JP2013151196A - 車両用電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの電力が不足することを抑制することが可能な車両用電力制御装置を提供する。
【解決手段】車両１は、バッテリー１０と、バッテリー１０を充電するエンジン２０およびモータージェネレーター３０と、バッテリー１０から電力の供給を受ける電動パワーステアリング装置５０と、エンジン２０およびモータージェネレーター３０を制御する車両制御装置４０とを備える。車両制御装置４０は、バッテリー電圧が基準電圧以下のとき、エンジン２０およびモータージェネレーター３０によりバッテリー１０を充電するための充電制御を行う。車両用電力制御装置６０は、電動パワーステアリング装置５０の動作を予測し、予測した動作に応じて消費される電力に基づいてバッテリー電圧を予測し、予測したバッテリー電圧に基づいて充電要求信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリーと、バッテリーを充電する充電装置と、バッテリーから電力の供給を受ける電動パワーステアリング装置と、充電装置によりバッテリーを充電するための充電制御を行う車両制御装置とを備える車両のための車両用電力制御装置に関する。

バッテリーの充電は、車両のバッテリーの残電力が下限電力以下のとき、バッテリーの寿命の観点から好ましくない。このため、従来の車両用電力制御装置は、バッテリーの残電力が下限電力を下回らないように充電制御を開始する。特許文献１は、このような制御を実行する車両用電力制御装置を開示している。

特開２００３−１５３４０２号公報

バッテリーの電力は、電動パワーステアリング装置の動作により多量に消費される場合がある。このため、特許文献１の車両用電力制御装置は、電動パワーステアリング装置が動作したとき、バッテリーの残電力が下限電力以下となるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するため、バッテリーの電力が不足することを抑制することが可能な車両用電力制御装置を提供することを目的とする。

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、バッテリーと、前記バッテリーを充電する充電装置と、前記バッテリーから電力の供給を受ける電動パワーステアリング装置と、前記充電装置により前記バッテリーを充電するための充電制御を行う車両制御装置とを備える車両のための車両用電力制御装置において、前記車両用電力制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の動作を予測し、予測した動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて前記バッテリーの残電力を予測し、予測した前記バッテリーの残電力に基づいて前記車両制御装置が前記充電制御を開始するための要求信号を出力することを要旨とする。

上記発明の車両用電力制御装置は、予測した電動パワーステアリング装置の動作に応じて消費されるバッテリーの電力に基づいてバッテリーの残電力を予測する。このため、電動パワーステアリング装置の動作によりバッテリーの電力が多量に消費されるとき、バッテリーの残電力が不足する前に充電制御を開始する頻度が高くなる。したがって、バッテリーの電力が不足することを抑制することができる。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１において、前記車両制御装置は、現在の前記バッテリーの残電力が基準電力以下のとき、前記バッテリーの充電を開始し、前記車両用電力制御装置は、予測された前記電動パワーステアリング装置の動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて前記基準電力よりも大きい特定電力を設定し、現在の前記バッテリーの残電力が前記特定電力以下のとき、前記要求信号を出力することを要旨とする。

充電装置によりバッテリーが充電されるとき、車両制御装置が充電制御を開始するときからバッテリーに電力が供給されるまでにタイムラグが発生する。タイムラグの期間においてバッテリーの電力が消費されるとき、タイムラグの期間後のバッテリーの残電力が下限電力以下の場合がある。一方、車両制御装置は、バッテリーの残電力が下限電力以下となる前に充電制御を開始することが好ましい。このため、車両制御装置は、下限電力よりも大きい電力である基準電力を判定値として予め設定し、バッテリーの残電力が基準電力以下のとき、充電制御を開始する。

基準電力は、電動パワーステアリング装置以外の電装部品の動作により消費される電力に基づいて設定されている。電動パワーステアリング装置の動作により消費される電力は、上記電装部品の動作により消費される電力よりも大きい。このため、車両制御装置は、電動パワーステアリング装置の動作によりタイムラグの期間に多量に電力が消費されたとき、バッテリーの残電力が下限電力以下の状態で充電制御を開始するおそれがある。

上記発明の車両用電力制御装置は、バッテリーの残電力が基準電力よりも大きい特定電力以下のとき、車両制御装置に要求信号を出力する。このため、電動パワーステアリング装置の動作によりバッテリーの電力がタイムラグの期間に多量に消費される場合、バッテリーの残電力が下限電力以下となる頻度が低くなる。したがって、バッテリーの残電力が下限電力以下となる前に充電制御が開始される頻度が高くなる。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項２において、前記車両用電力制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の予測した動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて電力消費速度を予測し、前記電力消費速度に応じて前記特定電力を変更することを要旨とする。

電力消費速度は、電動パワーステアリング装置の動作に応じて異なる。これにより、タイムラグの期間において電動パワーステアリング装置の動作によりバッテリーの電力が消費されるとき、電力消費速度により予測したバッテリーの残電力が異なる。このため、電力消費速度によりバッテリーの適切な充電開始時期が異なる。

上記発明の車両用電力制御装置は、特定電力を電力消費速度に応じて変更する。このため、電力消費速度が相対的に大きいとき、特定電力を大きくすることによりバッテリーの残電力が下限電力以下となる前に充電制御が開始される頻度が高くなる。電力消費速度が相対的に小さいとき、特定電力を小さくすることによりバッテリーの電力が特定電力以下となる頻度を少なくすることができる。このため、バッテリーの充電回数を少なくすることができる。このように電動パワーステアリング装置の動作に対して充電装置が適切な充電開始時期にバッテリーの充電を開始することができる。

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項２または３において、前記車両用電力制御装置は、駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と、非駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作とを予測し、前記車両用電力制御装置が前記駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と予測したときかつ現在の前記バッテリーの残電力が前記特定電力以下のとき、前記車両用電力制御装置が前記要求信号を出力し、前記車両用電力制御装置が前記非駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と予測したときかつ現在の前記バッテリーの残電力が前記基準電力以下のとき、前記充電制御が開始されることを要旨とする。

本発明は、バッテリーの電力が不足することを抑制することが可能な車両用電力制御装置を提供する。

本発明の実施形態の車両について、車両の構成を示す構成図。 実施形態の車両のバッテリーについて、時間の経過にともなうバッテリー電圧の推移を示すグラフ。 実施形態の車両について、車両用電力制御装置により行われる充電判定制御の手順を示すフローチャート。

図１を参照して、車両１の構成について説明する。
車両１は、バッテリー１０、エンジン２０、モータージェネレーター３０、車両制御装置４０、電動パワーステアリング装置５０、車両用電力制御装置６０、電圧センサー７０、および車速センサー７１を有する。なお、エンジン２０およびモータージェネレーター３０は「充電装置」に相当する。

電圧センサー７０は、バッテリー１０の電圧の大きさに応じた信号を車両制御装置４０に出力する。車速センサー７１は、転舵輪（図示略）の回転速度に応じた信号を車両用電力制御装置６０に出力する。

バッテリー１０は、モータージェネレーター３０、車両制御装置４０、電動パワーステアリング装置５０、および車両用電力制御装置６０に電力を供給する。モータージェネレーター３０は、バッテリー１０に電力を供給する。

電動パワーステアリング装置５０は、ステアリングホイール（図示略）の操作を補助する。電動パワーステアリング装置５０は、電動モーター５１、トルクセンサー５２、および操舵角センサー５３を有する。電動モーター５１は、ステアリングホイールの操作を補助するアシスト力を発生する。トルクセンサー５２は、ステアリングシャフト（図示略）に入力されたトルクの大きさに応じた信号を車両用電力制御装置６０に出力する。操舵角センサー５３は、ステアリングホイールの回転量に応じた信号を車両用電力制御装置６０に出力する。

車両制御装置４０は、エンジン２０の動作およびモータージェネレーター３０の動作を制御する。車両制御装置４０は、電圧センサー７０の出力に基づいてバッテリー１０の電圧に相当する演算値（以下、「バッテリー電圧ＶＡ」）を算出する。なお、バッテリー電圧ＶＡは「バッテリーの残電力」に相当する。

車両用電力制御装置６０は、電動パワーステアリング装置５０の動作を制御する。車両用電力制御装置６０は、トルクセンサー５２の出力に基づいてステアリングシャフトに入力されたトルクの大きさに相当する演算値（以下、「操舵トルクＴＳ」）を算出する。車両用電力制御装置６０は、操舵角センサー５３の出力に基づいてステアリングホイールの回転量に相当する演算値（以下、「操舵角ＡＳ」）を算出する。車両用電力制御装置６０は、車速センサー７１の出力に基づいて転舵輪の回転速度に相当する演算値（以下、「車速Ｖ」）を算出する。

モータージェネレーター３０は、ローター３１、ステーター３２、および電源回路３３を有する。ローター３１は、エンジン２０と一体に回転する。ステーター３２は、複数のコイルを有する。電源回路３３は、ローター３１の回転にともないステーター３２に生じる界磁電流をバッテリー１０の定格電圧に調整する。

モータージェネレーター３０の動作について説明する。
エンジン２０が停止しかつバッテリー１０からステーター３２に電力が供給されるとき、ステーター３２に生じる磁界によりローター３１が回転する。ローター３１の回転により生じる回転トルクが転舵輪に伝達される。

エンジン２０が駆動するとき、ローター３１は、エンジン２０の回転にともない回転する。ステーター３２は、ローター３１の回転にともない界磁電流を発生する。電源回路３３は、界磁電流をバッテリー１０の定格電圧に調整された直流電力に変換する。直流電力は、バッテリー１０に供給される。

車両制御装置４０および車両用電力制御装置６０が実行する制御について説明する。以下では、バッテリー１０の充電の観点から好ましいバッテリー電圧ＶＡの領域と、バッテリー１０の充電の観点から好ましくないバッテリー電圧ＶＡの領域とを区画するバッテリー電圧を「下限電圧ＸＬ」とする。

車両用電力制御装置６０は、アシスト制御および充電判定制御を行う。アシスト制御は、ステアリングホイールの操作を補助する。充電判定制御は、駐車動作時の電動パワーステアリング装置５０の動作に基づいてバッテリー１０を充電するか否かを判定する。

車両用電力制御装置６０は、アシスト制御において操舵トルクＴＳおよび車速Ｖに基づいて電動モーター５１に供給する電流（以下、「モーター電流ＩＭ」）を算出する。これにより、電動モーター５１は、ステアリングホイールの操作を補助するアシスト力をステアリングホイールに付与する。

車両用電力制御装置６０は、充電判定制御において車両制御装置４０に充電要求信号ＳＲを出力するか否かを判定する。充電要求信号ＳＲは、駐車動作時の電動パワーステアリング装置５０の動作に基づいてバッテリー１０の充電を要求する信号である。

車両制御装置４０は、バッテリー１０を充電開始および充電停止を選択する充電制御を行う。充電制御は、基本充電制御および駐車時充電制御を含む。基本充電制御は、駐車動作時以外の電動パワーステアリング装置５０の動作のとき、バッテリー電圧ＶＡに応じてバッテリー１０の充電開始および充電停止を選択する。駐車時充電制御は、充電要求信号ＳＲを受信したとき、バッテリー１０の充電開始を選択する。

図２を参照して、基本充電制御および充電判定制御について説明する。なお、グラフＬ１は、駐車動作時の電動パワーステアリング装置５０の動作に基づくバッテリー電圧ＶＡの推移を示す。グラフＬ２は、通常走行時の電動パワーステアリング装置５０の動作に基づくバッテリー電圧ＶＡの推移を示す。

バッテリー１０が充電されるとき、タイムラグが発生する。タイムラグは、車両制御装置４０が充電制御においてバッテリー１０を充電開始する信号を出力するときからバッテリー電圧ＶＡが上昇し始めるときまでの期間（以下、「期間ＰＴ」）である。車両制御装置４０は、期間ＰＴにおいてバッテリー１０の電力が消費される場合、バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬ以下となる前に基本充電制御を開始することが好ましい。このため、車両制御装置４０は、下限電圧ＸＬよりも大きいバッテリー電圧（以下、「基準電圧ＸＡ」）を判定値として予め設定し、バッテリー電圧ＶＡが基準電圧ＸＡ以下のとき、基本充電制御を開始する。

基準電圧ＸＡは、電動パワーステアリング装置５０を除いた電装部品の電圧低下速度ＶＤに基づいて設定されている。電圧低下速度ＶＤは、期間ＰＴにおけるバッテリー電圧ＶＡの低下量として算出される。また、上記電装部品としては、例えば音響機器が挙げられる。なお、電圧低下速度ＶＤは「電力消費速度」に相当する。

電動パワーステアリング装置５０の動作により消費される電力は、電装部品の動作により消費される電力よりも大きい。すなわち、電動パワーステアリング装置５０の動作による電圧低下速度ＶＤは、電装部品の動作による電圧低下速度ＶＤよりも大きい。このため、車両制御装置４０は、電動パワーステアリング装置５０の動作により期間ＰＴにおいて多量に電力が消費されたとき、すなわち電圧低下速度ＶＤが大きいとき、バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬ以下の状態で基本充電制御を開始するおそれがある。期間ＰＴにおいて多量に電力が消費される電動パワーステアリング装置５０の動作の一例としては、駐車動作時が挙げられる。駐車動作時は、車速Ｖが極低速の状態または車速Ｖが「０」の状態で操舵される。このため、駐車動作時の電動パワーステアリング装置５０の動作による電圧低下速度ＶＤは、通常走行時の電圧低下速度ＶＤよりも大きい。

バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬ以下のとき、バッテリー１０の充電は、バッテリー１０の寿命から好ましくない。このため、車両用電力制御装置６０は、電動パワーステアリング装置５０の動作による電圧低下速度ＶＤが大きいとき、バッテリー電圧ＶＡが基準電圧ＸＡよりも大きい状態から充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力することが好ましい。したがって、車両用電力制御装置６０は、基準電圧ＸＡとは別に電動パワーステアリング装置５０が動作したときのための判定値に基づいて充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力することが好ましい。

そこで、車両用電力制御装置６０は、充電判定制御において駐車動作時にバッテリー電圧ＶＡが基準電圧ＸＡよりも大きい判定値である判定電圧ＸＢを用いてバッテリー１０の充電開始時期を判定する。これにより、電圧低下速度ＶＤが大きいとき、バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬとなる前にバッテリー１０が充電される。このため、バッテリー電圧ＶＡが期間ＰＴ後に下限電圧ＸＬ以下となることが抑制される。なお、判定電圧ＸＢは「特定電力」に相当する。

図３を参照して、充電判定制御の手順について説明する。車両用電力制御装置６０は、充電判定制御を所定期間毎に繰り返し実行する。
ステップＳ１１において、車両用電力制御装置６０は、駐車動作時であるか否かを判定する。車両用電力制御装置６０は、次の条件を満たすとき、駐車動作時と判定する。
（条件Ａ）車速Ｖが所定速度ＶＣ以下。
（条件Ｂ）設定期間ＴＭにおける操舵角ＡＳの積分値が閾値ＹＡ以下。

ステップＳ１２において、車両用電力制御装置６０は、車両用電力制御装置６０に記憶されたモーター電流ＩＭと電圧低下速度ＶＤとの関係を示すマップと、アシスト制御により算出されたモーター電流ＩＭとに基づいて、電圧低下速度ＶＤを算出する。

ステップＳ１３において、車両用電力制御装置６０は、判定電圧ＸＢを算出する。車両用電力制御装置６０は、電圧低下速度ＶＤと期間ＰＴとの乗算により現在のバッテリー電圧ＶＡと期間ＰＴ後において予測されるバッテリー電圧ＶＡとの差（以下、「予測電圧低下量ＶＱ」）を算出する。そして、車両用電力制御装置６０は、下限電圧ＸＬに予測電圧低下量ＶＱを加算することにより判定電圧ＸＢを算出する。

ステップＳ１４において、車両用電力制御装置６０は、現在のバッテリー電圧ＶＡが判定電圧ＸＢ以下か否かを判定する。現在のバッテリー電圧ＶＡが判定電圧ＸＢよりも大きいとき、現在のバッテリー電圧ＶＡが期間ＰＴ後において下限電圧ＸＬよりも大きいと予測される。一方、現在のバッテリー電圧ＶＡが判定電圧ＸＢ以下のとき、現在のバッテリー電圧ＶＡが期間ＰＴ後において下限電圧ＸＬ以下と予測される。

車両用電力制御装置６０は、ステップＳ１１およびステップＳ１４において肯定判定のとき、ステップＳ１５において、充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する。
本実施形態の車両１は、以下の効果を奏する。

（１）車両用電力制御装置６０は、電動パワーステアリング装置５０の動作の予測に基づいて予測されたバッテリー電圧ＶＡに基づいて充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する充電判定制御を行う。このため、車両制御装置４０は、電動パワーステアリング装置５０の動作によりバッテリー１０の電力が期間ＰＴにおいて多量に消費される場合において、バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬ以下となる前にバッテリー１０の充電を開始する頻度を高くすることができる。したがって、バッテリー１０の電力が不足することが抑制される。

（２）車両用電力制御装置６０は、基準電圧ＸＡよりも大きい判定電圧ＸＢ以下のとき、充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する。したがって、車両制御装置４０は、電動パワーステアリング装置５０の動作によりバッテリー１０の電力が期間ＰＴにおいて多量に消費される場合、バッテリー電圧ＶＡが下限電圧ＸＬ以下となる前にバッテリー１０の充電を開始する頻度を高くすることができる。

（３）車両用電力制御装置６０は、電圧低下速度ＶＤに応じて判定電圧ＸＢを変更する。したがって、車両制御装置４０は、電動パワーステアリング装置５０の動作に対して適切な充電開始時期でバッテリー１０の充電を開始することができる。

本発明は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・実施形態の車両用電力制御装置６０は、充電判定制御において、バッテリー電圧ＶＡと判定電圧ＸＢとの比較に基づいて充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する。一方、変形例の車両用電力制御装置６０は、以下のように充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する。

すなわち、変形例の車両用電力制御装置６０は、舵角差ＡＳＷを「０」にするためのモーター電流ＩＭに基づいて電動パワーステアリング装置５０の予測消費電力を算出する。そして、変形例の車両用電力制御装置６０は、現在のバッテリー電圧ＶＡから予測消費電力分のバッテリー電圧ＶＡを減算した値（以下、「予測バッテリー電圧ＶＦ」）が下限電圧ＸＬ以下のとき、充電要求信号ＳＲを車両制御装置４０に出力する。

・実施形態の車両用電力制御装置６０は、電圧低下速度ＶＤと期間ＰＴとの乗算により予測電圧低下量ＶＱを算出する。一方、変形例の車両用電力制御装置６０は、電圧低下速度ＶＤと予測電圧低下量ＶＱとの関係を示すマップに基づいて予測電圧低下量ＶＱを算出する。

・実施形態の車両用電力制御装置６０は、電圧低下速度ＶＤに応じて判定電圧ＸＢを変更する。一方、変形例の車両用電力制御装置６０は、判定電圧ＸＢを予め設定した固定値とする。

・実施形態の車両１は、エンジン２０の制御およびモータージェネレーター３０の制御を行う車両制御装置４０を有する。一方、変形例の車両１は、車両制御装置４０に代えて、エンジン２０の制御を行う制御装置と、モータージェネレーター３０の制御を行う制御装置とを有する。車両用電力制御装置６０の充電要求信号ＳＲは、エンジン２０の制御を行う制御装置に出力される。

１…車両、１０…バッテリー、２０…エンジン（充電装置）、３０…モータージェネレーター（充電装置）、４０…車両制御装置、５０…電動パワーステアリング装置、６０…車両用電力制御装置。

Claims (4)

1. バッテリーと、前記バッテリーを充電する充電装置と、前記バッテリーから電力の供給を受ける電動パワーステアリング装置と、前記充電装置により前記バッテリーを充電するための充電制御を行う車両制御装置とを備える車両のための車両用電力制御装置において、
   前記車両用電力制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の動作を予測し、予測した動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて前記バッテリーの残電力を予測し、予測した前記バッテリーの残電力に基づいて前記車両制御装置が前記充電制御を開始するための要求信号を出力する
   車両用電力制御装置。
2. 請求項１において、
   前記車両制御装置は、現在の前記バッテリーの残電力が基準電力以下のとき、前記バッテリーの充電を開始し、
   前記車両用電力制御装置は、予測された前記電動パワーステアリング装置の動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて前記基準電力よりも大きい特定電力を設定し、現在の前記バッテリーの残電力が前記特定電力以下のとき、前記要求信号を出力する
   車両用電力制御装置。
3. 請求項２において、
   前記車両用電力制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の予測した動作に応じて消費される前記バッテリーの電力に基づいて電力消費速度を予測し、前記電力消費速度に応じて前記特定電力を変更する
   車両用電力制御装置。
4. 請求項２または３において、
   前記車両用電力制御装置は、駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と、非駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作とを予測し、
   前記車両用電力制御装置が前記駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と予測したときかつ現在の前記バッテリーの残電力が前記特定電力以下のとき、前記車両用電力制御装置が前記要求信号を出力し、
   前記車両用電力制御装置が前記非駐車動作時の前記電動パワーステアリング装置の動作と予測したときかつ現在の前記バッテリーの残電力が前記基準電力以下のとき、前記充電制御が開始される
   車両用電力制御装置。