JP2014176272A - Vehicle charge controller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の充電制御装置に係り、特に外部電源によって車両のバッテリを充電できる車両の充電制御装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle charge control device, and more particularly to a vehicle charge control device capable of charging a vehicle battery with an external power source.
近年、走行駆動力を発生する電動機とその電動機に供給する電力を蓄えるバッテリとを搭載する電動車両が、環境に配慮した車両として注目を浴びている。この電動車両として、電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などがあり、これらの電動車両に搭載されるバッテリを外部電源によって充電できる技術が一般的に知られている。例えば、一般家庭に設けられた商用電源のコンセントと電動車両とを充電ケーブルにより接続することにより、充電ケーブルを介して商用電源から電動車両のバッテリを充電できる電気自動車が知られている。 In recent years, an electric vehicle equipped with an electric motor that generates driving force and a battery that stores electric power to be supplied to the electric motor has attracted attention as an environmentally friendly vehicle. As this electric vehicle, there are an electric vehicle, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and the like, and a technology that can charge a battery mounted on these electric vehicles by an external power source is generally known. For example, an electric vehicle that can charge a battery of an electric vehicle from a commercial power source via a charging cable by connecting a commercial power outlet provided in a general household and the electric vehicle with a charging cable is known.
このような電動車両の充電制御装置は、外部電源から供給される電力を電力変換回路によりバッテリを充電するのに適切な所定の電圧、電流に変換してバッテリへの充電を行っている。電力変換回路は、交流電源を直流に変換する整流器やAC/DCコンバータ、直流電圧を昇圧あるいは降圧するDC/DCコンバータなどで構成される。従来、電動車両の充電制御装置は、外部電源の電力をバッテリ充電電力に変換する1組の電力変換回路で構成されるのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。 Such a charging control device for an electric vehicle converts the power supplied from the external power source into a predetermined voltage and current suitable for charging the battery by the power conversion circuit, and charges the battery. The power conversion circuit includes a rectifier or an AC / DC converter that converts AC power into DC, a DC / DC converter that boosts or reduces DC voltage, and the like. 2. Description of the Related Art Conventionally, a charging control device for an electric vehicle is generally configured by a set of power conversion circuits that convert electric power of an external power source into battery charging power (see, for example, Patent Document 1).
ところで、近年、電動車両の充電制御装置は、電動車両の充電時間の短縮を目的として、充電能力の高出力化が要求されつつある。例えば、現在、国内の電動車両の充電制御装置は、3.3KW級(例えば定格220V・15A)の外部電源に対応した3.3KW級の充電能力を有しているものが主流であるが、北米地域では6.6KW級(例えば定格220V・30A)の外部電源に対応した6.6KW級の充電能力を有しているものが主流となりつつある。このような高出力な充電能力を有する充電制御装置を1組の電力変換回路で構成する場合、電力変換回路に流れる電流が大きくなるため、電力変換回路にて使用する素子(リアクトル、トランス、IGBT、FET等)の発熱が増え、熱設計が難しくなる。また、これらの素子に求められる耐熱、耐電流スペックが厳しくなり、使用する部品コストが増大する場合がある。 By the way, in recent years, a charge control device for an electric vehicle has been demanded to increase the output of the charge capacity for the purpose of shortening the charging time of the electric vehicle. For example, currently, charge control devices for electric vehicles in Japan have a 3.3 KW class charge capability corresponding to 3.3 KW class (for example, rated 220 V 15 A) external power supply, In the North American region, those having a charging capacity of 6.6 KW class corresponding to an external power supply of 6.6 KW class (for example, rated 220 V, 30 A) are becoming mainstream. When a charging control device having such a high output charging capability is configured with a set of power conversion circuits, the current that flows through the power conversion circuit increases, so elements used in the power conversion circuit (reactor, transformer, IGBT) , FET, etc.) increase in heat, making thermal design difficult. In addition, the heat and current resistance specifications required for these elements become severe, and the cost of the parts used may increase.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、外部電源から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えることによって、それぞれの電力変換回路に流れる電流を小さくし、電力変換回路の発熱が抑えられる熱設計の容易な低コストの車両の充電制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a plurality of power conversion circuits for converting electric power supplied from an external power source into battery charging power in parallel. It is an object of the present invention to provide a low-cost vehicle charge control device that can easily reduce the current flowing through the power supply circuit and suppress the heat generation of a power conversion circuit and that can be easily designed.
この発明に係る車両の充電制御装置は、外部電源から供給される電力により車両に搭載されるバッテリを充電する車両の充電制御装置であって、前記外部電源から供給される電力を前記バッテリの充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値を演算する充電電流指令値演算部を備え、
前記充電電流指令値演算部は、前記回路毎充電電流指令値に応じた充電電流を出力するように前記電力変換回路のそれぞれを制御するものである。
A vehicle charge control device according to the present invention is a vehicle charge control device that charges a battery mounted on a vehicle with electric power supplied from an external power supply, and the electric power supplied from the external power supply is charged to the battery. A plurality of power conversion circuits for converting into power are provided in parallel, and a charging current command value calculation unit for calculating a charge current command value for each circuit of the plurality of power conversion circuits is provided,
The charging current command value calculation unit controls each of the power conversion circuits so as to output a charging current corresponding to the charging current command value for each circuit.
この発明によれば、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの車両の充電制御装置を提供することができる。また、一部の電力変換回路に異常が発生した場合も充電動作を継続できるロバストで信頼性の高い車両の充電制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low-cost vehicle charging control device that is easily designed with heat generation in which heat generation of the power conversion circuit is suppressed. In addition, it is possible to provide a robust and reliable vehicle charging control apparatus that can continue the charging operation even when an abnormality occurs in some of the power conversion circuits.
以下、この発明に係る車両の充電制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、外部電源によって車両のバッテリを充電することができる電動車両の充電制御装置について説明するが、充電できるバッテリが搭載された車両であれば、電動車両以外の車両、たとえば内燃機関によって走行する車両にも適用可能である。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。なお、電動車両は、外部電源により充電できるバッテリからの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。また、電動車両には、たとえば電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などが含まれる。
A preferred embodiment of a vehicle charging control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a description will be given of a charging control device for an electric vehicle that can charge the battery of the vehicle with an external power source. However, any vehicle other than an electric vehicle, The present invention can also be applied to a vehicle that is driven by an internal combustion engine.
Embodiment 1 FIG.
1 is a schematic diagram of a charging system using a charging control device for an electric vehicle according to Embodiment 1 of the present invention. Note that the configuration of the electric vehicle is not particularly limited as long as it can be driven by electric power from a battery that can be charged by an external power source. The electric vehicle includes, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle.
本実施の形態に係る電動車両の充電制御装置10は、外部電源11から供給される電力により電動車両に搭載されるバッテリ12を充電するものである。この電動車両の充電制御装置10は、外部電源11から供給される電力をバッテリ12への充電電力に変換する第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14を並列に接続し、それぞれの電力変換回路13、14の駆動を制御する充電制御ECU20を備えて構成される。
The
外部電源11は、一般的には商用の交流電源であり、その定格(電圧値および電流値)は電力会社との契約によって決められている。ただし、外部電源11は、特に商用の交流電源に限定されるものではなく、発電機や大容量蓄電池などでもよく、また交流電源に限らず直流電源であってもよい。また、電動車両の充電では、外部電源11から供給可能な定格電流値を、充電ケーブルに搭載される発振器から発信される矩形波信号PLTにより充電制御装置10に通知されることが一般的である。
The
バッテリ12は、充電制御装置10により直流電力が蓄えられ、蓄えられた直流電力は主に車両駆動用モータ(図示せず)に供給されるものである。また、バッテリ12は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であれば、その構成は特に限定されるものではない。たとえば、バッテリ12は、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などで構成される。
The
また、バッテリ12は、バッテリ12に接続される電力線間に接続された電圧センサ(図示せず)と、正極側もしくは負極側の電力線に接続された電流センサ(図示せず)と、バッテリ12の温度を検出する温度センサ(図示せず)をさらに含み、それらのセンサによって検出された電圧、電流、温度の検出値(総称して、バッテリ情報BATという。)を充電制御ECU20に出力する。なお、バッテリ12の電圧、電流の検出値はバッテリ12内のセンサによる検出値ではなく、充電制御装置10内にてバッテリ12に接続される電力線間の電圧およびバッテリ12の正極側もしくは負極側の電力線の電流を検出するセンサを設け、この検出値を用いる構成としてもよい。
The
第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14は、交流電源を直流に変換する整流器やAC/DCコンバータ、直流電圧を昇圧あるいは降圧するDC/DCコンバータなどで構成される。前記AC/DCコンバータ、DC/DCコンバータはMOSFETやIGBTなどのスイッチング素子、リアクトル、トランスなどで構成され、充電制御ECU20により演算される制御指令CHR1、CHR2に応じて、各スイッチング素子が駆動制御される。第1の電力変換回路13と第2の電力変換回路14は、同一の回路構成とすることも出来るし、異なる回路構成とすることも出来る。本実施の形態では、同一の回路構成とした場合について説明する。
The first
また、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14は、外部電源11に接続される電力線間に接続された電圧センサ(図示せず)を含み、検出された入力電圧情報VINを充電制御ECU20に出力する。また、電力変換回路内部の電流、電圧、温度などを検出するセンサ(図示せず)を含み、内部状態量STAとして充電制御ECU20に出力する。
The first
充電制御ECU20は、いずれも図1に図示しないCPU、メモリ、インターフェースなどを含み、CPUが以下に述べる処理を行い、バッテリ12を充電するように第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14を制御するものである。なお、充電制御ECU20は複数のECUに分割するようにしても良い。また、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)で構築して処理することも可能である。
The
充電制御ECU20は、図2に示すような処理ブロックにより処理が構成され、電力変換回路異常検出部20aと、充電電流指令値演算部20bと、電力変換回路制御指令部20c、充電電流制限状態判定部20dとを備える。
The
電力変換回路異常検出部20aは、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14で検出される内部状態情報STAに基づき、第1および第2の電力変換回路13、14のそれぞれの異常有無を判定し、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14毎の回路異常検出信号ERRを出力する。異常とは、意図した充電動作ができない状態を意味し、例えば、素子の破損や過電流、過電圧が発生している状態などである。
Based on the internal state information STA detected by the first
充電電流指令値演算部20bは、バッテリ12で検出されるバッテリ情報BATと、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14のそれぞれで検出される入力電圧情報VINと、外部電源11から通知される矩形波信号PLTと、電力変換回路異常検出部20aより検出される回路異常検出信号ERRに基づき、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14毎の充電電流指令値IREF1、IREF2を演算し出力する。より詳細には、充電電流指令値演算部20bは、総充電電流指令値演算部20eと、回路毎充電電流指令値演算部20fの処理ブロックで構成され、以下の処理を行う。
The charging current command
総充電電流指令値演算部20eは、バッテリ情報BATの入力を受け、バッテリ12の充電状態を示す状態量であるSOC(State of Charge)の算出を行なう。SOCの算出方法は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は省略する。さらに、総充電電流指令値演算部20eは、入力電圧情報VINおよび外部電源11の定格電流を示す矩形波信号PLTの入力を受け、これらの情報から外部電源11の入力容量を得る。そして、算出したSOCに応じた充電電流値を例えばマップ等により設定し、また、外部電源11の入力容量から出力可能な充電電流値を演算し、これらの小さい方の充電電流値をバッテリ12への総充電電流指令値IREF0とする。これにより、外部電源11の入力容量を超えない範囲でバッテリ12への総充電電流指令値IREF0が演算される。
The total charging current command
回路毎充電電流指令値演算部20fは、バッテリ12への総充電電流指令値IREF0と回路異常検出信号ERRの入力を受け、以下の処理に従って第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14の回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2を演算する。
The charge current command
回路毎充電電流指令値演算部20fの処理は、図3および図4のフローチャートのとおりで、この図を用いて回路毎充電電流指令値演算部20fの処理について説明する。
The processing of the charging current command
図3および図4において、まず、ステップS100にて、総充電電流指令値演算部20eにて演算された総充電電流指令値IREF0を読み込む。ステップS101にて、正常時における第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14の充電電流指令値の合計が総充電電流指令値IREF0と等しくなるように、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14の充電電流指令値IREF1’、IREF2’を以下のように演算する。
3 and 4, first, in step S100, the total charging current command value IREF0 calculated by the total charging current command
IREF1’=IREF0×0.5
IREF2’=IREF0×0.5
なお、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14の演算された充電電流指令値IREF1’、IREF2’は、合計が総充電電流指令値IREF0と等しくなれば、前記の演算式に限定されるものではない。例えば、各電力変換回路の特性に応じてIREF1’、IREF2’の比率を変えてもよい。
IREF1 ′ = IREF0 × 0.5
IREF2 ′ = IREF0 × 0.5
Note that the calculated charging current command values IREF1 ′ and IREF2 ′ of the first
ステップS102にて、電力変換回路異常検出部20aで検出された回路異常検出信号ERRを読み込む。
In step S102, the circuit abnormality detection signal ERR detected by the power conversion circuit
次に、ステップS103からステップS111において、ステップS101にて演算された充電電流指令値IREF1’、IREF2’と、ステップS102で読み込まれた回路異常検出信号ERRに基づいて、回路異常検出信号ERRが異常ありの場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止し、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流をその他の電力変換回路で補うように、回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2を以下のように演算する。 Next, in step S103 to step S111, the circuit abnormality detection signal ERR is abnormal based on the charging current command values IREF1 ′ and IREF2 ′ calculated in step S101 and the circuit abnormality detection signal ERR read in step S102. In some cases, the charging operation of the power conversion circuit in which an abnormality is detected is stopped, and the battery charging current that decreases by stopping the charging operation of the power conversion circuit in which the abnormality is detected is compensated by other power conversion circuits. In addition, the per-circuit charging current command values IREF1 and IREF2 are calculated as follows.
(1)第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14ともに異常なしの場合(ステップS103にてYES、ステップS104にてYESの場合)
IREF1=IREF1’ (ステップS105)
IREF2=IREF2’ (ステップS105)
(2)第1の電力変換回路13が異常なし、第2の電力変換回路14が異常ありの場合(ステップS103にてYES、ステップS104にてNOの場合)
IREF1=IREF1’+IREF2’ (ステップS107)
IREF2=0 (ステップS106)
(3)第1の電力変換回路13が異常あり、第2の電力変換回路14が異常なしの場合(ステップS103にてNO、ステップS109にてYESの場合)
IREF1=0 (ステップS108)
IREF2=IREF1’+IREF2’ (ステップS110)
(4)第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14ともに異常ありの場合(ステップS103にてNO、ステップS109にてNOの場合)
IREF1=0 IREF2=0 (ステップS111)
次に、充電電流指令値IREF1、IREF2を、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14が出力可能な充電電流上限値IMAX1、IMAX2で上限リミット処理を行う。IMAX1、IMAX2は、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14のハードウェア部品の仕様等によって予め決定される設計値である。
(1) When there is no abnormality in both the first
IREF1 = IREF1 ′ (Step S105)
IREF2 = IREF2 ′ (Step S105)
(2) When the first
IREF1 = IREF1 ′ + IREF2 ′ (Step S107)
IREF2 = 0 (Step S106)
(3) When the first
IREF1 = 0 (Step S108)
IREF2 = IREF1 ′ + IREF2 ′ (Step S110)
(4) When there is an abnormality in both the first
IREF1 = 0 IREF2 = 0 (Step S111)
Next, upper limit processing is performed on the charging current command values IREF1 and IREF2 with the charging current upper limit values IMAX1 and IMAX2 that can be output by the first
ステップS112にて、充電電流指令値IREF1と充電電流上限値IMAX1を比較し、充電電流指令値IREF1が充電電流上限値IMAX1より大きければ(ステップS112にてYESの場合)、ステップS113にて、充電電流指令値IREF1に充電電流上限値IMAX1を代入する。同様に、ステップS114にて、充電電流指令値IREF2と充電電流上限値IMAX2を比較し、充電電流指令値IREF2が充電電流上限値IMAX2より大きければ(ステップS114にてYESの場合)、ステップS115にて、充電電流指令値IREF2に充電電流上限値IMAX2を代入する。 In step S112, charging current command value IREF1 is compared with charging current upper limit value IMAX1, and if charging current command value IREF1 is larger than charging current upper limit value IMAX1 (YES in step S112), charging is performed in step S113. The charging current upper limit value IMAX1 is substituted for the current command value IREF1. Similarly, in step S114, charge current command value IREF2 is compared with charge current upper limit value IMAX2, and if charge current command value IREF2 is larger than charge current upper limit value IMAX2 (YES in step S114), step S115 is entered. Thus, the charging current upper limit value IMAX2 is substituted for the charging current command value IREF2.
以上の処理により、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14に異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、その他の電力変換回路で出力可能な範囲で補うよう補正した回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2が演算される。
With the above processing, when an abnormality is detected in the first
電力変換回路制御指令部20cは、回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2の入力を受け、回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2に応じた充電電流を出力するように第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14のスイッチング素子を駆動する制御指令CHR1、CHR2を出力する。
The power conversion circuit
充電電流制限状態判定部20dは、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限状態ありと判定する。判定処理は、図5に示すフローチャートで説明する。
The charging current limit
図5において、充電電流制限状態判定部20dは、まずステップS200にて、充電電流指令値演算部20bで演算された回路毎充電電流指令値IREF1、IREF2およびIREF1’、IREF2’を読み込む。次に、回路毎充電電流指令値IREF1’、IREF2’を、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14が出力可能な充電電流上限値IMAX1、IMAX2で上限リミット処理を行う。
In FIG. 5, the charging current limit
ステップS201にて、充電電流指令値IREF1’と充電電流上限値IMAX1を比較し、充電電流指令値IREF1’が充電電流上限値IMAX1より大きければ(ステップS201にてYESの場合)、ステップS202にて、充電電流指令値IREF1’に充電電流上限値IMAX1を代入する。同様に、ステップS203にて、充電電流指令値IREF2’と充電電流上限値IMAX2を比較し、充電電流指令値IREF2’が充電電流上限値IMAX2より大きければ(ステップS203にてYESの場合)、ステップS204にて、充電電流指令値IREF2’に充電電流上限値IMAX2を代入する。 In step S201, charging current command value IREF1 ′ is compared with charging current upper limit value IMAX1, and if charging current command value IREF1 ′ is larger than charging current upper limit value IMAX1 (in the case of YES in step S201), in step S202. The charging current upper limit value IMAX1 is assigned to the charging current command value IREF1 ′. Similarly, in step S203, charge current command value IREF2 ′ is compared with charge current upper limit value IMAX2, and if charge current command value IREF2 ′ is larger than charge current upper limit value IMAX2 (YES in step S203), step S203 is performed. In S204, charging current upper limit value IMAX2 is substituted for charging current command value IREF2 ′.
次に、ステップS205にて、充電電流指令値IREF1とIREF2の合計値と、充電電流指令値IREF1’とIREF2’の合計値を比較し、充電電流指令値IREF1とIREF2の合計値がIREF1’とIREF2’の合計値より小さければ(ステップS205にてYESの場合)、ステップS206にて充電電流制限ありと判定し、充電電流指令値IREF1とIREF2の合計値が演算された充電電流指令値IREF1’とIREF2’の合計値より小さくなければ(ステップS205にてNOの場合)、ステップS207にて充電電流制限なしと判定する。 Next, in step S205, the total value of the charging current command values IREF1 and IREF2 is compared with the total value of the charging current command values IREF1 ′ and IREF2 ′, and the total value of the charging current command values IREF1 and IREF2 is IREF1 ′. If it is smaller than the total value of IREF2 ′ (YES in step S205), it is determined in step S206 that there is a charging current limitation, and the charging current command value IREF1 ′ in which the total value of charging current command values IREF1 and IREF2 is calculated. If it is not smaller than the total value of IREF2 ′ (NO in step S205), it is determined in step S207 that there is no charge current limitation.
以上の処理により、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限ありと判定することが出来る。充電電流制限状態の判定結果は、EEPROM等の記憶領域に内部記憶として残し、回収時の故障解析などに利用することが出来る。また、充電電流制限状態の判定結果は、通常時と比べ充電電力が小さいこと、充電時間が長くなることを使用者や外部システムに通知することに利用することが出来る。 As a result of the above processing, it is determined that there is a charging current limitation when all of the battery charging current that decreases by stopping the charging operation of the power conversion circuit in which the abnormality is detected cannot be compensated for by other power conversion circuits. I can do it. The determination result of the charging current limit state is left as an internal storage in a storage area such as an EEPROM and can be used for failure analysis at the time of recovery. Further, the determination result of the charging current limit state can be used to notify the user or the external system that the charging power is smaller than that in the normal state and the charging time is longer.
以上のように、実施の形態1に係る電動車両の充電制御装置によれば、外部電源11から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する第1の電力変換回路13と第2の電力変換回路14とを並列に備え、バッテリ12への充電電力を2組の電力変換回路13、14で分担して供給することが出来るので、第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14に流れる電流を小さくすることができ、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの電動車両の充電制御装置を得ることが出来る。
As described above, according to the charging control device for an electric vehicle according to Embodiment 1, the first
また、電力変換回路異常検出部20aにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うように、出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するので、ロバストで信頼性の高い電動車両の充電制御装置を提供することが出来る。
In addition, when an abnormality is detected by the power conversion circuit
なお、実施の形態1では、充電指令値として充電電流指令値を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、充電指令値として充電電力指令値や充電電圧指令値などを用いても良い。 In the first embodiment, the charging current command value is used as the charging command value. However, the charging current command value is not particularly limited to this, and a charging power command value, a charging voltage command value, or the like may be used as the charging command value. .
また、実施の形態1では、電力変換回路異常検出部20aにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するとしたが、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう補正せずに充電動作を継続する簡易な処理としてもよい。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る電動車両の充電制御装置について説明する。図6は、実施の形態2に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。実施の形態2は、実施の形態1が備える電力変換回路の個数を拡張したもので、実施の形態1と異なる点は、電力変換回路の個数と充電制御ECUの処理内容である。従って、実施の形態1と同一もしくは相当する部分に同一符号を付すことにより、その部分の構成説明並びに処理内容の説明を省略し、以下に充電制御ECUの詳細な処理を説明する。なお、実施の形態2では、備える電力変換回路の個数をNとし、図6の符号15は第Nの電力変換回路を示している。また、以降の記述では、nは1〜Nの任意の整数を意味する。
In the first embodiment, when an abnormality is detected by the power conversion circuit
Embodiment 2. FIG.
Next, a charging control apparatus for an electric vehicle according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic diagram of a charging system using the charging control device for an electric vehicle according to the second embodiment. In the second embodiment, the number of power conversion circuits provided in the first embodiment is expanded. The difference from the first embodiment is the number of power conversion circuits and the processing contents of the charge control ECU. Therefore, by attaching the same reference numerals to the same or corresponding parts as those in the first embodiment, the explanation of the configuration of the parts and the explanation of the processing contents will be omitted, and the detailed processing of the charging control ECU will be explained below. In the second embodiment, the number of power conversion circuits provided is N, and
充電制御ECU20は、図2に示すような処理ブロックにより処理が構成され、電力変換回路異常検出部20aと、充電電流指令値演算部20bと、電力変換回路制御指令部20c、充電電流制限状態判定部20dとを備える。
The charging
電力変換回路異常検出部20aは、実施の形態1と同内容の処理を行い、第1の電力変換回路13から第Nの電力変換回路15の各回路異常検出信号ERRを出力する。
The power conversion circuit
充電電流指令値演算部20bは、バッテリ12で検出されるバッテリ情報BATと、電力変換回路nで検出される入力電圧情報VINと、外部電源11から通知される矩形波信号PLTと、電力変換回路異常検出部20aより検出される回路異常検出信号ERRに基づき、電力変換回路毎の充電電流指令値IREFnを演算し出力する。より詳細には、充電電流指令値演算部20bは、総充電電流指令値演算部20eと、回路毎充電電流指令値演算部20fの処理ブロックで構成され、以下の処理を行う。
The charging current command
総充電電流指令値演算部20eは、実施の形態1と同内容の処理を行い、バッテリ12への総充電電流指令値IREF0を演算する。
Total charging current command
回路毎充電電流指令値演算部20fは、バッテリ12への総充電電流指令値IREF0と回路異常検出信号ERRの入力を受け、以下の処理に従って、第1から第Nの電力変換回路13、14、15の充電電流指令値IREFnを演算する。
The charge current command
回路毎充電電流指令値演算部20fの処理は、図7のフローチャートのとおりで、この図を用いて回路毎充電電流指令値演算部20fの処理について説明する。
The processing of the charging current command
図7において、まず、ステップS300にて、総充電電流指令値演算部20eにて演算された総充電電流指令値IREF0を読み込む。ステップS301にて、電力変換回路異常検出部20aで検出された回路異常検出信号ERRを読み込み、ステップS302にて、回路異常検出信号ERRに基づいて異常無しの電力変換回路の個数mを求める。
In FIG. 7, first, in step S300, the total charging current command value IREF0 calculated by the total charging current command
次に、異常なし電力変換回路数mが0である場合(ステップS303にてNOの場合)、全ての電力変換回路に異常が発生しているので充電動作を停止するように、ステップS304にて、充電電流指令値IREFnを0とする。 Next, when the number m of power conversion circuits having no abnormality is 0 (NO in step S303), an abnormality has occurred in all the power conversion circuits, so that the charging operation is stopped in step S304. The charging current command value IREFn is set to 0.
一方、異常なし電力変換回路数mが0でない場合(ステップS303にてYESの場合)、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値の合計が総充電電流指令値IREF0となるように、ステップS305にて、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値IREFnをIREF0/mに、異常ありの電力変換回路の充電電流指令値IREFnを0に設定する。さらに、ステップS306にて、充電電流指令値IREFnと各電力変換回路が出力可能な充電電流上限値IMAXnとを比較し、充電電流指令値IREFnが充電電流上限値IMAXnより大きければ(ステップS306にてYESの場合)、ステップS307にて、充電電流指令値IREFnに充電電流上限値IMAXnを代入する。 On the other hand, when the number m of power conversion circuits without abnormality is not 0 (YES in step S303), step S305 is performed so that the sum of the charging current command values of the power conversion circuits without abnormality becomes the total charging current command value IREF0. Then, the charging current command value IREFn of the power conversion circuit without abnormality is set to IREF0 / m, and the charging current command value IREFn of the power conversion circuit with abnormality is set to 0. Further, in step S306, charge current command value IREFn is compared with charge current upper limit value IMAXn that can be output by each power conversion circuit, and if charge current command value IREFn is larger than charge current upper limit value IMAXn (in step S306). In the case of YES), in step S307, charging current upper limit value IMAXn is substituted for charging current command value IREFn.
なお、ステップS305にて、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値IREFnをIREF0/mに設定するとしたが、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値IREFnの合計が総充電電流指令値IREF0と等しくなれば、前記の演算式に限定されるものではない。例えば、各電力変換回路の特性に応じて異常なしの電力変換回路の充電電流指令値IREFnの比率を変えてもよい。 In step S305, the charging current command value IREFn of the power conversion circuit without abnormality is set to IREF0 / m. However, the sum of the charging current command value IREFn of the power conversion circuit without abnormality is the total charging current command value IREF0. Is not limited to the above arithmetic expression. For example, the ratio of the charging current command value IREFn of the power conversion circuit without abnormality may be changed according to the characteristics of each power conversion circuit.
以上の処理により、電力変換回路に異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、その他の電力変換回路で出力可能な範囲で補うよう補正した各回路毎充電電流指令値IREFnが演算される。 With the above processing, when an abnormality is detected in the power conversion circuit, the battery charging current that decreases by stopping the charging operation of the power conversion circuit in which the abnormality is detected can be output by other power conversion circuits. The charging current command value IREFn for each circuit corrected so as to compensate for is calculated.
電力変換回路制御指令部20cは、実施の形態1と同内容の処理を行い、第1の電力変換回路13から第Nの電力変換回路15の各スイッチング素子を駆動する制御指令CHRnを出力する。
The power conversion circuit
充電電流制限状態判定部20dは、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限状態ありと判定する。判定処理は、図8に示すフローチャートで説明する。
The charging current limit
図8において、充電電流制限状態判定部20dは、まずステップS400にて、充電電流指令値演算部20bで演算された充電電流指令値IREFnおよび総充電電流指令値IREF0を読み込む。次に、ステップS401にて、正常時における各電力変換回路の充電電流指令値IREFn’を、IREFn’=IREF0/Nの演算式で演算する。
In FIG. 8, the charging current limit
次に、ステップS402にて、充電電流指令値IREFn’と充電電流上限値IMAXnを比較し、充電電流指令値IREFn’が充電電流上限値IMAXnより大きければ(ステップS02にてYESの場合)、ステップS403にて、充電電流指令値IREFn’に充電電流上限値IMAXnを代入する。 Next, in step S402, the charging current command value IREFn ′ is compared with the charging current upper limit value IMAXn, and if the charging current command value IREFn ′ is larger than the charging current upper limit value IMAXn (YES in step S02), step In S403, charging current upper limit value IMAXn is substituted for charging current command value IREFn ′.
次に、ステップS404にて、充電電流指令値IREFnの合計値と充電電流指令値IREFn’の合計値を比較し、IREFnの合計値がIREFn’の合計値より小さければ(ステップS404にてYESの場合)、ステップS405にて充電電流制限ありと判定し、IREFnの合計値がIREFn’の合計値より小さくなければ(ステップS404にてNOの場合)、ステップS406にて充電電流制限なしと判定する。 Next, in step S404, the total value of charging current command value IREFn is compared with the total value of charging current command value IREFn ′. If the total value of IREFn is smaller than the total value of IREFn ′ (YES in step S404). In step S405, it is determined that there is a charging current limitation. If the total value of IREFn is not smaller than the total value of IREFn ′ (NO in step S404), it is determined in step S406 that there is no charging current limitation. .
以上の処理により、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限ありと判定することが出来る。充電電流制限状態の判定結果は、EEPROM等の記憶領域に内部記憶として残して、回収時の故障解析などに利用することが出来る。また、充電電流制限状態の判定結果は、通常時と比べ充電電力が小さいこと、充電時間が長くなることを使用者や外部システムに通知することに利用することが出来る。 As a result of the above processing, it is determined that there is a charging current limitation when all of the battery charging current that decreases by stopping the charging operation of the power conversion circuit in which the abnormality is detected cannot be compensated for by other power conversion circuits. I can do it. The determination result of the charge current limit state can be left as an internal storage in a storage area such as an EEPROM and used for failure analysis at the time of recovery. Further, the determination result of the charging current limit state can be used to notify the user or the external system that the charging power is smaller than that in the normal state and the charging time is longer.
以上のように、実施の形態2に係る電動車両の充電制御装置によれば、外部電源11から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する第1の電力変換回路13、第2の電力変換回路14、第Nの電力変換回路15を並列に備え、バッテリ11への充電電力を複数の電力変換回路で分担して供給することが出来るので、各電力変換回路13、14、15に流れる電流を小さくすることができ、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの充電制御装置を提供することが出来る。
As described above, according to the charging control device for an electric vehicle according to the second embodiment, the first
また、電力変換回路異常検出部20aにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、出力可能な範囲で補うよう補正して充電動作を継続するので、ロバストで信頼性の高い充電制御装置を提供することが出来る。
In addition, when an abnormality is detected by the power conversion circuit
なお、実施の形態2では、充電指令値として充電電流指令値を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、充電指令値として充電電力指令値や充電電圧指令値などを用いても良い。 In Embodiment 2, the charging current command value is used as the charging command value. However, the charging current command value is not particularly limited to this, and a charging power command value, a charging voltage command value, or the like may be used as the charging command value. .
また、実施の形態2では、電力変換回路異常検出部20aにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するとしたが、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう補正せずに充電動作を継続する簡易な処理としてもよい。
In the second embodiment, when an abnormality is detected by the power conversion circuit
以上、この発明の実施の形態1および2に係る電動車両の充電制御装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 As mentioned above, although the charging control apparatus of the electric vehicle which concerns on Embodiment 1 and 2 of this invention was demonstrated, in this invention, each embodiment is freely combined within the range of the invention, or each embodiment is combined. Modifications and omissions can be made as appropriate.
10 電動車両の充電制御装置、11 外部電源、12 バッテリ、13 第1の電力変換回路、14 第2の電力変換回路、15 第Nの電力変換回路、20 充電制御ECU、20a 電力変換回路異常検出部、20b 充電電流指令値演算部、20c 電力変換回路制御指令部、20d 充電電流制限状態判定部、20e 総充電電流指令値演算部、20f 各回路毎充電電流指令値演算部、BAT バッテリ情報、CHR1、CHR2 制御指令、VIN 入力電圧情報、STA 内部状態量、ERR 回路異常検出信号、PLT 矩形波信号。
DESCRIPTION OF
この発明に係る車両の充電制御装置は、外部電源から供給される電力により車両に搭載されるバッテリを充電する車両の充電制御装置であって、前記外部電源から供給される電力を前記バッテリの充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値を演算し出力する充電電流指令値演算部と、
複数の前記電力変換回路のそれぞれの異常を検出する電力変換回路異常検出部と、
を備えた車両の充電制御装置において、
前記充電電流指令値演算部は、前記回路毎充電電流指令値を演算する回路毎充電電流指令値演算部と、前記バッテリの充電状態を示す状態量から総充電電流指令値を算出する総充電電流指令値演算部を有する充電電流指令値演算部を備え、
前記回路毎充電電流指令値演算部は、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が、前記総充電電流指令値と等しくなるように、複数の前記電力変換回路のそれぞれに応じた充電電流指令値を演算し、
前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少する前記バッテリの充電電流を補うように前記回路毎充電電流指令値を補正し、異常が検出されていない電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が前記総充電電流指令値と等しくなるようにするものである。
A vehicle charge control device according to the present invention is a vehicle charge control device that charges a battery mounted on a vehicle with electric power supplied from an external power supply, and the electric power supplied from the external power supply is charged to the battery. A plurality of power conversion circuits for converting into power are provided in parallel, and a charging current command value calculation unit that calculates and outputs a charge current command value for each circuit of the plurality of power conversion circuits, and
A power conversion circuit abnormality detection unit for detecting each abnormality of the plurality of power conversion circuits;
In a vehicle charge control device comprising:
The charging current command value calculation unit is a circuit- by-circuit charging current command value calculation unit that calculates the charging current command value for each circuit, and a total charging current that calculates a total charging current command value from a state quantity indicating a charging state of the battery. A charging current command value calculation unit having a command value calculation unit is provided,
The charge current command value calculation unit for each circuit responds to each of the plurality of power conversion circuits so that the sum of the charge current command values for each of the plurality of power conversion circuits is equal to the total charge current command value. Calculate the charging current command value
When an abnormality is detected by the power conversion circuit abnormality detection unit, the power conversion circuit where the abnormality is detected stops the charging operation, and the other power conversion circuits stop the charging operation of the power conversion circuit where the abnormality is detected The charging current command value for each circuit is corrected so as to compensate for the charging current of the battery that is reduced by the operation, and the total charging current command value for each circuit of the power conversion circuit in which no abnormality is detected is the total charging current command value Is to be equal .
Claims (5)
前記外部電源から供給される電力を前記バッテリの充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値を演算する充電電流指令値演算部を備え、
前記充電電流指令値演算部は、前記回路毎充電電流指令値に応じた充電電流を出力するように前記電力変換回路のそれぞれを制御することを特徴とする車両の充電制御装置。 A vehicle charge control device that charges a battery mounted on a vehicle with electric power supplied from an external power source,
A plurality of power conversion circuits for converting electric power supplied from the external power source into charging power for the battery in parallel, and a charging current command value calculation unit for calculating a charge current command value for each circuit of the plurality of power conversion circuits Prepared,
The charging current command value calculating unit controls each of the power conversion circuits so as to output a charging current corresponding to the charging current command value for each circuit.
前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は充電動作を継続することを特徴とする請求項1に記載の車両の充電制御装置。 A power conversion circuit abnormality detection unit that detects each abnormality of the plurality of power conversion circuits;
The power conversion circuit in which an abnormality is detected stops the charging operation when the abnormality is detected by the power conversion circuit abnormality detection unit, and the other power conversion circuits continue the charging operation. The vehicle charge control device according to claim 1.
前記充電電流制限状態判定部は、前記充電電流指令値演算部において、前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少する前記バッテリの充電電流の全てを、その他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に充電電流制限ありと判定することを特徴とする請求項4に記載の車両の充電制御装置。 A charging current limit state determination unit for determining a charging current limit state is provided,
The charging current limit state determination unit stops charging operation of the power conversion circuit in which the abnormality is detected when the abnormality is detected by the power conversion circuit abnormality detection unit in the charging current command value calculation unit. 5. The vehicle charge control device according to claim 4, wherein it is determined that there is a charge current limitation when all of the charging current of the battery that is decreased cannot be supplemented by another power conversion circuit.
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