JP2007126050A - Electric power management device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源から供給可能な電力を複数の電気負荷に分配して供給する際の供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power management device that controls supply power distribution when power that can be supplied from a power source is distributed and supplied to a plurality of electric loads.
従来から、多数の車載電気負荷を搭載した自動車に装備され、車載電源と、該車載電源から給電された電力を前記車載電気負荷へ個別に断続可能に配電する配電制御部とを備える車両用配電装置において、前記配電制御部は、前記各車載電気負荷を重要度別に複数のグループに区分けする負荷重要度情報を記憶する記憶手段と、前記車載電源及び前記配電制御部を含む給電系の部分給電可能な異常を検出する手段と、当該異常を検出した時に前記負荷重要度情報に基づいて重要度が高い前記グループの前記車載電気負荷に優先給電し、重要度が低い前記グループの前記車載電気負荷への給電を遮断する給電制御手段と、を有することを特徴とする車両用配電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年では、車両の機能の多様化及び高度化に伴い、車両には多数の電子部品(電気負荷)が搭載されつつある。一般的に、車両に搭載される電源は、当該車両に搭載される各電気負荷に不足の無い電力供給が可能となるように定格電力等が決定されているが、各電気負荷が自由に最大限に動作することを許容するような電力消費態様は、各電気負荷の性能を最大限発揮させることができる反面、非効率である場合もあり、また、電源の大型化を招く等の不都合もある。 In recent years, with the diversification and sophistication of vehicle functions, many electronic components (electric loads) are being mounted on vehicles. In general, the power supply mounted on a vehicle is determined such that the rated power, etc., can be supplied without any shortage to each electric load mounted on the vehicle. The power consumption mode that allows the operation to the limit allows the performance of each electric load to be maximized, but it may be inefficient, and there is also a disadvantage such as an increase in the size of the power supply. is there.
このため、上述の従来技術のように車載システムに異常が生じた場合だけでなく、通常時においても、各電気負荷に対する供給電力配分を制御することは有用である。この場合、電源の小型化も可能となるが、その反面として、電源から供給可能な電力を超えない範囲内で、各電気負荷の性能を適切に発揮させなければならず、各電気負荷に対する供給電力配分を適切に決定するのは困難である。 For this reason, it is useful to control the supply power distribution to each electric load not only in the case where an abnormality occurs in the in-vehicle system as in the above-described prior art but also in the normal time. In this case, it is possible to reduce the size of the power supply, but on the other hand, the performance of each electric load must be appropriately demonstrated within the range not exceeding the power that can be supplied from the power supply. It is difficult to determine power distribution appropriately.
そこで、本発明は、各電気負荷への供給電力配分を適切に制御することを可能とする車両用電力マネジメント装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicular power management apparatus that can appropriately control distribution of power supplied to each electric load.
上記目的を達成するため、第1の発明は、複数の電気負荷に対する供給電力配分を制御する車両用電力マネジメント装置において、
供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を、電気負荷毎に導出しておき、
電源の状態と、各電気負荷の作動要求状態と、前記各電気負荷の性能満足特性とに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a vehicle power management apparatus that controls supply power distribution to a plurality of electric loads.
Deriving the performance satisfaction characteristics of the electrical load relative to the supplied power for each electrical load,
Based on the state of the power source, the operation request state of each electric load, and the performance satisfaction characteristic of each electric load, the supply power distribution to each electric load is calculated.
第2の発明は、第1の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷の性能満足特性は、複数の電気負荷間で共通な指標として性能満足度で表され、
電源から供給可能な電力を制約条件として用い、各電気負荷における前記性能満足度の合計値が極大となるように、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化演算することを特徴とする。
2nd invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 1st invention,
Performance satisfaction characteristics of each electrical load are expressed as performance satisfaction as a common index among multiple electrical loads.
The power that can be supplied from the power supply is used as a constraint condition, and the supply power distribution to each electric load is optimized so that the total value of the performance satisfaction in each electric load is maximized.
第3の発明は、第1又は2の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷の作動要求状態毎に、前記演算した各電気負荷への供給電力配分を実績値として記憶しておき、該記憶した供給電力配分の実績値に従って、各電気負荷への供給電力配分を決定することを特徴とする。
3rd invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 1st or 2nd invention,
For each operation request state of each electric load, the calculated supply power distribution to each electric load is stored as an actual value, and the supply power distribution to each electric load is determined according to the stored actual power distribution value. It is characterized by determining.
第4の発明は、第3の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
定期的に、再演算した供給電力配分を、前記記憶した供給電力配分の実績値に代えて用いることを特徴とする。
4th invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 3rd invention,
Periodically, the recalculated supply power distribution is used in place of the stored actual power distribution value.
第5の発明は、第1又は2の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
車両状態に基づいて各電気負荷の作動要求を予測し、当該予測した各電気負荷の作動要求に基づいて、各電気負荷への供給電力配分を演算することを特徴とする。
5th invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 1st or 2nd invention,
An operation request for each electric load is predicted based on the vehicle state, and a distribution of power supplied to each electric load is calculated based on the predicted operation request for each electric load.
第6の発明は、第5の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
作動開始時に大電力を消費する所定の電気負荷の作動要求の発生が予測された場合、電源から供給可能な電力を、該供給可能な電力が小さくなる方向に補正して、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする。
6th invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 5th invention,
When an operation request for a predetermined electric load that consumes a large amount of power at the start of operation is predicted, the power that can be supplied from the power supply is corrected so that the power that can be supplied decreases, and the supply to each electric load is performed. The power distribution is calculated.
第5の発明は、第1、2又は5の発明に係る車両用電力マネジメント装置において、
各電気負荷には電力供給優先度が設定されており、
電源の状態が所定基準を下回った場合、優先度の低い電気負荷への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷への供給電力配分を演算することを特徴とする。
5th invention is the electric power management apparatus for vehicles which concerns on 1st, 2nd, or 5th invention,
Each electrical load has a power supply priority,
When the state of the power source falls below a predetermined standard, the distribution of the supply power to the remaining electric loads is calculated under a condition in which the power supply to the electric loads with low priority is cut off in advance.
本発明によれば、各電気負荷の供給電力に対する性能満足特性を用いて、各電気負荷への供給電力配分を制御することで、電源から供給可能な電力を超えない範囲内で、各電気負荷の性能を適切に発揮させることが可能となる。 According to the present invention, by using the performance satisfaction characteristic with respect to the supply power of each electric load, the distribution of the supply power to each electric load is controlled, so that each electric load is within the range not exceeding the power that can be supplied from the power source. It is possible to appropriately exhibit the performance of.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の車両用電力マネジメント装置に係る基本システム構成を示す図である。本実施例の電力マネジメント装置は、電力マネージャ10を中心として構成される。電力マネージャ10は、一般的なECU(Electronic Control Unit)と同様、図示しないバスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータから構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a basic system configuration according to the vehicle power management apparatus of the present invention. The power management apparatus according to the present embodiment is configured with the
電力マネージャ10には、CAN(controller area network)などの適切なバスを介して、各電気負荷20A,20B,20C・・・が接続されている。各電気負荷20は、一以上の電気負荷要素から構成される負荷システムを一単位としてもよく、或いは、各負荷システムにおける各電気負荷要素を一単位としてもよい。尚、負荷システムは、例えばブロアモータ及びそれを制御するコントローラを含む空調システム、同様にアシストモータ及びそれを制御するコントローラを含む電動パワーステアリングシステム、スクイブ及びそのドライバ等を制御するコントローラを含むエアバックシステム、等々、多種多様でありうる。
Each
電力マネージャ10は、適切なバスを介して、車載の各種センサのセンサ情報、車載の通信装置が外部センタや他車両等から取得する外部情報、各電気負荷20A,20B,20C・・・の負荷情報(後述する要求電力等を含む。)等を取得できるように構成されている。
The
電力マネージャ10には、適切なバスを介して、発電機30が接続されている。発電機30は、典型的には、エンジンの出力エネルギを電気エネルギに変換するオルタネータである。電力マネージャ10は、車両の走行状態に応じて、発電機30に対して発電電圧を指示する。
A
電力マネージャ10には、適切なバスを介して、バッテリマネージャ40が接続されている。バッテリマネージャ40は、電流値や電圧値、バッテリ温度等に基づいて車載のバッテリ42の状態(SOC)を算出し、電力マネージャ10に周期的に通知する。バッテリ42としては、鉛電池やリチウムイオン電池、燃料電池等を含み、2つ以上の電池の組み合わせ(例えば、2電源システムにおける鉛電池とリチウムイオン電池)であってもよい。バッテリ42は、上述の発電機30と共に、各電気負荷20A,20B,20C・・・に対する電源を構成する。
A
電力マネージャ10は、以下で詳説するように、各電気負荷20A,20B,20C・・・に対する供給電力配分を制御する。ここで、供給電力配分とは、電源から供給される電力(本例では、簡易のため発電機30を考慮せず、バッテリ42からの供給電力)に対する、各電気負荷20A,20B,20C・・・に対する各供給電力の比率を表す。電力マネージャ10による供給電力配分の制御は、例えば各電気負荷20A,20B,20C・・・に対する電源供給路をリレー等のスイッチにより接続・遮断することで機械的に実現することも可能であるが、各電気負荷20A,20B,20C・・・に対する作動指示値ないし制御目標値を変更させることで、電気的に容易に実現することができる。
As will be described in detail below, the
本実施例では、以下で詳説する如く、複数の電気負荷間で共通に評価される指標である性能満足度を表す評価関数を導入し、各電気負荷間における相対的な重要度を性能満足度により共通に評価することで、各電気負荷への供給電力配分を最適に制御する。 In this embodiment, as will be described in detail below, an evaluation function representing performance satisfaction, which is an index that is commonly evaluated among a plurality of electric loads, is introduced, and the relative importance between the electric loads is expressed as performance satisfaction. , The distribution of power supplied to each electric load is optimally controlled.
以下では、本実施例の理解の容易化のため、3つの電気負荷20A,20B,20Cを例に説明し、電気負荷20Aは、ブレーキシステム(以下、「ECBシステム20A」ともいう。)であり、電気負荷20Bは、パワーステアリングシステム(以下、「PSシステム20B」ともいう。)であり、電気負荷20Cは、シートヒータ(以下、「シートヒータ20C」ともいう。)であるものとする。
Hereinafter, for ease of understanding of the present embodiment, three
図2は、ECBシステム20Aの評価関数の一例を示し、図3は、PSシステム20Bの評価関数の一例を示し、図4は、シートヒータ20Cの評価関数の一例を示す。各図において、横軸は、電気負荷に対する供給電力ないし消費電力[W]を表し、縦軸は、性能満足度を表す。性能満足度は、3つの電気負荷20A,20B,20C間で共通の指標(即ち、標準化された指標)であり、最大の性能満足度1は、当該電気負荷の性能が最大限に発揮されることを意味し、最小の性能満足度0は、当該電気負荷の性能が全く発揮されていないことを意味する。
2 shows an example of the evaluation function of the
ここで、評価関数は、供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を表すものであるが、その電気負荷のみの性能を単独で捉えたときの性能満足特性ではなく、車両全体の中で当該電気負荷の性能を捉えたときの性能満足特性を表す。換言すると、評価関数は、各電気負荷間における相対的な重要度を、車両全体としての機能(特に走行性能)を重視して表したものである。尚、評価関数は、常に図示のように連続関数となるとは限らず、電気負荷によっては不連続関数となることもありうる。 Here, the evaluation function represents the performance satisfaction characteristic of the electric load with respect to the supplied power, but it is not the performance satisfaction characteristic when the performance of only the electric load is taken alone, but the electric load in the entire vehicle. This represents the performance satisfaction characteristics when the performance of the system is captured. In other words, the evaluation function represents the relative importance between the electric loads with an emphasis on the function of the vehicle as a whole (especially traveling performance). Note that the evaluation function is not always a continuous function as shown in the figure, and may be a discontinuous function depending on the electric load.
ECBシステム20Aの評価関数FB(WB)は、図2(A)に示すように、ECBシステム20Aに対する供給電力WB[W]が電力値WB0[W]のときに最大の性能満足度1となり、その前後の供給電力WBにおいて性能満足度が急激に減少する急峻な関数に設定される。電力値WB0は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でECBシステム20Aが作動する時の消費電力(以下、「要求電力WB0」という)に対応する。
As shown in FIG. 2A, the evaluation function F B (W B ) of the
この場合、ECBシステム20Aについては、供給電力WBが要求電力WB0と異なると、性能満足度が最大値1から急激に減少することになる。これは、ECBシステム20Aに対して要求どおりの電力を供給しないと、ECBシステム20Aの性能満足度の著しい低下を招くことを意味する。尚、供給電力WBが要求電力WB0を上回る場合にも、性能満足度が最大値1から急激に減少しているのは、要求電力WB0を上回る供給電力WBがECBシステム20Aにより消費不能であることを意味する。
In this case, for the
尚、要求電力WB0は、ECBシステム20Aの作動態様に応じて変化するため、ECBシステム20Aの評価関数FB(WB)は、要求電力WB0の変化に伴って変化する。即ち、正確にはECBシステム20Aの評価関数は、2つのパラメータによりFB(WB、WB0)で表される。図2(A)及び図2(B)は、それぞれ、ECBシステム20Aの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図2(A)は、図2(B)の場合よりも要求電力WB0が大きい(典型的には、ブレーキ操作量が大きい)ときの評価関数を示す。評価関数は、基本的に、要求電力WB0が小さくなるにつれて、上述の形(要求電力WB0を中心とした急峻な凸形状)を略維持しながら、横軸方向に平行移動するものであってよい。但し、要求電力WB0が所定基準値より小さい場合(例えば、ブレーキ操作量が所定基準値より小さい場合)には、図2(B)に示すように、供給電力WBが要求電力WB0のときに最大の性能満足度1となり、供給電力WBが要求電力WB0よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロ以上の所定値(例えば0.7)へと減少していくものであってもよい。これは、ブレーキ操作量がさほど大きくない場合は、必要な制動力がさほど高くないことが想定されるためのである。
Since the required power W B0 changes according to the operation mode of the
尚、ECBシステム20Aの評価関数に関して、上述と同様の観点から、ブレーキ操作に関する2つ以上のパラメータ(例えばブレーキ操作量、操作速度等)を用いて、ブレーキ操作態様に応じて異なる評価関数を定義してもよい。
Regarding the evaluation function of the
PSシステム20Bの評価関数FS(WS)は、図3(A)に示すように、PSシステム20Bに対する供給電力WS[W]が電力値WS0[W]のときに最大の性能満足度1となり、供給電力WSが電力値WS0よりも大きくなると、性能満足度が急激に減少し、供給電力WSが電力値WS0よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロへと減少していく。電力値WS0は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でPSシステム20Bが作動した時の消費電力(以下、「要求電力WS0」という)に対応する。 As shown in FIG. 3A, the evaluation function F S (W S ) of the PS system 20B satisfies the maximum performance when the supplied power W S [W] to the PS system 20B is a power value W S0 [W]. When the supplied power W S becomes larger than the power value W S0 , the performance satisfaction decreases rapidly, and the performance satisfaction gradually decreases to zero as the supplied power W S becomes smaller than the power value W S0 . And decrease. The power value W S0 corresponds to the power consumption (hereinafter referred to as “required power W S0 ”) when the PS system 20B is operated under the condition that there is no restriction on the power supply from the power source.
この場合、PSシステム20Bについては、供給電力WSが要求電力WS0から逸脱して減少すると、性能満足度が最大値1から徐々にゼロへと減少することになる。この点が上述のECBシステム20Aの性能満足特性と異なるのは、PSシステム20Bが、車両の走行性能(曲がる性能)に関連するものの曲がる性能を確保する上で必要不可欠な要素ではないのに対して、ECBシステム20Aが、車両の走行性能(止まる性能)を確保する上で必要不可欠な要素であることに起因する。
In this case, with respect to the PS system 20B, when the supplied power W S deviates from the required power W S0 and decreases, the performance satisfaction gradually decreases from the
同様に、要求電力WS0は、PSシステム20Bの作動態様に応じて変化するため、PSシステム20Bの評価関数FS(WS)は、要求電力WS0の変化に伴って変化する。即ち、正確にはPSシステム20Bの評価関数はFS(WS、WS0)で表される。図3(A)及び図3(B)は、それぞれ、PSシステム20Bの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図3(A)は、図3(B)の場合よりも要求電力WS0が大きい(典型的には、ステアリング操作速度ないし操作トルクが大きい)ときの評価関数を示す。図3(B)に示す評価関数は、図3(A)に示す評価関数と同様、供給電力WSが要求電力WS0のときに最大の性能満足度1となり、供給電力WSが要求電力WS0よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々にゼロへと減少していく。 Similarly, since the required power W S0 changes according to the operating mode of the PS system 20B, the evaluation function F S (W S ) of the PS system 20B changes as the required power W S0 changes. That is, precisely, the evaluation function of the PS system 20B is represented by F S (W S , W S0 ). 3 (A) and 3 (B) show evaluation functions for different operating modes of the PS system 20B, respectively. Specifically, FIG. 3 (A) is more demanding than the case of FIG. 3 (B). An evaluation function when the electric power WS0 is large (typically, the steering operation speed or the operation torque is large) is shown. Evaluation function shown in FIG. 3 (B), similarly to the evaluation function shown in FIG. 3 (A), maximum performance satisfaction becomes 1 when the supply power W S is the required power W S0, the supply power W S is the required power as W S0 is smaller than, it decreases to performance satisfaction gradually zero.
シートヒータ20Cの評価関数FH(WH)は、図4に示すように、シートヒータ20Cに対する供給電力WH[W]が電力値WH0[W]のときに最大の性能満足度1となり、供給電力WHが電力値WH0よりも大きくなると、性能満足度が急激に減少し、供給電力WHが電力値WH0よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々に減少していく。電力値WH0は、電源からの電力供給に制限が無い条件下でシートヒータ20Cが作動した時の消費電力(以下、「要求電力WH0」という)に対応する。
As shown in FIG. 4, the evaluation function F H (W H ) of the seat heater 20C is the maximum
この場合、シートヒータ20Cについては、供給電力WHが要求電力WH0から逸脱して減少すると、性能満足度が最大値1から、緩やかな傾斜で減少し、供給電力WHがゼロになっても、性能満足度がゼロにはならない(例えば、性能満足度が0.7程度までしか減少しない。)。この点が上述のPSシステム20Bの性能満足特性と異なるのは、シートヒータ20Cが、車両の走行性能に関係のない乗員の快適性に関連する要素であることに起因する。
In this case, for the seat heater 20C, when reduced to deviate supply power W H from the required power W H0, from the
同様に、要求電力WH0は、シートヒータ20Cの作動態様に応じて変化するため、シートヒータ20Cの評価関数FH(WH)は、要求電力WH0の変化に伴って変化する。即ち、正確にはシートヒータ20Cの評価関数はFH(WH、WH0)で表される。図4(A)及び図4(B)は、それぞれ、シートヒータ20Cの異なる作動態様に対する評価関数を示し、具体的には、図4(A)は、図4(B)の場合よりも要求電力WB0が大きい(典型的には、設定温度が高い)ときの評価関数を示す。図4(B)に示す評価関数は、図4(A)に示す評価関数と同様、供給電力WHが要求電力WH0[W]のときに最大の性能満足度1となり、供給電力WHが要求電力WH0よりも小さくなるにつれて、性能満足度が徐々に例えば0.8へと減少していく。
Similarly, since the required power W H0 changes according to the operating mode of the seat heater 20C, the evaluation function F H (W H ) of the seat heater 20C changes as the required power W H0 changes. More specifically, the evaluation function of the seat heater 20C is expressed by F H (W H , W H0 ). 4A and 4B show evaluation functions for different operation modes of the seat heater 20C, respectively. Specifically, FIG. 4A is more demanding than the case of FIG. 4B. The evaluation function when the electric power W B0 is large (typically, the set temperature is high) is shown. Similar to the evaluation function shown in FIG. 4A, the evaluation function shown in FIG. 4B has the maximum
このように本実施例によれば、各電気負荷20A,20B,20C・・・に、それぞれの機能・特性・重要度等が加味された評価関数を与えることで、機能・特性・重要度等が異なる複数の電気負荷を共通の指標(性能満足度)により相対評価することができる。
As described above, according to the present embodiment, the function / characteristic / importance level, etc. are given to the
電力マネージャ10は、上述の各電気負荷の評価関数(性能満足特性)を用いて、各電気負荷に対する供給電力配分を適切に決定する。以下、この具体例について、図5及び図6を参照して説明する。
The
図5は、バッテリ42の評価関数FP(WP)の一例を示す。図5において、横軸は、バッテリ42から供給される電力WP(以下、「バッテリ供給電力WP」という)[W]を表し、縦軸は、性能満足度を表す。バッテリ供給電力WPは、各電気負荷20A,20B,20Cの総消費電力に対応する。バッテリ42の性能満足度は、上述の電気負荷の性能満足度とは性質が異なり、バッテリ42の負荷が小さいほど(即ちバッテリ供給電力が小さいほど)、高くなるように設定される。
FIG. 5 shows an example of the evaluation function F P (W P ) of the
具体的には、バッテリ42の評価関数FP(WP)は、図5(A)に示すように、バッテリ供給電力WPがゼロから所定値αまでは最大の性能満足度1となり、バッテリ供給電力WPが所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。ここで、バッテリ42の評価関数FP(WP)は、バッテリ42の充電状態(SOC)に応じて設定される。即ち、正確にはバッテリ42の評価関数はFP(WP、SOC)で表される。図5(A)及び図5(B)は、それぞれ、異なるバッテリ42の充電状態に対する評価関数を示し、具体的には、図5(A)は、SOCが100%のときの評価関数を示し、図5(B)は、SOCが70%のときの評価関数を示す。図5(B)に示す評価関数は、図5(A)に示す評価関数と比べて所定値αが小さく設定され、その他は同様に、バッテリ供給電力がゼロから所定値αまでは最大の性能満足度1となり、バッテリ供給電力が所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。
Specifically, the evaluation function F P (W P) of the
図6は、電力マネージャ10による各電気負荷に対する供給電力配分の決定処理のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a process for determining supply power distribution for each electric load by the
ステップ100では、電力マネージャ10は、バッテリ42の充電状態(SOC)を把握する。尚、バッテリ42のSOCは、本処理ルーチンの周期(電力マネージャ10による演算周期)のような短い時間で大きく変化しないので、本ステップ100の処理は、初回だけ又は比較的長い周期で定期的に実行されてもよい。
In step 100, the
ステップ110では、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20C(電気負荷20Cの場合、それを制御するECU)との通信を介して、これらの各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態、即ち、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0を把握する。尚、各電気負荷20A,20B,20Cは、通常的には、電力マネージャ10による介入(電力供給制限)のない状態で、バッテリ42から任意に電力供給を受けている。即ち、各電気負荷20A,20B,20Cは、それぞれのECUからの作動指示に応じて、それぞれ自由に作動する。例えば、シートヒータ20Cは、スイッチがオンとされたとき、設定された設定温度(コントローラからの指示値)に応じて作動する。
In step 110, the
ステップ120では、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0に応じた評価関数FB(WB),FS(WS),FH(WH)を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ42のSOCに応じたバッテリ42の評価関数FP(WP)を、所定のメモリから読み出す。
In
ステップ130では、電力マネージャ10は、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを決定する。具体的には、電力マネージャ10は、WP=WB+FS+FHとして、目的関数Ft=FB(WB)+FS(WS)+FH(WH)+FP(WP)が極大となるような、各電気負荷20A,20B,20Cに対する供給電力WB,WS,WHを求める。電力マネージャ10は、かくして求めた供給電力WB,WS,WHに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを決定する。
In step 130, the
ステップ140では、電力マネージャ10は、決定した供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷20A,20B,20CのECUに対して指示を送信する。即ち、電力マネージャ10は、要求電力に対応しない供給電力が最適値として演算された電気負荷に、当該最適値の供給電力が供給されるように、当該電気負荷の動作を制限する。これは、当該電気負荷に対する電源供給路をリレーにより接続・遮断することで機械的に実現することも可能であるが、当該電気負荷に対する作動指示値を変更させることで(例えば、シートヒータ20Cに対しては、通電電流に対して可変の上限値を設定し、当該上限値を下げることで)、電気的に容易に実現することができる。
In step 140, the
ステップ100〜140の処理ルーチンは、所定の終了条件(例えば、イグニションスイッチがオフされるまで)所定周期毎に繰り返される。 The processing routine of steps 100 to 140 is repeated at predetermined intervals (for example, until the ignition switch is turned off).
ここで、図5を再度参照するに、バッテリ42の評価関数FP(WP)は、バッテリ供給電力WPが所定値αよりも大きくなると、性能満足度が急激にゼロへと減少する。従って、各電気負荷20A,20B,20Cの総要求電力(=WB0+WS0+WH0)が所定値αを超えない限り、目的関数Ftは、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0に一致する供給電力WB,WS,WHにおいて極大となる(即ち、WB0,WS0,WH0が最適値となる。)。一方、各電気負荷20A,20B,20Cの総要求電力が所定値αを超えようとすると、FP(WP)の性能満足度が急激に減少するので、得られる供給電力WB,WS,WHの最適値は、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0に対応しないだろう。これは、ある電気負荷に対して要求電力通りの供給電力が供給されないことを意味する。このように、本実施例によれば、総要求電力がバッテリ42の許容限度を超えるような大きな値になった場合には、バッテリ42を適切に保護しつつ、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化することができる。
Referring now to FIG. 5 again, the evaluation function F P of the
尚、この最適化方法は、上述のバッテリ42の評価関数FP(WP)の特徴からも明らかなように、バッテリ42から供給可能な電力を制約条件として、各電気負荷20A,20B,20Cの性能満足度の合計値が極大となるような最適解を求めていることと実質的に等価である。従って、代替的に、電力マネージャ10は、WP=WB+FS+FHとして、WP=WB+FS+FH<α(但し、αは、バッテリ42のSOCに応じて可変)という制約条件の下で、目的関数Ft=FB(WB)+FS(WS)+FH(WH)が極大となるような、各電気負荷20A,20B,20Cに対する供給電力WB,WS,WHを求めてもよい。この場合も、総要求電力がバッテリ42の許容限度を超えない範囲で、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化することができる。尚、この代替例では、上述のバッテリ42の評価関数FP(WP)を定義する必要はなく、単に、制約条件となるバッテリ42から供給可能な電力(例えば上述のα)を決定するだけでよい。
In addition, as is clear from the characteristics of the evaluation function F P (W P ) of the
尚、本実施例では、上述の評価関数自体に各電気負荷の相対的な重要度(電力供給優先度)が反映されているので、目的関数Ft=FB(WB)+FS(WS)+FH(WH)+FP(WP)、又は、目的関数Ft=FB(WB)+FS(WS)+FH(WH)の各項の係数に重み付けを行っていないが、重み付け係数を付与することも可能である。例えば、総要求電力が所定値αを大幅に上回った場合や、バッテリ42のSOCが所定値を下回った場合等には、FH(WH)に対する重み付け係数をゼロにすることで、優先度の低い電気負荷20Cへの電力供給が予め遮断される条件を形成し、当該条件下で、残りの各電気負荷20A,20Bへの供給電力配分を最適化演算してもよい。
In the present embodiment, since the relative importance (electric power supply priority) of each electric load is reflected in the evaluation function itself, the objective function Ft = F B (W B ) + F S (W S ) + F H (W H ) + F P (W P ) or objective function Ft = F B (W B ) + F S (W S ) + F H (W H ) It is also possible to assign a weighting coefficient. For example, when the total required power greatly exceeds a predetermined value α or the SOC of the
また、本実施例において、各電気負荷20A,20B,20Cの評価関数は、電気負荷の要求電力W0[W]に対する電気負荷の供給電力消費電力W[W]の比(=W/W0)を、パラメータとして定義されてもよい。この場合、上述と同様の考え方で、例えばECBシステム20Aの評価関数FB(WB/WB0)は、ECBシステム20Aに対する供給電力WB[W]が要求電力WB0[W]のときに最大の性能満足度1となり、その前後の供給電力WBにおいて性能満足度が急激に減少する急峻な関数に設定されてよい。この場合、要求電力WB0に応じて評価関数を複数定義する必要が無くなり、メモリ容量を節約することができる。
In this embodiment, the evaluation function of each of the
次に、上述の実施例を基本として構成可能なその他の好ましい実施例について、幾つかに分けて説明していく。 Next, other preferred embodiments that can be configured on the basis of the above-described embodiments will be described in several parts.
実施例1は、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態毎に、上述の如く演算した各電気負荷への供給電力配分(最適解)を実績値として所定のメモリに記憶しておき、該記憶した供給電力配分の実績値に従って、各電気負荷への供給電力配分を制御することを特徴とする。
In the first embodiment, for each operation request state of each
図7は、実施例1による電力マネージャ10により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。尚、図6を参照して説明したものと同様の処理については詳細な説明を省略する。
FIG. 7 is a flowchart of supply power distribution determination processing realized by the
ステップ200では、電力マネージャ10は、バッテリ42のSOCを把握する。
In
ステップ210では、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20Cとの通信を介して、これらの各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態を把握する。
In
ステップ220では、電力マネージャ10は、把握した作動要求状態に対応する実績値が、所定のメモリ内に記憶されているか否かを判断する。実績値がメモリ内に記憶されている場合には、当該実績値を、今回周期の供給電力配分として用いる(ステップ230)。一方、実績値がメモリ内に記憶されていない場合には、ステップ240に進む。
In
ステップ240では、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0に応じた評価関数FB(WB),FS(WS),FH(WH)を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ42のSOCに応じたバッテリ42の評価関数FP(WP)を、所定のメモリから読み出す。
In step 240, the
ステップ250では、電力マネージャ10は、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを決定する(例えば上記ステップ130と同様の態様で決定する)。
In
ステップ260では、電力マネージャ10は、決定した供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを、実績値として、上記ステップ210で把握した作動要求状態に対応付けて、メモリ内に記憶する。
In Step 260, the
ステップ270では、電力マネージャ10は、決定した供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷20A,20B,20CのECUに対して指示を送信する。尚、ステップ210〜270の処理ルーチンは、所定の終了条件(例えば、イグニションスイッチがオフされるまで)所定周期毎に繰り返される。
In
このようにして、本実施例では、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態毎に、演算された供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPがメモリ内に、蓄積されていく。
Thus, in this embodiment, the calculated supply power distributions W B / W P , W S / W P , and W H / W P are stored in the memory for each operation request state of each of the
ここで、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態は、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力がそれぞれWB0,WS0,WH0である状態に対応し、要求電力WB0,WS0,WH0のそれぞれ取りうる値の組み合わせの数だけ多数存在する。例えば、ECBシステム20Aについてはブレーキ操作量が大、中、小の3通り、PSシステム20Bについては操作トルクが大、中、小の3通り、シートヒータ20Cについては設定温度が低、中、高の3通りといったように、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力の取りうる範囲を粗い分解能で区切った場合であっても、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態は計27通りある。実際には、電気負荷は3個どころではなく多数であり、また、より細かい分解能で作動要求状態を類型化する必要があるので、作動要求状態毎に、上述の最適化演算を行うと、演算負荷が増大してしまうことが容易に予測できる。
Here, the operation request states of the
これに対して、本実施例1によれば、作動要求状態毎に、上述の最適化演算を一回は行うものの、以前に最適化演算した作動要求状態と実質的に同一の作動要求状態に対しては、メモリに記憶しておいた供給電力配分がそのまま用いられる。これにより、実質的に同一の作動要求状態が形成されたときに、以前に行った同様の最適化演算を再び行うという無駄を省くことができ、電力マネージャ10の演算負荷を低減することができる。
On the other hand, according to the first embodiment, although the above-described optimization calculation is performed once for each operation request state, the operation request state is substantially the same as the operation request state previously optimized. On the other hand, the supply power distribution stored in the memory is used as it is. As a result, when substantially the same operation request state is formed, it is possible to eliminate the waste of performing the same optimization calculation performed previously, and to reduce the calculation load of the
尚、本実施例において、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態を上述の如く類型化すべく各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力の取りうる範囲を適切な区分で分解する場合には、上述の各電気負荷20A,20B,20Cの評価関数FB(WB),FS(WS),FH(WH)は、各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力の区分毎に定義されてよい。この場合、上記ステップ240において、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態に応じた評価関数FB(WB),FS(WS),FH(WH)を、所定のメモリから読み出すことになる。
In the present embodiment, in order to classify the operation request states of the
本実施例においては、電力マネージャ10は、好ましくは、定期的に各電気負荷への供給電力配分を再演算する。即ち、電力マネージャ10は、以前に最適化演算した作動要求状態と実質的に同一の作動要求状態が形成された場合であっても、メモリに記憶しておいた供給電力配分を用いずに、上述の最適化演算を再度行う。これにより、各電気負荷20A,20B,20Cの経時変化等に対応することができる。
In the present embodiment, the
実施例2は、車両状態に基づいて各電気負荷の作動要求を予測し、予測した各電気負荷の作動要求に基づいて、各電気負荷への供給電力配分を制御することを特徴とする。 The second embodiment is characterized in that an operation request of each electric load is predicted based on a vehicle state, and supply power distribution to each electric load is controlled based on the predicted operation request of each electric load.
図8は、実施例2による電力マネージャ10により実現される供給電力配分決定処理のフローチャートである。尚、図6を参照して説明したものと同様の処理については詳細な説明を省略する。
FIG. 8 is a flowchart of supply power distribution determination processing realized by the
ステップ300では、電力マネージャ10は、バッテリ42のSOCを把握する。
In step 300, the
ステップ310では、電力マネージャ10は、各電気負荷20A,20B,20Cとの通信を介して、これらの各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態を把握する。
In step 310, the
ステップ320では、電力マネージャ10は、車両の状態を把握する。車両の状態は、例えばアクセルペダルの操作態様を検出するアクセル開度センサ(アクセルポジションセンサ)、シフトの操作位置を検出するシフトポジションセンサ、ブレーキペダルの操作態様を検出するブレーキストロークセンサ(ブレーキ踏力センサ、マスタシリンダ圧センサ)、及び、ステアリングハンドルの操作態様を検出するステアリングセンサやトルクセンサ、車速を検出する車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等に基づいて把握されてよい。また、車両の状態は、ナビゲーションシステムから得られる自車位置情報、車車間通信や周辺監視カメラ等に基づいて、車両周辺の交通状況を考慮して把握されてよい。
In step 320, the
ステップ330では、電力マネージャ10は、上記ステップ310で把握した各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態と、上記ステップ320で把握した車両の状態に基づいて、現時点以後の各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態を予測する。電力マネージャ10は、例えば、次回周期で、ブレーキペダルやステアリングハンドルの操作量が更に増大するか否か等について予測し、次回周期における各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0を予測する。
In step 330, the
ステップ340では、電力マネージャ10は、予測した各電気負荷20A,20B,20Cの要求電力WB0,WS0,WH0に応じた評価関数FB(WB),FS(WS),FH(WH)を、所定のメモリから読み出すと共に、バッテリ42のSOCに応じたバッテリ42の評価関数FP(WP)を、所定のメモリから読み出す。例えば、前方車両との車間時間等に基づいて、ECBシステム20Aのブレーキアシストシステムの作動が予測された場合や、路面がウェットな状態での急ブレーキにより、ECBシステム20Aのアンチロックブレーキシステム(ABSシステム)の作動が予測された場合や、そのときに予測されるECBシステム20Aの要求電力WB0に応じた評価関数FB(WB)を読み出す。
In step 340, the
ステップ350では、電力マネージャ10は、上記ステップ350で読み出した各評価関数を用いて、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを決定する(例えば上記ステップ130と同様の態様で決定する)。
In step 350, the
ステップ360では、電力マネージャ10は、決定した供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを実現すべく、必要に応じて、各電気負荷20A,20B,20CのECUに対して指示を送信する。尚、ステップ310〜360の処理ルーチンは、所定の終了条件(例えば、イグニションスイッチがオフされるまで)所定周期毎に繰り返される。
In step 360, the
このように本実施例によれば、各電気負荷20A,20B,20Cの作動要求状態を予測して、供給電力配分をフィードフォワード的に制御することで、より早期に各電気負荷20A,20B,20Cの作動制限をかけることができる。
As described above, according to this embodiment, the operation demand states of the
本実施例において、総要求電力が所定値αを大幅に上回ることが予測される場合には、優先度の低い電気負荷(この場合、シートヒータ20C)への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷20A,20Bへの供給電力配分を最適化演算してもよい。
In the present embodiment, when the total required power is predicted to greatly exceed the predetermined value α, the power supply to the low priority electric load (in this case, the seat heater 20C) is preliminarily interrupted. Thus, the power supply distribution to the remaining
また、本実施例において、作動開始時に大電力を消費する電気負荷の作動要求の発生が予測された場合、電源から供給可能な電力を小さく補正して、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することとしてもよい。具体的には、ECBシステム20AやPSシステム20Bの作動開始が予測された場合、電力マネージャ10は、上記ステップ300で把握したバッテリ42のSOC(例えば80%)を、小さく見積もり(例えば50%に見積もり)、上記ステップ340で、バッテリ42のSOCに応じたバッテリ42の評価関数FP(WP)を、所定のメモリから読み出し、上記ステップ350で、最適化演算により、各電気負荷に対する供給電力配分WB/WP,WS/WP,WH/WPを決定する。或いは、WP=WB+FS+FH<αの制約条件下で、目的関数Ft=FB(WB)+FS(WS)+FH(WH)が極大となるような、各電気負荷20A,20B,20Cに対する供給電力WB,WS,WHを求める構成においては、ECBシステム20AやPSシステム20Bの作動開始が予測された場合、電力マネージャ10は、αを小さく補正して(即ち制約条件を厳しくなる方向に補正して)、上記の最適演算を行ってもよい。
Further, in this embodiment, when the occurrence of an operation request for an electric load that consumes a large amount of power at the start of operation is predicted, the power that can be supplied from the power source is corrected to be small and the supply power distribution for each electric load is calculated. It is good as well. Specifically, when the operation start of the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述の実施例では、電源から供給可能な電力を、バッテリ42のみの状態(即ちSOC)に基づいて決定しているが、電源から供給可能な電力は、バッテリ42の状態や発電機30の作動状態に応じて変化することから、発電機30の作動状態をも考慮して決定してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the power that can be supplied from the power source is determined based on the state of only the battery 42 (that is, the SOC), but the power that can be supplied from the power source depends on the state of the
また、上述の実施例では、評価関数は、各要求電力で性能満足度が最大値1となるように設定されているが、必ずしも各要求電力で性能満足度が最大値1となる必要はなく、例えば、供給電力が当該要求電力となるときの性能満足度が、1より小さい最大値となってもよい。
In the above-described embodiment, the evaluation function is set so that the performance satisfaction is the
また、上述の実施例では、各電気負荷20A,20B,20Cの評価関数は、電力マネージャ10のメモリに記憶されているが、電力マネージャ10のメモリに、全ての電気負荷の評価関数を記憶させておくことは必ずしも必要ではない。即ち、各電気負荷20A,20B,20CのECU内のメモリに、それぞれの評価関数を記憶させておき、各電気負荷20A,20B,20C側から、現在の供給電力に対する性能満足度を、電力マネージャ10にそれぞれ通知するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the evaluation functions of the
10 電力マネージャ
20A,20B,20C 電気負荷
30 発電機
42 バッテリ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
供給電力に対する電気負荷の性能満足特性を、電気負荷毎に導出しておき、
電源の状態と、各電気負荷の作動要求状態と、前記各電気負荷の性能満足特性とに基づいて、各電気負荷に対する供給電力配分を演算することを特徴とする、車両用電力マネジメント装置。 In the vehicle power management device that controls the distribution of power supplied to a plurality of electric loads,
Deriving the performance satisfaction characteristics of the electrical load relative to the supplied power for each electrical load,
A power management apparatus for a vehicle, wherein a power supply distribution for each electric load is calculated based on a power supply state, an operation request state of each electric load, and a performance satisfaction characteristic of each electric load.
電源から供給可能な電力を制約条件として用い、各電気負荷における前記性能満足度の合計値が極大となるように、各電気負荷に対する供給電力配分を最適化演算する、請求項1に記載の車両用電力マネジメント装置。 Performance satisfaction characteristics of each electrical load are expressed as performance satisfaction as a common index among multiple electrical loads.
The vehicle according to claim 1, wherein power that can be supplied from a power supply is used as a constraint condition, and a supply power distribution for each electric load is optimized so that a total value of the performance satisfaction levels in each electric load is maximized. Power management equipment.
電源の状態が所定基準を下回った場合、優先度の低い電気負荷への電力供給が予め遮断される条件下で、残りの各電気負荷への供給電力配分を演算する、請求項1、2又は5に記載の車両用電力マネジメント装置。 Each electrical load has a power supply priority,
The power supply distribution to each of the remaining electric loads is calculated under a condition in which the power supply to the low priority electric loads is interrupted in advance when the power supply state falls below a predetermined standard. 5. The vehicle power management device according to 5.
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