JP2023030474A - Power management system for vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】外部給電中に利用される空調機能について、従来よりも乗員の快適性を向上可能とする。【解決手段】車両用電力管理システムは、車両に搭載されたバッテリ10、車室用の空調装置25、外部給電装置15、及び電力制限判定部40Aを備える。空調装置25は、バッテリ10の電力により駆動される。外部給電装置15は、バッテリ10の電力を車外の電気機器62に給電可能となっている。電力制限判定部40Aは、バッテリ10のSOC及び外部給電電力に応じて、空調装置25に対する稼働制限の実行可否を判定する。【選択図】図10[Problem] To improve passenger comfort with respect to an air conditioning function used during external power supply. [Solution] A vehicle power management system includes a battery 10 mounted on a vehicle, an air conditioner 25 for the vehicle compartment, an external power supply device 15, and a power limit determination unit 40A. The air conditioner 25 is driven by power from the battery 10. The external power supply device 15 is capable of supplying power from the battery 10 to electrical equipment 62 outside the vehicle. The power limit determination unit 40A determines whether or not to implement an operation limit on the air conditioner 25 according to the SOC of the battery 10 and the external power supply. [Selected Figure] Figure 10
Description
本明細書では、外部給電及び空調機能の制御を通じて車載バッテリのSOC管理が可能な、車両用電力管理システムが開示される。 Disclosed herein is a vehicle power management system that enables SOC management of a vehicle battery through control of external power supply and air conditioning functions.
車両に搭載された空調装置には、冷媒を圧縮するコンプレッサが設けられる。従来の空調システムでは、コンプレッサは内燃機関により駆動される。一方、回転電機を駆動源に持つハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)、電気自動車(BEV)、及び燃料電池車(FCEV)では、コンプレッサの駆動源を内燃機関とする代わりに、車載バッテリの電力を用いて駆動される電動コンプレッサが用いられる。 An air conditioner mounted on a vehicle is provided with a compressor that compresses a refrigerant. In conventional air conditioning systems, the compressor is driven by the internal combustion engine. On the other hand, in a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), an electric vehicle (BEV), and a fuel cell electric vehicle (FCEV) having a rotating electric machine as a driving source, instead of using an internal combustion engine as a driving source of the compressor, An electric compressor is used that is driven using the power of the vehicle battery.
電動コンプレッサを用いることで、例えば従来車両のように、空調機能を利用する際に内燃機関を駆動させる必要が無くなることから、例えば走行不可状態であるIG OFF状態においても空調機能を利用可能となる。 By using the electric compressor, it is not necessary to drive the internal combustion engine when using the air-conditioning function, as in conventional vehicles. Therefore, the air-conditioning function can be used even in the IG OFF state, which is a state in which the vehicle cannot travel, for example. .
また、プラグインハイブリッド車や電気自動車では、上記のIG OFF状態において、車載バッテリの電力を外部の電気機器に給電する外部給電が可能となっている。この外部給電により、例えばキャンプ地や避難場所等での電気機器(例えば調理家電)の使用が可能となる。 Further, in plug-in hybrid vehicles and electric vehicles, external power feeding is possible in which the electric power of the on-vehicle battery is fed to external electrical equipment in the IG OFF state. This external power supply enables the use of electrical equipment (eg, cooking appliances) at campsites, evacuation sites, and the like.
外部給電と空調機能を同時利用すると、バッテリからの電力の取り合いとなり、バッテリの充電状態を示すSOC(State Of Charge)が急減するおそれがある。そこで例えば特許文献1では、外部給電中は空調装置が省電力モードにて動作するように制御される。また特許文献2では、電気自動車において、走行用電力量と空調用電力量とを合計した合計電力量よりもSOCが小さい場合には、目的地まで空調機器の稼働が制限される。 Simultaneous use of the external power supply and the air-conditioning function will result in a competition for power from the battery, and there is a risk that the SOC (State Of Charge), which indicates the state of charge of the battery, will suddenly decrease. Therefore, for example, in Patent Document 1, an air conditioner is controlled to operate in a power saving mode during external power feeding. Further, according to Patent Document 2, in an electric vehicle, when the SOC is smaller than the total power amount obtained by summing the power amount for running and the power amount for air conditioning, the operation of the air conditioner is restricted to the destination.
ところで、外部給電中に空調機能が一律に稼働制限されると、乗員の快適性が損なわれるおそれがある。そこで本明細書では、外部給電中の空調機能について、従来よりも乗員の快適性を向上可能な、車両用電力管理システムが開示される。 By the way, if the operation of the air-conditioning function is uniformly restricted while the external power supply is being supplied, the comfort of the passenger may be impaired. Therefore, in this specification, a power management system for a vehicle is disclosed that is capable of improving passenger comfort more than before with respect to the air-conditioning function during external power supply.
本明細書で開示される車両用電力管理システムは、車両に搭載されたバッテリ、車室用の空調装置、外部給電装置、及び判定部を備える。空調装置は、バッテリの電力により駆動される。外部給電装置は、バッテリの電力を車外の電気機器に給電可能となっている。判定部は、バッテリのSOC及び外部給電電力に応じて、空調装置に対する稼働制限の実行可否を判定する。 A vehicle power management system disclosed in this specification includes a battery mounted on a vehicle, an air conditioner for a vehicle interior, an external power supply device, and a determination unit. The air conditioner is driven by battery power. The external power supply device is capable of supplying power from the battery to electrical equipment outside the vehicle. The determination unit determines whether or not to restrict operation of the air conditioner according to the SOC of the battery and the externally supplied power.
上記構成によれば、例えばSOCが高水準であったり、外部給電電力が低い場合に、空調装置に対する稼働制限を行わない等の、従来よりも柔軟な空調制御が可能となり、空調装置を利用する乗員の快適性が向上可能となる。 According to the above configuration, for example, when the SOC is at a high level or the external power supply is low, air conditioning control can be performed more flexibly than before, such as not limiting the operation of the air conditioner. Crew comfort can be improved.
また上記構成において、バッテリのSOCが所定のバッテリ判定閾値未満であり、かつ、空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上である場合であっても、外部給電装置から電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値未満であれば、判定部は上記稼働制限の解除指令を出力してもよい。 Further, in the above configuration, even when the SOC of the battery is less than the predetermined battery determination threshold and the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, external power supply from the external power supply device to the electric device is performed. If the electric power is less than a predetermined power supply determination threshold, the determination unit may output the operation restriction cancellation command.
上記構成によれば、バッテリのSOCが低い場合であっても、外部給電電力が低い場合には、空調装置に対する稼働制限の実行が免れる。 According to the above configuration, even when the SOC of the battery is low, when the externally supplied power is low, execution of operation restriction on the air conditioner can be avoided.
また上記構成において、バッテリのSOCが所定のバッテリ判定閾値未満であり、かつ、空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上であって、さらに外部給電装置から電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値以上である場合に、判定部は上記稼働制限の実行指令を出力してもよい。 Further, in the above configuration, the SOC of the battery is less than a predetermined battery determination threshold, the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, and the external power supplied from the external power supply device to the electric device is a predetermined amount. is equal to or greater than the power supply determination threshold value, the determination unit may output the operation restriction execution command.
上記構成によれば、バッテリのSOCが低く、かつ、外部給電電力が高い場合には、空調装置の稼働制限が実行され、外部給電電力が維持されつつ、バッテリが保護される。 According to the above configuration, when the SOC of the battery is low and the externally-supplied power is high, the operation of the air conditioner is restricted, and the battery is protected while the externally-supplied power is maintained.
また上記構成において、バッテリのSOCがバッテリ判定閾値よりも更に低いバッテリ保護閾値未満であるときに、判定部は、空調装置及び外部給電装置の稼働を停止させる停止指令を出力してもよい。 Further, in the above configuration, when the SOC of the battery is less than the battery protection threshold, which is lower than the battery determination threshold, the determination unit may output a stop command to stop the operation of the air conditioner and the external power supply device.
上記構成によれば、空調装置及び外部給電装置の稼働を停止させることで、バッテリの過放電が抑制可能となる。 According to the above configuration, overdischarge of the battery can be suppressed by stopping the operation of the air conditioner and the external power supply device.
また上記構成において、停止指令の出力前に、判定部は、外部給電装置による外部給電が所定時間後に停止される旨の警告を通知させる警告指令を出力してもよい。 Further, in the above configuration, before outputting the stop command, the determination unit may output a warning command for notifying that the external power feeding by the external power feeding device will be stopped after a predetermined time.
外部給電の対象となる電気機器は多岐に及び、例えば突然の電力遮断によって故障するような電気機器が外部給電対象となるおそれがある。このような場合に備えて、外部給電の停止前に警告を発報することで、乗員や他の利用者による電気機器の停止操作を促すことが出来る。 There are a wide variety of electric devices to which external power is supplied, and there is a risk that an electric device that may malfunction due to a sudden power cutoff may become an external power supply target. In preparation for such a case, by issuing a warning before the external power supply is stopped, it is possible to prompt the passenger or other user to stop the electric device.
また上記構成において、バッテリの所定のSOCがバッテリ判定閾値未満であり、かつ、空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上であって、さらに外部給電装置から電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値以上である場合に、判定部は、乗員が視認可能な表示器に、空調装置及び外部給電装置のどちらを稼働制限対象とするかを選択させる選択画面を表示させてもよい。 Further, in the above configuration, the predetermined SOC of the battery is less than the battery determination threshold, the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, and the external power supplied from the external power supply device to the electric device is predetermined. is equal to or greater than the power supply determination threshold value, the determination unit may display a selection screen for selecting which of the air conditioner and the external power supply device is subject to operation restriction on a display visible to the occupant.
上記構成によれば、稼働制限対象を乗員が選択可能となる。 According to the above configuration, the occupant can select the operation restriction target.
本明細書に係る車両用電力管理システムによれば、外部給電中の空調機能について、従来よりも乗員の快適性が向上可能となる。 According to the vehicle power management system according to the present specification, it is possible to improve the comfort of the occupant with regard to the air-conditioning function during external power feeding, compared to the conventional art.
図1に、本実施形態に係る車両用電力管理システムを含む車両100の全体構成が例示される。車両100は、例えば駆動源として内燃機関16及び回転電機MG1,MG2を備え、外部充電及び外部給電の可能な、プラグインハイブリッド車(PHEV)であってよい。
FIG. 1 illustrates the overall configuration of a
ただし車両100はプラグインハイブリッド車に限らず、要するに車両の走行不可時(IG OFF時)において、空調機能及び外部給電の両者が利用可能な車両であればよい。例えば車両100は、駆動源として回転電機を備え、また電源としてバッテリ10を備える、ハイブリッド車(HEV)、及び電気自動車(BEV)であってもよい。
However, the
車両100に搭載されるバッテリ10は、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、及び全固体電池のいずれかから構成される。例えばバッテリ10の容量は5kWh以上100kWh以下であってよい。
The
下記にて詳細に説明されるように、本実施形態に係る車両用電力管理システムは、バッテリ10、空調装置25(図3参照)、外部充電/給電装置15(図2参照)、及びHV-ECU40を含んで構成される。
As will be described in detail below, the vehicle power management system according to the present embodiment includes a
<外部充電/給電装置>
図1、図2を参照して、外部充電/給電装置15は、インレット17、充放電器20、ジャンクションブロック22、パワーコネクタ60、及びプラグインチャージECU41を含んで構成される。
<External charging/power supply device>
1 and 2, the external charging/
車両100は、外部充電/給電装置15を介して、車外の電源装置からバッテリ10を充電することのできる、いわゆるプラグイン充電が可能となっている。図2を参照して、車両100の側面(前面でもよい)に設けられたインレット17に、図示しない外部電源のプラグを差し込むことで、バッテリ10への充電が可能となる。具体的には、充放電器20に内蔵されたインバータが外部電源の交流電力を直流電力に変換する。さらにジャンクションブロック22によって充放電器20とバッテリ10とが電気接続され、バッテリ10が充電される。
さらに外部充電/給電装置15は、車外の電気機器62にバッテリ10の電力を供給する、外部給電が可能となっている。外部給電に当たり、パワーコネクタ60のプラグがインレット17に差し込まれる。パワーコネクタ60がインレット17に挿入されることで、プラグインチャージECU41は、外部充電/外部給電のうち後者が選択されたことを認識する。パワーコネクタ60には図示しないインレットが設けられ、このインレットに電気機器62のプラグ61が挿入される。
Further, the external charging/
パワーコネクタ60を介して電気機器62が充放電器20に接続されると、ジャンクションブロック22によりバッテリ10と充放電器20が電気接続される。充放電器20は内蔵されたインバータを駆動させて、バッテリ10の直流電力を交流電力に変換する。これにより、バッテリ10を例えば60HzのAC100V電源(最大消費電力1500W)に変換した状態での外部給電が可能となる。
When the
バッテリ10の電力利用の態様として、いわゆるEV給電モードとHV給電モードが挙げられる。HV給電モードでは、バッテリ10のSOCが低下すると内燃機関16(図1参照)が始動して回転電機MG2を発電機として駆動してバッテリ10を充電させる。
A mode of using the power of the
一方EV給電モードでは内燃機関16は駆動させずに、バッテリ10に蓄積された電力のみにて給電が行われる。さらにバッテリ10のSOCが低下すると、過放電によるバッテリ10の劣化を防止するため、給電が停止される。
On the other hand, in the EV power supply mode, the
例えばEV給電モードは、夜間のキャンプ地やアイドリングストップ条例のある地域、及び車両100の燃料が所定の閾値量以下である場合に選択される。加えて、車両100に内燃機関が搭載されない電気自動車(BEV)では、専らEV給電モードが設定される。
For example, the EV power supply mode is selected when camping at night, in areas with idling stop regulations, and when the amount of fuel in the
<空調装置>
図1、図3を参照して、空調装置25は、電気機器として、降圧DC/DCコンバータ18、インバータ19、コンプレッサ33、ブロアモータ34A、及びブロアファン34Bを備える。さらに図3を参照して、空調装置25は、コンプレッサ33の他に冷媒の流路上に設けられる機器として、室外コンデンサ30、エバポレータ31、室内コンデンサ32、膨張弁35,36、アキュムレータ37、及び電磁弁38を備える。加えて空調装置25は、制御系機器として、空調ECU43及びエアコンコントロールパネル50を備える。
<Air conditioner>
1 and 3, the
図3を参照して、車両100に搭載された、車室用の空調装置25は、いわゆるヒートポンプ型の空調装置である。コンプレッサ33及びブロア34を含む、空調装置25の機器は、バッテリ10の電力を受けて駆動する電動機器となっている。
Referring to FIG. 3, vehicle
図1に例示されるように、ブロア34はブロアモータ34A及びブロアファン34Bを含んで構成される。ブロアモータ34Aは例えばDCモータであってよく、印加電圧が上がるほど回転数が上昇する。ブロアモータ34Aはバッテリ10から降圧DC/DCコンバータ18を介して電力が供給される。降圧DC/DCコンバータ18のスイッチング素子のオン/オフを定める駆動信号(例えばPWM信号)は、空調ECU43により生成される。降圧DC/DCコンバータ18への駆動信号におけるデューティ比に基づいて降圧率が定まり、これに応じてブロアモータ34A及びブロアファン34Bの回転数が定まる。
As illustrated in FIG. 1, the
コンプレッサ33はモータが内蔵された電動型であり、図1に例示されるように、インバータ19を介してバッテリ10から電力が供給される。インバータ19のスイッチング素子のオン/オフを定める駆動信号(例えばPWM信号)は、空調ECU43により生成される。駆動信号のデューティ比に基づいてコンプレッサ33の回転数が定まる。
The
従来内燃機関によって駆動されていたコンプレッサ33がモータ駆動型等の電動型となることで、コンプレッサ33の駆動トルクを得るための大電力が要求される。例えば車両100の中で大電力が要求される電気機器として、駆動源である回転電機MG1,MG2が挙げられるが、コンプレッサ33はそれに次ぐ規模の電力を消費する。例えばオーディオやナビゲーションシステム等の消費電力がワット[W]単位である一方で、コンプレッサ33の消費電力はキロワット[kW]単位となる。
As the
図4には空調装置25の冷房機能利用時の冷媒の流れが例示される。図4を参照して、コンプレッサ33により圧縮された高温の冷媒は室内コンデンサ32を経由して膨張弁35にて減圧される。減圧後、外気温より高温の冷媒は室外コンデンサ30を通過時に放熱される。さらに冷媒は膨張弁36にてさらに減圧され、低温低圧の霧状となる。
FIG. 4 illustrates the flow of the refrigerant when the cooling function of the
この冷媒がエバポレータ31を通過する際にブロア34の空気がエバポレータ31を通過し、その結果冷風が車室に供給される。なお、エバポレータ31及び室内コンデンサ32はともに同一のダクト内に収容され、冷房運転時には図示しないフラップ板によってブロア34の風が室内コンデンサ32を通過しないように気流制御される。熱交換後の冷媒はアキュムレータ37によって気液分離され、気体の冷媒がコンプレッサ33に送られる。
When this refrigerant passes through the
図5には空調装置25の暖房機能利用時の冷媒の流れが例示される。暖房時には、コンプレッサ33により圧縮された高温の冷媒が室内コンデンサ32内を通過するときに、ブロア34から室内コンデンサ32に空気が送られる。室内コンデンサ32を通過した空気が温風となって車室に供給される。なおこのとき、ダクト内のフラップ板が移動して、ブロア34の風がエバポレータ31を通過しないように気流制御される。
FIG. 5 illustrates the flow of the refrigerant when the heating function of the
室内コンデンサ32を通過して冷媒は膨張弁35により減圧される。減圧され外気温未満となった冷媒は室外コンデンサ30の通過時に吸熱する。さらに冷媒は電磁弁38及びアキュムレータ37を経由してコンプレッサ33によって圧縮される。
After passing through the
図1を参照して、空調装置25の風量や設定温度は、表示器であるエアコンコントロールパネル50によって設定される。図6に例示されるように、エアコンコントロールパネル50は、インストルメントパネルの運転席側方に設けられる。
Referring to FIG. 1, the air volume and set temperature of
エアコンコントロールパネル50は例えば入力部と表示部が重複するタッチパネルであってよい。エアコンコントロールパネル50には風量操作ボタン51A,51B、温度設定ボタン52A,52B、オートスイッチ53、ブロアスイッチ54、エアコンスイッチ55、内外気切り替えスイッチ56、及び表示部57が設けられる。これらのボタンやスイッチの機能については既知であるためここでは説明が省略される。
The air
表示部57には、後述されるような空調制限時のメッセージ(図9参照)や外部給電の停止を予告するメッセージ(図11参照)が表示される。またエアコンコントロールパネル50の各種スイッチやボタンの操作による信号は空調ECU43(図1参照)に送信される。空調ECU43による空調装置25の制御については後述される。
The
図3-図5に例示される空調装置25は、車両100が走行不可の状態であるいわゆるIG OFF状態のときにも利用可能となっている。この機能はマイルーム機能とも呼ばれ、例えば車中泊における空調利用が可能になる。
The
一方、マイルーム機能の実行時に外部給電も実行されている場合、バッテリ10から双方に電力が供給され、その結果バッテリ10のSOCが低下する。このような場合に、HV-ECU40の電力制限判定部40Aは、後述するように、バッテリ10のSOC及び外部給電電力に応じて、空調装置25に対する稼働制限の実行可否を判定する。
On the other hand, if external power supply is also being performed when the My Room function is performed, power is supplied to both from
定性的には、バッテリ10のSOCが低く、また外部給電電力が多い場合に、電力制限判定部40Aは、空調ECU43に対して、空調装置25に対する稼働制限を実行させる。その一方で、バッテリ10のSOCが低くても、外部給電電力がそれほど多くない場合には、電力制限判定部40Aは、空調ECU43に対して、空調装置25に対する稼働制限を解除させる。このように、バッテリ10のSOCが低いときに、外部給電電力の大小に応じて柔軟に空調装置25に対する稼働制限の実行可否を判定することで、空調装置25を利用する乗員の快適性が向上する。
Qualitatively, when the SOC of the
<ECU>
図1に例示されるように、車両100には複数の電子コントロールユニット(ECU)が設けられる。これらの電子コントロールユニットは例えば車両100の機能別に設けられる。例えば車両100は、外部充電/給電装置15を制御するプラグインチャージECU41、及びバッテリ10のSOCや電力管理を行うバッテリECU42を備える。加えて車両100は、空調装置25を制御する空調ECU43、回転電機MG1,MG2を制御するモータECU44、及び内燃機関16を制御するエンジンECU45を備える。さらにこれらの機能別ECUを統合する、セントラルゲートウェイとも呼ばれる中核的なECUとして、車両100はHV-ECU40を備える。
<ECU>
As illustrated in FIG. 1, a
個々の機能別ECUは、HV-ECU40を介して相互に通信可能となっている。また、これらの機能別ECUとHV-ECU40とは、例えばCAN規格(Controller Area Network)に則った信号線で接続される。
The individual functional ECUs can communicate with each other via the HV-
図7には、HV-ECU40のハードウェア構成が例示される。なお、車両100の他のECUも、図7と同様の構成を備える。HV-ECU40(及びその他のECU)は、例えばコンピュータ(電子計算機)から構成され、入出力コントローラ40C、CPU40D、RAM40E、ROM40F、及びストレージ40Gを備える。これらの機器は、内部バス40Hにより相互に通信可能となっている。
FIG. 7 illustrates the hardware configuration of the HV-
入出力コントローラ40Cは、車両100に搭載された各種センサや他のECUから出力された信号を受信するとともに、アクチュエータやランプ等の車載機器に駆動指令を出力する。CPU40Dは入出力コントローラ40Cから受信した信号を基に演算を実行して、駆動指令、後述するバッテリ10に対する保護指令、ならびに空調装置25に対する制限実行指令及び制限解除指令を生成し、入出力コントローラ40Cに送信する。RAM40E、ROM40F、ストレージ40G等の記憶素子には、制御プログラムやセンサが検出したデータ等が記憶される。
The input/
ストレージ40GまたはROM40Fに記憶された制御プログラムをCPU40Dが実行することで、HV-ECU40には、機能ブロックとして電力制限判定部40A(図1参照)及び表示制御部40Bが構成される。後述されるように、電力制限判定部40Aは空調装置25に対する稼働制限の実行可否を判定する。また表示制御部40Bは、エアコンコントロールパネル50への表示内容を制御する。
The
また、プラグインチャージECU41のROMまたはストレージに記憶された制御プログラムをCPUが実行することで、プラグインチャージECU41には機器制御部41A及び消費電力算出部41Bが構成される。
Further, the plug-
消費電力算出部41Bは、インレット17から車外の電気機器62に給電される、外部給電電力[W]を算出して、HV-ECU40の電力制限判定部40Aに送信する。
Power
機器制御部41Aは、外部充電/給電装置15による外部充電電力/外部給電電力を制御する。例えばバッテリ10のSOCが低下して過放電に繋がるおそれのある時には、機器制御部41Aは、HV-ECU40の電力制限判定部40Aから保護指令を受ける。これを受けて機器制御部41Aは、インレット17とバッテリ10とを繋ぐ、図示しない外部給電リレーを接続状態から切断状態に切り替えて、外部充電/給電装置15の稼働を停止させる。
The
また、バッテリECU42のROMまたはストレージに記憶された制御プログラムをCPUが実行することで、バッテリECU42にはSOC算出部42Aが構成される。SOC算出部42Aは、バッテリ10のSOCを算出してこれをHV-ECU40の電力制限判定部40Aに送信する。
In addition, an
SOCの算出に当たり、SOC算出部42Aは、バッテリ10に接続された電流センサ10Aから検出した電流値に基づいて、バッテリ10に流出入する電流を測定し、その積算値(電流積算値)に基づいてバッテリ10のSOCを推定する。
In calculating the SOC, the
また、バッテリ10はその内部で化学反応等に伴う自己放電が生じる場合があり、これに起因してSOCが低下する。しかしながら、自己放電はバッテリの内部反応であって外部への電流の流出入を伴わないため、自己放電が起こっても電流積算値には反映されない。その結果、自己放電が進むにつれて電流積算値ベースのSOC推定値と実際のSOCとの乖離が大きくなる。そこで例えばSOC算出部42Aは、バッテリの開放端電圧値(OCV)に基づいてSOCを推定し、これに基づいて電流積算値ベースのSOC推定値を補正する。
In addition, the
空調ECU43には、機器制御部43A及び消費電力算出部43Bが構成される。これらの機能部は、空調ECU43が備えるROMまたはストレージに記憶された制御プログラムをCPUが実行することで生成される。
The
消費電力算出部43Bは、制御対象である空調装置25の消費電力を算出する。例えばコンプレッサ33に駆動電力を供給するためのインバータ19への指令信号(例えばPWM信号)に基づいて、消費電力算出部43Bは、コンプレッサ33による消費電力を算出する。また消費電力算出部43Bは、ブロアモータ34Aに駆動電力を供給するための降圧DC/DCコンバータ18への指令信号(例えばPWM信号)に基づいて、ブロアモータ34Aによる消費電力を算出する。これらの算出された消費電力はHV-ECU40の電力制限判定部40Aに送信される。
The
<空調稼働制限>
機器制御部43Aは、インバータ19及び降圧DC/DCコンバータ18への指令信号を通じて、コンプレッサ33及びブロアファン34Bに対する稼働制御を行う。例えば機器制御部43Aは、エアコンコントロールパネル50(図6参照)の風量操作ボタン51A,51Bのボタン操作に応じて、ブロアモータ34Aに印加する電圧を制御する。
<Limitation of air conditioning operation>
The
例えば風量を増加させる風量操作ボタン51Aが押下げ操作(タッチ)された場合には、機器制御部43Aは、ブロアモータ34Aへの印加電圧を増加させるために、降圧DC/DCコンバータ18への指令信号におけるデューティ比を増加させる。
For example, when the air
また機器制御部43Aは、エアコンコントロールパネル50の温度設定ボタン52A,52Bのボタン操作に応じて、コンプレッサ33の回転数を制御する。例えば冷房運転中に設定温度を上げる温度設定ボタン52Aが押下げ操作(タッチ)された場合には、機器制御部43Aは、コンプレッサ33の回転数を低減させるように、インバータ19への指令信号におけるデューティ比を低減させる。
In addition, the
さらに機器制御部43Aは、HV-ECU40の電力制限判定部40Aから制限実行指令を受信すると、図8に例示される空調制限マップに基づいて、空調装置25の稼働制限を行う。図8の空調制限マップには、横軸にバッテリ10のSOCが示され、縦軸にコンプレッサ33の上限回転数が示される。この横軸及び縦軸により規定される座標平面上に、制限特性線L1が設定される。制限特性線L1は、例えば右肩上がりの階段状に設定される。
Further, upon receiving a restriction execution command from power
例えばバッテリ10のSOCが所定のバッテリ判定閾値SOCth1以上である場合には、コンプレッサ33の上限回転数は、最大回転数Rmaxまで設定可能となっている。一方、バッテリ10のSOCがバッテリ判定閾値SOCth1未満になると、特性線L1に沿って、SOCが0に近づくにつれて段階的にコンプレッサ33の上限回転数が絞られる。さらにバッテリ10のSOCが所定のバッテリ保護閾値SOCth0未満になると、コンプレッサ33の上限回転数は0となり、コンプレッサ33が停止させられる。
For example, when the SOC of the
機器制御部43Aには、電力制限判定部40Aから、制限実行指令とともにバッテリ10のSOCが送信される。これを受けて機器制御部43Aは、空調使用電力制限をオン設定し、受信したSOCと制限特性線L1とに基づいて、コンプレッサ33の上限回転数を求める。
The SOC of the
上限回転数が求められた後に、エアコンコントロールパネル50の温度設定ボタン52A,52Bへの操作に伴うコンプレッサ33の要求回転数が、上限回転数を超過する場合には、機器制御部43Aは、(操作に反して)コンプレッサ33の設定回転数を要求回転数ではなく上限回転数に定める。さらに表示制御部40Bは、図9に例示されるように、エアコンコントロールパネル50の表示部57に、バッテリ10のSOCが低下しているため、空調機能に制限を掛けている旨のメッセージを表示させる。
After the upper limit rotation speed is obtained, if the required rotation speed of the
なお図8の例では、空調装置25のうち最も消費電力の多いコンプレッサ33を稼働制限の対象としているが、これに加えて、ブロアファン34Bの回転数も制限対象としてもよい。
In the example of FIG. 8, the
<電力制限判定フロー>
上述した空調稼働制限は、図10に例示される電力制限判定フローにおける判定結果に応じて実行可否が定められる。なおこのフローは、車両が走行不可の状態(IG OFF)であって、外部充電/給電装置15による外部給電及び空調装置25によるマイルーム機能の少なくとも一方の実行中に、周期的に(例えば1分間隔で)実行される。
<Power limit judgment flow>
Whether or not the above-described air-conditioning operation restriction can be executed is determined according to the determination result in the power restriction determination flow illustrated in FIG. 10 . Note that this flow is performed periodically (for example, 1 minutes).
HV-ECU40の電力制限判定部40Aは、バッテリECU42のSOC算出部42Aから、バッテリ10のSOCを取得する。さらに電力制限判定部40Aは、取得したSOCが、所定のバッテリ保護閾値SOCth0未満か否かを判定する(S10)。バッテリ保護閾値SOCth0は例えば20%に設定される。
A power
バッテリ10のSOCがバッテリ保護閾値SOCth0未満である場合、過放電によりバッテリ10が劣化するおそれがある。そこでHV-ECU40は、外部充電/給電装置15及び空調装置25を停止させる。
When the SOC of
まず電力制限判定部40Aは、外部充電/給電装置15及び空調装置25に対する停止指令の出力前に、表示制御部40Bに警告指令を出力する。これを受けて表示制御部40Bは、図11に例示されるように、エアコンコントロールパネル50(表示器)の表示部57に、外部給電及び空調機能が所定時間後(例えば3分後)に停止する旨のメッセージ(バッテリ保護メッセージ)を表示させる(S12)。特に外部給電については、給電先の電気機器62が多岐に亘り、突然の電力遮断により故障するおそれがある。そこで電力遮断前に乗員に電力遮断を予告することで、当該乗員による電気機器の停止操作を促すことが出来る。
First, the power
バッテリ保護メッセージの表示から所定時間後、電力制限判定部40Aは、プラグインチャージECU41の機器制御部41Aに、外部充電/給電装置15の稼働を停止させる停止指令を送信する(S14)。またこれと併せて電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに、空調装置25の稼働を停止させる停止指令を送信する。その後図10のフローは終了する。
After a predetermined period of time from the display of the battery protection message, the power
ステップS10に戻り、バッテリ10のSOCがバッテリ保護閾値SOCth0以上である場合には、電力制限判定部40Aは、バッテリ10のSOCが所定のバッテリ判定閾値SOCth1(>SOCth0)未満であるか否かを判定する(S16)。バッテリ判定閾値SOCth1は、例えば40%であってよい。
Returning to step S10, when the SOC of the
ステップS16にてSOC≧SOCth1である場合には、バッテリ10のSOCは十分にあると判定されることから、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに制限解除指令を送信する。これを受けて機器制御部43Aは、空調使用電力制限をオフ設定する(S24)。これにより、制限特性線L1(図8参照)に基づく上限回転数が設定されることなく、専らエアコンコントロールパネル50(図6参照)の各種スイッチ及びボタン操作に基づいて、機器制御部43Aはコンプレッサ33及びブロア34の稼働制御を行う。
If SOC≧SOCth1 in step S16, it is determined that the SOC of the
一方、ステップS16にて、バッテリ10のSOCがバッテリ判定閾値SOCth1未満である場合には、本来であれば図8に例示される空調制限マップに基づいて、空調装置25の稼働制限が実行される。しかしながら本実施形態に係る電力制限判定フローでは、ステップS16~S20の判定結果によっては、稼働制限の実行が見送られる。
On the other hand, in step S16, when the SOC of the
ステップS16にて、バッテリ10のSOCがバッテリ判定閾値SOCth1未満である場合、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の消費電力算出部43Bから、空調装置25の消費電力(空調使用電力)を取得する。さらに電力制限判定部40Aは、取得した空調使用電力が、所定の空調判定閾値Wa_th以上であるか否かを判定する(S18)。空調判定閾値Wa_thは、例えばコンプレッサ33の回転数が最大回転数の40%であり、かつ、ブロアファン34Bの回転数も最大回転数の40%であるときの、空調装置25の消費電力であってよい。
In step S16, when the SOC of the
そして空調使用電力<Wa_thである場合には、空調による電力消費は少ないと判定され、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに対して、制限解除指令を送信する(S24)。これにより、図8の空調制限マップに基づいた空調稼働制限の実行が見送られる。
When air conditioning power consumption<Wa_th, it is determined that power consumption by air conditioning is small, and the power
一方、ステップS18において空調使用電力≧Wa_thである場合には、電力制限判定部40Aは、プラグインチャージECU41の消費電力算出部41Bから、外部給電電力を取得する。さらに電力制限判定部40Aは、取得した外部給電電力が、所定の給電判定閾値Wd_th以上であるか否かを判定する(S20)。給電判定閾値Wd_thは、例えば上述したように、バッテリ10から外部給電可能な最大消費電力が1500Wであるときには、Wd_th=800Wであってよい。
On the other hand, if the air conditioning power consumption≧Wa_th in step S18, the power
外部給電電力<Wd_thである場合には、電力制限判定フローはステップS24に進む。すなわち、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに制限解除指令を送信し、これを受けて機器制御部43Aは、空調使用電力制限をオフ設定する。
If the externally supplied power <Wd_th, the power limit determination flow proceeds to step S24. That is, the power
一方、外部給電電力≧Wd_thである場合には、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに対して、制限実行指令を出力する。これを受けて機器制御部43Aは、空調使用電力制限をオン設定し(S22)、図8の空調制限マップに基づいた空調稼働制限制御を実行する。
On the other hand, when the externally supplied power≧Wd_th, the power
以上のように、本実施形態に係る車両用電力管理システムでは、バッテリ10のSOCが、空調稼働制限が本来実行されるバッテリ判定閾値SOCth1未満であっても、その実行が一旦保留される。そして、空調使用電力が少ない場合、及び外部給電電力が少ない場合の少なくとも一方を満たす場合には、空調稼働制限が見送られる。これにより、例えばバッテリ10のSOCに応じて一律に空調稼働制限を行う場合と比較して、空調機能を制限なく利用できる条件が拡張され、乗員の利便性が向上可能となる。
As described above, in the vehicle power management system according to the present embodiment, even if the SOC of the
<電力制限判定フローの別例>
図12には、本実施形態に係る電力制限判定フローの別例が示される。図12において、図10と同一の符号が付されたステップについては、その処理内容が同一であることから、以下では適宜説明が省略される。
<Another example of power limit determination flow>
FIG. 12 shows another example of the power limit determination flow according to this embodiment. In FIG. 12, the steps with the same reference numerals as those in FIG. 10 have the same processing contents, and therefore description thereof will be omitted as appropriate.
図12に例示されるフローでは、ステップS20にて外部給電電力≧Wd_thである場合には、HV-ECU40は、電力制限を掛ける対象として、外部充電/給電装置15と空調装置25の一方を乗員に選択させる。
In the flow exemplified in FIG. 12, if the externally supplied electric power≧Wd_th in step S20, the HV-
第1の実施形態を示す図10における電力制限判定フローでは、車外の電気機器62を保護するために、外部給電電力は維持した状態で、空調使用電力に制限が掛けられる。具体的には、例えば電気機器62が、避難所における調理家電などの、空調装置25よりも重要度の高い機器であることを想定して、外部給電電力が維持される一方で、空調使用電力に制限が掛けられる。
In the power limit determination flow in FIG. 10 showing the first embodiment, in order to protect the
しかしながら、空調機能を利用する乗員によっては、電気機器62への給電を止めて、その一方で空調機能を維持させたいという選択もあり得る。例えば熱中症に掛かった子どもを車内で休ませる場合等がこれに当たる。
However, some occupants using the air-conditioning function may choose to stop power supply to the
そこで図12における電力制限判定フローでは、ステップS30において電力制限判定部40Aは、表示制御部40Bを介して、稼働制限対象を乗員に選択させる選択画面を、表示器であるエアコンコントロールパネル50の表示部57に表示させる。
Therefore, in the power limit determination flow in FIG. 12, in step S30, the power
具体的には、図13に例示されるように、表示制御部40Bは、エアコンコントロールパネル50の表示部57に、バッテリ10のSOC保護のため、外部給電及び空調機能の一方の稼働を制限することを説明するメッセージを表示させる。またこれと併せて表示制御部40Bは、乗員に制限を掛ける対象を選択させる、外部給電選択ボタン57A及び空調選択ボタン57Bを表示部57に表示させる。
Specifically, as exemplified in FIG. 13, the
電力制限判定部40Aは、外部給電選択ボタン57A及び空調選択ボタン57Bのどちらが押下げ操作(タッチ)されたかを判定する(S32)。そして空調選択ボタン57Bが押下げ操作された場合には、電力制限判定部40Aは、機器制御部43Aに対して制限実行指令を出力する。これにより機器制御部43Aにおいて空調使用電力制限がオン設定される(S22)。また電力制限判定部40Aは、プラグインチャージECU41の機器制御部41Aに対して、制限解除指令を出力する。これにより機器制御部41Aにおいて外部給電電力制限がオフ設定される(S36)。
The power
一方、ステップS32にて、外部給電選択ボタン57Aが押下げ操作された場合、電力制限判定部40Aは、プラグインチャージECU41の機器制御部41Aに対して、制限実行指令を出力する。これにより機器制御部41Aにおいて外部給電電力制限がオン設定される(S34)。例えば、外部給電電力制限が掛けられていない状態での、バッテリ10から外部給電可能な最大消費電力が1500Wである場合、外部給電電力制限の実行時には、外部給電可能な最大消費電力は800Wに絞られる。
On the other hand, when the external power
外部給電電力制限がオン設定された後、電力制限判定部40Aは、空調ECU43の機器制御部43Aに対して制限解除指令を出力する。これにより機器制御部43Aにおいて空調使用電力制限がオフ設定される(S24)。
After the external power supply power limitation is set to ON, the power
なお、図13において、選択メッセージ、外部給電選択ボタン57A及び空調選択ボタン57Bは、エアコンコントロールパネル50の表示部57に表示された。これに代わって、またはこれに加えて、表示制御部40Bは、予めHV-ECU40のストレージ40G等に登録させていたユーザの携帯端末の表示部に、上記メッセージ及びボタンを表示させてもよい。
13, the selection message, the external power
10 バッテリ、17 インレット、18 降圧DC/DCコンバータ、19 インバータ、20 充放電器(給電器)、25 空調装置、30 室外コンデンサ、31 エバポレータ、32 室内コンデンサ、33 コンプレッサ、34 ブロア、34A ブロアモータ、34B ブロアファン、35,36 膨張弁、37 アキュムレータ、38 電磁弁、40 HV-ECU、40A 電力制限判定部、40B 表示制御部、41 プラグインチャージECU、41A,43A 機器制御部、41B,43B 消費電力算出部、42 バッテリECU、42A SOC算出部、43 空調ECU、43A 機器制御部、43B 消費電力算出部、44 モータECU、45 エンジンECU、50 エアコンコントロールパネル(表示器)、51A,51B 風量操作ボタン、52A,52B 温度設定ボタン、57 表示部、57A 外部給電選択ボタン、57B 空調選択ボタン、60 パワーコネクタ、61 プラグ、62 電気機器、100 車両。
10 battery, 17 inlet, 18 step-down DC/DC converter, 19 inverter, 20 charger/discharger (feeder), 25 air conditioner, 30 outdoor condenser, 31 evaporator, 32 indoor condenser, 33 compressor, 34 blower, 34A blower motor, 34B Blower fan, 35, 36 expansion valve, 37 accumulator, 38 solenoid valve, 40 HV-ECU, 40A power limit determination unit, 40B display control unit, 41 plug-in charge ECU, 41A, 43A device control unit, 41B, 43B power
Claims (6)
前記バッテリの電力により駆動される車室用の空調装置と、
前記バッテリの電力を車外の電気機器に給電可能な外部給電装置と、
前記バッテリのSOC及び外部給電電力に応じて、前記空調装置に対する稼働制限の実行可否を判定する判定部と、
を備える、車両用電力管理システム。 the battery installed in the vehicle,
an air conditioner for a passenger compartment driven by the electric power of the battery;
an external power supply device capable of supplying electric power of the battery to an electric device outside the vehicle;
a determination unit that determines whether or not to restrict operation of the air conditioner according to the SOC of the battery and the external power supply;
A power management system for a vehicle, comprising:
前記バッテリのSOCが所定のバッテリ判定閾値未満であり、かつ、前記空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上である場合であっても、前記外部給電装置から前記電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値未満であれば、前記判定部は前記稼働制限の解除指令を出力する、車両用電力管理システム。 The vehicle power management system according to claim 1,
Even when the SOC of the battery is less than the predetermined battery determination threshold and the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, externally supplied power from the external power supply device to the electric device. is less than a predetermined power supply determination threshold, the determination unit outputs a command to cancel the operation restriction.
前記バッテリのSOCが所定のバッテリ判定閾値未満であり、かつ、前記空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上であって、さらに前記外部給電装置から前記電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値以上である場合に、前記判定部は前記稼働制限の実行指令を出力する、車両用電力管理システム。 The vehicle power management system according to claim 1,
The SOC of the battery is less than a predetermined battery determination threshold, the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, and the externally supplied power from the external power supply device to the electric device is a predetermined The power management system for a vehicle, wherein the determination unit outputs the operation restriction execution command when the power supply determination threshold is exceeded.
前記バッテリのSOCが前記バッテリ判定閾値よりも更に低いバッテリ保護閾値未満であるときに、前記判定部は、前記空調装置及び前記外部給電装置の稼働を停止させる停止指令を出力する、車両用電力管理システム。 The vehicle power management system according to claim 2 or 3,
Vehicle power management, wherein when the SOC of the battery is less than a battery protection threshold that is lower than the battery determination threshold, the determination unit outputs a stop command to stop the operation of the air conditioner and the external power supply device. system.
前記停止指令の出力前に、前記判定部は、前記外部給電装置による外部給電が所定時間後に停止される旨の警告を通知させる警告指令を出力する、車両用電力管理システム。 The vehicle power management system according to claim 4,
The vehicular power management system, wherein, before outputting the stop command, the determination unit outputs a warning command to notify that the external power feeding by the external power feeding device will be stopped after a predetermined time.
前記バッテリのSOCが所定のバッテリ判定閾値未満であり、かつ、前記空調装置の消費電力が所定の空調判定閾値以上であって、さらに前記外部給電装置から前記電気機器への外部給電電力が所定の給電判定閾値以上である場合に、前記判定部は、乗員が視認可能な表示器に、前記空調装置及び前記外部給電装置のどちらを稼働制限対象とするかを選択させる選択画面を表示させる、車両用電力管理システム。 The vehicle power management system according to claim 1,
The SOC of the battery is less than a predetermined battery determination threshold, the power consumption of the air conditioner is equal to or greater than the predetermined air conditioning determination threshold, and the externally supplied power from the external power supply device to the electric device is a predetermined When the power supply determination threshold is greater than or equal to the power supply determination threshold, the determination unit causes a display visible to the occupant to display a selection screen for selecting which of the air conditioning device and the external power supply device is subject to operation restriction. power management system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021135629A JP2023030474A (en) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | Power management system for vehicle |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4563388A1 (en) * | 2023-11-28 | 2025-06-04 | Suzuki Motor Corporation | Power source apparatus of vehicle |
-
2021
- 2021-08-23 JP JP2021135629A patent/JP2023030474A/en active Pending
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| EP4563388A1 (en) * | 2023-11-28 | 2025-06-04 | Suzuki Motor Corporation | Power source apparatus of vehicle |
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