(57)【要約】【課題】オルタネータのような発電機において効率的な発電を行いつつ、走行安全性の向上が可能な発電制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されたエンジンの出力の一部を利用して発電可能な発電機の発電制御装置であって、車両前方の道路情報から推定される複数の補機の消費電力量とオルタネータの最大発電量から余剰電力があると判定された場合に、車両の走行安全性への寄与率が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置から優先的に備蓄する。【選択図】図１
2016124330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの出力の一部を利用して発電可能な発電機と、
前記発電機によって充電可能なバッテリと、
前記車両前方の道路情報を取得する道路情報取得手段と、
前記道路情報に基づいて、前記車両に搭載された複数の補機を駆動するための消費電力量を推定する消費電力量推定手段と、
前記道路情報に基づいて、前記発電機の最大発電量を推定する最大発電量推定手段と、  前記発電機または前記バッテリから供給される電力により前記複数の補機を駆動することで生じる物理エネルギーをそれぞれ貯蔵可能な複数のエネルギー貯蔵装置と、
前記発電機または前記バッテリから供給される電力により前記複数の補機を駆動することにより、前記エネルギー貯蔵装置に物理エネルギーを備蓄するエネルギー備蓄制御手段と
を備え、
前記エネルギー備蓄制御手段は、前記最大発電量推定手段により推定される前記最大発電量が前記消費電力推定手段により推定される前記消費電力量より大きい場合、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち前記車両の走行安全性への寄与率が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置から優先的に、前記発電機によって発電された電力の余剰分を前記物理エネルギーとして備蓄することを特徴とする発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に搭載されたエンジンの出力の一部を用いて駆動されるオルタネータのような発電機の発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたエンジンの出力の一部を用いて駆動されるオルタネータのような発電機では、車両の減速時に回生駆動されることにより、発電が行われる。このような発電は車両の走行状態に応じて実施され、バッテリからの充電要求や、電力供給先である車載負荷（例えば空調装置のコンプレッサ、ライト、車載センサ、電動油圧ポンプ駆動装置のような補機）の需要に応じて、発電により生じた電力がバッテリや各種負荷に適宜供給されるように制御される。
【０００３】
この種の発電制御では、バッテリの充電残量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が低下すると、バッテリから補機に対して供給される電力量が低下し、車両の走行状態によっては補機が動作不能な状態に陥る可能性が考えられる。これに対して、例えば特許文献１では、オルタネータで発電された電力を電気エネルギーのままバッテリに充電するだけでなく、他の物理エネルギーの形態で備蓄しておくことにより補機の動作を確保することが記載されている（具体的には、オルタネータで発電した電力を利用してバキュームタンクに負圧を備蓄しておくことで、バッテリの充電残量が少なくなった場合であっても、当該貯蔵された負圧を利用してブレーキブースタの作動を確保することが記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５１１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、車両には様々な補機が搭載されているが、ブレーキ制動機構やパワーステアリング機構のような補機は走行安全性に関連するため、然るべきタイミングで確実な動作が要求される。仮にバッテリの充電残量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が低下した場合、上記特許文献１では、補機は備蓄された他の物理エネルギーを頼ることになるが、その備蓄量が少ない場合、これらの補機の動作が困難となる可能性がある。特に、このような補機が複数存在する場合、個々の補機について順番に物理エネルギーを備蓄していくと、走行安全上重要な補機に対して備蓄がなされるまでに時間を要してしまい、重要な補機の動作確保が困難になる可能性がある。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、オルタネータのような発電機において効率的な発電を行いつつ、走行安全性の向上が可能な発電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】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る発電制御装置は上記課題を解決するために、車両に搭載されたエンジンの出力の一部を利用して発電可能な発電機と、前記発電機によって充電可能なバッテリと、前記車両前方の道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記道路情報に基づいて、前記車両に搭載された複数の補機を駆動するための消費電力量を推定する消費電力量推定手段と、前記道路情報に基づいて、前記発電機の最大発電量を推定する最大発電量推定手段と、前記発電機または前記バッテリから供給される電力により前記複数の補機を駆動することで生じる物理エネルギーをそれぞれ貯蔵可能な複数のエネルギー貯蔵装置と、前記発電機または前記バッテリから供給される電力により前記複数の補機を駆動することにより、前記エネルギー貯蔵装置に物理エネルギーを備蓄するエネルギー備蓄制御手段とを備え、前記エネルギー備蓄制御手段は、前記最大発電量推定手段により推定される前記最大発電量が前記消費電力推定手段により推定される前記消費電力量より大きい場合、前記複数のエネルギー貯蔵装置のうち前記車両の走行安全性への寄与率が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置から優先的に、前記発電機によって発電された電力の余剰分を前記物理エネルギーとして備蓄する。
【０００８】
上記構成によれば、複数の補機のうち走行安全性への寄与度が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置に対して優先的に、余剰電力を物理エネルギーとして備蓄する。これにより、発電機で発電された余剰分を無駄にすること無く利用できるのでエネルギー効率を向上しつつ、走行安全性への寄与度の高い補機の動作を確実なものとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、オルタネータのような発電機において効率的な発電を行いつつ、走行安全性の向上が可能な発電制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の発電制御装置によって実施される発電制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図３】オルタネータ２の回転数に対する充電電流特性を示すグラフである。
【図４】電機負荷の安全寄与度と優先閾値との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る発電制御装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。エンジン１は不図示の動力伝達機構を介して駆動輪に対して走行用動力を供給する一方、その出力の一部を利用して、オルタネータ発電機（以下、適宜「オルタネータ」と称する）２で発電することにより、車両に搭載された各種補機８の作動量電力を賄っている。
【００１３】
オルタネータ２はエンジン１の出力軸に対してベルト２を介して接続されており、エンジン１の出力の一部がベルト４を介して伝達されることで駆動可能に構成されている。オルタネータ２で発電された電力（交流）は、オルタネータ２に内蔵されたレギュレータ（不図示）によって直流変換された後、バッテリ６に充電されたり、車両に搭載される補機８に供給されたりする。バッテリ６は、例えば鉛蓄電池やリチウムイオン電池のような充放電可能な二次電池である。バッテリ６に充電された電力またはオルタネータ２によって発電された電力は、車両に搭載された複数の補機８における電力需要に応じて、これら補機８に適宜供給されるようになっている。
【００１４】
車両に搭載される補機８は、オルタネータ２で発電された電力が供給されることにより、或いは、バッテリ６に充電された電力が供給されることにより、駆動可能な各種車載デバイスである。本実施例では特に、補機８はこのような電気エネルギーによって駆動可能であると共に、補機８を駆動することによりオルタネータ２またはバッテリ６から供給された電力を物理エネルギーに変換して貯蔵することができる。図１では、補機８の例として、エアコンなどの冷凍システムに用いられ、電気エネルギーを冷熱エネルギーに変換可能な電動コンプレッサ８ａ、ブレーキ制動機構に用いられ、電気エネルギーを負圧エネルギーとしてためることが可能な電動バキュームポンプ８ｂ、パワーステアリング機構に用いられ、油圧エネルギーに変換することが可能な電動オイルポンプ８ｃが示される。
【００１５】
このような補機８ａ、８ｂ及び８ｃには、補機により電気エネルギーから変換された物理エネルギーを貯蔵可能なエネルギー貯蔵装置１０ａ、１０ｂ及び１０ｃがそれぞれ備えられている。
【００１６】
具体的に説明すると、車両用冷凍システムの一部を構成する電動コンプレッサ（電動ＡＣ）８ａはオルタネータ２やバッテリ６から供給される電力によって駆動可能である一方、電動コンプレッサ８ａによってオルタネータ２で発電された電気エネルギーから変換された冷熱エネルギーをエネルギー貯蔵装置１０ａに貯蔵可能に構成されている。また、当該車両冷凍システムは、エネルギー貯蔵装置１０ａに貯蔵された冷熱エネルギーを用いて駆動可能に構成されている。
【００１７】
またブレーキ制動機構の一部を構成する電動バキュームポンプ（電動ＶＰ）８ｂはオルタネータ２やバッテリ６から供給される電力によって駆動可能である一方、電動バキュームポンプ８ｂによってオルタネータ２で発電された電気エネルギーから変換された負圧エネルギーをエネルギー貯蔵装置１０ｂに貯蔵可能に構成されている。また、当該ブレーキ制動機構は、エネルギー貯蔵装置１０ｂに貯蔵された負圧エネルギーを用い駆動可能に構成されている。
【００１８】
またパワーステアリング機構の一部を構成する電動オイルポンプ（電動ＯＰ）８ｃはオルタネータ２やバッテリ６から供給される電力によって駆動可能である一方、電動オイルポンプ８ｃによってオルタネータ２で発電された電気エネルギーから変換された油圧エネルギーをエネルギー貯蔵装置１０ｃに貯蔵可能に構成されている。また、当該パワーステアリング機構は、エネルギー貯蔵装置１０ｃに貯蔵された油圧エネルギーを用い駆動可能に構成されている。
【００１９】
特に補機８のうち、ブレーキ制動機構の一部を構成する電動バキュームポンプ８ｂ及びパワーステアリング機構の一部を構成する電動オイルポンプ８ｃはそれぞれ車両の制動動作、旋回動作を行うための必須要素であるため、走行安全性に寄与度の高い負荷である。一方、エアコン８ａはドライバーの快適性に影響があるものの、走行安全性への寄与度は低い負荷である。このように、車両に搭載される補機８は、その機能／目的から、走行安全性への寄与度によって分類することができる。
【００２０】
制御装置３０は、発電制御装置１００のコントロールユニットであり、例えばマイクロプロセッサのような演算処理装置によって構成される。具体的には、図１に示されるように、車両前方の道路情報を取得する道路情報取得手段３２と、道路情報に基づいて、車両に搭載された複数の補機８を駆動するための消費電力量Ｗ１を推定する消費電力量推定手段３４と、道路情報に基づいて、オルタネータ２の最大発電量Ｗ２を推定する最大発電量推定手段３６とを備える。
尚、制御装置３０は車両全体のコントロールユニットであるＥＣＵのような他の制御デバイスと一体的に構成されていてもよい。
【００２１】
また発電制御装置１００は、オルタネータ２の回転数Ｒを検知するための回転数センサ４２と、オルタネータ２の充電電流値Ｉを検知するための電流値センサ４０とを備える。これらセンサの検知内容は、電気信号線を介して制御装置３０に取り込まれることにより、後述の各種制御に利用可能に構成されている。
また、バッテリ６の充電残量（ＳＯＣ）は、バッテリＥＣＵ４４がバッテリ電流センサ（図示せず）からバッテリ６とオルタネータ２との間の電流情報を取得するとともに、その他図示しないバッテリ温度センサからバッテリ６の温度、電圧センサからバッテリ６の電圧等、バッテリの状態に関する情報を取得して、これらの情報からバッテリ６のＳＯＣを算出する。バッテリＥＣＵ４４はＳＯＣを自らの制御に用いるとともに、制御装置３０に出力も行う。
【００２２】
続いて上記構成を備える発電制御装置１００によって実施される発電制御方法について説明する。図２は図１の発電制御装置１００によって実施される発電制御方法を工程毎に示すフローチャートであり、図３はオルタネータ２の回転数に対する充電電流特性を示すグラフである。
【００２３】
まず道路情報取得手段３２は、車両前方の道路情報を取得する（ステップＳ１）。ここで道路情報は、例えば車両に搭載されたナビゲーションシステムやＧＰＳシステムによって取得可能な車両前方の走行路に関する情報である。具体的には、ナビゲーションシステムが有する地図情報とＧＰＳシステムによって取得した車両の現在位置情報とに基づいて、車両前方の走行路（これから車両が走行するであろう路面）の道幅、勾配、路面状態、渋滞情報が含まれる。
尚、道路情報には複数の補機における電力需要量に影響を及ぼしうる要因、例えば気象情報などを含んでもよい。
【００２４】
続いて消費電力量推定手段３４は、道路情報取得手段３２によって取得された道路情報に基づいて、車両に搭載された複数の補機８を駆動するための消費電力量Ｗ１を推定する（ステップＳ２）。消費電力量Ｗ１は、ステップＳ１で取得した道路情報に基づいて、車両前方の走行路を走行した際に、複数の補機８で消費されるであろう電力量として算出される。このような消費電力量Ｗ１の算出は、例えば、予め道路情報と消費電力量Ｗ１との対応関係をマップとして定義しておき、当該マップにステップＳ１で取得した道路情報を照らし合わせることによって、対応する消費電力量Ｗ１を求めるとよい。
【００２５】
続いて最大発電量推定手段３６は、道路情報取得手段３２によって取得した道路情報に基づいて、オルタネータ２の最大発電量Ｗ２を推定する（ステップＳ３）。ここで制御装置３０には、内蔵されたメモリ等の記憶手段にオルタネータ２の仕様特性が予め規定されており、例えば図３に示されるように、オルタネータ２の充電電流特性として、各回転数における最大充電電流値Ｉｍａｘが規定されている。ステップＳ３では、回転数センサ４２からオルタネータ２の回転数を取得し、当該取得した回転数に対応する最大充電電流値Ｉｍａｘを求める。そして、これに予め設定された出力電圧値（例えば１２Ｖ）を乗算することにより、最大発電量Ｗ２を推定する。
【００２６】
続いて制御装置３０は最大発電量Ｗ２が消費電力量Ｗ１より大きいか否かを判定することにより、オルタネータ２に発電余力があるか否か（Ｗ２＞Ｗ１であるか否か）を判定する（ステップＳ４）。オルタネータ２に発電余力がある場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、エネルギー備蓄制御手段３９は、複数の補機８について車両の走行安全性の観点からエネルギー備蓄をするための優先順位付けを行い（ステップＳ５）、当該優先順位に従って発電余力を電気エネルギー以外の物理エネルギーとして各エネルギー貯蔵装置１０に備蓄するように補機８の駆動制御を行う（ステップＳ６）。
【００２７】
より具体的には、現在の発電状態が図３の発電ポイント１（回転数Ｒ１、充電電流Ｉ１）にあるとすると、オルタネータ２の回転数を一定に維持しつつ、オルタネータ２の充電電流Ｉが最大充電電流Ｉｍａｘになるように発電ポイント２（回転数Ｒ１、充電電流Ｉｍａｘ）に移動する。これにより、オルタネータ２の負荷を増加させ、オルタネータ２の発電量を最大発電量Ｗ１まで増加させる。そして、余剰電力ΔＷ（＝Ｗ２−Ｗ１）を利用して所望の補機８を駆動し、エネルギー貯蔵装置１０に物理エネルギーの備蓄を行う。
【００２８】
ここで、ステップＳ５では、車両の走行安全性への寄与率が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置１０から優先的にエネルギー備蓄が行われるように順位付けがなされる。本実施形態では、上述したように、複数の補機８のうち車両の走行安全性への寄与率が高いブレーキ制動機構の一部を構成する電動バキュームポンプ８ｂ及びパワーステアリング機構の一部を構成する電動オイルポンプ８ｃからの物理エネルギーを備蓄可能なエネルギー貯蔵装置１０ｂ、１０ｃ対して優先的にエネルギー備蓄が行われるように順位付けがなされる。
【００２９】
このような優先順位付けは、複数のエネルギー貯蔵装置１０に対応する複数の補機８が車両に搭載されている場合には、各エネルギー貯蔵装置１０に対して安全寄与度（走行安全性への寄与度）を設定することにより行われる。例えば図４ではその一例として、車両に補機８としてブレーキ制動機構の一部を構成する電動バキュームポンプ（電動ＶＰ１）、パワーステアリング機構の一部を構成する電動オイルポンプ（電動ＯＰ）、エンジン駆動機構の一部を構成する電動バキュームポンプ（電動ＶＰ２）、車両用冷凍システムの一部を構成する電動コンプレッサ（電動ＡＣ）が備えられている場合に、これらの補機８に対して安全寄与度が図示のごとく規定されている。そして、各補機８には安全寄与度に応じた優先閾値が規定されている。優先閾値の各々は、各補機８の対応する備蓄可能な物理エネルギーの備蓄率として設定されており、安全寄与度が高くなるに従って大きくなるように規定されている。例えば安全優先度が最も高い電動ＶＰ１（ブレーキ制動機構）は最も大きな優先閾値を有している。
【００３０】
この場合、ステップＳ６では複数の補機８に対応する複数のエネルギー貯蔵装置１０に優先順位に従って備蓄する際に、各エネルギー貯蔵装置１０への備蓄はその備蓄率が優先閾値に達するまで行われるように制御するとよい。具体的に説明すると、まず最も安全寄与度が高い電動ＶＰ１（ブレーキ制動機構）に対応するエネルギー貯蔵装置１２への備蓄が優先的に実施されるが、当該備蓄は備蓄率が電動ＶＰ１（ブレーキ制動機構）に設定された優先閾値に達するまで行われ、その後、次に優先順位が高い補機（電動ＯＰ（パワーステアリング機構））に対応するエネルギー貯蔵装置１０への備蓄が行われ、当該備蓄は、備蓄率が電動ＯＰ（パワーステアリング機構）に設定された優先閾値に達するまで行われる。
これにより、多くの補機８に対して動作確保を図りつつ、安全寄与度の高い補機８に対応する備蓄エネルギーを優先的に備蓄できるので、良好な走行安全性が得られる。
【００３１】
尚、各エネルギー貯蔵装置１０の安全寄与度は、予め設定されていてもよいし、車両の走行状態に応じてリアルタイムに可変なように設定されてもよい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態に係る発電制御装置１００によれば、複数の補機８のうち走行安全性への寄与度が高い補機に対応するエネルギー貯蔵装置１０に対して優先的に、余剰電力を物理エネルギーとして備蓄する。これにより、オルタネータ２で発電された余剰分を無駄にすること無く利用できるのでエネルギー効率を向上しつつ、走行安全性への寄与度の高い補機の動作を確実なものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本開示は、車両に搭載されたエンジンの出力の一部を用いて駆動されるオルタネータのような発電機の発電制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  エンジン
２  オルタネータ
４  ベルト
６  バッテリ
８  補機
８ａ  エアコン
８ｂ  ブレーキ制動機構
８ｃ  パワーステアリング既往
１０  エネルギー貯蔵装置
３０  制御装置
３２  道路情報取得手段
３４  消費電力推定手段
３６  最大発電量推定手段
３８  バッテリ充電制御手段
３９  エネルギー備蓄制御手段
４０  電流値センサ
４２  回転数センサ
４４  バッテリＥＣＵ
１００  発電制御装置
【図１】
2016124330.tif 000003
【図２】
2016124330.tif 000004
【図３】
2016124330.tif 000005
【図４】
2016124330.tif 000006