JP2022191666A - 充電制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車載装置に故障が生じた際においてソーラ発電装置により発電された電力の充電形態を適切に得ることができる充電制御装置を提供する。【解決手段】車両100に搭載された複数の車載装置11,13,14,17,18,19,24のうち何れの車載装置が故障したかを認識する故障認識部31と、ソーラ発電装置21によって発電された電力を充電するに際し、故障認識部31によって故障が認識された車載装置に応じて、HVバッテリ18および補機バッテリ19に対する充電優先度を変更する充電優先度変更部32とを備える。これにより、待避走行可能距離を十分に長く確保できる充電形態となるように充電優先度を変更することが可能になり、ソーラ発電装置21により発電された電力の充電形態の適正化を図ることができる。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載されたソーラ発電装置によって発電された電力を、複数のバッテリを対象として充電を行う際の充電制御を行う充電制御装置に係る。
従来、特許文献1に開示されているように、ソーラ発電装置(車載ソーラパネル等)を備えた電気自動車やハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両において、ソーラ発電装置によって発電された電力を駆動用バッテリおよび補機バッテリそれぞれに充電するための制御を行う充電制御装置が知られている。
この特許文献1には、ソーラ発電装置により発電してソーラバッテリに一旦蓄えられた電力を駆動用バッテリおよび補機バッテリに充電するモードを備え、補機バッテリの電圧が所定値以上のとき、第1の配分割合で駆動用バッテリおよび補機バッテリに電力を配分し、補機バッテリの電圧が所定値未満のとき、前記第1の配分割合よりも補機バッテリに配分する割合を高くした第2の配分割合で駆動用バッテリおよび補機バッテリに電力を配分することが開示されている。
特開2020-48286号公報
ところで、車両の走行等に関わる車載装置(コンポーネント)に故障が生じた際、該車載装置の修理のために整備工場やディーラー等に向けて車両の待避走行が必要となる。この場合、目的地(整備工場やディーラー等)に確実に到着できるように待避走行可能距離を十分に長く確保できるようにしておくことが好ましい。
本発明の発明者は、駆動用バッテリおよび補機バッテリといった複数のバッテリを搭載した車両に対し、車載装置に故障が生じた状況において、ソーラ発電装置により発電された電力の充電形態を改良することで待避走行可能距離を十分に長く確保できる可能性について考察を行った。尚、特許文献1にあっては、駆動用バッテリおよび補機バッテリに電力を配分することについては開示されているものの、車載装置に故障が生じた状況において待避走行可能距離を十分に長く確保できるようにするための充電形態に関する開示はない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車載装置に故障が生じた状況においてソーラ発電装置により発電された電力の充電形態の適正化(待避走行可能距離の延長化等)を図ることができる充電制御装置を提供することにある。
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車両に搭載されたソーラ発電装置によって発電された電力を、複数のバッテリを対象として充電を行う際の充電制御を行う充電制御装置を前提とする。そして、この充電制御装置は、前記車両に搭載された複数の車載装置のうち何れの車載装置が故障したかを認識する故障認識部と、前記ソーラ発電装置によって発電された電力を充電するに際し、前記故障認識部によって故障が認識された前記車載装置に応じて、前記複数のバッテリの充電優先度を変更する充電優先度変更部とを備えていることを特徴とする。
この特定事項により、何れかの車載装置に故障が生じた際に、充電優先度変更部は、故障が認識された車載装置に応じて、複数のバッテリの充電優先度を変更する。これにより、車載装置に故障が生じた状況において、例えば待避走行可能距離を十分に長く確保できる充電形態となるように充電優先度を変更することが可能になる。これにより、ソーラ発電装置により発電された電力の充電形態の適正化を図ることができる。
本発明では、故障が認識された車載装置に応じて、複数のバッテリの充電優先度を変更するようにしている。これにより、ソーラ発電装置により発電された電力の充電形態の適正化を図ることができる。
実施形態に係る車両の駆動系および充電系の概略を示すブロック図である。 実施形態において故障が認識された車載装置と充電が優先されるバッテリとの関係を示す図である。 実施形態における充電制御の手順を示すフローチャート図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、複数のバッテリとしてHVバッテリ(駆動用バッテリとも呼ばれる)および補機バッテリを搭載した車両に本発明を適用した場合について説明する。このようなHVバッテリおよび補機バッテリを搭載した車両としては、電気自動車、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両等が挙げられるが、本実施形態ではハイブリッド車両を例に挙げて説明する。
-車両の概略構成-
図1は、本実施形態に係る車両100の駆動系10および充電系(ソーラ発電装置21により発電された電力の充電系)20の概略を示すブロック図である。
(駆動系の概略構成)
図1に示すように、駆動系10は、エンジン11、動力分割機構12、主にジェネレータとして作動する第1モータジェネレータ13、主にモータとして作動する第2モータジェネレータ14、伝達ギア15、駆動軸16、パワーコントロールユニット(PCU)17、HVバッテリ18、補機バッテリ19を含んだ構成となっている。
エンジン11は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料の燃焼により動力を出力する。そして、エンジン11から出力された動力が、動力分割機構12を介して、駆動軸16に動力を伝達する伝達ギア15を回転させる。
動力分割機構12は、エンジン11、モータジェネレータ13(14)および伝達ギア15に結合されてこれらの間で動力を分配する。この動力分割機構12は、遊星歯車によって構成され、サンギアには第1モータジェネレータ13が、キャリアにはエンジン11が、リングギアには伝達ギア15を介して駆動軸16および第2モータジェネレータ14がそれぞれ接続されている。
各モータジェネレータ13,14は、PCU17によって制御され、HVバッテリ18から電力が供給されるときは電動機として機能し、外部(エンジン11や駆動輪)から動力が伝達されるときは発電機として機能する三相同期型発電電動機である。具体的に、第1モータジェネレータ13は、動力分割機構12によって分割されたエンジン11の動力が伝達されて発電機として機能するとともに、エンジン11の始動を行い得るスタータモータとしても機能する。第2モータジェネレータ14は、駆動軸16(駆動輪)に駆動力を伝達する伝達ギア15を駆動する電動機として機能するとともに、回生時には発電機として機能する。尚、本実施形態においては、第1モータジェネレータ13が主に発電機として機能し、第2モータジェネレータ14が主に電動機として機能するが、第2モータジェネレータ14が発電機として機能し第1モータジェネレータ13が電動機として機能したり、或いは、各モータジェネレータ13,14が共に発電機として機能したり電動機として機能したりするようになっていてもよい。
PCU17は、インバータ、昇圧コンバータ、DC/DCコンバータ等で構成され、HVバッテリ18からの電力を直流から交流に変換してモータジェネレータ13,14に供給したり、車両の減速時に回生された電力の電流を交流から直流に変換する等の機能によって、モータジェネレータ13,14を制御し、前述したように、モータジェネレータ13,14を電動機として機能させたり発電機として機能させたりするための制御部である。
HVバッテリ18は、所謂、高圧電源であり、PCU17を介してモータジェネレータ13,14と電気的に接続されている。補機バッテリ19は、所謂、低圧電源であり、車両100に搭載された後述する充電コントローラ30を含む各種電子制御ユニットや車両100に搭載された各種補機類(エンジン11の運転に関わるインジェクタや点火プラグ等も含む)と電気的に接続されている。
(充電系の概略構成)
充電系20は、ソーラ発電装置(車載太陽電池)21、高圧用ソーラ充電器22、低圧用ソーラ充電器23、HVバッテリ18の電力の電圧を降圧して補機バッテリ19に充電するためのDDC(DC/DCコンバータ)24、各バッテリ18,19を対象として充電を行う際の充電制御を行う充電制御装置としての充電コントローラ30を備えている。
ソーラ発電装置21は、例えば、車両100のルーフ等に設けられていて、太陽光エネルギを電気エネルギに変換(発電)するものである。
高圧用ソーラ充電器22は、ソーラ発電装置21で発電された電力をHVバッテリ18に供給するためのものである。このため、高圧用ソーラ充電器22は、ソーラ発電装置21で発電された電力をHVバッテリ18に供給する充電制御回路22aを備えている。この充電制御回路22aは、ソーラ発電装置21で発電された低圧の電力を高圧に汲み上げて(ポンピングして)HVバッテリ18に供給する高圧充電用DC/DCコンバータを備えている。
低圧用ソーラ充電器23は、ソーラ発電装置21で発電された電力を補機バッテリ19に供給するためのものである。このため、低圧用ソーラ充電器23は、ソーラ発電装置21で発電された電力を補機バッテリ19に供給する充電制御回路23aを備えている。この充電制御回路23aは、ソーラ発電装置21で発電された低圧の電力を補機バッテリ19に供給する低圧充電用DC/DCコンバータを有している。
DDC24は、HVバッテリ18の電力の電圧を降圧して補機バッテリ19に充電するためのものである。このため、本実施形態に係る車両100の充電系20における補機バッテリ19への充電経路としては、ソーラ発電装置21で発電された電力を低圧用ソーラ充電器23を介して補機バッテリ19に供給する充電経路と、HVバッテリ18の電力をDDC24を介して補機バッテリ19に供給する充電経路との2系統を備えていることになる。
本実施形態に係る車両100はOBD(On-Board Diagnostics)機能を有している。つまり、周知の技術を用いて、前述した各車載装置(コンポーネント)や各種センサ類の動作状態を適当な周期で自動的にチェックすることで故障診断を行い、この診断により故障が認識された場合には、ダイアグECU40のRAMに故障情報を記憶させるようになっている。この故障情報は、例えばダイアグコードである。また、ダイアグECU40は、車載装置の故障が認識された場合に、その情報を充電コントローラ30に向けて出力すると共に、その情報を車両100の乗員(運転者等)に報知するためにメータパネルの警告灯の点灯も行うようになっている。尚、本実施形態では、故障情報を管理(記憶)するためのダイアグECU40を備えさせたものとしているが、車両の走行制御等を司るECUに故障情報を記憶させるようになっていてもよい。
充電コントローラ30は、高圧用ソーラ充電器22および低圧用ソーラ充電器23に対して充電指令信号を送信することにより、各バッテリ18,19を対象として充電を行う際の充電制御を行う制御部である。
この充電コントローラ30は、物理的には、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果等の各種データを記憶するRAM、および、補機バッテリ19によってその記憶内容が保持されるバックアップRAM等により構成されている。そして、この物理的な構成によって、充電コントローラ30は、故障認識部31および充電優先度変更部32といった各種機能部を実現している。また、この充電コントローラ30は、通信路(例えばCAN)を介してダイアグECU40に接続されており、ダイアグECU40からの異常信号の受信およびダイアグECU40に記憶されているダイアグコード(故障情報)の読み出しが可能となっている。
故障認識部31は、車両100に搭載された複数の車載装置のうち何れの車載装置が故障したかを認識する。ここで対象としている複数の車載装置としては、前述したエンジン11、第1モータジェネレータ13、第2モータジェネレータ14、PCU17、HVバッテリ18、補機バッテリ19、DDC24である。
前述したように、車載装置の故障が認識された場合、ダイアグECU40が、その情報(故障が発生したことの情報)を充電コントローラ30に向けて出力する。この出力は故障認識部31が受信し、該故障認識部31は、ダイアグECU40に記憶されているダイアグコード(故障情報)を読み出す。これにより、複数の車載装置のうち何れの車載装置が故障したかを認識できるようになっている。
充電優先度変更部32は、故障認識部31によって故障が認識された車載装置に応じて、ソーラ発電装置21で発電された電力をHVバッテリ18および補機バッテリ19のうち何れのバッテリに充電するかを設定する。この動作が本発明でいう「バッテリの充電優先度を変更する」動作に相当する。
ここで、故障が認識された車載装置と、ソーラ発電装置21で発電された電力の充電先(HVバッテリ18および補機バッテリ19のうち一方である充電先)との関係について説明する。
図2は、故障が認識された車載装置と充電が優先されるバッテリとの関係を示す図である。HVバッテリ18および補機バッテリ19のうちの一方を充電させる制御は、充電優先度変更部32が高圧用ソーラ充電器22および低圧用ソーラ充電器23のうちの一方に充電指令信号を送信することにより行われる。
先ず、HVバッテリ18が故障していると認識された場合、補機バッテリ19が充電先となる。これは、HVバッテリ18が故障していることでEV走行(第2モータジェネレータ14に電力を供給することによる走行モード)が行えない状況となっていることから、エンジン11の動力を使用した走行による待避走行可能距離が十分に長く確保できるように、エンジン11の運転に係る補機(インジェクタや点火プラグ等)の作動に支障を来すことがないよう、補機バッテリ19を充電先とするものである。
PCU17が故障していると認識された場合、補機バッテリ19が充電先となる。これも、PCU17が故障していることでEV走行が行えない状況となっていることから、エンジン11の動力を使用した走行による待避走行可能距離が十分に長く確保できるように、エンジン11の運転に係る補機の作動に支障を来すことがないよう、補機バッテリ19を充電先とするものである。
第2モータジェネレータ14が故障していると認識された場合、HVバッテリ18および補機バッテリ19の何れにも充電を行わないようにする。これは、第2モータジェネレータ14が故障していることでHVバッテリ18からの放電が殆ど行われない状況であることに起因して該HVバッテリ18が満充電となってしまうことを回避するためである。つまり、HVバッテリ18が満充電となってしまうと、該HVバッテリ18の過充電による劣化を防止するためにエンジン11を停止する制御が実行され、この場合、EV走行もHV走行も行われなくなってしまう可能性がある。このような状況を回避して、エンジン11の動力による待避走行が行えるようにするために、第2モータジェネレータ14が故障していると認識された場合には、HVバッテリ18および補機バッテリ19の何れにも充電(DDC24を介した補機バッテリ19の充電)を行わないようにする。
第1モータジェネレータ13が故障していると認識された場合、HVバッテリ18が充電先となる。これは、第1モータジェネレータ13が故障していることで、エンジン11を停止させる必要が生じた場合、EV走行による待避走行が必要となり、そのEV走行による待避走行可能距離が十分に長く確保できるように、HVバッテリ18を充電先とするものである。
DDC24が故障していると認識された場合、補機バッテリ19が充電先となる。これは、DDC24が故障していることで、補機バッテリ19の充電経路のうち、HVバッテリ18の電力をDDC24を介して補機バッテリ19に供給する充電経路が使用できなくなるため、低圧用ソーラ充電器23に充電指令信号を送信することにより、ソーラ発電装置21で発電された電力を低圧用ソーラ充電器23を介して補機バッテリ19に供給する充電経路を利用した充電を行って、エンジン11の運転に係る補機の作動に支障を来すことがないようにするものである。
補機バッテリ19が故障していると認識された場合、補機への通電が行われることになる。この場合、制御動作としては、低圧用ソーラ充電器23に充電指令信号を送信することで補機バッテリ19に電力が供給されることになるが、この補機バッテリ19が故障していることで、この電力は補機バッテリ19には充電されず、直接的に補機に供給され、エンジン11の運転に係る補機の作動を行わせて、エンジン11の動力を使用した走行による待避走行可能距離が十分に長く確保できるようにするものである。
エンジン11が故障していると認識された場合、HVバッテリ18が充電先となる。これは、エンジン11からの動力が得られない状況であることからEV走行による待避走行が必要であり、そのEV走行による待避走行可能距離が十分に長く確保できるように、HVバッテリ18を充電先とするものである。
尚、何れの車載装置にも故障が発生していない状況にあっては、従来の充電制御と同様に、車両100の停車中であれば、HVバッテリ18が充電先となり、車両100の走行中であれば、補機バッテリ19が充電先となる。
(充電制御)
次に、前述の如く構成された充電系20による充電制御(各バッテリ18,19の充電優先度を変更する制御)について説明する。図3は、この充電制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ソーラ発電装置21による発電が行われている状態において充電コントローラ30によって繰り返して実行される。
先ず、ステップST1において、車両100に異常が発生しているか否かが判定される。この判定は、車載装置の故障が認識された場合にダイアグECU40が出力する異常発生情報を充電コントローラ30が受信することによって行われる。
車両100に異常が発生しておらず、ステップST1でNO判定された場合には、ステップST2に移り、通常の充電制御が行われる。具体的には、車両100の停車中であれば、HVバッテリ18を充電先とする充電制御が行われ、車両100の走行中であれば、補機バッテリ19を充電先とする充電制御が行われる。
車両100に異常が発生しており、ステップST1でYES判定された場合には、ステップST3に移り、ダイアグECU40に記憶されているダイアグ情報(ダイアグコード)の取得が行われる。
その後、ステップST4に移り、前記取得されたダイアグ情報に基づいて、故障が発生している車載装置は第1モータジェネレータ13およびエンジン11のうち少なくとも一方であるか否かが判定される。このステップST4の判定がYESである場合にはステップST5に移り、HVバッテリ18を充電先とする充電制御(HVバッテリ18の充電を優先する制御)が行われる。つまり、高圧用ソーラ充電器22に充電指令信号を送信することでHVバッテリ18に電力が供給されることによる当該HVバッテリ18への充電が行われる。
これにより、第1モータジェネレータ13が故障していることでエンジン11を停止させる必要が生じた場合であっても、EV走行による待避走行可能距離を十分に長く確保することができる。また、エンジン11が故障していることでEV走行による待避走行が必要となった場合であっても、EV走行による待避走行可能距離を十分に長く確保することができる。
第1モータジェネレータ13およびエンジン11の何れにも故障が発生しておらず、ステップST4でNO判定された場合には、ステップST6に移り、前記取得されたダイアグ情報に基づいて、故障が発生している車載装置はHVバッテリ18、PCU17、DDC24、補機バッテリ19のうち少なくとも一つであるか否かが判定される。このステップST6の判定がYESである場合にはステップST7に移り、補機バッテリ19を充電先とする充電制御(補機バッテリ19の充電を優先する制御)が行われる。つまり、低圧用ソーラ充電器23に充電指令信号を送信することで補機バッテリ19に電力が供給されることによる当該補機バッテリ19への充電が行われる。
これにより、HVバッテリ18が故障していることでEV走行が行えない状況となっている場合や、PCU17が故障していることでEV走行が行えない状況となっている場合であっても、エンジン11の運転に係る補機(インジェクタや点火プラグ等)の作動が良好に行え、エンジン11の動力を使用した待避走行可能距離を十分に長く確保することができる。また、DDC24が故障している場合には、ソーラ発電装置21で発電された電力を低圧用ソーラ充電器23を介して補機バッテリ19に供給する充電経路を利用した充電が行われることでエンジン11の動力を使用した待避走行可能距離を十分に長く確保することができる。また、補機バッテリ19が故障している場合には、ソーラ発電装置21で発電された電力を低圧用ソーラ充電器23を介して補機バッテリ19に供給する充電経路を利用して直接的に補機に供給することにより、エンジン11の動力を使用した待避走行可能距離を十分に長く確保することができる。
HVバッテリ18、PCU17、DDC24、補機バッテリ19の何れにも故障が発生しておらず、ステップST6でNO判定された場合には、ステップST8に移り、前記取得されたダイアグ情報に基づいて、故障が発生している車載装置は第2モータジェネレータ14であるか否かが判定される。このステップST8の判定がYESである場合にはステップST9に移り、HVバッテリ18および補機バッテリ19の何れにも充電を行わないようにする(充電停止)。つまり、高圧用ソーラ充電器22および低圧用ソーラ充電器23の何れにも充電指令信号を送信しないことで、各バッテリ18,19への充電を停止する。
第2モータジェネレータ14に故障が発生しておらず、ステップST8でNO判定された場合には、ステップST10に移り、現在の充電状態を継続する。つまり、前記各車載装置に故障が発生していないため、車両100の状態に応じた形態での充電が継続されることになる。
-実施形態の効果-
以上説明したように本実施形態では、何れかの車載装置に故障が生じた際に、充電優先度変更部32が、故障が認識された車載装置に応じて、HVバッテリ18および補機バッテリ19に対する充電優先度を変更するようにしている。これにより、車載装置に故障が生じた状況において、待避走行可能距離を十分に長く確保できる充電形態となるように充電優先度を変更することが可能になる。その結果、ソーラ発電装置21により発電された電力の充電形態の適正化を図ることができる。
-他の実施形態-
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明に係る充電制御を行うに当たって対象とする車載装置を、エンジン11、第1モータジェネレータ13、第2モータジェネレータ14、PCU17、HVバッテリ18、補機バッテリ19、DDC24としていたが、これに限定されるものではなく、他の車載装置を対象としたり、これら車載装置のうちの一部のみを対象として本発明に係る充電制御を行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、充電優先度変更部32による各バッテリ18,19の充電優先度を変更する動作として、一方のバッテリのみに充電を行うようにしていたが、両方のバッテリ18,19に充電を行うようにし且つその電力の配分を異ならせるようにしたものであってもよい。
また、前記実施形態では、2つのモータジェネレータ13,14を有するハイブリッドシステムを搭載した車両100に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、これに限らず、他の形態のハイブリッドシステムを搭載した車両や、電気自動車やプラグインハイブリッド車両等にも適用することが可能である。
本発明は、車両に搭載されたソーラ発電装置によって発電された電力を、複数のバッテリを対象として充電を行う際の充電制御を行う充電制御装置に適用可能である。
11 エンジン(車載装置)
13 第1モータジェネレータ(車載装置)
14 第2モータジェネレータ(車載装置)
17 PCU(車載装置)
18 HVバッテリ(車載装置)
19 補機バッテリ(車載装置)
21 ソーラ発電装置
24 DDC(車載装置)
30 充電コントローラ
31 故障認識部
32 充電優先度変更部
100 車両

Claims (1)

  1. 車両に搭載されたソーラ発電装置によって発電された電力を、複数のバッテリを対象として充電を行う際の充電制御を行う充電制御装置において、
    前記車両に搭載された複数の車載装置のうち何れの車載装置が故障したかを認識する故障認識部と、
    前記ソーラ発電装置によって発電された電力を充電するに際し、前記故障認識部によって故障が認識された前記車載装置に応じて、前記複数のバッテリの充電優先度を変更する充電優先度変更部とを備えていることを特徴とする充電制御装置。
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