JP2012056462A - 制御装置、制御方法、および、車両電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給すること。
【解決手段】車両を駆動するための第１電力系と、第１電力系よりも低い電圧を有する第２電力系とを有し、第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源１００，１０１を有する車両に搭載され、分散型電源からの電力の供給先を制御する制御装置であって、車両の動作状態を検出する検出手段１０２と、検出手段によって検出された動作状態に応じて、分散型電源によって発生された電力の供給先を第１電力系または第２電力系から選択する選択手段１０３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、制御方法、および、車両電源システムに関するものである。

特許文献１には、車両に太陽電池を搭載し、太陽電池によって発電された電力によって換気ファンを駆動する技術が開示されている。

実開平０６−２３８０５号公報

ところで、近年では、ガソリンエンジンとモータのように異なる動力源により動作するハイブリッド車や、モータにより動作する電気自動車が普及しつつある。このようなハイブリッド車や電気自動車では、駆動用モータの他にも、例えば、蓄電池や、ステアリングモータ等の補助機器等の複数の負荷に対して電力を供給する必要がある。このようなハイブリッド車や電気自動車に、前述した太陽電池等の分散型電源を搭載する場合、分散型電源から前述した負荷に電力を効果的に供給する方法については、具体的な技術が提案されていない。

そこで、本発明は、車両において分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給することができる制御装置、制御方法、および、車両電源システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、車両を駆動するための第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧を有する第２電力系とを有し、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有する車両に搭載され、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する制御装置であって、前記車両の動作状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記選択手段によって前記第１電力系が選択された場合には、前記分散型電源から供給される電力を昇圧する昇圧手段をさらに有することを特徴とする。
このような構成によれば、電圧が高い第１電力系についてのみ昇圧して電力を供給することにより、電力を効率良く供給することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記選択手段は、前記車両の駆動用モータが動作している場合には、前記第１電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする。
このような構成によれば、最も電力消費が大きい駆動用モータの動作状態に応じて電力の供給先を選択することにより、分散型電源からの電力を効率良く分配することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記選択手段は、前記駆動用モータに供給する電力を蓄積している第１電力蓄積部が所定の充電状態を下回る場合には、前記第１電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする。
このような構成によれば、分散型電源からの電力により第１電力蓄積部を充電することにより、走行可能距離を伸ばすことが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記選択手段は、前記第１電力系が選択されていない場合であって、前記第２電力系の負荷に電力が供給されているときまたは前記第２電力系に供給する電力を蓄積している第２電力蓄積部が所定の充電状態を下回るときには、前記第２電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする。
このような構成によれば、第１電力系に電力が必要ない場合には、第２電力系を供給先として選択することで、分散型電源からの電力を有効に利用することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１電力蓄積部に電力を蓄積するために商用電源が接続可能とされ、前記商用電源が接続された場合であって、前記第１電力系および前記第２電力系が電力の供給先として選択されていないときには、前記選択手段は、前記商用電源を電力の供給先として選択することを特徴とする。
このような構成によれば、第１および第２電力系で電力が不要な場合には、商用電源に対して電力を供給して売電することができるので、分散型電源の電力を有効に利用することができる。

また、本発明の制御方法は、車両を駆動するための第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧を有する第２電力系とを有し、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有する車両に搭載され、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する制御方法であって、前記車両の動作状態を検出する検出ステップと、前記検出ステップによって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択ステップと、を備えることを特徴とする。
このような方法によれば、分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給することができる。

また、本発明の車両電源システムは、車両に搭載され、当該車両を駆動するための駆動用モータと、当該駆動用モータに電力を供給する第１電力蓄積部とを有する第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧で動作する負荷と、当該負荷に電力を供給する第２電力蓄積部とを有する第２電力系と、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有し、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する車両電源システムであって、前記駆動用モータ、前記負荷、前記第１および第２電力蓄積部の動作状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給することができる。

本発明によれば、車両において分散型電源から複数の負荷に電力を効果的に供給することができる制御装置、制御方法、および、車両電源システムを提供することが可能となる。

本発明の動作原理を説明するための原理図である。 図１に示す原理図の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態の構成例を示すブロック図である。 図３に示す系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の詳細な構成例を示すブロック図である。 図３，４に示す第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示す系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の他の構成例を示すブロック図である。 図３に示す系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の更に他の構成例を示すブロック図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、図１に示す原理図に基づいて本発明の動作原理について説明した後、実施形態について説明する。

（Ａ）動作原理
図１は、本発明の動作原理を説明するための原理図である。この図１に示すように、本発明に係る制御装置は、検出手段１０２および選択手段１０３を有し、選択手段１０３の入力側には分散型電源１００，１０１が接続されるとともに、出力側には第１電力系および第２電力系が接続されている。第１電力系は、駆動用モータ１０４および第１電力蓄積部１０５を有しており、第２電力系は、第２電力蓄積部１０６および負荷１０７を有している。これらの構成部分は、例えば、自動車等の車両に搭載されている。なお、本発明に係る車両電源システムは、分散型電源１００，１０１、検出手段１０２、選択手段１０３、第１電力系、および、第２電力系を主要な構成要素とする。

ここで、検出手段１０２は、車両の動作状態を検出し、選択手段１０３に通知する。分散型電源１００，１０１は、例えば、太陽光発電、排熱発電、排ガス発電、または、燃料電池等によって構成されている。選択手段１０３は、検出手段１０２によって検出された車両の動作状態に応じて、分散型電源１００，１０１から出力される直流電力を第１電力系または第２電力系のいずれかに供給する。

駆動用モータ１０４は、車両を駆動するためのモータであり、第１電力の電力によって動作する。第１電力蓄積部１０５は、例えば、リチウム電池、ニッケル水素電池、または、二重容量コンデンサ等によって構成され、例えば、駆動用モータ１０４による回生電力によって充電されるとともに、駆動用モータ１０４に対して電力を供給してこれを駆動する。

第２電力蓄積部１０６は、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、第２電力系の電力によって充電されるとともに、負荷１０７に対して電力を供給する。負荷１０７は、例えば、ステアリングモータ、デフォッガ用ヒータ、空調用ファンモータ、イグニッションコイル、カーオーディオ、カーナビゲーション、カーセキュリティ等によって構成され、第２電力系の電力の供給を受けて動作する。

図２は、図１に示す原理図の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１：選択手段１０３は、分散型電源１００，１０１から出力される電力を測定する。例えば、分散型電源１００，１０１から１ｋＷおよび１．５ｋＷがそれぞれ出力されている場合には合計出力である２．５ｋＷが測定される。

ステップＳ２：選択手段１０３は、検出手段１０２から供給される情報に基づいて車両の動作状態を検出する。具体的には、駆動用モータ１０４の動作状態、第１電力蓄積部１０５の充電状態、第２電力蓄積部１０６の充電状態、および、負荷１０７への電力の供給状態等を検出する。もちろん、これ以外の情報を検出してもよい。

ステップＳ３：選択手段１０３は、電力状況判断処理を実行する。すなわち、ステップＳ１において取得した分散型電源１００，１０１の電力の測定値と、ステップＳ２において取得した車両の動作状態に関する情報に基づいて、車両の電力の状況を判定する。例えば、選択手段１０３は、分散型電源１００，１０１から出力される電力が所定の閾値を上回っている場合であって、駆動用モータ１０４が動作している場合には、駆動用モータ１０４への電力供給が必要な状況であると判断する。また、駆動用モータ１０４が動作していない場合であって、第１電力蓄積部１０５の充電が十分でない場合には、第１電力蓄積部１０５の充電が必要な状況であると判断する。また、駆動用モータ１０４が動作しておらず、第１電力蓄積部１０５の充電が十分であり、負荷１０７に電力が供給されている場合には、負荷１０７への電力供給が必要な状況であると判断する。さらに、駆動用モータ１０４が動作しておらず、第１電力蓄積部１０５の充電が十分であり、負荷１０７が動作しておらず、第２電力蓄積部１０６の充電が十分でない場合には、第２電力蓄積部１０６の充電が必要な状況であると判断する。

ステップＳ４：選択手段１０３は、第１電力系を選択するか否かを判定し、第１電力系を選択する場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）にはステップＳ５に進み、それ以外の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）にはステップＳ７に進む。具体的には、前述したステップＳ３の処理の結果に基づいて、駆動用モータ１０４への電力供給が必要な状態、または、第１電力蓄積部１０５の充電が必要な状態と判定した場合には、第１電力系を選択するとしてステップＳ５に進み、それ以外の場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ５：選択手段１０３は、電力の供給先として、第１電力系を選択する。

ステップＳ６：選択手段１０３は、分散型電源１００，１０１から出力される電力を、第１電力系に供給する。これにより、駆動用モータ１０４が動作している場合には、分散型電源１００，１０１から出力された電力は、駆動用モータ１０４に供給され、第１電力蓄積部１０５から供給される電力とともに、駆動用モータ１０４を動作させる。また、第１電力蓄積部１０５が充電されている場合には、分散型電源１００，１０１から出力された電力が第１電力蓄積部１０５を充電する。なお、第１電力系と第２電力系の電圧が大きく異なる場合には、選択手段から出力される電力を昇圧手段によって昇圧して供給するようにしてもよい。

ステップＳ７：選択手段１０３は、電力の供給先として、第２電力系を選択する。

ステップＳ８：選択手段１０３は、分散型電源１００，１０１から出力される電力を、第２電力系に供給する。これにより、負荷１０７に電力が供給されている場合には、分散型電源１００，１０１から出力された電力は、負荷１０７に供給され、第２電力蓄積部１０６から供給される電力とともに、負荷１０７を動作させる。また、第２電力蓄積部１０６が充電されている場合には、分散型電源１００，１０１から出力された電力が第２電力蓄積部１０６を充電する。

以上に説明したように、本実施形態によれば、分散型電源１００，１０１から出力される電力を車両の動作状態に応じて、第１または第２の電力系に分配するようにしたので、車両の動作状態に応じて、最も効果的に分散型電源からの電力を分配することが可能になる。また、分散型電源が複数存在する場合であっても、これらを統一的に制御することが可能になる。さらに、分散型電源１００，１０１からの電力を優先して駆動用モータ１０４に供給することで、第１電力蓄積部１０５からの電力供給を抑制して容量低下を防ぎ、駆動用モータ１０４による走行距離を延ばすことができる。

（Ｂ）第１実施形態の構成の説明
図３は本発明の第１実施形態に係る制御装置が搭載された車両（この例ではハイブリッド自動車）の構成例を示す図である。この図において、車両１には、充電コネクタ２，３、電池充電部４、インバータ部５、モータジェネレータ６、駆動用モータ７（請求項中の「駆動用モータ」に対応）、高圧配電部８、高電圧蓄電部９（請求項中の「第１電力蓄積部」に対応）、分散型電源１０（請求項中の「分散型電源」に対応）、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１（請求項中の「制御装置」に対応）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、低圧配電部１３、補助機器用蓄電部１４（請求項中の「第２電力蓄積部」に対応）、および、補助機器１５（請求項中の「負荷」に対応）を有している。ここで、充電コネクタ２には、家庭用商用電源３０（請求項中の「商用電源」に対応）が接続され、家庭用商用電源３０からの電力を電池充電部４を介して高電圧蓄電部９に供給したり、高電圧蓄電部９に蓄えられた電力または分散型電源１０からの電力を家庭用商用電源３０に対して売電したりする際に使用される。充電コネクタ３には、家庭用太陽光発電２０が接続され、家庭用太陽光発電２０からの電力を電池充電部４を介して高電圧蓄電部９に供給する際に使用される。なお、高圧配電部８は高圧電力系１６（請求項中の「第１電力系」に対応）における配電の機能を有し、低圧配電部１３は低圧電力系１７（請求項中の「第２電力系」に対応）における配電の機能を有する。

電池充電部４は、より詳細にはＤＣ／ＤＣコンバータと双方向ＡＣ／ＤＣインバータを有している。すなわち、電池充電部４は、充電コネクタ３を介して供給される直流電力を、例えば、３４５Ｖの直流電力に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、充電コネクタ２を介して供給される交流電力（例えば、１００〜２００Ｖ）を、例えば、３４５Ｖの直流電力に変換して出力するとともに、売電する場合には３４５Ｖの直流電力を前述した交流電力に変換して出力する双方向ＡＣ／ＤＣインバータとを有している。

インバータ部５は、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５ａおよび双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂを有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、高圧配電部８から供給される、例えば、３４５Ｖの直流電力を６５０Ｖの直流電力に変換して双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５ａに供給するとともに、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５ａから供給される６５０Ｖの直流電力を３４５Ｖの直流電力に変換して高圧配電部８に供給する。双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５ａは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂから出力される６５０Ｖの直流電力を６５０Ｖの交流電力に変換してモータジェネレータ６および駆動用モータ７に供給するとともに、モータジェネレータ６によって発電される交流電力および駆動用モータ７からの交流の回生電力を直流電力に変換して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに供給する。

モータジェネレータ６は、ガソリンエンジン（不図示）によって駆動され、交流電力を発生してインバータ部５に供給するとともに、インバータ部５から交流電力の供給を受けてガソリンエンジンを始動する。駆動用モータ７は、ガソリンエンジンとともに、あるいは、単独で駆動輪（不図示）を駆動して車両１を走行させるとともに、車両１の制動時には、ジェネレータとして動作することで回生電力を発生し、インバータ部５に供給する。

高圧配電部８は、電池充電部４、インバータ部５、高電圧蓄電部９、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、および、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の間で電力を分配する。高電圧蓄電部９は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または、二重容量コンデンサ等によって構成されており、３４５Ｖの直流電力を出力するとともに、高圧配電部８を介して供給される直流電力によって充電される。

分散型電源１０は、この例では、太陽光発電１０−１、排熱発電１０−２、排ガス発電１０−３、および、燃料電池１０−４を有している。ここで、太陽光発電１０−１は、車両１のボディーに搭載された太陽電池パネルによって構成され、太陽光を受光して直流電力を発生して出力する。排熱発電１０−２は、例えば、ガソリンエンジンの発熱部分（例えば、シリンダ、あるいは、排気パイプ等）に取り付けられ、ガソリンエンジンの排熱によって直流電力を発生して出力する。排ガス発電１０−３は、例えば、排気ガスによって回転されるガスタービンと、ガスタービンによって駆動されるジェネレータによって構成され、直流電力を発生して出力する。燃料電池１０−４は、例えば、水素と酸素から直流電力を発生して出力する。なお、この例では、４種類の電源を有しているが、これらの何れか１種類であったり、２，３種類の組み合わせであったり、あるいは、これら以外を含む５種類以上の組み合わせであってもよい。

系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、分散型電源１０によって発生された直流電力の電圧を調整するとともに、車両１の動作状況に応じた適切な給電先を選択し、電力を供給する。なお、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の詳細な構成例については、図２を参照して後述する。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、高圧電力系１６の３４５Ｖの直流電力を、低圧電力系１７の１４Ｖの直流電力に変換して低圧配電部１３に出力するとともに、低圧電力系１７の１４Ｖの直流電力を３４５Ｖの直流電力に変換して高圧配電部８に出力する。なお、この例では、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータとしているが、高圧電力系１６の３４５Ｖの直流電力を、低圧電力系１７の１４Ｖの直流電力に変換して低圧配電部１３に出力する単方向型ＤＣ／ＤＣコンバータとしても良い。

低圧配電部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、補助機器用蓄電部１４、および、補助機器１５の間で電力を分配する。補助機器用蓄電部１４は、例えば、鉛蓄電池によって構成されており、１４Ｖの直流電力を出力するとともに、低圧配電部１３を介して供給される直流電力によって充電される。補助機器１５は、例えば、電動パワーステアリングの駆動用モータ、各種ヒータ（例えば、デフォッガ用ヒータおよびシート用ヒータ等）、空調用モータ（ブロワー等）、および、各種電装品（例えば、カーオーディオ、カーナビゲーション、および、カーセキュリティ等）によって構成されており、補助機器用蓄電部１４から供給される電力によって動作する。

なお、図３において、一重線は直流電力の供給線を示し、三重線は交流電力の供給線を示す。また、図３中の矢印は電力の流れを示している。

図４は、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の詳細な構成例を説明するための図である。この図に示すように、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、センサ部１１ａ〜１１ｄ、電圧調整部１１ｅ、制御判定部１１ｆ、切り換えリレー１１ｇ、および、昇圧変電部１１ｈを有している。

ここで、センサ部１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、太陽光発電１０−１、排熱発電１０−２、排ガス発電１０−３、および、燃料電池１０−４から出力される電力の電圧および電流を検出するとともに、例えば、これらの温度等を検出することにより、異常の発生の有無を検出し、制御判定部１１ｆに検出した情報を通知する。電圧調整部１１ｅは、制御判定部１１ｆによって制御され、太陽光発電１０−１、排熱発電１０−２、排ガス発電１０−３、および、燃料電池１０−４から出力される直流電力の電圧がそれぞれ一定（この例では１４Ｖ）になるように調整するとともに、これらの電力を連係して（並列接続して）切り換えスイッチ１１ｇに出力する。なお、分散型電源１０のそれぞれの電源に対して（特に太陽光発電１０−１）に対して、最大電力点で動作させるように各分散型電源と負荷のバランスを取り、双方に都合の良いポイントで制御するＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracker）を電圧調整部１１ｅ内に設けるようにしてもよい。

制御判定部１１ｆは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、Ｉ／Ｆ（Interface）等を主要な構成要素とし、ＲＯＭに格納されているプログラムおよびデータに基づいて系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の各部を制御する。なお、Ｉ／Ｆには、センサ部１１ａ〜１１ｄによって検出された情報、高電圧蓄電部状態信号、補助機器蓄電部状態信号、車両状態信号、および、売電許可信号が入力されている。ここで、高電圧蓄電部状態信号は、高電圧蓄電部９の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を示す信号であり、例えば、満充電状態で１００％となり、放電に応じてその値が減少する信号である。補助機器用蓄電部状態信号は、補助機器用蓄電部１４の充電状態（ＳＯＣ）を示す信号であり、例えば、前述の場合と同様に、満充電状態で１００％となり、放電に応じてその値が減少する信号である。車両状態信号は、車両１の動作状態を示す信号である。具体的には、車両状態信号は、車速、駆動用モータ７の動作状態、補助機器１５の動作状態、ガソリンエンジンの回転数、高電圧蓄電部９の充放電状態、補助機器用蓄電部１４の充放電状態、および、商用電源からの充電状態等を示す信号である。売電許可信号は、家庭用商用電源３０に対して売電を許可する信号である。具体的には、家庭用商用電源３０の電圧が１０７Ｖ未満である場合には、売電許可信号は、売電可能な状態となり、それ以外の場合には売電不能な状態となる。なお、補助機器１５の動作状態については、例えば、図示せぬＥＣＵ（Engine Control Unit）から供給される信号によって検出される各補助機器の動作状態を示す信号により動作状態を知ることができる。

切り換えリレー１１ｇは、制御判定部１１ｆによって制御され、電圧調整部１１ｅから出力される直流電力を昇圧変電部１１ｈを介して高圧電力系１６に供給するか、または、低圧電力系１７に供給するかを選択する。

昇圧変電部１１ｈは、切り換えリレー１１ｇから供給される１４Ｖの直流電力を３４５Ｖに昇圧して、高圧電力系１６に供給する。

（Ｃ）第１実施形態の動作の説明
図５は、第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０：制御判定部１１ｆは、センサ部１１ａ〜１１ｄから供給される電圧および電流を示す情報に基づいて、分散型電源１０から出力される総電力Ｐｄを測定する。具体的には、センサ部１１ａ〜１１ｄから出力される電圧と電流の測定値から分散型電源１０を構成する各電源の出力電力を求め、これらを合計することにより、総電力Ｐｄを算出する。

ステップＳ１１：制御判定部１１ｆは、ステップＳ１０で測定した分散型電源１０が出力する総電力Ｐｄが所定の閾値Ｐｔｈよりも大きいか否かを判定する。具体的には、駆動用モータ７は、例えば、数ｋＷ〜数十ｋＷ程度の出力があるので、分散型電源１０の出力が１ｋＷ未満の場合には、分散型電源１０の電力を駆動用モータ７に供給してもその効果は少ない。また、高電圧蓄電部９は、例えば、数ｋＷｈ〜数十ｋＷｈ程度の容量を有しているので、分散型電源１０の出力が１ｋＷ未満の場合には、充電に数時間から数十時間以上要することから、分散型電源１０の電力を高電圧蓄電部９に供給しても効果は少ない。そこで、一例として、閾値Ｐｔｈとして１ｋＷを選択し、分散型電源１０が出力する総電力Ｐｄが１ｋＷよりも大きい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）にはステップＳ２０に進むようにすることができる。なお、駆動用モータ７の出力や高電圧蓄電部９の容量に応じて、閾値Ｐｔｈを１ｋＷ以外の任意の値に設定するようにしてもよいことはいうまでもない。

ステップＳ１２：制御判定部１１ｆは、車両状態信号を参照し、駆動用モータ７が動作中か否かを判定する。そして、駆動用モータ７が動作中と判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１３に進み、それ以外の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）にはステップＳ１６に進む。例えば、低速走行時や加速時には駆動用モータ７が動作するのでその場合にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３：制御判定部１１ｆは、切り換えリレー１１ｇを昇圧変電部１１ｈ側に切り換える。これにより、分散型電源１０から出力された直流電力は、電圧調整部１１ｅで電圧が一定になるように調整されて連係された後、切り換えリレー１１ｇを介して昇圧変電部１１ｈに供給される。

ステップＳ１４：昇圧変電部１１ｈは、切り換えリレー１１ｇから供給される直流電力を、３４５Ｖまで昇圧して出力する。

ステップＳ１５：昇圧変電部１１ｈから出力された電力は、高圧配電部８を経由して、駆動用モータ７に給電される。駆動用モータ７は、高電圧蓄電部９またはモータジェネレータ６からの電力によって駆動されるが、ステップＳ１３によって切り換えリレー１１ｇが切り換えられることにより、分散型電源１０からの電力も駆動用モータ７に合わせて供給されることになる。

ステップＳ１６：制御判定部１１ｆは、高電圧蓄電部状態信号を参照し、高電圧蓄電部９のＳＯＣ（State of Charge）を示すＳＯＣｍが所定の閾値ＳＯＣｔｈｍよりも小さいか否かを判定し、ＳＯＣｍがＳＯＣｔｈｍよりも小さい場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）にはステップＳ２０に進む。ここで、ＳＯＣは、高電圧蓄電部９の充電状態を示す値である。本実施形態の場合、高電圧蓄電部９のＳＯＣであるＳＯＣｍは、蓄電部の寿命を考慮して４０％≦ＳＯＣｍ≦８０％となるように制御される。従って、閾値ＳＯＣｔｈｍとして８０％を選択し、ＳＯＣｍ＜８０％の場合にはステップＳ１７に進むようにすることができる。もちろん、これ以外の閾値であってもよいことはいうまでもない。

ステップＳ１７：制御判定部１１ｆは、切り換えリレー１１ｇを昇圧変電部１１ｈ側に切り換える。これにより、分散型電源１０から出力された直流電力は、電圧調整部１１ｅで電圧が一定になるように調整されて連係された後、切り換えリレー１１ｇを介して昇圧変電部１１ｈに供給される。

ステップＳ１８：昇圧変電部１１ｈは、切り換えリレー１１ｇから供給された直流電力を、３４５Ｖまで昇圧して出力する。

ステップＳ１９：昇圧変電部１１ｈから出力された電力は、高圧配電部８を経由して、高電圧蓄電部９に供給される。高電圧蓄電部９は、モータジェネレータ６によって発電された電力または駆動用モータ７からの回生電力によって充電されるが、ステップＳ１７によって切り換えリレー１１ｇが切り換えられることにより、分散型電源１０からの電力によっても合わせて充電されることになる。

ステップＳ２０：制御判定部１１ｆは、車両状態信号を参照し、補助機器１５が稼働中か否かを判定し、稼働中である場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）にはステップＳ２１に進み、それ以外の場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）にはステップＳ２３に進む。具体的には、低圧配電部１３を介して補助機器１５に対して電力が供給されている場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ２１に進むことができる。なお、補助機器１５には、例えば、アイドリング電流等も流れていることから、このような僅少な電力を無視するために、例えば、一定の電力（例えば、数１０Ｗ）が流れている場合にステップＳ２１に進むようにしてもよい。あるいは、補助機器用蓄電部１４から補助機器１５に対して電力が供給されている場合（いわゆる「持ち出し」が生じている場合）に、ステップＳ２１に進むようにしてもよい。

ステップＳ２１：制御判定部１１ｆは、切り換えリレー１１ｇを低圧配電部１３側に切り換える。これにより、分散型電源１０から出力された直流電力は、電圧調整部１１ｅで電圧が一定になるように調整されて連係された後、切り換えリレー１１ｇを介して低圧配電部１３に供給される。

ステップＳ２２：切り換えリレー１１ｇから出力された電力は、低圧配電部１３を経由して補助機器１５に供給される。補助機器１５は、通常は、補助機器用蓄電部１４からの電力によって駆動されるが、ステップＳ２１によって切り換えリレー１１ｇが切り換えられることにより、分散型電源１０からの電力も合わせて供給されることになる。一般的に、補助機器１５が消費する電力は、数十Ｗ〜数百Ｗ程度であるので、分散型電源１０からの電力の供給が１ｋＷ未満である場合（例えば、数百Ｗ程度の場合）、補助機器用蓄電部１４からの電力の供給は行われず、分散型電源１０から供給される電力によって補助機器１５が稼働される状態となる。なお、電動パワーステアリングのモータが動作している場合には、瞬間的に１ｋＷ前後の電力が消費される場合があるが、平均すると前述したように補助機器１５が消費する電力は、数十Ｗ〜数百Ｗ程度であると考えられる。

ステップＳ２３：制御判定部１１ｆは、補助機器用蓄電部状態信号を参照し、補助機器用蓄電部１４のＳＯＣを示すＳＯＣｓが所定の閾値ＳＯＣｔｈｓよりも小さいか否かを判定し、ＳＯＣｓがＳＯＣｔｈｓよりも小さい場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）にはステップＳ２４に進み、それ以外の場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）にはステップＳ２６に進む。本実施形態の場合、補助機器用蓄電部１４は鉛蓄電池であるので、そのＳＯＣであるＳＯＣｓは、例えば、８０％≦ＳＯＣｓ≦１００％となるように制御される。従って、閾値ＳＯＣｔｈｓとして１００％を選択し、ＳＯＣｓ＜１００％の場合にはステップＳ２４に進むようにすることができる。もちろん、これ以外の閾値ＳＯＣｔｈｓを用いてもよいことは言うまでもない。

ステップＳ２４：制御判定部１１ｆは、切り換えリレー１１ｇを低圧配電部１３側に切り換える。これにより、分散型電源１０から出力された直流電力は、電圧調整部１１ｅで電圧が一定になるように調整されて連係された後、切り換えリレー１１ｇを介して低圧配電部１３に供給される。

ステップＳ２５：切り換えリレー１１ｇから出力された電力は、低圧配電部１３を経由して補助機器用蓄電部１４に供給される。補助機器用蓄電部１４は、通常は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの電力によって充電されるが、ステップＳ２４によって切り換えリレー１１ｇが切り換えられることにより、分散型電源１０からの電力によっても充電されることになる。なお、一般的に、補助機器用蓄電部１４は、数十Ｗｈ〜数百Ｗｈ程度であり、分散型電源１０からの電力の供給が１ｋＷ未満である場合（例えば、数百Ｗ程度の場合）には十分な充電電流（時間率容量の１／１０以上の電流）が流れることから、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの電力の供給は行われず、分散型電源１０から供給される電力によって補助機器用蓄電部１４が充電される状態となる。

ステップＳ２６：制御判定部１１ｆは、売電許可信号を参照し、売電可能であるか否かを判定し、売電可能である場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）にはステップＳ２７に進み、それ以外の場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）には処理を終了する。具体的には、車両が停車されるとともに、家庭用商用電源３０に接続された状態であって、かつ、家庭用商用電源３０側が売電を受け入れ可能な状態である場合（例えば、家庭用商用電源３０の電圧が１０７Ｖ未満である場合）には売電可能であると判定してステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７：制御判定部１１ｆは、切り換えリレー１１ｇを昇圧変電部１１ｈ側に切り換える。これにより、分散型電源１０から出力された直流電力は、電圧調整部１１ｅで電圧が一定になるように調整されて連係された後、切り換えリレー１１ｇを介して昇圧変電部１１ｈに供給される。昇圧変電部１１ｈによって昇圧された電力は、高圧配電部８を経由し、電池充電部４に供給される。電池充電部４では、高圧配電部８から供給された電力を、家庭用商用電源３０に適応した周波数および電圧の交流電力に変換して、家庭用商用電源３０に供給する。これにより、分散型電源１０によって発電された電力が、家庭用商用電源３０に対して売電されることになる。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、車両の動作状態に応じて分散型電源１０から出力される電力を分配するようにしたので、車両の動作状態に応じて、最も効果的に電力を分配することができる。また、以上の実施形態では、分散型電源１０が発生する電力に応じて、分配先を決定するようにしたので、効率良く電力を分配することができる。また、分散型電源１０を統一的に制御することにより、出力電力が時間的に変化する分散型電源１０からの電力を効率良く分配することができる。さらに、分散型電源１０からの電力を優先して駆動用モータ７に供給することで、高電圧蓄電部９からの電力供給を抑制して容量低下を防ぎ、駆動用モータ７による走行距離を延ばすことができる。

（Ｄ）第２実施形態の構成の説明
つぎに、第２実施形態について説明する。第２実施形態の構成は、第１実施形態と同様であるが、制御判定部１１ｆの動作が異なっている。そこで、以下では、第２実施形態の動作について、フローチャートを参照して説明する。

（Ｅ）第２実施形態の動作の説明
図６は、第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートにおいて、図５と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、図６に示すフローチャートでは、図５の場合と比較して、ステップＳ３０の処理が追加され、ステップＳ１６の処理が除外されている。また、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理がステップＳ１７〜Ｓ１９の処理とその順序が置換され、また、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理がステップＳ２３〜Ｓ２５の処理とその順序が置換されている。それ以外の処理は図５の場合と同様である。このフローチャートの処理が実行されると、図５の場合と同様にステップＳ１０で分散型電力の総電力Ｐｄが測定され、ステップＳ１１でＰｄが閾値Ｐｔｈと比較され、Ｐｄ＞ＰｔｈであればステップＳ３０に進み、それ以外の場合にはステップＳ２３に進む。

ステップＳ３０では、制御判定部１１ｆは、高電圧蓄電部９が放電中であるか否かを判定し、放電中である場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）にはステップＳ１７に進む。具体的には、高電圧蓄電部９から電力が出力されている場合には放電中であるとしてステップＳ１２に進むことができる。

なお、それ以降の処理は、蓄電部（高電圧蓄電部９および補助機器用蓄電部１４）に関する処理が優先して実行される以外は、図５の場合と同様である。このような処理によれば、高電圧蓄電部９が放電中である場合には、分散型電源１０からの電力は高電圧蓄電部９に供給されないので、放電中に充電がされることを回避できる。すなわち、高電圧蓄電部９として、リチウム電池やニッケル水素電池を使用する場合、充電中に放電を行うと、電池の寿命が短くなるのでそのような事態を回避できる。また、図６の例では、蓄電部の充電を優先して行うことができるので、例えば、蓄電部からの電力消費が多い走行状態であっても、蓄電部を優先して迅速に充電することができる。

（Ｆ）変形実施形態
なお、上記の各実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。図７は、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の他の構成例を示す図である。この例では、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１Ａは、センサ部１１ａ，１１ｂと電圧調整部１１ｅの間に切り換えリレー１１ｉ，１１ｊが挿入され、切り換えリレー１１ｉ，１１ｊの出力端子の一端は電圧調整部１１ｅに入力され、他端はダイオード１１ｍ，１１ｎおよび低圧配電部１３を介して補助機器１５および補助機器用蓄電部１４に接続されている。なお、この図７では図示を省略しているが、排ガス発電１０−３および燃料電池１０−４についても同様に切り換えリレーおよびダイオードを介して接続されている。このような構成によれば、分散型電源１０の電圧が安定している場合には、電圧調整部１１ｅを経由せずに直接電力を出力することができる。ここで、電圧調整部１１ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータを主要な構成要素としているので、このような構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける電力の損失を回避することが可能になる。なお、図７の例では、昇圧変電部１１ｈを経由して出力する場合には、電圧調整部１１ｅによって電圧を調整するようにしたが、昇圧変電部１１ｈを経由して出力する場合であっても電圧調整部１１ｅを経由せずに直接出力されるようにしてもよい。

図８は、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の他の構成例を示す図である。この例では、系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ１１Ｂは、図４の場合と比較すると電圧調整部１１ｅが除外され、太陽光発電１０−１および排熱発電１０−２に電圧調整部１１１，１１２が内蔵されている。なお、図８では図示を省略しているが、排ガス発電１０−３および燃料電池１０−４についても同様に電圧調整部が内蔵された構成とされている。このような構成によっても、図４の場合と同様に、車両の動作状態に応じて最も効果的に電力を分配することができる。また、このように電圧調整部を各電源に内蔵することにより、分散電源毎に最適な制御が可能になるので、電源の効率を更に高めることが可能になる。

なお、図５，６に示すフローチャートでは、ステップＳ１０において測定された分散型電力Ｐｄと閾値Ｐｔｈとの比較に応じてステップＳ１１において処理を分岐するようにしたが、例えば、総電力が常にある一定値よりも大きい場合には、これらの処理を省略するようにしてもよい。また、固定の閾値Ｐｔｈを用いるのではなく、例えば、車両の動作状態に応じた可変の閾値を用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、駆動用モータ７が動作している場合には、非常に大きな電力を必要とすることから、閾値Ｐｔｈとして一時的に大きな値（例えば、５ｋＷ）を採用し、それ以外の場合の値（例えば、１ｋＷ）と区別するようにしてもよい。また、駆動用モータ７の動作状態（負荷が大きい場合または小さい場合）に応じて、閾値Ｐｔｈを可変するようにしてもよい。具体的には、負荷が大きい場合（例えば、急加速時）には閾値Ｐｔｈを大きくし、負荷が小さい場合（低速走行時）には閾値Ｐｔｈを小さくするようにしてもよい。このような構成により、駆動用モータ７の負荷状態に応じて、分散型電源１０からの電力を効率良く分配することができる。

また、図５に示すフローチャートでは、補助機器１５を、補助機器用蓄電部１４に優先して電力を供給するようにしたが、これとは逆に、補助機器用蓄電部１４を補助機器１５に優先して電力を供給するようにしてもよい。具体的には、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理と、ステップＳ２３〜Ｓ２５の処理の順番を置換すればよい。

また、図５，６に示すフローチャートでは、駆動用モータ７の動作の有無に基づいて処理を変更しているが、例えば、ガソリンエンジンを始動する際には、モータジェネレータ６が動作されるが、このモータジェネレータ６には大きな電力が供給されるので、図５，６に示すフローチャートにおいて、モータジェネレータ６が動作している場合には分散型電源１０からの電力を昇圧してモータジェネレータ６に供給するようにしてもよい。

また、補助機器１５を構成する電動パワーステアリングのモータは、最大で１００Ａ前後の電流が流れる場合がある。その場合、補助機器用蓄電部１４から電力が供給されるので、補助機器用蓄電部１４のＳＯＣが急激に減少することが考えられるため、そこで、図５，６のフローチャートにおいて、例えば、駆動用モータ７の判断の直後に、電動パワーステアリングのモータの動作の有無を判断し、動作している場合には低圧電力系１７に電力を供給するようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、ガソリンエンジンとモータによるハイブリッド車を想定して説明を行ったが、例えば、ディーゼルエンジンとモータによるハイブリッド車に本願発明を適用可能であることは言うまでもない。また、ハイブリッド車ではなく、例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）に本願発明を適用することも可能である。なお、ＥＶに本願を適用する場合、図３に示すモータジェネレータ６が除外される形態となる。ＥＶに本願発明を適用した場合にも、ハイブリッド車の場合と同様に、車両の動作状態に応じて最も効果的に分散型電源からの電力を分配することができる。また、車両の例として、自動車を例に挙げて説明したが、これ以外にも、例えば、バイク等の二輪車や、鉄道等や、船舶等にも本願発明を適用することが可能である。

１ 車両
２，３ 充電コネクタ
４ 電池充電部
５ インバータ部
６ モータジェネレータ
７ 駆動用モータ
８ 高圧配電部
９ 高電圧蓄電部
１０ 分散型電源
１１ 系統連係ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ａ〜１１ｄ センサ部
１１ｅ 電圧調整部
１１ｆ 制御判定部
１１ｇ 切り換えリレー
１１ｈ 昇圧変電部
１２ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ 低圧配電部
１４ 補助機器用蓄電部
１５ 補助機器

Claims (8)

1. 車両を駆動するための第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧を有する第２電力系とを有し、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有する車両に搭載され、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する制御装置であって、
   前記車両の動作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記選択手段によって前記第１電力系が選択された場合には、前記分散型電源から供給される電力を昇圧する昇圧手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記選択手段は、前記車両の駆動用モータが動作している場合には、前記第１電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記選択手段は、前記駆動用モータに供給する電力を蓄積している第１電力蓄積部が所定の充電状態を下回る場合には、前記第１電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記選択手段は、前記第１電力系が選択されていない場合であって、前記第２電力系の負荷に電力が供給されているときまたは前記第２電力系に供給する電力を蓄積している第２電力蓄積部が所定の充電状態を下回るときには、前記第２電力系を電力の供給先として選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記第１電力蓄積部に電力を蓄積するために商用電源が接続可能とされ、前記商用電源が接続された場合であって、前記第１電力系および前記第２電力系が電力の供給先として選択されていないときには、前記選択手段は、前記商用電源を電力の供給先として選択することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 車両を駆動するための第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧を有する第２電力系とを有し、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有する車両に搭載され、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する制御方法であって、
   前記車両の動作状態を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップによって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択ステップと、
   を備えることを特徴とする制御方法。
8. 車両に搭載され、当該車両を駆動するための駆動用モータと、当該駆動用モータに電力を供給する第１電力蓄積部とを有する第１電力系と、前記第１電力系よりも低い電圧で動作する負荷と、当該負荷に電力を供給する第２電力蓄積部とを有する第２電力系と、前記第１および第２電力系とは独立した１または複数の分散型電源を有し、前記分散型電源からの電力の供給先を制御する車両電源システムであって、
   前記駆動用モータ、前記負荷、前記第１および第２電力蓄積部の動作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された動作状態に応じて、前記分散型電源によって発生された電力の供給先を前記第１電力系または前記第２電力系から選択する選択手段と、
   を備えることを特徴とする車両電源システム。

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