JP2012252907A - Electric vehicle charging system and charging control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動車両の充電システムおよび充電制御方法に関し、より特定的には、並列接続された複数の蓄電装置を搭載した電動車両の充電制御に関する。 The present invention relates to a charging system and a charging control method for an electric vehicle, and more particularly, to charging control for an electric vehicle equipped with a plurality of power storage devices connected in parallel.
二次電池に代表される車載蓄電装置からの電力を用いて駆動用電動機を駆動可能に構成された電動車両として、電気自動車やハイブリッド自動車、あるいは燃料電池自動車が知られている。電動車両では、車両外部の電源(以下、単に「外部充電」とも称する)によって、車載蓄電装置を充電する構成が提案されている。以下では、外部充電による蓄電装置の充電を、単に「外部充電」とも称する。 An electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle is known as an electric vehicle configured to be able to drive a drive motor using electric power from an in-vehicle power storage device represented by a secondary battery. In an electric vehicle, a configuration has been proposed in which an in-vehicle power storage device is charged by a power source outside the vehicle (hereinafter also simply referred to as “external charging”). Hereinafter, charging of the power storage device by external charging is also simply referred to as “external charging”.
外部充電可能な電動車両では、電気エネルギによって走行可能な期間を延ばすために、蓄電装置を並列に複数個配置した構成が知られている。たとえば、特開2008−109755号公報(特許文献1)には、2つの蓄電部が並列に接続された構成が記載されている。 In an externally chargeable electric vehicle, a configuration in which a plurality of power storage devices are arranged in parallel is known in order to extend a period during which the vehicle can be driven by electric energy. For example, JP 2008-109755 A (Patent Document 1) describes a configuration in which two power storage units are connected in parallel.
また、蓄電装置の特性には温度依存性があることが知られている。代表的には、二次電池(以下、単に「バッテリ」とも称する)の内部抵抗が温度依存性を有するため、低温時に内部抵抗が上昇することによって、高電力の出力が困難になることが知られている。このため、バッテリを効率的に昇温する技術が用いられる。 Further, it is known that the characteristics of the power storage device have temperature dependency. Typically, since the internal resistance of a secondary battery (hereinafter also simply referred to as “battery”) has temperature dependence, the increase in internal resistance at low temperatures makes it difficult to output high power. It has been. For this reason, a technique for efficiently heating the battery is used.
たとえば、特開2003−272712号公報(特許文献2)では、部品を追加することなくバッテリを効率的に昇温可能な構成が記載されている。具体的には、バッテリ温度の低下時に、所定のSOC範囲内でバッテリの充放電を繰返すことによって、バッテリの昇温を図ることが記載されている。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2003-272712 (Patent Document 2) describes a configuration that can efficiently raise the battery temperature without adding parts. Specifically, it is described that the temperature of the battery is increased by repeatedly charging and discharging the battery within a predetermined SOC range when the battery temperature decreases.
また、特許文献1では、バッテリ等で構成された蓄電の昇温を図るために、満充電状態に達しないように2つの蓄電装置を並列に外部充電した後、一方の蓄電装置から他方の蓄電装置へ電力を供給するような制御を実行することが記載されている。これにより、バッテリ間での充放電により、蓄電装置を昇温することができる。
Further, in
特許文献1および2に記載された構成では、追加の部品を設けることなく、バッテリに代表される蓄電装置の昇温制御を実行することができる。特に、特許文献2には、並列接続された複数の蓄電装置を外部充電する際の昇温制御について記載されている。
In the configurations described in
ここで、蓄電装置の昇温制御における温度上昇量は、蓄電装置の充放電電流の二乗と内部抵抗の積で示される消費電力の大きさに依存する。したがって、温度上昇量が大きい効率的な昇温制御を実現するためには、蓄電装置の充放電電流を大きくする必要がある。この点について、特許文献2に記載された昇温制御には、改善の余地がある。
Here, the temperature rise amount in the temperature rise control of the power storage device depends on the magnitude of power consumption indicated by the product of the square of the charge / discharge current of the power storage device and the internal resistance. Therefore, in order to realize efficient temperature rise control with a large temperature rise amount, it is necessary to increase the charge / discharge current of the power storage device. In this regard, there is room for improvement in the temperature rise control described in
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、並列に接続された複数の蓄電装置を搭載した電動車両において、外部充電の際における蓄電装置の昇温制御による温度上昇量を大きくすることである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a power storage device for external charging in an electric vehicle equipped with a plurality of power storage devices connected in parallel. This is to increase the amount of temperature rise by the temperature rise control.
この発明のある局面では、電動車両の充電システムは、第1および第2の電力線に対して並列に接続された複数の蓄電装置と、複数の開閉器と、充電器と、充電開閉器と、複数の開閉器、充電開閉器および充電器による複数の蓄電装置の充電を制御するための制御装置とを含む。複数の開閉器は、第1および第2の電力線の間に、複数の蓄電装置とそれぞれ直列に接続される。充電器は、第1および第2の電力線に、複数の蓄電装置の充電電力を供給するように構成される。充電開閉器は、充電器と第1および第2の電力線との間に接続される。制御装置は、複数の蓄電装置の昇温が必要である場合には、複数の蓄電装置の一部の蓄電装置を第1および第2の電力線に接続するとともに、複数の蓄電装置のうちの残りの蓄電装置を第1および第2の電力線から切り離すように複数の開閉器を制御した状態で、充電開閉器をオンして充電器からの電力を第1および第2の電力線へ供給する第1の充電期間と、第1の充電期間の後に、充電開閉器をオフするとともに、一部の蓄電装置と残りの蓄電装置のうちの少なくとも一部とを接続するように複数の開閉器を制御する第2の充電期間を設けるように、複数の蓄電装置を充電する。 In one aspect of the present invention, an electric vehicle charging system includes a plurality of power storage devices connected in parallel to the first and second power lines, a plurality of switches, a charger, a charging switch, A plurality of switches, a charging switch, and a control device for controlling charging of the plurality of power storage devices by the charger. The plurality of switches are respectively connected in series with the plurality of power storage devices between the first and second power lines. The charger is configured to supply charging power of the plurality of power storage devices to the first and second power lines. The charging switch is connected between the charger and the first and second power lines. When it is necessary to raise the temperature of the plurality of power storage devices, the control device connects a part of the power storage devices of the plurality of power storage devices to the first and second power lines, and the remaining of the plurality of power storage devices. In a state in which the plurality of switches are controlled so as to disconnect the power storage device from the first and second power lines, the charging switch is turned on to supply power from the charger to the first and second power lines. After the charging period and the first charging period, the charging switch is turned off, and the plurality of switches are controlled so as to connect a part of the power storage devices and at least a part of the remaining power storage devices. The plurality of power storage devices are charged so as to provide the second charging period.
好ましくは、制御装置は、第1および第2の充電期間の組を複数回設けるように、充電器、充電開閉器および複数の開閉器を制御する。 Preferably, the control device controls the charger, the charging switch, and the plurality of switches so that the first and second charging periods are set a plurality of times.
また好ましくは、制御装置は、第2の充電期間の終了後、複数の蓄電装置を並列に充電する第3の充電期間を設けるように、充電器、充電開閉器および複数の開閉器を制御する。 Preferably, the control device controls the charger, the charging switch, and the plurality of switches so as to provide a third charging period for charging the plurality of power storage devices in parallel after the end of the second charging period. .
さらに好ましくは、制御装置は、第1の充電期間を開始する際における複数の蓄電装置のそれぞれの温度に基づいて、第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置を選択する。 More preferably, the control device selects a part of the power storage devices to be charged in the first charging period based on the temperature of each of the plurality of power storage devices when starting the first charging period.
あるいは、さらに好ましくは、制御装置は、複数の蓄電装置のうちの、第1の充電期間を開始する際に最も温度が低い1つの蓄電装置を、第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置に選択する。 Alternatively, more preferably, the control device is configured to charge one of the plurality of power storage devices having the lowest temperature when starting the first charging period, to be charged in the first charging period. Select power storage device.
また、さらに好ましくは、制御装置は、第1の充電期間を2回目以降に実行する際には、前回の第1の充電期間で充電された蓄電装置とは異なる蓄電装置を、今回の第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置に選択する。 More preferably, when the control device executes the first charging period from the second time onward, the control device replaces the power storage device that is different from the power storage device charged in the previous first charging period with the current first time. Selected for some power storage devices to be charged in the charging period.
この発明の他の局面では、電動車両の充電制御方法であって、電動車両は、複数の開閉器をそれぞれ経由して第1および第2の電力線に対して並列に接続された複数の蓄電装置と、充電開閉器を経由して第1および第2の電力線に複数の蓄電装置の充電電力を供給するための充電器とを有する。制御方法は、複数の蓄電装置の昇温が必要である場合に、複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に選択するステップと、一部の蓄電装置を第1および第2の電力線に接続するとともに複数の蓄電装置のうちの残りの蓄電装置を第1および第2の電力線から切り離すように複数の開閉器を制御した状態で、充電開閉器をオンして充電器からの電力を第1および第2の電力線へ供給する第1の充電期間を設けるステップと、第1の充電期間の後に、充電開閉器をオフするとともに、一部の蓄電装置と残りの蓄電装置のうちの少なくとも一部とを接続するように複数の開閉器を制御する第2の充電期間を設けるステップとを含む。 In another aspect of the present invention, there is provided a charging control method for an electric vehicle, wherein the electric vehicle includes a plurality of power storage devices connected in parallel to the first and second power lines through a plurality of switches, respectively. And a charger for supplying charging power for the plurality of power storage devices to the first and second power lines via the charging switch. In the control method, when it is necessary to raise the temperature of the plurality of power storage devices, a part of the plurality of power storage devices is selected as a charging target, and the first power storage device and the second power storage device are selected. In a state where the plurality of switches are controlled so that the remaining power storage devices of the plurality of power storage devices are disconnected from the first and second power lines, the charging switch is turned on to A step of providing a first charging period for supplying power to the first and second power lines; and after the first charging period, the charging switch is turned off, and among some of the power storage devices and the remaining power storage devices Providing a second charging period for controlling the plurality of switches so as to connect at least a part of the second switch.
好ましくは、制御方法は、第1および第2の充電期間の組を複数回設けるように、充電器、充電開閉器および複数の開閉器を制御するステップをさらに含む。 Preferably, the control method further includes a step of controlling the charger, the charging switch, and the plurality of switches so that the first and second charging period sets are provided a plurality of times.
また、好ましくは、制御方法は、第2の充電期間の終了後、複数の蓄電装置を並列に充電する第3の充電期間を設けるように、充電器、充電開閉器および複数の開閉器を制御するステップをさらに含む。 Preferably, the control method controls the charger, the charging switch, and the plurality of switches so as to provide a third charging period for charging the plurality of power storage devices in parallel after the end of the second charging period. The method further includes the step of:
さらに好ましくは、選択するステップは、第1の充電期間を開始する際における複数の蓄電装置のそれぞれの温度に基づいて、第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置を選択する。 More preferably, in the selecting step, a part of the power storage devices to be charged in the first charging period is selected based on the temperature of each of the plurality of power storage devices when starting the first charging period.
また、さらに好ましくは、選択するステップは、複数の蓄電装置のうちの、第1の充電期間を開始する際に最も温度が低い1つの蓄電装置を、第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置に選択する。 More preferably, in the selecting step, one of the plurality of power storage devices that has the lowest temperature when starting the first charging period is charged in the first charging period. The power storage device is selected.
あるいは、さらに好ましくは、選択するステップは、第1の充電期間を2回目以降に実行する際には、前回の第1の充電期間で充電された蓄電装置とは異なる蓄電装置を、今回の第1の充電期間で充電される一部の蓄電装置に選択する。 Alternatively, more preferably, in the step of selecting, when the first charging period is executed for the second time or later, a power storage device different from the power storage device charged in the previous first charging period is selected. A part of the power storage devices to be charged in one charging period is selected.
この発明によれば、並列接続された複数の蓄電装置を外部搭載した電動車両において、外部充電の際における蓄電装置の昇温制御による温度上昇量を大きくすることができる。 According to the present invention, in an electrically powered vehicle externally mounted with a plurality of power storage devices connected in parallel, the amount of temperature increase due to temperature increase control of the power storage device during external charging can be increased.
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
図1は、本発明の実施の形態による電動車両の充電システムに関連する概略構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration related to a charging system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、電動車両100は、蓄電部10と、PCU(Power Control Unit)20と、モータジェネレータ30と、動力伝達ギヤ40と、駆動輪50と、制御装置60とを備える。
Referring to FIG. 1, electrically powered
制御装置60は、図示しない、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、および入出力バッファを含む電子制御ユニット(Electronic Control Unit)により構成される。制御装置60(以下、ECU60とも称する)は、電動車両100に搭載された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。
The
蓄電部10は、電力線PL1およびNL1の間に互いに並列に接続された複数の蓄電装置BU1およびBU2と、電池リレーRLB1,RLB2とを有する。
蓄電装置BU1,BU2の各々は、代表的にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。なお、電気二重層キャパシタによって、あるいは二次電池とキャパシタとの組合せによって、蓄電装置を構成してもよい。 Each of power storage devices BU1 and BU2 is typically configured by a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. Note that the power storage device may be configured by an electric double layer capacitor or a combination of a secondary battery and a capacitor.
本実施の形態では、蓄電装置としては二次電池を例示する。したがって、以下では、蓄電装置BU1,BU2について、バッテリユニットBU1,BU2とも称する。たとえば、図1の構成例において、バッテリユニットBU1,BU2は、別個の組電池によって構成される。バッテリユニットBU1,BU2は、「複数の蓄電装置」に対応する。 In this embodiment, a secondary battery is exemplified as the power storage device. Therefore, hereinafter, power storage devices BU1 and BU2 are also referred to as battery units BU1 and BU2. For example, in the configuration example of FIG. 1, the battery units BU1 and BU2 are configured by separate assembled batteries. Battery units BU1 and BU2 correspond to “a plurality of power storage devices”.
バッテリユニットBU1,BU2には、バッテリセンサBS1およびBS2がそれぞれ配置される。バッテリセンサBS1は、バッテリユニットBU1の状態量、たとえば、バッテリ電流Ib1、バッテリ電圧Vb1およびバッテリ温度Tb1を検出する。検出されたバッテリユニットBU1の状態量は、ECU60へ送出される。
Battery sensors BS1 and BS2 are arranged in battery units BU1 and BU2, respectively. Battery sensor BS1 detects a state quantity of battery unit BU1, for example, battery current Ib1, battery voltage Vb1, and battery temperature Tb1. The detected state quantity of the battery unit BU1 is sent to the
同様に、バッテリセンサBS2は、バッテリユニットBU2の状態量、たとえば、バッテリ電流Ib2、バッテリ電圧Vb2およびバッテリ温度Tb2を検出する。検出されたバッテリユニットBU2の状態量は、ECU60へ送出される。
Similarly, battery sensor BS2 detects a state quantity of battery unit BU2, for example, battery current Ib2, battery voltage Vb2, and battery temperature Tb2. The detected state quantity of the battery unit BU2 is sent to the
電池リレーRLB1は、電力線PL1およびNL1の間に、バッテリユニットBU1と直列に接続される。同様に、電池リレーRLB2は、電力線PL1およびNL1の間に、バッテリユニットBU2と直列に接続される。電池リレーRLB1,RLB2の開放(オフ)および閉成(オン)は、ECU60によって制御される。電池リレーRLB1,RLB2は、「複数の開閉器」に対応する。
Battery relay RLB1 is connected in series with battery unit BU1 between power lines PL1 and NL1. Similarly, battery relay RLB2 is connected in series with battery unit BU2 between power lines PL1 and NL1. Opening (off) and closing (on) of battery relays RLB1, RLB2 are controlled by
さらに、バッテリユニットBU1,BU2を接続した際に両者の間を流れる電流が検出できるように、電流センサCSがさらに配置される。電流センサCSによる検出値(Ibb)は、ECU60へ送出される。
Furthermore, a current sensor CS is further arranged so that a current flowing between the battery units BU1 and BU2 can be detected when the battery units BU1 and BU2 are connected. The detection value (Ibb) by the current sensor CS is sent to the
システムメインリレーSMRは、電力線PL1およびPL2の間、ならびに、電力線NL1およびNL2の間に接続される。システムメインリレーSMRの開放(オフ)および閉成(オン)は、ECU60によって制御される。
System main relay SMR is connected between power lines PL1 and PL2 and between power lines NL1 and NL2. The
システムメインリレーSMRは、車両走行時にオンされる。さらに、電池リレーRLB1および/またはRLB2のオンによって、バッテリユニットBU1および/またはBU2が、電力線PL1,NL1に接続される。車両走行時には、バッテリユニットBU1およびBU2の両方を並列接続して使用してもよいし、一方ずつを順番に使用してもよい。 System main relay SMR is turned on when the vehicle travels. Further, when battery relays RLB1 and / or RLB2 are turned on, battery units BU1 and / or BU2 are connected to power lines PL1 and NL1. When the vehicle travels, both battery units BU1 and BU2 may be connected in parallel, or one of them may be used in turn.
PCU20は、電力線PL2,NL2の直流電力を、モータジェネレータ30を駆動制御するための電力に変換する。たとえば、モータジェネレータ30は、永久磁石型の三相同期電動機で構成される。また、PCU20は、図示しない三相インバータを含むように構成される。
モータジェネレータ30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ヤ40を介して駆動輪に伝達される。電動車両100は、このトルクによって走行できる。モータジェネレータ30は、電動車両100の回生制動時には、駆動輪50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、PCU20によって蓄電部10(バッテリユニットBU1および/またはBU2)の充電電力に変換される。
The output torque of the
したがって、電動車両100は、システムメインリレーSMRと、電池リレーRLB1および/またはRLB2とのオンにより、電力線PL1,NL1に接続されたバッテリユニットBU1および/またはBU2の充放電と伴って走行することができる。
Therefore, electrically
なお、モータジェネレータ30の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ30を協調的に動作させることによって、必要な電動車両100の車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電部10(バッテリユニットBU1および/またはBU2)を充電することも可能である。
In a hybrid vehicle in which an engine (not shown) is mounted in addition to
すなわち、電動車両100は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車、燃料電池車等を含む。
That is, the
電動車両100は、さらに、外部電源200からの電力によって蓄電部10を外部充電するための構成(外部充電系)として、充電器80と、充電インレット90と、電力線PL3,PL4,NL4と、充電リレーCHRとを備える。一般的には、外部電源200は商用交流電源で構成される。
充電インレット90には、外部電源200および電動車両100を電気的に接続するための充電ケーブルの充電コネクタ205が接続される。そして、外部電源200からの電力が、充電ケーブルを介して電動車両100に伝達される。
A charging
電力線PL3は、充電インレット90および充電器80の間を電気的に接続する。電力線PL3には、交流電圧の高調波成分を除去するためのLCフィルタ(図示せず)が介挿接続されてもよい。
Power line PL3 electrically connects between charging
充電器80は、電力線PL3に伝達された、外部電源200からの交流電圧を、蓄電部10(バッテリユニットBU1および/またはBU2)を充電するための直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、電力線PL4,NL4へ出力される。このとき、電力線PL4,NL4の直流電圧は、蓄電部10(バッテリユニットBU1および/またはBU2)の充電に適した電圧レベルに制御される。充電器80は、上述のAC/DC変換が可能であれば、任意の回路構成とすることができる。
充電リレーCHRは、電力線PL4およびPL1、ならびに、電力線NL4およびNL1の間に電気的に接続される。上述のように、電力線PL1は、電池リレーRLB1,RLB2を経由して、バッテリユニットBU1,BU2に電気的に接続されている。 Charging relay CHR is electrically connected between power lines PL4 and PL1 and power lines NL4 and NL1. As described above, power line PL1 is electrically connected to battery units BU1 and BU2 via battery relays RLB1 and RLB2.
したがって、充電ケーブルによって外部電源200が電動車両100に接続されている場合には、充電器80を動作させるとともに、充電リレーCHRをオンすることによって、バッテリユニット(蓄電装置)の充電電力を電力線PL1,NL1に供給することができる。さらに、電池リレーRLB1,RLB2のオンオフによって、外部充電の対象となるバッテリユニットを選択できる。具体的には、電池リレーRLB1,RLB2の両方をオンすることによってバッテリユニットBU1,BU2を並列に外部充電できる。また、電池リレーRLB1,RLB2の一方をオンすることによってバッテリユニットBU1またはBU2の一方のみを選択的に外部充電することができる。
Therefore, when
一方、外部充電時には、システムメインリレーSMRはオフされる。これにより、オフ状態のシステムメインリレーSMRによって、電力線PL2,NL2は、充電器80および蓄電部10から電気的に切離される。したがって、PCU20を始めとする走行系機器に電圧が印加されないので、走行系機器の構成部品の耐久寿命が外部充電によって低下することを防止できる。
On the other hand, at the time of external charging, system main relay SMR is turned off. Thus, power lines PL2 and NL2 are electrically disconnected from
反対に、車両走行時には充電リレーCHRがオフされる。これにより、充電器80には電圧が印加されないので、充電器80の構成部品の寿命が低下することを防止できる。
Conversely, the charging relay CHR is turned off when the vehicle is traveling. Thereby, since a voltage is not applied to the
充電リレーCHR、システムメインリレーSMR、および、電池リレーRLB1,RLB2の各々は、代表的には、図示しない励磁回路による励磁電流の供給時に閉成(オン)する一方で、励磁電流の非供給時には開放(オフ)される電磁リレーにより構成される。但し、通電経路の導通(オン)/遮断(オフ)を制御可能な開閉器であれば、任意の回路要素を当該充電リレー、システムメインリレーもしくは電池リレーとして使用することができる。 Each of charging relay CHR, system main relay SMR, and battery relays RLB1 and RLB2 is typically closed (turned on) when excitation current is supplied by an excitation circuit (not shown), while when excitation current is not supplied. It is composed of an electromagnetic relay that is opened (turned off). However, any circuit element can be used as the charging relay, the system main relay, or the battery relay as long as it is a switch that can control conduction (ON) / interruption (OFF) of the energization path.
なお、図1に示す構成に代えて、外部電源200と電動車両100とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成としてもよい。たとえば、外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して、外部電源200から電動車両100へ電力を供給してもよい。このような外部充電を行なう場合でも、外部電源200からの供給電力を変換するための電力線PL3以降の構成は共通化できる。
Instead of the configuration shown in FIG. 1, the
ここで、蓄電装置(バッテリ)の温度特性について、図2および図3を用いて説明する。図2および図3には、蓄電装置(バッテリ)の内部抵抗の温度依存性のデータが示される。 Here, the temperature characteristics of the power storage device (battery) will be described with reference to FIGS. 2 and 3 show temperature dependency data of the internal resistance of the power storage device (battery).
図2には、バッテリのSOC(State of Charge)に対する内部抵抗の変化が、バッテリ温度毎に示される。図3には、バッテリ温度に対する内部抵抗の変化が、SOC毎に示される。 FIG. 2 shows changes in internal resistance with respect to the SOC (State of Charge) of the battery for each battery temperature. FIG. 3 shows changes in internal resistance with respect to battery temperature for each SOC.
図2および図3から、バッテリの内部抵抗は、SOCおよびバッテリ温度に依存して変化することが理解される。概略的には、低温時および低SOC時に内部抵抗が上昇する。内部抵抗が上昇すると、バッテリ内部での電圧降下および電力消費が大きくなるため、出力電圧および出力電力の確保が困難になる虞がある。 2 and 3, it is understood that the internal resistance of the battery changes depending on the SOC and the battery temperature. In general, the internal resistance increases at low temperatures and at low SOC. When the internal resistance rises, the voltage drop and power consumption inside the battery increase, which may make it difficult to secure the output voltage and output power.
外部充電時にはSOCは高められるが、厳寒時には、外部充電終了時においてもバッテリ温度が十分上昇しない可能性がある。この場合には、外部充電終了後の車両走行の際に、蓄電部10からの出力電力が制限されることにより、加速性能が低下する等の影響が生じる虞がある。したがって、バッテリ低温時、あるいは、外気温が低く外部充電中にバッテリ温度が低下する可能性がある場合には、外部充電時におけるバッテリの発熱量を増加するように、バッテリの昇温制御を実行することが好ましい。
Although the SOC is increased during external charging, the battery temperature may not be sufficiently increased even at the end of external charging during severe cold. In this case, when the vehicle travels after the end of external charging, the output power from the
したがって、本実施の形態による電動車両では、以下に説明するような外部充電時の昇温制御を実行する。 Therefore, in the electric vehicle according to the present embodiment, the temperature increase control during external charging as described below is executed.
図4は、図1に示した電動車両の充電システムにおける、外部充電時の制御処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a control processing procedure during external charging in the electric vehicle charging system shown in FIG. 1.
図4に示すフローチャートに従う一連の制御処理は、外部充電時に、ECU60によって実行される。すなわち、図4に示すフローチャートの各ステップは、ECU60によるソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実現されるものとする。
A series of control processes according to the flowchart shown in FIG. 4 are executed by the
たとえば、充電ケーブルの装着によって外部電源200からの電力が充電器80に対して供給される状態となり、かつ、ユーザ操作などによって外部充電の開始が指示されたときに、図4に示したフローチャートに従う制御処理が起動される。
For example, when the charging cable is attached, power from the
図4を参照して、ECU60は、外部充電が開始されると、まずステップS100により、昇温制御が必要であるかどうかを判定する。
Referring to FIG. 4, when external charging is started,
ステップS100の判定は、バッテリユニットBU1,BU2の少なくとも一方に昇温制御が必要であるかどうか、たとえば、バッテリ温度Tb1,Tb2が所定温度より低いか否かによって判定される。バッテリ温度が低く、昇温制御が必要であるときには、ステップS100はYES判定とされる。 The determination in step S100 is determined based on whether or not the temperature increase control is required for at least one of the battery units BU1 and BU2, for example, whether or not the battery temperatures Tb1 and Tb2 are lower than a predetermined temperature. When the battery temperature is low and temperature increase control is necessary, step S100 is determined as YES.
あるいは、ステップS100の判定に、外気温をさらに反映してもよい。たとえば、外気温が低く、外部充電中にバッテリ温度が低下することが予想される場合にも、ステップS100をYES判定とすることが好ましい。 Alternatively, the outside air temperature may be further reflected in the determination in step S100. For example, when the outside air temperature is low and the battery temperature is expected to drop during external charging, it is preferable to make the determination in step S100 as YES.
後述するように、昇温制御の実行時には、一旦バッテリユニットに充電された電力をバッテリユニット間で充放電することによって、バッテリユニットの内部抵抗による発熱量を増加させる。このため、昇温制御によって外部充電の効率は低下する。したがって、昇温制御が必要な場面に限って、ステップS100をYES判定とすることが好ましい。 As will be described later, when the temperature raising control is executed, the amount of heat generated by the internal resistance of the battery unit is increased by charging and discharging the electric power once charged in the battery unit between the battery units. For this reason, the efficiency of external charging is reduced by the temperature rise control. Therefore, it is preferable that step S100 is determined as YES only in a scene where temperature increase control is necessary.
昇温制御が不要であるとき(S100のNO判定時)には、ECU60は、ステップS200に処理を進めて、通常の外部充電を実行する。通常の外部充電では、たとえば、充電器80からの電力によって、バッテリユニットBU1,BU2を並列に充電する。この場合には、外部充電期間を通じて、充電リレーCHRおよび各電池リレーRPB1,RPB2がオンされる。そして、そして、バッテリユニットBU1またはBU2のSOCが満充電レベルに達することに応じて、外部充電を終了することができる。
When temperature increase control is not required (NO in S100),
あるいは、バッテリユニットBU1,BU2のそれぞれを単独で満充電レベルまで順番に充電することによって、通常の外部充電を実行してもよい。 Or you may perform normal external charge by charging each of battery unit BU1 and BU2 in order to a full charge level independently.
通常の外部充電によって、バッテリユニットBU1および/またはBU2のSOCが満充電レベルに達すると、ステップS200は終了されて、ECU60は、ステップS250に処理を進めて、外部充電を終了する。外部充電が終了されると、充電器80が停止されるとともに、充電リレーCHRがオフされる。
When the SOC of battery unit BU1 and / or BU2 reaches the full charge level by normal external charging, step S200 is terminated, and
一方、ECU60は、充電制御が必要と判断した場合には(S100のYES判定時)、ステップS110〜S190による昇温制御を実行する。
On the other hand, when
昇温制御が開始されると、ECU60は、まずステップS110により、バッテリユニットBU1,BU2から充電バッテリを選定する。ここでは、ステップS110によって、バッテリユニットBU1が充電バッテリに選択されたものとして説明を進める。
When the temperature raising control is started, the
図5には、昇温制御における各バッテリユニットのSOC推移が概念的に示される。図5の(a)に示されるように、昇温制御の開始時において、バッテリユニットBU1,BU2のSOCは同等であるものとする。 FIG. 5 conceptually shows the SOC transition of each battery unit in the temperature rise control. As shown in FIG. 5A, the SOCs of the battery units BU1 and BU2 are assumed to be equal at the start of the temperature raising control.
再び図4を参照して、ECU60は、ステップS120により、ステップS110で選定された充電バッテリのみを対象とした外部充電を実行する。すなわち、図1の構成において、充電リレーCHRとともに電池リレーRLB1がオンされる。一方で、電池リレーRLB2はオフされる。これにより、充電器80からの供給電力がバッテリユニットBU1に伝達される。これにより、バッテリユニットBU1が外部充電される。一方で、バッテリユニットBU2は充電されない。
Referring to FIG. 4 again, in step S120,
ECU60は、ステップS120による外部充電の充電量ΔSが、所定量S1に達したかどうかを、ステップS130により判定する。充電量ΔSが所定量S1に達するまでの間(S130のNO判定時)、ステップS120による充電バッテリのみの外部充電が継続される。ステップS130の実行中には、バッテリ電流Ib1の積算によって、充電量ΔSが逐次算出される。ステップS130によって充電バッテリが充電される期間は、「第1の充電期間」に対応する。
The
ECU60は、充電量ΔSが所定量S1に達すると(S130のYES判定時)、ステップS140により、充電バッテリの外部充電を停止する。すなわち、電池リレーRLB1がECU60によりオフされる。これにより、「第1の充電期間」が終了する。
When the charge amount ΔS reaches the predetermined amount S1 (when YES is determined in S130), the
図5の(b)に示されるように、第1の充電期間の終了時には、バッテリユニットBU1のSOCが(a)の状態からS1上昇する。一方で、バッテリユニットBU2のSOCは、(a)の状態のままである。 As shown in FIG. 5B, at the end of the first charging period, the SOC of the battery unit BU1 increases by S1 from the state of (a). On the other hand, the SOC of the battery unit BU2 remains in the state (a).
再び図4を参照して、ECU60は、ステップS140により第1の充電期間が終了すると、ステップS150に処理を進めて、バッテリ間充放電動作を実行する。具体的には、ECU60は、充電リレーCHRをオフする一方で、電池リレーRLB1,RLB2をオンする。これにより、充電バッテリであるバッテリユニットBU1と、非充電バッテリであるバッテリユニットBU2とが、充電器80が切り離された状態で、互いに接続される。すなわち、ステップS150によりバッテリ間充放電動作が実行される期間は、「第2の充電期間」に対応する。
Referring to FIG. 4 again, when the first charging period ends in step S140,
図6には、バッテリ間充放電動作時における等価回路図が示される。
図6を参照して、バッテリ電圧Vb1は、バッテリユニットBU1の開放電圧と、バッテリ電流Ib1によって内部抵抗r1に生じる電圧変化(Ib1・r1)との和で示される。一方、バッテリ電圧Vb2は、バッテリユニットBU2の開放電圧と、バッテリ電流Ib2によって内部抵抗r2に生じる電圧変化(Ib2・r2)との和で示される。
FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram during the inter-battery charge / discharge operation.
Referring to FIG. 6, battery voltage Vb1 is represented by the sum of the open circuit voltage of battery unit BU1 and the voltage change (Ib1 · r1) generated in internal resistance r1 by battery current Ib1. On the other hand, the battery voltage Vb2 is indicated by the sum of the open circuit voltage of the battery unit BU2 and the voltage change (Ib2 · r2) generated in the internal resistance r2 by the battery current Ib2.
バッテリ間充放電動作の開始時には、バッテリユニットBU1およびBU2の間に図5の(b)に示されるようなSOCの差が生じているため、Vb1>Vb2となる。したがって、バッテリユニット間の充放電電流Ibb(以下、バッテリ間電流とも称する)は、バッテリユニットBU1からバッテリユニットBU2へ流れる。すなわち、バッテリユニットBU1からの放電電流が、バッテリユニットBU2を充電するように(図6において、Ib1<0,Ib2>0となるように)、バッテリ間電流Ibbが発生する。バッテリ間電流Ibbは、バッテリユニットBU1,BU2間の電圧差ΔVおよび内部抵抗r1,r2によって決まる(Ibb=ΔV/(r1+r2))。 At the start of the inter-battery charging / discharging operation, the SOC difference as shown in FIG. 5B is generated between the battery units BU1 and BU2, so that Vb1> Vb2. Therefore, charging / discharging current Ibb between battery units (hereinafter also referred to as inter-battery current) flows from battery unit BU1 to battery unit BU2. That is, the inter-battery current Ibb is generated so that the discharge current from the battery unit BU1 charges the battery unit BU2 (so that Ib1 <0, Ib2> 0 in FIG. 6). The inter-battery current Ibb is determined by the voltage difference ΔV between the battery units BU1 and BU2 and the internal resistances r1 and r2 (Ibb = ΔV / (r1 + r2)).
図7には、バッテリ間充放電動作時における電流および電圧の概念的な波形図が示される。 FIG. 7 shows a conceptual waveform diagram of current and voltage during the charge / discharge operation between batteries.
図7を参照して、バッテリ間の電圧差ΔVは、充放電動作の開始時に最大である。このときの電圧差ΔVは、第1の充電期間における充電量(S1)に応じた電圧である。電圧差ΔVに応じたバッテリ間電流Ibbにより、第1の充電期間でバッテリユニットBU1に充電された電荷が、バッテリユニットBU2に移動する。すなわち、第1の充電期間での充電バッテリ(バッテリユニットBU1)が放電される一方で、第1の期間での非充電バッテリ(バッテリユニットBU2)が充電されるように、バッテリ間充放電が実行される。 Referring to FIG. 7, the voltage difference ΔV between the batteries is maximum at the start of the charge / discharge operation. The voltage difference ΔV at this time is a voltage corresponding to the charge amount (S1) in the first charging period. Due to the inter-battery current Ibb corresponding to the voltage difference ΔV, the charge charged in the battery unit BU1 during the first charging period moves to the battery unit BU2. That is, charging / discharging between batteries is performed so that the charging battery (battery unit BU1) in the first charging period is discharged while the non-charging battery (battery unit BU2) in the first period is charged. Is done.
バッテリ間充放電の進行に応じて、電圧差ΔVおよびバッテリ間電流Ibbは減衰する。そして、Vb1=Vb2(ΔV=0)となると、充放電が完全に完了して、バッテリ間電流Ibb=0となる。たとえば、Ibbが零近傍の所定の判定電流Ithよりも低くなると、Vb1およびVb2がほぼ等しくなったと判定して、バッテリ間充放電動作を終了することができる。 The voltage difference ΔV and the inter-battery current Ibb are attenuated as the charging / discharging between the batteries progresses. When Vb1 = Vb2 (ΔV = 0), charging / discharging is completely completed, and the inter-battery current Ibb = 0. For example, when Ibb becomes lower than a predetermined determination current Ith near zero, it is determined that Vb1 and Vb2 are substantially equal, and the inter-battery charge / discharge operation can be terminated.
あるいは、バッテリ間電流Ibbが小さくなると、バッテリ間充放電による発熱量も低下する。一方、バッテリ間電流Ibbが零まで減衰するには、ある程度の時間を要する。したがって、外部充電の長期化を避けるために、昇温効果が低くなるレベルまでバッテリ間電流Ibbが低下するのに応じて、バッテリ間充放電動作を終了してもよい。この際には、判定電流Ithは、第1の充電期間における充電電流、あるいは、各バッテリユニットの並列充電時における充電電流(たとえば、第1の充電期間における充電電流をバッテリユニットの個数で除算した電流値)に対応させて設定することができる。 Alternatively, when the inter-battery current Ibb decreases, the amount of heat generated by charging / discharging between the batteries also decreases. On the other hand, it takes some time for the inter-battery current Ibb to decay to zero. Therefore, in order to avoid prolonged external charging, the inter-battery charging / discharging operation may be terminated as the inter-battery current Ibb decreases to a level at which the temperature rise effect becomes low. At this time, the determination current Ith is the charging current in the first charging period or the charging current during parallel charging of each battery unit (for example, the charging current in the first charging period is divided by the number of battery units). (Current value) can be set.
バッテリ間充放電動作(第2の充電期間)の終了時に、図5の(c)に示されるように、バッテリユニットBU1およびBU2のSOCはほぼ等しくなっている。 At the end of the inter-battery charging / discharging operation (second charging period), as shown in FIG. 5C, the SOCs of the battery units BU1 and BU2 are substantially equal.
なお、上述のように、バッテリ間電流Ibbの最大値は、バッテリ間充放電動作の開始時におけるΔV、すなわち、第1の充電期間における充電量(すなわち、所定量S1)によって決まる。したがって、ステップS130での所定量S1は、バッテリ間電流Ibbが過大とならないように決定される。たとえば、部品に許容される上限電流値をImaxとすると、下記(1)式となるように、ΔVの上限値ΔVmaxを決める必要がある。 As described above, the maximum value of the inter-battery current Ibb is determined by ΔV at the start of the inter-battery charge / discharge operation, that is, the charge amount in the first charging period (that is, the predetermined amount S1). Therefore, the predetermined amount S1 in step S130 is determined so that the inter-battery current Ibb does not become excessive. For example, if the upper limit current value allowed for the component is Imax, it is necessary to determine the upper limit value ΔVmax of ΔV so that the following equation (1) is obtained.
ΔVmax<Imax・(r1+r2) …(1)
そして、バッテリユニットの特性を考慮して、ΔVmaxを生じさせるSOC差に対応するように、第1の充電期間における充電量S1を決定することができる。
ΔVmax <Imax · (r1 + r2) (1)
Then, in consideration of the characteristics of the battery unit, the charge amount S1 in the first charging period can be determined so as to correspond to the SOC difference that causes ΔVmax.
なお、式(1)における、内部抵抗値(r1+r2)については、図2および図3の特性を反映して予めマップを作成するとともに、第1の充電期間におけるバッテリ温度等によって当該マップを参照することによって求めることができる。あるいは、直前の車両走行時、あるいは、外部充電時におけるバッテリ電流Ib1,Ib2およびバッテリ電圧Vb1,Vb2に基づいて、r1およびr2を算出することも可能である。すなわち、ステップS130での所定量S1は、固定値とするのではなく、第1の充電期間の開始時あるいは期間中に、バッテリユニットBU1,BU2の状態に応じて、可変に設定することが好ましい。あるいは、S130において、バッテリ電圧Vb1,Vb2の電圧差ΔVと上記ΔVmaxとの比較に基づいて、第1の充電期間を終了するか否かを判定してもよい。 As for the internal resistance value (r1 + r2) in equation (1), a map is created in advance reflecting the characteristics of FIGS. 2 and 3, and the map is referred to based on the battery temperature and the like in the first charging period. Can be determined by Alternatively, it is possible to calculate r1 and r2 based on the battery currents Ib1 and Ib2 and the battery voltages Vb1 and Vb2 when the vehicle travels immediately before or during external charging. That is, the predetermined amount S1 in step S130 is not set to a fixed value, but is preferably set variably according to the state of the battery units BU1 and BU2 at the start or during the first charging period. . Alternatively, in S130, whether or not to end the first charging period may be determined based on a comparison between the voltage difference ΔV between the battery voltages Vb1 and Vb2 and the ΔVmax.
再び図4を参照して、ECU60は、ステップS150によるバッテリ間充放電動作中、ステップS160により、バッテリ間電流Ibbと判定電流Ithとを比較する。そして、Ibb<Ithとなるまでの間(S160のNO判定時)には、ステップS150が繰返し実行される。
Referring to FIG. 4 again,
一方で、ECU60は、Ibb<Ithとなると(S160のYES判定時)、バッテリ間充放電動作を終了する。さらに、ECU60は、ステップS170により、バッテリユニットBU1および/またはBU2の満充電までのSOC不足量を、所定量S1と比較する。この所定量S1は、ステップS130でのS1と共通である。したがって、上述のように、バッテリユニットBU1,BU2の状態に応じて可変に設定することが好ましい。厳密には、バッテリユニットBU1,BU2のSOCのうちの高い方の値を所定量S1と比較することが好ましい。
On the other hand, when Ibb <Ith (YES in S160),
ECU60は、SOC不足量が所定量S1より小さいとき(S170のYES判定時)には、昇温制御を終了してステップS180に処理を進める。
When the SOC shortage amount is smaller than predetermined amount S1 (when YES is determined in S170),
ECU60は、ステップS180では、各バッテリユニットBU1,BU2を並列に充電する。すなわち、充電リレーCHRおよび電池リレーRLB1,RLB2の各々をオンすることにより、充電器80からの電力によって、全てのバッテリユニットBU1,BU2が並列に充電される。ステップS180による並列充電が実行される期間は、「第3の充電期間」に対応する。
In step S180, the
そして、ECU60は、バッテリユニットBU1,BU2のいずれかが満充電状態となると(S190のYES判定時)、ECU60は、ステップS250に処理を進めて、外部充電を終了する。
Then, when either battery unit BU1 or BU2 is fully charged (when YES is determined in S190),
一方で、ECU60は、バッテリ間充放電動作(第2の充電期間)の終了時におけるSOC不足量が所定量S1よりも小さいとき(S170のNO判定時)には、ステップS110に処理を戻して、ステップS110〜S170の処理を再度実行する。
On the other hand, when the SOC shortage amount at the end of the inter-battery charge / discharge operation (second charging period) is smaller than the predetermined amount S1 (NO determination in S170), the
このとき、ステップS110によって、複数のバッテリユニットのうちの最もバッテリ温度が低いものを充電バッテリに選定することができる。あるいは、前回の第1の充電期間における充電バッテリとは異なるバッテリユニットが充電バッテリに選定されるように、ステップS110による処理を構成してもよい。また、電池リレーRLB1,RLB2のオンオフ回数を減少するために、前回の第1の充電期間における充電バッテリの温度が、他のバッテリユニットの温度よりも所定値以上高くなったときに、充電バッテリを切り替えるようにしてもよい。すなわち、ステップS110では、昇温制御を効率化する観点から、充電バッテリを任意に選定できる。 At this time, at step S110, the battery unit having the lowest battery temperature among the plurality of battery units can be selected as the charging battery. Or you may comprise the process by step S110 so that the battery unit different from the charge battery in the last 1st charge period may be selected as a charge battery. Further, in order to reduce the number of times the battery relays RLB1 and RLB2 are turned on and off, when the temperature of the charging battery in the previous first charging period becomes higher than the temperature of the other battery units by a predetermined value or more, You may make it switch. That is, in step S110, a charging battery can be arbitrarily selected from the viewpoint of improving the temperature rise control efficiency.
これにより、図5の(d)に示されるように、バッテリユニットBU1,BU2の一方が、再度、図5の(b)と同様に充電される第1の充電期間が再度設けられる。その後、図5の(c)と同様に、2回目の第1の充電期間での充電電力を用いてバッテリ間充放電動作が実行される。このように、第1および第2の充電期間の組が再度設けられる。 Thereby, as shown in FIG. 5D, the first charging period in which one of the battery units BU1 and BU2 is charged again in the same manner as in FIG. 5B is provided again. Thereafter, similarly to (c) of FIG. 5, the inter-battery charging / discharging operation is performed using the charging power in the second first charging period. Thus, the set of the 1st and 2nd charging period is provided again.
上述した、ステップS110〜S170による昇温制御は、ステップS170がYES判定とされるまで繰り返し実行される。 The above-described temperature increase control in steps S110 to S170 is repeatedly executed until step S170 is determined to be YES.
なお、ステップS170では、ステップS130と同様に、バッテリ電圧に基づく判定を実行することも可能である。たとえば、各バッテリユニットBU1,BU2について、満充電状態におけるバッテリ電圧に対する電圧不足量と上記ΔVmaxとの比較によって、ステップS170の判定を実行することができる。 In step S170, as in step S130, determination based on the battery voltage can be executed. For example, for each battery unit BU1, BU2, the determination in step S170 can be executed by comparing the amount of voltage shortage with respect to the battery voltage in the fully charged state and the above ΔVmax.
以上説明したように、本実施の形態による電動車両の充電システムによれば、一部のバッテリユニットのみを充電する第1の充電期間と、バッテリ間充放電動作を実行する第2の充電期間との組を設けるように、外部充電が実行される。これにより、第1の充電期間での充電電流が、並列充電時よりも大きくなるため、充電バッテリの発熱量が大きくなる。そして、第2の充電期間では、バッテリ間の充放電によって充電バッテリおよび非充電バッテリの両方の温度を上昇することができる。このとき、非充電バッテリが第1の充電期間では充電されていないため、バッテリ間電流Ibbを大きくすることができるので、発熱量を大きくすることができる。この結果、昇温制御によるバッテリ(蓄電装置)の温度上昇量が増大するので、昇温制御を効率的に実行できる。 As described above, according to the charging system for an electric vehicle according to the present embodiment, the first charging period in which only a part of the battery units is charged, and the second charging period in which the inter-battery charging / discharging operation is performed. External charging is performed so as to provide the set. Thereby, since the charging current in the first charging period becomes larger than that in parallel charging, the amount of heat generated by the charging battery increases. And in a 2nd charge period, the temperature of both a charging battery and a non-charging battery can be raised by charging / discharging between batteries. At this time, since the non-charged battery is not charged in the first charging period, the inter-battery current Ibb can be increased, so that the heat generation amount can be increased. As a result, the temperature rise amount of the battery (power storage device) due to the temperature rise control is increased, so that the temperature rise control can be executed efficiently.
(変形例)
図1では、2個のバッテリユニットBU1,BU2が並列に接続された蓄電部10の構成について説明した。
(Modification)
In FIG. 1, the configuration of the
しかしながら、本発明の実施の形態による昇温制御を含む外部充電の適用は、図1の例に限定されるものではない。たとえば、n個(n:3以上の自然数)のバッテリユニットBU1〜BUnを並列接続した構成に対しても、同様の外部充電を適用可能である。 However, application of external charging including temperature increase control according to the embodiment of the present invention is not limited to the example of FIG. For example, the same external charging can be applied to a configuration in which n (n: natural number of 3 or more) battery units BU1 to BUn are connected in parallel.
図8は、本発明の実施の形態の変形例による蓄電部の構成を説明するブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a power storage unit according to a modification of the embodiment of the present invention.
図8を参照して、本発明の実施の形態の変形例による電動車両の充電システムでは、図1に示した蓄電部10に代えて、蓄電部10♯が搭載される。蓄電部10♯は、電力線PL1,NL1の間に並列接続されたn個のバッテリユニットBU1〜BUnを有する。
Referring to FIG. 8, in a charging system for an electric vehicle according to a modification of the embodiment of the present invention,
バッテリユニットBU1〜BUnのそれぞれには、バッテリセンサBS1〜BSnが設けられている。バッテリセンサBS1〜BSnは、バッテリユニットBU1〜BUnの状態量(バッテリ電流、バッテリ電圧およびバッテリ温度)をそれぞれ検出する。さらに、電力線PL1およびNL1の間に、バッテリユニットBU1〜BUnとそれぞれ直列に、電池リレーRLB1〜RLBnが接続されている。 Battery sensors BS1 to BSn are provided in each of the battery units BU1 to BUn. Battery sensors BS1 to BSn detect state quantities (battery current, battery voltage, and battery temperature) of battery units BU1 to BUn, respectively. Furthermore, battery relays RLB1 to RLBn are connected in series with battery units BU1 to BUn between power lines PL1 and NL1, respectively.
さらに、n個のバッテリユニットBU1〜BUnに対して、バッテリ間充放電動作時のバッテリ間電流を検出するために、(n−1)個の電流センサCS1〜CSn−1の配置が必要となることが理解される。
Furthermore, in order to detect the inter-battery current during the inter-battery charging / discharging operation with respect to the n battery units BU1 to BUn, it is necessary to arrange (n−1) current sensors CS1 to
図8の蓄電部10♯においても、電池リレーRLB1〜RLBnの一部のみをオンすることによって、バッテリユニットBU1〜BUnのうちの一部のみを充電バッテリに選定した「第1の充電期間」を設けることができる。さらに、電池リレーRLB1〜RLBnの全てをオンすることによって、第1の充電期間での充電バッテリおよび非充電バッテリの間で充放電を実行できる。すなわち、「第2の充電期間」を設けることができる。
Also in
したがって、図4に示したフローチャートに従う制御処理を、図8に示した蓄電部10♯の外部充電にも適用できる。この際には、ステップS110における第1の充電期間での充電バッテリの選定および、ステップS150におけるバッテリ間充放電動作の対象となる非充電バッテリの選定について、n個のバッテリユニットからの選定となる点に考慮する必要がある。
Therefore, the control processing according to the flowchart shown in FIG. 4 can also be applied to external charging of
なお、上述のように、充放電電流を大きくすることが昇温制御における温度上昇量の増大につながる。したがって、第1の充電期間における充電バッテリの個数は少なくすることが好ましい。また、第2の充電期間においても、第1の充電期間での非充電バッテリの一部の全てではなく一部のみをバッテリ間充放電の対象とすることも可能である。 As described above, increasing the charge / discharge current leads to an increase in the amount of temperature increase in the temperature increase control. Therefore, it is preferable to reduce the number of charging batteries in the first charging period. In the second charging period, it is also possible to charge not only a part of the non-charged battery but a part of the non-charging battery in the first charging period.
図1および図8の構成に共通して、第1の充電期間では、複数のバッテリユニットのうちの一部のみが充電されるとともに、第2の充電期間では、第1の充電期間での非充電バッテリの少なくとも一部が、第1の充電期間での充電バッテリと接続される。このような第1および第2の充電期間の組を、全てのバッテリユニットのSOCが満充電近傍となるまで繰り返し設けることにより、温度上昇量が大きい効率的な昇温制御が実現される。 In common with the configurations of FIGS. 1 and 8, only a part of the plurality of battery units is charged in the first charging period, and in the second charging period, the non-charging in the first charging period is not performed. At least a part of the charging battery is connected to the charging battery in the first charging period. By repeatedly providing such a set of the first and second charging periods until the SOCs of all the battery units are close to full charge, efficient temperature rise control with a large temperature rise is realized.
このように、任意の複数個のバッテリユニット(蓄電装置)が並列に接続された構成に対しても、本実施の形態による昇温制御を含む外部充電の制御処理手順を適用することが可能である。 Thus, it is possible to apply the external charging control processing procedure including the temperature increase control according to the present embodiment to a configuration in which a plurality of arbitrary battery units (power storage devices) are connected in parallel. is there.
なお、本実施の形態において、車両駆動系の構成は、図1の例示に限定されるものではない。すなわち、上述したように、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の走行用電動機を搭載した電動車両のうち、並列接続された複数の蓄電装置を車両外部の電源によって充電する構成を有するものについて、本発明を共通に適用することができる。また、走行用電動機の個数についても、特に限定されるものではない。 In the present embodiment, the configuration of the vehicle drive system is not limited to the illustration of FIG. That is, as described above, among electric vehicles equipped with a traveling electric motor such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle, a configuration in which a plurality of power storage devices connected in parallel is charged by a power source outside the vehicle. The present invention can be applied in common. Also, the number of electric motors for traveling is not particularly limited.
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て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.
本発明は、並列接続された複数の蓄電装置を搭載した電動車両の外部充電に適用することができる。 The present invention can be applied to external charging of an electric vehicle equipped with a plurality of power storage devices connected in parallel.
10 蓄電部、30 モータジェネレータ、40 動力伝達ギヤ、50 駆動輪、60 制御装置、80 充電器、90 充電インレット、100 電動車両、200 外部電源、205 充電コネクタ、BS1,BS2〜BSn バッテリセンサ、BU1,BU2〜BUn バッテリユニット(蓄電装置)、CHR 充電リレー、CS,CS1〜CSn 電流センサ、Ib1,Ib2 バッテリ電流、Ibb バッテリ間電流(バッテリ間充放電動作)、Ith 判定電流、NL1,NL4,PL1〜PL4 電力線、RLB1,RLB2〜RLBn 電池リレー、SMR システムメインリレー、Tb1,Tb2 バッテリ温度、Vb1,Vb2 バッテリ電圧、r1,r2 内部抵抗。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1および第2の電力線の間に、前記複数の蓄電装置とそれぞれ直列に接続された複数の開閉器と、
前記第1および第2の電力線に、前記複数の蓄電装置の充電電力を供給するための充電器と、
前記充電器と前記第1および第2の電力線との間に接続された充電開閉器と、
前記複数の開閉器、前記充電開閉器および前記充電器による前記複数の蓄電装置の充電を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数の蓄電装置の充電時に昇温が必要である場合には、前記複数の蓄電装置の一部の蓄電装置を前記第1および第2の電力線に接続するとともに、前記複数の蓄電装置のうちの残りの蓄電装置を前記第1および第2の電力線から切り離すように前記複数の開閉器を制御した状態で、前記充電開閉器をオンして前記充電器からの電力を前記第1および第2の電力線へ供給する第1の充電期間と、前記第1の充電期間の後に、前記充電開閉器をオフするとともに、前記一部の蓄電装置と前記残りの蓄電装置のうちの少なくとも一部とを接続するように前記複数の開閉器を制御する第2の充電期間との組を設けるように、前記複数の蓄電装置を充電する、電動車両の充電システム。 A plurality of power storage devices connected in parallel to the first and second power lines;
A plurality of switches connected in series with the plurality of power storage devices, respectively, between the first and second power lines;
A charger for supplying charging power of the plurality of power storage devices to the first and second power lines;
A charge switch connected between the charger and the first and second power lines;
A control device for controlling charging of the plurality of power storage devices by the plurality of switches, the charging switch, and the charger;
The controller is configured to connect a part of the plurality of power storage devices to the first and second power lines when the temperature needs to be increased when charging the plurality of power storage devices, and In a state where the plurality of switches are controlled so that the remaining power storage devices of the power storage devices are disconnected from the first and second power lines, the charging switch is turned on to supply the power from the charger. After the first charging period supplied to the first and second power lines, and after the first charging period, the charging switch is turned off, and among the part of the power storage devices and the remaining power storage devices A charging system for an electric vehicle that charges the plurality of power storage devices so as to provide a pair with a second charging period for controlling the plurality of switches so as to connect at least a part thereof.
前記複数の蓄電装置の充電時に昇温が必要である場合に、前記複数の蓄電装置のうちの一部の蓄電装置を充電対象に選択するステップと、
前記一部の蓄電装置を前記第1および第2の電力線に接続するとともに前記複数の蓄電装置のうちの残りの蓄電装置を前記第1および第2の電力線から切り離すように前記複数の開閉器を制御した状態で、前記充電開閉器をオンして前記充電器からの電力を前記第1および第2の電力線へ供給する第1の充電期間を設けるステップと、
前記第1の充電期間の後に、前記充電開閉器をオフするとともに、前記一部の蓄電装置と前記残りの蓄電装置のうちの少なくとも一部とを接続するように前記複数の開閉器を制御する第2の充電期間を設けるステップとを備える、電動車両の充電制御方法。 A plurality of power storage devices connected in parallel to the first and second power lines via a plurality of switches, respectively, and the plurality of power storages to the first and second power lines via a charging switch A charging control method for an electric vehicle having a charger for supplying charging power of the device,
Selecting a part of the plurality of power storage devices to be charged when charging is required when charging the plurality of power storage devices; and
The plurality of switches are connected to connect the partial power storage devices to the first and second power lines and to disconnect the remaining power storage devices of the plurality of power storage devices from the first and second power lines. In a controlled state, providing a first charging period for turning on the charging switch and supplying power from the charger to the first and second power lines;
After the first charging period, the charging switches are turned off, and the plurality of switches are controlled to connect the part of the power storage devices and at least a part of the remaining power storage devices. And a step of providing a second charging period.
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