JP2008109740A

JP2008109740A - 充電制御システム

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Publication number: JP2008109740A
Application number: JP2006288225A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Maeda; 俊一前田; Tadatoshi Asada; 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: CN101222150B; US20080093851A1; DE102007050587A1; JP4497150B2; US7531909B2; DE102007050587B4; CN101222150A

Abstract

【課題】無駄な燃料消費を抑えることができる充電制御システムを提供すること。
【解決手段】バッテリ５の充電状態ＳＯＣの目標値である目標ＳＯＣを、エンジン回転数に対応するエンジン効率が高い場合に高い値に、それ以外の場合に低い値に設定する目標ＳＯＣ決定部６０８と、車両が減速状態にあるか否かを判定する状態判定部６０６と、車両が減速状態にあるときに、回生発電を行うように車両用発電機３の発電制御を行い、車両が減速状態にないときに、バッテリ５の充電状態ＳＯＣが目標ＳＯＣとなるように車両用発電機３の発電制御を行う発電機制御部６１２とが備わっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されて車両用発電機によるバッテリへの充電を制御する充電制御システムに関する。

従来から、バッテリ状態（電圧、電流、温度）検出手段と調整電圧制御手段（マイコン）とレギュレータとを備え、充放電電流の積算値がゼロになるように調整電圧を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来方法では、充放電電流の積算値がゼロになるように車両用発電機の調整電圧を制御しており、燃費の悪化や過充電によるバッテリの液べりを防止している。

また、運転状態（加速、減速、低速）判定手段とバッテリ状態判定手段と発電抑制手段とを備え、減速状態のときにバッテリの蓄電状態を判定し、判定結果に基づいて加速時の発電抑制の実行を決定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この従来方法では、バッテリ状態に基づいて走行状態に応じた発電制御を行うことができる。
特開２００３−２０９９３５号公報（第３−６頁、図１−９）特開２００５−５７８５３号公報（第４−７頁、図１−３）

ところで、上述した従来方法では、エンジン効率や車両用発電機の発電効率を考慮していないため、これらの効率が低い状態で動作した場合に無駄な燃料消費が増大するという問題があった。また、特許文献２に開示された従来方法では、バッテリの蓄電状態を判定したり発電抑制の実行を決定するコントローラがバッテリから離れた場所に配置されているため、ノイズの影響を受けやすいという問題があった。また、このコントローラをエンジンコントロールマイクロコンピュータを用いて実現した場合には、エンジン回転数が高くなるとエンジン制御の処理負担が重くなって、適切な発電制御を行うことができなくなるおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、無駄な燃料消費を抑えることができる充電制御システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、ノイズの影響を受けにくく、エンジン回転数に関係なく常に適切な発電制御を行うことができる充電制御システムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の充電制御システムは、エンジン効率に基づきエンジン回転数を複数の領域に分け、高いエンジン効率であるエンジン回転数領域の場合にバッテリの充電状態ＳＯＣ（State of charge）の目標値である目標ＳＯＣを高い値に、それ以外の場合に低い値に設定する目標ＳＯＣ設定手段と、車両が減速状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、車両が減速状態にあるときに、回生発電を行うように車両用発電機の発電制御を行い、車両が減速状態にないときに、バッテリの充電状態ＳＯＣが目標ＳＯＣとなるように車両用発電機の発電制御を行う発電機制御手段とを備えている。エンジン効率を考慮して目標ＳＯＣを設定して車両用発電機の発電制御を行っているため、エンジン効率の良いときに発電量を増し、反対にエンジン効率が悪いときに発電量を減らすことができ、無駄な燃料消費を抑えることができる。また、車両の減速時に回生発電を行うことにより、それ以外のときに目標ＳＯＣに到達するための発電量を減らすことができ、無駄な燃料消費をさらに抑えることができる。

また、上述した発電機制御手段は、車両が減速状態にないときであってバッテリの充電状態ＳＯＣが所定のＳＯＣの範囲（高充電状態）に含まれるときに、車両用発電機の発電効率が高くなるように発電制御を行うことが望ましい。バッテリ充電状態ＳＯＣが高充電状態の所定のＳＯＣに達しているとき（バッテリ容量に余裕があるとき）に発電効率が高くなるように車両用発電機の発電制御を行うことにより、無駄な燃料消費をさらに抑えることができる。

また、上述したバッテリの端子あるいは筐体に取り付けられた電流センサに、目標ＳＯＣ設定手段、運転状態判定手段、発電機制御手段を内蔵させることが望ましい。これにより、エンジン制御用の外部制御装置の処理負担を軽減することができる。また、エンジン制御と切り離して目標ＳＯＣに基づく発電制御を行うことにより、エンジン制御の処理負担が大きいとき（エンジンが高回転のとき）でも適切な発電制御を実施することができる。

また、上述した運転状態判定手段は、車両用発電機の回転数に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することが望ましい。これにより、運転状態判定手段は外部の電子制御装置やセンサからデータを受け取る必要がなく、システム構成を簡略化することができる。

また、上述した運転状態判定手段は、車両の加速度を検出する加速度センサの出力信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することが望ましい。これにより、他の外部制御装置や電子制御装置から信号を取得する必要がなく、システム内の各構成間の接続を簡略化することができる。また、加速度センサは他の外部制御装置と異なり、処理負荷の変動がないため、運転状態判定手段は車両状態によらず測定データを受け取ることができる。

また、上述した運転状態判定手段は、外部の電子制御装置から送られてくる信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することが望ましい。これにより、減速判定が容易となり、構成の簡略化や処理負担の軽減が可能となる。

また、上述した外部の電子制御装置は、電子制御・ブレーキシステムＥＣＢ用の電子制御装置であり、この電子制御装置から送られてくる減速信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することが望ましい。これにより、車両の運転者による減速指令に基づいて車両の減速状態を確実に判定することができる。また、減速回生はブレーキと同様に車両を制動する効果を持つ。このため、減速信号を取得することでブレーキ操作量がわかるため、ブレーキと減速回生を協調することで減速時の回生発電量を増やすことができる。

また、上述した外部の電子制御装置は、エンジンの燃料制御用の電子制御装置であり、この電子制御装置から送られてくる燃料噴射量信号に基づいて、燃料噴射を停止する燃料噴射カットにより車両が減速状態にあるか否かを判定することが望ましい。これにより、減速時に燃料を消費しない状態で発電量を増やすことができるため、発電に要する燃料消費を確実に低減することができる。また、燃料噴射量を取得することで燃料噴射量に応じた発電制御を実施することができ、燃費効果に直接的に影響する燃料消費量を下げることが可能となる。

上述した運転状態判定手段は少なくとも１つの手段を用いればよく、複数の手段が存在する場合には、システムの状況に応じてシステム設計時に決定する。

また、エンジン制御用の外部制御装置に、目標ＳＯＣ設定手段、運転状態判定手段、発電機制御手段を内蔵させることが望ましい。これにより、ハードウエアの追加がほとんど必要なく、外部制御装置の制御プログラムの変更のみで目標ＳＯＣに基づく発電制御を実現することが可能となる。

以下、本発明を適用した一実施形態の充電制御システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の充電制御システムを含む充電システムの全体構成を示す図である。図１に示す充電システムは、ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１、エンジン２、車両用発電機（ＡＬＴ）３、バッテリ（ＢＡＴＴ）５、充電制御装置（ＣＣ）６、キースイッチ７を含んで構成されている。

ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１は、エンジン２の回転状態等を監視しながらエンジン制御を行う外部制御装置としての電子制御装置である。車両用発電機３は、ベルトを介してエンジン２によって回転駆動されて発電を行い、バッテリ５に対する充電電力や各種の電気負荷（図示せず）に対する動作電力を供給する。この車両用発電機３には、励磁電流を調整することにより出力電圧を制御する車両用発電制御装置４が内蔵されている。車両用発電制御装置４は、充電制御装置６に対して車両用発電機３の回転数に基づく信号を出力する。充電制御装置６は、バッテリ５の電圧、電流、温度を監視し、バッテリ状態および車両状態に応じて車両用発電機３に対する発電制御を行う。例えば、充電制御装置６は、バッテリ５の端子あるいは筐体に取り付けられている。

また、図２は他の実施形態の充電システムにおいて車両状態判定に用いる入力の構成を示す図である。図２に示す充電制御装置（ＣＣ）６における入力は、加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０を含んで構成されている。なお、図２において、充電制御装置６以外の図１と共通する構成については図示が省略されている。加速度センサ８は、本実施形態の充電システムが搭載された車両の加速度を検出し、検出結果を充電制御装置６に向けて出力する。ＥＣＵ（ＥＣＢ）９は、電子制御・ブレーキシステムＥＣＢ（Electronically Controlled Brake System）用の電子制御装置であり、ブレーキをかける際に用いられる減速信号を充電制御装置６に向けて出力する。ＥＣＵ（燃料）１０は、エンジン２に対して燃料制御を行う電子制御装置であり、エンジン２の燃料噴射量信号を充電制御装置６に向けて出力する。なお、このＥＣＵ（燃料）１０による燃料制御は、ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１によって行うようにしてもよい。また、運転状態判定は、上述した加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０から入力される少なくとも１つの信号を用いればよく、判定に使用しない信号については入力を省略するようにしてもよい。

図３は、充電制御装置６の詳細構成を示す図である。図３に示すように、本実施形態の充電制御装置６は、充放電電流検出部６００、積算電流値算出部６０２、ＳＯＣ算出部６０４、状態判定部６０６、目標ＳＯＣ決定部６０８、エンジン効率マップ格納部６１０、発電機制御部６１２、発電機効率マップ格納部６１４を備えている。目標ＳＯＣ決定部６０８が目標ＳＯＣ設定手段に、状態判定部６０６が運転状態判定手段に、発電機制御部６１２が発電機制御手段にそれぞれ対応する。

充放電電流検出部６００は、バッテリ５の充放電電流を検出する。積算電流値算出部６０２は、充放電電流検出部６００によって検出されたバッテリ５の充放電電流を積算して積算電流値を算出する。ＳＯＣ算出部６０４は、積算電流値算出部６０２によって算出された積算電流値を用いてバッテリ５のＳＯＣを算出する。このＳＯＣの算出方法については従来から行われている各種の手法を用いることができる。例えば、キースイッチ７がオフされた時点のＳＯＣを記憶しておいて、次にキースイッチ７がオンされたときにこの記録しておいたＳＯＣに積算電流値分を累積していってＳＯＣの更新を行う場合が考えられる。

状態判定部６０６は、車両用発電制御装置４、加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０等から入力される信号に基づいて車両状態を判定する。判定される車両状態には、車両の減速時に対応した「減速状態」と、加速度センサ８等から入力される信号が途絶えたり、信号の内容が適正範囲を外れる場合に対応する「異常状態」と、これら以外の「効率発電状態」とが含まれる。なお、状態判定部６０６による状態判定は、車両用発電制御装置４、加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０から入力される少なくとも１つの信号を用いればよく、判定に用いられない信号については状態判定部６０６への入力を省略してもよい。

目標ＳＯＣ決定部６０８は、状態判定部６０６によって判定された車両状態が効率発電状態の場合に目標ＳＯＣを決定する。この目標ＳＯＣの決定は、エンジン効率マップ格納部６１０に格納されたエンジン効率マップを用いて行われる。図４は、エンジン効率マップの具体例と目標ＳＯＣ決定の概要を示す図である。図４において、横軸はエンジン回転数に、縦軸はエンジン２によって発生するトルクにそれぞれ対応している。また、ほぼ楕円形状を有する等燃料消費量曲線は、径が小さくなるほど高いエンジン効率に対応している。このエンジン効率マップは、エンジン回転数が低い方から順に領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割され、それぞれの領域に対応する目標ＳＯＣが８８％、９２％、９０％に設定されている。目標ＳＯＣ決定部６０８は、車両用発電制御装置４から入力される車両用発電機３の回転数に基づいてエンジン回転数を判定し、このエンジン回転数に対応する目標ＳＯＣを図４に示すエンジン効率マップを用いて決定する。

発電機制御部６１２は、状態判定部６０６による判定結果と、目標ＳＯＣ決定部６０８によって決定された目標ＳＯＣとに基づいて調整電圧や励磁電流を決定することにより、車両用発電機３の発電量を制御する。発電機効率マップ格納部６１４は、発電機制御部６１２による発電制御に必要な発電機効率マップを格納する。図５は、発電機効率マップの具体例を示す図である。図５において、横軸は車両用発電機３の回転数（発電機回転数）に、縦軸は車両用発電機３の出力電流にそれぞれ対応している。また、ほぼ楕円形状を有する等効率曲線は、径が小さくなるほど高い発電効率に対応している。図５には、発電機効率マップとともに、発電機回転数を変えずに現在の発電効率を高くする場合の概要が示されている。例えば、現在値Ａに対応する発電機回転数および出力電流で車両用発電機３が発電しているものとすると、同じ発電機回転数において目標値に対応するまで出力電流を増加させることにより、この発電機回転数において最も発電効率がよい状態に移行することができる。また、現在値Ｂに対応する発電機回転数および出力電流で車両用発電機３が発電しているものとすると、同じ発電機回転数において目標値に対応するまで出力電流を低下させることにより、この発電機回転数において最も発電効率がよい状態に移行することができる。この発電機効率マップを用いた発電機制御部６１２による発電制御の詳細については後述する。

なお、本実施形態の充電制御装置６は、充放電電流検出部６００の機能を有する従来の電流センサに、その他の構成（積算電流値算出部６０２、ＳＯＣ算出部６０４、状態判定部６０６、目標ＳＯＣ決定部６０８、エンジン効率マップ格納部６１０、発電機制御部６１２、発電機効率マップ格納部６１４）を内蔵させたものであると考えることができる。

本実施形態の充電制御装置６はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図６は、充電制御装置６の動作手順を示す流れ図である。充放電電流検出部６００によってバッテリ５の充放電電流検出が行われると、積算電流値算出部６０２はこの検出された充放電電流の積算電流値を算出し、ＳＯＣ算出部６０４はバッテリ５のＳＯＣを算出する（ステップ１００）。

次に、状態判定部６０６は、車両用発電制御装置４等から入力される信号に基づいて車両状態を決定し（ステップ１０１）、減速状態、異常状態、効率発電状態のいずれであるかを判定する（ステップ１０２）。異常状態であると判定された場合には、発電機制御部６１２は、車両用発電機３の調整電圧を１３．８Ｖに設定する（ステップ１０３）。この１３．８Ｖという値は、車両用発電機３の発電量の制御が車両用発電制御装置４による自律制御によって行われる場合を想定しており、車両用発電制御装置４は、調整電圧が１３．８Ｖ、すなわち、車両用発電機３の出力電圧（あるいはバッテリ５の正極側端子電圧）が１３．８Ｖになるように発電制御を行う。但し、この値（１３．８Ｖ）は一例であって他の値を用いるようにしてもよい。

また、ステップ１０２において減速状態であると判定された場合には、発電機制御部６１２は、回生発電を行うために、車両用発電機３の調整電圧を１４．５Ｖに設定する（ステップ１０４）。この１４．５Ｖという値は、励磁電流がほぼ上限値に設定される調整電圧に対応しており、強制的な発電状態に移行することにより、発電トルクを車両の減速に利用するとともにこのときの発電電力でバッテリ５を充電するためのものである。但し、この値（１４．５Ｖ）は一例であって他の値を用いるようにしてもよい。

また、ステップ１０２において効率発電状態であると判定された場合には、目標ＳＯＣ決定部６０８は、エンジン効率マップを用いてエンジン回転数に応じた目標ＳＯＣを決定する（ステップ１０５）。

次に、発電機制御部６１２は、現在のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるように車両用発電機３の調整電圧を決定する（ステップ１０６）。この調整電圧の決定は、目標ＳＯＣから現在のＳＯＣを差し引いた値ΔＳＯＣを入力とするＰＩ（比例積分）制御によって行うことができる。例えば、ΔＳＯＣに比例したΔＶreg を決定する。このΔＶreg は、現在の調整電圧Ｖreg の値に加算する増減値である。このようにして車両用発電機３の更新後の調整電圧Ｖreg が決定される。なお、調整電圧Ｖreg の決定方法はこれに限定されず、他の方法を用いるようにしてもよい。

次に、発電機制御部６１２は、現在のＳＯＣが８８〜９２％に含まれるか否かを判定する（ステップ１０７）。現在のＳＯＣが８８〜９２％以外の場合にはそのまま一連の動作が終了する。なお、この場合にはステップ１０６において決定された調整電圧を用いて、ステップ１０５で決定された目標ＳＯＣに近づくように、車両用発電制御装置４による車両用発電機３の発電制御が実施される。

また、現在のＳＯＣが８８〜９２％に含まれる場合（バッテリ５が高充電状態に近い場合）には、発電機制御部６１２は、発電効率が最も高い状態で車両用発電機３を発電させるために必要な励磁電流を決定する（ステップ１０８）。この励磁電流の決定は、発電機効率マップ格納部６１４に格納された発電機効率マップを用いて行われる。具体的には、図５に示す発電機効率マップを用いることにより、発電機回転数一定の条件の下で発電効率を最も高くしたときに現在の出力電流をどれくらいまで増減すればよいかがわかる。この出力電流の増減値をΔＩとすると、このΔＩを入力とするＰＩ制御によって、励磁電流の増減値ΔＩｆを決定することができる。このようにして車両用発電機３の更新後の励磁電流Ｉｆが決定される。なお、励磁電流Ｉｆの決定方法はこれに限定されず、他の方法を用いるようにしてもよい。例えば、発電機回転数と出力電流と励磁電流との関係を示す発電機出力マップを用い、発電機回転数と出力電流を指定して残りの励磁電流を算出するようにしてもよい。図６に示した一連の動作は、所定の時間間隔で繰り返し実施される。

次に、図６に示す一連の動作を実現するための具体的な構成について説明する。図７は、充電制御装置６と車両用発電制御装置４の構成の具体例を示す図である。図７に示すように、車両用発電制御装置４は、パワートランジスタ１１、環流ダイオード１２、発電機回転数検出部１４、発電電圧検出部１６、励磁電流検出部１８、発電状態送信信号格納部２０、通信コントローラ２２、ドライバ２４、発電制御受信信号格納部２６、電圧制御励磁電流制御部２８、ドライバ３０を含んで構成されている。

パワートランジスタ１１は、車両用発電機３内の励磁巻線３Ａに直列に接続されており、オンされたときに励磁巻線３Ａに励磁電流が供給される。環流ダイオード１２は、励磁巻線３Ａに並列に接続されており、パワートランジスタ１１がオフされたときに励磁巻線３Ａに流れる励磁電流を環流させる。

発電機回転数検出部１４は、車両用発電機３の回転数を検出する。例えば、車両用発電機３の固定子巻線を構成する相巻線に現れる相電圧の周波数を監視することにより、車両用発電機３の回転数検出が行われる。発電電圧検出部１６は、車両用発電機３の出力端子電圧を発電電圧として検出する。励磁電流検出部１８は、励磁巻線３Ａに流れる励磁電流を検出する。例えば、パワートランジスタ１１のオンオフ状態を監視しており、このオンオフ状態と発電電圧とに基づいて励磁電流が演算される。あるいは、パワートランジスタ１１と直列に励磁電流検出用のシャント抵抗を挿入し、このシャント抵抗の両端電圧に基づいて励磁電流を検出するようにしてもよい。

発電状態送信信号格納部２０は、発電機回転数検出部１４、発電電圧検出部１６、励磁電流検出部１８のそれぞれによって検出された回転数、発電電圧、励磁電流のそれぞれの検出値が含まれる発電状態送信信号を格納する。通信コントローラ２２は、この発電状態送信信号をデジタル通信用の所定のフォーマットに変換して変調処理を行う。変調された信号（デジタル変調信号）は、ドライバ２４から通信線を介してバッテリ状態検出装置６に向けて送信される。

上述したドライバ２４は、反対にバッテリ状態検出装置６から通信線を介して送られてくるデジタル変調信号を受信するレシーバの機能も備えている。また、上述した通信コントローラ２２は、ドライバ２４で受信したデジタル変調信号に対して復調処理を行う機能も備えている。復調処理によって得られた発電制御送信信号は、発電制御受信信号格納部２６に格納される。電圧制御励磁電流制御部２８は、発電電圧が所定の目標電圧値（調整電圧値）になるように、あるいは、励磁電流が所定の目標電流値になるように制御する動作を行っており、この制御に必要な駆動信号をドライバ３０に送る。ドライバ３０は、電圧制御励磁電流制御部２８から送られてくる駆動信号に応じてパワートランジスタ１１を駆動する。

また、図７に示すように、充電制御装置６は、シャント抵抗５０、増幅器５２、６０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５４、６２、抵抗５６、５８、マイコン（マイクロコンピュータ）６４、ドライバ７０、通信コントローラ７２、発電状態受信信号格納部７４、発電制御送信信号格納部７６、電源回路７７、入力インタフェース（ＩＦ）７８を含んで構成されている。電源回路７７は、キースイッチ７がオンされたときに動作を開始し、各回路の作動に必要な電力を供給する。これにより、キースイッチ７がオフのときにもシステムが動作するスタンバイ動作が不要になり、簡易な構成で実現することができる。また、上述した電源回路７７は、ＣＡＮなどの通信信号により動作を開始し、各回路の作動に必要な電力を供給する構成にしてもよい。これにより、エンジン停止中の電気負荷使用時や、エンジン始動時のバッテリ電流を監視し、バッテリ５の充電状態をより確実に測定することができる。

シャント抵抗５０は、バッテリ５の充放電電流検出用の抵抗であり、一方端がバッテリ５の負極端子に接続され、他方端が接地されている。増幅器５２は、例えば差動増幅器であって、シャント抵抗５０の両端電圧を増幅する。この増幅された電圧は、アナログ−デジタル変換器５４によってデジタルデータに変換されてマイコン６４に入力される。上述したシャント抵抗５０、増幅器５２、アナログ−デジタル変換器５４によって図３に示した充放電電流検出部６００が構成されている。

抵抗５６、５８は、バッテリ５の端子電圧（バッテリ電圧）検出用の分圧回路を構成しており、この分圧回路の一方端がバッテリ５の正極端子に接続され、他方端が接地されている。増幅器６０は、例えば演算増幅器であって、抵抗５６、５８からなる分圧回路の出力側に接続されたバッファとして機能する。増幅器６０の出力電圧（図７に示す構成では抵抗５６、５８の接続点に現れる分圧電圧に等しい）は、アナログ−デジタル変換器６２によってデジタルデータに変換されてマイコン６４に入力される。

ドライバ７０、通信コントローラ７２は、通信線を介して車両用発電制御装置４との間で信号の送受信を行うためのものであり、車両用発電制御装置４内に備わったドライバ２４および通信コントローラ２２と基本的に同じ動作を行う。車両用発電制御装置４から通信線を介して送られてきたデジタル変調信号（発電状態送信信号）をドライバ７０によって受信すると、通信コントローラ７２によって復調処理が行われ、得られた発電状態受信信号が発電状態受信信号格納部７４に格納される。また、マイコン６４から出力される発電制御送信信号が発電制御送信信号格納部７６に格納されると、通信コントローラ７２は、この発電制御送信信号をデジタル通信用の所定のフォーマットに変換して変調処理を行う。変調された信号（デジタル変調信号）は、ドライバ７０から通信線を介して車両用発電制御装置４に向けて送信される。

入力インタフェース７８は、加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０から入力される信号を受け取り、マイコン６４に入力する。また、上述したマイコン６４によって図３に示した積算電流値算出部６０２、ＳＯＣ算出部６０４、状態判定部６０６、目標ＳＯＣ決定部６０８、エンジン効率マップ格納部６１０、発電機制御部６１２、発電機効率マップ格納部６１４が実現されている。

このような構成を有する車両用発電制御装置４や充電制御装置６を用いる場合には、図７に示す充電制御装置６内の各構成や図６に示す各ステップの動作は以下のように行うことができる。

状態判定部６０６による判定動作では、車両が減速状態にあるか否かを知る必要がある。上述した説明では、加速度センサ８、ＥＣＵ（ＥＣＢ）９、ＥＣＵ（燃料）１０から入力される信号に基づいて車両が減速状態にあるか否かを判定したが、車両用発電制御装置４から充電制御装置６に送られてくる発電状態送信信号（発電状態受信信号）には車両用発電機３の回転数が含まれているため、この回転数を用いて車両が減速状態にあるか否かを判定するようにしてもよい。また、目標ＳＯＣ決定部６０８によって目標ＳＯＣを決定するためには、現在の発電機回転数が必要になるが、この発電機回転数は発電状態受信信号に含まれるものを用いればよい。

図６のステップ１０８における励磁電流決定動作では、現在の励磁電流Ｉｆや現在の出力電流Ｉが必要になる。励磁電流Ｉｆについては、発電状態受信信号に含まれるものを用いればよい。また、出力電流Ｉについては、発電状態受信信号に含まれる発電機回転数と励磁電流から、上述した発電機出力マップを用いて算出することができる。あるいは、車両用発電機３の出力端子近傍に出力電流検出手段としての出力電流センサを備え、この出力電流センサによる検出値を車両用発電制御装置４から充電制御装置６に送るようにしてもよい。

このように、本実施形態の充電制御システムでは、エンジン効率を考慮して目標ＳＯＣを設定して車両用発電機３の発電制御を行っているため、エンジン効率の良いときに発電量を増し、反対にエンジン効率が悪いときに発電量を減らすことができ、無駄な燃料消費を抑えることができる。また、車両の減速時に回生発電を行うことにより、それ以外のときに目標ＳＯＣに到達するための発電量を減らすことができ、無駄な燃料消費をさらに抑えることができる。また、高充電状態の場合（バッテリ容量に余裕があるとき）に発電効率が高くなるように車両用発電機３の発電制御を行うことにより、無駄な燃料消費をさらに抑えることができる。

また、バッテリ３の端子あるいは筐体に取り付けられた電流センサに、充放電電流検出部６００以外の構成（積算電流値算出部６０２、ＳＯＣ算出部６０４、状態判定部６０６、目標ＳＯＣ決定部６０８、エンジン効率マップ格納部６１０、発電機制御部６１２、発電機効率マップ格納部６１４）を内蔵させることにより、ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１の処理負担を軽減することができる。特に、エンジン制御と切り離して目標ＳＯＣに基づく発電制御を行うことにより、エンジン制御の処理負担が大きいとき（エンジンが高回転のとき）でも適切な発電制御を実施することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、バッテリ５の端子あるいは筐体に取り付けられた電流センサに、充放電電流検出部６００以外の他の構成（積算電流値算出部６０２、ＳＯＣ算出部６０４、状態判定部６０６、目標ＳＯＣ決定部６０８、エンジン効率マップ格納部６１０、発電機制御部６１２、発電機効率マップ格納部６１４）を内蔵させたが、これらの他の構成をＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１に内蔵するようにしてもよい。これにより、ハードウエアの追加がほとんど必要なく、ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）１の制御プログラムの変更のみで目標ＳＯＣに基づく発電制御を実現することが可能となる。

一実施形態の充電制御システムを含む充電システムの全体構成を示す図である。他の実施形態の充電システムにおいて車両状態判定に用いる入力の構成を示す図である。充電制御装置の詳細構成を示す図である。エンジン効率マップの具体例と目標ＳＯＣ決定の概要を示す図である。発電機効率マップの具体例を示す図である。充電制御装置の動作手順を示す流れ図である。充電制御装置と車両用発電制御装置の構成の具体例を示す図である。

符号の説明

１ＥＣＵ（Ｅ／Ｇ）
２エンジン
３車両用発電機（ＡＬＴ）
４車両用発電制御装置
５バッテリ（ＢＡＴＴ）
６充電制御装置（ＣＣ）
７キースイッチ
８加速度センサ
９ＥＣＵ（ＥＣＢ）
１０ＥＣＵ（燃料）
６００充放電電流検出部
６０２積算電流値算出部
６０４ＳＯＣ算出部
６０６状態判定部
６０８目標ＳＯＣ決定部
６１０エンジン効率マップ格納部
６１２発電機制御部
６１４発電機効率マップ格納部

Claims

バッテリの充電状態ＳＯＣの目標値である目標ＳＯＣを、エンジン回転数に対応するエンジン効率が高い場合に高い値に、それ以外の場合に低い値に設定する目標ＳＯＣ設定手段と、
車両が減速状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、
車両が減速状態にあるときに、回生発電を行うように車両用発電機の発電制御を行い、車両が減速状態にないときに、前記バッテリの充電状態ＳＯＣが前記目標ＳＯＣとなるように前記車両用発電機の発電制御を行う発電機制御手段と、
を備えることを特徴とする充電制御システム。
請求項１において、
前記発電機制御手段は、車両が減速状態にないときであって前記バッテリの充電状態ＳＯＣが高充電状態に対応する所定のＳＯＣの範囲に含まれる場合に、前記車両用発電機の発電効率が高くなるように発電制御を行うことを特徴とする充電制御システム。
請求項２において、
前記バッテリの端子あるいは筐体に取り付けられた電流センサに、前記目標ＳＯＣ設定手段、前記運転状態判定手段、前記発電機制御手段を内蔵させたことを特徴とする充電制御システム。
請求項３において、
前記運転状態判定手段は、前記車両用発電機の回転数に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することを特徴とする充電制御システム。
請求項３において、
前記運転状態判定手段は、車両の加速度を検出する加速度センサの出力信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することを特徴とする充電制御システム。
請求項３において、
前記運転状態判定手段は、外部の電子制御装置から送られてくる信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することを特徴とする充電制御システム。
請求項６において、
前記外部の電子制御装置は、電子制御・ブレーキシステムＥＣＢ用の電子制御装置であり、この電子制御装置から送られてくる減速信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することを特徴とする充電制御システム。
請求項６において、
前記外部の電子制御装置は、エンジンの燃料制御用の電子制御装置であり、この電子制御装置から送られてくる燃料噴射量信号に基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定することを特徴とする充電制御システム。
請求項２において、
エンジン制御用の外部制御装置に、前記目標ＳＯＣ設定手段、前記運転状態判定手段、前記発電機制御手段を内蔵させたことを特徴とする充電制御システム。