JP6953997B2 - 充電制御システム及び充電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ソーラーパネルを用いた充電制御システム及び当該システムで実行される充電制御方法に関する。

例えば、特許文献１に、ソーラーパネルの発電電力をまず一時蓄電用バッテリーであるソーラーバッテリーへ充電し、その後ソーラーバッテリーに蓄電した電力を用いてメインバッテリーを充電する処理を行うことによって、充電効率を向上させたシステムが開示されている。

特開２０１４−００７９３７号公報

上記特許文献１に記載されたシステムでは、ソーラーバッテリーの蓄電量（ＳＯＣ）の変化に応じて、ソーラーバッテリーへの充電とソーラーバッテリーからの放電とを単純に切り替えている。このため、ソーラーパネルの発電電力が大きいときには、システムにおける発電電力の利用効率が低下してしまう場合がある。

また、ソーラーバッテリーの充電と放電とを交互に行う処理は、ソーラーバッテリー自体やソーラーパネルとメインバッテリーとを接続するリレー回路の耐久性及び寿命に影響を及ぼす。このため、むやみにバッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を増加させることは、システム上好ましくない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ソーラーパネルの発電電力の利用効率低下を抑制しつつ、バッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を低減できる、充電制御システム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、本発明の一態様は、太陽光で発電するソーラーパネルと、充放電可能な第１バッテリーと、充放電可能な第２バッテリーと、ソーラーパネル、第１バッテリー、及び第２バッテリーと接続され、ソーラーパネルの発電電力を第１バッテリーに充電する処理と第１バッテリーに蓄積された電力を第２バッテリーに間接充電する処理とを第１バッテリーの蓄電量に応じて繰り返し行う第１モード、及びソーラーパネルの発電電力を第２バッテリーに直接充電する第２モードを、少なくともソーラーパネルの発電電力に基づいて切り替える制御部と、を備える、ことを特徴とする。

上記一態様の制御では、少なくともソーラーパネルの発電電力に基づいて、第１モードと第２モードとを切り替える。これにより、発電電力の利用効率が低いままバッテリー充電が行われてしまうことを防ぐことができる。また、第２モードを実行するので、第１モードによる第１バッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができる。

この一態様において、制御部は、ソーラーパネルの発電電力がその発電電力の利用効率が相対的に高くなるモードが切り替わる第１閾値を跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミングでモードを切り替えることができる。

上記制御では、ソーラーパネルの発電電力が第１閾値を跨いで変化しても直ぐにモードを切り替えないので、ソーラーパネルの発電電力の瞬間的な変動によって、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうこと（制御チャタリング）を回避することができる。

この一態様において、制御部は、第２モードを実行中に、ソーラーパネルの発電電力が第１閾値よりも小さい第２閾値以下になれば、第１モードに切り替えてもよい。

上記制御では、第２閾値を、充電制御システムにおけるソーラーパネルの発電電力利用効率の低下が許容される下限の電力値に設定しておくことで、第２モードを継続して実行することができる。これにより、第１モードによる第１バッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができる。

このとき、制御部は、ソーラーパネルの発電電力が第１閾値から第２閾値の間にあって第２モードを実行中に、所定の期間における第１閾値を超えた累積発電電力量が、第１閾値を超えない累積発電電力量よりも低下すれば、第１モードに切り替えるようにしてもよい。

上記制御では、ソーラーパネルの発電電力が下限の電力値に達しなくても、累積発電電力量に基づいてソーラーパネルの発電電力利用効率が著しく低下したと判断されれば、第２モードから第１モードへ充電モードを切り替えることができる。これにより、第１モードによる第１バッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができると共に、発電電力利用効率が低いまま第２モードによる充電処理が行われることを防止できる。

また、上記一態様において、制御部は、第１モードを実行中にソーラーパネルの発電電力が第１閾値を超えた場合、モードを切り替えてから所定時間が経過すれば第２モードに切り替えるようにしてもよい。

上記制御によれば、ソーラーパネルの発電電力が、第１閾値を超えても所定時間が経過するまでは、第１モードを継続して実行することができる。これにより、ソーラーパネルの発電電力の瞬間的な変動によって、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうことを回避することができる。

また、上記一態様において、制御部は、第２モードに切り替えた場合、ソーラーパネルの発電電力が第１閾値よりも大きい第３閾値を超えていれば、ソーラーパネルの発電電力のうち少なくとも第３閾値の電力分を第２バッテリーに直接充電し、かつ、直接充電しない残りの余剰電力を第１バッテリーに充電してもよい。

上記制御によれば、例えば、第２バッテリーが充電のために最低限必要とする所定の電力値を設定しているような場合、ソーラーパネルの発電電力が所定の電力値（＝第３閾値）を上回るときには、第２モードを実行しつつ所定の電力値（第３閾値）を超えた余剰電力分を第１バッテリーに充電する。これにより、余剰電力を廃棄するなど、発電電力の無駄が生じなくなる。

このとき、制御部は、ソーラーパネルの発電電力が第３閾値を超えていても第１バッテリーの蓄電量が所定の上限値まで上昇した場合には、余剰電力による第１バッテリーの充電を行わないようにすることができる。この制御によって、第１バッテリーが上限値を超えて充電され、過充電状態になってしまうことを回避できる。

また、上記一態様において、制御部は、第２モードに切り替えた場合、ソーラーパネルの発電電力が第３閾値を超えていなければ、ソーラーパネルの発電電力の全てを第２バッテリーに直接充電し、かつ、第３閾値に満たない不足している電力分を第１バッテリーから第２バッテリーへ充電してもよい。

上記制御によれば、例えば、第２バッテリーが充電のために最低限必要とする所定の電力値を設定しているような場合、ソーラーパネルの発電電力が所定の電力値（＝第３閾値）を下回るときには、この所定の電力値（第３閾値）に満たない不足電力分を第１バッテリーから持ち出して第２バッテリーに充電することで、第２モードの実行を継続する。これにより、第２モードから直ぐに第１モードに切り替えられしまうことを防ぐことができ、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうことを回避することができる。

このとき、制御部は、ソーラーパネルの発電電力が第３閾値を超えていなくても第１バッテリーの蓄電量が所定の下限値まで低下した場合には、第１モードに切り替えることができる。この制御によって、第１バッテリーが下限値を下回って放電され、過放電状態になってしまうことを回避できる。

また、上述した充電制御システムの制御部が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与える充電制御方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態でコンピュータに導入されてもよい。

以上述べたように、本発明の充電制御システムによれば、ソーラーパネルの発電電力の利用効率低下を抑制しつつ、バッテリーの充電と放電とを交互に行う処理の回数を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る充電制御システムの構成例を示す図 ソーラーパネルの発電電力とシステムの利用効率との関係を示す図 充電制御部が実行する第１の充電制御の処理手順を説明するフローチャート 第１の充電制御におけるモード切り替えタイミングを示す図 第２モードの充電処理における発電電力の変動例を示す図 充電制御部が実行する第２の充電制御の処理手順を説明するフローチャート 第２の充電制御におけるモード切り替えタイミングを示す図 第２モードの充電処理における発電電力の変動例を示す図

［概要］
本発明のソーラーパネルを用いた充電制御システム及び充電制御方法は、ソーラーパネルの発電電力の大きさに基づいて、システムにおける発電電力の利用効率が相対的に高くなる方の充電モードに切り替えてバッテリーへの充電を実施する。これにより、発電電力の利用効率が低いままバッテリー充電が行われてしまうことを防ぐことができる。

［システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る充電制御システム１の構成例を示す図である。図１に例示した本充電制御システム１は、ソーラーパネル１１と、ソーラーバッテリー１２と、駆動用バッテリー１３と、充電制御部１４と、バッテリー監視部１５とを、備えている。図１においては、電力が流れる配線を実線で示し、電力以外の制御信号などが流れる配線を破線で示している。

ソーラーパネル１１は、太陽光の照射を受けて発電を行う、例えば太陽電池モジュールである。ソーラーパネル１１で発電される電力の量は、日射強度に依存する。ソーラーパネル１１で発電された電力は、充電制御部１４に出力される。このソーラーパネル１１は、例えば車両のルーフなどに設置することができる。

ソーラーバッテリー１２は、例えば鉛蓄電池やニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。このソーラーバッテリー１２は、ソーラーパネル１１の発電電力によって充電可能に、また自らが蓄えている電力を駆動用バッテリー１３へ放電可能に、充電制御部１４と接続されている。ソーラーバッテリー１２は、請求項における「第１バッテリー」に相当する。

駆動用バッテリー１３は、例えば鉛蓄電池やニッケル水素電池などの、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。この駆動用バッテリー１３は、ソーラーパネル１１の発電電力によって充電可能に、またソーラーバッテリー１２の蓄電電力によって充電可能に、充電制御部１４と接続されている。駆動用バッテリー１３は、図示しない車両を駆動させるための所定の機器と接続されており、当該機器の動作に必要な電源電力を供給する。駆動用バッテリー１３は、請求項における「第２バッテリー」に相当する。

バッテリー監視部１５は、駆動用バッテリー１３の蓄電量（ＳＯＣ）を監視できるように構成されており、監視の結果を充電制御部１４などに通知することを行う。このバッテリー監視部１５は、後述する充電制御部１４の制御によって駆動用バッテリー１３への充電が行われている間だけ、所定のバッテリーから電源が供給され、駆動用バッテリー１３の蓄電量（ＳＯＣ）を監視することができる。

充電制御部１４は、ソーラーパネル１１、ソーラーバッテリー１２、駆動用バッテリー１３、及びバッテリー監視部１５と、接続されている。この充電制御部１４は、ソーラーバッテリー１２の蓄電量（ＳＯＣ）を監視しており、ソーラーパネル１１から入力される発電電力Ｘの大きさ及びソーラーバッテリー１２の蓄電量に基づいて、その発電電力Ｘを用いた各バッテリーへの充電を制御できるように構成されている。具体的には、少なくともソーラーパネル１１の発電電力Ｘに基づいて、その発電電力Ｘの利用効率が向上するように第１モードと第２モードとを切り替える。

第１モードによる充電処理とは、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘをソーラーバッテリー１２に充電する処理Ａと、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘとソーラーバッテリー１２に蓄積された電力とを駆動用バッテリー１３に充電する処理Ｂとを、ソーラーバッテリー１２の蓄電量に応じて繰り返し行う処理である。具体的には、ソーラーバッテリー１２の蓄電量が所定の上限値に達するまで処理Ａが行われ、その後ソーラーバッテリー１２の蓄電量が所定の下限値に達するまで処理Ｂが行われることが、繰り返し実行される。すなわち、この第１モードによる充電処理は、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘを、ソーラーバッテリー１２を介して駆動用バッテリー１３へ間接的に充電する処理である。

一方、第２モードによる充電処理とは、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘの全部又は一部を駆動用バッテリー１３に直接的に充電する処理である。

充電制御システム１におけるソーラーパネル１１の発電電力Ｘの利用効率は、図２に示すように、所定の閾値α（請求項における「第１閾値」に対応）のポイントにおいて、第１モードによる充電処理と第２モードによる充電処理とで高低関係が切り替わる。従って、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値α以下であれば、第２モードよりも第１モードで充電処理した方が相対的に発電電力利用効率は高くなり、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値αを超えれば、第１モードよりも第２モードで充電処理した方が相対的に発電電力利用効率は高くなる。

なお、この閾値αは、充電制御システム１に用いられるＤＣＤＣコンバータ（図示せず）による電力消費、充電制御部１４とソーラーバッテリー１２とを接続する配線による電力損失（配線損失）、ソーラーバッテリー１２の充放電効率に基づく電力損失（充放電損失）、及びバッテリー監視部１５を作動させるための電源供給による電力損失（電源損失）などに基づいて、求めることが可能である。

この充電制御部１４は、例えば、ソーラーＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４ａ及びリレー回路１４ｂを含んで構成される。ソーラーＥＣＵ１４ａは、所定の電力変換機能を有しており、ソーラーパネル１１の発電電力を所定の電圧に変換（昇圧／降圧）してソーラーバッテリー１２の蓄電することが可能であり、またソーラーバッテリー１２に蓄電された電力を所定の電圧に変換（昇圧／降圧）して駆動用バッテリー１３に放出することが可能である。また、ソーラーＥＣＵ１４ａは、第１モードにおける処理Ａを行っている間は、リレー回路１４ｂを作動させて、充電制御部１４と駆動用バッテリー１３との接続を遮断する。なお、リレー回路１４ｂが作動している間は、バッテリー監視部１５への電源供給が停止される。

［システムが実行する制御］
次に、図３乃至図８をさらに参照して、本発明の一実施形態に係る充電制御システム１が実行する充電制御を説明する。

＜第１の充電制御＞
図３は、充電制御システム１の充電制御部１４が実行する第１の充電制御の処理手順を説明するフローチャートである。図４は、第１の充電制御における第１モードと第２モードとの間の切り替えタイミングを示す図である。図５は、第２モードの充電処理における発電電力Ｘの変動例を示す図である。

図３に示した第１の充電制御は、例えば電源オンなどによって充電制御システム１が稼働すると開始され、例えば電源オフなどによって充電制御システム１が停止するまで繰り返し実行される。

ステップＳ３０１：今実行されている充電モードが、第１モードであるのか第２モードであるのかが判断される。なお、充電制御システム１が稼働した直後の充電モードは、例えば、第１モード及び第２モードのいずれかを予めデフォルトとして設定しておいてもよいし、稼働直後のソーラーパネル１１の発電電力Ｘに基づいて決定されてもよい。充電モードが第１モードである場合、ステップＳ３０２に処理が進む。充電モードが第２モードである場合、ステップＳ３０６に処理が進む。

ステップＳ３０２：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、その利用効率が第１モードよりも第２モードの方が相対的に高くなる閾値αを越えたか否かが判断される。発電電力Ｘが閾値αを超えた場合（Ｓ３０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３に処理が進む。一方、発電電力Ｘが閾値αを超えない場合（Ｓ３０２、Ｎｏ）、ステップＳ３０２の処理が再び判断される。

ステップＳ３０３：前回に第１モードから第２モードへ切り替えてから経過した時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達したか否かが判断される。この判断は、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値αを跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミング（Ｔ２≧Ｔ１）でモードを切り替えるために行われる。所定時間Ｔ１は、例えば、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘに基づいて決定される、第１モードで実行される発電電力Ｘをソーラーバッテリー１２に充電する処理とソーラーバッテリー１２に蓄積された電力を駆動用バッテリー１３に充電する処理とに必要な時間に設定することができる。

経過時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達した場合（Ｓ３０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に処理が進む（図４の処理（１））。一方、経過時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達していない場合（Ｓ３０３、Ｎｏ）、ステップＳ３０２に処理が戻る。

ステップＳ３０４：充電モードが第１モードから第２モードへ切り替えられる。これにより、第２モードによる充電処理が実行される。第１の充電制御では、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘの全部が駆動用バッテリー１３に直接的に充電される。充電モードが切り替えられると、ステップＳ３０５に処理が進む。

ステップＳ３０５：これまでの経過時間Ｔ２がリセットされて、経過時間Ｔ２の計時が新たに開始される。計時が新たに開始されると、充電モードを判断するステップＳ３０１に処理が戻る。

ステップＳ３０６：累積発電電力量Ｓ１及びＳ２の累積が開始される。この累積発電電力量Ｓ１は、図５に示すように、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのうち、閾値αを超えた電力分を所定の期間だけ累積的に積分した量である。また、累積発電電力量Ｓ２は、図５に示すように、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのうち、閾値α以下の電力分を所定の期間だけ累積的に積分した量である。累積発電電力量の累積が開始されると、ステップＳ３０７に処理が進む。

ステップＳ３０７：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、その利用効率が第２モードよりも第１モードの方が相対的に高くなる閾値α以下になったか否かが判断される。発電電力Ｘが閾値α以下になった場合（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０８に処理が進む。一方、発電電力Ｘが閾値α以下になっていない場合（Ｓ３０７、Ｎｏ）、ステップＳ３０７の処理が再び判断される。

ステップＳ３０８：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、閾値αよりも小さい所定の閾値β（請求項における「第２閾値」に対応）を超えているか否かが判断される。この判断は、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値αを跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミング（Ｘ≦β）でモードを切り替えるために行われる。閾値βは、充電制御システム１においてソーラーパネル１１の発電電力Ｘを利用する効率が著しく低下すると判断されるポイントに設定することができる。例えば、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘよりもバッテリー監視部１５で消費される電力の方が多ければ、発電電力Ｘを駆動用バッテリー１３に充電する利点がないため、このバッテリー監視部１５で消費される電力を閾値βと設定してもよい。

発電電力Ｘが閾値βを超えている場合（Ｓ３０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９に処理が進む（図４の処理（２））。一方、発電電力Ｘが閾値βを超えていない場合（Ｓ３０８、Ｎｏ）、ステップＳ３１０に処理が進む。

ステップＳ３０９：累積発電電力量Ｓ２が累積発電電力量Ｓ１を越えたか否かが判断される。この判断も、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値αを跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミング（Ｓ２＞Ｓ１）でモードを切り替えるために行われる。この累積発電電力量Ｓ１と累積発電電力量Ｓ２とを比較することで、第２モードによる充電処理において利用効率が低下したことを検出することが可能となる。

累積発電電力量Ｓ２が累積発電電力量Ｓ１を越えた場合（Ｓ３０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ３１０に処理が進む（図４の処理（３））。一方、累積発電電力量Ｓ２が累積発電電力量Ｓ１を越えていない場合（Ｓ３０９、Ｎｏ）、ステップＳ３０７に処理が戻る。

ステップＳ３１０：充電モードが第２モードから第１モードへ切り替えられる。これにより、第１モードによる充電処理が実行される。第１の充電制御では、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘをソーラーバッテリー１２に充電する処理Ａと、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘとソーラーバッテリー１２に蓄積された電力とを駆動用バッテリー１３に充電する処理Ｂとが、ソーラーバッテリー１２の蓄電量に応じて繰り返し行われる。充電モードが切り替えられると、ステップＳ３１１に処理が進む。

ステップＳ３１１：累積発電電力量Ｓ１及びＳ２がリセットされる。累積発電電力量がリセットされると、充電モードを判断するステップＳ３０１に処理が戻る。

＜第２の充電制御＞
図６は、充電制御システム１の充電制御部１４が実行する第２の充電制御の処理手順を説明するフローチャートである。図７は、第２の充電制御における第１モードと第２モードとの間の切り替えタイミングを示す図である。図８は、第２モードの充電処理における発電電力Ｘの変動例を示す図である。

図６に示す第２の充電制御は、上述した図３に示す第１の充電制御と比べて、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７の処理が異なる。以下、この異なる処理を中心に、第２の充電制御を説明する。

ステップＳ３０１：今実行されている充電モードが、第１モードであるのか第２モードであるのかが判断される。充電モードが第１モードである場合、ステップＳ６０１に処理が進む。充電モードが第２モードである場合、ステップＳ３０６に処理が進む。

ステップＳ６０１：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、閾値αよりも大きい所定の閾値γ（請求項における「第３閾値」に対応）を超えているか否かが判断される。この判断は、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、駆動用バッテリー１３において予め設定されている充電に最低限必要な電力値である充電許可電力値を満足するか否かを判断するために行われる。よって、閾値γは、この充電許可電力値に設定することができる。

発電電力Ｘが閾値γを超えた場合（Ｓ６０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３に処理が進む。一方、発電電力Ｘが閾値γを超えない場合（Ｓ６０１、Ｎｏ）、ステップＳ６０１の処理が再び判断される。

ステップＳ３０３：前回に第１モードから第２モードへ切り替えてから経過した時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達したか否かが判断される。経過時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達した場合（Ｓ３０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０２に処理が進む。一方、経過時間Ｔ２が所定時間Ｔ１に達していない場合（Ｓ３０３、Ｎｏ）、ステップＳ６０１に処理が戻る。

ステップＳ６０２：充電モードが第１モードから第２モードへ切り替えられる。これにより、第２モードによる充電処理が実行される。第２の充電制御では、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘの一部である閾値γまでの電力分が、駆動用バッテリー１３に直接的に充電される。充電モードが切り替えられると、ステップＳ３０５に処理が進む。

ステップＳ３０６：累積発電電力量Ｓ１及びＳ２の累積が開始される。累積発電電力量の累積が開始されると、ステップＳ６０３に処理が進む。

ステップＳ６０３：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、閾値γ以下か否かが判断される。この判断も、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、駆動用バッテリー１３において予め設定されている充電に最低限必要な充電許可電力値を満足するか否かを判断するために行われる。発電電力Ｘが閾値γ以下である場合（Ｓ６０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０４に処理が進む（図７の範囲（４））。一方、発電電力Ｘが閾値γを超える場合（Ｓ６０３、Ｎｏ）、ステップＳ６０５に処理が進む（図７の範囲（５））。

ステップＳ６０４：ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが、所定の下限値Ｌを超えるか否かが判断される。この判断は、ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが過放電状態に至ってしまうことを回避するために行われる。よって、下限値Ｌは、過放電状態となる蓄電量に基づいて設定される。蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが下限値Ｌを超える場合（Ｓ６０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に処理が進む。一方、蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが下限値Ｌ以下である場合（Ｓ６０４、Ｎｏ）、ステップＳ３１０に処理が進む。

ステップＳ３０７：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、閾値α以下になったか否かが判断される。発電電力Ｘが閾値α以下になった場合（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０８に処理が進む。一方、発電電力Ｘが閾値αを超えている場合（Ｓ３０７、Ｎｏ）、ステップＳ６０７に処理が進む。

ステップＳ６０５：ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが、所定の上限値Ｈ未満か否かが判断される。この判断は、ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが過充電状態に至ってしまうことを回避するために行われる。よって、上限値Ｈは、過充電状態となる蓄電量に基づいて設定される。蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが上限値Ｈ未満である場合（Ｓ６０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０６に処理が進む。一方、蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが上限値Ｈ以上である場合（Ｓ６０５、Ｎｏ）、ステップＳ６０３に処理が戻る。

ステップＳ６０６：ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのうち、閾値γを超える電力分、すなわち駆動用バッテリー１３に直接充電されない残りの余剰電力を、ソーラーバッテリー１２に蓄電する処理（余剰分蓄電）が実施される。図８に示すように、発電電力Ｘが閾値γを超えている「余剰」期間は、余剰電力がソーラーバッテリー１２に蓄電されて蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが上昇する。余剰分蓄電が実施されると、ステップＳ６０３に処理が戻る。

ステップＳ６０７：閾値γの電力分を満足するために、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘで不足している電力分を、ソーラーバッテリー１２から放電して駆動用バッテリー１３へ充電する処理（不足分充電）が実施される。図８に示すように、発電電力Ｘが閾値γを下回っている「不足」期間は、ソーラーバッテリー１２から駆動用バッテリー１３へ電力が持ち出されて蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが下降する。不足分充電が実施されると、ステップＳ６０３に処理が戻る。

＜充電制御の変形例＞
なお、上記ステップＳ３０７、Ｓ３０８、Ｓ３０９、及びＳ６０３においては、瞬間的な発電電力Ｘの変動に伴って充電モードの瞬間的な切り替えが生じないように、所定時間（例えば１分間）の経過を待ってから判断を行うようにしてもよい。

また、上記ステップＳ３０２、Ｓ３０７、Ｓ３０８、Ｓ６０１、及びＳ６０３で比較判断するソーラーパネル１１の発電電力Ｘの大きさは、新たに別途設ける日射強度取得手段で取得するソーラーパネル１１が受ける日射強度から求めてもよい。また、上記ステップＳ３０２で比較判断する閾値αとステップＳ３０７で比較判断する閾値αとを、異なる値に設定してもよい。

また、上記ステップＳ３０５で行う経過時間Ｔ２のリセット及び再計時の開始は、上記ステップＳ３１０で第１モードに切り替えた後に実施してもよい。また、上記ステップＳ３０３で行う比較判断では、充電モードの切り替えが経過した時間Ｔ２に代えて、充電モードを切り替えた回数を判断基準に用いてもよい。

また、上記ステップＳ３０８で行う比較判断では、閾値βに代えて、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのある一定時間内の変動量を判断基準に用いてもよい。また、上記ステップＳ３０８で行う比較判断では、閾値βに代えて、新たに別途設ける補機バッテリー入出力電流取得手段で取得する補機バッテリーの入出力電流（電力）を判断基準に用いてもよい。

また、上記ステップＳ３０６及びＳ３０９で行う比較判断では、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのうち閾値αを超えた又は以下の電力分を所定の期間だけ累積的に積分した量に代えて、閾値αを超えた又は以下となった期間を累積的に加算した時間を判断基準に用いてもよい。

さらには、上記ステップＳ３０３、Ｓ３０８、及びＳ３０９での比較判断を行わずに、上記ステップＳ３０２又はＳ３０７で閾値αを超えた又は以下となったことを判断した時点で、あるいは、上記ステップＳ６０１で閾値γを超えたことを判断した時点で、直ちに充電モードを切り替えてもよい（上記ステップＳ３０４、Ｓ６０２、又はＳ３１０）。

［本実施形態における作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る充電制御システム１及びその充電制御方法によれば、少なくともソーラーパネル１１の発電電力Ｘの大きさに基づいて、例えばその発電電力Ｘの利用効率が向上するように第１モードと第２モードとを切り替える。これにより、発電電力Ｘの利用効率が低いまま駆動用バッテリー１３への充電が行われてしまうことを防ぐことができる。また、第２モードを実行するので、第１モードによるソーラーバッテリー１２の充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができる。

また、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値αを跨いで変化しても直ぐにモードを切り替えないので、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘの瞬間的な変動によって、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうこと（制御チャタリング）を回避することができる。

また、閾値βとして充電制御システム１におけるソーラーパネル１１の発電電力利用効率の低下が許容される下限の電力値を設定しておけば、利用効率の低下が許される範囲で第２モードを継続して実行することができる。これにより、第１モードによるソーラーバッテリー１２の充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができる。

また、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値βに達しなくても、累積発電電力量Ｓ１及びＳ２に基づいてソーラーパネル１１の発電電力利用効率が著しく低下したと判断されれば、第２モードから第１モードへ充電モードを切り替えることができる。これにより、第１モードによるソーラーバッテリー１２の充電と放電とを交互に行う処理の回数を減らすことができると共に、発電電力Ｘの利用効率が低いまま第２モードによる充電処理が行われることを防止できる。

また、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが、閾値αを超えても所定時間Ｔ２が経過するまでは、第１モードを継続して実行することができる。これにより、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘの瞬間的な変動によって、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうことを回避することができる。

また、第２モードに切り替えた場合、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値γを超えていれば、発電電力Ｘのうち少なくとも閾値γの電力分を駆動用バッテリー１３に直接充電し、かつ、直接充電しない残りの余剰電力をソーラーバッテリー１２に充電することができる。これにより、例えば、駆動用バッテリー１３が充電のために最低限必要とする充電許可電力値（閾値γ）を予め設定しているような場合において、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘのうち閾値γを上回る余剰電力分を、廃棄などすることなくソーラーバッテリー１２に無駄なく充電することができる。

このとき、ソーラーバッテリー１２が過充電状態になってしまうことを回避するため、ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが所定の上限値Ｈまで上昇した場合には、余剰電力の充電を行わないようにすることが好ましい。

また、第２モードに切り替えた場合、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値γを超えていなければ、発電電力Ｘの全部を駆動用バッテリー１３に直接充電し、かつ、閾値γに満たない不足電力分をソーラーバッテリー１２から駆動用バッテリー１３へ充電することができる。これにより、例えば、駆動用バッテリー１３が充電許可電力値（閾値γ）を予め設定しているような場合において、ソーラーパネル１１の発電電力Ｘが閾値γに満たない不足電力分をソーラーバッテリー１２から持ち出して駆動用バッテリー１３に充電することで第２モードを継続して実行できるので、第１モードと第２モードとが頻繁に切り替わってしまうことを回避することができる。

このとき、ソーラーバッテリー１２が過放電状態になってしまうことを回避するため、ソーラーバッテリー１２の蓄電量ＳＢ_ＳＯＣが所定の下限値Ｌまで低下した場合には、第１モードに切り替えることが好ましい。

本発明は、例えば車両などの、ソーラーパネルの発電電力を利用する充電制御システムに利用可能である。

１ 充電制御システム
１１ ソーラーパネル
１２ ソーラーバッテリー
１３ 駆動用バッテリー
１４ 充電制御部
１４ａ ソーラーＥＣＵ
１４ｂ リレー回路
１５ バッテリー監視部

Claims (7)

1. 太陽光で発電するソーラーパネルと、
   充放電可能な第１バッテリーと、
   充放電可能な第２バッテリーと、
   前記ソーラーパネル、前記第１バッテリー、及び前記第２バッテリーと接続され、前記ソーラーパネルの発電電力を前記第１バッテリーに充電する処理と前記第１バッテリーに蓄積された電力を前記第２バッテリーに間接充電する処理とを前記第１バッテリーの蓄電量に応じて繰り返し行う第１モード、及び前記ソーラーパネルの発電電力を前記第２バッテリーに直接充電する第２モードを、少なくとも前記ソーラーパネルの発電電力に基づいて切り替える制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ソーラーパネルの発電電力が当該発電電力の利用効率が相対的に高くなるモードが切り替わる第１閾値を跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミングでモードを切り替えることができ、
   前記第２モードを実行中に、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下になれば、前記第１モードに切り替え、
   前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値から前記第２閾値の間にあって前記第２モードを実行中に、所定の期間における前記第１閾値を超えた累積発電電力量が前記第１閾値を超えない累積発電電力量よりも低下すれば、前記第１モードに切り替える、
   充電制御システム。
2. 前記制御部は、前記第１モードを実行中に、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値を超えた場合、モードを切り替えてから所定時間が経過すれば前記第２モードに切り替える、
   請求項１に記載の充電制御システム。
3. 前記制御部は、前記第２モードに切り替えた場合、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値よりも大きい第３閾値を超えていれば、前記ソーラーパネルの発電電力のうち少なくとも当該第３閾値の電力分を前記第２バッテリーに直接充電し、かつ、当該直接充電しない残りの余剰電力を前記第１バッテリーに充電する、
   請求項２に記載の充電制御システム。
4. 前記制御部は、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第３閾値を超えていても前記第１バッテリーの蓄電量が所定の上限値まで上昇すれば、前記余剰電力による前記第１バッテリーの充電を行わない、
   請求項３に記載の充電制御システム。
5. 前記制御部は、前記第２モードに切り替えた場合、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値よりも大きい第３閾値を超えていなければ、前記ソーラーパネルの発電電力の全部を前記第２バッテリーに直接充電し、かつ、前記第３閾値に満たない不足している電力分を前記第１バッテリーから前記第２バッテリーへ充電する、
   請求項２に記載の充電制御システム。
6. 前記制御部は、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第３閾値を超えていなくても前記第１バッテリーの蓄電量が所定の下限値まで低下すれば、前記第１モードに切り替える、
   請求項５に記載の充電制御システム。
7. 太陽光で発電するソーラーパネルの発電電力に基づいてバッテリーへの充電を制御する制御装置が実行する充電制御方法であって、
   前記ソーラーパネルの発電電力を充放電可能な第１バッテリーに充電する処理と、前記第１バッテリーに蓄積された電力を充放電可能な第２バッテリーに間接充電する処理とを、前記第１バッテリーの蓄電量に応じて繰り返し行う第１モード、及び前記ソーラーパネルの発電電力を前記第２バッテリーに直接充電する第２モードを有し、
   少なくとも前記ソーラーパネルの発電電力に基づいて前記第１モードと前記第２モードとを切り替えるステップを備え、
   前記ステップでは、
   前記ソーラーパネルの発電電力が当該発電電力の利用効率が相対的に高くなるモードが切り替わる第１閾値を跨いで変化したとき、そのときと異なるタイミングでモードを切り替えることができ、
   前記第２モードを実行中に、前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下になれば、前記第１モードに切り替え、
   前記ソーラーパネルの発電電力が前記第１閾値から前記第２閾値の間にあって前記第２モードを実行中に、所定の期間における前記第１閾値を超えた累積発電電力量が前記第１閾値を超えない累積発電電力量よりも低下すれば、前記第１モードに切り替える、
   充電制御方法。

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