JP2012046171A - 車両用電力管理システム、車両用電力情報管理装置、及び車両用電気負荷 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発電マネージャ17は、バッテリ12の状態(SOC等)を監視しつつ、オルタネータ11の発電やバッテリ12の充電を制御し、更に、単位発電量あたりの燃料消費量を電費(発電コスト)として算出して、この電費及びバッテリ12の状態を示す情報を電力マネージャ14へ送信する。電力マネージャ14は、電流センサ13aの検知結果から負荷の総消費電力を取得し、この総消費電力と、受信した電費と、受信したバッテリ12の状態とに基づいて、電力の時価に相当する電価を生成し、各負荷21〜24へ送信する。各負荷21〜24は、送信されてきた電価と、自身に設定されている電力購買力とを比較し、電価が電力購買力よりも高い場合は、自身を省電力モードに設定する。
【選択図】図1
Description
特許文献1に記載されている技術は、電源制御手段が、各負荷の優先度や要求電力(必要電力)を、負荷状態を含む車両状態の時間的な変動に応じて設定(変更)し、負荷側において各負荷とは別に設けられた負荷制御手段が、電源制御手段による設定内容に従って各負荷への電力配分や各負荷の消費電力を制御する、というものである。
特に、請求項8に記載の車両用電力管理システムにおいては、例えば請求項9に記載のように、発生電力価値算出手段は、発電手段が発電する電力の価値を示す発電価値を算出する発電価値算出手段と、蓄電手段に蓄電されている電力の価値を示す蓄電価値を算出する蓄電価値算出手段とを備えるようにし、複数の電気負荷へ供給されている電力のうち発電手段により発電された電力と蓄電手段からの電力との比率に応じた重み付けで、それぞれ対応する発電価値及び蓄電価値を加算することにより、発生電力価値を算出するようにするとよい。
次に、請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の車両用電力情報管理装置であって、電力供給手段は、電力を発生する電力発生部、及びこの電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部を備えており、当該車両用電力情報管理装置は、上記需要電力、及び電力発生部が発生する電力の価値を示す発生電力価値に基づいて、電力価値情報を生成する。
また、請求項14に記載の車両用電力情報管理装置は、請求項16に記載のように構成してもよい。即ち、電力供給手段は、電力の発生源として少なくとも電力が蓄電された蓄電手段を有する電力発生部、及びこの電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部を備えており、電力価値情報生成手段は、少なくとも、需要電力及び蓄電手段の残容量に基づいて、電力価値情報を生成する。
次に、請求項17に記載の発明は、車両に搭載され、電力供給手段から供給される電力によって動作する車両用電気負荷であって、電力供給手段から供給される電力の価値を示す電力価値情報が入力されるよう構成されていると共に、電力供給手段から供給される電力を無条件に消費することが可能か否かをその供給される電力の価値に基づいて判断するための判断基準である消費能力情報が予め設定されている。そして、入力された電力価値情報と消費能力情報とを比較することにより、電力供給手段からの電力を無条件に消費することが可能か否かを判断する消費能力判断手段と、この消費能力判断手段による判断結果に基づいて、当該電気負荷自身における消費電力を制御する電力消費制御手段と、を備えている。
[第1実施形態]
図1に、本実施形態の電力管理システム1の概略構成を示す。本実施形態の電力管理システム1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジン(内燃機関)15を走行用の駆動源として走行する車両(いわゆるコンベンショナル車両。以下「コンベ車」と略す。)に搭載され、複数の負荷へ供給される電力を管理するものである。
そして、各負荷21,22,23,24は、それぞれ判断部26,27,28,29を備え、この判断部が、後述するように電力マネージャ14から通信線10を介して送信されてくる電価と自身に設定されている電力購買力に基づいて、省電力モードに移行するべきか否かを判断し、その判断結果に応じた消費電力制御を行う。また、熱系負荷24に入力される外気温の検出結果は、後述するように、設定されている電力購買力を変更させるべきか否かの機能優先判定因子として用いられる。
他の各負荷21,22,23も、熱系負荷24と同様、電源回路やユーザ設定部を備え、省電力モードの移行可否のユーザ設定も同様に可能であり、また、省電力モード時の電力低減の具体的方法も同様である。
このように、電力マネージャ14は、需要側、供給側、及び蓄電側の三者の事情に基づき、図3の電価レート表に従って、電価を生成する。この電価の生成は周期的に行われ、常に最新の車両状態に応じた電価が生成される。そして、電価が生成される度に、その生成された電価は、通信線10を介して各負荷21,22,23,24へ送信される。
次に、各負荷21,22,23,24の各判断部26,27,28,29が実行する省電力モード移行判定処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。各判断部26,27,28,29は、予め決められた時間間隔で周期的にこの処理を実行する。
そして、S350にて、算定した電力購買力と、S310にて取得した電価とを比較し、電価が電力購買力よりも大きい場合は、S360に移行して省電力モード移行フラグをセットする。これにより、当該負荷は省電力モードに移行することになる。一方、電価が電力購買力以下の場合は、S370に移行して省電力モード移行フラグをクリアする。これにより、当該負荷は通常モードに移行することになる。
しかも、各負荷への電力供給自体を電力マネージャ14が停止するのではなく、負荷側が実行主体となって省電力を実施する構成であるため、電力マネージャ14を実現するために各負荷に関する広範な知識は不要である。つまり、電力マネージャ14に求められる役割や構成は簡素な物で十分であり、よって低コストかつ簡易な技術で実装可能である。
上記第1実施形態では、本発明をコンベ車に適用した場合について説明したが、本発明の適用は、コンベ車に限らず、例えば内燃機関とモータの双方を走行用駆動源として走行することが可能ないわゆるハイブリッド車(以下「HV車」と略す)や、内燃機関は搭載せずにモータのみで走行するいわゆる電気自動車(以下「EV車」と略す)などに対しても適用できる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態として、第1実施形態で示した電価レート表(図3参照)とは異なる電価レート表の一例を説明する。本実施形態の電価レート表は、各負荷21,22,23,24の消費電力量(補機系全体の電力消費量)、発電コスト(電費)、及びバッテリ12の残容量(SOC)の三者に基づいて、より適切な電価を算出できるようにしたものである。
次に、図9の電価レート表を用いて電力マネージャ14が電価を算出する電価算出・出力処理について、図10のフローチャートを用いて説明する。図10のフローチャートにおいて、S410〜S440の処理は、図5に示した第1実施形態のフローチャート(電価算出・出力処理)のS110からS140と同じである。即ち、S410〜S440にて、発電コスト(電費)の取得とその程度判定(判定α)、及び補機系全体の総消費電力の検出と園程度判定(判定β)を行う。
本実施形態では、電力マネージャをJ/B内に設けた例を示したが、これはあくまでも一例であり、電力マネージャをどこにどのように設けるかは適宜決めることができる。例えば、エンジンECUや他のECU内に内蔵するようにしてもよいし、別途専用のECUを設けるようにしてもよい。
また、上記第1実施形態では、発電マネージャ17が周期的に算出する、オルタネータ11による発電コストを、各負荷へ供給される電力の価値を示す電費として用いたが、負荷への電力供給がオルタネータ11とバッテリ12の双方から行われている場合(即ちバッテリ12が放電状態にある場合)は、発電コストだけでなくバッテリ12に充電された電力のコストである蓄電コストも考慮した総合的な電費を算出するようにしてもよい。尚、以下の説明では、発電コストをCgと称し、蓄電コストをCbと称する。
尚、バッテリ12が充電中であるかそれとも放電中であるかについては、バッテリ電流センサ40の検出結果(検出電流の方向等)に基づいて判断することができる。
式(2)において、Qn-1は、Qnよりもs秒前の時点でのQを示すものである。上記式(2)により、充電期間中は定期的に(s秒毎に)バッテリ12の充電量が更新演算される。尚、Qnの初期値(充電電荷量の初期値)は、適宜設定することができる。例えば、所定のデフォルト値を設定してもよいし、また例えば、バッテリ12がはじめて接続されたときにオルタネータ11を動作させてそのときのSOCの変化を検出し、それに基づいて充電電荷量Qの初期値を推定演算するようにしてもよい。
式(3)において、Cbn-1は、Cbnよりもs秒前の時点でのCbを示すものである。上記式(3)により、充電期間中は定期的に(s秒毎に)バッテリ12の蓄電コストCbが更新演算される。尚、蓄電コストCbの初期値も適宜設定することができる。
つまり、発電コストCgと蓄電コストCbを、それぞれ負荷供給電力として寄与している分に応じた比率、即ち負荷供給電力のうちオルタネータ11からの供給分とバッテリ12からの供給分との比率に応じた分だけ加算することで、電費が得られるのである。例えば、負荷への供給電流の総量Izのうち、バッテリ12からの供給分(放電電流)Ibdが30%、オルタネータ11からの供給分が70%だとすると、このときの電費は、それぞれの比率に応じた重み付けて蓄電コストCbと発電コストCgを加算した値となる。具体的には、蓄電コストCbの30%と発電コストCgの70%をそれぞれ加算したもの、即ち0.3・Cb+0.7・Cgで得られる値となる。このような演算を実現しているのが上記式(4)である。
このように、バッテリ12が放電中か充電中かを判断し、放電中である場合は、発電コストCgだけでなく蓄電コストCbも考慮して電費を算出することで、負荷への電力供給状態に応じた、即ち電力供給源がオルタネータ11のみかそれともバッテリ12からも供給されているか等に応じた、より適切な値の電費を算出することができる。
Claims (17)
- 複数の電気負荷と、
前記複数の電気負荷にその動作用の電力を供給する電力供給手段と、
を備えた車両に搭載され、前記複数の電気負荷へ供給される電力を管理する車両用電力管理システムであって、
前記複数の電気負荷により実際に消費されている電力である需要電力を検出する需要電力検出手段と、
前記需要電力検出手段により検出された前記需要電力に基づいて、前記電力供給手段が供給する電力の価値を示す電力価値情報を生成する電力価値情報生成手段と、
を備え、
前記複数の電気負荷の少なくとも1つは、
その電気負荷に対して予め設定されている、前記電力供給手段から供給される電力を無条件に消費することが可能か否かをその供給される電力の価値に基づいて判断するための判断基準である消費能力情報と、前記電力価値情報生成手段により生成された前記電力価値情報とを比較することにより、前記電力供給手段からの電力を無条件に消費することが可能か否かを判断する消費能力判断手段と、
前記消費能力判断手段による判断結果に基づいて、その電気負荷における消費電力を制御する電力消費制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項1に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力価値情報生成手段は、前記需要電力が多いほど前記供給する電力の価値が高くなるように前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力供給手段は、
電力を発生する電力発生部と、
前記電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して前記複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部と、
を備え、
更に、前記電力発生部が発生する電力の価値を示す発生電力価値を算出する発生電力価値算出手段を備え、
前記電力価値情報生成手段は、前記需要電力検出手段により検出された前記需要電力、及び前記発生電力価値算出手段により算出された前記発生電力価値に基づいて、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項3に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力価値情報生成手段は、前記発生電力価値が示す前記電力発生部の発生電力の価値が高いほど前記供給する電力の価値が高くなるように前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力供給手段は、
電力の発生源として少なくとも電力が蓄電された蓄電手段を有する電力発生部と、
前記電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して前記複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部と、
を備え、
更に、前記蓄電手段の残容量を示す蓄電情報を取得する蓄電情報取得手段を備え、
前記電力価値情報生成手段は、少なくとも、前記需要電力検出手段により検出された前記需要電力及び前記蓄電情報取得手段により取得された前記蓄電情報に基づいて、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項5に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力価値情報生成手段は、前記蓄電情報取得手段により取得された前記蓄電情報が示す前記蓄電手段の残容量が少ないほど前記供給する電力の価値が高くなるように前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項3又は請求項4に記載の車両用電力管理システムであって、
前記発生電力価値算出手段は、前記車両の走行駆動用エネルギーの消費状態に基づいて前記発生電力価値を算出する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項7に記載の車両用電力管理システムであって、
前記車両は、内燃機関の駆動力により走行可能に構成されており、
前記電力発生部は、
内燃機関の駆動力及び車両の車軸の回転力の少なくとも一方により発電を行う発電手段と、
前記発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、
を備え、
前記電力供給部は、前記発電手段により発電された電力又は前記蓄電手段に蓄電された電力をそのまま又は降圧又は昇圧して前記複数の電気負荷へ供給可能に構成されており、
前記発生電力価値算出手段は、所定の電力量を発電するために消費された、前記走行駆動用エネルギーである前記内燃機関の燃料の消費量に基づき、その消費量をそのまま、又はその消費量が多いほど価値が高くなるように、前記発生電力価値を算出する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項8に記載の車両用電力管理システムであって、
前記発生電力価値算出手段は、
前記発電手段が発電する電力の価値を示す発電価値を算出する発電価値算出手段と、
前記蓄電手段に蓄電されている電力の価値を示す蓄電価値を算出する蓄電価値算出手段と、
を備え、前記複数の電気負荷へ供給されている電力のうち前記発電手段により発電された電力と前記蓄電手段からの電力との比率に応じた重み付けで、それぞれ対応する前記発電価値及び前記蓄電価値を加算することにより、前記発生電力価値を算出する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項7に記載の車両用電力管理システムであって、
前記車両は、電動機の駆動力により走行可能に構成されており、
前記電力発生部は、
車両の車軸の回転力により発電を行う発電手段と、
前記走行駆動用エネルギーとしての電力が蓄電されると共に前記発電手段により発電された電力を蓄電可能に構成された蓄電手段と、
を備え、
前記電力供給部は、前記蓄電手段に蓄電された電力を降圧して前記複数の電気負荷へ供給可能に構成されており、
前記発生電力価値算出手段は、所定時間あたりの前記蓄電手段の蓄電量の低下量に基づき、その低下量をそのまま、又はその低下量が多いほど価値が高くなるように、前記発生電力価値を算出する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項8〜請求項10の何れか1項に記載の車両用電力管理システムであって、
前記蓄電手段の残容量及び劣化状態の少なくとも一方を示す蓄電情報を取得する蓄電情報取得手段を備え、
前記電力価値情報生成手段は、前記需要電力検出手段により検出された前記需要電力、前記発生電力価値算出手段により算出された前記発生電力価値、及び、前記蓄電情報取得手段により取得された前記蓄電情報に基づいて、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項11に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力価値情報生成手段は、前記蓄電情報に基づき、前記蓄電手段の残容量が少ないほど、又は前記蓄電手段の劣化が進んでいるほど、前記供給する電力の価値が高くなるように、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 請求項1〜請求項12の何れか1項に記載の車両用電力管理システムであって、
前記電力消費制御手段は、前記消費能力判断手段により前記電力供給手段からの電力を無条件に消費することが可能と判断されなかった場合、対応する前記電気負荷の消費電力を低減する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 複数の電気負荷と、
前記複数の電気負荷にその動作用の電力を供給する電力供給手段と、
を備えた車両に搭載され、前記複数の電気負荷へ供給される電力を管理するための車両用電力情報管理装置であって、
前記複数の電気負荷により実際に消費されている電力である需要電力に基づいて、前記電力供給手段が供給する電力の価値を示す電力価値情報を生成する電力価値情報生成手段と、
前記電力価値情報生成手段により生成された前記電力価値情報を前記複数の電気負荷の少なくとも1つに送出する送出手段と、
を備えたことを特徴とする車両用電力情報管理装置。 - 請求項14に記載の車両用電力情報管理装置であって、
前記電力供給手段は、電力を発生する電力発生部、及び前記電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して前記複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部を備えており、
前記電力価値情報生成手段は、前記需要電力、及び前記電力発生部が発生する電力の価値を示す発生電力価値に基づいて、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力情報管理装置。 - 請求項14に記載の車両用電力情報管理装置であって、
前記電力供給手段は、電力の発生源として少なくとも電力が蓄電された蓄電手段を有する電力発生部、及び前記電力発生部が発生する電力をそのまま又は降圧又は昇圧して前記複数の電気負荷へその動作用の電力として供給する電力供給部を備えており、
前記電力価値情報生成手段は、少なくとも、前記需要電力及び前記蓄電手段の残容量に基づいて、前記電力価値情報を生成する
ことを特徴とする車両用電力管理システム。 - 車両に搭載され、電力供給手段から供給される電力によって動作する車両用電気負荷であって、
前記電力供給手段から供給される電力の価値を示す電力価値情報が入力されるよう構成されていると共に、前記電力供給手段から供給される電力を無条件に消費することが可能か否かをその供給される電力の価値に基づいて判断するための判断基準である消費能力情報が予め設定されており、
入力された前記電力価値情報と前記消費能力情報とを比較することにより、前記電力供給手段からの電力を無条件に消費することが可能か否かを判断する消費能力判断手段と、
前記消費能力判断手段による判断結果に基づいて、当該電気負荷自身における消費電力を制御する電力消費制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用電気負荷。
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