DE112011103231B4

DE112011103231B4 - Entladesystem und elektrisches Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011103231B4
Application number: DE112011103231.5T
Authority: DE
Inventors: Kohei Mori; Toshihide Satake; Akinobu Sugiyama; Hiroshi Fujioka; Takanori Matsunaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN103026577A; JP5106606B2; JP2012070577A; DE112011103231T5; US9142975B2; US20130082663A1; CN103026577B; WO2012043249A1

Abstract

Ein Entladesystem, umfassend:
ein Fahrzeug (100) mit einer daran angebrachten Batterie (101); und
ein externes Entladegerät (200), konfiguriert, um verbunden zu werden mit dem Fahrzeug (100) von außerhalb, sowie zum Entladen der Batterie (101),
wobei das Fahrzeug (100) enthält:
ein Batteriemanagementgerät (102), das einen Zustand der Batterie (101) verwaltet;
einen Verbinder (104), mit dem das Entladegerät (200) verbunden ist;
eine Stromleitung (110), die den Verbinder (104) und die Batterie (101) miteinander verbindet;
einen Schalter (SW1, SW2), der die Stromleitung (110) zum Leiten bringt, bei Erlaubnis von sowohl dem Entladegerät (200) und dem Batteriemanagementgerät (102); und
eine Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2), konfiguriert zum Anpassen eines Stroms, der in der Stromleitung (110) fließt, wenn das Entladegerät (200) die Batterie (101) durch den Verbinder (104) entlädt, basierend auf einem Leistungssteuersignal CS von dem externen Entladegerät (200).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lade-/Entlade-System für eine Fahrzeugbatterie und insbesondere ein Sicherstellen der Sicherheit während eines Entladens.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren bekam eine Entwicklung eines Stromnetzes der nächsten Generation, genannt „Smart Grid“ („intelligentes“ Netz), was konfiguriert ist mit automatischen Steuermitteln zum automatischen Steuern der Versorgung und Nachfrage von Leistung, die eingebaut wird in ein Stromnetz, Aufmerksamkeit. In dem Smart Grid wird ein Stromfluss in dem Stromnetz nicht nur durch eine Versorgerseite aber auch durch eine Seite des Nachfragers gesteuert bzw. geregelt, und dabei werden Versorgung und Nachfrage an Strom bzw. Leistung optimiert.
Beispielsweise gibt es eine Möglichkeit, dass eine Batterie eines Autos, die im Besitz von jedem Haus ist, verwendet werden kann als ein Zwischenspeicher zum Verringern der Spitze an Leistungsnachfrage (beispielsweise Patentdokumente 1 bis 4, die unten aufgelistet sind). Genauer gesagt, wird Leistung bzw. Energie, die in eine Fahrzeugbatterie während Niedrigleistungs-Nachfragezeiten geladen wurde, in einem Haus während der Spitze der Leistungsnachfrage verwendet, und dabei wird die Spitze der Leistungsnachfrage verringert. Dies kann auch Stromkosten für jedes Haus sparen, weil im Allgemeinen die Stromkosten gering sind während den Niedrigleistungs-Nachfragezeiten. Zusätzlich gibt es einen Vorteil, dass das Ermöglichen, die Leistung der Fahrzeugbatterie zu Hause zu verwenden, eine Notfallsituation adressieren kann, wie zum Beispiel einen Leistungsfehler. Das Smart Grid ist vorgesehen, um automatisch solch einen Stromfluss zu steuern.
Beispielsweise wird in einem Leistungsmanagementsystem, offenbart in Patentdokument 1, eine Leistungsnachfrage von einem Haus geschätzt in Anbetracht von nicht nur Daten einer Leistungsnachfrage in dem Haus, aber auch Daten von externen Faktoren, wie zum Beispiel dem Wochentag, Zeit und Datum und dem Wetter. Dann werden auf Grundlage eines Ergebnisses der Schätzung, Versorgung und Empfang von Leistung zwischen einem Fahrzeug und dem Haus (Ladung und Entladung einer Fahrzeugbatterie) automatisch geplant.
In einem Leistungsmanagementsystem von Patentdokument 2 wird bestimmt, ob eine Batterie zu laden ist oder Leistung von der Batterie zu einem Haus zu liefern ist, durch Inbetrachtziehen von Zeiten und Daten eines Zustands (einer Spannung, Eingabe- und Ausgabeströme und eine verbleibende Kapazität) von der Fahrzeugbatterie, der Menge an sichergestellter Leistung (die Menge von Leistung, die notwendig ist für eine tägliche Verwendung durch einen Benutzer) und die Menge von Überschussleistung (die verbleibende Kapazität ausgenommen der Menge an sichergestellter Leistung und der Menge an Notfallleistung), die definiert werden auf Grundlage eines Fahrtverlaufs und ähnlichem.
Deshalb wird in einem durch das Smart Grid verwalteten Leistungsnetz bzw. Stromnetz angenommen, dass nicht nur eine Ladung einer Fahrzeugbatterie (Leistungsversorgung von einem Haus zu einem Fahrzeug) aktiv ausgeführt wird, aber auch eine Entladung der Batterie (Leistungsversorgung von dem Fahrzeug zu dem Haus).
Hinsichtlich eines Verfahrens zum Ziehen von DC-Leistung (Gleichstromleistung) eines Fahrzeugs in kommerzielle AC-Leistung (Wechselstromleistung), die in einem Haus verfügbar ist, werden die folgenden drei Verfahren in Patentdokumenten 1 bis 4 offenbart. In einem System von Patentdokument 1 wird DC-Leistung einer Batterie umgewandelt in kommerzielle Leistung durch einen DC/AC-Wandler in einem Fahrzeug, und dann ausgegeben an ein Haus. Im System von Patentdokumenten 2 und 3 wird eine DC-Leistung einer Batterie umgewandelt in hochfrequente AC-Leistung durch einen DC/AC-Wandler in einem Fahrzeug, dann transferiert an die Hausseite unter Verwendung elektromagnetischer Induktion, und dann umgewandelt in kommerzielle Leistung durch einen AC/AC-Wandler, bereitgestellt an der Hausseite. In einem System von Patentdokument 4 wird eine DC-Leistung einer Batterie ausgegeben an ein Haus ohne eine Änderung, und dann wird sie umgewandelt in kommerzielle Leistung durch einen DC/AC-Wandler, der an der Hausseite bereitgestellt ist.
Andererseits wird in einem Schnellladesystem für eine Batterie, was wesentlich ist für die weitverbreitete Verwendung eines elektrischen Autos, eine große Menge an DC-Leistung direkt zugeführt an die Batterie, um dabei eine Hochgeschwindigkeitsladung zu erreichen. Es wird angenommen, dass ein Verfahren DC-Leistung einer Batterie ausgegeben wird an ein Haus ohne irgendeine Änderung, wie offenbart in Patentdokument 4, erreicht werden kann durch gemeinsames Verwenden der gleichen Leistungszuführleitung (Leistungsleitung bzw. Stromleitung) mit diesem Schnellladesystem. Deshalb ist es nicht immer notwendig, einen neuen Leistungszuführpfad bereitzustellen zum Entladen des Fahrzeugs, und über dies hinaus ist es nicht notwendig, einen DC/AC-Wandler in dem Fahrzeug zu montieren. Demgemäß ist dieses Verfahren darin effektiv, dass ein Leistungszuführsystem im Fahrzeug vereinfacht werden kann.
STAND-DER-TECHNIK-DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer JP 2008-54 439 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer JP 2001-8 380 A
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer JP H11-178 234 A (1999)
Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer JP 2002-315 193 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN
Wie oben beschrieben, kann ein Entladesystem, das DC-Leistung einer Batterie an ein Haus ohne irgendeine Änderung ausgibt, erreicht werden durch gemeinsames Verwenden der gleichen Stromzuführleitung mit dem Schnellladesystem. Jedoch wird ein herkömmliches Schnellladesystem nur zum Laden einer Batterie konfiguriert, und es ist nicht mit ausreichender Betrachtung der Sicherheit während eines Entladens entworfen.
In einem herkömmlichen Schnellladesystem für den Zweck eines Verhinderns eines Kurzschlusses und elektrischer Leckage, was hervorgerufen werden kann durch falschen Betrieb oder ähnlichem, wird ein Verriegelungsrelais mit einem Schalter bereitgestellt zwischen einer Batterie und einem Verbinder eines Fahrzeugs, an dem ein Kabelstrang, verwendet zum Laden, verbunden ist. Dieser Schalter dient auch als ein Sicherheitsgerät zur Zeit eines Entladens. Wenn ein Kurzschluss oder eine elektrische Leckage detektiert wird während eines Entladens, wird der Schalter geöffnet zum Blockieren eines Leistungszuführpfads. Theoretisch würde dies ein sicheres Vermeiden eines Kurzschlusses und einer elektrischen Leckage ermöglichen. Tatsächlich ist es jedoch technisch schwierig, den Schalter sofort zu öffnen in einem Zustand, in dem ein hoher Strom in einer Stromleitung fließt aufgrund eines Kurzschlusses oder ähnlichem. Ein Versuch, eine Stromleitung zu öffnen, in der ein hoher Strom fließt mittels eines Schalters kann beispielsweise eine Luftentladung hervorrufen oder in einem Fehler beim Öffnen resultieren, weil eine Elektrode des Schalters an die Stromleitung geschweißt wird aufgrund der Hitze, die durch den hohen Strom erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit während eines Entladens einer Batterie in einem Entladesystem zu verbessern, das DC-Leistung von einer Fahrzeugbatterie zur Außenseite ausgibt.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Entladesystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Entladesystem- bzw. Entladungssystem, das enthält: ein Fahrzeug mit einer daran angebrachten Batterie; und ein Entladegerät, konfiguriert, um verbunden zu werden an das Fahrzeug von der Außenseite, und zum Entladen der Batterie, wobei das Fahrzeug enthält: ein Batteriemanagementgerät, das einen Zustand der Batterie verwaltet; einen Verbinder, an dem das Entladegerät verbunden ist; eine Stromleitung, die den Verbinder und die Batterie miteinander verbindet; einen Schalter, der die Stromleitung dazu bringt, zu leiten bei Erlaubnis von sowohl dem Entladegerät und dem Batteriemanagementgerät; und eine Leistungsanpassungsschaltung, konfiguriert zum Anpassen eines Stroms, der in der Stromleitung fließt, wenn das Entladegerät die Batterie durch den Verbinder entlädt.
WIRKUNGEN DER Erfindung
In der vorliegenden Erfindung verringert, wenn ein Defekt, wie zum Beispiel ein Kurzschluss oder eine elektrische Leckage bzw. Leck auftritt in einem Entladungspfad zu einer Zeit eines Entladens der Batterie, die Leistungsanpassungsschaltung, bereitgestellt an der Seite des elektrischen Fahrzeugs, die Leistung, die in eine Stromleitung fließt, und dann kann der Schalter sicher und bestimmt geöffnet werden. Zusätzlich kann, bevor eine Entladung gestartet wird, ein einfacher Test eines Kurzschlusses und einer elektrischen Leckage ausgeführt werden, indem ein geringer Strom dazu gebracht wird, in der Stromleitung zu fließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[1] zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 1 zeigt.
[2] zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Lade-/Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 1 zeigt.
[3] zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
[4] zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 3 zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER Erfindung
<Ausführungsform 1>
1 zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses System enthält ein elektrisches Auto 100 (elektrisches Fahrzeug), dessen Leistungsquelle eine Leistung von einer Batterie (Sekundärbatterie) ist, und ein Entladegerät 200, das Leistung von der Batterie des elektrischen Autos 100 zieht und die Leistung an ein Haus oder ähnlichem zuführt, was außerhalb existiert.
Das elektrische Auto 100 enthält eine Batterieeinheit 101, eine Batteriemanagementeinheit 102, ein Verriegelungsrelais 103, einen Verbinder 104 und ein Leistungsanpassungsteil 105.
In der Batterieeinheit 101 wird Leistung, die als die Leistungsquelle des elektrischen Autos 100 dient, gesammelt bzw. akkumuliert. Die Batteriemanagementeinheit 102 (Batteriemanagementgerät) verwaltet die übrige Menge an Leistung, die in der Batterieeinheit 101 gesammelt wird (hier im Folgenden einfach Bezug genommen als „verbleibende Menge“). Die Batteriemanagementeinheit 102 hat verschiedene Kommunikationsfunktionen zum Ausführen einer Kommunikation mit einem externen Gerät (hier dem Entladegerät 200), verbunden mit dem Verbinder 104 durch eine Signalleitung 111 und eine Kommunikationsleitung 113. Die Kommunikation durch die Kommunikationsleitung 113 ist zum Austauschen von Information über ein Laden und Entladen der Batterieeinheit 101 zwischen dem elektrischen Auto 100 und dem elektrischen Gerät durch Verwenden von beispielsweise eines Kommunikationsprotokolls für CAN (Controller Area Network).
Jeder Anschluss der Batterieeinheit 101 ist verbunden durch eine Stromleitung bzw. Leistungsleitung 11 mit dem Verbinder 104 für die Verbindung mit der Außenseite. Dabei kann, durch Verwenden des externen Geräts, verbunden mit dem Verbinder 104, die Batterieeinheit 101 geladen und entladen werden. In der Stromleitung 110, die die Batterie 101 und den Verbinder 104 miteinander verbinden, werden das Verriegelungsrelais 103 und das Leistungsanpassungsteil 105 in Reihe miteinander bereitgestellt.
Das Verriegelungsrelais 103 enthält drei Schalter SW1 bis SW3, und wenn eine Erlaubnis gegeben wird für sowohl das externe Gerät und die Batteriemanagementeinheit 102, die verbunden sind mit dem Connector bzw. Verbinder 104, wird die Stromleitung 110 zum Leiten gebracht. Insbesondere bringt, wenn drei Signale, nämlich Verbindungserlaubnissignale S1 und S2, die zugeführt werden von dem externen Gerät durch die Signalleitung 111, und ein Verbindungserlaubnissignal S3, das ausgegeben wird von der Batteriemanagementeinheit 102, vorbestimmte Bedingungen erfüllen, das Verriegelungsrelais 103 die Stromleitung 110 zum Leiten.
Das Leistungsanpassungsteil 105 funktioniert zum Anpassen eines Stroms, der in der Stromleitung 110 zu einer Zeit fließt, wenn die Batterieeinheit 101 entladen wird zum Ausgeben von Leistung von dem Verbinder 104. Das Leistungsanpassungsteil 105 enthält Schaltelemente Q1, Q2, die bereitgestellt werden in Reihe zu der Stromleitung 110 und dienen als eine Leistungsanpassungsschaltung, sowie Dioden D1 und D2, die unidirektionale leitende Elemente sind, und verbunden parallel zu den Schaltelementen Q1, Q2. Die Schaltelemente Q1, Q2 führen ein Anschalten der Stromleitung 110 auf Grundlage eines Leistungssteuersignals CS durch, das zugeführt wird durch eine Signalleitung 112 von dem externen Gerät, verbunden mit dem Verbinder 104. Beispielsweise ist ein MOSFET oder ein IGBT anpassbar dafür. Die Dioden D1 und D2 werden in solch einer Richtung bereitgestellt, dass einem Strom, gerichtet zum Laden der Batterieeinheit 111 von dem Verbinder 104, erlaubt wird zu fließen.
Das Entladegerät 200 zieht Leistung von der Batterieeinheit 101 des elektrischen Autos 100 und führt diese Leistung dem Haus oder ähnlichem zu, und enthält einen Leistungswandler 201, eine Entladesteuereinheit 202 und einen Verbinder 203.
Der Verbinder 203 ist verbunden mit dem Verbinder 104 des elektrischen Autos 100 und dabei werden eine Stromleitung 210, Signalleitungen 211 und 212, eine Kommunikationsleitung 213 des Entladegeräts 200 verbunden mit der Stromleitung 110, den Signalleitungen 111 und 112, und der Kommunikationsleitung 113 des elektrischen Autos 100, oben erwähnt.
Der Leistungsumwandler bzw. Leistungswandler 201 wandelt die DC-Leistung, die von der Batterieeinheit 101 des elektrischen Autos 100 durch den Verbinder 104 der Stromleitung 210 gezogen wurde, in AC-Leistung (kommerzielle Leistung) verfügbar in einem Haus oder ähnlichem um. Die Entladesteuereinheit 202 hat Funktionen zum Steuern eines Betriebs des Leistungswandlers 201 und zum Überwachen einer Eingabe und Ausgabe des Leistungswandlers 201 zum Detektieren eines Defekts, wie er zum Beispiel auftritt bei einem Kurzschluss in einem Entladepfad, elektrischer Leckage und ähnlichem. Die Entladesteuereinheit 202 weist auch verschiedene Kommunikationsfunktionen auf zum Ausführen einer Kommunikation mit dem elektrischen Auto 100 durch die Signalleitungen 211 und 212 und der Kommunikationsleitung 213.
Im Folgenden wird ein Betrieb des Entladesystems gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Zum Ziehen von Leistung von der Batterieeinheit 101 des elektrischen Autos 100 durch Verwenden des Entladegeräts 200, verbindet ein Benutzer den Verbinder 203 des Entladegeräts 200 mit dem Verbinder 104 des elektrischen Autos 100. Dabei werden die Stromleitung 210, die Signalleitungen 211 und 212 und die Kommunikationsleitung 213 des Entladegeräts 200 verbunden mit der Stromleitung 110, den Signalleitungen 111 und 112 und der Kommunikationsleitung 113 des elektrischen Autos 100.
Die Entladesteuereinheit 202 überträgt die Verbindungserlaubnissignale S1 und S2, die auf einer vorbestimmten Höhe sind, an die Batteriemanagementeinheit 102, wodurch eine Verbindung mit der Batterieeinheit 101 angefordert wird. Hier wird das Verbindungserlaubnissignal S1 auf ein Spannungsquelleniveau gesetzt und das Verbindungserlaubnissignal S2 wird auf das Masseniveau gesetzt.
Wenn die Batteriemanagementeinheit 102 erkennt, dass das Verbindungserlaubnissignal S1 auf das Spannungsquelleniveau gesetzt ist, und das Verbindungserlaubnissignal S2 auf das Masseniveau gesetzt ist, steuert die Batteriemanagementeinheit 102 die Höhe bzw. Niveau des Verbindungserlaubnissignals S3, um den Schalter SW3 des Verriegelungsrelais 103 dazu zu bringen, zu leiten. Dies bringt das Verbindungserlaubnissignal S1 auf dem Spannungsquellenniveau und das Verbindungserlaubnissignal S2 auf dem Masseniveau dazu, Spulen der Schalter SW1, SW2 zugeführt zu werden, die bereitgestellt sind auf der Stromleitung 110, sodass die Schalter SW1, SW2 leitend gemacht werden.
Auf diese Art und Weise bringt das Verriegelungsrelais 103, nur wenn die Erlaubnis gegeben wird für sowohl die Entladesteuereinheit 202 des Entladegeräts 200 und die Batteriemanagementeinheit 102 des elektrischen Autos 100, die Stromleitung 110 zum Leiten. Dies verhindert eine Spannung der Batterieeinheit 101, falsch an die Stromleitung 110 des elektrischen Autos 100 ausgegeben zu werden.
In dem elektrischen Auto 100 dieser Ausführungsform werden auch die Schaltelemente Q1, Q2 des Leistungsanpassungsteils 105 auch bereitgestellt zwischen dem Verriegelungsrelais 103 und dem Verbinder 104. Deshalb wird die Leistung der Batterieeinheit 101 nicht ausgegeben an den Verbinder 104, falls sie nicht angeschaltet werden. Deshalb schaltet die Entladesteuereinheit 202 die Schaltelemente Q1, Q2 des Leistungsanpassungsteils 105 an durch Verwenden des Leistungssteuersignals CS beim Start eines Entladens der Batterieeinheit 101.
Folglich wird die DC-Leistung der Batterieeinheit 101 eingegeben an den Leistungswandler 201 durch die Stromleitungen 110 und 210, umgewandelt in AC-Leistung und zugeführt an ein Haus oder ähnliches. Zu dieser Zeit wird eine Information über eine Entladung, wie zum Beispiel die verbleibende Menge in der Batterieeinheit 101, übertragen von der Batterieverwaltungseinheit 102 an die Entladesteuereinheit 202 durch ein digitales Signal DS. Auf Grundlage der Information steuert die Entladesteuereinheit 202 einen Entladungsbetrieb der Batterieeinheit 101. Dies verhindert ein Überentladen der Batterieeinheit 101.
Hier wird das Leistungsanpassungsteil 105 im Detail beschrieben. Wie oben beschrieben, enthält das Leistungsanpassungsteil 105 die Schaltelemente Q1, Q2, bereitgestellt in Reihe zu der Stromleitung 110, und die Dioden D1 und D2, die entsprechend parallel mit diesen verbunden sind. Die Dioden D1 und D2 werden in einer solchen Richtung bereitgestellt, dass ein Strom, gerichtet zum Laden der Batterieeinheit 101, von dem Verbinder 104 die Erlaubnis bekommt, zu fließen. Bei Steuerung durch die Entladesteuereinheit 202 arbeitet das Leistungsanpassungsteil 105, so dass ein Strom angepasst wird, der in der Stromleitung 110 zu einer Zeit eines Entladens der Batterieeinheit 101 fließt.
In dieser Ausführungsform wird eine sogenannte Pulsbreitensteuerung verwendet als ein Verfahren zum Steuern eines Stroms, der in den Schaltelementen Q1, Q2 fließt. Das heißt, dass das Leistungssteuersignal CS für die Steuerung der Schaltelemente Q1, Q2 ein Pulssignal ist, und der Strom, der in den Schaltelementen Q1, Q2 fließt, angepasst wird gemäß einer Pulsbreite (Einschaltdauer) derselben. Diese Konfigurierung erlaubt den Schaltelementen Q1, Q2, direkt angetrieben zu werden durch Verwenden des Leistungssteuersignals CS, ausgegeben durch Entladesteuereinheit 202. Deshalb ist es nicht notwendig, einen Signalwandler oder ähnliches auf der Seite des elektrischen Autos 100 bereitzustellen.
Während eine Entladung der Batterieeinheit 101 ausgeführt wird, werden die Schaltelemente Q1, Q2 in einem AN-Zustand gehalten. In diesem Zustand hat das Leistungssteuersignal CS nicht notwendigerweise eine Pulswellenform und kann eine DC-ähnliche Wellenform aufweisen, die immer die Schaltelemente Q1, Q2 in dem AN-Zustand hält. Während eines Entladens der Batterieeinheit 101 wird eine Umkehrspannung angelegt an die Dioden D1 und D2, und deshalb fließt kein Strom in den Dioden D1 und D2.
Wenn die Entladesteuereinheit 202 einen Defekt detektiert, wie zum Beispiel einen Kurzschluss oder elektrische Leckage während eines Entladens der Batterieeinheit 101, verringert zuerst die Entladesteuereinheit 202 den Strom, der in der Stromleitung 110 fließt, herunter auf ein sicheres Niveau über die Schaltelemente Q1, Q2 mittels des Leistungssteuersignals Cs. Dann öffnet die Entladesteuereinheit 202 die Schalter SW1, SW2 des Verriegelungsrelais 103 mittels der Verbindungserlaubnissignale S1 und S2. Die Schalter SW1, SW2 werden nicht plötzlich geöffnet beim Auftreten eines Defekts, aber die Schalter SW1, SW2 werden geöffnet, nachdem der Strom, der in den Schaltern SW1, SW2 fließt, ausreichend gering ist. Dabei kann eine Leistung, zugeführt von der Batterieeinheit 101 an die Stromleitung 110, sicher und bestimmt gestoppt werden unter Vermeidung einer Luftentladung und Schweißen bzw. Schmelzen einer Elektrode. Folglich wird ein Auftreten eines Unfalls, hervorgerufen durch einen Kurzschluss oder elektrische Leckage während eines Entladens der Batterieeinheit 101 vermieden.
Beim Start eines Entladens der Batterieeinheit 101 kann ein Strom, der hervorgerufen wird in den Schaltelementen Q1, Q2 zu fließen, nicht sich schnell erhöhen, kann aber allmählich sich erhöhen. In einem solchen Fall kann die Entladesteuereinheit 202 einen Kurzschluss oder elektrische Leckage in einer Stufe detektieren, bevor eine Hochspannung angelegt wird an die Stromleitung 110. Dies bedeutet, dass ein einfacher Test eines Kurzschlusses und elektrischer Leckage durchgeführt werden kann, während eine Spannung relativ gering ist vor dem Start einer Entladung. Deshalb wird die Sicherheit während einer Entladung weiter verbessert.
Im Obigen wurde eine Systemkonfigurierung beschrieben, in der nur eine Entladung der Batterieeinheit 101 eines elektrischen Autos 100 ausgeführt wird. Jedoch kann in dem elektrischen Auto 100 gemäß dieser Ausführungsform eine Entladung der Batterieeinheit 101 auch ausgeführt werden durch den Verbinder 104 und die Stromleitung 110.
2 zeigt eine Konfigurierung eines Lade-/Entladesystems in einem Fall, in dem das elektrische Auto 100 verbunden ist mit einem Lade-/Entladegerät 220, das ausgebildet ist für sowohl ein Laden und Entladen der Batterieeinheit 101. In 2 werden den gleichen Elementen wie den in 1 gezeigten die gleichen Referenzzeichen gegeben, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Ein Leistungswandler 221 des Lade-/Entladegeräts 220 wandelt nicht nur DC-Leistung um, die zugeführt wird von der Batterieeinheit 101, in kommerzielle AC-Leistung, aber wandelt auch kommerzielle Leistung in DC-Leistung um und führt die kommerzielle Leistung der Batterieeinheit 101 zu, um dabei die Batterieeinheit 101 zu laden. Eine Lade-/Entlade-Steuereinheit 102 steuert einen Betrieb des Leistungswandlers 221, und zu einer Zeit eines Entladens der Batterieeinheit 101 verwaltet sie Informationen über ein Laden, wie zum Beispiel eine Berechnung einer verbleibenden Zeit vor der vollen Ladung.
In einem Fall, in dem das Lade-/Entladegerät 220 die Batterieeinheit 101 durch den Verbinder 104 auflädt, ruft das Verriegelungsrelais 103, ähnlich zu dem Fall eines Entladens, eine Ladung zwischen der Batterieeinheit 101 und der Stromleitung 110 hervor bei Erlaubnis von sowohl der Lade-/Entlade-Steuereinheit 222 und der Batteriemanagementeinheit 102. Andererseits ist es nicht notwendig, unterschiedlich zu dem Fall eines Entladens, die Schaltelemente Q1, Q2 des Leistungsanpassungsteils 105 anzuschalten. Dies rührt daher, weil zur Zeit eines Ladens der Batterieeinheit 101 eine Vorwärtsspannung angelegt wird an die Dioden D1 und D2, sodass die Dioden D1 und D2 angeschaltet werden, um es möglich zu machen, die Batterieeinheit 101 durch die Dioden D1 und D2 zu laden.
Deshalb ist es nicht notwendig, dass das Leistungsanpassungsteil 105 die Dioden D1 und D2 enthält, die Schaltelemente Q1, Q2 zu einer Zeit eines Ladens der Batterieeinheit 101 anzutreiben. Demgemäß erlaubt das elektrische Auto 100 gemäß dieser Ausführungsform eine Vielseitigkeit, weil die Batterieeinheit 101 selbst dann geladen werden kann, wenn ein herkömmliches Ladegerät mit keinem Mittel zum Erzeugen des Leistungssteuersignals CS verwendet wird.
Das Leistungsanpassungsteil 105 enthält hier die Dioden D1 und D2. Deshalb funktioniert zu einer Zeit eines Ladens der Batterieeinheit 101 das Leistungsanpassungsteil 105 nicht als ein Sicherheitsgerät, das einen Strom in der Stromleitung 110 anpasst. Jedoch wird im Allgemeinen ein Sicherheitsgerät normalerweise bereitgestellt auf der Seite des Leistungsversorgers und zu einer Zeit eines Ladens der Batterieeinheit 101 wird die Sicherheit sichergestellt durch ein Sicherheitsgerät, das bereitgestellt wird auf der Seite des Ladegeräts. Demgemäß gibt es kein Problem, solange das Leistungsanpassungsteil 105 des elektrischen Autos 100 funktioniert als ein Sicherheitsgerät, nur wenn die Batterieeinheit 101 entladen wird.
Beispielsweise stellt in dem Lade-/EntladeSystem, gezeigt in 2, wenn die Batterieeinheit 101 geladen wird, ein Sicherheitsgerät (nicht gezeigt) des Lade-/Entlade-Geräts 220, das Leistung zuführt, die Sicherheit sicher, während, wenn die Batterieeinheit 101 entladen wird, das Leistungsanpassungsteil 105, das als Sicherheitsgerät des elektrischen Autos 100 dient, das Leistung zuführt, die Sicherheit sicherstellt.
<Ausführungsform 2>
3 zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 2 zeigt. Dieses System hat die gleiche Konfigurierung, wie das, das in 1 gezeigt ist, außer, dass das Leistungssteuersignal CS, das ausgegeben wird durch die Entladesteuereinheit 202, um das Leistungsanpassungsteil 105 zu steuern, ein analoges Spannungssignal ist.
In diesem Fall werden ein Spannungspulswandler 106 und ein Tiefpassfilter (LPF, Low Pass Filter) 107 bereitgestellt in dem elektrischen Auto 100. Der Spannungspulswandler 106 erzeugt ein Pulssignal, dessen Pulsbreite (Einschaltdauer) gemäß der Amplitude des Leistungssteuersignals CS ist, welches ein analoges Spannungssignal ist. Das Tiefpassfilter 107 eliminiert Rauschen von dem Leistungssteuersignal CS, empfangen von der Entladesteuereinheit 202. Durch das Tiefpassfilter 107 wird das Leistungssteuersignal CS eingegeben in den Spannungspulswandler 106.
In einem allgemeinen Zweck ruft ein Verwenden des Leistungssteuersignals CS, das ein Pulssignal ist, wie in der Ausführungsform 1 beschrieben, kein Problem hervor. Jedoch kann in speziellen Umständen, wie zum Beispiel, wenn der Abstand (die Länge des Kabelstrangs) zwischen dem Entladegerät 200 und dem elektrischen Auto 100 extrem lang ist, eine Pulswellenform des Leistungssteuersignals CS deformiert werden. In solch einem Fall kann die Anpassung eines Stroms in den Schaltelementen Q1, Q2, ausgeführt durch das Leistungsanpassungsteil 105, eine verschlechterte Genauigkeit aufweisen. Solch ein Problem kann in dieser Ausführungsform verringert werden.
<Ausführungsform 3>
4 zeigt ein Diagramm, das eine Konfigurierung eines Entladesystems gemäß einer Ausführungsform 3 zeigt. Dieses System hat die gleiche Konfigurierung, wie die, die in 1 gezeigt ist, abgesehen davon, dass das Leistungssteuersignal CS, ausgegeben durch die Entladesteuereinheit 202, um das Leistungsanpassungsteil 105 zu steuern, enthalten ist in dem digitalen Signal DS.
In diesem Fall wird das elektrische Auto 100 bereitgestellt mit einem digitalen Signal-Puls-Wandler 108, der Information des Leistungssteuersignals CS von dem digitalen Signal DS extrahiert und ein Pulssignal erzeugt, dessen Pulsbreite (Einschaltdauer) gemäß der extrahierten Information ist. Der digitale Signal-Puls-Wandler 108 kann in der Batteriemanagementeinheit 102 gebaut sein.
In dieser Ausführungsform ist es nicht notwendig, dass das Entladegerät 200 die Signalleitung 212 enthält, die bestimmt ist für das Leistungssteuersignal CS. Anstatt dessen wird die Kommunikationsleitung 213 für das digitale Signal DS verwendet zum Übertragen des Leistungssteuersignals CS. Demgemäß können die Strukturen eines Kabelstrangs, eines Gehäuses und eines Verbinders gemeinsam sein mit denen des herkömmlichen Ladegeräts. Dies trägt zur Verringerung der Herstellungskosten bei.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN
100 elektrisches Auto; 101 Batterieeinheit; 102 Batteriemanagementeinheit; 103 Verriegelungsrelais; 104 Verbinder; 105 Leistungsanpassungsteil; 106 Spannungs-Puls-Wandler; 107 Tiefpassfilter; 108 digitaler Signal-Puls-Wandler; 200 Entladegerät; 201 Leistungswandler; 202 Entladesteuereinheit; 203 Verbinder; 220 Lade-/EntladeGerät; 221 Leistungswandler; 222 Lade-/EntladeSteuereinheit; SW1 bis SW3 Schalter; D1, D2 Diode; Q1, Q2 Schaltelement

Claims

Ein Entladesystem, umfassend: ein Fahrzeug (100) mit einer daran angebrachten Batterie (101); und ein externes Entladegerät (200), konfiguriert, um verbunden zu werden mit dem Fahrzeug (100) von außerhalb, sowie zum Entladen der Batterie (101), wobei das Fahrzeug (100) enthält: ein Batteriemanagementgerät (102), das einen Zustand der Batterie (101) verwaltet; einen Verbinder (104), mit dem das Entladegerät (200) verbunden ist; eine Stromleitung (110), die den Verbinder (104) und die Batterie (101) miteinander verbindet; einen Schalter (SW1, SW2), der die Stromleitung (110) zum Leiten bringt, bei Erlaubnis von sowohl dem Entladegerät (200) und dem Batteriemanagementgerät (102); und eine Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2), konfiguriert zum Anpassen eines Stroms, der in der Stromleitung (110) fließt, wenn das Entladegerät (200) die Batterie (101) durch den Verbinder (104) entlädt, basierend auf einem Leistungssteuersignal CS von dem externen Entladegerät (200).
Das Entladesystem nach Anspruch 1, umfassend: ein unidirektionales leitendes Element (D1, D2), das parallel verbunden ist mit der Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) und einem Strom, gerichtet zum Laden der Batterie (101) von dem Connector (104) zu fließen erlaubt.
Das Entladesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) einen Strom anpasst, der in der Stromleitung (110) fließt auf Grundlage eines Steuersignals (CS), das gegeben wird von dem Entladegerät (200).
Das Entladesystem nach Anspruch 3, wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) ein Schaltelement (Q1, Q2) umfasst, das in Reihe mit der Stromleitung (110) vorgesehen ist, das Steuersignal (CS) ein Pulssignal ist zum Ausführen einer Pulsbreitensteuerung an dem Schaltelement (Q1, Q2) .
Das Entladesystem nach Anspruch 3, wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) ein Schaltelement (Q1, Q2) umfasst, das in Reihe zu der Stromleitung (110) bereitgestellt ist, das Steuersignal (CS) ein analoges Spannungssignal ist, das Fahrzeug (100) ferner eine Umwandlungsschaltung (106) enthält, die das Spannungssignal in ein Pulssignal umwandelt, dessen Pulsbreite gemäß der Amplitude des Spannungssignals ist, das Schaltelement (Q1, Q2) gesteuert wird durch Pulsbreitensteuerung basierend auf dem Pulssignal.
Das Entladesystem nach Anspruch 3, ferner umfassend Kommunikationsmittel zum Ausführen einer Kommunikation zwischen dem Entladegerät (200) und dem Batteriemanagementgerät (102), wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) ein Schaltelement (Q1, Q2) umfasst, das in Reihe zu der Stromleitung (110) bereitgestellt wird, das Steuersignal ein digitales Signal (DS) ist, das übertragen wird von dem Entladegerät (200) durch das Kommunikationsmittel, das Fahrzeug (100) ferner eine Umwandlungsschaltung (108) enthält, die das digitale Signal (DS) umwandelt in ein Pulssignal, dessen Pulsbreite gemäß dem digitalen Signal (DS) ist, das Schaltelement (Q1, Q2) gesteuert wird durch Pulsbreitensteuerung basierend auf dem Pulssignal.
Das Entladesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei wenn ein Defekt auftritt zu einer Zeit eines Entladens der Batterie (101), das Entladegerät (200) einen Strom verringert, der in der Stromleitung (110) fließt, mittels der Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2), und dann einen Schalter (SW1, SW2) öffnet.
Ein elektrisches Fahrzeug (100), umfassend: eine Batterie (101); ein Batteriemanagementgerät (102), das einen Zustand der Batterie (101) verwaltet; einen Verbinder (104), mit dem ein externes Entladegerät (200) verbunden ist, wobei der Verbinder (104) Leistung der Batterie (101) erlaubt, zu dem Entladegerät (200) ausgegeben zu werden; eine Stromleitung (110), die den Verbinder (104) und die Batterie (101) miteinander verbindet; einen Schalter (SW1, SW2), der die Stromleitung (110) zum Leiten bringt, bei Erlaubnis von sowohl dem Entladegerät (200) und dem Batteriemanagementgerät (102); und eine Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2), konfiguriert zum Anpassen eines Stroms, der in der Stromleitung (110) fließt, wenn ein externes Entladegerät (200) die Batterie (101) durch den Verbinder (104) entlädt, basierend auf einem Leistungssteuersignal CS von dem externen Entladegerät.
Das elektrische Fahrzeug (100) nach Anspruch 8, umfassend: ein unidirektionales leitendes Element (D1, D2), das parallel mit der Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) verbunden wird und einem Strom, gerichtet zum Laden der Batterie (101), von dem Verbinder (104) zu fließen erlaubt.
Das elektrische Fahrzeug (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) einen Strom ausgibt, der in der Stromleitung (110) fließt auf Grundlage eines Steuersignals (CS), gegeben von dem Entladegerät (200).
Das elektrische Fahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Leistungsanpassungsschaltung (Q1, Q2) ein Schaltelement (Q1, Q2) umfasst, das in Reihe zur der Stromleitung (110) bereitgestellt wird.