JP4743160B2 - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な車両用電源制御装置に関する。

従来から、車両に使用される車両用電源制御装置としては、例えば特許文献１に記載されたようなものがある。このような車両用電源制御装置においては、バッテリ等の電源の電圧及びオルタネータ等の発電機の電圧が、負荷の性能保証電圧下限値よりも大きい場合に電源及び発電機と負荷との間にＰＷＭ制御が可能なスイッチ素子を挿入して、負荷に供給される電力を制御して、性能保証電圧下限値が連続的に負荷に対して印加されるのと同等の状況を作り出すことが行われており、これにより、不必要なエネルギー消費を抑制している。
特開２００６−３０４５１５号公報

ところがこのような車両用電源制御装置によっては、負荷のうち抵抗が一定であるものと電力が一定であるものとの比率を考慮することなく電力供給を行っているため、負荷の消費する電力の変化により発電機の発電電力が変化して、それにより、発電機の仕事量ひいては発電機を駆動するエンジンの燃費が悪化することを抑制することができず、依然として、より効率的に車両の燃費向上を図ることができていないという問題が生じた。

本発明は、上記問題に鑑み、より効率的に車両の燃費向上を図ることができる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とする。

ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることが好ましい。

なお前記定電力性負荷とは、例えばＥＰＳ（Electronic Power Steering）のブラシレスモータ等の、電圧に係わらず消費される電力が一定である負荷のことをいい、前記定抵抗性負荷とは、例えばランプ類、デフォッガ、シートヒータ等の熱線ヒータ類であって、電圧に係わらず抵抗が一定である負荷のことをいい、前記定抵抗性負荷においては消費される電力は電圧の二乗を抵抗で除した値となる。

これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最小値から最大値に遷移させて、前記負荷の電力を前記検出手段が検出することにより、例えば、前記演算手段が、前記発電電圧を変数とした前記検出された負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、前記定電力性負荷の消費する電力と、前記負荷の消費する電力を求めて、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができる。

このように前記演算手段により演算された、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を制御する、より具体的にはこの比が大きいほど前記発電機の発電電圧を大きくすることにより、前記定抵抗性負荷が多く動作している状況において前記負荷のうち前記定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、前記発電機の仕事量を最適化し、前記発電機が前記エンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。

ここで、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に換えて、前記定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記発電機の発電電圧を大きくする。あるいは、前記定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記発電機の発電電圧を小さくする。

なお、前記車両用電源制御装置において、
前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることが好ましい。

これによれば、前記負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する前記負荷の始動条件に対応させて、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができ、車両の前記負荷の始動状況に応じて、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。

加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記負荷の電力が、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることが好ましい。

これによれば、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比をより簡易に演算することができる。

また、上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の前記第一電源及び前記負荷への供給電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とすることもできる。

なお、この構成はいわゆるハイブリッド車の電源構成であり、前記電力変換装置とは、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、フライバック式、フルブリッジ式、チョッパ方式等方式は問わない。

ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることが好ましい。

これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最小値から最大値に遷移させて、前記負荷の電力を前記検出手段が検出することにより、例えば、前記演算手段が、前記供給電圧を変数とした前記検出された負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、前記定電力性負荷の消費する電力と、前記負荷の消費する電力を求めて、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができる。

このように前記演算手段により演算された、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を制御する、より具体的にはこの比が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を大きくすることにより、前記定抵抗性負荷が多く動作している状況において前記負荷のうち前記定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、前記電力変換装置の仕事量を最適化し、前記電力変換装置が前記エンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。

ここでも、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に換えて、前記定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を大きくする。あるいは、前記定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を小さくする。

なお、前記車両用電源制御装置において、
前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることが好ましい。

これによれば、前記負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する前記負荷の始動条件に対応させて、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができ、車両の前記負荷の始動状況に応じて、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。

加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記負荷の電力が、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることが好ましい。

これによれば、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比をより簡易に演算することができる。

本発明によれば、より効率的に車両の燃費向上を図ることができる車両用電源制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図２は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。

本実施例１の車両用電源制御装置１は、定電力性負荷２ａ１〜ｍと定抵抗性負荷２ｂ１〜ｎからなる負荷と、これらの負荷に電力を供給するバッテリ３と、エンジンにより駆動されてこれらの負荷及びバッテリ３に電力を供給するオルタネータ４と、オルタネータ４の発電電圧をこれらの負荷の電力に対する定電力性負荷２ａ１〜ｍの電力の比に基づいて制御するオルタＥＣＵ(Electronic Control Unit)５と、電圧センサ６と、各負荷を制御する負荷制御ＥＣＵ７と、電流センサ８ａ１〜ｍ、８ｂ１〜ｎを備える。オルタＥＣＵ５と負荷制御ＥＣＵ７とはＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格により接続される。なお上記ｍ、ｎは任意の自然数である。

バッテリ３は周知の鉛蓄電池により構成される電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、図示しないエンジンにより駆動されるオルタネータ４により充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）を制御されるものである。

オルタネータ４はエンジンにより駆動されて負荷及びバッテリ３に電力を供給する発電機であり、オルタＥＣＵ５により、その発電電圧を制御される。より詳細には、オルタネータ４は、ここでは図示しない三相電機子コイルと、三相全波整流器と、界磁コイルと、オルタＥＣＵ５の指令に基づきＰＷＭ制御されて、オルタＥＣＵ５の決定した発電電圧Ｖｒｅｇの指令値に対応する励磁電流を界磁コイルに流すトランジスタと、トランジスタのオフ時の転流電流を流すために界磁コイルに並列に接続されるフライホイールダイオードとを備えて構成される。

オルタＥＣＵ５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段５ａと、検出手段５ｂと、演算手段５ｃとを備える。

負荷制御ＥＣＵ７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行うものであって、定電力性負荷２ａ１〜ｍ、定抵抗性負荷２ｂ１〜ｎにそれぞれ対応する電流センサ８ａ１〜ｍ、８ｂ１〜ｎによりそれぞれの負荷の電流Ｉａ１〜ｍ、Ｉｂ１〜ｎを検出して、ＣＡＮを介してそれらの電流Ｉａ１〜ｍ、Ｉｂ１〜ｎの合計ΣＩをオルタＥＣＵ５に伝送する。

オルタＥＣＵ５の検出手段５ｂは、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａがオルタネータ４の発電電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前述した負荷の電力Ｐｌｏａｄを、電圧センサ６により測定したバッテリ３の電圧Ｖｂａｔと、負荷制御ＥＣＵ７からＣＡＮを介して取得した電流ΣＩから、Ｐｌｏａｄ＝Ｖｂａｔ×ΣＩの計算式により計算して検出する。

さらに、オルタＥＣＵ５の演算手段５ｃは、検出手段５ｂが検出した、検出結果の実測値に基づいて、図２に示すように、最小二乗法により電圧Ｖｂａｔを変数とした負荷電力Ｐｌｏａｄの二次近似式Ｐｌｏａｄ＝１／Ｒｌｏａｄ×Ｖｂａｔ＾２＋Ｐｃｏｎｓｔを求めて、発電電圧が最大値における負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌを演算する。

なお、オルタＥＣＵ５の演算手段５ｃが、検出手段５ｂの検出結果に基づいて負荷の電力Ｐｌｏａｄに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比を演算するタイミングは、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれか又はそれらの組合せとする。

さらに、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａは、発電電圧が最大値における負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌに基づいて、オルタネータ４の発電電圧を、図３に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌが大きいほどオルタネータ４の発電電圧を大きくするように界磁コイルの電流を制御する。

以下本実施例１の車両用電源制御装置１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図４及び図５は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

図４のＳ１に示すように、オルタＥＣＵ５の検出手段５ｂは、負荷制御ＥＣＵ７からＣＡＮを介して負荷電流ΣＩを検出し、電圧センサ６から電圧Ｖｂａｔを検出する。

つづいて、Ｓ２において、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａはオルタネータ４の発電電圧を最小値から最大値に遷移させるように、発電電圧を徐昇すなわちスイープさせ、Ｓ３において、オルタＥＣＵ５の検出手段５ｂは、負荷電力Ｐｌｏａｄ＝Ｖｂａｔ×ΣＩと電圧Ｖｂａｔをサンプリングして、Ｓ４において、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａはオルタネータ４の発電電圧の徐昇を終了する。

つづいて、Ｓ５において、オルタＥＣＵ５の演算手段５ｃは、Ｓ４においてサンプリングした検出結果すなわち実測値を用いて、最小二乗法により電圧Ｖｂａｔを変数とした負荷電力Ｐｌｏａｄの二次近似式Ｐｌｏａｄ＝１／Ｒｌｏａｄ×Ｖｂａｔ＾２＋Ｐｃｏｎｓｔの各係数を演算する。なお、Ｒｌｏａｄは定抵抗性負荷２ｂ１〜ｎの合成抵抗を示し、Ｐｃｏｎｓｔは定電力性負荷２ａ１〜ｍの電力を示す。

さらに、図５のＳ１１に示すように、オルタＥＣＵ５の演算手段５ｃは、電圧Ｖｂａｔが最大値である場合の負荷電力ＰｌｏａｄつまりＰｌｏａｄｒｅａｌを取得し、Ｓ１２において、定電力負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔを取得する。

さらにＳ１３において、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力負荷の電力の比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌを演算し、Ｓ１４において、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａはオルタネータ４の発電電圧を、図３に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌが大きいほどオルタネータ４の発電電圧を大きくするように界磁コイルの電流を制御する。

以上述べた本実施例１の車両用電源制御装置１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、オルタＥＣＵ５の制御手段５ａがオルタネータ４の発電電圧を最小値から最大値に遷移させて、負荷の電力を検出手段５ｂが検出することにより、演算手段５ｃが、電圧Ｖｂａｔを変数とした負荷の電力Ｐｌｏａｄの二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、定電力性負荷の消費する電力Ｐｃｏｎｓｔと、負荷の消費する電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌを求めて、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯを演算することができる。

このように演算手段５ｃにより演算された、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯに基づいて、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電圧を制御する、つまり、この比ＲＡＴＩＯが大きいほどオルタネータ４の発電電圧を大きくすることにより、定抵抗性負荷が多く動作している状況において負荷のうち定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、オルタネータ４の仕事量を最適化し、オルタネータ４がエンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。

ここで、負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比ＲＡＴＩＯに換えて、定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほどオルタネータ４の発電電圧を大きくする。あるいは、定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほどオルタネータ４の発電電圧を小さくする。

なお、演算手段５ｃが検出結果に基づいて負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯを演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後とすることにより、負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する負荷の始動条件に対応させて、演算手段５ｃが負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷Ｐｃｏｎｓｔの電力の比ＲＡＴＩＯを演算することができ、車両の負荷の始動状況に応じて、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。

加えて、比ＲＡＴＩＯに用いる負荷の電力Ｐｌｏａｄを、制御手段５ａがオルタネータ４の発電電圧を最大値にしたときの負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌとすることにより、演算手段５ｃが負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比ＲＡＴＩＯをより簡易に演算することができる。

なお上述したような技術はハイブリッド車に用いられる電源構成においても適用することができる。以下にそれについての実施例２を述べる。

図６は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図７は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。

本実施例２の車両用電源制御装置２１は、定電力性負荷２２ａ１〜ｍと定抵抗性負荷２２ｂ１〜ｎからなる負荷に電力を供給するバッテリ２３と、エンジンにより駆動される発電機としてのジェネレータ２４と、ジェネレータ２４の発生する電力を貯留するバッテリ２５と、バッテリ２５からバッテリ２３及び負荷へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６のバッテリ２３及び負荷への供給電圧を負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比に基づいて制御するＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７と、各負荷を制御する負荷制御ＥＣＵ２８と、電圧センサ２９と、電流センサ３０ａ１〜ｍ、３０ｂ１〜ｎを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７と負荷制御ＥＣＵ２８とはＣＡＮ等の通信規格により接続される。

バッテリ２３は周知の鉛蓄電池により構成される低圧の第一電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、後述するＤＣ／ＤＣコンバータ２６により充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）を制御されるものである。

バッテリ２５は周知のニッケル水素電池により構成される高圧の第二電源であり、図示しないエンジンにより駆動されるジェネレータ２４により充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）を制御されるものである。ここではジェネレータ２４の制御系統については説明を省略している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は例えばフライバック式のＤＣ／ＤＣコンバータであり、図示しないフライバックトランス、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、コンデンサを主たる構成要素として構成される電力変換装置であり、ＭＯＳＦＥＴのＰＷＭ制御により、フライバックトランスの一次巻線に流れる電流を制御し、フライバックトランスの二次巻線に巻線比に比例した交流の電圧を発生させ、ダイオードおよびコンデンサにて直流に整流して、バッテリ２５からバッテリ２３への供給電圧を昇圧又は降圧する。

ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段２７ａと、検出手段２７ｂと、演算手段２７ｃとを備える。

負荷制御ＥＣＵ２８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行うものであって、定電力性負荷２２ａ１〜ｍ、定抵抗性負荷２２ｂ１〜ｎにそれぞれ対応する電流センサ２８ａ１〜ｍ、２８ｂ１〜ｎによりそれぞれの負荷の電流Ｉａ１〜ｍ、Ｉｂ１〜ｎを検出してその合計ΣＩを計算し、ＣＡＮを介してそれらの電流Ｉａ１〜ｍ、Ｉｂ１〜ｎの合計ΣＩをＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７に伝送する。

ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の検出手段２７ｂは、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前述した負荷の電力Ｐｌｏａｄを、電圧センサ２９により測定したバッテリ２３の電圧Ｖｂａｔと、負荷制御ＥＣＵ２８からＣＡＮを介して取得した電流ΣＩから、Ｐｌｏａｄ＝Ｖｂａｔ×ΣＩの計算式により計算して検出する。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の演算手段２７ｃは、検出手段２７ｂが検出した、検出結果の実測値に基づいて、図７に示すように、最小二乗法により電圧Ｖｂａｔを変数とした負荷電力Ｐｌｏａｄの二次近似式Ｐｌｏａｄ＝１／Ｒｌｏａｄ×Ｖｂａｔ＾２＋Ｐｃｏｎｓｔを求めて、供給電圧が最大値における負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌを演算する。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の演算手段２７ｃが、検出手段２７ｂの検出結果に基づいて負荷の電力Ｐｌｏａｄに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯを演算するタイミングは、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後のいずれか又はそれらの組合せとする。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａは、供給電圧が最大値における負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を、図８に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌが大きいほどＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を大きくするように制御する。

以下本実施例２の車両用電源制御装置２１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図９及び図１０は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

図９のＳ３１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の検出手段２７ｂは、負荷制御ＥＣＵ２８からＣＡＮを介して負荷電流ΣＩを検出し、電圧センサ２９から電圧Ｖｂａｔを検出する。

つづいて、Ｓ３２において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａはＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を最小値から最大値に遷移させるように、供給電圧を徐昇すなわちスイープさせ、Ｓ３３において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の検出手段２７ｂは、負荷電力Ｐｌｏａｄ＝Ｖｂａｔ×ΣＩと電圧Ｖｂａｔをサンプリングして、Ｓ３４において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａはＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧の徐昇を終了する。

つづいて、Ｓ３５において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の演算手段２７ｃは、Ｓ３４においてサンプリングした検出結果すなわち実測値を用いて、最小二乗法により電圧Ｖｂａｔを変数とした負荷電力Ｐｌｏａｄの二次近似式Ｐｌｏａｄ＝１／Ｒｌｏａｄ×Ｖｂａｔ＾２＋Ｐｃｏｎｓｔの各係数を演算する。なお、Ｒｌｏａｄは定抵抗性負荷２ｂ１〜ｎの合成抵抗を示し、Ｐｃｏｎｓｔは定電力性負荷２ａ１〜ｍの電力を示す。

さらに、図１０のＳ４１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の演算手段２７ｃは、電圧Ｖｂａｔが最大値である場合の負荷電力ＰｌｏａｄつまりＰｌｏａｄｒｅａｌを取得し、Ｓ４２において、定電力負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔを取得する。

さらにＳ４３において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の演算手段２７ｃは、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力負荷の電力の比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌを演算し、Ｓ４４において、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を、図８に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比ＲＡＴＩＯ＝Ｐｃｏｎｓｔ／Ｐｌｏａｄｒｅａｌが大きいほどＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を大きくするように制御する。

以上述べた本実施例２の車両用電源制御装置２１によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を最小値から最大値に遷移させて、負荷の電力を検出手段２７ｂが検出することにより、演算手段２７ｃが、供給電圧を変数とした負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、定電力性負荷の消費する電力と、負荷の消費する電力を求めて、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯを演算することができる。

このように演算手段２７ｃにより演算された、負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯに基づいて、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を制御する、つまり、この比ＲＡＴＩＯが大きいほどＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２６の供給電圧を大きくすることにより、定抵抗性負荷が多く動作している状況において負荷のうち定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の仕事量を最適化し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６がエンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。

ここでも、負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比ＲＡＴＩＯに換えて、定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほどＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を大きくする。あるいは、定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほどＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２６の供給電圧を小さくする。

なお、演算手段２７ｃが検出結果に基づいて負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷Ｐｃｏｎｓｔの電力の比ＲＡＴＩＯを演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後とすることにより、以下の作用効果が得られる。

すなわち、負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することによって、時々刻々と変化する負荷の始動条件に対応させて、演算手段２７ｃが負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌに対する定電力性負荷の電力Ｐｃｏｎｓｔの比ＲＡＴＩＯを演算することができ、車両の負荷の始動状況に応じて、制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。

加えて、負荷の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の制御手段２７ａがＤＣ／ＤＣコンバータ２６の供給電圧を最大値にしたときの負荷の電力Ｐｌｏａｄｒｅａｌとすることにより、演算手段２７ｃが負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比ＲＡＴＩＯをより簡易に演算することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば上述した実施例１においては、負荷を制御する負荷制御ＥＣＵ７が各負荷の電流を測定し、それらの電流の合計をΣＩとして計算した後、オルタＥＣＵ５の検出手段５ｂがΣＩと電圧Ｖｂａｔの積により負荷電力Ｐｌｏａｄを求めているが、オルタネータ４の出力とバッテリ３の入出力電力を検出して、間接的に負荷電力Ｐｌｏａｄを求める構成としても良い。

同様に、実施例２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の出力と、バッテリ２３の入出力電力から、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ２７の検出手段２７ｂが、間接的に負荷電力Ｐｌｏａｄを求める構成としても良い。

本発明は、自動車に適用される車両用電源制御装置に関するものであり、比較的軽微な装置の追加および制御内容の変更により、より効率的に車両の燃費向上を図ることができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。

本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の検出結果を示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御結果を示すタイムチャートである。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の検出結果を示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。 本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御結果を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 車両用電源制御装置
２ａ１〜ｍ、２ｂ１〜ｎ 負荷
３ バッテリ
４ オルタネータ
５ オルタＥＣＵ
５ａ 制御手段
５ｂ 検出手段
５ｃ 演算手段
６ 電圧センサ
７ 負荷制御ＥＣＵ
８ａ１〜ｍ、８ｂ１〜ｎ 電流センサ
２１ 車両用電源制御装置
２２ａ１〜ｍ、２２ｂ１〜ｎ 負荷
２３ バッテリ
２４ ジェネレータ
２５ バッテリ
２６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２７ ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ
２７ａ 制御手段
２７ｂ 検出手段
２７ｃ 演算手段
２８ 負荷制御ＥＣＵ
２９ 電圧センサ
３０ａ１〜ｍ、３０ｂ１〜ｎ 電流センサ

Claims (8)

1. 定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源制御装置。
3. 前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることを特徴とする請求項２に記載の車両用電源制御装置。
4. 前記負荷の電力が、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用電源制御装置。
5. 定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の前記第一電源及び前記負荷への供給電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
6. 前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用電源制御装置。
7. 前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることを特徴とする請求項６に記載の車両用電源制御装置。
8. 前記負荷の電力が、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用電源制御装置。

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