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公開番号2025078428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2023190986
出願日2023-11-08
発明の名称車両搭載用太陽電池システムの制御方法及び車両搭載用太陽電池システム
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250513BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】低電圧バッテリの電圧低下を抑制ないし防止し得る車両搭載用太陽電池システムの制御方法及び車両搭載用太陽電池システムを提供する。
【解決手段】車両搭載用太陽電池システムの制御方法は、電力変換装置を動作状態によって、太陽電池によって低電圧バッテリを充電する充電モードと低電圧バッテリによって高電圧バッテリを充電する放電モードを切り替える第1制御工程と、電力変換装置を動作状態によって、低電圧バッテリの電圧値を一定範囲内に保つように制御する第2制御工程とを含む。第1制御工程は、低電圧バッテリの切替運転電圧範囲目標値を算出する算出工程と、切替運転電圧範囲目標値が低電圧バッテリの所定電圧範囲上限値よりも大きい場合に、第1制御工程を第2制御工程に切り替える切替工程と、を含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
太陽電池と、低電圧バッテリと、高電圧バッテリと、前記低電圧バッテリと前記高電圧バッテリ間で双方向に電力を変換する電力変換装置を備えた車両搭載用太陽電池システムの制御方法であって、
前記電力変換装置を動作停止させ前記太陽電池によって前記低電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ充電モードと前記電力変換装置を動作させ前記低電圧バッテリによって前記高電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ放電モードを含み、前記充電モードにおいて前記低電圧バッテリの電圧値が所定上限電圧値を上回った場合に前記放電モードに切り替え、前記放電モードにおいて前記低電圧バッテリの電圧値が所定下限電圧値を下回った場合に、前記充電モードに切り替える第１制御工程と、
前記電力変換装置を動作させ前記低電圧バッテリの電圧値を一定範囲内に保つように制御する第２制御工程と、を含み、
前記第１制御工程が、前記放電モードの時間割合を低減するための時間割合目標値から前記電力変換装置を通過させる必要がある電力である通過電力目標値を算出し、前記通過電力目標値と前記放電モード・前記充電モードの切替頻度を低減するための切替頻度目標値とから切替頻度を低減するための前記低電圧バッテリの切替運転電圧範囲目標値を算出する算出工程と、
前記切替運転電圧範囲目標値が前記低電圧バッテリの所定電圧範囲上限値よりも大きい場合に、前記第１制御工程を前記第２制御工程に切り替える切替工程と、を含む
ことを特徴とする車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記太陽電池の電圧値が前記所定下限電圧値よりも小さい他の所定下限電圧値を下回った場合に、前記第１制御工程を前記第２制御工程に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項３】
前記通過電力目標値を、（前記太陽電池の電力値）／［１－（前記時間割合目標値）］よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項４】
前記切替運転電圧範囲目標値を、（前記太陽電池の電力値）／［（前記低電圧バッテリの電圧差当たりのエネルギー値）×（前記切替頻度目標値）］×［１－（前記太陽電池の電力値）／（前記通過電力目標値）］よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項５】
（前記所定上限電圧値）－（前記所定下限電圧値）が、（前記通過電力目標値）×（前記低電圧バッテリの内部抵抗値）／（前記低電圧バッテリの電圧値）＋（前記切替運転電圧範囲目標値）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記第１制御工程を、車両の停車中にのみ実行することを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項７】
前記第１制御工程を前記第２制御工程に切り替える際に、１回の前記放電モード・前記充電モードを切り替える切替制御を２以上の区間に分けて算出された前記太陽電池の電流・電圧・電力の区間平均値を用いて判断することを特徴とする請求項１に記載の車両搭載用太陽電池システムの制御方法。
【請求項８】
太陽電池と、低電圧バッテリと、高電圧バッテリと、これら両バッテリ間で双方向に電力を変換する電力変換装置と、制御装置を備えた車両搭載用太陽電池システムであって、
前記制御装置が、前記電力変換装置を動作停止させ前記太陽電池によって前記低電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ充電モードにおいて前記低電圧バッテリの電圧値が所定上限電圧値を上回った場合に、前記電力変換装置を動作させ前記低電圧バッテリによって前記高電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ放電モードに切り替え、前記放電モードにおいて前記低電圧バッテリの電圧値が所定下限電圧値を下回った場合に、前記充電モードに切り替える第１制御部と、
前記電力変換装置を動作させ前記低電圧バッテリの電圧値を一定範囲内に保つように制御する第２制御部と、
前記放電モードの時間割合を低減するための時間割合目標値から前記電力変換装置を通過させる必要がある電力である通過電力目標値を算出し、前記通過電力目標値と前記放電モード・前記充電モードの切替頻度を低減するための切替頻度目標値とから切替頻度を低減するための前記低電圧バッテリの切替運転電圧範囲目標値を算出し、前記切替運転電圧範囲目標値が前記低電圧バッテリの所定電圧範囲上限値よりも大きい場合に、前記第１制御部の動作を前記第２制御部の動作に切り替える第３制御部と、を含む
ことを特徴とする車両搭載用太陽電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載用太陽電池システムの制御方法及び車両搭載用太陽電池システムに係り、さらに詳細には、太陽電池と、低電圧バッテリと、高電圧バッテリと、これら両バッテリ間で双方向に電力を変換する電力変換装置を備えた車両搭載用太陽電池システムの制御方法及びこれを実行する車両搭載用太陽電池システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽電池と、電力貯蔵部と、ＤＣ－ＤＣコンバータと、二次電池と、電圧検出部と、充電制御部と備えた電源装置が開示されている。電力貯蔵部は、太陽電池の起電力により充電されて電力を貯蔵する。二次電池は、電力貯蔵部に貯蔵されている電力により、ＤＣ－ＤＣコンバータを介して充電される。電圧検出部は、電力貯蔵部の電圧を検出し、電圧が高レベル閾値電圧以上になったとき、二次電池を充電するための充電制御信号をアクティブモードに保持して充電開始動作を行い、この後、電力貯蔵部の電圧が低レベル閾値電圧になったとき、充電制御信号をノンアクティブモードに保持して充電停止動作を行う。充電制御部は、ＤＣ－ＤＣコンバータと二次電池との間に介挿され、充電制御信号がアクティブモードのとき、電力貯蔵部に貯蔵されている電力を基に二次電池を充電する。
【０００３】
このように、特許文献１に開示された電源装置においては、太陽電池で発電された電力を電力貯蔵部に一時的に充電し、電力貯蔵部に充電された電力をＤＣ－ＤＣコンバータを介してまとめて二次電池に充電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４１３３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたようなＤＣ－ＤＣコンバータは、二次電池に充電された電力を電力貯蔵部に充電する機能を有していないため、このようなＤＣ－ＤＣコンバータを、例えば、太陽電池によって充電され、低電圧で動作する車両の補機系に電力を供給する低電圧バッテリと高電圧で動作する車両の駆動系に電力を供給する高電圧バッテリとを備えた車両搭載用太陽電池システムに適用しようとすると、太陽電池の発電電力が不足したときに低電圧バッテリの電圧が著しく低下し、低電圧バッテリから補機系に電力供給が十分に行えなくなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、低電圧バッテリの電圧低下を抑制ないし防止し得る車両搭載用太陽電池システムの制御方法及び車両搭載用太陽電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、太陽電池によって充電される低電圧バッテリと高電圧バッテリとの間に双方向に電力を変換する電力変換装置を設け、低電圧バッテリの所定の電圧値に応じて、電力変換装置の動作状態を切り替えることにより、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の車両搭載用太陽電池システムの制御方法は、太陽電池と、低電圧バッテリと、高電圧バッテリと、これら両バッテリ間で双方向に電力を変換する電力変換装置を備えた車両搭載用太陽電池システムの制御方法である。
この制御方法は、第１制御工程と、第２制御工程とを含む。
第１制御工程においては、電力変換装置を動作停止させ太陽電池によって低電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ充電モードと電力変換装置を動作させ低電圧バッテリによって高電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ放電モードを含み、充電モードにおいて低電圧バッテリの電圧値が所定上限電圧値を上回った場合に放電モードに切り替え、放電モードにおいて低電圧バッテリの電圧値が所定下限電圧値を下回った場合に、充電モードに切り替える。
第２制御工程においては、電力変換装置を動作させ低電圧バッテリの電圧値を一定範囲内に保つように制御する。
第１制御工程は、算出工程と、切替工程とを含む。
算出工程においては、放電モードの時間割合を低減するための時間割合目標値から電力変換装置を通過させる必要がある電力である通過電力目標値を算出し、通過電力目標値と放電モード・充電モードの切替頻度を低減するための切替頻度目標値とから切替頻度を低減するための低電圧バッテリの切替運転電圧範囲目標値を算出する。
切替工程においては、切替運転電圧範囲目標値が低電圧バッテリの所定電圧範囲上限値よりも大きい場合に、第１制御工程を第２制御工程に切り替える。
【０００９】
さらに、本発明の車両搭載用太陽電池システムは、太陽電池と、低電圧バッテリと、高電圧バッテリと、これら両バッテリ間で双方向に電力を変換する電力変換装置と、制御装置を備える。
制御装置は、第１制御部と、第２制御部と、第３制御部とを含む。
第１制御部は、電力変換装置を動作停止させ太陽電池によって低電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ充電モードにおいて低電圧バッテリの電圧値が所定上限電圧値を上回った場合に、電力変換装置を動作させ低電圧バッテリによって高電圧バッテリを充電する低電圧バッテリ放電モードに切り替え、放電モードにおいて低電圧バッテリの電圧値が所定下限電圧値を下回った場合に、充電モードに切り替える。
第２制御部は、電力変換装置を動作させ低電圧バッテリの電圧値を一定範囲内に保つように制御する。
第３制御部は、放電モードの時間割合を低減するための時間割合目標値から電力変換装置を通過させる必要がある電力である通過電力目標値を算出し、通過電力目標値と放電モード・充電モードの切替頻度を低減するための切替頻度目標値とから切替頻度を低減するための低電圧バッテリの切替運転電圧範囲目標値を算出し、切替運転電圧範囲目標値が低電圧バッテリの所定電圧範囲上限値よりも大きい場合に、第１制御部の動作を第２制御部の動作に切り替える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池によって充電される低電圧バッテリと高電圧バッテリとの間に双方向に電力を変換する電力変換装置を設け、低電圧バッテリの上述の電圧値に応じて、電力変換装置の動作状態を切り替えることとしたため、低電圧バッテリの電圧低下を抑制ないし防止し得る車両搭載用太陽電池システムの制御方法及び車両搭載用太陽電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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