JP2021087291A - Solar charging system - Google Patents

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Abstract

To provide a solar charging system that can improve the charging efficiency of the entire system while suppressing the generation of an intermediate voltage that cannot charge a battery.SOLUTION: A solar charging system includes a solar panel, a non-isolated DCDC converter (DDC) that uses output power of the solar panel as an input, an insulated DDC that uses output power of the non-insulated DDC as an input, a battery that has a minimum voltage set higher than a maximum output voltage of the solar panel and is supplied with the output power of the isolated DDC, a capacitor connected between the non-insulated DDC and the insulated DDC, and a control unit that controls the non-insulated DDC and the insulated DDC, and the control unit that controls the non-insulated DDC such that the voltage of the capacitor is a first voltage higher than the input voltage of the isolated DDC that maximizes the boost ratio of the insulated DDC, which is determined on the basis of the voltage of the battery when the power generated by the solar panel is supplied to the battery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ソーラーパネルの発電電力を用いたバッテリの充電を制御するソーラー充電システムに関する。 The present invention relates to a solar charging system that controls charging of a battery using the generated power of a solar panel.

特許文献1に、ソーラーパネルで発電された電力をソーラーバッテリに一時的に蓄電し、一定量が蓄電されるとソーラーバッテリから補機バッテリなどへ電力を供給する、ソーラー充電システムが開示されている。この特許文献1に記載のソーラー充電システムでは、補機負荷での消費電流が大きい場合でも、補機出力の低下を防止することで充電効率の向上を図っている。 Patent Document 1 discloses a solar charging system in which the electric power generated by a solar panel is temporarily stored in a solar battery, and when a certain amount of electric power is stored, the electric power is supplied from the solar battery to an auxiliary battery or the like. .. In the solar charging system described in Patent Document 1, even when the current consumption under the auxiliary equipment load is large, the charging efficiency is improved by preventing the auxiliary equipment output from decreasing.

特開2015−116067号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-116067

システムコストを削減するために、ソーラーバッテリを一時的な蓄電が可能である安価な大容量のキャパシタに代えることが考えられる。しかしながら、キャパシタは、自己放電によって失われる電荷がバッテリと比べると多いため、充電されない期間が長ければ直ぐに電位がゼロの状態になってしまう。このため、ソーラーパネルからバッテリへ給電を行う前には、キャパシタをソーラーパネル電圧とバッテリ電圧との間の値をとる中間電圧にプリチャージさせて、ソーラーパネルからキャパシタへの突入電流の発生を防止している。 In order to reduce the system cost, it is conceivable to replace the solar battery with an inexpensive large-capacity capacitor capable of temporarily storing electricity. However, since the amount of charge lost by self-discharge of a capacitor is larger than that of a battery, the potential of a capacitor becomes zero immediately if it is not charged for a long period of time. Therefore, before supplying power from the solar panel to the battery, the capacitor is precharged to an intermediate voltage that takes a value between the solar panel voltage and the battery voltage to prevent the generation of inrush current from the solar panel to the capacitor. doing.

ところが、キャパシタにプリチャージさせる中間電圧の制御において、充電効率への関与が支配的である、中間電圧をバッテリ電圧に昇圧させる絶縁型のDCDCコンバータが低効率で動作したり動作が停止したりすると、ソーラー充電システム全体の充電効率が低下するおそれがある。 However, in the control of the intermediate voltage for precharging the capacitor, the involvement in charging efficiency is dominant, and when the isolated DCDC converter that boosts the intermediate voltage to the battery voltage operates or stops operating with low efficiency. , The charging efficiency of the entire solar charging system may decrease.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バッテリの充電が不可能な中間電圧の発生を抑制しつつシステム全体の充電効率を高めることができる、ソーラー充電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solar charging system capable of increasing the charging efficiency of the entire system while suppressing the generation of an intermediate voltage that cannot be charged by a battery. And.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ソーラーパネルと、ソーラーパネルの出力電力を入力とする非絶縁型のDCDCコンバータと、非絶縁型のDCDCコンバータの出力電力を入力とする絶縁型のDCDCコンバータと、ソーラーパネルの最大出力電圧よりも最小電圧が高く設定されており、絶縁型のDCDCコンバータの出力電力が供給されるバッテリと、非絶縁型のDCDCコンバータと絶縁型のDCDCコンバータとの間に接続されるキャパシタと、非絶縁型のDCDCコンバータ及び絶縁型のDCDCコンバータを制御する制御部と、を備え、制御部は、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリに給電する場合、キャパシタの電圧が、バッテリの電圧に基づいて定まる絶縁型のDCDCコンバータの昇圧比が最大となる絶縁型のDCDCコンバータの入力電圧よりも高い第1電圧となるように、非絶縁型のDCDCコンバータを制御する、ソーラー充電システムである。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a solar panel, a non-isolated DCDC converter that receives the output power of the solar panel as an input, and an insulation that receives the output power of the non-isolated DCDC converter as an input. A type DCDC converter, a battery in which the minimum voltage is set higher than the maximum output voltage of the solar panel and the output power of the isolated type DCDC converter is supplied, and a non-isolated DCDC converter and an isolated type DCDC converter. A capacitor connected to the battery and a control unit for controlling a non-isolated DCDC converter and an isolated DCDC converter are provided, and the control unit supplies power generated by the solar panel to the battery. A non-isolated DCDC converter so that the voltage of the capacitor is the first voltage higher than the input voltage of the isolated DCDC converter that maximizes the boost ratio of the isolated DCDC converter, which is determined based on the battery voltage. It is a controlled solar charging system.

上記本発明のソーラー充電システムによれば、バッテリの充電が不可能な中間電圧の発生を抑制しつつシステム全体の充電効率を高めることができる。 According to the solar charging system of the present invention, it is possible to improve the charging efficiency of the entire system while suppressing the generation of an intermediate voltage that cannot be charged by the battery.

本実施形態に係るソーラー充電システムの概略構成図Schematic configuration diagram of the solar charging system according to this embodiment 高圧DCDCコンバータが最大効率となる入出力電圧の対応関係図Correspondence diagram of input / output voltage that the high voltage DCDC converter has the maximum efficiency ソーラー充電制御装置が実行する充電制御の処理フローチャートFlow chart of charge control executed by the solar charge control device 高圧DCDCコンバータの最大効率点マップの一例An example of the maximum efficiency point map of a high-voltage DCDC converter 最大効率点マップの設定手法を説明する図Diagram explaining the setting method of the maximum efficiency point map 補機バッテリ給電モードにおける中間電圧の設定手法を説明する図The figure explaining the setting method of the intermediate voltage in the auxiliary battery power supply mode. 応用例のソーラー充電システムの概略構成図Schematic configuration of the solar charging system of the application example

[実施形態]
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るソーラー充電システムの概略構成を示すブロック図である。図1に例示したソーラー充電システム1は、ソーラーパネル10と、ソーラー充電制御装置20と、高圧バッテリ30と、補機バッテリ40と、を備えている。このソーラー充電システム1は、車両などに搭載することができる。
<Structure>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solar charging system according to an embodiment of the present invention. The solar charging system 1 illustrated in FIG. 1 includes a solar panel 10, a solar charging control device 20, a high-voltage battery 30, and an auxiliary battery 40. This solar charging system 1 can be mounted on a vehicle or the like.

ソーラーパネル10は、太陽光の照射を受けて発電する発電装置であり、典型的には太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールである。ソーラーパネル10で発電される電力の量は、日射強度に依存する。ソーラーパネル10で発生した電力は、ソーラー充電制御装置20に出力される。このソーラーパネル10は、例えば車両のルーフなどに設置することができる。 The solar panel 10 is a power generation device that generates electricity by being irradiated with sunlight, and is typically a solar cell module that is an aggregate of solar cell cells. The amount of electric power generated by the solar panel 10 depends on the intensity of solar radiation. The electric power generated by the solar panel 10 is output to the solar charge control device 20. The solar panel 10 can be installed on, for example, the roof of a vehicle.

高圧バッテリ30は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された二次電池である。この高圧バッテリ30は、ソーラーパネル10で発生した電力によって充電可能に、ソーラー充電制御装置20と接続されている。典型的には、高圧バッテリ30は、ソーラーパネル10の最大出力電圧(例えば55V)よりも最小電圧(例えば360V)が高く設定されている。車両に搭載される高圧バッテリ30としては、スタータモーターや電動モーターなどの、車両を駆動させるための主機的な機器(図示せず)の動作に必要な電力を供給することができる、いわゆる駆動用バッテリを例示できる。 The high-voltage battery 30 is a rechargeable secondary battery such as a lithium-ion battery or a nickel-metal hydride battery. The high-voltage battery 30 is connected to the solar charge control device 20 so that it can be charged by the electric power generated by the solar panel 10. Typically, the high voltage battery 30 is set to have a minimum voltage (eg 360V) higher than the maximum output voltage (eg 55V) of the solar panel 10. The high-voltage battery 30 mounted on the vehicle is for so-called driving, which can supply electric power necessary for the operation of main equipment (not shown) for driving the vehicle, such as a starter motor and an electric motor. A battery can be exemplified.

補機バッテリ40は、例えばリチウムイオン電池や鉛蓄電池などの、充放電可能に構成された二次電池である。この補機バッテリ40は、ソーラーパネル10で発生した電力によって充電可能に、ソーラー充電制御装置20と接続されている。車両に搭載される補機バッテリ40は、ヘッドランプや室内灯などの灯火類、ヒーターやクーラーなどの空調類、及び自動運転や先進運転支援の装置などの、車両を駆動させるため以外の補機的な機器(図示せず)の動作に必要な電力を供給することができる、いわゆる12V系バッテリである。 The auxiliary battery 40 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery or a lead storage battery. The auxiliary battery 40 is connected to the solar charge control device 20 so that it can be charged by the electric power generated by the solar panel 10. The auxiliary battery 40 mounted on the vehicle is an auxiliary device other than for driving the vehicle, such as lights such as headlamps and interior lights, air conditioners such as heaters and coolers, and devices for automatic driving and advanced driving support. It is a so-called 12V system battery that can supply the power required for the operation of a typical device (not shown).

ソーラー充電制御装置20は、ソーラーパネル10と高圧バッテリ30及び補機バッテリ40とを接続する接続部であって、ソーラーパネル10で発生した電力を高圧バッテリ30や補機バッテリ40へ供給することができる電子制御装置(ECU)である。この電子制御装置(ECU)は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースなどを含んで構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、様々な制御を実施する。本実施形態に係るソーラー充電制御装置20は、ソーラーDCDCコンバータ21、高圧DCDCコンバータ22、補機DCDCコンバータ23、制御部25、及びキャパシタ26を、構成に含んでいる。 The solar charge control device 20 is a connection portion that connects the solar panel 10, the high-pressure battery 30, and the auxiliary battery 40, and can supply the electric power generated by the solar panel 10 to the high-pressure battery 30 and the auxiliary battery 40. It is an electronic control device (ECU) that can be used. This electronic control unit (ECU) is typically configured to include a processor, a memory, an input / output interface, and the like, and the processor reads and executes a program stored in the memory to perform various controls. .. The solar charge control device 20 according to the present embodiment includes a solar DCDC converter 21, a high-voltage DCDC converter 22, an auxiliary DCDC converter 23, a control unit 25, and a capacitor 26 in its configuration.

ソーラーDCDCコンバータ21は、ソーラーパネル10で発電された電力を、高圧DCDCコンバータ22及び補機DCDCコンバータ23に供給する。電力供給の際、ソーラーDCDCコンバータ21は、入力電圧であるソーラーパネル10の発電電圧を、後述する制御部25からの指示に基づく所定の電圧に変換(昇圧/降圧)して、高圧DCDCコンバータ22及び補機DCDCコンバータ23に出力することができる。このソーラーDCDCコンバータ21には、1次側と2次側とが絶縁されていない非絶縁型の昇圧/降圧DCDCコンバータとすることができる。 The solar DCDC converter 21 supplies the electric power generated by the solar panel 10 to the high-voltage DCDC converter 22 and the auxiliary DCDC converter 23. At the time of power supply, the solar DCDC converter 21 converts (boost / step down) the generated voltage of the solar panel 10, which is an input voltage, into a predetermined voltage based on an instruction from the control unit 25 described later, and the high-voltage DCDC converter 22 And it can be output to the auxiliary DCDC converter 23. The solar DCDC converter 21 can be a non-insulated step-up / step-down DCDC converter in which the primary side and the secondary side are not insulated.

高圧DCDCコンバータ22は、ソーラーDCDCコンバータ21が出力する電力を、高圧バッテリ30に供給する。電力供給の際、高圧DCDCコンバータ22は、入力電圧であるソーラーDCDCコンバータ21の出力電圧を、後述する制御部25からの指示に基づく所定の電圧に変換(昇圧)して、高圧バッテリ30に出力することができる。この高圧DCDCコンバータ22は、トランスによって1次側と2次側とが絶縁されている絶縁型の昇圧DCDCコンバータとすることができる。トランスを用いた絶縁型の昇圧DCDCコンバータは、トランスの巻き数比(1次側コイルの巻き数と2次側コイルの巻き数との比率)によって効率が最大となる昇圧比(1次側電圧と2次側電圧との比率)が定まる。具体的には、昇圧比をトランスの巻き数比と一致させると、絶縁型の昇圧DCDCコンバータの効率が最大となる。図2に、絶縁型の昇圧DCDCコンバータが最大効率となる1次側電圧(入力電圧)と2次側電圧(出力電圧)との対応関係の一例を示す。 The high-voltage DCDC converter 22 supplies the electric power output from the solar DCDC converter 21 to the high-voltage battery 30. At the time of power supply, the high-voltage DCDC converter 22 converts (boosts) the output voltage of the solar DCDC converter 21, which is an input voltage, into a predetermined voltage based on an instruction from the control unit 25 described later, and outputs the output to the high-voltage battery 30. can do. The high-voltage DCDC converter 22 can be an isolated type step-up DCDC converter in which the primary side and the secondary side are insulated by a transformer. An isolated step-up DCDC converter using a transformer has a step-up ratio (primary voltage) that maximizes efficiency depending on the transformer turn ratio (ratio of the number of turns of the primary coil to the number of turns of the secondary coil). And the ratio of the secondary voltage) is determined. Specifically, when the step-up ratio is matched with the turns ratio of the transformer, the efficiency of the isolated step-up DCDC converter is maximized. FIG. 2 shows an example of the correspondence between the primary side voltage (input voltage) and the secondary side voltage (output voltage) at which the isolated type boosted DCDC converter has the maximum efficiency.

補機DCDCコンバータ23は、ソーラーDCDCコンバータ21が出力する電力を、補機バッテリ40に供給する。電力供給の際、補機DCDCコンバータ23は、入力電圧であるソーラーDCDCコンバータ21の出力電圧を、後述する制御部25からの指示に基づく所定の電圧に変換(降圧)して、補機バッテリ40に出力することができる。この補機DCDCコンバータ23は、1次側と2次側とが絶縁されていない非絶縁型の降圧DCDCコンバータとすることができる。 The auxiliary DCDC converter 23 supplies the electric power output from the solar DCDC converter 21 to the auxiliary battery 40. At the time of power supply, the auxiliary DCDC converter 23 converts (lowers) the output voltage of the solar DCDC converter 21, which is an input voltage, into a predetermined voltage based on an instruction from the control unit 25 described later, and the auxiliary battery 40. Can be output to. The auxiliary DCDC converter 23 can be a non-insulated step-down DCDC converter in which the primary side and the secondary side are not insulated.

制御部25は、例えばマイコンで構成され、ソーラーパネル10で発電される電力(電圧、電流)や図示しない車載機器から取得する車両の走行状態などに基づいて、ソーラーDCDCコンバータ21、高圧DCDCコンバータ22、及び補機DCDCコンバータ23に対して指示を行って動作を制御する。 The control unit 25 is composed of, for example, a microcomputer, and is a solar DCDC converter 21 and a high-voltage DCDC converter 22 based on the electric power (voltage, current) generated by the solar panel 10 and the running state of the vehicle acquired from an in-vehicle device (not shown). , And the auxiliary DCDC converter 23 are instructed to control the operation.

キャパシタ26は、ソーラーパネル10で発生した電力を高圧バッテリ30や補機バッテリ40へ供給するにあたり、ソーラーパネル10の発電電圧と高圧バッテリ30の蓄電電圧や補機バッテリ40の蓄電電圧との電位差を小さく抑えることを目的とする中間電圧Vmidを保持するための容量素子である。このキャパシタ26は、ソーラーDCDCコンバータ21と高圧DCDCコンバータ22及び補機DCDCコンバータ23とを接続する配線と、グラウンド電位との間に挿入されている。 When the power generated by the solar panel 10 is supplied to the high-pressure battery 30 and the auxiliary battery 40, the capacitor 26 determines the potential difference between the generated voltage of the solar panel 10 and the stored voltage of the high-pressure battery 30 or the stored voltage of the auxiliary battery 40. It is a capacitive element for holding an intermediate voltage Vmid for the purpose of keeping it small. The capacitor 26 is inserted between the wiring connecting the solar DCDC converter 21, the high-voltage DCDC converter 22, and the auxiliary DCDC converter 23, and the ground potential.

<制御>
次に、図3をさらに参照して、本ソーラー充電システム1で行われる制御を説明する。図3は、本実施形態に係るソーラー充電システム1のソーラー充電制御装置20が実行する充電制御の処理手順を説明するフローチャートである。
<Control>
Next, the control performed by the solar charging system 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating a charging control processing procedure executed by the solar charging control device 20 of the solar charging system 1 according to the present embodiment.

図3に示した充電制御は、高圧バッテリ30や補機バッテリ40に対して効率的な充電を実施できるほどにソーラーパネル10が十分に発電している場合に開始される。ソーラーパネル10が十分に発電しているか否かは、ソーラーパネル10の発電電力(電圧、電流)が、高圧バッテリ30や補機バッテリ40の効率的な充電のために定められた閾値以上であるか否かによって判断することができる。 The charge control shown in FIG. 3 is started when the solar panel 10 is sufficiently generating power so that the high-voltage battery 30 and the auxiliary battery 40 can be efficiently charged. Whether or not the solar panel 10 is sufficiently generating power is that the generated power (voltage, current) of the solar panel 10 is equal to or higher than the threshold value set for efficient charging of the high-pressure battery 30 and the auxiliary battery 40. It can be judged by whether or not.

ステップS301:ソーラー充電制御装置20は、車両が走行中の状態かそれ以外の状態かを判断する。この判断は、ソーラーパネル10の発電電力の給電先を判断するために行われる。車両が走行中の状態である場合は(ステップS301、はい)、ステップS303に処理が進み、車両が走行中以外の状態である場合は(ステップS301、いいえ)、ステップS302に処理が進む。 Step S301: The solar charge control device 20 determines whether the vehicle is in a running state or a state other than that. This determination is made to determine the power supply destination of the generated power of the solar panel 10. If the vehicle is in a running state (step S301, yes), the process proceeds to step S303, and if the vehicle is in a state other than running (step S301, no), the process proceeds to step S302.

ステップS302:ソーラー充電制御装置20は、ソーラー充電システム1の給電モードを、ソーラーパネル10の発電電力を高圧バッテリ30及び補機バッテリ40に並行して給電する「高圧バッテリ給電モード」に設定する。この高圧バッテリ給電モードでは、制御部25の指示に従って、ソーラーDCDCコンバータ21、高圧DCDCコンバータ22、及び補機DCDCコンバータ23の全てがそれぞれ所定の昇圧又は降圧の動作を行う。高圧バッテリ給電モードでは、ソーラーDCDCコンバータ21の出力電力から補機DCDCコンバータ23への給電量を減じた電力が、高圧バッテリ30に供給される。給電モードが設定されると、ステップS304に処理が進む。 Step S302: The solar charge control device 20 sets the power supply mode of the solar charging system 1 to the “high pressure battery power supply mode” in which the power generated by the solar panel 10 is supplied to the high pressure battery 30 and the auxiliary battery 40 in parallel. In this high-voltage battery power supply mode, the solar DCDC converter 21, the high-voltage DCDC converter 22, and the auxiliary DCDC converter 23 all perform predetermined step-up or step-down operations according to the instructions of the control unit 25. In the high-voltage battery power supply mode, power obtained by subtracting the amount of power supplied to the auxiliary DCDC converter 23 from the output power of the solar DCDC converter 21 is supplied to the high-voltage battery 30. When the power supply mode is set, the process proceeds to step S304.

ステップS303:ソーラー充電制御装置20は、ソーラー充電システム1の給電モードを、ソーラーパネル10の発電電力を補機バッテリ40のみに給電する「補機バッテリ給電モード」に設定する。この補機バッテリ給電モードでは、制御部25の指示に従って、ソーラーDCDCコンバータ21及び補機DCDCコンバータ23がそれぞれ所定の動作を行い、高圧DCDCコンバータ22は動作を停止する。給電モードが設定されると、ステップS307に処理が進む。 Step S303: The solar charge control device 20 sets the power supply mode of the solar charging system 1 to the “auxiliary battery power supply mode” in which the power generated by the solar panel 10 is supplied only to the auxiliary battery 40. In this auxiliary battery power supply mode, the solar DCDC converter 21 and the auxiliary DCDC converter 23 each perform predetermined operations according to the instructions of the control unit 25, and the high-voltage DCDC converter 22 stops operating. When the power supply mode is set, the process proceeds to step S307.

ステップS304:ソーラー充電制御装置20は、高圧バッテリ30の電圧Vhighを取得する。高圧バッテリ30は、予め定められた動作電圧範囲(例えば、350V〜460V)を有しており、充電率(SOC)に応じて電圧Vhighが変動する。高圧バッテリ30の電圧Vhighが取得されると、ステップS305に処理が進む。 Step S304: The solar charge control device 20 acquires the voltage Vhigh of the high voltage battery 30. The high-voltage battery 30 has a predetermined operating voltage range (for example, 350V to 460V), and the voltage Vhigh fluctuates according to the charge rate (SOC). When the voltage Vhigh of the high-voltage battery 30 is acquired, the process proceeds to step S305.

ステップS305:ソーラー充電制御装置20は、図4に例示する最大効率点マップを参照して、高圧バッテリ30の電圧Vhighに応じた第1電圧V1を抽出する。例えば、高圧バッテリ30の電圧Vhighが390Vであった場合には、第1電圧V1として24.2Vが抽出される。この最大効率点マップとは、図5に例示するように、絶縁型の昇圧DCDCコンバータの最大効率(図2)に基づいて定められ、1次側電圧を最大効率(実線)からオフセット分を上昇させた電圧を第1電圧V1としたマップである。オフセットは、ソーラーDCDCコンバータ21の制御性能などに基づいて定められる所定の値である。高圧バッテリ30の電圧Vhighに応じた第1電圧V1が抽出されると、ステップS306に処理が進む。 Step S305: The solar charge control device 20 extracts the first voltage V1 corresponding to the voltage Vhigh of the high voltage battery 30 with reference to the maximum efficiency point map illustrated in FIG. For example, when the voltage Vhigh of the high voltage battery 30 is 390V, 24.2V is extracted as the first voltage V1. As illustrated in FIG. 5, this maximum efficiency point map is determined based on the maximum efficiency (FIG. 2) of the isolated step-up DCDC converter, and the primary side voltage is increased by the offset from the maximum efficiency (solid line). It is a map in which the made voltage is set as the first voltage V1. The offset is a predetermined value determined based on the control performance of the solar DCDC converter 21 and the like. When the first voltage V1 corresponding to the voltage Vhigh of the high-voltage battery 30 is extracted, the process proceeds to step S306.

ステップS306:ソーラー充電制御装置20は、抽出した第1電圧V1を中間電圧Vmidに設定する。このように、第1電圧V1を中間電圧Vmidに設定することによって、中間電圧Vmidにオフセット分だけ制御マージンを持たせることができる。つまり、ソーラーDCDCコンバータ21の制御変動で中間電圧Vmidが低下したことによって、高圧DCDCコンバータ22の最大昇圧比を以ってしても中間電圧Vmidを高圧バッテリ30の電圧Vhighまで上昇させることができず、高圧バッテリ30を充電できない、といった事象の発生を抑制することができる。第1電圧V1が中間電圧Vmidに設定されると、ステップS308に処理が進む。 Step S306: The solar charge control device 20 sets the extracted first voltage V1 to the intermediate voltage Vmid. By setting the first voltage V1 to the intermediate voltage Vmid in this way, it is possible to give the intermediate voltage Vmid a control margin by an offset amount. That is, since the intermediate voltage Vmid is lowered due to the control fluctuation of the solar DCDC converter 21, the intermediate voltage Vmid can be raised to the voltage Vhigh of the high voltage battery 30 even with the maximum boost ratio of the high voltage DCDC converter 22. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an event such as the high voltage battery 30 cannot be charged. When the first voltage V1 is set to the intermediate voltage Vmid, the process proceeds to step S308.

ステップS307:ソーラー充電制御装置20は、第2電圧V2を中間電圧Vmidに設定する。第2電圧V2は、ソーラーDCDCコンバータ21の効率と補機DCDCコンバータ23の効率とに基づいて定められる所定の値である。図6の例では、ソーラーDCDCコンバータ21の効率曲線(ソーラーDDC)と補機DCDCコンバータ23の効率曲線(補機DDC)とが交わるポイントの電圧=24Vを、第2電圧V2とすることができる。このように、互いDCDCコンバータの効率曲線が交わるポイントの電圧を第2電圧V2、すなわち中間電圧Vmidに設定することによって、特定のDCDCコンバータだけが発熱してしまうことが抑制され、ソーラー充電制御装置20上の発熱源を分散させてホットスポットをなくすことができる。従って、ソーラー充電制御装置20の熱設計が容易になる。 Step S307: The solar charge control device 20 sets the second voltage V2 to the intermediate voltage Vmid. The second voltage V2 is a predetermined value determined based on the efficiency of the solar DCDC converter 21 and the efficiency of the auxiliary DCDC converter 23. In the example of FIG. 6, the voltage = 24V at the point where the efficiency curve of the solar DCDC converter 21 (solar DDC) and the efficiency curve of the auxiliary DCDC converter 23 (auxiliary DDC) intersect can be set as the second voltage V2. .. In this way, by setting the voltage at the point where the efficiency curves of the DCDC converters intersect with each other to the second voltage V2, that is, the intermediate voltage Vmid, it is possible to suppress that only a specific DCDC converter generates heat, and the solar charge control device. The heat generation source on No. 20 can be dispersed to eliminate hot spots. Therefore, the thermal design of the solar charge control device 20 becomes easy.

ステップS308:ソーラー充電制御装置20は、ソーラーパネル10に対する日射判定を行う。この日射判定は、高圧バッテリ30や補機バッテリ40に対して効率的な充電を実施できるほどにソーラーパネル10が十分に発電しているかどうかを判断するために行われる。日射の影響を受けるソーラーパネル10は、高圧バッテリ30や補機バッテリ40に対して効率的な充電を実施できる電力を安定して供給できない場合が考えられる。不十分な電力が高圧バッテリ30に供給されてしまうと、効率的な充電ができないおそれがある。ソーラーパネル10が十分に発電している日射判定「OK」である場合は、ステップS310に処理が進み、ソーラーパネル10が十分に発電していない日射判定「NG」である場合は、本充電制御が終了する。 Step S308: The solar charge control device 20 determines the solar radiation for the solar panel 10. This solar radiation determination is performed to determine whether or not the solar panel 10 is generating sufficient power so that the high-voltage battery 30 and the auxiliary battery 40 can be efficiently charged. It is conceivable that the solar panel 10 affected by solar radiation may not be able to stably supply electric power capable of efficiently charging the high-voltage battery 30 and the auxiliary battery 40. If insufficient power is supplied to the high-voltage battery 30, efficient charging may not be possible. If the solar panel 10 is sufficiently generating solar radiation determination "OK", the process proceeds to step S310, and if the solar panel 10 is not sufficiently generating electricity, the solar radiation determination is "NG". Is finished.

ステップS309:ソーラー充電制御装置20は、ソーラーパネル10に対する日射判定を行う。このステップS309の日射判定は、上記ステップS308の日射判定と同様である。ソーラーパネル10が十分に発電している日射判定「OK」である場合は、ステップS311に処理が進み、ソーラーパネル10が十分に発電していない日射判定「NG」である場合は、本充電制御が終了する。 Step S309: The solar charge control device 20 determines the solar radiation for the solar panel 10. The solar radiation determination in step S309 is the same as the solar radiation determination in step S308. If the solar panel 10 is sufficiently generating solar radiation determination "OK", the process proceeds to step S311, and if the solar panel 10 is not sufficiently generating electricity, the solar radiation determination is "NG". Is finished.

ステップS310:ソーラー充電制御装置20は、車両が走行中の状態かそれ以外の状態かを判断する。この判断は、ソーラーパネル10の発電電力の給電先を再度判断するために行われる。車両が走行中の状態である場合は(ステップS310、はい)、ステップS303に処理が進み、ソーラー充電システム1の給電モードが高圧バッテリ給電モードから補機バッテリ給電モードに移行する。一方、車両が走行中以外の状態である場合は(ステップS310、いいえ)、ステップS304に処理が進み、ソーラー充電システム1の給電モードとして高圧バッテリ給電モードを継続する。 Step S310: The solar charge control device 20 determines whether the vehicle is in a running state or a state other than that. This determination is made in order to determine again the power supply destination of the generated power of the solar panel 10. When the vehicle is in the running state (step S310, yes), the process proceeds to step S303, and the power supply mode of the solar charging system 1 shifts from the high voltage battery power supply mode to the auxiliary battery power supply mode. On the other hand, when the vehicle is in a state other than running (step S310, no), the process proceeds to step S304, and the high-voltage battery power supply mode is continued as the power supply mode of the solar charging system 1.

ステップS311:ソーラー充電制御装置20は、車両が走行中の状態かそれ以外の状態かを判断する。この判断は、ソーラーパネル10の発電電力の給電先を再度判断するために行われる。車両が走行中の状態である場合は(ステップS311、はい)、ステップS309に処理が進み、ソーラー充電システム1の給電モードとして補機バッテリ給電モードを継続する。一方、車両が走行中以外の状態である場合は(ステップS311、いいえ)、ステップS302に処理が進み、ソーラー充電システム1の給電モードが補機バッテリ給電モードから高圧バッテリ給電モードに移行する。 Step S311: The solar charge control device 20 determines whether the vehicle is in a running state or a state other than that. This determination is made in order to determine again the power supply destination of the generated power of the solar panel 10. If the vehicle is in a running state (step S311, yes), the process proceeds to step S309, and the auxiliary battery power supply mode is continued as the power supply mode of the solar charging system 1. On the other hand, when the vehicle is in a state other than running (step S311, no), the process proceeds to step S302, and the power supply mode of the solar charging system 1 shifts from the auxiliary battery power supply mode to the high voltage battery power supply mode.

<応用例>
上記実施形態のソーラー充電システム1は、1つのソーラーパネル10で発電された電力に基づいて、高圧バッテリ30及び補機バッテリ40への充電制御を行う場合を説明した。しかし、ソーラーパネル10は2つ以上であっても構わない。
<Application example>
The case where the solar charging system 1 of the above embodiment controls the charging of the high voltage battery 30 and the auxiliary battery 40 based on the electric power generated by one solar panel 10 has been described. However, the number of solar panels 10 may be two or more.

図7に、応用例のソーラー充電システム2の概略構成を示す。このソーラー充電システム2は、2つのソーラーパネル10a(例えば、車両のフロント側)及びソーラーパネル10b(例えば、車両のリア側)を備えている。ソーラー充電制御装置27には、ソーラーパネル10aに対してソーラーDCDCコンバータ21aが設けられ、ソーラーパネル10bに対してソーラーDCDCコンバータ21bが設けられている。ソーラー充電制御装置27は、ソーラーパネル10a及び10bのそれぞれで発電された電力の合計に基づいて、高圧バッテリ30及び補機バッテリ40への充電制御を行う。 FIG. 7 shows a schematic configuration of the solar charging system 2 of the application example. The solar charging system 2 includes two solar panels 10a (for example, the front side of the vehicle) and a solar panel 10b (for example, the rear side of the vehicle). The solar charge control device 27 is provided with a solar DCDC converter 21a for the solar panel 10a and a solar DCDC converter 21b for the solar panel 10b. The solar charge control device 27 controls charging of the high-voltage battery 30 and the auxiliary battery 40 based on the total amount of electric power generated by each of the solar panels 10a and 10b.

<作用・効果>
以上のように、本発明の一実施形態に係るソーラー充電システムによれば、高圧バッテリ給電モードでは、ソーラー充電制御装置が、充電効率への関与が支配的な絶縁型のDCDCコンバータである高圧DCDCコンバータの出力によって充電される高圧バッテリの電圧に基づいて、高圧DCDCコンバータが高効率で動作するようにキャパシタの中間電圧を動的に制御する。
<Action / effect>
As described above, according to the solar charging system according to the embodiment of the present invention, in the high-voltage battery power supply mode, the solar charging control device is a high-voltage DCDC converter which is an isolated DCDC converter whose involvement in charging efficiency is dominant. Based on the voltage of the high-voltage battery charged by the output of the converter, the intermediate voltage of the capacitor is dynamically controlled so that the high-voltage DCDC converter operates with high efficiency.

この制御によって、ソーラー充電制御装置は、高圧DCDCコンバータが低効率で動作することを抑制でき、ソーラー充電システム全体の充電効率を高めることができる。また、中間電圧は、オフセット電圧による制御マージンを設けて制御しているため、ソーラー充電制御装置は、高圧DCDCコンバータの動作が停止することを抑制でき、ソーラー充電システム全体の充電効率をより高めることができる。 By this control, the solar charge control device can suppress the operation of the high-voltage DCDC converter with low efficiency, and can increase the charge efficiency of the entire solar charging system. Further, since the intermediate voltage is controlled by providing a control margin by the offset voltage, the solar charging control device can suppress the operation of the high-voltage DCDC converter from stopping, and further enhance the charging efficiency of the entire solar charging system. Can be done.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、ソーラー充電システムだけでなく、ソーラー充電システムが行う充電制御方法、その充電制御方法の制御プログラム、その制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、ソーラー充電システムを含むソーラー充電システム、そのソーラー充電システムを備えた車両などとして捉えることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention describes not only the solar charging system but also the charging control method performed by the solar charging system, the control program of the charging control method, and the computer readable that stores the control program. It can be regarded as a non-temporary storage medium, a solar charging system including a solar charging system, a vehicle equipped with the solar charging system, and the like.

本発明は、ソーラーパネルで発電された電力を利用してバッテリを充電する車両などに利用可能である。 The present invention can be used for a vehicle or the like that charges a battery by using the electric power generated by the solar panel.

1、2 ソーラー充電システム
10、10a、10b ソーラーパネル
20、27 ソーラー充電制御装置
21、21a、21b ソーラーDCDCコンバータ
22 高圧DCDCコンバータ
23 補機DCDCコンバータ
25 制御部
26 キャパシタ
30 高圧バッテリ
40 補機バッテリ
1, 2 Solar charging system 10, 10a, 10b Solar panel 20, 27 Solar charging controller 21, 21a, 21b Solar DCDC converter 22 High-voltage DCDC converter 23 Auxiliary DCDC converter 25 Control unit 26 Capacitor 30 High-pressure battery 40 Auxiliary battery

Claims (1)

ソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルの出力電力を入力とする非絶縁型のDCDCコンバータと、
前記非絶縁型のDCDCコンバータの出力電力を入力とする絶縁型のDCDCコンバータと、
前記ソーラーパネルの最大出力電圧よりも最小電圧が高く設定されており、前記絶縁型のDCDCコンバータの出力電力が供給されるバッテリと、
前記非絶縁型のDCDCコンバータと前記絶縁型のDCDCコンバータとの間に接続されるキャパシタと、
前記非絶縁型のDCDCコンバータ及び前記絶縁型のDCDCコンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ソーラーパネルで発電された電力を前記バッテリに給電する場合、前記キャパシタの電圧が、前記バッテリの電圧に基づいて定まる前記絶縁型のDCDCコンバータの昇圧比が最大となる前記絶縁型のDCDCコンバータの入力電圧よりも高い第1電圧となるように、前記非絶縁型のDCDCコンバータを制御する、
ソーラー充電システム。
With solar panels
A non-isolated DCDC converter that uses the output power of the solar panel as an input,
An isolated DCDC converter that receives the output power of the non-isolated DCDC converter as an input, and
A battery in which the minimum voltage is set higher than the maximum output voltage of the solar panel and the output power of the isolated DCDC converter is supplied, and
A capacitor connected between the non-isolated DCDC converter and the isolated DCDC converter,
A control unit for controlling the non-isolated DCDC converter and the isolated DCDC converter is provided.
When the control unit supplies power generated by the solar panel to the battery, the insulation that maximizes the boost ratio of the isolated DCDC converter in which the voltage of the capacitor is determined based on the voltage of the battery. The non-isolated DCDC converter is controlled so that the first voltage is higher than the input voltage of the DCDC converter of the type.
Solar charging system.
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