JP2014504139A - バッテリー充電システムおよびそれを用いた充電方法 - Google Patents

Abstract

バッテリー充電システムおよび方法が開示される。本発明によるバッテリー充電システムは、充電提供車両のバッテリーの両端に連結される第１連結部と、充電対象車両のバッテリーの両端に連結される第２連結部と、前記第１連結部と前記第２連結部との間に連結され、前記第１連結部を介して前記充電提供車両のバッテリーから伝達される電圧を変換して、前記第２連結部を介して前記充電対象車両のバッテリーに伝達するコンバーターと、前記第１連結部と前記第２連結部の電気的連結を制御し、充電提供車両のＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）と充電対象車両のＢＭＳに各々連結され、前記各ＢＭＳから伝達される前記各バッテリーの状態情報に基づいて前記コンバーターの電圧変換比率を制御する制御部と、を含む。
【選択図】図１

Description

本出願は２０１１年９月２３日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１１−００９６４０４号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本発明は、バッテリー充電システムおよびそれを用いたバッテリー充電方法に関し、より詳しくは、電気自動車の相互間にバッテリー充電を可能にするバッテリー充電システムおよびそれを用いたバッテリー充電方法に関する。

化石燃料の枯渇と環境汚染に対する関心が高まっており、電気エネルギーを利用して駆動する電気自動車に対する研究が活発に進行している。最近では、内燃機関と電気モーターを駆動源として併用するハイブリッド自動車が商用化されており、電気エネルギーのみを用いる純粋な電気自動車に対する研究および商用化が進行している。

電気エネルギーを用いる電気自動車の場合、走行中の使用者の不注意または予期できなかった理由などによってバッテリーが完全に放電することがある。特に電気モーターの力を用いて出発するハイブリッド自動車および純粋な電気自動車の場合、電気エネルギーを貯蔵するバッテリーが放電すると、自動車を充電所または電力供給が可能な地域に牽引しなければならない。

米国登録特許８，０００，８５８号（２００９．０２．１２公開）には、電気自動車を充電するための装置が開示されている。

しかし、バッテリーが放電した後には、このような充電装置が備えられた場所にまで移動するためには、レッカー車を利用して移動する方法しかないという問題がある。

本発明の目的は、電気自動車の相互間に電気エネルギーを伝送できるバッテリー充電システムおよびそれを用いたバッテリー充電方法を提供することにある。

前述した課題を解決するための本発明によるバッテリー充電システムは、充電提供車両のバッテリーの両端に連結される第１連結部と、充電対象車両のバッテリーの両端に連結される第２連結部と、前記第１連結部と前記第２連結部との間に連結され、前記第１連結部を介して前記充電提供車両のバッテリーから伝達される電圧を変換して、前記第２連結部を介して前記充電対象車両のバッテリーに伝達するコンバーターと、前記第１連結部と前記第２連結部の電気的連結を制御し、充電提供車両のＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）と充電対象車両のＢＭＳに各々連結され、前記各ＢＭＳから伝達される前記各バッテリーの状態情報に基づいて前記コンバーターの電圧変換比率を制御する制御部と、を含む。

また、前記第１連結部は、前記充電提供車両のバッテリーの正極と前記コンバーターの入力端の正極を連結する第１正極リレーと、前記充電提供車両のバッテリーの負極と前記コンバーターの入力端の負極を連結する第１負極リレーと、前記コンバーターの入力端と並列に連結される第１容量性素子と、前記第１正極リレーと並列に連結される第１プリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）部と、を備え、前記第１プリチャージ部は、第１プリチャージリレーと、前記第１プリチャージリレーと直列に連結される第１プリチャージ抵抗とを備えてもよい。

なお、前記制御部は、前記第１連結部が前記充電提供車両のバッテリーに連結されると、前記第１正極リレーを開いて連結を切り、前記第１負極リレーと前記第１プリチャージリレーを閉じて前記第１容量性素子に所定電圧を充電する入力側プリチャージを行い、前記入力側プリチャージが完了すると、前記制御部は、前記第１正極リレーを閉じ、前記第１プリチャージリレーを開いて、前記充電提供車両のバッテリーから前記コンバーターに電力伝送が行われるようにしてもよい。

さらに、前記第２連結部は、前記充電対象車両のバッテリーの正極と前記コンバーターの出力端の正極を連結する第２正極リレーと、前記充電対象車両のバッテリーの負極と前記コンバーターの出力端の負極を連結する第２負極リレーと、前記コンバーターの出力端と並列に連結される第２容量性素子と、前記第２正極リレーと前記第２負極リレーのうちいずれか１つに並列に連結される第２プリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）部と、を備え、前記第２プリチャージ部は、第２プリチャージリレーと、前記第２プリチャージリレーと直列に連結される第２プリチャージ抵抗とを備えてもよい。

また、前記制御部は、前記第２連結部が前記充電対象車両のバッテリーに連結されると、前記第２正極リレーを開いて連結を切り、前記第２負極リレーと前記第２プリチャージリレーを閉じて前記第２容量性素子に所定電圧を充電する出力側プリチャージを行い、前記出力側プリチャージが完了すると、前記制御部は、前記第２正極リレーを閉じ、前記第２プリチャージリレーを開いて、前記コンバーターから前記充電対象車両のバッテリーに電力伝送が行われるようにしてもよい。

なお、前記充電提供車両のＢＭＳから伝達される前記充電提供車両のバッテリーの前記状態情報は、充電提供車両のＢＭＳから伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力電力の許容量、前記充電提供車両のバッテリーの出力電圧、前記充電提供車両のバッテリーから伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上を含んでもよい。

さらに、前記充電対象車両のＢＭＳから伝達される前記充電対象車両のバッテリーの前記状態情報は、前記充電対象車両のＢＭＳから受信可能なエネルギー、瞬間最大入力電力の許容量、前記充電対象車両のバッテリーの入力電圧、前記充電対象車両のバッテリーに伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上を含んでもよい。

また、前記コンバーターと連結され、前記充電提供車両のバッテリーから前記充電対象車両のバッテリーに提供される伝送電力量を測定するパワーメーターがさらに備えられてもよい。

なお、前記制御部は、前記パワーメーターから前記伝送電力量の伝達を受け、前記伝送電力量に基づいて料金を計算してもよい。

さらに、前記制御部と連結されたディスプレイ部がさらに備えられ、前記ディスプレイ部には、前記伝送電力量および／または前記料金に関する情報が表示されてもよい。

また、前記コンバーターは、直流電源の入力を受けて直流電源を出力するＤＣ／ＤＣコンバーターであってもよい。

前述した課題を解決するための本発明によるバッテリー充電方法は、充電提供車両のＢＭＳと充電対象車両のＢＭＳから各々充電提供車両のバッテリーと充電対象車両のバッテリーに関するバッテリー状態情報の伝達を受けるステップと、前記充電提供車両のバッテリーとコンバーターの入力端との間に備えられる第１プリチャージリレーが第１プリチャージ抵抗と連結されるようにして入力側プリチャージを行うステップと、前記充電対象車両のバッテリーと前記コンバーターの出力端との間に備えられる第２プリチャージリレーが第２プリチャージ抵抗と連結されるようにして出力側プリチャージを行うステップと、前記入力側プリチャージが終了した後、前記第１プリチャージリレーの連結を切り、前記充電提供車両のバッテリーと前記コンバーターの入力端を連結する第１正極リレーを閉じて、前記充電提供車両のバッテリーから前記コンバーターの入力端に電力を伝送するステップと、前記出力側プリチャージが終了した後、前記第２プリチャージリレーの連結を切り、前記充電対象車両のバッテリーと前記コンバーターの出力端を連結する第２正極リレーを閉じて、前記コンバーターの出力端から前記充電対象車両のバッテリーに電力を伝送するステップと、前記制御部は、前記バッテリー状態情報に基づいて前記コンバーターの電圧変換比率を調節し、充電対象車両のバッテリーを充電するステップと、を含む。

また、前記制御部が前記充電提供車両のＢＭＳから伝達を受ける前記バッテリー状態情報は、前記充電提供車両のＢＭＳから伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力電力の許容量、前記充電提供車両のバッテリーの出力電圧、前記充電提供車両のバッテリーから伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上に関する情報を含んでもよい。

なお、前記制御部が前記充電対象車両のＢＭＳから伝達を受ける前記バッテリー状態情報は、受信可能なエネルギー、瞬間最大入力電力の許容量、前記充電対象車両のバッテリーの出力電圧、前記充電対象車両のバッテリーに伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上に関する情報を含んでもよい。

さらに、前記コンバーターを介して前記充電対象車両のバッテリーに提供された伝送電力量を測定するステップをさらに含んでもよい。

また、前記伝送電力量に基づいて電力料金を計算するステップをさらに含んでもよい。

なお、前記伝送電力量および／または前記電力料金に関する情報を表示するステップをさらに含んでもよい。

さらに、前記伝送電力量および／または前記電力料金を予め選択できるように充電開始前に前記伝送電力量および／または前記電力料金の入力を受けるステップをさらに含んでもよい。

また、前記充電対象車両のバッテリーに対する充電が完了すると、前記第１プリチャージリレーと前記第２プリチャージリレーと前記第１メインリレーと前記第２メインリレーの連結を切るステップをさらに含んでもよい。

なお、前記充電対象車両のバッテリーに対する充電が完了すると、前記充電提供車両のＢＭＳと前記充電対象車両のＢＭＳに電力送受信の中断要請をするステップをさらに含んでもよい。

さらに、前記充電対象車両のバッテリーとインバーターの電気的分離を要請し、前記充電提供車両のバッテリーとインバーターの電気的分離を要請するステップをさらに含んでもよい。

本発明によるバッテリー充電システムおよびそれを用いたバッテリー充電方法は、電気自動車のバッテリーが放電したり、その他の理由で充電が必要であったりする場合、レッカー車などによって充電施設にまで移動せずに周辺の他の電気自動車からエネルギーの供給を受けることができるため、便利で且つ低費用でバッテリー充電の問題を解決することができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバーターを用いるため、従来のＡＣ電源をＤＣ電源に変換してバッテリーを充電する方式に比べて電力伝送効率が高いという長所がある。

本発明の実施例によるバッテリー充電システムを示すブロック図である。 本発明の実施例によるバッテリー充電システムと充電提供車両と充電対象車両を示すブロック図である。 本発明の実施例によるバッテリー充電システムの作動過程を示すブロック図である。 本発明の実施例によるバッテリー充電システムの作動過程を示すブロック図である。 本発明の実施例によるバッテリー充電システムの作動過程を示すブロック図である。 本発明のバッテリー充電システムを用いた充電方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。但し、本実施例は以下にて開示する実施例に限定されるものではなく様々な形態に実現されてもよく、本実施例は単に本発明の開示が完全になるようにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図面における要素の形状などは明確な説明のために誇張して表現された部分があり得るし、図面上で同一符号で表示された要素は同一要素を意味する。

以下にて記述する電気自動車は、推進力として１つまたはそれ以上の電気モーターが用いられる車両をいう。電気自動車を推進するのに用いられるエネルギーは、再充電可能なバッテリーおよび／または燃料電池のような電気的ソースを含む。電気自動車は、内燃機関をまた１つの動力源として用いるハイブリッド電気自動車であってもよい。

図１は、本発明の実施例によるバッテリー充電システムを示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施例によるバッテリー充電システムは、コンバーター（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１０、第１連結部１２０、第２連結部１３０、パワーメーター（ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ）１７０、制御部１５０、表示部１６０を含む。

コンバーター１１０は、コンバーター１１０の入力端に印加される電圧レベルを変換して出力端に出力する。

一般的に、放電した電気自動車（以下、充電対象車両という）のバッテリー（図示せず）のＳＯＣ（ｓｔａｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｉｎｇ）が充電エネルギーを提供する電気自動車（充電提供車両という）のバッテリー（図示せず）のＳＯＣより低い。これにより、充電対象車両のバッテリーの電圧レベルが充電提供車両のバッテリーの電圧レベルより低い。

したがって、コンバーター１１０としては、出力電圧が入力電圧より低い電圧降下用コンバーターが用いられてもよい。

また、充電提供車両のバッテリーがＤＣ電源を提供し、充電対象車両のバッテリーにもＤＣ電源が印加されることができるため、コンバーター１１０は、ＤＣ電源の印加を受けてＤＣ電源を出力するＤＣ／ＤＣコンバーターであってもよい。

コンバーター１１０の入力端には第１連結部１２０が備えられる。

第１連結部１２０は、コンバーター１１０の入力端の正極ライン１２４に連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第１正極リレー１２１と、コンバーター１１０の入力端の負極ライン１２５に連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第１負極リレー１２２と、第１正極リレー１２１に並列に連結される第１プリチャージ部１２３と、正極ライン１２４と負極ライン１２５との間に連結され、コンバーター１１０と並列に連結される第１容量性素子１２７とを備えることができる。

また、第１プリチャージ部１２３は、ＯＮ／ＯＦＦになる第１プリチャージリレー１２３ｂ、および第１プリチャージリレー１２３ｂと直列に連結される第１プリチャージ抵抗１２３ａを備えることができる。

ここで、「ＯＦＦ」は該当する連結が切れることを意味し、「ＯＮ」はその逆である。

第１プリチャージ部１２３は、コンバーター１１０の入力端が充電提供車両のバッテリーに連結された時、急激な電圧変化による瞬間的な過電流を防止する。

すなわち、第１正極リレー１２１はＯＦＦになり、第１プリチャージリレー１２３ｂはＯＮになって、充電提供車両のバッテリーから印加された電圧は第１プリチャージ抵抗１２３ａを介して第１容量性素子１２７に印加され、第１容量性素子１２７の両端の電圧が一定値に到達するように充電する。

その後、第１プリチャージリレー１２３ｂをＯＦＦにし、第１正極リレー１２１をＯＮにして、充電提供車両のバッテリーとコンバーター１１０が直接に連結されるようにして、急激な電圧変化による瞬間的な過電流を防止する。

コンバーター１１０の出力端には第２連結部１３０が備えられる。

第２連結部１３０は、第１連結部１２０と類似する構造で形成されてもよい。

すなわち、コンバーター１１０の出力端の正極ライン１３４に連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第２正極リレー１３１と、コンバーター１１０の出力端の負極ライン１３５に連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第２負極リレー１３２と、第２正極リレー１３１に並列に連結される第２プリチャージ部１３３と、正極ライン１３４と負極ライン１３５との間に連結され、コンバーター１１０と並列に連結される第２容量性素子１３７とを備えることができる。

また、第２プリチャージ部１３３は、ＯＮ／ＯＦＦになる第２プリチャージリレー１３３ｂ、および第２プリチャージリレー１３３ｂと直列に連結される第２プリチャージ抵抗１３３ａを備えることができる。

第２プリチャージ部１３３もコンバーター１１０の出力端が充電対象車両のバッテリーに連結された時、急激な電圧変化による瞬間的な過電流を防止する。その機能は、上述した第１プリチャージ部１２３と類似するため、これに関する具体的な説明は省略する。

パワーメーター１７０は、コンバーター１１０と並列に連結され、コンバーター１１０から充電対象車両のバッテリーに提供された伝送電力量を測定することができる。

制御部１５０は、コンバーター１１０とデータバスで連結され、コンバーター１１０の入出力電圧変換比率を調節することができる。
また、制御部１５０は、第１連結部１２０と第２連結部１３０と連結され、第１連結部１２０の第１正極リレー１２１と第１負極リレー１２２と第１プリチャージリレー１２３ｂ、および第２連結部１３０の第２正極リレー１３１と第２負極リレー１３２と第２プリチャージリレー１３３ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。

また、制御部１５０は、パワーメーター１７０と連結され、パワーメーター１７０で測定した伝送電力量に基づいて電力料金を計算し、課金情報を提供することができる。

また、制御部１５０は、充電対象車両のバッテリーのＢＭＳ（図示せず）および充電提供車両のバッテリーのＢＭＳ（図示せず）と通信し、電力伝達の制御を行い、各ＢＭＳにおいて認識するバッテリーを介して伝達された電力量とパワーメーター１７０が測定した伝送電力量を比較することができる。

表示部１６０は、使用者に充電時に提供される情報を画面上に表示することができる。例えば、充電量の選択、充電開始、充電の進行状況、充電終了、伝送された電力量、および電力料金などに関する情報を表示し、この中で使用者が選択可能な情報などの入力を受けることができる。

表示部１６０は、制御部１５０とデータバスで連結され、両方向に情報を伝達することができる。

図２は、本発明の実施例によるバッテリー充電システムと充電提供車両と充電対象車両を示すブロック図である。

図２に示すように、バッテリー充電システム１００は、充電提供車両２００と充電対象車両３００との間において、充電提供車両２００から充電対象車両３００に電気エネルギーを伝達することができる。

充電提供車両２００は、ＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）２１０、バッテリー２２０、インバーター２３０、モーター２４０およびリレー部２５０を備える。

バッテリー２２０は、車両の動力となる電気エネルギーを貯蔵する蓄電源である。

ＢＭＳ２１０は、バッテリー２２０の状態に関する各種情報、例えば、瞬間最大入出力電力の許容量、バッテリーの出力電圧、ＳＯＣなどをチェックし、バッテリー２２０の充電／放電を制御し、バッテリー２２０と連結されたリレー部２５０の制御を行うことができる。

リレー部２５０は、バッテリー２２０の正極ラインと連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第１メインリレー２５１と、負極ラインに連結されてＯＮ／ＯＦＦになる第２メインリレー２５２と、第１メインリレー２５１に並列に連結される補助リレー２５３とを備えることができる。

補助リレー２５３は、バッテリー２２０とインバーター２３０との間に過電流が流れることを防止する構成要素であり、過電流が検出されると、第１メインリレー２５１をＯＦＦにし、補助リレー２５３をＯＮにして、補助抵抗２５４を用いて電流を制限することができる。

インバーター２３０は、バッテリー２２０から伝達される直流電源を交流電源に変換してモーター２４０に伝達するか、モーター２４０から伝達される交流電源を直流電源に変換してバッテリー２２０に伝達する構成要素である。

また、モーター２４０は、車両に伝達される駆動力を生成する構成要素である。

充電対象車両３００の構成は、充電提供車両２００の構成と類似するため、その具体的な説明は省略する。

図３は、本発明の実施例によるバッテリー充電システムのプリチャージステップを示すブロック図である。

図３に示すように、充電提供車両２００から充電対象車両３００に電力を伝送して充電対象車両３００のバッテリー３２０を充電するために、先ず、制御部１５０と充電提供車両２００のＢＭＳ２１０と充電対象車両３００のＢＭＳ３１０を連結する。制御部１５０と各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０は、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）やＦｌｅｘＲａｙなどの方法によって通信することができる。

制御部１５０は、各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０に電力伝送モード情報データを伝送することができる。図３に示すように、当該データの伝送を受けた各車両のＢＭＳ２１０，３１０は、第１メインリレー２５１，３５１、第２メインリレー２５２，３５２および補助リレー２５３，３５３をいずれもＯＦＦにして、バッテリー２２０，３２０とインバーター２３０，３３０を分離する。

そして、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０は電力伝送状態に切り替えられ、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０は電力受信状態に切り替えられることができる。

各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，１３０と制御部１５０を介してリレー部２５０，３５０のＯＦＦが確認されると、表示部１６０には、バッテリー充電システム１００の第１連結部１２０および第２連結部１３０を連結しろという旨の情報メッセージが表示されることができる。または、第１連結部１２０および第２連結部１３０は、リレー１２１，１２２，１２３ｂ，１３１，１３２，１３３ｂがいずれもＯＦＦになったまま連結された状態であってもよい。

第１連結部１２０は充電提供車両２００のバッテリー２２０の両端に連結され、第２連結部１３０は充電対象車両３００のバッテリー３２０の両端に連結されることができる。

一方、表示部１６０には、充電開始の選択と充電量／充電金額を入力するか、選択が可能なインターフェースが表示されることができる。この場合、表示部１６０に表示される充電量／充電金額は、充電提供車両２００のバッテリー２２０に充電された電力量を考慮し、充電提供車両２００の走行が可能な範囲で表示されることができる。

使用者が充電量や充電金額を選択し充電開始信号を入力すると、制御部１５０は充電を開始する。この時、制御部１５０は、先ず、第１連結部１２０と第２連結部１３０の連結を確認し、充電を開始することができる。第１連結部１２０および第２連結部１３０の連結が認識されない場合、表示部１６０に第１連結部１２０および第２連結部１３０の連結確認メッセージを表示することができる。

図３に示すように、充電が開始されると、制御部１５０は、第１正極リレー１２１および第２正極リレー１３１をＯＦＦにし（またはＯＦＦになった状態を維持）、第１プリチャージリレー１２３ｂ、第２プリチャージリレー１３３ｂ、第１負極リレー１２２および第２負極リレー１３２をＯＮにする。

これにより、本格的な充電前に、バッテリー充電システム１００と各車両２００，３００のバッテリー２２０，３２０が連結されて生じ得る急激な電圧変化による瞬間的な過電流を防止するために、第１連結部１２０と第２連結部１３０において各々第１容量性素子１２７および第２容量性素子１３７を予め充電するプリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）が行われる。

プリチャージは、第１容量性素子１２７と第２容量性素子１３７が所定の電圧値に充電されるまでに行われることができる。または、各容量性素子１２７，１３７のキャパシタンス値Ｃと各プリチャージ抵抗１２３ａ，１３３ａの抵抗値Ｒによる時定数（τ；ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に基づいて充電時間が経過するまでに行われることができる。

図４は、本発明の実施例によるバッテリー充電システムによって充電提供車両と充電対象車両との間で充電が行われる状態を示すブロック図である。

図４に示すように、プリチャージが完了した後、制御部１５０は、第１プリチャージリレー１２３ｂをＯＦＦにし、第１正極リレー１２１をＯＮにして、充電提供車両２００のバッテリー２２０からコンバーター１１０の入力端に電力が伝達されるようにする。同時に第２プリチャージリレー１３３ｂをＯＦＦにし、第２正極リレー１３１をＯＮにして、コンバーター１１０の出力端から充電対象車両３００のバッテリー３２０に電力が伝達されるようにする。

制御部１５０は、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０から伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力許容量、バッテリー２２０の出力電圧などの充電提供車両２００のバッテリー状態情報の伝達を受けることができる。

また、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０から受信可能なエネルギー、瞬間最大入力許容量、バッテリー３２０の出力電圧などの充電対象車両３００のバッテリー状態情報の伝達を受けることができる。

制御部１５０は、各車両のＢＭＳ２１０，３１０から伝達されたバッテリー状態情報に基づいてコンバーター１１０の電圧変換比率を制御し、電力伝送が行われるようにすることができる。

電圧変換比率とは、入力端に印加される電圧に対する出力端に出力する電圧の比率を意味する。

また、制御部１５０は、各車両のＢＭＳ２１０，３１０と通信し、各ＢＭＳ２１０，３１０を介して各車両２００，３００の電力伝達状態を制御することができる。電力伝達状態は、各車両２００，３００のバッテリー２２０，３２０の出力電圧／電流、伝送電力量などをいう。

また、制御部１５０は、パワーメーター１７０から測定された伝送電力量に関するデータの伝達を受けることができる。パワーメーター１７０から伝達された伝送電力量は、各車両のＢＭＳ２１０，３１０から伝達された伝送電力量と比較される。また、制御部１５０は、伝送電力量を通じて電力料金を計算することができる。

また、制御部１５０は、表示部１６０に伝送電力量および電力料金に関する情報をリアルタイムで表示して、使用者が電力の伝達状態を認知するようにすることができる。

図５は、本発明の実施例によるバッテリーの充電が完了した状態を示すブロック図である。

図５に示すように、充電対象車両３００のバッテリー３２０に充電が完了すると、制御部１５０は、第１正極リレー１２１と第１負極リレー１２２をＯＦＦにしてコンバーター１１０と充電提供車両２００のバッテリー２２０との間の連結を切り、第２正極リレー１３１と第２負極リレー１３２をＯＦＦにしてコンバーター１１０と充電対象車両３００のバッテリー３２０との間の連結を切って、バッテリー充電システム１００を介した電力伝達を遮断することができる。

また、制御部１５０は、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０と充電対象車両３００のＢＭＳ３１０に各々電力伝送と電力充電の中断を要請することができる。これにより、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０はバッテリー２２０から電力が出力されることを中断し、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０はバッテリー３２０から電力の印加を受けることを中断する。

また、制御部１５０は、パワーメーター１７０および／または充電提供車両２００と充電対象車両３００の各ＢＭＳ２１０，３１０から伝送完了した累積電力量とこれに基づいて計算した電力料金に関するデータを表示部１６０に伝達することができる。

表示部１６０は、制御部１５０から伝達された累積電力量と電力料金を表示し、使用者がこれを確認できるようにすることができる。
充電完了時点は、最初充電開始時に使用者が充電量や充電金額を選択した場合、当該充電量や充電金額に到達する時点を充電完了時点と見なすことができる。または、使用者の充電中断信号によって充電が完了することができる。

その後、使用者は、第１連結部１２０を充電提供車両２００のバッテリー２２０から分離し、第２連結部１３０を充電対象車両３００のバッテリー３２０から分離し、制御部１５０と各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０を分離して充電作業を完了することができる。

前記のような構成により、電気自動車のバッテリーが放電したり、その他の理由で充電が必要であったりする場合、レッカー車などによって充電施設にまで移動せずに周辺の他の電気自動車からエネルギーの供給を受けることができるため、便利で且つ低費用でバッテリー充電の問題を解決することができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバーターを用いるため、従来のＡＣ電源をＤＣ電源に変換してバッテリーを充電する方式に比べて電力伝送効率が高い。

以下では、本発明の実施例によるバッテリー充電システムを用いたバッテリー充電方法について説明する。

図６は、本発明のバッテリー充電システムを用いた充電方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、充電提供車両２００から充電対象車両３００に電力を伝送して充電対象車両３００のバッテリー３２０を充電するために、先ず、制御部１５０と充電提供車両２００のＢＭＳ２１０と充電対象車両３００のＢＭＳ３１０を連結する（Ｓ１１）。連結された制御部１５０と各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０は互いにＣＡＮなどの方法によって通信することができる。

その後、制御部１５０は、各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０に電力伝送モード情報データを伝送することができる。当該データの伝送を受けた各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０は、第１メインリレー２５１，３５１、第２メインリレー２５２，３５２および補助リレー２５３，３５３をいずれもＯＦＦにして、バッテリー２２０，３２０とインバーター２３０，３３０を電気的に分離する（Ｓ１２）。

そして、バッテリー充電システム１００は、充電提供車両２００のバッテリー２２０と充電対象車両３００のバッテリー３２０に各々連結される（Ｓ１３）。

具体的には、第１連結部１２０を充電提供車両２００のバッテリー２２０の両端に連結し、第２連結部１３０を充電対象車両３００のバッテリー３２０の両端に連結することができる。

第１連結部１２０および第２連結部１３０は、リレー１２１，１２２，１２３ｂ，１３１，１３２，１３３ｂがいずれもＯＦＦになったまま連結されることができる。または、各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０と制御部１５０を介して各車両２００，３００のリレー部２５０，３５０のＯＦＦが確認され、表示部１６０にバッテリー充電システム１００の第１連結部１２０および第２連結部１３０を連結しろという旨の情報メッセージが表示されると、第１連結部１２０および第２連結部１３０を各車両２００，３００のバッテリー２２０，３２０に連結することができる。

同時に、制御部１５０は、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０から充電提供車両２００のバッテリー状態情報の伝達を受け、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０から充電対象車両３００のバッテリー状態情報の伝達を受けることができる（Ｓ１４）。

この時、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０から伝達されるバッテリー状態情報は、伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力許容量、バッテリー２２０の出力電圧などであってもよい。また、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０から伝達されるバッテリー状態情報は、受信可能なエネルギー、瞬間最大入力許容量、バッテリー３２０の出力電圧などであってもよい。

表示部１６０には、充電開始の選択と充電量／充電金額を入力するか、選択が可能なインターフェースが表示され、当該インターフェースによって、使用者は充電量／充電金額を入力したり選択したりすることができる（Ｓ１５）。

この場合、表示部１６０に表示される充電量／充電金額は、充電提供車両２００のバッテリー２２０に充電された電力量を考慮し、充電提供車両２００の走行が可能な範囲で表示されることができる。

使用者が充電量や充電金額を選択し充電開始信号を入力すると、制御部１５０は充電を開始する。この時、制御部１５０は、先ず、第１連結部１２０と第２連結部１３０の連結を確認し、充電を開始することができる。第１連結部１２０および第２連結部１３０の連結が認識されない場合、表示部に第１連結部１２０および第２連結部１３０の連結メッセージを表示することができる。

充電が開始されると、制御部１５０は、第１正極リレー１２１および第２正極リレー１３１をＯＦＦにし（またはＯＦＦになった状態を維持）（Ｓ１６）、第１プリチャージリレー１２３ｂ、第２プリチャージリレー１３３ｂ、第１負極リレー１２２および第２負極リレー１３２をＯＮにする（Ｓ１７）。

これにより、本格的な充電前に、第１容量性素子１２７および第２容量性素子１３７を予め充電するプリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）が行われる（Ｓ１８）。

これは、バッテリー充電システム１００と各車両２００，３００のバッテリー２２０，３２０が連結されて生じる急激な電圧変化による瞬間的な過電流を防止するためのものである。

プリチャージは、第１容量性素子１２７と第２容量性素子１３７が所定の電圧値に充電されるまでに行われることができる。または、各容量性素子１２７，１３７のキャパシタンス値Ｃと各プリチャージ抵抗１２３ａ，１３３ａの抵抗値Ｒによる時定数（τ；ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）に基づいて充電時間が経過するまでに行われることができる。

プリチャージが完了した後、制御部１５０は、第１プリチャージリレー１２３ｂと第２プリチャージリレー１３３ｂがＯＦＦになるように制御し（Ｓ１９）、第１正極リレー１２１と第２正極リレー１３１がＯＮになるように制御する（Ｓ２０）。

そして、制御部１５０は、各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０から伝達されたバッテリー状態情報に基づいてコンバーター１１０の電圧変換比率を制御し、バッテリー充電システム１００を介して充電提供車両２００のバッテリー２２０から充電対象車両３００のバッテリー３２０に電力が伝送されるようにすることができる（Ｓ２１）。

充電が行われる過程において、制御部１５０は、パワーメーター１７０から測定された伝送電力量に関するデータの伝達を受けることができる。パワーメーター１７０から伝達された伝送電力量は、各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０から伝達された伝送電力量と比較される。また、制御部１５０は、伝送電力量を通じて電力料金を計算することができる。

そして、累積した伝送電力量とこれに対する電力料金に関するデータは制御部１５０から表示部１６０に伝達され、表示部１６０は累積した伝送電力量および電力料金に関する情報をリアルタイムで表示し、使用者が電力の伝達状態を認知するようにすることができる（Ｓ２２）。

制御部１５０は、累積した伝送電力量とこれに対する電力料金と充電開始時に使用者が入力または選択した充電量／充電金額を比較して、充電が完了したか否かを判断することができる（Ｓ２３）。

すなわち、累積した伝送電力量とこれに対する電力料金が使用者が入力した充電量／充電金額より低ければ電力伝送を継続し、両値が同一になれば充電が完了したと判断することができる。

この場合、使用者の充電中断信号によっても充電が完了することができる。

制御部１５０が充電が完了したと判断する場合、制御部１５０は、第１正極リレー１２１と第１負極リレー１２２をＯＦＦにしてコンバーター１１０と充電提供車両２００のバッテリー２２０との間の連結を切り、第２正極リレー１３１と第２負極リレー１３２をＯＦＦにしてコンバーター１１０と充電対象車両３００のバッテリー３２０との間の連結を切って、バッテリー充電システム１００を介した電力伝達を遮断することができる（Ｓ２４）。

また、制御部１５０は、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０と充電対象車両３００のＢＭＳ３１０に各々電力伝送と電力充電の中断を要請することができる（Ｓ２５）。これにより、充電提供車両２００のＢＭＳ２１０はバッテリー２２０から電力が出力されることを中断し、充電対象車両３００のＢＭＳ３１０はバッテリー３２０から電力の印加を受けることを中断することができる。

その後、使用者は、第１連結部１２０を充電提供車両２００のバッテリー２２０から分離し、第２連結部１３０を充電対象車両３００のバッテリー３２０から分離し、制御部１５０と各車両２００，３００のＢＭＳ２１０，３１０を分離して充電作業を完了することができる。

前述し且つ図面に示された本発明の一実施例は、本発明の技術的思想を限定するものとして解釈してはならない。本発明の保護範囲は請求範囲に記載された事項によってのみ制限され、本発明の技術分野で通常の知識を有した者は本発明の技術的思想を様々な形態に改良および変更することができる。したがって、このような改良および変更は、通常の知識を有した者に自明なことである本発明の保護範囲に属すると言える。

Claims (21)

1. 充電提供車両のバッテリーの両端に連結される第１連結部と、
   充電対象車両のバッテリーの両端に連結される第２連結部と、
   前記第１連結部と前記第２連結部との間に連結され、前記第１連結部を介して前記充電提供車両のバッテリーから伝達される電圧を変換して、前記第２連結部を介して前記充電対象車両のバッテリーに伝達するコンバーターと、
   前記第１連結部と前記第２連結部の電気的連結を制御し、前記充電提供車両のＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）と前記充電対象車両のＢＭＳに各々連結され、前記ＢＭＳの各々から伝達される前記バッテリーの各々の状態情報に基づいて前記コンバーターの電圧変換比率を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とするバッテリー充電システム。
2. 前記第１連結部は、
   前記充電提供車両のバッテリーの正極と前記コンバーターの入力端の正極を連結する第１正極リレーと、
   前記充電提供車両のバッテリーの負極と前記コンバーターの入力端の負極を連結する第１負極リレーと、
   前記コンバーターの入力端と並列に連結される第１容量性素子と、
   前記第１正極リレーと並列に連結される第１プリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）部と、
   を備え、
   前記第１プリチャージ部は、第１プリチャージリレーと、前記第１プリチャージリレーと直列に連結される第１プリチャージ抵抗とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー充電システム。
3. 前記制御部は、
   前記第１連結部が前記充電提供車両のバッテリーに連結されると、
   前記第１正極リレーを開いて連結を切り、前記第１負極リレーと前記第１プリチャージリレーを閉じて前記第１容量性素子に所定電圧を充電する入力側プリチャージを行い、
   前記入力側プリチャージが完了すると、
   前記制御部は、前記第１正極リレーを閉じ、前記第１プリチャージリレーを開いて、前記充電提供車両のバッテリーから前記コンバーターに電力伝送が行われるようにすることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリー充電システム。
4. 前記第２連結部は、
   前記充電対象車両のバッテリーの正極と前記コンバーターの出力端の正極を連結する第２正極リレーと、
   前記充電対象車両のバッテリーの負極と前記コンバーターの出力端の負極を連結する第２負極リレーと、
   前記コンバーターの出力端と並列に連結される第２容量性素子と、
   前記第２正極リレーと前記第２負極リレーのうちいずれか１つに並列に連結される第２プリチャージ（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）部と、
   を備え、
   前記第２プリチャージ部は、第２プリチャージリレーと、前記第２プリチャージリレーと直列に連結される第２プリチャージ抵抗とを備えることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載のバッテリー充電システム。
5. 前記制御部は、
   前記第２連結部が前記充電対象車両のバッテリーに連結されると、
   前記第２正極リレーを開いて連結を切り、前記第２負極リレーと前記第２プリチャージリレーを閉じて前記第２容量性素子に所定電圧を充電する出力側プリチャージを行い、
   前記出力側プリチャージが完了すると、
   前記制御部は、前記第２正極リレーを閉じ、前記第２プリチャージリレーを開いて、前記コンバーターから前記充電対象車両のバッテリーに電力伝送が行われるようにすることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリー充電システム。
6. 前記充電提供車両のＢＭＳから伝達される前記充電提供車両のバッテリーの前記状態情報は、前記充電提供車両のＢＭＳから伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力電力の許容量、前記充電提供車両のバッテリーの出力電圧、前記充電提供車両のバッテリーから伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載のバッテリー充電システム。
7. 前記充電対象車両のＢＭＳから伝達される前記充電対象車両のバッテリーの前記状態情報は、前記充電対象車両のＢＭＳから受信可能なエネルギー、瞬間最大入力電力の許容量、前記充電対象車両のバッテリーの入力電圧、前記充電対象車両のバッテリーに伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載のバッテリー充電システム。
8. 前記コンバーターと連結され、前記充電提供車両のバッテリーから前記充電対象車両のバッテリーに提供される伝送電力量を測定するパワーメーターがさらに備えられることを特徴とする、請求項１から７の何れか１項に記載のバッテリー充電システム。
9. 前記制御部は、前記パワーメーターから前記伝送電力量の伝達を受け、前記伝送電力量に基づいて料金を計算することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリー充電システム。
10. 前記制御部と連結されたディスプレイ部がさらに備えられ、
    前記ディスプレイ部には、前記伝送電力量および前記料金の少なくとも一方に関する情報が表示されることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリー充電システム。
11. 前記コンバーターは、直流電源の入力を受けて直流電源を出力するＤＣ／ＤＣコンバーターであることを特徴とする、請求項１から１０の何れか１項に記載のバッテリー充電システム。
12. 充電提供車両のＢＭＳと充電対象車両のＢＭＳから充電提供車両のバッテリーと充電対象車両のバッテリーに関するバッテリー状態情報の伝達を受けるステップと、
    前記充電提供車両のバッテリーとコンバーターの入力端との間に備えられる第１プリチャージリレーが第１プリチャージ抵抗と連結されるようにして入力側プリチャージを行うステップと、
    前記充電対象車両のバッテリーと前記コンバーターの出力端との間に備えられる第２プリチャージリレーが第２プリチャージ抵抗と連結されるようにして出力側プリチャージを行うステップと、
    前記入力側プリチャージが終了した後、前記第１プリチャージリレーの連結を切り、前記充電提供車両のバッテリーと前記コンバーターの入力端を連結する第１正極リレーを閉じて、前記充電提供車両のバッテリーから前記コンバーターの入力端に電力を伝送するステップと、
    前記出力側プリチャージが終了した後、前記第２プリチャージリレーの連結を切り、前記充電対象車両のバッテリーと前記コンバーターの出力端を連結する第２正極リレーを閉じて、前記コンバーターの出力端から前記充電対象車両のバッテリーに電力を伝送するステップと、
    前記バッテリー状態情報に基づいて前記コンバーターの電圧変換比率を調節し、前記充電対象車両のバッテリーを充電するステップと、
    を含むことを特徴とするバッテリー充電方法。
13. 前記充電提供車両のＢＭＳから伝達を受ける前記バッテリー状態情報は、前記充電提供車両のＢＭＳから伝送可能なエネルギー、瞬間最大出力電力の許容量、前記充電提供車両のバッテリーの出力電圧、および前記充電提供車両のバッテリーから伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上に関する情報を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリー充電方法。
14. 前記充電対象車両のＢＭＳから伝達を受ける前記バッテリー状態情報は、受信可能なエネルギー、瞬間最大入力電力の許容量、前記充電対象車両のバッテリーの出力電圧、および前記充電対象車両のバッテリーに伝送された電力量のうち少なくとも１つ以上に関する情報を含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載のバッテリー充電方法。
15. 前記コンバーターを介して前記充電対象車両のバッテリーに提供された伝送電力量を測定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２から１４の何れか１項に記載のバッテリー充電方法。
16. 前記伝送電力量に基づいて電力料金を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載のバッテリー充電方法。
17. 前記伝送電力量および前記電力料金の少なくとも一方に関する情報を表示するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリー充電方法。
18. 前記伝送電力量および前記電力料金の少なくとも一方を予め選択できるように充電開始前に前記伝送電力量および前記電力料金の少なくとも一方の入力を受けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリー充電方法。
19. 前記充電対象車両のバッテリーに対する充電が完了すると、前記第１プリチャージリレーと前記第２プリチャージリレーと第１メインリレーと第２メインリレーの連結を切るステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２から１８の何れか１項に記載のバッテリー充電方法。
20. 前記充電対象車両のバッテリーに対する充電が完了すると、前記充電提供車両のＢＭＳと前記充電対象車両のＢＭＳに電力送受信の中断要請をするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２から１９の何れか１項に記載のバッテリー充電方法。
21. 前記充電対象車両のバッテリーとインバーターの電気的分離を要請し、前記充電提供車両のバッテリーとインバーターの電気的分離を要請するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２から２０の何れか１項に記載のバッテリー充電方法。

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