WO2011089708A1 - バッテリ充電制御システム - Google Patents

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勇一 島崎
太長根　嘉紀
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    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the battery charge control system of the present invention has priority over the battery selected by the selection means when there is an insufficiently charged battery whose charge state is lower than a predetermined lower limit value among the plurality of batteries.
  • a battery with insufficient charge may be charged.
  • the lower limit here is preferably set to a value slightly larger than the minimum value of the predetermined range. According to such a battery charge control system, a situation in which the state of charge of each battery falls below the minimum value in the predetermined range is avoided, so that a reduction in battery life is suppressed.
  • the battery charge control system of the present invention may control the alternator so as to charge a battery having the second largest chargeable power when charging of the battery selected by the selection unit is prohibited. In that case, the charging power can be increased as much as possible within a range in which a decrease in battery life can be suppressed.
  • the charging power can be increased as much as possible in the battery charging control system that selectively charges the generated power of the alternator to a plurality of batteries.
  • the ECU20 changes the generated voltage of the alternator 101 by duty-controlling on / off of the regulator 101a. For example, when increasing the power generation voltage of the alternator 101, the ECU 20 determines the duty ratio so that the regulator 101a has a long on-time (short off-time). On the other hand, when lowering the generated voltage of the alternator 101, the ECU 20 determines the duty ratio so that the ON time of the regulator 101a is short (off time is long). Further, the ECU 20 senses the actual power generation voltage of the alternator 101, and also performs feedback control of the duty ratio according to the difference between the actual power generation voltage and the target power generation voltage.
  • the rotor of the alternator 101 is rotated by the kinetic energy transmitted from the drive wheels 6 to the internal combustion engine 1. At that time, if a field current is applied to the alternator 101, the kinetic energy of the drive wheels 6 can be converted into electric energy (regenerative power generation).
  • the maximum generated power Wh that can be generated by the alternator 101 at a voltage Vh suitable for charging the high voltage battery 102 (hereinafter referred to as “high charge voltage”), and suitable for charging the low voltage battery 103.
  • a method of performing regenerative power generation by selecting the larger one of the maximum generated power Wl that can be generated by the alternator 101 at a voltage (hereinafter referred to as “low charge voltage”) Vl is conceivable.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the maximum generated power of the alternator 101 and the rotational speed.
  • the solid line in FIG. 3 indicates the maximum generated power Wh when the alternator 101 generates power with the high charge voltage Vh, and the dashed line in FIG. 3 indicates the maximum power generation when the alternator 101 generates power with the low charge voltage Vl. Electric power Wl is shown.
  • the ECU 20 obtains electric power (chargeable power) Wph and Wpl that can be supplied (charged) from the alternator 101 to each of the batteries 102 and 103, and the chargeable electric power Wph and Wpl.
  • the batteries 102 and 103 to be charged are selected according to the size relationship. Specifically, the ECU 20 selects a battery having a higher chargeable power Wph, Wpl from the high voltage battery 102 and the low voltage battery 103. When a battery to be charged is selected by such a method, the kinetic energy recovered by regenerative power generation becomes as large as possible.
  • the ECU 20 first acquires the traveling state of the vehicle from the output signals of the accelerator position sensor 21 and the vehicle speed sensor 25 in S101.
  • the ECU 20 determines whether or not the traveling state of the vehicle is in a deceleration state. If a negative determination is made in S102, the ECU 20 once ends the execution of this routine. On the other hand, if an affirmative determination is made in S102, the ECU 20 proceeds to S103.
  • the ECU 20 may calculate the maximum charging power Wch and Wcl based on the relationship between the magnitude of the internal resistance of the batteries 102 and 103 and the charging state. At that time, since the magnitude of the internal resistance of the batteries 102 and 103 changes depending on the temperature, the magnitude of the internal resistance of the batteries 102 and 103 is determined using the output signals of the first temperature sensor 102b and the second temperature sensor 103b as parameters. It may be corrected.
  • the ECU 20 compares the chargeable powers Wph and Wpl obtained in S107. Specifically, the ECU 20 determines whether or not the chargeable power Wph of the high voltage battery 102 is greater than the chargeable power Wpl of the low voltage battery 103.
  • the ECU 20 proceeds to S109 and executes a process for charging the high-voltage battery 102. Specifically, the ECU 20 controls the duty of the regulator 101a so that the generated voltage of the alternator 101 matches the high charging voltage Vh, and sets the changeover switch 104 so that the input terminal 104a and the first output terminal 104b are connected. Control.
  • the ECU20 progresses to S111, after performing the process of above-mentioned S109 or S110.
  • S111 the ECU 20 determines whether or not a regenerative power generation stop condition is satisfied.
  • the regenerative power generation stop condition is satisfied when the traveling state of the vehicle shifts from the deceleration state to the non-deceleration state.
  • the ECU 20 performs the regenerative power generation control according to the routine of FIG. 6, the kinetic energy recovered by the regenerative power generation can be increased as much as possible. As a result, the power charged in the high voltage battery 102 or the low voltage battery 103 is increased as much as possible.
  • the difference between the first embodiment described above and the present embodiment is that regenerative power generation control is performed so that the state of charge of each of the batteries 102 and 103 is within an allowable range.
  • Batteries 102 and 103 composed of lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, lithium ion batteries, etc. have a reduced life when used (charged or discharged) in an excessively high or excessively low state of charge. There is.
  • the charging power can be increased as much as possible within a range in which the lifetime reduction of the batteries 102 and 103 can be suppressed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a regenerative power generation control routine.
  • the same reference numerals are assigned to the same processes as those in the first embodiment (see FIG. 6).
  • the ECU 20 determines whether or not the output signal SOC2 of the second SOC sensor 103a read in S104 is equal to or greater than the lower limit SOC2min.
  • the lower limit SOC2min is a value that is slightly higher than the lowest value of the state of charge considered that the life of the low-voltage battery 103 can be reduced, and is determined in advance by an adaptation process using experiments or the like.
  • the ECU 20 determines whether or not the output signal SOC1 of the first SOC sensor 102a read in S104 is equal to or lower than the upper limit value SOC1max.
  • the upper limit SOC1max is a value that is slightly lower than the maximum value of the state of charge considered that the life of the high-voltage battery 102 can be reduced, and is determined in advance by an adaptation process using experiments or the like.
  • S203 If a negative determination is made in S203 (SOC1> SOC1max), the ECU 20 proceeds to S110 and preferentially charges the low voltage battery 103. On the other hand, when an affirmative determination is made in S203 (SOC1 ⁇ SOC1max), the ECU 20 proceeds to S204.
  • the ECU 20 determines whether or not the output signal SOC2 of the second SOC sensor 103a read in S104 is equal to or lower than the upper limit value SOC2max.
  • the upper limit SOC2max is a value slightly lower than the maximum value of the state of charge considered that the life of the low-voltage battery 103 can be reduced, and is determined in advance by an adaptation process using experiments or the like.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

　本発明は、オルタネータの発電エネルギを電圧が異なる複数のバッテリへ選択的に充電するバッテリ充電制御システムにおいて、充電電力を可及的に大きくすることを課題とする。このような課題を解決するために、本発明のバッテリ充電制御システムは、発電電圧を変更可能なオルタネータと、充電電圧が相違する複数のバッテリと、を備えたバッテリ充電制御システムにおいて、オルタネータが発電可能な最大の電力である最大発電電力と、各バッテリが受け入れることができる最大の電力である最大充電電力とを求め、それらの比較結果から充電電力が最大となるバッテリを選択して充電を行うようにした。

Description

バッテリ充電制御システム
　本発明は、オルタネータの発電エネルギを電圧が異なる複数のバッテリへ選択的に充電する技術に関する。
　特許文献１には、電圧が相違する複数のバッテリを搭載した車両において、オルタネータの回転数と電圧とから定まるオルタネータの最大発電電力が相対的に最も大きくなるバッテリを選択して充電を行う技術が開示されている。
　特許文献２には、電圧が相違する複数のバッテリを搭載した車両において、各バッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、充電すべきバッテリを選択する技術が開示されている。
特開２０００－３５０３７９号公報 特開２００７－２２７３２１号公報
　ところで、バッテリが受け入れ可能な電力（充電電力）の大きさは、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に応じて変化する。このため、特許文献１に開示された技術のようにオルタネータの最大発電電力が相対的に大きくなる電圧のバッテリが選択された場合であっても、選択されたバッテリに実際に充電される電力は他のバッテリに充電された場合の電力より小さくなる可能性がある。
　本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オルタネータの発電電力を複数のバッテリへ選択的に充電するバッテリ充電制御システムにおいて、充電電力を可及的に大きくすることができる技術の提供にある。
　本発明は、上記した課題を解決するために、発電電圧を変更可能なオルタネータと、充電時に受け入れることができる電圧（たとえば、充電可能な電圧の最大値）が相違する複数のバッテリと、を備えたバッテリ充電制御システムにおいて、オルタネータが発電可能な最大の電力である最大発電電力と、各バッテリが受け入れることができる最大の電力である最大充電電力とを求め、それらの比較結果から充電電力が最大となるバッテリを選択して充電を行うようにした。
　詳細には、本発明のバッテリ充電制御システムは、
　車両の原動機または車輪の運動エネルギを利用して作動し、発電電圧を変更可能なオルタネータと、
　充電電圧が相違する複数のバッテリと、
　前記オルタネータの回転数をパラメータとして、各バッテリに適した充電電圧において前記オルタネータが発電可能な最大の発電電力である最大発電電力を演算する第１演算手段と、
　各バッテリの充電状態をパラメータとして、各バッテリが受ける入れることができる最大の充電電力である最大充電電力を演算する第２演算手段と、
　前記最大発電電力および前記最大充電電力を比較して、前記オルタネータから各バッテリへ供給可能な電力である充電可能電力を取得する取得手段と、
　前記複数のバッテリのうち、前記取得手段が取得した充電可能電力が最も大きいバッテリを選択する選択手段と、
　前記選択手段により選択されたバッテリが充電されるように前記オルタネータを制御する制御手段と、
を備えるようにした。
　オルタネータが発電可能な最大の電力（最大発電電力）の大きさは、オルタネータの回転数に応じて変化する。よって、オルタネータの回転数をパラメータとして最大発電電力を求めることができる。その際、オルタネータの回転数と最大発電電力との関係を予め実験的に求めておくことも可能である。なお、最大発電電力は発電電圧によって変化するため、各バッテリの充電に適した電圧（充電電圧）毎に最大発電電力が求められるものとする。
　ここで、複数のバッテリのうち最大発電電力が相対的に最も大きくなるバッテリ（以下、「第１バッテリ」と称する）を選択して充電を行う方法が考えられる。しかしながら、バッテリが受け入れることができる最大の電力（最大充電電力）は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）によって変化する。たとえば、充電状態が高い場合は充電状態が低い場合に比べ、最大充電電力が小さくなる傾向がある。
　したがって、第１バッテリの最大充電電力が他のバッテリの最大充電電力より小さくなる場合がある。そのような場合に第１バッテリの充電が行われると、他のバッテリの充電が行われた場合に比べ、システム全体の充電電力が小さくなる。言い換えれば、第１バッテリに充電した場合は他のバッテリに充電した場合に比べ、オルタネータによって電気エネルギに変換される運動エネルギが少なくなる。
　これに対し、本発明のバッテリ充電制御システムは、オルタネータの最大発電電力とバッテリの最大充電電力とを比較して、オルタネータからバッテリへ供給可能な電力（充電可能電力）を求め、充電可能電力が最も大きなバッテリが充電されるようにした。
　かかる発明によれば、充電電圧が異なる複数のバッテリを備えたバッテリ充電制御システムにおいて、充電電力を可及的に大きくすることができる。
　各バッテリの充電可能電力を求める方法としては、最大発電電力と最大充電電力とのうち何れか小さい方を充電可能電力とする方法を例示することができる。
　次に、本発明に係わるバッテリ充電制御システムは、各バッテリの温度を検出する検出手段と、検出手段が検出した温度に応じて第２演算手段が算出した最大充電電力を補正する補正手段と、をさらに備えるようにしてもよい。その場合、取得手段は、第１演算手段により算出された最大発電電力と補正手段により補正された最大充電電力とを比較することにより、各バッテリの充電可能電力を取得すればよい。
　バッテリの最大充電電力はバッテリの温度によって変化するため、バッテリの温度に応じて最大充電電力を補正することにより、より正確な最大充電電力を求めることができる。その結果、各バッテリの充電可能電力もより正確に求める異ができる。
　また、バッテリの充電状態は、所定の範囲内に収まることが好ましい。これは、バッテリの充電状態が所定の範囲外にあるときにバッテリの充放電が行われると、バッテリの寿命が短くなる可能性があるからである。
　そこで、本発明のバッテリ充電制御システムは、複数のバッテリのうち、充電状態が予め定められた下限値を下回る充電不足のバッテリが存在する場合には、選択手段により選択されたバッテリに優先して充電不足のバッテリが充電されるようにしてもよい。ここでいう下限値は、前記した所定範囲の最小値より若干大きな値に定められることが好ましい。このようなバッテリ充電制御システムによれば、各バッテリの充電状態が所定範囲の最低値を下回る事態が回避されるため、バッテリの寿命低下が抑制される。
　また、本発明のバッテリ充電制御システムは、選択手段により選択されたバッテリの充電状態が予め定められた上限値を上回っている場合は、選択手段により選択されたバッテリの充電を禁止するようにしてもよい。ここでいう上限値は、前記した所定範囲の最大値より若干小さな値に定められることが好ましい。このようなバッテリ充電制御システムによれば、各バッテリの充電状態が所定範囲の最大値を上回る事態が回避されるため、バッテリの寿命低下が抑制される。
　なお、本発明のバッテリ充電制御システムは、選択手段により選択されたバッテリの充電が禁止された場合は、充電可能電力が２番目に大きなバッテリを充電するようにオルタネータを制御してもよい。その場合、バッテリの寿命低下を抑制し得る範囲内において、充電電力を可及的に大きくすることができる。
　なお、本発明は、バッテリとして鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池が使用されるバッテリ充電制御システムに適用することができる。
　本発明のバッテリ充電制御システムによれば、オルタネータの発電電力を複数のバッテリへ選択的に充電するバッテリ充電制御システムにおいて、充電電力を可及的に大きくすることができる。
本発明を適用するバッテリ充電制御システムの概略構成を示す図である。 充電機構の構成を示す図である。 オルタネータの回転数と最大発電電力との関係を示す図である。 バッテリの充電状態と最大充電電力との関係を示す図である。 低電圧バッテリの最大充電電力が高電圧バッテリの最大充電電力より大きくなる例を示す図である。 第１の実施例における回生発電制御ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施例における回生発電制御ルーチンを示すフローチャートである。
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　＜実施例１＞
　先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図６に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される車輌の概略構成を示す図である。
　図１において、車両には、原動機としての内燃機関１が搭載されている。内燃機関１の出力軸はトランスミッション２の入力軸に連結されている。トランスミッション２の出力軸はプロペラシャフト３を介してデファレンシャルギア４に連結されている。デファレンシャルギア４には、二本のドライブシャフト５が接続され、ドライブシャフト５は左右の駆動輪６にそれぞれ接続されている。
　前記したトランスミッション２としては、トルクコンバータまたはクラッチ機構と、変速比を段階的または無段階に変更する変速機構と、を組み合わせたものを例示することができる。
　内燃機関１から出力された動力（出力軸の回転トルク）は、トランスミッション２により速度変換された後にプロペラシャフト３に伝達され、次いでデファレンシャルギア４により減速された後にドライブシャフト５および駆動輪６に伝達される。
　内燃機関１には、充電機構１００が併設されている。充電機構１００は、図２に示すように、オルタネータ１０１、高電圧バッテリ１０２、低電圧バッテリ１０３、切換スイッチ１０４を備えている。
　オルタネータ１０１は、内燃機関１の出力軸（または、該出力に連動して回転する部材）とプーリやベルトなどを介して連結され、出力軸の運動エネルギ（回転エネルギ）を電気エネルギに変換する発電機である。
　詳細には、オルタネータ１０１は、三相の捲線を有するステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、ステータコイルに発生した交流電流を直流電流に整流する整流器と、フィールドコイルに対する界磁電流（フィールド電流）の通電（オン）と非通電（オフ）を切り換えるレギュレータ１０１ａと、を具備する三相交流発電機である。
　このように構成されたオルタネータ１０１は、フィールドコイルに界磁電流が通電されたときに、ステータコイルに誘起電流（三相交流電流）を発生させ、発生した三相交流電流を直流電流に整流して出力する。
　オルタネータ１０１の出力は、切換スイッチ１０４の入力端子１０４ａに入力されるようになっている。切換スイッチ１０４は、一つの入力端子１０４ａと二つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃを具備し、入力端子１０４ａの接続先を二つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの何れか一方に切り換える回路である。
　切換スイッチ１０４の二つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの一方（以下、「第１出力端子」と称する）１０４ｂは、高電圧バッテリ１０２に接続されている。二つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの他方（以下、「第２出力端子」と称する）１０４ｃは、低電圧バッテリ１０３に接続されている。
　高電圧バッテリ１０２は、高電圧（たとえば、４２Ｖ程度）の電気を充放電可能なバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池におり構成されている。一方、低電圧バッテリ１０３は、高電圧バッテリ１０２より低い電圧（たとえば、１４Ｖ程度）の電気を充放電可能なバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池におり構成されている。
　ここで図１に戻り、車両には、内燃機関１、トランスミッション２、および充電機構１００を電気的に制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。なお、図１においては、ＥＣＵ２０は一つであるが、内燃機関１用のＥＣＵとトランスミッション２用のＥＣＵと充電機構１００用のＥＣＵとに分割されていてもよい。
　ＥＣＵ２０には、アクセルポジションセンサ２１、シフトポジションセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、クランクポジションセンサ２４、車速センサ２５、第１ＳＯＣセンサ１０２ａ、第１温度センサ１０２ｂ、第２ＳＯＣセンサ１０３ａ、第２温度センサ１０３ｂ等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。
　アクセルポジションセンサ２１は、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた電気信号を出力するセンサである。シフトポジションセンサ２２は、シフトレバーの操作位置に応じた電気信号を出力するセンサである。ブレーキスイッチ２３は、ブレーキペダルが踏み込まれたときにオン信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ２４は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に応じた電気信号を出力するセンサである。車速センサ２５は、車両の走行速度に応じた電気信号を出力するセンサである。第１ＳＯＣセンサ１０２ａは、高電圧バッテリ１０２の充電状態に応じた電気信号を出力するセンサである。第１温度センサ１０２ｂは、高電圧バッテリ１０２の温度に応じた電気信号を出力するセンサである。第２ＳＯＣセンサ１０３ａは、低電圧バッテリ１０３の充電状態に応じた電気信号を出力するセンサである。第２温度センサ１０３ｂは、低電圧バッテリ１０３の温度に応じた電気信号を出力するセンサである。
　ＥＣＵ２０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の運転状態、トランスミッション２の変速状態、充電機構１００の発電状態などを制御する。以下、充電機構１００を制御する方法について述べる。
　ＥＣＵ２０は、レギュレータ１０１ａのオン／オフをデューティ制御することにより、オルタネータ１０１の発電電圧を変更する。たとえば、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧を高める場合は、レギュレータ１０１ａのオン時間が長く（オフ時間が短く）なるようにデューティ比を決定する。一方、オルタネータ１０１の発電電圧を低める場合は、ＥＣＵ２０は、レギュレータ１０１ａのオン時間が短く（オフ時間が長く）なるようにデューティ比を決定する。さらに、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の実際の発電電圧をセンシングし、実際の発電電圧と目標発電電圧との差に応じてデューティ比のフィードバック制御も行う。
　また、ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２を充電するときは、オルタネータ１０１の発電電圧を高電圧バッテリ１０２の充電に適した電圧（高電圧）と一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第１出力端子１０４ｂとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。
　一方、低電圧バッテリ１０３を充電するときは、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧を低電圧バッテリ１０３の充電に適した電圧（低電圧）と一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第２出力端子１０４ｃとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。
　また、車両の走行状態が減速状態にあるときは、駆動輪６から内燃機関１に伝達される運動エネルギによってオルタネータ１０１のロータが回転される。その際、オルタネータ１０１にフィールド電流が印加されれば、駆動輪６の運動エネルギを電気エネルギに変換（回生発電）することができる。
　そこで、ＥＣＵ２０は、車輌の走行状態が減速フューエルカット走行状態にあるときにオルタネータ１０１にフィールド電流を印加させるとともに、オルタネータ１０１が回生発電した電力を高電圧バッテリ１０２または低電圧バッテリ１０３に充電させる回生発電制御を実施する。
　その際、回生発電により回収される運動エネルギは可能な限り多いことが望ましい。これに対し、高電圧バッテリ１０２の充電に適した電圧（以下、「高充電電圧」と称する）Ｖｈでオルタネータ１０１が発電することができる最大発電電力Ｗｈと、低電圧バッテリ１０３の充電に適した電圧（以下、「低充電電圧」と称する）Ｖｌでオルタネータ１０１が発電することができる最大発電電力Ｗｌと、の何れか大きい方を選択して回生発電を行う方法が考えられる。
　オルタネータ１０１の最大発電電力Ｗｈ，Ｗｌは、オルタネータ１０１の回転数（ロータの回転数）によって変化する。図３は、オルタネータ１０１の最大発電電力と回転数との関係を示す図である。図３中の実線はオルタネータ１０１が高充電電圧Ｖｈで発電を行ったときの最大発電電力Ｗｈを示し、図３中の一点破線はオルタネータ１０１が低充電電圧Ｖｌで発電を行ったときの最大発電電力Ｗｌを示している。
　図３において、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より低いときは、低充電電圧Ｖｌで発電した場合の最大発電電力Ｗｇｌが高充電電圧Ｖｈで発電した場合の最大発電電力Ｗｇｈより大きくなる。一方、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より高いときは、高充電電圧Ｖｈで発電した場合の最大発電電力Ｗｇｈが低充電電圧Ｖｌで発電した場合の最大発電電力Ｗｇｌより大きくなる。
　よって、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より低いときは低充電電圧Ｖｌで回生発電を行い、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より高いときは高充電電圧Ｖｈで回生発電を行う方法が考えられる。言い換えれば、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より低いときは低電圧バッテリ１０３を充電し、オルタネータ１０１の回転数が所定回転数Ｒ１より高いときは高電圧バッテリ１０２を充電する方法が考えられる。
　ところで、高電圧バッテリ１０２や低電圧バッテリ１０３が受け入れることができる最大充電電力Ｗｃは、各バッテリの充電状態に応じて変化する。図４は、バッテリの充電状態と最大充電電力Ｗｃとの関係を示す図である。図４に示すように、バッテリの最大充電電力Ｗｃは、充電状態が低いときは高いときより大きくなる傾向がある。
　このため、高電圧バッテリ１０２の充電状態が高く、かつ低電圧バッテリ１０３の充電圧が低い場合は、図５に示すように、低電圧バッテリ１０３の最大充電電力Ｗｃｌが高電圧バッテリ１０２の最大充電電力Ｗｃｈより大きくなる可能性がある。そのような場合に、最大発電電力Ｗｇｈ，Ｗｇｌの大小関係に基づいて充電すべきバッテリが選択されると、回生発電により回収される運動エネルギが少なくなる。
　そこで、本実施例の回生発電制御では、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１から各バッテリ１０２，１０３へ供給（充電）することができる電力（充電可能電力）Ｗｐｈ，Ｗｐｌを求め、それら充電可能電力Ｗｐｈ，Ｗｐｌの大小関係に応じて充電すべきバッテリ１０２，１０３を選択するようにした。具体的には、ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２と低電圧バッテリ１０３のうち、充電可能電力Ｗｐｈ，Ｗｐｌが大きい方のバッテリを選択する。このような方法により、充電すべきバッテリが選択されると、回生発電により回収される運動エネルギが可及的に大きくなる。
　以下、本実施例の回生発電制御の実行手順について図６に沿って説明する。図６は、回生発電制御ルーチンを示すフローチャートである。回生発電制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される。
　図６の回生発電制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１においてアクセルポジションセンサ２１および車速センサ２５の出力信号により車両の走行状態を取得する。
　Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、車両の走行状態が減速状態にあるか否かを判別する。Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３へ進む。
　Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の回転数を求める。オルタネータ１０１の回転数は、内燃機関１の回転数（クランクシャフトの回転数）と、クランクシャフトからオルタネータ１０１へ動力を伝達する機構の変速比と、をパラメータとして演算することができる。
　Ｓ１０４では、ＥＣＵ２０は、第１ＳＯＣセンサ１０２ａの出力信号ＳＯＣ１と第２ＳＯＣセンサ１０３ａの出力信号ＳＯＣ２を読み込む。
　Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０３で求められたオルタネータ１０１の回転数と各バッテリ１０２，１０３の充電電圧Ｖｈ，Ｖｌとをパラメータとして、最大発電電力Ｗｇｈ，Ｗｇｌを演算する。その際、オルタネータ１０１の回転数と最大発電電力Ｗｇとの関係を規定したマップ（たとえば、図３を参照）を予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明の第１演算手段が実現される。
　Ｓ１０６では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で読み込まれたＳＯＣ１，ＳＯＣ２をパラメータとして、高電圧バッテリ１０２の最大充電電力Ｗｃｈと低電圧バッテリ１０３の最大充電電力Ｗｃｌとを求める。その際、最大充電電力Ｗｃと充電状態（ＳＯＣ）との関係を規定したマップ（たとえば、図４を参照）をバッテリ１０２，１０３毎に作成しておき、それらのマップをＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶しておくようにしてもよい。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０４の処理を実行することにより、本発明の第２演算手段が実現される。
　ところで、バッテリ１０２，１０３の最大充電電力Ｗｃｈ，Ｗｃｌは、バッテリ１０２，１０３の温度によっても変化する。そこで、ＥＣＵ２０は、第１温度センサ１０２ｂおよび第２温度センサ１０３ｂの出力信号に基づいて最大充電電力Ｗｃｈ，Ｗｃｌを補正するようにしてもよい。その際、バッテリ１０２，１０３の温度と補正量との関係を予め実験などを用いた適合処理によって求めておくようにしてもよい。
　また、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６において、バッテリ１０２，１０３の内部抵抗の大きさと充電状態との関係に基づいて最大充電電力Ｗｃｈ，Ｗｃｌを演算するようにしてもよい。その際、バッテリ１０２，１０３の内部抵抗の大きさは温度に応じて変化するため、第１温度センサ１０２ｂおよび第２温度センサ１０３ｂの出力信号をパラメータとしてバッテリ１０２，１０３の内部抵抗の大きさが補正されてもよい。
　ここで図６に戻り、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７において、前記Ｓ１０５で求められた最大発電電力Ｗｇｈ，Ｗｇｌと前記Ｓ１０６で求められた最大充電電力Ｗｃｈ，Ｗｃｌとを比較することにより、各バッテリ１０２，１０３の充電可能電力Ｗｐｈ，Ｗｐｌを求める。詳細には、ＥＣＵ２０は、最大発電電力Ｗｇｈまたは最大充電電力Ｗｃｈの何れか小さい方を高電圧バッテリ１０２の充電可能電力Ｗｐｈに定める。さらに、ＥＣＵ２０は、最大発電電力Ｗｇｌまたは最大充電電力Ｗｃｌの何れか小さい方を低電圧バッテリ１０３の充電可能電力Ｗｐｌに定める。なお、ＥＣＵ２０がＳ１０７の処理を実行することにより、本発明の取得手段が実現される。
　Ｓ１０８では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０７で求められた充電可能電力Ｗｐｈ，Ｗｐｌを比較する。詳細には、ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２の充電可能電力Ｗｐｈが低電圧バッテリ１０３の充電可能電力Ｗｐｌより大きいか否かを判別する。
　前記Ｓ１０８において肯定判定された場合（Ｗｐｈ＞Ｗｐｌ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進み、高電圧バッテリ１０２を充電するための処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧が高充電電圧Ｖｈと一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第１出力端子１０４ｂとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。
　一方、前記Ｓ１０８において否定判定された場合（Ｗｐｈ≦Ｗｐｌ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０へ進み、低電圧バッテリ１０３を充電するための処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧が低充電電圧Ｖｌと一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第２出力端子１０４ｃとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。なお、高電圧バッテリ１０２の充電可能電力Ｗｐｈと低電圧バッテリ１０３の充電可能電力Ｗｐｌとが等しい場合は、高電圧バッテリ１０２が充電されてもよい。
　なお、ＥＣＵ２０がＳ１０８の処理を実行することにより本発明の選択手段が実現され、ＥＣＵ２０がＳ１０９またはＳ１１０の処理を実行することにより本発明の制御手段が実現される。
　ＥＣＵ２０は、前記したＳ１０９またはＳ１１０の処理を実行した後に、Ｓ１１１へ進む。Ｓ１１１では、ＥＣＵ２０は、回生発電の停止条件が成立したか否かを判別する。回生発電の停止条件は、車輌の走行状態が減速状態から非減速状態へ移行した場合に成立する。
　前記Ｓ１１１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１２へ進み、オルタネータ１０１の回生発電を停止させる。一方、前記Ｓ１１１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、前記したＳ１０３へ戻る。
　このようにＥＣＵ２０が図６のルーチンにしたがって回生発電制御を実行すると、回生発電により回収される運動エネルギを可及的に多くすることができる。その結果、高電圧バッテリ１０２または低電圧バッテリ１０３に充電される電力が可及的に大きくなる。
　＜実施例２＞
　次に、本発明の第２の実施例について図７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
　前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、各バッテリ１０２，１０３の充電状態が許容範囲内に収まるように回生発電制御が実施される点にある。鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池などで構成されるバッテリ１０２，１０３は、充電状態が過剰に高い状態または過剰に低い状態で使用（充電または放電）されると、寿命が低下する場合がある。
　そこで、本実施例の回生発電制御では、ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２または低電圧バッテリ１０３の何れか一方の充電状態が予め定められた下限値を下回る場合（充電不足状態）は、充電不足状態のバッテリ１０２，１０３を優先的に充電するようにした。また、ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２または低電圧バッテリ１０３の何れか一方の充電状態が予め定められた上限値を上回る場合（過充電状態）は、過充電状態のバッテリ１０２，１０３への充電を禁止するようにした。
　なお、上記した下限値は許容範囲の最低値より若干高い値であり、上記した上限値は許容範囲の最高値より若干低い値である。
　このように回生発電時の充電条件が定められると、バッテリ１０２，１０３の寿命低下を抑制し得る範囲内において充電電力を可及的に大きくすることができる。
　以下、本実施例における回生発電制御の実行手順について図７に沿って説明する。図７は、回生発電制御ルーチンを示すフローチャートである。図７において、前述した第１の実施例（図６を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
　図７の回生発電制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４の処理を実行した後に、Ｓ２０１の処理を実行する。Ｓ２０１では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で読み込まれた第１ＳＯＣセンサ１０２ａの出力信号ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｍｉｎ以上であるか否かを判別する。下限値ＳＯＣ１ｍｉｎは、高電圧バッテリ１０２の寿命が低下し得ると考えられる充電状態の最低値より若干高い値であり、予め実験などを利用した適合処理によって定められている。
　前記Ｓ２０１において否定判定された場合（ＳＯＣ１＜ＳＯＣ１ｍｉｎ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進み、高電圧バッテリ１０２の充電を優先的に実施する。一方、前記Ｓ２０１において肯定判定された場合（ＳＯＣ１≧ＳＯＣ１ｍｉｎ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２へ進む。
　Ｓ２０２では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で読み込まれた第２ＳＯＣセンサ１０３ａの出力信号ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｍｉｎ以上であるか否かを判別する。下限値ＳＯＣ２ｍｉｎは、低電圧バッテリ１０３の寿命が低下し得ると考えられる充電状態の最低値より若干高い値であり、予め実験などを利用した適合処理によって定められている。
　前記Ｓ２０２において否定判定された場合（ＳＯＣ２＜ＳＯＣ２ｍｉｎ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０へ進み、低電圧バッテリ１０３の充電を優先的に実施する。一方、前記Ｓ２０２において肯定判定された場合（ＳＯＣ２≧ＳＯＣ２ｍｉｎ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３へ進む。
　Ｓ２０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で読み込まれた第１ＳＯＣセンサ１０２ａの出力信号ＳＯＣ１が上限値ＳＯＣ１ｍａｘ以下であるか否かを判別する。上限値ＳＯＣ１ｍａｘは、高電圧バッテリ１０２の寿命が低下し得ると考えられる充電状態の最高値より若干低い値であり、予め実験などを利用した適合処理によって定められている。
　前記Ｓ２０３において否定判定された場合（ＳＯＣ１＞ＳＯＣ１ｍａｘ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０へ進み、低電圧バッテリ１０３の充電を優先的に実施する。一方、前記Ｓ２０３において肯定判定された場合（ＳＯＣ１≦ＳＯＣ１ｍａｘ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４へ進む。
　Ｓ２０４では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で読み込まれた第２ＳＯＣセンサ１０３ａの出力信号ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｍａｘ以下であるか否かを判別する。上限値ＳＯＣ２ｍａｘは、低電圧バッテリ１０３の寿命が低下し得ると考えられる充電状態の最高値より若干低い値であり、予め実験などを利用した適合処理によって定められている。
　前記Ｓ２０４において否定判定された場合（ＳＯＣ２＞ＳＯＣ２ｍａｘ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進み、高電圧バッテリ１０２の充電を優先的に実施する。一方、前記Ｓ２０４において肯定判定された場合（ＳＯＣ２≦ＳＯＣ２ｍａｘ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５へ進む。
　このようにＥＣＵ２０が図７の回生発電制御ルーチンを実行することにより、バッテリ１０２，１０３の寿命低下を抑制し得る範囲内において充電電力を可及的に大きくすることができる。
１　　　　内燃機関
２　　　　トランスミッション
３　　　　プロペラシャフト
４　　　　デファレンシャルギア
５　　　　ドライブシャフト
６　　　　駆動輪
２１　　　アクセルポジションセンサ
２２　　　シフトポジションセンサ
２３　　　ブレーキスイッチ
２４　　　クランクポジションセンサ
２５　　　車速センサ
１００　　充電機構
１０１　　オルタネータ
１０１ａ　レギュレータ
１０２　　高電圧バッテリ
１０２ａ　第１ＳＯＣセンサ
１０２ｂ　第１温度センサ
１０３　　低電圧バッテリ
１０３　　低電圧バッテリ
１０３ａ　第２ＳＯＣセンサ
１０３ｂ　第２温度センサ
１０４　　切換スイッチ
１０４ａ　入力端子
１０４ｂ　第１出力端子
１０４ｃ　第２出力端子

Claims (6)

  1. 　車両の原動機または車輪の運動エネルギを利用して作動し、発電電圧を変更可能なオルタネータと、
    　充電電圧が相違する複数のバッテリと、
    　前記オルタネータの回転数をパラメータとして、各バッテリに適した充電電圧において前記オルタネータが発電可能な最大の発電電力である最大発電電力を演算する第１演算手段と、
    　各バッテリの充電状態をパラメータとして、各バッテリが受け入れることができる最大の充電電力である最大充電電力を演算する第２演算手段と、
    　前記最大発電電力および前記最大充電電力を比較して、前記オルタネータから各バッテリへ供給可能な電力である充電可能電力を取得する取得手段と、
    　前記複数のバッテリのうち、前記取得手段が取得した充電可能電力が最も大きいバッテリを選択する選択手段と、
    　前記選択手段により選択されたバッテリが充電されるように前記オルタネータを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とするバッテリ充電制御システム。
  2. 　請求項１において、前記取得手段は、前記最大発電電力または前記最大充電電力の何れか小さい方を充電可能電力として取得することを特徴とするバッテリ充電制御システム。
  3. 　請求項１または２において、前記した各バッテリの温度を検出する検出手段と、
    　前記検出手段が検出した温度に応じて前記第２演算手段が算出した最大充電電力を補正する補正手段と、をさらに備え、
    　前記取得手段は、前記第１演算手段により算出された最大発電電力と前記補正手段により補正された最大充電電力とを比較することにより、各バッテリの充電可能電力を取得することを特徴とするバッテリ充電制御システム。
  4. 　請求項１乃至３の何れか１項において、前記した複数のバッテリのうち、充電状態が予め定めた下限値を下回る充電不足のバッテリが存在する場合は、前記制御手段は、充電不足のバッテリが前記選択手段により選択されたバッテリに優先して充電され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バッテリ充電制御システム。
  5. 　請求項１乃至４の何れか１項において、前記選択手段により選択されたバッテリの充電状態が予め定められた上限値を上回っている場合は、前記制御手段は、前記選択手段により選択されたバッテリの充電を禁止することを特徴とするバッテリ充電制御システム。
  6. 　請求項５において、前記制御手段は、前記複数のバッテリのうち、前記取得手段が取得した充電可能電力が２番目に大きなバッテリを充電するように、前記オルタネータを制御することを特徴とするバッテリ充電制御システム。
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