JP2016100907A

JP2016100907A - 充電装置

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Publication number: JP2016100907A
Application number: JP2014233515A
Authority: JP
Inventors: 康平栃木; Kohei Tochigi; 亨裕宮下; Michihiro Miyashita; 和仁江島; Kazuhito Ejima; 健明鈴木; Takeaki Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: JP6233282B2

Abstract

【課題】発電機に直接接続されたメインバッテリと、該発電機にスイッチを介して接続されたサブバッテリとを備える車両において、該２つのバッテリを適切に充電する。【解決手段】充電装置（１００）は、当該充電装置が搭載される車両の減速回生時に、（ｉ）サブバッテリのＳＯＣが第１閾値以上である場合に、スイッチをオフ状態とし、（ｉｉ）サブバッテリのＳＯＣが、第１閾値未満且つ該第１閾値より小さい第２閾値以上である場合に、発電機が有するフィールドコイルの通電デューティに応じてスイッチのオン・オフを制御し、（ｉｉｉ）サブバッテリのＳＯＣが第２閾値未満且つ該第２閾値より小さい第３閾値以上である場合に、通電デューティとメインバッテリの充電電流とに応じてスイッチのオン・オフを制御し、（ｉｖ）サブバッテリのＳＯＣが第３閾値未満である場合に、スイッチをオン状態として、燃費向上とサブバッテリの劣化抑制とを図る。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される充電装置に関し、特に、互いに種類の異なる２つのバッテリを備える充電装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、オルタネータに直接電気的に接続された鉛バッテリと、該オルタネータにＤＣ／ＤＣコンバータを介して電気的に接続されたリチウムイオンバッテリとを備え、オルタネータの有するフィールドコイルの通電デューティが所定値以上である場合にはリチウムイオンバッテリの充電が禁止され、該通電デューティが該所定値未満である場合にはリチウムイオンバッテリの充電が許可される装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２２９４７８号公報

しかしながら、上述の背景技術によれば、通電デューティが所定値以上となる頻度が比較的高い場合、リチウムイオンバッテリの充電が禁止されることが比較的多くなり、該リチウムイオンバッテリの蓄電量が低下し続ける可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、２つのバッテリを適切に充電可能な充電装置を提供することを課題とする。

本発明の充電装置は、上記課題を解決するために、発電機に電気的に接続された第１バッテリと、前記発電機及び前記第１バッテリに、スイッチを介して電気的に接続された第２バッテリと、を備える充電装置であって、前記第２バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を取得する蓄電割合取得手段と、（ｉ）当該充電装置が搭載される車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が第１閾値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｉｉ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第１閾値未満且つ前記第１閾値より小さい第２閾値以上であり、前記発電機が有するフィールドコイルの通電デューティが第１所定値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｉｉｉ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第１閾値未満且つ前記第２閾値以上であり、前記通電デューティが前記第１所定値未満であることを条件に、前記スイッチをオン状態とし、（ｉｖ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第２閾値未満且つ前記第２閾値より小さい第３閾値以上であり、前記通電デューティが前記第１所定値と同程度の値又は前記第１所定値より低い値である第２所定値以上であり、前記第１バッテリの充電電流が所定電流値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｖ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第３閾値未満であることを条件に、前記スイッチをオン状態とする制御手段と、を備える。

本発明の充電装置によれば、当該充電装置は、第１バッテリ、第２バッテリ、蓄電割合取得手段及び制御手段を備えて構成されている。

第１バッテリは、発電機に直接電気的に接続されている。第２バッテリは、発電機及び第１バッテリ各々に、スイッチを介して電気的に接続されている。尚、「発電機」は、モータ・ジェネレータ（電動発電機）において実現される発電機であってもよい。即ち、発電機として機能し得る限りにおいて、例えばハイブリッド自動車等に用いられるモータ・ジェネレータを意味してかまわない。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる蓄電割合取得手段は、第２バッテリの蓄電割合（例えばＳＯＣ：ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を取得する。尚、蓄電割合の取得方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、当該充電装置が搭載される車両の減速時に、取得された蓄電割合が第１閾値以上であることを条件に、スイッチをオフ状態とする。この結果、第２バッテリが発電機から電気的に切り離されるので、車両の減速に伴う発電機による回生電力は、第２バッテリには供給されず、該第２バッテリの劣化を回避することができる。

「第１閾値」は、スイッチをオフ状態とするか否かを決定する値であり、予め固定値として、或いは、何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値として設定されている。「第１閾値」は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば第２バッテリの充電を行うと、許容可能な劣化の程度を超えた劣化が生じ得る蓄電割合を求め、該求められた蓄電割合として、又は該求められた蓄電割合よりも所定値だけ小さい値として設定すればよい。

制御手段は、車両の減速時に、取得された蓄電割合が第１閾値未満且つ第２閾値以上であり、発電機が有するフィールドコイルの通電デューティが第１所定値以上であることを条件に、スイッチをオフ状態とする。

ここで、通電デューティが十分に高い場合には、発電機の回生発電の電力により第１バッテリを充電するだけで十分な燃費向上効果が期待できることが、本願発明者の研究により判明している。

そこで、第２バッテリが充電可能な状態（即ち、蓄電割合が、第１閾値未満且つ第２閾値以上である場合）であっても、通電デューティが比較的高い第１所定値以上である場合には、スイッチがオフ状態とされる。この結果、燃費の向上と、第２バッテリの劣化の抑制との両立を図ることができる。

制御手段は、車両の減速時に、取得された蓄電割合が第１閾値未満且つ第２閾値以上であり、通電デューティが第１所定値未満であることを条件に、スイッチをオン状態とする。つまり、発電機の発電能力に余力があると推定される場合には、車両の減速に伴う発電機による回生電力により第１バッテリ及び第２バッテリが充電されるので、燃費の向上を図ることができる。

制御手段は、車両の減速時に、取得された蓄電割合が第２閾値未満且つ第３閾値以上であり、通電デューティが第２所定値以上であり、第１バッテリの充電電流が所定電流値以上であることを条件に、スイッチをオフ状態とする。

ここで本発明では、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換機が、発電機と第２バッテリとの間に介在していない。このため、第２バッテリを充電する場合には、該第２バッテリの劣化を抑制するために、発電機の発電電圧及び第２バッテリの充電電流を該第２バッテリに適した値とする必要がある。他方で、発電機の発電電圧を第２バッテリに適した電圧とした結果、第１バッテリの充電電流が低下する可能性がある。

そこで、第２バッテリが充電可能な状態であり、通電デューティが比較的高いが発電機の発電能力にある程度余力があっても（即ち、通電デューティが第２所定値以上である場合）、第１バッテリの充電電流が比較的大きい所定電流値以上である場合には、スイッチがオフ状態とされ、燃費の向上が図られる。

ここで、「所定電流値」は、実験的若しくは経験的に、又はシミュレーションによって、例えば、第１バッテリの充電電流を比較的大きい第１の値とし、該第１バッテリのみを充電した場合に得られる燃費向上効果と、第１バッテリの充電電流を上記第１の値から該第１の値より小さい第２の値に変更し、第１バッテリ及び第２バッテリを充電した場合に得られる燃費向上効果との関係を求め、該求められた関係に基づいて、第１バッテリのみを充電した場合に得られる燃費向上効果のほうが、第１バッテリ及び第２バッテリを充電した場合に得られる燃費向上効果よりも大きくなる第１バッテリの充電電流の下限値として設定すればよい。

尚、「第３閾値」は、典型的には、第２バッテリを充電する必要がある又は充電することが望ましい蓄電割合として設定される。「第２閾値」は、第１閾値と第３閾値との間の値であり、例えば充電装置の仕様等に応じて適宜設定される。

制御手段は、車両の減速時に、取得された蓄電割合が第３閾値未満であることを条件に、スイッチをオン状態とする。この結果、第２バッテリの蓄電量が比較的少なくなった場合に、該第２バッテリを充電して、該第２バッテリの蓄電量を確保することができる。

以上の結果、本発明の充電装置によれば、燃費の向上を図りつつ、２つのバッテリを適切に充電することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。第１実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。第１実施形態に係る充電制御処理の一具体例を示すタイムチャートである。第２実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。第３実施形態に係るスイッチ制御の概念を示す概念図である。第３実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。

本発明の充電装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の充電装置に係る第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。

（充電装置の構成）
先ず、第１実施形態に係る充電装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る充電装置の概要を示す概略構成図である。当該充電装置は、自動車等の車両に搭載されている。

図１において、充電装置１００は、オルタネータ１１と、鉛バッテリ１２と、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池である第２バッテリ１３と、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：電子制御ユニット）１４とを備えて構成されている。第２バッテリ１３は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を介して、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続されている。

当該充電装置１００が搭載されている車両のスタータモータや、例えばウォータポンプ、ワイパ、ライト等の補機は、オルタネータ１１、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３の少なくとも一つから供給される電力により作動する。尚、ＥＣＵ１４も、オルタネータ１１、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３と電気的に接続されているが、説明の便宜上、図１のような記載としている。

オルタネータ１１は、例えば三相コイルとしてステータに巻かれたステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルとを有し、ステータコイルから出力される三相交流を整流して出力すると共に、スイッチング回路により構成されたＩＣレギュレータを内蔵したレギュレータ付き発電機である。

ＩＣレギュレータは、オルタネータ１１の発生電圧を一定に維持するための機能を有している。具体的には、ＩＣレギュレータは、オルタネータ１１の発生電圧がＥＣＵ１４からの指令信号に係る目標電圧よりも小さい場合には、スイッチング回路をオン動作させることによりフィールドコイルに励磁電流を流し、オルタネータ１１のステータコイルに三相交流電流を発生させる。他方、オルタネータ１１の発生電圧が目標電圧よりも大きい場合には、スイッチング回路をオフ動作させることによりフィールドコイルへの励磁電流の供給を停止し、ステータコイルに電流の発生を停止させる。このようなＩＣレギュレータの機能により、オルタネータ１１の発生電圧が目標電圧に維持される。

オルタネータ１１のフィールドコイルとＩＣレギュレータとの接点には、ＥＣＵ１４が電気的に接続されている。ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオン動作されると、ＥＣＵ１４へ、フィールドコイルの通電状態を示す、即ち、オルタネータ１１の発電状態を示すオン信号が供給される。また、ＩＣレギュレータのスイッチング回路がオフ動作されると、ＥＣＵ１４へ、フィールドコイルの非通電状態を示す、即ち、オルタネータ１１の非発電状態を示すオフ信号が供給される。

ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１のフィールドコイルから供給されるオン・オフ信号に基づいて、オルタネータ１１の一サイクル時間当たりのオン・オフ比率、具体的には、一サイクル時間内でのオン時間の比率である通電デューティを検出する。この通電デューティは、オルタネータ１１が現時点でのエンジン回転数等から発電し得る最大発電量に対して実際に発電を行っている発電量の割合を示すこととなる。

（充電装置の動作）
次に、上述の如く構成された充電装置１００の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

図２において、当該充電装置１００が搭載された車両の減速が開始された際に、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方をオフ状態として、第２バッテリ１３を、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２から電気的に切り離す（ステップＳ１０１）。

次に、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１のフィールドコイルの通電デューティ（以降、適宜“フィールドデューティ”と称する）が、所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、ステップＳ１０２の処理に係る「所定値」は、例えばオルタネータ１１に十分な発電余力があると推定されるフィールドデューティの上限値として設定されている。

フィールドデューティが所定値以上であると判定された場合（即ち、オルタネータ１１の発電余力が小さい又はないと判定された場合）（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持する（ステップＳ１０３）。このように構成すれば、例えば、第２バッテリ１３の充電を行うために、鉛バッテリ１２が放電することを回避することができる。

ステップＳ１０３の処理の後、ＥＣＵ１４は、車両の減速が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。車両の減速が終了したと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は一旦処理を終了する。他方、車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ１０２の処理を行う。

上述したステップＳ１０２の処理において、フィールドデューティが所定値未満であると判定された場合（即ち、オルタネータ１１の発電余力が十分にあると判定された場合）（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態として、第２バッテリ１３を、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続する（ステップＳ１０５）。

次に、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電電流が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、ステップＳ１０６の処理に係る「所定値」は、例えば、充電に起因して第２バッテリ１３の劣化を引き起こさない電流値の範囲の上限値として設定されている。

第２バッテリ１３の充電電流が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ１０４の処理を行う。このように構成すれば、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を充電することにより燃費の向上を図りつつ、第２バッテリ１３の劣化を抑制することができる。

他方、第２バッテリ１３の充電電流が所定値より大きいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電電流が低下するように、オルタネータ１１の発電量を制限して（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０６の処理を行う。このように構成すれば、第２バッテリ１３の充電に起因して、該第２バッテリ１３が劣化することを抑制することができる。

次に、充電装置１００の動作について、図３のタイムチャートを参照して説明を加える。尚、図３の「バッテリ充電電流」のグラフについて、実線は、鉛バッテリ１２（メインバッテリ）の充電電流を示しており、破線は、第２バッテリ１３（サブバッテリ）の充電電流を示している。

図３の時刻ｔ１において車両が減速を開始すると、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ１０１の処理により、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方をオフ状態とする（図３の“サブバッテリのスイッチ”のグラフ参照）。

時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間では、オルタネータ１１のフィールドデューティが閾値（上述したステップＳ１０２の処理における所定値に相当）以上であるので、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持する。

時刻ｔ２において車両の減速が終了すると、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とする。

時刻ｔ３において車両が再び減速を開始すると、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方をオフ状態とする。時刻ｔ４において、オルタネータ１１のフィールドデューティが所定値を下回ると、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ１０５の処理により、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とする。この結果、第２バッテリ１３の充電が開始され、それに伴い、オルタネータ１１のフィールドデューティも上昇する（図３の“オルタネータフィールドデューティ”のグラフ参照）。

時刻ｔ５において車両の減速が終了すると、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン状態を維持する。

ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、第２バッテリ１３としての、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池は、耐久性に優れているものの、鉛バッテリ１２に比べて高価である。このため、第２バッテリ１３の交換は望ましくなく、該第２バッテリ１３の劣化の進行を抑制する必要がある。また、第２バッテリ１３は、例えば図１におけるスイッチＳＷ１がオフ状態とされると共に、スイッチＳＷ２がオン状態とされることにより、バックアップ電源としても機能する。このため、第２バッテリ１３の劣化によるバックアップ機能喪失という事態は回避されなければならない。

本実施形態に係る充電装置１００では、上述の如く、オルタネータ１１の発電余力が小さい場合（即ち、フィールドデューティが所定値以上の場合）は、鉛バッテリ１２のみが充電されることにより、第２バッテリ１３の劣化を防止することができる。また、オルタネータ１１の発電余力が比較的大きい場合に、鉛バッテリ１２及び第２バッテリ１３を充電される場合であっても、第２バッテリ１３の充電電流値に制限を設けることによって、該第２バッテリ１３の劣化を抑制しつつ、燃費の向上を図っている。このように、本実施形態に係る充電装置１００は、第２バッテリ１３の劣化の抑制と、燃費の向上との両立が可能である。

＜第２実施形態＞
本発明の充電装置に係る第２実施形態について、図４のフローチャートを参照して説明する。第２実施形態では、充電制御処理の一部が異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図４を参照して説明する。

図４のフローチャートにおいて、上述したステップＳ１０２の処理（図２参照）で、フィールドデューティが所定値以上であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、鉛バッテリ１２の充電電流が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ここで、ステップＳ２０１の処理に係る「所定値」は、例えば第２バッテリ１３が充電された場合に、該第２バッテリ１３の劣化の程度が許容範囲内となる充電電流の上限値として設定されている。

鉛バッテリ１２の充電電流が所定値以上であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持する。

他方、鉛バッテリ１２の充電電流が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態として、第２バッテリ１３を、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続する（ステップＳ２０２）。

第２バッテリ１３に流れる充電電流が比較的小さい場合は、該第２バッテリ１３の劣化の程度は小さいことが判明している。このため、オルタネータ１１の発電余力が小さい場合であっても、充電電流が比較的小さい場合には、第２バッテリ１３を積極的に充電することにより、該第２バッテリ１３の蓄電量を確保することができると共に、燃費の向上も図ることができる。

従って、本実施形態に係る充電装置１００によれば、フィールドデューティが所定値以上となる頻度が比較的高い場合であっても、第２バッテリ１３の劣化を抑制しつつ、該第２バッテリ１３の蓄電量を確保することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の充電装置に係る第３実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。第３実施形態では、充電制御処理の一部が異なる以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図５及び図６を参照して説明する。

上述した第１実施形態では、オルタネータ１１のフィールドデューティが所定値以上であるか否かにより、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン・オフが決定されている。本実施形態では、オルタネータ１１のフィールドデューティに加え、第２バッテリ１３のＳＯＣも考慮して、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン・オフが決定される。

具体的には、図５に示すように、第２バッテリ１３のＳＯＣが、例えば第２バッテリ１３を充電する必要がある又は充電することが望ましいＳＯＣである、ＳＯＣ_１未満である場合は、フィールドデューティにかかわらず、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオン状態とされる。

第２バッテリ１３のＳＯＣが、例えば第２バッテリの充電を行うと、許容可能な劣化の程度を超えた劣化が生じ得るＳＯＣである、ＳＯＣ_３以上である場合は、フィールドデューティにかかわらず、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方がオフ状態とされる。

第２バッテリ１３のＳＯＣが、ＳＯＣ_１とＳＯＣ_３との間の値であって、例えば第２バッテリ１３の蓄電余力が比較的大きいと推定されるＳＯＣの上限値である、ＳＯＣ_２未満、且つＳＯＣ_１以上である場合は、フィールドデューティと鉛バッテリ１２の充電電流とに応じて、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン・オフが決定される。

第２バッテリ１３のＳＯＣが、ＳＯＣ_２以上、且つＳＯＣ_３未満である場合は、フィールドデューティに応じて、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン・オフが決定される。

次に、本実施形態に係る充電制御処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。

図６において、当該充電装置１００が搭載された車両の減速が開始された際に、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方をオフ状態として、第２バッテリ１３を、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２から電気的に切り離す（ステップＳ３０１）。

次に、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の現在のＳＯＣであるＳＯＣ_ｓｕｂを取得する（ステップＳ３０２）。続いて、ＥＣＵ１４は、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３以上であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の蓄電余力が小さい又はないとして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持する（ステップＳ３０４）。

次に、ＥＣＵ１４は、車両の減速が終了したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。車両の減速が終了したと判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は一旦処理を終了する。他方、車両が減速中であると判定された場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ３０２の処理を行う。

上述したステップＳ３０３の処理において、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３未満であると判定された場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１のフィールドデューティＦｄを取得する（ステップＳ３０６）。続いて、ＥＣＵ１４は、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_２以上であると判定された場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、所定値Ｆｄ_１は、例えばオルタネータ１１に十分な発電余力があると推定されるフィールドデューティの上限値として設定されている。

取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_１以上であると判定された場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１の発電余力が小さい又はないとして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持する（ステップＳ３０４）。

他方、取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_１未満であると判定された場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態として、第２バッテリ１３を、オルタネータ１１及び鉛バッテリ１２と電気的に接続する（ステップＳ３０９）。

次に、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電電流Ｉ_{ｂ＿ｓｕｂ}を取得する（ステップＳ３１０）。続いて、ＥＣＵ１４は、取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｓｕｂ}が、所定値Ｉ_ｂ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。ここで、所定値Ｉ_ｂ１は、例えば、充電に起因して第２バッテリ１３の劣化を引き起こさない電流値の範囲の上限値として設定されている。

取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｓｕｂ}が、所定値Ｉ_ｂ１以下であると判定された場合（ステップＳ３１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、上述したステップＳ３０５の処理を行う。他方、取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｓｕｂ}が、所定値Ｉ_ｂ１より大きいと判定された場合（ステップＳ３１１：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電電流Ｉ_{ｂ＿ｓｕｂ}が低下するように、オルタネータ１１の発電量を制限して（ステップＳ３１２）、ステップＳ３１０の処理を行う。

上述したステップＳ３０７の処理において、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_２未満であると判定された場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１３）。取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３未満であると判定された場合（ステップＳ３１３：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電が必要であるとして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とする（ステップＳ３０９）。

他方、取得されたＳＯＣ_ｓｕｂが、ＳＯＣ_３以上であると判定された場合（ステップＳ３１３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、鉛バッテリ１２の充電電流Ｉ_{ｂ＿ｍａｉｎ}を取得する（ステップＳ３１４）。続いて、ＥＣＵ１４は、取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１５）。ここで、所定値Ｆｄ_２は、上述した所定値Ｆｄ_１と同程度又は該所定値Ｆｄ_１よりある程度低い値として設定されている。

取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_２未満であると判定された場合（ステップＳ３１５：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、オルタネータ１１に発電余力が十分にあるとして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とする（ステップＳ３０９）。

他方、取得されたフィールドデューティＦｄが、所定値Ｆｄ_２以上であると判定された場合（ステップＳ３１５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｍａｉｎ}が所定値Ｉ_ｂ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１６）。ここで、所定値Ｉｂ_２は、例えば第２バッテリ１３が充電された場合に、該第２バッテリ１３の劣化の程度が許容範囲内となる充電電流Ｉ_{ｂ＿ｍａｉｎ}の上限値として設定されている。

取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｍａｉｎ}が所定値Ｉ_ｂ２未満であると判定された場合（ステップＳ３１６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の劣化はほとんどないとして、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態とする（ステップＳ３０９）。

他方、取得された充電電流Ｉ_{ｂ＿ｍａｉｎ}が所定値Ｉ_ｂ２以上であると判定された場合（ステップＳ３１６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４は、第２バッテリ１３の充電による劣化を防止するために、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の少なくとも一方のオフ状態を維持して（ステップＳ３１７）、上述したステップＳ３０５の処理を行う。

尚、本実施形態に係る「オルタネータ１１」、「鉛バッテリ１２」及び「第２バッテリ１３」は、夫々、本発明に係る「発電機」、「第１バッテリ」及び「第２バッテリ」の一例である。本実施形態に係る「ＥＣＵ１４」は、本発明に係る「充電割合取得手段」及び「制御手段」の一例である。つまり、本実施形態では、当該充電装置１００が搭載される車両の各種電子制御を行うＥＣＵ１４の機能の一部を、当該充電装置１００の一部として利用している。

本実施形態に係る「ＳＯＣ_１」、「ＳＯＣ_２」、「ＳＯＣ_３」、「所定値Ｆｄ_１」、「所定値Ｆｄ_２」及び「所定値Ｉｂ_２」は、夫々、本発明に係る「第３閾値」、「第２閾値」、「第１閾値」、「第１所定値」、「第２所定値」及び「所定電流値」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う充電装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…オルタネータ、１２…鉛バッテリ、１３…第２バッテリ、１４…ＥＣＵ、１００…充電装置、ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ

Claims

発電機に電気的に接続された第１バッテリと、前記発電機及び前記第１バッテリに、スイッチを介して電気的に接続された第２バッテリと、を備える充電装置であって、
前記第２バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を取得する蓄電割合取得手段と、
（ｉ）当該充電装置が搭載される車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が第１閾値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｉｉ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第１閾値未満且つ前記第１閾値より小さい第２閾値以上であり、前記発電機が有するフィールドコイルの通電デューティが第１所定値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｉｉｉ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第１閾値未満且つ前記第２閾値以上であり、前記通電デューティが前記第１所定値未満であることを条件に、前記スイッチをオン状態とし、（ｉｖ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第２閾値未満且つ前記第２閾値より小さい第３閾値以上であり、前記通電デューティが前記第１所定値と同程度の値又は前記第１所定値より低い値である第２所定値以上であり、前記第１バッテリの充電電流が所定電流値以上であることを条件に、前記スイッチをオフ状態とし、（ｖ）前記車両の減速時に、前記取得された蓄電割合が前記第３閾値未満であることを条件に、前記スイッチをオン状態とする制御手段と、
を備えることを特徴とする充電装置。