JP2006130953A - Electric power controlling device and electric power controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電力制御装置及び電力制御方法にかかり、例えば車両用の電力制御装置及び電力制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power control apparatus and a power control method, for example, a power control apparatus and a power control method for a vehicle.
近年、自動車には、更なる機能の充実を目的として、多種多様な電気駆動装置が搭載されている。特に消費電力の大きな電動ブレーキや電動ステアリング等を搭載した車両が相次いで開発されている。このような消費電力の大きな電気駆動装置が車両に搭載されると、当然ながらバッテリの負担が増大する。このため、バッテリや発電機の容量を大きくし、電力供給の増加要求に対応しているが、かかる手段では車両の質量やコストが増大するという問題があった。 In recent years, various electric drive devices are mounted on automobiles for the purpose of further enhancement of functions. In particular, vehicles equipped with electric brakes, electric steering, etc. that consume a large amount of power have been developed one after another. When such an electric drive device with high power consumption is mounted on a vehicle, the burden on the battery naturally increases. For this reason, although the capacity | capacitance of a battery or a generator is enlarged and it respond | corresponds to the increase request | requirement of electric power supply, there existed a problem that the mass and cost of a vehicle increased with such a means.
かかる問題に対応すべく、特許文献1に示されるように、車両に搭載された複数の電気駆動装置の消費電力の合計が設定値を超えた場合に、予め定めた優先順位に基づいて、優先順位の高い電気駆動装置にのみ電力の供給を行っている。 In order to deal with such a problem, as shown in Patent Document 1, when the total power consumption of a plurality of electric drive devices mounted on a vehicle exceeds a set value, priority is given based on a predetermined priority order. Electric power is supplied only to the electric drives with higher ranks.
しかし、予め定めた優先順位に基づいて、優先順位の高い装置にのみ電力の供給を行う構成としても、実際の車両の状況とは必ずしも一致するとは限らず、例えば複数の電気駆動装置に対して、電力を供給することができる状態であるにも関わらず、単一の電気駆動装置にのみ電力を供給するような場合が考えられ、各電気駆動装置に適切に電力を供給しているとは言えなかった。 However, even if it is configured to supply power only to a higher priority device based on a predetermined priority order, it does not always match the actual vehicle situation. For example, for a plurality of electric drive devices , Even though it is in a state in which power can be supplied, there may be a case where power is supplied only to a single electric drive device, and power is appropriately supplied to each electric drive device. I could not say it.
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、各電気駆動装置に適切に電力を供給することができる電力制御装置、電力制御方法を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a power control device and a power control method capable of appropriately supplying power to each electric drive device.
上記目的を達成するために、本発明においては、バッテリの電流値を検出する電流検出手段と、バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段と、電気駆動装置の作動状況を検出する作動状況検出手段と、電流値、電圧値及び作動状況に基づいて、各電気駆動装置への作動出力割合を出力する作動出力割合出力手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the present invention, current detection means for detecting the current value of the battery, voltage detection means for detecting the voltage value of the battery, and operation status detection means for detecting the operation status of the electric drive device And an operation output ratio output means for outputting an operation output ratio to each electric drive unit based on the current value, the voltage value, and the operation status.
本発明においては、電流値、電圧値及び作動状況に基づいて、各電気駆動装置の作動出力割合が決定されるから、各電気駆動装置に適切に電力を供給することができる。 In the present invention, since the operation output ratio of each electric drive device is determined based on the current value, the voltage value, and the operation status, it is possible to appropriately supply electric power to each electric drive device.
第1の実施の形態
図1は本実施の形態における基本構成を示す図である。1は発電機、2は電力を供給するバッテリ、3はバッテリ2から供給される電流を計測する電流センサ(電流検出手段)、4はバッテリ2の電力供給可能パワーを算出し、電気駆動装置の作動出力割合を出力する作動出力割合出力手段、5は電気駆動装置である電動ステアリング、6は同じく電気駆動装置である電動ブレーキ、7は同じく電気駆動装置である各種制御装置である。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration in the present embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a generator, 2 is a battery which supplies electric power, 3 is a current sensor (current detection means) which measures the electric current supplied from the
なお、上記の機器間の接続は、便宜上、図では1本線で示されているが、実際には電力供給線、信号線、アース、通信線等の複数の電気配線で構成されている。更に、図では省略してあるが、作動出力割合出力手段4、電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7は通信線(CANやFlexRay)で接続されている。また、発電機1及びバッテリ2からは作動出力割合出力手段4を経由して、電流センサ3、電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7に電力が供給されている。
In addition, although the connection between said apparatuses is shown with the single line in the figure for convenience, it is actually comprised by several electric wirings, such as a power supply line, a signal wire | line, earth | ground, a communication wire. Furthermore, although omitted in the drawing, the operation output ratio output means 4, the
図2は本実施の形態における電力制御装置の基本構成を示す図である。バッテリ2はバッテリ2の電圧値を検出し出力する電圧検出手段21を備え、電圧検出手段21と電流センサ3から、それぞれ作動出力割合出力手段4に検出値を出力する。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of the power control apparatus according to the present embodiment. The
作動出力割合出力手段4は、バッテリ2の容量、最低保証温度、最低保証電圧からバッテリ2の放電可能電流値を決定する放電可能電流値決定手段41と、電流値、電圧値及び放電可能電流値に基づいて電力供給可能パワーを算出する電力供給可能パワー算出手段43と、各電動駆動装置の作動状況から各電動駆動装置の合計消費電力量を推定する全消費電力推定値算出手段44と、電力供給可能パワーから判定値を決定する判定値決定手段45と、判定値と全消費電力推定値とに基づき各電動駆動装置の作動出力割合を決定する作動出力割合決定手段46と、作動出力割合出力手段4を制御するCPU47と、制御用の入出力ポート48とで構成されている。
The operation output ratio output means 4 includes a dischargeable current value determining means 41 for determining a dischargeable current value of the
電動ステアリング5は、電動ステアリング5の作動状況を出力する作動状況検出手段51と、作動出力割合に基づき制御指令出力を調整する制御指令出力調整手段52とを有しており、電動ブレーキ6は、電動ブレーキ6の作動状況を出力する作動状況検出手段61と、作動出力割合に基づき制御指令出力を調整する制御指令出力調整手段62とを有しており、各種制御装置7は、各種制御装置7の作動状況を出力する作動状況検出手段71と、作動出力割合に基づき制御指令出力を調整する制御指令出力調整手段72とを有している。
The
また、電流センサ3からの電流検出値と、電圧検出手段21からの電圧検出値と、電動ステアリング5と電動ブレーキ6と各種制御装置7とから検出された各作動状況出力とが作動出力割合出力手段4に入力される。
Further, the current detection value from the
次に、本発明の制御対象としての電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7について説明する。
Next, the
電動ステアリング5は、例えば、ステアリングバイワイヤといわれるもので、車両の前輪の操舵機構に操舵を行うモータを設け、このモータを制御することによりステアリング制御を行うものである。そして、電動ステアリング5は、ステアリング舵角センサの出力に応じて発生させる操舵力を計算し制御するものである。また同時に、電動ステアリング5は、電動ステアリング5の作動状況を作動出力割合出力手段4に出力する。同時に、作動出力割合出力手段4から作動出力割合を入力し、制御指令出力調整手段52で作動出力割合に基づいて、電動ステアリング5の電気特性に応じて制御指令出力を調整する。
The
電動ブレーキ6は、例えば、ディスクブレーキのキャリパにプレーキパッドを押付けるモータを設け、このモータヘの供給電力に応じてブレーキ力を制御する構成であり、ストロークセンサや車輪速センサ等の出力に応じて、発生させるべきブレーキ力を計算し、制御するものである。また、この電動ブレーキ6ではアンチロックブレーキコントロール(ABS)やトラクションコントロール(TRC)、車体の横滑りコントロール(VDC)などの制御も行なわれる。また同時に電動ブレーキ6は、電動ブレーキ6の作動状況を作動出力割合出力手段4に出力する。同時に、作動出力割合出力手段4から作動出力割合を入力し、制御指令出力調整手段62で作動出力割合に基づいて、電動ブレーキ6の電気特性に応じて制御指令出力を調整する。
The
各種制御装置7としては、ライト/エアコン/ワイパー/ラジオ、CD、カーナビ等のオーディオ機器等があげられる。これらの各種制御装置7は負荷モータの作動状況(制御状況)を作動出力割合出力手段4に出力する。同時に、作動出力割合出力手段4から作動出力割合を入力し、制御指令出力調整手段72で作動出力割合に基づいて、各種制御装置7の電気特性に応じて制御指令出力を調整する。
Examples of the
次に、図1、図2に示した電力制御装置の動作、即ち、本発明に係る電力制御方法について説明する。作動出力割合出力手段4では、先ず、放電可能電流値決定手段41で放電可能電流値を求める。例えばPbバッテリの場合、図3のPbバッテリ10V出力保持特性に示すように、バッテリ容量とバッテリの最低保証温度、バッテリ端子の最低保証電圧から放電可能電流値が決定される。例えば、図3に示した例ではバッテリ容量9L、気温−30℃で、最低10Vを保証するためには、電流値を160Aに抑制する必要があり、放電可能電流値は160Aとなる。 Next, the operation of the power control apparatus shown in FIGS. 1 and 2, that is, the power control method according to the present invention will be described. In the operation output ratio output means 4, first, a dischargeable current value determining means 41 obtains a dischargeable current value. For example, in the case of a Pb battery, the dischargeable current value is determined from the battery capacity, the minimum guaranteed temperature of the battery, and the minimum guaranteed voltage of the battery terminal, as shown in the Pb battery 10V output holding characteristic of FIG. For example, in the example shown in FIG. 3, in order to guarantee a battery capacity of 9 L, an air temperature of −30 ° C., and a minimum of 10 V, the current value needs to be suppressed to 160 A, and the dischargeable current value is 160 A.
次に、電力供給可能パワー算出手段43で電圧値、電流値及び放電可能電流値に基づいて電力供給可能パワーを算出する。 Next, the power supply power calculation means 43 calculates the power supply power based on the voltage value, the current value, and the dischargeable current value.
次に、現在の電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7の作動状況から、これらの各電気駆動装置で消費される消費電力推定値を合計した全消費電力推定値を全消費電力推定値算出手段44で算出する。
Next, based on the current operating conditions of the
次に、電力供給可能パワーから判定値決定手段45で判定値を決定する。 Next, a determination value is determined by the determination value determination means 45 from the power that can be supplied with power.
次に、作動出力割合決定手段46で、全消費電力推定値と判定値とを比較する。この場合、全消費電力推定値<判定値の場合は、電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7に作動出力割合を100%とする信号が出力され、制御がそのまま100%出力の状態で継続される。一方、全消費電力推定値≧判定値の場合は、バッテリ2の余裕度が小さくなるため、判定値−全消費電力推定値>0となるように、電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7に対して、作動出力割合を100%未満とする信号を出力する。
Next, the operation output ratio determination means 46 compares the total power consumption estimated value and the determination value. In this case, when the total power consumption estimated value <determination value, a signal for setting the operation output ratio to 100% is output to the
次に100%未満の値を作動出力割合として入力された電動ステアリング5、電動ブレーキ6、各種制御装置7は、それぞれの制御指令出力調整手段52、62、72で予め計測してある作動出力割合別の電力特性を用いて、100%未満の作動出力割合に応じて、対応した電力特性で各電気駆動装置の制御指令出力を調整する。
Next, the
例えば、図4に示す電動ブレーキの入力電流に対する応答特性においては、指令(A)で示す100%作動時では、過渡領域におけるピーク時の必要電流は、応答(A)に示す如く100Aとなるが、多段階指令である指令(B)、指令(C)とすることで、ピーク時の必要電流を過渡領域において、それぞれ約70A、約40Aに減少させることができる。従って、前後左右の各輪をモータで制御する電動ブレーキ6では、100%未満の作動出力割合が入力された場合には、負荷モータヘの制御指令値を100%時の作動指令であるステップ指令(A)から多段階指令である(B)又は(C)に変更することで電流値のピークを下げることができる。
For example, in the response characteristic with respect to the input current of the electric brake shown in FIG. 4, the required current at the peak in the transient region is 100 A as shown in the response (A) at the time of 100% operation indicated by the command (A). By using the command (B) and the command (C) which are multi-step commands, the required current at the peak time can be reduced to about 70 A and about 40 A, respectively, in the transient region. Therefore, in the
即ち、電動ブレーキ6の消費電力は、過渡領域では定常領域に比べ数倍の電流を必要としており、ステップ指令(A)の100%作動では電流値に不足が推定される場合には、多段階指令の(B)又は(C)に変更することで電流値のピークを下げることができる。この場合の具体的な手段としては、制御用油圧の増圧速度を可能な範囲で遅くする事で、多段階指令を実現することができ、モータ初期動作時の突入電流を過渡領域で抑制するすることができる。
That is, the electric power consumption of the
また、車体の前部にエンジンを搭載して前輪を駆動するFF車の場合には、最初に駆動輪である前輪2輪の制動、遅れて後輪2輪の順で、負荷モータヘのステップ指令または多段階指令を出力する事で、電流値のピークを下げることができ、瞬時過負荷に伴うバッテリ電圧の低下によるシステムリセットを防ぐことができる。 In the case of a front-wheel drive vehicle equipped with an engine mounted on the front of the vehicle body, the front motor is driven first by braking the two front wheels and then the rear wheels by two steps. Alternatively, by outputting a multistage command, the peak of the current value can be lowered, and a system reset due to a decrease in battery voltage due to instantaneous overload can be prevented.
以上説明した如く、本実施の形態に係る電力制御装置、電力制御方法においては、バッテリ2の電流値、電圧値及び電気駆動装置の作動状況に基づいて、各電気駆動装置の作動出力割合が決定されるから、各電気駆動装置に適切に電力を供給することができる。また、バッテリ2の電流値、電圧値、放電可能電流値により電力供給可能パワーを算出するので、正確に電力供給可能パワーを算出することができる。更に、作動出力割合に基づき、複数の電気駆動装置への制御指示をステップ指令と多段階指令とに適切に使い分けることで、過渡的な消費エネルギーのピーク値を抑制する事が可能になるため、バッテリ2や発電機1の大型化やコストアップを防ぐ事ができる。
As described above, in the power control device and the power control method according to the present embodiment, the operation output ratio of each electric drive device is determined based on the current value and voltage value of
第2の実施の形態
図5は本発明の第2の実施の形態の基本構成を示す図である。10は電動ステアリングで、第1の実施の形態で説明した作動出力割合出力手段4を電動ステアリング10の内部に搭載した構成である。8は外気温を測定する温度センサで、電動ステアリング10に接続してあり、電力供給可能パワー算出手段43は、電流値、電圧値、放電可能電流値及び外気温に基づいて電力供給可能パワーを算出する。
Second Embodiment FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a second embodiment of the present invention.
第2の実施の形態では、各電気駆動装置に適切に電流を供給することができ、また、バッテリ2や発電機1の大型化やコストアップを防ぐ事ができる。更に、バッテリ2の放電可能電流値、温度センサ8で計測した外気温を用いて電力供給可能パワーの算出を行うので、正確に電力供給可能パワーを算出することができ、正確できめ細かな制御を行う事ができる。加えて、電動ステアリング10が作動出力割合出力手段4を内蔵する事で、車両の基本動作に関わる機能(例えばバイワイヤ制御装置)を優先的に動作させる事も可能になる。なお、他の電気駆動装置である電動ブレーキ6や、各種制御装置7に作動出力割合出力手段4を内蔵する構成としても良い。
In the second embodiment, a current can be appropriately supplied to each electric drive device, and an increase in size and cost of the
第3の実施の形態
図6は本発明の第3の実施の形態の基本構成を示す図である。9は車両のエンジンを制御するエンジン制御モジュールで、本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した作動出力割合出力手段4をエンジン制御モジュール9の内部に搭載した構成である。また、外気温を測定する温度センサ8をエンジン制御モジュール9に接続してあり、電力供給可能パワー算出手段43は、電流値、電圧値、放電可能電流値及び外気温に基づいて電力供給可能パワーを算出する。
Third Embodiment FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration of a third embodiment of the present invention. Reference numeral 9 denotes an engine control module that controls the engine of the vehicle. In this embodiment, the operation output ratio output means 4 described in the first embodiment is mounted inside the engine control module 9. Further, a temperature sensor 8 for measuring the outside air temperature is connected to the engine control module 9, and the power supplyable power calculating means 43 is a power supplyable power based on the current value, the voltage value, the dischargeable current value, and the outside air temperature. Is calculated.
かかる構成とすることにより、各電気駆動装置に適切に電流を供給することができ、正確に電力供給可能パワーを算出することができ、また、バッテリ2や発電機1の大型化やコストアップを防ぐ事ができる。更に、作動出力割合出力手段4を独立した制御部品として配置する必要がなくなり、省スペースが図られる効果も生じる。
By adopting such a configuration, it is possible to appropriately supply current to each electric drive device, to accurately calculate power that can be supplied with power, and to increase the size and cost of the
1…発電機 2…バッテリ
3…電流センサ 4…作動出力割合出力手段
5…電動ステアリング 6…電動ブレーキ
7…各種制御装置 8…温度センサ
9…エンジン制御モジュール 10…電動ステアリング
21…電圧検出手段 41…放電可能電流値決定手段
43…電力供給可能パワー算出手段
44…全消費電力推定値算出手段
45…判定値決定手段 46…作動出力割合決定手段
51…作動状況検出手段 52…制御指令出力調整手段
61…作動状況検出手段 62…制御指令出力調整手段
71…作動状況検出手段 72…制御指令出力調整手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (10)
上記バッテリの電流値を検出する電流検出手段と、上記バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段と、上記電気駆動装置の作動状況を検出する作動状況検出手段と、上記電流値、上記電圧値及び上記作動状況に基づいて、各上記電気駆動装置の作動出力割合を出力する作動出力割合出力手段とを具備することを特徴とする電力制御装置。 In a power control device that controls power supplied from a battery to a plurality of electric drive devices,
Current detecting means for detecting the current value of the battery; voltage detecting means for detecting the voltage value of the battery; operating condition detecting means for detecting an operating condition of the electric drive device; the current value; the voltage value; An electric power control apparatus comprising: an operation output ratio output means for outputting an operation output ratio of each of the electric drive units based on the operation state.
上記バッテリの電流値を検出し、上記バッテリの電圧値を検出し、上記電気駆動装置の作動状況を検出し、作動出力割合出力手段により、上記電流値、上記電圧値及び上記作動状況に基づいて、各上記電気駆動装置の作動出力割合を出力することを特徴とする電力制御方法。 In a power control method for controlling power supplied from a battery to an electric drive device,
The current value of the battery is detected, the voltage value of the battery is detected, the operation status of the electric drive device is detected, and the current value, the voltage value, and the operation status are detected by the operation output ratio output means. An electric power control method for outputting an operation output ratio of each electric drive device.
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