JP2005080396A - 車両の発電機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エンジンの始動後に、発電機の目標発電電圧を第1発電電圧(13.8V)に設定して、バッテリが略満充電になるまで充電を続ける(a〜b時点)。バッテリが略満充電になった後には、第1発電電圧よりも低い第2発電電圧(13V)に切り替えて発電を行う。
【選択図】 図5
Description
本発明はこの問題に鑑みてなされたもので、バッテリへの充電不足によるバッテリ上がりを防止することを目的とする。
図1は、車両の発電機制御装置の構成図である。
図示の通り、エンジン1には発電機(オルタネータ)2が取り付けられ、この発電機2がエンジン1にて駆動されて発電する。発電機2は、電線3を介してバッテリ4と接続されている。バッテリ4には、電流センサ5が取り付けられており、このセンサ5による信号が車両コントローラ6に送られる。
エンジン1にて駆動された発電機2が発電を行った際には、電線3を介してバッテリ4に電流を充電すると共に、車両電気負荷機器(ウィンドウのデフォッガ、ヒーターファン、ヘッドライトなど)7に電力を供給する。一方、バッテリ電圧が発電機2の発電電圧より大きい(バッテリ電圧>発電機の発電電圧)場合には、バッテリ4から車両電気負荷機器7に電力を供給する。
また、従来レギュレータでの電圧設定に対して発電電圧を下げることができれば、消費電流の低減(抵抗系負荷)及び発電機駆動トルクの低減が図れ、結果、燃費を向上させることもできる。
そこで本発明では、エンジン1の始動後に、先ず、発電機2が第1発電電圧にて発電を行うことによりバッテリ4を充電させ、このバッテリ4が目標充電レベルとしての略満充電となった後に、第1発電電圧より電圧の低い第2発電電圧にて発電を行うこととした。
図2に示す通り、エンジン始動後は、先ず、発電機2の目標発電電圧を第1発電電圧(例えば13.8V)に設定して発電を行う(発電モード)。これによりバッテリ4の充電電流は、放電状態から充電状態に変わり、バッテリ4に電力を充電する。
バッテリ4へ流れ込む電流が所定値(例えば,10A)以下になった時に、すなわちバッテリ4の充電状態が略満充電状態(図2(ハ)では89%)に達した時に、発電機2の目標発電電圧を、バッテリ4の略満充電時のバッテリ起電力E0よりも高い値である第2発電電圧(例えば13V)に切り替え、低電圧においてバッテリ4の満充電状態を維持する。
バッテリ4の高効率放電時の端子電圧は、以下の式で表すことができる。
Vbat=E0−I×R
この時、Vbatはバッテリ端子電圧、E0はバッテリ起電力(開放端電圧)、Iはバッテリ充放電電流、Rはバッテリ内部抵抗である。
バッテリ充電時においては、バッテリ4の充電電流I及び充電量SOCが、充電分極の影響により放電時に比べて線形の特性にはならないが、バッテリ4の端子電圧Vbat、起電力E0、電流I、内部抵抗Rの考え方は、放電時と等価であり、次式で表すことができる。
バッテリ4の端子電圧Vbat及び内部抵抗Rを一定とした場合、バッテリ4の充電量SOCが低い時、すなわちバッテリ起電力E0が低い時は、バッテリ充電電流Iは大きくなる一方、バッテリ4の充電量SOCが高い時、すなわちバッテリ起電力E0が高い時には、バッテリ充電電流Iは小さくなる。
但し、低温時においてはバッテリ4の内部抵抗Rが大きくなるため、電力の受け入れ性が低下するため、温度による補正が必要となる。また、劣化によっても内部抵抗Rの増加は起こるため、劣化時の内部抵抗Rの増加を考慮する必要がある。
ここで、発電機2の目標発電電圧の制御について説明する。
図4は、発電機2の目標発電電圧の制御構成図である。図5は、エンジン始動後の時間経過に対する各パラメータを示しており、(イ)はバッテリ充放電電流、(ロ)は目標発電電圧、(ハ)は電流積算値を示している。
始動後は先ず、発電機2の目標発電電圧を充電用の高発電電圧(温度特性に応じた電圧を設定)に設定する。ここでは、発電機2の目標発電電圧を第1発電電圧である13.8Vと設定している。これによりバッテリ4を略満充電となるまで充電する。
ここで、バッテリ4の略満充電(充電完了)となったことの判定は、発電機2の発電余力電流値が所定値以上の時に行ってもよい。具体的には、バッテリ4の略満充電の判定は、発電余力電流値を、回転数毎の発電機2の発電限界電流値から車両電気負荷機器7の消費電流値を差し引いて算出し、この発電余力電流値(発電限界電流値−消費電流値)が所定のバッテリ充電電流基準値以上(発電限界電流値≧バッテリ充電電流基準値)の時に行ってもよい。これにより、バッテリ4に供給される電流値に応じてバッテリ4の略満充電を正確に判定するためである。
バッテリ4の電流が放電状態となった時(図5のc〜d時点)、この放電側の電流積算値を積算して、この値が所定値以上となった際に、発電モードに切り替える(図5のd時点)。
図6は、発電機2の目標発電電圧(発電電圧指令値)の制御処理を示すフローチャートである。なお、この処理はエンジン1の始動後(キースイッチON後)に開始する。
ステップ2では、バッテリ4の充電電流値が充電完了判定電流値(例えば、10A)以下(バッテリ充電電流値≦充電完了判定電流値)になったか否か、すなわちバッテリ4が略満充電量に達したか否かを判定する。
バッテリ充電電流値Iが充電完了判定電流値以下(バッテリ充電電流値≦充電完了判定電流値)、すなわちバッテリ4が略満充電量に達した(図5のb時点)場合には、ステップ3へ進む。
ステップ4では、バッテリ4の放電継続の判定、すなわちバッテリ充電電流の低下を検知する。この判定は、電荷負荷機器7のスイッチがONの状態(バッテリ4が放電状態)、バッテリ放電積算値(絶対値)が所定値以上、及びバッテリ電圧が所定値(12.5V)以下である場合にバッテリ4が所定時間放電していると判定する(図5のd時点)。これによりバッテリ4の放電状態を検知し、バッテリ充電電流の低下によるバッテリ上がりを防止する。
バッテリ4が所定時間放電を継続した場合には、ステップ5へ進む。一方、バッテリ4が所定時間放電を継続していない場合には、所定時間放電を継続するまで処理を繰り返す。
本実施形態によれば、エンジン1にて駆動され発電電圧を制御可能な発電機2と、この発電機2の発電電力により充電されるバッテリ4とを備え、発電機2又はバッテリ4により車両電気負荷機器7に電力を供給する車両の発電機制御装置において、エンジン1の始動後は、先ず、発電機2が第1発電電圧(13.8V)にて発電を行うことによりバッテリ4を充電し、このバッテリ4が略満充電となった後には、第1発電電圧(13.8V)よりも低い第2発電電圧(13V)にて発電を行う(ステップ3)。このため、エンジン1の始動後に第1発電電圧(13.8V)にてバッテリ4を略満充電にすることができる。さらに第2発電電圧(13V)により継続してバッテリ4に電力を供給するため、バッテリ4を略満充電の状態で維持してバッテリ上がりを防止でき、且つ燃費向上も図ることができる。
また本実施形態によれば、バッテリ4が目標充電レベルとなったことの判定は、発電余力電流値を、回転数毎の発電機2の発電限界電流値から車両電気負荷機器7の消費電流値を差し引いて算出し、この発電余力電流値がバッテリ充電電流基準値以上の時に行う。このため、発電限界電流値を考慮してバッテリ4が目標充電レベルに達したことを判定できる。
また本実施形態によれば、バッテリ4の満充電の判定値は、バッテリ4の温度及び端子電圧Vbatによって補正される(ステップ2)。このため、バッテリ4の温度及び端子電圧Vbatを考慮することで判定精度を向上できる。
また本実施形態によれば、第2発電電圧(13V)での発電時に、バッテリ4の放電が所定量継続した場合には、発電電圧を第1発電電圧(13.8V)に切り替える(ステップ5)。このため、発電機2を低電圧(13V)にて発電を行っている間に、車両電気負荷機器7からの電力要求があった場合には、バッテリ4から供給され、バッテリ充電量(電流積算値)が低下してしまうことを防止できる。
また本実施形態によれば、バッテリ4の放電の継続は、バッテリ4から流出する電流積算値に基づいて判定する。このため、バッテリ4の電流積算値に応じて第1発電電圧(13.8V)による充電に切り替える時期を決定することができる。
2 発電機(オルタネータ)
3 電線
4 バッテリ
5 電流センサ
6 車両コントローラ
7 車両電気負荷機器
8 CAN
Claims (12)
- エンジンにて駆動され発電電圧を制御可能な発電機と、この発電機の発電電力により充電されるバッテリとを備え、発電機又はバッテリにより車両電気負荷機器に電力を供給する車両の発電機制御装置において、
エンジンの始動後は、先ず、発電機が第1発電電圧にて発電を行うことによりバッテリを充電し、このバッテリが略満充電となった後には、前記第1発電電圧よりも低い第2発電電圧にて発電を行うことを特徴とする車両の発電機制御装置。 - 前記第2発電電圧は、バッテリの略満充電時のバッテリ起電力よりも高い値とすることを特徴とする請求項1記載の車両の発電機制御装置。
- バッテリに流入出する電流を検知する手段を備え、バッテリが目標充電レベルとなったことの判定は、バッテリに流入する電流値に基づいて行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリが前記目標充電レベルとなったことの判定は、発電機の発電余力電流値が所定値以上の時に行うことを特徴とする請求項3記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリが前記目標充電レベルとなったことの判定は、前記発電余力電流値を、回転数毎の発電機の発電限界電流値から車両電気負荷機器の消費電流値を差し引いて算出し、前記発電余力電流値がバッテリ充電電流基準値以上の時に行うことを特徴とする請求項4記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリが前記目標充電レベルとなったことの判定は、バッテリに流入する電流値が所定の判定値以下となった時に行うことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1つに記載の車両の発電機制御装置。
- 前記判定値は、バッテリの温度及び端子電圧によって補正されることを特徴とする請求項6記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリの目標充電レベルは、バッテリの略満充電状態であることを特徴とする請求項3〜請求項7のいずれか1つに記載の車両の発電機制御装置。
- 第2発電電圧での発電時に、バッテリの放電が所定量継続した場合には、発電電圧を第1発電電圧に切り替えることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリの放電の継続は、電力消費の大きい車両電気負荷機器が起動されている時間に基づいて判定することを特徴とする請求項9記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリの放電の継続は、バッテリから流出する電流積算値に基づいて判定することを特徴とする請求項9記載の車両の発電機制御装置。
- 前記バッテリの放電の継続は、バッテリの端子電圧が所定レベル以下に低下したことに基づいて判定することを特徴とする請求項9記載の車両の発電機制御装置。
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2003
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