JP6234737B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関し、特に、三相交流発電機によって充電される鉛バッテリ等の二次電池の充電状態を測定する車両用制御装置に関する。

近年、特許文献１に見られるような車両のエンジンで駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を有する三相交流発電機と、固定子巻線の各相に対する通電タイミングを変化させて三相交流発電機の発電量を制御することによって鉛バッテリを充電する充電制御部と、を備える車両用制御装置が提案されている。

また、かかる状況下で、特許文献２に見られるような鉛バッテリの残容量の指標としてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と呼ばれる充電率（％）、つまり充電状態を測定する測定方法が提案されている。特許文献２が開示する測定方法は、車両が停止状態であって、且つ、鉛バッテリの放電負荷が所定値以下であるときに、開回路電圧（無負荷状態での端子間電圧）から基準ＳＯＣを算出し、車両が走行状態であるときに充放電電流を時間積算することによって充放電電気量を算出し、基準ＳＯＣと充放電電気量とに基づいて車両走行中の鉛バッテリのＳＯＣを測定するものである。

特開２００４−１９４４２７号公報 特開２００６−８７１６０号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献２が開示するＳＯＣの測定方法を廉価であることが求められるスクーターやモペット等の鞍乗り型車両に採用する場合には、以下に示すような事態が発生すると考えられる。

第１に、車両では、走行中はもちろん、エンジンの停止中においても、鉛バッテリから供給される電力によって盗難防止装置等の補機が駆動されている状態にあるため、放電負荷が所定値以下になる状態が限られ、開回路電圧を測定すること事態が困難である傾向が強い。特に、鞍乗り型車両では、鉛バッテリの容量が小さいためにこの傾向は顕著になると考えられる。

第２に、走行中（鉛バッテリが充放電されている状態）からエンジン停止状態に移行した際に開回路電圧を算出しようとしても、鉛バッテリの極板が活性状態にあるために、開回路電圧自体が変動してしまい、開回路電圧を正しく算出することができない。特に、鞍乗り型車両は新聞配達や宅配等の業務用に利用されることが多く、その業務中に乗員が鞍乗り型車両から離れる際には、イグニッションスイッチをオフにすることが頻繁にあるので、開回路電圧を正しく算出することができない傾向が強い。

第３に、基準ＳＯＣと充放電電気量とに基づいて車両走行中の鉛バッテリのＳＯＣを測定するためには、充放電電流を測定する電流センサが必要となる。特に、かかる測定方法を鞍乗り型車両に採用した場合には、廉価であることが求められる鞍乗り型車両のコストが増加してしまう。

第４に、走行中に充放電電流から充放電電気量を算出し、基準ＳＯＣを求めるためには、積算等の煩雑な演算処理が可能な高性能のＣＰＵが必要となる。特に、かかる測定方法を鞍乗り型車両に採用した場合には、廉価であることが求められる鞍乗り型車両のコストが増加してしまう。

本発明は、以上の検討経てなされたものであり、簡便、且つ、安価な構成で二次電池の充電状態を測定可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両のエンジンで駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を備える三相交流発電機から供給される３相交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給するために、前記３相交流電流の各相に対して一対のスイッチング素子を有する電力変換器と、前記回転子における前記各相の回転角に基づいて前記固定子巻線の前記各相の通電タイミングを判定し、判定された前記各相の前記通電タイミングに応じて前記各相の前記一対のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行って、前記三相交流発電機から供給される前記３相交流電流を前記直流電流に変換して前記二次電池に供給させることにより、二次電池を充電する充電制御部と、前記二次電池の充電状態を測定する測定部と、を備える車両用制御装置であって、前記回転子の回転速度を検出する回転速度検出部を更に備え、前記測定部は、前記回転速度検出部によって検出された前記回転子の回転速度と前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングとに基づいて、前記二次電池の前記充電状態を測定することを第１の局面とする。

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記測定部は、前記二次電池を定電圧で充電するときに、前記回転速度検出部によって検出された前記回転子の前記回転速度から前記回転速度に前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングを対応させることによって前記二次電池への充電電流を算出し、前記定電圧で前記二次電池を充電する場合における前記充電電流と充電状態との所定の相関関係を参照して、算出された前記充電電流に対応する前記二次電池の前記充電状態を算出することを第２の局面とする。

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記測定部は、前記二次電池を前記定電圧で充電するときに、前記定電圧で前記二次電池を充電する場合における前記充電電流と前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングとが比例関係にあることを用いて前記二次電池への前記充電電流を算出することを第３の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかる車両用制御装置によれば、車両のエンジンで駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を備える三相交流発電機から供給される３相交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給するために、３相交流電流の各相に対して一対のスイッチング素子を有する電力変換器と、回転子における各相の回転角に基づいて固定子巻線の各相の通電タイミングを判定し、判定された各相の通電タイミングに応じて各相の一対のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行って、三相交流発電機から供給される３相交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給させることにより、二次電池を充電する充電制御部と、二次電池の充電状態を測定する測定部と、を備える車両用制御装置であって、回転子の回転速度を検出する回転速度検出部を更に備え、測定部が、回転速度検出部によって検出された回転子の回転速度と充電制御部によって判定された各相の通電タイミングとに基づいて、二次電池の充電状態を測定するものであるため、簡便、且つ、安価な構成で二次電池の充電状態を測定することができる。特に、かかる構成によれば、回転子の回転速度と典型的には遅角量である通電タイミングとの相関性によって、ＳＯＣである充電状態を測定することできるため、電流センサを用いることなく、また、煩雑な演算をすることない簡便、且つ、安価な構成で二次電池の充電状態を測定することができる。また、かかる構成によれば、車両の走行中に充電状態を測定できるため、例えばアイドルストップ機能がある車両に採用することで、アイドルストップすべきかどうかの判断にその測定結果を用いることができる。

また、本発明の第２の局面にかかる車両用制御装置によれば、二次電池を定電圧で充電するときに、測定部が、回転速度検出部によって検出された回転子の回転速度から回転速度に充電制御部によって判定された各相の通電タイミングを対応させることによって二次電池への充電電流を算出し、定電圧で二次電池を充電する場合における充電電流と充電状態との所定の相関関係を参照して、算出された充電電流に対応する二次電池の充電状態を算出するものであるため、電流センサを用いずに、また、単純な算出手法で、充電制御部の通電タイミングを確実に算出して、かかる通電タイミングに対応する二次電池への充電電流を単純な算出手法で算出することができ、更に、かかる充電電流に対応する二次電池の充電状態を単純な算出手法で算出することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる車両用制御装置によれば、二次電池を定電圧で充電するときに、測定部が、定電圧で二次電池を充電する場合における充電電流と充電制御部によって判定された各相の通電タイミングとが比例関係にあることを用いて二次電池への充電電流を算出することにより、電流センサを用いずに、また、単純な算出手法で、確実に二次電池への充電電流を算出することができる。

図１は、本発明の実施形態における車両用制御装置が適用されるエンジンの構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態における車両用制御装置の構成を示す回路図である。 図３は、本実施形態における車両用制御装置が鉛バッテリの充電状態を測定する際に用いられるデータの一例を示す図である。ここで、図３（ａ）は、三相交流発電機の回転子の異なる回転数毎の遅角量と鉛バッテリへの充電電流との関係の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、鉛バッテリへの充電電流とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。 図４は、鉛バッテリの充電電流特性の一例を示す図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における車両用制御装置につき、詳細に説明する。

〔エンジンの構成〕
まず、図１を参照して、本発明の実施形態における車両用制御装置が適用されるエンジンの構成について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における車両用制御装置が適用されるエンジンの構成を示す模式図である。

図１に示すように、内燃機関であるエンジン１は、図示を省略する車両に搭載され、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の側壁内には、シリンダブロック２及びその内部を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路３が形成されている。冷却水通路３には、冷却水通路３を流通する冷却水の温度を検出するための水温センサ４が設けられている。

なお、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を単気筒として示しているが、内燃機関１は複数の気筒を有するものであってもよく、気筒の配列も直列、水平対向やＶ型等であってもよい。また、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を水冷式として示しているが、空冷式であってもよく、かかる場合には、水温センサ４の代わりに内燃機関１の温度を検出自在な温度センサをシリンダブロック２等に装着してもよい。

シリンダブロック２の内部には、ピストン５が配置されている。ピストン５は、コンロッド６を介してクランク７に連結されている。クランク７の近傍には、クランク７の回転角度を検出するクランク角センサ８が、内燃機関１の回転速度を検出すべく設けられている。シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド９が装着されている。ピストン５の上面と、シリンダブロック２及びシリンダヘッド９の各々の内面とが画成する内部空間は燃焼室１０となる。

シリンダヘッド９には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。点火プラグ１１の点火動作は、ＥＣＵ１０２が図示を省略する点火コイルへの通電を制御することによって制御される。

また、シリンダヘッド９には、燃焼室１０と吸気通路１２とを開閉自在に連通する吸気バルブ１３が設けられている。吸気通路１２は、シリンダヘッド９に固設される吸気管ＩＭ内に形成され、吸気管ＩＭは、吸気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４及び燃料噴射弁１４の上流側に配置されるスロットルバルブ１５を備えている。なお、燃料噴射弁１４は、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するものであってもよい。

シリンダヘッド９には、吸気管ＩＭの反対側に排気管ＥＭが固設され、排気管ＥＭ内には、燃焼室１０と連通する排気通路１６が形成されている。かかるシリンダヘッド９には、燃焼室１０と排気通路１６とを開閉自在に連通する排気バルブ１７が設けられている。

〔車両用制御装置の構成〕
次に、更に図２をも参照して、本実施形態における車両用制御装置の構成について、詳細に説明する。

図２は、本実施形態における車両用制御装置の構成を示す回路図である。

図２に示すように、本発明の実施形態における車両用制御装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３０を備えている。なお、図中の符号１０１は、二次電池としての鉛バッテリを示し、符号１０２は、負荷を示し、及び符号１０３は、位相センサを示している。また、二次電池としては、鉛バッテリ以外に、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリも利用可能である。

三相交流発電機１１０は、Ｕ相のコイル１１０ａと、Ｖ相のコイル１１０ｂと、Ｗ相のコイル１１０ｃと、の３相の発電出力発生用のコイル（固定子巻線）を図示を省略する固定子側に有すると共に、これらの周囲の回転子側に配列された図示を省略する界磁束発生用の永久磁石群を有し、エンジン１のクランク７によって駆動される（図１参照）。

Ｕ相のコイル１１０ａは、Ｕ相のスイッチング素子１３１ａの他方の端子と、Ｕ相のスイッチング素子１３１ｂの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ａを有している。Ｖ相のコイル１１０ｂは、Ｖ相のスイッチング素子１３１ｃの他方の端子と、Ｖ相のスイッチング素子１３１ｄの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｂを有している。また、Ｗ相のコイル１１０ｃは、Ｗ相のスイッチング素子１３１ｅの他方の端子と、Ｗ相のスイッチング素子１３１ｆの一方の端子と、に電気的に接続する接続端子１１１ｃを有している。

ＥＣＵ１３０は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、図示を省略するメモリやタイマを有している。かかるメモリには、必要な制御プログラム及び制御データが記憶され、ＥＣＵ１３０は、メモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、車両用制御装置１００全体の動作を制御する制御装置である。

具体的には、ＥＣＵ１３０は、電力変換器であるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータ１３１、充電制御部１３２、回転速度検出部１３３及び測定部１３４を備えている。なお、図２中では、充電制御部１３２、回転速度検出部１３３及び測定部１３４を、ＥＣＵ１３０が制御プログラムを実
行する際のその機能ブロックとして各々示している。また、充電制御部１３２、回転速度検出部１３３及び測定部１３４を機能ブロックとして機能させるプログラムは、メモリ中に予め記憶されている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、３相ブリッジ接続されたスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを有し、充電制御部１３２の指令部１３２ｂからの制御信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々をオン状態又はオフ状態にして三相交流発電機１１０から供給された３相交流電流を直流電流に変換すると共に、直流電流を鉛バッテリ１０１に供給する。なお、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆは、典型的には各々トランジスタであり、図２中では、一例として、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として各々示している。

具体的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の各相に対して、一対のスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆを各々対応して有している。

つまり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｕ相の一対のスイッチング素子１３１ａとスイッチング素子１３１ｂとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ａがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオフ状態の場合にＵ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ａがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｂがオン状態の場合にＵ相の駆動電圧をローレベルにする。

また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｖ相の一対のスイッチング素子１３１ｃとスイッチング素子１３１ｄとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｃがオン状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオフ状態の場合にＶ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｃがオフ状態で、且つ、スイッチング素子１３１ｄがオン状態の場合にＶ相の駆動電圧をローレベルにする。

更に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１では、Ｗ相の一対のスイッチング素子１３１ｅとスイッチング素子１３１ｆとが電気的に接続されており、スイッチング素子１３１ｅがオン状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオフ状態の場合にＷ相の駆動電圧をハイレベルにし、スイッチング素子１３１ｅがオフ状態、且つ、スイッチング素子１３１ｆがオン状態の場合にＷ相の駆動電圧をローレベルにする。

ここで、スイッチング素子１３１ａは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｂ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ａは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときは、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｂは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ａ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ａに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｂは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｃは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｄ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｃは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｄは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｃ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｂに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｄは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

また、スイッチング素子１３１ｅは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、鉛バッテリ１０１の高電位側に電気的に接続された一方の入力端子と、スイッチング素子１３１ｆ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１１ｃに電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｅは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

更に、スイッチング素子１３１ｆは、充電制御部１３２の指令部１３２ｂに電気的に接続された制御端子と、スイッチング素子１３１ｅ及び三相交流発電機１１０の接続端子１１０ｃに電気的に接続された一方の入力端子と、鉛バッテリ１０１の低電位側に電気的に接続された他方の入力端子と、を有している。かかるスイッチング素子１３１ｆは、その制御端子に対して指令部１３２ｂから印加される所定の制御信号に従って、オン／オフ動作し、それがオン状態のときには、一方の入力端子から他方の入力端子へ電流が流れる。

充電制御部１３２は、判定部１３２ａ及び指令部１３２ｂを機能ブロックとして有し、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の回転子の回転角に基づいて、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行う。また、判定部１３２ａ及び指令部１３２ｂが協働して行うスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの各々のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御は、遅角制御である。

具体的には、判定部１３２ａは、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の回転子の回転角に基づいて、三相交流発電機１１０の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）を判定し、測定部１３４及び指令部１３２ｂにその判定した通電タイミング（遅角量）を示す信号を送出する。

また、指令部１３２ｂは、各スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの制御端子に電気的に接続され、判定部１３２ａからの送出信号に従って、スイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの制御端子に対してハイレベル及びローレベルから成る制御信号を各々印加することにより、これらを対応してオン／オフ動作させる。

回転速度検出部１３３は、三相交流発電機１１０の回転子の回転速度を検出する。具体的には、回転速度検出部１３３は、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の回転子の回転角の時間変化から回転子の回転速度を検出し、
測定部１３４にその検出した回転速度を示す信号を送出する。なお、三相交流発電機１１０三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の発電電圧を示す出力信号の波形から回転子の回転速度を検出するようにしてもよい。また、エンジン１の回転速度と三相交流発電機１１０の回転子の回転速度との間には相関関係があるので、クランク角センサ８によって検出されたクランク７の回転角度から回転子の回転速度を検出するようにしてもよい。

測定部１３４は、判定部１３２ａによって判定された三相交流発電機１１０の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）と、回転速度検出部１３３によって検出された回転子の回転速度と、に基づいて鉛バッテリ１０１の充電状態を測定する。

〔充電状態の測定処理〕
以下、以上の構成を有する車両用制御装置１００において、更に図３及び図４をも参照して、鉛バッテリ１０１の充電状態の測定処理について、詳細に説明する。

図３は、本実施形態における車両用制御装置が鉛バッテリの充電状態を測定する際に用いられるデータの一例を示す図である。ここで、図３（ａ）は、三相交流発電機の回転子の異なる回転数毎の遅角量と鉛バッテリへの充電電流との関係の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、鉛バッテリへの充電電流とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。また、図４は、鉛バッテリの充電電流特性の一例を示す図である。

まず、鉛バッテリ１０１の充電状態の測定原理について、詳細に説明する。

図３（ａ）に示すように、定電圧で鉛バッテリ１０１を充電する場合、鉛バッテリ１０１への充電電流と三相交流発電機１１０の遅角量とは比例関係にある。従って、図３（ａ）に示す特性に基づいて、三相交流発電機１１０の遅角量から鉛バッテリ１０１への充電電流を算出することができる。

また、鉛バッテリ１０１自体において、ＳＯＣと充電電流との関係は、図３（ｂ）に示すようになる。つまり、鉛バッテリ１０１に充電電流を流して鉛バッテリ１０１を充電する際には、ＳＯＣが０％に近いときには充電電流が増加しながらＳＯＣが増加し、ＳＯＣが１０％程度に増加したあたりから充電電流が減少に転じた状態でＳＯＣが増加する。そして、ＳＯＣが１００％に近づくに従い、充電電流は０Ａに漸近するような変化特性を呈する。従って、図３（ｂ）に示す特性に基づいて、鉛バッテリ１０１への充電電流から、鉛バッテリ１０１のＳＯＣを算出することができる。

そこで、鉛バッテリ１０１を定電圧で充電するときには、図３（ａ）に示す特性に基づいて、三相交流発電機１１０の遅角量から鉛バッテリ１０１への充電電流を算出した後に、図３（ｂ）に示す特性に基づいて、鉛バッテリ１０１への充電電流から、鉛バッテリ１０１のＳＯＣを算出することができる。なお、鉛バッテリ１０１の通電タイミングと鉛バッテリ１０１への充電電流とは相関関係にあり、更に、鉛バッテリ１０１への充電電流と鉛バッテリ１０１の充電状態とは相対関係にあるため、鉛バッテリ１０１の通電タイミングから鉛バッテリ１０１の充電状態を直接算出できるようにテーブルデータ等を予め用意して、これを用いて鉛バッテリ１０１の充電状態を求めてもよい。

以上のような鉛バッテリ１０１の充電状態の測定原理に則って、車両用制御装置１００は、以下のような鉛バッテリ１０１の充電状態の測定処理を実行する。

まず、三相交流発電機１１０の発電電流で鉛バッテリ１０１を充電すべく、充電制御部１３２の判定部１３２ａが、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、
Ｖ相及びＷ相の各相の回転子の回転角に基づいて、三相交流発電機１１０の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）を判定し、測定部１２３及び指令部１３２ｂにその判定した通電タイミング（遅角量）を示す信号を送出する。

次に、充電制御部１３２の指令部１３２ｂが、判定部１３２ａからの送出信号に従って、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１におけるスイッチング素子１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ及び１３１ｆの制御端子に対してハイレベル及びローレベルから成る制御信号を各々印加することにより、これらを対応してオン／オフ動作するスイッチング動作を実行する。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３１は、遅角制御された状態で、三相交流発電機１１０の発電電流を直流電流に変換して鉛バッテリ１０１を充電していく。

この際の鉛バッテリ１０１を充電する充電電流は、図４に示すように、充電時間が長くなるに連れて、充電電流は０Ａに漸近してほぼ一定値となるような充電特性を呈する。なお、図４中、４時間経過時が、ＳＯＣがほぼ１００％の時点に相当する。

ここで、回転速度検出部１３３は、位相センサ１０３が検出した三相交流発電機１１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の回転子の回転角の時間変化から回転子の回転速度を検出し、測定部１３４にその検出した回転速度を示す信号を送出する。

そして、測定部１３４は、判定部１３２ａによって判定された三相交流発電機１１０の各相のコイルの通電タイミング（遅角量）と、回転速度検出部１３３によって検出された回転子の回転速度と、に基づいて鉛バッテリ１０１の充電状態を測定する。

具体的には、測定部１３４は、図３（ａ）に示す特性に基づいて、三相交流発電機１１０の遅角量から鉛バッテリ１０１への充電電流を算出する。なお、図３（ａ）に示す特性は、予めメモリに記憶されたデータを測定部１３４が読み出すことにより得られる。

そして、測定部１３４は、図３（ｂ）に示す特性に基づいて、鉛バッテリ１０１への充電電流から、鉛バッテリ１０１の充電状態、つまりＳＯＣを算出することになる。なお、図３（ｂ）に示す特性は、予めメモリに記憶されたデータを測定部１３４が読み出すことにより得られる。

更に、充電制御部１３２が、鉛バッテリ１０１を充電していく場合には、図４に示す充電特性に従った充電が実行される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における車両用制御装置１００では、測定部１３４が、回転速度検出部１３３によって検出された回転子の回転速度からその回転速度に対応した充電制御部１３２の通電タイミングを算出することによって二次電池１０１への充電電流を算出し、二次電池１０１における充電電流と充電状態との所定の相関関係を参照して、算出された充電電流に対応する二次電池１０１の充電状態を算出するものであるため、電流センサを用いずに、また、単純な算出手法で、確実に充電制御部１３２の通電タイミングを算出して、かかる通電タイミングに対応する二次電池１０１への充電電流を単純な算出手法で算出することができ、更に、かかる充電電流に対応する二次電池１０１の充電状態を単純な算出手法で算出することができる。

また、本実施形態における車両用制御装置１００では、測定部１３４が、回転速度検出部１３３によって検出された回転子の回転速度からその回転速度に対応した充電制御部１３２の通電タイミングを算出することによって二次電池１０１への充電電流を算出し、二次電池１０１における充電電流と充電状態との所定の相関関係を参照して、算出された充
電電流に対応する二次電池１０１の充電状態を算出するものであるため、電流センサを用いずに、また、単純な算出手法で、確実に充電制御部１３２の通電タイミングを算出して、かかる通電タイミングに対応する二次電池１０１への充電電流を単純な算出手法で算出することができ、更に、かかる充電電流に対応する二次電池１０１の充電状態を単純な算出手法で算出することができる。

また、本実施形態における車両用制御装置１００では、二次電池１０１を充電するときに、測定部１３４が、二次電池１０１への充電電流と充電制御部１３２の通電タイミングとが比例関係にあることを用いて二次電池１０１への充電電流を算出することにより、電流センサを用いずに、また、単純な算出手法で、確実に二次電池１０１への充電電流を算出することができる。

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便、且つ、安価な構成で二次電池の充電状態を測定可能な車両用制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の車両用制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…エンジン
２…シリンダブロック
３…冷却水通路
４…水温センサ
５…ピストン
６…コンロッド
７…クランク
８…クランク角センサ
９…シリンダヘッド
１０…燃焼室
１１…点火プラグ
１２…吸気通路
１３…吸気バルブ
１４…燃料噴射弁
１５…スロットルバルブ
１６…排気通路
１７…排気バルブ
１００…車両用制御装置
１０１…鉛バッテリ
１０２…負荷
１０３…位相センサ
１１０…三相交流発電機
１３０…ＥＣＵ
１３１…ＡＣ／ＤＣコンバータ
１３２…充電制御部
１３２ａ…判定部
１３２ｂ…指令部
１３３…回転速度検出部
１３４…測定部
ＩＭ…吸気管
ＥＭ…排気管

Claims (3)

1. 車両のエンジンで駆動される界磁束発生用磁石を有する回転子及び発電出力発生用の固定子巻線が巻回された固定子を備える三相交流発電機から供給される３相交流電流を直流電流に変換して二次電池に供給するために、前記３相交流電流の各相に対して一対のスイッチング素子を有する電力変換器と、
   前記回転子における前記各相の回転角に基づいて前記固定子巻線の前記各相の通電タイミングを判定し、判定された前記各相の前記通電タイミングに応じて前記各相の前記一対のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチング制御を行って、前記三相交流発電機から供給される前記３相交流電流を前記直流電流に変換して前記二次電池に供給させることにより、二次電池を充電する充電制御部と、
   前記二次電池の充電状態を測定する測定部と、
   を備える車両用制御装置であって、
   前記回転子の回転速度を検出する回転速度検出部を更に備え、
   前記測定部は、前記回転速度検出部によって検出された前記回転子の回転速度と前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングとに基づいて、前記二次電池の前記充電状態を測定することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記測定部は、前記二次電池を定電圧で充電するときに、前記回転速度検出部によって検出された前記回転子の前記回転速度から前記回転速度に前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングを対応させることによって前記二次電池への充電電流を算出し、前記定電圧で前記二次電池を充電する場合における前記充電電流と充電状態との所定の相関関係を参照して、算出された前記充電電流に対応する前記二次電池の前記充電状態を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記測定部は、前記二次電池を前記定電圧で充電するときに、前記定電圧で前記二次電池を充電する場合における前記充電電流と前記充電制御部によって判定された前記各相の前記通電タイミングとが比例関係にあることを用いて前記二次電池への前記充電電流を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。

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