JP2014060838A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、給電システムに関する。 The present invention relates to a power feeding system.
従来、例えば、燃料電池と蓄電池と第1のDC−DCコンバータとを備える燃料電池車に対して、第2のDC−DCコンバータとインバータとを備える定置電源システムを着脱可能とし、燃料電池と蓄電池との間に配置された第1のDC−DCコンバータの蓄電装置側の出力端から第2のDC−DCコンバータを介してインバータへと電力を供給する電力供給システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, a stationary power supply system including a second DC-DC converter and an inverter can be attached to and detached from a fuel cell vehicle including a fuel cell, a storage battery, and a first DC-DC converter. There is known a power supply system that supplies power from the output terminal on the power storage device side of the first DC-DC converter disposed between the inverter and the inverter via the second DC-DC converter (for example, Patent Document 1).
ところで、上記従来技術に係る電力供給システムによれば、定置電源システムのインバータに対する印加電圧は、第2のDC−DCコンバータによって制御されており、第2のDC−DCコンバータを備えることによって定置電源システムの構成が複雑化するという問題が生じる。
さらに、電力供給システムの全体として、2つの第1および第2のDC−DCコンバータで電圧変換動作を行なっており、電圧変換に伴うエネルギー損失が増大し、電力供給の効率が低下してしまうという問題が生じる。
By the way, according to the power supply system according to the related art, the voltage applied to the inverter of the stationary power supply system is controlled by the second DC-DC converter, and the stationary power supply is provided by including the second DC-DC converter. There arises a problem that the system configuration becomes complicated.
Furthermore, as a whole of the power supply system, the voltage conversion operation is performed by the two first and second DC-DC converters, so that the energy loss accompanying the voltage conversion increases and the efficiency of power supply decreases. Problems arise.
また、上記従来技術に係る電力供給システムにおいて、第2のDC−DCコンバータは省略可能とされているが、この場合、定置電源システムのインバータには燃料電池車の蓄電池の出力電圧が印加されるだけである。
これにより、例えば、燃料電池車の状態などに応じて蓄電池の出力電圧がインバータの動作可能電圧範囲から逸脱している場合には、インバータの適正な動作が困難になる、あるいは、インバータの動作効率が著しく低下してしまう虞がある。
Further, in the power supply system according to the above-described prior art, the second DC-DC converter can be omitted. In this case, the output voltage of the storage battery of the fuel cell vehicle is applied to the inverter of the stationary power supply system. Only.
Thereby, for example, when the output voltage of the storage battery deviates from the operable voltage range of the inverter according to the state of the fuel cell vehicle, etc., the proper operation of the inverter becomes difficult, or the operating efficiency of the inverter May be significantly reduced.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、外部給電回路の構成が複雑化することを防止しつつ所望の給電効率を確保することが可能な給電システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power feeding system capable of ensuring desired power feeding efficiency while preventing the configuration of an external power feeding circuit from becoming complicated.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1の発明に係る給電システムは、電動車両(例えば、実施の形態での燃料電池車両11)と、該電動車両に着脱可能な外部給電回路(例えば、実施の形態でのインバータ装置12)と、を備える給電システムであって、前記電動車両は、電源(例えば、実施の形態での燃料電池スタック21)と、蓄電装置(例えば、実施の形態でのバッテリ22)と、前記電源と前記蓄電装置との間で電圧変換可能な電圧変換装置(例えば、実施の形態での電圧調整器23)と、前記外部給電回路の要求電圧を取得する要求電圧取得手段(例えば、実施の形態でのECU61)と、制御手段(例えば、実施の形態でのECU61)と、を備え、前記外部給電回路は、前記電圧変換装置と前記蓄電装置との間に接続可能であり、前記制御手段は、前記蓄電装置の残容量と出力電圧との対応関係の情報を記憶しており、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧取得手段によって取得された前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御する。
In order to solve the above problems and achieve the object, a power feeding system according to a first invention of the present invention is an electric vehicle (for example, the
さらに、本発明の第2の発明に係る給電システムでは、前記要求電圧取得手段は、前記要求電圧を推定によって取得可能であり、前記制御手段は、前記電動車両の走行時に許容される前記残容量の設定範囲内において、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御する。 Further, in the power supply system according to the second aspect of the present invention, the required voltage acquisition means can acquire the required voltage by estimation, and the control means is capable of acquiring the remaining capacity that is allowed when the electric vehicle is traveling. Within the set range, the remaining capacity of the power storage device is controlled such that the output voltage of the power storage device matches the required voltage.
さらに、本発明の第3の発明に係る給電システムでは、前記要求電圧取得手段は、前記要求電圧を前記外部給電回路から取得可能であり、前記制御手段は、前記電動車両から前記外部給電回路への電力供給時に許容される前記残容量の設定範囲内において、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給電システム。 Furthermore, in the power supply system according to the third aspect of the present invention, the required voltage acquisition means can acquire the required voltage from the external power supply circuit, and the control means transmits the electric vehicle to the external power supply circuit. 2. The remaining capacity of the power storage device is controlled so that an output voltage of the power storage device matches the required voltage within a set range of the remaining capacity allowed when power is supplied. Or the electric power feeding system of Claim 2.
さらに、本発明の第4の発明に係る給電システムは、前記蓄電装置の出力電圧を検出する電圧検出手段(例えば、実施の形態でのバッテリ電圧センサ75)と、前記外部給電回路の所定の動作電圧範囲を取得する電圧範囲取得手段(例えば、実施の形態でのECU61)と、を備え、前記制御手段は、前記電動車両に前記外部給電回路が接続されているときに、前記電圧検出手段によって取得された前記蓄電装置の出力電圧が前記電圧範囲取得手段によって取得された前記動作電圧範囲から逸脱している場合には、前記電動車両から前記外部給電回路への電力供給を禁止し、前記蓄電装置の出力電圧が前記動作電圧範囲内に至るようにして前記蓄電装置の残容量を制御した後に、前記電力供給を実行する。
Furthermore, a power supply system according to a fourth aspect of the present invention includes a voltage detection unit (for example,
さらに、本発明の第5の発明に係る給電システムは、前記蓄電装置から電力が供給可能な電気負荷(例えば、実施の形態での補機類)を備え、前記制御手段は、前記電圧変換装置によって前記電源の出力電力を制御することによって、あるいは、前記電気負荷の消費電力を制御することによって、前記蓄電装置の残容量を制御する。 Furthermore, a power supply system according to a fifth aspect of the present invention includes an electrical load (for example, auxiliary equipment in an embodiment) capable of supplying power from the power storage device, and the control means includes the voltage conversion device. The remaining capacity of the power storage device is controlled by controlling the output power of the power supply by controlling the power consumption of the electric load.
本発明の第1の発明に係る給電システムによれば、電動車両に搭載された制御手段による制御によって、外部給電回路に印加される蓄電装置の出力電圧を、外部給電回路の要求電圧に一致させることができ、外部給電回路の構成が複雑化することを防止することができる。
さらに、例えば電動車両の状態の変化などに応じて蓄電装置の残容量が変化する場合であっても、制御手段による残容量の制御によって、外部給電回路の所望の給電効率および給電可能時間を確保することができる。
According to the power supply system of the first aspect of the present invention, the output voltage of the power storage device applied to the external power supply circuit is matched with the required voltage of the external power supply circuit by the control by the control means mounted on the electric vehicle. Therefore, the configuration of the external power feeding circuit can be prevented from becoming complicated.
Furthermore, even when the remaining capacity of the power storage device changes depending on, for example, changes in the state of the electric vehicle, the desired power supply efficiency and power supply time of the external power supply circuit are ensured by controlling the remaining capacity by the control means. can do.
本発明の第2の発明に係る給電システムによれば、例えば蓄電装置の出力電圧を外部給電回路の要求電圧に一致させるためだけに蓄電装置の残容量に対する特別な制御を行なう必要無しに、電動車両の走行中に実行される適宜の残容量の制御などにおいて、電動車両の所望の走行状態を確保しつつ蓄電装置の出力電圧を外部給電回路の要求電圧に一致させることができる。
これにより、例えば電動車両の走行を停止した後に直ちに電動車両から外部給電回路への電力供給を開始することができ、外部給電回路による給電を迅速に開始することができる。
According to the power supply system of the second aspect of the present invention, for example, electric power can be output without having to perform special control on the remaining capacity of the power storage device only to match the output voltage of the power storage device with the required voltage of the external power supply circuit. In the control of an appropriate remaining capacity executed while the vehicle is traveling, the output voltage of the power storage device can be matched with the required voltage of the external power feeding circuit while ensuring a desired traveling state of the electric vehicle.
Thus, for example, power supply from the electric vehicle to the external power supply circuit can be started immediately after the traveling of the electric vehicle is stopped, and power supply by the external power supply circuit can be started quickly.
本発明の第3の発明に係る給電システムによれば、電動車両に外部給電回路が接続されたときに蓄電装置の出力電圧と外部給電回路の要求電圧とが異なる場合であっても、電動車両から外部給電回路への電力供給を開始して電力供給の実行を維持しつつ、出力電圧を要求電圧に一致させることができる。
これにより、例えば要求電圧が異なる複数の外部給電回路に対応して、電動車両から効率よく電力を供給することができ、電動車両の汎用性および利便性を向上させることができる。
According to the power supply system of the third aspect of the present invention, even when the output voltage of the power storage device and the required voltage of the external power supply circuit are different when the external power supply circuit is connected to the electric vehicle, the electric vehicle The output voltage can be matched with the required voltage while starting the power supply from the power supply to the external power supply circuit and maintaining the execution of the power supply.
Thereby, for example, power can be efficiently supplied from the electric vehicle in correspondence with a plurality of external power supply circuits having different required voltages, and the versatility and convenience of the electric vehicle can be improved.
本発明の第4の発明に係る給電システムによれば、外部給電回路の適正な動作が困難になること、あるいは外部給電回路の動作効率が著しく低下することを防止することができる。 According to the power feeding system of the fourth aspect of the present invention, it is possible to prevent the proper operation of the external power feeding circuit from becoming difficult or the operating efficiency of the external power feeding circuit from being significantly reduced.
本発明の第5の発明に係る給電システムによれば、電源から蓄電装置への充電量あるいは蓄電装置から電気負荷への放電量を制御することによって、蓄電装置の残容量を容易に制御することができる。 According to the power feeding system of the fifth aspect of the present invention, the remaining capacity of the power storage device can be easily controlled by controlling the amount of charge from the power source to the power storage device or the amount of discharge from the power storage device to the electrical load. Can do.
以下、本発明の一実施形態に係る給電システムについて添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態による給電システム10は、例えば図1に示すように、燃料電池車両11と、この燃料電池車両11とは別体に設けられたインバータ装置12と、を備えて構成され、外部の交流機器などの外部負荷13に対して電力を供給する。
A
燃料電池車両11は、例えば、車両後部のトランクルーム内などに、燃料電池車両11の電源に接続された給電口11aを備え、インバータ装置12をトランクルーム内などに搭載可能である。
インバータ装置12は、例えば、燃料電池車両11に設けられた給電口11aに着脱可能に嵌合される給電コネクタ12aを備えている。
給電コネクタ12aは、例えば、給電口11aに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。
The
The
The
燃料電池車両11とインバータ装置12とは、燃料電池車両11の給電口11aにインバータ装置12の給電コネクタ12aが嵌合され、この嵌合に伴って給電口11aの複数の端子に給電コネクタ12aの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。
In the
また、インバータ装置12は、例えば、外部負荷13を電気的に接続可能な電力出力部12bを備え、給電コネクタ12aから入力された燃料電池車両11の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部12bから外部負荷13に供給可能である。
The
燃料電池車両11は、例えば、燃料電池スタック21と、バッテリ22と、電圧調整器(VCU)23と、走行用モータ24と、パワードライブユニット(PDU)25と、エアポンプ26と、エアポンプ用インバータ(APINV)27と、ダウンバータ(DV)28と、12Vバッテリ29と、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31と、外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33と、制御装置34と、を備えて構成されている。
The
燃料電池スタック21は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極(アノード)と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極(カソード)とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
The
燃料電池スタック21のカソードには酸素を含む酸化剤ガス(反応ガス)である空気がエアポンプ26から供給可能であり、アノードには水素を含む燃料ガス(反応ガス)が高圧の水素タンク(図示略)などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
Air, which is an oxidant gas (reaction gas) containing oxygen, can be supplied from the
Then, during the supply of the reaction gas, hydrogen ionized by the catalytic reaction on the anode catalyst of the anode moves to the cathode through the moderately humidified solid polymer electrolyte membrane, and the electrons generated along with this movement Is taken out to an external circuit to generate DC power. At this time, at the cathode, hydrogen ions, electrons and oxygen react to produce water.
バッテリ22は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの2次電池であり、電圧調整器23を介して燃料電池スタック21に接続されている。
The
電圧調整器23は、例えば、DC−DCコンバータなどを備え、燃料電池スタック21とバッテリ22との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器23は、例えば、バッテリ22側に平滑コンデンサ23aを備えている。
The
The
走行用モータ24は、例えば、U相、V相、W相の3相のDCブラシレスモータであって、パワードライブユニット25による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ24は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機(T/M)24aを介して駆動輪Wを駆動する。また、燃料電池車両11の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転(回生運転)を行ない、発電電力(回生電力)を出力する。
The traveling
For example, the traveling
パワードライブユニット25は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調(PWM)によるインバータを備えて構成されている。
The
このインバータは、例えば走行用モータ24の力行運転時において、制御装置34から出力されるPWM信号に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン(導通)/オフ(遮断)を切り替える。これによって、バッテリ22から電圧調整器23を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック21から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、走行用モータ24の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。
For example, during the power running operation of the traveling
一方、例えば走行用モータ24の発電運転時において、インバータは、走行用モータ24のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン(導通)/オフ(遮断)させ、走行用モータ24から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
On the other hand, for example, during power generation operation of the traveling
エアポンプ26は、例えば、エアポンプ用インバータ27から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ(図示略)を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック21のカソードに供給する。
The
エアポンプ用インバータ27は、例えば、パルス幅変調(PWM)によるPWMインバータなどであり、制御装置34から出力される制御信号に基づき、バッテリ22から電圧調整器23を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック21から供給される直流電力によって、エアポンプ26のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。
The
ダウンバータ28は、例えば、DC−DCコンバータなどを備え、バッテリ22の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック21から電圧調整器23を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧(12V)まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって12Vバッテリ29を充電する。
The
12Vバッテリ29は、例えば、制御装置34および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。
The
バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31は、例えば、バッテリ22と、電圧調整器23およびダウンバータ28との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部30は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ41およびプリチャージ抵抗42により構成されている。
The
The
バッテリコンタクタ部31は、例えば、燃料電池車両11の正極側の高圧ライン(HV+)においてバッテリ22の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ43と、負極側の高圧ライン(HV−)においてバッテリ22の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ44と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部30は、正極側バッテリコンタクタ43の両端に(つまり、正極側バッテリコンタクタ43に並列に)接続されている。
The
The
外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33は、例えば、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31と、給電口11aとの間に設けられている。
外部給電プリチャージ部32は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ51およびプリチャージ抵抗52により構成されている。
The external power
The external power
外部給電コンタクタ部33は、例えば、燃料電池車両11の正極側の高圧ライン(HV+)において正極側バッテリコンタクタ43に接続された正極側外部給電コンタクタ53と、負極側の高圧ライン(HV−)において負極側バッテリコンタクタ44に接続された負極側外部給電コンタクタ54と、により構成されている。
そして、外部給電プリチャージ部32は、正極側外部給電コンタクタ53の両端に(つまり、正極側外部給電コンタクタ53に並列に)接続されている。
The external
The external power
そして、各コンタクタ41,43,44,51,53,54は、例えば、制御装置34から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。
And each contactor 41,43,44,51,53,54 can switch conduction | electrical_connection and interruption | blocking based on the control signal output from the
制御装置34は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの電子回路により構成されるECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)61を備えている。
The
ECU61は、例えば、パワードライブユニット25の電力変換動作を制御することによって走行用モータ24の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ECU61は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ24の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ24から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ24に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。
The
For example, the
ECU61は、例えば、エアポンプ用インバータ27の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器23の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック21への反応ガスの供給および燃料電池スタック21の発電量(発電電力)を制御する。
The
ECU61は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ制御装置82から出力される信号などに基づき、バッテリ22を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。
The
例えば、ECU61は、イグニッションスイッチ71およびパワースイッチ72などの各指令信号と、速度センサ73およびアクセルペダル開度センサ74およびブレーキペダルスイッチ(図示略)などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両11の運転状態を制御する。
For example, the
なお、イグニッションスイッチ71は、運転者の操作に応じて燃料電池車両11の起動および停止を指示する指令信号(IGSW)を出力する。
また、パワースイッチ72は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック21の起動(例えば、エアポンプ26の起動など)を指示する指令信号(PSW)を出力する。
The
Further, the
また、速度センサ73は、燃料電池車両11の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ74は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量(アクセル開度)を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。
The
The accelerator
The brake pedal switch detects whether the driver has operated the brake pedal.
また、例えば、ECU61は、バッテリ22の端子間電圧(バッテリ電圧)VBを検出するバッテリ電圧センサ75および電流IBを検出するバッテリ電流センサ76および温度TBを検出するバッテリ温度センサ77の各検出信号に基づき、残容量SOC(State Of Charge)などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部30およびバッテリコンタクタ部31の導通および遮断を制御することによって、バッテリ22の充電および放電を制御する。
Further, for example, the
Then, based on the various state quantities calculated, the
なお、ECU61には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両11の各種の状態を表示する計器類からなるメータ78が接続されている。
Note that the
さらに、ECU61は、燃料電池車両11に接続されたインバータ装置12への給電およびインバータ装置12の電力変換動作を制御するとともに、インバータ装置12の異常有無を検知する。
例えば、ECU61は、外部給電プリチャージ部32および外部給電コンタクタ部33の導通および遮断を制御することによって、インバータ装置12への給電を制御する。
Further, the
For example, the
インバータ装置12は、例えば、少なくとも1つ以上のインバータ81と、インバータ制御装置82と、を備えて構成されている。
For example, the
インバータ81は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置82から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン(導通)/オフ(遮断)を切り替える。これによって、燃料電池車両11に設けられた給電口11aに嵌合された給電コネクタ12aを介して燃料電池車両11の電源(例えば、燃料電池スタック21と、バッテリ22となど)から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を外部負荷13に供給可能である。
なお、インバータ81は、例えば、平滑コンデンサ81aを介して外部給電コンタクタ部33に接続されている。
The
The
インバータ制御装置82は、例えば、燃料電池車両11のECU61から供給される制御用電力によって作動し、ECU61から出力される各種の指令信号に応じて、インバータ81の電力変換動作および給電コネクタ12aの電磁ロック83の動作を制御することによって外部負荷13への給電を制御する。
The
なお、インバータ81の正極側および負極側の入力端子は、燃料電池車両11の給電口11aにインバータ装置12の給電コネクタ12aが嵌合されることによって、電磁ロック83を介して、燃料電池車両11の正極側および負極側の高圧ライン(HV+),(HV−)に接続可能となる。
電磁ロック83は、インバータ制御装置82の制御によって、インバータ81の正極側および負極側の入力端子と、燃料電池車両11の正極側および負極側の高圧ライン(HV+),(HV−)との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。
Note that the positive and negative input terminals of the
The
また、インバータ制御装置82は、例えば、インバータ81の入力電圧(インバータ電圧VI)を検出するインバータ電圧センサ84の検出信号に基づき、インバータ装置12の状態に係る情報の信号を出力する。
Moreover, the
インバータ制御装置82は、例えば、給電コネクタ12aに備えられた各コネクタピンに接続されている。
また、燃料電池車両11の給電口11aは、給電コネクタ12aの各コネクタピンに接続される各端子を備え、制御装置34のECU61は、適宜の信号線によって給電口11aの各端子に接続されている。
これらにより、燃料電池車両11のECU61と、インバータ制御装置82とは、燃料電池車両11の給電口11aにインバータ装置12の給電コネクタ12aが嵌合され、この嵌合に伴って給電口11aの複数の端子に給電コネクタ12aの複数のコネクタピンが接続された状態において、相互に各種の信号を送受信可能である。
For example, the
The
Thus, the
なお、燃料電池車両11のECU61とインバータ制御装置82との間で送受信される信号は、例えば、インバータ装置12から外部負荷13への電力の出力要求(外部給電要求)を指示する信号と、インバータ装置12から外部負荷13への電力の出力許可を指示する信号と、燃料電池車両11からインバータ装置12への給電の許可および禁止を指示する信号と、給電口11aと給電コネクタ12aとの嵌合有無を示す信号と、ECU61からインバータ制御装置82へと供給される制御用電圧の信号と、インバータ電圧センサ84により検出されたインバータ電圧(検出値)VIの検出結果の信号と、インバータ装置12の要求電圧を指示する信号と、インバータ装置12の所定の動作電圧範囲を指示する信号と、などである。
In addition, the signal transmitted / received between ECU61 of the
なお、インバータ装置12の要求電圧は、例えば、インバータ装置12の動作(例えば、外部負荷13に所定電圧を出力するための電圧変換動作など)の効率が所定値以上となるために要する入力電圧などである。
また、インバータ装置12の所定の動作電圧範囲は、例えば、インバータ装置12が適正に動作可能な入力電圧の範囲などである。
The required voltage of the
Further, the predetermined operating voltage range of the
本実施の形態による給電システム10は上記構成を備えており、次に、この給電システム10の動作、特に、ECU61の動作について説明する。
The
ECU61は、例えば、バッテリ22の残容量SOCとバッテリ電圧VBとの対応関係の情報を記憶しており、バッテリ電圧VBがインバータ装置12の要求電圧に一致するようにして、バッテリ22の残容量SOCを制御する。
なお、バッテリ22の残容量SOCとバッテリ電圧VBとの対応関係は、例えば、バッテリ電圧VBの増大に伴い、残容量SOCが増大傾向に変化するなどである。
The
The correspondence relationship between the remaining capacity SOC of the
ECU61は、例えば、燃料電池車両11にインバータ装置12が接続されていない状態(例えば、燃料電池車両11の走行時)などにおいてインバータ装置12の要求電圧を推定可能である。そして、ECU61は、例えば、燃料電池車両11の走行時に許容される残容量SOCの設定範囲内において、バッテリ電圧VBが要求電圧に一致するようにして、バッテリ22の残容量SOCを制御する。
For example, the
ECU61は、例えば、燃料電池車両11にインバータ装置12が接続された状態(例えば、燃料電池車両11の停止時)などにおいてインバータ装置12の要求電圧をインバータ装置12から取得可能である。そして、ECU61は、例えば、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給時(つまり、インバータ装置12から外部負荷13へ電力を出力する外部給電時)に許容される残容量SOCの設定範囲内において、バッテリ電圧VBが要求電圧に一致するようにして、バッテリ22の残容量SOCを制御する。
For example, the
なお、燃料電池車両11の走行時あるいは燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給時に許容される残容量SOCの設定範囲は、例えば図2に示すように、バッテリ22を保護するために必要とされる上限残容量SOCHと下限残容量SOCLとの間に設定されている。
Note that the setting range of the remaining capacity SOC that is allowed when the
例えば、燃料電池車両11の走行時の許容SOC範囲は、上限残容量SOCHよりも所定第1マージンMaだけ小さい上限残容量SOCHaと、下限残容量SOCLよりも所定第1マージンMaおよび走行中に必要とされるバッテリ22の放電量Dだけ大きい下限残容量SOCLaと、によって設定されている。
For example, the allowable SOC range during travel of the
また、例えば、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給時の許容SOC範囲は、燃料電池車両11の走行時の所定第1マージンMaよりも大きな所定第2マージンMbによって、上限残容量SOCHよりも所定第2マージンMbだけ小さい上限残容量SOCHbと、下限残容量SOCLよりも所定第2マージンMbだけ大きい下限残容量SOCLbと、によって設定されている。
Further, for example, the allowable SOC range at the time of power supply from the
ECU61は、例えば、電圧調整器23によって燃料電池スタック21の出力電力を制御することによって、あるいは、走行用モータ24や、空調装置などの各種補機類の消費電力を制御することによって、バッテリ22の充電および放電と残容量SOCとを制御する。
The
また、ECU61は、例えば、インバータ装置12の所定の動作電圧範囲を取得可能であって、バッテリ電圧VBがインバータ装置12の所定の動作電圧範囲から逸脱している場合には、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給およびインバータ装置12から外部負荷13への電力供給を禁止し、バッテリ電圧VBが所定の動作電圧範囲内に至るようにしてバッテリ22の残容量SOCを制御した後に、電力供給を実行する。
For example, the
以下に、ECU61の動作の一例について説明する。
先ず、例えば図3に示すステップS01においては、インバータ装置12の要求電圧を取得したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS04に進む。
Below, an example of operation | movement of ECU61 is demonstrated.
First, for example, in step S01 shown in FIG. 3, it is determined whether or not the required voltage of the
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 02.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 04 described later.
そして、ステップS02においては、例えば燃料電池車両11の状態などに応じてバッテリ22の状態を制御する通常時の処理として、通常時の目標SOCを算出する。
そして、ステップS03においては、バッテリ22の残容量SOCが目標SOCに一致するように制御し、エンドに進む。
In step S02, the normal target SOC is calculated as normal processing for controlling the state of the
In step S03, control is performed so that the remaining capacity SOC of the
また、ステップS04においては、バッテリ電圧VB(バッテリ22の出力電圧)がインバータ装置12の要求電圧に一致するために要する目標SOCを算出する。
そして、ステップS05においては、外部給電要求を取得したか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS08に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS06に進む。
In step S04, the target SOC required for battery voltage VB (output voltage of battery 22) to match the required voltage of
In step S05, it is determined whether an external power supply request has been acquired.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 08 described later.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 06.
そして、ステップS06においては、燃料電池車両11の走行中であると判断して、目標SOCを、燃料電池車両11の走行時に許容される残容量SOCの設定範囲、例えば、燃料電池車両11が走行可能な許容SOC範囲内の値に規制する。
そして、ステップS07においては、バッテリ22の残容量SOCが目標SOCに一致するように制御し、エンドに進む。
Then, in step S06, it is determined that the
In step S07, control is performed so that the remaining capacity SOC of the
また、ステップS08においては、目標SOCを、外部給電時に許容される残容量SOCの設定範囲、例えば、外部給電可能な許容SOC範囲内の値に規制する。
そして、ステップS09においては、バッテリ電圧VBがインバータ装置12の所定の動作電圧範囲であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS10に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に進む。
Further, in step S08, the target SOC is restricted to a value within a setting range of the remaining capacity SOC that is allowed at the time of external power feeding, for example, a permissible SOC range that allows external power feeding.
In step S09, it is determined whether or not battery voltage VB is within a predetermined operating voltage range of
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S10.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S12.
ステップS10においては、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給およびインバータ装置12から外部負荷13への電力供給を許可する。
そして、ステップS11においては、バッテリ22の残容量SOCが目標SOCに一致するようにして、電圧調整器23によって燃料電池スタック21の出力電力を制御することによって、あるいは、インバータ装置12から外部負荷13への供給電力を制御することによって、バッテリ22の残容量SOCを制御し、エンドに進む。
In step S10, power supply from the
In step S11, the output power of the
ステップS12においては、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給およびインバータ装置12から外部負荷13への電力供給を禁止する。
そして、ステップS13においては、バッテリ22の残容量SOCが目標SOCに一致するようにして、電圧調整器23によって燃料電池スタック21の出力電力を制御することによって、あるいは、燃料電池車両11に搭載された各種補機類の消費電力を制御する
ことによって、バッテリ22の残容量SOCを制御し、エンドに進む。
In step S12, power supply from the
In step S13, the
上述したように、本実施の形態による給電システム10によれば、燃料電池車両11に搭載されたECU61による制御によって、インバータ装置12に印加されるバッテリ電圧VBを、インバータ装置12の要求電圧に一致させることができる。これにより、例えばインバータ装置12に電圧調整のための構成を備える場合に比べて、インバータ装置12の構成が複雑化することを防止し、インバータ装置12を小型化することができる。
さらに、例えば燃料電池車両1の状態の変化などに応じてバッテリ22の残容量SOCが変化する場合であっても、ECU61による残容量SOCの制御によって、インバータ装置12の所望の給電効率および給電可能時間を確保することができる。
As described above, according to the
Furthermore, even if the remaining capacity SOC of the
さらに、燃料電池車両11の走行中に実行される適宜の残容量SOCの制御などにおいて、燃料電池車両11の所望の走行状態を確保しつつバッテリ電圧VBをインバータ装置12の要求電圧に一致させることができる。
これにより、例えば燃料電池車両11の走行を停止した後に直ちに燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給を開始することができ、インバータ装置12から外部負荷13への給電を迅速に開始することができる。
Further, in the control of the appropriate remaining capacity SOC executed while the
Thereby, for example, power supply from the
さらに、例えば、燃料電池車両11にインバータ装置12が接続されたときにバッテリ電圧VBとインバータ装置12の要求電圧とが異なる場合であっても、燃料電池車両11からインバータ装置12への電力供給およびインバータ装置12から外部負荷13への電力供給を開始し、電力供給の実行を維持しつつ、バッテリ電圧VBを要求電圧に一致させることができる。
これにより、例えば要求電圧が異なる複数のインバータ装置12に対応して、燃料電池車両11から迅速かつ効率よく電力を供給することができ、燃料電池車両11の汎用性および利便性を向上させることができ。
Further, for example, even when the battery voltage VB and the required voltage of the
Thus, for example, power can be supplied quickly and efficiently from the
さらに、バッテリ電圧VBがインバータ装置12の動作電圧範囲から逸脱している場合には、バッテリ電圧VBが動作電圧範囲内に至るようにして残容量SOCを制御した後に、電力供給を実行することによって、インバータ装置12を適正に動作させることができ、インバータ装置12の所望の動作効率を確保することができる。
Further, when the battery voltage VB deviates from the operating voltage range of the
なお、上述した実施の形態において、燃料電池車両11のECU61と、インバータ制御装置82とは、例えば、外部の通信機器(例えば、無線通信の携帯端末など)との間で無線通信可能とされてもよい。この場合、ECU61と、インバータ制御装置82とは、外部の通信機器から送信される制御信号によって制御可能である。
例えば、ECU61は、携帯端末などから無線送信されるインバータ装置12の要求電圧および所定の動作電圧範囲を受信して、バッテリ電圧VBが所定の動作電圧範囲内に至るようにして、さらに、バッテリ電圧VBがインバータ装置12の要求電圧に一致するようにして、バッテリ22の残容量SOCを制御可能である。
In the above-described embodiment, the
For example, the
なお、上述した実施の形態において、給電システム10は燃料電池車両11を備えるとしたが、これに限定されず、燃料電池車両11の代わりに、例えばハイブリッド車両などの他の電動車両を備えてもよい。
これに伴い、インバータ装置12に給電する車両側の電源は、燃料電池スタック21やバッテリ22の他に、電動車両に搭載されたキャパシタや内燃機関により駆動される発電機などであってもよい。
In the above-described embodiment, the
Accordingly, the vehicle-side power source that supplies power to the
以上、説明した本実施形態は、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことは言うまでもない。 The present embodiment described above shows an example in carrying out the present invention, and it goes without saying that the present invention is not construed as being limited to the above-described embodiment.
10 給電システム
11 燃料電池車両(電動車両)
12 インバータ装置(外部給電回路)
21 燃料電池スタック(電源)
22 バッテリ(蓄電装置)
23 電圧調整器(電圧変換装置)
24 走行用モータ
34 制御装置
61 ECU(制御手段、要求電圧取得手段、電圧範囲取得手段)
75 バッテリ電圧センサ(電圧検出手段)
10
12 Inverter device (external power supply circuit)
21 Fuel cell stack (power supply)
22 Battery (power storage device)
23 Voltage regulator (voltage converter)
24 driving
75 Battery voltage sensor (voltage detection means)
Claims (5)
前記電動車両は、
電源と、
蓄電装置と、
前記電源と前記蓄電装置との間で電圧変換可能な電圧変換装置と、
前記外部給電回路の要求電圧を取得する要求電圧取得手段と、
制御手段と、を備え、
前記外部給電回路は、前記電圧変換装置と前記蓄電装置との間に接続可能であり、
前記制御手段は、前記蓄電装置の残容量と出力電圧との対応関係の情報を記憶しており、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧取得手段によって取得された前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御することを特徴とする給電システム。 A power supply system comprising an electric vehicle and an external power supply circuit detachable from the electric vehicle,
The electric vehicle is
Power supply,
A power storage device;
A voltage conversion device capable of voltage conversion between the power source and the power storage device;
Request voltage acquisition means for acquiring a request voltage of the external power supply circuit;
Control means,
The external power feeding circuit is connectable between the voltage conversion device and the power storage device,
The control unit stores information on a correspondence relationship between the remaining capacity of the power storage device and an output voltage, and makes the output voltage of the power storage device coincide with the required voltage acquired by the required voltage acquisition unit. A power supply system that controls a remaining capacity of the power storage device.
前記制御手段は、前記電動車両の走行時に許容される前記残容量の設定範囲内において、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御することを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 The required voltage acquisition means can acquire the required voltage by estimation,
The control means controls the remaining capacity of the power storage device such that an output voltage of the power storage device matches the required voltage within a set range of the remaining capacity allowed when the electric vehicle is traveling. The power feeding system according to claim 1.
前記制御手段は、前記電動車両から前記外部給電回路への電力供給時に許容される前記残容量の設定範囲内において、前記蓄電装置の出力電圧が前記要求電圧に一致するようにして、前記蓄電装置の残容量を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給電システム。 The required voltage acquisition means can acquire the required voltage from the external power supply circuit,
The control means is configured so that an output voltage of the power storage device matches the required voltage within a set range of the remaining capacity that is allowed when power is supplied from the electric vehicle to the external power feeding circuit. The power supply system according to claim 1, wherein the remaining capacity of the power supply system is controlled.
前記外部給電回路の所定の動作電圧範囲を取得する電圧範囲取得手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電動車両に前記外部給電回路が接続されているときに、前記電圧検出手段によって取得された前記蓄電装置の出力電圧が前記電圧範囲取得手段によって取得された前記動作電圧範囲から逸脱している場合には、前記電動車両から前記外部給電回路への電力供給を禁止し、前記蓄電装置の出力電圧が前記動作電圧範囲内に至るようにして前記蓄電装置の残容量を制御した後に、前記電力供給を実行することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1つに記載の給電システム。 Voltage detecting means for detecting an output voltage of the power storage device;
Voltage range acquisition means for acquiring a predetermined operating voltage range of the external power feeding circuit,
When the external power feeding circuit is connected to the electric vehicle, the control unit is configured to output an output voltage of the power storage device acquired by the voltage detection unit from the operating voltage range acquired by the voltage range acquisition unit. When deviating, the power supply from the electric vehicle to the external power feeding circuit is prohibited, and the remaining capacity of the power storage device is controlled so that the output voltage of the power storage device is within the operating voltage range. The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply is executed later.
前記制御手段は、前記電圧変換装置によって前記電源の出力電力を制御することによって、あるいは、前記電気負荷の消費電力を制御することによって、前記蓄電装置の残容量を制御することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の給電システム。 An electric load capable of supplying power from the power storage device,
The said control means controls the remaining capacity of the said electrical storage apparatus by controlling the output electric power of the said power supply by the said voltage converter, or controlling the electric power consumption of the said electrical load. The power feeding system according to any one of claims 1 to 4.
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