JP6922441B2

JP6922441B2 - 発電制御装置

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Publication number: JP6922441B2
Application number: JP2017110101A
Authority: JP
Inventors: 真郷荒井; 景一見山
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: CN108988715A; JP2018207658A; FR3067185A1; CN108988715B; DE102018208224B4; DE102018208224A1; FR3067185B1

Description

本発明は、発電制御装置に関する。

特許文献１には、移動体の蓄電池へ充電を開始する際に、オルタネータの発電電圧を上昇させるにあたり予め推定した蓄電池のパラメータに基づいて発電電圧上昇率に上限を設けたオルタネータの制御装置が記載されている。

特開２０１１−１５４５７号公報

ところで、発電機制御装置において、エンジン始動時に発電を開始する場合、エンジンが完爆状態になってエンジン回転数が安定するまでは発電機がエンジンの負荷とならないように発電電圧をバッテリ電圧よりも小さい値に制御し、その後、バッテリに充電されるよう発電電圧を上昇させる制御を行うことがある。

このような制御を行う場合、バッテリ電圧よりも充分低い値から上昇を開始させた発電電圧がバッテリ電圧を上回るまではバッテリに電流が流れないため、バッテリへの充電が遅れてしまう。

また、発電機によるバッテリへの充電を行う際には、エンジンの始動や運転を妨げることがないようにすることが望ましい。

上述の特許文献１に記載のオルタネータの制御装置にあっては、発電電圧上昇率に上限を設けているが、エンジンの始動や運転を妨げることなく、バッテリへの充電を素早く開始することに関して考慮されていない。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、エンジンの始動及び運転を妨げることなく、バッテリへの充電を素早く開始することができる発電制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、エンジンによって駆動され、バッテリに電力を供給する発電機を制御する発電制御装置であって、前記発電機の発電電圧を制御する発電電圧制御部を備え、前記発電電圧制御部は、前記発電機による発電を開始する際、前記発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値以下である場合に第１の変化率で前記発電電圧を上昇させ、前記発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値よりも大きい場合に前記第１の変化率よりも小さい第２の変化率で前記発電電圧を上昇させ、前記所定の変化率切替電圧閾値は、前記バッテリの放電量と前記バッテリの温度、又は、前記バッテリの端子間電圧と前記バッテリの温度のどちらかに基づいて設定されることを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの始動及び運転を妨げることなく、バッテリへの充電を素早く開始することができる発電制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る発電制御装置によって制御される発電機が搭載された車両の構成図である。図２は、本発明の一実施例に係る発電制御装置において参照される第１の変化率切替電圧閾値の設定マップを示す図である。図３は、本発明の一実施例に係る発電制御装置において参照されるマージン電圧の設定マップを示す図である。図４は、本発明の一実施例に係る発電制御装置において実行される発電電圧制御における、発電指示電圧上昇制御の処理の流れを示すフローチャートである。図５は、図４に示す発電電圧制御における、発電指示電圧上昇制御のステップＳ４において実行される変化率決定処理の流れを示すフローチャートである。図６は、図５に示す変化率決定処理のステップＳ１１において実行される変化率切替閾値算出処理の流れを示すフローチャートである。図７は、本発明の一実施例におけるエンジン始動時のタイムチャートである。図８は、本発明の一実施例における発電電圧制御における、発電指示電圧上昇制御が実行されない比較例におけるエンジン始動時のタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、エンジンによって駆動され、バッテリに電力を供給する発電機を制御する発電制御装置であって、発電機の発電電圧を制御する発電電圧制御部を備え、発電電圧制御部は、発電機による発電を開始する際、発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値以下である場合に第１の変化率で発電電圧を上昇させ、発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値よりも大きい場合に第１の変化率よりも小さい第２の変化率で発電電圧を上昇させることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、エンジンの始動及び運転を妨げることなく、バッテリへの充電を素早く開始することができる。

以下、本発明の一実施例に係る発電制御装置によって制御される発電機を搭載した車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、ＢＭＳ（Battery Management System）１５とを含んで構成される。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。エンジン２から出力された回転は、図示しないトランスミッションによって変速されて駆動輪に伝達される。

エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０と、スタータ２１とが連結されている。ＩＳＧ２０は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフトに連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフトから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。本実施例におけるＩＳＧ２０は、本発明に係る発電機を構成する。

本実施例では、ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、エンジン２をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させるようになっている。ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、車両１の走行をアシストすることもできる。

スタータ２１は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ２１は、モータを回転させることにより、クランクシャフトを回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与えるようになっている。このように、エンジン２は、スタータ２１によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からＩＳＧ２０によって再始動される。

車両１は、バッテリとしての第１蓄電装置３０と、第２蓄電装置３１と、ケーブル３６とを備えている。第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、充電可能な二次電池から構成されている。第１蓄電装置３０は鉛電池からなる。

第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０よりも高出力かつ高エネルギー密度な蓄電装置である。第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０と比較して短い時間で充電が可能である。本実施例では、第２蓄電装置３１はリチウムイオン電池からなる。なお、第２蓄電装置３１はニッケル水素蓄電池であってもよい。

第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定されたバッテリである。

車両１には、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８が設けられている。一般負荷３７及び被保護負荷３８は、スタータ２１及びＩＳＧ２０以外の電気負荷である。

被保護負荷３８は、常に安定した電力供給が要求される電気負荷である。この被保護負荷３８は、車両１の横滑りを防止するスタビリティ制御装置、操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置、及びヘッドライトを含んでいる。なお、被保護負荷３８は、図示しないインストルメントパネルのランプ類及びメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。

一般負荷３７は、被保護負荷３８と比較して安定した電力供給が要求されず、一時的に使用される電気負荷である。一般負荷３７には、例えば、図示しないワイパー、及び、エンジン２に冷却風を送風する電動クーリングファンが含まれる。

第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、ケーブル３６を介して、スタータ２１と、ＩＳＧ２０と、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８とに電力を供給可能に接続されている。被保護負荷３８に対しては、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１とが並列に電気的に接続されている。

第２蓄電装置３１と被保護負荷３８との間のケーブル３６には、スイッチ４０が設けられている。第１蓄電装置３０と被保護負荷３８との間のケーブル３６には、スイッチ４１が設けられている。

ＢＭＳ１５は、後述するＥＣＭ１１から指示信号を受信する機能を有しており、原則受信した指示信号に応じてスイッチ４０、４１を開閉制御する。ただし、第２蓄電装置３１の保護や、被保護負荷３８の安定作動を目的として、ＥＣＭ１１からの指示信号とは異なる動作を行うこともある。

ＢＭＳ１５は、スイッチ４０、４１の開閉を制御することで、第２蓄電装置３１の充放電及び被保護負荷３８への電力供給を制御している。ＢＭＳ１５は、アイドリングストップによりエンジン２が停止しているときは、スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開くことで、高出力かつ高エネルギー密度な第２蓄電装置３１から被保護負荷３８に電力を供給するようになっている。

ＢＭＳ１５は、エンジン２をスタータ２１によって始動するとき、及び、アイドリングストップ制御によって停止しているエンジン２をＩＳＧ２０によって再始動するときに、スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開くことで、第１蓄電装置３０からスタータ２１又はＩＳＧ２０に電力を供給するようになっている。スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開いた状態では、第１蓄電装置３０から一般負荷３７にも電力が供給される。

このように、第１蓄電装置３０は、エンジン２を始動する始動装置としてのスタータ２１及びＩＳＧ２０に少なくとも電力を供給するようになっている。第２蓄電装置３１は、一般負荷３７及び被保護負荷３８に少なくとも電力を供給するようになっている。

第２蓄電装置３１は、一般負荷３７と被保護負荷３８の両方に電力を供給可能に接続されているが、常に安定した電力供給が要求される被保護負荷３８に優先的に電力を供給するようにスイッチ４０、４１がＢＭＳ１５により制御される。

ＢＭＳ１５は、第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１の充電状態（充電残量）、並びに、一般負荷３７及び被保護負荷３８への作動要求を考慮し、被保護負荷３８が安定して作動することを優先して、スイッチ４０、４１を上述した例と異なるように制御することがある。

ＥＣＭ１１及びＢＭＳ１５は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＭ１１及びＢＭＳ１５としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ１１及びＢＭＳ１５としてそれぞれ機能する。

本実施例において、ＥＣＭ１１は、アイドリングストップ制御を実行するようになっている。このアイドリングストップ制御において、ＥＣＭ１１は、所定の停止条件の成立時にエンジン２を停止させ、所定の再始動条件の成立時にＩＳＧ２０を駆動してエンジン２を再始動させるようになっている。このため、エンジン２の不要なアイドリングが行われなくなり、車両１の燃費を向上させることができる。

車両１には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線４９が設けられている。ＥＣＭ１１及びＢＭＳ１５は、ＣＡＮ通信線４９に接続され、ＣＡＮ通信線４９を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

ＥＣＭ１１には、電流センサ、電圧センサ及びバッテリ温度センサなどにより構成されるバッテリセンサ３２が接続されている。ＥＣＭ１１は、バッテリセンサ３２の出力により第１蓄電装置３０の充放電電流（以下「Ｐｂバッテリ電流」という）、第１蓄電装置３０の端子間電圧（以下「Ｐｂバッテリ電圧」という）及び第１蓄電装置３０の温度（以下「バッテリ温度」という）を検知できるようになっている。

ＥＣＭ１１は、第１蓄電装置３０の放電容量に対する放電量の比を表す放電深度（以下「ＤＯＤ（Depth of Discharge）」という）［％］を算出するＤＯＤ算出部１１Ａとしての機能を有する。ＥＣＭ１１は、放電中の第１蓄電装置３０の放電電流の積算値と第１蓄電装置３０の放電容量とに基づきＤＯＤを算出する。具体的には、ＥＣＭ１１は、算出式「ＤＯＤ［％］＝１００−第１蓄電装置３０のＳＯＣ（State of Charge）［％］」に基づきＤＯＤを算出する。

ＥＣＭ１１は、図示しないＩＳＧ２０を制御するためのコントローラを介して、ＩＳＧ２０の発電電圧を制御する発電電圧制御部１１Ｂとしての機能を有する。ＥＣＭ１１は、後述する発電指示電圧上昇制御を実行することにより、ＩＳＧ２０による発電を開始する際に、異なる複数の変化率で発電電圧を上昇させるようになっている。本実施例における発電電圧は、ＥＣＭ１１からＩＳＧ２０に対して指示される発電指示電圧を意味する。

本実施例においては、発電指示電圧を上昇させる際の発電指示電圧の変化率ΔＶとして、発電指示電圧の上昇度合いが急な第１の変化率ΔＶ１と、第１の変化率ΔＶ１よりも小さい、すなわち第１の変化率ΔＶ１よりも発電指示電圧の上昇度合いが緩やかな第２の変化率ΔＶ２とを用いる。

第１の変化率ΔＶ１及び第２の変化率ΔＶ２は、予め実験的に求められてＥＣＭ１１のＲＯＭに記憶された固定値であってもよいし、第１蓄電装置３０の状態やエンジン回転速度等に応じて変動する値であってもよい。

第１の変化率ΔＶ１と第２の変化率ΔＶ２とは、発電指示電圧を上昇させる際に、発電指示電圧が所定の変化率切替電圧閾値Ｖａ以下であるのか、所定の変化率切替電圧閾値Ｖａよりも大きいかによって切り替えられるようになっている。

ＥＣＭ１１は、ＩＳＧ２０による発電を開始する際に、発電指示電圧が所定の変化率切替電圧閾値Ｖａ以下である場合には発電指示電圧の変化率ΔＶとして第１の変化率ΔＶ１を設定する。ＥＣＭ１１は、ＩＳＧ２０による発電を開始する際に、発電指示電圧が所定の変化率切替電圧閾値Ｖａよりも大きい場合には発電指示電圧の変化率ΔＶとして第２の変化率ΔＶ２を設定する。

これにより、ＥＣＭ１１は、ＩＳＧ２０による発電を開始する際に、発電指示電圧が所定の変化率切替電圧閾値Ｖａ以下である場合に第１の変化率ΔＶ１で発電指示電圧を上昇させ、発電指示電圧が所定の変化率切替電圧閾値Ｖａよりも大きい場合に第２の変化率ΔＶ２で発電指示電圧を上昇させることができる。

ＥＣＭ１１は、第１蓄電装置３０のＤＯＤとバッテリ温度とに基づいて図２に示す設定マップを参照して第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１を算出するようになっている。図２に示す設定マップにおいては、ＤＯＤが大きく、かつバッテリ温度が低いほど第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１の値が小さくなり、またＤＯＤが小さく、かつバッテリ温度が高いほど第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１の値が大きくなるように規定されている。

ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧とバッテリ温度とに基づいて第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２を算出するようになっている。具体的には、ＥＣＭ１１は、第１蓄電装置３０のバッテリ温度に基づき図３の設定マップを参照してマージン電圧Ｖｍｇを算出する。図３の設定マップにおいては、バッテリ温度が高いほどマージン電圧Ｖｍｇの値が小さくなるように規定されている。

ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧からマージン電圧Ｖｍｇを差し引いた値を第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２として算出する。したがって、第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２は、バッテリ温度が高いほど大きな値として算出される。

ＥＣＭ１１は、上述のように算出した第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１と第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２とのうち小さい方の値を所定の変化率切替電圧閾値Ｖａとして設定するようになっている。ＥＣＭ１１は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１と第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２とが同一の場合は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１を所定の変化率切替電圧閾値Ｖａとして設定する。

次に、図４から図６を参照して、本実施例に係る発電制御装置によって実行される発電電圧制御における発電指示電圧上昇制御について説明する。発電電圧制御は、ＥＣＭ１１によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。発電電圧制御が開始されると、発電電圧は第１蓄電装置３０が充電される程度の所定の値になるよう制御されるが、このときの発電電圧を所定の値にするまでの間の上昇のさせ方を、図４に示す発電指示電圧上昇制御によって制御する。すなわち、発電指示電圧上昇制御は、ＥＣＭ１１によって実行されるものであり、発電電圧制御の一部分のことを示す。

図４に示すように、ＥＣＭ１１は、エンジン始動直後か否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＭ１１は、エンジン始動が完了してからの時間（以下、「始動後時間」という）が所定時間以内であるか否かを判定する。ＥＣＭ１１は、始動後時間が所定時間以内である場合にエンジン始動直後であると判定する。ＥＣＭ１１は、エンジン２が自立運転可能な完爆判定エンジン回転速度まで実際のエンジン回転速度が達した場合、すなわちエンジン完爆判定が成立した場合に、エンジン始動が完了したと判断する。

ＥＣＭ１１は、ステップＳ１においてエンジン始動直後でないと判定した場合には、発電指示電圧上昇制御を終了する。ＥＣＭ１１は、ステップＳ１においてエンジン始動直後であると判定した場合には、発電指示電圧を所定値に維持する（ステップＳ２）。本ステップにおける「所定値」は、発電指示電圧の最小値であり、例えば１０．６Ｖ程度である。なお、所定値は、発電指示電圧の最小値に限られない。

次いで、ＥＣＭ１１は、エンジン始動が完了した後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。ＥＣＭ１１は、エンジン始動が完了した後、所定時間が経過してないと判定した場合には、処理をステップＳ２に戻す。

ＥＣＭ１１は、エンジン始動が完了した後、所定時間が経過したと判定した場合には、処理をステップＳ４に移行する。これにより、発電指示電圧は、エンジン始動が完了した後、所定時間の間、所定値に維持される。

ステップＳ３における「所定時間」は、エンジン始動が完了してからエンジン回転速度が安定するまでの時間に相当し、本実施例では例えば２秒程度とされる。これにより、ＩＳＧ２０による発電による発電負荷がエンジン始動完了直後のエンジン回転速度の安定化を妨げることがない。なお、所定時間は、車両やエンジンの諸元等により異なり、２秒に限られない。

ステップＳ４において、ＥＣＭ１１は、図５に示す変化率決定処理を実行する。本ステップでは、後述するステップＳ５において発電指示電圧を徐々に上昇させる際の発電指示電圧の変化率ΔＶが決定される。

次いで、ＥＣＭ１１は、ステップＳ４の変化率決定処理で決定された発電指示電圧の変化率ΔＶで、ＩＳＧ２０に対する発電指示電圧を徐々に上昇させる（ステップＳ５）。

その後、ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧が所望のＰｂバッテリ電圧に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。所望のＰｂバッテリ電圧は、第１蓄電装置３０に継続して充電することができる電圧であり、満充電時のＰｂバッテリ電圧よりも高い値である。本実施例においては例えば１４Ｖから１５Ｖ程度である。

ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧が所望のＰｂバッテリ電圧に達していないと判定した場合には、処理をステップＳ４に戻す。ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧が所望のＰｂバッテリ電圧に達したと判定した場合には、発電指示電圧上昇制御を終了する。

次に、図５に示す変化率決定処理について説明する。変化率決定処理は、上述した通り、図４に示す発電指示電圧上昇制御のステップＳ４において実行される処理である。

図５に示すように、ＥＣＭ１１は、ステップＳ１１において図６に示す変化率切替閾値算出処理を実行する。本ステップでは、後述するステップＳ１２の判定で用いられる変化率切替電圧閾値Ｖａが算出される。

次いで、ＥＣＭ１１は、発電指示電圧がステップＳ１１の変化率切替閾値算出処理で算出された変化率切替電圧閾値Ｖａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ＥＣＭ１１は、発電指示電圧が変化率切替電圧閾値Ｖａ以下であると判定した場合には、第１の変化率ΔＶ１を発電指示電圧の変化率ΔＶとして決定し（ステップＳ１３）、変化率決定処理を終了する。

ＥＣＭ１１は、発電指示電圧が変化率切替電圧閾値Ｖａ以下でないと判定した場合には、第２の変化率ΔＶ２を発電指示電圧の変化率ΔＶとして決定し（ステップＳ１４）、変化率決定処理を終了する。

次に、図６に示す変化率切替閾値算出処理について説明する。変化率切替閾値算出処理は、上述した通り、図５に示す変化率決定処理のステップＳ１１において実行される処理である。

図６に示すように、ＥＣＭ１１は、ステップＳ２１において、第１蓄電装置３０のＤＯＤとバッテリ温度とに基づいて図２に示す設定マップを参照して第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１を算出する。

次いで、ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧とバッテリ温度とに基づいて第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、ＥＣＭ１１は、Ｐｂバッテリ電圧からマージン電圧Ｖｍｇを差し引いた値を第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２として算出する。

次いで、ＥＣＭ１１は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１が第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

ＥＣＭ１１は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１が第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２以下であると判定した場合には、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１を所定の変化率切替電圧閾値Ｖａとして設定して（ステップＳ２４）、変化率切替閾値算出処理を終了する。

ＥＣＭ１１は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１が第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２以下でないと判定した場合には、第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２を所定の変化率切替電圧閾値Ｖａとして設定して（ステップＳ２５）、変化率切替閾値算出処理を終了する。

ここで、上述した所定の変化率切替電圧閾値Ｖａは、Ｐｂバッテリ電圧以下である。ＩＳＧ２０の発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えると、第１蓄電装置３０への充電が開始される。このとき、ＩＳＧ２０の駆動は、エンジン２の負荷となる。このため、第１蓄電装置３０への充電が開始される際には、小さい変化率で発電指示電圧を上昇させてエンジン２に急激な負荷がかからないようにするのが好ましい。

本実施例では、第１蓄電装置３０への充電が開始される際にエンジン２に急激な負荷がかからないように、第１蓄電装置３０への充電が開始される際には小さい変化率で発電指示電圧を上昇させる。一方で、第１蓄電装置３０への充電が開始されるまでは、発電指示電圧を大きな変化率で上昇させて速やかに第１蓄電装置３０への充電が開始されるようにしている。

したがって、発電指示電圧を大きな変化率で上昇させている状態から発電指示電圧を小さな変化率で上昇させる状態に切り替えるタイミングは、少なくとも第１蓄電装置３０への充電が開始される前であるのが好ましい。このため、本実施例では、発電指示電圧の変化率ΔＶが第１の変化率ΔＶ１から第２の変化率ΔＶ２に切り替わる基準となる所定の変化率切替電圧閾値ＶａがＰｂバッテリ電圧以下に設定される。

次に、図７及び図８を参照して、本実施例のエンジン始動時のタイムチャートについて、発電指示電圧上昇制御が実行されない比較例と比較して説明する。図７及び図８は、いずれもＩＳＧによるエンジン再始動時のタイムチャートである。

図７に示すように、本実施例では、時刻ｔ１でエンジン完爆判定が成立してエンジン始動が完了すると、その後、時刻ｔ２までの所定時間Ｐ１の間、発電指示電圧が例えば最小値に維持される。所定時間Ｐ１は、エンジン始動が完了してからエンジン回転速度が安定するまでの時間に相当する。

その後、本実施例では、時刻ｔ２から発電指示電圧の上昇が開始される。このときの発電指示電圧の変化率は、上昇度合いが急な第１の変化率ΔＶ１である。

その後、第１の変化率ΔＶ１で上昇する発電指示電圧が時刻ｔ３で変化率切替電圧閾値Ｖａを超えると、発電指示電圧の変化率が第１の変化率ΔＶ１から、第１の変化率ΔＶ１よりも上昇度合いが緩やかな第２の変化率ΔＶ２に切り替えられる。これにより、時刻ｔ３から第２の変化率ΔＶ２で発電指示電圧が上昇する。

その後、発電指示電圧は、時刻ｔ４でＰｂバッテリ電圧を超える。時刻ｔ４において、発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えると、第１蓄電装置３０にＰｂバッテリ電流として充電電流が流れ、第１蓄電装置３０への充電が開始される。これにより、時刻ｔ４からＰｂバッテリ電圧の上昇が開始される。

時刻ｔ４までは、発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えないため、ＥＣＭ１１はＩＳＧ２０に対して発電指示を出力しない。したがって、時刻ｔ４までは、ＩＳＧ発電トルクも生じない。

その後、時刻ｔ５において、Ｐｂバッテリ電圧が所望のＰｂバッテリ電圧に達し、発電指示電圧上昇制御が終了する。すなわち、発電電圧の上昇が終了し、一定の値となるよう制御される。発電指示電圧上昇制御が終了した後は、第１蓄電装置３０の残容量に応じて充電が継続される。充電が継続される際の発電電圧は、上述した所望のＰｂバッテリ電圧に制御される。

これに対し、図８に示すように、比較例では、エンジン始動完了後、所定時間Ｐ１経過後の時刻ｔ１２から発電指示電圧の上昇が開始されるが、このときの発電指示電圧の変化率は本実施例と比べて緩やかな変化率である。

このため、比較例では、発電指示電圧の上昇を開始してから発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えるまで、比較的長い時間を要する。すなわち、比較例では、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの時間Ｐ３が比較的長い。

これに対して、本実施例では、図７に示すように、まず上昇度合いが急な第１の変化率ΔＶ１で発電指示電圧を上昇させ、その後、上昇度合いが緩やかな第２の変化率ΔＶ２で発電指示電圧を上昇させる。このため、本実施例では、比較例と比較して、発電指示電圧の上昇を開始してから発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えるまでの時間Ｐ２が大幅に短縮される。

以上のように、本実施例に係る発電制御装置は、ＩＳＧ２０による発電を開始する際、発電指示電圧が変化率切替電圧閾値Ｖａに達するまでは変化率の大きな第１の変化率ΔＶ１で発電指示電圧を上昇させる。

このため、本実施例に係る発電制御装置は、発電指示電圧がＰｂバッテリ電圧を超えるまでの時間Ｐ２（図７参照）を短くすることができ、第１蓄電装置３０への充電を速やかに開始することができる。第１蓄電装置３０への充電を速やかに開始できれば、例えば長い充電時間を確保することができ、第１蓄電装置３０の充電量を増やすことができる。

また、本実施例に係る発電制御装置は、ＩＳＧ２０による発電を開始する際、発電指示電圧が変化率切替電圧閾値Ｖａを超えた後は第１の変化率ΔＶ１よりも小さい第２の変化率ΔＶ２で発電指示電圧を上昇させる。

このため、本実施例に係る発電制御装置は、第１蓄電装置３０への充電が開始される際には発電指示電圧の上昇度合いを緩やかにすることができる。これにより、本実施例に係る発電制御装置は、第１蓄電装置３０への充電が開始される際に、エンジン２に急激な負荷がかからないようにすることができる。したがって、本実施例に係る発電制御装置は、ＩＳＧ２０による発電開始によってエンジン２の始動及び運転が妨げられることを防止することができる。

また、本実施例に係る発電制御装置は、第１の変化率切替電圧閾値Ｖ１と第２の変化率切替電圧閾値Ｖ２とのうち小さい方の値を変化率切替電圧閾値Ｖａとして設定する。このため、本実施例に係る発電制御装置は、例えばＤＯＤの算出に誤差が生じたり、Ｐｂバッテリ電圧が誤検出されたりした場合であっても、Ｐｂバッテリ電圧を超える変化率切替電圧閾値Ｖａが設定されることを防止することができる。

なお、本実施例に係る発電制御装置においては、図４に示すように、エンジン始動直後に発電指示電圧上昇制御が実行される例について説明したが、ＩＳＧ２０に対する発電指示電圧を上昇させるような状況であれば、エンジン始動直後に限らず発電指示電圧上昇制御を実行してもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両
２エンジン
１１ＥＣＭ
１１ＡＤＯＤ算出部
１１Ｂ発電電圧制御部
１５ＢＭＳ
２０ＩＳＧ（発電機）
３０第１蓄電装置（バッテリ）
３１第２蓄電装置
３２バッテリセンサ
ΔＶ変化率
ΔＶ１第１の変化率
ΔＶ２第２の変化率
Ｖａ変化率切替電圧閾値
Ｖ１第１の変化率切替電圧閾値
Ｖ２第２の変化率切替電圧閾値
Ｖｍｇマージン電圧

Claims

エンジンによって駆動され、バッテリに電力を供給する発電機を制御する発電制御装置であって、
前記発電機の発電電圧を制御する発電電圧制御部を備え、
前記発電電圧制御部は、
前記発電機による発電を開始する際、前記発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値以下である場合に第１の変化率で前記発電電圧を上昇させ、
前記発電電圧が所定の変化率切替電圧閾値よりも大きい場合に前記第１の変化率よりも小さい第２の変化率で前記発電電圧を上昇させ、
前記所定の変化率切替電圧閾値は、前記バッテリの放電量と前記バッテリの温度、又は、前記バッテリの端子間電圧と前記バッテリの温度のどちらかに基づいて設定されることを特徴とする発電制御装置。
前記所定の変化率切替電圧閾値は、前記バッテリの端子間電圧以下であることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
前記発電電圧制御部は、前記バッテリの放電量と前記バッテリの温度とに基づいて第１の変化率切替電圧閾値を算出し、前記バッテリの端子間電圧と前記バッテリの温度とに基づいて第２の変化率切替電圧閾値を算出し、前記第１の変化率切替電圧閾値と前記第２の変化率切替電圧閾値とのうち小さい方の値を前記所定の変化率切替電圧閾値として設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電制御装置。