(57)【要約】【課題】バッテリ充電状態（ＳＯＣ）を常時充電可能な状態に制御して、回生発電による燃費低減効果等を確保できるバッテリの充電状態制御装置を提供する。【解決手段】回生発電後の放電開始点のバッテリ電圧Ｃと予め定めた閾値範囲の上下限値Ｄ１，Ｄ２及び過放電判定用閾値Ｄ３を比較し（Ｓ２〜Ｓ４）、Ｃ＞Ｄ１のときはバッテリ充電状態（ＳＯＣ）が大きいと推定し放電量を回生発電で得られた充電量より多くし（Ｓ５）、Ｄ２＞Ｃ＞Ｄ３のときはバッテリ充電状態（ＳＯＣ）が小さいと推定して放電量を回生発電で得られた充電量より少なくし（Ｓ６）、Ｃ＜Ｄ３のときは過放電状態と推定し充電モードに移行して強制充電し（Ｓ１１）、強制充電を繰り返しても過放電状態と判定されたときは回生制御を禁止する（Ｓ１２）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の減速時に、エンジンで駆動するオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電した後、オルタネータの発電電圧を下げてバッテリを放電させて、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を予め定めた充電可能な設定値に制御するバッテリの充電状態御装置であって、
前記回生発電後の放電時のバッテリ電圧に基づいて前記バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を推定し、推定結果に基づいてバッテリの放電量を可変制御し、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を前記設定値となるように制御する構成としたことを特徴とするバッテリの充電状態制御装置。
【請求項２】
前記放電時のバッテリ電圧が予め設定した閾値範囲の上限値より大きいとき、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が前記設定値より大きいと推定し、前記放電量を、前記回生発電で得られた充電量より多くする構成としたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項３】
前記放電時のバッテリ電圧が予め設定した閾値範囲の下限値より小さいとき、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が前記設定値より小さいと推定し、前記放電量を、前記回生発電で得られた充電量より少なくする構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項４】
前記閾値範囲の下限値より小さい過放電判定用閾値を設定し、前記放電時のバッテリ電圧が前記過放電判定用閾値より小さいとき、バッテリが過放電状態と判定し、バッテリを前記設定値まで強制充電する構成としたことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１つに記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項５】
前記バッテリ過放電判定が所定回数連続したとき、回生制御を禁止する構成としたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項６】
前記放電量は、予め定めた所定量ずつ増減する構成としたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項７】
前記放電時のバッテリ電圧は、バッテリの放電開始点の値を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のバッテリの充電状態制御装置。
【請求項８】
前記放電時のバッテリ電圧を、バッテリの温度と放電電流に応じて補正することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のバッテリの充電状態制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの充電状態制御装置に関し、特に、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）をオルタネータによる回生発電制御により充電が可能な設定値に制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の減速時にオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電し、その後、回生発電によりバッテリに蓄えた電気で車載電気負荷の消費電力を賄うことにより、オルタネータの駆動に要するエネルギを低減し、燃費を向上させるようにしている。このオルタネータの減速回生制御による燃費低減効果や減速加速度性能等を一定に保つためには、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を、充電可能な予め定めた設定値に制御する必要がある。
【０００３】
そこで、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を検出する方法として、バッテリの充放電電流値を積算する方法が一般的に知られており（例えば、特許文献１参照）、回生発電時の充電電流を積算して回生発電でバッテリに蓄えられた充電量を検出して記憶し、その後、回生発電で蓄えられた充電量分を放電することで、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を設定値に制御することが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−５２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように回生発電による充電分を放電させてバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を充電可能な設定値に保つ制御では、例えば、バッテリの劣化や電流センサの誤差等によってバッテリの充電状態（ＳＯＣ）が予め定めた充電可能な設定値からずれていると、この充電状態（ＳＯＣ）のずれが解消されず、回生発電時に狙い通りの充電量が確保できずに燃費低減効果が低下する虞れがある。また、この充電状態（ＳＯＣ）のずれを放置すると、過放電によるバッテリ上がりを起こす虞れがある。更には、バッテリが劣化した場合や性能の低いバッテリ（回生制御用の強化バッテリ以外のバッテリ）に交換された場合等に、無理に回生制御を行うことによりバッテリの更なる劣化を招く虞れもある。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、回生制御時にバッテリの充電状態（ＳＯＣ）のずれを修正して、バッテリを回生発電により常時充電可能な状態に制御できるバッテリの充電状態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】
このため、本発明は、車両の減速時に、エンジンで駆動するオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電した後、オルタネータの発電電圧を下げてバッテリを放電させて、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を予め定めた充電可能な設定値に制御するバッテリの充電状態御装置であって、前記回生発電後の放電時のバッテリ電圧に基づいて前記バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を推定し、推定結果に基づいてバッテリの放電量を可変制御し、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を前記設定値となるように制御する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回生発電後の放電時のバッテリ電圧に基づいてバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を推定し、充電状態（ＳＯＣ）が設定値より小さいと推定される場合はその後の放電量を抑制し、充電状態（ＳＯＣ）が設定値より大きいと推定される場合はその後の放電量を多くするので、バッテリを回生発電により常時充電可能な一定状態に保つことができる。従って、回生発電時に所望の充電量を得ることができ、所望の燃費低減効果を及び減速性能を確保できる。また、回生制御の度にバッテリ充電状態を推定して修正できるので、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）が大きく変化するのを防止でき、燃費低減効果や減速性能が安定して得られる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るバッテリの充電状態制御装置の一実施形態を示すシステム構成図である。
図１において、エンジン１によりファンベルトを介して駆動されて発電するオルタネータ２は、後述するマイクロコンピュータを内蔵するＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）７からの発電電圧指令を受けてレギュレータ３により発電電圧が制御される。バッテリ４は、オルタネータ２の発電電圧に応じて充放電可能にオルタネータ２に接続されている。電流センサ５は、バッテリ４の充放電電流を検出し、その検出出力をＥＣＭ７に入力する。６はバッテリ温度を検出する温度センサである。
【０００９】
ＥＣＭ７は、例えばコンピュータを内蔵してバッテリ４からの電力供給により駆動し、図示しない各種センサからの信号によりエンジン運転状態を制御すると共に、減速時に回生制御を行う。また、回生制御後のバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を、回生発電時に充電可能なように予め定めた設定値（例えば定格容量の９０％）に制御する。ＥＣＭ７は、スロットルセンサとエンジン回転数センサからの信号により、スロットル弁が略全閉のアイドル状態でエンジン回転数が所定以上の減速時に、燃料噴射を停止する燃料カット制御を行い、この燃料カット中に、オルタネータ２のレギュレータ３に対して高い発電電圧指令値（例えば１４．５Ｖ）を出力して回生発電させてバッテリ４を充電し、この回生発電後、バッテリ電圧（例えば約１２．８Ｖ）より低い発電電圧指令値（例えば１２．５Ｖ）を出力してバッテリ４を放電させる。この回生制御において、回生発電後の放電時のバッテリ電圧値からバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を推定し、推定結果に基づいてバッテリ４の放電量を可変制御することにより、回生制御後のバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）が、常時充電可能な前記設定値となるよう制御する。また、ＥＣＭ７は、充電モードに移行したときにバッテリ４を設定値まで強制充電するために、予めバッテリ４を設定値まで充電したときの充電電流値をメモリに記憶している。
【００１０】
次に、本実施形態のＥＣＭ７によるバッテリ４の充電状態制御動作を図２のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１（図中、Ｓ１で示し、以下同様とする）では、放電開始か否かを判定する。図３に示すように、減速燃料カット中にＥＣＭ７から高い発電電圧指令値（例えば１４．５Ｖ）がオルタネータ２に出力され回生発電が開始され、その後、ＥＣＭ７から低い発電電圧指令値（例えば１２．５Ｖ）が出力されると放電開始と判断し、判定がＹＥＳとなりステップ２に進む。
【００１１】
ステップ２〜４で、電流センサ５の出力状態からバッテリ４の放電開始が確認されたときのバッテリ電圧を放電時のバッテリ電圧Ｃ（図４の黒丸で示す）とし、このバッテリ電圧Ｃとバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）判定用に図４に示すように予め設定した閾値範囲の上下限値Ｄ１，Ｄ２及び過放電判定用閾値Ｄ３の比較判定を行う。
ステップ２では、放電時のバッテリ電圧Ｃと閾値範囲の上限値Ｄ１とを比較しＣ＞Ｄ１か否かを判定する。判定がＮＯであればステップ３に進む。ステップ３では、バッテリ電圧Ｃと前記閾値範囲の下限値Ｄ２及び過放電判定用閾値Ｄ３と比較しＤ２＞Ｃ＞Ｄ３か否かを判定する。判定がＮＯであればステップ４に進む。ステップ４では、バッテリ電圧Ｃと過放電判定用閾値Ｄ３と比較しＣ＜Ｄ３か否かを判定する。
【００１２】
ステップ２〜４の判定が全てＮＯ、即ち、放電時のバッテリ電圧Ｃが図４に実線で示すように前記閾値範囲内（Ｄ２≦Ｃ≦Ｄ１）にあるときは、回生発電前のバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）が予め定めた常時充電可能な設定値（例えば９０％）であると推定する。この場合、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量ＳＯＣ（充電電流積算値）分を放電するよう放電時間を設定し、その間、オルタネータ２の発電電圧指令値を１２．５Ｖとしてバッテリ４を放電させる。
【００１３】
一方、ステップ２で、図４の点線で示すようにバッテリ電圧Ｃが上限値Ｄ１より大（Ｃ＞Ｄ１）で判定がＹＥＳの場合は、回生発電前のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）は予め定めた充電可能な設定値（例えば９０％）より大きいと推定し、ステップ５に進む。
ステップ５では、回生発電中の充電電流積算値（充電量ＳＯＣに相当する）に予め定めた所定量（例えばバッテリ４の定格ＳＯＣの１％）加算し、回生発電による充電分より多い放電量に設定してバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を低下させる方向に修正する。この場合、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量ＳＯＣ（充電電流積算値）分より多い放電量となるよう放電時間を長くする。
【００１４】
また、ステップ３で、図４の一点鎖線で示すようにバッテリ電圧Ｃが下限値Ｄ２と過放電判定用閾値Ｄ３の間（Ｄ２＞Ｃ＞Ｄ３）にあり判定がＹＥＳになると、回生発電前のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）は予め定めた充電可能な設定値（例えば９０％）より小さいと推定し、ステップ６に進む。
ステップ６では、回生発電中の充電電流積算値（充電量ＳＯＣに相当する）から予め定めた所定量（例えばバッテリ４の定格ＳＯＣの１％）減算し、回生発電による充電分より少ない放電量に設定してバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を増大させる方向に修正する。この場合、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量ＳＯＣ（充電電流積算値）分より少ない放電量となるよう放電時間を短くする。
【００１５】
ステップ６の修正が連続ｎ回行われるまでは、ステップ７の判定はＮＯとなり、ステップ８に進み、バッテリ４を強制充電する充電モードに移行する。充電モードに移行した場合は、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）が設定値（９０％）相当のときの予め記憶させた充電電流値となるようにオルタネータ２の発電電圧を強制的に高くして、バッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を強制的に設定値（ＳＯＣ９０％）まで充電してバッテリ上がりを防止する。強制充電したにも拘わらず、ステップ３のＹＥＳ判定が連続ｎ回行われた場合は、ステップ７からステップ９に進み、強制充電しているにも拘わらずバッテリ４の過放電状態が解消されないことから、バッテリ４は劣化していると判断し、回生制御を禁止してバッテリ４の劣化の進行を抑える。
【００１６】
また、ステップ４で、図４の二点鎖線で示すようにバッテリ電圧Ｃが過放電判定用閾値Ｄ３より小（Ｃ＜Ｄ３）で判定がＹＥＳになると、回生発電前のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）は過放電状態と推定する。そして、ステップ１０で、ステップ４のＹＥＳ判定がｎ回連続したか否かを判定し、ｎ回未満であればステップ１１に進む。
ステップ１１では、バッテリ充電モードに移行し、ステップ８と同様にしてバッテリ４を強制充電してバッテリ上がりを防止する。
【００１７】
過放電判定がｎ回連続してステップ１０の判定がＹＥＳになるとステップ１２に進み、強制充電しているにも拘わらず過放電状態が解消されないことから、バッテリ４は劣化していると判断して回生制御を禁止し、バッテリ４の劣化の進行を抑える。
尚、ステップ５の放電量の増大制御を繰り返してもバッテリ電圧Ｃが低下しない場合は、システムの異常が考えられるので、装置異常と判断し適切な異常処理を行うことが望ましい。
【００１８】
かかる本実施形態のバッテリの充電状態制御装置によれば、回生発電後の放電開始時のバッテリ電圧に基づいて回生制御前のバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を推定し、充電状態（ＳＯＣ）が設定値より小さいと推定される場合にはその後の放電量を回生発電で得られた充電量より少なくし、充電状態（ＳＯＣ）が設定値より大きいと推定される場合にはその後の放電量を回生発電で得られた充電量より多くするよう放電量を可変制御するので、バッテリ４を回生発電によって常時充電可能な一定状態に保つことができる。従って、所望の燃費低減効果を及び減速性能を確保できる。
【００１９】
また、放電開始時のバッテリ電圧の低下が大きく過放電状態と判断した場合、強制充電することによりバッテリ上がりを防止できる。更に、強制充電を繰り返しても過放電と判定される場合や放電量の減少制御を繰り返してもバッテリ電圧が上昇しない場合、バッテリ４の劣化と判断して回生制御を禁止するので、バッテリ４の劣化の進行を抑えることができる。
【００２０】
また、回生制御の度にバッテリ充電状態を推定し修正できるので、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）が大きく変化するのを防止でき、燃費低減効果や減速性能が安定して得られる。
尚、放電時のバッテリ電圧は、バッテリ４の温度と放電電流に依存するので、放電時のバッテリ電圧Ｃを、放電電流とバッテリ温度に基づいて補正し、補正したバッテリ電圧Ｃと上下限値Ｄ１，Ｄ２及び過放電判定用閾値Ｄ３とを比較するようにすれば、バッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）の推定精度が向上する。尚、バッテリ温度は、吸気温度、エンジン水温等から推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るバッテリの充電状態制御装置の一実施形態のシステム構成図
【図２】同上実施形態の充電状態制御動作を説明するフローチャート
【図３】同上実施形態の充電状態制御動作を説明するタイミングチャート
【図４】放電時のバッテリ電圧と上下限値及び放電判定用閾値との関係を示す図
【符号の説明】
【００２２】
１    エンジン
２    オルタネータ
３    レギュレータ
４    バッテリ
５    電流センサ
６    温度センサ
７    ＥＣＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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