(57)【要約】【課題】本発明は、車両用電源制御装置に関し、特定のバッテリへの充電を他のバッテリの性能を低下させることなく実現することを目的とする。【解決手段】車両エンジンの回転により発電するオルタネータ２０に、直接に鉛バッテリ１２を接続すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介してリチウムイオンバッテリ１４を接続する。そして、リチウムイオンバッテリ１４の充電が、オルタネータ２０の有するフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値以上であり、オルタネータ２０の発電量が現時点での発電し得る最大発電量とほぼ同程度である場合には禁止され、一方、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値未満であり、オルタネータ２０の発電量が現時点での発電し得る最大発電量に達していない場合には許可されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合未満である場合、前記第２バッテリへの充電が許可されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項２】
発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合以上である場合、前記第２バッテリへの充電が禁止されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
【請求項３】
前記発電機が、発電制御指示電圧に対するフィールドコイルの通電デューティを出力するレギュレータ付き発電機であると共に、
前記発電割合検出手段は、前記発電機から出力される通電デューティに基づいて前記割合を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。
【請求項４】
前記第１バッテリは鉛バッテリであり、かつ、前記第２バッテリは鉛バッテリに比して充電受け入れ性のよいリチウムイオンバッテリであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の車両用電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電源制御装置に係り、特に、発電機に直接に接続された第１バッテリと、該発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のバッテリを備える車両用電源制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源制御装置において、複数のバッテリは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して互いに接続されている。各バッテリは、車両エンジンの動力が伝達される発電機の出力する発電エネルギを回収することにより充電される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３１８００２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載される複数のバッテリとしては、例えば鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとの充電受け入れ性の異なるバッテリが用いられることがある。かかる構成において、リチウムイオンバッテリの充電を常時許可するものとすると、発電機の発電エネルギが充電受け入れ性の高いリチウムイオンバッテリに偏る事態が生じ、充電受け入れ性の低い鉛バッテリへの充電が不十分となる不都合が生じ得る。
【０００５】
また、発電機がほぼ１００％の発電能力で発電している状態でリチウムイオンバッテリの充電不足によりその充電が実行されるものとすると、鉛バッテリが満充電に近い状態にある場合には、リチウムイオンバッテリの充電不足分がその鉛バッテリの蓄電エネルギから補填される事態が生じ、鉛バッテリの放電が頻繁に行われることとなる。鉛バッテリの放電が頻繁に行われると、鉛バッテリのバッテリ上がりが生じ易くなり、劣化が促進され、その寿命が悪化する。
【０００６】
従って、上記特許文献１に記載する如く、例えば鉛バッテリおよびリチウムイオンバッテリ等の複数のバッテリを備える車両用電源制御装置において、特定のバッテリへの充電を他のバッテリを考慮することなく行うのは適切ではない。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、特定のバッテリへの充電を他のバッテリの性能を低下させることなく実現することが可能な車両用電源制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合未満である場合、前記第２バッテリへの充電が許可されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備える車両用電源制御装置により達成される。
【０００９】
本発明において、第２バッテリへの充電は、発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実値の割合が所定の割合未満である場合に許可される。上記した割合が所定の割合未満である場合には、その発電機が更に発電できる発電量に余裕があり、その発電機に接続される第１バッテリからの放電が生じていないと判断できる。この際、発電機の余裕分の発電エネルギが第２バッテリの充電エネルギとして回収されれば、第２バッテリへの充電は、第１バッテリからの放電を生じさせることなくかつ第１バッテリへの充電に影響を与えることなく行われることとなる。
【００１０】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、発電機に接続された第１バッテリと、前記第１バッテリと並列に、前記発電機に電圧制御器を介して接続された第２バッテリと、を備える車両用電源制御装置であって、
前記発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合を検出する発電割合検出手段と、
前記発電割合検出手段により検出される前記割合が所定の割合以上である場合、前記第２バッテリへの充電が禁止されるように前記電圧制御器を制御する第２バッテリ充電制御手段と、を備える車両用電源制御装置により達成される。
【００１１】
本発明において、第２バッテリへの充電は、発電機の現時点での発電制御指示値の最大値に対する実値の割合が所定の割合以上である場合に禁止される。上記した割合が所定の割合以上である場合には、その発電機が更に発電できる発電量に余裕がなく、その発電機に接続される第１バッテリからの放電が生じているおそれがある。この際、発電機の発電エネルギの、第２バッテリの充電エネルギとしての回収が許容されるものとすると、第２バッテリへの充電を行う必要があるために第１バッテリからの放電が生ずる可能性があり、また、発電機の発電エネルギが第１バッテリの充電エネルギとして回収され難い状況が形成される可能性がある。これに対して、本発明においては、かかる場合に第２バッテリへの充電が禁止されるため、第２バッテリへの充電は、第１バッテリからの放電を生じさせることなくかつ第１バッテリの充電に影響を与えることなく行われることとなる。
【００１２】
この場合、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の車両用電源制御装置において、前記発電機が、発電制御指示電圧に対するフィールドコイルの通電デューティを出力するレギュレータ付き発電機であると共に、前記発電割合検出手段は、前記発電機から出力される通電デューティに基づいて前記割合を検出することとしてもよい。
【００１３】
また、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の車両用電源制御装置において、前記第１バッテリは鉛バッテリであり、かつ、前記第２バッテリは鉛バッテリに比して充電受け入れ性のよいリチウムイオンバッテリであることとしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である車両用電源制御装置１０を備えるシステムの構成図を示す。図１に示す如く、本実施例において、車両用電源制御装置１０は、２つの二次バッテリ１２，１４を備えている。二次バッテリ１２は約１２〜１４Ｖ程度の電圧を有する鉛バッテリであり、一方、二次バッテリ１４は約１４〜１６Ｖ程度の電圧を有するリチウムイオンバッテリである。以下、二次バッテリ１２を鉛バッテリ１２と、二次バッテリ１４をリチウムイオンバッテリ１４と、それぞれ称す。
【００１５】
鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４には、切換スイッチ１６を介してエンジンスタータ１８が接続されている。エンジンスタータ１８は、車両の動力源であるエンジン（図示せず）に連結されている。エンジンスタータ１８は、切換スイッチ１６を介して選択的に接続する鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から供給される電力を用いて、エンジンを停止状態から始動させる始動装置としての機能を有する。
【００１６】
エンジンには、また、エンジンの回転により発電するオルタネータ（交流発電機）２０が取り付けられている。オルタネータ２０には、エンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）２２が接続されている。エンジンＥＣＵ２２には、エンジン回転数ＮＥおよび車両の速度や加減速度を含む車両の各種状態に応じた信号を出力するセンサ２４が接続されている。エンジンＥＣＵ２２は、センサ２４の出力信号に基づいてエンジン回転数ＮＥおよび車両の速度や加減速度等の車両の状態を検出する。そして、車両の各種状態に基づいてオルタネータ２０の発生すべき目標電圧を算出し、オルタネータ２０に対してかかる目標電圧が生ずるように指令信号を供給する。
【００１７】
オルタネータ２０は、三相コイルとしてステータに巻かれたステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、を有し、ステータコイルから出力される三相交流を整流して出力すると共に、スイッチング回路により構成されたＩＣレギュレータを内蔵したレギュレータ付き発電機である。このＩＣレギュレータは、オルタネータ２０の発生電圧を一定に維持するための機能を有している。
具体的には、ＩＣレギュレータは、オルタネータ２０の発生電圧がエンジンＥＣＵ２２からの指令信号に係る目標電圧よりも小さい場合には、スイッチング回路をオン動作させることによりフィールドコイルに励磁電流を流し、オルタネータ２０のステータコイルに三相交流電流を発生させ、一方、オルタネータ２０の発生電圧が目標電圧よりも大きい場合には、スイッチング回路をオフ動作させることによりフィールドコイルへの励磁電流の供給を停止し、ステータコイルに電流の発生を停止させる。これにより、オルタネータ２０の発生電圧が目標電圧に維持される。
【００１８】
オルタネータ２０のフィールドコイルとＩＣレギュレータとの接点には、上記したエンジンＥＣＵ２２が接続されている。ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオン動作されると、エンジンＥＣＵ２２へ、フィールドコイルの通電状態を示す、すなわち、オルタネータ２０の発電状態を示すオン信号が供給される。また、ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオフ動作されると、エンジンＥＣＵ２２へ、フィールドコイルの非通電状態を示す、すなわち、オルタネータ２０の非発電状態を示すオフ信号が供給される。
【００１９】
エンジンＥＣＵ２２は、オルタネータ２０のフィールドコイルから供給されるオン・オフ信号に基づいて、オルタネータ２０の一サイクル時間当たりのオン・オフ比率、具体的には、一サイクル時間内でのオン時間の比率（通電デューティ；％）Ｆ−Ｄｕｔｙを検出する。このＦ−Ｄｕｔｙは、オルタネータ２０が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量に対して実際に発電を行っている発電量の割合を示すこととなる。
【００２０】
オルタネータ２０は、上記した鉛バッテリ１２、及び、車両に搭載された補機２６に直接に接続されている。補機２６は、例えばエアコンやオーディオ，ＡＢＳシステム，電動オイルポンプ，メータ類，デフォガ，ワイパ，パワーウィンド等であり、電力の供給を受けて作動する。オルタネータ２０は、エンジンの回転による運動エネルギを変換した発電エネルギを鉛バッテリ１２又は補機２６に供給することにより、鉛バッテリ１２を充電することができると共に、補機２６を作動させることができる。
【００２１】
鉛バッテリ１２には、電圧制御器として機能する直流−直流変換器（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータと称す）３０を介して上記のリチウムイオンバッテリ１４が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、内蔵するパワートランジスタのスイッチング動作に従って、鉛バッテリ１２側の電圧を昇圧してリチウムイオンバッテリ１４側へ供給し、或いは、リチウムイオンバッテリ１４側の電圧を降圧して鉛バッテリ１２側へ供給する。かかる構成において、上記したオルタネータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介してリチウムイオンバッテリ１４に接続するので、発電時にその発電エネルギをリチウムイオンバッテリ１４に供給することによりリチウムイオンバッテリ１４を充電することができる。
【００２２】
上記した補機２６は、オルタネータ２０、鉛バッテリ１２、及びリチウムイオンバッテリ１４に接続されている。補機２６は、車両がエンジンにより走行する際はオルタネータ２０およびバッテリ１２，１４から電力の供給を受け、一方、エンジン停止中は鉛バッテリ１２又はリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受ける。尚、補機２６には、オーディオ，カーナビゲーション等の、車両のイグニションスイッチがアクセサリ状態又はＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる補機と、電動オイルポンプ，ＡＢＳ，エアコン等の、イグニションスイッチがＩＧオン状態にある場合に電力の供給を受けることができる補機と、が存在する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０には、電源系電子制御ユニット（以下、電源系ＥＣＵと称す）３２が接続されている。電源系ＥＣＵ３２には、上記したエンジンＥＣＵ２２が接続されており、エンジンＥＣＵ２２において検出されたエンジン回転数ＮＥおよびＦ−Ｄｕｔｙが供給される。電源系ＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ２２から供給されるエンジン回転数ＮＥおよびＦ−Ｄｕｔｙ、並びに、各バッテリ１２，１４の端子間電圧、充放電電流、及び温度等に基づいて、オルタネータ２０を含む鉛バッテリ１２側とリチウムイオンバッテリ１４側との間の電力授受が適切に行われるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動する。
【００２４】
電源系ＥＣＵ３２には、また、上記した切換スイッチ１６が接続されている。
切換スイッチ１６は、電源系ＥＣＵ３２からの指令に従って、エンジンスタータ１８と接続するバッテリを鉛バッテリ１２とリチウムイオンバッテリ１４とで選択的に切り換える機能を有している。電源系ＥＣＵ３２は、後述の規則に基づいて、エンジンスタータ１８と接続するバッテリを選択し、そのバッテリが選択されるように切換スイッチ１６を制御する。
【００２５】
電源系ＥＣＵ３２には、更に、運転状態検出装置（図示せず）が接続されている。運転状態検出装置は、エンジンが暖機状態にあるか否か、エンジン始動後の走行距離または車速が一定値に達しているか否か、運転者によるブレーキ操作の有無、変速機のシフト位置、並びに、車両がＡ／Ｔ車である場合はブレーキ踏力が一定値に達しているか否か、及び、車両がＭ／Ｔ車である場合はクラッチペダルの操作有無を検出する。電源系ＥＣＵ３２は、運転状態検出装置の検出結果に基づいて車両が停車状態（速度が略“０”にある状態）にあるか否かを判別し、エンジンを運転状態から停止状態に移行させかつその後停止状態から運転状態に移行させる制御（以下、アイドリングストップ制御と称す）の実行条件が成立するか否かを判別する。
【００２６】
次に、本実施例の車両用電源制御装置１０の動作について説明する。
【００２７】
本実施例において、エンジン停止中に車両運転者によりイグニションスイッチがオフ状態からアクセサリ状態に操作されると、アクセサリ状態で作動すべき補機２６が、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けることにより作動可能な状態となる。また、イグニションスイッチがアクセサリ状態からＩＧオン状態に操作されると、ＩＧオン状態で作動すべき補機２６が、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けることにより作動可能な状態となる。
【００２８】
更に、イグニションスイッチがＩＧオン状態からスタータオン状態に操作されると、鉛バッテリ１２から各補機２６への電力供給が停止されると共に、エンジンスタータ１８が、切換スイッチ１６を介して鉛バッテリ１２と接続し、鉛バッテリ１２から電力の供給を受けて作動可能な状態となる。この場合、エンジンスタータ１８はエンジンを回転させ、エンジンは停止状態から始動状態となる。エンジンは、始動され運転状態になると、イグニションスイッチがスタータオン状態からＩＧオン状態に移行してもその運転状態を継続する。
【００２９】
エンジンが始動され運転状態になると、以後、車両がアイドル状態、定常走行状態、及び減速状態にある場合に限り、エンジンＥＣＵ２２がオルタネータ２０の目標電圧（例えばアイドル状態時および定常走行状態時には予め定めたＶｔ１〜Ｖｔ２、減速状態時にはこの範囲よりも電圧の高いＶｔ３）を設定することにより、オルタネータ２０がエンジンの運動エネルギを電気エネルギに変換して発電する。この場合、オルタネータ２０の発電電圧で各補機２６が作動可能な状態になると共に、鉛バッテリ１２が充電され、或いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動によりオルタネータ２０の充電電圧を昇圧した電圧でリチウムイオンバッテリ１４が充電される。尚、この際、リチウムイオンバッテリ１４が満充電に至っている場合には、リチウムイオンバッテリ１４の過充電を防止すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動が禁止され、鉛バッテリ１２側からリチウムイオンバッテリ１４側への電力供給が中止される。
【００３０】
また、車両のエンジンが始動され運転状態になった後には、電源系ＥＣＵ３２が、運転状態検出装置によるブレーキ操作の有無及びそのブレーキ踏力，クラッチ操作の有無並びに変速機のシフト位置等に基づいて車両が停車状態にあるか否かを判別し、また、車両の停車状態、エンジンの暖機状態、およびエンジン始動後の走行距離または車速の履歴等に基づいてアイドリングストップ制御の実行条件が成立するか否かを判別する。その結果、アイドリングストップ制御の実行条件が成立する場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からオフ状態へ移行させることなく燃料噴射や点火等の実行が停止され、エンジンが運転状態から停止状態へ移行される。
【００３１】
アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態にある場合、イグニションスイッチはＩＧオン状態に維持される。エンジンが停止状態にある場合には、オルタネータ２０が発電することができない。従って、アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態になると、以後、電源系ＥＣＵ３２は、補機２６への電力供給を確保すべくＤＣ／ＤＣコンバータ３０をリチウムイオンバッテリ１４からの放電を許可するように駆動する。この場合には、エアコンやパワーステアリング装置，メータ類等の補機２６がリチウムイオンバッテリ１４からＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して電力供給を受けて作動可能な状態となる。
【００３２】
また、アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態になると、以後、電源系ＥＣＵ３２は、リチウムイオンバッテリ１４からエンジンスタータ１８への電力供給を確保すべく切換スイッチ１６をリチウムイオンバッテリ１４側に切り換える。この場合には、エンジンスタータ１８と接続するバッテリが鉛バッテリ１２からリチウムイオンバッテリ１４へ切り換わり、エンジンスタータ１８がリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受けて始動し得ることとなる。
【００３３】
アイドリングストップ制御によりエンジンが停止状態にある状況下には、電源系ＥＣＵ３２が、運転状態検出装置を用いて、車両がＡＴ車である場合は変速機のシフト位置が“Ｎ”レンジから“Ｄ”レンジ又は“Ｒ”レンジに移行したか否か或いはブレーキ操作が解除されたか否か、一方、車両がＭＴ車である場合はクラッチペダルが踏み込まれたか否かに基づいてアイドリングストップ制御の解除条件が成立するか否かを判別する。その結果、アイドリングストップ制御の解除条件が成立する場合は、運転者がイグニションスイッチをＩＧオン状態からスタータオン状態に移行させることなくエンジンスタータ１８が作動状態となり、エンジンが始動され、その運転状態が再開される。以下、このエンジン始動を再始動と、一方、通常どおりイグニションスイッチのスタータオンによるエンジン始動を通常始動と、それぞれ称す。
【００３４】
このように、本実施例の車両においては、エンジンが運転状態になった後、車両停車中において不必要なエンジンの運転を停止するアイドリングストップ制御が実行される。この場合、エンジンが無駄に運転状態に維持されることは回避される。このため、本実施例によれば、エンジンを効率よく運転することができ、車両の燃費を向上させることが可能となっている。
【００３５】
また、本実施例においては、運転者のイグニション操作による意思に基づくエンジン始動（通常始動）時には、エンジンスタータ１８が上述の如く鉛バッテリ１２から電力の供給を受けて作動状態になり、エンジンが始動される一方、アイドリングストップ制御によるエンジン始動（再始動）時には、切換スイッチ１６がエンジンスタータ１８に接続するバッテリをリチウムイオンバッテリ１４に切り換えることにより、エンジンスタータ１８がリチウムイオンバッテリ１４から電力の供給を受けて作動状態になり、エンジンが始動される。
【００３６】
かかる構成によれば、エンジンの通常始動時には単位時間に単位質量当たりに取り出せる出力（出力密度）の高い鉛バッテリ１２が用いられるので、冷間時であってもエンジンの始動性が確実に確保されると共に、エンジンの再始動時には単位質量当たりに取り出せるエネルギ（エネルギ密度）の高いリチウムイオンバッテリ１４が用いられるので、エンジンの始動・停止が頻繁に行われるアイドリングストップ制御が行われても鉛バッテリ１２の劣化が促進されることはなく、エンジンの始動性が確実に確保されることとなる。従って、本実施例によれば、運転者のイグニション操作に伴うエンジン始動であっても、また、アイドリングストップ制御に伴うエンジン始動であっても常に確実に、鉛バッテリ１２の劣化を促進させることなくかつ鉛バッテリ１２の容量を相対的に大きくすることなくエンジン始動を行うことが可能となる。
【００３７】
ところで、一般的に、本実施例の鉛バッテリ１２およびリチウムイオンバッテリ１４は、互いに充電受け入れ性の異なるバッテリである。具体的には、リチウムイオンバッテリ１４の充電受け入れ性の方が鉛バッテリ１２のものに比べて高い。従って、リチウムイオンバッテリ１４の充電を常時許可するものとすると、オルタネータ２０の発電エネルギが、充電受け入れ性の高いリチウムイオンバッテリ１４に偏る事態が生じ、充電受け入れ性の低い鉛バッテリ１２への充電が不十分となる不都合が生じ得る。
【００３８】
また、リチウムイオンバッテリ１４の充電を除いた鉛バッテリ１２の充電又は補機２６への電力供給等を行う必要があるために、オルタネータ２０がほぼ１００％の発電能力で発電すること、具体的には、フィールドコイルの通電状態が長時間継続することによりＦ−Ｄｕｔｙがほぼ１００％であることがある。かかる状態でリチウムイオンバッテリ１４の充電不足によりその充電が実行されるものとすると、オルタネータ２０の発電エネルギでリチウムイオンバッテリの充電不足分を賄うことができないので、鉛バッテリ１２が満充電に近い状態にある場合には、リチウムイオンバッテリの充電不足分がその鉛バッテリ１２の蓄電エネルギから補填される事態が生じ、鉛バッテリ１２の放電が頻繁に行われることとなる。この場合には、鉛バッテリ１２のバッテリ上がりが生じ易くなり、劣化が促進され、その寿命が悪化することとなる。
【００３９】
従って、本実施例の構成においてリチウムイオンバッテリ１４への充電を鉛バッテリ１２を考慮することなく行うのは、鉛バッテリ１２の性能を確保するうえで適切でない。そこで、本実施例のシステムは、リチウムイオンバッテリ１４の充電を鉛バッテリ１２の性能を低下させることなく実現する点に特徴を有している。以下、本実施例の特徴部について説明する。
【００４０】
図２は、オルタネータ２０の回転速度ｒｐｍとオルタネータ２０の発電電流との関係を、オルタネータ２０内のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙをパラメータにして表した図を示す。図２に示す如く、オルタネータ２０の回転速度が同一であっても、そのフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが大きいほど、オルタネータ２０の発生する発電電流が大きい。フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙは、鉛バッテリ１２の充電や補機２６への電力供給等を行うために発電電流を大きくする必要があるほど大きくなる。
【００４１】
フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％でない場合には、オルタネータ２０がその回転速度に対して１００％の発電能力を発揮する必要はなく、また、実際に発揮しておらず、未だ発電する余裕を残していると判断できると共に、鉛バッテリ１２からの放電を行う必要はなく、実際に鉛バッテリ１２は放電していないと判断できる。
【００４２】
従って、リチウムイオンバッテリ１４の充電が行われていない状態でフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％でない場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電を開始することとすれば、その後、オルタネータ２０の発電余裕分がリチウムイオンバッテリ１４に供給されることとなるので、リチウムイオンバッテリ１４を充電することが可能となる。また、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが１００％である場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電を禁止することとすれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行うために鉛バッテリ１２が放電されるのを回避することが可能となる。
【００４３】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例の車両用電源制御装置１０において電源系ＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４４】
ステップ１００では、エンジンＥＣＵ２２から供給されるオルタネータ２０のＦ−Ｄｕｔｙが所定値Ｆ０未満であるか否かが判別される。尚、所定値Ｆ０は、オルタネータ２０が現時点で発電し得る最大発電量とほぼ同程度の発電量を発電していると判断できる高い通電デューティ値であり、例えば９５％に設定されている。
【００４５】
Ｆ−Ｄｕｔｙ＜Ｆ０が成立する場合には、オルタネータ２０が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していると判断できる。この場合には、その余裕分の発電エネルギをリチウムイオンバッテリ１４の充電に充当することが適切である。従って、かかる肯定判定がなされた場合には、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、Ｆ−Ｄｕｔｙ＜Ｆ０が成立しない場合には、オルタネータ２０が現時点での目標電圧に対応して更に発電できる発電量を有していないと判断できる。かかる場合にリチウムイオンバッテリ１４の充電を許可するものとすると、鉛バッテリ１２が放電され、その蓄電エネルギがリチウムイオンバッテリ１４の充電に充当される事態が生ずる。従って、かかる否定判定がなされた場合には、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４６】
ステップ１０２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動することにより、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行う処理が実行される。本ステップ１０２の処理が実行されると、以後、オルタネータ２０の発電エネルギは、リチウムイオンバッテリ１４に充電エネルギとして回収され、リチウムイオンバッテリ１４が充電される。本ステップ１０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４７】
ステップ１０４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動を行わず、リチウムイオンバッテリ１４への充電を禁止する処理が実行される。本ステップ１０４の処理が実行されると、以後、オルタネータ２０側からリチウムイオンバッテリ１４への電力供給は行われない。本ステップ１０４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４８】
上記図３に示すルーチンによれば、オルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値以上であり、オルタネータ２０の発電量が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量とほぼ同程度である場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われないように、一方、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙが所定値未満であり、オルタネータ２０の発電量が最大発電量に達していない場合にはリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御することができる。
【００４９】
オルタネータ２０の発電量が現時点で発電し得る最大発電量に達していない場合は、オルタネータ２０に、鉛バッテリ１２や補機２６等の負荷への電力供給に対して発電余裕があるので、鉛バッテリ１２からの放電は生じていない。このため、上記の構成においては、リチウムイオンバッテリ１４の充電が鉛バッテリ１２からの放電を生じさせることなく行われる。
【００５０】
また、オルタネータ２０の発電余裕分がリチウムイオンバッテリ１４の充電エネルギとして用いられれば、鉛バッテリ１２の充電が十分に確保された状態でリチウムイオンバッテリ１４の充電が行われるので、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行うことに起因して鉛バッテリ１２の充電が十分に確保されない不都合が生ずることはない。すなわち、上記の構成においては、リチウムイオンバッテリ１４の充電が鉛バッテリ１２の充電に悪影響を与えることなく行われる。
【００５１】
従って、本実施例の車両用電源制御装置１０によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を、鉛バッテリ１２の性能を低下させることなく実現することが可能となっている。このため、本実施例によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電に起因する鉛バッテリ１２のバッテリ上がりを抑制し、その劣化促進や寿命悪化を防止することが可能となっている。
【００５２】
また、本実施例において、オルタネータ２０の発電量が現時点で発電し得る最大発電量に達しているか否かの判定、すなわち、オルタネータ２０に発電余裕があるか否かの判定は、オルタネータ２０の有するフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙに基づいて行われる。オルタネータ２０に発電余裕があるか否かは、フィールドコイルの通電デューティ以外に、そのオルタネータ２０に直接に接続された鉛バッテリ１２が放電しているか否かに基づいても判定できる。具体的には、鉛バッテリ１２からの放電が生じている場合にはオルタネータ２０に発電余裕がないと判断でき、一方、鉛バッテリ１２からの放電が生じていない場合にはオルタネータ２０に発電余裕があると判断できる。しかしながら、鉛バッテリ１２の放電有無に基づいてオルタネータ２０に発電余裕があるか否かを判定する手法では、一時的ではあるが、鉛バッテリ１２からの放電を許容することとなり、鉛バッテリ１２の性能低下を招くこととなる。
【００５３】
これに対して、本実施例の車両用電源制御装置１０においては、上述の如く、オルタネータ２０に発電余裕があるか否かの判定は、オルタネータ２０の有するフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙに基づいて行われる。この場合には、オルタネータ２０の発電余裕の有無を判定するうえで、鉛バッテリ１２の放電を一時的であっても許容することは回避される。従って、本実施例の車両用電源制御装置１０によれば、リチウムイオンバッテリ１４の充電を行ううえで必要なオルタネータ２０の発電余裕の有無判定を、鉛バッテリ１２の放電を許容することなく実現することが可能となっている。
【００５４】
尚、上記の実施例においては、鉛バッテリ１２が特許請求の範囲に記載した「第１バッテリ」に、リチウムイオンバッテリ１４が特許請求の範囲に記載した「第２バッテリ」に、ＤＣ／ＤＣコンバータが特許請求の範囲に記載した「電圧制御器」に、オルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティが特許請求の範囲に記載した「現時点での発電制御指示値の最大値に対する実際の発電制御指示値の割合」に、それぞれ相当していると共に、電源系ＥＣＵ３２が、エンジンＥＣＵ２２から供給されるフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを検出することにより特許請求の範囲に記載した「発電割合検出手段」が、上記図３に示すルーチンを実行することにより特許請求の範囲に記載した「第２バッテリ充電制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
ところで、上記の実施例においては、車両に搭載されるバッテリとして鉛バッテリ１２及びリチウムイオンバッテリ１４を用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル水素バッテリ等を用いた構成に適用することも可能である。
【００５６】
また、上記の実施例においては、オルタネータ２０の目標電圧を制御するエンジンＥＣＵ２２、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する電源系ＥＣＵ３２をそれぞれ別個に設け、エンジンＥＣＵ２２の検出するオルタネータ２０のフィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを通信線を介して電源系ＥＣＵ３２に供給することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、オルタネータ２０の目標電圧を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を唯一つ設け、フィールドコイルの通電デューティＦ−Ｄｕｔｙを通信することなくオルタネータ２０の発電余裕の有無を判定する構成に適用することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至４記載の発明によれば、第２バッテリへの充電を第１バッテリの性能を低下させることなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両用電源制御装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】発電機の回転速度ｒｐｍと発電機の発電電流との関係を、発電機内のフィールドコイルの通電デューティをパラメータにして表した図である。
【図３】本実施例において、第２バッテリの充電を制御すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  車両用電源制御装置
１２  鉛バッテリ
１４  リチウムイオンバッテリ
２０  オルタネータ
２２  エンジンＥＣＵ
３０  直流−直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
３２  電源系ＥＣＵ
Ｆ−Ｄｕｔｙ  通電デューティ
【図１】
2004229478.tif 000003
【図２】
2004229478.tif 000004
【図３】
2004229478.tif 000005