ内燃機関２の効率を下げる。例えば、第２の電池１２から放電される電力と車両の速度とに基づいて、電動過給機４から空気を過給する量と内燃機関２の効率とを決定し、電動過給機４と内燃機関２とを制御する。その結果、第２の電池１２から放電される電力を消費させることができるとともに、電動過給機４から内燃機関２への空気を過給する量を制御できるため、運転フィーリングを変えないようにできる。
【００３１】
ステップＳ３では、第２の電池１２の充電率または電圧値が、過充電閾値以下になったか否かを制御部５が判定し、過充電閾値以下の場合（Ｙｅｓ）には電池強制放電フラグをオフにしてステップＳ４に移行して通常の処理に移行する。過充電閾値を超えている場合（Ｎｏ）にはステップＳ２に移行して電池強制放電処理を継続する。
【００３２】
実施形態１によれば、第２の電池１２が過充電になると、放電先のインバータ１１（電力変換機）を用いて、第２の電池１２から放電させる電力を消費させるとともに過給を制御し、運転フィーリングを変えないようにできるという効果を奏する。
【００３３】
なお、ステップＳ２の（Ａ）−（Ｄ）に示した処理は、１つまたは２つ以上の処理を組み合わせて用いてもよい。車両が加速している場合には、（Ａ）（Ｂ）（Ｄ）に示した処理を実施することができる。車両が一定速度で走行している場合には、（Ａ）−（Ｄ）に示した処理を実施することができる。
【００３４】
実施形態２（他の電池強制放電処理）について説明する。
実施形態２の制御部５は、第２の電池１２の充電率または電圧値が過充電閾値を超え、かつ電動過給機４が過給をしていない場合に、電動過給機４から内燃機関２への過給経路を切り替える切替部１３に、内燃機関２へ過給がされないように切り替えをさせ、その後に第２の電池１２から放電をした電力を電動過給機４に供給させる。その結果、電動過給機４の圧縮機９から内燃機関２へ過給はされないが、電動機１０は電力を消費する。
【００３５】
切替部１３は電気信号により弁が開閉する電磁弁などが考えられる。例えば、図１には示されていないが、制御部５と切替部１３を接続する制御線を介して、内燃機関２へ過給がされないようにするための電気信号を、制御部５は切替部１３に出力する。
【００３６】
実施形態２によれば、第２の電池１２が過充電になると、電動過給機４の電動機１０に電力を供給して、第２の電池１２から放電させる電力を消費させるとともに過給を制御し、運転フィーリングを変えないようにできるという効果を奏する。
【００３７】
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】
【００３８】
１  装置、
２  内燃機関、
３  過給機、
４  電動過給機、
５  制御部、
６  オルタネータ、
７  第１の電池、
８  ＤＣ／ＤＣコンバータ、
９  圧縮機、
１０  電動機、
１１  インバータ、
１２  第２の電池、
１３  切替部、
１４  出力軸、
１５  駆動輪、
１６、１７  配管、
【図２】
2015156337.tif 000003
【図３】
2015156337.tif 000004
【図１】
2015156337.tif 000005