(57)【要約】【課題】車両の減速時における発電機の発電駆動トルクを安定させることを目的にしている。【解決手段】界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、電力を貯蔵する蓄電池と、充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、発電機の発電駆動トルクの実際値、および発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備えている車両用充電システム。発電駆動トルク制御装置は、車両の走行状態が減速モードに入ると発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、蓄電池の充電状態が基準値に達すると、発電駆動トルクを減少させ、発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて発電機を制御する。【選択図】図２
2015089201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードに入ると前記発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクを減少させ、前記発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて前記発電機を制御することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項２】
ドライバ回路と抵抗を有し、前記ドライバ回路の動作によって消費電力の大きさが変化する電気負荷装置を、備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードにありかつ前記蓄電池の充電状態が前記基準値を超えている場合、前記発電駆動トルクの実際値が前記発電駆動トルクの第１目標値に一致するように前記電気負荷装置のドライバ回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用充電システム。
【請求項３】
前記発電駆動トルクの第１目標値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用充電システム。
【請求項４】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
ドライバ回路と抵抗を有し、前記ドライバ回路の動作によって消費電力の大きさが変化する電気負荷装置と、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記電気負荷装置のドライバ回路を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードにありかつ前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクの実際値が前記発電駆動トルクの目標値に一致するように前記電気負荷装置のドライバ回路を制御することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項５】
前記電気負荷装置は、デフォッガからなることを特徴とする請求項４に記載の車両用充電システム。
【請求項６】
前記基準値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用充電システム。
【請求項７】
前記発電駆動トルクの目標値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用発電機の発電電力を蓄電池に蓄える車両用充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用発電機は、内燃機関（エンジン）にベルトを介して接続されている。車両用発電機によって車両の減速時に発電された電力は、蓄電池に蓄えられる。近年の車両用充電システムでは、運転者がアクセルペダルを踏んでいるときは、車両用発電機の発電量を抑制する方法が広く採用されている（例えば特許文献１）。また、アクセルペダルを踏まずに惰性走行する場合や、ブレーキペダルを踏んで車両を減速させる場合には、車両用発電機の発電量を増加させて、蓄電池を急速充電する。
【０００３】
急速充電する際、蓄電池が満充電に近い状態では、蓄電池への電力供給量は少ないため、車両が備える交流発電機の発電電力も小さく、車両用の交流発電機が発生する発電駆動トルクも小さい。反対に、蓄電池の充電量が不足している状態では、電力供給量が多く必要なため、車両用発電機の発電電力も大きくなり、発電駆動トルクも大きくなる。
【０００４】
このように蓄電池を急速充電する方法を採用する車両用充電システムでは、蓄電池の充電状態により車両用発電機の発電駆動トルクが急速充電時に変動する。この変動に起因して、内燃機関の減速トルクも変動するために、運転者が感じる、アクセルペダルを離した時の車両空走感やブレーキペダルを踏んだ際の車両減速感が、蓄電池の充電状態により異なる。この点を回避するために、車両用発電機の発電量を、直接、増加させると、蓄電池は過充電状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９６１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両減速時における車両用発電機の発電駆動トルクを安定させ、運転者のドライバビリティに与える影響を最小限に抑制することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用充電システムは、界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、界磁コイルに対する通電率から発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、車両の走行状態から発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備えている。発電駆動トルク制御装置は、車両の走行状態が減速モードに入ると発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、蓄電池の充電状態が基準値に達すると、発電駆動トルクを減少させ、発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて発電機を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、蓄電池が過充電となることが避けられ、車両減速時における発電機の発電駆動トルクが安定する。さらに、運転者のドライバビリティに与える影響も最小限に抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る車両用充電システムの全体構成を表す図である。
【図２】実施の形態１に係る車両用充電システムの役割を説明するタイムチャートを示す図である。
【図３】実施の形態１に係るフローチャートを示す図である。
【図４】蓄電池の充電率をパラメータとする漸減関数Ａ１〜Ａ３を説明する図である。
【図５】経過時間をパラメータとする漸減関数Ｂ１〜Ｂ３を説明する図である。
【図６】比較例に係るタイムチャートを示す図である。
【図７】実施の形態１に係る車両用充電システムの全体構成を表す図である。
【図８】実施の形態２に係る車両用充電システムの役割を説明するタイムチャートを示す図である。
【図９】実施の形態２に係るフローチャートを示す図である。
【図１０】比較例に係るタイムチャートを示す図である。
【図１１】実施の形態３に係るフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明にかかる、車両用充電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用充電システム１００を示している。界磁コイル１ａを備えている発電機１は、車両に搭載されている。発電機１は、車両の内燃機関によってベルトを介して駆動されることが多いが、駆動系（駆動輪、操舵輪、ドライブシャフト、あるいはトランスミッション等）によって直接駆動されるものも含む。発電機１から出力される発電電力は、蓄電池２及び車両電気負荷３に対して供給される。車両電気負荷３は、車両及び内燃機関を駆動するために必要な負荷、ヘッドランプ、エアーコンディショナー等の運転者が任意に動作させる電気負荷を指す。電圧電流センサ４は、発電機１の近傍でかつ発電機１に直列に接続され、発電機１の出力端子電圧と出力電流をモニタする。電圧電流センサ４でモニタされた情報は発電駆動トルク制御装置６へ出力される。蓄電状態検知センサ５は蓄電池２の充電状態（充電率）を検出し、その情報を発電駆動トルク制御装置６へ出力する。
【００１２】
発電駆動トルク制御装置６は、発電駆動トルク制御部６ａ、発電駆動トルク実際値算出部６ｂ、発電駆動トルク目標値算出部６ｃから構成されている。発電駆動トルク制御部６ａは、車両状態情報（車速、アクセル開度、ブレーキ踏込量等）から車両の走行状態を監視している。運転者がアクセルペダルを踏んでいないエンジンブレーキ時や、ブレーキペダルを踏んで車両を減速させる場合の減速モードへの移行時に、発電駆動トルク制御部６ａは、発電量を増加させる命令を発電機１へ出力する。
【００１３】
発電駆動トルク実際値算出部６ｂは、発電機１の界磁コイル１ａへの通電電流と通電率に基づき発電機１の発電駆動トルクの実際値を算出する。このとき、電圧電流センサ４からの情報、内燃機関（又は発電機１）の回転速度、発電機の温度情報値を算出パラメータの1つとすることで、発電駆動トルクの実際値の算出精度が向上する。
【００１４】
発電駆動トルク目標値算出部６ｃは、車速等の情報から、その車両状態毎における内燃機関に対する発電機が担うべき発電駆動トルクの目標値を算出する。発電駆動トルク制御部６ａは、発電駆動トルクの実際値と発電駆動トルクの目標値とを比較し、発電機１に対して発電量の増加命令、減少命令、抑制命令を発行する。
【００１５】
発電駆動トルク制御部６ａは車両状態情報から、車両が減速モードに状態遷移したかどうかを判別し、減速モードに移行した場合、発電機１に発電量の増加命令を行う。発電量を増加するには、発電機１の発電電圧を増加させる方法と、直接、発電機１の界磁コイル１ａに流れる電流量を増加させる方法がある。発電駆動トルク制御部６ａは蓄電状態検知センサ５からの情報によって、蓄電池２の充電率を知ることができる。
【００１６】
蓄電池２の充電率が低い場合は、蓄電池２への電力供給量が多いため、おのずと発電機１の発電駆動トルクは増加していく。次に、発電駆動トルクが増加していき、発電駆動トルク実際値算出部６ｂからの発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値よりも高くなった場合は、発電駆動トルク制御部６ａは発電機１の発電量の抑制を行う。蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。
【００１７】
図２は実施の形態１に係るタイムチャートを示している。発電機の仕事量は発電機１の発電駆動トルクと相関がある。車両は、先ず時間ｔ１に加速（または増速）領域から減速（または空速）領域に遷移し、時間ｔ５まで減速モードを保つ。時間ｔ１における蓄電池の充電率γは第２基準値β（例えば８０％）よりも低く、おのずと発電機１の発電駆動トルクは増加していき、発電駆動トルクの第１目標値（例えば１００％）に届く。発電機１の発電駆動トルクの増加に伴い、充電率は時間ｔ１から上昇を始める。このままの勾配で充電率が増加していけば、蓄電池２は時間ｔ３に第１基準値α（例えば９５％）に到達するが、蓄電池の充電率は、第１基準値αに到達する前に、時間ｔ２にて、第２基準値β（例えば８０％）に達する。ここで第１基準値αを１００％（満充電状態）に設定することも可能である。
【００１８】
発電駆動トルク制御装置６は、蓄電池２の充電率が満充電に近づきつつある場合、満充電時の充電率と実際値との差分を検知することによって所定の差分以下（ここでは５％以下）になるように、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。このとき発電駆動トルクは第１目標値から第２目標値まで緩やかに減少する。減少の仕方は線形または非線形に行うことができる。どちらの場合でも、時間ｔ２から蓄電池の充電率の増加割合（および発電機の発電量増加の傾き）が緩やかになるため、満充電到達までの時間が長くなる。蓄電池の充電率は時間ｔ４に第１基準値αに達する。発電駆動トルク目標値算出部６ｃはその値を維持するように発電駆動トルクの目標値を第２目標値に設定する。そのあと、車両は、時間ｔ５に減速（または空速）領域を抜けて加速領域に遷移する。
【００１９】
実施の形態１に係るフローチャートを図３に示す。減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制する。車両が減速モードになれば、発電駆動トルクを増加させて、蓄電池に充電することが可能な状態になる。発電駆動トルク制御装置６は、蓄電池の充電率が８０％（あるいは第２基準値β）よりも高ければ、スタートに戻るが、８０％（あるいは第２基準値β）よりも低ければ、発電駆動トルクを増加させて、発電機の発電量を増やす。発電駆動トルクを増加させる場合、回生充電を効率的に行うために、発電機をフル出力状態にすると好ましい。この発電機の発電量を増やすステップを蓄電池の充電率が８０％（あるいは第２基準値β）に達するまで繰り返す。蓄電池の充電率が８０％（あるいは第２基準値β）に達すれば、発電駆動トルクが漸減するように制御する。蓄電池の充電率が９５％（あるいは第１基準値α）に達すれば、発電駆動トルクを第２目標値で維持する。
【００２０】
発電駆動トルクを漸減する方法についてさらに説明する。図４に示す漸減関数Ａ１〜Ａ３は蓄電池の充電率をパラメータとして、発電機仕事量（または発電機発電量）を漸減させる関数である。漸減関数Ａ１は直線的に減少する関数を表している。単純な線形関数であるため実用的である。漸減関数Ａ２は下に凸な形状を有する関数を表している。第２目標値への収束がより滑らかになる。漸減関数Ａ３は初期の減少を抑えて、途中からの減少を多くし、最後は第２目標値へ滑らかに収束する関数である。
【００２１】
図５に示す漸減関数Ｂ〜Ｂ３は経過時間をパラメータとする関数である。漸減関数Ｂ１は直線的に減少する関数を表している。単純な線形関数であるため実用的である。漸減関数Ｂ２は下に凸な形状を有する関数を表している。第２目標値への収束がより滑らかになる。漸減関数Ｂ３は初期の減少を抑えて、途中からの減少を多くし、最後は第２目標値へ滑らかに収束する関数である。どの関数も、約８秒で、第１目標値から第２目標値に減少するように設定している。
【００２２】
実施の形態１に係る制御に拠れば、内燃機関への減速トルクには影響が及ばないため、車両の加速は邪魔されることがない。すなわち、この発明によれば、蓄電池が過充電となることが避けられ、車両減速時における車両用発電機の発電駆動トルクが安定し、運転者のドライバビリティに与える影響も最小限に抑制することが可能である。上記により車両減速時の発電機の発電駆動トルクは目標値に対して一定となり安定する。
【００２３】
実施の形態１に係るタイムチャートと対比説明するために、比較例に係る車両用充電システムにおけるタイムチャートを図４に示す。蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。その際、発電駆動トルク制御部６ａが発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値となるように、発電量の増加命令を行うと、蓄電池２の充電率が高いため、蓄電池２は過充電の状態になる。
【００２４】
実施の形態１に係る車両用充電システム１００によれば、蓄電池２の充電率を常に検知することによって、満充電時の充電率と実際値との差分を検知することによって所定の差分以下、言い換えると蓄電池の充電率が満充電に近づきつつある場合、発電機の発電量増加の傾きを緩やかにし満充電到達までの時間を長くすることで、１回の減速期間内で、発電駆動トルクが急変することを回避する。発電機の発電量増加の傾きを緩やかにする際、
【００２５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る車両用充電システム１００を示している。発電機１は、界磁コイル１ａを備えており、車両の内燃機関によってベルトを介して駆動される。発電電力は、発電機１から蓄電池２及び車両電気負荷３に対して供給される。車両電気負荷３は、車両及び内燃機関を駆動するために必要な負荷、ヘッドランプ、エアーコンディショナー等の運転者が任意に動作させる電気負荷を指す。電圧電流センサ４は、発電機１の近傍でかつ発電機１に直列に接続され、発電機１の出力端子電圧と出力電流をモニタする。電圧電流センサ４でモニタされた情報は発電駆動トルク制御装置６へ出力される。蓄電状態検知センサ５は蓄電池２の充電率を検出し、その情報を発電駆動トルク制御装置６へ出力する。
【００２６】
発電駆動トルク制御装置６は、発電駆動トルク制御部６ａ、発電駆動トルク実際値算出部６ｂ、発電駆動トルク目標値算出部６ｃ、電気負荷装置制御部６ｄから構成されている。発電駆動トルク制御部６ａは、車両状態情報（車速、アクセル開度、ブレーキ踏込量等）から車両の走行状態を監視している。運転者がアクセルペダルを踏んでいないエンジンブレーキ時や、ブレーキペダルを踏んで車両を減速させる場合の減速モードへの移行時に、発電駆動トルク制御部６ａは、発電量を増加させる命令を発電機１へ出力する。
【００２７】
発電駆動トルク実際値算出部６ｂは、発電機１の界磁コイル１ａへの通電電流と通電率に基づき発電機１の発電駆動トルクの実際値を算出する。このとき、電圧電流センサ４からの情報、内燃機関（又は発電機１）の回転速度、発電機の温度情報値を算出パラメータの1つとすることで、発電駆動トルクの実際値の算出精度が向上する。
【００２８】
発電駆動トルク目標値算出部６ｃは、車速等の情報から、その車両状態毎における内燃機関に対する発電機が担うべき発電駆動トルクの目標値を算出する。発電駆動トルク制御部６ａは、発電駆動トルクの実際値と目標値とを比較し、電気負荷装置制御部６ｄを介して電気負荷装置７への通電電流量をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって可変することにより、電気負荷装置７での消費電力を任意に調整する。
【００２９】
電気負荷装置７は、蓄電池２及び発電機１の電力供給ラインから、電力消費抵抗７ａとその電流量を可変できるドライバ回路７ｂを介してアースに接続されている。この電気負荷装置７の電力消費抵抗７ａは、運転者が認識できないよう、例えば、内燃機関の近傍に配置しておく。図では、１個の電気負荷装置を制御するようになっているが、当然、複数個の電気負荷装置制御への発展も容易に想定される。電力消費抵抗７ａにはデフォッガー（Defogger）などを使うことができる。 デフォッガーは、自動車においてガラスの結露や凍結を取り除くための装備で、デフロスター (Defroster) とも呼ばれる。
【００３０】
発電駆動トルク制御部６ａは車両状態情報から、車両が減速モードに状態遷移したかどうかを判別し、減速モードに移行した場合、発電機１に発電量の増加命令を行う。発電量を増加するには、発電機１の発電電圧を増加させる方法と、直接、発電機１の界磁コイルに流れる電流量を増加させる方法がある。このとき、発電駆動トルク制御部６ａは蓄電状態検知センサ５からの情報によって、蓄電池２の充電率を知ることができる。
【００３１】
蓄電池２の充電率が低い場合は、蓄電池２への電力供給量が多いため、おのずと発電機１の発電駆動トルクは増加していく。次に、発電駆動トルクが増加していき、発電駆動トルク実際値算出部６ｂからの発電駆動トルクの実際値が目標値よりも高くなった場合は、発電駆動トルク制御部６ａは発電機１の発電量の抑制を行う。
【００３２】
蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。その際、発電駆動トルク制御部６ａが発電駆動トルクの実際値が目標値となるように、発電量の増加命令を行うと、蓄電池２の充電率が高いため、蓄電池２は過充電の状態になる。そこで、発電駆動トルク制御部６ａからの情報で電気負荷装置制御部６ｄは、電気負荷装置７のドライバ回路７ｂを導通し、電気負荷装置７の電力消費抵抗７ａへ電流を通電する。
【００３３】
電気負荷装置７の制御は、単純なオンオフ制御でもよいが、ＰＷＭ制御にすればより細やかに電力消費量を調節することができるようになる。電気負荷装置７で電力が消費されることによって、発電機１は電気負荷装置７に対して電力を供給する必要が生じる。結果的に発電機１の発電量が増加するために、発電機１の発電駆動トルクも増加する。発電駆動トルク制御部６ａは、発電機１の発電駆動トルクの実際値が目標値に達するまで、電気負荷装置７への通電電流量を増加させる。
【００３４】
以上の説明を図６に基づいて具体的に説明する。発電機の仕事量は発電機の駆動トルクと相関がある。車両は時間ｔ１に加速（または増速）領域から減速（または空速）領域に遷移している。時間ｔ１における蓄電池の充電率は基準値α（ここでは１００％）よりも低く、おのずと発電機１の発電駆動トルクは増加していく。このあと車両は時間ｔ２に減速領域から加速領域に遷移し、時間ｔ３に再び加速領域から減速領域に遷移している。減速領域にいた時間が短かったため、時間ｔ２における充電率は基準値αに達していない。時間ｔ２から時間ｔ３の間に、発電機の仕事量は一定値まで減少し、充電率も減少する。
【００３５】
車両は時間ｔ３から時間ｔ５の間、減速領域に遷移している。発電機１の発電駆動トルクの増加に伴い、蓄電池の充電率は時間ｔ３から上昇を始め、時間ｔ４に基準値αに達する。充電率が基準値αに達すると、過充電を避けるために、電気負荷装置制御部６ｄは、発電駆動トルク制御装置６からの指令により、電気負荷装置７のドライバ回路７ｂを導通し、発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値に達するまで、電気負荷装置７の電力消費抵抗７ａへ電流を通電する。車両は時間ｔ５に減速領域から加速領域に遷移すると、電気負荷装置制御部６ｄは、電気負荷装置７への通電電流量を減少させる。
【００３６】
実施の形態２に係るフローチャートを図７に示す。減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制する。車両が減速モードになれば、発電駆動トルクを増加させて、蓄電池に充電することが可能な状態になる。発電駆動トルク制御装置６は、蓄電池が満充電状態になければ（あるいは充電率が基準値α以下であれば）、発電駆動トルクを増加させる。発電駆動トルクを増加させる場合、回生充電を効率的に行うために、発電機をフル出力状態にすると好ましい。蓄電池が満充電状態にあれば（あるいは充電率が基準値α以上であれば）、電気負荷装置７を動作させる。電気負荷装置７は、発電駆動トルクの実際値と発電駆動トルクの目標値が一致するように働く。
【００３７】
減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制し、電気負荷装置７への電流通電は一切行わない。車両減速時の発電機の発電駆動トルクは目標値に対して一定となり安定する。内燃機関への減速トルクには影響が及ばないため、車両の加速は邪魔されることがない。すなわち、この発明によれば、蓄電池が過充電となることが避けられ、車両減速時における車両用発電機の発電駆動トルクが安定し、運転者のドライバビリティに与える影響も最小限に抑制することが可能である。  
【００３８】
比較例に係る車両用充電システムにおけるタイムチャートを図８に示す。蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。その際、発電駆動トルク制御部６ａが発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値となるように、発電量の増加命令を行うと、蓄電池２の充電率が高いため、蓄電池２は過充電の状態になる。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態３に係るフローチャートを図９に示す。ここでは、蓄電池の充電が必要か否かを判断した後のステップが実施の形態1とは異なる。蓄電池の充電率が基準値（例えば１００％）よりも高い場合、実施の形態２と同様にして、電気負荷装置７の電力消費量を増加させる。減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制して、電気負荷装置７への電流通電は一切行わない。車両減速時の発電機の発電駆動トルクは目標値に対して一定となり安定する。減速モードでは、蓄電池が満充電状態にあれば（あるいは充電率が第２基準値βよりも高ければ）、電気負荷装置７を動作させる。電気負荷装置７は、発電駆動トルクの実際値と発電駆動トルクの目標値が一致するように働く。
【００４０】
蓄電池が満充電状態になければ（あるいは充電率が第２基準値βよりも低ければ）、発電駆動トルクを増加させる。発電駆動トルクを増加させる場合、回生充電を効率的に行うために、発電機をフル出力状態にすると好ましい。充電率が第２基準値βよりも高くなれば、発電駆動トルクを漸減させる。内燃機関への減速トルクには影響が及ばないため、車両の加速は邪魔されることがない。すなわち、この発明によれば、蓄電池が過充電となることが避けられ、車両減速時における車両用発電機の発電駆動トルクが安定し、運転者のドライバビリティに与える影響も最小限に抑制することが可能である。  
【００４１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  発電機、１ａ  界磁コイル、２  蓄電池、３  車両電気負荷、４  電圧電流センサ、５  蓄電状態検知センサ、６  発電駆動トルク制御装置、６ａ  発電駆動トルク制御部、６ｂ  発電駆動トルク実際値算出部、６ｃ  発電駆動トルク目標値算出部、６ｄ  電気負荷装置制御部、７  電気負荷装置、７ａ  電力消費抵抗、７ｂ  ドライバ回路、１００  車両用充電システム
【図１】
2015089201.tif 000003
【図２】
2015089201.tif 000004
【図３】
2015089201.tif 000005
【図４】
2015089201.tif 000006
【図５】
2015089201.tif 000007
【図６】
2015089201.tif 000008
【図７】
2015089201.tif 000009
【図８】
2015089201.tif 000010
【図９】
2015089201.tif 000011
【図１０】
2015089201.tif 000012
【図１１】
2015089201.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月1日(2014.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
ドライバ回路と抵抗を有し、前記ドライバ回路の動作によって消費電力の大きさが変化する電気負荷装置と、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードに入ると前記発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクを減少させ、前記発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて前記発電機を制御し、
さらに前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードにありかつ前記蓄電池の充電状態が前記基準値を超えている場合、前記発電駆動トルクの実際値が前記発電駆動トルクの第１目標値に一致するように前記電気負荷装置のドライバ回路を制御することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項２】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードに入ると前記発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクを充電率をパラメータとする漸減関数に従って減少させ、前記発
電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて前記発電機を制御し、
前記漸減関数は、充電率に対して、発電機発電量が下に凸な形状を有するか、あるいは、発電機発電量の初期の減少を抑えて、途中からの減少を多くし、最後は前記第２目標値へ収束することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項３】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードに入ると前記発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクを経過時間をパラメータとする漸減関数に従って減少させ、前記発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて前記発電機を制御し、
前記漸減関数は、経過時間に対して、発電機発電量が下に凸な形状を有するか、あるいは、発電機発電量の初期の減少を抑えて、途中からの減少を多くし、最後は前記第２目標値へ収束することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項４】
前記発電駆動トルクの第１目標値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用充電システム。
【請求項５】
界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、
前記発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、
ドライバ回路と抵抗を有し、前記ドライバ回路の動作によって消費電力の大きさが変化する電気負荷装置と、
前記界磁コイルに対する通電率から前記発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、前記車両の走行状態から前記発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて前記電気負荷装置のドライバ回路を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備え、
前記発電駆動トルク制御装置は、前記車両の走行状態が減速モードにありかつ前記蓄電池の充電状態が基準値に達すると、前記発電駆動トルクの実際値が前記発電駆動トルクの目標値に一致するように前記電気負荷装置のドライバ回路を制御することを特徴とする車両用充電システム。
【請求項６】
前記電気負荷装置は、デフォッガからなることを特徴とする請求項５に記載の車両用充電システム。
【請求項７】
前記基準値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用充電システム。
【請求項８】
前記発電駆動トルクの目標値は１００％に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用充電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る車両用充電システムは、界磁コイルを有し、車両に搭載される発電機と、発電機で発電された電力を貯蔵する蓄電池と、蓄電池の充電状態を検出する蓄電状態検出センサと、ドライバ回路と抵抗を有し、ドライバ回路の動作によって消費電力の大きさが変化する電気負荷装置と、界磁コイルに対する通電率から発電機の発電駆動トルクの実際値を算出し、車両の走行状態から発電機の発電駆動トルクの目標値を算出し、この算出された発電駆動トルクの目標値に基づいて発電機を制御する発電駆動トルク制御装置と、を備えている。発電駆動トルク制御装置は、車両の走行状態が減速モードに入ると発電機を発電駆動トルクの第１目標値に基づいて制御し、蓄電池の充電状態が基準値に達すると、発電駆動トルクを減少させ、発電駆動トルクの第１目標値よりも小さい発電駆動トルクの第２目標値に基づいて発電機を制御し、さらに発電駆動トルク制御装置は、車両の走行状態が減速モードにありかつ蓄電池の充電状態が基準値を超えている場合、発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの第１目標値に一致するように電気負荷装置のドライバ回路を制御することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
実施の形態１に係るタイムチャートと対比説明するために、比較例に係る車両用充電システムにおけるタイムチャートを図６に示す。蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。その際、発電駆動トルク制御部６ａが発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値となるように、発電量の増加命令を行うと、蓄電池２の充電率が高いため、蓄電池２は過充電の状態になる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
実施の形態１に係る車両用充電システム１００によれば、蓄電池２の充電率を常に検知する。満充電時の充電率と実際値との差分を検知することによって所定の差分以下、言い換えると蓄電池の充電率が満充電に近づきつつある場合、発電機の発電量増加の傾きを緩やかにし満充電到達までの時間を長くすることで、１回の減速期間内で、発電駆動トルクが急変することを回避する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る車両用充電システム１００を示している。発電機１は、界磁コイル１ａを備えており、車両の内燃機関によってベルトを介して駆動される。発電電力は、発電機１から蓄電池２及び車両電気負荷３に対して供給される。車両電気負荷３は、車両及び内燃機関を駆動するために必要な負荷、ヘッドランプ、エアーコンディショナー等の運転者が任意に動作させる電気負荷を指す。電圧電流センサ４は、発電機１の近傍でかつ発電機１に直列に接続され、発電機１の出力端子電圧と出力電流をモニタする。電圧電流センサ４でモニタされた情報は発電駆動トルク制御装置６へ出力される。蓄電状態検知センサ５は蓄電池２の充電率を検出し、その情報を発電駆動トルク制御装置６へ出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
以上の説明を図８に基づいて具体的に説明する。発電機の仕事量は発電機の駆動トルクと相関がある。車両は時間ｔ１に加速（または増速）領域から減速（または空速）領域に遷移している。時間ｔ１における蓄電池の充電率は基準値α（ここでは１００％）よりも低く、おのずと発電機１の発電駆動トルクは増加していく。このあと車両は時間ｔ２に減速領域から加速領域に遷移し、時間ｔ３に再び加速領域から減速領域に遷移している。減速領域にいた時間が短かったため、時間ｔ２における充電率は基準値αに達していない。時間ｔ２から時間ｔ３の間に、発電機の仕事量は一定値まで減少し、充電率も減少する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
実施の形態２に係るフローチャートを図９に示す。減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制する。車両が減速モードになれば、発電駆動トルクを増加させて、蓄電池に充電することが可能な状態になる。発電駆動トルク制御装置６は、蓄電池が満充電状態になければ（あるいは充電率が基準値α以下であれば）、発電駆動トルクを増加させる。発電駆動トルクを増加させる場合、回生充電を効率的に行うために、発電機をフル出力状態にすると好ましい。蓄電池が満充電状態にあれば（あるいは充電率が基準値α以上であれば）、電気負荷装置７を動作させる。電気負荷装置７は、発電駆動トルクの実際値と発電駆動トルクの目標値が一致するように働く。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
比較例に係る車両用充電システムにおけるタイムチャートを図１０に示す。蓄電池２の充電率が高い場合は、蓄電池２への電力供給量が小さく、発電機１の発電駆動トルクの増加は小さい。その際、発電駆動トルク制御部６ａが発電駆動トルクの実際値が発電駆動トルクの目標値となるように、発電量の増加命令を行うと、蓄電池２の充電率が高いため、蓄電池２は過充電の状態になる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態３に係るフローチャートを図１１に示す。ここでは、蓄電池の充電が必要か否かを判断した後のステップが実施の形態1とは異なる。蓄電池の充電率が基準値（例え
ば１００％）よりも高い場合、実施の形態２と同様にして、電気負荷装置７の電力消費量を増加させる。減速モード以外では、発電駆動トルク制御装置６は発電機１の発電量を抑制して、電気負荷装置７への電流通電は一切行わない。車両減速時の発電機の発電駆動トルクは目標値に対して一定となり安定する。減速モードでは、蓄電池が満充電状態にあれば（あるいは充電率が第２基準値βよりも高ければ）、電気負荷装置７を動作させる。電気負荷装置７は、発電駆動トルクの実際値と発電駆動トルクの目標値が一致するように働く。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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