JP2002532320A - 負荷装置をスイッチオンまたはオフする方法 - Google Patents

負荷装置をスイッチオンまたはオフする方法

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Abstract

(57)【要約】 ここに記載されているのは、例えば自動車において負荷装置からなる種々のクラスを、制御装置によって実行されるエネルギー管理の範囲内でスイッチ素子によりスイッチオンないしはオフする方法である。ここではスイッチ素子の制御は、このスイッチ素子の制御のために選択された優先度が動作中に、すなわちダイナミックに変更できるように行われる。これによって切り替え優先度を、動作状態に依存して動作中に適合させることができる。負荷装置のスイッチオフは切り替え優先度を変更することによって行われ、これにより動作状態の感知ができる限り抑圧される。ここでは優先度を、人員固有の基準にしたがって変更することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 従来の技術 自動車の電気車載回路網では、電気負荷装置は種々のクラスに分類される。確
実な動作および自動車の安全のために絶対に必要な負荷装置には、例えば走行ラ
イト、エンジンまたはその他の制御装置、燃料ポンプなどがある。これらの負荷
装置を以下では「制御不可負荷装置」(NSV=Nicht-Steuerbare-Verbraucher
)と称する。
【0002】 さらに、そのスイッチオンないしはスイッチオフを運転者が直ちにまたは極め
て迅速に感知する電気負荷装置には、例えば室内送風装置、ラジオ、シートアジ
ャスタ、フロントガラスヒータなどがある。これらの負荷装置を以下では「条件
付き制御可能負荷装置」(BSV=Bedingt-Steuerbare-Verbraucher)と称する
【0003】 最後に蓄積特性を有する負荷装置もあり、このためエネルギー供給の中断、な
いしはこの負荷装置に給電される電圧の遮断は、所定の時間の後に漸く感知され
る。このような負荷装置は例えば、シートヒータ、リアウィンドウヒータ、電気
付加ヒータ、シガレットライターなどである。これらの負荷装置を「制御可能負
荷装置」(SV=Steuerbare-Verbraucher)と称する。エネルギー管理(EM=En
ergiemanagement)の目的は、制御可能負荷装置と、所定の条件の下で条件付き
制御可能負荷装置BSVとを、バッテリ状態が有利であるように、ないしは有利
になるように切り替えることである。付加的には、エネルギー管理(EM)によ
ってドライブトレインと車載回路網と比較的良好な結合が可能でなければならず
、これにより例えば、加速時にジェネレータを非励起状態にすることによってド
ライブトレインの負荷を軽減したり、または制動時にジェネレータをいっぱいに
励起することによって付加的にドライブトレインに負荷をかける等の機能を実現
する。
【0004】 すでにDE−OS3936638から、自動車の車載回路網の負荷装置を、自
動車のバッテリが所定の充電状態を下回った場合にスイッチオフないしは消費を
低減するように切り替えることによってバッテリが極度に放電されることを回避
することが公知である。どの負荷装置をスイッチオフするかは、これらの1つま
たは複数の負荷装置が、負荷装置のどのグループに所属するかに依存する。この
ようなグループは、例えば「条件付き切り替え可能負荷装置」(BSV)および
/または「切り替え可能負荷装置」(SV)から構成される。ここでこのグルー
プはつねにその負荷装置がすべて同時にスイッチオフされるか、または消費が低
減されるように切り替えられる。ここでは「BSV」および/または「SV」を
含む複数のグループが定義される。各グループは、自動車の安全性ないしはその
重要度についての優先度を有する。個々のグループのスイッチオフないし消費低
減化のための切り替えは、優先度の最も低いグループから開始される。これがバ
ッテリの充電状態の改善に結びつかない場合、バッテリの充電状態が所定のレベ
ルに達するまで、引き続いて別のグループがスイッチオフないしは消費が低減す
るように切り替えられる。
【0005】 さらにEP0601300B1から、自動車の車載回路網における電気負荷装
置の消費低減化のための切り替えないしはスイッチオフが、走行状態に依存する
方法が公知である。走行状態は、一方では自動車速度および定常状態に、他方で
はこの内燃機関の動作状態に関係する。センサから供給された信号ないしは情報
に基づき、自動車の制御装置により目下の走行状態に応じて、どのタイプの負荷
装置を、個別またはグループ単位に、同時にまたは所定の順番に応じて順次に、
スイッチオフすべきか、ないし消費を低減するように切り替えるべきかを決める
ことができる。
【0006】 上記の方法では、エネルギーの節約と、動作および自動車の信頼性の維持とだ
けが考慮されている。動作状態の感知、例えばシートヒータ、または別のスイッ
チオフを行うべき、ないしは消費低減化のために切り替えを行うべき負荷装置の
暖房能力が低下したことを感知できるかどうかは、考慮されないままである。な
ぜならばこれらの負荷装置は、変更されることのないあらかじめ決められたスト
ラテジーにしたがって切り替えられ、その動作状態にしたがって切り替えられる
のではないからである。
【0007】 本発明の課題 本発明の課題は、負荷装置の切り替えストラテジーないしは優先付けを、動作
中にも適合させ、これにより、切り替えによって惹起された動作状態の感知可能
性をも考慮し、また所定の評価基準に合わせて個別に適合化を行って、従来公知
の方法の欠点を回避することである。この課題は、請求項1の特徴部分に記載さ
れた構成を有する方法によって解決される。
【0008】 本発明の要点と利点 請求項1の特徴部分に記載された構成を有する本発明の方法の利点は、エネル
ギー管理によって所定の動作条件の下で惹起され得る、快適性に対する影響の感
知可能性を低減化したり、これを完全に抑圧することによって、自動車の乗員が
感知できないようにすることである。
【0009】 この利点は、負荷装置の消費電力の動的な優先付けを行うことによって、すな
わち場合によっては所定の条件の下では動作中にも優先度を変更できるようにす
ることによって得られる。負荷装置の動作状態を測定または推定することによっ
て、これらの負荷装置に、動作状態に依存して優先度が割り当てられる。これら
の優先度に応じて、まず「切り替え可能負荷装置」の負荷装置だけが、電力不足
が調整されるまで切り替えられる。これだけでは不十分になってはじめて、「条
件付き切り替え可能負荷装置」クラスの負荷装置も切り替えられる(スイッチオ
フされる)。これによって可能な限り長い間、乗員は負荷装置の切り替えを感知
しないままになること(バランスのとれた快適性)が保証される。
【0010】 本発明の別の利点は、従属請求項に記載された手段によって達成される。これ
らの手段によって、例えば、個々の負荷装置は所属のクラスを変更することがで
きる。ここでこの変更は有利には時間に依存して、および/または識別した動作
状態に依存して行われる。ここで殊に有利であるのは、個々の負荷装置が所定の
インテリジェンスを備えられることであり、このインテリジェンスによって、負
荷装置がそれ自体でその動作状態に依存した相応のクラスに所属することができ
る。
【0011】 電気負荷装置の優先付けは有利にも自動車固有に、および/または人員固有に
行うことができる。この場合、将来の走行サイクルの基点を考慮することができ
、これによりエネルギー管理のストラテジーを変更することができる。ナビゲー
ションシステムを相応に装備した自動車では、このナビゲーションシステムから
供給された情報を、切り替え優先度を決定する際に考慮することができる。学習
システム(メモリ機能)を用いることによって運転者を識別することができ、個
別の運転特性ないしは個別の負荷装置使用傾向ないしは各運転者の快適性の好み
を求め、記憶することができ、将来の走行時、例えば走行サイクルが反復される
場合に考慮される。
【0012】 エネルギー管理は有利にも、電気負荷装置の切り替えだけをカバーするのでは
なく、スイッチオンまたはオフ可能な機械的部材も含んでおり、これによって所
望の効果、例えば回転数の適合または消費の最適化を得ることができる。エネル
ギー管理は有利には制御装置、例えば車載回路網制御装置を用いて行われる。
【0013】 図面 本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。ここで図1は本発明の
理解に重要な自動車の部材を概略的に示している。
【0014】 実施例の説明 本発明を図1に示した実施例に基づいて説明する。しかしながら本発明は、自
動車の車載回路網に限定されず一般的に、負荷装置が動作状態に応じて切り替え
られるシステムを含んでいる。
【0015】 図1には本発明の理解に必要な、自動車の車載回路網の部材が概略的に示され
ている。個々の電気負荷装置のための電気エネルギーを供給するのは、図示され
ていない内燃機関によって駆動されるジェネレータGである。このジェネレータ
端子B+を介してジェネレータの出力電圧UB+は、点火スイッチZが閉じられ
ている場合にバッテリBに供給される。
【0016】 負荷装置のうち「切り替え可能負荷装置」SV、「条件付き切り替え可能負荷
装置」BSVおよび「切り替え不可負荷装置」NSVが示されており、これらの
負荷装置は、制御装置SGによって制御可能なスイッチS1,S2およびS3を
介して、バッテリBに接続される。ここでスイッチS3は、内燃機関の動作時に
は閉じられたままである。スイッチS1,S2およびS3は、個別に制御可能な
複数の個別スイッチを含むことができる。
【0017】 例えばエンジン制御装置または車載回路網制御装置である制御装置SGは、エ
ネルギー管理部としてエネルギー管理EMを実行する。このために制御装置SG
に、入力側E1,E2,…を介して、目下の動作状態を識別するのに必要な情報
が供給される。出力側A1,A2およびA3を介して、スイッチS1,S2が操
作され、またスイッチオフ時には場合によってS3も操作され、所属の負荷装置
が、制御装置SGで求めた評価基準にしたがってスイッチオンまたはオフされる
。別の出力側A4,A5,A6,…を介して制御装置は別の制御手段を操作し、
これらの制御手段がエンジン制御部を操作し、および/または機械的負荷装置M
Vのスイッチオンないしはオフを行う。このような機械的負荷装置は、例えばエ
アーコンディショナーのコンプレッサーであり、これは「制御可能負荷装置」S
Vとみなすことができ、また電気的影響において電気負荷装置としても、機械的
負荷装置としても切り替え可能であり、例えば加速フェーズでは制動的な影響を
排除するためにスイッチオフされる。このことは、加速時には少なくとも部分的
に非励起状態にすることの可能なジェネレータにも当てはまることである。
【0018】 1. 負荷装置のクラス分け 電気的でもあり、機械的でもある個々の負荷装置は、個々のクラスに分類され
る。すなわちこれらの負荷装置は、例えば走行ライト、エンジン制御部、ないし
は制御装置、燃料ポンプ、パワーステアリングの機械ポンプなどが所属する「切
り替え不可負荷装置」(NSV)クラス、例えばヒータ送風装置、ラジオ、シー
トアジャスタまたはフロントガラスヒータなどが所属する「条件付き切り替え可
能負荷装置」(BSV)クラス、または例えばシートヒータ、リアウィンドウヒ
ータ、電気付加ヒータ、シガレットライター、エアーコンディショナーの機械的
なコンプレッサーなどが所属する「切り替え可能負荷装置」(SV)に分類され
る。
【0019】 ここでNSVクラスには、自動車が確実に運動するために絶対に必要な負荷装
置が含まれる。これらの負荷装置をスイッチオフないしは消費が低減するように
切り替えることはできない。すなわちこのクラスは優先度が最も高い。BSVク
ラスにはスイッチオフないしは消費が低減するように切り替えられる負荷装置が
所属するが、この負荷装置のスイッチオンないしは消費が低減するように切り替
えられたことを運転者が直ちにまたは極めて迅速に感知するか、またはその機能
によって走行条件が改善される。したがってこのクラスはNSVクラスよりも優
先度が低い。クラスSVには、蓄積特性を有する負荷装置が含まれており、これ
らの負荷装置のスイッチオフないしは消費低減化のための切り替えを、エネルギ
ー供給の中断によって運転者は直ちに感知せず、所定の時間の後にはじめて感知
する。したがってこのクラスは最も低い優先度を有する。
【0020】 個々の負荷装置の、優先度クラスへのグループ分けは、例えば表1に示されて
いる。ここでここに示された優先度のグループ分けは通常状態についてのもので
ある。
【0021】 2. クラスの変更 上記の節において例で示したように個々の負荷装置が個々のグループに分類さ
れたが、この分類はすでに述べたように通常状態についてのものである。通常状
態とは、十分なエネルギー供給が通常の走行動作時に保証される場合である。個
々の負荷装置は、状態が変化した場合に、この負荷装置が通常状態時に所属する
クラスの優先度よりも低いクラスになることができない。しかしながら負荷装置
はその都度の動作状態に依存して、より優先度が高いクラスに所属することがあ
り得る。表2には優先度の変更が行われる場合の例が示されている。
【0022】 表2の例では、シートヒータが交互にスイッチオフされ、再度スイッチオンさ
れ、これらのシートヒータは交互にクラスSVからBSVに、そしてこの逆に移
動される。ここではつぎのようなシナリオを出発点とする。すなわち同乗者およ
び運転者はそれぞれシートヒータをスイッチオンし、目標温度に達しているとす
る。時点T1に電力不足が発生する。このことはエネルギー管理部EMによって
識別され、この電力不足はシートヒータの1つをスイッチオフすることによって
調整することができる。時点T2にシートヒータ2がスイッチオフされる。これ
によってシートヒータ2の優先度がBSVの側に変更される。時点T3にシート
ヒータ2は、乗員が冷えたことを感知するほどまで冷たくなる。この結果、この
シートヒータはクラスBSVに変更される。いまやシートヒータ2は、シートヒ
ータ1よりも高い優先度を有する。したがって時点T4にシートヒータ2は再度
スイッチオンされ、これに対してシートヒータ1はスイッチオフされる。時点T
5にシートヒータ2は再び暖められ、これによってシートヒータ2はクラスSV
に入れられる。これによって1つのヒータのためのエネルギーは比較的わずかな
電力で十分であるという前提の下では、エネルギーの節約は自動車の乗員に感知
されないままである。
【0023】 3. クラス分け 各クラスへの負荷装置の分類は種々のやり方で行うことができる。まず考えら
れるのは、上位に位置するシステムが、エネルギー管理を実行する制御装置SG
に入力側E1,E2,…を介して導かれた、センサまたは観測器から供給された
信号に基づいて、該当する負荷装置の動作状態を識別または推定し、これによっ
て必要な場合にクラス分けの変更を行うことである。所属するクラスの変更は、
所定のスイッチオンまたはオフ時間の後に行うことも可能である。また、負荷装
置がインテリジェンスを有し、例えばマイクロプロセッサを含み、負荷装置の動
作状態に依存して、相応のクラスへの分類をそれ自体で行うことも考えられる。
【0024】 機械的負荷装置 上記のクラス分けは電気負荷装置に限定されず、機械的負荷装置に対しても当
てはまる。これによってエネルギー管理EMの機能拡張が可能である。例えば(
通常状態において)エアーコンディショナーの機械的なコンプレッサをクラスS
Vへ分類することができ、これによって自動車の加速フェーズにおいてコンプレ
ッサをスイッチオフし、より多くの出力を推進力のために得ることができる。さ
らにジェネレータとドライブトレインとの機械的な結合を考慮することにより、
ジェネレータを加速の際に励起しないで、これを制動時に適切に最大限に励起す
るようにすることも考えられる。これによってクランク軸に直結されているスタ
ータ−ジェネレータを有する自動車では、殊に効果的な加速効果ないしは制動効
果が得られ、機械的エネルギーを制動時に電気エネルギーに変換することもでき
る。
【0025】 負荷装置の優先付けは、基本的に自動車固有に行うことができるが、または人
員固有に、例えば快適性に対する個人の好みを考慮して行うことも可能である。
したがって負荷装置の切り替えに対する優先度は、1つのモデルのすべての自動
車に対して同じではなく、人員に依存して変わる。このことは負荷装置のスイッ
チオンまたはオフに対しても当てはまる。付加的に、将来の走行サイクルに対す
る基点を付与したり、考慮することが可能であり、これによってエネルギー管理
のストラテジーを最適化することができる。燃料消費ないしは機能および/また
は快適性に影響する、電力形成の向上ないしは電力消費の低減ための手段を適切
に使用することができる。
【0026】 シートポジション、ミラー位置調整などの領域におけるメモリ機能、および/
または例えば入室制御、受動的なエントリ(Passive-Entry)、指紋などの運転者
識別の別の機能によって、自動車の運転者は制御機能に認識され、この自動車は
これに応答することができる。学習システムを用いれば、各運転者の個別の運転
特性ないしは個別の負荷装置使用傾向(快適性の好み)を求めて記憶し、エネル
ギー管理の際に考慮することができる。さらに運転者にはしばしば、反復される
所定の走行サイクル、例えば仕事場までの毎日の経路が配属される。
【0027】 これらの特性を考慮することによって、負荷装置の優先付けを人員固有に行う
ことができる。運転者にとって快適性が重要であり、これが通常時にこの運転者
によってスイッチオンされた、快適性に関する負荷装置から識別することができ
るのであれば、快適性に関連するこの負荷装置の優先度を平均よりも高くするこ
とができる。この場合に快適性に関連する負荷装置をスイッチオフすることによ
って快適性を低減化し、これによって臨界的な充電均衡状態を改善することは可
能な限り回避される。この場合、充電均衡状態を改善する別の手段が講じられる
。すなわち例えば最適な電力形成のために回転数レベルの適合化が行われる。こ
れに対して快適性は重要ではないが、消費に有利な運転に重きを置く運転者では
、比較的早期に快適性に関する負荷装置をスイッチオフして、燃料消費の増大を
伴う回転数の変化(上昇)は可能な限り回避される。
【0028】 長期間の観測ないしは学習フェーズの後、所定の運転サイクルと、ひいては回
転数レベルとを1人員に配属可能であれば、この充電均衡状態を改善するための
介入の境界をより良好に推定することができる。すなわち臨界的な充電均衡状態
が識別されても、統計的に所定の確率で近い将来に電力形成にとって有利な運転
サイクルが予想される場合、充電均衡状態を上げるための手段は開始されない。
これらの手段はつねに燃料消費の増大および/または機能/快適性の損失と結び
ついているため、可能な限り回避すべきである。しかしながらこのことは給電が
直後に損なわれることが予想される場合には当てはまらず、この場合にはこれを
回避する手段が講じられる。
【0029】 まとめると上記の実施形態は、負荷装置の優先度をその状態に依存して変更す
る方法に関する。負荷装置の切り替えはその優先度に依存する。負荷装置の優先
度はつぎの式によってソフトウェア的に決定される。
【0030】 切り替え状態 = f(優先度) 優先度 = f(負荷装置の状態)。
【0031】 切り替えはクラス単位に行われるのではなく、1つのクラスの個々の負荷装置
が切り替えられることによって行われる。切り替えは、充電均衡状態に適合して
順次に、または調整のために複数の負荷装置を切り替えなければならない場合に
並列に、または必要な場合にはクラス全体で行われる。ここではつねにまず最も
優先度の低い負荷装置が切り替えられ、最も優先度の低い負荷装置がすべて切り
替えられてはじめて、つぎに優先度が高い負荷装置が切り替えられる(スイッチ
オフされる)。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の理解のために重要な自動車の部材を概略的に示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トルステン バウマン ドイツ連邦共和国 マッセンバッハハウゼ ン アステルンヴェーク 8 (72)発明者 クラウス ボレンツ ドイツ連邦共和国 シュヴィーバーディン ゲン リヒャルト−ヴァーグナー−シュト ラーセ 26 Fターム(参考) 5G003 AA07 BA01 CC02 DA04 DA14 DA18 GC05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチ素子によって負荷装置を切り替える方法であって、 前記スイッチ素子は制御装置によって制御され、これにより前記負荷装置を、
    切り替え優先度の考慮の下にスイッチオンまたはオフする形式の、負荷装置をス
    イッチオンまたはオフする方法において、 前記負荷装置に割り当てられた前記切り替え優先度は、動作中にダイナミック
    に変更可能であることを特徴とする 負荷装置をスイッチオンまたはオフする方法。
  2. 【請求項2】 前記負荷装置に割り当てられた前記切り替え優先度を、当該
    負荷装置の動作状態に依存して変更する 請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記負荷装置を、通常動作状態について優先度の異なるクラ
    スに分ける 請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記負荷装置のスイッチオンまたはオフを優先度に依存して
    行い、 目下最も低い優先度を有する負荷装置をまずスイッチオフし、最後に再度スイ
    ッチオンする 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記方法は自動車の制御装置(SG)によって実施され、 前記負荷装置は、電気負荷装置および場合によっては機械的負荷装置であり、 該負荷装置の切り替え優先度を、制御装置によって所定の条件に応じて変更す
    る 請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記負荷装置を、優先度の相異なる優先度クラス「切り替え
    不可負荷装置」(NSV)、「条件付き切り替え可能負荷装置」(BSV)、「
    切り替え可能負荷装置」(SV)に分類し、 ここで優先度は、列挙した順番に下がる 請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記負荷装置の優先度の選択時に、自動車の車載回路網の要
    件および/または駆動部の要件を考慮する 請求項5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記負荷装置の優先度の選択時に、運転者の要件を考慮し、
    これによって運転者に依存して前記負荷装置をスイッチオンまたはオフする 請求項5に記載の方法。
  9. 【請求項9】 運転者は、制御装置(SG)によって当該運転者を特徴付け
    る所定の条件が評価されることによって識別される 請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 運転者の所定の特性および好みまたは習慣および/または
    通常の運転区間を、制御装置(SG)によって識別して記憶しかつ切り替え優先
    度の決定の際に考慮する 請求項7または8に記載の方法。
  11. 【請求項11】 優先度を、動作状態の感知が最小化されるように適合化し
    、 例えばシートヒータの場合に切り替え優先度を適合させ、これによって一時的
    なスイッチオフが感知されないようにする 請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
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