JP2008263679A - Lead battery charging controller and lead battery charging control method employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉛バッテリ充電制御装置及びこれを用いた鉛バッテリ充電方法に関し、特に、車両減速時に回生電力を回収する回生充電の制御を行う鉛バッテリ充電制御装置及び鉛バッテリ充電制御方法に関する。 The present invention relates to a lead battery charge control device and a lead battery charge method using the same, and more particularly, to a lead battery charge control device and a lead battery charge control method for controlling regenerative charge for collecting regenerative power during vehicle deceleration.
従来から、バッテリの将来の充放電状態を予測する充放電予測手段と、充放電予測結果に基づいて、バッテリの充電目標値を変更する目標値変更手段とを備えたハイブリッド車両のバッテリ充電制御装置であって、将来バッテリの充電が予想される場合には、その時に充電量を増大できるように、予め充電量を減少するように充電目標量を低く変更し、実質的なバッテリの充放電領域を広げることを可能にした技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述の特許文献1に記載の構成では、充放電状態の予測に基づいて充電目標量の変更を行っているため、必ずしも予測と実際の充放電状態が一致しているとは限らず、確実に充放電の効率向上に結びつくとは限らない。 However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, since the charge target amount is changed based on the prediction of the charge / discharge state, the prediction and the actual charge / discharge state are not necessarily consistent with each other. It does not necessarily lead to an improvement in charge / discharge efficiency.
また、特許文献1に記載の内容は、ハイブリッド車用のHVバッテリを対象としているため、ニッケル水素等を用いたHVバッテリを想定しており、鉛バッテリ特有の充電分極による充電効率低下の改善等については全く考慮されていない。 Further, since the contents described in Patent Document 1 are intended for HV batteries for hybrid vehicles, HV batteries using nickel metal hydride and the like are assumed, and improvement in charge efficiency reduction due to charge polarization peculiar to lead batteries, etc. Is not considered at all.
そこで、本発明は、鉛バッテリを搭載した車両の回生充電時に、充電分極を解消して回生受入性を向上させ、充電効率を高める鉛バッテリ充電制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lead battery charge control device that eliminates charge polarization and improves regenerative acceptability during regenerative charging of a vehicle on which a lead battery is mounted, thereby increasing charging efficiency.
上記目的を達成するため、第1の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置は、車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御装置であって、
前記鉛バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記充電状態に基づいて、前記鉛バッテリの充電制御を行う充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが充電中であることが検出されたときには、前記鉛バッテリの短時間放電を行ってから前記回生充電を開始する回生充電制御を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a lead battery charge control device according to a first invention is a lead battery charge control device that controls regenerative charge of a lead battery mounted on a vehicle,
Charge state detection means for detecting a charge state of the lead battery;
Charge control means for performing charge control of the lead battery based on the charge state detected by the charge state detection means;
The charging control means starts the regenerative charging after discharging the lead battery for a short time when the charge state detecting means detects that the lead battery is being charged at the start of deceleration of the vehicle. Regenerative charge control is performed.
これにより、回生充電の際、鉛バッテリに充電履歴があったときには、短時間放電により充電分極を解消し、鉛バッテリの受入性を向上させてから回生充電を開始することができ、回生充電の充電効率を高めることができる。また、フェールカット時の回生充電効率を高めることができるので、燃費を向上させることができる。 As a result, when there is a charge history in the lead battery during regenerative charge, the charge polarization can be eliminated by short-time discharge, and the rechargeability can be started after improving the acceptability of the lead battery. Charging efficiency can be increased. Moreover, since the regenerative charge efficiency at the time of a fail cut can be improved, a fuel consumption can be improved.
第2の発明は、第1の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
前記充電状態検出手段は、前記鉛バッテリのSOCにより前記充電状態を検出し、
前記充電制御手段は、前記SOCが所定の目標SOC値以上のときに前記回生充電制御を行うことを特徴とする。これにより、鉛バッテリの充電状態に余裕があるときにのみ本回生充電制御を実行することができ、回生充電の充電効率を確実に高めることができる。
2nd invention is the lead battery charge control apparatus which concerns on 1st invention,
The charge state detection means detects the charge state based on the SOC of the lead battery,
The charge control means performs the regenerative charge control when the SOC is equal to or greater than a predetermined target SOC value. Thereby, this regenerative charge control can be executed only when there is a margin in the state of charge of the lead battery, and the charging efficiency of regenerative charge can be reliably increased.
第3の発明は、第1又は第2の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
車速センサを更に備え、
前記充電制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値未満のときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、車速が十分に大きくない場合には、発生する回生電力自体が小さいので、短時間放電を行うと、却って回生電力の回収が十分にできなくなるので、そのまま回生充電を開始することにより充電効率を高めることができ、状況に応じて適切な制御を行うことができる。
3rd invention is the lead battery charge control apparatus which concerns on 1st or 2nd invention,
A vehicle speed sensor,
The charge control means starts the regenerative charge of the lead battery without discharging for a short time when the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor is less than a predetermined value. As a result, when the vehicle speed is not sufficiently high, the generated regenerative power itself is small, so if it is discharged for a short time, the regenerative power cannot be recovered sufficiently. Efficiency can be improved and appropriate control can be performed according to the situation.
第4の発明は、第3の発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
加速度センサと、
前記車速センサで検出された車速と、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて、前記車両の急制動を検出する急制動検出手段とを更に備え、
前記充電制御手段は、前記急制動検出手段により前記車両が急制動をしていると判定されたときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、急制動時の回生充電時間が短いときには、短時間放電を行うことなく回生充電を開始させ、充電効率を高めることができ、状況に応じた制御を行うことができる。
4th invention is the lead battery charge control apparatus which concerns on 3rd invention,
An acceleration sensor;
The vehicle further comprises: a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor; and a sudden braking detection means for detecting sudden braking of the vehicle based on the acceleration detected by the acceleration sensor.
The charging control means starts the regenerative charging of the lead battery without discharging for a short time when the sudden braking detecting means determines that the vehicle is suddenly braking. . Thus, when the regenerative charging time during sudden braking is short, regenerative charging can be started without discharging for a short time, charging efficiency can be increased, and control according to the situation can be performed.
第5の発明は、第1〜4のいずれか1つの発明に係る鉛バッテリ充電制御装置において、
前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが放電中であることが検出されたときには、
前記充電制御手段は、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする。これにより、鉛バッテリが放電中には、充電分極のおそれが無く受入性の高い状態であるので、そのまま回生充電を開始することにより高い充電効率を得ることができる。
A fifth invention is the lead battery charge control device according to any one of the first to fourth inventions,
When the charge state detection means detects that the lead battery is being discharged at the start of deceleration of the vehicle,
The charge control means starts the regenerative charge of the lead battery without performing the short-time discharge. Thereby, since there is no possibility of charge polarization and the acceptability is high while the lead battery is being discharged, high charging efficiency can be obtained by starting regenerative charging as it is.
第6の発明に係る鉛バッテリ充電制御方法は、車両に搭載された鉛バッテリの回生充電を制御する鉛バッテリ充電制御方法であって、
前記車両の減速時に、前記鉛バッテリの充電状態を検出し、
検出された前記充電状態により、前記鉛バッテリが充電中であったときには、前記鉛バッテリを短時間放電してから前記回生充電を開始することを特徴とする。
A lead battery charge control method according to a sixth aspect of the present invention is a lead battery charge control method for controlling regenerative charge of a lead battery mounted on a vehicle,
When the vehicle is decelerated, the charge state of the lead battery is detected,
According to the detected state of charge, when the lead battery is being charged, the regenerative charge is started after the lead battery is discharged for a short time.
これにより、鉛バッテリの充電履歴による充電分極を解消し、回生充電時の鉛バッテリの受入性を向上させ、回生充電の充電効率を高めることができる。また、フェールカット時の回生充電効率を高めることができるので、燃費を向上させることができる。 Thereby, the charge polarization by the charge log | history of a lead battery can be eliminated, the acceptability of the lead battery at the time of regenerative charge can be improved, and the charge efficiency of regenerative charge can be improved. Moreover, since the regenerative charge efficiency at the time of a fail cut can be improved, a fuel consumption can be improved.
本発明によれば、鉛バッテリの回生充電における充電効率を高めることができる。 According to the present invention, charging efficiency in regenerative charging of a lead battery can be increased.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100の機能ブロック図である。図1において、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、充電状態検出10と、充電制御手段30とを備える。そして、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、必要に応じて、速度センサ21と、加速度センサ22と、急制動判定手段20とを備えてよい。なお、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、車両(図示せず)に搭載された車載装置として機能する。
FIG. 1 is a functional block diagram of a lead battery
また、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100に関連する他の構成要素として、更に鉛バッテリ40と、オルタネータ50と、電気負荷60等を備えていてよい。
Moreover, the
充電状態検出手段10は、鉛バッテリ40の充電状態を検出し、監視するための手段である。バッテリ40の充電状態は、例えば、鉛バッテリ40の充放電電流を検出する電流センサ11や、バッテリ電圧を検出する電圧センサ12や、バッテリ温度を検出する温度センサ13を備え、これらにより充電状態を検出してよい。
The charge state detection means 10 is a means for detecting and monitoring the charge state of the
充電状態検出手段10は、電流センサ11により検出された鉛バッテリ40の充放電電流について、その電流積算値を算出、記憶してよい。鉛バッテリ40の入出力電流(充放電電流)の積算値を算出することにより、鉛バッテリ40の電荷の収支状態を把握することができ、これに基づいて充電状態を算出することができる。
The charge state detection means 10 may calculate and store the current integrated value of the charge / discharge current of the
充電状態検出手段10は、例えば、充電状態を、SOC(State of Charge)により算出してもよい。充電状態を、SOCを用いて表現することにより、鉛バッテリ40の初期充電量又は最大充電量に対する現在の残容量の割合を百分率で表現することができ、鉛バッテリ40の充電状態の管理が容易になる。
For example, the state of
充電状態検出手段10は、電流センサ11の他、電圧センサ12及び温度センサ13によって鉛バッテリ40の出力電圧及び温度が検出され、これらも利用して鉛バッテリ40の管理を行ってよい。電圧センサ11は、鉛バッテリ40が要求される電圧を出力しているか否かを監視する。また、温度センサ13は、鉛バッテリ40の出力はバッテリ温度が上昇すると下がる性質があるため、これを監視する。充電状態検出手段10は、これらの種々の検出手段から、総合的に鉛バッテリ40の状態を監視してよい。
The charging state detection means 10 may detect the output voltage and temperature of the
充電制御手段30は、充電状態検出手段10により検出された鉛バッテリ40の充電状態に基づいて、鉛バッテリ40の充電を制御する制御手段である。充電制御手段30は、充電状態検出手段10で検出された積算電流値や、SOCに基づいて、オルタネータ50の発電電圧を制御することにより、充電制御を行ってよい。
The
本実施例に係る充電制御手段30は、通常の車両走行中の鉛バッテリ40の充電制御の他、車両がブレーキにより減速して回生電力を発生しているときの回生充電の制御も行う。その制御内容の詳細は後述するが、充電制御手段30は、回生充電の充電効率を最大とするための種々の制御を行う。
The charging control means 30 according to the present embodiment also performs regenerative charging control when the vehicle is decelerated by a brake and generating regenerative electric power, in addition to normal charging control of the
充電制御手段30は、充電制御に必要な種々の制御演算を行なうため、ECU(Electronic Control Unit、電子制御ユニット)として構成されてよい。充電制御手段30は、コンピュータ等の演算手段と同様に、プログラムにより動作してもよいし、一定の電気回路により構成されてもよい。 The charge control means 30 may be configured as an ECU (Electronic Control Unit) in order to perform various control calculations necessary for charge control. The charging control means 30 may be operated by a program, like a computing means such as a computer, or may be constituted by a certain electric circuit.
また、図1において、充電制御手段30は、充電状態検出手段10及び急制動判定手段20を含むように一体的に構成されているが、これらと別体として構成してもよい。充電制御手段30は、充電制御を行う制御演算機能を備えていれば、その実現手段の態様は問わない。
In FIG. 1, the charging
車速センサ21は、車両の速度を検出する検出手段であり、例えば、車輪に備えられた車輪速センサ等が適用されてよい。車速センサ21で検出された車速は、充電制御手段30及び/又は急制動判定手段20に送られてよい。検出された車速は、充電制御手段30では、一定閾値以上にあるか否かを判定し、本実施例に係る回生充電制御を実行するか否かの判断に用いられてよく、急制動判定手段20においては、車両が急制動しているか否かの判定に用いられてよい。
The
また、車速センサ21は、回生充電を行う際の、車両の減速を検出してもよい。回生充電の際の車両の減速は、ブレーキペダル等の移動位置等の種々の手段により検出してよいが、車速センサ21により検出してもよい。
Further, the
加速度センサ22は、車両の加速度を検出するための検出手段であり、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100においては、特に前後方向の加速度を検出するのに用いられる。加速度センサ22で検出された加速度は、車速センサ21で検出された車速とともに、急制動判定手段20に送られ、車両が急制動を行っているか否かの判定に用いられる。
The
加速度センサ22は、車両の減速に利用してもよい。車両が減速すると、その時加速度センサ22は負の加速度を示すので、これを検出して車両の減速を認識してもよい。
The
急制動判定手段20は、車速センサ21により検出された車速と、加速度センサ22により検出された車両の前後方向の加速度に基づき、車両が急制動を行っているか否かの判定を行う判定演算手段である。例えば、車速が減少するとともに、加速度が負に大きく増大すれば、急ブレーキがかかり、減速度合が大きい急制動が起きていると判定することができる。
The sudden braking determination means 20 is a determination calculation means for determining whether or not the vehicle is suddenly braking based on the vehicle speed detected by the
急制動判定手段20は、例えば、車速センサ21による速度のみに基づいても、急制動が行われているか否かの判定を行うことができるが、加速度センサ22により検出された加速度と合わせて判定を行うことにより、より正確な急制動の判定を行うことができる。なお、必要であれば、他にブレーキペダルの移動位置等を検出し、これらも踏まえて判定するように構成してもよい。
The sudden braking determination means 20 can determine whether or not sudden braking is being performed based on, for example, only the speed of the
鉛バッテリ40は、車両に電力を供給するための電力供給源であり、充放電可能な鉛蓄電池として構成されている。鉛バッテリ40は、充電初期の受入性は良いが、充電が進むにつれて、負極で生成した硫酸鉛結晶が蓄積するいわゆる充電分極により、負極の充電受入性が低下するという問題がある。かかる硫酸鉛結晶は、活性が低く、単なる充電によっては活物質である鉛には還元されないため、そのまま充電を継続したのでは、充電効率を低下させるという問題がある。詳細は後述するが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100では、かかる問題を短時間放電により解決している。
The
オルタネータ50は、エンジン(図示せず)により駆動され、回転力を電気エネルギに変換して発電し、電気負荷60に供給するとともに、鉛バッテリ40の充電を行う発電手段である。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100においては、オルタネータ50は、車両の減速時に発生するいわゆる回生電力も発生させる。
The
レギュレータ51は、オルタネータ50の発電電圧を制御するための発電電圧制御手段である。レギュレータ51により設定された電圧の電力を、オルタネータ50は発電する。
The
レギュレータ51は、充電制御手段30により発電電圧指示がなされ、これにより制御されて設定発電電圧が定められてよい。また、レギュレータ51の設定電圧は、充電制御手段30により可変制御されてよい。これにより、例えば、オルタネータ50から鉛バッテリ40への充電を促進したいときは、発電電圧を高く設定し、充電量を減少させたい場合には、発電電圧を低く設定する等の発電量の制御が可能となる。
The
このように、オルタネータ50は、レギュレータ51を用いて、電圧可変オルタネータとして構成されてよい。
Thus, the
なお、レギュレータ51は、種々の態様が適用されて良いが、例えば、発電電圧の可変設定が容易なように、IC(Integrated Circuit、集積回路)レギュレータとして構成されてもよい。
Various modes may be applied to the
電気負荷60は、車両に搭載されている種々の電装品のことである。例えば、ブロアモータや、ワイパー等であってもよいし、電動ファンやミラーヒータであってもよい。電気負荷60は、鉛バッテリ40とオルタネータ50の双方に電気的に接続され、双方又は一方から電力の供給を受け、駆動される。詳細は後述するが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100では、上述の鉛バッテリ40の充電分極を解消するために短時間放電を行うが、かかる短時間放電は、車両の走行中に必要とされる電気負荷60に鉛バッテリ40から電力を供給することにより、行われる。従って、例えば、冷却水を冷やす冷却ファン等は、かかる鉛バッテリ40の放電を行うためにも利用される。
The
次に、図2を用いて、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100が行う回生充電制御の内容について説明する。
Next, the content of the regenerative charge control performed by the lead battery
図2は、時間の経過と、車速及びSOCとの関係の一例を示した図である。図2において、横軸は時間t(s)、縦軸は車速V(km/h)及び鉛バッテリ40のSOC(%)を示している。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the passage of time, the vehicle speed, and the SOC. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time t (s), and the vertical axis indicates the vehicle speed V (km / h) and the SOC (%) of the
図2において、下のグラフは車速と時間との関係、上のグラフは時間とSOCとの関係を示しており、上のグラフと下のグラフは同一時間軸における相関関係を示している。SOCのグラフにおいては、鉛バッテリ40のSOC制御範囲が予め定められているので、この範囲内にSOCが収まるように鉛バッテリ40の充電状態が制御される。SOCの制御範囲は、鉛バッテリ40の種類や形式により異なるが、例えば、Qr=90%又はQr=95%というように、略80%以上の値に設定されてよい。鉛バッテリ40は、充電量がある大きさよりも下がってしまうと、著しく充電能力又は電力供給能力が下がって鉛バッテリ40自体の寿命を短縮してしまうので、そのような事態を招かないように、一定の充電量(蓄電量)の下限を設けている。そして、その下限を下回らないような制御が、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100の充電制御手段30によりなされている。充電量を示す指標は、種々の表現方法が用いられてよいが、この例では、SOC(State of Charge)を用い、最大充電量を100%として、それに対する百分率で充電量を表現している。
In FIG. 2, the lower graph shows the relationship between vehicle speed and time, the upper graph shows the relationship between time and SOC, and the upper and lower graphs show the correlation on the same time axis. In the SOC graph, since the SOC control range of the
図2において、車両がエンジンを始動し、若干のアイドリングを経てから車両が走行を開始すると、車速Vは徐々に増加し、t=t1まで車速Vが増加してV=V1に達している。このとき、鉛バッテリ40は、電力を車両の電気負荷に供給している状態であるので、放電し続け、SOCも減少し続けている。即ち、SOCは、最初はQ1であり、その後は減少し続けている。
In FIG. 2, when the vehicle starts running after the vehicle has started idling slightly, the vehicle speed V gradually increases, and the vehicle speed V increases until t = t1, reaching V = V1. At this time, since the
t=t1のとき、車両は安定走行速度に達し、その後t=t3まで一定の車速を保っている。このとき、SOCは放電して減少し続けているが、SOC=Q2に達したときに、SOC制御範囲の下限に近付いてきたので、t=t2において充電を開始する。このようなSOCの状態監視は、充電状態検出手段10により行われ、充電状態検出手段10で検出された充電状態に基づく充電制御は、充電制御手段30により実行されてよい。
When t = t1, the vehicle reaches a stable traveling speed, and then maintains a constant vehicle speed until t = t3. At this time, the SOC continues to decrease due to discharge, but when the SOC reaches Q2, the charge approaches the lower limit of the SOC control range, and charging starts at t = t2. Such state monitoring of the SOC is performed by the charging
車両は、t=t1からt=t3まで一定速度を保って走行した後、更に加速してt=t3から車速Vが再び増加し、t=t4まで車速が増加する。このとき、鉛バッテリ40は、充電を継続している。また、車速Vは、車速閾値Vthを超えた速度となる。車速閾値Vthは、本実施例に係る短時間放電を経た回生充電制御を適用するか否かを判定するための閾値であり、例えば、時速20km程度の低い車速に設定されてよい。詳細は後述するが、車速が一定未満の場合には、短時間放電を行うと回生充電できない場合があるので、そのような事態を防ぐために設定されている。
The vehicle travels at a constant speed from t = t1 to t = t3, then accelerates further, and the vehicle speed V increases again from t = t3, and the vehicle speed increases until t = t4. At this time, the
車両は、t=t4で安定速度に達し、t=t4からt=t5まで一定速度で走行する。このとき、鉛バッテリ40はやはり充電を継続している。
The vehicle reaches a stable speed at t = t4 and travels at a constant speed from t = t4 to t = t5. At this time, the
t=t5に達したときに、車両が減速を開始したとする。このとき、一般的には、鉛バッテリ40に、回生電力の回収のために回生充電を行わせる制御を行うが、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100では、t=t5からt=t6の間にまず短時間放電を行い、それからt=t6で充電を開始してt=t8までの間において充電を行う制御を実行する。これは、鉛バッテリ40が、t=t2からt=t5の間に充電を継続し続け、車両が減速を開始したときも、鉛バッテリ40は充電状態にあったので、鉛バッテリ40には充電分極が発生し、鉛バッテリ40の受入性が低下していることが考えられるからである。この充電分極を解消するため、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100では、t=t5からt=t6の間に短時間放電を行ってかかる充電分極をまず解消し、鉛バッテリ40の受入性を高めてから、t=t6において回生充電を開始する。そして、t=t8まで回生充電を行い、t=t5からt=t7における回生領域の回生充電効率を高めている。
It is assumed that the vehicle starts decelerating when t = t5 is reached. At this time, in general, the
図2においては、回生領域t=t5〜t7が短く表現され、放電と充電の時間比率が小さく表現されているが、例えば放電時間(t=t5〜t6)が3〜5秒程度で、回生領域(t=t5〜t7)が30〜40秒程度であれば、十分な回生充電時間が確保でき、回生充電開始前に短時間放電により充電受入性を高めておけば、充電効率を著しく高めておくことができる。一般に、車両が減速され、エンジンの回転数が下がり、ある一定以下になった所でフェールカットが起きるので、このフェールカットが起きている領域でなされる回生発電分は、燃料に対して全く発電の影響が出ない。よって、これを効率良く回生充電することにより、燃料供給時の発電を減らすことができ、燃費向上に寄与することができる。また、放電は、電気負荷60を動作させることにより行うが、その際、電気負荷は当該走行時に動作させる必要がある電気負荷を動作させることが好ましい。これにより、放電電力を、有効利用することができる。例えば、冷却水用の電動ファンを動作させてもよい。なお、回生充電後は、t=t9において、車両は停止する。
In FIG. 2, the regenerative region t = t5 to t7 is expressed short and the time ratio between discharge and charge is expressed small. For example, when the discharge time (t = t5 to t6) is about 3 to 5 seconds, If the region (t = t5 to t7) is about 30 to 40 seconds, a sufficient regenerative charging time can be secured, and if charging acceptability is improved by short-time discharge before the start of regenerative charging, the charging efficiency is remarkably increased. I can keep it. In general, since the vehicle is decelerated, the engine speed decreases, and a fail cut occurs when the engine speed falls below a certain level, the regenerative power generated in the area where the fail cut occurs is completely generated by the fuel. Will not be affected. Therefore, by efficiently performing regenerative charging, it is possible to reduce power generation during fuel supply and contribute to improving fuel efficiency. In addition, discharging is performed by operating the
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100においては、車両が減速開始時に、鉛バッテリ40が充電中であったときには、その充電を放電に切り換えて短時間放電し、充電履歴を解消する。これにより、車両が減速して燃料カットが起きたときに最大の受入効率で充電を行うことができ、回生充電の効率を最大に高めて燃費効率を上げることが可能となる。
Thus, in the lead battery
次に、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100において、回生充電開始前に鉛バッテリ40の短時間放電を行わない態様の制御について説明する。
Next, in the lead battery
上述のように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100による回生充電制御では、フェールカット時の回生充電の充電受入性を向上させるために短時間放電を行っているので、フェールカットの時間を確保できない場合には、逆に車両減速時に行う短時間放電の意味があまり無くなってしまう。
As described above, in the regenerative charge control by the lead battery
そこで、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100及びこれを用いた鉛バッテリ充電制御方法では、以下に説明する充電制御も併せて行う。
Therefore, in the lead battery
図3は、車両の車速Vが車速閾値Vthを超えない状態で走行している場合の時間に対する車速及びSOCの変化の例を示した図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of changes in the vehicle speed and the SOC with respect to time when the vehicle travels in a state where the vehicle speed V does not exceed the vehicle speed threshold value Vth.
図3において、図2と同様に、横軸は時間t(s)、縦軸は車速V(km/h)及びSOC(%)を示しており、車速Vが、時間t=t3までは図2と同様の変化を示しているが、t=t4aで車速VがV3で一定となり、車速閾値Vth未満の一定速度をt=t5aまで維持している点で異なっている。そして、t=t5aから車両は減速して車速が一定割合で減少し、t=t9で車両が停止している。 In FIG. 3, as in FIG. 2, the horizontal axis represents time t (s), and the vertical axis represents vehicle speed V (km / h) and SOC (%), and the vehicle speed V is shown until time t = t3. 2 is different in that the vehicle speed V is constant at V3 at t = t4a and a constant speed lower than the vehicle speed threshold Vth is maintained until t = t5a. The vehicle decelerates from t = t5a and the vehicle speed decreases at a constant rate, and the vehicle stops at t = t9.
このとき、SOCの変化は、t=t2で充電を開始する点は図2と同様であるが、車両がt=t5aで減速を開始しても、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電を行った変化を示している。これは、車両が減速を開始したときに車速が一定速度以下、例えば20(km/h)以下のときには、フェールカットされる時間は短いので、そのタイミングを逃さないように、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電を開始する制御を行うこととしたためである。 At this time, the change in SOC is the same as in FIG. 2 in that charging starts at t = t2, but even if the vehicle starts decelerating at t = t5a, regenerative charging is performed without discharging for a short time. It shows the changes made. This is because, when the vehicle starts to decelerate, when the vehicle speed is equal to or lower than a certain speed, for example, 20 (km / h) or less, the fail cut time is short. This is because the control for starting the regenerative charging is performed without any change.
なお、車速閾値Vthは、例として20(km/h)の場合を挙げたが、鉛バッテリ40と車両の種類や形式に応じて、適宜適切な値に設定してよい。
In addition, although the case where the vehicle speed threshold Vth was 20 (km / h) was mentioned as an example, according to the kind and form of the
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、車両の減速時の車速Vが一定値以下のときには、短時間放電を行うことなく、そのまま鉛バッテリ40の回生充電を行う充電制御を行うようにしてもよい、これにより、放電することで回生充電の時間が減り、却って充電効率が低下する状態を防ぐことができる。
As described above, the lead battery
次に、図4を用いて、車両が急制動した場合の充電制御の態様について説明する。図4は、車両が急制動した場合の時間tと車速V及びSOCとの関係を示した図である。 Next, the aspect of charge control when the vehicle suddenly brakes will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between time t, vehicle speed V, and SOC when the vehicle suddenly brakes.
図4において、時間t=t5までは、図2に示した車速V及びSOCの変化と同じ変化を示している。しかしながら、時間t=t5からt=t9aまでの間に、車速VはV=V2からV=0まで急激に減速し、車両が急制動した状態変化を示しており、この点で図2の態様とは異なっている。このとき、SOCは、t=t2からt=t5までの間に通常の充電を行っていたが、急制動が起きたt=t5からも、短時間放電を行うことなくそのまま回生充電に移行した変化を示している。これは、図4のt=t5〜t9aに示された車速変化と時間経過からも分かるように、急制動の場合は回生領域(t=t5〜t7a)が極めて短時間であるため、放電を行っている時間的余裕がなく、すぐ回生充電を行った方が充電効率がよいからである。例えば、回生領域(t=t5〜t7a)自体が5秒程度しか無ければ、2秒放電したら残りは3秒程度しかなく、十分な回生充電時間を確保できなくなるおそれがあり、放電が逆効果になってしまうおそれがある。そこで、急制動の場合は、回生充電開始前の放電は行わないこととしている。 In FIG. 4, until time t = t5, the same change as the change in vehicle speed V and SOC shown in FIG. 2 is shown. However, during the period from time t = t5 to t = t9a, the vehicle speed V suddenly decelerates from V = V2 to V = 0, indicating a state change in which the vehicle suddenly brakes. Is different. At this time, the SOC was normally charged between t = t2 and t = t5. However, even after t = t5 where sudden braking occurred, the SOC shifted to regenerative charging without discharging for a short time. It shows a change. As can be seen from the change in vehicle speed and the passage of time shown at t = t5 to t9a in FIG. 4, the regenerative region (t = t5 to t7a) is extremely short in the case of sudden braking. This is because there is not enough time to perform the charging, and the charging efficiency is better if the regenerative charging is performed immediately. For example, if the regenerative region (t = t5 to t7a) itself has only about 5 seconds, there is a possibility that if the discharge for 2 seconds is performed, the remaining is only about 3 seconds, so that sufficient regenerative charging time cannot be secured, and the discharge has an adverse effect. There is a risk of becoming. Therefore, in the case of sudden braking, discharging before the start of regenerative charging is not performed.
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電装置100では、車両が急制動をした場合には、鉛バッテリ40の短時間放電を行わずに、直ちに回生充電を行う制御を実行してもよい。これにより、急制動の場合であっても、その状態下における回生充電効率を最大の状態にすることができる。
Thus, in the lead
次に、図5を用いて、車両の減速時に、鉛バッテリ40が放電状態であったときの制御態様について説明する。
Next, a control mode when the
図5は、図2と同様に、車速VとSOCの時間変化について示した図であり、車速Vの時間変化は、図2と全く同様の変化を示している。一方、SOCの方は、図2の態様とは異なり、t=0からt=t5まで充電を全く行っておらず、継続的に放電している。そして、t=t5から車両は減速し、車速の減少が始まるが、このときSOCは、短時間放電は行われずに、そのまま充電に入った変化をしている。これは、鉛バッテリ40は、車両の減速前から放電状態にあり、充電分極による弊害が無い状態であるので、回生充電開始時にわざわざ充電履歴を解消するための放電を行う必要が無いからである。このような場合には、短時間放電を行うことなく直ちに回生充電を開始することができる。
FIG. 5 is a diagram showing the time change of the vehicle speed V and the SOC as in FIG. 2, and the time change of the vehicle speed V shows the same change as in FIG. 2. On the other hand, unlike the embodiment of FIG. 2, the SOC is not charged at all from t = 0 to t = t5 and is continuously discharged. Then, from t = t5, the vehicle decelerates and the vehicle speed starts to decrease. At this time, the SOC is not changed for a short time, but is changed as it is charged. This is because the
なお、t=t5〜t7の回生領域において、鉛バッテリ40の充電は継続し、t=t8となったときに、回生充電を終了して放電に切り換わっている。そして、t=t9で車両は停止し、回生充電はt=t8で既に終了している。
In the regenerative region from t = t5 to t7, charging of the
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、車両の減速開始時に、鉛バッテリ40が放電中であったときには、短時間放電を行うことなく、直ちに回生充電を開始する充電制御を行ってもよい。これにより、無駄な短時間放電の実行を防止し、回生充電の効率を高めることができる。
As described above, the lead battery
なお、図5においては、鉛バッテリ40の放電時間が十分確保されている態様を説明したが、例えば、車両の減速開始時に鉛バッテリ40が放電中であるが、その放電時間又は放電による電流積算量が小さい場合には、短時間放電を通常の短時間放電よりも短い時間だけ行い、それから回生充電を開始する充電制御を行うようにしてもよい。これにより、放電が足りず充電履歴が少し残っている場合には、完全に充電履歴を解消して鉛バッテリ40の受入性を十分に高めてから回生充電を行うことができ、回生充電効率を十分に高めることができる。よって、本実施例に係る充電制御においては、車両の減速開始時に鉛バッテリ40が充電中であるか放電中であるかだけでなく、積算電流量等の充電履歴を示す値に基づいて制御を行うようにしてもよい。これにより、よりきめ細かく適切な充電制御を行なうことができる。
In addition, in FIG. 5, although the discharge time of the
また、図5においては、t=0から充電のプロセスを含まず、継続的に放電している態様の例を挙げたが、充電がなされていても、その後に十分な放電がなされていれば、本実施例のように、車両減速開始時に直ちに回生充電を開始する制御を行ってよいことは言うまでもない。 Moreover, in FIG. 5, although the example of the aspect which did not include the process of charging from t = 0 and was continuously discharged was given, even if it was charged, if sufficient discharge was made after that, Needless to say, as in this embodiment, control may be performed to immediately start regenerative charging when vehicle deceleration starts.
なお、図2〜図5の態様において、鉛バッテリ40の充電状態を、SOCで制御する態様を用いて説明したが、電流積算値等の他の指標値を用いて充電状態を表現及び制御してもよく、適宜適切な充電状態を示す指標値を用いてよい。
2 to 5, the state of charge of the
次に、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100を用いた、図2〜5の態様を含めた鉛バッテリ充電制御方法の処理フローについて説明する。
Next, the processing flow of the lead battery charge control method including the modes of FIGS. 2 to 5 using the lead battery
図6は、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100の、制御処理フロー図である。なお、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 6 is a control processing flowchart of the lead battery
ステップ100では、鉛バッテリ40の劣化が無いことを確認する。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100においては、短時間放電による充電分極の解消を行うため、鉛バッテリ40自体が劣化していると、放電等が逆効果になるおそれがあるので、鉛バッテリ40の劣化が無いことを確認する。鉛バッテリ40の劣化が無いことの確認は、種々の方法が適用されてよいが、例えば、電圧センサ12により、クランキング時の電圧を検出し、これから劣化等を充電常態検出手段10により判断してもよい。その他、適切なバッテリ劣化監視装置を利用してもよい。
In
ステップ110では、車両が減速を開始する。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100は、回生充電を効率よく行うことを目的とするため、車両の減速時に本実施例に係る充電制御が適用される。よって、車両の減速が回生充電を行うために必要である。なお、車両の減速は、車速センサ21により検出されてもよいし、加速度センサ22により検出されてもよいし、双方を利用してもよい。他に、ブレーキペダルの位置等から推定可能であれば、それらも利用されてよい。
In
ステップ120では、鉛バッテリ40のSOCが目標SOCを超えているか否かが確認される。本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100においては、回生充電開始時に放電を行うため、SOCがある程度の余裕を持った状態であることが必要である。よって、本ステップで、本充電制御を適用できる状態であることが確認される。なお、SOCは、充電状態検出手段10により、電流センサ11で検出した電流積算値等に基づいて算出されてよい。
In
ステップ130では、急制動判定手段20により、車速Vが一定値Vthを超えているか否かと、加速度aが一定値αより大きいか否かが判定される。車速Vが一定値Vth以下のときは、鉛バッテリ40の回生充電前に短時間放電を行うと、却って回生充電を妨げるおそれがあることから、車速Vが一定値Vthより大きいか否かを判断する。同様に、加速度aが一定値以下のときには、負の加速度(減速度)が大きく、急制動の可能性があり、回生充電開始前に放電を行うと、回生充電の時間が十分に確保できないおそれがあるため、これを防ぐべく、加速度aが一定値より大きいか否かを判断する。なお、これらの車速Vと加速度aの関係は、速度のみの条件をまず適用し、次に加速度の条件を適用するようにしてもよいし、最初から双方の条件をand条件として適用してもよいし、両者の関数のような式を用いて判断してもよい。本ステップにより、図3の態様と図4の態様を適用するか否かの判断がなされる。
In
なお、車速Vの検出は、車速センサ21で行い、加速度aの検出は加速度センサ22により行われてよく、これらの検出値に基づいて、急制動判定手段20により車両が急制動か否かが判定されてよい。
The vehicle speed V may be detected by the
ステップ130で、車速V及び/又は加速度aが所定値未満であった場合は、車速Vが不足しているか、急制動であるかのいずれかであるので、ステップ160に進み、回生充電を直ちに行う。
If the vehicle speed V and / or acceleration a is less than the predetermined value in
一方、ステップ130で、車速Vが一定値より大きく、加速度aも一定値より大きく、車両が低速走行中でも急制動中でもないときには、ステップ140に進む。
On the other hand, when the vehicle speed V is larger than a certain value and the acceleration a is larger than the certain value in
ステップ140では、車両の減速前に、鉛バッテリ40に充電履歴があるか否かが判断される。鉛バッテリ40の充電履歴の有無は、例えば、車両が減速したときに、電流センサ11により検出した積算充放電電流量により、判断することができる。例えば、鉛バッテリ40の充電履歴は、積算充放電電流量に基づき、充電状態検出手段10により判断されてもよいし、充電制御装置30により判断されてもよい。
In
減速前に充電履歴が無い場合には、鉛バッテリ40に充電分極は発生していないので、ステップ160に進み、回生充電を直ちに行う。図5において説明したのと同様の制御態様である。
If there is no charge history before deceleration, no charge polarization has occurred in the
一方、減速前に充電履歴があった場合には、ステップ150に進む。 On the other hand, if there is a charging history before deceleration, the process proceeds to step 150.
ステップ150では、放電電流積算値が一定以上であることが確認されるまで、鉛バッテリ40の放電が行われる。これにより、鉛バッテリ40の充電分極を解消し、充電受入性を向上させることができる。なお、放電電流積算値は、電流センサ11及び充電状態検出手段10により検出され、これに基づいて充電状態制御手段30が鉛バッテリ40の放電制御を行ってよい。
In
ステップ150が終了したら、ステップ160に進み、回生充電が行われる。ステップ160において行われる回生充電は、本制御処理フローを経て、充電分極の極めて少ない、受入性の高い状態で行うことができる。なお、回生充電は、充電制御手段30によりレギュレータ51に発電電圧の指示がなされ、これに基づいてオルタネータ50が制御されて回生充電が行われてよい。
When
このように、本実施例に係る鉛バッテリ充電制御装置100による制御処理フローによれば、種々の状況を考慮しつつ鉛バッテリ40の充電履歴を解消し、状況に適応しつつ鉛バッテリ40の受入性を高めることができる。そして、フェールカット時の回生充電の効率を最大限高め、燃費向上に寄与することができる。
Thus, according to the control processing flow by the lead battery
なお、本実施例に係る鉛バッテリ制御装置100による鉛バッテリ充電制御を行う際、鉛バッテリ40が劣化状態でないことが確認できており、かつ減速回生時に時間に対する充電受入量が低い場合には、目標SOCよりも現在のSOCが高いと判定し、目標SOCを下げて受入性を向上させる制御を行うこともできる。劣化状態でないのに受入性が低いのは、電荷の受入容量が少ない状態と考えられ、また、鉛バッテリ40が劣化状態にないことから、目標SOCを下げても、放電量が大きい場合に寿命低下の原因となる等の鉛バッテリ40への悪影響は考え難いからである。
In addition, when performing lead battery charge control by the lead
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
10 充電状態検出手段
11 電流センサ
12 電圧センサ
13 温度センサ
20 急制動判定手段
21 車速センサ
22 加速度センサ
30 充電状態制御手段
40 鉛バッテリ
50 オルタネータ
51 レギュレータ
60 電気負荷
100 鉛バッテリ充電制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記鉛バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記充電状態に基づいて、前記鉛バッテリの充電制御を行う充電制御手段とを備え、
前記充電制御手段は、前記車両の減速開始時に、前記充電状態検出手段により前記鉛バッテリが充電中であることが検出されたときには、前記鉛バッテリの短時間放電を行ってから前記回生充電を開始する回生充電制御を行うことを特徴とする鉛バッテリ充電制御装置。 A lead battery charging control device for controlling regenerative charging of a lead battery mounted on a vehicle,
Charge state detection means for detecting a charge state of the lead battery;
Charge control means for performing charge control of the lead battery based on the charge state detected by the charge state detection means;
The charging control means starts the regenerative charging after discharging the lead battery for a short time when the charge state detecting means detects that the lead battery is being charged at the start of deceleration of the vehicle. A rechargeable battery charge control device that performs regenerative charge control.
前記充電制御手段は、前記SOCが所定の目標SOC値以上のときに前記回生充電制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の鉛バッテリ充電制御装置。 The charge state detection means detects the charge state based on the SOC of the lead battery,
The lead battery charge control device according to claim 1, wherein the charge control unit performs the regenerative charge control when the SOC is equal to or greater than a predetermined target SOC value.
前記充電制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値未満のときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項1又は2に記載の鉛バッテリ充電制御装置。 A vehicle speed sensor,
The charge control means starts the regenerative charge of the lead battery without performing the short-time discharge when the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor is less than a predetermined value. The lead battery charge control apparatus of description.
前記車速センサで検出された車速と、前記加速度センサで検出された加速度に基づいて、前記車両の急制動を検出する急制動検出手段とを更に備え、
前記充電制御手段は、前記急制動検出手段により前記車両が急制動をしていると判定されたときには、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項3に記載の鉛バッテリ充電制御装置。 An acceleration sensor;
The vehicle further comprises: a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor; and a sudden braking detection means for detecting sudden braking of the vehicle based on the acceleration detected by the acceleration sensor.
The charging control means starts the regenerative charging of the lead battery without discharging for a short time when the sudden braking detecting means determines that the vehicle is suddenly braking. The lead battery charge control device according to claim 3.
前記充電制御手段は、前記短時間放電を行わずに前記鉛バッテリの前記回生充電を開始することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の鉛バッテリ充電制御装置。 At the start of deceleration of the vehicle, when it is detected by the charge state detection means that the lead battery is being discharged,
5. The lead battery charge control device according to claim 1, wherein the charge control unit starts the regenerative charge of the lead battery without performing the short-time discharge. 6.
前記車両の減速時に、前記鉛バッテリの充電状態を検出し、
検出された前記充電状態により、前記鉛バッテリが充電中であったときには、前記鉛バッテリを短時間放電してから前記回生充電を開始することを特徴とする鉛バッテリ充電制御方法。 A lead battery charging control method for controlling regenerative charging of a lead battery mounted on a vehicle,
When the vehicle is decelerated, the charge state of the lead battery is detected,
When the lead battery is being charged according to the detected charging state, the regenerative charging is started after the lead battery is discharged for a short time.
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WO2012132435A1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | パナソニック株式会社 | Vehicle power supply device |
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JP2017212049A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 株式会社デンソー | Charge control device |
-
2007
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