JP5706474B2 - バッテリ充電装置、及びこのバッテリ充電方法 - Google Patents

バッテリ充電装置、及びこのバッテリ充電方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5706474B2
JP5706474B2 JP2013134804A JP2013134804A JP5706474B2 JP 5706474 B2 JP5706474 B2 JP 5706474B2 JP 2013134804 A JP2013134804 A JP 2013134804A JP 2013134804 A JP2013134804 A JP 2013134804A JP 5706474 B2 JP5706474 B2 JP 5706474B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
power
charger
output power
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013134804A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014023426A (ja
Inventor
チョン グン キム
チョン グン キム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LS Electric Co Ltd
Original Assignee
LSIS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LSIS Co Ltd filed Critical LSIS Co Ltd
Publication of JP2014023426A publication Critical patent/JP2014023426A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5706474B2 publication Critical patent/JP5706474B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • B60L53/16Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本出願は、米国特許法第119条及び365条の下で、韓国特許出願第10-2012-0079904号(2012年7月23日出願)に基づく優先権を主張するものであり、その全ての内容がここに包含される。
開示の実施形態は、バッテリ充電装置に関し、特に、最大電力効率を出すことが可能なバッテリ充電装置、及びこれを用いたバッテリ充電方法に関する。
環境にやさしい自動車とは、石油燃料とエンジンを使用することなく、バッテリと電気モータを使用する自動車を言う。電気自動車は、1873年度に最初に製作されたが、バッテリの重量、充電時間などの技術的限界で、実用化していない。
環境にやさしい自動車は、エネルギ源として、充電可能な2次電池(バッテリ)が使用されている。一般に、電気自動車や燃料電池自動車は、車両の走行時に、バッテリ電力を用いてモータを駆動し、停車時に、バッテリを充電する。
この時、バッテリの充電のために、車両内に充電器が備えられており、近年、バッテリ充電時間の短縮のため、充電器の最大出力電力が増加している傾向にある。
図1は、従来技術による電気自動車を説明する図である。
図1を参照すると、電気自動車は、充電プラグ10と、充電器20と、バッテリ30とを含む。
前記のように構成されている電気自動車の充電動作をみると、まず、充電プラグ10が交流電力供給装置(例えば、充電所のスタンドや、一般の家庭及びビルなどの電源コンセント)に差し込まれると、充電プラグ10は、交流電力供給装置から供給される交流電力を受信する。
充電器20は、電気自動車内に備えられる電力変換装置であり、充電プラグ10を介して交流電力が伝達されると、伝達される交流電力を直流電力に変換する。
バッテリ30は、少なくとも1つのバッテリセルで構成され、充電器20を介して供給される直流電力を貯蔵する。
前記のように構成された電気自動車は、バッテリの充電時、入力される交流電力を直流電力に変換して、バッテリに供給することになる。
この時、充電時間の短縮を目的に、近年、充電器の最大出力電力が増加しており、これにより、最大出力電力による充電電力をバッテリに供給して、充電時間を短縮している。
しかし、充電器の最大出力電力を増加することには限界があり、1つの充電器だけを単独運転してバッテリを充電するには、多くの時間がかかるという問題がある。
また、充電器は、バッテリ30に供給する充電電力(電圧、又は電流)により、それぞれ異なる効率を有するが、この時、バッテリ30に供給される充電電力が、低い効率を有する電力に設定されると、負荷領域で電力損失が発生して、多量の熱発生とバッテリ充電遅延などの問題が生じることになる。
本発明の実施形態は、複数の充電器を並列運転して電気自動車のバッテリを充電することができる電気自動車、及びこのバッテリ充電方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、複数の充電器が最大効率を出すことのできる電力を基にして、バッテリに充電電力を供給することができる電気自動車、及びこのバッテリ充電方法を提供する。
本発明の実施形態で解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限るものではなく、また、記述していない他の技術的課題は、下記の記載から提案される実施形態が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって、明確に理解されるだろう。
本発明によると、複数の充電器を並列運転して電気自動車のバッテリを充電することにより、前記バッテリの充電時間を短縮することができる。
また、複数の充電器が最大効率を出すことのできる充電電力を基にして、前記充電器の出力電力を設定することにより、前記充電器の効率、コスト、及び体積などを最適化することができ、無駄に使用される電力損失を最小化して、熱発生とバッテリ充電遅延などの問題を解決することができる。
従来技術による電気自動車を示す図である。 本発明の実施形態によるバッテリ充電装置を示す図である。 図2に示されている第1及び2の充電器の詳細構成を示す図である。 本発明の実施形態による充電器の仕様を示す図である。 本発明の実施形態による充電器の単独運転の場合を示す図である。 本発明の実施形態による複数の充電器の並列運転の場合を示す図である。 本発明の実施形態によるバッテリ充電装置のバッテリ充電方法を、ステップ別に説明するフローチャートである。
以下の内容は、単に、本発明の原理を例示する。それで、当業者は、たとえ、本明細書に明確に説明・図示していなくても、本発明の原理を具現し、本発明の概念と範囲に含まれる様々な装置を発明することができる。また、本明細書で挙げている全ての用語及び実施形態は、原則的に、本発明の概念が理解されるようにするための目的でのみ明らかに意図され、このように特別に挙げている本発明の実施形態及に限られるものではないことと理解されるべきである。
また、本発明の原理、観点、及び実施形態だけではなく、特定の実施形態を挙げる全ての詳細な説明は、このような事項の構造的及び機能的な均等物を含むように意図されることと理解されるべきである。また、このような均等物は、現在の公知されている均等物だけでなく、将来に開発される均等物、即ち、構造と関係なく同一の機能を行うように発明された全ての素子を含むことと理解されるべきである。
以下において、充電電力とは、バッテリが有する仕様により、バッテリに供給されるべき特定サイズの電力をいい、最大出力電力とは、充電器の仕様により、充電器から出力可能な電力の最大サイズをいい、最大効率電力とは、充電器の仕様により、充電器で最大効率を出すことのできる特定サイズの電力をいう。
図2は、本発明の実施形態によるバッテリ充電装置を示す図である。
図2を参照すると、バッテリ充電装置は、充電プラグ110と、第1の充電器120と、第2の充電器130と、バッテリ140と、充電制御部150とを含む。
充電プラグ110は、交流電力供給装置(例えば、充電所に備えられている系統の電力供給装置や、一般家庭又はビルなどに備えられている電源コンセント)に差し込まれて、交流電力供給装置を介して供給される交流電力を受信する。
この時、充電プラグ110は、交流電力を受信するため、複数のラインで構成されることができる。
すなわち、充電プラグ110は、正の特性(+)の電力を供給するための第1の電力供給ラインと、負の特性(−)の電力を供給するための第2の電力供給ラインと、パイロット信号の通信のための通信ラインとを含むことができる。
また、充電プラグ110は、更に、グラウンドに連結されるグラウンドラインを含むことができる。
第1の充電器120及び第2の充電器130は、充電プラグ110を介して受信された交流電力を、直流電力に変換する。
即ち、第1の充電器120及び第2の充電器130は、受信された交流電力を用いて、バッテリ140の充電のための直流電力を出力する。
一方、図2には、充電器が2台で構成されることと示しているが、これは、一実施形態に過ぎず、充電器の数は、2よりも大きいNに増加してもよい。
第1の充電器120及び第2の充電器130は、後述する充電制御部150で決められた充電電力により、入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、バッテリ140に供給する。
この時、第1の充電器120及び第2の充電器130は、それぞれの仕様による最大出力電力を有し、最大出力電力の範囲内で、充電制御部150を介して設定された出力電力を、バッテリ140に供給する。
最大出力電力とは、第1の充電器120が出力することのできる最大サイズの電力と、第2の充電器130が出力することのできる最大サイズの電力とを意味する。
第1の充電器120及び第2の充電器130は、同一の特性を有する電力ラインが相互連結され、1つの共通ラインを介して、バッテリ140に電力を供給することができる。
第1の充電器120及び第2の充電器130の内部の詳細構成については、後述することにする。
バッテリ140は、少なくとも1つのバッテリセルで構成されることができる。
少なくとも1つのバッテリセルの動作は、後述する充電制御部150により制御される。少なくとも1つのバッテリセルは、様々な種類のバッテリセルで具現することができ、例えば、ニッケル−カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池(NiMH)、リチウム−イオン電池、リチウムポリマ電池、金属リチウム電池、空気亜鉛蓄電池などである。
充電制御部150は、バッテリ充電装置の全般的な動作を制御する。
例えば、充電制御部150は、バッテリ140の充電のため、プラグ110が交流電力供給装置に連結されると、バッテリ140に電力を供給するための少なくても1つの充電器を決める。つまり、充電制御部150は、バッテリ140の充電に使用される充電器を決める。
言い換えると、充電制御部150は、第1の充電器120及び第2の充電器130(望ましくは、第1〜N充電器)のうち、バッテリ140に電力を供給する(充電動作を行う)少なくとも1台の充電器を決め、それにより、決定した充電器を介して、バッテリ140に電力が供給されるようにする。
この時、充電制御部150は、バッテリ140の仕様(例えば、充電容量)と、第1の充電器120及び第2の充電器130の仕様とにより、バッテリ140の充電のために使用される充電器を決める。
また、充電制御部150は、決定した充電器により、バッテリ140に供給される出力電力を設定する。つまり、充電制御部150は、充電器を決めると共に、決められた充電器において、バッテリ140に供給される直流電力のサイズを決める。
この時、充電制御部150は、バッテリ140の仕様による充電電力と、それぞれの充電器が有する最大効率電力(最大効率を出すことのできる出力電力)と、最大出力電力(最大に出力できる電力)とを用いて、充電に使用される充電器、及び充電器からバッテリに供給される出力電力のサイズを決める。
一般に、複数の充電器を用いてバッテリ140に電力を供給する時の電力効率よりも、1台の充電器を用いてバッテリ140に電力を供給する時の電力効率が、更に高く現れる。
これにより、充電制御部150は、バッテリ140の仕様による充電電力よりも高い最大出力電力を有する充電器が、存在するか否かを判断する。
そして、充電制御部150は、充電電力よりも高い最大出力電力を有する充電器が存在すると判断すると、充電器だけを単独運転させて、バッテリ140の充電のための出力電力が発生するようにする。
この時、充電制御部150は、バッテリの仕様による充電電力と同サイズで、単独運転する充電器の出力電力を設定する。
一方、充電制御部150は、充電電力よりも高い最大出力電力を有する充電器が存在しないと判断すると、複数の充電器の組合せを介して、バッテリ140に電力が供給されるようにする。
この時、充電制御部150は、複数の充電器に発生する出力電力をそれぞれ設定する。すなわち、複数の充電器に設定されたそれぞれの出力電力の和は、バッテリ仕様による充電電力と同一であり、これにより、充電制御部150は、充電電力と同一の出力電力の組合せのうち、電力効率が最も高い(最大効率)組合せであるかを確認する。
例えば、バッテリ仕様による充電電力が50kwであり、第1の充電器の最大出力電力が 30kwであり、第2の充電器の最大出力電力が30kwである場合、充電電力に対応する出力電力の組合せは、下記のような場合の数が発生する。
(1) 第1の充電器の出力電力:10kw、第2の充電器の出力電力:40kw
(2) 第1の充電器の出力電力:20kw、第2の充電器の出力電力:30kw
(3) 第1の充電器の出力電力:30kw、第2の充電器の出力電力:20kw
(4) 第1の充電器の出力電力:40kw、第2の充電器の出力電力:10kw
ここで、第1の充電器及び第2の充電器の仕様が同一(同一の充電器)であることから、(1)と(3)は、同一であり、(2)と(4)が、同一の組合となる。
これにより、充電制御部150は、(1)の場合と(2)の場合により、複数の充電器の出力電力が設定される場合の平均電力効率を確認し、それにより、確認した平均電力効率が更に高い方の場合を、複数の充電器の出力電力に設定する。
例えば、(1)の場合の平均電力効率が90%であり、(2)の場合の平均電力効率が92%であると、充電制御部150は、(2)の場合に対応して、第1の充電器の出力電力を20kwに設定し、第2の充電器の出力電力を30kwに設定する。
一方、前記では、複数の充電器が有する仕様(最大出力電力及び最大効率電力)がいずれも同一であるとしたが、これは一実施形態に過ぎず、複数の充電器が有する仕様は、互いに異なってもよい。
また、充電制御部150は、内部にメモリを備えており、それにより、充電電力が、それぞれの充電器が有する最大出力電力よりも高い場合、充電電力の全ての場合に対応して、最大効率を出すことのできる充電器の出力電力に対する組合せ情報を格納し、格納した組合情報を用いて、複数の充電器に対応する出力電力をそれぞれ設定することもできる。
図3は、図2に示している第1及び第2の充電器の詳細構成を示す図である。
図3を参照すると、第1及び第2の充電器は、入力整流部121と、昇圧変換部122と、インバータ部123と、出力整流部124とを含む直流−直流変換部を含む。
入力整流部121は、フルブリッジダイオードであり、充電プラグ110を介して入力される常用交流電力を、直流電力に整流する。
特に、入力整流部121は、昇圧変換部122に含まれている第1のスイッチング素子(Q1)のターンオフの時、インダクタコイル(L1)の逆起電力による電流を、昇圧変換部122の出力側に流れるようにして、電力変換効率を高める。
昇圧変換部122は、力率補正部とも言われるように、昇圧した直流電圧を出力する昇圧機能の他に、出力電圧及び入力電圧のような位相の入力電流を作って、力率を補正する(向上する)機能を有する。
昇圧変換部122は、入力整流部121で整流された直流電力を入力され、入力された直流電力からの電圧を昇圧して提供するために、第1のスイッチング素子(Q1)と、インダクタコイル (L1)と、電解コンデンサ(C1)とを含む。
昇圧変換部122の出力電圧及び入力電圧のような位相の入力電流を作ることは、第1のスイッチング素子(Q1)のスイッチング動作を制御する充電制御部150の制御によって、すなわち、充電制御部150を介して出力されるPWM信号によって、達成することができる。
電解コンデンサ(C1)は、その充電電圧により、昇圧変換部122の直流出力電圧を一定に維持して出力するための定電圧出力用キャパシタである。
昇圧変換部122の第1のスイッチング素子(Q1)には、逆止用ダイオードが接続され、ダイオード(D1)も、電解コンデンサ(C1)側への電流流れだけを許容し、その反対の電流流れは許容しないため、第1のスイッチング素子(Q1)の出力端に接続される。
インバータ部123は、昇圧変換部122からの直流を交流に変換し、多数の第2のスイッチング素子を有する。第2のスイッチング素子は、ゲート制御により、ターンオン、又はターンオフ制御される半導体スイッチで構成することができ、例えば、SCR(Silicon Coupled Rectifier)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などで構成することができる。インバータ部123を構成する第2のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続されたボディーダイオードは、インバータ部123の出力側から第2のスイッチング素子側へ逆転して流入される電流流れを許容しないための逆止用ダイオードである。
トランス(Tr)は、インバータ部123に接続されて、交流電力を出力整流部124に伝達する。
出力整流部124は、トランス(Tr)の出力端(即ち、2次側巻線)に接続されて、トランス(Tr)を介して伝達される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、バッテリ140に供給する。
図4は、本発明の実施形態による充電器の仕様を示す図である。
充電器(第1の充電器〜第N充電器)は、仕様による互いに異なる特性を有する。充電器の仕様には、充電器のモデル名、メーカーなどのような情報の他にも、充電器が有する最大出力電力及び最大効率電力を含む。
一般に、充電器において最大効率が現われる出力電力は、充電器の最大出力電力ではなく、最大出力電力よりも低い電力である。すなわち、充電器の最大効率電力は、最大出力電力よりも低い。
これにより、充電制御部150は、それぞれの充電器が有する最大出力電力及び最大効率電力により、バッテリの充電電力に対応する複数の充電器の出力電力に対する組合せを決める。
図5は、本発明の実施形態による充電器の単独運転の場合を示す図である。
図5を参照すると、第1の充電器と第2の充電器とは、50kwの最大出力電力と、30kwの最大効率電力とを有する。
この時、バッテリの仕様による充電電力が50kwであると、下記のような方法により、充電に使用される充電器、及び充電器の出力電力が設定される。
充電制御部150は、まず、充電電力よりも高い(以上となる)最大出力電力を有した充電器の存在を確認する。
この時、充電制御部150は、第1及び第2の充電器が有する最大出力電力と、バッテリの充電電力とが同一であるため、1台の充電器だけで、バッテリ140を充電することができることを確認する。
すなわち、バッテリの充電電力が50kwであり、第1及び第2の充電器が有する最大効率電力が50kwであり、複数の充電器のうち、1台の充電器だけをもってバッテリを充電する時の充電時間と、複数の充電器をもってバッテリを充電する時の充電時間とは、同一となる(1台の充電器から出力される出力電力は、50kwであり、複数の充電器から出力される出力電力の和も、50kwであるため)。
一方、このような場合は、複数の充電器の組合せによりバッテリを充電する場合よりも、1台の充電器だけをもってバッテリを充電する場合の方が、電力効率が更に高く出る。
これにより、 充電制御部150は、第1及び第2の充電器のいずれか1台の充電器だけが単独運転するように決める。
この時、充電制御部150は、充電電力が、充電器の最大出力電力よりも小さいため、充電電力と同一サイズの電力を、単独運転する充電器の出力電力に設定する。
すなわち、図5に示しているように、充電制御部150は、第1の充電器だけを単独運転させ、これにより、第1の充電器の出力電力を、充電電力と等しい50kwに設定し、第2の充電器は、動作を中止させる。
図6は、本発明の実施形態による複数の充電器の並列運転の場合を示す図である。
図6を参照すると、第1の充電器と第2の充電器とは、50kwの最大出力電力と、30kwの最大効率電力とを有する。
この時、バッテリの仕様による充電電力が70kwであると、下記のような方法により、充電に使用される充電器、及び充電器の出力電力が設定される。
充電制御部150は、まず、充電電力よりも高い(以上となる)最大出力電力を有した充電器の存在を確認する。
この時、 充電制御部150は、第1及び第2の充電器が有する最大出力電力が、バッテリの充電電力よりも低いので、複数の充電器を並列運転させて、バッテリ140の充電が行われるようにする。
すなわち、充電制御部150は、1台の充電器だけをもってバッテリ140の充電が行われるようにすることもできるが、この場合は、充電電力よりも低い電力がバッテリに供給されることから、充電時間が増加するため、複数の充電器を並列運転させて、バッテリ140の充電が行われるようにする。
この時、充電制御部150は、充電電力に対応する複数の充電器の出力電力の組合せのうち、最大電力効率が発生する組合せを確認する。
すなわち、充電電力に対応する出力電力の組合せには、下記のような組合せが存在する(同一の場合は、除く。)。
(1) 第1の充電器の出力電力:10kw、第2の充電器の出力電力:60kw
(2) 第1の充電器の出力電力:20kw、第2の充電器の出力電力:50kw
(3) 第1の充電器の出力電力:30kw、第2の充電器の出力電力:40kw
充電制御部150は、前記のようなそれぞれの組合せに対する電力効率(平均電力効率)を確認し、確認した電力効率のうち、最も高い効率を有する組合せを確認する。
そして、充電制御部150は、確認した組合せを、複数の充電器のそれぞれに対応する出力電力に設定する。
すなわち、図6に示しているように、第1の充電器の出力電力は、30kwに設定され、第2の充電器の出力電力は、40kwに設定されることができる。
前記のように、本発明の実施形態では、複数の充電器を並列運転させて電気自動車のバッテリを充電することで、バッテリの充電時間を短縮することができる。
また、本発明の実施形態では、複数の充電器が最大効率を出すことのできる充電電力を基にして、充電器の出力電力を設定することで、充電器の効率、コスト、及び体積などを最適化することができ、無駄に使用される電力損失を最小化して、熱発生とバッテリ充電遅延などの問題を解決することができる。
図7は、本発明の実施形態によるバッテリ充電装置のバッテリ充電方法を、ステップ別に示すフローチャートである。
図7を参照すると、まず、充電制御部150は、バッテリ140の容量を確認する(S101)。すなわち、充電制御部150は、バッテリ140の仕様により、バッテリ140に供給されるべき充電電力を確認する。
ついで、充電制御部150は、複数の充電器のそれぞれが有する最大出力電力と、確認した充電電力とを比較し、これにより、充電電力よりも高い最大出力電力を有する充電器が存在するかを判断する(S102)。
前記の判断結果(S102)、充電電力よりも高い最大出力電力を有した充電器が存在すると、充電制御部150は、充電電力よりも高い最大出力を有する充電器1台だけを単独運転させて、バッテリ140を充電する(S103)。
この時、 充電制御部150は、確認した充電電力と同一サイズの電力を、単独運転する充電器の出力電力に設定する(S104)。
一方、前記の判断結果(S102)、充電電力よりも高い最大出力電力を有した充電器が存在しないと、充電制御部150は、複数の充電器を並列運転させて、バッテリ140の充電が行われるようにする(S105)。
この時、充電制御部150は、充電電力に対応する出力電力の組合せのうち、最も高い電力効率が発生する組合せを確認する(S106)。
ついで、充電制御部150は、確認した組合せを用いて、複数の充電器の出力電力をそれぞれ設定する(S107)。
本発明の実施形態では、複数の充電器を並列運転させて、電気自動車のバッテリを充電することで、バッテリの充電時間を短縮することができる。
また、本発明の実施形態では、複数の充電器が最大効率を出すことのできる充電電力を基にして、充電器の出力電力を設定することで、充電器の効率、コスト、及び体積などを最適化することができ、無駄に使用される電力損失を最小化して、熱発生とバッテリ充電遅延などの問題を解決することができる。
また、以上では、本発明の望ましい本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限るものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、様々な変形・実施が可能であることは勿論、これらの変形・実施は、本発明の技術的思想から個別に理解されてはいけないだろう。

Claims (10)

  1. 外部から供給される交流電力を受信する充電プラグと、
    前記充電プラグで受信された交流電力を、直流電力にそれぞれ変換し、前記変換された直流電力を出力してバッテリを充電する複数の充電器と、
    前記バッテリに要求される充電電力値と、前記複数の充電器が有するそれぞれの最大出力電力値とを比較し、前記比較結果により前記バッテリに充電電力を供給する少なくとも1つの充電器を決める充電制御部と、を含み、
    前記充電制御部は、
    前記充電電力値よりも高い最大出力電力値を有する充電器が存在すると、前記充電電力値よりも高い最大出力電力値を有する1つの充電器を単独運転させ、
    前記充電電力値よりも高い最大出力電力値を有する充電器が存在しないと、前記充電電力値に対応する複数の充電器の出力電力値の組合せのうち、最大電力効率が発生する組合せを確認し、前記確認した組合せにより前記バッテリに充電電力を供給する複数の充電器及び前記複数の充電器の出力電力値を決め、
    前記最大出力電力値は、前記複数の充電器からそれぞれ最大に出力できる電力値であることを特徴とするバッテリ充電装置。
  2. 前記充電制御部は、前記充電電力と同一サイズの電力を、前記単独運転する充電器の出力電力に設定することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電装置。
  3. 前記充電制御部は、前記充電電力よりも高い最大出力電力を有する充電器が存在しないと、前記複数の充電器を並列運転させて、前記バッテリの充電が行われるように制御することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電装置。
  4. 前記充電制御部は、前記充電電力に対応して、仕様が互いに異なる複数の充電器で発生し得る出力電力の組合せのうち、最大電力効率を有する組合せを確認し、前記確認した組合せを用いて、複数の充電器の出力電力をそれぞれ設定することを特徴とする請求項3に記載のバッテリ充電装置。
  5. 前記充電制御部は、前記充電電力に対し、最大電力効率が得られる組合せ情報を格納し、
    前記組合せ情報は、前記複数の充電器にそれぞれ設定された出力電力に対する情報であることを特徴とする請求項4に記載のバッテリ充電装置。
  6. バッテリの容量による充電電力を把握するステップと、
    複数の充電器がそれぞれ有する最大出力電力値を用いて、前記把握した充電電力値よりも高い最大出力電力値を有するいずれか1つの特定充電器の存在可否を判断するステップと、
    前記特定充電器が存在すると、前記特定充電器を単独運転させて、前記バッテリを充電するステップと、
    前記特定充電器が存在しないと、前記充電電力値に対応する複数の充電器の出力電力値の組合せのうち、最大電力効率が発生する組合せを確認するステップと、
    前記確認した組合せにより前記バッテリに充電電力を供給する複数の充電器及び前記複数の充電器の出力電力値を決めるステップと、
    前記決められた複数の充電器の出力電力値を基に前記バッテリを充電するステップと、を含むことを特徴とするバッテリ充電方法。
  7. 前記単独運転させて、前記バッテリを充電するステップは、
    記充電電力と同一の電力を、前記単独運転する充電器の出力電力に設定するステップと、
    前記単独運転する充電器により、前記出力電力が発生するステップと、
    前記発生した出力電力をバッテリに供給して、前記バッテリを充電させるステップと、を含むことを特徴とする請求項6に記載のバッテリ充電方法。
  8. 前記決められた複数の充電器の出力電力値を基に前記バッテリを充電するステップは、
    記充電電力に対応して、仕様が互いに異なる複数の充電器で発生し得る出力電力の組合せを確認するステップと、
    前記確認した組合せのうち、最大電力効率を有する組合せを確認するステップと、
    前記確認した組合せを用いて、前記並列運転する複数の充電器の出力電力をそれぞれ設定するステップと、
    前記複数の充電器により、前記設定された出力電力がそれぞれ発生するステップと、
    前記発生した出力電力をバッテリに供給して、前記バッテリを充電させるステップと、を含むことを特徴とする請求項6又7に記載のバッテリ充電方法。
  9. 前記組合せを確認するステップは、前記複数の充電器からの出力電力の和が、前記充電電力と等しくなる組合せの数を確認するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリ充電方法。
  10. 更に、前記バッテリの容量に基づいて算出される充電電力のそれぞれに対し、最大電力効率が得られる前記複数の充電器の出力電力の組合せ情報を格納するステップを含み、
    前記組合せを確認するステップは、前記格納された組合せ情報を用いて、最大電力効率を有する組合せを確認するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリ充電方法。
JP2013134804A 2012-07-23 2013-06-27 バッテリ充電装置、及びこのバッテリ充電方法 Expired - Fee Related JP5706474B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0079904 2012-07-23
KR1020120079904A KR101466442B1 (ko) 2012-07-23 2012-07-23 배터리 충전 장치 및 이의 배터리 충전 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014023426A JP2014023426A (ja) 2014-02-03
JP5706474B2 true JP5706474B2 (ja) 2015-04-22

Family

ID=48669794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013134804A Expired - Fee Related JP5706474B2 (ja) 2012-07-23 2013-06-27 バッテリ充電装置、及びこのバッテリ充電方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9595843B2 (ja)
EP (1) EP2690745A2 (ja)
JP (1) JP5706474B2 (ja)
KR (1) KR101466442B1 (ja)
CN (1) CN103580257B (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013225493A1 (de) * 2013-08-12 2015-02-12 Hyundai Motor Company Umwandlervorrichtung und -verfahren eines Elektrofahrzeugs
CN104300630B (zh) * 2014-10-17 2016-07-06 广东欧珀移动通信有限公司 充电控制装置及方法
CN104269585B (zh) * 2014-10-17 2016-09-28 广东欧珀移动通信有限公司 一种充电方法和移动终端
JP6044615B2 (ja) * 2014-10-29 2016-12-14 株式会社豊田自動織機 充電装置
KR101649816B1 (ko) * 2015-02-24 2016-08-19 엘에스산전 주식회사 배터리 전력 공급 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템
DE102015004119A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Audi Ag Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher und zwei Ladeschnittstellen, Ladesystem sowie Verfahren
CN105515137B (zh) * 2016-02-22 2019-02-26 天津市天楚科技有限公司 具有充电管理的移动电源
CN107248596A (zh) * 2016-03-25 2017-10-13 上海汽车集团股份有限公司 电动汽车的充电方法和系统
US10919401B2 (en) * 2017-01-12 2021-02-16 Ford Global Technologies, Llc Integrated wireless power transfer system
CN108312856B (zh) * 2017-01-16 2021-06-01 华为技术有限公司 一种充电桩并机的充电桩系统及方法
JP6834868B2 (ja) * 2017-09-13 2021-02-24 株式会社豊田自動織機 車載充電装置
CN107719156B (zh) * 2017-09-20 2020-08-18 杭州西游科技有限公司 一种基于电动租赁自行车充换电柜的分布式充电方法
JP2019103264A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 株式会社豊田自動織機 充電装置
CN108879838A (zh) * 2018-06-28 2018-11-23 南京微晟电源科技有限公司 充电桩控制电路
CN112640255B (zh) * 2018-09-05 2024-06-21 三菱电机株式会社 非接触供电系统以及输电装置
DE102018221519B4 (de) 2018-12-12 2021-11-04 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugseitige Ladevorrichtung
WO2020121505A1 (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 三菱電機株式会社 受電装置および車両用受電装置
US20200266643A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-20 Qualcomm Incorporated Methods and apparatuses for dual port battery charging
CN112448054B (zh) * 2019-08-30 2023-02-17 北京小米移动软件有限公司 移动终端的充电方法、装置、终端及存储介质
CN111422093B (zh) * 2020-05-20 2022-06-07 深圳市科华恒盛科技有限公司 一种应用于电动汽车的多枪同充充电系统
KR20230068380A (ko) * 2020-07-15 2023-05-17 (주)휴컨 휴대용 전기차 배터리 충전장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3214044B2 (ja) * 1992-03-27 2001-10-02 株式会社明電舎 充電装置
JP2000299136A (ja) 1999-04-15 2000-10-24 Tdk Corp バッテリ充電装置
KR20040024754A (ko) 2002-09-16 2004-03-22 삼성전자주식회사 배터리 충전시스템 및 충전방법
JP2008199752A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Kyushu Electric Power Co Inc 充電装置
EP4342723A1 (en) * 2008-08-18 2024-03-27 Christopher B. Austin Vehicular battery charger, charging system, and method
TWI523368B (zh) * 2010-01-05 2016-02-21 通路實業集團國際公司 電動車之感應充電系統及其支撐結構
JP5418301B2 (ja) * 2010-02-26 2014-02-19 株式会社デンソー 車載充電制御装置
JP5548894B2 (ja) * 2010-05-10 2014-07-16 株式会社東光高岳 電気自動車の充電装置
KR20110137675A (ko) * 2010-06-17 2011-12-23 (주)시그넷시스템 전기구동 차량의 급속충전 및 충전용량 조절이 가능한 충전 스테이션
JPWO2012086825A1 (ja) 2010-12-21 2014-06-05 日本電気株式会社 充電装置及び充電方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2690745A2 (en) 2014-01-29
KR101466442B1 (ko) 2014-11-28
KR20140015739A (ko) 2014-02-07
JP2014023426A (ja) 2014-02-03
CN103580257A (zh) 2014-02-12
US9595843B2 (en) 2017-03-14
US20140021922A1 (en) 2014-01-23
CN103580257B (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5706474B2 (ja) バッテリ充電装置、及びこのバッテリ充電方法
KR101284331B1 (ko) 친환경 차량의 충전장치 및 방법
US9481259B2 (en) Bidirectional vehicle charging apparatus and operation method thereof
TWI221695B (en) Uninterruptible power system
US10464428B2 (en) Battery-backed DC fast charging system
Kang et al. A design and control of bi-directional non-isolated DC-DC converter for rapid electric vehicle charging system
US20110210701A1 (en) Battery system
US9190915B2 (en) Electric-power conversion device
JP6708259B2 (ja) 電源システム
CN106134058B (zh) Dc/dc变换器和蓄电系统
US20170155274A1 (en) Topology and control strategy for hybrid storage systems
WO2009011444A1 (ja) 車両
JP2014036528A (ja) 絶縁型充電装置
JP2011155737A (ja) バッテリの充電システム
US20200139834A1 (en) Battery-backed dc fast charging system
JP2016067131A (ja) 充電システム
JP2011229275A (ja) 電動車両の充電システム
TWI413330B (zh) 電池保護方法和系統
KR20120077941A (ko) 태양광을 이용한 이중 충전 장치 및 방법
Andal et al. Development of converter for low power battery charging with backup
KR20130128082A (ko) 전력변환기의 구조가 개선된 차량용 전원 시스템 및 그 제어방법
Ko et al. The EV charging system using module balancing method in V2G system
Hu et al. A battery cell equalizer with continuous charging current for energy storage system
JP2019110656A (ja) 電源システム
JP2012239364A (ja) 双方向電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140513

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5706474

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees