JP4416802B2 - 電源管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載電装品に電力を供給するバッテリの充電を行う発電機の制御及び車載電装品の負荷制限を実行する電源管理装置、及び電源管理方法に関する。

車両の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、車両の制御機構との間で信号のやり取りを行って車両の電子制御を行うものであり、例えば、エンジン制御ＥＣＵには車両に装備されているセンサ群で検出された、車速、エンジン回転数、空気流入量等の情報が入力され、エンジン制御ＥＣＵはこれらの情報に基づいて所定の演算処理を行い、その演算結果（例えば、燃料噴射量やバイパス空気量などを制御するための信号）を車両に装備された、電動スロットルやスタータ噴射弁等の制御機構へ送出し、燃料の噴射量や流入空気量の制御などを行っている。

近年急速な自動車普及に伴い上記のような車両用電子制御装置が増加するとともに、快適性、安全性あるいは利便性向上のニーズにより車載電装品が急増している。例えば、走行系では、上記のようなエンジン制御ＥＣＵ、ブレーキの制御を行うブレーキ制御ＥＣＵ、ステアリングの制御を行うステアリング制御ＥＣＵ、エンジンの駆動と停止を行いながら車両を走行させるエコランシステム等があり、安全性を確保するものとして衝突軽減システム（プリクラッシュ）、エアバッグシステム、アンチブレーキシステム（ＡＢＳ）、横滑り防止システム等がある。また、利便性の向上を図るものとして、プッシュスタートシステム、キーレスシステム、電動スライドドアなどが有り、快適性を向上するものとして、ＡＶ装置、エアコン、ナビゲーション装置などが普及している。

そして、今後も更なる快適性、利便性、安全性向上を図るため、路車間通信装置、高機能運転システム、自動運転システム、ドライバモニタ、事故回避システム、衝突防止システム、車両周辺監視装置等の車載電装品が増加していくことが予想され、バッテリ負荷の増加に伴うバッテリ劣化や電装品増加に伴う給電不足発生が予想されるので、バッテリ劣化抑制を図ることができるバッテリの充電制御や車両状況に応じた給電不能防止制御が行われている。

図１６は、充電制御方法を説明するための図であり、安全系システム、例えば、プリクラッシュ、ＡＢＳ等の作動時に使用される給電必須電気量が１ＫＷ、電装品の使用電気量が１．５ＫＷ、バッテリ充電要求量が０．５ＫＷとすると、オルタネータへの発電要求量は３ＫＷとなり、更に走行状態を考慮し、車両の減速時は３ＫＷ、車両の加速時は２．５ＫＷとするようにオルタネータの発電量を決定している。

また、図１７は、給電制限方法を説明するための図であり、オルタネータの発電量が１ＫＷ、バッテリの放電可能量が１ＫＷで、給電必須電気量が１ＫＷ、電装品使用量が１．５ＫＷのとき、０．５ＫＷ不足するので、０．５ＫＷを負荷制限量として、電装品の使用優先順位に応じて電装品への給電を制限するようにしている。

以上の例では、バッテリ状態、走行モード、電装品の必要給電量に基づきオルタネータの発電量、電装品への給電量を制御している。特許文献１では、走行予測手段を利用し、その予測結果に基づいて発電量を制御することが提案されている。
すなわち、図１８に示すように、ナビゲーションシステムからの走行期間、道路の形式、道路状態などの情報に基づいて未来の平均エンジン回転数を算出し、この未来の平均エンジン回転数とバッテリ蓄電状態に基づいて評価を実行することによりエネルギマネジメントを行うことが提案されている。
特開２００１−５０５８４７号公報（対応米国特許６２０８９３１号公報）

上記のように、バッテリ状態、走行モード、電装品の必要給電量に基づきオルタネータの発電量、電装品への給電量を制御しているが、従来は、走行モードによらず、給電必須電気量が固定であり、常に給電必須電気量の最大値を用いた発電要求量となるので、発電量増大により燃費が悪化するという問題が生じている。
また、従来、走行予測手段の予測結果に基づいて発電量を制御することが提案されているが、上記の提案では、平均エンジン回転数とバッテリ状態のみでエネルギ配分を決定しており、エンジン回転数のみでは、走行モードによる発電カットを考慮することができないので、給電不能や燃費悪化が生じる可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、走行モードに応じて給電必須電力を設定するとともに、走行モードを予想して発電量を決定することにより、発電量を抑制し、燃費の悪化を防止することができる電源管理装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る電源管理装置（１）は、
車両に設けられた電装品に給電する発電機の発電制御を実行する電源管理装置であって、
前記電装品の中で現在作動している電装品が消費する第１の電力と、前記電装品の中で、車両の衝突の回避や車両が衝突した際の軽減に関するシステムである、安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる給電必須電力とに基づいて、前記発電機が発電すべき第１の発電量を決定する発電量決定手段を備え、
前記発電量決定手段は、車両の走行モードに応じて、前記給電必須電力を変更することを特徴とする。

また、本発明に係る電源管理装置（２）は、電源管理装置（１）において、
前記安全系システムに関する電装品は、エアバッグシステム、アンチブレーキシステム、プリクラッシュシステム、横滑り防止システムの少なくとも一つを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電源管理装置（３）は、電源管理装置（１）において、
車両の走行モードに応じて変更する給電必須電力が、現時点で作動していない安全系システムに関する電装品が作動された場合に必要となる電力であることを特徴とする。

また、本発明に係る電源管理装置（４）は、電源管理装置（１）において、
前記発電量決定手段が、車両の走行モードとナビゲーションシステムから取得した外部情報とに基づいて、作動することが予測される安全系システムに関する電装品の給電必須電力を決定することを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る電源管理方法（１）は、
車両に設けられた電装品に給電する発電機の発電制御を実行する電源管理方法であって、
前記電装品の中で現在作動している電装品が消費する第１の電力を決定する工程と、
前記電装品の中で、車両の衝突の回避や車両が衝突した際の軽減に関するシステムである、安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる給電必須電力を決定する工程と、
前記第１の電力と前記給電必須電力とに基づいて前記発電機が発電すべき第１の発電量を決定する工程とを有し、
前記給電必須電力は、前記車両の走行モードに応じて変更されることを特徴とする。

本発明に係る電源管理装置（１）〜（４）、電源管理方法（１）によれば、走行モードに応じて安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる給電必須電力が変更されるので、給電必須電力を必要最小限として発電機が発電すべき第１の発電量を決定することができ、発電量増大による燃費悪化を防止することができる。

以下、本発明の電源管理装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の電源管理装置を含む電源管理システムの構成を示すブロック図であり、このシステムは、車両に搭載される電源管理装置１と、バッテリ２、オルタネータ３、電装品４、５、６・・よりなり、電源管理装置１と、バッテリ２、オルタネータ３、電装品４、５、６・・とは、通信ライン７、電源ライン８を介して接続されている。また、この電源管理装置１には、車速センサ、エンジン回転数センサ、シフトポジションセンサ、イグニッション（ＩＧ）スイッチ、アクセサリ（ＡＣＣ）スイッチ等の各種のセンサ９から種々のセンサ値やスイッチのオン／オフ状態が入力されている。

電源管理装置１は、バッテリ２の状態や車両状態を検出してオルタネータ３の発電制御及び電装品４、５、６・・への給電制限を実行するものであり、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、入出力回路（図示せず）等から構成されている。ＣＰＵ１１は電源管理装置１のハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラムに基づいて発電制御等の種々のプログラムを実行する。ＲＯＭ１２は上記の発電制御プログラム等のプログラム記憶し、ＲＡＭ１３はＳＲＡＭ等で構成され、一時的に発生するデータを記憶する。

また、バッテリ２は電源ライン８を介して電装品４、５、６・・に給電するもので、バッテリ２の充放電電流、端子電圧、バッテリ液温度を検出するセンサ（図示せず）を備えており、これらのセンサの出力が通信ライン７を介して電源管理装置１に入力される。オルタネータ３は、エンジン（図示せず）により駆動され、電源ライン８を介してバッテリ２を充電するとともに、車両の他の電気負荷に電力を供給する。
一方、電装品４、５、６・・は、車両に搭載される種々の電装品であり、自ユニットの起動状態・駆動状態を通信ライン７を介して電源管理装置１に通知するか、あるいは、消費電力を自ユニットで判定し、当該消費電力を電源管理装置１に通知する。

図２は、図１の電源管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、各部はＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行される。
車両状況検出部３２は、データの入出力を実行するプラットフォーム部３１を介して各種センサ９からエンジン回転数、シフト状況、アクセル開度等の情報を受け取り、走行モード決定部３３は車両状況検出部３２からの情報に基づいて加速、減速、アイドリング、定速走行等の走行モードを決定して、充電制御方式決定部３４及び給電必須電力決定部３５に通知する。

また、バッテリ状態検出部３６は、プラットフォーム部３１を介して入力されるバッテリ２の電圧、電流、バッテリ液温度等に基づいてバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）や内部抵抗等を検出してバッテリ要求発電量決定部３７及び充電モード決定部３８に入力し、充電モード決定部３８はバッテリの充電率に応じて後述する充電モードを決定して充電制御方式決定部３４に通知する。発電カット有無判定部３９は、後述するドライバの運転特性やドライバ自身の設定により加速時の発電カットの要否を判別して充電制御方式決定部３４に通知する。そして、充電制御方式決定部３４は走行モード決定部３３から通知された走行モード、充電モード決定部３８から通知された充電モード及び発電カット有無判定部３９からの情報に基づいて後述する充電制御方式を決定してバッテリ要求発電量決定部３７に通知し、バッテリ要求発電量決定部３７は、バッテリ状態検出部３６から入力されたバッテリ２の充電率及び充電制御方式決定部３４から通知された充電制御方式に基づいてバッテリ要求発電量を決定する。

一方、給電必須電力決定部３５は、走行モード決定部３３から通知された走行モードに基づいて給電必須電力を決定して給電制御要求発電量決定部４０に入力し、電装品使用量決定部４１は、プラットフォーム部３１を介して入力される、電装品４、５、６・・の起動状態・駆動状態に基づいて作動している安全系システムに関する電装品やそれ以外の電装品の消費電力である電装品使用電力を決定し、給電制御要求発電量決定部４０に入力する。また、給電制御要求発電量決定部４０は、給電必須電力決定部３５からの要求電力（給電必須電力）と電装品使用量決定部４１からの要求電力（電装品使用電力）に基づいて給電制御要求発電量を決定する。ここで、給電必須電力とは、安全系システムに関する電装品、例えば、プリクラッシュ、ＡＢＳ等が作動する場合に必要となる電力を表す。
なお、この実施例では、電装品の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の消費電力を電装品使用量決定部４１で決定したが、各電装品が起動時に消費電力を電源管理装置１に申告するようにすることもできる。

そして、オルタ発電量決定部４２は、バッテリ要求発電量決定部３７からの要求発電量（バッテリ要求発電量）と給電制御要求発電量決定部４０からの要求発電量（給電制御要求発電量）に基づいてオルタネータ３の発電量を決定し、通信ライン７を介してオルタネータ３にオルタ発電指令信号を送信する。オルタネータ３は、送信されたオルタ発電指令信号に基づいて要求された電力を発電する。また、給電制御判定部４３は、プラットフォーム部３１を介して入力されたオルタネータ３の実発電量と給電制御要求発電量決定部４０からの給電制御要求発電量を比較することにより、給電不足が発生するか否かを判断し、給電不足が発生すると判断した場合には、各電装品の使用優先順位に応じて電装品への給電を制限する。尚、各電装品の使用優先順位に関しては、後述する。

次に、上記の電源管理装置１の各機能部の作用を図１のブロック図及び図３のフローチャートを用いて説明する。
電源管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図３に示す発電制御プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、バッテリ２の電圧、電流、バッテリ液温度等の検出出力に基づいてバッテリ２の充電率、内部抵抗等のバッテリ状態を検出してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ１０１）後、各種センサ９からエンジン回転数、シフト状況、アクセル開度等の車両状態の情報を検出し（ステップ１０２）、これらの情報に基づいて加速、減速、アイドリング、定速走行等の走行モードを決定し、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０３）。

次に、ＣＰＵ１１は、電装品４、５、６・・の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の消費電力、すなわち、電装品使用量を検出してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ１０４）後、ＲＡＭ１３に記憶した走行モードと、ＲＯＭ１２に記憶された電装品への給電要否テーブルに基づいて給電必須電力を決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０５）。
図４は、走行モードと電装品への給電の要否との関係を示す給電要否テーブルの一例を示すものであり、プリクラッシュシステム（ＰＣＳ）、アンチブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバックシステム（ＡＸＢ）、横滑り防止システム（ＶＳＣ）等の電装品への給電要否が、加速、定速、減速、アイドリング等の走行モードに応じて設定されており、例えば、アイドリング時にはプリクラッシュシステム（ＰＣＳ）等の給電が不要とされ、給電必須電力は、エアバックシステム（ＡＸＢ）の使用電力のみとなる。

従来の制御では、走行モードによらず給電必須電力が固定であったので、図５（ａ）に示すように、電装品使用電力が１．２ＫＷ、給電必須電力が０．６ＫＷ、バッテリ充電要求量が１．２ＫＷとすると、オルタネータ３への発電要求量は３ＫＷとなっていたが、上記のように、給電必須電力を走行モードに応じて可変することにより、例えば、アイドリング時には、図５（ｂ）に示すように、給電必須電力がエアバックシステムのみの０．２ＫＷとなるので、発電要求量を２．６ＫＷに減らすことができ、従来に比べ０．４ＫＷの発電カットが可能となり、発電量増大による燃費悪化を防止することができる。

給電必須電力を決定すると、次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶されたバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）に応じて充電モードを決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０６）。すなわち、ＣＰＵ１１は、図６に示すように、充電率が７５％以下のとき、発電モード、充電率が７５％〜８８％のとき、通常モード、充電率が８８％以上のとき、ＳＯＣ維持モードに決定してＲＡＭ１３に記憶する。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶された充電モード、走行モード及びドライバの運転特性やドライバ自身により設定された加速時発電カットの要否に基づいて充電制御方式を決定した（ステップ１０７）後、ＲＡＭ１３に記憶されたバッテリ２の充電率及び上記の充電制御方法に基づいてバッテリ要求発電量を決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０８）。
すなわち、図６に示すように、発電モード時には、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出し、所定電圧（13.8Ｖ）＋αの電圧で充電し、通常モード時には、同様に、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出し、所定電圧（13.8Ｖ）で充電するようにバッテリ要求発電量を決定する。また、ＳＯＣ維持モードでは、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出するとともに、走行モードが加速の場合には、発電をカットし、充電率が９５％以上で、走行モードが減速の場合には発電を禁止するように、バッテリ要求発電量を決定する。
なお、ドライバの運転特性またはドライバの設定により、ドラビリ優先時、すなわち、加速時発電カットが指示された場合は、走行モードが加速のとき、常に、発電をカットするようにバッテリ要求発電量が決定される。

バッテリ要求発電量を決定すると、次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶された給電必須電力及び電装品使用量に基づいて給電制御要求発電量を決定した（ステップ１０９）後、この給電制御要求発電量と上記のバッテリ要求発電量に基づいてオルタネータ３の発電量を決定し、通信ライン７を介してオルタネータ３にオルタ発電指令信号を送信する（ステップ１１０）。ここで、オルタネータ３は、送信されたオルタ発電指令信号に基づいて要求された電力を発電する。

なお、発電カット時には、バッテリ放電可能電力が、（現状の充電率−放電終止容量）／１００＊バッテリ容量で演算され、例えば、図７(ａ)に示すように、ドラビリ優先時には、電装品使用電力が1.2ＫＷ、給電必須電力が0.6ＫＷ、バッテリ充放電可能電力が1.6ＫＷの場合、発電要求量は0.2ＫＷとなるので、エンジンのトルクを加速に振り向けることが可能となる。また、バッテリ充電優先時には、発電カットが要求されないので、図７（ｂ）に示すように、電装品使用電力が1.2ＫＷ、給電必須電力が0.6ＫＷの場合、発電要求量は1.8ＫＷとなる。

オルタネータ３の発電量を決定した後、ＣＰＵ１１は、通信ライン７を介して入力されたオルタネータ３の実発電量を取得し（ステップ１１１）、ステップ１０９で決定した給電制御要求発電量とオルタネータ３の実発電量を比較することにより、給電不足が発生するか否かを判断し、給電不足が発生すると判断した場合には、各電装品の使用優先順位に応じて電装品への給電を制限した（ステップ１１２）後、プログラムを終了する。

図８は、ＲＯＭ１２に記憶される各電装品の使用優先順位及び消費電力データのテーブルの一例を示すものであり、各電装品のユニット毎に、その優先順位と動作状態の各レベルに応じた必要電力（Ｗ）が記憶されている。電装品の中には、動作状態のレベルに応じて必要電力が変化するものがある。例えばエアコンは、送風量に応じて必要電力が変化する。ＣＰＵ１１は、負荷制限を実行する場合、上記の優先順位と必要電力より、負荷制限対象ユニットを決定する。例えば、給電不足の電力が６０Ｗの場合は、マッサージチェアを負荷制限し、マッサージチェアが使用されていない場合には、次に優先度の低いユニットを対象に負荷制限判定を実行する。

以上のように、走行モードに応じて給電必須電力を可変することにより、給電必須電力を必要最小限として発電要求量を決定することができるので、発電量増大による燃費悪化を防止することが可能となる。
尚、上記実施例１において、給電必須電力は、安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる電力として定義されるが、例えば電動パワーステアリング、ライト、ワイパー、エアコン、ＡＶ装置など、安全系システム以外の所定の電装品が作動する場合に必要となる電力を給電必須電力に含めてもよい。つまり、車両に設けられた電装品の中で、現在作動している電装品が消費する電力を電装品使用電力とし、現在作動していない電装品が作動する場合に必要となる電力を給電必須電力としてもよい。
また、上記実施例１において、給電必須電力は車両の走行モードに応じて給電必須電力決定部３５で決定されている。しかしながら、給電必須電力決定部３５で決定した給電必須電力を、例えば給電制御要求発電量決定部４０もしくはオルタ発電量決定部４２で走行モードに応じて変更するようにしてもよい。

上記の実施例では、リアルタイムに検出した各種情報に基づいてオルタネータの発電指令値を決定したが、例えば、カーナビゲーション装置の情報に基づいて発電制御に関するパラメータの遷移を各エリア毎に予測し、この予測結果に応じて算出した理想発電指令値とリアルタイムに検出した各種情報により決定した発電機の発電指令値を比較してオルタネータの発電指令値を調整するようにすることもできる。

以下、各エリア毎の理想発電指令値とリアルタイムに検出した各種情報により決定した発電指令値よりオルタネータの発電指令値を調整する場合の実施例について説明する。
図９はこの実施例の電源管理装置を含む電源管理システムの構成を示すブロック図であるが、図１に示す電源管理装置に外部情報検出装置としてのカーナビゲーション装置１０が付加されている点を除き、その他の構成は図１と同様であるので、説明は省略する。なお、カーナビゲーション装置１０は、発電制御に関するパラメータとして、車両の目的地までの道路情報、気象情報、所要時間などの外部情報を電源管理装置１に入力するものである。

また、図１０は電源管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、これらの各部は、上記と同様に、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行される。
なお、図１０のブロック図の図１と同一番号を付した機能部の機能は、図１の機能部の機能と同じであるので、それらについての説明は省略する。

外部情報検出部５１は、カーナビゲーション装置１０からの情報に基づいて目的地までの各エリアの道路情報、気象情報、所要時間などの外部情報を取得して、走行モード予測部５２、給電必須電力予測部５３、燃費予測部５５、バッテリ状態予測部５６、充電モード予測部５７、電装品使用電力予測部５８に供給する。ここで、エリアとは、例えば地図情報上の５ｋｍの間隔や、ノード間、交差点と交差点との間など、予め任意に設定することができる。

走行モード予測部５２は、外部情報検出部５１からの外部情報に基づいてエリア毎の走行モードを予測して給電必須電力予測部５３と充電制御方式予測部５４に通知し、燃費予測部５５は、外部情報検出部５１からの外部情報に基づいてエリア毎の燃費を予測して充電制御方式予測部５４に供給する。また、バッテリ状態予測部５６は、外部情報検出部５１からの外部情報とバッテリ状態検出部３６から入力された現在のバッテリ状態に基づいてエリア毎のバッテリ充電率を予測して充電モード予測部５７とバッテリ要求発電量予測部５９に供給し、充電モード予測部５７は、バッテリ状態予測部５６から入力されたエリア毎の充電率に基づいてエリア毎の充電モードを予測して充電制御方式予測部５４に入力する。

そして、充電制御方式予測部５４は走行モード予測部５２から通知されたエリア毎の走行モード、充電モード予測部５７から通知されたエリア毎の充電モード及び燃費予測部５５から通知されたエリア毎の燃費に基づいてエリア毎の充電制御方式を決定してバッテリ要求発電量予測部５９に入力し、バッテリ要求発電量予測部５９は、バッテリ状態予測部５６から入力されたエリア毎のバッテリ２の充電率及び充電制御方式予測部５４から通知されたエリア毎の充電制御方式に基づいてエリア毎のバッテリ要求発電量を決定する。

また、給電必須電力予測部５３は、外部情報検出部５１からの情報と走行モード予測部５２から通知されたエリア毎の走行モードに基づいてエリア毎の給電必須電力を予測して給電制御要求発電量予測部６０に供給し、電装品使用量予測部５８は、外部情報検出部５１からの情報と現在の電装品使用状況に基づいてエリア毎の電装品使用量を予測して、給電制御要求発電量予測部６０に供給する。給電制御要求発電量予測部６０は、給電必須電力予測部５３からのエリア毎の給電必須電力と電装品使用量予測部５８からのエリア毎の電装品使用量に基づいてエリア毎の給電制御要求発電量を予測して理想発電量算出部６１に出力する。

そして、理想発電量算出部６１は、バッテリ要求発電量予測部５９からのエリア毎のバッテリ要求発電量と、給電制御要求発電量予測部６０からのエリア毎の給電制御要求発電量に基づいてエリア毎の理想発電量を算出してオルタネータ発電量調整部６２に出力する。また、オルタネータ発電量調整部６２は、給電制御要求発電量決定部４０からのリアルタイムに検出した各種情報より決定した給電制御要求発電量とバッテリ要求発電量決定部３７からのリアルタイムに検出した各種情報より決定したバッテリ要求発電量の合計と、理想発電量算出部６１からの理想発電量との差に応じてオルタネータの発電量を決定し、オルタネータ発電量決定部４２に入力する。

次に、上記の電源管理装置１の各機能部の作用を図９のブロック図及び図１１、図１３のフローチャートを用いて説明する。
図１１のフローチャートは、カーナビゲーション装置１０からの情報に基づいて発電制御に関するパラメータの遷移をエリア毎に予測し、この予測結果に基づいて理想発電指令値を算出するプログラムの作用を示すものであり、電源管理装置１のＣＰＵ１１は、所定時間、例えば、１０分毎に図１１のフローチャートに示す理想発電量算出プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、カーナビゲーション装置１０からの情報に基づいて目的地までの道路情報、気象情報、所要時間などの外部情報を取得する（ステップ２０１）。これにより、図１２（ａ）に示すように、目的地までのエリア毎の、直線、カーブ、登坂等の道路情報、気象条件、及び各エリアの所要時間等がＲＡＭ１３に記憶される。

次に、ＣＰＵ１１は、上記のエリア毎の情報に基づいて図１２（ｂ）に示すようにエリア毎の走行モードを予測した（ステップ２０２）後、エリア毎の情報と予測した走行モードに基づいて、図１２（ｃ）、（ｄ）に示すように、エリア毎のエンジン回転数、燃費を予測する（ステップ２０３）とともに、エリア毎の電装品使用電力を予測する（ステップ２０４）。すなわち、図１２（ｅ）に示すように、外部情報に応じてエアコンＯＮ／ＯＦＦ、電動パワーステアリングのＯＮ／ＯＦＦ、ワイパーやライトのＯＮ／ＯＦＦ等を予測する。

次に、ＣＰＵ１１は、エリア毎の走行モードと、ＲＯＭ１２に記憶された電装品への給電要否テーブルに基づいて、図１２（ｆ）に示すように、エリア毎の給電必須電力を予測してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ２０５）後、その時点のバッテリ２の充電率とエリア毎に予測されたエンジン回転数と電装品使用量から、図１２（ｇ）に示すように、エリア毎のバッテリ状態を予測するとともに、そのエリア毎のバッテリ状態に基づいて、図１２（ｈ）に示すように、エリア毎の充電モードを予測してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０６）。

エリア毎の充電モードを予測した後、ＣＰＵ１１は、エリア毎の充電モード、走行モード及び燃費情報に基づいてエリア毎の充電制御方式を予測し、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０７）。次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶されたエリア毎のバッテリ状態及び充電制御方式に基づいてエリア毎のバッテリ要求発電量を予測する（ステップ２０８）とともに、ＲＡＭ１３に記憶されたエリア毎の給電必須電力及び電装品使用量に基づいてエリア毎の給電制御要求発電量を予測した（ステップ２０９）後、このエリア毎の給電制御要求発電量とエリア毎のバッテリ要求発電量に基づいてエリア毎の理想発電量を算出してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２１０）。

一方、電源管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図１３に示す給電制御プログラムを実行しているが、ステップ３０１〜ステップ３１１までの作用は、ステップ３０３でカーナビゲーション装置１０からその時点の走行位置を取得する点を除いて、図３のフローチャートのステップ１０１〜ステップ１１０の作用と同じであるので、説明を省略し、ステップ３１１以降について説明する。

図１２（ｊ）に示すように、給電制御要求発電量とバッテリ要求発電量に基づいてオルタネータ３の発電量を決定し、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ３１１）と、ＣＰＵ１１は、ステップ３０３で取得したその時点の走行位置に基づいて、ＲＡＭ１３から理想発電量を読み出した（ステップ３１２）後、上記発電量と上記理想発電量を比較し、一定値以上の差があるか否かを判定する（ステップ３１３）。発電量と理想発電量とに差異があると判定した場合、ＣＰＵ１１は、図１２（ｋ）に示すように、発電量と理想発電量の差の一定割合によって発電量を補正する（ステップ３１４）。そして、ＣＰＵ１１は、補正した発電量、または、ステップ３１３で差異がないと判定した場合は、発電量をオルタネータへの発電量として通信ライン７を介してオルタネータ３にオルタ発電指令を実行する（ステップ３１５）。ここで、オルタネータ３は、送信されたオルタ発電指令信号に基づいて要求された電力を発電する。

次に、ＣＰＵ１１は、通信ライン７を介して入力されたオルタネータ３の発電量を取得した（ステップ３１６）後、上記給電制御要求発電量とオルタネータ３の発電量を比較することにより、給電不足が発生するか否かを判断し、給電不足が発生すると判断した場合には、各電装品の使用優先順位に応じて電装品への給電を制限した（ステップ３１７）後、プログラムを終了する。

以上のように、カーナビゲーション装置等の外部情報検出装置からの情報に基づいて充電制御に関するパラメータの遷移をエリア毎に予測することにより、将来の走行モード等を予想して理想発電量を予測し、リアルタイムに検出した各種情報により決定した発電量との差に応じて発電量を補正することにより、給電不能や燃費悪化を確実に防止することができる。

さらに、車速やアクセル開度等の車両情報、電装品使用状況などによりドライバ特性を検出し、検出したドライバ特性に応じて各予想量を補正することにより、理想発電量の予想精度を上げることができ、以下、ドライバ特性により各予想量を補正する場合の実施例について説明する。
なお、電源管理装置１を含む電源管理システムの構成は図９と同様であるので、説明は省略する。

図１４は電源管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、これらの各部は、上記と同様に、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行されるが、ドライバ特性検出部６３以外の図１０のブロック図と同一番号を付した各機能部の機能は、図１０の各機能部の機能と同じであるので、それらについての説明は省略する。
ドライバ特性検出部６３は、ナビゲーション装置１０から取得したカーブ、直線等の道路情報、車両状況検出部３２から取得したブレーキやアクセルの使用状況、及び電装品使用状況に基づいてドライバ特性、例えば、「ノーマルタイプ」、アクセル、ブレーキを頻繁に使用する「スポーツタイプ」、スピードを出さない「エコノミータイプ」等の運転特性や電装品の使用癖を決定するものである。

次に、上記のドライバ特性を学習する場合の作用について、図１５のフローチャートにより説明する。
電源管理装置１のＣＰＵ１１は、１０分毎に図１５に示す理想発電量算出プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、学習開始から所定期間、例えば、１ヶ月が経過したか否かを判定し（ステップ４０１）、学習開始から所定期間が経過していないと判定した場合、各種センサ９からシフト状況、ブレーキ使用状況、アクセル開度等の情報を検出し、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ４０２）とともに、電装品４、５、６・・の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の使用状況を検出してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ４０３）。

次に、ＣＰＵ１１は、カーナビゲーション装置１０からその時点のカーブ、直線等の道路情報や気象状況を取得してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ４０４）後、過去に記憶した道路情報、ブレーキやアクセルの使用状況に基づいてドライバ特性を判断するとともに、電装品の使用状況に基づいて道路や気象条件によるドライバの電装品使用癖を判断し（ステップ４０５）、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ４０６）。

一方、ステップ４０１で学習開始から所定期間が経過したと判定した場合、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３からドライバ特性を読み出した（ステップ４０７）後、理想発電量を算出するが、ステップ４０８〜ステップ４１４までの作用及びステップ４１６〜ステップ４１８までの作用は、図１１のフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０７及びステップ２０８〜ステップ２１０までの作用と同様であるので、詳細な説明は省略し、ステップ４１５についてのみ説明する。

ステップ４１４で充電制御方式を予測した後、ＣＰＵ１１は、各部の予測結果をドライバ特性により補正する（ステップ４１５）。例えば、ステップ４０９で予測した走行モードをドライバ特性により補正し、例えば、ドライバがスポーツタイプの場合には、加速、減速期間を短くし、エコノミータイプの場合には、加速、減速期間を長くするように補正を行う。また、ステップ４１１で予測した電装品使用量はドライバの電装品使用癖により補正する。

以上のように、理想発電量の算出時にドライバの特性に応じて走行モードや電装品使用量等の予測値を補正することにより、理想発電量の予想精度を上げることができるので、給電不能や燃費悪化を確実に防止することができる。

上記の実施例２では、現在の電装品使用量と、電装品使用量の変化の予測に基づいて、理想発電量を予測してもよい。以下、現在の電装品使用量と、将来の電装品使用量の変化の予測に基づいて理想発電量を予測する場合の実施例について説明する。
電源管理装置１を含む電源管理システムの構成は図９と同様であるので、説明は省略する。

図１９はこの実施例の電源管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、これらの各部は、上記と同様にＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行される。
なお、図１９のブロック図の図２及び図１０と同一番号を付した機能部の機能は、図２及び図１０の機能部の機能と同じであるので、それらについての説明は省略する。

電装品使用量変化予測部７１は、外部情報検出部５１からの情報と走行モード予測部５２から通知されたエリア毎の走行モードに基づいてエリア毎の電装品使用量の変化を予測して、給電制御要求発電量予測部６０に供給する。ここで、電装品使用量変化予測部７１によって消費電力の変化が予測される電装品は、車両に搭載される全ての電装品であってもよいし、安全系システムに関わる電装品、もしくは所定の電装品のみであってもよい。給電制御要求発電量予測部６０は、電装品使用量決定部４１からの現在の電装品使用量と電装品使用量変化予測部７１からのエリア毎の電装品使用量変化の予測に基づいてエリア毎の給電制御要求発電量を予測して理想発電量算出部６１に出力する。

次に、上記の電源管理装置１の各機能部の作用を図２０のフローチャートを用いて説明する。
図２０のフローチャートは、カーナビゲーション装置１０からの情報に基づいて電装品使用量の変化を予測し、この予測結果と現在の電装品使用量とに基づいて理想発電指令値を算出するプログラムの作用を示すものであり、電源管理装置１のＣＰＵ１１は、所定時間、例えば、１０分毎に図２０のフローチャートに示す理想発電量算出プログラムを実行する。尚、ステップ５０１〜５０３までの作用及びステップ５０６〜５１０までの作用は、図１１におけるステップ２０１〜２０３までの作用及びステップ２０６〜ステップ２１０までの作用と同様であるので、詳細な説明は省略し、ステップ５０４、及びステップ５０５についてのみ説明する。

ＣＰＵ１１は、作動している電装品が消費する電力である電装品使用量を検出する（ステップ５０４）。すなわち、図２１（ｅ）に示すように、エアコンＯＮ／ＯＦＦ、電動パワーステアリングのＯＮ／ＯＦＦ、ワイパーやライトのＯＮ／ＯＦＦ等を検出する。次に、ＣＰＵ１１は、エリア毎の走行モードと、外部情報に基づいて、図２１（ｆ）に示すように、エリア毎の電装品使用量の変化を予測して、ＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０５）。

以上のように、理想発電量の算出時に電装品使用量の変化を予測することにより、理想発電量の予想制度を上げることができるので、車両に搭載される全ての電装品への給電不能や燃費悪化を確実に防止することができる。

上記の実施例４において、上記実施例３で説明したようにドライバ特性に応じて電装品使用量の変化の予測を補正することもできる。

図２２はこの実施例の電源管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、図１９のブロック図に、図１４で説明されたドライバ特性検出部６３をさらに備える。図１４、及び図１９のブロック図と同一番号を付した各機能部の機能は、図１４及び図１９の各機能部の機能と同じであるので、それらについての説明は省略する。

電装品使用量変化予測部７１は、外部情報検出部５１からの情報と走行モード予測部５２から通知されたエリア毎の走行モード、及びドライバ特性検出部６３からに基づいてエリア毎の電装品使用量の変化を予測して、予測結果をドライバ特性検出部６３からのドライバ特性により補正し、給電制御要求発電量予測部６０に供給する。

以上のように、理想発電量の算出時にドライバの特性に応じて走行モードや電装品使用量の変化の予測値を補正することにより、理想発電量の予想制度を上げることができるので、給電不能や燃費悪化を確実に防止することができる。

本発明の電源管理装置を含む電源管理システムの構成を示すブロック図である。 電源管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。 電源管理装置の各機能部の作用を示すフローチャートである。 給電要否テーブルの一例を示すものである。 発電要求量の演算の一例を示すものである。 バッテリの充電率と充電モード及び充電制御方式との関係を示すテーブルである。 ドラビリ優先時とバッテリ充電優先時の発電要求量の一例を示すものである。 各電装品の優先順位及び消費電力データのテーブルの一例を示すものである。 実施例２の電源管理装置を含む電源管理システムの構成を示すブロック図である。 実施例２の電源管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。 理想発電量を算出する場合のフローチャートを示す図である。 外部情報により予測した発電制御に関するパラメータの例を示す図である。 図１０の電源管理装置の作用を示すフローチャートである。 実施例３の電源管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。 ドライバ特性を学習する場合の作用を示すフローチャートである。 従来の発電制御方法を説明するための図である。 従来の給電制御方法を説明するための図である。 従来の走行予測手段の予測結果に基づいて発電量を制御する場合の機能を示す図である。 実施例４の電源管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。 図１９の電源管理装置の作用を示すフローチャートである。 外部情報により予測した発電制御に関するパラメータの例を示す図である。 実施例５の電源管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。

符号の説明

１ 電源管理装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
２ バッテリ
３ オルタネータ
４、５、６ 電装品
７ 通信ライン
８ 電源ライン
９ 各種センサ
１０ カーナビゲーション装置

Claims (5)

1. 車両に設けられた電装品に給電する発電機の発電制御を実行する電源管理装置であって、
   前記電装品の中で現在作動している電装品が消費する第１の電力と、前記電装品の中で、車両の衝突の回避や車両が衝突した際の軽減に関するシステムである、安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる給電必須電力とに基づいて、前記発電機が発電すべき第１の発電量を決定する発電量決定手段を備え、
   前記発電量決定手段は、車両の走行モードに応じて、前記給電必須電力を変更することを特徴とする電源管理装置。
2. 前記安全系システムに関する電装品は、エアバッグシステム、アンチブレーキシステム、プリクラッシュシステム、横滑り防止システムの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載の電源管理装置。
3. 車両の走行モードに応じて変更する給電必須電力が、現時点で作動していない安全系システムに関する電装品が作動された場合に必要となる電力であることを特徴とする請求項１記載の電源管理装置。
4. 前記発電量決定手段が、車両の走行モードとナビゲーションシステムから取得した外部情報とに基づいて、作動することが予測される安全系システムに関する電装品の給電必須電力を決定することを特徴とする請求項１記載の電源管理装置。
5. 車両に設けられた電装品に給電する発電機の発電制御を実行する電源管理方法であって、
   前記電装品の中で現在作動している電装品が消費する第１の電力を決定する工程と、
   前記電装品の中で、車両の衝突の回避や車両が衝突した際の軽減に関するシステムである、安全系システムに関する電装品が作動する場合に必要となる給電必須電力を決定する工程と、
   前記第１の電力と前記給電必須電力とに基づいて前記発電機が発電すべき第１の発電量を決定する工程とを有し、
   前記給電必須電力は、前記車両の走行モードに応じて変更されることを特徴とする電源管理方法。

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