JP6758426B2 - 電気自動車の給電システム、制御方法及び電気自動車 - Google Patents
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Description
1つの電池パック又は複数の並列接続される電池パックからなり、当該電池パックの高圧直流バスに対する接続及び切離はBMS(Battery Management System)により制御され、電気自動車に動力を供給するための電池システムと、
直流電流を発生して、前記電池システムを充電するか、及び/又は前記電気自動車に動力を供給するためのレンジエクステンダーユニットと、
レンジエクステンダーユニットの発電モードを制御し、各前記電池パックと前記電気自動車の高圧直流バスとの接続状態、及び/又はレンジエクステンダーユニットと前記電気自動車の高圧直流バスとの接続状態を制御するためのコントローラと、
各前記電池パックと前記電気自動車の高圧直流バスとの間、及び/又はレンジエクステンダーユニットと前記電気自動車の高圧直流バスとの間に設けられる複数のスイッチとを備える電気自動車の給電システムを提供している。
図1は、本発明の一実施例による電気自動車の給電システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、この電気自動車の給電システムは、電池システムと、レンジエクステンダーユニットと、コントローラと、複数のスイッチとを備える。
本実施例では、上記実施例による電気自動車の給電システムの構成をベースにし、図1を参照して、例を挙げながら電池パックが電気自動車に動力を供給する原理を説明する。
本実施例では、前記コントローラ4は車両全体の走行中にレンジエクステンダーユニット3を定電力発電モードに入るように制御し、直接に電気自動車への給電に加入させる点で、上記実施例と異なる。電池システムを主電源とした上で、レンジエクステンダーユニット3も車両全体の走行に一部の動力を供給して、電池システムの負荷を効果的に低下させ、車両全体の航続距離を延長する。
本実施例では、電池システム全体が複数の電池パックB1〜電池パックBNが並列接続されて構成され、各電池パックが個別に着脱可能である点で、上記実施例と異なる。メンテナンス時に前記電池パックB1〜電池パックBNのうちの1つ又は複数の電池パックを交換することが可能である。電圧仕様が同じであることを必要とする以外は、新たに交換された電池パックが元の電池パックと同じ健全度(State of Health:SOH)を有する必要はなく、新たに交換された電池パックが元の電池パックと同じ容量又は同じ材料を有する必要も無い。
本実施例では、電池システムを構成する複数の電池パックB1〜電池パックBNの中のいずれかの電池パックに重大な故障が発生して作動できない場合、コントローラ4は、CAN2バスに報知されるエラーコードに基づいて自動的に識別して当該電池パックを高圧直流バスから切り離し、当該電池パックの給電動作を停止する点で、他の実施例と異なる。このとき、電池システムにおける残りの電池パックは電気自動車に動力を供給し続けるので、緊急停車事故が起こることはない。
本発明はさらに、本発明のいずれかの実施例に記載の電気自動車の給電システムを用いるか、及び又は本発明の実施例に記載の制御方法によって制御される電気自動車を提供する。
図2は、本発明の一実施例による電気自動車の給電システムの制御方法のフローを示す模式図である。図2に示すように、この電気自動車の給電システムの制御方法は、本発明のいずれかの実施例に記載の電気自動車の給電システムを用いて電気自動車に動力を供給する。前記方法は以下のステップを含む。
Claims (12)
- 電気自動車の給電システムであって、
複数の並列接続される電池パックからなり、当該電池パックの前記電気自動車の高圧直流バスに対する接続及び切離はBMS(Battery Management System)により制御され、前記電気自動車に動力を供給するための電池システムと、
直流電流を発生して、前記電池システムを充電するか、及び前記電気自動車に動力を供給するためのレンジエクステンダーユニットと、
前記レンジエクステンダーユニットの発電モードを制御し、各前記電池パックと前記電気自動車の高圧直流バスとの接続状態、及び前記レンジエクステンダーユニットと前記電気自動車の高圧直流バスとの接続状態を制御するためのコントローラと、
各前記電池パックに対してそれぞれ設けられる第1のスイッチ及び第2のスイッチを含む複数のスイッチとを備え、
前記第1のスイッチは、対応する電池パックと前記高圧直流バスとの間に設けられ、前記第2のスイッチは、一端が前記レンジエクステンダーユニットに接続され、他端が、対応する電池パックと当該電池パックに接続される前記第1のスイッチとの間で当該電池パック及び当該第1のスイッチに接続され、
前記複数の並列接続される電池パックにおける各電池パックについて、当該電池パックに接続される前記第1のスイッチをオンにし、当該電池パックに接続される前記第2のスイッチをオフにするとき、当該電池パックは、前記電気自動車に動力を供給し、
当該電池パックに接続される前記第1のスイッチをオフにし、当該電池パックに接続される前記第2のスイッチをオンにするとき、前記レンジエクステンダーユニットは、当該電池パックを充電し、
当該電池パックに接続される前記第1のスイッチをオンにし、当該電池パックに接続される前記第2のスイッチをオンにするとき、前記レンジエクステンダーユニット及び当該電池パックは同時に、前記電気自動車に動力を供給することを特徴とする電気自動車の給電システム。 - 前記レンジエクステンダーユニットは、燃料油発電機、天然ガス発電機、アルコール・エーテル発電機、圧縮空気発電機及び水素燃料電池発電機のうちの少なくとも1種を含み、
前記レンジエクステンダーユニットは、発電電流を供給して、前記電池パックを充電するか、又は前記電気自動車に給電するか、又は前記電池パックを充電しながら前記電気自動車に給電することを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記レンジエクステンダーユニットの発電モードを制御するためのもので、各電池パックの電圧に基づいて各前記第1のスイッチ及び各前記第2のスイッチの状態を制御することにより、各前記電池パックと前記高圧直流バスとの接続状態、及び各前記電池パックと前記レンジエクステンダーユニットとの接続状態を制御することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラはさらに、各前記電池パックの電圧が一致することを検出した場合、
CAN2コマンドを介して前記BMSによりすべての前記電池パックを前記高圧直流バスに接続するように制御し、すべての前記電池パックと前記高圧直流バスとの間の前記第1のスイッチをオンに制御し、すべての前記電池パックと前記レンジエクステンダーユニットとの間の前記第2のスイッチをオフに制御し、前記レンジエクステンダーユニットがストップモードになるように制御することにより、前記電気自動車を純電気モードに入らせるか、
あるいは、前記CAN2コマンドを介して前記BMSによりすべての前記電池パックを前記高圧直流バスに接続するように制御し、すべての前記電池パックと前記高圧直流バスとの間の前記第1のスイッチをオンに制御し、すべての前記電池パックと前記レンジエクステンダーユニットとの間の前記第2のスイッチをオンに制御し、前記レンジエクステンダーユニットが定電力発電モードになるように制御することにより、前記電気自動車を航続距離延長モードに入らせることを特徴とする請求項3に記載のシステム。 - 前記コントローラはさらに、前記航続距離延長モードにおいて、
前記電気自動車の電力消費状態及び/又は車速に基づいて、前記レンジエクステンダーユニットが定格電力発電モード又はハーフ電力発電モードに入るように制御するか、
あるいは、前記電池システムが電力不足状態にあり、かつ定格電力発電モードにおける前記レンジエクステンダーユニットの発電量が前記電気自動車の消費電力量よりも低い場合、前記電気自動車の消費電力量が前記定格電力発電モードにおける前記レンジエクステンダーユニットの発電量よりも低くなるように、前記電気自動車をリンプホームモードに入らせ、前記電気自動車の車速をリンプホーム車速に制限するように制御することを特徴とする請求項4に記載のシステム。 - 前記コントローラはさらに、各前記電池パックの電圧が一致していないことを検出した場合、まずCAN2コマンドを介して前記BMSにより電圧の最も高い第1の電池パックを前記高圧直流バスに接続し、前記第1の電池パックに接続される前記第1のスイッチをオンにし、前記第1の電池パックに接続される前記第2のスイッチをオフにすることにより、前記電気自動車を均等化モードに入らせることを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 前記コントローラはさらに、前記均等化モードにおいて、
第2の電池パックの電圧が前記高圧直流バスの電圧よりも低い場合、前記高圧直流バスの電圧を第1の目標電圧とし、前記CAN2コマンドを介して前記BMSにより前記第2の電池パックを前記高圧直流バスに接続し、前記第2の電池パックに接続される前記第1のスイッチをオフに制御し前記第2の電池パックに接続される前記第2のスイッチをオンに制御し、前記レンジエクステンダーユニットにより前記第2の電池パックを充電し、前記第2の電池パックの電圧が上昇して前記第1の目標電圧に達すると、前記第2の電池パックに接続される前記第1のスイッチをオンに制御して前記第2の電池パックを高圧直流バスに接続し、
前記第2の電池パックは、各前記電池パックのうち前記第1の電池パック以外の電池パックであることを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記コントローラはさらに、前記均等化モードにおいて、
第2の電池パックの電圧が前記高圧直流バスの電圧よりも高い場合、前記第2の電池パックの電圧を第2の目標電圧とし、前記レンジエクステンダーユニットと前記第1の電池パックとの間の前記第2のスイッチをオンに制御し、前記レンジエクステンダーユニットが電力追従発電モードに入るように制御し、前記第1の電池パックの負荷を低下させることにより前記高圧直流バスの電圧を上昇させ、前記高圧直流バスの電圧が前記第2の目標電圧まで上昇すると、前記第2の電池パックに接続される前記第1のスイッチをオンに制御して前記第2の電池パックを前記高圧直流バスに接続し、
前記第2の電池パックは、各電池パックのうち前記第1の電池パック以外の電池パックであることを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記コントローラは、各前記電池パックの電圧を検出し、各前記電池パックの電圧が一致することを検出した場合、すべての電池パックの前記第1のスイッチをオンにすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラは、各前記電池パックの電圧を検出し、各前記電池パックの電圧が一致していないことを検出した場合、すべての前記電池パックにおける電圧の最も高い第1の電池パックの前記第1のスイッチをオンにし、他の電池パックの前記第1のスイッチをオフにすることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 電気自動車の給電システムの制御方法であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の前記電気自動車の給電システムを用いて前記電気自動車に動力を供給することを特徴とする制御方法。
- 電気自動車であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の前記電気自動車の給電システムを用いるか、又は請求項11に記載の前記制御方法によって制御されることを特徴とする電気自動車。
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