(57)【要約】【課題】独立した第１電池及び第２電池によって電源を二重化したシステムにおいて、一方の電池の蓄電量だけが極端に低下することを抑制できる電力制御装置を提供する。【解決手段】第１電池の電力で一方側の車輪を駆動制御する第１機構、第２電池の電力で他方側の車輪を駆動制御する第２機構、及び第１電池の電力で作動する第１アクチュエーターと第２電池の電力で作動する第２アクチュエーターとによる冗長構成によって車両の姿勢を制御し、第１アクチュエーターと第２アクチュエーターとの電力配分を調整可能な第３機構、を有する車両システムに搭載される電力制御装置であって、第１電池の出力電流及び第２電池の出力電流を監視する監視部と、監視部の結果に基づいて、第１電池の出力電流と第２電池の出力電流との差が小さくなるように、第３機構における第１アクチュエーターと第２アクチュエーターとに分配する電力を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立した第１電池及び第２電池、
前記第１電池の電力で一方側の車輪を駆動制御する第１機構、
前記第２電池の電力で他方側の車輪を駆動制御する第２機構、及び
前記第１電池の電力で作動する第１アクチュエーターと前記第２電池の電力で作動する第２アクチュエーターとによる冗長構成によって車両の姿勢を制御し、当該第１アクチュエーターと当該第２アクチュエーターとの電力配分を調整可能な第３機構、を有する車両システムに搭載される電力制御装置であって、
前記第１電池の出力電流及び前記第２電池の出力電流を監視する監視部と、
前記監視部の結果に基づいて、前記第１電池の出力電流と前記第２電池の出力電流との差が小さくなるように、前記第３機構における前記第１アクチュエーターと前記第２アクチュエーターとに分配する電力を制御する制御部と、を備える、
電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両システムに搭載される電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、独立した２つの電池によって電源を二重化して、一方の電池に蓄電量の低下などの異常が生じても、この電池の電力不足分を他方の電池から補償して車両走行を継続できる電源システムが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された電源システムの技術では、２つのうち一方の電池だけが極端に蓄電量が低下してしまうこと、又は２つの電池の蓄電量に偏りが生じることを抑制できない。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、独立した２つの電池によって電源を二重化したシステムにおいて、一方の電池の蓄電量だけが極端に低下すること又は２つの電池の蓄電量に偏りが生じることを抑制できる電力制御装置を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、独立した第１電池及び第２電池、第１電池の電力で一方側の車輪を駆動制御する第１機構、第２電池の電力で他方側の車輪を駆動制御する第２機構、及び第１電池の電力で作動する第１アクチュエーターと第２電池の電力で作動する第２アクチュエーターとによる冗長構成によって車両の姿勢を制御し、第１アクチュエーターと第２アクチュエーターとの電力配分を調整可能な第３機構、を有する車両システムに搭載される電力制御装置であって、第１電池の出力電流及び第２電池の出力電流を監視する監視部と、監視部の結果に基づいて、第１電池の出力電流と第２電池の出力電流との差が小さくなるように、第３機構における第１アクチュエーターと第２アクチュエーターとに分配する電力を制御する制御部と、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
上記一態様では、第１機構が接続された第１電池の出力電流と、第２機構が接続された第２電池の出力電流とを、監視する。そして、第１電池の出力電流と第２電池の出力電流とに差が生じた場合には、第１電池及び第２電池の各々で作動する２つのアクチュエーターを有する第３機構の各アクチュエーターへの電力配分を調整して、電池間の出力電流の差が小さくなるように制御する。
【０００８】
この制御によって、第１電池に接続された第１機構と第２電池に接続された第２機構とのトルク配分が変動しても、第１電池の出力電流と第２電池の出力電流とに差が生じ難くなる。よって、二重化された２つの電池の電力供給バランスが悪くなって一方の電池だけが電流の消費が極端に進んでしまうという、いわゆる電池の偏減り現象を回避することができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の電力制御装置によれば、独立した２つの電池によって電源を二重化したシステムにおいて、一方の電池の蓄電量だけが極端に低下すること又は２つの電池の蓄電量に偏りが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力制御装置を適用した車両システムの構成例を示す図
【図２】ＩＭＣ＿ＥＣＵが実行する均等化制御の処理手順を説明するフローチャート
【図３】均等化制御の効果を視覚的に例示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［概要］
本発明の電力制御装置は、独立した２つの電池によって電源を二重化したシステムに適用される。この電力制御装置では、２つの電池（第１電池及び第２電池）の出力電流を監視し、電池間での出力電流の差が小さくなるように、第１電池で作動する構成と第２電池で作動する構成とを冗長的に有した装置における各構成への電力配分を調整する。これにより、第１電池及び第２電池のいずれか一方の蓄電量だけが極端に低下すること又は２つの電池の蓄電量に偏りが生じることを抑制できる。
【００１２】
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置を適用した車両システム１の構成例を示す図である。図１に例示した車両システム１は、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０と、ステアＥＣＵ２０と、リーンＥＣＵ３０と、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０と、電池ＥＣＵ５０と、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０と、を備えている。本実施形態の車両システム１は、各車輪の高さを電池からの供給電力を用いて制御することによって車両の姿勢を維持する機構を有しており、例えば電池に何らかの異常が発生した場合でも車両の姿勢を維持できるように、第１電池７１及び第２電池７２による電源系統の二重化が採用されている。第１電池７１及び第２電池７２には、例えばリチウムイオン電池などが用いられる。
【００１３】
ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０、ステアＥＣＵ２０、リーンＥＣＵ３０、電池ＥＣＵ５０、及びＩＭＣ＿ＥＣＵ６０は、例えばＣＡＮバス１３０などの車内ネットワークによって、相互に通信可能に接続されている。本実施形態に係る電力制御装置は、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０、電池ＥＣＵ５０、及びＩＭＣ＿ＥＣＵ６０の一部の機能によって実現される。
【００１４】
ＩＮＶ(Invertor)＿ＥＣＵ１０は、車両の車輪を駆動することができる電子制御装置（Electronic Control Unit）である。このＩＮＶ＿ＥＣＵ１０は、第１系統の電力配線１１０に接続された第１電池７１で作動する第１駆動部１１、及び第２系統の電力配線１２０に接続された第２電池７２で作動する第２駆動部１２を含み、第１駆動部１１と第２駆動部１２とを独立して制御できるように構成されている。第１駆動部１１は、請求項に記載する「第１機構」に相当し、第２駆動部１２は、請求項に記載する「第２機構」に相当する。
【００１５】
第１駆動部１１は、例えば、車両の進行方向右側の車輪に設けられたインホイールモーター（ＩＷＭ）を駆動制御することができる。第２駆動部１２は、例えば、車両の進行方向左側の車輪に設けられたインホイールモーター（ＩＷＭ）を駆動制御することができる。この第１駆動部１１及び第２駆動部１２には、車両の姿勢（カーブや段差など）によって定まるトルク配分に基づいて、第１電池７１及び第２電池７２からそれぞれ電力が供給される。このため、第１電池７１及び第２電池７２から供給される電力が不均衡となって電池間での出力電流に差が生じることがある。
【００１６】
ステアＥＣＵ２０は、車両がカーブを曲がる際に車両の後輪を左右に振る（操舵する）制御を行うことができる電子制御装置である。ステアＥＣＵ２０は、第１電池７１で作動する第１アクチュエーター（ＡＣＴ）２１と、この第１アクチュエーター２１と同一機能の第２電池７２で作動する第２アクチュエーター（ＡＣＴ）２２と、による冗長構成を有している。このステアＥＣＵ２０は、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０の指示に基づいて、第１電池７１から第１アクチュエーター２１へ供給される電力と第２電池７２から第２アクチュエーター２２へ供給される電力との比率である電力配分を、調整できるように構成されている。
【００１７】
このステアＥＣＵ２０では、原則として第１アクチュエーター２１と第２アクチュエーター２２とに均等な（＝５０：５０）電力配分を行って後輪の振り方（操舵角）を制御しているが、後述するＩＮＶ＿ＥＣＵ１０におけるトルク配分の変化（電力不均衡）が発生した場合には、第１アクチュエーター２１と第２アクチュエーター２２とに均等でない（≠５０：５０）電力配分を行って後輪の振り方（操舵角）を制御する。
【００１８】
リーンＥＣＵ３０は、車両がカーブを曲がる際に車両の前輪を上下させて車体の傾きを制御することができる電子制御装置である。リーンＥＣＵ３０は、第１電池７１で作動する第１アクチュエーター（ＡＣＴ）３１と、この第１アクチュエーター３１と同一機能の第２電池７２で作動する第２アクチュエーター（ＡＣＴ）３２と、による冗長構成を有している。このリーンＥＣＵ３０は、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０の指示に基づいて、第１電池７１から第１アクチュエーター３１へ供給される電力と第２電池７２から第２アクチュエーター３２へ供給される電力との比率である電力配分を、調整できるように構成されている。
【００１９】
このリーンＥＣＵ３０では、原則として第１アクチュエーター３１と第２アクチュエーター３２とに均等な（＝５０：５０）電力配分を行って車体の傾き方を制御しているが、後述するＩＮＶ＿ＥＣＵ１０におけるトルク配分の変化（電力不均衡）が発生した場合には、第１アクチュエーター３１と第２アクチュエーター３２とに均等でない（≠５０：５０）電力配分を行って車体の傾き方を制御する。
【００２０】
上記ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０の一方又は両方は、請求項に記載する「第３機構」に相当する。
【００２１】
ＩＰＳ(Intelligent Power Supply)＿ＥＣＵ４０は、第１電池７１の出力電流及び第２電池７２の出力電流をそれぞれ監視することができる電子制御装置である。このＩＰＳ＿ＥＣＵ４０は、第１電池７１の出力電流をセンシングする第１電流センサー４１と、第２電池７２の出力電流をセンシングする第２電流センサー４２と、を含む。なお、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０は、例えば、充電器、ＤＣＤＣコンバーター、ジャンクションボックスの機能を備えていてもよい。
【００２２】
電池ＥＣＵ５０は、第１電池７１及び第２電池７２の蓄電量（ＳＯＣ）の状態を監視し、各電池が出力可能な電力を算出することができる電子制御装置である。この電池ＥＣＵ５０は、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０の第１電流センサー４１でセンシングされた第１電池７１の出力電流の情報をＣＡＮバス１３０に流す第１制御部５１と、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０の第２電流センサー４２でセンシングされた第２電池７２の出力電流の情報をＣＡＮバス１３０に流す第２制御部５２と、を有している。
【００２３】
ＩＭＣ(Intelligent Motion Control)＿ＥＣＵ６０は、電源制御や走行制御などの車両の主要な機能の制御を司る電子制御装置である。本実施形態に係るＩＭＣ＿ＥＣＵ６０は、ＣＡＮバス１３０を流れる第１電池７１の出力電流の情報及び第２電池７２の出力電流の情報を取得することができる。そして、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０は、取得した第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流との差が小さくなるように、ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０へ第１アクチュエーター２１及び３１と第２アクチュエーター２２及び３２との電力配分を変更するための指令を出力することを行う。
【００２４】
なお、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０は、ハンドルの回転角、アクセル開度、車速、及び電池出力制限情報などに基づいて、ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０における第１アクチュエーター２１及び３１と第２アクチュエーター２２及び３２との電力配分を制御することも可能である。
【００２５】
［制御］
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る電力制御装置が実行する制御を説明する。図２は、電力制御装置のＩＭＣ＿ＥＣＵ６０が実行する均等化制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【００２６】
図２に示す均等化制御は、例えば、車両が電源ＯＮされて車両の走行が可能になった場合などに開始され、車両が電源ＯＦＦされるまで実行される。
【００２７】
ステップＳ２０１：車両のハンドルが左右に操舵されているか否かが判断される。具体的には、ハンドルに設けられている回転角センサー（図示せず）の変位量（絶対値）が規定量を超えるか否かが判断される。規定量は、ハンドルの遊び分を考慮して設定することができる。回転角センサーの変位量が規定量を超える場合は、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０における第１駆動部１１と第２駆動部１２とのトルク配分の変化（電力不均衡）が発生したと判断されて、ステップＳ２０２に処理が進む。一方、回転角センサーの変位量が規定量を超えない場合は、上記トルク配分の変化（電力不均衡）が発生していないと判断されて、ステップＳ２０４に処理が進む。
【００２８】
ステップＳ２０２：回転角センサーの変位量に基づいて、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０における第１駆動部１１と第２駆動部１２とのトルク配分が演算される。トルク配分が演算されると、ステップＳ２０３に処理が進む。
【００２９】
ステップＳ２０３：ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０のトルク配分に基づいて、ステアＥＣＵ２０における第１アクチュエーター２１と第２アクチュエーター２２との電力配分が制御される。また、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０のトルク配分に基づいて、リーンＥＣＵ３０における第１アクチュエーター３１と第２アクチュエーター３２との電力配分が制御される。この電力配分の比率は、「５０：５０」〜「０：１００」の範囲で決定される。ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０の電力配分が制御されると、ステップＳ２０４に処理が進む。
【００３０】
ステップＳ２０４：第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流との差が算出される。出力電流の差が算出されると、ステップＳ２０５に処理が進む。
【００３１】
ステップＳ２０５：出力電流の差が所定の値以上であるか否かが判断される。所定の値は、車両システム１で要求される性能や第１電池７１及び第２電池７２の特性などに基づいて任意に設定可能であるが、理想的にはゼロである。出力電流の差が所定の値以上である場合は、均等化処理が十分ではないと判断されて、ステップＳ２０６に処理が進む。一方、出力電流の差が所定の値以上でない場合は、均等化処理が十分であると判断されて、ステップＳ２０１に処理が戻る。
【００３２】
ステップＳ２０６：出力電流の差に基づいて、上記ステップＳ２０３で決定された電力配分をどれだけ継続して制御するかを示す継続時間が算出される。この継続時間は、例えば、ハンドル操舵によってＩＮＶ＿ＥＣＵ１０で不均衡なトルク配分が継続した時間と、その時間における電力不均衡の結果として現れた第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流との差とから、算出することができる。継続時間が算出されると、ステップＳ２０７に処理が進む。
【００３３】
ステップＳ２０７：継続時間が経過したか否かが判断される。継続時間が経過していない場合は、均等化処理が十分ではないと判断されて電力配分制御が継続して実行され、継続時間が経過した場合は、均等化処理が十分であると判断されて、ステップＳ２０１に処理が戻る。
【００３４】
図３は、均等化制御の効果を視覚的に示した一例である。図３では、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０において第１駆動部１１よりも第２駆動部１２の方が要求トルクが大きくなり、トルク配分が変動して第１電池７１から第１駆動部１１に供給される電力と第２電池７２から第２駆動部１２に供給される電力とが不均衡になった例を示している。
【００３５】
この場合、本実施形態に係る電力制御装置では、ステアＥＣＵ２０における電力配分を第２アクチュエーター２２よりも第１アクチュエーター２１を多くし、リーンＥＣＵ３０における電力配分を第２アクチュエーター３２よりも第１アクチュエーター３１を多くする。これにより、ＩＮＶ＿ＥＣＵ１０では、第２電池７２からの電流消費が大きくなるが、ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０では、第１電池７１からの電流消費が大きくなる。従って、ステアＥＣＵ２０及びリーンＥＣＵ３０における電力配分を適切に行えば、第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流との差が小さくなる。
【００３６】
［作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る電力制御装置によれば、第１駆動部１１が接続された第１電池７１の出力電流と、第２駆動部１２が接続された第２電池７２の出力電流とを、ＩＰＳ＿ＥＣＵ４０によって監視する。そして、第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流とに差が生じた場合には、ＩＭＣ＿ＥＣＵ６０によって、第１電池７１で作動する第１アクチュエーター２１及び３１と第２電池７２で作動する第２アクチュエーター２２及び３２とへ分配する電力を調整して、第１電池７１と第２電池７２との間の出力電流の差が小さくなるように制御する。
【００３７】
この制御によって、例えば車両がカーブを走行する場合などにおいて、第１電池７１に接続された第１駆動部１１と第２電池７２に接続された第２駆動部１２とのトルク配分が変動しても、第１電池７１の出力電流と第２電池７２の出力電流とに差が生じ難くなる。よって、二重化された第１電池７１及び第２電池７２の電力供給バランスが悪化して一方の電池だけが電流の消費が極端に進んでしまうという、いわゆる電池の偏減り現象を回避することができる。
【００３８】
また、上述した各車輪の高さを電池からの供給電力を用いて制御することによって車両の姿勢を維持する機構を有した車両システムでは、二重化された電池のうち一方の蓄電量が所定値以下まで低下した場合に、車両の姿勢を維持しつつ安全に停車させる退避走行モードに移行することもある。このような車両システムに本実施形態による制御を用いた場合には、二重化した２つの電池の蓄電量が同じように低下して行くので、電池の偏減りが抑制されて、退避走行モードに移行するまでの航続距離を伸ばすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の電力制御装置は、独立した２つの電池によって電源を二重化したシステムに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１    車両システム
１０  ＩＮＶ＿ＥＣＵ
１１、１２  駆動部
２０  ステアＥＣＵ
２１、２２、３１、３２  アクチュエーター（ＡＣＴ）
３０  リーンＥＣＵ
４０  ＩＰＳ＿ＥＣＵ
４１、４２  電流センサー
５０  電池ＥＣＵ
５１、５２  制御部
６０  ＩＭＣ＿ＥＣＵ
７１、７２  電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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