JP5406263B2 - 電源監視装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両に搭載された電源装置の充電状態を監視する電源監視装置に関するものである。
近年、車両の燃費を削減する技術として、車両の減速時の運動エネルギーを回生発電により電力として回収する車両が開発されており、効率良く回生発電するために、通常の鉛バッテリとは別に、充放電許容量が大きくエネルギー密度が高いバッテリ（例えば、リチウムイオン電池）を搭載する車両が開発されている。このようなバッテリでは、バッテリの寿命や安全性向上のため、バッテリが過充放電状態とならないよう、鉛バッテリと比較して、より厳密にバッテリの充電状態（State of Charge：以下、ＳＯＣ、と称する）を監視する必要がある。又、回生量を向上するためには、バッテリの充電状態を把握し管理することが重要である。
従来の鉛バッテリを用いた車両では、鉛バッテリを放電状態にすると劣化が進行するため、常時、満充電近傍の状態でＳＯＣが制御されている。そのＳＯＣの推定には、車両始動後に鉛バッテリの充電量を増加し、鉛バッテリの充電量が飽和して電流値が小さくなったところで満充電とし、満充電状態から充放電電流量を積算して鉛バッテリのＳＯＣを推定する方法がとられていた。例えば、発電機と電動機の何れとしても動作し得る発電電動機と鉛バッテリとを搭載した車両に於いて、車両の内燃機関の始動後、発電電動機による発電を一旦停止させてバッテリを放電状態とし、バッテリ内部の分極状態を揃えた条件下で徐々にバッテリの充電電流を増加し、バッテリの充電電流が微小となった時点で、バッテリの端子間電圧からＳＯＣを推定するようにしたバッテリの状態監視装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第４０３９３２３号公報
特許文献１に示された従来の装置では、電源の開放電圧によってＳＯＣを推定するため、車両の内燃機関の始動後に発電電動機の発電を停止させて鉛バッテリを放電状態とし、バッテリ内部の分極状態を揃えた条件下で徐々に発電量を増加して徐々にバッテリの充電電流を増加し、その後、その充電電流が微小となった時点で鉛バッテリの端子間電圧が取得される。しかしながら、例えば、電動格納サイドミラー等の電気負荷の動作終了時期と重複するような場合には、鉛バッテリの端子間電圧の検出の時機を逸してしまう恐れがあった。
又、発電電動機の発電電流や電圧には、生成された起電力を整流した際に発生する脈動や界磁巻線に流れる界磁電流のＰＷＭ（Pals Wide Modulation）制御に伴う脈動が生じ、この脈動によって充電電流や鉛バッテリの端子間電圧の検出値に誤差が生じるが、特許文献1に示された従来の装置には、そのような検出値の誤差に対する対策について何ら開示されていない。
この発明は、従来の電源監視装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、電源の充電状態を精度高く監視することができる電源監視装置を得ることを目的としたものである。
この発明による電源監視装置は、
車両の動力源としての内燃機関との間で動力の授受を行なう回転電機と、蓄電機能を備え前記回転電機との間で電力の授受を行なう電源装置とを備えた車両に搭載され、前記電源装置の少なくとも充電状態を監視するようにした電源監視装置であって、
前記回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号を制御して、負荷としての前記回転電機を停止することなく前記電源装置に流れる電源電流値を零若しくは零近傍の値に制御し得る電源電流制御ユニットと、
前記電源装置に流れる電源電流値が零若しくは零近傍の値にあるか否かを判定する電源無通電判定ユニットと、
前記電源無通電判定ユニットが前記電源電流値が零若しくは零近傍の値にあることを判定したとき、所定期間内に於いて前記電源装置の電源端子間電圧値の変動が所定の範囲内にあるか否かを判定する電源電圧安定判定ユニットと、
前記電源電圧安定判定ユニットが前記電源端子間電圧値の変動が前記所定の範囲内にあることを判定したとき、前記電源装置の電圧値に基づいて前記電源装置の充電状態を推定する電源充電状態推定ユニットと、
前記電源充電状態推定ユニットが前記充電状態の推定を行なう場合に、前記界磁電流ＰＷＭ制御信号のキャリア周波数を前記回転電機に於ける通常の発電時の周波数とは異なる周波数に変更するＰＷＭ周波数変更ユニットと、
を備え、
前記電源充電状態推定ユニットにより推定された充電状態に基づいて、前記電源装置の充電状態を監視するようにしたものである。
又、この発明による電源監視装置は、
車両の動力源としての内燃機関との間で動力の授受を行なう回転電機と、蓄電機能を備え前記回転電機との間で電力の授受を行なう電源装置とを備えた車両に搭載され、前記電源装置の少なくとも充電状態を監視するようにした電源監視装置であって、
前記回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号を制御して、負荷としての前記回転電機を停止することなく前記電源装置に流れる電源電流値を零若しくは零近傍の値に制御し得る電源電流制御ユニットと、
前記電源装置に流れる電源電流値が零若しくは零近傍の値にあるか否かを判定する電源無通電判定ユニットと、
前記電源無通電判定ユニットが前記電源電流値が零若しくは零近傍の値にあることを判定したとき、所定期間内に於いて前記電源装置の電源端子間電圧値の変動が所定の範囲内にあるか否かを判定する電源電圧安定判定ユニットと、
前記電源電圧安定判定ユニットが前記電源端子間電圧値の変動が前記所定の範囲内にあることを判定したとき、前記電源装置の電圧値に基づいて前記電源装置の充電状態を推定する電源充電状態推定ユニットと、
を備え、
前記電源充電状態推定ユニットにより推定された充電状態に基づいて、前記電源装置の充電状態を監視するように構成されると共に、
前記車両は、受信周波数を走査しながら信号強度が所定以上となった周波数を取得してラジオ局周波数と認識する自動選局機能を有するラジオ受信機を備えており、
前記電源充電状態推定ユニットは、前記ラジオ受信機が前記自動選局機能による自動選局動作を実施しているときは、前記電源装置の充電状態の推定を中止若しくは中断する、
ことを特徴とするものである。
この発明による電源監視装置によれば、電源装置に流れる電源電流値が零若しくは零近傍の値にあり、且つ所定期間内に於いて電源装置の電源端子間電圧値の変動が所定の範囲内にあるとき、電源装置の電源端子間電圧値に基づいて電源装置の充電状態を推定するようにしているので、確実に電源装置の充電状態を推定することができ、この推定に基づいて電源の充電状態を精度高く監視することができる。
この発明の実施の形態１による電源監視装置を備えた車両の構成図である。 この発明の実施の形態１による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の内部処理を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定処理の動作の流れを説明するタイムチャートである。 この発明の実施の形態1による電源監視装置に於ける、電源端子電圧値から電源のＳＯＣ推定値を求める電源ＳＯＣ推定マップである。 この発明の実施の形態１による電源監視装置の動作の流れを示すフローチャートである。
この発明の実施の形態２による電源監視装置を備えた車両の構成図である。 この発明の実施の形態２による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の電源監視装置の内部処理を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による電源監視装置を備えた車両の構成図である。 この発明の実施の形態３による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の内部処理を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による電源監視装置の処理の流れを示すフローチャートである。 車載ラジオ受信機の選局周波数とＰＷＭキャリア周波数の設定値を例示するグラフである。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電源監視装置を備えた車両の構成図である。図１に於いて、電動発電機（Motor Generator：以下、回転電機、と称する）３は、その回転子軸が内燃機関１０のクランク軸にベルト３１により連結されており、内燃機関１０によりベルト３１を介して回転子が駆動されたときは発電機として動作して電力を発生し、これに対して電力が電機子巻線に供給されたときは電動機として動作してベルト３１を介して内燃機関１０を駆動する。
内燃機関１０は、変速機１１を介して車両の駆動輪３２と動力の授受を行なう。また、回転電機３は、電源装置としての第１の電源２と電力の授受が可能となるように接続され、更に電圧変換ユニット５との間で電力の授受が可能となるように接続されている。第１の電源２は、充放電許容量が大きくエネルギー密度が高いリチウムイオン電池等のバッテリにより構成されている。電圧変換ユニット５は、回転電機３及び第１の電源２から供給された電力を、電圧変換して第２の電源６及び車両の電気負荷７に電力を供給する。第２の電源６は、鉛蓄電池等のバッテリにより構成され、電圧変換ユニット５から供給された電力を蓄電すると共に、車両の電気負荷７に電力を供給する。
この発明の実施の形態１による電源監視装置１は、第１の電源２に付設された電源端子間電圧検出ユニット８から電源端子間電圧値Ｖを取得し、更に、第１の電源２に付設された電源電流検出ユニット９から電源電流値Ｉを取得すると共に、回転電機３の界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷを発生して回転電機３の発電量を可変制御する。
図２は、この発明の実施の形態１による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の内部処理を示す構成図である。図２に於いて、電源電流制御ユニット１０２は、ＳＯＣ誤差判定ユニット１０６から電源無通電制御要求ＲＮを受け取った際に、電源電流検出ユニット９から取得した電源電流値Ｉが零になるようにフィードバック制御演算を行なうべく、界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷを回転電機３に出力する。電源無通電判定ユニット１０３は、電源電流値Ｉを監視し，その値が零若しくは零近傍となった場合に、電源無通電状態となったと判定し、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１に判定結果ＪＩを出力する。
電源電圧安定判定ユニット１０４は、電源端子電圧検出ユニット８からの電源端子電圧値Ｖに基づいて電源端子間電圧値Ｖを監視し、後述する所定の電源電圧安定判定期間の間に於ける電源端子間電圧値Ｖの変動が所定の電源電圧安定判定しきい値の範囲内である場合に、電源電圧が安定したと判定し、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１にその判定結果ＪＶを出力する。前述の電源電圧安定判定期間と電源電圧安定判定しきい値は、電源の特性によって設定される。例えば、電源電圧安定判定期間は２００［ｍｓｅｃ］に設定され、電源電圧安定判定しきい値は１０［ｍＶ］に設定される。
電源ＳＯＣ推定ユニット１０１は、前述の無通電制御中に一定のサンプリング周期毎に電源端子間電圧Ｖを取得しており、電源無通電判定ユニット１０３により電源無通電状態と判定され、且つ電源電圧安定判定ユニット１０４により電源電圧が安定したと判定された時点で取得した電源端子間電圧値Ｖから、内部に用意した例えば図４に示す電源ＳＯＣ推定マップを参照して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を求める。
即ち、図４は、この発明の実施の形態1による電源監視装置に於ける、電源端子電圧値から電源のＳＯＣ推定値を求める電源ＳＯＣ推定マップであり、縦軸は電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０、横軸は電源端子電圧値Ｖを夫々示している。ここで、電源端子間電圧値Ｖと電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０の特性は、電源の温度に依存するため、代表温度毎に電源ＳＯＣ推定マップを設定しておき、別途設けた電源温度検出ユニットから電源温度を取得し、その電源温度に近い代表温度の電源ＳＯＣ推定マップから取得した電源ＳＯＣ推定値に基づいて、検出した電源温度での電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を求めるようにしてもよい。
ＳＯＣ誤差判定ユニット１０６は、車両が停止状態から初めて始動された場合は、電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０の信頼性が低下していると判定し、電源ＳＯＣ推定処理を実施するように電源ＳＯＣ推定ユニット１０１に電源ＳＯＣ推定処理要求ＲＰを発すると共に、電源電流制御ユニット１０２に無通電制御要求ＲＮを発する。又、ＳＯＣ誤差判定ユニット１０６は、前回の電源ＳＯＣ推定処理を実施した時点からの、前記電源電流値Ｉの絶対値の積算値を求め、前記積算値が所定の累積誤差許容電流積算値を超過した際にも電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０の信頼性が低下したと判定し、再度、電源ＳＯＣ推定処理を実施するように電源ＳＯＣ推定ユニット１０１に電源ＳＯＣ推定処理要求ＲＰを発すると共に、電源電流制御ユニット１０２に電源無通電制御要求ＲＮを発する。前述の累積誤差許容電流積算値は、使用する電源電流検出ユニット９の精度を考慮して、例えば、１０Ｃ（１Ｃ＝電源の満充電容量）に設定する。
電源ＳＯＣ補正ユニット１０５は、電源電流値Ｉを積算し、その積算した値によって電源ＳＯＣ推定ユニット１０１が求めた電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を次式（１）に基づいて補正する。

ＳＯＣ＝ＳＯＣ０＋（∫Ｉｄｔ÷Ａ）・・・・・・・・・・・・式（１）

ここで、
ＳＯＣ：電源ＳＯＣ補正ユニット１０５が補正した電源ＳＯＣ推定値
ＳＯＣ０：電源ＳＯＣ推定ユニット１０１が求めた電源ＳＯＣ推定値
Ｉ：電源電流値
Ａ：第１の電源２の満充電容量［アンペア秒］
である。
図３は、この発明の実施の形態１による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定処理の動作の流れを説明するタイムチャートである。図３の縦軸は電圧［Ｖ］と電流［Ｉ］を下段と上段に分けて示しており、横軸は時刻を示している。図３に於いて、Ｃｈ１は前述の電源電流値Ｉの時間的推移を示し、Ｃｈ２は前述の電源端子間電圧値Ｖの時間的推移を示す。時刻ｔ０に於いて、電源電流制御ユニット１０２は界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷを出力し、電源電流値Ｉが零若しくは零近傍となるように回転電機３の界磁巻線に流れる界磁電流が制御される。
時刻ｔ１に於いて、電源電流値Ｉが零近傍となり、電源無通電判定ユニット１０３は電源無通電状態であると判定してその判定結果ＪＩを電源ＳＯＣ推定ユニット１０１へ出力する。次に、時刻ｔ２に於いて、電源電圧安定判定ユニット１０４は、電源電圧安定判定期間Δｔの間、電源端子間電圧Ｖの変動が電源電圧安定判定しきい値の範囲内にあった場合に、電源電圧が安定したと判定しその判定結果ＪＶを電源ＳＯＣ推定ユニット１０１へ出力する。更に、時刻ｔ２において、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１は、時刻ｔ２の時点での電源端子間電圧値Ｖを用いて、図４に示す電源ＳＯＣ推定マップを参照して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を求める。
尚、図３では、一例として、第１の電源２が放電した状態から電源ＳＯＣ推定処理を開始しているが、電源ＳＯＣ推定処理開始時の第１の電源２の電流の通電方向や大きさは特に限定されない。又、車両停止中や車両始動前に、回転電機３や電力変換ユニット５が停止している状態、即ち、第１の電源２に流出入する電流の経路が皆無である状態で、電源電流検出ユニット９の零点校正を行ってオフセット誤差を相殺することで、電源ＳＯＣ推定の精度をさらに向上することができる。
次に、この発明の実施の形態１による電源監視装置の動作を説明する。図５は、この発明の実施の形態１による電源監視装置の動作の流れを示すフローチャートであり、所定の時間間隔でこの処理を繰り返す。図５に於いて、先ず、ステップＳ１００では、ＳＯＣ誤差判定ユニット１０６は、前回の電源ＳＯＣ推定の後に取得した電源電流値Ｉの絶対値の積算値を算出してＳＯＣ誤差判定の処理に入り、ステップＳ１０１では、ステップＳ１００で算出した電源電流Ｉの絶対値の積算値が所定の累積誤差許容電流積算値を超過しているか否かを判定する。ステップＳ１０１での判定の結果、電源電流Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していると判定した場合（Ｙｅｓ）は、電源ＳＯＣ推定値の誤差が蓄積し信頼性が低下したと判定してステップＳ１０２の処理に進み、電源電流値Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０５の処理に進む。
ステップＳ１０２に進むと、電源電流制御ユニット１０２は、取得した電源電流値Ｉが零若しくは零近傍の値となるように、界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷを回転電機３に出力して無通電制御を実施する。そして電源電流値Ｉが零若しくは零近傍の値となった場合に、電源無通電状態となったと判定してその判定結果ＪＩを出力し、ステップＳ１０３の処理に進む。
ステップＳ１０３では、電源電圧安定判定ユニット１０４は、前述の図３に示す電源電圧安定判定期間Δｔの間に於ける電源端子電圧値Ｖの変動が所定の電源電圧安定判定しきい値の範囲内となった場合に、電源電圧が安定したと判定してその判定結果ＪＶを出力しステップＳ１０４の処理に進む。ステップＳ１０４では、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１は、その時点で取得した電源端子間電圧値Ｖに基づいて、前述の図４に示す電源ＳＯＣ推定マップを参照して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を求め、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０１での判定の結果、電源電流値Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０５の処理に進み、電源ＳＯＣ補正ユニット１０５は、取得した電源電流値Ｉの絶対値を積算し、前述のステップＳ１０４で求めた電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０をその積算値に基づいて補正して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣを発生し、処理を終了する。
以上述べたこの発明の実施の形態１による電源監視装置によれば、ＳＯＣや温度等の要因で電源を無通電状態にしてから端子間電圧が安定するまでの特性が変化した場合にも、可及的速やかに電源ＳＯＣ推定を実施することができると共に、電源ＳＯＣ推定による電源無通電制御の回数や期間を適切に設定することで、電源ＳＯＣ推定の精度を維持しつつ車両の燃費への影響を低減し、車両減速時の回生発電の機会を逸する可能性を低減することができる。
又、この発明の実施の形態１による電源監視装置によれば、第１の電源に流れる電源電流値を零若しくは零近傍となるように、回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号を制御することで電源無通電状態に制御し、電源無通電制御中に電源端子間電圧を定期的に取得し、電源端子間電圧の変動が収まった時点で可及的速やかに電源ＳＯＣ推定の処理を完了して電源無通電制御を終了することができる。このようにすれば、電源に流れる電流による電圧降下や電源の分極による影響を受けずに、開放電圧に相当する電源端子間電圧を取得することができ、電源のＳＯＣを高精度に推定することが可能となり、電源ＳＯＣ推定処理を速やかに終了することで、車両の燃費への影響を必要最小限にとどめることができ、車両減速時の回生発電の機会を逸する可能性も低減できる。更に、電源の温度、又は、電源ＳＯＣ、又は、劣化状態等の要因で、電源端子間電圧が安定するまでの所要時間が変化した場合にも、そのような要因の影響を受けることなく電源ＳＯＣ推定の処理を完了することができる。
又、この発明の実施の形態１による電源監視装置によれば、前回の電源ＳＯＣ推定実行からの電源電流値の絶対値の積算値が所定値以上となった際に、再度、電源ＳＯＣ推定を実行する。これにより、電源に充放電された電流値を積算して補正している電源ＳＯＣ推定値に誤差が蓄積した場合には、再度、電源ＳＯＣ推定値を取得することで電源ＳＯＣ推定値の精度を維持することが可能となり、電源ＳＯＣ推定の実行回数を必要最小限にとどめることができる。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電源監視装置について説明する。前述の実施の形態１による電源監視装置では、無通電制御の指示により電源電流が零若しくは零近傍の値となるように回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御し、電源端子間電圧から電源ＳＯＣ推定を実施したが、これに加えて、実施の形態２による電源監視装置では、回転電機の発電に伴うノイズによる影響を低減して、電源ＳＯＣ推定の精度を向上させるようにしたものである。
図６は、この発明の実施の形態２による電源監視装置を備えた車両の構成図であり、図１と同一または相当部分には同一符号を付してある。図６に於いて、フィルタ回路１２は、電源端子間電圧検出ユニット８が出力した電源端子間電圧値Ｖの電圧振動のうち、第１の電源２の端子の電気二重層の形成に寄与する高い周波数の電圧振動を除去し、電源監視装置１に電源端子電圧値Ｖを出力する。その他の構成は、実施の形態１に於ける図１と同様であるので説明を省略する。
図７は、この発明の実施の形態２による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の電源監視装置の内部処理を示す構成図である。図７に示す電源監視装置１の内部の処理は、実施の形態１の電源監視装置１の内部の処理を示す図２と同一または相当部分には同一符号を付してある。ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７は、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１により電源ＳＯＣ推定動作を行なう場合に、電源電流制御ユニット１０２から入力された界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷのＰＷＭキャリア周波数を、通常発電時より高い周波数（例えば人の可聴域を避けた２０［ｋＨｚ］）に変更して回転電機３の界磁巻線に出力する。ここで、ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７から回転電機３の界磁巻線に出力される界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷは、電源電流値Ｉが零若しくは零近傍の値になるようにフィードバック制御演算を行なうように電源電流制御ユニット１０２により設定されたＰＷＭ駆動デューティを備える。
この発明の実施の形態２による電源監視装置の動作の流れは、図５に示される実施の形態１のフローチャートと同様であるが、図５のステップＳ１０２に於いて、回転電機３の界磁巻線への界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷのキャリア周波数を、前述のように通常発電時より高い周波数に設定する点が実施の形態１の場合とは異なる。その他の構成及び動作は、実施の形態１による電源監視装置と同様である。
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による電源監視装置によれば、取得する電源端子電圧値の高周波成分を除去することで、電源ＳＯＣ推定の精度を向上することができる。又、回転電機の界磁巻線への界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷの周波数を、通常の発電時より高く設定することで、界磁電流のＰＷＭ制御による脈動の影響を低減し、電源無通電制御や電源ＳＯＣ推定の精度を向上することができる。
前述のように、この発明の実施の形態２による電源監視装置によれば、電源端子間電圧値から電気二重層の形成に寄与する高周波成分をフィルタ回路により除去して電源端子間電圧値及び電源電流値を取得することができる。回転電機の回転に同期して発生する電圧や電流の脈動は１［ｋＨｚ］を超える高周波となることが多く、電源の電極間での電気二重層の形成に寄与し、電源内部のイオン泳動や化学反応を伴わないため、電源の寿命や安全性に影響しない。
又、この発明の実施の形態２による電源監視装置によれば、電源無通電制御時は、回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号のキャリア周波数を通常発電時と比較して上昇させることで、界磁巻線による発電電流及び電圧の脈動による影響を低減し、電源無通電制御の制御精度と端子間電圧の取得精度を向上することで、電源ＳＯＣ推定の精度を向上することが出来る。
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電源監視装置について説明する。前述の実施の形態２による電源監視装置では、回転電機の界磁電流を制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号のＰＷＭキャリア周波数を通常より高く設定することで、界磁電流のＰＷＭ制御に起因して発生する発電電流及び電圧の脈動による電源ＳＯＣ推定の精度への悪影響を低減するようにしたが、実施の形態３では、更に、回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号のキャリア周波数を適切に選択することで、界磁巻線のＰＷＭ駆動による車載ラジオの聴取への干渉を低減するようにしたものである。
図８は、この発明の実施の形態３による電源監視装置を備えた車両の構成図であり、図１と同一または相当部分には同一符号を付してある。図８に於いて、自動選局機能を備え中波帯の電波を受信して音声を再生する車載ラジオ受信機１３は、その作動状態、及び選局しているラジオ選局周波数を情報として電源監視装置１に伝達する。車載ラジオ受信機１３に於ける前述の自動選局機能は、受信電波周波数を走査しながら信号強度が所定値以上となった周波数を取得する。車載ラジオ受信機１３は、受信電波周波数を走査しながら信号強度が所定以上となった周波数を取得する自動選局機能による自動選局を実行している場合は、自動選局機能の実施状態を電源監視装置１に情報として伝達する。
尚、車載ラジオ受信機１３は、電源無通電制御ユニット１０３が電源無通電制御を実行中であれば、自動選局機能による自動選局の実行を中断するように構成されている。
電源監視装置１は、車載ラジオ受信機１３の作動状態を取得するラジオ作動状態取得ユニットと、自動選局機能が実施中であることを取得する自動選局状態取得ユニットと、車載ラジオ受信機の選局周波数を取得する選局周波数取得ユニットを有しており、車載ラジオ受信機１３が自動選局機能による自動選局の実施中であれば、その選局周波数ｆに対して、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数Ｆを次式（２）のように設定して前述の電源無通電制御ユニット１０３による電源無通電制御を実行する。

Ｆ＝（ｆ−Ａ／２）÷［｛ｆ−ｍｏｄ（ｆ，Ａ）｝÷Ａ］・・・・・式（２）

ここで、
Ｆ：ＰＷＭキャリア周波数
ｆ：ラジオ選局周波数
Ａ：基準周波数（例えば、２０ｋＨｚ）
ｍｏｄ（ｆ，Ａ）：ｆ／Ａの剰余
である。
図１１は、車載ラジオ受信機の選局周波数とＰＷＭキャリア周波数の設定値を例示するグラフであり、前述の式（２）に基づいてＰＷＭキャリア周波数Ｆを設定した際の、ラジオ選局周波数ｆとＰＷＭキャリア周波数Ｆの関係を示している。その他の構成は、実施の形態１に於ける図１と同様であるので説明を省略する。
図９は、この発明の実施の形態３による電源監視装置に於ける、電源ＳＯＣ推定動作中の内部処理を示す構成図であり、前述の図７と同一若しくは相当部分には同一符号を付してある。図７と異なる部分は、車載ラジオ受信機１３の作動状態を取得するラジオ作動状態取得ユニット（図示せず）と、自動選局機能が実施中であることを取得する自動選局状態取得ユニット（図示せず）と、ＰＷＭ周波数算出ユニット１０８とが追加された点である。図９に於いて、ＰＷＭ周波数算出ユニット１０８は、取得したラジオ選局周波数に基づいて、高次高調波がラジオ選局周波数に干渉しないような通常発電時より高い周波数のＰＷＭキャリア周波数（例えば人の可聴域を避けた２０［ｋＨｚ］）を算出し、ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７に出力する。
ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７は、電源電流制御ユニット１０２から入力される界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷのＰＷＭキャリア周波数を、ＰＷＭ周波数算出ユニット１０８により算出されたＰＷＭキャリア周波数に変更して回転電機３の界磁巻線に出力する。ここで、ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７から回転電機３の界磁巻線に出力される界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷは、電源電流値Ｉが零若しくは零近傍の値となるようにフィードバック制御演算を行なうように電源電流制御ユニット１０２により設定されたＰＷＭ駆動デューティを備える。
次に、この発明の実施の形態３による電源監視装置の動作を説明する。図１０は、この発明の実施の形態３による電源監視装置の動作の流れを示すフローチャートであり、所定の時間間隔でこの処理を繰り返す。図１０に於けるフローチャートは、実施の形態１の図５に示されるフローチャートと同一または相当部分にはそれと同一符号を付してある。
図１０に於いて、先ず、ステップＳ１００では、ＳＯＣ誤差判定ユニット１０６は、前回の電源ＳＯＣ推定の後に取得した電源電流値Ｉの絶対値の積算値を算出してＳＯＣ誤差判定の処理に入り、ステップＳ１０１では、ステップＳ１００で算出した電源電流Ｉの絶対値の積算値が所定の累積誤差許容電流積算値を超過しているか否かを判定する。ステップＳ１０１での判定の結果、電源電流Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していると判定した場合（Ｙｅｓ）は、電源ＳＯＣ推定値の誤差が蓄積し信頼性が低下したと判定してステップＳ１０６へ進み、電源電流Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０５の処理に進む。
ステップＳ１０６では、車載ラジオ受信機が自動選局機能により自動選局を実行中であるか否を判定し、自動戦局を実行中でなければ（Ｎｏ）ステップＳ１０５に進み、自動選局機能が実行されている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、高次高調波が車載ラジオ選局周波数に干渉しないようなＰＷＭキャリア周波数を算出し、ステップＳ１０２へと進む。ステップＳ１０２に進むと、電源電流制御ユニット１０２は、取得した電源電流値Ｉが零若しくは零近傍の値となるように、界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷを回転電機３に出力して無通電制御を実施するが、ＰＷＭ周波数変更ユニット１０７により回転電機３の界磁巻線へ供給する界磁電流ＰＷＭ制御信号ＰＷのキャリア周波数を、ステップＳ１０７で算出したＰＷＭキャリア周波数に変更する。
ステップＳ１０２での電源無通電制御により電源電流値Ｉが零若しくは零近傍となった場合に、電源無通電状態となったと判定してその判定結果ＪＩを出力しステップＳ１０３の処理に進む。ステップＳ１０３では、電源電圧安定判定ユニット１０４は、前述の図３に示す電源電圧安定判定期間Δｔの間に於ける電源端子電圧値Ｖの変動が所定の電源電圧安定判定しきい値の範囲内となった場合に、電源電圧が安定したと判定してその判定結果ＪＶを出力しステップＳ１０４の処理に進む。ステップＳ１０４では、電源ＳＯＣ推定ユニット１０１は、取得した電源端子間電圧値Ｖに基づいて、前述の図４に示す電源ＳＯＣ推定マップを参照して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０を求め、処理を終了する。
一方、ステップＳ１０１での判定の結果、電源電流Ｉの絶対値の積算値が累積誤差許容電流積算値を超過していないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０５の処理に進み、電源ＳＯＣ補正ユニット１０５は、取得した電源電流値Ｉの絶対値を積算し、前述のステップＳ１０４で求めた電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０をその積算値に基づいて補正して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣを発生し、処理を終了する。
又、前述のステップＳ１０６での判定の結果、車載ラジオ受信機が自動選局機能により自動選局を実行中でなく（Ｎｏ）ステップＳ１０５に進んだ場合に於いても、電源ＳＯＣ補正ユニット１０５は、取得した電源電流値Ｉの絶対値を積算し、前述のステップＳ１０４で求めた電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣ０をその積算値に基づいて補正して電源ＳＯＣ推定値ＳＯＣを発生し、処理を終了する。
以上述べたように、この発明の実施の形態３による電源監視装置によれば、車載ラジオ受信機が作動している際には、回転電機の界磁巻線への界磁電流ＰＷＭ制御信号の高次高調波によるラジオ聴取への影響を回避することができ、車載ラジオ受信機が自動選局機能を実行する際にも、電源監視装置の処理によってラジオ局の誤検出を引き起こすことはない。
又、この発明の実施の形態３による電源監視装置によれば、車載ラジオ受信機の作動時には、選局している周波数の整数分の１のキャリア周波数を回避して回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御し、ＰＷＭキャリア周波数の高次高調波の影響により、ラジオ聴取に雑音を生じることなく、電源ＳＯＣ推定を実行することができる。
更に、この発明の実施の形態３による電源監視装置によれば、車載ラジオ受信機が自動選局機能を実行した際に、電源ＳＯＣ推定を中止することで、回転電機の界磁電流を制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号のＰＷＭキャリア周波数の高次高調波による自動選局機能実行時のラジオ局の誤検出への影響をなくすことができる。
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１ 電源監視装置 ２ 第１の電源
３ 回転電機（発電電動機） ５ 電圧変換ユニット
６ 第２の電源 ７ 車両電気負荷
８ 電源端子電圧検出ユニット ９ 電源電流検出ユニット
１０ 内燃機関 １１ 変速機
１２ フィルタ回路 １３ 車載ラジオ受信機
１０１ 電源ＳＯＣ推定ユニット １０２ 電源電流制御ユニット
１０３ 電源無通電判定ユニット １０４ 電源電圧安定判定ユニット
１０５ 電源ＳＯＣ補正ユニット １０６ ＳＯＣ誤差判定ユニット
１０７ ＰＷＭ周波数変更ユニット １０８ ＰＷＭ周波数算出ユニット

Claims (12)

  1. 車両の動力源としての内燃機関との間で動力の授受を行なう回転電機と、蓄電機能を備え前記回転電機との間で電力の授受を行なう電源装置とを備えた車両に搭載され、前記電源装置の少なくとも充電状態を監視するようにした電源監視装置であって、
    前記回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号を制御して、負荷としての前記回転電機を停止することなく前記電源装置に流れる電源電流値を零若しくは零近傍の値に制御し得る電源電流制御ユニットと、
    前記電源装置に流れる電源電流値が零若しくは零近傍の値にあるか否かを判定する電源無通電判定ユニットと、
    前記電源無通電判定ユニットが前記電源電流値が零若しくは零近傍の値にあることを判定したとき、所定期間内に於いて前記電源装置の電源端子間電圧値の変動が所定の範囲内にあるか否かを判定する電源電圧安定判定ユニットと、
    前記電源電圧安定判定ユニットが前記電源端子間電圧値の変動が前記所定の範囲内にあることを判定したとき、前記電源装置の電圧値に基づいて前記電源装置の充電状態を推定する電源充電状態推定ユニットと、
    前記電源充電状態推定ユニットが前記充電状態の推定を行なう場合に、前記界磁電流ＰＷＭ制御信号のキャリア周波数を前記回転電機に於ける通常の発電時の周波数とは異なる周波数に変更するＰＷＭ周波数変更ユニットと、
    を備え、
    前記電源充電状態推定ユニットにより推定された充電状態に基づいて、前記電源装置の充電状態を監視するようにした電源監視装置。
  2. 前記電源充電状態推定ユニットが前記充電状態を推定した後に取得した前記電源電流値の絶対値の積算値を求め、前記積算値が所定値を超過したときに前記推定された電源充電状態の推定に誤差が存在すると判定して、前記電源充電状態推定ユニットに前記充電状態の推定を再度行なうように指示する電源充電状態誤差判定ユニットを備えた、
    ことを特徴とする請求項１に記載の電源監視装置。
  3. 前記電源電流値の積算値を求め、前記積算値に基づいて前記電源充電状態推定ユニットが推定した電源充電状態推定値を補正する電源充電状態推定補正ユニットを備えた、
    ことを特徴とする請求項２に記載の電源監視装置。
  4. 前記電源充電状態推定補正ユニットは、前記電源充電状態誤差判定ユニットが前記充電状態の推定に誤差が存在すると判定していない場合に、前記電源充電状態推定値を補正する、
    ことを特徴とする請求項３に記載の電源監視装置。
  5. 前記電源端子間電圧値の電圧振動のうち所定値以上の周波数の電圧振動を除去するフィルタ回路を備えた、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の電源監視装置。
  6. 前記車両は車載ラジオ受信機を備えており、
    車載ラジオ受信機が作動中の場合に、前記車載ラジオ受信機の選局周波数に基づいて、ＰＷＭ周波数変更ユニットにより変更する周波数を算出するＰＷＭ周波数算出ユニットを備え、
    前記ＰＷＭ周波数変更ユニットは、前記ＰＷＭ周波数算出ユニットにより算出された周波数に前記界磁電流ＰＷＭ制御信号のキャリア周波数を変更する、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電源監視装置。
  7. 車両の動力源としての内燃機関との間で動力の授受を行なう回転電機と、蓄電機能を備え前記回転電機との間で電力の授受を行なう電源装置とを備えた車両に搭載され、前記電源装置の少なくとも充電状態を監視するようにした電源監視装置であって、
    前記回転電機の界磁電流をＰＷＭ制御する界磁電流ＰＷＭ制御信号を制御して、負荷としての前記回転電機を停止することなく前記電源装置に流れる電源電流値を零若しくは零近傍の値に制御し得る電源電流制御ユニットと、
    前記電源装置に流れる電源電流値が零若しくは零近傍の値にあるか否かを判定する電源無通電判定ユニットと、
    前記電源無通電判定ユニットが前記電源電流値が零若しくは零近傍の値にあることを判定したとき、所定期間内に於いて前記電源装置の電源端子間電圧値の変動が所定の範囲内にあるか否かを判定する電源電圧安定判定ユニットと、
    前記電源電圧安定判定ユニットが前記電源端子間電圧値の変動が前記所定の範囲内にあることを判定したとき、前記電源装置の電圧値に基づいて前記電源装置の充電状態を推定する電源充電状態推定ユニットと、
    を備え、
    前記電源充電状態推定ユニットにより推定された充電状態に基づいて、前記電源装置の充電状態を監視するように構成されると共に、
    前記車両は、受信周波数を走査しながら信号強度が所定以上となった周波数を取得してラジオ局周波数と認識する自動選局機能を有するラジオ受信機を備えており、
    前記電源充電状態推定ユニットは、前記ラジオ受信機が前記自動選局機能による自動選局動作を実施しているときは、前記電源装置の充電状態の推定を中止若しくは中断する、
    ことを特徴とする電源監視装置。
  8. 前記電源充電状態推定ユニットが前記充電状態を推定した後に取得した前記電源電流値の絶対値の積算値を求め、前記積算値が所定値を超過したときに前記推定された電源充電状態の推定に誤差が存在すると判定して、前記電源充電状態推定ユニットに前記充電状態の推定を再度行なうように指示する電源充電状態誤差判定ユニットを備えた、
    ことを特徴とする請求項７に記載の電源監視装置。
  9. 前記電源電流値の積算値を求め、前記積算値に基づいて前記電源充電状態推定ユニットが推定した電源充電状態推定値を補正する電源充電状態推定補正ユニットを備えた、
    ことを特徴とする請求項８に記載の電源監視装置。
  10. 前記電源充電状態推定補正ユニットは、前記電源充電状態誤差判定ユニットが前記充電状態の推定に誤差が存在すると判定していない場合に、前記電源充電状態推定値を補正する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の電源監視装置。
  11. 前記電源端子間電圧値の電圧振動のうち所定値以上の周波数の電圧振動を除去するフィルタ回路を備えた、
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のうちの何れか一項に記載の電源監視装置。
  12. 前記電源充電状態推定ユニットは、前記電源端子間電圧値に対する電源充電状態推定値を記憶したマップに基づいて前記電源装置の充電状態を推定する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの何れか一項に記載の電源監視装置。
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