供需控制装置的制作方法

本发明涉及搭载在工业制品上并控制工业制品中的电力(电功率)或者能量(电能)的供应和需求的供需控制装置。

背景技术：

第2012-195988号日本待审专利申请公布(jp2012-195988a)描述了一种电力供需控制装置，关于作为电力之一的电功率，该电力供需控制装置控制来自多个负载装置的电功率需求(电功率消耗)和来自多个电源装置的电功率供应。在电力供需控制装置中，将负载装置所要求的总需求电功率与电源装置所供应的总供应电功率进行比较。当总需求电功率大于总供应电功率时，电力供需控制装置指示具有多余电功率的电源装置增加供应电功率。如果不存在具有多余电功率的电源装置，则电力供需控制装置指示负载装置降低需求电功率(电功率消耗)。这使得可迅速响应于供需平衡的变化。

技术实现要素：

jp2012-195988a中描述的电力供需控制装置在没有电源装置具有多余的电功率时，基于负载装置的操作稳定性动态地确定电力供需控制装置指示降低需求电功率的负载装置。因此，当来自一般负载装置的电功率需求和来自重要负载装置(应优先于一般负载装置进行电功率供应)的电功率需求超过电源装置的总供应电功率的上限时，例如，可根据负载装置的操作稳定性仅指示重要的负载装置降低电功率需求。在该情况下，确保了电力供需控制装置的供需平衡，但不执行基于电功率需求的优先级进行的合适的电功率供应。因此，在控制电力或能量的供应和需求方面存在进一步改进的空间。

本发明提供一种可基于优先级适当地控制电力或能量的供应和需求的供需控制装置。

本发明的一方面涉及一种供需控制装置，该供需控制装置搭载在工业制品上并控制工业制品中的电力或能量的供应和需求。供需控制装置包括控制器。该控制器被配置为：针对提前定义以将来自工业制品的对于电力或能量的各种可能的需求进行分类的多个优先等级中的每个优先等级，在针对与多个优先等级中的每个优先等级相比较高的优先等级而设定的值的范围内设定容许限度，该容许限度指示在确保响应于较高的优先等级的需求而被供应的电力或能量的同时响应于多个优先等级中的每个优先等级的需求而容许被供应的电力或能量的上限；检测工业制品中出现的针对电力或能量的需求；以及响应于所检测的针对电力或能量的需求，按照优先等级的顺序来分配从预定供应源供应的电力或能量，使得所供应的电力或所供应的能量等于或低于由针对多个优先等级中的每个优先等级而设定的容许限度指示的上限。

在根据以上方面的供需控制装置中，控制器可被配置为每当针对电力或能量的需求被检测到并且在可能的范围内时，按照从针对较高的优先等级的电力或能量的需求起的顺序来分配由针对电力或能量的需求所要求的并且等于或低于由针对多个优先等级中的每个优先等级的容许限度指示的上限的电力或能量。控制器可被配置为响应于针对电力或能量的需求来分配从供应源供应的电力或能量。

在根据以上方面的供需控制装置中，控制器还可定义多个出现频率等级，每个出现频率等级指示针对电力或能量的需求的出现频率。控制器可被配置为根据出现频率等级来改变针对多个优先等级中的每个优先等级的容许限度。

在根据以上方面的供需控制装置中，控制器可被配置为将针对多个出现频率等级之中的，针对电力或能量的需求具有较低出现频率的出现频率等级的容许限度设定为较大。

在根据以上方面的供需控制装置中，电力可以是电功率，以及能量可以是电能。

通过根据以上方面的供需控制装置，响应于相对低的优先等级的需求而可被供应的最大电力或能量被限制为等于或小于响应于相对高的优先等级的需求而可被供应的最大电力或能量。因此，可基于优先级适当地控制电力或能量的供应和需求。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业性意义，在附图中，相同的数字符号表示相同的元件，并且其中：

图1是其中根据本发明的实施例的供需控制装置搭载在工业制品(车辆)上的系统的示意性配置图；

图2示出了其中定义了优先等级的示例；

图3a示出了关于能量(电能)的每个优先等级的上限值和下限值的示例；

图3b示出了关于电力(电功率)的每个优先等级的上限值和下限值的示例；

图4示出了其中基于图3a确定每个优先等级的控制下限值和控制上限值的示例；

图5示出了其中基于图4来设定关于能量(电能)的供应的容许限度的示例；

图6a是响应于能量(电能)需求而由控制器执行的能量(电能)分配控制的流程图；

图6b是响应于能量(电能)需求而由控制器执行的能量(电能)分配控制的流程图；

图7示出了能量(电能)提供处理中的优先等级要求的具体示例；

图8示出了能量(电能)提供处理中的优先等级的各个能量(电能)需求的具体示例；

图9a是响应于电力(电功率)需求而由控制器执行的电力(电功率)分配控制的流程图；

图9b是响应于电力(电功率)需求而由控制器执行的电力(电功率)分配控制的流程图；

图10示出了其中定义出现频率等级的示例；

图11示出了基于能量(电能)提供处理中的出现频率等级的供应要求的具体示例；

图12图示了基于出现频率等级的容许限度的设定与燃料效率的劣化之间的关系；

图13示出了其中基于出现频率等级来设定容许限度的示例；

图14是其中在图6a的处理中使用出现频率等级的能量(电能)分配控制的流程图；以及

图15是其中在图9a的处理中使用出现频率等级的能量(电能)分配控制的流程图。

具体实施方式

根据本发明的供需控制装置响应于工业制品中可能出现的各种电力或能量需求，给予指示从预定供应/存储源供应电力或能量的优先级的优先等级。对于优先等级，各自指示将被容许供应电力或能量的上限的容许限度按照从最高优先级至最低优先级的降序来设定。通过基于容许限度按照优先等级的顺序响应于优先等级的各个需求来分配将被供应的电力或能量，可基于优先级适当地控制电力或能量的供应和需求。

实施例

根据本发明的供需控制装置可应用于控制关于各种物理量的电力或能量的供应和需求。在下文中，以使用在电场中分别为电力和能量的电功率(w)和电能(ws)的实施例作为示例，并将参照附图详细描述控制电力或能量的供应和需求的供需控制装置。在以下描述中，原则上，电功率和电能彼此区分开。然而，将使用措辞“电功率等”以便表达可指示电功率和电能两者的内容。

配置

图1是示出其中根据本发明的实施例的供需控制装置搭载在车辆上的车辆系统的示意性配置的框图。图1中图示的车辆系统1包括多个装置10、高压电池20、低压电池30、直流至直流(dc-dc)转换器40、作为供需控制装置的控制器50和高压电池监测系统60。

装置10是搭载在车辆上的装置。多个装置10中的每个装置10产生用于使用用于执行预定操作所需的电功率的需求(电功率需求)或者用于消耗所要求的电能的需求(电能需求)。电功率需求可包括用于将由装置10产生的电功率排出至电池的需求，以及电能需求可包括用于将由装置10获得的电能存储在电池中的需求。虽然图1示出了其中作为装置10的两个装置a、b搭载在车辆上的示例，但三个或更多个装置10可搭载在车辆上。

高压电池20是被配置为可充电/可放电的二次电池(诸如锂离子电池)，并且是例如搭载在车辆上作为电功率等的供应源/存储源的驱动电池。高压电池20可经由系统主继电器(systemmainrelay，smr)21向起动机马达或行驶马达(未示出)供应电功率等。此外，高压电池20可经由smr21向dc-dc转换器40输出电功率等。

高压电池监测系统60监测高压电池20的状态(电压、电流、温度、所存储的电量等)。高压电池监测系统60根据需要将要监测的高压电池20的状态通知控制器50。

低压电池30是被配置为可充电/可放电的二次电池(诸如铅蓄电池或锂离子电池)，并且是例如搭载在车辆上作为电功率等的供应源/存储源的辅助电池。低压电池30可存储从高压电池20输出的电功率等。此外，低压电池30可向车辆10供应存储在低压电池30中的电功率等。

dc-dc转换器40可以以预定电压向装置10和低压电池30输出存储在高压电池20中的电功率等。此外，dc-dc转换器40可以以预定电压向高压电池20输出从装置10排出的电力等。利用由控制器50指示的输出电压值来控制从dc-dc转换器40输出的电功率等。

控制器50可基于从高压电池监测系统60输入的高压电池20的状态来控制装置10、dc-dc转换器40和smr21。根据本实施例的控制器50执行控制，以响应于装置10中出现的针对电功率等的需求而合适地分配来自高压电池20(以及低压电池30)的电功率等的供应。

控制器50通常可配置为包括处理器、存储器、输入/输出接口等的电子控制单元(eectroniccontrolunit，ecu)。控制器50包括搭载在车辆上的部分或全部ecu，诸如可控制smr21的连接/断开状态的ecu、可控制dc-dc转换器40的输出电压值的ecu以及可监测低压电池30的状态的ecu。在根据本实施例的控制器50中，处理器读取并执行存储在存储器中的程序，以实现设定单元51、检测单元52和分配单元53的功能。

设定单元51针对每个优先等级设定容许限度，该容许限度指示用于响应于针对电功率等的需求而容许从供应/存储源供应电功率等的限度。通过基于根据车辆的所要求的功能或性能进行分类的预定类别、响应于装置10中出现的针对电功率等的需求而提前定义用于至少从高压电池20供应电功率等的优先级顺序来表示优先等级。图2示出了基于关于车辆的类别而定义的优先等级的示例。

在图2的示例中，针对包括安全性、安心性、合规性(compliance)、基本性能(系统启动、正常行驶)、部件保护、商品性(marketability)(电力、安静性、驾驶稳定性、标称燃料效率、先进装置)、经济性和附加值的类别定义从针对最高优先级的“p1”至针对最低优先级的“p8”的优先等级。在合规性的类别中，分别地，针对法规(排放)和规格(燃料效率)的子类别，优先等级“p3”还划分为优先等级“p3-1”和“p3-2”。在部件保护的类别中，分别地，针对故障避免(功能保护)和劣化避免(寿命维护)的子类别，优先级“p5”还划分为优先级级“p5-1”和“p5-2”。在经济性的类别中，分别地，针对燃料消耗、ev距离、电费和辅助装置寿命延长的子类别，优先等级“p7”还划分为优先级“p7-1”、“p7-2”、“p7-3”和“p7-4”。注意，可基于车辆的所要求的性能和功能根据需要来设定优先等级的数量、类别和子类别的分类等。

车辆中可能出现的针对电功率等的各种需求根据其内容和目的被分类为优先等级的需求要求。另外，针对每个优先等级，提前确定关于响应于针对电功率等的需求而容许供应多少电功率等的供应要求和关于响应于针对电功率等的需求而容许存储多少电功率等的存储要求。可响应于电功率需求和电能需求中的每一者来定义优先等级、需求要求、供应要求和存储要求。

在设定容许限度中，设定单元51首先针对每个优先等级设定下限值和上限值；当响应于针对电功率等的需求而从供应/存储源供应电功率等时，电功率等被容许降低至该下限值；当电功率等存储在供应/存储源中时，电功率等被容许增加至该上限值。图3a示出了响应于各种优先等级的需求、至少包括高压电池20的供应/存储源所容许的电能的上限值和下限值的示例。

在图3a的示例中，存储在供应/存储源中的电能是当前值(由实线指示)。在该情况下，关于优先等级p1的电能需求，可供应电能(绝对值)直到当前值到达优先等级p1所独有的下限值l1(供应限度)，并且可存储电能(绝对值)直到当前值到达优先等级p1所独有的上限值h1(存储限度)。也就是说，单独关于优先等级p1的电能需求，容许电能在从下限值l1至上限值h1的范围内变化，以便满足关于安全性的预定内容。类似地，单独关于优先等级p2的电能需求，容许电能在从下限值l2至上限值h2的范围内变化，以便满足关于安心性的预定内容。单独关于优先等级p3的电能需求，容许电能在从下限值l3至上限值h3的范围内变化，以便满足关于合规性的预定内容。单独关于优先等级p4的电能需求，容许电能在从下限值l4至上限值h4的范围内变化，以便满足关于基本性能的预定内容。单独关于优先等级p5的电能需求，容许电能在从下限值l5至上限值h5的范围内变化，以便满足关于部件保护的预定内容。单独关于优先等级p6的电能需求，容许电能在从下限值l6至上限值h6的范围内变化，以便满足关于商品性的预定内容。单独关于优先等级p7的电能需求，容许电能在从下限值l7至上限值h7的范围内变化，以便满足关于经济性的预定内容。单独关于优先等级p8的电能需求，不容许电能变化。考虑到车辆的类型、车辆的所要求的性能和功能、基于标准等的电能供应对车载系统和高电压电池20的影响(优点/缺点)，适当地设定每个优先等级的预定内容。

注意，可将与上述电能相同的理念应用于响应于每个优先等级的需求而对于供应/存储源所容许的电功率的变化范围。图3b示出了响应于各种优先等级的需求而对于至少包括高压电池20的供应/存储源所容许的电功率的上限值和下限值的示例。在该情况下，上限值是可从供应/存储源供应的电功率的供应限度，以及下限值是可存储的电功率的存储限度。

在单独针对每个优先等级确定上限值和下限值之后，设定单元51还确定每个优先等级的控制上限值和控制下限值，控制上限值和控制下限值用于由控制器50所执行的分配控制(稍后进行描述)。通过单独参考每个优先等级所独有的上限值和下限值、在针对较高优先等级设定的值的范围内执行修整来确定控制上限值和控制下限值。修整是如下处理：在该处理中，当优先等级a所独有的上限值单独大于针对较高的优先等级b而设定的控制上限值时，将优先等级a的控制上限值限制为等于(或小于)优先等级b的控制上限值的值。修整还是如下处理：在该处理中，当优先等级a所独有的下限值单独小于针对较高的优先等级b而设定的控制下限值时，将优先等级a的控制下限值限制为等于(或大于)优先等级b的控制下限值的值。图4示出了其中基于每个优先等级单独关于图3a中所示出的电能而独有的上限值和下限值(长短虚线)来确定每个优先等级的控制上限值和控制下限值(粗实线)的示例。

在图4中，针对最高优先等级p1，优先等级p1单独所独有的上限值和下限值被确定为优先等级p1的控制上限值和控制下限值。针对第二最高优先等级p2，优先等级p2单独所独有的上限值和针对优先等级p1而设定的控制上限值中的较小者被确定为优先等级p2的控制上限值，以及优先等级p2单独所独有的下限值和针对优先等级p1而设定的控制下限值中的较大者被确定为优先等级p2的控制下限值。因此，针对优先等级p2，优先等级p2单独所独有的上限值和下限值也被确定为控制上限值和控制下限值。类似地，针对优先等级p3，优先等级p3单独所独有的上限值和下限值被确定为控制上限值和控制下限值。相反，针对优先等级p4和优先等级p5，优先等级p4和优先等级p5中的每个优先等级单独所独有的上限值大于优先等级p3的控制上限值，并且优先等级p4和优先等级p5中的每个优先等级单独所独有的下限值小于优先等级p3的控制下限值。因此，优先等级p3的控制上限值和控制下限值被确定为优先等级p4和优先等级p5中的每个优先等级的控制上限值和控制下限值(修整)。同上应用于优先等级p6的控制上限值和优先等级p7的控制下限值。通过利用这样的修整规则来确定控制上限值和控制下限值，可响应于相对低的优先等级的需求而被供应的最大电功率或电能被限制为可响应于相对高的优先等级的需求而被供应的最大电功率或电能或更低。修整可抑制控制被执行，例如，在该控制中虽然为了满足合规性(优先等级p3)而限制了供应/存储源的使用，但是供应/存储源被用于超出限制的基本性能(优先等级p4)，也就是说，满足了基本性能，而忽略了需要满足于优先级的合规性。

在确定控制上限值和控制下限值之后，设定单元51针对每个优先等级设定容许限度。容许限度是如下的值：指示响应于每个优先等级的需求而被容许供应的电功率或电能的上限，同时确保响应于比该优先等级高的优先等级的需求而被供应的电功率或电能。例如，当优先等级p3的容许限度被设定为50ws并且响应于比优先等级p3高的优先等级p1和优先等级p2的需求而供应的总电能为40ws时，响应优先等级p3的需求而容许被供应的电能高达10ws(＝50-40)。然而，当响应于优先等级p1和优先等级p2的需求而被供应的总电能为60ws时，由于响应于优先等级p1和优先等级p2而被供应的总电能超过优先等级p3的容许限度，因此不容许响应于优先等级p3的需求而供应电能。在图4中所示出的情况下，可利用计算“当前值-控制下限”来计算关于电能的供应的容许限度。图5示出了其中基于图4中示出的当前值和控制下限值来设定关于电能的供应的容许限度(实线)的示例。基于图4中所示出的当前值和控制上限值，可利用计算“控制上限值-当前值”来计算关于电能的存储的容许限度。通过将关于电能的存储的容许限度包含在设定中，可改变关于图5中所示出的电能的供应的容许限度，例如，使得电能增加，从而扩大了容许范围。

检测单元52检测在装置10中出现的针对电功率等的需求。此外，检测单元52获取关于所产生的针对电功率等的需求所要求的电功率或电能的信息以及所产生的针对电功率等的需求的优先等级。检测单元52可通过从检测针对电功率等的需求的装置10接收信息来获取该信息。可选地，控制器50可具有表格等，在该表格等中，使装置10中出现的针对电功率等的需求与所要求的电功率或电能和优先等级彼此相关联，使得检测单元52根据所检测到的针对电功率等的需求从表格中获取信息。

每当检测单元52检测到针对电功率等的需求时，分配单元53执行控制，以基于由设定单元51设定的针对每个优先等级的容许限度、响应于车辆中出现的针对电功率等的需求而按照优先等级的顺序来分配从供应/存储源供应的电功率或电能。以下将详细描述分配控制。

控制

将参考附图描述由作为根据本发明的实施例的供需控制装置的控制器50所执行的分配控制。在以下中，将描述电功率需求和电能需求中的每者的分配控制。

(1)电能分配控制

(1-1)流程图

图6a和图6b是示出针对装置10中出现的电能需求而由控制器50所执行的电能分配控制的处理过程的流程图。图6a的处理和图6b的处理通过连接头x连接。当控制器50例如在装置10启动时检测到出现新的电能需求时，开始图6a和图6b中所示出的电能分配控制。

步骤s601：控制器50判断是否需要修改电能分配，这要求重新计算电能的分配。需要修改电能分配的情况包括例如车辆中的电能需求由于新出现的电能需求或停止的电能需求而改变的情况，或者电能供应根据车辆的状态(高压电池20的状态、各种系统的状态等)而改变的情况。可选地，可以以预定时间间隔修改电能分配。当判断为需要修改电能分配时(在步骤s601中为是)，处理进行至步骤s602。

步骤s602：控制器50执行针对电能需求的任务处理。在任务处理中，将任务分派给新的电能需求，或删除被分派给停止的电能需求的任务。当针对电能需求的任务处理完成时，处理进行至步骤s603。

步骤s603：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)设定容许限度，该容许限度为响应于电能需求而可被供应的电能的上限值。当针对每个优先等级设定容许限度时，处理进行至步骤s604。

步骤s604：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)计算所要求的电能，该所要求的电能为电能需求所要求的电能。该所要求的电能通过将优先等级的任务所要求的所有电能进行相加来计算。当针对每个优先等级计算所要求的电能时，处理进行至步骤s605。

步骤s605：控制器50通过将零(ws)代入总供应电能来使指示从高压电池20供应的总电能值的“总供应电能”初始化。当使总供应电能初始化时，处理进行至步骤s606。

步骤s606：控制器50将优先等级pi的所要求的电能[pi]设定为针对优先等级pi的所供应的电能[pi]。当完成对所供应的电能[pi]的设定时，处理进行至步骤s607。

步骤s607：控制器50判断优先等级pi的所要求的电能[pi]是否大于值a。值a是通过从优先等级pi的容许限度[pi]中减去到目前为止响应于比优先等级pi高的优先等级的需求而被供应的总供应电能来获得的。做出该判断以便判断是否可满足优先等级pi的所有所要求的电能[pi]。当优先等级pi的所要求的电能[pi]大于值a时(在步骤607中为是)，判断为不能满足所有所要求的电能[pi]，并且处理进行至步骤s608。当优先等级pi的所要求的电能[pi]等于或小于值a时(在步骤607中为否)，判断为可满足所有所要求的电能[pi]，并且处理进行至步骤s609。

步骤s608：控制器50将优先等级pi的供应电能[pi]重新设定为通过从优先等级pi的容许限度[pi]中减去到目前为止被供应的总供应电能而获得的值a。然而，当值a为负数时，将供应电能[pi]设定为零(下限保护)。当重新设定优先等级pi的供应电能[pi]时，处理进行至步骤s609。

步骤s609：控制器50通过将在步骤s606或步骤s608中获得的优先等级pi的供应电能[pi]与目前为止被供应的总供应电能进行相加来设定(更新)总供应电能。当完成对总供应电能的设定(更新)时，处理进行至步骤s606。

按照从最高优先等级起的降序执行步骤s606至步骤s609中的处理，并且继续步骤s609至步骤s609中的处理，直到总供应电能被最低优先等级的供应电能[pi]更新为止。

步骤s610：控制器50判断总供应电能是否超过零(ws)。做出该判断使得控制器50判断是否存在来自所有装置10的电能需求。当总的所供应的电能超过零(ws)时(在步骤s610中为是)，判断为仍然存在电能需求，并且处理进行至步骤s611。当总供应电能变为零(ws)时(在步骤s610中为否)，判断为不再有电能需求，并且处理进行至步骤s612。

步骤s611：控制器50通过操作dc-dc转换器40以控制输出电压值来执行(继续)用于从高压电池20向装置10供应在步骤s609中设定的总供应电能的供应处理。当执行供应处理时，处理返回至步骤s601。

步骤s612：控制器50停止dc-dc转换器40以结束用于从高压电池20向装置10供应电能的供应处理。当结束了供应处理时，电能分配控制结束。

(1-2)具体示例

将参照图7和图8来描述上述图6b中的步骤s606至步骤s609中执行的处理的具体示例。图7和图8是图示在从高压电池20向装置10提供电能的情形中电能需求的示例的图。图7示出了关于电能提供处理的装置10中可能出现的电能需求的示例。在图7中，作为将电能需求进行分类的需求要求，提前定义优先等级p4的基本性能、优先等级p5的部件保护、优先等级p6的商品性和优先等级p7的经济性。此外，在图7中，虽然仅仅为示例，但预先定义了关于电能的提供处理的预定供应要求。图8示出了关于电能的提供处理的示例，其中，出现了优先等级p4的基本性能的针对电能pw4(ws)的需求、优先等级p5的部件保护的针对电能pw5(ws)的需求、优先等级p6的商品性的针对电能pw6(ws)的需求以及优先等级p7的经济性的针对电能pw7(ws)的需求。

提供处理中关于优先等级p4的基本性能而产生的电能需求的示例包括用于避免不能启动车辆的情形的需求。因此，需求的示例包括重新编程处理所需的要求电能的需求。重新编程处理是在线更新搭载在车辆中的ecu的软件程序的处理，并在停车期间或在完成行驶之后执行重新编程处理。可基于执行时间(从开始至完成的时间段)和要更新的ecu中的重新编程处理的操作电功率来确定用于执行重新编程处理所需的电能。作为关于优先等级p4的基本性能而产生的针对提供处理的电能需求的供应要求，定义了要求，例如，定义为可在直至实现起动操作(crankingoperation)的下限soc+α的范围内从高压电池20供应电能。

提供处理中关于优先等级p5的部件保护而出现的电能需求的示例包括用于避免低压电池30耗尽的需求或用于确保低压电池30的耐久性的需求。因此，需求的示例包括要求如下电能的需求：该电能是防止由于在车辆被长时间放置时(即，在车辆被停放等时)产生的自放电或暗电流而引起的低压电池30中存储的电量下降所需的电能。为了将低压电池30充电至存储的预定电量，可将用于防止低压电池30中存储的电量下降所需的电能确定为从高压电池20提供的电能。基于自放电的速度、暗电流的量等来确定提供的时刻，并且被提供的电能取决于低压电池30中存储的电量。作为提供处理中关于优先等级p5的部件保护而出现的电能需求的供应要求，定义了要求，例如，定义为可在可保护dc-dc转换器40在提供期间免受过热的范围内从高压电池20供应电能。

提供处理中关于优先等级p5的部件保护而出现的其他电能需求的示例包括例如要求与每个常规操作模式(诸如，车门的打开/关闭或点火的关断)共同地进行操作的常规操作装置(电子镜、车厢内照明等)所需的电能的需求。可基于装置的电功率消耗和操作时间(可设置时间保护)来确定常规操作装置的操作所需的电能。

提供处理中关于优先等级p6的商品性而出现的电能需求的示例包括用于保证先进装置的操作的需求。因此，需求的示例包括要求基于用户的操作来手动操作装置所需的电能的需求，或要求装置在非行驶期间基于系统指令的自动操作所需的电能的需求。可基于操作时间和操作电功率来确定特定装置的操作所需的电能。可容易地计算具有有限操作时间的装置的电能。然而，对于具有没有限制操作时间的装置，在完成操作之前难以确定时间。因此，可设定预定时间限制来确定电能。作为提供处理中关于优先等级p6的商品性而出现的针对电能需求的供应要求，定义了要求，例如，定义为可如下这样的范围内从高压电池20供应电能以便在用户乘坐在车辆中之后影响用户：在停车期间所存储的电量的波动落入δsoc的上限和下限内。

提供处理中关于优先等级p7的经济性而出现的针对电能需求的示例包括要求用于在出现多个需求时延长低压电池30的寿命(寿命延长)所需的电能的需求，诸如用于避免低压电池30中存储的电量降低的电能需求、用于操作常规操作装置的电能需求以及用于操作特定装置的电能需求。

在图6b的处理中，在第一步骤s606中，设定针对最高优先等级p1的供应电能[p1]。在图8中示出的提供处理的示例中，没有出现优先等级p1的电能需求。因此，所要求的电能[p1]为零(ws)，从而供应电能[p1]也被设定为零(ws)。在后续的步骤607中，将所要求的电能[p1]的大小与通过从容许限度[p1]中减去总供应电能而获得的值a进行比较。然而，由于响应于容许限度[p1]＝g1(ws)而所要求的电能[p1]与总供应电能均为零(ws)，因此，在步骤s607中的判断结果为“否”。在后续的步骤609中，将为零(ws)的供应电能[p1]与为零(ws)的总供应电能进行相加，因此，总供应电能不改变并保持为零(ws)。

关于针对优先等级p2的供应电能[p2]的设定和针对优先等级p3的供应电能[p3]的设定，在优先等级p2和优先等级p3中不存在电能需求。因此，即使当执行步骤s606至步骤s609的处理时，总供应电能保持为零(ws)。

随后，设定针对优先等级p4的供应电能[p4]。在图8中所示出的提供处理的示例中，出现了优先等级p4的所要求的电能[p4]＝pw4(ws)。因此，在步骤s606中将所要求的电能[p4]＝pw4(ws)代入供应电能[p4]。在后续的步骤s607中，将所要求的电能[p4]的大小与通过从容许限度[p4]中减去总供应电能而获得的值a进行比较。在该处理中，由于总供应电能为零(ws)，因此所要求的电能[p4]＝pw4(ws)小于容许限度[p4]＝g4(ws)。因此，在步骤s607中的判断结果为“否”。在后续的步骤s609中，将为pw4(ws)的供应电能[p4]与为零(ws)的总供应电能进行相加，以及总供应电能变为pw4(ws)。

随后，设定针对优先等级p5的供应电能[p5]。在图8中所示出的提供处理的示例中，出现了优先等级p5的所要求的电能[p5]＝pw5(ws)。因此，在步骤s606中将所要求的电能[p5]＝pw5(ws)代入供应电能[p5]。在后续的步骤s607中，将所要求的电能[p5]的大小与通过从容许限度[p5]中减去总供应电能而获得的值a进行比较。在该处理中，通过从容许限度[p5]＝g5(ws)中减去总供应电能＝pw4(ws)而获得的值a＝g5-pw4(ws)小于所要求的电能[p5]＝pw5(ws)。因此，在步骤s607中的判断结果为“是”。在后续的步骤s608中，将在步骤s607中获得的值a＝g5-pw4(ws)设定为针对优先等级p5的供应电能[p5]。也就是说，针对具有上限为容许限度[p5]的优先等级p5的部分电能需求，容许电能供应。在后续的步骤s609中，将供应电能[p5]＝g5-pw4(ws)与pw4(ws)的总供应电能进行相加，以及总供应电能变为g5(ws)。也就是说，总供应电能是优先等级p5的容许限度[p5]。

随后，设定针对优先等级p6的供应电能[p6]。在图8中所示出的提供处理的示例中，出现了优先等级p6的所要求的电能[p6]＝pw6(ws)。因此，在步骤s606中，将所要求的电能[p6]＝pw6(ws)代入供应电能[p6]。在后续的步骤s607中，将所要求的电能[p6]的大小与通过从容许限度[p6]中减去总供应电能而获得的值a进行比较。在该处理中，通过从容许限度[p6]＝g6(ws)中减去总供应电能＝g5(ws)而获得的值a＝g6-g5(ws)为负数并小于所要求的电能[p5]＝pw6(ws)。因此，在步骤s607中的判断结果为“是”。在后续的步骤s608中，由于在步骤s607中获得的值a＝g6-g5为负数，因此将零(ws)代入针对优先等级p6的供应电能[p6]。也就是说，由于到目前为止分配给优先等级p1至优先等级p5的电能需求的电能已经超过容许限度，因此，不再将电能分配给优先等级p6的电能需求，并且没有电能供应给优先等级p6的电能需求。

关于针对优先等级p7的供应电能[p7]的设定和针对优先等级p8的供应电能[p8]的设定，与优先等级p6一样，到目前为止分配给优先等级p1至优先等级p5的电能需求的电能已经超过容许限度。因此，不再将电能分配给优先等级p7和优先等级p8的电能需求，并且没有电能供应给优先等级p7和优先等级p8的电能需求。

通过该电能分配控制，当装置10中出现电能需求时，可在与作为电能的供应/存储源的高压电池20的存储状态相对应的范围内适当地调整分配给装置10的电能供应。

这里，将描述没有执行对控制上限值和控制下限值进行修整的情况作为比较。例如，在图8中，假设将优先等级p7的容许限度[p7]设定为图3a中所示出的单独的优先等级的下限值(容许限度[p7]＝g7或更大)。在该情况下，所要求的电能[p7]＝pw7(ws)和通过从尚未被修整的容许限度[p7]中减去总供应电能而获得的值a＝g7-g5(ws)不为零。因此，所有所要求的电能[p7](步骤s606)或部分所要求的电能[p7](步骤s608)被设定为供应电能[p7]，并且针对优先等级p7的全部或部分电能需求而容许电能供应。

因此，当如上所述没有执行对控制上限值和控制下限值的修整时，响应于优先等级p6的电能需求而完全不供应电能，但响应于优先等级p7的部分电能需求而供应电能。也就是说，电能的供应和需求是针对优先等级而做出的，因此分配是不合适的。所以，在实施例中，通过执行对控制上限值和控制下限值的修整，确保了基于优先等级的适当的电能的供应和需求。

(2)电功率分配控制

类似于以上描述的电能分配控制，针对装置10中出现的电功率需求，可执行电功率分配控制。

图9a和图9b是针对装置10中出现的电功率需求而由控制器50执行的电功率分配控制的处理程序的流程图。图9a的处理和图9b的处理通过连接头y连接。当控制器50例如在装置10启动时检测到出现新的电功率需求时，开始图9a和图9b中所示出的电功率分配控制。

步骤s901：控制器50判断是否需要修改电功率分配，这要求重新计算电功率的分配。需要修改电功率分配的情况包括例如车辆中的电功率需求由于新出现的电功率需求或停止电功率需求而改变的情况，或者电功率供应的状况根据车辆的状态(高压电池20的状态、各种系统的状态等)而改变的情况。可选地，可以以预定时间间隔修改电功率分配。当判断为需要修改电功率分配时(在步骤s901中为是)，处理进行至步骤s902。

步骤s902：控制器50执行针对电功率需求的任务处理。在任务处理中，将任务分派给新的电功率需求，或删除被分派给停止的电功率需求的任务。当针对电功率需求的任务处理完成时，处理进行至步骤s903。

步骤s903：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)设定容许限度，该容许限度为响应于电功率需求而可被供应的电功率的上限值。当针对每个优先等级设定容许限度时，处理进行至步骤s904。

步骤s904：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)计算所要求的电功率，该所要求的电功率为电功率需求所要求的电功率。该所要求的电功率通过将优先等级的任务所要求的所有电功率进行相加来计算。当针对每个优先等级计算所要求的电功率时，处理进行至步骤s905。

步骤s905：控制器50通过将零(ws)代入总供应电功率和供应上限电功率中的每一者来使分别指示从高压电池20供应的总电功率值和可从高压电池20供应的电功率的上限值的“总供应电功率”和“供应上限电功率”初始化。当使总供应电功率和供应上限电功率初始化时，处理进行至步骤s906。

步骤s906：控制器50将优先等级pj的所要求的电功率[pj]设定为针对优先等级pj的供应电功率[pj]。当完成对电力供应[pj]的设定时，处理进行至步骤s907。

步骤s907：控制器50判断优先等级pj的所要求的电功率[pj]是否大于值b。值b是通过从优先等级pj的容许限度[pj]中减去响应于比优先等级pj高的优先等级的需求而被供应的总供应电功率来获得的。做出该判断是为了判断是否可满足优先等级pj的所有的所要求的电功率[pj]。当优先等级pj的所要求的电功率[pj]大于值b时(在步骤907中为是)，判断为不能满足所有的所要求的电功率[pj]，并且处理进行至步骤s908。当优先等级pj的所要求的电功率[pj]等于或小于值b时(在步骤907中为否)，判断为能满足所有的所要求的电功率[pj]，并且处理进行至步骤s909。

步骤s908：控制器50将优先等级pj的供应电功率[pj]重新设定为通过从优先等级pj的容许限度[pj]中减去被供应的总供应电功率而获得的值b。然而，当值b为负数时，将供应电功率[pj]设定为零(下限保护)。当重新设定优先等级pj的供应电功率[pj]时，处理进行至步骤s909。

步骤s909：控制器50通过将在步骤s906或步骤s908中获得的优先等级pj的供应电功率[pj]与被供应的总供应电功率进行相加来设定(更新)总供应电功率。当完成对总供应电功率的设定(更新)时，处理进行至步骤s910。

步骤s910：控制器50判断优先等级pj的供应电功率[pj]是否超过零(w)。当供应电功率[pj]超过零(w)时(在步骤s910中为是)，处理进行至步骤s911。当供应电功率为零(w)时(在步骤s910中为否)，处理进行至步骤s906。

步骤s911：控制器50将优先等级pj的容许限度[pj]代入供应上限电功率。通过该处理，供应上限电功率被设定为总是等于总供应电功率(上限保护)的容许限度。当设定供应上限电功率时，处理进行至步骤s906。

按照从最高优先等级起的降序执行步骤s906至步骤s911中的处理，并且继续步骤s906至步骤s911中的处理，直到总供应电功率被最低优先等级的供应电功率[pj]更新并且供应上限电功率被设定。

步骤s912：控制器50判断总供应电功率是否超过零(w)。做出该判断使得控制器50判断是否存在来自所有装置10的电功率需求。当总供应的电功率超过零(w)时(在步骤s912中为是)，判断为仍然存在电功率需求，并且处理进行至步骤s913。当总供应的电功率变为零(w)时(在步骤s912中为否)，判断为不再有电功率需求，并且处理进行至步骤s914。

步骤s913：控制器50通过操作dc-dc转换器40以控制输出电压值来执行(继续)用于从高压电池20向装置10供应在步骤s909中设定的总供应电功率的供应处理。当执行供应处理时，处理进行至步骤s915。

步骤s914：控制器50停止dc-dc转换器40以结束用于从高压电池20向装置10供应电功率的供应处理。当结束了供应处理时，电功率分配控制结束。

步骤s915：控制器50控制输出电压值以指示dc-dc转换器40，使得从dc-dc转换器40输出的电功率被限制为等于或小于在步骤s911中设定的供应上限电功率。该控制使得可抑制超过高压电池20的供应容量的限度的电功率被供应到装置10。

通过该电功率分配控制，当装置10中出现电功率需求时，可在作为电功率的供应/存储源的高压电池20的供应容量的范围内适当地调整分配给装置10的电功率供应。

应用示例

接下来，将参照图10至图15来描述关于每个优先等级的容许限度的设定的应用示例。在该应用示例中，还通过使用基于针对电功率等的需求出现的频率提前定义的“出现频率等级”来设定容许限度。出现频率等级由控制器50的设定单元51设定和保持。

根据针对电功率等的需求出现的频率来定义出现频率等级。例如，如图10中所示，出现频率等级f1被分派给针对电功率等的经常需求(诸如每当车辆行驶时出现的需求)，出现频率等级f2被分派给相对于大多数用户以高频率出现的针对电功率等的需求，出现频率等级f3被分派给相对于一定数量的用户以中等频率出现的针对电功率等的需求，出现频率等级f4被分派给相对于有限数量的用户以低频率出现的针对电功率等的需求，以及出现频率等级f5被分派给在车辆的特殊状况下在很少的情况中出现的针对电功率等的需求。图10是示出针对优先等级p3-2的规格(燃料效率)定义的出现频率等级的示例。

出现频率等级f1的针对电功率等的需求的示例包括来自与常规操作模式(诸如车门的打开/关闭)共同地常规操作的常规操作装置(电子镜等)的需求。出现频率等级f1的针对电功率等的需求对燃料效率具有大的影响。因此，可设定供应要求以使得燃料效率的劣化几乎变为零。另外，出现频率等级f3的针对电功率等的需求的示例包括来自低压电池30的用于防止存储的电量降低的需求。出现频率等级f3的针对电功率等的需求对燃料效率具有小的影响。因此，可设定供应要求以容许燃料效率少量劣化。出现频率等级f5的针对电功率等的需求的示例包括来自ecu的用于执行对在线更新软件程序进行重新编程处理的需求。出现频率等级f5的针对电功率等的这样的需求通常发生在需要优先于对燃料效率的影响来执行的处理中。因此，可设定供应要求以容许燃料效率劣化。

图11和图12示出了基于出现频率等级来设定针对优先等级p3-2的规格(燃料效率)的供应要求的具体示例。针对出现频率等级f1的电功率等的需求，供应要求被设定为使得从高压电池20的控制中心soc起的减少量δsoc保持为小的(图11)。通过将从原始控制中心soc起的减少量δsoc保持为小的，可降低启动引擎用于产生电力的频率，以便使存储在高压电池20中的电量返回至控制中心soc，从而使燃料效率的劣化几乎为零(图12)。另一方面，针对出现频率等级f5的电功率等的需求，供应要求被设定为容许从高压电池20的控制中心soc起大的减少量δsoc(图11)。当从原始控制中心soc起的减少量δsoc增加时，启动引擎用于对高压电池20进行充电的频率增加，这使燃料效率劣化。然而，为了正常地操作装置10，以较高的优先级执行响应于来自装置10的针对电功率等的需求而供应电功率或电能(图12)。

图13示出了其中使用出现频率等级来设定图5中所示出的关于电能供应的容许限度的示例。在图13的示例中，关于优先等级p3-2的规格(燃料效率)，容许限度设定得低，以限制响应于具有高频率的电能需求(在出现频率等级f1侧)而供应电能，然而容许限度设定得高，以容许响应于具有低频率的电能需求(在出现频率等级f5侧)而供应大量电能。因此，通过执行控制以使得响应于具有较低频率的电能需求而容许更多供应电能(供应受到较少限制)，可抑制对电能的供应的过度限制。

图14是在图6a中所示出的电能分配控制的处理中使用出现频率等级的情况的流程图。在图14中，执行步骤s1401和步骤s1402代替图6a的步骤s603。在使用出现频率等级的情况下，当在步骤s602中完成针对电能需求的任务处理时，处理进行至步骤s1401。

步骤s1401：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)来设定出现频率等级。此时，当不同的出现频率等级的多个任务出现在相同的优先等级中时，将最低的出现频率等级设定为该优先等级的出现频率等级。当设定出现频率等级时，处理进行至步骤s1402。

步骤s1402：控制器50根据在步骤s1401中设定的出现频率等级来针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)设定容许限度，该容许限度是响应于电能需求而可被供应的电能的上限值。当针对每个优先等级来设定与出现频率等级相对应的容许限度时，处理进行至步骤s604。步骤s604和后续的步骤与以上描述的步骤相同。

图15是在图9a中所示出的电功率分配控制的处理中使用出现频率等级的情况的流程图。在图15中，执行步骤s1501和步骤s1502代替图9a的步骤s903。在使用出现频率等级的情况下，当在步骤s902中完成针对电功率需求的任务处理时，处理进行至步骤s1501。

步骤s1501：控制器50针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)来设定出现频率等级。此时，当不同的出现频率等级的多个任务出现在相同的优先等级中时，将最低的出现频率等级设定为该优先等级的出现频率等级。当设定出现频率等级时，处理进行至步骤s1502。

步骤s1502：控制器50根据在步骤s1501中设定的出现频率等级来针对每个优先等级(如果存在多个子类别，则针对每个子类别)设定容许限度，该容许限度是响应于电功率需求而可被供应的电功率的上限值。当针对每个优先等级来设定与出现频率等级相对应的容许限度时，处理进行至步骤s904。步骤s904和后续的步骤与以上描述的步骤相同。

在以上的应用示例中，已经描述了基于针对电功率等的需求提前固定地定义出现频率等级的情况。然而，控制器50等可存储已经产生的针对电功率等的需求的次数，以便根据该需求出现的次数的变化来动态地改变容许限度。

在以上的应用示例中，已经描述了针对消耗电功率等的需求。然而，可类似地考虑针对累积电功率等的需求。例如，针对高出现频率等级的存储需求，具有从高压电池20的控制中心soc起小的增加量δsoc的供应要求(存储要求)可被设定为使得此后每当出现存储需求时，可有效地利用再产生的电功率。针对低出现频率等级的存储需求，具有从高压电池20的控制中心soc起大的增加量δsoc的供应要求(存储要求)可被设定为使得在当时的情况下可尽可能多地利用再产生的电功率。

其他应用示例

当来自装置10的所要求的总电功率或总电能超过高压电池20的容许限度并且不能满足针对电功率等的需求时，控制器50可要求多个装置10中的任意装置10限制针对电功率或电能的需求(限制操作)或者停止针对电功率等的需求(停止操作)。此外，当控制器50要求装置10限制或停止针对电功率等的需求但不能解决电功率等的不足时，控制器50可作为备用从低压电池30向装置10暂时地供应电功率等。

当来自高压电池20的电能的提供持续长时间段地继续并且存储在高压电池20中的电量减少至预定值以使得电能的供应被禁止时，控制器50可强制断开smr21。因此，可保护高压电池20。

作用/效果

如上所述，在根据本发明的实施例的供需控制装置中，提前定义指示用于从供应/存储源(高压电池)供应电力(电功率)或能量(电能)的优先级顺序的优先等级，并且将车辆中可能出现的针对电力(电功率)或能量(电能)的各种需求分类为优先等级。针对每个优先等级，将容许限度设定为指示在针对较高优先等级而设定的值(修整)的范围内容许从供应/存储源(高压电池)供应的电力(电功率)或能量(电能)的上限值。基于容许限度、按照优先等级的顺序将从供应/存储源(高压电池)供应的电力(电功率)或能量(电能)分配给各种优先等级的需求。

因此，在不超过针对每个优先等级的所修整的容许限度的限制下，按照优先等级的顺序将供应的电力(电功率)或能量(电能)分配给针对电力(电功率)或能量(电能)的需求。因此，响应于相对低的优先等级的需求而被供应的最大电力(电功率)或能量(电能)被限制为等于或小于响应于相对高的优先等级的需求而被供应的最大电力(电功率)或能量(电能)。因此，例如，与响应于高优先等级的针对电力(电功率)或能量(电能)的需求而供应电力(电功率)或能量(电能)相比，可抑制以较高的优先级执行响应于低优先等级的电力(电功率)或能量(电能)的需求而供应电力(电功率)或能量(电能)的状况。因此，可基于优先级来适当地控制电力(电功率)或能量(电能)的供应和需求。

此外，在根据实施例的供需控制装置中，每当出现针对电力(电功率)或能量(电能)的新的需求时，在优先等级的相应的容许限度为上限的情况下，按照从较高优先等级的需求起的顺序，将电力(电功率)或能量(电能)分配给针对各种优先等级的需求。因此，控制了电力(电功率)或能量(电能)向需求的分配。

如上所述，执行控制，以使得按照从较高优先等级的需求起的顺序来分配从供应/存储源(高压电池)供应的电力(电功率)或能量(电能)。因此，即使同时出现多个需求，也可在优先地满足相对高的优先等级的需求的同时满足相对低的优先等级的需求。因此，可基于优先级适当地控制电力(电功率)或能量(电能)的供应和需求。

关于优先等级，通过将高优先等级分派给车辆安全性的类别，可以以较高优先级来执行车辆的所要求的用于实现安全性所需的功能、性能等的电力(电功率)或能量(电能)的供应。

此外，通过另外定义指示针对电力(电功率)或能量(电能)的需求的出现频率的多个出现频率等级，可根据出现频率等级改变针对多个优先等级中的每个优先等级的容许限度。结果，例如，对于具有针对电力(电功率)或能量(电能)的需求的较低出现频率的较低频率等级，可将容许限度设定为较大的值。因此，可以抑制针对特定需求的过度供应限制。

此外，可确定针对电力(电功率)的需求的容许限度和针对能量(电能)的需求的容许限度。例如，针对长时间要求低电力(低电功率)的需求，可基于针对能量(电能)需求的容许限度来限制超过限度的供应。此外，针对短时间要求低能量(电能)但高电压超过供应/存储源(高压电池)的供应容量的需求，可基于针对电力(电功率)需求的容许限度来限制超过限度的供应。在这种情况下的分配控制中，对于针对基于对电力(电功率)的容许限度或对能量(电能)的容许限度来限制供应的需求，例如可设想放弃该需求，以修改分配给其他需求的电力(电功率)或能量(电能)。

注意，上实施例中描述的控制电功率或电能的供应和需求的供需控制装置除了可应用于具有高压电池的车辆以外，还可应用于其上搭载有被配置为输入和输出电功率或电能的供应/存储源的工业制品。供需控制装置还可应用于控制作为热场中的能源的热流(j/s)或作为热场中的能量的热量(j)的供应和需求。可使用预定的转换装置将热流或热量控制在与电功率或电能相同的水平。此外，动能、势能等可用作能量供应源。

以上已描述了本发明的实施例。本发明可被认为是供需控制装置、包括供需控制装置的系统、用于分配针对供需控制装置的操作的电力或能量的方法、用于分配电力或能量的程序、存储该程序的计算机可读非暂时性记录介质、或其上搭载有供需控制装置的工业制品。

根据本发明的供需控制装置可用于工业制品，诸如其上搭载有用作电力或能量的供应/存储源的电池的车辆。