JP5977658B2 - Charge control device - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電池と、電気エネルギを蓄積可能な蓄電装置と、太陽光発電を行う太陽光発電手段と、前記太陽光発電手段及び前記蓄電装置の間に介在する電力変換回路と、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記蓄電池に出力可能な昇圧回路と、を備える充電システムに適用される充電制御装置に関する。 The present invention relates to a storage battery, a power storage device capable of storing electrical energy, a solar power generation means for performing solar power generation, a power conversion circuit interposed between the solar power generation means and the power storage device, and the power storage device It is related with the charge control apparatus applied to a charging system provided with the pressure | voltage rise circuit which can pressure | voltage-boost the voltage and output to the said storage battery.
従来、下記特許文献1に見られるように、車載主機としての駆動モータの電力供給源となる主電池と、主電池の端子電圧よりも低い端子電圧を有する補助電池とを備える電気自動車に適用され、車載太陽光パネルの発電電力によって主電池や補助電池を充電する充電システムが知られている。詳しくは、このシステムでは、太陽光パネルの出力電圧が高い場合、太陽光パネルの発電電力を補助電池に直接充電し、太陽光パネルの出力電圧が低い場合、上記出力電圧を昇圧回路によって昇圧して主電池を充電する。 Conventionally, as seen in the following Patent Document 1, the present invention is applied to an electric vehicle including a main battery that is a power supply source of a drive motor as an in-vehicle main machine and an auxiliary battery having a terminal voltage lower than the terminal voltage of the main battery. A charging system that charges a main battery or an auxiliary battery with power generated by an in-vehicle solar panel is known. Specifically, in this system, when the output voltage of the solar panel is high, the generated power of the solar panel is directly charged to the auxiliary battery, and when the output voltage of the solar panel is low, the output voltage is boosted by a booster circuit. To charge the main battery.
ところで、主電池が充放電される場合、主電池の状態を監視する監視装置に電力が供給される等、充電システムを構成してかつ電力供給対象となる電子機器の消費電力が大きくなる。このため、太陽光パネルの発電電力を主電池に充電する場合の充電効率が低下する懸念がある。 By the way, when the main battery is charged / discharged, power is supplied to a monitoring device that monitors the state of the main battery, so that power consumption of an electronic device that constitutes the charging system and is a power supply target increases. For this reason, there is a concern that the charging efficiency when charging the main battery with the generated power of the solar panel is lowered.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、太陽光発電電力を蓄電池に充電する充電システムに適用され、太陽光発電電力を蓄電池に充電する場合の充電効率を高めることのできる充電制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is applied to a charging system for charging photovoltaic power to a storage battery, and charging efficiency when charging the photovoltaic power to the storage battery is improved. An object of the present invention is to provide a charge control device that can be enhanced.
上記課題を解決すべく、本発明は、蓄電池(14)と、電気エネルギを蓄積可能な蓄電装置(22)と、太陽光発電を行う太陽光発電手段(18)と、前記太陽光発電手段及び前記蓄電装置の間に介在する電力変換回路(24a)と、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記蓄電池に出力可能な昇圧回路(26a)と、を備える充電システムに適用され、前記電力変換回路を操作することで前記太陽光発電手段の発電電力を前記蓄電装置に一旦充電する第1の充電制御手段(24b)と、前記昇圧回路を操作することで前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記蓄電池に充電する第2の充電制御手段(26b)と、前記第1の充電制御手段によって前記蓄電装置が充電される場合において、前記電力変換回路の出力電流及び該電力変換回路の出力電圧のうち少なくとも一方を入力パラメータとして前記蓄電装置の充電量を推定する推定手段と、を備え、前記第2の充電制御手段は、前記推定手段によって推定された充電量が規定値以上になったことを条件として、前記蓄電池の充電を開始し、前記第2の充電制御手段によって前記蓄電池が充電される場合に電力が供給される複数の電子機器(16,24b,26b,32)に、前記第1の充電制御手段によって前記蓄電装置が充電されてかつ、前記第2の充電制御手段によって前記蓄電池が充電されていない場合に電力の供給が遮断される電子機器(16,26b,32)を含むように前記複数の電子機器に対する給電制御を行う給電制御手段(38)を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a storage battery (14), a power storage device (22) capable of storing electrical energy, a solar power generation means (18) for performing solar power generation, the solar power generation means, The power conversion circuit is applied to a charging system comprising: a power conversion circuit (24a) interposed between the power storage devices; and a boost circuit (26a) capable of boosting the voltage of the power storage device and outputting the boosted voltage to the storage battery. The first charge control means (24b) that temporarily charges the power storage device with the power generated by the solar power generation means by operating the power, and the power stored in the power storage device by operating the booster circuit When the power storage device is charged by the second charge control means (26b) for charging the storage battery and the first charge control means, the output current of the power conversion circuit and the output voltage of the power conversion circuit Estimation means for estimating a charge amount of the power storage device using at least one of them as an input parameter, wherein the second charge control means indicates that the charge amount estimated by the estimation means is equal to or greater than a specified value. As a condition, charging of the storage battery is started, and a plurality of electronic devices (16, 24b, 26b, 32) to which electric power is supplied when the storage battery is charged by the second charge control means, An electronic device (16, 26b, 32) that cuts off the supply of power when the power storage device is charged by the charge control means and the storage battery is not charged by the second charge control means. And a power supply control means (38) for performing power supply control on the plurality of electronic devices.
上記発明では、太陽光発電手段の発電電力を第1の充電制御手段によって蓄電装置に一旦充電した後、推定手段によって推定された充電量が規定値以上になったことを条件として、蓄電池に蓄えられた電力を第2の充電制御手段によって蓄電池に充電する。こうした構成を前提として、上記発明では、給電制御手段によって複数の電子機器に対する給電制御が行われる。このため、蓄電装置の充電が開始されてから蓄電池の充電が開始されるまでの期間において電子機器の消費電力を低減させることができる。このため、太陽光発電電力を蓄電池に充電する場合の充電効率を高めることができる。 In the above invention, after the electric power generated by the solar power generation means is once charged in the power storage device by the first charge control means, the charge amount estimated by the estimation means is stored in the storage battery on the condition that the charge amount is equal to or greater than a specified value. The storage battery is charged by the second charge control means. On the premise of such a configuration, in the above invention, power feeding control is performed on a plurality of electronic devices by the power feeding control means. For this reason, the power consumption of an electronic device can be reduced in the period from the start of charging of the power storage device to the start of charging of the storage battery. For this reason, the charging efficiency in the case of charging photovoltaic power to the storage battery can be increased.
以下、本発明にかかる充電制御装置を車載太陽光パネルを備える充電システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a charging control device according to the present invention is applied to a charging system including an in-vehicle solar panel will be described with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、本実施形態にかかる充電システムの全体構成について説明する。 First, the overall configuration of the charging system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図示されるように、主機回転機(モータジェネレータ10)は、車載主機であり、図示しない駆動輪に連結されている。モータジェネレータ10は、インバータ12を介して蓄電池としてのメインバッテリ14に接続されている。メインバッテリ14は、電池セルの直列接続体としての組電池であり、モータジェネレータ10の電力供給源である。本実施形態では、メインバッテリ14として、リチウムイオン蓄電池を用いている。なお、メインバッテリ14は、車体に対して絶縁されている。詳しくは、メインバッテリ14の正極電位及び負極電位の中央値が車体電位とされている。これは、例えば、メインバッテリ14の正極及び負極間に一対の抵抗体を接続し、それら抵抗体の接続点を車体に接続することで実現できる。
As shown in the figure, the main machine rotating machine (motor generator 10) is an in-vehicle main machine, and is connected to drive wheels (not shown). The
メインバッテリ14の状態(各電池セルの状態)は、メインバッテリ用電子制御装置(以下、MBECU16)によって監視及び調整される。詳しくは、MBECU16は、メインバッテリ14を構成する電池セルの過充電や過放電の有無を監視するとともに、これら電池セルの充電率(SOC)を均等化する処理を行う。これら処理は、リチウムイオン2次電池が、過充電や過放電によって信頼性の低下を招く懸念があるために行われる。なお、充電率とは、満充電電荷量に対する実際の電荷量の比率のことである。
The state of the main battery 14 (the state of each battery cell) is monitored and adjusted by a main battery electronic control device (hereinafter referred to as MBECU 16). Specifically, the MBECU 16 monitors whether or not the battery cells constituting the
充電システムには、「太陽光発電手段」としてのソーラパネル18が備えられている。ソーラパネル18は、ソーラ発電用電子制御装置(以下、SECU20)に接続されている。SECU20は、降圧ユニット24及び昇圧ユニット26を備えている。詳しくは、降圧ユニット24は、ソーラパネル18の出力電圧を降圧してサブバッテリ22に出力可能な降圧チョッパ回路24aと、降圧チョッパ回路24aを操作する降圧側制御部24bとを備えている。降圧側制御部24bには、ソーラパネル18の出力電圧(降圧チョッパ回路24aの入力電圧)を検出する第1の電圧センサ25や、降圧チョッパ回路24aの出力電圧を検出する第2の電圧センサ28、更には降圧チョッパ回路24aの出力電流を検出する第1の電流センサ30の検出値が入力される。
The charging system is provided with a
ちなみに、本実施形態において、降圧チョッパ回路24aが、ソーラパネル18及びサブバッテリ22の間に介在する「電力変換回路」に相当し、降圧側制御部24bが「第1の充電制御手段」に相当する。また、降圧側制御部24bには、更に、ソーラパネル18の出力電流を検出する図示しないセンサの検出値が入力される。降圧側制御部24bは、ソーラパネル18の出力電流の検出値及び第1の電圧センサ25の検出値に基づき、最大電力点追従制御を行うべく降圧チョッパ回路24aを操作する。
Incidentally, in the present embodiment, the step-down chopper circuit 24a corresponds to a “power conversion circuit” interposed between the
一方、昇圧ユニット26は、自身の入力電圧を昇圧してメインバッテリ14に出力可能な昇圧チョッパ回路26a(「昇圧回路」に相当)と、昇圧チョッパ回路26aを操作する昇圧側制御部26bとを備えている。ちなみに、本実施形態において、昇圧側制御部26bが「第2の充電制御手段」に相当する。
On the other hand, the
上記サブバッテリ22は、電池セルの直列接続体としての組電池であり、本実施形態では、メインバッテリ14と同様にリチウムイオン2次電池である。なお、本実施形態では、サブバッテリ22として、その端子電圧がメインバッテリ14の端子電圧よりも低い蓄電池を用いている。すなわち、サブバッテリ22の満充電電荷量は、メインバッテリ14の満充電電荷量と比較して小さい。
The
サブバッテリ22の状態(各電池セルの状態)は、サブバッテリ用電子制御装置(以下、SBECU32)によって監視及び調整される。詳しくは、SBECU32は、サブバッテリ22を構成する電池セルの過充電や過放電の有無を監視するとともに、電池セルの充電率を均等化する処理を行う。SBECU32は、サブバッテリ22の電圧(各電池セルの端子間電圧)を取り込む機能を有し、また、サブバッテリ22の入力電流を検出する第2の電流センサ34や、サブバッテリ22の温度を検出する温度センサ36の検出値を取り込む。
The state of the sub-battery 22 (the state of each battery cell) is monitored and adjusted by a sub-battery electronic control device (hereinafter referred to as SBECU 32). Specifically, the SBECU 32 monitors whether or not the battery cells constituting the
充電システムには、更に、「給電制御手段」としての電源ECU38が備えられている。電源ECU38は、車体電位を基準電位とし、メインバッテリ14やサブバッテリ22の端子電圧よりも十分低い端子電圧を有する補機バッテリ40(例えば鉛蓄電池)を電源として動作する。電源ECU38は、MPU38a、第1のスイッチング素子38b及び第2のスイッチング素子38cを備え、MBECU16や、降圧側制御部24b、昇圧側制御部26b、SECU20等に対する電力の供給及び遮断を切り替える機能を有する。
The charging system further includes a
詳しくは、MPU38aは、第1のスイッチング素子38bをオン状態とすることで第1の切替スイッチ41をオン状態とする。これにより、MBECU16、昇圧側制御部26b、SBECU32、及び車両制御を統括する図示しない上位の電子制御装置等に電力が供給される。また、MPU38aは、第2のスイッチング素子38cをオン状態とすることで第2の切替スイッチ42をオン状態とする。これにより、降圧側制御部24bに電力が供給される。
Specifically, the MPU 38a turns on the
なお、図1では、補機バッテリ40から第1の切替スイッチ41を介してMBECU16、昇圧側制御部26b及びSBECU32に電力が供給可能なことを図示し、補機バッテリ40から第2の切替スイッチ42を介して降圧側制御部24bに電力が供給可能なことを図示している。また、第1のスイッチング素子38b及び第2のスイッチング素子38cは、MPU38aのみならず、ユーザの操作対象となるイグニッションスイッチがオンされることによってもオン状態とされる。
FIG. 1 illustrates that power can be supplied from the
さらに、本実施形態において、MBECU16や、降圧側制御部24b、昇圧側制御部26b、SBECU32等に対する補機バッテリ40の電力の供給の遮断とは、これらを構成する全ての電子機器に対する電力の遮断を必ずしも意味しない。これは、例えば、降圧側制御部24bに、第1の切替スイッチ41の操作状態にかかわらず、給電状態が常時維持されるメモリ(バックアップRAM)を備える場合によって説明される。すなわち、この場合、例えば、第1の切替スイッチ41がオフ状態とされることによって、降圧側制御部24bを構成する大部分の電子機器については、補機バッテリ40からの電力の供給が実質上遮断されるものの、降圧側制御部24bの備えるバックアップRAMについては電力の供給が継続される。
Further, in the present embodiment, the interruption of the supply of power from the
MBECU16、SECU20、SBECU32及び電源ECU38同士は、互いに通信可能とされている。本実施形態では、これらが有線通信(CAN通信)可能とされている。なお、図1では、CAN通信線を「44」にて示した。また、MBECU16、SECU20、SBECU32及び電源ECU38同士は、実際には、CANドライバを介して通信可能とされている。ここで、図1では、SECU20の備えるCANドライバを「46」にて示し、SBECU32の備えるCANドライバを「48」にて示した。
The
続いて、図2を用いて、SBECU32によって実行されるサブバッテリ22の充電率推定処理について説明する。この処理は、本実施形態において「第2の推定手段」に相当する。ここで、図2は、上記推定処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、SBECU32によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
Then, the charging rate estimation process of the
この一連の処理では、まずステップS10において、サブバッテリ22の入力電流Ia、電圧Va及び温度Taを取得する。ここで、上記入力電流Iaは、第2の電流センサ34の検出値であり、温度Taは、温度センサ36の検出値である。ここで、充電率SOC1の推定に温度Taを用いたのは、周知のように充電率SOC1が温度Taに依存することから、充電率SOC1の推定精度を高めるためである。
In this series of processing, first, in step S10, the input current Ia, voltage Va, and temperature Ta of the
続くステップS12では、サブバッテリ22の入力電流Iaの積算値ΣIa、電圧Va及び温度Taに基づき、サブバッテリ22の充電率SOC1を推定する。
In the subsequent step S12, the charging rate SOC1 of the
なお、ステップS12の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S12 is completed, this series of processes is once complete | finished.
以上説明したSBECU32による充電率SOC1の推定処理は、実際には、第1の切替スイッチ41の操作状態にかかわらず(換言すれば、補機バッテリ40から第1の切替スイッチ41を介したSBECU32への給電の有無にかかわらず)実行されるものとする。
The above-described estimation process of the charging rate SOC1 by the
次に、本実施形態にかかるソーラパネル18の発電電力をメインバッテリ14に充電する充電処理について説明する。
Next, a charging process for charging the
本実施形態では、メインバッテリ14の充電に際し、ソーラパネル18の発電電力を、降圧ユニット24を用いて一旦サブバッテリ22に充電する。これは、ソーラパネル18の発電電力をメインバッテリ14に充電する場合の充電効率を高めるためである。
In the present embodiment, when the
つまり、メインバッテリ14を充電するに際しては、MBECU16等を起動させる必要が生じることから、第1の切替スイッチ41をオン状態とすることが要求される。この場合、MBECU16のみならず、その他の電子機器も起動される。このため、メインバッテリ14の充電処理期間においては、それら電子機器によって電力が消費される。一方、ソーラパネル18の発電電力は、天候等に依存する。ソーラパネル18の最大発電電力自体は、上記電子機器による消費電力よりも大きいものの、天候等によってはソーラパネル18の発電電力が上記電子機器による消費電力以下となるおそれがある。
That is, when the
このため、本実施形態では、ソーラパネル18の発電電力をサブバッテリ22に一旦充電する。この際、第1の切替スイッチ41をオン状態としなくてもよいように、第1の切替スイッチ41とは別の第2の切替スイッチ42を介して補機バッテリ40の電力が降圧側制御部24bに供給可能な構成を採用した。
For this reason, in the present embodiment, the sub-battery 22 is temporarily charged with the generated power of the
図3に、本実施形態にかかる充電処理の手順を示す。この処理は、SECU20の備える降圧側制御部24bによって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、ソーラパネル18によって発電可能な状況下では、電源ECU38によって第2のスイッチング素子38cがオン状態とされることで降圧側制御部24bに補機バッテリ40の電力が供給されることとする。また、本実施形態において、SECU20と電源ECU38とは、ソーラパネル18によって発電可能な状況下において通信可能であるものとする。
FIG. 3 shows the procedure of the charging process according to the present embodiment. This process is repeatedly executed, for example, at a predetermined cycle by the step-down
この一連の処理では、まずステップS20において、駐車中であるか否かを判断する。 In this series of processes, first, in step S20, it is determined whether or not the vehicle is parked.
ステップS20において肯定判断された場合には、ステップS22に進み、ソーラパネル18によるソーラ発電が可能であるか否かを判断する。本実施形態では、第1の電圧センサ25によって検出された電圧Vbが所定以上であると判断された場合、ソーラ発電が可能であると判断する。
If an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S22 to determine whether solar power generation by the
ステップS22において肯定判断された場合には、ステップS24に進み、降圧チョッパ回路24aの操作によってサブバッテリ22を充電する処理を行う。
If an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S24, and a process for charging the
続くステップS26では、降圧側制御部24bにおいて推定されたサブバッテリ22の充電率SOC2が第2の規定値TH2(例えば70%であり、「規定値」に相当)以上となったか否かを判断する。この処理は、サブバッテリ22の充電率がメインバッテリ14の充電にとって十分な値となったか否かを判断するための処理である。ここで、本実施形態にかかる降圧側制御部24bによる充電率の推定手法を説明する。
In subsequent step S26, it is determined whether or not the charging rate SOC2 of the sub-battery 22 estimated by the step-down
詳しくは、まず、第1の電流センサ30によって検出された降圧チョッパ回路24aの出力電流Ib及び第2の電圧センサ28によって検出された降圧チョッパ回路24aの出力電圧Vbを取得する(ステップS44参照)。そして、基準充電率Sα(基準充電量に相当)と、充電増加量ΔSOCとの加算値としてサブバッテリ22の充電率SOC2を推定する(ステップS46参照)。ここで、充電増加量ΔSOCとは、上記出力電流Ibの積算値ΣIb及び第1の係数αの乗算値と、上記出力電圧Vb及び第2の係数β(α+β=1)の乗算値とを加算した値である。なお、本実施形態において、降圧側制御部24bによる上記推定処理が「第1の推定手段」に相当する。
Specifically, first, the output current Ib of the step-down chopper circuit 24a detected by the first
ステップS26において肯定判断された場合には、充電増加量ΔSOCを初期化し(「0」にし)、ステップS28に進む。ステップS28では、第2のスイッチング素子38cのオン状態を維持しつつ、第1のスイッチング素子38bをオン状態に切り替える旨を電源ECU38に対して指示する。これにより、電源ECU38によって、第1のスイッチング素子38bがオン状態に切り替えられて第1の切替スイッチ41がオン状態に切り替えられる給電制御が行われる。そして、これにより、MBECU16、昇圧側制御部26b及びSBECU32等に対して補機バッテリ40の電力の供給が開始され、また、SECU20及びSBECU32同士等で通信が可能となる。
If an affirmative determination is made in step S26, the charge increase amount ΔSOC is initialized (set to “0”), and the process proceeds to step S28. In step S28, the
続くステップS30では、降圧側制御部24bによって推定された充電率SOC2を上記第2の規定値TH2で固定する。そして、ステップS32では、SBECU32から送信されたサブバッテリ22の充電率SOC1を取得する。
In the subsequent step S30, the charging rate SOC2 estimated by the step-down
続くステップS34では、SBECU32との通信が再開されてから現在までの期間において、受信された充電率SOC1が一度でも第2の規定値TH2よりも高い第1の規定値TH1(例えば75%であり、「所定値」に相当)以上となったことがあるか否かを判断する。この処理は、メインバッテリ14の充電を開始するか否かを判断するための処理である。以下、第1の規定値TH1及び第2の規定値TH2の設定手法と絡めてこの処理について説明する。
In the following step S34, the first specified value TH1 (for example, 75%), which is higher than the second specified value TH2 at least once, is received during the period from the resumption of communication with the
本実施形態では、例えばセンサの追加によるコストの増大や配線スペースの制約から、降圧側制御部24bにおいてサブバッテリ22の充電率SOC2の推定に用いられるパラメータ(電流Ib,電圧Vb)の数を、SBECU32において充電率SOC1の推定に用いられるパラメータ(電流Ia,電圧Va,温度Ta)の数よりも少なく設定している。このため、降圧側制御部24bにおける充電率SOC2の推定精度は、SBECU32における充電率SOC1の推定精度よりも低くなり得る。この場合、降圧側制御部24bにおいて推定された充電率SOC2がサブバッテリ22の実際の充電率よりも低くなることで、サブバッテリ22の実際の充電率がサブバッテリ22の信頼性を維持可能な上限値を超えてサブバッテリ22が充電される懸念がある。こうした問題に対処するには、例えば、第2の規定値TH2を低めに設定することも考えられる。ただし、この場合、サブバッテリ22からメインバッテリ14に対して一度に供給可能な電力が小さくなることから、メインバッテリ14に対する充電の開始及び停止の切替頻度が高くなる。これにより、例えば第1の切替スイッチ41の操作状態の切替頻度が高くなることで、充電システムを構成する電子機器の消費電力が増大する等の懸念が生じる。
In the present embodiment, the number of parameters (current Ib, voltage Vb) used for estimating the charging rate SOC2 of the sub-battery 22 in the step-down
こうした事態を回避すべく、本ステップの処理が設けられている。そして、本実施形態では、第1の規定値TH1が、サブバッテリ22の信頼性を維持可能な上限値に設定されている。こうした設定によれば、サブバッテリ22の信頼性を維持しつつ、メインバッテリ14に対する充電の開始及び停止の切替頻度の上昇に伴い消費電力が増大することを回避できる。
In order to avoid such a situation, the processing of this step is provided. In the present embodiment, the first specified value TH1 is set to an upper limit value that can maintain the reliability of the sub-battery 22. According to such settings, it is possible to avoid an increase in power consumption accompanying an increase in the frequency of starting and stopping charging of the
ステップS34において肯定判断された場合には、ステップS36に進み、昇圧ユニット26の操作によってサブバッテリ22に蓄えられた電力をメインバッテリ14に充電する処理を行う。
If an affirmative determination is made in step S34, the process proceeds to step S36, where the
続くステップS38では、SBECU32から受信されたサブバッテリ22の充電率SOC1が第2の規定値TH2よりも低い第3の規定値TH3(例えば20%であり、「所定の閾値」に相当)以下となったか否かを判断する。この処理は、メインバッテリ14への充電を停止するか否かを判断するための処理である。なお、第3の規定値TH3は、例えば、サブバッテリ22の信頼性を維持可能な充電率の下限値に設定すればよい。また、本実施形態において、本ステップの処理が「停止手段」に相当する。
In the subsequent step S38, the charging rate SOC1 of the sub-battery 22 received from the
ステップS38において肯定判断された場合には、充電率SOC2の固定を解除し、ステップS40に進む。ステップS40では、メインバッテリ14の充電を停止させるに際し、SBECU32から送信されたサブバッテリ22の現在の充電率SOC1を取得する。そして、取得された充電率SOC1で上記基準充電率Sαを更新する。この処理は、本実施形態において「取得手段」に相当し、降圧側制御部24bにおけるサブバッテリ22の充電率SOC2の推定精度を高めるための処理である。
If an affirmative determination is made in step S38, the charging rate SOC2 is released, and the process proceeds to step S40. In step S40, when the charging of the
つまり、本実施形態において、基本的には、ステップS38において肯定判断された場合にメインバッテリ14の充電を停止することとしている。ここで、メインバッテリ14の充電は、推定された充電率SOC2が第3の規定値TH3以上になることのみならず、他の要因によっても停止され得る。こうした要因としては、例えば、メインバッテリ14の充電率がメインバッテリ14の信頼性を維持可能な上限値に到達した旨がMBECU16から通知されることが挙げられる。この場合、例えば、基準充電率Sαが固定値に設定される構成を採用すると、SBECU32及びSECU20同士の通信が停止されてからの降圧側制御部24bにおけるサブバッテリ22の充電率SOC2の推定精度が低下するおそれがある。こうした事態を回避すべく、本ステップの処理を設けた。
That is, in the present embodiment, basically, charging of the
続くステップS42では、第2のスイッチング素子38cをオン状態に維持しつつ、第1のスイッチング素子38bをオフ状態に切り替える旨を電源ECU38に対して指示する。これにより、電源ECU38によって、第1のスイッチング素子38bがオフ状態に切り替えられて第1の切替スイッチ41がオフ状態に切り替えられる給電制御が行われる。ちなみに、本ステップの処理が完了した場合や、上記ステップS26において否定判断された場合には、ステップS44に進む。
In the subsequent step S42, the
なお、上記ステップS20、S22、S34、S38において否定判断された場合や、ステップS46の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in steps S20, S22, S34, and S38, or when the process of step S46 is completed, the series of processes is temporarily terminated.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)ソーラパネル18の発電電力をサブバッテリ22に一旦充電した後、降圧側制御部24bによって推定された充電率SOC2が第2の規定値TH2以上になったと判断された場合、サブバッテリ22に蓄えられた電力をメインバッテリ14に充電する充電処理を行った。こうした構成によれば、メインバッテリ14の充電が開始されるまでは、MBECU16、昇圧側制御部26b及びSBECU32等への補機バッテリ40の電力供給が遮断されることから、充電システムを構成する電子機器の消費電力を低減させることができる。このため、ソーラパネル18の発電電力をメインバッテリ14に充電する場合の充電効率を好適に高めることができる。
(1) When the sub-battery 22 is temporarily charged with the generated power of the
(2)降圧側制御部24bにおいて、基準充電率Sα及び充電増加量ΔSOCの加算値としてサブバッテリ22の充電率SOC2を推定した。特に、本実施形態では、基準充電率Sαとして、メインバッテリ14の充電が停止される際にSBECU32から送信された充電率SOC1を用いた。このため、SECU20及びSBECU32同士の通信が停止される期間において、サブバッテリ22の充電率SOC2の推定精度が低下することを回避できる。
(2) In the step-down
(3)降圧側制御部24bにおいてサブバッテリ22の充電率SOC2の推定で用いられるパラメータの数を、SBECU32において充電率SOC1の推定で用いられるパラメータの数よりも少なく設定した。こうした設定を前提として、降圧側制御部24bによって推定された充電率SOC2が第2の規定値TH2以上になった後、SBECU32によって推定された充電率SOC1が第1の規定値TH1以上になったと判断された場合、メインバッテリ14の充電を開始した。このため、サブバッテリ22の信頼性が低下したり、充電システムを構成する電子機器の消費電力が増大したりすることを好適に回避できる。
(3) The number of parameters used in the estimation of the charging rate SOC2 of the sub-battery 22 in the step-down
なお、本実施形態では、サブバッテリ22としてリチウムイオン蓄電池を用いたことが、サブバッテリ22の信頼性の低下や電子機器の消費電力の増大を回避することに寄与している。つまり、リチウムイオン蓄電池を用いる場合、例えば鉛蓄電池と比較して充電率を大きく変動させることができることから、メインバッテリ14に対する一度の供給電力を増大させることができる。このため、第1の規定値TH1及び第3の規定値TH3を十分離間させて設定することができ、メインバッテリ14の充電の開始及び停止の切替頻度を低くすることができる。
In the present embodiment, the use of a lithium ion storage battery as the
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.
・先の図3のステップS22においてソーラ発電が可能であるか否かは、第1の電圧センサ25の検出値に基づき判断するものに限らない。例えば、充電システムにソーラパネルへの日射量を検出する日射センサを備え、日射センサの検出値に基づきソーラ発電可能であるか否かを判断してもよい。 Whether or not solar power generation is possible in step S22 of FIG. 3 is not limited to determining based on the detection value of the first voltage sensor 25. For example, the charging system may be provided with a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation on the solar panel, and it may be determined whether solar power generation is possible based on the detection value of the solar radiation sensor.
・先の図3のステップS34の処理を除去してもよい。 -You may remove the process of step S34 of previous FIG.
・「基準充電量」としては、メインバッテリ14の充電が停止される際にSBECU32から送信されるサブバッテリ22の充電率SOC1に限らない。例えば、降圧側制御部24bの備える図示しないメモリに第3の規定値TH3と同一の値を有する基準充電率Sα(固定値)を記憶させ、記憶された基準充電率Sαを降圧側制御部24bにおけるサブバッテリ22の充電率SOC2の推定に用いてもよい。なお、この場合、先の図3のステップS40の処理を除去すればよい。
The “reference charging amount” is not limited to the charging rate SOC1 of the
・降圧側制御部24bに電力を供給する構成としては、電源ECU38によって第2のスイッチング素子38cをオン状態とすることで第2の切替スイッチ42をオン状態とする構成に限らない。例えば、規定電圧を端子電圧とする電源が接続された反転入力端子及び第1の電圧センサ25の検出値が入力される非反転入力端子を有するコンパレータを充電システムに備え、コンパレータの出力端子が第2のスイッチング素子38cのゲートに接続された構成であってもよい。こうした構成によれば、ソーラパネル18の出力電圧が上記規定電圧を上回ることでコンパレータの出力信号の論理が「H」となって第2のスイッチング素子38cがオン状態とされる。これにより、電源ECU38によらず、降圧側制御部24bに電力が供給される。
The configuration for supplying power to the step-down
・「推定手段」(第1の推定手段)としては、降圧チョッパ回路24aの出力電流及び出力電圧の双方を入力パラメータとしてサブバッテリ22の充電率SOC2を推定するものに限らない。例えば、上記出力電流(電流の積算値)のみを入力パラメータとして充電率SOC2を推定するものであってもよい。 The “estimating means” (first estimating means) is not limited to estimating the charging rate SOC2 of the sub-battery 22 using both the output current and output voltage of the step-down chopper circuit 24a as input parameters. For example, the charging rate SOC2 may be estimated using only the output current (current integrated value) as an input parameter.
また、例えば、上記出力電圧のみを入力パラメータとして充電率SOC2を推定するものであってもよい。サブバッテリ22(リチウムイオン蓄電池)の開放端電圧及びサブバッテリ22の充電率に相関があることから、充電率SOC2の推定時に一時的に降圧チョッパ回路24aの駆動を停止させることを条件として、降圧チョッパ回路24aの出力電圧を入力パラメータとして充電率SOC2を推定することができる。すなわち、「推定手段」としては、サブバッテリ22の基準充電率Sα及び充電増加量ΔSOCの加算値として充電率SOC2を推定するものに限らない。 Further, for example, the charging rate SOC2 may be estimated using only the output voltage as an input parameter. Since there is a correlation between the open-circuit voltage of the sub-battery 22 (lithium ion storage battery) and the charging rate of the sub-battery 22, the step-down chopper circuit 24a is temporarily stopped when the charging rate SOC2 is estimated. The charge rate SOC2 can be estimated using the output voltage of the chopper circuit 24a as an input parameter. That is, the “estimating means” is not limited to the one that estimates the charging rate SOC2 as an added value of the reference charging rate Sα and the charging increase amount ΔSOC of the sub-battery 22.
・「蓄電池」としては、リチウムイオン蓄電池に限らず、ニッケル水素蓄電池であってもよい。 The “storage battery” is not limited to a lithium ion storage battery but may be a nickel hydride storage battery.
・「蓄電装置」としてのサブバッテリ22は、メインバッテリ14の充電にのみ用いられるものに限らず、メインバッテリ14の充電とともに他の用途に用いられるものであってもよい。こうした用途としては、例えば、補機バッテリ40の充電が挙げられる。
The sub-battery 22 as the “power storage device” is not limited to being used only for charging the
・「蓄電装置」としては、メインバッテリよりも満充電電荷量が小さいものに限らず、それ以上のものであってもよい。 The “power storage device” is not limited to the one having a full charge amount smaller than that of the main battery, and may be more than that.
・「蓄電装置」としては、リチウムイオン蓄電池に限らず、ニッケル水素蓄電池であってもよい。また、「蓄電装置」としては、リチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池に限らず、鉛蓄電池であってもよい。この場合であっても、メインバッテリ14に対して一度に供給可能な電力が小さくなるものの、蓄電装置に一旦充電するため、充電システムを構成する電子機器の消費電力を低減させることはできる。さらに、「蓄電装置」としては、蓄電池に限らず、例えばコンデンサであってもよい。
The “power storage device” is not limited to a lithium ion storage battery, and may be a nickel hydride storage battery. Further, the “power storage device” is not limited to a lithium ion storage battery or a nickel metal hydride storage battery, but may be a lead storage battery. Even in this case, the power that can be supplied to the
・「電力変換回路」としては、降圧チョッパ回路に限らず、昇圧チョッパ回路や、昇降圧チョッパ回路であってもよい。入力電圧を昇圧して出力する機能を有する場合、ソーラパネル18の出力電圧がサブバッテリ22の端子電圧よりも低いときであっても、ソーラパネル18の発電電力をサブバッテリ22に充電することができる。
The “power conversion circuit” is not limited to the step-down chopper circuit but may be a step-up chopper circuit or a step-up / step-down chopper circuit. When the input voltage is boosted and output, the sub-battery 22 can be charged with the generated power of the
・「推定手段」によって推定される「充電量」としては、充電率に限らず、例えば電荷量であってもよい。 The “charge amount” estimated by the “estimator” is not limited to the charge rate, and may be, for example, the charge amount.
・「充電システム」としては、車両に搭載されるものに限らない。 -The "charging system" is not limited to that installed in the vehicle.
14…メインバッテリ、16…MBECU、18…ソーラパネル、22…サブバッテリ、24a…降圧チョッパ回路、24b…降圧側制御部、26a…昇圧チョッパ回路、26b…昇圧側制御部、32…SBECU、38…電源ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電気エネルギを蓄積可能な蓄電装置(22)と、
太陽光発電を行う太陽光発電手段(18)と、
前記太陽光発電手段及び前記蓄電装置の間に介在する電力変換回路(24a)と、
前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記蓄電池に出力可能な昇圧回路(26a)と、
を備える充電システムに適用され、
前記電力変換回路を操作することで前記太陽光発電手段の発電電力を前記蓄電装置に一旦充電する第1の充電制御手段(24b)と、
前記昇圧回路を操作することで前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記蓄電池に充電する第2の充電制御手段(26b)と、
前記第1の充電制御手段によって前記蓄電装置が充電される場合において、前記電力変換回路の出力電流及び該電力変換回路の出力電圧のうち少なくとも一方を入力パラメータとして前記蓄電装置の充電量を推定する第1の推定手段と、
前記第2の充電制御手段による前記蓄電池の充電の有無にかかわらず、前記蓄電装置の入力電流を入力パラメータとして、該蓄電装置の充電量を推定する第2の推定手段と、
を備え、
前記第1の推定手段は、前記第2の充電制御手段によって前記蓄電池の充電が開始される際の前記蓄電装置の充電量である基準充電量と、前記電力変換回路の出力電流を入力パラメータとして推定される前記蓄電装置の充電量の増加量とを加算することで、前記蓄電装置の充電量を推定し、
前記第2の充電制御手段は、前記第1の推定手段によって推定された充電量が規定値以上になったことを条件として、前記蓄電池の充電を開始し、
前記第2の充電制御手段によって前記蓄電池が充電される場合に電力が供給される複数の電子機器(16,24b,26b,32)に、前記第1の充電制御手段によって前記蓄電装置が充電されてかつ、前記第2の充電制御手段によって前記蓄電池が充電されていない場合に電力の供給が遮断される電子機器(16,26b,32)を含むように前記複数の電子機器に対する給電制御を行う給電制御手段(38)を備えることを特徴とする充電制御装置。 A storage battery (14);
A power storage device (22) capable of storing electrical energy;
Solar power generation means (18) for performing solar power generation;
A power conversion circuit (24a) interposed between the solar power generation means and the power storage device;
A booster circuit (26a) capable of boosting the voltage of the power storage device and outputting the boosted voltage to the storage battery;
Applied to a charging system comprising
A first charge control means (24b) for temporarily charging the power storage device with the power generated by the solar power generation means by operating the power conversion circuit;
Second charge control means (26b) for charging the storage battery with the electric power stored in the power storage device by operating the booster circuit;
When the power storage device is charged by the first charge control unit, the charge amount of the power storage device is estimated using at least one of the output current of the power conversion circuit and the output voltage of the power conversion circuit as an input parameter. First estimating means;
Regardless of whether or not the storage battery is charged by the second charge control means, second estimation means for estimating the charge amount of the power storage device using the input current of the power storage device as an input parameter;
With
The first estimating means uses, as input parameters, a reference charge amount that is a charge amount of the power storage device when charging of the storage battery is started by the second charge control means, and an output current of the power conversion circuit. By adding the estimated increase in the charge amount of the power storage device, the charge amount of the power storage device is estimated,
The second charge control means starts charging the storage battery on the condition that the charge amount estimated by the first estimation means is equal to or greater than a specified value,
When the storage battery is charged by the second charge control means, the power storage device is charged by the first charge control means to a plurality of electronic devices (16, 24b, 26b, 32) to which power is supplied. In addition, power supply control is performed on the plurality of electronic devices so as to include electronic devices (16, 26b, 32) that are blocked from supplying power when the storage battery is not charged by the second charge control unit. A charge control device comprising a power supply control means (38).
前記停止手段によって充電を停止させるに際し、前記第2の推定手段によって推定された充電量を取得する取得手段と、
を備え、
前記第1の推定手段は、前記基準充電量として、前記取得手段によって取得された充電量を用いることを特徴とする請求項1記載の充電制御装置。 While the storage battery is being charged by the second charge control means, the second charge is estimated on the condition that the amount of charge estimated by the second estimation means is less than or equal to a predetermined threshold value smaller than the specified value. Stop means for stopping charging of the storage battery by the charge control means;
An acquisition unit that acquires a charge amount estimated by the second estimation unit when charging is stopped by the stop unit;
With
It said first estimation means, as the reference charge amount, the charge control device according to claim 1, characterized in that a charge amount obtained by the obtaining means.
前記第2の充電制御手段は、前記第1の推定手段によって推定された充電量が前記規定値以上になった後、前記第2の推定手段によって推定された充電量が前記規定値よりも大きい所定値以上になったことを条件として、前記蓄電池の充電を開始することを特徴とする請求項1又は2記載の充電制御装置。 The number of input parameters used in the estimation of the charge amount by the first estimation means and including the input current is the input parameter used in the estimation of the charge amount by the second estimation means and includes the input current. Set to be less than the number of
The second charge control means is configured such that the charge amount estimated by the second estimation means is greater than the specified value after the charge amount estimated by the first estimation means becomes equal to or greater than the specified value. The charge control device according to claim 1 or 2 , wherein charging of the storage battery is started on condition that the value is equal to or greater than a predetermined value.
前記蓄電池は、前記車両に搭載される主機回転機(10)の電力供給源であり、
前記第1の充電制御手段は、前記車両の停止時において前記蓄電装置に一旦充電し、
前記第2の充電制御手段は、前記車両の停止時において前記蓄電池に充電することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の充電制御装置。 The charging system is mounted on a vehicle,
The storage battery is a power supply source of a main machine rotating machine (10) mounted on the vehicle,
The first charge control means charges the power storage device once when the vehicle is stopped,
The second charging control means, the charging control apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to charge the battery at the time of stopping the vehicle.
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