JP6295942B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載されたバッテリの充電制御を行う充電装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、高圧電力線から受けた電源の電圧を変換して補機用バッテリに充電可能な電圧変換機を備え、補機用バッテリが充電中でない状態で、その端子電圧が第１閾値を下回ると、電圧変換機を制御して補機用バッテリを充電し、該補機用バッテリの端子電圧が第１閾値より高い第２閾値を上回ると補機用バッテリの充電を停止する装置が提案されている（特許文献１参照）。

尚、カーナビゲーションによって取得された位置情報及び日時情報等に基づいて、その地点の予想気温情報を検索し、該予想気温情報に基づいてバッテリにおけるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の使用可能な上限値と下限値とを決定して、最適なＳＯＣの使用可能範囲を確保する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１２−１１０１５５号公報 特開２０１０−０２８９６３号公報

特許文献１に記載の技術では、例えば第１閾値の設定によっては、補機用バッテリの温度が低い場合や補機用バッテリが劣化している場合に、該補機用バッテリから十分な出力が得られない可能性があるという技術的問題点がある。特許文献２に記載の技術では、該技術的問題点を解決することは困難である。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの温度や劣化の程度によらずに、該バッテリの出力性能を確保することができる充電装置を提供することを課題とする。

本発明の充電装置は、上記課題を解決するために、鉛バッテリと、前記鉛バッテリに電気的に並列に接続された第２バッテリと、前記鉛バッテリ及び前記第２バッテリに電気的に接続され電圧を変更可能な電圧変更手段と、前記鉛バッテリ及び前記第２バッテリの両方から電力が供給されるバックアップ対象補機と、を備える車両における充電装置であって、前記第２バッテリの温度及び端子電圧を含むバッテリ状態を検出する状態検出手段と、前記検出されたバッテリ状態に基づいて、前記第２バッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段と、前記第２バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が、蓄電閾値を下回ったことを条件に、前記電圧変更手段の前記第２バッテリ側の電圧が、前記検出されたバッテリ状態に含まれる端子電圧より高くなるように前記電圧変更手段を制御する充電制御手段と、を備え、前記充電制御手段は、前記検出されたバッテリ状態に含まれる温度が温度閾値より低い場合、前記蓄電閾値を、前記検出されたバッテリ状態に含まれる温度が前記温度閾値より高い場合に比べて高く設定する、又は、前記算出された劣化度が劣化度閾値より大きい場合、前記蓄電閾値を、前記算出された劣化度が前記劣化度閾値より小さい場合に比べて高く設定し、前記蓄電閾値は、前記第２バッテリを前記バックアップ対象補機のバックアップ電源として機能させるために必要な蓄電割合であり、前記第２バッテリは、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である。

本発明の充電装置によれば、当該充電装置は、鉛バッテリと、鉛バッテリに電気的に並列に接続された第２バッテリと、鉛バッテリ及び第２バッテリに電気的に接続され電圧を変更可能な電圧変更手段と、鉛バッテリ及び第２バッテリの両方から電力が供給されるバックアップ対象補機と、を備える車両に搭載されている。電圧変換手段は、バッテリに直接接続されている場合に限らず、例えばスイッチ等を介して間接的に接続されていてよい。

尚、車両は、複数のバッテリを備えていてよい。車両が複数のバッテリを備えている場合には、該複数のバッテリのうち一のバッテリが、本発明に係る「バッテリ」に該当する。電圧変更手段には、例えばオルタネータ等の発電機や、例えばＤＣＤＣコンバータ等の電力変換機を適用可能である。

当該充電装置は、状態検出手段、劣化度算出手段及び充電制御手段を備えて構成されている。

状態検出手段は、第２バッテリの温度及び端子電圧を含むバッテリ状態を検出する。尚、バッテリ状態の検出方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる劣化度算出手段は、検出されたバッテリ状態に基づいて、第２バッテリの劣化度を算出する。劣化度の算出方法としては、例えば、蓄電割合（例えば、ＳＯＣ）と開路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）との関係を規定するマップから、バッテリ状態が検出された時点の第２バッテリの蓄電割合に相当する開路電圧を特定し、検出されたバッテリ状態に含まれる端子電圧と、該特定された開路電圧との乖離の程度（例えば、差分値）から、劣化度を求めればよい。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる充電制御手段は、第２バッテリの蓄電割合が蓄電閾値を下回ったことを条件に、電圧変更手段の第２バッテリ側の電圧が、検出されたバッテリ状態に含まれる端子電圧より高くなるように電圧変更手段を制御する。電圧変更手段の第２バッテリ側の電圧が、第２バッテリの端子電圧より高くなるので、第２バッテリは充電されることとなる。

本発明では特に、充電制御手段は、検出されたバッテリ状態に含まれる温度が温度閾値より低い場合、蓄電閾値を、検出されたバッテリ状態に含まれる温度が該温度閾値より高い場合に比べて高く設定する。或いは、充電制御手段は、算出された劣化度が劣化度閾値より大きい場合、蓄電閾値を、算出された劣化度が該劣化度閾値より小さい場合に比べて高く設定する。

ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、例えば車両に搭載されている電装品を適切に作動させるために必要な最低限の電力を確保するために、バッテリの蓄電割合が比較的小さくなったときに（本発明では、第２バッテリの蓄電割合が蓄電閾値を下回った場合）、バッテリを積極的に充電する制御が実施される。

ところで、バッテリの温度が低かったり、該バッテリの劣化が進んだりすると、バッテリの内部抵抗が増加する。このため、蓄電割合が変化せずとも、バッテリの温度や劣化の程度によって、該バッテリの出力性能が変化する。

このため、バッテリを積極的に充電する制御が開始される該バッテリの蓄電割合（本発明に係る“蓄電閾値”に相当）が、固定値として設定されていると、バッテリの温度や劣化の程度によっては、期待した出力が得られない可能性がある。

そこで本発明では、上述の如く、充電制御手段により、検出されたバッテリ状態に含まれる温度が温度閾値より低い場合、蓄電閾値が、検出されたバッテリ状態に含まれる温度が該温度閾値より高い場合に比べて高く設定される。つまり、第２バッテリの温度が温度閾値より低い場合、充電制御手段は、蓄電割合を比較的高く設定する。この結果、第２バッテリの蓄電割合が比較的高く保たれる。

ここで、第２バッテリの蓄電割合が高くなるほど、該第２バッテリの出力が向上するので、第２バッテリの蓄電割合が比較的高く維持されることにより、第２バッテリの温度が比較的低い場合であっても、第２バッテリの出力を確保することができる。

或いは、充電制御手段により、算出された劣化度が劣化度閾値より大きい場合、蓄電閾値が、算出された劣化度が該劣化度閾値より小さい場合に比べて高く設定される。つまり、第２バッテリの劣化度が劣化度閾値より大きい場合、充電制御手段は、蓄電割合を比較的高く設定する。この結果、第２バッテリの蓄電割合が比較的高く保たれる。

ここで、第２バッテリの蓄電割合が高くなるほど、該第２バッテリの出力が向上するので、第２バッテリの蓄電割合が比較的高く維持されることにより、第２バッテリの劣化度が比較的大きい場合であっても、第２バッテリの出力を確保することができる。

本発明に係る「蓄電閾値」は、電圧変更手段の第２バッテリ側の電圧を、第２バッテリの端子電圧より高くするか否かを決定する値である。本発明に係る蓄電閾値は、上述の如く、第２バッテリの温度又は劣化度に応じて設定される。

本発明に係る「温度閾値」は、蓄電閾値を変更するか否かを決定する値であり、予め固定値として、或いは、何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値として設定されている。このような温度閾値は、例えば次のように求めればよい。即ち、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えばバッテリの温度と該バッテリの出力との関係を、該バッテリの蓄電割合毎に求める。次に、該求められた関係に基づいて、車両に搭載された電装品を適切に作動させるために必要な最低限の電力を確保できる出力となるバッテリの蓄電割合と、バッテリの温度との関係を求める。次に、該求められた関係に基づいて、例えば蓄電割合が比較的大きく変化している温度を特定し、該特定された温度又は該温度よりも所定値だけ高い温度を、温度閾値として設定すればよい。

本発明に係る「劣化度閾値」は、蓄電閾値を変更するか否かを決定する値であり、予め固定値として、或いは、何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値として設定されている。このような劣化度閾値は、例えば次のように求めればよい。即ち、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えばバッテリの劣化度と該バッテリの出力との関係を、該バッテリの蓄電割合毎に求める。次に、該求められた関係に基づいて、車両に搭載された電装品を適切に作動させるために必要な最低限の電力を確保できる出力となるバッテリの蓄電割合と、バッテリの劣化度との関係を求める。該求められた関係に基づいて、例えば蓄電割合が比較的大きく変化している劣化度を特定し、該特定された劣化度又は該劣化度よりも所定値だけ小さい劣化度を、劣化度閾値として設定すればよい。

本発明の充電装置の一態様では、前記電圧変更手段は、発電手段である。

この態様によれば、本来車両に備えられている、例えばオルタネータ等の発電手段を、電圧変更手段としても用いることができるので、例えば車両に新たな装置を追加することなく、本発明の充電装置を実現することができ、実用上非常に有利である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る充電制御処理の概念を示す概念図である。 第１実施形態に係る劣化度算出の概念を示す概念図である。 第１実施形態に係る充電制御処理の一例を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係る充電制御処理の他の例を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。

本発明の充電装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の充電装置に係る実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。

（充電装置の構成）
第１実施形態に係る充電装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。

図１において、充電装置１００が搭載される車両は、オルタネータ１１、スタータモータ１２、補機１３、鉛バッテリ１４、バックアップ対象補機１５、第２バッテリ１６及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２０を備えて構成されている。尚、本実施形態では、第２バッテリ１６がニッケル水素電池であるものとする。

オルタネータ１１は、例えばエンジン（図示せず）により駆動されることにより、或いは、車両の減速時に駆動輪（図示せず）の回転が伝達されることにより、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電を行う。この回生発電の電力は、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６各々の充電にも用いられる。尚、オルタネータ１１は、スタータモータ１２の機能を兼ね備えていてよい。

バックアップ対象補機１５は、供給電圧を安定させる必要のある（具体的には、動作時に鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６の両方から電力が供給される）補機を意味する。バックアップ対象補機１５には、例えばシフト・バイ・ワイヤ、電動スタビライザ等が該当する。

第２バッテリ１６と、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１４とは、スイッチＡ及びスイッチＢを介して電気的に接続されている。スイッチＡ及びスイッチＢ各々は、ＥＣＵ２０により制御される。

例えば第２バッテリ１６が劣化した場合には、スイッチＢがオフ状態とされる（スイッチＡはオン状態）。或いは、鉛バッテリ１４が故障した場合には、スイッチＡがオフ状態とされると共に、スイッチＢがオン状態とされ、第２バッテリ１６が、バックアップ対象補機１５のバックアップ電源として機能する。本実施形態では、鉛バッテリ１４の故障や、第２バッテリ１６の切り離しが必要な程の劣化はないことを前提としているので、スイッチＡ及びスイッチＢ共にオン状態であるものとして以降説明する。つまり、車両の通常走行時には、スイッチＡ及びスイッチＢ共にオン状態とされる。

本実施形態に係る充電装置１００は、ＥＣＵ２０と、第２バッテリ１６の温度及び端子電圧を含むバッテリ状態を検出する状態検出手段２１と、を備えて構成されている。つまり、本実施形態では、車両の各種電子制御を行うＥＣＵ２０の機能の一部を、充電装置１００の一部として用いている。

（充電制御処理）
次に、充電装置１００が、主に車両の走行中に実施する充電制御処理について説明する。

第２バッテリ１６は、バックアップ対象補機１５のバックアップ電源として機能するが、車両の燃費向上を図るためにも用いられる。即ち、例えば車両の加速時や定速走行時には、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６の両方から、補機１３等に電力を供給することにより、オルタネータ１１の発電量を低減し、結果的にエンジンの負荷を軽減する。他方、車両の減速時には、回生発電による電力を、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６の両方で回収することにより、回生効率を向上させる。

第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させることと、燃費向上を図ることとを両立させるために、充電装置１００は、第２バッテリ１６の蓄電量の一部をバックアップ電源用として確保すると共に、該蓄電量の他の部分を燃費向上のために、車両の走行状態に応じて充放電する。

そこで、充電装置１００は、第２バッテリ１６の蓄電量を表す指標としてのＳＯＣが、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるために必要なＳＯＣを下回った場合に、又は該ＳＯＣより所定値だけ大きい値を下回った場合に、車両の燃費向上に係る制御（以降、適宜“回生制御”と称する）を制限して、オルタネータ１１の発電電圧が第２バッテリ１６の端子電圧よりも高くなるように、オルタネータ１１を制御する。この結果、第２バッテリ１６が充電され、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるために必要なＳＯＣが確保される。

ここで、本実施形態に係る「ＳＯＣ」について説明する。本実施形態では、第２バッテリ１６が、過充電や過放電の状態とならないＳＯＣの範囲が、使用ＳＯＣ範囲として規定される。そして、使用ＳＯＣ範囲の下限値が“ＳＯＣ＝０％”と、該使用ＳＯＣ範囲の上限値が“ＳＯＣ＝１００％”と、規定される。尚、本実施形態に係る「ＳＯＣ」は、本発明に係る「蓄電割合」の一例である。

ところで、本願発明者の研究によれば、燃費向上を図るために、第２バッテリ１６の比較的深い放電を繰り返すと、該第２バッテリ１６の劣化時や低温時に、バックアップ電源としての機能を満足する出力が得られないおそれがあることが、判明している。

そこで、充電装置１００は、第２バッテリ１６がバックアップ電源としての機能を確保できるように、該第２バッテリ１６のＳＯＣを管理する。

充電装置１００が実施する充電制御処理について、図２のフローチャートを参照して具体的に説明する。

図２において、充電装置１００の一部としてのＥＣＵ２０は、状態検出手段２１により検出されたバッテリ状態に基づいて、第２バッテリ１６の劣化度の推定（算出）と、該第２バッテリ１６の温度の検出と、を行う（ステップＳ１０１）。

ここで、本実施形態に係る「劣化度」について、図４を参照して説明を加える。図４は、第１実施形態に係る劣化度算出の概念を示す概念図である。

バッテリの劣化の主な原因としては、内部抵抗増大と、容量低下と、の２つが挙げられる。本実施形態では、バッテリの出力性能に影響を与える内部抵抗の程度を、劣化度として算出する。尚、本実施形態では、第２バッテリ１６の内部抵抗の初期値が“劣化度＝０％”と、例えば第２バッテリ１６の内部抵抗の値が初期値の２倍である（即ち、内部抵抗の値が１００％増加した）場合が“劣化度＝１００％”と、規定される。

具体的には、ＥＣＵ２０には、第２バッテリ１６に係るＳＯＣと開路電圧との関係を規定するマップ（図４の破線参照）が予め格納されている。ＥＣＵ２０は、状態検出手段２１により検出されたバッテリ状態に基づいて、第２バッテリ１６の現在のＳＯＣ（ここでは、“ＳＯＣ＝α”）に対応する開路電圧のマップ値（Ｖ１）を特定する。

特定されたマップ値（Ｖ１）と、第２バッテリ１６の現在の端子電圧（Ｖ２）との差分が、第２バッテリ１６の現在の内部抵抗の値（Ｒ）と現在の電流値（Ｉ）との積に相当する。そこで、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６の現在の端子電圧（Ｖ２）と、特定されたマップ値（Ｖ１）との差分を、第２バッテリ１６の現在の電流値（Ｉ）で割ることにより、第２バッテリ１６の現在の内部抵抗の値（Ｒ）を求める。つまり、現在の内部抵抗（Ｒ）＝（現在の端子電圧（Ｖ２）−マップ値（Ｖ１））／現在の電流値（Ｉ）である。

そして、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６の現在の内部抵抗の値と、初期値とを比較することにより、第２バッテリ１６の劣化度を推定（算出）する。このように、本実施形態では、第２バッテリ１６の充電時の電圧上昇量、又は放電時の電圧降下量に基づいて、第２バッテリ１６の劣化度が求められる。

再び図２に戻り、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６の劣化度が６０％より大きいか否か、及び、第２バッテリ１６の温度が０℃未満であるか否か、を判定する（ステップＳ１０２）。尚、本実施形態に係る「劣化度６０％」及び「温度０℃」は、夫々、本発明に係る「劣化度閾値」及び「温度閾値」の一例である。

第２バッテリ１６の劣化度が６０％より大きい、又は、第２バッテリ１６の温度が０℃未満である、と判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣ（つまり、車両の燃費向上に係る制御を実施可能なＳＯＣ範囲の下限値）を４０％に設定する（ステップＳ１０３）。

ここで、本実施形態に係る「回生制御の下限ＳＯＣ」は、本発明に係る「蓄電閾値」の一例であり、上述した「第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるために必要なＳＯＣ」又は「第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるために必要なＳＯＣより所定値だけ大きい値」に相当するＳＯＣである。

ステップＳ１０３の処理の結果、図３の右側の棒グラフに示すように、第２バッテリ１６のＳＯＣのうち、４０％が、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるためのＳＯＣとして設定される。言い換えれば、充電装置１００は、第２バッテリ１６のＳＯＣが４０％〜１００％である場合に回生制御を実施して、車両の燃費向上を図る。

ＥＣＵ２０は、図２のフローチャートに示した充電制御処理とは別の制御処理（図示せず）において、第２バッテリ１６のＳＯＣが、上記設定されたＳＯＣ（ここでは、４０％）を下回った場合に、オルタネータ１１の発電電圧が第２バッテリ１６の端子電圧よりも大きくなるように、オルタネータ１１を制御する。

再び図２に戻り、ステップＳ１０２の処理において、第２バッテリ１６の劣化度が６０％以下であり、且つ、第２バッテリ１６の温度が０℃以上であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６の劣化度が２０％未満であるか否か、及び、第２バッテリ１６の温度が４０℃より高いか否か、を判定する（ステップＳ１０４）。

尚、本実施形態に係る「劣化度２０％」及び「温度４０℃」は、夫々、本発明に係る「劣化度閾値」及び「温度閾値」の他の一例である。

第２バッテリ１６の劣化度が２０％未満である、又は、第２バッテリ１６の温度が４０℃より高い、と判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを２０％に設定する（ステップＳ１０５）。

この結果、図３の左側の棒グラフに示すように、第２バッテリ１６のＳＯＣのうち、２０％が、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるためのＳＯＣとして設定される。言い換えれば、充電装置１００は、第２バッテリ１６のＳＯＣが２０％〜１００％である場合に回生制御を実施して、車両の燃費向上を図る。

再び図２に戻り、ステップＳ１０４の処理において、第２バッテリ１６の劣化度が２０％以上であり、且つ、第２バッテリ１６の温度が４０℃以下であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを３０％に設定する（ステップＳ１０６）。

この結果、図３の中央の棒グラフに示すように、第２バッテリ１６のＳＯＣのうち、３０％が、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるためのＳＯＣとして設定される。言い換えれば、充電装置１００は、第２バッテリ１６のＳＯＣが３０％〜１００％である場合に回生制御を実施して、車両の燃費向上を図る。

以上の結果、本実施形態に係る充電装置１００によれば、第２バッテリ１６の劣化度や温度によらずに、該第２バッテリ１６の出力性能を確保することができる。従って、充電装置１００によれば、バックアップ対象負荷１５のバックアップ電源の確保と、車両の燃費向上と、を両立することができる。

次に、当該充電制御処理の具体的事例について、図５及び図６のタイムチャートを参照して説明する。尚、図５に示した事例では、第２バッテリ１６の劣化度は、２０％以上且つ６０％以下であるとする。図６に示した事例では、第２バッテリ１６の温度は、０℃以上且つ４０℃以下であるとする。

図５の時刻ｔ１までは車両は減速中であるので（図５の“車速”参照）、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１１の発電電圧をできるだけ高く設定し（ここでは、“１５Ｖ”）、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６を積極的に充電することにより、燃費向上を図る。

このとき、第２バッテリ１６の温度は４０℃未満であるので（図５の“Ｎｉ温度”参照）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを３０％に設定する（図２のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４及びＳ１０６参照）。

時刻ｔ１以降、車両は加速するが、第２バッテリ１６のＳＯＣは３０％未満であるので（図５の“ＮｉＳＯＣ”参照）、ＥＣＵ２０は、回生制御を制限して、オルタネータ１１の発電電圧が第２バッテリ１６の端子電圧より高くなるように（ここでは、１４Ｖ）、オルタネータ１１を制御する。この結果、第２バッテリ１６が充電される。

例えば第２バッテリ１６の充電に起因して、該第２バッテリ１６の温度が、時刻ｔ２に４０℃を超えると、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを２０％に設定する（図２のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４及びＳ１０５参照）。

第２バッテリ１６のＳＯＣは２０％より高いので（図５の“ＮｉＳＯＣ”参照）、ＥＣＵ２０は、回生制御の制限を解除する。そして、ＥＣＵ２０は、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６の両方から、例えば補機１３等に電力が供給されるように（即ち、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６が放電するように）、オルタネータ１１の発電電圧をできるだけ低く設定する（ここでは、“１２Ｖ”）。

時刻ｔ３において、車両が再び減速を始めたので、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１１の発電電圧を１５Ｖに設定する。

図６の時刻ｔ１までは、第２バッテリ１６の劣化度が６０％未満であるので（図６の“Ｎｉ劣化度”参照）、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを３０％に設定する（図２のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４及びＳ１０６参照）。

このとき、第２バッテリ１６のＳＯＣは３０％より高いので（図６の“ＮｉＳＯＣ”参照）、ＥＣＵ２０は、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６の両方から、例えば補機１３等に電力が供給されるように、オルタネータ１１の発電電圧をできるだけ低く設定する（ここでは、“１２Ｖ”）。

時刻ｔ１において、第２バッテリ１６の劣化度が６０％より大きくなると、ＥＣＵ２０は、第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣを４０％に設定する（図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０３参照）。

このとき、第２バッテリ１６のＳＯＣは４０％未満であるので、ＥＣＵ２０は、回生制御を制限して、オルタネータ１１の発電電圧が第２バッテリ１６の端子電圧より高くなるように（ここでは、１４Ｖ）、オルタネータ１１を制御する。この結果、第２バッテリ１６が充電される（図６の“ＮｉＳＯＣ”参照）。

時刻ｔ２〜ｔ３では、車両が減速中であるので、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１１の発電電圧をできるだけ高く設定し（ここでは、“１５Ｖ”）、鉛バッテリ１４及び第２バッテリ１６を積極的に充電することにより、燃費向上を図る。

時刻ｔ３において、車両が再び加速を始めるが、第２バッテリ１６のＳＯＣが４０％より高いので、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１１の発電電圧を１２Ｖに設定する。

本実施形態に係る「ＥＣＵ２０」は、本発明に係る「劣化度算出手段」及び「充電制御手段」の一例である。本実施形態に係る「オルタネータ１１」及び「第２バッテリ１６」は、夫々、本発明に係る「電圧変更手段」及び「バッテリ」の一例である。

本実施形態では、第２バッテリ１６として、ニッケル水素電池を挙げたが、該第２バッテリ１６には、例えばリチウムイオン電池等も適用可能である。

＜第２実施形態＞
本発明の充電装置に係る第２実施形態について、図７を参照して説明する。第２実施形態では、充電装置の構成が一部異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図７を参照して説明する。

（充電装置の構成）
第２実施形態に係る充電装置の構成について、図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。

図７において、充電装置２００が搭載される車両は、オルタネータ１１、スタータモータ１２、補機１３、鉛バッテリ１４、バックアップ対象補機１５、第２バッテリ１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７及びＥＣＵ２０を備えて構成されている。

第２バッテリ１６は、スイッチを介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に電気的に接続されている。本実施形態に係る「スイッチ」は、第１実施形態に係る「スイッチＢ」（図１参照）に相当するものである。スイッチは、車両の通常走行時には、ＥＣＵ２０によりオン状態とされる。

本実施形態に係る充電装置２００は、ＥＣＵ２０及び状態検出手段２１を備えて構成されている。

（充電制御処理）
充電装置２００は、第２バッテリ１６のＳＯＣが、該第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣ（図２及び図３参照）を下回った場合、回生制御を制限して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の第２バッテリ１６側の電圧が、該第２バッテリ１６の端子電圧よりも高くなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する。この結果、第２バッテリ１６が充電され、第２バッテリ１６をバックアップ電源として機能させるために必要なＳＯＣが確保される。尚、充電装置２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に加えて、オルタネータ１１の発電電圧も変更してよい。

第２バッテリ１６に係る回生制御の下限ＳＯＣの設定方法は、上述した第１実施形態と同様であるので、説明は割愛する。

本実施形態に係る「ＤＣ／ＤＣコンバータ１７」は、本発明に係る「電圧変更手段」の他の例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う充電装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…オルタネータ、１２…スタータモータ、１３…補機、１４…鉛バッテリ、１５…バックアップ対象補機、１６…第２バッテリ、１７…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０…ＥＣＵ、２１…状態検出手段、１００、２００…充電装置

Claims (2)

1. 鉛バッテリと、前記鉛バッテリに電気的に並列に接続された第２バッテリと、前記鉛バッテリ及び前記第２バッテリに電気的に接続され電圧を変更可能な電圧変更手段と、前記鉛バッテリ及び前記第２バッテリの両方から電力が供給されるバックアップ対象補機と、を備える車両における充電装置であって、
   前記第２バッテリの温度及び端子電圧を含むバッテリ状態を検出する状態検出手段と、
   前記検出されたバッテリ状態に基づいて、前記第２バッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段と、
   前記第２バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が、蓄電閾値を下回ったことを条件に、前記電圧変更手段の前記第２バッテリ側の電圧が、前記検出されたバッテリ状態に含まれる端子電圧より高くなるように前記電圧変更手段を制御する充電制御手段と、
   を備え、
   前記充電制御手段は、前記検出されたバッテリ状態に含まれる温度が温度閾値より低い場合、前記蓄電閾値を、前記検出されたバッテリ状態に含まれる温度が前記温度閾値より高い場合に比べて高く設定する、又は、前記算出された劣化度が劣化度閾値より大きい場合、前記蓄電閾値を、前記算出された劣化度が前記劣化度閾値より小さい場合に比べて高く設定し、
   前記蓄電閾値は、前記第２バッテリを前記バックアップ対象補機のバックアップ電源として機能させるために必要な蓄電割合であり、
   前記第２バッテリは、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である
   ことを特徴とする充電装置。
2. 前記電圧変更手段は、発電手段であることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。

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