JPWO2014196506A1

JPWO2014196506A1 - 充電制御装置および充電制御方法

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Publication number: JPWO2014196506A1
Application number: JP2015521441A
Authority: JP
Inventors: 伸一野元; 丹大野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2034-06-02
Also published as: JP6239611B2; WO2014196506A1; EP2993758A4; EP2993758A1; US20160090001A1; US9855854B2

Abstract

【課題】二次電池の充電制御および回生制御を効率よく行うこと。【解決手段】二次電池の充電状態を算出する算出手段（電圧センサ１１、電流センサ１２、制御部１０）と、車両の走行状態を検出する検出手段（車両状態検出部２０）と、減速状態であることが検出された場合にはオルタネータが発生する電圧を二次電池の端子電圧よりも高く設定することで回生電力によって充電する制御を行い、車両が減速状態以外であることが検出された場合であって、充電率が所定の第２閾値よりも大きい場合には、オルタネータが発生する電圧を二次電池の端子電圧よりも低く設定し、充電率が所定の第１閾値よりも小さい場合には、オルタネータが発生する電圧を二次電池の端子電圧よりも高く設定する制御を行う制御手段（制御部１０）と、を有し、第２閾値は第１閾値よりも大きく、第１および第２閾値は低ＳＯＣ領域にあることを特徴とする。【選択図】図１

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。

自動車等の車両では、エンジンの動力でオルタネータ（発電機）を回転させ、発生した電力で二次電池を充電し、二次電池に蓄えられた電力を用いて各種の負荷（例えば、電動ステアリング）を駆動する。

ところで、近年、車両が減速する際に、オルタネータから発生する電力によって二次電池を充電することで、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換して二次電池に蓄える方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、車両の減速時にオルタネータの電圧を高くすることで二次電池に電力を回生する技術が開示され、また、特許文献２には、充電電流によって二次電池の充電量（ＳＯＣ）を推定し、推定結果に基づいて回生を行う技術が開示されている。また、特許文献３，４には、２つの蓄電装置を用いることで、回生を効率よく行う技術が開示されている。

特開２０１０−２８３９５９号公報特開２００７−３１８８８８号公報特開２００６−２６２６号公報特開２０１０−１１９１７６号公報

ところで、二次電池は、充電率が低いほど充電電流の受け入れ率（充電効率）が高いため、ある程度低い充電率で運用することが望ましい。しかしながら、従来技術の充電制御では、二次電池の充電率を電流積算値から求めるため、誤差の累積による影響を少なくするために、一度満充電状態にしてから充電率を推定する。このため、満充電にするための電力が無駄になるとともに、充電率が高いほど受け入れ率が低い状態で運用することになるため、回生の効率が低くなるという問題点がある。また、蓄電装置を２つ用いる方法では、蓄電装置と充電のための機器が２倍必要になることからコストが高くつくとともに、電圧が異なる２つの蓄電装置から給電するために、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータが必要になるため、さらにコストが高くつくという問題点がある。

そこで、本発明は二次電池の回生制御および充電制御を効率よく行う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。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されている二次電池の充電状態を制御する充電制御装置において、前記二次電池の端子電圧および充放電電流に基づいて当該二次電池のその時点における充電状態を算出する算出手段と、前記車両の走行状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記車両が減速状態であることが検出された場合には、オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定することで回生電力によって前記二次電池を充電する制御を行い、前記検出手段によって前記車両が減速状態以外であることが検出された場合であって、前記算出手段によって算出された前記二次電池の充電率が所定の第２閾値よりも大きい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定し、前記算出手段によって算出された前記二次電池の充電率が所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定する制御を行う制御手段と、を有し、前記第２閾値は前記第１閾値よりも大きく、前記第１閾値および第２閾値は低ＳＯＣ領域にあることを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の回生制御および充電制御を効率よく行うことが可能となる。

また、本発明の一側面は、前記低ＳＯＣ領域は、前記二次電池をオルタネータの出力電圧の範囲内で、オルタネータの最大発電電流で充電した場合に、充電開始から、前記二次電池に流れる充電電流が前記最大発電電流から低下し始めるまでの時間に基づいて、前記時間が所定の値以上となるように設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、低ＳＯＣ領域で運用することで、二次電池の充電受け入れ性を高め、燃費性能を向上させることができる。

また、本発明の一側面は、前記低ＳＯＣ領域は、前記二次電池の内部抵抗と前記充電率の関係に基づき、前記内部抵抗が所定の値以下となるように設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、低ＳＯＣ領域で運用することで、二次電池の充電受け入れ性を高め、燃費性能を向上させることができる。

また、本発明の一側面は、前記低ＳＯＣ領域は、充電開始から所定の時間が経過した際に、前記二次電池に流れる充電電流が所定の値以上となる領域であることを特徴とする。
このような構成によれば、低ＳＯＣ領域で運用することで、二次電池の充電受け入れ性を高め、燃費性能を向上させることができる。

また、本発明の一側面は、前記低ＳＯＣ領域は、充電開始から所定の時間が経過するまでにおける前記二次電池の充電量が所定の値以上となる領域であることを特徴とする。
このような構成によれば、低ＳＯＣ領域で運用することで、二次電池の充電受け入れ性を高め、燃費性能を向上させることができる。

また、本発明の一側面は、前記二次電池は、電気化学反応を利用して電力を蓄積する二次電池と、電荷吸着現象を利用したキャパシタとが複合形成されたハイブリッド型の二次電池であることを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池を低い充電率で運用することで、充電効率を高め、燃費を改善することができる。

また、本発明の一側面は、前記算出手段は、放電回路によってパルス状の放電を行うことで、内部インピーダンスを測定し、前記二次電池の等価回路モデルのパラメータに基づいて前記充電率を算出することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の充電率を精度よく求め、この精度よく求めた充電率に基づいて制御を確実に行うことができる。

また、本発明の一側面は、前記車両に搭載され、前記回生電力を蓄電する蓄電装置は、前記二次電池のみであることを特徴とする。
このような構成によれば、複数の蓄電装置を搭載する場合に比較して、製造コストを低減するとともに、メンテナンスを簡略化することができる。

また、本発明の一側面は、前記制御手段は、前記第１閾値および第２閾値のそれぞれの値を前記二次電池の状態に応じて変更することを特徴とする。
このような構成によれば、２つの閾値のそれぞれの値を二次電池の状態に応じて変更することで、例えば、二次電池の劣化に応じて適切な値に変更することで、劣化によらず高い燃費を維持することができる。

また、本発明の一側面は、前記車両が減速時以外である場合に、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定することで、前記二次電池から負荷に給電することを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、加速時にオルタネータからの給電を停止することで、エンジンの負担を軽減することで燃費を改善することができる。

また、本発明の一側面は、前記オルタネータは、発生する電圧の範囲として、第１電圧範囲と、第１電圧範囲よりも電圧が低い第２電圧範囲のいずれかを選択可能であり、前記制御手段は、前記二次電池の状態と前記車両の状態に応じて前記第１または第２電圧範囲を選択することを特徴とする。
このような構成によれば、２種類の電圧範囲を選択することで、回生による充電を簡単にしかも効率よく行うことができる。

また、本発明の一側面は、前記オルタネータは、指定された電圧を出力可能であり、前記制御手段は、前記二次電池の状態と前記車両の状態に応じた電圧を前記オルタネータに出力させることを特徴とする。
このような構成によれば、電圧を細かく制御することで、回生による充電を一層効率よく行うことができる。

また、本発明の一側面は、前記制御手段は、車両の走行状態および前記二次電池の充電率に応じて、前記二次電池の端子電圧と前記オルタネータが発生する電圧との差が所定の所望の値となるように前記オルタネータを制御することを特徴とする。
このような構成によれば、定電流によって二次電池を充電することが可能になる。

また、本発明の一側面は、前記制御手段は、前記車両の減速時には、前記二次電池の端子電圧と基準電圧との差の電圧を求め、この差の電圧を前記基準電圧に加算した電圧が、オルタネータが発生する電圧となるように前記オルタネータを制御することを特徴とする。
このような構成によれば、充電率が低い場合にはオルタネータの電圧を高く設定して、急速に充電することが可能になる。

また、本発明の一側面は、前記制御手段は、車速が所定の速度以上であり、かつ、燃料カット指示信号によって燃料カットが指示されている場合には、前記車両が減速状態であると判定することを特徴とする。
このような構成によれば、減速状態であることを簡易に検出することが可能になる。

また、本発明の一側面は、前記車速と前記燃料カット指示信号に加えて、前記車両のアクセル開度が所定の開度以下である場合には、前記車両が減速状態であると判定することを特徴とする。
このような構成によれば、減速状態であることを確実に検出することが可能になる。

また、本発明の一側面は、前記車速、前記燃料カット指示信号、および、アクセル開度のいずれかが条件を満たさなくなった場合には、回生動作を停止することを特徴とする。
このような構成によれば、減速状態以外で充電され、エンジンに不要な負担がかかることを防止できる。

また、本発明の一側面は、車両に搭載されている二次電池の充電状態を制御する充電制御方法において、前記二次電池の端子電圧および充放電電流に基づいて当該二次電池のその時点における充電状態を算出する算出ステップと、前記車両の走行状態を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて前記車両が減速状態であることが検出された場合には、オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定することで回生電力によって前記二次電池を充電する制御を行い、前記検出ステップにおいて前記車両が減速状態以外であることが検出された場合であって、前記算出ステップによって算出された前記二次電池の充電率が所定の第２閾値よりも大きい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定し、前記算出ステップにおいて算出された前記二次電池の充電率が所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定する制御を行う制御ステップと、を有し、前記第２閾値は前記第１閾値よりも大きく、前記第１閾値および第２閾値は低ＳＯＣ領域にあることを特徴とする。
このような方法によれば、二次電池の回生制御および充電制御を効率よく行うことが可能となる。

本発明によれば、二次電池の回生制御および充電制御を効率よく行う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。

本発明の実施形態に係る充電制御装置の構成例を示す図である。図１に示す制御部の構成例を示すブロック図である。オルタネータの発電電圧の範囲を示す図である。図２に示すプログラムが実行された場合に実現される処理モジュールの一例を示す図である。ハイブリッド蓄電池のＳＯＣと充電量との関係を示す図である。ハイブリッド蓄電池のＳＯＣと充電電流の関係を示す図である。ハイブリッド蓄電池のＳＯＣと直流抵抗の関係を示す図である。本発明の実施形態の動作を説明するための図である。ハイブリッド蓄電池のＳＯＣとオルタネータの発電電圧の関係を示す図である。ＳＯＣが異なるハイブリッド蓄電池を定電流で充電した際の充電電流と充電時間との関係を示す図である。実車評価時における時間とハイブリッド蓄電池のＳＯＣの関係を示す図である。図１に示す実施形態を搭載した場合と搭載しない場合の燃費の変化を示す図である。図１に示す実施形態において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。本発明の変形実施形態におけるオルタネータの発電電圧信号と発電電圧との関係を示す図である。本発明の変形実施形態におけるオルタネータの走行、加速時におけるＳＯＣと電圧の関係を示す図である。本発明の変形実施形態におけるオルタネータの減速時におけるＳＯＣと電圧の関係を示す図である。他のハイブリッド蓄電池のＳＯＣと充電電流の関係を示す図である。他のハイブリッド蓄電池のＳＯＣと充電量の関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（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。なお、本実施形態の充電制御装置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いる。本実施形態においては、制御部１０が算出手段、制御手段を含むように構成しているが、算出手段、制御手段を別体として構成することも可能である。

ここで、制御部１０は、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣ（State of Charge）（充電率）を算出し、算出したＳＯＣに基づいてレギュレータ１６ａを制御する。図２は、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、出力部１０ｄ、バス１０ｅ、および、Ｉ／Ｆ（Interface）１０ｆ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１０ｂａを実行する際に生成されるパラメータ１０ｃａを格納する。出力部１０ｄは、放電回路１５に対してハイブリッド蓄電池１４の内部抵抗を測定するためのパルス放電ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を供給するとともに、オルタネータ１６のレギュレータ１６ａに対して発電電圧制御信号を供給する。バス１０ｅは、ＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、ＲＡＭ１０ｃ、出力部１０ｄ、および、Ｉ／Ｆ１０ｆを相互にこれらの間でデータの授受を可能とするための信号線群である。Ｉ／Ｆ１０ｆは、電圧センサ１１、電流センサ１２、温度センサ１３、および、車両状態検出部２０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。

電圧センサ１１は、ハイブリッド蓄電池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、ハイブリッド蓄電池１４に流れる充電電流および放電電流を検出し、制御部１０に通知する。温度センサ１３は、ハイブリッド蓄電池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。放電回路１５は、例えば、制御部１０からのパルス放電ＯＮ／ＯＦＦ制御信号に基づいてオンまたはオフの状態となる半導体スイッチによって構成される。放電回路１５は、制御部１０の制御信号線とグランドとの間に２つの出力端子が接続され、入力端子が制御部１０に接続される。そして、パルス放電ＯＮ／ＯＦＦ制御信号がハイの場合にはハイインピーダンス（オフ）状態となり、パルス放電ＯＮ／ＯＦＦ制御信号がローの場合にはローインピーダンス（オン）状態となる。

ハイブリッド蓄電池１４は、例えば、負極活物質充填板の表面に導電性を有するカーボン材料とキャパシタ容量および擬似キャパシタ容量を有する活性炭とから成る２種類のカーボン材料と、結着剤を混合して構成されるカーボン合剤の被覆層を設けた負極板を負極として備える鉛蓄電池によって構成される。このハイブリッド蓄電池１４は、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１７を始動するとともに、負荷１９に電力を供給する。また、車両の減速時には、オルタネータ１６によって回生される電力によって充電される。オルタネータ１６は、エンジン１７の回転力または車両の減速時の慣性力によって駆動され、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、レギュレータ１６ａによって電圧が調整された後、ハイブリッド蓄電池１４を充電する。本発明では、ハイブリッド蓄電池１４を用いることで、単一の蓄電装置で構成することができ、２種以上の二次電池やキャパシタを搭載する必要がない。そのため、２種以上の蓄電装置を搭載する充電制御装置に比べ、二次電池や電圧変換器（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）等を省くことができ、充電制御装置を安価に構成することができる。

車両状態検出部２０は、車速、エンジンの回転数、アクセルの開度、燃料カット信号、ブレーキの操作状態等を検出し、制御部１０に通知する。制御部１０は、車両状態検出部２０によって検出される車両の走行状態と、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３によって検出されるハイブリッド蓄電池１４の状態に応じて、レギュレータ１６ａを制御することでオルタネータ１６の発電電圧を調整し、ハイブリッド蓄電池１４の充電状態を制御する。レギュレータ１６ａは、制御部１０から供給される制御信号に応じて、オルタネータ１６の図示しない励磁コイルに流す電流を制御することで、オルタネータ１６の発電電圧を制御する。なお、本実施形態では、オルタネータ１６が発電する電圧は、制御部１０が出力する発電電圧制御信号がハイ（Ｈｉ）の場合には高い電圧の範囲となり、また、制御部１０が出力する発電電圧制御信号がロー（Ｌｏ）の場合には低い電圧の範囲となる。

図３は、レギュレータ１６ａの周囲温度（例えば、ケース温度）と、発電電圧との関係を示す図である。ここで、ハッチングが施された上側の領域は発電電圧制御信号がハイの場合における発電電圧の温度による変化を示している。また、ハッチングが施された下側の領域は発電電圧制御信号がローの場合における発電電圧の温度による変化を示している。このように、オルタネータ１６の発電電圧は、制御部１０からレギュレータ１６ａに供給される発電電圧制御信号がハイかローかによって電圧の範囲が異なる。

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、ハイブリッド蓄電池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、ハイブリッド蓄電池１４からの電力によって動作する。

図４は、図３に示すプログラム１０ｂａが実行された場合に、ＣＰＵ１０ａ等のハードウエア資源と、プログラム１０ｂａ等のソフトウエア資源とが協働することにより実現される処理モジュールを示す図である。この例では、処理モジュールは、入力モジュール３０、ＳＯＣ演算モジュール３１、記憶モジュール３２、および、出力モジュール３４を主要な構成要素としている。ここで、入力モジュール３０は、電圧センサ１１、電流センサ１２、温度センサ１３、および、車両状態検出部２０から出力される信号を入力し、ＳＯＣ演算モジュール３１に供給する。ＳＯＣ演算モジュール３１は、入力モジュール３０から供給される電圧、電流、および、温度に基づいてハイブリッド蓄電池１４のその時点におけるＳＯＣを演算し、得られたＳＯＣを判定モジュール３３に供給する。なお、ＳＯＣを演算する方法としては、例えば、ハイブリッド蓄電池１４の等価回路モデルを作成し、放電回路１５によってパルス状の放電を行うことで、内部インピーダンスを測定し、当該等価回路モデルのパラメータに対して、例えば、カルマンフィルタ等を用いて適用学習を実行し、得られたパラメータに基づいてＳＯＣを算出する方法がある。また、ハイブリッド蓄電池１４の開回路電圧の時間特性を近似する指数関数式を求め、この指数関数式からハイブリッド蓄電池１４のその時点における開回路電圧を求め、求めた開回路電圧からＳＯＣを求めるようにしてもよい。もちろん、これら以外の方法によってＳＯＣを算出することも可能である。記憶モジュール３２は、ＳＯＣ演算モジュール３１がＳＯＣを算出する際に必要なパラメータおよび等価回路モデル等を記憶する。判定モジュール３３は、車両状態検出部２０と、ＳＯＣとに基づく制御情報を出力モジュール３４に対して出力する。出力モジュール３４は、判定モジュール３３からの出力に基づいて、レギュレータ１６ａ等を制御する。

（Ｂ）実施形態の動作の概略の説明
つぎに、本実施形態の動作の概要を説明する。本発明の実施形態では、車両の減速時において、レギュレータ１６ａを制御し、オルタネータ１６の発電電圧を上昇させることによりハイブリッド蓄電池１４への充電電流を増加させ、その結果として、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換してハイブリッド蓄電池１４に蓄積する。ところで、鉛蓄電池の充電量とＳＯＣの関係は図５に示すようになる。ここで、充電量とは１０秒間充電した場合の蓄積される電荷量（充電受け入れ値）を示す。図５に示すように、鉛蓄電池のＳＯＣが増加すると、１０秒間充電した場合の蓄積される電荷量（充電受け入れ値）が低下する。このため、効率よく充電するためには、できるだけ低いＳＯＣで運用することが望ましい。しかし、鉛蓄電池を低いＳＯＣで使用すると、例えば、サルフェーションの発生により鉛蓄電池の寿命が短くなったり、容量が足らないためにスタータモータ１８が回転せず、エンジン１７が始動しなかったりする。

また、実際の車両において、回生発電された電力を効率よく充電するためには、オルタネータの発電電流を考慮する必要がある。例えば、オルタネータの発電電圧が１４．５Ｖ、発電電流が１２０Ａ、充電開始から５秒後の充電電流とＳＯＣの関係を図６に示す。この場合には、ＳＯＣを７２％以上とすると充電電流が減少する。そのため、ＳＯＣを７２％以下に設定することにより効率よく充電することが可能となる。回生発電された電力を効率よく充電するためには、二次電池の充電特性から、ＳＯＣを設定することも可能である。図７は、ハイブリッド蓄電池１４の充電時の内部抵抗とＳＯＣの関係を示す例である。内部抵抗はＳＯＣが６０％以下ではほぼ一定であり、７０％以上で増加率が大きくなる。内部抵抗が低い、低ＳＯＣの領域で二次電池を使用することにより、回生発電による電力を効率よく充電することが可能となる。ＳＯＣが低い状態で運用するにあたっては、エンジンの始動性を考慮する必要がある。エンジンの始動性が確保できるＳＯＣは車両のシステムによって大きく異なる。一般的にはＳＯＣが５０％以上の値に設定される。本実施形態ではこれらを考慮し、低いＳＯＣの状態で運用するためにハイブリッド蓄電池１４を使用するとともに、以下に示すような制御によって、回生を効率良く行うようにしている。

図８は制御信号の状態と発電電圧の関係を示す図である。本実施形態では、図８に示すように、エンジン１７の始動直後の初期状態とそれ以外の通常状態とでは処理が異なっている。そこで、以下では、まず、初期状態の動作について説明し、つぎに、通常状態の動作について説明する。

エンジン１７が始動された直後の初期状態においては、充電制御装置１は、初期処理を実行する。初期処理では、図８の「制御部状態」の左側に示すように、ＳＯＣが第２閾値であるＴｈ２以上である場合にはレギュレータ１６ａへの発電電圧制御信号がオンの状態に制御され、図８の「発電電圧」の左側に示すように、オルタネータ１６の発電電圧がローの状態（図３のＬｏの状態）になる。一方、ＳＯＣが第２閾値であるＴｈ２未満である場合には発電電圧制御信号がオフの状態に制御され、オルタネータ１６の発電電圧がハイの状態（図３のＨｉの状態）になる。換言すると、エンジン１７を始動した直後の初期状態では、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２未満の場合には発電電圧がＨｉの状態とされて速やかに充電がされる。

エンジン１７が始動されてから一定時間が経過すると通常処理に移行する。通常処理では、ヒステリシスを有する閾値に基づいて充電制御が実行される。具体的には、図８の左端に示すように、第１閾値であるＴｈ１および第２閾値であるＴｈ２の２つの閾値に基づいて充電制御が実行される。通常処理では、図８の「制御部状態」の右側に示すように、ＳＯＣの上昇局面において、ＳＯＣが第２閾値であるＴｈ２未満である場合には発電電圧制御信号がオフの状態に制御され、図８の「発電電圧」の右側に示すように、オルタネータ１６の発電電圧がハイの状態（図３のＨｉの状態）になる。また、同じく、ＳＯＣの上昇局面において、ＳＯＣが第２閾値であるＴｈ２以上となった場合には発電電圧制御信号がオンの状態に制御され、図８の「発電電圧」の右側に示すように、オルタネータ１６の発電電圧がローの状態（図３のＬｏの状態）になる。一方、ＳＯＣの下降局面において、ＳＯＣが第１閾値であるＴｈ１より大きい場合にはレギュレータ１６ａへの発電電圧制御信号がオンの状態に制御され、オルタネータ１６の発電電圧がローの状態（図３のＬｏの状態）になる。また、同じく、ＳＯＣの下降局面において、ＳＯＣが第１閾値であるＴｈ１以下になった場合にはレギュレータ１６ａへの発電電圧制御信号がオフの状態に制御され、オルタネータ１６の発電電圧がハイの状態（図３のＨｉの状態）になる。

以上の制御により、エンジン１７の始動直後の初期処理では、ＳＯＣが第２閾値以上になるように制御がなされるが、通常処理に移行すると、第１閾値および第２閾値に基づいてオルタネータ１６の発電電圧が制御される。

また、本実施形態では、車両状態検出部２０によって、車両が減速状態であることが検出された場合には、レギュレータ１６ａを制御して、オルタネータ１６の出力電圧をハイに設定する。これにより、オルタネータ１６からハイブリッド蓄電池１４への充電電流が増加することから、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換してハイブリッド蓄電池１４に蓄積することができる。

また、本発明の実施形態では第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２として、例えば、７０％，７１％をそれぞれ用いることができる。ハイブリッド蓄電池１４は、ＳＯＣ＝７０％程度の運用においても、劣化が進んだり、容量不足によってエンジン１７が始動できなくなったりすることが少ない。このため、図５に示すように、充電効率が高い領域においてハイブリッド蓄電池１４を用いることができるので、エンジン１７によってオルタネータ１６を駆動し、ハイブリッド蓄電池１４を充電する場合のみならず、車両の減速時において、車両の運動エネルギをオルタネータ１６によって電気エネルギに変換して充電する場合（回生する場合）も効率良くハイブリッド蓄電池１４を充電することができる。

すなわち、本実施形態では、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣは、図９に示すように、Ｔｈ１とＴｈ２の範囲内に収まるように制御される。より詳細には、ＳＯＣの下降局面において、ＳＯＣがＴｈ１以下となった場合にはオルタネータ１６の出力電圧がＨｉに設定されてＳＯＣが増加し、ＳＯＣの上昇局面において、ＳＯＣがＴｈ２以上となった場合にはオルタネータ１６の出力電圧がＬｏに設定されてＳＯＣが減少する。このような動作により、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣは、図９に示すように、例えば、鋸歯状に変化する。また、回生が実行された場合には、鋸歯状の波形の所々に示すインパルス波によって、ハイブリッド蓄電池１４が充電される。なお、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２は、ハイブリッド蓄電池１４の低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕを上限とする低ＳＯＣ領域内に設定されている。ここで、低ＳＯＣ領域とは、鉛蓄電が一般的に運用される８０〜１００％の高ＳＯＣ領域に比較して低いＳＯＣの領域をいう。このように低ＳＯＣ領域で運用することで、回生時における電力の受け入れ性を高めることができる。

なお、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕは、例えば、オルタネータ１６の最大発電電流でハイブリッド蓄電池１４を充電した場合に、充電開始後、ハイブリッド蓄電池１４に流れる充電電流が、最大発電電流から低下し始めるまでの時間に基づいて設定することができる。より詳細には、車両の減速による回生充電の継続時間は、大半が１０秒未満であり、また、数秒程度の頻度が最も高いことから、一例として、充電開始後、ハイブリッド蓄電池１４に流れる充電電流が最大発電電流から低下し始めるまでの時間が「５秒」の場合を低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして設定することができる。このように、５秒の場合を低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして設定し、所定のマージンｍを隔てたＴｈ２を設定することで、ＳＯＣの運用範囲であるＴｈ１〜Ｔｈ２の範囲では、充電電流が最大発電電流から低下し始めるまでの時間は５秒よりも大きくなることから、数秒程度継続する回生電力の殆どをハイブリッド蓄電池１４に電力として蓄えることができる。

一例を図１０に示す。図１０は、一つの二次電池のＳＯＣを５０％、７０％、９０％、および、１００％に調整し、各ＳＯＣの二次電池を１２０Ａの定電流で充電した際の二次電池に流れる電流と充電時間との関係を示している。定電流源の最大電圧は１６．０Ｖであり、図１０において、０ｓｅｃから充電を開始している。ＳＯＣが９０％および１００％の場合は、充電開始直後から電流は大きく低下する。ＳＯＣが７０％の場合は、充電開始から約５ｓｅｃの間は１２０Ａの電流を流すことができる。また、ＳＯＣが５０％の場合は１８０ｓｅｃ以上、設定電流１２０Ａを流すことができる。このように、ＳＯＣを低く設定することにより、効率的に二次電池を充電することが可能になる。この場合、充電開始からの所定の充電時間を定め、その間、設定電流を流すことがＳＯＣの領域を低ＳＯＣ領域とすることができる。

なお、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとしては、前述した以外にも、例えば、ハイブリッド蓄電池１４の内部抵抗（図７に示す直流抵抗）と、ＳＯＣの関係に基づき、内部抵抗が所定の値以下となるＳＯＣを低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕに設定してもよい。例えば、図７の例では、ＳＯＣが７０％以上で増加率が大きくなるので、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして、７０％を選択するようにしてもよい。これ以外にも、例えば、充電開始から所定の時間が経過した際の充電電流が所定の値（例えば、充電開始から５秒経過後の電流が１００Ａ以上またはオルタネータ１６の最大電流の９０％以上）である場合のＳＯＣを低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして設定するようにしてもよい。あるいは、電流と時間の積によって求まる充電量が、所定の値となるＳＯＣを低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして設定するようにしてもよい。例えば、図６の例では、１２０Ａを５秒流しているので、６００［Ａｓ］（＝１２０×５）が得られる最大のＳＯＣ（図６の例では略７０％）を低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして設定するようにしてもよい。なお、以上に説明した数値は一例であって、ハイブリッド蓄電池１４の種類や、使用環境等によっては、前述した以外の値を選択することも可能である。

図１１は、第１閾値Ｔｈ１＝７０％に設定し、第２閾値Ｔｈ２＝７１％に設定した場合のＳＯＣの変化の一例を示す図である。この図において、横軸は時間(秒)を示している。ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが７０〜７１％の範囲内にある場合に、車両が減速時以外は制御部１０がレギュレータ１６ａをローの状態に設定し、その場合はエンジン１７の駆動力による充電は発生しない。一方、車両が減速時には、制御部１０がレギュレータ１６ａをハイの状態に設定する。これによって、ハイブリッド蓄電池１４には、回生によって発生した電力が供給されて充電される。そして、図１１に示すように、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが、第１閾値Ｔｈ１である７０％以下になった場合（図１１に示す１６００（ｓ）付近）には、車両の走行状態にかかわらずオルタネータ１６の出力電圧がハイの状態に設定され、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが７１％以上になるように急速に充電される。以上のような動作により、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが７０〜７１％の範囲内に収まるように制御されるとともに、７０％未満になった場合には急速に充電することができる。また、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが７０〜７１％の範囲内に収まっている場合には、車両の減速時にレギュレータ１６ａをハイの状態に設定することで、回生を効率良く行うことができる。

図１２は、本発明の充電制御装置を実車両に搭載した場合の実測値を示している。この例では、縦軸は燃費を示している。実車Ａは本発明の充電制御装置を搭載していない場合を示し、実車Ｂは本発明の充電制御装置を搭載している場合を示す。この図に示すように、本発明の充電制御装置を搭載している場合は、搭載していない場合に比較して燃費が１．３６％程度向上している。この結果、本発明の充電制御装置の効果が得られていることがわかる。

つぎに、図１３を参照して、図１に示す制御部１０において実行される処理について説明する。図１３に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、入力モジュール３０は、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３から電圧Ｖ、電流Ｉ、および、温度Ｔをそれぞれ入力する。

ステップＳ１１では、ＳＯＣ演算モジュール３１は、ステップＳ１０で入力した電圧Ｖ、電流Ｉ、および、温度Ｔならびに記憶モジュール３２に記憶されているデータに基づいてハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣを算出する処理を実行する。なお、この処理では、前述したように、例えば、ハイブリッド蓄電池１４の等価回路モデルに対して、例えば、カルマンフィルタを用いた適応学習を適用し、得られた値（例えば、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧））に基づいてＳＯＣを算出することで実現できる。もちろん、これ以外の方法を用いてもよいことは言うまでもない。このような方法によれば、任意の時点におけるハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣを求めることができるので、従来技術のように、エンジン始動後に満充電する必要がなくなる。

ステップＳ１２では、入力モジュール３０は、車両状態検出部２０から車両の状態を示す情報を入力する。具体的には、車両状態検出部２０は、車速、エンジンの回転数、アクセルの開度、燃料カット信号、ブレーキの操作状態等を検出し、入力モジュール３０に供給する。

ステップＳ１３では、判定モジュール３３は、ステップＳ１２で取得した車両状態を示す情報を参照し、車両が減速状態（回生可能な状態）であるか否を判定し、減速状態であると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１４に進んで発電電圧をハイの状態にして回生充電を実行し、それ以外の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。例えば、車両の速度が５ｋｍ／ｈよりも大きく、アクセル開度が１０％未満であり、かつ、燃料カット指示信号がハイの場合には、減速状態であると判定してステップＳ１４に進み、それ以外の場合にはステップＳ１５に進む。なお、燃料カット指示信号とは、エンジン１７に供給する燃料をカット（停止）することを指示する信号であり、この信号がオンの状態になるとエンジン１７に燃料が供給されてないことを示す。なお、以上に説明した判定の基準は、一例であって、これ以外の情報に基づいて減速状態か否かを判定するようにしても良い。例えば、燃料カット指示信号が減速時しかハイの状態にならないのであれば、燃料カット指示信号と車速のみに基づいて判定するようにしてもよい。もちろん、エンジン１７の回転数等を考慮して判定するようにしてもよい。また、減速状態と判定した場合であっても、いずれかの条件を満たさなくなった場合には、回生充電を停止するようにしてもよい。これにより、エンジン１７に無用の負荷がかかることを防止できる。

ステップＳ１４では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａをハイの状態に設定する。これにより、オルタネータ１６の出力電圧がハイの状態に設定され、車両の減速時の運動エネルギによるハイブリッド蓄電池１４の充電（回生充電）が実行される。ステップＳ１４の処理が完了すると、処理を終了する。

ステップＳ１５では、判定モジュール３３は、エンジン１７の始動後の初回処理であるか否かを示すフラグであるｉｎｔ＿ｆｌｇ＝０であるか否かを判定し、ｉｎｔ＿ｆｌｇ＝０であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）にはステップＳ２０に進む。ここで、ｉｎｔ＿ｆｌｇはエンジン１７が停止されると０に設定される。このため、エンジン１７が始動され、初回の処理においてはｉｎｔ＿ｆｌｇ＝０であることからステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、判定モジュール３３は、ステップＳ１１で算出したＳＯＣを参照し、ＳＯＣ≧Ｔｈ２であるか否かを判定し、ＳＯＣ≧Ｔｈ２である場合（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。具体的には、エンジン１７の始動後の初回の処理において、ＳＯＣがＴｈ２（＝７１％）以上の場合にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａをハイの状態に設定する。これにより、オルタネータ１６の出力電圧がハイの状態に設定され、エンジン１７の駆動力によるハイブリッド蓄電池１４の充電が実行される。ステップＳ１７の処理が完了するとステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａをローの状態に設定する。これにより、オルタネータ１６の出力電圧がローの状態に設定される。

ステップＳ１９では、判定モジュール３３は、ｉｎｔ＿ｆｌｇ＝１に設定する。これにより、以降の処理ではステップＳ１５においてＮｏと判定されて、ステップＳ２０に進むことになる。

ステップＳ２０では、判定モジュール３３は、ステップＳ１１で算出したＳＯＣを参照し、ＳＯＣ≧Ｔｈ２であるか否かを判定し、ＳＯＣ≧Ｔｈ２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。具体的には、エンジン１７の始動後の２回目以降の処理において、ＳＯＣがＴｈ２（＝７１％）以上の場合にはステップＳ２１に進み、それ以外の場合にはステップＳ２２に進む。

ステップＳ２１では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａをローの状態に設定する。これにより、オルタネータ１６の出力電圧がローの状態に設定される。

ステップＳ２２では、判定モジュール３３は、ステップＳ１１で算出したＳＯＣを参照し、ＳＯＣ≦Ｔｈ１であるか否かを判定し、ＳＯＣ≦Ｔｈ１である場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）にはステップＳ２３に進み、それ以外の場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）にはステップＳ２４に進む。具体的には、エンジン１７の始動後の２回目以降の処理において、ＳＯＣがＴｈ１（＝７０％）以下の場合にはステップＳ２３に進み、それ以外の場合にはステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａをハイの状態に設定する。これにより、オルタネータ１６の出力電圧がハイの状態に設定される。

ステップＳ２４では、出力モジュール３４は、レギュレータ１６ａの発電電圧として、前回発電電圧を設定する。具体的には、前回発電電圧がローの場合にはローに設定し、ハイの場合にはハイに設定する。これにより、Ｔｈ１＜ＳＯＣ＜Ｔｈ２の範囲にＳＯＣが存在している場合には、前回値が使用されるので、図８に示すように上昇局面または下降局面ではオルタネータ１６の出力電圧は同じ状態が維持される。

ステップＳ２５では、判定モジュール３３は、前回発電電圧として今回の発電電圧を設定する。具体的には、今回の発電電圧がローの場合にはローに設定し、ハイの場合にはハイに設定する。

以上の処理によれば、エンジン１７を始動した後、初回の処理においては、ＳＯＣが参照され、ハイブリッド蓄電池１４のＳＯＣが７１％以上になるようにオルタネータ１６の電圧がハイの状態にされて充電される。また、２回目以降の処理においては、ＳＯＣが７１％以上の場合には発電電圧がローに設定され、ＳＯＣが７０％以下の場合にはハイに設定され、７０％より大きく７１％未満の場合には、前回の発電電圧が維持される。これにより、図８に示す電圧設定が可能になる。また、２つの閾値を設けてヒステリシスに基づく制御を行うことにより、チャタリングの発生を防止することができる。

また、車両の状態を参照し、車両が減速状態である場合には、発電電圧がハイに設定され、回生が実行されるので、燃費を改善することができる。

また、本実施形態では、充電制御装置１に電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３を備えてＳＯＣをリアルタイムに算出するようにした。従来においては、エンジン始動後にＳＯＣを正確に把握するために、充電池を一旦満充電する必要があったが、本実施形態では満充電する必要がないので、満充電するまでの電力の無駄を省くことができる。

（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、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２としては、Ｔｈ１＝７０％およびＴｈ２＝７１％を用いたが、これ以外の値を用いることも可能である。例えば、９０％以下の値であってＴｈ１とＴｈ２の差が１％以上に設定することも可能である。なお、Ｔｈ１とＴｈ２を変更する場合、Ｔｈ１，Ｔｈ２の差が小さい程、燃費が良くなることが実測結果からわかっているので、Ｔｈ１，Ｔｈ２の差はできるだけ小さくなるように設定する方が望ましい。もちろん、チャタリングが問題とならない場合にはＴｈ１＝Ｔｈ２とすることも可能である。逆に、これらの差が大きい場合には、ＳＯＣの変化が大きい充放電が繰り返されることになることから、ハイブリッド蓄電池１４の劣化が進行する。このため、Ｔｈ１とＴｈ２の間隔については、１０％未満、望ましくは数％未満となるように設定することが望ましい。

また、以上の実施形態では、Ｔｈ１，Ｔｈ２は固定値としたが、例えば、これらの値を書き換え可能としてもよい。そのような構成とすることで、例えば、ハイブリッド蓄電池１４の種類や使用目的に応じて適宜これらの値を調整できるようにしてもよい。また、ハイブリッド蓄電池１４は、経年変化（劣化）によって満充電可能な容量が減少してくる。そこで、経年変化に応じてＴｈ１，Ｔｈ２の値を変更するようにしてもよい。具体的には、ハイブリッド蓄電池１４のＯＣＶ（経年変化と相関関係を有する値）を測定し、測定されたＯＣＶの値に応じて、Ｔｈ１，Ｔｈ２の値を減少させるようにしてもよい。そのような構成によれば、ハイブリッド蓄電池１４が経年変化した場合であっても適切に充電制御を行うことができる。

また、以上の実施形態では、初期処理における閾値として、通常処理における第２閾値を用いるようにしたが、初期処理における閾値を第２閾値とは異なるものとしてもよい。例えば、第２閾値よりも大きい値を用いることで、初期処理において一定のＳＯＣまで急速に充電することができる。なお、本実施形態と同様に初期処理の閾値を第２閾値とすることで、初期処理から通常処理への移行をスムーズに行うことができる。

また、以上の実施形態では、オルタネータ１６はハイとローの２種類の電圧を設定可能としたが、例えば、図１４に示すように、発電電圧信号に応じた所望の電圧を出力可能なオルタネータを用いるようにしてもよい。図１４に示す例では、発電電圧信号が０から約６０の範囲では１１Ｖ強で一定であり、６０から２２０の範囲では信号の値に応じて電圧が上昇し、２２０を過ぎると一定となる。このようなオルタネータを使用する場合には、例えば、車両が加速時もしくは定速走行時には１２．０±０．５Ｖに設定し、車両が減速時には１５．０Ｖ以上に設定することができる。また、同様にＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２以上である場合には発電電圧を１２．０±０．５Ｖに設定し、ＳＯＣが第１閾値Ｔｈ１以下である場合には発電電圧を１４．５Ｖに設定することができる。もちろん、以上の数値は一例であり、このような場合のみに本発明が限定されるものではない。

また、電圧をローまたはハイのいずれかに設定するのではなく、図１５および図１４に示すように、ＳＯＣに応じて電圧を変化させるようにしてもよい。図１５は車両が定速走行または加速時におけるＳＯＣと電圧の関係を示している。この図１５の例では、ＳＯＣが６０％以下の場合には、破線で示すオルタネータの電圧がハイブリッド蓄電池の電圧よりも高く設定され、ＳＯＣが６０％よりも大きい場合には、ハイブリッド蓄電池の電圧がオルタネータの電圧よりも高くなるように設定される。このとき、ハイブリッド蓄電池とオルタネータの電圧差は一定になるように設定される。図１６は、減速時におけるＳＯＣと電圧の関係を示している。この図１６の例では、減速時においては、ハイブリッド蓄電池とオルタネータの電圧の差は、ＳＯＣの値が大きくなるにつれて小さくなるように設定される。より詳細には、一点鎖線で示される基準電圧とオルタネータの電圧差が、基準電圧とハイブリッド蓄電池の電圧差と等しくなるように、オルタネータの発生電圧が制御されるようにしてもよい。一例として、ハイブリッド蓄電池１４の端子電圧と基準電圧の差の電圧を求め、この差の電圧を基準電圧に加算した電圧に、オルタネータ１６の出力電圧が等しくなるように制御することができる。

また、ハイブリッド蓄電池１４から負荷１９に対して電力を供給している場合には、オルタネータ１６の電圧をハイブリッド蓄電池１４の端子電圧よりも低く設定することにより、ハイブリッド蓄電池１４から負荷１９に対して電力が確実に供給されるようにしてもよい。特に、ハイブリッド蓄電池１４は、通常の鉛蓄電池よりも電圧が低いので、このような制御は有効である。

また、以上の実施形態では、温度センサ１３の検出値については詳しく説明していないが、ハイブリッド蓄電池１４の特性は周囲の温度によって異なることから、温度センサ１３の出力に基づいて算出されたＳＯＣを補正するようにしてもよい。

また、以上の実施形態ではＳＯＣの範囲および基準値は固定値としたが、例えば、ハイブリッド蓄電池１４の状態(例えば、劣化状況)に応じて、これらの値を変化させるようにしてもよい。具体的には、ハイブリッド蓄電池１４が劣化した場合には、容量が減少するため、新しい場合と同様の容量を得るためにはＳＯＣの範囲を広く設定する必要がある。

また、図１３に示すフローチャートは一例であって、このような処理だけに限定されるものではないことは言うまでもない。

また、以上の実施形態では、Ｔｈ１およびＴｈ２として、７０％および７１％に設定し、Ｔｈｕを７５％に設定する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような場合にのみ限定されるものではない。図１７は図６とは異なる鉛蓄電池を充電電流１００Ａで充電した場合における充電開始から５秒目の電流値とＳＯＣの関係を示す図である。また、図１８は、図１７と同じ鉛蓄電池を充電電流１００Ａで充電した場合における充電開始から５秒間の充電量（Ａｓ）とＳＯＣの関係を示す図である。図１７および図１８に示す例では、ＳＯＣが８０％を超えた場合に、充電電流および充電量が減少する。このため、図１７および図１８に示す鉛蓄電池では、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして、８０〜８５％を選択することができる。なお、本願発明者が様々な鉛蓄電池を測定した結果によれば、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕとして、８０〜８５％を設定することで、殆どの種類の鉛蓄電池において、良好な結果を得ることができることが判明した。このため、低ＳＯＣ領域上限閾値Ｔｈｕは８０〜８５％程度か、それよりも小さい値に設定することが望ましい。また、図９に示すマージンｍは、例えば、数％程度の値に設定することができる。もちろん、これよりも大きい値であったり、または、０を含むこれよりも小さい値であったりしてもよい。

また、車両には、エンジン１７を始動するための蓄電装置（例えば、リチウム電池、ニッケル電池、ニッケル水素電池、キャパシタ等）を複数搭載することもできるが、二次電池の重量や、メンテナンス等を考慮すると、単一の蓄電装置としてハイブリッド蓄電池を用いることが望ましい。

１充電制御装置
１０制御部（算出手段、制御手段）
１０ａＣＰＵ
１０ｂＲＯＭ
１０ｃＲＡＭ
１０ｄ通信部
１０ｅバス
１０ｆＩ／Ｆ
１１電圧センサ（算出手段）
１２電流センサ（算出手段）
１３温度センサ（算出手段）
１４ハイブリッド蓄電池（二次電池）
１５放電回路
１６オルタネータ
１６ａレギュレータ
１７エンジン
１８スタータモータ
１９負荷
２０車両状態検出部（検出手段）

Claims

車両に搭載されている二次電池の充電状態を制御する充電制御装置において、
前記二次電池の端子電圧および充放電電流に基づいて当該二次電池のその時点における充電状態を算出する算出手段と、
前記車両の走行状態を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記車両が減速状態であることが検出された場合には、オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定することで回生電力によって前記二次電池を充電する制御を行い、前記検出手段によって前記車両が減速状態以外であることが検出された場合であって、前記算出手段によって算出された前記二次電池の充電率が所定の第２閾値よりも大きい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定し、前記算出手段によって算出された前記二次電池の充電率が所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定する制御を行う制御手段と、を有し、
前記第２閾値は前記第１閾値よりも大きく、前記第１閾値および前記第２閾値は低ＳＯＣ領域にあることを特徴とする充電制御装置。
前記低ＳＯＣ領域は、前記二次電池をオルタネータの出力電圧の範囲内で、前記オルタネータの最大発電電流で充電した場合に、充電開始から、前記二次電池に流れる充電電流が前記最大発電電流から低下し始めるまでの時間に基づいて、前記時間が所定の値以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
前記低ＳＯＣ領域は、前記二次電池の内部抵抗と前記充電率の関係に基づき、前記内部抵抗が所定の値以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
前記低ＳＯＣ領域は、充電開始から所定の時間が経過した際に、前記二次電池に流れる充電電流が所定の値以上となる領域であることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
前記低ＳＯＣ領域は、充電開始から所定の時間が経過するまでにおける前記二次電池の充電量が所定の値以上となる領域であることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
前記二次電池は、電気化学反応を利用して電力を蓄積する二次電池と、電荷吸着現象を利用したキャパシタとが複合形成されたハイブリッド型の二次電池であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記算出手段は、放電回路によってパルス状の放電を行うことで、内部インピーダンスを測定し、前記二次電池の等価回路モデルのパラメータに基づいて前記充電率を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記車両に搭載され、前記回生電力を蓄電する蓄電装置は、前記二次電池のみであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記制御手段は、前記第１閾値および前記第２閾値のそれぞれの値を前記二次電池の状態に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記車両が減速時以外である場合に、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定することで、前記二次電池から負荷に給電することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記オルタネータは、発生する電圧の範囲として、第１電圧範囲と、第１電圧範囲よりも電圧が低い第２電圧範囲のいずれかを選択可能であり、
前記制御手段は、前記二次電池の状態と前記車両の状態に応じて前記第１または第２電圧範囲を選択する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記オルタネータは、指定された電圧を出力可能であり、前記制御手段は、前記二次電池の状態と前記車両の状態に応じた電圧を前記オルタネータに出力させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記制御手段は、車両の走行状態および前記二次電池の充電率に応じて、前記二次電池の端子電圧と前記オルタネータが発生する電圧との差が所定の所望の値となるように前記オルタネータを制御することを特徴とする請求項１２に記載の充電制御装置。
前記制御手段は、前記車両の減速時には、前記二次電池の端子電圧と基準電圧との差の電圧を求め、この差の電圧を前記基準電圧に加算した電圧が、オルタネータが発生する電圧となるように前記オルタネータを制御することを特徴とする請求項１３に記載の充電制御装置。
前記制御手段は、車速が所定の速度以上であり、かつ、燃料カット指示信号によって燃料カットが指示されている場合には、前記車両が減速状態であると判定することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の充電制御装置。
前記車速と前記燃料カット指示信号に加えて、前記車両のアクセル開度が所定の開度以下である場合には、前記車両が減速状態であると判定することを特徴とする請求項１５に記載の充電制御装置。
前記車速、前記燃料カット指示信号、および、アクセル開度のいずれかが条件を満たさなくなった場合には、回生動作を停止することを特徴とする請求項１６に記載の充電制御装置。
車両に搭載されている二次電池の充電状態を制御する充電制御方法において、
前記二次電池の端子電圧および充放電電流に基づいて当該二次電池のその時点における充電状態を算出する算出ステップと、
前記車両の走行状態を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて前記車両が減速状態であることが検出された場合には、オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定することで回生電力によって前記二次電池を充電する制御を行い、前記検出ステップにおいて前記車両が減速状態以外であることが検出された場合であって、前記算出ステップによって算出された前記二次電池の充電率が所定の第２閾値よりも大きい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも低く設定し、前記算出ステップにおいて算出された前記二次電池の充電率が所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記オルタネータが発生する電圧を前記二次電池の端子電圧よりも高く設定する制御を行う制御ステップと、を有し、
前記第２閾値は前記第１閾値よりも大きく、前記第１閾値および第２閾値は低ＳＯＣ領域にあることを特徴とする充電制御方法。