(57)【要約】【課題】鉛バッテリを搭載した車両の回生充電時に、充電分極を解消して回生受入性を向上させ、充電効率を高める鉛バッテリ充電制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、車両に搭載された鉛バッテリ４０の回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御装置１００であって、  前記鉛バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段１０と、  前記充電状態検出手段により検出された前記充電状態に基づいて、前記鉛バッテリの充電制御を行う充電制御手段３０とを備え、  前記充電制御手段は、前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが充電中であることが検出されたときには、前記鉛バッテリの短時間放電を行ってから前記回生充電を開始する回生充電制御を行うことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御装置であって、
前記鉛バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記充電状態に基づいて、前記鉛バッテリの充電制御を行う充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが充電中であることが検出されたときには、前記鉛バッテリの短時間放電を行ってから前記回生充電を開始する回生充電制御を行うことを特徴とする鉛バッテリ充電制御装置。
【請求項２】
前記充電状態検出手段は、前記鉛バッテリのＳＯＣにより前記充電状態を検出し、
前記充電制御手段は、前記ＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ値以上のときに前記回生充電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の鉛バッテリ充電制御装置。
【請求項３】
車速センサを更に備え、
前記充電制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値未満のときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉛バッテリ充電制御装置。
【請求項４】
加速度センサと、
前記車速センサで検出された車速と、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて、前記車両の急制動を検出する急制動検出手段とを更に備え、
前記充電制御手段は、前記急制動検出手段により前記車両が急制動をしていると判定されたときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項３に記載の鉛バッテリ充電制御装置。
【請求項５】
前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが放電中であることが検出されたときには、
前記充電制御手段は、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の鉛バッテリ充電制御装置。
【請求項６】
車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御方法であって、
前記車両の減速時に、前記鉛バッテリの充電状態を検出し、
検出された前記充電状態により、前記鉛バッテリが充電中であったときには、前記鉛バッテリを短時間放電してから前記回生充電を開始することを特徴とする鉛バッテリ充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛バッテリ充電制御装置及びこれを用いた鉛バッテリ充電方法に関し、特に、車両減速時に回生電力を回収する回生充電の制御を行う鉛バッテリ充電制御装置及び鉛バッテリ充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バッテリの将来の充放電状態を予測する充放電予測手段と、充放電予測結果に基づいて、バッテリの充電目標値を変更する目標値変更手段とを備えたハイブリッド車両のバッテリ充電制御装置であって、将来バッテリの充電が予想される場合には、その時に充電量を増大できるように、予め充電量を減少するように充電目標量を低く変更し、実質的なバッテリの充放電領域を広げることを可能にした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６８７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、充放電状態の予測に基づいて充電目標量の変更を行っているため、必ずしも予測と実際の充放電状態が一致しているとは限らず、確実に充放電の効率向上に結びつくとは限らない。
【０００４】
また、特許文献１に記載の内容は、ハイブリッド車用のＨＶバッテリを対象としているため、ニッケル水素等を用いたＨＶバッテリを想定しており、鉛バッテリ特有の充電分極による充電効率低下の改善等については全く考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、鉛バッテリを搭載した車両の回生充電時に、充電分極を解消して回生受入性を向上させ、充電効率を高める鉛バッテリ充電制御装置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】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置は、車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御装置であって、
前記鉛バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記充電状態に基づいて、前記鉛バッテリの充電制御を行う充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが充電中であることが検出されたときには、前記鉛バッテリの短時間放電を行ってから前記回生充電を開始する回生充電制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
これにより、回生充電の際、鉛バッテリに充電履歴があったときには、短時間放電により充電分極を解消し、鉛バッテリの受入性を向上させてから回生充電を開始することができ、回生充電の充電効率を高めることができる。また、フェールカット時の回生充電効率を高めることができるので、燃費を向上させることができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
前記充電状態検出手段は、前記鉛バッテリのＳＯＣにより前記充電状態を検出し、
前記充電制御手段は、前記ＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ値以上のときに前記回生充電制御を行うことを特徴とする。これにより、鉛バッテリの充電状態に余裕があるときにのみ本回生充電制御を実行することができ、回生充電の充電効率を確実に高めることができる。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
車速センサを更に備え、
前記充電制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値未満のときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、車速が十分に大きくない場合には、発生する回生電力自体が小さいので、短時間放電を行うと、却って回生電力の回収が十分にできなくなるので、そのまま回生充電を開始することにより充電効率を高めることができ、状況に応じて適切な制御を行うことができる。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
加速度センサと、
前記車速センサで検出された車速と、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて、前記車両の急制動を検出する急制動検出手段とを更に備え、
前記充電制御手段は、前記急制動検出手段により前記車両が急制動をしていると判定されたときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、急制動時の回生充電時間が短いときには、短時間放電を行うことなく回生充電を開始させ、充電効率を高めることができ、状況に応じた制御を行うことができる。
【００１１】
第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが放電中であることが検出されたときには、
前記充電制御手段は、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、鉛バッテリが放電中には、充電分極のおそれが無く受入性の高い状態であるので、そのまま回生充電を開始することにより高い充電効率を得ることができる。
【００１２】
第６の発明に係る鉛バッテリ充電制御方法は、車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御方法であって、
前記車両の減速時に、前記鉛バッテリの充電状態を検出し、
検出された前記充電状態により、前記鉛バッテリが充電中であったときには、前記鉛バッテリを短時間放電してから前記回生充電を開始することを特徴とする。
【００１３】
これにより、鉛バッテリの充電履歴による充電分極を解消し、回生充電時の鉛バッテリの受入性を向上させ、回生充電の充電効率を高めることができる。また、フェールカット時の回生充電効率を高めることができるので、燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鉛バッテリの回生充電における充電効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１６】
図１は、本発明を適用した実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００の機能ブロック図である。図１において、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、充電状態検出１０と、充電制御手段３０とを備える。そして、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、必要に応じて、速度センサ２１と、加速度センサ２２と、急制動判定手段２０とを備えてよい。なお、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、車両（図示せず）に搭載された車載装置として機能する。
【００１７】
また、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００に関連する他の構成要素として、更に鉛バッテリ４０と、オルタネータ５０と、電気負荷６０等を備えていてよい。
【００１８】
充電状態検出手段１０は、鉛バッテリ４０の充電状態を検出し、監視するための手段である。バッテリ４０の充電状態は、例えば、鉛バッテリ４０の充放電電流を検出する電流センサ１１や、バッテリ電圧を検出する電圧センサ１２や、バッテリ温度を検出する温度センサ１３を備え、これらにより充電状態を検出してよい。
【００１９】
充電状態検出手段１０は、電流センサ１１により検出された鉛バッテリ４０の充放電電流について、その電流積算値を算出、記憶してよい。鉛バッテリ４０の入出力電流（充放電電流）の積算値を算出することにより、鉛バッテリ４０の電荷の収支状態を把握することができ、これに基づいて充電状態を算出することができる。
【００２０】
充電状態検出手段１０は、例えば、充電状態を、ＳＯＣ（State  of  Charge）により算出してもよい。充電状態を、ＳＯＣを用いて表現することにより、鉛バッテリ４０の初期充電量又は最大充電量に対する現在の残容量の割合を百分率で表現することができ、鉛バッテリ４０の充電状態の管理が容易になる。
【００２１】
充電状態検出手段１０は、電流センサ１１の他、電圧センサ１２及び温度センサ１３によって鉛バッテリ４０の出力電圧及び温度が検出され、これらも利用して鉛バッテリ４０の管理を行ってよい。電圧センサ１１は、鉛バッテリ４０が要求される電圧を出力しているか否かを監視する。また、温度センサ１３は、鉛バッテリ４０の出力はバッテリ温度が上昇すると下がる性質があるため、これを監視する。充電状態検出手段１０は、これらの種々の検出手段から、総合的に鉛バッテリ４０の状態を監視してよい。
【００２２】
充電制御手段３０は、充電状態検出手段１０により検出された鉛バッテリ４０の充電状態に基づいて、鉛バッテリ４０の充電を制御する制御手段である。充電制御手段３０は、充電状態検出手段１０で検出された積算電流値や、ＳＯＣに基づいて、オルタネータ５０の発電電圧を制御することにより、充電制御を行ってよい。
【００２３】
本実施例に係る充電制御手段３０は、通常の車両走行中の鉛バッテリ４０の充電制御の他、車両がブレーキにより減速して回生電力を発生しているときの回生充電の制御も行う。その制御内容の詳細は後述するが、充電制御手段３０は、回生充電の充電効率を最大とするための種々の制御を行う。
【００２４】
充電制御手段３０は、充電制御に必要な種々の制御演算を行なうため、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit、電子制御ユニット）として構成されてよい。充電制御手段３０は、コンピュータ等の演算手段と同様に、プログラムにより動作してもよいし、一定の電気回路により構成されてもよい。
【００２５】
また、図１において、充電制御手段３０は、充電状態検出手段１０及び急制動判定手段２０を含むように一体的に構成されているが、これらと別体として構成してもよい。充電制御手段３０は、充電制御を行う制御演算機能を備えていれば、その実現手段の態様は問わない。
【００２６】
車速センサ２１は、車両の速度を検出する検出手段であり、例えば、車輪に備えられた車輪速センサ等が適用されてよい。車速センサ２１で検出された車速は、充電制御手段３０及び／又は急制動判定手段２０に送られてよい。検出された車速は、充電制御手段３０では、一定閾値以上にあるか否かを判定し、本実施例に係る回生充電制御を実行するか否かの判断に用いられてよく、急制動判定手段２０においては、車両が急制動しているか否かの判定に用いられてよい。
【００２７】
また、車速センサ２１は、回生充電を行う際の、車両の減速を検出してもよい。回生充電の際の車両の減速は、ブレーキペダル等の移動位置等の種々の手段により検出してよいが、車速センサ２１により検出してもよい。
【００２８】
加速度センサ２２は、車両の加速度を検出するための検出手段であり、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００においては、特に前後方向の加速度を検出するのに用いられる。加速度センサ２２で検出された加速度は、車速センサ２１で検出された車速とともに、急制動判定手段２０に送られ、車両が急制動を行っているか否かの判定に用いられる。
【００２９】
加速度センサ２２は、車両の減速に利用してもよい。車両が減速すると、その時加速度センサ２２は負の加速度を示すので、これを検出して車両の減速を認識してもよい。
【００３０】
急制動判定手段２０は、車速センサ２１により検出された車速と、加速度センサ２２により検出された車両の前後方向の加速度に基づき、車両が急制動を行っているか否かの判定を行う判定演算手段である。例えば、車速が減少するとともに、加速度が負に大きく増大すれば、急ブレーキがかかり、減速度合が大きい急制動が起きていると判定することができる。
【００３１】
急制動判定手段２０は、例えば、車速センサ２１による速度のみに基づいても、急制動が行われているか否かの判定を行うことができるが、加速度センサ２２により検出された加速度と合わせて判定を行うことにより、より正確な急制動の判定を行うことができる。なお、必要であれば、他にブレーキペダルの移動位置等を検出し、これらも踏まえて判定するように構成してもよい。
【００３２】
鉛バッテリ４０は、車両に電力を供給するための電力供給源であり、充放電可能な鉛蓄電池として構成されている。鉛バッテリ４０は、充電初期の受入性は良いが、充電が進むにつれて、負極で生成した硫酸鉛結晶が蓄積するいわゆる充電分極により、負極の充電受入性が低下するという問題がある。かかる硫酸鉛結晶は、活性が低く、単なる充電によっては活物質である鉛には還元されないため、そのまま充電を継続したのでは、充電効率を低下させるという問題がある。詳細は後述するが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００では、かかる問題を短時間放電により解決している。
【００３３】
オルタネータ５０は、エンジン（図示せず）により駆動され、回転力を電気エネルギに変換して発電し、電気負荷６０に供給するとともに、鉛バッテリ４０の充電を行う発電手段である。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００においては、オルタネータ５０は、車両の減速時に発生するいわゆる回生電力も発生させる。
【００３４】
レギュレータ５１は、オルタネータ５０の発電電圧を制御するための発電電圧制御手段である。レギュレータ５１により設定された電圧の電力を、オルタネータ５０は発電する。
【００３５】
レギュレータ５１は、充電制御手段３０により発電電圧指示がなされ、これにより制御されて設定発電電圧が定められてよい。また、レギュレータ５１の設定電圧は、充電制御手段３０により可変制御されてよい。これにより、例えば、オルタネータ５０から鉛バッテリ４０への充電を促進したいときは、発電電圧を高く設定し、充電量を減少させたい場合には、発電電圧を低く設定する等の発電量の制御が可能となる。
【００３６】
このように、オルタネータ５０は、レギュレータ５１を用いて、電圧可変オルタネータとして構成されてよい。
【００３７】
なお、レギュレータ５１は、種々の態様が適用されて良いが、例えば、発電電圧の可変設定が容易なように、ＩＣ（Integrated  Circuit、集積回路）レギュレータとして構成されてもよい。
【００３８】
電気負荷６０は、車両に搭載されている種々の電装品のことである。例えば、ブロアモータや、ワイパー等であってもよいし、電動ファンやミラーヒータであってもよい。電気負荷６０は、鉛バッテリ４０とオルタネータ５０の双方に電気的に接続され、双方又は一方から電力の供給を受け、駆動される。詳細は後述するが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００では、上述の鉛バッテリ４０の充電分極を解消するために短時間放電を行うが、かかる短時間放電は、車両の走行中に必要とされる電気負荷６０に鉛バッテリ４０から電力を供給することにより、行われる。従って、例えば、冷却水を冷やす冷却ファン等は、かかる鉛バッテリ４０の放電を行うためにも利用される。
【００３９】
次に、図２を用いて、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００が行う回生充電制御の内容について説明する。
【００４０】
図２は、時間の経過と、車速及びＳＯＣとの関係の一例を示した図である。図２において、横軸は時間ｔ（ｓ）、縦軸は車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）及び鉛バッテリ４０のＳＯＣ（％）を示している。
【００４１】
図２において、下のグラフは車速と時間との関係、上のグラフは時間とＳＯＣとの関係を示しており、上のグラフと下のグラフは同一時間軸における相関関係を示している。ＳＯＣのグラフにおいては、鉛バッテリ４０のＳＯＣ制御範囲が予め定められているので、この範囲内にＳＯＣが収まるように鉛バッテリ４０の充電状態が制御される。ＳＯＣの制御範囲は、鉛バッテリ４０の種類や形式により異なるが、例えば、Ｑｒ＝９０％又はＱｒ＝９５％というように、略８０％以上の値に設定されてよい。鉛バッテリ４０は、充電量がある大きさよりも下がってしまうと、著しく充電能力又は電力供給能力が下がって鉛バッテリ４０自体の寿命を短縮してしまうので、そのような事態を招かないように、一定の充電量（蓄電量）の下限を設けている。そして、その下限を下回らないような制御が、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００の充電制御手段３０によりなされている。充電量を示す指標は、種々の表現方法が用いられてよいが、この例では、ＳＯＣ（State  of  Charge）を用い、最大充電量を１００％として、それに対する百分率で充電量を表現している。
【００４２】
図２において、車両がエンジンを始動し、若干のアイドリングを経てから車両が走行を開始すると、車速Ｖは徐々に増加し、ｔ＝ｔ１まで車速Ｖが増加してＶ＝Ｖ１に達している。このとき、鉛バッテリ４０は、電力を車両の電気負荷に供給している状態であるので、放電し続け、ＳＯＣも減少し続けている。即ち、ＳＯＣは、最初はＱ１であり、その後は減少し続けている。
【００４３】
ｔ＝ｔ１のとき、車両は安定走行速度に達し、その後ｔ＝ｔ３まで一定の車速を保っている。このとき、ＳＯＣは放電して減少し続けているが、ＳＯＣ＝Ｑ２に達したときに、ＳＯＣ制御範囲の下限に近付いてきたので、ｔ＝ｔ２において充電を開始する。このようなＳＯＣの状態監視は、充電状態検出手段１０により行われ、充電状態検出手段１０で検出された充電状態に基づく充電制御は、充電制御手段３０により実行されてよい。
【００４４】
車両は、ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ３まで一定速度を保って走行した後、更に加速してｔ＝ｔ３から車速Ｖが再び増加し、ｔ＝ｔ４まで車速が増加する。このとき、鉛バッテリ４０は、充電を継続している。また、車速Ｖは、車速閾値Ｖｔｈを超えた速度となる。車速閾値Ｖｔｈは、本実施例に係る短時間放電を経た回生充電制御を適用するか否かを判定するための閾値であり、例えば、時速２０ｋｍ程度の低い車速に設定されてよい。詳細は後述するが、車速が一定未満の場合には、短時間放電を行うと回生充電できない場合があるので、そのような事態を防ぐために設定されている。
【００４５】
車両は、ｔ＝ｔ４で安定速度に達し、ｔ＝ｔ４からｔ＝ｔ５まで一定速度で走行する。このとき、鉛バッテリ４０はやはり充電を継続している。
【００４６】
ｔ＝ｔ５に達したときに、車両が減速を開始したとする。このとき、一般的には、鉛バッテリ４０に、回生電力の回収のために回生充電を行わせる制御を行うが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００では、ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ６の間にまず短時間放電を行い、それからｔ＝ｔ６で充電を開始してｔ＝ｔ８までの間において充電を行う制御を実行する。これは、鉛バッテリ４０が、ｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ５の間に充電を継続し続け、車両が減速を開始したときも、鉛バッテリ４０は充電状態にあったので、鉛バッテリ４０には充電分極が発生し、鉛バッテリ４０の受入性が低下していることが考えられるからである。この充電分極を解消するため、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００では、ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ６の間に短時間放電を行ってかかる充電分極をまず解消し、鉛バッテリ４０の受入性を高めてから、ｔ＝ｔ６において回生充電を開始する。そして、ｔ＝ｔ８まで回生充電を行い、ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ７における回生領域の回生充電効率を高めている。
【００４７】
図２においては、回生領域ｔ＝ｔ５〜ｔ７が短く表現され、放電と充電の時間比率が小さく表現されているが、例えば放電時間（ｔ＝ｔ５〜ｔ６）が３〜５秒程度で、回生領域（ｔ＝ｔ５〜ｔ７）が３０〜４０秒程度であれば、十分な回生充電時間が確保でき、回生充電開始前に短時間放電により充電受入性を高めておけば、充電効率を著しく高めておくことができる。一般に、車両が減速され、エンジンの回転数が下がり、ある一定以下になった所でフェールカットが起きるので、このフェールカットが起きている領域でなされる回生発電分は、燃料に対して全く発電の影響が出ない。よって、これを効率良く回生充電することにより、燃料供給時の発電を減らすことができ、燃費向上に寄与することができる。また、放電は、電気負荷６０を動作させることにより行うが、その際、電気負荷は当該走行時に動作させる必要がある電気負荷を動作させることが好ましい。これにより、放電電力を、有効利用することができる。例えば、冷却水用の電動ファンを動作させてもよい。なお、回生充電後は、ｔ＝ｔ９において、車両は停止する。
【００４８】
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００においては、車両が減速開始時に、鉛バッテリ４０が充電中であったときには、その充電を放電に切り換えて短時間放電し、充電履歴を解消する。これにより、車両が減速して燃料カットが起きたときに最大の受入効率で充電を行うことができ、回生充電の効率を最大に高めて燃費効率を上げることが可能となる。
【００４９】
次に、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００において、回生充電開始前に鉛バッテリ４０の短時間放電を行わない態様の制御について説明する。
【００５０】
上述のように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００による回生充電制御では、フェールカット時の回生充電の充電受入性を向上させるために短時間放電を行っているので、フェールカットの時間を確保できない場合には、逆に車両減速時に行う短時間放電の意味があまり無くなってしまう。
【００５１】
そこで、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００及びこれを用いた鉛バッテリ充電制御方法では、以下に説明する充電制御も併せて行う。
【００５２】
図３は、車両の車速Ｖが車速閾値Ｖｔｈを超えない状態で走行している場合の時間に対する車速及びＳＯＣの変化の例を示した図である。
【００５３】
図３において、図２と同様に、横軸は時間ｔ（ｓ）、縦軸は車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）及びＳＯＣ（％）を示しており、車速Ｖが、時間ｔ＝ｔ３までは図２と同様の変化を示しているが、ｔ＝ｔ４ａで車速ＶがＶ３で一定となり、車速閾値Ｖｔｈ未満の一定速度をｔ＝ｔ５ａまで維持している点で異なっている。そして、ｔ＝ｔ５ａから車両は減速して車速が一定割合で減少し、ｔ＝ｔ９で車両が停止している。
【００５４】
このとき、ＳＯＣの変化は、ｔ＝ｔ２で充電を開始する点は図２と同様であるが、車両がｔ＝ｔ５ａで減速を開始しても、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電を行った変化を示している。これは、車両が減速を開始したときに車速が一定速度以下、例えば２０（ｋｍ／ｈ）以下のときには、フェールカットされる時間は短いので、そのタイミングを逃さないように、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電を開始する制御を行うこととしたためである。
【００５５】
なお、車速閾値Ｖｔｈは、例として２０（ｋｍ／ｈ）の場合を挙げたが、鉛バッテリ４０と車両の種類や形式に応じて、適宜適切な値に設定してよい。
【００５６】
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、車両の減速時の車速Ｖが一定値以下のときには、短時間放電を行うことなく、そのまま鉛バッテリ４０の回生充電を行う充電制御を行うようにしてもよい、これにより、放電することで回生充電の時間が減り、却って充電効率が低下する状態を防ぐことができる。
【００５７】
次に、図４を用いて、車両が急制動した場合の充電制御の態様について説明する。図４は、車両が急制動した場合の時間ｔと車速Ｖ及びＳＯＣとの関係を示した図である。
【００５８】
図４において、時間ｔ＝ｔ５までは、図２に示した車速Ｖ及びＳＯＣの変化と同じ変化を示している。しかしながら、時間ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ９ａまでの間に、車速ＶはＶ＝Ｖ２からＶ＝０まで急激に減速し、車両が急制動した状態変化を示しており、この点で図２の態様とは異なっている。このとき、ＳＯＣは、ｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ５までの間に通常の充電を行っていたが、急制動が起きたｔ＝ｔ５からも、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電に移行した変化を示している。これは、図４のｔ＝ｔ５〜ｔ９ａに示された車速変化と時間経過からも分かるように、急制動の場合は回生領域（ｔ＝ｔ５〜ｔ７ａ）が極めて短時間であるため、放電を行っている時間的余裕がなく、すぐ回生充電を行った方が充電効率がよいからである。例えば、回生領域（ｔ＝ｔ５〜ｔ７ａ）自体が５秒程度しか無ければ、２秒放電したら残りは３秒程度しかなく、十分な回生充電時間を確保できなくなるおそれがあり、放電が逆効果になってしまうおそれがある。そこで、急制動の場合は、回生充電開始前の放電は行わないこととしている。
【００５９】
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電装置１００では、車両が急制動をした場合には、鉛バッテリ４０の短時間放電を行わずに、直ちに回生充電を行う制御を実行してもよい。これにより、急制動の場合であっても、その状態下における回生充電効率を最大の状態にすることができる。
【００６０】
次に、図５を用いて、車両の減速時に、鉛バッテリ４０が放電状態であったときの制御態様について説明する。
【００６１】
図５は、図２と同様に、車速ＶとＳＯＣの時間変化について示した図であり、車速Ｖの時間変化は、図２と全く同様の変化を示している。一方、ＳＯＣの方は、図２の態様とは異なり、ｔ＝０からｔ＝ｔ５まで充電を全く行っておらず、継続的に放電している。そして、ｔ＝ｔ５から車両は減速し、車速の減少が始まるが、このときＳＯＣは、短時間放電は行われずに、そのまま充電に入った変化をしている。これは、鉛バッテリ４０は、車両の減速前から放電状態にあり、充電分極による弊害が無い状態であるので、回生充電開始時にわざわざ充電履歴を解消するための放電を行う必要が無いからである。このような場合には、短時間放電を行うことなく直ちに回生充電を開始することができる。
【００６２】
なお、ｔ＝ｔ５〜ｔ７の回生領域において、鉛バッテリ４０の充電は継続し、ｔ＝ｔ８となったときに、回生充電を終了して放電に切り換わっている。そして、ｔ＝ｔ９で車両は停止し、回生充電はｔ＝ｔ８で既に終了している。
【００６３】
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、車両の減速開始時に、鉛バッテリ４０が放電中であったときには、短時間放電を行うことなく、直ちに回生充電を開始する充電制御を行ってもよい。これにより、無駄な短時間放電の実行を防止し、回生充電の効率を高めることができる。
【００６４】
なお、図５においては、鉛バッテリ４０の放電時間が十分確保されている態様を説明したが、例えば、車両の減速開始時に鉛バッテリ４０が放電中であるが、その放電時間又は放電による電流積算量が小さい場合には、短時間放電を通常の短時間放電よりも短い時間だけ行い、それから回生充電を開始する充電制御を行うようにしてもよい。これにより、放電が足りず充電履歴が少し残っている場合には、完全に充電履歴を解消して鉛バッテリ４０の受入性を十分に高めてから回生充電を行うことができ、回生充電効率を十分に高めることができる。よって、本実施例に係る充電制御においては、車両の減速開始時に鉛バッテリ４０が充電中であるか放電中であるかだけでなく、積算電流量等の充電履歴を示す値に基づいて制御を行うようにしてもよい。これにより、よりきめ細かく適切な充電制御を行なうことができる。
【００６５】
また、図５においては、ｔ＝０から充電のプロセスを含まず、継続的に放電している態様の例を挙げたが、充電がなされていても、その後に十分な放電がなされていれば、本実施例のように、車両減速開始時に直ちに回生充電を開始する制御を行ってよいことは言うまでもない。
【００６６】
なお、図２〜図５の態様において、鉛バッテリ４０の充電状態を、ＳＯＣで制御する態様を用いて説明したが、電流積算値等の他の指標値を用いて充電状態を表現及び制御してもよく、適宜適切な充電状態を示す指標値を用いてよい。
【００６７】
次に、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００を用いた、図２〜５の態様を含めた鉛バッテリ充電制御方法の処理フローについて説明する。
【００６８】
図６は、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００の、制御処理フロー図である。なお、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
ステップ１００では、鉛バッテリ４０の劣化が無いことを確認する。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００においては、短時間放電による充電分極の解消を行うため、鉛バッテリ４０自体が劣化していると、放電等が逆効果になるおそれがあるので、鉛バッテリ４０の劣化が無いことを確認する。鉛バッテリ４０の劣化が無いことの確認は、種々の方法が適用されてよいが、例えば、電圧センサ１２により、クランキング時の電圧を検出し、これから劣化等を充電常態検出手段１０により判断してもよい。その他、適切なバッテリ劣化監視装置を利用してもよい。
【００７０】
ステップ１１０では、車両が減速を開始する。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００は、回生充電を効率よく行うことを目的とするため、車両の減速時に本実施例に係る充電制御が適用される。よって、車両の減速が回生充電を行うために必要である。なお、車両の減速は、車速センサ２１により検出されてもよいし、加速度センサ２２により検出されてもよいし、双方を利用してもよい。他に、ブレーキペダルの位置等から推定可能であれば、それらも利用されてよい。
【００７１】
ステップ１２０では、鉛バッテリ４０のＳＯＣが目標ＳＯＣを超えているか否かが確認される。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００においては、回生充電開始時に放電を行うため、ＳＯＣがある程度の余裕を持った状態であることが必要である。よって、本ステップで、本充電制御を適用できる状態であることが確認される。なお、ＳＯＣは、充電状態検出手段１０により、電流センサ１１で検出した電流積算値等に基づいて算出されてよい。
【００７２】
ステップ１３０では、急制動判定手段２０により、車速Ｖが一定値Ｖｔｈを超えているか否かと、加速度ａが一定値αより大きいか否かが判定される。車速Ｖが一定値Ｖｔｈ以下のときは、鉛バッテリ４０の回生充電前に短時間放電を行うと、却って回生充電を妨げるおそれがあることから、車速Ｖが一定値Ｖｔｈより大きいか否かを判断する。同様に、加速度ａが一定値以下のときには、負の加速度（減速度）が大きく、急制動の可能性があり、回生充電開始前に放電を行うと、回生充電の時間が十分に確保できないおそれがあるため、これを防ぐべく、加速度ａが一定値より大きいか否かを判断する。なお、これらの車速Ｖと加速度ａの関係は、速度のみの条件をまず適用し、次に加速度の条件を適用するようにしてもよいし、最初から双方の条件をａｎｄ条件として適用してもよいし、両者の関数のような式を用いて判断してもよい。本ステップにより、図３の態様と図４の態様を適用するか否かの判断がなされる。
【００７３】
なお、車速Ｖの検出は、車速センサ２１で行い、加速度ａの検出は加速度センサ２２により行われてよく、これらの検出値に基づいて、急制動判定手段２０により車両が急制動か否かが判定されてよい。
【００７４】
ステップ１３０で、車速Ｖ及び／又は加速度ａが所定値未満であった場合は、車速Ｖが不足しているか、急制動であるかのいずれかであるので、ステップ１６０に進み、回生充電を直ちに行う。
【００７５】
一方、ステップ１３０で、車速Ｖが一定値より大きく、加速度ａも一定値より大きく、車両が低速走行中でも急制動中でもないときには、ステップ１４０に進む。
【００７６】
ステップ１４０では、車両の減速前に、鉛バッテリ４０に充電履歴があるか否かが判断される。鉛バッテリ４０の充電履歴の有無は、例えば、車両が減速したときに、電流センサ１１により検出した積算充放電電流量により、判断することができる。例えば、鉛バッテリ４０の充電履歴は、積算充放電電流量に基づき、充電状態検出手段１０により判断されてもよいし、充電制御装置３０により判断されてもよい。
【００７７】
減速前に充電履歴が無い場合には、鉛バッテリ４０に充電分極は発生していないので、ステップ１６０に進み、回生充電を直ちに行う。図５において説明したのと同様の制御態様である。
【００７８】
一方、減速前に充電履歴があった場合には、ステップ１５０に進む。
【００７９】
ステップ１５０では、放電電流積算値が一定以上であることが確認されるまで、鉛バッテリ４０の放電が行われる。これにより、鉛バッテリ４０の充電分極を解消し、充電受入性を向上させることができる。なお、放電電流積算値は、電流センサ１１及び充電状態検出手段１０により検出され、これに基づいて充電状態制御手段３０が鉛バッテリ４０の放電制御を行ってよい。
【００８０】
ステップ１５０が終了したら、ステップ１６０に進み、回生充電が行われる。ステップ１６０において行われる回生充電は、本制御処理フローを経て、充電分極の極めて少ない、受入性の高い状態で行うことができる。なお、回生充電は、充電制御手段３０によりレギュレータ５１に発電電圧の指示がなされ、これに基づいてオルタネータ５０が制御されて回生充電が行われてよい。
【００８１】
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００による制御処理フローによれば、種々の状況を考慮しつつ鉛バッテリ４０の充電履歴を解消し、状況に適応しつつ鉛バッテリ４０の受入性を高めることができる。そして、フェールカット時の回生充電の効率を最大限高め、燃費向上に寄与することができる。
【００８２】
なお、本実施例に係る鉛バッテリ制御装置１００による鉛バッテリ充電制御を行う際、鉛バッテリ４０が劣化状態でないことが確認できており、かつ減速回生時に時間に対する充電受入量が低い場合には、目標ＳＯＣよりも現在のＳＯＣが高いと判定し、目標ＳＯＣを下げて受入性を向上させる制御を行うこともできる。劣化状態でないのに受入性が低いのは、電荷の受入容量が少ない状態と考えられ、また、鉛バッテリ４０が劣化状態にないことから、目標ＳＯＣを下げても、放電量が大きい場合に寿命低下の原因となる等の鉛バッテリ４０への悪影響は考え難いからである。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００の機能ブロック図である。
【図２】時間の経過と、車速及びＳＯＣとの関係の一例を示した図である。
【図３】車速Ｖが車速閾値Ｖｔｈ未満のときの時間に対する車速及びＳＯＣの変化の例を示した図である。
【図４】車両が急制動した場合の時間ｔと車速Ｖ及びＳＯＣとの関係を示した図である。
【図５】図２乃至４とは異なる車速ＶとＳＯＣの時間変化の例について示した図である。
【図６】本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置１００の、制御処理フロー図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０    充電状態検出手段
１１    電流センサ
１２    電圧センサ
１３    温度センサ
２０    急制動判定手段
２１    車速センサ
２２    加速度センサ
３０    充電状態制御手段
４０    鉛バッテリ
５０    オルタネータ
５１    レギュレータ
６０    電気負荷
１００    鉛バッテリ充電制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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