JP2007225561A

JP2007225561A - 車両用消費電力算出装置

Info

Publication number: JP2007225561A
Application number: JP2006050034A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fukazawa; 実深澤; Tsugio Nishimura; 次夫西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】本発明は、車載の電気負荷の実消費電力を正確に把握することが可能となる車両用消費電力算出装置の提供を目的とする。
【解決手段】車載の電気負荷６に電力を供給する電力線１を監視することによって、電力線１に重畳された信号を検出すると共に電気負荷６に印加される電圧値を検出する信号受信部２と、電力線１を介して電気負荷６に供給される電流値を検出する電流検出部３と、信号受信部２によって検出された電圧値と電流検出部３によって検出された電流値とに基づいて電気負荷６の消費電力を算出する電力算出部４とを備えることを特徴とする車両用消費電力算出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用消費電力算出装置に関し、より詳細には、車両に搭載される電気負荷の消費電力を算出する消費電力算出装置に関する。

従来から、車両搭載の電源の電力を車載の複数の電気負荷に最適配分するための車両用負荷駆動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用負荷駆動制御装置は、各電気負荷が取りうる事前に設定された消費電力値を記憶しており、その記憶値に基づいて電源の供給可能電力を超えないように電源から電気負荷のそれぞれに電力を供給するものである。
特開２００４−１９４４９５号公報

ところで、各電気負荷の消費電力はそれらの動作状態によっていかようにも変化するため、上述の従来技術のように事前に設定された消費電力の記憶値が、実際に消費されている電力値と同じになるとは限らない。電気負荷の消費電力を用いる所定の制御を行う場合には、その制御結果の精度を高めるために、実際の動作状態における正確な消費電力を制御データとして使用することが好ましいと考えられる。この点、上述の従来技術には、正確な消費電力を把握する手段についての開示及び示唆もされていない。

そこで、本発明は、車載の電気負荷の実消費電力を正確に把握することが可能となる車両用消費電力算出装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明として、
車載の電気負荷に電力を供給する電力線を監視することによって、前記電力線に重畳された信号を検出すると共に前記電気負荷に印加される電圧値を検出する信号検出手段と、
前記電力線を介して前記電気負荷に供給される電流値を検出する電流検出手段と、
前記信号検出手段によって検出された電圧値と前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて前記電気負荷の消費電力を算出する電力算出手段とを備えることを特徴とする車両用消費電力算出装置を提供する。

また、本発明に係る車両用消費電力算出装置において、前記信号検出手段によって検出された信号は前記電気負荷に転送されると好適である。

さらに、本発明に係る車両用消費電力算出装置において、前記電力算出手段によって算出された消費電力に関する信号を前記電力線に重畳させる信号送信手段を備えることが好適である。

本発明によれば、車載の電気負荷の実消費電力を正確に把握することが可能となる。

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、本発明の車両用消費電力算出装置の一実施形態を適用したシステムの構成図である。車両は、様々な電気負荷６を搭載している。車載の電気負荷６として、例えば、操舵状態に応じてアシスト力を発生させてドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置、車両のロール角を調整して姿勢制御を行うアクティブスタビライザ装置、エンジン制御装置、ブレーキ制御装置、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６の電源は、発電機１１やバッテリ１２である。発電機１１やバッテリ１２は、電力線１と後述する電流検出部３を介して、電気負荷６に電力を供給する。電気負荷６がシリーズ電源回路やスイッチング電源回路などの電子回路を内蔵しない負荷（例えば、ランプやリレー等の抵抗負荷）であれば、電力線１を通って供給される電力はそのまま電気負荷６の抵抗分に流れる。電気負荷６が上述のような電源回路を内蔵する電装品（例えば、ＥＣＵ）であれば、電力線１を通って供給される電力はその内蔵の電源回路を介して電気負荷６内の各部に流れる。発電機１１やバッテリ１２は車体にアースされ、電気負荷６は車体にアースされたりバッテリ１２のマイナス端子と配線を介して接続されている。

発電機１１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１１で発生した電力によって、電気負荷６が動作したり、バッテリ１２が充電されたりする。発電機１１の具体例として、オルタネータがある。なお、バッテリ１２への充電はモータを回生動作させても可能なので、発電機１１は回生制御が可能なモータでもよい。例えば、車両の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を回生制御することによって、インバータを介してバッテリ１２に充電をすることができる。

バッテリ１２も、発電機１１と同様に、電力線１を介して電気負荷６に電力を供給する。バッテリ１２は、発電機１１の電力供給能力が足りない時に電気負荷６に電力を供給する。また、エンジン等の動力源を始動させる時に始動機（図示せず）に電力を供給してもよい。始動機は、バッテリ１２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。バッテリ１２の具体例として、鉛バッテリ、ニッケル水素電池、リチウムイオンバッテリがある。なお、バッテリ１２は、電気二重層キャパシタに置き換えてもよい。また、バッテリ１２は、鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとニッケル水素電池と電気二重層キャパシタの中でいずれかを組み合わせたものでもよい。

また、発電機１１が停止している状態では、バッテリ１２から電気負荷６に電力を供給し得る。例えば、エンジンの停止によりオルタネータが不作動状態である駐車状態において電気負荷６に必要とされる電力は、バッテリ１２から電気負荷６に供給することができる。

ここで、電力線１は、上述のように電気負荷６への電力供給経路として用いられるだけでなく、電気負荷６と通信相手７間の通信における情報信号の伝送路として用いられる。すなわち、図１に示される本実施例のシステムは、直流が流れる電力線１に高周波（例えば、数十〜数百ＭＨｚ）の信号を重畳させる電力線搬送通信を行っている。通信相手７は制御データなどの所定の情報信号を電力線１に重畳させて電気負荷６に伝送することができ、逆に、電気負荷６は制御データなどの所定の情報信号を後述する信号送信部５を介して電力線１に重畳させて通信相手７に伝送することができる。通信相手７は、電力線搬送通信の機能を有していれば、特に限定しない。

図２は、電力線１上の電圧波形の一例を示す模式図である。図２（ａ）は、発電機１１やバッテリ１２が出力する電源電圧波形である。電力線１に情報信号が重畳されていない場合には、この電源電圧波形が電気負荷６に印加される電源電圧に相当する。図２（ｂ）は、電力線１に重畳させる情報信号の電圧波形を示す図である。この電圧波形に情報信号の内容が含まれている。図２（ａ）と図２（ｂ）の二つの電圧波形を足し合わせると、すなわち、電力線１に情報信号を重畳させると、図２（ｃ）に示されるように、図２（ｂ）に示される電圧波形が図２（ａ）の電圧値までオフセットした電圧波形が生成される。

上述のような電力線１を介して電力が供給される電気負荷６の消費電力を算出するにあたり、本実施例のシステムには、図１に示されるように、信号受信部２、電流検出部３、電力算出部４及び信号送信部５が備えられている。

信号受信部２は、電力線１を監視することによって、電力線１に重畳された情報信号を検出すると共に電気負荷６に印加される電圧値を電気負荷６の接地基準で検出する。通信相手７が電力線１に情報信号を重畳させた場合、信号受信部２は図２（ｃ）に示されるような電圧波形を検出することになる。信号受信部２は、電力線１上の電圧波形に含まれる情報信号を抽出するフィルタを有している。つまり、信号受信部２は、そのフィルタによって、電力線１に重畳された情報信号の成分を図２（ｃ）に示されるような電圧波形から検出することができる。また、信号受信部２は、電気負荷６に印加される電圧値を図２（ｃ）に示されるような電圧波形から直接検出する。

信号受信部２は、電気負荷６が通信機能を有している場合には、電力線１から検出された情報信号（受信信号）をその電気負荷６に対して転送する。これによって、電気負荷６は、受信した情報信号に基づく所定の処理動作を実行することが可能になる。また、信号受信部２は、電力線１から検出された電圧値の情報を電力算出部４に送信する。

電流検出部３は、電力線１を介して電気負荷６に供給される電流値を検出する。電流検出部３は、電力線１から検出された電流値の情報を電力算出部４に送信する。

電力算出部４は、信号受信部２によって検出された電圧値と電流検出部３によって検出された電流値とに基づいて電気負荷６の消費電力（単位［Ｗ］）を算出する。電力線１に流れる電流は直流であるため、電気負荷６の消費電力は、信号受信部２によって検出された電圧値と電流検出部３によって検出された電流値との乗算をすることによって容易に算出可能である。なお、時間積分することによって、電気負荷６の消費電力量（単位［ｋＷｈ］）を算出することも可能である。電力算出部４は、算出した消費電力の情報を信号送信部５に送信する。

信号送信部５は、電力算出部４によって算出された消費電力情報を送信信号として電力線１に重畳させる信号送信手段である。電力線１に重畳された消費電力情報は、電力線１に接続される通信相手７が受信可能となる。また、電気負荷６が通信相手７に所定の情報を送信信号として送信する場合には、電気負荷６はその所定の情報を信号送信部５に送信する。電気負荷６が送信した情報を受信した信号送信部５は、その受信した情報と上述の消費電力情報とを合わせて電力線１に重畳させる。したがって、通信相手７は、電力線１に重畳された消費電力情報を取得することができ、また、電力線１に重畳された電気負荷６が送信した情報を取得することができる。これによって、通信相手７は、これらの取得した情報に基づく所定の処理動作を実行することが可能になる。

なお、信号受信部２や電力算出部４や信号送信部５は、例えば、信号の送受信や電力算出を行うための制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ、制御プログラムの処理データを一時的に記憶するＲＡＭ、制御プログラムを処理するＣＰＵ、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどの複数の回路要素によって構成される。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって構成してもよい。

したがって、本実施形態の車両用消費電力算出装置によれば、通信相手７は電力線１を介して接続される車載の電気負荷６の実消費電力を正確に把握することが可能となる。その結果、通信相手７や通信相手７と通信可能な他の制御装置が電気負荷６の消費電力を用いる所定の制御を実行する場合には、実際の動作状態における正確な電気負荷６の消費電力を制御データとして使用することができ、その制御結果の精度は向上する。

例えば、電気負荷６の消費電力を用いる所定制御として、消費電力の大きい電気負荷の動作制限（電源供給経路のカットや電力供給量の制限や省電力モードへの移行）を行う出力制限制御がある。電気負荷６への電力供給は、発電機１１やバッテリ１２によって冗長的に行われる。しかしながら、バッテリ１２の劣化等によって電源である発電機１１やバッテリ１２の電力供給能力を一時的に超えるような大電流を消費する場合がある電気負荷６（上述の電動パワーステアリング装置やアクティブスタビライザ装置など）が車両に搭載されている場合、そのような大電流消費システムが作動すると、電源電圧が著しく低下してしまい、電動パワーステアリング装置自身やアクティブスタビライザ装置自身の作動不良が発生したり、それ以外の他の電気負荷の作動不良が発生したりするおそれがある。そのため、このような作動不良の発生を防止するために、消費電力の大きい電気負荷の動作制限を行う出力制限制御を導入する場合がある。

この出力制限制御は、作動不良の発生を防止するために、電気負荷の消費電力を制御データとして用いる。しかしながら、実測値ではなく事前に設定された見積もり値を消費電力の制御データとして用いると、実際の電気負荷おいて消費される電力と乖離が生じるおそれがある。実際の消費電力と乖離した消費電力を用いて出力制限制御を行うと、過度の出力制限により電動パワーステアリング装置によるアシストが制限されステアリング操作が重くなったり、出力制限が足りずに電源電圧の低下を防ぎきれなかったりするおそれがある。そこで、本実施形態の車両用消費電力算出装置によれば、車載の電気負荷６の実消費電力を正確に把握することが可能となるので、そのような懸念を解消することができ、出力制限制御の精度向上が図れる。

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。

例えば、上述の実施例では発電機１１やバッテリ１２を直流電源として取り扱ったが、交流電源に接続される電力線１に情報信号を重畳させる場合であっても、交流の消費電力の算出手法に従えば、同様に、電気負荷６の消費電力を算出することができる。

また、電気負荷６が複数ある場合には、例えば、図３に示されるように、電気負荷毎に上述と同様の電流検出部３等を設ければよい。この場合には、電力線１に重畳される情報信号の送信元や送信先を特定するために、電気負荷６ａ，６ｂや通信相手７のそれぞれに付与される固有のＩＤ情報を情報信号に含めて送受信されるのがよい。

本発明の車両用消費電力算出装置の一実施形態を適用したシステムの構成図である。電力線１上の電圧波形の一例を示す模式図である。本発明の車両用消費電力算出装置の一実施形態を適用したシステムの構成図である。

符号の説明

１電力線
２信号受信部
３電流検出部
４電力算出部
５信号送信部
６電気負荷
７通信相手
１１発電機
１２バッテリ

Claims

車載の電気負荷に電力を供給する電力線を監視することによって、前記電力線に重畳された信号を検出すると共に前記電気負荷に印加される電圧値を検出する信号検出手段と、
前記電力線を介して前記電気負荷に供給される電流値を検出する電流検出手段と、
前記信号検出手段によって検出された電圧値と前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて前記電気負荷の消費電力を算出する電力算出手段とを備えることを特徴とする車両用消費電力算出装置。
前記信号検出手段によって検出された信号は前記電気負荷に転送される、請求項１記載の車両用消費電力算出装置。
前記電力算出手段によって算出された消費電力に関する信号を前記電力線に重畳させる信号送信手段を備える、請求項１記載の車両用消費電力算出装置。