JP2022107471A - Charge/discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両に設けられる充放電装置に関する。 The present invention relates to a charging / discharging device provided in an electric vehicle.
電動車両には、インバータに直流電流を供給する再充電可能な高電圧バッテリが搭載され、インバータは、この直流電流を、電動車両の駆動用モータ(三相ACブラシレスモータなど)に駆動力を発生させることができる交流電流に変換する。このような高電圧バッテリを再充電するため、車両には、バッテリを充電するための外部の配電網の交流電流を整流することができる交流-直流コンバータ(AC-DCコンバータ)を備える車載充電装置が搭載されている。車載充電装置は、配電網の電圧レベルを高圧バッテリの電圧レベルに合わせるための直流-直流コンバータ(DC-DCコンバータ)を備えていると便利である。 The electric vehicle is equipped with a rechargeable high-voltage battery that supplies DC current to the inverter, and the inverter generates driving force from this DC current to the drive motor (three-phase AC brushless motor, etc.) of the electric vehicle. Convert to alternating current that can be made to. In order to recharge such a high voltage battery, the vehicle is equipped with an AC-DC converter (AC-DC converter) capable of rectifying the AC current of the external distribution network for charging the battery. Is installed. It is convenient for the in-vehicle charging device to include a DC-DC converter (DC-DC converter) for adjusting the voltage level of the distribution network to the voltage level of the high-voltage battery.
一方、高電圧バッテリに蓄積されたエネルギーを外部の負荷や外部の配電網へ供給するために、バッテリの直流電流を交流電流に変換することができる直流-交流インバータ(DC-ACコンバータ)は、使用する負荷が家電製品程度であれば車載装置として車両に搭載されるが、V2H(Vehicle to Home)やV2G(Vehicle to GRID)に適用する場合、5kW~10kW程度の電力変換容量がDC-ACインバータに求められる。従来、充電に加えてこのような給電の用途に適応する車載装置はなく、バッテリ容量に合わせた充電出力(入力)容量と放電ニーズから要求される放電出力容量は必ずしも一致しないことより、付加価値的な機能である放電機能は、車両標準機能から分離し非車載(オフボード)機器として、一般的にはDC型の外部固定機器や同じくDC型の過般型の機器として準備される。 On the other hand, a DC-AC inverter (DC-AC converter) that can convert the DC current of the battery into an AC current in order to supply the energy stored in the high-voltage battery to an external load or an external distribution network is available. If the load used is about home appliances, it will be installed in the vehicle as an in-vehicle device, but when applied to V2H (Inverter to Home) and V2G (Inverter to GRID), a power conversion capacity of about 5 kW to 10 kW is DC-AC. Required for inverters. Conventionally, there is no in-vehicle device suitable for such power supply applications in addition to charging, and the charge output (input) capacity according to the battery capacity and the discharge output capacity required from the discharge needs do not always match, which adds value. The discharge function, which is a typical function, is separated from the vehicle standard function and is prepared as a non-vehicle (off-board) device, generally as a DC type external fixed device or a DC type general type device.
しかしながら、非車載DC充放電器は、車両の配置スペースを消費しないメリットはあるもののコストが増大し一般的な消費者がメリットを享受しにくく普及促進の妨げになっていた。一般的に電動車両の高電圧バッテリのDC電流を車両とは独立し外部に設置したDC-ACインバータ(外部給電器)に入力し、V2H、およびV2Gに適した交流電流を得る手段は数多く存在し、電動車両と外部給電器の接続手段や通信仕様、制御手法、保護手段などは、外部給電器が独自規格にならないように充放電に関する国際規格に準じた製品が多い。 However, although the non-vehicle DC charger / discharger has the merit of not consuming the space for arranging the vehicle, the cost increases and it is difficult for general consumers to enjoy the merit, which hinders the promotion of popularization. Generally, there are many means to input the DC current of a high-voltage battery of an electric vehicle to a DC-AC inverter (external power supply) installed outside independently of the vehicle to obtain an AC current suitable for V2H and V2G. However, many of the connection means, communication specifications, control methods, protection means, etc. between the electric vehicle and the external power supply conform to the international standards for charging and discharging so that the external power supply does not become its own standard.
移動を目的とするプラグイン電動車両に充電システムが搭載される必然性は言うまでもないが、充電システムを構成する電子部品は高価であり、プラグイン電動車両のコストダウンおよび普及拡大への阻害要因となっている。さらに上記用途を満たす放電機能は、通常充電で必要とされる電力変換容量より数倍大きな電力変換能力が必要とされ、そのことも電動車両の高電圧バッテリの二次的用途としての放電機能を備える充放電システムの車載化を阻む要因となっている。 It goes without saying that a charging system must be installed in a plug-in electric vehicle intended for movement, but the electronic components that make up the charging system are expensive, which is a hindrance to cost reduction and widespread use of the plug-in electric vehicle. ing. Furthermore, the discharge function that satisfies the above applications requires a power conversion capacity that is several times larger than the power conversion capacity required for normal charging, which also provides a discharge function as a secondary application for high-voltage batteries in electric vehicles. This is a factor that hinders the in-vehicle charging / discharging system.
充電システムに関し、特許文献1には、モータの一部(インダクタ)と、モータの駆動電流を得るためのインバータ部品を利用してバッテリを充電する装置を実現できることが記載されている。これによるとモータが有するインダクタンスをチョークコイルとして代用し、且つ、モータ駆動用のインバータと組み合わせ昇降圧コンバータとして機能させることで容易に充電システムを構築する。このとき、モータに駆動力を与えないように各相の電圧が等しくなるように制御することを特徴としている。これにより従来必要であった充電専用のインバータ回路と磁気素子を省くことができコスト、占有スペースの削減効果をもたらす。しかしながら電流量が増えてくるとモータ駆動用のダイオードと外部電源を整流するための全波整流ダイオードブリッジにおける損失が2重に加わるため電源効率の低下を無視できない。
Regarding the charging system,
特許文献2によれば、各相モータ巻き線の平均電流を同一に制御することで、モータに回転力を発生させることなく、充電制御が可能となる。この構成により、インバータ回路を有するシステムに対して、充電器を構成する場合、半導体素子やコンタクタなどの追加部品を少なくできる利点がある。しかしながら、この構成においても外部電源から高電圧バッテリまでの電流経路において、充電電流は2個の整流ダイオードを流れる必要があり、ダイオードにおける損失を避けることができない。
According to
一方、特許文献3には、交流モータを駆動するためのインバータを備えるプラグイン電動車両において、交流モータへ交流電力を供給するインバータ回路の出力を、切り替え装置にて外部に直接出力し、交流電力を供給するシステムが記載されている。しかしながら、このとき充電のために追加された平滑リアクトルおよびダイオードブリッジは使用されない。また、この構成によると、プラグイン電動車両の高電圧バッテリと外部負荷が直接接続されてしまい外部で地絡故障、負荷短絡があったときに負荷や車両の損傷の虞がある。また交流電流を得るためのリアクトルや平滑コンデンサが無いことを特徴とするが、交流電源としての電源品質が著しく低下し、交流負荷を破損してしまう虞があり、対応できる負荷が限定されると推測される。
On the other hand, in
また、特許文献4には、貨物自動車の荷台に、ディーゼル発電機、変圧器、急速充電器及び端子部を搭載した発電機車が提案されているが、大型の貨物自動車のようにスペースが確保されていればよいが、一般的な車両に搭載するには、スペース、重量、及びコストの点で困難であった。
Further,
このように車載式の充放電装置には、改善の余地があった。 As described above, there was room for improvement in the in-vehicle charging / discharging device.
本発明は、スペース、重量、及びコストを低減しながら、多様な充給電方式に対応可能な車載式の充放電装置を提供する。 The present invention provides an in-vehicle charging / discharging device capable of supporting various charging / feeding methods while reducing space, weight, and cost.
本発明は、
電動車両を駆動する三相ブラシレス型のモータと、
前記モータの電力を制御する三相型のインバータと、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える充放電装置であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチと、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチと、をさらに備える。
The present invention
A three-phase brushless motor that drives an electric vehicle,
A three-phase inverter that controls the power of the motor,
A charging / discharging device including a battery that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer unit.
A first switch that switches the primary side of the isolation transformer unit to either three-phase Y connection connection or single-phase parallel connection, and
A second switch for switching the secondary side of the isolation transformer unit to either a three-phase Y connection connection or a single-phase parallel connection is further provided.
また、本発明は、
電動車両を駆動する三相ブラシレス型のモータと、
前記モータの電力を制御する三相型のインバータと、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える充放電装置であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチと、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Δ結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチと、をさらに備える。
In addition, the present invention
A three-phase brushless motor that drives an electric vehicle,
A three-phase inverter that controls the power of the motor,
A charging / discharging device including a battery that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer unit.
A first switch that switches the primary side of the isolation transformer unit to either three-phase Y connection connection or single-phase parallel connection, and
A second switch for switching the secondary side of the isolation transformer unit to either a three-phase Δ connection connection or a single-phase parallel connection is further provided.
本発明によれば、スペース、重量、及びコストを低減しながら、多様な充給電方式に対応することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to support various charging and feeding methods while reducing space, weight, and cost.
以下、本発明の一実施形態について、図1~図17を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17. The drawings shall be viewed in the direction of the symbols.
[充放電装置の構成]
図1~図3に示すように、本実施形態の充放電装置1は、既知の構成として、電動車両を駆動する三相ブラシレス型のモータ2と、モータ2の電力を制御する駆動用のインバータ3と、インバータ3を介してモータ2に電力を供給するバッテリ4と、三相ブラシレス型の発電機5と、発電機5を制御する発電用のインバータ6と、インバータ3、6などを制御する車両制御装置7と、を備える。
[Configuration of charge / discharge device]
As shown in FIGS. 1 to 3, the charging / discharging
また、充放電装置1は、新規の構成として、インバータ3に対し、モータ2と並列に接続される絶縁トランス部8と、インバータ3とモータ2とが電気的に接続される第1電力伝達経路とインバータ3と絶縁トランス部8とが電気的に接続される第2電力伝達経路とを切り替える電磁式の切替機構11と、絶縁トランス部8の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチ12a~12cと、絶縁トランス部8の2次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチ12d~12fと、絶縁トランス部8を介したバッテリ4の充放電を制御する充放電制御装置13と、を備える。
Further, as a new configuration, the charging / discharging
絶縁トランス部8は、3つの単相型の絶縁トランスによって三相の絶縁トランスを構成している。絶縁トランス部8の2次側の各相出力端には、巻き数比1:1の中間タップ8aが設けられている。
The
なお、図4に示すように、第2スイッチ12d~12fは、絶縁トランス部8の2次側を三相Δ結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替えるように構成されてもよい。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、第1スイッチ12a~12c及び第2スイッチ12d~12fは、判定スイッチ12gとともに連結スイッチ12を構成している。連結スイッチ12は、第1スイッチ12a~12cが三相Y結線接続のとき、第2スイッチ12d~12fが三相Y結線接続となる三相接続状態となり、且つ判定スイッチ12gが三相接続状態であることを出力可能に構成される。また、第1スイッチ12a~12cが単相並列接続のとき、第2スイッチ12d~12fが単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ判定スイッチ12gが単相並列状態であることを出力可能に構成される。
As shown in FIG. 5, the
なお、図4に示す他例の場合、連結スイッチ12は、第1スイッチ12a~12dが三相Y結線接続のとき、第2スイッチ12e、12fが三相Δ結線接続となる三相接続状態となり、且つ判定スイッチ12gが三相接続状態であることを出力可能に構成される。また、第1スイッチ12a~12dが単相並列接続のとき、第2スイッチ12e、12fが単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ判定スイッチ12gが単相並列状態であることを出力可能に構成される。
In the case of another example shown in FIG. 4, the
連結スイッチ12の判定スイッチ12gは、充放電制御装置13に接続されている。充放電制御装置13は、デジタル信号通信手段を用いて車両制御装置7と通信可能に構成される。これにより、車両制御装置7は、絶縁トランス部8の接続状態に応じてインバータ3を適切に制御することが可能になる。デジタル信号通信手段は、例えば、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等である。
The
[オプション化]
図3及び図4に戻って、絶縁トランス部8は、連結スイッチ12及び充放電制御装置13とともに、切替機構11に対して着脱可能な充放電ユニット17を構成する。これにより、充放電ユニット17をオプションとすることができる。充放電ユニット17又は電動車両は、装着された充放電ユニット17の着脱を機械的にロックするロック機構(図示せず)を備えることが好ましい。
[Optional]
Returning to FIGS. 3 and 4, the
充放電ユニット17をオプションとする場合、図17に示すように、切替機構11は、充放電装置1に対して着脱可能なユニットとし、オプションを装着しない場合は、切替機能を持たないバイパス機構14と交換可能とすればよい。切替機構11及びバイパス機構14は、装着判定用の導通線15、16を有し、導通線15、16に設けられる抵抗15a、16bを変えることで、車両制御装置7が切替機構11やバイパス機構14の装着・非装着を判定することが可能になる。
When the charging / discharging
充放電ユニット17は、切替機構11以外のオプション構成を集約的に備えることが好ましい。例えば、充放電ユニット17は、絶縁トランス部8、連結スイッチ12及び充放電制御装置13に加えて、絶縁トランス部8の2次側に配置される平滑コンデンサ18と、絶縁トランス部8の2次側に配置され、電力を遮断可能な遮断ブレーカ19と、絶縁トランス部8の1次側に配置される第1電圧センサ20(図8~図10参照)と、絶縁トランス部8の2次側に配置される第2電圧センサ21と、絶縁トランス部8の1次側に配置される電流センサ22(図8~図10参照)と、絶縁トランス部8の温度を検出する温度センサ23と、後述する照明24と、後述する充電リッド開閉センサ26と、後述する放電リッド開閉センサ28と、車両制御装置7が接続される車両制御装置接続部29と、を備えることにより、多様な充放電方式に対応し、且つ様々な監視情報を車両制御装置7に提供することが可能になる。車両制御装置接続部29は、充放電ユニットの装着・非装着を判定するための低電圧コネクタ部である。
The charge /
また、充放電ユニット17は、三相交流電流又は単相交流電流を授受する接続部として、切替機構11に接続される切替機構接続部30と、後述する充電インレット31及び放電インレット32と、を備える。切替機構接続部30は、切替機構11に対し電気的に接続される高電圧コネクタ部である。
Further, the charging / discharging
[充放電インレット]
図6、図7A、及び図7Bに示すように、電動車両には、絶縁トランス部8の2次側に、外部の交流電源に接続可能な充電インレット31と、絶縁トランス部8の2次側に、外部への電源供給のための放電インレット32と、充電インレット31を開閉可能に覆う充電リッド部材37と、放電インレット32を開閉可能に覆う放電リッド部材38と、充電リッド部材37の開閉状態を検出する充電リッド開閉センサ26と、放電リッド部材38の開閉状態を検出する放電リッド開閉センサ28と、充電リッド部材37と放電リッド部材38とを連結するリンク機構39と、が設けられる。放電インレット32は、三相200Vの第1放電インレット33と、単相200Vの第2放電インレット34と、単相100Vの第3放電インレット35と、を含む。
[Charge / Discharge Inlet]
As shown in FIGS. 6, 7A, and 7B, the electric vehicle has a charging
リンク機構39は、充電リッド部材37及び放電リッド部材38の両方が同時に開状態となることを禁止するように構成される。具体的に説明すると、リンク機構39は、充電リッド部材37の開閉に応じて回動する第1アーム40と、放電リッド部材38の開閉に応じて回動する第2アーム41と、一端が第1アーム40に連結され、他端が第2アーム41に連結されるワイヤ42と、第1アーム40の近傍でワイヤ42をガイドする第1ガイド43と、第2アーム41の近傍でワイヤ42をガイドする第2ガイド44と、ワイヤ42の中間部に係合する係合部材45と、一端側に係合部材45を有し、他端側にストッパ部46を有する可動軸47と、可動軸47を軸方向にスライド可能に支持する固定部材48と、可動軸47の一端側と固定部材48との間に介設される引張コイルばね49と、を備える。
The
図7Aに示すように、可動軸47は、引張コイルばね49によって矢印A方向に付勢される。この付勢力は、係合部材45及びワイヤ42を介して充電リッド部材37及び放電リッド部材38を閉じる方向に作用し、充電リッド部材37及び放電リッド部材38を閉状態に維持する。
As shown in FIG. 7A, the
図7Bに示すように、充電リッド部材37が開操作されると、第1アーム40によってワイヤ42の一端側が引き出されるのに伴い、可動軸47が引張コイルばね49の付勢力に抗して矢印B方向に移動する。充電リッド部材37が全開すると、可動軸47の他端部に設けられるストッパ部46が固定部材48に当接し、それ以上のワイヤ42の引き出しが制限されるとともに、別途設けられる全開ロック機構(図示せず)によって充電リッド部材37の回動が全開位置でロックされる。この状態では、ワイヤ42が固定状態になるため、放電リッド部材38の開動作を禁止し、充電時における放電行為を防止することが可能になる。なお、図示及び詳しい説明は省略するが、放電リッド部材38が開操作されると、充電リッド部材37の開動作を禁止し、放電時における充電行為を防止することが可能になる。
As shown in FIG. 7B, when the charging
充電インレット31及び放電インレット32の近傍には、充電インレット31及び放電インレット32を照らす照明24が設けられる。このような照明24によれば、夜間における充電操作や放電操作が容易になる。
In the vicinity of the charging
また、充電インレット31及び放電インレット32の近傍には、充電インレット31を介した充電状態や、放電インレット32を介した放電状態を示す充放電表示機(図示せず)が設けられることが好ましい。このような充放電表示機によれば、充電状態又は放電状態を周囲に報知することができる。
Further, it is preferable to provide a charge / discharge indicator (not shown) in the vicinity of the
[充放電装置の動作]
つぎに、充放電装置1の制御システムについて、図8~図13を参照して説明する。
充放電装置1の制御システムは、図8~図10に示すように、ハードウェア(車両制御装置7、充放電制御装置13)とソフトウェア(制御プログラム)との協働により実現される機能構成として、記憶部100、フィルタ101~104、微分演算器105、乗算器106、加算器107、変調器108、制御器109などを含む。
[Operation of charge / discharge device]
Next, the control system of the charging / discharging
As shown in FIGS. 8 to 10, the control system of the charge /
車両停止状態において、充電インレット31に充電ケーブルが接続されると、IEC61851-1(Electric vehicle conductive charging system requirements)に準拠する±12V、1kHZの矩形波が電動車両に入力される。この信号が入力されることにより車両制御装置7が自動起動する。車両制御装置7は、充電ケーブルの接続状態及び充電ケーブルに内蔵された抵抗値から充電ケーブルのタイプを判別する。このとき充電ケーブルのタイプは、充電ケーブルの抵抗値により一意に定められ、外部電源が単相交流100V、単相交流200V、三相交流200Vのいずれかが判別されるのと同時に充電ケーブルの電流容量が判別される。
When the charging cable is connected to the charging
車両制御装置7は、充電ケーブルタイプの判定後、連結スイッチ12の状態を判定し、充電ケーブルの電源種と異なる切替状態の場合、ユーザ通知を行う。この通知は、例えば、ナビなどのディスプレイ画面、メータ画面、スマートフォン通知などで行うことができる。
After determining the charging cable type, the
車両制御装置7は、充電ケーブルタイプの判定、及び連結スイッチ12の正常判定を行った後、充電リッド部材37の開状態、且つ放電リッド部材38の閉状態を判定したら、充電ケーブルを施錠し、切替機構11を絶縁トランス部8側に切り替えた後、バッテリ4の充電を開始する。
After determining the charging cable type and the normality of the
外部の三相交流200V電源から充電を行う場合、連結スイッチ12は、図3~図5に示すように、絶縁トランス部8の1次側を三相Y結線、2次側を三相Y結線又は三相Δ結線とする側に切り替えられる。外部の三相交流200V電源は、2次側が三相Y結線状態又は三相Δ結線状態、且つ1次側が三相Y結線状態の絶縁トランス部8を介してインバータ3の各相に入力される。インバータ3は、入力された三相交流電流をダイオードブリッジにより全波整流し、バッテリ4を充電する。
When charging from an external three-phase AC 200V power supply, as shown in FIGS. 3 to 5, the
絶縁トランス部8は、最大放電出力10kW程度を考慮し、定格容量数kVA以上の容量を有する単相絶縁トランスを3台用いて三相絶縁トランスを構成することが好ましい。一般的に、上記容量程度の絶縁トランスを製作すると、数mH程度の直列インダクタンス成分が寄生成分として含まれる。図1に示す形態でインバータ3と一次側をY結線状態とした絶縁トランス部8を接続することで、各相において絶縁トランス部8に内蔵される直列インダクタンスがインバータ3との間に位置し、その直列インダクタンスがチョークコイルとして作用する。これにより、昇降圧コンバータ電源が形成される。巻き線材料はAl、Cuを適宜使い分けることで軽量化することができる。なお、磁気漏れトランスを使用することもできる。また、モータ巻き線のインダクタンスを利用してもよい。
The
一般的なチョークコイルとスイッチ素子とダイオードペアからなるブリッジ回路を用いた昇降圧コンバータ電源では、外部電源とチョークコイルの間の電圧と電流を監視しながら所望の電力となるように電圧制御することが知られている。絶縁トランスに内蔵される直列インダクタンスの外部電源側の電圧を観測することは困難であることから、絶縁トランスと駆動用インバータを共用する電源構成において、チョークコイルを別途設置(例えば、特許第4337442号)するか、絶縁トランスに入力する交流電圧の実効値を制御する手段(例えば、特願平10-20500号)が提案されているが、部品点数が増加するだけでなく、充電と放電を同一の回路構成で実現することができない。 In a buck-boost converter power supply that uses a bridge circuit consisting of a general choke coil, switch element, and diode pair, the voltage is controlled so that the desired power is obtained while monitoring the voltage and current between the external power supply and the choke coil. It has been known. Since it is difficult to observe the voltage on the external power supply side of the series inductance built in the isolation transformer, a choke coil is separately installed in the power supply configuration that shares the isolation transformer and the drive inverter (for example, Patent No. 4337442). ) Or a means to control the effective value of the AC voltage input to the isolation transformer (for example, Japanese Patent Application No. 10-20500) has been proposed, but not only the number of parts increases, but also charging and discharging are the same. It cannot be realized with the circuit configuration of.
そこで、図8に示すように、三相交流電源を入力する場合は、あらかじめ絶縁トランス部8の直列インダクタンスを記憶部100に記憶する。そして、電流センサ22の各相の電流値をフィルタ101を介して制御器109に直接入力するとともに、フィルタ101透過後の値を微分演算器105で微分し、その微分値に直列インダクタンスを乗じた後、フィルタ102透過後の第1電圧センサ20の値を加算した結果を制御器109に入力する。この際、スイッチング周波数の高調波成分がフィルタ101、102で除去されるので制御器109における計算精度を向上させることができる。このように直列インダクタンスにおける電圧推定手段を用いることにより、チョークコイルを別途設置せずに絶縁トランス部8に内蔵される直列インダクタンスを昇降圧コンバータ電源の一部として利用でき、磁気素子を削減することが可能となる。単相交流電源を入力したときは、いずれか一相のみを使用すればよく、図9のような形態になる。さらに、チョークコイルを無くせることにより、本充電回路の構成で放電にも転用可能となる。なお、上記推定値を算出するにあたり離散系、連続系のいずれの手段を採用してもよい。
Therefore, as shown in FIG. 8, when inputting a three-phase AC power supply, the series inductance of the
バッテリ4を充電する際には、図8に示すように、バッテリ4とインバータ3との間に電流センサ51及び電圧センサ52を設けることで、バッテリ4の充電電力を制御することができる。つまり、上記の昇降圧コンバータ電源により所望の充電電力になるように直流電圧を制御する。フィルタ103は、バッテリ4に流出入する電流値のノイズを除去するとともに、バッテリ4の電圧値のノイズを除去する。
When charging the
一方、三相交流を外部に放電する場合においても、図8と同一の形態で実現することができる。図10に示すように、インバータ3のプラス側母線及びマイナス側母線にバッテリ4が接続された状態で、絶縁トランス部8のインダクタンス成分を利用し、インバータ3を変調器108でPWM制御することにより直流電源を三相交流電源に変換することができる。このとき、絶縁トランス部8の2次側のインダクタンス成分と平滑コンデンサ18は交流波形を平滑化するフィルタの役割を果たす。車両制御装置7は、絶縁トランス部8の2次側に備えた第2電圧センサ21により電圧を常時監視し、PWM制御のDuty(オン・オフ比率)を負荷変動に合わせて適宜設定することで、交流電源電圧を安定化させることができる。フィルタ104は、絶縁トランス部8の2次側の電圧値のノイズを除去する。
On the other hand, even when the three-phase alternating current is discharged to the outside, it can be realized in the same form as in FIG. As shown in FIG. 10, in a state where the
また、単相交流電源を外部電源としてバッテリ4を充電する場合、連結スイッチ12は、図11~図13に示すように、絶縁トランス部8の1次側及び2次側を単相並列接続とする側に切り替えられる。これにより、絶縁トランスの巻き線における銅損を1相分のみ使用する場合に対して1/3に低減することができる。単相交流電流は並列に接続された絶縁トランス部8の2次側に入力され、同じく並列に接続された1次側出力は、インバータ3のいずれか1相に入力される。どの相を用いるかは、インバータ3のレイアウトによって自由に決めることができる。インバータ3は、入力された単相交流電流をダイオードブリッジにより全波整流し、バッテリ4を充電する。
When charging the
単相交流を外部に放電する場合も、図10と同一の形態で実現することができる。インバータ3のプラス側母線及びマイナス側母線にバッテリ4が接続された状態で、絶縁トランス部8のインダクタンス成分を利用し、インバータ3の絶縁トランス部8と接続されている任意の一相分をPWM制御等の変調器108によってスイッチングすることで、直流電源を単相交流電源に変換することができる。単相放電においても、絶縁トランス部8の2次側のインダクタンス成分と平滑コンデンサ18は交流波形を平滑化するフィルタの役割を果たす。車両制御装置7は、絶縁トランス部8の2次側に備えた第2電圧センサ21により電圧を常時監視し、PWM制御のDuty(オン・オフ比率)を負荷変動に合わせて適宜設定することで、交流電源電圧を安定化させることができる。
Even when the single-phase alternating current is discharged to the outside, it can be realized in the same form as in FIG. With the
[絶縁トランス部の冷却回路]
つぎに、絶縁トランス部8の冷却回路について、図14~図16を参照して説明する。
図14に示すように、充放電ユニット17は、絶縁トランス部8と冷却水との間で熱交換を行う熱交換器61と、熱交換器61に冷却水を供給する供給配管62が接続される供給配管接続部63と、充放電ユニット17から冷却水を排出する排出配管64が接続される排出配管接続部65と、を備える。供給配管62の上流側は、4方弁66を介してポンプユニット67(冷却水を加温するヒータ68を含む)の吐出側に接続され、排出配管64の下流側は、分岐部69を介してポンプユニット67の吸入側、バッテリ冷却配管70及び室内エアコン71に接続されている。車両制御装置7は、4方弁66の切り替え制御に基づいて、ポンプユニット67から吐出される冷却水をバッテリ4、絶縁トランス部8及び室内エアコン71に対して選択的に供給することができる。これにより、バッテリ4を冷却するバッテリ冷却システムを利用して絶縁トランス部8を冷却することが可能になる。
[Cooling circuit of isolation transformer]
Next, the cooling circuit of the
As shown in FIG. 14, the charge /
一般的に高電圧のバッテリ4は、低温放置下において出力制限しなければならないため、ユーザが走行する前にバッテリ4を予め適正な温度まで加温する必要がある。このとき、専用ヒータで加温する場合、加温に要する時間はヒータ容量に依存する。加温に要する時間を短くするためには、容量(サイズ)を大きくする必要が生じ、部品配置が制約される。本実施形態では、意図的に絶縁トランス部8を加温ヒータとして用いることで、専用ヒータ容量を小さくしたり、或いは削減したりすることが可能になる。
Generally, the output of the high-
図15に示すように、絶縁トランスは、定格運転、瞬間定格運転が許容される。瞬間定格は、熱容量や冷却回路との熱抵抗などの要因に依存するが、数kVA程度の容量の絶縁トランスであれば、定格の2倍程度は数分から十数分程度は過負荷での運転が許容される。この特性を用い、意図的に効率を落とす使い方をすることで、例えば、入力電力が10kW、効率70%とすると、3kW程度の発生熱を冷却水の加温に使用することができる。さらに、加温された冷却水を4方弁66により、バッテリ4のみならず室内エアコン71に供給することもできる。加温中は、意図的に充電容量を増やすことができるため、急速充電としての効果もある。一般的なユースケースとしては、日中は走行して夜間から早朝にかけてバッテリ4を満充電し、早朝から通勤のために走行する一連のサイクルが考えられるが、冬季においてはバッテリ4の加温が完了するタイミング、すなわち早朝の走行開始前までに充電電力を制御しながら適正なバッテリ温度、室内温度となるように、充電電力を制御すれば効果的である。
As shown in FIG. 15, the isolation transformer is allowed to be rated operation and instantaneous rated operation. The instantaneous rating depends on factors such as the heat capacity and the thermal resistance with the cooling circuit, but if the isolation transformer has a capacity of several kVA, it will operate under overload for several minutes to ten and several minutes, which is about twice the rating. Is allowed. By using this characteristic and intentionally reducing the efficiency, for example, when the input power is 10 kW and the efficiency is 70%, the generated heat of about 3 kW can be used for heating the cooling water. Further, the heated cooling water can be supplied not only to the
具体的に説明すると、車両制御装置7(制御器109)は、図16に示すように、絶縁トランス部8の温度を検出する温度センサ23の検出値をフィルタ110を介して入力するとともに、予め記憶された瞬時許可電力(最大値)及び定常電力(最大値)や目標交流電圧(実効値)を入力値として時間定格を許容した出力値拡大幅を演算し、変調器108を介してインバータ3を制御しつつ、4方弁66及びポンプユニット67を制御する。これにより、絶縁トランス部8における発生熱を利用してバッテリ4を加温することが可能になる。
Specifically, as shown in FIG. 16, the vehicle control device 7 (controller 109) inputs the detection value of the
[実施形態の効果]
本実施形態の充放電装置1を適用することにより、充電及び放電システムを備える単一の形態であっても、外部電源からバッテリ4までの電流経路におけるチョークコイル及び半導体素子を省くとことができる。さらに、半導体素子やリアクトルの使用数を少なくして導通損失を低減すると同時に、上記システムにおいて発生した熱を車両システムの中で利用することにより車両システム全体のシステム効率を高めることで、従来技術に対して重量、容積を小さくし、且つ安価な車載システムを提供できる。特に、本実施形態の充放電装置1は、10kW程度の出力を有する充電及び放電システムを備える車載装置に好適であり、単一の形態で容易に提供できる。
[Effect of Embodiment]
By applying the charging / discharging
また、放電においては、バッテリ4から様々な負荷への電力供給、例えば、単相100V負荷、単相三線200V、三相200V負荷への電力供給や、国際規格に適合したV2H、V2Gといった双方向充給電の用途に単一の形態で適用することができる。同時に充電においても、国際規格に適合したAC充電、例えば、ISO61851-1に準拠したType1、Type2、GBT規格に対応したAC充電を、単一の形態で適合することができる。
In discharging, power is supplied from the
また、本実施形態の充放電装置1によれば、高出力電源としてのプラグイン電動車両の潜在的な価値を高める効果が期待でき、ホビー用、業務用の電源といった多用途電源として幅広い活用を見込むことができる。また、非常用電源としての価値に加え、系統電源の安定化のためにプラグイン電動車両を分散電源として利用することで、ユーザがインセンティブを得るグリッドサービスを構築できる。特に、本実施形態の充放電装置1は、絶縁トランス部8を外部電源の入力側に備えているため、グリッドへの接続が容易である。このように多種多様な電源ニーズがある中で、比較的高出力な10kW程度の電源は、非常に高価であり、現状では普及が限定的であるが、絶対数ではすでに桁違いに普及しつつあるプラグイン電動車両を本実施形態が提案する多用途電源の一部として部品共用することで、環境性能が高く、高信頼性で安価な充放電システムを提供することが可能になる。
Further, according to the charging / discharging
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, which naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood. Further, each component in the above-described embodiment may be arbitrarily combined as long as the gist of the invention is not deviated.
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。 At least the following matters are described in this specification. The components and the like corresponding to the above-described embodiment are shown in parentheses, but the present invention is not limited to this.
(1) 電動車両を駆動する三相ブラシレス型のモータ(モータ2)と、
前記モータの電力を制御する三相型のインバータ(インバータ3)と、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリ(バッテリ4)と、を備える充放電装置(充放電装置1)であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部(絶縁トランス部8)と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構(切替機構11)と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチ(第1スイッチ12a~12c)と、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチ(第2スイッチ12d~12f)と、をさらに備える、充放電装置。
(1) A three-phase brushless motor (motor 2) that drives an electric vehicle,
A three-phase type inverter (inverter 3) that controls the electric power of the motor, and
A charging / discharging device (charging / discharging device 1) including a battery (battery 4) that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit (insulation transformer unit 8) composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism (switching mechanism) that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer unit. 11) and
A first switch (
A charging / discharging device further comprising a second switch (
(1)によれば、電動車両の停車時に、切替機構によってインバータと絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路を選択することで、電動車両の駆動用のモータの電力制御に使用するインバータを介してバッテリの充放電を行うことができる。これにより、充電用のインバータ、コンデンサ、端子、ケースなどを追加せずに、バッテリの充放電を行うことができ、スペース、重量、及びコストを低減できる。
また、外部電源の種類に応じて第1スイッチ及び第2スイッチを切り替えることで、例えば、三相200V交流電源、単相200V交流電源、単相100V交流電源など多様な充給電方式に対応することができる。
さらに、バッテリの充放電に際し、バッテリと外部電源とが絶縁トランス部によって電気的に絶縁されるので、短絡の発生を回避できる。また、絶縁トランス部が3つの単相型の絶縁トランスから構成されるので、単相接続時に使用しない残りのコイルが並列に配置される。これにより、抵抗損失が低減され、絶縁トランス部を小型化できる。
According to (1), when the electric vehicle is stopped, the power control of the motor for driving the electric vehicle is performed by selecting the second power transmission path that electrically connects the inverter and the insulated transformer portion by the switching mechanism. The battery can be charged and discharged via the inverter used. As a result, the battery can be charged and discharged without adding an inverter, a capacitor, a terminal, a case, etc. for charging, and space, weight, and cost can be reduced.
In addition, by switching the first switch and the second switch according to the type of external power supply, it is possible to support various charging and power supply methods such as three-phase 200V AC power supply, single-phase 200V AC power supply, and single-phase 100V AC power supply. Can be done.
Further, when the battery is charged and discharged, the battery and the external power supply are electrically insulated by the isolation transformer section, so that the occurrence of a short circuit can be avoided. Further, since the isolation transformer portion is composed of three single-phase type isolation transformers, the remaining coils that are not used at the time of single-phase connection are arranged in parallel. As a result, the resistance loss can be reduced and the isolation transformer portion can be miniaturized.
(2) 電動車両を駆動する三相ブラシレス型のモータ(モータ2)と、
前記モータの電力を制御する三相型のインバータ(インバータ3)と、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリ(バッテリ4)と、を備える充放電装置(充放電装置1)であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部(絶縁トランス部8)と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構(切替機構11)と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチ(第1スイッチ12a~12d)と、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Δ結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチ(第2スイッチ12e、12f)と、をさらに備える、充放電装置。
(2) A three-phase brushless motor (motor 2) that drives an electric vehicle,
A three-phase type inverter (inverter 3) that controls the electric power of the motor, and
A charging / discharging device (charging / discharging device 1) including a battery (battery 4) that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit (insulation transformer unit 8) composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism (switching mechanism) that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer. 11) and
A first switch (
A charging / discharging device further comprising a second switch (
(2)によれば、電動車両の停車時に、切替機構によってインバータと絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路を選択することで、電動車両の駆動用のモータの電力制御に使用するインバータを介してバッテリの充放電を行うことができる。これにより、充電用のインバータ、コンデンサ、端子、ケースなどを追加せずに、バッテリの充放電を行うことができ、スペース、重量、及びコストを低減できる。
また、外部電源の種類に応じて第1スイッチ及び第2スイッチを切り替えることで、例えば、三相200V交流電源、単相200V交流電源、単相100V交流電源など多様な充給電方式に対応することができる。
さらに、バッテリの充放電に際し、バッテリと外部電源とが絶縁トランス部によって電気的に絶縁されるので、短絡の発生を回避できる。また、絶縁トランス部が3つの単相型の絶縁トランスから構成されるので、単相接続時に使用しない残りのコイルが並列に配置される。これにより、抵抗損失が低減され、絶縁トランス部を小型化できる。
According to (2), when the electric vehicle is stopped, the power control of the motor for driving the electric vehicle is performed by selecting the second power transmission path that electrically connects the inverter and the insulated transformer portion by the switching mechanism. The battery can be charged and discharged via the inverter used. As a result, the battery can be charged and discharged without adding an inverter, a capacitor, a terminal, a case, etc. for charging, and space, weight, and cost can be reduced.
In addition, by switching the first switch and the second switch according to the type of external power supply, it is possible to support various charging and feeding methods such as a three-phase 200V AC power supply, a single-phase 200V AC power supply, and a single-phase 100V AC power supply. Can be done.
Further, when the battery is charged and discharged, the battery and the external power supply are electrically insulated by the isolation transformer section, so that the occurrence of a short circuit can be avoided. Further, since the isolation transformer portion is composed of three single-phase type isolation transformers, the remaining coils that are not used at the time of single-phase connection are arranged in parallel. As a result, the resistance loss can be reduced and the isolation transformer portion can be miniaturized.
(3) (1)に記載の充放電装置であって、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、判定スイッチ(判定スイッチ12g)とともに連結スイッチ(連結スイッチ12)を構成し、
前記連結スイッチは、
前記第1スイッチが前記三相Y結線接続のとき、前記第2スイッチが前記三相Y結線接続となる三相接続状態となり、且つ前記判定スイッチが前記三相接続状態であることを出力可能に構成され、
前記第1スイッチが前記単相並列接続のとき、前記第2スイッチが前記単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ前記判定スイッチが前記単相並列状態であることを出力可能に構成される、充放電装置。
(3) The charging / discharging device according to (1).
The first switch and the second switch form a connection switch (connection switch 12) together with a determination switch (
The connection switch is
When the first switch is in the three-phase Y connection connection, it is possible to output that the second switch is in the three-phase Y connection state and the determination switch is in the three-phase connection state. Configured
When the first switch is in the single-phase parallel connection, it is configured to be able to output that the second switch is in the single-phase parallel state in which the single-phase parallel connection is made and the determination switch is in the single-phase parallel state. Charge / discharge device.
(3)によれば、第1スイッチ、第2スイッチ、及び判定スイッチを連動させることができる。 According to (3), the first switch, the second switch, and the determination switch can be interlocked.
(4) (2)に記載の充放電装置であって、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、判定スイッチ(判定スイッチ12g)とともに連結スイッチ(連結スイッチ12)を構成し、
前記連結スイッチは、
前記第1スイッチが前記三相Y結線接続のとき、前記第2スイッチが前記三相Δ結線接続となる三相接続状態となり、且つ前記判定スイッチが前記三相接続状態であることを出力可能に構成され、
前記第1スイッチが前記単相並列接続のとき、前記第2スイッチが前記単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ前記判定スイッチが前記単相並列状態であることを出力可能に構成される、充放電装置。
(4) The charging / discharging device according to (2).
The first switch and the second switch form a connection switch (connection switch 12) together with a determination switch (
The connection switch is
When the first switch is in the three-phase Y connection connection, it is possible to output that the second switch is in the three-phase connection state in which the three-phase Δ connection is made and the determination switch is in the three-phase connection state. Configured
When the first switch is in the single-phase parallel connection, it is configured to be able to output that the second switch is in the single-phase parallel state in which the single-phase parallel connection is made and the determination switch is in the single-phase parallel state. Charge / discharge device.
(4)によれば、第1スイッチ、第2スイッチ、及び判定スイッチを連動させることができる。 According to (4), the first switch, the second switch, and the determination switch can be interlocked.
(5) (3)又は(4)に記載の充放電装置であって、
前記連結スイッチは、充放電を制御する充放電制御装置(充放電制御装置13)に接続され、
前記充放電制御装置は、デジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置(車両制御装置7)と通信可能に構成される、充放電装置。
(5) The charging / discharging device according to (3) or (4).
The connection switch is connected to a charge / discharge control device (charge / discharge control device 13) that controls charge / discharge, and is connected to the charge / discharge control device (charge / discharge control device 13).
The charge / discharge control device is a charge / discharge device configured to be able to communicate with the vehicle control device (vehicle control device 7) of the electric vehicle by using a digital signal communication means.
(5)によれば、車両制御装置は、伝達された三相接続状態か単相並列状態かに応じて適切にインバータを制御することができる。 According to (5), the vehicle control device can appropriately control the inverter according to the transmitted three-phase connection state or single-phase parallel state.
(6) (1)~(5)のいずれか一項に記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の2次側の各相出力端には、巻き数比1:1の中間タップ(中間タップ8a)が設けられている、充放電装置。
(6) The charging / discharging device according to any one of (1) to (5).
A charging / discharging device in which an intermediate tap (
(6)によれば、例えば単相200V交流電圧源、単相100V交流電源などの充給電方式に対応することができる。 According to (6), it is possible to support a charging / feeding system such as a single-phase 200V AC voltage source or a single-phase 100V AC power supply.
(7) (1)~(6)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の1次側に配置された第1電圧センサ(第1電圧センサ20)と、
前記絶縁トランス部の2次側に配置された第2電圧センサ(第2電圧センサ21)と、をさらに備え、
前記第1電圧センサ及び前記第2電圧センサは、前記第1電圧センサ及び前記第2電圧センサの出力信号を処理する信号処理装置(充放電制御装置13)に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された電圧センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置(車両制御装置7)に送信する、充放電装置。
(7) The charging / discharging device according to any one of (1) to (6).
A first voltage sensor (first voltage sensor 20) arranged on the primary side of the isolation transformer unit and
A second voltage sensor (second voltage sensor 21) arranged on the secondary side of the isolation transformer unit is further provided.
The first voltage sensor and the second voltage sensor are connected to a signal processing device (charge / discharge control device 13) that processes the output signals of the first voltage sensor and the second voltage sensor.
The signal processing device is a charging / discharging device that transmits a signal-processed voltage sensor value to a vehicle control device (vehicle control device 7) of the electric vehicle using a digital signal communication means.
(7)によれば、第2電圧センサにより電圧を常時監視し、インバータをPWM制御する際のDuty(オン・オフ比率)を負荷変動に合わせて適宜設定することで交流電源電圧を安定化させることができる。 According to (7), the voltage is constantly monitored by the second voltage sensor, and the Duty (on / off ratio) when PWM-controlling the inverter is appropriately set according to the load fluctuation to stabilize the AC power supply voltage. be able to.
(8) (1)~(6)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の温度を検出する温度センサ(温度センサ23)をさらに備え、
前記温度センサは、前記温度センサの出力信号を処理する信号処理装置(充放電制御装置13)に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された温度センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置(車両制御装置7)に送信する、充放電装置。
(8) The charging / discharging device according to any one of (1) to (6).
A temperature sensor (temperature sensor 23) for detecting the temperature of the isolation transformer unit is further provided.
The temperature sensor is connected to a signal processing device (charge / discharge control device 13) that processes the output signal of the temperature sensor.
The signal processing device is a charging / discharging device that transmits a signal-processed temperature sensor value to a vehicle control device (vehicle control device 7) of the electric vehicle using a digital signal communication means.
(8)によれば、絶縁トランス部の温度を車両制御装置で監視することができる。 According to (8), the temperature of the isolation transformer unit can be monitored by the vehicle control device.
(9) (1)~(8)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、電力を遮断可能な遮断ブレーカ(遮断ブレーカ19)をさらに備える、充放電装置。
(9) The charging / discharging device according to any one of (1) to (8).
A charge / discharge device further provided with a circuit breaker (circuit breaker 19) connected to the secondary side of the isolation transformer unit and capable of interrupting electric power.
(9)によれば、過電流による故障の発生を抑制できる。 According to (9), the occurrence of failure due to overcurrent can be suppressed.
(10) (1)~(9)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部の交流電源に接続可能なインレット(充電インレット31)をさらに備える、充放電装置。
(10) The charging / discharging device according to any one of (1) to (9).
A charging / discharging device further including an inlet (charging inlet 31) connected to the secondary side of the isolation transformer unit and connectable to an external AC power source.
(10)によれば、外部電源によってバッテリを充電できる。 According to (10), the battery can be charged by an external power source.
(11) (1)~(10)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部への電源供給のためのインレット(放電インレット32)をさらに備える、充放電装置。
(11) The charging / discharging device according to any one of (1) to (10).
A charging / discharging device that is connected to the secondary side of the isolation transformer unit and further includes an inlet (discharge inlet 32) for supplying power to the outside.
(11)によれば、バッテリから外部電源に電力を供給することができ、V2L/V2H/V2Gが可能となる。 According to (11), electric power can be supplied from the battery to the external power source, and V2L / V2H / V2G becomes possible.
(12) (10)又は(11)に記載の充放電装置であって、
前記インレットの近傍に設けられた照明をさらに備える、充放電装置。
(12) The charging / discharging device according to (10) or (11).
A charging / discharging device further comprising an illumination provided in the vicinity of the inlet.
(12)によれば、夜間作業を容易にできる。 According to (12), night work can be facilitated.
(13) (10)~(12)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記インレットを覆うリッド部材(充電リッド部材37、放電リッド部材38)と、
前記リッド部材の開閉状態を検出するリッド状態検出センサ(充電リッド開閉センサ26、放電リッド開閉センサ28)と、をさらに備える、充放電装置。
(13) The charging / discharging device according to any one of (10) to (12).
A lid member (
A charging / discharging device further comprising a lid state detection sensor (charging lid opening /
(13)によれば、リッドの開閉状態を検出できる。 According to (13), the open / closed state of the lid can be detected.
(14) (10)~(13)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記インレットを介した充電状態又は放電状態を示す充放電表示機をさらに備える、充放電装置。
(14) The charging / discharging device according to any one of (10) to (13).
A charging / discharging device further comprising a charging / discharging display indicating a charging state or a discharging state via the inlet.
(14)によれば、充電状態又は放電状態を周囲に報知することができる。 According to (14), the charging state or the discharging state can be notified to the surroundings.
(15) (1)~(9)のいずれか一項に記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部の交流電源に接続可能な充電インレット(充電インレット31)と、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部への電源供給のための放電インレット(放電インレット32)と、
前記充電インレットを覆う第1リッド部材(充電リッド部材37)と、
前記放電インレットを覆う第2リッド部材(放電リッド部材38)と、
前記第1リッド部材と前記第2リッド部材を支持するリンク機構(リンク機構39)と、を備え、
前記リンク機構は、前記第1リッド部材及び第2リッド部材の両方が開状態となることを禁止する、充放電装置。
(15) The charging / discharging device according to any one of (1) to (9).
A charging inlet (charging inlet 31) that is connected to the secondary side of the isolation transformer and can be connected to an external AC power supply.
A discharge inlet (discharge inlet 32) connected to the secondary side of the isolation transformer section for supplying power to the outside, and
A first lid member (charging lid member 37) that covers the charging inlet,
A second lid member (discharge lid member 38) that covers the discharge inlet,
A link mechanism (link mechanism 39) for supporting the first lid member and the second lid member is provided.
The link mechanism is a charging / discharging device that prohibits both the first lid member and the second lid member from being opened.
(15)によれば、バッテリからの充放電が同時に行われることを回避できる。 According to (15), it is possible to avoid charging and discharging from the battery at the same time.
(16) (1)~(15)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部を冷却する冷却機構(熱交換器61)をさらに備え、
前記冷却機構は、前記電動車両に装備され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに弁部材(4方弁66)を介して接続されている、充放電装置。
(16) The charging / discharging device according to any one of (1) to (15).
A cooling mechanism (heat exchanger 61) for cooling the isolation transformer unit is further provided.
The cooling mechanism is a charging / discharging device equipped in the electric vehicle and connected to a battery cooling system for cooling the battery via a valve member (four-way valve 66).
(16)によれば、バッテリ冷却システムによって絶縁トランスを冷却することができるとともに、極低温時に絶縁トランス部の排熱を利用してバッテリを加温することができる。 According to (16), the isolation transformer can be cooled by the battery cooling system, and the battery can be heated by utilizing the exhaust heat of the isolation transformer portion at an extremely low temperature.
(17) (1)~(16)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部、前記第1スイッチ、及び前記第2スイッチが、前記切替機構に対し着脱可能な充放電ユニット(充放電ユニット17)を構成する、充放電装置。
(17) The charging / discharging device according to any one of (1) to (16).
A charging / discharging device in which the isolation transformer unit, the first switch, and the second switch constitute a charging / discharging unit (charging / discharging unit 17) that can be attached to and detached from the switching mechanism.
(17)によれば、ユーザがオプションとして充放電ユニットを選択することができる。 According to (17), the user can select the charge / discharge unit as an option.
(18) (17)に記載の充放電装置であって、
前記充放電ユニットは、
前記切替機構に対し、電気的に接続される高電圧コネクタ部(切替機構接続部30)と、
前記充放電ユニットの装着・非装着を判定するための低電圧コネクタ部(車両制御装置接続部29)と、を備える、充放電装置。
(18) The charging / discharging device according to (17).
The charge / discharge unit is
A high-voltage connector unit (switching mechanism connection unit 30) that is electrically connected to the switching mechanism
A charging / discharging device including a low-voltage connector portion (vehicle control device connecting portion 29) for determining whether or not the charging / discharging unit is mounted.
(18)によれば、充放電ユニットがオプションである場合でも、充放電ユニットの装着・非装着を判定することができる。 According to (18), even when the charge / discharge unit is an option, it is possible to determine whether the charge / discharge unit is attached or not.
(19) (17)又は(18)に記載の充放電装置であって、
前記充放電ユニットは、
前記電動車両に装置され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに接続される冷却用コネクタ部(供給配管接続部63、排出配管接続部65)と、
前記充放電ユニットの機械的な結合を保持するロック機構と、を備える、充放電装置。
(19) The charging / discharging device according to (17) or (18).
The charge / discharge unit is
Cooling connector parts (supply pipe connection part 63, discharge pipe connection part 65) that are installed in the electric vehicle and connected to the battery cooling system that cools the battery.
A charging / discharging device including a locking mechanism for holding a mechanical coupling of the charging / discharging unit.
(19)によれば、充放電ユニットがオプションである場合でも、絶縁トランス部を適切に冷却することができる。 According to (19), the isolation transformer portion can be appropriately cooled even when the charge / discharge unit is an option.
(20) (1)~(19)のいずれかに記載の充放電装置であって、
前記充放電装置を制御する制御システムは、
前記インバータを制御するインバータ制御部(制御器109)と、
予め前記絶縁トランス部の直列インダクタンスの値を記憶する記憶部(記憶部100)と、
前記絶縁トランス部の1次側の各相の電流値のノイズを除去する第1フィルタ(フィルタ101)と、
前記絶縁トランス部の1次側の各相の電圧値のノイズを除去する第2フィルタ(フィルタ102)と、
前記第1フィルタ透過後の値を直接、前記インバータ制御部へ転送する第1経路と、
前記値を微分演算器(微分演算器105)を介して前記インバータ制御部へ転送する第2経路と、を備え、
前記第2経路は、
前記微分演算器と、
前記微分演算器における演算値と前記記憶部に記憶された前記直列インダクタンスの値を乗じる乗算器(乗算器106)と、
前記乗算器における演算結果と前記第2フィルタ透過後の前記各相の電圧値を加算する加算器(加算器107)と、を備える、充放電装置。
(20) The charging / discharging device according to any one of (1) to (19).
The control system that controls the charging / discharging device is
An inverter control unit (controller 109) that controls the inverter,
A storage unit (storage unit 100) that stores the value of the series inductance of the isolation transformer unit in advance,
A first filter (filter 101) that removes noise of the current value of each phase on the primary side of the isolation transformer unit, and
A second filter (filter 102) that removes noise of the voltage value of each phase on the primary side of the isolation transformer unit, and
A first path that directly transfers the value after passing through the first filter to the inverter control unit, and
A second path for transferring the value to the inverter control unit via a differential calculator (differential calculator 105) is provided.
The second route is
With the differential calculator
A multiplier (multiplier 106) that multiplies the calculated value in the differential arithmetic unit and the value of the series inductance stored in the storage unit, and
A charging / discharging device including an adder (adder 107) that adds a calculation result in the multiplier and a voltage value of each of the phases after passing through the second filter.
(20)によれば、チョークコイルを別途設置せずに絶縁トランスに内蔵される直列インダクタンスを昇降圧コンバータ電源の一部として利用できる。 According to (20), the series inductance built in the isolation transformer can be used as a part of the buck-boost converter power supply without installing a choke coil separately.
(21) (20)に記載の充放電装置であって、
前記制御システムは、
前記バッテリに流出入する電流値のノイズを除去するとともに、前記バッテリの電圧値のノイズを除去する第3フィルタ(フィルタ103)と、
前記第3フィルタ透過後の電流値及び電圧値を直接、前記インバータ制御部へ転送する第3経路と、備える、充放電装置。
(21) The charging / discharging device according to (20).
The control system
A third filter (filter 103) that removes noise of the current value flowing in and out of the battery and also removes noise of the voltage value of the battery.
A charging / discharging device including a third path for directly transferring a current value and a voltage value after passing through the third filter to the inverter control unit.
(21)によれば、バッテリへ流入する電流値及びバッテリの電圧値を監視しながら、インバータを制御することができる。 According to (21), the inverter can be controlled while monitoring the current value flowing into the battery and the voltage value of the battery.
(22) (21)に記載の充放電装置であって、
前記制御システムは、
前記インバータ制御部からの出力値を変調して前記インバータのスイッチング素子の駆動信号を生成する変調器(変調器108)をさらに備える、充放電装置。
(22) The charging / discharging device according to (21).
The control system
A charging / discharging device further comprising a modulator (modulator 108) that modulates an output value from the inverter control unit to generate a drive signal for a switching element of the inverter.
(22)によれば、より適切にインバータを制御することができる。 According to (22), the inverter can be controlled more appropriately.
(23) (16)に記載の充放電装置であって、
前記絶縁トランス部の温度を検出する温度センサ(温度センサ23)と、
前記絶縁トランス部を冷却する冷却機構(熱交換器61)と、をさらに備え、
前記冷却機構は、前記電動車両に装備され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに接続され、
前記温度センサは、前記温度センサの出力信号を処理する信号処理装置(充放電制御装置13)に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された温度センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置(車両制御装置7)に送信し、
前記車両制御装置は、
予め記憶された瞬時許可電力を入力値とし時間定格を許容した出力値拡大幅を演算する演算器(制御器109)を有し、
前記絶縁トランス部における発生熱を利用して、前記バッテリを加温する、充放電装置。
(23) The charging / discharging device according to (16).
A temperature sensor (temperature sensor 23) that detects the temperature of the isolation transformer unit and
A cooling mechanism (heat exchanger 61) for cooling the isolation transformer unit is further provided.
The cooling mechanism is connected to a battery cooling system installed in the electric vehicle to cool the battery.
The temperature sensor is connected to a signal processing device (charge / discharge control device 13) that processes the output signal of the temperature sensor.
The signal processing device transmits the signal-processed temperature sensor value to the vehicle control device (vehicle control device 7) of the electric vehicle by using a digital signal communication means.
The vehicle control device is
It has an arithmetic unit (control 109) that calculates the output value expansion width that allows the time rating by using the instantaneous permitted power stored in advance as the input value.
A charging / discharging device that heats the battery by utilizing the heat generated in the isolation transformer section.
(23)によれば、バッテリ冷却システムによって絶縁トランスを冷却することができるとともに、極低温時に絶縁トランス部の排熱を利用してバッテリを加温することができる。 According to (23), the isolation transformer can be cooled by the battery cooling system, and the battery can be heated by utilizing the exhaust heat of the isolation transformer portion at an extremely low temperature.
1 充放電装置
2 モータ
3 インバータ
4 バッテリ
7 車両制御装置
8 絶縁トランス部
8a 中間タップ
11 切替機構
12 連結スイッチ
12a~12c(12a~12d) 第1スイッチ
12d~12f(12e、12f) 第2スイッチ
12g 判定スイッチ
13 充放電制御装置(信号処理装置)
17 充放電ユニット
19 遮断ブレーカ
20 第1電圧センサ
21 第2電圧センサ
23 温度センサ
25 充電リッド開閉センサ(リッド状態検出センサ)
27 放電リッド開閉センサ(リッド状態検出センサ)
29 車両制御装置接続部(低電圧コネクタ部)
30 切替機構接続部(高電圧コネクタ部)
31 充電インレット(インレット)
32 放電インレット(インレット)
37 充電リッド部材(リッド部材)
38 放電リッド部材(リッド部材)
39 リンク機構
61 熱交換器(冷却機構)
63 供給配管接続部(冷却用コネクタ部)
65 排出配管接続部(冷却用コネクタ部)
66 4方弁(弁部材)
100 記憶部
101 フィルタ(第1フィルタ)
102 フィルタ(第2フィルタ)
103 フィルタ(第3フィルタ)
105 微分演算器
106 乗算器
107 加算器
108 変調器
109 制御器(インバータ制御部、演算器)
1 Charging / discharging
17 Charging / discharging
27 Discharge lid open / close sensor (lid state detection sensor)
29 Vehicle control device connection (low voltage connector)
30 Switching mechanism connection (high voltage connector)
31 Charging inlet (inlet)
32 Discharge inlet (inlet)
37 Charging lid member (lid member)
38 Discharge lid member (lid member)
39
63 Supply pipe connection (cooling connector)
65 Discharge pipe connection (cooling connector)
66 4-way valve (valve member)
100
102 filter (second filter)
103 filter (third filter)
105
Claims (23)
前記モータの電力を制御する三相型のインバータと、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える充放電装置であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチと、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチと、をさらに備える、充放電装置。 A three-phase brushless motor that drives an electric vehicle,
A three-phase inverter that controls the power of the motor,
A charging / discharging device including a battery that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer unit.
A first switch that switches the primary side of the isolation transformer unit to either three-phase Y connection connection or single-phase parallel connection, and
A charging / discharging device further comprising a second switch for switching the secondary side of the isolation transformer unit to either a three-phase Y connection connection or a single-phase parallel connection.
前記モータの電力を制御する三相型のインバータと、
前記インバータを介して前記モータに電力を供給するバッテリと、を備える充放電装置であって、
前記インバータに対し、前記モータと並列に接続される3つの単相型の絶縁トランスからなる絶縁トランス部と、
前記インバータと前記モータとを電気的に接続する第1電力伝達経路と、前記インバータと前記絶縁トランス部とを電気的に接続する第2電力伝達経路と、を切り替える電磁式の切替機構と、
前記絶縁トランス部の1次側を三相Y結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第1スイッチと、
前記絶縁トランス部の2次側を三相Δ結線接続及び単相並列接続のいずれかに切り替える第2スイッチと、をさらに備える、充放電装置。 A three-phase brushless motor that drives an electric vehicle,
A three-phase inverter that controls the power of the motor,
A charging / discharging device including a battery that supplies electric power to the motor via the inverter.
An isolation transformer unit composed of three single-phase isolation transformers connected in parallel with the motor to the inverter,
An electromagnetic switching mechanism that switches between a first power transmission path that electrically connects the inverter and the motor and a second power transmission path that electrically connects the inverter and the isolation transformer unit.
A first switch that switches the primary side of the isolation transformer unit to either three-phase Y connection connection or single-phase parallel connection, and
A charging / discharging device further comprising a second switch for switching the secondary side of the isolation transformer unit to either a three-phase Δ connection connection or a single-phase parallel connection.
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、判定スイッチとともに連結スイッチを構成し、
前記連結スイッチは、
前記第1スイッチが前記三相Y結線接続のとき、前記第2スイッチが前記三相Y結線接続となる三相接続状態となり、且つ前記判定スイッチが前記三相接続状態であることを出力可能に構成され、
前記第1スイッチが前記単相並列接続のとき、前記第2スイッチが前記単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ前記判定スイッチが前記単相並列状態であることを出力可能に構成される、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 1.
The first switch and the second switch form a connection switch together with the determination switch.
The connection switch is
When the first switch is in the three-phase Y connection connection, it is possible to output that the second switch is in the three-phase Y connection state and the determination switch is in the three-phase connection state. Configured
When the first switch is in the single-phase parallel connection, it is configured to be able to output that the second switch is in the single-phase parallel state in which the single-phase parallel connection is made and the determination switch is in the single-phase parallel state. Charge / discharge device.
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、判定スイッチとともに連結スイッチを構成し、
前記連結スイッチは、
前記第1スイッチが前記三相Y結線接続のとき、前記第2スイッチが前記三相Δ結線接続となる三相接続状態となり、且つ前記判定スイッチが前記三相接続状態であることを出力可能に構成され、
前記第1スイッチが前記単相並列接続のとき、前記第2スイッチが前記単相並列接続となる単相並列状態となり、且つ前記判定スイッチが前記単相並列状態であることを出力可能に構成される、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 2.
The first switch and the second switch form a connection switch together with the determination switch.
The connection switch is
When the first switch is in the three-phase Y connection connection, it is possible to output that the second switch is in the three-phase connection state in which the three-phase Δ connection is made and the determination switch is in the three-phase connection state. Configured
When the first switch is in the single-phase parallel connection, it is configured to be able to output that the second switch is in the single-phase parallel state in which the single-phase parallel connection is made and the determination switch is in the single-phase parallel state. Charge / discharge device.
前記連結スイッチは、充放電を制御する充放電制御装置に接続され、
前記充放電制御装置は、デジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置と通信可能に構成される、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 3 or 4.
The connection switch is connected to a charge / discharge control device that controls charge / discharge, and is connected to the charge / discharge control device.
The charge / discharge control device is a charge / discharge device configured to be able to communicate with the vehicle control device of the electric vehicle by using a digital signal communication means.
前記絶縁トランス部の2次側の各相出力端には、巻き数比1:1の中間タップが設けられている、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 5.
A charging / discharging device in which an intermediate tap having a turns ratio of 1: 1 is provided at each phase output end on the secondary side of the isolation transformer section.
前記絶縁トランス部の1次側に配置された第1電圧センサと、
前記絶縁トランス部の2次側に配置された第2電圧センサと、をさらに備え、
前記第1電圧センサ及び前記第2電圧センサは、前記第1電圧センサ及び前記第2電圧センサの出力信号を処理する信号処理装置に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された電圧センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置に送信する、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 6.
The first voltage sensor arranged on the primary side of the isolation transformer unit and
A second voltage sensor arranged on the secondary side of the isolation transformer section is further provided.
The first voltage sensor and the second voltage sensor are connected to a signal processing device that processes the output signals of the first voltage sensor and the second voltage sensor.
The signal processing device is a charging / discharging device that transmits a signal-processed voltage sensor value to a vehicle control device of the electric vehicle by using a digital signal communication means.
前記絶縁トランス部の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記温度センサは、前記温度センサの出力信号を処理する信号処理装置に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された温度センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置に送信する、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 6.
Further equipped with a temperature sensor for detecting the temperature of the isolation transformer portion,
The temperature sensor is connected to a signal processing device that processes the output signal of the temperature sensor.
The signal processing device is a charging / discharging device that transmits a signal-processed temperature sensor value to a vehicle control device of the electric vehicle using a digital signal communication means.
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、電力を遮断可能な遮断ブレーカをさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 8.
A charging / discharging device further including a circuit breaker connected to the secondary side of the isolation transformer unit and capable of interrupting electric power.
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部の交流電源に接続可能なインレットをさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 9.
A charging / discharging device further including an inlet connected to the secondary side of the isolation transformer unit and connectable to an external AC power source.
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部への電源供給のためのインレットをさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 10.
A charging / discharging device connected to the secondary side of the isolation transformer section and further provided with an inlet for supplying power to the outside.
前記インレットの近傍に設けられた照明をさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 10 or 11.
A charging / discharging device further comprising an illumination provided in the vicinity of the inlet.
前記インレットを覆うリッド部材と、
前記リッド部材の開閉状態を検出するリッド状態検出センサと、をさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 10 to 12.
The lid member that covers the inlet and
A charging / discharging device further comprising a lid state detection sensor that detects an open / closed state of the lid member.
前記インレットを介した充電状態又は放電状態を示す充放電表示機をさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 10 to 13.
A charging / discharging device further comprising a charging / discharging display indicating a charging state or a discharging state via the inlet.
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部の交流電源に接続可能な充電インレットと、
前記絶縁トランス部の2次側に接続され、外部への電源供給のための放電インレットと、
前記充電インレットを覆う第1リッド部材と、
前記放電インレットを覆う第2リッド部材と、
前記第1リッド部材と前記第2リッド部材を支持するリンク機構と、を備え、
前記リンク機構は、前記第1リッド部材及び第2リッド部材の両方が開状態となることを禁止する、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 9.
A charging inlet that is connected to the secondary side of the isolation transformer and can be connected to an external AC power supply.
A discharge inlet connected to the secondary side of the isolation transformer section for supplying power to the outside,
The first lid member that covers the charging inlet and
A second lid member that covers the discharge inlet and
A link mechanism for supporting the first lid member and the second lid member is provided.
The link mechanism is a charging / discharging device that prohibits both the first lid member and the second lid member from being opened.
前記絶縁トランス部を冷却する冷却機構をさらに備え、
前記冷却機構は、前記電動車両に装備され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに弁部材を介して接続されている、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 15.
Further provided with a cooling mechanism for cooling the isolation transformer portion,
The cooling mechanism is a charging / discharging device equipped in the electric vehicle and connected to a battery cooling system for cooling the battery via a valve member.
前記絶縁トランス部、前記第1スイッチ、及び前記第2スイッチが、前記切替機構に対し着脱可能な充放電ユニットを構成する、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 16.
A charging / discharging device in which the isolation transformer unit, the first switch, and the second switch constitute a charging / discharging unit that can be attached to and detached from the switching mechanism.
前記充放電ユニットは、
前記切替機構に対し、電気的に接続される高電圧コネクタ部と、
前記充放電ユニットの装着・非装着を判定するための低電圧コネクタ部と、を備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 17.
The charge / discharge unit is
A high-voltage connector that is electrically connected to the switching mechanism
A charging / discharging device including a low-voltage connector portion for determining whether or not the charging / discharging unit is mounted.
前記充放電ユニットは、
前記電動車両に装置され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに接続される冷却用コネクタ部と、
前記充放電ユニットの機械的な結合を保持するロック機構と、を備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 17 or 18.
The charge / discharge unit is
A cooling connector that is installed in the electric vehicle and connected to a battery cooling system that cools the battery.
A charging / discharging device including a locking mechanism for holding a mechanical coupling of the charging / discharging unit.
前記充放電装置を制御する制御システムは、
前記インバータを制御するインバータ制御部と、
予め前記絶縁トランス部の直列インダクタンスの値を記憶する記憶部と、
前記絶縁トランス部の1次側の各相の電流値のノイズを除去する第1フィルタと、
前記絶縁トランス部の1次側の各相の電圧値のノイズを除去する第2フィルタと、
前記第1フィルタ透過後の値を直接、前記インバータ制御部へ転送する第1経路と、
前記値を微分演算器を介して前記インバータ制御部へ転送する第2経路と、を備え、
前記第2経路は、
前記微分演算器と、
前記微分演算器における演算値と前記記憶部に記憶された前記直列インダクタンスの値を乗じる乗算器と、
前記乗算器における演算結果と前記第2フィルタ透過後の前記各相の電圧値を加算する加算器と、を備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to any one of claims 1 to 19.
The control system that controls the charging / discharging device is
An inverter control unit that controls the inverter and
A storage unit that stores the value of the series inductance of the isolation transformer unit in advance,
A first filter that removes noise from the current value of each phase on the primary side of the isolation transformer unit, and
A second filter that removes noise from the voltage value of each phase on the primary side of the isolation transformer section, and
A first path that directly transfers the value after passing through the first filter to the inverter control unit, and
A second path for transferring the value to the inverter control unit via a differential calculator is provided.
The second route is
With the differential calculator
A multiplier that multiplies the calculated value in the differential arithmetic unit and the value of the series inductance stored in the storage unit.
A charging / discharging device including an adder that adds a calculation result in the multiplier and a voltage value of each of the phases after passing through the second filter.
前記制御システムは、
前記バッテリに流出入する電流値のノイズを除去するとともに、前記バッテリの電圧値のノイズを除去する第3フィルタと、
前記第3フィルタ透過後の電流値及び電圧値を直接、前記インバータ制御部へ転送する第3経路と、備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 20.
The control system
A third filter that removes noise of the current value flowing in and out of the battery and also removes noise of the voltage value of the battery.
A charging / discharging device including a third path for directly transferring a current value and a voltage value after passing through the third filter to the inverter control unit.
前記制御システムは、
前記インバータ制御部からの出力値を変調して前記インバータのスイッチング素子の駆動信号を生成する変調器をさらに備える、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 21.
The control system
A charging / discharging device further comprising a modulator that modulates an output value from the inverter control unit to generate a drive signal for a switching element of the inverter.
前記絶縁トランス部の温度を検出する温度センサと、
前記絶縁トランス部を冷却する冷却機構と、をさらに備え、
前記冷却機構は、前記電動車両に装備され前記バッテリを冷却するバッテリ冷却システムに接続され、
前記温度センサは、前記温度センサの出力信号を処理する信号処理装置に接続され、
前記信号処理装置は、信号処理された温度センサ値をデジタル信号通信手段を用いて前記電動車両の車両制御装置に送信し、
前記車両制御装置は、
予め記憶された瞬時許可電力を入力値とし時間定格を許容した出力値拡大幅を演算する演算器を有し、
前記絶縁トランス部における発生熱を利用して、前記バッテリを加温する、充放電装置。 The charging / discharging device according to claim 16.
A temperature sensor that detects the temperature of the isolation transformer, and
Further provided with a cooling mechanism for cooling the isolation transformer portion,
The cooling mechanism is connected to a battery cooling system installed in the electric vehicle to cool the battery.
The temperature sensor is connected to a signal processing device that processes the output signal of the temperature sensor.
The signal processing device transmits the signal-processed temperature sensor value to the vehicle control device of the electric vehicle by using a digital signal communication means.
The vehicle control device is
It has a calculator that calculates the output value expansion width that allows the time rating by using the instantaneous permitted power stored in advance as the input value.
A charging / discharging device that heats the battery by utilizing the heat generated in the isolation transformer section.
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JP2021002446A JP2022107471A (en) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | Charge/discharge device |
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