JP2007215370A - 発電制御装置、及び発電制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】供給可能な電気量が低下した場合に電力供給に制限を加える技術(負荷制限技術)が採用された車両などの移動体に、加速時に発電機の発電を抑制する技術(充電制御技術)を採用しても、適切な充電制御及び負荷制限を実施することのできる発電制御装置を提供すること。
【解決手段】バッテリ9に電力を蓄電する移動体用の発電機10を制御する発電制御装置1において、移動体が加速状態にあるときに、バッテリ9より持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、発電機10からの発電電気量、電力供給が必須となる電気負荷11で消費される供給必須電流、及び電力供給が必須ではない電気負荷12で消費される負荷使用電流に基づいて、発電機10の発電を抑制する手段を装備する。
【選択図】図1
【解決手段】バッテリ9に電力を蓄電する移動体用の発電機10を制御する発電制御装置1において、移動体が加速状態にあるときに、バッテリ9より持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、発電機10からの発電電気量、電力供給が必須となる電気負荷11で消費される供給必須電流、及び電力供給が必須ではない電気負荷12で消費される負荷使用電流に基づいて、発電機10の発電を抑制する手段を装備する。
【選択図】図1
Description
本発明は発電制御装置、及び発電制御方法に関し、より詳細には、車両などの移動体の発電系を制御するための発電制御装置、及び発電制御方法に関する。
車両のエンジンを駆動源とする発電機(例えば、車両のエンジンによってベルトを介して駆動される発電機)の出力を、車両の走行状態に応じて制御する技術があり、例えば、下記の特許文献1〜3には、車両が加速状態にある時、発電機の発電を抑制してエンジンの負荷を軽減させる技術(充電制御技術)について開示されている。加速状態にある時に、発電機の発電を抑制してエンジンの負荷を軽減させるのは、燃費を良くしたり、車両の加速性を良くするためである。
また近年では、ユーザーの快適性を高めるために、車両走行とは直接関係しない電子機器(例えば、シートヒーター、ミラーヒーター)が車両に数多く装備されるようになり、バッテリへの負荷が高くなってきている。
ところが、このような快適性のための電子機器が増えると、衝突軽減システム(プリクラッシュシステム)、ブレーキアシストシステム、エアバッグシステムなどの走行安全系システムへの安定した電力供給を実現できなくなるおそれがある。
ところが、このような快適性のための電子機器が増えると、衝突軽減システム(プリクラッシュシステム)、ブレーキアシストシステム、エアバッグシステムなどの走行安全系システムへの安定した電力供給を実現できなくなるおそれがある。
このような問題を解決するものとして、バッテリより持ち出し可能な電流(バッテリ供給可能電流)に発電機からの発電電気量を加算した電気量に基づいて、快適系システムへの電力供給に制限を加え、重要度の高い走行安全系システムへの安定した電力供給を確保するようにした技術(負荷制限技術)がある。
ところで、このような負荷制限技術が採用された車両に、上記したような充電制御技術を採用した場合、必要以上に負荷制限が掛けられることになり、快適性が損なわれるおそれがある。その一例を図16(a)〜(c)を使って説明する。
バッテリ供給可能電流IBATは、バッテリより持ち出し可能な電気量を示し、発電電気量IALTは発電機からの発電電気量を示しており、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、車両が放電できる電気量となる。供給必須電流ILD1は、走行安全系システムへ供給する電気量を示し、負荷使用電流ILD2は、快適性システムへ供給する電気量を示している。
バッテリ供給可能電流IBATは、バッテリより持ち出し可能な電気量を示し、発電電気量IALTは発電機からの発電電気量を示しており、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、車両が放電できる電気量となる。供給必須電流ILD1は、走行安全系システムへ供給する電気量を示し、負荷使用電流ILD2は、快適性システムへ供給する電気量を示している。
図16(a)は、車両が定速状態にあって、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも大きくなっている状況を示している。
車両が加速すると、「充電制御技術」によって、発電機の発電が抑制され、図16(b)に示したように、発電電気量IALTが低下し、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなる。バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなると、「負荷制限技術」によって、図16(c)に示したように、負荷使用電流ILD2に制限が加えられる。
車両が加速すると、「充電制御技術」によって、発電機の発電が抑制され、図16(b)に示したように、発電電気量IALTが低下し、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなる。バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなると、「負荷制限技術」によって、図16(c)に示したように、負荷使用電流ILD2に制限が加えられる。
つまり、車両が加速状態にある時、「充電制御技術」によって、電気負荷の状況に関係なく発電機の発電が抑制され、発電機からの発電電気量IALTが低下すると、走行安全系システムへの安定した電力供給を確保するために、「負荷制限技術」によって、快適系システムへの電力供給に制限が加えられ、必要以上に負荷制限が掛かるおそれがある。
特許文献2には、車両が加速状態にある時に発電機による発電をカットする技術において、バッテリ電圧値が所定値以下の場合には発電のカットを禁止すること(すなわち、バッテリ電圧値が高い場合、発電をカットすること)が開示されているが、電子機器の稼動率が高く、電気負荷が高い場合には、バッテリ電圧値が高い場合に発電カットを限定しても、やはり必要以上に負荷制限が掛かるおそれがある。
また、特許文献3には、バッテリ充電率が所定値以上である場合、発電機の出力を抑制することが開示されているが、この場合も上記と同様に、電子機器の稼動率が高く、電気負荷が高い場合に、必要以上に負荷制限が掛かるおそれがある。
特開平4−312326号公報
特開2001−173481号公報
特開平7−274597号公報
また、特許文献3には、バッテリ充電率が所定値以上である場合、発電機の出力を抑制することが開示されているが、この場合も上記と同様に、電子機器の稼動率が高く、電気負荷が高い場合に、必要以上に負荷制限が掛かるおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、上記したような負荷制限技術が採用された車両などの移動体に、充電制御技術を採用しても、適切な充電制御及び負荷制限を実施することのできる発電制御装置、及び発電制御方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明に係る発電制御装置(1)は、バッテリに電力を蓄電する移動体用の発電機を制御する発電制御装置において、第1の電気負荷で消費される負荷電気量を監視する電気負荷監視手段と、移動体が加速状態にあるか否かを判断する運転状態判断手段と、該運転状態判断手段により前記移動体が加速状態にあると判断されたときに、バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、前記発電機からの発電電気量、電力供給が必須となる第2の電気負荷で消費される供給必須電流、及び前記電気負荷監視手段で検出される前記第1の電気負荷で消費される負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電を制御する発電制御手段とを備えていることを特徴としている。
上記発電制御装置(1)によれば、前記移動体が加速状態にあると判断されたとき(すなわち、燃費や加速性の向上という観点から、前記発電機の発電を抑制してエンジンの負荷を軽減させるのが望ましい状況下にあるとき)、前記バッテリ供給可能電流、前記発電電気量、前記供給必須電流、及び前記負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電が制御される。
これにより、図16(a)、(b)に示したように、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも大きかった状態から、前記発電機の発電の抑制により、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなる、といった事態が生じるのを防止することができる。すなわち、前記発電機の発電が過度に抑制され、負荷使用電流ILD2に制限が加えられ、必要以上に負荷制限が掛けられるのを防止することができる。
また、本発明に係る発電制御装置(2)は、上記発電制御装置(1)において、前記バッテリ供給可能電流から、前記供給必須電流と、前記負荷使用電流とを減算することによって求められる値が所定値(≧0)以上であるという、第1の発電制御条件が成立していると判断された場合、前記発電制御手段が、前記発電機の発電を制御するものであることを特徴としている。
上記発電制御装置(2)によれば、前記バッテリ供給可能電流から、前記供給必須電流と、前記負荷使用電流とを減算することによって求められる値が前記所定値(≧0)以上である場合(すなわち、前記発電機からの発電電気量が無くても、前記バッテリ供給可能電流だけで、前記供給必須電流及び前記負荷使用電流を賄い得る状態にある場合)、前記発電機の発電が制御される。
これにより、前記発電機の発電を停止させたとしても、電気量不足が生じないので、前記負荷使用電流に制限が加えられるといった事態が生じるのを防止することができる。但し、経時とともに、前記バッテリ供給可能電流が低下したり、前記負荷使用電流が上昇することが考えられるため、前記所定値については0[A]よりも大きい値である方が望ましい。
また、本発明に係る発電制御装置(3)は、上記発電制御装置(2)において、前記発電制御手段によって前記発電機の発電が制御された場合、前記発電機の発電停止に伴う異常検出に対してマスクを施すマスク手段を備えていることを特徴としている。
経時とともに、前記バッテリ放電可能電流が低下したり、前記負荷使用電流が上昇することが考えられる。そのため、前記発電機の発電を停止させ、前記発電機の発電電気量を0[A]にしてしまうと、前記バッテリ放電可能電流だけで、前記供給必須電流及び前記負荷使用電流を賄いきれなくなり、負荷制限が掛かるおそれがある。
また、この発電制御システムと直接関係の無い異常診断装置が、前記発電機の発電停止を「異常」と検出してしまい、前記移動体の制御に何らかの不具合が生じるおそれがある。例えば、前記発電機の異常停止を知らせるランプが設けられている場合、このランプが点灯することになるが、このランプ点灯は適切な発電制御に起因しており、前記発電機に異常が生じているわけではない。
上記発電制御装置(3)によれば、前記発電制御手段によって前記発電機の発電が制御された場合、前記発電機の発電停止に伴う異常検出に対してマスクが施されるので、正常に動作しているにも拘らず、前記発電機に異常が生じているという誤った情報がユーザーに提供されないようにすることができる。
また、本発明に係る発電制御装置(4)は、上記発電制御装置(1)において、前記供給必須電流と前記負荷使用電流とを合わせた値から、前記バッテリ供給可能電流を減算することによって求められる不足電気量が、前記発電機の発電電気量よりも小さいという、第2の発電制御条件が成立していると判断された場合、前記発電制御手段が、前記発電機の発電を制御するものであることを特徴としている。
上記発電制御装置(4)によれば、前記供給必須電流と前記負荷使用電流とを合わせた値から、前記バッテリ供給可能電流を減算することによって求められる不足電気量が、前記発電機の発電電気量よりも小さい場合(すなわち、前記バッテリ供給可能電流に前記発電機の発電電気量を加算すれば、前記供給必須電流及び前記負荷使用電流を賄い得る状態にある場合)、前記発電機の発電が抑制される。これにより、前記発電電気量に余分がある場合に、前記発電機の発電が制御されるので、電気量不足が生じるのを防止することができる。
また、本発明に係る発電制御装置(5)は、上記発電制御装置(4)において、前記第2の発電制御条件が成立していると判断された場合、前記発電制御手段が、前記発電電気量が前記不足電気量に所定電気量(≧0)を加算した値以上となるように、前記発電機の発電を制御し、前記所定電気量が、バッテリ充電率に基づいて設定されるものであることを特徴としている。
上記発電制御装置(5)によれば、前記第2の発電制御条件が成立していると判断された場合(すなわち、前記バッテリ供給可能電流だけで、前記供給必須電流及び前記負荷使用電流を賄い得る状態になかったとしても、前記発電機の発電電気量を加算すれば、前記供給必須電流及び前記負荷使用電流を賄い得る状態にある場合)、前記発電電気量が前記不足電気量に前記所定電気量(≧0)を加算した値以上となるように、前記発電機の発電が抑制される。これにより、必要以上に負荷制限が掛かるのを防止すると共に、前記発電機の発電を適切に抑制し、燃費及び加速性を向上させることができる。
ところで、バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流や、前記発電機の発電電気量などはバッテリ充電率の影響を受けることが考えられる。そのため、バッテリ充電率を考慮に入れず、前記発電機の発電を抑制すると、好ましくない時に前記発電機の発電が抑制されたり、過度に抑制されてしまうおそれがある。
上記発電制御装置(5)によれば、前記所定電気量が、バッテリ充電率に基づいて設定されるものであるので、好ましくない時に前記発電機の発電が抑制されたり、発電が過度に抑制されるのを防止することができる。
また、本発明に係る発電制御装置(6)は、上記発電制御装置(5)において、バッテリ開放電圧に基づいて、バッテリ充電率を算出するバッテリ充電率算出手段を備えていることを特徴としている。
上記発電制御装置(6)によれば、バッテリ開放電圧に基づいて、バッテリ充電率が算出される。バッテリ開放電圧とバッテリ充電率との間には、図3に示したような相関関係が成り立つ。従って、バッテリ充電率を適切に求めることができ、バッテリ充電率に基づいて設定される前記所定値や前記所定電圧、前記所定電気量についても適切に設定することができる。
また、本発明に係る発電制御装置(7)は、上記発電制御装置(1)〜(6)のいずれかにおいて、バッテリ開放電圧、放電終止電圧、及びバッテリの内部抵抗に基づいて、前記バッテリ供給可能電流を算出するバッテリ供給可能電流算出手段を備えていることを特徴としている。
バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流IBATについては、下記に示すように、バッテリ開放電圧VOPN、バッテリの放電能力が無くなる限界の電圧値(放電終止電圧VLIM)、及びバッテリ内部抵抗Rから求めることができる。
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
上記発電制御装置(7)によれば、バッテリ開放電圧、放電終止電圧、及びバッテリの内部抵抗に基づいて、前記バッテリ供給可能電流が算出される。上記したように、バッテリ開放電圧、放電終止電圧、及びバッテリの内部抵抗を用いることによって、前記バッテリ供給可能電流を適切に求めることができる。従って、前記バッテリ供給可能電流が適切に求められるため、前記発電機の発電の抑制精度を高めることができる。
また、本発明に係る発電制御方法(1)は、バッテリに電力を蓄電する移動体用の発電機を制御する発電制御方法において、第1の電気負荷で消費される負荷電気量を監視するステップと、移動体が加速状態にあるか否かを判断するステップと、前記移動体が加速状態にあると判断したときに、バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、前記発電機からの発電電気量、電力供給が必須となる第2の電気負荷で消費される供給必須電流、及び前記電気負荷監視手段で検出される前記第1の電気負荷で消費される負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電を制御するステップとを有していることを特徴としている。
上記発電制御方法(1)によれば、前記移動体が加速状態にあると判断したとき(すなわち、燃費や加速性の向上という観点から、前記発電機の発電を抑制してエンジンの負荷を軽減させるのが望ましい状況下にあるとき)、前記バッテリ供給可能電流、前記発電電気量、前記供給必須電流、及び前記負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電を制御する。
これにより、図16(a)、(b)に示したように、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも大きかった状態から、前記発電機の発電の抑制により、バッテリ供給可能電流IBATと発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなる、といった事態が生じるのを防止することができる。すなわち、前記発電機の発電が過度に抑制され、負荷使用電流ILD2に制限が加えられ、必要以上に負荷制限が掛けられるのを防止することができる。
以下、本発明に係る発電制御装置、及び発電制御方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、実施の形態(1)に係る発電制御装置(又は発電制御方法)を含んで構成される、バッテリ監視システムの要部を概略的に示したブロック図である。図中1は、車両に搭載される発電制御装置を示しており、発電制御装置1はマイコン2と各種センサからの信号を取得するためのセンサ取得部8とを含んで構成されている。また、発電制御装置1にはバッテリ9からの電力を供給するための電源ラインLが接続されている。
マイコン2は、バッテリ9の充電率SOCを算出する充電率算出部3と、バッテリ9の開放電圧VOPNを算出する開放電圧算出部4と、バッテリ9の内部抵抗Rを算出する内部抵抗算出部5と、オルタネータ10の発電を抑制するか否かを判定する発電抑制判定部6と、オルタネータ10の発電電圧を調整する発電指令部7とを含んで構成されている。また、電源ラインLには発電制御装置1だけでなく、オルタネータ10と、常時電源を供給すべきシステムの電気負荷11と、それ以外の電気負荷12とが接続されている。
バッテリ電圧値を検出するための電圧センサ13と、バッテリ電流値を検出するための電流センサ14と、オルタネータ10の発電電圧を検出するための電圧センサ15と、オルタネータ10の発電電気量を検出するための電流センサ16と、電気負荷12で消費されている電気量(負荷使用電流)を検出するための電流センサ17と、バッテリ液温度を検出するための温度センサ18と、車速を検出するための車速センサ19とは、センサ取得部8に接続され、バッテリ電圧値、バッテリ電流値、オルタネータ10の出力電圧、オルタネータ10の発電電気量、電気負荷12で消費される電気量、バッテリ液温度、及び車速が発電制御装置1(マイコン2)で認識されるようになっている。なお、発電制御装置1は他の制御装置と統合された一体型のものであっても良い。
実施の形態(1)に係る発電制御装置1におけるマイコン2の行う、バッテリ9の充電率SOCを算出するための処理動作[1−1]を図2に示したフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理動作[1−1]は所定時間毎に行われる動作である。まず、電流センサ14から得られるデータに基づいて、バッテリ電流値Iを検出し(ステップS1)、バッテリ電流値Iの大きさが所定値I1(例えば、1[A])以下であるか否か(すなわち、バッテリ9の充放電無しと言える状態であるか否か)を判断する(ステップS2)。
バッテリ電流値Iの大きさが所定値I1以下である(すなわち、バッテリ電流がほとんど流れていない)と判断すれば、電圧センサ13から得られるデータに基づいて、バッテリ電圧値Vを検出し(ステップS3)、バッテリ電圧値Vをバッテリ開放電圧VOPNにして、バッテリ開放電圧VOPNを更新する(ステップS4)。一方、バッテリ電流値Iの大きさが所定値I1以下でないと判断すれば、そのまま処理動作[1−1]を終了する。
バッテリ電流が流れなくなった時(すなわち、バッテリ電流値が0[A]である時)のバッテリ電圧値は、バッテリ開放電圧VOPNとなる。そのため、バッテリ電流がほとんど流れなくなった時(例えば、バッテリ電流値が±1[A]の範囲内である時)のバッテリ電圧値をバッテリ開放電圧VOPNとして扱ったとしても、別段問題はない。
次に、更新したバッテリ開放電圧VOPNに基づいて、バッテリ充電率SOCを算出する(ステップS5)。バッテリ開放電圧VOPNとバッテリ充電率SOCとの間には、図3に示したように、相関関係が成り立つため、バッテリ開放電圧VOPNからバッテリ充電率SOCを求めることができる。
次に、温度センサ18から得られるデータに基づいて、バッテリ液温度THBを検出し(ステップS6)、バッテリ液温度THBに基づいて、補正係数k1を設定し、バッテリ充電率SOCに補正係数k1を乗算して、バッテリ充電率SOCを補正し、そして更新する(ステップS7)。
バッテリ充電率SOCには、図4に示したように、バッテリ液温度THBによる特性があり、バッテリ液温度THBの25[℃]が基準値となっており、バッテリ液温度THBが25[℃]である場合、補正係数k1は1となり、バッテリ液温度THBが25[℃]より大きくなれば、補正係数k1は1より大きくなり、逆に、バッテリ液温度THBが25[℃]より小さくなれば、補正係数k1は1より小さくなる。
また、バッテリ充電率SOCには、バッテリ内部抵抗Rによる特性もあり、バッテリ充電率SOCの補正に、バッテリ液温度THB及びバッテリ内部抵抗Rの両方を加味する場合には、図5に示したような、バッテリ内部抵抗Rとバッテリ液温度THBとの関係に基づいて、バッテリ液温度THBを補正し、補正したバッテリ液温度THBを使って、補正係数k1を決定するようにしても良い。例えば、バッテリ液温度THBに補正係数k2を乗算する。
バッテリ内部抵抗Rは5[mΩ]が基準値となっており、内部抵抗Rが5[mΩ]である場合、補正係数k2は1となり、内部抵抗Rが5[mΩ]より大きくなれば、補正係数k2は1より小さくなり、逆に、内部抵抗Rが5[mΩ]より小さくなれば、補正係数k2は1より大きくなる。
なお、バッテリ内部抵抗Rについては、電圧センサ13及び電流センサ14を監視し、バッテリ電圧値及びバッテリ電流値のデータサンプリングを行い、データサンプリングしたバッテリ電圧値V1,V2,…,Vn及びバッテリ電流値I1,I2,…,Inを用いて、下記に示すようにして求めることができる。
R1=(V2−V1)/(I2−I1)
R2=(V3−V2)/(I3−I2)
・・・
Rn-1=(Vn−Vn-1)/(In−In-1)
R=(R1+R2+…+Rn-1)/(n−1)
R1=(V2−V1)/(I2−I1)
R2=(V3−V2)/(I3−I2)
・・・
Rn-1=(Vn−Vn-1)/(In−In-1)
R=(R1+R2+…+Rn-1)/(n−1)
実施の形態(1)に係る発電制御装置1におけるマイコン2の行う、バッテリ9の充電率SOCを算出するための処理動作[1−2]を図6に示したフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理動作[1−2]は、バッテリ充電率SOCが所定時間以上更新されていない場合に行われる動作である。
まず、電圧センサ13から得られるデータに基づいて、バッテリ電圧値Vを検出すると共に(ステップS11)、電流センサ14から得られるデータに基づいて、バッテリ電流値Iを検出し(ステップS12)、バッテリ電圧値V、バッテリ電流値I、及びバッテリ内部抵抗Rに基づいて、バッテリ開放電圧VOPNを算出し、バッテリ開放電圧VOPNを更新する(ステップS13)。
次に、更新したバッテリ開放電圧VOPNに基づいて、バッテリ充電率SOCを算出する(ステップS14)。バッテリ開放電圧VOPNとバッテリ充電率SOCとの間には、図3に示したように、相関関係が成り立つため、バッテリ開放電圧VOPNからバッテリ充電率SOCを求めることができる。
次に、温度センサ18から得られるデータに基づいて、バッテリ液温度THBを検出し(ステップS15)、バッテリ液温度THBに基づいて、補正係数k1を設定し、バッテリ充電率SOCに補正係数k1を乗算して、バッテリ充電率SOCを補正し、そして更新する(ステップS16)。
実施の形態(1)に係る発電制御装置1におけるマイコン2の行う、オルタネータ10の発電を制御するための処理動作[1−3]を図7〜図9に示したフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理動作[1−3]は所定時間毎に行われる動作である。
まず、車速センサ19から得られるデータに基づいて、車両が加速状態であるか否かを判断する(ステップS21)。車両が加速状態である(すなわち、オルタネータ10の発電を抑制するための条件の1つが成立している)と判断すれば、次に、バッテリ充電率SOCが所定値SOC1(例えば、85%)以上であるか否かを判断する(ステップS22)。一方、車両が加速状態でないと判断すれば、そのまま処理動作[1−3]を終了する。
バッテリ充電率SOCが所定値SOC1以上である(すなわち、バッテリ充電率SOCは高く、オルタネータ10の発電を抑制するための条件の1つが成立している)と判断すれば、次に、電流センサ17から得られるデータに基づいて、電気負荷12で消費されている電気量(負荷使用電流ILD2)を検出し(ステップS23)、バッテリ9より持ち出し可能なバッテリ供給可能電流IBATを算出する(ステップS24)。一方、バッテリ充電率SOCが所定値SOC1以上でないと判断すれば、そのまま処理動作[1−3]を終了する。
バッテリ供給可能電流IBATについては、下記に示すように、バッテリ開放電圧VOPN、バッテリ9の放電能力が無くなる限界の電圧値(放電終止電圧VLIM、例えば、6[V])、及びバッテリ内部抵抗Rから求めることができる。
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
次に、バッテリ供給可能電流IBATから、電力供給が必須となる電気負荷11で消費される供給必須電流ILD1(車両毎に決まっている)、及び電気負荷12で消費される負荷使用電流ILD2を減算することによって求められる余分電気量Aを算出し(ステップS25)、余分電気量Aが0[A]以上であるか否かを判断する(ステップS26)。
余分電気量Aが0[A]以上である(すなわち、オルタネータ10からの発電電気量IALTが無くても、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得る状態にあり、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立している)と判断すれば、ステップS27へ進んで、オルタネータ10の発電を抑制するための処理『発電抑制1』を行う。
処理『発電抑制1』を、図8に示したフローチャートに基づいて説明する。まず、オルタネータ10に対し、オルタネータ10の発電電圧VALTを所定値V1(例えば、12.5[V])とするように指令を出し、オルタネータ10の発電を抑制し(ステップS41)、その後、オルタネータ10の発電停止を異常検出させないようにマスク処理を施す(ステップS42)。
一方、ステップS26(図7)において、余分電気量Aは0[A]以上ではない(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得る状態にない)と判断すれば、次に、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた値から、バッテリ供給可能電流IBATを減算することによって、バッテリ9の不足電気量INEを算出する(ステップS28)。
次に、電流センサ16から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電気量IALTを検出し(ステップS29)、オルタネータ10の発電電気量IALTが不足電気量INEより大きいか否かを判断する(ステップS30)。発電電気量IALTが不足電気量INEより大きい(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATで不足した電気量を、オルタネータ10の発電電気量IALTで補い得る状態にあり、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立している)と判断すれば、ステップS31へ進んで、オルタネータ10の発電を抑制するための処理『発電抑制2』を行う。
一方、オルタネータ10の発電電気量IALTが不足電気量INEより大きくない(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATで不足した電気量を、オルタネータ10の発電電気量IALTで補い得る状態になく、オルタネータ10の発電を抑制するための条件は成立していない)と判断すれば、そのまま処理動作[1−3]を終了する。
従って、この場合には、バッテリ供給可能電流IBATとオルタネータ10の発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなるので、「背景技術」の項目で説明したように、「負荷制限技術」によって負荷使用電流ILD2に制限が加えられ、電気負荷11への安定した電力供給が確保されることになる。
処理『発電抑制2』を、図9に示したフローチャートに基づいて説明する。まず、電圧センサ15から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電圧VALTを検出し(ステップS51)、オルタネータ10に対し、検出した発電電圧VALTを開始電圧値として、オルタネータ10の発電電圧を徐々に減少させるように指令を出し、オルタネータ10の発電を抑制する(ステップS52)。
次に、電流センサ16から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電気量IALTを検出し(ステップS53)、オルタネータ10の発電電気量IALTから不足電気量INEを減算することによって、オルタネータ10の余分電気量Bを算出し(ステップS54)、余分電気量Bが所定値B1(例えば、5〜10[A])以下であるか否かを判断する(ステップS55)。
余分電気量Bが所定値B1以下である(すなわち、オルタネータ10の発電電気量IALTが、不足電気量INEに所定値B1を加算した値まで低下した)と判断すれば、これ以上、オルタネータ10の発電電圧VALTを低下させる必要はないので、処理動作[1−3]を終了する。一方、余分電気量Bが所定値B1以下でないと判断すれば、ステップS52へ戻り、オルタネータ10の発電電圧の減少を継続させる。
なお、所定値B1については、0[A]に設定しても良いが、経時とともに、バッテリ供給可能電流IBATが低下したり、電気負荷12で消費される負荷使用電流ILD2が上昇して、不足電気量INEが増加することが考えられるため、所定値B1については0[A]ではなく、5〜10[A]程度に設定するのが望ましい。
上記実施の形態(1)に係る発電制御装置によれば、車両が加速状態にあると判断されたとき(すなわち、燃費や加速性の向上という点から見れば、オルタネータ10の発電を抑制してエンジンの負荷を軽減させるのが望ましい状況下にあるとき)、バッテリ供給可能電流IBAT、オルタネータ10の発電電気量IALT、電気負荷11で消費される供給必須電流ILD1、及び電気負荷12で消費される負荷使用電流ILD2に基づいて、オルタネータ10の発電が抑制される。
これにより、オルタネータ10の発電が抑制されることによって、バッテリ供給可能電流IBATとオルタネータ10の発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなってしまい、負荷使用電流ILD2に制限が加えられるといった、本来ならば必要でない負荷制限が掛けられるといった事態が生じるのを防止することができる。
次に、実施の形態(2)に係る発電制御装置(又は発電制御方法)について説明する。但し、実施の形態(2)に係る発電制御装置を含んで構成されるバッテリ監視システムについては、発電制御装置1、マイコン2、発電抑制判定部6、及び発電指令部7を除いて、図1に示したバッテリ監視システムと同様の構成であるので、発電制御装置、マイコン、発電抑制判定部、及び発電指令部には異なる符号を付し、ここではその他の構成部分の説明を省略する。
図中1Aは発電制御装置を示しており、発電制御装置1Aはマイコン2Aと各種センサからの信号を取得するためのセンサ取得部8とを含んで構成されている。また、発電制御装置1Aにはバッテリ9からの電力を供給するための電源ラインLが接続されている。
マイコン2Aは、バッテリ9の充電率SOCを算出する充電率算出部3と、バッテリ9の開放電圧VOPNを算出する開放電圧算出部4と、バッテリ9の内部抵抗Rを算出する内部抵抗算出部5と、オルタネータ10の発電を抑制するか否かを判定する発電抑制判定部6Aと、オルタネータ10の発電電圧を調整する発電指令部7Aとを含んで構成されてい。また、マイコン2Aは、上記実施の形態(1)に係る発電制御装置1におけるマイコン2で行われる、図2に示した処理動作[1−1]、及び図6に示した処理動作[1−2]と同様の処理動作を行うようになっている。
実施の形態(2)に係る発電制御装置1Aにおけるマイコン2Aの行う、オルタネータ10の発電を抑制するための処理動作[2−3]を図10〜図12に示したフローチャートに基づいて説明する。なお、この処理動作[2−3]は所定時間毎に行われる動作である。
まず、車速センサ19から得られるデータに基づいて、車両が加速状態であるか否かを判断する(ステップS61)。車両が加速状態である(すなわち、オルタネータ10の発電を抑制するための条件の1つが成立している)と判断すれば、次に、バッテリ充電率SOCが所定値SOC2(例えば、75%)以上であるか否かを判断する(ステップS62)。一方、車両が加速状態でないと判断すれば、そのまま処理動作[2−3]を終了する。
バッテリ充電率SOCが所定値SOC2以上である(すなわち、バッテリ充電率SOCはある程度高く、オルタネータ10の発電を抑制するための条件の1つが成立している)と判断すれば、次に、電流センサ17から得られるデータに基づいて、電気負荷12で消費されている電気量(負荷使用電流ILD2)を検出し(ステップS63)、バッテリ9より持ち出し可能なバッテリ供給可能電流IBATを算出する(ステップS64)。一方、バッテリ充電率SOCが所定値SOC2以上でないと判断すれば、そのまま処理動作[2−3]を終了する。
バッテリ供給可能電流IBATについては、下記に示すように、バッテリ開放電圧VOPN、バッテリ9の放電能力が無くなる限界の電圧値(放電終止電圧VLIM、例えば、10.5[V])、及びバッテリ内部抵抗Rから求めることができる。
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
IBAT=(VOPN−VLIM)/R
次に、バッテリ供給可能電流IBATから、電力供給が必須となる電気負荷11で消費される供給必須電流ILD1(車両毎に決まっている)、及び電気負荷12で消費される負荷使用電流ILD2を減算することによって求められる余分電気量Aを算出し(ステップS65)、図13に示したような、バッテリ充電率SOCと所定値A1との関係を用いて、バッテリ充電率SOCに基づいて、所定値A1を設定し(ステップS66)、バッテリ9の余分電気量Aが所定値A1(≧0)以上であるか否か(すなわち、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立しているか否か)を判断する(ステップS67)。図13に示したグラフから分かるように、バッテリ充電率SOCが高くなれば、所定値A1は小さくなり、逆に、バッテリ充電率SOCが低くなれば、所定値A1は大きくなる。
バッテリ9の余分電気量Aが0[A]以上であれば、オルタネータ10からの発電電気量IALTが無くても、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得ることになるが、経時とともに、バッテリ供給可能電流IBATが低下し、バッテリ供給可能電流IBATだけでは、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い切れなくなるおそれがある。
そのため、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立しているか否かの判断に使用する、余分電気量Aとの比較対象となる所定値A1については、0[A]より大きい方が望ましい。また、バッテリ供給可能電流IBATは、バッテリ充電率SOCと大きく関係し、バッテリ充電率SOCが低いと、バッテリ供給可能電流IBATの低下速度(すなわち、余分電気量Aの低下速度)が大きくなる。従って、(余分電気量Aが小さくなりやすい)バッテリ充電率SOCが低いときには、所定値A1を大きな値に設定するのが良い。
ステップS67において、バッテリ9の余分電気量Aが所定値A1以上である(すなわち、オルタネータ10からの発電電気量IALTが無くても、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得る状態にあり、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立している)と判断すれば、ステップS68へ進んで、オルタネータ10の発電を抑制するための処理『発電抑制3』を行う。
処理『発電抑制3』を、図11に示したフローチャートに基づいて説明する。まず、図14に示したような、バッテリ充電率SOCと所定値V2との関係を用いて、バッテリ充電率SOCに基づいて、所定値V2(≧0[V])を設定し(ステップS81)、オルタネータ10に対し、オルタネータ10の発電電圧VALTを所定値V2とするように指令を出し、オルタネータ10の発電を抑制する(ステップS82)。その後、オルタネータ10の発電停止を異常検出させないようにマスク処理を施す(ステップS83)。図14に示したグラフから分かるように、バッテリ充電率SOCが高くなれば、所定値V2は小さくなり、逆に、バッテリ充電率SOCが低くなれば、所定値V2は大きくなる。
ステップS67(図10)で、バッテリ9の余分電気量Aが所定値A1以上である(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得る状態にある)と判断されているので、理論上は所定値V2を0[V]に設定し、オルタネータ10の発電を停止させても良いが、上記したように、経時とともに、バッテリ供給可能電流IBATが低下し、余分電気量Aが小さくなることが考えられる。
そのため、オルタネータ10の発電抑制については、その時に応じたものとするのが望ましい。また、上記したように、バッテリ充電率SOCが低いとき、余分電気量Aは小さくなりやすい。従って、バッテリ充電率SOCが低いときには、所定値V2を大きな値に設定するのが良い。
一方、ステップS67(図10)において、余分電気量Aは所定値A1以上ではない(すなわち、オルタネータ10の発電を抑制するための条件は成立していない)と判断すれば、次に、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた値から、バッテリ供給可能電流IBATを減算することによって、バッテリ9の不足電気量INEを算出する(ステップS69)。
次に、電流センサ16から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電気量IALTを検出し(ステップS70)、オルタネータ10の発電電気量IALTが不足電気量INEより大きいか否かを判断し(ステップS71)、発電電気量IALTが不足電気量INEより大きい(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATで不足した電気量を、オルタネータ10の発電電気量IALTで補い得る状態にあり、オルタネータ10の発電を抑制するための条件が成立している)と判断すれば、ステップS72へ進んで、オルタネータ10の発電を抑制するための処理『発電抑制4』を行う。
一方、オルタネータ10の発電電気量IALTが不足電気量INEより大きくない(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATで不足した電気量を、オルタネータ10の発電電気量IALTで補い得る状態になく、オルタネータ10の発電を抑制するための条件は成立していない)と判断すれば、そのまま処理動作[2−3]を終了する。
従って、この場合には、バッテリ供給可能電流IBATとオルタネータ10の発電電気量IALTとを合わせた電気量が、供給必須電流ILD1と負荷使用電流ILD2とを合わせた電気量よりも小さくなるので、「背景技術」の項目で説明したように、「負荷制限技術」によって負荷使用電流ILD2に制限が加えられ、電気負荷11への安定した電力供給が確保されることになる。
処理『発電抑制4』を、図12に示したフローチャートに基づいて説明する。まず、電圧センサ15から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電圧VALTを検出し(ステップS91)、オルタネータ10に対し、検出した発電電圧VALTを開始電圧値として、オルタネータ10の発電電圧を徐々に減少させるように指令を出し、オルタネータ10の発電を抑制する(ステップS92)。
次に、電流センサ16から得られるデータに基づいて、オルタネータ10の発電電気量IALTを検出し(ステップS93)、オルタネータ10の発電電気量IALTから不足電気量INEを減算することによって、オルタネータ10の余分電気量Bを算出し(ステップS94)、図15に示したような、バッテリ充電率SOCと所定値B2との関係を用いて、バッテリ充電率SOCに基づいて、所定値B2(≧0[A])を設定する(ステップS95)。
次に、オルタネータ10の余分電気量Bが所定値B2以下であるか否か(すなわち、オルタネータ10の発電電気量IALTが、不足電気量INEに所定値B2を加算した値まで低下したか否か)を判断する(ステップS96)。図15に示したグラフから分かるように、バッテリ充電率SOCが高くなれば、所定値B2は小さくなり、逆に、バッテリ充電率SOCが低くなれば、所定値B2は大きくなる。
ステップS71(図10)で、オルタネータ10の発電電気量IALTが不足電気量INEより大きい(すなわち、バッテリ供給可能電流IBATで不足した電気量を、オルタネータ10の発電電気量IALTで補い得る状態にある)と判断されているので、理論上は所定値B2を0[A]に設定し、オルタネータ10の余分電気量Bが0[A]となるまで、オルタネータ10の発電を抑制しても良いが、上記したように、経時とともに、バッテリ供給可能電流IBATが低下すると、不足電気量INEが大きくなり、余分電気量Bが小さくなることが考えられる。
そのため、オルタネータ10の発電抑制については、その時に応じたものとするのが望ましい。また、上記したように、バッテリ充電率SOCが低いとき、不足電気量INEは大きくなりやすく、余分電気量Bは小さくなりやすい。従って、(余分電気量Bが小さくなりやすい)バッテリ充電率SOCが低いときには、所定値B2を大きな値に設定するのが良い。
ステップS96において、余分電気量Bが所定値B2以下である(すなわち、オルタネータ10の発電電気量IALTが、不足電気量INEに所定値B2を加算した値まで低下した)と判断すれば、これ以上、オルタネータ10の発電電圧VALTを低下させる必要はないので、処理動作[2−3]を終了する。一方、余分電気量Bが所定値B2以下でないと判断すれば、ステップS92へ戻り、オルタネータ10の発電電圧の減少を継続させる。
上記実施の形態(2)に係る発電制御装置によれば、余分電気量Aとの比較対象となる所定値A1、オルタネータ10の発電電圧VALTの調整目標となる所定値V2、及び余分電気量Bとの比較対象となる所定値B2が、バッテリ充電率SOCに基づいて設定され、オルタネータ10の発電を抑制すべきか否かの判断や、どの程度抑制すべきかの判断がより緻密に行われる。従って、オルタネータ10の発電の抑制をより適切に行うことができる。
また、上記実施の形態(1)、(2)に係る発電制御装置では、第1段階として、バッテリ供給可能電流IBATだけで、供給必須電流ILD1及び負荷使用電流ILD2を賄い得るか否かを判断し(図7のステップS26、図10のステップS67)、第2段階として、バッテリ9で賄い切れない分(不足電気量INE)をオルタネータ10の発電電気量IALTで補い得るか否かを判断し(図7のステップS30、図10のステップS71)、その結果を受けて、処理『発電抑制2』、処理『発電抑制4』を行うようにしているが、別の実施の形態では、第1段階の処理を経ずに、第2段階の処理だけを行って、処理『発電抑制2』、処理『発電抑制4』を行うようにしても良い。
1、1A 発電制御装置
2、2A マイコン
3 充電率算出部
4 開放電圧算出部
4 内部抵抗算出部
6、6A 発電抑制判定部
7、7A 発電指令部
8 センサ取得部
9 バッテリ
10 オルタネータ
13、15 電圧センサ
14、16、17 電流センサ
18 温度センサ
19 車速センサ
2、2A マイコン
3 充電率算出部
4 開放電圧算出部
4 内部抵抗算出部
6、6A 発電抑制判定部
7、7A 発電指令部
8 センサ取得部
9 バッテリ
10 オルタネータ
13、15 電圧センサ
14、16、17 電流センサ
18 温度センサ
19 車速センサ
Claims (8)
- バッテリに電力を蓄電する移動体用の発電機を制御する発電制御装置において、
第1の電気負荷で消費される負荷電気量を監視する電気負荷監視手段と、
移動体が加速状態にあるか否かを判断する運転状態判断手段と、
該運転状態判断手段により前記移動体が加速状態にあると判断されたときに、
バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、前記発電機からの発電電気量、電力供給が必須となる第2の電気負荷で消費される供給必須電流、及び前記電気負荷監視手段で検出される前記第1の電気負荷で消費される負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電を制御する発電制御手段とを備えていることを特徴とする発電制御装置。 - 前記バッテリ供給可能電流から、前記供給必須電流と、前記負荷使用電流とを減算することによって求められる値が所定値(≧0)以上であるという、第1の発電制御条件が成立していると判断された場合、
前記発電制御手段が、前記発電機の発電を制御するものであることを特徴とする請求項1記載の発電制御装置。 - 前記発電制御手段によって前記発電機の発電が制御された場合、
前記発電機の発電停止に伴う異常検出に対してマスクを施すマスク手段を備えていることを特徴とする請求項2記載の発電制御装置。 - 前記供給必須電流と前記負荷使用電流とを合わせた値から、前記バッテリ供給可能電流を減算することによって求められる不足電気量が、前記発電機の発電電気量よりも小さいという、第2の発電制御条件が成立していると判断された場合、
前記発電制御手段が、前記発電機の発電を制御するものであることを特徴とする請求項1記載の発電制御装置。 - 前記第2の発電制御条件が成立していると判断された場合、
前記発電制御手段が、前記発電電気量が前記不足電気量に所定電気量(≧0)を加算した値以上となるように、前記発電機の発電を制御し、
前記所定電気量が、バッテリ充電率に基づいて設定されるものであることを特徴とする請求項4記載の発電制御装置。 - バッテリ開放電圧に基づいて、バッテリ充電率を算出するバッテリ充電率算出手段を備えていることを特徴とする請求項5記載の発電制御装置。
- バッテリ開放電圧、放電終止電圧、及びバッテリの内部抵抗に基づいて、前記バッテリ供給可能電流を算出するバッテリ供給可能電流算出手段を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の発電制御装置。
- バッテリに電力を蓄電する移動体用の発電機を制御する発電制御方法において、
第1の電気負荷で消費される負荷電気量を監視するステップと、
移動体が加速状態にあるか否かを判断するステップと、
前記移動体が加速状態にあると判断したときに、バッテリより持ち出し可能なバッテリ供給可能電流、前記発電機からの発電電気量、電力供給が必須となる第2の電気負荷で消費される供給必須電流、及び前記電気負荷監視手段で検出される前記第1の電気負荷で消費される負荷使用電流に基づいて、前記発電機の発電を制御するステップとを有していることを特徴とする発電制御方法。
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