JP2010206886A

JP2010206886A - 電力制御装置および方法、並びに、プログラム

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Publication number: JP2010206886A
Application number: JP2009047597A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nagayama; 恵一永山; Hiroyuki Sueyasu; 宏行末安; Yusaku Ido; 勇作井戸; Naoki Hirobe; 直樹廣部; Koji Hachiya; 孝治蜂谷; Yasushi Nakao; 裕史中尾
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】電動車両の高圧系負荷に電力を安定して供給する。
【解決手段】ステップＳ４において、電動車両の動力源である高圧バッテリから電力が供給される高圧系負荷が所定のレベルを超えていると判定された場合、ステップＳ７において、DCDCコンバータの出力が停止される。これにより、DCDCコンバータを介して高圧バッテリから供給される電力により充電される低圧バッテリの充電が停止する。一方、ステップＳ４において、高圧系負荷が所定のレベルを超えていないと判定された場合、ステップＳ１１において、DCDCコンバータの出力が開始される。これにより、低圧バッテリの充電が開始する。本発明は、例えば、電動車両の電力系統に適用できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電力制御装置および方法、並びに、プログラムに関し、特に、電動車両の電力制御に用いて好適な電力制御装置および方法、並びに、プログラムに関する。

EV（Electric Vehicle、電気自動車）、HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両には、例えば、DC158V〜334Vの高圧バッテリと、DC12Vの低圧バッテリの２種類のバッテリが設けられる。

高圧バッテリは、電動車両の車輪を駆動し走行させるための主動力モータ、A/C（エアコンディショナ）のコンプレッサモータなどの大電力負荷（以下、高圧系負荷と称する）用の電源として主に使用される。一方、低圧バッテリは、各種のECU（Electronic Control Unit）、パワーウインドウ用のモータ、照明ランプなどの中小電力負荷（以下、低圧系負荷と称する）用の電源として主に使用される。

この低圧バッテリは、例えば、高圧バッテリの電圧をDCDCコンバータにより変換（降圧）して供給することにより充電される（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−７８４０８号公報

ところで、高圧系負荷の大きさは、車両の走行状態に応じて大きく変動する。例えば、アクセルペダルを踏み込み加速するとき、主動力モータに大きな電流が流れ、高圧系負荷は急速に大きくなり、加速が終わると、高圧系負荷は急速に小さくなる。従って、高圧系負荷の変動に柔軟に対応し、高圧バッテリから高圧系負荷に電力を安定して供給できるようにすることが望まれている。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電動車両の高圧系負荷に電力を安定して供給できるようにするものである。

本発明の一側面の電力制御装置は、車両の動力源である第１のバッテリと、第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、電圧変換部から出力される電力および第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える車両の電力制御装置において、第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、電圧変換部から電力を出力し、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御する出力制御手段を含む。

本発明の一側面の電力制御装置においては、第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、電圧変換部から電力が出力され、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電圧変換部からの電力の出力が停止される。

従って、第１のバッテリの負荷に電力を安定して供給することができる。

この車両は、例えば、EV（Electric Vehicle、電気自動車），HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両により構成される。この第１のバッテリ、第２のバッテリは、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池などの二次電池により構成される。この電圧変換部は、例えば、DCDCコンバータにより構成される。この出力制御手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、または、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。

電力制御装置には、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電気部品のうち少なくとも一部の動作を停止するように制御する動作制御手段をさらに設けることができる。

これにより、第１のバッテリの負荷に電力をより安定して供給することができる。

この動作制御手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、または、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。

給電制御手段には、ユーザ設定に基づいて、動作を停止する電気部品を選択させることができる。

これにより、必要な電気部品の動作を停止させずに、第１のバッテリの負荷に電力を安定して供給することができる。

この出力制御手段には、第２のバッテリの電圧が第１の閾値以下になってから第１の閾値より大きい第２の閾値以上になるまでの間、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えても電圧変換部からの電力の出力を継続するように制御させることができる。

これにより、第１のバッテリの負荷に電力を安定して供給しつつ、第２のバッテリがあがってしまうことを防止することができる。

電力制御装置には、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、または、第２のバッテリの電圧が第１の閾値以下になってから第２の閾値以上になるまでの間、電気部品のうち少なくとも一部の動作を停止するように制御する動作制御手段をさらに設けることができる。

これにより、第２のバッテリの充電をより早く行うことができる。

本発明の一側面の電力制御方法は、車両の動力源である第１のバッテリと、第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、電圧変換部から出力される電力および第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える車両の電力制御装置が、第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、電圧変換部から電力を出力し、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御するステップを含む。

本発明の一側面のプログラムは、車両の動力源である第１のバッテリと、第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、電圧変換部から出力される電力および第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える車両のコンピュータに、第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、電圧変換部から電力を出力し、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御するステップを含む処理を実行させる。

本発明の一側面の電力制御方法、または、本発明の一側面のプログラムを実行するコンピュータにおいては、第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、電圧変換部から電力が出力され、第１のバッテリの負荷が所定のレベルを超えている場合、電圧変換部からの電力の出力が停止される。

この車両は、例えば、EV（Electric Vehicle、電気自動車），HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両により構成される。この第１のバッテリ、第２のバッテリは、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池などの二次電池により構成される。この電圧変換部は、例えば、DCDCコンバータにより構成される。この充電制御装置は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、または、ECU（Electronic Control Unit）などにより構成される。

本発明の一側面によれば、電動車両に設けられている電気部品に電力を供給する第２のバッテリの充電を制御することができる。特に、本発明の一側面によれば、電動車両の動力源である第１のバッテリの負荷に電力を安定して供給することができる。

本発明を適用した電動車両の電気系統の一実施の形態を示すブロック図である。低圧系電力制御部の機能の構成の例の一部を示すブロック図である。低圧系電力制御処理を説明するためのフローチャートである。低圧系電力制御処理を説明するためのフローチャートである。低圧系電力制御処理の具体例を説明するためのグラフである。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した車両の電気系統の一実施の形態を示すブロック図である。図１の電気系統１は、EV、HEV、PHEVなど、バッテリに蓄えられた電力を用いて走行する電動車両に設けられる電気系統のうち、主に低圧（例えば、12V）の電気部品である低圧系負荷への電力の供給に関わる部分を示している。

なお、低圧系負荷は、例えば、各種のECU（Electronic Control Unit）、パワーウインドウ用のモータ、照明ランプなどを含み、図１に示されるように、＋B負荷２、ACC（アクセサリ）負荷３、および、IG（イグニッション）負荷４の３系統に分類される。また、以下、電気系統１が設けられている車両を自車と称する。

電気系統１は、DCDCコンバータ１１、低圧バッテリ１２、IVTセンサ１３、電流センサ回路１４、低圧系J/B（Junction Box）１５、低圧系電源ECU（Electronic Control Unit）１６、スイッチ１７、高圧バッテリ１８、BMU（Battery Management Unit）１９、高圧系J/B（Junction Box）２０、高圧系電源ECU（Electronic Control Unit）２１、および、車両ECU（Electronic Control Unit）２２を含むように構成される。

DCDCコンバータ１１は、電圧変換部３１、出力電圧検出回路３２、出力電流検出回路３３、過熱保護温度センサ３４、制御用自立電源回路３５、および、制御部３６を含むように構成される。

電圧変換部３１は、制御部３６の制御の基に、高圧系J/B２０を介して高圧バッテリ１８から供給される電力の電圧を変換し、低圧バッテリ１２および低圧系J/B１５に供給する。また、電圧変換部３１は、フィルタ回路４１、パワー素子フルブリッジ回路４２、絶縁トランス４３、および、整流平滑回路４４を含むように構成される。

フィルタ回路４１は、高圧系J/B２０を介して高圧バッテリ１８から供給される電圧のノイズを除去し、パワー素子フルブリッジ回路４２に供給する。

パワー素子フルブリッジ回路４２は、例えば、トランジスタ、MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）、IPM（Intelligent Power Module）などの電力用半導体スイッチング素子を用いたフルブリッジ回路により構成される。パワー素子フルブリッジ回路４２は、制御部３６のパルストランス回路５４から供給されるスイッチング信号に基づいて、高圧系J/B２０を介して高圧バッテリ１８から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、絶縁トランス４３に供給する。

絶縁トランス４３は、DCDCコンバータ１１の入力と出力を絶縁するとともに、パワー素子フルブリッジ回路４２から供給される交流電圧を所定の変圧比で変圧し、整流平滑回路４４に供給する。

整流平滑回路４４の２つの出力端子のうち一方は、低圧バッテリ１２の＋端子、および、低圧系J/B１５に接続され、他方は接地されている。整流平滑回路４４は、絶縁トランス４３から供給される交流電圧を直流電圧に整流および平滑化し、低圧バッテリ１２および低圧系J/B１５に供給する。

出力電圧検出回路３２は、DCDCコンバータ１１の出力電圧を検出し、検出値を示す信号を制御部３６のCPU５１およびエラーアンプ５２に供給する。

出力電流検出回路３３は、DCDCコンバータ１１の出力電流を検出し、検出値を示す信号を制御部３６のCPU５１およびPWM IC５３に供給する。

過熱保護温度センサ３４は、DCDCコンバータ１１の温度を検出し、検出値を示す信号を制御部３６のCPU５１に供給する。

制御用自立電源回路３５は、高圧系J/B２０を介して高圧バッテリ１８から供給される電力から、制御部３６の駆動電力を生成し、制御部３６に供給する。

制御部３６は、CPU５１、エラーアンプ５２、PWM IC５３、および、パルストランス回路５４を含むように構成される。

CPU５１は、低圧バッテリ１２の電圧、電流および温度の検出値を示す信号を、IVTセンサ１３から取得する。また、CPU５１は、電流センサ回路１４により検出される低圧系負荷への負荷電流の検出値を示す信号を取得する。CPU５１は、DCDCコンバータ１１の出力電圧、出力電流および温度、低圧バッテリ１２の電圧、電流および温度、並びに、低圧系負荷への負荷電流に基づいて、DCDCコンバータ１１の出力の開始および停止を制御したり、DCDCコンバータ１１の出力電圧の目標値（以下、目標電圧と称する）を設定したりする。CPU５１は、DCDCコンバータ１１の目標電圧を示す信号をエラーアンプ５２に供給する。

エラーアンプ５２は、出力電圧検出回路３２からの信号の値とCPU５１からの信号の値の差分、すなわち、DCDCコンバータ１１の出力電圧と目標電圧の差分を増幅し、PWM IC５３に供給する。

PWM IC５３は、エラーアンプ５２から供給される信号に基づいて、DCDCコンバータ１１の出力電圧が目標電圧となるように、パルストランス回路５４に供給するPWM（Pulse Width Modulation）信号のデューティ比を制御するとともに、パルストランス回路５４の出力の開始および停止を制御する。

パルストランス回路５４は、PWM IC５３からのPWM信号に基づくスイッチング信号をパワー素子フルブリッジ回路４２に供給し、パワー素子フルブリッジ回路４２のスイッチングを制御することにより、DCDCコンバータ１１の出力電圧を制御する。

低圧バッテリ１２は、DCDCコンバータ１１の出力側と、DCDCコンバータ１１の出力側に低圧系J/B１５を介して接続されている低圧系負荷（＋B負荷２、ACC負荷３、IG負荷４）との間に接続されている。そして、低圧バッテリ１２は、高圧系J/B２０およびDCDCコンバータ１１を介して高圧バッテリ１８から供給される電力により充電されるとともに、低圧系J/B１５を介して、＋B負荷２、ACC負荷３、および、IG負荷４に電力を供給する。なお、低圧バッテリ１２の−端子は接地されている。

IVTセンサ１３は、低圧バッテリ１２の電圧（例えば、低圧バッテリ１２の＋端子と−端子との間の電圧）、電流および温度を検出する。IVTセンサ１３は、低圧バッテリ１２の電圧、電流および温度の検出値を示す信号を、CAN（Controller Area Network）を介して、低圧系電源ECU１６、BMU１９、高圧系電源ECU２１、車両ECU２２、および、CPU５１に供給する。

電流センサ回路１４は、低圧バッテリ１２と低圧系J/B１５の間に設けられ、DCDCコンバータ１１または低圧バッテリ１２から低圧系J/B１５を介して低圧系負荷に供給される負荷電流を検出する。電流センサ回路１４は、負荷電流の検出値を示す信号を、CANを介して、低圧系電源ECU１６、BMU１９、高圧系電源ECU２１、車両ECU２２、および、CPU５１に供給する。

低圧系J/B１５は、例えば、コンタクタ、リレーなどを内蔵し、低圧系電源ECU１６の制御の基に、＋B負荷２、ACC負荷３、および、IG負荷４への電力の供給の有無を切替える。

スイッチ１７は、例えば、イグニッションキースイッチもしくはスタータスイッチ、または、その両方により構成される。

例えば、走行用または高圧バッテリ１８の充電用のエンジンを搭載するHEVまたはPHEVにより自車が構成される場合、スイッチ１７は、例えば、LOCKまたはOFF（以下、OFFに統一する）、ACC（アクセサリ）、IG（イグニッション）またはON（以下、ONに統一する）、STARTの４つの位置に設定可能とされる。

この場合、スイッチ１７の位置がOFFに設定されたとき、自車は、エンジンおよび主動力モータを稼動することができず、走行できない状態となる。また、自車は、低圧系電源ECU１６の制御の基に、低圧系負荷のうち＋B負荷２にのみ給電可能な状態となる。

また、スイッチ１７の位置がACCに設定されたとき、OFFに設定されたときと同様に、自車は、エンジンおよび主動力モータを稼動することができず、走行できない状態となる。また、自車は、低圧系電源ECU１６の制御の基に、低圧系負荷のうち＋B負荷２およびACC負荷３に給電可能な状態となる。

さらに、スイッチ１７の位置がONに設定されたとき、自車は、エンジンおよび主動力モータを稼動することができ、走行可能な状態となる。また、自車は、低圧系電源ECU１６の制御の基に、＋B負荷２、ACC負荷３およびIG負荷４の全ての低圧系負荷に給電可能な状態となる。

また、スイッチ１７の位置がSTARTに設定されたとき、自車のエンジンが点火し、始動する。また、自車は、低圧系電源ECU１６の制御の基に、＋B負荷２、ACC負荷３およびIG負荷４の全ての低圧系負荷に給電可能な状態となる。なお、車両の種類によっては、スイッチ１７の位置がSTARTに設定された場合、セルフスタータモータを始動させるために、ACC負荷３への給電が停止される場合もある。

このように、自車がHEVまたはPHEVにより構成される場合、電気系統１は、スイッチ１７の設定位置に関わらず、＋B負荷２に常時給電可能であり、スイッチ１７の位置がACC、ONまたはSTARTに設定されたとき、ACC負荷３に給電可能となり、スイッチ１７の位置がONまたはSTARTに設定されたとき、IG負荷４に給電可能となる。

また、例えば、エンジンを搭載しないEVにより自車が構成される場合、スイッチ１７は、例えば、LOCKまたはOFF（以下、OFFに統一する）、ACC（アクセサリ）、STARTまたはON（以下、ONに統一する）の３つの位置に設定可能とされる。

このように、自車がEVにより構成される場合、電気系統１は、スイッチ１７の設定位置に関わらず、＋B負荷２に常時給電可能であり、スイッチ１７の位置がACCまたはONに設定されたとき、ACC負荷３に給電可能となり、スイッチ１７の位置がONに設定されたとき、IG負荷４に給電可能となる。

なお、以下、スイッチ１７の位置がLOCKまたはOFFに設定され、＋B負荷２のみに給電可能な状態、換言すれば、DCDCコンバータ１１または低圧バッテリ１２から低圧系J/B１５を介して＋B負荷２へのラインに電力の供給が可能な状態を、＋B給電モードと称する。また、スイッチ１７の位置がACCに設定され、＋B負荷２およびACC負荷３に給電可能な状態、換言すれば、DCDCコンバータ１１または低圧バッテリ１２から低圧系J/B１５を介して＋B負荷２およびACC負荷３へのラインに電力が供給可能な状態を、ACC給電モードと称する。さらに、スイッチ１７の位置がIG、ONまたはSTARTに設定され、＋B負荷２、ACC負荷３およびIG負荷４の全ての低圧系負荷に給電可能な状態、換言すれば、DCDCコンバータ１１または低圧バッテリ１２から低圧系J/B１５を介して＋B負荷２、ACC負荷３およびIG負荷４へのラインに電力の供給が可能な状態をIG給電モードと称する。ただし、ユーザ設定、低圧バッテリ１２の電圧、高圧バッテリ１８の電圧などの要因により、給電モードとは別に、低圧系負荷への給電が制限される場合がある。

なお、IG給電モード時に、低圧系J/B１５からDCDCコンバータ１１のCPU５１に制御信号および電力の供給を行うことが可能である。DCDCコンバータ１１は、この制御信号をトリガにして、低圧系J/Bから供給される電力を用いて起動し、出力を開始することが可能である。

そして、スイッチ１７は、スイッチ１７の設定位置を示す信号を、CANを介して、低圧系電源ECU１６、BMU１９、高圧系電源ECU２１、車両ECU２２、および、CPU５１に供給する。

高圧バッテリ１８は、自車の動力源として用いられる。具体的には、高圧バッテリ１８に蓄えられている電力は、高圧系J/B２０を介して、図示せぬ走行系インバータに供給され、直流電力から交流電力に変換される。そして、その交流電力が図示せぬ主動力モータに供給され、主動力モータが駆動されることにより、自車が走行する。また、高圧バッテリ１８は、高圧系J/B２０を介して、主動力モータ以外の自車の高圧系負荷にも電力を供給する。

BMU１９は、高圧バッテリ１８の管理を行う。例えば、BMU１９は、高圧バッテリ１８の状態（例えば、電圧、電流、温度など）を監視し、監視結果を示す情報を、CANを介して、低圧系電源ECU１６、高圧系電源ECU２１、車両ECU２２、および、CPU５１に供給する。

高圧系J/B２０は、例えば、コンタクタ、リレーなどを内蔵し、高圧系電源ECU２１の制御の基に、DCDCコンバータ１１、および、自車の高圧系負荷への電力の供給の有無を切替える。

車両ECU２２は、図示せぬ走行系インバータなどの制御を行う。

低圧系電源ECU１６、BMU１９、高圧系電源ECU２１、車両ECU２２、および、CPU５１は、CANを介して通信し、各種の情報の送受信を行う。

なお、以下、低圧バッテリ１２の公称電圧がDC12Vの場合を例に挙げて説明する。

図２は、低圧系電源ECU１６および車両ECU２２が所定の制御プログラムを実行することにより実現される機能の構成の例の一部を示すブロック図である。具体的には、低圧系電源ECU１６および車両ECU２２が所定の制御プログラムを実行することにより、低圧系電力制御部１０１を含む機能が実現される。また、低圧系電力制御部１０１は、スイッチ位置検出部１１１、バッテリ状態監視部１１２、出力制御部１１３、低圧系負荷動作制御部１１４、および、通知制御部１１５を含むように構成される。

スイッチ位置検出部１１１は、スイッチ１７からの信号に基づいて、スイッチ１７の設定位置を検出する。スイッチ位置検出部１１１は、バッテリ状態監視部１１２、出力制御部１１３、低圧系負荷動作制御部１１４、および、通知制御部１１５にスイッチ１７の設定位置を通知する。

バッテリ状態監視部１１２は、BMU１９と通信を行い、BMU１９から取得した情報に基づいて、高圧バッテリ１８の状態を監視する。また、バッテリ状態監視部１１２は、IVTセンサ１３からの信号に基づいて、低圧バッテリ１２の状態を監視する。バッテリ状態監視部１１２は、低圧バッテリ１２および高圧バッテリ１８の状態の監視結果を、出力制御部１１３、低圧系負荷動作制御部１１４、および、通知制御部１１５に通知する。

出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１のCPU５１に指令を与え、DCDCコンバータ１１の出力を制御する。また、出力制御部１１３は、高圧系電源ECU２１に指令を与え、高圧系J/B２０を介した高圧バッテリ１８からDCDCコンバータ１１への電力の供給を制御する。

低圧系負荷動作制御部１１４は、高圧バッテリ１８の負荷である高圧系負荷の状態を示す情報をBMU１９から取得する。低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧バッテリ１２の状態、および、高圧系負荷の状態に基づいて、低圧系J/B１５を制御して、低圧系負荷への給電を制御することにより、低圧系負荷の動作を制御する。低圧系負荷動作制御部１１４は、必要に応じて、低圧系負荷の動作の制御内容を出力制御部１１３および通知制御部１１５に通知する。

通知制御部１１５は、通知部１０３を介して、運転者などのユーザへの警告や情報の通知を行う。

設定部１０２は、スイッチ、ボタン、キーなどの各種の操作手段により構成される。ユーザは、設定部１０２を介して、高圧系負荷が過負荷になったときに動作を停止する低圧系負荷に関する設定を低圧系負荷動作制御部１１４に入力する。

通知部１０３は、例えば、カーナビゲーションシステム、インストルメントパネル、ディスプレイ、ランプ、LED（Light Emitting Diode）、スピーカなどにより構成され、通知制御部１１５の制御の基に、画像、光、音声などにより、運転者などのユーザへの警告や情報の通知を行う。

なお、設定部１０２および通知部１０３を構成する各部は、それぞれ＋B負荷２、ACC負荷３、および、IG負荷４のいずれかに含まれる。

次に、図３および図４のフローチャートを参照して、電気系統１により実行される低圧系電力制御処理について説明する。なお、この処理は、例えば、スイッチ１７の位置がIGまたはSTARTに設定されたとき開始され、IGおよびSTART以外に設定されたとき終了する。また、スイッチ１７の位置がIGまたはSTARTに設定されたとき、スイッチ位置検出部１１１は、スイッチ１７の位置がIGまたはSTARTに設定されたことを、バッテリ状態監視部１１２、出力制御部１１３、低圧系負荷動作制御部１１４、および、通知制御部１１５に通知する。

ステップＳ１において、高圧系J/B２０は、DCDCコンバータ１１への給電を開始する。具体的には、出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１への電力の供給を高圧系電源ECU２１に指令する。高圧系J/B２０は、高圧系電源ECU２１の制御の基に、DCDCコンバータ１１への給電を開始する。これにより、制御用自立電源回路３５から制御部３６への電力の供給が開始され、DCDCコンバータ１１が起動する。

ステップＳ２において、電気系統１は、DCDCコンバータ１１の出力を開始する。具体的には、出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１の出力の開始をDCDCコンバータ１１のCPU５１に指令する。DCDCコンバータ１１は、CPU５１の制御の基に電力（電圧および電流）の出力を開始する。これにより、低圧バッテリ１２の充電が開始される。

なお、このとき、DCDCコンバータ１１は、例えば、まず出力電圧を低圧バッテリ１２と同じ電圧に設定した後、充電電流が低圧バッテリ１２の５時間放電率の電流（５時間率電流））以下となるように出力電圧を制御しながら、低圧バッテリ１２の充電を行う。

ステップＳ３において、バッテリ状態監視部１１２は、IVTセンサ１３からの信号に基づいて、低圧バッテリ１２の残量が規定値以下であるか否かを判定する。バッテリ状態監視部１１２は、低圧バッテリ１２の残量が規定値より大きいと判定した場合、そのことを出力制御部１１３および低圧系負荷動作制御部１１４に通知する。その後、処理はステップＳ４に進む。

なお、この規定値は、例えば、低圧バッテリ１２のみで低圧系負荷を駆動することができる最低限のレベルに設定され、例えば、低圧バッテリ１２の電圧が所定の閾値（以下、充電開始電圧と称する）より大きい場合、低圧バッテリ１２の残量が規定値より大きいと判定される。なお、充電開始電圧は、例えば、低圧バッテリ１２の放電終止電圧＋1Vに設定される。

ステップＳ４において、低圧系負荷動作制御部１１４は、高圧系負荷が所定のレベルを超えているか否かを判定する。具体的には、低圧系負荷動作制御部１１４は、高圧系負荷の消費電流（≒高圧バッテリ１８の出力電流）の計測値をBMU１９から取得する。低圧系負荷動作制御部１１４は、高圧系負荷の消費電流が所定の閾値を超えている場合、または、高圧系負荷の消費電流の変化率（ΔI／Δt）が所定の閾値を超えている場合、高圧系負荷が所定のレベルを超えていると判定し、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧系負荷の動作を制限していないか否かを判定する。低圧系負荷の動作を制限していないと判定された場合、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧系負荷の動作を制限する。例えば、ユーザは、高圧系負荷が過負荷になったときに動作を停止する低圧系負荷を選択し、設定部１０２を介して低圧系負荷動作制御部１１４に予め設定しておく。低圧系負荷動作制御部１１４は、その設定に従って、低圧系J/B１５を制御し、ユーザにより選択された低圧系負荷への給電を停止し、動作を停止させる。

あるいは、例えば、ユーザは、低圧系負荷の動作の優先順位を決め、設定部１０２を介して低圧系負荷動作制御部１１４に設定しておく。低圧系負荷動作制御部１１４は、その設定に従って、高圧系負荷の大きさに応じて、低圧系J/B１５を制御し、優先順位の低い低圧系負荷から順に給電を停止し、動作を停止させる。すなわち、高圧系負荷が大きいほど、動作を停止する低圧系負荷が多くなる。なお、この優先順位は、ユーザではなく、車両メーカ、ディーラーなどで予め設定しておくようにしてもよい。

なお、例えば、低圧系負荷動作制御部１１４が、低圧系負荷に直接指令を与えて、動作を停止させるようにしてもよい。

なお、動作を停止させるように選択できる負荷としては、例えば、エアコンディショナ（A/C）、パワーシート、リヤワイパー、デフォッガー、室内照明などのボディ系コンフォート機能負荷、カーオーディオシステム、シガーライターソケットなどのアクセサリ系負荷などがある。

低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧系負荷の動作を制限したことを出力制御部１１３および通知制御部１１５に通知する。

ステップＳ７において、電気系統１は、DCDCコンバータ１１の出力を停止する。具体的には、出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１のCPU５１に出力の停止を指令する。DCDCコンバータ１１は、CPU５１の制御の基に電力（電圧および電流）の出力を停止する。これにより、低圧バッテリ１２の充電が停止する。

ステップＳ８において、通知部１０３は、低圧系負荷への動作制限の通知を行う。例えば、通知部１０３は、通知制御部１１５の制御の基に、ディスプレイに警告画面を表示したり、LEDやランプなどを点灯または点滅させたり、音声ガイダンスを出力したり、警告音を鳴動したりするなどの方法により、低圧系負荷の動作を制限したことを通知する。なお、このとき、動作を停止した低圧系負荷の内訳などを通知するようにしてもよい。また、この通知は、例えば、運転者が停止操作を行ったり、または、低圧系負荷の動作制限が解除されたときに停止する。その後、処理はステップＳ１２に進む。

一方、ステップＳ５において、低圧系負荷の動作を制限していると判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。

また、ステップＳ４において、高圧系負荷が所定のレベルを超えていないと判定された場合、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ９において、ステップＳ５の処理と同様に、低圧系負荷の動作を制限しているか否かが判定され、低圧系負荷の動作を制限していると判定された場合、処理はステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧系負荷の動作制限を解除する。具体的には、低圧系J/B１５は、低圧系負荷動作制御部１１４の制御の基に、給電を停止している低圧系負荷への給電を再開する。これにより、動作が停止されていた低圧系負荷の動作が再開する。低圧系負荷動作制御部１１４は、低圧系負荷の動作制限を解除したことを出力制御部１１３および通知制御部１１５に通知する。

ステップＳ１１において、電気系統１は、DCDCコンバータ１１の出力を開始する。具体的には、出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１の出力の開始をDCDCコンバータ１１のCPU５１に指令する。DCDCコンバータ１１は、CPU５１の制御の基に電力（電圧および電流）の出力を開始する。これにより、低圧バッテリ１２の充電が開始される。その後、処理はステップＳ１２に進む。

一方、ステップＳ９において、低圧系負荷の動作を制限していないと判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、バッテリ状態監視部１１２は、高圧バッテリ１８のSOC（State of Charge、残容量）が規定量以下であるか否かを判定する。具体的には、バッテリ状態監視部１１２は、BMU１９から高圧バッテリ１８のSOCに関する情報を取得し、高圧バッテリ１８のSOCが規定量（例えば、自車が所定の距離（例えば、50km）以上走行できると推定される量）以下であると判定した場合、処理はステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、通知部１０３は、高圧バッテリ１８の残量警告を行う。具体的には、バッテリ状態監視部１１２は、高圧バッテリ１８のSOCが規定量以下であることを通知制御部１１５に通知する。通知部１０３は、通知制御部１１５の制御の基に、例えば、ディスプレイに警告画面を表示したり、LEDやランプなどを点灯または点滅させたり、音声ガイダンスを出力したり、警告音を鳴動したりするなどの方法により、高圧バッテリ１８の残量が少なくなったことを警告するとともに、高圧バッテリ１８の充電を促す。なお、この残量警告は、例えば、運転者が停止操作を行ったり、または、高圧バッテリ１８のSOCが規定量より大きくなったときに停止する。その後、処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降の処理が実行される。

なお、このとき、自車がHEVまたはPHEVの場合、高圧バッテリ１８を用いずに、エンジンのみで走行するモードに移行するようにしてもよい。

一方、ステップＳ１２において、高圧バッテリ１８のSOCが規定量を超えていると判定された場合、処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ３以降の処理が実行される。

また、ステップＳ３において、バッテリ状態監視部１１２は、低圧バッテリ１２の残量が規定値以下であると判定した場合、そのことを出力制御部１１３および低圧系負荷動作制御部１１４に通知する。その後、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、出力制御部１１３は、DCDCコンバータ１１の出力を停止しているか否かを判定する。DCDCコンバータ１１の出力を停止していると判定された場合、すなわち、高圧系負荷が過負荷になり、ステップＳ７において、DCDCコンバータ１１の出力が停止されている場合、処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、ステップＳ２の処理と同様に、DCDCコンバータ１１の出力が開始され、低圧バッテリ１２の充電が開始される。その後、処理はステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１４において、DCDCコンバータ１１の出力を停止していないと判定された場合、すなわち、低圧バッテリ１２の充電が行われている場合、ステップＳ１５の処理はスキップされ、処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、ステップＳ５の処理と同様に、低圧系負荷の動作を制限しているか否かが判定され、低圧系負荷の動作を制限していないと判定された場合、処理はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、ステップＳ６の処理と同様に、低圧系負荷の動作が制限され、ステップＳ１８において、ステップＳ８の処理と同様に、低圧系負荷の動作制限の通知が行われる。その後、処理はステップＳ１９に進む。

一方、ステップＳ１６において、低圧系負荷の動作を制限していると判定された場合、ステップＳ１７およびＳ１８の処理はスキップされ、処理はステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、バッテリ状態監視部１１２は、IVTセンサ１３からの信号に基づいて、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量まで充電されたか否かを判定する。例えば、バッテリ状態監視部１１２は、低圧バッテリ１２の電圧が所定の閾値（以下、充電停止許可電圧と称する）に達していない場合、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量まで充電されていないと判定し、処理はステップＳ２０に進む。なお、充電停止許可電圧は、例えば、低圧バッテリ１２の放電終止電圧＋2Vに設定される。

ステップＳ２０において、ステップＳ１２の処理と同様に、高圧バッテリ１８のSOCが規定量以下であるか否かが判定され、高圧バッテリ１８のSOCが規定量以下であると判定された場合、処理はステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、ステップＳ１３の処理と同様に、高圧バッテリ１８の残量警告が行われ、処理はステップＳ１９に戻る。その後、ステップＳ１９において、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量まで充電されたと判定されるまで、ステップＳ１９乃至Ｓ２１の処理が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ２０において、高圧バッテリ１８のSOCが規定量を超えていると判定された場合、処理はステップＳ１９に戻る。その後、ステップＳ１９において、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量まで充電されたと判定されるまで、ステップＳ１９乃至Ｓ２１の処理が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ１９において、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量まで充電されたと判定された場合、処理はステップＳ４に戻る。その後、ステップＳ４以降の処理が実行される。

ここで、図５を参照して、低圧系電力制御処理実行時の高圧バッテリ１８のSOC、高圧系負荷の消費電流（≒高圧バッテリ１８の出力電流）、DCDCコンバータ１１の出力、低圧バッテリ１２の電圧、高圧系負荷の過負荷時に動作が制限される対象となる低圧系負荷（以下、制限対象負荷と称する）の動作の時系列の遷移の例について説明する。なお、図５のいちばん上のグラフは、高圧バッテリ１８のSOCの時系列の遷移を示しており、上から２番目のグラフは、高圧系負荷の消費電流の時系列の遷移を示しており、上から３番目のグラフは、DCDCコンバータ１１の出力の時系列の遷移を示しており、上から４番目のグラフは、低圧バッテリ１２の電圧の時系列の遷移を示しており、いちばん下のグラフは、制限対象負荷の動作の時系列の遷移を示している。

なお、高圧バッテリ１８のSOCのグラフにおいて、SUは高圧バッテリ１８のSOCの上限値を示し、SLは高圧バッテリ１８のSOCの下限値（＝図３のステップＳ１２の規定量）を示している。また、高圧系負荷の消費電流のグラフにおいて、Ithは高圧系負荷が過負荷か否かを判定するための閾値を示している。さらに、低圧バッテリ１２の電圧のグラフにおいて、Vfは満充電電圧を示し、Veは充電停止許可電圧を示し、Vbは充電開始電圧を示し、Vcは放電終止電圧を示している。

時刻t0から時刻t1までの期間は、高圧系負荷の消費電流が閾値Ithを超えておらず、かつ、高圧系負荷の消費電流の変化率（ΔI／Δt）が所定の閾値を超えていないため、DCDCコンバータ１１の出力がONとなり、制限対象負荷の動作が許可される。すなわち、低圧バッテリ１２の充電が行われるとともに、制限対象負荷への給電が停止されず、全ての低圧系負荷の動作が許可される。そして、充電に伴い低圧バッテリ１２の電圧が上昇する。また、高圧系負荷の消費電流の増減に応じて、高圧バッテリ１８のSOCが減少する。

時刻t1から時刻t2までの期間は、高圧系負荷の消費電流が閾値Ithを超えているため、DCDCコンバータ１１の出力がOFFとなり、制限対象負荷の動作が停止される。すなわち、低圧バッテリ１２の充電が停止されるとともに、制限対象負荷への給電が停止され、制限対象負荷の動作が停止する。そして、充電停止に伴い低圧バッテリ１２の電圧が低下する。また、高圧バッテリ１８の消費電流の増減に応じて、高圧バッテリ１８のSOCが減少する。

時刻t2から時刻t3までの期間は、高圧系負荷の消費電流がほぼ0となっており、電力回生により高圧バッテリ１８が充電され、高圧バッテリ１８のSOCが上昇する。また、時刻t0から時刻t1までの期間と同様に、DCDCコンバータ１１の出力がONとなり、制限対象負荷の動作が許可される。そして、充電に伴い低圧バッテリ１２の電圧が上昇する。

時刻t3から時刻t4までの期間は、高圧系負荷の消費電流の変化率（ΔI／Δt）が所定の閾値を超えているため、時刻t1から時刻t2までの期間と同様に、DCDCコンバータ１１の出力がOFFとなり、制限対象負荷の動作が停止される。そして、充電停止に伴い低圧バッテリ１２の電圧が低下する。また、高圧バッテリ１８の消費電流の増減に応じて、高圧バッテリ１８のSOCが減少する。

時刻t4から時刻t5までの期間は、時刻t0から時刻t1までの期間と同様に、高圧系負荷の消費電流が閾値Ithを超えておらず、かつ、高圧系負荷の消費電流の変化率（ΔI／Δt）が所定の閾値を超えていないため、DCDCコンバータ１１の出力がONとなり、制限対象負荷の動作が許可される。そして、充電に伴い低圧バッテリ１２の電圧が上昇する。また、高圧系負荷の消費電流の増減に応じて、高圧バッテリ１８のSOCが減少する。

そして、時刻t5において、低圧バッテリ１２の電圧が充電開始電圧Vbまで下がっているため、時刻t6において、低圧バッテリ１２の電圧が充電停止許可電圧Veに達するまで、高圧系負荷の消費電流の大きさに関わらず、DCDCコンバータ１１の出力がONとなり、かつ、制限対象負荷の動作が停止した状態に保たれる。すなわち、高圧系負荷の大きさに関わらず、低圧バッテリ１２が低圧系負荷を駆動するのに十分な容量になるまで、低圧バッテリ１２の充電が継続され、かつ、制限対象負荷の動作が停止される。

時刻t6において、低圧バッテリ１２の電圧が充電停止許可電圧Veに達した後は、時刻t0から時刻t5までの期間と同様に、高圧系負荷の消費電流の大きさに応じて、DCDCコンバータ１１の出力および制限対象負荷の動作が制御される。

なお、時刻t7において、高圧バッテリ１８のSOCが下限値SL以下となった時点で、高圧バッテリ１８の残量警告が行われる。

以上のようにして、高圧系負荷が過負荷になった場合、DCDCコンバータ１１の出力が停止され、DCDCコンバータ１１を介して高圧バッテリ１８から低圧バッテリ１２および低圧系負荷に供給されていた電力を、高圧系負荷に回すことができる。その結果、高圧系負荷の変動に柔軟に対応し、高圧系負荷に電力を安定して供給することができる。

また、高圧系負荷が過負荷になっていても、低圧バッテリ１２の電圧が充電開始電圧以下になった場合、低圧バッテリ１２の電圧が充電停止許可電圧に達するまでは、DCDCコンバータ１１の出力が行われ、低圧バッテリ１２の充電が優先される。その結果、高圧系負荷に安定して電力を供給しつつ、低圧バッテリ１２があがってしまうことを防止することができる。

さらに、高圧系負荷が過負荷になった場合、低圧系負荷の一部の動作が停止され、低圧バッテリ１２の消費電力が低減される。その結果、高圧系負荷の過負荷時に、低圧バッテリ１２の充電が必要となり、DCDCコンバータ１１の出力を行う頻度が減り、高圧系負荷に電力をより安定して供給することができるようになる。

また、低圧バッテリ１２の電圧が充電開始電圧以下になった場合、充電停止許可電圧に達するまでは、低圧系負荷の一部の動作が停止され、低圧系負荷の消費電力が抑制される。その結果、より早く低圧バッテリ１２の充電を行うことができる。

さらに、高圧系負荷の過負荷時に動作を停止する低圧系負荷を選択することができるため、必要な低圧系負荷の動作を停止させずに、高圧系負荷に電力を安定して供給することができる。

また、低圧バッテリ１２の充電電流が５時間電流率以下となるように制御されるため、低圧バッテリ１２の過充電を防止し、低圧バッテリ１２の寿命の短縮を抑制することができる。

なお、上述したように、低圧バッテリ１２の充電を優先する期間を、低圧バッテリ１２の電圧に基づいて設定する以外に、例えば、低圧バッテリ１２の電圧、出力電流、温度などから低圧バッテリ１２のSOCを推測し、低圧バッテリ１２のSOCに基づいて設定するようにしてもよい。

また、上述した一連の低圧系電力制御部１０１の処理は、ハードウエアにより実行するようにすることも可能である。

さらに、低圧系電力制御部１０１の処理をソフトウエアにより実行する場合、低圧系電力制御部１０１の処理を実現するためのプログラムは、例えば、電気系統１の図示せぬ記録媒体に予めインストールしておくことも可能であるし、または、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディアに記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供し、インストールすることも可能である。

また、低圧系電力制御部１０１の処理を実現するためのプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１電気系統
２＋B負荷
３ ACC負荷
４ IG負荷
１１ DCDCコンバータ
１２低圧バッテリ
１３ IVTセンサ
１４電流センサ回路
１５低圧系J/B
１６低圧系電源ECU
１７スイッチ
１８高圧バッテリ
１９ BMU
２０高圧系J/B
２１高圧系電源ECU
２２車両ECU
３１電圧変換部
３２出力電圧検出回路
３３出力電流検出回路
３６制御部
５１ CPU
１０１低圧系電力制御部
１０２設定部
１０３通知部
１１１スイッチ位置検出部
１１２バッテリ状態監視部
１１３出力制御部
１１４低圧系負荷動作制御部
１１５通知制御部

Claims

車両の動力源である第１のバッテリと、前記第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、前記電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、前記電圧変換部から出力される電力および前記第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える前記車両の電力制御装置において、
前記第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、前記電圧変換部から電力を出力し、前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えている場合、前記電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御する出力制御手段を
含む電力制御装置。
前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えている場合、前記電気部品のうち少なくとも一部の動作を停止するように制御する動作制御手段を
さらに含む請求項１に記載の電力制御装置。
前記給電制御手段は、ユーザ設定に基づいて、動作を停止する前記電気部品を選択する
請求項２に記載の電力制御装置。
前記出力制御手段は、前記第２のバッテリの電圧が第１の閾値以下になってから前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上になるまでの間、前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えても前記電圧変換部からの電力の出力を継続するように制御する
請求項１に記載の電力制御装置。
前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えている場合、または、前記第２のバッテリの電圧が前記第１の閾値以下になってから前記第２の閾値以上になるまでの間、前記電気部品のうち少なくとも一部の動作を停止するように制御する動作制御手段を
さらに含む請求項４に記載の電力制御装置。
車両の動力源である第１のバッテリと、前記第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、前記電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、前記電圧変換部から出力される電力および前記第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える前記車両の電力制御装置が、
前記第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、前記電圧変換部から電力を出力し、前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えている場合、前記電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御する
ステップを含む電力制御方法。
車両の動力源である第１のバッテリと、前記第１のバッテリの電圧を変換する電圧変換部と、前記電圧変換部から出力される電力により充電される第２のバッテリと、前記電圧変換部から出力される電力および前記第２のバッテリの電力が供給される電気部品とを備える前記車両のコンピュータに、
前記第１のバッテリの負荷が所定のレベル以下の場合、前記電圧変換部から電力を出力し、前記第１のバッテリの負荷が前記所定のレベルを超えている場合、前記電圧変換部からの電力の出力を停止するように制御する
ステップを含む処理を実行させるプログラム。