JP2009089523A - Charge controller of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリーから供給される電力によって駆動するモータで走行可能な電気自動車の充電制御に関する。 The present invention relates to charging control for an electric vehicle that can be driven by a motor driven by electric power supplied from a battery.
電気自動車は、駆動源となるモータと、その電源部としてバッテリーを車体に搭載し、バッテリーから供給される電力によってモータを駆動して走行している。電気自動車においてはバッテリーの性能や容量が走行距離に影響を与えることになるので、通常、充電可能な複数のバッテリーをユニット化して搭載し、放電によりバッテリー電圧が低下すると充電器により充電できるように構成されている。また、電気自動車において、充電中に車両に搭載されたエアコンをタイマー等で作動させ、バッテリーから電力を持ち出すことなく、車室内を快適にする技術が知られている。 An electric vehicle has a motor as a drive source and a battery as a power supply unit mounted on the vehicle body, and is driven by driving the motor with electric power supplied from the battery. In electric vehicles, the battery performance and capacity will affect the mileage, so normally multiple rechargeable batteries are installed as a unit so that the battery can be charged by the charger when the battery voltage drops due to discharge. It is configured. In addition, in an electric vehicle, a technology is known in which an air conditioner mounted on a vehicle is operated with a timer or the like during charging so that the passenger compartment is comfortable without taking out electric power from the battery.
電気自動車のバッテリーに充電を行なう場合、充電速度を優先するのであれば充電器の出力を最大にして充電することになるが、急速な充電や過度な充電はバッテリーの温度上昇につながる。周知のようにバッテリーは高温度になるほどその劣化が激しくなることから、所定電圧になるとバッテリー電圧を一定にすべく、充電電流を絞るために充電器からの出力を抑えることが考えられる。 When charging the battery of an electric vehicle, if charging speed is given priority, charging is performed with the output of the charger being maximized, but rapid charging or excessive charging leads to an increase in battery temperature. As is well known, the deterioration of the battery becomes more severe as the temperature rises. Therefore, it is conceivable to suppress the output from the charger in order to reduce the charging current in order to keep the battery voltage constant at a predetermined voltage.
また、バッテリーの充電時にエアコンを作動させる場合、乗員が電気自動車を使用する直前、つまりバッテリーの充電後期にエアコンを作動させることが考えられるが、バッテリーの充電後期には、バッテリー電圧は満充電状態に近くなっており、充電器からの出力は抑えられた状態にあることが考えられる。 In addition, when operating the air conditioner when charging the battery, it is conceivable that the occupant operates the air conditioner immediately before using the electric vehicle, that is, in the latter half of the battery charging, but in the latter half of the battery charging, the battery voltage is fully charged. It is conceivable that the output from the charger is suppressed.
しかし、充電器からの出力を抑えた状態で、エアコンなどの高電圧系の負荷機器が作動すると、充電器からの充電電流が負荷機器に流れてしまい、バッテリーへの充電電流が減少してしまう。そのため、充電器の出力(能力)に余裕があるにもかかわらず、バッテリーへの充電電流が減少し充電時間が長くなってしまう。また、エアコンのような負荷機器での使用電力が大きい場合、バッテリーの電力が使用されて充電中にもかかわらず放電状態となってしまう。 However, when a high-voltage load device such as an air conditioner is activated with the output from the charger suppressed, the charging current from the charger flows to the load device, and the charging current to the battery decreases. . For this reason, the charging current to the battery is reduced and the charging time is lengthened even though the output (capacity) of the charger has a margin. In addition, when the power used by a load device such as an air conditioner is large, the battery power is used and the battery is discharged even though it is being charged.
本発明は、バッテリーへの充電中において負荷機器が作動した場合でも、充電時間の極端な延長やバッテリーからの放電を防止可能な電気自動車の充電制御装置を提供することを、その目的とする。 An object of the present invention is to provide a charging control device for an electric vehicle that can prevent an extremely long charging time or discharge from the battery even when a load device is activated during charging of the battery.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、バッテリーから供給される電力によって駆動するモータで走行可能な電気自動車の充電制御装置において、バッテリーと接続されてバッテリーに電流を供給する充電器と、バッテリーの電圧を検出するバッテリー電圧検出手段と、バッテリー電圧検出手段で検出されたバッテリー電圧と予め設定された目標電圧とから電圧差を算出する差分算出手段と、充電器による充電時に、差分算出手段によって算出された電圧差に応じて充電器の出力を増減するように制御する制御手段とを有することを特徴としている。 To achieve the above object, a first aspect of the present invention is a charging control device for an electric vehicle that can be driven by a motor driven by electric power supplied from a battery, and a charger that is connected to the battery and supplies current to the battery. Battery voltage detection means for detecting the voltage of the battery, difference calculation means for calculating a voltage difference from the battery voltage detected by the battery voltage detection means and a preset target voltage, and difference calculation at the time of charging by the charger And control means for controlling the output of the charger to increase or decrease in accordance with the voltage difference calculated by the means.
請求項2の発明は、請求項1記載の電気自動車の充電制御装置において、制御手段は、目標電圧とバッテリー電圧の差分が大きくなるほど、充電器からの出力を増大し、目標電圧とバッテリー電圧の差分が小さくなるほど充電器からの出力を減少するように制御することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the charging control device for an electric vehicle according to the first aspect, the control means increases the output from the charger as the difference between the target voltage and the battery voltage increases, so that the target voltage and the battery voltage are increased. Control is performed such that the output from the charger decreases as the difference decreases.
本発明によれば、バッテリー電圧検出手段で検出されたバッテリー電圧と予め設定された目標電圧とから差分算出手段で電圧差を算出し、充電器による充電時にこの電圧差に応じて充電器の出力が増減するように制御するので、充電中に負荷機器が作動してバッテリー電圧に変動があっても、充電器からの出力も同様に変化するので、充電時間の極端な延長やバッテリーからの放電を防止することができる。また、差分算出手段で算出した目標電圧とバッテリー電圧の電圧差が大きくなるほど充電器からの出力を増大し、目標電圧とバッテリー電圧の電圧差が小さくなるほど充電器からの出力を減少するように制御するので、充電中に負荷機器が作動した場合してバッテリー電圧が低下した場合には充電器からの出力を増加させるので、充電器の能力を十分に引き出すことができ、充電時間が極端に長くなることやバッテリーからの放電を防止することができる。 According to the present invention, the voltage difference is calculated by the difference calculation means from the battery voltage detected by the battery voltage detection means and the preset target voltage, and the charger outputs according to the voltage difference when charging by the charger. Therefore, even if the load device operates during charging and the battery voltage fluctuates during charging, the output from the charger will change in the same way. Can be prevented. Also, the output from the charger increases as the voltage difference between the target voltage calculated by the difference calculation means and the battery voltage increases, and the output from the charger decreases as the voltage difference between the target voltage and the battery voltage decreases. Therefore, if the load device is activated during charging and the battery voltage drops, the output from the charger is increased, so the charger's ability can be fully exploited and the charging time is extremely long. Or discharging from the battery can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1において、符号1で示す電気自動車は、電源部となるバッテリー5から供給される電力によってモータ2を回転し車輪3を回転駆動させることで走行するものである。バッテリー5は、電気自動車1の車室内20に設けられた座席4の下部に配設されている。バッテリー5は複数のセルを1つのモジュールとし、これらモジュールを複数備えた電池パックとして構成されている。バッテリー5は、車体を構成するフロアパネル6とフロアパネル6の下方に設けられた遮蔽板7とで構成されたユニット収納部8内に収納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, an electric vehicle denoted by
電気自動車1は、バッテリー5に電流を供給する充電器9と、バッテリー制御部10と、バッテリー5を冷却する冷却手段15と、冷却手段15と充電器9を制御する制御手段30を備えている。
The
冷却手段15は、外気導入路13に配置された送風ファン14とコンプレッサ18を備え、符号Sで示す冷却気流となる送風気流とコンプレッサ18の駆動により外気導入路13に配置された熱交換器17との間で冷媒を冷凍サイクル循環させることで外気を冷却し冷却風を発生させるエアコンユニット150、エアコンユニット150からダクト16を介してユニット収納部8内に供給された冷却気流全般を車外に排出する排出ファン11とを備えている。
The cooling means 15 includes a blower fan 14 and a
エアコンユニット150は、車室内20に冷却気流Sを導入する室内冷却噴出口15aと、冷却気流をユニット収納部8へ案内するバッテリー冷却吹出口15bを備え、両者はダンパ19によって切り替えられるように構成されている。
The
ユニット収納部8の前側にはダクト16が接続する導入口8aが形成され、後側8bに形成された排出口には排出ファン11が装着されている。排出ファン11は、ユニット収納部8内に空気を吸引するためのもので、このファンが回転することで、ユニット収納部8内の空気が排出されるように構成されている。 An introduction port 8a to which a duct 16 is connected is formed on the front side of the unit housing portion 8, and a discharge fan 11 is mounted on a discharge port formed on the rear side 8b. The discharge fan 11 is for sucking air into the unit storage portion 8, and is configured such that the air in the unit storage portion 8 is discharged when the fan rotates.
ユニット収納部8内のバッテリー5は、ダクト16を介して案内されて導入される冷却気流Sによって冷却されるように構成されている。本形態において、ダクト16は、助手席4A側のフロア6に配設されている。
The
充電器9は、バッテリー5と制御手段30とに信号線と図示しない充電ケーブルで接続されている。充電器9は、図示しない外部電源と接続するコネクタ12を備え、このコネクタ12を介して外部電源から供給される電力をバッテリー5に出力するように構成されている。充電器9は、自身の出力となる充電電流(I_rq)と充電電圧の情報を制御手段に出力するように構成されていて、制御手段30から送信される電流指令値によってその出力が制御されるように構成されている。
The
バッテリー制御部10は、バッテリー5の充電状態や温度を制御するもので、図2に示すように、バッテリー5の電圧を検出するバッテリー電圧検出手段となる電圧センサ24と、バッテリー5の電流値を検出するバッテリー電流検出手段となる電流センサ25と、バッテリー5の温度を検出する図示しない温度センサが接続されていて、バッテリー残量や充電時期情報を制御手段30に出力するように構成されている。
The
制御手段30には、充電器9、バッテリー制御部10、コンプレッサ18、送風ファン14を駆動する送風駆動モータ21、ダンパ19を駆動して冷却気流の吹出口を切り替えるダンパ駆動部22と、排気ファン11を駆動する排出駆動モータ23が接続されていて、各駆動部に作動指令を送信することで各駆動部の作動を制御するように構成されている。本形態において、コンプレッサ18、送風駆動モータ21、ダンパ駆動部22は、負荷機器となるが、中でもコンプレッサ18は高電圧の負荷機器となる。
The control means 30 includes a
制御手段30には目標電圧(V_trg)が予め設定されているとともに、電圧センサ24で検出されたバッテリー電圧(V_bat)とこの目標電圧(V_trg)とから電圧差(V_diff)を算出する差分算出手段31と、充電器9による充電時に、差分算出手段31によって算出された電圧差(V_diff)に応じて充電器9の出力を増減する補正値(I_adj)を算出する補正値算出手段32を備え、電圧差(V_diff)に応じて充電器9の出力を増減するように制御する機能を備えている。
A target voltage (V_trg) is preset in the control means 30 and a difference calculating means for calculating a voltage difference (V_diff) from the battery voltage (V_bat) detected by the
目標電圧(V_trg)は、充電電流(I_rq)に応じて変化するようにマップ化されて設定されていて、充電電流(I_rq)に応じて選択される。差分算出手段31は予め設定された数式で構成されている。 The target voltage (V_trg) is mapped and set so as to change according to the charging current (I_rq), and is selected according to the charging current (I_rq). The difference calculation means 31 is configured by a preset mathematical formula.
補正値算出手段32は、目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が大きくなるほど充電器9からの出力を増大し、目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が小さくなるほど充電器9からの出力を減少するように設定されている。
The correction value calculation means 32 increases the output from the
このように構成による充電制御の内容を図3に示すフローチャートに沿って説明する。ここでは既にメインスイッチがオン状態であるものとする。制御手段30は、ステップA1において車両が充電中であるか否かを判定し、例えばソケット12が電源に接続されている場合には充電中であるものとしてステップA2に進む。
The contents of the charging control by the configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, it is assumed that the main switch is already on. In step A1, the control means 30 determines whether or not the vehicle is being charged. For example, when the
ステップA2では、充電電流(I_rq)から目標電圧(V_trg)を設定し、ステップA3に進んでバッテリー電圧(V_bat)と目標電圧(V_trg)とから差分算出手段31を用いて電圧差(V_diff)を算出してステップA4に進む。 In step A2, the target voltage (V_trg) is set from the charging current (I_rq), and the process proceeds to step A3 to calculate the voltage difference (V_diff) from the battery voltage (V_bat) and the target voltage (V_trg) using the difference calculation means 31. Calculate and proceed to step A4.
ステップA4では、補正値算出手段32により電圧差(V_diff)から補正値(I_adj)を求め、ステップA5に進んで充電電流(I_rq)に補正値(I_adj)を加算して電流指令値を充電器9へ送信する。充電器9では、電流指令値に応じてバッテリー5に対する出力を増減する。
In step A4, a correction value (I_adj) is obtained from the voltage difference (V_diff) by the correction value calculation means 32, and the process proceeds to step A5 where the correction value (I_adj) is added to the charging current (I_rq) to obtain the current command value as a
ここで、補正値(I_adj)は、差分算出手段61で算出した目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が大きくなるほど充電器9からの出力を増大し、目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が小さくなるほど充電器9からの出力を減少するように設定されている。
Here, the correction value (I_adj) increases the output from the
図4は、本発明の充電制御を実施した場合としない場合におけるバッテリー電流とバッテリー電圧と充電器出力の変化を示すものである。図4において、充電が行なわれている場合には、充電器9からの出力はその最大性能で出力されるのでバッテリー電圧が上昇する。そしてバッテリー電圧が図4中P1で示すように所定値となると、その電圧を維持するために図4中P2で示すように充電器9の出力が絞られる。このとき、例えばコンプレッサ18のような負荷機器が作動していなければ充電器9の出力が絞られていてもバッテリー電圧は一定に保持されるが、負荷機器が作動すると図4中P3に示すようにバッテリー電流は低下していくとともに、バッテリー電圧も図4中P4で示すように低下してしまう。さらに負荷機器の作動により充電器9から供給される電力よりも消費電力が大きい場合には、充電中にも関わらず、不足分がP3に示すようにバッテリー5から使用されてしまう事になる。
FIG. 4 shows changes in the battery current, the battery voltage, and the charger output when the charging control of the present invention is performed and not performed. In FIG. 4, when charging is performed, the output from the
これに対し、本願の充電制御が実施されると、充電中に負荷機器が作動してバッテリー電圧(V_bat)が低下した場合には、目標電圧(V_trg)との電圧差(V_diff)が大きくなるので、制御手段30は充電器9からの出力が大きくなるように制御する。このため、バッテリー5に供給される電力が大きくなるので、バッテリー電圧がP4に示すように上昇されることになる。また、充電中に負荷機器が作動するが、その負荷が例えばダンパ駆動部22のような一時的な駆動によるものや、消費電力が小さく、バッテリー電圧(V_bat)の低下量が少ない場合には、目標電圧(V_trg)との電圧差(V_diff)が小さくなるので、制御手段30は充電器9からの出力を押さえるように制御する。
On the other hand, when the charge control of the present application is performed, when the load device operates during charging and the battery voltage (V_bat) decreases, the voltage difference (V_diff) from the target voltage (V_trg) increases. Therefore, the control means 30 controls so that the output from the
このように、本発明にかかる充電制御装置によると、充電器9による充電時にこの電圧差(V_diff)に応じて充電器9の出力が増減するように制御されるので、充電中に負荷機器が作動してバッテリー電圧(V_bat)に変動があっても、充電器9からの出力も同様に変化するので、充電時間の極端な延長やバッテリー5からの放電を防止することができる。
As described above, according to the charging control device of the present invention, since the output of the
特に、目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が大きくなるほど充電器9からの出力は増大するので、充電中に負荷機器が作動した場合してバッテリー電圧が低下した場合には充電器9からの出力を増加して充電器の能力を十分に引き出すことができ、充電時間が極端に長くなることやバッテリーからの放電を防止することができる。また、目標電圧(V_trg)とバッテリー電圧(V_bat)の電圧差(V_diff)が小さくなるほど充電器9からの出力を減少するように制御されるので、充電中の負荷が小さい場合には、定電圧制御を継続することができ、バッテリー5の温度上昇を抑制することができる。
In particular, as the voltage difference (V_diff) between the target voltage (V_trg) and the battery voltage (V_bat) increases, the output from the
1 電気自動車
2 モータ
5 バッテリー
9 充電器
12 充電器
24 バッテリー電圧検出手段
30 制御手段
31 差分算出手段
V_bat バッテリー電圧
V_trg 目標電圧
V_diff 電圧差
DESCRIPTION OF
V_bat battery voltage
V_trg target voltage
V_diff Voltage difference
Claims (2)
前記バッテリーと接続され、当該バッテリーに電流を供給する充電器と、
前記バッテリーの電圧を検出するバッテリー電圧検出手段と、
前記バッテリー電圧検出手段で検出されたバッテリー電圧と予め設定された目標電圧とから電圧差を算出する差分算出手段と、
前記充電器による充電時に、前記差分算出手段によって算出された電圧差に応じて前記充電器の出力を増減するように制御する制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の充電制御装置。 In a charging control device for an electric vehicle that can be driven by a motor driven by electric power supplied from a battery,
A charger connected to the battery and supplying current to the battery;
Battery voltage detection means for detecting the voltage of the battery;
A difference calculating means for calculating a voltage difference from the battery voltage detected by the battery voltage detecting means and a preset target voltage;
A charging control device for an electric vehicle, comprising: control means for controlling to increase or decrease the output of the charger according to the voltage difference calculated by the difference calculating means during charging by the charger.
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