JP2016021845A - Charger and charge control device - Google Patents

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岡土 千尋
Chihiro Okatsuchi
千尋 岡土
秀雄 松田
Hideo Matsuda
秀雄 松田
敏之 大戸
Toshiyuki Oto
敏之 大戸
晃章 成田
Teruaki Narita
晃章 成田
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株式会社 ハセテック
Hasetekku:Kk
株式会社 ハセテック
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charger capable of extending life and obtaining high reliability by setting a current value according to an allowable time when a battery is charged.SOLUTION: The charger is so configured that a control circuit 102 calculates an amount of power required for charging from remaining capacity information and a total capacity information obtained by a communication unit 101, estimates a current smaller than the maximum output current value when charging an amount of power obtained from allowable charging time information obtained by the communication unit 101, and controls a charging operation at a charging unit 103 so as to charge a battery 151 with a current estimated at an allowable time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両に搭載されて車両を走行させるために使用されるバッテリーを急速充電する充電装置及び充電制御装置に関する。   The present invention relates to a charging device and a charging control device that rapidly charge a battery that is mounted on a vehicle and used to drive the vehicle.

従来、車両の走行用モーターに電力を供給するために車両に搭載されるバッテリーを、急速充電する充電装置が知られている(例えば、特許文献1)。かかる充電装置により急速充電する方式としては、チャデモ(CHAdeMO、CHArge de MOve)と呼ばれる規格で規格化が進められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a charging device that rapidly charges a battery mounted on a vehicle in order to supply electric power to a vehicle driving motor is known (for example, Patent Document 1). As a method of rapid charging with such a charging device, standardization is being promoted by a standard called CHAdeMO (CHAdeMO, CHArge de Move).

チャデモ規格では、最大出力電圧値を500V、最大出力電流値を125A、及び最大出力電力値を50kWに設定することが規定されており、この条件でバッテリーを充電した場合、30分でバッテリーの総容量の約80%を充電することができる。チャデモ規格は、搭載電池総容量が例えば16kWhや24kWhの乗用車のバッテリーを充電する際に適用される。また、チャデモ規格以外では、最大出力電圧値を500V及び最大出力電流値を400Aでバッテリーを充電する方式のものもある。この方式では、電動バス等に搭載された電池総容量が例えば48kWhや90kWhのバッテリーを、数分間で満充電の状態にすることができる。   The CHAdeMO standard stipulates that the maximum output voltage value is set to 500 V, the maximum output current value is set to 125 A, and the maximum output power value is set to 50 kW. Approximately 80% of the capacity can be charged. The CHAdeMO standard is applied when charging a battery of a passenger car having a total battery capacity of 16 kWh or 24 kWh, for example. Other than the CHAdeMO standard, there is a method of charging a battery with a maximum output voltage value of 500 V and a maximum output current value of 400 A. In this method, a battery with a total battery capacity of, for example, 48 kWh or 90 kWh mounted on an electric bus or the like can be fully charged in a few minutes.

また、急速充電可能な充電装置には、充電電流を制御するためのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュール等のパワー半導体デバイスが使用されている。かかるパワー半導体デバイスは、バッテリーの充電時における電力の変換等を行うため、CPUやメモリに比べて、扱う電圧や電流が大きく、高温度になる。   In addition, a power semiconductor device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) module for controlling a charging current is used in a charging device capable of rapid charging. Since such a power semiconductor device performs power conversion at the time of charging the battery, the voltage and current to be handled are larger than that of the CPU and the memory, resulting in a high temperature.

特開2013−62978号公報JP 2013-62978 A

しかしながら、従来の急速充電可能な充電装置及び充電制御装置においては、バッテリーを頻繁に充電する場合、IGBTモジュール等のパワー半導体デバイスのオン及びオフの回数が増加し、最大出力電流値でバッテリーを充電することに伴ってパワー半導体デバイスの温度の上昇と下降とが繰り返されることにより、パワー半導体デバイスの熱疲労により摩耗及び故障を生じ、長寿命にすることができないと共に、信頼性の低下を招くという課題を有する。   However, in the conventional quick chargeable charging device and charging control device, when the battery is charged frequently, the power semiconductor device such as IGBT module is turned on and off more times, and the battery is charged at the maximum output current value. As the temperature of the power semiconductor device is repeatedly increased and decreased, the power semiconductor device is subject to wear and failure due to thermal fatigue of the power semiconductor device. Has a problem.

本発明の目的は、バッテリーを充電する際に許容される時間に応じた電流値を設定して充電することにより、長寿命にすることができると共に高い信頼性を得ることができる充電装置及び充電制御装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charging device and a charging capable of providing a long life and high reliability by setting and charging a current value according to an allowable time when charging the battery. It is to provide a control device.

本発明に係る充電装置は、車両に搭載されて前記車両を走行させるために使用されるバッテリーを急速充電する充電装置であって、前記バッテリーの総容量を示す総容量情報と、前記バッテリーの残容量を示す残容量情報と、前記バッテリーを充電する際に許容される時間を示す許容充電時間情報と、を前記車両との通信により前記車両より取得する通信
部と、前記通信部により取得した前記総容量情報及び前記残容量情報より前記バッテリーの充電に必要な電力量を求め、前記通信部により取得した前記許容充電時間情報より、前記電力量を充電する際の最大出力電流値よりも小さい電流値を見積り、前記許容される時間において前記電流値で前記バッテリーを充電する充電部と、を有することを特徴とする。
A charging device according to the present invention is a charging device that rapidly charges a battery that is mounted on a vehicle and is used to drive the vehicle, the total capacity information indicating the total capacity of the battery, and the remaining battery capacity. A remaining capacity information indicating a capacity, and an allowable charging time information indicating a time allowed when charging the battery; a communication unit that acquires from the vehicle by communication with the vehicle; and the acquired by the communication unit The amount of electric power required for charging the battery is obtained from the total capacity information and the remaining capacity information, and the current is smaller than the maximum output current value when charging the electric energy from the allowable charging time information acquired by the communication unit. And a charging unit that estimates the value and charges the battery with the current value at the allowable time.

本発明に係る充電制御装置は、車両に搭載されて前記車両を走行させるために使用されるバッテリーを充電装置で急速充電する際の充電動作を制御すると共に前記車両に搭載される充電制御装置であって、前記バッテリーの総容量を示す総容量情報と、前記バッテリーの残容量を示す残容量情報と、より前記バッテリーの充電に必要な電力量を求め、前記バッテリーを充電する際に許容される時間を示す許容充電時間情報より、前記電力量を充電する際の電流値を見積る制御回路と、前記制御回路により見積った前記電流値及び前記許容充電時間情報を前記充電装置に送信する通信部と、を有することを特徴とする。   The charging control device according to the present invention is a charging control device that is mounted on the vehicle and controls a charging operation when the battery used for running the vehicle mounted on the vehicle is rapidly charged by the charging device. In this case, the total capacity information indicating the total capacity of the battery, the remaining capacity information indicating the remaining capacity of the battery, and the amount of power necessary for charging the battery are obtained and allowed when charging the battery. A control circuit that estimates a current value when charging the electric energy from allowable charge time information indicating time; and a communication unit that transmits the current value estimated by the control circuit and the allowable charge time information to the charging device; It is characterized by having.

本発明によれば、バッテリーを充電する際に許容される時間に応じた電流値を設定して充電することにより、長寿命にすることができると共に高い信頼性を得ることができる。   According to the present invention, by setting and charging a current value corresponding to the time allowed when charging the battery, it is possible to extend the life and obtain high reliability.

本発明の第1の実施形態における充電システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the charging system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る充電ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charging unit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る充電装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the charging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る充電装置における充電時間と電流値との関係を従来との比較で示した図である。It is the figure which showed the relationship between the charging time and current value in the charging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention by the comparison with the past. 本発明の第1の実施形態におけるデバイスの通電パターンと温度上昇との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electricity supply pattern of a device in the 1st Embodiment of this invention, and a temperature rise. 本発明の第1の実施形態における温度変化と耐用サイクル数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature change in the 1st Embodiment of this invention, and a durable cycle number. 本発明の第2の実施形態に係る充電制御装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the charge control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る充電装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the charging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る充電装置につき、詳細に説明する。   Hereinafter, a charging device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

(第1の実施形態)
<充電システムの構成>
本発明の第1の実施形態における充電システム50の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
(First embodiment)
<Configuration of charging system>
The configuration of the charging system 50 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

充電システム50は、交流電源1と、充電ケーブル14と、充電装置100と、車両150と、を有している。   Charging system 50 includes AC power supply 1, charging cable 14, charging device 100, and vehicle 150.

交流電源1は、交流電流を充電装置100に入力する。   The AC power source 1 inputs an AC current to the charging device 100.

充電ケーブル14は、信号線14aと電力線14bとを互いに絶縁した状態で纏めて外部を絶縁被覆して形成した1本のケーブルである。信号線14aは、充電装置100の通信部101と車両150の通信部153とを、充電コネクタCV及び充電コネクタCWを介して接続し、車載ネットワークを用いた通信で送受信する信号を伝送する。電力線14bは、充電装置100の充電ユニット103と車両150のバッテリー151とを、充電
コネクタCV及び充電コネクタCWを介して接続し、バッテリー151を充電する際の電力を伝送する。ここで、車載ネットワークを用いた通信は、典型的にはCAN(Controller Area Network)通信である。
The charging cable 14 is a single cable formed by collectively insulating the signal line 14a and the power line 14b from each other in an insulated state. The signal line 14a connects the communication unit 101 of the charging device 100 and the communication unit 153 of the vehicle 150 via the charging connector CV and the charging connector CW, and transmits a signal to be transmitted and received by communication using the in-vehicle network. The power line 14b connects the charging unit 103 of the charging apparatus 100 and the battery 151 of the vehicle 150 via the charging connector CV and the charging connector CW, and transmits power when charging the battery 151. Here, the communication using the in-vehicle network is typically CAN (Controller Area Network) communication.

充電装置100は、充電ケーブル14の先端に設けられている充電コネクタCWと、車両150側の充電コネクタCVと、が接続されることにより、車両150に搭載されている48kWhから100kWh程度の大容量で単一のバッテリー151に対して電気的に接続される。   The charging device 100 has a large capacity of about 48 kWh to 100 kWh mounted on the vehicle 150 by connecting the charging connector CW provided at the tip of the charging cable 14 and the charging connector CV on the vehicle 150 side. Thus, the single battery 151 is electrically connected.

充電装置100は、交流電源1より入力された交流電流を直流電流に変換等して、車両150に搭載されているバッテリー151を急速充電する。   The charging device 100 rapidly charges the battery 151 mounted on the vehicle 150 by converting the alternating current input from the alternating current power source 1 into a direct current.

充電装置100は、複数の各々の車両に搭載されている各バッテリー151を代わる代わる充電するものであり、自家用車として使用するEV(Electric Vehicle)やPHV(Plug−in Hybrid Vehicle)等に搭載されているバッテリーを一般家庭で充電する場合に比べて、一般的に充電頻度が高い。特に、公共交通の車両では、さらに充電頻度が高い。   The charging device 100 is for charging each of the batteries 151 mounted on each of a plurality of vehicles, and is mounted on an EV (Electric Vehicle) or a PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) used as a private vehicle. In general, the charging frequency is higher than when charging the battery at home. In particular, charging frequency is higher in vehicles for public transportation.

車両150は、充電ケーブル14を介して充電装置100と接続し、車載ネットワークを用いた通信及びバッテリー151の充電を行う。車両150は、典型的には電動バス等の電動乗合い自動車であり、充電可能な車庫等の所定の場所に継続して駐車している時間において、バッテリー151を充電装置100により充電する。各車両150は、運行終了後に充電可能な所定の場所に代わる代わる駐車し、各車両150に搭載されているバッテリー151を、駐車している間に充電装置100により充電する。   The vehicle 150 is connected to the charging device 100 via the charging cable 14 and performs communication using the in-vehicle network and charging of the battery 151. The vehicle 150 is typically an electric shared vehicle such as an electric bus, and the battery 151 is charged by the charging device 100 during a time in which the vehicle 150 is continuously parked in a predetermined place such as a garage where charging is possible. Each vehicle 150 is parked instead of a predetermined place where it can be charged after the operation ends, and the battery 151 mounted on each vehicle 150 is charged by the charging device 100 while parked.

<車両の構成>
本発明の第1の実施形態に係る車両150の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Vehicle configuration>
The configuration of the vehicle 150 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

車両150は、バッテリー151と、制御回路152と、通信部153と、を有している。   The vehicle 150 includes a battery 151, a control circuit 152, and a communication unit 153.

バッテリー151は、電力線14bを介して充電装置100より伝送された電力を蓄積することにより充電され、車両150を走行させるために車両150に搭載されている図示しないモーターに対して、蓄積した電力を供給する。   The battery 151 is charged by accumulating electric power transmitted from the charging device 100 via the electric power line 14b, and the accumulated electric power is supplied to a motor (not shown) mounted on the vehicle 150 in order to run the vehicle 150. Supply.

制御回路152は、バッテリー151及び通信部153に接続し、通信部153の通信動作、及びバッテリー151に対する充電動作等を制御する。制御回路152は、記憶手段を有している。この記憶手段は、バッテリー151の総容量を示す総容量情報、電圧上限値、充電制限時間を示す充電制限時間情報、及びバッテリー151を充電するために許容される充電時間を示す許容充電時間情報等を予め記憶している。ここで、バッテリー151を充電するために許容される充電時間は、典型的には車両150が充電可能な車庫等の所定の場所に継続して駐車している時間である。許容充電時間情報は、適宜書き換え可能である。   The control circuit 152 is connected to the battery 151 and the communication unit 153, and controls the communication operation of the communication unit 153, the charging operation for the battery 151, and the like. The control circuit 152 has storage means. This storage means includes total capacity information indicating the total capacity of the battery 151, voltage upper limit value, charge limit time information indicating the charge limit time, allowable charge time information indicating a charge time allowed for charging the battery 151, and the like. Is stored in advance. Here, the charging time allowed for charging the battery 151 is typically a time during which the vehicle 150 is continuously parked in a predetermined place such as a garage where the vehicle 150 can be charged. The allowable charging time information can be appropriately rewritten.

制御回路152は、バッテリー151の残容量を監視している。制御回路152は、車両150に搭載されている図示しないECU(Engine Control Unit)と車載ネットワークを介して通信を行い、バッテリー151の残容量に関する情報をそのECUより受信することによりバッテリー151の残容量を監視する。制御回路152は、車両150の図示しないイグニッションスイッチがONされると共に、充電コネクタ
CWと充電コネクタCVとが接続されていることを検出した際に、通信部153における通信動作及び充電動作の制御を開始する。
The control circuit 152 monitors the remaining capacity of the battery 151. The control circuit 152 communicates with an unillustrated ECU (Engine Control Unit) mounted on the vehicle 150 via an in-vehicle network, and receives information on the remaining capacity of the battery 151 from the ECU, thereby remaining capacity of the battery 151. To monitor. When the ignition switch (not shown) of the vehicle 150 is turned ON and the control circuit 152 detects that the charging connector CW and the charging connector CV are connected, the control circuit 152 controls the communication operation and the charging operation in the communication unit 153. Start.

制御回路152は、充電動作の制御の開始後に、記憶手段に予め記憶している総容量情報及び電圧上限値と、監視しているバッテリー151の残容量を示す残容量情報と、バッテリー151を充電する際の電流値である電流指令値と、を含む信号を生成して通信部153に出力する。また、制御回路152は、充電動作の制御の開始後に、記憶手段に予め記憶している許容充電時間情報を含む信号を生成して通信部153に出力する。   The control circuit 152 charges the battery 151 after starting the control of the charging operation, the total capacity information and the voltage upper limit value stored in advance in the storage means, the remaining capacity information indicating the remaining capacity of the battery 151 being monitored, and A signal including a current command value that is a current value at the time of generation is generated and output to the communication unit 153. The control circuit 152 generates a signal including the allowable charging time information stored in advance in the storage unit and outputs the signal to the communication unit 153 after starting the control of the charging operation.

制御回路152は、記憶手段に予め記憶している電圧上限値若しくは充電制限時間情報、又はバッテリー151を監視して求めたSOC等に基づいて、充電動作を停止する制御を行う。   The control circuit 152 performs control for stopping the charging operation based on the voltage upper limit value or the charging time limit information stored in advance in the storage unit, the SOC obtained by monitoring the battery 151, or the like.

通信部153は、制御回路152の通信動作の制御に伴って、内蔵された図示しない通信コントローラによる車載ネットワークを用いた通信動作の制御を開始し、上記車載ネットワークの通信プロトコルに従った処理を実行することにより、充電装置100の通信部101との間で信号線14aを介して通信を行う。通信部153は、制御回路152から入力された電圧上限値と、総容量情報と、残容量情報と、電流指令値と、を含む信号を、信号線14aを介して通信部101に送信する。通信部153は、制御回路152から入力された許容充電時間情報を含む信号を、信号線14aを介して通信部101に送信する。通信部153は、制御回路152における充電動作を停止する制御に従って、充電停止信号を通信部101に送信する。   The communication unit 153 starts the control of the communication operation using the in-vehicle network by the built-in communication controller (not shown) in accordance with the control of the communication operation of the control circuit 152, and executes the process according to the communication protocol of the in-vehicle network. By doing so, it communicates with the communication part 101 of the charging device 100 via the signal line 14a. The communication unit 153 transmits a signal including the voltage upper limit value, the total capacity information, the remaining capacity information, and the current command value input from the control circuit 152 to the communication unit 101 via the signal line 14a. The communication unit 153 transmits a signal including the allowable charging time information input from the control circuit 152 to the communication unit 101 via the signal line 14a. The communication unit 153 transmits a charge stop signal to the communication unit 101 in accordance with control for stopping the charging operation in the control circuit 152.

<充電装置の構成>
本発明の第1の実施形態に係る充電装置100の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Configuration of charging device>
The configuration of the charging device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

充電装置100は、交流電源1に電気的に接続され、通信部101、コントローラである制御回路102、及び充電ユニット103を備えている。車両150側の充電コネクタCVからの各電気配線は、纏められてバッテリー151における図示を省略する正の電極端子及び負の正極端子に電気的に接続される。なお、以下、電気的に接続という文言は、単に接続と簡略化して表記する場合がある。   The charging device 100 is electrically connected to the AC power source 1 and includes a communication unit 101, a control circuit 102 that is a controller, and a charging unit 103. The electric wirings from the charging connector CV on the vehicle 150 side are collected and electrically connected to a positive electrode terminal and a negative positive electrode terminal (not shown) in the battery 151. Hereinafter, the term “electrically connected” may be simply expressed as “connected”.

通信部101は、制御回路102の制御に伴った内蔵された図示しない通信コントローラの制御により、車載ネットワークを用いた通信動作を行う。通信部101は、上記車載ネットワークの通信プロトコルに従った処理を実行することにより、車両150の通信部153との間で通信を行って、通信部153から送信された信号より総容量情報と、残容量情報と、電圧上限値と、電流指令値と、を取得して制御回路102に出力する。また、通信部101は、上記車載ネットワークの通信プロトコルに従った処理を実行することにより、車両150の通信部153との間で通信を行って、通信部153から送信された信号より許容充電時間情報を取得して制御回路102に出力する。通信部101は、通信部153から受信した信号が充電停止信号である場合に、その充電停止信号を制御回路102に出力する。   The communication unit 101 performs a communication operation using an in-vehicle network under the control of a built-in communication controller (not shown) under the control of the control circuit 102. The communication unit 101 performs communication with the communication unit 153 of the vehicle 150 by executing processing according to the communication protocol of the in-vehicle network, and the total capacity information from the signal transmitted from the communication unit 153, The remaining capacity information, the voltage upper limit value, and the current command value are acquired and output to the control circuit 102. The communication unit 101 communicates with the communication unit 153 of the vehicle 150 by executing processing according to the communication protocol of the in-vehicle network, and allows an allowable charging time from a signal transmitted from the communication unit 153. Information is acquired and output to the control circuit 102. When the signal received from the communication unit 153 is a charge stop signal, the communication unit 101 outputs the charge stop signal to the control circuit 102.

制御回路102は、通信部101及び充電ユニット103に接続し、通信部101の通信動作、及び充電ユニット103のバッテリー151に対する充電動作を含む充電装置100全体の動作を制御する。   The control circuit 102 is connected to the communication unit 101 and the charging unit 103 and controls the entire operation of the charging apparatus 100 including the communication operation of the communication unit 101 and the charging operation of the charging unit 103 with respect to the battery 151.

制御回路102は、充電を開始するスタートボタンの操作の検出結果が図示しない入力部より入力された際に、通信部101に対する通信動作の制御を開始する。制御回路10
2は、記憶手段を有している。この記憶手段は、充電装置100の最大出力電流値、及び充電装置100における連続充電時間の最大値である最大充電時間を予め記憶している。
The control circuit 102 starts control of the communication operation for the communication unit 101 when the detection result of the operation of the start button for starting charging is input from an input unit (not shown). Control circuit 10
2 has a storage means. This storage means stores in advance the maximum output current value of the charging device 100 and the maximum charging time that is the maximum value of the continuous charging time in the charging device 100.

制御回路102は、通信動作の制御の開始後に、通信部101から入力された電流指令値と、記憶手段に予め記憶している最大出力電流値と、の比較結果に基づいた電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する。制御回路102は、記憶手段に予め記憶している最大充電時間、又は通信部101から入力された充電停止信号若しくは電圧上限値に基づいて充電動作を停止するように、充電ユニット103における充電動作を制御する。   After starting the control of the communication operation, the control circuit 102 uses the current value based on the comparison result between the current command value input from the communication unit 101 and the maximum output current value stored in advance in the storage unit, as the battery 151. The charging operation in the charging unit 103 is controlled so as to charge the battery. The control circuit 102 performs the charging operation in the charging unit 103 so as to stop the charging operation based on the maximum charging time stored in advance in the storage unit, or the charging stop signal or the voltage upper limit value input from the communication unit 101. Control.

制御回路102は、通信部101から許容充電時間情報が入力された際に、通信部101から入力された総容量情報及び残容量情報よりバッテリー151の充電に必要な電力量を求め、許容充電時間情報が示す許容される充電時間で、上記の電力量を充電する際の電流値を見積もって設定し、設定した電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する。この際、制御回路102は、一定の電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する。ここで、制御回路102により設定される上記の電流値は、規定の最大出力電流値よりも小さい値である。   When the allowable charging time information is input from the communication unit 101, the control circuit 102 obtains the amount of power required for charging the battery 151 from the total capacity information and the remaining capacity information input from the communication unit 101, and the allowable charging time The charging operation in the charging unit 103 is controlled so that the current value for charging the above-mentioned electric energy is estimated and set with the allowable charging time indicated by the information, and the battery 151 is charged with the set current value. At this time, the control circuit 102 controls the charging operation in the charging unit 103 so as to charge the battery 151 with a constant current value. Here, the current value set by the control circuit 102 is smaller than a specified maximum output current value.

充電ユニット103は、50kWから300kW程度の容量を有し、制御回路102の制御に従って動作する。   The charging unit 103 has a capacity of about 50 kW to 300 kW, and operates according to the control of the control circuit 102.

<充電ユニットの構成>
本発明の第1の実施形態における充電ユニット103の構成につき、図2を参照しながら、以下詳細に説明する。
<Configuration of charging unit>
The configuration of the charging unit 103 in the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

図2に示すように、本実施形態における充電ユニット103は、交流電源1に電気的に接続されて、コンタクタ2、リアクトル3、PWM(Pulse Wwidth Modulation)コンバータ4、コンデンサ5、インバータブリッジ6、変圧器7、ダイオードブリッジ8、リアクトル9、電流計10、ダイオード13、充電ケーブル14、電圧制御回路17、PWM制御回路18、電流制御回路21及びPWM制御回路22を備えている。   As shown in FIG. 2, the charging unit 103 in this embodiment is electrically connected to an AC power source 1, and includes a contactor 2, a reactor 3, a PWM (Pulse Width Modulation) converter 4, a capacitor 5, an inverter bridge 6, and a transformer. And a diode bridge 8, a reactor 9, an ammeter 10, a diode 13, a charging cable 14, a voltage control circuit 17, a PWM control circuit 18, a current control circuit 21, and a PWM control circuit 22.

制御回路102(図2では、図示省略)は、PWMコンバータ4の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路17に入力すると共に、ダイオードブリッジ8の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路21に入力することにより、対応して電圧制御回路17、PWM制御回路18、電流制御回路21及びPWM制御回路22の動作を制御することを介してPWMコンバータ4のスイッチング動作及びダイオードブリッジ8のスイッチング動作を制御して、充電ユニット103における充電動作を制御する。   The control circuit 102 (not shown in FIG. 2) inputs a control signal including a reference voltage value for driving control of the PWM converter 4 to the voltage control circuit 17 and sets a reference current value for driving control of the diode bridge 8. By switching the PWM converter 4 through controlling the operation of the voltage control circuit 17, the PWM control circuit 18, the current control circuit 21, and the PWM control circuit 22 by inputting a control signal including the current into the current control circuit 21. The charging operation in the charging unit 103 is controlled by controlling the operation and the switching operation of the diode bridge 8.

交流電源1は、典型的には商用の3相交流電源であり、U相の入力線LU、V相の入力線LV及びW相の入力線LWを介して、U相、V相及びW相の3相からなる3相交流電流を充電ユニット103に入力する。   The AC power supply 1 is typically a commercial three-phase AC power supply, and is provided with a U-phase, V-phase, and W-phase via a U-phase input line LU, a V-phase input line LV, and a W-phase input line LW. A three-phase alternating current consisting of three phases is input to the charging unit 103.

U相の入力線LU、V相の入力線LV及びW相の入力線LWの各々においては、コンタクタ2U、2V、2W及びリアクトル3が順次設けられ、これらを介して、その後段に設けられたPWMコンバータ4に3相交流電流が入力される。   In each of the U-phase input line LU, the V-phase input line LV, and the W-phase input line LW, the contactors 2U, 2V, 2W, and the reactor 3 are sequentially provided, and are provided in the subsequent stage via these. A three-phase alternating current is input to the PWM converter 4.

コンタクタ2は、3相の交流電源1に対応して、コンタクタ2U、2V、2Wを有する。コンタクタ2U、2V、2Wは、各々、交流電源1からの3相交流電流における対応す
る相の交流電流を断続する断続器であり、典型的には電磁接触器である。
The contactor 2 has contactors 2U, 2V, and 2W corresponding to the three-phase AC power source 1. Each of the contactors 2U, 2V, and 2W is an interrupter that interrupts the corresponding phase AC current in the three-phase AC current from the AC power supply 1, and is typically an electromagnetic contactor.

リアクトル3は、各々、AC(Alternate Current)リアクトルであり、コンタクタ2を介して入力される3相交流電流における対応する相の交流電流に含まれる高周波成分を低減してPWMコンバータ4に入力し、その交流電流における力率の改善をする。   Each of the reactors 3 is an AC (Alternate Current) reactor, and reduces the high-frequency component contained in the AC current of the corresponding phase in the three-phase AC current input via the contactor 2 and inputs it to the PWM converter 4. The power factor in the alternating current is improved.

PWMコンバータ4は、リアクトル3を介して入力される3相交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的にはIGBTとダイオードとの組み合わせによって構成され、PWM制御回路18からの駆動信号に従ってPWM駆動制御されてスイッチング動作することによってかかる交流電流を直流電流に変換する。   The PWM converter 4 is a converter that converts a three-phase alternating current input via the reactor 3 into a direct current, and is typically configured by a combination of an IGBT and a diode, according to a drive signal from the PWM control circuit 18. The alternating current is converted into a direct current by performing a switching operation under PWM drive control.

具体的は、PWMコンバータ4は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路4U、4V及び4Wを、対応して前段回路、中段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路4U、4V及び4Wは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された2つのIGBTを備える。スイッチング回路4U、4V及び4WにおけるIGBTは、オン及びオフの回数が増加して温度の上昇と下降とが繰り返された際に、熱疲労により摩耗及び故障を生じる。   Specifically, the PWM converter 4 includes switching circuits 4U, 4V, and 4W, all having the same circuit configuration, as a front-stage circuit, a middle-stage circuit, and a rear-stage circuit. Each of the switching circuits 4U, 4V, and 4W includes two IGBTs connected in series with a diode for preventing reverse current. The IGBTs in the switching circuits 4U, 4V, and 4W cause wear and failure due to thermal fatigue when the number of on and off increases and the temperature rises and falls repeatedly.

スイッチング回路4Uにおいては、2つのIGBTのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル3を介したU相交流電流が入力され、かかるIGBTのゲートには、各々、PWM制御回路18が接続される。同様に、スイッチング回路4Vにおいては、2つのIGBTのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル3を介したV相交流電流が入力され、かかるIGBTのゲートには、各々、PWM制御回路18が接続される。スイッチング回路4Wにおいては、2つのIGBTのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル3を介したW相交流電流が入力され、かかるIGBTのゲートには、各々、PWM制御回路18が接続される。   In the switching circuit 4U, a U-phase alternating current is input via the reactor 3 between the emitters and collectors of two IGBTs, and a PWM control circuit 18 is connected to each of the gates of the IGBTs. Similarly, in the switching circuit 4V, a V-phase alternating current is input via the reactor 3 between the emitters and collectors of two IGBTs, and the PWM control circuit 18 is connected to each of the gates of the IGBTs. In the switching circuit 4W, a W-phase alternating current is input between the emitters and collectors of the two IGBTs via the reactor 3, and the PWM control circuit 18 is connected to each gate of the IGBT.

コンデンサ5は、典型的には電解コンデンサである大容量の平滑コンデンサであり、コンデンサ5の正電位側は、スイッチング回路4U、4V及び4Wにおける一方のIGBTのコレクタに各々接続されると共に、コンデンサ5の負電位側は、スイッチング回路4U、4V及び4Wにおける他方のIGBTのエミッタに各々接続されて、PWMコンバータ4からの直流電流を平滑化して一定にする。   The capacitor 5 is a large-capacity smoothing capacitor that is typically an electrolytic capacitor, and the positive potential side of the capacitor 5 is connected to the collector of one IGBT in each of the switching circuits 4U, 4V, and 4W, and the capacitor 5 Are connected to the emitters of the other IGBTs in the switching circuits 4U, 4V, and 4W, respectively, to smooth the DC current from the PWM converter 4 and make it constant.

併せて、コンデンサ5の正電位側は、電圧制御回路17に接続され、対応して電圧制御回路17は、コンデンサ5の正電位側の電圧を検出する。   In addition, the positive potential side of the capacitor 5 is connected to the voltage control circuit 17, and the voltage control circuit 17 correspondingly detects the voltage on the positive potential side of the capacitor 5.

よって、PWMコンバータ4においては、その駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路17に入力する制御回路102の制御の下で、電圧制御回路17及びPWM制御回路18により、所定の直流電流を出力するように制御回路102から与えられた基準電圧値及びコンデンサ5の検出電圧値に応じたフィードバックPWM駆動制御がなされる。つまり、電圧制御回路17は、コンデンサ5の検出電圧値を制御回路102から与えられた基準電圧値に収束させるような制御信号をPWM制御回路18に入力し、対応してPWM制御回路18は、かかる制御信号に従ってPWMコンバータ4をスイッチング動作させる駆動信号をPWMコンバータ4に入力する。そして、PWMコンバータ4は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、コンデンサ5の検出電圧値、つまりPWMコンバータ4の出力電圧値を基準電圧値に収束させていく。   Therefore, in the PWM converter 4, under the control of the control circuit 102 that inputs the control signal including the reference voltage value for driving control to the voltage control circuit 17, the voltage control circuit 17 and the PWM control circuit 18 Feedback PWM drive control is performed according to the reference voltage value given from the control circuit 102 and the detected voltage value of the capacitor 5 so as to output a direct current. That is, the voltage control circuit 17 inputs a control signal that causes the detected voltage value of the capacitor 5 to converge to the reference voltage value given from the control circuit 102 to the PWM control circuit 18. A drive signal for switching the PWM converter 4 according to the control signal is input to the PWM converter 4. Then, the PWM converter 4 performs a switching operation according to the drive signal, and converges the detection voltage value of the capacitor 5, that is, the output voltage value of the PWM converter 4, to the reference voltage value.

インバータブリッジ6は、コンデンサ5を介して入力される直流電流を交流電流に変換するインバータであり、典型的にはIGBTとダイオードとの組み合わせによって構成される。インバータブリッジ6は、PWM制御回路22からの駆動信号に従ってPWM駆動
制御されてスイッチング動作することにより、かかる直流電流を所定の高周波の交流電流に変換する。インバータブリッジ6のIGBTは、オン及びオフの回数が増加して温度の上昇と下降とが繰り返された際に、熱疲労により摩耗及び故障を生じる。
The inverter bridge 6 is an inverter that converts a direct current input via the capacitor 5 into an alternating current, and is typically configured by a combination of an IGBT and a diode. The inverter bridge 6 converts the direct current into a predetermined high-frequency alternating current by performing a switching operation under PWM drive control in accordance with a drive signal from the PWM control circuit 22. The IGBT of the inverter bridge 6 wears and breaks down due to thermal fatigue when the ON and OFF times increase and the temperature rise and fall are repeated.

具体的には、インバータブリッジ6は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路6F及び6Rを、対応して前段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路6F及び6Rは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された2つのIGBTを備える。スイッチング回路6F及び6RのIGBTのゲートには、各々、PWM制御回路22が接続される。   Specifically, the inverter bridge 6 includes switching circuits 6F and 6R, both of which have the same circuit configuration, as a front-stage circuit and a rear-stage circuit correspondingly. The switching circuits 6F and 6R each include two IGBTs connected in series with a diode for preventing reverse current. The PWM control circuit 22 is connected to the gates of the IGBTs of the switching circuits 6F and 6R, respectively.

変圧器7は、典型的には絶縁トランスである変圧器であり、インバータブリッジ6を介して入力される交流電流を所定の電圧に変圧する。変圧器7は、インバータブリッジ6からの交流電流は所定の高周波に変換されているので、小型の変圧器として構成される。   The transformer 7 is typically a transformer that is an insulating transformer, and transforms an alternating current input via the inverter bridge 6 to a predetermined voltage. Since the alternating current from the inverter bridge 6 is converted into a predetermined high frequency, the transformer 7 is configured as a small transformer.

具体的には、変圧器7は、1次コイル7F及びこれに対向した2次コイル7Sを備える。1次コイル7Fの一端は、スイッチング回路6Fの2つのIGBTのエミッタ及びコレクタ間に接続されると共に、1次コイル7Fの他端は、スイッチング回路6Rの2つのIGBTのエミッタ及びコレクタ間に接続される。   Specifically, the transformer 7 includes a primary coil 7F and a secondary coil 7S facing the primary coil 7F. One end of the primary coil 7F is connected between the emitters and collectors of the two IGBTs of the switching circuit 6F, and the other end of the primary coil 7F is connected between the emitters and collectors of the two IGBTs of the switching circuit 6R. The

ダイオードブリッジ8は、変圧器7を介して入力される交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的には複数のダイオードの組み合わせによって構成され、2次コイル7Sからの交流電流を直流電流に変換する。   The diode bridge 8 is a converter that converts an alternating current input via the transformer 7 into a direct current, and is typically configured by a combination of a plurality of diodes. The direct current from the secondary coil 7S is converted into a direct current. Convert to

具体的には、ダイオードブリッジ8は、いずれも同じ回路構成であるダイオード回路8F及び8Rを、対応して前段回路及び後段回路として備える。ダイオード回路8F及び8Rは、各々、いずれも直列に接続された2つのダイオードを備える。ダイオード回路8Fの2つのダイオードのカソードとアノードとの間には、2次コイル7Sの一端が接続されると共に、ダイオード回路8Rの2つのダイオードのカソードとアノードとの間には、2次コイル7Sの他端が接続される。   Specifically, the diode bridge 8 includes diode circuits 8F and 8R, both of which have the same circuit configuration, as a front-stage circuit and a rear-stage circuit correspondingly. Each of the diode circuits 8F and 8R includes two diodes connected in series. One end of the secondary coil 7S is connected between the cathode and anode of the two diodes of the diode circuit 8F, and the secondary coil 7S is connected between the cathode and anode of the two diodes of the diode circuit 8R. Are connected at the other end.

リアクトル9は、平滑リアクトルであり、ダイオードブリッジ8からの直流電流に含まれる高周波成分を低減する。リアクトル9の一端は、ダイオード回路8F及び8Rにおける一方のダイオードのカソードに各々接続される。   The reactor 9 is a smoothing reactor and reduces high frequency components included in the direct current from the diode bridge 8. One end of the reactor 9 is connected to the cathode of one of the diodes in the diode circuits 8F and 8R.

電流計10は、リアクトル9の他端とダイオード13のアノードとの間に接続され、ダイオードブリッジ8から出力されてリアクトル9によって平滑化された直流電流の電流値を計測して、その計測信号を電流制御回路21に出力する。対応して電流制御回路21は、ダイオードブリッジ8からの平滑化された直流電流の電流値を検出する。また、スイッチング回路6F及び6RのIGBTのゲートには、各々、PWM制御回路22が接続されている。   The ammeter 10 is connected between the other end of the reactor 9 and the anode of the diode 13, measures the current value of the direct current output from the diode bridge 8 and smoothed by the reactor 9, and outputs the measurement signal. The current is output to the current control circuit 21. Correspondingly, the current control circuit 21 detects the current value of the smoothed direct current from the diode bridge 8. The PWM control circuit 22 is connected to the gates of the IGBTs of the switching circuits 6F and 6R.

よって、インバータブリッジ6においては、その駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路21に入力する制御回路102の制御の下で、電流制御回路21及びPWM制御回路22により、ダイオードブリッジ8からリアクトル9を介して所定の直流電流が出力されるように、制御回路102から与えられた基準電流値及び電流計10が計測した計測電流値に応じたフィードバックPWM駆動制御がなされる。つまり、電流制御回路21は、電流計10が計測する計測電流値を制御回路102から与えられた基準電流値に収束させるような制御信号をPWM制御回路22に入力し、対応してPWM制御回路22は、かかる制御信号に従ってインバータブリッジ6をスイッチング動作させる駆動信号をインバータブリッジ6に入力する。そして、インバータブリッジ6は、かかる駆動信号
に従ってスイッチング動作して、電流計10が計測する計測電流値、つまりダイオードブリッジ8から出力されてリアクトル9によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値に収束させていく。ここで、基準電流値は、総容量情報、残容量情報及び許容充電時間情報を用いて制御回路102で設定した電流値である。かかるPWM制御回路22によるインバータブリッジ6のPWM駆動制御は、ダイオードブリッジ8から出力されてリアクトル9によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリー151に流れる直流電流の電流値も実質所定の一定値となる。制御回路102は、電流値を一定値に収束させた後、その一定値でバッテリー151を充電するように充電制御を行う。
Therefore, in the inverter bridge 6, under the control of the control circuit 102 that inputs the control signal including the reference current value for driving control to the current control circuit 21, the current control circuit 21 and the PWM control circuit 22 perform the diode bridge. The feedback PWM drive control according to the reference current value provided from the control circuit 102 and the measured current value measured by the ammeter 10 is performed so that a predetermined direct current is output from the reactor 8 through the reactor 9. That is, the current control circuit 21 inputs to the PWM control circuit 22 a control signal that causes the measured current value measured by the ammeter 10 to converge to the reference current value given from the control circuit 102, and correspondingly the PWM control circuit. 22 inputs to the inverter bridge 6 a drive signal for switching the inverter bridge 6 according to the control signal. The inverter bridge 6 performs a switching operation according to the drive signal, and the measurement current value measured by the ammeter 10, that is, the current value of the direct current output from the diode bridge 8 and smoothed by the reactor 9 is used as the reference current value. To converge. Here, the reference current value is a current value set by the control circuit 102 using the total capacity information, the remaining capacity information, and the allowable charging time information. The PWM drive control of the inverter bridge 6 by the PWM control circuit 22 is feedback control for converging the current value of the direct current output from the diode bridge 8 and smoothed by the reactor 9 to a predetermined constant value called a reference current value. Therefore, the value of the direct current flowing through the battery 151 is also substantially a predetermined constant value. The control circuit 102 performs charge control so that the battery 151 is charged with the constant value after the current value is converged to the constant value.

ダイオード13は、電流計10の後段であって、かつ充電ケーブル14の前段に設けられて、コンタクタ15がオフ状態からオン状態に切り替わる際の充電ケーブル14を介して流れる逆電流を阻止する。ダイオード13のアノードは、電流計10に接続されると共に、ダイオード13のカソードは、充電ケーブル14の正極側の導線に接続される。   The diode 13 is provided after the ammeter 10 and before the charging cable 14, and prevents reverse current flowing through the charging cable 14 when the contactor 15 switches from the off state to the on state. The anode of the diode 13 is connected to the ammeter 10, and the cathode of the diode 13 is connected to the positive conductor of the charging cable 14.

コンタクタ15は、充電ケーブル14を介して充電ユニット103から入力されてくる直流電流を断続する車両150側の断続器である。コンタクタ15は、バッテリー151の充電時にはオン状態に維持される。   The contactor 15 is an interrupter on the vehicle 150 side that interrupts a direct current input from the charging unit 103 via the charging cable 14. The contactor 15 is kept on when the battery 151 is charged.

<充電装置の動作>
本発明の第1の実施形態における充電装置100の動作につき、図3を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Operation of charging device>
The operation of the charging apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

車両150に搭載された総電力量100kWhのバッテリー151を、定格容量300kW、電圧500V及び最大出力電流値600Aの充電装置100で充電する場合を例に説明する。また、SOC(State of charge)が50%の車両150に搭載されるバッテリー151を、SOCが80%になるまで充電する場合を例に説明する。   A case will be described as an example where a battery 151 with a total power of 100 kWh mounted on the vehicle 150 is charged with the charging device 100 with a rated capacity of 300 kW, a voltage of 500 V, and a maximum output current value of 600 A. Further, an example will be described in which a battery 151 mounted on a vehicle 150 with 50% SOC (State of charge) is charged until the SOC reaches 80%.

バッテリー151の充電時には、まず、充電ケーブル14を車両150側の充電コネクタCVに手動で接続して、コンタクタ15を手動でオン状態に切り換える。   When charging the battery 151, first, the charging cable 14 is manually connected to the charging connector CV on the vehicle 150 side, and the contactor 15 is manually switched on.

次に、充電装置100の図示しない入力部は、充電を開始するためのスタートボタンがONされたことを検出する(S1)。   Next, an input unit (not shown) of the charging apparatus 100 detects that a start button for starting charging is turned on (S1).

次に、制御回路102は、スタートボタンがONされた検出結果が入力部から入力された際に、通信部101に対する通信動作の制御により、車載ネットワークを用いた通信を開始させると共に(S2)、コンタクタ2をオン状態に切り換える。   Next, when the detection result that the start button is turned on is input from the input unit, the control circuit 102 starts communication using the in-vehicle network by controlling the communication operation with respect to the communication unit 101 (S2). The contactor 2 is switched on.

次に、通信部101は、車両150の通信部153より信号線14aを介して、総容量情報、残容量情報、電圧上限値及び電流指令値等を受信し(S3)、制御回路102にそれらの情報を出力する。   Next, the communication unit 101 receives the total capacity information, the remaining capacity information, the voltage upper limit value, the current command value and the like from the communication unit 153 of the vehicle 150 via the signal line 14a (S3), and the control circuit 102 receives them. The information of is output.

次に、制御回路102は、通信部101において許容充電時間情報を受信したか否かを判定する(S4)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the allowable charging time information is received in the communication unit 101 (S4).

制御回路102は、許容充電時間情報を受信したと判定した場合(S4:YES)、許容充電時間情報が示す許容される充電時間Taが最大充電時間Tmax以下であるか否かを判定する(S5)。   When it is determined that the allowable charging time information has been received (S4: YES), the control circuit 102 determines whether the allowable charging time Ta indicated by the allowable charging time information is equal to or less than the maximum charging time Tmax (S5). ).

制御回路102は、許容される充電時間Taが最大充電時間Tmax以下である場合(
S5:YES)、許容される充電時間Taで充電する電流値Iaを算出して見積もる(S6)。
When the allowable charging time Ta is equal to or shorter than the maximum charging time Tmax, the control circuit 102 (
(S5: YES), the current value Ia to be charged with the allowable charging time Ta is calculated and estimated (S6).

具体的には、制御回路102は、総容量情報と残容量情報とからSOCを算出する。この場合、算出したSOCは、50%となる。制御回路102は、(1)式より、バッテリー151を充電してSOCを50%から80%にするために必要な電力量を求める。求めた電力量は、30kWhになる。
100kWh×(0.8−0.5)=30kWh (1)
Specifically, the control circuit 102 calculates the SOC from the total capacity information and the remaining capacity information. In this case, the calculated SOC is 50%. The control circuit 102 obtains the amount of electric power necessary to charge the battery 151 and change the SOC from 50% to 80% from the equation (1). The obtained electric energy is 30 kWh.
100 kWh × (0.8−0.5) = 30 kWh (1)

ここで、(2)式より、充電装置100の定格容量300kWで電力量30kWhを充電する場合の充電時間は6分となる。
30kWh÷300kW=6分 (2)
Here, from the equation (2), the charging time when charging 30 kWh with the rated capacity of 300 kW of the charging device 100 is 6 minutes.
30 kWh ÷ 300 kW = 6 minutes (2)

即ち、充電装置100が電圧500V及び最大出力電流値600Aでバッテリー151を充電する場合には、充電時間は6分となる。   That is, when the charging device 100 charges the battery 151 at a voltage of 500 V and a maximum output current value of 600 A, the charging time is 6 minutes.

制御回路102は、許容される充電時間Taが10分である場合、充電時間が10分である場合の充電容量を(3)式より求める。この場合、求めた充電容量は、180kWになる。
30kWh÷(1/6h)=180kW (3)
When the allowable charging time Ta is 10 minutes, the control circuit 102 obtains the charging capacity when the charging time is 10 minutes from the equation (3). In this case, the obtained charging capacity is 180 kW.
30 kWh / (1 / 6h) = 180 kW (3)

そして、制御回路102は、電圧500Vで上記(3)式より求めた充電容量180kWを充電するための一定の電流値Iaとして360Aを見積もって設定する。   Then, the control circuit 102 estimates and sets 360 A as a constant current value Ia for charging the charging capacity of 180 kW obtained from the above equation (3) at a voltage of 500 V.

また、制御回路102は、許容される充電時間信Taが15分である場合、充電時間が15分である場合の充電容量を(4)式より求める。この場合、求めた充電容量は、120kWになる。
30kWh÷(1/4h)=120kW (4)
Further, when the allowable charging time signal Ta is 15 minutes, the control circuit 102 obtains the charging capacity when the charging time is 15 minutes from the equation (4). In this case, the obtained charging capacity is 120 kW.
30 kWh / (1 / 4h) = 120 kW (4)

そして、制御回路102は、電圧500Vで上記(4)式より求めた充電容量120kWを充電するための一定の電流値Iaとして240Aを見積もって設定する。   Then, the control circuit 102 estimates and sets 240 A as a constant current value Ia for charging the charging capacity 120 kW obtained from the above equation (4) at a voltage of 500 V.

このように、制御回路102は、バッテリー151を充電するための電流値Iaとして、許容される充電時間Taが長いほど小さい電流値Iaを見積もって設定する。   As described above, the control circuit 102 estimates and sets the current value Ia for charging the battery 151 by estimating the smaller current value Ia as the allowable charging time Ta is longer.

次に、制御回路102は、設定した電流値Iaが記憶手段に予め記憶している最大出力電流値以上であるか否かを判定する(S7)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the set current value Ia is greater than or equal to the maximum output current value stored in advance in the storage means (S7).

制御回路102は、電流値Iaが最大出力電流値未満の場合(S7:NO)、設定した一定の電流値Iaでバッテリー151を充電するように、充電ユニット103の充電動作を制御することにより、バッテリー151の充電を開始する(S8)。   When the current value Ia is less than the maximum output current value (S7: NO), the control circuit 102 controls the charging operation of the charging unit 103 so as to charge the battery 151 with the set constant current value Ia. Charging of the battery 151 is started (S8).

次に、制御回路102は、時間Taが経過したか否かを判定し(S9)、時間Taが経過していない場合(S9:NO)、S8の処理を繰り返し、時間Taが経過した場合(S9:YES)、充電動作を停止させる制御を行って充電を停止させる(S10)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the time Ta has elapsed (S9). If the time Ta has not elapsed (S9: NO), the process of S8 is repeated, and the time Ta has elapsed ( (S9: YES), control to stop the charging operation is performed to stop charging (S10).

一方、制御回路102は、S4において許容充電時間情報を受信していないと判定した場合(S4:NO)、S5において許容される充電時間Taが最大充電時間Tmaxより長い場合(S5:YES)、又は、S7において電流値Iaが最大出力電流値以上の場合(S7:YES)、通信部101で受信した電流指令値と、記憶手段に予め記憶している
最大出力電流値と、を比較し、電流指令値が最大出力電流値以上であるか否かを判定する(S11)。
On the other hand, if the control circuit 102 determines that the allowable charging time information is not received in S4 (S4: NO), the charging time Ta allowed in S5 is longer than the maximum charging time Tmax (S5: YES), Alternatively, when the current value Ia is equal to or greater than the maximum output current value in S7 (S7: YES), the current command value received by the communication unit 101 is compared with the maximum output current value stored in advance in the storage unit, It is determined whether or not the current command value is greater than or equal to the maximum output current value (S11).

制御回路102は、電流指令値が最大出力電流値より小さい場合(S11:NO)、電流指令値で指令された電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する(S12)。   When the current command value is smaller than the maximum output current value (S11: NO), the control circuit 102 controls the charging operation in the charging unit 103 so as to charge the battery 151 with the current value commanded by the current command value ( S12).

一方、制御回路102は、電流指令値が最大出力電流値以上の場合(S11:YES)、最大出力電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する(S13)。   On the other hand, when the current command value is equal to or greater than the maximum output current value (S11: YES), the control circuit 102 controls the charging operation in the charging unit 103 so as to charge the battery 151 with the maximum output current value (S13).

次に、制御回路102は、最大充電時間Tmaxを経過したか否か、又はモニターする電圧が電圧上限値以上であるか否かを判定する(S14)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the maximum charging time Tmax has elapsed, or whether or not the monitored voltage is equal to or higher than the voltage upper limit value (S14).

制御回路102は、最大充電時間Tmaxを経過した場合又はモニターする電圧が電圧上限値以上の場合(S14:YES)、充電を停止する(S10)。   The control circuit 102 stops charging when the maximum charging time Tmax has elapsed or when the monitored voltage is equal to or higher than the voltage upper limit value (S14: YES) (S10).

一方、制御回路102は、最大充電時間Tmaxを経過していない場合及びモニターする電圧が電圧上限値未満である場合(S14:NO)、通信部153から充電停止信号を受信したか否かを判定する(S15)。   On the other hand, if the maximum charging time Tmax has not elapsed and the voltage to be monitored is less than the voltage upper limit value (S14: NO), the control circuit 102 determines whether or not a charge stop signal has been received from the communication unit 153. (S15).

制御回路102は、充電停止信号を受信した場合(S15:YES)、充電を停止する(S10)。   When the control circuit 102 receives the charge stop signal (S15: YES), the control circuit 102 stops the charge (S10).

一方、制御回路102は、充電停止信号を受信していない場合(S15:NO)、S14に処理を戻す。   On the other hand, the control circuit 102 returns a process to S14, when the charge stop signal is not received (S15: NO).

上記動作により、図4に示すように、本実施形態に係る充電装置100は、最大出力電流値Ibで充電することにより充電時間Tbで充電を終了するところを、許容される充電時間Ta(Ta>Tb)において、最大出力電流値Ibよりも低い電流値Ia(Ia<Ib)で充電を行う。   With the above operation, as shown in FIG. 4, the charging device 100 according to the present embodiment determines that the charging is completed at the charging time Tb by charging at the maximum output current value Ib. > Tb), charging is performed at a current value Ia (Ia <Ib) lower than the maximum output current value Ib.

<パワー半導体デバイスの熱疲労>
IGBTモジュール等のパワー半導体デバイスの熱疲労につき、図5及び図6を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Thermal fatigue of power semiconductor devices>
The thermal fatigue of power semiconductor devices such as IGBT modules will be described in detail below with reference to FIGS.

図5に示すように、パワー半導体デバイスでは、オンとオフとを繰り返す断続通電を繰り返すことにより、パワー半導体デバイスの接合温度Tj[℃]及びケース温度Tc[℃]の上昇と下降とが繰り返される。パワー半導体デバイスの熱疲労は、このようなパワー半導体デバイスの接合温度Tj[℃]及びケース温度Tc[℃]の上昇と下降とが繰り返されることにより発生する。   As shown in FIG. 5, in the power semiconductor device, by repeating intermittent energization that repeatedly turns on and off, the junction temperature Tj [° C.] and the case temperature Tc [° C.] of the power semiconductor device are repeatedly increased and decreased. . The thermal fatigue of the power semiconductor device is generated by repeatedly increasing and decreasing the junction temperature Tj [° C.] and the case temperature Tc [° C.] of the power semiconductor device.

パワー半導体デバイスの接合温度Tj[℃]とケース温度Tc[℃]とは、パワー半導体デバイスの通電時に発生する電力損失P[W]とパワー半導体デバイスの熱抵抗Rth[℃/W]とで決定される。パワー半導体デバイスの非通電時の温度と、パワー半導体デバイスの通電時における温度の最大値と、の差ΔTcと、電力損失P[W]と、熱抵抗Rth[℃/W]と、の関係は、(5)式のようになる。
ΔTc=P×Rth (5)
The junction temperature Tj [° C.] and the case temperature Tc [° C.] of the power semiconductor device are determined by the power loss P [W] generated when the power semiconductor device is energized and the thermal resistance Rth [° C./W] of the power semiconductor device. Is done. The relationship between the difference ΔTc between the temperature when the power semiconductor device is not energized and the maximum temperature when the power semiconductor device is energized, the power loss P [W], and the thermal resistance Rth [° C./W] is (5).
ΔTc = P × Rth (5)

ここで、電力損失P[W]は、充電時の電流値が小さいほど小さい。従って、ΔTcは
、充電時の電流値が小さいほど小さい。
Here, the power loss P [W] is smaller as the current value during charging is smaller. Therefore, ΔTc is smaller as the current value during charging is smaller.

また、熱疲労耐量は、図6に示すように、ΔTcと耐用サイクル数で示される。図6より、ΔTcが50℃の場合の耐用サイクル数は、10,000サイクルである。また、ΔTcが40℃の場合の耐用サイクル数は、100,000サイクルである。従って、ΔTcが小さいほど耐用サイクル数は増加する。   Further, the thermal fatigue resistance is represented by ΔTc and the number of service cycles as shown in FIG. From FIG. 6, the number of service cycles when ΔTc is 50 ° C. is 10,000 cycles. Further, the number of durable cycles when ΔTc is 40 ° C. is 100,000 cycles. Accordingly, the number of service cycles increases as ΔTc decreases.

上記より、充電時の電流値が小さいほど、パワー半導体デバイスの耐用サイクル数は大きくなる。これより、充電時の電流値が小さいほど、パワー半導体デバイスの熱疲労が少なくなり、パワー半導体デバイスの摩耗及び故障を低減することができる。   From the above, the smaller the current value during charging, the greater the number of service life cycles of the power semiconductor device. Accordingly, the smaller the current value during charging, the less the thermal fatigue of the power semiconductor device, and the wear and failure of the power semiconductor device can be reduced.

車両150に搭載されているバッテリー151を充電する場合、充電する車両150の台数が増加した際には、1時間に3回乃至5回充電を行うことが起こり得る。この場合、充電装置100は、例えば1日当たり12時間稼働する場合、1日に36回乃至60回の充電を行う必要があり、1年間では約13,000回乃至22,000回の充電を行う必要があると共に、10年間では130,000回乃至220,000回の充電を行う必要がある。本実施形態によれば、上記のような充電回数の多い充電装置100において、パワー半導体デバイスの摩耗及び故障を低減することができる。   When charging the battery 151 mounted on the vehicle 150, when the number of vehicles 150 to be charged increases, it may occur that the battery is charged 3 to 5 times per hour. In this case, for example, when the charging device 100 operates for 12 hours per day, it is necessary to perform charging 36 to 60 times a day, and charging 13,000 to 22,000 times in one year. In addition, it is necessary to charge 130,000 to 220,000 times in 10 years. According to this embodiment, in the charging apparatus 100 with a large number of times of charging as described above, wear and failure of the power semiconductor device can be reduced.

このように、本実施形態によれば、車両150に搭載されて車両150を走行させるために使用されるバッテリー151を急速充電する充電装置100であって、バッテリー151の総容量を示す総容量情報と、バッテリー151の残容量を示す残容量情報と、バッテリー151を充電する際に許容される時間を示す許容充電時間情報と、を車両150との通信により車両150より取得する通信部101と、通信部101により取得した総容量情報及び残容量情報よりバッテリー151の充電に必要な電力量を求め、通信部101により取得した許容充電時間情報より、電力量を充電する際の最大出力電流値よりも小さい電流値を見積り、許容される時間において見積もった電流値でバッテリー151を充電し、バッテリーを充電する際に許容される時間に応じた電流値を設定して充電することにより、充電装置100を長寿命にすることができると共に、充電装置100において高い信頼性を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the charging device 100 that rapidly charges the battery 151 that is mounted on the vehicle 150 and used to drive the vehicle 150, and is the total capacity information that indicates the total capacity of the battery 151. A communication unit 101 that acquires, from the vehicle 150, remaining capacity information indicating the remaining capacity of the battery 151, and allowable charging time information indicating a time allowed when the battery 151 is charged, by communication with the vehicle 150; The amount of power required for charging the battery 151 is obtained from the total capacity information and the remaining capacity information acquired by the communication unit 101, and the maximum output current value when charging the amount of power from the allowable charging time information acquired by the communication unit 101. When charging the battery 151 by charging the battery 151 with the estimated current value at an allowable time, By charging by setting a current value corresponding to the time that is volume, it is possible to the charging apparatus 100 to the long life, it is possible to obtain high reliability in the charging device 100.

また、本実施形態によれば、充電装置100は、一定の電流値でバッテリー151を充電するので、簡単な制御でバッテリーを充電することができる。   Moreover, according to this embodiment, since the charging device 100 charges the battery 151 with a constant current value, the battery can be charged with simple control.

また、本実施形態によれば、許容される時間は、最大出力電流値でバッテリー151を充電する際の時間よりも長い時間であることにより、最大出力電流値よりも小さい電流値で、最大出力電流値でバッテリー151を充電する際の時間よりも長い時間を掛けてバッテリーを充電することができる。   Further, according to the present embodiment, the allowable time is longer than the time when the battery 151 is charged with the maximum output current value, so that the maximum output with a current value smaller than the maximum output current value. The battery can be charged by taking a longer time than the time for charging the battery 151 with the current value.

また、本実施形態によれば、許容される時間は、バッテリー151を充電可能な場所に車両150が継続して駐車可能な時間であることにより、充電可能な場所に車両が駐車している時間内に充電できればよいので、設定可能な最大電流値よりも低い電流値を設定してバッテリーを充電することができ、パワー半導体デバイスの摩耗及び故障を防止することができる。   Further, according to the present embodiment, the allowable time is a time in which the vehicle 150 can be continuously parked in a place where the battery 151 can be charged, so that the time in which the vehicle is parked in a place where the battery 151 can be charged. Therefore, the battery can be charged by setting a current value lower than the maximum current value that can be set, and wear and failure of the power semiconductor device can be prevented.

また、本実施形態によれば、充電装置100は、複数の異なる電動バス等の電動乗合い自動車に搭載されるバッテリー151の各々を充電するので、複数台の電動乗合い自動車に搭載されている各バッテリー151を代わる代わる充電する際に、パワー半導体デバイスの摩耗及び故障を防止することができる。   Moreover, according to this embodiment, since the charging device 100 charges each of the batteries 151 mounted on the electric shared vehicle such as a plurality of different electric buses, the charging device 100 is mounted on the plurality of electric shared vehicles. When charging each battery 151 instead, wear and failure of the power semiconductor device can be prevented.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における充電システムの構成は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
The configuration of the charging system according to the second embodiment of the present invention is the same as that shown in FIG.

<車両の構成>
本発明の第2の実施形態に係る車両150の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。本実施形態において、制御回路152及び通信部153は、車両150に搭載されている充電制御装置を構成している。
<Vehicle configuration>
The configuration of a vehicle 150 according to the second embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. In the present embodiment, the control circuit 152 and the communication unit 153 constitute a charge control device mounted on the vehicle 150.

制御回路152は、記憶手段を有している。この記憶手段は、バッテリー151の総容量を示す総容量情報、電圧上限値、充電制限時間を示す充電制限時間情報、バッテリー151を充電するために許容される充電時間を示す許容充電時間情報、及び車両150側の最大許容電流値等を予め記憶している。制御回路152は、充電動作の制御の開始後に、記憶手段に予め記憶している電圧上限値と、バッテリー151を充電する際の電流値である電流指令値と、を含む信号を生成して通信部153に出力する。制御回路152は、バッテリー151の総容量情報と、バッテリー151の残容量情報と、よりバッテリー151の充電に必要な電力量を求め、許容充電時間情報より、求めた電力量を充電する際の最大出力電流値よりも小さい電流値を見積る。制御回路152は、見積もった電流値が記憶手段に予め記憶している最大許容電流値以下の場合、見積もった電流値と、許容充電時間情報と、を通信部153に出力する。なお、制御回路152における上記以外の構成は上記第1の実施形態の制御回路152の構成と同一であるので、その説明を省略する。   The control circuit 152 has storage means. The storage means includes total capacity information indicating a total capacity of the battery 151, a voltage upper limit value, charge limit time information indicating a charge limit time, allowable charge time information indicating a charge time allowed for charging the battery 151, and The maximum allowable current value on the vehicle 150 side is stored in advance. After starting the control of the charging operation, the control circuit 152 generates a signal including a voltage upper limit value stored in advance in the storage unit and a current command value that is a current value for charging the battery 151, and performs communication. Output to the unit 153. The control circuit 152 obtains the total capacity information of the battery 151, the remaining capacity information of the battery 151, and the amount of power necessary for charging the battery 151, and determines the maximum amount when charging the obtained amount of power from the allowable charging time information. Estimate a current value smaller than the output current value. When the estimated current value is equal to or less than the maximum allowable current value stored in advance in the storage unit, the control circuit 152 outputs the estimated current value and the allowable charging time information to the communication unit 153. Since the configuration of the control circuit 152 other than the above is the same as the configuration of the control circuit 152 of the first embodiment, description thereof is omitted.

通信部153は、制御回路152から入力された電圧上限値と、電流指令値と、を含む信号を、信号線14aを介して通信部101に送信する。通信部153は、制御回路152から入力された許容充電時間情報と、見積もった電流値と、を含む信号を、信号線14aを介して通信部101に送信する。なお、通信部153における上記以外の構成は上記第1の実施形態の通信部153の構成と同一であるので、その説明を省略する。   The communication unit 153 transmits a signal including the voltage upper limit value input from the control circuit 152 and the current command value to the communication unit 101 via the signal line 14a. The communication unit 153 transmits a signal including the allowable charging time information input from the control circuit 152 and the estimated current value to the communication unit 101 via the signal line 14a. Since the configuration of the communication unit 153 other than the above is the same as the configuration of the communication unit 153 of the first embodiment, description thereof is omitted.

<充電装置の構成>
本発明の第2の実施形態に係る充電装置100の構成につき、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Configuration of charging device>
The configuration of the charging device 100 according to the second embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

通信部101は、車載ネットワークの通信プロトコルに従った処理を実行することにより、車両150の通信部153との間で通信を行って、通信部153から送信された信号より電流指令値と、電圧上限値と、を取得して制御回路102に出力する。通信部101は、車載ネットワークの通信プロトコルに従った処理を実行することにより、車両150の通信部153との間で通信を行って、通信部153から送信された信号より、許容充電時間情報と、車両150の制御回路152で見積もった電流値と、を取得して制御回路102に出力する。なお、通信部101における上記以外の構成は上記第1の実施形態の通信部101の構成と同一であるので、その説明を省略する。   The communication unit 101 communicates with the communication unit 153 of the vehicle 150 by executing processing according to the communication protocol of the in-vehicle network, and receives a current command value and a voltage from a signal transmitted from the communication unit 153. The upper limit value is acquired and output to the control circuit 102. The communication unit 101 communicates with the communication unit 153 of the vehicle 150 by executing processing according to the communication protocol of the in-vehicle network, and from the signal transmitted from the communication unit 153, the allowable charging time information and The current value estimated by the control circuit 152 of the vehicle 150 is acquired and output to the control circuit 102. Since the configuration of the communication unit 101 other than the above is the same as the configuration of the communication unit 101 of the first embodiment, description thereof is omitted.

制御回路102は、許容充電時間情報及び車両150の制御回路152で見積もった電流値が通信部101から入力された際に、車両150の制御回路152で見積もった電流値を設定し、許容充電時間情報が示す許容される充電時間において設定した電流値でバッテリー151を充電するように、充電ユニット103における充電動作を制御する。なお、制御回路102における上記以外の構成は上記第1の実施形態の制御回路102の構成と同一であるので、その説明を省略する。また、本実施形態における充電ユニット103の構成は上記第1の実施形態の充電ユニット103の構成と同一であるので、その説明を省略する。   When the allowable charging time information and the current value estimated by the control circuit 152 of the vehicle 150 are input from the communication unit 101, the control circuit 102 sets the current value estimated by the control circuit 152 of the vehicle 150 and sets the allowable charging time. The charging operation in the charging unit 103 is controlled so that the battery 151 is charged with the current value set in the allowable charging time indicated by the information. Since the configuration of the control circuit 102 other than the above is the same as the configuration of the control circuit 102 of the first embodiment, description thereof is omitted. In addition, since the configuration of the charging unit 103 in the present embodiment is the same as the configuration of the charging unit 103 in the first embodiment, the description thereof is omitted.

<充電制御装置の動作>
本発明の第2の実施形態に係る充電制御装置の動作につき、図7を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Operation of charge control device>
The operation of the charging control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

まず、通信部153は、充電装置100の通信部101との通信を開始する(S21)。   First, the communication unit 153 starts communication with the communication unit 101 of the charging apparatus 100 (S21).

次に、制御回路152は、電流指令値及び電圧上限値を含む信号を生成して通信部153に出力する。   Next, the control circuit 152 generates a signal including the current command value and the voltage upper limit value and outputs the signal to the communication unit 153.

次に、通信部153は、電流指令値及び電圧上限値を含む信号を充電装置100の通信部101に送信する(S22)。   Next, the communication unit 153 transmits a signal including the current command value and the voltage upper limit value to the communication unit 101 of the charging apparatus 100 (S22).

次に、制御回路152は、許容される充電時間Taの入力が有ったか否かを判定する(S23)。   Next, the control circuit 152 determines whether or not there is an input of an allowable charging time Ta (S23).

制御回路152は、許容される充電時間Taの入力が無い場合(S23:NO)、処理を終了する。   If there is no input of the allowable charging time Ta (S23: NO), the control circuit 152 ends the process.

一方、制御回路152は、許容される充電時間Taの入力が有った場合(S23:YES)、予め記憶している総容量情報及び監視している残容量情報よりバッテリー151の充電に必要な電力量を求める。そして、制御回路152は、許容される充電時間Taで、求めた電力量を充電する際の電流値Iaを算出して見積もる(S24)。なお、電流値Iaを算出する具体的な方法は上記第1の実施形態と同一であるので、その説明を省略する。   On the other hand, when there is an input of the allowable charging time Ta (S23: YES), the control circuit 152 is necessary for charging the battery 151 from the total capacity information stored in advance and the remaining capacity information monitored. Find the amount of power. Then, the control circuit 152 calculates and estimates the current value Ia when charging the obtained electric energy with the allowable charging time Ta (S24). The specific method for calculating the current value Ia is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

次に、制御回路152は、見積もった電流値Iaが記憶手段に予め記憶している車両側の最大許容電流値より大きいか否かを判定する(S25)。   Next, the control circuit 152 determines whether or not the estimated current value Ia is larger than the maximum allowable current value on the vehicle side stored in advance in the storage means (S25).

制御回路152は、電流値Iaが最大許容電流値よりも大きい場合(S25:YES)、処理を終了する。   When the current value Ia is larger than the maximum allowable current value (S25: YES), the control circuit 152 ends the process.

一方、制御回路152は、電流値Iaが最大許容電流値以下の場合(S25:NO)、電流値Ia及び許容充電時間情報を含む信号を生成して通信部153に出力する。   On the other hand, when the current value Ia is equal to or smaller than the maximum allowable current value (S25: NO), the control circuit 152 generates a signal including the current value Ia and the allowable charging time information and outputs the signal to the communication unit 153.

次に、通信部153は、電流値Ia及び許容充電時間情報を含む信号を充電装置100の通信部101に送信する(S26)。   Next, the communication unit 153 transmits a signal including the current value Ia and the allowable charging time information to the communication unit 101 of the charging apparatus 100 (S26).

<充電装置の動作>
本発明の第2の実施形態における充電装置100の動作につき、図8を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図8において、図3と同一動作である部分については同一符号を付してその説明を省略する。
<Operation of charging device>
The operation of the charging device 100 according to the second embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. 8 that are the same as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

バッテリー151の充電時には、まず、充電ケーブル14を車両150側の充電コネクタCVに手動で接続して、コンタクタ15を手動でオン状態に切り換える。   When charging the battery 151, first, the charging cable 14 is manually connected to the charging connector CV on the vehicle 150 side, and the contactor 15 is manually switched on.

次に、充電装置100の図示しない入力部は、充電を開始するためのスタートボタンがONされたことを検出する(S31)。   Next, an input unit (not shown) of the charging apparatus 100 detects that a start button for starting charging is turned on (S31).

次に、制御回路102は、スタートボタンがONされた検出結果が入力部から入力され
た際に、通信部101に対する通信動作の制御により、車載ネットワークを用いた通信を開始させると共に(S32)、コンタクタ2をオン状態に切り換える。
Next, when the detection result that the start button is turned on is input from the input unit, the control circuit 102 starts communication using the in-vehicle network by controlling the communication operation with respect to the communication unit 101 (S32). The contactor 2 is switched on.

次に、通信部101は、車両150の通信部153より信号線14aを介して、電流指令値及び電圧上限値を受信し(S33)、制御回路102にそれらの情報を出力する。   Next, the communication unit 101 receives the current command value and the voltage upper limit value from the communication unit 153 of the vehicle 150 via the signal line 14a (S33), and outputs those information to the control circuit 102.

次に、制御回路102は、通信部101において許容充電時間情報及び電流値Iaを受信したか否かを判定する(S34)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the allowable charging time information and the current value Ia are received by the communication unit 101 (S34).

制御回路102は、許容充電時間情報及び電流値Iaを受信したと判定した場合(S34:YES)、許容充電時間情報が示す許容される充電時間Taが最大充電時間Tmax以下であるか否かを判定する(S35)。   When it is determined that the allowable charging time information and the current value Ia are received (S34: YES), the control circuit 102 determines whether the allowable charging time Ta indicated by the allowable charging time information is equal to or less than the maximum charging time Tmax. Determine (S35).

制御回路102は、許容される充電時間Taが最大充電時間Tmax以下である場合(S35:YES)、受信した電流値Iaが記憶手段に予め記憶している充電装置100側の最大出力電流値以上であるか否かを判定する(S36)。   When the allowable charging time Ta is equal to or shorter than the maximum charging time Tmax (S35: YES), the control circuit 102 determines that the received current value Ia is equal to or greater than the maximum output current value on the charging device 100 side stored in advance in the storage means. It is determined whether or not (S36).

制御回路102は、電流値Iaが最大出力電流値未満の場合(S36:NO)、通信部101において受信した一定の電流値Iaでバッテリー151を充電するように、充電ユニット103の充電動作を制御することにより、バッテリー151の充電を開始する(S37)。   When the current value Ia is less than the maximum output current value (S36: NO), the control circuit 102 controls the charging operation of the charging unit 103 so as to charge the battery 151 with the constant current value Ia received by the communication unit 101. Thus, charging of the battery 151 is started (S37).

次に、制御回路102は、時間Taが経過したか否かを判定し(S38)、時間Taが経過していない場合(S38:NO)、S37の処理を繰り返し、時間Taが経過した場合(S38:YES)、充電動作を停止させる制御を行って充電を停止させる(S9)。   Next, the control circuit 102 determines whether or not the time Ta has elapsed (S38). If the time Ta has not elapsed (S38: NO), the process of S37 is repeated and the time Ta has elapsed ( S38: YES), the charging operation is controlled to stop charging (S9).

一方、制御回路102は、S34において許容充電時間情報及び電流値Iaを受信していないと判定した場合(S34:NO)、S35において許容される充電時間Taが最大充電時間Tmaxより長い場合(S35:YES)、又はS36において電流値Iaが最大出力電流値以上の場合(S36:YES)、通信部101で受信した電流指令値と、予め記憶している最大出力電流値と、を比較し、電流指令値が最大出力電流値以上であるか否かを判定する(S10)。   On the other hand, if the control circuit 102 determines in S34 that the allowable charging time information and the current value Ia have not been received (S34: NO), the allowable charging time Ta in S35 is longer than the maximum charging time Tmax (S35). :)), or when the current value Ia is equal to or greater than the maximum output current value in S36 (S36: YES), the current command value received by the communication unit 101 is compared with the maximum output current value stored in advance, It is determined whether or not the current command value is greater than or equal to the maximum output current value (S10).

このように、本実施形態によれば、上記第1の実施形態の効果に加えて、バッテリーの総容量情報及び残容量情報を送信しないので、車載ネットワークを用いた通信で送信する情報量を少なくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the total capacity information and the remaining capacity information of the battery are not transmitted, so that the amount of information transmitted by communication using the in-vehicle network is reduced. can do.

本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   In the present invention, the type, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements thereof are appropriately replaced with those having the same effects and the like, without departing from the spirit of the invention. Of course, it can be changed appropriately.

例えば、上記第1の実施形態及び第2の実施形態において、電動バス等の電動乗合い自動車に搭載されているバッテリー151を充電装置100により充電したが、乗用車やトラック等のバス以外の車両150に搭載されているバッテリー151を充電装置100により充電してもよい。   For example, in the first embodiment and the second embodiment, the battery 151 mounted on the electric shared vehicle such as an electric bus is charged by the charging device 100, but the vehicle 150 other than the bus such as a passenger car or a truck is used. The battery 151 mounted on the battery may be charged by the charging device 100.

また、上記第1の実施形態及び第2の実施形態において、充電装置100により1台の車両150に搭載されているバッテリー151を充電したが、充電装置100により複数台の車両150の各々に搭載されている各バッテリー151を並行して充電するようにしてもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the battery 151 mounted on one vehicle 150 is charged by the charging device 100. However, the charging device 100 mounts each of the plurality of vehicles 150. Each of the batteries 151 may be charged in parallel.

また、上記第1の実施形態及び第2の実施形態において、一定の電流値で充電したが、最大出力電流値よりも小さい値において電流値を変化させてもよい。   Moreover, in the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although it charged with the fixed electric current value, you may change an electric current value in the value smaller than a maximum output electric current value.

また、上記第1の実施形態及び第2の実施形態において、充電電流が500A以上の場合は、充電コネクタCVとCWはパンタグラフでの接続が接続作業の観点から好ましい。   Moreover, in the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, when charging current is 500 A or more, it is preferable from the viewpoint of connection work that the charging connectors CV and CW are connected by a pantograph.

本発明に係る充電装置及び充電制御装置は、車両に搭載されて車両を走行させるために使用されるバッテリーを急速充電するのに好適である。   The charging device and the charging control device according to the present invention are suitable for rapidly charging a battery that is mounted on a vehicle and used for running the vehicle.

1 交流電源
2 コンタクタ
2U コンタクタ
2V コンタクタ
2W コンタクタ
3 リアクトル
4 PWMコンバータ
4U スイッチング回路
4V スイッチング回路
4W スイッチング回路
5 コンデンサ
6 インバータブリッジ
6F スイッチング回路
6R スイッチング回路
7 変圧器
7F 一次コイル
7S 二次コイル
8 ダイオードブリッジ
8F ダイオード回路
8R ダイオード回路
9 リアクトル
10 電流計
11 コンデンサ
12 抵抗
13 ダイオード
14 充電ケーブル
14a 信号線
14b 電力線
15 コンタクタ
17 電圧制御回路
18 PWM制御回路
21 電流制御回路
22 PWM制御回路
50 充電システム
100 充電装置
101 通信部
102 制御回路
103 充電ユニット
150 車両
151 バッテリー
152 制御回路
153 通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Contactor 2U Contactor 2V Contactor 2W Contactor 3 Reactor 4 PWM converter 4U Switching circuit 4V Switching circuit 4W Switching circuit 5 Capacitor 6 Inverter bridge 6F Switching circuit 6R Switching circuit 7 Transformer 7F Primary coil 7S Secondary coil 8 Diode bridge 8 Diode circuit 8R Diode circuit 9 Reactor 10 Ammeter 11 Capacitor 12 Resistance 13 Diode 14 Charging cable 14a Signal line 14b Power line 15 Contactor 17 Voltage control circuit 18 PWM control circuit 21 Current control circuit 22 PWM control circuit 50 Charging system 100 Charging device 101 Communication Unit 102 Control circuit 103 Charging unit 150 Vehicle 151 Battery 152 Control circuit 153 Communication Department

Claims (5)

  1. 車両に搭載されて前記車両を走行させるために使用されるバッテリーを急速充電する充電装置であって、
    前記バッテリーの総容量を示す総容量情報と、前記バッテリーの残容量を示す残容量情報と、前記バッテリーを充電する際に許容される時間を示す許容充電時間情報と、を前記車両との通信により前記車両より取得する通信部と、
    前記通信部により取得した前記総容量情報及び前記残容量情報より前記バッテリーの充電に必要な電力量を求め、前記通信部により取得した前記許容充電時間情報より、前記電力量を充電する際の最大出力電流値よりも小さい電流値を見積り、前記許容される時間において前記電流値で前記バッテリーを充電する充電部と、
    を有することを特徴とする充電装置。
    A charging device for rapidly charging a battery mounted on a vehicle and used for running the vehicle,
    By communicating with the vehicle, total capacity information indicating the total capacity of the battery, remaining capacity information indicating the remaining capacity of the battery, and allowable charging time information indicating a time allowed for charging the battery. A communication unit obtained from the vehicle;
    Obtaining the amount of power required for charging the battery from the total capacity information and the remaining capacity information acquired by the communication unit, and charging the power amount from the allowable charging time information acquired by the communication unit A charging unit that estimates a current value smaller than an output current value and charges the battery with the current value at the allowable time;
    A charging device comprising:
  2. 前記充電部は、
    一定の前記電流値で前記バッテリーを充電する、
    ことを特徴とする請求項1記載の充電装置。
    The charging unit is
    Charging the battery with a constant current value;
    The charging device according to claim 1.
  3. 前記許容される時間は、
    前記最大出力電流値で前記バッテリーを充電する際の時間よりも長い時間である、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の充電装置。
    The allowed time is
    A time longer than the time for charging the battery at the maximum output current value,
    The charging device according to claim 1 or claim 2, wherein
  4. 前記許容される時間は、
    前記バッテリーを充電可能な場所に前記車両を継続して駐車可能な時間である、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の充電装置。
    The allowed time is
    It is time when the vehicle can be continuously parked in a place where the battery can be charged.
    The charging device according to any one of claims 1 to 3, wherein
  5. 車両に搭載されて前記車両を走行させるために使用されるバッテリーを充電装置で急速充電する際の充電動作を制御すると共に前記車両に搭載される充電制御装置であって、
    前記バッテリーの総容量を示す総容量情報と、前記バッテリーの残容量を示す残容量情報と、より前記バッテリーの充電に必要な電力量を求め、前記バッテリーを充電する際に許容される時間を示す許容充電時間情報より、前記電力量を充電する際の電流値を見積る制御回路と、
    前記制御回路により見積った前記電流値及び前記許容充電時間情報を前記充電装置に送信する通信部と、
    を有することを特徴とする充電制御装置。
    A charging control device mounted on the vehicle and controlling a charging operation when a battery used for running the vehicle mounted on the vehicle is rapidly charged with a charging device,
    The total capacity information indicating the total capacity of the battery, the remaining capacity information indicating the remaining capacity of the battery, and the amount of power required for charging the battery is obtained, and the time allowed for charging the battery is indicated. From the allowable charging time information, a control circuit that estimates a current value when charging the electric energy,
    A communication unit that transmits the current value estimated by the control circuit and the allowable charging time information to the charging device;
    A charge control device comprising:
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