特許 7578016 車載ソーラー充電制御システム、車載ソーラー充電制御方法及びプログラム

(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】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】車載ソーラー充電制御システム、車載ソーラー充電制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241029BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20241029BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20241029BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241029BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241029BHJP

   B60L 8/00 20060101ALI20241029BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20241029BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241029BHJP

   B60L 58/10 20190101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

H02J7/35 K

H02J7/02 J

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

B60L8/00

B60L1/00 L

B60L50/60

B60L58/10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021022832

(22)【出願日】2021-02-16

(65)【公開番号】P2022124912

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2023-08-22

(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】宮本 雄真

(72)【発明者】

【氏名】大越 康樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雅大

(72)【発明者】

【氏名】河村 陽章

(72)【発明者】

【氏名】林 泰祐

(72)【発明者】

【氏名】深井 崇史

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６６０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２８０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３８１９０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｂ６０Ｌ ８／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／１０

Ｈ０２Ｍ ３／００

(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と、
前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣＤＣコンバータを、前記出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態とに切り替えるコンバータ制御部と、
前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる電気回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられた経路切替部と、
前記経路切替部を、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記コンバータ制御部によって前記第１作動状態に切り替えられた前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替える切替部制御部と、
前記出力電力の電力量を取得する電力量取得部と、
を備え、
前記電力量取得部が取得した前記出力電力の電力量が閾値以下のときに、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替える車載ソーラー充電制御システム。

【請求項2】

前記第１バッテリの要求電力量を前記閾値として取得する要求電力量取得部と、
前記電力量取得部が取得した前記出力電力の電力量と、前記要求電力量取得部が取得した前記要求電力量と、を比較する比較部と、
を備え、
前記第１バッテリに前記要求電力量以下の電力が供給される場合は、前記第１バッテリは過充電にならず、
前記出力電力の電力量が前記要求電力量より大きいと前記比較部が判定したときに、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第２状態に切り替え且つ前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１作動状態に切り替える請求項１に記載の車載ソーラー充電制御システム。

【請求項3】

前記出力電力が入力可能であり、前記コンバータ制御部によって、前記出力電力が入力されたときに電圧を上げながら電力を出力する第２作動状態と、電力を出力しない第２停止状態と、に切り替えられる第２ＤＣＤＣコンバータと、
前記第２作動状態にある前記第２ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第２バッテリと、
前記第１バッテリから電力を供給される少なくとも一つの補機と、
を備え、
前記車両が停車状態にあり且つ前記出力電力の発電量が前記要求電力量より大きい場合に成立する所定条件が成立した場合に、前記コンバータ制御部によって前記第２作動状態に切り替えられた前記第２ＤＣＤＣコンバータが、前記出力電力の電力量から前記要求電力量を減じた余剰電力量の電力を前記第２バッテリへ出力し、
前記所定条件が成立しない場合は、前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替えると共に前記第２ＤＣＤＣコンバータを前記第２停止状態に切り替え、且つ、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第１状態に切り替える請求項２に記載の車載ソーラー充電制御システム。

【請求項4】

車両に搭載されたソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態と、に切り替わることが可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる電気回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられ、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替わることが可能な経路切替部と、
を備える車載ソーラー充電制御システムが行う車載ソーラー充電制御方法であって、
前記出力電力の電力量が閾値以下か否かを判定するステップ、及び
前記出力電力の電力量が前記閾値以下の場合に、前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替えるステップ、
を有する車載ソーラー充電制御方法。

【請求項5】

車両に搭載されたソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態と、に切り替わることが可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、
前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、
前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる電気回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられ、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替わることが可能な経路切替部と、
を備える車載ソーラー充電制御システムに、
前記出力電力の電力量が閾値以下か否かを判定する処理と、
前記出力電力の電力量が前記閾値以下の場合に、前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替える処理と、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車載ソーラー充電制御システム、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、ソーラーパネルが発電した電力を、２つのＤＣＤＣコンバータを介してバッテリに供給する車載ソーラー充電制御システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２６２１９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の車載ソーラー充電制御システムのソーラーパネルが発電した電力は、必ず２つのＤＣＤＣコンバータを経由してからバッテリに供給される。そのため上記特許文献１の車載ソーラー充電制御システムは、ＤＣＤＣコンバータに起因する電力損失が大きい。

【0005】

本発明は上記事実を考慮し、ソーラーパネルとバッテリとの間に２つのＤＣＤＣコンバータが設けられている構造でありながら、ＤＣＤＣコンバータに起因する電力損失を小さくできる車載ソーラー充電制御システム、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の車載ソーラー充電制御システムは、車両に搭載されたソーラーパネルと、前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、前記第１ＤＣＤＣコンバータを、前記出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態とに切り替えるコンバータ制御部と、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる電気回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられた経路切替部と、前記経路切替部を、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記コンバータ制御部によって前記第１作動状態に切り替えられた前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替える切替部制御部と、前記出力電力の電力量を取得する電力量取得部と、を備え、前記電力量取得部が取得した前記出力電力の電力量が閾値以下のときに、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替える。

【0007】

請求項１に記載の車載ソーラー充電制御システムは、車両に搭載されたソーラーパネルと、ソーラーパネルが出力した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、を有する。さらに車載ソーラー充電制御システムは、第１ＤＣＤＣコンバータを、出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態とに切り替えるコンバータ制御部と、第１作動状態にある第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、を有する。

【0008】

さらに車載ソーラー充電制御システムは、ソーラーＤＣＤＣコンバータと第１バッテリとを接続し且つ出力電力を有する電気が流れる電気回路上に、第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられた経路切替部を備える。経路切替部は、切替部制御部によって、出力電力を第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに第１バッテリへ供給する第１状態と、コンバータ制御部によって第１作動状態に切り替えられた第１ＤＣＤＣコンバータへ出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替えられる。

【0009】

第１ＤＣＤＣコンバータが第１停止状態になり且つ経路切替部が第１状態になると、ソーラーパネルが発電した電力は、ソーラーＤＣＤＣコンバータから出力された後に、第１ＤＣＤＣコンバータを経由せずに第１バッテリに供給される。そのため請求項１に記載の車載ソーラー充電制御システムは、ソーラーパネルと第１バッテリとの間に２つのＤＣＤＣコンバータが設けられている構造でありながら、ＤＣＤＣコンバータに起因する電力損失を小さくできる。

【0011】

請求項１に記載の発明では、電力量取得部が取得した出力電力の電力量が閾値以下のときに、切替部制御部が経路切替部を第１状態に切り替え且つコンバータ制御部が第１ＤＣＤＣコンバータを第１停止状態に切り替える。そのため、出力電力の電力量が閾値以下のときに、発電された電力が第１バッテリにのみ供給される。

【0012】

請求項２に記載の発明に係る車載ソーラー充電制御システムは、請求項１記載の発明において、前記第１バッテリの要求電力量を前記閾値として取得する要求電力量取得部と、前記電力量取得部が取得した前記出力電力の電力量と、前記要求電力量取得部が取得した前記要求電力量と、を比較する比較部と、を備え、前記第１バッテリに前記要求電力量以下の電力が供給される場合は、前記第１バッテリは過充電にならず、前記出力電力の電力量が前記要求電力量より大きいと前記比較部が判定したときに、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第２状態に切り替え且つ前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１作動状態に切り替える。

【0013】

請求項２に記載の発明では、出力電力の電力量が要求電力量より大きいと比較部が判定したときに、切替部制御部が経路切替部を第２状態に切り替え且つコンバータ制御部が第１ＤＣＤＣコンバータを第１作動状態に切り替える。一方、出力電力の電力量が要求電力量以下の場合は、切替部制御部が経路切替部を第１状態に切り替え且つコンバータ制御部が第１ＤＣＤＣコンバータを第１停止状態に切り替える。そのため第１バッテリに要求電力量以下の電力量の電力が供給される。そのため第１バッテリが過充電にならない。

【0014】

請求項３に記載の発明に係る車載ソーラー充電制御システムは、請求項２記載の発明において、前記出力電力が入力可能であり、前記コンバータ制御部によって、前記出力電力が入力されたときに電圧を上げながら電力を出力する第２作動状態と、電力を出力しない第２停止状態と、に切り替えられる第２ＤＣＤＣコンバータと、前記第２作動状態にある前記第２ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第２バッテリと、前記第１バッテリから電力を供給される少なくとも一つの補機と、を備え、前記車両が停車状態にあり且つ前記出力電力の発電量が前記要求電力量より大きい場合に成立する所定条件が成立した場合に、前記コンバータ制御部によって前記第２作動状態に切り替えられた前記第２ＤＣＤＣコンバータが、前記出力電力の電力量から前記要求電力量を減じた余剰電力量の電力を前記第２バッテリへ出力し、前記所定条件が成立しない場合は、前記コンバータ制御部が前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替えると共に前記第２ＤＣＤＣコンバータを前記第２停止状態に切り替え、且つ、前記切替部制御部が前記経路切替部を前記第１状態に切り替える。

【0015】

請求項３に記載の発明では、車両が停車状態にあり且つ出力電力の発電量が要求電力量より大きい場合に成立する所定条件が成立した場合に、コンバータ制御部によって第２作動状態に切り替えられた第２ＤＣＤＣコンバータが、出力電力の電力量から要求電力量を減じた余剰電力量の電力を第２バッテリへ入力する。さらに切替部制御部が経路切替部を第２状態に切り替え且つコンバータ制御部が第１ＤＣＤＣコンバータを第１作動状態に切り替える。そのため所定条件が成立したときに、第１バッテリに要求電力量以下の電力量の電力が供給され且つ余剰電力量の電力を第２バッテリに蓄電できる。

【0016】

さらに請求項３に記載の発明では、所定条件が成立しない場合は、コンバータ制御部が第１ＤＣＤＣコンバータを第１停止状態に切り替えると共に第２ＤＣＤＣコンバータを第２停止状態に切り替え、且つ、切替部制御部が経路切替部を第１状態に切り替える。そのため、車両が走行状態にある場合、要求電力量を超える電力量の電力が第１バッテリへ供給される。しかし車両が走行状態にある場合、第１バッテリから電力を供給される補機の電力消費量は、停車状態にある場合と比べて大きくなり易い。そのため、この場合は、第１バッテリに要求電力量を超える電力量の電力が供給されても、電力が第１バッテリに過充電されるおそれは小さい。

【0017】

請求項４に記載の発明に係る車載ソーラー充電制御方法は、車両に搭載されたソーラーパネルと、前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態と、に切り替わることが可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられ、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替わることが可能な経路切替部と、を備える車載ソーラー充電制御システムが行う車載ソーラー充電制御方法であって、前記出力電力の電力量が閾値以下か否かを判定するステップ、及び前記出力電力の電力量が前記閾値以下の場合に、前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替えるステップ、を有する。

【0018】

請求項５に記載の発明に係るプログラムは、車両に搭載されたソーラーパネルと、前記ソーラーパネルが発電した電力が入力されるソーラーＤＣＤＣコンバータと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータが出力した電力である出力電力が入力されたときに電圧を下げながら電力を出力する第１作動状態と、電力を出力しない第１停止状態と、に切り替わることが可能な第１ＤＣＤＣコンバータと、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータが出力した電力を充電可能な第１バッテリと、前記ソーラーＤＣＤＣコンバータと前記第１バッテリとを接続し且つ前記出力電力を有する電気が流れる回路上に、前記第１ＤＣＤＣコンバータと並列をなすように設けられ、前記出力電力を前記第１ＤＣＤＣコンバータへ入力させずに前記第１バッテリへ供給する第１状態と、前記第１作動状態にある前記第１ＤＣＤＣコンバータへ前記出力電力が入力されるのを許容する第２状態と、に切り替わることが可能な経路切替部と、を備える車載ソーラー充電制御システムに、前記出力電力の電力量が閾値以下か否かを判定する処理と、前記出力電力の電力量が前記閾値以下の場合に、前記経路切替部を前記第１状態に切り替え且つ前記第１ＤＣＤＣコンバータを前記第１停止状態に切り替える処理と、を実行させる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明に係る車載ソーラー充電制御システム、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムは、ソーラーパネルとバッテリとの間に２つのＤＣＤＣコンバータが設けられている構造でありながら、ＤＣＤＣコンバータに起因する電力損失を小さくできる、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る車載ソーラー充電制御システムを搭載した車両の模式図である。

【図2】図１に示される車載ソーラー充電制御システムの全体図である。

【図3】図２に示されるソーラーＥＣＵの制御ブロック図である。

【図4】図１に示されるバッテリＥＣＵの機能ブロック図である。

【図5】図２に示されるソーラーＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。

【図6】変形例の車載ソーラー充電制御システムの全体図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る車載ソーラー充電制御システム１０（以下、単にシステム１０と称する）、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

図１及び図２に示されるように、システム１０は車両１２に搭載されている。システム１０は、ソーラーパネル１４、補機バッテリ（第１バッテリ）１６、補機１７、高圧バッテリ（第２バッテリ）１８、駆動用機器、ソーラーＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０及びバッテリＥＣＵ４０を備える。

【0023】

車両１２のルーフに搭載されたソーラーパネル１４は、太陽光を受けたときに発電する発電装置である。ソーラーパネル１４は、多数の太陽光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１４が発電した電力の量である発電量（ｋｗｈ）及び出力電圧は、少なくとも日射量と相関関係を有する。ソーラーパネル１４が発電した電力はソーラーＥＣＵ２０（ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２）に出力される。本実施形態のソーラーパネル１４の最大出力電圧は約６０Ｖである。

【0024】

補機バッテリ１６は放充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池又は鉛蓄電池である。ソーラーパネル１４が発電した電力がソーラーＥＣＵ２０を介して補機バッテリ１６に供給されると、この電力が補機バッテリ１６に充電（蓄電）される。補機バッテリ１６は車両１２に設けられた少なくとも一つの補機１７に接続される。これらの補機１７には、例えば、ヘッドランプ、車内ランプ及びエアコンディショナーが含まれる。各補機１７は、補機バッテリ１６から電力供給を受けることにより動作する。本実施形態の補機バッテリ１６の定格電圧は、例えば１３Ｖである。

【0025】

高圧バッテリ１８は放充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池である。ソーラーパネル１４が発電した電力がソーラーＥＣＵ２０を介して高圧バッテリ１８に供給されると、この電力が高圧バッテリ１８に充電（蓄電）される。高圧バッテリ１８は車両１２に設けられた様々な駆動用機器に接続される。これらの駆動用機器には、例えば、スタータモータ及び車両の駆動源としての電動モータが含まれる。これらの機器は、高圧バッテリ１８から電力供給を受けることにより動作する。本実施形態の高圧バッテリ１８の定格電圧は、ソーラーパネル１４の最大出力電圧より高い電圧である（例えば３５０Ｖ）。

【0026】

ソーラーＥＣＵ２０は、ソーラーパネル１４と、補機バッテリ１６及び高圧バッテリ１８と、を接続する。ソーラーＥＣＵ２０は、ソーラーパネル１４が発電した電力を補機バッテリ１６及び高圧バッテリ１８に供給可能である。図３に示されるように、ソーラーＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）２０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０Ｃ、ストレージ２０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）２０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２０Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ２０Ａ、ＲＯＭ２０Ｂ、ＲＡＭ２０Ｃ、ストレージ２０Ｄ、通信Ｉ／Ｆ２０Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ２０Ｆは、バス２０Ｚを介して相互に通信可能に接続されている。ソーラーＥＣＵ２０は、タイマー（図示省略）から日時に関する情報を取得可能である。

【0027】

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又はストレージ２０Ｄ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。ＣＰＵ２０Ａは、ＲＯＭ２０Ｂ又はストレージ２０Ｄに記録されているプログラムに従って、各構成の制御及び各種の演算処理を行う。

【0028】

ＲＯＭ２０Ｂは、各種プログラム及び各種データを格納する。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。ストレージ２０Ｄは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置により構成され、各種プログラム及び各種データを格納する。通信Ｉ／Ｆ２０Ｅは、ソーラーＥＣＵ２０が他の機器と通信するためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ２０Ｆは、様々な装置と通信するためのインタフェースである。例えば、入出力Ｉ／Ｆ２０Ｆには、ソーラーパネル１４が接続されている。

【0029】

図２には、ソーラーＥＣＵ２０の機能構成の一例がブロック図で示されている。ソーラーＥＣＵ２０は、機能構成として、電力量取得部２０１、比較部２０２、ソーラーＤＣＤＣコンバータ制御部２０３、第１コンバータ制御部（コンバータ制御部）２０４、第２コンバータ制御部（コンバータ制御部）２０５、スイッチ制御部（切替部制御部）２０６、車両状態判定部２０７及びソーラーパネル制御部２０８を有する。電力量取得部２０１、比較部２０２、ソーラーＤＣＤＣコンバータ制御部２０３、第１コンバータ制御部２０４、第２コンバータ制御部２０５、スイッチ制御部２０６、車両状態判定部２０７及びソーラーパネル制御部２０８は、ＣＰＵ２０ＡがＲＯＭ２０Ｂに記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。ソーラーＤＣＤＣコンバータ制御部２０３はソーラーＤＣＤＣコンバータ２２を制御し、第１コンバータ制御部２０４は補機ＤＣＤＣコンバータ（第１ＤＣＤＣコンバータ）２６を制御し、第２コンバータ制御部２０５は高圧ＤＣＤＣコンバータ（第２ＤＣＤＣコンバータ）２８を制御し、スイッチ制御部２０６は迂回回路（経路切替部）３０を制御する。

【0030】

図２に示されるように、ソーラーＥＣＵ２０は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、キャパシタ２４、補機ＤＣＤＣコンバータ２６、高圧ＤＣＤＣコンバータ２８及び迂回回路３０を含んで構成される。ソーラーＥＣＵ２０は電気回路２０Ｘを有する。電気回路２０Ｘは、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２に接続された第１配線２０Ｘ１、並びに、第１配線２０Ｘ１から分岐する第２配線２０Ｘ２及び第３配線２０Ｘ３を有する。以下の説明では、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２から出力され第１配線２０Ｘ１を流れる電気の電力を「出力電力Ｅｍ」と称する。

【0031】

ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を実行しながら、ソーラーパネル１４で発電された電力をキャパシタ２４、補機ＤＣＤＣコンバータ２６、高圧ＤＣＤＣコンバータ２８及び迂回回路３０に供給する。ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、ソーラーパネル１４から入力された電力の電圧を、ソーラーＤＣＤＣコンバータ制御部２０３からの指示に基づいて、所定の電圧に調整（昇圧又は降圧）しながら出力する。ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は、１次側と２次側が絶縁されていない非絶縁型のＤＣＤＣコンバータである。ソーラーパネル１４が発電動作を実行している間、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２は常に動作し続ける。なお、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２において僅かな電力損失が発生する。そのため、ソーラーパネル１４からソーラーＤＣＤＣコンバータ２２へ入力された電力の電力量より、出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅは僅かに小さい。なお、補機ＤＣＤＣコンバータ２６及び高圧ＤＣＤＣコンバータ２８においても、同様に電力損失が発生する。

【0032】

キャパシタ２４は、ソーラーパネル１４が発電し且つソーラーＤＣＤＣコンバータ２２によって電圧変換された電力を蓄電可能である。キャパシタ２４は、第２配線２０Ｘ２とグランド電位と、の間に設けられている。キャパシタ２４の蓄電量がゼロの状態で第２配線２０Ｘ２を流れる電力がキャパシタ２４に供給されると、キャパシタ２４の蓄電量及び電圧が徐々に上昇する。さらにキャパシタ２４の蓄電量が所定量に達すると、第１配線２０Ｘ１、第２配線２０Ｘ２及び第３配線２０Ｘ３の電圧である中間電圧Ｖｍが所定の大きさ（本実施形態では約２５Ｖ）に維持される。

【0033】

補機ＤＣＤＣコンバータ２６は第２配線２０Ｘ２上に設けられている。ソーラーパネル１４が発電動作を実行している間に、補機ＤＣＤＣコンバータ２６は第１コンバータ制御部２０４からの指示に基づいて、第２配線２０Ｘ２から入力された電力を電圧を下げながら補機バッテリ１６へ出力する第１作動状態と、電力を補機バッテリ１６へ出力しない第１停止状態と、に切り替わる。補機ＤＣＤＣコンバータ２６は、１次側と２次側が絶縁されていない非絶縁型のＤＣＤＣコンバータである。

【0034】

高圧ＤＣＤＣコンバータ２８は第３配線２０Ｘ３に設けられている。ソーラーパネル１４が発電動作を実行している間に、高圧ＤＣＤＣコンバータ２８は第２コンバータ制御部２０５からの指示に基づいて、第３配線２０Ｘ３から入力された電力を電圧を上げながら出力する第２作動状態と、電力を出力しない第２停止状態と、に切り替わる。高圧ＤＣＤＣコンバータ２８は、トランスによって１次側と２次側とが絶縁されている絶縁型のＤＣＤＣコンバータである。トランスを用いた絶縁型の高圧ＤＣＤＣコンバータ２８は、トランスの巻き数比（１次側コイルの巻き数と２次側コイルの巻き数との比率）によって効率が最大となる昇圧比（１次側電圧と２次側電圧との比率）が定まる。具体的には、昇圧比をトランスの巻き数と一致させると、絶縁型の高圧ＤＣＤＣコンバータ２８の効率が最大となる。

【0035】

迂回回路３０は、補機ＤＣＤＣコンバータ２６と並列をなすように第２配線２０Ｘ２に設けられている。迂回回路３０は、オフ位置（図２の実線参照）と、オン位置（図２の仮想線参照）と、の間を移動可能なスイッチ３１を有する。スイッチ３１は、例えば半導体リレーである。スイッチ３１の位置は、スイッチ制御部２０６によって制御される。スイッチ３１がオフ位置に位置するとき、電気回路２０Ｘを流れる電力は迂回回路３０を流れない。一方、スイッチ３１がオン位置に位置するとき、電気回路２０Ｘを流れる電力は迂回回路３０を介して補機バッテリ１６へ供給される。スイッチ３１がオン位置に位置するときの迂回回路３０の状態を「第１状態」と称し、スイッチ３１がオフ位置に位置するときの迂回回路３０の状態を「第２状態」と称する。迂回回路３０の初期状態は第１状態である。

【0036】

図１に示されるバッテリＥＣＵ４０は補機バッテリ１６及び高圧バッテリ１８に接続されている。バッテリＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ、通信Ｉ／Ｆ及び入出力Ｉ／Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ、通信Ｉ／Ｆ及び入出力Ｉ／Ｆは、バスを介して相互に通信可能に接続されている。バッテリＥＣＵ４０は、タイマー（図示省略）から日時に関する情報を取得可能である。

【0037】

図４には、バッテリＥＣＵ４０の機能構成の一例がブロック図で示されている。バッテリＥＣＵ４０は、機能構成として電力情報取得部（要求電力量取得部）４０１を有する。電力情報取得部４０１は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。バッテリＥＣＵ４０の電力情報取得部４０１は、補機バッテリ１６及び高圧バッテリ１８の現在の蓄電量（ＳＯＣ：State Of Charge）、容量、蓄電量の上限値、電圧及び温度を取得可能である。電力情報取得部４０１は、ＳＯＣ、容量、蓄電量の上限値、電圧及び温度に関する情報に基づいて、補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒ（閾値）を演算する。補機バッテリ１６に要求電力量Ｅｒ以下の電力量の電力が供給されるときは、補機バッテリ１６は過充電にならない。さらにソーラーＥＣＵ２０とバッテリＥＣＵ４０は、車内ネットワーク（図示省略）を介して、互いにデータ交換可能（通信可能）に接続されている。即ち、電力情報取得部４０１が取得した補機バッテリ１６及び高圧バッテリ１８のＳＯＣ、容量、蓄電量の上限値、電圧及び温度に関する情報並びに補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒに関する情報は、バッテリＥＣＵ４０からソーラーＥＣＵ２０へ送信される。

【0038】

（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

【0039】

本実施形態のソーラーＥＣＵ２０が行う処理の流れについて図５のフローチャートを用いて説明する。ソーラーＥＣＵ２０は、所定時間が経過する毎に、図５のフローチャートの処理を繰り返し実行する。

【0040】

まずステップＳ１０においてソーラーＥＣＵ２０の電力量取得部２０１は、第１配線２０Ｘ１を流れる出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅを取得する。さらに比較部２０２は、電力量取得部２０１が取得した電力量Ｅｍｅが、電力情報取得部４０１が取得し且つソーラーＥＣＵ２０へ送信された補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒ以下か否かを判定する。

【0041】

ステップＳ１０においてＹｅｓと判定したとき、ソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１１へ進み、第１コンバータ制御部２０４が補機ＤＣＤＣコンバータ２６を第１停止状態に切り替え、且つ、第２コンバータ制御部２０５が高圧ＤＣＤＣコンバータ２８を第２停止状態に切り替える。

【0042】

ステップＳ１１の処理を終えたソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１２へ進み、スイッチ制御部２０６が迂回回路３０を第１状態にする。これにより、第１配線２０Ｘ１及び第２配線２０Ｘ２の電圧並びにキャパシタ２４の電圧が、補機バッテリ１６の電圧（例えば１３Ｖ）と等しくなる。さらに出力電力Ｅｍが第１配線２０Ｘ１、第２配線２０Ｘ２及び迂回回路３０（スイッチ３１）を通って補機バッテリ１６へ供給され、補機バッテリ１６に電力が蓄電される。

【0043】

一方、ステップＳ１０においてＮｏと判定したとき、ソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１３へ進む。この場合、出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅから補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒを減じた電力量である余剰電力量Ｅｓｒはゼロより大きい。

【0044】

ステップＳ１３へ進んだソーラーＥＣＵ２０の車両状態判定部２０７は、車両１２が停車状態にあるか否かを判定する。例えば車両状態判定部２０７は、シフトポジションセンサ（図示省略）から受信したシフトレバー（図示省略）の位置に関する情報及び車速センサ（図示省略）から受信した車速に関する情報の少なくとも一方に基づいて、車両１２が停車状態にあるか否かを判定する。

【0045】

ステップＳ１３においてＹｅｓと判定したとき、ソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４へ進んだソーラーＥＣＵ２０の第１コンバータ制御部２０４が補機ＤＣＤＣコンバータ２６を第１作動状態に切り替え、且つ、第２コンバータ制御部２０５が高圧ＤＣＤＣコンバータ２８を第２作動状態に切り替える。

【0046】

ステップＳ１４の処理を終えたソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１５へ進み、スイッチ制御部２０６が迂回回路３０を第２状態に切り替える。これにより、キャパシタ２４によって約２５Ｖに維持された中間電圧Ｖｍを有する電力が、第２配線２０Ｘ２から補機ＤＣＤＣコンバータ２６へ入力され且つ第３配線２０Ｘ３から高圧ＤＣＤＣコンバータ２８へ入力される。

【0047】

第２配線２０Ｘ２から補機ＤＣＤＣコンバータ２６へ供給された電力の電圧は、補機ＤＣＤＣコンバータ２６によって約１３Ｖに降圧させられ且つ補機バッテリ１６へ供給される。第２配線２０Ｘ２から補機ＤＣＤＣコンバータ２６（補機バッテリ１６）へ供給される電力の電力量は、要求電力量Ｅｒと実質的に同一である。さらに第３配線２０Ｘ３から高圧ＤＣＤＣコンバータ２８へ余剰電力量Ｅｓｒの電力が供給される。

【0048】

ステップＳ１３においてＮｏと判定したとき、ソーラーＥＣＵ２０はステップＳ１１へ進む。

【0049】

ステップＳ１２又はＳ１５の処理を終えたとき、ソーラーＥＣＵ２０は図５のフローチャートの処理を一旦終了する。

【0050】

以上説明したように本実施形態のシステム１０においては、電力量取得部２０１が取得した電力量Ｅｍｅが補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒ以下のとき（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、第１コンバータ制御部２０４が補機ＤＣＤＣコンバータ２６を第１停止状態に切り替え、第２コンバータ制御部２０５が高圧ＤＣＤＣコンバータ２８を第２停止状態に切り替え（ステップＳ１１）、且つスイッチ制御部２０６が迂回回路３０（スイッチ３１）を第１状態に切り替える（ステップＳ１２）。システム１０がこの状態になると、ソーラーパネル１４が発電した電力（出力電力Ｅｍ）は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２から出力された後に、迂回回路３０を経由して補機バッテリ１６に供給される。換言すると、ソーラーパネル１４が発電した電力（出力電力Ｅｍ）は、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２から出力された後に、補機ＤＣＤＣコンバータ２６を経由せずに補機バッテリ１６に供給される。そのためシステム１０は、ソーラーパネル１４と補機バッテリ１６との間に２つのＤＣＤＣコンバータ（ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２、補機ＤＣＤＣコンバータ２６）が設けられている構造でありながら、ＤＣＤＣコンバータに起因する電力損失を小さくできる。

【0051】

さらに、システム１０がこの状態にあるとき、補機バッテリ１６には要求電力量Ｅｒ以下の電力量の電力が供給される。補機バッテリ１６に要求電力量Ｅｒ以下の電力量の電力が供給されるときは、補機バッテリ１６が過充電にならない。従って、システム１０がこの状態にあるとき補機バッテリ１６が劣化し難い。

【0052】

さらに、システム１０がこの状態にあるとき、ソーラーパネル１４が出力する出力電力Ｅｍの電圧は、日照量の変化に応じて変動する。一方、第１配線２０Ｘ１及び第２配線２０Ｘ２の電圧並びにキャパシタ２４の電圧は、補機バッテリ１６の電圧（例えば１３Ｖ）と等しい値に保持される。そのため、第１配線２０Ｘ１の電圧（並びに第２配線２０Ｘ２及びキャパシタ２４の電圧）が変動する場合と比べて、ソーラーＤＣＤＣコンバータ２２はＭＰＰＴ制御を容易に実行可能である。

【0053】

さらにシステム１０においては、電力量Ｅｍｅが補機バッテリ１６の要求電力量Ｅｒより大きく且つ車両１２が停車状態にあるとき（ステップＳ１０：Ｎｏ、ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、所定条件が成立する。そしてこの所定条件が成立したときに、第１コンバータ制御部２０４が補機ＤＣＤＣコンバータ２６を第１作動状態に切り替え、第２コンバータ制御部２０５が高圧ＤＣＤＣコンバータ２８を第２作動状態に切り替え（ステップＳ１４）、且つスイッチ制御部２０６が迂回回路３０（スイッチ３１）を第２状態に切り替える（ステップＳ１５）。これにより第２作動状態に切り替えられた高圧ＤＣＤＣコンバータ２８が、出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅから要求電力量Ｅｒを減じた余剰電力量Ｅｓｒの電力を高圧バッテリ１８へ入力する。そのため、ソーラーパネル１４が発電した電力の一部を高圧バッテリ１８に蓄電できる。さらにこの場合は、補機バッテリ１６に要求電力量Ｅｒ以下の電力量の電力が供給されるので、補機バッテリ１６が劣化し難い。

【0054】

さらに上記所定条件が成立しない場合は（ステップＳ１０：Ｙｅｓ又はステップＳ１３：Ｎｏ）、第１コンバータ制御部２０４が補機ＤＣＤＣコンバータ２６を第１停止状態に切り替え、第２コンバータ制御部２０５が高圧ＤＣＤＣコンバータ２８を第２停止状態に切り替え（ステップＳ１１）、且つスイッチ制御部２０６が迂回回路３０（スイッチ３１）を第１状態に切り替える（ステップＳ１２）。例えば、車両１２が走行状態にある場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、補機バッテリ１６から電力を供給される各補機１７の電力消費量は、車両１２が停車状態にある場合と比べて大きくなり易い。そのため、この場合は、補機バッテリ１６に要求電力量Ｅｒを超える電力量の電力が供給されても、電力が補機バッテリ１６に過充電されるおそれは小さい。

【0055】

以上、実施形態に係るシステム１０、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムについて説明したが、システム１０、車載ソーラー充電制御方法及びプログラムは本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。

【0056】

例えば、ステップＳ１０を「出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅが所定値（閾値）以下か」否かを判定するステップに変更してもよい。例えば、日射量が少ない場合に、電力量Ｅｍｅは当該所定値以下になる。そのため、例えば、日射量が少ないため出力電力Ｅｍの電力量Ｅｍｅが小さい場合に、発電された電力の全てが一つのバッテリ（補機バッテリ１６）にのみ供給される。従って、ソーラーパネル１４が発電した電力を補機バッテリ１６へ効率よく充電できる。

【0057】

図６に示される変形例の態様で本発明を実施してもよい。この変形例のシステム１０は、２つのソーラーパネル１４及び２つのソーラーＤＣＤＣコンバータ２２を備える。一方のソーラーパネル１４が発電した電力は一方のソーラーＤＣＤＣコンバータ２２に入力され、他方のソーラーパネル１４が発電した電力は他方のソーラーＤＣＤＣコンバータ２２に入力される。

【符号の説明】

【0058】

１０ 車載ソーラー充電制御システム（システム）
１２ 車両
１４ ソーラーパネル
１６ 補機バッテリ（第１バッテリ）
１７ 補機
１８ 高圧バッテリ（第２バッテリ）
２０ ソーラーＥＣＵ
２０Ｘ 電気回路
２０１ 電力量取得部
２０２ 比較部
２０４ 第１コンバータ制御部（コンバータ制御部）
２０５ 第２コンバータ制御部（コンバータ制御部）
２０６ スイッチ制御部（切替部制御部）
２２ ソーラーＤＣＤＣコンバータ
２６ 補機ＤＣＤＣコンバータ（第１ＤＣＤＣコンバータ）
２８ 高圧ＤＣＤＣコンバータ（第２ＤＣＤＣコンバータ）
３０ 迂回回路（経路切替部）
４０１ 電力情報取得部（要求電力量取得部）
Ｅｍ 出力電力
Ｅｒ 要求電力量
Ｅｍｅ 電力量
Ｅｓｒ 余剰電力量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】