JP5019571B2

JP5019571B2 - 車両用負荷制御システム

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Publication number: JP5019571B2
Application number: JP2006268329A
Authority: JP
Inventors: 薫杉本
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008087534A

Description

本発明は、車両用負荷制御システムに係り、特にバッテリからの給電を制御して電源異常を回避する車両用負荷制御システムに関する。

自動車の高性能化、高快適性等のニーズに対応して、車両には各種の車載電気負荷が搭載されており、これらの電気負荷に電力を供給するためのバッテリが備えられている。バッテリから各電気負荷への電力供給は、車両用負荷制御システムによって制御されており、ここではバッテリ状態の監視も行っている。

近年は、走行性能に係る電気負荷や安全性に係る電気負荷等の車両走行に必要な負荷だけでなく、ドライバや同乗者の快適性を向上させるための電気負荷も増加してきている。このような車載電気負荷の増加により、バッテリから消費される電力量も増えており、場合によってはバッテリ容量が不足して重要な負荷への電力供給ができなくなる恐れがある。

このような電力容量不足の事態を回避するために、従来より車両用負荷制御システムの研究開発が進められており、バッテリの容量（ＳＯＣ）あるいはバッテリ電圧（端子間電圧）を監視し、バッテリの容量不足等に至る恐れがある場合には、重要度の低い負荷への電力供給を停止させるようにしている。

従来の車両用負荷制御システムとして、例えば特許文献１では、複数の車載電気負荷それぞれに対し、図８に示すような電力供給の優先度合いを示す３段階以上の負荷制御レベルを設け、バッテリの電力容量又はバッテリ電圧の低下割合に応じて負荷制御レベルを判定している。そして、負荷判定レベルが変更されたときには、負荷への電力供給の停止又は低減を行う、あるいは復帰させる等の制御を段階的に行わせている。

具体的には、図９に示すように、バッテリからの電力供給を制御する電源制御ＥＣＵ９０１が、バッテリ電圧９０２、ＳＯＨ９０３、外気温９０４等に基づいて負荷制御レベルを判断し、それに基づいて対象の負荷を制御するＥＣＵ９０５（エアコンＥＣＵ９０５−１、シートＥＣＵ９０５−２等）に負荷制御指令を送信し、各ＥＣＵ９０５が対象の負荷への電力供給を停止又は低減している。

また特許文献１では、例えば大電力を必要とする電気負荷が同時動作する等、電気負荷の動作が頻繁にかつ過剰に変化する事態において、ＳＯＣ又はバッテリ電圧が大幅に低減した場合には、その状態が所定時間以上継続したと判定されたときに負荷制御レベルを切り替えるようにすることで、電気負荷の動作状態が過剰に変化するのを抑制している。
特開２００５−３１８７３０号公報

しかしながら、上記従来の車両用負荷制御システムでは以下のような問題があった。特許文献１では、電源制御ＥＣＵ９０１で負荷制御レベルを判断しており、これが切り替わると負荷制御指令をエアコンＥＣＵ９０５−１等の下位のＥＣＵ９０５に送信し、各ＥＣＵ９０５が所定の負荷（エアコン負荷Ａ等）の電力供給を制御するようにしていた。そのため、電源制御ＥＣＵ９０１でＳＯＣ低下又はバッテリ電圧低下を検知してから負荷への電力供給が制御されるまでにタイムラグが発生しまい、負荷制御を高速に行うことができないといった問題があった。

また特許文献１では、電気負荷の動作が頻繁にかつ過剰に変化してバッテリのＳＯＣ又は電圧が大幅に急変した場合でも、その状態が所定時間以上継続したと判定されるまでは負荷制御を行わないようにすることで、電気負荷の過剰な動作状態変化を抑制するようにしている。そのため、瞬時的に大電力を必要とする負荷（始動電流や電動パワーステアリングの据え切り等）が動作するとバッテリ電圧が大幅に低下してしまい、電気負荷の不具合（灯火系ランプの明滅、オーディオ音飛び等）が発生してしまうといった問題があった。

特に、バッテリ電圧が大きく低下した場合には、各ＥＣＵの最低動作電圧以下になってしまう恐れがあり、その場合には電源制御ＥＣＵ９０１が各ＥＣＵ９０５に負荷制御指令を送信しても各ＥＣＵ９０５が動作できず、負荷制御が行えなくなってしまう。このような事態を回避するために、ＥＣＵの最低動作電圧を維持できるよう安定化電源回路（昇圧回路やコンデンサ等）を設けることも可能であるが、コスト高になってしまうといった問題がある。

さらに、大電力を必要とする複数の電気負荷が同時に動作した場合には、一層大きな瞬時電流が必要となり、バッテリの電圧低下がさらに大きくなってしまう恐れがあるが、従来の車両用負荷制御システムでは、このようなバッテリの大幅な電圧低下を回避するのが困難であった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、負荷制御を高速に行うとともにバッテリ電圧の大幅な低下を回避できる車両用負荷制御システムを提供することを目的とする。

本発明の車両用負荷制御システムの第１の態様は、車両に搭載された電気負荷にバッテリから供給される電力を制御する車両用負荷制御システムであって、前記車両のユーザーの快適性に係わる前記電気負荷を、動作中に給電停止を行っても前記ユーザーが気づきにくい第１制御対象グループの前記電気負荷と、前記給電停止を行うと前記ユーザーが気づく第２制御対象グループの前記電気負荷とに分類し、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷への給電線を開閉する個別開閉手段を集中して搭載した負荷制御手段集中部と、前記各制御対象グループ又は前記各電気負荷に設けられた制御装置を制御するとともに、前記バッテリのバッテリ容量又はバッテリ電圧を監視し、前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が所定の閾値以下に低下したと判定した場合は、前記制御装置を制御することなく、前記個別開閉手段を開制御する負荷制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部が、前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が前記閾値以下に低下したときを電源異常と判定する電源異常判定部と、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷に対し給電停止を行う順序を規定した給電停止優先度を事前に記憶させた記憶部と、前記電源異常判定部で前記電源異常が判定されると前記記憶部から入力した前記給電停止優先度に従って前記個別開閉手段を開制御する給電制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記給電停止優先度が、前記第１制御対象グループの前記電気負荷の給電停止を優先させ、前記第１制御対象グループの全ての前記電気負荷の給電停止を実施した後に前記第２制御対象グループの前記電気負荷の給電停止を行うよう規定していることを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷が動作中か否かを判定する動作中負荷監視部を備え、前記給電制御部が、前記電源異常判定部が前記電源異常を判定したときに、前記動作中負荷監視部で動作中と判定された前記電気負荷のうち前記給電停止優先度の高いものから順に前記個別開閉手段を開制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、前記電源異常判定部が前記電源異常でないと判定した場合に前記個別開閉手段が開制御されている前記電気負荷に対し給電再開が可能かを判定する給電再開負荷判定部を備え、前記記憶部が、前記給電停止優先度とともに前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷の個別消費電力量を記憶し、前記給電再開負荷判定部が、前記記憶部から入力した前記給電停止優先度と前記個別電力消費量を基に、前記給電停止優先度の低いものから順に給電再開が可能かを判定し、前記給電制御部が、前記電給電再開負荷判定部から入力した前記給電再開が可能な前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を閉制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、突入電流が大きい大電力負荷の動作開始を検知する大電力負荷動作検知部を備え、前記記憶部が、前記給電停止優先度とともに前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷の個別消費電力量を記憶し、前記大電力負荷動作検知部で前記大電力負荷の動作開始を検知すると、前記給電制御部が、前記給電停止優先度の順に前記電気負荷の前記個別消費電力量を積算してこれが前記大電力負荷の必要電力量以上となるまで前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を開制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、前記大電力負荷動作検知部で検知された前記大電力負荷が動作したときの不足電力量を推定する不足電力算出部を備え、前記大電力負荷動作検知部で前記大電力負荷の動作開始を検知すると、前記給電制御部が、前記給電停止優先度の順に前記電気負荷の前記個別消費電力量を積算してこれが前記不足電力算出部で推定された前記不足電力量以上となるまで前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を開制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷が動作中か否かを判定する動作中負荷監視部を備え、前記給電制御部が、前記動作中負荷監視部で動作中と判定された前記電気負荷に対し、前記必要電力量又は前記不足電力量以上の電力が確保されるまで前記給電停止優先度の高いものから順に前記個別開閉手段を開制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御部がさらに、動作遅延制御部を備え、前記大電力負荷動作検知部で動作開始の前記大電力負荷が２以上あると判定されると、前記動作遅延制御部において所定の優先判定基準に基づき前記大電力負荷の動作開始タイミングを所定時間ずつずらすことを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムの他の態様は、前記負荷制御手段集中部より上流側に設けられ、前記第１制御対象グループ及び前記第２制御対象グループの全ての前記電気負荷への給電を一括して停止可能な一括開閉手段を備え、前記電源異常判定部が、前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が前記閾値よりさらに低い一括遮断閾値以下に低下したと判定すると、前記給電制御部に一括遮断指令を出力し、前記給電制御部が、前記電源異常判定部から前記一括遮断指令を入力すると前記一括遮断手段を開制御することを特徴とする。

本発明の車両用負荷制御システムによれば、車両ユーザーの快適性に係わる電気負荷の開閉手段を集中して設置し、これを電源異常を検知したときに直接制御させるようにすることで、電源異常時にリアルタイムで負荷制御を行うことが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態における車両用負荷制御システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

本発明の車両用負荷制御システムは、バッテリの容量又は電圧が所定の閾値以下に低下した電源異常を検知すると、車両の安全走行等に影響しない電気負荷を対象に、給電停止を高速に行わせるようにしている。すなわち、バッテリの電源異常を回避するための負荷制御としては、車両ユーザーの快適性に係る電気負荷のみを対象としており、車両の走行や安全、及びセキュリティに係る電気負荷はその対象外としている。

ユーザーの快適性に係る電気負荷としては、空調系やヒータ系、灯火系などがあるが、これらの電気負荷は、動作中に停止してもユーザーが気づきにくいものとすぐに気づくものとがある。停止してもユーザーが気づきにくいものとしては、リアデフォッガやシートヒータなどのヒータ系がある。これに対し、ユーザーがすぐに気づくものとして、ブロアファンモータ等の空調系やフロントフォグランプ等の灯火系がある。

本発明の車両用負荷制御システムでは、バッテリの電源異常を回避するためにユーザーの快適性に係る電気負荷を停止させる場合には、ユーザーが気づきにくい電気負荷から停止させるようにしている。そして、ユーザーが気づきにくい電気負荷をすべて停止させただけでは十分な電力が確保できない場合に、ユーザーが気づく電気負荷も停止させるものとしている。

本発明の第１の実施形態に係る車両用負荷制御システムを、図１に示すブロック図を用いて説明する。図１では、バッテリ１から電力を供給される車載電気負荷を、第１制御対象グループ１０、第２制御対象グループ２０、大電力負荷グループ３０、及び制御対象外負荷４０に分類している。

第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０とが、上記のユーザーの快適性に係る電気負荷であり、それぞれユーザーが気づきにくい電気負荷のグループとユーザーがすぐに気づく電気負荷のグループとに対応している。また、大電力負荷グループ３０としては、電動パワーステアリングや電動スタビライザ等、複数のものがある。制御対象外負荷４０としては、電子制御ブレーキやエンジン系等があり、これらは常に動作可能に維持されていなければならないものである。

本実施形態の車両用負荷制御システム１００は、電源異常を回避するための負荷制御を行う負荷制御部１１０と、電気負荷への給電を停止させるための個別開閉手段１２１を複数設けた負荷制御手段集中部１２０とを備えている。負荷制御手段集中部１２０は、制御対象である第１制御対象グループ１０の電気負荷１１と第２制御対象グループ２０の電気負荷２１のそれぞれの給電線に設けられた個別開閉手段１２１の全てを集中して設置している。この個別開閉手段１２１は、すべて負荷制御部１１０から直接制御される構成としている。

本実施形態の車両用負荷制御システム１００の適用例を図２に示す。バッテリ１からの給電線は、ジャンクションボックス１５１において各電気負荷への給電線と接続されている。ジャンクションボックス１５１で接続されている主な負荷として、負荷制御手段集中部１２０、大電力負荷グループ３０の電動パワーステアリング等の電気負荷３１、電子制御ブレーキ等の負荷制御対象外の電気負荷４０、及び別のジャンクションボックス等がある。

負荷制御手段集中部１２０は、本実施形態の車両用負荷制御システム１００が制御対象とする各電気負荷への給電線に個別開閉手段１２１を設け、この個別開閉手段１２１を集中して設置するようにしたものである。制御対象の電気負荷として、給電停止させてもユーザーが気づきにくい第１制御対象グループ１０の各電気負荷１１（リアデフォッガ等）と、停止させるとユーザーが気づく第２制御対象グループ２０の各電気負荷２１（ブロアーファンモータ等）とがあり、これらを負荷制御手段集中部１２０に接続している。

また、バッテリ１からの電力供給を制御する電源マネージメントＥＣＵ１５２が備えられており、これは、電気負荷毎、あるいは電気負荷のグループ毎に設けられたＥＣＵと多重通信ライン１５３で接続され、各ＥＣＵへの制御指令や状態監視等を行う従来機能を備えている。本実施形態の負荷制御部１１０は、上記の従来機能とともに電源マネージメントＥＣＵ１５２で処理される構成とするのがよい。

負荷制御部１１０は、電源異常が発生してから負荷制御を開始するまでのタイムラグをできるだけ抑制するために、負荷制御対象である第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０の全ての電気負荷に対する負荷制御を直接行うようにしている。この負荷制御を高速に行うために、負荷制御部１１０を、バッテリ１の監視を行っている電源マネージメントＥＣＵ１５２で処理させるのが好ましい。

電源マネージメントＥＣＵ１５２を、多重通信ライン１５３を介することなく負荷制御手段集中部１２０と直接接続することで、負荷制御部１１０からの指令で個別開閉手段１２１を直接制御できるようにするのがよい。これにより、負荷制御指令から実際に個別開閉手段１２１が制御されるまでのタイムラグをできるだけ短くすることができるとともに、多重通信ライン１５３を介さないことで負荷制御の信頼性が高められるといった効果も得られる。

また負荷制御手段集中部１２０は、制御対象の電気負荷１１、２１の電源供給路に設けられた個別開閉手段１２１（リレー等）を１箇所に集中させたものであり、例えば１つのジャンクションボックスで構成することができる。あるいは、負荷制御部１１０を備えた電源マネージメントＥＣＵが収納されているジャンクションボックスに、個別開閉手段１２１も全て集中させるように構成してもよい。なお、個別開閉手段１２１は、バッテリ１から制御対象の各電気負荷１１、２１への給電線の途中に設けられ、各電器負荷への給電をＯＮ／ＯＦＦする機能を有しており、例えばメカリレー又は半導体を用いることができる。

上記のように、バッテリ１の監視を行っている電源マネージメントＥＣＵ１５２で負荷制御部１１０も処理させるようにすることで、制御対象の電気負荷１１、２１の通常の制御装置である各ＥＣＵ（エアコンＥＣＵ、シートＥＣＵ等）との信号のやり取りを省略することが可能となり、バッテリ１の電源異常を検知してから制御対象の電気負荷１１、２１の制御を開始するまでのタイムラグを可能な限り小さくすることができる。また、通信ラインを介した他のＥＣＵとのやり取りがないため、より確実な負荷制御を実現することが可能となる。

負荷制御部１１０の構成について、さらに詳細に説明する。本実施形態の負荷制御部１１０は、電源異常判定部１１１、給電制御部１１２、記憶部１１３、大電力負荷動作検知部１１４、及び不足電力判定部１１５を備えている。

電源異常判定部１１１は、バッテリ１の電流、電圧、温度等の状態信号を入力しており、これからバッテリ容量を求めている。そして、バッテリ容量及びバッテリ電圧をそれぞれの所定の閾値と比較し、少なくともいずれか一方が閾値以下となったときをバッテリ１の電源異常と判定している。電源異常を判定すると、給電制御部１１２に対し所定の負荷制御を行うよう指令を出す。なお、電源異常の判定をバッテリ容量が所定の容量閾値以下となったとき、あるいはバッテリ電圧が所定の電圧閾値以下となったときのいずれか一方のみで判定させるようにしてもよい。

給電制御部１１２は、電源異常判定部１１１から負荷制御の指令を受けると、制御対象の電気負荷を所定の処理手順に従って制御する。給電制御部１１２はまず、記憶部１１３に記憶されている給電停止優先度を入力する。給電停止優先度は、制御対象である第１制御対象グループ１０の電気負荷１１と第２制御対象グループ２０の電気負荷２１のそれぞれに対し、給電停止を行う優先順位を規定したものである。上記で説明した通り、給電停止してもユーザーが気づきにくい第１制御対象グループ０１の電気負荷１１を優先して停止させるようにしている。そして、第１制御対象グループ１０の全ての電気負荷１１の給電停止を実施した後に、第２制御対象グループ２０の電気負荷２１の給電停止を行うようにしている。

給電制御部１１２は、記憶部１１３から給電停止優先度を入力するとともに、それまでに給電停止を行っている電気負荷を記憶している。あるいは、給電停止されている電気負荷を記憶部１１３に記憶させておき、給電停止優先度とともに入力するようにしてもよい。電源異常判定部１１１からの負荷制御の指令に従って、給電制御部１１２は給電停止していない制御対象の電気負荷の中から、給電停止優先度の最も高いものを選択する。そして、負荷制御手段集中部１２０内の選択された電気負荷に対応する個別開閉手段１２１に対して、開状態にするよう制御指令を出力する。

給電制御部１１２からの制御により対象とされた電気負荷の給電が停止されることで、バッテリ容量やバッテリ電圧が回復される。その後、電源異常判定部１１１で再び電源異常を判定すると、給電制御部１１２でさらに別の電気負荷を選択して給電停止の制御を行う。このようにして、電源異常判定部１１１で電源異常が判定されなくなるまで、給電制御部１１２による給電停止の制御を行うことになる。

上記のように構成された本実施形態の車両用負荷制御システム１００では、電源異常判定部１１１による電源異常判定と給電制御部１１２による負荷制御の両方を、負荷制御部１１０で行わせるようにしたことから、電源異常判定と負荷制御のそれぞれの処理を別のＥＣＵで行い、その間の信号伝送を通信ラインを介して行っていた従来の負荷制御システムに比べて、処理速度を高速化させると同時に信頼性を高めることが可能となっている。

また、制御対象の第１制御対象グループ１０及び第２制御対象グループ２０のそれぞれの電気負荷１１、２１への給電を停止させる個別開閉手段１２１を負荷制御手段集中部１２０に集中させて設置し、給電制御部１１２から直接制御させるようにしたことにより、電源異常判定部１１１による電源異常の判定から実際に給電停止されるまでのタイムラグを大幅に短縮することが可能となっている。特に、負荷制御部１１０と負荷制御手段集中部１２０とを近接して設置する、あるいは一体化して一つのＥＣＵに搭載することにより、一層の高速化を実現することが可能となる。

本実施形態の車両用負荷制御システム１００では、さらに大電力負荷動作検知部１１４と不足電力判定部１１５とを備えている。エンジン始動や電動パワーステアリング等の大電力負荷グループ３０の電気負荷３１は、瞬時的な大電力を必要としており、動作開始とともにバッテリ電圧も大きく低下する恐れがある。１例として、電動パワーステアリングが動作するときのバッテリ１の電圧変化を図３に示す。同図では、バッテリ電圧１６１の変化とともにバッテリ１の放電電流１６２も併せて示している。同図に示す通り、電動パワーステアリングの動作とともにバッテリ電圧１６１と放電電流１６２とが大きく変動することがわかる。

バッテリ電圧１６１と放電電流１６２とは、図４に示すような線形的な関係がある。図４では、バッテリ１が新品の場合（符号１６３）とある程度劣化した場合（符号１６４）のそれぞれにおける両者の関係を示しているが、いずれも放電電流１６２の増加とともにバッテリ電圧１６１が低下することを示している。このことから、第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０の電気負荷１１、２１への給電量が大きい状態で大電力負荷３１を動作させると、バッテリ電圧が大きく低下して所定の閾値を下回ってしまう恐れがある。そこで、本実施形態の車両用負荷制御システム１００では、大電力負荷３１を動作させる前に第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０の電気負荷１１、２１を適切な範囲で停止させるようにしている。

大電力負荷動作検知部１１４は、大電力負荷グループ３０の電気負荷３１が動作するのを事前に検知する機能を有している。大電力負荷動作検知部１１４は、それぞれ所定の信号等を検知することでそれぞれの電気負荷３１の動作開始を事前に検知することができる。例えば、電動パワーステアリングはトルクセンサー情報を基に大電力負荷ＥＣＵ３２がアシスト電流を演算しモータを駆動する動作フローであることからトルクセンサー信号を、またエンジン始動はＳＴ信号を検知することで、それぞれの動作開始を検知することが可能である。大電力負荷動作検知部１１４は、このようなトルクセンサー信号やＳＴ信号等を入力して各大電力負荷の動作開始を検知するようにしている。

大電力負荷動作検知部１１４で大電力負荷３１の動作開始を検知すると、次に不足電力判定部１１５を実行させて大電力負荷３１が動作したときの不足電力量を推定する。不足電力判定部１１５は、大電力負荷３１の動作に必要なそれぞれの電力量を事前に記憶しており、電源異常判定部１１１から現在のバッテリ容量を入力して許容される放電容量を求める。そして、許容される放電容量と大電力負荷３１の動作に必要な電力量との差から不足電力量を算出する。

不足電力判定部１１５はまた、電源異常判定部１１１から現在のバッテリ電圧を入力する。バッテリ電圧は、放電電流が大きくなるほど電圧低下量も大きくなることから、大電力負荷３１の動作による電圧低下量を推定し、これと現在のバッテリ電圧とから大電力負荷３１の動作後のバッテリ電圧を推定する。この推定バッテリ電圧が所定の電圧閾値以下となる場合には、これを回避するのに必要な負荷削減量を推定する。

上記のようにして求めた不足電力量と負荷削減量とのいずれか大きい方を不足電力量として給電制御部１１２に出力する。記憶部１１３には、上記の給電停止優先度に加えて、制御対象の各電気負荷１１、２１の個別消費電力量も記憶させておく。そして、不足電力量が不足電力判定部１１５から給電制御部１１２に入力されると、給電停止優先度の順にそれぞれの個別消費電力量を加算し、これが不足電力量以上となるまでの電気負荷を選択する。このようにして選択された電気負荷への給電を停止させるよう、給電制御部１１２から各開閉手段１２１に対し閉制御の指令を出力する。

上記のように、大電力負荷動作検知部１１４で事前に大電力負荷３１の動作開始を検知し、不足電力判定部１１５で大電力負荷３１の動作により不足する電力量を推定し、さらに給電制御部１１２からの制御で不足電力量に相当する電気負荷１１又は／及び２１を停止させることで、大電力負荷３１が動作してもバッテリ容量及びバッテリ電圧が所定の閾値を下回らないようにすることが可能となる。

上記実施形態では、不足電力判定部１１５を用いて大電力負荷３１が動作したときの不足電力量を推定するようにしたが、不足電力判定部１１５を用いない別の実施形態も可能である。不足電力判定部１１５を用いない場合には、大電力負荷動作検知部１１４で大電力負荷３１の動作開始を検知すると、これを給電制御部１１２に直接通知する。給電制御部１１２は、不足電力判定部１１５に代えて各大電力負荷３１の動作に必要な電力量を事前に記憶しておく。あるいは、記憶部１１３に各大電力負荷３１の必要電力量を記憶させておき、これを入力して用いるようにしてもよい。

給電制御部１１２は、大電力負荷動作検知部１１４から大電力負荷３１の動作開始の通知を受けると、動作開始した大電力負荷３１の動作に必要な電力量を求め、給電停止優先度の順に制御対象の電気負荷１１、２１の個別消費電力量を加算していき、これが大電力負荷３１の必要電力量以上となるまでの電気負荷１１、２１を選択する。このようにして選択された電気負荷への給電を停止させるよう、給電制御部１１２から各開閉手段１２１に対し閉制御の指令を出力する。

本実施形態では、動作開始の大電力負荷３１の必要電力量を、動作中の電気負荷１１，２１を停止させることで確保するようにしている。これにより、大電力負荷３１が動作してもバッテリ容量の不足やバッテリ電圧の異常な低下を回避することが可能となる。

本実施形態の車両用負荷制御システム１００では、さらに一括開閉手段１３０を備えるようにしている。一括開閉手段１３０は、負荷制御手段集中部１２０への給電を一括して遮断することが可能となっており、例えばオルタネータやバッテリ等の故障でバッテリ電圧が上記の閾値よりさらに低い一括遮断閾値以下に低下した場合には、退避走行を優先させるために第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０の全ての電気負荷１１、２１への給電を一括して停止させることが可能となる。

電源異常判定部１１１において、バッテリ容量又はバッテリ電圧が上記の一括遮断閾値以下に低下したと判定すると、給電制御部１１２に対して一括遮断指令を出力する。給電制御部１１２は、電源異常判定部１１１から一括遮断指令を入力すると一括遮断手段１３０に対して開指令を出力する。これにより、一括遮断手段１３０が開状態に変更され、第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０の全ての電気負荷１１、２１への給電が停止される。

本発明の第２の実施形態に係る車両用負荷制御システムを、図５を用いて以下に説明する。本実施形態の車両用負荷制御システム２００では、負荷制御部１１０にさらに動作遅延制御部２１６を追加して負荷制御部２１０を構成している。大電力負荷動作検知部２１４で２以上の大電力負荷３１が同時に動作開始すると判定された場合、判定された２以上の大電力負荷３１を不足電力判定部２１５とともに動作遅延制御部２１６に通知する。

動作遅延制御部２１６は、大電力負荷グループ３０の各大電力負荷３１に対する優先度を予め保存しており、大電力負荷動作検知部２１４から２以上の大電力負荷３１が通知されると、これらの大電力負荷３１の動作開始順を優先度に従って決定する。そして、２番目以降に動作開始させる大電力負荷３１をそれぞれ所定の時間ずつ遅延させるよう、各大電力負荷３１を制御している大電力負荷ＥＣＵ３２に所定の制御指令を出力する。

例えば、大電力負荷３１である電動パワーステアリングと電子制御ブレーキとが同時動作する場合には、安全系システムである電子制御ブレーキを優先動作させ、電動パワーステアリング動作を例えば数百ｍｓ以上遅延させる。このようにして、大電力負荷３１が動作するときの突入電流のタイミングをずらすことで異常な電圧低下を回避することか可能となる。

一方、不足電力判定部２１５は、２以上の大電力負荷３１が通知されると、そのうち動作に必要な電力量が最も大きい大電力負荷３１を決定し、この大電力負荷３１を対象に第１の実施形態と同様にして給電停止させる電気負荷１１、２１を選択する。以下も第１の実施形態と同様に、給電停止させる電気負荷１１、２１の個別開閉手段１２１を給電制御部１１２から開制御することで、大電力負荷３１が動作しても電源異常を回避できるようにしている。

本発明の第３の実施形態に係る車両用負荷制御システムを、図６を用いて以下に説明する。本実施形態の車両用負荷制御システム３００では、第１の実施形態の負荷制御部１１０にさらに動作中負荷監視部３１７を追加して負荷制御部３１０を構成している。

動作中負荷監視部３１７は、第１制御対象グループ１０と第２制御対象グループ２０のそれぞれの電気負荷１１、２１を制御している下位ＥＣＵ５０から所定の状態信号を入力し、これをもとに各電気負荷が動作中か否かを判定する。動作中と判定された電気負荷１１、２１は、給電制御部３１２に通知される。給電制御部３１２は、電源異常判定部１１１で電源異常が判定されたときに、動作中負荷監視部３１７から入力した動作中の電気負荷１１、２１を対象に、給電停止優先度の高いものから順にそれぞれの個別開閉手段１２１を開制御する。

上記のように、動作中負荷監視部３１７を追加することで、動作中の電気負荷を直ちに停止してバッテリ１からの放電電流を低減させることが可能となる。動作中負荷監視部３１７を有しない第１の実施形態の場合には、給電停止優先度の順番に従って、電源異常判定部１１１で電源異常が判定されなくなるまで順次個別開閉手段１２１を開制御していくことになる。

本実施形態ではまた、大電力負荷動作判定部１１４において大電力負荷３１の動作開始を検知した場合にも、給電制御部１１２において動作中負荷監視部３１７で動作中と判定された電気負荷を対象に、上記の必要電力量又は不足電力量以上の電力が確保されるまで給電停止優先度の高いものから順に個別開閉手段１２１を開制御させるようにすることができる。

本発明の第４の実施形態に係る車両用負荷制御システムを、図７を用いて以下に説明する。本実施形態の車両用負荷制御システム４００では、第１の実施形態の負荷制御部１１０にさらに給電再開負荷判定部４１８を追加して負荷制御部４１０を構成している。

給電再開負荷判定部４１８は、電源異常判定部１１１が電源異常でないと判定した場合に、個別開閉手段１２１が開制御されている電気負荷１１又は２１に対し給電再開が可能かを判定するものである。給電再開負荷判定部４１８は、記憶部１１３から給電停止優先度と個別電力消費量を入力するとともに、電源異常判定部１１１からバッテリ容量又はバッテリ電圧が所定の閾値を超えている余裕量を入力する。そして、給電停止優先度の低いものから順にその個別消費電力量と余裕量とを比較して給電再開が可能かを判定する。

給電再開が可能と判定された電気負荷１１又は２１は給電制御部４１２に通知され、給電制御部４１２において電気負荷１１又は２１に接続された個別開閉手段１２１を閉制御する。これにより、バッテリ１の放電能力が十分高い場合には、それまでに開制御された個別開閉手段１２１を再び閉状態に自動的に戻すことが可能となる。

上記の通り、本発明の車両用負荷制御システムによれば、車両ユーザーの快適性に係わる電気負荷の開閉手段１２１を集中して設置し、これを電源異常を検知したときに直接制御させるようにすることで、電源異常時にリアルタイムで負荷制御を行うことが可能となる。開閉手段１２１を負荷制御手段集中部１２０に集中して搭載させるようにしたことにより、機能の標準化や制御の簡素化を図ることも可能となる。

また、大電力負荷動作時の負荷制御により、バッテリ容量の低下やバッテリ電圧の大幅な低下を抑制することができる。特に、大電力負荷が２以上同時に動作する場合には、動作時間を適切にずらすよう負荷制御することで突入電流を抑制することができる。さらに、電源異常により退避走行を優先させる必要のある場合には、一括開閉手段１３０を開放することで負荷制御手段集中部１２０への給電を一括遮断させることが可能である。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車両用負荷制御システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車両用負荷制御システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る車両用負荷制御システムを示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る車両用負荷制御システムの適用例を示す図である。電動パワーステアリングが動作するときのバッテリの電流及び電圧の変化を示す図である。バッテリ電圧と放電電流との関係を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る車両用負荷制御システムを示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る車両用負荷制御システムを示すブロック図である。本発明の第４の実施形態に係る車両用負荷制御システムを示すブロック図である。従来の車両用負荷制御システムで用いられる負荷制御レベルを示す図である。従来の車両用負荷制御システムを示すブロック図である。

符号の説明

１バッテリ
１０第１制御対象グループ
１１第１制御対象グループの電気負荷
２０第２制御対象グループ
２１第２制御対象グループの電気負荷
３０大電力負荷グループ
３１大電力負荷
３２大電力負荷ＥＣＵ
４０制御対象外負荷
５０下位ＥＣＵ
１００、２００、３００、４００車両用負荷制御システム
１１０、２１０、３１０、４１０負荷制御部
１１１電源異常判定部
１１２、３１２、４１２給電制御部
１１３記憶部
１１４、２１４大電力負荷動作検知部
１１５、２１５不足電力判定部
１２０負荷制御手段集中部
１２１個別開閉手段
１３０一括開閉手段
１５１ジャンクションボックス
１５２電源マネージメントＥＣＵ
１５３多重通信ライン
１６１バッテリ電圧
１６２放電電流
２１６動作遅延制御部
３１７動作中負荷監視部
４１８給電再開負荷判定部
９０１電源制御ＥＣＵ
９０２バッテリ電圧
９０３ＳＯＨ
９０４外気温
９０５ＥＣＵ

Claims

車両に搭載された電気負荷にバッテリから供給される電力を制御する車両用負荷制御システムであって、
前記車両のユーザーの快適性に係わる前記電気負荷を、動作中に給電停止を行っても前記ユーザーが気づきにくい第１制御対象グループの前記電気負荷と、前記給電停止を行うと前記ユーザーが気づく第２制御対象グループの前記電気負荷とに分類し、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷への給電線を開閉する個別開閉手段を集中して搭載した負荷制御手段集中部と、
前記各制御対象グループ又は前記各電気負荷に設けられた制御装置を制御するとともに、前記バッテリのバッテリ容量又はバッテリ電圧を監視し、前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が所定の閾値以下に低下したと判定した場合は、前記制御装置を制御することなく、前記個別開閉手段を開制御する負荷制御部とを備える
ことを特徴とする車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部は、
前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が前記閾値以下に低下したときを電源異常と判定する電源異常判定部と、
前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷に対し給電停止を行う順序を規定した給電停止優先度を事前に記憶させた記憶部と、
前記電源異常判定部で前記電源異常が判定されると前記記憶部から入力した前記給電停止優先度に従って前記個別開閉手段を開制御する給電制御部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用負荷制御システム。
前記給電停止優先度は、前記第１制御対象グループの前記電気負荷の給電停止を優先させ、前記第１制御対象グループの全ての前記電気負荷の給電停止を実施した後に前記第２制御対象グループの前記電気負荷の給電停止を行うよう規定している
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷が動作中か否かを判定する動作中負荷監視部を備え、
前記給電制御部は、前記電源異常判定部が前記電源異常を判定したときに、前記動作中負荷監視部で動作中と判定された前記電気負荷のうち前記給電停止優先度の高いものから順に前記個別開閉手段を開制御する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、前記電源異常判定部が前記電源異常でないと判定した場合に前記個別開閉手段が開制御されている前記電気負荷に対し給電再開が可能かを判定する給電再開負荷判定部を備え、
前記記憶部が、前記給電停止優先度とともに前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷の個別消費電力量を記憶し、
前記給電再開負荷判定部が、前記記憶部から入力した前記給電停止優先度と前記個別電力消費量を基に、前記給電停止優先度の低いものから順に給電再開が可能かを判定し、
前記給電制御部は、前記電給電再開負荷判定部から入力した前記給電再開が可能な前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を閉制御する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、突入電流が大きい大電力負荷の動作開始を検知する大電力負荷動作検知部を備え、
前記記憶部が、前記給電停止優先度とともに前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷の個別消費電力量を記憶し、
前記大電力負荷動作検知部で前記大電力負荷の動作開始を検知すると、前記給電制御部が、前記給電停止優先度の順に前記電気負荷の前記個別消費電力量を積算してこれが前記大電力負荷の必要電力量以上となるまで前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を開制御する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、前記大電力負荷動作検知部で検知された前記大電力負荷が動作したときの不足電力量を推定する不足電力算出部を備え、
前記大電力負荷動作検知部で前記大電力負荷の動作開始を検知すると、前記給電制御部が、前記給電停止優先度の順に前記電気負荷の前記個別消費電力量を積算してこれが前記不足電力算出部で推定された前記不足電力量以上となるまで前記電気負荷に接続された前記個別開閉手段を開制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、前記第１制御対象グループと前記第２制御対象グループのそれぞれの前記電気負荷が動作中か否かを判定する動作中負荷監視部を備え、
前記給電制御部は、前記動作中負荷監視部で動作中と判定された前記電気負荷に対し、前記必要電力量又は前記不足電力量以上の電力が確保されるまで前記給電停止優先度の高いものから順に前記個別開閉手段を開制御する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御部はさらに、動作遅延制御部を備え、
前記大電力負荷動作検知部で動作開始の前記大電力負荷が２以上あると判定されると、
前記動作遅延制御部において所定の優先判定基準に基づき前記大電力負荷の動作開始タイミングを所定時間ずつずらす
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の車両用負荷制御システム。
前記負荷制御手段集中部より上流側に設けられ、前記第１制御対象グループ及び前記第２制御対象グループの全ての前記電気負荷への給電を一括して停止可能な一括開閉手段を備え、
前記電源異常判定部は、前記バッテリ容量又は前記バッテリ電圧が前記閾値よりさらに低い一括遮断閾値以下に低下したと判定すると、前記給電制御部に一括遮断指令を出力し、
前記給電制御部は、前記電源異常判定部から前記一括遮断指令を入力すると前記一括遮断手段を開制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用負荷制御システム。