DE102018120475A1

DE102018120475A1 - Ladungssteuerungssystem und ladungssteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102018120475A1
Application number: DE102018120475.2A
Authority: DE
Inventors: Koichi GO; Tatsuya Miyoshi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2019-03-07
Also published as: CN109474056A; US11894715B2; US20190074711A1; CN109474056B

Abstract

Ein Ladungssteuerungssystem mit einem Solarpanel (11), das konfiguriert ist, elektrische Leistung mit Sonnenlicht zu erzeugen, einer ladbaren und entladbaren ersten Batterie (12), einer ladbaren und entladbaren zweiten Batterie (13) und einer Ladungssteuerungseinheit (14), die mit dem Solarpanel (11), der ersten Batterie (12) und der zweiten Batterie (13) verbunden ist, und ein Verfahren des Ladungssteuerungssystems sind bereitgestellt. Die Ladungssteuerungseinheit (14) ist konfiguriert, zwischen einer ersten Betriebsart (indirekte Ladungsbetriebsart), in der ein Prozess des Ladens der ersten Batterie (12) mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, und ein Prozess des Ladens der zweiten Batterie (13) mit elektrischer Leistung, die in der ersten Batterie (12) gespeichert ist, wiederholt in Abhängigkeit von einem Ladezustand der ersten Batterie (12) ausgeführt werden, und eine einer zweiten Betriebsart (direkten Ladungsbetriebsart), in der elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, direkt in die zweite Batterie (13) geladen wird, zumindest auf der Grundlage von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, umzuschalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Ladungssteuerungssystem, das ein Solarpanel verwendet, und ein Ladungssteuerungsverfahren, das in dem Ladungssteuerungssystem ausgeführt wird.
Beschreibung des Stands der Technik
Beispielsweise offenbart die JP 2014 - 007 937 A ein System, das einen Ladewirkungsgrad durch Ausführen eines Prozesses des anfänglichen Ladens einer Solarbatterie, die eine Batterie zum zeitweiligen Speichern ist, mit elektrischer Leistung, die durch ein Solarpanel erzeugt wird, und darauffolgendes Laden einer Hauptbatterie mit der in der Solarbatterie gespeicherten elektrischen Leistung verbessert hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem in der JP 2014 - 007 937 A beschriebenen System werden Laden der Solarbatterie und Entladen der Solarbatterie einfach in Reaktion auf eine Änderung im Ladezustand (SOC) der Solarbatterie umgeschaltet. Aus diesem Grund kann, wenn die durch das Solarpanel erzeugte elektrische Leistung hoch ist, der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in dem System sich verschlechtern.
Der Prozess des abwechselnden Ladens und Entladens der Solarbatterie beeinflusst die Haltbarkeit und Lebensdauer der Solarbatterie und ebenfalls die Haltbarkeit und die Lebensdauer einer Relaisschaltung, die das Solarpanel mit der Hauptbatterie verbindet. Aus diesem Grund ist ein unbedachtes Erhöhen der Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der Batterie für das System nicht wünschenswert.
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Unannehmlichkeit gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Ladungssteuerungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Anzahl der Durchführungen eines Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens einer Batterie zu reduzieren, während eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad (Wirkungsgrad der Verwendung) der elektrischen Leistung, die durch ein Solarpanel erzeugt wird, minimiert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Ladungssteuerungssystem, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist, und durch ein Ladungssteuerungsverfahren gelöst, wie es in Patentanspruch 13 angegeben ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung stellt ein Ladungssteuerungssystem bereit. Das Ladungssteuerungssystem weist ein Solarpanel, eine erste Batterie, eine zweite Batterie und eine Ladungssteuerungseinheit auf. Das Solarpanel ist konfiguriert, elektrische Leistung mit Sonnenlicht zu erzeugen. Die erste Batterie ist konfiguriert, ladbar und entladbar zu sein. Die zweite Batterie ist konfiguriert, ladbar und entladbar zu sein. Die Ladungssteuerungseinheit ist mit dem Solarpanel, der ersten Batterie und der zweiten Batterie verbunden. Die Ladungssteuerungseinheit ist konfiguriert, zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zumindest auf der Grundlage von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, umzuschalten. Die erste Betriebsart ist eine indirekte Ladungsbetriebsart, in der ein Prozess des Ladens der ersten Batterie mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, und ein Prozess des Ladens der zweiten Batterie mit elektrischer Leistung, die in der ersten Batterie gespeichert ist, wiederholt in Abhängigkeit von einem Ladezustand der ersten Batterie ausgeführt werden. Die zweite Betriebsart ist eine direkte Ladungsbetriebsart, in der elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, direkt in die zweite Batterie geladen wird.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem werden die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart zumindest auf der Grundlage von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, umgeschaltet. Somit ist es möglich, ein Laden der Batterie zu verhindern, während der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung niedrig bleibt. Da die zweite Betriebsart ausgeführt wird, ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der ersten Batterie in der ersten Betriebsart zu reduzieren.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart zu einem Zeitpunkt zu ändern, der sich von einem Zeitpunkt unterscheidet, zu dem sich die erzeugte elektrische Leistung über einen ersten Schwellwert hinweg verändert, so dass die Ladungssteuerungseinheit eine Ladungsbetriebsart mit einem höheren Verwendungswirkungsgrad (Wirkungsgrad der Verwendung) der erzeugten elektrischen Leistung als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung einer anderen Ladungsbetriebsart auswählt, wenn die elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, sich über den ersten Schwellwert hinweg verändert, zu dem eine Beziehung, die ist, ob der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in Bezug auf die elektrische Leistung in der ersten Betriebsart höher als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in Bezug auf die elektrische Leistung in der zweiten Betriebsart ist, sich ändert. Der erste Schwellwert kann ein Wert sein, der auf der Grundlage von Faktoren erhalten wird, die einen elektrischen Leistungsverbrauch und einen elektrischen Leistungsverlust in dem Ladungssteuerungssystem aufweisen.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart häufig als Ergebnis von momentanen Fluktuationen in der durch das Solarpanel erzeugten elektrischen Leistung umgeschaltet werden (Steuerungsflattern), da die Ladungsbetriebsart nicht unmittelbar umgeschaltet wird, selbst wenn sich die durch das Solarpanel erzeugte elektrische Leistung über den ersten Schwellwert hinweg verändert hat.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, wenn während der Ausführung der zweiten Betriebsart elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, kleiner als oder gleich wie ein zweiter Schwellwert wird, der kleiner als der erste Schwellwert ist. Der zweite Schwellwert kann ein unterer elektrischer Grenzleistungswert sein, bis zu dem eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad der elektrischen Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, zugelassen ist.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem ist es, wenn ein unterer elektrischer Grenzleistungswert, bis zu dem eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad der elektrischen Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, in dem Ladungssteuerungssystem zugelassen ist, für den zweiten Schwellwert eingestellt ist, möglich, kontinuierlich die zweite Betriebsart auszuführen. Somit ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der ersten Batterie in der ersten Betriebsart zu reduzieren.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, in einen Bereich von dem ersten Schwellwert bis zu dem zweiten Schwellwert fällt, und während der Ausführung der zweiten Betriebsart eine kumulative Größe erzeugter elektrischer Leistung, die den ersten Schwellwert für eine vorbestimmte Dauer (Periode) überschreitet, kleiner als eine kumulative Größe erzeugter elektrischer Leistung wird, die kleiner als oder gleich wie der erste Schwellwert während der vorbestimmten Dauer wird.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem ist es, selbst wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, nicht einen unteren elektrischen Grenzleistungswert erreicht, jedoch wenn auf der Grundlage der kumulativen Größen der erzeugten elektrischen Leistung bestimmt wird, dass der Verwendungswirkungsgrad der durch das Solarpanel erzeugten elektrischen Leistung sich deutlich verringert hat, möglich, die Ladungsbetriebsart von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern. Somit ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der ersten Batterie in der ersten Betriebsart zu reduzieren, und es ist möglich, die Ausführung eines Ladeprozesses in der zweiten Betriebsart zu verhindern, während der der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung niedrig bleibt.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt zu ändern, zu dem die Ladungsbetriebsart umgeschaltet worden ist, wenn die durch das Solarpanel erzeugte elektrische Leistung den ersten Schwellwert während der Ausführung der ersten Betriebsart überschreitet.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem ist es, selbst wenn die durch das Solarpanel erzeugte elektrische Leistung den ersten Schwellwert überschreitet, möglich, kontinuierlich die erste Betriebsart durchzuführen, bis die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Somit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart häufig als Ergebnis momentaner Fluktuationen in der durch das Solarpanel erzeugten elektrischen Leistung umgeschaltet werden.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, direkt die zweite Batterie mit zumindest einer Größe von elektrischer Leistung bis zu einem dritten Schwellwert von der durch das Solarpanel erzeugten elektrischen Leistung zu laden und die erste Batterie mit einer restlichen überschüssigen elektrischen Leistung zu laden, die nicht direkt in die zweite Batterie geladen wird. Der dritte Schwellwert kann ein minimaler erforderlicher elektrischer Leistungswert zum Laden der zweiten Batterie sein, wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, solang wie elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, den dritten Schwellwert überschreitet, der höher als der erste Schwellwert ist.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem wird beispielsweise, wenn die zweite Batterie einen eingestellten minimalen erforderlichen vorbestimmten elektrischen Leistungswert zum Laden aufweist, und wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, einen vorbestimmten elektrischen Leistungswert (= dritten Schwellwert) überschreitet, eine Größe überschüssiger elektrischer Leistung, die den vorbestimmten elektrischen Leistungswert (dritten Schwellwert) überschreitet, in die erste Batterie geladen, während die zweite Betriebsart ausgeführt wird. Somit tritt keine Vergeudung erzeugter elektrischer Leistung wie Beseitigen überschüssiger elektrischer Leistung auf.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die erste Batterie mit der überschüssigen elektrischen Leistung nicht zu laden, selbst wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, den dritten Schwellwert überschreitet, sondern wenn der Ladezustand der ersten Batterie sich auf eine vorbestimmte obere Grenze erhöht. Mit einer derartigen Steuerung über das Ladungssteuerungssystem ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Batterie derart geladen wird, dass sie eine obere Grenze überschreitet und einen überladenen Zustand annimmt.
In dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die zweite Batterie mit aller elektrischer Leistung zu laden, die durch das Solarpanel erzeugt wird, und die zweite Batterie von der ersten Batterie mit elektrischer Leistung entsprechend einer Mindermenge (shortage) der erzeugten elektrischen Leistung unterhalb des dritten Schwellwerts zu laden, wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, solang wie elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, nicht den dritten Schwellwert überschreitet, der höher als der erste Schwellwert ist.
Mit dem auf diese Weise konfigurierten Ladungssteuerungssystem wird beispielsweise, wenn die zweite Batterie einen minimalen erforderlichen vorbestimmten elektrischen Leistungswert zum Laden eingestellt hat und wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, kleiner als der vorbestimmte elektrische Leistungswert (=dritter Schwellwert) ist, die Ausführung der zweiten Betriebsart durch Laden der zweiten Batterie aus der ersten Batterie mit elektrischer Leistung entsprechend der Mindermenge der elektrischen Leistung unterhalb des vorbestimmten elektrischen Leistungswerts (dritter Schwellwert) fortgesetzt. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladungsbetriebsart unmittelbar von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart umgeschaltet wird, so ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart häufig umgeschaltet werden.
In dem Ladungssteuerungssystem kann die Ladungssteuerungseinheit konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, selbst wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, den dritten Schwellwert nicht überschreitet, sondern wenn der Ladezustand der ersten Batterie sich auf eine vorbestimmte untere Grenze verringert. Mit einer derartigen Steuerung der Ladungssteuerungseinheit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Batterie derart entladen wird, dass der Ladezustand kleiner als eine untere Grenze wird und einen überentladenen Zustand annimmt.
Jeder der Prozesse, die durch die Ladungssteuerungseinheit des vorstehend beschriebenen Ladungssteuerungssystems ausgeführt werden, können als ein Ladungssteuerungsverfahren angesehen werden, das eine Verarbeitungsabfolge bereitstellt. Dieses Verfahren ist in einem Format eines Programms bereitgestellt, um einen Computer zu veranlassen, eine Verarbeitungsabfolge auszuführen. Das Programm kann in einem Computer in einer Art eingeführt werden, die auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es mit dem Ladungssteuerungssystem gemäß der Erfindung möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der Batterie zu reduzieren, während eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, minimiert wird.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen zeigen:

1 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Ladungssteuerungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
2 einen Graphen, der die Beziehung zwischen elektrischer Leistung, die durch ein in 1 gezeigtes Solarpanel erzeugt wird, und einem Verwendungswirkungsgrad des Ladungssteuerungssystems veranschaulicht;
3 ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer ersten Ladungssteuerung veranschaulicht, die eine in 1 gezeigte Ladungssteuerungseinheit ausführt;
4 einen Graphen, der einen Betriebsartumschaltzeitpunkt in der ersten Ladungssteuerung veranschaulicht, die die Ladungssteuerungseinheit ausführt;
5 einen Graphen, der ein Beispiel für Fluktuationen in erzeugter elektrischer Leistung in einem Ladungsprozess einer zweiten Betriebsart veranschaulicht, den die Ladungssteuerungseinheit ausführt;
6 ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer zweiten Ladungssteuerung veranschaulicht, die die Ladungssteuerungseinheit ausführt;
7 einen Graphen, der einen Betriebsartumschaltzeitpunkt in der zweiten Ladungssteuerung veranschaulicht; und
8 einen Graphen, der ein Beispiel von Fluktuationen in erzeugter elektrischer Leistung in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ein Ladungssteuerungssystem und ein Ladungssteuerungsverfahren, die ein Solarpanel verwenden, gemäß der Erfindung laden eine Batterie, während auf der Grundlage des Betrags der erzeugten elektrischen Leistung auf eine Ladungsbetriebsart mit einem höheren Verwendungswirkungsgrad von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, in dem Ladungssteuerungssystem gewechselt wird. Somit ist es möglich, ein Laden der Batterie zu verhindern, während der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung niedrig bleibt.
Zunächst ist die Konfiguration des Ladungssteuerungssystems beschrieben. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Ladungssteuerungssystems 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das in 1 gezeigte Ladungssteuerungssystem 1 weist ein Solarpanel 11, eine Solarbatterie 12, eine Antriebsbatterie 13, eine Ladungssteuerungseinheit 14 und eine Batterieüberwachungseinheit 15 auf. In 1 sind Drähte, die elektrische Leistung führen, durch durchgezogene Linien angegeben, und sind Drähte, die Steuerungssignale und dergleichen und nicht elektrische Leistung führen, durch gestrichelte Linien angegeben.
Das Solarpanel 11 ist beispielweise ein Solarzellenmodul, das elektrische Leistung bei Empfang von Bestrahlung mit Sonnenlicht erzeugt. Die Größe von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, hängt von Solarbestrahlung ab. Elektrische Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, wird zu der Ladungssteuerungseinheit 14 ausgegeben. Das Solarpanel 11 kann beispielsweise auf dem Dach eines Fahrzeugs oder dergleichen installiert sein.
Die Solarbatterie 12 ist ein elektrisches Leistungsspeicherelement, das konfiguriert ist, ladbar und entladbar zu sein, und ist beispielsweise eine Bleispeicherbatterie, eine Nickelmetallhydridbatterie oder dergleichen. Die Solarbatterie 12 ist mit der Ladungssteuerungseinheit 14 verbunden, um in der Lage zu sein, mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, geladen zu werden, und um in der Lage zu sein, elektrische Leistung, die in ihr geladen ist, zu der Antriebsbatterie 13 zu entladen. Die Solarbatterie 12 entspricht einer „ersten Batterie“ der Erfindung.
Die Antriebsbatterie 13 ist ein elektrisches Leistungsspeicherelement, das konfiguriert ist, ladbar und entladbar zu sein, und ist beispielsweise eine Bleispeicherbatterie, eine Nickelmetallhydridbatterie oder dergleichen. Die Antriebsbatterie 13 ist mit der Ladungssteuerungseinheit 14 verbunden, um in der Lage zu sein, mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, geladen zu werden, und um in der Lage zu sein, mit elektrischer Leistung, die in der Solarbatterie 12 geladen ist, geladen zu werden. Die Antriebsbatterie 13 ist mit einer vorbestimmten Vorrichtung zum Antrieb eines Fahrzeugs (die nicht gezeigt ist) verbunden und führt elektrische Versorgungsleistung zu, die zum Betrieb des Fahrzeugs benötigt wird. Die Antriebsbatterie 13 entspricht einer „zweiten Batterie“ der Erfindung.
Die Batterieüberwachungseinheit 15 ist konfiguriert, in der Lage zu sein, den Ladezustand (SOC) der Antriebsbatterie 13 zu überwachen, und stellt ein Überwachungsergebnis der Ladungssteuerungseinheit 14 oder dergleichen bereit. Lediglich während die Antriebsbatterie 13 unter der Steuerung der Ladungssteuerungseinheit 14 (die nachstehend beschrieben ist) geladen wird, wird der Batterieüberwachungseinheit 15 elektrische Leistung von einer vorbestimmten Batterie zugeführt und ist in der Lage, den Ladezustand (SOC) der Antriebsbatterie 13 zu überwachen.
Die Ladungssteuerungseinheit 14 ist mit dem Solarpanel 11, der Solarbatterie 12, der Antriebsbatterie 13 und der Batterieüberwachungseinheit 15 verbunden. Die Ladungssteuerungseinheit 14 überwacht den Ladezustand (SOC) der Solarbatterie 12. Die Ladungssteuerungseinheit 14 ist konfiguriert, in der Lage zu sein, das Laden jeder Batterie mit elektrischer Leistung X, die von dem Solarpanel 11 erzeugt wird und daraus eingegeben wird, auf der Grundlage des Betrags der erzeugten elektrischen Leistung X und des Ladezustands der Solarbatterie 12 zu steuern. Insbesondere schaltet die Ladungssteuerungseinheit 14 zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zumindest auf der Grundlage der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X derart um, dass der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X sich verbessert.
Ein Ladungsprozess einer ersten Betriebsart ist ein Prozess des Wiederholens eines Prozesses A und eines Prozesses B in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Solarbatterie 12. In dem Prozess A wird die Solarbatterie 12 mit der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X geladen. In dem Prozess B wird die Antriebsbatterie 13 mit der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X und der in der Solarbatterie 12 gespeicherten elektrischen Leistung geladen. Insbesondere wird der Prozess A ausgeführt, bis der Ladezustand der Solarbatterie 12 eine vorbestimmte obere Grenze erreicht, und dann wird der Prozess B ausgeführt, bis der Ladezustand der Solarbatterie 12 eine vorbestimmte untere Grenze erreicht. Auf diese Weise werden der Prozess A und der Prozess B wiederholt ausgeführt. Das heißt, dass der Ladungsprozess der ersten Betriebsart ein Prozess des indirekten Ladens der Antriebsbatterie 13 mit der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X über die Solarbatterie 12 ist.
Demgegenüber ist ein Ladungsprozess einer zweiten Betriebsart ein Prozess des direkten Ladens der Antriebsbatterie 13 mit der vollständigen oder einem Teil der elektrischen Leistung X, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird.
Wie es in 2 gezeigt ist, ändern sich in Bezug auf den Verwendungswirkungsgrad der elektrischen Leistung X, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, in dem Ladungssteuerungssystem 1 der Verwendungswirkungsgrad in dem Ladungsprozess der ersten Betriebsart und der Verwendungswirkungsgrad in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart in einer Betragsbeziehung an einem Punkt eines vorbestimmten Schwellwerts α (der einem „ersten Schwellwert“ der Erfindung entspricht). Daher ist, wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist, der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in dem Ladungsprozess der ersten Betriebsart höher als in dem zweiten Ladungsprozess der zweiten Betriebsart. Wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet, ist der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart höher als in dem Ladungsprozess der ersten Betriebsart.
Der Schwellwert α kann auf der Grundlage eines elektrischen Leistungsverbrauchs eines (nicht gezeigten) Gleichspannungswandlers, der in dem Ladungssteuerungssystem 1 verwendet wird, eines elektrischen Leistungsverlusts (Drahtverlusts) aufgrund eines Drahts, der die Ladungssteuerungseinheit 14 mit der Solarbatterie 12 verbindet, eines elektrischen Leistungsverlusts (Ladungs-Entladungs-Verlust) auf der Grundlage des Ladungs-Entladungs-Wirkungsgrads der Solarbatterie 12, eines elektrischen Leistungsverlusts (Leistungsversorgungsverlust), der aus der elektrischen Leistungsversorgung zum Aktivieren der Batterieüberwachungseinheit 15 resultiert, und dergleichen erhalten werden.
Die Ladungssteuerungseinheit 14 weist beispielweise eine elektronische Solarsteuerungseinheit (Solar-ECU) 14A und eine Relaisschaltung 14B auf. Die Solar-ECU 14A weist eine vorbestimmte elektrische Leistungsumwandlungsfunktion auf. Die Solar-ECU 14A ist in der Lage, elektrische Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, auf eine vorbestimmte Spannung umzuwandeln (heraufzusetzen oder herunterzusetzen) und elektrische Leistung in der Solarbatterie 12 zu speichern. Die Solar-ECU 14A ist ebenfalls in der Lage, elektrische Leistung, die in der Solarbatterie 12 gespeichert ist, auf eine vorbestimmte Spannung umzuwandeln (heraufzusetzen oder herunterzusetzen) und die umgewandelte elektrische Leistung zu der Antriebsbatterie 13 zu entladen. Die Solar-ECU 14A unterbricht eine Verbindung der Ladungssteuerungseinheit 14 mit der Antriebsbatterie 13 durch Aktivieren der Relaisschaltung 14B, während der Prozess A in der ersten Betriebsart ausgeführt wird. Während die Relaisschaltung 14B aktiv ist, wird Zufuhr elektrischer Leistung zu der Batterieüberwachungseinheit 15 gestoppt.
Nachstehend ist eine Steuerung beschrieben, die das Ladungssteuerungssystem ausführt. Eine Ladungssteuerung, die das Ladungssteuerungssystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführt, ist weiter unter Bezugnahme auf 3 bis 8 beschrieben.
Nachstehend ist eine erste Ladungssteuerung beschrieben. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der ersten Ladungssteuerung veranschaulicht, die die Ladungssteuerungseinheit 14 des Ladungssteuerungssystems 1 ausführt. 4 zeigt einen Graphen, der den Zeitpunkt des Umschaltens zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart in der ersten Ladungssteuerung veranschaulicht. 5 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel für Fluktuationen in erzeugter elektrischer Leistung X in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart veranschaulicht.
Die in 3 gezeigte erste Ladungssteuerung wird gestartet, wenn das Ladungssteuerungssystem 1 beispielweise als Ergebnis von Einschalten oder dergleichen arbeitet, und wird wiederholt ausgeführt, bis das Ladungssteuerungssystem 1 als Ergebnis eines Ausschaltens oder dergleichen stoppt.
In Schritt S301 wird bestimmt, ob die gegenwärtig ausgeführte Ladungsbetriebsart die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart ist. Die Ladungsbetriebsart unmittelbar nach Beginn des Betriebs des Ladungssteuerungssystems 1 kann beispielsweise auf irgendeine der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart als Standard vorab eingestellt sein oder kann auf der Grundlage der elektrischen Leistung X, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, unmittelbar nach Beginn des Betriebs des Ladungssteuerungssystems 1 bestimmt werden. Wenn die Ladungsbetriebsart die erste Betriebsart ist, geht der Prozess zu Schritt S302 über. Wenn die Ladungsbetriebsart die zweite Betriebsart ist, geht der Prozess zu Schritt S306 über.
In Schritt S302 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet, bei dem der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X in der zweiten Betriebsart höher als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X in der ersten Betriebsart ist. Wenn die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet (Ja in S302), geht der Prozess zu Schritt S303 über. Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α nicht überschreitet (Nein in S302), wird der Prozess von Schritt S302 erneut bestimmt.
In Schritt S303 wird bestimmt, ob eine Zeit T2, die seit dem Zeitpunkt, zu dem die Ladungsbetriebsart von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, eine vorbestimmte Zeit T1 erreicht hat. Diese Bestimmung wird ausgeführt, um, wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert (variiert) hat, die Ladungsbetriebsart zu einem Zeitpunkt umzuschalten, der sich von dem Zeitpunkt unterscheidet, zu dem sich die erzeugte elektrische Leistung X über den Schwellwert α hinweg verändert (T2 ≥ T1). Die vorbestimmte Zeit T1 kann beispielsweise auf eine Zeit eingestellt werden, die für den in der ersten Betriebsart ausgeführten Prozess des Ladens der Solarbatterie 12 mit der erzeugten elektrischen Leistung X und den Prozess des Ladens der Antriebsbatterie 13 mit der in der Solarbatterie 12 gespeicherten elektrischen Leistung erforderlich ist, und die auf der Grundlage der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X bestimmt ist.
Wenn die verstrichene Zeit T2 die vorbestimmte Zeit T1 erreicht hat (Ja in S303), geht der Prozess zu Schritt S304 über (Prozess (1) in 4). Wenn demgegenüber die verstrichene Zeit T2 die vorbestimmte Zeit T1 nicht erreicht hat (Nein in S303), kehrt der Prozess zu Schritt S302 zurück.
In Schritt S304 wird die Ladungsbetriebsart von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet. Somit wird der Ladungsprozess der zweiten Betriebsart ausgeführt. In der ersten Ladungssteuerung wird die gesamte elektrische Leistung X, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, direkt in die Antriebsbatterie 13 geladen. Wenn die Ladungsbetriebsart umgeschaltet wird, geht der Prozess zu Schritt S305 über.
In Schritt S305 wird die verstrichene Zeit T2 bis dann zurückgesetzt, und ein Zählen der verstrichenen Zeit T2 wird neu gestartet. Da das Zählen neu gestartet wird, kehrt der Prozess zu Schritt S301 zur Bestimmung der Ladungsbetriebsart zurück.
In Schritt S306 wird eine Akkumulierung kumulativer Größen S1, S2 der erzeugten elektrischen Leistung gestartet. Wie es in 5 gezeigt ist, wird die kumulative Größe S1 der erzeugten elektrischen Leistung eine Größe, die durch akkumulatives Integrieren einer Größe elektrischer Leistung, die den Schwellwert α überschreitet, von der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X für eine vorbestimmte Dauer erhalten. Wie es in 5 gezeigt ist, ist die kumulative Größe S2 der erzeugten elektrischen Leistung eine Größe, die durch akkumulatives Integrieren einer Größe elektrischer Leistung, die kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist, von der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung für eine vorbestimmte Dauer erhalten wird. Wenn die Akkumulierung der kumulativen Größen der erzeugten elektrischen Leistung gestartet wird, geht der Prozess zu Schritt S307 über.
In Schritt S307 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α wird, bei dem der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X in der ersten Betriebsart höher als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X in der zweiten Betriebsart ist. Wenn die erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α wird (Ja in S307), geht der Prozess zu Schritt 308 über. Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X nicht kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist (Nein in S307), wird der Prozess von Schritt 307 erneut bestimmt.
In Schritt S308 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X einen vorbestimmten Schwellwert β (der einem „zweiten Schwellwert“ gemäß der Erfindung entspricht) überschreitet, der kleiner als der Schwellwert α ist. Diese Bestimmung wird ausgeführt, um, wenn, die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert hat, die Ladungsbetriebsart zu einem Zeitpunkt umzuschalten, der sich von dem Zeitpunkt unterscheidet, zu dem die erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert (X ≤ ß). Der Schwellwert β kann auf einen Punkt eingestellt sein, zu dem bestimmt wird, dass der Verwendungswirkungsgrad der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X sich deutlich in dem Ladungssteuerungssystem 1 verringert. Beispielsweise gibt es, wenn elektrische Leistung, die durch die Batterieüberwachungseinheit 15 verbraucht wird, höher ist als die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X, keinen Vorteil beim Laden der Antriebsbatterie 13 mit der erzeugten elektrischen Leistung X, so dass die elektrische Leistung, die von der Batterieüberwachungseinheit 15 verbraucht wird, für den Schwellwert β eingestellt werden kann.
Wenn die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert β überschreitet (Ja in S308), geht der Prozess zu Schritt S309 über (Prozess (2) von 4). Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert β nicht überschreitet (Nein in S308), geht der Prozess zu Schritt S310 über.
In Schritt S309 wird bestimmt, ob die kumulative Größe S2 der erzeugten elektrischen Leistung die kumulative Größe S1 der erzeugten elektrischen Leistung überschreitet. Diese Bestimmung wird ebenfalls ausgeführt, um, wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert hat, die Ladungsbetriebsart zu einem Zeitpunkt umzuschalten, der sich von dem Zeitpunkt unterscheidet, zu dem die erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert (S2 > S1). Durch Vergleichen der kumulativen Größe S1 der erzeugten elektrischen Leistung mit der kumulativen Größe S2 der erzeugten elektrischen Leistung ist es möglich, die Tatsache zu erfassen, dass sich der Verwendungswirkungsgrad 70 in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart verringert hat.
Wenn die kumulative Größe S2 der erzeugten elektrischen Leistung die kumulative Größe S1 der erzeugten elektrischen Leistung überschreitet (Ja in S309), geht der Prozess zu Schritt S310 über (Prozess (3) von 4). Wenn demgegenüber die kumulative Größe S2 der erzeugten elektrischen Leistung die kumulative Größe S1 der erzeugten elektrischen Leistung nicht überschreitet (Nein in S309), kehrt der Prozess zu Schritt S307 zurück.
In Schritt S310 wird die Ladungsbetriebsart von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart umgeschaltet. Somit wird der Ladungsprozess der ersten Betriebsart ausgeführt. In der ersten Ladungssteuerung werden der Prozess A des Ladens der Solarbatterie 12 mit der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X und der Prozess B des Ladens der Antriebsbatterie 13 mit der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X und der in der Solarbatterie 12 gespeicherten elektrischen Leistung in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Solarbatterie 12 wiederholt. Wenn die Ladungsbetriebsart umgeschaltet wird, geht der Prozess zu Schritt S311 über.
In Schritt S311 werden die kumulativen Größen S1, S2 der erzeugten elektrischen Leistung zurückgesetzt. Wenn die kumulativen Größen der erzeugten elektrischen Leistung zurückgesetzt sind, kehrt der Prozess zu Schritt S301 zur Bestimmung der Ladungsbetriebsart zurück.
Nachstehend ist die zweite Ladungssteuerung beschrieben. 6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der zweiten Ladungssteuerung veranschaulicht, die die Ladungssteuerungseinheit 14 des Ladungssteuerungssystems 1 ausführt. 7 zeigt einen Graphen, der den Zeitpunkt des Umschaltens zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart in der zweiten Ladungssteuerung veranschaulicht. 8 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel für Fluktuationen in der erzeugten elektrischen Leistung X in dem Ladungsprozess der zweiten Betriebsart veranschaulicht.
Die in 6 gezeigte zweite Ladungssteuerung unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen in 3 gezeigten ersten Ladungssteuerung in den Prozessen von Schritt S601 bis S607. Nachstehend ist die zweite Ladungssteuerung unter Fokussierung auf diese unterschiedlichen Prozesse beschrieben.
In Schritt S301 wird bestimmt, ob die gegenwärtig ausgeführte Ladungsbetriebsart die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart ist. Wenn die Ladungsbetriebsart die erste Betriebsart ist, geht der Prozess zu Schritt S601 über. Wenn die Ladungsbetriebsart die zweite Betriebsart ist, geht der Prozess zu Schritt S603 über.
In Schritt S601 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X einem vorbestimmten Schwellwert γ (der einem „dritten Schwellwert“ gemäß der Erfindung entspricht) überschreitet, der höher als der Schwellwert α ist. Diese Bestimmung wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X einen elektrischen Ladungszulassungsleistungswert erfüllt, der ein minimaler erforderlicher elektrischer Leistungswert zum Laden ist, der für die Antriebsbatterie 13 vorab eingestellt ist. Somit kann der Schwellwert γ auf den elektrischen Ladungszulassungsleistungswert eingestellt sein.
Wenn die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ überschreitet (Ja in S601), geht der Prozess zu Schritt S303 über. Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ nicht überschreitet (Nein in S601), wird der Prozess von S601 erneut bestimmt.
In Schritt S303 wird bestimmt, ob die Zeit T2, die seit dem Zeitpunkt, zu dem die Ladungsbetriebsart von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, die vorbestimmte Zeit T1 erreicht hat. Wenn die verstrichene Zeit T2 die vorbestimmte Zeit T1 erreicht hat (Ja in S303), kehrt der Prozess zu Schritt S602 zurück. Wenn demgegenüber die verstrichene Zeit T2 die vorbestimmte Zeit T1 nicht erreicht hat (Nein in S303), kehrt der Prozess zu Schritt S601 zurück.
In Schritt S602 wird die Ladungsbetriebsart von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet. Somit wird der Ladungsprozess der zweiten Betriebsart ausgeführt. In der zweiten Ladungssteuerung wird eine Größe elektrischer Leistung bis zu dem Schwellwert γ, die ein Teil der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X ist, direkt in die Antriebsbatterie 13 geladen. Wenn die Ladungsbetriebsart umgeschaltet wird, geht der Prozess zu Schritt S305 über.
In Schritt S306 wird die Akkumulation kumulativer Größen S1, S2 erzeugter elektrischer Leistung gestartet. Wenn die Akkumulation der kumulativen Größen der erzeugten elektrischen Leistung gestartet wird, geht der Prozess zu Schritt S603 über.
In Schritt S603 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert γ ist. Diese Bestimmung wird ebenfalls ausgeführt, um zu bestimmen, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X einen minimalen erforderlichen elektrischen Ladungszulassungsleistungswert zum Laden erfüllt, der in der Antriebsbatterie 13 vorab eingestellt ist. Wenn die erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert γ ist (Ja in S603), geht der Prozess zu Schritt S604 über (Bereich (4) von 7). Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ überschreitet (Nein in S603), geht der Prozess zu Schritt S605 über (Bereich (5) von 7).
In Schritt S604 wird bestimmt, ob der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 eine vorbestimmte untere Grenze L überschreitet. Diese Bestimmung wird ausgeführt, um eine Situation zu vermeiden, in der der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 einen überentladenen (übermäßig entladenen) Zustand erreicht. Somit wird die untere Grenze L auf der Grundlage des Ladezustands eingestellt, zu dem der Ladezustand SB_SOC ein überentladener Zustand wird. Wenn der Ladezustand SB_SOC die untere Grenze L überschreitet (Ja in S604), geht der Prozess zu Schritt S307 über. Wenn demgegenüber der Ladezustand SB_SOC kleiner als oder gleich wie die untere Grenze L ist (Nein in S604), geht der Prozess zu Schritt S310 über.
In Schritt S307 wird bestimmt, ob die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist. Wenn die erzeugte elektrische Leistung X kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist (Ja in S307), geht der Prozess zu Schritt S308 über. Wenn demgegenüber die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet (Nein in S307), geht der Prozess zu Schritt S607 über.
In Schritt S605 wird bestimmt, ob der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 kleiner als eine vorbestimmte obere Grenze H ist. Diese Bestimmung wird ausgeführt, um eine Situation zu vermeiden, in der der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 einen überladenen (übermäßig geladenen) Zustand erreicht. Somit ist die obere Grenze H auf der Grundlage des Ladezustands eingestellt, bei dem der Ladezustand SB_SOC ein überladener Zustand wird. Wenn der Ladezustand SB_SOC kleiner als die obere Grenze H ist (Ja in S605), geht der Prozess zu Schritt S606 über. Wenn demgegenüber der Ladezustand SB_SOC höher als oder gleich wie die obere Grenze H ist (Nein in S605), kehrt der Prozess zu Schritt S603 zurück.
In Schritt S606 wird ein Prozess des Speicherns einer Größe elektrischer Leistung, die den Schwellwert γ überschreitet, das heißt, der restlichen überschüssigen elektrischen Leistung, die nicht direkt in die Antriebsbatterie 13 geladen wird, von der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung in die Solarbatterie 12 (elektrischer Überschussleistungsspeicher) ausgeführt. Wie es in 8 gezeigt ist, wird während einer „Überschuss“-Dauer (-Periode), in der die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ überschreitet, die überschüssige elektrische Leistung in der Solarbatterie 12 gespeichert, und erhöht sich der Ladezustand SB_SOC. Wenn die elektrische Überschussleistungsspeicherung ausgeführt wird, kehrt der Prozess zurück zu Schritt S603.
In Schritt S607 wird zum Gewährleisten einer Größe elektrischer Leistung bis zu dem Schwellwert γ ein Prozess des Ladens der Antriebsbatterie 13 durch Entladen einer Größe elektrischer Leistung entsprechend einer Mindermenge (shortage) der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X aus der Solarbatterie 12 (Mindermengengrößenladen (shortage amount charging)) ausgeführt. Wie es in 8 gezeigt ist, wird während einer „Mindermengen“-Dauer (-Periode), in der die erzeugte elektrische Leistung X kleiner als der Schwellwert γ ist, elektrische Leistung aus der Solarbatterie 12 zu der Antriebsbatterie 13 gezogen und verringert sich der Ladezustand SB_SOC. Wenn das Mindermengengrößenladen ausgeführt ist, geht der Prozess zu Schritt S603 zurück.
Nachstehend ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Ladungssteuerung beschrieben. In dem Schritt S307, dem Schritt S308, dem Schritt S309 und dem Schritt S603 kann jeweils eine Bestimmung nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise einer Minute) ausgeführt werden, so dass ein unmittelbares Umschalten der Ladungsbetriebsart mit momentanen Fluktuationen in der erzeugten elektrischen Leistung X nicht auftritt.
Der Betrag der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X, die in dem Schritt S302, dem Schritt S307, dem Schritt S308, dem Schritt S601 und dem Schritt S603 jeweils verglichen und bestimmt wird, kann anhand einer Solarbestrahlung erhalten werden, die das Solarpanel 11 empfängt und die durch eine neu zusätzlich bereitgestellte Solarbestrahlungsbeschaffungseinrichtung beschafft wird. Der Schwellwert α, der in Schritt S302 verglichen und bestimmt wird und der Schwellwert α, der in Schritt S307 verglichen und bestimmt wird, können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Ein Zurücksetzen der verstrichenen Zeit T2 und ein Start eines erneuten Zählens in Schritt S305 können ausgeführt werden, nachdem die Ladungsbetriebsart in Schritt S310 auf die erste Betriebsart umgeschaltet worden ist. Bei dem Vergleich und der Bestimmung, die in Schritt S303 ausgeführt werden, kann anstelle der Zeit T2, die seit Umschalten auf die Ladungsbetriebsart verstrichen ist, die Anzahl, wie oft die Ladungsbetriebsart umgeschaltet worden ist, als eine Bestimmungsreferenz verwendet werden.
In dem Vergleich und der Bestimmung, die in Schritt S308 ausgeführt werden, kann anstelle des Schwellwerts β die Größe von Fluktuationen in der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X innerhalb einer gewissen Dauer als eine Bestimmungsreferenz verwendet werden. In dem Vergleich und der Bestimmung, die in Schritt S308 ausgeführt werden, kann anstelle des Schwellwerts β ein Eingangs-/Ausgangsstrom (elektrische Leistung) einer Hilfsbatterie, der (die) durch eine neu zusätzlich bereitgestellte Hilfsbatterieeingangs-/-ausgangsstrombeschaffungsvorrichtung beschafft wird, als eine Bestimmungsreferenz verwendet werden.
In dem Vergleich und der Bestimmung, die in jedem der Schritte S306 und S309 ausgeführt werden, kann anstelle einer Größe, die durch akkumulatives Integrieren einer Größe elektrischer Leistung, die den Schwellwert α überschreitet oder niedriger als oder gleich wie der Schwellwert α ist, von der elektrischen Leistung X, die durch das Solarpanel 11 für eine vorbestimmte Dauer erzeugt wird, eine Zeitdauer, die durch akkumulatives Addieren einer Dauer, während der die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet oder kleiner als oder gleich wie der Schwellwert α ist, als eine Bestimmungsreferenz verwendet werden.
Weiterhin kann ohne Ausführen des Vergleichs in der Bestimmung in jedem der Schritte S303, S308 und S309 die Ladungsbetriebsart unmittelbar zu dem Zeitpunkt umgeschaltet werden (Schritt S304, S602 oder Schritt S310), wenn in Schritt S302 oder Schritt S307 bestimmt wird, dass die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet oder gleich wie oder kleiner als der Schwellwert α ist, oder zu dem Zeitpunkt umgeschaltet werden, wenn in Schritt S601 bestimmt wird, dass die erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ überschreitet.
Nachstehend sind der Betrieb und vorteilhafte Wirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird mit dem Ladungssteuerungssystem 1 und dem Ladungssteuerungsverfahren für das Ladungssteuerungssystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Ladungsbetriebsart beispielsweise zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart auf der Grundlage von zumindest der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X derart umgeschaltet, dass der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X sich verbessert. Somit ist es möglich, ein Laden der Antriebsbatterie 13 zu verhindern, während der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X niedrig bleibt. Da die zweite Betriebsart ausgeführt wird, ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der Solarbatterie 12 in der ersten Betriebsart zu reduzieren.
Da die Ladungsbetriebsart nicht unmittelbar umgeschaltet wird, selbst wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X sich über den Schwellwert α hinweg verändert hat, ist es möglich, ein sogenanntes Steuerungsflattern (control chattering), das die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart häufig als Ergebnis von momentanen Fluktuationen in der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X umgeschaltet werden, zu vermeiden.
Wenn ein unterer elektrischer Grenzleistungswert, bis zu dem eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung in dem Ladungssteuerungssystem 1 zugelassen ist, für den Schwellwert β eingestellt wird, ist es möglich, kontinuierlich die zweite Betriebsart in dem Bereich auszuführen, in dem eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad zugelassen ist. Somit ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des Prozesses des abwechselnden Ladens und Entladens der Solarbatterie 12 in der ersten Betriebsart zu reduzieren.
Selbst wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert β nicht erreicht hat, wenn auf der Grundlage der kumulativen Größen S1, S2 der erzeugten elektrischen Leistung bestimmt wird, dass der Verwendungswirkungsgrad der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung sich deutlich verringert hat, ist es möglich, die Ladungsbetriebsart von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart umzuschalten. Somit ist es möglich, die Anzahl der Durchführungen des abwechselnden Ladens und Entladens der Solarbatterie 12 in der ersten Betriebsart zu reduzieren, und ist es möglich, die Ausführung des zweiten Ladungsprozesses zu verhindern, wenn der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung X niedrig verbleibt.
Selbst wenn die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert α überschreitet, ist es möglich, kontinuierlich die erste Betriebsart auszuführen, bis die vorbestimmte Zeit T2 verstreicht. Somit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart als Ergebnis momentaner Fluktuationen in der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X häufig umgeschaltet werden.
Wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Ladungsbetriebsart umgeschaltet wird, ist es, solang wie die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ überschreitet, möglich, die Antriebsbatterie 13 mit zumindest einer Größe elektrischer Leistung bis zu dem Schwellwert γ von der erzeugten elektrischen Leistung X direkt zu laden, und die Solarbatterie 12 mit der restlichen überschüssigen elektrischen Leistung zu laden, die nicht für das direkte Laden verwendet wird. Somit ist es beispielsweise, wenn die Antriebsbatterie 13 einen minimalen erforderlichen elektrischen Ladungszulassungsleistungswert (Schwellwert γ) aufweist, der vorab zum Laden eingestellt worden ist, möglich, die Solarbatterie 12 mit einer Größe überschüssiger elektrischer Leistung, die den Schwellwert γ überschreitet, von der durch das Solarpanel 11 erzeugten elektrischen Leistung X ohne Vergeuden, beispielsweise Beseitigen, von überschüssiger elektrischer Leistung zu laden.
Dabei ist es zur Vermeidung einer Situation, in der die Solarbatterie 12 einen überladenen Zustand annimmt, wenn der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 bis auf die vorbestimmte Obergrenze H erhöht hat, wünschenswert, die Solarbatterie 12 nicht mit überschüssiger elektrischer Leistung zu laden.
Wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet wird, ist es, solang wie die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X den Schwellwert γ nicht überschreitet, möglich, direkt die Antriebsbatterie 13 mit der vollständigen erzeugten elektrischen Leistung X zu laden, und die Antriebsbatterie 13 aus der Solarbatterie 12 mit einer Größe elektrischer Leistung zu laden, um die die erzeugte elektrische Leistung X kleiner als der Schwellwert γ ist. Somit ist es, wenn beispielsweise die Antriebsbatterie 13 einen vorab eingestellten elektrischen Ladungszulassungsleistungswert (Schwellwert γ) aufweist, möglich, die zweite Betriebsart durch Laden der Antriebsbatterie 13 aus der Solarbatterie 12 mit einer Größe elektrischer Leistung, um die die durch das Solarpanel 11 erzeugte elektrische Leistung X kleiner als der Schwellwert γ ist, kontinuierlich auszuführen. Daher ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart häufig umgeschaltet werden.
Dabei ist es zum Vermeiden einer Situation, in der die Solarbatterie 12 einen übermäßig entladenen Zustand annimmt, wenn der Ladezustand SB_SOC der Solarbatterie 12 sich auf die vorbestimmte untere Grenze 11 verringert hat, wünschenswert, die Ladungsbetriebsart auf die erste Betriebsart umzuschalten.
Die Erfindung ist bei einem Ladungssteuerungssystem für beispielsweise einem Fahrzeug anwendbar, das elektrische Leistung durch ein Solarpanel verwendet. Wie es vorstehend beschrieben ist, sind Ladungssteuerungssystem mit einem Solarpanel 11, das konfiguriert ist, elektrische Leistung mit Sonnenlicht zu erzeugen, einer ladbaren und entladbaren ersten Batterie 12, einer ladbaren und entladbaren zweiten Batterie 13 und einer Ladungssteuerungseinheit 14, die mit dem Solarpanel 11, der ersten Batterie 12 und der zweiten Batterie 13 verbunden ist, und ein Verfahren des Ladungssteuerungssystems bereitgestellt. Die Ladungssteuerungseinheit 14 ist konfiguriert, zwischen einer ersten Betriebsart (indirekte Ladungsbetriebsart), in der ein Prozess des Ladens der ersten Batterie 12 mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, und ein Prozess des Ladens der zweiten Batterie 13 mit elektrischer Leistung, die in der ersten Batterie 12 gespeichert ist, wiederholt in Abhängigkeit von einem Ladezustand der ersten Batterie 12 ausgeführt werden, und eine einer zweiten Betriebsart (direkten Ladungsbetriebsart), in der elektrische Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, direkt in die zweite Batterie 13 geladen wird, zumindest auf der Grundlage von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel 11 erzeugt wird, umzuschalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014007937 A [0002, 0003]

Claims

Ladungssteuerungssystem mit: einem Solarpanel (11), das konfiguriert ist, elektrische Leistung mit Sonnenlicht zu erzeugen, einer ersten Batterie (12), die konfiguriert ist, ladbar und entladbar zu sein, einer zweiten Batterie (13), die konfiguriert ist, ladbar und entladbar zu sein, und einer Ladungssteuerungseinheit (14), die mit dem Solarpanel (11), der ersten Batterie (12) und der zweiten Batterie (13) verbunden ist, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zumindest auf der Grundlage von elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, umzuschalten, wobei die erste Betriebsart ist eine indirekte Ladungsbetriebsart ist, in der ein Prozess des Ladens der ersten Batterie (12) mit elektrischer Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, und ein Prozess des Ladens der zweiten Batterie (13) mit elektrischer Leistung, die in der ersten Batterie (12) gespeichert ist, wiederholt in Abhängigkeit von einem Ladezustand der ersten Batterie (12) ausgeführt werden, und wobei die zweite Betriebsart eine direkte Ladungsbetriebsart ist, in der elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, direkt in die zweite Batterie (13) geladen wird.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die Ladungsbetriebsart zu einem Zeitpunkt zu ändern, der sich von einem Zeitpunkt unterscheidet, zu dem sich die erzeugte elektrische Leistung über einen ersten Schwellwert (a) hinweg verändert, so dass die Ladungssteuerungseinheit (14) eine Ladungsbetriebsart mit einem höheren Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung einer anderen Ladungsbetriebsart auswählt, wenn die elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, sich über den ersten Schwellwert (a) hinweg verändert, zu dem eine Beziehung, die ist, ob der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in Bezug auf die elektrische Leistung in der ersten Betriebsart höher als der Verwendungswirkungsgrad der erzeugten elektrischen Leistung in Bezug auf die elektrische Leistung in der zweiten Betriebsart ist, sich ändert.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der erste Schwellwert (a) ein Wert ist, der auf der Grundlage von Faktoren erhalten wird, die einen elektrischen Leistungsverbrauch und einen elektrischen Leistungsverlust in dem Ladungssteuerungssystem aufweisen.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die Ladungsbetriebsart von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, wenn während der Ausführung der zweiten Betriebsart elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, kleiner als oder gleich wie ein zweiter Schwellwert (β) wird, der kleiner als der erste Schwellwert (a) ist.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 4, wobei der zweite Schwellwert (β) ein unterer elektrischer Grenzleistungswert ist, bis zu dem eine Verringerung in dem Verwendungswirkungsgrad der elektrischen Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, zugelassen ist.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 4, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert sein, die Ladungsbetriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel erzeugt wird, in einen Bereich von dem ersten Schwellwert (a) bis zu dem zweiten Schwellwert (β) fällt, und während der Ausführung der zweiten Betriebsart eine kumulative Größe erzeugter elektrischer Leistung, die den ersten Schwellwert (a) für eine vorbestimmte Dauer überschreitet, kleiner als eine kumulative Größe erzeugter elektrischer Leistung wird, die kleiner als oder gleich wie der erste Schwellwert (a) während der vorbestimmten Dauer wird.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt zu ändern, zu dem die Ladungsbetriebsart umgeschaltet worden ist, wenn die durch das Solarpanel (11) erzeugte elektrische Leistung den ersten Schwellwert (a) während der Ausführung der ersten Betriebsart überschreitet.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, direkt die zweite Batterie (13) mit zumindest einer Größe von elektrischer Leistung bis zu einem dritten Schwellwert (γ) von der durch das Solarpanel (11) erzeugten elektrischen Leistung zu laden und die erste Batterie (12) mit einer restlichen überschüssigen elektrischen Leistung zu laden, die nicht direkt in die zweite Batterie (13) geladen wird, wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, solang wie elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, den dritten Schwellwert (γ) überschreitet, der höher als der erste Schwellwert (a) ist.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 8, wobei der dritte Schwellwert (γ) ein minimaler erforderlicher elektrischer Leistungswert zum Laden der zweiten Batterie (13) ist.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 8, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die erste Batterie (12) mit der überschüssigen elektrischen Leistung nicht zu laden, selbst wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, den dritten Schwellwert (γ) überschreitet, sondern wenn der Ladezustand der ersten Batterie (12) sich auf eine vorbestimmte obere Grenze erhöht.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die zweite Batterie (13) mit aller elektrischer Leistung zu laden, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, und die zweite Batterie (13) von der ersten Batterie (12) mit elektrischer Leistung entsprechend einer Mindermenge der erzeugten elektrischen Leistung unterhalb eines dritten Schwellwerts (γ) zu laden, wenn die Ladungsbetriebsart auf die zweite Betriebsart umgeschaltet worden ist, solang wie elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, nicht den dritten Schwellwert überschreitet (y), der höher als der erste Schwellwert (a) ist.
Ladungssteuerungssystem nach Anspruch 11, wobei die Ladungssteuerungseinheit (14) konfiguriert ist, die Ladungsbetriebsart auf die erste Betriebsart zu ändern, selbst wenn elektrische Leistung, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, den dritten Schwellwert (γ) nicht überschreitet, sondern wenn der Ladezustand der ersten Batterie (12) sich auf eine vorbestimmte untere Grenze verringert.
Ladungssteuerungsverfahren, das durch eine Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird, die Laden einer Batterie auf der Grundlage von elektrischer Leistung steuert, die durch ein Solarpanel (11) erzeugt wird, das elektrische Leistung mit Sonnenlicht erzeugt, wobei das Steuerungsverfahren aufweist: Ausführen einer ersten Betriebsart, die eine indirekte Ladungsbetriebsart ist, in der ein Prozess des Ladens einer ladbaren und entladbaren ersten Batterie (12) mit elektrischer Leistung die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, und ein Prozess des Ladens einer ladbaren und entladbaren zweiten Batterie (13) mit elektrischer Leistung, die in der ersten Batterie (12) gespeichert ist, wiederholt in Abhängigkeit von einem Ladezustand der ersten Batterie (12) ausgeführt werden, Ausführen einer zweiten Betriebsart, die eine direkte Ladungsbetriebsart ist, in der die zweite Batterie (13) direkt mit elektrischer Leistung geladen wird, die durch das Solarpanel (11) erzeugt wird, und Ändern einer Ladungsbetriebsart zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart zumindest auf der Grundlage der durch das Solarpanel (11) erzeugten elektrischen Leistung.