CN106232418B - 用于车辆的充电设备 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的充电设备，并且该充电设备包括充电端口、AC‑DC转换器、电容器、DC‑DC转换单元和电子控制单元。电子控制单元被配置为响应于车辆的外侧向充电端口供应的电力的状态从预定状态恶化，减小从DC‑DC转换单元到蓄电装置或辅助负载中的至少一个的输出电流。

Description

用于车辆的充电设备

技术领域

本发明涉及车辆的充电设备，更特别地，涉及一种被配置为允许从车辆的外侧对汽车蓄电装置充电的用于车辆的充电设备。

背景技术

电动汽车和插电式混合动力汽车被配置为允许从车辆的外侧对汽车电池充电。公开号为No.2011-015520(JP 2011-015520 A)的日本专利申请公开了一种用于车辆的充电系统。该用于车辆的充电系统被配置为包括：安装有电池的车辆、外部电源、以及将外部电源和车辆彼此连接的充电线缆。车辆包括充电端口(充电口)、主电池、辅助电池、以及设置在主电池和充电端口之间的充电器。

在充电器中，从车辆的外侧提供的AC(交流)电力被AC-DC转换器转换成DC(直流)电力。DC电力由电容器平滑。根据JP 2011-015520 A中公开的技术，从外部供应的电力是稳定的，足以允许电容器的平滑。

然而，从车辆的外侧提供的AC电力可以是各种类型的。举例来说，在电力来自置于室外的发电机以及电力来自具有不稳定电源等的国家商用电源的情况下，输入电源电压和电源频率可以发生变化。当电源电压下降或电源频率降低时，被DC转换的电容器的电压可能下降，并且充电器进行的充电停止。当充电器停止充电时，车辆可能无法行进预定距离。此外，在一些情况下车辆的蓄电装置可以用作紧急电源。为了对这些情况做准备，优选地，蓄电装置被尽可能多地充电。

发明内容

本发明提供了一种用于车辆的充电设备，其能够在即使从外侧供应的电力发生波动时也持续充电，从外侧供应的电力诸如电源电压或电源频率。

本发明的充电设备用于车辆。充电设备包括充电端口、AC-DC转换器、电容器、DC-DC转换单元和电子控制单元。AC-DC转换器被配置为将从充电端口接收的AC电力转换成DC电力。电容器被配置为平滑由AC-DC转换器转换的DC电力。DC-DC转换单元被配置为转换电容器的电压并且将电压供应至蓄电装置或辅助负载中的至少一个。电子控制单元被配置为控制DC-DC转换单元。电子控制单元被配置为响应于从车辆的外侧向充电端口供应的电力的状态从预定状态的恶化，减小从DC-DC转换单元到蓄电装置或辅助负载中的至少一个的输出电流。

本文中，“从车辆的外侧向充电端口供应的电力的状态从预定状态的恶化”的情况可以包括“从车辆的外侧向充电端口供应的AC电力的频率小于预定阈值”的情况、“从车辆的外侧向充电端口供应的AC电力的电压小于预定阈值”的情况、以及“平滑电容器的电压低于预定阈值”的情况。

根据该配置，即使在从车辆的外侧向充电端口供应的电力的状态不佳的情况下，例如在电压下降或频率波动的情况下，电源也不是立即停止。该配置可仅以很小的电力增大持续充电蓄电装置或向辅助负载供应电力的可能性。换言之，即使在从外侧供应的电力的状态不佳的情况下，对蓄电装置的充电和到辅助负载的供电也不太可能停止。相应地，不太可能发生行驶距离意外降低的情况，也不太可能发生不能使用辅助负载的情况。

充电设备可进一步包括传感器。传感器可被配置为检测从充电端口的外侧供应的AC电力的频率。电子控制单元可被配置为在由传感器检测的频率小于预定阈值的情况下，减小从DC-DC转换单元到蓄电装置或辅助负载中的至少一个的输出电流。

根据该配置，在从外侧供应的AC电力的频率下降的情况下，通过减小输出电流，用于车辆的充电设备可以继续向蓄电装置或辅助负载中的任一者供应电力。

传感器可被配置为检测从外侧向充电端口供应的AC电力的电压。电子控制单元可被配置为在由传感器检测的电压小于预定阈值的情况下，减小从DC-DC转换单元到蓄电装置或辅助负载中的至少一个的输出电流。

根据该配置，在从外侧供应的AC电力的电压下降的情况下，通过减小输出电流，用于车辆的充电设备可以继续向蓄电装置或辅助负载中的任一者供应电力。

传感器可被配置为检测电容器的电压。电子控制单元可被配置为在由传感器检测的电压小于预定阈值的情况下，减小从DC-DC转换单元到蓄电装置或辅助负载中的至少一个的输出电压。

例如，在从外侧供应的AC电力的电压下降的情况下以及在从外侧供应的AC电力的频率下降的情况下，电容器的电压下降。相应地，通过检测电容器的电压下降并且减小输出电流，用于车辆的充电设备可以继续向蓄电装置或辅助负载中的任一者供应电力。

此外，DC-DC转换单元可以包括第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器。第一DC-DC转换器可被配置为转换电容器的电压并将电压供应至蓄电装置。第二DC-DC转换器可被配置为转换电容器的电压并将电压供应至辅助负载。电子控制单元可被配置为通过在第二DC-DC转换器的开始期间停止第二DC-DC转换器，来减小从DC-DC转换单元到辅助负载的输出电流。电子控制单元可被配置为通过在第二DC-DC转换器停止时减小第一DC-DC转换器的输出电流，从而减小从DC-DC转换单元到蓄电装置的输出电流。

根据该配置，当电力正被供应至辅助负载时，通过停止向辅助负载供应电力，可以继续对蓄电装置充电。当没有电力正被供应到辅助负载时并且从外侧供应的电力的状态从预定状态恶化时，可以继续对蓄电装置充电，同时减小向蓄电装置的充电电力。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是示出根据第一实施例的用于车辆的充电设备的配置的框图；

图2是用于示出从外部电源提供的电力的状态的恶化的示例的图。

图3是用于示出由第一实施例的充电ECU 30执行的充电控制的流程图。

图4是用于示出由第一实施例的变形例进行的控制的流程图；

图5是示出根据第二实施例的用于车辆的充电设备的配置的框图；

图6是用于示出由第二实施例的充电ECU 30执行的充电控制的流程图；以及

图7是用于示出由第二实施例的变形例进行的控制的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施例。相同的附图标记将被用于指代附图中的相同或相似的元件，其描述将不再重复。

图1是示出根据第一实施例的用于车辆的充电设备的配置的框图。参考图1，用于车辆的充电设备1包括充电口6和电源传感器7。

充电连接器4被连接到充电口6，且AC电力通过充电线缆3从外部电源2供应到充电口6。电源传感器7检测从车辆的外侧供应的AC电力的电压VAC和频率fAC。

用于车辆的充电设备1还包括输入滤波器8、AC-DC转换器10、电压传感器12、平滑电容器14、DC-DC转换单元15、输出滤波器18以及充电ECU 30。DC-DC转换单元15包括主DC-DC转换器16。电压传感器12被配置为检测平滑电容器14的电压。

输入滤波器8削减从外部电源2输入的AC电力的噪声，并防止噪声从车辆进入外部电源2。AC-DC转换器10将从充电口6接收的AC电力转换为DC电力并且提高AC电力。电容器14平滑由AC-DC转换器10转换的DC电力。主DC-DC转换器16将电容器14的电压转换成例如大约200V的充电电压，并且通过输出滤波器18将电压供应至高压电池36。输出滤波器18削减主DC-DC转换器16的切换噪声等。高压电池36通过系统主继电器38被连接到车辆驱动装置40，车辆驱动装置40包括电动机等。

从外部电源2提供的AC电力可以是各种类型的。在电力来自发电机的情况下，输入电源电压VAC和电源频率fAC可以发生变化。举例来说，外部电源2可以是安装在室外的光伏发电机、风力发电机和电动发电机，以及电力可以来自具有不稳定电源的各国等的商用电源。

图2是用于示出从外部电源提供的电力的状态的恶化的示例的图。参考图2的上部，整流波形的波谷部分扩大，并且在频率低于规定值的情况下，波谷部分不能由平滑电容器14充分补充。相应地，输入电压VH在整流波形的峰值部分和不可补充的波谷部分之间上下波动，并且主DC-DC转换器16的操作停止。

如下部中所示，在电压小于预期值的情况下，AC-DC转换器10没有被完全提高到目标电压，并且不能通过电压VH的整体下降而获得所需的电压VH。即使在该种情况下，主DC-DC转换器16的操作停止。

换言之，当电源电压VAC下降或电源频率fAC降低时，DC转换的电容器的电压VH下降或波动。在这种情况下，充电设备1不可能继续进行正常充电。

在这种情况下，如果充电设备1的操作立即停止，则高压电池36的不充分充电可能阻止车辆行驶规定距离。另外，在一些情况下，高压电池36可以用作针对车辆的外侧的电源的紧急电源。为了应对这种情况，优选地，高压电池36被尽可能多地充电。

在该实施例中，响应于从车辆的外侧向充电口6供应的电力的状态的预定状态的恶化，充电ECU30减小从DC-DC转换单元15到高压电池36的输出电流。输出电流的减小可以例如通过降低主DC-DC转换器16的切换的占空比来控制。该控制抑制电压VH的下降，并且因此充电设备1可以继续对电池36充电。

图3是由第一实施例的充电ECU 30执行的充电控制的流程图。参考图1和3，在步骤S1中执行通常的充电，而不限制电力。在步骤S2中，确定电压VH是否从阈值下降。在电压VH不从阈值下降的情况下(在步骤S2中为否)，处理前进至步骤S3，并且充电ECU 30继续以当前状态进行充电。

在电压VH从阈值下降的情况下(在步骤S2中为是)，处理前进至步骤S4，并且充电ECU 30减小对高压电池36的充电电流。为了减小充电电流，充电ECU30降低主DC-DC转换器16的切换的占空比。

然后，在步骤S5充电ECU30判定减小的电力是否等于或小于可由主DC-DC转换器16输出的最小电力。在减小的电力仍超过最小电力的情况下(在步骤S5中为否)，处理返回到步骤S2。在减小的电力等于或小于最小电力的情况下(在步骤S5中为是)，处理前进至步骤S6。在步骤S6高压电池36的充电停止，在步骤S7处理结束。

图4是由第一实施例的变形例进行的控制的流程图。在图3所示的示例中，通过观察电压VH来检测从外侧供应的电源的质量的恶化。然而，在图4所示的示例中，通过设置在充电口6中的电源传感器7来检测电源的质量的恶化。

参考图1和4，在步骤S21充电ECU30判定是否满足电压VAC小于阈值或频率fAC小于阈值的条件。在条件不满足的情况下(在步骤S21中为否)，处理前进至步骤S25，并且执行通常的充电(充电而不限制电力)。在条件满足的情况下(在步骤S21中为是)，处理前进至步骤S22。

在步骤S22中，减小对高压电池36的充电电流。为了减小充电电流，充电ECU30降低主DC-DC转换器16的切换的占空比。

接下来，在步骤S23充电ECU30判定是否从阈值降低了电压VH。在未从阈值降低电压VH的情况下(在步骤S23中为否)，处理前进至步骤S25，在充电电力被降低的状态下执行充电。

在从阈值降低电压VH的情况下(在步骤S23中为是)，处理前进至步骤S24，并且高压电池36的充电被停止。

如图4所示，根据从外侧提供的电力的电压和频率的检测的结果，可以判定是否减小充电电流。即使在这种情况下，对电池的充电也非常有可能继续。

在第一实施例中，已经描述了充电设备仅向高压电池36供应电力的情况。然而，在一些情况下，可以在高压电池36的充电期间，实施对辅助电池的充电，或对辅助负载的部分电源的充电。在第二实施例中将描述在这种情况下的控制。

图5是示出根据第二实施例的用于车辆的充电设备的配置的框图。图5所示的用于车辆的充电设备100包括DC-DC转换单元115，替代图1所示的充电设备1的配置中的DC-DC转换单元15。DC-DC转换单元115被配置为能够转换电容器14的电压并将所转换的电压供应至高压电池36或辅助负载34中的至少一个。具体地，DC-DC转换单元115包括可以彼此独立控制的主DC-DC转换器16和子DC-DC转换器20。

主DC-DC转换器16将电容器14的电压转换成充电电压，并将充电电压通过输出滤波器18供应至高压电池36。子DC-DC转换器20转换电容器14的电压并将所转换的电压供应至辅助电池32和辅助负载34。

当提到其它配置时，充电设备100类似于图1所示的充电设备1，因此其说明在此不再重复。

在该配置中，通过限制到辅助负载34的电源，可以防止电压VH的下降，并且可以允许继续对高压电池36充电。

响应于从车辆的外侧向充电口6供应的电力的状态的预定状态的恶化，充电ECU30减小从DC-DC转换单元115到辅助负载34的输出电流。

具体地，通过在子DC-DC转换器20的开始期间停止子DC-DC转换器20，充电ECU30减小从DC-DC转换单元115到辅助负载34的输出电流，以及通过当子DC-DC转换器20被停止时减小主DC-DC转换器16的输出电流，充电ECU 30减小从DC-DC转换单元115到高压电池36的输出电流。通过这种方式，可以防止电压VH的下降。

在该配置中，在由于放电而导致的辅助电池32的电压显著下降的情况下，控制车辆的系统的ECU等的电源必须保证对辅助电池32充电被给予比对高压电池36充电更高优先级。

在辅助电池32的电压等于或小于下限阈值的情况下，充电ECU30防止电压VH下降，并且通过减小到高压电池36的充电电流而不是停止子DC-DC转换器20来对辅助电池32充电。

图6是用于示出由第二实施例的充电ECU 30执行的充电控制的流程图。沿图6所示的流程图的处理是其中增加了从步骤S101到103的处理的沿图3所示的流程图的处理。已在图3中描述了从步骤S1到S7的处理，因此其说明在此不再重复。

在步骤S2满足VH<阈值的情况下(在步骤S2中为是)，处理前进至步骤S101，并且充电ECU30判定电力是否正由子DC-DC转换器20输出。在电力正由子DC-DC转换器20输出的情况下(在步骤S101中为是)，处理前进至步骤S102。在电力不是正由子DC-DC转换器20输出的情况下(在步骤S101中为否)，处理前进至步骤S4，并且减小对高压电池36的充电电流。

在步骤S102中，充电ECU30判定辅助电池32的电压是否等于或小于下限值。在辅助电池32的电压超过下限值的情况下(在步骤S102中为否)，在步骤S103充电ECU 30停止子DC-DC转换器20的操作。然后，降低电力消耗，并且可以防止电压VH下降，因此处理返回至步骤S2并再次执行对电压VH的判定。

在辅助电池32的电压等于或小于下限值的情况下(在步骤S102中为是)，处理前进至步骤S4，并且减小对高压电池36的充电电流。

图7是用于示出由第二实施例的变形例进行的控制的流程图。在图6所示的示例中，通过观察电压VH来检测从外侧供应的电源的质量的恶化。然而，在图7所示的示例中，通过设置在充电口6中的电源传感器7检测电源的质量的恶化。

沿图7所示的流程图的处理是其中增加了从步骤S111到113的处理的沿图4所示的流程图的处理。图4中已描述了从步骤S21到S26的处理，因此其说明在此不再重复。

参考图7，在步骤S21中满足关于电压VAC或频率fAC的条件的情况下(在步骤S21中为是)，处理前进至步骤S111，并且充电ECU30判定电力是否正由子DC-DC转换器20输出。在电力正由子DC-DC转换器20输出的情况下(在步骤S111中为是)，处理前进至步骤S112。在电力不是正由子DC-DC转换器20输出的情况下(在步骤S111中为否)，处理前进至步骤S22，并且减小对高压电池36的充电电流。

在步骤S112中，充电ECU30判定辅助电池32的电压是否等于或小于下限值。在辅助电池32的电压超过下限值的情况下(在步骤S112中为否)，在步骤S113充电ECU 30停止子DC-DC转换器20的操作。然后，降低电力消耗，并且可以防止电压VH下降，因此处理前进至步骤S23并执行对电压VH的判定。

在辅助电池32的电压等于或小于下限值的情况下(在步骤S112中为是)，处理前进至步骤S22，并且减小对高压电池36的充电电流。

在第二实施例中，在从外侧供应的电力的状态从预定状态恶化的情况下，如果电力被供应到辅助负载34，原则上，通过停止到辅助负载34的电源，并且防止电压VH下降，可以继续对高压电池36充电。如果电力未被供应到辅助负载34，则通过减小到高压电池36的充电电力，并且抑制电压VH的下降，可以继续对高压电池36充电。

在辅助电池32的电压等于或小于下限值的情况下，优先对辅助电池32充电。相应地，可以避免可归因于未获得的ECU的电源而造成的车辆控制系统启动失败。

可以适当地相互组合本文所公开的实施例。应当理解，本文所公开的实施例在每一方面是说明性的，并不限制本发明。本发明的范围在权利要求书中予以明确，而非以上描述，并且在权利要求和其等同物内的任何修改都包括在本发明中。

Claims (4)

1.一种用于车辆的充电设备，

所述充电设备的特征在于包括：

充电端口；

AC-DC转换器，其被配置为将从所述充电端口接收的AC电力转换成DC电力；

电容器，其被配置为平滑由所述AC-DC转换器转换的所述DC电力；

DC-DC转换单元，其被配置为转换所述电容器的电压并且将所述电压供应至蓄电装置和/或辅助负载；以及

电子控制单元，其被配置为控制所述DC-DC转换单元，所述电子控制单元被配置为响应于从所述车辆的外侧向所述充电端口供应的电力的状态从预定状态的恶化，减小从所述DC-DC转换单元到所述蓄电装置和/或所述辅助负载的输出电流，

其中，所述DC-DC转换单元包括：

第一DC-DC转换器，其被配置为转换所述电容器的电压并将所述电压供应至所述蓄电装置；以及

第二DC-DC转换器，其被配置为转换所述电容器的电压并将所述电压供应至所述辅助负载；

其中，所述电子控制单元被配置为通过在所述第二DC-DC转换器的开始期间停止所述第二DC-DC转换器，来减小从所述DC-DC转换单元到所述辅助负载的所述输出电流，以及

所述电子控制单元被配置为通过在所述第二DC-DC转换器被停止时减小所述第一DC-DC转换器的输出电流，来减小从所述DC-DC转换单元到所述蓄电装置的所述输出电流。

2.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于进一步包括：

传感器，其被配置为检测从所述充电端口的外侧供应的所述AC电力的频率，

其中，所述电子控制单元被配置为在由所述传感器检测到的所述频率小于预定阈值的情况下，减小从所述DC-DC转换单元到所述蓄电装置和/或所述辅助负载的所述输出电流。

3.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于进一步包括：

传感器，其被配置为检测从所述外侧向所述充电端口供应的所述AC电力的电压，

其中，所述电子控制单元被配置为在由所述传感器检测到的所述电压小于预定阈值的情况下，减小从所述DC-DC转换单元到所述蓄电装置和/或所述辅助负载的所述输出电流。

4.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于进一步包括：

传感器，其被配置为检测所述电容器的电压，

其中，所述电子控制单元被配置为在由所述传感器检测到的所述电压小于预定阈值的情况下，减小从所述DC-DC转换单元到所述蓄电装置和/或所述辅助负载的所述输出电流。