JP4577274B2 - 車両用電源システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態の車両用電源システムの全体構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の車両用電源システムは、エンジン101、発電機102、エンジン制御ユニット103、電源制御装置105、負荷制御装置106a、106b、バッテリ108を含んで構成されている。電源制御装置105が電源制御手段に、エンジン制御ユニット103がエンジン制御手段にそれぞれ対応する。
−充放電電力偏差下限値ΔWl,0)
ここで、max(x,y)は、x,yの中で大きい方の値を選択する関数である。
+充放電電力偏差上限値ΔWu,0)
ここで、min(x,y)はx,yの中で小さい方の値を選択する関数である。
図13は、第2の実施形態の車両用電源システムに含まれる電源制御装置105Aの詳細構成を示す図である。第2の実施形態の車両用電源システムは、図1に示した構成に含まれる電源制御装置105を図13に示した電源制御装置105Aに置き換えた点が異なっている。
−充放電電力偏差下限値ΔWl−負荷減少可能電力,0)
一方、発電要求電力が発電許可電力よりも小さい場合(電力過剰時)であってステップ301の判定において否定判断が行われると、電力調停部404は、エンジン冷却ファンやデフォッガのような電気負荷を用いて運転者に違和感を与えずに負荷電力を増加できる最大電力(負荷増加可能電力)を求め、以下の式を用いて指令電力を決定する(ステップ311)。
+充放電電力偏差上限値ΔWu+負荷増加可能電力,0)
図14に示すステップ108において発電機102に対して発電電力の指令を行った後、負荷指令算出部409は、各電気負荷への電力指令値(負荷指令電力)を算出する(ステップ110)。各電気負荷への指令電力は、負荷電力の変化時に発電要求電力と指令電力とを比較し、発電要求電力に対して発電許可電力が不足する場合は、電力不足分が充放電電力偏差下限値ΔWlを超える分だけ負荷要求電力を減少させることで算出することができる。但し、減少分は、前記負荷減少可能電力を超えないように設定する。また、発電要求電力に対して、発電許可電力が過剰な場合は、電力過剰分が、充放電電力偏差上限値ΔWuを超える分だけ負荷要求電力を増加させることで算出することができる。但し、増加分は、前記負荷増加可能電力を超えないように設定する。
(発電要求電力−指令電力−充放電電力偏差下限値ΔWl))
また、電力過剰時の負荷指令電力は、以下の式で算出することができる。
(指令電力−発電要求電力−充放電電力偏差上限値ΔWu))
次に、負荷指令算出部409は、算出した負荷指令電力の指令を負荷制御装置106a、106bに与え、指令を受け取った負荷制御装置106a、106bは、指令に従って電気負荷に供給する電力を制御する(ステップ111)。
図17は、第3の実施形態の車両用電源システムに含まれる電力補正部405Aの詳細構成を示す図である。第3の実施形態の車両用電源システムは、図1および図2に示した構成に含まれる電力補正部405を図17に示した電力補正部405Aに置き換えた点が異なっている。
第1の実施形態(第2および第3の実施形態についても同様)では、エンジン制御ユニット103と電源制御装置105を通信線112で接続したが、図19および図20に示すように、エンジン制御ユニット103Aに電源制御装置105を内包し、一体とすることもできる。エンジン制御ユニット103Aと電源制御装置105とを一体化することで、エンジン101の制御と電源(発電機102)の制御を同一あるいは別々のマイコンで行う場合に、メモリの共有などにより、エンジン制御部408と電源制御装置105との間のデータのやりとりを高速化することができるため、エンジン101と発電機102のトルクの同期をより好適に行うことができる。
102 発電機
103 エンジン制御ユニット
104 発電機制御部
105 電源制御装置
106a、106b 負荷制御装置
108 バッテリ
401 バッテリ状態検知部
402 配分電力算出部
403 要求電力算出部
404 電力調停部
405 電力補正部
406 要求トルク算出部
407 発電許可電力算出部
Claims (8)
- 電源バスを通して電気負荷に電力を供給するバッテリと、
前記電源バスを通して前記バッテリおよび前記電気負荷に電力を供給する発電機と、
前記電源バスに現れる電源電圧の変化を許容範囲に収めるために必要となる前記バッテリの充放電電力の範囲を示す第1の範囲と、前記電源電圧の変化速度を許容範囲に収めるために必要となる前記バッテリの充放電電力の変化速度範囲を示す第2の範囲とを算出し、前記電気負荷の動作状況や前記バッテリの残容量から求められる前記発電機が定常的に発電すべき発電機配分電力に対して、前記バッテリの充放電電力が前記第1の範囲に収まり、かつ、前記バッテリの充放電電力の変化速度が前記第2の範囲に収まるように補正を行って、前記発電機の発電電力を設定する電源制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項1において
前記電源制御手段は、前記第2の範囲を、前記バッテリの内部抵抗rと、現在の電源電圧Vおよび充放電電流Iの検出値とに基づいて算出することを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項1または2において、
前記発電機を駆動するエンジンに指令を与えるエンジン制御手段を備え、
前記電源制御手段は、前記電気負荷の動作状況や前記バッテリの残容量から求められる前記発電機が発電すべき発電機配分電力に対して、前記バッテリの充放電電力の変化速度が前記第2の範囲に収まるように補正を行って発電要求電力を算出するとともに、この発電要求電力を発電するために必要な要求トルクを前記エンジン制御手段に送信し、
前記エンジン制御手段は、前記要求トルクを発生するように前記エンジンを制御するとともに、前記エンジンの応答を加味して実現可能な許可トルクを予測して前記電源制御手段に送信し、
前記電源制御手段は、前記許可トルクと前記発電機による吸収トルクとが同期するように前記発電要求電力に対して調停を行って前記発電機の発電電力を指示する指令電力を設定することを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項3において、
前記電源制御手段は、前記発電機の現在の発電電力と前記電源電圧の検出値とに基づいて、前記電源電圧の速度変化が所定の許容範囲内に収まるように、前記指令電力を補正することを特徴とする車両用電源システム。 - 電源バスを通して電気負荷に電力を供給するバッテリと、
前記電源バスを通して前記バッテリおよび前記電気負荷に電力を供給する発電機と、
前記電源バスに現れる電源電圧の変化を許容範囲に収めるために必要となる前記バッテリの充放電電力の範囲を示す第1の範囲と、電力供給の遅延によって生じる一時的な電圧変化を許容範囲に収めるために必要となるバッテリ充放電電力の範囲を示す第3の範囲とに基づいて、前記発電機の発電電力と前記電気負荷で消費する負荷電力の少なくとも一つを設定する電源制御手段と、
前記発電機を駆動するエンジンに指令を与えるエンジン制御手段と、を備え、
前記電源制御手段は、前記電気負荷の消費電力の変化に伴う、前記発電機が発電すべき発電機配分電力の変化時に、この発電機配分電力を発電要求電力とするとともに、この発電要求電力を発電するために必要な要求トルクを前記エンジン制御手段に送信し、
前記エンジン制御手段は、前記要求トルクを発生するように前記エンジンを制御するとともに、前記エンジンの応答を加味して実現可能な許可トルクを予測して前記電源制御手段に送信し、
前記電源制御手段は、前記許可トルクに対応する発電許可電力と前記発電要求電力との間に差がある場合に、この差が前記第3の範囲に収まるように前記発電要求電力に対して調停を行って前記発電機の発電電力を指示する指令電力を設定することを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項5において、
前記電源制御手段は、前記許可トルクに対応する発電許可電力と前記発電要求電力との間に差がある場合に、この差が、前記第3の範囲の上限値/下限値と、前記負荷電力を増加/減少可能な負荷増加/減少可能電力との和以下になるように、前記発電要求電力に対して調停を行って前記発電機の発電電力を指示する指令電力を設定するとともに、前記差が前記第3の範囲の上限値/下限値を超える分だけ前記電気負荷に供給される負荷電力を減少/増加させるように、前記電気負荷に供給する負荷電力を制御することを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項5または6において、
前記電源制御手段は、前記第3の範囲を、前記バッテリの内部抵抗rと、現在の電源電圧Vおよび充放電電流Iの検出値とに基づいて算出することを特徴とする車両用電源システム。 - 請求項3、4、5、6のいずれかにおいて、
前記エンジン制御手段と電源制御手段を同一のユニット内に備えたことを特徴とする車両用電源システム。
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