JP6673166B2 - 車両 - Google Patents

Description

本開示は、車両に関し、特に、太陽電池を用いて発電を行なう車両に関する。

特開２０１４−１１７０００号公報（特許文献１）は、太陽電池を用いて発電を行なう車両を開示する。この車両においては、太陽電池によって発電された電力が一旦サブバッテリに充電される。サブバッテリの充電量が規定値以上となると、サブバッテリの充電電力を用いることによってメインバッテリが充電される（特許文献１参照）。

特開２０１４−１１７０００号公報

上記特許文献１に開示される車両において、太陽電池によって発電された電力を蓄える蓄電装置（サブバッテリ）を車室内に配置することが考えられる。車室内においては、太陽光が射し込むなどして、温度（気温）が大きく上昇する場合がある。車室内の温度上昇に伴なって蓄電装置の温度が上昇した場合に、蓄電装置が高ＳＯＣ（State Of Charge）状態であると、蓄電装置の劣化が進行する可能性がある。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、太陽電池によって発電された電力を蓄える蓄電装置を備える車両において、蓄電装置の劣化を抑制することである。

本開示の車両は、太陽電池と、蓄電装置と、充電器と、入力装置と、制御装置とを備える。太陽電池は、光のエネルギーを電力に変換するように構成されている。蓄電装置は、車両の室内に設けられている。充電器は、太陽電池から出力された電力によって蓄電装置を充電するように構成されている。入力装置は、ユーザから目的地に関する入力を受けるように構成されている。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが所定の上限値を超えないように充電器を制御する。制御装置は、目的地の標高を示す情報を取得するように構成されており、標高が所定値未満である場合には第１の上限値を所定の上限値とする。そして、制御装置は、標高が所定値以上である場合には、車両が目的地に到着する前において、第１の上限値よりも小さい第２の上限値を所定の上限値とするとともに、車両が目的地に到着した後に第１の上限値を所定の上限値とする。

この車両においては、目的地の標高が所定値以上である場合にはＳＯＣの上限値が第２の上限値（第２の上限値＜第１の上限値）とされ、目的地の到着後にＳＯＣの上限値が第１の上限値とされる。したがって、この車両によれば、目的地の標高が高い場合に、目的地到着前の標高が低い地点（気温が高い地点）においては非高ＳＯＣ状態が維持されるため、蓄電装置の劣化を抑制することができる。

本開示によれば、太陽電池によって発電された電力を蓄える蓄電装置を備える車両において、蓄電装置の劣化を抑制することができる。

車両の全体構成を概略的に示す図である。 車両に搭載された機器の構成を示すブロック図である。 ＳＯＣ上限値の決定処理手順を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

また、以下に説明する実施の形態では、駆動源としてモータジェネレータを搭載した電動車両を車両の一例として説明するが、車両は、駆動源あるいは発電機の動力源としてエンジンをさらに搭載するハイブリッド車両であってもよいし、モータジェネレータに代えてエンジンのみを駆動源とする車両であってもよい。

［車両の構成］
図１は、本実施の形態に従う車両の全体構成を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態に従う車両１は、電池パック２０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０と、ソーラーＰＣＵ４０と、ソーラーパネル５０と、ソーラーバッテリ６０と、補機バッテリ７０とを備える。

電池パック２０は、再充電可能な直流電源である。電池パック２０は、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含む。電池パック２０は、車両１の駆動源であるＭＧ（Motor Generator）６（図２）との間で電力を授受する。電池パック２０の電力は、ＰＣＵ３０を経由してＭＧ６に供給される。また、電池パック２０は、ＭＧ６により発電された電力を用いて充電される。なお、電池パック２０は、二次電池に限らず、ＭＧ６との間で直流電力を授受できるもの、たとえば、キャパシタ等であってもよい。電池パック２０は、たとえば、車両１の後部座席よりも下方の位置であって、かつ、左右の後輪のホイールハウス間に設けられる。

ＰＣＵ３０は、電池パック２０の直流電力を交流電力に変換してＭＧ６に供給したり、ＭＧ６において生じた回生電力（交流電力）を直流電力に変換して電池パック２０に供給したりする。

ＰＣＵ３０は、たとえば、コンバータ及びインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、電池パック２０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータによって出力された直流電力を交流電力に変換してＭＧ６に出力する。これにより、電池パック２０に蓄えられた電力を用いてＭＧ６が駆動される。

また、インバータは、ＭＧ６によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータによって出力された直流電力の電圧を降圧して電池パック２０へ出力する。これにより、ＭＧ６によって発電された電力を用いて電池パック２０が充電される。

ＰＣＵ３０は、電池パック２０の電圧を補機バッテリ７０の充電に適した電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）をさらに含む。ＤＣ／ＤＣコンバータは、変換された電力を補機バッテリ７０に供給することによって補機バッテリ７０を充電する。

ソーラーパネル５０は、光エネルギー（たとえば、太陽光の光エネルギー）を直流電力に変換する太陽電池である。本実施の形態において、ソーラーパネル５０は、図１に示すように車両１の屋根の表面に設置される。ソーラーパネル５０において発電された電力は、ソーラーＰＣＵ４０を経由してソーラーバッテリ６０に供給される。

ソーラーバッテリ６０は、ソーラーパネル５０において発電された電力を蓄電する蓄電装置である。ソーラーバッテリ６０は、複数個（たとえば、３個）のセル又は複数個のセルを含むモジュールが直列に接続されて構成されている。ソーラーバッテリ６０は、車両１の室内の所定位置（たとえば、センターコンソールの下部）に設けられる。なお、車両１の室内とは、乗員が搭乗する車両１内の空間（たとえば、キャビン）及び当該空間に連通する空間（たとえば、荷室等）を含むものとする。

ソーラーＰＣＵ４０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００（図２）からの制御信号に応じて、ソーラーパネル５０から出力された直流電力をソーラーバッテリ６０の充電が可能な電圧に変換したり、ソーラーバッテリ６０の直流電力を電池パック２０の充電が可能な電圧に変換したりする。具体的には、ソーラーＰＣＵ４０は、たとえば、ソーラーバッテリ６０のＳＯＣが上限値未満である場合には、車両１の停車中にソーラーパネル５０から出力された電力を用いてソーラーバッテリ６０を充電する。また、ソーラーＰＣＵ４０は、ソーラーバッテリ６０のＳＯＣが上限値に達した場合には、ソーラーバッテリ６０の電力を用いて電池パック２０を充電したり、あるいは、補機バッテリ７０を充電したりする。

補機バッテリ７０は、補機負荷に電力を供給する。補機負荷は、たとえば、車両１の室内に設けられる電気機器（たとえば、ナビゲーション装置８０（図２）やオーディオ機器等）や、車両１に搭載される各種ＥＣＵ等を含む。

図２は、本実施の形態に従う車両に搭載された機器の構成を示すブロック図である。図２に示すように、車両１は、駆動輪２と、動力伝達ギヤ４と、ＭＧ６と、ナビゲーション装置８０と、ＥＣＵ１００とをさらに備える。

ＭＧ６は、たとえば、三相交流回転電機である。ＭＧ６の出力トルクは、減速機等によって構成された動力伝達ギヤ４を介して駆動輪２に伝達される。ＭＧ６は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪２の回転力によって発電することも可能である。

電池パック２０は、組電池２２と、ＳＭＲ（System Main Relay）２４と、ＣＨＲ（CHarge Relay）２６とを含む。

組電池２２は、複数個のセルを含むモジュールが複数個直列に接続されて構成されている。組電池２２の電圧は、たとえば、２００Ｖ程度である。

ＳＭＲ２４は、ＰＣＵ３０と組電池２２とを接続する電力線ＰＬ１，ＮＬ１上に設けられる。ＳＭＲ２４は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ１に基づいて、ＰＣＵ３０と組電池２２との間を電気的に接続状態（オン状態）にしたり、遮断状態（オフ状態）にしたりする。

ＣＨＲ２６は、組電池２２とＳＭＲ２４とを接続する電力線ＰＬ１，ＮＬ１から分岐してソーラーＰＣＵ４０に接続される電力線ＰＬ２，ＮＬ２上に設けられている。ＣＨＲ２６は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｃ２に基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と、ソーラーＰＣＵ４０との間を電気的に接続状態（オン状態）にしたり、遮断状態（オフ状態）にしたりする。

ソーラーＰＣＵ４０は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、ソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ４４と、補機ＤＣ／ＤＣコンバータ４６と、監視回路４８とを含む。

高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、ソーラーバッテリ６０の直流電力を組電池２２の充電が可能な直流電力に変換する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、変換後の電力を組電池２２に供給する。

ソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、ソーラーパネル５０から供給される直流電力をソーラーバッテリ６０の充電が可能な直流電力に変換する。ソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、変換後の電力をソーラーバッテリ６０に供給する。

補機ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて、ソーラーバッテリ６０の直流電力を補機バッテリ７０の充電が可能な直流電力に変換する。補機ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、変換した電力を補機バッテリ７０に供給する。

監視回路４８は、ソーラーバッテリ６０の状態を監視する。ソーラーバッテリ６０には、温度センサ６２と、電圧センサ６４と、電流センサ６６とが設けられる。温度センサ６２は、ソーラーバッテリ６０の温度（以下「電池温度」とも称する。）ＴＢｓを検知し、検知された電池温度ＴＢｓを示す信号を監視回路４８に送信する。電圧センサ６４は、ソーラーバッテリ６０全体の電圧ＶＢｓを検知し、検知された電圧ＶＢｓを示す信号を監視回路４８に送信する。電流センサ６６は、ソーラーバッテリ６０の電流ＩＢｓを検知し、検知された電流ＩＢｓを示す信号を監視回路４８に送信する。

監視回路４８は、ソーラーバッテリ６０の状態についての情報をＥＣＵ１００に出力する。監視回路４８は、たとえば、各センサから受信された検知結果をＥＣＵ１００に出力したり、あるいは、各センサから受信された検知結果に対して所定の演算処理を実行し、実行結果をＥＣＵ１００に出力したりする。具体的には、監視回路４８は、電池温度ＴＢｓ、電圧ＶＢｓ及び電流ＩＢｓに基づいてソーラーバッテリ６０のＳＯＣを算出し、算出されたＳＯＣを示す情報をＥＣＵ１００に出力する。

ナビゲーション装置８０は、車両１の走行時に目的地への経路案内を行なう電子機器である。ナビゲーション装置８０は、たとえば、メモリ、タッチパネル、及び、制御装置等（いずれも不図示）を含む。メモリは、地図情報を記憶している。この地図情報においては、各地点に対して標高を示す情報が対応付けられている。ユーザは、たとえばタッチパネルを介して目的地に関する情報を入力することができる。制御装置は、目的地に関する情報が入力されると、経路案内のための処理を開始するとともに、目的地の標高を示す情報をＥＣＵ１００に出力する。目的地の標高を示す情報の活用方法については後程詳しく説明する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、及び、入出力バッファ等（いずれも不図示）を含む。ＥＣＵ１００は、各センサ及び機器からの信号、並びにメモリに格納されたプログラム等に基づいて、車両１が所望の作動状態となるように各種機器を制御する。

ＥＣＵ１００は、監視回路４８からソーラーバッテリ６０のＳＯＣを取得する。なお、ＳＯＣの算出処理は、必ずしも監視回路４８で実行される必要はなく、ＥＣＵ１００で実行されてもよい。ＥＣＵ１００は、ソーラーバッテリ６０のＳＯＣが上限値未満であると、車両１の停車中にソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ４４を動作させて、ソーラーパネル５０から出力される電力を用いたソーラーバッテリ６０の充電処理を実行する。

ＥＣＵ１００は、ソーラーバッテリ６０のＳＯＣが上限値に達すると、ソーラーバッテリ６０の充電を停止するとともにＣＨＲ２６をオン状態にする。ＥＣＵ１００は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を動作させてソーラーバッテリ６０の電力を用いて組電池２２を充電する。なお、ＥＣＵ１００は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２に加えてソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ４４を動作させて組電池２２を充電してもよい。ＥＣＵ１００は、ソーラーバッテリ６０のＳＯＣが下限値に達したり、あるいは、組電池２２のＳＯＣが上限値に達したりする場合に、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の動作を停止するとともにＣＨＲ２６をオフ状態にして、組電池２２の充電を停止する。

［蓄電装置の温度上昇抑制］
上述のように、車両１においては、ソーラーバッテリ６０が車両１の室内に設けられている。車室内においては、太陽光が射し込むなどして、温度（気温）が大きく上昇する場合がある。車室内の温度上昇に伴なってソーラーバッテリ６０の温度が上昇した場合に、ソーラーバッテリ６０が高ＳＯＣ状態であると、ソーラーバッテリ６０の劣化が進行する可能性がある。したがって、近いうちに車室内の温度が低下することが予測されるのであれば、車室内の温度が高いうちはソーラーバッテリ６０が高ＳＯＣ状態になることを避け、車室内の温度が低下してからソーラーバッテリ６０のＳＯＣを高めることが望ましい。

車両１のユーザがナビゲーション装置８０に目的地に関するを入力すると、ナビゲーション装置８０は、目的地の標高を示す情報をＥＣＵ１００に出力する。たとえば、目的地の標高が高い場合には、目的地の温度（気温）が低い可能性が高く、車両１が目的地に到着した後に車室内の温度は低下するものと考えられる。

そこで、本実施の形態に従う車両１において、ＥＣＵ１００は、目的地の標高が所定値未満である場合には、車両１が目的地に到着しても車室内の温度が低下するとはいえないため、第１の上限値（第１の上限値＞第２の上限値）をソーラーバッテリ６０のＳＯＣの上限値（以下、「ＳＯＣ上限値」とも称する。）とする。そして、ＥＣＵ１００は、目的地の標高が所定値以上である場合には、車両１が目的地に到着した後に車室内の温度が低下する可能性が高いため、第２の上限値をＳＯＣ上限値とするとともに、車両１が目的地に到着した後に第１の上限値をＳＯＣ上限値とする。なお、所定値は、予め定められた値である。

この車両１によれば、目的地の標高が高い場合に、目的地到着前の標高が低い地点（気温が高い地点）においては非高ＳＯＣ状態が維持されるため、ソーラーバッテリ６０の劣化を抑制することができる。

［ＳＯＣ上限値の決定処理手順］
図３は、本実施の形態に従う車両におけるＳＯＣ上限値の決定処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両１のユーザによって目的地に関する情報がナビゲーション装置８０に入力された後に実行される。

図３を参照して、ＥＣＵ１００は、ユーザによって入力された目的地の標高を示す情報をナビゲーション装置８０から取得する（ステップＳ１００）。ＥＣＵ１００は、目的地の標高が所定値Ｈｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

目的地の標高が所定値Ｈｔｈ未満であると判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１の上限値（たとえば、８０％）をＳＯＣ上限値とする（ステップＳ１２０）。たとえば、第１の上限値は、ユーザがナビゲーション装置８０に目的地を入力しなかった場合のＳＯＣ上限値と同一の値である。

一方、目的地の標高が所定値Ｈｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２の上限値（たとえば、６０％）をＳＯＣ上限値とする（ステップＳ１３０）。その後、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション装置８０と情報をやりとりすることによって、車両１が目的地に到着したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。車両１が目的地に到着していないと判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、ＳＯＣ上限値は第２の上限値のまま維持される。

一方、車両１が目的地に到着したと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１の上限値をＳＯＣ上限値とする（ステップＳ１５０）。その後、処理はエンドに移行する。

以上のように、本実施の形態に従う車両１において、ＥＣＵ１００は、目的地の標高が所定値以上である場合には、車両１が目的地に到着した後に車室内の温度が低下する可能性が高いため、第２の上限値（第２の上限値＜第１の上限値）をＳＯＣ上限値とするとともに、車両１が目的地に到着した後に第１の上限値をＳＯＣ上限値とする。この車両１によれば、目的地の標高が高い場合に、目的地到着前の標高が低い地点（気温が高い地点）においては非高ＳＯＣ状態が維持されるため、ソーラーバッテリ６０の劣化を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ 駆動輪、４ 動力伝達ギヤ、６ ＭＧ、２０ 電池パック、２２ 組電池、２４ ＳＭＲ、２６ ＣＨＲ、３０ ＰＣＵ、４０ ソーラーＰＣＵ、４２ 高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４ ソーラーＤＣ／ＤＣコンバータ、４６ 補機ＤＣ／ＤＣコンバータ、４８ 監視回路、５０ ソーラーパネル、６０ ソーラーバッテリ、６２ 温度センサ、６４ 電圧センサ、６６ 電流センサ、７０ 補機バッテリ、８０ ナビゲーション装置、１００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 車両であって、
   光のエネルギーを電力に変換するように構成された太陽電池と、
   前記車両の室内に設けられた蓄電装置と、
   前記太陽電池から出力された電力によって前記蓄電装置を充電するように構成された充電器と、
   ユーザから目的地に関する入力を受けるように構成された入力装置と、
   前記蓄電装置のＳＯＣが所定の上限値を超えないように前記充電器を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記目的地の標高を示す情報を取得するように構成されており、前記標高が所定値未満である場合には第１の上限値を前記所定の上限値とし、
   前記標高が前記所定値以上である場合には、前記車両が前記目的地に到着する前において、前記第１の上限値よりも小さい第２の上限値を前記所定の上限値とするとともに、前記車両が前記目的地に到着した後に前記第１の上限値を前記所定の上限値とする、車両。

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