特表-14097469IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人

▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧
<>
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000003
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000004
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000005
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000006
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000007
  • 再表WO2014097469-車載太陽電池を利用する充電制御装置 図000008
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2014年6月26日
【発行日】2017年1月12日
(54)【発明の名称】車載太陽電池を利用する充電制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60L 8/00 20060101AFI20161216BHJP
   B60L 11/18 20060101ALI20161216BHJP
【FI】
   B60L8/00
   B60L11/18 A
【審査請求】有
【予備審査請求】有
【全頁数】27
【出願番号】特願2014-552854(P2014-552854)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2012年12月21日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】特許業務法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】前野 清元
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
【テーマコード(参考)】
5H125
【Fターム(参考)】
5H125AA01
5H125AC09
5H125AC12
5H125AC24
5H125BC25
5H125BC29
5H125BD19
5H125CD04
5H125DD02
(57)【要約】
充電コントローラ30を構成するソーラECU31は、車両100が走行しているときには、電力供給部20の車載太陽電池21によって発電された電力を低圧バッテリ22に一時的に充電する。そして、車両100が走行しているときには、充電コントローラ30を構成する電池ECU32が充電リレー27を開状態(遮断状態)に維持することにより、低圧バッテリ22に一時的に充電された電力はメインバッテリ18に供給されない。一方、車両100が走行しているときには、ソーラECU31は、サブバッテリ19に対して低圧バッテリ22に一時的に充電された電力を供給する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動力を発生するとともに回生電力を発電するモータジェネレータと、このモータジェネレータと電気的に接続されて前記モータジェネレータに対して電力を供給するとともに前記回生電力を蓄電するメインバッテリと、搭載された各種補機類に対して電力を供給するサブバッテリとを有して、少なくとも前記モータジェネレータが発生する前記駆動力を利用した走行が可能な車両に適用され、前記車両に搭載された車載太陽電池を含んで構成されて前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方に前記車載太陽電池によって発電された電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される前記車載太陽電池によって発電された電力を利用して前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方の充電を制御する充電制御部とからなる車載太陽電池を利用する充電制御装置であって、
前記充電制御部は、
前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記メインバッテリへの前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を禁止することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項2】
請求項1に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記電力供給部は、
前記車載太陽電池によって発電された電力を一時的に充電する低圧バッテリを備えており、
前記充電制御部は、少なくとも、
前記車両が走行しているときは、前記低圧バッテリに一時的に充電された前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行していないときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項5】
請求項4に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車載太陽電池によって発電された電力の大きさが予め設定された所定の電力の大きさよりも大きいときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項6】
請求項5に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記所定の電力の大きさは、
前記メインバッテリに対する充電制御に伴って作動する各種電子部品が消費する電力の大きさに基づいて設定されることを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項7】
請求項1ないし請求項6のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記電力供給部は、更に、
前記車両が走行していないときに、前記車両の外部から供給される電力を少なくとも前記メインバッテリに供給するものであり、
前記充電制御部は、
前記電力供給部における前記外部からの電力の供給状態に応じて、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリ又は前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項8】
請求項7に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記電力供給部が前記メインバッテリに対して前記外部からの電力を供給して前記メインバッテリを充電しているときは、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項9】
請求項7又は請求項8に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記メインバッテリの充電が完了したときは、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項10】
請求項1ないし請求項9のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行していないときであって、前記車両の乗員による作動要求に応じて前記各種補機類が作動するときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載されたバッテリへの充電を制御する充電制御装置に関し、特に、車両に搭載された太陽電池を利用したバッテリへの充電を制御する充電制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば、下記特許文献1に示された充電管理装置は知られている。この従来の充電管理装置は、車載機器に対する電力源として用いられる車載バッテリとその車載バッテリへの充電を行う太陽電池を搭載している車両に備えられるものであり、車両の外部の機器に対する電力源として用いられる外部機器用充電池の充電にも前記太陽電池が利用できるようになっている。これにより、例えば、車載バッテリが満充電の場合には、太陽電池によって外部機器用充電池を充電することが可能となり、車両に搭載された太陽電池で発電した電力をより効率的に利用することができるようになっている。
【0003】
又、従来から、例えば、下記特許文献2に示された車両用電源制御装置も知られている。この従来の車両用電源制御装置は、電力を負荷群へ供給する車載バッテリと、発電した電力により車載バッテリを充電する太陽電池とを備えるものであり、太陽電池が発電した電力を蓄電する蓄電器と、太陽電池及び蓄電器と車載バッテリとの接続をオン又はオフするスイッチ回路と、スイッチ回路をオン又はオフする操作部とを備えるようになっている。
【0004】
又、従来から、例えば、下記特許文献3に示された電動車両も知られている。この従来の電動車両は、車両駆動用の電動機を駆動するための高圧バッテリと、太陽電池と、太陽電池で発電された電力を高圧バッテリに供給する充電用DC/DCコンバータと、高圧バッテリへの充電制御を充電用DC/DCコンバータに対して行う充電制御ECUと、太陽電池で発電された電力の一部を受けて充電制御ECUに供給する電源電圧を発生する低圧電源用DC/DCコンバータとを備えるようになっている。
【0005】
又、従来から、例えば、下記特許文献4に示された電気車の充電システムも知られている。この従来の電気車の充電システムでは、太陽光が十分当たれば補助電池を直接充電できる充電電圧になるよう、太陽電池の素子を直列系に配線して複数の太陽電池モジュールにし、太陽電池モジュールの出力電圧が高い場合は、直接、補助電池の充電を行い、出力電圧が低い場合は、DC/DCコンバータを介して、主電池の充電を行うようになっている。
【0006】
又、従来から、例えば、下記特許文献5に示されたハイブリッド車のエネルギ回生装置も知られている。この従来のハイブリッド車のエネルギ回生装置は、減速時に電動機の回生制動による発電された負荷変動の大きい電力又は太陽電池によって発電された電力を電気二重コンデンサに充電し、この充電された電力を充電器を介して所定の昇圧した後、リチウムイオン電池からなるバッテリに再充電するようになっている。
【0007】
更に、従来から、例えば、下記特許文献6に示された電気自動車の制御装置も知られている。この従来の電気自動車の制御装置は、モータに電力を供給するメインバッテリと、車両内部の電気機器に電力を供給する第1の補助バッテリと、駆動系回路と第1の補助バッテリとの間で電力を昇降圧して双方向に供給する昇降圧器と、第1の補助バッテリを充電する太陽光パネルと、メインバッテリ及び第1の補助バッテリの残容量を監視して充放電を制御するバッテリ制御部とを備えている。そして、この従来の電気自動車の制御装置においては、バッテリ制御部が、太陽光パネルを用いて第1の補助バッテリを充電し、第1の補助バッテリの残容量が第1所定値に到達した時点で第1の補助バッテリの電力を昇降圧器により昇圧してメインバッテリを充電するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2009−248692号公報
【特許文献2】特開2012−56357号公報
【特許文献3】特開2007−228753号公報
【特許文献4】特開平7−123510号公報
【特許文献5】特開平10−309002号公報
【特許文献6】特開2012−75242号公報
【発明の概要】
【0009】
上記特許文献1〜6に示された従来の装置やシステム、車両等においては、モータに高圧の電力を供給するメインバッテリに対して、太陽電池(太陽光パネル)によって発電された電力を供給して充電することが可能とされている。ここで、モータに電力を供給するメインバッテリは、一般に高圧である。この場合、信頼性と安全性を確実に確保するために、特に、走行中の車両においては、各種電子部品等を作動させることにより、例えば、高圧システム管理、高圧電池制御、電力開閉器(リレー等)の開閉制御及び電源制御等が実行され、メインバッテリが厳密に制御されて管理されるようになっている。
【0010】
ところで、車両に太陽電池を搭載(以下、「車載太陽電池」と称呼する。)してこの車載太陽電池により発電された電力を利用する場合、その最大発電量は車体サイズ(すなわち、車載太陽電池の設置面積)から想定することができ、現状では数100W程度と小さい。一方で、上述した各種電子部品等を適切に作動させるにも電力が必要となる。このため、車両の走行時に信頼性と安全性を確実に確保するために各種電子部品等を適切に作動させながら、車載太陽電池で発電した電力を供給しようとすると、状況によっては上述した各種電子部品等を作動させるための電力の方が発電した電力を上回る可能性がある。この場合には、発電した電力をメインバッテリに充電できずに得をしない可能性が高くなる。
【0011】
更には、上記特許文献1〜6に示された従来の装置やシステム、車両等では、例えば、モータに高圧の電力を供給するメインバッテリの電池電圧や充電量に基づいて、車載太陽電池が発電した電力の充電先を管理するようになっている。この場合、一見すると合理的な管理であるが、発電した電力を利用する他の機能との競合や制御間の競合等が生じる可能性があり、この競合等に対処するために、システムの煩雑化(複雑化)や信頼性及び安全性確保のための制御の高度化が要求される。これにより、開発が大規模化したり、開発コストの増大したりすることが懸念される。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載太陽電池によって発電された電力を適切に供給することができるように改善した、車載太陽電池を利用する充電制御装置を提供することにある。
【0013】
上記目的を達成するための本発明による車載太陽電池を利用する充電制御装置は、駆動力を発生するとともに回生電力を発電するモータジェネレータと、このモータジェネレータと電気的に接続されて前記モータジェネレータに対して電力を供給するとともに前記回生電力を蓄電するメインバッテリと、搭載された各種補機類に対して電力を供給するサブバッテリとを有して、少なくとも前記モータジェネレータが発生する前記駆動力を利用した走行が可能な車両に適用される。ここで、このような車両としては、電気自動車(EV)や、ハイブリッド車両(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)を採用することができる。
【0014】
そして、本発明による車載太陽電池を利用する充電制御装置は、電力供給部と充電制御部とからなる。前記電力供給部は、前記車両に搭載された車載太陽電池を含んで構成されて前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方に前記車載太陽電池によって発電された電力を供給するものである。前記充電制御部は、前記電力供給部から供給される前記車載太陽電池によって発電された電力を利用して前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方の充電を制御するものである。
【0015】
本発明による車載太陽電池を利用する充電制御装置の特徴の一つは、前記充電制御部が、前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記メインバッテリへの前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を禁止することにある。尚、この場合、前記充電制御部が、前記車両が走行しているか否かを判定する走行判定手段と、前記電力供給部と前記メインバッテリとの間の接続を遮断する遮断手段とを備えることが可能であり、前記走行判定手段によって前記車両が走行していると判定されたとき、前記遮断手段が前記電力供給部と前記メインバッテリとの間の接続を遮断し、前記電力供給部から前記メインバッテリへの前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を禁止することができる。
【0016】
これによれば、車両が走行しているときには、言い換えれば、メインバッテリの電力をモータジェネレータに供給する可能性があるときには、車載太陽電池によって発電された電力を、車載太陽電池から直接的に、又は、発電された電力を一時的に蓄電しておく蓄電装置を経由してメインバッテリに供給することを禁止することができる。これにより、メインバッテリが、例えば、高圧システム管理、高圧電池制御、電力開閉器(リレー等)の開閉制御及び電源制御等によって管理される状況に影響を与えることなく、すなわち、制御間の競合等を避けてより複雑な制御を実行する必要がない。従って、開発の大規模化や開発コストの増大を抑制することができるとともに、適宜、車載太陽電池によって発電された電力を利用することができる。
【0017】
この場合、前記充電制御部は、前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することができる。尚、この場合、前記充電制御部は、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給又は遮断する供給手段を備えることが可能であり、前記走行判定手段によって前記車両が走行していると判定されたとき、前記供給手段が、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することができる。これにより、車両が走行しているときには、メインバッテリのように上述した高度な管理や制御等を実行することなく、低圧のサブバッテリに車載太陽電池によって発電された電力を充電(蓄電)しておくことが可能であり、車載太陽電池によって発電された電力を無駄なく利用することができる。
【0018】
又、これらの場合、前記電力供給部は、前記車載太陽電池によって発電された電力を一時的に充電する低圧バッテリを備えており、前記充電制御部は、少なくとも、車両が走行しているときは、前記低圧バッテリに一時的に充電された前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することができる。
【0019】
これによれば、車載太陽電池によって発電された電力を一時的に低圧バッテリに充電しておくことができ、車両が走行しているときにはサブバッテリに発電された電力を供給することができる。そして、このように低圧バッテリに一時的に車載太陽電池によって発電された電力を充電しておくことにより、車両が走行していないとき、例えば、車両が駐停車しているときには、サブバッテリに電力を供給できることは言うまでもなく、メインバッテリにも電力を供給することができる。これにより、車載太陽電池によって発電された電力をより無駄なく利用することができる。
【0020】
又、これらの場合、前記充電制御部は、前記車両が走行してないときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することができる。
【0021】
これによれば、車両が走行していないとき、例えば、車両が駐停車しているときには、電力供給部からメインバッテリに対して車載太陽電池によって発電された電力を供給することができる。この場合、車両が走行していないため、例えば、通常のEVやHV、PHVの場合と同様の充電制御に従って車載太陽電池によって発電された電力をメインバッテリに供給して充電することができる。従って、別途複雑な制御を実行することなく、発電された電力を利用してメインバッテリを充電することができる。
【0022】
この場合、前記充電制御部は、前記車載太陽電池によって発電された電力の大きさが予め設定された所定の電力の大きさよりも大きいときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することができる。この場合、より具体的に、前記所定の電力の大きさは、例えば、前記メインバッテリに対する充電制御に伴って作動する各種電子部品が消費する電力の大きさに基づいて設定されるとよい。
【0023】
これらによれば、厳密に高圧管理及び制御されるメインバッテリに充電する際に作動する各種電子部品が消費する電力の大きさよりも、車載太陽電池によって発電された電力の大きさが大きいときに、メインバッテリに電力を供給して充電することができる。これにより、車載太陽電池によって発電された電力を利用してメインバッテリを充電する際に、供給される電力が各種電子部品の作動に伴って消費されてしまいメインバッテリを充電できない状況が生じることを防止することができる。又、各種電子部品が消費する電力の大きさよりも、車載太陽電池によって発電された電力の大きさが大きいときに、メインバッテリの充電を速やかに実行することにより、各種電子部品の作動頻度を適切に低減することができる。その結果、メインバッテリに充電されることなく消費される無駄な電力を大幅に抑制することができて、車載太陽電池によって発電された電力をより無駄なく利用することができる。
【0024】
又、本発明による車載太陽電池を利用する充電制御装置の他の特徴は、前記電力供給部が、更に、前記車両が走行していないときに、前記車両の外部から供給される電力を少なくとも前記メインバッテリに供給するものであり、前記充電制御部は、前記電力供給部における前記外部からの電力の供給状態に応じて、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリ又は前記サブバッテリに供給することにもある。尚、この場合、前記電力供給部は、前記車両の外部から供給される電力を少なくとも前記メインバッテリに供給する外部電力供給手段を備えることが可能である。
【0025】
これによれば、車両が走行していない状況において、少なくともメインバッテリに対する外部からの電力の供給状態、例えば、メインバッテリが未満充電であるために電力を供給中(充電中)であるかメインバッテリが満充電であるために電力の供給が遮断されている(充電完了)か等に応じて、車載太陽電池によって発電された電力をメインバッテリ又はサブバッテリに供給することができる。これにより、例えば、通常のEVやPHVの場合と同様の制御を利用して外部からの電力の供給状態を判定することができ、複雑な制御を実行することなく、車載太陽電池によって発電された電力をより無駄なく利用することができる。
【0026】
この場合、より具体的に、前記充電制御部は、前記電力供給部が前記メインバッテリに対して前記外部からの電力を供給して前記メインバッテリを充電しているときは、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリに供給することができる。これによれば、メインバッテリを充電するために必要な電力を外部からの電力と車載太陽電池によって発電された電力とによって賄うことができる。従って、外部の電力として、例えば、商用電源から買電する電力を車載太陽電池によって発電された電力分だけ少なくすることができて、充電により発生するコストを節約することができる。
【0027】
又、メインバッテリに充電される電力のうち、車載太陽電池によって発電された電力、言い換えれば、再生可能エネルギーの比率を高めることができる。これにより、例えば、車両が走行する地域によっては車載太陽電池によって発電された電力の比率に応じた燃費(電費)加算がなされ、燃費(電費)向上に伴って環境保護の観点からドライバや乗員が優遇措置を受けることができる場合がある。
【0028】
又、これらの場合、前記充電制御部は、前記メインバッテリの充電が完了したときには、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することができる。これによれば、サブバッテリから供給される電力によって作動する各種補機類が消費する暗電流を適切に補填することができる。従って、サブバッテリの、所謂、バッテリあがりが発生することを未然に防止することができる。更に、メインバッテリの充電が完了したことに伴って、車載太陽電池によって発電された電力の供給先(充電先)がサブバッテリに変更されることにより、メインバッテリへの過充電を回避することができてメインバッテリを適切に保護することができる。
【0029】
更に、本発明による車載太陽電池を利用する充電制御装置の他の特徴は、前記充電制御部が、前記車両が走行していないときであって、前記車両の乗員による作動要求に応じて前記各種補機類が作動するときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することにもある。
【0030】
これによれば、車両の乗員の意思に合わせて、車載太陽電池によって発電された電力の供給先(充電先)を選択することができる。これにより、例えば、車両が走行しておらず、充電量に基づいて通常であればメインバッテリに車載太陽電池によって発電された電力が供給される状況であっても、乗員が各種補機類の作動を要求する(具体的には、イグニッションをアクセサリ位置に操作する等)状況では、この乗員の意思に合わせてサブバッテリを優先して充電先に選択することができる。従って、サブバッテリに車載太陽電池によって発電された電力が供給されることにより、各種補機類を作動させる状況であっても、サブバッテリの、所謂、バッテリあがりが発生することを適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
図1図1は、本発明の実施形態に係り、車載太陽電池を利用する充電制御装置が適用される車両の概略的な機能ブロック図である。
図2図2は、図1の車両に搭載された電力供給部及び充電コントローラの構成を概略的に示すブロック図である。
図3図3は、車両の状況と充電先との関係を説明するための表である。
図4図4は、本発明の実施形態に係る電力供給部及び充電コントローラの作動を説明するための図である。
図5図5は、本発明の実施形態の変形例に係り、車両に搭載された電力供給部及び充電コントローラの構成を概略的に示すブロック図である。
図6図6は、本発明の実施形態の変形例に係る電力供給部及び充電コントローラの作動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本発明の一実施形態に係る、車載太陽電池を利用する充電制御装置(以下、単に「本装置」と称呼する。)について図面を参照しながら説明する。
【0033】
図1は、本装置の適用可能な車両100の構成を示したブロック図である。ここで、本装置の適用可能な車両100としては、例えば、搭載されたメインバッテリの電力により駆動されるモータジェネレータを備えて回生電力及び充電スタンド等から供給される外部電源を用いてメインバッテリを充電する電気自動車(EV)や、モータジェネレータに加えてエンジンをも備えたハイブリッド車両(HV)、ハイブリッド車両(HV)に対して更に外部電源をも用いてメインバッテリを充電可能なプラグイン式ハイブリッド車両(PHV)を採用することができる。尚、本実施形態においては、車両100がプラグイン式ハイブリッド車両(PHV)である場合を例示して説明する。
【0034】
本実施形態における車両100は、図1に示すように、駆動力発生部10を備えるとともに、本装置を構成する電力供給部20及び充電制御部としての充電コントローラ30を備えている。駆動力発生部10は、エンジン11と、動力分割機構12と、モータジェネレータ13,14と、伝達ギア15と、駆動軸16と、パワーコントロールユニット(PCU)17と、メインバッテリ18と、サブバッテリ19とを含んで構成される。エンジン11は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料の燃焼により動力を出力する。そして、車両100においては、エンジン11によって出力される動力(運動エネルギー)は、動力分割機構12を介して、駆動軸16(車輪)に動力を伝達する伝達ギア15を駆動する。
【0035】
動力分割機構12は、エンジン11、モータジェネレータ13(14)及び伝達ギア15に結合されてこれらの間で動力を分配する。ここで、動力分割機構12は、例えば、サンギア、プラネタリキャリア及びリングギアの3つの回転軸を有する遊星歯車を採用することができ、サンギアにはモータジェネレータ13が接続され、キャリアにはエンジン11が接続され、リングギアには伝達ギア15を介して車軸16及びモータジェネレータ14が接続される。
【0036】
モータジェネレータ13,14は、PCU17によって制御されるものであり、メインバッテリ18から電力が供給されるときは電動機として機能し、外部(例えば、エンジン11)から動力(運動エネルギー)が伝達されるときは発電機として機能する三相同期型発電電動機である。具体的に、モータジェネレータ13は、動力分割機構12によって分割されたエンジン11の動力(運動エネルギー)が伝達されて発電機として機能するとともに、エンジン11の始動を行い得るスタータモータとしても機能する。モータジェネレータ14は、駆動軸16(車輪)に駆動力を伝達する伝達ギア15を駆動する電動機(動力源)として機能する。尚、本実施形態においては、モータジェネレータ13が発電機として機能し、モータジェネレータ14が電動機として機能するように実施するが、モータジェネレータ14が発電機として機能しモータジェネレータ13が電動機として機能したり、或いは、モータジェネレータ13,14が共に発電機として機能し又電動機として機能したりするように実施可能であることは言うまでもない。
【0037】
メインバッテリ18は、所謂、高圧電源であり、モータジェネレータ13,14とPCU17を介して電気的に接続されている。サブバッテリ19は、所謂、低圧電源の補機バッテリであり、車両100に搭載された充電コントローラ30を含む各種電子制御ユニットや車両100に搭載された各種補機類と電気的に接続されている。
【0038】
本装置を構成する電力供給部20は、図2に示すように、車載太陽電池21、低圧バッテリ22、ソーラ充電器23及びプラグイン充電器24を備えている。車載太陽電池21は、例えば、車両100の屋根等に設けられていて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。尚、以下の説明においては、車載太陽電池21によって発電された電力を「太陽光発電による電力」とも称呼する。低圧バッテリ22は、車載太陽電池21によって発電された低圧の電力を一時的に充電し、後述するように、メインバッテリ18又は/及びサブバッテリ19に電力を出力するものである。このため、低圧バッテリ22は、図示を省略するフューズ及び逆流防止ダイオード等を介して車載太陽電池21に電気的に接続されている。
【0039】
ソーラ充電器23は、低圧バッテリ22に一時的に充電された電力をメインバッテリ18又は/及びサブバッテリ19に供給するものである。このため、ソーラ充電器23は、低圧バッテリ22に一時的に充電された(蓄電された)電力、すなわち、太陽光発電による電力をメインバッテリ18又は/及びサブバッテリ19に供給する充電制御回路23aを備えている。充電制御回路23aは、図示を省略するが、低圧バッテリ22に充電されている(蓄電されている)低圧の電力(太陽光発電による電力)を高圧に汲み上げて(ポンピングして)メインバッテリ18に供給する高圧充電用DC/DCコンバータと、低圧バッテリ22に充電された低圧の電力をサブバッテリ19に供給する低圧充電用DC/DCコンバータとを有している。
【0040】
プラグイン充電器24は、例えば、自宅や公共施設等に設置されている充電スタンド等にケーブル又は非接触により電気的に接続されて、外部電源(具体的には、商用電源)として供給される交流電力を直流電力に変換して供給し、メインバッテリ18及び/又はサブバッテリ19を充電するものである。このため、プラグイン充電器24は、図示を省略するが、例えば、平滑コンデンサや電圧変換器、インバータ回路等からなる電力回路を備えている。
【0041】
又、電力供給部20は、図2に示すように、メインバッテリ18とPCU17(すなわち、モータジェネレータ13,14)とを結ぶ駆動電力供給経路上に設けられるシステムメインリレー25を備えている。システムメインリレー25は、メインバッテリ18側の高圧電源ラインPML1とPCU17側の高圧電源ラインPML2との間に設けられていて、開閉動作によってPCU17(すなわち、モータジェネレータ13,14)とメインバッテリ18との接続又は遮断を選択的に切り替える。又、電力供給部20は、図2に示すように、PCU17側の高圧電源ラインPML2に接続された高圧電源ラインPML3とサブバッテリ19との間に設けられたDC/DCコンバータ26を備えている。
【0042】
DC/DCコンバータ26は、上流側である高圧電源ラインPML3における高圧電源を低圧に変圧(降圧)して下流側である低圧電源ラインPTL1を介してサブバッテリ19に低圧電源を供給する。尚、図2に示すように、ソーラ充電器23とサブバッテリ19とは低圧電源ラインPTL2を介して電気的に接続され、プラグイン充電器24とサブバッテリ19とは低圧電源ラインPTL3を介して電気的に接続される。又、図2及び後述する図4〜6においては、高圧電源が導通する電源ラインを太実線により示し、低圧電源が導通する電源ラインを二重線により示す。
【0043】
更に、電力供給部20は、図2に示すように、ソーラ充電器23及びプラグイン充電器24とメインバッテリ18とを結ぶ充電電力供給経路上に設けられる遮断手段としての充電用リレー27を備えている。充電用リレー27は、メインバッテリ18側の充電電源ラインPUL1と、プラグイン充電器24(ソーラ充電器23)側の充電電源ラインPUL2との間に設けられる。ここで、ソーラ充電器23は、充電電源ラインPUL2に対して充電電源ラインPUL3を介して電気的に接続されている。又、プラグイン充電器24は、充電電源ラインPUL2に直接的に接続される一方で、充電電源ラインPUL3に対して充電電源ラインPUL4を介して電気的に接続されている。尚、充電電源ラインPUL3には充電電源ラインPUL2側からソーラ充電器23側への電流の流れを阻止する逆流防止ダイオードが設けられ、充電電源ラインPUL4には充電電源ラインPUL3側からプラグイン充電器24側への電流の流れを阻止する逆流防止ダイオードが設けられる。
【0044】
本装置を構成する充電制御部としての充電コントローラ30は、図2に示すように、ソーラECU31及び電池ECU32を含んで構成される。ソーラECU31は、CPU、ROM、RAM等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、車載太陽電池21によって発電された電力の低圧バッテリ22への充電(蓄電)及びソーラ充電器23の作動を統括的に制御するものである。
【0045】
電池ECU32も、CPU、ROM、RAM等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、メインバッテリ18の充電状態を監視し、充電用リレー27の作動を制御してメインバッテリ18への充電を統括的に制御するものである。ここで、電池ECU32には、周知の充電センサ32aが接続される。この充電センサ32aは、メインバッテリ18に組み付けられていて、メインバッテリ18の充電量(SOC:State Of Charge)を検出し、SOCを表す信号を電池ECU32に出力する。これにより、電池ECU32は、充電センサ32aによって検出されたメインバッテリ18の充電状態すなわち充電量であるSOCに基づいて、メインバッテリ18への充電を管理して制御する。
【0046】
又、充電コントローラ30には、図2に示すように、ハイブリッドECU33が含まれる。ハイブリッドECU33は、エンジン11及びモータジェネレータ13,14を協働して作動させて、車両100を走行させるための駆動力を制御するものである。このため、ハイブリッドECU33も、CPU、ROM、RAM等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、車両100の走行時及び車両100の充電時におけるシステムメインリレー25の切り替え作動を制御する。更に、充電コントローラ30には、プラグインECU34も含まれる。プラグインECU34は、プラグイン充電器24の作動を統括的に制御するものである。このため、プラグインECU34も、CPU、ROM、RAM等を主要構成部品とするマイクロコンピュータである。
【0047】
ここで、ハイブリッドECU33は、少なくとも電池ECU32と協働することにより、メインバッテリ18に関わる高圧システム管理や高圧電池制御、システムメインリレー25及び充電用リレー27の開閉作動管理、車両100の走行に必要な電源制御等を厳密に実行する。このため、車両100においては、周知であるためその図示を省略するが、メインバッテリ18の周辺に各種電子部品が設けられており、これら各種電子部品によって上記各種管理及び制御が実行されることにより、高圧のメインバッテリ18を搭載している車両100の信頼性及び安全性が確実に確保されるようになっている。
【0048】
そして、これらのソーラECU31、電池ECU32、ハイブリッドECU33及びプラグインECU34は、図2に示すように、車両100内に構築された通信回線(例えば、CAN通信回線)を介して、互いに通信可能に設けられる。ここで、特に、ソーラECU31とハイブリッドECU33とは、図2に示すように、照合ECU35(マイクロコンピュータ)を介して直接的に接続される。これにより、ソーラECU31は、照合ECU35によって照合された後にハイブリッドECU33と通信することが可能となり、後述するように、直接的に各種信号(起動信号等)を供給することができるようになっている。
【0049】
次に、本装置を構成する充電コントローラ30の作動について具体的に説明する。まず、車両100の走行時における作動から説明する。ドライバによって図示しないイグニッション(I/G)がオン状態とされており、ハイブリッドECU33がシステムメインリレー25を閉状態(接続状態)に切り替え制御すると、車両100は、少なくともモータジェネレータ14の駆動力による走行が可能な状態、所謂、「Ready ON」の状態となる。尚、例えば、電池ECU32によって管理されたメインバッテリ18のSOCが所定のSOC以上であるときに、ハイブリッドECU33がシステムメインリレー25を閉状態(接続状態)に切り替え制御する、言い換えれば、車両100が「Ready ON」の状態となる。
【0050】
すなわち、「Ready ON」の状態では、メインバッテリ18側の高圧電源ラインPML1とPCU17側の高圧電源ラインPML2とが、システムメインリレー25を含む各種電子部品によって接続された状態に維持される。これにより、車両100が走行中であるときには、ハイブリッドECU33は、電池ECU32と協働し、周知の電源制御に従ってメインバッテリ18からPCU17を介してモータジェネレータ14(13)に高圧の電力を供給する。従って、モータジェネレータ14(13)は、例えば、ドライバによるアクセル操作に応じた所定の駆動力を発生し、伝達ギア15を介して駆動軸16(車輪)に駆動力を付与する。
【0051】
一方、車両100の走行時、より詳しくは、車両100が「Ready ON」状態にあるときには、ハイブリッドECU33は、電池ECU32に対して充電用リレー27を開状態(遮断状態)に切り替え制御させる。これにより、メインバッテリ18側の充電電源ラインPUL1と、プラグイン充電器24(ソーラ充電器23)側の充電電源ラインPUL2とが充電用リレー27を含む各種電子部品によって遮断された状態に維持される。すなわち、車両100が走行中であるときには、周知の高圧システム管理及び高圧電池管理に従って、メインバッテリ18がソーラ充電器23及びプラグイン充電器24から完全に(厳密に)遮断された状態に維持される。
【0052】
これにより、車両100が走行中であるときには、ソーラ充電器23から電力が供給されてメインバッテリ18が充電されることを防止する。尚、車両100が走行中であるときには、プラグイン充電器24と車両100の外部に設けられる充電スタンドとの電気的な接続が成立しないため、外部電源を利用してメインバッテリ18が充電されることはない。
【0053】
ここで、走行している車両100が減速する状況(例えば、ドライバによるブレーキ操作がなされた状況)では、ハイブリッドECU33は、PCU17を介して、モータジェネレータ13(14)による回生制御を実施し、車両100の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する。すなわち、車両100の減速時においては、ハイブリッドECU33及びPCU17による回生制御に従い、モータジェネレータ13(14)が駆動軸16(車輪)から減速ギア15及び動力分割機構12を介して伝達される運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【0054】
そして、PCU17は、この変換された電気エネルギー、言い換えれば、回収された電力を回生電力として高圧電源ラインPML2に出力する。このとき、車両100は「Ready ON」の状態にあってシステムメインリレー25が閉状態(接続状態)に維持されているため、高圧電源ラインPML2はメインバッテリ18側の高圧電源ラインPML1と接続されている。これにより、回生制御に伴って回生電力が出力される場合には、図示しない各種電子機器(具体的にはDC/DCコンバータ等)によって回生電力が昇圧されて、メインバッテリ18に充電される。或いは、回生制御に伴って高圧電源ラインPML3に出力された回生電力は、DC/DCコンバータ26によって降圧されて低圧電源ラインPTL1に出力されてサブバッテリ19に充電される。
【0055】
次に、充電コントローラ30による車両100のメインバッテリ18又はサブバッテリ19への充電制御を状況別に説明する。
【0056】
(a)車両100の走行時
車両100が走行しているときには、上述したように、高圧電源を取り扱う上で信頼性と安全性とを最優先に確保するために、充電コントローラ30の電池ECU32はメインバッテリ18とソーラ充電器23との間に設けられる充電用リレー27を開状態(遮断状態)に維持する。ところで、車両100が走行しているときに、車載太陽電池21が発電できる状況(具体的には、昼間に天候が晴れている状況)であれば、車載太陽電池21は太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発電する。この場合、充電コントローラ30のソーラECU31は、車載太陽電池21によって発電された電力、すなわち、太陽光発電による電力を一時的に低圧バッテリ22に充電する。
【0057】
そして、車両100が走行しているとき、具体的には、図3に示すように、車両100においてイグニッション(I/G)がオン状態であり、かつ、「Ready ON」の状態である場合には、ソーラECU31は充電先としてサブバッテリ19を選択し、低圧バッテリ22に一時的に充電された太陽光発電による電力を供給する。すなわち、ソーラECU31は、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける低圧充電用DC/DCコンバータを介して太陽光発電による電力を所定の電圧に変圧するとともに整流し、低圧電源ラインPTL2を通してサブバッテリ19に太陽光発電に電力を供給して充電する。尚、この場合、ソーラ充電器23(ソーラECU31)は、サブバッテリ19に設けられた充電センサ(図示省略)によって検出されるSOCに基づき、サブバッテリ19に対して過充電とならないように太陽光発電による電力を供給することは言うまでもない。
【0058】
このように、車両100が走行しているときには、ソーラECU31が充電先としてサブバッテリ19を選択することにより、車両100においては太陽光発電による電力を大幅に昇圧することなく低圧電源を扱うのみとなる。すなわち、車両100が走行しているときに、仮に、充電先としてメインバッテリ18を選択する場合には、車両100においては太陽光発電による電力を大幅に昇圧した高圧電源を扱う必要がある。そして、このように太陽光発電による電力を高圧電源として取り扱う場合には、メインバッテリ18の信頼性と安全性とを確保するシステム管理及び充電制御との競合を回避するための複雑化が避けられない。これに対して、充電先としてサブバッテリ19を選択する場合には、EVやHV、PHV、従来の車両と同様に低圧電源を取り扱うことができ、その結果、システム及び充電制御を簡略化することができる。
【0059】
(b)車両100の駐停車時
例えば、検出された車速等に基づいて、車両100が駐停車しているときには、モータジェネレータ14に高圧電源を供給する必要がないために、ハイブリッドECU33はシステムメインリレー25を開状態(遮断状態)に切り替え制御する。このように、ハイブリッドECU33がシステムメインリレー25を開状態(遮断状態)に切り替え制御すると、車両100は、少なくとも、モータジェネレータ14の駆動力によって走行しない状態、所謂、「Ready OFF」の状態となる。この「Ready OFF」の状態において、充電コントローラ30は、イグニッション(I/G)がオン状態である場合とオフ状態である場合とで充電先を異ならせる。以下、具体的に説明する。
【0060】
(b−1)I/Gがオフ状態で「Ready OFF」の状態
車両100が「Ready OFF」の状態であるときには、電池ECU32は、図4に示すように、充電用リレー27を閉状態(接続状態)に切り替え制御することができる。これにより、ドライバによってイグニッション(I/G)がオフ状態に操作されて車両100が駐停車しているとき(すなわち、車両100が走行していないとき)には、低圧バッテリ22に一時的に充電した太陽光発電による電力をメインバッテリ18に供給して充電することができる。以下、このメインバッテリ18の充電を具体的に説明する。
【0061】
図3に示すように、車両100においてイグニッション(I/G)がオフ状態であり、かつ、「Ready OFF」の状態にある場合には、ソーラECU31は充電先として未満充電の状態にあるメインバッテリ18を選択し、低圧バッテリ22に一時的に充電された太陽光発電による電力を供給する。尚、この場合、更に、プラグイン充電器24に充電スタンドが電気的に接続されていない、すなわち、ソーラ充電器23以外にメインバッテリ18に電力を供給する手段が存在しないことを条件とすることができる。
【0062】
ここで、上述したように、メインバッテリ18の周辺には、高圧電源を安全に取り扱うためにシステムメインリレー25や充電用リレー27等を含む各種電子部品が設けられている。又、メインバッテリ18の状態を監視し、メインバッテリ18への充電を制御するためには、電池ECU32やハイブリッドECU33、プラグインECU34、照合ECU35等を作動させる必要がある。そして、これらの各種電子部品や各種ECUを作動させるにあたっては、所定の作動電力が必要となる。
【0063】
このため、ソーラECU31は、メインバッテリ18に太陽光発電による電力を供給して充電する場合には、低圧バッテリ22に少なくとも所定の作動電力以上の電力が一時的に充電されたときに充電制御を実行する。このように所定の作動電力以上となる太陽光発電による電力が低圧バッテリ22に充電されている状況であれば、上記した各種電子部品や各種ECUの作動に伴って電力が消費されても、太陽光発電による電力をメインバッテリ18に充電することができる。
【0064】
具体的に説明すると、ソーラECU31は、車載太陽電池21によって発電されて低圧バッテリ22に一時的に(仮に)充電されている太陽光発電による電力の電力量、すなわち、低圧バッテリ22のSOCが上記した所定の作動電力に対応するSOCよりも大きくなっているか否かを判定する。ここで、低圧バッテリ22のSOCが所定の作動電力に対応するSOCよりも大きくなるごとにメインバッテリ18への充電を実施することにより、後述する各種電子部品及び各種ECUを作動(起動)させる頻度を低減することができる。これにより、各種電子部品及び各種ECUを作動(起動)させるごとに消費される電力、言い換えれば、メインバッテリ18の充電に必要な機器を作動させることによる消費電力を低減することができ、太陽光発電による電力を効率良くメインバッテリ18に充電することができる。
【0065】
そして、ソーラECU31は、低圧バッテリ22のSOCが所定の作動電力に対応するSOCよりも大きくなるまで太陽光発電による電力が充電されると、図4に示すように、照合ECU35による照合を経て起動信号を出力し、安全にメインバッテリ18を充電するために、ハイブリッドECU33、及び、このECU33と協働して作動する電池ECU32、プラグインECU34を起動させる。このように、出力された起動信号によって起動したハイブリッドECU33は、システムメインリレー25を開状態(遮断状態)に維持する。又、起動信号によって起動した電池ECU32は、充電用リレー27を開状態(遮断状態)から閉状態(接続状態)に切り替え制御し、メインバッテリ18側の充電電源ラインPUL1とソーラ充電器23側の充電電源ラインPUL2とを接続する。更に、起動信号によって起動したプラグインECU34は、後述するように、外部電源が供給され得る状況下にて、電力(電流)の供給経路を制御する。
【0066】
そして、特に、電池ECU32によって充電用リレー27が閉状態(接続状態)に切り替えられると、ソーラECU31は、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける高圧充電用DC/DCコンバータによって低圧バッテリ22に一時的に充電されている低圧の電力を短時間で汲み上げて(ポンピングして)所定の電圧まで昇圧するとともに整流し、充電電源ラインPUL3及び充電電源ラインPUL2を経て、メインバッテリ18に高圧に変圧した電力を供給する。これにより、電池ECU32は、周知の充電制御に従って、ソーラ充電器23(ソーラECU31)から供給された電力(太陽光発電による電力)をメインバッテリ18に充電することができる。
【0067】
又、この場合には、各種電子部品及び各種ECUを作動させるためにサブバッテリ19の電力が消費される。このため、ソーラECUは、上述した電力の汲み上げ中(ポンピング中)においてのみ、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける低圧充電用DC/DCコンバータによって低圧バッテリ22に一時的に充電されている低圧の電力を整流し、低圧電源ラインPTL2を経てサブバッテリ19に電力を供給する。これによりサブバッテリ19の充電量を回復させることができて、サブバッテリ19の、所謂、バッテリあがりが発生することを防止することができる。
【0068】
(b−2)I/Gがオン状態で「Ready OFF」の状態
例えば、車両100のドライバや乗員がイグニッション(I/G)をオン状態に操作することによって作動する補機類を使用したい場合や、エンジン11の始動に失敗した場合等では、車両100が走行しておらず、図3に示すように、イグニッション(I/G)がオン状態であり、かつ、「Ready OFF」の状態となる。この場合には、ドライバや乗員の意図(意思)に応じて、補機類の作動に伴いサブバッテリ19の負荷が増大するため、ソーラECU31は充電先としてサブバッテリ19を選択し、低圧バッテリ22に一時的に充電された太陽光発電による電力を供給する。
【0069】
すなわち、ソーラECU31は、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける低圧充電用DC/DCコンバータを介して太陽光発電による電力を所定の電圧に変圧するとともに整流し、低圧電源ラインPTL2を通してサブバッテリ19に電力を供給して充電する。尚、この場合においても、ソーラ充電器23(ソーラECU31)は、サブバッテリ19に設けられた充電センサ(図示省略)によって検出されるSOCに基づき、サブバッテリ19に対して過充電とならないように太陽光発電による電力を供給することは言うまでもない。
【0070】
このようにサブバッテリ19の負荷が増大する状況、言い換えれば、サブバッテリ19に充電された電力の消費が増大する状況では、ソーラECU31が充電先としてサブバッテリ19を選択することにより、太陽光発電による電力を適切に供給することができる。これによりサブバッテリ19の、所謂、バッテリあがりが発生することを適切に防止することができる。尚サブバッテリ19に供給する電力は低圧であるため、上述したようにEVやHV、PHV以外の従来の車両と同様に低圧電源を取り扱うことができ、その結果、システム及び充電制御を簡略化することができる。
【0071】
(c)外部電源を利用したプラグイン充電時
車両100が、イグニッション(I/G)がオフ状態とされて、例えば、ドライバの自宅に駐車されている状況では、ドライバは外部電源を利用した充電、所謂、プラグイン充電を実行することができる。このプラグイン充電においては、ソーラECU31は、プラグインECU34によって外部電源からの電力がメインバッテリ18に供給されている供給状態に応じて、太陽光発電による電力の充電先をメインバッテリ18又はサブバッテリ19のいずれかに変更する。以下、これらの場合を具体的に説明する。
【0072】
(c−1)プラグイン充電時におけるメインバッテリ18の充電
車両100のプラグイン充電器24と充電スタンドとが電気的に接続されてプラグイン充電が実行されているとき、或いは、タイマー予約等に従ってプラグイン充電の実行が予定されているとき、プラグインECU34は、充電スタンドからの外部電源(商用電源)をメインバッテリ18に供給し、メインバッテリ18を充電する。一方、ソーラECU31は、外部電源によってメインバッテリ18が充電されているときには、太陽光発電による電力をメインバッテリ18に供給する。
【0073】
このとき、プラグインECU34は、ソーラECU31との通信に基づき、ソーラ充電器23からメインバッテリ18に電力が供給されている場合には、外部電源からの電力(電流)の供給経路として充電電源ラインPUL4を選択し、この充電電源ラインPUL4及びソーラ充電器23に電気的に接続されている充電電源ラインPUL3を介して、メインバッテリ18に電力(電流)を供給する。すなわち、ソーラ充電器23から太陽光発電による電力が供給される場合には、プラグインECU34は、充電電源ラインPUL3を経て供給されている電力(電流)に対して外部電源から供給される電力(電流)を合流させて、メインバッテリ18に供給する。
【0074】
これにより、メインバッテリ18を充電するために必要な電力を外部電源から供給される電力と太陽光発電による電力とによって賄うことができる。すなわち、メインバッテリ18の充電に必要な電力量のうち、プラグイン充電器24から供給する電力量は、ソーラ充電器23から供給される電力量を減算した電力量となる。従って、プラグイン充電においてソーラ充電器23からの電力を併用する場合には、メインバッテリ18を充電するために外部電源から供給される電力(電流)が少なくなる。これにより、車両100のドライバが、外部電源(商用電源)を使用することによって負担する充電コストを節約することができる。
【0075】
一方で、メインバッテリ18に充電される電力に関し、ソーラ充電器23から供給される電力、すなわち、再生可能エネルギーである太陽光発電による電力の比率を積極的に高めることができる。これにより、例えば、車両100が走行する地域によっては太陽光発電による電力の比率に応じた燃費(電費)加算がなされ、車両100のドライバは、燃費(電費)向上に伴って環境保護の観点から優遇措置を受けることができる場合がある。
【0076】
又、プラグインECU34は、例えば、悪天候につき車載太陽電池21による発電量が少なくてソーラ充電器23からメインバッテリ18に電力が供給されていない場合には、外部電源からの電力(電流)の供給経路として充電電源ラインPUL2を選択してメインバッテリ18に電力(電流)を供給する。これにより、安定して供給される外部電源(商用電源)を利用して、メインバッテリ18を確実に充電することができ、ドライバは自身のスケジュールに合わせて車両100を利用することができる。
【0077】
(c−2)プラグイン充電後におけるサブバッテリ19の充電
車両100のプラグイン充電器24と充電スタンドとが電気的に接続されて上述したようにメインバッテリ18の充電が完了すると、プラグインECU34は、プラグイン充電を停止する。すなわち、プラグインECU34は、電池ECU32との通信に基づき、メインバッテリ18のSOCが満充電と判定するために予め設定された所定のSOCとなっている場合には、外部電源からの電力を遮断する。一方、ソーラECU31は、プラグインECU34によるプラグイン充電の停止、すなわち、外部電源からの電力の供給が停止したことに応じて、太陽光発電による電力を供給して充電する充電先をメインバッテリ18からサブバッテリ19に変更する。
【0078】
これにより、車両100の駐車時(特に、エンジン11の停止時)にサブバッテリ19から供給される電力によって作動する各種補機類が消費する暗電流を適切に補填することができる。従って、サブバッテリ19の、所謂、バッテリあがりが発生することを未然に防止することができる。又、メインバッテリ18の充電完了に伴って充電先がサブバッテリ19に変更されることにより、メインバッテリ18への過充電を回避することができ、メインバッテリ18を適切に保護することができる。
【0079】
(d)I/Gが「アクセサリ」位置に操作された状態での充電時
ドライバによってイグニッション(I/G)が「アクセサリ」の位置に操作された状態では、ドライバや乗員が、例えば、エンジン11を始動させることなく、すなわち、ガソリンや軽油を消費することなく補機類を作動させて利用したいと意図していると判断することができる。このため、充電コントローラ30は、このドライバや乗員の意思を反映して継続的に補機類を作動させるために、充電先をサブバッテリ19に選択し、太陽光発電による電力を供給する。
【0080】
具体的に、ソーラECU31は、上述した(b−2)の場合や(c−2)の場合と同様に、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける低圧充電用DC/DCコンバータを介して太陽光発電による電力を所定の電圧に変圧するとともに整流し、低圧電源ラインPTL2を通してサブバッテリ19に電力を供給する。尚、この場合においても、ソーラ充電器23(ソーラECU31)はサブバッテリ19に設けられた充電センサ(図示省略)によって検出されるSOCに基づき、サブバッテリ19に対して過充電とならないように太陽光発電による電力を供給する。
【0081】
このように、例えば、ドライバや乗員の意思に合わせてサブバッテリ19の電力によってのみ補機類を作動させる状況、言い換えれば、サブバッテリ19に充電された電力の消費が増大する状況では、ソーラECU31が充電先としてサブバッテリ19を選択することにより、太陽光発電による電力を利用してドライバや乗員の意思を適切に反映させることができる。そして、太陽光発電による電力をサブバッテリ19に供給することにより、サブバッテリ19の、所謂、バッテリあがりが発生することを適切に防止することもできる。尚、この場合においてもサブバッテリ19に供給する電力は低圧であるため、上述したようにEVやHV、PHV以外の従来の車両と同様に低圧電源を取り扱うことができ、その結果、システム及び充電制御を簡略化することができる。
【0082】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、車両100が走行しているときには、言い換えれば、少なくともメインバッテリ18の電力をモータジェネレータ14に供給する可能性があるときには、車載太陽電池21によって発電された電力を、車載太陽電池21から直接的に、又は、低圧バッテリ22を経由してメインバッテリ18に供給することを禁止することができる。これにより、メインバッテリ18が、例えば、高圧システム管理、高圧電池制御、電力開閉器(リレー等)の開閉制御及び電源制御等によって管理される状況に影響を与えることなく、言い換えれば、制御間の競合等を避けてより複雑な制御を実行する必要がない。従って、開発の大規模化や開発コストの増大を抑制することができるとともに、適宜、太陽光発電による電力を利用することができる。
【0083】
又、車載太陽電池21によって発電された電力を一時的に低圧バッテリ22に充電しておくことができ、車両100が走行しているときにはサブバッテリ19に発電された電力を供給することができる。そして、このように低圧バッテリ22に一時的に車載太陽電池21によって発電された電力を充電しておくことにより、車両100が駐停車しているときには、サブバッテリ19に電力を供給できることは言うまでもなく、メインバッテリ18にも太陽光発電による電力を供給することができる。これにより、車載太陽電池21によって発電された電力をより無駄なく利用することができる。
【0084】
<変形例>
上記実施形態においては、車両100の電力供給部20が低圧バッテリ22を備えており、この低圧バッテリ22に車載太陽電池21によって発電された、太陽光発電による電力を一時的に(仮に)充電するように実施した。この場合、図5に示すように、低圧バッテリ22を省略し、太陽光発電による電力をサブバッテリ19に一時的に(仮に)充電するように実施することも可能である。
【0085】
この場合、具体的に、ソーラECU31は、図6に示すように、ソーラ充電器23の充電制御回路23aを介して、車載太陽電池21が発電した太陽光発電による電力を一時的に(仮に)サブバッテリ19に充電する。尚、サブバッテリ19に充電される太陽光発電による電力は、上述した各状況で説明したように、サブバッテリ19から電力を供給することによって利用することができる。そして、特に、上述した(b−1)の場合のように、充電先としてメインバッテリ18が選択される状況では、ソーラECU31はサブバッテリ19に少なくとも所定の作動電力以上の電力が一時的に充電されたときに充電制御を実行する。具体的に、ソーラECU31はサブバッテリ19に所定の作動電力以上の電力が充電されているときに、図6に示すように、照合ECU35による照合を経て起動信号を出力して、電池ECU32、ハイブリッドECU33、及び、プラグインECU34を起動させる。
【0086】
そして、ソーラECU31は、特に、電池ECU32によって充電用リレー27が閉状態(接続状態)に切り替えられると、図6に示すように、ソーラ充電器23の充電制御回路23aにおける高圧充電用DC/DCコンバータによってサブバッテリ19に一時的に充電されている低圧の電力を低圧電源ラインPTL2を介して短時間で組み上げて(ポンピングして)所定の電圧まで昇圧するとともに整流し、充電電源ラインPUL3及び充電電源ラインPUL2を経てメインバッテリ18に高圧に変圧した電力を供給する。これにより、電池ECU32は、周知の充電制御に従って、ソーラ充電器23(ソーラECU31)によってサブバッテリ19から供給された電力(太陽光発電による電力)をメインバッテリ18に充電することができる。
【0087】
従って、この変形例によれば、車載太陽電池21が発電した太陽光発電による電力を一時的に(仮に)充電しておく低圧バッテリ22を別途設ける必要がない。これにより、低圧バッテリ22を設けることによって発生するコストの増大を抑制することができるとともに、低圧バッテリ22を設けるスペースを確保する必要がなく、省スペース化を図ることができ又軽量化をも達成することができる。その他の効果については、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0088】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【0089】
例えば、上記実施形態においては車載太陽電池21が発電した太陽光発電による電力を低圧バッテリ22に一時的に充電するように実施し、上記変形例においてはサブバッテリ19を共用して太陽光発電による電力を一時的に充電するように実施した。この場合、低圧バッテリ22に一時的に太陽光発電による電力を充電することなくメインバッテリ18やサブバッテリ19に電力を供給したり、サブバッテリ19に太陽光発電による電力を一時的に充電することなくメインバッテリ18に電力を供給したりすることも可能である。
【0090】
この場合においても、車両100が走行しているときにはメインバッテリ18に太陽光発電による電力を供給することを禁止することができる。そして、車両100が走行していないときにメインバッテリ18に車載太陽電池21から直接的にソーラ充電器23を介して太陽光発電による電力を供給することができるため、高圧電源を取り扱う際の信頼性と安全性とを充分に確保してメインバッテリ18を充電することができる。尚、この場合には、信頼性と安全性とを確保するために設けられる各種電子部品及び各種ECUを作動させる頻度が高くなる。このために、これらの電子部品等の作動によって消費される電力量が上記実施形態及び変形例の場合に比して多くなる分だけメインバッテリ18への充電効率(充電量)が低下する可能性がある。
【0091】
更に、上記実施形態及び変形例において、例えば、(c−1)の場合では、ソーラ充電器23からメインバッテリ18に供給される電力(昇圧された太陽光発電による電力)とプラグイン充電器24からメインバッテリ18に供給される外部電源(商用電源)からの電力とを合流させるように実施した。これにより、メインバッテリ18に充電される電力(電気エネルギー)に対する再生可能エネルギーの比率を高めたり、商用電源から買電する電力量を少なくしたりするように実施した。
【0092】
この場合、例えば、車載太陽電池21によって発電された電力の大きさ(電力量)が外部電源(商用電源)からの電力の大きさ(電力量)に比して小さい場合には、ソーラECU31が充電先としてサブバッテリ19を選択するように実施することも可能である。すなわち、この場合には、プラグイン充電器24のみが充電電源ラインPUL2を経てメインバッテリ18に対して外部電源(商用電源)からの電力を供給し、ソーラ充電器23は低圧電源ラインPTL2を経てサブバッテリ19に太陽光発電による電力を供給する。これにより、上述した(b−1)の場合と異なり、プラグイン充電が並行して実施される(c−1)の状況では、例えば、車載太陽電池21やソーラ充電器23の負荷を軽減し使用可能期間(寿命)を延ばすことができる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6

【手続補正書】
【提出日】2013年12月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動力を発生するとともに回生電力を発電するモータジェネレータと、このモータジェネレータと電気的に接続されて前記モータジェネレータに対して電力を供給するとともに前記回生電力を蓄電するメインバッテリと、搭載された各種補機類に対して電力を供給するサブバッテリとを有して、少なくとも前記モータジェネレータが発生する前記駆動力を利用した走行が可能な車両に適用され、前記車両に搭載された車載太陽電池を含んで構成されて前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方に前記車載太陽電池によって発電された電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される前記車載太陽電池によって発電された電力を利用して前記メインバッテリ及び前記サブバッテリのうちの少なくとも一方の充電を制御する充電制御部とからなる車載太陽電池を利用する充電制御装置であって、
前記充電制御部は、
前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記メインバッテリへの前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を禁止することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項2】
請求項1に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記電力供給部は、
前記車載太陽電池によって発電された電力を一時的に充電する低圧バッテリを備えており、
前記充電制御部は、少なくとも、
前記車両が走行しているときは、前記低圧バッテリに一時的に充電された前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行していないときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項5】
請求項4に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車載太陽電池によって発電された電力の電力量が予め設定された所定の電力の電力量よりも大きいときに、前記電力供給部から前記メインバッテリに対する前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を許可することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項6】
請求項5に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記所定の電力の電力量は、
前記メインバッテリに対する充電制御に伴って前記メインバッテリの充電に必要な機器が作動するときに消費する電力の電力量に設定されることを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項7】
請求項1ないし請求項6のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記電力供給部は、更に、
前記車両が走行していないときに、前記車両の外部から供給される電力を少なくとも前記メインバッテリに供給するものであり、
前記充電制御部は、
前記電力供給部における前記外部からの電力の供給状態に応じて、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリ又は前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項8】
請求項7に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記電力供給部が前記メインバッテリに対して前記外部からの電力を供給して前記メインバッテリを充電しているときは、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記メインバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項9】
請求項7又は請求項8に記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記メインバッテリの充電が完了したときは、前記車載太陽電池によって発電された電力を前記サブバッテリに供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【請求項10】
請求項1ないし請求項9のうちのいずれか一つに記載した車載太陽電池を利用する充電制御装置において、
前記充電制御部は、
前記車両が走行していないときであって、前記車両の乗員による作動要求に応じて前記各種補機類が作動するときは、前記電力供給部から前記サブバッテリに対して前記車載太陽電池によって発電された電力を供給することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。

【手続補正書】
【提出日】2016年6月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項1】
駆動力を発生するとともに回生電力を発電するモータジェネレータと、このモータジェネレータと電気的に接続されて前記モータジェネレータに対して電力を供給するとともに前記回生電力を蓄電するメインバッテリと、搭載された各種補機類に対して電力を供給するサブバッテリとを有して、少なくとも前記モータジェネレータが発生する前記駆動力を利用した走行が可能な車両に適用され、前記車両に搭載された車載太陽電池を含んで構成されて前記メインバッテリ及び前記サブバッテリ前記車載太陽電池によって発電された電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から供給される前記車載太陽電池によって発電された電力を利用して前記メインバッテリ及び前記サブバッテリ充電を制御する充電制御部とからなる車載太陽電池を利用する充電制御装置であって、
前記充電制御部は、
前記車両が走行しているときは、前記電力供給部から前記メインバッテリへの前記車載太陽電池によって発電された電力の供給を禁止することを特徴とする車載太陽電池を利用する充電制御装置。
【国際調査報告】