CN103430417A - 设置型充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使在充电设备故障了的状态下，也能够进行向电池的充电的设置型充电系统。一种对车辆中搭载的电池进行充电的设置型充电系统（1），其特征在于，具备：电源部（2），生成直流充电电力；多个充电设备（3）（CHG1～9），构成电源部（2）；控制设备（MCU）（5）；以及第一CAN通信线（6），能够在控制设备（5）与充电设备（3）之间进行数据的发送接收，充电设备（3）制作与自己的故障诊断的结果有关的充电设备状态数据而发送到控制设备（5），控制设备（5）将多个充电设备（3）群组化为多个充电设备群组（4-1、4-2、4-3），如果接收到是故障的充电设备状态数据，则以充电设备群组单位变更多个充电设备（3）的输出状态。

Description

设置型充电系统
技术领域
本发明涉及对车辆中搭载的电池进行充电的设置型充电系统，特别涉及具备多个充电设备的设置型充电系统。
背景技术
一般，使用从车辆外部供给的电力对电池进行充电的方法被大致分为使用车辆中搭载的车载充电器的方法、和使用处于充电站等的设置型充电系统的方法。
其中，在前一方法中，连接车载充电器和家用插座，通过车载充电器，将例如AC100V变换为DC200V，以DC200V的充电电力比较缓慢地对电池进行充电。
另一方面，在后一方法中，通过设置型充电系统，将例如AC200V变换为DC400V，以DC400V的充电电力对电池进行急速充电。
作为以往的设置型充电系统，已知例如如图7所示，具备由1个充电设备（CHG）103构成的电源部102、控制充电设备103的控制设备（MCU）105、能够在控制设备105与充电设备103之间进行数据的发送接收的第一CAN通信线106、能够经由充电枪（连接器）109在控制设备105与车辆之间进行数据的发送接收的第二CAN通信线107、以及用于进行充电开始等操作的由液晶触摸面板构成的I/F部108的系统。
在该设置型充电系统100中，通过构成电源部102的1个充电设备103，交流的输入电力被变换为直流的充电电力，该充电电力经由充电枪109被供给给车辆。
另外，作为具备由1个充电设备构成的电源部的以往的设置型充电系统，已知例如专利文献1所记载的系统。
专利文献1：日本特开2009-95157号公报
发明内容
如上所述，在以往的设置型充电系统100中，电源部102由1个充电设备103构成，所以在充电设备103中产生了故障的情况下，对电池供给的充电电力大幅变化。
而且，在CHAdeMO规格中，规定了在充电中充电电力变化了的情况下，必需停止充电。因此，在以往的设置型充电系统100中，存在如果在充电设备103中产生故障，则不得不使向电池的充电停止这样的问题。
另外，在以往的设置型充电系统100中，还有直至充电设备103的故障恢复为止，无法再次开始向电池的充电这样的问题。
本发明是鉴于上述事情而完成的，其课题在于提供一种设置型充电系统，即使在充电设备发生了故障的状态下，也能够进行向电池的充电。
为了解决上述课题，本发明提供一种设置型充电系统，使用根据交流输入电力生成的直流充电电力对车辆中搭载的电池进行充电，其特征在于，具备：电源部，基于所述交流输入电力，生成所述直流充电电力；多个充电设备，构成所述电源部；控制设备，控制所述多个充电设备；以及CAN通信线，能够在所述控制设备与所述多个充电设备之间进行数据的发送接收，所述直流充电电力是从所述多个充电设备输出的各输出电力之和，所述充电设备进行自己的故障诊断，制作与该故障诊断的诊断结果有关的充电设备状态数据，并将其发送到所述控制设备，所述控制设备将所述多个充电设备群组化为多个充电设备群组，如果接收到是故障的所述充电设备状态数据，则以所述充电设备群组为单位，变更所述多个充电设备的输出状态。
此处，上述设置型充电系统中的交流输入电力是3相的交流电力，所述充电设备群组由分别被输入上述3相中的任意的1相的交流电力的3个所述充电设备构成。
根据该结构，电源部由多个充电设备构成，所以即使在一部分的充电设备中发生了故障，也能够进行向电池的充电。
另外，根据该结构，如果接收到是故障的充电设备状态数据，则以充电设备群组单位变更多个充电设备的输出状态，所以例如，即使在构成同一充电设备群组的3个充电设备的1个中发生了故障，由于与发生了故障的充电设备的状态符合地变更未发生故障的2个充电设备的输出，所以不会在这些3个充电设备的输出电压中产生偏差。
另外，本说明书中的“输出状态”是指：不仅是单纯地是指“输出停止”、“输出中”这样的状态，而且还包括对输出乘以充电设备的补正系数x的状态。因此，在以充电设备群组单位变更“输出状态”的情况下，构成同一充电设备群组的所有充电设备成为“输出停止”的状态、或者成为“输出中”的状态并且补正系数x成为相同的值。
另外，“补正系数x”是指，用于在故障时为了维持充电电力的额定电力值而使充电设备的输出电流值增减，在充电设备正常地动作的期间，作为初始值设定为x=1。
在上述设置型充电系统中，在发送了是故障的充电设备状态数据的情况下，（1）控制设备使构成包括诊断为故障的充电设备的充电设备群组的充电设备停止，并且使构成其他充电设备群组的充电设备停止，使向电池的充电停止，通过构成其他充电设备群组的充电设备，进行下次的充电。
另外，（2）控制设备使构成包括诊断为故障的充电设备的充电设备群组的充电设备停止，并且以维持直流充电电力的额定电力值的方式，使构成其他充电设备群组的充电设备的输出电力增加，而使向电池的充电继续。
另外，（3）控制设备使构成包括诊断为故障的充电设备的充电设备群组的充电设备的输出电力以相同的比例减少，并且以维持直流充电电力的额定电力值的方式，使构成其他充电设备群组的充电设备的输出电力增加，而使向电池的充电继续。
在上述（2）、（3）的情况下，控制设备通过构成其他充电设备群组的充电设备，以比额定电力值低的电力值进行下次的充电。
进而，上述设置型充电系统中，充电设备接收从控制设备发送的指令数据来进行故障诊断，另一方面，控制设备通过使将指令数据发送到多个充电设备群组中的至少一个充电设备群组的定时、和发送到其他充电设备群组的定时错开，而使接收充电设备状态数据的定时错开。
根据该结构，通过使控制设备接收充电设备状态数据的定时偏移，能够减少控制设备一起接收的充电设备状态数据的数量，所以能够使控制设备可靠地接收来自充电设备的数据。
根据本发明，能够提供即使在充电设备发生了故障的状态下，也能够进行向电池的充电的设置型充电系统。
附图说明
图1是本发明的设置型充电系统的框图。
图2是本发明中的充电设备的框图。
图3是本发明的设置型充电系统的起动时的时序图。
图4是本发明的第一实施例中的电源部的框图。
图5是本发明的第二实施例中的电源部的框图。
图6是本发明的第三实施例中的电源部的框图。
图7是以往的设置型充电系统的框图。
（符号说明）
1：设置型充电系统；2：电源部；3：充电设备；4-1、4-2、4-3：充电设备群组；5：控制设备；6：第一CAN通信线；7：第二CAN通信线；8：I/F部；9：充电枪；10：整流平滑电路；11：DC/DC转换器电路；12：逆变器电路；12a～12d：开关单元；13：升压电路（变压器）；14：输出电路；15：控制电路；15a：故障诊断部；16：二极管桥电路；17：平滑电容器；18：二极管桥电路；19：线圈；20：平滑电容器；21：分流电阻；22：电流检测电路；23：电压检测电路。
具体实施方式
以下，参照附加，说明本发明的设置型充电系统的优选的实施方式。
[设置型充电系统的结构]
图1示出本发明的一个实施方式的设置型充电系统1的框图。
如该图所示，设置型充电系统1具备：电源部2，由多个（在本实施方式中9个）充电设备3（CHG1～9）构成；控制设备（MCU）5，控制各充电设备3；第一CAN通信线6，能够在控制设备5与各充电设备3之间进行数据的发送接收；第二CAN通信线7，能够经由充电枪（连接器）9在控制设备5与车辆之间进行数据的发送接收；以及I/F部8，用于进行充电开始等操作且由液晶触摸面板构成。
各充电设备3通过第一CAN通信线6并联地连接，被分别群组化为由3个充电设备3构成的第一充电设备群组4-1（CHG1～3）、第二充电设备群组4-2（CHG4～6）、以及第三充电设备群组4-3（CHG7～9）。
对电源部2供给的输入电力是3相的交流电力，对构成各充电设备群组4-1、4-2、4-3的3个充电设备3，分别输入3相中的任意的1相的交流电力。例如，以使4-1成为U相、使4-2成为V相、使4-3成为W相的方式输入。
图2示出充电设备3的框图。
如该图所示，充电设备3具备：整流平滑电路10，对上述1相的交流电力进行整流以及平滑而生成直流电力；DC/DC转换器电路11，针对由该整流平滑电路10生成的直流电力通过开关单元12a～12d进行开关而变换为成为充电电力的直流电力；以及控制电路15，经由第一CAN通信线6在与控制设备5之间进行数据的发送接收，并且进行开关单元12a～12d的占空比的控制。
整流平滑电路10具有二极管桥电路16、平滑电容器17、以及未图示的功率因数改善电路。
DC/DC转换器电路11具有由IGBT、MOSFET等的4个开关单元12a～12d构成的逆变器电路12、由变压器构成的升压电路13、以及与变压器的次级侧连接的输出电路14。
输出电路14具有二极管桥电路18、由线圈19以及平滑电容器20构成的LC低通滤波器、以及几mΩ的分流电阻21。
另外，充电设备3具备检测分流电阻21中流过的直流电流的电流检测电路22、和检测经由LC低通滤波器之后的直流电压的电压检测电路23。
控制电路15具有进行整流平滑电路10以及DC/DC转换器电路11的故障诊断的故障诊断部15a，经由第一CAN通信线6在与控制设备5之间进行数据的发送接收。
故障诊断部15a根据由在整流平滑电路10以及DC/DC转换器电路11中安装的温度传感器（未图示）检测的温度、由电流检测电路22以及电压检测电路23检测的电流值以及电压值等，进行整流平滑电路10以及DC/DC转换器电路11是否发生故障的故障诊断，制作与诊断结果有关的充电设备状态数据。
在充电设备状态数据中，除了表示有无故障的故障信息（故障代码）以外，还包括充电设备3的识别信息（ID）、与充电设备3的输出电力有关的信息。
再次参照图1，控制设备5以使构成同一充电设备群组（例如，4-1）的各充电设备3（例如，CHG1～3）成为相同的输出状态的方式，以充电设备群组单位变更各充电设备3（例如，CHG1～3）的输出状态。
具体而言，控制设备5根据经由第二CAN通信线7从车辆接收的与目标充电电流值有关的车辆侧指令数据、和从充电设备3接收的充电设备状态数据，制作对各充电设备3输出的与输出电流的指令值（=要求电流值×补正系数x）有关的指令数据，将该指令数据发送到各充电设备3。
此处，要求电流值是指，将目标充电电流值除以全部充电设备数（在本实施方式中9）而得到的值。
[控制设备-充电设备间的数据通信]
接下来，说明控制设备5-充电设备3间的数据通信。
图3是设置型充电系统1的起动时的时序图。如该图所示，如果设置型充电系统1的主电源成为ON，而控制设备5以及各充电设备3起动，则首先，各充电设备3的初始化一齐开始。
控制设备5在各充电设备3的初始化完成之后，制作用于对各充电设备3发送充电设备状态数据的指令数据，针对充电设备群组4-1、4-2、4-3的每一个，错开定时，将该指令数据经由第一CAN通信线6发送到各充电设备3。
具体而言，控制设备5首先对构成第一充电设备群组4-1的充电设备（CHG1～3）发送指令数据，在经过20ms之后，对构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG4～6）发送指令数据，在进而经过20ms之后，对构成第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG7～9），发送指令数据。
各充电设备3如果接收到指令数据，则通过故障诊断部15a进行整流平滑电路10以及DC/DC转换器电路11是否故障的故障诊断，制作与该故障诊断的诊断结果有关的充电设备状态数据。
将充电设备状态数据按照所制作的顺序经由第一CAN通信线6发送到控制设备5。
即，控制设备5首先从构成第一充电设备群组4-1的充电设备（CHG1～3）接收充电设备状态数据，在经过20ms之后，从构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG4～6）接收充电设备状态数据，在进而经过20ms之后，从构成第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG7～9）接收充电设备状态数据。
控制设备5如果从所有充电设备（CHG1～9）接收到充电设备状态数据，则根据所接收的充电设备状态数据，计算可对电池供给的充电电力值（例如，30kW），使该充电电力值显示于I/F部8。
另外，控制设备5即使在起动时以外的情况下，也针对充电设备群组4-1、4-2、4-3的每一个，错开定时，发送指令数据。
由此，在本实施方式的设置型充电系统1中，能够防止一起接收的充电设备状态数据的数量超过控制设备5的处理能力，能够在第一CAN通信线6的规定的通信周期（例如，20ms）的期间，可靠地接收充电设备状态数据。
[故障时的设置型充电系统的动作]
接下来，说明故障时的设置型充电系统1的动作。
另外，在以下的第一～第三实施例中，说明在充电中，从构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG5）发送了是故障的充电设备状态数据的情况。
另外，设为各充电设备群组4-1、4-2、4-3的输出电力的额定电力值是10kW，从电源部2输出的充电电力（输出电力之和）的额定电力值是30kW，设为各充电设备（CHG1～9）的补正系数x作为初始值是x=1。
进而，设为设置型充电系统1根据经由第二CAN通信线7针对每100ms发送到控制设备5的与目标充电电流值有关的车辆侧指令数据，以上述额定电力对车辆中搭载的电池进行充电。
（第一实施例）
在本实施例中，如果从充电设备（CHG5）发送了是故障的充电设备状态数据，则控制设备5使全部充电设备（CHG1～9）的输出电力停止，使向电池的充电停止。
具体而言，控制设备5根据上述充电设备状态数据和与目标充电电流值有关的车辆侧指令数据，制作对各充电设备3（CHG1～9）输出的用于使输出电力值成为零的指令数据、即使输出电流的指令值成为零的指令数据，将该指令数据经由第一CAN通信线6发送到各充电设备3。
由此，构成各充电设备群组4-1、4-2、4-3的充电设备3的输出状态都成为“输出停止”，向电池的充电被停止。
另外，控制设备5如果接收到是故障的充电设备状态数据，则将该充电设备状态数据中包含的充电设备（CHG5）的ID等存储到存储器。
然后，在下次的充电开始时，控制设备5参照存储器来制作用于使第二充电设备群组4-2的输出电力值成为零的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG4～6），另一方面，制作用于使第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的输出电力值成为额定电力值（10kW）的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG1～3、7～9）。
即，在本实施例的设置型充电系统1中，即使在充电设备（CHG5）中产生了故障，也能够通过构成第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG1～3、7～9），以比额定电力值（30kW）低的电力值（20kW）进行下次的充电（参照图4）。
之后，经由I/F部8，对用户报告充电电力成为20kW。
（第二实施例）
在本实施例中，如果从充电设备（CHG5）发送了是故障的充电设备状态数据，则控制设备5使充电设备（CHG4～6）的输出电力停止，但使向电池的充电继续。
具体而言，控制设备5根据充电设备状态数据以及车辆侧指令数据，制作用于使第二充电设备群组4-2的输出电力值成为零的指令数据、即使输出电流的指令值成为零的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG4～6）。
由此，构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG4～6）的输出状态都成为“输出停止”。
另外，控制设备5为了维持充电电力的额定电力值（30kW），制作将构成第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG1～3、7～9）的补正系数x从1变更为1.5的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG1～3、7～9）。
由此，第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的输出电力分别成为10kW×1.5=15kW，充电电力的额定电力值（30kW）被维持，所以能够使向电池的充电继续（参照图5）。
另外，在下次的充电中，为了防止对充电设备（CHG1～3、7～9）施加过大的负担而连锁地故障，使充电设备（CHG1～3、7～9）的补正系数x返回到1，经由I/F部8对用户报告充电电力成为20kW。然后，与第一实施例的情况同样地，通过构成第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG1～3、7～9），以比额定电力值（30kW）低的电力值（20kW）进行充电。
（第三实施例）
在本实施例中，即使从充电设备（CHG5）发送了是故障的充电设备状态数据，控制设备5也不使充电设备（CHG4～6）的输出电力停止，使向电池的充电继续。
另外，在本实施例中，设为发送了旨在仅能够输出可从充电设备（CHG5）输出的电力值的一半的电力的充电设备状态数据。
控制设备5为了将充电设备（CHG5）的输出电力抑制为可输出的电力值的一半以下，制作将充电设备（CHG5）的补正系数x从1变更为0.5的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG5）。
此处，如果仅变更充电设备（CHG5）的补正系数x，则在构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG4～6）间的输出电力中产生偏差，所以控制设备5为了使充电设备（CHG4、6）的输出电力值以与充电设备（CHG5）相同的比例降低，制作将充电设备（CHG4、6）的补正系数x从1变更为0.5的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG4、6）。
由此，构成第二充电设备群组4-2的充电设备（CHG4～6）间的输出电力的平衡被确保，第二充电设备群组4-2的输出电力成为10kW×0.5=5kW。
另外，控制设备5为了维持充电电力的额定电力值（30kW），制作用于将构成第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG1～3、7～9）的补正系数x从1变更为1.25的指令数据，将该指令数据发送到充电设备（CHG1～3、7～9）。
由此，第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的输出电力分别成为10kW×1.25=12.5kW，充电电力的额定电力值（5kW+12.5kW+12.5kW=30kW）被维持，所以能够使向电池的充电继续（参照图6）
另外，在下次的充电中，为了防止对充电设备（CHG1～3、7～9）施加过大的负担而连锁地故障，使充电设备（CHG1～3、7～9）的补正系数x返回到1，通过I/F部8对用户报告充电电力成为20kW。然后，与第一实施例的情况同样地，通过构成第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的充电设备（CHG1～3、7～9），以比额定电力值（30kW）低的电力值（10kW×1+10kW×0+10kW×1=20kW）进行充电。
以上，说明了本发明的设置型充电系统的优选的实施方式以及实施例，但本发明不限于上述实施方式以及上述第一～第三实施例。
在上述第三实施例中，将第二充电设备群组4-2的补正系数x变更为0.5，将第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的补正系数x变更为1.25，但补正系数x能够变更为任意的值。
例如，如果输出电流的指令值是充电设备（CHG5）可输出的电流值的范围内，并且充电电力的变动（起伏）收敛于规定的范围内，则能够使第二充电设备群组4-2的补正系数x接近1。
另外，还能够根据充电设备（CHG1～3、7～9）的输出电力的最大值，进一步增大第一充电设备群组4-1以及第三充电设备群组4-3的补正系数x，减小第二充电设备群组4-2的补正系数x，而降低故障恶化的可能性。
另外，在上述实施方式中，使电源部2由9个充电设备3构成，但充电设备3的数量能够根据所要求的充电电力任意地变更。
另外，在作为输入电力使用3相的交流电力的情况下，优选各充电设备群组（4-1～4-n（n=3m：m=1，2，···））是3的倍数。
进而，在上述实施方式中，构成电源部2的9个充电设备3被群组化为由充电设备（CHG1～3）构成的第一充电设备群组4-1、由充电设备（CHG4～6）构成的第二充电设备群组4-2、以及由充电设备（CHG7～9）构成的第三充电设备群组4-3，但各充电设备3经由第一CAN通信线6并联连接，所以能够通过3个任意的充电设备3制作充电设备群组。
进而，在上述实施方式中，控制设备5制作对各充电设备3输出的与输出电流的指令值有关的指令数据，将该指令数据发送到各充电设备3，但也可以代之以制作并发送与针对各充电设备3的要求电流值和补正系数x有关的指令数据。

Claims (7)

1.一种设置型充电系统，使用基于交流输入电力生成的直流充电电力对车辆中搭载的电池进行充电，其特征在于包括：
电源部，基于所述交流输入电力，生成所述直流充电电力；
多个充电设备，构成所述电源部；
控制设备，控制所述多个充电设备；以及
CAN通信线，能够在所述控制设备与所述多个充电设备之间进行数据的发送接收，
所述直流充电电力是从所述多个充电设备输出的各输出电力之和，
所述充电设备进行自己的故障诊断，制作与该故障诊断的诊断结果有关的充电设备状态数据，并将其发送到所述控制设备，
所述控制设备将所述多个充电设备群组化为多个充电设备群组，如果接收到是故障的所述充电设备状态数据，则以所述充电设备群组为单位，变更所述多个充电设备的输出状态。
2.根据权利要求1所述的设置型充电系统，其特征在于：
所述交流输入电力是3相的交流电力，
所述充电设备群组由分别被输入所述3相中的任意的1相的交流电力的3个所述充电设备构成。
3.根据权利要求1或者2所述的设置型充电系统，其特征在于：
在发送了是故障的所述充电设备状态数据的情况下，
所述控制设备使构成包括诊断为故障的所述充电设备的充电设备群组的充电设备停止，并且使构成其他充电设备群组的充电设备停止，使向所述电池的充电停止，
所述控制设备通过构成所述其他充电设备群组的充电设备进行下次的充电。
4.根据权利要求1或者2所述的设置型充电系统，其特征在于：在发送了是故障的所述充电设备状态数据的情况下，所述控制设备使构成包括诊断为故障的所述充电设备的充电设备群组的充电设备停止，并且使构成其他充电设备群组的充电设备的输出电力增加以便维持所述直流充电电力的额定电力值，从而使向所述电池的充电继续。
5.根据权利要求1或者2所述的设置型充电系统，其特征在于：在发送了是故障的所述充电设备状态数据的情况下，所述控制设备使构成包括诊断为故障的所述充电设备的充电设备群组的充电设备的输出电力以相同的比例减少，并且使构成其他充电设备群组的充电设备的输出电力增加以便维持所述直流充电电力的额定电力值，从而使向所述电池的充电继续。
6.根据权利要求4或者5所述的设置型充电系统，其特征在于：所述控制设备通过构成所述其他充电设备群组的充电设备，以比所述额定电力值低的电力值进行下次的充电。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的设置型充电系统，其特征在于：所述充电设备接收从所述控制设备发送的指令数据来进行所述故障诊断，另一方面，所述控制设备通过使将所述指令数据发送到所述多个充电设备群组中的至少一个充电设备群组的定时、和发送到其他充电设备群组的定时错开，而使接收所述充电设备状态数据的定时错开。
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