(57)【要約】【課題】電池の利用状況に基づいて算出した第１の負荷を駆動可能な回数が、回生閾値以上である場合に、回生電力を効率よく利用して電池に充電をす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１（発電機）が発電した電力を充電し、一回の駆動で所定の電力を消費するモータ５（第１の負荷）と第１の負荷以外の補機６（第２の負荷）とに電力を供給する電池２と、電池２の充電率または電圧値と、第２の負荷の消費電力量と、を用いて第１の負荷が駆動できる駆動回数を算出する算出部８と、駆動回数が回生閾値以上の場合、発電機から出力される回生電力を用いて電池２に充電をさせ、駆動回数が回生閾値を超えていない場合、発電機が自己発電をした電力を用いて電池２に充電をさせる充電制御部９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、一回の駆動で所定の電力を消費する第１の負荷と前記第１の負荷以外の第２の負荷と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と、前記第２の負荷の消費電力量と、を用いて前記第１の負荷が駆動できる駆動回数を算出する算出部と、
前記駆動回数が回生閾値以上の場合、前記発電機から出力される回生電力を用いて前記電池に充電をさせ、前記駆動回数が前記回生閾値を超えていない場合、前記発電機が自己発電をした電力を用いて前記電池に充電をさせる充電制御部と、
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、
前記算出部は、前記第２の負荷の消費電力量が変化をした場合、前記駆動回数を算出する、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、一回の駆動で所定の電力を消費する第１の負荷と前記第１の負荷以外の第２の負荷とに電力を供給する電池を備える充電制御装置の制御方法であって、
前記電池の充電率または電圧値と、前記第２の負荷の消費電力量と、を用いて前記第１の負荷が駆動できる駆動回数を算出し、
前記駆動回数が回生閾値以上の場合、前記発電機から出力される回生電力を用いて前記電池に充電をさせ、前記駆動回数が前記回生閾値を超えていない場合、前記発電機が自己発電をした電力を用いて前記電池に充電をさせる、
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、
前記第２の負荷の消費電力量が変化をした場合、前記駆動回数を算出する、ことを特徴とする充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の充電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】
発電機が発電をするには、外部から伝えられるエネルギーを用いて発電する方法がある。例えば、車両の内燃機関の軸に接続される発電機は、内燃機関が軸を回転させ、その軸の回転を用いて発電をしている。ところが、軸が回転している状態には、内燃機関が駆動して軸を回転させている状態と、内燃機関は停止しているが慣性で軸が回転している状態と、がある。前者の状態において発電機が発電をすることを、発電機が自己発電するといい、後者の状態において発電機が発電をすることを、発電機が回生電力を発電するという。
【０００３】
次に、上記のような発電機が電池に充電をするには、自己発電をした電力と回生電力とを用いて効率よく充電することが望ましい。しかしながら、回生電力を利用して充電をすることは難しく、実際には、ある程度放電をしたのちに自己発電をした電力を利用して充電をしている。すなわち、回生電力を効率よく利用して発電機から電池へ充電がされていないという問題がある。また、上記車両に設けられた発電機が自己発電をする場合、内燃機関は軸を回転させなければならないため、内燃機関の燃費が落ちてしまう。
【０００４】
関連する技術として、自己発電をした電力による充電と回生電力による充電とを切り替える技術が知られている。例えば特許文献１を参照。
また、関連する技術として、負荷電力と、自己発電をした電力と、回生電力と、の大小比較をして、比較した結果に基づいて制御を行う技術が知られている。また、負荷から回生される電力により充電するモードと、発電機から充電するモードと、を切り替える技術が知られている。例えば特許文献２、４を参照。
【０００５】
また、関連する技術として、充電可能電力と回生発電電力を比較して、比較した結果に基づいて切り替え制御を行う技術が知られている。例えば特許文献３を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７１６０４号公報
【特許文献２】特開２０１２−０７１９０３号公報
【特許文献３】特開２００１−２６８７０２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１１１２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電池の利用状況に基づいて算出した第１の負荷を駆動可能な回数が、回生閾値以上である場合に、回生電力を効率よく利用して電池に充電をす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】
【０００８】
実施の態様のひとつである充電制御装置は、電池、算出部、充電制御部を有している。
電池は、発電機が発電した電力を充電し、一回の駆動で所定の電力を消費する第１の負荷と第１の負荷以外の第２の負荷とに電力を供給する。
【０００９】
算出部は、電池の充電率または電圧値と、第２の負荷の消費電力量と、を用いて第１の負荷が駆動できる駆動回数を算出する。
充電制御部は、駆動回数が回生閾値以上の場合、発電機から出力される回生電力を用いて電池に充電をさせ、駆動回数が回生閾値を超えていない場合、発電機が自己発電をした電力を用いて電池に充電をさせる。
【００１０】
他の観点における算出部は、第２の負荷の消費電力量が変化をした場合、駆動回数を算出する。
【発明の効果】
【００１１】
実施の態様によれば、回生電力を効率よく利用して電池に充電を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】
【００１２】
【図１】図１は、充電制御装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図２は、モータの駆動回数の算出方法を説明するための図である。
【図３】図３は、充電制御装置の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】
【００１３】
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形態を示す図である。図１に示す充電制御装置は、オルタネータ１（発電機）、電池２、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、インバータ４（電力変換機）、モータ５（第１の負荷）、補機６（第２の負荷）、制御部７などを有している。なお、第１の負荷として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、インバータ４を含めてもよい。
【００１４】
オルタネータ１は、自己発電をした電力または回生電力を電池２に供給する。オルタネータ１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ある。そのようなオルタネータの場合に、自己発電した電力とは、内燃機関が駆動している状態において発電された電力である。また、回生電力とは、内燃機関は停止しているが慣性で軸が回転している状態において発電された電力である。
【００１５】
電池２は、オルタネータ１が発電した電力を充電し、モータ５（第１の負荷）と補機６（第２の負荷）と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２は鉛電池に限定されるものではなく、リチウムイオン電池、ニッケル・水素充電池（Ｎｉ−ＭＨ）、キャパシタなどの蓄電素子を用いてもよい。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電池２から出力される電圧をインバータ４に利用可能な電圧に変換するために用いられる。
インバータ４は、制御部７からの指示に基づいてモータ５へ電力を供給する。
【００１７】
モータ５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。なお、モータ５は一回の駆動で所定の電力を消費する。
補機６は、例えば、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）や各種装置である。
【００１８】
制御部７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７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７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７と別に設けてもよい。
【００１９】
制御部７は、算出部８、充電制御部９を有している。
算出部８は、電池２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）または電圧値と、補機６（第２の負荷）の消費電力と、を用いて、一回の駆動で所定の電力を消費するモータ５（第１の負荷）が駆動できる駆動回数を算出する。一回の駆動で所定の電力を消費するモータ５には、例えば、車両に搭載された電動過給機に設けられているモータなどがある。
【００２０】
モータ５が駆動できる駆動回数の算出について説明をする。
図２は、モータの駆動回数の算出方法を説明するための図である。図２の充電率１００％は満充電を示し、充電率１００％−上限値（過充電値）は過充電域を示し、下限値−充電率０％（過放電値）は過放電域を示している。図２のＳＯＣ１は、電池２の現在の充電率を示している。図２のＳＯＣ＿Ｚ（ＳＯＣ２−下限値）は、現在の補機６が消費する電力量Ｚ［Ｗｈ］を充電率に変換して表したものである。補機６の消費する電力量Ｚ［Ｗｈ］は、例えば、予め決められた時間における消費電力量を用いてもよいし、平均消費電力量を用いてもよい。図２のＳＯＣ＿Ｙ（ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）は、ＳＯＣ１からＳＯＣ２を減算したもので、図２の電力量Ｙ［Ｗｈ］を充電率に変換して表したものである。また、図２の電力量Ｘ［Ｗｈ］は、モータ５が一回の駆動で消費する電力を示している。
【００２１】
算出部８は、電池２の現在の充電率（図２のＳＯＣ１）または電圧値を取得し、充電率ＳＯＣ１から下限値を減算し、減算した値に対応する電力量（図２の電力量Ｙ＋Ｚ［Ｗｈ］）に変換する。
【００２２】
続いて、算出部８は、現在の補機６の消費する電力量Ｚ［Ｗｈ］を取得し、電力量Ｙ＋Ｚ［Ｗｈ］から取得した電力量Ｚ［Ｗｈ］を減算して、電力量Ｙ［Ｗｈ］を求める。
続いて、算出部８は、求めた電力量Ｙ［Ｗｈ］を電力量Ｘ［Ｗｈ］で除算して（Ｙ［Ｗｈ］／Ｘ［Ｗｈ］）、モータ５が駆動できる駆動回数ｎを算出する。
【００２３】
充電制御部９は、駆動回数ｎが回生閾値以上の場合、オルタネータ１から出力される回生電力を用いて電池２に充電をさせる。回生閾値は予め決められた値（回数）で、モータ５を予め決められた駆動回数ｎだけ駆動させても、電池２から電力の供給を受けている補機６がシステムダウンなどの不具合を起こさないように決められる値である。すなわち、モータ５を駆動しても十分に補機６に電力を供給することができる場合には、回生電力を用いて電池２に充電をさせる。従って、回生電力を効率よく利用して電池に充電をすることができる。なお、システムダウンとは、例えば、車両を制御するシステムがダウンすること、または補機６に含まれる１つ以上の装置が不具合を起こすこと（正常に動作しないこと）を含む。
【００２４】
また、充電制御部９は、駆動回数ｎが算出した回生閾値を超えていない場合、オルタネータ１が自己発電をした電力を用いて電池２に充電をさせる。すなわち、モータ５が駆動できない場合、または予め決められた回数モータ５を駆動すると補機６に電力を十分に供給することができなくなりシステムダウンすることが推定させる場合には、オルタネータ１が自己発電をした電力を用いて電池２に充電をさせる。
【００２５】
なお、算出部８は、補機６の消費電力量が変化をした場合、駆動回数ｎを算出する。補機６の消費電力量が変化した場合とは、例えば、以前は補機６に含まれる各種装置のうち半分が起動していたが、現在すべての装置が起動している場合などである。そうすると、消費電力量が増加するため、以前の駆動回数ｎを継続して用いると、補機６がシステムダウンをする恐れがある。そこで、消費電力量が所定値以上または決められた時間になると駆動回数ｎを再度算出する。その結果、補機６がシステムダウンをしないように、回生電力を効率よく利用して電池に充電をすることができる。
【００２６】
図３は、充電制御装置の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では制御部７が電池２の充電率（図２のＳＯＣ１）または電圧を取得する。ステップＳ２では制御部７が補機６の消費電力量（図２の消費電力量Ｚ）を取得する。
【００２７】
ステップＳ３では、制御部７がモータ５の駆動回数ｎを算出する。例えば、電池２の現在の充電率ＳＯＣ１から下限値を減算し、減算した値に対応する電力量（図２の電力量Ｙ＋Ｚ［Ｗｈ］）に変換する。続いて、電力量Ｙ＋Ｚ［Ｗｈ］から取得した電力量Ｚ［Ｗｈ］を減算して、電力量Ｙ［Ｗｈ］を求め、求めた電力量Ｙ［Ｗｈ］を電力量Ｘ［Ｗｈ］で除算して（Ｙ［Ｗｈ］／Ｘ［Ｗｈ］）、モータ５が駆動できる駆動回数ｎを算出する。
【００２８】
ステップＳ４では、駆動回数ｎが回生閾値以上であるか否かを制御部７が判定して、回生閾値以上の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ５に移行し、回生閾値を超えていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６に移行する。
【００２９】
ステップＳ５では、制御部７がオルタネータ１から出力される回生電力を用いて電池２に充電をさせる。駆動回数ｎが回生閾値以上の場合、オルタネータ１から出力される回生電力を用いて電池２に充電をさせる。回生閾値は予め決められた値（回数）で、モータ５を予め決められた値だけ駆動させても電池２から電力の供給を受けている補機６がシステムダウンをしないようにできる値である。すなわち、モータ５を駆動しても十分に補機６に電力を供給することができる場合には、回生電力を用いて電池２に充電をさせる。従って、回生電力を効率よく利用して電池に充電をすることができる。
【００３０】
ステップＳ６では、制御部７がオルタネータ１から出力される自己発電の電力を用いて電池２に充電をさせる。駆動回数ｎが算出した回生閾値を超えていない場合、オルタネータ１が自己発電をした電力を用いて電池２に充電をさせる。すなわち、モータ５が駆動できない場合、または予め決められた回数モータ５を駆動すると補機６に電力を十分に供給することができなくなりシステムダウンすることが推定させる場合には、オルタネータ１が自己発電をした電力を用いて電池２に充電をさせる。
【００３１】
なお、補機６の消費電力量が変化をした場合、駆動回数ｎを算出する。補機６の消費電力量が変化した場合とは、例えば、以前は補機６に含まれる各種装置のうち半分が起動していたが、現在すべての装置が起動している場合などで、以前より消費電力量が増加するため、駆動回数ｎを継続して用いると、補機６がシステムダウンをする恐れがある。そこで、消費電力量が所定値以上または決められた時間になると駆動回数ｎを再度算出する。その結果、補機６がシステムダウンをしないように、回生電力を効率よく利用して電池に充電をすることができる。逆に補機６の消費電力が減少した場合でも駆動回数ｎを再度算出することで、効率的に回生電力を充電できる。
【００３２】
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】
【００３３】
１  オルタネータ、
２  電池、
３  ＤＣ／ＤＣコンバータ、
４  インバータ、
５  モータ、
６  補機、
７  制御部、
８  算出部、
９  充電制御部、
【図１】
2015156730.tif 000003
【図３】
2015156730.tif 000004
【図２】
2015156730.tif 000005