JP2021191203A - Power system and charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力システム及び充電装置に関する。 The present invention relates to a power system and a charging device.
例えば特許文献1には、電源用蓄電装置としての蓄電池を系統電源としての電力系統に系統連系させた電力システムについて記載されている。当該電力システムでは、電源用蓄電装置から出力される電力は、系統電力に変換されて電力系統に出力され、系統電力として負荷に供給される。 For example, Patent Document 1 describes a power system in which a storage battery as a power storage device is connected to a power system as a system power source. In the power system, the power output from the power storage device is converted into system power, output to the power system, and supplied to the load as system power.
ここで、電源用蓄電装置を有する電力システムでは、系統電源及び電源用蓄電装置の少なくとも一方を電源として用いて対象蓄電装置を充電することが考えられる。この場合、状況に応じて、対象蓄電装置の充電に用いる電源を切り替えたい場合がある。 Here, in a power system having a power storage device, it is conceivable to use at least one of the system power supply and the power storage device as a power source to charge the target power storage device. In this case, it may be desired to switch the power source used for charging the target power storage device depending on the situation.
特に、対象蓄電装置を充電する場合、対象蓄電装置の充電に伴い対象蓄電装置のSOCが変化する。すると、対象蓄電装置の充電に適した電力が変化し、その結果充電に適した電力を供給することができなかったり、意図しない電力が供給されたりすることが生じ得る。 In particular, when the target power storage device is charged, the SOC of the target power storage device changes as the target power storage device is charged. Then, the electric power suitable for charging the target power storage device changes, and as a result, it may not be possible to supply the electric power suitable for charging, or unintended electric power may be supplied.
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は系統電源及び電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて対象蓄電装置を好適に充電することができる電力システム及び充電装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power system and a charging device capable of suitably charging a target power storage device using at least one of a system power supply and a power storage device. It is to be.
上記目的を達成する電力システムは、系統電源及び電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて対象蓄電装置を充電するものであって、前記対象蓄電装置を充電する充電モードとして、前記系統電源を用いる第1系統モードと、前記系統電源及び前記電源用蓄電装置の双方を用いる第2系統モードと、前記電源用蓄電装置を用いる電源モードと、を有する充電装置と、前記対象蓄電装置のSOCである対象SOC、及び、前記電源用蓄電装置のSOCである電源SOCに基づいて、前記充電モードを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記対象蓄電装置の充電中、前記対象SOCの変化に応じて前記充電モードを切り替えることを特徴とする。 A power system that achieves the above object charges a target power storage device using at least one of a system power supply and a power storage device, and uses the system power supply as a charging mode for charging the target power storage device. A charging device having one system mode, a second system mode using both the system power supply and the power storage device, and a power supply mode using the power power storage device, and a target that is the SOC of the target power storage device. A control unit that controls the charging mode based on the SOC and the power supply SOC that is the SOC of the power storage device is provided, and the control unit changes the target SOC during charging of the target power storage device. The charging mode is switched according to the above.
かかる構成によれば、対象蓄電装置を充電する充電モードとして、第1系統モード、第2系統モード及び電源モードがあるため、系統電源又は電源用蓄電装置のいずれか一方を用いて対象蓄電装置を充電したり、系統電源及び電源用蓄電装置の双方を用いて対象蓄電装置を充電したりすることができる。また、対象SOC及び電源SOCに基づいて充電モードを制御することにより、状況に応じた適切な充電モードを選択することができる。 According to this configuration, there are a first system mode, a second system mode, and a power supply mode as charging modes for charging the target power storage device. Therefore, the target power storage device is used by using either the system power supply or the power storage device. It can be charged or the target power storage device can be charged using both the system power supply and the power storage device. Further, by controlling the charging mode based on the target SOC and the power supply SOC, it is possible to select an appropriate charging mode according to the situation.
特に、対象蓄電装置の充電中、対象SOCは変化する。対象SOCが変化すると、対象蓄電装置の充電に適した電力も変化する。この点、本構成によれば、対象蓄電装置の充電中、対象SOCの変化に応じて充電モードが切り替わるため、対象SOCの変化に伴う対象蓄電装置の充電に適した電力の変化に充電モードを追従させることができる。したがって、対象蓄電装置の充電を好適に行うことができる。 In particular, the target SOC changes during charging of the target power storage device. When the target SOC changes, the power suitable for charging the target power storage device also changes. In this regard, according to this configuration, since the charging mode is switched according to the change of the target SOC during charging of the target power storage device, the charging mode is set to the change of the power suitable for charging the target power storage device due to the change of the target SOC. It can be made to follow. Therefore, the target power storage device can be suitably charged.
上記電力システムについて、前記制御部は、前記対象SOCが予め定められた系統対象閾値よりも低く且つ前記電源SOCが予め定められた電源閾値以上である場合には前記充電モードを前記第2系統モードに設定し、前記対象SOCが前記系統対象閾値以上である場合には前記充電モードを前記第1系統モードに設定するとよい。 With respect to the power system, the control unit sets the charging mode to the second system mode when the target SOC is lower than the predetermined system target threshold value and the power supply SOC is equal to or higher than the predetermined power supply threshold value. When the target SOC is equal to or higher than the system target threshold value, the charging mode may be set to the first system mode.
かかる構成によれば、対象SOCが低くなると充電に適した電力が大きくなり易いことに対応させて、対象SOCが系統対象閾値よりも低く且つ電源SOCが電源閾値以上である場合には充電モードが第2系統モードに設定される。これにより、系統電源及び電源用蓄電装置の双方を用いて対象蓄電装置を充電することができるため、大電力に対応できる。 According to this configuration, the charging mode is set when the target SOC is lower than the system target threshold value and the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value, in response to the fact that the power suitable for charging tends to increase as the target SOC becomes lower. It is set to the second system mode. As a result, the target power storage device can be charged using both the system power supply and the power storage device, so that a large amount of electric power can be supported.
また、充電モードを第2系統モードにする条件として、電源SOCが電源閾値以上であることが含まれている。これにより、電源用蓄電装置の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置の放電が行われることに起因する不都合、例えば十分な電力供給を行うことができなったり、電源用蓄電装置が劣化したりすることを抑制できる。 Further, as a condition for setting the charging mode to the second system mode, it is included that the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value. As a result, inconveniences caused by the discharge of the power storage device even though the power storage amount is small, for example, sufficient power cannot be supplied or the power power storage device deteriorates. It is possible to suppress the operation.
一方、対象SOCが高くなると充電に適した電力が小さくなり易いことに対応させて、対象SOCが系統対象閾値以上である場合には充電モードが第1系統モードに設定される。これにより、電源用蓄電装置を使用することなく充電に適した電力を供給することができる。 On the other hand, when the target SOC is higher than the target SOC, the power suitable for charging tends to be smaller, and when the target SOC is equal to or higher than the system target threshold value, the charging mode is set to the first system mode. As a result, it is possible to supply electric power suitable for charging without using a power storage device.
上記電力システムについて、前記制御部は、前記対象SOCが前記系統対象閾値よりも低く且つ前記電源SOCが前記電源閾値よりも低い場合には前記充電モードを前記第1系統モードに設定するとよい。 For the power system, the control unit may set the charging mode to the first system mode when the target SOC is lower than the system target threshold value and the power supply SOC is lower than the power supply threshold value.
かかる構成によれば、対象SOCが系統対象閾値よりも低い場合であっても電源SOCが電源閾値よりも低い場合には、電源用蓄電装置を使用することなく、系統電源のみを用いて対象蓄電装置の充電が行われる。これにより、電源用蓄電装置の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置の放電が行われることに起因する不都合を抑制しつつ、対象蓄電装置の充電を行うことができる。 According to this configuration, even if the target SOC is lower than the system target threshold value, if the power supply SOC is lower than the power supply threshold value, the target power storage is performed using only the system power supply without using the power storage device. The device is charged. As a result, it is possible to charge the target power storage device while suppressing the inconvenience caused by the discharge of the power power storage device even though the power storage amount of the power power storage device is small.
上記電力システムについて、前記対象蓄電装置の充電に適した電力は、前記対象SOCが予め定められた第1対象値以下である場合には第1電力であり、前記対象SOCが前記第1対象値よりも高い第2対象値以上である場合には第2電力であり、前記第1対象値から前記第2対象値に向かうに従って低下するものであり、前記系統電源が出力可能な最大電力である系統最大電力は、前記第1電力よりも高く且つ前記第2電力よりも低く、前記系統対象閾値は、前記対象蓄電装置の充電に適した電力が前記系統最大電力となる前記対象SOCであるとよい。 With respect to the power system, the power suitable for charging the target power storage device is the first power when the target SOC is equal to or less than a predetermined first target value, and the target SOC is the first target value. When it is higher than the second target value, it is the second power, which decreases from the first target value toward the second target value, and is the maximum power that can be output by the system power supply. The system maximum power is higher than the first power and lower than the second power, and the system target threshold is the target SOC in which the power suitable for charging the target power storage device is the system maximum power. good.
かかる構成によれば、対象蓄電装置の充電に適した電力が系統最大電力となるまでは充電モードが第2系統モードとなり、対象蓄電装置の充電に適した電力が系統最大電力よりも小さくなると、充電モードが第2系統モードから第1系統モードに切り替わる。これにより、系統最大電力が第1電力と第2電力との間に設定されている状況下において対象蓄電装置の充電を好適に行うことができる。 According to this configuration, the charging mode becomes the second system mode until the power suitable for charging the target power storage device becomes the system maximum power, and when the power suitable for charging the target power storage device becomes smaller than the system maximum power, The charging mode switches from the second system mode to the first system mode. Thereby, the target power storage device can be suitably charged under the condition that the maximum system power is set between the first power and the second power.
上記電力システムについて、前記制御部は、前記充電モードが前記第2系統モードである場合には、前記対象SOCの変化に応じて、前記系統電源から出力される系統電力を前記系統最大電力に維持しつつ前記電源用蓄電装置から出力される電源電力を可変制御するとよい。 Regarding the power system, when the charging mode is the second system mode, the control unit maintains the system power output from the system power supply at the system maximum power in response to a change in the target SOC. While doing so, it is preferable to variably control the power supply power output from the power storage device.
かかる構成によれば、系統電力が系統最大電力に維持されるため、電源電力をなるべく小さくすることができる。これにより、電源用蓄電装置の充放電を抑制でき、それを通じて電源用蓄電装置の劣化を抑制できる。 According to such a configuration, since the system power is maintained at the system maximum power, the power supply power can be reduced as much as possible. As a result, charging / discharging of the power storage device can be suppressed, and deterioration of the power storage device can be suppressed through this.
上記電力システムについて、前記制御部は、前記電源SOCが予め定められた電源閾値以上である状況下において前記対象SOCが予め定められた電源対象閾値よりも低い場合には前記充電モードを前記第2系統モードに設定する一方、前記電源SOCが前記電源閾値以上である状況下において前記対象SOCが前記電源対象閾値以上である場合には前記充電モードを前記電源モードに設定するとよい。 With respect to the power system, the control unit sets the charging mode to the second charging mode when the target SOC is lower than the predetermined power target threshold in a situation where the power SOC is equal to or higher than the predetermined power threshold. On the other hand, when the target SOC is equal to or higher than the power target threshold in a situation where the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value, the charging mode may be set to the power supply mode.
かかる構成によれば、対象SOCが低くなると充電に適した電力が大きくなり易いことに対応させて、電源SOCが電源閾値以上であり且つ対象SOCが電源対象閾値よりも低い場合には充電モードが第2系統モードに設定される。これにより、系統電源及び電源用蓄電装置の双方を用いて対象蓄電装置を充電することができるため、大電力に対応できる。 According to this configuration, the charging mode is set when the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value and the target SOC is lower than the power supply target threshold value, in response to the fact that the power suitable for charging tends to increase when the target SOC becomes low. It is set to the second system mode. As a result, the target power storage device can be charged using both the system power supply and the power storage device, so that a large amount of electric power can be supported.
一方、対象SOCが高くなると充電に適した電力が小さくなり易いことに対応させて、電源SOCが電源閾値以上であり且つ対象SOCが電源対象閾値以上である場合には充電モードが電源モードに設定される。これにより、電源用蓄電装置のみを用いて充電に適した電力を供給することができる。 On the other hand, in response to the fact that the power suitable for charging tends to decrease as the target SOC increases, the charging mode is set to the power mode when the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value and the target SOC is equal to or higher than the power supply target threshold value. Will be done. As a result, it is possible to supply power suitable for charging using only the power storage device.
また、充電モードを第2系統モード又は電源モードに設定する条件として、電源SOCが電源閾値以上であることが含まれている。これにより、電源用蓄電装置の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置の放電が行われることに起因する不都合、例えば十分な電力供給を行うことができなったり、電源用蓄電装置が劣化したりすることを抑制できる。 Further, as a condition for setting the charging mode to the second system mode or the power supply mode, it is included that the power supply SOC is equal to or higher than the power supply threshold value. As a result, inconveniences caused by the discharge of the power storage device even though the power storage amount is small, for example, sufficient power cannot be supplied or the power power storage device deteriorates. It is possible to suppress the operation.
上記電力システムについて、前記対象蓄電装置の充電に適した電力は、前記対象SOCが予め定められた第1対象値以下である場合には第1電力であり、前記対象SOCが前記第1対象値よりも高い第2対象値以上である場合には第2電力であり、前記第1対象値から前記第2対象値に向かうに従って低下するものであり、前記電源用蓄電装置が出力可能な最大電力である電源最大電力は、前記第1電力よりも高く且つ前記第2電力よりも低く、前記電源対象閾値は、前記対象蓄電装置の充電に適した電力が前記電源最大電力となる前記対象SOCであるとよい。 With respect to the power system, the power suitable for charging the target power storage device is the first power when the target SOC is equal to or less than a predetermined first target value, and the target SOC is the first target value. When it is higher than the second target value, it is the second power, which decreases from the first target value toward the second target value, and is the maximum power that can be output by the power storage device. The maximum power source power is higher than the first power source and lower than the second power source, and the power source target threshold is the target SOC in which the power suitable for charging the target power storage device is the power source maximum power. It would be nice to have it.
かかる構成によれば、対象蓄電装置の充電に適した電力が電源最大電力となるまでは充電モードが第2系統モードとなり、対象蓄電装置の充電に適した電力が電源最大電力よりも小さくなると、充電モードが第2系統モードから電源モードに切り替わる。これにより、電源最大電力が第1電力と第2電力との間に設定されている状況下において、電源用蓄電装置を優先して使用しつつ、対象蓄電装置の充電を好適に行うことができる。 According to this configuration, the charging mode is the second system mode until the power suitable for charging the target power storage device becomes the maximum power supply, and when the power suitable for charging the target power storage device becomes smaller than the maximum power supply power. The charging mode switches from the second system mode to the power mode. As a result, in a situation where the maximum power source power is set between the first power source and the second power source, it is possible to suitably charge the target power storage device while preferentially using the power storage device. ..
上記電力システムについて、前記充電装置は、第1の1次側巻線、及び、前記電源用蓄電装置が接続される第1中間タップを有する第1の2次側巻線を備えた第1トランスと、前記第1の1次側巻線と直列に接続された第2の1次側巻線、及び、前記対象蓄電装置が接続される第2中間タップを有する第2の2次側巻線を備えた第2トランスと、前記系統電源と接続されるとともに前記第1の1次側巻線及び前記第1の2次側巻線の直列接続体に接続された電力変換回路であって、1次側スイッチング素子を有する1次側回路と、前記電源用蓄電装置に接続される電力変換回路であって、前記第1中間タップと前記電源用蓄電装置との間に設けられる第1の2次側コイルと、前記第1の2次側巻線に接続された第1の2次側スイッチング素子とを有する第1の2次側回路と、前記第1の2次側回路と前記対象蓄電装置との間に設けられる電力変換回路であって、前記第2中間タップと前記対象蓄電装置との間に設けられる第2の2次側コイルと、前記第2の2次側巻線に接続された第2の2次側スイッチング素子と、を有する第2の2次側回路と、前記第1の2次側回路及び前記第2の2次側回路の間に設けられた中間コンデンサと、を備え、前記制御部は、前記1次側スイッチング素子、前記第1の2次側スイッチング素子、及び前記第2の2次側スイッチング素子を制御することにより前記充電モードを制御するとよい。 For the power system, the charging device is a first transformer comprising a first primary winding and a first secondary winding having a first intermediate tap to which the power storage device is connected. And a second primary winding connected in series with the first primary winding, and a second secondary winding having a second intermediate tap to which the target power storage device is connected. A power conversion circuit connected to the system power supply and connected to a series connection of the first primary winding and the first secondary winding. A primary side circuit having a primary side switching element and a power conversion circuit connected to the power storage device, the first two provided between the first intermediate tap and the power storage device. A first secondary circuit having a secondary coil and a first secondary switching element connected to the first secondary winding, the first secondary circuit, and the target power storage. A power conversion circuit provided between the device and a second secondary coil provided between the second intermediate tap and the target power storage device, and connected to the second secondary winding. A second secondary circuit having a second secondary switching element, and an intermediate capacitor provided between the first secondary circuit and the second secondary circuit. The control unit may control the charging mode by controlling the primary side switching element, the first secondary side switching element, and the second secondary side switching element.
かかる構成によれば、1次側スイッチング素子、第1の2次側スイッチング素子、第2の2次側スイッチング素子を制御することにより、充電モードを制御しつつ対象蓄電装置の充電を行うことができる。 According to such a configuration, by controlling the primary side switching element, the first secondary side switching element, and the second secondary side switching element, it is possible to charge the target power storage device while controlling the charging mode. can.
上記電力システムについて、前記充電装置は、前記系統電源から出力される系統電力を直流電力に変換するAC/DC変換回路と、前記電源用蓄電装置に接続される電力変換回路であって、第1変換スイッチング素子を有する第1変換回路と、前記AC/DC変換回路及び前記第1変換回路の双方に接続された電力変換回路であって、第2変換スイッチング素子を有する第2変換回路と、前記AC/DC変換回路と前記第2変換回路との間に設けられ、前記第1変換回路に接続された中間コンデンサと、を備え、前記第2変換回路によって変換された直流電力を前記対象蓄電装置に出力するものであり、前記制御部は、前記AC/DC変換回路、前記第1変換スイッチング素子及び前記第2変換スイッチング素子を制御することにより前記充電モードを制御するとよい。 Regarding the power system, the charging device is an AC / DC conversion circuit that converts system power output from the system power supply into DC power, and a power conversion circuit connected to the power storage device. A first conversion circuit having a conversion switching element, a power conversion circuit connected to both the AC / DC conversion circuit and the first conversion circuit, the second conversion circuit having a second conversion switching element, and the above. An intermediate capacitor provided between the AC / DC conversion circuit and the second conversion circuit and connected to the first conversion circuit is provided, and the DC power converted by the second conversion circuit is used as the target power storage device. The control unit may control the charging mode by controlling the AC / DC conversion circuit, the first conversion switching element, and the second conversion switching element.
かかる構成によれば、AC/DC変換回路、第1変換回路の第1変換スイッチング素子及び第2変換回路の第2変換スイッチング素子を制御することによって、充電モードを制御しつつ対象蓄電装置を充電できる。 According to this configuration, the target power storage device is charged while controlling the charging mode by controlling the AC / DC conversion circuit, the first conversion switching element of the first conversion circuit, and the second conversion switching element of the second conversion circuit. can.
上記目的を達成する充電装置は、系統電源及び電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて対象蓄電装置を充電するのに用いられ、前記対象蓄電装置を充電する充電モードとして、前記系統電源を用いる第1系統モードと、前記系統電源及び前記電源用蓄電装置の双方を用いる第2系統モードと、前記電源用蓄電装置を用いる電源モードと、を有するものであって、前記対象蓄電装置のSOCである対象SOC、及び、前記電源用蓄電装置のSOCである電源SOCに基づいて、前記充電モードを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記対象蓄電装置の充電中、前記対象SOCの変化に応じて前記充電モードを切り替えることを特徴とする。 The charging device that achieves the above object is used to charge the target power storage device using at least one of the system power supply and the power storage device, and the system power supply is used as the charging mode for charging the target power storage device. It has one system mode, a second system mode using both the system power supply and the power storage device, and a power supply mode using the power power storage device, and is the SOC of the target power storage device. A control unit that controls the charging mode based on the target SOC and the power supply SOC that is the SOC of the power storage device is provided, and the control unit changes the target SOC during charging of the target power storage device. The charging mode is switched accordingly.
かかる構成によれば、対象蓄電装置を充電する充電モードとして、第1系統モード、第2系統モード及び電源モードがあるため、系統電源又は電源用蓄電装置のいずれか一方を用いて対象蓄電装置を充電したり、系統電源及び電源用蓄電装置の双方を用いて対象蓄電装置を充電したりすることができる。また、対象SOC及び電源SOCに基づいて充電モードを制御することにより、状況に応じた適切な充電モードを選択することができる。 According to this configuration, there are a first system mode, a second system mode, and a power supply mode as charging modes for charging the target power storage device. Therefore, the target power storage device is used by using either the system power supply or the power storage device. It can be charged or the target power storage device can be charged using both the system power supply and the power storage device. Further, by controlling the charging mode based on the target SOC and the power supply SOC, it is possible to select an appropriate charging mode according to the situation.
特に、対象蓄電装置の充電中、対象SOCは変化する。対象SOCが変化すると、対象蓄電装置の充電に適した電力も変化する。この点、本構成によれば、対象蓄電装置の充電中、対象SOCの変化に応じて充電モードが切り替わるため、対象SOCの変化に伴って対象蓄電装置の充電に適した電力が変化した場合であっても、当該充電に適した電力に対して充電モードを追従させることができる。したがって、対象蓄電装置の充電を好適に行うことができる。 In particular, the target SOC changes during charging of the target power storage device. When the target SOC changes, the power suitable for charging the target power storage device also changes. In this regard, according to this configuration, the charging mode is switched according to the change of the target SOC while the target power storage device is being charged. Therefore, when the power suitable for charging the target power storage device changes with the change of the target SOC. Even if there is, the charging mode can be made to follow the electric power suitable for the charging. Therefore, the target power storage device can be suitably charged.
この発明によれば、系統電源及び電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて対象蓄電装置を好適に充電することができる。 According to the present invention, the target power storage device can be suitably charged by using at least one of the system power supply and the power storage device.
(第1実施形態)
以下、電力システム及び充電装置の第1実施形態について説明する。本実施形態では、充電装置は、工場や商業施設などに設置されている。すなわち、本実施形態の電力システムは、家庭用ではなく商業用または産業用である。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the electric power system and the charging device will be described. In this embodiment, the charging device is installed in a factory, a commercial facility, or the like. That is, the power system of this embodiment is not for home use but for commercial or industrial use.
図1及び図2に示すように、本実施形態の電力システム10は、車両20に設けられた対象蓄電装置としての車両用蓄電装置21を充電するものであり、系統電源11とは異なる電源用蓄電装置12と、充電装置30と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
系統電源11は、例えば3相の系統電力Paを出力するものである。系統電源11が供給可能な系統電力Paの最大値である系統最大電力Pamaxは、電力会社との契約内容又は他の電力システムの電力使用状況等に応じて変動する。
The
電源用蓄電装置12は、例えば二次電池や電気二重層キャパシタなどである。電源用蓄電装置12の電圧である電源電圧Vpは、電源用蓄電装置12のSOC(充電状態)に応じて変動する。一例としては、電源電圧Vpは、電源用蓄電装置12のSOCが高くなるに従って高くなる。詳細には、電源電圧Vpは、最小電源電圧Vpminから最大電源電圧Vpmaxまでの範囲内に亘って変動する。
The
車両20は、対象蓄電装置としての車両用蓄電装置21の他に、車両用蓄電装置21の制御を行う車両ECU22と、を備えている。
車両用蓄電装置21は、例えば二次電池や電気二重層キャパシタなどである。本実施形態では、充電電圧Vrの直流電力が車両用蓄電装置21に入力されることにより、車両用蓄電装置21の充電が行われる。このため、充電電圧Vrは、車両用蓄電装置21の電圧であり、車両用蓄電装置21が充電するのに必要な要求電圧といえる。また、充電電圧Vrは、負荷の要求電圧ともいえる。
The
The vehicle
車両用蓄電装置21の電圧である充電電圧Vrは、車両用蓄電装置21の種類やSOC(充電状態)に応じて変動する。例えば、車両用蓄電装置21がリチウムイオン電池である場合と鉛蓄電池である場合とで充電電圧Vrは異なる。また、一般的に、充電電圧Vrは、車両用蓄電装置21のSOCが高くなるに従って高くなる。
The charging voltage Vr, which is the voltage of the vehicle
ここで、本電力システム10において想定される充電電圧Vrの最小値を最小充電電圧Vrminといい、充電電圧Vrの最大値を最大充電電圧Vrmaxという。充電電圧Vrは、最小充電電圧Vrminから最大充電電圧Vrmaxまでの範囲内に亘って変動する。
Here, the minimum value of the charging voltage Vr assumed in the
本実施形態では、最小電源電圧Vpminは最小充電電圧Vrminよりも低く、最大電源電圧Vpmaxは最小充電電圧Vrminよりも高い。詳細には、Vpmin<Vrmin<Vpmax<Vrmaxとなっている。このため、両蓄電装置12,21のSOCに応じて、電源電圧Vpが充電電圧Vrよりも低くなる場合と、電源電圧Vpが充電電圧Vrよりも高くなる場合とがある。なお、電源用蓄電装置12及び車両用蓄電装置21の具体的な構成は任意である。
In the present embodiment, the minimum power supply voltage Vpmin is lower than the minimum charge voltage Vrmin, and the maximum power supply voltage Vpmax is higher than the minimum charge voltage Vrmin. Specifically, Vpmin <Vrmin <Vpmax <Vrmax. Therefore, depending on the SOCs of both
なお、最大充電電圧Vrmaxは、最大電源電圧Vpmaxよりも高く設定されている。これにより、本電力システム10に適用可能な車両用蓄電装置21の範囲を広げることができる。したがって、汎用性の向上を図ることができる。
The maximum charging voltage Vrmax is set higher than the maximum power supply voltage Vpmax. This makes it possible to expand the range of the vehicle
車両ECU22は、車両用蓄電装置21の充電に関する制御を行うものである。車両ECU22は、充電装置30と電気的に接続可能に構成されている。車両ECU22は、充電装置30と電気的に接続された場合には、充電装置30と通信を行うことにより、車両用蓄電装置21のSOCなどの必要な情報を送信する。
The
充電装置30は、車両20と電気的に接続するのに用いられる負荷接続部としてのコネクタ40を有している。コネクタ40が車両20に接続されることにより、充電装置30と、車両用蓄電装置21及び車両ECU22とが電気的に接続される。コネクタ40は、負荷と充電装置30とを接続するための接続部ともいえる。
The charging
図2に示すように、コネクタ40は、車両用蓄電装置21の正極端子に接続される正極負荷入力端子41と、車両用蓄電装置21の負極端子に接続される負極負荷入力端子42と、車両ECU22と接続される制御端子43と、を有している。
As shown in FIG. 2, the
充電装置30は、負極蓄電入力端子35と負極負荷入力端子42とを接続する負極配線44を有している。これにより、電源用蓄電装置12と車両用蓄電装置21との負極同士が電気的に接続される。
The charging
本実施形態では、説明の便宜上、コネクタ40の数は1つとする。ただし、これに限られず、充電装置30は、互いに並列に接続された複数のコネクタ40を有しており、複数の車両20と同時に接続可能となっている構成でもよい。この場合、充電装置30は、複数の車両20に対して同時に電力供給を行うことができる。
In this embodiment, the number of
以上のとおり、充電装置30は、系統電源11、電源用蓄電装置12及び車両20(詳細には車両用蓄電装置21)に接続可能に構成されている。そして、充電装置30は、系統電源11及び電源用蓄電装置12の少なくとも一方を用いて車両用蓄電装置21の充電を行うものである。充電装置30の詳細な構成については後述する。
As described above, the charging
充電装置30について以下に詳細に説明する。
図1に示すように、充電装置30は、フィルタ回路50と、第1トランス60と、第2トランス70と、1次側回路80と、第1の2次側回路としての昇圧回路90と、第2の2次側回路としての降圧回路100と、制御ECU120と、を備えている。
The charging
As shown in FIG. 1, the charging
フィルタ回路50は、系統入力端子31〜33から入力された系統電力Paに含まれるノイズを低減するものである。フィルタ回路50は、例えばフィルタインダクタ51とフィルタコンデンサ52とを有するLC回路である。ただし、これに限られず、フィルタ回路50の具体的な構成は任意である。
The
第1トランス60は、第1の1次側巻線61及び第1の2次側巻線62を有している。すなわち、第1トランス60は、所謂絶縁型である。
第1の2次側巻線62は、第1中間タップ62aを有している。第1中間タップ62aは電源用蓄電装置12に接続される。詳細には、第1中間タップ62aは、正極蓄電入力端子34に接続されている。これにより、第1中間タップ62aは、電源用蓄電装置12の正極端子に接続されることとなる。
The
The first secondary winding 62 has a first intermediate tap 62a. The first intermediate tap 62a is connected to the
第2トランス70は、第2の1次側巻線71及び第2の2次側巻線72を有している。すなわち、第2トランス70は、所謂絶縁型である。第1の1次側巻線61と第2の1次側巻線71とは直列に接続されている。
The
第2の2次側巻線72は、第2中間タップ72aを有している。第2中間タップ72aは車両20に接続される。詳細には、第2中間タップ72aは、コネクタ40に接続されており、より具体的には正極負荷入力端子41に接続されている。
The second secondary winding 72 has a second
1次側回路80は、系統入力端子31〜33と両トランス60,70との間に設けられている。1次側回路80は、フィルタ回路50を介して系統入力端子31〜33に接続されており、フィルタ回路50によってノイズが低減された系統電力Paが1次側回路80に入力される。1次側回路80は、両1次側巻線61,71の直列接続体に接続されている。
The
1次側回路80は、例えばマトリックスコンバータである。1次側回路80は、1次側コイル81u〜81wと、1次側スイッチング素子82ua〜82wbと、を備えている。1次側回路80は、1次側スイッチング素子82ua〜82wbが周期的にON/OFFすることにより、交流の電力変換を行う。
The
1次側コイル81u〜81wは、フィルタ回路50(詳細にはフィルタインダクタ51)を介して、系統入力端子31〜33に接続されている。
1次側スイッチング素子82ua〜82wbは、順方向及び逆方向の双方の電圧をON/OFFすることができる双方向スイッチング素子である。1次側スイッチング素子82ua〜82wbの具体的な構成は任意であるが、例えば互いに並列に接続された複数のIGBT又はMOSFET及びダイオードを有するとよい。
The
The primary side switching elements 82ua to 82wb are bidirectional switching elements capable of turning both forward and reverse voltages on and off. The specific configuration of the primary side switching elements 82ua to 82wb is arbitrary, but it is preferable to have, for example, a plurality of IGBTs or MOSFETs and diodes connected in parallel with each other.
1次側スイッチング素子82ua〜82wbは、1次側上アームスイッチング素子82ua,82va,82waと、1次側接続線83u,83v,83wによって1次側上アームスイッチング素子82ua,82va,82waと直列に接続された1次側下アームスイッチング素子82ub,82vb,82wbとによって構成されている。
The primary side switching elements 82ua to 82wb are connected in series with the primary side upper arm switching elements 82ua, 82va, 82wa by the primary side upper arm switching elements 82ua, 82va, 82wa and the primary
1次側上アームスイッチング素子82ua,82va,82waと1次側下アームスイッチング素子82ub,82vb,82wbとの直列接続体は、互いに並列に接続されているとともに両1次側巻線61,71の直列接続体に対して並列に接続されている。1次側コイル81u,81v,81wは1次側接続線83u,83v,83wに接続されている。
The series connection body of the primary side upper arm switching elements 82ua, 82va, 82wa and the primary side lower arm switching elements 82ub, 82vb, 82wb are connected in parallel with each other and of both primary side windings 61, 71. It is connected in parallel to the series connector. The
昇圧回路90は、例えば電源用蓄電装置12から出力される電力を昇圧するものである。昇圧回路90は、第1の2次側巻線62の中間タップである第1中間タップ62aと電源用蓄電装置12との間に設けられた第1の2次側コイルとしての昇圧コイル91と、第1の2次側巻線62に接続された第1の2次側スイッチング素子としての昇圧スイッチング素子92〜95と、を備えている。
The
昇圧コイル91は、第1中間タップ62aと正極蓄電入力端子34とを接続する配線上に設けられている。
昇圧スイッチング素子92〜95は、例えばn型のMOSFETやIGBTである。ただし、これに限られず、昇圧スイッチング素子92〜95の具体的な構成は任意である。
The
The step-up
昇圧スイッチング素子92〜95は、例えば昇圧上アームスイッチング素子92,94と、昇圧接続線96,97を介して昇圧上アームスイッチング素子92,94と直列に接続された昇圧下アームスイッチング素子93,95とによって構成されている。
The step-up
第1の2次側巻線62の一端は第1昇圧接続線96に接続されており、第1の2次側巻線62の他端は第2昇圧接続線97に接続されている。これにより、昇圧スイッチング素子92〜95が第1の2次側巻線62に接続されることとなる。
One end of the first secondary winding 62 is connected to the first
昇圧回路90は、両第1昇圧スイッチング素子92,93の直列接続体と、両第2昇圧スイッチング素子94,95の直列接続体とを並列に接続する第1昇圧配線98及び第2昇圧配線99を有している。第1昇圧配線98は、両昇圧上アームスイッチング素子92,94を接続し、第2昇圧配線99は、両昇圧下アームスイッチング素子93,95を接続している。第2昇圧配線99は負極配線44に接続されている。
The
降圧回路100は、例えば昇圧回路90から出力される直流電力を降圧させるものである。降圧回路100は、第2の2次側巻線72の中間タップである第2中間タップ72aと車両用蓄電装置21との間に設けられた第2の2次側コイルとしての降圧コイル101と、第2の2次側巻線72に接続された第2の2次側スイッチング素子としての降圧スイッチング素子102〜105と、を備えている。
The step-down
降圧コイル101は、第2中間タップ72aと正極負荷入力端子41とを接続する配線上に設けられている。
降圧スイッチング素子102〜105は、例えばn型のMOSFETやIGBTである。ただし、これに限られず、降圧スイッチング素子102〜105の具体的な構成は任意である。
The step-down
The step-down
降圧スイッチング素子102〜105は、例えば降圧上アームスイッチング素子102,104と、降圧接続線106,107を介して降圧上アームスイッチング素子102,104と直列に接続された降圧下アームスイッチング素子103,105とによって構成されている。
The step-down
第2の2次側巻線72の一端は第1降圧接続線106に接続されており、第2の2次側巻線72の他端は第2降圧接続線107に接続されている。これにより、降圧スイッチング素子102〜105が第2の2次側巻線72に接続されることとなる。
One end of the second secondary winding 72 is connected to the first step-down connection line 106, and the other end of the second secondary winding 72 is connected to the second step-
降圧回路100は、両第1降圧スイッチング素子102,103の直列接続体と、両第2降圧スイッチング素子104,105の直列接続体とを並列に接続する第1降圧配線108及び第2降圧配線109を有している。第1降圧配線108は、両降圧上アームスイッチング素子102,104を接続し、第2降圧配線109は、両降圧下アームスイッチング素子103,105を接続している。
The step-down
昇圧回路90と降圧回路100とは接続されている。詳細には、第1降圧配線108と第1昇圧配線98とが接続されており、第2降圧配線109と第2昇圧配線99とが接続されている。これにより、昇圧回路90から出力された電力は降圧回路100に入力され、当該降圧回路100によって電圧値を下げる変換が行われる。
The step-up
充電装置30は、昇圧回路90と降圧回路100との間に設けられた中間コンデンサ110を備えている。中間コンデンサ110の一端は、第1昇圧配線98及び第1降圧配線108に接続されており、中間コンデンサ110の他端は、第2昇圧配線99及び第2降圧配線109に接続されている。
The charging
かかる構成においては、昇圧スイッチング素子92〜95は、中間コンデンサ110を介して降圧回路100(詳細には降圧スイッチング素子102〜105)に接続されているとも言える。また、降圧スイッチング素子102〜105は、中間コンデンサ110を介して昇圧回路90(詳細には昇圧スイッチング素子92〜95)に接続されているとも言える。
In such a configuration, it can be said that the step-up
制御ECU120は、1次側回路80、昇圧回路90、及び降圧回路100を制御するものである。制御ECU120は、1次側スイッチング素子82ua〜82wb、昇圧スイッチング素子92〜95、及び降圧スイッチング素子102〜105を制御することにより、系統電源11及び電源用蓄電装置12の少なくとも一方を用いて車両用蓄電装置21の充電を行うように構成されている。
The
制御ECU120の具体的なハードウェア構成は任意である。例えば、制御ECU120は、スイッチング制御を行うための専用のハードェア回路を有する構成でもよいし、スイッチング制御を行うための制御プログラムや必要な情報が記憶されたメモリと、制御プログラムに基づいてスイッチング制御を行うCPUとを有する構成でもよい。
The specific hardware configuration of the
充電装置30は、電源電圧Vpを検出する電源電圧センサ121と、充電電圧Vrを検出する充電電圧センサ122と、を備えている。電源電圧センサ121は、両蓄電入力端子34,35間の電圧を検出することにより電源電圧Vpを検出し、その検出結果を制御ECU120に出力する。充電電圧センサ122は、両負荷入力端子41,42間の電圧を検出することにより充電電圧Vrを検出し、その検出結果を制御ECU120に出力する。これにより、制御ECU120は、電源電圧Vp及び充電電圧Vrを把握できる。
The charging
また、制御ECU120は、制御端子43を介して車両ECU22と接続されており、車両ECU22と通信を行うことができる。例えば、車両ECU22は、制御ECU120に対して要求電力を通知する。制御ECU120は、要求電力と同一の電力又は要求電力に近い電力を供給するように1次側回路80、昇圧回路90及び降圧回路100を制御する。
Further, the
制御ECU120によるスイッチング制御について以下に詳細に説明する。
本実施形態の充電装置30は、車両用蓄電装置21の充電を行う充電モードとして、少なくとも系統電源11を用いて車両用蓄電装置21の充電を行う系統モードと、電源用蓄電装置12を用いて車両用蓄電装置21の充電を行う電源モードと、を有している。系統モードは、系統電源11を用いる第1系統モードと、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いる第2系統モードと、を含む。制御ECU120は、1次側スイッチング素子82ua〜82wb、昇圧スイッチング素子92〜95及び降圧スイッチング素子102〜105を制御することにより充電モードを制御する。
The switching control by the
The charging
詳細には、制御ECU120は、系統モードでは、1次側スイッチング素子82ua〜82wb、昇圧スイッチング素子92〜95、降圧スイッチング素子102〜105を周期的にON/OFFさせることにより、系統電源11、又は、系統電源11及び電源用蓄電装置12を用いて車両用蓄電装置21の充電を行う。
Specifically, in the system mode, the
詳細には、制御ECU120は、系統電力Paの電力変換が行われるように1次側スイッチング素子82ua〜82wbを周期的にON/OFFさせる。
そして、制御ECU120は、第1トランス60から出力される交流電力が直流電力に変換され、且つ、中間コンデンサ110に入力される中間電圧Vmが電源電圧Vp及び充電電圧Vrよりも高い値となるように昇圧スイッチング素子92〜95を周期的にON/OFFさせる。
Specifically, the
Then, in the
中間電圧Vmは、最大電源電圧Vpmaxよりも高い電圧に設定されている。また、本実施形態の中間電圧Vmは、充電電圧Vrよりも高い電圧であり、詳細には最大充電電圧Vrmaxよりも高く設定されている。制御ECU120は、中間電圧Vmと電源電圧Vpとの電圧比に対応させて昇圧スイッチング素子92〜95のデューティ比を制御する。
The intermediate voltage Vm is set to a voltage higher than the maximum power supply voltage Vpmax. Further, the intermediate voltage Vm of the present embodiment is a voltage higher than the charging voltage Vr, and is specifically set higher than the maximum charging voltage Vrmax. The
制御ECU120は、中間電圧Vmの直流電力が、充電電圧Vrの直流電力に変換されるように降圧スイッチング素子102〜105を周期的にON/OFFさせる。すなわち、制御ECU120は、系統モード時では、中間電圧Vmが電源電圧Vp及び充電電圧Vrよりも高くなるように昇圧回路90を制御し、中間電圧Vmの直流電力が充電電圧Vrの直流電力となるように降圧回路100を制御する。
The
なお、昇圧スイッチング素子92〜95及び降圧スイッチング素子102〜105のスイッチング態様については任意であるが、例えば、制御ECU120は、昇圧スイッチング素子92〜95のスイッチングパターンを第1パターンと第2パターンとに交互に切り替える。第1パターンは、第1昇圧上アームスイッチング素子92及び第2昇圧下アームスイッチング素子95がON状態であり且つ第1昇圧下アームスイッチング素子93及び第2昇圧上アームスイッチング素子94がOFF状態であるスイッチングパターンである。第2パターンは、第1昇圧上アームスイッチング素子92及び第2昇圧下アームスイッチング素子95がOFF状態であり且つ第1昇圧下アームスイッチング素子93及び第2昇圧上アームスイッチング素子94がON状態であるスイッチングパターンである。
The switching modes of the step-up
ここで、降圧回路100から車両用蓄電装置21に向けて流れる電流は、降圧スイッチング素子102〜105のデューティ比に応じて変化する。このため、制御ECU120は、降圧スイッチング素子102〜105のデューティ比を制御することにより、車両用蓄電装置21を充電する電力を制御することができる。
Here, the current flowing from the step-down
また、系統電源11から降圧回路100に入力される電力が、降圧回路100から出力される電力よりも小さい場合、不足分を補うように電源用蓄電装置12の電力が昇圧回路90を介して降圧回路100に入力される。一方、系統電源11から降圧回路100に入力される電力が、降圧回路100から出力される電力以上である場合には、電源用蓄電装置12の電力は降圧回路100に入力されない。そして、系統電源11から昇圧回路90を介して降圧回路100に入力される電力は、1次側スイッチング素子82ua〜82wbのデューティ比に応じて変化する。したがって、降圧回路100から出力される電力に対応させて、1次側スイッチング素子82ua〜82wbのデューティ比を制御することにより、充電モードを第1系統モードと第2系統モードとに切り替えることができる。
Further, when the power input from the
かかる構成によれば、充電装置30に入力された系統電力Paは、1次側回路80及び第1トランス60によって昇圧されて昇圧回路90に入力される。そして、昇圧回路90に入力された電力は、昇圧回路90及び中間コンデンサ110によって整流されるとともに降圧される。また、必要に応じて、電源用蓄電装置12の電力が中間電圧Vmの直流電力に昇圧されて中間コンデンサ110に入力される。これにより、中間コンデンサ110には、中間電圧Vmの直流電力が入力される。この場合、中間コンデンサ110によって昇圧回路90から出力される直流電力が安定化しているともいえる。
According to such a configuration, the system power Pa input to the charging
そして、中間コンデンサ110によって電圧が安定化された中間電圧Vmの直流電力は、降圧回路100に入力され、降圧回路100によって充電電圧Vrに降圧されて車両用蓄電装置21に入力される。これにより、少なくとも系統電源11を用いた車両用蓄電装置21への電力供給、すなわち車両用蓄電装置21の充電が行われる。
Then, the DC power of the intermediate voltage Vm whose voltage is stabilized by the
なお、1次側回路80は、1次側スイッチング素子82ua〜82wbが周期的にON/OFFすることにより、系統電力Pa(換言すれば系統電源11から降圧回路100に入力される電力)を調整するように構成されているともいえる。
The
次に電源モードについて説明する。
制御ECU120は、電源モードでは、昇圧スイッチング素子92〜95及び降圧スイッチング素子102〜105の双方を周期的にON/OFFさせることにより、電源用蓄電装置12を用いて充電を行う。
Next, the power mode will be described.
In the power supply mode, the
詳細には、制御ECU120は、中間電圧Vmが電源電圧Vp及び充電電圧Vrよりも高くなるように昇圧回路90(詳細には昇圧スイッチング素子92〜95)を制御する。すなわち、制御ECU120は、昇圧回路90を用いて電源電圧Vpの直流電力を中間電圧Vmの直流電力への昇圧変換を行う。なお、中間電圧Vmの制御は、昇圧スイッチング素子92〜95のデューティ比を制御することによって実現される。
Specifically, the
そして、制御ECU120は、中間電圧Vmの直流電力が充電電圧Vrの直流電力に変換され、且つ、必要な電力(電源目標電力Pbt)が車両用蓄電装置21に入力されるように降圧回路100(詳細には降圧スイッチング素子102〜105のデューティ比)を制御する。
Then, the
一方、制御ECU120は、電源モードでは1次側スイッチング素子82ua〜82wbについては周期的にON/OFFさせることなく、常時OFF状態とする。つまり、制御ECU120は、充電モードが電源モードである場合には系統電力Paが両トランス60,70に向けて伝送されないように1次側スイッチング素子82ua〜82wbをOFF状態にしているといえる。
On the other hand, in the power supply mode, the
ここで、本実施形態では、車両20がコネクタ40に接続された場合、制御ECU120は、車両用蓄電装置21を充電する充電制御処理を実行する。制御ECU120は、充電制御処理では、車両用蓄電装置21のSOCである対象SOCXaと、電源用蓄電装置12のSOCである電源SOCXbとに基づいて充電モードを制御する。
Here, in the present embodiment, when the
以下、充電制御処理について図2を用いて説明する。
図2に示すように、制御ECU120は、まずステップS101にて、現段階において車両用蓄電装置21の充電に適した電力である要求電力Prqを把握する。
Hereinafter, the charge control process will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the
ここで、図3に示すように、要求電力Prqは、対象SOCXaに応じて変動する。詳細には、要求電力Prqは、対象SOCXaが第1対象値Xa1以下である場合には一定値の第1電力Prq1であり、対象SOCXaが第1対象値Xa1よりも大きくなると徐々に低下する。そして、要求電力Prqは、第2対象値Xa2以上である場合には再度一定値の第2電力Prq2となる。第2電力Prq2は、第1電力Prq1よりも小さい。 Here, as shown in FIG. 3, the required power Prq fluctuates according to the target SOCXa. Specifically, the required power Prq is a constant value of the first power Prq1 when the target SOCXa is equal to or less than the first target value Xa1, and gradually decreases when the target SOCXa becomes larger than the first target value Xa1. Then, when the required power Prq is equal to or higher than the second target value Xa2, the required power Prq becomes the second power Prq2 having a constant value again. The second power Prq2 is smaller than the first power Prq1.
つまり、車両用蓄電装置21の充電に適した電力は、対象SOCXaが第1対象値Xa1以下である場合には第1電力Prq1であり、対象SOCXaが第2対象値Xa2以上である場合には第2電力Prq2であり、第1対象値Xa1から第2対象値Xa2に向かうに従って低下している。
That is, the electric power suitable for charging the vehicle
本実施形態では、図3に示すように、系統最大電力Pamax及び電源用蓄電装置12が出力可能な最大電力である電源最大電力Pbmaxは、第1電力Prq1と第2電力Prq2との間に設定されている。つまり、系統最大電力Pamax及び電源最大電力Pbmaxは、第2電力Prq2よりも大きく且つ第1電力Prq1よりも小さい。電源最大電力Pbmaxは、電源用蓄電装置12の仕様や規格などによって決められている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the system maximum power Pamax and the power supply maximum power Pbmax, which is the maximum power that can be output by the
ここで、対象SOCXaのうち要求電力Prqが系統最大電力PamaxとなるSOCを系統対象閾値Xat1という。本実施形態では、系統最大電力Pamaxは状況に応じて変動するため、系統対象閾値Xat1は変動し得る。 Here, among the target SOCXa, the SOC in which the required power Prq is the system maximum power Pamax is referred to as the system target threshold value Xat1. In the present embodiment, since the system maximum power Pamax fluctuates depending on the situation, the system target threshold value Xat1 may fluctuate.
また、対象SOCXaのうち要求電力Prqが電源最大電力PbmaxとなるSOCを電源対象閾値Xat2という。系統最大電力Pamaxと電源最大電力Pbmaxとの大小関係は任意である。また、系統最大電力Pamaxと電源最大電力Pbmaxとは同一であってもよい。 Further, among the target SOCXa, the SOC in which the required power Prq is the maximum power power Pbmax is referred to as the power supply target threshold value Xat2. The magnitude relationship between the system maximum power Pamax and the power supply maximum power Pbmax is arbitrary. Further, the system maximum power Pamax and the power supply maximum power Pbmax may be the same.
制御ECU120は、ステップS101では、現在の対象SOCXaを把握し、その把握結果から現在の対象SOCXaに対応する要求電力Prqを把握する。
対象SOCXaを把握する具体的な構成は任意であるが、例えば制御ECU120は、充電電圧センサ122によって検出される充電電圧Vrに基づいて対象SOCXaを推定する構成でもよいし、車両ECU22との通信によって対象SOCXaを取得する構成でもよい。
In step S101, the
The specific configuration for grasping the target SOCXa is arbitrary, but for example, the
また、対象SOCXaから要求電力Prqを把握する構成は任意であるが、例えば制御ECU120は、対象SOCXaと要求電力Prqとが対応付けられたマップデータを有し、当該マップデータを参照することにより、対象SOCXaに対応する要求電力Prqを把握してもよい。
Further, the configuration for grasping the required power Prq from the target SOCXa is arbitrary, but for example, the
図2に示すように、制御ECU120は、ステップS101の実行後は、ステップS102に進み、今回把握された要求電力Prqが、供給可能電力Pmax以下であるか否かを判定する。
As shown in FIG. 2, the
供給可能電力Pmaxとは、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いて供給できる最大の電力である。詳細には、供給可能電力Pmaxは、系統最大電力Pamaxと電源最大電力Pbmaxとを合わせた電力である。
The power that can be supplied, Pmax, is the maximum power that can be supplied by using both the
制御ECU120は、要求電力Prqが供給可能電力Pmax以下である場合には、ステップS103にて、目標電力Ptを要求電力Prqに設定してステップS105に進む。
When the required power Prq is equal to or less than the supplyable power Pmax, the
一方、制御ECU120は、要求電力Prqが供給可能電力Pmaxよりも大きい場合には、ステップS104にて、目標電力Ptを供給可能電力Pmaxに設定してステップS105に進む。
On the other hand, when the required power Prq is larger than the supplyable power Pmax, the
制御ECU120は、ステップS105では、目標電力Ptが系統最大電力Pamax以下であるか否かを判定する。
ここで、系統最大電力Pamaxとなる対象SOCXaが系統対象閾値Xat1である点、及び、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも高くなると要求電力Prq(換言すれば目標電力Pt)が小さくなる点に着目すれば、ステップS105の処理は、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1以上であるか否かの判定処理ともいえる。
In step S105, the
Here, pay attention to the point that the target SOCXa having the system maximum power Pamax is the system target threshold value Xat1 and the required power Prq (in other words, the target power Pt) becomes smaller when the target SOCXa becomes higher than the system target threshold value Xat1. Therefore, the process of step S105 can be said to be a process of determining whether or not the target SOCXa is equal to or higher than the system target threshold value Xat1.
制御ECU120は、目標電力Ptが系統最大電力Pamax以下である場合、換言すれば対象SOCXaが系統対象閾値Xat1以上である場合には、充電モードを第1系統モードに設定する。詳細には、制御ECU120は、ステップS106にて、系統電源11から出力される系統電力Paの目標値である系統目標電力Patを目標電力Ptに設定する。そして、制御ECU120は、ステップS107にて、電源用蓄電装置12から出力される電源電力Pbの目標値である電源目標電力Pbtを「0」に設定して、ステップS114に進む。
The
一方、目標電力Ptが系統最大電力Pamaxよりも大きい場合、換言すれば対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも低い場合、制御ECU120は、ステップS108及びステップS109にて、充電モードを第2系統モードに設定する処理を実行する。
On the other hand, when the target power Pt is larger than the system maximum power Pamax, in other words, when the target SOCXa is lower than the system target threshold value Xat1, the
詳細には、制御ECU120は、ステップS108にて、系統目標電力Patを系統最大電力Pamaxに設定する。そして、制御ECU120は、ステップS109にて、電源目標電力Pbtを、目標電力Ptから系統最大電力Pamaxを差し引いた値に設定する。
Specifically, the
その後、制御ECU120は、ステップS110に進み、電源用蓄電装置12の放電が可能か否かを判定する。詳細には、制御ECU120は、現在の電源用蓄電装置12のSOCである電源SOCXbを把握し、電源SOCXbが予め定められた電源閾値Xbt以上であるか否かを判定する。
After that, the
電源閾値Xbtは任意であり、例えば「0」を含む。また、電源閾値Xbtは、対象SOCXaに応じて変化する可変値であってもよい。例えば、対象SOCXaが低くなると電源用蓄電装置12からの放電量が大きくなり易いことに対応させて、電源閾値Xbtは、対象SOCXaが低くなるに従って高くなるように設定されていてもよい。
The power threshold value Xbt is arbitrary and includes, for example, "0". Further, the power supply threshold value Xbt may be a variable value that changes according to the target SOCXa. For example, the power supply threshold value Xbt may be set to increase as the target SOCXa decreases, in response to the fact that the amount of discharge from the
なお、制御ECU120は、ステップS110では、電源電圧Vpが予め定められた閾値電圧以上であるか否かを判定してもよい。この場合、閾値電圧は、電源閾値Xbtに対応した電圧に設定されているとよい。なお、電源SOCXbと電源電圧Vpとが対応している点に着目すれば、電源電圧Vpが閾値電圧以上であるか否かの判定と、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上であるか否かを判定とは等価である。
In step S110, the
電源SOCXbが電源閾値Xbt以上である場合、制御ECU120は、電源用蓄電装置12が放電可能であると判定し、充電モードを第2系統モードに維持したままステップS114に進む。
When the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt, the
一方、電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合、制御ECU120は、目標電力Ptを変更するとともに、充電モードを第2系統モードから第1系統モードに変更する。詳細には、制御ECU120は、ステップS111にて、目標電力Ptを系統目標電力Patに変更し、ステップS112にて、系統目標電力Patを系統最大電力Pamaxに設定する。そして、制御ECU120は、ステップS113にて、電源目標電力Pbtを「0」に設定して、ステップS114に進む。なお、本実施形態では、電源目標電力Pbtを「0」に設定することが充電モードを第1系統モードに設定することになる。
On the other hand, when the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, the
ステップS114では、制御ECU120は、目標電力Ptが車両用蓄電装置21に入力されるように、1次側スイッチング素子82ua〜82wb、昇圧スイッチング素子92〜95、降圧スイッチング素子102〜105のスイッチング制御を行う。
In step S114, the
詳細には、制御ECU120は、充電モードが第1系統モードである場合には、系統電源11から目標電力Ptが供給されるように1次側スイッチング素子82ua〜82wbのデューティ比を制御する。これにより、系統電力Paが目標電力Ptとなる。
Specifically, when the charging mode is the first system mode, the
そして、制御ECU120は、整流と電圧変換とが行われるように昇圧スイッチング素子92〜95のデューティ比を制御し、目標電力Ptが車両用蓄電装置21に入力されるように降圧スイッチング素子102〜105のデューティ比を制御する。
Then, the
また、制御ECU120は、充電モードが第2系統モードである場合には、系統電源11から系統目標電力Patが供給され且つ電源用蓄電装置12から電源目標電力Pbtが供給されて目標電力Ptの直流電力が車両用蓄電装置21に入力されるように各スイッチング素子82ua〜82wb,92〜95,102〜105を制御する。
Further, in the
詳細には、制御ECU120は、系統電源11から系統目標電力Patが供給されるように1次側スイッチング素子82ua〜82wbのデューティ比を制御する。これにより、系統電力Paが系統目標電力Patとなる。
Specifically, the
そして、制御ECU120は、整流と電圧変換とが行われるように昇圧スイッチング素子92〜95のデューティ比を制御し、目標電力Ptが車両用蓄電装置21に入力されるように降圧スイッチング素子102〜105のデューティ比を制御する。これにより、電源用蓄電装置12から出力される電源電力Pbが電源目標電力Pbtとなる。
Then, the
その後、制御ECU120は、ステップS115にて、充電終了条件が成立しているか否かを判定する。充電終了条件は、例えば対象SOCXaが100%となったことである。ただし、充電終了条件は任意であり、例えば予め定められた期間が経過したことや、充電装置30に対して充電終了操作が行われたことでもよい。
After that, the
制御ECU120は、充電終了条件が成立した場合には、ステップS116に進み、充電を停止させる処理を実行して、本充電制御処理を終了する。詳細には、制御ECU120は、各スイッチング素子82ua〜82wb,92〜95,102〜105の周期的なON/OFFを停止させる。
When the charging end condition is satisfied, the
一方、制御ECU120は、充電終了条件が成立していない場合には、ステップS101に戻る。これにより、制御ECU120は、再度現在の対象SOCXaに対応した要求電力Prqを把握し、充電モードを設定する。つまり、制御ECU120は、充電終了条件が成立するまで、繰り返し要求電力Prqを把握し、その把握結果に対応した充電モードを設定して、要求電力Prq又は系統最大電力Pamaxで車両用蓄電装置21の充電が行われるように制御している。
On the other hand, if the charging end condition is not satisfied, the
次に本実施形態の作用について図4に示す例を用いて説明する。図4は、目標電力Pt、系統目標電力Pat及び電源目標電力Pbtの時間変化の一例を示すグラフである。なお、図4の例では、電源用蓄電装置12は放電可能であるとし、充電開始タイミングを「0」とする。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the example shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing an example of time changes of the target power Pt, the system target power Pat, and the power supply target power Pbt. In the example of FIG. 4, it is assumed that the
充電開始タイミングにおける対象SOCXaが第1対象値Xa1以下である場合、目標電力Ptは第1電力Prq1に設定される。この場合、対象SOCXaは系統対象閾値Xat1よりも低いため、充電モードとして第2系統モードが設定される。そして、系統目標電力Patが系統最大電力Pamaxに設定されて系統電源11から系統最大電力Pamaxが供給されるとともに、第1電力Prq1と系統最大電力Pamaxとの差分が電源電力Pbとして電源用蓄電装置12から供給される。これにより、第1電力Prq1が車両用蓄電装置21に供給される。
When the target SOCXa at the charging start timing is equal to or less than the first target value Xa1, the target power Pt is set to the first power Prq1. In this case, since the target SOCXa is lower than the system target threshold value Xat1, the second system mode is set as the charging mode. Then, the system target power Pat is set to the system maximum power Pamax, the system maximum power Pamax is supplied from the
その後、車両用蓄電装置21の充電に伴い、対象SOCXaが高くなる。そして、対象SOCXaが第1対象値Xa1よりも高くなったt1のタイミングから、要求電力Prqが小さくなる。この場合、系統電力Paは系統最大電力Pamaxに維持されつつ、電源電力Pbが小さくなることにより、車両用蓄電装置21に入力される電力が小さくなる。つまり、本実施形態の制御ECU120は、第2系統モード時には、系統電力Paを系統最大電力Pamaxに維持しつつ、電源電力Pbを可変制御することにより、要求電力Prqの変化に追従する。
After that, the target SOCXa becomes higher as the vehicle
その後、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1となったt2のタイミングにて、充電モードが第2系統モードから第1系統モードに切り替わり、系統電源11のみを用いて車両用蓄電装置21の充電が行われる。そして、例えば対象SOCXaが100%となったt3のタイミングにて、車両用蓄電装置21の充電が終了する。
After that, at the timing of t2 when the target SOCXa becomes the system target threshold value Xat1, the charging mode is switched from the second system mode to the first system mode, and the vehicle
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1−1)電力システム10は、系統電源11及び電源用蓄電装置12の少なくとも一方を用いて対象蓄電装置としての車両用蓄電装置21を充電する。電力システム10は、車両用蓄電装置21を充電する充電モードとして、系統電源11を用いる第1系統モードと、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いる第2系統モードと、電源用蓄電装置12を用いる電源モードと、を有する充電装置30と、充電モードを制御する制御部としての制御ECU120と、を備えている。
According to the present embodiment described in detail above, the following effects are obtained.
(1-1) The
制御ECU120は、車両用蓄電装置21のSOCである対象SOCXaと、電源用蓄電装置12のSOCである電源SOCXbとに基づいて充電モードを制御するものであり、車両用蓄電装置21の充電中、対象SOCXaの変化に応じて充電モードを切り替える。
The
かかる構成によれば、車両用蓄電装置21を充電する充電モードとして、第1系統モード、第2系統モード及び電源モードがあるため、系統電源11又は電源用蓄電装置12のいずれか一方を用いて車両用蓄電装置21を充電したり、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いて車両用蓄電装置21を充電したりすることができる。また、対象SOCXa及び電源SOCXbに基づいて充電モードを制御することにより、状況に応じた適切な充電モードを選択することができる。
According to this configuration, since the charging mode for charging the vehicle
特に、車両用蓄電装置21の充電中、車両用蓄電装置21のSOCは変化する。車両用蓄電装置21のSOCが変化すると、車両用蓄電装置21の充電に適した電力も変化する。この点、本構成によれば、車両用蓄電装置21の充電中、車両用蓄電装置21のSOCの変化に応じて充電モードが切り替わるため、車両用蓄電装置21のSOCの変化に伴う車両用蓄電装置21の充電に適した電力の変化に充電モードを追従させることができる。したがって、車両用蓄電装置21の充電を好適に行うことができる。
In particular, the SOC of the vehicle
(1−2)制御ECU120は、対象SOCXaが予め定められた系統対象閾値Xat1よりも低く且つ電源SOCXbが予め定められた電源閾値Xbt以上である場合には充電モードを第2系統モードに設定する。一方、制御ECU120は、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1以上である場合には充電モードを第1系統モードに設定する。
(1-2) When the target SOCXa is lower than the predetermined system target threshold value Xat1 and the power supply SOCXb is equal to or higher than the predetermined power supply threshold value Xbt, the
かかる構成によれば、対象SOCXaが低くなると充電に適した電力が大きくなり易いことに対応させて、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも低く且つ電源SOCXbが電源閾値Xbt以上である場合には充電モードが第2系統モードに設定される。これにより、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いて車両用蓄電装置21を充電することができるため、大電力に対応できる。
According to this configuration, when the target SOCXa is low, the power suitable for charging tends to be large, and when the target SOCXa is lower than the system target threshold value Xat1 and the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt, charging is performed. The mode is set to the second system mode. As a result, the vehicle
また、充電モードを第2系統モードにする条件として、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上であることが含まれている。これにより、電源用蓄電装置12の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置12の放電が行われることに起因する不都合、例えば十分な電力供給を行うことができなったり、電源用蓄電装置12が劣化したりすることを抑制できる。
Further, as a condition for setting the charging mode to the second system mode, it is included that the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt. As a result, inconveniences caused by the discharge of the
一方、対象SOCXaが高くなると充電に適した電力が小さくなり易いことに対応させて、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1以上である場合には充電モードが第1系統モードに設定される。これにより、電源用蓄電装置12を使用することなく充電に適した電力を供給することができる。
On the other hand, when the target SOCXa is higher than the target SOCXa, the power suitable for charging tends to be smaller, and when the target SOCXa is equal to or higher than the system target threshold value Xat1, the charging mode is set to the first system mode. As a result, it is possible to supply electric power suitable for charging without using the
(1−3)制御ECU120は、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも低く且つ電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合には充電モードを第1系統モードに設定する。
(1-3) When the target SOCXa is lower than the system target threshold value Xat1 and the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, the
かかる構成によれば、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも低い場合であっても電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合には、電源用蓄電装置12を使用することなく、系統電源11のみを用いて車両用蓄電装置21の充電が行われる。これにより、電源用蓄電装置12の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置12の放電が行われることに起因する不都合を抑制しつつ、車両用蓄電装置21の充電を行うことができる。
According to this configuration, even if the target SOCXa is lower than the system target threshold value Xat1, if the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, only the
(1−4)車両用蓄電装置21の充電に適した電力は、対象SOCXaが予め定められた第1対象値Xa1以下である場合には第1電力Prq1であり、対象SOCXaが第1対象値Xa1よりも高い第2対象値Xa2以上である場合には第2電力Prq2である。そして、車両用蓄電装置21の充電に適した電力は、第1対象値Xa1から第2対象値Xa2に向かうに従って低下する。そして、系統電源11が出力可能な最大電力である系統最大電力Pamaxは、第1電力Prq1よりも高く且つ第2電力Prq2よりも低く、系統対象閾値Xat1は、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が系統最大電力Pamaxとなる対象SOCXaである。
(1-4) The electric power suitable for charging the vehicle
かかる構成によれば、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が系統最大電力Pamaxとなるまでは充電モードが第2系統モードとなり、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が系統最大電力Pamaxよりも小さくなると、充電モードが第2系統モードから第1系統モードに切り替わる。これにより、系統最大電力Pamaxが第1電力Prq1と第2電力Prq2との間に設定されている状況下において車両用蓄電装置21の充電を好適に行うことができる。
According to this configuration, the charging mode is the second system mode until the power suitable for charging the vehicle
(1−5)制御ECU120は、充電モードが第2系統モードである場合には、対象SOCXaの変化に応じて、系統電力Paを系統最大電力Pamaxに維持しつつ電源用蓄電装置12から出力される電源電力Pbを可変制御する。
(1-5) When the charging mode is the second system mode, the
かかる構成によれば、系統電力Paが系統最大電力Pamaxに維持されるため、電源電力Pbをなるべく小さくすることができる。これにより、電源用蓄電装置12の充放電を抑制でき、それを通じて電源用蓄電装置12の劣化を抑制できる。
According to such a configuration, since the system power Pa is maintained at the system maximum power Pamax, the power supply power Pb can be reduced as much as possible. As a result, charging / discharging of the
(1−6)電源閾値Xbtは、対象SOCXaが低くなるに従って高くなるように設定されている。
かかる構成によれば、対象SOCXaが低くなるほど、車両用蓄電装置21の充電に必要な電源用蓄電装置12の蓄電量が大きくなることに対応させて、電源閾値Xbtは、対象SOCXaが低くなるに従って高くなるように設定されている。これにより、第2系統モードの途中で、電源用蓄電装置12の蓄電量が枯渇するなどといった不都合を抑制できる。
(1-6) The power supply threshold value Xbt is set to increase as the target SOCXa decreases.
According to this configuration, the lower the target SOCXa, the larger the amount of electricity stored in the
(1−7)充電装置30は、第1の1次側巻線61及び第1の2次側巻線62を有する第1トランス60と、第2の1次側巻線71及び第2の2次側巻線72を有する第2トランス70と、を備えている。両1次側巻線61,71は直列に接続されている。第1の2次側巻線62は、電源用蓄電装置12が接続される第1中間タップ62aを有している。第2の2次側巻線72は、車両用蓄電装置21が接続される第2中間タップ72aを有している。
(1-7) The charging
充電装置30は、系統電源11に接続され且つ両1次側巻線61,71の直列接続体に接続される電力変換回路である1次側回路80と、第1の2次側回路としての昇圧回路90と、第2の2次側回路としての降圧回路100と、昇圧回路90と降圧回路100との間に設けられた中間コンデンサ110と、を備えている。1次側回路80は、1次側スイッチング素子82ua〜82wbを有している。昇圧回路90は、第1中間タップ62aと電源用蓄電装置12との間に設けられる第1の2次側コイルとしての昇圧コイル91と、第1の2次側巻線62に接続された第1の2次側スイッチング素子としての昇圧スイッチング素子92〜95と、を備えている。降圧回路100は、第2中間タップ72aと車両用蓄電装置21との間に設けられる第2の2次側コイルとしての降圧コイル101と、第2の2次側巻線72に接続された第2の2次側スイッチング素子としての降圧スイッチング素子102〜105と、を備えている。制御ECU120は、各スイッチング素子82ua〜82wb,92〜95,102〜105を制御することにより、充電モードを制御する。
The charging
かかる構成によれば、各スイッチング素子82ua〜82wb,92〜95,102〜105を制御することにより、充電モードを制御しつつ車両用蓄電装置21の充電を行うことができる。
According to such a configuration, by controlling each of the switching elements 82ua to 82wb, 92 to 95, 102 to 105, it is possible to charge the vehicle
(第2実施形態)
本実施形態では、充電制御処理が第1実施形態と異なっている。その異なる点について図5を用いて説明する。
(Second Embodiment)
In this embodiment, the charge control process is different from that in the first embodiment. The difference will be described with reference to FIG.
図5に示すように、制御ECU120は、ステップS103又はステップS104の処理の実行後は、ステップS201にて、車両用蓄電装置21が放電可能であるか否かを判定する。ステップS201の判定処理は、第1実施形態のステップS110の処理と同様である。
As shown in FIG. 5, after executing the process of step S103 or step S104, the
制御ECU120は、車両用蓄電装置21が放電できないと判定した場合、詳細には電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合には、充電モードを第1系統モードに設定する。詳細には、制御ECU120は、ステップS202に進み、目標電力Ptが系統最大電力Pamax以下であるか否かを判定する。
When the
目標電力Ptが系統最大電力Pamax以下である場合には、制御ECU120は、ステップS203にて、系統目標電力Patを目標電力Ptに設定し、ステップS206に進む。
When the target power Pt is equal to or less than the system maximum power Pamax, the
一方、目標電力Ptが系統最大電力Pamaxよりも大きい場合には、制御ECU120は、ステップS204に進み、目標電力Ptを系統最大電力Pamaxに変更する。そして、制御ECU120は、ステップS205にて系統目標電力Patを系統最大電力Pamaxに設定して、ステップS206に進む。
On the other hand, when the target power Pt is larger than the system maximum power Pamax, the
制御ECU120は、ステップS206では、電源目標電力Pbtを「0」に設定する。これにより、充電モードが第1系統モードに設定される。その後、制御ECU120は、ステップS114に進む。
In step S206, the
図5に示すように、電源用蓄電装置12が放電可能である場合、詳細には電源SOCXbが電源閾値Xbt以上である場合には、制御ECU120は、ステップS201を肯定判定し、ステップS207に進み、目標電力Ptが電源最大電力Pbmax以下であるか否かを判定する。
As shown in FIG. 5, when the
ここで、既に説明したとおり、対象SOCXaのうち要求電力Prqが電源最大電力Pbmaxとなる値を電源対象閾値Xat2という。この電源対象閾値Xat2と、対象SOCXaが電源対象閾値Xat2よりも高くなると要求電力Prq(換言すれば目標電力Pt)が低くなる点とに着目すれば、制御ECU120は、ステップS207では、対象SOCXaが電源対象閾値Xat2以上であるか否かを判定しているといえる。
Here, as already described, the value of the target SOCXa in which the required power Prq is the power supply maximum power Pbmax is referred to as the power supply target threshold value Xat2. Focusing on the power supply target threshold value Xat2 and the point that the required power Prq (in other words, the target power Pt) becomes lower when the target SOCXa becomes higher than the power supply target threshold value Xat2, the
制御ECU120は、目標電力Ptが電源最大電力Pbmax以下である場合、換言すれば対象SOCXaが電源対象閾値Xat2以上である場合には、充電モードを電源モードに設定する。詳細には、制御ECU120は、ステップS208にて、電源用蓄電装置12から出力される電源電力Pbの目標値である電源目標電力Pbtを目標電力Ptに設定する。そして、制御ECU120は、ステップS209にて、系統電源11から出力される系統電力Paの目標値である系統目標電力Patを「0」に設定して、ステップS209に進む。本実施形態では、系統目標電力Patを「0」に設定することが、充電モードを電源モードに設定することになる。
The
一方、目標電力Ptが電源最大電力Pbmaxよりも大きい場合、換言すれば対象SOCXaが電源対象閾値Xat2よりも低い場合、制御ECU120は、ステップS210及びステップS211にて、充電モードを第2系統モードに設定する処理を実行する。
On the other hand, when the target power Pt is larger than the power supply maximum power Pbmax, in other words, when the target SOCXa is lower than the power supply target threshold value Xat2, the
詳細には、制御ECU120は、ステップS210にて、電源目標電力Pbtを電源最大電力Pbmaxに設定する。そして、制御ECU120は、ステップS211にて、系統目標電力Patを、目標電力Ptから電源最大電力Pbmaxを差し引いた値に設定し、ステップS114に進む。なお、ステップS114以降の処理は第1実施形態と同様のため、詳細な説明は省略する。
Specifically, the
次に本実施形態の作用について説明する。
電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合、充電モードが第1系統モードに設定される。これにより、系統電源11のみを用いて車両用蓄電装置21の充電が行われる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, the charging mode is set to the first system mode. As a result, the vehicle
一方、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上である場合、充電モードが電源モード又は第2系統モードのいずれかに設定される。詳細には、対象SOCXaが電源対象閾値Xat2以上である場合には、充電モードは電源モードに設定され、対象SOCXaが電源対象閾値Xat2よりも低い場合には、充電モードは第2系統モードに設定される。 On the other hand, when the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt, the charging mode is set to either the power supply mode or the second system mode. Specifically, when the target SOCXa is equal to or higher than the power supply target threshold value Xat2, the charging mode is set to the power supply mode, and when the target SOCXa is lower than the power supply target threshold value Xat2, the charging mode is set to the second system mode. Will be done.
以上詳述した本実施形態によれば、(1−2)などの効果に代えて、以下の効果を奏する。
(2−1)制御ECU120は、電源SOCXbが予め定められた電源閾値Xbt以上である状況下において対象SOCXaが電源対象閾値Xat2よりも低い場合には充電モードを第2系統モードに設定する。一方、制御ECU120は、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上である状況下において対象SOCXaが電源対象閾値Xat2以上である場合には充電モードを電源モードに設定する。
According to the present embodiment described in detail above, the following effects are exhibited in place of the effects such as (1-2).
(2-1) The
かかる構成によれば、対象SOCXaが低くなると充電に適した電力が大きくなり易いことに対応させて、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上であり且つ対象SOCXaが電源対象閾値Xat2よりも低い場合には充電モードが第2系統モードに設定される。これにより、系統電源11及び電源用蓄電装置12の双方を用いて車両用蓄電装置21を充電することができるため、大電力に対応できる。
According to this configuration, when the target SOCXa is low, the power suitable for charging tends to be large, and when the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt and the target SOCXa is lower than the power supply target threshold value Xat2, charging is performed. The mode is set to the second system mode. As a result, the vehicle
一方、対象SOCXaが高くなると充電に適した電力が小さくなり易いことに対応させて、対象SOCXaが電源対象閾値Xat2以上である場合には充電モードが電源モードに設定される。これにより、電源用蓄電装置12のみを用いて充電に適した電力を供給することができる。
On the other hand, when the target SOCXa is higher than the target SOCXa, the power suitable for charging tends to be smaller, and when the target SOCXa is equal to or higher than the power supply target threshold value Xat2, the charging mode is set to the power supply mode. As a result, it is possible to supply electric power suitable for charging using only the
また、充電モードを第2系統モード又は電源モードに設定する条件として、電源SOCXbが電源閾値Xbt以上であることが含まれている。これにより、電源用蓄電装置12の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置12の放電が行われることに起因する不都合、例えば十分な電力供給を行うことができなったり、電源用蓄電装置12が劣化したりすることを抑制できる。
Further, as a condition for setting the charging mode to the second system mode or the power supply mode, it is included that the power supply SOCXb is equal to or higher than the power supply threshold value Xbt. As a result, inconveniences caused by the discharge of the
(2−2)制御ECU120は、電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合には、対象SOCXaに関わらず充電モードを第1系統モードに設定する。
かかる構成によれば、電源SOCXbが電源閾値Xbtよりも低い場合には、対象SOCXaに関わらず、系統電源11のみを用いて車両用蓄電装置21の充電が行われる。これにより、電源用蓄電装置12の蓄電量が小さいにも関わらず電源用蓄電装置12の放電が行われることに起因する不都合を抑制しつつ、車両用蓄電装置21の充電を行うことができる。
(2-2) When the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, the
According to this configuration, when the power supply SOCXb is lower than the power supply threshold value Xbt, the vehicle
(2−3)電源用蓄電装置12が出力可能な最大電力である電源最大電力Pbmaxは、第1電力Prq1よりも高く且つ第2電力Prq2よりも低い。電源対象閾値Xat2は、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が電源最大電力Pbmaxとなる対象SOCXaである。
(2-3) The power supply maximum power Pbmax, which is the maximum power that can be output by the
かかる構成によれば、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が電源最大電力Pbmaxとなるまでは充電モードが第2系統モードとなり、車両用蓄電装置21の充電に適した電力が電源最大電力Pbmaxよりも小さくなると、充電モードが第2系統モードから電源モードに切り替わる。これにより、電源最大電力Pbmaxが第1電力Prq1と第2電力Prq2との間に設定されている状況下において、電源用蓄電装置12を優先して使用しつつ、車両用蓄電装置21の充電を好適に行うことができる。したがって、系統電源11への負担を低減できる。
According to this configuration, the charging mode is the second system mode until the electric power suitable for charging the vehicle
詳述すると、系統電源11が、本電力システム10だけではなく他の装置などにも用いられる場合、他の装置の使用状況や系統電源11の契約内容などによっては、系統電源11への負担、すなわち本電力システム10が引き出す系統電力Paを低減したい場合がある。この点、本構成によれば、系統電源11よりも電源用蓄電装置12が優先的に用いられるため、本電力システム10が引き出す系統電力Paを低減できる。したがって、系統電源11への負担を低減できる。
More specifically, when the
(第3実施形態)
本実施形態では、充電装置30の構成が第1実施形態と異なっている。その異なる点について図6を用いて説明する。
(Third Embodiment)
In the present embodiment, the configuration of the charging
図6に示すように、本実施形態の充電装置30は、フィルタ回路50と、AC/DC変換回路200と、第1変換回路230と、第2変換回路240と、中間コンデンサ110と、制御ECU120と、を備えている。
As shown in FIG. 6, the charging
なお、充電装置30は電力システム10の1つの構成であることを鑑みると、電力システム10がAC/DC変換回路200と、第1変換回路230と、第2変換回路240と、中間コンデンサ110と、制御ECU120とを備えているとも言える。
Considering that the charging
AC/DC変換回路200は、系統電源11から出力される系統電力Paを直流電力に変換するものである。
本実施形態のAC/DC変換回路200は、1次側巻線202及び2次側巻線203を有するトランス201と、トランス201に対して1次側に設けられた1次側マトリックスコンバータ210と、トランス201に対して2次側に設けられた2次側フルブリッジ回路220と、を有している。すなわち、本実施形態のAC/DC変換回路200は、デュアルアクティブブリッジ形式のマトリックスコンバータである。
The AC /
The AC /
1次側マトリックスコンバータ210は、1次側巻線202に接続されているとともに、系統入力端子31〜33に接続されている。これにより、1次側マトリックスコンバータ210は、系統入力端子31〜33を介して系統電源11に接続される。1次側マトリックスコンバータ210は、交流電力の双方向変換を可能に構成されている。
The primary
1次側マトリックスコンバータ210は、1次側スイッチング素子211〜216を備えている。1次側マトリックスコンバータ210は、1次側スイッチング素子211〜216が周期的にON/OFFすることにより交流の電力変換を行う。例えば、1次側マトリックスコンバータ210は、系統電力Paを所定電圧の交流電力に変換してトランス201の1次側巻線202に向けて出力したり、トランス201から入力された交流電力を系統電力Paに変換して系統電源11に出力したりする。
The primary
1次側スイッチング素子211〜216は、順方向及び逆方向の双方の電圧をON/OFFすることができる双方向スイッチング素子である。1次側スイッチング素子211〜216の具体的な構成は任意であるが、例えば互いに並列に接続された複数のIGBT又はMOSFET及びダイオードを有するとよい。
The primary
1次側スイッチング素子211〜216は、1次側上アームスイッチング素子211,212,213と、1次側接続線217,218,219によって1次側上アームスイッチング素子211,212,213と直列に接続された1次側下アームスイッチング素子214,215,216とによって構成されている。1次側上アームスイッチング素子211,212,213と1次側下アームスイッチング素子214,215,216との直列接続体は、互いに並列に接続された状態で1次側巻線202に接続されている。
The primary
系統入力端子31〜33は、フィルタ回路50を介して1次側接続線217〜219に接続されている。これにより、1次側マトリックスコンバータ210に系統電力Paが入力される。
The
トランス201は、1次側マトリックスコンバータ210と2次側フルブリッジ回路220との間に設けられており、交流電力の電圧変換を行う。なお、変圧比は、1次側巻線202と2次側巻線203との巻数比に対応する。
The
2次側フルブリッジ回路220は、2次側巻線203及び中間コンデンサ110に接続されている。2次側フルブリッジ回路220は、AC/DCの双方向変換を可能に構成されている。2次側フルブリッジ回路220は、2次側上アームスイッチング素子221,222と、2次側接続線225,226を介して2次側上アームスイッチング素子221,222に直列接続された2次側下アームスイッチング素子223,224と、を有している。2次側スイッチング素子221〜224は例えばn型のMOSFETである。ただし、これに限られず、2次側スイッチング素子221〜224の具体的な構成は任意である。
The secondary side
2次側巻線203は、2次側接続線225,226に接続されている。これにより、トランス201(詳細には2次側巻線203)から出力される交流電力は2次側フルブリッジ回路220に入力される。
The secondary winding 203 is connected to the
2次側フルブリッジ回路220は、2次側スイッチング素子221〜224が周期的にON/OFFすることにより電力変換を行う。例えば、2次側フルブリッジ回路220は、トランス201から入力される交流電力を直流電力に変換したり、中間コンデンサ110側から入力される直流電力を交流電力に変換したりする。
The secondary side
すなわち、AC/DC変換回路200は、1次側スイッチング素子211〜216及び2次側スイッチング素子221〜224が周期的にON/OFFすることにより、交流電力及び直流電力間の双方向変換を行う。
That is, the AC /
第1変換回路230は、電源用蓄電装置12に接続された電力変換回路である。本実施形態の第1変換回路230は、例えば直流電力の双方向変換が可能な双方向コンバータである。
The
第1変換回路230は、例えば第1変換スイッチング素子231〜234を有する。詳細には、第1変換回路230は、第1上アーム変換スイッチング素子231,232と、第1下アーム変換スイッチング素子233,234と、両者を直列に接続する第1変換接続線235,236と、を備えている。両第1変換接続線235,236は正極蓄電入力端子34に接続されており、両第1下アーム変換スイッチング素子233,234は負極蓄電入力端子35に接続されている。そして、第1変換回路230は、両第1変換接続線235,236と正極蓄電入力端子34とをつなぐ2つのライン上に設けられた第1変換コイル237,238を有している。
The
本実施形態の第1変換スイッチング素子231〜234は、逆方向の電流が流れることを可能とするダイオードを有している。当該ダイオードは、例えばMOSFETのボディダイオードである。ただし、これに限られず、上記ダイオードは、第1変換スイッチング素子231〜234に対して外付けされたものでもよい。
The first
本実施形態の第1変換回路230は、電源用蓄電装置12に蓄電された直流電力を昇圧する昇圧回路である。第1変換回路230は、第1変換スイッチング素子231,233と第1変換コイル237とを有する回路と、第1変換スイッチング素子232,234と第1変換コイル238とを有する回路とからなる2つの回路が並列接続された双方向コンバータである。
The
第1変換回路230は、第1変換スイッチング素子231〜234が周期的にON/OFFすることにより直流電力の双方向変換を行う。第1変換回路230は、例えば電源用蓄電装置12に蓄電された直流電力を昇圧してAC/DC変換回路200又は第2変換回路240に出力したり、AC/DC変換回路200又は第2変換回路240から入力される直流電力を降圧して電源用蓄電装置12に出力したりする。
The
例えば、第1変換スイッチング素子231,234がON状態であり且つ第1変換スイッチング素子232,233がOFF状態であるスイッチングパターンを第1パターンとし、第1変換スイッチング素子231,234がOFF状態であり且つ第1変換スイッチング素子232,233がON状態であるスイッチングパターンを第2パターンとする。この場合、第1変換回路230は、第1変換スイッチング素子231〜234が第1パターンと第2パターンとで交互にスイッチングが行われることにより、電源用蓄電装置12に蓄電された直流電力を昇圧する。
For example, the switching pattern in which the first
第2変換回路240は、第2変換スイッチング素子241〜244を有する。詳細には、第2変換回路240は、第2上アーム変換スイッチング素子241,242と、第2下アーム変換スイッチング素子243,244と、両者を直列に接続する第2変換接続線245,246と、を備えている。両第2変換接続線245,246は正極負荷入力端子41に接続されており、両第2下アーム変換スイッチング素子243,244は負極負荷入力端子42に接続されている。これにより、第2変換回路240と車両用蓄電装置21とが接続される。第2変換回路240は、両第2変換接続線245,246と正極負荷入力端子41とをつなぐライン上に設けられた第2変換コイル247,248を有している。
The
第2変換回路240は、AC/DC変換回路200及び第1変換回路230の双方に接続されている。詳細には、充電装置30は、AC/DC変換回路200と第2変換回路240とを接続する正極配線LN1及び負極配線LN2を備えている。正極配線LN1及び負極配線LN2は、2次側フルブリッジ回路220と、第2上アーム変換スイッチング素子241及び第2下アーム変換スイッチング素子243の直列接続体と、第2上アーム変換スイッチング素子242及び第2下アーム変換スイッチング素子244の直列接続体と、を接続している。
The
そして、第1変換回路230は、正極配線LN1及び負極配線LN2に接続されている。この場合、AC/DC変換回路200及び第1変換回路230は、互いに並列に接続された状態で第2変換回路240に接続されているともいえる。
The
第2変換回路240は電力変換回路であり、例えば直流電力の電圧変換を行うDC/DCコンバータ回路である。本実施形態では、第2変換回路240は、直流電力の双方向変換が可能な双方向コンバータである。詳細には、第2変換回路240は、互いに直列に接続された第2変換スイッチング素子241,243と第2変換コイル247とを有する回路と、互いに直列に接続された第2変換スイッチング素子242,244と第2変換コイル248とを有する回路とが並列接続された双方向コンバータである。
The
第2変換回路240は、第2変換スイッチング素子241〜244が周期的にON/OFFすることにより直流電力の双方向変換を行う。第2変換回路240は、例えばAC/DC変換回路200から入力される直流電力及び第1変換回路230から入力される直流電力の少なくとも一方を降圧して車両用蓄電装置21に向けて出力したり、車両用蓄電装置21に蓄電された直流電力を昇圧してAC/DC変換回路200又は第1変換回路230に向けて出力したりする。
The
例えば、第2変換スイッチング素子241,244がON状態であり且つ第2変換スイッチング素子242,243がOFF状態であるスイッチングパターンを第1パターンとし、第2変換スイッチング素子241,244がOFF状態であり且つ第2変換スイッチング素子242,243がON状態であるスイッチングパターンを第2パターンとする。この場合、第2変換回路240は、各変換スイッチング素子241〜244が第1パターンと第2パターンとで交互にスイッチングが行われることにより電力変換を行う。
For example, the switching pattern in which the second conversion switching elements 241,244 are in the ON state and the second
中間コンデンサ110は、AC/DC変換回路200と第2変換回路240との間に設けられている。詳細には、中間コンデンサ110は、正極配線LN1及び負極配線LN2に接続されている。
The
ここで、既に説明したとおり、第1変換回路230は正極配線LN1及び負極配線LN2に接続されている。このため、中間コンデンサ110と第1変換回路230とは、正極配線LN1及び負極配線LN2を介して接続されている。
Here, as described above, the
なお、本実施形態では、図6に示すように、中間コンデンサ110は、正極配線LN1及び負極配線LN2における第1変換回路230との接続点よりも第2変換回路240側に設けられているが、これに限られず、上記接続点よりもAC/DC変換回路200側に設けられていてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
本実施形態の制御ECU120は、AC/DC変換回路200、第1変換回路230及び第2変換回路240、詳細には各スイッチング素子211〜216,221〜224,231〜234,241〜244を制御することにより充電モードの制御を行う。
The
本実施形態の制御ECU120によるスイッチング制御について以下に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、以下の説明では、系統モードのうち系統電力Paのみを用いて車両用蓄電装置21の充電を行うモードを第1系統モードとし、系統モードのうち系統電力Pa及び電源用蓄電装置12の双方を用いて充電を行うモードを第2系統モードとする。
The switching control by the
本実施形態の制御ECU120は、第1系統モードである場合には、中間コンデンサ110に印加される中間電圧Vmが第1供給時中間電圧Vm1aとなるようにAC/DC変換回路200を制御する。詳細には、制御ECU120は、AC/DC変換回路200から第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力が出力されるように1次側スイッチング素子211〜216及び2次側スイッチング素子221〜224をPWM制御する。これにより、1次側スイッチング素子211〜216及び2次側スイッチング素子221〜224が周期的にON/OFFしてAC/DC変換が行われる。すなわち、制御ECU120は、系統電力Paが第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力に変換されるようにAC/DC変換回路200を制御する。
The
ここで、第1供給時中間電圧Vm1aは、電源電圧Vp及び充電電圧Vrよりも高く設定されている。既に説明したとおり、本実施形態では、電源電圧Vp及び充電電圧Vrは変動するため、本実施形態の第1供給時中間電圧Vm1aは、最大電源電圧Vpmax及び最大充電電圧Vrmaxよりも高く設定されている。 Here, the first supply-time intermediate voltage Vm1a is set higher than the power supply voltage Vp and the charging voltage Vr. As described above, in the present embodiment, the power supply voltage Vp and the charging voltage Vr fluctuate, so that the first supply-time intermediate voltage Vm1a of the present embodiment is set higher than the maximum power supply voltage Vpmax and the maximum charging voltage Vrmax. There is.
詳細には、制御ECU120は、第1供給時中間電圧Vm1a及びトランス201の巻数比などに基づいて、1次側スイッチング素子211〜216のデューティ比を算出し、そのデューティ比で1次側スイッチング素子211〜216を周期的にON/OFFさせる。また、制御ECU120は、トランス201から出力された交流電力が直流電力に変換されるように2次側スイッチング素子221〜224を周期的にON/OFFさせる。なお、2次側フルブリッジ回路220は、PWM制御されることにより交流電力を直流電力に整流するPWM整流回路ともいえる。
Specifically, the
かかる構成によれば、AC/DC変換回路200から第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力が出力される。これにより、中間コンデンサ110には、第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力によって電荷が蓄積され、正極配線LN1及び負極配線LN2間の電圧は、中間コンデンサ110によって第1供給時中間電圧Vm1aに維持される。すなわち、中間コンデンサ110は、第2変換回路240の前段の電圧を安定化させるものとして機能している。
According to such a configuration, the DC power of the first supply intermediate voltage Vm1a is output from the AC /
制御ECU120は、第1系統モードである場合、AC/DC変換回路200から出力される第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力が充電電圧Vrの直流電力に変換されるように第2変換回路240を制御する。詳細には、既に説明したとおり、第1供給時中間電圧Vm1aは充電電圧Vrよりも高く設定されている。このため、制御ECU120は、第2変換スイッチング素子241〜244をPWM制御することにより直流電力の降圧変換を行う。これにより、第2変換回路240によって変換された充電電圧Vrの直流電力が車両用蓄電装置21に入力され、車両用蓄電装置21が充電される。
When the
ちなみに、制御ECU120は、第1系統モードである場合には、第1変換回路230を停止させる。詳細には、制御ECU120は、第1供給時中間電圧Vm1aの直流電力が電源用蓄電装置12に供給されないように第1変換スイッチング素子231〜234をOFF状態に維持する。すなわち、制御ECU120は、第1系統モードである場合には、第1変換回路230についてはPWM制御を行わない。このため、第1変換スイッチング素子231〜234は周期的にON/OFFしない。
Incidentally, the
制御ECU120は、第2系統モードである場合、中間電圧Vmが第2供給時中間電圧Vm1bとなるようにAC/DC変換回路200を制御する。詳細には、制御ECU120は、系統電力Paが第2供給時中間電圧Vm1bの直流電力に変換されるようにAC/DC変換回路200を制御する。この制御態様は、第1系統モード時と同様である。
The
制御ECU120は、第2系統モードである場合、電源用蓄電装置12の電力が第2供給時中間電圧Vm1bの直流電力に変換されるように第1変換回路230を制御する。
ここで、第2供給時中間電圧Vm1bは、電源電圧Vp及び充電電圧Vrよりも高く設定されている。既に説明したとおり、本実施形態では、電源電圧Vp及び充電電圧Vrは変動するため、本実施形態の第2供給時中間電圧Vm1bは、最大電源電圧Vpmax及び最大充電電圧Vrmaxよりも高く設定されている。このため、制御ECU120は、第1変換スイッチング素子231〜234をPWM制御することにより直流電力の昇圧変換を行う。第2供給時中間電圧Vm1bと第1供給時中間電圧Vm1aとの大小関係は任意であり、例えば同一でもよいし、異なっていてもよい。
In the second system mode, the
Here, the second supply-time intermediate voltage Vm1b is set higher than the power supply voltage Vp and the charging voltage Vr. As described above, in the present embodiment, the power supply voltage Vp and the charging voltage Vr fluctuate, so that the second supply-time intermediate voltage Vm1b of the present embodiment is set higher than the maximum power supply voltage Vpmax and the maximum charging voltage Vrmax. There is. Therefore, the
既に説明したとおり、第2変換回路240は、AC/DC変換回路200と第1変換回路230との双方に接続されている。このため、第2変換回路240には、AC/DC変換回路200から出力される直流電力と、第1変換回路230から出力される直流電力との双方が入力される。
As described above, the
そして、制御ECU120は、第2系統モードである場合、AC/DC変換回路200及び第1変換回路230の双方から出力される第2供給時中間電圧Vm1bの直流電力が充電電圧Vrの直流電力に変換されるように第2変換回路240を制御する。これにより、車両用蓄電装置21が充電される。
When the
制御ECU120は、電源モードでは、第1変換スイッチング素子231〜234及び第2変換スイッチング素子241〜244を周期的にON/OFFさせることにより、電源用蓄電装置12を用いて車両用蓄電装置21を充電する。
In the power supply mode, the
詳細には、制御ECU120は、中間電圧Vmが電源電圧Vp及び充電電圧Vrの双方よりも高くなるように第1変換回路230(第1変換スイッチング素子231〜234)を制御する。そして、制御ECU120は、中間電圧Vmの直流電力が充電電圧Vrの直流電力に変換されるように第2変換回路240(第2変換スイッチング素子241〜244)を制御する。
Specifically, the
一方、制御ECU120は、電源モードである場合には、AC/DC変換回路200を停止させる。詳細には、制御ECU120は、第1変換回路230から出力された電力が系統電源11に還流しないように1次側スイッチング素子211〜216及び2次側スイッチング素子221〜224の少なくとも一方(本実施形態では双方)をOFF状態に維持する。すなわち、制御ECU120は、電源モード時には、AC/DC変換回路200についてはPWM制御を行わない。このため、1次側スイッチング素子211〜216及び2次側スイッチング素子221〜224は周期的にON/OFFしない。
On the other hand, the
以上詳述した本実施形態によれば、(1−6)に代えて以下の作用効果を奏する。
(3−1)充電装置30は、AC/DC変換回路200と、第1変換回路230と、第2変換回路240と、中間コンデンサ110と、を備えている。AC/DC変換回路200は、系統電源11から出力される系統電力Paを直流電力に変換する。第1変換回路230は、電源用蓄電装置12に接続される電力変換回路であって、第1変換スイッチング素子231〜234を有している。第2変換回路240は、AC/DC変換回路200及び第1変換回路230の双方に接続された電力変換回路であって、第2変換スイッチング素子241〜244を有している。充電装置30は、第2変換回路240によって変換された直流電力を車両用蓄電装置21に向けて出力するものである。制御ECU120は、AC/DC変換回路200、第1変換回路230の第1変換スイッチング素子231〜234及び第2変換回路240の第2変換スイッチング素子241〜244を制御することによって充電モードを制御する。
According to the present embodiment described in detail above, the following effects are exhibited in place of (1-6).
(3-1) The charging
かかる構成によれば、AC/DC変換回路200及び両変換スイッチング素子231〜234,241〜244を制御することによって、充電モードを制御しつつ車両用蓄電装置21を充電できる。
According to such a configuration, by controlling the AC /
なお、一例としては、制御ECU120は、系統電源11から出力される系統電力Paが直流電力に変換されるようにAC/DC変換回路200を制御する。そして、制御ECU120は、AC/DC変換回路200から出力される直流電力が降圧変換されて車両用蓄電装置21に向けて出力するように第2変換スイッチング素子241〜244を周期的にON/OFFさせる。これにより、充電モードが第1系統モードとなる。
As an example, the
また、制御ECU120は、系統電源11から出力される系統電力Paが直流電力に変換されるようにAC/DC変換回路200を制御し、第1変換スイッチング素子231〜234が周期的にON/OFFすることにより、電源用蓄電装置12の直流電力を昇圧変換する。そして、制御ECU120は、AC/DC変換回路200から出力される直流電力及び第1変換回路230から出力される直流電力が降圧変換されて車両用蓄電装置21に向けて出力するように第2変換スイッチング素子241〜244を周期的にON/OFFさせる。これにより、充電モードが第2系統モードとなる。
Further, the
そして、制御ECU120は、電源用蓄電装置12の直流電力が昇圧変換されるように第1変換スイッチング素子231〜234を周期的にON/OFFさせ、第1変換回路230から出力される直流電力が降圧変換されて車両用蓄電装置21に向けて出力されるように第2変換スイッチング素子241〜244を周期的にON/OFFさせる。これにより、充電モードが電源モードとなる。
Then, the
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。また、技術的に矛盾が生じない範囲内で、上記各実施形態及び下記別例を適宜組み合わせてもよい。
○ 制御ECU120は、要求電力Prqを介することなく直接対象SOCXaと系統対象閾値Xat1とを比較し、その比較結果に基づいて充電モードを設定してもよい。例えば、制御ECU120は、対象SOCXaと系統対象閾値Xat1とを比較し、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1以下である場合には充電モードを第2系統モードに設定し、対象SOCXaが系統対象閾値Xat1よりも高い場合には充電モードを第1系統モードに設定してもよい。
In addition, each of the above-mentioned embodiments may be changed as follows. Further, as long as there is no technical contradiction, each of the above embodiments and the following alternative examples may be appropriately combined.
○ The
○ 系統対象閾値Xat1は、要求電力Prqが系統最大電力Pamaxとなる対象SOCXaに限られず任意である。例えば、系統対象閾値Xat1は、系統最大電力Pamaxに関わらず一定の固定値であってもよい。 ○ The system target threshold value Xat1 is not limited to the target SOCXa in which the required power Prq is the system maximum power Pamax, and is arbitrary. For example, the system target threshold value Xat1 may be a constant fixed value regardless of the system maximum power Pamax.
○ 電源対象閾値Xat2は、要求電力Prqが電源最大電力Pbmaxとなる対象SOCXaに限られず任意である。例えば、電源対象閾値Xat2は、対象SOCXa又は電源SOCXbに応じて変化する可変値であってもよいし、対象SOCXa及び電源SOCXbに関わらず一定の固定値であってもよい。 ○ The power supply target threshold value Xat2 is not limited to the target SOCXa in which the required power Prq is the power supply maximum power Pbmax, and is arbitrary. For example, the power supply target threshold value Xat2 may be a variable value that changes according to the target SOCXa or the power supply SOCXb, or may be a constant fixed value regardless of the target SOCXa and the power supply SOCXb.
○ 系統対象閾値Xat1と電源対象閾値Xat2とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。
○ 電源閾値Xbtは、対象SOCXaに関わらず一定の固定値であってもよい。この場合、電源閾値Xbtは、「0」であってもよいし、「0」以外であってもよい。
○ The system target threshold value Xat1 and the power supply target threshold value Xat2 may be different or the same.
○ The power threshold value Xbt may be a constant fixed value regardless of the target SOCXa. In this case, the power supply threshold value Xbt may be "0" or other than "0".
○ 車両ECU22が、現在の対象SOCXaに対応する要求電力Prqを把握する構成でもよい。この場合、車両ECU22は、要求電力Prqに関する情報を制御ECU120に送信するとよい。そして、制御ECU120は、ステップS101では、車両ECU22から要求電力Prqに関する情報を受信することにより当該要求電力Prqを把握する構成でもよい。
○ The
○ 制御ECU120は、充電モードが第2系統モードである場合、系統電力Paを可変させることにより要求電力Prqの変化に追従してもよいし、系統電力Pa及び電源電力Pbの双方を可変させることにより要求電力Prqの変化に追従してもよい。つまり、第2系統モード時において、系統最大電力Pamaxを維持することは必須ではない。
○ When the charging mode is the second system mode, the
○ 1次側回路80は、AC/AC変換することができればよく、その具体的な構成については実施形態のものに限られず任意である。
○ 昇圧回路90は、第1トランス60から出力(換言すれば伝送)される交流電力を直流電力に変換すること、及び、電源用蓄電装置12から出力される電力を昇圧することが可能に構成されていればよく、その具体的な構成は任意である。
○ The
○ The
○ 降圧回路100は、中間コンデンサ110を介して昇圧回路90から出力される直流電力を降圧することができればよく、その具体的な構成は任意である。
○ AC/DC変換回路200の具体的な回路構成は第3実施形態のものに限られず任意である。例えば、AC/DC変換回路200は、交流電力の双方向変換が可能な構成に限られず、系統電力Paを直流電力に変換する片方向の変換回路であってもよい。一例としては、AC/DC変換回路200は、1次側マトリックスコンバータ210及びトランス201に代えて、ダイオードブリッジを有する整流回路でもよい。また、AC/DC変換回路200は、2次側フルブリッジ回路220に代えて、ハーフブリッジ回路を有する構成でもよいし、ダイオードブリッジ回路を有する構成でもよい。要は、AC/DC変換回路200は、系統電力Paを所望の電圧の直流電力に変換できればよい。
○ The step-down
○ The specific circuit configuration of the AC /
○ 第1変換回路230は、電源用蓄電装置12の電力を電圧変換することができればその具体的な回路構成は任意である。例えば、第1変換回路230はハーフブリッジ回路を有する構成でもよい。また、第1変換回路230は双方向コンバータに限られず、片方向の電圧変換のみを行う構成でもよい。
○ The specific circuit configuration of the
○ 第2変換回路240は、AC/DC変換回路200又は第1変換回路230から入力される直流電力を電圧変換することができればその具体的な回路構成は任意である。また、第2変換回路240は、AC/DC変換回路200又は第1変換回路230から入力される直流電力を電圧変換することができる一方、車両用蓄電装置21の電力を電圧変換することができない回路であってもよい。すなわち、第2変換回路240は、片方向の電圧変換のみを行う構成でもよい。
○ The specific circuit configuration of the
○ 電源用蓄電装置の数は任意であり、2つ以上であってもよい。すなわち、電源用蓄電装置は1つの場合と複数の場合との双方を含む。この場合、電力システム10は、複数の電源用蓄電装置のうち一部の電源用蓄電装置と系統電源11とを用いて車両用蓄電装置21への電力供給を行う構成でもよいし、複数の電源用蓄電装置全てと系統電源11とを用いて車両用蓄電装置21への電力供給を行う構成でもよい。すなわち、電力システム10が複数の電源用蓄電装置を有する場合には、系統モードは、系統電源11、又は、系統電源11と複数の電源用蓄電装置のうち少なくとも1つとを用いて充電を行うモードであればよい。
○ The number of power storage devices is arbitrary, and may be two or more. That is, the power storage device includes both one case and a plurality of cases. In this case, the
○ 第1系統モード又は第2系統モードのいずれか一方を省略してもよい。
○ 電源モードを省略してもよい。
○ 電源用蓄電装置12は充電装置30の一部でもよい。すなわち、充電装置30は、電源用蓄電装置12を備えていなくてもよいし、備えていてもよい。
○ Either one of the first system mode and the second system mode may be omitted.
○ The power mode may be omitted.
○ The
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)電源閾値は、対象SOCが低くなるに従って高くなるように設定されているとよい。
Next, a suitable example that can be grasped from the above embodiment and another example will be described below.
(B) The power supply threshold value may be set so as to increase as the target SOC decreases.
10…電力システム、11…系統電源、12…電源用蓄電装置、20…車両、21…車両用蓄電装置、30…充電装置、31〜33…系統入力端子、34,35…蓄電入力端子、40…コネクタ、41,42…負荷入力端子、43…制御端子、50…フィルタ回路、60…第1トランス、61…第1の1次側巻線、62…第1の2次側巻線、62a…第1中間タップ、70…第2トランス、71…第2の1次側巻線、72…第2の2次側巻線、72a…第2中間タップ、80…1次側回路、82ua〜82wb…1次側スイッチング素子、90…昇圧回路(第1の2次側回路)、92〜95…昇圧スイッチング素子、100…降圧回路(第2の2次側回路)、102〜105…降圧スイッチング素子、110…中間コンデンサ、120…制御ECU、121…電源電圧センサ、122…充電電圧センサ、200…AC/DC変換回路、230…第1変換回路、231〜234…第1変換スイッチング素子、240…第2変換回路、241〜244…第2変換スイッチング素子、Pa…系統電力、Pamax…系統最大電力、Pat…系統目標電力、Pb…電源電力、Pbmax…電源最大電力、Pbt…電源目標電力、Xa…対象SOC、Xa1…第1対象値、Xa2…第2対象値、Xat1…系統対象閾値、Xat2…電源対象閾値、Xb…電源SOC、Xbt…電源閾値、Prq…要求電力(充電に適した電力)、Prq1…第1電力、Prq2…第2電力、Vm…中間電圧。 10 ... Power system, 11 ... System power supply, 12 ... Power storage device, 20 ... Vehicle, 21 ... Vehicle power storage device, 30 ... Charging device, 31-33 ... System input terminal, 34, 35 ... Power storage input terminal, 40 ... Connector, 41, 42 ... Load input terminal, 43 ... Control terminal, 50 ... Filter circuit, 60 ... First transformer, 61 ... First primary winding, 62 ... First secondary winding, 62a ... 1st intermediate tap, 70 ... 2nd transformer, 71 ... 2nd primary winding, 72 ... 2nd secondary winding, 72a ... 2nd intermediate tap, 80 ... 1st circuit, 82ua ~ 82wb ... primary side switching element, 90 ... step-up circuit (first secondary side circuit), 92-95 ... step-up switching element, 100 ... step-down circuit (second secondary side circuit), 102-105 ... step-down switching Element, 110 ... Intermediate capacitor, 120 ... Control ECU, 121 ... Power supply voltage sensor, 122 ... Charging voltage sensor, 200 ... AC / DC conversion circuit, 230 ... First conversion circuit, 231 to 234 ... First conversion switching element, 240 ... second conversion circuit, 241 to 244 ... second conversion switching element, Pa ... system power, Pamax ... system maximum power, Pat ... system target power, Pb ... power supply power, Pbmax ... power supply maximum power, Pbt ... power supply target power, Xa ... target SOC, Xa1 ... first target value, Xa2 ... second target value, Xat1 ... system target threshold, Xat2 ... power target threshold, Xb ... power SOC, Xbt ... power threshold, Prq ... required power (suitable for charging) Power), Prq1 ... 1st power, Prq2 ... 2nd power, Vm ... Intermediate voltage.
Claims (10)
前記対象蓄電装置を充電する充電モードとして、前記系統電源を用いる第1系統モードと、前記系統電源及び前記電源用蓄電装置の双方を用いる第2系統モードと、前記電源用蓄電装置を用いる電源モードと、を有する充電装置と、
前記対象蓄電装置のSOCである対象SOC、及び、前記電源用蓄電装置のSOCである電源SOCに基づいて、前記充電モードを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記対象蓄電装置の充電中、前記対象SOCの変化に応じて前記充電モードを切り替えることを特徴とする電力システム。 A power system that charges a target power storage device using at least one of a grid power supply and a power storage device.
As the charging mode for charging the target power storage device, a first system mode using the system power supply, a second system mode using both the system power supply and the power storage device, and a power supply mode using the power power storage device. And, with a charging device,
A control unit that controls the charging mode based on the target SOC, which is the SOC of the target power storage device, and the power supply SOC, which is the SOC of the power storage device.
Equipped with
The control unit is a power system characterized in that the charging mode is switched according to a change in the target SOC while the target power storage device is being charged.
前記対象SOCが予め定められた第1対象値以下である場合には第1電力であり、前記対象SOCが前記第1対象値よりも高い第2対象値以上である場合には第2電力であり、前記第1対象値から前記第2対象値に向かうに従って低下するものであり、
前記系統電源が出力可能な最大電力である系統最大電力は、前記第1電力よりも高く且つ前記第2電力よりも低く、
前記系統対象閾値は、前記対象蓄電装置の充電に適した電力が前記系統最大電力となる前記対象SOCである請求項2又は請求項3に記載の電力システム。 The electric power suitable for charging the target power storage device is
When the target SOC is equal to or less than a predetermined first target value, it is the first power, and when the target SOC is equal to or higher than the second target value higher than the first target value, the second power is used. Yes, it decreases from the first target value toward the second target value.
The system maximum power, which is the maximum power that the system power supply can output, is higher than the first power and lower than the second power.
The power system according to claim 2 or 3, wherein the system target threshold value is the target SOC in which the power suitable for charging the target power storage device is the system maximum power.
前記対象SOCが予め定められた第1対象値以下である場合には第1電力であり、前記対象SOCが前記第1対象値よりも高い第2対象値以上である場合には第2電力であり、前記第1対象値から前記第2対象値に向かうに従って低下するものであり、
前記電源用蓄電装置が出力可能な最大電力である電源最大電力は、前記第1電力よりも高く且つ前記第2電力よりも低く、
前記電源対象閾値は、前記対象蓄電装置の充電に適した電力が前記電源最大電力となる前記対象SOCである請求項6に記載の電力システム。 The electric power suitable for charging the target power storage device is
When the target SOC is equal to or less than a predetermined first target value, it is the first power, and when the target SOC is equal to or higher than the second target value higher than the first target value, the second power is used. Yes, it decreases from the first target value toward the second target value.
The maximum power source, which is the maximum power that can be output by the power storage device, is higher than the first power and lower than the second power.
The power system according to claim 6, wherein the power supply target threshold value is the target SOC in which the power suitable for charging the target power storage device is the power supply maximum power.
第1の1次側巻線、及び、前記電源用蓄電装置が接続される第1中間タップを有する第1の2次側巻線を備えた第1トランスと、
前記第1の1次側巻線と直列に接続された第2の1次側巻線、及び、前記対象蓄電装置が接続される第2中間タップを有する第2の2次側巻線を備えた第2トランスと、
前記系統電源と接続されるとともに前記第1の1次側巻線及び前記第1の2次側巻線の直列接続体に接続された電力変換回路であって、1次側スイッチング素子を有する1次側回路と、
前記電源用蓄電装置に接続される電力変換回路であって、前記第1中間タップと前記電源用蓄電装置との間に設けられる第1の2次側コイルと、前記第1の2次側巻線に接続された第1の2次側スイッチング素子とを有する第1の2次側回路と、
前記第1の2次側回路と前記対象蓄電装置との間に設けられる電力変換回路であって、前記第2中間タップと前記対象蓄電装置との間に設けられる第2の2次側コイルと、前記第2の2次側巻線に接続された第2の2次側スイッチング素子と、を有する第2の2次側回路と、
前記第1の2次側回路及び前記第2の2次側回路の間に設けられた中間コンデンサと、
を備え、
前記制御部は、前記1次側スイッチング素子、前記第1の2次側スイッチング素子、及び前記第2の2次側スイッチング素子を制御することにより前記充電モードを制御する請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の電力システム。 The charging device is
A first transformer having a first primary winding and a first secondary winding having a first intermediate tap to which the power storage device is connected.
It comprises a second primary winding connected in series with the first primary winding and a second secondary winding having a second intermediate tap to which the target power storage device is connected. With the second transformer
A power conversion circuit connected to the system power supply and connected to a series connection of the first primary winding and the first secondary winding, and has a primary switching element 1. Next side circuit and
A power conversion circuit connected to the power storage device, the first secondary coil provided between the first intermediate tap and the power storage device, and the first secondary side winding. A first secondary circuit having a first secondary switching element connected to a wire, and
A power conversion circuit provided between the first secondary side circuit and the target power storage device, and a second secondary coil provided between the second intermediate tap and the target power storage device. A second secondary circuit having a second secondary switching element connected to the second secondary winding.
An intermediate capacitor provided between the first secondary circuit and the second secondary circuit,
Equipped with
Of claims 1 to 7, the control unit controls the charging mode by controlling the primary side switching element, the first secondary side switching element, and the second secondary side switching element. The power system according to any one.
前記系統電源から出力される系統電力を直流電力に変換するAC/DC変換回路と、
前記電源用蓄電装置に接続される電力変換回路であって、第1変換スイッチング素子を有する第1変換回路と、
前記AC/DC変換回路及び前記第1変換回路の双方に接続された電力変換回路であって、第2変換スイッチング素子を有する第2変換回路と、
前記AC/DC変換回路と前記第2変換回路との間に設けられ、前記第1変換回路に接続された中間コンデンサと、
を備え、前記第2変換回路によって変換された直流電力を前記対象蓄電装置に出力するものであり、
前記制御部は、前記AC/DC変換回路、前記第1変換スイッチング素子及び前記第2変換スイッチング素子を制御することにより前記充電モードを制御する請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の電力システム。 The charging device is
An AC / DC conversion circuit that converts the system power output from the system power supply into DC power,
A power conversion circuit connected to the power storage device, the first conversion circuit having the first conversion switching element, and the first conversion circuit.
A power conversion circuit connected to both the AC / DC conversion circuit and the first conversion circuit, the second conversion circuit having the second conversion switching element, and the second conversion circuit.
An intermediate capacitor provided between the AC / DC conversion circuit and the second conversion circuit and connected to the first conversion circuit, and
The DC power converted by the second conversion circuit is output to the target power storage device.
The control unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit controls the charging mode by controlling the AC / DC conversion circuit, the first conversion switching element, and the second conversion switching element. Power system.
前記対象蓄電装置のSOCである対象SOC、及び、前記電源用蓄電装置のSOCである電源SOCに基づいて、前記充電モードを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記対象蓄電装置の充電中、前記対象SOCの変化に応じて前記充電モードを切り替えることを特徴とする充電装置。 It is used to charge the target power storage device using at least one of the system power supply and the power storage device, and as a charging mode for charging the target power storage device, a first system mode using the system power supply and a first system mode using the system power supply. A charging device having a second system mode in which both the system power supply and the power storage device are used, and a power supply mode in which the power power storage device is used.
A control unit that controls the charging mode based on the target SOC, which is the SOC of the target power storage device, and the power supply SOC, which is the SOC of the power storage device, is provided.
The control unit is a charging device characterized in that the charging mode is switched according to a change in the target SOC while the target power storage device is being charged.
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