JP4128201B2 - バッテリ充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ充電装置に関し、特に車両のバッテリを充電するバッテリ充電装置に関する。

近年、急速な自動車普及に伴って自動車の快適性・安全性・利便性の向上に対するニーズが高まっている。そのため、自動車に取り付けられるエアコンやナビゲーションなどの車載電装品が急増している。それによって、バッテリの負荷が増大し、電圧低下や劣化などのバッテリの状態に応じた充電制御が必要になってきている。

ところで、バッテリの状態によっては、バッテリの充電効率が悪い場合がある。そこで、バッテリの開放電圧からバッテリの充電効率を判断し、その判断に応じて、オルタネータが出力する出力電圧を間接的に制御するためのレギュレータの調整電圧を補正するバッテリ充電装置がある（特許文献１参照）。このバッテリ充電装置は、バッテリの充電効率に応じて、レギュレータへの調整電圧を補正し、バッテリの過充電を防止し、バッテリの寿命を向上させる。
特許第３０１０７１９号公報

しかし、従来の上記バッテリ充電装置は、バッテリの充電効率に応じてバッテリの充電制御を行って、バッテリの寿命を向上させるものであり、バッテリの早期充電を目的とした制御を行っていなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、車両の状態に応じて、発電機が出力すべき充電量を補正し、バッテリの早期充電を図ることができるバッテリ充電装置を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、車両のバッテリを充電するバッテリ充電装置において、前記車両の状態を検出する車両状態検出手段と、前記バッテリを充電するために、エンジンで発生したトルクで発電を行う発電機が出力すべき発電量を決定する発電量決定手段と、前記車両状態検出手段が検出した前記車両の状態に基づいて前記発電量の補正を行う発電量補正処理を実行する発電量補正手段と、前記エンジンの残存燃料が所定値以下の場合には、前記発電量補正手段が発電量補正処理を間欠的に行うように変更する補正処理変更手段と、を有することを特徴とするバッテリ充電装置が提供される。

これにより、車両状態検出手段が、前記車両の状態を検出する。発電量決定手段が、前記バッテリを充電するために、エンジンで発生したトルクで発電を行う発電機が出力すべき発電量を決定する。発電量補正手段が、前記車両状態検出手段が検出した前記車両の状態に基づいて前記発電量の補正を行う発電量補正処理を実行する。補正処理変更手段が、前記エンジンの残存燃料が所定値以下の場合には、前記発電量補正手段が発電量補正処理を間欠的に行うように変更する。

本発明のバッテリ充電装置によれば、車両状態検出手段が車両の状態を検出し、充電量補正手段が車両の状態に基づいて発電電圧を補正する。したがって、車両の状態に即した補正値を用いて発電電圧が補正されるので、バッテリの早期充電が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に適用される発明の概念図である。図１に示すように、バッテリ充電装置１は、車両状態検出手段１ａ、充電量決定手段１ｂ、補正値記憶手段１ｃ、補正値取得手段１ｄ、および充電量補正手段１ｅを備えている。また、バッテリ充電装置１は、バッテリ２、センサ３、および発電機４と接続されている。

車両状態検出手段１ａは、バッテリ２およびセンサ３から車両の状態を検出する。たとえば、バッテリ２が出力する電圧や電流を検出する。また、センサ３から車両に搭載されている電装品の使用状況を検出し、たとえばスロットル開度、車速、エンジン回転数などから車両の走行状態などを検出する。

充電量決定手段１ｂは、車両状態検出手段１ａから車両状態を取得し、発電機４が出力すべき充電量を決定する。具体的には、車両状態検出手段１ａからバッテリ２の電圧と電流を取得し、バッテリ２の電圧と電流、およびバッテリ２の目標電圧から発電機４が発電すべき充電量を決定する。

補正値記憶手段１ｃには、充電量決定手段１ｂが決定した充電量を、車両状態検出手段１ａが検出した車両状態によって、補正をするための補正値があらかじめ記憶されている。

補正値取得手段１ｄは、車両状態検出手段１ａが検出した車両の状態を取得する。そして、受け取った車両の状態に応じた、充電量を補正するための補正値を補正値記憶手段１ｃから取得する。

充電量補正手段１ｅは、充電量決定手段１ｂから充電量を取得すると、補正値取得手段１ｄから充電量を補正するための補正値を取得する。そして、充電量を取得した補正値を用いて補正し、発電機４に対して発電するように指示する。

発電機４は、充電量を指示されると、バッテリ２に対して指示された充電量で充電を行う。
このようなバッテリ充電装置によれば、車両状態検出手段１ａが車両の状態を検出し、補正値取得手段１ｄが車両の状態に応じて充電量を補正する補正値を補正値記憶手段１ｃから読み出し、充電量補正手段１ｅが充電量を補正する。したがって、車両の状態に即した補正値を用いて充電量が補正される。したがって、発電機４は、バッテリ２に対して早期充電が可能となる。

次に、本発明のバッテリ充電装置をマスタＥＣＵに適用した場合の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係るシステム構成例を示す図である。図２に示すように、マスタＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、バッテリ２００、およびオルタネータ（ＡＬＴ）３００が電源ライン４００を介して接続されている。また、マスタＥＣＵ１００には、ナビゲーション５００が接続されている。

バッテリ２００には、バッテリ２００の電圧を計る電圧計２１０、電流を計る電流計２２０、およびバッテリ液温度を計る液温計２３０が接続されている。
マスタＥＣＵ１００は、電圧計２１０、電流計２２０、および液温計２３０と、マスタＥＣＵ１００をそれぞれ結ぶワイヤを介して車両の状態を検出する。たとえば、電圧計２１０と電流計２２０からバッテリ２００の電圧と電流を検出する。なお、車両の状態として、車両に搭載されている電装品の使用状況、車両が加速しているかなどを示す車両状況、渋滞情報や、車外の寒暖などの車両の外部環境、および車両に残存している燃料の量をそれぞれの情報を検出する不図示のセンサ類からワイヤを介して検出する。また、マスタＥＣＵ１００は、液温計２３０からバッテリ２００のバッテリ液温度を検出する。

また、マスタＥＣＵ１００は、バッテリ２００の目標充電電圧と、検出したバッテリ２００の電圧からオルタネータ３００が発電すべき発電量を算出する。一方で、検出した車両状態から算出した発電量を補正するための補正値を算出する。そして、算出した補正値を用いてオルタネータ３００が発電すべき発電量を補正し、オルタネータ３００に対して通信バス４１０を介して指示信号を出力する。

オルタネータ３００は、マスタＥＣＵ１００から指示信号を受けると、指示信号に基づいて出力を決定し、バッテリ２００に充電を行う。また、車両に搭載されている電装品に対して電力の供給を行う。

図３は、本実施の形態に用いるマスタＥＣＵのハードウェア構成例を示す図である。図３に示すように、マスタＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータ（マイコン）１０１、Ｉ／Ｆ（InterFace）１０２、およびバス１０３を備えており、Ｉ／Ｆ１０２を介して、たとえば外部のバス４００と接続されている。

マイコン１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１ｂ、およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０１ｃを有している。マスタＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１ａによって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１ａには、マイコン１０１の内部のバス１０１ｄを介してＲＯＭ１０１ｂおよびＲＡＭ１０１ｃが接続されている。

ＲＡＭ１０１ｃには、ＣＰＵ１０１ａに実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０１ｃには、ＣＰＵ１０１ａによる処理に必要な各種データが保存される。ＲＯＭ１０１ｂには、ＯＳやアプリケーションプログラムが格納される。

なお、マスタＥＣＵ１００のハードウェアは、図３に示した構成に限るものではない。たとえば、バス１０３にＲＯＭを接続し、このＲＯＭにＯＳやアプリケーションプログラムを格納するようにしてもよい。また、バス１０３にＲＡＭを接続し、このＲＡＭにデータを一時的に保持するようにしてもよい。以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。

次に、マスタＥＣＵ１００が有する処理機能について説明する。
図４は、本実施の形態のマスタＥＣＵの処理機能を示す図である。図４に示すように、マスタＥＣＵ１００は、車両状態検出部１１０、目標電圧記憶部１２０、発電量算出部１３０、充電率記憶部１４０、充電率取得部１５０、補正値記憶部１６０、補正処理部１７０、および所定時間記憶部１８０を備えている。

車両状態検出部１１０は、車両の状態を検出する。車両の状態とは、車両に搭載されているバッテリ状態、電装品の使用状況、車両が加速しているか、減速しているかなどの状況を示す車両状況、車両の外部の情報であり、車両に設定された目的地までの経路上の渋滞情報と寒暖などの気候情報である外部情報、および車両に残存している燃料量を示す残存燃料情報である。

車両状態検出部１１０は、バッテリ状態検出部１１１、電装品使用状況検出部１１２、車両状況検出部１１３、外部環境検出部１１４、および残存燃料検出部１１５を備えており、車両の各状態を検出する。

バッテリ状態検出部１１１は、電圧計２１０からバッテリ２００の電圧を、電流計２２０から電流を、そして液温計２３０からバッテリ液温度をそれぞれ検出する。
電装品使用状況検出部１１２は、車両に搭載されている電装品の使用状況を検出する。たとえば、車両に搭載されているエアコンが使用されているか否か、エアコンが使用されているとしたならばどの程度の強度で使用されているかを検出する。具体的には、エアコンに取り付けられているＥＣＵからエアコンの使用状況を検出する。

車両状況検出部１１３は、不図示のセンサ類から、たとえばスロットル開度、エンジン回転数、および車速などから得られる車両の走行状態であり、加速、減速、定速、アイドル、もしくはレーシングのいずれの状態であるかを示す車両状況を検出する。

外部環境検出部１１４は、車外の情報であって、車両の走行に関する情報である車両の外部環境を検出する。具体的には、マスタＥＣＵ１００に接続されているナビゲーション５００に対して設定された目的地までの経路上における渋滞情報や、寒暖などの気象情報を検出する。

残存燃料検出部１１５は、車両の残存燃料の量を検出する。
目標電圧記憶部１２０には、バッテリ２００が満充電である電圧が、バッテリ２００に対する充電における目標電圧として記憶されている。

発電量算出部１３０は、目標電圧記憶部１２０からバッテリ２００の目標電圧を取得し、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ２００の電圧を取得する。そして、両電圧の差からオルタネータ３００が発電すべき電圧を算出する。

充電率記憶部１４０には、バッテリ２００の開放電圧に対応づけてバッテリ充電率が記憶されている。また、バッテリ２００のバッテリ液温度に対応づけてバッテリ充電率を補正するための補正値が記憶されている。

以下に、充電率記憶部１４０に記憶されている、バッテリ２００の開放電圧とバッテリ充電率の関係、およびバッテリ液温度とバッテリ充電率の関係をグラフで示す。
図５は、バッテリの開放電圧とバッテリ充電率の関係を示す図である。図５に示すように、電圧−充電率グラフ１４１は、バッテリ２００の開放電圧に対応づけてバッテリ充電率が設定されていることを示している。つまり、マスタＥＣＵ１００がバッテリ２００の開放電圧を算出し、充電率記憶部１４０に記憶されている電圧−充電率グラフ１４１を用いることによって、バッテリ充電率を得ることができることを示している。

また、開放電圧が上昇するとともに、バッテリ充電率が高くなることも示している。つまり、バッテリ２００に対して充電が行われ、開放電圧を算出し、充電前より開放電圧が上昇していれば、バッテリ充電率が高くなっていることも示している。

図６は、バッテリ液温度とバッテリ充電率に対する補正値の関係を示す図である。図６に示すように、液温度−補正値グラフ１４２は、バッテリ液温度に対応づけて、バッテリ充電率を補正するための補正値が設定されていることを示している。

また、バッテリ液温度が２５℃のときに、補正値が１であることを示している。つまり、バッテリ液温度が２５℃であるときは、図５に示した開放電圧から得たバッテリ充電率を補正する必要がないことを示している。なお、この補正値は、上述の開放電圧から求めたバッテリ充電率に乗算することによって、バッテリ充電率を補正する補正値である。

図４に戻り、マスタＥＣＵ１００の処理機能を説明する。
充電率取得部１５０は、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ２００の電圧と電流を取得し、バッテリ２００の内部抵抗を算出する。また、バッテリ２００の電圧と電流、および算出したバッテリ２００の内部抵抗からバッテリ２００の開放電圧を算出する。開放電圧は、式（１）を用いて算出する。

バッテリ２００の電圧−（バッテリ２００の電流×バッテリ２００の内部抵抗）＝バッテリ２００の開放電圧 ……（１）
なお、式（１）において、括弧内の正負は、バッテリ２００に対して充電されているときには正になり、バッテリ２００から放電されているときには負になる。

充電率取得部１５０は、開放電圧を算出すると、充電率記憶部１４０から開放電圧に対応するバッテリ充電率を取得する。また、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ液温度を取得し、バッテリ液温度に対応するバッテリ充電率の補正値を取得し、算出したバッテリ充電率を補正する。充電率取得部１５０は、補正後のバッテリ充電率が所定値以下である場合に、補正処理部１７０に対して、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するように指示する。

たとえば、バッテリ充電率が７５％以下であるときに補正処理部１７０に対して電圧を補正するように指示する。また、バッテリ充電率が５０〜７５％のとき、補正処理部１７０に対して、間欠的に補正処理をするように指示し、５０％未満のとき、補正処理部１７０に対して、常時補正処理をするように指示する。

補正値記憶部１６０には、車両の状態に対応づけて、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するための補正値が記憶されている。たとえば、バッテリ充電率、バッテリ液温度、電装品が消費している電流量、および車両の走行状態の各々に対して、電圧を補正するための補正値が対応づけられているものとする。

以下に、補正値記憶部１６０に記憶されている、バッテリ充電率、バッテリ液温度、および電装品が消費している電流量の各々と補正値の関係をグラフで示す。
図７は、バッテリの充電率と電圧の補正値の関係を示す図である。図７に示すように、充電率−補正値グラフ１６１は、バッテリ充電率に対応づけて、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するための補正値が設定されていることを示している。

この補正値は、バッテリ充電率が高いときには低く設定され、バッテリ充電率が低いときには高く設定されている。これは、バッテリ充電率が低くなるにつれて、バッテリ上がりの危険性が高くなるため、バッテリ充電率が低いほど早くバッテリ充電率を上げなければならないという要請に基づいている。

図８は、バッテリ液温度と電圧の補正値の関係を示す図である。図８に示すように、液温度−補正値グラフ１６２は、バッテリ液温度に対応づけて、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するための補正値が設定されていることを示している。

この補正値は、バッテリ液温度が高いときには低く設定され、バッテリ液温度が低いときには高く設定されている。バッテリ２００は、バッテリ液温度が低いときには充電電流の受け入れ性が低下するため、バッテリに対してバッテリ液温度が高いときよりも高い電圧で充電しなければならないという要請に基づいている。

図９は、電装品の消費電流量と電圧の補正値の関係を示す図である。図９に示すように、電流−補正値グラフ１６３は、車両に搭載されている電装品を使用することによって消費される電流量に対応づけて、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するための補正値が設定されていることを示している。

この補正値は、車両に搭載されている電装品を使用することによって消費される電流量が高いときには高く設定され、消費電流量が低いときには低く設定されている。これは、消費電流量が高いときには、オルタネータ３００が発生した電力が電装品に大量に取られてしまうため、オルタネータ３００がより多くの電力を出力しなければならないという要請に基づいている。

図４に戻り、マスタＥＣＵ１００の処理機能を説明する。
補正処理部１７０は、充電率取得部１５０から、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するように指示を受けると、車両状態に関する車両状態情報を車両状態検出部１１０から取得する。そして、取得した車両状態情報を用いて補正値記憶部１６０から電圧の補正値を取得する。そして、取得した補正値を用いて、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正し、補正後の電圧をオルタネータ３００に対して出力するように指示する。

オルタネータ３００から補正後の電圧が出力され、バッテリ２００に対して充電が行われると、一定時間バッテリ２００の電圧を監視し、電圧が上昇しているか否かを判断する。そして、一定時間経過後も電圧が上昇しない場合には、再度電圧を補正し、オルタネータ３００に対してより大きい電圧を出力するように指示する。

さらに、車両に搭載されている電装品に対して、オルタネータ３００の能力が不足していると判断された場合には、充電量と残存燃料の量に応じて、電装品に対する給電を制限していく。このとき、走行に直接関係しない電装品から給電を制限していく。

たとえば、外部環境検出部１１４が、車外の明るさを検知する光センサから明るさの度合いを検出し、車外が明るいと判断されたにもかかわらずライトがついている場合に、ライトを消す。また、車外の温度が低いにもかかわらずエアコンが冷房になっている場合には、エアコンを切るなどする。

一方、発電量算出部１３０が算出する電圧を補正するときであって、補正が急を要さない場合には、間欠的に補正処理が行われる。たとえば、残存燃料があらかじめ設定された値より少ない場合、もしくはバッテリ充電率があらかじめ設定された値より大きい場合には、間欠的に補正処理が行われる。

所定時間記憶部１８０には、補正処理部１７０が間欠的に補正処理を行う場合における、補正処理の中断時間と間欠的な補正処理の実行時間、および電圧補正処理をしてから再度補正処理を行うかを判断するまでの時間があらかじめ記憶されている。

以下に、所定時間記憶部１８０に記憶されている、車両状態情報と上記各時間の関係をグラフに示す。
図１０は、バッテリ充電率と再度補正処理を行うかの判断時間の関係を示す図である。図１０に示すように、充電率−判断時間グラフ１８１は、バッテリ充電率に対応づけて、再度電圧補正処理を行うかを判断するための判断時間が設定されている。

この判断時間は、バッテリ充電率が高いときには長く設定され、バッテリ充電率が低いときには短く設定されている。これは、バッテリ充電率が低くなるにつれて、バッテリ上がりの危険性が高くなるため、バッテリ充電率が低いほど早くバッテリ充電率を上げなければならないため、判断時間が短く設定されている。

図１１は、バッテリ充電率と電圧補正処理の中断時間の関係を示す図である。図１１に示すように、充電率−中断時間グラフ１８２は、バッテリ充電率に対応づけて、間欠補正処理における電圧補正処理の中断時間が設定されている。

この中断時間は、バッテリ充電率が高いときには長く設定され、バッテリ充電率が低いときには短く設定されている。これは、バッテリ充電率が低くなるにつれて、バッテリ上がりの危険性が高くなるため、バッテリ充電率が低いほど早くバッテリ充電率を上げなければならないため、中断時間が短く設定されている。

図１２は、残存燃料と電圧補正処理の経過時間の関係を示す図である。図１２に示すように、残存燃料−経過時間グラフ１８３は、残存燃料に対応づけて、間欠補正処理における電圧補正処理の処理開始からの経過時間が設定されている。間欠補正処理において、あらかじめ設定された経過時間が過ぎると電圧補正処理が中止される。

この経過時間は、残存燃料が多いときには長く設定され、残存燃料が少ないときには短く設定されている。これは、残存燃料が少なくなるにつれて、ガス欠の危険性が高くなるため、残存燃料が少ないほど、より燃料を消費する電圧補正処理を実行する時間が短く設定されている。また、残存燃料に余裕があるほど、電圧補正処理を実行する時間が長く設定されている。

次に、マスタＥＣＵ１００に格納されている各種データの具体例について説明する。
図１３は、充電率−補正値テーブルのデータ構造例を示す図である。充電率−補正値テーブル１６４は、補正値記憶部１６０に記憶されており、充電率−補正値テーブル１６４には、バッテリ充電率と補正値の各欄が設けられている。各欄の縦方向に並べられた情報同士が互いに関連づけられてレコードを構成している。

バッテリ充電率の欄には、バッテリ２００のバッテリ充電率が７５％から５５％まで５％ごとに設定されている。また、補正値の欄には、電圧補正処理のときに、発電量算出部１３０が算出した電圧に加算して補正する電圧値が設定されている。

図７で説明した充電率−補正値グラフ１６１に示したように、バッテリ充電率が低くなるにつれて補正値が大きく設定されている。また、バッテリ充電率が７５％から設定されているのは、バッテリ充電率が７５％を超えているときには電圧補正処理を行わないという一例に基づいている。

図１４は、車両状況−補正値テーブルのデータ構造例を示す図である。車両状況−補正値テーブル１６５は、補正値記憶部１６０に記憶されており、車両状況−補正値テーブル１６５には、車両状況と補正値の各欄が設けられている。各欄の縦方向に並べられた情報同士が互いに関連づけられていてレコードを構成している。

車両状況の欄には、加速、アイドル、定速、および減速・レーシングの各車両状況が設定されている。また、補正値の欄には、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、およびＸ４が設定されている。

なお、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ４である。これは、加速時に発電量算出部１３０が算出した電圧を高い値で補正すると、車両のエンジンで発生した、本来は車両が加速するために使用されるべきトルクが、オルタネータ３００での発電トルクに多く使用されてしまい、運転性能の低下を招くことによる。

また、減速・レーシング時は、加速時とは逆に発電量算出部１３０が算出した電圧を高い値で補正し、車両のエンジンで発生したトルクが、オルタネータ３００での発電トルクに使用されても、車両が加速するためのトルクが必要ないために運転性能への影響がない。したがって、加速時には補正値が小さく、減速・レーシング時には補正値が大きく設定されている。

以上のような機能およびデータを有しているマスタＥＣＵ１００により、以下の処理が行われる。
図１５は、マスタＥＣＵ１００によるバッテリの充電制御を行う処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

〔ステップＳ１１〕バッテリ状態検出部１１１は、バッテリ２００の電圧、電流、およびバッテリ液温度を検出する。電装品使用状況検出部１１２は、車両に搭載されている電装品の使用状況を検出する。具体的には、電装品が消費する電流量を検出する。

車両状況検出部１１３は、車両が加速、アイドル、定速、もしくは減速・レーシングのいずれの状態であるかを示す車両状況を検出する。外部環境検出部１１４は、ナビゲーション５００に設定された目的地までの経路上の渋滞情報、および外気温である車外情報を検出する。残存燃料検出部１１５は、車両に残存している残存燃料の量を検出する。

〔ステップＳ１２〕発電量算出部１３０は、目標電圧記憶部１２０からバッテリ２００の目標電圧を取得し、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ２００の電圧を取得し、取得した両電圧の差からオルタネータ３００が発電すべき電圧を算出する。

〔ステップＳ１３〕充電率取得部１５０は、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ２００の電圧と電流を取得し、内部抵抗を算出する。そして、バッテリ２００の電圧、電流、および内部抵抗から開放電圧を算出し、開放電圧を用いてバッテリ充電率を取得する。そして、取得したバッテリ充電率から、発電量算出部１３０が算出した電圧を補正する必要があるか否かを判断する。

たとえば、閾値がバッテリ充電率７５％とあらかじめ設定されており、充電率取得部１５０が取得したバッテリ充電率が７５％を超えているか否かによって補正する必要の要否を判断する。補正が必要であると判断した場合には、処理をステップＳ１４へ進め、必要がないと判断した場合には、リターンする。

〔ステップＳ１４〕補正処理部１７０は、残存燃料検出部１１５から車両の残存燃料の量を取得する。また、外部環境検出部１１４からナビゲーション５００に設定された目的地までの距離と渋滞情報を取得する。そして、目的地までの距離と渋滞情報から目的地に到着するまでに最低必要な燃料の量を算出する。

たとえば、車両の燃費が１０ｋｍ／Ｌであり、ナビゲーション５００に設定された目的地までの距離が５０ｋｍであり、そのうち２ｋｍに渋滞があるとき、式（２）を用いて（５＋オフセット値）Ｌの燃料が目的地に到着するまでに最低必要な燃料であることになる。

（目的地までの距離／燃費）＋渋滞中の過剰消費分のオフセット＝目的地に到着するまでに最低必要な燃料の量 ……（２）
ここで、渋滞中の過剰消費分のオフセットが式（３）で表されるとき、目的地に到着するまでに最低必要な燃料の量が７Ｌであると算出される。

渋滞距離×１＝渋滞中の過剰消費分のオフセット ……（３）
この算出された目的地に到着するまでに最低必要な燃料の量を閾値Ａとして、車両の残存燃料がＡを超えているか否かを判断する。残存燃料がＡを超えていない場合には、より燃料を消費する電圧補正処理を間欠的に行うため、処理をステップＳ２５へ進め、残存燃料がＡを超えている場合には、処理をステップＳ１５へ進める。

〔ステップＳ１５〕補正処理部１７０は、充電率取得部１５０からバッテリ充電率を取得し、バッテリ充電率があらかじめ設定されている閾値Ｂ未満であるか否かを判断する。バッテリ充電率が閾値Ｂ以上である場合には、ステップＳ１３において判断した、たとえばバッテリ充電率が７５％を下回っているので電圧補正処理を行う必要があるものの、間欠的に電圧補正処理を行えばよいと判断し、処理をステップＳ２５へ進め、バッテリ充電率が閾値Ｂ未満である場合には、電圧補正処理を行わなければならないと判断し、処理をステップＳ１６へ進める。

〔ステップＳ１６〕補正処理部１７０は、車両状態検出部１１０から車両状態情報を取得する。また、取得した車両状態を用いて補正値記憶部１６０から、発電量算出部１３０が算出した電圧を補正するための補正値を取得する。

電圧を補正するための補正値が、バッテリ充電率、バッテリ液温度、電装品が使用している電流量、および車両状況の各々に対応づけられているとき、充電率取得部１５０からバッテリ充電率を取得し、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ液温度を取得し、電装品使用状況検出部１１２から電装品使用状況である電装品が使用している電流量を取得し、車両状況検出部１１３から車両状況を取得する。そして、取得した各車両状態情報を用いて補正値記憶部１６０から補正値を取得し、電圧を補正する。なお、各車両状態のそれぞれの補正値を使って電圧を補正することもでき、上記各車両状態に対応する補正値をすべて使って電圧を補正することもできる。補正値をすべて使って電圧を補正するときは、各車両状態に対応する補正値をすべて乗算するなどして補正値を算出し、電圧を補正する（以下、第１の電圧補正という。）。

〔ステップＳ１７〕補正処理部１７０は、オルタネータ３００に対して、第１の電圧補正後の電圧を出力するように指示する。
〔ステップＳ１８〕補正処理部１７０は、充電率取得部１５０からバッテリ充電率を取得し、取得したバッテリ充電率を用いて所定時間記憶部１８０から再度電圧補正処理を行うかを判断するための判断時間を取得する。そして、オルタネータ３００に対して出力指示をしてから取得した判断時間を経過したか否かを判断する。判断時間を経過した場合には、処理をステップＳ１９へ進める。

〔ステップＳ１９〕補正処理部１７０は、バッテリ状態検出部１１１からバッテリ２００の電圧を取得し、ステップＳ１７において指示し、オルタネータ３００が出力した電圧によって充電したバッテリ２００の電圧が上昇したか否かを判定する。電圧が上昇していない場合には、処理をステップＳ２０へ進め、電圧が上昇している場合には、処理をステップＳ２２へ進める。

〔ステップＳ２０〕補正処理部１７０は、ステップＳ１６において算出した第１の電圧補正後の電圧に対してさらに補正をかけるための補正値を算出し、電圧を補正する（以下、第２の電圧補正という。）。たとえば、あらかじめ設定されている補正値を、第１の出電圧補正後の電圧に加算する。

〔ステップＳ２１〕補正処理部１７０は、オルタネータ３００に対して、ステップＳ２０においてさらに補正した第２の電圧補正後の電圧を出力するように指示する。
〔ステップＳ２２〕補正処理部１７０は、充電率取得部１５０からバッテリ充電率を取得し、バッテリ充電率があらかじめ設定されている閾値Ｃ未満であるか否かを判断する。バッテリ充電率が閾値Ｃ未満である場合には、処理をステップＳ２３へ進め、閾値Ｃ以上である場合には、リターンする。

〔ステップＳ２３〕補正処理部１７０は、残存燃料検出部１１５から車両の残存燃料の量を取得し、残存燃料があらかじめ設定されている閾値Ｄ未満であるか否かを判断する。残存燃料が閾値Ｄ未満である場合には、ステップＳ２１において２度目の補正処理を行ったにもかかわらずバッテリ充電率は回復しておらず、かつ残存燃料も少ないことからバッテリ２００に対する充電電圧の補正を断念し、処理をステップＳ２４へ進める。また、残存燃料が閾値Ｄ以上である場合には、リターンする。

〔ステップＳ２４〕補正処理部１７０は、車両に搭載されている電装品への給電を制限する。つまり、第２の電圧補正を行ったにもかかわらずバッテリ充電率が上昇せず、かつ残存燃料も少ないときには、これ以上の電圧補正によるバッテリ充電率の回復が見込めないと判断し、車両に搭載され、電力を消費している電装品への給電を制限することによってバッテリ充電率の回復を試みる。なお、電装品への給電制限は、たとえば、外部環境に応じて、特に走行に必要がなさそうな電装品への給電から制限する。

〔ステップＳ２５〕補正処理部１７０は、間欠的な電圧補正処理における処理の中断時間を取得する。具体的には、補正処理部１７０は、充電率取得部１５０からバッテリ充電率を取得し、取得したバッテリ充電率に基づいて所定時間記憶部１８０に記憶されている中断時間を取得する。

〔ステップＳ２６〕補正処理部１７０は、電圧補正処理を中断する。ステップＳ２６に処理が流れてきたときに、電圧補正処理を実行していない場合には、電圧補正処理を実行していない状態を継続する。

〔ステップＳ２７〕補正処理部１７０は、ステップＳ２６において中断したときから、ステップＳ２５において取得された中断時間より時間が経過したか否かを判断する。中断時間より時間が経過した場合には、処理をステップＳ２８へ進める。

〔ステップＳ２８〕補正処理部１７０は、電圧補正処理の中断を解除する。
〔ステップＳ２９〕補正処理部１７０は、電圧補正処理を実行する。具体的には、上述のステップＳ１６からステップＳ２１までに示した処理を行う。

〔ステップＳ３０〕補正処理部１７０は、電圧補正処理を実行してから所定時間経過したか否かを判断する。具体的には、補正処理部１７０は、残存燃料検出部１１５から残存燃料の量を取得し、取得した残存燃料の量に基づいて、所定時間記憶部１８０に記憶されている所定時間を取得する。補正処理部１７０は、電圧補正処理を実行してから所定時間経過したと判断した場合には、処理をステップＳ３１へ進める。

〔ステップＳ３１〕補正処理部１７０は、電圧補正処理を中止する。
以上のような処理を行うことにより、車両の状態に応じて、オルタネータ３００が出力すべき電圧を補正し、バッテリ２００の早期充電を図ることができる。

なお、発電量算出部１３０が、オルタネータ３００が発電すべき電圧を算出する旨の説明をしたが、発電量算出部１３０が算出する値はオルタネータ３００が出力すべき電流値や、仕事量でもよい。その場合には、補正値記憶部１６０に記憶されている補正値は、電流値や仕事量を補正するための補正値が記憶されているものとする。

また、バッテリ充電率が７５％以下のときに電圧補正処理を行う旨の説明をしたが、設定値が７５％である必要はなく、車両の特性や、走行経路の特性に合わせて変更してもよい。

本実施の形態に適用される発明の概念図である。 本実施の形態に係るシステム構成例を示す図である。 本実施の形態に用いるマスタＥＣＵのハードウェア構成例を示す図である。 本実施の形態のマスタＥＣＵの処理機能を示す図である。 バッテリの開放電圧とバッテリ充電率の関係を示す図である。 バッテリ液温度とバッテリ充電率に対する補正値の関係を示す図である。 バッテリの充電率と電圧の補正値の関係を示す図である。 バッテリ液温度と電圧の補正値の関係を示す図である。 電装品の消費電流量と電圧の補正値の関係を示す図である。 バッテリ充電率と再度補正処理を行うかの判断時間の関係を示す図である。 バッテリ充電率と電圧補正処理の中断時間の関係を示す図である。 残存燃料と電圧補正処理の中断時間の関係を示す図である。 充電率−補正値テーブルのデータ構造例を示す図である。 車両状況−補正値テーブルのデータ構造例を示す図である。 マスタＥＣＵ１００によるバッテリの充電制御を行う処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ バッテリ充電装置
１ａ 車両状態検出手段
１ｂ 充電量決定手段
１ｃ 補正値記憶手段
１ｄ 補正値取得手段
１ｅ 充電量補正手段
２ バッテリ
３ センサ
４ 発電機

Claims (7)

1. 車両のバッテリを充電するバッテリ充電装置において、
   前記車両の状態を検出する車両状態検出手段と、
   前記バッテリを充電するために、エンジンで発生したトルクで発電を行う発電機が出力すべき発電量を決定する発電量決定手段と、
   前記車両状態検出手段が検出した前記車両の状態に基づいて前記発電量の補正を行う発電量補正処理を実行する発電量補正手段と、
   前記エンジンの残存燃料が所定値以下の場合には、前記発電量補正手段が発電量補正処理を間欠的に行うように変更する補正処理変更手段と、
   を有することを特徴とするバッテリ充電装置。
2. 前記補正処理変更手段は、前記バッテリの充填率が所定値以上である場合と、前記エンジンの残存燃料が所定値以下の場合に、前記発電量補正手段が発電量補正処理を間欠的に行うように変更を行うものであり、前記バッテリの充電率が所定値以上である場合よりも、前記エンジンの残存燃料が所定値以下の場合を優先して、前記発電量補正手段が発電量補正処理を間欠的に行うように変更を行うことを特徴とする請求項１記載のバッテリ充電装置。
3. 前記車両状態検出手段は、
   前記車両の走行状況を検出する車両状況検出手段と、
   前記バッテリのバッテリ電圧、前記バッテリのバッテリ電流、前記バッテリの内部抵抗、および前記バッテリのバッテリ液温度の少なくとも１つを検出するバッテリ状態検出手段と、
   前記車両に搭載されている電装品の電装品使用状況を検出する電装品状況検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のバッテリ充電装置。
4. 前記車両状態検出手段は、前記バッテリの状態と前記車両の外部環境からバッテリ充電率を検出することを特徴とする請求項１記載のバッテリ充電装置。
5. 前記外部環境は、前記車両に設定された目的地までの距離、および前記目的地までの渋滞情報を含むことを特徴とする請求項４記載のバッテリ充電装置。
6. 前記発電量補正手段は、第１の発電量補正処理を実行した後、前記バッテリの電圧が一定、もしくは低下している状態が所定時間以上経過したときに第２の発電量補正処理を実行することを特徴とする請求項１記載のバッテリ充電装置。
7. 前記所定時間は、前記バッテリの充電率に応じて決定されることを特徴とする請求項６記載のバッテリ充電装置。

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