(57)【要約】【課題】本発明は、適切なタイミングで電力供給を行うことができる電源制御装置の提供を目的とする。【解決手段】オルタネータ６０と、高圧系蓄電池３１と、低圧系蓄電池１１と、高圧系と低圧系との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータ２０とを備える、電力制御装置であって、高圧系負荷の要求電力に対して高圧系側の給電能力が不足しているか否か、低圧系負荷の要求電力に対して低圧系側の給電能力が不足しているか否かを判断し、その判断結果に基づいて、オルタネータ６０やＤＣ−ＤＣコンバータ２０からの電力の供給遅れを考慮してオルタネータ６０やＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電力供給や高圧系負荷３２や低圧系負荷１２の作動を制御する電源マネジメントＥＣＵ５０を備えることを特徴とする、電力制御装置。【選択図】図１
2008289303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の給電装置と、
第２の給電装置とを備え、
前記第１の給電装置を電源とする電気負荷に対して前記第２の給電装置から電力を供給する電力制御装置であって、
前記第1の給電装置の供給可能電力が前記電気負荷の要求電力を満たすか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の給電装置からの電力の供給遅れを考慮して前記第２の給電装置の電力供給を制御する給電制御手段とを備えることを特徴とする、電力制御装置。
【請求項２】
前記給電制御手段は、前記電気負荷の電力需要が増加する前に前記第２の給電装置から供給される電力を増加させる、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
第１の給電装置と、
第２の給電装置とを備え、
前記第１の給電装置を電源とする電気負荷に対して前記第２の給電装置から電力を供給する電力制御装置であって、
前記第1の給電装置の供給可能電力が前記電気負荷の要求電力を満たすか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の給電装置からの電力の供給遅れを考慮して前記電気負荷の作動を制御する負荷制御手段とを備えることを特徴とする、電力制御装置。
【請求項４】
前記負荷制御手段は、前記第２の給電装置から供給される電力が増加した後に前記電気負荷を作動させる、請求項３に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記第１の給電装置は、蓄電池である、請求項１又は３に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記蓄電池の充電量を検出する充電量検出手段と、
前記充電量検出手段の検出結果に応じて前記蓄電池に対して前記第２の給電装置から供給される電力を制限する電力制限手段とを備える、請求項５に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記電力制限手段は、前記蓄電池と前記第２の給電装置との間の給電経路を遮断する給電経路遮断手段である、請求項６に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の給電装置を備える、電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電気駆動される複数の装置と、該複数の装置の各消費エネルギーを検出する消費エネルギー検出手段と、車両の状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段と消費エネルギー検出手段との検出結果に応じて前記複数の装置に対し供給するエネルギーを調整する消費エネルギー制御手段とを備え、前記消費エネルギー制御手段は、車両状態に応じた前記複数の装置に対しエネルギーを供給する優先順位を決定するマップを有することを特徴とする車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、優先順位の高い順に各装置の消費電力データを足し合わせ、所定の設定値を超えない範囲の各装置に対しては作動許可指令が出力され、その設定値を超えた範囲の各装置に対しては作動禁止指令が出力されるものである。
【特許文献１】特開２００３−２５９５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電気負荷に対して電力を十分供給することができなくなった場合の対策として、上述の特許文献１に記載の方法以外にも、他の電源から供給する方法が考えられるが、そのような別電源からの電力供給に切り替える場合には、電力供給の応答遅れが生じるため、瞬間的に給電不足となる状況が発生するおそれがある。このような状況が発生することを避けたいシステムの場合には、それを防ぐために適切なタイミングで電力供給を行うことが必要である。
【０００４】
そこで、本発明は、適切なタイミングで電力供給を行うことができる電力制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る電力制御装置は、
第１の給電装置と、
第２の給電装置とを備え、
前記第１の給電装置を電源とする電気負荷に対して前記第２の給電装置から電力を供給する電力制御装置であって、
前記第1の給電装置の供給可能電力が前記電気負荷の要求電力を満たすか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の給電装置からの電力の供給遅れを考慮して前記第２の給電装置の電力供給を制御する給電制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る電力制御装置であって、
前記給電制御手段は、前記電気負荷の電力需要が増加する前に前記第２の給電装置から供給される電力を増加させることを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、第３の発明に係る電力制御装置は、
第１の給電装置と、
第２の給電装置とを備え、
前記第１の給電装置を電源とする電気負荷に対して前記第２の給電装置から電力を供給する電力制御装置であって、
前記第1の給電装置の供給可能電力が前記電気負荷の要求電力を満たすか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の給電装置からの電力の供給遅れを考慮して前記電気負荷の作動を制御する負荷制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明に係る電力制御装置であって、
前記負荷制御手段は、前記第２の給電装置から供給される電力が増加した後に前記電気負荷を作動させることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は、第１又は第３の発明に係る電力制御装置であって、前記第１の給電装置は、蓄電池であることを特徴とする。
【００１０】
第６の発明は、第５の発明に係る電力制御装置であって、
前記蓄電池の充電量を検出する充電量検出手段と、
前記充電量検出手段の検出結果に応じて前記蓄電池に対して前記第２の給電装置から供給される電力を制限する電力制限手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第７の発明は、第６の発明に係る電力制御装置であって、
前記電力制限手段は、前記蓄電池と前記第２の給電装置との間の給電経路を遮断する給電経路遮断手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、適切なタイミングで電力供給を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態である車両用電力制御装置１００の構成図を示す。車両用電力制御装置１００を備える車両は、複数の電気負荷を搭載しており、電圧系の異なる電気負荷が混在する。図１の場合、高圧系（例えば、４２Ｖ系）の電気負荷（以下、「高圧系負荷」という）として符号３２が例示され、低圧系（例えば、１４Ｖ系）の電気負荷（以下、「低圧系負荷」という）として符号１２が例示されている。高圧系負荷３２は、コンピュータ３３（以下、ＥＣＵ３３という）によって制御され、低圧系負荷１２は、コンピュータ１３（以下、ＥＣＵ１３）によって制御される。高圧系負荷３２の具体例として、電動パワーステアリング装置（以下、「電動パワステ」という）の操舵力調整用モータ、電動スタビリティコントロール装置（以下、「電動スタビ」という）のロール角調整用モータ、電動ブレーキ装置の制動力調整用モータ、ヘッドライト、シートヒータ、エアコンなどが挙げられる。また、低圧系負荷１２の具体例として、エンジンスタータ、オーディオ、各種ＥＣＵなどが挙げられる。
【００１４】
ＥＣＵ３３は高圧系負荷３２を作動させる作動指令信号を出力し、その作動指令信号に従って高圧系負荷３２は作動する。例えばＥＣＵ３３が電動パワステのＥＣＵである場合、ＥＣＵ３３は、トルクセンサや操舵角センサなどからのセンサ信号に基づいて操舵力調整用モータ（高圧系負荷３２に相当）の起動が必要と判断した場合、操舵力調整用モータの起動要求発生フラグを立てて、操舵力調整用モータを駆動する駆動信号を出力する。その駆動信号に従って操舵力調整用モータは動作する。操舵力調整用モータの動作によって、ドライバーのステアリング操作がアシストされ得る。
【００１５】
また、ＥＣＵ３３は、高圧系負荷３２の作動に伴う電力需要を推定し、現在及び／又は将来必要となる電力を算出する。例えば、ＥＣＵ３３は、自身のシステムの電力需要を予知させる予兆情報に基づいてその電力需要が発生することを推定し、その推定された電力需要に必要となる電力を後述の電源マネジメントＥＣＵ５０に対する要求電力（負荷要求値）として算出する。また、例えば、ＥＣＵ３３は、現在の電気負荷の動作状態に基づいて現在又は将来必要となる電力を後述の電源マネジメントＥＣＵ５０に対する要求電力（負荷要求値）として算出する。
【００１６】
例えば、車両がカーブを走行している時には、高圧系負荷３２の操舵力調整用モータやロール角調整用モータの作動が想定されるため、車両がカーブの手前を走行していることをそれらのモータの電力需要が発生する兆候とみなせば、ＧＰＳ装置により検出された車両位置と地図ＤＢ内の地図情報に基づいて自車の位置を検出可能なナビゲーション装置によって、カーブの手前での走行が検出されることでそれらのモータの電力需要が発生することを事前に推定することができる。
【００１７】
ＥＣＵ３３は、例えば、ナビゲーション装置の持つカーブ情報、車速センサによる自車速情報、操舵角センサによる操舵角速度情報などに基づいて、ナビゲーション装置によって自車進行方向に存在するカーブを走行する際の電動パワステの操舵力調整用モータの動作電流と電動スタビのロール角調整用モータの動作電流を推定する。ＥＣＵ３３は、その推定された動作電流に要求電圧を乗算することによって、負荷要求値を算出する。
【００１８】
負荷要求値の算出の一例について具体例を挙げて説明する。電動パワステの操舵力調整用モータの動作電流は、操舵角速度ωに応じて変化する。カーブにおける曲率の最大値Ｋ０、曲率がＫ０になるまでの走行距離ｌとすると、車両が一定速度Ｖで走行している場合、曲率の変化は、
Ｋ＝Ｖ×Ｋ０／ｌ
と表すことができる。また、操舵角θは、ホイールベース長をＬとすると、
θ＝Ｌ×Ｋ＝Ｌ×（Ｖ×Ｋ０／ｌ）
と表すことができる。したがって、操舵角速度ωは、
ω＝ｄＬＫ／ｄｔ＝Ｌ×Ｖ×Ｋ０／ｌ  ［ｒａｄ／ｓ］
と表すことができる。ＥＣＵ３３は、このように演算した操舵角速度ωに基づき、操舵角速度ωと電動パワステの操舵力調整用モータの動作電流との関係を定めたマップを用いて、電動パワステの操舵力調整用モータの動作電流を推定し、その推定された動作電流に要求電圧を乗算することによって、負荷要求値を算出する。
【００１９】
また、ＥＣＵ３３は、ナビゲーション装置のカーブ情報に基づいて、そのカーブを走行する際の電動スタビのロール角調整用モータの動作電流を推定する。電動スタビのロール角調整用モータの動作電流は、車両に加わる横加速度に応じて変化する。車体に加わる横加速度をαとすると、
α＝Ｖ２Ｋ
と表すことができる。したがって、ＥＣＵ３３は、このように演算した横加速度αに基づき、横加速度αと電動スタビのロール角調整用モータの動作電流との関係を定めたマップを用いて、電動スタビのロール角調整用モータの動作電流を推定し、その推定された動作電流に要求電圧を乗算することによって、負荷要求値を算出する。
【００２０】
また、ＥＣＵ３３は、ドライバーの足とブレーキペダルとの接触を検知可能なタッチセンサやブレーキスイッチ、ドライバーによるブレーキペダルの踏み込み操作の初速を検知可能な速度センサなどのドライバーのブレーキの操作を検出するブレーキ操作検出装置によって、電動ブレーキ装置の動作電流の推定と負荷要求値を算出することができる。ブレーキペダルをドライバーが踏み込んでいる時には、電動ブレーキ装置の制動力調整用モータやハイドロブースタの作動が想定されるため、ブレーキペダルの踏み始めを制動力調整用モータやハイドロブースタの電力需要が発生する兆候とみなせば、ブレーキ操作検出装置によってブレーキペダルの踏み始めが検出されることで制動力調整用モータやハイドロブースタの電力需要が発生することを事前に推定することができる。したがって、ＥＣＵ３３は、ブレーキ操作検出装置によって検出された検出値と制動力調整用モータの動作電流との関係を定めたマップを用いて、制動力調整用モータの動作電流を推定し、その推定された動作電流に要求電圧を乗算することによって、負荷要求値を算出する。
【００２１】
低圧系負荷１２を制御するＥＣＵ１３も、ＥＣＵ３３と同様に、低圧系負荷１２を作動させる作動指令信号を出力し、低圧系負荷１２の作動に伴う電力需要を推定し、電源マネジメントＥＣＵ５０に対する負荷要求値を算出することができる。
【００２２】
また、車両用電力制御装置１００は、給電装置として、高圧系の蓄電手段である高圧系蓄電池３１と、低圧系の蓄電手段である低圧系蓄電池１１と、高圧系の電圧を低圧系の電圧に降圧変換して高圧系から低圧系への電力供給を行う降圧モードと低圧系の電圧を高圧系の電圧に昇圧変換して低圧系から高圧系への電力供給を行う昇圧モードとを有する直流／直流電圧変換器２０（ＤＣ−ＤＣコンバータ２０）とを備えている。
【００２３】
高圧系蓄電池３１は高圧系の電圧で作動する高圧系負荷３２への電力供給に主に対応し、低圧系蓄電池１１は低圧系の電圧で作動する低圧系負荷１２への電力供給に主に対応する。高圧系蓄電池３１の具体例としてリチウムイオンバッテリがあり、低圧系蓄電池１１の具体例として鉛バッテリがある。なお、高圧系蓄電池３１や低圧系蓄電池１１は、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリ、鉛バッテリなどであればよい。
【００２４】
また、高圧系蓄電池３１には、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行うオルタネータ６０が並列接続されている。オルタネータ６０は、エンジンを動力源とする発電機であって、車両を走行させるためのエンジンの出力によって発電を行う。オルタネータ６０で発生した電力によって、高圧系負荷が動作したり、高圧系蓄電池３１が充電されたりする。オルタネータ６０が停止している状態では、高圧系蓄電池３１から各高圧系負荷に電力を供給し得る。例えば、エンジンが停止してオルタネータ６０の不作動状態である駐車状態で必要とされる電力は、高圧系蓄電池３１から供給することができる。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、高圧系蓄電池３１と低圧系蓄電池１１との間に設けられる給電装置であって、その入出力電流の方向を双方向に変換可能な直流／直流電圧変換器である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、その高圧系側端子から入力される高圧系の電力を降圧変換して低圧系の電力としてその低圧系側端子から出力する、又は、その低圧系側端子から入力される低圧系の電力を昇圧変換して高圧系の電力としてその低圧系側端子から出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の具体例として、トランス、スイッチングレギュレータ、シリーズレギュレータなどが挙げられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３によって制御される。
【００２６】
ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、高圧系の電力を降圧変換して低圧系の電力として低圧系側に出力する降圧モード、低圧系の電力を昇圧変換して高圧系の電力として高圧系側に出力する昇圧モード、電圧変換を停止して電圧出力を行わない停止モードのうち、いずれかのモードにＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作モードを設定する。すなわち、ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、電圧変換方向の選択的な切り替えを行うため、昇圧変換指令信号や降圧変換指令信号などの切替指令信号をＤＣ−ＤＣコンバータ２０に供給することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作方向（電圧変換方向）を制御する。
【００２７】
また、ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の低圧系側端子又は高圧系側端子から出力される出力値（例えば、出力電圧や出力電力や出力電流）を制御する。ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、高圧系側又は低圧系側が所定の目標出力値になるように出力値指令信号（例えば、ＰＷＭパルス）を送信する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、その出力値指令信号に従った電圧変換によって、高圧系側又は低圧系側が所定の目標出力値になるように調整する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３からの停止指令に従って、電圧変換の停止をしてもよい。
【００２８】
また、車両用電力制御装置１００は、高圧系蓄電池３１の蓄電状態を検出するバッテリＥＣＵ３４と、低圧系蓄電池１１の蓄電状態を検出するバッテリＥＣＵ１４とを備える。
【００２９】
バッテリＥＣＵ３４は、高圧系蓄電池３１の電圧を検出する電圧センサを用いて高圧系蓄電池３１の電圧値を検出する。また、バッテリＥＣＵ３４は、例えば、高圧系蓄電池３１の充放電電流を検出する電流センサや高圧系蓄電池３１の電圧を検出する電圧センサや高圧系蓄電池３１の温度を検出する温度センサなどを用いて高圧系蓄電池３１の電流値や電圧値や温度を検出することによって、高圧系蓄電池３１の充電状態を検出してもよい。より具体的には、バッテリＥＣＵ３４は、高圧系蓄電池３１の電流値や電圧値を検出することによって、高圧系蓄電池３１の容量がどれだけ残っているのかを示す「充電率（ＳＯＣ：State  of  Charge）」を算出する。充電率は、満充電容量に対する残容量を示すものである。バッテリＥＣＵ３４は、例えば、高圧系蓄電池３１の充放電電流の積算（積分）などにより充電率（残容量）を算出する。電気量（高圧系蓄電池３１の容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。残容量は高圧系蓄電池３１の満充電時の容量から高圧系蓄電池３１から放電された放電量を引いた値に相当することから、バッテリＥＣＵ３４は、高圧系蓄電池３１の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、充電率（残容量）を算出することが可能になる。なお、満充電時の初期容量は、所定のメモリに記憶されてよい。
【００３０】
また、バッテリＥＣＵ３４は、放電初期時の高圧系蓄電池３１の電圧の極小値を測定することによって充電率を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生ずる極小値と充電率は相関があることが知られているため、バッテリＥＣＵ３４は、その相関関係（例えば、マップデータ）に基づいて充電率を推定することができる。
【００３１】
また、バッテリＥＣＵ３４は、放電初期時の高圧系蓄電池３１の内部抵抗を測定することによって充電率及び満充電容量を算出してもよい。内部抵抗は、初期放電電流と初期放電電圧によって算出される。内部抵抗と充電率、ならびに、内部抵抗と満充電容量は、相関があることが知られている。バッテリＥＣＵ３４は、高圧系蓄電池３１の内部抵抗に対する充電率の算出マップを参照して、高圧系蓄電池３１の内部抵抗に対応する充電率を算出する。バッテリＥＣＵ３４は、高圧系蓄電池３１の内部抵抗に対する満充電容量の算出マップを参照して、高圧系蓄電池３１の内部抵抗に対応する満充電容量を算出する。
【００３２】
低圧系蓄電池１１の蓄電状態を検出するバッテリＥＣＵ１４も、バッテリＥＣＵ３４と同様に、低圧系蓄電池１１の電圧値、充電率及び満充電容量を検出することができる。
【００３３】
また、車両用電力制御装置１００は、各電圧系の負荷要求と電源の供給可能電力に基づいて、各電圧系に対する最適な電力配分や各電気負荷の作動を管理する電源マネジメントＥＣＵ（以下、「パワマネＥＣＵ」という）５０を備える。パワマネＥＣＵ５０は、通信線９０を介して、ＥＣＵ１３，ＥＣＵ３３，ＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３，バッテリＥＣＵ１４，バッテリＥＣＵ３４と接続され、各ＥＣＵと通信を行う。
【００３４】
続いて、パワマネＥＣＵ５０によるパワーマネジメント制御の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、パワマネＥＣＵ５０によるパワーマネジメント制御を示すフローである。パワマネＥＣＵ５０は、例えば、エンジンを始動させるためのイグニッションスイッチのオフからオンへの切り替えを検知した後に、図２に示されるパワーマネジメント制御を実施する。
【００３５】
パワマネＥＣＵ５０は、高圧系負荷３２の負荷要求値Wload42をＥＣＵ３３から取得し、高圧系負荷要求値Wload42に基づいて、高圧系電源（高圧系蓄電池３１とオルタネータ６０）の電力余裕分W1を算出する（ステップ１０）。高圧系蓄電池３１の供給可能な最大電力をPb42max、オルタネータ６０の供給可能な最大電力をPalt42maxとすると、ステップ１０に記載の演算式で電力余裕分W1を算出できる。また、パワマネＥＣＵ５０は、低圧系負荷１２の負荷要求値Wload14をＥＣＵ１３から取得し、低圧系負荷要求値Wload14に基づいて、低圧系電源（低圧系蓄電池１１）の電力余裕分W2を算出する（ステップ１２）。低圧系蓄電池１１の供給可能な最大電力をPb14maxとすると、ステップ１２に記載の演算式で電力余裕分W2を算出できる。
【００３６】
図４は、蓄電池の温度及び充電率と蓄電池の供給可能な最大電力との関係を定めたマップである。図５は、オルタネータの回転数とオルタネータの供給可能な最大電力との関係を定めたマップである。パワマネＥＣＵ５０は、図４のマップに従って、高圧系蓄電池３１の供給可能な最大電力Pb42maxと低圧系蓄電池１１の供給可能な最大電力Pb14maxとを算出し、図５のマップに従って、オルタネータ６０の供給可能な最大電力Palt42maxを算出する。
【００３７】
パワマネＥＣＵ５０は、高圧系電力余裕分W1と低圧系電力余裕分W2のいずれかが負であるか否かを判断する（ステップ１４）。W1,W2が負ということは、電気負荷に供給すべき電力が不足していることを意味する。パワマネＥＣＵ５０は、W1とW2のいずれも負でないならば（ステップ１４，Ｎｏ）、高圧系負荷と低圧系負荷に供給可能な電力に余裕があるとして、高圧系負荷３２の作動許可をＥＣＵ３３に指令するとともに、低圧系負荷１２の作動許可をＥＣＵ１３に指令する（ステップ２０）。ＥＣＵ３３，１３は、作動許可指令の受信がない限り、各負荷を作動させることができない。作動許可指令を受信したＥＣＵ３３，１３によって、高圧系負荷３２と低圧系負荷１２の作動が開始する。
【００３８】
例えば、パワマネＥＣＵ５０は、ステップ２０において、Wload42やWload42などの各電気負荷の負荷要求値Wload(n)を各電気負荷に対する出力指示値Wo(n)として各ＥＣＵに送信する。出力指示値Wo(n)を受信した各ＥＣＵは、その出力指示値Wo(n)（＝Wload(n)）に従って、自身が制御する電気負荷の出力を制御する。
【００３９】
一方、パワマネＥＣＵ５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０による電力配分によって一方の電圧系の電力を他方の電圧系に供給することによって電力不足が解消するか否かをステップ１６に記載の判定基準に基づいて判断する（ステップ１６）。「W1＋W2＞０」が成立するということは、高圧系から低圧系への電力配分又は低圧系から高圧系への電力配分によって高圧系負荷と低圧系負荷に供給すべき電力に余裕ができることを意味する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０はその性能によって供給できる電力の上限値Pddmax（例えば、１００W）がおのずと決められているので、電力配分によって電力不足を解消させるためには、「W1＞-Pddmax」と「W2＞-Pddmax」が成立することが必要である。
【００４０】
パワマネＥＣＵ５０は、ステップ１６に記載の判定基準が成立した場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の目標出力電力Pddとオルタネータ６０の目標発電電圧Valtdを決定し、目標出力電力PddをＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３に対して出力指示し、目標発電電圧Valtdをオルタネータ６０に対して出力指示する（ステップ１８）。
【００４１】
高圧系電力余裕分W1が負の場合、高圧系負荷３２に供給すべき電力が不足しているとして、パワマネＥＣＵ５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に昇圧変換させるべく、目標出力電力PddをW1に決定する。一方、低圧系電力余裕分W2が負の場合、低圧系負荷１２に供給すべき電力が不足しているとして、パワマネＥＣＵ５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に降圧変換させるべく、目標出力電力Pddを-W2に決定する。なお、目標出力電力Pddが正の値の場合には昇圧変換させることを意味し、負の値の場合には降圧変換させることを意味する。そして、目標出力電力Pddの出力指示を受信したＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、目標出力電力Pddが「W1」の場合、高圧系側から供給される出力電力がW1となるように昇圧変換をＤＣ−ＤＣコンバータ２０に開始させる。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の昇圧変換の開始によって、高圧系側から供給される出力電力が増加し始める。一方、目標出力電力Pddの出力指示を受信したＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３は、目標出力電力Pddが「-W2」の場合、低圧系側から供給される出力電力がW2となるように降圧変換をＤＣ−ＤＣコンバータ２０に開始させる。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の降圧変換の開始によって、低圧系側から供給される出力電力が増加し始める。
【００４２】
一方、パワマネＥＣＵ５０は、例えば、オルタネータ６０が供給可能な最大電力Palt42maxを発電するために必要な目標発電電圧Valtdを決定するとよい。目標発電電圧Valtdの出力指示を受信したオルタネータ６０は、発電電圧が目標発電電圧Valtdとなるように発電を開始することによって、その出力電力（発電電力）が増加し始める。
【００４３】
そして、目標出力電力Pddと目標発電電圧Valtdの出力指示によって出力電力が増加した後に、パワマネＥＣＵ５０は、高圧系負荷３２の作動許可をＥＣＵ３３に指令するとともに、低圧系負荷１２の作動許可をＥＣＵ１３に指令する（ステップ２０）。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０やオルタネータ６０の出力電力が所定の閾値電力を超えたことが検出された場合に、パワマネＥＣＵ５０は、電気負荷の作動許可を各ＥＣＵに指令する。また、例えば、目標出力電力Pddと目標発電電圧Valtdの出力指示の後の所定の待機時間経過時に、パワマネＥＣＵ５０は、電気負荷の作動許可を各ＥＣＵに指令してもよい。所定の待機時間は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０やオルタネータ６０の出力応答遅れを考慮して決めればよい。そして、作動許可指令を受信したＥＣＵ３３，１３によって、高圧系負荷３２と低圧系負荷１２の作動が開始する。
【００４４】
例えば、パワマネＥＣＵ５０は、ステップ２０において、Wload42やWload42などの各電気負荷の負荷要求値Wload(n)を各電気負荷に対する出力指示値Wo(n)として各ＥＣＵに送信する。出力指示値Wo(n)を受信した各ＥＣＵは、その出力指示値Wo(n)（＝Wload(n)）に従って、自身が制御する電気負荷の出力を制御する。
【００４５】
一方、パワマネＥＣＵ５０は、ステップ１６に記載の判定基準が成立しない場合（すなわち、一方の電圧系から他方の電圧系への電力配分を行っても電力不足が解消できない場合）、各電気負荷に予め付与された優先順位に従って各電気負荷の負荷要求値を制限することによって、ステップ１６の判定基準を成立させるＤＣ−ＤＣコンバータ２０の目標出力電力Pddとオルタネータ６０の目標発電電圧Valtdを決定し、目標出力電力PddをＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３に対して出力指示し、目標発電電圧Valtdをオルタネータ６０に対して出力指示する（ステップ２２）。
【００４６】
この既定の優先順位の低い電気負荷から順番にその負荷要求値を制限することによって、ステップ１６の判定基準を成立させる。負荷要求値が制限された電気負荷は、その制限された範囲内での作動に制限される。例えば、高圧系負荷３２の優先順位が低圧系負荷１２より高ければ、低圧系負荷１２の負荷要求値が制限される。高圧系負荷３２や低圧系負荷１２に複数の負荷が含まれている場合には、その負荷毎に付与された優先順位に従って、それらの負荷要求値を制限すればよい。また、負荷要求値の制限は、零又は零より大きい所定値に減少させればよい。また、この既定の優先順位は、電気負荷の車両における重要度に応じて設定されればよく、例えば安全に直接かかわる電気負荷になるほど高めに設定されるとよい。
【００４７】
そして、目標出力電力Pddと目標発電電圧Valtdの出力指示によって出力電力が増加した後に、パワマネＥＣＵ５０は、高圧系負荷３２の作動許可又は作動制限をＥＣＵ３３に指令するとともに、低圧系負荷１２の作動許可又は作動制限をＥＣＵ１３に指令する（ステップ２４）。作動許可指令又は作動制限指令を受信したＥＣＵ３３，１３によって、高圧系負荷３２と低圧系負荷１２の作動が開始する。
【００４８】
例えば、パワマネＥＣＵ５０は、ステップ２２において、負荷要求値Wload(n)を制限するために、各電気負荷に対する出力補正値Wc(n)を演算する。パワマネＥＣＵ５０は、既定の優先順位の低い電気負荷から順番に出力補正値Wc(n)を制限することによって、ステップ１６に記載の判定基準を成立させるように各電気負荷の出力補正値Wc(n)を決定し、その決定したWc(n)を各電気負荷に対する出力指示値Wo(n)として各ＥＣＵに送信する（ステップ２４）。出力指示値Wo(n)を受信した各ＥＣＵは、その出力指示値Wo(n)（＝Wc(n)）に従って、自身が制御する電気負荷の出力を制御する。ここで、Wo(n)＝零の場合の電気負荷の出力は、停止されることになる。
【００４９】
したがって、車両用電力制御装置１００によれば、高圧系負荷３２に必要な電力が不足している場合には、低圧系側から供給することができ、低圧系負荷１２に必要な電力が不足している場合には、高圧系側から供給することができ、電源の給電能力の不足を補うことができる。
【００５０】
そして、いずれかの電圧系に給電不足が生じるおそれがあっても、適切なタイミングで電力供給を行うことができる。すなわち、オルタネータ６０やＤＣ−ＤＣコンバータ２０などの電力供給源の出力応答の遅れを加味して、それらの電力供給源からの電力供給量を増大させた後に電気負荷の作動を許可するので、電気負荷の作動による一時的な給電不足に陥ることを防ぐことができる。
【００５１】
ところで、高圧系蓄電池３１の充電率が低下している場合、オルタネータ６０の発電電力とＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電力が高圧系蓄電池３１に充電されやすくなるため、供給すべき電気負荷にそれらの電力が供給されにくくなる。そこで、パワマネＥＣＵ５０は、高圧系蓄電池３１の充電率に応じて、高圧系蓄電池３１に対してオルタネータ６０及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０から供給される電力を制限する。電力の制限手段として、バッテリリレー８０を備える。
【００５２】
バッテリリレー８０は、オルタネータ６０や高圧系負荷などから構成される高圧系回路と高圧系蓄電池３１との間の給電経路を遮断する手段である。バッテリリレー８０は、オフにすることによりその給電経路は遮断され、オンにすることによりその給電経路は導通する。バッテリリレー８０は、半導体リレーでもメカリレーでもよい。
【００５３】
パワマネＥＣＵ５０は、高圧系負荷３２（又は、低圧系負荷１２）の作動を許可する前に、高圧系蓄電池３１とオルタネータ６０及びＤＣ−ＤＣコンバータ２０との接続を切断した上で、高圧系負荷３２（又は、低圧系負荷１２）の作動を許可するとよい。
【００５４】
図３は、バッテリリレー８０の制御フローである。パワマネＥＣＵ５０は、例えば、高圧系蓄電池３１が所定の充電状態を満たしていない場合には（例えば、高圧系蓄電池３１の電圧が所定電圧Vb1未満の場合には、又は高圧系蓄電池３１の充電率が所定値Sb1未満の場合には）、低充電状態と判定する。
パワマネＥＣＵ５０は、高圧系電力が高圧系負荷３２に供給されずに高圧系蓄電池３１に充電されることを防ぐため、高圧系電力余裕分Ｗ１が負であり高圧系蓄電池３１が低充電状態であると判定されている状態では（ステップ３０，Ｙｅｓ）バッテリリレー８０の状態をオフに保持する（ステップ３２）し、ステップ３０の判定基準が成立しない状態では（ステップ３０、Ｎｏ）、バッテリリレー８０の状態をオンに保持する（ステップ３４）。
【００５５】
このようにバッテリリレー８０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０を制御することによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０とオルタネータ６０から供給される電力が高圧系負荷３２に供給されずに高圧系蓄電池３１に充電されることを防ぐことができる。また、バッテリリレー８０をオフにすることによって、高圧系蓄電池３１の最大許容印加電圧に左右されずにオルタネータ６０の発電電圧を最大許容印加電圧より大きな値に上昇させることができる。オルタネータ６０の発電電圧を上昇させることができれば、高圧系負荷３１に対して高速に給電することができるとともに、高圧系負荷３１の作動性能を高めることができる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、上述の実施例では、高圧系と低圧系の異なる電圧系を有する電源システムを示したが、高圧系と低圧系の電圧仕様が共通の電源システムであってもよい（例えば、図１の高圧系と低圧系が同じ４２Ｖ系の電圧仕様）。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、同圧変換の変換動作をするものであればよい。
【００５８】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０とＤＣ−ＤＣＥＣＵ２３については、両者を別体構成にしてもよいし一体構成にしてもよい。
【００５９】
また、上述の実施例では電力の制限手段として、バッテリリレー８０を例示したが、ＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータによってその入出力電力を制限することができる。
【００６０】
また、パワマネＥＣＵ５０の制御結果を車両の運転者等のユーザに知らせる報知手段を備えてもよい。報知手段として、スピーカや表示装置が挙げられる。表示装置は、例えば、その判定結果を表示するディスプレイや、その判定結果を点灯状態によって知らせるウォーニングランプであればよい。これにより、ユーザは電気負荷の作動が制限されることを適切に認識することができる。
【００６１】
また、本発明は、車両用電力制御装置に限らず、航空機や船舶など、車両以外の他の用途の電力制御装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態である車両用電力制御装置１００の構成図を示す。
【図２】パワマネＥＣＵ５０によるバックアップ制御を示すフローである。
【図３】パワマネＥＣＵ５０によるリレー制御を示すフローである。
【図４】蓄電池の温度及び充電率と蓄電池の供給可能な最大電力との関係を定めたマップ
【図５】オルタネータの回転数とオルタネータの供給可能な最大電力との関係を定めたマップである。
【符号の説明】
【００６３】
１１  低圧系蓄電池
１２  低圧系負荷
１３  低圧系負荷制御用ＥＣＵ
２０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１  高圧系蓄電池
３２  高圧系負荷
３３  高圧系負荷制御用ＥＣＵ
５０  電源マネジメントＥＣＵ
６０  オルタネータ
８０  バッテリリレー
【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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