JP6125855B2 - 車両用電源管理装置および車両用電源システム - Google Patents
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Description
(1) 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットとを含む電源システムを制御するための車両用電源管理装置であって、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記電力融通管理部は、前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットに不足電力が発生した場合において、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがあるときには、その余剰電力が発生しているサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、
前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがないときには、前記第1のサブ電源ユニットを含む前記複数のサブ電源ユニットの各々に対して、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制することを指示し、前記複数のサブ電源ユニットの各々において前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後において、前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生したものがあり、且つ、前記第1のサブ電源ユニットには依然として不足電力が発生している場合には、その余剰電力が発生したサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、前記第1のサブ電源ユニットに余裕電力が発生した場合には、前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示しないこと。
(2) 上記(1)に記載の車両用電源管理装置であって、
前記サブユニット監視部は、不足電力が発生したサブ電源ユニットについて、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に、前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制し、不足電力を低減すること。
(3) 上記(1)に記載の車両用電源管理装置であって、
前記各サブ電源ユニットは、他のサブ電源ユニットに対する電力供給の通電デューティを制御する第2のデューティ制御部、を更に備え、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を前記電力融通管理部が指示した場合に、前記第1のサブ電源ユニットに含まれる前記第2のデューティ制御部は、前記第2のサブ電源ユニットに供給する電力を通電デューティの制御により調整すること。
(4) 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットとを含む電源システムを制御するための車両用電源管理装置であって、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記サブユニット監視部は、不足電力が発生したサブ電源ユニットについて、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に、前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制し、不足電力を低減し、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を前記電力融通管理部が指示した場合に、前記第1のサブ電源ユニットにおいて、前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後も不足電力の発生が見込まれる場合には、前記第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を停止すると共に、電力融通停止を前記電力融通管理部に通知する電力融通停止制御部、
を更に備えること。
(5) 上記(1)に記載の車両用電源管理装置であって、
前記各サブ電源ユニットは、少なくともユニット内で発生する余剰又は不足の電力量を表す情報を前記サブユニット監視部に通知するユニット内電力情報管理部、
を更に備えること。
(6) 上記(5)に記載の車両用電源管理装置であって、
前記ユニット内電力情報管理部は、当ユニット内で必要とする電力および当ユニットが他のユニットに供給する電力との和と、当ユニット内の蓄電部の残量に応じた電力および当ユニットに外部から供給される電力の和とを比較することにより、当ユニット内で発生する余剰又は不足の電力量を把握すること。
上記(2)の構成の車両用電源管理装置によれば、優先度の低い負荷に対して電力供給している場合には、その負荷の消費電力を自動的に低減することができる。従って、不足電力を低減したり、新たな余剰電力を生成することもできる。
上記(3)の構成の車両用電源管理装置によれば、サブ電源ユニット間で融通する電力について、供給する電力を制限することが可能であり、融通によって他のサブ電源ユニット側で過剰に電力が消費されるのを防止することができる。
上記(4)の構成の車両用電源管理装置によれば、余裕のないサブ電源ユニットに更なる電力不足の発生が生じないように、電力融通を停止することができる。電力融通管理部は、余裕のないサブ電源ユニット以外の他のサブ電源ユニットを用いて電力融通を行うことができるので、システム全体として電力不足が発生しないように管理することができる。
上記(5)の構成の車両用電源管理装置によれば、前記サブユニット監視部は、各サブ電源ユニットの余剰電力量および不足電力量を把握できる。これらの余剰電力量および不足電力量に基づいて、複数のサブ電源ユニット間で電力を融通し、電力不足が発生するのを防止できる。
上記(6)の構成の車両用電源管理装置によれば、メイン電源部から供給される電力や、複数のサブ電源ユニット間で融通する電力の影響をも考慮して、正しい余剰又は不足の電力量を把握することができる。
(7) 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、
前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットと、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記電力融通管理部は、前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットに不足電力が発生した場合において、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがあるときには、その余剰電力が発生しているサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、
前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがないときには、前記第1のサブ電源ユニットを含む前記複数のサブ電源ユニットの各々に対して、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制することを指示し、前記複数のサブ電源ユニットの各々において前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後において、前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生したものがあり、且つ、前記第1のサブ電源ユニットには依然として不足電力が発生している場合には、その余剰電力が発生したサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、前記第1のサブ電源ユニットに余裕電力が発生した場合には、前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示しないこと。
本実施形態における車両用電源システムの主要な構成要素の配置および結線状態の概要を図1に示す。図1においては、車両10を上方から見下ろした状態における各構成要素の位置関係を表している。
図1に示した車両用電源システムの主要な構成要素の構成の概要を図2に示す。
図2に示すように、パワーコントロールパック20(A)、20(B)、・・・の各々は、蓄電池21および電力制御部22を内蔵している。蓄電池21は、例えばニッケル水素電池、あるいはリチウムイオン電池のように、繰り返し充電して使用することができる。使用する蓄電池21の電力容量については、当パワーコントロールパック20の出力に負荷として接続される各機器に十分な電力を供給できるように予め決定される。
図2に示したパワーコントロールパック20の内部構成を図3に示す。なお、図3には1つのパワーコントロールパック20だけを示してあるが、全てのパワーコントロールパック20の各々が図3と同様の構成を有している。
<パワーマネジメントユニット(PMU)の動作>
パワーマネジメントユニットの主要な動作を図4に示す。すなわち、パワーマネジメントユニット30に内蔵されているマイクロコンピュータが図4に示す処理を実行する。
<平常時の動作>
パワーコントロールパック20の平常時の動作を図5に示す。すなわち、各々のパワーコントロールパック20内のマイクロコンピュータ24がそれぞれ図5に示す処理を実行する。
パワーコントロールパック20の電力逼迫時の動作を図6に示す。すなわち、図5に示したステップS24で、いずれか1つのパワーコントロールパック20がそれ自身に対する電力供給を増やすことをパワーマネジメントユニット30に要求した場合に、各々のパワーコントロールパック20内のマイクロコンピュータ24がそれぞれ図6に示す処理を実行する。
図1に示した電源システムの場合には、例えばメイン電源部である電源ボックス14とパワーコントロールパック20(D)との距離が大きい。従って、例えば20(D)の近傍に配置される熱線などの負荷に対して大きな電流を流す必要がある場合には、電源ボックス14とパワーコントロールパック20(D)との間を接続する電力供給線41について、電圧降下を減らすために一般的には太く長い電線を使用する必要がある。また、このシステムに接続する負荷の数が増えると、オルタネータ12やメインバッテリー13の電源容量を増やす必要があり、体積や重量が増大し、コストも上昇するという問題が発生する。
なお、図1に示した電源システムにおいては、システム全体の動作を統括するために独立したパワーマネジメントユニット30を設けてあるが、これを省略することもできる。例えば、パワーマネジメントユニット30に相当する機能を複数のパワーコントロールパック20のいずれかの内部に組み込むこともできるし、複数のパワーコントロールパック20のそれぞれが自律的な制御により、パワーマネジメントユニット30と同等の機能を実現することも可能である。
10a エンジンルーム
10b 車室部
10c ラゲージ部
10d ドア部
11 エンジン
12 オルタネータ
13 メインバッテリー
14 電源ボックス
15 接続ボックス
20 パワーコントロールパック
21 蓄電池
22 電力制御部
23 充電制御部
24 マイクロコンピュータ
25 通信部
26a,26b,26c,26d,26e,26f デューティ制御部
27a,27b,27c,27d,27e 電力出力端子
30 パワーマネジメントユニット
31 電力消費状況処理部
32 電力消費制御部
41 電力供給線
42 ユニット間電力供給線
43 通信線
Claims (7)
- 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットとを含む電源システムを制御するための車両用電源管理装置であって、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記電力融通管理部は、前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットに不足電力が発生した場合において、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがあるときには、その余剰電力が発生しているサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、
前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがないときには、前記第1のサブ電源ユニットを含む前記複数のサブ電源ユニットの各々に対して、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制することを指示し、前記複数のサブ電源ユニットの各々において前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後において、前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生したものがあり、且つ、前記第1のサブ電源ユニットには依然として不足電力が発生している場合には、その余剰電力が発生したサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、前記第1のサブ電源ユニットに余裕電力が発生した場合には、前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示しないことを特徴とする車両用電源管理装置。 - 前記サブユニット監視部は、不足電力が発生したサブ電源ユニットについて、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に、前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制し、不足電力を低減する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用電源管理装置。 - 前記各サブ電源ユニットは、他のサブ電源ユニットに対する電力供給の通電デューティを制御する第2のデューティ制御部、を更に備え、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を前記電力融通管理部が指示した場合に、前記第1のサブ電源ユニットに含まれる前記第2のデューティ制御部は、前記第2のサブ電源ユニットに供給する電力を通電デューティの制御により調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用電源管理装置。 - 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットとを含む電源システムを制御するための車両用電源管理装置であって、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記サブユニット監視部は、不足電力が発生したサブ電源ユニットについて、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に、前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制し、不足電力を低減し、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を前記電力融通管理部が指示した場合に、前記第1のサブ電源ユニットにおいて、前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後も不足電力の発生が見込まれる場合には、前記第1のサブ電源ユニットから第2のサブ電源ユニットへの電力融通を停止すると共に、電力融通停止を前記電力融通管理部に通知する電力融通停止制御部、
を更に備えることを特徴とする車両用電源管理装置。 - 前記各サブ電源ユニットは、少なくともユニット内で発生する余剰又は不足の電力量を表す情報を前記サブユニット監視部に通知するユニット内電力情報管理部、
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源管理装置。 - 前記ユニット内電力情報管理部は、当ユニット内で必要とする電力および当ユニットが他のユニットに供給する電力との和と、当ユニット内の蓄電部の残量に応じた電力および当ユニットに外部から供給される電力の和とを比較することにより、当ユニット内で発生する余剰又は不足の電力量を把握する、
ことを特徴とする請求項5に記載の車両用電源管理装置。 - 発電機および蓄電部の少なくとも一方を含むメイン電源部と、
前記メイン電源部の出力に接続され各々が蓄電部を内蔵した複数のサブ電源ユニットと、
前記複数のサブ電源ユニットの間で相互に電力を供給するためのサブユニット間電力供給線と、
前記複数のサブ電源ユニットの各々について、余剰電力および不足電力の少なくとも一方の発生を監視するサブユニット監視部と、
前記サブユニット監視部が検出した前記各サブ電源ユニット内の余剰電力又は不足電力の状況に応じて、前記複数のサブ電源ユニットの間で電力の融通を指示する電力融通管理部と、
を備え、
前記サブ電源ユニット内で、負荷に対する通電のデューティを制御する第1のデューティ制御部、を更に備え、
前記電力融通管理部は、前記複数のサブ電源ユニットに含まれる第1のサブ電源ユニットに不足電力が発生した場合において、
前記複数のサブ電源ユニットに含まれる前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがあるときには、その余剰電力が発生しているサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、
前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生しているものがないときには、前記第1のサブ電源ユニットを含む前記複数のサブ電源ユニットの各々に対して、優先度の低い負荷への電力供給がある場合に前記第1のデューティ制御部を制御して前記負荷に対する電力供給を抑制することを指示し、前記複数のサブ電源ユニットの各々において前記第1のデューティ制御部の制御により必要電力を低減した後において、前記第1のサブ電源ユニット以外の全てのサブ電源ユニットのうちで余剰電力が発生したものがあり、且つ、前記第1のサブ電源ユニットには依然として不足電力が発生している場合には、その余剰電力が発生したサブ電源ユニットから前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示し、前記第1のサブ電源ユニットに余裕電力が発生した場合には、前記第1のサブ電源ユニットへの電力融通を指示しないことを特徴とする車両用電源システム。
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