JP6278715B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電装置に接続された充電回路の制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大なる制御量を探索し、探索結果に基づいて充電回路を制御する充電装置に関する。

従来、太陽光発電装置に接続された充電回路の制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大なる制御量を探索し、探索結果に基づいて充電回路を制御する充電装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている最大電力追従装置がある。

この最大電力追従装置は、電力変換装置と、電圧検出部と、電流検出部と、制御装置とを備えている。ここで、電力変換装置が充電回路に相当する。電力変換装置は、太陽光発電装置から供給される電力を変換して負荷に供給する。電圧検出部は、太陽光発電装置の出力電圧を検出する。電流検出部は、太陽光発電装置の出力電流を検出する。制御装置は、電力変換装置の制御量を変化させ、電圧検出部及び電流検出部の検出結果から求めた太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する。そして、探索結果に基づいて電力変換装置を制御する。つまり、最大出力点追従制御を行う。

特開２０１３−０９７４２９号公報

太陽光発電装置が車両に搭載されている場合、車両の走行によって日射状態が頻繁に変化する。また、車両が停車しても、停車位置によって日射状態が大きく変化する。その結果、太陽光発電装置の出力電力が最大になるポイントも頻繁に、又は、大きく変化する。従来のように、電力変換装置の制御量を全ての範囲に渡って詳細に変化させると、探索時間がかかってしまう。そのため、太陽光発電装置の出力電力が最大になるポイントが変化しても、即座に追従し、そのポイントを探索することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、日射状態の変化に伴って、太陽光発電装置の出力電力が最大になるポイントが変化しても、即座に追従し、そのポイントを探索することができる充電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の本発明は、太陽光によって発電する太陽光発電装置と、太陽光発電装置及び２次電池に接続され、太陽光発電装置から供給される電力を変換して２次電池に供給し、２次電池を充電する充電回路と、充電回路に接続され、充電回路の制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索し、探索結果に基づいて充電回路を制御する制御回路と、を備え、車両に搭載される充電装置において、制御回路は、第１探索範囲において制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する概略探索を繰返すとともに、概略探索と概略探索の後に、直前の探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲において制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する詳細探索を行い、詳細探索の探索結果に基づいて充電回路を制御し、充電回路を制御する際、探索結果に基づいて探索した制御量を補正することを特徴とする。
この構成によれば、第１探索範囲における概略探索によって、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を概ね把握した上で、探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲における詳細探索によって、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を詳細に探索する。そのため、全ての範囲を詳細に探索する場合に比べ、探索時間を短縮することができる。従って、日射状態の変化に伴って、太陽光発電装置の出力電力が最大になるポイントが変化しても、即座に追従し、そのポイントを探索することができる。
制御回路は、探索結果に基づいて充電回路を制御する。探索結果が大きく変化した場合、充電回路の制御に悪影響を与えることがある。しかし、この構成によれば、制御回路は、充電回路を制御する際、探索結果に基づいて探索した制御量を補正する。そのため、探索結果の大きな変化に伴って発生する、充電回路の制御に対する悪影響を抑えることができる。

上記課題を解決するためになされた第２の本発明は、太陽光によって発電する太陽光発電装置（１０）と、太陽光発電装置及び２次電池に接続され、太陽光発電装置から供給される電力を変換して２次電池に供給し、２次電池を充電する充電回路と、充電回路に接続され、充電回路の制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索し、探索結果に基づいて充電回路を制御する制御回路と、を備え、車両に搭載される充電装置において、制御回路は、第１探索範囲において制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する概略探索を繰返すとともに、概略探索と概略探索の間に、直前の探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲において制御量を変化させ、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する詳細探索を繰返し、詳細探索の探索結果に基づいて充電回路を制御し、充電回路を制御する際、車両の停車中と走行中で、概略探索の繰返し間隔及び詳細探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする。
この構成によれば、第１探索範囲における概略探索によって、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を概ね把握した上で、探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲における詳細探索によって、太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を詳細に探索する。そのため、全ての範囲を詳細に探索する場合に比べ、探索時間を短縮することができる。従って、日射状態の変化に伴って、太陽光発電装置の出力電力が最大になるポイントが変化しても、即座に追従し、そのポイントを探索することができる。
車両が走行している場合、日射量が比較的短時間で変化する。そのため、太陽光発電装置の出力電力が最大になる充電回路の制御量も短時間で変化する。一方、車両が停車している場合、走行中に比べ日射量の変化が緩やかである。そのため、太陽光発電装置の出力電力が最大になる充電回路の制御量も走行中に比べ緩やかに変化する。この構成によれば、制御回路は、車両の停車中と走行中で、概略探索の繰返し間隔及び詳細探索の繰返し間隔を変える。そのため、日射量の変化の仕方に応じ、適切に探索することができる。

第１実施形態における充電装置の回路図である。 図１に示す充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 概略探索結果制限範囲を説明するための説明図である。 詳細探索結果制限範囲を説明するための説明図である。 図２のフローチャートに続くフローチャートである。 図１に示す充電装置の動作を説明するための各部の状態を示すグラフである。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る充電装置を、ハイブリッド車に搭載された補機バッテリ及びＨＶバッテリを充電する充電装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の充電装置の構成について説明する。

図１に示す充電装置１は、車両に搭載され、太陽光によって発電し、補機バッテリＢ１０（２次電池）及びＨＶバッテリＢ１１を充電する装置である。ここで、補機バッテリＢ１０は、車両に搭載された補機類及び充電装置１に電力を供給する、例えば、定格電圧が１２Ｖの充放電可能なバッテリである。ＨＶバッテリＢ１１は、車両走行用モータに電力を供給する、例えば、定格電圧が２００Ｖ以上の充放電可能なバッテリである。充電装置１は、ソーラパネル１０（太陽光発電装置）と、ソーラ制御装置１１と、追加バッテリ１２（２次電池）とを備えている。

ソーラパネル１０は、太陽光によって発電する装置である。ソーラパネル１０は、太陽光が照射されている場合、出力電力が最大になるように、ソーラ制御装置１１によって出力電流が制御される。その際、出力電圧が４０Ｖ程度になる。

ソーラ制御装置１１は、ソーラパネル１０から供給される電力を所定電圧に変換して補機バッテリＢ１０及びＨＶバッテリＢ１１に供給し、補機バッテリＢ１０及びＨＶバッテリＢ１１を充電する装置である。ソーラ制御装置１１は、給電コンバータ回路１１０（充電回路）と、補機コンバータ回路１１１と、昇圧コンバータ回路１１２と、マイクロコンピュータ１１３（制御回路）とを備えている。

給電コンバータ回路１１０は、マイクロコンピュータ１１３によって制御され、ソーラパネル１０から供給される電力を２０Ｖ程度に降圧して補機コンバータ回路１１１に供給するとともに、追加バッテリ１２に供給して追加バッテリ１２を充電する回路である。具体的には、スイッチング素子を備え、スイッチング素子をオン、オフすることで電力を変換する回路である。給電コンバータ回路１１０の入力端子はソーラパネル１０の出力端子に、出力端子は補機コンバータ回路１１１及び追加バッテリ１２に接続されている。制御端子はマイクロコンピュータ１１３に接続されている。

補機コンバータ回路１１１は、マイクロコンピュータ１１３によって制御され、給電コンバータ回路１１０又は追加バッテリ１２から供給される電力を補機バッテリＢ１０の充電に適した電圧に降圧して補機バッテリＢ１０を充電する回路である。具体的には、スイッチング素子を備え、スイッチング素子をオン、オフすることで電力を変換する回路である。補機コンバータ回路１１１の入力端子は、給電コンバータ回路１１０の出力端子に接続されるとともに、追加バッテリ１２に接続されている。出力端子は補機バッテリＢ１０の端子に接続されている。制御端子はマイクロコンピュータ１１３に接続されている。

昇圧コンバータ回路１１２は、マイクロコンピュータ１１３によって制御され、追加バッテリ１２から供給される電力をＨＶバッテリＢ１１の充電に適した電圧に昇圧してＨＶバッテリＢ１１を充電する回路である。具体的には、スイッチング素子を備え、スイッチング素子をオン、オフすることで電力を変換する回路である。昇圧コンバータ回路１１２の入力端子は追加バッテリ１２に接続されている。出力端子はＨＶバッテリＢ１１の端子に接続されている。制御端子はマイクロコンピュータ１１３に接続されている。

マイクロコンピュータ１１３は、車両に搭載された別の装置から入力される情報に基づいて、給電コンバータ回路１１０、補機コンバータ回路１１１及び昇圧コンバータ回路１１２を制御する素子である。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０の制御量を変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になる制御量を探索し、探索結果に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する。具体的には、第１探索範囲において制御量を変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になる制御量を探索する概略探索を繰返す。また、概略探索と概略探索の間に、直前の探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲において制御量を変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になる制御量を探索する詳細探索を繰返す。そして、詳細探索の探索結果に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する。なお、制御量としては、給電コンバータ回路１１０を構成するスイッチング素子のオン、オフを指示するＰＷＭ信号のデューティ比を用いる。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０、補機コンバータ回路１１１及び昇圧コンバータ回路１１２の制御端子に接続されている。

追加バッテリ１２は、ソーラパネル１０から供給される電力を蓄えておくバッテリである。追加バッテリ１２の端子は、給電コンバータ回路１１０の出力端子、補機コンバータ回路１１１及び昇圧コンバータ回路１１２の入力端子に接続されている。

次に、図１を参照して第１実施形態の充電装置の動作の概略を説明する。

図１に示すマイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０、補機コンバータ回路１１１及び昇圧コンバータ回路１１２を制御する。

ソーラパネル１０に充分な太陽光が照射され、ソーラパネル１０が発電している場合、ソーラパネル１０から給電コンバータ回路１１０及び補機コンバータ回路１１１を介して補機バッテリＢ１０に電力が供給され、補機バッテリＢ１０が充電される。ソーラパネル１０から給電コンバータ回路１１０を介して追加バッテリ１２に電力が供給され、追加バッテリ１２が充電される。

そして、追加バッテリ１２が満充電状態になると、追加バッテリ１２から昇圧コンバータ回路１１２を介してＨＶバッテリＢ１１に電力が供給され、ＨＶバッテリＢ１１が充電される。また、必要に応じて、追加バッテリ１２から補機コンバータ回路１１１を介して補機バッテリＢ１０に電力が供給され、補機バッテリＢ１０が充電される。

次に、図１〜図５を参照して給電コンバータ回路の制御動作について詳しく説明する。

図１に示すソーラパネル１０が発電状態になると、充電装置１は、発電許可フラグを許可状態にする。図２に示すように、マイクロコンピュータ１１３は、発電許可状態であるか否かを判定する（Ｓ１００）。

ステップＳ１００において、発電許可状態でないと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比として固定値を設定する。そして、設定したデューティ比に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する（Ｓ１０１）。

一方、ステップＳ１００において、発電許可状態であると判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、外部から入力される情報に基づいて車両が走行中か否かを判定する（Ｓ１０２）。

ステップＳ１０２において、車両が走行中であると判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、閾値１及び閾値２に走行時用の値を設定する（Ｓ１０３）。ここで、閾値１は、概略探索の繰返し間隔を判断する際の基準となる閾値である。閾値２は、詳細探索の繰返し間隔を判断する際の基準となる閾値である。マイクロコンピュータ１１３は、走行時用の値として、閾値１に例えば１時間を、閾値２に例えば１分を設定する。

また、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索結果変化量上下限値に走行時用の値を設定する（Ｓ１０４）。ここで、概略探索結果変化量上下限値は、前回探索したデューティ比を基準した概略探索結果の変化量の上下限値であり、概略探索結果制限範囲の上下限値を規定するためのものである。図３に示すように、前回探索したデューティ比に概略探索結果変化量上限値を加算したものが概略探索結果制限範囲の上限値になる。前回探索したデューティ比に概略探索結果変化量下限値を加算したものが概略探索結果制限範囲の下限値になる。今回探索したデューティ比が概略探索結果制限範囲上限値より大きい場合、概略探索結果制限範囲上限値を探索したデューティ比とする。また、今回探索したデューティ比が概略探索結果制限範囲下限値より小さい場合、概略探索結果制限範囲下限値を探索したデューティ比とする。マイクロコンピュータ１１３は、走行時用の値として、概略探索結果変化量上限値に＋５％、概略探索結果変化量下限値に−５％を設定する。

さらに、図２に示すように、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値に走行時用の値を設定する（Ｓ１０５）。ここで、詳細探索結果変化量上下限値は、前回探索したデューティ比を基準とした詳細探索結果の変化量の上下限値であり、概略探索結果制限範囲より狭い詳細探索結果制限範囲の上下限値を規定するためのものである。図４に示すように、前回探索したデューティ比に詳細探索結果変化量上限値を加算したものが詳細探索結果制限範囲の上限値になる。前回探索したデューティ比に詳細探索結果変化量下限値を加算したものが詳細探索結果制限範囲の下限値になる。今回探索したデューティ比が詳細探索結果制限範囲上限値より大きい場合、詳細探索結果制限範囲上限値を探索したデューティ比とする。また、今回探索したデューティ比が詳細探索結果制限範囲下限値より小さい場合、詳細探索結果制限範囲下限値を探索したデューティ比とする。マイクロコンピュータ１１３は、走行時用の値として、詳細探索結果変化量上限値に＋０．５％、概略探索結果変化量下限値に−０．５％を設定する。

一方、図２に示すように、ステップＳ１０２において、車両が走行中でないと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、閾値１、閾値２に停車時用の値を設定する（Ｓ１０６）。マイクロコンピュータ１１３は、停車時用の値として、走行時用の値より短い、閾値１に例えば３０分を、閾値２に例えば３０秒を設定する。

また、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索結果変化量上下限値に停車時用の値を設定する（Ｓ１０７）。マイクロコンピュータ１１３は、停車時用の値として、走行時に比べ範囲が広くなるように、概略探索結果変化量上限値に例えば＋１０％、概略探索結果変化量下限値に例えば−１０％を設定する。

さらに、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値に停車時用の値を設定する（Ｓ１０８）。マイクロコンピュータ１１３は、停車時用の値として、走行時に比べ範囲が広くなるように、詳細探索結果変化量上限値に例えば＋１％、概略探索結果変化量下限値に例えば−１％を設定する。

その後、マイクロコンピュータ１１３は、カウンタ１をカウントアップする（Ｓ１０９）。ここで、カウンタ１は、概略探索の繰返し間隔を計測するためのものである。そして、マイクロコンピュータ１１３は、カウンタ１の値が閾値１より大きいか否か、又は、外部から入力される情報に基づいて環境条件が変化したか否かを判定する（Ｓ１１０）。

ステップＳ１１０において、カウンタ１の値が閾値１より大きい場合、又は、環境条件が変化したと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索要求及び詳細探索要求を、要求があることを示すオン状態にする（Ｓ１１１）。

ステップＳ１１０において、カウンタ１の値が閾値より大きくなく、かつ、環境条件も変化していないと判定した場合、又は、ステップＳ１１１を実施した場合、マイクロコンピュータ１１３は、図５に示すように、カウンタ２をカウントアップする（Ｓ１１２）。ここで、カウンタ２は、詳細探索の繰返し間隔計測するためのものである。そして、マイクロコンピュータ１１３は、カウンタ２の値が閾値２より大きいか否かを判定する（Ｓ１１３）。

ステップＳ１１３において、カウンタ２の値が閾値２より大きいと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索要求をオン状態にする（Ｓ１１４）。

ステップＳ１１３において、カウンタ２の値が閾値２より大きくないと判定した場合、又は、ステップＳ１１４を実施した場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索要求がオン状態か否かを判定する。（Ｓ１１５）。

ステップＳ１１５において、概略探索要求がオン状態であると判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索を実施する（Ｓ１１６）。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を１０％〜９０％の第１探索範囲で５％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する。

その後、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索が完了したか否かを判定する（Ｓ１１７）。ステップＳ１１７において、概略探索が完了したと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索結果変化量上下限値によって規定される概略探索結果制限範囲内になるように、概略探索によって探索したデューティ比を必要に応じて補正する（Ｓ１１８）。そして、概略探索要求をオフ状態にする（Ｓ１１９）。

一方、ステップＳ１１７において、概略探索が完了していないと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、カウンタ１をクリアする（Ｓ１２０）。

ステップＳ１１５において、概略探索要求がオン状態でないと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索要求がオン状態であるか否かを判定する（Ｓ１２１）。ステップＳ１２１において、詳細探索要求がオン状態であると判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索を実施する（Ｓ１２２）。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、前回探索したデューティ比を中心にした±５％の第２探索範囲で１％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する。

その後、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索が完了したか否かを判定する（Ｓ１２３）。ステップＳ１２３において、詳細探索が完了したと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値によって規定される詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する（Ｓ１２４）。そして、詳細探索要求をオフ状態にする（Ｓ１２５）。

その後、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索によって探索したデューティ比に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する（Ｓ１２６）。

一方、ステップ１２３において、詳細探索が完了していないと判定した場合、マイクロコンピュータ１１３は、カウンタ２をクリアする（Ｓ１２７）。

これらの制御が繰返されることで、マイクロコンピュータ１１３は、デューティ比１０％〜９０％の第１探索範囲においてデューティ比を５％ずつ変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する概略探索を繰返す。また、概略探索と概略探索の間に、直前探索したデューティ比を中心にした第１探索範囲より狭い±５％の第２探索範囲においてデューティ比を概略探索より細かく１％ずつ変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する詳細探索を繰返す。

車両が走行中である場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索の繰返し間隔を１時間、詳細探索の繰返し間隔を１分にする。そして、概略探索において探索したデューティ比が概略探索結果変化量上下限値±５％によって規定される概略探索結果制限範囲外になる場合、概略探索結果制限範囲内になるように、概略探索において探索したデューティ比を補正する。また、詳細探索において探索したデューティ比が詳細探索結果変化量上下限値±０．５％によって規定される詳細探索結果制限範囲外になる場合、詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索において探索したデューティ比を補正する。

一方、車両が停車中である場合、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索の繰返し間隔を３０分、詳細探索の繰返し間隔を３０秒にする。そして、概略探索において探索したデューティ比が概略探索結果変化量上限値±１０％によって規定される概略探索結果制限範囲外になる場合、概略探索結果制限範囲内になるように、概略探索結果において探索したデューティ比を補正する。また、詳細探索において探索したデューティ比が詳細探索結果変化量上下限値±１％によって規定される詳細探索結果制限範囲外になる場合、詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索において探索したデューティ比を補正する。

そして、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索によって探索デューティ比に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する。その結果、車両の走行中及び停車中においても、ソーラパネル１０の出力電力が最大になる。

次に、図６を参照して給電コンバータ回路１１０の制御動作についてより具体的説明する。

図６示すように、時刻ｔ１で発電許可フラグが許可状態になると、マイクロコンピュータ１１３は、外部から入力される情報に基づいて車両が走行中か否かを判定する。

車両が停車中であるため、マイクロコンピュータ１１３は、閾値１及び閾値２に、停車時用の値３０分及び３０秒を設定する。また、概略探索結果変化量上下限値に、停車時用の値±１０％を設定する。さらに、詳細探索結果変化量上下限値に、停車時用の値±１％を設定する。そして、概略探査要求及び詳細探索要求をオン状態にする。

概略探索要求がオン状態になると、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、１０％〜９０％の第１探索範囲で５％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ１を探索する。

概略探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索結果変化量上下限値±１０％によって規定される概略探索結果制限範囲内になるように、概略探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、初回の概略探索であるため、マイクロコンピュータ１１３は、補正せずにデューティ比ｄ１を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ２で概略探索要求をオフ状態にする。

時刻ｔ２の後、詳細探索要求のみがオン状態であるため、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、前回探索したデューティ比ｄ１を中心にした±５％の第２探索範囲で１％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ２を探索する。

詳細探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値±１％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、詳細探索において探索したデューティ比ｄ２が詳細探索結果変化量上下限値±１％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になる場合、補正の必要がないので、デューティ比ｄ２を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ３で詳細探索要求をオフ状態にするとともに、デューティ比ｄ２のＰＷＭ信号を出力し、給電コンバータ回路１１０を制御する。

なお、詳細探索において探索したデューティ比ｄ２が詳細探索結果制限範囲上限値より大きい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ１に詳細探索結果変化量上限値＋１％を加算した（ｄ１＋１％）を探索したデューティ比とする。一方、詳細探索において探索したデューティ比ｄ２が詳細探索結果制限範囲下限値より小さい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ１に詳細探索結果変化量下限値−１％を加算した（ｄ１−１％）を探索したデューティ比とする。

時刻ｔ３の後、クリアされていたカウンタ２がカウントアップされる。カウンタ２の値が時刻ｔ４で閾値２に達すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索要求をオン状態にする。つまり、前回の詳細探索の完了から３０秒経過後に、詳細探索要求をオン状態にする。そして、カウンタ２をクリアする。

時刻ｔ４の後、詳細探索要求のみがオン状態であるため、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、前回探索したデューティ比ｄ２を中心にした±５％の第２探索範囲で１％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ３を探索する。

詳細探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値±１％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、詳細探索において探索したデューティ比ｄ３が詳細探索結果変化量上下限値±１％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になる場合、補正の必要がないので、デューティ比ｄ３を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ５で詳細探索要求をオフ状態にするとともに、デューティ比ｄ３のＰＷＭ信号を出力し、給電コンバータ回路１１０を制御する。

なお、詳細探索において探索したデューティ比ｄ３が詳細探索結果制限範囲上限値より大きい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ２に詳細探索結果変化量上限値＋１％を加算した（ｄ２＋１％）を探索したデューティ比とする。一方、詳細探索において探索したデューティ比ｄ３が詳細探索結果制限範囲下限値より小さい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ２に詳細探索結果変化量下限値−１％を加算した（ｄ２−１％）を探索したデューティ比とする。

時刻ｔ５の後、クリアされていたカウンタ２がカウントアップされる。カウンタ２の値が時刻ｔ６で閾値２に達すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索要求をオン状態にする。つまり、前回の詳細探索の完了から３０秒経過後に、詳細探索要求をオン状態にする。そして、カウンタ２をクリアする。

以下同様にして、マイクロコンピュータ１１３は、時刻ｔ６〜ｔ７で詳細探索を実施し、その探索結果のデューティ比ｄ４のＰＷＭ信号を出力し、給電コンバータ回路１１０を制御する。

その後、時刻ｔ８で車両が走行状態になると、ソーラパネル１０の日射量が頻繁に変化するようになる。マイクロコンピュータ１１３は、閾値１及び閾値２に、走行時用の値１時間及び１分を設定する。また、概略探索結果変化量上下限値に、走行時用の値±５％を設定する。さらに、詳細探索結果変化量上下限値に、走行時用の値±０．５％を設定する。そして、概略探査要求及び詳細探索要求をオン状態にする。

時刻ｔ７の後、クリアされていたカウンタ２がカウントアップされる。カウンタ２の値が時刻ｔ９で閾値２に達すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索要求をオン状態にする。閾値２は、停車時用の値３０秒から走行時用の値１分に変更されている。そのため、マイクロコンピュータ１１３は、前回の詳細探索の完了から１分経過後に、詳細探索要求をオン状態にする。そして、カウンタ２をクリアする。

時刻ｔ９の後、詳細探索要求のみがオン状態であるため、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、前回探索したデューティ比ｄ４を中心にした±５％の第２探索範囲で１％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ５を探索する。

詳細探索結果変化量上下限値は、停車時用の値±１％から走行時用の値±０．５％に変更されている。詳細探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値±０．５％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、前回探索したデューティ比ｄ４に対する詳細探索において探索したデューティ比ｄ５の変化量が詳細探索結果変化量上下限値±０．５％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になる場合、補正の必要がないので、デューティ比ｄ５を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ１０で詳細探索要求をオフ状態にするとともに、デューティ比ｄ５のＰＷＭ信号を出力し、給電コンバータ回路１１０を制御する。

なお、詳細探索において探索したデューティ比ｄ５が詳細探索結果制限範囲上限値より大きい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ４に詳細探索結果変化量上限値＋０．５％を加算した（ｄ４＋０．５％）を探索したデューティ比とする。一方、詳細探索において探索したデューティ比ｄ５が詳細探索結果制限範囲下限値より小さい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ４に詳細探索結果変化量下限値−０．５％を加算した（ｄ４−０．５％）を探索したデューティ比とする。

時刻ｔ２の後、クリアされていたカウンタ１がカウントアップされる。カウンタ１の値が時刻ｔ１１で閾値１に達すると、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索要求及び詳細探索要求をオン状態にする。閾値１は、停車時用の値３０分から走行時用の値１時間に変更されている。そのため、マイクロコンピュータ１１３は、前回の概略探索の完了から１時間経過後に、概略探索要求及び詳細探索要求をオン状態にする。そして、カウンタ１をクリアする。

概略探索要求がオン状態になると、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、１０％〜９０％の第１探索範囲で５％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ６を探索する。

概略探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索結果変化量上下限値±５％によって規定される概略探索結果制限範囲内になるように、概略探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、概略探索において探索したデューティ比ｄ６が概略探索結果変化量上下限値±５％によって規定される概略探索結果制限範囲内になる場合、補正の必要がないので、デューティ比ｄ６を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ１２で概略探索要求をオフ状態にする。

なお、概略探索において探索したデューティ比ｄ６が概略探索結果制限範囲上限値より大きい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ５に概略探索結果変化量上限値＋５％を加算した（ｄ５＋５％）を探索したデューティ比とする。一方、概略探索において探索したデューティ比ｄ６が概略探索結果制限範囲下限値より小さい場合、マイクロコンピュータ１１３は、前回探索したデューティ比ｄ５に概略探索結果変化量下限値−５％を加算した（ｄ５−５％）を探索したデューティ比とする。

時刻ｔ１２の後、詳細探索要求のみがオン状態であるため、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索を実施する。マイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０に対するＰＷＭ信号のデューティ比を、前回探索したデューティ比ｄ６を中心にした±５％の第２探索範囲で１％ずつ変化させる。そして、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比ｄ７を探索する。

詳細探索が完了すると、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索結果変化量上下限値±０．５％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になるように、詳細探索によって探索したデューティ比の値を必要に応じて補正する。しかし、詳細探索において探索したデューティ比ｄ７が詳細探索結果変化量上下限値±０．５％によって規定される詳細探索結果制限範囲内になる場合、補正の必要がないので、デューティ比ｄ７を今回の探索結果とする。そして、時刻ｔ１３で詳細探索要求をオフ状態にするとともに、デューティ比ｄ７のＰＷＭ信号を出力し、給電コンバータ回路１１０を制御する。

以下同様にしてマイクロコンピュータ１１３は、給電コンバータ回路１１０を制御する。

次に、第１実施形態の充電装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、第１探索範囲においてデューティ比を変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する概略探索を繰返す。また、概略探索と概略探索の間に、直前の探索結果を含む第１探索範囲より狭い第２探索範囲においてデューティ比を変化させ、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を探索する詳細探索を繰返す。そして、詳細探索の探索結果に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する。つまり、第１探索範囲における概略探索によってソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を概ね把握した上で、第１探索範囲より狭い第２探索範囲における詳細探索によってソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比を詳細に探索する。そのため、全ての範囲を詳細に探索する場合に比べ、探索時間を短縮することができる。従って、日射状態の変化に伴って、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるポイントが変化しても、即座に追従し、そのポイントを探索することができる。

第１実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、詳細探索の際、概略探索よりデューティ比を細かく変化させる。そのため、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比をより詳細に探索することができる。

マイクロコンピュータ１１３は、探索したデューティ比に基づいて給電コンバータ回路１１０を制御する。探索したデューティ比が大きく変化した場合、給電コンバータ回路１１０の制御に悪影響を与えることがある。しかし、第１実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、概略探索及び詳細探索において探索したデューティ比が概略探索結果制限範囲内及び詳細探索結果制限範囲内になるように探索したデューティ比を補正する。そのため、探索したデューティ比の大きな変化に伴って発生する、給電コンバータ回路１１０の制御に対する悪影響を抑えることができる。

第１実施形態によれば、詳細探索結果制限範囲は、概略探索結果制限範囲より狭い。そのため、探索したデューティ比の大きな変化に伴って発生する、給電コンバータ回路１１０の制御に対する悪影響を確実に抑えることができる。

車両が走行している場合、日射量が比較的短時間で大きく変化する。そのため、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比も短時間で大きく変化する。一方、車両が停車している場合、走行中に比べ日射量の変化が小さい。そのため、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比も走行中に比べ緩やかに変化する。第１実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、車両の停車中と走行中で、概略探索結果制限範囲及び詳細探索結果制限範囲を変える。そのため、日射量の変化に応じ、概略探索結果及び詳細探索結果を適切に補正することができる。

第１実施形態によれば、車両の停車中における概略探索結果制限範囲及び詳細探索結果制限範囲は、走行中より広い。そのため、日射量の変化に応じ、概略探索結果及び詳細探索結果をより適切に補正することができる。

車両が走行している場合、日射量が比較的短時間で変化する。そのため、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比も短時間で変化する。一方、車両が停車している場合、走行中に比べ日射量の変化が緩やかである。そのため、ソーラパネル１０の出力電力が最大になるデューティ比も走行中に比べ緩やかに変化する。第１実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１３は、車両の停車中と走行中で、概略探索の繰返し間隔及び詳細探索の繰返し間隔を変える。そのため、日射量の変化の仕方に応じ、適切に探索することができる。

第１実施形態によれば、車両の停車中における概略探索の繰返し間隔及び詳細探索の繰返し間隔は、走行中より短い。そのため、日射量の変化に応じ、より適切に探索することができる。

なお、第１実施形態では、マイクロコンピュータ１１３が、第１探索範囲を１０％〜９０％に、第２探索範囲を前回探索したデューティ比を中心にして±５％にそれぞれ設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。探索中において、第１探索範囲及び第２探索範囲の少なくともいずれかを変えるようにしてもよい。必要に応じてこれらを変えることで、探索時間をより短縮することができる。

また、第１実施形態では、マイクロコンピュータ１１３が、探索において、第１探索範囲でデューティ比を５％ずつ、第２探索範囲でデューティ比を１％ずつ変化させる例を挙げているが、これに限られるものではない。探索中において、第１探索範囲でデューティ比を変化させる変化量、及び、第２探索範囲でデューティ比を変化させる変化量の少なくともいずれかを変えるようにしてもよい。必要に応じてこれらを変えることで、探索時間をより短縮することができる。また、探索精度を向上させることができる。

さらに、第１実施形態では、マイクロコンピュータ１１３が、概略探索の繰返し間隔、及び、詳細探索の繰返し間隔を、停車中及び走行中において固定値に設定している例を挙げているが、これに限られるものではない。探索中において、概略探索の繰返し間隔、及び、詳細探索の繰返し間隔の少なくともいずれかを変えるようにしてもよい。必要に応じてこれらを変えることで、探索時間をより短縮することができる。また、追従性を向上させることができる。

加えて、第１実施形態では、マイクロコンピュータ１１３が、停車中と走行中で、概略探索結果制限範囲及び詳細探索結果制限範囲をともに変える例を挙げているが、これに限られるものではない。停車中と走行中で、概略探索結果制限範囲又は詳細探索結果制限範囲のいずれかを変えるようにしてもよい。概略探索結果制限範囲及び詳細探索結果制限範囲の少なくともいずれかを変えられるようにすればよい。必要に応じてこれらを変えることで、探索したデューティ比の大きな変化に伴って発生する、給電コンバータ回路１１０の制御に対する悪影響をより確実に抑えることができる。

１・・・充電装置、１０・・・ソーラパネル（太陽光発電装置）、１１・・・ソーラ制御装置、１１０・・・給電コンバータ回路（充電回路）、１１１・・・補機コンバータ回路、１１２・・・昇圧コンバータ回路、１１３・・・マイクロコンピュータ（制御回路）、１２・・・追加バッテリ（２次電池）、Ｂ１０・・・補機バッテリ（２次電池）、Ｂ１１・・・ＨＶバッテリ

Claims (17)

1. 太陽光によって発電する太陽光発電装置（１０）と、
   前記太陽光発電装置及び２次電池に接続され、前記太陽光発電装置から供給される電力を変換して前記２次電池に供給し、前記２次電池を充電する充電回路（１１０）と、
   前記充電回路に接続され、前記充電回路の制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索し、探索結果に基づいて前記充電回路を制御する制御回路（１１３）と、
   を備え、車両に搭載される充電装置において、
   前記制御回路は、第１探索範囲において制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する概略探索を繰返すとともに、前記概略探索の後に、直前の探索結果を含む前記第１探索範囲より狭い第２探索範囲において制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する詳細探索を行い、前記詳細探索の探索結果に基づいて前記充電回路を制御し、前記充電回路を制御する際、探索結果に基づいて探索した制御量を補正することを特徴とする充電装置。
2. 前記制御回路は、前記概略探索及び前記詳細探索において探索した制御量が概略探索結果制限範囲内及び詳細探索結果制限範囲内になるように探索した制御量を補正することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記詳細探索結果制限範囲は、前記概略探索結果制限範囲より狭いことを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
4. 前記制御回路は、前記車両の停車中と走行中で、前記概略探索結果制限範囲及び前記詳細探索結果制限範囲の少なくともいずれかを変えることを特徴とする請求項２又は３に記載の充電装置。
5. 前記車両の停車中における前記概略探索結果制限範囲及び前記詳細探索結果制限範囲は、走行中より広いことを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
6. 前記制御回路は、前記車両の停車中と走行中で、前記概略探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電装置。
7. 前記車両の停車中における前記概略探索の繰返し間隔は、走行中より短いことを特徴とする請求項６に記載の充電装置。
8. 前記制御回路は、探索中において、前記概略探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の充電装置。
9. 前記制御回路は、前記概略探索と前記概略探索の間に、前記詳細探索を繰返すことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の充電装置。
10. 前記制御回路は、前記車両の停車中と走行中で、前記詳細探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする請求項９のいずれか１項に記載の充電装置。
11. 前記車両の停車中における前記詳細探索の繰返し間隔は、走行中より短いことを特徴とする請求項１０に記載の充電装置。
12. 前記制御回路は、探索中において、前記詳細探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の充電装置。
13. 太陽光によって発電する太陽光発電装置（１０）と、
    前記太陽光発電装置及び２次電池に接続され、前記太陽光発電装置から供給される電力を変換して前記２次電池に供給し、前記２次電池を充電する充電回路（１１０）と、
    前記充電回路に接続され、前記充電回路の制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索し、探索結果に基づいて前記充電回路を制御する制御回路（１１３）と、
    を備え、車両に搭載される充電装置において、
    前記制御回路は、第１探索範囲において制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する概略探索を繰返すとともに、前記概略探索と前記概略探索の間に、直前の探索結果を含む前記第１探索範囲より狭い第２探索範囲において制御量を変化させ、前記太陽光発電装置の出力電力が最大になる制御量を探索する詳細探索を繰返し、前記詳細探索の探索結果に基づいて前記充電回路を制御し、前記充電回路を制御する際、前記車両の停車中と走行中で、前記概略探索の繰返し間隔及び前記詳細探索の繰返し間隔を変えることを特徴とする充電装置。
14. 前記車両の停車中における前記概略探索の繰返し間隔及び前記詳細探索の繰返し間隔は、走行中より短いことを特徴とする請求項１３に記載の充電装置。
15. 前記制御回路は、探索中において、前記概略探索の繰返し間隔及び前記詳細探索の繰返し間隔の少なくともいずれを変えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の充電装置。
16. 前記制御回路は、探索中において、前記第１探索範囲及び前記第２探索範囲の少なくともいずれを変えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の充電装置。
17. 前記制御回路は、前記詳細探索の際、前記概略探索より制御量を細かく変化させることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の充電装置。

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