JP4635961B2 - Battery charge state control device - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリの充電状態制御装置に関し、特に、バッテリの充電状態(SOC:state of charge)をオルタネータによる回生発電制御により充電が可能な設定値に制御する技術に関する。 The present invention relates to a state-of-charge control device for a battery, and more particularly to a technique for controlling a state of charge (SOC) of a battery to a set value that can be charged by regenerative power generation control by an alternator.
近年、車両の減速時にオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電し、その後、回生発電によりバッテリに蓄えた電気で車載電気負荷の消費電力を賄うことにより、オルタネータの駆動に要するエネルギを低減し、燃費を向上させるようにしている。このオルタネータの減速回生制御による燃費低減効果や減速加速度性能等を一定に保つためには、バッテリの充電状態(SOC)を、充電可能な予め定めた設定値に制御する必要がある。 In recent years, when the vehicle is decelerating, the generator voltage is increased and regenerative power generation is performed to charge the battery, and then the power stored in the battery by regenerative power generation is used to cover the power consumption of the in-vehicle electric load, thereby driving the alternator. Energy is reduced and fuel consumption is improved. In order to keep constant the fuel consumption reduction effect and the deceleration acceleration performance by the deceleration regeneration control of the alternator, it is necessary to control the state of charge (SOC) of the battery to a predetermined set value that can be charged.
そこで、バッテリの充電状態(SOC)を検出する方法として、バッテリの充放電電流値を積算する方法が一般的に知られており(例えば、特許文献1参照)、回生発電時の充電電流を積算して回生発電でバッテリに蓄えられた充電量を検出して記憶し、その後、回生発電で蓄えられた充電量分を放電することで、バッテリの充電状態(SOC)を設定値に制御することが考えられる。
しかしながら、上述のように回生発電による充電分を放電させてバッテリの充電状態(SOC)を充電可能な設定値に保つ制御では、例えば、バッテリの劣化や電流センサの誤差等によってバッテリの充電状態(SOC)が予め定めた充電可能な設定値からずれていると、この充電状態(SOC)のずれが解消されず、回生発電時に狙い通りの充電量が確保できずに燃費低減効果が低下する虞れがある。また、この充電状態(SOC)のずれを放置すると、過放電によるバッテリ上がりを起こす虞れがある。更には、バッテリが劣化した場合や性能の低いバッテリ(回生制御用の強化バッテリ以外のバッテリ)に交換された場合等に、無理に回生制御を行うことによりバッテリの更なる劣化を招く虞れもある。 However, as described above, in the control that discharges the rechargeable power generation and keeps the battery charge state (SOC) at a chargeable setting value, for example, the battery charge state (due to battery deterioration or current sensor error) ( If the SOC is deviated from a predetermined chargeable setting value, the deviation in the state of charge (SOC) is not eliminated, and the target charge amount cannot be secured during regenerative power generation, which may reduce the fuel consumption reduction effect. There is. Further, if this deviation in the state of charge (SOC) is left unattended, there is a risk that the battery will run out due to overdischarge. Furthermore, when the battery has deteriorated or has been replaced with a low-performance battery (a battery other than a reinforced battery for regenerative control), the battery may be further deteriorated by forcibly performing regenerative control. is there.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、回生制御時にバッテリの充電状態(SOC)のずれを修正して、バッテリを回生発電により常時充電可能な状態に制御できるバッテリの充電状態制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and corrects the state of charge (SOC) of the battery during regenerative control so that the battery can be controlled to be constantly charged by regenerative power generation. An object is to provide an apparatus.
このため、本発明は、車両の減速時に、エンジンで駆動するオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電した後、オルタネータの発電電圧を下げてバッテリを放電させて、バッテリの充電状態(SOC)を予め定めた充電可能な設定値に制御するバッテリの充電状態御装置であって、回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の上限値より大きいとき、その後のバッテリの放電量を、回生発電で得られた充電量より少なく制御する構成としたことを特徴とする。また、車両の減速時に、エンジンで駆動するオルタネータの発電電圧を高めて回生発電を行ってバッテリを充電した後、オルタネータの発電電圧を下げてバッテリを放電させて、バッテリの充電状態(SOC)を予め定めた充電可能な設定値に制御するバッテリの充電状態御装置であって、回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の下限値より小さいとき、その後のバッテリの放電量を、回生発電で得られた充電量より多く制御する構成としたことを特徴とする。
Therefore, according to the present invention, when the vehicle is decelerated, the power generation voltage of the alternator driven by the engine is increased and regenerative power generation is performed to charge the battery, and then the power generation voltage of the alternator is decreased to discharge the battery. The state of charge (SOC) is a battery state-of-charge control device that controls a predetermined chargeable set value, and when the charge current value of the battery during regenerative power generation is greater than an upper limit value of a preset threshold range, The battery discharge amount is controlled to be less than the charge amount obtained by regenerative power generation . In addition, when the vehicle decelerates, the power generation voltage of the alternator driven by the engine is increased to perform regenerative power generation to charge the battery, and then the power generation voltage of the alternator is decreased to discharge the battery to change the state of charge (SOC) of the battery. A battery charge state control device that controls to a predetermined chargeable set value, and when the battery charge current value during regenerative power generation is smaller than a lower limit value of a preset threshold range, the subsequent battery discharge amount is The configuration is such that the amount of charge is controlled more than the amount of charge obtained by regenerative power generation.
本発明によれば、回生発電時の充電電流値に基づいて、回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の上限値より大きいときはその後の放電量を抑制し、あるいは、回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の下限値より小さいときはその後の放電量を多くするので、バッテリを回生発電により常時充電可能な一定状態に保つことができる。従って、回生発電時に所望の充電量を得ることができ、所望の燃費低減効果を及び減速性能を確保できる。また、回生制御の度にバッテリ充電状態に対応して修正できるので、バッテリ充電状態(SOC)が大きく変化するのを防止でき、燃費低減効果や減速性能が安定して得られる利点がある。
According to the present invention, based on the charging current value at the time of regenerative power generation, when the charging current value of the battery at the time of regenerative power generation is larger than the upper limit value of the preset threshold range, the subsequent discharge amount is suppressed, or When the charging current value of the battery at the time of power generation is smaller than the lower limit value of the preset threshold range, the subsequent discharge amount is increased, so that the battery can be kept in a constant state that can be always charged by regenerative power generation. Therefore, a desired charge amount can be obtained during regenerative power generation, and a desired fuel consumption reduction effect and deceleration performance can be ensured. Moreover, since it can correct according to a battery charge condition every time it performs regenerative control, it can prevent that a battery charge condition (SOC) changes greatly, and there exists an advantage by which a fuel-consumption reduction effect and deceleration performance are obtained stably.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るバッテリの充電状態制御装置の一実施形態を示すシステム構成図である。
図1において、エンジン1によりファンベルトを介して駆動されて発電するオルタネータ2は、後述するマイクロコンピュータを内蔵するECM(エンジンコントロールモジュール)7からの発電電圧指令を受けてレギュレータ3により発電電圧が制御される。バッテリ4は、オルタネータ2の発電電圧に応じて充放電可能にオルタネータ2に接続されている。電流センサ5は、バッテリ4の充放電電流を検出し、その検出出力をECM7に入力する。6はバッテリ温度を検出する温度センサである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of a battery charge state control apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, an
ECM7は、例えばコンピュータを内蔵してバッテリ4からの電力供給により駆動し、図示しない各種センサからの信号によりエンジン運転状態を制御すると共に、減速時に回生制御を行う。また、回生制御後のバッテリ4の充電状態(SOC)を、回生発電時に充電可能なように予め定めた設定値(例えば定格容量の90%)に制御する。ECM7は、スロットルセンサとエンジン回転数センサからの信号により、スロットル弁が略全閉のアイドル状態でエンジン回転数が所定以上の減速時に、燃料噴射を停止する燃料カット制御を行い、この燃料カット中に、オルタネータ2のレギュレータ3に対して高い発電電圧指令値(例えば14.5V)を出力して回生発電させてバッテリ4を充電し、この回生発電後、バッテリ電圧(例えば約12.8V)より低い発電電圧指令値(例えば12.5V)を出力してバッテリ4を放電させる。この回生制御において、回生発電時の充電電流値からバッテリ4の充電状態(SOC)を推定し、推定結果に基づいてバッテリ4の放電量を可変制御することにより、回生制御後のバッテリ4の充電状態(SOC)が、常時充電可能な前記設定値となるよう制御する。
The ECM 7 includes, for example, a computer and is driven by power supply from the
次に、本実施形態のECM7によるバッテリ4の充電状態制御動作を図2のフローチャート及び図3のタイミングチャートを参照して説明する。
ステップ1(図中、S1で示し、以下同様とする)では、回生発電中か否かを判定する。ここで、図3に示すように、ECM7のオルタネータ2に対する発電電圧指令値が高い発電電圧指令値(例えば14.5V)になり回生発電を開始すると判定がYESとなりステップ2に進む。
Next, the charge state control operation of the
In step 1 (indicated by S1 in the figure, the same shall apply hereinafter), it is determined whether or not regenerative power generation is in progress. Here, as shown in FIG. 3, when the power generation voltage command value for the
ステップ2では、回生発電が開始されてからt秒経過したか否かを判定し、t秒経過すると判定がYESとなり、ステップ3に進む。
ステップ3では、t秒経過したときの電流センサ5の検出充電電流値Aと予め定めた閾値範囲の上限値B1とを比較しA>B1か否かを判定する。判定がNOであればステップ4に進み、充電電流値Aと前記閾値範囲の下限値B2とを比較しA<B2か否かを判定する。ここで、回生発電直後では充電電流が不安定であるので、t秒経過して充電電流が安定したときの電流値と上限値B1とを比較することで、比較結果の信頼性を高めることができる。
In
In
ステップ3,4の判定が共にNOであれば、充電電流値Aが図3の実線で示すように前記閾値範囲内(B2≦A≦B1)にあり、回生発電前のバッテリの充電状態(SOC)は予め定めた充電可能な設定値(例えば90%)であると推定する。そして、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量SOC(充電電流積算値)分を放電するような放電時間(図3の実線で示す)の間、オルタネータ2の発電電圧指令値を12.5Vとしてバッテリ4を放電させる。
If both the determinations in
一方、ステップ3で、図3の一点鎖線で示すように充電電流値Aが上限値B1より大(A>B1)でステップ3の判定がYESになると、回生発電前のバッテリの充電状態(SOC)は予め定めた充電可能な設定値(例えば90%)より小さいと推定し、ステップ5に進む。
ステップ5では、ステップ3のYES判定が連続n回(n回は適宜設定する)以上か否かを判定し、連続回数がn回未満であればステップ6に進む。
On the other hand, when the charge current value A is larger than the upper limit value B1 (A> B1) and the determination in
In
ステップ6では、回生発電中の充電電流積算値(充電量SOCに相当する)から予め定めた所定量(例えばバッテリ4の定格SOCの1%)減算し、回生発電による充電分より少ない放電量に設定してバッテリ4の充電状態(SOC)を増大させる方向に修正する。この場合、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量SOC(充電電流積算値)分より少ない放電量となるよう放電時間を短くする(図3の一点鎖線で示す)。
In
また、ステップ3のYES判定が連続n回目の場合は、ステップ7の判定はNOで、ステップ8のバッテリ4を強制充電する充電モードに移行する。充電モードに移行した場合は、バッテリ充電状態(SOC)が設定値(90%)相当のときの予め記憶させた充電電流値となるようにオルタネータ2の発電電圧を強制的に高くして、バッテリ4の充電状態(SOC)を強制的に設定値(SOC90%)まで充電する。そして、充電モード移行判定が連続n回行われた場合は、ステップ7の判定がYESとなり、ステップ9に進む。
Further, when the YES determination in
ステップ9では、強制充電しているにも拘わらずバッテリ4の過放電状態が解消されないことから、バッテリ4は劣化していると判断し、回生制御を禁止してバッテリ4の劣化の進行を抑える。
また、ステップ4で、図3の点線で示すように充電電流値Aが下限値B2より小(A<B2)でステップ4の判定がYESになると、回生発電前のバッテリの充電状態(SOC)は予め定めた充電可能な設定値(例えば90%)より大きいと推定し、ステップ10に進む。
In
In
ステップ10では、ステップ4のYES判定がn回連続したか否かを判定し、n回未満であればステップ11に進む。
ステップ11では、回生発電中の充電電流積算値(充電量SOCに相当する)に予め定めた所定量(例えばバッテリ4の定格SOCの1%)加算し、回生発電による充電分より多い放電量に設定してバッテリ4の充電状態(SOC)を低下させる方向に修正する。この場合、その後の放電時では、回生発電で蓄えられた充電量SOC(充電電流積算値)分より多い放電量となるよう放電時間を長くする(図3の点線で示す)。
In
In
ステップ4のYES判定がn回連続した場合は、ステップ10の判定がYESとなり、ステップ12に進む。
ステップ12では、放電量を増大しているにも拘わらず充電電流値が増大しないことから、バッテリ4の充電能力低下と判断して回生制御を禁止し、バッテリ4の劣化の進行を抑える。
If YES in
In
かかる本実施形態のバッテリの充電状態制御装置によれば、回生発電期間での充電電流値に基づいて回生制御前のバッテリ充電状態(SOC)を推定し、充電状態(SOC)が設定値より小さいと推定される場合にはその後の放電量を回生発電で得られた充電量より少なくし、充電状態(SOC)が設定値より大きいと推定される場合にはその後の放電量を回生発電で得られた充電量より多くするので、バッテリ4を回生発電によって常時充電可能な一定状態に保つことができる。従って、所望の燃費低減効果を及び減速性能を確保できる。
According to the battery charge state control device of this embodiment, the battery charge state (SOC) before the regenerative control is estimated based on the charge current value in the regenerative power generation period, and the charge state (SOC) is smaller than the set value. If it is estimated that the subsequent discharge amount is smaller than the charge amount obtained by regenerative power generation, and if the state of charge (SOC) is estimated to be larger than the set value, the subsequent discharge amount is obtained by regenerative power generation. Since the amount of charge is larger than the charged amount, the
また、強制充電を繰り返しても過放電と判定される場合や放電量の増大制御を繰り返しても充電電流値が増大しない場合は回生制御を禁止するので、バッテリ4の劣化の進行を抑えることができる。
また、回生制御の度にバッテリ充電状態を推定して修正できるので、バッテリ充電状態(SOC)が大きく変化するのを防止でき、燃費低減効果や減速性能が安定して得られる。
In addition, when it is determined that the battery is over-discharged even after repeated forced charging, or when the charging current value does not increase even after repeated increase control of the discharge amount, regenerative control is prohibited, so that the progress of deterioration of the
In addition, since the battery charge state can be estimated and corrected every time regeneration control is performed, it is possible to prevent the battery charge state (SOC) from changing greatly, and the fuel consumption reduction effect and the deceleration performance can be stably obtained.
尚、充電電流は、バッテリ4の温度に依存し、バッテリ温度が高くなるほど充電電流値は大きくなる。従って、例えば温度による充電電流値のマップを作成し、回生発電時の充電電流値Aを、温度センサ6で検出されるバッテリ温度に基づいてマップから補正し、補正した充電電流値と上下限値B1,B2とを比較するようにすれば、バッテリ4の充電状態(SOC)の推定精度が向上する。尚、バッテリ温度は、吸気温度、エンジン水温等から推定するようにしてもよい。
The charging current is dependent on the temperature of the
1 エンジン
2 オルタネータ
3 レギュレータ
4 バッテリ
5 電流センサ
6 温度センサ
7 ECM
1
Claims (8)
前記回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の上限値より大きいとき、その後のバッテリの放電量を、前記回生発電で得られた充電量より少なく制御する構成としたことを特徴とするバッテリの充電状態制御装置。 When the vehicle decelerates, the power generation voltage of the alternator driven by the engine is increased and regenerative power generation is performed to charge the battery. Then, the power generation voltage of the alternator is decreased to discharge the battery, and the state of charge (SOC) of the battery is determined in advance. A battery charge state control device that controls the set value to be rechargeable,
When the charge current value of the battery at the time of regenerative power generation is larger than the upper limit value of a preset threshold range, the subsequent battery discharge amount is controlled to be less than the charge amount obtained by the regenerative power generation. A battery charge state control device.
前記回生発電時のバッテリの充電電流値が予め設定した閾値範囲の下限値より小さいとき、その後のバッテリの放電量を、前記回生発電で得られた充電量より多く制御する構成としたことを特徴とするバッテリの充電状態制御装置。 When the vehicle decelerates, the power generation voltage of the alternator driven by the engine is increased and regenerative power generation is performed to charge the battery. Then, the power generation voltage of the alternator is decreased to discharge the battery, and the state of charge (SOC) of the battery is determined in advance. A battery charge state control device that controls the set value to be rechargeable,
When the charge current value of the battery during the regenerative power generation is smaller than a lower limit value of a preset threshold range, the subsequent battery discharge amount is controlled to be greater than the charge amount obtained by the regenerative power generation. charge state control device Luba Tteri be between.
Charging current value of the battery, the battery state of charge control device according to any one of claims 1 to 7 from the start of the regeneration, wherein Rukoto using a value after a predetermined time.
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