JP2003339124A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よく太陽電池でバッテリの過放電を防止
することができる車両用電源装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 ソーラ・バッテリ・モジュール１の発電
した電力は、モータ駆動用バッテリを所定電圧毎に分割
した複数のバッテリブロックを充電するために、複数の
バッテリブロック毎に設けられたバッテリブロック充電
回路３に供給される。また、一般負荷用バッテリを充電
するために、一般負荷用バッテリ充電回路４に供給され
る。バッテリブロック充電回路３と一般負荷用バッテリ
充電回路４とによるバッテリの充電動作は、検出された
充電電流、発電電圧、充電電圧、及びバッテリ温度等に
基づいて充電動作を制御する制御回路５により制御され
る。この時、制御回路５は、タイマの計時した所定時間
毎に、複数のバッテリブロック充電回路３と、一般負荷
用バッテリ充電回路４とを切り替えて充電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の各部に電
力を供給する車両用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＥＶ（Electric Vehicles）やＨ
ＥＶ（Hybrid Electric Vehicles ）等の車両は、走行
駆動用のメインバッテリが長時間放置される場合、過放
電を防止するために、次のような方法にて対応してい
る。すなわち、技術的手段としては長時間放置に対する
耐久性を向上させたり、長時間放置による自己放電持ち
出し容量を見込んだバッテリ容量の設定を行うことによ
り対応する。また、非技術的手段としては、利用者に対
する長時間放置前のバッテリ充電励行のお願いや、定期
的な走行によるバッテリ充電のお願いをすることによ
り、バッテリの過放電を防止する。また、特開平８−２
５１７１１号公報には、ＨＥＶ用のバッテリ装置におい
て、電動機制御手段の直流回路入力側に太陽電池を並列
接続し、電動機を駆動するバッテリの充電電圧が所定電
圧より低い時には、太陽電池から充電電流を供給してバ
ッテリの充電電圧を使用可能な状態とするように制御す
る技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
長時間放置に対する耐久性を向上させたり、長時間放置
による自己放電持ち出し容量を見込んだバッテリ容量の
設定を行うだけでは、それ以上の長時間において放置さ
れた場合、結局はバッテリは過放電領域に達してしま
う。従って、非技術的手段として、利用者に対する長時
間放置前のバッテリ充電励行のお願いや、定期的な走行
によるバッテリ充電のお願いをすることに頼る以外にバ
ッテリの過放電を防止する方法がないという問題があっ
た。また、車両が長期間放置された後でも問題なく運転
できるようにするためには、電動機を駆動する走行駆動
用のメインバッテリに限らず、一般負荷用のサブバッテ
リも正常に機能する状態に保持する必要もある。

【０００４】更に、特開平８−２５１７１１号公報に開
示された技術では、充電電圧が所定電圧より低い場合
に、太陽電池によってバッテリを充電するものの、ＨＥ
Ｖ等の走行駆動用のメインバッテリは電圧が高く、太陽
電池で一度に必要な電圧を得ようとすると、シリーズに
太陽電池のセルを接続する数が非常に多くなり、現実的
ではないという問題があった。なお、新たな技術的手段
においてバッテリの過放電防止を行う場合は、信頼性が
高く、かつコストがかからない制御素子構成を取る必要
がある。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、効率よく太陽電池でバッテリの過放電を防止するこ
とができる車両用電源装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明に係る車両用電源装置は、車両の走
行駆動モータ（例えば実施の形態のモータ７）に電力を
供給する主バッテリ（例えば実施の形態のモータ駆動用
バッテリ１６）を備えた車両用電源装置において、所定
電圧毎に複数のバッテリブロックに分割された前記主バ
ッテリを充電するために、前記複数のバッテリブロック
（例えば実施の形態のバッテリブロック１６ａ〜１６
ｄ）毎に設けられた充電回路（例えば実施の形態のバッ
テリブロック充電回路３）と、前記充電回路と並列に接
続されると共に、光を受けて発電する太陽電池（例えば
実施の形態のソーラ・バッテリ・モジュール１、ソーラ
・バッテリ１１）と、設定時間毎に動作させる前記充電
回路を順次切り替えて、前記複数のバッテリブロックを
充電する制御装置（例えば実施の形態の制御回路５）と
を備えたことを特徴とする。

【０００７】以上の構成を備えた車両用電源装置は、所
定電圧毎に複数のバッテリブロックに分割された主バッ
テリを充電するために、複数のバッテリブロック毎に設
けられると共に１個の太陽電池に接続された複数の充電
回路を、制御装置が所定時間毎に切り替えて作動させ、
１個の太陽電池の電力を順に各充電回路に供給し、複数
のバッテリブロックを順に充電することで、低電圧を発
生する太陽電池によって、高電圧の主バッテリを充電す
ることができる。

【０００８】請求項２の発明に係る車両用電源装置は、
請求項１に記載の車両用電源装置において、前記車両の
補機類に電力を供給する補助バッテリ（例えば実施の形
態の一般負荷用バッテリ１７）と、前記補助バッテリを
充電するために設けられた補助バッテリ充電回路（例え
ば実施の形態の一般負荷用バッテリ充電回路４）とを備
え、前記制御装置が、設定時間毎に動作させる前記充電
回路及び前記補助バッテリ充電回路を順次切り替えて、
前記複数のバッテリブロックと前記補助バッテリを充電
することを特徴とする。以上の構成を備えた車両用電源
装置は、主バッテリを充電すると同時に、補助バッテリ
も充電することができる。

【０００９】請求項３の発明に係る車両用電源装置は、
請求項１、または請求項２に記載の車両用電源装置にお
いて、前記制御装置が、前記太陽電池の発電容量または
端子電圧が所定値以上の時のみ前記充電回路の充電動作
を許可することを特徴とする。以上の構成を備えた車両
用電源装置は、太陽電池がバッテリの充電に必要な電力
を発生している時のみバッテリを充電することができ
る。

【００１０】請求項４の発明に係る車両用電源装置は、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用電源装
置において、前記制御装置が、前記主バッテリあるいは
前記補助バッテリに設けた温度センサ（例えば実施の形
態の温度センサ２４）による検出温度が所定範囲内の時
のみ前記充電回路の充電動作を許可することを特徴とす
る。以上の構成を備えた車両用電源装置は、主バッテリ
あるいは補助バッテリが充電可能な温度時のみ充電する
ことができる。

【００１１】請求項５の発明に係る車両用電源装置は、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用電源装
置において、前記バッテリブロックの充電電圧は、前記
補助バッテリの端子電圧と略同一とすることを特徴とす
る。以上の構成を備えた車両用電源装置は、太陽電池を
共通に利用して、太陽電池からの供給電圧を大きく変更
せずに、主バッテリ及び補助バッテリを充電することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 (第１の実施の形態）まず、図面を参照して、本発明の
第１の実施の形態における車両用電源装置のシステム構
成について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態における車両用電源装置のシステム構成を示すブロッ
ク図である。本実施の形態における車両用電源装置は、
車両に備えられる電源装置であって、光を受けて発電す
るソーラ・バッテリ（後述するソーラ・バッテリ１１）
を備えたソーラ・バッテリ・モジュール１に、ソーラ・
バッテリ・モジュール１の発電する電力の供給を監視、
及び制御する発電回路２を接続すると共に、発電回路２
を介して取得した電力を、モータ駆動用バッテリや一般
負荷用バッテリを充電するために利用する。

【００１３】この場合、ソーラ・バッテリ・モジュール
１の発電した電力は、モータ駆動用バッテリを所定電圧
毎に分割した複数のバッテリブロックを充電するため
に、発電回路２を介して、充電回路及びバッテリブロッ
クを含む複数のバッテリブロック毎に設けられたバッテ
リブロック充電回路３に供給され、モータ駆動用バッテ
リが充電される。また、同様に、一般負荷用バッテリを
充電するために、発電回路２を介して、充電回路及び一
般負荷用バッテリを含む一般負荷用バッテリ充電回路４
に供給され、一般負荷用バッテリが充電される。なお、
モータ駆動用バッテリを分割したバッテリブロックの電
圧が、一般負荷用バッテリと同一であること、すなわ
ち、例えば一般負荷用バッテリが３６［Ｖ］であるとす
ると、１４４［Ｖ］のモータ駆動用バッテリを、４分割
して３６［Ｖ］毎のバッテリブロックに分割するのが好
ましいが、本実施の形態では、モータ駆動用バッテリを
分割したバッテリブロックの電圧は、一般負荷用バッテ
リと略同一であれば良い。

【００１４】また、バッテリブロック充電回路３と一般
負荷用バッテリ充電回路４とによるモータ駆動用バッテ
リあるいは一般負荷用バッテリの充電動作は、所定時間
を計時するタイマを備えると共に、発電回路２で監視し
ている充電電流Ｉｓｃｈｇや発電電圧Ｖ１、更にバッテ
リブロック充電回路３と一般負荷用バッテリ充電回路４
とで監視している充電電圧Ｖ２やバッテリ温度Ｔｂに基
づいて充電動作を制御する制御回路５により制御され
る。この時、制御回路５は、タイマの計時した所定時間
毎に、複数のバッテリブロック充電回路３と、一般負荷
用バッテリ充電回路４とを切り替えて充電を行う。

【００１５】なお、バッテリブロック充電回路３で監視
している充電電圧Ｖ２やバッテリ温度Ｔｂは、モータ駆
動用バッテリを所定電圧毎に分割した複数のバッテリブ
ロック毎に計測される。また、モータ駆動用バッテリの
電力は、例えば直流電力を３相交流電力に変換するイン
バータ回路等を備えたＰＤＵ（Power Drive Unit）６に
供給され、３相交流モータ等のモータ７を駆動する電力
として利用される。また、一般負荷用バッテリの電力
は、車両のその他の補機類を作動させるための電力とし
て利用される。

【００１６】次に、図面を参照して、本実施の形態にお
ける車両用電源装置の制御について説明する。図２は、
本実施の形態における車両用電源装置の制御フローを示
すフローチャートである。まず、本実施の形態における
車両用電源装置は、ソーラ・バッテリ・モジュール１の
発電した電力を、発電回路２において発電電圧Ｖ１と充
電電流Ｉｓｃｈｇとして検出する。更に、制御回路５に
よりタイマを基準に選択された充電対象のバッテリブロ
ック充電回路３あるいは一般負荷用バッテリ充電回路４
において、充電電圧Ｖ２とバッテリ温度Ｔｂとを検出す
る。なお、検出タイミングは、充電対象のバッテリブロ
ック充電回路３あるいは一般負荷用バッテリ充電回路４
毎にタイマで計時した所定時間ＴＭ毎に切り替える（ス
テップＳ１：「検出」）。次に、制御回路５により、タ
イマで計時した所定時間ＴＭ毎に、充電対象のバッテリ
ブロック充電回路３あるいは一般負荷用バッテリ充電回
路４を選択して、発電回路２により制御されたソーラ・
バッテリ・モジュール１の発電した電力を供給し、一般
負荷用バッテリを含むバッテリブロック毎に充電を行う
（ステップＳ２：「制御」）。

【００１７】そして、モータ駆動用バッテリ及び一般負
荷用バッテリ毎に、現在のバッテリ容量を求める。この
場合、放置前のバッテリ残存容量を、モータ駆動用バッ
テリ及び一般負荷用バッテリ毎に記憶させて、ソーラ・
バッテリ・モジュール１からの発電量をそれぞれのバッ
テリ容量へ積算させて現在のバッテリ容量とする（ステ
ップＳ３：「算出」）。また、モータ駆動用バッテリ及
び一般負荷用バッテリの充電は、後述する制御回路５の
制御フローにより、充電ブロックを切り替えながら一般
負荷用バッテリを含むバッテリブロック毎に充電を行
う。この時、充電は、モータ駆動用バッテリ及び一般負
荷用バッテリ毎に設定された充電完了バッテリ容量の設
定値に到達するまで実施される（ステップＳ４：「動
作」）。

【００１８】次に、図面を参照して、本実施の形態にお
ける車両用電源装置の主回路について説明する。図３
は、本実施の形態における車両用電源装置の主回路を示
す回路図である。本実施の形態における車両用電源装置
の主回路は、ソーラ・バッテリ１１の出力に、電流の逆
流を防止する逆流防止用ダイオード１２と、過電圧防止
用の定電圧ダイオード１３とを接続する。そして、逆流
防止用ダイオード１２を介して得られたソーラ・バッテ
リ１１の発電電力を、それぞれ並列に接続されたＩＧＢ
Ｔ（ Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート
型バイポーラ・トランジスタ）等に代表される素子を用
いた充電用プラス側制御素子１４ａ〜１４ｅと、ダイオ
ード、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ等に代表される素
子を用いた充電用マイナス側制御素子１５ａ〜１５ｅと
介して、例えば３６［Ｖ］電圧のバッテリブロック１６
ａ〜１６ｄと一般負荷用バッテリ１７へ供給する。

【００１９】なお、この時、充電用プラス側制御素子１
４ａ〜１４ｅは、上述の制御回路５による制御によっ
て、バッテリブロック１６ａ〜１６ｄと一般負荷用バッ
テリ１７のいずれに、逆流防止用ダイオード１２を介し
て得られたソーラ・バッテリ１１の発電電力を供給する
かを決定する。また、バッテリブロック１６ａ〜１６ｄ
は、モータ駆動用バッテリ１６を所定電圧毎に分割した
複数のバッテリブロックのことを示す。また、本実施の
形態における車両用電源装置の主回路は、ソーラ・バッ
テリ１１からの発電／充電回路により構成されている
が、モータ駆動用バッテリ１６からは、車両の走行駆動
モータに電力を供給するモータ駆動システム１８へ、例
えば３６［Ｖ］×４＝１４４［Ｖ］電圧の電力を供給す
ると共に、モータの回生時にはモータから充電電力を取
得する。同様に、一般負荷用バッテリ１７からは、車両
用一般電気負荷１９へ、３６［Ｖ］電圧の電力が供給さ
れる。

【００２０】次に、図面を参照して、制御回路５の回路
構成について説明する。本実施の形態では、上述の制御
回路５が各種センサの他、ＣＰＵやメモリ、更には各種
センサの検出値（測定値）をＡ／Ｄ変換して取得するＡ
／Ｄ変換器等から構成されるマイコンユニットを含み、
マイコンユニットの出力により充電用プラス側制御素子
を制御する場合を説明する。図４は、本実施の形態にお
ける車両用電源装置の制御回路５を、本実施における形
態の車両用電源装置の主回路と共に示す回路図であっ
て、主回路は、説明のために、例えば充電対象である充
電用プラス側制御素子１４ａと、充電用マイナス側制御
素子１５ａと、バッテリブロック１６ａを抜き出して記
載する。

【００２１】図４に示すように、本実施の形態における
車両用電源装置の制御回路５は、ソーラ・バッテリ１１
の出力に接続された逆流防止用ダイオード１２とソーラ
・バッテリ１１との間に、充電電流計測用の電流センサ
２１が備えられ、更に、ソーラ・バッテリ１１の出力に
接続された定電圧ダイオード１３と並列に、発電電圧計
測用の発電・１次側電圧センサ２２が備えられている。
また、バッテリブロック１６ａの両端には、充電電圧計
測用の充電・２次側電圧センサ２３が備えられ、更に、
バッテリブロック１６ａには、バッテリ温度計測用の温
度センサ２４が備えられている。なお、実際には充電・
２次側電圧センサ２３と、温度センサ２４は、バッテリ
ブロック１６ａ〜１６ｄ毎に用意されたバッテリブロッ
ク充電回路３、あるいは一般負荷用バッテリ１７に用意
された一般負荷用バッテリ充電回路４のそれぞれに設け
られる。

【００２２】また、電流センサ２１と、発電・１次側電
圧センサ２２の検出値、及びバッテリブロック１６ａ〜
１６ｄ毎に用意されたバッテリブロック充電回路３、あ
るいは一般負荷用バッテリ１７に用意された一般負荷用
バッテリ充電回路４のそれぞれに設けられた充電・２次
側電圧センサ２３と、温度センサ２４の検出値は、マイ
コンユニット４０に備えられたＡ／Ｄ変換器によりディ
ジタル信号に変換され、各センサの検出値はマイコンユ
ニット４０に備えられたＣＰＵへ入力されて充電制御に
利用される。また、制御回路５からは、いつソーラ・バ
ッテリ１１の発電電力をバッテリへ供給するかを示す制
御信号が、例えば充電用プラス側制御素子１４ａのベー
ス端子に供給されている。

【００２３】次に、図面を参照して、制御回路５による
充電制御について説明する。図５は、本実施の形態にお
ける車両用電源装置の制御回路５の充電制御を示すフロ
ーチャートである。このフローチャートでは、上述のバ
ッテリブロック１６ａ〜１６ｄ及び一般負荷用バッテリ
１７を順に充電していく場合を一例として示す。まず、
制御回路５のマイコンユニット４０は、ソーラ・バッテ
リ１１の端子電圧Ｖ１を発電・１次側電圧センサ２２で
検出し、電圧値が規定値に達しているか否かにより、ソ
ーラ・バッテリ１１が発電しているか否かを判定すると
共に、該当するバッテリブロック充電回路３の充電・２
次側電圧センサ２３で検出されたバッテリの両端電圧Ｖ
２と比較して、バッテリが充電可能か否かが判定される
（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、ソーラ
・バッテリ１１が発電しており、バッテリが充電可能な
場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、次に、該当するバッ
テリブロック充電回路３の温度センサ２４により得られ
たバッテリ温度Ｔｂから、例えば、最初の充電対象のバ
ッテリブロック１６ａの温度が、充電できうる範囲にあ
るか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【００２４】ステップＳ１２において、充電対象のバッ
テリブロック１６ａの温度が充電できうる範囲にある場
合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、放置前のバッテリ残容
量に電流センサ２１で検出した充電電流Ｉｓｃｈｇの積
算値による充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge ）を加
味して現在のバッテリ残容量（放電深度ＤＯＤ：Depth
Of Discharge）を求め、該バッテリブロック１６ａのバ
ッテリ残容量が十分に充電された状態を判別する閾値と
なる充電完了バッテリ容量に達しているか否かを計算す
ることにより、該バッテリブロック１６ａの充電が必要
か否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３
において、バッテリブロック１６ａの充電が必要である
と判定された場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、バッテ
リブロック充電回路３の充電用プラス側制御素子１４ａ
を制御して、ソーラ・バッテリ１１の発電電力をバッテ
リブロック１６ａに供給して充電を行う（ステップＳ１
４）。

【００２５】次に、タイマからの所定時間毎の割り込み
が発生したか否かを判定し（ステップＳ１５）、所定時
間毎の割り込みが発生していない場合（ステップＳ１５
のＮＯ）、ステップＳ１４へ戻り、このバッテリブロッ
ク１６ａに対するソーラ・バッテリ１１の発電電力の供
給を持続して充電を続行する。一方、ステップＳ１５に
おいて、タイマからの所定時間毎の割り込みが発生して
いた場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、モータ駆動用バ
ッテリ１６に対する充電が完了したか否かを判定する
（ステップＳ１６）。ここで、モータ駆動用バッテリ１
６に対する充電が完了したか否かは、バッテリブロック
１６ａ〜１６ｄのバッテリ残容量が充電完了バッテリ容
量に達しているか否かにより判定される。

【００２６】そして、ステップＳ１６において、モータ
駆動用バッテリ１６に対する充電が完了していない場合
（ステップＳ１６のＮＯ）、次のバッテリブロック１６
ｂを充電するように、バッテリブロック充電回路３の充
電用プラス側制御素子１４ａを制御して、バッテリブロ
ック１６ａに対するソーラ・バッテリ１１の発電電力の
供給を停止すると共に、充電用プラス側制御素子１４ｂ
を制御して、バッテリブロック１６ｂに対するソーラ・
バッテリ１１の発電電力の供給を開始する（ステップＳ
１７）。そして、ステップＳ１４へ戻り、このバッテリ
ブロック１６ｂに対するソーラ・バッテリ１１の発電電
力の供給を持続して充電を続行する。

【００２７】また、ステップＳ１６において、モータ駆
動用バッテリ１６に対する充電が完了していた場合（ス
テップＳ１６のＹＥＳ）、一般負荷用バッテリ充電回路
４の温度センサ２４により得られたバッテリ温度Ｔｂか
ら、一般負荷用バッテリ１７の温度が、充電できうる範
囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。なお、
ステップＳ１２において、充電対象のバッテリブロック
１６ａの温度が充電できうる範囲にない場合（ステップ
Ｓ１２のＮＯ）、またはステップＳ１３において、バッ
テリブロック１６ａの充電が必要でないと判定された場
合（ステップＳ１３のＮＯ）のいずれかの場合は、ステ
ップＳ１８へ進み、一般負荷用バッテリ充電回路４の温
度センサ２４により得られたバッテリ温度Ｔｂから、一
般負荷用バッテリ１７の温度が、充電できうる範囲にあ
るか否かを判定する（ステップＳ１８）。

【００２８】そして、ステップＳ１８において、一般負
荷用バッテリ１７の温度が、充電できうる範囲にある場
合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、放置前のバッテリ容量
に電流センサ２１で検出した充電電流Ｉｓｃｈｇの積算
値による充電状態（ＳＯＣ）を加味して現在のバッテリ
残容量（ＤＯＤ）を求め、一般負荷用バッテリ１７のバ
ッテリ残容量が充電完了バッテリ容量に達しているか否
かを計算することにより、該一般負荷用バッテリ１７の
充電が必要か否かを判定する（ステップＳ１９）。ステ
ップＳ１９において、一般負荷用バッテリ１７の充電が
必要であると判定された場合（ステップＳ１９のＹＥ
Ｓ）、一般負荷用バッテリ１７を充電するように、バッ
テリブロック充電回路３の充電用プラス側制御素子１４
ｄを制御して、バッテリブロック１６ｄに対するソーラ
・バッテリ１１の発電電力の供給を停止する（ステップ
Ｓ２０）と共に、一般負荷用バッテリ充電回路４の充電
用プラス側制御素子１４ｅを制御して、ソーラ・バッテ
リ１１の発電電力を一般負荷用バッテリ１７に供給して
充電を行う（ステップＳ２１）。

【００２９】そして最後に、ソーラ・バッテリ１１によ
る充電を終了するか否かの判定を行う（ステップＳ２
２）。ここで、ソーラ・バッテリ１１による充電を終了
するか否かの判定は、バッテリブロック１６ａ〜１６ｄ
及び一般負荷用バッテリ１７のバッテリ残容量が充電完
了バッテリ容量に達しているか否かにより判定される。
ステップＳ２２において、バッテリブロック１６ａ〜１
６ｄ及び一般負荷用バッテリ１７のバッテリ残容量が充
電完了バッテリ容量に達しておらず、ソーラ・バッテリ
１１による充電を終了しないと判定された場合、ステッ
プＳ１１へ戻り、上述の動作を繰り返す。ステップＳ２
２において、バッテリブロック１６ａ〜１６ｄ及び一般
負荷用バッテリ１７のバッテリ残容量が充電完了バッテ
リ容量に達している場合、ソーラ・バッテリ１１による
充電を終了する（ステップＳ２２のＹＥＳ）。

【００３０】また、ステップＳ１１において、ソーラ・
バッテリ１１が発電しておらず、バッテリが充電不可能
な場合（ステップＳ１１のＮＯ）、またはステップＳ１
８において、一般負荷用バッテリ１７の温度が充電でき
うる範囲にない場合（ステップＳ１８のＮＯ）、更にス
テップＳ１９において、一般負荷用バッテリ１７の充電
が必要でないと判定された場合（ステップＳ１９のＮ
Ｏ）のいずれかの場合は、ステップＳ２２へ進み、ソー
ラ・バッテリ１１による充電を終了するか否かの判定を
行う（ステップＳ２２）。

【００３１】以上、第１の実施の形態として、制御回路
５が各種センサの他、ＣＰＵやメモリ、更には各種セン
サの検出値をＡ／Ｄ変換して取得するＡ／Ｄ変換器等か
ら構成されるマイコンユニット４０を含み、マイコンユ
ニット４０の出力により充電用プラス側制御素子を制御
する場合を説明した。このように、第１の実施の形態の
車両用電源装置では、マイコンユニット４０を利用して
制御信号を生成することで、各種センサの検出値から、
細かくかつ高精度にバッテリの充電を制御することがで
きる。

【００３２】(第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の
形態では、制御回路５がマイコンユニット４０により構
成され、マイコンユニット４０の出力により充電用プラ
ス側制御素子を制御する場合を説明したが、本発明の第
２の実施の形態では、上述の制御回路５が各種センサか
ら得られた検出値に基づいて、ロジック回路の組み合わ
せにより制御制御信号を生成し、充電用プラス側制御素
子を制御する場合を説明する。なお、第２の実施の形態
における制御回路５以外の構成要素については、第１の
実施の形態の構成要素と同様であるので、ここでは説明
を省略する。

【００３３】図６は、本実施の形態における車両用電源
装置の制御回路５を、本実施における形態の車両用電源
装置の主回路と共に示す回路図であって、主回路は、第
１の実施の形態と同様に、説明のために、例えば充電対
象である充電用プラス側制御素子１４ａと、充電用マイ
ナス側制御素子１５ａと、バッテリブロック１６ａを抜
き出して記載する。

【００３４】図６に示すように、本実施の形態における
車両用電源装置の制御回路５は、ソーラ・バッテリ１１
の出力に接続された逆流防止用ダイオード１２とソーラ
・バッテリ１１との間に、充電電流計測用の電流センサ
２１が備えられ、更に、ソーラ・バッテリ１１の出力に
接続された定電圧ダイオード１３と並列に、発電電圧計
測用の発電・１次側電圧センサ２２が備えられている。
また、バッテリブロック１６ａの両端には、充電電圧計
測用の充電・２次側電圧センサ２３が備えられ、更に、
バッテリブロック１６ａには、バッテリ温度計測用の温
度センサ２４が備えられている。なお、実際には充電・
２次側電圧センサ２３と、温度センサ２４は、バッテリ
ブロック１６ａ〜１６ｄ毎に用意されたバッテリブロッ
ク充電回路３、あるいは一般負荷用バッテリ１７に用意
された一般負荷用バッテリ充電回路４のそれぞれに設け
られる。

【００３５】また、発電・１次側電圧センサ２２で検出
されたソーラ・バッテリ１１の端子電圧Ｖ１と、バッテ
リブロック充電回路３または一般負荷用バッテリ充電回
路４の充電・２次側電圧センサ２３で検出されたバッテ
リの両端電圧Ｖ２は、バッテリブロック充電回路３また
は一般負荷用バッテリ充電回路４毎に設けられた信号比
較器２８に入力され、また、発電・１次側電圧センサ２
２で検出されたソーラ・バッテリ１１の端子電圧Ｖ１
が、充電・２次側電圧センサ２３で検出されたバッテリ
の両端電圧Ｖ２より大きい場合に、ソーラバッテリ１１
は充電可能として、信号比較器２８は充電を許可する制
御信号（この場合は”ＨＩＧＨ” で示される信号）
を、同様にバッテリブロック充電回路３または一般負荷
用バッテリ充電回路４毎に設けられたＡＮＤ回路素子３
２へ出力する。

【００３６】また、バッテリブロック充電回路３または
一般負荷用バッテリ充電回路４の温度センサ２４により
得られたバッテリ温度Ｔｂは、バッテリブロック充電回
路３または一般負荷用バッテリ充電回路４毎に設けられ
た信号比較器２９に入力され、バッテリ温度Ｔｂが規定
温度設定器３１の設定する規定温度以内の場合（バッテ
リブロック１６ａ〜１６ｄ、または一般用負荷バッテリ
１７の温度が、充電できうる範囲にある場合）のみ、信
号比較器２９は充電を許可する制御信号（この場合は”
ＨＩＧＨ” で示される信号）を上述のＡＮＤ回路素子
３２へ出力する。

【００３７】更に、電流センサ２１で検出した充電電流
Ｉｓｃｈｇは、バッテリブロック充電回路３または一般
負荷用バッテリ充電回路４毎に設けられた充電量積算器
２５へ入力され、電流センサ２１で検出した充電電流Ｉ
ｓｃｈｇの積算値による充電状態（ＳＯＣ：State Of C
harge ）が求められると共に、サンプルホールドされた
放置前のバッテリ残容量にこれを加味して現在のバッテ
リ残容量（放電深度ＤＯＤ：Depth Of Discharge）が求
められる。また、充電量積算器２５の出力は、バッテリ
ブロック充電回路３または一般負荷用バッテリ充電回路
４毎に設けられた信号比較器３０に入力され、現在のバ
ッテリ残容量が充電完了値設定器２６の設定する規定充
電量（充電完了バッテリ容量）以下の場合のみ、信号比
較器３０は充電を許可する制御信号（この場合は”ＨＩ
ＧＨ” で示される信号）を上述のＡＮＤ回路素子３２
へ出力する。

【００３８】そして、最後に、タイマ２７から出力され
る充電サイクル時期を示す制御信号（この場合は充電サ
イクル時期が”ＨＩＧＨ”で示される信号）が、バッテ
リブロック充電回路３または一般負荷用バッテリ充電回
路４毎に設けられたＡＮＤ回路素子３２のいずれかへ入
力されることにより、当該ブロックが充電サイクルパー
トであることを検知して、該当するＡＮＤ回路素子３２
がいつソーラ・バッテリ１１の発電電力をバッテリへ供
給するかを示す制御信号（この場合は発電電力をバッテ
リへ供給する場合が”ＨＩＧＨ” で示される信号）を
充電用プラス側制御素子のベース端子に出力する。

【００３９】以上、第２の実施の形態として、制御回路
５が各種センサから得られた検出値に基づいて、ロジッ
ク回路の組み合わせにより制御信号を生成し、充電用プ
ラス側制御素子を制御する場合を説明した。このよう
に、第２の実施の形態の車両用電源装置では、制御回路
５がロジック回路の組み合わせにより制御信号を生成す
ることで、簡単な回路構成により少ない電力でバッテリ
の充電を制御することができる。

【００４０】以上説明したように、第１、第２の実施の
形態の車両用電源装置では、ソーラ・バッテリ１１を含
むソーラ・バッテリ・モジュール１により、モータ駆動
用バッテリ１６あるいは一般負荷用バッテリ１７の長期
間放置による自己放電持ち出し容量分を補充することが
できる。すなわち、一例を挙げて説明すると、例えば公
称容量が６．０Ａｈのモータ駆動用バッテリ１６を充電
する場合を考える。この時、通常考えられる放置前の最
低残容量は、公称容量の２０［％］である。また、モー
タ駆動用バッテリ１６は、自己放電により約１ヶ月（＝
７００［時間］）でバッテリ残容量がゼロに至ると考え
ている。

【００４１】従って、モータ駆動用バッテリ１６の公称
容量を６［Ａｈ］とすると、時間当たりの放電電流Ｉ
₇₀₀及び放電容量Ｗ₇₀₀は、 Ｉ₇₀₀＝６［Ａｈ］×０．２÷７００［時間］＝１．７
１［ｍＡ］、 Ｗ₇₀₀＝１．７１［ｍＡ］×１．４［Ｖ／Ｃｅｌｌ］×
１２０［Ｃｅｌｌ］≒２８８［ｍＷ］ となり、放電時の自己放電分を補うにはモータ駆動用バ
ッテリ１６に２８８［ｍＷ］を充電し続ける必要があ
る。

【００４２】次に、ソーラ・バッテリ１１に、品質、取
り扱い、価格、コストパフォーマンスから見た変換効率
等の面から、発電能力Ｐｍが８〜１０［ｍＷ／ｃ
ｍ²］、開放電圧Ｖ_OCが０．８３〜０．８８［Ｖ／Ｃｅ
ｌｌ］、最適動作電圧Ｖ_dが０．６６〜０．７０［Ｖ／
Ｃｅｌｌ］のアモルファス・ソーラ・バッテリを使用す
る場合を例にとって説明する。また、一般負荷用バッテ
リ１７は４２［Ｖ］を想定して、モータ駆動用バッテリ
１６も４分割（３０［Ｃｅｌｌ］毎に分割）して、一般
負荷用バッテリ１７も含めてバッテリブロック毎に充電
することを考える。

【００４３】この時、必要な太陽エネルギーが利用出来
る時間は、一日当たり６時間とし、また、一般負荷用バ
ッテリ１７の必要充電量は、モータ駆動用バッテリ１６
の１ブロック分（＝７２［ｍＷ］）と考える。従って、
全必要充電量Ｗ_SO1は、 Ｗ_SO1＝Ｗ₇₀₀×（１＋１／４）÷（６［時間］／２４
［時間］）＝２８８［ｍＷ］×５／４×４＝１４４０
［ｍＷ］、 この電力を賄うために必要なソーラ・バッテリ１１の大
きさＳ_SO1は、 Ｓ_SO1＝Ｗ_SO1÷Ｐｍ＝１４４０［ｍＷ］÷８〜１０［ｍ
Ｗ／ｃｍ²］＝１８０〜１４４［ｃｍ²］、 これは、１３４［ｍｍ］×１３４［ｍｍ］〜１２０［ｍ
ｍ］×１２０［ｍｍ］のコンパクトなモジュール寸法で
良いことになる。

【００４４】更に、充電ブロック電圧Ｖ_SO1から、ソー
ラ・バッテリ１１のセルのシリーズ数Ｎ_SO1は、Ｖ_SO1＝
１．４［Ｖ／Ｃｅｌｌ］×３０［Ｃｅｌｌ］＝４２
［Ｖ］、 Ｎ_SO1＝Ｖ_SO1÷Ｖ_d＝４２［Ｖ］÷０．６６〜０．７０
［Ｖ／Ｃｅｌｌ］＝６４〜６０［Ｃｅｌｌ］ と求められる。従って、主回路でのダイオードドロップ
等の電圧降下を考慮すると、ソーラ・バッテリ１１のセ
ルのシリーズ数Ｎ_SO1は、７０〜６５［Ｃｅｌｌ］程度
あれば良い。

【００４５】本発明では、７０〜６５程度のセルでシリ
ーズ構成された１３４［ｍｍ］〜１２０［ｍｍ］四方の
コンパクトなソーラ・バッテリ・モジュール１を、図７
（ａ）のように車両５０の後方のコンソール上や、図７
（ｂ）のように車両５０の前方のコンソール上に配置し
ておくだけで、車両５０を長期間放置してもモータ駆動
用バッテリ１６及び一般負荷用バッテリ１７の過放電を
防止することができる。

【００４６】このように、第１、第２の実施の形態の車
両用電源装置では、低電圧のソーラ・バッテリ１１を用
いて、効率的にモータ駆動用バッテリ１６と一般負荷用
バッテリ１７の両方を充電することにより、車両を長期
間放置した場合でも、いつでも車両を使用することがで
きる。また、モータ駆動用バッテリ１６を分割すること
により、一般負荷用バッテリ１７と略同一な電圧で充電
することができるので、電圧変換を行う回路構成が必要
なく、簡易な回路構成でモータ駆動用バッテリ１６と一
般負荷用バッテリ１７を効率的に充電することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の車両用電
源装置によれば、１個の太陽電池に接続された複数の充
電回路を、制御装置が所定時間毎に切り替えて作動さ
せ、１個の太陽電池の電力を順に各充電回路に供給し、
複数のバッテリブロックを順に充電することで、低電圧
を発生する太陽電池によって、高電圧の主バッテリを充
電することができる。従って、太陽電池により主バッテ
リの自己放電分の電力を補充することで、主バッテリの
過放電を防止し、長期間放置したあとでも、いつでも車
両を利用することができるようになるという効果が得ら
れる。

【００４８】請求項２に記載の車両用電源装置によれ
ば、主バッテリと補助バッテリを同時に充電することが
できる。従って、太陽電池により主バッテリと補助バッ
テリの両方の過放電を防止し、車両が動作するための全
ての電力を確保することにより、長期間放置したあとで
も、いつでも車両を利用することができるようになると
いう効果が得られる。請求項３に記載の車両用電源装置
によれば、太陽電池がバッテリの充電に必要な電力を発
生している時のみバッテリを充電することができる。従
って、太陽電池に逆電圧が印加されることにより、太陽
電池が劣化することを防止し、装置の信頼性を高めるこ
とができるという効果が得られる。

【００４９】また、請求項４に記載の車両用電源装置に
よれば、主バッテリあるいは補助バッテリが充電可能な
温度時のみ充電することができる。従って、主バッテリ
または補助バッテリが劣化することを防止し、装置の信
頼性を高めることができるという効果が得られる。請求
項５に記載の車両用電源装置によれば、太陽電池を共通
に利用して、太陽電池からの供給電圧を大きく変更せず
に、主バッテリ及び補助バッテリを充電することができ
る。従って、簡易な回路構成で効率よく主バッテリ及び
補助バッテリを充電することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における車両用電
源装置のシステム構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施の形態における車両用電源装置の制御
フローを示すフローチャートである。

【図３】 同実施の形態における車両用電源装置の主回
路を示す回路図である。

【図４】 同実施の形態における車両用電源装置の制御
回路を、車両用電源装置の主回路と共に示す回路図であ
る。

【図５】 同実施の形態における車両用電源装置の制御
回路の充電制御を示すフローチャートである。

【図６】 本発明の第２の実施の形態における車両用電
源装置の制御回路を、車両用電源装置の主回路と共に示
す回路図である。

【図７】 本発明における車両用電源装置のソーラ・バ
ッテリ・モジュールの設置例を示す図である。

【符号の説明】

１ ソーラ・バッテリ・モジュール ２ 発電回路 ３ バッテリブロック充電回路 ４ 一般負荷用バッテリ充電回路 ５ 制御回路 ６ ＰＤＵ ７ モータ １１ ソーラ・バッテリ １２ 逆流素子ダイオード １３ 定電圧ダイオード １４ａ〜１４ｅ 充電用プラス側制御素子 １５ａ〜１５ｅ 充電用マイナス側制御素子 １６ モータ駆動用バッテリ １６ａ〜１６ｄ バッテリブロック １７ 一般負荷用バッテリ １８ モータ駆動システム １９ 車両用一般電気負荷 ２１ 電流センサ ２２ 発電・１次側電圧センサ ２３ 充電・２次側電圧センサ ２４ 温度センサ ２５ 充電量積算器 ２６ 充電完了値設定器 ２７ タイマ ２８、２９、３０ 信号比較器 ３１ 規定温度設定器 ３２ ＡＮＤ回路素子 ４０ マイコンユニット ５０ 車両

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行駆動モータに電力を供給する
   主バッテリを備えた車両用電源装置において、 所定電圧毎に複数のバッテリブロックに分割された前記
   主バッテリを充電するために、前記複数のバッテリブロ
   ック毎に設けられた充電回路と、 前記充電回路と並列に接続されると共に、光を受けて発
   電する太陽電池と、 設定時間毎に動作させる前記充電回路を順次切り替え
   て、前記複数のバッテリブロックを充電する制御装置と
   を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
2. 【請求項２】 前記車両の補機類に電力を供給する補助
   バッテリと、 前記補助バッテリを充電するために設けられた補助バッ
   テリ充電回路とを備え、 前記制御装置が、設定時間毎に動作させる前記充電回路
   及び前記補助バッテリ充電回路を順次切り替えて、前記
   複数のバッテリブロックと前記補助バッテリを充電する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、前記太陽電池の発電容
   量または端子電圧が所定値以上の時のみ前記充電回路の
   充電動作を許可することを特徴とする請求項１、または
   請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置が、前記主バッテリあるい
   は前記補助バッテリに設けた温度センサによる検出温度
   が所定範囲内の時のみ前記充電回路の充電動作を許可す
   ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに
   記載の車両用電源装置。
5. 【請求項５】 前記バッテリブロックの充電電圧は、前
   記補助バッテリの端子電圧と略同一とすることを特徴と
   する請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用電
   源装置。