(57)【要約】【課題】各電気負荷への供給電力配分を適切に制御すること。【解決手段】本発明は、複数の電気負荷に対する供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置において、供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を、電気負荷毎に導出しておく。各電気負荷の性能満足特性は、複数の電気負荷間で共通な指標として性能満足度で表される。電源から供給可能な電力を制約条件として用い、各電気負荷における前記性能満足度の合計値が極大となるように、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化する。【選択図】図１
2007126050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気負荷に対する供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置において、
供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を、電気負荷毎に導出しておき、
電源の状態と、各電気負荷の作動要求状態と、前記各電気負荷の性能満足特性とに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする、車両用電力マネジメント装置。
【請求項２】
各電気負荷の性能満足特性は、複数の電気負荷間で共通な指標として性能満足度で表され、
電源から供給可能な電力を制約条件として用い、各電気負荷における前記性能満足度の合計値が極大となるように、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化演算する、請求項１に記載の車両用電力マネジメント装置。
【請求項３】
各電気負荷の作動要求状態毎に、前記演算した各電気負荷への供給電力配分を実績値として記憶しておき、該記憶した供給電力配分の実績値に従って、各電気負荷への供給電力配分を決定する、請求項１又は２に記載の車両用電力マネジメント装置。
【請求項４】
定期的に、再演算した供給電力配分を、前記記憶した供給電力配分の実績値に代えて用いる、請求項３に記載の車両用電力マネジメント装置。
【請求項５】
車両状態に基づいて各電気負荷の作動要求を予測し、当該予測した各電気負荷の作動要求に基づいて、各電気負荷への供給電力配分を演算する、請求項１又は２に記載の車両用電力マネジメント装置。
【請求項６】
作動開始時に大電力を消費する所定の電気負荷の作動要求の発生が予測された場合、電源から供給可能な電力を、該供給可能な電力が小さくなる方向に補正して、各電気負荷に対する供給電力配分を演算する、請求項５に記載の車両用電力マネジメント装置。
【請求項７】
各電気負荷には電力供給優先度が設定されており、
電源の状態が所定基準を下回った場合、優先度の低い電気負荷への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷への供給電力配分を演算する、請求項１、２又は５に記載の車両用電力マネジメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源から供給可能な電力を複数の電気負荷に分配して供給する際の供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多数の車載電気負荷を搭載した自動車に装備され、車載電源と、該車載電源から給電された電力を前記車載電気負荷へ個別に断続可能に配電する配電制御部とを備える車両用配電装置において、前記配電制御部は、前記各車載電気負荷を重要度別に複数のグループに区分けする負荷重要度情報を記憶する記憶手段と、前記車載電源及び前記配電制御部を含む給電系の部分給電可能な異常を検出する手段と、当該異常を検出した時に前記負荷重要度情報に基づいて重要度が高い前記グループの前記車載電気負荷に優先給電し、重要度が低い前記グループの前記車載電気負荷への給電を遮断する給電制御手段と、を有することを特徴とする車両用配電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２００２−２００９４８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、近年では、車両の機能の多様化及び高度化に伴い、車両には多数の電子部品（電気負荷）が搭載されつつある。一般的に、車両に搭載される電源は、当該車両に搭載される各電気負荷に不足の無い電力供給が可能となるように定格電力等が決定されているが、各電気負荷が自由に最大限に動作することを許容するような電力消費態様は、各電気負荷の性能を最大限発揮させることができる反面、非効率である場合もあり、また、電源の大型化を招く等の不都合もある。
【０００４】
このため、上述の従来技術のように車載システムに異常が生じた場合だけでなく、通常時においても、各電気負荷に対する供給電力配分を制御することは有用である。この場合、電源の小型化も可能となるが、その反面として、電源から供給可能な電力を超えない範囲内で、各電気負荷の性能を適切に発揮させなければならず、各電気負荷に対する供給電力配分を適切に決定するのは困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、各電気負荷への供給電力配分を適切に制御することを可能とする車両用電力マネジメント装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、複数の電気負荷に対する供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置において、
供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を、電気負荷毎に導出しておき、
電源の状態と、各電気負荷の作動要求状態と、前記各電気負荷の性能満足特性とに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷の性能満足特性は、複数の電気負荷間で共通な指標として性能満足度で表され、
電源から供給可能な電力を制約条件として用い、各電気負荷における前記性能満足度の合計値が極大となるように、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化演算することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１又は２の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷の作動要求状態毎に、前記演算した各電気負荷への供給電力配分を実績値として記憶しておき、該記憶した供給電力配分の実績値に従って、各電気負荷への供給電力配分を決定することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
定期的に、再演算した供給電力配分を、前記記憶した供給電力配分の実績値に代えて用いることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第１又は２の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
車両状態に基づいて各電気負荷の作動要求を予測し、当該予測した各電気負荷の作動要求に基づいて、各電気負荷への供給電力配分を演算することを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第５の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
作動開始時に大電力を消費する所定の電気負荷の作動要求の発生が予測された場合、電源から供給可能な電力を、該供給可能な電力が小さくなる方向に補正して、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１、２又は５の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷には電力供給優先度が設定されており、
電源の状態が所定基準を下回った場合、優先度の低い電気負荷への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷への供給電力配分を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各電気負荷の供給電力に対する性能満足特性を用いて、各電気負荷への供給電力配分を制御することで、電源から供給可能な電力を超えない範囲内で、各電気負荷の性能を適切に発揮させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本発明の車両用電力マネジメント装置に係る基本システム構成を示す図である。本実施例の電力マネジメント装置は、電力マネージャ１０を中心として構成される。電力マネージャ１０は、一般的なECU（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と同様、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータから構成されている。
【００１６】
電力マネージャ１０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・が接続されている。各電気負荷２０は、一以上の電気負荷要素から構成される負荷システムを一単位としてもよく、或いは、各負荷システムにおける各電気負荷要素を一単位としてもよい。尚、負荷システムは、例えばブロアモータ及びそれを制御するコントローラを含む空調システム、同様にアシストモータ及びそれを制御するコントローラを含む電動パワーステアリングシステム、スクイブ及びそのドライバ等を制御するコントローラを含むエアバックシステム、等々、多種多様でありうる。
【００１７】
電力マネージャ１０は、適切なバスを介して、車載の各種センサのセンサ情報、車載の通信装置が外部センタや他車両等から取得する外部情報、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・の負荷情報（後述する要求電力等を含む。）等を取得できるように構成されている。
【００１８】
電力マネージャ１０には、適切なバスを介して、発電機３０が接続されている。発電機３０は、典型的には、エンジンの出力エネルギを電気エネルギに変換するオルタネータである。電力マネージャ１０は、車両の走行状態に応じて、発電機３０に対して発電電圧を指示する。
【００１９】
電力マネージャ１０には、適切なバスを介して、バッテリマネージャ４０が接続されている。バッテリマネージャ４０は、電流値や電圧値、バッテリ温度等に基づいて車載のバッテリ４２の状態（ＳＯＣ）を算出し、電力マネージャ１０に周期的に通知する。バッテリ４２としては、鉛電池やリチウムイオン電池、燃料電池等を含み、２つ以上の電池の組み合わせ（例えば、2電源システムにおける鉛電池とリチウムイオン電池）であってもよい。バッテリ４２は、上述の発電機３０と共に、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に対する電源を構成する。
【００２０】
電力マネージャ１０は、以下で詳説するように、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に対する供給電力配分を制御する。ここで、供給電力配分とは、電源から供給される電力（本例では、簡易のため発電機３０を考慮せず、バッテリ４２からの供給電力）に対する、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に対する各供給電力の比率を表す。電力マネージャ１０による供給電力配分の制御は、例えば各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に対する電源供給路をリレー等のスイッチにより接続・遮断することで機械的に実現することも可能であるが、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に対する作動指示値ないし制御目標値を変更させることで、電気的に容易に実現することができる。
【００２１】
本実施例では、以下で詳説する如く、複数の電気負荷間で共通に評価される指標である性能満足度を表す評価関数を導入し、各電気負荷間における相対的な重要度を性能満足度により共通に評価することで、各電気負荷への供給電力配分を最適に制御する。
【００２２】
以下では、本実施例の理解の容易化のため、３つの電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを例に説明し、電気負荷２０Ａは、ブレーキシステム（以下、「ＥＣＢシステム２０Ａ」ともいう。）であり、電気負荷２０Ｂは、パワーステアリングシステム（以下、「ＰＳシステム２０Ｂ」ともいう。）であり、電気負荷２０Ｃは、シートヒータ（以下、「シートヒータ２０Ｃ」ともいう。）であるものとする。
【００２３】
図２は、ＥＣＢシステム２０Ａの評価関数の一例を示し、図３は、ＰＳシステム２０Ｂの評価関数の一例を示し、図４は、シートヒータ２０Ｃの評価関数の一例を示す。各図において、横軸は、電気負荷に対する供給電力ないし消費電力［Ｗ］を表し、縦軸は、性能満足度を表す。性能満足度は、３つの電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ間で共通の指標（即ち、標準化された指標）であり、最大の性能満足度１は、当該電気負荷の性能が最大限に発揮されることを意味し、最小の性能満足度０は、当該電気負荷の性能が全く発揮されていないことを意味する。
【００２４】
ここで、評価関数は、供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を表すものであるが、その電気負荷のみの性能を単独で捉えたときの性能満足特性ではなく、車両全体の中で当該電気負荷の性能を捉えたときの性能満足特性を表す。換言すると、評価関数は、各電気負荷間における相対的な重要度を、車両全体としての機能（特に走行性能）を重視して表したものである。尚、評価関数は、常に図示のように連続関数となるとは限らず、電気負荷によっては不連続関数となることもありうる。
【００２５】
ＥＣＢシステム２０Ａの評価関数ＦＢ（ＷＢ）は、図２（Ａ）に示すように、ＥＣＢシステム２０Ａに対する供給電力ＷＢ［Ｗ］が電力値ＷＢ０［Ｗ］のときに最大の性能満足度１となり、その前後の供給電力ＷＢにおいて性能満足度が急激に減少する急峻な関数に設定される。電力値ＷＢ０は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でＥＣＢシステム２０Ａが作動する時の消費電力（以下、「要求電力ＷＢ０」という）に対応する。
【００２６】
この場合、ＥＣＢシステム２０Ａについては、供給電力ＷＢが要求電力ＷＢ０と異なると、性能満足度が最大値１から急激に減少することになる。これは、ＥＣＢシステム２０Ａに対して要求どおりの電力を供給しないと、ＥＣＢシステム２０Ａの性能満足度の著しい低下を招くことを意味する。尚、供給電力ＷＢが要求電力ＷＢ０を上回る場合にも、性能満足度が最大値１から急激に減少しているのは、要求電力ＷＢ０を上回る供給電力ＷＢがＥＣＢシステム２０Ａにより消費不能であることを意味する。
【００２７】
尚、要求電力ＷＢ０は、ＥＣＢシステム２０Ａの作動態様に応じて変化するため、ＥＣＢシステム２０Ａの評価関数ＦＢ（ＷＢ）は、要求電力ＷＢ０の変化に伴って変化する。即ち、正確にはＥＣＢシステム２０Ａの評価関数は、2つのパラメータによりＦＢ（ＷＢ、ＷＢ０）で表される。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、ＥＣＢシステム２０Ａの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）の場合よりも要求電力ＷＢ０が大きい（典型的には、ブレーキ操作量が大きい）ときの評価関数を示す。評価関数は、基本的に、要求電力ＷＢ０が小さくなるにつれて、上述の形（要求電力ＷＢ０を中心とした急峻な凸形状）を略維持しながら、横軸方向に平行移動するものであってよい。但し、要求電力ＷＢ０が所定基準値より小さい場合（例えば、ブレーキ操作量が所定基準値より小さい場合）には、図２（Ｂ）に示すように、供給電力ＷＢが要求電力ＷＢ０のときに最大の性能満足度１となり、供給電力ＷＢが要求電力ＷＢ０よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロ以上の所定値（例えば０．７）へと減少していくものであってもよい。これは、ブレーキ操作量がさほど大きくない場合は、必要な制動力がさほど高くないことが想定されるためのである。
【００２８】
尚、ＥＣＢシステム２０Ａの評価関数に関して、上述と同様の観点から、ブレーキ操作に関する２つ以上のパラメータ（例えばブレーキ操作量、操作速度等）を用いて、ブレーキ操作態様に応じて異なる評価関数を定義してもよい。
【００２９】
ＰＳシステム２０Ｂの評価関数ＦＳ（ＷＳ）は、図３（Ａ）に示すように、ＰＳシステム２０Ｂに対する供給電力ＷＳ［Ｗ］が電力値ＷＳ０［Ｗ］のときに最大の性能満足度１となり、供給電力ＷＳが電力値ＷＳ０よりも大きくなると、性能満足度が急激に減少し、供給電力ＷＳが電力値ＷＳ０よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロへと減少していく。電力値ＷＳ０は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でＰＳシステム２０Ｂが作動した時の消費電力（以下、「要求電力ＷＳ０」という）に対応する。
【００３０】
この場合、ＰＳシステム２０Ｂについては、供給電力ＷＳが要求電力ＷＳ０から逸脱して減少すると、性能満足度が最大値１から徐々にゼロへと減少することになる。この点が上述のＥＣＢシステム２０Ａの性能満足特性と異なるのは、ＰＳシステム２０Ｂが、車両の走行性能（曲がる性能）に関連するものの曲がる性能を確保する上で必要不可欠な要素ではないのに対して、ＥＣＢシステム２０Ａが、車両の走行性能（止まる性能）を確保する上で必要不可欠な要素であることに起因する。
【００３１】
同様に、要求電力ＷＳ０は、ＰＳシステム２０Ｂの作動態様に応じて変化するため、ＰＳシステム２０Ｂの評価関数ＦＳ（ＷＳ）は、要求電力ＷＳ０の変化に伴って変化する。即ち、正確にはＰＳシステム２０Ｂの評価関数はＦＳ（ＷＳ、ＷＳ０）で表される。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、ＰＳシステム２０Ｂの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）の場合よりも要求電力ＷＳ０が大きい（典型的には、ステアリング操作速度ないし操作トルクが大きい）ときの評価関数を示す。図３（Ｂ）に示す評価関数は、図３（Ａ）に示す評価関数と同様、供給電力ＷＳが要求電力ＷＳ０のときに最大の性能満足度１となり、供給電力ＷＳが要求電力ＷＳ０よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロへと減少していく。
【００３２】
シートヒータ２０Ｃの評価関数ＦＨ（ＷＨ）は、図４に示すように、シートヒータ２０Ｃに対する供給電力ＷＨ［Ｗ］が電力値ＷＨ０［Ｗ］のときに最大の性能満足度１となり、供給電力ＷＨが電力値ＷＨ０よりも大きくなると、性能満足度が急激に減少し、供給電力ＷＨが電力値ＷＨ０よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々に減少していく。電力値ＷＨ０は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でシートヒータ２０Ｃが作動した時の消費電力（以下、「要求電力ＷＨ０」という）に対応する。
【００３３】
この場合、シートヒータ２０Ｃについては、供給電力ＷＨが要求電力ＷＨ０から逸脱して減少すると、性能満足度が最大値１から、緩やかな傾斜で減少し、供給電力ＷＨがゼロになっても、性能満足度がゼロにはならない（例えば、性能満足度が０．７程度までしか減少しない。）。この点が上述のＰＳシステム２０Ｂの性能満足特性と異なるのは、シートヒータ２０Ｃが、車両の走行性能に関係のない乗員の快適性に関連する要素であることに起因する。
【００３４】
同様に、要求電力ＷＨ０は、シートヒータ２０Ｃの作動態様に応じて変化するため、シートヒータ２０Ｃの評価関数ＦＨ（ＷＨ）は、要求電力ＷＨ０の変化に伴って変化する。即ち、正確にはシートヒータ２０Ｃの評価関数はＦＨ（ＷＨ、ＷＨ０）で表される。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、シートヒータ２０Ｃの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図４（Ａ）は、図４（Ｂ）の場合よりも要求電力ＷＢ０が大きい（典型的には、設定温度が高い）ときの評価関数を示す。図４（Ｂ）に示す評価関数は、図４（Ａ）に示す評価関数と同様、供給電力ＷＨが要求電力ＷＨ０［Ｗ］のときに最大の性能満足度１となり、供給電力ＷＨが要求電力ＷＨ０よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々に例えば０．８へと減少していく。
【００３５】
このように本実施例によれば、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ・・・に、それぞれの機能・特性・重要度等が加味された評価関数を与えることで、機能・特性・重要度等が異なる複数の電気負荷を共通の指標（性能満足度）により相対評価することができる。
【００３６】
電力マネージャ１０は、上述の各電気負荷の評価関数（性能満足特性）を用いて、各電気負荷に対する供給電力配分を適切に決定する。以下、この具体例について、図５及び図６を参照して説明する。
【００３７】
図５は、バッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）の一例を示す。図５において、横軸は、バッテリ４２から供給される電力ＷＰ（以下、「バッテリ供給電力ＷＰ」という）［Ｗ］を表し、縦軸は、性能満足度を表す。バッテリ供給電力ＷＰは、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの総消費電力に対応する。バッテリ４２の性能満足度は、上述の電気負荷の性能満足度とは性質が異なり、バッテリ４２の負荷が小さいほど（即ちバッテリ供給電力が小さいほど）、高くなるように設定される。
【００３８】
具体的には、バッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）は、図５（Ａ）に示すように、バッテリ供給電力ＷＰがゼロから所定値αまでは最大の性能満足度１となり、バッテリ供給電力ＷＰが所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。ここで、バッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）は、バッテリ４２の充電状態（ＳＯＣ）に応じて設定される。即ち、正確にはバッテリ４２の評価関数はＦＰ（ＷＰ、ＳＯＣ）で表される。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、異なるバッテリ４２の充電状態に対する評価関数を示し、具体的には、図５（Ａ）は、ＳＯＣが１００％のときの評価関数を示し、図５（Ｂ）は、ＳＯＣが７０％のときの評価関数を示す。図５（Ｂ）に示す評価関数は、図５（Ａ）に示す評価関数と比べて所定値αが小さく設定され、その他は同様に、バッテリ供給電力がゼロから所定値αまでは最大の性能満足度１となり、バッテリ供給電力が所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。
【００３９】
図６は、電力マネージャ１０による各電気負荷に対する供給電力配分の決定処理のフローチャートである。
【００４０】
ステップ１００では、電力マネージャ１０は、バッテリ４２の充電状態（ＳＯＣ）を把握する。尚、バッテリ４２のＳＯＣは、本処理ルーチンの周期（電力マネージャ１０による演算周期）のような短い時間で大きく変化しないので、本ステップ１００の処理は、初回だけ又は比較的長い周期で定期的に実行されてもよい。
【００４１】
ステップ１１０では、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（電気負荷２０Ｃの場合、それを制御するＥＣＵ）との通信を介して、これらの各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態、即ち、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０を把握する。尚、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、通常的には、電力マネージャ１０による介入（電力供給制限）のない状態で、バッテリ４２から任意に電力供給を受けている。即ち、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれのＥＣＵからの作動指示に応じて、それぞれ自由に作動する。例えば、シートヒータ２０Ｃは、スイッチがオンとされたとき、設定された設定温度（コントローラからの指示値）に応じて作動する。
【００４２】
ステップ１２０では、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０に応じた評価関数ＦＢ（ＷＢ），ＦＳ（ＷＳ），ＦＨ（ＷＨ）を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ４２のＳＯＣに応じたバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）を、所定のメモリから読み出す。
【００４３】
ステップ１３０では、電力マネージャ１０は、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを決定する。具体的には、電力マネージャ１０は、ＷＰ＝ＷＢ＋ＦＳ＋ＦＨとして、目的関数Ｆｔ＝ＦＢ（ＷＢ）＋ＦＳ（ＷＳ）＋ＦＨ（ＷＨ）＋ＦＰ（ＷＰ）が極大となるような、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに対する供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨを求める。電力マネージャ１０は、かくして求めた供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを決定する。
【００４４】
ステップ１４０では、電力マネージャ１０は、決定した供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣのＥＣＵに対して指示を送信する。即ち、電力マネージャ１０は、要求電力に対応しない供給電力が最適値として演算された電気負荷に、当該最適値の供給電力が供給されるように、当該電気負荷の動作を制限する。これは、当該電気負荷に対する電源供給路をリレーにより接続・遮断することで機械的に実現することも可能であるが、当該電気負荷に対する作動指示値を変更させることで（例えば、シートヒータ２０Ｃに対しては、通電電流に対して可変の上限値を設定し、当該上限値を下げることで）、電気的に容易に実現することができる。
【００４５】
ステップ１００〜１４０の処理ルーチンは、所定の終了条件（例えば、イグニションスイッチがオフされるまで）所定周期毎に繰り返される。
【００４６】
ここで、図５を再度参照するに、バッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）は、バッテリ供給電力ＷＰが所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。従って、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの総要求電力（＝ＷＢ０＋ＷＳ０＋ＷＨ０）が所定値αを超えない限り、目的関数Ｆｔは、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０に一致する供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨにおいて極大となる（即ち、ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０が最適値となる。）。一方、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの総要求電力が所定値αを超えようとすると、ＦＰ（ＷＰ）の性能満足度が急激に減少するので、得られる供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨの最適値は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０に対応しないだろう。これは、ある電気負荷に対して要求電力通りの供給電力が供給されないことを意味する。このように、本実施例によれば、総要求電力がバッテリ４２の許容限度を超えるような大きな値になった場合には、バッテリ４２を適切に保護しつつ、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化することができる。
【００４７】
尚、この最適化方法は、上述のバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）の特徴からも明らかなように、バッテリ４２から供給可能な電力を制約条件として、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの性能満足度の合計値が極大となるような最適解を求めていることと実質的に等価である。従って、代替的に、電力マネージャ１０は、ＷＰ＝ＷＢ＋ＦＳ＋ＦＨとして、ＷＰ＝ＷＢ＋ＦＳ＋ＦＨ＜α（但し、αは、バッテリ４２のＳＯＣに応じて可変）という制約条件の下で、目的関数Ｆｔ＝ＦＢ（ＷＢ）＋ＦＳ（ＷＳ）＋ＦＨ（ＷＨ）が極大となるような、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに対する供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨを求めてもよい。この場合も、総要求電力がバッテリ４２の許容限度を超えない範囲で、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化することができる。尚、この代替例では、上述のバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）を定義する必要はなく、単に、制約条件となるバッテリ４２から供給可能な電力（例えば上述のα）を決定するだけでよい。
【００４８】
尚、本実施例では、上述の評価関数自体に各電気負荷の相対的な重要度（電力供給優先度）が反映されているので、目的関数Ｆｔ＝ＦＢ（ＷＢ）＋ＦＳ（ＷＳ）＋ＦＨ（ＷＨ）＋ＦＰ（ＷＰ）、又は、目的関数Ｆｔ＝ＦＢ（ＷＢ）＋ＦＳ（ＷＳ）＋ＦＨ（ＷＨ）の各項の係数に重み付けを行っていないが、重み付け係数を付与することも可能である。例えば、総要求電力が所定値αを大幅に上回った場合や、バッテリ４２のＳＯＣが所定値を下回った場合等には、ＦＨ（ＷＨ）に対する重み付け係数をゼロにすることで、優先度の低い電気負荷２０Ｃへの電力供給が予め遮断される条件を形成し、当該条件下で、残りの各電気負荷２０Ａ，２０Ｂへの供給電力配分を最適化演算してもよい。
【００４９】
また、本実施例において、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの評価関数は、電気負荷の要求電力Ｗ０［Ｗ］に対する電気負荷の供給電力消費電力Ｗ［Ｗ］の比（＝Ｗ／Ｗ０）を、パラメータとして定義されてもよい。この場合、上述と同様の考え方で、例えばＥＣＢシステム２０Ａの評価関数ＦＢ（ＷＢ／ＷＢ０）は、ＥＣＢシステム２０Ａに対する供給電力ＷＢ［Ｗ］が要求電力ＷＢ０［Ｗ］のときに最大の性能満足度１となり、その前後の供給電力ＷＢにおいて性能満足度が急激に減少する急峻な関数に設定されてよい。この場合、要求電力ＷＢ０に応じて評価関数を複数定義する必要が無くなり、メモリ容量を節約することができる。
【００５０】
次に、上述の実施例を基本として構成可能なその他の好ましい実施例について、幾つかに分けて説明していく。
【実施例１】
【００５１】
実施例１は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態毎に、上述の如く演算した各電気負荷への供給電力配分（最適解）を実績値として所定のメモリに記憶しておき、該記憶した供給電力配分の実績値に従って、各電気負荷への供給電力配分を制御することを特徴とする。
【００５２】
図７は、実施例１による電力マネージャ１０により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。尚、図６を参照して説明したものと同様の処理については詳細な説明を省略する。
【００５３】
ステップ２００では、電力マネージャ１０は、バッテリ４２のＳＯＣを把握する。
【００５４】
ステップ２１０では、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとの通信を介して、これらの各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態を把握する。
【００５５】
ステップ２２０では、電力マネージャ１０は、把握した作動要求状態に対応する実績値が、所定のメモリ内に記憶されているか否かを判断する。実績値がメモリ内に記憶されている場合には、当該実績値を、今回周期の供給電力配分として用いる（ステップ２３０）。一方、実績値がメモリ内に記憶されていない場合には、ステップ２４０に進む。
【００５６】
ステップ２４０では、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０に応じた評価関数ＦＢ（ＷＢ），ＦＳ（ＷＳ），ＦＨ（ＷＨ）を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ４２のＳＯＣに応じたバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）を、所定のメモリから読み出す。
【００５７】
ステップ２５０では、電力マネージャ１０は、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを決定する（例えば上記ステップ１３０と同様の態様で決定する）。
【００５８】
ステップ２６０では、電力マネージャ１０は、決定した供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを、実績値として、上記ステップ２１０で把握した作動要求状態に対応付けて、メモリ内に記憶する。
【００５９】
ステップ２７０では、電力マネージャ１０は、決定した供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣのＥＣＵに対して指示を送信する。尚、ステップ２１０〜２７０の処理ルーチンは、所定の終了条件（例えば、イグニションスイッチがオフされるまで）所定周期毎に繰り返される。
【００６０】
このようにして、本実施例では、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態毎に、演算された供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰがメモリ内に、蓄積されていく。
【００６１】
ここで、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力がそれぞれＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０である状態に対応し、要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０のそれぞれ取りうる値の組み合わせの数だけ多数存在する。例えば、ＥＣＢシステム２０Ａについてはブレーキ操作量が大、中、小の３通り、ＰＳシステム２０Ｂについては操作トルクが大、中、小の３通り、シートヒータ２０Ｃについては設定温度が低、中、高の３通りといったように、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力の取りうる範囲を粗い分解能で区切った場合であっても、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態は計２７通りある。実際には、電気負荷は３個どころではなく多数であり、また、より細かい分解能で作動要求状態を類型化する必要があるので、作動要求状態毎に、上述の最適化演算を行うと、演算負荷が増大してしまうことが容易に予測できる。
【００６２】
これに対して、本実施例１によれば、作動要求状態毎に、上述の最適化演算を一回は行うものの、以前に最適化演算した作動要求状態と実質的に同一の作動要求状態に対しては、メモリに記憶しておいた供給電力配分がそのまま用いられる。これにより、実質的に同一の作動要求状態が形成されたときに、以前に行った同様の最適化演算を再び行うという無駄を省くことができ、電力マネージャ１０の演算負荷を低減することができる。
【００６３】
尚、本実施例において、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態を上述の如く類型化すべく各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力の取りうる範囲を適切な区分で分解する場合には、上述の各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの評価関数ＦＢ（ＷＢ），ＦＳ（ＷＳ），ＦＨ（ＷＨ）は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力の区分毎に定義されてよい。この場合、上記ステップ２４０において、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態に応じた評価関数ＦＢ（ＷＢ），ＦＳ（ＷＳ），ＦＨ（ＷＨ）を、所定のメモリから読み出すことになる。
【００６４】
本実施例においては、電力マネージャ１０は、好ましくは、定期的に各電気負荷への供給電力配分を再演算する。即ち、電力マネージャ１０は、以前に最適化演算した作動要求状態と実質的に同一の作動要求状態が形成された場合であっても、メモリに記憶しておいた供給電力配分を用いずに、上述の最適化演算を再度行う。これにより、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの経時変化等に対応することができる。
【実施例２】
【００６５】
実施例２は、車両状態に基づいて各電気負荷の作動要求を予測し、予測した各電気負荷の作動要求に基づいて、各電気負荷への供給電力配分を制御することを特徴とする。
【００６６】
図８は、実施例２による電力マネージャ１０により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。尚、図６を参照して説明したものと同様の処理については詳細な説明を省略する。
【００６７】
ステップ３００では、電力マネージャ１０は、バッテリ４２のＳＯＣを把握する。
【００６８】
ステップ３１０では、電力マネージャ１０は、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとの通信を介して、これらの各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態を把握する。
【００６９】
ステップ３２０では、電力マネージャ１０は、車両の状態を把握する。車両の状態は、例えばアクセルペダルの操作態様を検出するアクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）、シフトの操作位置を検出するシフトポジションセンサ、ブレーキペダルの操作態様を検出するブレーキストロークセンサ（ブレーキ踏力センサ、マスタシリンダ圧センサ）、及び、ステアリングハンドルの操作態様を検出するステアリングセンサやトルクセンサ、車速を検出する車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等に基づいて把握されてよい。また、車両の状態は、ナビゲーションシステムから得られる自車位置情報、車車間通信や周辺監視カメラ等に基づいて、車両周辺の交通状況を考慮して把握されてよい。
【００７０】
ステップ３３０では、電力マネージャ１０は、上記ステップ３１０で把握した各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態と、上記ステップ３２０で把握した車両の状態に基づいて、現時点以後の各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態を予測する。電力マネージャ１０は、例えば、次回周期で、ブレーキペダルやステアリングハンドルの操作量が更に増大するか否か等について予測し、次回周期における各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０を予測する。
【００７１】
ステップ３４０では、電力マネージャ１０は、予測した各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの要求電力ＷＢ０，ＷＳ０，ＷＨ０に応じた評価関数ＦＢ（ＷＢ），ＦＳ（ＷＳ），ＦＨ（ＷＨ）を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ４２のＳＯＣに応じたバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）を、所定のメモリから読み出す。例えば、前方車両との車間時間等に基づいて、ＥＣＢシステム２０Ａのブレーキアシストシステムの作動が予測された場合や、路面がウェットな状態での急ブレーキにより、ＥＣＢシステム２０Ａのアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳシステム）の作動が予測された場合や、そのときに予測されるＥＣＢシステム２０Ａの要求電力ＷＢ０に応じた評価関数ＦＢ（ＷＢ）を読み出す。
【００７２】
ステップ３５０では、電力マネージャ１０は、上記ステップ３５０で読み出した各評価関数を用いて、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを決定する（例えば上記ステップ１３０と同様の態様で決定する）。
【００７３】
ステップ３６０では、電力マネージャ１０は、決定した供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣのＥＣＵに対して指示を送信する。尚、ステップ３１０〜３６０の処理ルーチンは、所定の終了条件（例えば、イグニションスイッチがオフされるまで）所定周期毎に繰り返される。
【００７４】
このように本実施例によれば、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動要求状態を予測して、供給電力配分をフィードフォワード的に制御することで、より早期に各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの作動制限をかけることができる。
【００７５】
本実施例において、総要求電力が所定値αを大幅に上回ることが予測される場合には、優先度の低い電気負荷（この場合、シートヒータ２０Ｃ）への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷２０Ａ，２０Ｂへの供給電力配分を最適化演算してもよい。
【００７６】
また、本実施例において、作動開始時に大電力を消費する電気負荷の作動要求の発生が予測された場合、電源から供給可能な電力を小さく補正して、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することとしてもよい。具体的には、ＥＣＢシステム２０ＡやＰＳシステム２０Ｂの作動開始が予測された場合、電力マネージャ１０は、上記ステップ３００で把握したバッテリ４２のＳＯＣ（例えば８０％）を、小さく見積もり（例えば５０％に見積もり）、上記ステップ３４０で、バッテリ４２のＳＯＣに応じたバッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）を、所定のメモリから読み出し、上記ステップ３５０で、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分ＷＢ／ＷＰ，ＷＳ／ＷＰ，ＷＨ／ＷＰを決定する。或いは、ＷＰ＝ＷＢ＋ＦＳ＋ＦＨ＜αの制約条件下で、目的関数Ｆｔ＝ＦＢ（ＷＢ）＋ＦＳ（ＷＳ）＋ＦＨ（ＷＨ）が極大となるような、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに対する供給電力ＷＢ，ＷＳ，ＷＨを求める構成においては、ＥＣＢシステム２０ＡやＰＳシステム２０Ｂの作動開始が予測された場合、電力マネージャ１０は、αを小さく補正して（即ち制約条件を厳しくなる方向に補正して）、上記の最適演算を行ってもよい。
【００７７】
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。
【００７８】
例えば、上述の実施例では、電源から供給可能な電力を、バッテリ４２のみの状態（即ちＳＯＣ）に基づいて決定しているが、電源から供給可能な電力は、バッテリ４２の状態や発電機３０の作動状態に応じて変化することから、発電機３０の作動状態をも考慮して決定してもよい。
【００７９】
また、上述の実施例では、評価関数は、各要求電力で性能満足度が最大値１となるように設定されているが、必ずしも各要求電力で性能満足度が最大値１となる必要はなく、例えば、供給電力が当該要求電力となるときの性能満足度が、1より小さい最大値となってもよい。
【００８０】
また、上述の実施例では、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの評価関数は、電力マネージャ１０のメモリに記憶されているが、電力マネージャ１０のメモリに、全ての電気負荷の評価関数を記憶させておくことは必ずしも必要ではない。即ち、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０ＣのＥＣＵ内のメモリに、それぞれの評価関数を記憶させておき、各電気負荷２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ側から、現在の供給電力に対する性能満足度を、電力マネージャ１０にそれぞれ通知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の車両用電力マネジメント装置に係る基本システム構成を示す図である。
【図２】ＥＣＢシステム２０Ａの評価関数の一例を示す図である。
【図３】ＰＳシステム２０Ｂの評価関数の一例を示す図である。
【図４】シートヒータ２０Ｃの評価関数の一例を示す図である。
【図５】バッテリ４２の評価関数ＦＰ（ＷＰ）の一例を示す図である。
【図６】電力マネージャ１０による各電気負荷に対する供給電力配分の決定処理のフローチャートである。
【図７】実施例１による電力マネージャ１０により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。
【図８】実施例２による電力マネージャ１０により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１０    電力マネージャ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ    電気負荷
３０    発電機
４２    バッテリ
【図１】
2007126050.tif 000003
【図２】
2007126050.tif 000004
【図３】
2007126050.tif 000005
【図４】
2007126050.tif 000006
【図５】
2007126050.tif 000007
【図６】
2007126050.tif 000008
【図７】
2007126050.tif 000009
【図８】
2007126050.tif 000010