JP2007209106A - 負荷制御装置、負荷装置及び負荷制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大電気負荷の起動を把握し、発電機の発電能力を超過して給電不足が発生する可能性が有る場合には、大電気負荷を起動させない負荷制御装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ１１は、エアコンスイッチ、オーディオスイッチ、ナビスイッチ等から起動信号が入力された場合、現在の発電電力Ｗ１と起動要求されている負荷による電力増加量Ｗ２を算出した後、これらを加算した発電指令電力Ｗが発電可能電力Ｗ０より大きいか否かを判定し、発電指令電力Ｗ３が発電可能電力Ｗ０より大きいと判定した場合には、起動要求のあった装備品の起動を禁止する。一方、発電指令電力Ｗ３が発電可能電力Ｗ０より小さいと判定した場合、オルタネータ３に発電指令を行うとともに、当該負荷を起動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリに接続される車載電装品等の負荷装置の起動を制御する負荷制御装置に関する。

車両の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、車両の制御機構との間で信号のやり取りを行って車両の電子制御を行うものであり、例えば、エンジンＥＣＵには車両に装備されているセンサ群で検出された、車速、エンジン回転数、空気流入量等の情報が入力され、エンジンＥＣＵはこれらの情報に基づいて所定の演算処理を行い、その演算結果（例えば、燃料噴射量やバイパス空気量などを制御するための信号）を車両に装備された、電動スロットルやスタータ噴射弁等の制御機構へ送出し、燃料の噴射量や流入空気量の制御などを行っている。

車両にはこのような電子制御装置が多数、例えば、上記のようなエンジンＥＣＵ、電源の充電制御を行う充電制御ＥＣＵ、エンジンの駆動と停止を行いながら車両を走行させるエコランＥＣＵ、ドアやロックの制御を行うボディＥＣＵ、自動変速（ＡＴ）制御ＥＣＵ、エアバッグＥＣＵ、盗難が発生した場合や盗難が発生する可能性がある事象を検知した場合に警報を発生するセキュリティＥＣＵ等が搭載されている。

このように、自動車普及に伴う電子制御の発展や、利便性、快適性、安全性のニーズによる車載部品の普及によって車載電装品が急激に増加しており、給電系、すなわち、バッテリの負担が増加しているので、電装品の使用状況やバッテリ状態・走行状態に応じて発電機の発電量を制御することにより、バッテリの負担を軽減することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２９８６９４号公報

上記のように、従来、バッテリの負担を軽減するため、電装品の使用状況やバッテリ状態・走行状態に応じて発電機の発電量を制御しているが、発電機の発電量を制御したとしても電装品の起動はそのまま行うものであるため、大電気負荷がオンとなった場合には発電機の発電能力を超過し、給電不足が発生する可能性があり、このことによって、新たに起動する負荷だけでなく、元から駆動されている重要な負荷の駆動状態も不安定になるような状態になる恐れがあった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、大電気負荷の起動を把握し、発電機の発電能力を超過して給電不足が発生する可能性が有る場合には、大電気負荷を起動させない負荷制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る負荷制御装置（１）は、
エンジンの駆動力によって駆動される発電機の発電可能な発電量を、エンジンの運転状態に基づいて算出する可能発電量算出手段と、
負荷の起動要求があった場合に、起動要求があった負荷を起動させることによって必要となる発電量を推測する必要発電量推測手段と、
上記可能発電量算出手段によって算出された可能発電量と、上記必要発電量推測手段によって推測された必要発電量とに基づいて、起動要求があった負荷の起動を許可するか否かを判断する起動許可判断手段と、
上記起動許可判断手段によって負荷の起動を許可すると判断された場合に、起動要求があった負荷の状態を非駆動状態から駆動状態にするように指示する負荷起動指示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る負荷制御装置（２）は、負荷制御装置（１）において、
上記必要発電量推測手段によって推測された必要発電量と、上記可能発電量算出手段によって算出された可能発電量とに基づいて、エンジンの駆動力を用いた発電を指示する発電指示手段を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る負荷制御装置（３）は、負荷制御装置（２）において、
上記発電指示手段が、算出した発電指令量、現状の発電量及び車両状態に応じて発電指令方法を決定することを特徴とする。

また、本発明に係る負荷制御装置（４）は、負荷制御装置（３）において、
徐変処理が必要と判断した場合、上記発電指示手段が、走行状態や電装品の稼働状態等の車両状態に応じて徐変値を決定することを特徴とし、
本発明に係る負荷制御装置（５）は、負荷制御装置（３）において、
発電指令後、発電量が発電指令量に近づくまで、上記起動許可判断手段が、起動要求があった負荷の起動を禁止することを特徴とする。

さらに、本発明に係る負荷装置（１）は、負荷制御装置（１）〜（５）のいずれかに接続される負荷装置であって、
各負荷が、負荷制御装置からの起動許可がなければ、負荷側で負荷の起動を実施できない負荷と、負荷制御装置からの起動許可がなくとも自身で起動を実施できる負荷とに区分されていることを特徴とする。

また、本発明に係る負荷制御方法（１）は、
車両における電気的な負荷の起動要求があった際に、起動要求があった負荷の起動によって、既に駆動状態にある他の電気的な負荷の駆動状態に不都合が生じると判断した場合には、起動要求があった負荷を起動させないことを特徴とする。

本発明に係る負荷制御装置（１）〜（４）及び負荷制御方法（１）によれば、起動要求のあった負荷の起動により必要な発電量が発電機の能力を超える場合には、当該負荷の起動が禁止されるので、大電気負荷の起動により発電機の発電能力を超過して給電不足が発生するような事態を防止することができる。

また、本発明に係る発電制御装置（５）によれば、発電量が発電指令量に近づくまでは、起動要求があった電気負荷の起動が禁止されるので、不十分な発電量の状態で負荷が起動されることによって、新たな負荷の起動によって元から駆動されていた負荷の動作状態が不安定になることを防止することができる。

さらに、本発明に係る負荷装置（１）によれば、負荷制御装置からの起動許可がなければ、負荷側で負荷の起動を実施できない負荷と、発電制御装置からの起動許可がなくとも自身で起動を実施できる負荷とに区分されているので、重要度の大きいものは負荷制限を行わないようにすることができる。

以下、本発明の負荷制御装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の負荷制御装置を含む発電システムの構成を示すブロック図であり、このシステムは、充電（発電）管理装置１、バッテリ２、オルタネータ３及びエアコン４、オーディオ装置５、ナビゲーション装置６等の車両装備品から構成され、それぞれ通信ライン７、電源ライン８により接続されている。

充電管理装置１は、バッテリ２の状態や負荷の起動状態を検出してオルタネータ３の発電を制御するものであり、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、通信装置（図示せず）、入出力回路（図示せず）等から構成されている。ＣＰＵ１１は充電管理装置１のハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラムに基づいて発電制御等の種々のプログラムを実行する。ＲＯＭ１２は発電制御プログラム等のプログラムや搭載している各車両装備品の優先順位や消費電力データを記憶しており、ＲＡＭ１３はＳＲＡＭ等で構成され、一時的に発生するデータを記憶する。
また、オルタネータ３は、エンジン（図示せず）により駆動され、バッテリ２を充電するとともに、車両の電気負荷に電力を供給するものである。

図２は、ＲＯＭ１２に記憶される各車両装備品の優先順位及び消費電力データテーブルの一例を示すものであり、各車両装備品のユニット毎に、その優先順位と動作状態の各レベルの必要電力（Ｗ）が記憶されている。ＣＰＵ１１は、負荷制限を実行する場合、上記の優先順位と電力より、負荷制限対象ユニットを決定する。例えば、給電不足の電力が６０Ｗの場合は、マッサージチェアを負荷制限し、マッサージチェアが使用されていない場合には、次の優先度のものを対象に負荷制限判定を実行する。

一方、エアコン４、オーディオ装置５、カーナビゲーション装置６等の車両装備品には、電源ライン８との間に、電源スイッチ４１、５１、６１が接続されており、各車両装備品の起動時には、充電管理装置１によりこれらのスイッチがオンされる。
この充電管理装置１には、エアコンスイッチ、オーディオスイッチ、ナビスイッチ等からそれぞれの装備品の起動信号が入力されるとともに、ナビゲーション装置６から道路のカーブ情報等が入力される。また、各種のセンサ、スイッチ（ＳＷ）２１からはバッテリ状態や車両状態の検出信号が入力され、報知ランプ２２は、装備品の起動要求時に起動不可と判定された場合に点灯する。

次に、充電管理装置１が負荷の起動／停止を行う場合の作用について、図３のフローチャートにより説明する。
車両のアクセサリースイッチがオンである間は、充電管理装置１のＣＰＵ１１は、図３のフローチャートに示すプログラムを所定時間毎に常時実行する。このプログラムを開始すると、ＣＰＵ１１は、まず、負荷状態、すなわち、エアコン４、オーディオ装置５、カーナビゲーション装置６等の負荷の稼働状態を検出する（ステップ１０１）。

次に、ＣＰＵ１１は、加減速等の車両状態を検出する（ステップ１０２）とともに、センサ・ＳＷ２１のバッテリ電圧等の出力に基づいてバッテリ２の状態を検出した（ステップ１０３）後、エアコンスイッチ、オーディオスイッチ、ナビスイッチ等から起動信号が入力されたか否かを判断することにより、負荷の起動要求があったか否かを判定する（ステップ１０４）。

ステップ１０４で負荷の起動要求がないと判定した場合、プログラムを終了し、負荷の起動要求があったと判定した場合、ＣＰＵ１１は、車両の加減速状態、エンジン回転数、現在の負荷状態から現在の発電電力Ｗ１を算出した（ステップ１０５）後、起動要求されている負荷の必要電力をＲＯＭ１２に記憶されている、図２のテーブルの消費電力データから読み出して電力増加量Ｗ２を算出する（ステップ１０６）。

次に、ＣＰＵ１１は、上記の発電電力Ｗ１と電力増加量Ｗ２を加算することにより、発電指令電力Ｗ３を算出した（ステップ１０７）後、発電指令電力Ｗ３が発電可能電力Ｗ０より大きいか否かを判定し（ステップ１０８）、発電指令電力Ｗ３が現在のエンジン運転状態においてオルタネータが発電することが可能な発電可能電力Ｗ０より大きいと判定した場合、報知ランプ２２を点灯することにより、運転者に起動要求のあった装備品を起動できない旨を通知した（ステップ１０９）後、プログラムを終了する。

一方、ステップ１０８で発電指令電力Ｗ３が発電可能電力Ｗ０より小さいと判定した場合、ＣＰＵ１１は、電力増加量Ｗ２が所定値より大きいか否かを判定することにより、発電量徐増処理が必要か否かを判定し（ステップ１１０）、起動要求のあった装備品が大電気負荷で、発電量徐増処理が必要と判定した場合、電力増加量Ｗ２に応じて徐増電力を決定した（ステップ１１１）後、その徐増電力に基づいてオルタネータ３に発電指令を行う（ステップ１１２）。

次に、ＣＰＵ１１は、その時点での発電電力と発電指令電力Ｗ３との電力差が所定値より小さいか否かを判定し（ステップ１１３）、発電電力が発電指令電力Ｗ３に近くなったと判定すると、起動要求のあった装備品、例えば、エアコン４の電源スイッチ４１をオンしてエアコンの起動を許可する（ステップ１１４）とともに、通信ライン７を介してエアコン４に起動を指令する（ステップ１１５）。

また、ステップ１１０で、発電電力量と発電指令電力Ｗ３との差が小さいと判定した場合、ＣＰＵ１１は、発電指令電力Ｗ３に基づいてオルタネータ３に発電指令を行った（ステップ１１６）後、起動要求のあった負荷の起動を許可する（ステップ１１４）とともに、通信ライン７を介してその負荷に起動を指令する（ステップ１１５）。

以上のように、起動要求のあった負荷の起動により必要な発電指令量が発電機の能力を超える場合には、当該負荷の起動が禁止されるので、大電気負荷の起動により発電機の発電能力を超過して給電不足が発生するような事態を防止することができる。また、起動要求のあった装備品が大電気負荷の場合、発電電力が発電指令量に近づくまでは、起動要求があった負荷の起動が禁止されるので、不十分な発電量の状態で負荷が起動されることによって、新たな負荷の起動によって元から駆動されていた負荷の動作状態が不安定になること（例えば、ライトを点灯した状態であらたな負荷を起動した場合にライトの明るさが一時的に低下する、など）を防止することができる。

なお、上記の実施例では、発電指令電力と現状の発電電力との差が大きい場合に、差に応じて徐増処理を行ったが、視覚的に分かる負荷、例えば、ワイパーやライトがオンしている場合に、徐増処理を行うこともでき、また、車両のアイドル時は視覚的に分かりやすいため、走行時は徐増電力を大きくし、アイドル時は徐増電力を小さくするようにすることもできる。
また、上記の実施例では、起動要求のあった装備品を起動できない旨を報知ランプにより通知したが、音声等によって起動要求のあった装備品を起動できない旨を通知することもできる。

上記の実施例では、各負荷の起動／停止要求を充電管理装置１で検出したが、各負荷の起動／停止要求を各負荷側で検出して充電管理装置に通知することもでき、各負荷の起動／停止要求を各負荷側で検出する場合の実施例について、図４のブロック図により説明する。

図４は本実施例の発電システムの構成を示すブロック図であり、このシステムは、充電（発電）管理装置１、バッテリ２、オルタネータ３及びエアコン４、オーディオ装置５、ナビゲーション装置６等の車両装備品から構成され、それぞれ通信ライン７、電源ライン８により接続されている。これらのエアコン４、オーディオ装置５、ナビゲーション装置６等の制御回路は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成されている。

そして、この実施例では、エアコン４、オーディオ装置５、ナビゲーション装置６等の車両装備品自体にオン／オフスイッチからの起動信号が入力されるようになっており、起動信号を受けると、各装備品の制御回路は通信ライン７を介して充電管理装置１に起動信号を送信し、充電管理装置１から起動許可指令を受けると、各電源スイッチ４１、５１、６１をオンする。

以下、各装備品の起動時の作用を図５のフローチャートにより説明する。
車両のアクセサリースイッチがオンである間は、装備品、例えば、エアコン４のＣＰＵ４２は、図５のフローチャートに示す起動プログラムを所定時間毎に常時実行する。このプログラムを開始すると、ＣＰＵ４２は、まず、ユニットの駆動状態の変更、すなわち、エアコンの起動スイッチオン、あるいは、稼動レベルの変更等があったか否かを判定し（ステップ２０１）、ユニットの駆動状態の変更がないと判定した場合、プログラムを終了する。

一方、ユニットの駆動状態の変更、例えば、エアコンの起動スイッチがオンされたと判定すると、ＣＰＵ４２は、その駆動状態の変更による電力増加量Ｗ４を算出した（ステップ２０２）後、その電力増加量と起動等の状態変更要求を通信ライン７を介して充電管理装置１に通知する（ステップ２０３）。
これにより、充電管理装置１は、図３に示すフローチャートと同様なプログラムにより、そのユニットの起動または状態変更が可能か否かを判定し、判定結果に応じて、起動許可指令または起動禁止指令を当該ユニットに通知する。

ＣＰＵ４２は、充電管理装置１に電力増加量と起動等の状態変更要求を通知した後、充電管理装置１から起動許可指令を受信したか否かを判定し（ステップ２０４）、充電管理装置１から起動許可指令を受信したと判定した場合、エアコンの起動または稼動レベルの変更を実行する（ステップ２０５）。
また、ステップ２０４で充電管理装置１から起動許可指令を受信していないと判定した場合、ＣＰＵ４２は、充電管理装置１から起動禁止指令を受信したか否かを判定する（ステップ２０６）。充電管理装置１から起動禁止指令を受信していないと判定した場合、ＣＰＵ４２は、ステップ２０４に戻って再び充電管理装置１から起動許可指令を受信したか否かを判定し、充電管理装置１から起動禁止指令を受信したと判定した場合、エアコンの起動または稼動レベルの変更を実行することなく、プログラムを終了する。

以上のように、各負荷の起動／停止要求を各負荷側で検出し、電力増加量と起動等の状態変更要求を充電管理装置１に通知するので、充電管理装置１の負荷を減少することができる。
なお、各負荷装置が、予め負荷の起動／停止状態が把握できる場合に、その旨を充電管理装置に通知するようにすれば、予め発電量を負荷起動／停止に応じて増減することが可能となる。

上記の実施例では、充電管理装置１が負荷の起動等の可否を判断するので、充電管理装置１が故障した場合、車両装備機器の起動が実行できなくなるので、充電管理装置１が故障した場合、各車両装備機器が自身で起動判定処理を行うようにすることが望ましく、以下、充電管理装置１の故障に対応できるようした場合の作用を図６のフローチャートにより説明する。
なお、発電システムの構成は図４と同じであるので、説明は省略する。

車両のアクセサリースイッチがオンである間は、装備品、例えば、エアコン４のＣＰＵ４２は、図６のフローチャートに示す故障検知プログラムを所定時間毎に常時実行する。このプログラムを開始すると、ＣＰＵ４２は、まず、通信ライン７を介して充電管理装置１と通信を行うことにより、充電管理装置１が故障しているか否かを判定する（ステップ３０１）。

そして、充電管理装置１が故障していないと判定した場合、ＣＰＵ４２は、起動プログラムを、図５のフローチャートに示す、充電管理装置１からの起動指令待ち制御に設定して起動または状態変更を実行し（ステップ３０２）、充電管理装置１が故障していると判定した場合、スイッチ操作の検出信号に基づいて自身で負荷の起動・状態変更の制御を行うように、起動・変更プログラムを切り替える（ステップ３０３）。

以上のように、充電管理装置の故障時には、負荷側で起動判断を実行することができるようにすることにより、充電管理装置が故障した場合であっても、車両装備機器の起動、状態変更を実施することが可能となる。

本発明の負荷制御装置を含む発電システムの構成を示すブロック図である。 ＲＯＭに記憶される各車両装備品の優先順位と消費電力データのテーブルの一例を示すものである。 充電管理装置が発電制御を行う場合の作用を示すフローチャートである。 各負荷の起動／停止要求を各負荷側で検出する場合の発電システムの構成を示すブロック図である。 各装備品の起動プログラムの作用を示すフローチャートである。 充電管理装置の故障検知時の作用を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 充電管理装置
１１、４２ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
２ バッテリ
３ オルタネータ
４ エアコン
５ オーディオ装置
６ ナビゲーション装置
７ 通信ライン
８ 電源ライン
２１ センサ・ＳＷ
２２ 報知ランプ

Claims (7)

1. エンジンの駆動力によって駆動される発電機の発電可能な発電量を、エンジンの運転状態に基づいて算出する可能発電量算出手段と、
   負荷の起動要求があった場合に、起動要求があった負荷を起動させることによって必要となる発電量を推測する必要発電量推測手段と、
   上記可能発電量算出手段によって算出された可能発電量と、上記必要発電量推測手段によって推測された必要発電量とに基づいて、起動要求があった負荷の起動を許可するか否かを判断する起動許可判断手段と、
   上記起動許可判断手段によって負荷の起動を許可すると判断された場合に、起動要求があった負荷の状態を非駆動状態から駆動状態にするように指示する負荷起動指示手段と、を備えたことを特徴とする負荷制御装置。
2. 請求項１に記載された負荷制御装置において、
   上記必要発電量推測手段によって推測された必要発電量と、上記可能発電量算出手段によって算出された可能発電量とに基づいて、エンジンの駆動力を用いた発電を指示する発電指示手段を備えることを特徴とする負荷制御装置。
3. 請求項２に記載された負荷制御装置において、
   上記発電指示手段が、算出した発電指令量、現状の発電量及び車両状態に応じて発電指令方法を決定することを特徴とする負荷制御装置。
4. 請求項３に記載された負荷制御装置において、
   徐変処理が必要と判断した場合、上記発電指示手段が、走行状態や電装品の稼働状態等の車両状態に応じて徐変値を決定することを特徴とする負荷制御装置。
5. 請求項３に記載された負荷制御装置において、
   発電指令後、発電量が発電指令量に近づくまで、上記起動許可判断手段が、起動要求があった負荷の起動を禁止することを特徴とする負荷制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載された負荷制御装置に接続される負荷装置であって、
   各負荷が、負荷制御装置からの起動許可がなければ、負荷側で負荷の起動を実施できない負荷と、負荷制御装置からの起動許可がなくとも自身で起動を実施できる負荷とに区分されていることを特徴とする負荷装置。
7. 車両における電気的な負荷の起動要求があった際に、起動要求があった負荷の起動によって、既に駆動状態にある他の電気的な負荷の駆動状態に不都合が生じると判断した場合には、起動要求があった負荷を起動させないことを特徴とする負荷制御方法。

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