(57)【要約】【課題】簡素な構成を有するとともに、電力制御困難な電気機器を電源ラインに接続した場合でも電源ラインの電圧変動を抑制可能な電力均衡制御型車両用電源系を提供すること。【解決手段】電気機器群へ指令した許可電力とこの電気機器群の実際の電力との差を、この電気機器群に属し、かつ、電力制御も実電力の検出も行われない電気機器の電力（外部電力）とみなし、この外部電力を含めて発電電力と消費電力と充放電電力とのバランスを図る。これにより、電圧変動を減らすことができる（Ｓ１１５）。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ラインと電力を授受する蓄電手段と前記電源ラインに電力を供給する発電機とを有し、前記発電機の供給電力を前記電源ラインに供給する電力供給系と、
前記電源ラインから供給される電力を消費する多数の電気負荷を有する電力消費系と、
前記蓄電手段の充放電電力が所定の許容充放電電力範囲内となるように、前記電気負荷の要求電力又は前記発電機の発電電力を設定する電力均衡制御を行い、前記許容充放電電力は、前記蓄電手段の電圧が所定の供給電圧範囲となるように設定される制御装置と、
を備える電力均衡制御型車両用電源系であって、
前記制御装置からの指令により発電電力を制御できない発電装置である非制御型発電装置と、
前記非制御型発電装置の発電電力に関する情報を所定インタバルで検出する発電電力検出手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記発電電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した発電電力を前記発電装置の発電電力と見なして、前記電力均衡制御を行うことを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【請求項２】
電源ラインと電力を授受する蓄電手段と前記電源ラインに電力を供給する発電機とを有し、前記発電機の供給電力を前記電源ラインに供給する電力供給系と、
前記電源ラインから供給される電力を消費する多数の電気負荷を有する電力消費系と、
前記蓄電手段の充放電電力が所定の許容充放電電力範囲内となるように、前記電気負荷の要求電力又は前記発電機の発電電力を設定する電力均衡制御を行い、前記許容充放電電力は、前記蓄電手段の電圧が所定の供給電圧範囲となるように設定される制御装置と、
を備える電力均衡制御型車両用電源系であって、
前記制御装置からの指令により消費電力を制御できない電気負荷である非制御型電気負荷と、
前記非制御型電気負荷の消費電力に関する情報を所定インタバルで検出する消費電力検出手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記消費電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した要求電力を前記非制御型電気負荷の要求電力と見なして、前記電力均衡制御を行うことを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【請求項３】
電源ラインと電力を授受する蓄電手段と前記電源ラインに電力を供給する発電機とを有し、前記発電機の供給電力を前記電源ラインに供給する電力供給系と、
前記電源ラインから供給される電力を消費する多数の電気負荷を有する電力消費系と、
前記蓄電手段の充放電電力が所定の許容充放電電力範囲内となるように、前記電気負荷の要求電力又は前記発電機の発電電力を設定する電力均衡制御を行い、前記許容充放電電力は、前記蓄電手段の電圧が所定の供給電圧範囲となるように設定される制御装置と、
を備える電力均衡制御型車両用電源系であって、
前記電気負荷の実際の消費電力とその要求電力との差に関する情報を所定インタバルで検出する誤差電力検出手段を有し、
前記制御装置は、
前記誤差を見込んで次回の前記要求電力を算出することを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【請求項４】
電源ラインと電力を授受する蓄電手段と前記電源ラインに電力を供給する発電機とを有し、前記発電機の供給電力を前記電源ラインに供給する電力供給系と、
前記電源ラインから供給される電力を消費する多数の電気負荷を有する電力消費系と、
前記蓄電手段の充放電電力が所定の許容充放電電力範囲内となるように、前記電気負荷の要求電力又は前記発電機の発電電力を設定する電力均衡制御を行い、前記許容充放電電力は、前記蓄電手段の電圧が所定の供給電圧範囲となるように設定される制御装置と、
を備える電力均衡制御型車両用電源系であって、
前記発電機の発電電力、前記電気負荷の消費電力及び前記蓄電手段の充放電電力以外の電力であって前記電源ラインと授受される外部電力に関する情報を所定インタバルで検出乃至推定する外部電力検出手段を有し、
前記制御装置は、
前記外部電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した外部電力を前記発電電力又は前記要求電力に組み入れて前記電力均衡制御を行うことを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【請求項５】
請求項４記載の電力均衡制御型車両用電源系において、
前記外部電力検出手段は、
前記発電電力と前記電気負荷の消費電力と前記バッテリの充放電電力に基づいて推定することを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の電力均衡制御型車両用電源系において、
前記非制御型電気負荷の要求電力の優先度を最大に設定することを特徴とする電力均衡制御型車両用電源系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載の発電装置が発電した電力を車載の複数の電気負荷に最適配分する車両用負荷駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力均衡制御型車両用電源系統では、電源ラインの電圧を所定範囲に維持すべく発電を制御する制御方式（電圧フィードバック方式）が一般的である。つまり、この従来の制御方式は、電源ラインから電気負荷に放出される消費電力と電源系（発電装置又は蓄電装置）から電源ラインに供給される供給電力とのギャップの結果として生じた電源ラインの変動を待ち、この変動に応じて発電制御を行う。
【０００３】
このような制御は、負荷の要求電力の変動による電源ラインの電圧降下が生じてから発電制御を行うため、制御レスポンスが悪く、電源ラインの変動も大きいという問題点を有している。
【０００４】
これに対して、本出願人の出願になる下記の特許文献1、2は、算出乃至検出した電気負荷の消費電力合計を要求電力とし、この要求電力に対応する供給電力を発電機やバッテリから供給するとともに、この供給電力制御において電源ラインの電圧範囲（バッテリの電圧範囲）が所定の許容電圧範囲から逸脱しないように制御することを提案している。つまり、この制御方式では、予め設定されている電源ラインの許容電圧範囲内にて供給電力と上記要求電力との差が所定値以下となるように発電制御と負荷への配電許可電力制御を行っている。この制御（要求電力算出方式）によれば、電源ラインの電圧変動の原因である供給電力特に発電電力と電力消費との間のアンバランスが生じた時点又はその前にこのアンバランスを低減するための制御（電力均衡制御）を行うため、制御レスポンスの向上、電源ラインの変動減少といった効果が期待できる。また、本出願人の出願になる下記の特許文献2は、電力コストを考慮して発電制御を行うことを提案している。
【特許文献１】特開2004−249900号公報
【特許文献２】特開2004ー194495号公報
【特許文献３】特開2004ー260908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、本発明者らは、上記公報の車両用電源制御装置において、次の問題点が存在することを気がついた。
【０００６】
まず、電源ラインの電圧を一定レベルにフィードバック制御する従来の発電機を上記電力均衡制御型車両用電源系に用いる場合、電力均衡制御を行う制御装置はこの従来型発電機の発電電力を直接制御することができないため、上記電力均衡制御型車両用電源系に用いる発電機として使用が困難であった。
【０００７】
また、排気熱を利用した熱発電装置や太陽発電装置などの発電装置も、上記電力均衡制御型車両用電源系の制御装置からの発電電力の制御が困難であるため、上記電力均衡制御型車両用電源系に用いることが困難であった。もしそれを行うと、電源ラインの電圧変動が著しく増大することが予想される。
【０００８】
同様に、上記電力均衡制御型車両用電源系の制御装置からの消費電力制御が困難な電気負荷もまた、上記電力均衡制御型車両用電源系に用いることが困難であった。もしそれを行うと、電源ラインの電圧変動が著しく増大することが予想される。
【０００９】
更に、上記電力均衡制御型車両用電源系の制御装置からの消費電力制御が可能な電気負荷でさえ、指令された要求電力に応じて発生した消費電力は指令された要求電力に対して誤差を生じる場合があり、この場合も電源ラインの電圧変動が増大することが予想される。
【００１０】
その他、たとえば定置コンセントから車両用電源系に給電したりする場合があり、この場合、上記電力均衡制御型車両用電源系の制御装置によるこの定置コンセントからの外部電力の流入制御は困難であり、この場合も電源ラインの電圧変動が増大することが予想される。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素な構成を有するとともに、電力制御困難な電気機器を電源ラインに接続した場合でも電源ラインの電圧変動を抑制可能な電力均衡制御型車両用電源系を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電源ラインと電力を授受する蓄電手段と前記電源ラインに電力を供給する発電機とを有し、前記発電機の供給電力を前記電源ラインに供給する電力供給系と、前記電源ラインから供給される電力を消費する多数の電気負荷を有する電力消費系と、前記要求電力前記蓄電手段の充放電電力が所定の許容充放電電力範囲内となるように、前記電気負荷の要求電力又は前記発電機の発電電力を設定する電力均衡制御を行い、前記許容充放電電力は、前記蓄電手段の電圧が所定の供給電圧範囲となるように設定される制御装置とを備える電力均衡制御型車両用電源系に適用される。
【００１３】
この電力均衡制御について説明する。
【００１４】
電源ラインの電圧は所定の許容電圧範囲に保持されることが必要である。このことは、電気負荷及び蓄電手段の良好な作動のために必要であることは明白である。従来は電源ラインの電圧を測定し、発電量を所定電圧になるようにフィードバックで電圧制御する方法が採用されていた。しかし、このフィードバック制御では、電源ライン電圧が降下して初めて発電量を増加させるため、制御遅れが生じ、電源ラインの電圧変動低減は十分に機能できていなかった。
【００１５】
そこで、発電電力と負荷消費電力との差であるバッテリの充放電電力をその許容充放電電力範囲内に保つことにより、この許容充放電電力範囲と一定の関係をもつその許容電圧範囲内にバッテリ電圧すなわち電源ラインの電圧範囲を保つ電力均衡制御を行う。バッテリの許容充放電電力範囲と許容電圧範囲とはバッテリの充電状態や劣化状態により変化するが、それらを検出して充放電電力ー電圧特性を示すマップを補正すればよい。つまり、蓄電手段の充放電電力は電源ラインの電圧レベルに依存するため、電源ラインの電圧レベルが所定の許容範囲となることに相当する許容充放電電力の範囲を推定し、この推定したバッテリの許容充放電電力範囲内にて、要求電力と発電電力（回生電力を含む）が算出される。発電装置としては発電機の他、燃料電池やその他の発電装置でもよい。この許容充放電電力範囲の範囲で発電電力及び要求電力（電気負荷の消費電力）を制御するという技術思想は、電源ライン電圧という中間パラメータを所定の許容電圧範囲に保持するために発電電力又は電気負荷の消費電力を制御するという通常の電力均衡制御型車両用電源系の制御と本質的に異なっている。
【００１６】
上記課題を解決する第１の発明は特に、前記制御装置からの指令により発電電力を制御できない発電装置である非制御型発電装置と、前記非制御型発電装置の発電電力を所定インタバルで検出する発電電力検出手段とを有し、前記制御装置は、前記発電電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した発電電力を前記発電装置の発電電力と見なして、前記電力均衡制御を行うことを特徴としている。
【００１７】
すなわち、この発明では、発電電力を制御できない発電装置である非制御型発電装置の発電電力をそれに関する検出情報たとえば発電電流などに基づいて推定し、この推定した発電電力を用いて上記電力均衡制御を行う。この場合、この発電電力は本発明の電力均衡制御系から直接制御することはできないが、各電気負荷の要求電力又は他の発電機は制御できるため、電源ラインの電圧を安定させ、蓄電手段の充放電電力を所定の好適充放電電力範囲内に維持することができる。つまり、この発明によれば、発電電力を直接制御できない発電装置も上記電力均衡制御型車両用電源系に応用でき、かつ、発電制御のための制御や通信のための装置や動作を簡略化できるわけである。発電装置の発電電力を推定するための情報としては発電電流に限定されるものではない。
【００１８】
上記課題を解決する第２の発明は特に、前記制御装置からの指令により消費電力を制御できない電気負荷である非制御型電気負荷と、前記非制御型電気負荷の消費電力に関する情報を所定インタバルで検出する消費電力検出手段とを有し、前記制御装置は、前記消費電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した要求電力を前記非制御型電気負荷の要求電力と見なして、前記電力均衡制御を行うことを特徴としている。
【００１９】
すなわち、この発明では、消費電力を制御できない電気負荷である非制御型電気負荷の消費電力をそれに関する検出情報たとえば負荷電流などに基づいて推定し、この推定した消費電力を要求電力として上記電力均衡制御を行う。この場合、この要求電力は本発明の電力均衡制御系から直接制御することはできないが、対応する供給電力を確保することにより電源ラインの電圧を安定させ、蓄電手段の充放電電力を所定の好適充放電電力範囲内に維持することは可能である。つまり、この発明によれば、消費電力を直接制御できない電気負荷も上記電力均衡制御型車両用電源系に利用でき、かつ、この電気負荷の電力制御のための制御や通信のための装置や動作を簡略化できるわけである。
【００２０】
上記課題を解決する第３の発明は特に、前記電気負荷の実際の消費電力とその要求電力との差に関する情報を所定インタバルで検出する誤差電力検出手段を有し、前記制御装置は、前記誤差を見込んで次回の前記要求電力を算出することを特徴としている。このようにすれば、上記誤差に基づく電源ラインの電圧変動を低減することができる。なお、上記した誤差を見込んでの次回の要求電力の算出は、単一の非制御型電気負荷ごとに行っても良いが、複数の又はすべての非制御型電気負荷の誤差をまとめて行うと、装置構成を簡素化できる。
【００２１】
上記課題を解決する第４の発明は特に、前記発電機の発電電力、前記電気負荷の消費電力及び前記蓄電手段の充放電電力以外の電力であって前記電源ラインと授受される外部電力に関する情報を所定インタバルで検出乃至推定する外部電力検出手段を有し、前記制御装置は、前記外部電力検出手段からの前記情報に基づいて推定した外部電力を前記発電電力又は前記要求電力に組み入れて前記電力均衡制御を行うことを特徴としている。
【００２２】
すなわち、この発明では、電源ラインが電力を制御することなく外部と授受する外部電力をそれに関する検出情報たとえば電流などに基づいて推定し、この推定した外部電力を発電電力や要求電力の一形態と見なして上記電力均衡制御を行う。これにより、電源ラインの電圧を安定させ、蓄電手段の充放電電力を所定の好適充放電電力範囲内に維持することは可能である。つまり、この発明によれば、電力を直接制御できない外部電力を上記電力均衡制御型車両用電源系に利用でき、かつ、この外部電力制御のためのシステムを省略できるわけである。
【００２３】
好適な態様において、前記外部電力検出手段は、前記発電電力と前記電気負荷の消費電力と前記バッテリの充放電電力に基づいて推定する。このようにすれば、外部電力の推定を簡素化することができる。
【００２４】
好適な態様において、前記非制御型電気負荷の要求電力の優先度を最大に設定する。これにより、前回に前記非制御型電気負荷が利用した電力を最大の優先度で確保し、他の制御可能な発電機や電気負荷で電力を制御できるため、電源電圧を安定にすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の電力均衡制御型車両用電源系の好適な実施態様を以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定解釈されるべきではなく、本発明を公知の技術又はそれと同等の技術の組み合わせにより実現してもよいことは当然である。
【００２６】
（実施例１）
（全体装置構成）
この実施例の車両用電源系（車両用電源装置とも言う）を図１に示すブロック回路を参照して説明する。
【００２７】
エンジン101は、ベルト107により発電機102に連結されている。発電機102は、電源ライン108を通じてバッテリ103および負荷制御手段110a〜110eに接続されている。負荷制御手段110aは負荷111a1〜111a3の給電制御を、負荷制御手段110bは負荷111b1〜111b3の給電制御を、負荷制御手段110eは負荷111e1〜111e3の給電制御を行う。これら負荷制御手段110a〜110eは、上記制御を行うのに必要な操作スイッチ（図示せず）やこの制御のための各種センサ（図示せず）を含んでおり、外部入力信号やこれらセンサの出力に応じて自己に属する負荷の出力制御又は断続を行う。
【００２８】
104はエンジン制御手段である。エンジン制御手段104は、エンジン101の制御を行うための制御装置であって、電源制御手段105と接続されており、エンジン101の種々の状態を検出するセンサ（図示せず）によって検出されたエンジン回転数等種々の情報を電源制御手段105に送信するとともに、電源制御手段105からの指令にしたがってエンジン101の出力を増減する。
【００２９】
105は電源制御手段である。電源制御手段105は、エンジン制御手段104、発電機制御手段112、バッテリ監視手段113、各負荷制御手段110a〜110eと交信し、負荷電流センサ109から電気負荷の総消費電力を、バッテリ電流センサからバッテリ103の充放電電力を検出する。バッテリ監視手段113は、バッテリ温度、バッテリ電圧センサを検出して電源制御手段105に送信する。発電機制御手段112は、エンジン制御手段105、発電機制御手段112、バッテリ監視手段113、各負荷制御手段110ａ〜110ｅを通じてバッテリ103、エンジン101、発電機102及び各負荷111a1〜111e3に関する情報を収集し、これらの情報に基づいて指令を形成し、エンジン101へエンジン制御指令を、発電機102に発電機102の制御指令を、各負荷制御手段110ａ〜110ｅに各負荷111a1〜111e3の制御指令を出力する。
【００３０】
また、電源制御手段105は、図示しない車両コントローラから車両制動情報を受け取り、この車両制動情報により認識した車両制動量又はその一部に相当する値に発電機102の発電電力を制御する指令を発電機制御手段112に出力する。上記車両コントローラは、たとえば図示しないブレーキ踏み量センサなどの制動操作手段の操作量に相当する車両制動量を演算し、この車両制動量から上記回生制動量を差し引いた制動量を発生させるべく、図示しない油圧ブレーキ装置の制御部に指令する。
【００３１】
112は発電機制御手段である。発電機制御手段112は、発電機102の現在の発電電力や発電機102の回転数などの発電機情報を電源制御手段105を発電機制御手段112を通じて電源制御手段105に送信する。また、発電機制御手段112は、電源制御手段105から指令された回生電力値に従って発電機102の界磁電流を増加させて回生制動を行い、必要な車両制動量（回生制動量）を発生する。
【００３２】
106は電源制御手段105と、バッテリ103、発電機制御手段112、エンジン制御手段104及び各負荷制御手段110ａ〜110ｅとの通信のための通信バスである。
【００３３】
（電力均衡制御の説明）
電源制御手段105による車両用電源系の制御（電力均衡制御）を図2に示すフローチャートを参照して説明する。図2に示す制御ルーチンは一定の実行周期で実施される。なお、各電気機器の電力は、電圧と電流との積として算出されるが、電流が不明な場合には予め与えられた一定値又は動作情報に応じてマップから電力を推定されるものとする。最初に全体の制御の流れを概略説明し、その後で各制御の詳細を個別に説明するものとする。
【００３４】
まず、ステップＳ100にて系要求電力Ｐｌすなわち、各電気負荷の駆動に必要な電力を決定する。この系要求電力は、各電気負荷の要求電力である負荷要求電力の総和である。次のステップＳ110にて、バッテリ103の状態に基づいてバッテリ103の許容充放電電力範囲Ｐａが決定される。次のステップＳ120にて、求めた系要求電力と充放電電力範囲とを用いて発電電力と負荷への許可電力が決定される。次のステップＳ130にて、求めた発電電力での発電を発電機制御手段112を通じて発電機102に指令し、更に系要求電力を電気負荷ごとに区分けして形成した負荷要求電力に対応する許可電力を負荷制御手段110ａ〜110ｅを通じて各負荷111ａ1〜111ｅ3に送信する。これにより、蓄電手段の充放電電力を好適な小範囲に保ちつつ系要求電力Ｐｌに対応する発電電力を発生させる電力均衡制御を行うことができる。次に、上記各制御サブルーチンを更に詳しく説明する。
【００３５】
（系要求電力決定サブルーチン）
ステップＳ100にて説明した系要求電力Ｐｌすなわち負荷要求電力の総和を決定する動作を更に詳しく説明する。このサブルーチンでは、まず各電気負荷の駆動に関する情報に基づいて各電気負荷の要求電力である負荷要求電力を決定する。この負荷要求電力は、電気負荷の正常な駆動に必要な電力である。負荷要求電力は、負荷制御手段110ａ〜110ｅからの負荷情報により決定される。負荷情報としては、その動作状態等が表す。各負荷制御手段110ａ〜110ｅの負荷要求電力を加算することにより、系要求電力Ｐｌが決定される。
【００３６】
（充放電電力範囲決定サブルーチン）
次に、ステップＳ110にて説明した充放電電力範囲決定サブルーチンを説明する。図3は充放電電力ー電圧特性を示す図である。Ｖcfはバッテリ電圧の好適最大値、Ｖdfはバッテリ電圧の好適最小値、Ｐcfは好適充放電電力範囲Ｐfの上限値（好適最大充電電力）、Ｐdfは好適充放電電力範囲Ｐfの下限値（好適最大放電電力）Ｐcfである。ここで言う好適充放電電力範囲Ｐｆとは、電源電圧変動がなるべく小さい充放電電力範囲を意味する。バッテリ保護や電源ライン108の電位変動抑制を考えると、バッテリの充放電電力はこの好適充放電電力範囲Ｐｆ内に設定することが好適である。つまり、この実施例では、系要求電力と供給電力とをマッチングさせる制御を行うが、系要求電力と発電電力とのアンバランスをなるべくこの好適充放電電力範囲Ｐｆの範囲内に維持するように制御することにより、バッテリ103の充放電電流を所定範囲内に抑止する効果を奏する。また、算出した系要求電力と発電電力とに応じて制御を行った際に実際の発電電力と各負荷111ａ1〜111ｅ3の消費電力総和との誤差が生じても、この誤差がバッテリ103の好適充放電電力範囲Ｐｆから逸脱するのを抑止することができる。
【００３７】
ただし、この実施例では、バッテリ103の好適充放電電力範囲Ｐｆは、バッテリ103の蓄電状態に応じて変更される。たとえば、バッテリ103の残存容量が高い時は、好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値（好適充電電力）Ｐｃｆは小さく、下限値（好適放電電力）Ｐｄｆは大きく設定される。逆に、バッテリ103の残存容量が低い時は、好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値（好適充電電力）Ｐｃｆは大きく、下限値（好適放電電力）Ｐｄｆは小さく設定される。好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値Ｐｃｆ及び下限値Ｐｄｆを決定するには、図3に示す充放電電力ー電圧特性を予めバッテリ103の蓄電状態ごとに記憶しておき、現在の蓄電状態に対応して最適な充放電電力ー電圧特性を選択し、選択した充放電電力ー電圧特性に基づいて好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値Ｐｃｆ及び下限値Ｐｄｆを決定すればよい。バッテリ103の蓄電状態の表示にはたとえば公知の方法で求めたバッテリ103のＳＯＣや開放電圧を用いることができる。開放電圧によりバッテリの蓄電状態を決定する場合にその劣化状態や分極状態を加味する補正を行っても良い。このようにすれば、発電電力と各負荷111ａ1〜111ｅ3の実際の電力消費のアンバランスがなるべくこの好適充放電電力範囲Ｐｆの範囲内にとどまるように制御するため、バッテリ103や車両用電源系に好影響を与えることができる。当然、上記好適電圧範囲を指定するバッテリ電圧の好適最大値Ｖcf、バッテリ電圧の好適最小値Ｖdfは、図3に示す許容最大値Ｖca、バッテリ電圧の許容最小値Ｖdaにより指定される許容電圧範囲内に指定される。同様に、好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値Ｐｃｆ及び下限値Ｐｄｆは、図3に示す許容充放電電力範囲Ｐａの上限値Ｐｃａ及び下限値Ｐｄａの範囲内に指定される必要がある。この実施例では、バッテリ電圧の許容最大値Ｖca、バッテリ電圧の許容最小値Ｖdaは予め定められた一定値に設定されるが、バッテリ103の蓄電状態に応じて変更しても良い。
【００３８】
なお、バッテリ103の充放電電力は、上記方法により設定した許容充放電電力範囲Ｐａを逸脱しないようにすることが好適である。バッテリ103の充放電電力が許容充放電電力範囲Ｐａ内に収まるように制御する簡単な方法は、許容最大値Ｖca、バッテリ電圧の許容最小値Ｖdaを一定値とする場合、電源ライン108の電圧がこれら許容最大値Ｖca、バッテリ電圧の許容最小値Ｖdaに接近したら、発電電力の増減や負荷への許可電力を増減するのが簡単である。
【００３９】
（発電電力決定サブルーチン）
ステップＳ120にて説明した発電電力を決定する動作を更に詳しく説明する。このサブルーチンでは、好適充放電電力範囲Ｐｆの上限値（好適充電電力の最大値）Ｐｃｆ及び下限値（好適放電電力の最大値）Ｐｄｆの範囲内に充放電電力が維持できるように系要求電力Ｐｌに対応する発電電力Ｐgと負荷許可電力Ｐｄｉｓｔを決定する。この決定方法を以下に示す。発電可能電力Ｐａｖｉが系要求電力Ｐｌを上回る場合は、負荷許可電力Ｐｄｉｓｔを系要求電力Ｐｌに一致させ、発電電力Ｐｇと前記負荷許可電力Ｐｄｉｓｔの差が好適充放電電力範囲Ｐｆに収まるように発電電力Ｐｇを決める。逆に、発電可能電力Ｐａｖｉが系要求電力Ｐｌを下回る場合は、発電電力Ｐｇを発電可能電力Ｐａｖｉの最大値に設定し、発電電力Ｐｇと負荷許可電力Ｐｄｉｓｔの差が好適充放電電力範囲Ｐｆに収まるように負荷配電電力Ｐｄｉｓｔを決める。
【００４０】
ただし、発電電力Ｐｇが現在発電可能な最大発電電力Ｐgmaxの範囲内に設定される必要があることは当然である。最大発電電力Ｐｇｍａｘは、発電機制御手段112から受信した発電機102に関する情報により公知の方法により算出される。また、多数の負荷が同時に動作要求することにより系要求電力Ｐｌが最大発電電力Ｐｇｍａｘよりも大きくなる場合もある。この場合には、予め各負荷111ａ1〜111ｅ3ごとに設定された優先度のうち、優先度が小さい負荷から順番に系要求電力Ｐｌが最大発電電力Ｐｇｍａｘに一致するまで負荷の電力カットを決断し、電力カットを決断した各負荷の負荷要求電力の和だけ上記系要求電力Ｐｌから減算する。これにより、発電性能が不足する場合においても好適充放電電力範囲Ｐｆを維持することができる。なお、この負荷カットは、負荷ごとに100％カットとしてもよく、あるいは負荷により負荷要求電力の一部をカットしてもよい。ただし、予め定められた重要な負荷に関してはこのカットを行なわず、負荷カットにより車両の基本走行性能が低下するのを防止する。この場合には、発電電力又は供給電力が系要求電力Ｐｌより小さくなり、バッテリ103から電源ライン108に放電電力が持ち出されることになる。
【００４１】
（要求電力、発電電力の分配、送信サブルーチン）
次のステップＳ130にて、決定した発電電力での発電を発電機制御手段112に指令し、同じく各負荷制御手段110ａ〜110ｅの要求電力に相当する電力消費が生じるように負荷制御手段110ａ〜110ｅを通じて負荷111ａ1〜111ｅ3へ許可電力が送信される。また、発電機102の発電量に応じて、図示しないエンジン制御装置に発電機の負荷の大きさが指令され、エンジン制御装置は、回生制動時を除いて発電電力の最終値に応じたトルクを発生するべく燃費制御を行う。
【００４２】
（負荷制御手段と負荷との関係の説明）
負荷制御手段110ｄは各負荷111ｄ1〜111ｄ4への電力配分を決定し、決定した電力を許可電力として各負荷111ｄ1〜111ｄ4に送信する。負荷制御手段110ａ〜110ｅと負荷111ａ1〜111ｅ3との関係を負荷制御手段110ｄとそれに属する負荷111d1〜111d5との関係を例として説明する。10021〜10025は実際に電力を消費する負荷であり、以下、実負荷ともいう。10061〜10065は実負荷10021〜10025への通電を制御するスイッチ、10081〜10085はスイッチ10061〜10065を制御する負荷コントローラである。これら実際の負荷、スイッチ及び負荷コントローラからなる回路は典型的な負荷回路（本発明で言う負荷又は電気負荷）であるが、この負荷111ｄ1〜111ｄ5のキロ構成は模式的なものであり、モータ制御回路など公知の種々の負荷回路や半導体によるＰＷＭ駆動回路を採用しても良い。
【００４３】
負荷コントローラ10081〜10085は、要求電力を示す信号と自己の優先度を示す信号とを負荷制御手段110ｄへ送信し、負荷制御手段は、電源制御手段105から配分された電力をこれら要求電力と優先度とに従って各負荷111ｄ1〜111ｄ5に許可電力として割り当てる。
【００４４】
負荷111ｄ1〜111ｄ4は負荷制御手段110ｄから電力制御可能な負荷すなわち制御型電気負荷である。これら負荷111ｄ1〜111ｄ4は、負荷制御手段110ｄから受け取った許可電力に基づいてスイッチ10061〜10064をスイッチング制御して実負荷10021〜10024へ許可電力に相当する電力を給電する。なお、負荷111ｄ1〜111ｄ4は、その作動状態を検出するセンサを有しても良い。これらのセンサは負荷コントローラ10081〜10084へ実負荷10021〜10024の駆動状態を送信する。
【００４５】
（非制御型電気負荷の説明）
次に、負荷制御手段110ｄから電力制御できない非制御型電気負荷である負荷111ｄ5について以下に説明する。ただし、図4に示す111ｄ5の回路構成は模式的なものであり、種々の公知の回路形式が可能である。ただし、この負荷111ｄ5は、その消費電力に関する情報を検出して負荷コントローラ10085に送信するセンサ1012を有している。なお、非制御型電気負荷111ｄ5の実負荷10025をたとえばシガーライターの12Ｖ端子や交流100Ｖの出力端子をもつＤＣＤＣＤコンバータとしてもよい。この場合、図4に示すスイッチ10065は省略可能である。
【００４６】
実負荷10025の消費電力に関する情報としては、たとえば実負荷10025の電流を検出する電流センサとしてもよい。電流センサが検出した電流と電源ライン108の電圧との積を求めることにより実負荷10025の消費電力を演算することができる。電流、電圧はローパスフィルタ処理や平均処理を行うことが好ましい。もしくは算出した消費電力の低域成分を抽出しても良い。
【００４７】
具体的には、負荷コントローラ1008は、負荷コントローラ10085が繰り返し実行するルーチンのうち前回のルーチンにて演算した実負荷10025の消費電力を今回の要求電力として負荷制御手段110ｄへ送信すればよい。または、今回のルーチンにて算出した消費電力を直ちに要求電力として送信してもよい。この場合、負荷コントローラ1008は自己の優先度を最大とする信号を負荷制御手段110ｄに送信することが好ましい。これにより、非制御型負荷が利用する電力を含めて、負荷制御手段110ｄは自己に属する各負荷111ｄ1〜111ｄ5への許可電力を確保できるため、供給電力と系要求電力とのアンバランスによる電源ライン108の電圧変動やバッテリ103の望ましくない充放電電力変動を低減することができる。上記説明した負荷コントローラ10085の要求電力送信ルーチンを図5に示す。
【００４８】
（実施例２）
次に、電源制御手段105から発電電力を制御できない発電装置を有する場合の発電電力制御について図6を参照して以下に説明する。図6は、図1において、発電装置114とこの発電装置114を制御する発電コントローラ115とを増設したものである。発電装置114は発電コントローラ115を通じて電源ライン108に発電電力を送電している。
【００４９】
この発電装置114は、たとえば排気ガス熱にて発電する熱電素子や、太陽電池により構成されることができる。これらの発電装置114の発電電力は電源制御手段105から指令された発電電力に応じた発電を行うのは困難である。たとえば太陽光発電は日射量に応じて発電電力が決定される。発電コントローラ115は電圧整合のためのＤＣＤＣコンバータを装備することができる。このような発電装置114は、発電のために燃料を追加で使用することが無く、電力のランニングコストである電費は本質的に0とみなすことができるため、積極的に電源ライン108に給電させるべきである。
【００５０】
そこで、上記した非制御型電気負荷111ｄ5の要求電力算出と同様に、発電装置114の発電電力に関する情報を検出して発電コントローラ115に送信するセンサ（図示せず）が設けられている。この情報としてはたとえば発電電流を検出する電流センサとしてもよい。この電流センサはたとえば発電コントローラ115に内蔵可能である。発電コントローラ115は検出した発電電流と発電電圧との積を求めることにより発電装置114の発電電力を演算することができる。
【００５１】
具体的には、発電コントローラ115は、発電コントローラ115が繰り返し実行するルーチンのうち前回のルーチンにて演算した発電装置114の発電電力を今回の発電電力として電源制御手段105へ送信すればよい。この場合、発電コントローラ115は太陽光発電の様に発電の為の追加燃料が不要な発電機に対しては、発電の電費をゼロとして送信する。また、オルタネータのようにエンジン動力の一部を利用して発電する場合は、電費を推定して送信する。この推定方法としては、例えばエンジンの回転数とトルクに対応する燃費率マップと現在の発電量から、概算することが可能であり、具体的には発電有無による燃料消費量を演算し、これを現在の発電量で割ることにより計算でき、発電機の効率で更に割ることも可能である。これにより、電源制御手段105は、発電機102の発電電力と発電装置114の発電電力との合計を発電電力とし、今回算出した発電電力のうち発電装置114の発電電力を差し引いた発電電力を発電機制御手段112を介して発電機102に割り当てて発電することができる。
【００５２】
これにより、供給電力と系要求電力とのアンバランスによる電源ライン108の電圧変動やバッテリ103の望ましくない充放電電力変動を低減することができる。上記説明した発電コントローラ115の発電電力送信ルーチンを図7に示す。
【００５３】
（実施例３）
次に、電源ライン108と電力授受する発電装置や電気負荷などの種々の電気機器のうち、その電力を検出できない機器を電源ライン108に接続する場合の電力均衡制御について図8を参照して以下に説明する。
【００５４】
図8において、116は発電電力制御も発電電力検出も行わない非制御・非検出型発電装置、117は消費電力制御も消費電力検出も行わない非制御・非検出型電気負荷であり、それぞれ電源ライン108に接続されている。
【００５５】
これら発電装置116の電力及び電気負荷117の消費電力は制御も検出もできないため、図8の電力均衡制御系に対して外乱要因となる。以下、このような制御も検出もできない電力を外部電力と称する。もちろん、これら発電装置116や電気負荷117はそれ自身の制御回路を有することは可能である。このような外部電力が存在する場合の電力均衡制御、正確にはその誤差低減方法を以下に説明する。
【００５６】
図8に示す電力均衡制御系を電源ライン108にて接続された複数の部分系と考えた場合、部分系に割り当てた電力（指令電力）と、実測したこの部分系の電力（実電力）との差は、この部分系の外部電力と想定することができる。つまり、所定の部分系における直前の指令電力と実電力との差電力をこの部分系に接続される非制御・非検出型電気機器の電力（外部電力）とみなす。直前値を用いるのは制御や電力変化の遅れを見込むためである。たとえば、制御ルーチンの前前回のルーチンにて決定したこの部分系の指令電力と、制御ルーチンの前回のルーチンで実測したこの部分系の実電力との差を求めても良い。この推定した外部電力の値を次回ルーチンにおけるこの非制御・非検出型電気機器の要求電力又は発電電力あるいは充放電電力とみなす。図9ではステップＳ100，110、115にて決定した系要求電力、充放電電力、外部電力の総計に等しい発電電力を決定する（ステップＳ120）。
【００５７】
部分系の実電力の決定には、この部分系の電流を検出し、電圧を掛けて算出するのが簡単である。図8では、電流センサ109が負荷系の電流を実測するため、電源制御手段105がこの負荷系に許可した許可電力総和とその実電力との差を非制御・非検出型電気負荷117の要求電力と見なすことができる。また、電流センサ107、109の検出電流の合計から同じく、蓄電系と負荷系との実電力がわかり、これは発電系の実電力と大きさが等しく符号が反対となる。すなわち発電電力の実電力がわかる。上記非制御・非検出型電気負荷117の場合と同様に、ステップ115にて、前前回のルーチンにてステップＳ120にて算出した発電機102の発電電力指令値と前回のルーチンにて算出した発電系の実発電電力（図8ではバッテリ103の実充放電電力と負荷系の実消費電力との和に等しい）との差を非制御・非検出型発電装置116の推定発電電力とみなし、次回のステップ120における発電機102の発電電力の算出においてこの発電装置116の推定発電電力を差し引いて発電装置102の発電電力指令値とすればよい。また、電気二重層コンデンサなどの蓄電手段を同様に非制御・非検出型蓄電手段に接続し、その充放電電力を外部電力としてみなしてもよい。
【００５８】
なお、部分系の構成や実電力の推定方法には上記以外に種々の方法が可能である。たとえば図8に示す電流センサ109よりも右側の電源ライン108に非制御・非検出型発電装置や非制御・非検出型蓄電装置を接続しても良い。更に言えば、非制御・非検出型電気負荷と非制御・非検出型発電機との差分の電力を非制御・非検出型電気負荷あるいは発電機としてまとめて扱う事も可能である。図10に示すルーチンに代える他の制御例を図11に示すフローチャートを参照して説明する。供給電力指令をPs＿com、負荷電力指令をPl＿com、バッテリへの充放電電力をPbat(充電を正)、外部電力推定値をPunk（持ち出しを正）とする。はじめに、ステップ７００２でバッテリの充放電可能な上下限電力値Pα、Ｐβ、供給可能電力、負荷要求電力情報を読み込む。ここで示すPα、Ｐβは、図３のＰｄｆ、Ｐｃｆと同じである。次に、ステップ７００４でＰα＜Ps＿com−Pl＿com−Punk＜Ｐβとなるように供給電力と負荷電力の指令値を決め、ステップ７００６で指令出力する。その後、ステップ７００８でPbatをバッテリ電圧から推定、あるいは直接計測し、ステップ７０１０で次回の制御周期で用いるためのPunkをPunk = Ps＿com - Pl＿com - Pbatにより演算し、保存しておく。この手段により、外部電力分を予め確保しつつ、系内の発電機や負荷を制御することができ、安定に電源制御ができる。なおPunkの初期値はゼロ、あるいは保存しておいた前回の車両運航時の最終値を用いることができる。
【００５９】
（実施例４）
次に、電気負荷の要求電力の演算精度を向上する制御方法を図12に示すシートヒータ装置を例として以下に説明する。図12において、シートヒータ装置は、シートヒータ（実負荷）1002、スイッチ1006及び負荷コントローラ1008を有しており、図1に示す負荷111ａ1を構成している。負荷コントローラ1008は負荷111ａ1と交信してスイッチ1006をＰＷＭ制御し、シートヒータ1002への消費電力を制御する。
【００６０】
負荷コントローラ1008は、シートヒータ1002の駆動レベル（単にレベル又は指令レベルともいう）を調節するための不図示の調節スイッチからレベル設定信号を受信し、内蔵しているレベルと要求電力との換算マップにて受信したレベルを要求電力に換算し、求めた要求電力を負荷コントローラ1008を通じて電源制御手段105に要求する。すなわち、指令レベルとは外部からマニュアル入力されるシートヒータの駆動状態の設定値であり、マップの例を図13に示す。
【００６１】
たとえば、ユーザーが指令レベル２を選択すると負荷コントローラ1008は４００Ｗの電力を負荷制御手段110ａを通じて電源制御手段105に請求する。この請求により、負荷コントローラ1008が、電源制御手段105から負荷制御手段110ａを通じて４００Ｗの許可電力（指令電力）を受信すると、スイッチ1006をＰＷＭ制御してシートヒータ1002にレベル２での通電を行い、シートを暖める。
【００６２】
次に、負荷コントローラ1008が指令レベル2の入力によりシートヒータ1002への400Ｗ給電に相当するＰＷＭ制御を行ったにもかかわらず、電流センサ1007からの検出電流により求めた通電電力が装置誤差などの要因により３８０Ｗとなってしまった場合の対応例を図14の示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００６３】
ステップＳ3004にて上記した指令レベルに対応する通電電力制御を行い、次のステップＳ3006にて実際の通電電力を算出する。次に、現在の指令レベルでの記憶する要求電力と実際の通電電力との差が所定値以上かどうかを判定し（Ｓ3005）、以上であればこの実際の通電電力をマップの現在の指令レベルに対応する要求電力の欄に書き換える。書き換えた例を図15に示す。このようにすれば、次回以降において、要求電力と実電力との誤差を低減することができる。なお、電気負荷の要求電力を実電力に近づけるように補正する方法としては、上記以外に公知の種々の手法を採用しても良い。たとえば、レベルに応じて複数の制御パラメータが設定してある場合も、要求電力が実際の電力に合致するように各制御パラメータを同定あるいは学習する等の公知の方向で補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施例１の車両用電源系を示すブロック図である。
【図２】図1の車両用電源系の電力均衡制御動作を示すフローチャートである。
【図３】バッテリの好適充放電電力範囲を設定するための特性を示す特性図である。
【図４】図１における負荷制御手段と負荷との関係を具体的に示すブロック回路図である。
【図５】実施例１の外部電力推定制御を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の車両用電源系を示すブロック図である。
【図７】実施例２の外部電力推定制御を示すフローチャートである。
【図８】実施例３の車両用電源系を示すブロック図である。
【図９】実施例３の外部電力推定制御を示すフローチャートである。
【図１０】図９の外部電力推定方法の一例を記載するフローチャートである。
【図１１】図９の外部電力推定方法の他例を記載するフローチャートである。
【図１２】実施例４の負荷回路を示すブロック回路図である。
【図１３】図１２の負荷コントローラに格納されたマップである。
【図１４】図１２の負荷コントローラのルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】図１３のマップを書き換えた例を示すマップである。
【符号の説明】
【００６５】
101      エンジン
102      発電機
103      バッテリ
104      エンジン制御手段
105      電源制御手段
107      ベルト
108      電源ライン
109      負荷電流センサ
110ａ〜110ｅ      負荷制御手段
111a1〜111e3      負荷（電気負荷）
112      発電機制御手段
【図１】
2006298127.tif 000003
【図２】
2006298127.tif 000004
【図３】
2006298127.tif 000005
【図４】
2006298127.tif 000006
【図５】
2006298127.tif 000007
【図６】
2006298127.tif 000008
【図７】
2006298127.tif 000009
【図８】
2006298127.tif 000010
【図９】
2006298127.tif 000011
【図１０】
2006298127.tif 000012
【図１１】
2006298127.tif 000013
【図１２】
2006298127.tif 000014
【図１３】
2006298127.tif 000015
【図１４】
2006298127.tif 000016
【図１５】
2006298127.tif 000017