| 【発明の名称】 |
太陽電池装備自動車 |
| 【発明者】 |
【氏名】金子 聡志
【氏名】村田 清仁
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| 【要約】 |
【課題】太陽電池の発電状態に応じてバッテリの目標充電量を決定し、太陽電池の発電能力を最大限に活用することにより、発電機を駆動するための燃料コストを低下できる太陽電池装備自動車を提供する。
【解決手段】駆動装置１０に電力を供給するバッテリ１２は、発電機１４及び太陽電池１６から充電される。バッテリ１２の充電量は充電量検出手段１８で検出され充電量制御手段２０に入力される。充電量制御手段２０ではバッテリ１２の充電量に応じて発電機１４の起動停止を制御し、発電機１４の駆動用の燃料コストを低減させる。充電量制御手段２０は、太陽電池１６の発電量を予測するために、ナビゲーション装置２２、通信手段２４、大気状態検出手段２６、車両姿勢検出手段２８から天候情報や車両姿勢の情報が入力される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バッテリと、前記バッテリを充電するための発電機と、前記バッテリを充電するための太陽電池と、前記バッテリの充電量を検出するための充電量検出手段と、前記バッテリの目標充電量を決定し、前記発電機の起動停止を制御する充電量制御手段と、を備えることを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項２】 請求項１記載の太陽電池装備自動車において、前記充電量制御手段は、時刻に応じて目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項３】 請求項１記載の太陽電池装備自動車において、前記充電量制御手段は、前記太陽電池の出力量に応じて目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項４】 請求項３記載の太陽電池装備自動車において、前記太陽電池の出力量は、所定時間内の平均出力量であることを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項５】 請求項１記載の太陽電池装備自動車において、前記充電量制御手段は、車載されたナビゲーション装置からの情報に基づき目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項６】 請求項１記載の太陽電池装備自動車において、前記充電量制御手段は、車載された通信手段により受信された天候情報に基づき目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれか一項記載の太陽電池装備自動車は、さらに大気状態検出手段を備え、前記充電量制御手段は、前記大気状態検出手段の予測する天候状態に応じて目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
【請求項８】 請求項１から請求項６のいずれか一項記載の太陽電池装備自動車は、さらに車両姿勢検出手段を備え、前記充電量制御手段は、前記車両姿勢検出手段の検出値に応じて目標充電量を変更することを特徴とする太陽電池装備自動車。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池により発電機の負荷を低減できる太陽電池装備自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ハイブリッド型自動車において、発電機による発電量を補い、電動機を駆動するためのバッテリの過放電を防止するために太陽電池を搭載する技術が提案されている。例えば、特開平８−２５１７１１号公報にも、電動機を駆動するための電源としてバッテリとコンデンサが搭載されており、これらの充電電圧が所定電圧より低いときに、太陽電池側から充電電流を供給し、バッテリとコンデンサの充電電圧を使用可能な状態とするように制御するハイブリッド自動車用バッテリ装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技術においては、バッテリの目標充電量を常に固定的に設定しており、環境条件等によって変化する太陽電池の発電状態に応じて最適な目標充電量に制御することは行われていなかった。このため、太陽電池で発電しても、そのときのバッテリの充電量が多くて発電電力をバッテリに受け入れることができない状態が生じうることになる。したがって、太陽電池の発電能力を充分に活用できず、発電機を駆動するために使用される燃料コストを十分に低下させることができないという問題があった。
【０００４】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、太陽電池の発電状態に応じてバッテリの目標充電量を決定し、太陽電池の発電能力を最大限に活用することにより、発電機を駆動するための燃料コストを低下できる太陽電池装備自動車を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は太陽電池装備自動車であって、バッテリと、バッテリを充電するための発電機と、バッテリを充電するための太陽電池と、バッテリの充電量を検出するための充電量検出手段と、バッテリの目標充電量を決定し、発電機の起動停止を制御する充電量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】また、上記太陽電池装備自動車において、充電量制御手段は、時刻に応じて目標充電量を変更することを特徴とする。
【０００７】また、上記太陽電池装備自動車において、充電量制御手段は、太陽電池の出力量に応じて目標充電量を変更することを特徴とする。
【０００８】また、上記太陽電池装備自動車において、太陽電池の出力量は、所定時間内の平均出力量であることを特徴とする。
【０００９】また、上記太陽電池装備自動車において、充電量制御手段は、車載されたナビゲーション装置からの情報に基づき目標充電量を変更することを特徴とする。
【００１０】また、上記太陽電池装備自動車において、充電量制御手段は、車載された通信手段により受信された天候情報に基づき目標充電量を変更することを特徴とする。
【００１１】また、上記太陽電池装備自動車は、さらに大気状態検出手段を備え、充電量制御手段は、大気状態検出手段の予測する天候状態に応じて目標充電量を変更することを特徴とする。
【００１２】また、上記太陽電池装備自動車は、さらに車両姿勢検出手段を備え、充電量制御手段は、車両姿勢検出手段の検出値に応じて目標充電量を変更することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１４】図１には、本発明に係る太陽電池装備自動車の構成のブロック図が示される。図１において、モータ等で構成される駆動装置１０には、バッテリ１２から電力が供給される。このバッテリ１２には、内燃機関によって駆動される発電機１４及び太陽電池１６から充電電流が供給され、充電が行われる。また、バッテリ１２の充電量は充電量検出手段１８によって検出される。
【００１５】この充電量検出手段１８によって検出されたバッテリ１２の充電量は、充電量制御手段２０に入力される。充電量制御手段２０は、充電量検出手段１８から入力されたバッテリ１２の充電量に応じて、発電機１４の起動停止を制御するように構成されている。すなわち、充電量制御手段２０では、バッテリ１２の目標充電量を決定し、この目標充電量に応じて発電機１４の起動停止を制御することになる。この場合の目標充電量としては、従来太陽電池１６が装着されていない場合には６０％程度の値であったが、太陽電池１６の発電能力を十分に活用するために、この目標充電量を低めに設定するのが好適である。例えば、４０％程度とすることが考えられる。このように、目標充電量を低く設定しても、太陽電池１６による発電電流を、例えば自動車が比較的長期間にわたって使用されず放置され、発電機１４が駆動できない場合にも充電できるので、バッテリ１２が過放電となることを防止できる。このため、バッテリ１２の充電量不足により太陽電池装備自動車の走行に悪影響を与え、あるいは走行不能となるような事態を十分に回避できる。
【００１６】また、太陽電池１６による発電量は、時刻やその日の天候或いは車両姿勢等により変化するので、充電量制御手段２０は、これらによる太陽電池１６の発電量の変化を検出し或いは予測して、上述した目標充電量を適宜変更していく。例えば、太陽電池１６の発電量は昼間の日照時間帯に高くなり、夜間では殆ど期待できなくなる。そこで、充電量制御手段２０は、時刻に応じて目標充電量を変更する。すなわち、昼間は目標充電量を低くし、夜間はこれを高くする。これにより、昼間は太陽電池１６からの発電電力をバッテリ１２に十分受け入れ可能とするとともに、夜間においては発電機１４による発電量を多くして、バッテリ１２の過放電を防止する。
【００１７】また、充電量制御手段２０が太陽電池１６の出力量を把握し、この出力量に応じて上記目標充電量を変更することも好適である。太陽電池１６の出力量としては、例えば所定時間内の平均出力量を充電量制御手段２０が算出しこれを使用することもできる。
【００１８】図２（ａ）には、時刻に応じて充電量制御手段２０が設定するバッテリ１２の目標充電量の変化の例がテーブルαとして示される。また、図２（ｂ）には、太陽電池１６の時間平均出力量に応じて充電量制御手段２０が目標充電量を変更する場合の例がテーブルβとして示される。図２（ｂ）に示された時間平均出力量は、例えば３０分間の太陽電池１６の出力量の平均値である。
【００１９】以上のような目標充電量は、図２（ａ）に示されたテーブルα及び図２（ｂ）に示されたテーブルβを単独で用いてもよいが、次に示す計算式により充電量制御手段２０がバッテリ１２の目標充電量を算出する構成としてもよい。
【００２０】
【数１】目標充電量＝ＭＩＮ（６０％，テーブルαの値＋テーブルβの値）すなわち上記式によれば、時刻及び太陽電池１６の時間平均出力量に応じ、テーブルαから求めた値とテーブルβから求めた値との和と一定値例えば６０％との大小を比較し、そのうち小さいものを目標充電量とすることになる。以上のようにして、バッテリ１２の目標充電量をなるべく低い値に設定することにより、太陽電池１６からの発電電流をより多くバッテリ１２に受け入れることができ、その分発電機１４を停止できるので、発電に使用される燃料コストを低減することができる。
【００２１】また、太陽電池装備自動車にナビゲーション装置２２が車載されている場合には、このナビゲーション装置２２の保有するナビゲーション情報に基づいて充電量制御手段２０がバッテリ１２の目標充電量を変更する構成とするのも好適である。ナビゲーション情報としては、トンネルの有無やビルあるいは山等による日陰の有無等、太陽電池１６の発電量に影響を及ぼす道路の状況に関する情報が考えられる。これにより、道路毎の個別的な太陽光の入射条件の変化に基づいて太陽電池１６の発電量を予測でき、この予測値により最適な目標充電量を設定することができる。
【００２２】また、太陽電池装備自動車に通信手段２４が車載されている場合には、この通信手段２４によって入手される天候に関する情報に基づいて、充電量制御手段２０が目標充電量を変更する構成とするのも好適である。これにより、時刻のみならず、その日の天候情報に応じて太陽電池１６の発電量を正確に予測でき、これにより最適な目標充電量を設定することができる。さらに、太陽電池装備自動車に、湿度や大気圧から以後の天候を予測する大気状態検出手段２６を車載するのも好適である。この大気状態検出手段２６により、湿度や大気圧等の検出値から予測された天候状態に応じて、充電量制御手段２０がバッテリ１２の目標充電量を変更する。これにより、大気状態検出手段２６で予測したその日の天候に応じた最適な目標充電量を設定することができる。
【００２３】また、太陽電池１６は自動車に車載されているので、車両の方角や傾斜角などの車両姿勢により、太陽光の入射角度が変化し、発電量も変化する。従って、車両姿勢検出手段２８を車載しておけば、これにより検出された車両姿勢に応じて充電量制御手段２０が太陽電池１６の発電量を予測し、最適な目標充電量を設定することができる。
【００２４】以上に述べた本発明に係る太陽電池装備自動車は、ハイブリッド型自動車のみならず燃料電池により走行する自動車等、発電機１４あるいは燃料電池等とバッテリ１２とを有し、このバッテリ１２の充電電流に太陽電池１６からの発電電流を使用できる型の自動車であればいずれにも適用可能である。これにより、バッテリ１２の充電電流の一部を太陽電池１６で補い、発電機１４や燃料電池の駆動用燃料のコストを低減することができる。
【００２５】さらに、上述したバッテリ１２の目標充電量は、マニュアル方式によりユーザがセットできるようにすることも好適である。例えば、停車後しばらく車両を使用しないような場合には、夜間であっても目標充電量を高く設定する必要はない。翌日或いは翌々日の昼間に、太陽電池１６で発電した電流により十分充電可能だからである。このような場合には、ユーザがマニュアルで目標充電量を低く設定する等により、太陽電池１６の発電能力をより効率的に使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、充電量制御手段により最適な目標充電量を設定できるので、太陽電池の出力特性を最大限に活用することが可能となる。
【００２７】また、時刻の推移による太陽光の入射量変化に応じて最適な目標充電量とすることができる。
【００２８】また、太陽電池の出力量に応じて目標充電量を変更すれば、さらに太陽電池の発電能力を十分に活用できるとともに、バッテリの過放電も防止できる。
【００２９】また、ナビゲーション装置から得られた道路環境等の情報や、通信手段から得られた天候情報に基づいて目標充電量を変更すれば、より適切な値に目標充電量を設定することができる。
【００３０】また、大気状態検出手段を車載すれば、これにより検出された天候の予測値に応じて最適な目標充電量を設定することができる。
【００３１】また、車両姿勢検出手段も車載すれば、車両の向きや傾斜角などの車両姿勢に応じた最適な目標充電量を設定することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２５日（１９９９．２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５３５０４（Ｐ２０００−２５３５０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月１４日（２０００．９．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４７７５９ |
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