JP5108076B2 - Vehicle charging device - Google Patents
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Description
この発明は、車両駆動用の電動モータに電力を供給するバッテリを充電するための電気自動車の車両充電装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle charging device for an electric vehicle for charging a battery for supplying electric power to an electric motor for driving the vehicle.
電気自動車には、電動モータのみを駆動源とする車両と、駆動源として電動モータとエンジンとを有するハイブリッド車両とがある。いずれのタイプの電気自動車においても、電動モータに電力を供給するために蓄電デバイスとしてのバッテリを有しており、このバッテリの残存容量が低下した場合には、外部からバッテリを充電する必要がある。また、駆動源として電動モータとエンジンとを有するハイブリッド車両においては、通常では、エンジンを駆動してバッテリを充電することになるが、エンジンを駆動させることなく、外部電源から電力を供給してバッテリを充電することもある。 Electric vehicles include vehicles that use only an electric motor as a drive source, and hybrid vehicles that include an electric motor and an engine as drive sources. Any type of electric vehicle has a battery as a power storage device for supplying electric power to the electric motor. When the remaining capacity of the battery is reduced, it is necessary to charge the battery from the outside. . In a hybrid vehicle having an electric motor and an engine as a drive source, the engine is usually driven to charge the battery. However, the battery is supplied by supplying power from an external power source without driving the engine. May be charged.
通常、ハイブリッド車両を含めて電動モータを有する電気自動車においては、バッテリを外部から充電するときには、バッテリに対する充電を家庭用の商用電源により行い得るようにするために、電気自動車には商用電源を昇圧して直流電力に変換する車載充電器が搭載されることになる。 Usually, in an electric vehicle having an electric motor including a hybrid vehicle, when the battery is charged from the outside, the electric power source is boosted to the electric vehicle so that the battery can be charged by a household commercial power source. Then, an in-vehicle charger that converts to DC power is mounted.
電気自動車のバッテリは、過充電や過放電を繰り返すと劣化しやすくなるため、車載充電器はバッテリに精度よく電流を送ることが求められる。車載充電器がバッテリへ精度よく充電を行うためには、車載充電器の各電圧センサ、電流センサを精度よくモニタする必要がある。 Since the battery of an electric vehicle tends to deteriorate when it is repeatedly overcharged or overdischarged, the on-vehicle charger is required to send a current to the battery with high accuracy. In order for the in-vehicle charger to charge the battery with high accuracy, it is necessary to monitor each voltage sensor and current sensor of the in-vehicle charger with high accuracy.
従来、この種の車両充電装置における補正技術として、特許文献1に開示される技術が知られている。この従来の技術としては、モータ駆動電機器のバッテリから駆動用モータを含む負荷回路に供給される電流を電流センサで検出する方法である。特許文献1に示された従来の技術は、モータ駆動電気機器にスタート時に始動スイッチをオンにした直後に負荷回路に電流を供給しない時間帯を設けており、この時間帯に第1オフセット値を検出し、その後、始動スイッチをオフにして負荷回路に電流を供給しない停止時に、第2オフセット値で電流センサのオフセット値を補正するものである。 Conventionally, a technique disclosed in Patent Document 1 is known as a correction technique in this type of vehicle charging device. This conventional technique is a method in which a current sensor detects a current supplied from a battery of a motor drive electric device to a load circuit including a drive motor. The prior art disclosed in Patent Document 1 provides a time zone in which current is not supplied to the load circuit immediately after the start switch is turned on at the start of the motor-driven electrical device, and the first offset value is set in this time zone. Then, the offset value of the current sensor is corrected with the second offset value when the start switch is turned off and the current is not supplied to the load circuit after the start switch is turned off.
しかしながら、前述の従来の技術は、電流センサのオフセット誤差のみの補正技術であり、温度特性等によるセンサのゲインを調整することはできず、電流量が増えるごとに電流センサの誤差も増大する恐れがある。また、センサ自体が壊れてしまった場合は、システムの動作そのものができなくなってしまうという課題がある。 However, the above-described conventional technique is a correction technique for only the offset error of the current sensor, and the gain of the sensor cannot be adjusted due to temperature characteristics or the like, and the error of the current sensor may increase as the amount of current increases. There is. Further, when the sensor itself is broken, there is a problem that the operation of the system itself cannot be performed.
この発明は、従来の技術に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、電気自動車の充電時において、センサが異常値を出力した場合においても、充電動作を継続することが可能であり、且つ信頼性の高い車両充電装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and continues charging operation even when a sensor outputs an abnormal value during charging of an electric vehicle. Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable vehicle charging device.
この発明による車両充電装置は、外部からの電圧をバッテリ電圧に見合った電圧に変換して前記バッテリを充電する車両充電装置であって、前記交流電力を直流電力に変換して前記バッテリを充電する電力変換装置と、前記電力変換装置の入力側電気量と出力側電気量とのうちの少なくとも一方を検出するセンサと、前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御する制御部と、前記センサのセンサ誤差を検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段により検出された前記センサ誤差に基づいて前記制御部の制御モードを決定する誤差判定手段とを備え、前記誤差検出手段は、前記センサの出力値を所定の入力値と比較することにより前記センサ誤差を検出するように構成され、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が第一の所定値を超えたときは、前記バッテリの充電を停止する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第一の所定値より小さい第二の所定値を超えたときは、前記センサの出力値に代えて前記所定の入力値を用いて前記バッテリの充放電を制御する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第二の所定値より小さい第三の所定値を超えた場合は、前記所定の入力値と前記センサの出力値とを用いて前記誤差が検出されるセンサの出力値を補正する制御モードを決定し、前記制御装置は、前記決定された制御モードに基づいて前記電力変換装置を制御することを特徴とするものである。 The vehicle charging device according to the present invention is a vehicle charging device that charges the battery by converting an external voltage into a voltage corresponding to the battery voltage, and charges the battery by converting the AC power to DC power. A power converter, a sensor that detects at least one of an input-side electric quantity and an output-side electric quantity of the power converter, a control unit that controls the power converter based on an output of the sensor, Error detection means for detecting a sensor error of the sensor, and error determination means for determining a control mode of the control unit based on the sensor error detected by the error detection means, wherein the error detection means includes the sensor the output value is configured to detect the sensor error by comparing the predetermined input value, the difference between the output value of the said predetermined input value sensor is first When a predetermined value is exceeded, a control mode for stopping charging of the battery is determined, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor exceeds a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value. In this case, a control mode for controlling charging / discharging of the battery is determined using the predetermined input value instead of the output value of the sensor, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor is When a third predetermined value smaller than the second predetermined value is exceeded, a control mode for correcting the output value of the sensor in which the error is detected is determined using the predetermined input value and the output value of the sensor. The control device controls the power conversion device based on the determined control mode.
この発明による車両充電装置は、外部からの電圧をバッテリ電圧に見合った電圧に変換して前記バッテリを充電する車両充電装置であって、前記交流電力を直流電力に変換して前記バッテリを充電する電力変換装置と、前記電力変換装置の入力側電気量と出力側電気量とのうちの少なくとも一方を検出するセンサと、前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御する制御部と、前記センサのセンサ誤差を検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段により検出された前記センサ誤差に基づいて前記制御部の制御モードを決定する誤差判定手段とを備え、前記誤差検出手段は、前記センサの出力値を所定の入力値と比較することにより前記センサ誤差を検出するように構成され、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が第一の所定値を超えたときは、前記バッテリの充電を停止する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第一の所定値より小さい第二の所定値を超えたときは、前記センサの出力値に代えて前記所定の入力値を用いて前記バッテリの充放電を制御する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第二の所定値より小さい第三の所定値を超えた場合は、前記所定の入力値と前記センサの出力値とを用いて前記誤差が検出されるセンサの出力値を補正する制御モードを決定し、前記制御装置は、前記決定された制御モードに基づいて前記電力変換装置を制御するので、電気自動車の充電時において、特別なセンサを用いることなく充電器内部のセンサ誤差を補正することは勿論のこと、内部センサが異常値を出力した場合においても外部接続のセンサの値を使用することで充電動作を継続することができる。 The vehicle charging device according to the present invention is a vehicle charging device that charges the battery by converting an external voltage into a voltage corresponding to the battery voltage, and charges the battery by converting the AC power to DC power. A power converter, a sensor that detects at least one of an input-side electric quantity and an output-side electric quantity of the power converter, a control unit that controls the power converter based on an output of the sensor, Error detection means for detecting a sensor error of the sensor, and error determination means for determining a control mode of the control unit based on the sensor error detected by the error detection means, wherein the error detection means includes the sensor the output value is configured to detect the sensor error by comparing the predetermined input value, the difference between the output value of the said predetermined input value sensor is first When a predetermined value is exceeded, a control mode for stopping charging of the battery is determined, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor exceeds a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value. In this case, a control mode for controlling charging / discharging of the battery is determined using the predetermined input value instead of the output value of the sensor, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor is When a third predetermined value smaller than the second predetermined value is exceeded, a control mode for correcting the output value of the sensor in which the error is detected is determined using the predetermined input value and the output value of the sensor. and, the control device, and controls the power conversion device based on the determined control mode, when the electric vehicle charging, correcting the charger inside the sensor error without using a special sensor Of course, inside Sensor can continue the charging operation by also using the value of the sensor of the external connection in the case of outputting an abnormal value.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による車両充電装置について説明する。図1はこの発明の実施の形態1による車両充電装置の構成を示す概略図であり、車載充電装置を搭載した電気自動車を示している。図1において、電気自動車の車体10は、駆動輪側の前輪11と従動輪側の後輪12とを有しており、前輪11を駆動する駆動軸13には変速比が一定の歯車対14を介して車両駆動用の電動モータとしてのモータジュネレータ15が連結されている。モータジェネレータ15は、例えば三相交流式の同期発電機であり、これに電力を供給するための高電圧バッテリ17が蓄電デバイスとして車体10に搭載されている。高電圧バッテリ17は二次電池であるリチウムイオン電池が使用されており、例えば400[V]の直流電力を出力する。
Embodiment 1 FIG.
A vehicle charging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vehicle charging device according to Embodiment 1 of the present invention, and shows an electric vehicle equipped with an in-vehicle charging device. In FIG. 1, a
商用電源などの外部電源1により高電圧バッテリ17を充電するために、車体10には車載充電器30が搭載されている。車載充電器30の出力端子には出力ケーブル32a、32bが接続され、出力ケーブル32a、32bは高電圧バッテリ17に接続されている
。車載充電器30は例えば、外部電源1から供給されたAC100[V]またはAC200[V]の電圧を昇圧して、例えば400[V]の直流電圧に変換して高電圧バッテリ17を充電する。
An in-
車体10の側面には接続端子4を有するコネクタ5が設けられており、コネクタ5の接続端子4はそれぞれ給電ケーブル31a、31bに接続されている。コネクタ5には電源プラグ3が装着されるように構成されており、電源プラグ3は給電ケーブル2を介して外部商用電源1に接続されている。したがって、電源プラグ3をコネクタ5に接続することにより、外部電源1が車載充電器30に電気的に接続されると、車載充電器30から車両制御ユニット(以下、ECUと称する)21に信号が送られるとともに高電圧バッテリ17に充電が行われる。
A connector 5 having a connection terminal 4 is provided on a side surface of the
高電圧バッテリ17は、給電ケーブル33a、33bを介してインバータ16に接続されており、インバータ16は高電圧バッテリ17からの直流電流を三相の交流電流に変換してモータジェネレータ15に電力を供給する。モータジェネレータ15は、車両の制動時に発電して高電圧バッテリ17に充電し、回生エネルギーを回収する機能を有している。車体10に搭載されるオーディオ機器やアクセサリー等に低電圧機器に対して、例えば直流12[V]の電力を供給するために、車体10には低電圧バッテリ20が搭載されている。低電圧バッテリ20は高電圧バッテリ17から降圧コンバータ19により降圧されて充電されるように構成されている。
The
高電圧バッテリ17にはバッテリマネジメントユニット(以下、BMUと称する)18が接続され、このBMU18、ECU21、車載充電器30、インバータ16、降圧コンバータ19は、通信ネットワーク22、つまりCAN(カーエリアネットワーク)により接続されており、相互に情報通信が出来るように構成されている。この通信ネットワーク22によって、制御部40およびECU21は、例えば高電圧バッテリ17の電圧、車載充電器30による高電圧バッテリ17への充電電流などの情報がBMU18を介して取得することができる。
A battery management unit (hereinafter referred to as BMU) 18 is connected to the
また、外部電源1によっては、車体10の内部における電圧、電流等の情報を外部から入手できる手段を備えている場合がある。例えば外部電源1はEVSE(Electric vehcle supply Equipment)であり、出力電圧や出力電流を等の情報を格納できるROMやCAN機能を備えている場合は、車載充電器30は、同様に接続ケーブル2、電源プラグ3、接続端子4、コネクタ5を介して入力の電圧、電流等の情報を取得することもできる。なお、図示していないが、車載充電器30の制御部40には、制御信号を演算するCPUを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップ等を格納するROMや一時的にデータを格納するRAMを備えている。
Further, depending on the external power source 1, there may be provided means for obtaining information such as voltage and current inside the
図1において、車載充電器30は、車載充電器30の制御部40と、AC/DCコンバータ42と、DC/DCコンバータ43と、外部電源1からのAC入力電圧およびAC入力電流をそれぞれ計測するための入力電流センサ44および入力電圧センサ45と、高電圧バッテリ17へ供給するバッテリ電流およびバッテリ電圧をそれぞれ計測するためのバッテリ電流センサ46およびバッテリ電圧センサ47と、給電ケーブル31a 、31bと車載充電器30を接続する状態と遮断する状態とに切り替えるリレー41とにより構成される。
In FIG. 1, the in-
なお、図1では複数の電力変換手段として、AC/DCコンバータ42と、DC/DCコンバータ43とを用いているが、電力変換手段はAC/DCコンバータ単体でもよいし、3つ以上の電力変換装置による構成でもよい。また、制御部40は、信号線48a、48b、48c、48dを介して各センサの値の情報を取得する。
In FIG. 1, an AC /
高電圧バッテリ17は、過充電や過放電を繰り返すと劣化しやすくなる特性をもつ。これは、高電圧バッテリ17がリチウムイオン電池により構成されているためである。このため、車載充電器30は高電圧バッテリ17に精度よく電流を送ることが求められる。車載充電器30が高電圧バッテリ精度よく充電を行うためには、車載充電器の各電圧センサ、電流センサを精度よくモニタする必要がある。このため、車載充電器30の制御部40にはセンサの誤差を検出する誤差検出手段が設けられており、また、誤差の度合いを判定してセンサの補正や誤差のあるセンサを使用せず充電動作行うように制御部40へ指示する誤差判定手段を備えている。
The
誤差の検出において、車載充電器30の制御部40がセンサに誤差があると判断するためにはセンサの値と比較する基準となる値が必要である。制御部40は、基準となる値を入力値とし、その入力値と車載充電器30内のセンサ出力値とを比較してセンサの誤差判定を行う。制御部40は、前述の入力値として、高電圧バッテリ17の電圧値、車載充電器30から高電圧バッテリ17に流れている電流値、インバータ16および降圧コンバータ19の入力電圧値等の情報を、通信ネットワーク22を介してBMU18から取得する。また、外部電源1が車体10の内部の電圧、電流等の情報を外部から認識できる手段を備えている場合は、外部電源1から車体10へ流れる電圧値、電流値等の情報を取得して、制御装置40への入力値とする。
In detecting the error, in order for the
しかし、通信エラー等の外乱によって制御装置40の外部からの情報が取得できないことも考えられる。そこで、外部からの情報が取得できない場合にもセンサの誤差判定ができるように、車載充電器30の制御部40は、内部の演算機能により演算して入力値を求める。例えば、AC入力電流を検出する入力電流センサ44、AC入力電圧を検出する入力電圧センサ45、DC/DCコンバータ43のデューティ比等の情報から出力電力を導出し、演算により導出した出力電力とバッテリ電流センサ46の値から得られた電圧値を、バッテリ電圧センサ47の誤差判定を行う場合の入力値とする。つまり、車載充電器30の制御部40は、センサと比較する入力値を車載充電器30の比較対象であるセンサ以外のセンサの値から演算する。このようにして、車載充電器30だけでもセンサの誤差判定を行うことができる。
However, it is also conceivable that information from outside the
図2は、この発明の実施の形態1による車両充電装置のセンサの誤差判定までの一連の流れを表したブロック図であり、車載充電器30の制御部40で行うセンサの誤差判定までの一連の流れを表している。図2において、誤差検出手段401により車載充電器30のセンサの値と前述の入力値とを用いてセンサの誤差ΔEを検出し、誤差判定手段402により誤差判定を行い、その判定結果に基づいて車載充電器40に対する制御モードを決定し、その結果を制御手段403へ入力する。制御手段403は誤差判定手段402により決定された制御モードに基づいて後述の制御を行う。
FIG. 2 is a block diagram showing a series of flow until the sensor error determination of the vehicle charging device according to the first embodiment of the present invention, and a series until the sensor error determination performed by the
次に、センサのオフセット誤差について説明する。例えば、電流センサのオフセット誤差は、電流を検出するセンサとセンサの出力信号を増幅するアンプ特性により発生するものである。オフセットのある電流センサは、電流が0[A]であるにもかかわらず、オフセット値の電流として出力される。 Next, the offset error of the sensor will be described. For example, the offset error of the current sensor is caused by a sensor that detects current and an amplifier characteristic that amplifies the output signal of the sensor. The current sensor having an offset is output as a current having an offset value even though the current is 0 [A].
ここでは、電流センサのオフセット誤差の検出に使用する入力値について説明する。車載充電器30が動作開始後。リレー41を接続する状態にする前、つまり車載充電器30
を遮断している状態のときに、制御部40はAC入力電流センサ44、バッテリ電流センサ46の出力値を取得する。リレー41は遮断する状態のため、車載充電器30に流れる電流は0[A]である。このときのリレー41が遮断の状態にあるときの電流センサの入力値を0[A]とする。車載充電器30の制御部40は、各電流センサの出力値と入力値0[A]を比較してセンサのオフセット誤差を検出する。
Here, an input value used for detecting an offset error of the current sensor will be described. After in-
The
図3は、この発明の実施の形態1による車両充電装置の誤差判定アルゴリズムを示すフローチャートである。制御部40における誤差判定アルゴリズムは、まずステップS1において誤差判定を行うセンサを選択し、ステップS2においてそのセンサの出力値と比較する入力値を選択する。次にステップS3においてセンサの誤差ΔEを演算し、ステップS4においてセンサの誤差ΔEが閾値Shi1以上か否かを判定する。ステップS4においてセンサ誤差ΔEが第1の閾値Shi1以上と判定された場合(Yes)は、ステップS5において充電停止と判定され、ステップS10において、車載充電器30は充電を中断する制御モードを実行する。
FIG. 3 is a flowchart showing an error determination algorithm of the vehicle charging device according to Embodiment 1 of the present invention. The error determination algorithm in the
一方、ステップS4において、センサ誤差ΔEが閾値Shi1未満と判定された場合(No)は、ステップS6に進み、センサ誤差ΔEが第2の閾値Shi2以上か否かを判定する。ステップS6において、センサ誤差ΔEが第2の閾値Shi2以上と判定された場合(Yes)は、ステップS7に進みセンサの異常の有無を判定する。ステップS7においてセンサに異常ありと判定された場合は、ステップS11において、制御部40の充電処理に用いるセンサの出力値であるモニタ値は使用せず、入力値をモニタ値として使用する制御モードを実行する。
On the other hand, if it is determined in step S4 that the sensor error ΔE is less than the threshold value Shi1 (No), the process proceeds to step S6, and it is determined whether the sensor error ΔE is equal to or greater than the second threshold value Shi2. If it is determined in step S6 that the sensor error ΔE is greater than or equal to the second threshold value Shi2 (Yes), the process proceeds to step S7 to determine whether there is an abnormality in the sensor. If it is determined in step S7 that the sensor is abnormal, in step S11, a monitor mode that is an output value of the sensor used for the charging process of the
また、ステップS6においてセンサ誤差ΔEが第2の閾値Shi2未満と判定された場合(No)は、ステップS8に進み、センサ誤差ΔEが第3の閾値Shi3以上か否かを判定する。ステップS8において、センサ誤差ΔEが第3の閾値Shi3以上と判定された場合(Yes)は、ステップS9に進んでセンサ誤差の有無を判定しセンサ誤差ありと判定された場合は、ステップS12においてセンサの出力値の補正を行う制御モードを実行する。一方、ステップS8においてセンサ誤差ΔEが第3の閾値Shi3未満と判定された場合(No)は、図3の誤差判定処理を終了する。 If it is determined in step S6 that the sensor error ΔE is less than the second threshold value Shi2 (No), the process proceeds to step S8, and it is determined whether the sensor error ΔE is greater than or equal to the third threshold value Shi3. If it is determined in step S8 that the sensor error ΔE is greater than or equal to the third threshold value Shi3 (Yes), the process proceeds to step S9 to determine whether there is a sensor error. If it is determined that there is a sensor error, the sensor error is detected in step S12. The control mode for correcting the output value is executed. On the other hand, when it is determined in step S8 that the sensor error ΔE is less than the third threshold value Shi3 (No), the error determination process in FIG. 3 is terminated.
次に、図3のフローチャートにおけるステップS2での、センサの検出値と比較する入力値の選択方法について説明する。入力値は、BMU18やインバータ16等の車載充電器30の外部から取得する値と、車載充電器30の内部で演算して求める値がある。例えば、バッテリ電圧センサ47の検出値と比較する入力値は、車載充電器30内部で演算して求めた値、BMU18の電圧値、インバータ16の電圧値、降圧コンバータ19の電圧値と、複数ある。誤差判定手段では、このように入力値が複数ある場合は、これらの中から最適な値を入力値として選択することでよりよい誤差判定を行うことができる。
Next, a method for selecting an input value to be compared with the detection value of the sensor in step S2 in the flowchart of FIG. 3 will be described. The input value includes a value acquired from the outside of the in-
入力値が複数ある場合は、制御部40はそれぞれの入力値の平均値を入力値として選択する。しかし、一つのセンサの出力値が異常をきたしていた場合や、大きな誤差がある値を検出した場合は、平均法を用いると入力値は実際の値からずれてしまい入力値自体が正しい値にならない。そこで、各入力値をX、複数ある入力値の数をNとして以下の式(1
)、(2)、(3)を解き、センサのばらつき度合いを演算する。
When there are a plurality of input values, the
), (2) and (3) are solved, and the degree of variation of the sensor is calculated.
式(3)により、入力値XiのZスコアであるZiが所定の値を超えたとき、つまり平均値に対してその入力値が大きく離れているときは、その入力値を除去する。除去された入力値が一つの場合は残りの入力値の平均とする。また、複数の入力値のうち、演算により除去された入力値が二つ以上の場合、もしくは除去されなかった入力値が一つだけの場合においては、前述の平均法を用いても正しい値が得られない。このようなときは、BMU18の値を入力値に選択する。BMU18は、高電圧バッテリ17を常に監視するため高精度なセンサが取り付けられており、その他のセンサと比較しても誤差が少ないと考えられる。
According to Expression (3), when Zi, which is the Z score of the input value Xi, exceeds a predetermined value, that is, when the input value is far from the average value, the input value is removed. When the number of input values removed is one, the average of the remaining input values is used. In addition, when there are two or more input values that are removed by calculation among a plurality of input values, or when there is only one input value that has not been removed, the correct value is obtained even if the above-described averaging method is used. I can't get it. In such a case, the value of
図4は、この発明の実施の形態1による車両充電装置の制御部における入力値の選択アルゴリズムを示すフローチャートである。図4に示す制御部40の入力値選択アルゴリズムは、まずステップS10において、現在、センサと比較する入力値が複数あるか否かを判定する。ステップS10において入力値が複数あると判定された時(Yes)には、ステップS20にて前述の式(3)によるZスコアの演算を行う。一方、ステップS20にて入力値が複数ではないと判定された時は処理を終了する。
FIG. 4 is a flowchart showing an input value selection algorithm in the control unit of the vehicle charging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The input value selection algorithm of the
ステップS20において各入力値のZスコアを演算し、次にステップS30にてZスコアが閾値Shi0以上か否かを判定する。ステップS30にてZスコアが閾値Shi0以下と判定された場合(No)は、ステップS40において、入力値のデータを格納する。 In step S20, the Z score of each input value is calculated. Next, in step S30, it is determined whether or not the Z score is greater than or equal to a threshold Shi0. When it is determined in step S30 that the Z score is equal to or less than the threshold value Shi0 (No), input value data is stored in step S40.
一方、ステップS30においてZスコアが閾値Shi0以上と判定された場合(Yes)は、ステップS50において、判定された入力値のデータを除去する。次に、ステップS60の終了判定において、ステップS30の判定を入力値すべてに対して行ったか否かを判定する。ステップS60おいて、ステップS30の判定が入力値すべて行ったと判定された場合(Yes)は、ステップS70において入力値の最適値判定を行う。 On the other hand, if it is determined in step S30 that the Z score is greater than or equal to the threshold Shi0 (Yes), the data of the determined input value is removed in step S50. Next, in the end determination in step S60, it is determined whether or not the determination in step S30 has been performed for all input values. If it is determined in step S60 that all the input values have been determined in step S30 (Yes), the optimum value of the input value is determined in step S70.
ステップS70において、除去されたデータが複数あると判定された場合(Yes)は、ステップS80においてBMU18の値を入力値に選択する。一方、ステップS70において、除去されたデータは単数もしくはゼロと判定された場合(No)は、ステップS90において、ステップS40にて格納した入力値の平均値を入力値に選択する。
If it is determined in step S70 that there are a plurality of removed data (Yes), the value of
なお、入力値の選択方法は、図4のフローチャートで説明した方法に限らず、入力値は平均値に最も近い値としたり、平均値に近い複数の入力値の平均値としてもよい。 Note that the input value selection method is not limited to the method described in the flowchart of FIG. 4, and the input value may be a value closest to the average value or an average value of a plurality of input values close to the average value.
図5は、この発明の実施の形態1による車両充電装置の選択アルゴリズムにより選択された入力値のイメージ図である。図5において、(a)は、入力値がセンサ1〜4の複数ある場合は、制御部40はそれぞれの入力値の平均値を入力値として選択する場合を示し
ている。(b)は、入力値XiのZスコア(Zi)が所定の値を超えたとき、つまり平均値に対してセンサ3の入力値が大きく離れている場合であり、そのセンサ3の入力値を除去し残りのセンサ1、2、4の入力値の平均値を入力値とすることを示している。
FIG. 5 is an image diagram of input values selected by the selection algorithm of the vehicle charging device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 5, (a) shows a case where the
(c)は、複数の入力値のうち、演算により除去された入力値が二つ以上の場合、もしくは除去されなかった入力値が一つだけの場合であり、この場合は前述の平均法を用いても正しい値が得られないので、前述したようにBMU18の値を入力値に選択する場合を示している。(d)は、センサ1〜4の平均値に最も近いセンサ2の値を入力値とする場合を示している。
(C) is a case where, among a plurality of input values, there are two or more input values removed by calculation, or a case where only one input value is not removed. In this case, the above-described averaging method is used. Since the correct value cannot be obtained even if it is used, the case where the value of the
次に、誤差判定手段402により、センサの補正と判定された場合(図3のステップS12)の補正方法について説明する。まず、ここではセンサのオフセット誤差の補正方法について説明する。センサの補正は、主に、センサのオフセット誤差の補正とセンサのゲイン補正がある。
Next, a correction method when the
図6は、この発明の実施の形態1による車両充電装置のセンサ補正のイメージを示す説明図である。図6において、(a)は、センサのオフセット誤差の補正を示し、センサから出力された誤差分ΔEだけモニタ値から引くことでオフセット誤差を補正することを示している。一方、(b)は、ゲインの補正を示し、モニタした点において、センサの出力から求めたモニタ値が入力値に一致するようにゲインを補正することを示している。即ち、図6の(b)に於いて、補正後のゲインをK´、補正前のゲインをK、モニタ値をA、入力値をBとすれば、[K´=K×B/A]となる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an image of sensor correction of the vehicle charging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 6, (a) shows the correction of the offset error of the sensor, and shows that the offset error is corrected by subtracting the error ΔE output from the sensor from the monitor value. On the other hand, (b) shows the correction of the gain and indicates that the gain is corrected so that the monitored value obtained from the sensor output matches the input value at the monitored point. That is, in FIG. 6B, if the gain after correction is K ′, the gain before correction is K, the monitor value is A, and the input value is B, [K ′ = K × B / A] It becomes.
なお、制御部40は、関数補正手段を備え、センサの値とセンサのモニタ値とを関数化し、モニタ値と入力値との誤差が最小となるように最適化手法によって各パラメータを導出して関数を補正するようにしてもよい。例えば、車載充電器30のバッテリ電圧センサ45において、センサの値をx、センサのゲインをα、オフセットをβ、センサ値から得た電圧または電流のモニタ値をy1、入力値をy2、入力値とモニタ値の比較回数をN回とすると、最適化問題として次式(4)、(5)により定式化する。
The
式(4)、(5)の最適化問題を解き、得られたパラメータα、βを用いて、センサの値xから最適なモニタ値yを導出する。 The optimization problem of the equations (4) and (5) is solved, and the optimum monitor value y is derived from the sensor value x using the obtained parameters α and β.
以上、この発明の実施の形態1について説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、図1に示す電気自動車は前輪11が駆動輪となっているが、後輪12を駆動輪としてよい、また高電圧バッテリ17はリチウムイオン電池が使用されているが、二次電池であれば、電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタを使用してもよ
い。さらに、実施の形態1では、電動モータのみを駆動源とした電気自動車を示すが、電動モータに加えてエンジンを有するハイブリッドタイプの電気自動車にもこの発明を適用することはできる。
As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this, Of course, it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the electric vehicle shown in FIG. 1, the
この発明は、前述したように、車載充電器内部のセンサが大きく誤差を持ったと場合においても、精度のよい充電を行うことで高電圧バッテリの寿命が劣化することを防ぐことができ、環境にやさしい電気自動車やハイブリッド自動車の普及につなげることができる。 As described above, the present invention can prevent the life of the high-voltage battery from deteriorating by performing accurate charging even when the sensor inside the in-vehicle charger has a large error, and is effective for the environment. This can lead to the spread of easy electric vehicles and hybrid vehicles.
1 外部電源 2 給電ケーブル
3 電源プラグ 4 接続端子
5 コネクタ 16 インバータ
17 高電圧バッテリ 18 BMU
19 降圧コンバータ 20 低電圧バッテリ
21 ECU 22 通信ネットワーク
30 車載充電器 40 制御部
42 AC/DCコンバータ 43 DC/DCコンバータ
44 入力電流センサ 45 入力電圧センサ
46 バッテリ電流センサ 47 バッテリ電圧センサ
1
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記交流電力を直流電力に変換して前記バッテリを充電する電力変換装置と、
前記電力変換装置の入力側電気量と出力側電気量とのうちの少なくとも一方を検出するセンサと、
前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御する制御部と、
前記センサのセンサ誤差を検出する誤差検出手段と、
前記誤差検出手段により検出された前記センサ誤差に基づいて前記制御部の制御モードを決定する誤差判定手段と、
を備え、
前記誤差検出手段は、前記センサの出力値を所定の入力値と比較することにより前記センサ誤差を検出するように構成され、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が第一の所定値を超えたときは、前記バッテリの充電を停止する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第一の所定値より小さい第二の所定値を超えたときは、前記センサの出力値に代えて前記所定の入力値を用いて前記バッテリの充放電を制御する制御モードを決定し、前記所定の入力値と前記センサの出力値との差が前記第二の所定値より小さい第三の所定値を超えた場合は、前記所定の入力値と前記センサの出力値とを用いて前記誤差が検出されるセンサの出力値を補正する制御モードを決定し、
前記制御装置は、前記決定された制御モードに基づいて前記電力変換装置を制御することを特徴とする車両充電装置。 A vehicle charging device for charging the battery by converting an external voltage into a voltage corresponding to the battery voltage,
A power conversion device that converts the AC power into DC power and charges the battery;
A sensor for detecting at least one of an input-side electricity quantity and an output-side electricity quantity of the power converter;
A control unit for controlling the power converter based on the output of the sensor;
Error detection means for detecting a sensor error of the sensor;
Error determining means for determining a control mode of the control unit based on the sensor error detected by the error detecting means;
With
The error detecting means is configured to detect the sensor error by comparing an output value of the sensor with a predetermined input value, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor is a first value. When a predetermined value is exceeded, a control mode for stopping charging of the battery is determined, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor is set to a second predetermined value smaller than the first predetermined value. When it exceeds, a control mode for controlling charge / discharge of the battery is determined using the predetermined input value instead of the output value of the sensor, and a difference between the predetermined input value and the output value of the sensor is determined. When a third predetermined value smaller than the second predetermined value is exceeded, a control mode for correcting the output value of the sensor in which the error is detected using the predetermined input value and the output value of the sensor. Decide
The said control apparatus controls the said power converter device based on the determined control mode, The vehicle charging device characterized by the above-mentioned.
特徴とする請求項2に記載の車両充電装置。 The input value used for the error detection means is a current sensor installed on the input side of the power converter, a voltage sensor installed on the input side of the power converter, and an output side of the power converter. The value obtained by calculating from output values of any one of a plurality of sensors among a current sensor installed and a voltage sensor installed on the output side of the power converter is used. The vehicle charging device according to 2.
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