(57)【要約】【課題】負荷の動作停止を極力回避して、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させる。【解決手段】負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、負荷制御手段４が、これら負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のうちでＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を制御して当該負荷へ供給される実効電力を低減させて、供給電力の不足分を補うようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載された負荷に対して電力を供給する電力供給システムにおいて、
前記負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、前記負荷のうちでＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を制御することで当該負荷へ供給される実効電力を低減させる負荷制御手段を備えること
を特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記ＰＷＭ駆動する負荷には優先度が設定されており、
前記負荷制御手段は、前記負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、前記ＰＷＭ駆動する負荷のうちで優先度の低い負荷から順にデューティ比を下げること
を特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記ＰＷＭ駆動する負荷には切替え可能な複数段階のデューティ比が予め設定されており、
前記負荷制御手段は、前記負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、前記ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を１段階ずつ下げること
を特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記負荷制御手段は、前記ＰＷＭ駆動する負荷への電力供給制御用スイッチングデバイスとして、インテリジェントパワースイッチを備えること
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力供給システム。
【請求項５】
車載された負荷に対する電力の供給を制御する方法であって、
前記負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、前記負荷のうちでＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を制御することで当該負荷へ供給される実効電力を低減させること
を特徴とする電力供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載された負荷に対して電力を供給する電力供給システム及び電力供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両に搭載される電気負荷は増加の一途を辿る傾向にあり、また、バイワイヤシステム等、操作装置とアクチュエータとを機械的接続を介さずに電気系統のみによって構成される負荷駆動系の導入にともない、負荷への供給可能電力が低下した場合であっても、重要な負荷に対しては確実に電力を供給できることが求められている。
【０００３】
このような要求に対応するために、負荷をグループ化してグループ毎の優先度を設定し、さらにグループ内の各負荷に優先度を設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、供給可能電力の低下時には優先度の高い負荷から電力を供給することができ、また、車両に新たな負荷が追加された場合には、その負荷が属するグループ内で優先度の変更を行うのみで対応が可能となる。
【０００４】
また、負荷に優先度を設定する技術を改良し、負荷の電力供給要求開始タイミング、乗員の作動要求操作頻度、及び負荷動作状態の目標レベルとの差等に応じて優先度を変化させる技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４２６６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、負荷で要求される電力が供給可能電力を超える場合には、優先度の低い負荷の動作停止が避けられないため、乗員に不快感を与えてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、負荷の動作停止を極力回避して、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させることが可能な電力供給システム及び電力供給制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、車載された負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）駆動する負荷についてはそのデューティ比を制御することで、当該負荷へ供給される実効電力を低減させるようにしている。これにより、負荷の動作を停止させることなく消費電力を低減させることができ、供給可能電力の低下に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷に対して供給可能な供給可能電力の低下時であっても、負荷の動作停止を極力回避することができ、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した電力供給システムの具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本発明を適用した第１の実施形態の電力供給システムについて説明する。
【００１１】
本実施形態の電力供給システムの構成を図１に示す。この電力供給システムは、自動車等の車両に搭載された複数の負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して電力を供給するためのシステムであり、負荷駆動用電源として、発電機１とバッテリ２とを備えている。また、この電力供給システムは、複数の負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に流れる電流を検出する負荷電流センサ３と、これら負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・の動作を制御する負荷制御手段４と、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対する供給可能電力を算出する電源制御手段５とを備えている。さらに、この電力供給システムは、バッテリ２から出力される電流を検出するバッテリ電流センサ６と、バッテリ２の温度を検出するバッテリ温度センサ７と、発電機１を制御する発電機制御手段８とを備えている。なお、図１において、各部を接続する実線は電源線を示し、破線は信号線を示している。
【００１２】
以上のように構成される本実施形態の電力供給システムにおいて、電源制御手段５は、負荷電流センサ３によって検出された負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のそれぞれに流れる電流値と、負荷制御手段４から供給される負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のそれぞれの状態等を示す情報とに基づいて、全ての負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に必要とされる全負荷必要電力を算出する。また、電源制御手段５は、バッテリ電流センサ６によって検出されたバッテリ２の出力電流値と、バッテリ温度センサ７によって検出されたバッテリ２の温度と、発電機制御手段８から供給される発電機１の状態等を示す情報とに基づいて、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対する供給可能電力を算出する。
【００１３】
また、負荷制御手段４は、発電機１やバッテリ２から負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・への電力供給を制御して、これら負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・の動作を制御する。特に、本実施形態の電力供給システムにおいては、これら負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対する供給可能電力が低下して、全負荷必要電力が供給可能電力を上回る状態となったときには、負荷制御手段４が、これら負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のうちでＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）駆動する負荷のデューティ比を制御することで当該負荷へ供給される実効電力を低減させて、供給可能電力の不足分を補うことができるようにしている。
【００１４】
このような本実施形態の電力供給システムにおいては、予め全ての負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・それぞれに対して優先度を設定しておくことが望ましい。この優先度の設定基準としては、例えば図２に示すように、車両という観点からの重要性を基準として優先度を設定する。具体的には、車両の操向や制動機能を保持する負荷が存在する場合には、この種の負荷の重要性が最も高いものとして優先度を高く設定する。その他、例えば、フューエルポンプやスロットルモータといった車両の走行機能を保持する負荷、ヘッドランプやワイパモータといった運転者の視認性を確保する負荷、ストップランプやテールランプといった周囲に対して車両の挙動を知らせる負荷、ラジエータファンモータ、ブロアーモータ、パワーウィンドウといった運転者の利便性や快適性を確保する負荷、及びフォグランプ、ルームランプ、リアデフォッガといった運転者の利便性や快適性を補足する負荷が存在する場合には、これらの順序に重要性が高いものとして優先度を設定する。また、重要性が同程度の負荷が複数存在する場合には、使用頻度が高い負荷ほど優先度を高く設定する。
【００１５】
本実施形態の電力供給システムにおいては、以上のような前提のもとに、図３に示すような制御フローチャートにしたがって、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して電力を供給するための一連の制御が行われる。
【００１６】
まず、イグニッションスイッチがオン状態とされた後、ステップＳ１において、何らかの負荷がオン状態とされたり出力レベルが変更されたりした場合に、電源制御手段５が、その負荷作動状態の変更要求を負荷制御手段４から検知して、制御を開始する。
【００１７】
電源制御手段５は、制御を開始すると、ステップＳ２において、負荷制御手段４から得られるオン状態又は出力レベルが上げられた負荷の消費電力予測値と、負荷電流センサ３から得られる既にオン状態とされている負荷の総消費電力値とを加算することにより、全負荷必要電力を算出する。
【００１８】
また、電源制御手段５は、ステップＳ３において、発電機制御手段８から得られる発電機１の回転数及び界磁電流等に基づいて、発電機１の発電電力を算出するとともに、当該電源制御手段５によって検出したバッテリ２の電圧、バッテリ電流センサ６から得られるバッテリ２の電流、及びバッテリ温度センサ７から得られるバッテリ２の温度等に基づいて、バッテリ２の放電可能電力を算出し、これら発電機１の発電電力とバッテリ２の放電可能電力とを加算することにより、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して供給可能な電力の総和を算出する。
【００１９】
そして、電源制御手段５は、ステップＳ４において、全負荷必要電力と供給可能電力とを比較する。ここで、全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さい場合には、電力が十分にある状態であることから、ステップＳ５において、全ての負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して電力を供給するように、電源制御手段５から負荷制御手段４に対して電力供給指令を出力する。これにより、負荷制御手段４の制御のもとで、全ての負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して規定値での電力供給が行われることになる（ステップＳ５）。一方、全負荷必要電力が供給可能電力よりも大きい場合には、電力が不足している状態であることから、電源制御手段５から負荷制御手段４に対して必要電力削減要求が出力され、電源制御手段５と負荷制御手段４との協調により、詳細を後述する必要電力削減ルーチンが実行される（ステップＳ６）。
【００２０】
そして、ステップＳ６での必要電力削減ルーチンを実行することによって全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さくなった段階で、ステップＳ５へと処理を移行して、負荷制御手段４の制御のもとで、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して必要電力削減ルーチンでの処理を反映させた電力供給が行われる。本実施形態の電力供給システムにおいては、イグニッションスイッチがオン状態とされている間、以上の一連の制御が繰り返し行われ、イグニッションスイッチがオフ状態とされた段階で一連の制御が終了する（ステップＳ７）。
【００２１】
ここで、上述したステップＳ６で実行される必要電力削減ルーチンの一例について説明する。この必要電力削減ルーチンは、例えば図４に示す一連の手順からなるものである。
【００２２】
本実施形態の電力供給システムにおいては、前提条件として、制御対象となる負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のうちでＰＷＭ駆動している負荷に対して、切替え可能な複数段階のデューティ比、例えば３段階のデューティ比を予め設定している。ＰＷＭ駆動している各負荷における複数段階のデューティ比は任意に設定可能であるが、デューティ比の下限値については、その負荷の性能を補償する最低電圧が確保できる値にすることが望ましく、例えばランプ系の負荷については、法規照度を満足するレベルをデューティ比の下限値とすることが望ましい。
【００２３】
必要電力削減ルーチンが開始されると、まず、ステップＳ１１において、負荷制御手段４での制御によって、電力不足分だけ実効電力を下げられるように、ＰＷＭ駆動する負荷に対して、優先度の低い負荷から順にデューティ比を１段階ずつ下げる処理が行われる。
【００２４】
続いて、ステップＳ１２において、電源制御手段５が、負荷制御手段４から得られるオン状態とされている電力削減後の負荷の消費電力予測値と、負荷電流センサ３から得られる電力削減後の負荷の総消費電力値とを加算することにより、電力削減後の負荷消費電力を算出する。
【００２５】
そして、電源制御手段５は、ステップＳ１３において、全負荷必要電力と供給可能電力とを比較する。ここで、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を下げたことによって全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さくなった場合には、電力の不足が解消された状態であることから、必要電力削減ルーチンを抜けて図３中ステップＳ５へと処理を移行し、負荷制御手段４の制御のもとで、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を下げた状態で、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対する電力供給が行われる。一方、全負荷必要電力が供給可能電力よりも大きい場合には、電力の不足が未だ解消されない状態にあるので、ステップＳ１４へと処理を移行する。
【００２６】
ステップＳ１４では、負荷制御手段４が、ＰＷＭ駆動する負荷においてデューティ比の下げしろがなお存在するか否かを判定する。ここで、デューティ比の下げしろがなお存在する場合には、ステップＳ１１に戻ってＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比をさらに下げる処理が行われ、以降の処理が繰り返される。一方、デューティ比の下げしろが既に存在しない場合、すなわち、優先度の高い負荷の最小レベルまで既にデューティ比を下げている状態の場合には、ステップＳ１５において、負荷制御手段４の制御のもとで、優先度の低い負荷から動作を停止させる処理が行われる。その後、負荷の動作停止によって全負荷必要電力が削減され、ステップＳ１３での判定の結果、全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さくなった場合には、必要電力削減ルーチンを抜けて図３中ステップＳ５へと処理を移行し、負荷制御手段４の制御のもとで、残りの負荷に対する電力供給が行われる。
【００２７】
以上のように、本実施形態の電力供給システムにおいては、電源制御手段５の制御のもとで、全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さくなるまで、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を１段階ずつ下げていくようにしている。具体的には、本実施形態の電力供給システムでは、まず１段階目において、図５（ａ）に示すように、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を例えば９０％から８０％に低下させることにより、当該負荷へ供給される実効電力を例えば１割程度低減できるようにしている。そして、この段階で未だ全負荷必要電力が供給可能電力を超えていれば、次に２段階目において、図５（ｂ）に示すように、当該負荷のデューティ比を例えば８０％から７０％にまで低下させることにより、当該負荷へ供給される実効電力を例えば２割程度低減できるようにしている。そして、この段階で未だ全負荷必要電力が供給可能電力を超えていれば、さらに３段階目において、図５（ｃ）に示すように、当該負荷のデューティ比を例えば７０％から６０％にまで低下させることにより、当該負荷へ供給される実効電力を例えば３割程度低減できるようにしている。本実施形態の電力供給システムでは、以上のようなデューティ比の変更を、ＰＷＭ駆動する負荷のうちで優先度の低い負荷から順に行って、全負荷必要電力を低減させるようにしている。そして、デューティ比を下げることができる全ての負荷に対して以上の処理を行ってもなお全負荷必要電力が供給可能電力を上回っている場合にのみ、優先度の低い負荷から順に動作を停止させるようにしている。
【００２８】
したがって、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷への供給可能電力が低下して全負荷必要電力が供給可能電力を超える状態が生じた場合であっても、負荷の動作停止を極力回避することができ、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させることができる。また、従来であれば、負荷必要電力が供給可能電力を超えたために優先度の低い負荷の動作を停止させた場合に、不快感を感じた乗員が当該負荷の優先度を上げるべく、当該負荷を駆動させるための操作を行うことが多々あったが、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷の動作停止自体を極力回避するようにしているので、かかる操作を乗員に強いることがなく、乗員の負担も軽減される。さらに、従来は、乗員の操作履歴に基づいて、例えばエアーコンディショナ機器の設定温度といった乗員の嗜好を推定して、電力を供給する負荷の優先度を設定しておくといった処理も行われており、この場合、乗員が変わった場合等には、再度乗員の嗜好を推定して負荷の優先度を変更するまで、乗員の嗜好に応じた電力供給制御が行われず、必要な負荷の動作停止によって乗員の不快感を招来するといった問題が生じていたが、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷の動作停止自体を極力回避するようにしているので、かかる事態が生じることもない。
【００２９】
以上詳細に説明したように、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対して供給可能な供給可能電力の低下時に、負荷制御手段４が、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・のうちでＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を制御して当該負荷に供給される実効電力を低減させるようにしているので、負荷必要電力が供給可能電力を超える場合であっても、負荷へ供給される実効電力の低減によって供給可能電力の不足分を補うことができ、負荷の動作停止を極力回避することができる。したがって、本実施形態の電力供給システムによれば、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させることができる。
【００３０】
また、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対してそれぞれ優先度を設定しておき、供給可能電力の低下時に、負荷制御手段４が、ＰＷＭ駆動する負荷のうちで優先度の低い負荷から順にデューティ比を下げるようにしているので、実効電力の低減に伴って性能低下が生じるのは優先度の低い負荷からとなり、供給可能電力の低下による車両走行等への影響を最低限に抑えることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態の電力供給システムにおいては、ＰＷＭ駆動する負荷に対して切替え可能な複数段階のデューティ比を予め設定しておき、供給可能電力の低下時に、負荷制御手段４が、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を１段階ずつ下げるようにしているので、供給可能電力の不足量が少ない場合には、実効電力の低減に伴う負荷の性能低下を最低限にすることができ、乗員に負荷の性能低下を認識させることなく電力不足を補うことができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した第２の実施形態の電力供給システムについて説明する。
【００３３】
本実施形態の電力供給システムの構成を図６に示す。本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・に対する電力供給制御を行う負荷制御手段４が、ＰＷＭ駆動する負荷への電力供給制御用のスイッチングデバイスとして、インテリジェントパワースイッチ（ＩＰＳ：Intelligent Power Switch）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・を備えている。このインテリジェントパワースイッチ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・は、負荷電流値を検出することができるので、本実施形態の電力供給システムにおいては、上述した第１の実施形態における負荷電流センサ３が不要とされている。
【００３４】
また、本実施形態の電力供給システムにおいては、上述した第１の実施形態における電源制御手段５や発電機制御手段８の機能を負荷制御手段４で実現するようにしており、電源制御手段５や発電機制御手段８が不要とされている。すなわち、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷制御手段４の制御のもとで、先に図３及び図４に示した必要電力削減ルーチンをともなう一連の処理を行うことにより、全負荷必要電力が供給可能電力よりも小さくなるまで、ＰＷＭ駆動する負荷のうちで優先度の低い負荷から順にデューティ比を１段階ずつ下げていき、ＰＷＭ駆動する全ての負荷でデューティ比を下げることができなくなってから初めて優先度の低い負荷から動作を停止させるようにしている。
【００３５】
以上のように、本実施形態の電力供給システムにおいては、負荷制御手段４にインテリジェントパワースイッチ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・を設けて負荷電流センサ３を不要とし、また、負荷制御手段４に電源制御手段５や発電機制御手段８の機能を持たせて、負荷制御手段４での処理として先に図３及び図４に示した必要電力削減ルーチンをともなう一連の処理を実行するようにしているので、上述した第１の実施形態と比較してシステム構成をより簡素なものとしながら、上述した第１の実施形態と同様に、供給可能電力の低下時であっても負荷の動作停止を極力回避して、負荷の動作停止に伴う乗員の不快感を低減させることができるといった効果を得ることが可能となる。
【００３６】
なお、以上説明した電力供給システムは本発明の一適用例であり、本発明が以上の例に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、負荷に対する優先度の設定やデューティ比の設定など、種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態の電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記第１の実施形態の電力供給システムにおいて各負荷に対して設定される優先度の例を示す図である。
【図３】前記第１の実施形態の電力供給システムにおける一連の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】前記第１の実施形態の電力供給システムにおいて実行される必要電力削減ルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図５】前記第１の実施形態の電力供給システムにおいて、ＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を１段階ずつ下げていく処理の具体例を示す図であり、（ａ）はＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を９０％から８０％に低下した様子を示し、（ｂ）はＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を８０％から７０％に低下した様子を示し、（ｃ）はＰＷＭ駆動する負荷のデューティ比を７０％から６０％に低下した様子を示す図である。
【図６】本発明を適用した第２の実施形態の電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  発電機
２  バッテリ
３  負荷電流センサ
４  負荷制御手段
５  電源制御手段
６  バッテリ電流センサ
７  バッテリ温度センサ
８  発電機制御手段
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・  負荷
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・  インテリジェントパワースイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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