JP4858277B2 - 車両の発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの減速燃料カット時に回生発電制御によりバッテリを強制充電する車両の発電制御装置に関し、特に、回生発電制御時にバッテリが過充電状態になった場合の対処技術に関する。

従来、車両の発電制御装置として、エンジンの減速燃料カット時にエンジン駆動の発電機の発電電圧を上げて回生発電を行ってバッテリを強制的に充電し電力回収によって燃費を改善すると共に、減速燃料カット終了後、強制充電中の充電量に応じた所定時間の間、発電機の発電電圧を下げて無発電とすることによりエンジン負荷を軽減してエンジン回転の急激な低下を抑制するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２４４９９８号公報

ところで、この種の発電制御装置では、減速燃料カット中に回生発電によりバッテリを強制充電している時に、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）が所定値以上となり過充電状態になった場合は、バッテリ保護のために発電機の発電電圧を下げて回生発電を禁止する。しかし、減速燃料カット中に過充電状態になったときに直ちに発電機の発電電圧をバッテリが放電する電圧まで下げてバッテリを強制放電すると、減速燃料カット終了後、アイドル時等での無発電時間が少なくなってしまうという問題がある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、減速燃料カット終了後における発電機の無発電時間を少なくすることなく、バッテリの過充電による劣化を抑制できる車両の発電制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、エンジンの減速燃料カット時にエンジンで駆動する発電機の発電電圧を上げてバッテリを強制充電する車両の発電制御装置において、減速燃料カット中の前記強制充電時にバッテリ過充電と判定したときに、当該減速燃料カット中は前記発電機の発電電圧をバッテリ充放電電流がゼロとなるバッテリが充放電しない電圧へ下げるよう制御し、減速燃料カット終了後に、前記発電機の発電電圧をバッテリが充放電しない前記電圧より低い電圧に制御して無発電としバッテリを放電させることを特徴とする。

本発明によれば、減速燃料カット中の強制充電時にバッテリ過充電と判定したとき、直ちに無発電制御によりバッテリを放電させることなく、発電機の発電電圧をバッテリ充放電電流がゼロとなるバッテリが充放電しない電圧に制御し、減速燃料カット終了後に、前記発電機の発電電圧をバッテリが充放電しない前記電圧より低い電圧に制御して無発電としバッテリを放電させるので、燃料カット終了後の無発電制御時間を長くできる。従って、回生発電中のバッテリ過充電状態によるバッテリの劣化を防止でき、しかも、アイドル時等にバッテリからの電力供給時間が長くなることにより燃費の向上を図ることができる。

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、本発明に係る車両の発電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発電機としてのオルタネータ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）６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ＥＣＭ６に入力する。

ＥＣＭ６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、各種センサからの信号によりエンジン１の運転状態を制御する。また、ＥＣＭ６は、回転速度センサ７とスロットルセンサ８からの信号により、吸入空気量を制御するスロットル弁が略全閉のアイドル状態でエンジン回転速度が所定以上の減速時に、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する燃料カット制御を行い、その後、エンジン回転速度がリカバー値以下となったときに燃料噴射を再開するリカバー制御を行う。

また、バッテリ４の充電量を適正量に維持するように、オルタネータ２の発電電圧を設定電圧に制御する通常制御を行う一方、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を充電する回生発電制御を行い、この回生発電制御中にバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を監視し、バッテリ過充電と判定した時には燃料カット制御が終了するまでオルタネータ２の発電電圧をバッテリ４が充放電しない電圧値（例えば１３Ｖ）に下げて回生発電制御を禁止するようオルタネータ２の発電電圧を制御してバッテリ４の劣化を抑制するようにしている。

次に、本実施形態のＥＣＭ６によるオルタネータ発電制御について、図２のフローチャート及び図３のタイミングチャートに従って説明する。

ステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）では、燃料カット制御中か否かを判定し、燃料カット制御中のときはステップ２へ進む。

ステップ２では、図３に示すようにオルタネータ２の発電電圧をバッテリ電圧より高い電圧（例えば１４．５Ｖ）に上げてバッテリ４を強制充電する。

ステップ３では、強制充電時の充電量を積算すると共にバッテリ充電状態ＳＯＣを算出する。強制充電時の充電量積算に関して、具体的には、電流センサ５で検出されるバッテリ充電電流ｖＣＨＡＩ［Ａ／ｈ］をサンプリング時間［１０ｍｓ］当たりの充電電流値ｖＣＨＡＩ／360000に換算して積算することにより、強制充電開始からの積算充電量ｖＣＨＡＤＤを次式のように算出する。

ｖＣＨＡＤＤ＝ｖＣＨＡＤＤｚ＋ｖＣＨＡＩ／360000
ただし、ｖＣＨＡＤＤｚはｖＣＨＡＤＤの前回値である。

また、バッテリ充電状態ＳＯＣの算出に関して、具体的には、長時間停車時にバッテリ４と電源回路とを接続するリレーがＯＦＦになっているときにバッテリ開放端電圧の初期値に基づいて充電状態ＳＯＣの初期値を求め、その後、電流センサ５によって検出される充放電電流値を充電時は＋、放電時は−として積算して現状のバッテリ充電状態を算出する。従って、強制充電中のバッテリ充電状態ＳＯＣは、回生発電直前のバッテリ充電状態ＳＯＣに前記積算充電量ｖＣＨＡＤＤを加算したものとなる。

ステップ４では、バッテリ充電状態が過充電か否かを判定する。例えば過充電判定用閾値ＳＯＣｔｈを予め設定し、ステップ３で算出した最新のバッテリ充電状態ＳＯＣと判定用閾値ＳＯＣｔｈを比較し、ＳＯＣ≧ＳＯＣｔｈであれば過充電と判定し、ステップ５に進む。

ステップ５では、図３に示すようにオルタネータ２の発電電圧を、バッテリ４が充放電しない電圧（例えば１３Ｖ）に下げて回生発電制御を禁止してバッテリ４の充電を停止する。

ステップ６では、燃料カット制御終了か否かを判定し、燃料カット中であればオルタネータ２の発電電圧をバッテリ４が充放電しない電圧（例えば１３Ｖ）に維持し、燃料カット制御終了と判定したらステップ７に進む。

ステップ７では、図３に示すようにオルタネータ２の発電電圧を、バッテリ４が充放電しない電圧（例えば１３Ｖ）より更に低い電圧（例えば１２．５Ｖ）に下げて無発電制御を開始する。これにより、回生発電制御による充電量分だけバッテリ４を強制放電させる。

ステップ８では、回生発電制御でバッテリ４に充電された積算充電量ｖＣＨＡＤＤから無発電制御中の放電量を減算して現在のバッテリ４の積算充電量ｖＣＨＡＤＤを算出する。具体的には、強制充電中の積算充電量ｖＣＨＡＤＤからサンプリング時間［１０ｍｓ］当たりの放電電流値ｖＣＨＡＩ／360000に換算して減算することにより、強制放電開始からの積算充電量ｖＣＨＡＤＤを次式のように算出する。

ｖＣＨＡＤＤ＝ｖＣＨＡＤＤｚ−ｖＣＨＡＩ／360000
ステップ９では、ステップ８で算出した積算充電量ｖＣＨＡＤＤが０になったか否かを判定し、ｖＣＨＡＤＤ≦０と判定したときはステップ１０に進み、無発電制御を終了してオルタネータ２の発電電圧を、図３に示すようにバッテリ４の充電量を適正量に維持するための設定電圧（例えば１３Ｖ）に上げて通常制御を開始する。

また、ステップ４のバッテリ過充電判定で、過充電でない（ＳＯＣ＜ＳＯＣｔｈ）と判定されたときは、ステップ１１に進み、燃料カット終了か否かを判定し、燃料カット終了でなければステップ３に戻り、充電量の積算を継続する。一方、燃料カット終了と判定したときは、ステップ１２に進む。

ステップ１２では、バッテリ充電状態ＳＯＣが所定値以下か否かを判定する。バッテリ充電状態ＳＯＣが所定値より大きく、無発電制御を行ってもバッテリ充電状態ＳＯＣが不足して電気負荷制御に影響を与えることが無いと判定したときは、ステップ７に進み前述したように無発電制御を行う。また、バッテリ充電状態ＳＯＣが所定値以下であり、無発電制御を行うとバッテリ充電状態ＳＯＣが不足して電気負荷制御に影響を与える可能性があると判定したときは、無発電制御を行うことなく、ステップ１０に進み直ちに通常制御を開始する。

かかる本実施形態の発電制御装置によれば、回生発電制御中にバッテリ過充電と判定したときにオルタネータ発電電圧を、バッテリが充放電しない電圧に制御し、燃料カット終了後にバッテリ放電電圧に下げて無発電制御を行うので、本実施形態の燃料カット終了後の無発電制御時間Ｔｎ（図３に示す）を、図３の二点鎖線で示すように過充電判定後に直ちに無発電制御を開始する場合の無発電制御時間Ｔｏ（図３に示す）より長くできる。従って、回生発電中のバッテリ過充電状態によるバッテリ４の劣化を防止し、しかも、アイドル時等において無発電制御によるバッテリ４からの電力供給時間が長くなることにより燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る車両の発電制御装置の一実施形態を示すシステム構成図 本実施形態の発電制御動作を説明するフローチャート 本実施形態の発電制御動作を説明するタイムチャート

符号の説明

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 ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）
７ 回転速度センサ
８ スロットルセンサ

Claims (3)

1. エンジンの減速燃料カット時にエンジンで駆動する発電機の発電電圧を上げてバッテリを強制充電する車両の発電制御装置において、
   減速燃料カット中の前記強制充電時にバッテリ過充電と判定したときに、当該減速燃料カット中は前記発電機の発電電圧をバッテリ充放電電流がゼロとなるバッテリが充放電しない電圧へ下げるよう制御し、減速燃料カット終了後に、前記発電機の発電電圧をバッテリが充放電しない前記電圧より低い電圧に制御して無発電としバッテリを放電させる構成としたことを特徴とする車両の発電制御装置。
2. 前記無発電制御の時間は、前記強制充電中の充電量分だけバッテリから放電する時間とする構成としたことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電制御装置。
3. 強制充電終了後のバッテリ充電量が所定レベル以下のときは、前記発電機の無発電制御を禁止する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の発電制御装置。

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