JP6394417B2

JP6394417B2 - 充電制御装置

Info

Publication number: JP6394417B2
Application number: JP2015015223A
Authority: JP
Inventors: 裕紀清水
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2016140214A

Description

この発明は、充電制御装置に係り、特に車両の走行中での発電を抑え、バッテリの充電量（ＳＯＣ）を維持して燃費を向上する充電制御装置に関する。

従来、車両のエンジンの燃費改善を目的とした発電手段（オルタネータ）の発電制御においては、走行パターンとバッテリの放電量とからバッテリの充放電を制御している。具体的には、図４に示すように、アクセルペダルの踏み込み時（エンジンの高負荷状態時）に、発電手段ヘ供給する励磁電流を止めることで、発電手段の発電をカットし（発電カット）、この時、発電手段によって発生するクランク軸の負荷が減少するため、エンジンの負荷が減り、燃費を抑え、バッテリからのみ車両の電気負荷に給電している。そして、発電カットで放電させた分を、減速時の燃料カット中（図４のＡ範囲で示す）に集中的に充電（回生充電）することで、燃費を改善させている。
このような発電装置としては、例えば、以下のような先行技術文献がある。

特許第５２７２５６２号公報

特許文献１に係る車両用発電装置は、エンジンの駆動力により発電してバッテリに充電電力を供給する発電機と、バッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、車両の減速時に発電機の出力電圧を上昇させ、車両の非減速時に残容量検出手段により検出されたバッテリの残容量が所定の下限値以上であると発電機の出力電圧を低下させる電圧制御手段とを備えたものである。

ところが、従来の図４の発電制御にあって、アクセルペダルを頻繁に踏み込む走行パターンでは、バッテリの放電量の閾値（上限放電閾値）まで直ぐに放電してしまい、燃料カット以外のタイミングで充電せざるを得ず（図４の太線のＢで示す）、燃費改善の効率が悪く、つまり、バッテリが一定の放電量に達した際に、発電カットを止めて再び通常の充電を行うため、エンジン効率が悪い動作点でも構わずに充電することで、燃費が大きく悪化してしまうという不都合があった。

そこで、この発明は、過放電を防止し、且つエンジンによる発電の負荷を抑制して燃費を向上する充電制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、エンジンの駆動力により発電を行ってバッテリに充電電力を供給する発電手段と、電流センサから検出された前記バッテリの充放電電流より充放電量を算出する充放電量算出手段と、前記発電手段により発電される発電量を制御する発電制御手段とを備え、前記発電制御手段は、前記バッテリの充放電量が上限放電閾値と等しくなった時に、前記発電手段が発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制する抑制発電を行うよう制御することを特徴とする。

この発明は、バッテリの充放電量が上限放電閾値と等しくなった時に、発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制する抑制発電を行うことにより、過放電を防止し、且つエンジンによる発電の負荷を抑制して燃費を向上することができる。

図１は充電制御装置のシステム構成図である。（実施例）図２は充電制御のフローチャートである。（実施例）図３は発電量制御のタイムチャートである。（実施例）図４は発電量制御のタイムチャートである。（従来例）

この発明は、過放電を防止し、且つエンジンによる発電の負荷を抑制して燃費を向上する目的を、バッテリの充放電量が上限放電閾値と等しくなった時に、発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制した抑制発電を行って実現するものである。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、車両には、駆動力を発生するエンジン１と、電力を蓄えるバッテリ２と、充電制御装置３とが搭載される。
エンジン１には、連結機構４を介して発電手段（オルタネータ）５が連結される。発電手段５は、エンジン１の駆動力により発電を行ってバッテリ２に充電電力を供給する。発電手段５には、電気線６及び通信線７を介してレギュレータ制御部（レギュレータＩＣ）８が接続される。レギュレータ制御部８は、レギュレータとコントローラとが組み合わって構成される。
バッテリ２は、正極端子（＋）２Ａと負極端子（−）２Ｂとを備える。
バッテリ２の正極端子（＋）２Ａには、第１ハーネス９の一端が接続される。第１ハーネス９の他端には、正極側グラウンド１０が接続される。第１ハーネス９の途中には、電源側端子１１Ａを経て電気負荷１１が設けられる。
バッテリ２の負極端子（−）２Ｂには、第２ハーネス１２の一端が接続される。第２ハーネス１２の他端には、負極側グラウンド１３が接続される。第２ハーネス１２の途中には、ホール型の電流センサ１４が設けられる。電流センサ１４は、バッテリ２の負極端子（−）２Ｂ側の電流を検出する。

バッテリ２の正極端子（＋）２Ａと電気負荷１１の電源側端子１１Ａとの間の第１ハーネス９には、第３ハーネス１５の一端が接続される。第３ハーネス１５の他端は、レギュレータ制御部８の正極側出力端子８Ａに接続される。
また、負極側グラウンド１３と電流センサ１４との間の第２ハーネス１２には、第４ハーネス１６の一端が接続される。第４ハーネス１６の他端は、レギュレータ制御部８の負極側出力端子８Ｂに接続される。
発電手段５とバッテリ２の正極端子（＋）２Ａと電流センサ１４とは、レギュレータ制御部８に接続される。また、バッテリ２の正極端子（＋）２Ａとレギュレータ制御部８の正極側出力端子８Ａと電気負荷１１の電源側端子１１Ａとは、共通電位となっており、グラウンド１０・１３を挟んで並列接続となっている。

レギュレータ制御部８には、通信線１７を介して制御手段（ＥＣＵ）１８が接続される。制御手段１８には、電流センサ１４と、車両の速度を検出する車速センサ１９と、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルセンサ２０と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ２１とが接続される。
制御手段１８は、エンジン１及び発電手段５を含む補機類を制御するものであって、車両が所定条件下の減速状態になると、エンジン１への燃料を停止する燃料カット制御を行う燃料カット制御手段２２を備える。
また、制御手段１８は、各種の演算及び判定を行う中央処理手段２３と、電流センサ１４から検出されたバッテリ２の充放電電流より充放電量を算出する充放電量算出手段２４と、発電手段５により発電される発電量を制御する発電制御手段２５と、各種の演算値を記憶する記憶手段２６とを備える。
電流センサ１４の出力信号は、バッテリ２の充放電電流を電圧信号に変換したものであり、検出された充放電電流を用いて、充放電量算出手段２４は、充放電量を算出するために用いられる。
ブレーキペダルセンサ２０は、ブレーキペダルの踏力を制御手段１８へ送信し、車速センサ１９から送信される車速情報と合わせて、車両が減速状態にあるか否か・燃料カットを行えるか否かの判定に用いられる。
アクセルペダルセンサ２１は、アクセルペダルの開度を電圧信号に変えて制御手段１８へ送信する。
レギュレータ制御部８は、発電手段５で発電された三相交流電圧を電気負荷１１を駆動するための直流電圧に整流する。また、レギュレータ制御部８は、発電手段５に励磁電流を供給し、発電手段５の発電電力を制御する。
レギュレータ制御部８と制御手段１８とは、通信線１７を介して相互に通信を行う。レギュレータ制御部１８は、発電手段５に発生している発電負荷をＦｉｅｌｄＲａｔｉｏＤｕｔｙ信号として制御手段１８へ送信する。制御手段１８は、発電電圧、励磁電流制限、発電電流を指示する信号をレギュレータ制御部８へ送信する。

制御手段１８において、発電制御手段２５は、バッテリ２の充放電量が上限放電閾値と等しくなった時に、発電手段５が発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制する抑制発電を行うよう制御する。
また、発電制御手段２５は、バッテリ２の充放電量が、上限放電閾値と等しくなった後、上限放電閾値以下且つ上限放電閾値よりも小さな下限放電閾値より大きな場合の減速時には、回生エネルギによる高電圧発電を行うよう制御を行い、加速中又は一定速度走行中には、発電手段５が抑制発電を行うよう制御する。

次いで、この実施例に係る充電制御を、図２のフローチャートに沿って説明する。
図２に示すように、制御手段１８のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、充放電量算出手段２４でバッテリ２の負極端子（−）２Ｂを出入りする充放電電流を電流センサ１４より検出されたものから算出し、検出された充放電量を中央処理手段２３が積算することで充放電量を算出し、バッテリ２の状態を推定し、そして、その積算値を記憶手段２６に記憶する（ステップＡ０２）。
そして、中央処理手段２３は、前回時、発電カット許可が成立中であったかを判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＹＥＳで、発電カット許可が成立していたと判断した場合には、中央処理手段２３は、現在の算出された充放電量が上限放電閾値に等しいか否かの判断を行う（ステップＡ０４）。つまり、このステップＡ０４では、充放電量の上限放電閾値と前記算出された充放電量との比較が行われる。
このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、発電カット許可を不成立にする（ステップＡ０５）。
一方、前記ステップＡ０３がＮＯで、発電カット許可が不成立であると判断した場合には、現在の算出された充放電量が下限放電閾値以下か否かの判断を行う（ステップＡ０６）。つまり、このステップＡ０６では、充放電量の下限放電閾値と前記算出された充放電量との比較が行われる。
このステップＡ０６がＮＯの場合、又は前記ステップＡ０４がＮＯの場合には、前回時の発電カット許可を保持する（ステップＡ０７）。
一方、このステップＡ０６がＹＥＳの場合には、発電カット許可を成立にする（ステップＡ０８）。
前記ステップＡ０５の処理後、前記ステップＡ０７の処理後、又は前記ステップＡ０８の処理後は、燃料カットが行われているか否かを判断する（ステップＡ０９）。
このステップＡ０９がＹＥＳの場合には、制御手段１８は、レギュレータ制御部８に高電圧発電を行う指示の信号を出力し、高電圧発電を行う（ステップＡ１０）。つまり、レギュレータ制御部８は、制御手段１８からの指示信号に従い、発電手段５に対する励磁電流の供給を増加させ、発電手段５を高電圧で動作させる。
一方、前記ステップＡ０９がＮＯの場合には、発電カット許可が成立しているか否かを判断する（ステップＡ１１）。
このステップＡ１１がＹＥＳの場合には、発電制御手段２５は、発電カットを行う（ステップＡ１２）。このステップＡ１２では、発電カットを行うために、制御手段１８からレギュレータ制御部８に励磁電流を零（０）にする指示の信号が出力される。レギュレータ制御部８は、制御手段１８からの指示信号に従い、発電手段５への励磁電流の供給を遮断する。
一方、このステップＡ１１がＮＯの場合には、抑制発電を行う（ステップＡ１３）。このステップＡ１３では、バッテリ２の充放電電流を零（０）にするように、発電手段５の発電電力を調整する。この発電電力の調整の指示は、制御手段１８からレギュレータ制御部８に対して行われる。その後、レギュレータ制御部８は、励磁電流により、発電手段５を制御する。
前記ステップＡ１０の処理後、前記ステップＡ１２の処理後、又は前記ステップＡ１３の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＡ１４）。

次いで、この実施例に係る発電量制御について、図３のタイムチャート（充放電を時間軸で表したもの）に沿って説明する。
図３に示すように、発電量制御は、バッテリ２の放電量に２つの閾値として上限放電閾値と下限放電閾値とを設定して充放電を行うことで、走行パターンに影響されない制御となる。具体的には、バッテリ２の放電量が上限放電閾値までは発電カットを許可するが、上限放電閾値では充放電をしない制御にする（図３の太線のＣ・Ｃで示す）と、充電するよりも燃費が改善できる。そして、燃料カット中に、放電量が下限放電閾値まで充電できれば、再度発電カットを許可する。従って、燃料カット以外で強制的に充電するタイミングが無くなることで、燃料消費中の発電手段５の負荷を低減させ、燃費が改善される。
即ち、一度、バッテリ２の放電量が上限放電閾値に到達した場合、抑制発電を行い、蓄電容量の維持を行うために、バッテリ２の過放電を防止することができる。充放電量が上限放電閾値に到達した後に下限放電閾値に至るまで、燃料カット時以外で抑制発電を行うことにより、集中的に燃料カット時に充電（回生充電）が可能となる。燃料カット中のエンジン１のエネルギは、圧縮機としての仕事とともに捨てられるものであり、燃料消費に悪影響を与えない。下限放電閾値まで充電されると、発電カットを行うのに十分な蓄電容量が確保できたとして、発電カットを許可する。
従って、バッテリ２の保護と燃費改善の両立が可能であり、また、燃料カット以外で強制的に充電するタイミングが発生しなくなることで、効率の悪い状況で発電による負荷が発生しにくくなるため、燃費悪化が発生しにくくなる。

この結果、この実施例において、発電制御手段２５は、バッテリ２の充放電量が上限放電閾値と等しくなった時に、発電手段５が発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制する抑制発電を行うよう制御する。
これにより、発電量と放電量とが釣り合うよう発電量を抑制する抑制発電を行うことで、過放電を防止し、且つエンジン１による発電の負荷を抑制することで、燃費の改善が行うことができる。
また、発電制御手段２５は、バッテリ２の充放電量が、上限放電閾値と等しくなった後、上限放電閾値以下且つ上限放電閾値よりも小さな下限放電閾値より大きな場合の減速時には、回生エネルギによる高電圧発電を行うよう制御を行い、加速中又は一定速度走行中には、発電手段５が抑制発電を行うよう制御する。

この発明に係る充電制御装置は、各種車両に適用可能である。

１エンジン
２バッテリ
３充電制御装置
５発電手段（オルタネータ）
８レギュレータ制御部（レギュレータＩＣ）
１４電流センサ
１８制御手段（ＥＣＵ）
１９車速センサ
２０ブレーキペダルセンサ
２１アクセルペダルセンサ
２２燃料カット制御手段
２３中央処理手段
２４充放電量算出手段
２５発電制御手段
２６記憶手段

Claims

エンジンの駆動力により発電を行ってバッテリに充電電力を供給する発電手段と、
電流センサから検出された前記バッテリの充放電電流より充放電量を算出する充放電量算出手段と、
前記発電手段により発電される発電量を制御する発電制御手段とを備えた充電制御装置であって、
前記発電制御手段は、
前記バッテリの充放電量が上限放電閾値と等しくなった後であることと、前記バッテリの充放電量が前記上限放電閾値以下且つ前記上限放電閾値よりも小さな下限放電閾値より大きなこととを条件として、加速中又は一定速度走行中となると、前記バッテリの放電量と前記発電量とが釣り合うよう前記発電量を抑制し、前記加速中又は一定速度走行中となった時点の前記充放電量を維持する抑制発電を行うことを特徴とする充電制御装置。
前記発電制御手段は、
前記バッテリの充放電量が前記上限放電閾値以下且つ前記上限放電閾値よりも小さな下限放電閾値より大きな場合には前記抑制発電を行い、
前記バッテリの充放電量が前記下限放電閾値以下の場合には前記抑制発電を行わないように制御することを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。