(57)【要約】【課題】負荷に供給する十分な電力を確保することができる電力制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】電源と、前記電源より電力が供給される負荷と、前記電力の消費量の増大を予測する電力消費量予測手段と、前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記負荷に供給される電圧を引き上げる電圧引き上げ手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源より電力が供給される負荷と、
前記電力の消費量の増大を予測する電力消費量予測手段と、
前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記負荷に供給される電圧を引き上げる電圧引き上げ手段と、
を備える電力制御装置。
【請求項２】
発電手段を有し、
前記電圧引き上げ手段は、前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記発電手段の発電量に係る制限値を引き上げることを特徴とする請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記電圧引き上げ手段は、前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記電源の受け入れ電力に係る制限値を引き上げることを特徴とする請求項１または２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、電力制御装置に関し、負荷に供給される電圧を引き上げる電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両には電気式ブレーキ、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）、エアバッグなど電力消費が大きく、電源の負荷となる多数の装置が搭載されている。このような電力消費の大きな装置が増加するにつれて電源に与える負担が大きくなり、十分な電力の確保が難しくなる。例えば、プリクラッシュシステム（ＰＣＳ）は車両の衝突を予知し、予知された段階で所定の保護装置を起動して乗員の安全確保を図ることを目的としているが、このような安全確保を目的とするシステムはその目的から考えて確実に動作させる必要がある。もしも、十分な電力が確保されていなければ、動作が要求された時に供給できる電力が低下し、システムの正常動作は妨げられる。安全確保を目的とするシステムを確実に動作させるために、車両の衝突を予知し、予知された段階で安全確保に寄与しにくい負荷への電力を遮断することで、十分な電力を確保しようとする電力制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６５４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、従来の電力制御装置では、一部の負荷への電力を遮断することで安全確保を目的とするシステムへの電力供給を確保しようとしているが、電源の充電状態が十分でない場合などには、そのシステム自身の電力消費によって電源電圧低下を招くおそれがあり、システムへの電力供給を十分に確保できない場合があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、負荷に供給する十分な電力を確保することが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】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明は、電源と、前記電源より電力が供給される負荷と、前記電力の消費量の増大を予測する電力消費量予測手段と、前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記負荷に供給される電圧を引き上げる電圧引き上げ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において、前記電圧引き上げ手段は発電手段を有し、前記電力消費量予測手段の予測結果に基づいて、前記発電手段の制限値を引き上げることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、負荷に供給する十分な電力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【０００９】
図1は本発明の電力制御装置の概略の構成例を示す図である。
【００１０】
図1の電力制御装置は、高圧バッテリ１０、オルタネータ２０、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、低圧バッテリ４０、低圧バッテリ用負荷５０、インバータ６０、モータジェネレータ７０、高圧バッテリ用負荷（１）８０−１ないし高圧バッテリ用負荷（Ｎ）８０−Ｎ、バッテリ用ＥＣＵ９０、ＭＧ用ＥＣＵ１００、負荷（１）用ＥＣＵ１１０−１ないし負荷（Ｎ）用ＥＣＵ１１０−Ｎ、ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０、パワーマネジメントＥＣＵ１３０から構成されている。
【００１１】
オルタネータ２０は発電用コイル２１、整流用ダイオード２２、フィールドコイル２３、レギュレータ２４から構成されている。
【００１２】
ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０は障害物検知センサ１２１を有する。
【００１３】
高圧バッテリ１０は蓄電池であり、比較的電力消費の大きな負荷に電力を供給する電源である。低圧バッテリ４０は蓄電池であり、比較的電力消費の小さな低圧バッテリ用負荷５０に電力を供給する電源である。低圧バッテリ用負荷５０は例えば、ライトなどである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、高圧バッテリ１０の電圧を低圧バッテリ４０用の電圧に変換し、低圧バッテリ４０を充電するとともに、低圧バッテリ用負荷５０に電力を供給する。
【００１４】
インバータ６０は交流電圧と直流電圧とを相互に変換するスイッチング回路である。モータジェネレータ７０は交流電圧で動作し、電動機として駆動できると共に発電機としても駆動できる発電電動機であり、インバータ６０を介して高圧バッテリ１０やＤＣ−ＤＣコンバータ３０などと接続されている。ＭＧ用ＥＣＵ１００はインバータ６０のスイッチング回路を制御することで、インバータ６０の出力電圧を可変する電子制御ユニットである。
【００１５】
高圧バッテリ用負荷（１）８０−１ないし高圧バッテリ用負荷（Ｎ）８０−Ｎは高圧バッテリ１０又はオルタネータ２０又はインバータ６０から電力を供給される負荷であり、例えば、電気式ブレーキや電動パワーステアリングなどである。
【００１６】
高圧バッテリ１０には高圧バッテリ１０の端子間電圧を計測する電圧センサ１１、高圧バッテリ１０の充放電電流を計測する電流センサ１２及び高圧バッテリ１０の温度を計測する温度センサ１３が設置されている。また、低圧バッテリ４０には低圧バッテリ４０の端子間電圧を計測する電圧センサ４１、低圧バッテリ４０の充放電電流を計測する電流センサ４２及び低圧バッテリ４０の温度を計測する温度センサ４３が設置されている、前記各センサの出力はバッテリ用ＥＣＵ９０に入力されている。
【００１７】
バッテリ用ＥＣＵ９０は、前記各センサから入力された信号に基づいて、高圧バッテリ１０及び低圧バッテリ４０の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）をチェックする機能を有する電子制御ユニットである。また、バッテリ用ＥＣＵ９０はＤＣ−ＤＣコンバータ３０へ制御信号を出力する。
【００１８】
負荷（１）用ＥＣＵ１１０−１ないし負荷（Ｎ）用ＥＣＵ１１０−Ｎは高圧バッテリ用負荷（１）８０−１ないし高圧バッテリ用負荷（Ｎ）８０−Ｎを制御する電子制御ユニットである。
【００１９】
ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０は車両の衝突を事前に判断し、安全装備を作動させることで被害を軽減する、いわゆるプリクラッシュ・セーフティ・システムを制御する電子制御ユニットである。ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０中の障害物検知センサ１２１は相対速度や相対距離から車両周辺の障害物を検知するセンサであり、例えば、ミリ波センサなどが用いられる。障害物検知センサ１２１の検知した情報は、通信により、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２に入力される。
【００２０】
パワーマネジメントＥＣＵ１３０は電圧引き上げ手段１３１、電力消費量予測手段１３２から構成され、バッテリ用ＥＣＵ９０、ＭＧ用ＥＣＵ１００、負荷（１）用ＥＣＵ１１０−１、ないし負荷（Ｎ）用ＥＣＵ１１０−Ｎ、ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０と相互に通信可能な状態に接続されており、前記各ＥＣＵから通信により入手した情報や各種制御信号をやりとりし、システム全体の電力を制御する電子制御ユニットである。また、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１はオルタネータ２０の発電量を制御する。また、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１はＭＧ用ＥＣＵ１００を経由してモータジェネレータ７０の回生量を制御する。またパワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２は障害物検知センサ１２１の検知した情報を通信により入手し、入手した情報に基づいて衝突の可能性の有無を判断し、衝突の可能性有りと判断した場合に電力消費量が増大することを予測する予測手段である。
【００２１】
パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は、高圧バッテリ１０の充電電圧制限値を設定する。充電電圧制限値とは高圧バッテリ１０の過充電を防止し、寿命を伸ばすために設定される値であり、受け入れ電力の制限値である。図4はＳＯＣと充電電圧制限値との関係の例を示す図であるが、図４（１）のカーブのように充電電圧制限値は一定値ではなく、ＳＯＣに基づいて設定される値である。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２が電力消費量の増大を予測した場合に、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は、高圧バッテリ１０の電源電圧を引き上げるためにオルタネータ２０中のレギュレータ２４及びＭＧ用ＥＣＵ１００に指令を出す。
【００２２】
オルタネータ２０、インバータ６０、モータジェネレータ７０の動作をさらに詳しく説明する。
【００２３】
オルタネータ２０はエンジンの回転を利用して発電する発電手段であり、オルタネータ２０中の発電用コイル２１で発電した交流電圧をオルタネータ２０中の整流用ダイオード２２で整流し直流電圧に変換している。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１はオルタネータ２０中のレギュレータ２４を制御可能な状態に接続されている。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は前述の充電電圧制限値に関する情報をオルタネータ２０中のレギュレータ２４に送信すると共に、オルタネータ２０の出力電圧（整流用ダイオード２２のカソード側の電圧）が前記制限値を超えない範囲内で設定される所定の充電目標電圧値に収束するように制御することをオルタネータ２０中のレギュレータ２４に指令する。オルタネータ２０中のレギュレータ２４は指令を受け、オルタネータ２０中のフィールドコイル２３に流れる電流を調整することでオルタネータ２０の出力電圧（整流用ダイオード２２のカソード側の電圧）を前記充電目標電圧値に収束させる。
【００２４】
インバータ６０はモータジェネレータ７０が電動機として動作するときは高圧バッテリ１０又はオルタネータ２０から供給される直流電圧をＭＧ用ＥＣＵ１００からの制御信号に基づくスイッチング動作により、交流電圧に変換する。変換された交流電圧はモータジェネレータ７０に供給され、モータが駆動される。
【００２５】
モータジェネレータ７０は車両の回生制動時には発電機として動作する発電手段でもある。インバータ６０はモータジェネレータ７０が発電した交流電圧をＭＧ用ＥＣＵ１００からの制御信号に基づくスイッチング動作により、直流電圧に変換する。変換された直流電圧は高圧バッテリ１０の充電に使用される。前述のように、高圧バッテリ１０の過充電を防止するため、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は高圧バッテリ１０の充電電圧制限値を設定する。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は、前記制限値に関する情報をＭＧ用ＥＣＵ１００に送信すると共に、インバータ６０により直流に変換された電圧（インバータ６０と高圧バッテリ１０の接続部の電圧）が前記制限値を超えない範囲内で設定される所定の充電目標電圧値に収束するようにインバータ６０を制御することをＭＧ用ＥＣＵ１００に指令する。ＭＧ用ＥＣＵ１００は指令を受け、インバータ６０のスイッチング回路を制御することでインバータ６０の出力電圧（インバータ６０と高圧バッテリ１０の接続部の電圧）を前記充電目標電圧値に収束させる。
【００２６】
ここで、回生制動とは、車両を操作する者によるブレーキ操作が有った場合の回生発電を伴う制動や、ブレーキ操作はしないが、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速されることを言う。
【００２７】
次に、図2のフローチャートについて説明する。
【００２８】
図２は図1の電力制御装置において、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２が負荷で消費される電力の消費量の増大を予測した場合の処理例を示すフローチャートである。図2は負荷で消費される電力の消費量の増大が予測される例として、障害物との衝突の可能性がある場合の例について示している。
【００２９】
ステップ１００ではパワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２が負荷の電力の消費量の増大を予測する。負荷の電力の消費量の増大を予測する具体的な方法は以下に述べる。
【００３０】
ＰＣＳ用ＥＣＵ１２０中の障害物検知センサ１２１は、自車両が走行中にミリ波などの電磁波、レーザー波などの光波、超音波などの音波などを探索波として発すると共に、前走車両などの対象物によって反射された探索波を受信することにより、探索対象物を検知する。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２は、障害物検知センサ１２１が検知した情報を通信により入手し、受信した探索波の時間のずれや位相のずれなどの情報を整理し、対象物との距離を算出する。
【００３１】
パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２は、例えば、探索対象物が前走車両である場合は、障害物検知センサ１２１が前走車両を検知すると、検知した情報を通信により入手し、その情報に基づいて、自車両と前走車両との車間距離を算出し、例えば、車間距離が予め設定した値よりも狭くなったときに、自車両と衝突する可能性があると判断する。また、電力消費量予測手段１３２は衝突する可能性があると判断した場合には、電気式ブレーキや電動パワーステアリングなどの比較的電力消費量の大きな負荷が操作される可能性が高いと判断し、負荷で消費される電力の消費量の増大を予測する。予測結果は、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１に送信される（Ｓ１００）。
【００３２】
ステップ１００において、負荷で消費される電力の消費量の増大が予測されなかった場合には、ステップ１０１でオルタネータ２０の発電量は通常の範囲で制御される（Ｓ１０１）。次に、ステップ１０２でモータジェネレータ７０の回生量は通常の範囲で制御され（Ｓ１０２）、リターンとなる。ここで通常の範囲とは、前述のパワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１により設定された高圧バッテリ１０の前記充電電圧制限値を超えない範囲内で前記充電目標電圧値に収束するように高圧バッテリ１０を充電することができる発電量及び回生量を言う。
【００３３】
ステップ１００において、負荷で消費される電力の消費量の増大が予測された場合には、
ステップ１０３の処理が実行される。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は高圧バッテリ１０の充電電圧制限値をΔＶだけ高い値（以後、設定変更制限値という）に設定変更する。図4（２）のカーブが設定変更後の充電電圧制限値（設定変更制限値）を示す。ここで、設定値をより高い値に変更することは高圧バッテリ１０の寿命にとっては不利となるが、緊急時の電力確保を優先し、過電圧で高圧バッテリ１０が故障しない範囲内で設定値を上げる。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は設定変更制限値に関する情報をオルタネータ２０中のレギュレータ２４及びＭＧ用ＥＣＵ１００に送信する（Ｓ１０３）。
【００３４】
次に、ステップ１０４の処理が実行される。パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１はオルタネータ２０の出力電圧（整流用ダイオード２２のカソード側の電圧）が前記設定変更制限値を超えない範囲内で前記設定変更制限値に収束するように制御することをオルタネータ２０中のレギュレータ２４に指令する。すなわち、この場合には、充電目標電圧値は設定変更制限値と等しい。オルタネータ２０中のレギュレータ２４は指令を受け、オルタネータ２０中のフィールドコイル２３に流れる電流を調整することでオルタネータ２０の出力電圧（整流用ダイオード２２のカソード側の電圧）を前記設定変更制限値に収束させる。また、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１はオルタネータ２０での発電量が少なく、レギュレータ２４の制御だけではオルタネータ２０の出力電圧が前記設定変更制限値まで上がらないと判断した場合には、オルタネータ２０中の発電用コイル２１での発電量が増加するようにオルタネータ２０を制御する（Ｓ１０４）。これにより、発電量が増加する。
【００３５】
次に、ステップ１０５の処理が実行され、リターンとなる。ステップ１０５では、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電圧引き上げ手段１３１は、インバータ６０により直流に変換された電圧（インバータ６０と高圧バッテリ１０の接続部の電圧）が前記設定変更制限値を超えない範囲内で前記設定変更制限値に収束するようにインバータ６０を制御することをＭＧ用ＥＣＵ１００に指令する。すなわち、この場合には、充電目標電圧値は設定変更制限値と等しい。ＭＧ用ＥＣＵ１００は指令を受け、インバータ６０のスイッチング回路を制御することでインバータ６０の出力電圧（インバータ６０と高圧バッテリ１０の接続部の電圧）を前記設定変更制限値に収束させる。これにより、回生量が増加する。
【００３６】
以上の図２に示す各ステップ（スタートからリターンまで）は繰り返され、所定の処理が実行される。
【００３７】
図３は、図２に示すフローチャートの処理が実行された場合の充電電圧制限値（設定変更制限値）、発電量（回生量）、消費電力の関係の例を示す図である。
【００３８】
図３において、点線は従来の電力制御装置において電力の消費量が増大した場合の発電量（回生量）の変化の例を示している。電力の消費量が増大すると、それを補うために発電量（回生量）は増加するが、充電電圧制限値が変更されていないので、発電量（回生量）の増加が遅く、電力の消費量が急増している部分では十分な電力供給が可能な状態とはいえない。
【００３９】
一方、本発明の電力制御装置の例を実線で示すが、電力消費量予測手段１３２が、負荷で消費される電力の消費量の増大を予測した場合には、高圧バッテリ１０の充電電圧制限値を上げると共に、オルタネータ２０の発電量及びモータジェネレータ７０の回生量を増加させるので、発電量と回生量は時間と共に増加し、高圧バッテリ１０を充電しつつ、所定値に収束する。その後、電力消費量の大きな負荷が作動するため、一時的に消費電力は増加するが、この時には既に十分は電力供給が可能な状態になっている。
【００４０】
以上詳述したように、図１の電力制御装置で実行される図２のフローチャートに示す処理の結果、衝突する可能性があり、負荷で消費される電力の消費量の増大が予測された場合に、高圧バッテリ１０の充電電圧制限値を上げると共に、オルタネータ２０の発電量及びモータジェネレータ７０の回生量を増加させることで、予め電源電圧を上げることができる。この結果、十分な電力を確保でき、実際に電力消費の大きな負荷が作動した場合でも、負荷に十分な電力を供給することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
例えば、本実施例では、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ４０の２つのバッテリを有する電力制御装置の例を示したが、バッテリを１つのみ有する電力制御装置やバッテリを３つ以上有る電力制御装置にも本発明を同様に適用できる。
【００４３】
また、本実施例では、負荷で消費される電力の消費量の増大が予測される例として、電力消費量予測手段１３２が障害物検知センサ１２１の受信した情報から自車両と前走車両との車間距離を計測し、自車両が前走車両と衝突する可能性があると判断する場合の例を示したが、この例に限定されるものではない。例えば、車速センサを搭載し、電力消費量予測手段１３２が車速が通常想定される以上に速くなった場合に、電気式ブレーキが急激に操作される可能性等を考慮し、電力の消費量の増大を予測する例や、ＧＰＳを搭載したカーナビゲーションシステムにおいて、カーブの多い急な坂道の走行が予想される場合に、電力消費量予測手段１３２が係る情報に基づいて、電気式ブレーキや電動パワーステアリングが通常よりも高い頻度で操作される可能性等を考慮し、電力の消費量の増大を予測する例などが考えられる。
【００４４】
また、本実施例では、電力の消費量の増大が予測される場合に、オルタネータ２０の発電量及びモータジェネレータ７０の回生量を増加させたが、何れか一方のみを増加させても良い。
【００４５】
また、本実施例では車両を例にとって説明したが、必ずしも車両に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の電力制御装置の概略の構成例を示す図である。
【図２】図1の電力制御装置において、パワーマネジメントＥＣＵ１３０中の電力消費量予測手段１３２が負荷で消費される電力の消費量の増大を予測した場合の処理例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートの処理が実行された場合の充電電圧制限値（設定変更制限値）、発電量（回生量）、消費電力の関係の例を示す図である。
【図４】ＳＯＣと充電電圧制限値との関係の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  高圧バッテリ
１１  電圧センサ
１２  電流センサ
１３  温度センサ
２０  オルタネータ
２１  発電用コイル
２２  整流用ダイオード
２３  フィールドコイル
２４  レギュレータ
３０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４０  低圧バッテリ
４１  電圧センサ
４２  電流センサ
４３  温度センサ
５０  低圧バッテリ用負荷
６０  インバータ
７０  モータジェネレータ
８０−１  高圧バッテリ用負荷（１）
８０−Ｎ  高圧バッテリ用負荷（Ｎ）
９０  バッテリ用ＥＣＵ
１００  ＭＧ用ＥＣＵ
１１０−１  負荷（１）用ＥＣＵ
１１０−Ｎ  負荷（Ｎ）用ＥＣＵ
１２０  ＰＣＳ用ＥＣＵ
１２１  障害物検知センサ
１３０  パワーマネジメントＥＣＵ
１３１  電圧引き上げ手段
１３２  電力消費量予測手段
【図１】
2008289229.tif 000003
【図２】
2008289229.tif 000004
【図３】
2008289229.tif 000005
【図４】
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