JP2012235589A - Power source system, vehicle equipped with power source system, and control method of vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly control the termination of charging in a power supply system which charges a mounted power storage device with electric power from a power supply device from another vehicle.SOLUTION: When charging is terminated during the charging conducted between vehicles, an ECU 300 of a power reception side vehicle 100 lowers a gate voltage of a switching element Q1 included in a converter 120, and thereby lowering the charge current from a power supply side vehicle 100A. The power supply side vehicle 100A determines the termination of the charging operation in the power reception side vehicle 100 by detecting the lowering of an output current IL# and stops the power supply operation.

Description

本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに車両の制御方法に関し、より特定的には、車両間充電を行なう場合の充電終了制御に関する。   The present invention relates to a power supply system, a vehicle on which the power supply system is mounted, and a vehicle control method, and more particularly to charge termination control when inter-vehicle charging is performed.

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels using driving force generated from electric power stored in the power storage device as an environment-friendly vehicle. Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like. And the technique which charges the electrical storage apparatus mounted in these vehicles with a commercial power source with high electric power generation efficiency is proposed.

このうち電気自動車においては、走行中に蓄電装置の電力が著しく低下した場合には、走行が継続できなくなってしまうおそれがある。   Among these, in an electric vehicle, when the power of the power storage device is remarkably reduced during traveling, there is a risk that the traveling cannot be continued.

特開２００７−２６７５６１号公報（特許文献１）は、電気自動車において車両と車両との間で充電を行なうための、緊急充電システムについて開示する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2007-267561 (Patent Document 1) discloses an emergency charging system for charging between vehicles in an electric vehicle.

特開２００７−２６７５６１号公報JP 2007-267561 A 特開２００７−２５２１１８号公報JP 2007-252118 A 特開２０１０−２５２５２０号公報JP 2010-252520 A

特開２００７−２６７５６１号公報（特許文献１）のようなシステムを用いることによって、蓄電装置の電力が著しく低下した場合に、他の車両からの電力を用いて充電を行なうことが可能となる。   By using a system such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-267561 (Patent Document 1), when the power of the power storage device is significantly reduced, charging can be performed using the power from another vehicle.

しかしながら、特開２００７−２６７５６１号公報（特許文献１）に開示されたシステムにおいては、受電側車両の充電終了を判定し、給電側車両からの給電動作を停止するための手法については検討されていない。   However, in the system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-267561 (Patent Document 1), a method for determining the end of charging of the power receiving side vehicle and stopping the power feeding operation from the power feeding side vehicle has been studied. Absent.

本発明は、このような課題を解決するためにさなれたものであって、その目的は、他の車両の電源装置からの電力を用いて搭載された蓄電装置の充電が可能な電源システムにおいて、充電終了を適切に制御することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power supply system capable of charging a power storage device mounted using power from a power supply device of another vehicle. It is to properly control the end of charging.

本発明による電源システムは、蓄電装置と、電圧変換装置と、電圧変換装置を制御するための制御装置とを備え、負荷装置と双方向に電力の授受が可能である。電圧変換装置は、負荷装置に接続される電力線と蓄電装置との間に結合され、蓄電装置と電力線との間で電圧変換を行なう。電圧変換装置は、蓄電装置と電力線との間に結合されるスイッチング素子を含む。電源システムは、電力線に結合される他の電源装置からの電力を用いて蓄電装置を充電することが可能である。制御装置は、他の電源装置からの電力を用いて蓄電装置の充電動作を実行している際に、蓄電装置の充電状態が基準値を上回った場合には、スイッチング素子の制御電極の電圧を変更することによって他の電源装置からの電力供給を制御する。   A power supply system according to the present invention includes a power storage device, a voltage conversion device, and a control device for controlling the voltage conversion device, and is capable of bidirectionally transferring power to and from the load device. The voltage conversion device is coupled between the power line connected to the load device and the power storage device, and performs voltage conversion between the power storage device and the power line. The voltage conversion device includes a switching element coupled between the power storage device and the power line. The power supply system can charge the power storage device using power from another power supply device coupled to the power line. When the control device performs the charging operation of the power storage device using the power from another power supply device, if the charge state of the power storage device exceeds the reference value, the control device reduces the voltage of the control electrode of the switching element. By changing the power supply, the power supply from another power supply device is controlled.

好ましくは、制御装置は、他の電源装置からの電力を用いて充電動作を実行している際に、充電状態が基準値を上回った場合には、スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させる。   Preferably, the control device reduces the voltage of the control electrode of the switching element when the charging state exceeds a reference value while performing the charging operation using the power from another power supply device.

好ましくは、スイッチング素子は、制御電極の電圧の低下に伴って、スイッチング素子に流れる電流が減少する特性を有する。   Preferably, the switching element has a characteristic that the current flowing through the switching element decreases as the voltage of the control electrode decreases.

好ましくは、他の電源装置は、電源システムへ供給する電流がしきい値を下回ったことに基づいて、電源システムへの電力供給を停止する。   Preferably, the other power supply device stops the power supply to the power supply system based on the fact that the current supplied to the power supply system has fallen below the threshold value.

好ましくは、制御装置は、スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させてから所定期間が経過するまでに他の電源装置からの電力供給が停止されない場合には、充電動作を停止する。   Preferably, the control device stops the charging operation when the power supply from another power supply device is not stopped before the predetermined period elapses after the voltage of the control electrode of the switching element is decreased.

好ましくは、制御装置は、スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させてから所定期間が経過するまでに他の電源装置からの電力供給が停止されない場合には、他の電源装置に異常があると判定する。   Preferably, when the power supply from the other power supply device is not stopped before the predetermined period elapses after the voltage of the control electrode of the switching element is decreased, the control device may have an abnormality in the other power supply device. judge.

本発明による車両は、上記のいずれかに記載の電源システムを搭載する。
好ましくは、他の電源装置は、当該車両とは異なる車両に搭載される電源装置である。 A vehicle according to the present invention is equipped with any one of the power supply systems described above.
Preferably, the other power supply device is a power supply device mounted on a vehicle different from the vehicle.

本発明による車両の制御方法は、給電側車両の電力を用いて受電側車両に搭載された蓄電装置を充電する際の制御方法である。受電側車両は、受電側車両に搭載された負荷装置に接続される電力線と蓄電装置の間に結合され、蓄電装置と電力線との間で電圧変換を行なうための電圧変換装置を含む。電圧変換装置は、蓄電装置と電力線との間に結合されるスイッチング素子を含む。制御方法は、受電側車両において、電力線に供給された給電側車両からの電力を電圧変換装置により降圧するステップと、蓄電装置の電流および電圧に基づいて蓄電装置の充電状態を演算するステップと、充電状態が基準値を上回った場合に、スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させることによって、充電電流を低下させるステップとを備える。また、制御方法は、給電側車両において、充電電流がしきい値を下回ったことに基づいて、受電側車両への電力供給を停止するステップをさらに備える。   The vehicle control method according to the present invention is a control method for charging a power storage device mounted on a power receiving vehicle using electric power of a power supply vehicle. The power receiving vehicle includes a voltage conversion device coupled between a power line connected to a load device mounted on the power receiving vehicle and the power storage device, and performing voltage conversion between the power storage device and the power line. The voltage conversion device includes a switching element coupled between the power storage device and the power line. The control method includes a step of stepping down the power from the power supply side vehicle supplied to the power line by the voltage conversion device in the power receiving side vehicle, a step of calculating the state of charge of the power storage device based on the current and voltage of the power storage device, and Reducing the charging current by lowering the voltage of the control electrode of the switching element when the state of charge exceeds a reference value. The control method further includes a step of stopping power supply to the power receiving side vehicle based on the fact that the charging current is below the threshold value in the power feeding side vehicle.

本発明によれば、他の車両の電源装置からの電力を用いて搭載された蓄電装置の充電が可能な電源システムにおいて、充電終了を適切に制御することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the completion | finish of charge can be appropriately controlled in the power supply system which can charge the electrical storage apparatus mounted using the electric power from the power supply device of another vehicle.

本実施の形態に従う電源システムが搭載された車両の全体ブロック図である。1 is an overall block diagram of a vehicle equipped with a power supply system according to the present embodiment. 車両間充電を行なう場合の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure in the case of performing charge between vehicles. スイッチング素子に印加されるゲート電圧と、スイッチング素子に流れる電流との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the gate voltage applied to a switching element, and the electric current which flows into a switching element. 受電側車両におけるスイッチング素子のゲート電圧と、給電側車両における出力電流との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the gate voltage of the switching element in a power receiving side vehicle, and the output current in a electric power feeding side vehicle. 給電側車両の出力電流における給電停止判定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power supply stop determination in the output current of the electric power feeding side vehicle. 車両間充電を行なう場合に、各車両において実行される充電停止制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of the charge stop control process performed in each vehicle, when charging between vehicles.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図１は、本実施の形態に従う電源システムが搭載された車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、電源システム１０５と、負荷装置１７０とを備える。電源システム１０５は、蓄電装置１１０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、コンバータ１２０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。負荷装置１７０は、インバータ１２５と、モータジェネレータ１３０と、駆動輪１５０とを含む。ＥＣＵ３００は、制御部３１０と、ゲート駆動部３２０とを含む。   FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle equipped with a power supply system according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, vehicle 100 includes a power supply system 105 and a load device 170. The power supply system 105 includes a power storage device 110, a system main relay SMR 115, a converter 120, an ECU (Electronic Control Unit) 300 that is a control device, and capacitors C1 and C2. Load device 170 includes an inverter 125, a motor generator 130, and drive wheels 150. ECU 300 includes a control unit 310 and a gate drive unit 320.

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。   The power storage device 110 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable. The power storage device 110 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery, and a power storage element such as an electric double layer capacitor.

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。   Power storage device 110 is connected to converter 120 via power line PL1 and ground line NL1. The power storage device 110 stores the electric power generated by the motor generator 130. The output of power storage device 110 is, for example, about 200V.

蓄電装置１１０には、電圧センサ１１１および電流センサ１１２が設けられる。電圧センサ１１１は、蓄電装置１１０の電圧を検出し、その検出値ＶＢを制御部３１０へ出力する。電流センサ１１２は、蓄電装置１１０に入出力される電流を検出し、その検出値ＩＢを制御部３１０へ出力する。なお、図１においては、電流センサ１１２は、蓄電装置１１０の正極端子に接続される電力線ＰＬ１に設けられる構成が示されているが、蓄電装置１１０の負極端子に接続される接地線ＮＬ１に設けられる構成であってもよい。   The power storage device 110 is provided with a voltage sensor 111 and a current sensor 112. Voltage sensor 111 detects the voltage of power storage device 110 and outputs the detected value VB to control unit 310. Current sensor 112 detects a current input / output to / from power storage device 110 and outputs a detected value IB to control unit 310. 1 shows a configuration in which current sensor 112 is provided on power line PL1 connected to the positive terminal of power storage device 110, but is provided on ground line NL1 connected to the negative terminal of power storage device 110. It may be a configuration.

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とコンバータ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、制御部３１０からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１１０とコンバータ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。   Relays included in SMR 115 are respectively inserted in power line PL1 and ground line NL1 connecting power storage device 110 and converter 120. SMR 115 is controlled by control signal SE <b> 1 from control unit 310, and switches between supply and interruption of power between power storage device 110 and converter 120.

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。   Capacitor C1 is connected between power line PL1 and ground line NL1. Capacitor C1 reduces voltage fluctuation between power line PL1 and ground line NL1.

コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。   Converter 120 includes switching elements Q1, Q2, diodes D1, D2, and a reactor L1.

スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に、電力線ＰＬ２から接地線ＮＬ１に向かう方向を順方向として直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。   Switching elements Q1 and Q2 are connected in series between power line PL2 and ground line NL1, with the direction from power line PL2 toward ground line NL1 as the forward direction. In this embodiment, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used as the switching element.

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと、電力線ＰＬ１との間に設けられる。すなわち、コンバータ１２０はチョッパ回路を形成する。   Antiparallel diodes D1 and D2 are connected to switching elements Q1 and Q2, respectively. Reactor L1 is provided between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power line PL1. That is, converter 120 forms a chopper circuit.

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、制御部３１０からの制御信号ＰＷＣに基づいてゲート駆動部３２０が生成するゲート信号ＶＧＣによって制御され、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。   Switching elements Q1 and Q2 are controlled by gate signal VGC generated by gate drive unit 320 based on control signal PWC from control unit 310, and between power line PL1 and ground line NL1, power line PL2 and ground line NL1. Performs voltage conversion operation.

コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、蓄電装置１１０からの直流電圧を昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。   Converter 120 is basically controlled such that switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner in each switching period. Converter 120 boosts the DC voltage from power storage device 110 during the boosting operation. This boosting operation is performed by supplying the electromagnetic energy accumulated in reactor L1 during the ON period of switching element Q2 to power line PL2 via switching element Q1 and antiparallel diode D1.

また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、負荷装置からの直流電圧を降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、接地線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。   Converter 120 steps down the DC voltage from the load device during the step-down operation. This step-down operation is performed by supplying the electromagnetic energy stored in reactor L1 during the ON period of switching element Q1 to ground line NL1 via switching element Q2 and antiparallel diode D2.

これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。   The voltage conversion ratio in these step-up and step-down operations is controlled by the on-period ratio (duty ratio) of the switching elements Q1 and Q2 in the switching period. When the step-up operation and the step-down operation are not required, the voltage conversion ratio = 1.0 (duty ratio = 100) is set by setting the control signal PWC to fix the switching elements Q1 and Q2 to ON and OFF, respectively. %).

電流センサ１２４は、リアクトルＬ１に流れる電流を検出し、その検出値ＩＬを制御部３１０へ出力する。なお、電流センサ１２４は必須ではなく、蓄電装置１１０に備えられた電流センサ１１２によって検出される電流ＩＢによって電流ＩＬを代替してもよい。   Current sensor 124 detects the current flowing through reactor L1 and outputs the detected value IL to control unit 310. Note that the current sensor 124 is not essential, and the current IL may be replaced by a current IB detected by the current sensor 112 provided in the power storage device 110.

コンデンサＣ２は、コンバータ１２０とインバータ１２５とを結ぶ電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２と接地線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。   Capacitor C2 is connected between power line PL2 and ground line NL1 connecting converter 120 and inverter 125. Capacitor C2 reduces voltage fluctuation between power line PL2 and ground line NL1.

インバータ１２５は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１を介して、コンバータ１２０に接続される。インバータ１２５は、制御部３１０からの制御指令ＰＷＩに基づいてゲート駆動部３２０によって生成されるゲート信号ＶＧＩにより制御され、コンバータ１２０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１３０を駆動するための交流電力に電力変換する。   Inverter 125 is connected to converter 120 through power line PL2 and ground line NL1. Inverter 125 is controlled by gate signal VGI generated by gate drive unit 320 based on control command PWI from control unit 310, and the DC power output from converter 120 is converted to AC power for driving motor generator 130. Power conversion.

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。   Motor generator 130 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which permanent magnets are embedded.

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ１２５によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。   The output torque of motor generator 130 is transmitted to drive wheels 150 via a power transmission gear (not shown) constituted by a speed reducer and a power split mechanism, and causes vehicle 100 to travel. The motor generator 130 can generate electric power by the rotational force of the drive wheels 150 during the regenerative braking operation of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device 110 by inverter 125.

制御部３１０は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。   Although not shown in FIG. 1, the control unit 310 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, and inputs signals from each sensor and outputs control signals to each device. The vehicle 100 and each device are controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

制御部３１０は、電圧センサ１１１および電流センサ１１２からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値を受ける。制御部３１０は、電圧ＶＢおよび電流ＩＢに基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）を演算する。   Control unit 310 receives detected values of voltage VB and current IB from voltage sensor 111 and current sensor 112. Control unit 310 calculates the state of charge of power storage device 110 (hereinafter also referred to as SOC (State of Charge)) based on voltage VB and current IB.

なお、図１においては、車両１００として電気自動車の場合を例として説明するが、車両１００は蓄電装置１１０からの電力を用いて走行が可能な車両であれば電気自動車には限定されず、ハイブリッド自動車や燃料電池車にも適用可能である。   In FIG. 1, the case where the vehicle 100 is an electric vehicle will be described as an example. However, the vehicle 100 is not limited to an electric vehicle as long as the vehicle 100 can travel using electric power from the power storage device 110, and a hybrid It can also be applied to automobiles and fuel cell vehicles.

電気自動車においては、蓄電装置１１０に蓄えられた電力を使い果たしてしまうと、走行することができなくなってしまう。また、ハイブリッド自動車や燃料電池車においても、燃料を使い果たしてしまうと蓄電装置１１０からの電力によってのみ走行することとなり、その場合には、電気自動車同様に蓄電装置１１０に蓄えられた電力を使い果たしてしまうと、走行することができなくなってしまう。   In an electric vehicle, if the electric power stored in the power storage device 110 is used up, it becomes impossible to travel. In hybrid vehicles and fuel cell vehicles, when the fuel is used up, the vehicle runs only with the electric power from the power storage device 110. In that case, the electric power stored in the power storage device 110 is used up like the electric vehicle. If you do, you will not be able to run.

走行中に蓄電装置１１０の電力を使い果たしてしまい、さらには近くに充電スタンドなどの充電可能な場所がない場合に、緊急的な措置として、電力ケーブルを用いて他の車両からの電力を受容して蓄電装置を充電する手法が採用される場合がある。この場合、車両間で情報伝達を行なう手段がないため、一般的には、給電側車両の給電動作の停止はユーザにより手動で行なわれる。   When the power of the power storage device 110 is exhausted during traveling and there is no charging place such as a charging stand nearby, as an urgent measure, power from another vehicle is received using a power cable. In some cases, a method of charging the power storage device is employed. In this case, since there is no means for transmitting information between the vehicles, the power supply operation of the power supply side vehicle is generally manually stopped by the user.

このような車両間充電を行なう際には、ユーザの負担を軽減するために、受電側車両の蓄電装置が所定の充電量に到達した場合に、自動的に充電動作が停止されるとともに、それに伴って給電側車両の給電動作も適切に停止されることが望ましい。これを実現するために、車両間の情報伝達のための信号線を追加することも可能であるが、部品点数増加のためにコストアップを招くおそれがある。   When performing such inter-vehicle charging, in order to reduce the burden on the user, when the power storage device of the power receiving vehicle reaches a predetermined charge amount, the charging operation is automatically stopped, Accordingly, it is desirable that the power feeding operation of the power feeding side vehicle is also appropriately stopped. In order to realize this, it is possible to add a signal line for information transmission between vehicles, but there is a risk of increasing the cost due to an increase in the number of parts.

そこで、本実施の形態においては、受電側車両において、所定の充電量まで充電が完了した場合に、コンバータに含まれるスイッチング素子の制御電極の電圧を変更して充電電流、すなわち給電側車両の出力電流を制御することによって、受電側車両の充電終了を給電側車両に通知する充電終了制御を行なう。なお、本実施の形態においてはスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いる場合を例として説明するため、上記の「制御電極の電圧」を単に「ゲート電圧」と称する。   Therefore, in the present embodiment, when charging to the predetermined charge amount is completed in the power receiving side vehicle, the voltage of the control electrode of the switching element included in the converter is changed to change the charging current, that is, the output of the power feeding side vehicle. By controlling the current, the charging end control is performed to notify the power feeding side vehicle of the charging end of the power receiving side vehicle. Note that in this embodiment, the case where an IGBT is used as a switching element will be described as an example, and thus the “voltage of the control electrode” is simply referred to as “gate voltage”.

図２は、車両間充電を行なう場合の構成を説明するための図である。図２においては、図１で説明した車両１００を受電側車両とし、給電側車両１００Ａからの電力を用いて受電側車両１００の蓄電装置１１０を充電するものとする。なお、給電側車両１００Ａは、車両１００と同様の構成を有する場合を例として説明する。そのため、給電側車両１００Ａの各要素は、参照符号は異なるものの、車両１００について図１で説明した各要素と同様であるので、それらの説明は繰り返さない。   FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration when inter-vehicle charging is performed. In FIG. 2, vehicle 100 described in FIG. 1 is assumed to be a power receiving vehicle, and power storage device 110 of power receiving vehicle 100 is charged using electric power from power feeding vehicle 100A. The power supply side vehicle 100 </ b> A will be described as an example where the power supply side vehicle 100 </ b> A has the same configuration as the vehicle 100. Therefore, each element of power supply side vehicle 100A is the same as each element described with reference to FIG. 1 for vehicle 100, although the reference numerals thereof are different. Therefore, description thereof will not be repeated.

図２を参照して、給電側車両１００Ａと受電側車両１００とは、電力ケーブル２００を用いて、電力線ＰＬ２と電力線ＰＬ４とが接続されるとともに、接地線ＮＬ１と接地線ＮＬ３とが接続される。このようにコンバータ１２０，１２０Ａの高電圧側同士を接続することで、給電側車両１００Ａの蓄電装置１１０Ａの電圧が受電側車両１００の蓄電装置１１０の電圧よりも低下していた場合であっても、コンバータ１２０Ａを用いて適切に昇圧することができる。   Referring to FIG. 2, power supply side vehicle 100A and power reception side vehicle 100 are connected to power line PL2 and power line PL4 using power cable 200, and to ground line NL1 and ground line NL3. . Thus, even if it is a case where the voltage of the electrical storage apparatus 110A of the electric power feeding side vehicle 100A has fallen rather than the voltage of the electrical storage apparatus 110 of the electric power receiving side vehicle 100 by connecting the high voltage sides of the converters 120 and 120A. The voltage can be appropriately boosted using the converter 120A.

そして、給電側車両１００Ａにおいてコンバータ１２０Ａで昇圧動作を行ないつつ、受電側車両１００においてコンバータ１２０で降圧動作を行なうことによって、蓄電装置１１０の充電が実行される。   Charging of power storage device 110 is performed by performing a step-down operation with converter 120 in power receiving side vehicle 100 while performing a step-up operation with converter 120A in power supply side vehicle 100A.

このような緊急的な車両間充電においては、給電側車両１００Ａの充電量の制限および充電時間の制約から、受電側車両１００の蓄電装置１１０は満充電状態まで充電されるのではなく、一般的には近隣の充電スタンドまで走行できるだけの最低限の充電量が充電されるように設定される。   In such urgent inter-vehicle charging, the power storage device 110 of the power receiving side vehicle 100 is not charged to a fully charged state because of the limitation of the charging amount and the charging time of the power feeding side vehicle 100A. Is set so that the minimum amount of charge that can travel to a nearby charging station is charged.

受電側車両１００の制御部３１０は、蓄電装置１１０のＳＯＣが、予め設定された充電量に到達すると、制御信号ＰＷＣを用いてゲート駆動部３２０を制御して、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧Ｖｇｅを通常よりも低い値に設定する。   When the SOC of power storage device 110 reaches a preset amount of charge, control unit 310 of power receiving vehicle 100 controls gate drive unit 320 using control signal PWC to control gate voltage Vge of switching element Q1. Set to a lower value than usual.

図３に、一般的なスイッチング素子であるＩＧＢＴについて、ゲート電圧Ｖｇｅを変化させたときの、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す。図３からわかるように、ゲート電圧Ｖｇｅを低下させると、一般的にコレクタ電流Ｉｃが減少する性質を有している。   FIG. 3 shows the relationship between the collector-emitter voltage Vce and the collector current Ic when the gate voltage Vge is changed for an IGBT which is a general switching element. As can be seen from FIG. 3, when the gate voltage Vge is lowered, the collector current Ic is generally reduced.

そのため、受電側車両１００において、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧Ｖｇｅを低下させることによって、蓄電装置１１０へ供給される充電電流が低減される。そうすると、結果的に、給電側車両１００Ａの出力電流すなわちリアクトル電流ＩＬ＃が、図４に示されるように減少する。したがって、給電側車両１００Ａにおいては、車両間充電を実行している間に、リアクトル電流ＩＬ＃を監視することによって、受電側車両１００における充電終了を検知することができる。   Therefore, in power receiving vehicle 100, the charging current supplied to power storage device 110 is reduced by reducing gate voltage Vge of switching element Q1. Then, as a result, the output current of reactor 100A, that is, reactor current IL #, decreases as shown in FIG. Therefore, in power supply side vehicle 100A, the end of charging in power receiving side vehicle 100 can be detected by monitoring reactor current IL # while performing inter-vehicle charging.

図５は、給電側車両１００Ａにおける、リアクトル電流ＩＬ＃による判定基準の一例を示す図である。給電側車両１００Ａは、リアクトル電流ＩＬ＃がＩｔｈからＩｕｌまでの間は給電動作を実行する。そして、しきい値Ｉｔｈを下回ると給電動作が停止される。なお、しきい値Ｉｕｌは給電側車両１００Ａから受電側車両１００へ供給可能な出力電流の上限値を示している。リアクトル電流ＩＬ＃がこの上限値Ｉｕｌを上回る過電流状態となった場合は、給電側車両１００Ａの制御部３１０Ａは、給電側車両１００Ａから受電側車両１００への電流経路において短絡または地絡等の異常が発生している可能性があると判断し、給電動作を強制的に終了させる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a determination criterion based on reactor current IL # in power supply vehicle 100A. Power supply-side vehicle 100A performs a power supply operation while reactor current IL # is between Ith and Iul. Then, when the value falls below the threshold value Ith, the power feeding operation is stopped. The threshold value Iul indicates the upper limit value of the output current that can be supplied from the power supply side vehicle 100A to the power reception side vehicle 100. When reactor current IL # is in an overcurrent state exceeding this upper limit value Iul, control unit 310A of power supply side vehicle 100A causes a short circuit or a ground fault in the current path from power supply side vehicle 100A to power reception side vehicle 100. It is determined that an abnormality may have occurred, and the power feeding operation is forcibly terminated.

図６は、車両間充電を行なう場合に、給電側車両１００Ａおよび受電側車両１００において実行される、充電停止制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６に示されるフローチャートは、給電側車両１００ＡのＥＣＵ３００Ａおよび受電側車両１００のＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the details of the charge stop control process executed in power supply side vehicle 100A and power reception side vehicle 100 when inter-vehicle charging is performed. The processing shown in the flowchart of FIG. 6 is realized by a program stored in advance in the ECU 300A of the power supply side vehicle 100A and the ECU 300 of the power reception side vehicle 100 being called from the main routine and executed in a predetermined cycle. Alternatively, for some steps, processing can be realized by dedicated hardware (electronic circuit).

図２および図６を参照して、まず給電側車両１００Ａにおける処理について説明する。ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ３００Ａは、ユーザからの指示によって給電動作を開始する。このとき、ＥＣＵ３００Ａは、出力される電流が一定となるようにコンバータ１２０Ａを制御する。これに対応して、受電側車両１００において充電動作が開始される。   With reference to FIG. 2 and FIG. 6, the process in the electric power feeding side vehicle 100A is demonstrated first. In step (hereinafter step is abbreviated as S) 100, ECU 300A starts a power feeding operation in accordance with an instruction from the user. At this time, ECU 300A controls converter 120A so that the output current is constant. In response to this, a charging operation is started in the power receiving vehicle 100.

そして、ＥＣＵ３００Ａは、Ｓ１１０にて、リアクトル電流ＩＬ＃がしきい値Ｉｔｈを下回ったか否か、すなわち、受電側車両１００から充電動作の終了が示されているか否かを判定する。   Then, in S110, ECU 300A determines whether or not reactor current IL # has fallen below threshold value Ith, that is, whether or not the power receiving side vehicle 100 indicates the end of the charging operation.

リアクトル電流ＩＬ＃がしきい値Ｉｔｈ以上の場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１００に戻されて、ＥＣＵ１００Ａは、リアクトル電流ＩＬ＃がしきい値Ｉｔｈを下回るまで給電動作を継続する。   If reactor current IL # is equal to or greater than threshold value Ith (NO in S110), the process returns to S100, and ECU 100A continues the power feeding operation until reactor current IL # falls below threshold value Ith.

リアクトル電流ＩＬ＃がしきい値Ｉｔｈを下回った場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００Ａは、受電側車両１００において充電動作が終了したと判断し、処理をＳ１２０に進めて、給電動作を停止する。   If reactor current IL # falls below threshold value Ith (YES in S110), ECU 300A determines that the charging operation has been completed in power receiving vehicle 100, advances the process to S120, and stops the power feeding operation. .

その後、処理がＳ１３０に進められて、ＥＣＵ３００Ａは、コンデンサＣ４において残存している電荷の放電等の終了処理を行なって処理を終了する。   Thereafter, the process proceeds to S130, and ECU 300A performs an end process such as discharging of the charge remaining in capacitor C4 and ends the process.

次に、受電側車両１００における処理について説明する。Ｓ２００にて、ＥＣＵ３００は、給電側車両１００Ａの給電動作の開始に応答して充電動作を開始する。この充電動作の開始は、ユーザによる操作により開始されてもよいが、たとえば、車両間充電のモードが設定されている場合に、コンデンサＣ２の電圧が所定以上となったことに基づいて自動的に開始されるようにしてもよい。   Next, processing in the power receiving vehicle 100 will be described. In S200, ECU 300 starts the charging operation in response to the start of the power feeding operation of power feeding vehicle 100A. The start of the charging operation may be started by an operation by the user. For example, when the inter-vehicle charging mode is set, the charging operation is automatically started based on the fact that the voltage of the capacitor C2 becomes equal to or higher than a predetermined value. It may be started.

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２１０にて、充電終了判定フラグＦＬＧがオンに設定されたか否か、すなわち、蓄電装置１１０のＳＯＣが予め定められた基準値αを上回ったか否かを判定する。   In S210, ECU 300 determines whether or not charging end determination flag FLG is set to ON, that is, whether or not the SOC of power storage device 110 exceeds a predetermined reference value α.

充電終了判定フラグＦＬＧがオフのままの場合（Ｓ２１０にてＮＯ）は、蓄電装置１１０が十分に充電されていないため、Ｓ２００に処理が戻されて、充電動作が継続される。   If charging end determination flag FLG remains off (NO in S210), since power storage device 110 is not sufficiently charged, the process returns to S200 and the charging operation is continued.

充電終了判定フラグＦＬＧがオンとなった場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、所定の基準値αまで蓄電装置１１０の充電が完了したと判断し、処理をＳ２２０に進めて、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧Ｖｇｅを低下させる。このとき、ゲート電圧Ｖｇｅを即座に低下させてもよいし、所定のレートで漸減させるようにしてもよい。また、ゲート電圧をゼロに設定してゲートを遮断するようにしてもよい。   If charging end determination flag FLG is turned on (YES in S210), ECU 300 determines that charging of power storage device 110 has been completed to a predetermined reference value α, proceeds to S220, and switches switching element Q1. The gate voltage Vge is reduced. At this time, the gate voltage Vge may be decreased immediately or may be gradually decreased at a predetermined rate. Alternatively, the gate voltage may be set to zero to shut off the gate.

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ２３０に処理を進めて、給電側車両１００Ａの給電動作を停止させる電流となるまで十分にスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧Ｖｇｅを低下させてから所定期間が経過するまでに、給電側車両１００Ａにおいて給電動作が停止したか否かを判定する。この判定は、たとえば、蓄電装置１１０への入力電流の変化や、コンデンサＣ２にかかる電圧の変化等によって判定することができる。   Then, the ECU 300 advances the process to S230 and until the predetermined period elapses after the gate voltage Vge of the switching element Q1 is sufficiently lowered until the current for stopping the power feeding operation of the power feeding vehicle 100A is reached. It is determined whether or not the power feeding operation is stopped in vehicle 100A. This determination can be made based on, for example, a change in input current to power storage device 110, a change in voltage applied to capacitor C2, and the like.

所定期間が経過するまでに給電側車両１００Ａにおいて給電動作が停止した場合（Ｓ２３０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ２４０に処理を進めて終了処理を実行する。   If the power feeding operation is stopped in power feeding side vehicle 100A before the predetermined period has elapsed (YES in S230), ECU 300 advances the process to S240 and executes a termination process.

所定期間が経過するまでに給電側車両１００Ａにおいて給電動作が停止しなかった場合（Ｓ２３０にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、給電側車両１００Ａに何らかの異常が生じている可能性があると判断して、コンバータ１２０を停止させるとともに、ＳＭＲ１１５を開放して、車両間充電を強制的に終了させる。   If the power feeding operation does not stop in power feeding side vehicle 100A until the predetermined period has elapsed (NO in S230), ECU 300 determines that some abnormality may have occurred in power feeding side vehicle 100A. Then, converter 120 is stopped and SMR 115 is opened to forcibly terminate the inter-vehicle charging.

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両間に新たな信号伝達経路を追加することなく、車両間充電の際に受電側車両から充電動作の終了を給電側車両に通知し、給電側車両の給電動作の終了を制御することが可能になる。   By performing control according to the above-described processing, the power receiving side vehicle is notified of the end of the charging operation from the power receiving side vehicle at the time of inter-vehicle charging without adding a new signal transmission path between the vehicles. It is possible to control the end of the power feeding operation of the vehicle.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１００ 受電側車両、１００Ａ 給電側車両、１０５ 電源システム、１１０，１１０Ａ 蓄電装置、１１１，１１１Ａ 電圧センサ、１１５，１１５Ａ ＳＭＲ、１１２，１１２Ａ，１２４，１２４Ａ 電流センサ、１２０，１２０Ａ コンバータ、１２５ インバータ、１３０ モータジェネレータ、１５０ 駆動輪、１７０，１７０Ａ 負荷装置、２００ 電力ケーブル、３００，３００Ａ ＥＣＵ、３１０，３１０Ａ 制御部、３２０、３２０Ａ ゲート駆動部、Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１，Ｄ１２ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＮＬ１，ＮＬ３ 接地線、ＰＬ１〜ＰＬ４ 電力線、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２ スイッチング素子。   100 power receiving side vehicle, 100A power feeding side vehicle, 105 power supply system, 110, 110A power storage device, 111, 111A voltage sensor, 115, 115A SMR, 112, 112A, 124, 124A current sensor, 120, 120A converter, 125 inverter, 130 Motor generator, 150 drive wheels, 170, 170A load device, 200 power cable, 300, 300A ECU, 310, 310A control unit, 320, 320A gate drive unit, C1-C4 capacitor, D1, D2, D11, D12 diode, L1 , L2 reactor, NL1, NL3 ground line, PL1-PL4 power line, Q1, Q2, Q11, Q12 switching elements.

Claims (9)

負荷装置と双方向に電力の授受が可能な電源システムであって、
蓄電装置と、
前記負荷装置に接続される電力線と前記蓄電装置との間に結合され、前記蓄電装置と前記電力線との間で電圧変換を行なうための電圧変換装置と、
前記電圧変換装置を制御するための制御装置とを備え、
前記電圧変換装置は、
前記蓄電装置と前記電力線との間に結合されるスイッチング素子を含み、
前記制御装置は、前記電力線に結合される他の電源装置からの電力を用いて前記蓄電装置の充電動作を実行している際に、前記蓄電装置の充電状態が基準値を上回った場合には、前記スイッチング素子の制御電極の電圧を変更することによって前記他の電源装置からの電力供給を制御する、電源システム。 A power supply system capable of bidirectionally transferring power to and from a load device,
A power storage device;
A voltage conversion device coupled between a power line connected to the load device and the power storage device, and performing voltage conversion between the power storage device and the power line;
A control device for controlling the voltage converter,
The voltage converter is
Including a switching element coupled between the power storage device and the power line,
When the charging state of the power storage device exceeds a reference value when the control device performs a charging operation of the power storage device using power from another power supply device coupled to the power line, A power supply system that controls power supply from the other power supply device by changing a voltage of a control electrode of the switching element. 前記制御装置は、前記他の電源装置からの電力を用いて前記充電動作を実行している際に、前記充電状態が前記基準値を上回った場合には、前記スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させる、請求項１に記載の電源システム。   The control device, when performing the charging operation using the power from the other power supply device, if the charge state exceeds the reference value, the voltage of the control electrode of the switching element The power supply system according to claim 1, wherein the power supply system is reduced. 前記スイッチング素子は、制御電極の電圧の低下に伴って、前記スイッチング素子に流れる電流が減少する特性を有する、請求項２に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 2, wherein the switching element has a characteristic that a current flowing through the switching element decreases as a voltage of the control electrode decreases. 前記他の電源装置は、前記電源システムへ供給する電流がしきい値を下回ったことに基づいて、前記電源システムへの電力供給を停止する、請求項３に記載の電源システム。   The power supply system according to claim 3, wherein the other power supply device stops power supply to the power supply system based on a fact that a current supplied to the power supply system has fallen below a threshold value. 前記制御装置は、前記スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させてから所定期間が経過するまでに前記他の電源装置からの電力供給が停止されない場合には、前記充電動作を停止する、請求項４に記載の電源システム。   The said control apparatus stops the said charge operation, when the power supply from said other power supply device is not stopped by the time from which the voltage of the control electrode of the said switching element is reduced until predetermined period passes. 4. The power supply system according to 4. 前記制御装置は、前記スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させてから所定期間が経過するまでに前記他の電源装置からの電力供給が停止されない場合には、前記他の電源装置に異常があると判定する、請求項４に記載の電源システム。   The control device has an abnormality in the other power supply device when the power supply from the other power supply device is not stopped before the predetermined period elapses after the voltage of the control electrode of the switching element is lowered. The power supply system according to claim 4, wherein 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システムが搭載された、車両。   A vehicle on which the power supply system according to any one of claims 1 to 6 is mounted. 前記他の電源装置は、前記車両とは異なる車両に搭載される電源装置である、請求項７に記載の車両。   The vehicle according to claim 7, wherein the other power supply device is a power supply device mounted on a vehicle different from the vehicle. 給電側車両の電力を用いて受電側車両に搭載された蓄電装置を充電する際の車両の制御方法であって、
前記受電側車両は、
前記受電側車両に搭載された負荷装置に接続される電力線と前記蓄電装置の間に結合され、前記蓄電装置と前記電力線との間で電圧変換を行なうための電圧変換装置を含み、
前記電圧変換装置は、
前記蓄電装置と前記電力線との間に結合されるスイッチング素子を含み、
前記制御方法は、
前記受電側車両において、前記電力線に供給された前記給電側車両からの電力を、前記電圧変換装置により降圧するステップと、
前記受電側車両において、前記蓄電装置の電流および電圧に基づいて、前記蓄電装置の充電状態を演算するステップと、
前記受電側車両において、前記充電状態が基準値を上回った場合に、前記スイッチング素子の制御電極の電圧を低下させることによって、充電電流を低下させるステップと、
前記給電側車両において、前記充電電流がしきい値を下回ったことに基づいて、前記受電側車両への電力供給を停止するステップとを備える、車両の制御方法。 A method for controlling a vehicle when charging a power storage device mounted on a power receiving side vehicle using electric power of a power feeding side vehicle,
The power receiving vehicle is:
A voltage conversion device coupled between a power line connected to a load device mounted on the power receiving side vehicle and the power storage device, for performing voltage conversion between the power storage device and the power line;
The voltage converter is
Including a switching element coupled between the power storage device and the power line,
The control method is:
In the power receiving vehicle, the step of stepping down the power from the power feeding vehicle supplied to the power line by the voltage converter;
In the power receiving vehicle, a step of calculating a state of charge of the power storage device based on a current and a voltage of the power storage device;
In the power receiving vehicle, when the state of charge exceeds a reference value, reducing the charging current by lowering the voltage of the control electrode of the switching element;
And a step of stopping power supply to the power receiving side vehicle based on the fact that the charging current is below a threshold value in the power feeding side vehicle.
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