JP6387040B2 - 車両電源制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両電源制御装置に関する。
従来、車両電源制御装置は、車両に搭載されている機器にバッテリの電力を供給する。例えば、車両電源制御装置は、複数の電源ボックスを備え、バッテリが各電源ボックスを介して機器に接続される。各電源ボックスは、複数のスイッチを備え、当該各スイッチを介して機器が接続され、スイッチを切り替えてバッテリの電力を機器に供給する（例えば、特許文献１）。
特開２０１３−４２５６３号公報
しかしながら、車両電源制御装置は、各電源ボックスを介して車両の機器に適切に電力を供給する点で更なる改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の機器に適切に電力を供給することができる車両電源制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両電源制御装置は、車両に設置された複数の異なる負荷から構成された複数の負荷群において、それぞれ異なる前記負荷群に接続され、接続された前記負荷群の前記負荷に供給する電力を制御する複数の負荷電源制御部と、それぞれ異なる前記負荷電源制御部に接続され、接続された前記負荷電源制御部に供給する電力を制御する複数のエリア電源制御部と、前記複数のエリア電源制御部及び前記車両の電源に接続され、前記電源から前記複数のエリア電源制御部に供給する電力を制御するマスタ電源制御部と、を備え、前記マスタ電源制御部は、前記電源の状態と、前記複数のエリア電源制御部に前記負荷電源制御部を介して接続される前記負荷群の消費電力に関する情報とに基づいて、前記負荷群が使用する電力を制限する電力指令値を前記複数のエリア電源制御部にそれぞれ設定し、前記複数のエリア電源制御部は、前記負荷電源制御部を介して接続される前記負荷群の消費電力が、前記電力指令値に基づいて定められる電力制限の目標値を超過するとき、前記負荷群の消費電力を制御することで当該負荷群の消費電力が前記目標値以下になる場合、前記負荷群の消費電力を制御し、前記負荷群の消費電力を制御しても当該負荷群の消費電力が前記目標値以下にならない場合、前記マスタ電源制御部に前記電力指令値による電力制限の変更を要求することを特徴とする。
また、上記車両電源制御装置において、前記複数のエリア電源制御部のうち一の前記エリア電源制御部と、当該一のエリア電源制御部に接続される前記複数の負荷電源制御部と、当該複数の負荷電源制御部に接続される前記負荷群とは、予め定められた同じ車両エリアに設置されることが好ましい。
また、上記車両電源制御装置において、前記複数のエリア電源制御部は、前記電力指令値に基づいて、前記負荷電源制御部を介して前記負荷群に供給する電力を制御することが好ましい。
また、上記車両電源制御装置において、前記マスタ電源制御部は、前記電力指令値による電力制限の変更の要求があった場合、当該電力制限の変更の要求があった前記エリア電源制御部の電力の制限を弱化し、前記電力制限の変更の要求があった前記エリア電源制御部とは異なる前記エリア電源制御部の電力の制限を強化することが好ましい。
また、上記車両電源制御装置において、前記マスタ電源制御部は、前記電力指令値として、前記負荷群の負荷の動作を制御する電力制御モードを前記複数のエリア電源制御部に設定することが好ましい。
本発明に係る車両電源制御装置は、車両に設置された複数の異なる負荷から構成された複数の負荷群において、それぞれ異なる前記負荷群に接続され、接続された前記負荷群の前記負荷に供給する電力を制御する複数の負荷電源制御部と、それぞれ異なる前記負荷電源制御部に接続され、接続された前記負荷電源制御部に供給する電力を制御する複数のエリア電源制御部と、前記複数のエリア電源制御部及び前記車両の電源に接続され、前記電源から前記複数のエリア電源制御部に供給する電力を制御するマスタ電源制御部と、を備えるものである。これにより、車両電源制御装置は、車両の機器に電力を適切に供給することができる。
図１は、実施形態に係る車両電源制御装置の設置例を示す概略図である。 図２は、実施形態に係る車両電源制御装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る車両電源制御装置の機能例を示す図である。 図４は、実施形態に係る車両電源制御装置の動作例を示す図である。 図５は、実施形態に係る車両電源制御装置の動作例を示す図である。 図６は、実施形態に係る車両電源制御装置の動作例を示す図である。 図７は、実施形態に係る車両電源マスタの動作例を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る車両電源マスタの動作例を示すフローチャートである。 図９は、実施形態に係るエリア電源マスタの動作例を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態に係るエリア電源マスタの動作例を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態に係るエリア電源スレーブの動作例を示すフローチャートである。 図１２は、変形例に係る車両電源制御装置の構成例を示すブロック図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る車両電源制御装置について説明する。車両電源制御装置１は、図１に示すように、車両１００に設置され、車両１００に搭載されている機器（負荷）２にバッテリ（電源）３の電力を供給するものである。車両電源制御装置１は、複数の電源ボックスＢＸを備え、各電源ボックスＢＸが所謂ツリー構造を成して接続される。各電源ボックスＢＸは、車両１００の組立構造に応じて区画された複数の車両エリアＥに設置される。
各車両エリアＥは、例えば、ワイヤーハーネスＷＨが車両１００のボディを貫通する部分単位で区画されるものであり、エンジンコンパートメントＥ１、第１フロアエリアＥ２、第２フロアエリアＥ３、及び、リアエリアＥ４である。なお、本実施形態においては、各車両エリアＥを一例として説明するが、各車両エリアＥは、車両１００の組立構造に応じて区画されたものであればよく、各車両エリアＥの数や構成や位置などはこれらに限定されない。また、車両１００のエリア内の更なる分割は、ワイヤーハーネスＷＨの配索や電源ボックスＢＸの数や構成等を考慮し、軽量化やコスト等に基づいて決められることが好ましい。
エンジンコンパートメントＥ１は、車両１００のボディの全長方向における前部に設けられたエリアである。例えば、エンジンコンパートメントＥ１は、ダッシュパネルやインサイドパネル、ボンネット等により区画された空間であり、エンジン周辺の各種機器２やワイパー、ヘッドランプに関わるセンサやモータ等の各種機器２が設置される。
第１フロアエリアＥ２は、車両１００のボディの全長方向に沿ってエンジンコンパートメントＥ１と車両１００の後部との間のエリアにおいて、車幅方向における一方側に設けられたエリアである。例えば、第１フロアエリアＥ２は、ルームフロアパネルや車幅方向における一方側のフロントドア、リアドア等により区画された空間であり、ウィンドウ開閉や屋内照明等の制御に関わるスイッチやモータ等の各種機器２が設置される。
第２フロアエリアＥ３は、車両１００のボディの全長方向に沿ってエンジンコンパートメントＥ１とリアエリアＥ４との間のエリアにおいて、車幅方向における他方側に設けられたエリアである。例えば、第２フロアエリアＥ３は、ルームフロアパネルや車幅方向における他方側のフロントドア、リアドア等により区画された空間であり、ウィンドウ開閉や屋内照明、オーディオ、空調（ヒータ）、ブロア（送風ファン）等の制御に関わるスイッチやモータ等の各種機器２が設置される。
リアエリアＥ４は、車両１００のボディの全長方向における後部に設けられたエリアである。例えば、リアエリアＥ４は、トランクフロアパネル等により区画された空間であり、リアのハザードランプの制御に関わるセンサやモータ等の各種機器２が設置される。
車両電源制御装置１は、複数の電源ボックスＢＸとして、一つの車両電源マスタ１０と、複数のエリア電源マスタ２０と、複数のエリア電源スレーブ３０とを備え、各車両エリアＥに設置される。
車両電源マスタ１０は、マスタ電源制御部であり、図３に示すように、車両１００全体及び＋Ｂ系（常時電源）の電力供給を制御するものである。車両電源マスタ１０は、例えばエンジンコンパートメントＥ１に設置され、複数のエリア電源マスタ２０及び車両１００のバッテリ３にワイヤーハーネスＷＨを介して接続される。車両電源マスタ１０は、図２に示すように、複数のヒューズ１１と、通信部１２と、ＣＰＵ１３とを備える。各ヒューズ１１は、エンジンコンパートメントＥ１に設置されるバッテリ３と各エリア電源マスタ２０との間に介在し、バッテリ３から各エリア電源マスタ２０に過電流が流れると溶断して回路を保護する。通信部１２は、各エリア電源マスタ２０に接続され、各エリア電源マスタ２０と通信を行う。ＣＰＵ１３は、通信部１２に接続され、バッテリ３から各エリア電源マスタ２０に供給する電力を制御する。例えば、ＣＰＵ１３は、バッテリ３の状態と、各エリア電源マスタ２０から出力される消費電力に関する情報とに基づいて各エリア電源マスタ２０を制御する。ここで、バッテリ３の状態は、当該バッテリ３のＳＯＣ（充電率；Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、オルタネータなどの発電装置による発電電力、及び、車両１００の消費電力に基づいて判定される。バッテリ３は、オルタネータの発電によって充電され、車両１００の機器２の電力消費によって放電される。つまり、バッテリ３は、車両１００の発電電力が消費電力を上回るとＳＯＣが上がり、車両１００の発電電力が消費電力を下回るとＳＯＣが下がる。このように、バッテリ３の状態は、ＳＯＣや充放電によって判定される。なお、バッテリ３の状態は、ＳＯＣのみに基づいて判定されてもよい。ＣＰＵ１３は、バッテリ３の状態と各エリア電源マスタ２０の消費電力に関する情報とに基づいて、各車両エリアＥ内で使用する電力を制限する電力指令値を各エリア電源マスタ２０にそれぞれ設定する。なお、ＣＰＵ１３は、電力制御に関連する他のシステムやＥＣＵ等からの信号を考慮して電力指令値を求めてもよい。また、バッテリ３への充電は、電磁誘導や磁気共鳴などによる非接触給電でもよい。
各エリア電源マスタ２０は、エリア電源制御部であり、図３に示すように、各車両エリアＥ（エンジンコンパートメント、フロアエリア及びリアエリア）のエリア電源スレーブ３０への電力供給を制御するものである。各エリア電源マスタ２０は、各車両エリアＥのそれぞれ異なるエリア電源スレーブ３０にワイヤーハーネスＷＨを介して接続される。各エリア電源マスタ２０は、例えば、エンジンコンパートメントＥ１、第１フロアエリアＥ２、第２フロアエリアＥ３、及び、リアエリアＥ４にそれぞれ一台ずつ設置される。各エリア電源マスタ２０は、同じ車両エリアＥに設置された各エリア電源スレーブ３０に接続される。例えば、第１フロアエリアＥ２に設置されたエリア電源マスタ２０は、第１フロアエリアＥ２に設置された各エリア電源スレーブ３０に接続される。各エリア電源マスタ２０は、図２に示すように、複数のＩＰＤ（半導体リレー；Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２１と、通信部２２ａ、２２ｂと、ＣＰＵ２３とを備える。各ＩＰＤ２１は、車両電源マスタ１０と各エリア電源スレーブ３０との間に介在する。各ＩＰＤ２１は、電流をオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）するスイッチ機能やＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御機能、過熱・過電流などに対する各種保護機能などを有する集積回路である。各ＩＰＤ２１は、例えば、ＣＰＵ２３によりオン・オフ制御され、車両電源マスタ１０から各エリア電源スレーブ３０に流れる電流を通過又は停止させる。通信部２２ａは、車両電源マスタ１０に接続され、車両電源マスタ１０と通信を行う。なお、ＩＰＤ２１は、機械的なリレー接点であってもよい。通信部２２ｂは、各エリア電源スレーブ３０に接続され、各エリア電源スレーブ３０と通信を行う。ＣＰＵ２３は、通信部２２ａ、２２ｂ及び各ＩＰＤ２１に接続され、車両電源マスタ１０からの電力指令値に基づいて、各エリア電源スレーブ３０に供給する電力を制御する。例えば、ＣＰＵ２３は、電力指令値に基づいて各ＩＰＤ２１をオン・オフ制御やＰＷＭ制御を行って各エリア電源スレーブ３０に流れる電流を制限する。
各エリア電源スレーブ３０は、負荷電源制御部であり、図３に示すように、ヘッドランプやリアのハザードランプなどの機器２へ供給する電力を制御するものである。各エリア電源スレーブ３０は、車両１００に設置された複数の異なる機器２から構成された複数の機器群（負荷群）２ｃにおいて、それぞれ異なる機器群２ｃにワイヤーハーネスＷＨを介して接続される。各エリア電源スレーブ３０は、例えばエンジンコンパートメントＥ１、第１フロアエリアＥ２、第２フロアエリアＥ３、及び、リアエリアＥ４にそれぞれ複数台ずつ設置される。各エリア電源スレーブ３０は、同じ車両エリアＥに設置された一台のエリア電源マスタ２０及び複数の機器２に接続される。例えば、第１フロアエリアＥ２に設置された各エリア電源スレーブ３０は、同じ第１フロアエリアＥ２に設置された一台のエリア電源マスタ２０及び複数の機器２に接続される。各エリア電源スレーブ３０は、当該各エリア電源スレーブ３０の近傍に位置する各機器２に接続される。各エリア電源スレーブ３０は、複数のＩＰＤ（又はリレー接点）３１と、通信部３２と、ＣＰＵ３３とを備える。各ＩＰＤ３１は、エリア電源マスタ２０と各機器２との間に介在する。各ＩＰＤ３１は、例えばＣＰＵ３３によりオン・オフ制御され、エリア電源マスタ２０から各機器２に流れる電流を通過又は停止させる。なお、各ＩＰＤ３１は、半導体リレーであるが機械的なリレー接点であってもよく、適宜リレー接点ともいう。通信部３２は、エリア電源マスタ２０に接続され、エリア電源マスタ２０と通信を行う。ＣＰＵ３３は、通信部３２及び各ＩＰＤ３１に接続され、エリア電源マスタ２０の制御に基づいて各機器２に供給する電力を制御する。例えば、ＣＰＵ３３は、エリア電源マスタ２０の制御に基づいて各ＩＰＤ３１をオン・オフ制御やＰＷＭ制御を行い、各機器２に流れる電流を制御する。このように、車両電源制御装置１は、図３に示すように、車両１００全体の消費電力を制御する車両電源マスタ１０と、各エリア電源スレーブ３０に接続される各機器２の消費電力を制御する複数のエリア電源マスタ２０と、接続される各機器２の消費電力を制御する複数のエリア電源スレーブ３０とがツリー構造を成して構成される。
次に、車両電源制御装置１の動作例について説明する。この例では、車両電源制御装置１は、各機器２が消費する消費電力を低減する制御として、各機器２を省電力で制御する省電力制御と、各機器２の電力を低減する電力低減制御と、各機器２の優先度に基づいて電力を制御する優先制御とがある。
先ず、省電力制御について説明する。図４に示す比較例において、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が各リレー接点３１のオンを継続して各機器２に電力を供給した場合、各機器２が消費電力Ｗ１を消費する。これに対して、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が各ＩＰＤ３１をＰＷＭ制御して各機器２に電力を供給した場合、各機器２が消費電力Ｗ１より小さい消費電力Ｗ２を消費する（省電力制御）。これにより、車両電源制御装置１は、例えば、省電力制御により電球等の各機器２を適切な明るさに制御することができる。
次に、電力低減制御について説明する。図５に示す比較例において、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が各リレー接点３１のオンを継続して各機器２ａ、２ｂに電力を供給した場合、各機器２ａ、２ｂが消費電力Ｗ３を消費する。これに対して、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が各リレー接点３１をオン・オフ制御して各機器２ａ、２ｂに電力を供給した場合、各機器２ａ、２ｂが消費電力Ｗ３より小さい消費電力Ｗ４を消費する（電力低減制御）。例えば、車両電源制御装置１は、二つのリレー接点３１を交互にオン・オフして各機器２ａ、２ｂに電力を供給して電力低減制御を行う。これにより、車両電源制御装置１は、電力指令値に基づいて定められる電力制限の目標値（電力制限目標値）よりも各機器２ａ、２ｂの消費電力Ｗ４を小さくすることができる。
次に、優先制御について説明する。図６に示す比較例において、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が各リレー接点３１のオンを継続して各機器２ａ、２ｂに電力を供給した場合、各機器２ａ、２ｂが消費電力Ｗ５を消費する。これに対して、車両電源制御装置１は、エリア電源スレーブ３０が優先度の高い機器２ａのリレー接点３１をオンし、優先度の低い機器２ｂのリレー接点３１をオフして機器２ａのみに電力を供給した場合、機器２ａが消費電力Ｗ５より小さい消費電力Ｗ６を消費する（優先制御）。これにより、車両電源制御装置１は、各機器２ａ、２ｂの消費電力Ｗ６を電力制限目標値よりも小さくすることができる。
次に、フローチャートを参照して、車両電源マスタ１０の動作例について説明する。先ず、車両電源マスタ１０は、図７に示すように、車両１００のバッテリ３の状態を確認する（ステップＳ１）。例えば、車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣを確認すると共に、発電装置による発電電力と車両１００全体の消費電力からバッテリ３の充放電を確認する。次に、車両電源マスタ１０は、各エリア電源マスタ２０から消費電力に関する情報を受信する（ステップＳ２）。次に、車両電源マスタ１０は、他のシステムや各ＥＣＵ等から電力制御に関連する情報を受信する（ステップＳ３）。次に、車両電源マスタ１０は、電力指令値として、各機器２の動作を制御する電力制御モードを各エリア電源マスタ２０に設定する（ステップＳ４）。ここで、電力制御モードとは、各機器２の動作を制御してバッテリ３の電力を制御するモードであり、例えばモード０〜モード５が用いられる。モード０は、各機器２の電力の制限がないモードであり、モード１〜５は、機器２の電力の制限があるモードである。例えば、モード１〜５は、モードの数値が上がるに従って機器２の電力の制限が強化される。つまり、モード１〜５は、モード１が最も機器２の電力の制限が弱く、モード５が最も機器２の電力の制限が強い。車両電源マスタ１０は、例えばバッテリ３のＳＯＣに基づいて、電力制御モードのモード０〜５を各エリア電源マスタ２０に設定する。なお、電力制御モードの設定方法の詳細については、後述する。次に、車両電源マスタ１０は、設定した電力制御モードを各エリア電源マスタ２０に送信する（ステップＳ５）。次に、車両電源マスタ１０は、各ＥＣＵに信号を送信し（ステップＳ６）、処理を終了する。
次に、電力制御モードを各エリア電源マスタ２０に設定する方法（上述のステップＳ４の処理内容）について詳細に説明する。車両電源マスタ１０は、図８に示すように、電力制御モードのモードがゼロ（０）に設定されているか否かを判定する（ステップＳ４１）。車両電源マスタ１０は、電力制御モードが電力の制限がないモード０に設定されている場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、バッテリ３のＳＯＣが７５％以上であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが７５％以上であると判定した場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、電力制御モードがモード０の状態で処理を終了する。これにより、車両電源マスタ１０は、各機器２の電力を制限しないモード０の状態で、バッテリ３が十分に充電されているのでモード０を継続して電力の制限を実施しない。
また、車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ４２で、バッテリ３のＳＯＣが７５％未満であると判定した場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、バッテリ３のＳＯＣに応じて電力制御モードにモードｎ（ｎ＝１〜５）を設定して電力の制限を行う（ステップＳ４３）。例えば、車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが７５％未満〜６５％以上であれば、電力制御モードにモード１を設定する。また、車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが６５％未満であれば、バッテリ３のＳＯＣに応じて電力制御モードにモード２〜５を適宜設定する。これにより、車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが相対的に少ない場合に、電力を制限することができる。なお、車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ４２で、車両１００の消費電力と発電装置による発電電力との関係も考慮して電力制御モードの設定を判定してもよい。例えば、車両電源マスタ１０は、消費電力が発電電力より大きく、かつ、バッテリ３のＳＯＣが７５％未満であれば（ステップＳ４２；Ｎｏ）、電力制御モードにモードｎ（ｎ＝１〜５）を設定して電力の制限を行う。
また、車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ４１で、電力制御モードが電力の制限がないモード０に設定されていない場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、各エリア電源マスタ２０から電力制御モードの変更要求があるか否かを判定する（ステップＳ４４）。車両電源マスタ１０は、各エリア電源マスタ２０から電力制御モードの変更要求がない場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、バッテリ３のＳＯＣが８０％以上であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが８０％以上である場合（ステップＳ４５；Ｙｅｓ）、バッテリ３が十分に充電されているので電力制御モードを解除する（ステップＳ４６）。例えば、車両電源マスタ１０は、電力制御モードのモードをゼロ（０）に変更し、処理を終了する。また、車両電源マスタ１０は、バッテリ３のＳＯＣが８０％未満である場合（ステップＳ４５；Ｎｏ）、バッテリ３が十分に充電されていないので、電力制御モードを現状のモードｎ（ｎ＝１〜５）に維持して処理を終了する。
また、車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ４４で、各エリア電源マスタ２０から電力制御モードの変更要求がある場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）、電力制御モードを変更する（ステップＳ４７）。例えば、車両電源マスタ１０は、電力制御モードの変更要求があったエリア電源マスタ２０ａ（図２参照）の電力の制限を弱化し、当該エリア電源マスタ２０ａとは異なるエリア電源マスタ２０ｂ（図２参照）の電力の制限を強化する。具体的に、車両電源マスタ１０は、電力制御モードのモードｎに「１」を減算したモードｎ−１をエリア電源マスタ２０ａに設定し、電力制御モードのモードｎに「１」を加算したモードｎ＋１をエリア電源マスタ２０ｂに設定する。これにより、車両電源マスタ１０は、必要な電力を各エリア電源マスタ２０に供給しつつ、バッテリ３のＳＯＣを維持することができる。なお、電力制御モードの変更要求については、後述する各エリア電源マスタ２０の動作例で説明する。
次に、各エリア電源マスタ２０の動作例について説明する。先ず、各エリア電源マスタ２０は、図９に示すように、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される車両エリアＥ内の各機器２の消費電力を確認する（ステップＴ１）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０や各車両エリアＥ内のＥＣＵ等から出力される信号に基づいて車両エリアＥ内の各機器２の消費電力を確認する。次に、各エリア電源マスタ２０は、車両電源マスタ１０から電力制御モードを受信する（ステップＴ２）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、モード０〜５のいずれかのモードを受信する。次に、各エリア電源マスタ２０は、電力制御に関連する情報を各ＥＣＵから受信する（ステップＴ３）。次に、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０から信号を受信する（ステップＴ４）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０が他のエリア電源スレーブ３０に要求がある場合に、各エリア電源スレーブ３０から信号を受信する。次に、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される各機器２の電力を制御する（ステップＴ５）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードのモード０〜５に基づいて、該当するエリア電源スレーブ３０を介して各機器２に供給する電力を制限する。次に、各エリア電源マスタ２０は、エリア電源スレーブ３０を介して接続される各機器２の電力制御状態を確認する（ステップＴ６）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される各機器２の消費電力と、電力指令値に基づいて定められる電力制限の目標値（電力制限目標値）とに基づいて電力制御状態を確認する。なお、各エリア電源マスタ２０による電力制御状態の確認方法の詳細は、後述する。次に、各エリア電源マスタ２０は、車両電源マスタ１０に電力制御状態の確認結果を送信する（ステップＴ７）。次に、各エリア電源マスタ２０は、各ＥＣＵに信号を送信して（ステップＴ８）、処理を終了する。
次に、各エリア電源マスタ２０による各機器２の電力制御状態の確認方法（上述のステップＴ６の処理内容）について詳細に説明する。各エリア電源マスタ２０は、図１０に示すように、電力制御モードのモードがゼロ（０）に設定されているか否かを判定する（ステップＴ６１）。各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードがモード０に設定されている場合（ステップＴ６１；Ｙｅｓ）、各機器２の電力が制限されていないので、処理を終了する。また、各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードがモード０に設定されていない場合（ステップＴ６１；Ｎｏ）、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される各機器２の消費電力が、電力制限目標値以下であるか否かを判定する（ステップＴ６２）。各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される各機器２の消費電力が、電力制限目標値以下である場合（ステップＴ６２；Ｙｅｓ）、各機器２の電力を制御する必要がないので、処理を終了する。また、各エリア電源マスタ２０は、各エリア電源スレーブ３０を介して接続される車両エリアＥ内の各機器２の消費電力が、電力制限目標値を超過する場合（ステップＴ６２；Ｎｏ）、電力制御モードを変更することが可能か否かを判定する（ステップＴ６３）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、各車両エリアＥ内の各機器２の電力制御モードを変更して電力制限を強化することで、各車両エリアＥ内の各機器２の消費電力を電力制限目標値以下にすることが可能か否かを判定する。各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードを変更することが可能である場合（ステップＴ６３；Ｙｅｓ）、電力制御モードを変更する（ステップＴ６４）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードのモードｎ（ｎ＝１〜５）に「１」を加算して電力制御モードを変更して各車両エリアＥ内の各機器２の消費電力を下げて処理を終了する。また、各エリア電源マスタ２０は、電力制御モードを変更することが可能でない場合（ステップＴ６３；Ｎｏ）、電力制御モードの変更を車両電源マスタ１０に要求する（ステップＴ６５）。例えば、各エリア電源マスタ２０は、優先度が高く電力の制限ができない機器２があり、各車両エリアＥ内の機器２の消費電力が電力制限目標値を超過する場合、車両電源マスタ１０に電力制御モードを変更して電力制限を軽減するように要求して処理を終了する。ここで、機器２の優先度は、電力を制限する序列であり、車両１００のヘッドランプなどの安全系の機器２の優先度が高く、車両１００の空調などの快適系の機器２の優先度が低い。このように、各エリア電源マスタ２０は、各車両エリアＥ内で電力制限が可能な場合、各車両エリアＥ内で電力制限を行い、各車両エリアＥ内で電力制限が不可能な場合、車両電源マスタ１０に電力制御モードの変更を要求する。
次に、各エリア電源スレーブ３０の動作例について説明する。各エリア電源スレーブ３０は、各エリア電源マスタ２０から電力制御モードを受信する（ステップＵ１）。次に、各エリア電源スレーブ３０は、電力制御モードを確認する（ステップＵ２）。例えば、各エリア電源スレーブ３０は、電力制御モードがモードｎ（ｎ＝０〜５）に設定されていることを確認する。次に、各エリア電源スレーブ３０は、電力制御モードに基づいて各機器２の電力制御を行う（ステップＵ３）。例えば、各エリア電源スレーブ３０は、電力制御モードがモード１〜５の場合、該当する機器２に供給する電力を制限し、電力制御モードがモード０の場合、該当する機器２に供給する電力を制限しない。具体的に、各エリア電源スレーブ３０は、電力制御モードがモード１〜５の場合、上述した省電力制御や電力低減制御、優先制御を実施して各機器２の消費電力を低減させる。次に、各エリア電源スレーブ３０は、各機器２の状態を確認する（ステップＵ４）。例えば、各エリア電源スレーブ３０は、近傍にあるＳＷ、センサ、ＥＣＵ等の信号により、制御する対象が他のエリア電源スレーブ３０や他の車両エリアＥ内の機器２にまたがるか否かを確認する。次に、各エリア電源スレーブ３０は、エリア電源マスタ２０に信号を送信し（ステップＵ５）、処理を終了する。例えば、各エリア電源スレーブ３０は、制御する対象が他のエリア電源スレーブ３０や他の車両エリアＥ内の機器２にまたがる場合、エリア電源マスタ２０に信号を送信し、エリア電源マスタ２０を通じて他のエリア電源スレーブ３０や他の車両エリアＥ内の機器２に対して信号を伝達して処理を終了する。
〔電力制御モードの具体例〕
次に、電力制御モードのモード１〜５の具体例について説明する。例えば、モード１は、ヒータの間欠制御や室内照明を制限するモードである。モード３は、ブロア（送風ファン）を停止するモードである。モード５は、空調の停止やヒータを停止するモードである。具体例は省略するが、モード２は、モード１とモード３との間に行われる電力制限であり、モード４は、モード３とモード５との間に行われる電力制限である。このように、モード１〜５は、モードの数値が上がるに従って機器２の電力の制限が強化される。
〔車両シーンを組み合わせて電力制御モードを設定〕
次に、車両１００の車両シーンを組み合わせて電力制御モードを設定する例について説明する。車両シーンは、車両１００が環境から影響を受ける要因や、車両１００の動作に関わる要因等である。車両シーンは、例えば、当該車両シーンを規定する要因が四つあり、車両１００の外部の明るさや、天候、乗員の有無、走行状態である。車両１００の外部の明るさは、例えば照度センサにより検出され、天候は、例えば天候情報が保存されたサーバに無線通信可能な車両１００の情報端末により取得され、乗員は、例えば車両１００のシートに設置された荷重センサにより検出され、走行状態は、例えば車両１００の停止や進行等の状態であり、各種センサにより検出される。
車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ５で、各エリア電源マスタ２０に電力制御モードを送信すると共に車両シーンを規定する要因を送信する。各エリア電源マスタ２０は、上述のステップＴ５で、車両シーンと電力制御モードとの組み合わせ毎に予め設定された電力の制限を行う。車両シーンと電力制御モードとの組み合わせは、例えば、車両シーンが、明るさ＝「暗い（夜）」、天候＝「雨」、乗員＝「運転者のみ」、走行状態＝「停車」の場合、電力制御モードは、モード０が、電力の制限がないモードであり、モード１が、ヒータの間欠制御や運転席のみ照明を点灯するモードであり、モード３が、ブロアの停止やワイパーの間欠制御であり、モード５が、空調の停止やヘッドランプを消灯するモードである。具体例は省略するが、モード２は、モード１とモード３との間に行われる電力制限であり、モード４は、モード３とモード５との間に行われる電力制限である。これにより、各エリア電源マスタ２０は、車両シーンに応じて最適な電力制御モードを設定することができる。例えば、各エリア電源マスタ２０は、天候が雨のときに電力制御モードがモード３の場合、ワイパーの間欠制御等を行うので、車両シーンに応じて適切に電力を制限することができる。
〔各車両エリアと車両シーンとを組み合わせて電力制御モードを設定〕
次に、各車両エリアＥと車両シーンとを組み合わせて電力制御モードを設定する例について説明する。車両電源マスタ１０は、上述のステップＳ５で、各エリア電源マスタ２０に電力制御モードを送信すると共に車両シーンを規定する要因を送信する。各エリア電源マスタ２０は、上述のステップＴ５で、車両シーンと電力制御モードとに基づいて、車両１００の電力制御を指示する。ここで、車両シーンと当該車両シーンに対応する電力制御モードとは、車両エリアＥ毎に組み合わされている。例えば、車両エリアＥが助手席を含む第２フロアエリアＥ３では、車両シーンが、明るさ＝「暗い（夜）」、天候＝「雨」、乗員＝「運転者のみ」、走行状態＝「停車」である場合、電力制御モードは、モード０が、電力の制限がないモードであり、モード１が、屋内照明を消灯するモードであり、モード３が、ブロアを停止するモードであり、モード５が、空調の停止やシート・ドアへの電力供給を停止するモードである。具体例は省略するが、モード２は、モード１とモード３との間に行われる電力制限であり、モード４は、モード３とモード５との間に行われる電力制限である。このように、車両シーンと当該車両シーンに対応する電力制御モードとは、車両エリアＥ毎に組み合わされている。これにより、各エリア電源マスタ２０は、車両エリアＥ毎に車両シーンに応じて適切に電力を制限することができる。例えば、第２フロアエリアＥ３のエリア電源マスタ２０は、乗員が運転者のみであるときに電力制御モードがモード１である場合、助手席側である第２フロアエリアＥ３の屋内照明を消灯するので、適切に電力を制限することができる。
なお、複数の車両エリアＥと当該各車両エリアＥに対応する電力制御モードとが、車両シーン毎に組み合わされてもよい。例えば、車両電源マスタ１０は、乗員が運転者のみの場合、運転席を含む第１フロアエリアＥ２以外の車両エリアＥの電力制御モードのモードを高く設定して電力を制限する。また、車両電源マスタ１０は、夜で雨の場合、ワイパーやヘッドランプを含むエンジンコンパートメントＥ１以外の車両エリアＥの電力制御モードのモードを高く設定して電力を制限する。
以上のように、実施形態に係る車両電源制御装置１は、車両１００に設置された複数の異なる機器２から構成された複数の機器群２ｃにおいて、それぞれ異なる機器群２ｃに接続され、接続された機器群２ｃの機器２に供給する電力を制御する複数のエリア電源スレーブ３０と、それぞれ異なるエリア電源スレーブ３０に接続され、接続されたエリア電源スレーブ３０に供給する電力を制御する複数のエリア電源マスタ２０と、複数のエリア電源マスタ２０及び車両１００のバッテリ３に接続され、バッテリ３から複数のエリア電源マスタ２０に供給する電力を制御する車両電源マスタ１０と、を備える。これにより、車両電源制御装置１は、バッテリ３から機器２に至る電力供給経路を細分化することができるので、必要な機器２にのみ電力を供給することができる。つまり、車両電源制御装置１は、エリア電源マスタ２０毎に機器２に細かく電力を供給することができる。従って、車両電源制御装置１は、機器２に電力を適切に供給することができるので、機器２の消費電力を低減することができる。
また、車両電源制御装置１は、各電源ボックスＢＸ（車両電源マスタ１０、各エリア電源マスタ２０、各エリア電源スレーブ３０）が三階層の所謂ツリー構造により構成されるので、各電源ボックスＢＸの細分化により各電源ボックスＢＸを小型化することができ、車両１００に容易に設置することができる。また、車両電源制御装置１は、機器２が増加しても当該機器２の近傍のエリア電源スレーブ３０に機器２が接続されるので、ワイヤーハーネスＷＨの配索性を向上できると共にワイヤーハーネスＷＨを軽量化することができる。また、車両電源制御装置１は、軽量化により車両１００の燃費を向上できる。また、車両電源制御装置１は、エリア電源マスタ２０を設置することにより車両エリアＥ単位で各機器２の電力が制御されるので、車両電源マスタ１０が各機器２の動作を把握する必要がなくなり、車両電源マスタ１０の構成を共通化できる。例えば、車両電源制御装置１は、各エリア電源マスタ２０の消費電力やエリア電源マスタ２０の個数、エリア電源スレーブ３０の個数などに基づいて車両電源マスタ１０のラインアップを用意することができる。
また、車両電源制御装置１は、複数のエリア電源マスタ２０のうち一のエリア電源マスタ２０と、当該一のエリア電源マスタ２０に接続される複数のエリア電源スレーブ３０と、当該複数のエリア電源スレーブ３０に接続される複数の機器群２ｃとは、予め定められた同じ車両エリアＥに設置される。これにより、車両電源制御装置１は、ワイヤーハーネスＷＨの配索性をより向上できると共に、ワイヤーハーネスＷＨをより軽量化できる。
また、車両電源制御装置１は、車両電源マスタ１０が、バッテリ３の状態と、複数のエリア電源マスタ２０にエリア電源スレーブ３０を介して接続される機器群２ｃの消費電力に関する情報とに基づいて、機器群２ｃが使用する電力を制限する電力指令値を複数のエリア電源マスタ２０にそれぞれ設定する。これにより、車両電源制御装置１は、エリア電源マスタ２０毎に消費電力を制御することができ、車両電源マスタ１０の制御を簡略化できる。
また、車両電源制御装置１は、複数のエリア電源マスタ２０が、電力指令値に基づいて、複数のエリア電源スレーブ３０を介して機器群２ｃに供給する電力を制御する。これにより、車両電源制御装置１は、各エリア電源マスタ２０が機器群２ｃの消費電力を制御することができるので、車両電源マスタ１０が機器群２ｃの消費電力を制御する手間を省くことができる。
また、車両電源制御装置１は、複数のエリア電源マスタ２０が、エリア電源スレーブ３０を介して接続される機器群２ｃの消費電力が、電力指令値に基づいて定められる電力制限の目標値を超過するとき、機器群２ｃの消費電力を制御することで機器群２ｃの消費電力が目標値以下になる場合、機器群２ｃの消費電力を制御し、機器群２ｃの消費電力を制御しても当該機器群２ｃの消費電力が目標値以下にならない場合、車両電源マスタ１０に電力指令値による電力制限の変更を要求する。これにより、車両電源制御装置１は、エリア電源マスタ２０にエリア電源スレーブ３０を介して接続される機器群２ｃの機器２の消費電力を電力制限目標値の範囲内に収めることができる。
また、車両電源制御装置１は、車両電源マスタ１０が、電力指令値による電力制限の変更の要求があった場合、当該電力制限の変更の要求があったエリア電源マスタ２０の電力の制限を弱化し、電力制限の変更の要求があったエリア電源マスタ２０とは異なるエリア電源マスタ２０の電力の制限を強化する。これにより、車両電源制御装置１は、各エリア電源マスタ２０の消費電力の合計値を一定に保つことができる。
また、車両電源制御装置１は、車両電源マスタ１０が、電力指令値として、機器群２ｃの機器２の動作を制御する電力制御モードを複数のエリア電源マスタ２０に設定する。これにより、車両電源制御装置１は、各エリア電源マスタ２０が、電力制御モードに基づいて各エリア電源スレーブ３０に接続される機器群２ｃの機器２の動作を制御することができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。車両電源マスタ１０は、電力制御モードを各エリア電源マスタ２０に設定することにより電力を制限したが、電力制御モードの代わりに電力量を用いて電力を制限してもよい。例えば、車両電源マスタ１０は、各車両エリアＥ内で使用可能なエリア内電力量を各エリア電源マスタ２０に設定することにより電力を制限する。この場合、各エリア電源マスタ２０は、エリア内電力量に基づいてエリア電源スレーブ３０を介して接続される機器群２ｃの機器２を制御する。例えば、各エリア電源マスタ２０は、エリア内電力量に基づいて各エリア電源スレーブ３０に使用可能な電力を分配する。各エリア電源スレーブ３０は、エリア電源マスタ２０から分配された電力に基づいて各機器２を制御する。
また、車両電源制御装置１は、複数のバッテリ３を有していてもよい。例えば、車両電源制御装置１Ａは、図１２に示すように、二つのバッテリ３、３Ａを有し、二系統（プライマリ側、セカンダリ側）から構成される。具体的に、車両電源制御装置１Ａは、バッテリ３と、車両電源マスタ１０と、複数のエリア電源マスタ２０と、複数のエリア電源スレーブ３０とから成る第一系統（プライマリ側）と、さらに、バッテリ３Ａと、電源マスタ１０Ａと、複数のエリア電源マスタ２０Ａと、複数のエリア電源スレーブ３０Ａとから成る第二系統（セカンダリ側）とから構成される。車両電源制御装置１Ａは、プライマリ側の車両電源マスタ１０とセカンダリ側の電源マスタ１０Ａとが、各バッテリ３、３Ａ間を接続する接続スイッチ４０を介して接続される。また、車両電源制御装置１Ａは、車両電源マスタ１０の通信部１２と電源マスタ１０Ａの通信部１２とが通信回線を介して接続される。車両電源制御装置１Ａは、接続スイッチ４０がオフの場合、車両電源マスタ１０が、プライマリ側の各エリア電源マスタ２０を制御し、電源マスタ１０Ａが、セカンダリ側の各エリア電源マスタ２０Ａを制御する。また、車両電源制御装置１Ａは、接続スイッチ４０がオンの場合、車両電源マスタ１０が、プライマリ側の各エリア電源マスタ２０を制御すると共に、セカンダリ側の各エリア電源マスタ２０Ａを制御する。車両電源制御装置１Ａは、車両電源マスタ１０が、接続スイッチ４０をオン・オフ制御する。なお、車両電源制御装置１Ａは、電源マスタ１０Ａが接続スイッチ４０をオン・オフ制御してもよい。このように、変形例に係る車両電源制御装置１Ａは、二つのバッテリ３、３Ａを有し、二系統から構成され、プライマリ側とセカンダリ側とをそれぞれ別々に制御したり、プライマリ側とセカンダリ側とを一系統とみなして制御したりする。
また、車両電源マスタ１０は、例えば、複数の車両１００による隊列走行時に他の車両１００から供給される電力に基づいて各エリア電源マスタ２０に供給する電力を制御してもよい。
また、車両電源制御装置１は、車両電源マスタ１０と、エリア電源マスタ２０と、エリア電源スレーブ３０とを有する三階層で構成される例について説明したが、三階層よりも多くの階層で構成してもよい。
１、１Ａ 車両電源制御装置
２ 機器（負荷）
２ｃ 機器群（負荷群）
３、３Ａ バッテリ（電源）
１０ 車両電源マスタ（マスタ電源制御部）
２０ エリア電源マスタ（エリア電源制御部）
３０ エリア電源スレーブ（負荷電源制御部）
１００ 車両
Ｅ 車両エリア
Ｅ１ エンジンコンパートメント
Ｅ２ 第１フロアエリア
Ｅ３ 第２フロアエリア
Ｅ４ リアエリア

Claims (5)

  1. 車両に設置された複数の異なる負荷から構成された複数の負荷群において、それぞれ異なる前記負荷群に接続され、接続された前記負荷群の前記負荷に供給する電力を制御する複数の負荷電源制御部と、
    それぞれ異なる前記負荷電源制御部に接続され、接続された前記負荷電源制御部に供給する電力を制御する複数のエリア電源制御部と、
    前記複数のエリア電源制御部及び前記車両の電源に接続され、前記電源から前記複数のエリア電源制御部に供給する電力を制御するマスタ電源制御部と、を備え、
    前記マスタ電源制御部は、
    前記電源の状態と、前記複数のエリア電源制御部に前記負荷電源制御部を介して接続される前記負荷群の消費電力に関する情報とに基づいて、前記負荷群が使用する電力を制限する電力指令値を前記複数のエリア電源制御部にそれぞれ設定し、
    前記複数のエリア電源制御部は、
    前記負荷電源制御部を介して接続される前記負荷群の消費電力が、前記電力指令値に基づいて定められる電力制限の目標値を超過するとき、
    前記負荷群の消費電力を制御することで当該負荷群の消費電力が前記目標値以下になる場合、前記負荷群の消費電力を制御し、
    前記負荷群の消費電力を制御しても当該負荷群の消費電力が前記目標値以下にならない場合、前記マスタ電源制御部に前記電力指令値による電力制限の変更を要求することを特徴とする車両電源制御装置。
  2. 前記複数のエリア電源制御部のうち一の前記エリア電源制御部と、当該一のエリア電源制御部に接続される前記複数の負荷電源制御部と、当該複数の負荷電源制御部に接続される前記負荷群とは、予め定められた同じ車両エリアに設置される請求項１に記載の車両電源制御装置。
  3. 前記複数のエリア電源制御部は、
    前記電力指令値に基づいて、前記負荷電源制御部を介して前記負荷群に供給する電力を制御する請求項１又は２に記載の車両電源制御装置。
  4. 前記マスタ電源制御部は、
    前記電力指令値による電力制限の変更の要求があった場合、当該電力制限の変更の要求があった前記エリア電源制御部の電力の制限を弱化し、前記電力制限の変更の要求があった前記エリア電源制御部とは異なる前記エリア電源制御部の電力の制限を強化する請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両電源制御装置。
  5. 前記マスタ電源制御部は、
    前記電力指令値として、前記負荷群の負荷の動作を制御する電力制御モードを前記複数のエリア電源制御部に設定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両電源制御装置。
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