JP2019198157A - Vehicular charging system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車外からの交流電力を受ける受電部を備える車両の充電システムに関する。 The present disclosure relates to a vehicle charging system including a power receiving unit that receives AC power from outside the vehicle.
特開2015−180138号公報(特許文献1)には、車外からの交流電力を受ける受電部を備える車両の充電システムが開示されている。このシステムは、走行用の電力を蓄える走行用電池と、受電部からの交流を変換して走行用電池に供給する充電器と、補機負荷用の電力を蓄える補機電池と、走行用電池からの電力を電圧変換して補機電池に供給するメインDC/DCコンバータと、充電器を流れる電力を電圧変換して補機電池に供給するサブDC/DCコンバータと、制御装置とを備える。 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-180138 (Patent Document 1) discloses a vehicle charging system including a power receiving unit that receives AC power from outside the vehicle. This system includes a travel battery that stores power for travel, a charger that converts alternating current from a power receiving unit and supplies the travel battery, an auxiliary battery that stores power for an auxiliary load, and a travel battery. The main DC / DC converter that converts the power from the power source to supply to the auxiliary battery, the sub DC / DC converter that converts the power flowing through the charger to the auxiliary battery, and a control device.
制御装置は、充電器を駆動して車外電力で走行用電池を充電する外部充電を行なう際に、サブDC/DCコンバータを駆動して車外電力を補機電池にも供給する。これにより、外部充電中において、サブDC/DCコンバータよりも消費電力の大きいメインDC/DCコンバータを駆動することなく、補機電池に電力を供給することができる。 The controller drives the sub DC / DC converter to supply the external power to the auxiliary battery when driving the charger and charging the battery for traveling with the external power. Thereby, during external charging, power can be supplied to the auxiliary battery without driving the main DC / DC converter that consumes more power than the sub DC / DC converter.
近年、走行可能距離を延ばすために走行用電池の容量が増加される傾向にある。走行用電池の容量が増加されると、従来のように1つの充電器の出力では充電時間が大幅に増加し得る。その対策として、複数の充電器を並列に配置して出力をアップさせることで充電速度を増加させることが考えられる。この場合、複数の充電器のうちの一部にサブDC/DCコンバータを接続しておくことが考えられる。 In recent years, the capacity of a battery for traveling tends to be increased in order to extend the travelable distance. If the capacity of the battery for driving is increased, the charging time can be significantly increased at the output of one charger as in the prior art. As a countermeasure, it is conceivable to increase the charging speed by arranging a plurality of chargers in parallel to increase the output. In this case, it is conceivable to connect a sub DC / DC converter to a part of the plurality of chargers.
上記のように並列に配置された複数の充電器と、複数の充電器の一部に接続されるサブDC/DCコンバータとを備える充電システムにおいて、サブDC/DCコンバータが接続される充電器が故障した場合、補機電池への電力供給を継続するために、サブDC/DCコンバータを停止してメインDC/DCコンバータを駆動することが考えられる。しかしながら、充電器が故障した場合に一律にサブDC/DCコンバータを停止してメインDC/DCコンバータを駆動すると、サブDC/DCコンバータの消費電力よりもメインDC/DCコンバータの消費電力のほうが大きいため、充電効率が悪化してしまうことが懸念される。 In a charging system including a plurality of chargers arranged in parallel as described above and a sub DC / DC converter connected to a part of the plurality of chargers, a charger to which the sub DC / DC converter is connected is provided. In the case of failure, it is conceivable to stop the sub DC / DC converter and drive the main DC / DC converter in order to continue supplying power to the auxiliary battery. However, if the sub DC / DC converter is uniformly stopped and the main DC / DC converter is driven when the charger fails, the power consumption of the main DC / DC converter is larger than the power consumption of the sub DC / DC converter. Therefore, there is a concern that the charging efficiency will deteriorate.
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、並列に配置された複数の充電器と、複数の充電器の一部に接続されるサブDC/DCコンバータとを備える充電システムにおいて、サブDC/DCコンバータが接続される充電器が故障した場合においても、補機電池への電力供給を継続しつつ、充電効率の低下を防ぐことである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a plurality of chargers arranged in parallel and a sub DC / DC converter connected to a part of the plurality of chargers. In the charging system including the above, even when the charger to which the sub DC / DC converter is connected fails, the power supply to the auxiliary battery is continued and the charging efficiency is prevented from being lowered.
本開示による充電システムは、車外からの交流電力を受ける受電部を備える車両の充電システムであって、走行用電池と、補機電池と、走行用電池からの電力を電圧変換して補機電池に供給するメインコンバータと、受電部と走行用電池との間に互いに並列に接続される複数の充電器とを備える。複数の充電器の各々は、受電部からの交流を直流に変換する内部インバータと、内部インバータからの直流を電圧変換して走行用電池に供給する内部コンバータとを有する。充電システムは、複数の充電器のうちの一部の充電器の内部インバータと内部コンバータとの間の電力を電圧変換して補機電池に供給するサブコンバータと、メインコンバータおよびサブコンバータを制御する制御装置とをさらに備える。制御装置は、サブコンバータが接続された一部の充電器の内部インバータが故障しているときには、サブコンバータを停止し、メインコンバータを駆動して補機電池を充電する。制御装置は、サブコンバータが接続された一部の充電器の内部コンバータが故障しているときには、サブコンバータを駆動して補機電池を充電する。 A charging system according to the present disclosure is a charging system for a vehicle including a power receiving unit that receives AC power from outside the vehicle. And a plurality of chargers connected in parallel to each other between the power reception unit and the traveling battery. Each of the plurality of chargers includes an internal inverter that converts alternating current from the power receiving unit into direct current, and an internal converter that converts the direct current from the internal inverter to voltage for supply to the traveling battery. The charging system controls a main converter and a sub-converter, a sub-converter that converts a voltage between an internal inverter and an internal converter of some of the chargers and supplies the voltage to an auxiliary battery. And a control device. The control device stops the sub-converter and drives the main converter to charge the auxiliary battery when the internal inverter of some of the chargers to which the sub-converter is connected fails. The control device drives the sub-converter to charge the auxiliary battery when the internal converters of some of the chargers connected to the sub-converter are out of order.
上記システムによれば、サブコンバータが接続された充電器が故障した場合であっても、その故障部位が充電器の内部コンバータである場合には、メインコンバータを駆動するのではなく、サブコンバータを駆動して補機電池を充電する。そのため、サブコンバータが接続された充電器が故障した場合に故障部位を特定することなく一律にメインコンバータを駆動する場合に比べて、消費電力のより大きいメインコンバータの駆動時間を低減することができる。その結果、補機電池への電力供給を継続しつつ、充電効率の低下を防ぐことができる。 According to the above system, even if the charger to which the sub-converter is connected fails, if the failure part is the internal converter of the charger, the sub-converter is not driven instead of driving the main converter. Drive to charge auxiliary battery. Therefore, when the charger to which the sub-converter is connected fails, it is possible to reduce the drive time of the main converter that consumes more power than when the main converter is driven uniformly without specifying the failed part. . As a result, it is possible to prevent a decrease in charging efficiency while continuing to supply power to the auxiliary battery.
本開示によれば、並列に配置された複数の充電器と、複数の充電器の一部に接続されるサブDC/DCコンバータとを備える充電システムにおいて、サブDC/DCコンバータが接続される充電器が故障した場合においても、補機電池への電力供給を継続しつつ、充電効率の低下を防ぐことができる。 According to the present disclosure, in a charging system including a plurality of chargers arranged in parallel and a sub DC / DC converter connected to a part of the plurality of chargers, charging to which the sub DC / DC converter is connected. Even when the battery breaks down, it is possible to prevent a decrease in charging efficiency while continuing to supply power to the auxiliary battery.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態による充電システムを搭載した車両1の全体ブロック図である。車両1は、図示しない走行用モータを用いて走行することができる電動車両(ハイブリッド自動車あるいは電気自動車等)である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall block diagram of a
この車両1は、受電部2と、充電装置3と、メインDC/DCコンバータ(以下「メインDDC」とも記載する)4と、走行用バッテリB1と、補機バッテリB2と、ECU(Electronic Control Unit)100とを備える。
The
受電部2は、インレットとも称され、車両外部からの電力を受ける。受電部2に充電コネクタ210が接続され外部電源200からの交流電力が供給されると、充電装置3を駆動して車外電力で走行用バッテリb1を充電する外部充電を行なうことが可能になる。
The power receiving
走行用バッテリB1は、高電圧(たとえば数百ボルト程度)で駆動する走行用モータに供給するための電力を蓄える。 The traveling battery B1 stores electric power to be supplied to a traveling motor that is driven at a high voltage (for example, about several hundred volts).
補機バッテリB2は、充電装置3、メインDDC4、ECU100など、低電圧(たとえば14ボルト程度)で駆動する補機負荷に供給するための電力を蓄える。
The auxiliary battery B2 stores electric power to be supplied to an auxiliary load that is driven at a low voltage (for example, about 14 volts) such as the
メインDDC4は、走行用バッテリB1から供給される高電圧を、補機バッテリB2を充電可能な低電圧に降圧して補機バッテリB2に供給する。 The main DDC 4 steps down the high voltage supplied from the traveling battery B1 to a low voltage that can charge the auxiliary battery B2, and supplies the reduced voltage to the auxiliary battery B2.
充電装置3は、第1充電器10と、第2充電器20と、サブDC/DCコンバータ(以下「サブDDC」とも記載する)30とを備える。
The
第1充電器10は、受電部2と走行用バッテリB1との間に接続される。第1充電器10の内部には、PFC(Power Factor Correction)インバータ11と、VH−DCDCコンバータ12とが備えられる。PFCインバータ11は、受電部2からの交流を力率を改善しながら直流に変換する。VH−DCDCコンバータ12は、PFCインバータ11から出力される直流を走行用バッテリB1を充電可能な電圧に昇圧して走行用バッテリB1に供給する。
The
第2充電器20は、受電部2と走行用バッテリB1との間に、第1充電器10とは並列に接続される。第2充電器20の内部には、PFCインバータ21と、VH−DCDCコンバータ22とが備えられる。PFCインバータ21は、受電部2からの交流を力率を改善しながら直流に変換する。VH−DCDCコンバータ22は、PFCインバータ21から出力される直流を走行用バッテリB1を充電可能な電圧に昇圧して走行用バッテリB1に供給する。
The
サブDDC30は、第1充電器10のPFCインバータ11とVH−DCDCコンバータ12との間の接続ノードと、補機バッテリB2との間に接続される。サブDDC30は、第1充電器10のPFCインバータ11から出力される直流を電圧変換して補機バッテリB2に供給する。なお、サブDDC30は、第2充電器20には接続されていない。
The
サブDDC30の消費電力は、メインDDC4の消費電力よりも小さい。そのため、外部充電時においては、メインDDC4を停止してサブDDC30を駆動することによって、補機バッテリB2へ電力を供給しつつ、走行用バッテリB1の充電効率の低下を防ぐことができる。
The power consumption of the
PFCインバータ11、VH−DCDCコンバータ12、PFCインバータ21、VH−DCDCコンバータ22の各々の内部には、図示しない電流センサおよび電圧センサが設けられる。これらのセンサは、検出結果をECU100に出力する。
Each of the
ECU100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵する。ECU100は、PFCインバータ11、VH−DCDCコンバータ12、PFCインバータ21、VH−DCDCコンバータ22、サブDDC30、メインDDC4をそれぞれ制御するための複数の指令信号を生成し、対応する各機器に出力する。
The
ECU100は、第1充電器10から受ける情報(PFCインバータ11内部の電流および電圧の検出値、VH−DCDCコンバータ12内部の電流および電圧の検出値)、第2充電器20から受ける情報(PFCインバータ21内部の電流および電圧の検出値、VH−DCDCコンバータ22内部の電流および電圧の検出値)に基づいて、第1充電器10および第2充電器20の状態を監視する。
The
以上のように、本実施の形態による受電システムにおいては、第1充電器10と第2充電器20とを並列に配置することで、充電装置3の出力をアップさせて走行用バッテリB1の充電速度を増加させている。そして、第1充電器10と第2充電器20とのうちの、第1充電器10にサブDDC30を接続している。
As described above, in the power receiving system according to the present embodiment, the
このような構成において、サブDDC30が接続される第1充電器10に何らかの故障が生じた場合、補機バッテリB2への電力供給を継続するために、サブDDC30を停止してメインDDC4を駆動することが考えられる。しかしながら、第1充電器10に何らかの故障が生じた場合に一律にサブDDC30を停止してメインDDC4を駆動すると、サブDDC30の消費電力よりもメインDDC4の消費電力のほうが大きいため、走行用バッテリB1の充電効率が悪化してしまうことが懸念される。
In such a configuration, when any failure occurs in the
そこで、本実施の形態によるECU100は、サブDDC30が接続される第1充電器10に何らかの故障が生じた場合、第1充電器10内の故障部位を特定する。そして、ECU100は、第1充電器10の故障部位がVH−DCDCコンバータ12である場合には、メインDDC4を駆動するのではなく、PFCインバータ11およびサブDDC30の駆動を継続して補機バッテリB2を充電する。そのため、サブDDC30が接続された第1充電器10が故障した場合に故障部位を特定することなく一律にメインDDC4を駆動する場合に比べて、消費電力のより大きいメインDDC4の駆動時間を低減することができる。その結果、補機バッテリB2への電力供給を継続しつつ、走行用バッテリB1の充電効率の低下を防ぐことができる。
Therefore, the
図2は、ECU100の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、外部充電中において、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the
ECU100は、第1充電器10が故障しているか否かを判定する(ステップS10)。たとえば、ECU100は、第1充電器10から受ける情報(PFCインバータ11内部の電流および電圧の検出値、VH−DCDCコンバータ12内部の電流および電圧の検出値)のいずれかが異常値である場合に、第1充電器10が故障していると判定する。
The
第1充電器10が故障している場合(ステップS10においてYES)、ECU100は、第1充電器10の故障部位を特定する(ステップS20)。具体的には、ECU100は、第1充電器10のPFCインバータ11が故障しているのかVH−DCDCコンバータ12が故障しているのかを判定する。
When
たとえば、ECU100は、VH−DCDCコンバータ12を作動させるための指令信号をVH−DCDCコンバータ12に出力しているにも関わらずVH−DCDCコンバータ12に電流が流れていない状況がVH−DCDCコンバータ12内の電流センサで検出された場合に、VH−DCDCコンバータ12が故障していると判定する。また、ECU100は、PFCインバータ11に電圧が入力されているにも関わらず電圧と電流との位相ずれが発生している状況がPFCインバータ11内の電流センサおよび電圧センサで検出された場合に、PFCインバータ11が故障していると判定する。
For example, the
次いで、ECU100は、第1充電器10のVH−DCDCコンバータ12が故障しているのか否かを判定する(ステップS22)。
Next, the
第1充電器10のVH−DCDCコンバータ12が故障している場合(ステップS22においてYES)、ECU100は、メインDDC4を駆動せずに、サブDDC30を駆動してサブDDC30で補機バッテリB2を充電する(ステップS24)。この際、ECU100は、第1充電器10のVH−DCDCコンバータ12を停止しつつ、PFCインバータ11を駆動する。
When VH-
一方、第1充電器10のPFCインバータ11が故障している場合(ステップS22においてNO)、ECU100は、メインDDC4を駆動して、メインDDC4で補機バッテリB2を充電する(ステップS26)。この際、ECU100は、第1充電器10のVH−DCDCコンバータ12およびPFCインバータ11、ならびにサブDDC30を停止する。
On the other hand, when
ステップS24またはステップS26の処理後、ECU100は、第2充電器20を駆動して、第2充電器20で走行用バッテリB1を充電する(ステップS28)。
After the process of step S24 or step S26, the
第1充電器10が故障していない場合(ステップS10においてNO)、ECU100は、メインDDC4を駆動せずに、サブDDC30を駆動してサブDDC30で補機バッテリB2を充電する(ステップS30)。
If the
次いで、ECU100は、第2充電器20が故障しているか否かを判定する(ステップS32)。たとえば、ECU100は、第2充電器20から受ける情報(PFCインバータ21内部の電流および電圧の検出値、VH−DCDCコンバータ22内部の電流および電圧の検出値)のいずれかが異常値である場合に、第2充電器20が故障していると判定する。
Next, the
第2充電器20が故障している場合(ステップS32においてYES)、ECU100は、第2充電器20を停止し、第1充電器10を駆動して第1充電器10で走行用バッテリB1を充電する(ステップS34)。第2充電器20が故障していない場合(ステップS32においてNO)、ECU100は、第1充電器10および第2充電器20を駆動して第1充電器10および第2充電器20の双方で走行用バッテリB1を充電する(ステップS36)。
If the
以上のように、本実施の形態によるECU100は、サブDDC30が接続される第1充電器10に何らかの故障が生じた場合、第1充電器10内の故障部位を特定し、故障部位がVH−DCDCコンバータ12である場合には、PFCインバータ11の作動を継続可能であることから、メインDDC4を駆動するのではなく、サブDDC30の駆動を継続して補機バッテリB2を充電する。そのため、サブDDC30が接続された第1充電器10が故障した場合に故障部位を特定することなく一律にメインDDC4を駆動する場合に比べて、消費電力のより大きいメインDDC4の駆動時間を低減することができる。その結果、補機バッテリB2への電力供給を継続しつつ、走行用バッテリB1の充電効率の低下を防ぐことができる。
As described above, when any failure occurs in the
[実施の形態2]
図3は、実施の形態2による充電システムを搭載した車両1Aの全体ブロック図である。図3に示す車両1Aは、上述の図1に示す車両1のサブDDC30に代えて、サブDDC30Aおよび切替装置60を設けたものである。その他の構造は、前述の図1に示す車両1と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is an overall block diagram of a
サブDDC30Aは、切替装置60を介して第1充電器10および第2充電器20に接続される。切替装置60は、ECU100からの切替信号によって、サブDDC30Aを第1充電器10に接続する状態と、サブDDC30Aを第2充電器20に接続する状態とのどちらかに選択的に切り替えられる。
The
このような構成においては、第1充電器10および第2充電器20のうちの一方の充電器が故障した場合、故障していない他方の充電器にサブDDC30Aを接続し、メインDDC4を駆動することなく、サブDDC30Aを駆動して補機バッテリB2を充電するようにすればよい。これにより、補機バッテリB2への電力供給を継続しつつ、走行用バッテリB1の充電効率の低下を防ぐことができる。
In such a configuration, when one of the
図4は、実施の形態2によるECU100の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ECU100は、第1充電器10が故障しているか否かを判定する(ステップS50)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the
第1充電器10が故障している場合(ステップS50においてYES)、ECU100は、切替装置60を制御して、サブDDC30Aを第2充電器20に接続する(ステップS60)。そして、ECU100は、メインDDC4を駆動せずに、サブDDC30を駆動してサブDDC30で補機バッテリB2を充電する(ステップS62)。また、ECU100は、第2充電器20を駆動して、第2充電器20で走行用バッテリB1を充電する(ステップS64)。
When
一方、第1充電器10が故障していない場合(ステップS50においてNO)、ECU100は、切替装置60を制御して、サブDDC30Aを第1充電器10に接続する(ステップS70)。そして、ECU100は、メインDDC4を駆動せずに、サブDDC30を駆動してサブDDC30で補機バッテリB2を充電する(ステップS72)。その後、ECU100は、第2充電器20が故障しているか否かを判定する(ステップS74)。第2充電器20が故障している場合(ステップS74においてYES)、ECU100は、第2充電器20を停止し、第1充電器10を駆動して第1充電器10で走行用バッテリB1を充電する(ステップS76)。第2充電器20が故障していない場合(ステップS74においてNO)、ECU100は、第1充電器10および第2充電器20を駆動して第1充電器10および第2充電器20の双方で走行用バッテリB1を充電する(ステップS78)。
On the other hand, when
このように制御しても、補機バッテリB2への電力供給を継続しつつ、走行用バッテリB1の充電効率の低下を防ぐことができる。 Even if it controls in this way, the fall of the charging efficiency of the battery B1 for driving | running | working can be prevented, continuing the electric power supply to auxiliary machine battery B2.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,1A 車両、2 受電部、3 充電装置、4 メインDC/DCコンバータ、10 第1充電器、11,21 PFCインバータ、12,22 VH−DCDCコンバータ、20 第2充電器、30,30A サブDC/DCコンバータ、60 切替装置、100 ECU、200 外部電源、210 充電コネクタ、B1 走行用バッテリ、B2 補機バッテリ。 1, 1A vehicle, 2 power receiving unit, 3 charging device, 4 main DC / DC converter, 10 first charger, 11, 21 PFC inverter, 12, 22 VH-DCDC converter, 20 second charger, 30, 30A sub DC / DC converter, 60 switching device, 100 ECU, 200 external power supply, 210 charging connector, B1 traveling battery, B2 auxiliary battery.
Claims (1)
走行用電池と、
補機電池と、
前記走行用電池からの電力を電圧変換して前記補機電池に供給するメインコンバータと、
前記受電部と前記走行用電池との間に互いに並列に接続される複数の充電器とを備え、
前記複数の充電器の各々は、前記受電部からの交流を直流に変換する内部インバータと、前記内部インバータからの直流を電圧変換して前記走行用電池に供給する内部コンバータとを有し、
前記充電システムは、
前記複数の充電器のうちの一部の充電器の前記内部インバータと前記内部コンバータとの間の電力を電圧変換して前記補機電池に供給するサブコンバータと、
前記メインコンバータおよび前記サブコンバータを制御する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記サブコンバータが接続された前記一部の充電器の前記内部インバータが故障しているときには、前記サブコンバータを停止し、前記メインコンバータを駆動して前記補機電池を充電し、
前記サブコンバータが接続された前記一部の充電器の前記内部コンバータが故障しているときには、前記サブコンバータを駆動して前記補機電池を充電する、車両の充電システム。 A vehicle charging system including a power receiving unit that receives AC power from outside the vehicle,
A battery for running,
An auxiliary battery,
A main converter that converts the power from the battery for running into voltage and supplies it to the auxiliary battery;
A plurality of chargers connected in parallel between the power receiving unit and the battery for traveling,
Each of the plurality of chargers includes an internal inverter that converts alternating current from the power receiving unit into direct current, and an internal converter that converts the direct current from the internal inverter to voltage and supplies the battery for traveling,
The charging system includes:
A sub-converter that converts voltage between the internal inverter and the internal converter of some of the plurality of chargers and supplies the voltage to the auxiliary battery;
A control device for controlling the main converter and the sub-converter;
The controller is
When the internal inverter of the part of the chargers connected to the sub-converter has failed, the sub-converter is stopped, the main converter is driven to charge the auxiliary battery,
A vehicle charging system that drives the sub-converter to charge the auxiliary battery when the internal converter of the partial charger to which the sub-converter is connected fails.
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