JP2021180532A - 充電装置 - Google Patents

充電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021180532A
JP2021180532A JP2018150664A JP2018150664A JP2021180532A JP 2021180532 A JP2021180532 A JP 2021180532A JP 2018150664 A JP2018150664 A JP 2018150664A JP 2018150664 A JP2018150664 A JP 2018150664A JP 2021180532 A JP2021180532 A JP 2021180532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charger
command value
power command
control unit
charging mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018150664A
Other languages
English (en)
Inventor
栄孝 後藤
Eiko Goto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2018150664A priority Critical patent/JP2021180532A/ja
Priority to PCT/JP2019/012644 priority patent/WO2020031420A1/ja
Publication of JP2021180532A publication Critical patent/JP2021180532A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12—Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】複数の充電器を備える充電装置において、一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になったときでも、総出力電力が目標出力電力を維持できる充電装置を提供する。【解決手段】充電装置１は、並列に接続された第１および第２の充電器１０と、総電力指令値に基づいて第１および第２の充電器の出力電力を制御する制御部２０を備える。第１の充電器が第１の充電器の最大出力値まで充電動作を実行できるときは、制御部は、総電力指令値が最大出力値以下の第１出力値までの場合、総電力指令値を第１の充電器に割り当て、総電力指令値が第１出力値を超える場合、総電力指令値を第１および第２の充電器に割り当てる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の充電器を備える充電装置に係わる。
電動車両およびハイブリッド車の普及に伴い、高速充電の要求が高まってきている。そして、高速充電を実現するために、並列に接続された複数の充電器を備える充電装置が実用化されている。
例えば、直流充電電力を生成する電源部と、電源部を構成する複数の充電ユニットと、制御ユニットと、制御ユニットと充電ユニットとの間でデータの送受信を可能にする通信ラインを備える充電システムが提案されている（特許文献１）。この充電システムにおいては、充電ユニットは、自己の故障診断の結果に関する充電ユニット状態データを作成して制御ユニットに送信する。制御ユニットは、複数の充電ユニットを複数の充電ユニットグループにグルーピングし、故障を表す充電ユニット状態データを受信すると、充電ユニットグループ単位で複数の充電ユニットの出力状態を変更する。
なお、特許文献２、３にも関連する技術が記載されている。
特開２０１３−８５３９１号公報 特開平５−６４３７６号公報 特開２０１１−１７６９５９号公報
複数の充電器を備える充電装置においては、複数の充電器のうちの一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になっても、全体として充電動作を継続することは可能である。しかし、従来の構成では、一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になったときに、充電装置の総出力電力が目標出力電力よりも低下してしまうことがある。
本発明の１つの側面に係わる目的は、複数の充電器を備える充電装置において、一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になったときでも、総出力電力が目標出力電力を維持できるようにすることである。
本発明の１つの態様の充電装置は、並列に接続された第１の充電器および第２の充電器と、総電力指令値に基づいて前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記第１の充電器が前記第１の充電器に対して設定されている最大出力値まで充電動作を実行できるときは、前記総電力指令値が前記最大出力値以下の第１出力値までの場合に、前記総電力指令値を前記第１の充電器に割り当て、前記総電力指令値が前記第１出力値を超える場合に、前記総電力指令値を前記第１の充電器と前記第２の充電器とに割り当てる通常充電モードで前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御する。また、前記制御部は、前記第１の充電器が前記最大出力値より小さい第２出力値まで充電動作を実行できるときは、前記総電力指令値が前記第２出力値を超える場合に、前記第２出力値を前記第１の充電器に割り当てるとともに、前記総電力指令値から前記第２出力値を減算した残余出力値を前記第２の充電器に割り当てる制限充電モードで前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御する。
上記構成の充電装置においては、第１の充電器が最大出力値より小さい第２出力値までしか充電動作を実行できないときには、総電力指令値が第２出力値を超える場合に、第２出力値が第１の充電器に割り当てるとともに、総電力指令値から第２出力値を減算した残余出力値が第２の充電器に割り当てられる。すなわち、複数の充電器のうちの一部の充電器（ここでは、第１の充電器）の出力電力が制限された場合、他の充電器（ここでは、第２の充電器）が不足分を補償するので、充電装置全体として出力電力の低下が回避される。
このように、上述の態様によれば、複数の充電器を備える充電装置において、一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になったときでも、総出力電力が目標出力電力を維持できる。
本発明の実施形態に係わる充電装置の一例を示す図である。 制御部の動作の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる充電制御方法の一例を示すフローチャートである。 制御部が各充電器の温度をモニタして電力指令値を決定する方法の一例を示すフローチャートである。 充電モードを切り替える処理の実施例を示すフローチャートである。 通常充電モードの他の例を示す図である。
図１は、本発明の実施形態に係わる充電装置の一例を示す。この実施例では、充電装置１は、電力系統２から供給される電力を利用して二次電池３を充電する。
二次電池３は、特に限定されるものではないが、例えば、車両に搭載される。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、または電動フォークリフト等である。また、二次電池３が車両に搭載される場合は、充電装置１も同じ車両に搭載される。電力系統２は、例えば、商用交流電源である。
充電装置１は、複数の充電器１０および制御部２０を備える。複数の充電器１０は、互いに電気的に並列に接続されている。なお、図１に示す実施例では、充電装置１は、２個の充電器１０（１０＃１、１０＃２）を備えているが、３個以上の充電器１０を備えていてもよい。また、充電装置１は、図１に示していない他の回路または機能を備えていてもよい。
各充電器１０は、充電器制御部１１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、温度センサ１３を備える。充電器制御部１１は、制御部２０から与えられる電力指令値に従って、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。電力指令値は、充電器１０の出力電力を指定する。したがって、充電器制御部１１は、電力指令値により指定される出力電力を実現するようにＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、充電器制御部１１による制御に応じて、電力系統２から供給される電力を直流に変換して出力する。温度センサ１３は、充電器１０（実際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２）の温度を測定する。そして、温度センサ１３による測定結果は、充電器制御部１１に通知される。
各充電器１０の最大出力値は、予め設定されており、図１に示す実施例では３３００Ｗである。即ち、各充電器１０は、ゼロから３３００Ｗの範囲で直流電力を生成できる。したがって、充電装置１は、ゼロから６６００Ｗの範囲で直流電力を生成できる。
ただし、各充電器１０は、過剰な負荷からＡＣ／ＤＣコンバータ１２を保護するための機能を備える。具体的には、温度センサ１３により測定された温度が所定の閾値を超えると、充電器制御部１１は、充電器１０の出力電力が第２出力値としての所定の制限出力値を超えないようにＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。閾値は、例えば、温度の上昇がＡＣ／ＤＣコンバータ１２の劣化を促進しないように決定される。また、制限出力値は、充電器１０の最大出力値よりも小さく、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の温度が低下するように決定される。一例としては、制限出力値は１５００Ｗである。よって、充電器１０は、制御部２０から与えられる電力指令値に従って出力電力を生成しないことがある。例えば、電力指令値「２５００Ｗ」が与えられたときに、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の温度が閾値を超えていれば、充電器制御部１１は、１５００Ｗの出力電力を生成するようにＡＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
なお、充電器制御部１１は、充電器１０が制限出力値に従って充電動作を行っているか否かを表す制限情報を制御部２０に通知する。すなわち、充電器１０が制限出力値を用いて出力電力を制御するときは、充電器制御部１１は、充電器１０が制限出力値までしか充電動作を実行できないことを表す制限情報を制御部２０に通知する。以下の記載では、充電器１０が最大出力値まで充電動作を実行できる状態を「非制限」と表記し、充電器１０が制限出力値までしか充電動作を実行できない状態を「制限」と表記することがある。
制御部２０は、上位制御部４から与えられる総電力指令値に基づいて、各充電器１０の出力電力を制御する。具体的には、制御部２０は、総電力指令値に基づいて、充電器１０＃１に与える電力指令値＃１および充電器１０＃２に与える電力指令値＃２を決定する。ここで、電力指令値＃１および電力指令値＃２は、電力指令値＃１と電力指令値＃２との和が総電力指令値と一致するように決定される。
ただし、上位制御部４から与えられる総電力指令値は、一定ではなく、時間に対して変化することがある。例えば、上位制御部４は、二次電池３が満充電状態に近づくに連れて総電力指令値を低下させるようにしてもよい。そして、総電力指令値が変化すると、各電力指令値も変化することになる。
また、制御部２０は、電力指令値＃１、＃２を決定する際、各充電器１０から通知される制限情報を参照する。例えば、充電器１０＃１の温度が閾値を超えると、制限出力値までしか充電動作を実行できないことを表す制限情報が、充電器１０＃１から制御部２０に通知される。そうすると、制御部２０は、充電器１０＃１に与える電力指令値＃１が制限出力値以下となるように電力指令値＃１を決定する。この結果、充電器１０＃１の負荷が削減され、充電器１０＃１の温度の低下が期待される。このとき、充電装置１が総電力指令値に従って充電動作を行うためには、電力指令値＃１と電力指令値＃２との和が総電力指令値と一致することが要求される。したがって、制御部２０は、総電力指令値から電力指令値＃１を引算することにより電力指令値＃２を決定する。
なお、制御部２０は、例えば、プロセッサおよびメモリを含むＥＣＵ（Electric Control Unit）により実現される。この場合、プロセッサは、メモリに格納されているプログラムを実行することにより制御部２０の機能を提供する。ただし、制御部２０は、デジタル信号処理回路により実現してもよい。
図２は、制御部２０の動作の一例を示す。なお、制御部２０は、充電器１０の状態に応じて通常充電モードまたは制限充電モードを選択し、選択した充電モードで各充電器１０を制御する。
＜通常充電モード＞
制御部２０は、各充電器１０から通知される制限情報に基づいて充電装置１の充電モードを決定する。この実施例では、充電器１０＃１、１０＃２から通知される制限情報がいずれも「非制限（充電器１０が最大出力値まで充電動作を実行できる）」を表す場合、制御部２０は、充電モードとして通常充電モードを選択する。通常充電モードにおいては、各充電器１０は、ゼロから最大出力値の範囲で充電動作を実行できる。そして、制御部２０は、以下の規則に従って各充電器１０の出力電力を制御する。なお、この実施例では、図２（ａ）に示すように、各充電器１０（１０＃１、１０＃２）の最大出力値は３３００Ｗである。
（１）総電力指令値が充電器１０＃１の最大出力値以下であれば、総電力指令値により指定される総電力がすべて充電器１０＃１に割り当てられる。すなわち、総電力指令値が３３００Ｗ以下であれば、充電器１０＃１に与えられる電力指令値＃１は、総電力指令値と同じになる。よって、総電力指令値が第１出力値としての最大出力値以下の場合に、総電力指令値は充電器１０＃１に割り当てられる。例えば、総電力指令値が２０００Ｗであれば、電力指令値＃１も２０００Ｗである。この場合、充電装置１の出力電力は、すべて充電器１０＃１により提供されることになる。したがって、充電器１０＃２に与えられる電力指令値＃２はゼロであり、充電器１０＃２の出力電力もゼロである。また、総電力指令値が最大出力値３３００Ｗでも、電力指令値＃１は３３００Ｗである。
（２）総電力指令値が充電器１０＃１の最大出力値より大きいときは、制御部２０は、総電力指令値により指定される総電力のうち、充電器１０＃１の最大出力値に相当する電力を充電器１０＃１に割り当て、充電器１０＃１の最大出力値を超える電力を充電器１０＃２に割り当てる。よって、総電力指令値が最大出力値を超える場合に、総電力指令値は充電器１０＃１と充電器１０＃２とに割り当てられる。すなわち、総電力指令値が３３００Ｗを越えていれば、総電力指令値により指定された総電力は、充電器１０＃１および充電器１０＃２により提供される。このとき、充電器１０＃１が優先的に使用される。よって、総電力指令値が３３００Ｗを越えているときは、充電器１０＃１が３３００Ｗを出力し、充電器１０＃２が残りの電力を出力するように、電力指令値＃１、＃２が決定される。例えば、総電力指令値が４０００Ｗであれば、電力指令値＃１は３３００Ｗであり、電力指令値＃２は７００Ｗである。この結果、充電器１０＃１は３３００Ｗを出力し、充電器１０＃２は７００Ｗを出力する。
このように、制御部２０は、通常充電モードにおいては、総電力指令値により指定される総電力のうち、充電器１０＃１の最大出力値までの電力を充電器１０＃１に割り当て、残りの電力（すなわち、充電器１０＃１の最大出力値を超える電力）を充電器１０＃２に割り当てる。なお、通常充電モードにおいては、上述したように、充電器１０＃１が優先的に使用される。このため、充電器１０＃１に過剰な負荷が加わりやすく、その温度が上昇しやすい。
＜制限充電モード１＞
充電器１０＃１の温度が閾値を超えると、充電器１０＃１の充電器制御部１１は、制限情報を「非制限」から「制限」に更新する。そうすると、制御部２０は、充電器１０＃１が制限状態であり、充電器１０＃２が非制限状態であることを検知する。そして、制御部２０は、充電モードとして制限充電モード１を選択する。
制限充電モード１においては、充電器１０＃１は、ゼロから制限出力値の範囲で充電動作を実行する。制限出力値は、最大出力値よりも小さく、この実施例では、図２（ｂ）に示すように、１５００Ｗである。一方、充電器１０＃２は、ゼロから最大出力値の範囲で充電動作を実行する。具体的には、制限充電モード１においては、制御部２０は、以下の規則に従って各充電器１０の出力電力を制御する。
（１）総電力指令値が第２出力値としての制限出力値以下であれば、総電力指令値により指定される総電力がすべて充電器１０＃１に割り当てられる。すなわち、総電力指令値が１５００Ｗ以下であれば、充電器１０＃１に与えられる電力指令値＃１は、総電力指令値と同じになる。例えば、総電力指令値が１０００Ｗであれば、電力指令値＃１も１０００Ｗである。この場合、充電装置１の出力電力は、すべて充電器１０＃１により提供されることになる。したがって、充電器１０＃２に与えられる電力指令値＃２はゼロであり、充電器１０＃２の出力電力もゼロである。
（２）総電力指令値が制限出力値より大きいときは、制御部２０は、総電力指令値により指定される総電力のうち、制限出力値に相当する電力を充電器１０＃１に割り当て、総電力指令値から制限出力値を減算した残余出力値に相当する電力を充電器１０＃２に割り当てる。すなわち、総電力指令値が１５００Ｗを越えていれば、総電力指令値により指定された総電力は、充電器１０＃１および充電器１０＃２により提供される。このとき、充電器１０＃１が優先的に使用される。したがって、総電力指令値が１５００Ｗを越えているときは、充電器１０＃１が１５００Ｗを出力し、充電器１０＃２が残りの電力を出力するように、電力指令値＃１、＃２が決定される。たとえば、総電力指令値が４０００Ｗであれば、電力指令値＃１は１５００Ｗであり、残余出力値としての電力指令値＃２は２５００Ｗである。この結果、充電器１０＃１は１５００Ｗを出力し、充電器１０＃２は２５００Ｗを出力する。
このように、制御部２０は、制限充電モード１においては、総電力指令値により指定される総電力のうち、制限出力値までの電力を充電器１０＃１に割り当て、残りの電力（すなわち、制限出力値を超える電力）を充電器１０＃２に割り当てる。よって、充電器１０＃１の出力電力の上限が抑制される。この結果、充電器１０＃１の負荷が削減され、充電器１０＃１の温度の低下が期待される。なお、制限充電モード１においては、図２（ｂ）に示すように、充電装置１の最大出力電力は４８００Ｗである。
＜制限充電モード２＞
充電器１０＃１の温度が閾値以下であり、且つ、充電器１０＃２の温度が閾値を超えているときには、充電器１０＃１の充電器制御部１１は制限情報「非制限」を出力し、充電器１０＃２の充電器制御部１１は制限情報「制限」を出力する。そうすると、制御部２０は、充電器１０＃１が非制限状態であり、充電器１０＃２が制限状態であることを検知する。この場合、制御部２０は、充電モードとして通常充電モード２を選択する。
制限充電モード２の充電動作は、通常充電モードと実質的に同じである。ただし、制限充電モード２においては、充電器１０＃１の出力電力はゼロから最大出力値の範囲で制御され、充電器１０＃２の出力電力はゼロから制限出力値の範囲で制御される。よって、制限充電モード２においては、充電装置１の最大出力電力は４８００Ｗである。
＜制限充電モード３＞
充電器１０＃１および充電器１０＃２の温度がいずれも閾値を超えているときには、充電器１０＃１の充電器制御部１１は制限情報「制限」を出力し、充電器１０＃２の充電器制御部１１も制限情報「制限」を出力する。そうすると、制御部２０は、充電器１０＃１および充電器１０＃２がいずれも制限状態であることを検知する。この場合、制御部２０は、充電モードとして通常充電モード３を選択する。
制限充電モード３の充電動作は、制限充電モード１と実質的に同じである。ただし、制限充電モード３においては、充電器１０＃１だけでなく、充電器１０＃２の出力電力もゼロから制限出力値に範囲で制御される。よって、制限充電モード３においては、充電装置１の最大出力電力は３０００Ｗである。
図３は、本発明の実施形態に係わる充電制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートの処理は、制御部２０により所定の時間間隔で繰り返し実行される。また、各充電器１０は、常時、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の温度を測定し、その測定結果に応じて制限情報を生成するものとする。
Ｓ１において、制御部２０は、上位制御部４から与えられる総電力指令値を取得する。なお、上位制御部４は、例えば、二次電池３の規格および状態などに基づいて総電力指令値を生成する。
Ｓ２において、制御部２０は、各充電器１０の電力指令値を決定する。このとき、制御部２０は、例えば、図２（ａ）に示す通常充電モードで充電器１０＃１に与える電力指令値＃１および充電器１０＃２に与える電力指令値＃２を決定する。例えば、「総電量指令値：４０００Ｗ」が与えられたときは、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」が生成される。
Ｓ３において、制御部２０は、各充電器１０から制限情報を取得する。なお、各充電器１０は、温度センサ１３の測定結果（すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の温度）に基づいて制限情報を生成する。このとき、温度センサ１３の温度が閾値を超えていれば、充電器１０はゼロから制限出力値の範囲で充電動作を行うので、制限状態を表す制限情報が生成される。一方、温度センサ１３の温度が閾値以下であれば、充電器１０はゼロから最大出力値の範囲で充電動作を行うので、非制限状態を表す制限情報が生成される。
Ｓ４において、制御部２０は、各充電器１０から取得した制限情報に基づいて、制限状態で充電動作を行っている充電器１０が存在するか否かを判定する。制限状態で充電動作を行っている充電器１０が存在しないときは、Ｓ５〜Ｓ７の処理がスキップされ、制御部２０は、Ｓ８において、電力指令値を出力する。この場合、Ｓ２で生成された電力指令値＃１、＃２がそれぞれ充電器１０＃１、１０＃２に与えられる。したがって、制限状態で充電動作を行っている充電器１０が存在しないときは、充電装置１は、通常充電モードで二次電池３を充電する。なお、以下の記載では、制限状態で充電動作を行っている充電器１０を「制限充電器」と呼ぶことがある。
制限充電器が存在するときは（Ｓ４：Ｙｅｓ）、制御部２０の処理はＳ５に進む。Ｓ５において、制御部２０は、制限充電器に対して決定された電力指令値が制限出力値を超えているか否かを判定する。なお、この電力指令値は、Ｓ２において決定されている。そして、制限充電器に対して決定された電力指令値が制限出力値を超えていなければ、制御部２０は、Ｓ２で決定した電力指令値を変更する必要がないと判定する。そうすると、Ｓ６〜Ｓ７の処理がスキップされ、制御部２０は、Ｓ８において、電力指令値を出力する。この場合、Ｓ２で生成された電力指令値＃１、＃２がそれぞれ充電器１０＃１、１０＃２に与えられることになる。ただし、制限充電器が存在するときは、制御部２０は、制限充電モード１〜３のいずれか１つで充電動作を制御する。
制限充電器が存在し、且つ、制限充電器に対して決定された電力指令値が制限出力値を超えているときは（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制御部２０の処理はＳ６に進む。Ｓ６において、制御部２０は、制限充電器に与える電力指令値として「制限出力値」を設定する。また、Ｓ７において、制御部２０は、他の充電器に与える電力指令値として「総電力指令値−制限出力値」を設定する。そして、制御部２０は、Ｓ８において、電力指令値を出力する。この場合、Ｓ６〜Ｓ７で生成された電力指令値＃１、＃２がそれぞれ充電器１０＃１、１０＃２に与えられることになる。
次に、幾つかの実施例に基づいて図３に示すフローチャートの手順を説明する。
例１：総電力指令値：４０００Ｗ、充電器１０＃１：非制限、充電器１０＃２：非制限
Ｓ２において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」が得られる。また、Ｓ４において、制限充電器が存在しないと判定される。そうすると、Ｓ８において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」がそれぞれ充電器１０＃１および充電器１０＃２に与えられる。この結果、充電器１０＃１は３３００Ｗを出力し、充電器１０＃２は７００Ｗを出力する。
例２：総電力指令値：４０００Ｗ、充電器１０＃１：制限、充電器１０＃２：非制限
Ｓ２において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」が得られる。ただし、Ｓ４において、充電器１０＃１が制限充電器であると判定される。そうすると、Ｓ５において、充電器１０＃１に対して決定された電力指令値＃１と充電器１０＃１の制限出力値とが比較される。ここで、充電器１０＃１の制限出力値は１５００Ｗであり、電力指令値＃１は制限出力値を超えている。この場合、Ｓ６において「電力指令値＃１：１５００Ｗ」が得られる。また、Ｓ７において「電力指令値＃２：２５００Ｗ（＝４０００−１５００）」が得られる。そして、Ｓ８において、電力指令値＃１、＃２がそれぞれ充電器１０＃１、１０＃２に与えられる。この結果、充電器１０＃１は１５００Ｗを出力し、充電器１０＃２は２５００Ｗを出力する。
なお、例２として説明したケースにおいて、本発明の実施形態に係わる充電方法を実行しなければ（すなわち、Ｓ７を実行しなければ）、充電装置１は、総電力指令値を満足できないおそれがある。例えば、電力指令値＃１を３３００Ｗから１５００Ｗに制限する一方で、電力指令値＃２を７００Ｗのまま維持すれば、充電装置１の総出力電力が２２００Ｗとなってしまう。
これに対して、本発明の実施形態に係わる充電方法においては、複数の充電器のうちの一部の充電器の出力電力が制限された場合、他の充電器が不足分を補償する。上述のケースでは、電力指令値＃１が３３００Ｗから１５００Ｗに制限されたときは、電力指令値＃２は７００Ｗから２５００Ｗに補正され、充電装置１の総出力電力は４０００Ｗとなる。すなわち、一部の充電器が期待する電力を出力できない状況になったときでも、充電装置１は、目標出力電力を維持することができる。
例３：総電力指令値：４０００Ｗ、充電器１０＃１：非制限、充電器１０＃２：制限
Ｓ２において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」が得られる。ただし、Ｓ４において、充電器１０＃２が制限充電器であると判定される。そうすると、Ｓ５において、充電器１０＃２に対して決定された電力指令値＃２と充電器１０＃２の制限出力値とが比較される。ここで、充電器１０＃２の制限出力値は１５００Ｗであり、電力指令値＃２は制限出力値を超えてない。そうすると、Ｓ８において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」がそれぞれ充電器１０＃１および充電器１０＃２に与えられる。この結果、充電器１０＃１は３３００Ｗを出力し、充電器１０＃２は７００Ｗを出力する。
例４：総電力指令値：４０００Ｗ、充電器１０＃１：制限、充電器１０＃２：制限
Ｓ２において、「電力指令値＃１：３３００Ｗ」および「電力指令値＃２：７００Ｗ」が得られる。ただし、Ｓ４において、充電器１０＃１および充電器１０＃２が制限充電器であると判定される。そうすると、Ｓ５において、電力指令値＃１および電力指令値＃２がそれぞれ制限出力値と比較される。
電力指令値＃１は制限出力値を超えているので、制御部２０は、電力指令値＃１に対してＳ６の処理を実行する。よって、「電力指令値＃１：１５００Ｗ」が得られる。一方、電力指令値＃２は制限出力値を超えていないので、制御部２０は、電力指令値＃２に対してＳ６の処理を実行しない。続いて、電力指令値＃２に対してＳ７の処理を実行すると、「電力指令値＃２：２５００Ｗ」が得られる。ただし、充電器１０＃２は制限充電器なので、電力指令値＃２は制限出力値を超えることはできない。したがって、「電力指令値＃２：１５００Ｗ」が出力される。この結果、充電器１０＃１および充電器１０＃２はそれぞれ１５００Ｗを出力する。
なお、例４として説明したケースでは、充電装置１の総出力電力が３０００Ｗであり、充電装置１は上位制御部４から与えられる指令を満足できていない。したがって、この場合、制御部２０は、上位制御部４の指令を満足できない旨を上位制御部４に通知することが好ましい。
ところで、図１に示す実施例における充電器１０は、過剰な負荷からＡＣ／ＤＣコンバータ１２を保護する機能を備えるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、充電器１０が上述の保護機能を備えていないときは、充電器１０は、温度センサ１３による測定結果を制御部２０に通知する。そして、制御部２０は、各充電器１０から通知される測定結果を考慮して電力指令値を決定する。
図４は、制御部２０が各充電器１０の温度をモニタして電力指令値を決定する方法の一例を示すフローチャートである。制御部２０が各充電器１０の温度をモニタして電力指令値を決定する場合、図３に示すフローチャートのＳ３の代わりにＳ１１〜Ｓ１２が実行される。Ｓ１１において、制御部２０は、各充電器１０から温度センサ１３の測定結果を取得することにより、各充電器１０の温度をモニタする。Ｓ１２において、制御部２０は、測定された温度が閾値を超えている充電器１０を「制限出力値までしか充電動作を実行できない充電器（すなわち、制限充電器）」と判定する。他のステップの処理は、図３および図４において実質的に同じである。
＜充電モードの切替え＞
図５は、充電モードを切り替える処理の実施例を示すフローチャートである。以下の記載では、図２（ａ）に示す通常充電モードと図２（ｂ）に示す制限充電モード１との間の切替えについて説明する。
図５（ａ）に示す例では、Ｓ２１において、制御部２０は、現在の充電モードが通常充電モードであるか制限充電モード１であるかを判定する。ここで、充電モードを表す情報は、例えば、フラグ情報として制御部２０のメモリに記録されている。この場合、制御部２０は、このフラグ情報を参照することで充電モードを判定してもよい。なお、通常充電モードにおいては、充電器１０＃１および充電器１０＃２がいずれも非制限状態で動作している。また、制限充電モード１においては、充電器１０＃１が制限状態で動作し、充電器１０＃２が非制限状態で動作している。
現在の充電モードが通常充電モードであるときは、制御部２０は、Ｓ２２において、充電器１０＃１が非制限状態から制限状態に遷移したか否かを判定する。そして、充電器１０＃１が非制限状態から制限状態に遷移していれば、制御部２０は、Ｓ２３において、充電モードを通常充電モードから制限充電モード１に切り替える。一方、充電器１０＃１が非制限状態から制限状態に遷移していなければ、Ｓ２３はスキップされ、通常充電モードが維持される。
現在の充電モードが通常充電モードでないとき（すなわち、現在の充電モードが制限充電モード１であるとき）は、制御部２０は、Ｓ２４において、充電器１０＃１が制限状態から非制限状態に復帰したか否かを判定する。そして、充電器１０＃１が制限状態から非制限状態に復帰していれば、制御部２０は、Ｓ２５において、充電モードを制限充電モード１から通常充電モードに切り替える。一方、充電器１０＃１が制限状態から非制限状態に復帰していなければ、Ｓ２５はスキップされ、制限充電モード１が維持される。
図５（ｂ）に示すフローチャートは、制御部２０が各充電器１０の温度をモニタするケースでの手順を表す。図５（ｂ）に示すフローチャートでは、図５（ａ）に示すＳ２２、Ｓ２４の代わりに、Ｓ３１、Ｓ３２が実行される。
すなわち、現在の充電モードが通常充電モードであるときは、制御部２０は、Ｓ３１において、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ１より高くなったか否かを判定する。そして、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ１より高くなっていれば、制御部２０は、Ｓ２３において、充電モードを通常充電モードから制限充電モード１に切り替える。一方、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ１より高くなっていなければ、Ｓ２３はスキップされ、通常充電モードが維持される。
現在の充電モードが通常充電モードでないとき（すなわち、現在の充電モードが制限充電モード１であるとき）は、制御部２０は、Ｓ３２において、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ２より低くなったか否かを判定する。そして、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ２より低くなっていれば、制御部２０は、Ｓ２５において、充電モードを制限充電モード１から通常充電モードに切り替える。一方、充電器１０＃１の温度が閾値ＴＨ２より低くなっていなければ、Ｓ２５はスキップされ、制限充電モード１が維持される。
なお、図５（ｂ）に示す手順においては、閾値ＴＨ１よりも閾値ＴＨ２を低く設定することが好ましい。この場合、充電モードの切り替え頻度が抑制される。
＜バリエーション＞
図１に示す実施例では、充電装置１は２個の充電器１０を備えるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、充電装置１は、並列に接続される３個以上の充電器１０を備えていてもよい。なお、充電装置１が３個以上の充電器１０を備える構成においても、一部の充電器１０の出力電力が制限されたことに起因して充電装置１の総出力電力が総電力指令値より低くなる場合には、他の充電器１０が不足分を補償する。
また、図１に示す実施例では、充電器１０の温度が閾値を超えたときに充電器１０により出力電力を制限する保護動作が自律的に実行されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。即ち、充電器１０は、他の要因に起因して保護動作を実行してもよい。たとえば、電源系統２から供給される交流電力の周波数が低下すると、リップルが大きくなり、十分な出力電力を生成できないことがある。よって、充電器１０は、電力系統２から供給される交流電力の周波数が所定の範囲から外れたときに、制限出力値を用いて出力電力を制限してもよい。また、充電器１０の出力電圧が低下すると、電力一定制御を実施するケースでは、その分だけ電流が大きくなり、発熱量が増加する。したがって、充電器１０は、出力電圧が低下したときに、制限出力値を用いて出力電力を制限してもよい。
また、図１に示す実施例では、通常充電モードにて総電力指令値が最大出力値までの場合に、総電力指令値は充電器１０＃１に割り当てられるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、通常充電モードにおいて、図６に示すように、総電力指令値が最大出力値より小さい値である第１出力値までの場合に、総電力指令値を充電器１０＃１に割り当て、総電力指令値が第１出力値を超える場合に、総電力指令値を充電器１０＃１および充電器１０＃２に割り当てるようにしてもよい。例えば、通常充電モードにおいて、第１出力値が２０００Ｗに設定されている場合、総電力指令値が２０００Ｗであれば、充電器１０＃１の電力指令値＃１を２０００Ｗとし、充電器１０＃２の電力指令値＃２をゼロとする。また、通常充電モードにて、総電力指令値が３０００Ｗであれば、充電器１０＃１の電力指令値＃１を１５００Ｗとし、充電器１０＃２の電力指令値＃２を１５００Ｗとする。なお、図６において、総電力出力値が２０００〜６６００Ｗである範囲では、電力指令値＃１、＃２は、互いに実質的に同じである。
つまり、通常充電モードにて総電力指令値が最大出力値まで充電器１０＃１を優先して動作させるのではなく、総電力指令値が最大出力値より小さい値である第１出力値まで充電器１０＃１を優先して動作させ、第１出力値を超える場合に、総電力指令値を充電器１０＃１と充電器１０＃２との両方に割り当ててもよい。この場合、総電力指令値が充電器１０＃１および充電器１０＃２に均等に割り当てられるようにしてもよい。
１ 充電装置
２ 電力系統
３ 二次電池
４ 上位制御部
１０（１０＃１、１０＃２） 充電器
１１ 充電器制御部
１２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１３ 温度センサ
２０ 制御部

Claims (4)

  1. 並列に接続された第１の充電器および第２の充電器と、
    総電力指令値に基づいて前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第１の充電器が前記第１の充電器に対して設定されている最大出力値まで充電動作を実行できるときは、前記総電力指令値が前記最大出力値以下の第１出力値までの場合に、前記総電力指令値を前記第１の充電器に割り当て、前記総電力指令値が前記第１出力値を超える場合に、前記総電力指令値を前記第１の充電器と前記第２の充電器とに割り当てる通常充電モードで前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御し、
    前記第１の充電器が前記最大出力値より小さい第２出力値まで充電動作を実行できるときは、前記総電力指令値が前記第２出力値を超える場合に、前記第２出力値を前記第１の充電器に割り当てるとともに、前記総電力指令値から前記第２出力値を減算した残余出力値を前記第２の充電器に割り当てる制限充電モードで前記第１の充電器および前記第２の充電器の出力電力を制御する
    ことを特徴とする充電装置。
  2. 前記第１の充電器の温度を検知する温度センサをさらに備え、
    前記第１の充電器および前記第２の充電器が前記通常充電モードで制御されているときに、前記第１の充電器の温度が所定の閾値を超えると、前記制御部は、充電モードを前記通常充電モードから前記制限充電モードに切り替えて前記第１の充電器および前記第２の充電器を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
  3. 前記第１の充電器および前記第２の充電器が前記制限充電モードで制御されているときに、前記第１の充電器の温度が前記閾値または前記閾値よりも低い第２の閾値より低下すると、前記制御部は、充電モードを前記制限充電モードから前記通常充電モードに切り替えて前記第１の充電器および前記第２の充電器を制御する
    ことを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
  4. 前記第１の充電器および前記第２の充電器が前記制限充電モードで制御されているときに、前記第１の充電器の動作状態が前記第２出力値まで充電動作を実行できる状態から前記最大出力値まで充電動作を実行できる状態に復帰すると、前記制御部は、充電モードを前記制限充電モードから前記通常充電モードに切り替えて前記第１の充電器および前記第２の充電器を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
JP2018150664A 2018-08-09 2018-08-09 充電装置 Pending JP2021180532A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018150664A JP2021180532A (ja) 2018-08-09 2018-08-09 充電装置
PCT/JP2019/012644 WO2020031420A1 (ja) 2018-08-09 2019-03-26 充電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018150664A JP2021180532A (ja) 2018-08-09 2018-08-09 充電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021180532A true JP2021180532A (ja) 2021-11-18

Family

ID=69415405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018150664A Pending JP2021180532A (ja) 2018-08-09 2018-08-09 充電装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021180532A (ja)
WO (1) WO2020031420A1 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2683048B1 (en) * 2011-03-03 2016-05-18 Nec Corporation Charging power control system
EP2665618B1 (de) * 2011-05-04 2020-11-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung elektrischer energie
CN103475059B (zh) * 2013-09-17 2015-10-28 山东鲁能智能技术有限公司 多路输出协调控制电动汽车一体化充电机监控系统及方法
CA2871242C (en) * 2014-05-29 2020-10-27 Addenergie Technologies Inc. Method and system for managing power demand of a plurality of charging stations sharing the same portion of an electrical network
US11171509B2 (en) * 2016-02-25 2021-11-09 California Institute Of Technology Adaptive charging network using adaptive charging stations for electric vehicles
US10150380B2 (en) * 2016-03-23 2018-12-11 Chargepoint, Inc. Dynamic allocation of power modules for charging electric vehicles
TWI595722B (zh) * 2016-05-18 2017-08-11 台達電子工業股份有限公司 充電槍與電動車充電設備

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020031420A1 (ja) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2685597B1 (en) Charge control apparatus for vehicle
WO2019155751A1 (ja) 車載充電装置、及び車載充電装置の制御方法
EP2985857A1 (en) Storage battery management system and storage battery management method
US10916943B2 (en) Distributed electricity storage system, power control method, and program
CN112550086B (zh) 一种车辆能量管理方法、装置、车辆及存储介质
US20180262018A1 (en) Power supply device, method of controlling power supply device, and storage medium storing power supply device control program
US10343539B2 (en) Power supply device for supplying electricity to a load utilizing electric power of a storage-battery-equipped vehicle
CN111532177B (zh) 充电加热控制方法、装置、汽车和存储介质
JP2007325324A (ja) 充電システム、電池パックおよびその充電方法
US11611232B2 (en) Systems and methods for providing direct current and alternating current from a power supply to a load
JPWO2019230130A1 (ja) 充電制御装置、輸送機器、及びプログラム
JP2012244663A (ja) 電気自動車の充電システム
US20230347773A1 (en) Vehicle
KR20170040923A (ko) 차량의 배터리 충전 제어 방법 및 장치
KR20190141943A (ko) 에너지저장장치의 저온 배터리 수명 연장을 위한 인버터 주파수 제어방법
US20190165439A1 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell system
JP2021180532A (ja) 充電装置
JP6781550B2 (ja) 電力貯蔵システムおよびその制御方法
JP2016152718A (ja) 充放電制御装置、移動体及び電力分担量決定方法
US11277022B2 (en) Power supply device
JP2013172563A (ja) 二次電池充放電システム、充電器及び充電制御方法
JP2021044869A (ja) バッテリパックおよび充電システム
JPWO2014133123A1 (ja) 電力システム、電力管理方法、及びプログラム
WO2023223618A1 (ja) 充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラム
JP2011193701A (ja) 車両用充電器