JP2014168347A - Battery state estimation device and control system of vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery state estimation device for estimating the residual capacity of a battery without using a current sensor, even when charging a battery by a generator, and to provide a control system of a vehicle.SOLUTION: A battery state estimation device 10 sets a phase angle θp, and controls the electrification/non-electrification timing of a plurality of switching elements 26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb of a driver circuit 24 for supplying a battery 16 with the three-phase AC current of a three-phase AC generator 12, while converting into a DC current, by a drive signal S of phase angle θp with reference to the phase of an inductive voltage of the three-phase AC generator 12, and then estimates the state of charge of the battery 16 based on the phase angle θp thus set.

Description

本発明は、発電機を用いてバッテリを充電するバッテリ状態推定装置及び車両の制御システムに関する。   The present invention relates to a battery state estimation device and a vehicle control system for charging a battery using a generator.

下記に示す特許文献１には、モータの駆動デューティ比を検出し、該デューティ比に基づいてバッテリの残容量を推定することで、バッテリの充電電流及び放電電流を検出するための充・放電電流センサを不要とする技術が記載されている。   In Patent Document 1 shown below, a charge / discharge current for detecting a charge current and a discharge current of a battery by detecting a drive duty ratio of the motor and estimating a remaining capacity of the battery based on the duty ratio. Techniques that eliminate the need for sensors are described.

特開２００１−４７２３号公報JP 2001-4723 A

しかしながら、発電機によりバッテリを充電する場合は、上記特許文献１に記載の技術を使用することはできないため、バッテリの残容量を検出するためには、電流センサが必要となる。   However, when the battery is charged by the generator, the technique described in Patent Document 1 cannot be used, and thus a current sensor is required to detect the remaining capacity of the battery.

そこで、本発明は、発電機によってバッテリを充電する場合であっても、電流センサを用いずにバッテリの残容量を推定するバッテリ状態推定装置及び車両の制御システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery state estimation device and a vehicle control system that estimate the remaining capacity of a battery without using a current sensor even when the battery is charged by a generator.

本発明に係るバッテリ状態推定装置（１０）は、以下の特徴を有する。   The battery state estimation device (10) according to the present invention has the following features.

第１の特徴；回転子と、各相の巻線（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）を有する固定子とを備える三相交流発電機（１２）と、前記各相の巻線（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）から出力される三相の交流電流を複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）で直流電流に変換してバッテリ（１６）に供給するドライバ回路（２４）と、前記複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）に対して通電・非通電の切り替えを指示する駆動信号の位相角度を設定し、前記三相交流発電機（１２）の誘起電圧の位相を基準とした前記位相角度の前記駆動信号で前記複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）の通電・非通電タイミングを制御する制御回路（３０）と、を備え、前記制御回路（３０）は、前記位相角度に基づいて前記バッテリ（１６）の充電状態を推定する。   1st characteristic; Three-phase alternating current generator (12) provided with the rotor and the stator which has the winding (20u, 20v, 20w) of each phase, and the winding (20u, 20v, 20w) of each said phase A driver circuit (24) for converting the three-phase alternating current output from the above-mentioned switching device (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb) into a direct current and supplying the direct current to the battery (16); A phase angle of a drive signal instructing switching between energization / non-energization for a plurality of switching elements (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb) is set, and an induced voltage of the three-phase AC generator (12) The plurality of switching elements (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb) are energized with the drive signal having the phase angle with respect to the phase of A control circuit for controlling the conduction timing (30), wherein the control circuit (30) estimates the state of charge of the battery (16) based on the phase angle.

第２の特徴；前記三相交流発電機（１２）の回転数に応じた前記位相角度が記憶された複数のマップ（５０、５２、５４）を備え、前記制御回路（３０）は、所定の前記マップ（５０、５２、５４）に切り替わった場合に、前記バッテリ（１６）の容量が低下又は回復したと判断する。   2nd characteristic; It is provided with the some map (50, 52, 54) by which the said phase angle according to the rotation speed of the said three-phase alternating current generator (12) was memorize | stored, The said control circuit (30) is predetermined | prescribed When the map (50, 52, 54) is switched, it is determined that the capacity of the battery (16) has been reduced or recovered.

本発明に係る車両の制御システム（１１）は、以下の特徴を有する。   The vehicle control system (11) according to the present invention has the following features.

第３の特徴；前記バッテリ状態推定装置（１０）と、所定条件が成立した時に一時的にエンジンを停止させるアイドルストップ制御装置（４０）とを備える車両の制御システム（１１）において、前記制御回路（３０）は、設定した前記位相角度が閾値以上遅角している場合は、バッテリ容量が低下していると判断し、アイドルストップ制御を禁止するアイドルストップ許可判断部（３８）を備える。   Third feature: In the vehicle control system (11), comprising the battery state estimation device (10) and an idle stop control device (40) for temporarily stopping the engine when a predetermined condition is satisfied, the control circuit (30) includes an idle stop permission determination unit (38) that determines that the battery capacity is low when the set phase angle is retarded by a threshold value or more and prohibits the idle stop control.

第４の特徴；前記バッテリ状態推定装置（１０）と、所定条件が成立した時に一時的にエンジンを停止させるアイドルストップ制御装置（４０）とを備える車両の制御システム（１１）において、前記制御回路（３０）は、設定した前記位相角度が前記閾値より進角している場合は、前記エンジンが再起動可能なバッテリ容量が確保されていると判断し、アイドルストップ制御を許可するアイドルストップ許可判断部（３８）を備える。   4th characteristic; In the vehicle control system (11) provided with the said battery state estimation apparatus (10) and the idle stop control apparatus (40) which stops an engine temporarily when predetermined conditions are satisfied, the said control circuit (30), when the set phase angle is advanced from the threshold value, it is determined that a battery capacity capable of restarting the engine is secured, and an idle stop permission determination for permitting idle stop control is performed. Part (38).

第５の特徴；前記ドライバ回路（２４）の出力電圧を検出する電圧検出手段（２８）を備え、前記制御回路（３０）は、前記出力電圧と目標電圧とに基づいて、前記位相角度を設定し、前記電圧検出手段（２８）、前記ドライバ回路（２４）、及び前記制御回路（３０）は、エンジン制御ユニット（１４）に搭載される。   Fifth feature; comprising voltage detection means (28) for detecting the output voltage of the driver circuit (24), wherein the control circuit (30) sets the phase angle based on the output voltage and a target voltage. The voltage detection means (28), the driver circuit (24), and the control circuit (30) are mounted on the engine control unit (14).

本発明の第１の特徴によれば、設定された駆動信号の位相角度に基づいてバッテリの充電状態を推定するので、電流センサを用いずにバッテリの残容量を推定することができる。   According to the first feature of the present invention, since the state of charge of the battery is estimated based on the set phase angle of the drive signal, the remaining capacity of the battery can be estimated without using a current sensor.

本発明の第２の特徴によれば、所定のマップに切り替わった場合に、バッテリの容量が低下又は回復したと判断するので、バッテリの残容量の推定が容易になる。   According to the second feature of the present invention, when switching to a predetermined map, it is determined that the capacity of the battery has decreased or recovered, so that it is easy to estimate the remaining capacity of the battery.

本発明の第３の特徴によれば、設定された位相角度が閾値以上遅角している場合は、アイドルストップ制御を禁止するので、アイドルストップ制御の実施の可否を容易に判定することができる。   According to the third feature of the present invention, when the set phase angle is retarded by the threshold value or more, the idle stop control is prohibited, so that it is possible to easily determine whether or not the idle stop control can be performed. .

本発明の第４の特徴によれば、設定した位相角度が閾値より進角している場合は、アイドルストップ制御を許可するので、アイドルストップ制御の実施の可否を容易に判定することができる。   According to the fourth feature of the present invention, when the set phase angle is advanced from the threshold value, the idle stop control is permitted, so it is possible to easily determine whether the idle stop control can be performed.

本発明の第５の特徴によれば、電圧検出手段、ドライバ回路、及び制御回路は、エンジン制御ユニットに搭載されるので、電圧検出手段、ドライバ回路、及び制御回路の回路が簡素化し、コンパクトにまとめることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, since the voltage detection means, the driver circuit, and the control circuit are mounted on the engine control unit, the voltage detection means, the driver circuit, and the control circuit are simplified and made compact. Can be summarized.

バッテリ状態推定装置を備える車両の制御システムの構成図である。It is a block diagram of the control system of a vehicle provided with a battery state estimation apparatus. 図２Ａは、位置センサによって検出された各相の巻線にそれぞれ対応するロータの位置検出信号の波形を示す図、図２Ｂは、三相交流発電機の各相の誘起電圧を示す図、図２Ｃは、位相角度が０度の時のスイッチング素子に供給される駆動信号を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing waveforms of rotor position detection signals corresponding to windings of each phase detected by the position sensor, and FIG. 2B is a diagram showing induced voltages of each phase of the three-phase AC generator. 2C is a diagram illustrating a drive signal supplied to the switching element when the phase angle is 0 degrees. 出力電圧と目標電圧とによって設定される駆動信号の位相角度の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the phase angle of the drive signal set with an output voltage and a target voltage. 位相角度設定部によって設定される位相角度のタイムチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time chart of the phase angle set by the phase angle setting part. マップの説明図である。It is explanatory drawing of a map.

本発明に係るバッテリ状態推定装置及び前記バッテリ状態推定装置を備える車両の制御システムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A battery state estimation device according to the present invention and a vehicle control system including the battery state estimation device will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

図１は、バッテリ状態推定装置１０を備える車両の制御システム１１の構成図である。バッテリ状態推定装置１０は、三相交流発電機（例えば、ＡＧＣ）１２が発電した三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電流を、制御部としてのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）１４が直流電流に変換して、二次電池であるバッテリ１６や負荷（自動二輪車のスタータモータ、ヘッドライト等）１８に供給するものである。   FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle control system 11 including a battery state estimation device 10. The battery state estimation device 10 uses three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC current generated by a three-phase AC generator (for example, AGC) 12 as an engine control unit (ECU: Engine Control). Unit) 14 converts it into a direct current and supplies it to a battery 16 as a secondary battery or a load 18 (such as a starter motor or a headlight of a motorcycle).

三相交流発電機１２は、磁石が設けられた回転子としてのロータ（図示略）と、三相の巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗを有する固定子としてのステータ（図示略）とを備えるものであり、一般的に使用されている発電機である。前記ロータには、三相の巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに対応して前記磁石がそれぞれ設けられている。前記ロータは、図示しない車両のエンジンのクランク軸に接続されており、エンジンの駆動力によって前記ロータが回転し、三相交流発電機１２は電力を発生する。   The three-phase AC generator 12 includes a rotor (not shown) as a rotor provided with magnets and a stator (not shown) as a stator having three-phase windings 20u, 20v, and 20w. Yes, it is a commonly used generator. The rotor is provided with the magnets corresponding to the three-phase windings 20u, 20v, and 20w, respectively. The rotor is connected to a crankshaft of an unillustrated vehicle engine, and the rotor is rotated by the driving force of the engine, and the three-phase AC generator 12 generates electric power.

三相交流発電機１２には、ホールＩＣ等で構成される位置センサ（位置検出手段）２２が設けられている。この位置センサ２２は、各相の巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗにそれぞれ対応する前記ロータの回転位置を検出するものである。図２Ａは、位置センサ２２によって検出された各相の巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗにそれぞれ対応する前記ロータの位置検出信号の波形を示すものである。三相交流発電機１２の運転が定常の場合は、図２Ａに示すように、各相の位置検出信号は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に位相が１２０度ずつずれている。各相の位置検出信号の立上りから立下りまでの期間は、半周期分（１８０度）に相当する。この各相の位置検出信号は、図２Ｂに示すように、三相交流発電機１２の各相の誘起電圧と同期している。   The three-phase AC generator 12 is provided with a position sensor (position detection means) 22 composed of a Hall IC or the like. The position sensor 22 detects the rotational position of the rotor corresponding to each phase winding 20u, 20v, 20w. FIG. 2A shows the waveforms of the rotor position detection signals corresponding to the windings 20u, 20v, and 20w of each phase detected by the position sensor 22, respectively. When the operation of the three-phase AC generator 12 is steady, as shown in FIG. 2A, the phase detection signals of each phase are shifted by 120 degrees in the order of the U phase, the V phase, and the W phase. The period from the rise to the fall of the position detection signal of each phase corresponds to a half cycle (180 degrees). The position detection signal of each phase is synchronized with the induced voltage of each phase of the three-phase AC generator 12, as shown in FIG. 2B.

エンジン制御ユニット１４のドライバ回路２４は、三相交流発電機１２が発生した三相の交流電流を直流電流に変換するものである。ドライバ回路２４は、６つのスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂを有する。このＵ相のスイッチング素子２６ｕａ、２６ｕｂは巻線２０ｕに接続され、Ｖ相のスイッチング素子２６ｖａ、２６ｖｂは巻線２０ｖに接続され、Ｗ相のスイッチング素子２６ｗａ、２６ｗｂは巻線２０ｗに接続されている。各スイッチング素子２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂをオン・オフ（通電・非通電）にすることで、ドライバ回路２４は、交流電流を直流電流に変換する。エンジン制御ユニット１４の電圧検出センサ（電圧検出手段）２８は、ドライバ回路２４の出力電圧Ｖｄを検出するものである。   The driver circuit 24 of the engine control unit 14 converts a three-phase alternating current generated by the three-phase alternating current generator 12 into a direct current. The driver circuit 24 includes six switching elements (for example, MOSFETs) 26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, and 26wb. The U-phase switching elements 26ua and 26ub are connected to the winding 20u, the V-phase switching elements 26va and 26vb are connected to the winding 20v, and the W-phase switching elements 26wa and 26wb are connected to the winding 20w. . The driver circuit 24 converts an alternating current into a direct current by turning each switching element 26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb on and off (energized / non-energized). A voltage detection sensor (voltage detection means) 28 of the engine control unit 14 detects the output voltage Vd of the driver circuit 24.

三相交流発電機１２の制御回路３０は、ドライバ回路２４を駆動制御するものである。詳しくは、制御回路３０は、ドライバ回路２４の複数のスイッチング素子２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂのオン・オフを指示する駆動信号Ｓを生成するドライバ制御部３２を有する。Ｕ相のスイッチング素子２６ｕａのオン・オフを指示する駆動信号ＳをＵ相の駆動信号Ｓｕとし、Ｖ相のスイッチング素子２６ｖａのオン・オフを指示する駆動信号ＳをＶ相の駆動信号Ｓｖとする。同様に、Ｗ相のスイッチング素子２６ｗａのオン・オフを指示する駆動信号ＳをＷ相の駆動信号Ｓｗとする。   The control circuit 30 of the three-phase AC generator 12 controls driving of the driver circuit 24. Specifically, the control circuit 30 includes a driver control unit 32 that generates a drive signal S that instructs on / off of the plurality of switching elements 26 ua, 26 ub, 26 va, 26 vb, 26 wa, and 26 wb of the driver circuit 24. The drive signal S instructing on / off of the U-phase switching element 26 ua is a U-phase drive signal Su, and the drive signal S instructing ON / OFF of the V-phase switching element 26 va is a V-phase drive signal Sv. . Similarly, the drive signal S instructing on / off of the W-phase switching element 26wa is referred to as a W-phase drive signal Sw.

なお、Ｕ相のスイッチング素子２６ｕｂ、Ｖ相のスイッチング素子２６ｖｂ、Ｗ相のスイッチング素子２６ｗｂには、駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを反転させた信号が入力されるので、スイッチング素子２６ｕｂ、２６ｖｂ、２６ｗｂに入力される駆動信号Ｓについては説明を省略する。   The U-phase switching element 26ub, the V-phase switching element 26vb, and the W-phase switching element 26wb are input with signals obtained by inverting the drive signals Su, Sv, and Sw. Therefore, the switching elements 26ub, 26vb, and 26wb are input. The description of the drive signal S input to is omitted.

制御回路３０は、駆動信号Ｓの位相角度θｐを設定する位相角度設定部３４を有し、ドライバ制御部３２は、三相交流発電機１２の誘起電圧の位相を基準とした位相角度θｐの駆動信号Ｓで、複数のスイッチング素子２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂのオン・オフタイミングを制御する。   The control circuit 30 includes a phase angle setting unit 34 that sets the phase angle θp of the drive signal S, and the driver control unit 32 drives the phase angle θp with reference to the phase of the induced voltage of the three-phase AC generator 12. The signal S controls the on / off timing of the plurality of switching elements 26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb.

より具体的に説明すると、Ｕ相のスイッチング素子２６ｕａ、Ｖ相のスイッチング素子２６ｖａ、及び、Ｗ相のスイッチング素子２６ｗａのオン・オフタイミングは、それぞれ三相交流発電機１２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の誘起電圧の位相を基準とした位相角度θｐの駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗで制御される。   More specifically, the on / off timings of the U-phase switching element 26ua, the V-phase switching element 26va, and the W-phase switching element 26wa are respectively the U-phase, V-phase, Control is performed by drive signals Su, Sv, Sw at a phase angle θp with reference to the phase of the W-phase induced voltage.

この位相角度θｐは、電圧検出センサ２８が検出したドライバ回路２４の出力電圧Ｖｄが、バッテリ１６を充電するのに適した目標電圧Ｖｔとなるように設定される。バッテリ１６の残容量が低下すると、バッテリ１６に供給される電流（充電電流）が大きくなるのでドライバ回路２４の出力電圧Ｖｄは低下し、逆にバッテリ１６が充電され残容量が高くなると、充電電流が小さくなるのでドライバ回路２４の出力電圧Ｖｄは高くなるが、位相角度θｐを制御することで、出力電圧Ｖｄを目標電圧Ｖｔに保つことができる。   The phase angle θp is set so that the output voltage Vd of the driver circuit 24 detected by the voltage detection sensor 28 becomes a target voltage Vt suitable for charging the battery 16. When the remaining capacity of the battery 16 decreases, the current (charging current) supplied to the battery 16 increases, so the output voltage Vd of the driver circuit 24 decreases. Conversely, when the battery 16 is charged and the remaining capacity increases, the charging current increases. Since the output voltage Vd of the driver circuit 24 increases, the output voltage Vd can be maintained at the target voltage Vt by controlling the phase angle θp.

この周知技術である位相角度の制御について簡単に説明すると、位相角度θｐは、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとに基づいて設定される。図３に示すように、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとを比較し、出力電圧Ｖｄが目標電圧Ｖｔより小さい場合は、Ｕ相の駆動信号Ｓｕの位相角度θｐを、Ｕ相の誘起電圧に対して遅角させた位相角度に設定し、出力電圧Ｖｄが目標電圧Ｖｔより大きい場合は、Ｕ相の駆動信号Ｓｕの位相角度θｐを、Ｕ相の誘起電圧に対して進角させた位相角度に設定する。なお、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとの比較は、所定の周期で行われるので、位相角度θｐの設定も所定の周期で行われる。   The phase angle control, which is a well-known technique, will be briefly described. The phase angle θp is set based on the output voltage Vd and the target voltage Vt. As shown in FIG. 3, when the output voltage Vd is compared with the target voltage Vt and the output voltage Vd is smaller than the target voltage Vt, the phase angle θp of the U-phase drive signal Su is set to the induced voltage of the U-phase. If the output voltage Vd is larger than the target voltage Vt, the phase angle θp of the U-phase drive signal Su is set to the phase angle advanced with respect to the U-phase induced voltage. Set. Since the comparison between the output voltage Vd and the target voltage Vt is performed at a predetermined cycle, the phase angle θp is also set at a predetermined cycle.

このとき、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとの差（差の絶対値）の大きさに応じて、遅角又は進角させる量（位相角度θｐの大きさ）を変える。例えば、出力電圧Ｖｄが目標電圧Ｖｔより小さい場合であって、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとの差が大きい場合は、小さい場合に比べ遅角量を大きくした位相角度θｐを設定する。この位相角度θｐの大きさは、出力電圧Ｖｄの傾き（変動率の大きさ）に応じて決定してもよい。なお、Ｕ相についてのみ説明したが、Ｖ相、Ｗ相についても同様の処理を行うので説明を割愛する。   At this time, the amount to be retarded or advanced (the magnitude of the phase angle θp) is changed according to the magnitude of the difference between the output voltage Vd and the target voltage Vt (absolute value of the difference). For example, when the output voltage Vd is smaller than the target voltage Vt and the difference between the output voltage Vd and the target voltage Vt is large, the phase angle θp having a larger retardation amount than that when the output voltage Vd is small is set. The magnitude of this phase angle θp may be determined according to the slope (magnitude of fluctuation rate) of the output voltage Vd. Although only the U phase has been described, the same processing is performed for the V phase and the W phase, and thus description thereof is omitted.

仮に、位相角度θｐが０度の場合は、図２Ｃに示すように、Ｕ相のスイッチング素子２６ｕａに供給される駆動信号Ｓｕは、Ｕ相誘起電圧の波形（Ｕ相の位置検出信号）と同期し、Ｖ相のスイッチング素子２６ｖａに供給される駆動信号Ｓｖは、Ｖ相の誘起電圧（Ｖ相の位置検出信号）と同期し、Ｗ相のスイッチング素子２６ｗａに供給される駆動信号Ｓｗは、Ｗ相の位置検出信号と同期する。   If the phase angle θp is 0 degree, as shown in FIG. 2C, the drive signal Su supplied to the U-phase switching element 26ua is synchronized with the waveform of the U-phase induced voltage (U-phase position detection signal). The drive signal Sv supplied to the V-phase switching element 26va is synchronized with the V-phase induced voltage (V-phase position detection signal), and the drive signal Sw supplied to the W-phase switching element 26wa is W Synchronizes with phase position detection signal.

制御回路３０は、更に、位相角度設定部３４が設定した位相角度θｐに基づいてバッテリ１６の充電状態を推定するバッテリ状態推定部３６と、バッテリ状態推定部３６が推定したバッテリ１６の充電状態に基づいてアイドルストップ制御を禁止・許可するアイドルストップ許可判断部３８とを備える。具体的には、アイドルストップ許可判断部３８は、バッテリ状態推定部３６によって、設定された位相角度θｐが閾値θｔ以上遅角していると判断された場合は、バッテリ容量が低下していると判断してアイドルストップ制御を禁止し、位相角度θｐが閾値θｔより進角していると判断された場合は、エンジンが再起動可能なバッテリ容量が確保されていると判断してアイドルストップ制御を許可する。   The control circuit 30 further determines the state of charge of the battery 16 based on the phase angle θp set by the phase angle setting unit 34 and the state of charge of the battery 16 estimated by the battery state estimation unit 36. And an idle stop permission determination unit 38 for prohibiting / permitting idle stop control based on the above. Specifically, when the battery state estimation unit 36 determines that the set phase angle θp is retarded by the threshold θt or more, the idle stop permission determination unit 38 determines that the battery capacity has decreased. If it is determined that the idle stop control is prohibited and the phase angle θp is determined to be advanced from the threshold θt, it is determined that the battery capacity capable of restarting the engine is secured and the idle stop control is performed. To give permission.

バッテリ１６の残容量が多くなると位相角度θｐは進角側に移行していくので、この位相角度θｐを見ることでバッテリ１６の充電状態を推定することができる。また、位相角度θｐが閾値θｔ以上遅角している状態では、前記エンジンの始動若しくは再始動に必要な電力がバッテリ１６に蓄えられていないので、かかる状態時にアイドルストップ制御を禁止する。   When the remaining capacity of the battery 16 increases, the phase angle θp shifts to the advance side, and the state of charge of the battery 16 can be estimated by looking at the phase angle θp. Further, in the state where the phase angle θp is retarded by the threshold value θt or more, the electric power necessary for starting or restarting the engine is not stored in the battery 16, and therefore the idle stop control is prohibited in such a state.

車両の制御システム１１は、更に、アイドルストップ制御装置４０を備える。アイドルストップ制御装置４０は、所定条件（車速が所定速度以下、前記エンジンのスロットル開度が所定開度以下で、且つ、ブレーキ操作がされている等の条件）が成立した時に、アイドルストップ制御を実行する、つまり、一時的に前記エンジンを停止させるものである。アイドルストップ制御装置４０は、アイドルストップ許可判断部３８によってアイドルストップ制御が許可されている場合のみ、アイドルストップ制御を実行する。   The vehicle control system 11 further includes an idle stop control device 40. The idle stop control device 40 performs idle stop control when predetermined conditions (conditions such as the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined speed, the throttle opening of the engine is equal to or lower than the predetermined opening, and the brake operation is performed) are established. Execute, that is, temporarily stop the engine. The idle stop control device 40 executes the idle stop control only when the idle stop control is permitted by the idle stop permission determination unit 38.

図４は、位相角度設定部３４によって設定される位相角度θｐのタイムチャートの一例を示す図である。タイミングｔ１で、バッテリ１６の電力を用いて前記エンジンが駆動すると、三相交流発電機１２が発電する。図４に示す例では、バッテリ１６の残容量が少ないために、位相角度設定部３４によって位相角度θｐは閾値θｔより遅角側に設定されているが、バッテリ１６が充電され残容量が増加していくと、設定される位相角度θｐは、徐々に進角側に移動していく。位相角度θｐが閾値θｔ以上遅角している場合は、バッテリ１６には、前記エンジンの再始動等に必要な電力が蓄えられていないと推定できるので、アイドルストップ許可判断部３８によってアイドルストップ制御が禁止される。従って、この場合は、所定条件が成立したとしてもアイドルストップ制御は行われない。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a time chart of the phase angle θp set by the phase angle setting unit 34. When the engine is driven using the power of the battery 16 at the timing t1, the three-phase AC generator 12 generates power. In the example shown in FIG. 4, since the remaining capacity of the battery 16 is small, the phase angle setting unit 34 sets the phase angle θp on the retard side with respect to the threshold θt, but the battery 16 is charged and the remaining capacity increases. As a result, the set phase angle θp gradually moves to the advance side. When the phase angle θp is retarded by the threshold θt or more, it can be estimated that the battery 16 does not store the electric power necessary for restarting the engine. Therefore, the idle stop permission determination unit 38 controls the idle stop control. Is prohibited. Therefore, in this case, the idle stop control is not performed even if the predetermined condition is satisfied.

一方、位相角度θｐが閾値θｔとなるタイミングｔ２を経過した後は、バッテリ１６には、前記エンジンの再始動等に必要な電力が蓄えらえていると推定できるので、アイドルストップ許可判断部３８によってアイドルストップ制御が許可される。従って、この場合は、所定条件が成立した場合はアイドルストップ制御が実行される。   On the other hand, after the timing t2 at which the phase angle θp reaches the threshold θt has elapsed, it can be estimated that the battery 16 has stored the electric power necessary for restarting the engine. Idle stop control is allowed. Therefore, in this case, when the predetermined condition is satisfied, the idle stop control is executed.

このように、バッテリ状態推定部３６は、設定された駆動信号Ｓの位相角度θｐに基づいて充電状態を推定するので、電流センサを用いずにバッテリ１６の残容量を推定することができる。また、アイドルストップ許可判断部３８は、設定された位相角度θｐが閾値θｔ以上遅角している場合はアイドルストップ制御を禁止し、閾値θｔより進角している場合はアイドルストップ制御を許可するので、アイドルストップ制御の実施の可否を容易に判断することができる。   As described above, since the battery state estimation unit 36 estimates the state of charge based on the set phase angle θp of the drive signal S, the remaining capacity of the battery 16 can be estimated without using a current sensor. The idle stop permission determination unit 38 prohibits the idle stop control when the set phase angle θp is retarded by the threshold θt or more, and permits the idle stop control when the phase angle θp is advanced from the threshold θt. Therefore, it can be easily determined whether or not the idle stop control can be performed.

また、電圧検出センサ２８、ドライバ回路２４、及び制御回路３０は、エンジン制御ユニット１４に搭載されるので、電圧検出センサ２８、ドライバ回路２４、及び制御回路３０の回路が簡素化し、コンパクトにまとめることができる。   Further, since the voltage detection sensor 28, the driver circuit 24, and the control circuit 30 are mounted on the engine control unit 14, the circuits of the voltage detection sensor 28, the driver circuit 24, and the control circuit 30 are simplified and compactly integrated. Can do.

（変形例）上記実施の形態は、次のように変形してもよい。本変形例では、制御回路３０は、位相角度θｐが記憶された複数のマップ５０、５２、５４を有する。この複数のマップ５０、５２、５４は、図５に示すように、エンジン回転数（即ち、三相交流発電機１２の回転数）に応じて、三相交流発電機１２の誘起電圧の位相に対する位相角度θｐを記憶したものである。また、マップ５０は、最大発電量を設定する位相角度θｐが記憶されたマップであり、マップ５２は、最大発電量より小さい第１発電量を設定する位相角度θｐが記憶されたマップであり、マップ５４は、第１発電量より小さい第２発電量を設定する位相角度θｐが記憶されたマップである。   (Modification) The above embodiment may be modified as follows. In the present modification, the control circuit 30 includes a plurality of maps 50, 52, and 54 in which the phase angle θp is stored. As shown in FIG. 5, the plurality of maps 50, 52 and 54 correspond to the phase of the induced voltage of the three-phase AC generator 12 according to the engine speed (that is, the speed of the three-phase AC generator 12). The phase angle θp is stored. The map 50 is a map in which the phase angle θp for setting the maximum power generation amount is stored, and the map 52 is a map in which the phase angle θp for setting the first power generation amount smaller than the maximum power generation amount is stored. The map 54 is a map in which the phase angle θp for setting the second power generation amount smaller than the first power generation amount is stored.

第１発電量は、バッテリ１６の充電電流が所定値（例えば、略０）以下の時であって、負荷１８の消費電力が大きい時の発電量であり、第２発電量は、バッテリ１６の充電電流が所定値以下の時であって、負荷１８の消費電力が小さい時の発電量である。   The first power generation amount is a power generation amount when the charging current of the battery 16 is equal to or less than a predetermined value (for example, approximately 0) and the power consumption of the load 18 is large. This is the amount of power generated when the charging current is below a predetermined value and the power consumption of the load 18 is small.

そして、位相角度設定部３４は、ドライバ回路２４の出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとに基づいて、複数のマップ５０、５２、５４の中から１つのマップを選択することで、現在のエンジン回転数に対応する位相角度θｐを設定する。具体的には、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとの大小、及びその差（若しくは出力電圧Ｖｄの傾き）に応じて何れか１つのマップを選択する。   Then, the phase angle setting unit 34 selects one map from a plurality of maps 50, 52, and 54 based on the output voltage Vd of the driver circuit 24 and the target voltage Vt, so that the current engine speed is set. A phase angle θp corresponding to is set. Specifically, any one map is selected according to the magnitude of the output voltage Vd and the target voltage Vt and the difference (or the slope of the output voltage Vd).

例えば、上記実施の形態で説明したように、出力電圧Ｖｄと目標電圧Ｖｔとの大小、及びその差によって設定される位相角度θｐがθｐ１の場合で、現在のエンジン回転数が４０００ｒｐｍの場合は、マップ５２、５４では、位相角度θｐ１より進角した位相角度θｐが記憶されているので、位相角度θｐ１以上遅角した位相角度θｐが記憶されているマップ５０を選択する。そして、現在のエンジン回転数に応じた位相角度θｐをマップ５０から取得して設定する。   For example, as described in the above embodiment, when the phase angle θp set by the magnitude of the output voltage Vd and the target voltage Vt and the difference between them is θp1, and the current engine speed is 4000 rpm, Since the maps 52 and 54 store the phase angle θp advanced from the phase angle θp1, the map 50 storing the phase angle θp delayed by the phase angle θp1 or more is selected. Then, the phase angle θp corresponding to the current engine speed is acquired from the map 50 and set.

そして、バッテリ状態推定部３６は、位相角度設定部３４によって選択されるマップがマップ５０に切り替わった場合は、バッテリ１６の残容量が低下したと判断し、選択されるマップがマップ５２、５４に切り替わった場合は、バッテリ１６の残容量が回復したと判断する。これにより、バッテリ１６の残容量の推定が容易になる。   When the map selected by the phase angle setting unit 34 is switched to the map 50, the battery state estimation unit 36 determines that the remaining capacity of the battery 16 has decreased, and the selected map is displayed in the maps 52 and 54. If the battery has been switched, it is determined that the remaining capacity of the battery 16 has been recovered. Thereby, estimation of the remaining capacity of the battery 16 becomes easy.

この場合は、アイドルストップ許可判断部３８は、バッテリ状態推定部３６によってバッテリ１６の残容量が低下したと判断された場合はアイドルストップ制御を禁止し、バッテリ１６の残容量が回復したと判断された場合は、アイドルストップ制御を許可してもよい。また、上記実施の形態の様に、アイドルストップ許可判断部３８は、バッテリ状態推定部３６によって、マップ５０、５２、５４から取得した現在のエンジン回転数に応じた位相角度θｐが閾値θｔ以上遅角していると判断された場合は、アイドルストップ制御を禁止し、位相角度θｐが閾値θｔより進角していると判断された場合は、アイドルストップ制御を許可してもよい。   In this case, the idle stop permission determination unit 38 prohibits the idle stop control when the battery state estimation unit 36 determines that the remaining capacity of the battery 16 has decreased, and determines that the remaining capacity of the battery 16 has recovered. In such a case, idle stop control may be permitted. Further, as in the above embodiment, the idle stop permission determination unit 38 causes the battery state estimation unit 36 to delay the phase angle θp corresponding to the current engine speed acquired from the maps 50, 52, and 54 by a threshold θt or more. If it is determined that the angle is angular, the idle stop control may be prohibited, and if it is determined that the phase angle θp is advanced from the threshold θt, the idle stop control may be permitted.

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定されて解釈されるものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using suitable embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range of description of the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. In addition, the reference numerals in parentheses described in the claims are appended to the reference numerals in the accompanying drawings for easy understanding of the present invention. It should not be construed as limited.

１０…バッテリ状態推定装置 １１…車両の制御システム
１２…三相交流発電機 １４…エンジン制御ユニット
１６…バッテリ １８…負荷
２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ…巻線 ２２…位置センサ
２４…ドライバ回路
２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ…スイッチング素子
２８…電圧検出センサ ３０…制御回路
３２…ドライバ制御部 ３４…位相角度設定部
３６…バッテリ状態推定部 ３８…アイドルストップ許可判断部
４０…アイドルストップ制御装置 ５０、５２、５４…マップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery state estimation apparatus 11 ... Vehicle control system 12 ... Three-phase alternating current generator 14 ... Engine control unit 16 ... Battery 18 ... Load 20u, 20v, 20w ... Winding 22 ... Position sensor 24 ... Driver circuit 26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb ... switching element 28 ... voltage detection sensor 30 ... control circuit 32 ... driver control unit 34 ... phase angle setting unit 36 ... battery state estimation unit 38 ... idle stop permission determination unit 40 ... idle stop control device 50 , 52,54 ... Map

Claims (5)

回転子と、各相の巻線（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）を有する固定子とを備える三相交流発電機（１２）と、
前記各相の巻線（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）から出力される三相の交流電流を複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）で直流電流に変換してバッテリ（１６）に供給するドライバ回路（２４）と、
前記複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）に対して通電・非通電の切り替えを指示する駆動信号の位相角度を設定し、前記三相交流発電機（１２）の誘起電圧の位相を基準とした前記位相角度の前記駆動信号で前記複数のスイッチング素子（２６ｕａ、２６ｕｂ、２６ｖａ、２６ｖｂ、２６ｗａ、２６ｗｂ）の通電・非通電タイミングを制御する制御回路（３０）と、
を備え、
前記制御回路（３０）は、前記位相角度に基づいて前記バッテリ（１６）の充電状態を推定する
ことを特徴とするバッテリ状態推定装置（１０）。 A three-phase AC generator (12) comprising a rotor and a stator having windings (20u, 20v, 20w) for each phase;
A three-phase alternating current output from the windings (20u, 20v, 20w) of each phase is converted into a direct current by a plurality of switching elements (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb), and the battery (16 A driver circuit (24) to be supplied to
A phase angle of a drive signal for instructing switching between energization / non-energization for the plurality of switching elements (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb) is set to induce the three-phase AC generator (12). A control circuit (30) for controlling energization / non-energization timing of the plurality of switching elements (26ua, 26ub, 26va, 26vb, 26wa, 26wb) with the drive signal having the phase angle with respect to the phase of the voltage;
With
The control circuit (30) estimates the state of charge of the battery (16) based on the phase angle. The battery state estimation device (10). 請求項１に記載のバッテリ状態推定装置（１０）において、
前記三相交流発電機（１２）の回転数に応じた前記位相角度が記憶された複数のマップ（５０、５２、５４）を備え、
前記制御回路（３０）は、所定の前記マップ（５０、５２、５４）に切り替わった場合に、前記バッテリ（１６）の容量が低下又は回復したと判断する
ことを特徴とするバッテリ状態推定装置（１０）。 In the battery state estimation device (10) according to claim 1,
A plurality of maps (50, 52, 54) in which the phase angle corresponding to the rotational speed of the three-phase AC generator (12) is stored;
The control circuit (30) determines that the capacity of the battery (16) has decreased or recovered when the map (50, 52, 54) is switched to the predetermined map (50, 52, 54). 10). 請求項１又は２に記載のバッテリ状態推定装置（１０）と、所定条件が成立した時に一時的にエンジンを停止させるアイドルストップ制御装置（４０）とを備える車両の制御システム（１１）において、
前記制御回路（３０）は、設定した前記位相角度が閾値以上遅角している場合は、バッテリ容量が低下していると判断し、アイドルストップ制御を禁止するアイドルストップ許可判断部（３８）を備える
ことを特徴とする車両の制御システム（１１）。 In a vehicle control system (11) comprising the battery state estimation device (10) according to claim 1 and an idle stop control device (40) for temporarily stopping the engine when a predetermined condition is established,
When the set phase angle is retarded by a threshold value or more, the control circuit (30) determines that the battery capacity is decreasing and sets an idle stop permission determination unit (38) for prohibiting idle stop control. A vehicle control system (11) characterized by comprising: 請求項１又は２に記載のバッテリ状態推定装置（１０）と、所定条件が成立した時に一時的にエンジンを停止させるアイドルストップ制御装置（４０）とを備える車両の制御システム（１１）において、
前記制御回路（３０）は、設定した前記位相角度が前記閾値より進角している場合は、前記エンジンが再起動可能なバッテリ容量が確保されていると判断し、アイドルストップ制御を許可するアイドルストップ許可判断部（３８）を備える
ことを特徴とする車両の制御システム（１１）。 In a vehicle control system (11) comprising the battery state estimation device (10) according to claim 1 and an idle stop control device (40) for temporarily stopping the engine when a predetermined condition is established,
When the set phase angle is advanced from the threshold value, the control circuit (30) determines that the battery capacity capable of restarting the engine is secured and allows idle stop control. A vehicle control system (11) comprising a stop permission determination unit (38). 請求項３又は４に記載の車両の制御システム（１１）において、
前記ドライバ回路（２４）の出力電圧を検出する電圧検出手段（２８）を備え、
前記制御回路（３０）は、前記出力電圧と目標電圧とに基づいて、前記位相角度を設定し、
前記電圧検出手段（２８）、前記ドライバ回路（２４）、及び前記制御回路（３０）は、エンジン制御ユニット（１４）に搭載される
ことを特徴とする車両の制御システム（１１）。 In the vehicle control system (11) according to claim 3 or 4,
Voltage detection means (28) for detecting the output voltage of the driver circuit (24);
The control circuit (30) sets the phase angle based on the output voltage and a target voltage,
The vehicle control system (11), wherein the voltage detection means (28), the driver circuit (24), and the control circuit (30) are mounted on an engine control unit (14).
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