JP5258920B2 - Charge / discharge system - Google Patents
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Description
本発明は電気自動車等の電動車両の充放電を管理する充放電システムに関する。 The present invention relates to a charge / discharge system for managing charge / discharge of an electric vehicle such as an electric vehicle.
二次電池(バッテリ)に充電された電力を駆動源としてモータを駆動して動力を得る電気自動車や、エンジンとモータを併用したハイブリッド車などの電動車両(以下、EVと呼称)では、モータの制御を行うために電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)を使用するが、ECUはモータの制御だけではなく、バッテリに充放電を行う際のバッテリの状態を監視する機能も有しており、監視だけでなく充放電制御もECUが担っていることが多い。 In an electric vehicle (hereinafter referred to as an EV) such as an electric vehicle that obtains power by driving a motor using electric power charged in a secondary battery (battery) or a hybrid vehicle that uses an engine and a motor together, An electronic control unit (ECU) is used to perform control, but the ECU has not only control of the motor but also a function of monitoring the state of the battery when charging and discharging the battery, In many cases, the ECU is responsible not only for monitoring but also for charge / discharge control.
ここで、昨今では、専用の充電施設(充電ステーション)において急速充電器により直流(DC)電力で急速にバッテリを充電するDC充電と、家庭用の電源コンセントからも交流(AC)電力でバッテリの充電を行うAC充電とを併用するEVが増えている。 Here, in recent years, in a dedicated charging facility (charging station), the battery is quickly charged with direct current (DC) power by a quick charger and the battery is charged with alternating current (AC) power from a household power outlet. The number of EVs that use AC charging for charging is increasing.
DC充電の場合は、バッテリに直接に充電することが可能であるが、AC充電のためには,AC/DCコンバータを内蔵した車載充電器を搭載する必要があり、車載充電器の制御を行う必要もある。 In the case of DC charging, it is possible to charge the battery directly, but for AC charging, it is necessary to mount an in-vehicle charger with a built-in AC / DC converter, and the in-vehicle charger is controlled. There is also a need.
このように、AC充電を併用するEVにおいては、充電(もしくは車外への放電)を実現するには、DC充電では不要であった構成や制御装置が必要となり、充放電のためのシステム(充放電システム)や制御が複雑となる。 As described above, in an EV that uses AC charging, in order to realize charging (or discharge to the outside of the vehicle), a configuration and a control device that are not required in DC charging are required. Discharge system) and control become complicated.
例えば、特許文献1の図1にはハイブリッド車のバッテリに外部充電装置からDC充電を行う構成が開示され、図3には制御装置の構成が開示されているが、そこには各種電源系統を制御する電源ECU、モータジェネレータの作動に関連するハイブリッド機器を制御するHV−ECU、バッテリの充電状態を管理する電池ECUなどが開示されており、AC充電を行わない構成であっても複数のECUを必要とする。
For example, FIG. 1 of
このようにバッテリの充放電を行うには、複数のECUが関係しており、充放電システム構築のためには複数のECUと連携させた開発が必要であった。 In order to charge / discharge the battery as described above, a plurality of ECUs are involved, and in order to construct a charge / discharge system, development in cooperation with the plurality of ECUs is required.
また、現在、EVは発展途上にあるため、車外の充電装置とのインタフェースが標準化されておらず、国や地域によって異なり、また、頻繁に仕様が変更されているので、車外の充電装置とのインタフェースの仕様が変更された場合、充電に関連する複数のECUだけでなく、該当するECUによって制御される機器も変更する必要があり、仕様変更に伴うコストが多大なものになるという問題があった。 Also, because EV is currently under development, the interface with the charging device outside the vehicle is not standardized, varies depending on the country or region, and the specifications are frequently changed. When the interface specifications are changed, it is necessary to change not only a plurality of ECUs related to charging, but also the devices controlled by the corresponding ECUs, and there is a problem that the cost associated with the specification changes becomes significant. It was.
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、車外の充電装置とのインタフェースが変更された場合でも、少ないコストで対応できる充放電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a charge / discharge system that can cope with a low cost even when the interface with a charging device outside the vehicle is changed.
本発明に係る充放電システムの態様は、バッテリに充電された電力を駆動源としてモータを駆動して走行する電動車両の充放電システムであって、前記電動車両と外部電源システムとの接続および切断を検出すると共に、接続された前記外部電源システムが交流電源システムであるか直流電源システムであるかの接続状態情報を出力する接続状態検出手段と、前記外部電源システムとの通信制御を行う車外通信制御手段とを有した車外接続インタフェース装置、前記車外接続インタフェース装置から出力される前記接続状態情報に基づいて、前記バッテリの充放電に関与する機器の制御電源の投入および切断を制御する制御電源監視装置および、前記制御電源監視装置によって起動され、前記電動車両が前記交流電源システムに接続されている場合は、交流電力の充放電を制御し、前記電動車両が前記直流電源システムに接続されている場合は、直流電力の充放電を制御する充放電監視装置を1つのユニット内に有した充放電管理装置と、前記充放電管理装置とはそれぞれ別個のユニットとして設けられた、前記モータを駆動するモータ駆動装置を駆動制御する駆動制御装置と、前記充放電監視装置の制御を受け、前記バッテリに対する交流電力の充放電を行う交流充放電装置とを備えている。 An aspect of a charge / discharge system according to the present invention is a charge / discharge system for an electric vehicle that travels by driving a motor using electric power charged in a battery as a drive source, and connection and disconnection between the electric vehicle and an external power supply system. And an external communication for performing communication control between the external power supply system and connection state detection means for outputting connection state information indicating whether the connected external power supply system is an AC power supply system or a DC power supply system An external connection interface device having a control means, and a control power supply monitor for controlling on / off of control power of a device involved in charging / discharging of the battery based on the connection state information output from the external connection interface device And the control power supply monitoring device, and the electric vehicle is connected to the AC power supply system. In this case, the charging / discharging control unit controls charging / discharging of AC power, and when the electric vehicle is connected to the DC power supply system, the charging / discharging monitoring device controls charging / discharging of DC power in one unit. The management device and the charge / discharge management device are provided as separate units. The drive control device controls the drive of the motor drive device that drives the motor. And an AC charging / discharging device that charges and discharges AC power.
本発明に係る充放電システムの態様によれば、車外接続インタフェース装置、制御電源監視装置および充放電監視装置を充放電管理装置として1つのユニットを構成するので、外部電源システムとのインタフェースの仕様が変更された場合でも、ユニット化された充放電管理装置を、変更後の仕様に合わせたものに変更すれば、駆動制御装置や交流充放電装置を変更することなく、少ないコストで外部電源システムとのインタフェースの仕様の変更に対応することができる。 According to the aspect of the charge / discharge system according to the present invention, since the external connection interface device, the control power supply monitoring device, and the charge / discharge monitoring device constitute one unit as the charge / discharge management device, the specification of the interface with the external power supply system is Even if it is changed, if the unitized charge / discharge management device is changed to one that matches the changed specifications, the external power supply system can be connected to the external power supply system at low cost without changing the drive control device and AC charge / discharge device. It is possible to deal with changes in the interface specifications.
<始めに>
本発明に係る実施の形態の説明に先立って、DC充電とAC充電を併用するEVの充放電システムの前提技術について説明する。
<Introduction>
Prior to the description of the embodiment according to the present invention, a premise technique of an EV charge / discharge system using both DC charging and AC charging will be described.
図1は、本発明に係る充放電システムの前提となる充放電システム90の構成を示すブロック図である。図1に示すように、充放電システム90は、ACコネクタ7を介して外部から交流電力を受け、直流電力に変換して出力する車載充放電制御器70と、DCコネクタ8を介して外部から入力される直流電力および車載充放電制御器70から出力される直流電力をバッテリ3に充電する際の制御を行うEV制御装置80とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charge /
また、EVは、モータ1、インバータ等で構成されモータ1を駆動するモータ駆動装置2、複数のバッテリセルで構成されるバッテリ3、バッテリ3の充電状態を監視するバッテリ監視装置4、バッテリ3とモータ駆動装置2との間に接続され、バッテリ3への電力の充電およびバッテリ3からの電力の放電に際してバッテリ監視装置4からの指示によりオン状態となるコンタクタ5と、イグニッションキーまたはスタートボタンなどのEVを始動するためのEV始動手段6とを備えている。
The EV includes a
なお、図1においては、電力線を最も太い実線で示し、通信線を2番目に太い実線で示し、信号線を矢印付きの最も細い実線で示す。 In FIG. 1, the power line is indicated by the thickest solid line, the communication line is indicated by the second thickest solid line, and the signal line is indicated by the thinnest solid line with an arrow.
車載充放電制御器70は、交流電力を直流電力に変換するAC充放電装置71と、ACコネクタ7に外部の交流電源システムのACコネクタ(図示せず)が接続された場合には、接続を検出して、検出結果をEV制御装置80内の制御電源監視装置85に与えるAC接続検出回路72と、ACコネクタ7を介して、外部の交流電源システムとの間で電力線を利用した電力線通信(PLC:Power Line Communication)を行って、外部の交流電源システムからの情報を取得するAC充放電用車外通信制御装置73とを有している。ここで得られる情報には、車両を特定するためのIDやバッテリ3の充電状態などがあり、これらを用いて充電ステーションにおける必要電力量の管理などが可能となる。なお、AC充放電用車外通信制御装置73は、EV制御装置80内のEV充放電監視装置81との間でも通信を行う構成となっている。
The in-vehicle charge /
ここで、AC充放電用車外通信制御装置73は、外部の交流電源システムとの間でPLCを行う機能を有するものとして説明したが、PLCの代わりに、無線により通信を行う機能を有する構成も考えられる。
Here, the AC charge / discharge in-vehicle
AC充放電装置71は、100ボルト〜200ボルトの交流電力を直流電力に変換すると共に、バッテリ3に蓄積された直流電力を、100ボルト〜200ボルトの交流電力に変換する双方向の電力変換装置(インバータ)やリアクトル、電力変換装置から出力される100ボルト〜200ボルトの直流電圧をバッテリ3の端子電圧以上までに昇圧する昇圧回路、バッテリ3から放電される直流電圧を100ボルト〜200ボルトに降圧する降圧回路などを含んでいる。
AC charging /
EV制御装置80は、EV充放電監視装置81、DC接続検出回路82、DC充放電用車外通信制御装置83、EV駆動制御装置84および制御電源監視装置85を有している。
The
EV充放電監視装置81は、制御電源監視装置85によって起動され、AC充放電の場合はバッテリ監視装置4からのバッテリ3の充電状態の情報に基づいて、バッテリ監視装置4には、バッテリ3の充電状態に合わせてコンタクタ5のオン、オフ指示を与え、また車載充放電制御器70によるAC充放電を制御する。DC充放電の場合は、バッテリ監視装置4からのバッテリ3の充電状態の情報に基づいて、DC充放電用車外通信制御装置83を介して外部の直流電源システムとの間で通信を行い、DC充放電の制御を行う。なお、EV充放電監視装置81は、AC充放電装置71との間で通信を行い、バッテリ監視装置4からのバッテリ3の充電状態の情報などを与える構成となっている。
The EV charging /
DC接続検出回路82は、DCコネクタ8に外部の直流電源システムのDCコネクタ(図示せず)が接続された場合には、接続を検出して、検出結果を制御電源監視装置85に与える。なお、DC接続検出回路82は、DCコネクタ8に接続された外部の直流電源システムの電圧も検出する。
When a DC connector (not shown) of an external DC power supply system is connected to the
DC充放電用車外通信制御装置83は、外部の直流電源システムとの間で専用の通信線を介した通信を行うと共にEV充放電監視装置81と通信を行う機能を有しており、専用の通信線は、DCコネクタ8を介して外部の直流電源システムのDCコネクタ(図示せず)に接続される構成となっている。
The DC charge / discharge external
なお、DCコネクタ8は、DC電力を供給する電力ケーブルと専用の通信線とが1本にまとめられた専用ケーブルを介して外部直流電源制御器に接続される構成を採り、当該専用ケーブルをDCコネクタ8に接続することで、電力ケーブルおよび信号線の接続が同時に行われる。
The
EV駆動制御装置84は、モータ駆動装置2からのモータ1の駆動状態の情報を受け、モータ駆動装置2にEVの運転者の運転に応じた駆動制御を指示する。
The EV
制御電源監視装置85は、EV始動手段6からの入力信号によりEV駆動に関連する装置の電源をオンし、AC接続検出回路72およびDC接続検出回路82から外部のACコネクタおよびDCコネクタの接続状態の検出結果を受け、EV車内の必要機器の制御電源の投入および切断を制御する。すなわち、AC充放電時にはEV駆動制御装置84、車載充放電制御器70、バッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御し、DC充放電時にはEV駆動制御装置84、バッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御し、EVの駆動時には、EV駆動制御装置84およびバッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御する。
The control power
以上説明したように充放電システム90においては、交流電力の充放電に関係する車載充放電制御器70と、直流電力の充放電に関係するEV制御装置80とを備え、車載充放電制御器70には、双方向の電力変換装置やリアクトル、昇圧回路および降圧回路などを含んだAC充放電装置71を有していた。
As described above, the charge /
ここで、車外の充電装置とのインタフェースの仕様が変更された場合、AC接続検出回路72やAC充放電用車外通信制御装置73を変更する必要があるが、車載充放電制御器70にはAC充放電装置71も含まれるため、AC接続検出回路72やAC充放電用車外通信制御装置73と共にAC充放電装置71も変更することとなる。AC充放電装置71は、数kWの大電力の充放電を行うために電力変換装置やリアクトルなどは装置サイズとして大型化しており、また、コスト的にも高価である。さらに、各装置の変更に伴うレイアウトや形状の変更が与える影響は大きく、このような大がかりなシステムであるAC充放電装置71を変更するには時間もかかり、コストの増加ももたらす。
Here, when the specification of the interface with the charging device outside the vehicle is changed, it is necessary to change the AC
また、EV制御装置80にはEV駆動制御装置84を含むが、これはEV駆動のためのECUであり、モータ駆動装置2やバッテリ監視装置4を制御する重要な装置である。
The
ここで、車外の充電装置とのインタフェースの仕様が変更された場合、DC接続検出回路82やDC充放電用車外通信制御装置83を変更する必要があるが、EV制御装置80にはEV駆動制御装置84も含まれるため、DC接続検出回路82やDC充放電用車外通信制御装置83と共にEV駆動制御装置84も変更することとなる。EV駆動制御装置84は、モータ駆動装置2やバッテリ監視装置4と合わせて開発される装置であり、EV駆動制御装置84を変更するには、モータ駆動装置2やバッテリ監視装置4も変更する必要が生じ、変更には時間もかかり、コストの増加ももたらす。各装置の変更に伴うレイアウトや形状の変更も同様の影響を与える。
Here, when the specification of the interface with the charging device outside the vehicle is changed, it is necessary to change the DC
ここで、急速充電の国内規格としては、「CHAdeMO急速充放電規格」があり、その特長は、車外通信にCAN(Control Area Network:自動車の標準通信)を使用し、DC充電の開始および終了シーケンスが詳細に規格化されている。 Here, as a domestic standard for rapid charging, there is a “CHAdeMO rapid charging / discharging standard”, and its feature is that the CAN (Control Area Network) is used for communication outside the vehicle, and DC charging start and end sequences Has been standardized in detail.
また、AC充電の国際規格として「IEC61851」、「J1772」があり、そこでは交流電源プラグの規格が定められており、日米で対応している。また「J1772」では電流量をControl PILOT信号で制御することを特長としている。 In addition, there are “IEC61851” and “J1772” as international standards for AC charging, in which standards for AC power supply plugs are defined and are supported in Japan and the United States. “J1772” is characterized in that the amount of current is controlled by a Control PILOT signal.
また、AC充電の国際規格として「IEC62196−2」があり、そこでは三相400Vに対応した交流電源プラグの規格が定められているが、これは欧州で策定中である。 In addition, there is “IEC621966-2” as an international standard for AC charging, in which an AC power plug standard corresponding to three-phase 400V is defined, which is being formulated in Europe.
また、AC充電の国際規格として「ISO15118」があり、そこでは交流のPLC通信規格が定められており、課金や電流量をPLC通信で制御することができるが、これは欧州で策定中である。 In addition, there is “ISO15118” as an international standard for AC charging, in which an alternating current PLC communication standard is defined, and charging and current amount can be controlled by PLC communication, which is being formulated in Europe. .
このように、EVにおける充放電規格は国や地域で異なり、世界で統一されたものではない。一方、EVは、今後、世界各地で販売される商品であり、そのためには、その販売国や販売地域での充放電規格に合わせて車載充放電制御器70やEV制御装置80を変更しなければならず、また、充放電規格が変更された場合には、それに応じて変更する必要が生じる。
Thus, the charge / discharge standard in EV differs in countries and regions, and is not unified in the world. On the other hand, EV is a product that will be sold all over the world in the future. For this purpose, the in-vehicle charge /
しかし、上述した充放電システム90では、充放電規格の変更に対応するにはシステム全体に係わる大がかりな変更が必要であり、変更には時間がかかり、コストも増大する。
However, in the charge /
この課題認識に立脚し、発明者達は、車外接続インタフェース装置、制御電源監視装置およびEV充放電監視装置を統合して1つのユニットとし、AC充放電装置およびEV駆動制御装置とは別個の構成とするという技術思想に到達した。 Based on recognition of this problem, the inventors integrated the external connection interface device, the control power supply monitoring device, and the EV charge / discharge monitoring device into one unit, and are configured separately from the AC charge / discharge device and the EV drive control device. I reached the technical idea of
<実施の形態>
<充放電システムの構成>
以下、上述した技術思想に基づいた本発明に係る実施の形態について説明する。図2は、本発明に係る充放電システム100の構成を示すブロック図である。図2に示すように、充放電システム100は、車外接続インタフェース装置11、制御電源監視装置12およびEV充放電監視装置13を有したEV充放電管理装置10と、EV駆動制御装置21を有するEV制御装置20と、AC充放電装置31を有する車載充放電制御器30とを備えている。
<Embodiment>
<Configuration of charge / discharge system>
Hereinafter, an embodiment according to the present invention based on the above technical idea will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the charge /
なおEVには、モータ1、モータ駆動装置2、バッテリ3、バッテリ監視装置4、コンタクタ5およびEV始動手段6を備えているが、それらは図1に示した構成と同じである。
The EV includes a
なお、図2においては、電力線を最も太い実線で示し、通信線を2番目に太い実線で示し、信号線を矢印付きの最も細い実線で示す。 In FIG. 2, the power line is indicated by the thickest solid line, the communication line is indicated by the second thickest solid line, and the signal line is indicated by the thinnest solid line with an arrow.
車外接続インタフェース装置11は、AC接続検出回路111、DC接続検出回路112、AC充放電用車外通信制御装置113およびDC充放電用車外通信制御装置114を有している。
The vehicle
AC接続検出回路111は、ACコネクタ7に外部の交流電源システム(外部電源システム)のACコネクタ(図示せず)が接続された場合には、接続を検出して検出結果をEV充放電管理装置10内の制御電源監視装置12に与え、DC接続検出回路112は、DCコネクタ8に外部の直流電源システムのDCコネクタ(図示せず)が接続された場合には、接続を検出して検出結果を制御電源監視装置12に与える。なお、AC接続検出回路111およびDC接続検出回路112を接続状態検出手段と総称する。
When an AC connector (not shown) of an external AC power supply system (external power supply system) is connected to the
AC接続検出回路111での接続の検出は、例えば、ACコネクタ7に外部の交流電源システムのACコネクタが接続されることでオンするような接点スイッチを設けておき、当該接点スイッチがオンすることで信号電流が流れるような構成が考えられる。
For the detection of connection by the AC connection detection circuit 111, for example, a contact switch that is turned on when the AC connector of the external AC power supply system is connected to the
また、DC接続検出回路112での接続の検出方法は、DC充電の規格によって規定されているので、DC充電の規格に合わせた構成を採用することとなる。
In addition, since the connection detection method in the DC
なお、AC接続検出回路111は、ACコネクタ7に接続された外部の交流電源システムのAC電源の電圧や周波数も検出する。また、DC接続検出回路112は、DCコネクタ8に接続された外部のDC電源の電圧も検出する。
The AC connection detection circuit 111 also detects the voltage and frequency of the AC power supply of the external AC power supply system connected to the
AC充放電用車外通信制御装置113(車外通信制御手段)は、ACコネクタ7を介して、外部の交流電源システムとの間で電力線を利用した電力線通信(PLC:Power Line Communication)を行って外部の交流電源システムからの情報を取得する。ここで得られる情報には、車両を特定するためのIDやバッテリ3の充電状態などがあり、これらを用いて充電ステーションにおける必要電力量の管理などが可能となる。なお、AC充放電用車外通信制御装置113は、EV充放電管理装置10内のEV充放電監視装置13との間で通信を行う構成となっている。
The AC charge / discharge external communication control device 113 (external communication control means) performs external power line communication (PLC: Power Line Communication) using the power line with the external AC power supply system via the
PLCにより外部の交流電源システムと通信を行うので、専用の通信線が不要となり、構成が簡略化できるという特長がある。 Since the PLC communicates with an external AC power supply system, a dedicated communication line is not required and the configuration can be simplified.
なお、車外通信制御装置113は、外部の交流電源システムとの間でPLCを行う機能の代わりに、無線により通信を行う機能を有する構成も考えられる。
In addition, the structure which has a function which communicates by radio | wireless instead of the function which performs PLC between the external vehicle power
DC充放電用車外通信制御装置114(車外通信制御手段)は、外部の直流電源システム(外部電源システム)との間で専用の通信線を介した通信を行うと共にEV充放電管理装置10内のEV充放電監視装置13との間で通信を行って外部の直流電源システムを制御する。なお、DC充放電用車外通信制御装置114は、EV充放電監視装置13との間で通信を行ってEV充放電監視装置13の指示によって外部の直流電源システムを制御する構成となっている。
The DC charge / discharge external communication control device 114 (external communication control means) communicates with an external DC power supply system (external power supply system) via a dedicated communication line, and in the EV charge /
なお、専用の通信線は、DCコネクタ8を介して外部の直流電源システムのDCコネクタ(図示せず)に接続される構成となっている。
The dedicated communication line is connected to a DC connector (not shown) of an external DC power supply system via the
DCコネクタ8は、DC電力を供給する電力ケーブルと専用の通信線とが1本にまとめられた専用ケーブルを介して外部直流電源制御器に接続される構成を採り、当該専用ケーブルをDCコネクタ8に接続することで、電力ケーブルおよび信号線の接続が同時に行われる。
The
制御電源監視装置12は、EV始動手段6からの入力信号によりEV駆動に関連する装置の電源をオンし、AC接続検出回路111およびDC接続検出回路112から外部の交流電源システムのACコネクタおよびDCコネクタの接続状態の検出結果を受け、EV車内の必要機器の制御電源の投入および切断を制御する。すなわち、AC充放電時にはEV
充放電監視装置13、車載充放電制御器30、バッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御し、DC充放電時にはEV充放電監視装置13、バッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御し、EVの駆動時には、EV制御装置20およびバッテリ監視装置4の制御電源の投入および切断を制御する。
The control power
The charging / discharging
EV充放電監視装置13は、制御電源監視装置12によって起動され、AC充放電の場合はバッテリ監視装置4からのバッテリ3の充電状態の情報に基づいて、バッテリ監視装置4に、バッテリ3の充電状態に合わせてコンタクタ5のオン、オフ指示を与え、また、車載充放電制御器30によるAC充放電を制御する。DC充放電の場合は、バッテリ監視装置4からのバッテリ3の充電状態の情報に基づいて、DC充放電用車外通信制御装置114を介して外部の直流電源システムとの間で通信を行い、コンタクタ5のオン、オフや、DC充放電の制御を行う。
The EV charge /
EV制御装置20を構成するEV駆動制御装置21は、EV始動手段6により起動し、モータ駆動装置2からのモータ1の駆動状態の情報を受け、モータ駆動装置2にEVの運転者の運転に応じた駆動制御を指示する。
The EV
車載充放電制御器30を構成するAC充放電装置31は、100ボルト〜200ボルトの交流電力を直流電力に変換すると共に、バッテリ3に蓄積された直流電力を、100ボルト〜200ボルトの交流電力に変換する双方向の電力変換装置(インバータ)やリアクトル、電力変換装置から出力される100ボルト〜200ボルトの直流電圧をバッテリ3の端子電圧以上までに昇圧する昇圧回路、バッテリ3から放電される直流電圧を100ボルト〜200ボルトに降圧する降圧回路などを含んでいる。
The AC charging / discharging
ここで、以上説明した充放電システム100をEVに組み込んだ場合の配置の一例を図3に示す。なお、図3においては、便宜的に電力線と通信線のみを示している。
Here, an example of arrangement | positioning at the time of incorporating the charging / discharging
図3の例では、EV1000の後部にEV充放電管理装置10をEV1000の前部に車載充放電制御器30が配置されているが、これは前輪駆動のEVに適した配置であり、装置サイズが大きく、さらにノイズ源となりうる車載充放電制御器30をモータ1が配置される機械室に配置し、ノイズの影響を受けやすい通信などを制御するEV充放電管理装置10と物理的に離す構成である。なお、後輪駆動のEVの場合には、前部にEV充放電管理装置10を、車載充放電制御器30は後部に配置することが望ましい。
In the example of FIG. 3, the EV charge /
以上説明したように充放電システム100においては、車外接続インタフェース装置11、制御電源監視装置12およびEV充放電監視装置13を統合してEV充放電管理装置10とし、EV駆動制御装置21を有するEV制御装置20と、AC充放電装置31を有する車載充放電制御器30は、EV充放電管理装置10とは別個に設ける構成とした。
As described above, in the charge /
このため、車外の充電装置とのインタフェースの仕様が変更された場合、ユニット化されたEV充放電管理装置10を、変更後の仕様に合わせたものに変更すれば、EV駆動制御装置21やAC充放電装置31を変更することなく、車外の充電装置とのインタフェースの仕様の変更に対応することができる。
For this reason, when the specification of the interface with the charging device outside the vehicle is changed, if the unitized EV charge /
すなわち、EV駆動制御装置21やAC充放電装置31に与える制御信号の規格や、バッテリ監視装置4から受けるバッテリ3の充電状態の情報の規格を標準化しておけば、それに合わせて制御電源監視装置12やEV充放電監視装置13を作成することは容易であり、また、車外の充電装置とのインタフェースの仕様に合わせて車外接続インタフェース装置11を作成することは容易であり、EV充放電管理装置10を変更するだけで車外の充電装置とのインタフェースの仕様の変更に対応することができる。
That is, if the standard of the control signal given to the EV
EV駆動制御装置21やAC充放電装置31を変更する必要がないので、車外の充電装置とのインタフェースの仕様の変更に伴うコストの増大を抑制でき、また、変更に伴うシステムの構築を短期間で実現でき、品質向上も可能になる。
Since it is not necessary to change the EV
また、EV制御装置20はEV駆動制御装置21で構成され、車載充放電制御器30はAC充放電装置31で構成されるので、シンプルな構成となり、EVのトータルの製造コストを下げることができる。
Further, since the
また、図3に示したように、EV1000の後部にEV充放電管理装置10をEV1000の前部に、EV制御装置20や車載充放電制御器30を配置することで、EV充放電管理装置10をEV制御装置20や車載充放電制御器30から物理的に離れた位置に配置することができるので、EV充放電管理装置10内のAC充放電用車外通信制御装置113やDC充放電用車外通信制御装置114が、インバータ等からのスイッチングノイズの影響を受けにくくなり、通信品質が向上する。
In addition, as shown in FIG. 3, the EV charge /
<充放電システムの動作>
次に、充放電システム100を搭載したEVにおける充放電システム100の動作について、図2を参照しつつ図4〜図6に示すフローチャートを用いて説明する。
<Operation of charge / discharge system>
Next, operation | movement of the charging / discharging
まず、図4に示すフローチャートを用いてAC充放電時の動作について説明する。図4において、ACコネクタ7に外部ACコネクタ(図示せず)が接続されることでAC充放電動作が開始すると、AC接続検出回路111が外部ACコネクタの接続を検出して、AC接続検出信号を制御電源監視装置12に与える(ステップS1)。
First, the operation | movement at the time of AC charging / discharging is demonstrated using the flowchart shown in FIG. In FIG. 4, when an AC charging / discharging operation is started by connecting an external AC connector (not shown) to the
AC接続検出信号を受けた制御電源監視装置12は、AC充放電時にはEV充放電監視装置13、車載充放電制御器30およびバッテリ監視装置4の制御電源をオンする(ステップS2)。
The control power
また、EV充放電監視装置13も制御電源監視装置12によって起動され、車載充放電制御器30のAC充放電装置31が出力する給電情報(例えば外部の交流電源の電圧や周波数)を受ける(ステップS3)。
The EV charge /
また、EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4が出力する充電状態(SOC:state of charge)等のバッテリ情報を受ける(ステップS4)。
Further, the EV charge /
EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4からのバッテリ情報を受け、バッテリ3に充電が必要な場合は、バッテリ監視装置4にコンタクタ5のオン指示を与える(ステップS5)。
The EV charge /
また、EV充放電監視装置13は、AC充放電装置31が出力する給電情報およびバッテリ監視装置4からのバッテリ情報に基づいて、AC充放電装置31による充放電制御を指示する(ステップS6)。
Further, the EV charge /
EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4が出力するバッテリ情報に基づいて、バッテリの充電が終了したか否かを判定し(ステップS7)、充電が終了した場合にはステップS8に進み、充電が終了していない場合にはステップS6以下の動作を繰り返す。
The EV charge /
ステップS8では、EV充放電監視装置13がAC充放電装置31に充電終了を指示し、バッテリ監視装置4に対してコンタクタ5のオフ指示を与え(ステップS9)、AC充放電を終了する。
In step S8, the EV charging / discharging
次に、図5に示すフローチャートを用いてDC充放電時の動作について説明する。図5において、DCコネクタ8に外部DCコネクタ(図示せず)が接続されることでDC充放電動作が開始すると、DC接続検出回路112が外部DCコネクタの接続を検出して、DC接続検出信号を制御電源監視装置12に与える(ステップS11)。
Next, the operation | movement at the time of DC charging / discharging is demonstrated using the flowchart shown in FIG. In FIG. 5, when a DC charge / discharge operation is started by connecting an external DC connector (not shown) to the
DC接続検出信号を受けた制御電源監視装置12は、DC充放電時には充放電監視装置13およびバッテリ監視装置4の制御電源をオンする(ステップS12)。
Upon receiving the DC connection detection signal, the control power
また、外部の直流電源システムからDC充放電用車外通信制御装置114を介してEV充放電監視装置13に給電情報(例えば外部の直流電源の電圧など)が与えられる(ステップS13)。
In addition, power supply information (for example, voltage of an external DC power supply) is given from the external DC power supply system to the EV charge /
また、EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4が出力するSOC等のバッテリ情報を受ける(ステップS14)。
Further, the EV charge /
EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4からのバッテリ情報を受け、バッテリ3に充電が必要な場合は、バッテリ監視装置4にコンタクタ5のオン指示を与える(ステップS15)。
The EV charge /
また、EV充放電監視装置13は、外部直流電源制御器から受けた給電情報およびバッテリ監視装置4からのバッテリ情報に基づいて、DC充放電用車外通信制御装置114を介して、外部直流電源制御器に対して充放電制御を指示する(ステップS16)。
Further, the EV charge /
EV充放電監視装置13は、バッテリ監視装置4が出力するバッテリ情報に基づいて、バッテリの充電が終了したか否かを判定し(ステップS17)、充電が終了した場合にはステップS18に進み、充電が終了していない場合にはステップS16以下の動作を繰り返す。
The EV charge /
ステップS18では、EV充放電監視装置13がDC充放電用車外通信制御装置114を介して、外部直流電源制御器に対して充放電終了を指示し、バッテリ監視装置4に対してコンタクタ5のオフ指示を与え(ステップS19)、DC充放電を終了する。
In step S18, the EV charge /
次に、図6に示すフローチャートを用いてEVの走行時の充放電の動作について説明する。図6に示すように、イグニッションキーまたはスタートボタンなどのEVを始動するためのEV始動手段6がオンすることで出力されるIGオン信号に基づいてEVが始動するが、IGオン信号は制御電源監視装置12にも与えられ制御電源監視装置12を起動する(ステップS21)。
Next, the charging / discharging operation during EV travel will be described using the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 6, the EV starts based on the IG on signal output when the EV starting means 6 for starting the EV such as an ignition key or a start button is turned on. The control power
制御電源監視装置12は、EVの駆動時には、EV制御装置20およびバッテリ監視装置4の制御電源をオンする(ステップS22)。
The control power
EV制御装置20のEV駆動制御装置21は、バッテリ監視装置4が出力するSOC等のバッテリ情報を受ける(ステップS23)。
The EV
EV駆動制御装置21は、バッテリ監視装置4からのバッテリ情報に基づいて、バッテリ3から放電が可能な場合は、バッテリ監視装置4にコンタクタ5のオン指示を与える(ステップS24)。
The EV
また、EV駆動制御装置21は、モータ駆動装置2にEVの運転者の運転に応じた駆動制御を指示する(ステップS25)。
In addition, the EV
EV駆動制御装置21は、EV始動手段6がオフすることで出力されるIGオフ信号を待ち(ステップS26)、IGオフ信号が出力されるまではステップS25以下の動作を繰り返し、IGオフ信号が出力された場合は、ステップS27に進んでバッテリ監視装置4に対してコンタクタ5のオフ指示を与え(ステップS27)、EVの駆動を終了する。
The EV
10 モータ、2 モータ駆動装置、3 バッテリ、10 EV充放電管理装置、11 車外接続インタフェース装置、12 制御電源監視装置、13 EV充放電監視装置、21 EV駆動制御装置、31 AC充放電装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電動車両と外部電源システムとの接続および切断を検出すると共に、接続された前記外部電源システムが交流電源システムであるか直流電源システムであるかの接続状態情報を出力する接続状態検出手段と、前記外部電源システムとの通信制御を行う車外通信制御手段とを有した車外接続インタフェース装置、
前記車外接続インタフェース装置から出力される前記接続状態情報に基づいて、前記バッテリの充放電に関与する機器の制御電源の投入および切断を制御する制御電源監視装置および、
前記制御電源監視装置によって起動され、前記電動車両が前記交流電源システムに接続されている場合は、交流電力の充放電を制御し、前記電動車両が前記直流電源システムに接続されている場合は、直流電力の充放電を制御する充放電監視装置を1つのユニット内に有した充放電管理装置と、
前記充放電管理装置とはそれぞれ別個のユニットとして設けられた、前記モータを駆動するモータ駆動装置を駆動制御する駆動制御装置と、前記充放電監視装置の制御を受け、前記バッテリに対する交流電力の充放電を行う交流充放電装置とを備える、充放電システム。 A charge / discharge system for an electric vehicle that travels by driving a motor using power charged in a battery as a drive source,
Connection state detection means for detecting connection and disconnection between the electric vehicle and the external power supply system, and outputting connection state information indicating whether the connected external power supply system is an AC power supply system or a DC power supply system; An external connection interface device having external communication control means for controlling communication with the external power supply system;
Based on the connection state information output from the external connection interface device, a control power supply monitoring device that controls turning on and off of a control power supply of a device involved in charging and discharging of the battery, and
When activated by the control power supply monitoring device and the electric vehicle is connected to the AC power supply system, charging and discharging of AC power is controlled, and when the electric vehicle is connected to the DC power supply system, A charge / discharge management device having a charge / discharge monitoring device for controlling charge / discharge of DC power in one unit;
The charging / discharging management device, which is provided as a separate unit, drives the motor driving device that drives the motor, and receives and controls the charging / discharging monitoring device to charge AC power to the battery. A charging / discharging system provided with the alternating current charging / discharging apparatus which discharges.
前記電動車両に設けられた交流電力の充放電のための交流コネクタに、前記交流電源システムが接続されたことを検出し、前記交流電源システムが接続されたことを前記接続状態情報として出力する交流接続検出回路と、
前記電動車両に設けられた直流電力の充放電のための直流コネクタに、前記直流電源システムが接続されたことを検出し、前記直流電源システムが接続されたことを前記接続状態情報として出力する直流接続検出回路と、を含み、
前記車外通信制御手段は、
前記交流電源システムとの間で通信を行う交流充放電用車外通信制御装置と、
前記直流コネクタを介して前記直流電源システムとの間で通信を行い、前記充放電監視装置の指示に基づいて前記直流電源システムによる直流充放電を制御する直流充放電用車外通信制御装置と、を含む、請求項1記載の充放電システム。 The connection state detection means includes
AC that detects that the AC power supply system is connected to an AC connector for charging and discharging AC power provided in the electric vehicle, and outputs that the AC power supply system is connected as the connection state information A connection detection circuit;
DC that detects that the DC power supply system is connected to a DC connector for charging and discharging DC power provided in the electric vehicle, and outputs that the DC power supply system is connected as the connection state information A connection detection circuit,
The outside communication control means includes
An external charging / discharging communication control device for AC charging / discharging that communicates with the AC power supply system;
A DC charge / discharge external communication control device that communicates with the DC power supply system via the DC connector and controls DC charge / discharge by the DC power supply system based on an instruction of the charge / discharge monitoring device; The charging / discharging system of Claim 1 containing.
前記交流コネクタに接続される電力線を利用した電力線通信により前記交流電源システムとの間で通信を行う、請求項2記載の充放電システム。 The vehicle external communication control device for AC charging / discharging is
The charge / discharge system according to claim 2, wherein communication is performed with the AC power supply system by power line communication using a power line connected to the AC connector.
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