JP2004142662A

JP2004142662A - 車両用負荷駆動制御装置

Info

Publication number: JP2004142662A
Application number: JP2002311466A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Tani; 谷　恵亮; Kazuyoshi Obayashi; 大林　和良
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4066781B2

Abstract

【課題】電気負荷の数の増減に容易に対応できる負荷駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】各電気負荷を所定数の群に分類しておき、電源の供給可能電力をまず各群ごとに定められた各群の優先度としての群優先度に応じて各群に分配してから（Ｓ４０７）、ある群に分配された電力を各電気負荷の優先度としての負荷優先度に応じてこの群内の各電気負荷に分配する（Ｓ４０８）という二段階の優先度順分配方式を採用することにより、車両のバリエーションにより電気負荷の数や消費電力の変更が生じても、優先順位の変更はこの変更が生じた群に属する電気負荷間で行うだけでよい。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両搭載の発電装置が発電した電力を車載の複数の電気負荷に最適配分する車両用負荷駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両に搭載される電気負荷（以下負荷とも略称する）の種類及びその消費電力合計が飛躍的に増大しつつあり、今後更に増加する傾向にある。また、今後、ステアバイワイヤー等、操作装置とアクチュエータとを機械的接続を介さずに電気信号のにによって駆動するような車両の基本機能に直結する負荷駆動系が採用される傾向にあり、負荷への安定な電力供給の重要性が大きくなっている。
【０００３】
しかし、車両搭載性やコストの問題で車両に搭載可能な発電機及び蓄電器等の電源装置の供給可能電力量にはおのずから限度がある。このため、短期的な消費電力ピーク時において電源装置の一時的容量不足により負荷への電力供給が不足すると、車両の快適性が損なわれる。また、このような電力供給不足時でも車両の基本機能に関わる重要負荷（高優先順位負荷ともいう）への電力供給を優先確保するための対策が要望されている。
【０００４】
この問題に対し、下記特許文献１は、作動中の負荷の定格容量の合計があらかじめ定められた許容容量を超えるとき、あらかじめ記憶された各負荷の優先順位に基づいて優先順位が低い負荷から順番に電力供給の削減又は遮断を行うことにより、重要負荷に対する電力供給を優先確保することを提案している。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９０５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１の電力配分方法（配電方法）では、各負荷の優先順位があらかじめ定められているために、供給電力が不足すると優先順位が低い負荷は供給電力が十分に回復するまでは常に作動レベルが低下したままとなったり、完全に停止したままとなっていしまい、快適感の低下による乗員の不満が著しく増大するなどの問題があった。
【０００７】
また、近年、車載負荷の数が急激に増大する傾向があり、負荷の優先度を集中管理する従来方式では、車種のモデル変化などにより車載負荷の数や容量が変更されるごとに各負荷の優先順位を調整し直さねばならず、開発工数が増大するという問題点があった。
本発明は上述した問題に鑑みなされたものであり、電気負荷の数の増減に容易に対応できる負荷駆動制御装置を提供することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためになされたこの発明（請求項１）の車両用負荷駆動制御装置は、車両に搭載された複数の電気負荷と、前記各電気負荷に給電を行う車載の電源と、前記各電気負荷間の電力給電の優先順位を示す数値である負荷優先度に基づいて前記電源から前記各電気負荷への配電を制御する車載の配電制御装置とを有する車両用負荷駆動制御装置において、前記配電制御装置が、前記電源の供給可能電力を算出し、前記各電気負荷を複数の群に分類し、前記各群間の電力給電の優先順位を示す数値である群優先度を設定し、前記群への供給電力を群供給電力と定義した場合に前記各群の前記群供給電力の合計が前記供給可能電力を超えない範囲で前記各群へ供給する前記群供給電力を前記各群優先度に基づいて算出し、前記電気負荷への供給電力を負荷供給電力と定義した場合に所定の前記群に属する前記各電気負荷への前記負荷供給電力の合計が前記所定群の前記群供給電力を超えない範囲で前記所定群に属する前記各電気負荷へ供給する前記負荷供給電力を前記負荷優先度に基づいて算出し、前記各電気負荷の前記負荷供給電力に従って前記各電気負荷の消費電力を制御することを特徴としている。
【０００９】
すなわち、この発明の配電制御によれば、各電気負荷を所定数の群に分類しておき、電源の供給可能電力をまず各群ごとに定められた各群の優先度としての群優先度に応じて各群に分配してから、ある群に分配された電力を各電気負荷の優先度としての負荷優先度に応じてこの群内の各電気負荷に分配するという二段階の優先度順分配方式を採用しているので、車両のバリエーションにより電気負荷の数や消費電力の変更が生じても、優先順位の変更はこの変更が生じた群に属する電気負荷間で行うだけでよく、車両の開発工数を大幅に削減することができる。また、この場合、同車種において各群に対する群優先度すなわち各群間の優先順序を電気負荷の増減に関わらず固定しておけば、同車種のバリエーション内で車両の電気負荷の駆動制限時のフィーリングに統一感を持たせることができる。つまり、複数段階の優先度による電力配分を行うので、優先度を変更しなければならない場合でも、簡単となる。
【００１０】
好適な態様（請求項２）において、前記配電制御装置は、車両状態に関する入力情報に基づいて前記群優先度及び／又は前記負荷優先度を算出する。このようにすれば、従来において各負荷ごとに固定されていた優先順位を、電気負荷ごとに及び／又は群ごとに負荷状態を含む車両状態の時間的な変動に応じて変更することが可能となるので、常に最適な電力配分を実現することができる。
【００１１】
好適な態様（請求項３）において、前記配電制御装置は、共通の車両機能を果たす複数の前記電気負荷により所定の前記群を構成する。これにより、上記群間の電力配分を簡単に最適化することができる。この機能としては、たとえば必須機能である常時稼働機能、走行時に必要となる走行機能、空調機能、照明機能などが考えられる。
【００１２】
好適な態様（請求項４）において、前記配電制御装置は、前記入力情報に基づいて決定される前記群の前記車両機能の必要性に関する現状値に基づいて前記群優先度を算出する。
【００１３】
たとえば、群の車両機能に関する現状値とその最適値又は目標値との比較結果に基づいて前記群優先度を算出する。これにより、ある群の機能発現の程度がその最適値からほど遠い場合にはこの群の群優先度を増大させたり、ある群の機能があまり必要ではなくその最適値が小さい場合にはその優先度を低下させたりすることができ、供給可能電力が不足している場合は貴重な余剰電力を他の群へ振り向けることが可能となる。
【００１４】
好適な態様（請求項５）において、前記車両の暖機状態を検出する暖機状態検出手段を有し、前記配電制御装置が、前記暖機状態に基づいて前記群優先度を算出する。これにより、暖機状態によって車両の暖機が必要なときのみ暖機に関わる電気負荷群の優先度を上げることで、供給可能電力が不足している場合、暖機の終了に伴い速やかに他の群への電力供給分を増加させることができ、暖機に関わる電気負荷群の不必要な駆動を抑制することができる。
【００１５】
好適な態様（請求項６）において、車両周囲の外部照度を検出する明度検出手段を有し、前記配電制御装置は、前記外部照度に基づいて前記群優先度を算出する。これにより、周囲が明るく灯火の使用の必要が薄いときは、灯火に関わる群に属する電気負荷の優先度を下げることで、供給可能電力が不足している場合は他の群への電力供給分を増加させることができる。
【００１６】
好適な態様（請求項７）において、前記配電制御装置は、所定の前記群の群優先度を他の前記群のそれに対して常に高く設定する。これにより、常時稼動が必要な重要負荷に対しては常時高い優先度を有する群を設け、それに所属させることにより重要負荷への必要電力を確実に確保できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。
（装置構成）
図１はこの実施例の車両用負荷駆動制御装置を備えた車両の電気系を示すブロック図である。
【００１８】
エンジン１０１は、ベルト１０７により発電機１０２に連結されている。発電機１０２は、電源線１０８を通じてバッテリ１０３および負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅに接続されている。負荷制御手段１１０ａは負荷１１１ａ１〜１１１ａ３の給電制御を、負荷制御手段１１０ｂは負荷１１１ｂ１〜１１１ｂ３の給電制御を、負荷制御手段１１０ｅは負荷１１１ｅ１〜１１１ｅ３の給電制御を行う。これら負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅは、上記制御を行うのに必要な操作スイッチ（図示せず）やこの制御のための各種センサ（図示せず）を含んでおり、外部入力信号やこれらセンサの出力に応じて自己に属する負荷の出力制御又は断続を行う。
【００１９】
１０４はエンジン制御手段であり、１０５は電源制御手段である。
【００２０】
エンジン制御手段１０４は、エンジン１０１の制御を行うための制御装置であって、電源制御手段１０５と接続されており、エンジン１０１の種々の状態を検出するセンサ（図示せず）によって検出されたエンジン回転数等種々の情報を電源制御手段１０５に送信するとともに、電源制御手段１０５からの指令にしたがってエンジン１０１の出力を増減する。
【００２１】
電源制御手段１０５は、発電機１０２やバッテリ１０３や電源線１０８などの状態を監視し、発電機１０２を制御する発電機制御手段１１２を通じて発電機１０２を制御する。電源制御手段１０５は、発電機制御手段１１２と接続されており、発電機１０２の発電量は、電源制御手段１０５からの指令により制御される。発電機制御手段１１２は、発電機１０２の現在の発電量や発電機１０２の回転数などの発電機情報を電源制御手段１０５に送信する。電源制御手段１０５にはバッテリ電流センサ１０７、負荷電流センサ１０９、バッテリ温度センサ１１３、バッテリ電圧センサ（図示せず）が接続されており、バッテリの入出力電流、負荷電流、バッテリ温度、バッテリ電圧を受け取る。電源制御手段１０５は、多重信号伝送線路１０６を通じて負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｂに接続されており、これら負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｂと多重通信により双方向に情報を授受する。
（機能構成）
図２は、図１に示す車両電源系を更に具体的に示すブロック図である。
【００２２】
２０１は供給可能電力算出手段であり、バッテリ電圧、バッテリ電流、発電機回転数等の情報から現在供給可能な最大電力（供給可能電力）を算出し、機能別電力分配手段２０２へ送出する。
【００２３】
２０２は機能別（群別）電力分配手段であり、各群を統括する個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆから受け取る各群の優先度（群優先度）と各群の必要電力とに基づいて各群への供給電力を算出し、個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆに送出する。
【００２４】
２０３ａ〜２０３ｆは個別負荷電力分配手段であり、各群それぞれに設けられている。群とは、図３に示すように各負荷の果たす機能に基づいて分類されたグループであり、各群にはそれぞれひとつ以上の電気負荷が所属している。個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆは、自己が代表する群に属する各電気負荷ごとに個別に設けられた負荷優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２から群内の各負荷の優先度（負荷優先度）と駆動に必要な電力（必要電力）とを受け取り、各必要電力の和を該群の必要電力として機能別電力分配手段２０２に出力する。また、個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆは、機能別電力分配手段２０２から送られた自己が属する群への供給電力と、それぞれの群に所属する負荷の優先度（負荷優先度）及び必要電力とに応じて、各負荷への供給電力を自己が統括する後述の各負荷優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２に個別に送出する。
【００２５】
２０４ａ１〜２０４ｆ２は負荷優先度・必要電力算出手段であり、各電気負荷に対応してそれぞれ設けられている。各負荷優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２は、自己が管理する負荷の優先度（負荷優先度）と必要電力とを決定して、自己が属する群の個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆに出力する。また、負荷優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２は個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆから供給電力を受け取り、これを多重伝送線路１０６を通じてそれぞれの負荷を制御している負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅに送出する役割も果たしている。
【００２６】
負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅは受け取った供給電力値をもとに対応する負荷の消費電力が供給電力値を超えないように負荷を制御する。
（制御動作の説明）
次に、電源制御手段１０５の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
まず、ステップ（以下Ｓと略す）４０１、Ｓ４０２は優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２を構成しており、各負荷の乗員によるスイッチ、ボリューム等の操作状況、負荷の稼動状況に基づいて各負荷の優先度と必要電力を算出し、個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆに送出する。
【００２８】
自己が管理する各負荷に関する必要電力を受け取った個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆは、Ｓ４０３にて各負荷の必要電力の和を算出するとともに、Ｓ４０４にて各群の優先度（群優先度）を入力される車両情報に基づいて算出し、それらを上位の配電制御を行うための機能別電力分配手段２０２に送出する。
【００２９】
この実施例では、入力される車両の稼動状態、環境状態等の車両情報に応じて所定のロジックによって各群優先度を決定している。例えば、エアコンのブロアやヒータ等の所属する冷暖房系の群の優先度は、図５に示すように外気温および車室内温度等によって設定され、気温や車室内温度が適温（例えば２３℃）からの偏差の絶対値が大きい場合は群優先度を高く設定し、乗員に対する適温付近である場合は群優先度を低く設定する。なお、ここでいう適温とは、あらかじめ設定され記憶されたものを使用しても良いし、乗員が適温を設定できるような機構を設けてもよい。
【００３０】
また、電気加熱触媒やデフォッガ等の負荷が所属する暖機系の群の群優先度は、図６に示すように外気温やエンジン水温から推測される車両の暖機状態によって決定される。たとえば、外気温とエンジン水温が低く暖機が必要であると判断されるようなときは、群優先度が相対的に高く設定される。
【００３１】
また、図７に示すようにライトやワイパの所属する灯火・視界系の群の群優先度は、周囲の明るさを検知する照度センサ（図示せず）や降雨を検知する降雨センサ（図示せず）の出力によって決定され、周囲が暗いかあるいは雨が降っていることが検出された場合は群優先度は高く設定され、それ以外にて低く設定される。図７に示すルーチンを以下に説明する。
【００３２】
まず、Ｓ６０１にて降雨を検出し、降雨中であればＳ６０４にて群優先度を高く設定してメインルーチンにリターンする。降雨中でなければ、外部照度（明度ともいう）が所定値以下かどうかを判定し（Ｓ６０２）、以下であればＳ６０４へ進み、そうでなければ群優先度を低く設定して（Ｓ６０３）、メインルーチンにリターンする。
【００３３】
更に、常時稼動が必要な必要な重要負荷を含むような重要機能群については常時優先度を他の群に比較して相対的に高く設定する。
【００３４】
次に、供給可能電力算出手段２０１にて車両の電源装置が供給可能な電力を算出し（Ｓ４０５）、機能別電力分配手段２０２に送出する。供給可能電力はバッテリ電流、バッテリ電圧、発電機の回転数および発電状態等から算出される。
【００３５】
各群の優先度および必要電力、供給可能電力を受け取った機能別電力分配手段２０２は、Ｓ４０６にて供給可能電力が各群の必要電力の和である総必要電力以上かどうかを判定し、総必要電力以上の場合は負荷の駆動を制限する必要がないためＳ４１０へ進み、個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆへ各群の必要電力通りの供給電力値を出力し、各個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆは各群に属する負荷優先度・必要電力算出手段２０４ａ１〜２０４ｆ２に各負荷の必要電力通りの供給電力値を出力し、Ｓ４０９へ進む。
【００３６】
Ｓ４０６にて、供給可能電力が必要電力よりも小さい場合はＳ４０７へ進み、機能別電力分配手段２０２により各群への供給電力値が算出され、それぞれ対応する個別負荷電力分配手段へ送出される。各群への供給電力は、各群の必要電力と優先度によって決定され、各群の必要電力を優先度の高い順に供給可能電力を超えない範囲で割り当てることで決定される。
【００３７】
各群への供給電力値を受け取った個別負荷電力分配手段２０３ａ〜２０３ｆは、Ｓ４０８で所属する各負荷への供給電力値を算出し、対応する負荷の負荷優先度・必要電力算出手段へ送出する。各負荷への供給電力値は、各負荷の必要電力と優先度によって決定され、各負荷の必要電力を優先度の高い順に供給可能電力を超えない範囲で割り当てることで決定される。
【００３８】
Ｓ４０８またはＳ４１０にて供給電力を受け取った負荷優先度・供給電力算出手段は、Ｓ４０９にて多重伝送線路１０８を介してそれぞれ対応する負荷を制御する負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅに供給電力を出力し、各負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅは受け取った供給電力値を超えない範囲で各負荷を制御する。
【００３９】
以上の制御により、各負荷の総必要電力が電源装置の供給可能電力を超えた場合、群優先度の低い群および負荷優先度が低い負荷の消費電力が制限され、電源系の過負荷による重要負荷の機能不全を防止することができる。
【００４０】
また、同一車種のバリエーションにより、電気負荷の増減あるいは入れ替えがあった場合でも、該当負荷が所属する群の優先度・要求電力算出手段のみの変更で済み、全体の優先度の大小関係のみを考慮すれば、同車種のバリエーション内で車両の電気負荷の駆動制限時のフィーリングに統一感を持たせつつ少ない開発工数で変更作業を終了する事ができる。
【００４１】
また、新規車両の開発時においても、従来技術では開発初期から非常に多数の個別負荷すべてに対して同時に優先度の相対関係の適合を行う必要があるため、全ての負荷が揃うまで適合が開始できず、かつ同時に適合する電気負荷数が多いため、適合作業が複雑になるという問題があったが、この実施例では各個別負荷電力分配手段の優先度生成ロジックで各群への電力分配の優先順位が決定されるため、個別の電気負荷に対する優先度の相対関係の適合作業を各群毎に並行に行うことが可能になり、優先度の相対関係の適合作業を効率的に実施することができる。
（変形態様）
上記した実施例では、車両情報特に群の機能の必要性に関する車両情報に基づいて群の群優先度を算出したが、各群間の群優先度をあらかじめ設定した値としてもよい。また、上記群優先度の算出と同様の方法により負荷優先度を車両情報に基づいて算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の車両用負荷駆動制御装置を備えた車両の電気系を示すブロック図である。
【図２】図１に示す車両電源系を更に具体的に示すブロック図である。
【図３】各群の具体例を示す図である。
【図４】電源制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図５】車室温度と群優先度との関係を示す図である。
【図６】エンジン水温と群優先度との関係を示す図である。
【図７】外部照度に基づいて優先度を算出するルーチンを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０１　　エンジン（電源手段）
１０２　　発電機
１０３　　バッテリ（蓄電器、電源手段）
１０４　　エンジン制御手段
１０５　　電源制御手段（配電制御装置）
１１０ａ〜１１０ｅ　負荷制御手段（配電制御装置）
１１１ａ１〜１１１ｅ３　　電気負荷
１１２　　発電機制御手段（電源手段）
２０１　　供給可能電力算出手段（電源制御手段、配電制御装置）
２０２　　機能別電力分配手段（電源制御手段、配電制御装置）
２０３ａ〜２０３ｆ　個別負荷電力分配手段（電源制御手段、配電制御装置）
２０４ａ１〜２０４ｆ２　　負荷優先度・必要電力算出手段（電源制御手段、配電制御装置）

Claims

車両に搭載された複数の電気負荷と、前記各電気負荷に給電を行う車載の電源と、前記各電気負荷間の電力給電の優先順位を示す数値である負荷優先度に基づいて前記電源から前記各電気負荷への配電を制御する車載の配電制御装置とを有する車両用負荷駆動制御装置において、
前記配電制御装置は、
前記電源の供給可能電力を算出し、
前記各電気負荷を複数の群に分類し、
前記各群間の電力給電の優先順位を示す数値である群優先度を設定し、
前記群への供給電力を群供給電力と定義した場合に前記各群の前記群供給電力の合計が前記供給可能電力を超えない範囲で前記各群へ供給する前記群供給電力を前記各群優先度に基づいて算出し、
前記電気負荷への供給電力を負荷供給電力と定義した場合に所定の前記群に属する前記各電気負荷への前記負荷供給電力の合計が前記所定群の前記群供給電力を超えない範囲で前記所定群に属する前記各電気負荷へ供給する前記負荷供給電力を前記負荷優先度に基づいて算出し、
前記各電気負荷の前記負荷供給電力に従って前記各電気負荷の消費電力を制御することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項１記載の車両用負荷駆動制御装置において、
前記配電制御装置は、
車両状態に関する入力情報に基づいて前記群優先度及び／又は前記負荷優先度を算出することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項２記載の車両用負荷駆動制御装置において、
前記配電制御装置は、
共通の車両機能を果たす複数の前記電気負荷により所定の前記群を構成することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項３記載の車両用負荷駆動制御装置において、
前記配電制御装置は、
前記入力情報に基づいて決定される前記群の前記車両機能の必要性に関する現状値に基づいて前記群優先度を算出することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項４記載の車両用負荷駆動制御装置において、
前記車両の暖機状態を検出する検出手段を有し、
前記配電制御装置は、
前記暖機状態に基づいて前記群優先度を算出することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項４記載の車両用負荷駆動制御装置において、
車両周囲の外部照度を検出する検出手段を有し、
前記配電制御装置は、
前記外部照度に基づいて前記群優先度を算出することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。
請求項１記載の車両用負荷駆動制御装置において、
前記配電制御装置は、
所定の前記群の群優先度を他の前記群のそれに対して常に高く設定することを特徴とする車両用負荷駆動制御装置。