JP4692083B2 - 車輌運休中の太陽発電によるバッテリｓｏｃ変化を補正する車輌 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池を備え、バッテリ充電の少なくとも一部を太陽電池の電力により行う車輌に係る。

太陽電池を備えた車輌については、車輌運休時に得られる余剰電力を家庭用電源として用いること、車輌の駐停車中に太陽電池からの電流により駐停車表示ランプを点灯すること、太陽電池は温度が上昇すると発電力が低下するが、車輌の太陽電池は車輌の走行によって冷却されることに鑑み、太陽電池を構成する複数個のセル要素を、車輌の走行中には並列に接続し、車輌の停止中には直列に接続すること、カーナビや気象情報から太陽電池の発電量を予測し、それに応じて発電機の起動或いは停止を制御すること、がそれぞれ下記の特許文献１〜４に記載されている。
特開平６-２６１４１４ 特開平６-１８０７６ 特開平６-２９２３０１ 特開２０００-２５３５０４

バッテリを使用する装置に於いてバッテリの充電状態（ＳＯＣ）の管理は一般に一つの重要な事項であり、一般の車輌もその例外ではないが、特にハイブリッド車に於いては、その管理は車輌の走行性能を適切に維持する上で特に重要である。この点に関し、マイクロコンピュータを組み込んだ電気式制御装置（ＥＣＵ）を備える現在の多くの車輌に於いては、車輌の運行中には、バッテリの端子電圧、或いはこれに加えて電気回路内に於ける電流の流れを考慮することにより、バッテリの充電状態を把握することができる。

しかし、車輌が更に太陽電池を備える場合に、車輌の主スイッチ（全電動駆動車の場合には該当しないが、通常の内燃機関による車輌或いはハイブリッド車では、イグニッションスイッチ）が開かれた車輌の運休（駐停車）中にも太陽電池を有効に作動させてバッテリの充電を行わせようとすれば、その間、電気式制御装置は作動しないので、運休後主スイッチが閉じられた時点から暫くの間、それまで電気式制御装置のマイクロコンピュータに記憶されていた運休前のバッテリの充電状態と実際の充電状態との間に差が生じ、電気式制御装置による車輌の運転制御が適切に行われなくなる恐れがある。しかし、単にバッテリの充電状態を把握するために、運休中にも車輌の主スイッチを閉じておくことは、車輌の安全管理の上から許されず、またその間に夜が訪れたり昼間であっても太陽が陰って太陽電池が有効に作動しないときには、バッテリの充電状態にとってマイナスとなる。

本発明は、太陽電池を備えた車輌に於いて、車輌運休中にも太陽電池を有効に働かせてバッテリの充電を行う場合に生ずる上記の問題に対処し、この問題を解決した車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、太陽電池と、バッテリと、電気式制御装置と、車輌の運行中のみ閉じられて前記電気式制御装置へ電流を供給してこれを作動させる主スイッチとを有する車輌にして、前記主スイッチが開かれている間に前記太陽電池により前記バッテリに充電された電力を積算する電力積算計を有し、前記電気式制御装置は、前記主スイッチが閉じられた当初に、前記電力積算計による電力積算値に基づいて前記バッテリの充電状態を補正するようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。

前記電気式制御装置はその作動中常時前記電力積算計による電力積算値の最終値を記憶するようになっており、前記主スイッチが閉じられた当初に於ける前記バッテリの充電状態の補正は、前記主スイッチが閉じられた時点に於ける前記電力積算計による電力積算値とそれに先立って前記主スイッチが開かれたとき記憶されていた前記電力積算計による電力積算値の最終値の差に対応して行われるようになっていてよい。

車輌はハイブリッド車であり、前記バッテリは前記電気式制御装置のための低圧バッテリとは別に車輌駆動用電動発電機のために設けられた高圧バッテリであり、高圧バッテリは主スイッチが閉じられたとき閉じられるリレースイッチを経て負荷に接続されるようになっていてよい。

太陽電池と、バッテリと、電気式制御装置と、車輌の運行中のみ閉じられて前記電気式制御装置へ電流を供給してこれを作動させる主スイッチとを有する車輌に於いて、前記主スイッチが開かれている間に前記太陽電池により前記バッテリに充電された電力を積算する電力積算計を有し、前記電気式制御装置が、前記主スイッチが閉じられた当初に、前記電力積算計による電力積算値に基づいて前記バッテリの充電状態を補正するようになっていれば、主スイッチが開かれた車輌運休状態から主スイッチが再び閉じられて車輌の運行が開始され、電気式制御装置が電流を供給されて作動を開始すると、電気式制御装置は車輌の運休中に太陽電池によりバッテリに充電された電力量を直ちに知って、バッテリの充電状態に関する値を直ちに現在の値に改めることができるので、運転再開後の車輌はバッテリ充電状態に関する正しい情報に基づいて当初から適正に制御される。

前記電気式制御装置がその作動中常時前記電力積算計による電力積算値の最終値を記憶するようになっており、前記主スイッチが閉じられた当初に於ける前記バッテリの充電状態の補正が、前記主スイッチが閉じられた時点に於ける前記電力積算計による電力積算値とそれに先立って前記主スイッチが開かれたとき記憶されていた前記電力積算計による電力積算値の最終値の差に対応して行われるようになっていれば、車輌運休中に太陽電池よりバッテリへ流れた電力による太陽電池の充電状態の変化を簡単且つ正確に求めることができる。

車輌がハイブリッド車であり、前記バッテリが前記電気式制御装置のための低圧バッテリとは別に車輌駆動用電動発電機のために設けられた高圧バッテリであり、高圧バッテリは主スイッチが閉じられたとき閉じられるリレースイッチにより負荷に接続されるようになっていれば、主スイッチが開かれた車輌の運休時には高圧バッテリは太陽電池のみと接続された状態となり、上記の要領にて車輌の運転再開時に高圧バッテリの充電状態が正確に把握されることにより、車輌の運転は運転再開の当初から正しい高圧バッテリの充電状態に基づいて的確に行われる。

図１は、本発明による車輌をハイブリッド車として実施した一つの実施の形態を本発明の要旨に係る電気配線に関して示す概略図である。

図１に於いて、１０は太陽電池（ＳＣ）であり、１２は高圧バッテリ（ＨＢ）であり、１４はマイクロコンピュータを組み込んだ電気式制御装置（ＥＣＵ）である。図示のハイブリッド車は、図には示されていない内燃機関に図には示されていない遊星歯車装置の如き差動装置を介して組み合わされた２つの電動発電機（ＭＧ１，ＭＧ２）１６および１８を備えている。ハイブリッド駆動装置のための内燃機関と２つの電動発電機との差動装置による組合せは、この技術の分野に於いては周知である。電動発電機１６および１８は、リレースイッチ２０およびインバータ（Ｉ１，Ｉ２）２２および２４を経て高圧バッテリ１２より電力を供給され、或いは高圧バッテリ１２を充電するようになっている。

２６は低圧バッテリであり、低圧バッテリ２６は高圧バッテリ１２よりリレースイッチ２０および変圧装置２８を経て充電されるようになっている。電気式制御装置１４は低圧バッテリ２６より主スイッチ３０を経て電流を供給されるようになっている。主スイッチ３０は、この車輌がハイブリッド車である場合には、内燃機関のイグニションスイッチを兼ねている。リレースイッチ２０は、主スイッチ３０が閉じられたとき低圧バッテリ２６より励磁電流を供給されて閉じ、主スイッチ３０が開かれると低圧バッテリ２６よりの励磁電流を絶たれて開くようになっている。高圧バッテリ１２より電動発電機１６，１８および低圧バッテリ２６へ向けて取り出された電力の合計は、電力計３２により計測される各瞬間の電力値に基づいて電気式制御装置１４による演算を経て求められるようになっていてよい。

高圧バッテリ１２は、主スイッチ３０が閉じられることによりリレースイッチ２０が閉じられている車輌の運行中には、電動発電機１６または１８によって充填され得るようになっているが、それ以外に、車輌の運行中にもまた運行停止中にも、太陽電池１０より充電制御装置３４を経て充電されるようになっている。太陽電池１０より高圧バッテリ１２へ供給された電力は電力積算計３６により積算されるようになっており、電力積算値を示す信号は常時電力積算計３６より電気式制御装置１４へ送られている。また高圧バッテリ１２の電圧は、電圧計３８により測定され、その信号が電気式制御装置１４へ送られている。

電気式制御装置１４は、車輌運行のため主スイッチ３０が閉じられ、低圧バッテリ２６より電気式制御装置１４へ電流が供給されていて、電気式制御装置１４が作動しているときには、図には示されていないアクセルセンサにより検出される運転者によるセルペダルの踏込み量、図には示されていない車速センサにより検出される車速、その他の車輌運転状態に関する情報に基づいて、そこに組み込まれた制御プログラムに従って種々の制御演算を行い、その結果に基づいて図には示されていない内燃機関の運転を制御すると共に、インバータ２２および２４を制御して電動発電機１６および１８の作動を制御するが、更に本発明に関しては、以下の要領にて高圧バッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ）を把握する。

図２は、電気式制御装置１４による上記のバッテリ充電状態把握動作をフローチャートにして示す図である。電気式制御装置１４により行われるこのフローチャートによる制御は、主スイッチ３０が閉じられた時点から開始され、主スイッチ３０が閉じられている車輌の運行中、数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１０にて電力積算計３４による電力精算値Ｑが読み取れられる。次いで、制御はステップ２０へ進み、フラグＦが１であるか否かが判断される。この種のフラグは制御の開始時に０にリセットされるものであり、従って、それ迄休止状態だった電気式制御装置１４への電流の供給が開始された後、最初にこのステップに至ったときには、答はノー（Ｎ）である。このとき制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０に於いては、上に読み取られた電力積算値Ｑと電気式制御装置１４に記憶されているその休止直前の電力精算値Ｑの最終値であるＱeの差がΔＱとして求められる。

次いで、制御はステップ４０へ進み、電気式制御装置１４の休止直前の高圧バッテリ１２の充電状態ＳＯＣを、上に求められた電力積算値の増分ΔＱとその時の高圧バッテリ１２の電圧Ｖやバッテリ温度Ｔ等の供給電力に対する充電状態の変化に影響するパラメータに基づく一つの関数値ｆ(ΔＱ，Ｖ，Ｔ)により補正するバッテリ充電状態ＳＯＣの一括補正が行われる。この後、ステップ６０に於いてフラグＦは１にセットされる。次いで、ステップ６０に於いて上に読み取られた電力精算値Ｑが一応その最終値Ｑeとして電気式制御装置１４内に記憶される。

その後、車輌の運行が続けられるときには、次回のフローからステップ２０の答はイエス（Ｙ）となるので、制御はステップ２０よりステップ７０へ進み、その都度その回のステップ１０にて読み取られた電力積算値Ｑより前回のフローの終わりのステップ６０にて記憶された電力積算値の最終値Ｑeと相前後するフローの間の経過時間δｔと電力計３２により測定された電力値Ｐoとδｔの積Ｐoδｔとを差し引いた差δＱが求められ、次いで、ステップ８０にて、前回のフローにて求められた高圧バッテリ１２の充電状態ＳＯＣが、電力積算値の増分δＱとその時の高圧バッテリ１２の電圧Ｖやバッテリ温度Ｔ等の関数値ｆ(δＱ，Ｖ，Ｔ)により逐次補正される。

車輌の運行が終わり、主スイッチ３０が開かれると、電気式制御装置１４への通電が停止されると同時にリレースイッチ２０が開かれることにより電動発電機１６,１８および低圧バッテリ２６は高圧バッテリ１２より遮断されるが、太陽電池１０は充電制御装置３４および電力積算計３６を経て高圧バッテリ１２と接続されたままの状態に留まる。従って、車輌の運行が停止された運休中に太陽電池１０が発電すると、その電力は高圧バッテリ１２に充電され、その充電量が電力積算計３６により計測される。そして、主スイッチ３０が再び閉じられて車輌の運転が再開されると、主スイッチ３０が閉じられることにより低圧バッテリ２６より電力を供給されて作動を再開した電気式制御装置１４は、直ちに電力積算計３６の積算値を読み取り、それと記憶されている運休直前の電力積算計３６の積算値の最終値との差として電力積算値の増分量を算出し、運休直前の高圧バッテリの充電状態として記憶されているＳＯＣを一括補正する。

以上に於いては本発明をハイブリッド車に適用した一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明をハイブリッド車として実施した一つの実施の形態を発明の要旨に係る電気配線に関して示す概略図。 電気式制御装置１４によるバッテリ充電状態把握動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０…太陽電池（ＳＣ）、１２…高圧バッテリ（ＨＢ）、１４…電気式制御装置（ＥＣＵ）、１６，１８…電動発電機（ＭＧ１，ＭＧ２）、２０…リレースイッチ、２２，２４…インバータ（Ｉ１，Ｉ２）、２６…低圧バッテリ（ＬＢ）、２８…変圧装置、３０…主スイッチ、３２…電力計、３４…充電制御装置、３６…電力積算計、３８…電圧計

Claims (3)

1. 太陽電池と、バッテリと、電気式制御装置と、車輌の運行中のみ閉じられて前記電気式制御装置へ電流を供給してこれを作動させる主スイッチとを有する車輌にして、前記主スイッチが開かれている間に前記太陽電池により前記バッテリに充電された電力を積算する電力積算計を有し、前記電気式制御装置は、前記主スイッチが閉じられた当初に、前記電力積算計による電力積算値に基づいて前記バッテリの充電状態を補正するようになっていることを特徴とする車輌。
2. 前記電気式制御装置はその作動中常時前記電力積算計による電力積算値の最終値を記憶するようになっており、前記主スイッチが閉じられた当初に於ける前記バッテリの充電状態の補正は、前記主スイッチが閉じられた時点に於ける前記電力積算計による電力積算値とそれに先立って前記主スイッチが開かれたとき記憶されていた前記電力積算計による電力積算値の最終値の差に対応して行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 車輌はハイブリッド車であり、前記バッテリは前記電気式制御装置のための低圧バッテリとは別に車輌駆動用電動発電機のために設けられた高圧バッテリであり、前記高圧バッテリは前記主スイッチが閉じられたとき閉じられるリレースイッチを経て負荷に接続されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輌。
   

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