JP2021093799A - 車両システムの制御方法及び車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの充電機会を増やすことができる車両システムの制御方法及び車両システムを提供する。【解決手段】太陽電池コントローラ２２は、車速に基づいて起動判断時間を設定し、太陽光発電システム２の停止後、太陽電池モジュール２０の発電状態と起動判断時間とに基づいて、太陽光発電システム２が起動可能か否かを判断し、太陽光発電システム２が起動可能と判断された場合に、太陽光発電システムを起動している。起動判断時間を設定する場合、車速が大きいほど、起動判断時間を短く設定している。【選択図】図１

Description

本発明は、車両システムの制御方法及び車両システムに関する。

例えば特許文献１には、太陽光発電装置から車両のバッテリに電力を供給してバッテリを充電する充電装置が開示されている。この充電装置は、太陽光発電装置の出力電圧が基準電圧より大きいとき、充電回路を起動して太陽光発電装置からバッテリに電力を供給させる。一方、太陽光発電装置の出力電力、又は、充電回路の出力電力が基準電力より小さいとき、充電装置は、充電回路を停止して太陽光発電装置からバッテリへの電力の供給を停止させ、そして、充電回路を停止してから起動待ち時間が経過するまでは充電回路を起動させない。

特開２０１４−２１７２１８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、太陽電池が電力を十分に発電することができる発電状態となっていても、起動待ち時間の間においては充電回路を起動することができない。そのため、バッテリの充電機会を失ってしまうという不都合がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電機会を増やすことができる車両システムの制御方法及び車両システムを提供することである。

本発明の一態様に係る車両システムの制御方法は、車両の速度に基づいて起動判断時間を設定し、太陽電池の発電状態と起動判断時間とに基づいて、太陽光発電システムが起動可能か否かを判断する。起動判断時間を設定する場合、車両の速度が大きいほど、起動判断時間を短く設定する。

本発明によれば、車両の速度が大きいほど起動判断時間が短く設定されるので、バッテリの充電機会を増やすことができる。

図１は、本実施形態に係る車両システムの構成を示すブロック図である。 図２は、車両システムの動作を示すフローチャートである。 図３は、車両システムの動作を示すフローチャートである。 図４は、起動判断時間と車速との関係を示す説明図である。 図５は、開放端電圧と最大電力との関係を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１を参照して、本実施形態に係る車両システム１の構成を説明する。車両システム１は、電動モータのみで駆動する電気自動車に適用されている。しかしながら、車両システム１は、エンジンと電動モータとで駆動するハイブリッド自動車、エンジンのみで駆動するエンジン自動車に適用してもよい。

車両システム１は、車両に搭載されたシステムであり、太陽光発電システム２と、車両制御システム３とを主体に構成されている。

太陽光発電システム２は、太陽光を利用して電力を発電する。太陽光発電システム２は、太陽電池モジュール２０と、コンバータ２１と、太陽電池コントローラ２２とを主体に構成されている。

太陽電池モジュール２０は、光エネルギを電気エネルギに変換し、発電を行う。太陽電池モジュール２０で発電された電力は、コンバータ２１へ出力される。

コンバータ２１は、太陽電池モジュール２０において発電された電力を変換し、変換した電力を出力する。具体的には、コンバータ２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、太陽電池モジュール２０の出力電圧を、所定の電圧へと変換して出力する。コンバータ２１から出力された電力は、高電圧バッテリ３０などに出力される。

太陽電池コントローラ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏインターフェースを主体に構成されている。太陽電池コントローラ２２は、ＣＰＵがＲＯＭなどから処理内容に応じた各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに展開し、展開した各種プログラムを実行することにより、太陽光発電システム２の動作を制御する。

太陽電池コントローラ２２は、太陽電池モジュール２０の出力電圧と出力電流とに基づいて、コンバータ２１を駆動する。太陽電池コントローラ２２は、太陽電池モジュール２０から最大の出力電力が得られるように、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式でコンバータ２１を制御する。

具体的には、太陽電池コントローラ２２は、コンバータ２１を動作させ、太陽電池モジュール２０の出力電圧を変化させる。太陽電池モジュール２０の出力電圧を変化させると、太陽電池モジュール２０の出力電力が変化するので、太陽電池コントローラ２２は、太陽電池モジュール２０の出力電圧を変化させながら最大動作点を検索する。そして、太陽電池コントローラ２２は、コンバータ２１を駆動して、最大動作点を追従するように太陽電池モジュール２０の出力電圧を制御する。

この太陽電池コントローラ２２には、太陽電池モジュール２０の出力電流を検出する電流センサ２３が接続されている。太陽電池コントローラ２２には、太陽電池モジュール２０の出力電圧を検出する電圧センサ２４が接続されている。太陽電池コントローラ２２には、太陽電池モジュール２０の温度を検出する温度センサ２５が接続されている。

車両制御システム３は、太陽光発電システム２が搭載された車両を制御する。車両制御システム３は、高電圧バッテリ３０と、インバータ３１と、モータ３２と、車両コントローラ３３と、低電圧バッテリ３４とを主体に構成されている。

高電圧バッテリ３０は、太陽光発電システム２において発電された電力を充電する。高電圧バッテリ３０は、コンバータ２１の出力端子と接続されており、コンバータ２１で変換された所定電圧の電力が充電される。高電圧バッテリ３０は、低電圧バッテリ３４よりも電圧が高いバッテリが用いられる。また、高電圧バッテリ３０に充電された電力は、インバータ３１へ供給される。また、高電圧バッテリ３０に充電された電力は、太陽光発電システム２を構成する電気負荷及び車両制御システム３を構成する電気負荷のうち、必要な電気負荷にも供給される。なお、太陽光発電システム２において発電された電力を、インバータ３１及び必要な電気負荷に対して直接供給することもできる。

インバータ３１は、例えば三相インバータ回路によって構成される。インバータ３１は、車輪を駆動するモータ３２に接続されている。インバータ３１は、高電圧バッテリ３０又は太陽光発電システム２の出力電力を三相交流電力に変換してモータ３２に供給する。

車両コントローラ３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏインターフェースを主体に構成されている。車両コントローラ３３は、ＣＰＵがＲＯＭなどから処理内容に応じた各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに展開し、展開した各種プログラムを実行することにより、車両制御システム３の動作を制御する。

車両コントローラ３３は、車両の走行に必要な各種制御を行う。例えば車両コントローラ３３は、モータ３２の回転速度に応じてインバータ３１を制御したり、高電圧バッテリ３０の監視を行ったりする。

低電圧バッテリ３４は、太陽電池コントローラ２２及び車両コントローラ３３に対して電力を供給するバッテリである。

車両制御システム３は、車両の速度（車速）を検出する車速センサ３５が設けられている。車速センサ３５によって検出された車速の情報は、車両コントローラ３３に入力される。また、車速センサ３５によって検出された車速の情報は、車両コントローラ３３を介して太陽電池コントローラ２２に入力されたり、車速センサ３５から直接太陽電池コントローラ２２に入力されたりする。

このような車両システム１において、車両のパワースイッチ（又はイグニッションスイッチ）がオンの場合、すなわち、車両が走行中又は停車中の場合、車両制御システム３は、太陽光発電システム２の起動又は停止に関わらず、起動している。一方、車両のパワースイッチ（又はイグニッションスイッチ）がオフの場合、すなわち、車両が駐車中の場合、車両制御システム３は、太陽光発電システム２の停止時に停止し、太陽光発電システムの起動時に起動する。太陽光発電システム２において発電された電力を高電圧バッテリ３０に充電するにあたり、高電圧バッテリ３０を備える車両制御システム３側も起動している必要がある。そのため、車両制御システム３の起動及び停止を、太陽光発電システム２の起動及び停止と同期させている。なお、太陽光発電システム２が停止している状態であっても、太陽電池コントローラ２２は、低電圧バッテリ３４からの電力を受けて動作可能な状態となっている。

以下、図２から図３を参照し、車両システム１の動作について説明する。図２から図３に示すフローチャートは、太陽光発電システム２の停止後、太陽電池コントローラ２２によって所定の周期で実行される。

まず、ステップＳ１において、太陽電池コントローラ２２は、車速センサ３５を用いて、車速V_vehicleを取得する。

太陽電池コントローラ２２は、１日の中で太陽光発電システム２が起動した起動回数を計測する起動回数カウンタを備えている。ステップＳ２において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２の起動回数Ｎを取得する。

ステップＳ３において、太陽電池コントローラ２２は、車速V_vehicleから起動判断時間T_startを取得する。起動判断時間T_startは、太陽光発電システム２の停止後に太陽光発電システム２の起動を制限する時間に相当する。この起動判断時間T_startを設けることで、太陽光発電システム２が停止してから起動するまでの間に一定の期間が確保されるので、太陽光発電システム２の起動と停止とが頻繁に繰り返される事態を抑制することができる。

図４に示すように、起動判断時間T_startは、車速V_vehicleとの間に一定の関係性を有している。具体的には、起動判断時間T_startは、車速V_vehicleが最小（車速０ｋｍ／ｈ）のとき最も大きな値（基準値）となり、車速V_vehicleが大きいほど、基準値よりも短くなる傾向を有している。太陽電池コントローラ２２は、起動判断時間T_startと車速V_vehicleとの関係性を示すマップ又は計算式を保持しており、車速V_vehicleに基づいて起動判断時間T_startを取得する。したがって、起動判断時間T_startは、車速V_vehicleが大きいほど短く設定される。

なお、１日の中で太陽光発電システム２を初めて起動する場合、すなわち、起動回数Ｎが１である場合、基準値（車速V_vehicleが最小（車速０ｋｍ／ｈ）のときに値）が起動判断時間T_startとして設定される。

ステップＳ４において、太陽電池コントローラ２２は、電圧センサ２４を用いて、太陽電池モジュール２０の電圧を取得する。太陽光発電システム２が停止している場合、コンバータ２１も停止しているので、太陽電池モジュール２０の電圧は、開放端電圧V_ocに相当する。すなわち、ステップＳ４では、太陽電池モジュール２０の開放端電圧V_ocが取得される。

ステップＳ５において、太陽電池コントローラ２２は、電圧センサ２４のセンサ誤差V_errorを取得する。センサ誤差V_errorは、電圧を検出するときに生じる電圧センサ２４の検出誤差を示すものであり、電圧センサ２４の固有の特性値である。センサ誤差V_errorは、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ６において、太陽電池コントローラ２２は、温度センサ２５を用いて、太陽電池モジュール２０の温度（モジュール温度）T_solorを取得する。

ステップＳ７において、太陽電池コントローラ２２は、太陽電池モジュール２０から取得可能な最大電力P_maxを算出する。最大電力P_maxは、太陽電池モジュール２０の発電状態を示すパラメータである。最大電力P_maxは、ステップＳ４からＳ６までで取得した各パラメータに基づいて、以下に示す数式を用いて算出される。

同数式において、「Ａ」は比例定数である。「Ｉ_０」は、太陽電池モジュール２０の飽和電流である。「ｎ」は、理想係数、「ｋ_Ｂ」は、ボルツマン定数である。これらのパラメータは、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

このように、最大電力P_maxは、太陽電池モジュール２０の開放端電圧V_ocに基づいて推定される。また、最大電力P_maxは、モジュール温度T_solorが低いほど、低く推定される。同様に、最大電力P_maxは、センサ誤差V_errorが大きいほど、低く推定される。

ステップＳ８において、太陽電池コントローラ２２は、車両制御システム３がオフしているか否かを判断する。車両が走行中又は停車中の場合、車両制御システム３はオンしている。一方、車両が駐車中の場合、車両制御システム３はオフしている。車両制御システム３がオフしている場合には、ステップＳ８で肯定判定され、ステップＳ９に進む。一方、車両制御システム３がオンしている場合には、ステップＳ８で否定判定され、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ９において、太陽電池コントローラ２２は、全システムの起動エネルギE_sysを推定する。全システムの起動エネルギは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３が起動期間（起動動作の開始から終了までに必要な期間）に消費する電力量である。太陽光発電システム２及び車両制御システム３の起動には、リレーなどの電気負荷を動作させる必要がある。すなわち、全システムの起動エネルギE_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３に含まれる電気負荷が起動期間において消費する電気エネルギに相当する。全システムの起動エネルギE_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３に含まれる電気負荷の存在を前提に、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ１０において、太陽電池コントローラ２２は、全システムの消費電力P_sysを推定する。全システムの消費電力P_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３が起動した後に、太陽光発電システム２及び車両制御システム３が定常的に消費する電力に相当する。太陽光発電システム２及び車両制御システム３には電気負荷が含まれるため、起動後にも、定常的に消費する電力が存在する。全システムの消費電力P_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３に含まれる電気負荷の存在を前提に、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ１１において、太陽電池コントローラ２２は、全システムの起動エネルギE_sys、全システムの消費電力P_sys及び起動判断時間T_startに基づいて、下式を満たすように、全システムの起動電力しきい値P_thを算出する。

全システムの起動電力しきい値P_thは、全システムの起動エネルギE_sysを起動判断時間T_startで除算した除算値に、全システムの消費電力P_sysを加算した加算値として、又はこの加算値よりも大きな値として設定されている。すなわち、起動電力しきい値P_thは、起動判断時間T_startが経過したときに、全システムの消費電力P_sysのみならず、全システムの起動エネルギE_sysを賄うことができる電力として決定されている。

ステップＳ１２において、太陽電池コントローラ２２は、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_thよりも大きいか否かを判断する。最大電力P_maxが起動電力しきい値P_thよりも大きい場合には、ステップＳ１２で肯定判定され、ステップＳ１３に進む。一方、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_th以下の場合には、ステップＳ１２で否定判定され、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１３において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２を起動する。また、太陽電池コントローラ２２は、車両制御システム３に起動指令を出力し、車両制御システム３を起動する。車両制御システム３を起動することで、車両制御システム３が動作可能となるので、車両制御システム３が備える高電圧バッテリ３０への充電が可能となる。すなわち、本ステップＳ１３における車両制御システム３の起動は、ドライバー起因の起動ではなく、高電圧バッテリ３０への充電を目的とした起動となる。

ステップＳ１４において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysを推定する。太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysは、太陽光発電システム２が起動期間において消費する電力量である。太陽光発電システム２の起動には、リレーなどの電気負荷を動作させる必要がある。すなわち、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysは、太陽光発電システム２に含まれる電気負荷が起動期間において消費する電気エネルギに相当する。太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysは、太陽光発電システム２に含まれる電気負荷の存在を前提に、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ１５において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysを推定する。太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysは、太陽光発電システム２が起動した後に、太陽光発電システム２が定常的に消費する電力に相当する。太陽光発電システム２には電気負荷が含まれるため、起動後にも、定常的に消費する電力が存在する。太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysは、太陽光発電システム２に含まれる電気負荷の存在を前提に、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ１６において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sys、太陽光発電システム２の消費電力P_s-sys及び起動判断時間T_startに基づいて、下式を満たすように、太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thを算出する。

太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thは、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysを起動判断時間T_startで除算した値に、太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysを加算した加算値として、又はこの加算値よりも大きな値として設定されている。すなわち、起動電力しきい値P_thは、起動判断時間T_startが経過したときに、太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysのみならず、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sysを賄うことができる電力として決定されている。また、太陽光発電システム２の起動エネルギE_s-sys及び消費電力P_s-sysが全システムの起動エネルギE_sys及び消費電力P_sysよりも小さいため、太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thは、全システムの起動電力しきい値P_thよりも小さい。

ステップＳ１７において、太陽電池コントローラ２２は、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_s-thよりも大きいか否かを判断する。最大電力P_maxが起動電力しきい値P_s-thよりも大きい場合には、ステップＳ１７で肯定判定され、ステップＳ１８に進む。一方、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_s-th以下の場合には、ステップＳ１７で否定判定され、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１８において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２を起動する。

ステップＳ１９において、太陽電池コントローラ２２は、高電圧バッテリ３０に対して、太陽光発電システム２により発電された電力の充電を開始する。

ステップＳ２０において、太陽電池コントローラ２２は、モジュール発電電力P_solorを取得する。モジュール発電電力P_solorは、太陽電池モジュール２０が実際に発電している電力である。モジュール発電電力P_solorは、電流センサ２３により検出された出力電流、電圧センサ２４により検出された出力電圧に基づいて算出される。

ステップＳ２１において、太陽電池コントローラ２２は、車両制御システム３のオフ指令があるか否かを判断する。車両制御システム３のオフ指令は、車両コントローラ３３に入力されるパワースイッチのオフ信号などを用いて判断することができる。車両制御システム３のオフ指令があった場合には、ステップＳ２１で肯定判定され、ステップＳ２２に進む。一方、車両制御システム３のオフ指令がない場合には、ステップＳ２１で否定判定され、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２２において、太陽電池コントローラ２２は、全システムの停止判断時間T_stopを取得する。全システムの停止判断時間T_stopは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３の停止の可否を判断するための判断時間である。全システムの停止判断時間T_stopは、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。

ステップＳ２３において、太陽電池コントローラ２２は、モジュール発電電力P_solorが全システムの消費電力P_sysよりも小さくなっている状況が、全システムの停止判断時間T_stopよりも長い時間継続しているか否かを判断する。全システムの消費電力P_sysは、実験やシミュレーションを通じて取得した定数（ステップＳ９で取得した値）であってもよいし、太陽光発電システム２及び車両制御システム３で実際に消費される電力を直接検出してもよい。

太陽電池モジュール２０で発電を行い、発電した電力を高電圧バッテリ３０に充電するためには、太陽光発電システム２及び車両制御システム３を起動しておく必要がある。一方で、太陽電池モジュール２０が発電可能であっても、太陽電池モジュール２０の発電電力が小さく、モジュール発電電力P_solorが全システムの消費電力P_sysよりも小さい状況が継続した場合には、高電圧バッテリ３０の容量が低下してしまう。このようなケースでは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３を停止した方が好ましい。そこで、ステップＳ２３に示す判断が設けられている。

モジュール発電電力P_solorが全システムの消費電力P_sysよりも小さい状況が、停止判断時間T_stopにわたって継続している場合には、ステップＳ２３で肯定判定され、ステップＳ２４に進む。一方、モジュール発電電力P_solorが全システムの消費電力P_sysよりも小さい状況が、停止判断時間T_stopにわたって継続していない場合には、ステップＳ２３で否定判定され、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２４において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２を停止する。また、太陽電池コントローラ２２は、車両制御システム３に停止指令を出力し、車両制御システム３を停止する。

ステップＳ２５において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopを取得する。太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopは、太陽光発電システム２の停止の可否を判断するための判断時間である。太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopは、実験又はシミュレーションを通じて予め取得されており、ＲＯＭなどのメモリに格納されている。ステップＳ２５で取得される太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopは、ステップＳ２２で取得される全システムの停止判断時間T_stopよりも長く設定されている。

ステップＳ２６において、太陽電池コントローラ２２は、モジュール発電電力P_solorが太陽光発電システム２のシステム消費電力P_s-sysよりも小さい状況が、太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopよりも長い時間継続しているか否かを判断する。太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysは、実験やシミュレーションを通じて取得した定数（ステップＳ１５で取得した値）であってもよいし、太陽光発電システム２で実際に消費される電力を直接検出してもよい。

太陽電池モジュール２０で発電が可能であっても、太陽電池モジュール２０の発電電力が小さいことがある。よって、モジュール発電電力P_solorが太陽光発電システム２のシステム消費電力P_s-sysよりも小さい状況が継続した場合には、太陽光発電システム２を起動していることで、高電圧バッテリ３０の容量を低下させてしまう。このようなケースでは、太陽光発電システム２を停止した方が好ましい。そこで、ステップＳ２６に示す判断が設けられている。

モジュール発電電力P_solorが太陽光発電システム２の消費電力P_s-sysよりも小さい状況が、停止判断時間T_s-stopにわたって継続している場合には、ステップＳ２６で肯定判定され、ステップＳ２７に進む。一方、最大電力P_solorが太陽光発電システム２のシステム消費電力P_s-sysよりも小さい状況が、停止判断時間T_s-stopにわたって継続していない場合には、ステップＳ２６で否定判定され、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２７において、太陽電池コントローラ２２は、太陽光発電システム２を停止する。

このように本実施形態に係る車両システム１の制御方法は、車速V_vehicleを取得し、車速V_vehicleに基づいて起動判断時間T_startを設定する。そして、太陽光発電システム２の停止後、太陽電池モジュール２０の発電状態と起動判断時間T_startとに基づいて、太陽光発電システム２が起動可能か否かを判断し、太陽光発電システム２が起動可能と判断された場合に、太陽光発電システム２を起動する。起動判断時間T_startを設定する場合には、車速V_vehicleが大きいほど、起動判断時間を短く設定している。

太陽光発電システムが車両に搭載される場合、家屋又は土地に固定されている場合と比べ、太陽電池モジュールの発電状態の変動が大きい傾向にある。そのため、太陽光発電システムを起動したにも関わらず、太陽電池モジュールの発電状態が悪くなってしまった場合には、太陽電池モジュールから充分な電力を得ることができず、太陽光発電システムを停止する必要がある。太陽光発電システムの起動と停止とが頻繁に繰り返された場合には、バッテリの容量が低下してしまう。

この点、本実施形態に係る制御方法においては、太陽電池モジュール２０の発電状態と、起動判断時間T_startと考慮して起動の可否を判断している。これにより、太陽光発電システム２が停止した後、一定の期間にわたって太陽光発電システム２の起動を制限することができる。これにより、日射量が上昇し、太陽電池モジュール２０が電力を十分に発電することができる発電状態になってから、太陽光発電システム２を起動することができる。その結果、太陽光発電システム２の起動と停止が頻繁に繰り返されることを抑制することができる。

また、車速が大きい状況では、影などに起因する日射量の変動も早くなる。したがって、車速が大きい場合には、日射量がいったん低下したとしても、日射量がすぐさま回復することがある。すなわち、日射量の変動が早い状況では、太陽電池モジュールが電力を十分に発電することができる発電状態へと遷移し易い。しかしながら、起動判断時間が一律に固定されている状況では、太陽電池モジュールが電力を十分に発電することができる発電状態になっていたとしても、起動判断時間に到達していなければ、太陽光発電システムを起動することができない。その結果、バッテリへの充電機会を失ってしまうことなる。

この点、本実施形態に係る制御方法においては、車速V_vehicleが大きいほど、起動判断時間T_startを短く設定している。車速V_vehicleが大きく、日射量の変動が早い環境では、太陽電池モジュール２０が電力を十分に発電することができる発電状態へと遷移し易い。したがって、太陽電池モジュール２０が電力を十分に発電することができる発電状態へと早期に至る状況であれば、起動判断時間T_startを短く設定することで、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

また、本実施形態に係る車両システム１の制御方法は、太陽光発電システム２の起動の可否を判断する場合、システム起動エネルギE_sys、E_s-sysと、システム消費電力P_sys、P_s-sysとをそれぞれ推定する。太陽電池モジュール２０の発電状態として、太陽電池モジュール２０から取得可能な最大電力P_maxを推定する。システム起動エネルギE_sys、E_s-sysを起動判断時間T_startで除算した除算値に、システム消費電力P_sys、P_s-sysを加算した加算値を算出し、この加算値以上の値を起動電力しきい値P_th、P_s-thとして設定する。そして、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_th、P_s-thよりも大きい場合に、太陽光発電システム２の起動が可能と判断している。

本実施形態に係る制御方法によれば、起動判断時間T_startが経過したときに、システム消費電力P_sys、P_s-sysのみならず、システム起動エネルギE_sys、E_s-sysを賄うことができるだけの電力として、起動電力しきい値P_th、P_s-thが決定されている。これにより、太陽電池モジュール２０が十分な電力を発電することができる発電状態へと遷移した後に、システムを起動することができるので、システムの起動と停止とが頻繁に繰り返される事態を抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御方法によれば、車速V_vehicleが遅いときには起動判断時間T_startが長くなるが、起動電力しきい値P_th、P_s-thを下げることができる。その結果、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_th、P_s-thよりも大きくなる状況が早期に到来するので、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

また、図５に示すように、開放端電圧V_ocが高い場合には、センサ誤差の影響により、最大電力P_maxに対する誤差ΔＰａの幅が大きくなる。一方で、開放端電圧V_ocが低い場合には、同一のセンサ誤差であっても、最大電力P_maxに対する誤差ΔＰｂの幅が小さい。したがって、起動電力しきい値P_th、P_s-thを下げることで、低電圧側で演算された最大電力P_maxを利用して起動電力しきい値P_th、P_s-thと比較を行う頻度が高くなる。これにより、最大電力P_maxの推定誤差を低減することが可能となる。

本実施形態に係る車両システム１の制御方法において、車両システム１は、高電圧バッテリ３０を備えた車両を制御する車両制御システム３を含む。車両が走行中又は停車中の場合、車両制御システム３は、太陽光発電システム２の起動又は停止に関わらず起動している。この場合、システム起動エネルギE_s-sysは、太陽光発電システム２が起動期間に消費する電力量であり、システム消費電力P_s-sysは、太陽光発電システム２が起動後に消費する電力である。一方、車両が駐車中の場合、車両制御システム３は、太陽光発電システム２の停止時に停止し、太陽光発電システム２の起動時に起動する。この場合、システム起動エネルギE_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３が起動期間に消費する電力量であり、システム消費電力P_sysは、太陽光発電システム２及び車両制御システム３が起動後に消費する電力である。

本実施形態に係る制御方法によれば、起動判断時間T_startが経過したときに、システム消費電力P_sys、P_s-sysのみならず、システム起動エネルギE_sys、E_s-sysを賄うことができるだけの電力として、起動電力しきい値P_th、P_s-thが決定されている。これにより、太陽電池モジュール２０が十分な電力を発電することができる発電状態へと遷移した後に、システムを起動することができるので、システムの起動と停止とが頻繁に繰り返される事態を抑制することができる。

本実施形態に係る制御方法によれば、車速V_vehicleが遅いときには起動判断時間T_startが長くなるが、起動電力しきい値P_th、P_s-thを下げることができる。その結果、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_th、P_s-thよりも大きくなる状況が早期に到来するので、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

また、図５に示すように、開放端電圧V_ocが高い場合には、センサ誤差の影響により、最大電力P_maxに対する誤差ΔＰａの幅が大きくなる。一方で、開放端電圧V_ocが低い場合には、同一のセンサ誤差であっても、最大電力P_maxに対する誤差ΔＰｂの幅が小さい。したがって、起動電力しきい値P_th、P_s-thを下げることで、低電圧側で演算された最大電力P_maxを利用する頻度が高くなる。これにより、最大電力P_maxの推定誤差を低減することが可能となる。

本実施形態に係る制御方法において、起動判断時間T_startは、停車中と駐車中とで同じ値に設定されている。そして、停車中における起動電力しきい値、すなわち、太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thは、駐車中における起動電力しきい値、すなわち、全システムの起動電力しきい値P_thよりも小さい。

停車中は車両制御システム３がすでに起動しているため、新たに太陽光発電システム２を起動するのみでよい。このため、太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thは、全システムの起動電力しきい値P_thよりも小さくすることができる。よって、停車中においては、最大電力P_maxが太陽光発電システム２の起動電力しきい値P_s-thよりも大きくなる状況が早期に到来するので、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

本実施形態に係る制御方法において、１日の中で太陽光発電システム２を初めて起動する場合には、車速V_vehicleに関わらず、車速V_vehicleが最小のときに設定される基準値を、起動判断時間T_startとして設定している。

１日の中で太陽光発電システム２を初めて起動する場合には、朝方又は午前中といった状況が多いことが予想され、日射量の上昇が遅い。この点、本実施形態に係る方法によれば、初回の太陽光発電システム２の起動時の場合には、起動判断時間T_startが長くなるが、起動電力しきい値P_th、P_s-thを下げることができる。その結果、最大電力P_maxが起動電力しきい値P_th、P_s-thよりも大きくなる状況が早期に到来するので、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

本実施形態に係る制御方法は、太陽光発電システム２の起動後、モジュール発電電力（太陽電池モジュール２０の出力電力）P_solorを取得し、モジュール発電電力P_solorがシステム消費電力P_sys、P_s-sysよりも小さい状態が、所定の停止判断時間T_stop、T_s-stopにわたって継続した場合、起動しているシステムを停止している。この場合、走行中又は停車中における停止判断時間、すなわち、太陽光発電システム２の停止判断時間T_s-stopは、駐車中における停止判断時間、すなわち、全システムのT_stopよりも長く設定される。

太陽光発電システム２が停止するまでの期間を長くすることができるので、走行中又は停車中において起動と停止とが頻繁に繰り返されることを抑制することできる。

本実施形態に係る制御方法は、電圧センサ２４を用いて、太陽光発電システム２が停止しているときの太陽電池モジュール２０の開放端電圧V_ocを検出し、開放端電圧V_ocに基づいて最大電力P_maxを推定している。

最大電力P_maxを推定することで、太陽電池モジュール２０の発電状態を適切に判断することができる。これにより、太陽光発電システム２の起動の可否を適切に判断することができる。

本実施形態に係る制御方法は、太陽電池モジュール２０の温度T_solorを検出し、温度T_solorが低いほど、最大電力P_maxを低く推定している。

この方法によれば、太陽電池モジュール２０の温度特性を考慮することができるので、最大電力P_maxの推定を精度よく行うことができる。

本実施形態に係る制御方法は、センサ誤差（電圧センサ２４の検出誤差）V_errorを取得し、センサ誤差V_errorが大きいほど、最大電力P_maxを低く推定している。

センサ誤差V_errorが大きい場合には、太陽光発電システム２を起動したときに、太陽電池モジュール２０から実際に出力される電力が、最大電力P_maxよりも低くなることがある。センサ誤差V_errorを考慮することで、太陽光発電システム２の起動の可否を適切に判断することができるので、高電圧バッテリ３０に電力を充電することができないという事態を抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両システム１は、光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池モジュール２０を用いて発電を行う太陽光発電システム２と、太陽光発電システム２から出力される電力を充電する高電圧バッテリ３０とを有し、車両に搭載されている。この車両システムは、車速V_vehicleを検出する車速センサ３５と、太陽電池コントローラ２２と、を有している。太陽電池コントローラ２２は、上述した各制御方法を実行する。

この車両システム１によれば、車速V_vehicleが大きいほど、起動判断時間T_startを短く設定することができる。車速V_vehicleが大きく、日射量の変動が早い環境では、太陽電池モジュール２０が電力を十分に発電することができる発電状態へと遷移し易い。したがって、太陽電池モジュール２０が電力を十分に発電することができる発電状態へと早期に至る状況であれば、起動判断時間T_startを短く設定することで、起動可能との判断を早期に行うことができる。これにより、日射量が十分に上昇してから起動するまでの時間を早くすることができるので、高電圧バッテリ３０の充電機会を増やすことができる。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１ 車両システム
２ 太陽光発電システム
３ 車両制御システム
２０ 太陽電池モジュール
２１ コンバータ
２２ 太陽電池コントローラ
２３ 電流センサ
２４ 電圧センサ
２５ 温度センサ
３０ 高電圧バッテリ
３１ インバータ
３２ モータ
３３ 車両コントローラ
３４ 低電圧バッテリ
３５ 車速センサ

Claims (10)

1. 光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池を用いて発電を行う太陽光発電システムと、前記太陽光発電システムから出力される電力を充電するバッテリとを有し、車両に搭載される車両システムの制御方法において、
   前記車両の速度を取得し、
   前記車両の速度に基づいて、前記太陽光発電システムの停止後に前記太陽光発電システムの起動を制限する時間である起動判断時間を設定し、
   前記太陽光発電システムの停止後、前記太陽電池の発電状態と、前記起動判断時間とに基づいて、前記太陽光発電システムが起動可能か否かを判断し、
   前記太陽光発電システムが起動可能と判断された場合に、前記太陽光発電システムを起動するものであり、
   前記起動判断時間を設定する場合、
   前記車両の速度が大きいほど、前記起動判断時間を短く設定する
   車両システムの制御方法。
2. 前記太陽光発電システムの起動の可否を判断する場合、
   起動に必要な起動期間に消費する電力量であるシステム起動エネルギと、起動後に消費する電力であるシステム消費電力とをそれぞれ推定し、
   前記太陽電池の発電状態として、前記太陽電池から取得可能な最大電力を推定し、
   前記システム起動エネルギを前記起動判断時間で除算した除算値に、前記システム消費電力を加算した加算値を算出し、前記加算値以上の値を起動電力しきい値として設定し、
   前記最大電力が前記起動電力しきい値よりも大きい場合に、前記太陽光発電システムの起動が可能と判断する
   請求項１記載の車両システムの制御方法。
3. 前記車両システムは、
   前記バッテリを備えた前記車両を制御する車両制御システムを含み、
   前記車両が走行中又は停車中の場合、
   前記車両制御システムは、前記太陽光発電システムの起動又は停止に関わらず起動しており、
   前記システム起動エネルギは、前記太陽光発電システムが起動期間に消費する電力量であり、前記システム消費電力は、前記太陽光発電システムが起動後に消費する電力であり、
   前記車両が駐車中の場合、
   前記車両制御システムは、前記太陽光発電システムの停止時に停止し、前記太陽光発電システムの起動時に起動し、
   前記システム起動エネルギは、前記太陽光発電システム及び前記車両制御システムが起動期間に消費する電力量であり、前記システム消費電力は、前記太陽光発電システム及び前記車両制御システムが起動後に消費する電力である
   請求項２記載の車両システムの制御方法。
4. 前記起動判断時間は、前記停車中と前記駐車中とで同じ値に設定され、
   前記停車中における前記起動電力しきい値は、前記駐車中における前記起動電力しきい値よりも小さい
   請求項３記載の車両システムの制御方法。
5. １日の中で前記太陽光発電システムを初めて起動する場合には、前記車両の速度に関わらず、前記車両の速度が最小のときに設定される基準値を、前記起動判断時間として設定する
   請求項１又は２記載の車両システムの制御方法。
6. 前記太陽光発電システムの起動後、前記太陽電池の出力電力を取得し、
   前記太陽電池の出力電力が前記システム消費電力よりも小さい状況が、所定の停止判断時間にわたって継続した場合、起動しているシステムを停止し、
   前記走行中又は前記停車中における前記停止判断時間は、前記駐車中における前記停止判断時間よりも長く設定される
   請求項３又は４記載の車両システムの制御方法。
7. 電圧センサを用いて、前記太陽光発電システムが停止しているときの前記太陽電池の開放端電圧を検出し、
   前記太陽電池の開放端電圧に基づいて、前記最大電力を推定する
   請求項２記載の車両システムの制御方法。
8. 前記太陽電池の温度を検出し、
   前記太陽電池の温度が低いほど、前記最大電力を低く推定する
   請求項７記載の車両システムの制御方法。
9. 前記電圧センサの検出誤差を取得し、
   前記検出誤差が大きいほど、前記最大電力を低く推定する
   請求項７又は８記載の車両システムの制御方法。
10. 光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池を用いて発電を行う太陽光発電システムと、前記太陽光発電システムから出力される電力を充電するバッテリとを有し、車両に搭載される車両システムにおいて、
    前記車両の速度を検出する車速センサと、
    コントローラと、を有し、
    前記コントローラは、
    前記車両の速度に基づいて、前記太陽光発電システムの停止後に前記太陽光発電システムの起動を制限する時間である起動判断時間を設定し、
    前記太陽光発電システムの停止後、前記太陽電池の発電状態と、前記起動判断時間とに基づいて、前記太陽光発電システムが起動可能か否かを判断し、
    前記太陽光発電システムが起動可能と判断された場合に、前記太陽光発電システムを起動するものであり、
    前記起動判断時間を設定する場合、
    前記車両の速度が大きいほど、前記起動判断時間を短く設定する
    車両システム。

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