(57)【要約】【課題】エネルギ効率を向上することができる車載システムを提供することを目的とする。【解決手段】車載システム１は、車両Ｖに搭載され太陽光の光エネルギを当該車両Ｖで用いる電力に変換する太陽光パネル２と、太陽光パネル２と冷却媒体との熱交換によって太陽光パネル２を冷却する冷却装置６とを備えることを特徴とする。したがって、車載システム１は、高温雰囲気下で発電効率が相対的に低下する傾向にある太陽光パネル２を冷却装置６によって冷却媒体を介して冷却することができるので、当該太陽光パネル２における発電効率を向上させることができる。この結果、車載システム１は、エネルギ効率を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され太陽光の光エネルギを当該車両で用いる電力に変換する太陽光パネルと、
前記太陽光パネルと冷却媒体との熱交換によって前記太陽光パネルを冷却する冷却装置とを備えることを特徴とする、
車載システム。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記車両の走行風によって前記冷却媒体を冷却するラジエータ、及び、前記ラジエータと前記太陽光パネルとの間で前記冷却媒体を循環させる循環経路を含む、
請求項１に記載の車載システム。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記循環経路に接続され、前記ラジエータで冷却された前記冷却媒体によって蓄冷される蓄冷器を含み、前記車両の走行時には前記ラジエータで冷却された前記冷却媒体によって前記太陽光パネルを冷却し、前記車両の停車時には前記蓄冷器で冷却された前記冷却媒体によって前記太陽光パネルを冷却する、
請求項１又は請求項２に記載の車載システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギを利用する従来の車載システムが適用された車両として、例えば、特許文献１には、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置と、太陽光発電装置の出力で充電可能な電池と、電池の充電を制御する制御装置とを備えた車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０８２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１に記載の車両に適用された車載システムは、例えば、エネルギ効率向上の点で更なる改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、エネルギ効率を向上することができる車載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】
上記目的を達成するために、本発明に係る車載システムは、車両に搭載され太陽光の光エネルギを当該車両で用いる電力に変換する太陽光パネルと、前記太陽光パネルと冷却媒体との熱交換によって前記太陽光パネルを冷却する冷却装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記車載システムでは、前記冷却装置は、前記車両の走行風によって前記冷却媒体を冷却するラジエータ、及び、前記ラジエータと前記太陽光パネルとの間で前記冷却媒体を循環させる循環経路を含むものとすることができる。
【０００８】
また、上記車載システムでは、前記冷却装置は、前記循環経路に接続され、前記ラジエータで冷却された前記冷却媒体によって蓄冷される蓄冷器を含み、前記車両の走行時には前記ラジエータで冷却された前記冷却媒体によって前記太陽光パネルを冷却し、前記車両の停車時には前記蓄冷器で冷却された前記冷却媒体によって前記太陽光パネルを冷却するものとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車載システムは、高温雰囲気下で発電効率が相対的に低下する傾向にある太陽光パネルを冷却装置によって冷却媒体を介して冷却することができるので、当該太陽光パネルにおける発電効率を向上させることができる。この結果、車載システムは、エネルギ効率を向上することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る車載システムの概略構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車載システムに適用される太陽光パネルの発電効率について説明する線図である。
【図３】図３は、実施形態に係る車載システムによって実行される冷却制御について説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１２】
［実施形態］
図１に示す本実施形態の車載システム１は、車両Ｖに適用され、太陽光を利用して発電した電力を車両Ｖに搭載される機器５に供給する車載太陽光発電システムである。そして、本実施形態の車載システム１は、冷却装置６によって太陽光パネル２を冷却することで当該太陽光パネル２における発電効率を向上させ、車載システム１全体のエネルギ効率の向上を図ったものである。以下、図１を参照して車載システム１の構成について詳細に説明する。
【００１３】
具体的には、車載システム１は、車両Ｖに搭載され、太陽光パネル２と、パワーコンディショナ３と、蓄電装置４と、複数の機器５と、冷却装置６とを備える。本実施形態の車載システム１は、図１に示す構成要素を車両Ｖに搭載することで実現させる。車載システム１が適用される車両Ｖは、電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）、ガソリン車両、ディーゼル車両など、駆動源としてモータまたはエンジンを用いるいずれの車両であってもよい。また、当該車両Ｖの操作は、運転者による手動運転、半自動運転、自動運転などいずれであってもよい。
【００１４】
太陽光パネル２は、車両Ｖに搭載され、太陽光の光エネルギを当該車両Ｖで用いる電力に変換する太陽光発電装置であり、種々の形式のものを用いることができる。太陽光パネル２は、例えば、複数の太陽電池を相互接続して構成され、光起電力効果を利用し、太陽光の持つ光エネルギを直接電力に変換する。太陽光パネル２は、太陽光の光エネルギを直流の電力に変換、発電する。太陽光パネル２は、車両Ｖにおいて太陽光を受けやすい位置、例えば、車両Ｖのルーフ上に設けられる。太陽光パネル２は、典型的には、相対的に高温下においていわゆる禁制帯幅が減少することで出力電圧が相対的に低下する傾向にある。このため、本実施形態の太陽光パネル２は、図２に示すように、周囲の温度が相対的に高温になるほど発電効率、すなわち、光エネルギから電力エネルギへのエネルギ変換効率が相対的に低下し、周囲の温度が相対的に低温になるほど発電効率が相対的に向上する傾向にある。本実施形態の車載システム１は、この傾向を踏まえて、後述する冷却装置６によって当該太陽光パネル２を冷却することで太陽光パネルにおける発電効率を向上させている。太陽光パネル２は、パワーコンディショナ３に電気的に接続されている。太陽光パネル２は、変換した直流の電力をパワーコンディショナ３に出力する。
【００１５】
パワーコンディショナ３は、車両Ｖに搭載され、太陽光パネル２から出力される電力（出力電力）を調整すると共に当該出力電力を車両Ｖに搭載された機器５で使用できるように変換する電力調整装置であり、種々の形式のものを用いることができる。本実施形態のパワーコンディショナ３は、出力調整部３１、及び、ＤＣ／ＡＣ変換部３２を含んで構成される。出力調整部３１は、太陽光パネル２、蓄電装置４、ＤＣ／ＡＣ変換部３２に電気的に接続されている。出力調整部３１は、太陽光パネル２から出力される出力電力を調整するものである。出力調整部３１は、例えば、いわゆる最大電力点追従制御（ＭＰＴＰ）によって太陽光パネル２から出力される出力電力を調整する。最大電力点追従制御とは、太陽光パネル２が発電する際に出力電力を最大化できる最適な電流、電圧の値によって定まる最大電力点（最適動作点）を求め、当該最大電力点に基づいて太陽光パネル２から出力される出力電力を調整する制御である。出力調整部３１は、最大電力点追従制御によって太陽光パネル２から出力される出力電力を調整することで日射量等に応じて最適の条件で出力電力を得ることができ、電圧と電流の積である電力が最大になる出力電圧で電流を取り出すことができる。出力調整部３１は、最大電力点追従制御によって調整した太陽光パネル２からの直流の出力電力を蓄電装置４に出力し当該蓄電装置４に蓄電可能である。ＤＣ／ＡＣ変換部３２は、出力調整部３１、複数の機器５に電気的に接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換部３２は、出力調整部３１によって調整された太陽光パネル２からの直流の出力電力、蓄電装置４が蓄電する直流の電力を機器５で使用できるように交流の電力に変換して各機器５に供給するものである。ＤＣ／ＡＣ変換部３２は、インバータと呼ばれることもある。
【００１６】
蓄電装置４は、車両Ｖに搭載され、太陽光パネル２によって変換された電力を蓄電する装置である。蓄電装置４は、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池（バッテリ）、コンデンサ、キャパシタ等、種々の形式のものを用いることができる。蓄電装置４は、パワーコンディショナ３の出力調整部３１に電気的に接続されている。蓄電装置４は、出力調整部３１によって調整された太陽光パネル２からの直流の出力電力を蓄電する。また、蓄電装置４は、蓄電した電力を、出力調整部３１、ＤＣ／ＡＣ変換部３２を介して複数の機器５に供給可能である。
【００１７】
複数の機器５は、車両Ｖに搭載され、太陽光パネル２、あるいは、蓄電装置４からの電力によって駆動するものである。複数の機器５は、車両Ｖに搭載される種々の電気機器を含んで構成されてもよく、車両Ｖの製造時に当該車両Ｖに据え付けられるものであってもよいし、車両Ｖの製造後に後付けで車両Ｖに据え付けられるいわゆるアフター品等であってもよい。複数の機器５は、例えば、種々の検出器、走行系アクチュエータ、マルチメディア系機器等を含んでいてもよい。複数の機器５は、パワーコンディショナ３のＤＣ／ＡＣ変換部３２に電気的に接続されている。各機器５は、ＤＣ／ＡＣ変換部３２によって交流に変換された太陽光パネル２、あるいは、蓄電装置４からの電力が供給され、当該交流の電力によって駆動する。
【００１８】
冷却装置６は、車両Ｖに搭載され、太陽光パネル２と冷却媒体との熱交換によって太陽光パネル２を冷却する機器である。本実施形態の冷却装置６は、ラジエータ６１と、循環経路６２と、蓄冷器６３と、流路制御装置６４、６５と、制御装置６６とを含んで構成される。冷却媒体は、例えば、水、不凍液等、種々の液体を用いることができる。
【００１９】
ラジエータ６１は、冷却媒体を冷却するための冷却媒体冷却部である。ラジエータ６１は、車両Ｖの前後方向前部に設けられ、熱交換部６２ａを流通する冷却媒体を車両Ｖの走行風によって冷却するものである。
【００２０】
循環経路６２は、ラジエータ６１と太陽光パネル２との間で冷却媒体を循環させるものである。循環経路６２は、熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅ、ポンプ６２ｆを含んで構成される。熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅは、それぞれ内部を冷却媒体が流通可能に構成される。熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅは、それぞれ相互に冷却媒体が流通可能に接続される。熱交換部６２ａは、ラジエータ６１の内部に内蔵され、内部を冷却媒体が流通することで当該ラジエータ６１にて当該冷却媒体が車両Ｖの走行風で冷却される。熱交換部６２ａは、一端部に配管６２ｂが接続され、他端部に配管６２ｄが接続される。配管６２ｂは、一端部に熱交換部６２ａが接続され、他端部に熱交換部６２ｃが接続される。熱交換部６２ｃは、太陽光パネル２の内部に内蔵され、内部を冷却媒体が流通することで当該太陽光パネル２と冷却媒体とが熱交換し太陽光パネル２を冷却する。熱交換部６２ｃは、一端部に配管６２ｂが接続され、他端部に配管６２ｄが接続される。配管６２ｄは、一端部に熱交換部６２ｃが接続され、他端部に熱交換部６２ａが接続される。配管６２ｂ、配管６２ｄは、例えば、車両Ｖのピラー等を経由してラジエータ６１に内蔵された熱交換部６２ａと太陽光パネル２に内蔵された熱交換部６２ｃとを接続する。熱交換部６２ａ、配管６２ｂ、熱交換部６２ｃ、及び、配管６２ｄは、この順番で接続されることでラジエータ６１と太陽光パネル２との間で冷却媒体を循環させる冷却媒体循環流路を構成する。配管６２ｅは、配管６２ｂから分岐すると共に、当該分岐部位の熱交換部６２ｃ側（冷却媒体の循環方向下流側）で再度、配管６２ｂと合流する分岐流路を構成し、中間部位に蓄冷器６３が接続される。ポンプ６２ｆは、熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅ内の冷却媒体を加圧し圧送しラジエータ６１と太陽光パネル２との間で循環させる加圧源であり、ここでは、配管６２ｄの中間部位に接続される。
【００２１】
蓄冷器６３は、循環経路６２に接続され、ラジエータ６１によって冷却された冷却媒体によって蓄冷されるものであり、種々の形式のものを用いることができる。ここでは、蓄冷器６３は、循環経路６２を構成する配管６２ｅの中間部位に接続される。蓄冷器６３は、例えば、顕熱蓄熱器や潜熱蓄熱器を使用することができる。
【００２２】
流路制御装置６４、６５は、循環経路６２に設けられ、当該循環経路６２を流通する冷却媒体の流通流路の切り替え、流量の調整等を行うものであり、種々の形式の流路／流量制御弁、逆止弁等を含んで構成される。流路制御装置６４は、配管６２ｂと配管６２ｅとの熱交換部６２ａ側の分岐部位に設けられる。流路制御装置６５は、配管６２ｂと配管６２ｅとの熱交換部６２ｃ側の合流部位に設けられる。流路制御装置６４、６５は、協調して動作することで、熱交換部６２ａ側から配管６２ｅを介さずに熱交換部６２ｃに流通する冷却媒体の流量と、熱交換部６２ａ側から配管６２ｅ、蓄冷器６３を介して熱交換部６２ｃに流通する冷却媒体の流量とを調整することができる。
【００２３】
制御装置６６は、冷却装置６の各部を統括的に制御するものである。制御装置６６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御装置６６は、車両Ｖの全体を統括的に制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６６Ａ等と電気的に接続されており、ＥＣＵ６６Ａから車両Ｖの状態を表す種々の情報に対応した電気信号が入力される。また、制御装置６６は、ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５に電気的に接続されている。制御装置６６は、ＥＣＵ６６Ａから入力された種々の情報に対応した電気信号に基づいてＲＯＭ、ＲＡＭ等に格納されている制御プログラムを実行することにより、ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５に制御信号を出力し、当該ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５の動作を制御するための種々の処理を実行する。本実施形態の制御装置６６は、典型的には、ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５の動作を制御し、車両Ｖの走行時にはラジエータ６１で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却し、車両Ｖの停車時には蓄冷器６３で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却する。
【００２４】
上記のように構成される車載システム１は、太陽光パネル２によって太陽光の光エネルギが電力に変換され、パワーコンディショナ３の出力調整部３１によって調整された当該太陽光パネル２からの直流の出力電力が蓄電装置４に蓄電される。そして、車載システム１は、出力調整部３１によって調整された太陽光パネル２からの直流の出力電力、あるいは、蓄電装置４が蓄電する直流の電力がパワーコンディショナ３のＤＣ／ＡＣ変換部３２によって交流の電力に変換され各機器５に供給されることで、当該交流の電力によって各機器５を駆動する。このとき、車載システム１は、冷却装置６の制御装置６６によって冷却制御が実行され当該太陽光パネル２を冷却することで太陽光パネルにおける発電効率を向上させる。
【００２５】
図３のフロー図を参照して車載システム１の冷却装置６において実行される冷却制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、例えば、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期（クロック単位）で繰り返し実行される。
【００２６】
まず、制御装置６６は、現在、車両Ｖが走行中であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。制御装置６６は、例えば、ＥＣＵ６６Ａから入力された車両Ｖの状態を表す種々の情報に対応した電気信号に基づいて車両Ｖが走行中であるか否かを判定する。
【００２７】
制御装置６６は、現在、車両Ｖが走行中であると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５の動作を制御し、ラジエータ６１で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却し（ステップＳＴ２）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
【００２８】
この場合、制御装置６６は、ポンプ６２ｆを駆動し、熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅ内の冷却媒体を圧送し、当該冷却媒体を熱交換部６２ａ、配管６２ｂ、熱交換部６２ｃ、及び、配管６２ｄから再び熱交換部６２ａに戻るように循環させる。この間、冷却媒体は、ラジエータ６１に内蔵された熱交換部６２ａで車両Ｖの走行風によって冷却された後、太陽光パネル２に内蔵された熱交換部６２ｃで太陽光パネル２と熱交換し当該太陽光パネル２を冷却する。そして、太陽光パネル２を冷却することで温度が上昇した冷却媒体は、再度、ラジエータ６１に内蔵された熱交換部６２ａで車両Ｖの走行風によって冷却され温度が低下する。冷却媒体は、循環経路６２を介してラジエータ６１と太陽光パネル２との間で循環しながらこれを繰り返し太陽光パネル２を冷却する。またこのとき、制御装置６６は、流路制御装置６４、６５を制御し循環経路６２を介してラジエータ６１と太陽光パネル２との間で循環する冷却媒体の流通流路の切り替えや流量の調整を行うことで、当該循環する冷却媒体の一部を熱交換部６２ａ側から配管６２ｅを介さずに熱交換部６２ｃに流通させ、残りを熱交換部６２ａ側から配管６２ｅ、蓄冷器６３を介して熱交換部６２ｃに流通させる。これにより、制御装置６６は、ラジエータ６１によって冷却された冷却媒体によって蓄冷器６３に蓄冷しておく。
【００２９】
制御装置６６は、ステップＳＴ１にて、現在、車両Ｖが走行中でない、すなわち、車両Ｖが停車中であると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、ポンプ６２ｆ、流路制御装置６４、６５の動作を制御し、蓄冷器６３で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却し（ステップＳＴ３）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。
【００３０】
この場合、制御装置６６は、ポンプ６２ｆを駆動し、熱交換部６２ａ、６２ｃ、配管６２ｂ、６２ｄ、６２ｅ内の冷却媒体を圧送し、当該冷却媒体を熱交換部６２ａ、配管６２ｂ、配管６２ｅ、蓄冷器６３、熱交換部６２ｃ、及び、配管６２ｄから再び熱交換部６２ａに戻るように循環させる。このとき、制御装置６６は、流路制御装置６４、６５を制御し循環経路６２を介してラジエータ６１と太陽光パネル２との間で循環する冷却媒体の流通流路の切り替えや流量の調整を行うことで、当該循環する冷却媒体の全部を熱交換部６２ａ側から配管６２ｅ、蓄冷器６３を介して熱交換部６２ｃに流通させ、熱交換部６２ａ側から配管６２ｅを介さずに熱交換部６２ｃに流通させる冷却媒体の流量を０とする。これにより、冷却媒体は、ラジエータ６１に内蔵された熱交換部６２ａから配管６２ｂ、流路制御装置６４を介して配管６２ｅを流通し、蓄冷器６３によって冷却された後、流路制御装置６５、配管６２ｂを流通して太陽光パネル２に内蔵され熱交換部６２ｃで太陽光パネル２と熱交換し当該太陽光パネル２を冷却する。そして、太陽光パネル２を冷却することで温度が上昇した冷却媒体は、再度、ラジエータ６１に内蔵された熱交換部６２ａ、配管６２ｂ、流路制御装置６４、配管６２ｅを介して蓄冷器６３によって冷却され温度が低下する。冷却媒体は、循環経路６２を介してラジエータ６１と太陽光パネル２との間で蓄冷器６３を介在させて循環しながらこれを繰り返し太陽光パネル２を冷却する。
【００３１】
以上で説明した車載システム１は、高温雰囲気下で発電効率が相対的に低下する傾向にある太陽光パネル２を冷却装置６によって冷却媒体を介して冷却することができるので、当該太陽光パネル２における発電効率を向上させることができる。この結果、車載システム１は、エネルギ効率を向上することができる。
【００３２】
さらに、以上で説明した車載システム１は、冷却装置６において、ラジエータ６１で車両Ｖの走行風によって冷却され循環経路６２を循環する冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却することができる。この結果、車載システム１は、電力を用いずに再生可能エネルギ、ここでは風力を利用して太陽光パネル２を冷却することができるので、システム全体でのエネルギ効率をさらに向上することができる。
【００３３】
さらに、以上で説明した車載システム１は、冷却装置６において、車両Ｖの走行時にラジエータ６１で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却することができることに加え、車両Ｖの停車時も予め蓄冷された蓄冷器６３で冷却された冷却媒体によって太陽光パネル２を冷却することができる。この結果、車載システム１は、車両Ｖの走行時、及び、停車時の双方に渡って太陽光パネル２における発電効率を向上させることができるので、システム全体でのエネルギ効率をさらに向上することができる。
【００３４】
なお、上述した本発明の実施形態に係る車載システムは、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。
【００３５】
以上の説明では、車載システム１は、パワーコンディショナ３、蓄電装置４、複数の機器５を備えるものとして説明し、すなわち、パワーコンディショナ３、蓄電装置４、複数の機器５は、車載システム１の一部を構成するものとして説明したがこれに限らない。パワーコンディショナ３、蓄電装置４、複数の機器５は、車載システム１とは別に構成されるものであってもよく、すなわち、車載システム１自体がパワーコンディショナ３、蓄電装置４、複数の機器５を備えない構成であってもよい。
【００３６】
以上の説明では、冷却装置６は、配管６２ｅ、蓄冷器６３、流路制御装置６４、６５を含んで構成されるものとして説明したがこれに限らない。
【００３７】
以上の説明では、制御装置６６は、ＥＣＵ６６Ａと別体で構成されるものとして説明したがこれに限らずＥＣＵによって兼用されてもよい。
【００３８】
以上の説明では、出力調整部３１は、いわゆる最大電力点追従制御によって太陽光パネル２から出力される出力電力を調整するものとして説明したがこれに限らず、例えば、一定の電圧と電流が発生するように制御するパルス幅変調制御（ＰＷＭ）によって太陽光パネル２から出力される出力電力を調整してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１    車載システム
２    太陽光パネル
６    冷却装置
６１    ラジエータ
６２    循環経路
６３    蓄冷器
Ｖ    車両
【図１】
2018065447.tif 000003
【図２】
2018065447.tif 000004
【図３】
2018065447.tif 000005