JP2021027701A - Power control device and power control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力制御装置および電力制御方法に関する。 The present invention relates to a power control device and a power control method.
従来、車両の動力源であるエンジンの駆動力を発電機に伝達して発電する発電システムにおいて、発電した電力の蓄電池や電気負荷への供給を制御する電力制御装置がある。電力制御装置は、例えば、蓄電池への充電量および電気負荷での消費電力に基づいて、発電機における発電量を制御する。 Conventionally, in a power generation system in which the driving force of an engine, which is a power source of a vehicle, is transmitted to a generator to generate electricity, there is a power control device that controls the supply of the generated power to a storage battery or an electric load. The power control device controls the amount of power generated by the generator, for example, based on the amount of charge to the storage battery and the power consumption of the electric load.
しかしながら、従来技術では、例えば、発電機の異常等により過剰発電となった場合、発電量が蓄電池および電気負荷の消費分を超えてしまい、発電機が過電圧・過電流状態となり、発電機の故障等といった発電システムに異常が生じるおそれがあった。また、発電機が正常であっても、例えば、比較的長い下り坂を走行した場合に、回生による発電量が多くなることで過剰発電を引き起こすおそれがあった。 However, in the prior art, for example, when excessive power generation occurs due to an abnormality of the generator, the amount of power generation exceeds the consumption of the storage battery and the electric load, the generator becomes an overvoltage / overcurrent state, and the generator fails. There was a risk that an abnormality would occur in the power generation system. Further, even if the generator is normal, for example, when traveling on a relatively long downhill, there is a risk of causing excessive power generation due to an increase in the amount of power generated by regeneration.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過剰発電によるシステム異常の発生を抑えることができる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する。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power control device and a power control method capable of suppressing the occurrence of system abnormalities due to excessive power generation.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力制御装置は、検出部と、負荷制御部とを備える。前記検出部は、内燃機関の動作により発電した電力を蓄電池および負荷へ供給する発電機の過剰発電を検出する。前記負荷制御部は、前記検出部によって前記過剰発電が検出された場合、前記負荷の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the power control device according to the present invention includes a detection unit and a load control unit. The detection unit detects the excess power generation of the generator that supplies the electric power generated by the operation of the internal combustion engine to the storage battery and the load. When the overpower generation is detected by the detection unit, the load control unit controls to increase the power consumption of the load more than a normal amount.
本発明によれば、過剰発電によるシステム異常の発生を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of system abnormalities due to excessive power generation.
以下、添付図面を参照して、実施形態に係る電力制御装置および電力制御方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the power control device and the power control method according to the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown below.
まず、図1Aおよび図1Bを用いて、実施形態に係る電力制御方法の概要について説明する。図1Aおよび図1Bは、実施形態に係る電力制御方法の概要を示す図である。図1Aおよび図1Bでは、実施形態に係る電力制御装置を含む発電システムSを示している。 First, the outline of the power control method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. 1A and 1B are diagrams showing an outline of a power control method according to an embodiment. 1A and 1B show a power generation system S including a power control device according to an embodiment.
図1Aに示す発電システムSは、例えば、エンジンを動力源とするハイブリッド車両に搭載されるシステムであり、モータによってエンジンの駆動を補助するいわゆるマイルドハイブリッドシステムである。発電システムSでは、発進時や、低速走行時にモータを回転させることでエンジンの駆動を補助する。また、発電システムSでは、減速時にエンジンから発電機への回生により発電する。 The power generation system S shown in FIG. 1A is, for example, a system mounted on a hybrid vehicle powered by an engine, and is a so-called mild hybrid system that assists driving the engine by a motor. In the power generation system S, the driving of the engine is assisted by rotating the motor when starting or traveling at low speed. Further, in the power generation system S, power is generated by regeneration from the engine to the generator during deceleration.
図1Aに示すように、発電システムSは、電力制御装置1と、エンジン10と、動力伝達機構11と、MG(モータジェネレータ)12と、DCDCコンバータ13と、負荷14と、LiB(リチウムイオンバッテリ)15と、PbB(鉛バッテリ)16とを備える。
As shown in FIG. 1A, the power generation system S includes a
エンジン10は、走行用の動力源であって、例えば、ガソリンや水素等を燃料とする内燃機関である。動力伝達機構11は、エンジン10の駆動力をMG12に伝達する機構である。また、動力伝達機構11は、エンジン10の駆動を補助するためのMG12の回転力をエンジン10に伝達する。
The
MG12は、内燃機関であるエンジン10の動作により発電した電力をLiB15および負荷14へ供給する発電機であり、図示しないモータを備えた発電機である。MG12は、例えば、加速時においては、LiB15から供給される電力によってモータを回転させることでモータの回転力を動力伝達機構11へ伝達してエンジン10の駆動を補助する。また、MG12は、減速時においては、発電機として機能する。具体的には、MG12は、減速に伴うエンジン10の駆動力を動力伝達機構11を介して受け取り、かかる駆動力によりモータを回転させて電力を生成する。そして、MG12は、負荷14やLiB15へ生成した電力を供給する。
The MG 12 is a generator that supplies electric power generated by the operation of the
DCDCコンバータ13は、MG12やLiB15から供給される電力を変圧(降圧または昇圧)して、負荷14へ供給する。
The
負荷14は、電力を消費する電気機器であり、例えば、ナビゲーション装置やオーディオ、エアーコンディショナ、ワイパー等が挙げられる。あるいは、負荷14は、例えば、PCS(Pre-crash Safety System)やAEB(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う車両制御装置であってもよい。なお、負荷14は、電力制御装置1の制御により、MG12の過剰発電時に一時的に消費電力を増加させるが、詳細については後述する。
The
LiB15は、例えば、48Vの蓄電池である。LiB15は、MG12の過剰発電時には、MG12およびLiB15の間の電路に設けられたリレーRをオフすることで電路を遮断するが、かかる点については後述する。 LiB15 is, for example, a 48V storage battery. At the time of excessive power generation of MG12, LiB15 cuts off the electric circuit by turning off the relay R provided in the electric circuit between MG12 and LiB15, which will be described later.
PbB16は、例えば、12Vの蓄電池であり、負荷14へ電力を供給したり、MG12やLiB15から供給される電力を蓄積したりする。
The
ここで、図1Aに示すように、MG12の発電量は、LiB15の充電量および負荷14の消費量の合算値となるように制御される。つまり、MG12は、LiB15への充電および負荷14による消費を過不足なく行うための電力を発電するよう制御される。
Here, as shown in FIG. 1A, the power generation amount of the MG 12 is controlled so as to be the total value of the charge amount of the LiB15 and the consumption amount of the
しかしながら、従来は、例えば、MGの異常等により過剰発電となった場合、発電量がLiBの充電量および負荷の消費量の合算値を超えてしまうため、MG内が過電圧・過電流状態となり、MGの故障等といった発電システムの異常を引き起こすおそれがあった。また、MGが正常であっても、例えば、比較的長い下り坂を走行した場合には、回生による発電量が多くなることで過剰発電を引き起こすおそれがあった。 However, conventionally, when overpower generation occurs due to an abnormality of MG, for example, the amount of power generation exceeds the total value of the amount of charge of LiB and the amount of load consumed, so that the inside of MG becomes overvoltage / overcurrent. There was a risk of causing an abnormality in the power generation system such as an MG failure. Further, even if the MG is normal, for example, when traveling on a relatively long downhill, there is a risk of causing excessive power generation due to an increase in the amount of power generation due to regeneration.
そこで、実施形態に係る電力制御方法では、MG12が過剰発電である場合には、負荷14の消費電力を意図的に増加させることで、電力の過剰分を消費する。
Therefore, in the power control method according to the embodiment, when the MG 12 is excessive power generation, the power consumption of the
具体的には、図1Bに示すように、実施形態に係る電力制御方法では、まず、MG12の過剰発電を検出する(ステップS1)。なお、過剰発電の検出方法についての詳細は後述する。 Specifically, as shown in FIG. 1B, in the power control method according to the embodiment, first, the excess power generation of MG12 is detected (step S1). The details of the method for detecting excess power generation will be described later.
つづいて、実施形態に係る電力制御方法では、MG12の過剰発電が検出された場合、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う(ステップS2)。ここでいう通常量とは、例えば、すべての負荷14の消費電力の総和であり、ユーザの要求(ユーザ操作)通りに負荷14が動作するために必要な電力量である。また、通常量は、負荷14毎の消費電力量であってもよい。
Subsequently, in the power control method according to the embodiment, when excessive power generation of the MG 12 is detected, the power consumption of the
負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる方法としては、例えば、現在動作していない負荷14を動作させたり、ユーザの要求に従って動作している負荷14の動作量を増加させる方法等がある。なお、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる方法の詳細については後述する。
As a method of increasing the power consumption of the
このように、実施形態に係る電力制御方法では、MG12の過剰発電が検出された場合に、負荷14の消費電力を意図的に増加させることで、LiB15の充電量および負荷14の消費電力の通常量では消費しきれない過剰分を消費できる。
As described above, in the power control method according to the embodiment, when the excessive power generation of the MG 12 is detected, the power consumption of the
従って、実施形態に係る電力制御方法によれば、過剰分を消費できることで、過剰発電が解消されるため、MG12内が過電圧・過電流にならない。すなわち、実施形態に係る電力制御方法によれば、過剰発電によるシステム異常の発生を抑えることができる。 Therefore, according to the power control method according to the embodiment, since the excess power generation can be eliminated by consuming the excess amount, the inside of the MG 12 does not become overvoltage or overcurrent. That is, according to the power control method according to the embodiment, it is possible to suppress the occurrence of system abnormalities due to excessive power generation.
次に、図2を用いて、実施形態に係る電力制御装置1の構成について説明する。図2は、実施形態に係る電力制御装置1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、電力制御装置1は、MG12と、DCDCコンバータ13と、負荷14と、LiB15とに接続される。
Next, the configuration of the
また、電力制御装置1は、制御部2と、記憶部3とを備える、制御部2は、取得部21と、検出部22と、遮断部23と、負荷制御部24とを備える。記憶部3は、制御部2の制御に必要な各情報や、制御部2によって生成された情報等を記憶する。
Further, the
ここで、電力制御装置1は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
Here, the
コンピュータのCPUは、たとえば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部2の取得部21、検出部22、遮断部23および負荷制御部24として機能する。
The CPU of the computer functions as the
また、制御部2の取得部21、検出部22、遮断部23および負荷制御部24の少なくともいずれか一つまたは全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
Further, at least one or all of the
また、記憶部3は、たとえば、RAMやデータフラッシュに対応する。RAMやデータフラッシュは、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、電力制御装置1は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
Further, the storage unit 3 corresponds to, for example, a RAM or a data flash. The RAM and the data flash can store information of various programs and the like. The
次に、制御部2の各機能(取得部21、検出部22、遮断部23および負荷制御部24)について説明する。
Next, each function of the control unit 2 (
取得部21は、各種情報を取得する。例えば、取得部21は、MG12から発電量に関する発電量情報を、LiB15から充電量に関する充電量情報を、負荷14から消費電力に関する消費電力情報を取得する。取得部21は、取得した発電量情報、充電量情報および消費電力情報を検出部22へ出力する。
The
また、取得部21は、LiB15から現在の蓄電量を示す蓄電量情報を取得する。取得部21は、取得部した蓄電量情報を遮断部23へ出力する。
In addition, the
検出部22は、発電機であるMG12の過剰発電を検出する。例えば、検出部22は、取得部21から取得した発電量情報、充電量情報および消費電力情報に基づいて過剰発電を検出する。
The
具体的には、検出部22は、MG12の発電量が、LiB15の充電量および負荷14の消費電力の合算値を超えた場合、過剰発電を検出する。検出部22は、過剰発電を検出した場合、遮断部23および負荷制御部24へ過剰発電を検出したことを通知する。
Specifically, the
遮断部23は、MG12およびLiB15の間の電路に設けられたリレーRのオン・オフを制御する。具体的には、遮断部23は、検出部22によって過剰発電が検出され、かつ、LiB15の蓄電量が所定の閾値以上である場合、リレーRをオフすることで、MG12およびLiB15の間の電路を遮断する。かかる点について図3を用いて説明する。
The blocking
図3は、遮断部23による遮断処理を示す図である。図3では、MG12の過剰発電時において、LiB15の蓄電量が所定の閾値TH以上であることとする。
FIG. 3 is a diagram showing a blocking process by the blocking
遮断部23は、MG12の過剰発電が検出され、LiB15の蓄電量が所定の閾値TH以上である場合、リレーRをオフするオフ指示を出力してMG12およびLiB15の間の電路を遮断する。
When the overpower generation of MG12 is detected and the amount of electricity stored in LiB15 is equal to or higher than a predetermined threshold value TH, the
一方、遮断部23は、LiB15の蓄電量が所定の閾値TH未満である場合、リレーRをオンのまま維持する。これにより、過剰発電時の電力で充電をしつつ、満充電付近になった場合に、電路を遮断することで、LiB15が過充電状態になることを防ぐことができる。従って、過充電によるLiBの故障や、電池性能の劣化を低減できる。
On the other hand, the
図2に戻って、負荷制御部24について説明する。負荷制御部24は、検出部22によってMG12の過剰発電が検出された場合、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う。
Returning to FIG. 2, the
具体的には、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる方法として、以下の2通りがある。
(1)現在動作していない負荷14を新たに動作させる
(2)ユーザの要求に従って動作している負荷14の現在の動作量を増加させる
Specifically, there are the following two methods for increasing the power consumption of the
(1) Newly operate the
<(1)現在動作していない負荷14を新たに動作させる>
負荷制御部24は、例えば、車両の乗員や周囲への注意喚起につながる負荷14を新たに動作させる。具体的には、負荷制御部24は、インパネ内の警告灯を表示させたり、ホーンを鳴らしたり、ライトを点灯させたり、室内灯を点灯させたりすることで、負荷14の消費電力を増加させる。
<(1) Operate the
The
つまり、負荷制御部24は、車両の乗員、または、車両の周囲へ所定の情報を通知する負荷14の消費電力を増加させる。これにより、過剰発電が起きていることを車両の乗員や周囲へ伝えることができる。
That is, the
また、負荷制御部24は、車室の快適性に関わる負荷14の消費電力を増加させる。具体的には、負荷制御部24は、動作していないエアコンの冷媒を冷やす制御を行う。これにより、例えば、乗員がエアコンを動作させる前に予め冷媒を冷やした状態にしておくことができるため、動作してすぐに冷風を車室内に送ることができる。すなわち、車室の快適性を向上させることができる。
In addition, the
<(2)ユーザの要求に従って動作している負荷14の現在の動作量を増加させる>
負荷制御部24は、例えば、点灯中のライトを通常状態よりも明るくしたり、出力中のホーンの音量を大きくしたり、ナビゲーション等のディスプレイのバックライト輝度を通常より高くしたりする。つまり、負荷制御部24は、車両の乗員や周囲へ所定の情報を通知する負荷14が動作中である場合に、負荷14の動作量を通常よりも大きくする。これにより、車両の乗員や周囲に対する注意喚起等をより確実に伝えることができる。
<(2) Increase the current operating amount of the
The
また、負荷制御部24は、例えば、ワイパーが動作名である場合には、ワイパーの動作速度(動作間隔)を速くしたり、エアコンの風量を強くしたり、フロントガラスにエアコンの風を当てて曇りを解消(あるいは予防)したりする制御を行ってもよい。つまり、負荷制御部24は、車室の快適性に関わる負荷14の動作量を通常よりも大きくしてもよい。
Further, for example, when the wiper is the operation name, the
また、負荷制御部24は、上記した制御対象となる負荷14が無い場合、すなわち、MG12の過剰発電が検出され、かつ、消費電力を増加可能な負荷14が無い場合、過剰分の電力を廃棄する。
Further, the
例えば、負荷制御部24は、上記したように過剰分の電力を使ってエアコンの冷媒を予め冷やしていた場合、冷やした冷媒を再度温めて元の冷えていない冷媒に戻す。すなわち、エアコンの冷媒を冷やした後に温めて、冷えていない冷媒に戻すことで、過剰分での電力を使ったにも関わらず負荷14の状態が変わらないようにできる(すなわち、電力を廃棄したことと等価の状態にできる)。
For example, when the refrigerant of the air conditioner has been cooled in advance by using the excess electric power as described above, the
あるいは、負荷制御部24は、例えば、リレーの切替等によりMG12からの電路をグランドに接続して、過剰分の電力をグランドに流れるようにして廃棄してもよい。
Alternatively, the
次に、図4を用いて、実施形態に係る電力制御装置1が実行する処理の手順について説明する。図4は、実施形態に係る電力制御装置1が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
Next, the procedure of the process executed by the
図4に示すように、まず、取得部21は、過剰発電を検出するための情報を取得する(ステップS101)。具体的には、取得部21は、MG12から発電量情報を、LiB15から充電量情報を、負荷14から消費電力情報を取得する。
As shown in FIG. 4, first, the
つづいて、検出部22は、取得部21が取得した情報に基づいてMG12の過剰発電を検出したか否かを判定する(ステップS102)。
Subsequently, the
取得部21は、検出部22によってMG12の過剰発電が検出された場合(ステップS102:Yes)、LiB15の蓄電量を示す蓄電量情報を取得する(ステップS103)。
When the
つづいて、遮断部23は、LiB15の蓄電量が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS104)。
Subsequently, the blocking
遮断部23は、LiB15の蓄電量が所定の閾値以上であった場合(ステップS104:Yes)、MG12およびLiB15の間の電路に設けられたリレーRをオフにすることで、かかる電路を遮断する(ステップS105)。
When the amount of electricity stored in LiB15 is equal to or higher than a predetermined threshold value (step S104: Yes), the blocking
つづいて、負荷制御部24は、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う(ステップS106)。
Subsequently, the
つづいて、負荷制御部24は、消費電力を増加させる負荷14が無く、未だ過剰分の電力が有るか否かを判定する(ステップS107)。
Subsequently, the
負荷制御部24は、過剰分の電力が有る場合(ステップS107:Yes)、過剰電力を廃棄する制御を行い(ステップS108)、処理を終了する。
When there is excess power (step S107: Yes), the
一方、ステップS102において、負荷制御部24は、MG12の過剰発電が検出されない場合(ステップS102:No)、負荷14の消費電力を通常量で制御し(ステップS109)、処理を終了する。
On the other hand, in step S102, when the excessive power generation of
また、ステップS104において、遮断部23は、LiB15の蓄電量が閾値未満である場合(ステップS104:No)、ステップS103を実行する。
Further, in step S104, the blocking
また、ステップS107において、負荷制御部24は、過剰分の電力が無い場合(ステップS107:No)、処理を終了する。
Further, in step S107, the
上述してきたように、実施形態に係る電力制御装置1は、検出部22と、負荷制御部24とを備える。検出部22は、内燃機関(エンジン10)の動作により発電した電力を蓄電池(LiB15)および負荷14へ供給する発電機(MG12)の過剰発電を検出する。負荷制御部24は、検出部22によって過剰発電が検出された場合、負荷14の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う。これにより、過剰発電による発電システムSの異常の発生を抑えることができる。
As described above, the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and variations can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspects of the invention are not limited to the particular details and representative embodiments expressed and described as described above. Therefore, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
1 電力制御装置
2 制御部
3 記憶部
10 エンジン
11 動力伝達機構
13 DCDCコンバータ
14 負荷
21 取得部
22 検出部
23 遮断部
24 負荷制御部
R リレー
S 発電システム
1 Power control device 2 Control unit 3
Claims (6)
前記検出部によって前記過剰発電が検出された場合、前記負荷の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う負荷制御部と
を備えることを特徴とする電力制御装置。 A detector that detects the excess power generation of the generator that supplies the power generated by the operation of the internal combustion engine to the storage battery and load, and
A power control device including a load control unit that controls to increase the power consumption of the load more than a normal amount when the excess power generation is detected by the detection unit.
を特徴とする請求項1に記載の電力制御装置。 When the excess power generation is detected by the detection unit and the amount of electricity stored in the storage battery is equal to or greater than a predetermined threshold value, the detection unit further includes a blocking unit that cuts off the electric circuit between the generator and the storage battery. The power control device according to claim 1.
車両の乗員、または、車両の周囲へ所定の情報を通知するための負荷の消費電力を増加させること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力制御装置。 The load control unit
The power control device according to claim 1 or 2, wherein the power consumption of a load for notifying a vehicle occupant or a vehicle's surroundings of predetermined information is increased.
車室の快適性に関わる負荷の消費電力を増加させること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電力制御装置。 The load control unit
The power control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power consumption of a load related to the comfort of a vehicle interior is increased.
前記検出部によって前記過剰発電が検出され、かつ、消費電力を増加可能な前記負荷が無い場合、電力を廃棄すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電力制御装置。 The load control unit
The power control device according to any one of claims 1 to 4, wherein when the overpower generation is detected by the detection unit and there is no load capable of increasing power consumption, the power is discarded. ..
前記検出工程によって前記過剰発電が検出された場合、前記負荷の消費電力を通常量よりも増加させる制御を行う負荷制御工程と
を含むことを特徴とする電力制御方法。 A detection process that detects excessive power generation by a generator that supplies the power generated by the operation of the internal combustion engine to the storage battery and load.
A power control method comprising: a load control step of controlling to increase the power consumption of the load more than a normal amount when the excess power generation is detected by the detection step.
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WO2022244687A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Blocking control device and blocking control system |
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JP2004254465A (en) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Denso Corp | Regenerative braking device for vehicle |
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