(57)【要約】【課題】ソーラ電池の充放電時の熱による劣化を抑制し、ソーラパネルで発電された電力を効率的にソーラ電池に充電できる車載ソーラ制御装置を提供する。【解決手段】第１ソーラ電池および第２ソーラ電池の温度を取得する取得部と、取得部で取得した温度に基づいて、ソーラパネルで発生した電力を第１ソーラ電池に蓄えるモードと、ソーラパネルで発生した電力を第２ソーラ電池に蓄えるモードとを、切り替える制御部とを備え、制御部は、ソーラパネルで発生した電力を第１ソーラ電池に蓄えるモードのときに、第１ソーラ電池の温度が所定の第１閾値以上になった場合、ソーラパネルで発生した電力を第２ソーラ電池に蓄えるモードに切り替え、ソーラパネルで発生した電力を第２ソーラ電池に蓄えるモードのときに、第２ソーラ電池の温度が所定の第２閾値以上になった場合、第２モードをソーラパネルで発生した電力を第１ソーラ電池に蓄えるモードに切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラパネルと、前記ソーラパネルで発生した電力を蓄電可能な第１のソーラ電池と、
前記ソーラパネルで発生した電力を蓄電可能な第２のソーラ電池と、を備える車両に搭載される車載ソーラ制御装置であって、
前記第１のソーラ電池および前記第２のソーラ電池の温度を取得する取得部と、
前記取得部で取得した温度に基づいて、前記ソーラパネルで発生した電力を前記第１のソーラ電池に蓄えるモードと、前記ソーラパネルで発生した電力を前記第２のソーラ電池に蓄えるモードとを、切り替える制御部とを備え、
前記制御部は、
前記ソーラパネルで発生した電力を前記第１のソーラ電池に蓄えるモードのときに、前記第１のソーラ電池の温度が所定の第１閾値以上になった場合、前記ソーラパネルで発生した電力を前記第２のソーラ電池に蓄えるモードに切り替え、
前記ソーラパネルで発生した電力を前記第２のソーラ電池に蓄えるモードのときに、前記第２のソーラ電池の温度が所定の第２閾値以上になった場合、前記第２のモードを前記ソーラパネルで発生した電力を前記第１のソーラ電池に蓄えるモードに切り替える、車載ソーラ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車載ソーラ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラシステムを備える車両において、ソーラシステム稼働時には、システム稼働に関与する各種機器の動作に付随して副次的に熱が発生してしまうことが問題になっており、種々の解決策が検討されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
ソーラシステム稼働時に熱を発するものとして、ソーラ電池がある。ソーラ電池は、ソーラパネルで発電された電力を充電する一時蓄電用の電池であり、充電された電力を高電圧バッテリや補機バッテリに供給（放電）することができる。ところが、このような充放電を繰り返すとソーラ電池は高温状態となり、蓄積される熱によって劣化する虞がある。そのため、ソーラ電池が高温状態になった場合は、ソーラ電池の充放電を停止することで熱によるソーラ電池の劣化を抑制する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０８１７４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ソーラ電池の充放電が停止している間は、ソーラパネルで発電が行われたとしても発生した電力はソーラ電池に蓄電されず、無駄になってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ソーラ電池の熱による劣化を抑制しつつ、ソーラパネルで発電された電力を効率的にソーラ電池に蓄電できる車載ソーラ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、ソーラパネルと、ソーラパネルで発生した電力を蓄電可能な第１のソーラ電池と、ソーラパネルで発生した電力を蓄電可能な第２のソーラ電池と、を備える車両に搭載される車載ソーラ制御装置であって、第１のソーラ電池および第２のソーラ電池の温度を取得する取得部と、取得部で取得した温度に基づいて、ソーラパネルで発生した電力を第１のソーラ電池に蓄えるモードと、ソーラパネルで発生した電力を第２のソーラ電池に蓄えるモードとを、切り替える制御部とを備え、制御部は、ソーラパネルで発生した電力を第１のソーラ電池に蓄えるモードのときに、第１のソーラ電池の温度が所定の第１閾値以上になった場合、ソーラパネルで発生した電力を第２のソーラ電池に蓄えるモードに切り替え、ソーラパネルで発生した電力を第２のソーラ電池に蓄えるモードのときに、第２のソーラ電池の温度が所定の第２閾値以上になった場合、第２のモードをソーラパネルで発生した電力を第１のソーラ電池に蓄えるモードに切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ソーラ電池の熱による劣化を抑制しつつ、ソーラパネルで発電された電力を効率的にソーラ電池に蓄電できる車載ソーラ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置を含んだシステムの概略図
【図２】本発明の一実施形態に係る走行中におけるモードの状態遷移を示した図
【図３】図２の第１のソーラ電池充放電モードを説明する図
【図４】図２の第２のソーラ電池充放電モードを説明する図
【図５】本発明の一実施形態に係る停車中におけるモードの状態遷移を示した図
【図６】図５の第１のソーラ電池充電モードを説明する図
【図７】図５の第２のソーラ電池充電モードを説明する図
【図８】図５の第１のソーラ電池放電モードを説明する図
【図９】図５の第２のソーラ電池放電モードを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る車載ソーラ制御装置は２つのソーラ電池を備えており、ソーラパネルで発電された電力を一方のソーラ電池に蓄電し、当該一方のソーラ電池が高温状態になった場合は他方のソーラ電池に蓄電する。これにより、熱による劣化を抑制するために一方のソーラ電池の充放電を停止させた場合でも、他方のソーラ電池にソーラパネルで発電された電力を蓄電することが可能となる。充放電を停止させることで一方のソーラ電池の温度が下がるので、他方のソーラ電池が高温状態になった場合には一方のソーラ電池に切り替えて蓄電を継続することができる。よって、ソーラ電池の熱による劣化を抑制しつつ、ソーラパネルで発電された電力を効率的にソーラ電池に蓄電することができる。
【００１１】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
＜構成＞
図１を参照して、実施形態に係る車載ソーラ制御装置の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１を含んだシステムの概略図である。車載ソーラ制御装置１は、車両に搭載され、制御部１３と、取得部１４と、を備える。車載ソーラ制御装置１は、ソーラパネル１０と、第１のソーラ電池１１と、第２のソーラ電池１２と、高電圧バッテリ２０と、補機バッテリ３０と接続される。
【００１３】
ソーラパネル１０は、太陽光の照射を受けて発電する太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールである。ソーラパネル１０で発電された電力は、ソーラ制御装置１に出力される。ソーラパネル１０は、例えば、車両のルーフなどに設置することができる。
【００１４】
第１のソーラ電池１１は、充放電可能な二次電池で構成されており、ソーラパネル１０で発電された電力を充電可能に、また、自身が蓄えている電力を高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に放電可能に、ソーラ制御装置１と接続されている。
【００１５】
第２のソーラ電池１２は、充放電可能な二次電池で構成されており、ソーラパネル１０で発電された電力を充電可能に、また、自身が蓄えている電力を高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に放電可能に、ソーラ制御装置１と接続されている。なお、第１のソーラ電池１１と第２のソーラ電池１２とは容量や内部抵抗などの性能が同一のものでもよく、異なる性能のものでもよい。
【００１６】
制御部１３は、ソーラパネル１０、第１のソーラ電池１１、第２のソーラ電池１２、高電圧バッテリ２０、補機バッテリ３０のそれぞれと接続された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。制御部１３は、所定の電力変換機能を有しており、ソーラパネル１０で発電された電力を所定の電圧に変換して、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２に蓄電する制御を行う。また、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２に蓄電された電力を所定の電圧に変換して、高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に放電する制御を行う。このとき、制御部１３は、複数のモードを切り替えることで、蓄電および／または放電の制御対象とする第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２を決定することができる。第１のモードとは、ソーラパネル１０で発生した電力が第１のソーラ電池１１に蓄えられ、また、第１のソーラ電池１１に蓄えられた電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に放電されるモードである。第２のモードとは、ソーラパネル１０で発生した電力が第２のソーラ電池１２に蓄えられ、また、第２のソーラ電池１２に蓄えられた電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に放電されるモードである。
【００１７】
制御部１３は、モードの切り替えを、後述する取得部１４から、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度または蓄電量（ＳＯＣ）を取得し、これに基づいて行う。具体的には、第１のモードのときに、第１のソーラ電池１１の温度が所定の第１閾値以上になった場合、制御部１３は、第１のモードを第２のモードに切り替える。また、第２のモードのときに、第２のソーラ電池１２の温度が所定の第２閾値以上になった場合、制御部１３は、第２のモードを第１のモードに切り替える。第１閾値の温度と第２閾値の温度とは、同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。本実施形態においては特に区別せず、単純に閾値と記載する。
【００１８】
取得部１４は、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度または蓄電量（ＳＯＣ）を取得する。このとき取得部１４は、例えば、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２のそれぞれに設けられたバッテリセンサ（図示せず）から各ソーラ電池の温度、電圧、電流、内部抵抗などの情報を取得する。ソーラ電池の蓄電量は、ソーラ電池の電圧、電流、内部抵抗から算出することができる。
【００１９】
図２〜図９を用いて、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１が第１および第２のモードで実施する制御の詳細を、車両が走行中（走行中の制御）と停車中（停車中の制御）のそれぞれの場合において説明する。
【００２０】
（１）走行中の制御
図２〜図４を参照して、車両が走行中の場合に車載ソーラ制御装置１が実施する制御を説明する。車両の走行中は、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度に基づいて、第１のモードと第２のモードとが切り替えられる。図２は、本発明の一実施形態に係る走行中におけるモードの状態遷移を示した図である。
【００２１】
（１−１）走行中における第１のモード（第１のソーラ電池充放電）
走行中における第１のモードでは、第１のソーラ電池１１において充放電が行われる。具体的には、図３に示すように、制御部１３の制御に基づいて、ソーラパネル１０で発電された電力が第１のソーラ電池１１および補機バッテリ３０の一方または両方に供給（充電）され、また、第１のソーラ電池１１に蓄電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）される。
【００２２】
（１−２）走行中における第２のモード（第２のソーラ電池充放電）
走行中における第２のモードでは、第２のソーラ電池１２において充放電が行われる。具体的には、図４に示すように、制御部１３の制御に基づいて、ソーラパネル１０で発電された電力が第２のソーラ電池１２および補機バッテリ３０の一方または両方に供給（充電）され、また、第２のソーラ電池１２に蓄電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）される。
【００２３】
走行中の第１のモードと第２のモードの切り替えは、図２に示すように、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度が所定の閾値以上か否かに基づいて行われる。具体的には、第１のモードのときに第１のソーラ電池１１の温度が閾値以上となった場合、制御部１３は、第１のモードを第２のモードに切り替える。また、第２のモードのときに第２のソーラ電池１２の温度が閾値以上となった場合、制御部１３は、第２のモードを第１のモードに切り替える。温度の閾値は、例えば、ソーラ電池をその閾値で使用し続けても蓄積される熱によってソーラ電池が急激に劣化しない温度に設定される。この走行中の第１のモードと第２のモードとの切り替え制御は、車両が走行開始したときから停車するまで繰り返し行われる。なお、走行開始後に最初に実施されるモードは、例えば、制御の対象となるソーラ電池の切り替えがすぐに発生しないように、走行開始時点で温度が低い方のソーラ電池を用いるモードとしてもよい。また、予め最初に実施されるモードを設定しておいてもよいし、「走行中の制御」に切り替わる直前の別のモード（後述する「停車中の制御」で実施されていたモード）で使用されたソーラ電池がいずれであったかや、制御部１３が各種センサから取得または算出したソーラ電池の使用頻度や寿命などに基づいて、最初に実施されるモードを都度決定してもよい。
【００２４】
（２）停車中の制御
図５〜図９を参照して、車両が停車中の場合に車載ソーラ制御装置１が実施する制御を説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る停車中におけるモードの状態遷移を示した図である。図５に示すように、車両の停車中は、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の蓄電量（ＳＯＣ）に基づいて、ソーラ充電フェーズと高圧充電フェーズとが切り替えられる。さらに、ソーラ充電フェーズにおいては、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度または蓄電量に基づいて、第１のモードと第２のモードとが切り替えられ、高圧充電フェーズにおいては、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の蓄電量に基づいて、第１のモード及び第２のモードが適切に実施される。
【００２５】
（２−１）ソーラ充電フェーズの第１のモード（第１のソーラ電池充電）
停車中におけるソーラ充電フェーズの第１のモードでは、第１のソーラ電池１１において充電が行われる。具体的には、図６に示すように、制御部１３の制御に基づいて、ソーラパネル１０で発電された電力が第１のソーラ電池１１にのみ供給（充電）される。
【００２６】
（２−２）ソーラ充電フェーズの第２のモード（第２のソーラ電池充電）
停車中におけるソーラ充電フェーズの第２のモードでは、第２のソーラ電池１２において充電が行われる。具体的には、図７に示すように、制御部１３の制御に基づいて、ソーラパネル１０で発電された電力が第２のソーラ電池１２にのみ供給（充電）される。
【００２７】
ソーラ充電フェーズにおける第１のモードと第２のモードの切り替えは、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の温度またはＳＯＣに基づいて行われる。具体的には、ソーラ充電フェーズの第１のモードのときに第１のソーラ電池１１の温度が所定の閾値以上となった場合、または、第１のソーラ電池１１のＳＯＣが所定の上限値以上となった場合、制御部１３は、第１のモードを第２のモードに切り替える。また、第２のモードのときに第２のソーラ電池１２の温度が閾値以上となった場合、または、第２のソーラ電池１２のＳＯＣが上限値以上となった場合、制御部１３は、第２のモードを第１のモードに切り替える。温度の閾値は、上述した通りである。ＳＯＣの上限値は、例えば、ソーラ電池が過充電とならない上限のＳＯＣに設定される。第１のソーラ電池１１のＳＯＣ上限値と第２のソーラ電池１２のＳＯＣ上限値とは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００２８】
このソーラ充電フェーズは、第１のソーラ電池１１と第２のソーラ電池１２の両方のＳＯＣが上限値に達するまで、または、車両が走行状態になるまで継続される。第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２の両方のＳＯＣが上限値に達すると、ソーラ充電フェーズは高圧充電フェーズに遷移する。なお、ソーラ充電フェーズ開始時に最初に実施される充電モードは、例えば、ソーラ電池の切り替えがすぐに発生しないように、ソーラ充電フェーズ開始時点で温度および又はＳＯＣが低い方のソーラ電池を用いるモードとしてもよい。また、予め最初に実施されるモードを設定しておいてもよいし、ソーラ充電フェーズに切り替わる直前のモード（高圧充電フェーズまたは走行中の制御で実施されていたモード）で使用されたソーラ電池がいずれであったかや、制御部１３が各種センサから取得または算出したソーラ電池の使用頻度、寿命などに基づいて、最初に実施されるモードを都度決定してもよい。
【００２９】
（２−３）高圧充電フェーズの第１のモード（第１のソーラ電池放電）
停車中における高圧充電フェーズの第１のモードでは、第１のソーラ電池１１において放電が行われる。具体的には、図８に示すように、制御部１３の制御に基づいて、第１のソーラ電池１１に蓄電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）され、またソーラパネル１０で発電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）される。
【００３０】
（２−４）高圧充電フェーズの第２のモード（第２のソーラ電池放電）
停車中における高圧充電フェーズの第２のモードでは、第２のソーラ電池１２において放電が行われる。具体的には、図９に示すように、制御部１３の制御に基づいて、第２のソーラ電池１２に蓄電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）され、またソーラパネル１０で発電された電力が高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０の一方又は両方に供給（放電）される。
【００３１】
なお、高圧充電フェーズの第１および第２のモードでは、走行中に実施される第１および第２のソーラ電池充放電モードのときよりも、各ソーラ電池の高電圧バッテリ２０への時間当たりの放電量を多くしてもよい。これにより、高電圧バッテリ２０の充電時に動作させる必要があるＥＣＵ等の機器の起動時間を短縮できるため、充電に係る電力消費を抑えた効率的な充電ができる。
【００３２】
高圧充電フェーズにおける第１のモードと第２のモードは、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２のＳＯＣに基づいて実施される。具体的には、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２のＳＯＣが共に上限値以上のときに高圧充電フェーズが開始され、このとき、第１のモードと第２のモードが同時に開始される。そして、第１のソーラ電池１１のＳＯＣが下限値以下となった場合に第１のモードは終了し、第２のソーラ電池１２のＳＯＣが下限値以下となった場合に第２のモードは終了する。
【００３３】
この高圧充電フェーズは、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２のＳＯＣが共に下限値に達するまで、または、車両が走行状態になるまで継続される。そして、両方のソーラ電池のＳＯＣが下限値以下となると、高圧充電フェーズはソーラ充電フェーズに遷移する。ＳＯＣの下限値は、例えば、各ソーラ電池が過放電とならない下限のＳＯＣに設定される。第１のソーラ電池１１と第２のソーラ電池１２のＳＯＣの下限値は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３４】
なお、車両の停車直後に開始するフェーズは、予めソーラ充電フェーズと設定しておいてもよいし、第１のソーラ電池１１および第２のソーラ電池１２のいずれかが蓄電可能（ＳＯＣが上限値に達していない状態）である場合はソーラ充電フェーズとし、いずれのソーラ電池も蓄電不可能（ＳＯＣが上限値に達している状態）である場合は高圧充電フェーズとしてもよい。
【００３５】
＜作用・効果等＞ 
以上のように、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１によれば、第１のソーラ電池１１と第２のソーラ電池１２のうちいずれか一方にソーラパネル１０で発電された電力を充電し、充電中のソーラ電池が高温状態となった場合、他方のソーラ電池で充電を継続する。
【００３６】
これにより、ソーラ電池の充放電時の熱による劣化を抑制しつつ、ソーラパネル１０で発電された電力を効率的にソーラ電池に充電できる。
【００３７】
また、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１によれば、２つのソーラ電池を用いる。
【００３８】
これにより、１つのソーラ電池で充電を行う場合よりもソーラ電池の総蓄電量が増え、さらに、両ソーラ電池から同時に高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に電力供給（放電）ができる。
【００３９】
また、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１によれば、車両の走行中においては、ソーラパネル１０で発電された電力の充電および高電圧バッテリ２０と補機バッテリ３０の一方又は両方への電力供給（放電）が、第１および第２のソーラ電池のいずれか一方で行われる。
【００４０】
これにより、一方のソーラ電池が高温状態になった場合でも、他方のソーラ電池で充放電を継続することができる。
【００４１】
また、本発明の一実施形態に係る車載ソーラ制御装置１によれば、車両の停車中においては、ソーラ充電フェーズと高圧充電フェーズが存在する。ソーラ充電フェーズでは、第１または第２のソーラ電池においてソーラパネル１０で発電された電力の充電のみ行われる。高圧充電フェーズは、第１および第２のソーラ電池のＳＯＣが上限値に達したときに開始され、両ソーラ電池のＳＯＣが下限値に達するまでソーラ電池から高電圧バッテリ２０および補機バッテリ３０に電力供給（放電）が行われる。
【００４２】
これにより、電力供給（放電）時に動作させる必要があるＥＣＵ等の機器の起動回数および起動時間を少なくすることができ、充電に係る電力消費を抑えた効率的な充電ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車載ソーラ制御装置だけではなく、ソーラ制御機能を備えるコンピュータおよびプログラム、あるいは車両として捉えることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    車載ソーラ制御装置
１０    ソーラパネル
１１    第１のソーラ電池
１２    第２のソーラ電池
１３    制御部
１４    取得部
【図１】
2020141436.tif 000003
【図２】
2020141436.tif 000004
【図３】
2020141436.tif 000005
【図４】
2020141436.tif 000006
【図５】
2020141436.tif 000007
【図６】
2020141436.tif 000008
【図７】
2020141436.tif 000009
【図８】
2020141436.tif 000010
【図９】
2020141436.tif 000011