JP2016096680A - 電力制御装置および電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の数が増加した場合でも負荷が正常にするとともに、制御が簡易な電力制御装置および電力制御方法を提供すること。
【解決手段】車両に搭載された複数の負荷２６〜２８に二次電池２２から供給する電力を制御する電力制御装置１において、二次電池２２から各負荷２６〜２８に供給される電力を、負荷毎に独立して制限する制限手段（制御部１１〜１３および半導体スイッチ２３〜２５）と、２以上の前記負荷が同時に動作している場合、各負荷に供給される電力が時間の経過に伴って独立して増減するように、制限手段のそれぞれを制御する制御手段（中央制御部１０）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御装置および電力制御方法に関するものである。

特許文献１には、車両に搭載された複数の負荷から同時に動作要求があった場合に、これら複数の負荷をデューティ制御するとともに、各デューティ出力が交互に出力されるように制御する技術が開示されている。

特開平０６−１０７０８９号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、デューティ出力が交互に出力されるように制御することから、負荷の数が増加すると制御が複雑になるという問題点がある。また、負荷の増加に伴って、各負荷に供給される電力が減少することから、負荷が正常に動作しなくなる場合があるという問題点もある。

本発明は、負荷の数が増加した場合でも負荷が正常にするとともに、制御が簡易な電力制御装置および電力制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載された複数の負荷に二次電池から供給する電力を制御する電力制御装置において、前記二次電池から各負荷に供給される電力を、負荷毎に独立して制限する制限手段と、２以上の前記負荷が同時に動作している場合、各負荷に供給される電力が時間の経過に伴って独立して増減するように、前記制限手段のそれぞれを制御する制御手段と、を有する。
このような構成によれば、負荷の数が増加した場合でも負荷が正常にするとともに、制御を簡易に行うことができる。

また、本発明は、前記制御手段は、一の負荷に供給される電力が時間の経過に伴って減少する場合には、少なくとも一の他の負荷に供給される電力が時間の経過に伴って増加するように制御することを特徴とする。
このような構成によれば、負荷に供給されるトータルの電力の時間的な変動を小さくすることができる。

また、本発明は、前記負荷は、電力を熱に変換して出力するヒータであり、前記制御手段は、電力の供給が開始されたヒータに対しては、供給される電力が時間の経過に伴って増加するように制御することを特徴とする。
このような構成によれば、動作開始時に比較的大きな電流が流れるヒータへのこのような電流を制限することで、消費電力を効果的に低減することができる。

また、本発明は、前記制御手段は、前記制限手段による制限の大小を、乱数に基づいて決定することを特徴とする。
このような構成によれば、複数の負荷が動作する場合に、負荷毎の関係を考慮する必要がないことから、制御をより簡略化することができる。

また、本発明は、前記車両の減速時に、前記オルタネータから前記二次電池に対して回生電力を供給して充電する回生手段を有し、前記制御手段は、前記回生手段による充電が実行されている場合には、前記制限手段による制限を一時的に解除することを特徴とする。
このような構成によれば、電力に余裕がある回生時に、制限を解除することで、負荷の動作を促進し、ユーザが不満を感じることを防ぐことができる。

また、本発明は、車両に搭載された複数の負荷に二次電池から供給する電力を制御する電力制御方法において、前記二次電池から各負荷に供給される電力を、負荷毎に独立して制限する制限ステップと、２以上の前記負荷が同時に動作している場合、各負荷に供給される電力が時間の経過に伴って独立して増減するように、前記制限ステップのそれぞれを制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、負荷の数が増加した場合でも負荷が正常にするとともに、制御を簡易に行うことができる。

本発明によれば、負荷の数が増加した場合でも負荷が正常にするとともに、制御が簡易な電力制御装置および電力制御方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電力制御装置の構成例を示す図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す半導体スイッチの動作を説明するための図である。 図３に示す動作を実現するための処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示す実施形態の他の動作を説明するための図である。 図５に示す動作を実現するための処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る電力制御装置を有する車両の電気系統を示す図である。この図において、電力制御装置１は、中央制御部１０および制御部１１〜１３を主要な構成要素とする。中央制御部１０は、電圧センサ１４およびアクセルポジションセンサ１５の出力を参照し、オルタネータ２１および制御部１１〜１３を制御する。電圧センサ１４は、二次電池２２の電圧を検出して出力する。アクセルポジションセンサ１５は、エンジン２０の出力を調整する図示しないアクセルペダルのポジション（位置）を検出して出力する。

エンジン２０は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、図示しないスタータモータによって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ２１を駆動して電力を発生させる。オルタネータ２１は、エンジン２０によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池２２を充電する。二次電池２２は、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、オルタネータ２１によって充電され、負荷２６〜２８に電力を供給する。

制御部１１は、中央制御部１０と破線で示す通信線によって接続され、中央制御部１０の制御に基づいて負荷２６を制御する。スイッチ１６は、負荷２６を動作または停止させるときに操作されるスイッチである。半導体スイッチ２３は、制御部１１によってオン／オフ制御され、二次電池２２から負荷２６に供給される電力を制限する。負荷２６は、例えば、デフォッガ、シートヒータ、ミラーヒータ、または、ヒーテッドウインドウ等のヒータによって構成され、半導体スイッチ２３から供給される電力によって発熱し、対象物の温度を上昇させる。

制御部１２は、中央制御部１０と破線で示す通信線によって接続され、中央制御部１０の制御に基づいて負荷２７を制御する。スイッチ１７は、負荷２７を動作または停止させるときに操作されるスイッチである。半導体スイッチ２４は、制御部１２によってオン／オフ制御され、二次電池２２から負荷２７に供給される電力を制限する。負荷２７は、例えば、デフォッガ、シートヒータ、ミラーヒータ、または、ヒーテッドウインドウ等のヒータによって構成され、半導体スイッチ２４から供給される電力によって発熱し、対象物の温度を上昇させる。

制御部１３は、中央制御部１０と破線で示す通信線によって接続され、中央制御部１０の制御に基づいて負荷２８を制御する。スイッチ１８は、負荷２８を動作または停止させるときに操作されるスイッチである。半導体スイッチ２５は、制御部１３によってオン／オフ制御され、二次電池２２から負荷２８に供給される電力を制限する。負荷２８は、例えば、デフォッガ、シートヒータ、ミラーヒータ、または、ヒーテッドウインドウ等のヒータによって構成され、半導体スイッチ２５から供給される電力によって発熱し、対象物の温度を上昇させる。

（Ｂ）本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の動作について説明する。以下では、図２および図３を参照して、本実施形態の動作について説明した後、図４を参照して図１に示す実施形態において実行される処理の詳細について説明する。

なお、本実施形態では、中央制御部１０は、所定の制御時間を単位として負荷の制御を行う。より詳細には、中央制御部１０は、図２に示す区間Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４、・・・を単位として制御を実行する。なお、負荷２６〜２８はヒータであり、電力を制限する制御に対する応答が比較的遅いことから、制御に対するある程度の応答が得られる時間を確保するためと、中央制御部１０と制御部１１〜１３との間の通信時間を確保する目的から、これらの制御時間は、例えば、３０秒〜１分程度に設定することができる。もちろん、これ以外の時間に設定してもよい。

中央制御部１０は、負荷２６〜２８が単体で動作する場合には、制御部１１〜１３に対して電力の制限を行わないように制御する（デューティが１００％になるように制御する）。また、負荷２６〜２８が複数同時に動作する場合には、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、中央制御部１０は、制御部１１〜１３に対して負荷に供給する電力を制限するとともに、制限の割合が時間的に変化するように制御する。さらに、負荷２６〜２８が複数同時に動作する場合において、回生動作が発生した場合には、制限を一時的に解除することで、負荷２６〜２８に供給する電力を増加させ、ユーザが不満を感じることを防止する。

より詳細には、例えば、図２に示すように、時刻Ｔ０においてエンジン２０が始動され、図２（Ｂ）に示すように区間Ｔ０〜Ｔ１の間において、スイッチ１６が運転者によって操作され、負荷２６への電力の供給が指示されたとする。制御部１１は、スイッチ１６が操作されたことを検出し、中央制御部１０に対してスイッチ１６が操作されたことを、通信線を介して通知する。

中央制御部１０は、制御部１１からの通知によりスイッチ１６が操作されたことを検出し、そのとき、他の負荷２７，２８に対する動作の要求はなく、負荷２６に対してのみ動作の要求がなされていることから、制御部１１に対して、負荷２６に制限なしに電力を供給するように指示する。

制御部１１は、半導体スイッチ２３を所定の周期でオン／オフすることで、二次電池２２から負荷２６に供給される電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）により、デューティを変化させることで調整する。いまの例では、中央制御部１０から、電力の制限なしに供給することが指示されているので、中央制御部１０は、デューティが１００％になるように制御する。すなわち、制御部１１は半導体スイッチ２３のオン／オフの制御を行わず、オンの状態を維持させる。これにより、図２（Ｃ）に示すように、区間Ｔ１〜Ｔ２では、負荷２６への電力の供給が１００％の状態になる。

つぎに、中央制御部１０は、区間Ｔ１〜Ｔ２の間において、他のスイッチ１７，１８が操作されていないことから、制御部１１に対してその後の区間Ｔ２〜Ｔ３も制限なしに電力を供給するように指示する。制御部１１は、中央制御部１０からの指示に基づいて、区間Ｔ２〜Ｔ３では、負荷２６に供給する電力の制限を行わず、１００％の供給を行う。この結果、図２（Ｃ）に示すように、区間Ｔ２〜Ｔ３では、負荷２６に供給される電力は１００％の状態となる。

つぎに、図２（Ｂ）に示すように、区間Ｔ２〜Ｔ３の間において、運転者がスイッチ１７を操作したとすると、制御部１２は、これを検出し、中央制御部１０に対してスイッチ１７が操作されたことを通知する。中央制御部１０は、この通知を受け、負荷２６，２７の２つが動作状態になることを知る。２つ以上の負荷が動作状態になった場合、中央制御部１０は、前述したように、負荷に供給する電力を制限する動作を実行する。図２の例では、新たに動作状態になった負荷２７に対しては、供給される電力が時間の経過とともに増加するように制御するとともに、負荷２６に対しては、供給される電力が時間の経過とともに減少するように制御する。より詳細には、図２（Ｄ）に示すように、負荷２７に供給される電力は、区間Ｔ３〜Ｔ４では２０％、区間Ｔ４〜Ｔ５では４０％、区間Ｔ５〜Ｔ６では６０％、区間Ｔ６〜Ｔ７では８０％と増加するように制御部１１に対して指示し、負荷２７に供給される電力は、区間Ｔ３〜Ｔ４では８０％、区間Ｔ４〜Ｔ５では６０％、区間Ｔ５〜Ｔ６では４０％、区間Ｔ６〜Ｔ７では２０％と減少するように、制御部１２に対して指示する。

このような指示を受けた制御部１１，１２は、負荷２６，２７に供給する電力を半導体スイッチ２３，２４のスイッチングのデューティを制御することで調整する。より詳細には、図３（Ａ）に示すように、制御部１１は、区間Ｔ２〜Ｔ３（図２に示す区間Ｔ２〜Ｔ３に対応する区間）では、スイッチング動作を行わず、負荷２６に流れる電流が継続する状態となるようにする（オンの状態を維持する）ことで、１００％の割合で電力を供給しているが、区間Ｔ３〜Ｔ４では、半導体スイッチ２３のオンの時間をスイッチング周期の８０％とすることで、負荷２６への電力の供給を８０％に制限する。また、図３（Ｂ）に示すように、制御部１２は、区間Ｔ２〜Ｔ３では、半導体スイッチ２４をオフの状態にすることで、負荷２７に流れる電流が０となるようにすることで、電力を供給しない状態としているが、区間Ｔ３〜Ｔ４では、半導体スイッチ２４のオンの時間をスイッチング周期の２０％とすることで、負荷２７への電力の供給を２０％に制限する。なお、図３では、半導体スイッチ２３と半導体スイッチ２４が同期してオン／オフする状態が示されているが、制御部１１，１２は、独立して動作し、また、これらの動作は同期する必要はないことから、例えば、スイッチングのタイミングが異なったり、あるいはスイッチング周期が異なったりしてもよい。なお、半導体スイッチ２３〜２５のスイッチング周波数としては、例えば、数十Ｈｚ程度とすることができる。もちろん、これよりも高い周波数でスイッチングすることもできるが、電磁輻射等によるノイズの影響が周波数の増加に伴って大きくなったり、負荷２６，２７のインピーダンス成分の影響が大きくなったりするので、数十Ｈｚ程度に設定することが望ましい。

以上の処理により、区間Ｔ３〜Ｔ４では負荷２６には８０％、負荷２７には２０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ４〜Ｔ５では負荷２６には６０％、負荷２７には４０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ５〜Ｔ６では負荷２６には４０％、負荷２７には６０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ６〜Ｔ７では負荷２６には２０％、負荷２７には８０％の割合で電力が供給される。そして、Ｔ７以降は、負荷２６に供給される電力は減少から増加に転じ、負荷２７に供給される電力は増加から減少に転じ、区間Ｔ７〜Ｔ８では負荷２６には４０％、負荷２７には６０％の割合で電力が供給される。

そして、図２（Ａ）に示すように、区間Ｔ８〜Ｔ１０において、車両の回生が実行されたとする。ここで、回生とは、車両の減速時または降坂時に、オルタネータ２１の発電電圧を高く設定（例えば、通常時の１３．５Ｖよりも高い１５Ｖに設定）することで、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換して、二次電池２２に蓄積することをいう。なお、１５Ｖは一例であって、これ以外の電圧であってもよい。回生が実行されている場合には、二次電池２２の端子電圧が上昇した状態であり、また、エンジン２０からオルタネータ２１へのエネルギの供給も殆どない状態であることから、中央制御部１０は、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、負荷２６，２７への電力の供給の制限を一時的に解除する。この結果、回生が実行されている区間Ｔ８〜Ｔ１０では、半導体スイッチ２３，２４は、オンの状態を継続するように制御される。前述のように、回生動作中は、二次電池２２の端子電圧が上昇することから、負荷２６，２７に供給される電力は通常時に比較して高い状態となる。

時刻Ｔ１０において回生が終了すると、それ以降の区間では、区間Ｔ７〜Ｔ８に続く動作が継続して実行される。すなわち、区間Ｔ１０〜Ｔ１１では負荷２６には６０％、負荷２７には４０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ１１〜Ｔ１２では負荷２６には８０％、負荷２７には２０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ１２〜Ｔ１３では負荷２６には６０％、負荷２７には４０％の割合で電力が供給され、区間Ｔ１３〜Ｔ１４では負荷２６には４０％、負荷２７には６０％の割合で電力が供給される。

そして、区間Ｔ１３〜Ｔ１４の間において、スイッチ１６がオフの状態にされると、制御部１１はこれを検出し、中央制御部１０に通知する。中央制御部１０は、スイッチ１６がオフの状態にされたことから、負荷２６に対する電力の供給を停止するように制御部１１に指示する。この結果、制御部１１は、半導体スイッチ２３がオフを継続する状態にするので、図２（Ｃ）に示すように時刻Ｔ１４以降は負荷２６に対する電力の供給は０％の状態となる。また、負荷２７のみが動作中であることから、中央制御部１０は、制御部１２に対して、負荷２７に対する電力の制限を解除するように指示する。この結果、制御部１２は、半導体スイッチ２４がオンの状態を継続するように制御するので、時刻Ｔ１４以降は、負荷２６に対する電力の供給は１００％の状態となる。

以上に説明したように、本発明の実施形態では、複数の負荷が同時に動作する場合には、負荷に供給される電力を制限するようにしたので、二次電池２２の充電容量が減少したり、エンジン２０の負荷が増加して燃費性能が低下したりすることを防止できる。また、回生時には、制限を一時的に解除するようにしたので、負荷への電力の供給量を増加することで、負荷の動作を加速させ、運転者等のユーザが不満を感じることを防止できる。また、負荷に供給する電力を制限する方法として、図２に示すように、一方の負荷への電力の供給が減少する場合には、他方の負荷への電力の供給が増加する方法を採用したことから、負荷２６，２７の消費電力が略同じである場合には、負荷２６，２７に供給されるトータルの電力は、図２（Ｅ）に示すように、回生時を除いては略一定の状態となることから、供給電力の変動を抑制することができる。なお、回生時には、図２（Ｅ）に示すように、負荷２６，２７に対して通常時以上の電力（１００％以上の電力）が供給されることになる。

また、本実施形態では、新たにオンの状態とされた負荷に対しては、電力を徐々に供給するようにしている。例えば、負荷２６〜２８がヒータである場合、ヒータは温度に応じて抵抗が増加することから、ヒータへの電力を供給開始した当初は、ヒータ自体の抵抗が低い状態にあるので、大きな電流（突入電流）がヒータに供給される。本実施形態では、前述したように、新たにオンの状態にされた負荷に対しては、２０％、４０％、・・・と、供給電力を徐々に増加させるので、このような突入電流を減少させることができる。

また、本実施形態では、負荷２６〜２８のそれぞれに対して制御部１１〜１３を設け、これらの制御部１１〜１３に対して中央制御部１０が指示を行うようにした。この結果、制御部１１〜１３は、独立して動作を行うことから、例えば、特許文献１に開示された技術のように、スイッチ間でのタイミングを同期する必要がなくなるため、制御を簡易化することができる。また、特許文献１の技術では、デューティ出力が交互に出力されるので、負荷の数が複数になると、各負荷に供給される電力は負荷の数に応じて減少する。しかし、本実施形態では、制御部１１〜１３は独立して動作することから、例えば、負荷２６〜２７の全てに対して１００％の割合で電力を供給することもできる。

また、特許文献1に開示された技術は、デューティ出力を交互に出力するために、一方の負荷をＯＮの状態にしている間は他方の負荷をＯＦＦ（供給電力を０）の状態にするため、デューティ比のＯＮ／ＯＦＦする変化量が大きい場合には、例えば、モータでは回転のバタつきやランプではちらつきなどが生じてしまうので適用できる負荷が限定されてしまう。本実施形態では、負荷に供給する電力を制限するが、複数の負荷を並行して動作するようにしているので、モータやランプに適用してもバタつきやちらつきが生じることがない。本実施形態では、例えば、スイッチング周波数を負荷毎に独立して設定することができるので、ちらつきが生じないヒータではスイッチング周波数を低く設定し、ちらつきが生じるランプではスイッチング周波数を高く設定することができる。

なお、以上の実施形態では、負荷２６，２７の２つが同時に動作する場合を例に挙げて説明したが、例えば、負荷２６〜２８の３つが同時に動作することも可能である。その場合、新たに動作する負荷については、図２（Ｄ）に示すように、２０％から動作を開始し、その後は増加と減少を繰り返すようにすればよい。

つぎに、図４を参照して、図１に示す実施形態において実行される処理の詳細について説明する。図４に示す処理は、例えば、所定の周期(例えば、図２に示す区間に対応する周期)で実行される。図４に示すフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８のスイッチ１６〜１８がオンの状態にされたか否かを判定し、オンの状態にされたと判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）にはステップＳ１１に進み、それ以外の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には処理を終了する。例えば、スイッチ１６がオンの状態にされたと制御部１１から通知を受けた場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、中央制御部１０は、オンの状態の負荷の数は１であるか否かを判定し、１である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。例えば、スイッチ１６のみがオンの状態にされている場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、中央制御部１０は、負荷への供給電力を１００％に設定する。いまの例では、中央制御部１０は、制御部１１に対して負荷２６への供給電力を１００％に設定するように指示する。この結果、制御部１１は、半導体スイッチ２３がオンの状態を維持するように制御するので、負荷２６には１００％の割合で電力が供給される。

ステップＳ１３では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８のスイッチ１６〜１８がオフの状態にされたか否かを判定し、オフの状態にされたと判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）には処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）にはステップＳ１４に進む。例えば、スイッチ１６がオフの状態にされたと制御部１１から通知を受けた場合には、Ｙｅｓと判定して処理を終了する。

ステップＳ１４では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８のスイッチ１６〜１８がオンの状態にされたか否かを判定し、オンの状態にされたと判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）にはステップＳ１５に進み、それ以外の場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）にはステップＳ１２に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。例えば、スイッチ１７が新たにオンの状態にされたと制御部１２から通知を受けた場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、中央制御部１０は、オンの状態の負荷の数は２以上であるか否かを判定し、２以上である場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）にはステップＳ１１に戻って前述の場合と同様の処理を実行する。例えば、スイッチ１７が新たにオンの状態にされたとすると、２つの負荷のスイッチがオンの状態にされているので、Ｙｅｓと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、中央制御部１０は、回生中であるか否かを判定し、回生中である場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）にはＳ１９に進む。例えば、中央制御部１０は、アクセルポジションセンサ１５からの出力を参照し、走行中にアクセルが戻された場合には、減速時または降坂時であると判定し、オルタネータ２１の発電電圧が高くなるように設定して、回生動作を行うが、このような回生動作を実行している場合にはＹｅｓと判定してステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、中央制御部１０は、動作中の全ての負荷への電力の供給の制限を解除する。より詳細には、例えば、負荷２６，２７が動作中である場合に、回生動作が実行されたときには、中央制御部１０は、制御部１１，１２に対して、負荷２６，２７に供給する電力の制限を解除するように指示する。その結果、制御部１１，１２は、半導体スイッチ２３，２４がオンの状態を維持するように制御するので、負荷２６，２７に供給される電力がともに１００％またはそれ以上になる。

ステップＳ１８では、中央制御部１０は、回生が終了したか否かを判定し、終了したと判定した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）にはステップＳ１９に進み、それ以外の場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）にはステップＳ１７に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

ステップＳ１９では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８に供給される電力を所定のパターンで制限する。より詳細には、負荷２６，２７が動作中である場合には、例えば、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、一方が増加する場合に他方が減少するとともに、双方を加算した値が１００％になるようなパターンに設定する。

ステップＳ２０では、中央制御部１０は、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）にはステップＳ２１に進み、それ以外の場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）には同様の処理を繰り返す。例えば、図２に示す区間Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ２〜Ｔ３、・・・のそれぞれに対応する時間が経過した場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８のスイッチ１６〜１８がオフの状態にされたか否かを判定し、オフの状態にされたと判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１５に戻って前述の場合と同様の処理を実行し、それ以外の場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）にはステップＳ２２に進む。例えば、スイッチ１６がオフの状態にされたと制御部１１から通知を受けた場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ１５に進み、それ以外の場合にはステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、中央制御部１０は、負荷２６〜２８のスイッチ１６〜１８がオンの状態にされたか否かを判定し、オンの状態にされたと判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）にはステップＳ２３に進み、それ以外の場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）にはステップＳ２４に進む。例えば、スイッチ１８がオンの状態にされたと制御部１１から通知を受けた場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ２３に進み、それ以外の場合にはステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３では、中央制御部１０は、その時点において、オンの状態になっている負荷の数を再確認する。例えば、負荷２６，２７がオンの状態になっている場合に、ステップＳ２２において、負荷２８がオンの状態にされたと判定したときは、オンの状態にされている負荷の数は“３”であると判定する。

ステップＳ２４では、中央制御部１０は、その時点においてオンの状態にされている負荷の出力を制限するパターンを変更する処理を実行する。より詳細には、負荷２６，２７の２つが動作中である場合に、区間Ｔ１〜Ｔ２において負荷２６に８０％、負荷２７に２０％の割合で電力が供給されるパターンである場合には、区間Ｔ２〜Ｔ３に示す負荷２６に６０％、負荷２７に４０％の割合で電力が供給されるパターンに変更する。そして、ステップＳ１６に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、例えば、区間Ｔ０〜Ｔ１において、負荷２６のスイッチ１６がオンの状態にされると、ステップＳ１０でＹｅｓと判定され、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、負荷２６だけがオンであるのでＹｅｓと判定されてステップＳ１２に進み、区間Ｔ１〜Ｔ２では、負荷２６に１００％の電力が供給される。そして、区間Ｔ２〜Ｔ３においてスイッチ１７がオンの状態にされると、ステップＳ１４でＹｅｓと判定されてステップＳ１５に進む。このとき、動作中の負荷は負荷２６，２７の２つであるので、ステップＳ１５では、Ｙｅｓと判定されてステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、回生中でない場合には、Ｎｏと判定されステップＳ１９に進み、中央制御部１０は、制御部１１，１２に対して負荷２６，２７への電力供給を所定のパターンで制限させ、ステップＳ２０で所定の時間が経過するまで待機し、ステップＳ２２では負荷のスイッチが新たにオンの状態にされたか判定し、新たにオンの状態にされた負荷が存在する場合にはステップＳ２３でオンの状態の負荷数を再確認し、ステップＳ２４ではその時点においてオンの状態となっている負荷の制限のパターンを変更してステップＳ１６に戻って同様の処理を繰り返す。この結果、図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、負荷２６，２７に供給される電力が所定のパターンに従って増減される。なお、このような状態において、回生動作が実行された場合には、ステップＳ１６においてＹｅｓと判定してステップＳ１７に進み、回生が終了するまで、全ての負荷に対する電力供給の制限を解除する。また、このような動作中において、負荷２６のスイッチ１６がオフの状態にされた場合には、ステップＳ２１においてＹｅｓと判定してステップＳ１５に進む。このとき、オン状態の負荷は負荷２７だけであるので、ステップＳ１５ではＮｏと判定して１１に進む。ステップＳ１１では、動作中の負荷は負荷２７だけであるので、Ｙｅｓと判定してステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、負荷２７に供給される電力が１００％の状態にされる。そして、負荷２７のスイッチ１７がオフの状態になった場合には、ステップＳ１３においてＹｅｓと判定して処理を終了する。

以上の処理によれば、前述した動作を実現することができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、図２では、負荷２６，２７の２つだけが動作する場合を例に挙げて説明したが、負荷２６〜２８の３つが動作するようにしてもよい。その場合、例えば、３つ目の負荷２８が動作開始した場合には、供給する電力を、例えば、２０％に設定し、その後は、増減する動作を繰り返すようにすればよい。なお、その場合、３つの負荷２６〜２８に供給される電力の和は、これらの消費電力が等しいときでも、図２（Ｅ）に示すように一定とはならないが、負荷２６〜２８に供給される電力を制限しない場合に比較して、消費電力を抑制することができる。

また、図２に示す例では、負荷２６，２７に供給する電力の和が１００％になるようにパターンを設定したが、例えば、電力の和が１１０〜１９０％のいずれかの値になるように設定してもよい。また、図２の例では、負荷２６，２７の双方に対して同様のパターンを適用するようにしたが、優先度が高い方の制限が小さくなるようにしてもよい。例えば、負荷２６の優先順位が高い場合には、負荷２６は４０％から１００％の間で制限を行い、負荷２７は０％から６０％の間で制限を行うようにしてもよい。

また、負荷が３つ以上存在する場合であって、負荷の数が偶数である場合には２つずつの組を作って、そのそれぞれに対して一方が増加し、他方が減少するパターンを適用することで、電力の総和の変動が小さくなるようにしてもよい。また、負荷の数が奇数である場合には２つずつの組と、残りの１つに分割し、前者に対しては前述のように一方が増加し、他方が減少するパターンを適用することで、電力の総和の変動が小さくなるようにすることができる。あるいは、動作中の負荷に供給するトータルの電力を設定し、負荷に供給される電力の総和が設定された値になるように、供給する電力のパターンを設定するようにしてもよい。例えば、３つの負荷に供給する電力の総和を１５０％とした場合に、ある区間では３０％、８０％、および、４０％とし、つぎの区間では４０％、６０％、および、５０％となるようにし、続く区間では異なるパターンとし、電力の総和が１５０％になるパターンの繰り返しとしてもよい。

また、図２に示す例では、回生時には供給される電力の制限を行わないようにしたが、例えば、二次電池２２の充電率が目標値よりも低い場合には、動作中の全ての負荷に対して、一律に８０％程度の制限をすることで、充電率の増加を促進させるようにしてもよい。また、回生の発生頻度が低く、負荷に供給される電力が十分でない場合には、電力の制限を一時的に解除したり、あるいは、オルタネータ２１の発生電圧を一時的に高くしたりすることで、負荷に供給される電力を増加させるようにしてもよい。

また、図２に示すような予め決まったパターンに基づいて、負荷に供給する電力を制御するのではなく、例えば、図５に示すように乱数に基づいて制御するようにしてもよい。図５の例では、２つの負荷２６，２７が同時に動作している場合には、例えば、中央制御部１０は、２０〜８０の間の乱数を区間毎に発生して、制御部１１，１２に供給する。制御部１１，１２は、中央制御部１０から供給された値に対応するデューティになるように、半導体スイッチ２３，２４を制御する。この結果、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示すように、回生時以外では、負荷２６，２７に供給される電力は、アトランダムに変化する。このような制御では、中央制御部１０が発生する乱数の中央値（２０〜８０の場合には５０）に対応する電力が負荷２６，２７に平均すると供給されることになる。このような制御によれば、中央制御部１０は、図２に示すようにパターンに基づいた制御を行う必要がなくなるので、制御を簡易化することができる。特に、動作中の負荷の個数が増減する場合に、図２の例では負荷の個数に応じて制御を変更する必要があるが、図５の例では、負荷の個数に拘わらず実行する処理は同じである（乱数を発生するのみである）ので、処理を簡略化することができる。また、負荷の優先順位に応じて、発生する乱数の範囲を変更することで、各負荷に供給する電力を調整することができる。より詳細には、優先順位が高い負荷２６を制御する制御部１１に対しては、５０〜１００の範囲の乱数を供給し、優先順位が低い負荷２７を制御する制御部１２に対しては、優先順位が高い負荷よりも供給電力が小さくなる範囲の乱数、例えば、０〜５０の範囲の乱数を供給するようにすることができる。なお、このような制御の場合には、図５（Ｅ）に示すように、供給される電力の総和は一定ではなく、変動することになる。また、図６は図５に示す処理を実現するためのフローチャートである。なお、図６において図４と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図６では図４と比較すると、ステップＳ１９の処理がステップＳ３０に置換され、また、ステップＳ２４の処理が省略されている。それ以外は図４と同様である。図６のフローチャートでは、ステップＳ３０において、中央制御部１０は、動作中の負荷に対応する制御部に対して所定の範囲の乱数を発生して供給する。この結果、制御部は、供給された乱数に対応するデューティにて半導体スイッチを制御する。これにより、図５の動作を実現することができる。

また、以上の実施形態では、車両が回生動作中である場合には、供給する電力の制限を行わないようにしたが、例えば、車両が加速中である場合には、電力の制限を一層強めるようにしてもよい。具体的には、通常の場合に比較して電力の制限が１０〜５０％程度大きくなるように設定してもよい。また、以上の実施形態では、車両が回生動作中以外に、複数の負荷に供給する電力を制限するようにしたが、例えば、加速時のみに複数の負荷に供給する電力を制限するようにしてもよい。

また、図１に示す実施形態では、負荷２６〜２８の３つと制御部１１〜１３の３つを有するようにしたが、これらが３つ以外（２つまたは４つ以上）であってもよい。

また、以上の実施形態では、図３に示すように、半導体スイッチ２３，２４は同期して動作するようにしたが、これらは必ずしも同期して動作する必要はなく、これらが異なるタイミングで動作するようにしてもよい。また、図３の例では、スイッチング周波数は同じになるように設定しているが、これらが異なるように設定してもよい。例えば、インピーダンス成分の値が大きい負荷の場合や、電磁輻射が大きい負荷の場合にはスイッチング周波数を低く設定するようにしてもよい。また、図３の例では、各区間の始端と終端が一致するようにしたが、これらは必ずしも一致する必要はなく、異なるタイミングで動作を開始／終了するようにしてもよい。そのような構成によれば、中央制御部１０と制御部１１〜１３の通信回線のディレイの存在が無視できるので、通信回線および通信回路として速度が遅いものを使用できるので、製造コストを低減することができる。

また、図１に示す実施形態では、二次電池２２の１つだけを用いるようにしたが、複数の二次電池を用いるようにしてもよい。その場合には、負荷に対して電力を供給する二次電池からの出力に対して、制限を行うようにすればよい。また、図１に示す実施形態では、二次電池２２の出力が直接負荷２６〜２８に供給されるようにしたが、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷２６〜２８に電力を供給するようにしてもよい。なお、その場合には、回生時であっても二次電池２２の端子電圧は一定であることから、必要に応じてＤＣ／ＤＣコンバータの出力を昇圧するようにしてもよい。

１ 電力制御装置
１０ 中央制御部（制御手段、回生手段）
１１〜１３ 制御部（制限手段の一部）
１４ 電圧センサ
１５ アクセルポジションセンサ
１６〜１８ スイッチ
２０ エンジン
２１ オルタネータ
２２ 二次電池
２３〜２５ 半導体スイッチ（制限手段の一部）
２６〜２８ 負荷

Claims (6)

1. 車両に搭載された複数の負荷に二次電池から供給する電力を制御する電力制御装置において、
   前記二次電池から各負荷に供給される電力を、負荷毎に独立して制限する制限手段と、
   ２以上の前記負荷が同時に動作している場合、各負荷に供給される電力が時間の経過に伴って独立して増減するように、前記制限手段のそれぞれを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする電力制御装置。
2. 前記制御手段は、一の負荷に供給される電力が時間の経過に伴って減少する場合には、少なくとも一の他の負荷に供給される電力が時間の経過に伴って増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記負荷は、電力を熱に変換して出力するヒータであり、
   前記制御手段は、電力の供給が開始されたヒータに対しては、供給される電力が時間の経過に伴って増加するように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記制御手段は、前記制限手段による制限の大小を、乱数に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
5. 前記車両の減速時に、前記オルタネータから前記二次電池に対して回生電力を供給して充電する回生手段を有し、
   前記制御手段は、前記回生手段による充電が実行されている場合には、前記制限手段による制限を一時的に解除することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力制御装置。
6. 車両に搭載された複数の負荷に二次電池から供給する電力を制御する電力制御方法において、
   前記二次電池から各負荷に供給される電力を、負荷毎に独立して制限する制限ステップと、
   ２以上の前記負荷が同時に動作している場合、各負荷に供給される電力が時間の経過に伴って独立して増減するように、前記制限ステップのそれぞれを制御する制御ステップと、
   を有することを特徴とする電力制御方法。

Images