JP5428880B2 - 発電制御装置 - Google Patents
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Description
このようなバッテリの内部には、電解液(いわゆる、バッテリ液)が蓄えられているが、バッテリに対して過度の電流が入出力すると、このバッテリ液が分解されることでガスが生じる場合がある。
つまり、バッテリ内のガス量が増大するということは、バッテリ液の減少を招くということであり、この場合、バッテリの劣化を促進させてしまうこととなる。
また、この車両10にはオルタネータ(発電機)12が設けられている。このオルタネータ12は、出力電圧(発電電圧)が変更可能な可変電圧オルタネータである。
図示しない制御回路は、ロータの界磁電流を調整することで、エンジン回転速度NEに応じてロータの回転速度が時々刻々と変化したとしても、オルタネータ12の出力電圧が変動することを抑制する集積回路(IC: Integrated Circuit)である。また、この制御回路は、後述するECU(Electronic Control Unit)80によって設定される指示電圧VDに応じて、ロータの界磁電流を制御することで、オルタネータ12の出力電圧を制御することも出来るようになっている。
また、このエンジン11には、クランクシャフトの角度θCLを検出するクランクシャフト角度センサ22が設けられている。なお、このクランクシャフト角度センサ22による検出結果θCLは、ECU80によって読み込まれるようになっている。
そして、ECU80は、いずれも図示しない、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。また、このECU80の不揮発性メモリには、いずれもソフトウェアプログラムとして、エンジン回転速度演算部(エンジン回転速度演算手段)81,車速演算部(車速演算手段)82,蓄電量演算部(蓄電量演算手段)83,減速要求判定部(減速要求判定手段)84,始動状態検出部(始動状態検出手段)85,内部抵抗演算部(内部抵抗演算手段)86,内部ショート判定部(ショート判定手段)87,充放電量積算値演算部(充放電量積算値演算手段)88および指示電圧設定部(発電電圧設定手段)89が記録されている。
車速演算部82は、図示しない車輪速センサから読み込んだ車輪回転速度VWに基づいて、車両10の速度(車速)VSを演算するものである。
より具体的に、この蓄電量演算部83は、以下の式(11)によって、バッテリ17の蓄電量BTを演算するようになっている。
BT(n)=BT(n−1)+0.1×IBATT ・・・(11)
この式(11)において、BT(n)はバッテリ蓄電量BTの今回の演算値を示し、BT(n−1)はバッテリ蓄電量BTの前回の演算値を示す。また、IBATTは電流センサ21によって検出されたバッテリ電流量を示す。
始動状態検出部85は、エンジン11が始動中であることを検出するものである。
より具体的に、この始動状態検出部85は、車両10の車内に設けられたエンジンスタートスイッチ(図示略)が、オンになっている間、エンジン11が始動中であると検出するようになっている。なお、このエンジンスタートスイッチは、車両10のユーザによって操作されている間のみオンになるものである。したがって、このエンジンスタートスイッチがユーザによって操作され、オンである場合には、バッテリ17からスタータモータ16に対して電力が供給され、エンジン11のクランキングが行なわれるようになっている。一方、このエンジンスタートスイッチがユーザによって操作されておらず、オフである場合には、エンジン11のクランキングは行なわれないようになっている。
より具体的に、この内部抵抗演算部86は、エンジン11のクランキングが開始されてから終了されるまでの間、電流センサ21によって検出されたバッテリ電流IBATTと、電圧センサ27によって検出されたバッテリ電圧VBATTとを、周期的(例えば、0.05秒毎)にECU80のメモリに規定された演算用バッファ領域に記録するようになっている。そして、クランキングが終了されると、この演算用バッファ領域に記録されたバッテリ電流IBATTおよびバッテリ電圧VBATTに基づいて、バッテリ17の内部抵抗RBATTを演算するようになっている。そして、この内部抵抗演算部86は内部抵抗RBATTの演算が完了すると、演算用バッファ領域に記録されたバッテリ電流IBATTおよびバッテリ電圧VBATTを消去するようになっている。なお、バッテリ17の内部抵抗RBATTと、バッテリ17の蓄電量BTとは、互いに相反関係にある値である。つまり、内部抵抗RBATTとバッテリ蓄電量BTとの間には、一般的に、内部抵抗RBATTが増大するとバッテリ蓄電量BTは減少し、内部抵抗RBATTが減少するとバッテリ蓄電量BTは増大する、という関係が成立するようになっている。
より具体的に、この内部ショート判定部87は、内部抵抗演算部86によって演算されたバッテリ17の内部抵抗RBATTが、負の値になった場合に、このバッテリ17に内部ショートが生じていると判定するようになっている。
より具体的に、この充放電量積算値演算部88は、積算期間TSの間、以下の式(12)を周期的に用いて、充放電量積算値SIBATTを算出するようになっている。
この式(12)において、SIBATT(n)は充放電量積算値の今回の演算値を示し、SIBATT(n−1)は充放電量積算値の前回の演算値を示す。また、IBATTは電流センサ21によって検出されたバッテリ電流量を示す。
そして、指示電圧設定部89は、車両10の走行状態や、バッテリ蓄電量BTに応じて、オルタネータ12に対する指示電圧(発電電圧)VDを設定するものである。
なお、本実施形態においては、第1指示電圧VD1が14.0[V],第2指示電圧VD2が12.2[V],第3指示電圧VD3が12.8[V]として設定されている。
また、この指示電圧設定部89は、蓄電量演算部83によって演算されたバッテリ17の蓄電量BTが、蓄電量閾値BTthを上回っているか、蓄電量閾値BTth未満であるか、或いは、蓄電量閾値BTth内であるか否かに応じて、オルタネータ12の出力電圧の指示値である指示電圧VDを設定するようになっている。また、本実施形態においてこの蓄電量閾値BTthは、85〜90[%](即ち、5[%]の幅を持った値)として設定されている。
図2(A)に示すように、バッテリ蓄電量BTが蓄電量閾値BTthを上回っている場合(BT>BTth)には、指示電圧VDが第2指示電圧VD2に設定される蓄電量BTの範囲(第2電圧範囲)BTA2に、このバッテリ蓄電量BTが属することとなり、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを第2指示電圧VD2(12.2[V])に設定するようになっている。
図2(C)に示すように、バッテリ蓄電量BTが蓄電量閾値BTth内である場合(BTth=BT)には、指示電圧VDが第3指示電圧VD3に設定される蓄電量BTの範囲(第3電圧範囲)BTA3に、このバッテリ蓄電量BTが属することとなり、バッテリ蓄電量BTが指示電圧設定部89は、指示電圧VDを第3指示電圧VD3(12.8[V])に設定するようになっている。
VDD1 > VDD2 ≧ VD1 ・・・(14)
なお、本実施形態においては、減速第1指示電圧VDD1が14.8[V],減速第2指示電圧VDD2が14.0[V]として設定されている。
図3(A)に示すように、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth以上である場合(BT≧BTDth)には、指示電圧VDが減速第1指示電圧VDD1に設定される蓄電量BTの範囲(減速第1電圧範囲)BTDA1に、このバッテリ蓄電量BTが属することとなり、指示電圧設定部89は、原則として、指示電圧VDを減速第1指示電圧VDD1(14.8[V])に設定するようになっている。
一方、車両10に対する減速要求があったことが減速要求判定部84によって判定され、且つ、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth以上である場合、この指示電圧設定部89は、内部抵抗演算部86によって演算された内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth(例えば、8[mΩ])未満であるか否かを判定するようになっている。
一方、内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth未満である場合、この指示電圧設定部89は、内部ショート判定部87による内部ショート判定の結果を参照する。
ここで、内部ショート判定部87によってバッテリ17に内部ショートが生じていると判定されている場合、この指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定するようになっている。
ここで、充放電量積算値SIBATTが積算閾値SIth以上である場合、この指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定するようになっている。
ここで、判定期間TJが経過していない場合、この指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定するようになっている。
本発明の一実施形態に係る発電制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図4のフローチャートに示すように、ステップS71において、減速要求判定部84が、アクセルペダルポジションセンサ24によって検出されたアクセルペダル踏込量ACCが実質的にゼロであるか否かを判定することで、車両10に対する減速要求があったか否かを判定する。
つまり、指示電圧設定部89は、蓄電量演算部83によって演算されたバッテリ蓄電量BTが、90[%]を上回っている場合には(ステップS72のYesルート)、指示電圧VDを第2指示電圧VD2(12.2[V])に設定する(ステップS73)。
また、指示電圧設定部89は、蓄電量演算部83によって演算されたバッテリ蓄電量BTが、90[%]以下で(ステップS72のNoルート)且つ85[%]以上である場合には(ステップS74のYesルート)、指示電圧VDを第3指示電圧VD3(12.8[V])に設定する(ステップS75)。
他方、ステップS71において、減速要求判定部84が、アクセルペダル踏込量ACCが実質的にゼロであると判定することで、車両10に対する減速要求があったとの判定をした場合には(ステップS71のYesルート)、図5に示すように、指示電圧設定部89は、減速蓄電量閾値BTDth(例えば、80[%])に対するバッテリ蓄電量BTの大小関係に応じて、オルタネータ12に対する指示電圧VDを設定する制御高電圧発電制御を実行する。
ここで、内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth未満ではない場合、即ち、内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth以上である場合(ステップS82のNoルート)、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定する(ステップS87)。
そして、内部ショート判定部87によってバッテリ17に内部ショートが生じていると判定されている場合(ステップS83のNoルート)、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定する。
ここで、充放電量積算値SIBATTが積算閾値SIth未満ではない、即ち、充放電量積算値SIBATTが積算閾値SIth以上である場合(ステップS84のNoルート)、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定する。
ここで、判定期間TJが経過していない場合(ステップS85のNoルート)、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定する(ステップS87)。
次に、図6に示すフローチャートを用いて、バッテリ17の蓄電量BTの演算と、バッテリ17に対する充放電量積算値SIBATTとの演算について説明する。
蓄電量演算部83は、電流センサ21からバッテリ電流IBATTを読み込む(ステップS91)。
そして、充放電積算値演算部88が、上述した式(12)を用いて、充放電積算値SIBATTを演算する(ステップS93)。
次に、図7に示すフローチャートを用いて、バッテリ17の内部抵抗RBATTの演算と、バッテリ17の内部ショートの演算とについて説明する。
そして、エンジン11のクランキングが開始されてから終了されるまでの間、即ち、始動状態検出部85によりエンジン11が始動中であると検出されている間(ステップS103のYesルートからステップS105のNoルート)、ステップS101およびS102で読み込まれたバッテリ電流IBATTとバッテリ電圧VBATTとECU80のメモリに規定された演算用バッファ領域に記録する(ステップS104)。
そして、内部ショート判定部87が、ステップS106で演算されたバッテリ17の内部抵抗RBATTが、負の値になった場合に、このバッテリ17に内部ショートが生じていると判定する(ステップS107)。
このように、車両10に対する減速要求があったことが減速要求判定部84によって判定され、且つ、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth未満である場合、指示電圧設定部89が、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2に設定するようになっている。また、車両10に対する減速要求があり、且つ、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth以上である場合、指示電圧設定部89が、原則として、指示電圧VDを減速第1指示電圧VDD1に設定するようになっている。
つまり、本実施形態においては、減速要求があった場合には、指示電圧VDとして、減速第1指示電圧VDD1および減速第2指示電圧VDD2のいずれかを設定するようになっている。そして、これらの減速第1指示電圧VDD1および減速第2指示電圧VDD2は、第1指示電圧VD1,第2指示電圧VD2および第3指示電圧VD3の以上の値として設定されている。
したがって、車両10に対する減速要求があった場合には、出来るだけオルタネータ12の出力電圧を高めることで、エンジン11の燃料消費量を抑制しながら、バッテリ17の充電を効率よく行ない、且つ、バッテリ17内でのガス発生を抑制することでバッテリ17の劣化を抑制することが出来るのである。
また、内部ショート判定部87によってバッテリ17に内部ショートが生じていると判定された場合には、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth以上で、且つ、内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth未満であっても、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2(14.0[V])に設定するようになっている。
そこで、本実施形態においては、内部ショート判定部87によってバッテリ17に内部ショートが生じていると判定された場合、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2(14.0[V])に設定するようになっている。
また、充放電量積算値演算部88によって算出された充放電量積算値SIBATTが積算閾値SIth以上である場合(SIBATT≧SIth)には、バッテリ蓄電量BTが減速蓄電量閾値BTDth以上で、且つ、内部抵抗RBATTが抵抗閾値Rth未満で、且つ、バッテリ17に内部ショートが生じていないと判定された場合であっても、指示電圧設定部89は、指示電圧VDを減速第2指示電圧VDD2(14.0[V])に設定するようになっている。
上述の実施形態においては、減速要求判定部84が、アクセルペダルポジションセンサ24によって検出されたアクセルペダル踏込量ACCが実質的にゼロになると、車両10に対する減速要求があったとの判定を行なう場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エンジンにおける燃料噴射が一時的に中止される制御(いわゆる、燃料カット制御)が実行される車両においては、減速要求判定手段が、燃料カット制御が実行されると、減速要求があったと判定するようにしても良い。或いは、トルクコントロールシステムによって電子制御スロットルバルブの開度が制御される車両においては、この電子制御スロットルバルブが全閉になった場合に、減速要求判定手段が、車両に対する減速要求があったと判定するようにしても良い。
また、上述の実施形態においては、様々な数値を具体例として挙げたが、これらの数値に限定するものではない。
本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。
11 エンジン
12 オルタネータ(発電機)
16 スタータモータ(電装品)
17 バッテリ(蓄電手段)
18 ヘッドランプ(電装品)
80 ECU
81 エンジン回転速度演算部(エンジン回転速度演算手段)
82 車速演算部(車速演算手段)
83 蓄電量演算部(蓄電量演算手段)
84 減速要求判定部(減速要求判定手段)
85 始動状態検出部(始動状態検出手段)
86 内部抵抗演算部(内部抵抗演算手段)
87 内部ショート判定部(内部ショート判定手段)
88 充放電量積算値演算部(充放電量積算値演算手段)
89 指示電圧設定部(指示電圧設定手段)
BT バッテリ蓄電量(蓄電量)
BTth 蓄電量閾値
BTDth 減速蓄電量閾値
VD 指示電圧
VD1 第1指示電圧
VD2 第2指示電圧
VD3 第3指示電圧
VDD1 減速第1指示電圧
VDD2 減速第2指示電圧
Claims (2)
- エンジンと、該エンジンによって駆動され発電電圧が可変な発電機と、該発電機に接続された蓄電手段とを有する車両に備えられる発電制御装置であって、
該車両に対する減速要求があったことを判定する減速要求判定手段と、
該蓄電手段の充放電流量の積算値を算出する充放電量積算値演算手段と、
該減速要求判定手段により該減速要求があったとの判定がなされた場合に、該充放電量積算値演算手段によって算出された該充放電流量の積算値が、該蓄電手段に発生する熱量の増大によって該蓄電手段のガス量が増大することで該蓄電手段の劣化を招くような積算値である所定の積算閾値未満であると該発電電圧を第1の値に設定し、該充放電流量の積算値が該積算閾値以上であると該発電電圧を該第1の値よりも小さい第2の値に設定する発電電圧設定手段とを備える
ことを特徴とする、発電制御装置。 - 該発電電圧設定手段は、
該充放電流量積算手段によって算出された該充放電流量の積算値が該積算閾値未満になってから所定期間が経過していない場合には、該充放電流量積算値が該積算閾値未満であっても、該発電電圧を該第2の値に設定する
ことを特徴とする、請求項1記載の発電制御装置。
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