JP7207603B1 - 電力制御装置及び電力制御方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の電力制御装置は、フロントウインドを複数の領域に区分し、複数の領域のそれぞれに熱線ヒータを設けた車両の電力を制御する。特に、本発明の電力制御装置は、複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、車両の外気温と車両の速度に基づいて切り替える。
Description
本発明は、フロントウインドを複数の領域に区分し、複数の領域のそれぞれに熱線を設けた車両の電力を制御する電力制御装置及びその方法に関する。
従来では、車両のフロントウインドにヒータを設けたヒータ装置として、特許文献１が開示されている。特許文献１に開示されたヒータ装置では、フロントウインドの上辺領域、側辺領域、中央領域、下辺領域にそれぞれヒータを配設し、外気温と車両の速度に応じて、ヒータに通電する領域を決定していた。
しかしながら、上述した従来のヒータ装置では、フロントウインドに設けたヒータに通電すると、消費電力が大きくなるにも関わらず、消費電力の節約が考慮されていないという問題点があった。特に、電動車両の場合には、供給できる電力は限られているので、消費電力の節約は重要な課題であった。
そこで、本発明は上記実情に鑑みて提案されたものであり、フロントウインドに設けた熱線ヒータに通電する場合に、車両の消費電力を節約することのできる電力制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力制御装置及びその方法は、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、車両の外気温と車両の速度に基づいて切り替える。
本発明によれば、フロントウインドに設けた熱線ヒータに通電する場合に、車両の消費電力を節約することができる。
以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
［電力制御装置を搭載した車両の構成］
図１は、本実施形態に係る電力制御装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両１００は、熱線ヒータ１ａ、１ｂと、ＤＣＤＣコンバータ３と、電力制御装置５と、車両コントロールユニット７と、パワートレインコントロールユニット９と、外気温センサ１１と、車室内温度センサ１３と、シートヒータ１５を備えている。尚、本実施形態では、車両１００が電動車両である場合について説明するが、通常の内燃機関を備えた車両であってもよい。
図１は、本実施形態に係る電力制御装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両１００は、熱線ヒータ１ａ、１ｂと、ＤＣＤＣコンバータ３と、電力制御装置５と、車両コントロールユニット７と、パワートレインコントロールユニット９と、外気温センサ１１と、車室内温度センサ１３と、シートヒータ１５を備えている。尚、本実施形態では、車両１００が電動車両である場合について説明するが、通常の内燃機関を備えた車両であってもよい。
熱線ヒータ１ａ、１ｂは、フロントウインドを複数の領域に区分し、区分された複数の領域のそれぞれに設けられている。例えば、図２では、フロントウインドを左右に２つの電熱領域２０ａ、２０ｂに区分し、左側の電熱領域２０ａの上下に通電電極２１ａ、２３ａを設けて熱線ヒータ１ａを構成している。同様に、右側の電熱領域２０ｂの上下に通電電極２１ｂ、２３ｂを設けて熱線ヒータ１ｂを構成している。ただし、熱線ヒータを２つに限定する必要はなく、３つ以上の領域にフロントウインドを区分して、熱線ヒータを３つ以上設けても良い。
ＤＣＤＣコンバータ３は、モータを駆動するための高電圧を、車両１００の電装品に供給するための電圧に変換し、各電装品に電力を供給する。本実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ３から熱線ヒータ１ａ、１ｂとシートヒータ１５に電力が供給される。
電力制御装置５は、車両１００の各電装品に供給される電力を制御する装置であり、本実施形態では、熱線ヒータ１ａ、１ｂとシートヒータ１５に供給される電力を制御する。具体的に、電力制御装置５は、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、車両の外気温と速度に基づいて切り替える。
特に、電力制御装置５は、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度（第１温度）以下で、尚且つ車両１００の速度が、停車していると考えられる速度（所定値）以下である場合には、全面制御を行うように制御する。この場合には、フロントウインドが凍結して車両１００が走行を開始できずに停止した状態であると考えられるので、電力制御装置５は、全面制御を行って、フロントウインドに設けられた熱線ヒータ１ａ、１ｂをすべて同時に通電する。
例えば、全面制御では、図２に示す熱線ヒータ１ａ、１ｂの両方を、左右同時に通電する。このとき、全面制御では、フロントウインドを解氷する必要があるので、最大電力で通電することにより、フロントウインドを速やかに解氷することができる。ただし、最大電力で通電しても、車両１００が停車中で走行するために電力が使用されていないので、車両１００に供給される電力が不足することはない。
さらに、電力制御装置５は、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度（第１温度）以下で、尚且つ車両１００の速度が、停車していると考えられる速度（所定値）より高い場合には、交番制御を行うように制御する。この場合には、車両１００がすでに走行しているので、フロントウインドは凍結しておらず、曇りを除去すればよい状態であると考えられる。そこで、電力制御装置５は、交番制御を行って、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータ１ａ、１ｂを領域毎に順番に通電する。
例えば、交番制御では、図２に示す熱線ヒータ１ａ、１ｂを、数秒～数十秒の間隔で左右交互に通電するように制御する。これにより、全面制御を行った場合よりも、消費電力を節約することができる。尚、交番制御には、凍結したフロントウインドを解氷できるだけの能力はないが、車両１００がすでに走行しており、フロントウインドが凍結していない状態で、曇りを除去するためであれば、交番制御であっても十分に機能させることができる。
また、熱線ヒータ１ａ、１ｂを全面制御または交番制御するときに、電力制御装置５は、車両１００の全体の消費電力が所定の電力値以上であるか否かを判定する。すなわち、車両１００に供給される電力に余力があるか否かを判断する。そして、車両１００の消費電力が所定の電力値以上で電力に余力がない場合には、シートヒータ１５が使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、シートヒータ１５への通電量を抑制する。
これにより、車両１００に供給される電力に余力がない場合には、シートヒータ１５への電力を抑制することによって、走行するために重要な熱線ヒータ１ａ、１ｂに供給する電力を優先して供給することができる。尚、電力を抑制するヒータとしては、シートヒータ１５に限らず、車両１００の車室内に設けられたヒータであれば、他のヒータであってもよい。
さらに、電力制御装置５は、車両１００の外気温が、夏の気温に相当するような暖房を使用することがない温度（第２温度）よりも高い場合には、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電するスイッチがオンされても、熱線ヒータ１ａ、１ｂに通電しないように制御する。これは、暖房を使用しない温度であるにも関わらず、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電するスイッチがオンされた場合には、車両１００の乗員による誤操作と考えられる。そこで、電力制御装置５は、このような場合に熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電するスイッチがオンされたとしても、熱線ヒータ１ａ、１ｂに通電しないように制御して、無駄な電力消費を回避している。
尚、電力制御装置５は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路とメモリ等の周辺機器から構成されたコントローラであり、電力制御処理を実行するためのコンピュータプログラムがインストールされている。電力制御装置５の各機能は、１または複数の処理回路によって実装することができる。処理回路は、例えば電気回路を含むプログラムされた処理装置を含み、また実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置も含んでいる。
車両コントロールユニット７は、車両１００の乗員から入力される操作信号や車両１００のコントローラから入力される制御信号に応答して、車両の各部を動作させる指令信号を出力するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。例えば、電力制御装置５から出力された制御信号に応答して、熱線ヒータ１ａ、１ｂを動作させる指令信号を出力する。
パワートレインコントロールユニット９は、モータや変速機等のパワートレインを制御するＥＣＵであり、図示しない車速センサから車両１００の速度を取得し、アクセル操作に応じてモータや変速機を制御する。
外気温センサ１１は、車両１００の外気温を検出するセンサであり、検出した外気温を電力制御装置５に出力する。
車室内温度センサ１３は、車両１００の車室内の気温を検出するセンサであり、検出した車室内の気温を電力制御装置５に出力する。
シートヒータ１５は、車両１００の車室内に設けられたシートに設置されたヒータである。
［電力制御処理］
次に、本実施形態に係る電力制御装置５によって実行される電力制御処理を説明する。図３Ａ、３Ｂは、本実施形態に係る電力制御装置５による電力制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図３Ａ、３Ｂに示す電力制御処理は、熱線ヒータ１ａ、１ｂに通電するスイッチがオンされると、スタートする。
次に、本実施形態に係る電力制御装置５によって実行される電力制御処理を説明する。図３Ａ、３Ｂは、本実施形態に係る電力制御装置５による電力制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図３Ａ、３Ｂに示す電力制御処理は、熱線ヒータ１ａ、１ｂに通電するスイッチがオンされると、スタートする。
図３Ａに示すように、ステップＳ１０１において、電力制御装置５は、外気温センサ１１から車両１００の外気温を取得して、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度以下であるか否かを判定する。そして、凍結する温度以下である場合には、ステップＳ１０３に進み、凍結する温度より高い場合には、ステップＳ１１７に進む。
ステップＳ１０３において、電力制御装置５は、車両１００の速度が停車していると考えられる速度以下であるか否かを判定する。車両１００の速度は、パワートレインコントロールユニット９から取得してもよいし、図示していない速度センサから直接取得してもよい。そして、停車していると考えられる速度以下である場合には、ステップＳ１０５に進み、停車していると考えられる速度より高い場合には、ステップＳ１１１に進む。
ステップＳ１０５において、電力制御装置５は、車両１００に供給される電力に余力があるか否かを判定する。具体的に、電力制御装置５は、ＤＣＤＣコンバータ３や他のＥＣＵから車両１００の全体の消費電力を取得し、取得した車両１００の全体の消費電力が所定の電力値以上であるか否かを判定することで、電力に余力があるか否かを判定する。そして、車両１００に供給される電力に余力がない場合には、ステップＳ１０７に進み、車両１００に供給される電力に余力がある場合には、ステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０７において、電力制御装置５は、車両１００の電力に余力がないので、シートヒータ１５が使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、シートヒータ１５への通電量を抑制してからステップＳ１０９に進む
ステップＳ１０９において、電力制御装置５は、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータ１ａ、１ｂをすべて同時に通電する全面制御を実行する。したがって、電力制御装置５は、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度以下で、尚且つ車両１００の速度が、停車していると考えられる速度以下である場合に、全面制御を実行する。こうして、熱線ヒータ１ａ、１ｂの全面制御が実行されると、本実施形態に係る電力制御処理を終了する。
次に、ステップＳ１０３において、車両１００の速度が停車していると考えられる速度より高いと判定されて、ステップＳ１１１に進んだ場合について説明する。
ステップＳ１１１において、電力制御装置５は、車両１００に供給される電力に余力があるか否かを判定する。具体的に、電力制御装置５は、ＤＣＤＣコンバータ３や他のＥＣＵから車両１００の全体の消費電力を取得し、取得した車両１００の全体の消費電力が所定の電力値以上であるか否かを判定することで、電力に余力があるか否かを判定する。そして、車両１００に供給される電力に余力がない場合には、ステップＳ１１３に進み、車両１００に供給される電力に余力がある場合には、ステップＳ１１５に進む。
ステップＳ１１３において、電力制御装置５は、車両１００の電力に余力がないので、シートヒータ１５が使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、シートヒータ１５への通電量を抑制してからステップＳ１１５に進む
ステップＳ１１５において、電力制御装置５は、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータ１ａ、１ｂを領域毎に順番に通電する交番制御を実行する。したがって、電力制御装置５は、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度以下で、尚且つ車両１００の速度が、停車していると考えられる速度より高い場合に、交番制御を実行する。こうして、熱線ヒータ１ａ、１ｂの交番制御が実行されると、本実施形態に係る電力制御処理を終了する。
次に、ステップＳ１０１において、車両１００の外気温が、フロントウインドが凍結する温度より高いと判定されて、ステップＳ１１７に進んだ場合について説明する。
図３Ｂに示すように、ステップＳ１１７において、電力制御装置５は、外気温センサ１１から車両１００の外気温を取得して、車両１００の外気温が、夏の気温に相当するような暖房を使用することがない温度よりも高いか否かを判定する。そして、暖房を使用することがない温度以下の場合にはステップＳ１２３に進み、暖房を使用することがない温度よりも高い場合にはステップＳ１２１に進む。
ステップＳ１２１において、電力制御装置５は、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電するスイッチがオンされていても、熱線ヒータ１ａ、１ｂに通電しないように制御する。この場合には、暖房を使用することがない温度よりも高いにも関わらず、熱線ヒータ１ａ、１ｂのスイッチがオンされているので、車両１００の乗員による誤操作と考えられる。そこで、電力制御装置５は、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電するスイッチがオンされていても、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電しないように制御して、無駄な電力消費を防止する。こうして、熱線ヒータ１ａ、１ｂを通電しないように制御すると、本実施形態に係る電力制御処理を終了する。
次に、ステップＳ１１７において、車両１００の外気温が、夏の気温に相当するような暖房を使用することがない温度以下と判定されて、ステップＳ１２３に進んだ場合について説明する。
ステップＳ１２３において、電力制御装置５は、車両１００に供給される電力に余力があるか否かを判定する。具体的に、電力制御装置５は、ＤＣＤＣコンバータ３や他のＥＣＵから車両１００の全体の消費電力を取得し、取得した車両１００の全体の消費電力が所定の電力値以上であるか否かを判定することで、電力に余力があるか否かを判定する。そして、車両１００に供給される電力に余力がない場合には、ステップＳ１２５に進み、車両１００に供給される電力に余力がある場合には、ステップＳ１２７に進む。
ステップＳ１２５において、電力制御装置５は、車両１００の電力に余力がないので、シートヒータ１５が使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、シートヒータ１５への通電量を抑制してからステップＳ１２７に進む
ステップＳ１２７において、電力制御装置５は、フロントウインドの複数の領域に設けられた熱線ヒータ１ａ、１ｂを領域毎に順番に通電する交番制御を実行する。したがって、電力制御装置５は、外気温が暖房を使用しない温度以下である場合には、交番制御を実行する。こうして、熱線ヒータ１ａ、１ｂの交番制御が実行されると、本実施形態に係る電力制御処理を終了する。
［実施形態の効果］
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る電力制御装置５では、複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、車両の外気温と速度に基づいて切り替える。これにより、車両の外気温と速度に応じて、電力を節約することが可能な交番制御を実施できるので、フロントウインドに設けた熱線ヒータに通電する場合に、車両の消費電力を節約することができる。
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る電力制御装置５では、複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、車両の外気温と速度に基づいて切り替える。これにより、車両の外気温と速度に応じて、電力を節約することが可能な交番制御を実施できるので、フロントウインドに設けた熱線ヒータに通電する場合に、車両の消費電力を節約することができる。
また、本実施形態に係る電力制御装置５では、車両の外気温が所定の第１温度以下で、尚且つ車両の速度が所定値以下である場合には、全面制御を行うように制御する。これにより、車両の外気温が低く、車両の速度も低い場合には、フロントウインドが凍結していることを考慮して、全面制御によってフロントウインドの解氷を速やかに行うことができる。
さらに、本実施形態に係る電力制御装置５では、車両の外気温が所定の第１温度以下で、尚且つ車両の速度が所定値より高い場合には、交番制御を行うように制御する。これにより、車両の外気温が低くても車両の速度が高い場合には、フロントウインドが凍結していないと判断して、交番制御によって車両の消費電力を節約することができる。
また、本実施形態に係る電力制御装置５では、車両の消費電力が所定の電力値以上である場合には、車両の車室内に設けられたヒータが使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、車両の車室内に設けられたヒータへの通電量を抑制する。これにより、車両の全体の電力に余力がない場合には、車室内に設けられたヒータへの通電量を抑制できるので、熱線ヒータに優先して電力を供給することができる。
さらに、本実施形態に係る電力制御装置５では、車両の外気温が所定の第２温度より高い場合には、熱線ヒータに通電するスイッチがオンされても、熱線ヒータに通電しないように制御する。これにより、車両の乗員が誤ってスイッチをオンした場合でも、無駄な電力消費を回避することができる。
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
１ａ、１ｂ 熱線ヒータ
３ ＤＣＤＣコンバータ
５ 電力制御装置
７ 車両コントロールユニット
９ パワートレインコントロールユニット
１１ 外気温センサ
１３ 車室内温度センサ
１５ シートヒータ
２０ａ、２０ｂ 電熱領域
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ 通電電極
１００ 車両
３ ＤＣＤＣコンバータ
５ 電力制御装置
７ 車両コントロールユニット
９ パワートレインコントロールユニット
１１ 外気温センサ
１３ 車室内温度センサ
１５ シートヒータ
２０ａ、２０ｂ 電熱領域
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ 通電電極
１００ 車両
Claims (6)
- フロントウインドを複数の領域に区分し、前記複数の領域のそれぞれに熱線ヒータを設けた車両の電力を制御する電力制御装置であって、
前記複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、前記複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、前記車両の外気温と前記車両の速度に基づいて切り替えることを特徴とする電力制御装置。 - 前記車両の外気温が所定の第１温度以下で、尚且つ前記車両の速度が所定値以下である場合には、前記全面制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
- 前記車両の外気温が所定の第１温度以下で、尚且つ前記車両の速度が所定値より高い場合には、前記交番制御を行う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。
- 前記車両の消費電力が所定の電力値以上である場合には、前記車両の車室内に設けられたヒータが使用中であるか否かを判定し、使用中である場合には、前記車両の車室内に設けられたヒータへの通電量を抑制することを特徴とする請求項２または３に記載の電力制御装置。
- 前記車両の外気温が所定の第２温度より高い場合には、前記熱線ヒータに通電するスイッチがオンされても、前記熱線ヒータに通電しないことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電力制御装置。
- フロントウインドを複数の領域に区分し、前記複数の領域のそれぞれに熱線ヒータを設けた車両の電力を制御するコントローラによる電力制御方法であって、
前記複数の領域に設けられた熱線ヒータを領域毎に順番に通電する交番制御と、前記複数の領域に設けられた熱線ヒータをすべて同時に通電する全面制御を、前記車両の外気温と前記車両の速度に基づいて切り替えることを特徴とする電力制御方法。
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