JP6992426B2 - 車両用充電装置 - Google Patents
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Description
従って、例えば、車両走行中に充電装置が故障したとき、その旨を検出して、バッテリが放電してモータを駆動できなくなるまでの間に、車両を修理工場等まで走行させて、充電装置を修理する、といったことはできなかった。
このようにすれば、故障診断部が、DC入力スイッチを遮断状態から導通状態に切り換えることで、DC充電コネクタからバッテリに至るDC充電経路の故障診断を行うことができるようになる。
[第1実施形態]
図1に示すように、本実施形態の車両用充電装置20は、電気自動車若しくはハイブリッド車に搭載されて、車両の動力源となるモータ16の電源となるバッテリ10を充電するのに利用される。なお、以下の説明において、車両用充電装置を、単に充電器ともいう。
そして、AC-DC変換部50にて生成された充電用の直流電圧、若しくは、DC充電コネクタ26に入力された充電用の直流電圧は、それぞれ、AC充電経路若しくはDC充電経路を介して、スイッチS1まで伝送される。
制御部60は、マイクロコンピュータにて構成されており、上位の制御装置である電源ECU70からの指令に従い、充電器20の動作を制御することで、バッテリ10への充電、充電器20の故障診断、等を行う。
図2に示すように、充電器診断処理においては、まずS110にて、制御部60を構成するマイコンの各部が全て正常であるか否かを判定する、所謂セルフチェックを実施する。そして、マイコンの各部が全て正常であればS130に移行し、マイコンに異常があれば、S120にて、マイコンの異常を電源ECU70に通知し、S110に移行する。
また、S240にて、DC充電コネクタ26には電源供給コネクタが接続されていないと判断された場合には、S700に移行して、DC充電経路の走行中充電器診断処理を実行する。そして、S700にて、DC充電経路の走行中充電器診断処理を完了すると、当該充電器診断処理を終了する。
そして、制御部60は、スイッチS1の故障判定処理実行中、電流センサ34及び35にて検出される電流A4及びA5を監視し、その電流値が過電流判定用の閾値を超えると、充電経路に過電流故障が発生していると判断して、電源ECU70に通知する。また、過電流故障の通知後は、当該走行中充電器診断処理を終了する。
このため、AC-DC変換部50の目標電圧を、バッテリ10よりも低い電圧値に設定すれば、当該走行中充電器診断処理を実行することにより消費されるバッテリ10の電力量を抑制し、車両の走行に影響を与えるのを防止することができる。
具体的には、モータ16を駆動して車両を走行させる力行時には、モータ16の駆動によって電圧降下が生じることから、目標電圧を、例えば「SOC×0.7」に対応した電圧値に設定する。
なお、外部の交流電源からAC充電コネクタ24に交流電圧が入力されて、バッテリ10を充電する際の目標電圧は、バッテリ10側に充電電流を流す必要があるため、例えば「SOC×1.2」に対応させることで、バッテリ電圧よりも高い電圧値に設定される。
そして、続くS420では、S410にて計測された電圧V3が、S400にて設定した目標電圧を中心とする所定の電圧範囲「目標電圧±dV5」内にあるか否かを判断する。
また、S420にて、電圧V3が所定の電圧範囲「目標電圧±dV5」内にあると判断された場合には、AC-DC変換部50は正常に動作しているので、S430に移行し、S422と同様の処理を実行する。
S570にて、電圧V4が所定の電圧範囲「目標電圧±dV6」内にないと判断された場合には、スイッチS5が故障していると考えられるので、S572に移行し、スイッチS5をオフ状態に切り換え、AC-DC変換部50の作動を停止させる。
また、S570にて、電圧V4が所定の電圧範囲「目標電圧±dV6」内にあると判断された場合には、S580に移行する。そして、S580では、スイッチS6をオン状態に切り換え、電圧センサ41を介して、スイッチS6とDC充電コネクタ26との間のDC充電経路の電圧V1を計測する。
そして、電圧V1が所定の電圧範囲「目標電圧±dV7」内にない場合には、スイッチS6が故障しているかDC充電経路が断線しているので、S592に移行して、スイッチS6、S5を順にオフ状態に切り換え、AC-DC変換部50の作動を停止させる。
そして、電圧V1が所定の電圧範囲「バッテリ電圧±dV8」内にない場合には、スイッチS1又はS6が故障しているかDC充電経路が断線しているので、S752に移行して、スイッチS6,S1を順にオフ状態に切り換え、S754に移行する。
なお、上述したDC充電経路の走行中充電器診断処理において、S710によるスイッチS1の故障判定処理が終了すると、制御部60は、電流センサ31及び35にて検出される電流A1及びA5を監視する。
また、制御部60は、この状態で、スイッチS6をオン状態にすることで、AC-DC変換部50にて生成された直流電圧を、DC充電経路に入力し、DC充電経路の故障診断を行う。
よって、車両の運転者は、バッテリ10が放電して車両の走行が困難になるまでの間に、車両を修理工場等まで走行させて、充電器20を修理することができるようになり、バッテリ10を充電できずに、車両を走行させることができなくなるのを抑制できる。
また、電源ECU70は、制御部60から通知される診断結果に基づき、充電器20の故障時には、バッテリ10の電力消費量が少なくなるように、車両を低消費電力モードで動作させることができる。
2)電圧センサ41~44若しくは電流センサ31~35の少なくとも一つが故障しているとき。
4)DC-ACインバータ62が故障しているとき。
5)AC充電経路を診断する際にAC充電コネクタに外部電源が接続されているとき。
このため、本実施形態によれば、車両の走行中であっても、充電器20の故障診断を、正確、且つ、安全に実施することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、本開示の第2実施形態について説明する。
制御部62は、マイクロコンピュータにて構成されており、上位の制御装置である電源ECU70からの指令に従い、バッテリ10への充電時にはPFC部54及びDCDC変換部56を制御し、放電時にはAC放電部58を制御する。
図7に示すように、本実施形態の走行中充電器診断処理では、まずS315にて、スイッチS1、S5をオフ状態にし、電圧センサ44を介して電圧V4を計測し、その後、S320~S344にて、スイッチS1の故障判定処理を実行する。
次に、S390にて、電圧V2は所定の電圧範囲「AC100V±dV4」内にあると判断された場合には、AC放電部58は正常に動作しており、PFC部54には交流電圧が適正に入力されているので、S405に移行する。
また、S420にて、電圧V3が所定の電圧範囲「目標電圧±dV5」内にあると判断された場合には、AC-DC変換部52は、放電機能及び変換機能が共に正常に機能しているので、S435に移行し、S426と同様の処理を実行する。
[変形例1]
第1実施形態及び第2実施形態では、充電器20外部のDC-ACインバータ62若しくは充電器22内のAC放電部58に対し、バッテリ10から直流電圧を入力することで、充電器20、22の充電経路の故障診断を行うものとして説明した。
[変形例2]
次に、上記実施形態では、スイッチS1~S6は、リレーにて構成されているものとして説明したが、これらスイッチS1~S6の一部若しくは全ては、リレーに代えて、FET等の半導体スイッチを用いて構成してもよい。
[変形例3]
次に、上記実施形態では、故障診断部としての制御部60、62は、充電器診断処理を所定時間毎に間欠的に実施するものとして説明した。しかし、このようにすると、車両走行中のバッテリ10の消費電力が大きくなって、バッテリ10がより早く放電されることが考えられる。
また次に、上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
Claims (10)
- 車両に搭載されたバッテリを充電する車両用充電装置であって、
車両外部の交流電源から電力供給を受けるためのAC充電コネクタ(24)と、
前記AC充電コネクタに入力された交流電圧からバッテリ充電用の直流電圧を生成するAC-DC変換部(50)と、
前記バッテリから電力供給を受けて交流電圧を生成し外部に出力するAC放電部(62)からの交流電圧の出力経路と、前記AC充電コネクタから前記AC-DC変換部への交流電圧の入力経路との間に設けられ、これら両経路を接続・遮断するためのAC入力スイッチ(S4)と、
車両の走行中に、前記AC入力スイッチを遮断状態から接続状態に切り換えることで、前記AC放電部にて生成された交流電圧を前記AC-DC変換部に入力し、前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行う故障診断部(60)と、
を備え、
前記故障診断部は、車両の走行中に前記AC充電経路の故障診断を行うときには、前記AC-DC変換部にて生成される前記直流電圧の目標電圧を、前記バッテリの充電率に応じて設定するよう構成されている、車両用充電装置。 - 車両に搭載されたバッテリを充電する車両用充電装置であって、
車両外部の交流電源から電力供給を受けるためのAC充電コネクタ(24)と、
前記AC充電コネクタに入力された交流電圧からバッテリ充電用の直流電圧を生成するAC-DC変換部(50)と、
前記バッテリから電力供給を受けて交流電圧を生成し外部に出力するAC放電部(62)からの交流電圧の出力経路と、前記AC充電コネクタから前記AC-DC変換部への交流電圧の入力経路との間に設けられ、これら両経路を接続・遮断するためのAC入力スイッチ(S4)と、
車両外部の直流電源から前記バッテリへの充電用の直流電圧を受けるためのDC充電コネクタ(26)と、
前記DC充電コネクタから前記バッテリに至るDC充電経路に設けられて、該DC充電経路を導通・遮断するためのDC入力スイッチ(S6)と、
車両の走行中に、前記AC入力スイッチを遮断状態から接続状態に切り換えることで、前記AC放電部にて生成された交流電圧を前記AC-DC変換部に入力し、前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行い、更に、前記DC入力スイッチを遮断状態から導通状態に切り換えることで、前記DC充電コネクタから前記バッテリに至るDC充電経路の故障診断を行う故障診断部(60)と、
を備え、
前記故障診断部は、車両の走行中に前記充電経路の故障診断を行うときには、前記AC-DC変換部にて生成される前記直流電圧の目標電圧を、前記バッテリの充電率に応じて設定するよう構成されている、車両用充電装置。
車両用充電装置。 - 車両に搭載されたバッテリを充電する車両用充電装置であって、
車両外部の交流電源から電力供給を受けるためのAC充電コネクタ(24)と、
前記AC充電コネクタに入力された交流電圧からバッテリ充電用の直流電圧を生成するAC-DC変換部(52)と、
前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行う故障診断部(62)と、
を備え、
前記AC-DC変換部は、前記交流電圧を整流して前記バッテリ充電用の直流電圧を生成する直流電圧生成部(54,56)と、前記バッテリから電力供給を受けて交流電圧を生成し外部に出力するAC放電部(58)とを備え、
前記故障診断部は、車両の走行中に、前記AC-DC変換部の前記AC放電部を動作させて交流電圧を生成し、該交流電圧にて前記直流電圧生成部を動作させて、前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行うように構成され、
しかも、前記故障診断部は、車両の走行中に前記AC充電経路の故障診断を行うときには、前記AC-DC変換部にて生成される前記直流電圧の目標電圧を、前記バッテリの充電率に応じて設定するよう構成されている、車両用充電装置。 - 車両に搭載されたバッテリを充電する車両用充電装置であって、
車両外部の交流電源から電力供給を受けるためのAC充電コネクタ(24)と、
前記AC充電コネクタに入力された交流電圧からバッテリ充電用の直流電圧を生成するAC-DC変換部(52)と、
前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行う故障診断部(62)と、
を備え、
前記AC-DC変換部は、前記交流電圧を整流して出力する整流部(54)と、該整流部からの出力を平滑化するコンデンサ(C1)と、該コンデンサにて平滑化された直流電圧をバッテリ充電用の直流電圧に変換するDCDC変換部(56)と、前記コンデンサから電力供給を受けて交流電圧を生成し外部に出力するAC放電部(59)とを備え、
前記故障診断部は、車両の走行中に、前記AC-DC変換部の前記AC放電部を動作させて交流電圧を生成し、該交流電圧を前記整流部に入力することで、前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路の故障診断を行うように構成され、
しかも、前記故障診断部は、車両の走行中に前記充電経路の故障診断を行うときには、前記コンデンサに蓄積された電荷量を計測して、該電荷量が故障診断を行うのに要する電荷量に達しているときに、診断実行条件が成立していると判断して、前記故障診断を行うと共に、前記故障診断を行うときには、前記AC-DC変換部にて生成される前記直流電圧の目標電圧を、前記バッテリの充電率に応じて設定するよう構成されている、車両用充電装置。 - 前記AC放電部からの前記交流電圧の入力経路を含む前記AC-DC変換部から前記バッテリに至るAC充電経路には、当該AC充電経路を導通・遮断する複数のスイッチ、及び、該スイッチの前後で電圧及び電流の少なくとも一方を検出する複数のセンサが設けられており、
前記故障診断部は、前記複数のスイッチを所定順序で導通・遮断させて、前記センサにて検出される電圧若しくは電流を監視することで、前記スイッチ及び前記センサを含む前記AC充電経路の故障を検知し、当該故障箇所を特定するよう構成されている、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の車両用充電装置。 - 前記スイッチの少なくとも一部は、リレーにて構成されており、当該リレーには、突入電流抑制用の電流経路が備えられている、請求項5に記載の車両用充電装置。
- 前記スイッチの少なくとも一部は、半導体スイッチにて構成されている、請求項5又は請求項6に記載の車両用充電装置。
- 前記故障診断部は、予め設定された診断禁止条件に基づき、当該車両用充電装置が前記故障診断を実行可能な状態であるか否かを判断し、当該車両用充電装置において前記診断禁止条件が成立しておらず、前記故障診断を実行可能であるときに、前記充電経路の故障診断を行うように構成されている、請求項1~請求項7の何れか1項に記載の車両用充電装置。
- 前記故障診断部は、前記充電経路の故障診断によって前記バッテリを放電し過ぎることのないように予め設定された診断実行条件が成立しているときに、前記故障診断を行うように構成されている、請求項1~請求項8の何れか1項に記載の車両用充電装置。
- 前記故障診断部は、前記充電経路の故障診断の診断結果を車両制御装置に通知するよう構成されている、請求項1~請求項9の何れか1項に記載の車両用充電装置。
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