JP6380435B2 - 車両用太陽電池システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される太陽電池システムに関する。

従来、車両を駆動するモータに電力供給する蓄電装置に発電電力を供給可能な太陽電池を備える太陽電池システムが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２０１５−０８２８６６号公報

ところで、当該蓄電装置は、比較的高い電圧（例えば、２００Ｖ以上）を出力するため、過放電、過充電等の異常の有無等が監視される場合が多く、監視装置（例えば、ＨＶ−ＥＣＵ等）から当該蓄電装置を充電する許可を受ける必要がある。また、充電中においても、監視装置による当該蓄電装置の監視が継続される必要がある。そのため、車両のイグニッションオフ（ＩＧ−ＯＦＦ）からイグニッションオン（ＩＧ−ＯＮ）までの間（即ち、車両の駐車中）に当該蓄電装置を充電する場合、本来必要最低限の機能以外はスリープ状態にある当該監視装置をウェイク状態にする必要がある。よって、当該監視装置をウェイク状態で維持することによる電力消費の増加を防止するため、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、太陽電池の発電電力による当該蓄電装置の充電を間欠的に行う手法（所謂、ポンピング充電）が採用される場合がある。

尚、車両のＩＧ−ＯＮ及びＩＧ−ＯＦＦは、車両を手動或いは自動運転により走行可能な状態に遷移させること及び車両を手動或いは自動運転により走行不可能な状態に遷移させることを意味する。即ち、車両のＩＧ−ＯＮ及びＩＧ−ＯＦＦは、エンジン車の始動及び停止のみならず、電動車両における車両全体の統合制御を行う電子制御ユニット（例えば、ＨＶ−ＥＣＵ等）を起動させる処理等も含む概念である。

しかしながら、当該蓄電装置の充電制御を実行するＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、車室内に配置される場合が多い。そのため、例えば、車室内が高温になる日射量の多い日にポンピング充電を行うと、車室内の温度がＥＣＵより低い場合は、外部への放熱量が少なくなり、車室内の温度がＥＣＵの温度より高い場合は、外部からの受熱量が増えるため、ＥＣＵの温度が上昇しＥＣＵの動作性能が低下する可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間、太陽電池の発電電力で車両の駆動力源である電動機に電力を供給する蓄電装置をポンピング充電する場合に、充電制御を行うＥＣＵの温度上昇を抑制することが可能な太陽電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１態様において、
車両に搭載される太陽電池パネルと、
前記車両に搭載される所定の電気負荷に電力を供給する第１の蓄電装置と、
前記車両の駆動力源である電動機に電力を供給する第２の蓄電装置と、
前記太陽電池パネルと前記第１の蓄電装置との間に設けられる第１の電力変換装置と、
前記太陽電池パネルと前記第２の蓄電装置との間に設けられる第２の電力変換装置と、
前記車両のイグニッションオンからイグニッションオフまでの間において、前記太陽電池パネルの発電電力に基づき前記第１の蓄電装置が充電されるように、前記第１の電力変換装置を制御する第１の制御部と、
前記車両のイグニッションオフからイグニッションオンまでの間、前記太陽電池パネルの発電電力に基づく前記第２の蓄電装置の充電を行う充電期間と、前記太陽電池パネルの発電電力に基づく前記第２の蓄電装置の充電を停止する停止期間と、を繰り返すように、前記第２の電力変換装置を制御する第２の制御部と、
前記車両の車室内の温度を取得する取得部とを備え、
前記第２の制御部は、前記取得部が取得した前記車室内の温度に基づき、前記充電期間の長さを制御する、
車両用太陽電池システムが提供される。

本発明の第１態様によれば、車両用太陽電池システムは、車両に搭載される太陽電池パネルと、車両の駆動力源である電動機に電力を供給する第２の蓄電装置と、太陽電池パネルと第２の蓄電装置との間に設けられる第２の電力変換装置を備える。また、車両用太陽電池システムは、車両のイグニッションオフからイグニッションオンまでの間、太陽電池の発電電力に基づく第２の蓄電装置の充電を行う充電期間と、太陽電池の発電電力に基づく第２の蓄電装置の充電を停止する停止期間と、を繰り返す第２の制御部と、車室内の温度を取得する取得部とを備える。そして、車両用太陽電池システムの第２の制御部は、取得部が取得した車室内の温度に基づき、充電期間の長さを制御する。従って、車両用太陽電池システムは、例えば、車室内の温度が高い場合に、ポンピング充電の充電期間を短くできるため、充電制御を行うＥＣＵが配置される車室内の温度が高い場合に、充電期間におけるＥＣＵの発熱量を少なくすることができる。そのため、車室内の温度が高く、ＥＣＵが温度上昇しやすい状況では、ポンピング充電の充電期間におけるＥＣＵの発熱量が少なくなり、ＥＣＵの温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の第２態様において、
時刻を出力する時計を備え、
前記取得部は、前記時刻から前記車室内の温度を推定する、
車両用太陽電池システムが提供される。

本発明の第２態様によれば、車両用太陽電池システムの取得部は、時計が出力する時刻から車室内の温度を推定する。従って、車室内の温度を測定する温度センサ等を設ける必要がなく、システム構成を簡略化することができる。

また、本発明の第３態様において、
前記車室内の温度を検出する室温センサを備え、
前記取得部は、前記室温センサの出力信号に基づき、前記車室内の温度を取得する、
車両用太陽電池システムが提供される。

本発明の第３態様によれば、車両用太陽電池システムの取得部は、室温センサの出力信号に基づき、車室内の温度を取得する。従って、第２の制御部は、車室内の温度を正確に把握することができるため、ポンピング充電の充電期間を可変とすることによるＥＣＵの温度上昇の抑制をより適切に行うことができる。

また、本発明の第４態様において、
前記車室内に配置され、前記第１の制御部と、前記第２の制御部と、前記取得部とを含む電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットの温度状態を判断する判断部と、を更に備え、
前記第２の制御部は、前記判断部により前記電子制御ユニットの温度が所定温度以下であると判断された場合に、前記充電期間を開始する、
車両用太陽電池システムが提供される。

本発明の第４態様によれば、車両用太陽電池システムの第２の制御部は、ＥＣＵの温度が所定温度以下であると判断された場合に、充電期間を開始する。従って、ＥＣＵの温度がある程度下がらないとポンピング充電が開始されないため、ＥＣＵの温度上昇を更に抑制することができる。

本実施の形態によれば、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間、太陽電池の発電電力で車両の駆動力源である電動機に電力を供給する蓄電装置をポンピング充電する場合に、充電制御を行うＥＣＵの温度上昇を抑制することが可能な太陽電池システムを提供することができる。

第１実施形態に係る太陽電池システムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 第１実施形態に係るソーラーＥＣＵ内のマイコンの機能ブロック図である。 第１実施形態に係る太陽電池システム（第２充電制御部）によるポンピング充電制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 比較例に係る太陽電池システム及び第１実施形態に係る太陽電池システムのポンピング充電の概要を説明する図である。 第２実施形態に係る太陽電池システムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 第２実施形態に係るソーラーＥＣＵ内のマイコンの機能ブロック図である。 第２実施形態に係る太陽電池システム（第２充電制御部）によるポンピング充電制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 第３実施形態に係る太陽電池システムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 第３実施形態に係るソーラーＥＣＵ内のマイコンの機能ブロック図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る太陽電池システム１の構成の一例を概略的に示すブロック図である。太陽電池システム１は、車両に搭載され、太陽電池パネル１０、バッファバッテリ２０、バッテリセンサ２５、高圧バッテリ３０、モータ３５、補機バッテリ４０、補機負荷４５、室温センサ５０、ソーラーＥＣＵ６０を含む。以下、特に断わらない限り、「車両」は、太陽電池システム１が搭載される車両を指す。

また、当該車両は、太陽電池システム１に関連する要素として、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０、ＨＶ−ＥＣＵ８０を含む。

尚、図１中、実線は、電力系統を表し、点線は、制御（信号）系統を表す。

太陽電池パネル１０は、太陽電池セルを複数枚直列及び並列接続したパネル状のモジュールである。太陽電池パネル１０は、車両における日当たりの良い位置（例えば、ルーフパネル表面）に搭載され、日射量に応じた発電電力（例えば、最大出力１５０Ｗ）を出力することができる。太陽電池パネル１０に含まれる太陽電池セルとしては、任意の種類の太陽電池セルが適用されてよく、例えば、用途に応じて、最適な太陽電池セル（例えば、移動体用の太陽電池セル）が選択される。

バッファバッテリ２０は、太陽電池パネル１０の発電電力を一時的に蓄積する蓄電装置である。バッファバッテリ２０は、例えば、定格電圧２０Ｖのニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。

バッテリセンサ２５は、バッファバッテリ２０の各種状態（電流、電圧、温度、充電状態等）を検出する既知の検出手段である。バッテリセンサ２５は、１対１の通信線やＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを通じて、ソーラーＥＣＵ６０と通信可能に接続され、バッファバッテリ２０の各種状態に関する検出信号は、ソーラーＥＣＵ６０に送信される。

高圧バッテリ３０は、モータ３５に電力を供給する比較的高い電圧（例えば、出力電圧２００Ｖ〜４００Ｖ）の蓄電装置である。高圧バッテリ３０は、例えば、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。高圧バッテリ３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２を介して、バッファバッテリ２０から供給される電力（バッファバッテリ２０を経由して太陽電池パネル１０から供給される発電電力）で充電することができる。

モータ３５は、車両を駆動する駆動力源である。また、モータ３５は、車両の減速時において、回生発電を行い、回生電力を高圧バッテリ３０に供給し、充電させることができる。

補機バッテリ４０は、補機負荷４５に駆動電力を供給する蓄電装置である。補機バッテリ４０は、例えば、定格電圧１２Ｖの鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。補機バッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３を介して、バッファバッテリ２０と接続され、バッファバッテリ２０から供給される電力（バッファバッテリ２０を経由して太陽電池パネル１０から供給される発電電力）で充電することができる。

補機負荷４５は、車両に搭載され、比較的低い電圧（例えば、約１２Ｖ〜１５Ｖ程度）で駆動する電気負荷（照明装置、ワイパー装置、オーディオ装置、ソーラーＥＣＵ６０を含む各種ＥＣＵ等）である。

室温センサ５０は、車両の車室内の温度に関する情報を出力する出力部の一例であり、車室内の温度を検出し、検出結果（検出信号）を出力する。室温センサ５０は、例えば、車室内のリアシート下（具体的には、リアシート下のフロアパネル上）に搭載されるソーラＥＣＵ６０の近傍に配置される。室温センサ５０は、１対１の通信線やＣＡＮ等の車載ネットワークを通じて、ソーラーＥＣＵ６０と通信可能に接続され、検出された車室内の温度に対応する検出信号は、ソーラーＥＣＵ６０に送信される。

ソーラーＥＣＵ６０は、太陽電池パネル１０による太陽光発電に関する制御処理、及び太陽電池パネル１０の発電電力を高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０に充電する制御処理を行う電子制御ユニットである。ソーラＥＣＵ６０は、例えば、上述の如く、車室内のリアシート下（具体的には、リアシート下のフロアパネル上）に搭載される。ソーラーＥＣＵ６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１〜６３、及びマイコン６４を含む。

ＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、太陽電池パネル１０の発電電流或いは発電電圧を調整可能な電力変換装置である。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、太陽電池パネル１０から供給される電力をバッファバッテリ２０に適した電圧範囲の電力に変換する電力変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ６１は、例えば、マイコン６４（具体的には、後述するソーラー発電制御部６４１）からの制御指令に応じて、太陽電池パネル１０の発電電流或いは発電電圧が制御指令で規定される設定値になるように動作する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ６２は、バッファバッテリ２０と高圧バッテリ３０との間に設けられ、バッファバッテリ２０から入力される電圧を調整して（例えば、昇圧して）、高圧バッテリ３０に出力する電力変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ６２は、マイコン６４（具体的には、後述する第２充電制御部６４３）からの制御指令に応じて、高圧バッテリ３０に出力される電力を調整することができる。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２は、高圧バッテリ３０に出力される電圧を調整することにより、バッファバッテリ２０から高圧バッテリ３０に供給される電力量を調整したり、バッファバッテリ２０から高圧バッテリ３０に電力を供給しないようにしたりすることができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ６３は、バッファバッテリ２０と補機バッテリ４０との間に設けられ、バッファバッテリ２０から入力される電圧を調整して（例えば、降圧して）、補機バッテリ４０に出力する電力変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ６３は、マイコン６４（具体的には、後述する第１充電制御部６４２或いは第２充電制御部６４３）からの制御指令に応じて、補機バッテリ４０に出力される電力を調整することができる。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３は、補機バッテリ４０に出力される電圧を調整することにより、バッファバッテリ２０から補機バッテリ４０に供給される電力量を調整したり、バッファバッテリ２０から補機バッテリ４０に電力を供給しないようにしたりすることができる。

尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１〜６３の一部又は全部は、ソーラーＥＣＵ６０の外部に設けられてもよい。

マイコン６４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を含み、ＲＯＭに格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種制御処理を実現することができる。以下、図２を参照して、マイコン６４の機能ブロックについて説明する。

図２は、本実施形態に係るマイコン６４の機能ブロック図である。

マイコン６４は、ＣＰＵ上で１つ以上のプログラムを実行することにより実現される機能部として、ソーラー発電制御部６４１、第１充電制御部６４２、第２充電制御部６４３、室温取得部６４４を含む。

ソーラー発電制御部６４１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１の作動制御を行うことにより、太陽電池パネル１０の発電制御、例えば、既知のＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大電力点追従）制御を実行する。ソーラー発電制御部６４１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１に太陽電池パネル１０の発電電流或いは発電電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータ６１の入力電流或いは入力電圧）の設定値を含む制御指令を出力することにより、太陽電池パネル１０の発電電流及び発電電圧を変化させながら、太陽電池パネル１０のＭＰＰＴ制御を実行する。

第１充電制御部６４２は、車両のＩＧ−ＯＮ（具体的には、ＩＧ−ＯＮ後の初期処理完了）からＩＧ−ＯＦＦまでの間で、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３の作動制御を行うことにより、太陽電池パネル１０の発電電力を補機バッテリ４０に充電する制御処理を行う。第１充電制御部６４２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３の出力電圧（補機バッテリ４０に接続される側の電圧）を補機バッテリ４０の電圧より高めの設定値とし、当該設定値を含む制御指令をＤＣ−ＤＣコンバータ６３に出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３は、出力電圧が制御指令に含まれる設定値になるように、例えば、スイッチング動作し、バッファバッテリ２０を介して、太陽電池パネル１０の発電電力が補機バッテリ４０に供給される。また、第１充電制御部６４２は、バッテリセンサ２５から入力される補機バッテリ４０の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３から補機バッテリ４０に出力される電力量を調整してもよい。

第２充電制御部６４３は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２，６３の作動制御を行うことにより、太陽電池パネル１０の発電電力を高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０に充電する制御処理を行う。具体的には、第２充電制御部６４３は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、間欠的に、太陽電池パネル１０の発電電力を高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０に充電させる。即ち、第２充電制御部６４３は、太陽電池パネル１０の発電電力による高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０の充電を行う充電期間と、太陽電池パネル１０の発電電力による高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０の充電を停止する停止期間と、を繰り返すポンピング充電を行う。後述するように、高圧バッテリ３０の充電に際しては、ＨＶ−ＥＣＵ８０がウェイク状態を維持し、高圧バッテリ３０の監視を行う必要があるため、常時充電を行う態様の場合、日射強度の強弱によっては、太陽電池パネル１０の発電量よりＨＶ−ＥＣＵ８０の消費電力の方が多くなる可能性がある。そのため、間欠的な充電を行うことで、ＨＶ−ＥＣＵ８０のウェイク状態の時間を抑制することができるため、ＨＶ−ＥＣＵ８０の消費電力を抑制し、省電力化を図ることができる。

第２充電制御部６４３は、ポンピング充電を行う際（即ち、各充電期間を開始する際）、ＨＶ−ＥＣＵ８０に高圧バッテリ３０の充電許可を要求する信号（要求信号）を送信する。そして、第２充電制御部６４３は、ＨＶ−ＥＣＵ８０から許可信号を受信した場合、高圧バッテリ３０及び補機バッテリ４０のポンピング充電を行う。一方、第２充電制御部６４３は、許可信号を受信できない場合、補機バッテリ４０のポンピング充電を行い、高圧バッテリ３０の充電は停止した状態に維持する。高圧バッテリ３０は、上述の如く、比較的高い電圧を出力する蓄電装置であるため、安全性の観点から異常の有無に関連する各種状態がＨＶ−ＥＣＵ８０により監視されており、ＨＶ−ＥＣＵ８０の許可が無い限り、高圧バッテリ３０の充放電ができないからである。

第２充電制御部６４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２の出力電圧（高圧バッテリ３０に接続される側の電圧）を高圧バッテリ３０の電圧より高めの設定値とし、当該設定値を含む制御指令をＤＣ−ＤＣコンバータ６２に出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２は、出力電圧が制御指令に含まれる設定値になるように、例えば、スイッチング動作し、バッファバッテリ２０を介して、太陽電池パネル１０の発電電力が高圧バッテリ３０に供給される。また、第２充電制御部６４３は、第１充電制御部６４２と同様、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３の出力電圧を補機バッテリ４０の電圧より高めの設定値とし、当該設定値を含む制御指令をＤＣ−ＤＣコンバータ６３に出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ６３は、出力電圧が制御指令に含まれる設定値になるように、例えば、スイッチング動作し、バッファバッテリ２０を介して、太陽電池パネル１０の発電電力が補機バッテリ４０に供給される。第２充電制御部６４３によるポンピング充電の詳細については、後述する。

室温取得部６４４は、室温センサ５０から受信する検出信号に基づき、車室内の温度Ｔｉｎを取得する。室温取得部６４４が取得した車室内の温度Ｔｉｎに関する情報は、第２充電制御部６４３に送信される。

図１に戻り、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、高圧バッテリ３０と補機バッテリ４０との間に設けられる電力変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、ＨＶ−ＥＣＵ８０から入力される制御指令に応じて、高圧バッテリ３０からの電力を補機バッテリ４０に適した電圧範囲の電力に変換し、補機バッテリ４０に供給する。これにより、高圧バッテリ３０からの電力で、補機バッテリ４０を充電させることができる。

ＨＶ−ＥＣＵ８０は、車両の走行状態、操作状態、各種ユニット（高圧バッテリ３０、モータ３５等）の状態等に応じて、車両全体の統合制御を行う電子制御ユニットである。

ＨＶ−ＥＣＵ８０は、車両の走行状態、操作状態、高圧バッテリ３０の各種状態等に応じて、モータ３５の駆動制御を行う。また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、モータ３５の電流を検出する電流センサ（不図示）からの入力等に応じて、モータ３５の異常の有無を判断し、異常があると判断すると、モータ３５の駆動を停止させたり、退避走行モードに移行させたり等のフェールセーフ制御を行う。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、高圧バッテリ３０の監視ユニット（不図示）から入力される各種状態（電圧、電流、温度等）に関する情報に基づき、高圧バッテリ３０の充電状態、劣化状態、異常の有無等を監視する。また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、高圧バッテリ３０に異常があると判断すると、高圧バッテリ３０とモータ３５等の負荷との間の遮断リレーを開放したり、高圧バッテリ３０の充放電を停止したり等のフェールセーフ制御を行う。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、高圧バッテリ３０の充電状態や補機バッテリ４０の充電状態等に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０を作動制御を行い、高圧バッテリ３０からの電力で補機バッテリ４０を充電させる。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間（即ち、車両の駐車中）、必要最低限の機能以外を停止させるスリープ状態になり、消費電力が抑制される。必要最低限の機能としては、例えば、高圧バッテリ３０の監視ユニットからの入力信号等を受信する機能等である。

また、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、ソーラーＥＣＵ６０（具体的には、第２充電制御部６４３）から送信される要求信号を受信すると、スリープ状態から起床し（ウェイク状態に移行し）、高圧バッテリ３０の異常の有無等に応じて、充電を許可するか、禁止するかを判断する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、充電を許可する場合、車載ネットワーク等を通じて、許可信号をソーラーＥＣＵ６０（第２充電制御部６４３）に送信する。その後、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、ポンピング充電の充電期間が終了するまで、ウェイク状態を維持して、監視ユニットから入力される高圧バッテリ３０の各種状態に関する情報に基づき、高圧バッテリ３０の監視を行う。そして、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、ソーラーＥＣＵ６０（具体的には、第２充電制御部６４３）から充電期間が終了した旨を表す終了信号を受信すると、再度、スリープ状態に移行する。

次に、図３を参照して、第２充電制御部６４３によるポンピング充電の詳細について説明する。

図３は、本実施形態に係る太陽電池システム１（第２充電制御部６４３）によるポンピング充電制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、所定時間間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０２にて、第２充電制御部６４３は、バッテリセンサ２５から受信する検出信号に基づき、バッファバッテリ２０のＳＯＣが所定の第１閾値Ｓｔｈ１以上であるか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、バッファバッテリ２０のＳＯＣが第１閾値Ｓｔｈ１以上である場合、ステップＳ１０４に進み、バッファバッテリ２０のＳＯＣが第１閾値Ｓｔｈ１以上でない場合、今回の処理を終了する。

尚、太陽電池パネル１０の発電量は、日射強度の強弱に応じて変動する。そのため、第１閾値Ｓｔｈ１は、日射強度の弱い日であっても、バッファバッテリ２０からの電力の持ち出しにより、高圧バッテリ３０及び補機バッテリ４０を充電するのに十分なバッファバッテリ２０のＳＯＣの値として、予め設定される。

ステップＳ１０４にて、第２充電制御部６４３は、ＨＶ−ＥＣＵ８０に要求信号を送信すると共に、ＨＶ−ＥＣＵ８０から許可信号の返信があるか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、ＨＶ−ＥＣＵ８０から許可信号を受信した場合、ステップＳ１０６に進み、受信できない場合、ステップＳ１２６に進む。

ステップＳ１０６にて、第２充電制御部６４３は、室温取得部６４４が取得した車室内の温度Ｔｉｎが所定の第１温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、車室内の温度Ｔｉｎが第１温度Ｔｔｈ１以下でない場合、ステップＳ１０８に進み、車室内の温度Ｔｉｎが第１温度Ｔｔｈ１以下である場合、ステップＳ１１０に進む。

また、ステップＳ１０８にて、第２充電制御部６４３は、室温取得部６４４が取得した車室内の温度Ｔｉｎが所定の第２温度Ｔｔｈ２（＞Ｔｔｈ１）以下であるか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、車室内の温度Ｔｉｎが第２温度Ｔｔｈ２以下である場合、ステップＳ１１２に進み、車室内の温度Ｔｉｎが第２温度Ｔｔｈ２以下でない場合（即ち、第２温度Ｔｔｈ２より高い場合）、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１０にて、第２充電制御部６４３は、タイマ時間Ｔを所定の第１時間Ｔ１に設定する（Ｔ＝Ｔ１）。

また、ステップＳ１１２にて、第２充電制御部６４３は、タイマ時間Ｔを所定の第２時間Ｔ２（＜Ｔ１）に設定する（Ｔ＝Ｔ２＜Ｔ１）。

また、ステップＳ１１４にて、第２充電制御部６４３は、タイマ時間Ｔを所定の第３時間Ｔ３（＜Ｔ２＜Ｔ１）に設定する（Ｔ＝Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１）。

尚、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４で設定されるタイマ時間Ｔ（第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２、或いは第３時間Ｔ３）は、ポンピング充電における各充電期間の長さに対応する。

ステップＳ１１０〜Ｓ１１４の何れかの処理により、タイマ時間Ｔを設定した後、ステップＳ１１６にて、第２充電制御部６４３は、高圧バッテリ３０及び補機バッテリ４０の充電を開始する（即ち、ポンピング充電における充電期間を開始する）。そして、ステップＳ１１８にて、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４の何れかの処理で設定されたタイマ時間Ｔによるタイマをセットする。

ステップＳ１２０にて、第２充電制御部６４３は、タイムアウトしたか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、タイムアウトしていない場合、ステップＳ１２２に進み、タイムアウトした場合、ステップＳ１２４に進む。

ステップＳ１２２にて、第２充電制御部６４３は、バッテリセンサ２５から受信する検出信号に基づき、バッファバッテリ２０のＳＯＣが所定の第２閾値Ｓｔｈ２（＜Ｓｔｈ１）以上であるか否かを判定する。第２充電制御部６４３は、バッファバッテリ２０のＳＯＣが第２閾値Ｓｔｈ２以上である場合、ステップＳ１２０に戻って処理を繰り返し、バッファバッテリ２０のＳＯＣが第２閾値Ｓｔｈ２以上でない場合、ステップＳ１２４に進む。

尚、第２閾値Ｓｔｈ２は、バッファバッテリ２０のＳＯＣが低下することによる劣化進行を抑制する観点から、実験、シミュレーション、バッファバッテリ２０の各種仕様等に基づき、予め設定される。

ステップＳ１２４にて、第２充電制御部６４３は、充電を停止（即ち、ポンピング充電における充電期間を終了）し、充電期間の終了を表す終了信号をＨＶ−ＥＣＵ８０に送信して、今回の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０４にて、ＨＶ−ＥＣＵ８０から許可信号を受信できなかった場合、ステップＳ１２６にて、第２充電制御部６４３は、タイマ時間Ｔを所定の第４時間Ｔ４に設定する。

ステップＳ１２８にて、第２充電制御部６４３は、補機バッテリ４０の充電を開始する。そして、ステップＳ１３０にて、ステップＳ１２６で設定されたタイマ時間Ｔ（＝Ｔ４）によるタイマをセットし、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０〜Ｓ１２４の処理は、高圧バッテリ３０と補機バッテリ４０の双方に充電する場合と同様である。

次に、図４を参照して、本実施形態に係る太陽電池システム１の作用について説明する。

図４は、比較例に係る太陽電池システム及び本実施形態に係る太陽電池システム１のポンピング充電の概要を説明する図である。図４（ａ）は、比較例に係る太陽電池システムのポンピング充電の概要を説明する図であり、具体的には、ポンピング充電による時間経過に対する高圧バッテリ３０への充電量の変化の一例を表す。図４（ｂ）は、本実施形態に係る太陽電池システム１のポンピング充電の概要を説明する図であり、具体的には、ポンピング充電による時間経過に対する高圧バッテリ３０への充電量の変化の一例を表す。

比較例に係る太陽電池システムは、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ１０６〜Ｓ１１４の処理が省略され、ステップＳ１１８にて、車室内の温度に依らない固定時間のタイマが設定される点で、本実施形態に係る太陽電池システム１と主に異なる。即ち、比較例に係る太陽電池システムでは、本実施形態とは異なり、ポンピング充電における充電期間の長さが一定である。以下、比較例に係る太陽電池システムについて、本実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を行う。

尚、図４（ａ）、（ｂ）では、ＨＶ−ＥＣＵ８０から許可信号が受信可能な状態であることを前提とする。また、図４（ｂ）には、高圧バッテリ３０への充電量の時間変化に合わせて、車室内の温度Ｔｉｎの時間変化（点線）が示されている。

まず、図４（ａ）に示すように、比較例に係る太陽電池システムでは、ポンピング充電の各充電期間の長さが一定である。

ポンピング充電は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮの間、即ち、車両の駐車中に実行されるため、ソーラーＥＣＵ６０が搭載される車室内の温度環境は、一日の中で大きく変化する。特に、夏の日射の強い日には、日中、車室内の温度が５０℃〜６０℃を超える場合もある。また、日射強度が強くなるほど、太陽電池パネル１０の発電電力が増加するため、一般的に、ＤＣ−ＤＣコンバータ６１の損失も増加し、ソーラーＥＣＵ６０の発熱量が増加する。そのため、ポンピング充電における各充電期間の長さが一定である場合、夜間や朝方では、各充電期間における発熱分を各停止期間で放熱させることができるものの、日中の日射が強い状況では、各充電期間における発熱分を各停止期間で放熱しきれない可能性がある。すると、ソーラーＥＣＵ６０の温度が上昇し、その動作性能が低下する可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る太陽電池システム１では、図４（ｂ）に示すように、ポンピング充電の各充電期間の開始時における車室内の温度Ｔｉｎが高くなるほど、各充電期間の長さが短くなる。そのため、車室内の温度Ｔｉｎが高くなる状況では、ポンピング充電における各充電期間の長さが短くなり、各充電期間における発熱量が抑制されるため、ソーラーＥＣＵ６０の温度上昇を抑制することができる。

尚、本実施形態では、上述の如く、車室内の温度Ｔｉｎが高くなる程、３段階で、ポンピング充電の各充電期間の長さを短くするが、４段階以上で各充電期間の長さを短くしてもよいし、簡易的に、２段階で各充電期間の長さを短くしてもよい。また、車室内の温度Ｔｉｎの対象となる温度範囲の全部又は一部において、車室内の温度Ｔｉｎが高くなる程、連続的に、ポンピング充電の各充電期間の長さを短くしてもよい。

また、本実施形態に係る太陽電池システム１は、室温センサ５０を含むため、第２充電制御部６４３は、車室内の温度Ｔｉｎを正確に把握することができる。従って、ポンピング充電の充電期間を可変とすることによるソーラーＥＣＵ６０の温度上昇の抑制をより適切に行うことができる。

［第２実施形態］
次いで、第２実施形態について説明する。

本実施形態に係る太陽電池システム１Ａは、ソーラーＥＣＵ６０がソーラーＥＣＵ６０Ａに置換される点、具体的には、温度センサ６５Ａが追加される点において、第１実施形態と異なる。また、太陽電池システム１Ａは、マイコン６４がマイコン６４Ａ（図５、図６参照）に置換される点、具体的には、第２充電制御部６４３が第２充電制御部６４３Ａ（図６参照）に置換されると共に、温度状態判断部６４５Ａ（図６参照）が追加される点で、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図５は、本実施形態に係る太陽電池システム１Ａの構成の一例を概略的に示すブロック図である。図６は、本実施形態に係るマイコン６４Ａの機能ブロック図である。

太陽電池システム１Ａは、ソーラーＥＣＵ６０Ａを含む。

ソーラーＥＣＵ６０Ａは、温度センサ６５Ａを含む。

温度センサ６５Ａは、例えば、サーミスタであり、ソーラーＥＣＵ６０Ａの内部（例えば、ＥＣＵ基板上で最も温度上昇する部分）の温度を検出し、検出結果（検出信号）を出力する。当該検出信号は、マイコン６４Ａに入力される。

マイコン６４Ａは、ＣＰＵ上で１つ以上のプログラムを実行することにより実現される機能部として、第２充電制御部６４３Ａ、温度状態判断部６４５Ａを含む。

第２充電制御部６４３Ａは、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、高圧バッテリ３０、補機バッテリ４０のポンピング充電を行う。第２充電制御部６４３Ａは、第１実施形態と異なり、ソーラーＥＣＵ６０Ａの内部の温度状態（具体的には、温度状態判断部６４５Ａによる判断結果）に応じて、ポンピング充電の各充電期間の開始タイミングを決定する。第２充電制御部６４３Ａによるポンピング充電の詳細については、後述する。

温度状態判断部６４５Ａは、温度センサ６５Ａから入力される検出信号に基づき、ソーラーＥＣＵ６０Ａの温度状態が充電を開始するのに適した状態か否かを判断する。具体的には、温度状態判断部６４５Ａは、温度センサ６５Ａから入力される検出信号に基づき、ソーラーＥＣＵ６０Ａの内部温度Ｔｍを取得する。そして、温度状態判断部６４５Ａは、ポンピング充電の停止期間における放熱により内部温度Ｔｍが十分に下がっているか否かを判断し、十分に下がっている場合、ソーラーＥＣＵ６０Ａの温度状態が充電を開始するのに適した状態であると判断する。温度状態判断部６４５Ａは、判断結果を第２充電制御部６４３Ａに送信する。

次に、図７を参照して、第２充電制御部６４３Ａによるポンピング充電の詳細について説明する。

図７は、本実施形態に係る太陽電池システム１Ａ（第２充電制御部６４３Ａ）によるポンピング充電制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、車両のＩＧ−ＯＦＦからＩＧ−ＯＮまでの間で、所定時間間隔で繰り返し実行される。

本フローチャートは、第１実施形態（図３）におけるステップＳ１０２の処理とステップＳ１０４の処理との間に、ステップＳ１０３Ａの処理が追加され、それ以外は、第１の実施形態と同様である。従って、第１実施形態と異なる処理内容の部分を中心に説明を行う。

ステップＳ１０２にて、バッファバッテリ２０のＳＯＣが第１閾値Ｓｔｈ１以上であると判定された場合、ステップＳ１０３Ａにて、第２充電制御部６４３Ａは、温度状態判断部６４５ＡによりソーラーＥＣＵ６０Ａの温度状態が充電を開始するのに適した状態であると判断されたか否かを判定する。温度状態判断部６４５Ａは、例えば、内部温度Ｔｍが所定の第３閾値Ｔｔｈ３以下である場合、ソーラーＥＣＵ６０Ａの温度状態が充電を開始するのに適した状態であると判断する。第２充電制御部６４３Ａは、温度状態判断部６４５ＡによりソーラーＥＣＵ６０の温度状態が充電を開始するのに適した状態である判断された場合、即ち、内部温度Ｔｍが第３閾値Ｔｔｈ３以下である場合、ステップＳ１０４に進む。一方、第２充電制御部６４３Ａは、温度状態判断部６４５ＡによりソーラーＥＣＵ６０の温度状態が充電を開始するのに適した状態であると判断されなかった場合、即ち、内部温度Ｔｍが第３閾値Ｔｔｈ３以下でない場合、今回の処理を終了する。

このように、本実施形態では、第２充電制御部６４３Ａは、温度状態判断部６４５ＡによりソーラーＥＣＵ６０Ａの温度状態が充電を開始するのに適した状態である、即ち、ソーラーＥＣＵ６０Ａの内部温度Ｔｍが第３閾値Ｔｔｈ３以下であると判断された場合に、ポンピング充電の各充電期間を開始する。従って、ソーラーＥＣＵ６０Ａの温度がある程度下がらないとポンピング充電が開始されないため、ソーラーＥＣＵ６０Ａの温度上昇を更に抑制することができる。

尚、本実施形態では、ソーラーＥＣＵ６０Ａが温度センサ６５Ａを含み、温度センサ６５Ａが、直接、内部温度Ｔｍを検出するが、温度センサ６５Ａを省略し、他の情報から内部温度Ｔｍを推定してもよい。例えば、温度状態判断部６４５Ａは、車両の前回のＩＧ−ＯＮからＩＧ−ＯＦＦまでの間での、室温センサ５０の検出結果（検出信号）等から、予め内部メモリに格納するマップ等を用いて、ＩＧ−ＯＦＦ時のソーラーＥＣＵ６０Ａの内部温度Ｔｍを推定する。そして、温度状態判断部６４５Ａは、ＩＧ−ＯＦＦ時の内部温度Ｔｍを初期値として、室温センサ５０の検出結果（検出信号）や既に経過した各充電期間及び各停止期間の長さ等から、内部メモリに予め格納されるマップ等を用いて、内部温度Ｔｍを推定してよい。また、室温取得部６４４は、室温センサ５０から受信する検出信号に基づき、車室内の温度Ｔｉｎを取得するが、室温センサ５０を省略し、温度センサ６５Ａの検出信号に基づき、車室内の温度Ｔｉｎを取得（推定）してもよい。即ち、温度センサ６５Ａは、車両の車室内の温度に関する情報を出力する出力部の一例である。例えば、室温取得部６４４は、内部メモリに予め格納するマップ等（充電期間における内部温度Ｔｍ及び充電期間の長さと車室内の温度Ｔｉｎとの相関関係を表すマップや停止期間における内部温度Ｔｍの変化と車室内の温度Ｔｉｎとの相関関係を表すマップ等）を用いて、車室内の温度Ｔｉｎを推定してよい。

［第３実施形態］
次いで、第３実施形態について説明する。

本実施形態に係る太陽電池システム１Ｂは、室温センサ５０が時計５０Ｂ（図８参照）に置換される点において、第１実施形態と異なる。また、太陽電池システム１Ｂは、ソーラーＥＣＵ６０がソーラーＥＣＵ６０Ｂ（図８参照）に置換される点、具体的には、室温取得部６４４が、室温取得部６４４Ｂ（図９参照）に置換され、マイコン６４がマイコン６４Ｂ（図８、図９参照）に置換される点において、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図８は、本実施形態に係る太陽電池システム１Ｂの構成の一例を概略的に示すブロック図である。図９は、本実施形態にマイコン６４Ｂの機能ブロック図である。

太陽電池システム１Ｂは、時計５０Ｂ、ソーラーＥＣＵ６０Ｂを含む。

時計５０Ｂは、車両の車室内の温度に関する情報を出力する出力部の一例であり、例えば、ソーラーＥＣＵ６０ＢとＣＡＮ等の車載ネットワークを通じて通信可能な他のＥＣＵに内蔵され、絶対時（年月日時分秒）を刻む。時計５０Ｂは、時刻に関する情報を出力し、当該時刻に関する情報は、車載ネットワーク等を通じて、ソーラーＥＣＵ６０Ｂに送信される。

ソーラーＥＣＵ６０Ｂは、マイコン６４Ｂを含む。

マイコン６４Ｂは、室温取得部６４４Ｂを含む。

室温取得部６４４Ｂは、時計５０Ｂから入力される時刻に関する情報に基づき、車室内の温度Ｔｉｎを推定する。例えば、室温取得部６４４Ｂは、内部メモリに格納される時刻と車室内の温度Ｔｉｎとの関係を表すマップ等を用いて、車室内の温度Ｔｉｎを推定する。室温取得部６４４Ｂは、推定した車室内の温度Ｔｉｎに関する情報を第２充電制御部６４３に送信する。

このように、本実施形態に係る室温取得部６４４Ｂは、時計５０Ｂが出力する時刻に関する情報から車室内の温度を推定する。従って、車室内の温度を測定する室温センサ５０等を設ける必要がなく、システム構成を簡略化することができる。

尚、本実施形態では、第１実施形態の室温センサ５０を時計５０Ｂに置換したが、同様に、第２実施形態の室温センサ５０を時計５０Ｂに置換してもよい。また、時計５０Ｂを省略すると共に、第２実施形態の温度センサ６５ＡをソーラＥＣＵ６０内に設けてもよい。即ち、室温取得部６４４Ｂは、上述の如く、内部メモリに予め格納するマップ等を用いて、車室内の温度Ｔｉｎを推定してよい。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 太陽電池システム
１０ 太陽電池パネル（太陽電池）
２０ バッファバッテリ
２５ バッテリセンサ
３０ 高圧バッテリ（蓄電装置）
３５ モータ（電動機）
４０ 補機バッテリ
４５ 補機負荷
５０ 室温センサ
５０Ｂ 時計
６０，６０Ａ，６０Ｂ ソーラーＥＣＵ（電子制御ユニット）
６１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
６２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電力変換装置）
６３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
６４，６４Ａ，６４Ｂ マイコン
６５Ａ 温度センサ
７０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
８０ ＨＶ−ＥＣＵ
６４１ ソーラー発電制御部
６４２ 第１充電制御部
６４３，６４３Ａ 第２充電制御部（制御部）
６４４，６４４Ｂ 室温取得部（取得部）
６４５Ａ 温度状態判断部（判断部）

Claims (4)

1. 車両に搭載される太陽電池パネルと、
   前記車両に搭載される所定の電気負荷に電力を供給する第１の蓄電装置と、
   前記車両の駆動力源である電動機に電力を供給する第２の蓄電装置と、
   前記太陽電池パネルと前記第１の蓄電装置との間に設けられる第１の電力変換装置と、
   前記太陽電池パネルと前記第２の蓄電装置との間に設けられる第２の電力変換装置と、
   前記車両のイグニッションオンからイグニッションオフまでの間において、前記太陽電池パネルの発電電力に基づき前記第１の蓄電装置が充電されるように、前記第１の電力変換装置を制御する第１の制御部と、
   前記車両のイグニッションオフからイグニッションオンまでの間、前記太陽電池パネルの発電電力に基づく前記第２の蓄電装置の充電を行う充電期間と、前記太陽電池パネルの発電電力に基づく前記第２の蓄電装置の充電を停止する停止期間と、を繰り返すように、前記第２の電力変換装置を制御する第２の制御部と、
   前記車両の車室内の温度を取得する取得部とを備え、
   前記第２の制御部は、前記取得部が取得した前記車室内の温度に基づき、前記充電期間の長さを制御する、
   車両用太陽電池システム。
2. 時刻を出力する時計を備え、
   前記取得部は、前記時刻から前記車室内の温度を推定する、
   請求項１に記載の車両用太陽電池システム。
3. 前記車室内の温度を検出する室温センサを備え、
   前記取得部は、前記室温センサの出力信号に基づき、前記車室内の温度を取得する、
   請求項１に記載の車両用太陽電池システム。
4. 前記車室内に配置され、前記第１の制御部と、前記第２の制御部と、前記取得部とを含む電子制御ユニットと、
   前記電子制御ユニットの温度状態を判断する判断部と、を更に備え、
   前記第２の制御部は、前記判断部により前記電子制御ユニットの温度が所定温度以下であると判断された場合に、前記充電期間を開始する、
   請求項１又は２に記載の車両用太陽電池システム。
   

Images