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

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 Download PDF

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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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