JP2018074678A

JP2018074678A - 太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2018074678A
Application number: JP2016209617A
Authority: JP
Inventors: 輝義加藤; Teruyoshi Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】ソーラーパネルによる発電ができない状況や時間帯での消費電力を削減すること。
【解決手段】ソーラーパネルと、車両のイグニッションスイッチがオフ状態であるとき、前記ソーラーパネルによる発電ができるか否かの判断に必要な判断情報に基づいて前記発電ができるか否かを判断するマイコンと、前記発電ができると判断された場合、前記マイコンへの電力供給を継続し、前記発電ができないと判断された場合、前記マイコンへの電力供給を遮断する電源制御回路とを備え、前記マイコンは、前記発電ができると判断した場合において、前記ソーラーパネルの発電出力の大きさが所定値以上のときには蓄電装置が前記発電出力に基づいて充電されるように充電回路を動作させ、前記発電出力の大きさが前記所定値未満のときには前記充電回路が前記発電出力に基づいて前記蓄電装置を充電することを停止させる、太陽光発電システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムに関する。

従来、ソーラーパネルで発電した電力を蓄電装置に充電することを制御するマイコンを備えた太陽光発電システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示されたマイコンは、所定のインターバルで間欠的に起動し、起動中に、車両に搭載されたソーラーパネルで発電した電力を蓄電装置に充電可能か否かを判断する。

特開２０１５−２６４０号公報

しかしながら、従来の技術では、ソーラーパネルの発電状態にかかわらず、マイコンは、所定のインターバルで間欠的に起動して、充電可能か否かを判断する。したがって、夜間等の発電ができない状況や時間帯でも、マイコンは、充電可能か否かを判断するために、所定のインターバルで起動することになる。そのため、そのような状況や時間帯では、マイコンが起動するまで待機している期間やマイコンが起動している期間に無駄な電力を消費してしまう。

そこで、本開示の一態様は、ソーラーパネルによる発電ができない状況や時間帯での消費電力の削減を可能とする太陽光発電システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一態様では、
車両に搭載されたソーラーパネルと、
前記車両のイグニッションスイッチがオフ状態であるとき、前記ソーラーパネルによる発電ができるか否かの判断に必要な判断情報を取得し、前記判断情報に基づいて前記発電ができるか否かを判断するマイコンと、
前記発電ができると前記マイコンにより判断された場合、前記マイコンへの電力供給を継続し、前記発電ができないと前記マイコンにより判断された場合、前記マイコンへの電力供給を遮断する電源制御回路と、
前記車両に搭載された蓄電装置と、
前記ソーラーパネルの発電出力に基づいて前記蓄電装置を充電する充電回路とを備え、
前記マイコンは、前記発電ができると判断した場合において、前記発電出力の大きさが所定値以上のときには前記蓄電装置が前記発電出力に基づいて充電されるように前記充電回路を動作させ、前記発電出力の大きさが前記所定値未満のときには前記充電回路が前記発電出力に基づいて前記蓄電装置を充電することを停止させる、太陽光発電システムが提供される。

本開示の一態様によれば、ソーラーパネルによる発電ができないと判断された場合、マイコンへの電力供給が遮断されるため、消費電力を削減することができる。マイコンへの電力供給が遮断された場合、発電出力の大きさが所定値以上か否かをマイコンが判断する判断処理も行われない。したがって、ソーラーパネルによる発電ができないと判断された場合において、このような判断処理が行われることによる無駄な消費電力の発生を抑制することができる。

このように、本開示の一態様によれば、ソーラーパネルによる発電ができない状況や時間帯で、太陽光発電システムの消費電力を削減することができる。

太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。マイコンによって実行される制御の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。図１に示される太陽光発電システム１０１は、ソーラーパネル５によって発電された電力を蓄電装置１２に充電することを制御するシステムの一例であり、車両１００に搭載される。太陽光発電システム１０１は、バッテリ１と、イグニッションスイッチ２と、充電禁止スイッチ３と、外部機器４と、ソーラーパネル５と、蓄電装置１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６とを備える。

バッテリ１は、充電可能な二次電池の一例である。バッテリ１は、例えば、車両１００のエンジンルームやトランクなどに搭載される１２Ｖ系の二次電池である。バッテリ１の正極は、ＥＣＵ６の＋Ｂ端子に常時接続される。バッテリ１の負極は、車両１００のボディ等のグランドに常時接続される。

イグニッションスイッチ（略して、「ＩＧスイッチ」ともいう）２は、車両１００の運転席付近に配置される。乗員がＩＧスイッチ２のスイッチポジションをオフからオンに切り替えることによって、バッテリ１の電力がＥＣＵ６のＩＧ端子に入力される。逆に、乗員がＩＧスイッチ２のスイッチポジションをオンからオフに切り替えることによって、バッテリ１からＩＧ端子に供給される電力は遮断される。

充電禁止スイッチ３は、車両１００の運転席付近に配置される。乗員が充電禁止スイッチ３のスイッチポジションをオフからオンに切り替えることによって、充電禁止信号がＥＣＵ６に入力される。充電禁止信号は、ソーラーパネル５によって発電された電力を蓄電装置１２に充電することを禁止することを要求する信号を表す。

外部機器４は、ソーラーパネル５による発電ができるか否かの判断に必要な判断情報を保有する機器の一例である。判断情報は、例えば、車両１００の現在の状況又は時刻が、ソーラーパネル５による発電に必要な日照が得られる状況又は時刻であるのか否かをＥＣＵ６のマイコン７が判断するための情報である。

判断情報の具体例として、車両１００の現在の位置を表す位置情報、車両１００の現在地点での現在の天気を表す天気情報、車両１００のソーラーパネル５付近の現在の照度を表す照度情報、現在の時刻を表す時刻情報などが挙げられる。外部機器４の具体例として、ナビゲーション装置、スマートフォン、照度センサなどが挙げられる。

例えば、マイコン７は、車両１００が屋内又は地下などにいることを表す位置情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができないと判断する。一方、マイコン７は、車両１００が屋外にいることを表す位置情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができると判断する。

例えば、マイコン７は、車両１００の現在地点の天気が雨であることを表す天気情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができないと判断する。一方、マイコン７は、車両１００の現在地点の天気が晴れであることを表す天気情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができると判断する。

例えば、マイコン７は、ソーラーパネル５付近の照度が所定の閾値未満であることを表す照度情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができないと判断する。一方、マイコン７は、ソーラーパネル５付近の照度が所定の閾値以上であることを表す照度情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができると判断する。

例えば、マイコン７は、現在時刻が夜の時間帯にあることを表す時刻情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができないと判断する。一方、マイコン７は、現在時刻が日中の時間帯にあることを表す時刻情報を外部機器４から取得することによって、ソーラーパネル５による発電ができると判断する。

ソーラーパネル５は、太陽光によって発電した電力を出力する。ソーラーパネル５から出力された電力は、ＥＣＵ６内の充電回路１３に供給される。ソーラーパネル５は、車両１００に搭載され、例えば、車両１００のルーフに設置される。

蓄電装置１２は、車両１００に搭載される二次電池であり、充電回路１３から供給された電力を蓄電する。蓄電装置１２に蓄えられた電力は、不図示のモータ等の車載負荷に供給される。蓄電装置１２に蓄えられた電力は、車外ケーブルを介して、車両１００外部の負荷に供給されてもよい。蓄電装置１２には、バッテリ１が含まれてもよい。

ＥＣＵ６は、ソーラーパネル５によって発電された電力を蓄電装置１２に充電することを制御する電子制御装置の一例である。ＥＣＵ６は、マイコン７と、電源制御回路１１と、充電回路１３と、モニタ回路１４とを有する。

マイコン７は、ＥＣＵ６の各種制御を実行するマイクロコンピュータである。マイコン７は、ＩＧスイッチ２がオフ状態であるとき、ソーラーパネル５による発電ができるか否かの判断に必要な上述の判断情報を外部機器４から取得し、取得した判断情報に基づいて、ソーラーパネル５による発電ができるか否かを判断する。

電源制御回路１１は、ＥＣＵ６の電源を制御する。電源制御回路１１は、ＩＧスイッチ２がオフ状態であるときにおいて、ソーラーパネル５による発電ができるとマイコン７により判断された場合、マイコン７への電力供給を継続する。一方、電源制御回路１１は、ＩＧスイッチ２がオフ状態であるときにおいて、ソーラーパネル５による発電ができないとマイコン７により判断された場合、マイコン７への電力供給を遮断する。マイコン７への電力供給が遮断された場合、マイコン７は停止するので、ＥＣＵ６も停止する。

電源制御回路１１は、例えば、リレー駆動回路８と、電源リレー９と、電源回路１０とを有する。

リレー駆動回路８は、マイコン７から出力される駆動指示信号に基づいて、電源リレー９をオンさせるリレー駆動信号、又は電源リレー９をオフさせるリレー非駆動信号を出力する。また、リレー駆動回路８は、ＩＧ端子から入力されるＩＧオン信号に基づいて、電源リレー９をオンさせるリレー駆動信号を出力する。ＩＧオン信号は、ＩＧスイッチ２がオンしていることを表す信号である。＋Ｂ端子から入力される＋Ｂ電圧によって動作するリレー駆動回路８は、ＩＧ端子からの電力の入力をＩＧオン信号として検出する。

電源リレー９は、リレー駆動回路８からのリレー駆動信号が入力されているとき、＋Ｂ端子から入力される＋Ｂ電圧（例えば、１２Ｖ系電圧）を電源回路１０に供給する。一方、電源リレー９は、リレー駆動回路８からのリレー非駆動信号が入力されているとき、電源回路１０への＋Ｂ電圧の供給を遮断する。

電源回路１０は、＋Ｂ電圧からＶＣＣ電圧（例えば、５Ｖ系電圧）を生成する降圧機能を有する。ＶＣＣ電圧は、マイコン７の電源電圧として供給される。

充電回路１３は、ソーラーパネル５の発電出力に基づいて、蓄電装置１２を充電する。充電回路１３は、例えば、ソーラーパネル５から出力された発電電力を降圧又は昇圧し、降圧又は昇圧した電力を蓄電装置１２に供給する。充電回路１３の具体例として、ＤＣ−ＤＣコンバータが挙げられる。ＤＣは、「Direct Current」の略語を表す。

モニタ回路１４は、ソーラーパネル５の発電出力の大きさをモニタし、そのモニタ値をマイコン７に対して出力する。モニタ回路１４は、モニタ部の一例である。モニタ回路１４は、電流検出部と、電圧検出部とを有する。電流検出部は、ソーラーパネル５から出力される発電電流の大きさをモニタし、発電電流の大きさを表す電流モニタ値をマイコン７に対して出力する。電圧検出部は、ソーラーパネル５から出力される発電電圧の大きさをモニタし、発電電圧の大きさを表す電圧モニタ値をマイコン７に対して出力する。

図２は、マイコンによって実行される制御の流れの一例を示すフローチャートである。図１を参照して図２内の各処理について以下説明する。

マイコン７は、ＩＧスイッチ２のオンからオフへの切り替えを検知すると、図２に示される制御を開始する。マイコン７は、ＩＧ端子からの電力の入力が遮断されたこと（例えば、ＩＧ端子の電圧レベルがハイレベルからローレベルに遷移したこと）を検出することによって、ＩＧスイッチ２のオンからオフへの切り替えを検知する。

ステップＳ１０にて、マイコン７は、ＩＧスイッチ２がオフ状態であるとき、ソーラーパネル５による発電ができるか否かを判断するための判断情報を外部機器４から取得し、当該判断情報に基づいて、ソーラーパネル５による発電ができるか否かを判断する。マイコン７は、位置情報、天気情報、照度情報、時刻情報などの上述の複数の判断情報を組み合わせて、ソーラーパネル５による発電が現在できるか否かを判断してもよい。

マイコン７は、ソーラーパネル５による発電ができないと判断した場合（ステップＳ１０でＮｏ）、マイコン７自身への電力供給を遮断させるため、電源リレー９のオフ駆動を指示するオフ駆動指示信号を出力する（ステップＳ２０）。これにより、電源リレー９をオフさせるリレー非駆動信号がリレー駆動回路８から出力されるので、電源リレー９がオンからオフに切り替わる。その結果、電源回路１０からマイコン７への電力供給が遮断されるため、マイコン７は停止する。

一方、マイコン７は、ソーラーパネル５による発電ができると判断した場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、マイコン７自身への電力供給を継続させるため、電源リレー９のオン駆動を指示するオン駆動指示信号の出力を継続する（ステップＳ３０）。これにより、電源リレー９をオンさせるリレー駆動信号がリレー駆動回路８から出力され続けるので、電源リレー９がオンしたままとなる。

ステップＳ４０にて、マイコン７は、自身をスリープ状態に遷移させる。これにより、マイコン７の動作モードは、マイコン７の消費電力が最小限に維持される低消費電流モードに移行する。

ステップＳ５０にて、マイコン７は、現時点が自身の起動する起動タイミングであるか否かを判断する。マイコン７は、現時点が起動タイミングでなければ（ステップＳ５０でＮｏ）、自身の状態をスリープ状態に維持し（ステップＳ４０）、現時点が起動タイミングであれば（ステップＳ５０でＹｅｓ）、スリープ状態から起動する（ステップＳ６０）。つまり、マイコン７は、所定の起動タイミングになるまで起動することを待機し、スリープ状態を維持する。

ステップＳ７０にて、マイコン７は、ソーラーパネル５の発電出力をモニタするために、充電回路１３を一時的に作動させる。この一時的な作動は、ソーラーパネル５の発電出力のモニタを目的とした一時的な処理であって、蓄電装置１２の充電を主目的とする処理ではない。充電回路１３を一時的に作動させることにより、ソーラーパネル５から電流が流れる。マイコン７は、ステップＳ７０にて、モニタ回路１４の電流検出部と電圧検出部とのセンサ値を読み込んで、ソーラーパネル５から出力された電力Ｐ（発電電力）の大きさを計算し、電力Ｐの大きさが発電判定閾値Ｐｒｅｆ１以上であるか否かを判断する。

なお、ステップＳ７０では、マイコン７は、電力Ｐに代えて、モニタ回路１４の電流検出部により検出された電流Ｉを読み込み、ソーラーパネル５から流れた電流Ｉの大きさが発電判定閾値Ｉｒｅｆ１以上であるか否かを判定してもよい。

また、ソーラーパネル５の発電出力をモニタするにあたっては、必ずしも、蓄電装置１２への通電を行う必要はない。例えば、ソーラーパネル５と充電回路１３との間の電流経路とグランドとの間に、発電出力の大きさを判定するための抵抗素子およびスイッチを設ける。そして、マイコン７は、当該スイッチをオンにして当該抵抗素子にソーラーパネル５からの電流を流して、そのときの電力あるいは電流をモニタ回路１４によって検出してもよい。この場合には、充電回路１３を作動させなくてもよい。

ステップＳ７０において、マイコン７は、電力Ｐの大きさが発電判定閾値Ｐｒｅｆ１以上であるか否かを判断し、電力Ｐの大きさが発電判定閾値Ｐｒｅｆ１以上となっているあいだは、ステップＳ８０の充電制御を継続する。発電判定閾値Ｐｒｅｆ１は、例えば、零又は零よりも僅かに大きな値に設定された所定値の一例である。

ステップ８０では、マイコン７は、蓄電装置１２がソーラーパネル５の発電出力に基づいて充電されるように充電回路１３を動作させる。つまり、マイコン７は、ソーラーパネル５から蓄電装置１２に充電電流が流れるように、充電回路１３を動作させる。これにより、ソーラーパネル５の発電電力を使って蓄電装置１２が充電される。

一方、ステップＳ７０にて、マイコン７は、電力Ｐの大きさが発電判定閾値Ｐｒｅｆ１未満であると判断した場合、ソーラーパネル５が発電可能な状況又は時間帯であるものの、その発電電力が無い又は僅かであると判断することができる。ソーラーパネル５の発電電力が無い又は僅かである状態で充電回路１３を動作させると、無駄な電力が発生したり、充電効率が低下したりする。

そこで、マイコン７は、ステップＳ７０において「Ｎｏ」と判定した場合には、充電回路１３がソーラーパネル５の発電電力に基づいて蓄電装置１２を充電することを停止させる（ステップＳ１００）。これにより、充電回路１３を動作させることによる無駄な電力の発生や充電効率の低下を防止することができる。

マイコン７は、ステップＳ１００の充電停止処理の後、ステップＳ１０に戻って、ソーラーパネル５による発電ができるか否かを再び判断する。そして、マイコン７は、それ以降の上述の処理を繰り返す。

上述のような制御が実行されることにより、ソーラーパネル５による発電ができないと判断された場合、マイコン７への電力供給が遮断されるため、マイコン７の消費電力を削減することができる。マイコン７への電力供給が遮断された場合、マイコン７の起動処理（ステップＳ６０）や、発電出力の大きさが所定値以上か否かをマイコン７が判断する判断処理（ステップＳ７０）も行われない。したがって、ソーラーパネル５による発電ができない状況や時間帯において、このような起動処理や判断処理が行われることによる無駄な消費電力の発生を抑制することができる。

なお、ステップＳ１０にて、マイコン７は、充電禁止スイッチ３のスイッチ状態を、ソーラーパネル５による発電ができるか否かの判断に利用してもよい。マイコン７は、充電禁止スイッチ３による上述の充電禁止信号を検知した場合、上述と同様に、マイコン７自身への電力供給を遮断させる（ステップＳ２０）。これにより、屋内又は地下（例えば、自宅車庫や立体駐車場等）に車両１００を駐車させた状況で、位置情報等だけでは発電ができるか否かを正しく判断できない場合でも、乗員の意思で充電を禁止したりマイコン７への電力供給を遮断したりすることが可能となる。

また、ＩＧスイッチ２のオフによるマイコン７への電力供給が遮断された状態においてＩＧスイッチ２がオフからオンに切り替わると、リレー駆動回路８が、ＩＧスイッチ２のオフからオンへの切り替わりを検知する。つまり、リレー駆動回路８は、ＩＧ端子から入力されるＩＧオン信号を検知する。リレー駆動回路８は、ＩＧオン信号を検知することにより、電源リレー９をオンさせるリレー駆動信号を出力する。その結果、＋Ｂ端子から入力される＋Ｂ電圧が電源回路１０に供給されるので、電源回路１０によって生成されたＶＣＣ電圧がマイコン７に供給される。これにより、マイコン７は作動可能となる。

以上、太陽光発電システムを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、充電回路１３は、ＥＣＵ６に内蔵される場合に限られず、ＥＣＵ６の外部に設けられてもよい。

また、充電禁止スイッチ３は、物理的な可動スイッチに限られず、ナビゲーションやスマートフォンなどの外部機器４のディスプレイに表示される画面入力スイッチでもよい。

また、リレー駆動回路８と電源リレー９と電源回路１０とのうち一部又は全部は、集積化されたＩＣでもよい。

２イグニッションスイッチ
５ソーラーパネル
６ＥＣＵ
７マイコン
１１電源制御回路
１２蓄電装置
１３充電回路
１４モニタ回路
１００車両
１０１太陽光発電システム

Claims

車両に搭載されたソーラーパネルと、
前記車両のイグニッションスイッチがオフ状態であるとき、前記ソーラーパネルによる発電ができるか否かの判断に必要な判断情報を取得し、前記判断情報に基づいて前記発電ができるか否かを判断するマイコンと、
前記発電ができると前記マイコンにより判断された場合、前記マイコンへの電力供給を継続し、前記発電ができないと前記マイコンにより判断された場合、前記マイコンへの電力供給を遮断する電源制御回路と、
前記車両に搭載された蓄電装置と、
前記ソーラーパネルの発電出力に基づいて前記蓄電装置を充電する充電回路とを備え、
前記マイコンは、前記発電ができると判断した場合において、前記発電出力の大きさが所定値以上のときには前記蓄電装置が前記発電出力に基づいて充電されるように前記充電回路を動作させ、前記発電出力の大きさが前記所定値未満のときには前記充電回路が前記発電出力に基づいて前記蓄電装置を充電することを停止させる、太陽光発電システム。