JP6355942B2 - Charge control device and charge control method - Google Patents
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Description
本発明は、充電制御装置および充電制御方法に関するものである。 The present invention relates to a charge control device and a charge control method.
近年、車両の燃費を向上させるために、減速時に車両の運動エネルギをオルタネータによって電気エネルギに変換し、二次電池に蓄電する技術が普及しつつある。 In recent years, in order to improve the fuel efficiency of a vehicle, a technique for converting kinetic energy of the vehicle into electric energy by an alternator during deceleration and storing it in a secondary battery is becoming widespread.
特許文献1には、調整電圧と二次電池の電圧の差に基づいてオルタネータの界磁電流を制御して調整電圧に収束させるとともに、低速時加速期間に二次電池電圧より減速時調整電圧を高く設定し、低速時減速期間に二次電池電圧より減速時調整電圧を低く設定する技術が開示されている。
In
また、特許文献2には、目標電圧と二次電池電圧との差に基づいて、充電目標電流値を算出し、この目標電流値に基づいて充電制御を行うとともに、オルタネータ制駆動力に基づいてオルタネータの目標電流値を算出し、この目標電流値に基づいてオルタネータの制駆動力制御を行い、SOC値を補正する技術が開示されている。
Further,
ところで、特許文献1,2に開示された技術では、オルタネータの発電電圧が目標としている値からずれを生じると、充放電の収支のバランスがとれないため、SOCが変動し、その結果として減速時以外に燃料を使用して補充的に充電する補充電が実行されるので燃費が悪化したり、二次電池から負荷への持ち出しが生じたりするという問題点がある。また、減速時の回生電流が十分に蓄電されないため、前述した補充電が実行されて燃費が悪化したり、二次電池の寿命を縮めたりするという問題点がある。
By the way, in the technologies disclosed in
本発明は、回生電流によって二次電池を効率よく充電するとともに、二次電池の寿命を延ばすことが可能な充電制御装置および充電制御方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a charge control device and a charge control method capable of efficiently charging a secondary battery with a regenerative current and extending the life of the secondary battery.
上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載される二次電池の状態を、前記二次電池のSOCの目標値に基づいて制御する充電制御装置において、前記二次電池の開回路電圧を推定して求める推定手段と、前記二次電池を充電するオルタネータの回生時の発電電圧を測定する測定手段と、目標充電電流から目標電圧差を設定する設定手段と、前記回生時の発電電圧と、前記開回路電圧の差分値が前記設定手段で設定された前記目標電圧差になるように、前記オルタネータの回生時の発電電圧および前記二次電池のSOCの目標値の少なくとも一方を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、回生電流によって二次電池を効率よく充電するとともに、二次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a charge control device for controlling a state of a secondary battery mounted on a vehicle based on a target value of SOC of the secondary battery, wherein the open circuit of the secondary battery is Estimating means for estimating voltage, measuring means for measuring the power generation voltage during regeneration of the alternator for charging the secondary battery, setting means for setting a target voltage difference from the target charging current, and power generation during the regeneration Adjust at least one of the generated voltage at the time of regeneration of the alternator and the target value of the SOC of the secondary battery so that the difference value between the voltage and the open circuit voltage becomes the target voltage difference set by the setting means Adjusting means.
According to such a configuration, the secondary battery can be efficiently charged by the regenerative current and the life of the secondary battery can be extended.
また、本発明は、前記調整手段は、前記差分値が前記目標電圧差よりも小さい場合には、前記オルタネータの回生時の発電電圧を増加させ、前記差分値が前記目標電圧差よりも大きい場合には、前記オルタネータの回生時の発電電圧を減少させることを特徴とする。
このような構成によれば、オルタネータの発電電圧を調整することで、一定の充電電流を得ることができる。
Further, according to the present invention, when the difference value is smaller than the target voltage difference, the adjusting means increases the power generation voltage during regeneration of the alternator, and the difference value is larger than the target voltage difference. Is characterized in that the generated voltage during regeneration of the alternator is reduced.
According to such a configuration, a constant charging current can be obtained by adjusting the power generation voltage of the alternator.
また、本発明は、前記調整手段は、前記差分値が前記目標電圧差よりも小さい場合には、前記二次電池のSOCの目標値を減少させ、前記差分値が前記目標電圧差よりも大きい場合には、前記二次電池のSOCの目標値を増加させることを特徴とする。
このような構成によれば、SOCの目標値を調整することで、一定の充電電流を得ることができる。
Further, according to the present invention, when the difference value is smaller than the target voltage difference, the adjustment unit decreases the SOC target value of the secondary battery, and the difference value is larger than the target voltage difference. In this case, the SOC target value of the secondary battery is increased.
According to such a configuration, a constant charging current can be obtained by adjusting the SOC target value.
また、本発明は、前記調整手段は、前記差分値が前記目標電圧差よりも小さい場合であって、前記オルタネータの回生時の発電電圧が上限に達したときには、前記二次電池のSOCの目標値を減少させることを特徴とする。
このような構成によれば、オルタネータの発電電圧が上限に達した場合には、SOCの目標値を減少させることで、一定の充電電流を得ることができる。
Further, according to the present invention, when the difference value is smaller than the target voltage difference, and the power generation voltage at the time of regeneration of the alternator reaches an upper limit, the adjusting means is configured to set a target SOC of the secondary battery. It is characterized by decreasing the value.
According to such a configuration, when the power generation voltage of the alternator reaches the upper limit, a constant charging current can be obtained by reducing the target value of the SOC.
また、本発明は、前記調整手段は、前記二次電池の前記開回路電圧が上限に達した場合には、前記オルタネータの回生時の発電電圧を減少させることを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の開回路電圧が上限に達した場合には、回生時の発電電圧を増加させることで、一定の充電電流を得ることができる。
Moreover, the present invention is characterized in that the adjusting means reduces the generated voltage during regeneration of the alternator when the open circuit voltage of the secondary battery reaches an upper limit.
According to such a configuration, when the open circuit voltage of the secondary battery reaches the upper limit, a constant charging current can be obtained by increasing the power generation voltage during regeneration.
また、本発明は、前記二次電池の内部抵抗を算出する算出手段をさらに有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の内部抵抗の変化に応じた充電制御を行うことができる。
The present invention is further characterized by further comprising a calculation means for calculating the internal resistance of the secondary battery.
According to such a structure, charge control according to the change of the internal resistance of the secondary battery can be performed.
また、本発明は、前記設定手段は、前記目標充電電流と前記内部抵抗から、前記目標電圧差を設定することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の内部抵抗が変化した場合であっても、一定の充電電流を得ることができる。
Moreover, the present invention is characterized in that the setting means sets the target voltage difference from the target charging current and the internal resistance.
According to such a configuration, a constant charging current can be obtained even when the internal resistance of the secondary battery changes.
また、本発明は、前記調整手段は、前記内部抵抗の変化に応じて、前記オルタネータの回生時の発電電圧および前記二次電池のSOCの目標値の少なくとも一方を調整することを特徴とする。
このような構成によれば、内部抵抗の変化も考慮することで、例えば、温度等の変化があった場合でも一定の充電電流を得ることができる。
Further, the present invention is characterized in that the adjusting means adjusts at least one of a power generation voltage during regeneration of the alternator and a target value of SOC of the secondary battery according to a change in the internal resistance.
According to such a configuration, it is possible to obtain a constant charging current even when there is a change in temperature, for example, by taking into account a change in internal resistance.
また、本発明は、前記調整手段は、前記二次電池の劣化状況に応じて前記目標充電電流を変更することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の劣化状況に応じてSOCの目標値を変更することで、二次電池の劣化によらず一定の充電電流を得ることができる。
Moreover, the present invention is characterized in that the adjusting means changes the target charging current according to a deterioration state of the secondary battery.
According to such a configuration, by changing the SOC target value according to the deterioration state of the secondary battery, a constant charging current can be obtained regardless of the deterioration of the secondary battery.
また、本発明は、前記調整手段は、前記オルタネータの発電電圧の指示値と、実際に出力される電圧の電圧値の間に乖離が生じている場合には、これを校正する処理を実行することを特徴とする。
このような構成によれば、指示値に対応する正確な発電電圧をオルタネータから得ることで、制御の精度を向上させることができる。
Further, according to the present invention, when there is a divergence between the indicated value of the generated voltage of the alternator and the voltage value of the actually output voltage, the adjusting means executes a process of calibrating the difference. It is characterized by that.
According to such a configuration, the accuracy of control can be improved by obtaining an accurate generated voltage corresponding to the indicated value from the alternator.
また、本発明は、前記調整手段は、前記二次電池が所定以上劣化している場合には、前記目標充電電流が所定の値よりも小さくなるように制御することで、前記二次電池の残容量を維持する制御に移行することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池のさらなる劣化を防止することができる。
Further, according to the present invention, when the secondary battery has deteriorated more than a predetermined value, the adjusting unit controls the target charging current to be smaller than a predetermined value. It shifts to the control which maintains remaining capacity, It is characterized by the above-mentioned.
According to such a configuration, further deterioration of the secondary battery can be prevented.
また、本発明は、前記残容量を維持する制御に移行した後、所定の期間が経過すると、前記二次電池の交換を促す情報をユーザに提示する提示手段を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の交換時期をユーザに提示することができる。
In addition, the present invention is characterized by having a presenting means for presenting information prompting the user to replace the secondary battery when a predetermined period elapses after shifting to the control for maintaining the remaining capacity.
According to such a configuration, the replacement time of the secondary battery can be presented to the user.
また、本発明は、前記調整手段は、目標のSOCに到達した場合、前記車両の減速時に前記オルタネータの発電電圧を高く調整して回生によって得た電力により前記二次電池を充電し、減速時以外には前記オルタネータの発電電圧を低く調整することで前記二次電池から負荷に電力を供給することを特徴とする。
このような構成によれば、燃料を消費して二次電池を充電する機会を減らすことで、燃費を改善することができる。
Further, according to the present invention, when the adjustment means reaches the target SOC, the power generation voltage of the alternator is adjusted to be high when the vehicle is decelerated, and the secondary battery is charged with the electric power obtained by regeneration. In addition, power is supplied from the secondary battery to the load by adjusting the power generation voltage of the alternator to be low.
According to such a configuration, fuel consumption can be improved by reducing the opportunity to consume the fuel and charge the secondary battery.
また、本発明は、前記オルタネータは、発電電圧の高/低を設定可能なアナログ型オルタネータであるか、または、指示値に基づく発電電圧を出力可能なデジタル型オルタネータであることを特徴とする。
このような構成によれば、アナログ型またはデジタル型のオルタネータを使用して、二次電池を効率良く充電することができる。
Further, the present invention is characterized in that the alternator is an analog type alternator capable of setting a high / low power generation voltage, or a digital type alternator capable of outputting a power generation voltage based on an indicated value.
According to such a configuration, the secondary battery can be efficiently charged using the analog type or digital type alternator.
また、本発明は、前記オルタネータが発電電圧の高/低を設定可能なアナログ型オルタネータである場合、前記調整手段は、前記二次電池の電圧を充電するときは前記発電電圧を高の状態に調整し、前記二次電池を放電するときは前記発電電圧を低の状態に調整することを特徴とする。
このような構成によれば、アナログ型のオルタネータを使用して、二次電池を効率良く充電することができる。
Further, in the present invention, when the alternator is an analog type alternator capable of setting the high / low of the generated voltage, the adjusting means sets the generated voltage to a high state when charging the voltage of the secondary battery. When adjusting and discharging the secondary battery, the power generation voltage is adjusted to a low state.
According to such a configuration, the secondary battery can be efficiently charged using the analog type alternator.
また、本発明は、前記充電制御装置は、単体ユニットとして構成されるか、リレーボックスもしくはジャンクションボックスに内蔵されるか、または、二次電池状態検知装置に内蔵されることを特徴とする。
このような構成によれば、充電制御装置を様々な環境に対応して配置することができる。
Further, the present invention is characterized in that the charge control device is configured as a single unit, incorporated in a relay box or a junction box, or incorporated in a secondary battery state detection device.
According to such a configuration, the charging control device can be arranged corresponding to various environments.
また、本発明は、車両に搭載される二次電池の状態を制御する充電制御装置による充電制御方法において、前記充電制御装置が、回生発電時に二次電池への目標充電電流を設定する電流設定ステップと、前記二次電池の開回路電圧を求出する求出ステップと、前記二次電池を充電するオルタネータの回生時の発電電圧を測定する測定ステップと、前記目標充電電流から目標電圧差を設定する設定ステップと、前記回生時の発電電圧と、前記開回路電圧の差分値が前記設定ステップで設定された前記目標電圧差になるように、前記オルタネータの回生時の発電電圧および前記二次電池のSOCの目標値の少なくとも一方を調整する調整ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、回生電流によって二次電池を効率よく充電するとともに、二次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
Further, the present invention provides a charge control method by a charge control device that controls a state of a secondary battery mounted on a vehicle, wherein the charge control device sets a target charge current to the secondary battery during regenerative power generation. A step of obtaining an open circuit voltage of the secondary battery, a measuring step of measuring a generated voltage during regeneration of an alternator that charges the secondary battery, and a target voltage difference from the target charging current. A setting step for setting, a power generation voltage during regeneration, and a power generation voltage during regeneration of the alternator and the secondary voltage so that a difference value between the power generation voltage during regeneration and the open circuit voltage becomes the target voltage difference set in the setting step. An adjustment step of adjusting at least one of the target values of the SOC of the battery.
According to such a method, the secondary battery can be efficiently charged by the regenerative current and the life of the secondary battery can be extended.
本発明によれば、回生電流によって二次電池を効率よく充電するとともに、二次電池の寿命を延ばすことが可能な充電制御装置および充電制御方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a charge control device and a charge control method capable of efficiently charging a secondary battery with a regenerative current and extending the life of the secondary battery.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
(A)実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係る充電制御装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、充電制御装置1は、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13、および、放電回路15を主要な構成要素としており、二次電池14の状態を検出する。ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの出力を参照し、二次電池14の状態を検出する。電圧センサ11は、二次電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。電流センサ12は、二次電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度センサ13は、二次電池14自体または周囲の環境温度を検出し、制御部10に通知する。
(A) Description of Configuration of Embodiment FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply system of a vehicle having a charge control device according to an embodiment of the present invention. In this figure, the charging
二次電池14は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池14を充電する。
The
エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池14からの電力によって動作する。
The
図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、I/F(Interface)10eを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラムbaを実行する際に生成されるデータや、後述するテーブルまたは数式等のパラメータ10caを格納する。通信部10dは、上位の装置であるECU(Electronic Control Unit)等との間で通信を行い、情報を上位装置に通知する。I/F10eは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込む。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the
(B)実施形態の動作原理の説明
つぎに、図を参照して、実施形態の動作原理について説明する。図3〜図8は、本発明の実施形態の動作を説明するための図である。まず、図3は、電解液の減少に起因する劣化が支配的な場合の二次電池14の開回路電圧およびオルタネータ16の発電電圧の時間的変化の一例を説明するための図である。劣化の形態によっては、図3と異なる挙動を示す。この図3において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。本実施形態は、所定の目標充電電流を得るために、目標SOCを一定とし、オルタネータの回生時の発電電圧を調整した場合を示している。この図3の下側の実線は二次電池14の開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の時間的変化の一例を示し、上側の破線の折れ線はオルタネータ16の回生時の発電電圧の時間的変化の一例を示している。この図に示すように、本実施形態では、「回生電力量維持」の範囲では、回生充電の効率を重視した充電電流が得られるように、オルタネータ16の回生時の発電電圧と、二次電池14の開回路電圧との差分値であるΔVを制御する。これにより、車両が減速する場合等の回生時において、オルタネータ16から二次電池14に対して一定の電流(一般的にはΔVを内部抵抗Rで除して得られる値に対応する電流)が流れることから、二次電池14等の状態によらず、回生電流によって確実に二次電池14を充電することができる。
(B) Description of Operation Principle of Embodiment Next, the operation principle of the embodiment will be described with reference to the drawings. 3-8 is a figure for demonstrating the operation | movement of embodiment of this invention. First, FIG. 3 is a diagram for explaining an example of temporal changes in the open circuit voltage of the
図7は、二次電池14の新品時(実線)と劣化時(破線)におけるOCVとSOCの関係を示す図である。二次電池14の劣化の有無に拘わらず、OCVとSOCの間には相関関係が存在している。そして、劣化が進行すると、グラフの傾きが大きくなるとともに、その位置が図の右側に移動している。このため、例えば、SOCが「a」の場合に注目すると、新品時はOCVが「a’」であるが、劣化時には「b’」(b’>a’)となる。本実施形態では、オルタネータ16の回生時の発電電圧により調整を行っているので、回生電流の二次電池14への受け入れ性を確保するために、劣化に応じて発電電圧をb’−a’だけ増加する処理を実行する。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between OCV and SOC when the
また、本実施形態では、二次電池14がさらに劣化した場合には、図3に示す「残容量維持」の範囲に入り、目標充電電流を減じる。そのため、ΔVが二次電池14の劣化に応じて減少される。これによって、回生時に受け入れられる電力量は減少するが、二次電池14にかかる負担を軽減して、二次電池14の寿命を延ばすことが可能になる。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、二次電池14の抵抗Rの変化ΔRによる電圧降下についても考慮してΔVを制御する。より詳細には、二次電池14は、例えば、温度、分極、および、成層化に応じて内部抵抗Rが変化する(図3の下の実線を囲むハッチング部分参照)。例えば、内部抵抗Rが増加すると、電流に依存しない開回路電圧は変化しないが、電流に応じた電圧降下が生じる。そこで、内部抵抗RがΔR増加した場合には、このΔRに対して流れる電流Iを乗算して得られる値I×ΔRに対応する分だけ差分値ΔVを増加させる。これにより、環境変化等によって内部抵抗が変化した場合でも、一定量の回生充電を行うことができる。
In the present embodiment, ΔV is controlled in consideration of a voltage drop due to the change ΔR of the resistance R of the
また、本実施形態では、オルタネータ16の個体差も考慮して制御を行うことができる。より詳細には、オルタネータ16は、電圧の指示値に応じた電圧を出力する構成となっているが、オルタネータ16によっては、この指示値と出力される電圧の間に乖離が生じる場合がある(図3の上の破線を囲むハッチング部分参照)。そのような場合には、回生による充電を適正に行うことができなくなるため、実際に出力される電圧値に基づいて指示値を校正することで、このような誤差を解消することができる。例えば、オルタネータ16への指示値が14.5Vである場合に、実際に出力される電圧が14.3Vである場合には、指示値を14.7Vに設定することができる。
In the present embodiment, control can be performed in consideration of individual differences of the
なお、ΔVの制御としては、二次電池14のSOCの目標値(目標SOC)を制御することもできる。この場合の二次電池14の開回路電圧およびオルタネータ16の発電電圧の時間的変化の一例を図4に示す。「回生電力量維持」の範囲では、目標SOCを制御することにより、二次電池14の開回路電圧を一定に維持している。この処理は、図7において目標SOCをa→bとする操作(矢印A)に相当する。次に、「残容量維持」の範囲に入った場合には、ΔVを減少させるため、目標SOCを増加する処理を行う。劣化時のOCVとSOCの関係は、図7における破線になるので、目標SOCを増加する処理は、図7における矢印Bの方向への処理となる。これにより、例えば、サルフェーションによる劣化を抑制することができる。
In addition, as control of (DELTA) V, the target value (target SOC) of SOC of the
なお、「回生電力量維持」の範囲であるか、「残容量維持」の範囲であるかを判定するためには、例えば、(1)二次電池14のSOH(State of Health)が所定の値になった場合に「残容量維持」の範囲と判定するか、(2)エンジン17を始動する前の二次電池14の開回路電圧が所定の値に達した場合に「残容量維持」の範囲と判定するか、(3)図8に示すように、目標SOCがcになった場合に「残容量維持」の範囲と判定するか、あるいは、(4)二次電池14の充電電流および充電電圧が所定の値に達した場合に「残容量維持」の範囲と判定することができる。
In order to determine whether the range is “maintenance of regenerative energy” or “maintenance of remaining capacity”, for example, (1) SOH (State of Health) of the
図8は、図7のような劣化挙動を示す場合において、所定の充電電流を維持できる目標SOC(実線)およびエンジン17を始動するために必要な最低の充電率(点線)の劣化に伴う時間的変化を示す図である。実線で示す所定の充電電流を維持できる目標SOCは時間の経過とともに減少する一方で、破線で示すエンジン17を始動するために必要な最低の充電率は時間の経過とともに増加する。時間T1においてこれらが交差している。そこで、時間T1までは、回生充電の効率を重視し、「回生電力量維持」による制御を行い、時間T1以降は、エンジン17の始動性の確保を重視し、「残容量維持」による制御を行うことができる。T1の値は、一般的には、2〜3年程度である。もちろん、これ以外の場合もある。
FIG. 8 shows the time required for deterioration of the target SOC (solid line) that can maintain a predetermined charging current and the minimum charging rate (dotted line) necessary for starting the
上記実施形態においては、オルタネータ16の回生時の発電電圧と目標SOCの一方を一定とし、他方を調整する例を示したが、両者を同時に調整したり、時間の経過により、調整する対象を変更したりすることも可能である。例えば、図5においては、時間T2までは目標SOCを一定とし、オルタネータの回生時の発電電圧を調整することによりΔVを一定に調整している。しかしながら、時間T2においてオルタネータの回生時の発電電圧の上限である発電上限電圧Vamaxに達したことから、以降の制御を目標SOCの調整に切り替えている。また、図6においては、時間T3まではオルタネータの回生時の発電電圧を一定とし、目標SOCを調整することによりΔVを調整している。しかしながら、時間T3において目標SOCにおける開回路電圧が開回路上限電圧Vomaxに達したことから、以降の制御をオルタネータの回生時の発電電圧の調整に切り替えている。
In the above embodiment, an example has been shown in which one of the generated voltage and the target SOC at the time of regeneration of the
(C)実施形態の詳細な動作の説明
つぎに、図9および図10を参照して、本発明の実施形態の動作について説明する。図9は、初期状態において、目標SOCを一定とし、オルタネータ16の回生時の発電電圧を調整する処理の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
(C) Description of Detailed Operation of Embodiment Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of a process for adjusting the generated voltage during regeneration of the
ステップS10では、制御部10のCPU10aは、二次電池14の目標充電電流Itarの初期値を設定する。初期値は、効率よく回生充電が行われるように設定される。
In step S <b> 10, the CPU 10 a of the
ステップS11では、制御部10のCPU10aは、二次電池14の開回路電圧Voを取得する。より詳細には、CPU10aは、エンジン17が停止されてから一定時間(例えば、十時間)が経過した場合に、電圧センサ11の出力を参照することで、開回路電圧Voを得ることができる。
In step S <b> 11, the CPU 10 a of the
ステップS12では、CPU10aは、オルタネータ16の校正処理を実行する。より詳細には、CPU10aは、オルタネータ16に対して出力電圧の指示値を供給することで、オルタネータ16の出力電圧を制御することができるが、指示値と実際に出力される電圧の間には乖離が生じる場合があるので、CPU10aは、指示値と実際の出力値の間の差を求め、この差がなくなるように指示値を変更することで、オルタネータ16の校正を行う。
In step S <b> 12, the CPU 10 a executes a calibration process for the
ステップS13では、CPU10aは、ステップS12で校正した後のオルタネータ16の回生時発電電圧Vaを取得する。
In step S13, the CPU 10a acquires the regenerative power generation voltage Va of the
ステップS14では、CPU10aは、二次電池14の内部抵抗Rの値を取得する。
In step S14, the CPU 10a acquires the value of the internal resistance R of the
ステップS15では、CPU10aは、二次電池14の劣化状況を推定する。なお、劣化状況としては、例えば、SOH(State of Health)に基づいて二次電池14の劣化状況を推定することができる。
In step S15, the CPU 10a estimates the deterioration state of the
ステップS16では、CPU10aは、ステップS15で推定した二次電池14の劣化状況に基づいて、二次電池14が図3等に示す回生電力維持範囲に属するか否かを判定し、回生電力維持範囲に属すると判定した場合(ステップS16:Yes)にはステップS18に進み、それ以外の場合(ステップS16:No)にはステップS17に進む。
In step S16, the CPU 10a determines whether or not the
ステップS17では、CPU10aは、目標充電電流Itarを残容量維持処理モードに変更する処理を実行する。これにより、図3に示すように、残容量維持処理に移行することができる。 In step S17, the CPU 10a executes a process of changing the target charging current Itar to the remaining capacity maintaining process mode. Thereby, as shown in FIG. 3, it can transfer to a remaining capacity maintenance process.
ステップS18では、CPU10aは、目標充電電流ItarとステップS14で取得した内部抵抗Rから目標電圧差Th(=Itar×R)を設定する。 In step S18, the CPU 10a sets a target voltage difference Th (= Itar × R) from the target charging current Itar and the internal resistance R acquired in step S14.
ステップS19〜S22では、目標電圧差Thに基づいて、回生時発電電圧Vaと二次電池の開回路電圧Voの差分値(ΔV=Va−Vo)を調整する処理を行う。差分値ΔVが目標電圧差Thと一致していない場合(ステップS19:No)には、ステップS20において、差分値ΔVが目標電圧差Th未満(ΔV<Th)であるか否かを判定し、ΔV<Thである場合(ステップS20:Yes)にはステップS21に進み、それ以外の場合(ステップS20:No)にはステップS22に進む。なお、目標電圧差Thの値としては、一例として、「3V」を使用することができる。もちろん、これ以外の値であってもよい。なお、二次電池14が「残容量維持」の範囲に入った場合には、ステップS17において目標充電電流Itarを変更することで目標電圧差Thを変更し、図3に示すように、ΔVが減少するように、Thを設定することができる。
In steps S19 to S22, a process of adjusting the difference value (ΔV = Va−Vo) between the regenerative power generation voltage Va and the open circuit voltage Vo of the secondary battery based on the target voltage difference Th is performed. When the difference value ΔV does not coincide with the target voltage difference Th (step S19: No), in step S20, it is determined whether or not the difference value ΔV is less than the target voltage difference Th (ΔV <Th). If ΔV <Th (step S20: Yes), the process proceeds to step S21, and otherwise (step S20: No), the process proceeds to step S22. As an example of the value of the target voltage difference Th, “3V” can be used. Of course, other values may be used. When the
ステップS21では、CPU10aは、オルタネータ16の回生時の発電電圧を増加する処理である「発電電圧増加処理」を実行する。なお、この処理の詳細は、図10を参照して後述する。
In step S <b> 21, the CPU 10 a executes a “power generation voltage increase process” that is a process of increasing the power generation voltage during regeneration of the
ステップS22では、CPU10aは、回生時にオルタネータ16へ指示する発電電圧値を減少させることで、発電電圧を減少させる。
In step S22, the CPU 10a decreases the generated voltage by decreasing the generated voltage value instructed to the
以上のステップS19〜S22の処理により、ΔVが目標電圧差Thよりも小さい場合には発電電圧増加処理が実行され、また、ΔVが目標電圧差Thよりも大きい場合には発電電圧減少処理が実行される。これによりΔVがThと同じになるように制御がなされる。 Through the processes in steps S19 to S22, when ΔV is smaller than the target voltage difference Th, the generated voltage increase process is executed, and when ΔV is larger than the target voltage difference Th, the generated voltage decrease process is executed. Is done. Thus, control is performed so that ΔV is equal to Th.
ステップS23では、CPU10aは、処理を終了するか否かを判定し、処理を継続すると判定した場合(ステップS23:No)にはステップS19に戻って発電電圧の調整処理を繰り返し、それ以外の場合(ステップS23:Yes)には処理を終了する In step S23, the CPU 10a determines whether or not to end the process, and when it is determined that the process is to be continued (step S23: No), the process returns to step S19 to repeat the generated voltage adjustment process. In step S23: Yes, the process ends.
以上の処理によれば、回生発電時の充電電流が所定の目標値になるように発電電圧の制御を行うことができる。 According to the above process, the generated voltage can be controlled so that the charging current during regenerative power generation becomes a predetermined target value.
つぎに、図10を参照して、図9のステップS21に示す「発電電圧増加処理」の詳細について説明する。図10のフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。 Next, with reference to FIG. 10, the details of the “power generation voltage increasing process” shown in step S21 of FIG. 9 will be described. When the flowchart of FIG. 10 is started, the following steps are executed.
ステップS30では、CPU10aは、図9のステップS13で取得した回生時発電電圧Vaと、発電上限電圧Vamaxを比較し、Va≧Vamaxが成立するか否かを判定し、Va≧Vamaxが成立する場合(ステップS30:Yes)にはステップS32に進み、それ以外の場合(ステップS30:No)にはステップS31に進む。なお、発電上限電圧Vamaxとは、オルタネータ16が発電できる最大の電圧であり、例えば、16Vとすることができる。もちろん、オルタネータ16の種類によっては、これ以外の値となる場合もある。
In step S30, the CPU 10a compares the regenerative power generation voltage Va acquired in step S13 of FIG. 9 with the power generation upper limit voltage Vamax, determines whether Va ≧ Vamax is satisfied, and when Va ≧ Vamax is satisfied. In step S30: Yes, the process proceeds to step S32. In other cases (step S30: No), the process proceeds to step S31. The power generation upper limit voltage Vamax is the maximum voltage that can be generated by the
ステップS31では、CPU10aは、オルタネータ16の回生時の発電電圧を増加させる。より詳細には、オルタネータ16への指示電圧を増加させる。なお、オルタネータ16は、図9のステップS12において校正されているので、オルタネータ16からは指示電圧に対応する正確な電圧が出力される。
In step S31, the CPU 10a increases the generated voltage during regeneration of the
ステップS32では、CPU10aは、図9のステップS11において取得された二次電池14の開回路電圧Voと、開回路上限電圧Vomaxを比較してVo≧Vomaxが成立するか否かを判定し、Vo≧Vomaxが成立すると判定した場合(ステップS32:Yes)には処理を終了して元の処理に復帰(リターン)し、それ以外の場合(ステップS32:No)にはステップS33に進む。なお、開回路上限電圧Vomaxとは、開回路電圧の上限値であり、例えば、13Vとすることができる。もちろん、二次電池14の種類によっては、これ以外の値でもよい。
In step S32, the CPU 10a compares the open circuit voltage Vo of the
ステップS33では、CPU10aは、目標SOCを減少させる。これによって、発電電圧が上限値に達している場合には、目標SOCを減少させることで、ΔVを制御することができる。 In step S33, the CPU 10a decreases the target SOC. Accordingly, when the generated voltage reaches the upper limit value, ΔV can be controlled by decreasing the target SOC.
以上の処理によれば、回生時発電電圧Vaが発電上限電圧Vamax未満の場合には回生時発電電圧を増加し、回生時発電電圧Vaが発電上限電圧Vamax以上の場合であって、開回路電圧Voが開回路上限電圧Vomax未満の場合に目標SOCを減少する制御が実行されるため、ΔVを制御することができる。 According to the above processing, when the regenerative power generation voltage Va is less than the power generation upper limit voltage Vamax, the regenerative power generation voltage is increased, and when the regenerative power generation voltage Va is equal to or higher than the power generation upper limit voltage Vamax, the open circuit voltage Since control for decreasing the target SOC is executed when Vo is lower than the open circuit upper limit voltage Vomax, ΔV can be controlled.
(D)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、説明を簡略化するために温度については詳細には説明していないが、例えば、二次電池14自体の温度または周辺温度に応じて、測定または推定した各種のパラメータ(例えば、内部抵抗R等)を補正するようにしてもよい。
(D) Description of Modified Embodiment The above embodiment is an example, and it is needless to say that the present invention is not limited to the case described above. For example, in the above embodiment, the temperature is not described in detail to simplify the description, but for example, various parameters measured or estimated according to the temperature of the
また、以上の実施形態では、二次電池14の劣化に関しては、図7に示すように、同じSOCに対してOCVが増加する劣化を例に挙げて説明した。このような劣化は、主に、電解液の減少に起因するものである。二次電池14の劣化には、これ以外にも、サルフェーション(硫酸鉛)に起因するものが存在する。サルフェーションに起因する劣化では、同じSOCに対してOCVが減少する(図7において劣化時の直線が新品時の直線に対し左側に移動する)ことが知られている。そこで、このような劣化に対しては、例えば、サルフェーションを減少させるために、一時的に、目標SOCを増加させるようにしてもよい。もちろん、サルフェーションによる劣化と、電解液の減少による劣化のいずれか一方が進行したり、または、双方が同時に進行したりする場合も想定されるが、そのような場合には、同じSOCに対してOCVが減少するか、または、増大するかによってどちらの劣化が支配的であるかを判定し、その判定結果に基づいて、目標SOCを設定するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the deterioration of the
また、図10に示すフローチャートのステップS20において、差分値ΔVが目標電圧差Th以上の場合には、ステップS22に進んで、オルタネータ16の発電電圧を減少し、差分値ΔVが目標電圧差Th未満の場合には、ステップS21に進んで、オルタネータ16の発電電圧を増加するようにしたが、差分値ΔVが目標電圧差Th以上の場合には、二次電池14のSOCの目標値を増加させ、差分値ΔVが目標電圧差Th未満の場合には、SOCの目標値を減少させるようにしてもよい。
Further, in step S20 of the flowchart shown in FIG. 10, when the difference value ΔV is equal to or larger than the target voltage difference Th, the process proceeds to step S22, the power generation voltage of the
また、図3に示す残容量を維持するための制御に移行した後、所定の時間が経過した場合には、二次電池14の交換を促す情報をユーザに提示するようにしてもよい。例えば、通信部10dを介して、運転席のダッシュボードに設けられた表示部に対して、二次電池14の交換を促すメッセージを表示するようにしたり、警告灯を点灯したり、音声による警告を行ったりしてもよい。
In addition, after the transition to the control for maintaining the remaining capacity shown in FIG. 3, when a predetermined time has elapsed, information for prompting replacement of the
また、目標SOCに到達した場合には、車両の減速時にオルタネータ16の発電電圧を高く調整することで、二次電池14を回生電力によって充電するとともに、車両の減速時以外には、オルタネータ16の発電電圧を低く調整することで、二次電池14から負荷19に電力を供給するようにしてもよい。このような方法によれば、エンジン17によって燃料を消費してオルタネータ16を駆動する機会を減らすことで、燃費を向上させることができる。
In addition, when the target SOC is reached, the power generation voltage of the
また、オルタネータ16としては、発電電圧の指示値に応じた電圧を出力するデジタル型オルタネータを使用する場合を例に挙げて説明したが、例えば、発電電圧の高/低を指定することが可能なアナログ型オルタネータを使用するようにしてもよい。例えば、二次電池14を充電する場合において、「高」が指示されたときは14.5V以上の電圧を出力し、二次電池14を放電する場合において、「低」が指示されたときは12.5V前後の電圧を出力することができる。
Further, as an example of the
また、本発明に係る充電制御装置1は、単体ユニットとして構成するようにしたり、または、リレーボックスもしくはジャンクションボックスに内蔵するようにしたりしてもよい。あるいは、二次電池状態検知装置と同じ筐体内に内蔵するようにしてもよい。
Further, the charging
1 充電制御装置
10 制御部
10a CPU(推定手段、測定手段、調整手段)
10b ROM
10c RAM
10d 通信部
10e I/F
11 電圧センサ
12 電流センサ
13 温度センサ
14 二次電池
15 放電回路
16 オルタネータ
17 エンジン
18 スタータモータ
19 負荷
DESCRIPTION OF
10b ROM
10c RAM
10d Communication unit 10e I / F
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (17)
前記二次電池の開回路電圧を推定して求める推定手段と、
前記二次電池を充電するオルタネータの回生時の発電電圧を測定する測定手段と、
目標充電電流から目標電圧差を設定する設定手段と、
前記回生時の発電電圧と、前記開回路電圧の差分値が前記設定手段で設定された前記目標電圧差になるように、前記オルタネータの回生時の発電電圧および前記二次電池のSOCの目標値の少なくとも一方を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする充電制御装置。 In the charge control device for controlling the state of the secondary battery mounted on the vehicle based on the target value of the SOC of the secondary battery,
Estimating means for estimating and obtaining an open circuit voltage of the secondary battery;
Measuring means for measuring the generated voltage during regeneration of the alternator for charging the secondary battery;
Setting means for setting the target voltage difference from the target charging current;
The power generation voltage during regeneration of the alternator and the target value of the SOC of the secondary battery so that the difference value between the power generation voltage during regeneration and the open circuit voltage becomes the target voltage difference set by the setting means. Adjusting means for adjusting at least one of
A charge control device comprising:
前記充電制御装置が、
回生発電時に二次電池への目標充電電流を設定する電流設定ステップと、
前記二次電池の開回路電圧を求出する求出ステップと、
前記二次電池を充電するオルタネータの回生時の発電電圧を測定する測定ステップと、
前記目標充電電流から目標電圧差を設定する設定ステップと、
前記回生時の発電電圧と、前記開回路電圧の差分値が前記設定ステップで設定された前記目標電圧差になるように、前記オルタネータの回生時の発電電圧および前記二次電池のSOCの目標値の少なくとも一方を調整する調整ステップと、
を有することを特徴とする充電制御方法。
In the charge control method by the charge control device that controls the state of the secondary battery mounted on the vehicle,
The charge control device is
A current setting step for setting a target charging current to the secondary battery during regenerative power generation;
A obtaining step for obtaining an open circuit voltage of the secondary battery;
A measurement step of measuring a generated voltage during regeneration of the alternator for charging the secondary battery;
A setting step for setting a target voltage difference from the target charging current;
The power generation voltage at the time of regeneration of the alternator and the target value of the SOC of the secondary battery so that the difference value between the power generation voltage at the time of regeneration and the open circuit voltage becomes the target voltage difference set in the setting step. An adjustment step for adjusting at least one of
The charge control method characterized by having.
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