JP2014117957A - Power management system for vehicle - Google Patents

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Kenji Yaguchi
健司 矢口
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Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power management system for a vehicle which can effectively utilize power regeneratively generated by an alternator driven in accordance with rotation speed of an internal combustion engine in the vehicle.SOLUTION: A present invention relates to a power management system which effectively utilizes regenerative power of an alternator 2 in a vehicle. The system predicts regenerating timing and a maximum power generation amount of the alternator, and actuates an electric auxiliary 5 when the maximum power generation amount is larger than a sum of a power demand amount of an electric load 3 and an allowable charge amount of a battery 4 at the regenerating timing, to reduce wastefully consumed power.

Description

本発明は、内燃機関の回転数に応じて駆動されるオルタネータで回生発電された電力を車内で効率的に利用する車両の電力マネージメントシステムの技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a vehicle power management system that efficiently uses electric power regenerated by an alternator driven in accordance with the rotational speed of an internal combustion engine in a vehicle.

一般的に、減速時に車両の運動エネルギーを利用してオルタネータを回生駆動することにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、車内の各種電気負荷に供給することが行われている。このようにオルタネータで回生発電される電力量は、走行状態に応じていわば成り行きで変化する。そのため、オルタネータで発電された電力はバッテリに蓄電された後、それぞれの電気負荷における電力需要に応じて供給される。   In general, the kinetic energy is converted into electric energy by regenerative driving of the alternator using the kinetic energy of the vehicle during deceleration, and is supplied to various electric loads in the vehicle. In this way, the amount of electric power regenerated by the alternator varies depending on the traveling state. Therefore, the electric power generated by the alternator is stored in the battery and then supplied according to the electric power demand in each electric load.

一方で、各電気負荷における電力需要もまた、走行状態に応じて成り行きで変化する。そのため、車内で発電した限りある電力を、各電気負荷の電力需要に応じて効率的に配分することが求められる。このような要求に対し、特許文献１では、ナビゲーション装置などを利用して将来の電力需要を推定し、該推定結果に応じてバッテリ等に蓄電された電力を各電気負荷に配分することで、各電気負荷の電力需要にマッチした電力供給が可能になるとしている。   On the other hand, the electric power demand in each electric load also changes according to the running state. Therefore, it is required to efficiently distribute a limited amount of power generated in the vehicle according to the power demand of each electric load. In response to such a request, Patent Document 1 estimates future power demand using a navigation device and the like, and distributes power stored in a battery or the like to each electric load according to the estimation result. It is said that it will be possible to supply power that matches the power demand of each electrical load.

特開２００８−１０５４６６号公報JP 2008-105466 A

ところでバッテリなどの蓄電装置を充放電する際には、その電気的特性や化学的特性に基づく充放電効率に応じて、少なからず電力損失が発生する。上記特許文献１では、オルタネータで回生発電した電力はバッテリを介して電気負荷に供給されるため、バッテリの充放電に伴う電力損失によって無駄に消費される電力が存在している。   By the way, when charging / discharging a power storage device such as a battery, there is a considerable amount of power loss depending on the charge / discharge efficiency based on its electrical characteristics and chemical characteristics. In Patent Document 1, since the electric power regenerated by the alternator is supplied to the electric load via the battery, there is electric power that is wasted due to electric power loss associated with charging / discharging of the battery.

また上記特許文献１では、バッテリの充電状態を考慮することなく成り行きでオルタネータの回生発電を行っているため、例えば回生発電の途中でバッテリの充電量が上限値に達した場合には、バッテリに充電しきれなかった電力は無駄に消費せざるを得ない場合がある。   In Patent Document 1, since the alternator regenerative power generation is performed without considering the state of charge of the battery, for example, when the charge amount of the battery reaches an upper limit value during the regenerative power generation, In some cases, the electric power that could not be charged has to be consumed wastefully.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、内燃機関の回転数に応じて駆動されるオルタネータで回生発電された電力を車内で効率的に利用可能な車両の電力マネージメントシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vehicle power management system that can efficiently use the power regenerated by an alternator driven according to the rotational speed of an internal combustion engine in the vehicle. With the goal.

本発明に係る車両の電力マネージメントシステムは上述の課題を解決するために、内燃機関の回転数に応じて駆動されるオルタネータで回生発電された電力を、バッテリに蓄積又は電気負荷に供給する車両の電力マネージメントシステムであって、前記オルタネータの回生タイミング及び最大発電量を予測する予測手段と、前記回生タイミングにおける前記電気負荷の電力需要量を算出する電力需要量算出手段と、前記回生タイミングにおける前記バッテリの充電許容量を算出する要求電力量算出手段と、前記オルタネータで回生発電された電力を貯蔵可能な電動補機と、前記オルタネータで回生発電された電力の、前記バッテリ、前記電気負荷、及び、前記電動補機への供給量をそれぞれ制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記予測されたオルタネータの最大発電量が前記電力需要量及び前記充電許容量の合計に比べて大きい場合に、前記オルタネータの回生電力を前記電動補機に供給することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a power management system for a vehicle according to the present invention stores the power regenerated by an alternator driven according to the rotational speed of the internal combustion engine in a battery or supplies it to an electric load. A power management system for predicting a regeneration timing and a maximum power generation amount of the alternator; a power demand amount calculating unit for calculating a power demand amount of the electric load at the regeneration timing; and the battery at the regeneration timing. Required electric energy calculation means for calculating the charge allowable amount, an electric auxiliary machine capable of storing the electric power regenerated by the alternator, the battery, the electric load, and the electric power regenerated by the alternator, and Control means for respectively controlling the supply amount to the electric auxiliary machine, the control means, If the maximum power generation amount measured by the alternator is greater than the sum of the power demand and the chargeable quantity, and supplying the regenerated electric power of the alternator to the electric auxiliary machine.

本発明によれば、オルタネータで回生発電された電力が、電気負荷における需要量とバッテリの充電許容量との合計より大きい場合（すなわち、電気負荷の需要量を賄いつつ、その余剰電力をバッテリに蓄電しても更に余剰電力が残る場合（例えば電気負荷の余剰電力をバッテリに充電しきれない場合など）、余剰電力を電動補機に貯蔵することで、無駄になる電力を減らすことができる。一方、電気負荷ではオルタネータにおいて回生発電された電力を、バッテリを介することなく直接消費できるため、バッテリの充放電効率による電力損失の影響を受けない。このように、オルタネータで回生発電された電力の無駄な消費を抑えることができ、高効率な電力マネージメントシステムを実現することができる。   According to the present invention, when the electric power regenerated by the alternator is larger than the sum of the demand amount in the electric load and the allowable charging amount of the battery (that is, the surplus power is supplied to the battery while covering the demand amount of the electric load). If the surplus power remains even after being stored (for example, when the surplus power of the electric load cannot be fully charged in the battery), the surplus power can be stored in the electric auxiliary machine to reduce wasted power. On the other hand, the electric load regeneratively generated in the alternator can be consumed directly without going through the battery, so it is not affected by the power loss due to the charging / discharging efficiency of the battery. Wasteful consumption can be suppressed, and a highly efficient power management system can be realized.

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記回生タイミングの所定期間前から、前記バッテリに蓄電された電力を用いて前記電動補機を作動させる。   In one aspect of the present invention, the control means operates the electric auxiliary machine using electric power stored in the battery from a predetermined period before the regeneration timing.

この態様によれば、オルタネータの回生タイミングに先駆けてバッテリに蓄えられた電力を用いて電動補機を作動させることで、バッテリの充電量を予め減少させる。これにより、回生タイミングにおけるバッテリの充電許容量が増やされるので、電気負荷の余剰電力を効率的に充電できる。   According to this aspect, the charge amount of the battery is reduced in advance by operating the electric auxiliary machine using the electric power stored in the battery prior to the regeneration timing of the alternator. As a result, the allowable charging amount of the battery at the regeneration timing is increased, so that the surplus power of the electric load can be charged efficiently.

本発明によれば、オルタネータで回生発電された電力が、電気負荷における需要量とバッテリの充電許容量との合計より大きい場合（すなわち、電気負荷の需要量を賄いつつ、その余剰電力をバッテリに蓄電しても更に余剰電力が残る場合（例えば電気負荷の余剰電力をバッテリに充電しきれない場合など）、余剰電力を電動補機に貯蔵することで、無駄になる電力を減らすことができる。一方、電気負荷ではオルタネータにおいて回生発電された電力を、バッテリを介することなく直接消費できるため、バッテリの充放電効率による電力損失の影響を受けない。このように、オルタネータで回生発電された電力の無駄な消費を抑えることができ、高効率な電力マネージメントシステムを実現することができる。   According to the present invention, when the electric power regenerated by the alternator is larger than the sum of the demand amount in the electric load and the allowable charging amount of the battery (that is, the surplus power is supplied to the battery while covering the demand amount of the electric load). If the surplus power remains even after being stored (for example, when the surplus power of the electric load cannot be fully charged in the battery), the surplus power can be stored in the electric auxiliary machine to reduce wasted power. On the other hand, the electric load regeneratively generated in the alternator can be consumed directly without going through the battery, so it is not affected by the power loss due to the charging / discharging efficiency of the battery. Wasteful consumption can be suppressed, and a highly efficient power management system can be realized.

本実施例に係る車両の電力マネージメントシステムの全体を概略的に示すブロック構成図である。1 is a block configuration diagram schematically illustrating an entire vehicle power management system according to an embodiment. FIG. 電力マネージメント制御ＥＣＵの内部構成を機能的に示すブロック図である。It is a block diagram functionally showing an internal configuration of the power management control ECU. 電力マネージメント制御ＥＣＵの制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of electric power management control ECU. 回生タイミングにおけるオルタネータの最大発電量、電気負荷の電力需要量、及び、バッテリの充電許容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the maximum electric power generation amount of the alternator in the regeneration timing, the electric power demand amount of an electric load, and the battery charge allowable amount.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. This is just an example.

図１は本実施例に係る車両の電力マネージメントシステムの全体を概略的に示すブロック構成図である。
車両は走行用動力源としてエンジン１を搭載しており、その出力を不図示の動力伝達機構（例えばクラッチ装置、トランスミッション装置等）を介して駆動輪に伝達することにより走行する。エンジン１にはその回転数に応じて駆動されるオルタネータ２が設けられており、車両の減速時に回生駆動することにより発電が行われる。 FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating the entire power management system for a vehicle according to the present embodiment.
The vehicle is equipped with an engine 1 as a travel power source, and travels by transmitting its output to drive wheels via a power transmission mechanism (not shown) (for example, a clutch device, a transmission device, etc.). The engine 1 is provided with an alternator 2 that is driven according to the number of revolutions thereof, and power is generated by regenerative driving when the vehicle is decelerated.

オルタネータ２で発電された電力は、電源ライン２０を介して車内の各種需要先に供給される。図１では特に、電力の需要先として電気負荷３、バッテリ４、電動補機５を示しているが、これに限らないことは言うまでもない。
電気負荷３は電気エネルギーを消費する負荷（すなわち、後述の電動補機５とは逆に、電気エネルギーを貯蔵不能な負荷）であり、例えばヘッドライト、ウインカー、ワイパー、オーディオ、シガーソケット、各種ＥＣＵなどがある。 The electric power generated by the alternator 2 is supplied to various demand destinations in the vehicle via the power line 20. In FIG. 1, the electric load 3, the battery 4, and the electric auxiliary machine 5 are particularly shown as power demand destinations, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.
The electrical load 3 is a load that consumes electrical energy (that is, a load that cannot store electrical energy, contrary to the electric auxiliary machine 5 described later). For example, a headlight, turn signal, wiper, audio, cigar socket, various ECUs and so on.

バッテリ４は車内で消費される電力を蓄電可能なバッテリ装置であり、例えば鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリなどを採用することができる。バッテリ４はオルタネータ２から供給される電力を充電し、電気負荷３や電動補機５をはじめとする電力需要先に放電することによって、電力を供給する。
バッテリ４は不図示の充放電制御回路を内蔵しており、過充電・過放電によって寿命が短くならないように、充電量が適切な範囲になるように管理されている。またバッテリの充電量（ＳＯＣ）は内蔵されたＳＯＣセンサからの信号を出力することにより、外部で検知できるようになっている。 The battery 4 is a battery device capable of storing electric power consumed in the vehicle. For example, a lead battery, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or the like can be employed. The battery 4 supplies electric power by charging the electric power supplied from the alternator 2 and discharging it to an electric power demand destination including the electric load 3 and the electric auxiliary machine 5.
The battery 4 has a built-in charge / discharge control circuit (not shown), and is managed so that the amount of charge is in an appropriate range so that the lifetime is not shortened by overcharge / overdischarge. The battery charge (SOC) can be detected externally by outputting a signal from a built-in SOC sensor.

電動補機５は電気エネルギーを貯蔵可能な負荷であり、図１の例では特に電動バキュームポンプ５ａ、電動エアコンコンプレッサ５ｂ、電動エアコンプレッサ５ｃを示している。
電動バキュームポンプ５ａは、供給される電力によって駆動されることによりバキュームタンク６内に電気エネルギーを負圧エネルギーとして貯蔵可能な装置である。電動エアコンコンプレッサ５ｂは、供給された電力によって駆動されることにより蓄冷剤７を冷却し、電力の不供給時においても電動エアコンコンプレッサ５ｂの代用を可能にする（実質的に電気エネルギーを熱エネルギーとして貯蔵可能）。電動エアコンプレッサ５ｃは、供給された電力によって駆動されることにより正圧をエアタンク内に正圧エネルギーとして貯蔵することが可能な装置である。 The electric auxiliary machine 5 is a load capable of storing electric energy. In the example of FIG. 1, an electric vacuum pump 5a, an electric air conditioner compressor 5b, and an electric air compressor 5c are particularly shown.
The electric vacuum pump 5a is a device capable of storing electric energy as negative pressure energy in the vacuum tank 6 by being driven by supplied electric power. The electric air conditioner compressor 5b cools the regenerator 7 by being driven by the supplied electric power, and enables the electric air conditioner compressor 5b to be substituted even when no electric power is supplied (substantially using electric energy as heat energy). Storable). The electric air compressor 5c is a device capable of storing positive pressure as positive pressure energy in an air tank by being driven by supplied electric power.

車両にはナビゲーション装置９が搭載されており、ＧＰＳ衛星から受信した位置情報と、予めハードディスクやＤＶＤなどの記憶媒体に記憶された地図情報ＤＢとに基づいて、車両の走行位置が特定できるようになっている。地図情報ＤＢには地形に関する情報（例えば、道路の形状、分岐の有無、標高等）や、施設に関する情報（例えば、交差点、踏切、駐車場、有料道路の料金所等）が座標データと関連付けられて規定されている。ナビゲーション装置９は、オペレータによって目的地が入力されると、目的地までの案内経路を検索し、その検索結果に対応する道路情報（案内経路上における地形情報や施設情報）及び交通情報（案内経路上における交通規制や渋滞の有無）を出力し、オルタネータ２の回生駆動が見込まれる減速区間が特定できるようになっている。
尚、ナビゲーション装置９の詳細な処理内容については各種文献に開示がなされているため、ここでは説明を省略する。 A navigation device 9 is mounted on the vehicle so that the traveling position of the vehicle can be specified based on the position information received from the GPS satellite and the map information DB previously stored in a storage medium such as a hard disk or a DVD. It has become. In the map information DB, information on topography (for example, road shape, presence / absence of branching, altitude, etc.) and information on facilities (for example, intersections, railroad crossings, parking lots, toll road tolls, etc.) are associated with coordinate data. It is prescribed. When the destination is input by the operator, the navigation device 9 searches for a guide route to the destination, road information (terrain information and facility information on the guide route) and traffic information (guide route) corresponding to the search result. The above-mentioned traffic regulation and the presence or absence of traffic jams) are output, and the deceleration zone where the regenerative drive of the alternator 2 is expected can be specified.
In addition, since the detailed processing content of the navigation apparatus 9 is disclosed by various documents, description is abbreviate | omitted here.

電力マネージメント制御ＥＣＵ１０は、本実施例に係る電力マネージメントを総合的に制御する電子ユニットであり、入力された各種情報に基づいてオルタネータ２で回生発電された電力の供給先を制御することにより、効率的な電力マネージメントを実施する。
電力マネージメント制御ＥＣＵ１０への入力情報としては、電気負荷３における電力需要量に関する情報、バッテリ４に内蔵されたＳＯＣセンサの出力信号（ＳＯＣ検出値）、ナビゲーション装置９からの道路情報や交通情報（目的地までの案内経路上においてオルタネータ２の回生駆動するタイミングを特定するための情報）などが入力される。
電力マネージメント制御ＥＣＵ１０では、このような入力情報に基づいて、オルタネータ２の作動を制御するオルタネータ制御信号、バッテリ４の充放電を制御するバッテリ制御信号、電動補機の作動を制御する電動補機制御信号をそれぞれ出力することにより、後述する電力マネージメント制御を実施する。 The power management control ECU 10 is an electronic unit that comprehensively controls power management according to the present embodiment, and controls the supply destination of power regenerated by the alternator 2 based on various types of input information. Implement efficient power management.
The input information to the power management control ECU 10 includes information on the amount of power demand in the electric load 3, the output signal (SOC detection value) of the SOC sensor built in the battery 4, road information and traffic information from the navigation device 9 (purpose) Information for specifying the timing of the regenerative drive of the alternator 2 on the guidance route to the ground is input.
In the power management control ECU 10, based on such input information, an alternator control signal for controlling the operation of the alternator 2, a battery control signal for controlling charging / discharging of the battery 4, and an electric auxiliary device control for controlling the operation of the electric auxiliary device. By outputting each signal, power management control described later is performed.

続いて電力マネージメント制御ＥＣＵ１０によって実施される電力マネージメント制御の具体的内容について、図２及び図３を参照して説明する。図２は電力マネージメント制御ＥＣＵ１０の内部構成を機能的に示すブロック図であり、図３は電力マネージメント制御ＥＣＵ１０の制御内容を示すフローチャートである。   Next, specific contents of the power management control performed by the power management control ECU 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a block diagram functionally showing the internal configuration of the power management control ECU 10, and FIG. 3 is a flowchart showing the control contents of the power management control ECU 10.

電力マネージメント制御ＥＣＵ１０では、まずの予測部１１によってナビゲーション装置９から道路情報及び交通情報を取得し、これに基づいて案内経路上におけるオルタネータ２の回生タイミング及び最大発電量を予測する（ステップＳ１０１）。予測部１１は、ナビゲーション装置９から取得する情報に基づいて、オペレータによって入力された目的地までの案内経路上における減速区間を特定することにより、回生タイミングを予測する。また、予測部１１はナビゲーション装置９から取得する情報に基づいて、当該回生タイミングにおける車両位置、走行速度、勾配などを算出することにより、オルタネータ２の最大発電量を予測する。   The power management control ECU 10 acquires road information and traffic information from the navigation device 9 by the first prediction unit 11 and predicts the regeneration timing and maximum power generation amount of the alternator 2 on the guide route based on the road information and the traffic information (step S101). The prediction unit 11 predicts the regeneration timing by specifying the deceleration section on the guide route to the destination input by the operator based on the information acquired from the navigation device 9. Further, the prediction unit 11 predicts the maximum power generation amount of the alternator 2 by calculating the vehicle position, traveling speed, gradient, and the like at the regeneration timing based on information acquired from the navigation device 9.

続いて電力需要量算出部１２は、予測部１１で予測した回生タイミングに基づいて、当該タイミングにおける電気負荷３の電力需要量を算出する（ステップＳ１０２）。上述したように、電気負荷３は例えばヘッドライト、ウインカー、ワイパー、オーディオ、シガーソケット、各種ＥＣＵなどがあるが、これらの走行中における使用タイミング及び消費電力は予め規定されている（例えばヘッドライトやウインカーのように運転者の操作によってＯＮ／ＯＦＦされる電気負荷の場合には、例えばスイッチＯＮ時は○○Ｗ使用され、ＯＦＦ時は△△Ｗ使用されることが予め規定されている）。電力需要量算出部１２はこのように予め規定された電力負荷３に関するデータに基づいて、回生タイミングにおける電気負荷３の電力需要量を算出する。   Subsequently, the power demand amount calculation unit 12 calculates the power demand amount of the electric load 3 at the timing based on the regeneration timing predicted by the prediction unit 11 (step S102). As described above, the electric load 3 includes, for example, a headlight, a blinker, a wiper, an audio, a cigar socket, various ECUs, and the like. In the case of an electric load that is turned ON / OFF by a driver's operation, such as a turn signal, it is prescribed in advance that, for example, OOW is used when the switch is ON and △ ΔW is used when the switch is OFF). The power demand amount calculation unit 12 calculates the power demand amount of the electric load 3 at the regeneration timing based on the data related to the power load 3 thus prescribed in advance.

また充電許容量算出部１３では、予測部１１で予測された回生タイミングに基づいて、当該タイミングにおけるバッテリ４の充電許容量を算出する（ステップＳ１０３）。ここで、充電許容量は、バッテリ４の充電量の上限値と実際のバッテリ４の充電量との差分（すなわち、バッテリ４に充電可能な電力量）であり、次式
充電許容量＝（充電上限値）―（実際の充電量） （１）
で定義される。充電許容量算出部１３はバッテリ４からのＳＯＣ検出値に基づいて、予測部１１で予測した回生タイミングにおけるＳＯＣを推定する。 In addition, the allowable charge amount calculation unit 13 calculates the allowable charge amount of the battery 4 at the timing based on the regeneration timing predicted by the prediction unit 11 (step S103). Here, the charge allowable amount is the difference between the upper limit value of the charge amount of the battery 4 and the actual charge amount of the battery 4 (that is, the amount of power that can be charged in the battery 4). (Upper limit value)-(Actual charge) (1)
Defined by Based on the SOC detection value from the battery 4, the allowable charge amount calculation unit 13 estimates the SOC at the regeneration timing predicted by the prediction unit 11.

このような回生タイミングにおけるＳＯＣの推定は、例えばナビゲーション装置９から取得した道路情報や交通情報に基づいて、回生タイミングまでに案内走行路上でバッテリ４に充放電される電力を考慮することによって行うとよい。尚、図３では説明をわかりやすくするために、上記ステップＳ１０２及びＳ１０３が順に実施されるように記載しているが、これらは同時に実施されてもよい。   The estimation of the SOC at the regeneration timing is performed by taking into consideration the electric power charged / discharged in the battery 4 on the guide travel path by the regeneration timing based on road information and traffic information acquired from the navigation device 9, for example. Good. In FIG. 3, in order to make the explanation easy to understand, the steps S102 and S103 are described as being performed in order, but they may be performed simultaneously.

続いて制御部１４は、電力需要量算出部１２で算出した電力需要量、及び、充電許容量算出部１３で算出した充電許容量に基づいて、電動補機５を作動する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。制御部１４は、予測部１１で予測されたオルタネータ２の最大発電量Ｐｍａｘが、電力需要量算出部１２で算出した電力需要量Ｐｎと充電許容量算出部１３で算出したバッテリ４の充電許容量Ｐｃとの合計に比べて大きい場合、すなわち次式
Ｐｍａｘ＞Ｐｎ＋Ｐｃ （２）
が成立した場合に（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、電動補機５の作動が必要であると判断する。 Subsequently, the control unit 14 needs to operate the electric auxiliary machine 5 based on the power demand calculated by the power demand calculation unit 12 and the charge allowable amount calculated by the charge allowable amount calculation unit 13. Is determined (step S104). The control unit 14 determines that the maximum power generation amount Pmax of the alternator 2 predicted by the prediction unit 11 is the power demand amount Pn calculated by the power demand amount calculation unit 12 and the charge allowable amount of the battery 4 calculated by the charge allowable amount calculation unit 13. When it is larger than the sum of Pc, that is, the following formula: Pmax> Pn + Pc (2)
Is established (step S104: YES), it is determined that the operation of the electric auxiliary machine 5 is necessary.

ここで図４は回生タイミングにおけるオルタネータ２の最大発電量Ｐｍａｘ、電気負荷３の電力需要量Ｐｎ、及び、バッテリ４の充電許容量Ｐｃの関係を示すグラフである。
回生タイミングにおけるオルタネータ２の最大発電量Ｐｍａｘは、エンジン回転数Ｎｅに対応して推移する。一方、電気負荷３の電力需要量Ｐｎ、及び、バッテリ４の充電許容量Ｐｃは走行状態によって所定値（エンジン回転数Ｎｅには依存しない）を取り、図４ではその一例を示している。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the maximum power generation amount Pmax of the alternator 2 at the regeneration timing, the power demand amount Pn of the electric load 3, and the charge allowable amount Pc of the battery 4.
The maximum power generation amount Pmax of the alternator 2 at the regeneration timing changes corresponding to the engine speed Ne. On the other hand, the power demand amount Pn of the electric load 3 and the allowable charge amount Pc of the battery 4 take predetermined values (not depending on the engine speed Ne) depending on the traveling state, and FIG. 4 shows an example thereof.

エンジン回転数がＮｅ１以上では、オルタネータ２の最大発電量Ｐｍａｘは電力需要量Ｐｎ及び充電許容量Ｐｃの合計より大きく、前記（２）式が成立する（ステップＳ１０４：ＹＥＳに相当）。この場合、オルタネータ２において回生発電された電力は、電気負荷３に供給され、その余剰電力はバッテリ４に充電されるが、バッテリ４に充電しきれなかった最終的な余剰電力Ｐｒ
Ｐｒ＝Ｐｍａｘ―（Ｐｎ＋Ｐｃ） （３）
が残ることとなる。本実施例に係る電力マネージメントシステムでは、このように生じた余剰電力Ｐｒを電動補機５に供給することによって、余剰電力Ｐｒを無駄に消費することなく、他のエネルギー形態として貯蔵することができる（電動補機５の種類によっては電気エネルギーのまま貯蔵してもよい）。 When the engine speed is Ne1 or more, the maximum power generation amount Pmax of the alternator 2 is larger than the sum of the power demand amount Pn and the charge allowable amount Pc, and the above equation (2) is satisfied (corresponding to YES in step S104). In this case, the electric power regenerated in the alternator 2 is supplied to the electric load 3, and the surplus power is charged in the battery 4, but the final surplus power Pr that could not be fully charged in the battery 4.
Pr = Pmax− (Pn + Pc) (3)
Will remain. In the power management system according to the present embodiment, the surplus power Pr generated in this way is supplied to the electric auxiliary machine 5 so that the surplus power Pr can be stored as another energy form without being wasted. (Depending on the type of the electric auxiliary machine 5, the electric energy may be stored as it is).

一方、エンジン回転数がＮｅ１未満では、オルタネータ２の最大発電量Ｐｍａｘは電力需要量Ｐｎ及び充電許容量Ｐｃの合計より小さく、前記（２）式は成立しない（ステップＳ１０４：ＮＯに相当）。この場合、電力需要量Ｐｎ及び充電許容量Ｐｃに対してオルタネータ２で回生発電された電力が不足するものの、余剰電力Ｐｒは存在しないため、電動補機５の作動は不要となる。   On the other hand, when the engine speed is less than Ne1, the maximum power generation amount Pmax of the alternator 2 is smaller than the sum of the power demand amount Pn and the charge allowable amount Pc, and the above equation (2) does not hold (corresponding to NO in step S104). In this case, although the electric power regenerated by the alternator 2 is insufficient with respect to the electric power demand amount Pn and the charge allowable amount Pc, the surplus electric power Pr does not exist, so that the operation of the electric auxiliary machine 5 becomes unnecessary.

再び図２及び図３に戻って、このような要否判断によって電動補機５の作動が必要と判断された場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１４は、オルタネータ２で回生発電した電力を電気負荷３に供給し、その余剰電力をバッテリ４に充電し、バッテリ４に充電しきれなかった残りの電力を用いて電動補機５を駆動する。具体的には、制御部１４は、オルタネータ制御部１５からオルタネータ２に対してオルタネータ制御信号を出力することによってオルタネータ２の回生駆動を実施すると共に、バッテリ制御部１６からバッテリ４に対してバッテリ制御信号を出力することによってバッテリ４への充電を実施すると共に、電動補機制御部１７から電動補機５に対して電動補機制御信号を出力することによって電動補機５の作動を実施する。   2 and 3 again, when it is determined that the operation of the electric auxiliary machine 5 is necessary by such necessity determination (step S104: YES), the control unit 14 uses the electric power regenerated by the alternator 2 as power. The electric load 3 is supplied, the surplus power is charged in the battery 4, and the electric auxiliary machine 5 is driven using the remaining power that could not be charged in the battery 4. Specifically, the control unit 14 performs regenerative driving of the alternator 2 by outputting an alternator control signal from the alternator control unit 15 to the alternator 2, and performs battery control on the battery 4 from the battery control unit 16. The battery 4 is charged by outputting a signal, and the electric auxiliary machine 5 is operated by outputting an electric auxiliary machine control signal from the electric auxiliary machine controller 17 to the electric auxiliary machine 5.

ここで、電気負荷３はオルタネータ２で回生発電された電力を、バッテリ４を介することなく直接受け取ることができるため、バッテリ４の充放電効率に基づく電力損失の影響を受けることもない。このようにオルタネータ２で回生発電された電力が無駄に消費されることを抑制することで、高効率の電力マネージメントシステムを実現できる。また上述したように、バッテリ４には寿命短縮を防止するために適正な充電量な制限されているが、このシステムによればバッテリ４の過充電を防止しながら、効率的な電力マネージメントを行うことができる。   Here, since the electric load 3 can directly receive the electric power regenerated by the alternator 2 without going through the battery 4, it is not affected by the power loss based on the charge / discharge efficiency of the battery 4. In this way, by suppressing the power regenerated by the alternator 2 from being wasted, a highly efficient power management system can be realized. Further, as described above, the battery 4 is limited to an appropriate charge amount in order to prevent shortening of the life, but according to this system, efficient power management is performed while preventing overcharge of the battery 4. be able to.

ここで電動補機５を作動させる場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１４は予測された回生タイミングより所定期間前から、バッテリ４に予め蓄電されている電力を用いて電動補機５の作動を開始する（ステップＳ１０５）。このように、オルタネータ２の回生タイミングに先駆けて電動補機５を作動することにより、バッテリ４に蓄積された電力の一部を消費できる。このように、バッテリ４の充電量を予め減少させておくことで、回生タイミングにオルタネータ２で回生発電を行なった際に、電力をバッテリ４に効率よく充電することができる。
尚、このように回生タイミングに先駆けて消費されるバッテリ４の電力は、電動補機５によって貯蔵されるため無駄になることもない。 When operating the electric auxiliary machine 5 here (step S104: YES), the control part 14 operates the electric auxiliary machine 5 using the electric power previously stored in the battery 4 from a predetermined period before the predicted regeneration timing. Is started (step S105). Thus, by operating the electric auxiliary machine 5 prior to the regeneration timing of the alternator 2, a part of the electric power stored in the battery 4 can be consumed. In this way, by reducing the charge amount of the battery 4 in advance, when the regenerative power generation is performed by the alternator 2 at the regenerative timing, it is possible to efficiently charge the battery 4 with electric power.
In addition, since the electric power of the battery 4 consumed prior to the regeneration timing is stored by the electric auxiliary machine 5, it is not wasted.

電動補機５の作動を開始した後、制御部１４は回生タイミングに達すると、オルタネータ作動部１５にオルタネータ制御信号を出力することにより、オルタネータ２の回生駆動を開始する（ステップＳ１０６）。そしてオルタネータ２の回生駆動によって発電した電力を電気負荷３に供給すると共に、その余剰電力をバッテリ４に充電し、更にバッテリ４に充電しきれなかった余剰電力は電動補機５の作動によって貯蔵される（ステップＳ１０７）。   After starting the operation of the electric auxiliary machine 5, when the control unit 14 reaches the regeneration timing, it outputs the alternator control signal to the alternator operation unit 15 to start the regenerative drive of the alternator 2 (step S106). The electric power generated by the regenerative drive of the alternator 2 is supplied to the electric load 3, the surplus power is charged in the battery 4, and the surplus power that cannot be fully charged in the battery 4 is stored by the operation of the electric auxiliary machine 5. (Step S107).

一方、電動補機５の作動が不要である場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部１４はオルタネータ２の回生駆動によって発電した電力を電気負荷３に供給すると共に、余剰電力が生じた場合にはバッテリ４に充電する。この場合、バッテリ４に充電しきれない電力は存在しないので、電動補機５の作動は行わない。   On the other hand, when the operation of the electric auxiliary machine 5 is unnecessary (step S104: NO), the control unit 14 supplies the electric load 3 with the electric power generated by the regenerative drive of the alternator 2 and the surplus electric power is generated. The battery 4 is charged. In this case, since there is no electric power that cannot be fully charged in the battery 4, the electric auxiliary machine 5 is not operated.

その後、オルタネータ２の回生駆動が終了すると（ステップＳ１０８）、それに伴い、電力マネージメント制御ＥＣＵ１０は一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。   Thereafter, when the regenerative drive of the alternator 2 ends (step S108), the power management control ECU 10 ends a series of processes (END).

以上説明したように、本実施例に係る電力マネージメントシステムでは、オルタネータ２で回生発電された電力が電気負荷３に供給した際に余剰した場合には、バッテリ４に充電を行い、更に充電しきれない余剰電力がある場合には、電動補機５を作動することによって、余剰電力を無駄にすることなく貯蔵することができる。また、電気負荷３ではオルタネータ２において回生発電された電力を、バッテリ４を介することなく直接消費できるため、バッテリ４の充放電効率による電力損失の影響を受けない。このように、オルタネータ２で回生発電された電力の無駄な消費を抑えることができ、高効率な電力マネージメントシステムを実現することができる。   As described above, in the power management system according to the present embodiment, when the electric power regenerated by the alternator 2 is surplus when supplied to the electric load 3, the battery 4 is charged and further charged. When there is no surplus power, the surplus power can be stored without wasting by operating the electric auxiliary machine 5. Further, the electric load 3 can directly consume the electric power regenerated by the alternator 2 without going through the battery 4, so that it is not affected by the power loss due to the charge / discharge efficiency of the battery 4. Thus, wasteful consumption of the power regenerated by the alternator 2 can be suppressed, and a highly efficient power management system can be realized.

本発明は、内燃機関の回転数に応じて駆動されるオルタネータで回生発電された電力を車内で効率的に利用する車両の電力マネージメントシステムに利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a vehicle power management system that efficiently uses electric power regenerated by an alternator driven according to the rotational speed of an internal combustion engine.

１ エンジン
２ オルタネータ
３ 電気負荷
４ バッテリ
５ 電動補機
６ バキュームタンク
７ 蓄冷剤
８ エアタンク
９ ナビゲーション装置
１０ 電力マネージメント制御ＥＣＵ
１１ 予測部
１２ 電力需要量算出部
１３ 充電許容量算出部
１４ 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Alternator 3 Electric load 4 Battery 5 Electric auxiliary machine 6 Vacuum tank 7 Cold storage agent 8 Air tank 9 Navigation device 10 Electric power management control ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Prediction part 12 Electric power demand calculation part 13 Charge allowable amount calculation part 14 Control part

Claims (2)

内燃機関の回転数に応じて駆動されるオルタネータで回生発電された電力を、バッテリに蓄積又は電気負荷に供給する車両の電力マネージメントシステムであって、
前記オルタネータの回生タイミング及び最大発電量を予測する予測手段と、
前記回生タイミングにおける前記電気負荷の電力需要量を算出する電力需要量算出手段と、
前記回生タイミングにおける前記バッテリの充電許容量を算出する要求電力量算出手段と、
前記オルタネータで回生発電された電力を貯蔵可能な電動補機と、
前記オルタネータで回生発電された電力の、前記バッテリ、前記電気負荷、及び、前記電動補機への供給量をそれぞれ制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記予測されたオルタネータの最大発電量が前記電力需要量及び前記充電許容量の合計に比べて大きい場合に、前記オルタネータの回生電力を前記電動補機に供給することを特徴とする車両の電力マネージメントシステム。 A power management system for a vehicle that stores electric power regenerated by an alternator driven in accordance with the rotational speed of an internal combustion engine, or stores the electric power in a battery or an electric load,
Prediction means for predicting the regeneration timing and maximum power generation amount of the alternator;
A power demand amount calculating means for calculating a power demand amount of the electric load at the regeneration timing;
A required power amount calculating means for calculating an allowable charge amount of the battery at the regeneration timing;
An electric auxiliary machine capable of storing electric power regenerated by the alternator;
Control means for controlling the amount of power regeneratively generated by the alternator, the amount of supply to the battery, the electrical load, and the electric auxiliary machine, respectively,
The control means supplies the regenerative power of the alternator to the electric auxiliary machine when the predicted maximum power generation amount of the alternator is larger than the sum of the power demand amount and the allowable charge amount. Vehicle power management system. 前記制御手段は、前記回生タイミングの所定期間前から、前記バッテリに蓄電された電力を用いて前記電動補機を作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両の電力マネージメントシステム。   2. The vehicle power management system according to claim 1, wherein the control unit operates the electric auxiliary machine using electric power stored in the battery from a predetermined period before the regeneration timing.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016121450A1 (en) * 2015-01-26 2016-08-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for vehicle-mounted power supply
CN106696860A (en) * 2015-11-17 2017-05-24 现代自动车株式会社 Driver-friendly electrical load control method and apparatus
JP2018068113A (en) * 2018-01-12 2018-04-26 富士海事工業株式会社 Work barge

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