車輛用電力管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于管理車輛中的電氣負(fù)載驅(qū)動(dòng)用的電力的車輛用電力管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年，從二氧化碳的排出削減、能量的有效利用的觀點(diǎn)來看，將電能作為動(dòng)力來利 用的電動(dòng)汽車被實(shí)用化。但是，電動(dòng)汽車用的電池的能量密度與汽油相比較時(shí)小，所以滿充 電時(shí)的可續(xù)航距離為約1〇〇~200km之短，另外，由于空氣調(diào)節(jié)器等電氣負(fù)載中的電力消耗 而可續(xù)航距離變得更短。
[0003] 因此，提出了通過促進(jìn)電動(dòng)汽車的電氣負(fù)載的節(jié)能化，抑制行駛中的電力消耗，延 長續(xù)航距離的技術(shù)。
[0004] 作為這樣的技術(shù)，例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了車輛用電力系統(tǒng)，該車輛用電力 系統(tǒng)根據(jù)行駛中的車輛的電力供求狀況（電氣負(fù)載的總消耗電力量、發(fā)電成本以及蓄電成 本）計(jì)算電力的時(shí)價(jià)（電價(jià)），向搭載于車輛的各種電氣負(fù)載通知。
[0005] 在專利文獻(xiàn)1的車輛用電力管理系統(tǒng)中，能夠根據(jù)搭載于車輛的電氣負(fù)載被通知 的電價(jià)間接地掌握車輛的電力供求狀況，所以能夠通過設(shè)定適合于電氣負(fù)載的電力購買 力，在高電價(jià)的情況下轉(zhuǎn)移到省電模式的動(dòng)作等，實(shí)現(xiàn)符合行駛中的車輛的電力供求狀況 的電氣負(fù)載的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012 - 046171號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 上述的專利文獻(xiàn)1的技術(shù)是根據(jù)電力的時(shí)價(jià)即其瞬間的電力供求狀況而電氣負(fù) 載通過個(gè)別的判斷來實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)，所以難以進(jìn)行蓄電裝置所涉及的輸出負(fù)載的峰 值的控制，不能降低電力供給損耗（例如向負(fù)載供給的12V的電壓生成損失或者在從電池 供給電力時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)阻所導(dǎo)致的電力損失）。
[0008] 本發(fā)明是為了消除上述那樣的問題而完成的，其目的在于提供如下技術(shù)，該技術(shù) 通過在車輛的行駛過程中抑制向蓄電裝置的負(fù)載集中而抑制在蓄電裝置中產(chǎn)生的電力損 失，并且能夠降低向電氣負(fù)載的電力供給損耗。
[0009] 本發(fā)明所涉及的車輛用電力管理系統(tǒng)具備：車輛電力管理裝置，控制車輛的電能 的流動(dòng)；車輛路徑信息生成裝置，生成所述車輛的行駛路徑；驅(qū)動(dòng)裝置，消耗電力來驅(qū)動(dòng)所 述車輛；發(fā)電裝置；多個(gè)電氣負(fù)載；第1蓄電裝置，積蓄所述車輛的驅(qū)動(dòng)用的電力；第2蓄電 裝置，積蓄用于所述多個(gè)電氣負(fù)載的動(dòng)作的電力；以及直流電壓變換輸出裝置，對在所述第 1蓄電裝置中積蓄的電力進(jìn)行電壓變換，生成用于所述多個(gè)電氣負(fù)載的動(dòng)作的直流電壓并 輸出，所述車輛電力管理裝置具有：驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案預(yù)測部，根據(jù)由所述車輛路徑信息生 成裝置生成的所述行駛路徑，預(yù)測所述驅(qū)動(dòng)裝置所消耗的驅(qū)動(dòng)消耗電力；發(fā)電電力圖案預(yù) 測部，預(yù)測所述發(fā)電裝置發(fā)電的發(fā)電電力；以及電氣負(fù)載消耗電力圖案預(yù)測部，預(yù)測由所述 多個(gè)電氣負(fù)載消耗的電氣負(fù)載消耗電力，所述車輛電力管理裝置在由所述驅(qū)動(dòng)消耗電力圖 案預(yù)測部預(yù)測的所述驅(qū)動(dòng)消耗電力增加的情況下，使所述直流電壓變換輸出裝置停止，停 止從所述第1蓄電裝置向所述多個(gè)電氣負(fù)載的電力供給。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明所涉及的車輛用電力管理系統(tǒng)，在驅(qū)動(dòng)消耗電力增加的情況下，車輛 電力管理裝置使直流電壓變換輸出裝置停止，停止從第1蓄電裝置向多個(gè)電氣負(fù)載的電力 供給，所以能夠通過降低第1蓄電裝置的內(nèi)阻中的電力損失，延長車輛的續(xù)航距離。另外， 能夠抑制第1蓄電裝置的性能劣化（蓄電容量的下降），抑制車輛的可行駛距離變短。
【附圖說明】
[0011] 圖1是示出本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1~3的車輛用電力管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框 圖。
[0012] 圖2是說明本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1~3的車輛用電力管理系統(tǒng)的動(dòng)作的流程 圖。
[0013] 圖3是示出本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1~3的車輛用電力管理系統(tǒng)中的各預(yù)測部 中的預(yù)測結(jié)果的圖。
[0014] 圖4是示出本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1~3中的驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電電力以及電 氣負(fù)載消耗電力的換算條件的圖。
[0015] 圖5是示出直流電壓變換輸出裝置的輸出電流和電力變換效率的關(guān)系的圖。
[0016] 圖6是示出本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式4的車輛用電力管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017] 圖7是說明本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式4的車輛用電力管理系統(tǒng)的動(dòng)作的流程圖。
[0018] 圖8是說明實(shí)施方式4所涉及的空調(diào)輸出控制方法的時(shí)序圖。
[0019] 圖9是說明實(shí)施方式5所涉及的空調(diào)輸出控制方法的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 〈實(shí)施方式1>
[0021] 〈裝置結(jié)構(gòu)〉
[0022] 圖1是示出本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1的車輛用電力管理系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)的框 圖。
[0023] 圖1所示的車輛用電力管理系統(tǒng)100具備：車輛電力管理裝置1，控制車輛的電 能的流動(dòng)；車輛路徑信息生成裝置2,生成并輸出車輛的行駛路徑；車輛位置檢測裝置3， 檢測GPS的煒度、經(jīng)度、累積行駛距離等兩個(gè)絕對位置或者相對位置；車輛速度檢測裝置 4,檢測車速脈沖值等車輛的速度；驅(qū)動(dòng)裝置5,消耗電機(jī)等的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；交流發(fā)電機(jī)、 再生電機(jī)等發(fā)電裝置6 ;高壓蓄電裝置7,鋰離子電池等作為車輛的驅(qū)動(dòng)能源來利用；直流 電壓變換輸出裝置8,生成并輸出從高壓蓄電裝置7對空氣調(diào)節(jié)器、EPS(ElectricPower Steering，電子助力轉(zhuǎn)向）等電氣負(fù)載裝置群10(-般稱為輔機(jī)并存在多個(gè)）供給的12~ 14V的低電壓；低壓蓄電裝置9,鉛蓄電池等連接于向輔機(jī)的電力供給線上；以及電氣負(fù)載 裝置群10。
[0024] 在車輛電力管理裝置1中，作為信息輸入部具備：行駛路徑信息輸入部101，輸入 車輛路徑信息生成2所輸出的行駛路徑信息；車輛位置信息輸入部102,輸入車輛位置檢測 裝置3所輸出的車輛位置信息；車輛速度信息輸入部103,輸入車輛速度檢測裝置4所輸出 的車輛速度信息。
[0025] 另外，在車輛電力管理裝置1中，作為預(yù)測部具備：驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案（pattern) 預(yù)測部201，根據(jù)行駛路徑信息預(yù)測由驅(qū)動(dòng)裝置5消耗的驅(qū)動(dòng)消耗電力；發(fā)電圖案預(yù)測部 202, 根據(jù)行駛路徑信息預(yù)測由發(fā)電裝置6發(fā)電的發(fā)電電力；電氣負(fù)載消耗電力圖案預(yù)測部 203, 根據(jù)行駛路徑信息預(yù)測由電氣負(fù)載裝置10消耗的電氣負(fù)載消耗電力。
[0026] 另外，在車輛電力管理裝置1中，作為裝置信息輸入部具備：發(fā)電裝置信息輸入部 401，檢測發(fā)電裝置6的發(fā)電狀態(tài)（發(fā)電的有無、發(fā)電電流/電壓），并作為發(fā)電裝置信息進(jìn) 行輸出；蓄電裝置信息輸入部402,檢測高壓蓄電裝置7以及低壓蓄電裝置6的蓄電狀態(tài) (SOC:StateOfCharge的值以及輸入輸出電流、電壓的值），并作為蓄電裝置信息進(jìn)行輸 出；電氣負(fù)載裝置信息輸入部403,檢測電氣負(fù)載裝置群10的總電力消耗電流值，并作為電 氣負(fù)載裝置信息進(jìn)行輸出。
[0027] 而且，車輛電力管理裝置1具備電力變換輸出計(jì)劃制作執(zhí)行部301，該電力變換輸 出計(jì)劃制作執(zhí)行部301根據(jù)上述的各預(yù)測部中的預(yù)測結(jié)果（驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電、電氣負(fù) 載消耗電力）和從裝置信息輸入部輸出的各裝置信息（發(fā)電裝置信息、蓄電裝置信息、電 氣負(fù)載裝置信息），以高壓蓄電裝置7中的電力損失（L7 (t))、低壓蓄電裝置9的電力損失 (L9(t))以及直流電壓變換輸出裝置8的電力損失（L8(t))的總和成為最小的方式，制作電 力變換輸出裝置8的輸出計(jì)劃（控制計(jì)劃），根據(jù)制作的輸出計(jì)劃來控制直流電壓變換輸出 裝置8。另外，L7(t)、L8(t)以及L9(t)表示在時(shí)刻t下的電力損失。
[0028] 〈動(dòng)作〉
[0029] 接下來，在參照圖1的同時(shí)，使用圖2~圖4說明車輛用電力管理系統(tǒng)100的動(dòng)作。
[0030] 圖2是說明車輛電力管理裝置1中的電力變換輸出計(jì)劃制作執(zhí)行處理的流程圖。
[0031] 當(dāng)由于點(diǎn)火鑰匙的接通而車輛的電氣體系動(dòng)作，從而車輛用電力管理系統(tǒng)100開 始動(dòng)作時(shí)，首先，車輛路徑信息生成裝置2將行駛路徑信息輸入到車輛電力管理裝置1 (步 驟S100)〇
[0032] 關(guān)于該行駛路徑信息，例如，道路由多個(gè)節(jié)點(diǎn)表示，各節(jié)點(diǎn)具有相對位置坐標(biāo)（從 輸入行駛路徑信息的時(shí)間點(diǎn)的位置起的累積行駛距離）、絕對位置坐標(biāo)（GPS的煒度、經(jīng) 度）、節(jié)點(diǎn)屬性（十字路口、T字路、道口、隧道）、各節(jié)點(diǎn)中的前進(jìn)方向（直行、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、 掉頭）以及節(jié)點(diǎn)間的法定速度（時(shí)速~km)的信息。另外，可以設(shè)為車輛路徑信息生成裝 置2從車輛位置檢測裝置3獲取相對位置坐標(biāo)、絕對位置坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)，但也可以設(shè)為在車輛 路徑信息生成裝置2內(nèi)具有GPS傳感器的結(jié)構(gòu)。另外，也可以在內(nèi)部具有速度傳感器。
[0033] 此處，以如下為前提：車輛路徑信息生成裝置2將由ADAS(AdvancedDriver AssistanceSystemsInterface，高級駕駛輔助系統(tǒng)）規(guī)定的行駛的可能性高的路徑 MPP(M〇StProbablePath，最大可能路徑）或者像汽車導(dǎo)航裝置那樣從當(dāng)前位置到使用者 設(shè)定的目的地為止的路徑中的某一個(gè)制作為行駛路徑信息，并輸入到車輛電力管理裝置1。
[0034] 另外，關(guān)于上述的MPP，設(shè)為即便不進(jìn)行目的值的設(shè)定，也在車輛路徑信息生成裝 置2中作為行駛路徑信息制作并輸出。
[0035] 車輛路徑信息生成裝置2中的行駛路徑信息的制作和向車輛電力管理裝置1的輸 入可以在行駛開始前只輸入一次，也可以在行駛過程中任意的定時(shí)（行駛的可能性高的路 徑MPP或者到目的地為止的路徑內(nèi)容的更新時(shí)、規(guī)定時(shí)間經(jīng)過時(shí)、車輛行駛了規(guī)定距離時(shí)） 進(jìn)行。另外，設(shè)為電力管理裝置1利用從車輛路徑信息生成裝置2輸入的最新的行駛路徑 fg息。
[0036] 接下來，車輛電力管理裝置1的車輛路徑信息輸入部101將被輸入的行駛路徑信 息通知到驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案預(yù)測部201、發(fā)電圖案預(yù)測部202以及電氣負(fù)載消耗電力圖案 預(yù)測部203的各個(gè)（步驟S101)。
[0037] 驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案預(yù)測部201、發(fā)電圖案預(yù)測部202以及電氣負(fù)載消耗電力圖案 預(yù)測部203根據(jù)被通知到的行駛路徑信息，分別預(yù)測驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電電力以及電氣負(fù) 載消耗電力，將其結(jié)果通知到電力變換輸出計(jì)劃制作執(zhí)行部301 (步驟S102)。
[0038] 此處，在驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案預(yù)測部201、發(fā)電圖案預(yù)測部202以及電氣負(fù)載消耗電 力圖案預(yù)測部203中的各自的預(yù)測中，以保持一定的預(yù)測精度為前提，根據(jù)規(guī)定的行駛距 離，針對每個(gè)法定速度（限制速度）、道路坡度（上坡、下坡）、前進(jìn)方向（直行、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)） 預(yù)測驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電電力以及電氣負(fù)載消耗電力，將預(yù)測結(jié)果沿著車輛的行駛路徑進(jìn) 行整理以辨別驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電電力以及電氣負(fù)載消耗電力的對應(yīng)關(guān)系。
[0039] 例如，如圖3所示，整理成以行駛距離單位針對其每個(gè)區(qū)間關(guān)聯(lián)了驅(qū)動(dòng)消耗電力、 發(fā)電電力以及電氣負(fù)載消耗電力。即，在圖3中，在行駛距離為0~IOOm的區(qū)間，表示為驅(qū) 動(dòng)消耗電力為14kW，發(fā)電電力為OkW，電氣負(fù)載消耗電力為Okl
[0040] 另外，如圖3所示，針對每個(gè)行駛距離單位，示出了經(jīng)度、煒度、行駛路徑信息，在 行駛路徑信息中，包含有車輛的前進(jìn)方向、場所、限制速度、道路的坡度等信息。
[0041] 此處，驅(qū)動(dòng)消耗電力圖案預(yù)測部201、發(fā)電圖案預(yù)測部202以及電氣負(fù)載消耗電力 圖案預(yù)測部203的各自中的驅(qū)動(dòng)消耗電力、發(fā)電電力以及電氣負(fù)載消耗電力是根據(jù)如在圖 4中示出一個(gè)例子那樣的換算條件來預(yù)測的。
[0042] S卩，在行駛距離分辨率為IOOm的情況下，在驅(qū)動(dòng)消耗電力的預(yù)測中，考慮空氣阻 力、路面摩擦而設(shè)為