(57)【要約】【課題】バッテリ端子間電圧を一定に保つよう目標電圧に制御する際の制御応答性を向上させることができる発電制御装置を提供すること。【解決手段】電力供給回路５に流れる電流値を検出する電流検出部６と、バッテリ４のバッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定部８と、発電機３の発電指示電圧を算出する発電指示電圧算出部９と、を備え、発電指示電圧算出部９は、目標電圧設定部８と電流検出部６とから送信される情報に基づいて発電指示電圧を算出する。発電指示電圧算出部９は、電流検出部６によって検出された電流値と電力供給回路５自体の抵抗値とを乗算した値に、目標電圧を加算した値を発電指示電圧として算出する。発電指示電圧算出部９は、目標電圧が一定である場合は、電力供給回路５に流れる電流値の変化量に基づいて発電指示電圧を増減させる。【選択図】図１
2016182017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって駆動され、発電電圧を制御可能な発電機と、
前記発電機によって充電されるバッテリと、
前記発電機から前記バッテリに電力を供給する電力供給回路とを備える車両の発電制御装置であって、
前記電力供給回路に流れる電流値を検出する電流検出部と、
前記バッテリのバッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定部と、
前記発電機の発電指示電圧を算出する発電指示電圧算出部と、を備え、
前記発電指示電圧算出部は、前記目標電圧設定部と前記電流検出部とから送信される情報に基づいて前記発電指示電圧を算出することを特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
前記発電指示電圧算出部は、前記電流検出部によって検出された電流値と前記電力供給回路自体の抵抗値とを乗算した値に、前記目標電圧を加算した値を前記発電指示電圧として算出することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
【請求項３】
前記発電指示電圧算出部は、前記目標電圧が一定である場合は、前記電力供給回路に流れる電流値の変化量に基づいて前記発電指示電圧を増減させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関によって駆動され、発電電圧が制御可能な発電機の発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、内燃機関によって駆動される発電機が設けられており、発電機で発電された電力は電力供給回路を介してバッテリに充電される。また、発電機の発電電圧は、発電制御装置によって制御される。
【０００３】
ここで、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）を正確に判定するためには、バッテリのバッテリ端子間電圧が一定に保たれる必要がある。このため、発電制御装置は、バッテリ端子間電圧が一定になるように制御を行っている。従来のこの種の発電制御装置としては、特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１に記載されたものは、バッテリ端子間電圧を一定に保つため、バッテリのＳＯＣと目標ＳＯＣとに基づいて発電機の発電指示電圧を演算し、発電機を制御している。
【０００５】
特許文献２に記載されたものは、バッテリ端子間電圧に基づいて発電機の発電電圧を制御している。具体的には、特許文献２では、バッテリ端子間電圧を検出し、このバッテリ端子間電圧を調整電圧と比較することで発電機の発電指示電圧を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０９９９８号公報
【特許文献２】特開平７−１４７７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のもののように、バッテリ端子間電圧を一定に保つことを目的として発電機の発電電圧を制御する発電制御装置において、特許文献２に記載のもののように、バッテリ端子間電圧に基づいて発電機の発電電圧を制御する場合、以下のような問題が生じる。
【０００８】
すなわち、バッテリと並列に配置され、バッテリから電力が供給されることで駆動する電気負荷が接続されている電力供給回路において、電気負荷が非駆動状態から駆動状態に急変した場合、電気負荷で電力が消費されるためにバッテリ端子間電圧が急変する。
【０００９】
このため、バッテリ端子間電圧を一定に保つよう、バッテリ端子間電圧に基づいて発電機の発電電圧をフィードバック制御する場合、バッテリ端子間電圧が急変したことを検出してから発電指示電圧の演算が実行されるので、制御応答性が悪く、バッテリ端子間電圧を一定に保つことが困難であった。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バッテリ端子間電圧を一定に保つよう目標電圧に制御する際の制御応答性を向上させることができる発電制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的達成のため、内燃機関によって駆動され、発電電圧を制御可能な発電機と、前記発電機によって充電されるバッテリと、前記発電機から前記バッテリに電力を供給する電力供給回路とを備える車両の発電制御装置であって、前記電力供給回路に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記バッテリのバッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定部と、前記発電機の発電指示電圧を算出する発電指示電圧算出部と、を備え、前記発電指示電圧算出部は、前記目標電圧設定部と前記電流検出部とから送信される情報に基づいて前記発電指示電圧を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力供給回路に流れる電流値に基づいて発電指示電圧を算出するため、電力供給回路と電気負荷が接続された場合であっても、バッテリ端子間電圧を一定に保つよう目標電圧に制御する際の制御応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る発電制御装置が適用される車両の概略を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る発電制御装置において実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１、図２を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る発電制御装置を搭載した車両１は、内燃機関２と、内燃機関２によって駆動され、発電電圧を制御可能な発電機３と、発電機３によって充電されるバッテリ４と、発電機３からバッテリ４に電力を供給する電力供給回路５と、電力供給回路５に流れる電流値を検出する電流検出部６と、制御部７とを含んで構成されている。
【００１５】
発電機３は不図示の補機駆動ベルトを介して内燃機関２に機械的に連結されており、内燃機関２の発生する動力によって駆動されることで発電する。本実施の形態では、発電機３は、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）からなり、内燃機関２を始動する始動装置としても機能する。
【００１６】
バッテリ４は、充電可能な二次電池からなる。本実施の形態ではバッテリ４が鉛電池からなる。バッテリ４はリチウムイオン電池等であってもよい。
【００１７】
電力供給回路５は、発電機３とバッテリ４を電気的に接続しており、発電機３で発電された電力をバッテリ４に供給する。
【００１８】
電力供給回路５には、抵抗１１、１２、１３が直列に設けられている。抵抗１１、１２、１３は、配線抵抗、コネクタの抵抗、リレーの抵抗、またはボディグランドの抵抗である。したがって、抵抗１１、１２、１３の抵抗値は既知の値であり、回路設計の計算または実測により求めた値である。抵抗１１、１２、１３の抵抗値は、それぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３となっている。
【００１９】
電力供給回路５には、電気負荷１４が電気的に接続されている。電気負荷１４は、ヘッドライト、ラジエータファン、空調用風ブロアファン等である。電気負荷１４は、電力供給回路５を介して発電機３またはバッテリ４から電力が供給される。電気負荷１４は、スイッチ１５を介して電力供給回路５に接続されており、このスイッチ１５の開閉によりオフ（非駆動状態）またはオン（駆動状態）に切り換えられる。
【００２０】
電流検出部６は、抵抗１１と抵抗１２の間に設けられており、電力供給回路５に流れる電流値を検出する。なお、図１において電力供給回路５に流れる電流値は計測部位によって変わることがないため、電流検出部６は、例えば発電機３と抵抗１１との間に設けられていてもよい。
【００２１】
制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。すなわち、制御部７は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなる。
【００２２】
制御部７の入力ポートには、電流検出部６によって検出された電力供給回路５に流れる電流値が入力される。
【００２３】
制御部７のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部７として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、制御部７において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部７として機能する。
【００２４】
制御部７は、目標電圧設定部８、発電指示電圧算出部９および発電制御部１０を備えている。目標電圧設定部８は、バッテリ４のバッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する。発電指示電圧算出部９は、発電機３の発電指示電圧を算出する。ここで、発電指示電圧とは、発電機３に指示される発電電圧である。発電制御部１０は、発電電圧が発電指示電圧となるように発電機３を制御する。
【００２５】
本実施の形態では、発電指示電圧算出部９は、目標電圧設定部８と電流検出部６とから送信される情報、すなわち目標電圧と電流値に基づいて発電指示電圧を算出する。
【００２６】
また、発電指示電圧算出部９は、電流検出部６によって検出された電流値と電力供給回路５自体の抵抗値Ｒ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の和）とを乗算した値に、バッテリ端子間電圧の目標電圧を加算した値を、発電指示電圧として算出する。
【００２７】
また、発電指示電圧算出部９は、バッテリ端子間電圧の目標電圧が一定である場合は、電力供給回路５に流れる電流値の変化量に基づいて発電指示電圧を増減させる。
【００２８】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る制御部７によって実行される発電制御処理の流れについて説明する。
【００２９】
図２に示すように、まず、制御部７の目標電圧設定部８は、バッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する（ステップＳ１）。
【００３０】
次いで、制御部７は、電力供給回路５に流れる電流値を電流検出部６により検出する（ステップＳ２）。
【００３１】
次いで、制御部７の発電指示電圧算出部９は、ステップＳ１で設定された目標電圧と、ステップＳ２で検出された電流値と、電力供給回路５の抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）とに基づいて、発電機３の発電指示電圧を算出する（ステップＳ３）。
【００３２】
次いで、制御部７の発電制御部１０は、ステップＳ３で算出された発電指示電圧となるように発電機３の発電電圧を制御し（ステップＳ４）、本ルーチンを終了する。
【００３３】
次に、発電制御処理の詳細を説明する。以下の説明では、バッテリ端子間電圧をＶｐｂ、バッテリ端子間電圧の目標電圧をＶｔｇｔ、発電機３の発電指示電圧をＶｉｓｇとする。また、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂは、目標電圧Ｖｔｇｔに保持されるように制御される。
【００３４】
まず、電気負荷１４がオフ（非駆動状態）の場合、電力供給回路５から電気負荷１４に電力が供給されない。この場合、電流検出部６によって電流値Ｉが検出されると、発電指示電圧算出部９は、電流値Ｉと、抵抗１１、１２、１３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂの目標電圧Ｖｔｇｔと、から発電機３の発電指示電圧Ｖｉｓｇを算出する。
【００３５】
具体的には、発電指示電圧算出部９は、以下の数式（１）から発電指示電圧Ｖｉｓｇを算出する。
【００３６】
Ｖｉｓｇ＝Ｖｐｂ＋Ｉ（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）・・・（１）
【００３７】
ここで、数式（１）のバッテリ端子間電圧Ｖｐｂを目標電圧Ｖｔｇｔで置き換えてＶｐｂ＝Ｖｔｇｔとした場合、バッテリ４の充電状態（ＳＯＣ）を判定するためにバッテリ端子間電圧Ｖｐｂを目標電圧Ｖｔｇｔに一定に保つためには、以下の数式（２）を満たす必要がある。
【００３８】
Ｖｉｓｇ＝Ｖｔｇｔ＋ＩＲ・・・（２）
【００３９】
この数式（２）において、Ｒは、電力供給回路５自体の抵抗値であり、次の数式（３）から求められる。
【００４０】
Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３・・・（３）
【００４１】
従って、電流値Ｉが測定されると、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂを一定に保つための発電指示電圧Ｖｉｓｇが一意に決定される。
【００４２】
次に、電気負荷１４がオン（駆動状態）の場合、電力供給回路５から電気負荷１４に電力が供給される。これにより、電気負荷１４に電流が流れることで、電力供給回路５に流れる電流値Ｉが電流値Ｉ'に増加する。
【００４３】
すると、数式（１）より、発電指示電圧Ｖｉｓｇを一定に保つときはバッテリ端子間電圧Ｖｐｂが低下することになる。
【００４４】
ここで、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂの低下に対して、従来のようにバッテリ端子間電圧Ｖｐｂの低下を検出してから発電指示電圧Ｖｉｓｇを制御する場合、バッテリ４と発電機３の配置によっては、電力供給回路５が長くなるため、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂの変動の検出が遅れてしまう。例えば、発電機３が車両１の前部の図示しないエンジンルームに配置されるとともにバッテリ４が車両１の後部の図示しない荷室に配置される場合に、電力供給回路５が長くなる。また、発電機３とバッテリ４との距離が近い場合でも、他の要因により電力供給回路５が長くなる場合があり得る。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂは検出せず、電力供給回路５の電流値Ｉを電流検出部６により検出している。このため、目標電圧Ｖｔｇｔが一定に保たれた状態で電気負荷１４がオンになって電流値がＩからＩ'に変化すると、この変化量に応じて発電指示電圧Ｖｉｓｇが制御（増減）される。
【００４６】
すなわち、本実施の形態では、最終的な制御対象であるバッテリ端子間電圧Ｖｐｂは測定されない。そして、制御部７は、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂが目標電圧Ｖｔｇｔで一定となるように、電流値Ｉに基づいて発電指示電圧Ｖｉｓｇを制御することで、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂをフィードフォワード制御している。これにより、バッテリ端子間電圧Ｖｐｂを速やかに目標電圧Ｖｔｇｔに追従させることができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る発電制御装置は、電力供給回路５に流れる電流値を検出する電流検出部６と、バッテリ４のバッテリ端子間電圧の目標電圧を設定する目標電圧設定部８と、発電機３の発電指示電圧を算出する発電指示電圧算出部９と、を備え、発電指示電圧算出部９は、目標電圧設定部８と電流検出部６とから送信される情報に基づいて発電指示電圧を算出する。
【００４８】
このため、本実施の形態によれば、目標電圧設定部８と電流検出部６とから送信される情報に基づいて発電指示電圧を算出するため、電力供給回路５と電気負荷１４が接続された場合であっても、バッテリ端子間電圧を一定に保つよう目標電圧に制御する際の制御応答性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態に係る発電制御装置において、発電指示電圧算出部９は、電流検出部６によって検出された電流値と電力供給回路５自体の抵抗値とを乗算した値に、目標電圧を加算した値を発電指示電圧として算出する。
【００５０】
このため、本実施の形態によれば、電力供給回路５に流れる電流値と電力供給回路５自体の抵抗値の乗算値と、目標電圧とを加算した値を発電指示電圧として算出することで、電気負荷１４が接続された場合であっても、バッテリ端子間電圧を目標電圧に制御する応答性を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る発電制御装置において、発電指示電圧算出部９は、目標電圧が一定である場合は、電力供給回路５に流れる電流値の変化量に基づいて発電指示電圧を増減させる。
【００５２】
本実施の形態によれば、目標電圧が一定である場合は、電流値の変化量に基づいて発電指示電圧を増減させることで、バッテリ端子間電圧を一定に制御する応答性を向上させることができる。
【００５３】
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【００５４】
上記の実施の形態では、１つのバッテリ４が設けられているが、種類が同じまたは異なる２つのバッテリを設けてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 車両
２ 内燃機関
３ 発電機
４ バッテリ
５ 電力供給回路
６ 電流検出部
８ 目標電圧設定部
９ 発電指示電圧算出部
【図１】
2016182017.tif 000003
【図２】
2016182017.tif 000004