JP2008289253A - Power supply controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な車両用電源制御装置に関する。 The present invention relates to a power supply control device for a vehicle suitable for application to automobiles such as passenger cars, trucks, and buses.
従来から、車両に使用される車両用電源制御装置としては、例えば特許文献1に記載されたようなものがある。このような車両用電源制御装置においては、バッテリ等の電源の電圧及びオルタネータ等の発電機の電圧が、負荷の性能保証電圧下限値よりも大きい場合に電源及び発電機と負荷との間にPWM制御が可能なスイッチ素子を挿入して、負荷に供給される電力を制御して、性能保証電圧下限値が連続的に負荷に対して印加されるのと同等の状況を作り出すことが行われており、これにより、不必要なエネルギー消費を抑制している。
ところがこのような車両用電源制御装置によっては、負荷のうち抵抗が一定であるものと電力が一定であるものとの比率を考慮することなく電力供給を行っているため、負荷の消費する電力の変化により発電機の発電電力が変化して、それにより、発電機の仕事量ひいては発電機を駆動するエンジンの燃費が悪化することを抑制することができず、依然として、より効率的に車両の燃費向上を図ることができていないという問題が生じた。 However, some vehicle power supply control devices supply power without considering the ratio of the load with a constant resistance and the power with a constant power. The change in the power generated by the generator due to the change does not prevent a deterioration in the fuel consumption of the generator, and thus the fuel consumption of the engine that drives the generator. There was a problem that improvement could not be achieved.
本発明は、上記問題に鑑み、より効率的に車両の燃費向上を図ることができる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vehicle power supply control device that can improve the fuel efficiency of a vehicle more efficiently.
上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する電源と、エンジンにより駆動されて前記負荷及び前記電源に電力を供給する発電機と、前記発電機の発電電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a vehicle power supply control device according to the present invention includes:
A power source that supplies power to a load comprising a constant power load and a constant resistance load; a generator that is driven by an engine to supply power to the load and the power source; and And a control means for controlling based on the ratio of the power of the constant power load to the power supply.
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることが好ましい。
Here, in the vehicle power supply control device,
Detection means for detecting the power of the load when the control means controls the power generation voltage of the generator to transition from a minimum value to a maximum value; and the constant power for the power of the load based on the detection result It is preferable to provide a calculation means for calculating the power ratio of the sexual load.
なお前記定電力性負荷とは、例えばEPS(Electronic Power Steering)のブラシレスモータ等の、電圧に係わらず消費される電力が一定である負荷のことをいい、前記定抵抗性負荷とは、例えばランプ類、デフォッガ、シートヒータ等の熱線ヒータ類であって、電圧に係わらず抵抗が一定である負荷のことをいい、前記定抵抗性負荷においては消費される電力は電圧の二乗を抵抗で除した値となる。 The constant power load refers to a load with constant power consumption regardless of voltage, such as an EPS (Electronic Power Steering) brushless motor, and the constant resistance load is, for example, a lamp. Refers to a load whose resistance is constant regardless of voltage, and the power consumed in the constant resistance load is the square of the voltage divided by the resistance. Value.
これによれば、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最小値から最大値に遷移させて、前記負荷の電力を前記検出手段が検出することにより、例えば、前記演算手段が、前記発電電圧を変数とした前記検出された負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、前記定電力性負荷の消費する電力と、前記負荷の消費する電力を求めて、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができる。 According to this, the control means changes the power generation voltage of the generator from the minimum value to the maximum value, and the detection means detects the power of the load. A second-order approximation of the detected load power with the variable as a variable is obtained by the least-square method, and the power consumed by the constant power load and the power consumed by the load are obtained from the second-order approximation. Thus, the ratio of the power of the constant power load to the power of the load can be calculated.
このように前記演算手段により演算された、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を制御する、より具体的にはこの比が大きいほど前記発電機の発電電圧を大きくすることにより、前記定抵抗性負荷が多く動作している状況において前記負荷のうち前記定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、前記発電機の仕事量を最適化し、前記発電機が前記エンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。 Based on the ratio of the power of the constant power load to the power of the load calculated by the calculation means in this way, the control means controls the generated voltage of the generator, more specifically this ratio. By increasing the power generation voltage of the generator as the value of the generator increases, the power consumed in the constant resistance load among the loads is reduced in a situation where many of the constant resistance loads are operating. , And the energy consumed by the generator from the engine can be reduced to improve fuel efficiency.
ここで、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に換えて、前記定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記発電機の発電電圧を大きくする。あるいは、前記定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記発電機の発電電圧を小さくする。 Here, instead of the ratio of the power of the constant power load to the power of the load, an absolute value of the power of the constant power load may be used as a parameter. In this case, the power generation voltage of the generator is increased as the absolute value of the power of the constant power load increases. Alternatively, the absolute value of the constant resistance load may be used as a parameter. In this case, the generated voltage of the generator is decreased as the absolute value of the power of the constant resistance load is increased.
なお、前記車両用電源制御装置において、
前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることが好ましい。
In the vehicle power supply control device,
The timing at which the calculation means calculates the ratio of the constant power load power to the load power based on the detection result is either at a predetermined interval, immediately after engine start, or immediately after start of any of the loads. It is preferable.
これによれば、前記負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する前記負荷の始動条件に対応させて、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができ、車両の前記負荷の始動状況に応じて、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。 According to this, when any one of the loads is started by the user or automatically, the calculation unit is adapted to the load power that changes from moment to moment in response to the load starting condition. The power ratio of the constant power load can be calculated, and the control means controls the power generation voltage of the generator according to the starting condition of the load of the vehicle, thereby improving the fuel efficiency more efficiently. Can do.
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記負荷の電力が、前記制御手段が前記発電機の発電電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることが好ましい。
In addition, in the vehicle power supply control device,
It is preferable that the power of the load is the power of the load when the control unit maximizes the power generation voltage of the generator.
これによれば、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比をより簡易に演算することができる。 According to this, the calculation means can more easily calculate the ratio of the power of the constant power load to the power of the load.
また、上記の課題を解決するため、本発明に係わる車両用電源制御装置は、
定電力性負荷と定抵抗性負荷からなる負荷に電力を供給する第一電源と、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発生する電力を貯留する第二電源と、前記第二電源から前記第一電源及び前記負荷へ電力を供給する電力変換装置と、前記電力変換装置の前記第一電源及び前記負荷への供給電圧を前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて制御する制御手段を備えることを特徴とすることもできる。
In order to solve the above problems, a vehicle power supply control device according to the present invention includes:
A first power source for supplying power to a load comprising a constant power load and a constant resistance load; a generator driven by an engine; a second power source for storing power generated by the generator; and the second power source. A power converter that supplies power to the first power source and the load from the power supply, and a supply voltage to the first power source and the load of the power converter is a ratio of the power of the constant power load to the power of the load It can also be characterized by comprising control means for controlling based on the above.
なお、この構成はいわゆるハイブリッド車の電源構成であり、前記電力変換装置とは、例えばDC/DCコンバータであり、フライバック式、フルブリッジ式、チョッパ方式等方式は問わない。 Note that this configuration is a so-called hybrid vehicle power supply configuration, and the power conversion device is, for example, a DC / DC converter, and any type such as a flyback type, a full bridge type, a chopper type, etc. may be used.
ここで、前記車両用電源制御装置において、
前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前記負荷の電力を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算する演算手段を備えることが好ましい。
Here, in the vehicle power supply control device,
Detection means for detecting the power of the load when the control means controls the supply voltage of the power converter to transition from a minimum value to a maximum value; and the constant for the power of the load based on the detection result. It is preferable to provide a calculation means for calculating the power ratio of the power load.
これによれば、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最小値から最大値に遷移させて、前記負荷の電力を前記検出手段が検出することにより、例えば、前記演算手段が、前記供給電圧を変数とした前記検出された負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、前記定電力性負荷の消費する電力と、前記負荷の消費する電力を求めて、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができる。 According to this, when the control means changes the supply voltage of the power converter from the minimum value to the maximum value, and the detection means detects the power of the load, for example, the calculation means A quadratic approximate expression of the detected load power with the voltage as a variable is obtained by a least square method, and the power consumed by the constant power load and the power consumed by the load are calculated from the quadratic approximate expression. It is possible to calculate the ratio of the power of the constant power load to the power of the load.
このように前記演算手段により演算された、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に基づいて、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を制御する、より具体的にはこの比が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を大きくすることにより、前記定抵抗性負荷が多く動作している状況において前記負荷のうち前記定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、前記電力変換装置の仕事量を最適化し、前記電力変換装置が前記エンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。 Based on the ratio of the power of the constant power load to the power of the load calculated by the calculation means in this way, the control means controls the supply voltage of the power converter, more specifically, By increasing the supply voltage of the power conversion device as the ratio increases, the power consumed in the constant resistance load among the loads in a situation where the constant resistance load is operating a lot is reduced. The work amount of the power conversion device can be optimized, and the energy taken by the power conversion device from the engine can be reduced to improve fuel efficiency.
ここでも、前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比に換えて、前記定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を大きくする。あるいは、前記定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良い。この場合には、前記定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほど前記電力変換装置の供給電圧を小さくする。 Here, instead of the ratio of the power of the constant power load to the power of the load, the absolute value of the power of the constant power load may be used as a parameter. In this case, the supply voltage of the power converter is increased as the absolute value of the power of the constant power load increases. Alternatively, the absolute value of the constant resistance load may be used as a parameter. In this case, the larger the absolute value of the power of the constant resistance load, the lower the supply voltage of the power converter.
なお、前記車両用電源制御装置において、
前記演算手段が前記検出結果に基づいて前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれかとすることが好ましい。
In the vehicle power supply control device,
The timing at which the calculation means calculates the ratio of the constant power load power to the load power based on the detection result is either at a predetermined interval, immediately after engine start, or immediately after start of any of the loads. It is preferable.
これによれば、前記負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する前記負荷の始動条件に対応させて、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比を演算することができ、車両の前記負荷の始動状況に応じて、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。 According to this, when any one of the loads is started by the user or automatically, the calculation unit is adapted to the load power that changes from moment to moment in response to the load starting condition. The power ratio of the constant power load can be calculated, and the control means controls the supply voltage of the power converter according to the start condition of the load of the vehicle to improve the fuel efficiency more efficiently. be able to.
加えて、前記車両用電源制御装置において、
前記負荷の電力が、前記制御手段が前記電力変換装置の供給電圧を最大値にしたときの前記負荷の電力であることが好ましい。
In addition, in the vehicle power supply control device,
The power of the load is preferably the power of the load when the control means maximizes the supply voltage of the power converter.
これによれば、前記演算手段が前記負荷の電力に対する前記定電力性負荷の電力の比をより簡易に演算することができる。 According to this, the calculation means can more easily calculate the ratio of the power of the constant power load to the power of the load.
本発明によれば、より効率的に車両の燃費向上を図ることができる車両用電源制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vehicle power supply control apparatus which can aim at the fuel consumption improvement of a vehicle more efficiently can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図2は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a vehicle power supply control device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a map used in an embodiment of a vehicle power supply control device according to the present invention. .
本実施例1の車両用電源制御装置1は、定電力性負荷2a1〜mと定抵抗性負荷2b1〜nからなる負荷と、これらの負荷に電力を供給するバッテリ3と、エンジンにより駆動されてこれらの負荷及びバッテリ3に電力を供給するオルタネータ4と、オルタネータ4の発電電圧をこれらの負荷の電力に対する定電力性負荷2a1〜mの電力の比に基づいて制御するオルタECU(Electronic Control Unit)5と、電圧センサ6と、各負荷を制御する負荷制御ECU7と、電流センサ8a1〜m、8b1〜nを備える。オルタECU5と負荷制御ECU7とはCAN(Controller Area Network)等の通信規格により接続される。なお上記m、nは任意の自然数である。
The vehicular power
バッテリ3は周知の鉛蓄電池により構成される電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、図示しないエンジンにより駆動されるオルタネータ4により充電量(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。
The
オルタネータ4はエンジンにより駆動されて負荷及びバッテリ3に電力を供給する発電機であり、オルタECU5により、その発電電圧を制御される。より詳細には、オルタネータ4は、ここでは図示しない三相電機子コイルと、三相全波整流器と、界磁コイルと、オルタECU5の指令に基づきPWM制御されて、オルタECU5の決定した発電電圧Vregの指令値に対応する励磁電流を界磁コイルに流すトランジスタと、トランジスタのオフ時の転流電流を流すために界磁コイルに並列に接続されるフライホイールダイオードとを備えて構成される。
The
オルタECU5は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段5aと、検出手段5bと、演算手段5cとを備える。
The
負荷制御ECU7は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行うものであって、定電力性負荷2a1〜m、定抵抗性負荷2b1〜nにそれぞれ対応する電流センサ8a1〜m、8b1〜nによりそれぞれの負荷の電流Ia1〜m、Ib1〜nを検出して、CANを介してそれらの電流Ia1〜m、Ib1〜nの合計ΣIをオルタECU5に伝送する。
The load control ECU 7 includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and a data bus that interconnects them. The load control ECU 7 performs each control described below according to a program stored in the ROM, and includes a constant power load 2a1. M, current sensors 8a1 to m, 8b1 to n corresponding to the constant resistance loads 2b1 to n, respectively, detect currents Ia1 to m and Ib1 to n of the respective loads, and the currents Ia1 to Ia1 through CAN are detected. The total ΣI of m and Ib1 to n is transmitted to the
オルタECU5の検出手段5bは、オルタECU5の制御手段5aがオルタネータ4の発電電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前述した負荷の電力Ploadを、電圧センサ6により測定したバッテリ3の電圧Vbatと、負荷制御ECU7からCANを介して取得した電流ΣIから、Pload=Vbat×ΣIの計算式により計算して検出する。
The detection means 5b of the
さらに、オルタECU5の演算手段5cは、検出手段5bが検出した、検出結果の実測値に基づいて、図2に示すように、最小二乗法により電圧Vbatを変数とした負荷電力Ploadの二次近似式Pload=1/Rload×Vbat^2+Pconstを求めて、発電電圧が最大値における負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比Pconst/Ploadrealを演算する。
Further, the arithmetic means 5c of the
なお、オルタECU5の演算手段5cが、検出手段5bの検出結果に基づいて負荷の電力Ploadに対する定電力性負荷の電力Pconstの比を演算するタイミングは、所定間隔毎、エンジン始動直後、前記負荷のいずれかの始動直後のいずれか又はそれらの組合せとする。
Note that the calculation means 5c of the
さらに、オルタECU5の制御手段5aは、発電電圧が最大値における負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIO=Pconst/Ploadrealに基づいて、オルタネータ4の発電電圧を、図3に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比RATIO=Pconst/Ploadrealが大きいほどオルタネータ4の発電電圧を大きくするように界磁コイルの電流を制御する。
Further, the control means 5a of the
以下本実施例1の車両用電源制御装置1の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図4及び図5は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
Hereinafter, the control contents of the vehicle power
図4のS1に示すように、オルタECU5の検出手段5bは、負荷制御ECU7からCANを介して負荷電流ΣIを検出し、電圧センサ6から電圧Vbatを検出する。
As shown in S <b> 1 of FIG. 4, the
つづいて、S2において、オルタECU5の制御手段5aはオルタネータ4の発電電圧を最小値から最大値に遷移させるように、発電電圧を徐昇すなわちスイープさせ、S3において、オルタECU5の検出手段5bは、負荷電力Pload=Vbat×ΣIと電圧Vbatをサンプリングして、S4において、オルタECU5の制御手段5aはオルタネータ4の発電電圧の徐昇を終了する。
Subsequently, in S2, the control means 5a of the
つづいて、S5において、オルタECU5の演算手段5cは、S4においてサンプリングした検出結果すなわち実測値を用いて、最小二乗法により電圧Vbatを変数とした負荷電力Ploadの二次近似式Pload=1/Rload×Vbat^2+Pconstの各係数を演算する。なお、Rloadは定抵抗性負荷2b1〜nの合成抵抗を示し、Pconstは定電力性負荷2a1〜mの電力を示す。
Subsequently, in S5, the computing means 5c of the
さらに、図5のS11に示すように、オルタECU5の演算手段5cは、電圧Vbatが最大値である場合の負荷電力PloadつまりPloadrealを取得し、S12において、定電力負荷の電力Pconstを取得する。
Further, as shown in S11 of FIG. 5, the computing means 5c of the
さらにS13において、負荷の電力Ploadrealに対する定電力負荷の電力の比RATIO=Pconst/Ploadrealを演算し、S14において、オルタECU5の制御手段5aはオルタネータ4の発電電圧を、図3に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比RATIO=Pconst/Ploadrealが大きいほどオルタネータ4の発電電圧を大きくするように界磁コイルの電流を制御する。
Further, in S13, the ratio RATIO = Pconst / Ploadreal of the constant power load to the load power Ploadreal is calculated, and in S14, the control means 5a of the
以上述べた本実施例1の車両用電源制御装置1によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、オルタECU5の制御手段5aがオルタネータ4の発電電圧を最小値から最大値に遷移させて、負荷の電力を検出手段5bが検出することにより、演算手段5cが、電圧Vbatを変数とした負荷の電力Ploadの二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、定電力性負荷の消費する電力Pconstと、負荷の消費する電力Ploadrealを求めて、負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOを演算することができる。
According to the vehicle power
このように演算手段5cにより演算された、負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOに基づいて、制御手段5aがオルタネータ4の発電電圧を制御する、つまり、この比RATIOが大きいほどオルタネータ4の発電電圧を大きくすることにより、定抵抗性負荷が多く動作している状況において負荷のうち定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、オルタネータ4の仕事量を最適化し、オルタネータ4がエンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。
Based on the ratio RATIO of the constant power load power Pconst to the load power Ploadreal calculated by the calculation means 5c in this way, the control means 5a controls the generated voltage of the
ここで、負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比RATIOに換えて、定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほどオルタネータ4の発電電圧を大きくする。あるいは、定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほどオルタネータ4の発電電圧を小さくする。
Here, instead of the ratio RATIO of the power of the constant power load to the load power, the absolute value of the power of the constant power load may be used as a parameter. In this case, the absolute power of the constant power load may be used. The power generation voltage of the
なお、演算手段5cが検出結果に基づいて負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOを演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後とすることにより、負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することにより、時々刻々と変化する負荷の始動条件に対応させて、演算手段5cが負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷Pconstの電力の比RATIOを演算することができ、車両の負荷の始動状況に応じて、制御手段5aがオルタネータ4の発電電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。
Note that the timing at which the calculation means 5c calculates the ratio RATIO of the constant power load power Pconst to the load power Ploadreal based on the detection result is set at a predetermined interval immediately after the engine start or immediately after any of the loads starts. Thus, when one of the loads is started by the user or automatically started, the calculation means 5c makes the constant power load Pconst with respect to the load power Ploadreal corresponding to the load starting condition that changes every moment. The power ratio RATIO can be calculated, and the control means 5a can control the power generation voltage of the
加えて、比RATIOに用いる負荷の電力Ploadを、制御手段5aがオルタネータ4の発電電圧を最大値にしたときの負荷の電力Ploadrealとすることにより、演算手段5cが負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比RATIOをより簡易に演算することができる。
In addition, the power Pload of the load used for the ratio RATIO is set to the power Ploadreal of the load when the
なお上述したような技術はハイブリッド車に用いられる電源構成においても適用することができる。以下にそれについての実施例2を述べる。 The above-described technique can also be applied to a power supply configuration used for a hybrid vehicle. The second embodiment will be described below.
図6は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態を示す模式図であり、図7は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態に用いるマップを示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an embodiment of a vehicle power supply control device according to the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram showing a map used in an embodiment of the vehicle power supply control device according to the present invention. .
本実施例2の車両用電源制御装置21は、定電力性負荷22a1〜mと定抵抗性負荷22b1〜nからなる負荷に電力を供給するバッテリ23と、エンジンにより駆動される発電機としてのジェネレータ24と、ジェネレータ24の発生する電力を貯留するバッテリ25と、バッテリ25からバッテリ23及び負荷へ電力を供給するDC/DCコンバータ26と、DC/DCコンバータ26のバッテリ23及び負荷への供給電圧を負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比に基づいて制御するDC/DCコンバータECU27と、各負荷を制御する負荷制御ECU28と、電圧センサ29と、電流センサ30a1〜m、30b1〜nを備える。DC/DCコンバータECU27と負荷制御ECU28とはCAN等の通信規格により接続される。
The vehicle power
バッテリ23は周知の鉛蓄電池により構成される低圧の第一電源であり、負荷に並列に接続されて電力を供給するとともに、後述するDC/DCコンバータ26により充電量(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。
The
バッテリ25は周知のニッケル水素電池により構成される高圧の第二電源であり、図示しないエンジンにより駆動されるジェネレータ24により充電量(SOC:State Of Charge)を制御されるものである。ここではジェネレータ24の制御系統については説明を省略している。
The
DC/DCコンバータ26は例えばフライバック式のDC/DCコンバータであり、図示しないフライバックトランス、MOSFET、ダイオード、コンデンサを主たる構成要素として構成される電力変換装置であり、MOSFETのPWM制御により、フライバックトランスの一次巻線に流れる電流を制御し、フライバックトランスの二次巻線に巻線比に比例した交流の電圧を発生させ、ダイオードおよびコンデンサにて直流に整流して、バッテリ25からバッテリ23への供給電圧を昇圧又は降圧する。
The DC /
DC/DCコンバータECU27は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行う、制御手段27aと、検出手段27bと、演算手段27cとを備える。
The DC /
負荷制御ECU28は、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行うものであって、定電力性負荷22a1〜m、定抵抗性負荷22b1〜nにそれぞれ対応する電流センサ28a1〜m、28b1〜nによりそれぞれの負荷の電流Ia1〜m、Ib1〜nを検出してその合計ΣIを計算し、CANを介してそれらの電流Ia1〜m、Ib1〜nの合計ΣIをDC/DCコンバータECU27に伝送する。
The
DC/DCコンバータECU27の検出手段27bは、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電圧を最小値から最大値に遷移するよう制御させた場合の前述した負荷の電力Ploadを、電圧センサ29により測定したバッテリ23の電圧Vbatと、負荷制御ECU28からCANを介して取得した電流ΣIから、Pload=Vbat×ΣIの計算式により計算して検出する。
The detection unit 27b of the DC /
さらに、DC/DCコンバータECU27の演算手段27cは、検出手段27bが検出した、検出結果の実測値に基づいて、図7に示すように、最小二乗法により電圧Vbatを変数とした負荷電力Ploadの二次近似式Pload=1/Rload×Vbat^2+Pconstを求めて、供給電圧が最大値における負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIO=Pconst/Ploadrealを演算する。
Further, the calculation means 27c of the DC /
なお、DC/DCコンバータECU27の演算手段27cが、検出手段27bの検出結果に基づいて負荷の電力Ploadに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOを演算するタイミングは、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後のいずれか又はそれらの組合せとする。
It should be noted that the calculation means 27c of the DC /
さらに、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aは、供給電圧が最大値における負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIO=Pconst/Ploadrealに基づいて、DC/DCコンバータ26の供給電圧を、図8に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比RATIO=Pconst/Ploadrealが大きいほどDC/DCコンバータ26の供給電圧を大きくするように制御する。
Further, the control means 27a of the DC /
以下本実施例2の車両用電源制御装置21の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図9及び図10は、本発明に係わる車両用電源制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
Hereinafter, the control content of the vehicle power
図9のS31に示すように、DC/DCコンバータECU27の検出手段27bは、負荷制御ECU28からCANを介して負荷電流ΣIを検出し、電圧センサ29から電圧Vbatを検出する。
As shown in S31 of FIG. 9, the detection means 27b of the DC /
つづいて、S32において、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aはDC/DCコンバータ26の供給電圧を最小値から最大値に遷移させるように、供給電圧を徐昇すなわちスイープさせ、S33において、DC/DCコンバータECU27の検出手段27bは、負荷電力Pload=Vbat×ΣIと電圧Vbatをサンプリングして、S34において、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aはDC/DCコンバータ26の供給電圧の徐昇を終了する。
Subsequently, in S32, the control means 27a of the DC /
つづいて、S35において、DC/DCコンバータECU27の演算手段27cは、S34においてサンプリングした検出結果すなわち実測値を用いて、最小二乗法により電圧Vbatを変数とした負荷電力Ploadの二次近似式Pload=1/Rload×Vbat^2+Pconstの各係数を演算する。なお、Rloadは定抵抗性負荷2b1〜nの合成抵抗を示し、Pconstは定電力性負荷2a1〜mの電力を示す。
Subsequently, in S35, the calculation means 27c of the DC /
さらに、図10のS41に示すように、DC/DCコンバータECU27の演算手段27cは、電圧Vbatが最大値である場合の負荷電力PloadつまりPloadrealを取得し、S42において、定電力負荷の電力Pconstを取得する。
Further, as shown in S41 of FIG. 10, the calculation means 27c of the DC /
さらにS43において、DC/DCコンバータECU27の演算手段27cは、負荷の電力Ploadrealに対する定電力負荷の電力の比RATIO=Pconst/Ploadrealを演算し、S44において、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aは、DC/DCコンバータ26の供給電圧を、図8に示すマップを用いて決定し制御する。すなわち、この比RATIO=Pconst/Ploadrealが大きいほどDC/DCコンバータ26の供給電圧を大きくするように制御する。
Further, in S43, the calculation means 27c of the DC /
以上述べた本実施例2の車両用電源制御装置21によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電圧を最小値から最大値に遷移させて、負荷の電力を検出手段27bが検出することにより、演算手段27cが、供給電圧を変数とした負荷の電力の二次近似式を最小二乗法により求めて、その二次近似式から、定電力性負荷の消費する電力と、負荷の消費する電力を求めて、負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOを演算することができる。
According to the vehicle power
このように演算手段27cにより演算された、負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOに基づいて、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電圧を制御する、つまり、この比RATIOが大きいほどDC/DCコンバータECU26の供給電圧を大きくすることにより、定抵抗性負荷が多く動作している状況において負荷のうち定抵抗性負荷において消費される電力を低減して、DC/DCコンバータ26の仕事量を最適化し、DC/DCコンバータ26がエンジンから奪うエネルギーを低減して燃費を向上させることができる。
Based on the ratio RATIO of the constant power load power Pconst to the load power Ploadreal calculated by the calculation means 27c in this way, the control means 27a controls the supply voltage of the DC /
ここでも、負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比RATIOに換えて、定電力性負荷の電力の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定電力性負荷の電力の絶対値が大きいほどDC/DCコンバータ26の供給電圧を大きくする。あるいは、定抵抗性負荷の絶対値をパラメータとして用いても良く、この場合には、定抵抗性負荷の電力の絶対値が大きいほどDC/DCコンバータECU26の供給電圧を小さくする。
Here, instead of the ratio RATIO of the power of the constant power load to the load power, the absolute value of the power of the constant power load may be used as a parameter. In this case, the absolute power of the constant power load may be used. The larger the value is, the larger the supply voltage of the DC /
なお、演算手段27cが検出結果に基づいて負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷Pconstの電力の比RATIOを演算するタイミングを、所定間隔毎、エンジン始動直後、負荷のいずれかの始動直後とすることにより、以下の作用効果が得られる。 Note that the timing at which the calculation means 27c calculates the ratio RATIO of the constant power load Pconst to the load power Ploadreal based on the detection result is set at a predetermined interval, immediately after engine startup, or immediately after starting any of the loads. Thus, the following effects can be obtained.
すなわち、負荷のうちいずれかがユーザにより始動される又は自動的に始動することによって、時々刻々と変化する負荷の始動条件に対応させて、演算手段27cが負荷の電力Ploadrealに対する定電力性負荷の電力Pconstの比RATIOを演算することができ、車両の負荷の始動状況に応じて、制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電圧を制御して、より効率よく燃費向上を図ることができる。
That is, when any of the loads is started by the user or automatically started, the calculation means 27c can adjust the constant power load with respect to the load power Ploadreal in response to the load starting condition that changes every moment. The ratio RATIO of the electric power Pconst can be calculated, and the control means 27a can control the supply voltage of the DC /
加えて、負荷の電力を、DC/DCコンバータECU27の制御手段27aがDC/DCコンバータ26の供給電圧を最大値にしたときの負荷の電力Ploadrealとすることにより、演算手段27cが負荷の電力に対する定電力性負荷の電力の比RATIOをより簡易に演算することができる。
In addition, the control unit 27a of the DC /
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、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および置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions are made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. be able to.
例えば上述した実施例1においては、負荷を制御する負荷制御ECU7が各負荷の電流を測定し、それらの電流の合計をΣIとして計算した後、オルタECU5の検出手段5bがΣIと電圧Vbatの積により負荷電力Ploadを求めているが、オルタネータ4の出力とバッテリ3の入出力電力を検出して、間接的に負荷電力Ploadを求める構成としても良い。
For example, in the first embodiment described above, after the load control ECU 7 that controls the load measures the current of each load and calculates the sum of those currents as ΣI, the detection means 5b of the
同様に、実施例2において、DC/DCコンバータ26の出力と、バッテリ23の入出力電力から、DC/DCコンバータECU27の検出手段27bが、間接的に負荷電力Ploadを求める構成としても良い。
Similarly, in the second embodiment, the detection unit 27b of the DC /
本発明は、自動車に適用される車両用電源制御装置に関するものであり、比較的軽微な装置の追加および制御内容の変更により、より効率的に車両の燃費向上を図ることができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。 The present invention relates to a vehicle power supply control device applied to an automobile, and can improve the fuel efficiency of a vehicle more efficiently by adding relatively minor devices and changing control contents. It can be applied to various vehicles such as trucks and buses.
1 車両用電源制御装置
2a1〜m、2b1〜n 負荷
3 バッテリ
4 オルタネータ
5 オルタECU
5a 制御手段
5b 検出手段
5c 演算手段
6 電圧センサ
7 負荷制御ECU
8a1〜m、8b1〜n 電流センサ
21 車両用電源制御装置
22a1〜m、22b1〜n 負荷
23 バッテリ
24 ジェネレータ
25 バッテリ
26 DC/DCコンバータ
27 DC/DCコンバータECU
27a 制御手段
27b 検出手段
27c 演算手段
28 負荷制御ECU
29 電圧センサ
30a1〜m、30b1〜n 電流センサ
DESCRIPTION OF
5a Control means 5b Detection means 5c Calculation means 6 Voltage sensor 7 Load control ECU
8a1-m, 8b1-
27a control means 27b detection means 27c calculation means 28 load control ECU
29 Voltage sensors 30a1-m, 30b1-n Current sensors
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