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JP6301240B2 - 車両用バッテリ充電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用のバッテリを充電する充電装置に関する。
三相交流発電機のロータの位置を検出する位置検出センサの出力信号を基に、三相交流発電機の各相に対応するスイッチング素子の通電タイミングを決めて発電し、バッテリを充電する車両用バッテリ充電装置が知られている（例えば、特許文献1）。
上記のバッテリ充電装置において、スイッチング素子の通電タイミングは、現在の通電周期よりも過去の通電周期における位置検出センサの出力信号、つまり過去のデータを基に決める必要がある。しかし、車両の加減速などにより、急に発電機に回転変動が生じて発電周期の変化が生じると、発電周期と通電周期の間にずれが生じて、バッテリの充電効率が低下する。
なお、「通電周期」は複数のスイッチング素子の通電状態と非通電状態を示す通電パターンの繰り返しの一回分（電気角360度）に相当する。また、「発電周期」は電気角360度に対応する発電機の出力周期に相当する。
特願2012-005246号公報
本発明は、発電周期と通電周期の間にずれが生じた場合のバッテリの充電効率の低下を抑制することを目的とする。
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
請求項1の発明によれば、三相交流発電機(11)のステータ(13)の各相の巻線から出力される三相交流電力を複数のスイッチング素子(QU1, …, QW2)で直流電力に変換し、前記直流電力をバッテリ(15)に供給するドライバ部(14)と、前記複数のスイッチング素子それぞれについて通電状態または非通電状態の切り替えを制御する制御部(16)と、前記三相交流発電機のロータ(12)の位置を表す位置検出信号(Tp)を出力する位置検出部(17)を備え、前記制御部は、過去の前記位置検出信号を基に前記三相交流発電機の次の予測発電周期(TE)を求め、前記予測発電周期に基づき前記複数のスイッチング素子の次の通電周期を決定する車両用バッテリ充電装置において、前記制御部は、前記位置検出信号の入力に基づき前記通電周期の開始を判定し、次に前記位置検出信号が入力されるまでの期間が前記通電周期を超えた場合、次に前記位置検出信号が入力されるまでの間、前記複数のスイッチング素子を、前記通電周期を超える直前の前記通電状態または前記非通電状態に維持する維持期間をもつ。
請求項2の発明によれば、前記維持期間の最大は所定期間(Tmax)に制限される。
請求項3の発明によれば、前記位置検出信号の入力周期は、前記位置検出信号の立ち下がりまたは立ち上がりの間隔で決まり、前記制御部は、前記位置検出信号の過去の入力周期とその変化量(ΔP)に基づき前記予測発電周期を求める。
請求項4の発明によれば、前記所定期間を超えて次の前記位置検出信号が入力されない場合、前記制御部は、次の前記位置検出信号が入力されるまでの間、前記複数のスイッチング素子を全相ショート状態に切り替える。
請求項5の発明によれば、前記所定期間は、前記予測発電周期に比例して変化する。
請求項6の発明によれば、前記所定期間は、前記予測発電周期の所定の位相角の期間である。
請求項7の発明によれば、前記制御部は、前記通電周期における前記複数のスイッチング素子それぞれの前記通電状態および前記非通電状態の切り替え順序を予め定めた通電パターンを備え、前記制御部は、前記位置検出信号が入力されるごとに、前記通電パターンによって前記複数のスイッチング素子の次の通電タイミングを決定する。
請求項8の発明によれば、前記通電パターンは前記三相交流発電機の各相に接続されたスイッチング素子の通電タイミングを定め、前記制御部は、前記位置検出信号が入力されるごとに前記各相に接続されたスイッチング素子の次の通電タイミングを同時に決定および更新する。
請求項9の発明によれば、前記制御部は、前記バッテリの電圧(VB)を検出して、前記バッテリの電圧が所定電圧(VT)となるように、前記通電タイミングを進角側または遅角側に制御し、前記通電パターンには進角パターンおよび遅角パターンが含まれ、前記制御部は、前記進角パターンまたは前記遅角パターンによって前記スイッチング素子の通電タイミングを決定する。
請求項10の発明によれば、前記ロータは内燃機関(21)の回転を基に回転し、前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度検出部(28)を備え、前記制御部は、前記スロットル開度の変化量に基づき前記予測発電周期を補正する。
請求項11の発明によれば、前記内燃機関と前記車両の駆動輪(25)の間に配置された変速装置(22)の変速位置を検出する変速位置検出部(24)を備え、前記制御部は、前記スロットル開度の変化量と前記変速位置に基づき前記予測発電周期を補正する。
請求項12の発明によれば、前記制御部は、前記スロットル開度の変化量と前記変速位置に基づいて予め定められた前記内燃機関の回転数の変化量をマップデータ(29)として備え、前記マップデータに基づき前記予測発電周期の補正を行う。
請求項1の発明によれば、回転変動が生じて予測発電周期に対して実際の発電周期が延びても発電される電力を効率的にバッテリに蓄えることができる。
請求項2の発明によれば、スイッチング素子に過大な電流がながれることを防止することができる。
請求項3の発明によれば、発電周期の予測精度が向上し、発電される電力を効率的にバッテリに蓄えることができる。
請求項4の発明によれば、スイッチング素子に過剰な電流が流れることを防ぐことができる。
請求項5の発明によれば、スイッチング素子を通電状態または非通電状態に維持する時間を回転変動に応じた時間にすることができる。
請求項6の発明によれば、予測発電周期に合わせて所定期間を変化させることができる。
請求項7の発明によれば、予め準備された通電パターンによって通電タイミングを決定することができ、制御負荷が軽く応答性がよい。
請求項8、9の発明によれば、予め準備された通電パターンによって各相に接続されたスイッチング素子の通電タイミングを同時に決定し更新することができ、制御負荷が軽く応答性がよい。
請求項10から12の発明によれば、内燃機関の回転に変動が生じて、予測発電周期に対して実際の発電周期が変化した場合も、発電される電力を効率的にバッテリに蓄えることができる。
三相交流発電機とバッテリ充電装置の電気的な接続を説明する図。 バッテリ充電装置による充電制御の概要を説明するためのタイミングチャート。 スイッチング素子の通電パターンを示す図。 通電制御の一例を示すフローチャート。 通電制御の一例を示すフローチャート。 内燃機関の実回転数と予測回転数の関係例を示す図。 回転変動に追従してバッテリを効率的に充電するための接続例を示すブロック図。 予測発電周期を補正する処理の一例を示すフローチャート。 マップデータの一例を示す図。
以下、本発明にかかる実施例の車両用バッテリ充電装置を図面を参照して詳細に説明する。
［バッテリ充電装置］
図1は三相交流発電機とバッテリ充電装置の電気的な接続を説明する図である。
図1に示す三相発電機（以下、発電機）11は、内燃機関のような原動機により駆動される磁石発電機である。磁石発電機は、ヨークに永久磁石を取り付けて界磁を構成するロータ（回転子）12、および、電機子鉄心と当該鉄心に巻回された電機子巻線からなるステータ（固定子）13を有する。ロータ12は原動機の回転軸に取り付けられ、ステータ13は原動機のケースやカバーなどに取り付けられた取付部に固定される。
発電機11の電機子巻線が出力する三相交流電力は、全波整流器を備えるドライバ14により直流電力に変換され、二次電池であるバッテリ15に供給され、バッテリ15を充電する。なお、図1には電機子巻線をデルタ結線した例を示すが、スター結線にしてもよい。
バッテリ15の充電において、制御回路16は、ドライバ14の各ダイオードに並列に配置されたスイッチング素子を通電状態または非通電状態に制御して電機子巻線に制御電圧を印加し、バッテリ15の充電電圧として適切な電圧が得られるように発電機11の出力電圧を制御する。つまり、制御回路16は、バッテリ15の端子電圧VBを検出して、端子電圧VBが所定電圧VTとなるように、ドライバ14の複数のスイッチング素子を通電状態または非通電状態に制御する。
位置検出部17は、発電機11のロータ12に固定されたリラクタと、リラクタに対向するように例えば発電機11の取付部に固定されたパルス発生器を備え、ロータ12と伴に回転するリラクタがパルス発生器の近傍を通過する度にリラクタの検知を表す位置検出信号Tpを発生する。
制御回路16のCPU161は、RAM162をワークメモリとして、ROM163に格納された各種制御プログラムを実行し、車両の各部の制御を実行する。制御プログラムには、実施例の充電制御に関するプログラムが含まれる。制御回路16は、バッテリ15の端子電圧VBを検出するためのアナログディジタル変換器(ADC)165を有する。さらに、制御回路16は、ドライバ14の各スイッチング素子を通電状態または非通電状態に制御するための駆動信号を出力し、位置検出部17が出力する位置検出信号Tpを入力するための入出力ポート(IO)164を有する。
［充電制御の概要］
図2はバッテリ充電装置による充電制御の概要を説明するためのタイミングチャートである。
図2(a)は、原動機の回転数Neが安定状態にある場合の位置検出信号Tpと例えばU相の通電周期の関係を示している。図2(a)において、位置検出信号Tpは電気角360度ごとに立ち下がり、位置検出信号Tpが立ち下がった後、電気角が所定角度進むとU相の通電周期が開始され、さらに電気角が180度進むとU相の通電周期が終了する状態を示している。
CPU161は、位置検出信号Tpの立ち下がりを検出し、位置検出信号Tpの立ち下がりの間隔を測ることによって発電機11の発電周期を測定して、その測定結果から続く発電周期を予測する。なお、以下では、CPU161が位置検出信号Tpの立ち下がりを検出したことを単に「Tpの検出」「Tpの入力」などと記載する。また、予測発電周期を「予測周期」と記載する。
図2(a)に示す周期測定M0の結果から当該発電周期に続く発電周期（図2(a)に示す予測周期TE-2）を予測してもよいが、回転数Neの変動を考慮して、過去の発電周期の測定結果を含めて発電周期を予測する。つまり、例えば過去の発電周期の測定結果から回転数Neが増加傾向にあるのか減少傾向にあるのかを判定し、その判定結果を加味した発電周期を予測する。例えば、図2(a)において、周期測定M0からM2の測定結果から予測周期TE0が予測される。
通電周期を開始する基準は、例えばU相の誘起電圧が負電圧から正電圧へ反転（以下、負→正反転）するタイミングである。図2(a)には、Tpの検出タイミングとU相の負→正反転タイミングに相当する通電周期の開始基準の間に若干の差がある例を示す。このタイミング差は位置検出部17の配置に関連し、タイミング差に相当する電気角は常に一定である。また、このタイミングは通電周期を進角/遅角制御することで変化する。進角/遅角制御については後述する。従って、予測周期TEが得られれば、Tpの検出後、どのタイミングでU相が負→正反転するかを予測可能である。例えば、タイミング差に相当する電気角をΔ度とすると、Tpの検出から時間をカウントしてTE・Δ/360秒が経過した時点を通電周期の開始基準とすればよい。
図3はドライバ14のスイッチング素子の通電パターンを示す図である。図3は一通電周期分の通電パターンを示し、「ON」はスイッチング素子の閉状態（オン、通電状態）を、「OFF」はスイッチング素子の開状態（オフ、非通電状態）を意味する。
図3(a)にはU相、V相、W相の誘起電圧を模式的に示すが、U相の誘起電圧が負→正反転するタイミングを電気角0度とすると、V相の誘起電圧は120度において、W相の誘起電圧は240度において、それぞれ負→正反転する。
誘起電圧の正負の反転に基づきスイッチング素子の通電を制御する必要があり、各スイッチング素子の開閉の関係をまとめると図3(b)に示す通電パターンになる。図3(b)に示すように、通電パターンは、各相の一周期の六等分に当る電気角60度の位相区分ごとに第一から第六のステージを規定する。CPU161は、Tpの検出を基準として第一から第六のステージをその順に移行させながら、各スイッチング素子の駆動信号を生成する。なお、各ステージの期間は、予測周期TEに対してTE/6(=TE・60/360)と算出される。なお、ステージの位相区分は、60度に限らず、例えば30度など60度以下の電気角でもよい。
このように、通電パターンによって、通電周期における複数のスイッチング素子それぞれの通電状態および非通電状態の切り替え順序が定まる。
図3(b)に示す通電パターンは基準の通電パターンである。一方、図3(c)(d)は、発電量を制御する場合に設定可能な進角パターンと遅角パターンを示す。なお、スイッチング素子QU2、QV2、QW2の通電パターンは、プシュプルペアを組むスイッチング素子QU1、QV1、QW1の通電パターンを反転したパターンであり、図3(c)(d)においてはスイッチング素子QU2、QV2、QW2の通電パターンの記載を省略する。
進角/遅角制御とは、発電周期に対して、スイッチング素子の通電周期を進角側または遅角側に移動させることで、発電機11の発電量の増加、減少を制御するものである。
バッテリ電圧VBが所定電圧VT以上であった場合、CPU161は、バッテリ15への充電が過剰であると判断する。そして、続く予測周期TEi+1を決定するとともに通電パターンとして、第二のステージから始まり、第六のステージを経て第一のステージで終わる進角パターン（図3(c)）を設定して発電量を減少させることでバッテリ15への過剰な充電を抑制することができる。
他方、バッテリ電圧VBが所定電圧VT未満であった場合、CPU161は、バッテリ15への充電が不足であると判断する。そして、続く予測周期TEi+1を決定するとともに通電パターンとして、第六のステージから始まり、第一のステージに移行して、第五のステージで終わる遅角パターン（図3(d)）を設定して発電量を増加させることでバッテリ15への充電量を増やすことができる。
このように、制御回路16は、バッテリ電圧VBの状態によって、基準パターン、進角パターン、遅角パターンを切り替え、バッテリ電圧VBが所定電圧VTとなるように進角/遅角制御を行う。
次に、図2(b)に戻り、原動機の回転変動が発生した場合の充電制御を説明する。図2(b)は原動機の回転変動により発電周期が長くなった場合の、Tpと各相の通電周期の関係を示している。ただし、説明を容易にするために、図2(b)においては、上記のタイミング差を零（Δ=0）として記載する。
予測周期TE2においては、当該予測周期の終わりまでにTpが検出されず、さらに期間t1が経過した後、Tpが検出される。この場合、CPU161は、予測周期TE2の終了後、当該予測周期の終了時における各スイッチング素子の通電状態または非通電状態を維持するとともに、当該予測周期の終了から時間tのカウントを開始する。なお、以下では、各スイッチング素子の通電状態または非通電状態を維持することを「状態維持」と呼ぶ。
時間tのカウントが所定の制限期間Tmaxに達する前にTpが検出された場合、CPU161は、続く予測周期TE3を決定し、次の通電周期を開始する。つまり、予測周期TE2の終了後のカウント時間t1は、制限期間Tmaxに達せず（t1＜Tmax）、期間t1において状態維持が行われる。
次の予測周期TE3においては、再び、当該予測周期の終わりまでにTpが検出されず、さらに期間t2+t3が経過した後、Tpが検出される。この場合も、CPU161は、予測周期TE3の終了後、当該予測周期の終了時に対応する状態維持を行うとともに、当該予測周期の終了から時間tのカウントを開始する。
Tpが検出されずに、時間tのカウントが制限期間Tmaxに達した場合、CPU161は、スイッチング素子QU1、QV1、QW2を開状態にし、スイッチング素子QU2、QV2、QW2を閉状態にする全相ショート状態（全相短絡）を設定し、時間tのカウントを継続する。その後、t2+t3のタイミングでTpが検出されると、CPU161は、続く予測周期TE4を決定し、次の通電周期を開始する。つまり、予測周期TE3の終了後のカウント時間t2は制限期間Tmaxに達するため、次にTpが検出されるまでの期間（t2からt3に至る期間）は全相ショート状態が設定される。
状態維持期間の上限である制限期間Tmaxは、例えば、当該予測周期TEに比例して設定される。つまり、予測周期TEに対する制限期間Tmaxの割合をk1として、制限期間Tmax=k1・TEと計算される。また、状態維持期間は、予測周期TEの所定の位相角として制御してもよい。
［充電制御］
図4Aと図4Bは通電制御の一例を示すフローチャートである。通電制御は、CPU161によって実行され、PI制御によりバッテリ電圧VBを目標電圧VTに収束させる処理である。CPU161は、位置検出信号Tpを常時監視し、Tpを検出すると、ステップS11から始まる処理を開始する。
CPU161は、直前のTpの検出タイミングと、一つ前のTpの検出タイミングから発電周期Piを算出し(S11)、下式により、例えば電気角720度前に予測した発電周期の変化量ΔPを考慮した予測周期TEiを算出する(S12)。
TEi = Pi + ΔP・k2 …(1)
ここで、k2は所定の係数。
例えば、図2に示す予測周期TE0を算出する場合、直前のTpの検出タイミングはT0に、一つ前のTpの検出タイミングはT-1に、変化量ΔPの予測タイミングはT-2にそれぞれ相当する。
次に、CPU161は、Tpの検出間隔から発電周期に対応する進角側と遅角側の通電位相角制限値θLを決定する(S13)。そして、現在のバッテリ電圧VBを取得し(S14)、バッテリ電圧VBと目標電圧VTの差である現在の電圧偏差ΔViを算出する(S15)。
次に、CPU161は、電圧偏差ΔViの値を基に通電位相角θiを算出し(S16)、算出した通電位相角θiが許容範囲にあるか否かを判定する(S17)。通電位相角θiが許容範囲外の場合は、通電位相角θiを通電位相角制限値θLに変更する(S18)。そして、通電位相角θiを基に、基準パターン、進角パターンおよび遅角パターンの中から通電パターンを決定し、決定した通電パターンに基づき各スイッチング素子の通電タイミングを決定する(S19)。
次に、CPU161は、予測周期TEiに基づき制限期間Tmaxを算出する(S20)。
次に、CPU161は、上述したタイミング差TEi・Δ/360秒をカウントし、通電周期の開始基準のタイミングをTpの検出により判定する(S21)。開始基準のタイミングになると、ステップS19で決定した通電タイミングに従い各スイッチング素子を駆動する駆動信号を出力する(S22)。そして、予測周期TEiが終了したか否かを判定し(S23)、未了の場合はTpを検出したか否かを判定し(S24)、未検出の場合は処理をステップS22に戻して駆動信号の出力を継続する。また、ステップS24でTpが検出されると、CPU161は、処理をステップS11に戻し、ステップS11以降の処理を繰り返す。
Tpの検出前に予測周期TEiが終了した場合、CPU161は、状態維持を行い、時間tのカウントを開始する(S25)。そして、時間tが制限期間Tmaxに達したか否かを判定し(S26)、t＜Tmaxの場合はTpを検出したか否かを判定し(S27)、未検出の場合は処理をステップS26に戻して制限時間の判定を繰り返す。また、ステップS27でTpが検出されると、CPU161は、処理をステップS11に戻し、ステップS11以降の処理を繰り返す。
Tpの検出前に時間tが制限期間Tmaxに達すると、CPU161は、全相ショート状態を設定する(S28)。そして、Tpを検出したか否かを判定し(S29)、Tpを検出すると処理をステップS11に戻し、ステップS11以降の処理を繰り返す。
なお、図4に示すフローは一例であり、進角/遅角制御によるバッテリ電圧VBの制御、状態維持期間における制御、状態維持期間が終わった後の全相ショート状態の設定などの処理が実現されるフローであれば、どのようなフローでも構わない。
このように、予測周期が実際の発電周期よりも短かった場合、予測周期が終了した後に状態維持を行って発電機11から充電用の電力を取り出す。これにより、発電周期と通電周期の間にずれが生じた場合のバッテリ15の充電効率の低下を抑制することができる。ただし、発電周期が長い場合、それに合わせて状態維持期間が長くなると、スイッチング素子に過大な電流が流れる虞がある。これを防ぐために、状態維持期間の上限である制限期間Tmaxを設け、状態維持期間が制限期間Tmaxに達した場合は全相ショート状態を設定する。
上記では、位置検出信号Tpの立ち下がりを基準として通電周期を開始する例を説明したが、位置検出信号Tpの立ち上がりを基準として通電周期を開始してもよい。その場合、「Tpの検出」「Tpの入力」は、CPU161が位置検出信号Tpの立ち上がりを検出したことに相当する。
［回転変動に対する追従］
図5は内燃機関の実回転数と予測回転数の関係例を示す図であり、予測回転数は1/予測周期に相当する。なお、発電機の極数が複数の場合、予測回転数は1/（予測回転数×発電機極数）になる。図5において、実線のカーブは内燃機関の実回転数を表し、破線のカーブは予測回転数を示す。また、矢印↑はスロットル開度を表す。
タイミングt1におけるスロットル開度とタイミングt2におけるスロットル開度の間にはスロットル開度の大きな変化はなく、実回転数の変動が比較的小さいため、位置検出部17が出力する位置検出信号Tpに基づき予測される回転数は実回転数と略一致する。しかし、タイミングt2の後、スロットルグリップが回されて、タイミングt2におけるスロットル開度とタイミングt3におけるスロットル開度の間には大きな変化が生じる。その結果、実回転数の増加により、予測される回転数は実回転数よりも低くなり、実回転数と予測回転数の間にずれが生じる。
言い替えれば、位置検出部17が出力する位置検出信号Tpに基づき発電周期を予測する場合、内燃機関の回転に変動が生じると、予測発電周期に対して実際の発電周期が変化して、発電される電力を効率的にバッテリ15に蓄えることができない期間が発生する。
以下では、予測発電周期と実際の発電周期が一致しなくなるスロットル開度の変化量を「開度変化閾値」と呼ぶ。図5において、タイミングt2におけるスロットル開度に対する、タイミングt3におけるスロットル開度の変化量は、開度変化閾値を超えていることになる。
図6は回転変動に追従してバッテリ15を効率的に充電する場合の接続例を示すブロック図である。なお、図1に示す構成と同様の構成には同一符号を付して、その詳細説明を省略する。また、図1に示した制御回路16は電子制御ユニット(ECU)26内に存在するとして、制御回路16の記載を省略する。
図6において、発電機11のロータ12は、ギヤ、チェイン、ベルトなどを介して内燃機関21に結合され、内燃機関25の回転を基に回転する。内燃機関21と車両の駆動輪25の間には変速装置22が配置され、内燃機関21の回転は変速装置22により減速されて駆動輪25に伝達される。変速装置22の変速位置（変速段）は、車両の側面に配置されたシフトペダル23によって操作される。
ECU26は、変速装置22に配置された検出器24を介して変速装置22の変速位置を検出することができる。また、ECU26は、車両のハンドルに配置されたスロットルグリップ27の操作状態（回転角度）を検出器28を介してスロットル開度として検出し、スロットル開度に応じて内燃機関21の回転を制御する。
図6には、乗員がシフトペダル23によって変速位置を操作する変速装置22を例示した。しかし、車両のハンドルに配置されたシフトアップダウンスイッチの操作に応じて、あるいは、車両の速度と内燃機関21の回転数などに基づき、ECU26によって変速位置が制御される変速装置22でもよい。
図7は予測発電周期を補正する処理の一例を示すフローチャートである。当該補正処理は、図4Aに示す予測周期TEiの算出(S12)後、制限時間Tmaxの算出(S20)前に、制御部16のCPU161によって実行される。
CPU161は、スロットル開度の変動量ΔTHを検出する(S101)。なお、当該変動量ΔTHは、例えば、1ミリ秒当りのスロットルグリップ27の回転角度として検出される。そして、変動量ΔTHが上記の開度変化閾値thを超えているか否かを判定し(S102)、変動量が開度変化閾値以下（ΔTH≦th）の場合は補正処理を終了する。
一方、変動量が開度変化閾値を超える（ΔTH＞th）場合、CPU161は、次式により、ステップS12で算出した予測周期TEiから内燃機関21の回転数に相当する回転数Neを算出する(S103)。
Ne = k3/TEi …(2)
ここで、k3は予測周期の逆数（ロータ12の回転数）を内燃機関21の回転数に変換する係数。
次に、CPU161は、変速装置22の変速位置を示す情報を取得する(S104)。そして、マップデータ29を用いて内燃機関21の回転数の増加分ΔNeを予測する(S105)。
図8はマップデータ29の一例を示す図である。マップデータ29は変速装置22の変速位置をパラメータとして、スロットル開度の変動量ΔTH［度/ms］に対する内燃機関21の回転数の増加分ΔNe［rpm/ms］を表すデータである。なお、マップデータ29は、予め測定されてROM163などに格納されている。つまり、CPU161は、ステップS105における予測として、変速装置22の変速位置に対応するマップデータ29のカーブを参照して、変動量ΔTHに対応する回転数の増加分ΔNeを取得する。
次に、CPU161は、次式により、ステップS103で算出した回転数NeとステップS105で取得した回転数の増加分ΔNeから補正後の予測周期TEiを算出し(S106)、補正処理を終了する。
TEi = k3/(Ne + ΔNe) …(3)
このように、スロットル開度の変動量ΔTHが開度変化閾値thを超える場合、図4Aと図4Bに示す通電制御におけるステップS20以降の処理は、補正された予測周期TEiに基づき実行されることになる。その結果、内燃機関の回転に生じる変動に対応する補正が予測発電周期に施され、予測発電周期と実際の発電周期のずれが抑制されて、発電される電力を効率的にバッテリ15に蓄えることができる。

Claims (12)

  1. 三相交流発電機(11)のステータ(13)の各相の巻線から出力される三相交流電力を複数のスイッチング素子(QU1, …, QW2)で直流電力に変換し、前記直流電力をバッテリ(15)に供給するドライバ部(14)と、
    前記複数のスイッチング素子それぞれについて通電状態または非通電状態の切り替えを制御する制御部(16)と、
    前記三相交流発電機のロータ(12)の位置を表す位置検出信号(Tp)を出力する位置検出部(17)を備え、
    前記制御部は、過去の前記位置検出信号を基に前記三相交流発電機の次の予測発電周期(TE)を求め、前記予測発電周期に基づき前記複数のスイッチング素子の次の通電周期を決定する車両用バッテリ充電装置において、
    前記制御部は、前記位置検出信号の入力に基づき前記通電周期の開始を判定し、次に前記位置検出信号が入力されるまでの期間が前記通電周期を超えた場合、次に前記位置検出信号が入力されるまでの間、前記複数のスイッチング素子を、前記通電周期を超える直前の前記通電状態または前記非通電状態に維持する維持期間をもつことを特徴とする車両用バッテリ充電装置。
  2. 前記維持期間の最大は所定期間(Tmax)に制限されることを特徴とする請求項1に記載された車両用バッテリ充電装置。
  3. 前記位置検出信号の入力周期は、前記位置検出信号の立ち下がりまたは立ち上がりの間隔で決まり、前記制御部は、前記位置検出信号の過去の入力周期とその変化量(ΔP)に基づき前記予測発電周期を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された車両用バッテリ充電装置。
  4. 前記所定期間を超えて次の前記位置検出信号が入力されない場合、前記制御部は、次の前記位置検出信号が入力されるまでの間、前記複数のスイッチング素子を全相ショート状態に切り替えることを特徴とする請求項2に記載された車両用バッテリ充電装置。
  5. 前記所定期間は、前記予測発電周期に比例して変化することを特徴とする請求項2または請求項4に記載された車両用バッテリ充電装置。
  6. 前記所定期間は、前記予測発電周期の所定の位相角の期間であることを特徴とする請求項2、請求項4および請求項5の何れか一項に記載された車両用バッテリ充電装置。
  7. 前記制御部は、前記通電周期における前記複数のスイッチング素子それぞれの前記通電状態および前記非通電状態の切り替え順序を予め定めた通電パターンを備え、
    前記制御部は、前記位置検出信号が入力されるごとに、前記通電パターンによって前記複数のスイッチング素子の次の通電タイミングを決定することを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載された車両用バッテリ充電装置。
  8. 前記通電パターンは前記三相交流発電機の各相に接続されたスイッチング素子の通電タイミングを定め、
    前記制御部は、前記位置検出信号が入力されるごとに前記各相に接続されたスイッチング素子の次の通電タイミングを同時に決定および更新することを特徴とする請求項7に記載された車両用バッテリ充電装置。
  9. 前記制御部は、前記バッテリの電圧(VB)を検出して、前記バッテリの電圧が所定電圧(VT)となるように、前記通電タイミングを進角側または遅角側に制御し、
    前記通電パターンには進角パターンおよび遅角パターンが含まれ、前記制御部は、前記進角パターンまたは前記遅角パターンによって前記スイッチング素子の通電タイミングを決定することを特徴とする請求項7または請求項8に記載された車両用バッテリ充電装置。
  10. 前記ロータは内燃機関(21)の回転を基に回転し、
    前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度検出部(28)を備え、
    前記制御部は、前記スロットル開度の変化量に基づき前記予測発電周期を補正することを特徴とする請求項1から請求項9の何れか一項に記載された車両用バッテリ充電装置。
  11. 前記内燃機関と前記車両の駆動輪(25)の間に配置された変速装置(22)の変速位置を検出する変速位置検出部(24)を備え、
    前記制御部は、前記スロットル開度の変化量と前記変速位置に基づき前記予測発電周期を補正することを特徴とする請求項10に記載された車両用バッテリ充電装置。
  12. 前記制御部は、前記スロットル開度の変化量と前記変速位置に基づいて予め定められた前記内燃機関の回転数の変化量をマップデータ(29)として備え、前記マップデータに基づき前記予測発電周期の補正を行うことを特徴とする請求項11に記載された車両用バッテリ充電装置。
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