(57)【要約】【課題】車両の補機システムの必要電力が一時的に増加した場合であっても、補機システムへ適切に電力を供給する。【解決手段】車両１００は、補機負荷１８０と、補機負荷へ電力を供給する補機バッテリ１９０と、少なくとも１つの電力出力部２０５，２８０と、電力出力部を制御するためのＥＣＵ３００とを備える。電力出力部は、補機バッテリとは異なるものであり、補機負荷へ電力を供給することが可能である。ＥＣＵは、補機負荷の使用状態に基づいて補機負荷の最大消費電力を予測し、予測された最大消費電力が所定のしきい値を上回る場合には、補機バッテリに加えて電力出力部からの電力を補機負荷に供給する。【選択図】図１
2015035919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補機負荷と、
前記補機負荷へ電力を供給する補機バッテリと、
前記補機負荷へ電力を供給することが可能な少なくとも１つの電力出力部と、
前記電力出力部を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記補機負荷の使用状態に基づいて前記補機負荷の最大消費電力を予測し、予測された最大消費電力がしきい値を上回る場合には、前記補機バッテリに加えて前記電力出力部からの電力を前記補機負荷に供給する、車両。
【請求項２】
蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の走行駆動力を発生する駆動装置と、
前記蓄電装置からの電力を変換して前記補機負荷へ電力を供給することが可能であり、かつ前記電力出力部とは異なる第１の電力変換装置をさらに備え、
前記しきい値は、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値と、前記第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和として定められる、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記車両の外部に設けられた外部電源からの電力を変換して、前記蓄電装置に充電電力を供給する外部充電を実行するように構成された充電装置をさらに備え、
前記充電装置は、変換された前記外部電源からの電力もしくは前記蓄電装置からの電力を降圧して前記補機負荷に電力を供給可能に構成された第２の電力変換装置を含み、
前記第２の電力変換装置が前記電力出力部として用いられる、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
太陽光を用いて発電して、その発電電力を前記補機負荷に供給することが可能なソーラ発電システムをさらに備え、
前記第２の電力変換装置および前記ソーラ発電システムの少なくとも一方が、前記電力出力部として用いられる、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記外部充電の実行中において、前記予測された最大消費電力が前記しきい値を上回る場合には、前記ソーラ発電システムからの電力よりも前記第２の電力変換装置からの電力を優先して使用する、請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記制御装置は、前記車両を走行する走行モード、または前記外部充電を実行する充電モードで動作可能であり、
前記制御装置は、前記走行モードにおいては、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値と前記第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和を前記しきい値として設定するとともに、前記第２の電力変換装置および前記ソーラ発電システムの少なくとも一方を前記電力出力部として使用し、
前記制御装置は、前記充電モードにおいては、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値と前記第２の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和を前記しきい値として設定するとともに、前記ソーラ発電システムを前記電力出力部として使用する、請求項４に記載の車両。
【請求項７】
前記制御装置は、前記車両を走行する走行モード、または前記外部充電を実行する充電モードで動作可能であり、
前記制御装置は、前記走行モードにおいては、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値と前記第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和を前記しきい値として設定し、前記充電モードにおいては、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値を前記しきい値として設定する、請求項３に記載の車両。
【請求項８】
太陽光を用いて発電して、その発電電力を前記補機負荷に供給することが可能であり、前記電力出力部として用いられるソーラ発電システムをさらに備える、請求項２に記載の車両。
【請求項９】
前記車両の走行駆動力を発生するエンジンと、
前記エンジンにより発電する発電機と、
太陽光を用いて発電して、その発電電力を前記補機負荷に供給することが可能なソーラ発電システムをさらに備え、
前記しきい値は、前記補機バッテリの出力可能電力の最大値と前記発電機の出力可能電力との和として定められ、
前記ソーラ発電システムは、前記電力出力部として用いられる、請求項１に記載の車両。
【請求項１０】
車両の制御方法であって、
前記車両は、
補機負荷と、
前記補機負荷へ電力を供給する補機バッテリと、
前記補機負荷へ電力を供給することが可能な少なくとも１つの電力出力部とを有し、
前記制御方法は、
前記補機負荷の使用状態に基づいて、前記補機負荷の最大消費電力を予測するステップと、
予測された最大消費電力が所定のしきい値を上回るか否かを判定するステップと、
前記予測された最大消費電力が前記しきい値を上回る場合に、前記補機バッテリに加えて前記電力出力部からの電力を前記補機負荷に供給するステップとを含む、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、車両に搭載される補機負荷への電力供給制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両（電動車両）が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
【０００３】
電動車両においては、車両に搭載される補機負荷を駆動するための電力は、一般的に補機バッテリから供給される。しかしながら、特開２０１３−０１８４２０号公報（特許文献１）に示されるように、いくつかの車両においては、駆動力発生用の高電圧の蓄電装置（メインバッテリ）からの電力をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して補機に供給するように構成されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０１８４２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４４８０５号公報
【特許文献３】特開２０１２−０８５４０３号公報
【特許文献４】特開平０５−１１１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、メインバッテリからの電力を用いて補機負荷を駆動可能な車両においては、たとえばコスト面の観点から、補機バッテリを従来に比べて小型化し、バッテリ容量を相対的に小さくすることが考えられる。
【０００６】
一方で、たとえばパワーステアリングや電動ブレーキ（Electric Control Brake：ＥＣＢ）システムのような特定の補機負荷においては、ユーザの操作量に応じて消費電力が変化するため、操作状態によっては一時的に大きな電力が必要となり得る。このとき、補機システム全体として必要とされる電力が、補機バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータの出力可能電力から定まる最大出力電力を超過してしまうと、補機のシステム電圧が低下して補機負荷が適切に動作できなかったり、補機バッテリがあがってしまったりする可能性がある。そして、上記のように補機バッテリを小型化した場合には、このような状態が生じる可能性がより高くなる。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両において、補機システムの必要電力が一時的に増加した場合であっても、補機システムへの適切な電力供給を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による車両は、補機負荷と、補機負荷へ電力を供給する補機バッテリと、補機負荷へ電力を供給することが可能な少なくとも１つの電力出力部と、電力出力部を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、補機負荷の使用状態に基づいて補機負荷の最大消費電力を予測し、予測された最大消費電力がしきい値を上回る場合には、補機バッテリに加えて電力出力部からの電力を補機負荷に供給する。
【０００９】
このような構成とすることによって、補機負荷の消費電力が一時的に過大となり供給電力が不足すると予測される場合でも、不足する電力を電力出力部からの電力によって補うことができる。
【００１０】
好ましくは、車両は、蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて車両の走行駆動力を発生する駆動装置と、蓄電装置からの電力を変換して補機負荷へ電力を供給することが可能であり、かつ電力出力部とは異なる第１の電力変換装置をさらに備える。しきい値は、補機バッテリの出力可能電力の最大値と、第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和として定められる。
【００１１】
このような構成とすることによって、電動車両において、補機バッテリの最大出力電力と補機給電用の電力変換装置の最大出力電力との和を超過する電力が必要であると予測される場合に、電力出力部からの電力を追加的に補機負荷に供給することができる。
【００１２】
好ましくは、車両は、車両の外部に設けられた外部電源からの電力を変換して、蓄電装置に充電電力を供給する外部充電を実行するように構成された充電装置をさらに備える。充電装置は、変換された外部電源からの電力もしくは蓄電装置からの電力を降圧して補機負荷に電力を供給可能に構成された第２の電力変換装置を含む。そして、第２の電力変換装置が、電力出力部として用いられる。
【００１３】
このような構成とすることによって、外部充電が可能な電動車両において、充電装置に含まれる電力変換装置からの電力を追加的に負荷装置に供給することができる。
【００１４】
好ましくは、車両は、太陽光を用いて発電して、その発電電力を補機負荷に供給することが可能なソーラ発電システムをさらに備える。そして、第２の電力変換装置およびソーラ発電システムの少なくとも一方が、電力出力部として用いられる。
【００１５】
このような構成とすることによって、充電装置に含まれる電力変換装置からの電力および／またはソーラ発電システムからの電力を追加的に負荷装置に供給することができる。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、外部充電の実行中において、予測された最大消費電力がしきい値を上回る場合には、ソーラ発電システムからの電力よりも第２の電力変換装置からの電力を優先して使用する。外部充電中は充電装置がすでに起動中であるので、充電装置内の電力変換装置を用いることによって、他の機器を追加的に起動することが不要になる。
【００１７】
好ましくは、制御装置は、車両を走行する走行モード、または外部充電を実行する充電モードで動作可能である。制御装置は、走行モードにおいては、補機バッテリの出力可能電力の最大値と第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和をしきい値として設定するとともに、第２の電力変換装置およびソーラ発電システムの少なくとも一方を電力出力部として使用する。制御装置は、充電モードにおいては、補機バッテリの出力可能電力の最大値と第２の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和をしきい値として設定するとともに、ソーラ発電システムを電力出力部として使用する。
【００１８】
充電モード時には、一般的には第１の電力変換装置が起動されないため、充電装置内の第２の電力変換装置からの電力と補機バッテリからの電力とが補機負荷に電力が供給される場合には、補機バッテリの出力可能電力の最大値と第２の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和をしきい値とし、ソーラ発電システムを電力出力部として使用することで、不足する電力を適切に補うことができる。
【００１９】
好ましくは、制御装置は、車両を走行する走行モード、または外部充電を実行する充電モードで動作可能である。制御装置は、走行モードにおいては、補機バッテリの出力可能電力の最大値と第１の電力変換装置の出力可能電力の最大値との和をしきい値として設定し、充電モードにおいては、補機バッテリの出力可能電力の最大値をしきい値として設定する。
【００２０】
充電モードにおいて、充電装置内の第１の電力変換装置からの電力が補機負荷に供給されておらず補機バッテリからの電力のみが供給されている場合においては、補機バッテリの出力可能電力の最大値をしきい値とすることによって、不足する電力を適切に補うことができる。
【００２１】
好ましくは、車両は、太陽光を用いて発電して、その発電電力を補機負荷に供給することが可能であり、電力出力部として用いられるソーラ発電システムをさらに備える。
【００２２】
電動車両において、外部充電機能を有していない場合でも、ソーラ発電システムを電力出力部として用いることによって、不足する電力を適切に補うことができる。
【００２３】
好ましくは、車両は、走行駆動力を発生するエンジンと、エンジンにより発電する発電機と、太陽光を用いて発電して、その発電電力を補機負荷に供給することが可能なソーラ発電システムをさらに備える。しきい値は、補機バッテリの出力可能電力の最大値と発電機の出力可能電力との和として定められる。ソーラ発電システムは、電力出力部として用いられる。
【００２４】
このように、ソーラ発電システムを有し、エンジンによる駆動力で走行する車両においても、補機負荷に必要とされる電力が補機バッテリおよび発電機からの電力で不足すると予測される場合には、ソーラ発電システムからの電力を用いて不足する電力を適切に補うことができる。
【００２５】
本発明による車両の制御方法は、補機負荷と、補機負荷へ電力を供給する補機バッテリと、補機負荷へ電力を供給することが可能な少なくとも１つの電力出力部とを有する車両を制御する方法である。制御方法は、補機負荷の使用状態に基づいて、補機負荷の最大消費電力を予測するステップと、予測された最大消費電力が所定のしきい値を上回るか否かを判定するステップと、予測された最大消費電力がしきい値を上回る場合に、補機バッテリに加えて電力出力部からの電力を補機負荷に供給するステップとを含む。
【００２６】
このような制御によって、補機負荷の消費電力が一時的に過大となり供給電力が不足すると予測される場合でも、不足する電力を電力出力部からの電力によって補うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、車両において、補機システムの必要電力が一時的に増加した場合であっても、補機システムへ適切に電力を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態に従う電動車両の全体ブロック図である。
【図２】図１における充電装置およびソーラ発電システムの詳細な構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に従う補機電力制御の概要を説明するための図である。
【図４】ＥＣＵで実行される補機電力制御を説明するための機能ブロック図である。
【図５】ＥＣＵで実行される補機電力制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】外部充電実行時における補機電力制御の概要を説明するための図である。
【図７】外部充電時に、ＥＣＵで実行される補機電力制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本実施の形態が適用可能な、外部充電機能を有さない電動車両の全体ブロック図である。
【図９】エンジンによる駆動力を用いて走行する車両に本実施の形態を適用する場合の車両の全体ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３０】
［車両の基本構成］
図１は、本実施の形態に従う電動車両１００の全体ブロック図である。なお、以下の説明においては、電動車両としてエンジンと回転電機とを有するハイブリッド車両を例として説明するが、電動車両はこれに限定されず、蓄電装置からの電力で走行が可能な電気自動車や燃料電池自動車についても本発明は適用可能である。
【００３１】
図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System  Main  Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００３２】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００３３】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００３４】
蓄電装置１１０は、いずれも図示しないが電圧センサおよび電流センサを含み、これらのセンサによって検出された、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。
【００３５】
ＳＭＲ１１５は、リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｇと、制限抵抗Ｒ１とを含む。リレーＳＭＲ−Ｂは、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ１とに接続される。リレーＳＭＲ−Ｇは、蓄電装置１１０の負極端子と電力線ＮＬ１とに接続される。また、リレーＳＭＲ−Ｐと制限抵抗Ｒ１とが直列接続された構成が、リレーＳＭＲ−Ｇに並列に接続される。
【００３６】
ＳＭＲ１１５に含まれる各リレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、個別に動作することが可能であり、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。制限抵抗Ｒ１は、蓄電装置からＰＣＵ１２０へ電力の供給を開始するときに、ＰＣＵ１２０に対して瞬間的に大きな電流が流れることを防止するための、電流制限用の抵抗器である。
【００３７】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と電力線ＰＬ２，電力線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００３８】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００３９】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に設けられ、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１間との電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間に設けられ、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１間との電圧変動を減少させる。
【００４０】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００４１】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００４２】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。エンジン１６０は、制御信号ＤＲＶを用いてＥＣＵ３００により制御される。
【００４３】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。
【００４４】
車両１００は、低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０と、補機負荷１８０と、補機バッテリ１９０とをさらに含む。
【００４５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続され、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する電力変換装置である。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電力線ＰＬ４を介して補機負荷１８０および補機バッテリ１９０などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、ＰＣＵ１２０内に含まれるように構成されてもよい。
【００４６】
補機負荷１８０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステム、パワーステアリング、パワーウィンドウ、ＥＣＢなどが含まれる。補機負荷１８０に含まれる各機器は、動作中であるか停止中であるかを示す状態信号ＳＴＡＴをＥＣＵ３００に出力する。
【００４７】
また、補機負荷１８０が接続される系統の電力線には電流センサ１９５が設けられる。電流センサ１９５は、補機負荷１８０の全体で消費される電流の総和を検出し、その検出値ＩＡＵＸをＥＣＵ３００へ出力する。
【００４８】
補機バッテリ１９０は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１９０の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。
【００４９】
車両１００は、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、充電装置２００と、充電リレーＣＨＲ２１０と、接続部であるインレット２２０とを含む。
【００５０】
インレット２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。
【００５１】
充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続するケーブル部４３０とを含む。ケーブル部４３０には、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（以下、ＣＣＩＤ（Charging  Circuit  Interrupt  Device）とも称する。）４４０が介挿される。
【００５２】
充電装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２２０に接続される。また、充電装置２００は、ＣＨＲ２１０を介して、電力線ＰＬ２および電力線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。
【００５３】
充電装置２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＥによって制御され、インレット２２０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。
【００５４】
充電装置２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５を含んでおり、外部充電を実行する際に、バッテリ管理や他の補機負荷１８０を動作させるための電源電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５の出力は、電力線ＰＬ５を介して補機バッテリ１９０に電気的に接続される。
【００５５】
ＣＨＲ２１０は、リレーＣＨＲ−Ｂ，ＣＨＲ−Ｐ，ＣＨＲ−Ｇと、制限抵抗Ｒ２とを含む。リレーＣＨＲ−Ｂは、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ３とに接続される。リレーＣＨＲ−Ｇは、蓄電装置１１０の負極端子と電力線ＮＬ３とに接続される。また、リレーＣＨＲ−Ｐと制限抵抗Ｒ２とが直列接続された構成が、リレーＣＨＲ−Ｇに並列に接続される。
【００５６】
ＣＨＲ２１０に含まれる各リレーは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に基づいて、個別に動作することが可能であり、充電装置２００から蓄電装置１１０への電力の供給と遮断とを切換える。制限抵抗Ｒ２は、蓄電装置１１０と充電装置２００とを接続するときに、充電装置２００に対して瞬間的に過大な電流が流れることを防止するための、電流制限用の抵抗器である。
【００５７】
また、本実施の形態に従う車両１００は、太陽光を利用して発電を行なうことができるソーラ発電システム２８０を搭載している。ソーラ発電システム２８０は、ソーラパネル２５０と、ソーラユニット２６０とを含む。
【００５８】
ソーラパネル２５０は、太陽光を受けて発電し、発電した電力をソーラユニット２６０へ出力する。ソーラユニット２６０は、ソーラパネル２５０で生成された電力を蓄える。また、ソーラユニット２６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＦに基づいてソーラパネル２５０で生成された電力および／または蓄積した電力を所定の電圧に変換し、変換された電力を電力線ＰＬ５を介して補機バッテリ１９０へ出力する。
【００５９】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００６０】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State  of  Charge）を演算する。
【００６１】
なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００６２】
図２は、図１で示した充電装置２００およびソーラ発電システム２８０の詳細な構成を説明するための図である。
【００６３】
充電装置２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５に加えて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２をさらに含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して受けた外部電源５００からの交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、変換した直流電力を電力線ＰＬ３，ＮＬ３を通して蓄電装置１１０へ送出し、それによって蓄電装置１１０を充電する。
【００６４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５は、電力線ＰＬ３，ＮＬ３に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５は、電力線ＰＬ３，ＮＬ３から受けた直流電圧を降圧して、電力線ＰＬ５を介して補機バッテリ１９０へ出力する。
【００６５】
ソーラユニット２６０は、ソーラバッテリ２６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６４とを含む。ソーラバッテリ２６２は、ソーラパネル２５０で発電した電力を蓄電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６４は、ソーラパネル２５０で生成された直流電圧および／またはソーラバッテリ２６２からの直流電圧を変換し、電力線ＰＬ５を介して補機バッテリ１９０へ出力する。
【００６６】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６４は、電力線ＰＬ３，ＮＬ３にも接続され、電力線ＰＬ３，ＮＬ３からの直流電圧を変換して補機バッテリ１９０へ出力することも可能である。さらに、ソーラパネル２５０で発電した電力を変換して、電力線ＰＬ３，ＮＬ３に供給するようにしてもよい。
【００６７】
なお、図２におけるソーラ発電システム２８０の構成は一例であり、ソーラバッテリ２６２およびＤＣ／ＤＣコンバータ２６４は必ずしも必要ではない。たとえば、ソーラバッテリ２６２が設けられない構成であってもよいし、たとえば出力電圧が１２Ｖであるような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６４を設けずにソーラパネル２５０で発電された電力を直接電力線ＰＬ５に供給する構成であってもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６４は、電力線ＰＬ３，ＮＬ３に接続されない構成であってもよい。
【００６８】
図２に示すような構成とすることによって、たとえば、外部充電時に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２によって変換された外部電源５００からの電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５および／またはＤＣ／ＤＣコンバータ２６４を用いて降圧して、補機バッテリ１９０へ供給することができる。あるいは、車両１００が走行中においても、ＣＨＲ２１０を閉成することによって、蓄電装置１１０からの直流電圧を降圧して、補機バッテリ１９０へ供給することができる。なお、本実施の形態のソーラ発電システム２８０、および充電装置２００に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ２０５は、本発明における「電力出力部」の一例に対応する。
【００６９】
［車両システム起動時の補機電力制御］
図３は、本実施の形態に従う補機電力制御の概要を説明するための図である。図３の縦軸は、補機負荷に対して出力可能なシステム最大出力電流が示される。なお、補機負荷の系統は、一般的に直流１２Ｖあるいは２４Ｖのような一定電圧であるので、システムの出力電流の変化は、補機負荷に供給される電力の変化を表わすことに対応する。そのため、以下の説明においては、「電流」の用語と「電力」の用語とは置換可能であることに注意すべきである。
【００７０】
車両システムが起動されて走行を行なう場合に、図１においては、補機バッテリ１９０からの電力、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０（以下、「メインＤＣ／ＤＣ」とも称する。）を介して降圧された蓄電装置１１０からの電力が、補機負荷１８０に対して供給される。したがって、システム最大出力電流（電力）は、補機バッテリ１９０の最大出力電流と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の最大出力電流との和となる。
【００７１】
コスト低減や車内スペースの確保等の観点から、補機バッテリ１９０の小型化が行なわれた場合、補機バッテリ１９０の容量が低減されて、出力可能な最大出力電流が低下するので、補機負荷全体に供給できる電力（電流）が低下してしまう（図３の中図）。
【００７２】
補機負荷１８０には、ヘッドライトやワイパーなどのように特定の状況においてのみ使用するものがあるため、一般的に、システム最大出力電流は、補機負荷全てを動作させることが可能な電流よりも小さく設定される。
【００７３】
一方で、補機負荷１８０の種類によっては、動作中の消費電力がほぼ一定であるもの、および、たとえばパワーステアリングや電動ブレーキ（ＥＣＢ）システムのように、ユーザの操作量に応じて消費電力が変化するものがある。このような消費電力が変化する補機負荷については、ユーザの操作によっては、瞬間的に大きな電力が必要となり、それによって短時間に大きな電流が流れる突入電流が生じる場合がある。
【００７４】
このとき、補機バッテリ１９０が小型化されてシステム最大出力電流が低くされた状態においては、補機負荷全体で必要とされる電流がシステム最大出力電流を超過してしまい、補機負荷１８０が正常に動作できなかったり、補機バッテリ１９０が過放電となってあがってしまい故障や劣化の要因となり得る。
【００７５】
本実施の形態においては、上記のように補機負荷全体で必要となる電流がシステム最大出力電流を超過するような状態に一時的になった場合に、図２で示したようなソーラ発電システム２８０および／または充電装置２００に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ２０５のような他の機器に含まれる電力出力部（以下、包括的に「サブＤＣ／ＤＣ」とも称する。）を動作させることによって、蓄電装置１１０あるいは、ソーラバッテリ２６２またはソーラパネル２５０からの電力を補機負荷の系統に供給する補機電力制御を実行する（図３の右図）。これによって、一時的に不足する電力が補償されるので、補機負荷系統のシステム電圧低下の防止による補機負荷１８０の動作を安定化できるとともに、補機バッテリ１９０の長寿命化を実現することが可能となる。
【００７６】
図４は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される補機電力制御を説明するための機能ブロック図である。図４の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００７７】
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、定常電流演算部３１０と、最大電流予測部３２０と、判定部３３０と、サブＤＣ／ＤＣ制御部３４０と、記憶部３５０とを含む。
【００７８】
定常電流演算部３１０は、補機負荷１８０から各補機負荷の動作状態を示す状態信号ＳＴＡＴを受け、各補機負荷の使用の有無（オン／オフ状態）に応じて、補機負荷１８０に定常的に流れる電流を演算する。たとえば、記憶部３５０に予め記憶された各補機負荷に対する定常電流値を用いて、現在使用されている補機負荷についての定常電流値が加算される。あるいは、電流センサ１９５が設けられている場合には、上記の演算に代えて／加えて、電流センサ１９５で検出された補機負荷１８０の全体に流れる電流値ＩＡＵＸを定常電流値として用いてもよい。定常電流演算部３１０は、得られた定常電流値Ｉｃｏｎを最大電流予測部３２０へ出力する。
【００７９】
最大電流予測部３２０は、定常電流演算部３１０からの定常電流値Ｉｃｏｎを受ける。また、最大電流予測部３２０は、消費電流が変化し得る補機負荷についての突入電流に関する情報を記憶部３５０から取得する。最大電流予測部３２０は、これらの情報に基づいて、現在使用している補機負荷の状態を前提として突入電流が生じたと仮定した場合のシステム最大電流Ｉｍａｘを演算する。たとえば、システム最大電流Ｉｍａｘは、定常電流値Ｉｃｏｎと記憶部３５０からの突入電流の情報とを加算した和として算出され得る。最大電流予測部３２０は、演算されたシステム最大電流Ｉｍａｘを判定部３３０に出力する。
【００８０】
判定部３３０から、最大電流予測部３２０で演算されたシステム最大電流Ｉｍａｘを受ける。判定部３３０は、受信したシステム最大電流Ｉｍａｘを、記憶部３５０に記憶されている補機バッテリ１９０の最大出力電流およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０の最大出力電流との和で表わされるしきい値αと比較して、突入電流が生じた場合に、補機負荷１８０に対して十分に電流を供給できるか否かを判定する。
【００８１】
判定部３３０は、システム最大電流Ｉｍａｘがしきい値α以下の場合であれば、補機負荷１８０に対して十分に電流を供給できると判定して、たとえば判定フラグＦＬＧをオフに設定する。一方、システム最大電流Ｉｍａｘがしきい値αを超過する場合には、補機負荷１８０への電流が不足すると判定して、判定フラグＦＬＧをオンに設定する。そして、判定部３３０は、判定フラグＦＬＧをサブＤＣ／ＤＣ制御部３４０へ出力する。
【００８２】
サブＤＣ／ＤＣ制御部３４０は、判定フラグＦＬＧがオンの場合、すなわち、突入電流発生時に補機負荷１８０への電流が不足する場合には、外部充電用の充電装置２００におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０５およびソーラ発電システム２８０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２６４の少なくとも一方を動作させるように制御信号ＰＷＥ，ＰＷＦを生成する。これによって、サブＤＣ／ＤＣからの電力を補機負荷１８０へ出力するように動作対象の機器を制御して、補機負荷全体として不足する電流を補償する。
【００８３】
判定フラグＦＬＧがオフの場合には、補機バッテリ１９０とメインＤＣ／ＤＣからの出力される電流により補機負荷１８０の動作が可能であるので、サブＤＣ／ＤＣ制御部３４０はサブＤＣ／ＤＣを停止させる。なお、サブＤＣ／ＤＣが停止状態である場合には、停止状態を保持する。
【００８４】
図５は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される補機電力制御処理を説明するためのフローチャートである。図５および後述する図７に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００８５】
図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、現在の補機負荷１８０の定常消費電流を演算する。定常消費電流の演算については、図４で説明したように、各補機負荷の使用状態から演算により求めてもよいし、電流センサ１９５の検出値ＩＡＵＸを用いてもよい。
【００８６】
ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０にて、Ｓ１００で演算された定常消費電流に加えて、消費電力が変動する補機負荷についての突入電流を考慮して、補機負荷１８０の最大消費電流Ｉｍａｘを予測する。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０にて、予測された最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値αよりも大きいか否かを判定する。
【００８７】
最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値α以下の場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１９０およびメインＤＣ／ＤＣ１７０から供給される電流で十分であると判定し、以降の処理をスキップして処理をメインルーチンに戻す。
【００８８】
一方、最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値αを超過する場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、ＥＣＵ３００は、サブＤＣ／ＤＣを駆動して、補機負荷系統の使用可能電流を増加させる。
【００８９】
なお、図５には示していないが、一旦サブＤＣ／ＤＣを起動した後に、他の補機負荷が停止されたことによって、最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値α以下に低下した場合（Ｓ１２０にてＮＯ）には、サブＤＣ／ＤＣを停止して処理を終了する。
【００９０】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両において、補機負荷の必要電力が一時的に増加した場合に、既存の他の電力出力部（サブＤＣ／ＤＣ）を駆動することによって、専用の機器を追加することなく、補機負荷へ適切に電力を供給することが可能となる。これによって、補機バッテリの小型化が実現されるため、コスト削減、車両重量低減によるエネルギ効率の向上が可能となり、さらに補機バッテリの長寿命化にもつながる。
【００９１】
［外部充電時の補機電力制御］
上述の実施の形態においては、車両システムが起動され走行が可能な状態、すなわち、ＳＭＲ１１５が閉成されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が駆動される状態における補機電力制御について説明した。
【００９２】
図１のように外部充電機能を有している車両においては、外部充電実行中に補機負荷が使用される場合がある。外部充電を行なう際には、一般的には車両の駆動系のシステムは停止状態とされ、ＳＭＲ１１５が開放されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０も停止状態とされる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０から補機負荷１８０に電力が供給できないため、補機負荷系統のシステム最大出力電流は、車両システム起動時に比べて低下する。
【００９３】
外部充電の実行中においては、充電装置２００が駆動されており、充電装置２００内のＤＣ／ＤＣコンバータ２０５が作動する。したがって、外部充電時におけるシステム最大出力電流は、補機バッテリ１９０の最大出力電流とＤＣ／ＤＣコンバータ２０５の最大出力電流との和となる。
【００９４】
そして、補機バッテリ１９０が小型化されると、図６に示されるようにシステム最大出力電流がさらに低下するため、補機負荷１８０の使用態様によっては、十分な電力を供給できなくなる可能性がある。
【００９５】
そこで、外部充電時においても、充電装置２００のＤＣ／ＤＣコンバータ２０５以外にも、図１に示されるソーラ発電システム２８０のような他の電力出力部をさらに有している場合には、補機負荷１８０で必要とされる電力が、補機バッテリ１９０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０５から供給可能な電力を上回る状態となったときには、他の電力出力部を駆動することによって不足する電力を補うことが可能となる。
【００９６】
図７は、外部充電時に、ＥＣＵ３００で実行される補機電力制御処理を説明するためのフローチャートである。図７のフローチャートは、図５で説明したフローチャートにおけるステップＳ１２０，Ｓ１３０が、Ｓ１２０ＡおよびＳ１３０Ａに置き換わったものとなっている。図７において、図５と重複するステップの説明は繰り返さない。
【００９７】
図７を参照して、ＥＣＵ３００は、外部充電実行中における現在の補機負荷１８０における定常消費電流を演算するとともに（Ｓ１００）、外部充電実行中に動作し得る補機負荷における突入電流を考慮して最大消費電流Ｉｍａｘを予測する（Ｓ１２０）。
【００９８】
そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１２０Ａにて、予測された最大消費電流Ｉｍａｘが、しきい値βよりも大きいか否かを判定する。このしきい値βは、たとえば、補機バッテリ１９０の最大出力電流と充電装置２００におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０５の最大出力電流との和として設定され、一般的には、図５におけるしきい値αよりも小さい値に設定される。
【００９９】
最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値β以下の場合（Ｓ１２０ＡにてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ１９０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２０５から供給される電流で十分であると判定し、以降の処理をスキップして処理をメインルーチンに戻す。
【０１００】
一方、最大消費電流Ｉｍａｘがしきい値βを超過する場合（Ｓ１２０ＡにてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０Ａに進められ、ＥＣＵ３００は、ソーラ発電システム２８０を駆動して、補機負荷系統の使用可能電流を増加させる。
【０１０１】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両において、外部充電時において、補機負荷の必要電力が一時的に増加した場合に、既存の他の電力出力部（サブＤＣ／ＤＣ）を駆動することによって、補機負荷へ適切に電力を供給することが可能となる。
【０１０２】
なお、外部充電を実行中に充電装置２００内部のＤＣ／ＤＣコンバータ２０５が起動されないようなシステムにおいては、使用される補機負荷に必要とされる電力が補機バッテリ１９０の最大出力電力を上回る場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５および／またはソーラ発電システム２８０の少なくとも１つの一方を駆動することによって、不足する電力を補償するようにしてもよい。この場合、外部充電において充電装置がすでに起動状態であるので、ソーラ発電システム２８０よりも、充電装置２００のＤＣ／ＤＣコンバータ２０５を優先して使用するほうが、追加の機器を起動する必要がないのでより好ましい。
【０１０３】
［外部充電機能のない電動車両への適用］
図１で説明した電動車両１００は、外部充電機能を有する車両であったが、外部充電機能のない電動車両についても本実施の形態の補機電力制御を適用することが可能である。
【０１０４】
図８は、外部充電機能のない電動車両１００Ａにおいて上述の補機電力制御を適用する場合の全体ブロック図である。図８においては、外部充電を行なうための機器（充電装置、ＣＨＲ、インレット等）が設けられていないことを除けば、図１に記載された構成と同様である。図８において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【０１０５】
車両１００Ａにおいては、車両走行中に補機負荷１８０による消費電力が一時的に増大した場合には、図７で説明したフローチャートと同様の処理が行なわれて、ソーラ発電システム２８０からの電力が補機バッテリ１９０へ供給されることによって補機負荷１８０を駆動するために不足する電力が補われる。
【０１０６】
このように、ソーラ発電システム２８０のような、蓄電装置１１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７０とは異なる別個の電力出力部を有する場合には、外部充電機能が設けられない車両でも、本実施の形態の補機電力制御を適用することができる。
【０１０７】
［非電動車両への適用］
また、図９においては、電動車両ではなく、エンジン１６０で発生した駆動力のみを用いて走行を行なう車両１００Ｂについて、本実施の形態の補機電力制御を適用する場合について説明する。図９において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。
【０１０８】
図９を参照して、車両１００Ｂにおいては、エンジン１６０の出力軸は、クラッチや変速機などを含む動力伝達機構１４５を介して駆動輪１５０に機械的に結合される。車両１００Ｂは、エンジン１６０によって発生した駆動力を用いて走行する。
【０１０９】
エンジン１６０には、エンジンの回転によって発電することができる発電機１６５が取り付けられている。発電機１６５で発電された電力は、補機負荷１８０および補機バッテリ１９０に出力される。
【０１１０】
そして、車両１００Ｂの走行中に、補機負荷１８０による最大消費電力の予測値が、補機バッテリ１９０の出力可能電力の最大値と発電機１６５の出力可能電力の最大値の和とから定まるしきい値を超過する場合には、ソーラ発電システム２８０からの電力が補機負荷１８０に供給されて、それによって補機負荷１８０を駆動するために不足する電力が補われる。
【０１１１】
このように、エンジン１６０からの駆動力のみを用いて走行する車両においても、ソーラ発電システム２８０のような別個の電力出力部を有する場合には、本実施の形態の補機電力制御を適用することができる。
【０１１２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  車両、１１０  蓄電装置、１１５  ＳＭＲ、１２０  ＰＣＵ、１２１  コンバータ、１２２，１２３  インバータ、１３０，１３５  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギヤ、１４５  動力伝達機構、１５０  駆動輪、１６０  エンジン、１６５  発電機、１７０，２０２，２６４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８０  補機負荷、１９０  補機バッテリ、１９５  電流センサ、２００  充電装置、２０５  ＡＣ／ＤＣコンバータ、２１０  ＣＨＲ、２２０  インレット、２５０  ソーラパネル、２６０  ソーラユニット、２６２  ソーラバッテリ、２８０  ソーラ発電システム、３００  ＥＣＵ、３１０  定常電流演算部、３２０  最大電流予測部、３３０  判定部、３４０  サブＤＣ／ＤＣ制御部、３５０  記憶部、４００  充電ケーブル、４１０  充電コネクタ、４２０  プラグ、４３０  ケーブル部、４４０  ＣＣＩＤ、５００  外部電源、５１０  コンセント、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＮＬ１〜２，ＰＬ１〜５  電力線、Ｃ１，Ｃ２，  コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２  抵抗。
【図１】
2015035919.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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