特許 7571609 発電制御装置、車両、発電制御方法及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】発電制御装置、車両、発電制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/35 20060101AFI20241016BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241016BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241016BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20241016BHJP

   B60L 8/00 20060101ALI20241016BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H02J7/35 F

H02J7/00 P

B60L1/00 L

B60L9/18 P

B60L8/00

B60L50/60

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021025671

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127488

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深井 崇史

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雅大

(72)【発明者】

【氏名】宮本 雄真

(72)【発明者】

【氏名】河村 陽章

【審査官】新田 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０６７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６４３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ８／００

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する発電制御装置。

【請求項2】

一方が前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側に接続され、他方が前記車両のグラウンドに接続されたコンデンサを備える請求項１に記載の発電制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記ソーラーパネルからの電力に基づき前記駆動用バッテリが充電中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第二ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する請求項１又は２に記載の発電制御装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の発電制御装置と、
車体外装に設置された前記ソーラーパネルと、
前記車体に設けられた前記駆動用バッテリと、
前記車体に設けられた前記補機用バッテリと、
を備える車両。

【請求項5】

車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、をそれぞれ制御する発電制御方法であって、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御し、
前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する
処理をコンピュータが実行する発電制御方法。

【請求項6】

車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、をそれぞれ制御する制御プログラムであって、
前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御し、
前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する
処理をコンピュータに実行させる制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発電制御装置、車両、発電制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車載ソーラー発電システムにおいて、車両の状態に応じてソーラーパネルからの発電電力を駆動用バッテリと、補機バッテリと、ソーラーバッテリの何れかに電力供給させる点が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０８９１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ソーラーパネルにより発電された電力を駆動用バッテリ及び補機バッテリに充電する場合、特許文献１のシステムではソーラーバッテリの電圧を基準電圧として昇降圧制御を行うことで、駆動用バッテリ及び補機バッテリに対する安定した電力供給が可能である。しかしながら、コスト削減のためにソーラーバッテリを廃した場合、ソーラーパネルから供給される変動する電力を基に駆動用バッテリ及び補機バッテリの効率的な充電を実現するには、ソーラーパネルと各バッテリとの間に基準電圧を作る必要がある。

【0005】

本発明は、ソーラーパネルとバッテリとの間に基準電圧を作ることにより、バッテリへの効率的な給電を可能とする発電制御装置、車両、発電制御方法及び制御プログラムを提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発電制御装置は、車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する。

【0007】

請求項１に記載の発電制御装置は、第一ＤＣＤＣコンバータと、第二ＤＣＤＣコンバータと、第三ＤＣＤＣコンバータとを含む。当該発電制御装置においては、ソーラーパネルから駆動用バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第二ＤＣＤＣコンバータ、駆動用バッテリの順に接続されている。また、ソーラーパネルから補機バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第三ＤＣＤＣコンバータ、補機バッテリの順に接続されている。ここで、駆動用バッテリ及び補機バッテリへの電力の供給元となる第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、制御部が出力電力を制御する。つまり、当該発電制御装置によれば、ソーラーパネルと各バッテリとの間に基準電圧を作ることにより、各バッテリへの効率的な給電を行うことができる。また、車両の走行中において、補機類に向けて効率的な給電を行うことができる。

【0008】

請求項２に記載の発電制御装置は、請求項１に記載の発電制御装置において、一方が前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側に接続され、他方が前記車両のグラウンドに接続されたコンデンサを備えている。

【0009】

請求項２に記載の発電制御装置は、駆動用バッテリ及び補機バッテリへの電力の供給元となる第一ＤＣＤＣコンバータの出力側と、グラウンドとの間にコンデンサが設けられている。そのため、当該発電制御装置によれば、コンデンサを設けることにより、ソーラーパネルにおいて発電される電力の変動による基準電圧の変動を抑制することができる。

【0014】

請求項３に記載の発電制御装置は、請求項１又は２に記載の発電制御装置において、前記制御部は、前記ソーラーパネルからの電力に基づき前記駆動用バッテリが充電中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第二ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する。

【0015】

請求項３に記載の発電制御装置によれば、駆動用バッテリが充電中の場合において、第二ＤＣＤＣコンバータの電圧を所定値に制御することで、第三ＤＣＤＣコンバータから補機類に向けて効率的な給電を行うことができる。

【0016】

請求項４に記載の車両は、請求項１～３の何れか１項に記載の発電制御装置と、車体外装に設置された前記ソーラーパネルと、前記車体に設けられた前記駆動用バッテリと、前記車体に設けられた前記補機用バッテリと、を備えている。

【0017】

請求項４に記載の車両は、ソーラーパネルと各バッテリとの間に基準電圧を作ることにより、車両の各バッテリへの効率的な給電を行うことができる。

【0018】

請求項５に記載の発電制御方法は、車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、をそれぞれ制御する発電制御方法であって、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御し、前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する処理をコンピュータが実行する。

【0019】

請求項５に記載の発電制御方法は、第一ＤＣＤＣコンバータ、第二ＤＣＤＣコンバータ及び第三ＤＣＤＣコンバータをそれぞれ制御する方法である。当該発電制御方法が実行される装置においては、ソーラーパネルから駆動用バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第二ＤＣＤＣコンバータ、駆動用バッテリの順に接続されている。また、ソーラーパネルから補機バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第三ＤＣＤＣコンバータ、補機バッテリの順に接続されている。当該発電制御方法では、駆動用バッテリ及び補機バッテリへの電力の供給元となる第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、コンピュータにより出力電力が制御される。つまり、当該発電制御方法によれば、ソーラーパネルと各バッテリとの間に基準電圧を作ることにより、各バッテリへの効率的な給電を行うことができる。また、車両の走行中において、補機類に向けて効率的な給電を行うことができる。

【0020】

請求項６に記載の制御プログラムは、車両に搭載されたソーラーパネルが入力側に接続された第一ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両を駆動させるための駆動用バッテリが出力側に接続される第二ＤＣＤＣコンバータと、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側が入力側に接続され、前記車両の補機を作動させるための補機用バッテリが出力側に接続される第三ＤＣＤＣコンバータと、をそれぞれ制御する制御プログラムであって、前記第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、前記第二ＤＣＤＣコンバータ及び前記第三ＤＣＤＣコンバータの何れかの出力電力を制御し、前記車両が走行中の場合に、前記電圧が所定値となるように前記第三ＤＣＤＣコンバータの出力電力を制御する処理をコンピュータに実行させる。

【0021】

請求項６に記載の制御プログラムは、第一ＤＣＤＣコンバータ、第二ＤＣＤＣコンバータ及び第三ＤＣＤＣコンバータをそれぞれ制御するプログラムである。当該制御プログラムが実行される装置においては、ソーラーパネルから駆動用バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第二ＤＣＤＣコンバータ、駆動用バッテリの順に接続されている。また、ソーラーパネルから補機バッテリに向けて、ソーラーパネル、第一ＤＣＤＣコンバータ、第三ＤＣＤＣコンバータ、補機バッテリの順に接続されている。当該制御プログラムでは、駆動用バッテリ及び補機バッテリへの電力の供給元となる第一ＤＣＤＣコンバータの出力側の電圧が所定値となるように、コンピュータが出力電力を制御する。つまり、当該制御プログラムによれば、ソーラーパネルと各バッテリとの間に基準電圧を作ることにより、各バッテリへの効率的な給電を行うことができる。また、車両の走行中において、補機類に向けて効率的な給電を行うことができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、ソーラーパネルとバッテリとの間に基準電圧を作ることにより、バッテリへの効率的な給電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１の実施形態に係る車両及び発電制御システムの概略構成図である。

【図2】第１の実施形態の制御部におけるＲＯＭの構成を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態における条件テーブルを説明する図である。

【図4】第１の実施形態の制御部におけるＣＰＵの機能構成を示すブロック図である。

【図5】第１の実施形態における電力制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】第１の実施形態における監視処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】第１の実施形態におけるゲイン補正処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

【0025】

［第１の実施形態］
図１に示されるように、第１の実施形態の発電制御システム１０は、車両１１に搭載されている。車両１１は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が例示される。本実施形態の車両１１は、ソーラーパネル１４を備えており、ソーラーパネル１４において発電された電力を車両１１の駆動装置群３０及び補機類３２等に給電することができる。また、本実施形態では、ソーラーパネル１４において発電された電力により、後述する駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８を充電することができる。

【0026】

発電制御システム１０は、発電制御装置としてのソーラーＥＣＵ１２、ソーラーパネル１４、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８を含んで構成されている。ソーラーＥＣＵ１２は、ソーラーパネル１４において発電された電力を制御する機能を有している。ソーラーＥＣＵ１２の詳細については後述する。

【0027】

ソーラーパネル１４は、太陽光の照射を受けて発電する発電装置である太陽電池モジュールである。ソーラーパネル１４は、例えば車両１１の外装であるルーフ等に設置されている。ソーラーパネル１４はソーラーＥＣＵ１２に設けられた後述するソーラーＤＣＤＣコンバータ２２に対して接続されている。

【0028】

駆動用バッテリ１６は、車両１１の駆動に関わる走行モータ等の駆動装置群３０を動作させるための高電圧のバッテリであり、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な二次電池で構成されている。駆動用バッテリ１６は、ソーラーＥＣＵ１２に設けられた後述する昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４に接続されており、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４から電力の供給を受ける。また、駆動用バッテリ１６は、駆動装置群３０を構成するパワーコントロールユニットを介して走行モータに接続されており、車両１１の加速時には走行モータに電力を供給したり、減速時には走行モータから電力の供給を受けたりする。

【0029】

補機バッテリ１８は、車両１１の駆動に関わる機器以外の補機類３２を動作させることができるバッテリであり、例えばリチウムイオン電池や鉛蓄電池などの充放電可能な二次電池で構成されている。補機バッテリ１８は、ソーラーＥＣＵ１２に設けられた後述する補機ＤＣＤＣコンバータ２６に接続されており、補機ＤＣＤＣコンバータ２６から電力の供給を受ける。また、補機バッテリ１８は、車両１１の補機類３２に接続されており、補機類３２に対して電力を供給する。

【0030】

ソーラーＥＣＵ１２は、ソーラーパネル１４と、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８との間に設けられ、ソーラーパネル１４において発電された電力を駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８に供給する機能を有している。ソーラーＥＣＵ１２は、制御部２０、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４、補機ＤＣＤＣコンバータ２６、及びコンデンサ２８を含んで構成されている。ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は第一ＤＣＤＣコンバータの一例であり、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４は第二ＤＣＤＣコンバータの一例であり、補機ＤＣＤＣコンバータ２６は第三ＤＣＤＣコンバータの一例である。

【0031】

ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、ソーラーパネル１４で発電された電力を、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６に供給する機能を有している。ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、入力側にソーラーパネル１４が接続され、出力側に昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６が接続されている。電力供給の際、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、入力電圧であるソーラーパネル１４の発電電圧を、制御部２０からの指示に基づく所定の電圧に変換（昇圧／降圧）して、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６に出力する。

【0032】

昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２が出力する電力を、駆動用バッテリ１６に供給する機能を有している。昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４は、入力側にソーラーＤＣＤＣコンバータ２２が接続され、出力側に駆動用バッテリ１６が接続されている。電力供給の際、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４は、入力電圧であるソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力電圧を、制御部２０からの指示に基づく所定の電圧に変換（昇圧）して、駆動用バッテリ１６に出力する。

【0033】

補機ＤＣＤＣコンバータ２６は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２が出力する電力を、補機バッテリ１８に供給する機能を有している。補機ＤＣＤＣコンバータ２６は、入力側にソーラーＤＣＤＣコンバータ２２が接続され、出力側に補機バッテリ１８が接続されている。電力供給の際、補機ＤＣＤＣコンバータ２６は、入力電圧であるソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力電圧を、制御部２０からの指示に基づく所定の電圧に変換（降圧）して、補機バッテリ１８に出力する。

【0034】

コンデンサ２８は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力側と、グラウンドＧとの間に挿入されている。ソーラーパネル１４と、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８との間の中間部の電圧を中間電圧Ｖとすると、コンデンサ２８は、ソーラーパネル１４において発電される電力の変動による中間電圧Ｖの変動を抑制する。中間電圧Ｖは、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力側、かつ昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の入力側の電圧となる。つまり、中間電圧Ｖは、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８を充電する際の基準電圧となる。

【0035】

制御部２０は、例えばマイコンで構成され、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６を制御する機能を有している。これにより、制御部２０は、ソーラーパネル１４で発電される電力（電圧、電流）を、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８に給電し、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８を充電する。

【0036】

制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｃ、入出力Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）２０Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ２０Ｅを含んで構成されている。ＣＰＵ２０Ａ、ＲＯＭ２０Ｂ、ＲＡＭ２０Ｃ、入出力Ｉ／Ｆ２０Ｄ及び通信Ｉ／Ｆ２０Ｅは、内部バス２０Ｆを介して相互に通信可能に接続されている。

【0037】

ＣＰＵ２０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２０Ａは、ＲＯＭ２０Ｂからプログラムを読み出し、ＲＡＭ２０Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。

【0038】

ＲＯＭ２０Ｂは、各種プログラム及び各種データを記憶している。図２に示されるように、本実施形態のＲＯＭ２０Ｂには、制御プログラム１００、条件テーブル１１０、設定データ１２０及び監視データ１３０が記憶されている。

【0039】

制御プログラム１００は、制御部２０を制御するためのプログラムである。制御プログラムにより制御される制御部２０がソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６を制御する。

【0040】

条件テーブル１１０は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の制御条件を記憶したテーブルである。図３に示されるように、条件テーブル１１０には、車両１１の走行状態及び給電状態に応じた複数の制御条件が記憶されている。

【0041】

具体的に、走行状態は、車両１１の「停車中」と「走行中」の区分を含む。給電状態は走行状態に応じて複数設定されている。まず、停車中の給電状態として、ソーラーパネル１４による充電が準備中であることを示す「充電準備中」と、駆動用バッテリ１６に充電される「駆動用バッテリ充電」とを含む。また、走行中の給電状態として、補機バッテリに給電される「補機バッテリ給電」と、日射が無く給電を停止することを示す「日射無し」とを含む。

【0042】

ここで、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、日射無し以外の充電準備中、駆動用バッテリ充電及び補機バッテリ給電の各給電状態においてＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行うように規定されている。ＭＰＰＴ制御は、ソーラーパネル１４の発電の際に出力を最大化できる最適な電流値及び電圧値を求める制御である。

【0043】

また、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４は、駆動用バッテリ充電において中間電圧維持制御を行い、他の給電状態においては制御を停止するように規定されている。中間電圧維持制御は、中間電圧Ｖが所定の電圧値に保たれるように、ＤＣＤＣコンバータから出力される電力を調整する制御である。つまり、中間電圧維持制御は、入力値を電圧（中間電圧Ｖ）とし、操作値を電力とするフィードバック制御である。

【0044】

また、補機ＤＣＤＣコンバータ２６は、充電準備中及び補機バッテリ給電において中間電圧維持制御を行い、駆動用バッテリ充電において給電電力維持制御を行い、日射無しにおいては制御を停止するように規定されている。給電電力維持制御は、ＤＣＤＣコンバータから出力する電力が一定に保たれるように調整する制御である。つまり、給電電力維持制御は、入力値及び操作値を電力とするフィードバック制御である。

【0045】

図２に示されるように、設定データ１２０は、中間電圧維持制御としてのＰＩＤ制御における制御パラメータである、Ｐゲイン（比例ゲイン）、Ｉゲイン（積分ゲイン）及びＤゲイン（微分ゲイン）の各ゲイン値を記憶している。設定データ１２０は、中間電圧維持制御が適用される昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６のそれぞれのゲイン値を記憶している。

【0046】

監視データ１３０は、中間電圧維持制御においてフィードバックされる中間電圧Ｖを記憶したデータである。

【0047】

図１に示されるように、ＲＡＭ２０Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。

【0048】

入出力Ｉ／Ｆ２０Ｄは、ソーラーＥＣＵ１２が有するソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６のそれぞれと通信するためのインタフェースである。

【0049】

通信Ｉ／Ｆ２０Ｅは、車両１１の走行を制御する車両走行制御ＥＣＵ３４と接続するためのインタフェースである。当該インタフェースは、例えば、ＣＡＮプロトコルによる通信規格が用いられる。通信Ｉ／Ｆ２０Ｅは、外部バス２０Ｈに対して接続されている。なお、通信Ｉ／Ｆ２０Ｅに接続される車両走行制御ＥＣＵ３４は、１つのＥＣＵに限らず、複数のＥＣＵであってもよい。また、通信Ｉ／Ｆ２０Ｅは、例えば、５Ｇ、ＬＴＥ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の通信規格の通信モジュールに接続されていてもよい。これにより、車両１１の外の装置に対して、中間電圧Ｖのデータを送信することができる。

【0050】

なお、制御部２０は、ＲＯＭ２０Ｂに加えて又はＲＯＭ２０Ｂに代えて記憶部としてのストレージを含んでいてもよい。このストレージは、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成される。

【0051】

図４に示されるように本実施形態の制御部２０では、ＣＰＵ２０Ａが、制御プログラム１００を実行することで、設定部２００、調整部２１０及び補正部２２０として機能する。

【0052】

設定部２００は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の制御方式を設定する機能を有している。具体的に、設定部２００は、条件テーブル１１０を参照して取得した車両１１の走行状態及び給電状態に対応する制御方式を設定する。

【0053】

調整部２１０は、設定部２００により設定された制御方法に基づいてソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の各々の出力を調整する機能を有している。特に、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６が中間電圧維持制御を行う場合、調整部２１０は各ゲイン値に基づいて中間電圧Ｖが所定の目標値となるように調整する。

【0054】

補正部２２０は、設定データ１２０に記憶されたＰゲイン、Ｉゲイン及びＤゲインの各ゲイン値を補正する機能を有している。補正部２２０は前回の補正の実行から所定期間が経過した場合を契機に補正を実行する。

【0055】

（制御の流れ）
本実施形態の制御部２０において実行される処理の流れについて、図５～図７のフローチャートを用いて説明する。制御部２０における処理は、ＣＰＵ２０Ａが、上述した設定部２００、調整部２１０及び補正部２２０として機能することにより実現される。

【0056】

まず、図５の電力制御処理について説明する。
図５のステップＳ１００において、ＣＰＵ２０Ａは走行状態を取得する。具体的に、ＣＰＵ２０Ａは、車両走行制御ＥＣＵ３４から車両１１の走行状態を取得する。

【0057】

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２０Ａは取得した走行状態を基に給電状態を決定する。具体的に、ＣＰＵ２０Ａは、条件テーブル１１０を参照して、（１）走行状態が停車中の場合における「充電準備中」、（２）走行状態が停車中の場合における「駆動用バッテリ充電」、（３）走行状態が走行中の場合における「補機バッテリ給電」、（４）走行状態が走行中の場合における「日射無し」、の何れかの給電状態を決定する。

【0058】

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２０Ａは給電状態に応じた制御を実行する。すなわち、ＣＰＵ２０Ａは、給電状態に応じてソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６のそれぞれの制御を実行する。そして、ステップＳ１００に戻る。

【0059】

次に、図６の監視処理について説明する。当該監視処理では、補機ＤＣＤＣコンバータ２６、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４の順にゲイン値の補正の可否及び補正に係る処理を実行する。

【0060】

まず、図６のステップＳ２００において、ＣＰＵ２０Ａは前回の補機ＤＣＤＣコンバータ２６のゲイン値の補正から所定期間が経過したか否かを判定する。ＣＰＵ２０Ａは所定期間が経過したと判定した場合（ステップＳ２００でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０１に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａは所定期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ２００でＮＯの場合）、ステップＳ２０４に進む。

【0061】

ステップＳ２０１において、ＣＰＵ２０Ａは給電状態を取得する。

【0062】

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ２０Ａは給電状態が補機類３２及び補機バッテリ１８に給電を行う補機バッテリ給電であるか否かの判定を実行する。ＣＰＵ２０Ａは給電状態が補機バッテリ給電と判定した場合（ステップＳ２０２でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０３に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａは給電状態が補機バッテリ給電ではないと判定した場合（ステップＳ２０２でＮＯの場合）、ステップＳ２０４に進む。

【0063】

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ２０Ａはゲイン補正処理を実行する。ゲイン補正処理の詳細については後述する。

【0064】

ステップＳ２０４において、ＣＰＵ２０Ａは前回の昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４のゲイン値の補正から所定期間が経過したか否かを判定する。ＣＰＵ２０Ａは所定期間が経過したと判定した場合（ステップＳ２０４でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０５に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａは所定期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ２０４でＮＯの場合）、監視処理を終了させる。

【0065】

ステップＳ２０５において、ＣＰＵ２０Ａは給電状態を取得する。

【0066】

ステップＳ２０６において、ＣＰＵ２０Ａは給電状態が駆動用バッテリ１６を充電している駆動用バッテリ充電であるか否かの判定を実行する。ＣＰＵ２０Ａは給電状態が駆動用バッテリ充電であると判定した場合（ステップＳ２０６でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０７に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａは給電状態が駆動用バッテリ充電ではないと判定した場合（ステップＳ２０６でＮＯの場合）、監視処理を終了させる。

【0067】

ステップＳ２０７において、ＣＰＵ２０Ａはゲイン補正処理を実行する。ゲイン補正処理の詳細については後述する。そして、ＣＰＵ２０Ａは監視処理を終了させる。

【0068】

次に、図７のゲイン補正処理について説明する。
図７のステップＳ３００において、ＣＰＵ２０Ａは現在のフィードバック制御におけるオーバーシュート値及び電圧安定時間を最適解に設定する。

【0069】

ステップＳ３０１において、ＣＰＵ２０Ａは限界感度法に基づいてゲイン値を正方向に変更してフィードバック制御を実行する。

【0070】

ステップＳ３０２において、ＣＰＵ２０ＡはＲＯＭ２０Ｂに記憶されたゲイン値よりもオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されたか否かを判定する。ＣＰＵ２０Ａはオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されたと判定した場合、ステップＳ３０３に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａはオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されていないと判定した場合、ステップＳ３０４に進む。

【0071】

ステップＳ３０３において、ＣＰＵ２０ＡはステップＳ３０１において変更した後のゲイン値を最適なゲイン値としてＲＯＭ２０Ｂに記憶する。

【0072】

ステップＳ３０４において、ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行したか否かを判定する。具体的に、ＣＰＵ２０ＡはステップＳ３０１～ステップＳ３０３の処理を規定回数実行したか否かの判定を行う。ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行したと判定した場合、ステップＳ３０５に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行していないと判定した場合、ステップＳ３０１に戻る。

【0073】

ステップＳ３０５において、ＣＰＵ２０Ａは限界感度法に基づいてゲイン値を負方向に変更してフィードバック制御を実行する。

【0074】

ステップＳ３０６において、ＣＰＵ２０ＡはＲＯＭ２０Ｂに記憶されたゲイン値よりもオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されたか否かを判定する。ＣＰＵ２０Ａはオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されたと判定した場合、ステップＳ３０７に進む。一方、ＣＰＵ２０Ａはオーバーシュート値及び電圧安定時間が改善されていないと判定した場合、ステップＳ３０８に進む。

【0075】

ステップＳ３０７において、ＣＰＵ２０ＡはステップＳ３０５において変更した後のゲイン値を最適なゲイン値としてＲＯＭ２０Ｂに記憶する。

【0076】

ステップＳ３０８において、ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行したか否かを判定する。具体的に、ＣＰＵ２０ＡはステップＳ３０５～ステップＳ３０７の処理を規定回数実行したか否かの判定を行う。ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行したと判定した場合、ゲイン補正処理を終了して監視処理に戻る。一方、ＣＰＵ２０Ａは規定回数のゲイン値の変更を試行していないと判定した場合、ステップＳ３０５に戻る。

【0077】

（実施形態のまとめ）
本実施形態のソーラーＥＣＵ１２は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６を含む。このソーラーＥＣＵ１２においては、ソーラーパネル１４から駆動用バッテリ１６に向けて、ソーラーパネル１４、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４、駆動用バッテリ１６の順に接続されている。また、ソーラーパネル１４から補機バッテリ１８に向けて、ソーラーパネル１４、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、補機ＤＣＤＣコンバータ２６、補機バッテリ１８の順に接続されている。

【0078】

本実施形態では、制御部２０が中間電圧維持制御を行うことで、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力側、かつ昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の入力側の中間電圧Ｖを制御する。すなわち、駆動用バッテリ１６及び補機バッテリ１８への電力の供給元となるソーラーＤＣＤＣコンバータ２２の出力側の基準電圧が所定の目標値となるように、制御部２０が出力電力を制御する。

【0079】

ここで、制御部２０が昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４及び補機ＤＣＤＣコンバータ２６の何れに対して中間電圧維持制御を行うかは、条件テーブル１１０に基づく給電状態に応じて決定される。本実施形態によれば、ソーラーパネル１４と各バッテリとの間に基準電圧を作ることができる。これにより、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４においては、電圧の昇圧比を一定に保つことができ、駆動用バッテリ１６へ向けての効率的な給電を実現することができる。また、補機ＤＣＤＣコンバータ２６においては、電圧の高圧比を一定に保つことでき、補機バッテリ１８に向けての効率的な給電を実現することができる。

【0080】

特に、本実施形態によれば、車両１１の走行中において、補機ＤＣＤＣコンバータ２６に対して中間電圧維持制御を行うことで、補機類３２に向けて効率的な給電を行うことができる。また、車両１１が停車中で、かつソーラーパネル１４の充電状態を確認する充電準備中の場合において、補機ＤＣＤＣコンバータ２６に対して中間電圧維持制御を行うことで、補機類３２に向けて効率的な給電を行うことができる。

【0081】

一方、本実施形態によれば、駆動用バッテリ１６が充電中の場合において、昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４に対して中間電圧維持制御を行うことで、補機ＤＣＤＣコンバータ２６から補機類３２に向けて効率的な給電を行うことができる。

【0082】

そして、本実施形態によれば、ソーラーパネル１４から供給される電力の変動に伴う過渡的な状況において、ソーラーバッテリを搭載することなく中間電圧Ｖのオーバーシュート及び発振に対応することができる。

【0083】

また、本実施形態のソーラーＥＣＵ１２は、調整部２１０が中間電圧維持制御としてのＰＩＤ制御を実行する。具体的に、調整部２１０は、ＰＩＤ制御における各ゲイン値に基づくフィードバック制御により、中間電圧Ｖを一定に保持するように昇圧ＤＣＤＣコンバータ２４又は補機ＤＣＤＣコンバータ２６を調整している。そして、本実施形態によれば、補正部２２０がＤＣＤＣコンバータ毎に制御パラメータであるゲイン値を補正することで、バッテリ毎に、充電する際の電力損失を抑制することができる。

【0084】

コンデンサ２８の経年による容量低下、個体のばらつき、ソーラーパネル１４の劣化、その他回路素子の経年劣化等により、ゲイン値が不適合となる場合がある。これに対し、本実施形態によれば、所定期間毎にゲイン値の補正を実行することにより、バッテリの充電動作における品質を確保することができる。

【0085】

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、所定期間の経過を契機に制御パラメータであるゲイン値の補正を実行するように構成されていたが、補正の実行契機はこれに限らない。第２の実施形態では、補正部２２０がフィードバック制御時の中間電圧Ｖの波形が適正な状態から外れた場合を契機に補正を実行するように構成されている。

【0086】

具体的に、制御部２０のＣＰＵ２０Ａは、フィードバック制御時における中間電圧Ｖの波形をモニタしており、当該波形が適正な状態から外れた場合にゲイン補正処理を実行する。ここで、波形が適正な状態とは、例えば、オーバーシュート値及び電圧安定時間が予め設定した値を満たす状態をいう。すなわち、本実施形態では、中間電圧維持制御におけるフィードバック制御において、中間電圧Ｖが目標値に対して過度にオーバーシュートした場合、目標値に収束しない場合に、ゲイン値の補正を実行する。

【0087】

本実施形態によれば、フィードバック制御時の中間電圧Ｖの波形が適正な状態から外れた場合にゲイン値の補正を実行することにより、バッテリの充電動作における品質を確保することができる。

【0088】

（変形例）
また、第２の実施形態の変形例として、パラメータの補正の要否を車両１１の外部の装置で判定する形態がある。本変形例では、通信Ｉ／Ｆ２０Ｅに対して直接又は他のＥＣＵを介して通信モジュールであるＤＣＭ（Ｄａｔａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）を接続することにより、中間電圧Ｖの波形を車両１１外部のサーバに送信することができる。例えば、ディーラーが管理するサーバが車両１１の中間電圧Ｖの波形を取得した場合、ディーラー側でゲイン値の補正の要否を判断することできる。そして、補正が必要と判断した場合、車両１１のユーザにディーラーへの入庫を案内することで、ディーラー側でゲイン値の補正を実施することができる。

【0089】

本変形例によれば、外部のサーバにおいて中間電圧Ｖのフィードバックの状態を監視することで、回路素子の経年劣化によるゲイン値の不適合を遠隔で発見することができる。また、車両１１のユーザに通知する機能を備えることにより、ディーラーにおいて、ゲイン値の不適合以外のハードウェアの故障等の検査を実施することができる。

【0090】

［備考］
なお、上記実施形態でＣＰＵ２０Ａがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した各種処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、上述した各処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0091】

また、上記実施形態において、各プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶（インストール）されている態様で説明した。例えば、制御部２０における制御プログラム１００は、ＲＯＭ２０Ｂに予め記憶されている。しかしこれに限らず、各プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0092】

上記実施形態で説明した処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【符号の説明】

【0093】

１１ 車両
１２ ソーラーＥＣＵ（発電制御装置）
１４ ソーラーパネル
１６ 駆動用バッテリ
１８ 補機バッテリ
２０ 制御部
２２ ソーラーＤＣＤＣコンバータ（第一ＤＣＤＣコンバータ）
２４ 昇圧ＤＣＤＣコンバータ（第二ＤＣＤＣコンバータ）
２６ 補機ＤＣＤＣコンバータ（第三ＤＣＤＣコンバータ）
２８ コンデンサ
１００ 制御プログラム
Ｇ グラウンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】