JP2018143032A - Charge control device and charging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充電制御装置及び充電システムに関する。 The present invention relates to a charging control device and a charging system.
従来、二次電池からの供給電力を用いて駆動される駆動用モータの出力により走行する電気自動車等の電動車両として、二次電池の残存容量(SOC:State Of Charge)が低下したときに燃料電池の発電電力により走行の継続を可能にする電動車両がある。このような電動車両は燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両とも言われる。燃料電池は、水素ガスと酸素ガス(空気)とを反応させて発電する発電機であり、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両には水素タンクが搭載される。また燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される二次電池は、充電スタンド等の外部電源装置からの電力の供給を受けて充電される。 Conventionally, as an electric vehicle such as an electric vehicle that travels by the output of a driving motor driven using power supplied from a secondary battery, the fuel is used when the remaining capacity (SOC: State Of Charge) of the secondary battery decreases. There are electric vehicles that can continue running by the power generated by the battery. Such an electric vehicle is also called a fuel cell range extender type electric vehicle. A fuel cell is a generator that generates electricity by reacting hydrogen gas and oxygen gas (air), and a hydrogen tank is mounted on a fuel cell range extender type electric vehicle. Further, the secondary battery mounted on the fuel cell range extender type electric vehicle is charged by receiving power from an external power supply device such as a charging stand.
車載の二次電池への充電は、車両の充電口に外部電源装置の充電プラグを連結して行われる。充電中に充電プラグが外れるとスパーク(火花放電)が発生する場合がある。この際に周囲大気中の水素濃度が高い場合には水素ガスに引火するおそれがあるため、電動車両に搭載された水素タンクからの水素ガスの漏出が生じているおそれがある場合には、充電を停止させることが望ましい。 Charging the in-vehicle secondary battery is performed by connecting a charging plug of the external power supply device to the charging port of the vehicle. If the charging plug is removed during charging, sparks (spark discharge) may occur. At this time, if the hydrogen concentration in the ambient atmosphere is high, hydrogen gas may ignite, so if there is a risk of leakage of hydrogen gas from the hydrogen tank mounted on the electric vehicle, charge It is desirable to stop.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載された二次電池への充電の安全性を向上可能な、新規かつ改良された充電制御装置及び充電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the safety of charging a secondary battery mounted on an electric vehicle of a fuel cell range extender type. It is an object of the present invention to provide a new and improved charging control device and charging system.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電制御装置において、燃料電池システムに設けられた第1の水素検出器により検出される第1の水素濃度の情報、及び、電動車両の充電接続部である第1の充電接続部と外部電源装置の充電接続部である第2の充電接続部との連結部に設けられた第2の水素検出器により検出される第2の水素濃度の情報を取得する取得部と、第1の水素濃度の情報及び第2の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する電力供給制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, in a charge control device that controls charging of an electric vehicle equipped with a fuel cell system from an external power supply device to a secondary battery, the fuel cell system includes Information on the first hydrogen concentration detected by the first hydrogen detector, and the second charging that is the charging connection part of the electric vehicle and the charging connection part of the external power supply device An acquisition unit that acquires information on the second hydrogen concentration detected by the second hydrogen detector provided in the connection unit with the connection unit, and information on the first hydrogen concentration and information on the second hydrogen concentration And a power supply control unit that controls on / off of charging based on the charging control device.
電力供給制御部は、第1の水素濃度又は第2の水素濃度の少なくとも一方が基準値を超える場合、充電をオフにしてもよい。 The power supply control unit may turn off the charging when at least one of the first hydrogen concentration or the second hydrogen concentration exceeds a reference value.
第2の水素濃度の基準値は、第1の水素濃度の基準値よりも小さい値であってもよい。 The second hydrogen concentration reference value may be smaller than the first hydrogen concentration reference value.
電力供給制御部は、第1の充電接続部と第2の充電接続部との連結状態で外部電源装置から第1の水素検出器への電力供給を制御してもよい。 The power supply control unit may control power supply from the external power supply device to the first hydrogen detector in a connected state of the first charging connection unit and the second charging connection unit.
電力供給制御部は、第2の水素濃度が基準値以下の場合に第1の水素検出器への電力供給を開始してもよい。 The power supply control unit may start power supply to the first hydrogen detector when the second hydrogen concentration is equal to or lower than a reference value.
また上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電システムにおいて、燃料電池システムに設けられた第1の水素検出器と、電動車両の充電接続部である第1の充電接続部と外部電源装置の充電接続部である第2の充電接続部との連結部に設けられた第2の水素検出器と、第1の水素検出器により検出される第1の水素濃度の情報、及び、第2の水素検出器により検出される第2の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する充電制御装置と、を備える、充電システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, in a charging system that controls charging of an electric vehicle equipped with a fuel cell system from an external power supply device to a secondary battery, the fuel cell system includes: A first hydrogen detector provided, a first charging connection portion that is a charging connection portion of an electric vehicle, and a second charging connection portion that is a charging connection portion of an external power supply device. ON / OFF of charging based on the information on the first hydrogen concentration detected by the second hydrogen detector, the information on the first hydrogen concentration detected by the first hydrogen detector, and the information on the second hydrogen concentration detected by the second hydrogen detector And a charging control device that controls the charging system.
充電システムは、第1の水素検出器への供給電力の電力源を二次電池又は外部電源装置に切り換える切換回路をさらに備え、切換回路は、第1の充電接続部と第2の充電接続部とが連結されて外部電源装置からの電力の供給を受けたときに電力源を外部電源装置に切り換えてもよい。 The charging system further includes a switching circuit that switches a power source of power supplied to the first hydrogen detector to a secondary battery or an external power supply, and the switching circuit includes a first charging connection unit and a second charging connection unit. And the power source may be switched to the external power supply device when power is supplied from the external power supply device.
以上説明したように本発明によれば、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載された二次電池への充電の安全性を向上することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the safety of charging the secondary battery mounted on the fuel cell range extender type electric vehicle.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.電動車両の充電システムの構成例>
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両(以下、単に「電動車両」ともいう。)1の充電システムの構成例について説明する。図1は、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両1に搭載された二次電池に、外部電源装置80の電力を充電するシステムの構成例を示す概略図である。
<1. Configuration Example of Charging System for Electric Vehicle>
With reference to FIG. 1, a configuration example of a charging system of a fuel cell range extender type electric vehicle (hereinafter also simply referred to as “electric vehicle”) 1 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a system that charges a secondary battery mounted on a fuel cell range extender type electric vehicle 1 with electric power of an external
(1−1.電動車両のシステム構成例)
まず、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両1のシステム構成の一例について説明する。電動車両1は、水素タンク10と、燃料電池20と、二次電池30と、駆動用モータ40と、駆動輪50と、電力変換ユニット60と、車載充電器70と、充電接続部(第1の充電接続部)75と、車両制御装置100とを備える。電力変換ユニット60は、第1の電力変換器61と、第2の電力変換器63と、第3の電力変換器65とを備える。燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両1は、二次電池30からの供給電力を用いて駆動される駆動用モータ40を駆動源として駆動トルクを得る。また電動車両1は、二次電池30の残存容量SOCが低下したときに燃料電池20を起動して発電を行い、二次電池30の充電及び駆動用モータ40の駆動を行うことにより走行の継続を可能にする。
(1-1. System configuration example of electric vehicle)
First, an example of a system configuration of the fuel cell range extender type electric vehicle 1 will be described. The electric vehicle 1 includes a
水素タンク10には、燃料電池20に供給される高圧水素が充填される。水素タンク10の数は特に限定されない。水素タンク10は1台であってもよく、複数台であってもよい。燃料電池20は、水素ガスと酸素ガスとを反応させて発電を行う。水素タンク10と燃料電池20とは配管12を介して接続されており、図示しないモータポンプ等により水素タンク10から燃料電池20に水素ガスが供給される。また燃料電池20には、図示しないコンプレッサ等により酸素ガスとしての空気が供給される。水素ガス及び酸素ガスの供給量は発電電力の電圧Vfcに応じて車両制御装置100により制御される。燃料電池20は、上記の機能を有する限り公知の燃料電池20であってよい。
The
なお、本明細書において「燃料電池システム」とは、少なくとも水素タンク10及び燃料電池20を含む発電システムを意味する。
In the present specification, the “fuel cell system” means a power generation system including at least the
水素タンク10の近傍には水素ガスセンサ(第1の水素ガスセンサ)15が設けられている。第1の水素ガスセンサ15は、燃料電池システムに設けられた水素ガスセンサであり、本発明の第1の水素検出器に相当する。第1の水素ガスセンサ15としては、例えば供給電力の電圧が水素濃度に応じて変化する構成の公知のセンサが用いられる。第1の水素ガスセンサ15の設置位置は、水素タンク10からの水素ガスの漏出時における水素濃度の上昇を検出し得る位置であれば特に限定されない。例えば第1の水素ガスセンサ15は、水素タンク10と配管12との接続部分の近傍に設けられてもよい。
A hydrogen gas sensor (first hydrogen gas sensor) 15 is provided in the vicinity of the
第1の水素ガスセンサ15には、二次電池30の電力(以下、「バッテリ電力」ともいう。)及び外部電源装置80の電力(以下、「外部電力」ともいう。)が供給可能になっている。外部電源装置80が車両1に連結されている状態では、外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15に対して外部電力の供給が可能になる。一方、外部電源装置80が車両1に連結されていない状態では、バッテリ電力が第1の水素ガスセンサ15に供給可能になる。したがって、第1の水素ガスセンサ15は、外部電源装置80による二次電池30の充電時だけでなく、電動車両1の通常使用時においても水素濃度の検出が可能になっている。本実施形態の充電システムにおいて、第1の水素ガスセンサ15への電力供給源の切り換えは、後述する電力切換回路により行われる。
The first
第1の電力変換器61は、燃料電池20から出力された発電電力の電圧Vfcを所定の直流ステージ電圧Vdcに変換する。燃料電池20の発電電力の電圧Vfcは、直流電力のままで変換される。第1の電力変換器61は、車両制御装置100により駆動制御される。第1の電力変換器61は、いわゆるDCDCコンバータであり、例えば燃料電池20側から第2の電力変換器63又は第3の電力変換器65側への単方向の電力変換を行う。第1の電力変換器61は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
The first power converter 61 converts the voltage Vfc of the generated power output from the
二次電池30は、駆動用モータ40の電力源であり駆動用モータ40に対して供給される電力を蓄電する。二次電池30から供給される電力は、図示しない補機用バッテリに充電可能になっていてもよい。例えば二次電池30の供給電力は、降圧コンバータによって降圧されて補機用バッテリに充電される。また二次電池30は、燃料電池20の発電電力及び駆動用モータ40の回生発電電力を充電可能になっている。さらに二次電池30は、車載充電器70を含む充電回路及び第1の充電接続部75を介して外部電源装置80に接続可能に構成され、外部電源装置80からの充電が可能になっている。二次電池30は、例えば200Vの電圧の電力を出力可能な電池である。二次電池30としては、例えばリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の二次電池であってもよい。
The
二次電池30にはバッテリ管理装置(BMS:Battery Management System)35が設けられている。本実施形態においてバッテリ管理装置35は、二次電池30の出力電圧(以下、「バッテリ電圧」ともいう。)Vb及び残存容量SOC等を算出し、これらの情報を示す信号を車両制御装置100に出力する。
The
第2の電力変換器63は、二次電池30から出力された直流電力の電圧(バッテリ電圧)Vbを直流ステージ電圧Vdcに変換する。二次電池30から出力された電力は直流電力のままで電圧変換される。また第2の電力変換器63は、燃料電池20の発電電力又は駆動用モータ40の回生発電電力の電圧(直流ステージ電圧)Vdcを所定の充電電圧Vb_cに変換する。発電電力は直流電力のままで二次電池30に供給される。例えば二次電池30の残存容量SOCが十分であって燃料電池20が起動していない場合、第2の電力変換器63は駆動用モータ40の回生駆動時の発電電力を二次電池30に充電する。また二次電池30の残存容量SOCが低下して燃料電池20が起動している場合、第2の電力変換器63は燃料電池20の発電電力を二次電池30に充電する。
The second power converter 63 converts the DC power voltage (battery voltage) Vb output from the
第2の電力変換器63は車両制御装置100により駆動制御される。第2の電力変換器63は、いわゆるDCDCコンバータとしての機能を有し、二次電池30側から第3の電力変換器65側と、第1の電力変換器61及び第3の電力変換器65側から二次電池30側との双方向の電力変換を行う。第2の電力変換器63は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
The second power converter 63 is driven and controlled by the
駆動用モータ40は、供給される電力によって駆動されて駆動輪50を駆動させるトルクを出力する。駆動用モータ40は、例えば三相交流式のモータであり、二次電池30及び燃料電池20からの供給電力を用いて駆動(力行駆動)されて駆動輪50の駆動トルクを生成する。また駆動用モータ40は、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪50の回転トルクを用いて発電する発電機としての機能(回生機能)を有してもよい。駆動用モータ40は、上記の機能を有する限り公知の駆動用モータ40であってよい。
The
第3の電力変換器65は、燃料電池20又は二次電池30から供給される直流電力を交流電力に変換する。また第3の電力変換器65は、駆動用モータ40により回生発電された交流電力を直流電力に変換する。第3の電力変換器65は車両制御装置100により駆動制御される。
The third power converter 65 converts DC power supplied from the
具体的に、駆動用モータ40を力行駆動させる場合、車両制御装置100は第3の電力変換器65を制御して直流電力を交流電力に変換し、駆動用モータ40に供給して駆動用モータ40を駆動する。また駆動用モータ40を回生駆動させる場合、車両制御装置100は第3の電力変換器65を制御して駆動用モータ40で発電された交流電力を直流電力に変換し、二次電池30の充電電力として第2の電力変換器63に供給する。第3の電力変換器65は、いわゆるインバータとしての機能を有し、第1の電力変換器61及び第2の電力変換器63側から駆動用モータ40側と、駆動用モータ40側から第2の電力変換器63側との双方向の電力変換を行う。第3の電力変換器65は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
Specifically, when the driving
なお、第3の電力変換器65の数は1台に限定されるものではなく、複数台の第3の電力変換器65が備えられてもよい。また1台の第3の電力変換器65に対して接続される駆動用モータ40の数は1台に限定されるものではなく、1台の第3の電力変換器65に対して複数台の駆動用モータ40が接続されていてもよい。
The number of third power converters 65 is not limited to one, and a plurality of third power converters 65 may be provided. Further, the number of
車載充電器70は、図示しない整流回路、インバータ及びトランス等によって構成される。車載充電器70には通電線78,79を介して二次電池30が接続されている。また車載充電器70には、通電線76,77を介して第1の充電接続部75が接続されている。第1の充電接続部75には、外部電源装置80の充電接続部(第2の充電接続部)83が連結可能になっている。第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結され、外部電源装置80から外部電力が供給されると、外部電力が車載充電器70により所定の充電電圧に変換されて二次電池30に供給される。供給される外部電力が直流電流である場合、車載充電器70は、直流電流を交流電流に変換する回路を有する。これにより二次電池30の充電が行われる。つまり、本実施形態に係る電動車両1は、いわゆるプラグイン方式の電動車両1として構成されている。
The on-
また車載充電器70には、図示しない通電線を介して第1の水素ガスセンサ15が接続されている。第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結され、外部電源装置80から外部電力が供給されて所定の条件が成立すると、外部電力が車載充電器70により所定の電圧に変換されて第1の水素ガスセンサ15に供給される。
Moreover, the 1st
車両制御装置100は、電力変換ユニット60の第1の電力変換器61、第2の電力変換器63及び第3の電力変換器65の駆動を制御する。車両制御装置100は、主としてCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサと、ソフトウェアプログラムや制御パラメータ、取得した情報等を記憶する記憶装置とを備える。記憶装置は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を含んでもよい。車両制御装置100には、図示しないセンサ等により検出される情報が入力される。また車両制御装置100には、二次電池30に設けられたバッテリ管理装置35からの出力信号が入力される。なお、図示した車両制御装置100は単体の制御装置として構成されているが、車両制御装置100は複数の制御装置が相互に通信可能に構成されたものであってもよい。
The
(1−2.外部電源装置の構成例)
外部電源装置80は、電動車両1に対して外部電力を供給する電源装置である。外部電源装置80は、例えば200Vの電圧の交流電流を供給可能な充電スタンドであってもよい。あるいは、外部電源装置80は、例えば100V又は200Vの電圧の直流電流を電動車両1に供給可能な家庭用の電源であってもよい。外部電源装置80は、例えば電力網に接続されていてもよい。外部電源装置80は、車載の二次電池30への充電を制御する充電制御装置150を備える。外部電源装置80には給電線86,87を介して第2の充電接続部83が接続されている。第2の充電接続部83は、車両の第1の充電接続部75に対して連結可能になっており、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結されると給電線86,87と通電線76,77とが電気的に接続される。例えば第2の充電接続部83が充電プラグであり、第1の充電接続部75が充電プラグを挿入可能な充電口であってもよい。
(1-2. Configuration Example of External Power Supply Device)
The external
第2の充電接続部83には水素ガスセンサ(第2の水素ガスセンサ)89が設けられている。第2の水素ガスセンサ89は、電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83との連結部90に設けられた水素ガスセンサであり、本発明の第2の水素検出器に相当する。第2の水素ガスセンサ89は、第1の水素ガスセンサ15と同様に公知のセンサであってよい。第2の水素ガスセンサ89は、電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83との連結部90おける水素濃度を検出し得る位置であれば配置位置は特に限定されない。
The second
ただし、第2の水素ガスセンサ89は、第2の充電接続部83における第1の充電接続部75に対向する部位に設けられることが好ましい。第2の水素ガスセンサ89は、外部電源装置80の第2の充電接続部83が電動車両1の第1の充電接続部75に連結されている状態で水素濃度を検出できればよく、外部電源装置80が切り離された状態においては電力の供給を受けなくてもよい。このため、第2の水素ガスセンサ89が第2の充電接続部83に設けられ、外部電源装置80から第2の水素ガスセンサ89に外部電力が供給可能になっていることにより、電動車両1に第2の水素ガスセンサ89への電力供給経路を設ける必要がなくなる。
However, it is preferable that the second
図2は、第2の充電接続部83の構成例を示している。第2の充電接続部83は、内部に給電線86,87及び信号送信線を収容するケーブル82によって外部電源装置80に接続されている。第2の充電接続部83は、電動車両1の第1の充電接続部75に挿入される挿入部81を有する。図示した例では、挿入部81は円筒形状を有する。挿入部81の先端部には、給電線86に電気的に接続された端子86aと、給電線87に電気的に接続された端子87aと、それぞれ図示しない信号送信線に電気的に接続された端子85a,85bとが設けられている。第2の充電接続部83が第1の充電接続部75に連結された状態で、これらの端子85a,85b,86a,87aは第1の充電接続部75側に設けられたそれぞれ対応する端子と電気的に接続される。これにより、外部電源装置80から電動車両1へ外部電力が供給され、また、外部電源装置80と電動車両1との間で信号の送受信が行われる。
FIG. 2 shows a configuration example of the second
4つの端子85a,85b,86a,87aは、円筒形状の挿入部81の端面において、中心点の周りに約90度おきに設けられている。4つの端子85a,85b,86a,87aに囲まれた中央部分には、第2の水素ガスセンサ89が設けられている。第2の水素ガスセンサ89は、4つの端子85a,85b,86a,87aに囲まれた凹部84内に設けられている。第2の水素ガスセンサ89には、ケーブル82内に収容された給電線を介して外部電力が供給される。
The four
第2の水素ガスセンサ89の配置位置は図示した例に限られないが、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とを連結した状態においても密閉されることなく外部との連通が維持される位置に第2の水素ガスセンサ89を配置することが好ましい。このような位置に第2の水素ガスセンサ89を配置することにより、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結状態で周囲大気中の水素濃度を検出することができる。また水素ガスは空気よりも軽いことを利用して、第2の充電接続部83に水素ガスが貯留しやすい空間を設け、当該空間内に第2の充電接続部83を配置してもよい。
The arrangement position of the second
<2.電力供給系の構成例>
次に、外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15、第2の水素ガスセンサ89及び二次電池30に電力を供給するための電力供給系について説明する。
<2. Configuration example of power supply system>
Next, a power supply system for supplying power from the external
(2−1.電力供給経路の構成)
図3は、本実施形態に係る充電システムにおける外部電源装置80からの外部電力の供給経路を矢印で示した説明図である。本実施形態に係る充電システムにおいて、第2の水素ガスセンサ89は第2の充電接続部83に設けられている。したがって、外部電力は、ケーブル82内の給電線を介して第2の水素検出器89に対して供給される。また、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結された状態において、外部電力は車載充電器70を介して第1の水素ガスセンサ15及び二次電池30に対して供給される。具体的に、外部電力は、車載充電器70から第1の水素ガスセンサ15と二次電池30とに対してそれぞれ個別の通電経路を介して供給される。このとき、必要に応じて車載充電器70により電圧が調節されて第1の水素ガスセンサ15又は二次電池30に対して外部電力が供給される。
(2-1. Configuration of power supply path)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the supply path of external power from the external
図4は、本実施形態に係る充電システムとの比較のための参考例に係る充電システムの電力供給経路を示した説明図である。参考例に示した充電システムでは、二次電池30から第1の水素ガスセンサ15に対してバッテリ電力の供給が可能である一方、外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15に対して直接的に外部電力の供給ができない構成となっている。二次電池30から第1の水素ガスセンサ15に対してバッテリ電力が供給される場合、必要に応じて図示しない制御回路により電圧が調節される。つまり、参考例に係る充電システムは、電動車両1の通常使用時においても使用され得る第1の水素ガスセンサ15への電力供給経路を介して、外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15に対して電力を供給する。したがって、外部電源装置80から二次電池30に充電された電力を再び取り出して第1の水素ガスセンサ15に電力が供給されるため、エネルギー損失が発生する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a power supply path of a charging system according to a reference example for comparison with the charging system according to the present embodiment. In the charging system shown in the reference example, battery power can be supplied from the
これに対して、図3に示した本実施形態に係る充電システムでは、第1の水素ガスセンサ15は、外部電源装置80から供給される外部電力によって直接起動される。したがって、外部電源装置80から供給される電力が二次電池30に出入りする際に生じるエネルギー損失を低減することができる。
On the other hand, in the charging system according to this embodiment shown in FIG. 3, the first
(2−2.電力切換回路の構成例)
図5は、本実施形態に係る充電システムの電力供給系において、第1の水素ガスセンサ15の電力供給源の切り換えを行う電力切換回路200の構成例を示している。かかる電力切換回路200は、電動車両1を外部電源装置80に連結しない状態ではバッテリ電力により第1の水素ガスセンサ15を起動し、電動車両1を外部電源装置80に連結した状態では外部電力により第1の水素ガスセンサ15を起動する回路として構築されている。
(2-2. Configuration example of power switching circuit)
FIG. 5 shows a configuration example of a
電力切換回路200は、リレースイッチ210及びトランジスタ219を備える。リレースイッチ210は、可動接点211と、第1の固定接点213と、第2の固定接点215と、電磁コイル217とを有する。このうち、可動接点211は第1の水素ガスセンサ15に対して電気的に接続されている。また、第1の固定接点213は二次電池30に対して電気的に接続され、第2の固定接点215は車載充電器70に対して電気的に接続されている。電磁コイル217は、トランジスタ219を介して車載充電器70に電気的に接続されている。
The
トランジスタ219は、制御部220によってオンオフが切り換えられ、電磁コイル217への電力の供給及び遮断を切り換える。トランジスタ219がオフの状態では、車載充電器70を介した外部電源装置80から電磁コイル217への電力供給は遮断される。一方、トランジスタ219がオンの状態では、車載充電器70を介した外部電源装置80から電磁コイル217への電力供給が行われる。トランジスタ219は、電流の通電のオンオフを切り換え得る他のスイッチング素子等に置き換えられてもよい。
The
制御部220は、電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83とが連結されて外部電力の供給が開始されることによって起動されて、トランジスタ219をオフからオンに切り換える。制御部220は、例えば外部電源装置80から供給される外部電力の電圧を適切な電圧に制御してトランジスタ219に供給する回路であってもよい。電磁コイル217に電力が供給されると、電磁コイル217に磁界が発生して可動接点211が電磁コイル217に引き付けられて、可動接点211と第2の固定接点215とが接続する。これにより、車載充電器70を介して外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15に対して外部電力が供給される。
The
一方、電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83とが切り離されている場合や、外部電源装置80から電動車両1への外部電力の供給が停止している場合等、制御部220が起動していない状態ではトランジスタ219がオフになる。この状態では、電磁コイル217に発生する磁界は消滅して、可動接点211と第1の固定接点213とが接続する。これにより、二次電池30から第1の水素ガスセンサ15に対して電力が供給可能になる。
On the other hand, when the first
例示した電力切換回路200によれば、電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83とが切り離されている場合には車載の二次電池30の電力により第1の水素ガスセンサ15が起動される一方、電動車両1の充電時においては外部電源装置80の電力により第1の水素ガスセンサ15が起動される。したがって、外部電力が二次電池30へ出入りすることによるエネルギー損失を低減することができる。
According to the illustrated
なお、上記の電力切換回路200の構成は一例であって、電力切換回路は上記の構成とは異なる構成を有してもよい。
The configuration of the
<3.充電制御装置の構成例>
次に、本実施形態に係る充電制御装置150の構成例について説明する。図6は、充電制御装置150の構成例を示すブロック図である。充電制御装置150は、CPU又はMPU等のプロセッサと、ソフトウェアプログラム、制御パラメータ及び取得した情報等を記憶する記憶装置とを備えている。記憶装置は、RAM及びROM等を含んでもよく、CD−ROMやストレージ装置等の他の記憶媒体を含んでもよい。充電制御装置150は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結された状態で第1の水素ガスセンサ15のセンサ信号を取得可能になっている。また充電制御装置150は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結の有無にかかわらず第2の水素ガスセンサ89のセンサ信号を取得可能になっている。
<3. Configuration Example of Charge Control Device>
Next, a configuration example of the charging
充電制御装置150は、取得部151と、プラグ連結検出部153と、電力供給制御部155とを備える。これらの各部は、プロセッサ及び電気回路を有して構成されるとともに、プロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能であってもよい。なお、充電制御装置150の一部又は全部は、例えばCPU又はMPUで構成される例以外に、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。あるいは、充電制御装置150の一部又は全部が、CPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
The charging
取得部151は、第1の水素ガスセンサ15により検出される第1の水素濃度の情報と、第2の水素ガスセンサ89により検出される第2の水素濃度の情報とを取得する。取得部151は、例えば外部電源装置80の第2の充電接続部83が電動車両1の第1の充電接続部75に連結された状態で第1の水素濃度の情報を取得可能になっている。一方、第2の水素ガスセンサ89は外部電源装置80の第2の充電接続部83に設けられていることから、取得部151は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結の有無にかかわらず第2の水素濃度の情報を取得可能になっている。
The
また取得部151は、例えば第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結状態において、バッテリ電圧Vbの情報を取得してもよい。あるいは取得部151は、例えば第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結状態において、BMS35からバッテリ電圧Vb及び残存容量SOCの情報を示す信号を取得してもよい。
Moreover, the
連結検出部153は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出する。例えば第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが適切に連結されたときに微弱な電流が流れ、連結検出部153は、当該電流を検出することによって第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出してもよい。なお、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出する方法は特に限定されない。
The
電力供給制御部155は、取得部151により取得された第1の水素濃度の情報及び第2の水素濃度の情報に基づいて二次電池30への充電のオンオフを制御する。電力供給制御部155は、第1の水素濃度の情報及び第2の水素濃度の情報に基づき、水素タンク10から水素ガスが漏出している可能性が低いと判断される場合に、外部電源装置80から二次電池30への充電を行う。例えば電力供給制御部155は、第1の水素濃度及び第2の水素濃度をそれぞれ基準値と比較し、第1の水素濃度及び第2の水素濃度の少なくとも一方が基準値を超える場合に充電を禁止する。
The power
第1の水素濃度の基準値と第2の水素濃度の基準値とは同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば水素タンク10からより離れた位置に設けられる第2の水素ガスセンサ89により検出される第2の水素濃度の基準値が第1の水素濃度の基準値より小さい値であってもよい。つまり、水素タンク10から離れた位置における水素濃度(第2の水素濃度)が上昇している場合、水素タンク10の近傍での水素濃度(第2の水素濃度)がより高い値となっている可能性がある。このため、第2の水素濃度の基準値を第1の水素濃度の基準値よりも小さい値に設定することで、水素タンク10からの水素ガスの漏出の検出の遅れを低減することができる。
The reference value of the first hydrogen concentration and the reference value of the second hydrogen concentration may be the same or different. For example, the second hydrogen concentration reference value detected by the second
また本実施形態に係る充電制御装置150の電力供給制御部155は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結状態において、外部電源装置80から第1の水素ガスセンサ15への電力供給を制御する。電力供給制御部155は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが連結された後、常時第1の水素ガスセンサ15に外部電力を供給するのではなく、第2の水素濃度が基準値以下の場合に第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始する。つまり、電力供給制御部155は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結部90の周囲の水素濃度(第2の水素濃度)が低く、安全であることが確認されてから第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始する。これにより、仮に第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結が外れてスパークが生じた場合であっても、水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
In addition, the power
<4.充電制御装置による処理フロー>
次に、図7を参照して、本実施形態に係る充電制御装置150により実行される処理のフローチャートの一例について説明する。
<4. Processing Flow by Charge Control Device>
Next, an example of a flowchart of processing executed by the charging
まず、充電制御装置150の連結検出部153は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出する(ステップS11)。例えば連結検出部153は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83とが適切に連結されたときに流れる微弱な電流を検出することによって第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出してもよい。なお、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結を検出する方法は特に限定されない。第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結が検出されると、充電制御装置150の電力供給制御部155は、第2の充電接続部83に設けられた第2の水素ガスセンサ89への外部電力の供給を開始する(ステップS13)。
First, the
次いで、電力供給制御部155は、取得部151により取得される第2の水素ガスセンサ89の検出濃度(第2の水素濃度)があらかじめ設定された基準値C2以下であるか否かを判別する(ステップS15)。大気中の水素ガスの体積濃度が4%以上の場合に水素ガスに引火しやすいことが知られて。このため、第2の水素濃度の基準値C2は4%未満の値であることが好ましく、例えば1%に設定されてもよい。第2の水素濃度が基準値C2を超える場合(S15/No)、仮に第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結が外れてスパークが生じたときに水素ガスに引火するおそれがあることから、電力供給制御部155は外部電源装置80から電動車両1側への外部電力の供給を停止する(ステップS27)。これにより車載の二次電池30への充電は停止される。
Next, the power
一方、第2の水素濃度が基準値C2以下の場合(S15/Yes)、電力供給制御部155は、第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給がオフになっているか否かを判別する(ステップS17)。第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給がオフになっている場合(S17/Yes)、電力供給制御部155は、第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始する(ステップS19)。例えば電動車両1が図5に示した電力切換回路200を備えている場合、車載充電器70に外部電力が供給されることにより制御部220が起動し、リレースイッチ210の可動接点211が車載充電器70に電気的に接続された第2の固定接点215に接続される。これにより、第1の水素ガスセンサ15に対して外部電力が供給される。
On the other hand, when the second hydrogen concentration is equal to or lower than the reference value C2 (S15 / Yes), the power
つまり、本実施形態において、電力供給制御部155は、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結部90の周囲の水素濃度(第2の水素濃度)が低く、安全であることが確認されてから第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始する。これにより、仮に第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結が外れてスパークが生じた場合であっても、水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
That is, in the present embodiment, the power
ステップS19で第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始した後、あるいは、ステップS17ですでに第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給がオンになっていた場合(S17/Yes)、電力供給制御部155は、取得部151により取得される第1の水素ガスセンサ15の検出濃度(第1の水素濃度)があらかじめ設定された基準値C1以下であるか否かを判別する(ステップS21)。上述のように、第1の水素濃度の基準値C1と第2の水素濃度の基準値C2と同じ値であってもよいが、第2の水素濃度の基準値C2が、第1の水素濃度の基準値C1よりも小さい値であることが好ましい。
After supply of external power to the first
第1の水素濃度が基準値C1を超える場合(S21/No)、第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結部90の周囲の水素濃度(第2の水素濃度)が上昇するおそれがあり、仮に連結部90が外れてスパークが生じたときに水素ガスに引火するおそれがあることから、電力供給制御部155は外部電源装置80から電動車両1側への外部電力の供給を停止する(ステップS27)。これにより車載の二次電池30への充電は停止される。
When the first hydrogen concentration exceeds the reference value C1 (S21 / No), the hydrogen concentration around the connecting
一方、第1の水素濃度が基準値C1以下の場合(S21/Yes)、電力供給制御部155は、現在二次電池30の充電中であるか否かを判別する(ステップS23)。二次電池30の充電中である場合(S23/Yes)、電力供給制御部155は、ステップS15に戻ってここまでに説明した各ステップの処理を繰り返す。一方、二次電池30の充電中ではない場合(S23/No)、電力供給制御部155は、二次電池30の充電が完了しているか否かを判別する(ステップS25)。電力供給制御部155は、二次電池30の充電中であるか否か、あるいは、二次電池30の充電が完了しているか否かを、例えば取得部151により取得されるバッテリ電圧Vb又は残存容量SOCの情報に基づいて判別してもよい。
On the other hand, when the first hydrogen concentration is equal to or lower than the reference value C1 (S21 / Yes), the power
二次電池30の充電が完了している状態でない場合(S25/No)、電力供給制御部155は、外部電源装置80から二次電池30への充電を開始する(ステップS29)。その後、電力供給制御部155は、ステップS15に戻ってここまでに説明した各ステップの処理を繰り返す。一方、二次電池30の充電が完了している状態である場合(S25/Yes)、電力供給制御部155は、外部電源装置80から電動車両1側への外部電力の供給を停止し(ステップS27)、二次電池30の充電制御を終了する。
If charging of the
以上説明したように、本実施形態に係る充電制御装置150は、燃料電池システムに設けられた第1の水素ガスセンサ15により検出される第1の水素濃度の情報、及び電動車両1の第1の充電接続部75と外部電源装置80の第2の充電接続部83との連結部90に設けられた第2の水素ガスセンサ89により検出される第2の水素濃度の情報に基づいて二次電池30への充電のオンオフを制御する。このため、連結部90の周囲大気中の水素濃度だけでなく、車載の燃料電池システムの周囲大気中の水素濃度の上昇時に二次電池30の充電をオフにすることができる。したがって、連結部90の周囲大気中の水素濃度が実際に上昇した時だけでなく、燃料電池システム付近の水素ガスが連結部90に移動して連結部90の周囲大気中の水素濃度が上昇するおそれがある場合においても二次電池30への充電がオフにされる。これにより、連結部90が外れてスパークが生じることによる水素ガスへの引火のおそれを低減することができ、二次電池30への充電時の安全性を向上することができる。
As described above, the charging
また本実施形態に係る充電制御装置150は、第2の水素濃度が基準値C2以下の場合に、車載の第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給を開始する。つまり、連結部90の周囲の安全が確認された後に第1の水素ガスセンサ15への外部電力の供給が行われ、連結部90が外れた場合に生じるスパークにより水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
In addition, the charging
また本実施形態に係る充電システムでは、外部電源装置80から供給される外部電力により車載の第1の水素ガスセンサ15が起動される。このため、二次電池30から第1の水素ガスセンサ15に対して電力が供給される場合と比べて、外部電力が一旦二次電池30に出入りすることによるエネルギー損失を低減することができる。
In the charging system according to the present embodiment, the on-vehicle first
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば上記実施形態に係る充電制御装置150は外部電源装置80に備えられていたが、本発明はかかる例に限定されない。充電制御装置は電動車両1側に備えられてもよい。この場合、例えば第1の充電接続部75と第2の充電接続部83との連結状態で車載の充電制御装置によって外部電力による二次電池30の充電制御が実行される。電動車両1に搭載された充電制御装置によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
For example, although the charging
また上記実施形態に係る充電システムでは、車載充電器70が電動車両1に搭載されていたが、本発明はかかる例に限定されない。充電器は外部電源装置80に備えられてもよい。このように構成された充電システムによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the charging system according to the above embodiment, the in-
1 電動車両
10 水素タンク
15 第1の水素ガスセンサ(第1の水素検出器)
20 燃料電池
30 二次電池
40 駆動用モータ
70 車載充電器
75 第1の充電接続部
80 外部電源装置
83 第2の充電接続部
89 第2の水素ガスセンサ(第2の水素検出器)
90 連結部
150 充電制御装置
151 取得部
153 連結検出部
155 電力供給制御部
200 電力切換回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記燃料電池システムに設けられた第1の水素検出器により検出される第1の水素濃度の情報、及び、前記電動車両の充電接続部である第1の充電接続部と前記外部電源装置の充電接続部である第2の充電接続部との連結部に設けられた第2の水素検出器により検出される第2の水素濃度の情報を取得する取得部と、
前記第1の水素濃度の情報及び前記第2の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する電力供給制御部と、
を備える、充電制御装置。 In a charging control device that controls charging from an external power supply device to a secondary battery of an electric vehicle equipped with a fuel cell system,
Information on the first hydrogen concentration detected by a first hydrogen detector provided in the fuel cell system, and charging of the first charging connection unit which is a charging connection unit of the electric vehicle and the external power supply device An acquisition unit that acquires information of a second hydrogen concentration detected by a second hydrogen detector provided in a connection unit with the second charge connection unit that is a connection unit;
A power supply control unit for controlling on / off of charging based on the information on the first hydrogen concentration and the information on the second hydrogen concentration;
A charge control device.
前記燃料電池システムに設けられた第1の水素検出器と、
前記電動車両の充電接続部である第1の充電接続部と前記外部電源装置の充電接続部である第2の充電接続部との連結部に設けられた第2の水素検出器と、
前記第1の水素検出器により検出される第1の水素濃度の情報、及び、前記第2の水素検出器により検出される第2の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する充電制御装置と、
を備える、充電システム。 In a charging system that controls charging from an external power supply to a secondary battery of an electric vehicle equipped with a fuel cell system,
A first hydrogen detector provided in the fuel cell system;
A second hydrogen detector provided at a connecting portion between a first charging connection portion that is a charging connection portion of the electric vehicle and a second charging connection portion that is a charging connection portion of the external power supply;
Charge control for controlling on / off of charging based on information on the first hydrogen concentration detected by the first hydrogen detector and information on the second hydrogen concentration detected by the second hydrogen detector Equipment,
A charging system comprising:
前記切換回路は、前記第1の充電接続部と前記第2の充電接続部とが連結されて前記外部電源装置からの電力の供給を受けたときに前記電力源を前記外部電源装置に切り換える、請求項6に記載の充電システム。
The charging system further includes a switching circuit that switches a power source of power supplied to the first hydrogen detector to the secondary battery or the external power supply device,
The switching circuit switches the power source to the external power supply device when the first charge connection portion and the second charge connection portion are connected to receive power from the external power supply device. The charging system according to claim 6.
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Cited By (1)
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CN109548337A (en) * | 2018-12-05 | 2019-03-29 | 重庆怡之驰机械有限公司 | Distance increasing unit shell |
-
2017
- 2017-02-27 JP JP2017035117A patent/JP2018143032A/en active Pending
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