ES2621321T3

ES2621321T3 - Conector de alimentación de energía, vehículo y procedimiento de reconocimiento del conector de alimentación de energía

Info

Publication number: ES2621321T3
Application number: ES11867575.0T
Authority: ES
Inventors: Shigeki Kinomura; Tomoya Ono; Shintaro KOSETSU
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2017-07-03
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: EP2605340A4; KR101306091B1; CN103493310A; US9126486B2; WO2013057775A1; CN103493310B; US20140217813A1; EP2605340B1; JPWO2013057775A1; KR20130055624A; EP2605340A1; JP5099279B1

Abstract

Conector de suministro de energía (600) para ser unido a un vehículo (100), dicho vehículo (100) estando provisto de una línea de la señal de la conexión (L3) y una línea piloto de control (L1), en el que el potencial eléctrico de dicha línea de la señal de la conexión (L3) se modifica cuando un conector (410) de un cable de carga de energía (400) se une y una señal piloto es transmitida desde dicho cable de carga de energía (400) a dicha línea piloto de control (L1), dicho conector de suministro de energía (600) comprendiendo: una primera parte de conexión (601) para ser conectada a dicha línea de la señal de la conexión (L3); y una segunda parte de conexión (602) para ser conectada a dicha primera parte de conexión (601) y dicha línea piloto de control (L1), dicho conector de suministro de energía (600) estando caracterizado por que adicionalmente comprende: un circuito de conexión (604) provisto entre dicha primera parte de conexión (601) y dicha segunda parte de conexión (602), dicho circuito de conexión (604) estando configurado para causar la sincronización entre un modelo de cambio del potencial eléctrico de dicha línea de la señal de la conexión (L3) y un modelo de cambio del potencial eléctrico de dicha línea piloto de control (L1) en el que dicho conector de suministro de energía (600) está unido a dicho vehículo (100).

Description

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El dispositivo de conversión de energía 200 está controlado por una señal de control PWD a partir del conjunto de control electrónico 300 y convierte energía de corriente alterna suministrada desde la entrada 220 en energía eléctrica de carga para el dispositivo de almacenaje de energía 110. Adicionalmente, como se describirá más adelante, el dispositivo de conversión de energía 200 convierte la energía de corriente continua suministrada desde el dispositivo de almacenaje de energía 110 o la energía de corriente continua generada por los generadores del motor 130, 135 y convertida por el conjunto de control de energía 120 en energía de corriente alterna y suministra la energía eléctrica fuera del vehículo. El dispositivo de conversión de energía 200 puede ser un dispositivo individual capaz de convertir energía eléctrica de una manera bidireccional entre la carga y el suministro o puede incluir un dispositivo para cargar y un dispositivo para suministrar separadamente.

CHR 210 está controlado por una señal de control SE2 aplicada desde el conjunto de control electrónico 300 y conmuta el suministro y la interrupción de la energía eléctrica entre el dispositivo de conversión de energía 200 y el dispositivo de almacenaje de energía 110.

El conjunto de control electrónico 300 incluye una unidad de procesamiento (CPU), un dispositivo de almacenaje y un búfer de entrada -salida, ninguno de los cuales está ilustrado en la figura 1, aplica la entrada de señal desde cada sensor y emite de salida la señal de control a cada equipo y realiza el control con respecto al dispositivo de almacenaje de energía 110 y a cada equipo en el vehículo 100. Estos controles no están limitados al proceso ejecutado por la programación y pueden ser ejecutados por equipo (circuito electrónico) para un uso exclusivo.

El conjunto de control electrónico 300 calcula el estado de la carga (SOC) del dispositivo de almacenaje de energía 110 sobre la base de un valor de detección de la tensión VB y la corriente IB a partir del dispositivo de almacenaje de energía 110.

El conjunto de control electrónico 300 recibe una señal PISW que indica un estado de conexión del cable de carga de energía 400 desde el conector de carga 410. Adicionalmente, el conjunto de control electrónico 300 recibe una señal piloto CPLT a partir de CCID 430 del cable de carga de energía 400. Como se describirá más adelante con referencia a la figura 2, el conjunto de control electrónico 300 ejecuta la operación de carga sobre la base de estas señales.

En la figura 1, se representa la configuración de proporcionar un dispositivo de control como un conjunto de control electrónico 300. Sin embargo, la configuración puede ser de dispositivos de control provistos separadamente para cada función y un equipo para ser controlado, tal como un dispositivo de control para el conjunto de control de energía 120 y un dispositivo de control para el dispositivo de almacenaje de energía 110, por ejemplo.

La figura 2 es un diagrama de bloques para describir la operación de carga en la figura 1. En la figura 2, no se repetirá la descripción relativa a los elementos que tienen los mismos números de referencia que los asignados en la figura 1.

Con referencia a la figura 2, el CCID incluye un relé del CCID 450, un control del CCID 460, un circuito piloto de control 470, una bobina electromagnética 471, un detector de fuga eléctrica 480, un sensor de tensión 481, y un sensor de corriente 482. El circuito piloto de control 470 incluye un circuito de oscilación 472, una resistencia R20 y un sensor de tensión 473.

El relé del CCID 450 está insertado en la línea de energía 440 en el cable de carga de energía 400. El relé del CCID 450 está controlado por un circuito piloto de control 470. Cuando el relé del CCID 450 se abre, se interrumpe una trayectoria eléctrica en el cable de carga de energía 400. Por otra parte, cuando el relé del CCID 450 se cierra, energía eléctrica es suministrada desde el suministro de energía exterior 500 al vehículo 100.

El circuito piloto de control 470 aplica una señal piloto CPLT al conjunto de control electrónico 300 a través del conector de carga 410 y la entrada 220. Esta señal piloto CPLT funciona para notificar una corriente nominal del cable de carga de energía 400 desde el circuito piloto de control 470 al conjunto de control electrónico 300. Adicionalmente, la señal piloto CPLT se utiliza para permitir que el conjunto de control electrónico 300 controle remotamente el relé del CCID 450 sobre la base del potencial eléctrico de la señal piloto CPLT controlada por el conjunto de control electrónico 300. Entonces, el circuito piloto de control 470 controla el relé del CCID 450 sobre la base de un cambio en el potencial eléctrico de la señal piloto CPLT.

La señal piloto CPLT y la señal de conexión PISW descritas antes en este documento y la configuración tal como las formas y las disposiciones de los terminales de la entrada 320 y el conector de carga 410 están normalizados por la Sociedad de Ingenieros del Automóvil (SAE) en los Estados Unidos de América y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).

El control del CCID 460 incluye una unidad central de procesamiento (CPU), un dispositivo de almacenaje y un búfer de entrada -salida, ninguno de los cuales están ilustrados, para la entrada y emitir de salida señales de cada sensor y el circuito piloto de control 470 y controlar la operación de carga del cable de carga de energía 400.

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El conjunto de control electrónico 300 detecta el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 (en otras palabras, el potencial eléctrico de la señal de conexión PISW) para determinar el estado de conexión y el estado de ajuste del conector de carga 410.

En el vehículo 100, el conjunto del control electrónico 300 incluye una unidad central de procesamiento 310, un circuito de resistencia 320 y búferes de entrada 330, 340 además del nodo de suministro de energía 350, la resistencia de conexión R10 y la resistencia R15.

El circuito de resistencia 320 incluye resistencias de descenso R1, R2 y conmutadores SW1, SW2. La resistencia de descenso R1 y el conmutador SW1 están conectados en serie entre la línea piloto de conexión L1 en donde la señal piloto CPLT es comunicada y la línea de tierra (tierra del vehículo) 360. La resistencia de descenso R2 y el conmutador SW2 están también conectados entre la línea piloto de conexión L1 y la tierra del vehículo 360 en serie. Entonces, los conmutadores SW1, SW2 se controlan para conducir o no conducir de acuerdo con las señales de control S1, S2 a partir de la unidad central de procesamiento 310, respectivamente.

El circuito de resistencia 320 es un circuito para el accionamiento del potencial eléctrico de la señal piloto CPLT desde el lado del vehículo 100.

El búfer de entrada 330 recibe la señal piloto CPLT de la línea piloto de control L1 y aplica la señal piloto recibida CPLT a la unidad central de procesamiento 310. El búfer de entrada 340 recibe la señal de conexión PISW desde la línea de la señal de la conexión L3 conectada al circuito de detección de la conexión 411 del conector de carga 410 y emite de salida la señal de conexión PISW a la unidad central de procesamiento 310. La tensión se aplica desde el conjunto de control electrónico 300 a la línea de la señal de la conexión L3 como ha sido descrito antes en este documento y la conexión del conector de carga 410 a la entrada 220 cambia el potencial eléctrico de la señal de conexión PISW. La unidad central de procesamiento 310 detecta el potencial eléctrico de la señal de conexión PISW para detectar el estado de conexión y el estado de ajuste del conector de carga 410.

La unidad central de procesamiento 310 recibe la señal piloto CPLT y la señal de conexión PISW desde los búferes de entrada 330 y 340, respectivamente. La unidad central de procesamiento 310 detecta el potencial eléctrico de la señal de conexión PISW para detectar el estado de conexión y el estado de ajuste del conector de carga 410. Adicionalmente, la unidad central de procesamientos 310 detecta el estado de oscilación y el ciclo de trabajo de la señal piloto CPLT para detectar la corriente nominal del cable de carga de energía 400.

Entonces, la unidad central de procesamiento 310 controla las señales de control S1, S2 de los conmutadores SW1, SW2 sobre la base del potencial eléctrico de la señal de conexión PISW y el estado de oscilación de la señal piloto CPLT para controlar el potencial eléctrico de la señal piloto CPLT. De acuerdo con ello, la unidad central de procesamiento 310 puede controlar remotamente el relé del CCID 450. Entonces, la transmisión de energía eléctrica desde el suministro de energía exterior 500 al vehículo 100 es realizada a través del cable de carga de energía 400.

A la unidad central de procesamiento 310 se le aplica una tensión VAC detectada por el sensor de tensión 230 provisto entre los cables de energía ACL1 y ACL2 y se suministra desde un suministro de energía exterior 500.

Con referencia a la figura 1 y la figura 2, cuando el punto de conexión del relé CCID 450 se cierra, energía de corriente alterna es suministrada desde suministro de energía exterior 500 al dispositivo de conversión de energía 200, de modo que se completa la preparación para la carga desde el suministro de energía exterior 500 al dispositivo de almacenaje de energía 110. La unidad central de procesamiento 310 emite de salida una señal de control PWD al dispositivo de conversión de energía 200 para convertir la energía de corriente alterna desde el suministro de energía exterior a energía de corriente continua capaz de cargar el dispositivo de almacenaje de energía 110. Entonces, la unidad central de procesamiento 310 cierra el punto de conexión de CHR 210 aplicando las señales de control SE2, para realizar la carga con respecto al dispositivo de almacenaje de energía 110.

Primera forma de realización

En un vehículo de este tipo capaz de ser cargado exteriormente como ha sido descrito antes en este documento, como se puede ver en una red de suministro inteligente, el concepto de considerar un vehículo como suministro de energía y suministrar energía eléctrica desde el vehículo a equipo eléctrico general provisto fuera del vehículo está ahora bajo consideración. Adicionalmente, en algunos casos, un vehículo se utiliza como suministro de energía cuando se utiliza equipo electrónico durante una acampada y en trabajos exteriores.

En la presente forma de realización, la energía eléctrica almacenada en el dispositivo de almacenaje de energía 110

o la energía eléctrica generada mediante el accionamiento del motor 160 es suministrada al equipo eléctrico 700 a través de un conector de suministro de energía 600.

Con referencia la figura 3, un conector de suministro de energía 600 incluye una parte terminal que tiene una forma la cual es similar a la forma del terminal del conector de carga 410 para el cable de carga de energía 400 descrito

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cerrado. El conmutador SW20 puede ser del tipo normalmente abierto, pero es preferible que el conmutador SW20 sea del tipo normalmente cerrado.

El conmutador SW10 y el conmutador SW20 funcionan conjuntamente cuando la parte de funcionamiento 620 es accionada. Cuando la parte de funcionamiento 620 es accionada por un usuario, el conmutador SW10 se cierra el conmutador SW20 se abre. Cuando la parte de funcionamiento 620 no es accionada, el conmutador SW10 está abierto y el conmutador SW20 está cerrado.

Alternativamente, los conmutadores se pueden ajustar de tal modo que el conmutador SW10 se abra y el conmutador SW20 se abra cuando la parte de funcionamiento 620 es accionada por un usuario. En otras palabras, el conmutador SW10 puede estar cerrado y el conmutador SW20 puede estar cerrado cuando la parte de funcionamiento 620 no es accionada. El conmutador SW10 y el conmutador SW20 están provistos de modo que cambian el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1.

La figura 6 muestra el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1. Antes de un momento t1 en el que el conector de carga 410 y el conector de suministro de energía 600 no están conectados a la entrada 220, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 es un potencial Vc1 determinado por la resistencia R10 y la resistencia R15. Puesto que la línea piloto de control L1 no está conectada a ninguno de los suministro de energía, el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 es un potencial previamente determinado Vp1 (por ejemplo, Vp1 = 0).

Después de que el conector de suministro de energía 600 se conecta a la entrada 220 en el momento t1, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 es descendido a potencial eléctrico Vc2 determinado por la resistencia R10, la resistencia R15 y la resistencia R30, cuando la parte de funcionamiento 620 no es accionada. Puesto que el conmutador SW10 se abre cuando la parte de funcionamiento 620 no es accionada, la línea piloto de control L1 permanece al nivel de potencial eléctrico previamente determinado Vp1.

Cuando un usuario acciona la parte de funcionamiento 620 en el momento t2 para abrir el conmutador SW20 y cerrar el conmutador SW10, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 aumenta hasta el potencial eléctrico Vc3 determinado por la resistencia R31, además de la resistencia R10, la resistencia R15 y la resistencia R30. Puesto que la línea piloto de control L1 está conectada a la línea de la señal de la conexión L3, la línea piloto de control L1 tienen el potencial eléctrico incrementado hasta potencial eléctrico Vc3 el cual es el mismo que el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3.

Después de eso, cuando un usuario levanta el dedo de la parte de funcionamiento 620 para cerrar el conmutador SW20 en el momento t3, y abrir el conmutador SW10, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 es descendido al potencial eléctrico Vc2 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 es descendido al potencial eléctrico Vp1.

La unidad central de procesamiento 310 identifica que el conector de suministro de energía 600 está unido de acuerdo con un modelo de cambio de este tipo del potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y un modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea piloto de control L1. Más específicamente, cuando el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 se sincronizan para incrementar, y después de ello se sincronizan para ser descendidos, la unidad central de procesamiento 310 identifica que el conector de suministro de energía 600 está unido. El modelo de cambio del potencial eléctrico para la identificación de la unión del conector de suministro de energía 600 no está limitado a esto. La unión del conector de suministro de energía 600 se puede identificar cuando el modelo de cambio del potencial eléctrico el cual puede ser obtenido por el accionamiento de un usuario para una pluralidad de veces (por ejemplo, dos veces, o en combinación de tres veces y siete veces) con respecto a la parte de funcionamiento 620 con el modelo previamente determinado.

Con referencia otra vez a la figura 5, cuando la unidad central de procesamiento 310 identifica que el conector de suministro de energía 600 está conectado, cierra CHR 210 y controla el dispositivo de conversión de energía 200 para realizar la operación de suministro de energía, para suministrar energía desde el dispositivo de almacenaje de energía 100 hacia el equipo eléctrico exterior 700.

Adicionalmente, cuando el estado de la carga del dispositivo de almacenaje de energía 100 es descendido, o cuando se proporciona una instrucción por un usuario, la unidad central de procesamiento 310 acciona el motor 160 para realizar la generación de energía mediante el generador del motor 130 y suministra la energía generada al equipo eléctrico 700.

Con referencia a la figura 7, se describirá el proceso para ser ejecutado por el conjunto de control electrónico 300 para identificar que el conector de suministro de energía 600 está unido a la entrada 220. El proceso el cual se describirá más adelante en este documento se realiza mediante la ejecución del programa almacenado con anterioridad en la unidad central de procesamiento 310 en un ciclo previamente determinado. En algunas etapas,

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equipo (un circuito electrónico) para una utilización exclusiva puede estar provisto para ejecutar el proceso.

En la etapa (en lo que sigue a continuación, la etapa será abreviada como S) 100, se detecta el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea piloto de control L1. De acuerdo con el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea piloto de control L1, se identifica la unión del conector de suministro de energía 600.

A título de ejemplo, cuando el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 aumentan de forma concurrente y después de ello descienden de forma concurrente (SÍ en S102), la unión del conector de suministro de energía 600 se identifica en S104.

En la forma de realización descrita antes en este documento, el conmutador SW10 está provisto además del conmutador SW20. Sin embargo, en tanto en cuanto la unidad central de procesamiento 310 pueda detectar el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 con alta precisión, únicamente puede estar provisto el conmutador SW20 sin proporcionar el conmutador SW10, como se representa en la figura 8.

Adicionalmente, en lugar de proporcionar el conmutador SW20 y el conmutador SW30 separadamente, el conmutador SW30 puede ser utilizado como el conmutador SW20, como se representa en la figura 9.

Adicionalmente, como se representa en la figura 10, la parte de funcionamiento 622 puede estar provista adicionalmente, además de la parte de accionamiento 620 y el conmutador SW10 y el conmutador SW20 pueden ser independientes sin estar en conjunción. En este caso, un usuario acciona cada uno de ellos, el conmutador SW10 y el conmutador SW20 en un modelo previamente determinado, de modo que la unidad central de procesamiento 310 puede identificar que el conector de suministro de energía 600 está unido a la entrada 200.

Adicionalmente, como se representa en la figura 11, en lugar de ajustar el conmutador SW10 para que sea del tipo normalmente abierto, puede ser del tipo normalmente cerrado de forma similar al conmutador SW20. En este caso, cuando un usuario acciona la parte de funcionamiento 620 para abrir el conmutador SW10 y el conmutador SW20, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 aumenta a partir del potencial eléctrico Vc2 hasta el potencial eléctrico Vc3 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 cambia (por ejemplo, disminuye) desde el potencial eléctrico Vc2 hasta Vp1. Después de ello, cuando el conmutador SW10 se cierra y el conmutador SW20 se cierra, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 es descendido desde el potencial eléctrico Vc3 hasta el potencial eléctrico Vc2 y el potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 cambia (por ejemplo, aumenta) desde el potencial eléctrico Vp1 hasta Vc2. Cuando ocurre el modelo de cambio de un potencial eléctrico de este tipo, el conector de suministro de energía 600 puede ser identificado como que está unido a la entrada 220.

Segunda forma de realización

En lo que sigue a continuación, se describirá la segunda forma de realización. Como se representa en la figura 12, en la presente forma de realización, la línea de la señal de la conexión L3 y la línea piloto de control L1 están conectadas sin proporcionar el conmutador SW10. Una resistencia puede estar provista entre la línea de la señal de la conexión L3 y la línea piloto de control L1. En la presente forma de realización, tampoco está provisto un conmutador SW20.

Adicionalmente, en la presente forma de realización, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 se cambia con un modelo previamente determinado. A título de ejemplo, el nodo de suministro de energía 352 conectado a la línea de la señal de la conexión L3 se cambia en su tensión de modo que la relación de rendimiento se cambia en un modelo previamente determinado, como se representa en la figura 13. De acuerdo con ello, el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 se cambia. En lugar de cambiar la relación del rendimiento, la frecuencia de la forma de la onda de la tensión se puede cambiar. Cualquier forma de onda análoga puede ser aplicada.

En lugar de cambiar la tensión de salida mediante el nodo de suministro de energía 352, puede estar provisto un nodo de suministro de energía 354 para la aplicación de una tensión previamente determinada y el conmutador SW40 provisto en la línea de la señal de la conexión L3 se puede abrir y cerrar, como se representa en la figura 14. Como se representa en la figura 15, el conmutador SW42 provisto en paralelo con la resistencia R15 se puede abrir y cerrar para cambiar el potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3.

En la presente forma de realización, la unidad central de procesamiento 310 identifica que el conector de suministro de energía 600 está unido cuando el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea de la señal de la conexión L3 y el modelo de cambio del potencial eléctrico de la línea piloto de control L1 son los mismos.

Con referencia a la figura 16, en la presente forma de realización, se describirá el proceso ejecutado por la unidad central de procesamiento 300 para identificar que el conector de suministro de energía 600 está unido a la entrada

220. El proceso descrito en este caso más adelante en este documento se realizará ejecutando el programa

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