JP2017169323A - Charging device, control method for charging device and charging device control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源から入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリへ供給する充電装置、充電装置の制御方法、および充電装置制御プログラムに関する。 The present invention relates to a charging device that converts AC power input from a power source into DC power and supplies the power to a battery, a charging device control method, and a charging device control program.
従来、電源から入力された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をバッテリへ供給する充電装置が知られている。例えば、特許文献1には、バッテリへ供給する充電電流を、バッテリが許容できる最大充電電流値よりも低い値に設定する充電装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a charging device that converts AC power input from a power source into DC power and supplies the DC power to a battery is known. For example, Patent Document 1 discloses a charging device that sets a charging current supplied to a battery to a value lower than a maximum charging current value that the battery can accept.
しかしながら、充電時間短縮のために例えば1kW以上の直流電力を出力可能な高出力充電装置では、出力する直流電力の値が小さ過ぎると、力率の悪化によりパワー素子の温度が上昇して充電装置に不具合が生じる。そのため、高出力充電装置では、出力する直流電力の下限値(例えば、200W)が設定されており、その下限値以上で直流電力を出力するように制御される。このような高出力充電装置を用いて、許容できる充電電力の上限値が上記下限値よりも小さいバッテリを充電する場合、バッテリが劣化するという問題がある。 However, in a high-output charging device that can output DC power of, for example, 1 kW or more for shortening the charging time, if the value of the output DC power is too small, the temperature of the power element rises due to the deterioration of the power factor, and the charging device Malfunctions. Therefore, in the high-output charging device, a lower limit value (for example, 200 W) of the output DC power is set, and the DC power is controlled to be output at the lower limit value or more. When such a high output charging device is used to charge a battery having an allowable upper limit of charging power smaller than the lower limit, there is a problem that the battery deteriorates.
本発明の目的は、充電装置から出力される電力が、バッテリが許容できる電力の上限値を超える場合でも、バッテリの劣化を防止できる充電装置、充電装置の制御方法、および充電装置制御プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a charging device, a charging device control method, and a charging device control program capable of preventing deterioration of the battery even when the power output from the charging device exceeds the upper limit value of the power allowable by the battery. It is to be.
本発明の一態様に係る充電装置は、入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力する充電装置であって、前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が前記充電装置から出力される直流電力の下限値未満であると判定した場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御する制御部を有する構成を採る。 A charging device according to one aspect of the present invention is a charging device that converts input AC power into DC power and outputs the DC power to the battery, and the charging power that the battery can accept based on information on the state of the battery When it is determined that the upper limit value is less than the lower limit value of the DC power output from the charging device, a power value equal to or lower than the upper limit value output to the battery, and a power value output to the predetermined load device The structure which has a control part which controls so that the sum total becomes more than the said lower limit is taken.
本発明の一態様に係る充電装置の制御方法は、入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力する充電装置の制御方法であって、前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が、前記充電装置が出力する直流電力の下限値未満であるか否かを判定するステップと、前記上限値が前記下限値未満である場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御するステップと、を含むようにした。 A control method for a charging device according to an aspect of the present invention is a control method for a charging device that converts input AC power into DC power and outputs the DC power to a battery, based on information on the state of the battery, Determining whether or not the upper limit value of the charging power allowable by the battery is less than the lower limit value of the DC power output by the charging device; and if the upper limit value is less than the lower limit value, outputting to the battery And a step of controlling so that the sum of the power value equal to or lower than the upper limit value and the power value output to a predetermined load device is equal to or higher than the lower limit value.
本発明の一態様に係る充電装置制御プログラムは、入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力する充電装置のコンピュータに、前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が、前記充電装置が出力する直流電力の下限値未満であるか否かを判定する処理と、前記上限値が前記下限値未満である場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御する処理と、を実行させるようにした。 A charging device control program according to an aspect of the present invention allows a computer of a charging device that converts input AC power into DC power and outputs the DC power to the battery, based on the information on the state of the battery. Processing for determining whether or not the upper limit value of charging power is less than the lower limit value of DC power output by the charging device, and when the upper limit value is less than the lower limit value, the upper limit output to the battery The control is performed so that the sum of the power value equal to or lower than the value and the power value output to the predetermined load device is equal to or higher than the lower limit value.
本発明によれば、充電装置から出力される電力が、バッテリが許容できる電力の上限値を超える場合でも、バッテリの劣化を防止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the electric power output from a charging device exceeds the upper limit of the electric power which a battery can accept | permit, deterioration of a battery can be prevented.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、本実施の形態に係る充電装置10とその周辺の構成について説明する。図1は、本実施の形態の充電装置10とその周辺の構成の一例を示すブロック図である。図1において、実線の矢印は電力の流れを示しており、破線の矢印は通信の流れを示している。
First, the configuration of the
図1に示す充電装置10、バッテリ20、バッテリ監視部30、および負荷装置40は、例えば、EV(Electric Vehicle)またはPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)に搭載される。
The
充電装置10は、例えば1kW以上の直流電力を出力することが可能な高出力充電装置である。充電装置10は、AC/DCコンバータ101、DC/DCコンバータ102、および制御部103を有する。なお、図示は省略するが、AC/DCコンバータ101の前段に、電源ラインへのノイズ侵入とノイズ流出を防止する電源フィルタを備えてもよい。
The
AC/DCコンバータ101は、交流電源(図示略)から入力した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をDC/DCコンバータ102へ出力する。
AC /
DC/DCコンバータ102は、AC/DCコンバータ101からの直流電力に対して変圧を行い、その直流電力を、バッテリ20のみに出力する、または、バッテリ20と負荷装置40の両方に出力する。
The DC /
制御部103は、例えばDSP(Digital Signal Processor)であり、AC/DCコンバータ101およびDC/DCコンバータ102等を制御する。
The
充電装置10は、上述したように高出力充電装置であることから、力率の悪化によるパワー素子の温度上昇を防ぐために、充電装置10が出力する直流電力の下限値(以下、下限出力電力値という)が設定されている。制御部103は、下限出力電力値以上の直流電力を出力するように、AC/DCコンバータ101およびDC/DCコンバータ102を制御する。なお、制御部103が行う制御処理の詳細については、図2を用いて後述する。
Since
バッテリ20は、充電装置10と電気的に接続され、充電装置10からの直流電力を入力する。これにより、バッテリ20は充電される。バッテリ20としては、例えば、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリなどが挙げられ、本実施の形態では電池電圧48Vのものが用いられる。
The
バッテリ監視部30は、例えばBCU(Battery Control Unit)であり、バッテリ20の状態を監視する。そして、バッテリ監視部30は、バッテリ20の状態の情報を制御部103へ出力する。この情報としては、例えば、バッテリ20が許容できる充電電流の上限値(以下、上限充電電流値という)、充電時に実際にバッテリ20を流れる電流の値(以下、充電電流値という)、SOC(State Of Charge)値、電圧値などが挙げられる。
The
負荷装置40は、充電装置10と電気的に接続され、充電装置10からの直流電力により動作する機器である。負荷装置40としては、例えば、DC/DCコンバータ、冷却用ファン、電動パワーステアリング、エアコン装置、ブレーキアクチュエータ、ABS(Antilock Brake System)などが挙げられる。なお、図1では、負荷装置40を1つだけ図示しているが、負荷装置40は複数あってもよい。
The
以上、充電装置10とその周辺の構成について説明した。
In the above, the structure of the
次に、図2を用いて、充電装置10の制御部103の動作例について説明する。図2は、制御部103の動作例を示すフローチャートである。
Next, an operation example of the
充電装置10が交流電源(図示略)と接続され、バッテリ20の充電が開始されると、バッテリ監視部30は、上限充電電流値を制御部103へ出力する。そして、制御部103は、バッテリ監視部30から上限充電流値を受け取る(ステップS101)。
When
次に、制御部103は、上限充電電流値と、DC/DCコンバータ102の出力電圧とに基づいて、上限充電電力値を算出する(ステップS102)。DC/DCコンバータ102の出力電圧は、例えば、図示しない電圧計によって計測され、制御部103へ出力される。
Next, the
次に、制御部103は、算出した上限充電電力値が下限出力電力値未満であるか否かを判定する(ステップS103)。
Next, the
ステップS103の判定の結果、上限充電電力値が下限出力電力値未満ではない場合(ステップS103:NO)、制御部103は、バッテリ20へ直流電力を出力する(ステップS104)。そして、制御部103は、バッテリ監視部30からSOC値を受け取り(ステップS105)、受け取ったSOC値が設定値に達していない場合(ステップS106:NO)、ステップS104、S105の処理を繰り返す。受け取ったSOC値が設定値に達した場合(ステップS106:YES)、バッテリ20の充電は終了する。設定値とは、充電を終了する条件として予め設定されたSOC値である。
As a result of the determination in step S103, when the upper limit charging power value is not less than the lower limit output power value (step S103: NO), the
一方、ステップS103の判定の結果、上限充電電力値が下限出力電力値未満である場合(ステップS103:YES)、制御部103は、負荷装置40へ制御信号を出力する(ステップS107)。この制御信号は、負荷装置40をオンにする信号である。この制御装置130を受け取った負荷装置40は、動作を開始する。なお、制御部103から負荷装置40へ直接、制御信号を出力するのではなく、制御部103は、図示しない上位の制御部へ制御信号を出力し、上位の制御部が負荷装置40を制御してもよい。
On the other hand, as a result of the determination in step S103, when the upper limit charging power value is less than the lower limit output power value (step S103: YES), the
次に、制御部103は、バッテリ20へ出力する直流電力(以下、バッテリ出力電力という)および負荷装置40へ出力する直流電力(以下、負荷出力電力という)を算出する(ステップS108)。
Next, the
ここで算出されるバッテリ出力電力は、例えば、ステップS102で算出した上限充電電力値、または、その上限充電電力値よりも小さい所定の値である。負荷出力電力は、充電装置10から出力される電力値(下限出力電力値以上の所定の値)とバッテリ出力電力との差分である。よって、バッテリ出力電力と負荷出力電力との合計は、下限出力電力値以上となる。 The battery output power calculated here is, for example, the upper limit charging power value calculated in step S102 or a predetermined value smaller than the upper limit charging power value. The load output power is the difference between the power value output from the charging device 10 (a predetermined value equal to or higher than the lower limit output power value) and the battery output power. Therefore, the sum of the battery output power and the load output power is equal to or greater than the lower limit output power value.
次に、制御部103は、バッテリ出力電力をバッテリ20へ出力し、かつ、負荷出力電力を負荷装置40へ出力するように、AC/DCコンバータ101およびDC/DCコンバータ102を制御する(ステップS109)。
Next, the
次に、制御部103は、バッテリ監視部30から充電電流値およびSOC値を受け取る(ステップS110)。
Next,
次に、制御部103は、受け取ったSOC値が設定値に達したか否かを判定する(ステップS111)。
Next, the
受け取ったSOC値が設定値に達していない場合(ステップS111:NO)、制御部103は、充電電流値に基づいてフィードバック制御を実行する(ステップS112)。例えば、制御部103は、充電電流値とDC/DCコンバータ102の出力電圧に基づいて電力値を算出し、算出した電力値が上限充電電力値を超えないようにバッテリ出力電力を制御する。なお、ステップS106がNOの場合にもフィードバック制御を実行することが好ましい。
When the received SOC value has not reached the set value (step S111: NO), the
ステップS112の後、フローはステップS109へ戻る。 After step S112, the flow returns to step S109.
受け取ったSOC値が設定値に達した場合(ステップS111:YES)、バッテリ20の充電は終了する。
When the received SOC value reaches the set value (step S111: YES), the charging of the
以上、充電装置10の制御部103の動作例について説明した。
The operation example of the
以上説明したように、本実施の形態の充電装置10は、上限充電電力値が下限出力電力値未満である場合、バッテリ20へ出力される上限充電電力値以下の電力値と、負荷装置40へ出力される電力値との合計が下限出力電力値以上となるように制御する。これにより、バッテリ20の上限充電電力値が下限出力電力値未満であって、充電装置10から下限出力電力値以上の直流電力が出力された場合でも、負荷装置40への電力供給によりバッテリ20には上限充電電力値を超えた電力が供給されないため、バッテリの劣化を防止することができる。
As described above, charging
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. Hereinafter, modified examples will be described.
(変形例1)
実施の形態では、制御部103がバッテリ監視部30から受け取った上限充電電流値に基づいて上限充電電力値を算出する場合を例に挙げて説明したが、例えば、制御部103は、バッテリ監視部30から上限充電電力値を受け取ってもよい。この場合、図2のステップS102における上限充電電力値の算出処理を省略できるため、制御部103における処理速度を向上させることができる。
(Modification 1)
In the embodiment, the case where the
(変形例2)
実施の形態において、制御部103は、バッテリ監視部30から受け取った充電電流値に基づいて算出した電力値が下限出力電力値以上になった場合、負荷装置40への直流電力の出力を停止するように制御してもよい。
(Modification 2)
In the embodiment, the
(変形例3)
実施の形態において、負荷装置40が複数ある場合、制御部103は、充電装置10から出力される電力値(下限出力電力値以上の所定値)とバッテリ出力電力との差分(以下、差分という)の大きさに応じて、複数の負荷装置40の中から、直流電力の出力先を決定してもよい。例えば、負荷装置40として、12VのDC/DCコンバータ(図1のDC/DCコンバータ102とは別に設けられたもの)と、冷却用ファンとが車両に設けられている場合、制御部103は、差分が所定の閾値以上であれば、12VのDC/DCコンバータへ直流電力を出力するように制御し、差分が所定の閾値未満であれば、冷却用ファンへ直流電力を出力するように制御する。
(Modification 3)
In the embodiment, when there are a plurality of
以上、変形例について説明した。上述した変形例は、適宜組み合わせてもよい。 The modification has been described above. You may combine the modification mentioned above suitably.
以上、本発明の実施の形態および変形例について図面を参照して詳述してきたが、上述した充電装置10の機能は、コンピュータプログラムにより実現されうる。例えば、DSP15は、所定の記憶装置(図示略)に記憶されたプログラムをRAM(Random Access Memory。図示略)にコピーし、そのプログラムに含まれる命令をRAMから順次読み出して実行することにより、充電装置10の機能が実現される。また、プログラムを実行する際、RAMまたは記憶装置には、実施の形態および変形例で述べた各種処理で得られた情報が記憶され、適宜利用される。
As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention have been explained in full detail with reference to drawings, the function of the charging
本発明は、電源から入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリへ供給する充電装置、充電装置の制御方法、および充電装置制御プログラムに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a charging device that converts AC power input from a power source into DC power and supplies the battery to a battery, a charging device control method, and a charging device control program.
10 充電装置
20 バッテリ
30 バッテリ監視部
40 負荷装置
101 AC/DCコンバータ
102 DC/DCコンバータ
103 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が前記充電装置から出力される直流電力の下限値未満であると判定した場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御する制御部を有する、
充電装置。 A charging device that converts input AC power into DC power and outputs it to a battery,
The upper limit value that is output to the battery when it is determined that the upper limit value of the charging power that the battery can accept is less than the lower limit value of the DC power that is output from the charging device based on the information on the state of the battery A control unit that controls the sum of the following power value and the power value output to the predetermined load device to be equal to or higher than the lower limit value;
Charging device.
前記バッテリと前記負荷装置の両方に直流電力を出力するように制御した後で、前記バッテリの充電電流値に基づいて、前記バッテリへ出力される直流電力が前記上限値を超えないように制御する、
請求項1に記載の充電装置。 The controller is
After controlling to output DC power to both the battery and the load device, control is performed so that the DC power output to the battery does not exceed the upper limit value based on the charging current value of the battery. ,
The charging device according to claim 1.
前記バッテリの充電電流値に基づいて算出した電力値が前記下限値以上になった場合、前記負荷装置への直流電力の出力を停止するように制御する、
請求項2に記載の充電装置。 The controller is
When the power value calculated based on the charging current value of the battery is equal to or higher than the lower limit value, control is performed so as to stop the output of DC power to the load device.
The charging device according to claim 2.
前記負荷装置が複数ある場合、前記充電装置から出力される前記下限値以上の電力値と、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値との差分の大きさに応じて、複数の前記負荷装置の中から直流電力の出力先を決定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の充電装置。 The controller is
When there are a plurality of the load devices, a plurality of the power values according to the magnitude of the difference between the power value equal to or higher than the lower limit value output from the charging device and the power value equal to or lower than the upper limit value output to the battery. Determine the output destination of DC power from the load device,
The charging device according to any one of claims 1 to 3.
前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記上限値が前記下限値以上であると判定した場合、前記下限値以上の直流電力を前記バッテリへ出力するように制御する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の充電装置。 The controller is
When it is determined that the upper limit value is greater than or equal to the lower limit value based on information on the state of the battery, control is performed to output DC power equal to or greater than the lower limit value to the battery.
The charging device according to any one of claims 1 to 4.
前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が、前記充電装置が出力する直流電力の下限値未満であるか否かを判定するステップと、
前記上限値が前記下限値未満である場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御するステップと、
を含む充電装置の制御方法。 A method of controlling a charging device that converts input AC power into DC power and outputs the DC power to a battery,
Determining whether or not the upper limit value of the charging power allowable by the battery is less than the lower limit value of the DC power output by the charging device based on the information on the state of the battery;
When the upper limit value is less than the lower limit value, control is performed so that the sum of the power value equal to or lower than the upper limit value output to the battery and the power value output to a predetermined load device is equal to or higher than the lower limit value. And steps to
A control method for a charging device including:
前記バッテリの状態の情報に基づいて、前記バッテリが許容できる充電電力の上限値が、前記充電装置が出力する直流電力の下限値未満であるか否かを判定する処理と、
前記上限値が前記下限値未満である場合、前記バッテリへ出力される前記上限値以下の電力値と、所定の負荷装置へ出力される電力値との合計が前記下限値以上となるように制御する処理と、
を実行させる充電装置制御プログラム。 To the computer of the charging device that converts the input AC power into DC power and outputs it to the battery,
Based on the information on the state of the battery, a process for determining whether or not the upper limit value of the charging power that can be allowed by the battery is less than the lower limit value of the DC power output by the charging device;
When the upper limit value is less than the lower limit value, control is performed so that the sum of the power value equal to or lower than the upper limit value output to the battery and the power value output to a predetermined load device is equal to or higher than the lower limit value. Processing to
The charging device control program for executing
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