JP2007104799A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バッテリ残量の調整制御において、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値をエネルギー収支の点で適正な値に設定することができる車両用電源制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】ナビゲーション装置などによって設定された目的地の情報に基づいてその目的地で車両がどのくらい駐車されるのかについて学習等することによって駐車時間を推定し、その推定された駐車時間に応じた目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を算出する。そして、目的地到着時点で実際のバッテリ残量が目標値になるように、目的地までの走行経路上において発電機や電気負荷の動作を制御して電力消費量を調整する車両用電源制御装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ残量を目標値に近づけるように調整制御する車両用電源制御装置に関する。

従来から、ナビゲーション処理部から供給される道路情報と現在地の情報に基づいてバッテリ残量の目標値を設定し、実際のバッテリ残量がその設定された目標値に近づくように、モーターやエンジンの出力を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術は、現在地の情報と標高や減速地点などの道路情報に基づいて、走行経路上のバッテリ残量の目標値のスケジューリング（目標値の設定）をすることによって、バッテリへの回生充電の効率化やエンジン燃費の向上を図ろうとするものである。
特開平８−１２６１１６号公報

ところで、車両の走行が終了し目的地に到着した後、その目的地に駐車している間にも暗電流や負荷の動作電流などによってバッテリの放電は続く。したがって、目的地到着後のバッテリの放電量が少ないような場合には目的地到着時点の実際に残しておくべきバッテリ残量として高い値が要求される必要はなく、目的地到着後のバッテリの放電量が多いような場合には目的地到着時点の実際に残しておくべきバッテリ残量として高い値が望ましく低い値では不都合である。

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、駐車している間のバッテリからの放電について特に考慮されていないため、目的地到着時点でのバッテリ残量の目標値は一様に設定（例えば、バッテリ残量の目標値を満充電に対し８０％と設定）されることになり、目的地到着時点で本来要求されるべきバッテリ残量と異なる可能性が高い。

そこで、本発明は、バッテリ残量の調整制御において、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値をエネルギー収支の点で適正な値に設定することができる車両用電源制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を設定し、目的地に到着時点で前記目標値に近づくようにバッテリ残量の調整制御を実行する車両用電源制御装置であって、
前記目標値を目的地に応じて変化させることを特徴とする車両用電源制御装置が提供される。

本局面によると、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を目的地毎に変えることができるので、目的地到着時点に実際に残すべきバッテリ残量を目的地に応じて任意に増減させることができるようになる。目的地が変わればその目的地での駐車する状況も変わってくるので、目的地到着時点で本来要求されるべきバッテリ残量に差異が生じる傾向がある。例えば、目的地が極寒の場所であれば暖かい場所に比べ、目的地到着時点の実際に残しておくべきバッテリ残量は高い値であることが望ましい。また、目的地が駐車後すぐに走行することが予想される近所のスーパーのような場所であれば駐車後すぐに走行しないことが予想される行楽地のような場所に比べ、目的地到着時点の実際に残しておくべきバッテリ残量は低い値でも構わない。

したがって、目的地到着時点に実際に残すべきバッテリ残量としてそれほど高い値を必要としない目的地であれば、目標値到着時点のバッテリ残量の目標値を低い値に変えることで、目的地に到着するまでの走行過程でのバッテリ残量も抑制する方向に調整制御することになり、また、目的地到着時点に実際に残すべきバッテリ残量として高い値を必要とする目的地であれば、目標値到着時点のバッテリ残量の目標値を高い値に変えることで、目的地に到着するまでの走行過程でのバッテリ残量も抑制されない方向に調整制御することになるので、エネルギー収支が改善され得る。

ここで、目的地到着後の駐車時間が比較的長い場合にはバッテリの放電量は多いため、目的地到着時点でのバッテリ残量は高い値に設定しておくほうが望ましく、他方、目的地到着後の駐車時間が比較的短い場合にはバッテリの放電量は少ないため、目的地到着時点でのバッテリ残量は必ずしも高い値に設定しなくてもよい。

そこで、前記目標値は、目的地到着後の駐車時間に応じて決められることが好適である。この場合、目的地到着後の駐車時間が長くなるにつれて目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を高い値にすることができるので、過小な目標値に設定されることもなく、また、目的地到着後の駐車時間が短くなるにつれて目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を低い値にすることができるので、過大な目標値に設定されることもない。

また、目的地毎に駐車時間を学習する学習手段を備え、前記目的地到着後の駐車時間は、前記学習手段による学習結果であることが好ましい。これにより、前記目標値を決めるために必要な目的地到着後の駐車時間に過去の履歴を反映させることができるので、実使用に近い駐車時間を用いて前記目標値を設定することができる。

また、目的地毎の駐車時間に応じた前記目標値を予め記憶する記憶手段を備えてもよい。この記憶手段の記憶内容を用いて前記目標値を設定することができる。

本発明によれば、バッテリ残量の調整制御において、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値をエネルギー収支の点で適正な値に設定することができる。

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。図１は、本発明の車両用電源制御装置の一形態を適用した車両システムの構成図である。車両は、様々な電気負荷４を搭載している。電気負荷４には、例えば、エアコン、リヤデフォッガ、リヤワイパー、ミラーヒータ、シートヒータ、オーディオ、ランプ、シガーソケット、各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、ソレノイドバルブが挙げられる。なお、これらの電気負荷４は、あくまで例示であって負荷の種類を限定するものではない。これらの電気負荷４の電源は、発電機１やバッテリ２である。発電機１やバッテリ２は、電源ライン１０を介して、電気負荷４に電力を供給する。

発電機１は、車両を走行させるためのエンジンの出力によって発電を行う。発電機１で発生した電力によって、電気負荷４が動作したり、バッテリ２が充電されたりする。発電機１の具体例として、オルタネータがある。なお、バッテリ２への充電はモーターを回生動作させても可能なので、発電機１に回生制御が可能なモーターを含めてもよい。例えば、制動力を確保するために、車輪駆動軸に連結されるモーターを回生制御することによって、インバーターを介してバッテリ２に充電をすることができる。

バッテリ２も、発電機１と同様に、電源ライン１０を介して電気負荷４に電力を供給する。バッテリ２は、発電機１に電力供給能力が足りない時や駐車時等の発電機１が作動していない時に電気負荷４に電力を供給し、また、エンジン等の動力源を始動させる時に始動機３に電力を供給する。始動機３は、バッテリ２から電力供給を受けてエンジン等の動力源を始動させるものである。

電源ＥＣＵ５は、ナビゲーション装置７から取得した目的地情報や走行経路情報や各種ＥＣＵ６から取得した車両の状態を示す車両状態情報（例えば、車速、エンジン回転数、エアコンの作動状態）などを用いて、目的地に到着時点でバッテリ残量をその目標値に近づくように、発電機１や電気負荷４に対し所定の指令を出力することで、バッテリ残量の調整制御を実行する。なお、目標値の設定については後述する。

電源ＥＣＵ５は、バッテリ２の電流値や電圧値を検出することによって、バッテリ２の容量がどれだけ残っているのかを示す「バッテリ残量」を算出する。電源ＥＣＵ５は、例えば、バッテリ２の充放電電流の積算（積分）などによりバッテリ残量を算出する。電気量（バッテリ２の容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。バッテリ残量はバッテリ２の満充電時の容量からバッテリ２から放電された放電容量を引いた値に相当することから、電源ＥＣＵ５は、バッテリ２に接続される電源ライン１０を電流センサ等によってバッテリ２の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、バッテリ残量を算出することが可能になる。なお、満充電時の容量は、初期値としてメモリに記憶されている。

各種ＥＣＵ６は、電源ＥＣＵ５が必要とする車両状態情報の送付元である。なお、電源ＥＣＵ５は所定の車両状態を検知するセンサから車両状態情報を直接取得してもよいので、各種ＥＣＵ６とは、特にＥＣＵに限っているわけではない。

なお、電源ＥＣＵ５や各種ＥＣＵ６や電気負荷４に含まれるＥＣＵは、例えば、マイクロコンピュータ、プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェースなどの複数の回路要素によって実現され得る。

ナビゲーション装置７は、電源ＥＣＵ５が必要とする目的地情報や走行経路情報の送付元である。ナビゲーション装置７は、ＧＰＳ装置と地図ＤＢ（データベース）を有している。ＧＰＳ装置は、ＧＰＳ受信機によるＧＰＳ衛星からの受信情報に基づいて、自車の位置を２次元若しくは３次元の座標データによって特定する装置である。一方、地図ＤＢは、高精度の地図情報を記憶している。高精度の地図情報には、コーナーの半径や曲率やカント、路面勾配、道路の車線数や車線幅、減速が必要な交差点や一時停止地点、標高等といった詳細な情報が含まれている。

また、ナビゲーション装置７は、乗員の操作を受け付けるユーザ操作入力部や、乗員に対して情報を提供する情報提供部を有している。ユーザ操作入力部は、スイッチ操作やタッチパネル操作や音声入力等によって、ユーザからのナビゲーション装置７に対する指示情報を受け付ける。情報提供部は、ディスプレイ表示や音声出力等のユーザが認識可能な態様によって、ナビゲーション装置７から提供される情報をユーザに伝達する。例えば、ナビゲーション装置７は、ユーザ操作入力部を介してこれから向かう目的地が設定されると、ＧＰＳ装置により特定された現在地点と地図ＤＢ内の地図情報とに基づいて目的地までの走行経路を探索し、情報提供部を介して走行経路の探索結果を乗員に提供する。

それでは、本実施形態の車両用電源制御装置の動作例について説明する。図２は、本実施形態の車両用電源制御装置の制御フローである。

ナビゲーション装置７から目的地の設定完了情報を受けた電源ＥＣＵ５は、ナビゲーション装置７からその目的地情報とその目的地までの探索結果である走行経路情報を取得する（ステップ２）。なお、目的地の設定がされていない（設定完了情報がない）場合には、電源ＥＣＵ５は、発電機１の通常動作として一定の電源電圧値に維持するように指令を出したり、デフォルトの目的地情報（例えば、目的地のデフォルトを予め自宅と定めておく）とその目的地までの探索結果である走行経路情報を取得したりする。

電源ＥＣＵ５若しくはナビゲーション装置７は、目的地情報に基づいてその目的地に到着した後にどの程度の時間車両が駐車されるのかを推定する（ステップ４）。

目的地到着後の駐車時間を推定するためには、例えば、目的地と駐車時間の対応関係をＲＯＭ等の記憶手段に記憶しておき、その記憶手段から該当する目的地に対応する駐車時間を抽出すればよい。例えば、目的地が○○スーパーであるならば駐車時間は１時間、目的地が自宅であるならば駐車時間は３時間と対応づけて記憶しておく。駐車時間は、目的地が駐車後すぐに走行することが予想される近所のスーパーのような場所であれば駐車後すぐに走行しないことが予想される行楽地のような場所に比べ大きい値で記憶される。なお、駐車時間は、駐車後の経過時間で規定してもよいし、朝８時までの時間というように駐車終了時刻までの時間で規定してもよい。

また、目的地到着後の駐車時間を推定するために、目的地に駐車するたびに駐車時間をはじめとする駐車状況の履歴をとることで目的地毎の駐車時間を学習し、その学習結果を目的地と駐車時間の対応関係を記憶する記憶手段に反映させてもよい。これにより、学習結果が反映された記憶手段から該当する目的地に対応する駐車時間を抽出すれば、目的地到着後の駐車時間の推定値は、そのドライバーが普段その目的地に駐車するときの時間に限りなく近くなる。

例えば、目的地が自宅に設定されている場合には、そのドライバーが平日車両を使う（車通勤など）のか休日しか車両を使わない（サンデードライバー）のかを学習することによって駐車時間を推定することができる。すなわち、平日の朝７時近辺に出発する（駐車状態から走行状態になる）ことが記憶される場合には、帰宅した時刻が何時であってもその帰宅した時点で駐車時間は「朝７時までの時間」と推定することができるし、平日がほとんど駐車状態のままで休日のみ出発することが記憶される場合には、休日に帰宅した時刻が何時であってもその帰宅した時点で駐車時間は「来週の休日までの時間」と推定することができる。

ステップ４での駐車時間の推定が完了すると、電源ＥＣＵ５は、マップ値や多項式などによる近似値の算出によって目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を算出する（ステップ６）。電源ＥＣＵ５は、例えば図３のようなバッテリ残量を設定するためのマップに基づいて、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を算出する。図３において、横軸は目的地到着後の駐車時間を示し、縦軸は到着時点のバッテリ残量の目標値を示す。電源ＥＣＵ５は、図３のマップを適用して、ステップ４で推定された駐車時間から到着時点のバッテリ残量の目標値を算出する。目的地到着時点のバッテリ残量の目標値は、目的地到着後の駐車時間が長くなるほど高い値に設定される。また、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値は、個々の目的地のそれぞれに対して設定されるようにしてもよい（例えば、図３のようなマップが目的地毎に存在する）。

目的地に到着して駐車時間経過後にエンジンを始動機３で始動させるために必要な電力を供給できるバッテリ残量を、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値に設定することで、エネルギー収支を最大限に考慮した目標値となる。

なお、目的地到着後の駐車時間にかかわらず、目的地が設定されればその目的地に応じた目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を算出するようにしてもよい。例えば、学習の結果や既定しておくことによって、駐車時間が長くなる傾向の目的地であれば、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値は相対的に高い値に設定され、駐車時間が短くなる傾向の目的地であれば、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値は相対的に低い値に設定されるようにする。

次に、電源ＥＣＵ５は、目的地に到着するまでにトータルで電気負荷４がどのくらいの電力を消費するのか、すなわち電気負荷総消費量の予測をする（ステップ８）。電気負荷４の現在の消費量は発電機１の発電量からバッテリ２への充電量をひいたものであるので、電源ＥＣＵ５は、発電機１から発電量の情報とバッテリ２から充電量の情報を取得することで、電気負荷４の現在の消費量を算出する。したがって、電源ＥＣＵ５は、電気負荷４の現在の消費量と現時点から目的地までの時間（走行経路と目的地の情報によってナビゲーション装置７が予測可能）を乗算することによって、目的地に到着するまでの電気負荷総消費量を算出することができる。

なお、各種ＥＣＵ６などから車両状態情報を用いて、目的地に到着するまでの電気負荷総消費量の予測精度を上げることができる。例えば、エアコンの作動状態や気温の情報を補正要素とし、ブロアがミドル状態以上で気温が所定値以上の場合には電気負荷総消費量は増える傾向があるとして、予測された電気負荷総消費量を増える側に補正する。

次に、電源ＥＣＵ５は、目的地に到着するまでに発電すべき発電量（必要総発電量Ｘｎ）を算出する（ステップ１０）。図４は、必要総発電量Ｘｎの算出を説明するための図である。図４（ａ）は、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値Ｘｒが現在のバッテリ残量Ｘ１より低い場合を示し、図４（ｂ）は、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値Ｘｒが現在のバッテリ残量Ｘ１より高い場合を示す。まず、電源ＥＣＵ５は、現在のバッテリ残量Ｘ１からステップ８で予測された電気負荷総消費量Ｘａを引くことによって、目的地到着時点のバッテリ残量Ｘ２を算出することができる。すなわち、目的地到着時点のバッテリ残量Ｘ２は、『Ｘ２＝Ｘ１−Ｘａ』によって算出できる。したがって、必要発電量Ｘｎは、目的地到着時点のバッテリ残量の目標値Ｘｒから目的地到着時点のバッテリ残量Ｘ２を引いた値となる。

次に、電源ＥＣＵ５は、ナビゲーション装置７からの走行経路情報に基づいて、最も効率のよい発電のスケジューリングを行う（ステップ１２）。発電のスケジューリングでは、走行経路を走行するにあたって、どこでどのくらいのバッテリ残量があればよいかが設定され、それに応じた発電指令パターンが作成される。走行経路上の坂道区間や減速区間では車輪駆動軸に連結されるモーターに対し回生制御を指令し、それ以外の区間では発電機１に発電指令をするパターンが作成され、そのパターンに従って発電指令をすると、目的地に到着するまでの発電量がステップ１０で算出された必要総発電量Ｘｎに一致させるようにする。なお、発電だけでは必要総発電量Ｘｎに満たないことが予想される場合には、電力消費量を減らすために電気負荷４の作動を制限する指令を上記の発電指令パターンに盛り込めばよい。

ステップ１２での発電スケジュールにしたがって、電源ＥＣＵ５は発電機１などに発電指令を出力したり、電気負荷４に作動制限指令を出力したりする（ステップ１４）。

したがって、上述の制御フローによれば、目的地の駐車時間に対応づけられた目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を設定し、目的地までの走行経路の情報に基づき車両での発電や電気負荷の作動状態を制御することによって、走行過程でのバッテリ残量を調整して、最終的に目的地到着時点では実際に残すべきバッテリ残量にすることができる。そして、目的地到着後の駐車時間が短くなるほど目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を低い値に変えることで、目的地に到着するまでの走行過程でのバッテリ残量も抑制する方向に調整制御することになり、また、目的地到着後の駐車時間が長くなるほど目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を高い値に変えることで、目的地に到着するまでの走行過程でのバッテリ残量も抑制されない方向に調整制御することになるので、エネルギー収支が改善され得る。

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。

本発明の車両用電源制御装置は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を搭載する通常の車両に適用可能なだけでなく、車両を走行させるための動力源を始動させるときにバッテリから始動機へ電力を供給して動力源を始動させる車両に適用可能である。

本発明の車両用電源制御装置の一形態を適用した車両システムの構成図である。 本実施形態の車両用電源制御装置の制御フローである。 目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を算出するためのマップである。 必要総発電量Ｘｎの算出を説明するための図である。

符号の説明

１ 発電機
２ バッテリ
３ 始動機
４ 電気負荷
５ 電源ＥＣＵ
６ 各種ＥＣＵ
７ ナビゲーション装置
１０ 電源ライン

Claims (4)

1. 目的地到着時点のバッテリ残量の目標値を設定し、目的地に到着時点で前記目標値に近づくようにバッテリ残量の調整制御を実行する車両用電源制御装置であって、
   前記目標値を目的地に応じて変化させることを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 前記目標値は、目的地到着後の駐車時間に応じて決められる、請求項１記載の車両用電源制御装置。
3. 目的地毎に駐車時間を学習する学習手段を備え、
   前記目的地到着後の駐車時間は、前記学習手段による学習結果である、請求項２記載の車両用電源制御装置。
4. 目的地毎の駐車時間に応じた前記目標値を予め記憶する記憶手段を備える、請求項１記載の車両用電源制御装置。

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