JP5925643B2 - 車載電力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電手段の発電電力を昇圧して主機バッテリに充電する制御を行う車載電力制御装置に関する。

この種の制御装置としては、たとえば下記特許文献１に見られるように、太陽光パネルの発電電力を蓄電手段（低圧１サブバッテリ）に充電し、低圧１サブバッテリの充電率が上昇すると、太陽光パネルからの電力の供給を停止し、低圧１サブバッテリに充電した電力を主機バッテリに供給するものも提案されている。

特開２０１２−７５２４１号公報

ところで、上記制御装置の場合、低圧１サブバッテリの充電率が上昇すると、太陽光パネルから車両内の電子機器への電力の供給を一旦停止しているため、この間、実際には太陽光パネルが発電可能である場合には、再生可能エネルギの利用効率が低下する。

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、太陽光発電手段の発電電力を昇圧して主機バッテリに充電する制御を行うに際し、太陽光発電手段の発電電力をより好適に利用することのできる車載電力制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。

第１の発明は、太陽光発電手段の出力端子に接続される太陽光用電力変換回路と、前記太陽光用電力変換回路の出力電力を昇圧して車載主機バッテリに出力する昇圧回路と、前記昇圧回路の入力端子と前記太陽光用電力変換回路の出力端子とに接続される蓄電手段と、前記昇圧回路の出力電力を指令値に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、昇圧回路の出力電力を指令値に制御することで、主機バッテリに充電される電力を適切な値とすることができる。特に、指令値の設定によっては、蓄電手段を保護することなども可能となるため、昇圧回路の出力電力を指令値に制御するに際して、太陽光用電力変換回路から電力が出力されることを許容することが容易となる。

なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる太陽光パネルの発電電力の利用処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる太陽光パネルの発電電力を主機バッテリに充電する処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる太陽光パネルの発電電力の利用処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる太陽光パネルの発電電力を主機バッテリに充電する処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる車載電力制御装置の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

以下では、まず「システムの概要」について説明した後、「太陽光パネルによる主機バッテリの充電処理」について説明する。

「システムの概要」
図１に示す回転機（モータジェネレータ１０）は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、パワーコントロールユニット１２に接続されている。詳しくは、パワーコントロールユニット１２は、インバータ１２ａおよびこれを駆動する駆動制御部１２ｂを備えており、モータジェネレータ１０は、インバータ１２ａに接続されている。そして、インバータ１２ａは、システムメインリレーＳＭＲを介して主機バッテリＢｍに接続されている。

主機バッテリＢｍは、車体に対して絶縁されている。詳しくは、主機バッテリＢｍの正極電位および負極電位の中央値が車体電位とされている。これは、たとえば主機バッテリＢｍの正極および負極間に一対の抵抗体を接続し、それら抵抗体の接続点を車体に接続することで実現することができる。ここで、抵抗体は、主機バッテリＢｍと車体との絶縁要求に応じた抵抗値に設定される。主機バッテリＢｍは、電池セルの直列接続体としての組電池である。ここで、電池セルとして、本実施形態では、リチウムイオン２次電池を想定している。

主機バッテリＢｍの状態（各電池セルの状態）は、電池ＥＣＵ１４によって監視、および調整される。すなわち、電池ＥＣＵ１４では、電池セルの過充電、過放電の有無を監視するとともに、電池セルの充電率（ＳＯＣ）を均等化する処理を行なう。これは、リチウムイオン２次電池が、過充電、過放電によって信頼性の低下を招く懸念があるためになされるものである。なお、充電率とは、満充電電荷量に対する実際の電荷量の比率のことである。

主機バッテリＢｍの正極および負極は、チャージリレーＣＨＲを介して、外部の系統電源（外部電源）からの電力を主機バッテリＢｍに充電するための充電装置２２に接続される。

主機バッテリＢｍは、システムメインリレーＳＭＲを介してコンバータユニット２０に接続されている。詳しくは、コンバータユニット２０は、ＤＣＤＣコンバータ２０ａおよび駆動制御部２０ｂを備えており、主機バッテリＢｍは、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの１次側に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２０ａの２次側には、補機バッテリＢａが接続されている。補機バッテリＢａは、その満充電時における充電エネルギ量（最大蓄電量）が主機バッテリＢｍと比較して小さいものである。また、補機バッテリＢａは、その基準電位（負極電位）が車体電位とされている。なお、補機バッテリＢａとして、本実施形態では、鉛蓄電池を想定している。

上記ＤＣＤＣコンバータ２０ａとして、本実施形態では、主機バッテリＢｍから補機バッテリＢａへの電力の供給が可能であって且つ逆方向の電力の供給ができないもの（降圧コンバータ）を想定している。ちなみに、図では、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの１次側にスイッチング素子の記号を記載して且つ、２次側にダイオードの記号を記載しているが、これは上記電力の流通可能な方向を模式的に表現したものであり、実際の回路構成を限定する意図はない。

本実施形態では、太陽光パネル５０を備えている。太陽光パネル５０は、太陽光パネル用電子制御装置（ＳＥＣＵ３０）に接続されている。ＳＥＣＵ３０は、太陽光パネル５０の出力電圧Ｖｓを降圧して補機バッテリＢａに供給する降圧コンバータ３４と、補機バッテリＢａの電圧を昇圧して主機バッテリＢｍに供給する昇圧ユニット３２と、降圧コンバータ３４を操作する制御装置４０とを備えている。ここで、降圧コンバータ３４は、本実施形態において、太陽光用電力変換回路を構成する。上記昇圧ユニット３２は、昇圧回路３２ａと、昇圧回路３２ａを電子操作する駆動制御部３２ｂとを備えている。本実施形態では、昇圧回路３２ａとして絶縁型のものを想定している。これは、補機バッテリＢａがその負極電位を車体電位とする一方、主機バッテリＢｍが車体に対して絶縁されていることに対応した設定である。昇圧回路３２ａは、チャージリレーＣＨＲを介して主機バッテリＢｍに接続されている。

本実施形態では、さらに、ＳＥＣＵ３０やパワーコントロールユニット１２よりも、ユーザの指示に対してより上流に位置する上位の電子制御装置（ＵＥＣＵ５２）を備えている。ＵＥＣＵ５２は、車体電位を基準電位とし、補機バッテリＢａを電源とするものである。ここで、補機バッテリＢａの電力の投入は、第１電源スイッチ５４によってなされる。第１電源スイッチ５４は、ユーザの操作によってオン状態となり得るものである。ただし、一旦起動されると、ＳＥＣＵ３０自身によって、オン状態を維持可能なものである。さらに、ユーザによるオン操作がなされない車両の駐車時等においても、上記制御装置４０からのトリガ信号ｔｒｇが入力されることでオン状態としうるものである。

ＵＥＣＵ５２は、第２電源スイッチ５６を電子操作する機能を有する。第２電源スイッチ５６は、電池ＥＣＵ１４や、充電装置２２、ＳＥＣＵ３０、およびコンバータユニット２０に対する補機バッテリＢａの電力の供給および遮断を切り替えるものである。図では、電池ＥＣＵ１４や、充電装置２２、昇圧ユニット３２の駆動制御部３２ｂ、コンバータユニット２０の駆動制御部２０ｂに、第２電源スイッチ５６を介して補機バッテリＢａの電力が供給可能なことが図示されている。

なお、電池ＥＣＵ１４については、実際にはその低圧系（車体を基準電位とする系）に属する部分に第２電源スイッチ５６を介して補機バッテリＢａの電力が供給される。すなわち、電池ＥＣＵ１４は、主機バッテリＢｍに接続される部分である高圧系を構成する部分と、低圧系を構成する部分とを備える。ここで、高圧系を構成する部分については、主機バッテリＢｍを電源とすればよい。この場合、第２電源スイッチ５６によって補機バッテリＢａの電力の供給が遮断されたとしても、高圧系を構成する部分については主機バッテリＢｍによる電力の供給がなされうる。もっとも、高圧系を構成する部分についても、たとえば低圧系からの電力を絶縁コンバータを介して供給するなどすることも可能である。

ちなみに、充電装置２２や、ＳＥＣＵ３０、およびコンバータユニット２０等に対する補機バッテリＢａの電力の遮断（電源の遮断）とは、これらを構成する全ての電子機器に対する電力の遮断を必ずしも意味しない。これは、たとえば、コンバータユニット２０内の駆動制御部２０ｂに、第２電源スイッチ５６の状態にかかわらず、給電状態が常時維持されるメモリ（バックアップＲＡＭ）を備える場合によって説明される。すなわちこの場合、第２電源スイッチ５６のオフ操作によって、駆動制御部２０ｂを構成する大部分の電子機器については、電力供給が実質上遮断されるものの、駆動制御部２０ｂが備えるバックアップＲＡＭについては電力の供給が継続される。

ＵＥＣＵ５２は、上記パワーコントロールユニット１２（駆動制御部１２ｂ）のための電源スイッチである第３電源スイッチを電子操作する機能をも有するが、このスイッチについては、その記載を省略した。

ここで、第２電源スイッチ５６がオン操作されることによる第２電源は、図中、右下に記載したように、外部電源からの充電処理時である充電モード（charge）と、走行モード（driving）との双方において投入される。これに対し、第３電源スイッチのオン操作による第３電源は、走行モードにおいて投入されるものの、充電モードにおいては投入されない。

「太陽光パネルによる主機バッテリの充電処理」
上記太陽光パネル５０は、走行時であるか、駐車時であるかに関わらず発電が可能なものである。このため、本実施形態では、駐車時においても太陽光パネル５０の発電電力を主機バッテリＢｍに充電する。ここで、本実施形態では、主機バッテリＢｍの充電に際し、太陽光パネル５０の発電電力を、降圧コンバータ３４を用いて一旦補機バッテリＢａに充電する。これは、太陽光パネル５０の発電電力の充電効率を向上させるための設定である。

すなわち、主機バッテリＢｍを充電するに際しては、電池ＥＣＵ１４等を起動する必要が生じる。このため、第２電源スイッチ５６をオン操作することが要求される。そして、この場合、電池ＥＣＵ１４のみならず、充電装置２２や、コンバータユニット２０等の電子機器も起動され、主機バッテリＢｍの充電処理期間においては、それら電子機器によって電力が消費される。一方、太陽光パネル５０の発電電力は、天候等に依存し、その最大発電電力自体は上記電子機器による消費電力よりも大きいものの、天候等によっては太陽光パネル５０の発電電力が上記電子機器による消費電力以下となるおそれがある。このため、太陽光パネル５０の発電電力を主機バッテリＢｍに充電すべく第２電源を投入する場合には、車両内の蓄電エネルギ総量がかえって減少するおそれすら生じうる。

このため、本実施形態では、太陽光パネル５０の発電電力を補機バッテリＢａに一旦充電する。この際、第２電源を投入しなくてもよいように、制御装置４０の電源を、太陽光パネル５０の出力電圧Ｖｓに基づき投入されるようにする。すなわち、制御装置４０には、局所電源スイッチ３８を介して補機バッテリＢａの電力が供給可能な設定とする。そして、局所電源スイッチ３８は、太陽光パネル５０の出力電圧Ｖｓと規定電圧Ｖｒｅｆとの大小を比較するコンパレータ３６の出力信号によって、操作可能とする。詳しくは、局所電源スイッチ３８は、太陽光パネル５０の出力電圧Ｖｓが規定電圧Ｖｒｅｆ以上となることで、オン操作される。

制御装置４０では、降圧コンバータ３４を操作して太陽光パネル５０の発電電力が最大となるように最大電力点追従制御を行う。すなわち、制御装置４０は、本実施形態において、最大電力点追従制御手段を構成する。これは、制御装置４０に、太陽光パネル５０の出力電圧Ｖｓと、電流センサ６４によって検出される太陽光パネル５０の出力電流とを入力することで実行することができる。そして、太陽光パネル５０の都度の発電電力の積算に基づき、補機バッテリＢａへの充電エネルギ量が規定量以上となると判断される場合、第１電源スイッチ５４に上述したトリガ信号ｔｒｇを出力する。これにより、ＵＥＣＵ５２では、第２電源スイッチ５６をオン操作し、昇圧ユニット３２を用いて補機バッテリＢａの電力を主機バッテリＢｍに充電する。

ところで、停車中において太陽光パネル５０の発電電力が降圧コンバータ３４から補機バッテリＢａに出力される状況下、昇圧ユニット３２を用いて補機バッテリＢａの電力を主機バッテリＢｍに充電する場合、補機バッテリＢａの充放電電力が過度に大きくなる等、不都合が生じるおそれがある。これは、降圧コンバータ３４から出力される太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐが成り行きで決まるため、主機バッテリＢｍ側の要請のみに基づき主機バッテリＢｍの充電電力を定めると、補機バッテリＢａの充放電電力が成り行き任せとなるからである。本実施形態では、こうした事態を回避するように電力制御を行う。以下、これについて説明する。

図２に、本実施形態にかかる太陽光パネル５０の発電電力の利用処理の手順を示す。この処理は、ＵＥＣＵ５２がコンバータユニット２０やＳＥＣＵ３０と協働しつつ、たとえば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、走行中と、充電装置２２を用いた外部からの電力の充電中とのいずれかであるかを判断する。そしてステップＳ１０において肯定判断される場合、ステップＳ１２において、昇圧回路３２ａから主機バッテリＢｍ側への電力の出力を停止する（図中、出力電力Ｐｂｃ＝０と表記）。この処理は、走行中において、モータジェネレータ１０の制御量の制御に際して出力電力Ｐｂｃを考慮する煩雑さを回避したり、充電装置２２による充電の制御に際して出力電力Ｐｂｃを考慮する煩雑さを回避したりするためのものである。

また、ステップＳ１４において、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの出力電圧Ｖｏｕｔを指令値Ｖｏｕｔ＊とする。ここで指令値Ｖｏｕｔ＊は、補機バッテリＢａの充電率がその信頼性の低下を招くほど低い値とならない値に設定される。この処理は、太陽光パネル５０による発電電力Ｐｓｐの有無にかかわらず補機バッテリＢａの信頼性を維持するためのものである。なお、太陽光パネル５０が発電可能な場合には、降圧コンバータ３４の出力電力が制御されることで、最大電力点追従制御によって定まる発電電力Ｐｓｐが補機バッテリＢａ側に出力され、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの出力電力は、発電電力Ｐｓｐによっては不足する場合にこれを補うものとなる。

上記ステップＳ１４の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図３に、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃの制御にかかる処理の手順を示す。この処理は、上述したトリガ信号ｔｒｇによって第１電源スイッチ５４が投入される都度、ＵＥＣＵ５２がＳＥＣＵ３０と協調しつつ実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、昇圧回路３２ａからの電力の出力期間を計時するカウンタＴが閾値時間Ｔｔｈ以上であることと、補機バッテリＢａの充電率ＳＯＣａが閾値Ｓａｔｈ以下であることとの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、主機バッテリＢｍ側への電力の出力処理を停止するか否かを判断するためのものである。ここで、閾値Ｓａｔｈは、補機バッテリＢａに一旦蓄えられた発電電力が全て放電されたときに想定される充電率程度に設定される。一方、閾値時間Ｔｔｈは、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐが想定最大値となる場合において、補機バッテリＢａに一旦蓄えられた発電電力が全て主機バッテリＢｍに充電されると想定される時間程度に設定される。ここで、閾値時間Ｔｔｈの条件は、充電率ＳＯＣａの算出誤差等が生じた場合であっても、主機バッテリＢｍ側への電力の出力処理がある程度なされることで、これを強制的に終了するためのものである。なお、充電率ＳＯＣａは、先の図１に示す電圧センサ６０によって検出される補機バッテリＢａの端子電圧Ｖａや、電流センサ６２によって検出される充放電電流Ｉａに基づき、周知の手法で算出される。

ステップＳ２０において否定判断される場合、ステップＳ２２において、カウンタＴをインクリメントする。続くステップＳ２４においては、補機バッテリＢａの許容最大充電電力Ｗｉｎａおよび許容最大出力電力Ｗｏｕｔａと、主機バッテリＢｍの許容最大充電電力Ｗｉｎｍとを算出する。ここで、補機バッテリＢａの許容最大充電電力Ｗｉｎａおよび許容最大出力電力Ｗｏｕｔａは、補機バッテリＢａの充電率ＳＯＣａと、温度センサ６６によって検出される補機バッテリＢａの温度Ｔａとに基づき算出される。また、主機バッテリＢｍの許容最大充電電力Ｗｉｎｍは、主機バッテリＢｍの充電率ＳＯＣｍと、主機バッテリＢｍの温度Ｔｍとに基づき算出される。なお、主機バッテリＢｍの充電率ＳＯＣｍおよび温度Ｔｍは、電池ＥＣＵ１４から出力される信号Ｓ１から取得可能とされる。

なお、ステップＳ２４の処理は、本実施形態において最大出力算出手段および最大入力算出手段を構成する。

続くステップＳ２６においては、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃの上限ガード値Ｐｂｃｍａｘと、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎとを算出する。ここで、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘは、昇圧回路３２ａの定格出力ＲＶ（Ｐｂｃ）と、昇圧回路３２ａの電力変換効率ηｂｃとを用いて以下の式（ｃ１）にて算出される。

Ｐｂｃｍａｘ＝
ｍｉｎ｛Ｗｉｎｍ，ＲＶ（Ｐｂｃ），ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔａ）｝
…（ｃ１）
ここで、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔａ）」以下との要請は、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔａ以下となるとの要請によるものである。すなわち、この場合、以下の式（ｃ２）が成立する。

−Ｐａ≦Ｗｏｕｔａ …（ｃ２）
一方、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃと、発電電力Ｐｓｐと、充電電力Ｐａとの間には、以下の式（ｃ３）が成立する。

Ｐｓｐ−Ｐａ＝Ｐｂｃ／ηｂｃ …（ｃ３）
上記の式（ｃ２），（ｃ３）によれば、以下の式（ｃ４）が成立する。

Ｐｂｃ＝（Ｐｓｐ−Ｐａ）・ηｂｃ≦（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔａ）・ηｂｃ …（ｃ４）
一方、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎは、以下の式（ｃ５）にて算出される。

Ｐｂｃｍｉｎ＝ｍａｘ｛０，ηｂｃ・（Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ）｝ …（ｃ５）
ここで、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ）」以上との要請は、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが許容最大充電電力Ｗｉｎａ以下となるとの要請によるものである。すなわち、この場合、以下の式（ｃ６）が成立する。

Ｐａ≦Ｗｉｎａ …（ｃ６）
上記の式（ｃ３），（ｃ６）によれば、以下の式（ｃ７）が成立する。

Ｐｂｃ＝（Ｐｓｐ−Ｐａ）・ηｂｃ≧（Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ）・ηｂｃ …（ｃ７）
なお、上記の式（ｃ７）の条件は、昇圧回路３２ａの入力電力が「Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ」以上であることを意味する。また、ステップＳ２６の処理は、本実施形態において、設定手段を構成する。

続くステップＳ２８においては、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎが上限ガード値Ｐｂｃｍａｘ以上であるか否かを判断する。この処理は、太陽光パネル５０の発電処理を禁止するか否かを判断するためのものである。これは、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎが上限ガード値Ｐｂｃｍａｘ以上となる場合は、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが許容最大充電電力Ｗｉｎａ以下となるようにすることができない場合などに対応することに鑑みたものである。すなわちたとえば、主機バッテリＢｍが満充電状態となるなどすることで、その許容最大充電電力Ｗｉｎｍがゼロ程度となって且つ、補機バッテリＢａの充電率がさほど小さくないためにその許容最大充電電力Ｗｉｎａが小さい場合等においては、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎが上限ガード値Ｐｂｃｍａｘ以上となる。

ステップＳ２８において肯定判断される場合、ステップＳ３０において、補機バッテリＢａを保護するなどの観点から、降圧コンバータ３４の駆動を停止することで、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐをゼロとする。この処理は、本実施形態において、制限手段を構成する。さらに、ステップＳ３０においては、発電電力Ｐｓｐをゼロとした場合の上限ガード値Ｐｂｃｍａｘを算出する。

上記ステップＳ３０の処理が完了する場合や、ステップＳ２８において否定判断される場合には、ステップＳ３２において、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃの指令値Ｐｂｃ＊を、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘに設定する。これは、車載電子機器による消費電力を極力低減するための設定である。すなわち、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃを極力大きくすることで、ステップＳ２０において肯定判断されるまでの時間を短縮することができ、ひいては第２電源スイッチ５６がオン状態となる期間を短縮することができる。なお、指令値Ｐｂｃ＊となるように昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃを制御する手段が、本実施形態にかかる制御手段を構成する。

続くステップＳ３４においては、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔａよりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ３４において肯定判断される場合、ステップＳ３６において、指令値Ｐｂｃ＊を規定量ΔＰだけ減少補正する。この処理は、制御誤差等が生じる場合であっても、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）を確実に許容最大出力電力Ｗｏｕｔａ以下とするための処理である。すなわち、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔａを上回らないように、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘを設定するものの、制御誤差等によって、実際には上回る懸念があることに鑑みてこの処理を設けた。

一方、ステップＳ３４において否定判断される場合、ステップＳ３８において、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが許容最大充電電力Ｗｉｎａよりも大きいか否かを判断する。そしてステップ３８において肯定判断される場合、ステップＳ４０において、指令値Ｐｂｃ＊を規定量ΔＰだけ増加補正する。この処理は、制御誤差等が生じる場合であっても、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａを確実に許容最大充電電力Ｗｉｎａ以下とするための処理である。すなわち、指令値Ｐｂｃ＊の設定や、ステップＳ２８，Ｓ３０の処理によれば、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが許容最大充電電力Ｗｉｎａ以下となるはずであるが、制御誤差等によって、実際にはそうならない懸念があることに鑑みてこの処理を設けた。

上記ステップＳ３６，Ｓ４０の処理が完了する場合や、ステップＳ３８において否定判断される場合には、ステップＳ２０に戻る。

これに対し、上記ステップＳ２０において肯定判断される場合、ステップＳ４２において、カウンタＴを初期化する。

なお、ステップＳ４２の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。これにより、第１電源スイッチ５４がオフとされＵＥＣＵ５４の電源がオフとされる。この際、第２電源スイッチ５６もオフとなる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）昇圧回路３２ａによって主機バッテリＢｍ側に電力を出力するに際し、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃを指令値Ｐｂｃ＊に制御した。これにより、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐが最大電力点追従制御によって成行きで定まる状況下、主機バッテリＢｍの充電電力や、補機バッテリＢａの充放電電力を適切な値とすることが容易となる。

（２）昇圧回路３２ａによって主機バッテリＢｍ側に電力を出力するに際し、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘや下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設定し、これらを守るようにした。これにより、補機バッテリＢａの信頼性の低下を回避しつつ、電力を出力する処理を実行することができる。

（３）昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃが、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔａ）」以下となるように、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘを設定した。これにより、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）が過度に大きくなる事態を回避することができる。

（４）昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃが、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ）」以上となるように、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設定した。換言すれば、昇圧回路３２ａの入力電力が、「Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ」以上となるように、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設定した。これにより、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが過度に大きくなる事態を回避することができる。

（５）下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎが上限ガード値Ｐｂｃｍａｘ以上となることで、太陽光パネル５０の発電を停止させた。これにより、補機バッテリＢａの充放電電力の制約を守ることができる。

（６）昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃの指令値Ｐｂｃ＊を、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘとした。これにより、補機バッテリＢａに一旦蓄電された電力を主機バッテリＢｍに充電するのに要する時間を極力短くすることができ、ひいては車載電子機器の消費電力を低減することができる。

（７）降圧コンバータ３４を操作することで、最大電力点追従制御を行った。この場合、太陽光パネル５０によって発電可能な電力に応じて補機バッテリＢａの充放電電力が変動するため、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘや下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設けるメリットが特に大きい。

（８）補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔａを超える場合、指令値Ｐｂｃ＊を減少補正した。これにより、制御誤差が生じる場合であっても、補機バッテリＢａの放電電力（−Ｐａ）を許容最大出力電力Ｗｏｕｔａ以下とすることができる。

（９）補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが許容最大充電電力Ｗｉｎａを超える場合、指令値Ｐｂｃ＊を増加補正した。これにより、制御誤差が生じる場合であっても、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａを許容最大充電電力Ｗｉｎａ以下とすることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図４において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

本実施形態では、降圧コンバータ３４から出力される太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐが一旦蓄えられる蓄電手段を、補機バッテリＢａに代えてサブバッテリＢｓｂとする。ここでサブバッテリＢｓｂは、ニッケル水素２次電池である。これは、発電電力Ｐｓｐを一旦蓄える蓄電手段の信頼性を向上させたり、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐの利用効率を向上させたりすることを狙ったものである。すなわち、補機バッテリＢａは、鉛蓄電池であるが故に、充電率の変動によって信頼性が低下しやすい。このため、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐを補機バッテリＢａに一旦蓄え、これを主機バッテリＢｍに充電する処理を行う場合、補機バッテリＢａの信頼性を維持する上では、主機バッテリＢｍへの一度の充電電力が小さくならざるを得ない。これに対し、ニッケル水素２次電池からなるサブバッテリＢｓｂを用いるなら、補機バッテリＢａと比較して充電率を大きく変動させることができるため、主機バッテリＢｍへの一度の充電電力量を増大させることができ、ひいては第２電源スイッチ５６の投入頻度を低減することができる。

そして、サブバッテリＢｓｂと補機バッテリＢａとの間にＤＣＤＣコンバータ７０を介在させる。なお、ＤＣＤＣコンバータ７０は、実際にはコンバータ回路と駆動制御部とを備え、また、第２電源を電源とする。ここで、コンバータ回路は、本実施形態において、補機用電力変換回路を構成する。

図５に、本実施形態にかかる太陽光パネル５０の発電電力の利用処理の手順を示す。この処理は、ＵＥＣＵ５２がコンバータユニット２０やＳＥＣＵ３０と協働しつつ、たとえば所定周期で繰り返し実行される。なお、図５において、先の図２に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ１２の処理が完了すると、ステップＳ１４ａにおいて、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの出力電圧Ｖｏｕｔを指令値Ｖｏｕｔ＊とするとともに、ＤＣＤＣコンバータ７０の出力電力Ｐｄｃを指令値Ｐｄｃ＊に制御する。この処理は、車両の走行時や充電装置２２による主機バッテリＢｍの充電時において、補機バッテリＢａへの電力の安定供給を確保しつつも太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐを有効利用するためのものである。

すなわち、上述したように、走行制御や充電装置２２による充電制御の煩雑化を避けるべく、こうした制御がなされる場合には昇圧回路３２ａを停止させている。この場合、発電電力Ｐｓｐを蓄える手段をサブバッテリＢｓｂに限定したのでは、太陽光パネル５０の発電が可能であるにもかかわらず、発電を継続できなくなるおそれがある。一方、補機バッテリＢａに充電すべくＤＣＤＣコンバータ７０の出力電圧を指令値に制御したのでは、サブバッテリＢｓｂから補機バッテリＢａ側に出力される電力量を制御することが困難である。これは、ＤＣＤＣコンバータ２０ａの出力電圧が指令値Ｖｏｕｔ＊に制御されているからである。ちなみに、ＤＣＤＣコンバータ２０ａを停止させる場合には、発電電力Ｐｓｐによっては、補機バッテリＢａの充電率が過度に低下するおそれが生じる。

図６に、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃの制御にかかる処理の手順を示す。この処理は、上述したトリガ信号ｔｒｇによって第１電源スイッチ５４が投入される都度、ＵＥＣＵ５２がＳＥＣＵ３０と協調しつつ実行される。なお、図６において、先の図３に示した処理に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ２０ａにおいて、カウンタＴが閾値時間Ｔｔｈ以上であることと、サブバッテリＢｓｂの充電率ＳＯＣｓｂが閾値Ｓｓｂｔｈ以下であることとの論理和が真であるか否かを判断する。この処理の趣旨は、先の図３のステップＳ２０のものと同様である。

続くステップＳ２２ａにおいては、カウンタＴをインクリメントすることに加えて、ＤＣＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｄｃを指令値Ｖｄｃ＊に制御する。これは、第２電源スイッチ５６がオン状態とされることで、車載電子機器による補機バッテリＢａの消費電力が増えることに鑑み、補機バッテリＢａの充電率が過度に低下しないようにするための設定である。ちなみに、この際、ＤＣＤＣコンバータ２０ａについては、その出力を停止している。

続くステップＳ２４ａにおいては、サブバッテリＢｓｂの許容最大充電電力Ｗｉｎｓｂおよび許容最大出力電力Ｗｏｕｔｓｂと、主機バッテリＢｍの許容最大充電電力Ｗｉｎｍとを算出する。ここで、サブバッテリＢｓｂの許容最大充電電力Ｗｉｎｓｂおよび許容最大出力電力Ｗｏｕｔｓｂは、先の図３のステップＳ２４の処理において、補機バッテリＢａの許容最大充電電力Ｗｉｎａおよび許容最大出力電力Ｗｏｕｔａを算出した要領で算出すればよい。

続くステップＳ２６ａでは、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃに関する上限ガード値Ｐｂｃｍａｘおよび下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを算出する。ここで、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘは、昇圧回路３２ａの定格出力ＲＶ（Ｐｂｃ）と、昇圧回路３２ａの電力変換効率ηｂｃと、ＤＣＤＣコンバータ７０の電力変換効率ηｄｃとを用いて以下の式（ｃ１）にて算出される。
Ｐｂｃｍａｘ＝
ｍｉｎ｛Ｗｉｎｍ，ＲＶ（Ｐｂｃ），ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）｝
…（ｃ８）
ここで、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）」以下との要請は、サブバッテリＢｓｂの放電電力（−Ｐｓｂ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔｓｂ以下となるとの要請によるものである。すなわち、この場合、以下の式（ｃ９）が成立する。

−Ｐｓｂ≦Ｗｏｕｔｓｂ …（ｃ９）
一方、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃと、発電電力Ｐｓｐと、充電電力Ｐｓｂとの間には、以下の式（ｃ１０）が成立する。

Ｐｓｐ−Ｐｓｂ＝Ｐｂｃ／ηｂｃ＋Ｐａ／ηｄｃ …（ｃ１０）
上記の式（ｃ９），（ｃ１０）によれば、以下の式（ｃ１１）が成立する。

Ｐｂｃ＝（Ｐｓｐ−Ｐｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）・ηｂｃ
≦（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）・ηｂｃ …（ｃ１１）
なお、上記「Ｐａ／ηｄｃ」は、ＤＣＤＣコンバータ７０の入力電力である。

一方、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎは、以下の式（ｃ１２）にて算出される。

Ｐｂｃｍｉｎ＝ｍａｘ｛０，ηｂｃ（Ｐｓｐ−Ｗｉｎｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）｝
…（ｃ１２）
ここで、「ηｂｃ（Ｐｓｐ−Ｗｉｎｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）」以上との要請は、サブバッテリＢｓｂの充電電力Ｐｓｂが許容最大充電電力Ｗｉｎｓｂ以下となるとの要請によるものである。すなわち、この場合、以下の式（ｃ１３）が成立する。

Ｐｓｂ≦Ｗｉｎｓｂ …（ｃ１３）
上記の式（ｃ１０），（ｃ１３）によれば、以下の式（ｃ１４）が成立する。

Ｐｂｃ＝（Ｐｓｐ−Ｐｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）・ηｂｃ
≧（Ｐｓｐ−Ｗｉｎｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ）・ηｂｃ …（ｃ１４）
上記の式（ｃ１４）は、昇圧回路３２ａの入力電力が、「Ｐｓｐ−Ｗｉｎｓｂ−Ｐａ／ηｄｃ」以上であるとの条件となっている。

なお、本実施形態では、発電電力Ｐｓｐが一旦充電される蓄電手段がサブバッテリＢｓｂに変更されたことに鑑み、ステップＳ３４ａ，Ｓ３８ａにおいて、先の図３のステップＳ３４，Ｓ３８の処理を変更する。すなわち、ステップＳ３４ａにおいては、サブバッテリＢｓｂの放電電力（−Ｐｓｂ）が許容最大出力電力Ｗｏｕｔｓｂよりも大きいか否かを判断し、ステップＳ３８ａでは、サブバッテリＢｓｂの充電電力Ｐｓｂが許容最大充電電力Ｗｉｎｓｂよりも大きいか否かを判断する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１），（２），（５）〜（９）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。

（１０）太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐを主機バッテリＢｍに充電するに先立って一旦蓄える蓄電手段として、サブバッテリＢｓｂを備えた。これにより、充電された発電電力Ｐｓｐを主機バッテリＢｍに充電する処理を開始する際と、主機バッテリＢｍの充電処理が完了する際とで、蓄電手段の充電率の差を拡大することができることから、太陽光パネル５０の発電電力Ｐｓｐの利用効率を向上させることができる。

（１１）降圧コンバータ３４によって最大電力点追従制御がなされる状況下、昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃを指令値Ｐｂｃ＊に制御して且つ、ＤＣＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖｄｃを指令値Ｖｄｃ＊に制御した。これにより、主機バッテリＢｍ側への電力の供給処理時において、補機バッテリＢａの充電率が過度に低下する事態を好適に回避することができる。

（１２）昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃが、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ＋Ｗｏｕｔａ−Ｐａ／ηｄｃ）」以下となるように、上限ガード値Ｐｂｃｍａｘを設定した。これにより、サブバッテリＢｓｂの放電電力（−Ｐｓｂ）が過度に大きくなる事態を回避することができる。

（１３）昇圧回路３２ａの出力電力Ｐｂｃが、「ηｂｃ・（Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ−Ｐａ／ηｄｃ）」以上となるように、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設定した。換言すれば、昇圧回路３２ａの入力電力が、「Ｐｓｐ−Ｗｉｎａ−Ｐａ／ηｄｃ」以上となるように、下限ガード値Ｐｂｃｍｉｎを設定した。これにより、サブバッテリＢｓｂの充電電力Ｐａｂが過度に大きくなる事態を回避することができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

「設定手段について」
たとえば、先の図３のステップＳ２６の処理において、昇圧回路３２ａの定格電力ＲＶ（Ｐｂｃ）が、昇圧回路３２ａの通常の利用による出力電力の想定される最大値よりも大きい場合には、これを削除して上限ガード値Ｐｂｃｍａｘを算出してもよい。

またたとえば、先の図６のステップＳ２６ａにおいて、ＤＣＤＣコンバータ６０の効率ηｄｃを無視（「１」とすることと等価）としてもよい。

「最大出力算出手段（Ｓ２４，Ｓ２４ａ）について」
充電率と温度とに基づき、最大出力電力を算出するものに限らない。たとえば、対象となる２次電池の充放電電流の履歴情報を加味してもよい。

「最大入力算出手段（Ｓ２４，Ｓ２４ａ）について」
充電率と温度とに基づき、最大入力電力を算出するものに限らない。たとえば、対象となる２次電池の充放電電流の履歴情報を加味してもよい。

「制限手段について」
太陽光パネル５０の発電を停止させるものに限らない。たとえば、先の図３のステップＳ２８において肯定判断される場合、これが否定判断される程度に太陽光パネル５０の発電電力を低減させつつも発電を許容するものであってもよい。

「サブバッテリについて」
ニッケル水素２次電池に限らず、たとえばリチウムイオン２次電池であってもよい。

「補機バッテリについて」
鉛蓄電池に限らず、たとえばニッケル水素２次電池であってもよい。

「主機バッテリについて」
リチウムイオン２次電池に限らず、たとえばニッケル水素２次電池であってもよい。

「太陽光用電力変換回路による電力の出力の停止処理について」
上限ガード値が下限ガード値以下となるか否かを判断し、なると判断される場合に停止するものに限らない。たとえば、先の図３のステップＳ３８において、補機バッテリＢａの充電電力Ｐａが最大充電電力Ｗｉｎａよりも大きいと判断される場合に、停止するものであってもよい。

１０…モータジェネレータ（主機の一実施形態）、３２ａ…昇圧回路、３４…降圧コンバータ（太陽光用電力変換回路の一実施形態）、７０…ＤＣＤＣコンバータ（補機用電力変換回路の一実施形態）、Ｂｍ…主機バッテリ、Ｂａ…補機バッテリ、Ｂｓｂ…サブバッテリ。

Claims (7)

1. 太陽光発電手段（５０）の出力端子に接続される太陽光用電力変換回路（３４）と、
   前記太陽光用電力変換回路の出力電力を昇圧して車載主機バッテリ（Ｂｍ）に出力する昇圧回路（３２ａ）と、
   前記昇圧回路の入力端子と前記太陽光用電力変換回路の出力端子とに接続される蓄電手段（Ｂａ，Ｂｓｂ）と、
   前記昇圧回路の出力電力を指令値に制御する制御手段（５２，３２ｂ）と、
   前記蓄電手段とは別に車両内の補機に供給される電気エネルギを蓄える補機バッテリ（Ｂａ）を対象とし、これに電力を供給する補機用電力変換回路（７０）と、
   を備え、
   前記補機用電力変換回路は、前記昇圧回路の入力端子と前記太陽光用電力変換回路の出力端子とに接続され、
   前記制御手段は、前記補機用電力変換回路の出力電圧を指令値に制御する
   ことを特徴とする車載電力制御装置。
2. 前記昇圧回路の出力電力のガード値を、前記太陽光用電力変換回路の出力電力に基づき設定する設定手段（Ｓ２６，Ｓ２６ａ）を備え、
   前記制御手段は、前記出力電力の指令値を、前記設定手段によって設定されたガード値によってガード処理することを特徴とする請求項１記載の車載電力制御装置。
3. 前記蓄電手段の最大出力電力を算出する最大出力算出手段（Ｓ２４，Ｓ２４ａ）を備え、
   前記設定手段は、前記昇圧回路の出力電力の最大値が、前記算出手段によって算出された最大出力電力と前記太陽光用電力変換回路の出力電力との和から前記補機用電力変換回路の入力電力を減算した値以下となるように上限側に関する前記ガード値を設定する
   ことを特徴とする請求項２記載の車載電力制御装置。
4. 前記蓄電手段の最大入力電力を算出する最大入力算出手段（Ｓ２４，Ｓ２４ａ）を備え、
   前記設定手段は、前記昇圧回路の出力電力の最小値が、前記太陽光用電力変換回路の発電電力から、前記算出手段によって算出された最大入力電力および前記補機用電力変換回路の入力電力の和を減算した値以上となるように下限側に関する前記ガード値を設定することを特徴とする請求項２または３記載の車載電力制御装置。
5. 前記蓄電手段の最大出力電力を算出する最大出力算出手段を備え、
   前記設定手段は、前記昇圧回路の出力電力の最大値が、前記算出手段によって算出された最大出力電力と前記太陽光用電力変換回路の発電電力との和から前記補機用電力変換回路の入力電力を減算した値以下となるように上限側に関する前記ガード値を設定するものであり、
   前記上限側のガード値が前記下限側のガード値以下となることで、前記太陽光用電力変換回路による電力の出力を制限する制限手段（Ｓ３０）を備えることを特徴とする請求項４記載の車載電力制御装置。
6. 前記制御手段は、前記車両の停車時において、前記昇圧回路の出力電力を指令値に制御とするとともに、前記補機用電力変換回路の出力電圧を指令値に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車載電力制御装置。
7. 前記太陽光用電力変換回路を、最大電力点追従制御を行うべく操作する最大電力点追従制御手段（４０）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車載電力制御装置。

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