(57)【要約】【課題】補機バッテリが過放電になることを抑制できる充電制御システムを提供する。【解決手段】ソーラーパネルを用いた車両用充電制御システムであって、ソーラーバッテリと、駆動用バッテリと、補機バッテリと、ソーラーパネルで発電された電力をソーラーバッテリに充電する第１の充電モードと、少なくともソーラーバッテリに蓄えられた電力を、駆動用バッテリ及び補機バッテリに所定の割合で配分して充電する第２の充電モードとを、ソーラーバッテリの蓄電量に基づいて切り替えて制御する制御部と、を備え、制御部は、第２の充電モードでは、補機バッテリの電圧が所定値以上のとき、所定の割合として、第１の配分割合で駆動用バッテリ及び補機バッテリに電力を配分し、補機バッテリの電圧が所定値未満のとき、所定の割合として、第１の配分割合よりも補機バッテリに配分する割合が高い第２の配分割合で駆動用バッテリ及び補機バッテリに電力を配分する。【選択図】図１
2020048286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネルを用いた車両用充電制御システムであって、
一時蓄電用バッテリーであるソーラーバッテリと、
駆動用バッテリと、
補機バッテリと、
前記ソーラーパネルで発電された電力を前記ソーラーバッテリに充電する第１の充電モードと、少なくとも前記ソーラーバッテリに蓄えられた電力を、前記駆動用バッテリ及び前記補機バッテリに所定の割合で配分して充電する第２の充電モードとを、前記ソーラーバッテリの蓄電量に基づいて切り替えて制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第２の充電モードでは、前記補機バッテリの電圧が所定値以上のとき、前記所定の割合として、第１の配分割合で前記駆動用バッテリ及び前記補機バッテリに電力を配分し、前記補機バッテリの電圧が前記所定値未満のとき、前記所定の割合として、当該第１の配分割合よりも前記補機バッテリに配分する割合が高い第２の配分割合で前記駆動用バッテリ及び前記補機バッテリに電力を配分する、
車両用充電制御システム。
【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、ソーラーパネルを用いた充電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ソーラーパネルを用いた充電制御システムが開示されている。この特許文献１に記載された充電制御システムでは、ソーラーパネルで発電された電力をまず一時蓄電用バッテリであるソーラーバッテリへ充電し、その後ソーラーバッテリに蓄わえた電力を用いて駆動用バッテリ及び補機バッテリを充電する処理を行うことによって、充電効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−００７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された充電制御システムでは、ソーラーバッテリに蓄わえた電力を用いて駆動用バッテリ及び補機バッテリを充電する場合、ソーラーバッテリから駆動用バッテリへ供給される充電電力とソーラーバッテリから補機バッテリへ供給される充電電力とが、一定の配分で出力される。このため、例えば車載機器で大きな電力消費が生じて補機バッテリの蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）が大幅に低下しているような場合、補機バッテリが十分に充電されずに、補機バッテリが過放電（バッテリ上がり）になり易くなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、補機バッテリが過放電になることを抑制できる充電制御システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ソーラーパネルを用いた車両用充電制御システムであって、一時蓄電用バッテリーであるソーラーバッテリと、駆動用バッテリと、補機バッテリと、ソーラーパネルで発電された電力をソーラーバッテリに充電する第１の充電モードと、少なくともソーラーバッテリに蓄えられた電力を、駆動用バッテリ及び補機バッテリに所定の割合で配分して充電する第２の充電モードとを、ソーラーバッテリの蓄電量に基づいて切り替えて制御する制御装置と、を備え、制御装置は、第２の充電モードでは、補機バッテリの電圧が所定値以上のとき、所定の割合として、第１の配分割合で駆動用バッテリ及び補機バッテリに電力を配分し、補機バッテリの電圧が所定値未満のとき、所定の割合として、第１の配分割合よりも補機バッテリに配分する割合が高い第２の配分割合で駆動用バッテリ及び補機バッテリに電力を配分する、車両用充電制御システムである。
【発明の効果】
【０００７】
上記本発明の車両用充電制御システムによれば、第２の充電モードにおいて電圧が所定値未満となって補機バッテリが過放電になりそうな場合には、補機バッテリへ配分する割合を高くすることによって、補機バッテリが過放電になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用充電制御システムの構成例を示す図
【図２】ソーラーバッテリ充電モードを説明する図
【図３】駆動用バッテリ充電モードを説明する図
【図４】ソーラーＥＣＵが実行する充電制御の処理手順を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態］
本発明のソーラーパネルを用いた車両用充電制御システムは、ソーラーパネルによって一時蓄電用バッテリーであるソーラーバッテリに蓄えられた電力を駆動用バッテリと補機バッテリとに配分する際、補機バッテリが過放電（バッテリ上がり）となりそうな場合には、そうでない場合に比べて補機バッテリに配分する割合を高くする。これにより、補機バッテリが過放電（バッテリ上がり）になることを抑制する。
【００１０】
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用充電制御システム１の構成を示すブロック図である。図１に例示した本充電制御システム１は、ソーラーパネル１０と、ソーラーバッテリ２０と、ソーラーＥＣＵ３０と、リレー回路４０と、駆動用バッテリ５０と、補機バッテリ６０と、バッテリ監視ユニット７０と、を備えている。なお、図１においては、電力が伝わる配線を実線で示し、電力以外の制御信号やデータ信号などが伝わる配線を点線で示している。
【００１１】
ソーラーパネル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。ソーラーパネル１０で発電される電力の量は、日射強度に依存する。ソーラーパネル１０で発電された電力は、ソーラーＥＣＵ３０に出力される。このソーラーパネル１０は、例えば車両のルーフなどに設置することができる。
【００１２】
ソーラーバッテリ２０は、例えばリチウム電池やニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。このソーラーバッテリ２０は、ソーラーパネル１０で発電された電力によって充電可能に、また自らが蓄えている電力を駆動用バッテリ５０や補機バッテリ６０へ放電可能に、ソーラーＥＣＵ３０と接続されている。
【００１３】
駆動用バッテリ５０は、例えばリチウム電池やニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この駆動用バッテリ５０は、ソーラーパネル１０で発電された電力によって充電可能に、またソーラーバッテリ２０に蓄えられた電力によって充電可能に、リレー回路４０を介してソーラーＥＣＵ３０と接続されている。駆動用バッテリ５０は、図示しない車両を駆動させるための所定の機器と接続されており、当該機器の動作に必要な電力を供給する。
【００１４】
補機バッテリ６０は、例えば鉛蓄電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この補機バッテリ６０は、ソーラーパネル１０で発電された電力によって充電可能にソーラーＥＣＵ３０と接続されている。補機バッテリ６０は、駆動用バッテリ５０を監視するバッテリ監視ユニットを含め、図示しない車両の補機的な機器と接続されており、この補機的な機器の動作に必要な電力を供給する。
【００１５】
ソーラーＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０は、ソーラーパネル１０、ソーラーバッテリ２０、リレー回路４０を介して駆動用バッテリ５０、及び補機バッテリ６０をそれぞれ接続しており、ソーラーパネル１０で発電された電力を用いた各バッテリへの充電を制御することができる制御装置である。ソーラーＥＣＵ３０は、所定の電力変換機能を有しており、ソーラーパネル１０で発電された電力を所定の電圧に変換（昇圧／降圧）してソーラーバッテリ２０に蓄えることが可能であり、またソーラーバッテリ２０に蓄えられた電力を所定の電圧に変換（昇圧／降圧）して駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０に出力（電力移送）することが可能である。また、ソーラーＥＣＵ３０は、リレー回路４０の接続／遮断を制御することができる。
【００１６】
このソーラーＥＣＵ３０は、ソーラーバッテリ２０の蓄電状態を監視しており、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣに基づいて、充電制御システム１で実施するバッテリ充電制御を、ソーラーバッテリ充電モードで行うのか駆動用バッテリ充電モードで行うのかを、選択的に切り替える。
【００１７】
ソーラーバッテリ充電モードとは、図２で示すように、ソーラーパネル１０で発電された電力をソーラーバッテリ２０に充電するモードである（請求項における「第１の充電モード」に相当する）。ソーラーバッテリ充電モードでは、ソーラーＥＣＵ３０は、リレー回路４０によって、ソーラーＥＣＵ３０と駆動用バッテリ５０との接続を遮断する。このソーラーバッテリ充電モードは、ソーラーパネル１０への日射によって得られた電力を効率よくソーラーバッテリ２０に蓄えるために行われ、後述する補機バッテリ６０の電圧が所定の電圧値αよりも低くなった場合を除いて、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿Ｌ以下となったときにソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿Ｈを超えるまで実施される。なお、電圧値α、閾値ＳＯＣ＿Ｌ、及び閾値ＳＯＣ＿Ｈについては、後述する。
【００１８】
駆動用バッテリ充電モードとは、図３で示すように、少なくともソーラーバッテリ２０に蓄えられた電力によって駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０を充電するモードである（請求項における「第２の充電モード」に相当する）。日射による発電があるときには、ソーラーパネル１０で発電された電力も駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０の充電に用いられる。駆動用バッテリ充電モードでは、ソーラーＥＣＵ３０は、リレー回路４０によって、ソーラーＥＣＵ３０と駆動用バッテリ５０とを接続する。この駆動用バッテリ充電モードは、ソーラーバッテリ２０に十分に蓄えられた電力を駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０に出力するために行われ、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが上記閾値ＳＯＣ＿Ｈを超えたときにソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが上記閾値ＳＯＣ＿Ｌ以下となるまで実施される。さらに、この駆動用バッテリ充電モードでは、後述する補機バッテリ６０の電圧が所定の電圧値βを越えるか否かによって、補機バッテリ６０を充電する電力が制御される。電圧値βについては、後述する。
【００１９】
バッテリ監視ユニット７０は、補機バッテリ６０の電圧を監視できるように構成されており、監視した結果をソーラーＥＣＵ３０に通知することができる。このバッテリ監視ユニット７０は、ソーラーバッテリ２０から供給される電力で駆動可能に構成されており、ソーラーＥＣＵ３０が駆動用バッテリ充電モードで充電制御を行っている間だけ、ソーラーバッテリ２０から電力の供給を受けて駆動し、補機バッテリ６０の電圧を監視することができる。
【００２０】
＜充電制御＞
次に、図４をさらに参照して、本発明の一実施形態に係る車両用充電制御システム１が実施する充電制御を説明する。図４は、本充電制御システム１のソーラーＥＣＵ３０が実行する充電制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【００２１】
ステップＳ４０１：ソーラーＥＣＵ３０は、今実施している充電が、ソーラーバッテリ充電モードであるのか駆動用バッテリ充電モードであるのか、を判定する。なお、充電制御システム１が稼働した直後の充電モードは、ソーラーバッテリ充電モード及び駆動用バッテリ充電モードのいずれかを予めデフォルトとして設定しておいてもよいし、稼働直後のソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣに基づいてその都度決定されてもよい。充電モードがソーラーバッテリ充電モードである場合は、ソーラーバッテリ２０の充電が開始されて処理がステップＳ４０２に進む。一方、充電モードが駆動用バッテリ充電モードである場合は、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０の充電が開始されて処理がステップＳ４０５に進む。
【００２２】
ステップＳ４０２：ソーラーバッテリ充電モードにおいて、ソーラーＥＣＵ３０は、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿Ｈ以下か否かを判断する。この閾値ＳＯＣ＿Ｈは、ソーラーバッテリ２０に十分な電力が蓄えられて、ソーラーバッテリ２０から他のバッテリに電力が提供できる状態になったことを判断するための閾値である。例えば、過充電までには至らないソーラーバッテリ２０の高い蓄電量を、閾値ＳＯＣ＿Ｈとすることができる。ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣがＳＯＣ＿Ｈ以下である場合は（Ｓ４０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０３に処理が進む。一方、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿Ｈを超える場合は（Ｓ４０２、Ｎｏ）、ステップＳ４０４に処理が進む。
【００２３】
ステップＳ４０３：ソーラーＥＣＵ３０は、補機バッテリ６０の電圧が所定の電圧値α以下か否かを判断する。この電圧値αは、補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）となったことを判断するための閾値である。電圧値αは、例えばＳＯＣ−ＯＣＶカーブなどの補機バッテリ６０の充放電特性に基づいて設定することができる。補機バッテリ６０の電圧が電圧値α以下である場合は（Ｓ４０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４に処理が進む。一方、補機バッテリ６０の電圧が電圧値αを超える場合は（Ｓ４０３、Ｎｏ）、ソーラーバッテリ２０の充電が継続され、ステップＳ４０２に処理が進む。
【００２４】
ステップＳ４０４：ソーラーＥＣＵ３０は、充電モードを、ソーラーバッテリ充電モードから駆動用バッテリ充電モードに切り替える。これにより、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０への充電が開始される。充電モードが切り替えられると、ステップＳ４０１及びＳ４０５へと処理が進む。
【００２５】
ステップＳ４０５：駆動用バッテリ充電モードにおいて、ソーラーＥＣＵ３０は、補機バッテリ６０の電圧が所定の電圧値βを超えるか否かを判断する。この電圧値βは、補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）するおそれがある状態になったことを判断するための閾値である。電圧値βは、例えばＳＯＣ−ＯＣＶカーブなどの補機バッテリ６０の充放電特性に基づいて設定することができる。電圧値βは、上述した電圧値αと同じ値でも異なる値でもよく、補機バッテリ６０が電力供給を行う駆動用バッテリ５０の監視ユニット（図示せず）が機能停止しない電圧である必要がある。補機バッテリ６０の電圧が電圧値β以下である場合は（Ｓ４０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０６に処理が進む。一方、補機バッテリ６０の電圧が電圧値βを超える場合は（Ｓ４０５、Ｎｏ）、ステップＳ４０７に処理が進む。
【００２６】
ステップＳ４０６：補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）するおそれがないため、ソーラーＥＣＵ３０は、第１の配分割合（充電バランス）に従って、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０を充電する。第１の配分割合の一例としては、ソーラーバッテリ２０から供給可能な電力（及びソーラーパネル１０で発電された電力）を、駆動用バッテリ５０に対してはＰａ１の割合で、補機バッテリ６０に対してはＰｂ１の割合で配分して、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０をそれぞれ充電することがあげられる（Ｐａ１＋Ｐｂ１＝１）。
【００２７】
ステップＳ４０７：補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）するおそれがあるため、ソーラーＥＣＵ３０は、上述した第１の配分割合よりも補機バッテリ６０に配分する電力の割合を高くした第２の配分割合に従って、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０を充電する。第２の配分割合の一例としては、ソーラーバッテリ２０から供給可能な電力（及びソーラーパネル１０で発電された電力）を、駆動用バッテリ５０に対してはＰａ２（＜Ｐａ１）の割合で、補機バッテリ６０に対してはＰｂ２（＞Ｐｂ１）の割合で配分して、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０をそれぞれ充電することがあげられる（Ｐａ２＋Ｐｂ２＝１）。
【００２８】
ステップＳ４０８：ソーラーＥＣＵ３０は、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿Ｌ以下か否かを判断する。この閾値ＳＯＣ＿Ｌは、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが他のバッテリに電力の提供ができない状態になったことを判断するための閾値である。例えば、過放電までには至らないソーラーバッテリ２０の低い蓄電量を、閾値ＳＯＣ＿Ｌとすることができる。ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣがＳＯＣ＿Ｌ以下である場合は（Ｓ４０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ４０９に処理が進む。一方、ソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿Ｌを超える場合は（Ｓ４０８、Ｎｏ）、駆動用バッテリ５０及び補機バッテリ６０の充電が継続され、ステップＳ４０５に処理が進む。
【００２９】
ステップＳ４０９：ソーラーＥＣＵ３０は、充電モードを、駆動用バッテリ充電モードからソーラーバッテリ充電モードに切り替える。これにより、ソーラーバッテリ２０への充電が開始される。充電モードが切り替えられると、ステップＳ４０１及びＳ４０２へと処理が進む。
【００３０】
なお、上述した制御フローでは、ステップＳ４０３において補機バッテリ６０の電圧が所定の電圧値α以下か否かによってソーラーバッテリ充電モードを維持するかどうかを判断したが、補機バッテリ６０を監視するバッテリ監視ユニット７０又は図示しないシステムから受信する充電要求に基づいて、ソーラーバッテリ充電モードを維持するかどうかを判断してもよい。あるいは、この判断を省いても構わない。この場合、ステップＳ４０２においてソーラーバッテリ２０の蓄電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿Ｈを超えるまで、ソーラーバッテリ２０の充電制御が継続して行われることとなる。
【００３１】
＜作用・効果＞
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両用充電制御システム１によれば、ソーラーバッテリ充電モードでは、補機バッテリ６０の電圧が電圧値α以下になれば駆動用バッテリ充電モードに切り替えて補機バッテリ６０の充電を実施し、駆動用バッテリ充電モードでは、補機バッテリ６０の電圧が電圧値β以下となれば補機バッテリ６０に供給する電力の配分割合をさらに高くする。
【００３２】
従って、補機バッテリ６０の電圧が大きく低下した場合、ソーラーパネル１０による発電が可能な状態では、ソーラーパネル１０で発電された電力を用いて補機バッテリ６０を充電することができるので、補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）となってしまうことを抑制できる。また、ソーラーバッテリ２０に電力が蓄えられていれば、ソーラーパネル１０による発電が期待できない状態であっても、ソーラーバッテリ２０に蓄えられた電力を用いて補機バッテリ６０を充電することができるので、補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）となってしまうことを抑制できる。
【００３３】
また、補機バッテリ６０が過放電（バッテリ上がり）となってしまうことを抑制できるので、駆動用バッテリ５０を監視する監視ユニットが機能停止してソーラーバッテリ２０から駆動用バッテリ５０への充電ができなくなってソーラーパネル１０による発電の機会が失われてしまう、といった事態が生じることを防ぐことができる。
【００３４】
さらには、上述したようにソーラーＥＣＵ３０によるソフトウエア制御によって課題を解決することができるため、充電制御システム１のハードウエア構成を変更する必要がなく、構成変更に伴うコスト上昇を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば車両などの、ソーラーパネルで発電された電力を利用する充電制御システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１    車両用充電制御システム
１０  ソーラーパネル
２０  ソーラーバッテリ
３０  ソーラーＥＣＵ
４０  リレー回路
５０  駆動用バッテリ
６０  補機バッテリ
７０  バッテリ監視ユニット
【図１】
2020048286.tif 000003
【図２】
2020048286.tif 000004
【図３】
2020048286.tif 000005
【図４】
2020048286.tif 000006