JP2007325363A - 電圧予測装置及び電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際のバッテリの電圧履歴から、バッテリの所定時間後の電圧を予測することにより、バッテリの電圧予測精度が向上する電圧予測装置及び電源制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ１０の電圧値Ｖb をサンプリングし、時間に対する電圧の電圧変動率αを統計処理により算出する。そして、算出された電圧変動率αでバッテリ１０の電圧が変動したと想定した場合の所定時間後（Ｔ秒後）のバッテリ１０の予測電圧値Ｖf を予測する。このように、実際のバッテリ１０の電圧値Ｖb の履歴から将来の予測電圧値Ｖf を予測することから予測精度が向上する。また、バッテリ１０に接続されている電気負荷４１，４２，４３，４４，…の接続状況及び動作状況に応じて、サンプリングされる電圧値Ｖb が変化し、その変化が予測電圧値Ｖf の予測に反映されるため、予測精度がさらに向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの電圧の履歴に基づいて電圧を予測する電圧予測装置、及び該電圧予測装置によって予測されたバッテリの電圧に基づいて、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御する電源制御装置に関する。

自動車における電気負荷は年々増加している。シートヒータやクイッククリアガラスなど大容量の電気負荷が採用されたり、また、油圧やエンジン動力で作動していた機器を電動化して、制御性能や効率の向上を図る動きが進んでいる。電動ブレーキや電動パワーステアリング（ＥＰＳ）など、高信頼性が要求される電気負荷も採用されつつある。

これら電気負荷の増大に対応して、発電機やバッテリの容量を大きくする必要があるが、搭載性やコストの点で限界がある。このため、過大な負荷電力が発生した場合には、バッテリからの放電によって電源系の電圧が大きく低下する可能性がある。

そこで、バッテリの状態を検知し、大電流が流れる場合の電圧降下を予測し、基準値以下になる場合に負荷を重要度により制限する技術が開示されている（特許文献１参照。）。
特開２００４−１９４３６４号公報

しかしながら、特許文献１においては、バッテリの状態検知のみで大電流負荷としてのＥＰＳの作動を制限しようとしており、現実にＥＰＳが作動するかという可能性については考慮されていない。したがって、ＥＰＳが作動しない状況下においても常に負荷制御が行なわれる虞がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、実際のバッテリの電圧履歴に基づいて電圧の変動率を算出し、算出された変動率に基づいて所定時間後の電圧を予測する構成とすることにより、バッテリの電圧予測精度が向上する電圧予測装置、及び該電圧予測装置によって予測されたバッテリの所定時間後の電圧に基づいて、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御する電源制御装置の提供を目的とする。

また本発明は、変動率の誤差成分を考慮した上で所定時間後の電圧、つまりワーストケースの電圧を予測する構成とすることにより、電圧予測が外れた場合であっても問題とならないような電圧予測装置及び該電圧予測装置を備えた電源制御装置の提供を目的とする。

さらに本発明は、バッテリに接続された発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、電圧予測装置によって予測されたバッテリの所定時間後の電圧に基づいて、発電機の発電電圧を制御する構成とすることにより、バッテリを効率的に充電することができる電源制御装置の提供を目的とする。

さらにまた本発明は、実際のバッテリの電圧履歴に基づいて電圧の変動率を算出し、算出された変動率に基づいて所定電圧に到達する時間を予測する構成とすることにより、到達時間の予測精度が向上する電圧予測装置、及び該電圧予測装置によって予測されたバッテリの電圧が所定電圧に到達する時間に基づいて、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御する電源制御装置の提供を目的とする。

さらにまた本発明は、バッテリに接続された発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、電圧予測装置によって予測されたバッテリの電圧が所定電圧に到達する時間に基づいて、発電機の発電電圧を制御する構成とすることにより、バッテリを効率的に充電することができる電源制御装置の提供を目的とする。

第１発明に係る電圧予測装置は、バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する算出手段と、算出された変動率に基づいて、所定時間後の電圧を予測する予測手段とを備えることを特徴とする。

第１発明にあっては、バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた実際のバッテリの電圧履歴に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する。そして、算出された変動率で電圧が変動したと想定した場合の所定時間後の電圧を予測する。このように、実際のバッテリの電圧履歴から所定時間後の電圧を予測することから予測精度が向上する。また、バッテリに接続されている電気負荷の接続状況が変化したり、その動作状況が変化した場合、サンプリングされる電圧が、接続状況及び動作状況に応じて変化することから、その変化が電圧の予測に反映されることも、予測精度が向上する大きな要因である。

第２発明に係る電圧予測装置は、前記算出手段が、前記変動率の標準偏差をさらに算出するようにしてあり、前記予測手段は、前記算出手段により算出された標準偏差に基づく誤差成分を前記電圧に加算するようにしてあることを特徴とする。

第２発明にあっては、バッテリの時間に対する電圧の変動率に加えて、変動率の標準偏差をさらに算出する。そして、算出された標準偏差に基づく誤差成分を予測電圧に加算する。変動率の算出には統計誤差が含まれるため、統計誤差の大きさを示す標準偏差を算出し、その標準偏差によって決定される誤差成分を考慮した上で所定時間後の電圧、つまりワーストケースの電圧を予測することで、電圧予測が外れた場合であっても問題とならないようにすることができる。

第３発明に係る電源制御装置は、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するための電源制御装置であって、上述した発明の電圧予測装置と、任意の閾値電圧を記憶する記憶手段とを備え、前記電圧予測装置によって予測された電圧が前記閾値電圧より小さい場合に、前記電気負荷への電力の供給を停止するようにしてあることを特徴とする。

第３発明にあっては、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するに際して、バッテリの閾値電圧を記憶しておき、上述のようにして予測されたバッテリの所定時間後の電圧が閾値電圧より小さいと判定された場合に電気負荷への電力の供給を停止する。このように、将来のバッテリの電圧が閾値電圧より小さくなる場合は、実際に閾値電圧より小さくなる前に、自動的にバッテリから電気負荷への電力の供給を停止する。

第４発明に係る電源制御装置は、前記バッテリには発電機が接続されており、前記電圧予測装置によって予測された電圧が前記閾値電圧より小さい場合に、前記発電機の発電電圧を上げるようにしてあることを特徴とする。

第４発明にあっては、バッテリに発電機が接続され、発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、上述のようにして予測されたバッテリの所定時間後の電圧が閾値電圧より小さいと判定された場合に発電機の発電電圧を上げるようにする。このように、バッテリの将来の電圧が閾値電圧より小さくなる場合には、それ以後、電気負荷が正常に動作しない虞があるので、実際に閾値電圧より小さくなる前に、バッテリへの充電能力を上昇させて、バッテリの電圧が閾値電圧より小さくなる事態を抑制する。

第５発明に係る電圧予測装置は、バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する算出手段と、算出された変動率に基づいて、所定電圧に到達する時間を予測する予測手段とを備えることを特徴とする。

第５発明にあっては、バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた実際のバッテリの電圧履歴に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する。そして、算出された変動率で電圧が変動したと想定し、所定電圧に到達する時間を予測する。このように、実際のバッテリの電圧履歴から将来、所定電圧に到達する時間を予測することから予測精度が向上する。また、バッテリに接続されている電気負荷の接続状況が変化したり、その動作状況が変化した場合、サンプリングされる電圧が、接続状況及び動作状況に応じて変化することから、その変化が到達時間の予測に反映されることも、予測精度が向上する大きな要因である。

第６発明に係る電源制御装置は、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するための電源制御装置であって、上述した発明の電圧予測装置と、任意の閾値時間を記憶する記憶手段とを備え、前記電圧予測装置によって予測された時間が前記閾値時間より短い場合に、前記電気負荷への電力の供給を停止するようにしてあることを特徴とする。

第６発明にあっては、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するに際して、閾値時間を記憶しておき、上述のようにして予測されたバッテリの電圧が所定電圧に到達する時間が閾値時間より短いと判定された場合に電気負荷への電力の供給を停止する。

第７発明に係る電源制御装置は、前記バッテリには発電機が接続されており、前記電圧予測装置によって予測された時間が前記閾値時間より短い場合に、前記発電機の発電電圧を上げるようにしてあることを特徴とする。

第７発明にあっては、バッテリに発電機が接続され、発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、上述のようにして予測されたバッテリの所定電圧に到達する時間が閾値時間より短いと判定された場合に発電機の発電電圧を上げるようにする。このように、バッテリの将来の電圧が閾値時間より早く所定電圧になる場合には、それ以後、電気負荷が正常に動作しない虞があるので、バッテリへの充電能力を上昇させて、バッテリの電圧が所定電圧より小さくなる事態を抑制する。

本発明によれば、実際のバッテリの電圧履歴に基づいて電圧の変動率を算出し、算出された変動率に基づいて所定時間後の電圧を予測する構成としたので、バッテリの電圧予測精度が向上する。また、バッテリに接続されている電気負荷の接続状況及び動作状況に応じてサンプリングされる電圧が変化するので、その変化が電圧の予測に反映される。

本発明によれば、変動率の誤差成分を考慮した上で所定時間後の電圧を予測する構成としたので、電圧予測が外れた場合であっても、問題とならないようなワーストケースの電圧を予測することができる。

本発明によれば、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するに際して、上述のようにして予測されたバッテリの所定時間後の電圧が閾値電圧より小さいと判定された場合に電気負荷への電力の供給を停止する構成としたので、バッテリの電圧が閾値電圧より実際に小さくなる前に、自動的にバッテリから電気負荷への電力の供給を停止して、電気負荷が正常に動作しないなどの不具合の発生を防止することができる。

本発明によれば、バッテリに発電機が接続され、発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、上述のようにして予測されたバッテリの所定時間後の電圧が閾値電圧より小さいと判定された場合に発電機の発電電圧を上げるようにする構成としたので、バッテリへの充電能力を上昇させて、バッテリの電圧が閾値電圧より小さくなる事態を抑制することができる。

本発明によれば、実際のバッテリの電圧履歴に基づいて電圧の変動率を算出し、算出された変動率に基づいて所定電圧に到達する時間を予測する構成としたので、到達時間の予測精度が向上する。また、バッテリに接続されている電気負荷の接続状況及び動作状況に応じてサンプリングされる電圧が変化するので、その変化が到達時間の予測に反映される。

本発明によれば、バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するに際して、上述のようにして予測されたバッテリの電圧が所定電圧に到達する時間が閾値時間より短いと判定された場合に電気負荷への電力の供給を停止する構成としたので、バッテリの電圧が所定電圧より実際に小さくなる前に、自動的にバッテリから電気負荷への電力の供給を停止して、電気負荷が正常に動作しないなどの不具合の発生を防止することができる。

本発明によれば、バッテリに発電機が接続され、発電機がバッテリに対して適宜充電を行なう場合、上述のようにして予測されたバッテリの所定電圧に到達する時間が閾値時間より短いと判定された場合に発電機の発電電圧を上げるように指示する構成としたので、バッテリへの充電能力を上昇させて、電気負荷の異常動作を抑制することができる等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、以下の実施の形態では、車両に搭載されたバッテリの電圧を予測する形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る電源制御装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。
車両には、バッテリ１０、電源制御ＥＣＵ２０、電圧検出部２１、エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４及び発電機５０などが搭載されている。エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３及びデフォガ４４は電気負荷であって、電源制御ＥＣＵ２０を介してバッテリ１０から電力が供給される。

バッテリ１０は２つの作用極を有する蓄電池であって、一方の端子は電源制御ＥＣＵ２０に接続され、他方の端子は接地されている。発電機５０は、図示しないエンジンに接続されており、発電機５０によってバッテリ１０の充電が適宜行われる。通常は発電機５０から各電気負荷に電力が供給される。エンジンが停止している場合、又は発電機出力を超える大きな負荷電力が必要となる場合に、バッテリ１０から電力が供給される。

電圧検出部２１は、バッテリ１０の両極間の電圧を検出する手段であり、バッテリ１０の両端子に並列に接続されている。電圧検出は、電源制御ＥＣＵ２０の指示に基づいて適宜行なわれ、電圧検出部２１にて検出されたバッテリ１０の電圧値Ｖb は電源制御ＥＣＵ２０へ通知される。

電源制御ＥＣＵ２０は、本発明の実施の形態１に係る電源制御装置に相当し、バッテリ電圧変動率算出部２３、バッテリ電圧予測部２４及びスイッチング部２５を備えている。本実施の形態では、電源制御ＥＣＵ２０が、バッテリ電圧変動率算出部２３及びバッテリ電圧予測部２４からなる本発明に係る電圧予測装置を備えている。

バッテリ電圧変動率算出部２３は、図２に示すように、電圧検出部２１から通知されたバッテリ１０の電圧値Ｖb の履歴に基づいてバッテリ１０の電圧変動率を算出するものである。具体的には、バッテリ１０の電圧値Ｖb をサンプリングし、統計的処理（ここでは最小二乗法）によってバッテリ１０の電圧履歴を式１のように線形近似して、近似式のパラメータである電圧変動率α及び切片Ｖ0 を算出する。

Ｖ＝α×Ｔ＋Ｖ0 …（式１）

また、統計的処理によって算出した近似式からの実際のサンプルの乖離度合を、実際のサンプルの電圧値と近似式との差分値の平方和と定義し、バッテリ電圧変動率算出部２３は、式２のように、乖離度合を示す分散σ² （標準偏差σ）を算出する。

σ² ＝Σ｛Ｖb −（α×Ｔ＋Ｖ0 ）｝² …（式２）

バッテリ電圧予測部２４は、バッテリ電圧変動率算出部２３にて算出された電圧変動率αに基づいて、所定時間後（例えばＴ秒後）のバッテリ１０の予測電圧値Ｖf を算出する。具体的には、式３のように、バッテリ１０の出力電圧が、Ｔ秒間、電圧変動率αで変動すると推定し、バッテリ１０の最新の電圧値（つまり、最後のサンプルの電圧値Ｖb （Ｖnow とする））に電圧変動率α×時間Ｔを加算する。

さらに、標準偏差σで統計誤差が生じることから、マージンを見込んで標準偏差σのａ倍（ａ：定数（１，２，３など））の幅を考慮し、ワーストケースとしての予測電圧値Ｖf を算出する。本例ではバッテリ１０の電圧が低いことが問題であるので、電圧変動率αによって変動したときの予測値から低い側にａ×σ変動した場合の電圧値を予測電圧値Ｖf として算出する。つまり、電圧変動率αによって変動したときの予測値（Ｖnow ＋α×Ｔ）に−ａ×σ×√Ｔを加算する。

Ｖf ＝Ｖnow ＋α×Ｔ−ａ×σ×√Ｔ…（式３）

スイッチング部２５は、バッテリ１０と各電気負荷（エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４）との間に配置され、各電気負荷のオン／オフを制御するためのリレー機器によって構成されている。そして、各電気負荷は、スイッチング部２５を経由してバッテリ１０から電力の供給を受けるようになしてある。なお、スイッチング部２５の構成はリレー機器に限定されるものではなく、通信によって各電気負荷のバッテリ１０への接続／切断を制御するようにしてもよい（後述のスイッチング部３５も同様）。

電源制御ＥＣＵ２０は、上記の構成に加えて図示しないメモリを備えており、メモリには電気負荷を一定時間切断するように負荷制御を行なう際の判断基準である負荷カット閾値Ｖthが記憶されている。電源制御ＥＣＵ２０は、バッテリ電圧予測部２４にて予測された予測電圧値Ｖf と負荷カット閾値Ｖthとを比較し、予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖth以下であれば、電気負荷を一定時間切断する負荷制御を行なうとともに、発電制御を行なって発電機５０の発電電圧を上昇させる旨の指示を行なう。後者の指示は、具体的には、アイドリング時のエンジン回転数を上昇させるように、図示しないＥＦＩユニットに燃料噴射量を上げるように指示する。

図３及び図４は本発明の実施の形態１に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
先ず、イグニッションキー（以下、ＩＧキー）がオンされると（ステップＳ１）、所定時間毎にバッテリ１０の電圧値Ｖb をサンプリングする（ステップＳ２）。

サンプル数が所定数Ｎ以上であるか否かを判定し（ステップＳ３）、サンプル数が所定数Ｎ以下である場合は（Ｓ３：ＮＯ）、統計処理による誤差が大きくなると判断し、処理をＳ２へ戻してバッテリ１０の電圧値Ｖb をさらにサンプリングする。一方、サンプル数が所定数Ｎを越えている場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、サンプリングしたバッテリ１０の電圧値Ｖb を統計処理（線形近似）して電圧変動率αを算出するとともに（ステップＳ４）、統計処理による標準偏差σを算出する（ステップＳ５）。

そして、Ｓ４及びＳ５にて算出された電圧変動率α及び標準偏差σに基づいて、バッテリ１０のＴ秒後の予測電圧値Ｖf を算出する（ステップＳ６）。本例では、標準偏差σのａ倍の幅（ａ×σ）のバラツキを考慮し、ワーストケースとしての予測電圧値Ｖf を算出する。本例ではバッテリ１０の電圧が低いことが問題であるので、統計処理によって算出された電圧変動率αによって変動したときの予測値から低い側にａ×σ変動した場合の電圧値を予測電圧値Ｖf として算出する。

次に、負荷カット閾値Ｖthを読み出し（ステップＳ７）、Ｓ６にて予測したバッテリ１０の予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。

予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖth以上の場合は（Ｓ８：ＮＯ）、バッテリ１０から電気負荷に十分な電力が供給されることから、電気負荷を切断することなくＳ２へ移行して処理を継続する。

一方、予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより小さい場合は（Ｓ８：ＹＥＳ）、バッテリ１０から電気負荷に十分な電力が供給されないことから、電気負荷を一定時間ΔＴ切断するように負荷制御を行なう（ステップＳ９）。このように、バッテリの予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより小さくなる場合は、実際にバッテリ１０の電圧が負荷カット閾値Ｖthより小さくなる前に、自動的にバッテリ１０から電気負荷への電力の供給を停止する。

さらに、発電制御を行なって発電電圧を上昇させる旨の指示を行ない（ステップＳ１０）、バッテリ１０の電圧を上昇させる。例えば、車両停止時のアイドリング回転数を上昇させることで、バッテリ１０の電圧を上昇させることが可能である（ステップＳ１４）。このように、バッテリの予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより小さくなる場合は、それ以後、電気負荷が正常に動作しない虞があるので、実際にバッテリ１０の電圧が負荷カット閾値Ｖthより小さくなる前に、発電機５０のバッテリ１０への充電能力を上昇させて、バッテリ１０の電圧が負荷カット閾値Ｖthより小さくなる事態を抑制する。

そして、一定時間ΔＴが経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。一定時間ΔＴが経過した場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、バッテリ１０の電圧が上昇したと判断して電気負荷を接続する（ステップＳ１２）。さらに、発電電圧の上昇指示をリセットするように発電機５０を制御し（ステップＳ１３）、Ｓ２へ移行して処理を継続する。なお、発電電圧上昇指示のリセットには、例えば車両停止時のアイドリング回転数をリセットする（ステップＳ１５）。

図５及び図６はバッテリの電圧の予測状況を説明するための図であり、横軸は時間を、縦軸はバッテリ１０の電圧値を示す。
図５は時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までのバッテリ１０の電圧値Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて電圧変動率αを算出し、電圧変動率αに基づいて時間Ｔ１２から所定時間後の時間Ｔ１３におけるバッテリ１０の予測電圧値Ｖf を算出している様子を示している。ここでは、電圧変動率αが負値（α＜０）であって、時間Ｔ１３におけるバッテリ１０の予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより低くなる（Ｖf ＜Ｖth）と推定している。

一方、図６は時間Ｔ２２から時間Ｔ２３までのバッテリ１０の電圧値Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて電圧変動率αを算出し、電圧変動率αに基づいて時間Ｔ２３から所定時間後の時間Ｔ２４におけるバッテリ１０の予測電圧値Ｖf を算出している様子を示している。ここでは、電圧変動率αが正値（α＞０）であって、時間Ｔ２４におけるバッテリ１０の予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより高くなる（Ｖf ＞Ｖth）と推定している。

また、統計処理によって算出された標準偏差σを用いて、ワーストケースとしての予測電圧値Ｖf を算出するようにしている。図５及び図６において、一点鎖線は統計処理によって算出された電圧変動率αを示し、二点鎖線は統計処理によって算出された標準偏差σを考慮した予測電圧値Ｖf の範囲（例えば３σ）を示す。

つまり、バッテリ１０の電圧が、今後、電圧変動率αで変動する場合は一点鎖線のように変化するが、統計誤差によってニ点鎖線に囲まれた範囲になる場合が想定されるため、ワーストケースである図の黒点になると想定して電気負荷を制御する。

なお、電圧変動率αが正値であったとしても、バッテリ１０の予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより高くなるとは限らず、標準偏差σが大きい場合には、図７に示すように、バッテリ１０の予測電圧値Ｖf が負荷カット閾値Ｖthより低くなる場合が想定される。

以上、実施の形態１では、サンプリングされた実際のバッテリ１０の電圧履歴Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて、電圧変動率αを算出し、算出された変動率αに基づいて予測電圧値Ｖf を予測する。このように、実際のバッテリ１０の電圧履歴から予測電圧値Ｖf を予測することから予測精度が向上する。また、バッテリ１０に接続されている電気負荷（エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４）の接続状況及び動作状況の変化に応じて、サンプリングされる電圧が変化し、その変化が予測電圧値Ｖf の予測に反映されるため、予測精度がさらに向上する。

（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２に係る電源制御装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。
車両には、バッテリ１０、電源制御ＥＣＵ３０、電圧検出部２１、エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４及び発電機５０などが搭載されている。

電源制御ＥＣＵ３０は、本発明の実施の形態２に係る電源制御装置に相当し、バッテリ電圧変動率算出部２３、閾値電圧到達時間予測部３４、スイッチング部３５を備えている。本実施の形態では、電源制御ＥＣＵ３０が、バッテリ電圧変動率算出部２３及び閾値電圧到達時間予測部３４からなる本発明に係る電圧予測装置を備えている。

閾値電圧到達時間予測部３４は、バッテリ電圧変動率算出部２３にて算出された電圧変動率αに基づいて、閾値電圧に到達する時間である閾値電圧到達時間Ｔf を算出する。具体的には、式４のように、バッテリ１０の出力電圧が、電圧変動率αで変動すると推定し、バッテリ１０の最新の電圧値（つまり、最後のサンプルの電圧値Ｖnow ）から閾値電圧に到達するまでの時間（閾値電圧到達時間Ｔf ）を算出する。

Ｔ＝（Ｖth−Ｖnow ）／α…（式４）

スイッチング部３５は、バッテリ１０と各電気負荷（エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４など）との間に配置されており、電気負荷はスイッチング部３５を経由してバッテリ１０に接続され電力が供給される。本例では、閾値電圧到達時間予測部３４にて算出された閾値電圧到達時間Ｔf が閾値時間Ｔth以下であれば、電気負荷を一定時間切断する負荷制御を行なうとともに、発電制御を行なって発電電圧を上昇させる旨の指示を行なう。その他の構成は図１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図９及び図１０は本発明の実施の形態２に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
先ず、イグニッションキー（以下、ＩＧキー）がオンされ（ステップＳ２１）、バッテリ１０の電圧値Ｖb をサンプリングする（ステップＳ２２）。

サンプル数が所定数Ｎ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２３）、サンプル数が所定数Ｎ以下である場合は（Ｓ２３：ＮＯ）、サンプル数が少なく、統計処理によって誤差が大きくなると判断し、処理をＳ２２へ戻してバッテリ１０の電圧値Ｖb をさらにサンプリングする。

一方、サンプル数が所定数Ｎを越えている場合は（Ｓ２３：ＹＥＳ）、サンプルを統計処理して電圧変動率αを算出する（ステップＳ２４）。

そして、Ｓ２４にて算出された電圧変動率αが負値であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。電圧変動率αが負値である場合は（Ｓ２５：ＹＥＳ）、負荷カット閾値Ｖth及び閾値時間Ｔthを読み出し（ステップＳ２６）、負荷カット閾値Ｖthに到達する閾値電圧到達時間Ｔf を算出する（ステップＳ２７）。

一方、電圧変動率αが負値でない場合は（Ｓ２５：ＮＯ）、バッテリ１０の電圧が上昇すると推定されることから、負荷カット閾値Ｖthになることはないと判断し、電気負荷を切断することなくＳ２２へ移行する。なお、閾値電圧到達時間Ｔf が負の時間（α＞０のとき）、又は不定（α＝０のとき）となって、その算出結果には意味がないことは言うまでもない。

次に、Ｓ２７にて予測したバッテリ１０の閾値電圧到達時間Ｔf が閾値時間Ｔthより短いか否かを判定する（ステップＳ２８）。閾値電圧到達時間Ｔf が閾値時間Ｔth以上の場合は（Ｓ２８：ＮＯ）、バッテリ１０から電気負荷に十分な電力が供給されることから、電気負荷を切断することなくＳ２２へ移行する。

一方、閾値電圧到達時間Ｔf が閾値時間Ｔthより短い場合は（Ｓ２８：ＹＥＳ）、バッテリ１０から電気負荷に十分な電力が供給されないことから、電気負荷を一定時間ΔＴ切断するように負荷制御を行なう（ステップＳ２９）。さらに、発電制御を行なって発電電圧を上昇させる旨の指示を行ない（ステップＳ３０）、バッテリ１０の電圧を上昇させる。例えば、車両停止時のアイドリング回転数を上昇させることで、バッテリ１０の電圧を上昇させることが可能である（ステップＳ３４）。

そして、一定時間ΔＴが経過したか否かを判定する（ステップＳ３１）。一定時間ΔＴが経過した場合は（Ｓ３１：ＹＥＳ）、バッテリ１０の電圧値が上昇したと判断し、電気負荷を接続する（ステップＳ３２）。さらに、発電電圧の上昇指示をリセットするように発電機５０を制御し（ステップＳ３３）、Ｓ２２へ移行して処理を継続する。なお、発電電圧上昇指示のリセットには、例えば車両停止時のアイドリング回転数をリセットする（ステップＳ３５）。

図１１及び図１２はバッテリの閾値電圧到達時間の予測状況を説明するための図であり、横軸は時間を、縦軸はバッテリ１０の電圧値を示す。
図１１は時間Ｔ３１から時間Ｔ３２までのバッテリ１０の電圧値Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて電圧変動率αを算出し、電圧変動率αに基づいて負荷カット閾値Ｖthに到達する閾値電圧到達時間Ｔf を算出している様子を示している。ここでは、電圧変動率αが負値（α＜０）である場合を示す。

一方、図１２は時間Ｔ４２から時間Ｔ４３までのバッテリ１０の電圧値Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて電圧変動率αを算出したが、電圧変動率αが正値（α＞０）である様子を示している。電圧変動率αが正値（α＞０）のときは、上述した如く、閾値電圧到達時間Ｔf の算出を行なわない。これは、バッテリ１０の電圧が今後上昇すると推定されることから、負荷カット閾値Ｖthになることはないと判断するためである。

以上、実施の形態２では、サンプリングされた実際のバッテリ１０の電圧履歴Ｖb1、Ｖb2、…、Ｖbnに基づいて、電圧変動率αを算出し、算出された変動率αで電圧が変動したと想定して閾値電圧到達時間Ｔf を予測する。このように、実際のバッテリ１０の電圧履歴から閾値電圧到達時間Ｔf を予測することから予測精度が向上する。また、バッテリ１０に接続されている電気負荷（エアコン／ヒータ４１、ヘッドライト４２、フォグランプ４３、デフォガ４４）の接続状況及び動作状況の変化に応じて、サンプリングされる電圧が変化し、その変化が閾値電圧到達時間Ｔf の予測に反映されるため、予測精度がさらに向上する。

本発明の実施の形態１に係る電源制御装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。 本発明に係るバッテリの電圧変動率を算出する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 バッテリの電圧の予測状況を説明するための図である。 バッテリの電圧の予測状況を説明するための図である。 バッテリの電圧の予測状況を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る電源制御装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電源制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 バッテリの閾値電圧到達時間の予測状況を説明するための図である。 バッテリの閾値電圧到達時間の予測状況を説明するための図である。

符号の説明

１０ バッテリ
２０，３０ 電源制御ＥＣＵ
２１ 電圧検出部
２３ バッテリ電圧変動率算出部
２４ バッテリ電圧予測部
２５，３５ スイッチング部
３４ 閾値電圧到達時間予測部
４１ エアコン／ヒータ
４２ ヘッドライト
４３ フォグランプ
４４ デフォガ
５０ 発電機

Claims (7)

1. バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する算出手段と、
   算出された変動率に基づいて、所定時間後の電圧を予測する予測手段と
   を備えることを特徴とする電圧予測装置。
2. 前記算出手段は、
   前記変動率の標準偏差をさらに算出するようにしてあり、
   前記予測手段は、
   前記算出手段により算出された標準偏差に基づく誤差成分を前記電圧に加算するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の電圧予測装置。
3. バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するための電源制御装置であって、
   請求項１又は請求項２に記載の電圧予測装置と、
   任意の閾値電圧を記憶する記憶手段と
   を備え、
   前記電圧予測装置によって予測された電圧が前記閾値電圧より小さい場合に、前記電気負荷への電力の供給を停止するようにしてあること
   を特徴とする電源制御装置。
4. 前記バッテリには発電機が接続されており、
   前記電圧予測装置によって予測された電圧が前記閾値電圧より小さい場合に、前記発電機の発電電圧を上げるようにしてあること
   を特徴とする請求項３に記載の電源制御装置。
5. バッテリの電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧に基づいて、時間に対する電圧の変動率を算出する算出手段と、
   算出された変動率に基づいて、所定電圧に到達する時間を予測する予測手段と
   を備えることを特徴とする電圧予測装置。
6. バッテリから電気負荷へ供給する電力を制御するための電源制御装置であって、
   請求項５に記載の電圧予測装置と、
   任意の閾値時間を記憶する記憶手段と
   を備え、
   前記電圧予測装置によって予測された時間が前記閾値時間より短い場合に、前記電気負荷への電力の供給を停止するようにしてあること
   を特徴とする電源制御装置。
7. 前記バッテリには発電機が接続されており、
   前記電圧予測装置によって予測された時間が前記閾値時間より短い場合に、前記発電機の発電電圧を上げるようにしてあること
   を特徴とする請求項６に記載の電源制御装置。

Images