JP7137387B2 - Charging control device and electric vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、充電制御装置、及び電動車両に関する。 The present invention relates to a charging control device and an electric vehicle .
近年、PHEV車(プラグインハイブリッド電動車両)やEV車(電動車両)は、車両の航続距離を延長するために、複数のバッテリパック(電池)を並列接続したバッテリシステムを搭載することでバッテリ容量を増加させることが検討されている。 In recent years, PHEVs (plug-in hybrid electric vehicles) and EVs (electric vehicles) have been equipped with a battery system in which multiple battery packs (batteries) are connected in parallel in order to extend the cruising range of the vehicle. It is considered to increase the
このようなバッテリシステムの充電において、安全性を確保しつつ、充電時間の短縮を図る必要があるため、バッテリパック間に充電量の差が生じている場合、低充電量バッテリパックから先行して充電し、バッテリパック間の充電量が略同一になってから並列接続された他の高充電量バッテリパックのコンタクタを閉じて同時に充電することが提案されている(例えば特許文献1を参照)。 When charging such a battery system, it is necessary to shorten the charging time while ensuring safety. It has been proposed to charge the battery packs and close the contactors of the other high-charge battery packs connected in parallel after the charge amounts of the battery packs become substantially the same to charge them at the same time (see, for example, Patent Document 1).
上記の充電制御を実施する場合、各バッテリパックの充電実行中における正確な電圧値を測定することは困難であることから、充電回路から充電電力が供給された状態の低充電量バッテリパックにおける見せかけのシステム電圧と高充電量バッテリパックの電圧とが一致したタイミングにおいて、高充電量バッテリパックのコンタクタが閉じられて並列充電が開始されることになる。 When implementing the above charging control, it is difficult to measure the accurate voltage value during charging of each battery pack. When the system voltage and the voltage of the high charge battery pack match, the contactor of the high charge battery pack is closed and parallel charging is started.
ここで、低充電量バッテリパックは、高充電量バッテリパックよりも充電回路との電位差が大きいことから、高充電量バッテリパックよりも大きな充電電流が供給される。このため、並列充電される各バッテリパックは、充電前に充電量の差があったとしても、充電の進行に伴って次第にバッテリパック間での電圧値が縮小し、つまりは充電量が均一化されることとなる。 Here, since the low charge amount battery pack has a larger potential difference from the charging circuit than the high charge amount battery pack, a larger charging current is supplied than the high charge amount battery pack. Therefore, even if there is a difference in the amount of charge between the battery packs that are charged in parallel, as the charging progresses, the voltage value between the battery packs gradually decreases, in other words, the amount of charge becomes uniform. It will be done.
しかしながら、上記のような充電制御では、充電開始時における高電圧バッテリパックの充電量が既に高い場合、各バッテリパックを並列に接続したときのシステム電圧に基づいて充電終了が判定され、バッテリパック間での電圧の均一化が完了しないまま充電が終了してしまう虞が生じる。 However, in the charging control described above, if the amount of charge in the high-voltage battery pack is already high at the start of charging, charging termination is determined based on the system voltage when each battery pack is connected in parallel, and the charging is terminated. There is a risk that the charging will end before the equalization of the voltage is completed.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる充電制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to ensure uniform charge amounts when charging a plurality of battery packs connected in parallel. To provide a charging control device capable of
本発明に係る充電制御装置は、互いに並列に接続される複数のバッテリパックを充電する充電制御装置であって、外部給電装置から供給される充電電力で前記バッテリパックを充電する充電回路と、前記バッテリパックと前記充電回路とを電気的に接続するコンタクタと、前記充電回路に供給される前記充電電力を制御する充電電力制御部と、前記バッテリパックの充電量情報を取得する充電量情報取得部と、前記充電量情報取得部により取得された前記充電量情報に基づき、複数の前記バッテリパックのうち充電量の低い前記バッテリパックから充電を開始するように前記コンタクタを順次制御する充電制御部と、を含み、前記充電制御部は、複数の前記バッテリパックの電位差が所定の第1閾値以上で、且つ最も充電量が高い前記バッテリパックの充電量が所定の第2閾値以上である場合に、全ての前記コンタクタが閉じてから全ての前記バッテリパックの充電量が略均一となるまで、前記充電電力制御部から前記充電回路への前記充電電力の供給を制限する。 A charging control device according to the present invention is a charging control device for charging a plurality of battery packs connected in parallel, comprising a charging circuit for charging the battery packs with charging power supplied from an external power supply device; a contactor that electrically connects a battery pack and the charging circuit; a charging power control unit that controls the charging power supplied to the charging circuit; and a charging amount information acquisition unit that acquires charging amount information of the battery pack. and a charging control unit that sequentially controls the contactor so that charging is started from the battery pack having the lowest charge amount among the plurality of battery packs, based on the charge amount information acquired by the charge amount information acquisition unit. , wherein the charge control unit is configured to control the potential difference between the plurality of battery packs to be equal to or greater than a predetermined first threshold and the charge amount of the battery pack having the highest charge amount to be equal to or greater than a predetermined second threshold. and restricting the supply of the charging power from the charging power control unit to the charging circuit from when all the contactors are closed until the charging amounts of all the battery packs become substantially uniform.
充電制御装置は、複数のバッテリパックに対する充電において、充電量の低いバッテリパックから充電を開始しつつ並列数を増加させていくことにより、バッテリパック間の電位差に対する安全性を確保しつつ充電時間の短縮を図っている。その上で、充電制御装置は、充電前における充電量が最も高いバッテリパックの充電量が所定の第2閾値以上である場合に、全てのバッテリパックが並列に接続されてから充電量が略均一となるまでの間に限り充電電力を制限している。これにより、本発明に係る充電制御装置は、充電中における各バッテリパックの正確な電圧値を取得できない急速充電中においても、充電を完全に停止する時間を設けず、又は最小限に抑えつつ、充電量が偏在したまま充電終了が判定されてしまうことを回避することができる。従って、本発明に係る充電制御装置によれば、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる。
また、本発明に係る充電制御装置は、充電量情報取得部に取得される充電量情報は、充電回路に複数のバッテリパックの少なくとも1つが接続された状態における見せかけのシステム電圧であってもよい。
また、本発明に係る充電制御装置は、充電制御部による充電電力制御部から充電回路への充電電力の供給を制限は、充電中における各バッテリパックの正確な電圧を取得できない急速充電を適用した場合に実施されてもよい。
また、本発明に係る電動車両は、上記いずれかに記載の充電制御装置を備える。
In charging a plurality of battery packs, the charging control device increases the number of parallel connections while starting charging from the battery pack with the lowest charge amount, thereby shortening the charging time while ensuring safety against the potential difference between the battery packs. We are trying to shorten it. In addition, the charge control device determines that, when the charge amount of the battery pack with the highest charge amount before charging is equal to or greater than a predetermined second threshold, the charge amount is substantially uniform after all the battery packs are connected in parallel. The charging power is limited until the As a result, the charging control device according to the present invention does not provide or minimize the time for completely stopping charging even during rapid charging in which an accurate voltage value of each battery pack cannot be obtained during charging. It is possible to avoid determining the end of charging while the amount of charge is unevenly distributed. Therefore, according to the charging control device of the present invention, when charging a plurality of battery packs connected in parallel, it is possible to ensure uniform charging amounts .
Further, in the charging control device according to the present invention, the charging amount information acquired by the charging amount information acquisition unit may be a pseudo system voltage in a state where at least one of the plurality of battery packs is connected to the charging circuit. .
Further, in the charging control device according to the present invention, the charging control unit restricts the charging power supply from the charging power control unit to the charging circuit by applying rapid charging in which an accurate voltage of each battery pack during charging cannot be obtained. may be implemented in some cases.
Also, an electric vehicle according to the present invention includes any one of the charging control devices described above.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the content described below, and can be arbitrarily changed and implemented without changing the gist of the present invention. In addition, all of the drawings used for describing the embodiments schematically show constituent members, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted for the purpose of deepening understanding. It may not represent the scale, shape, etc. accurately.
図1は、本発明に係る充電制御装置を備える電気自動車のシステム構成図である。図1に示す車両1は、走行駆動源としてのモータ2を備える電気自動車のトラック(すなわち、電気トラック)である。モータ2は例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機である。モータ2の出力軸はプロペラシャフト3を介して差動装置4が連結され、差動装置4には駆動軸5を介して左右の駆動輪6が連結されている。尚、車両1は、トラックタイプに限定されることなく、走行駆動源としてのモータを備えていれば、一般的な乗用自動車、バス、及びその他の自動車のタイプであってもよい。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric vehicle equipped with a charging control device according to the present invention. A
モータ2は、インバータ10、ジャンクションボックス11、及び充電回路12を介して高電圧蓄電部13が接続されている。高電圧蓄電部13に蓄えられた直流電力はインバータ10により交流電力に変換されてモータ2に供給され、モータ2が発生させた駆動力は駆動輪6に伝達されて車両1を走行させる。また、例えば車両1の減速時や降坂路での走行時(回生走行時)には、駆動輪6側からの逆駆動によりモータ2が発電機として作動する(回生運転)。モータ2が発生させた負側の駆動力は制動力として駆動輪6側に伝達されると共に、モータ2が発電した交流電力がインバータ10で直流電力に変換されて、ジャンクションボックス11及び充電回路12を介して高電圧蓄電部13に充電される。また、高電圧蓄電部13の内部には、電路の断接を行う各種のコンタクタスイッチ(電磁接触器)が設けられており、当該コンタクタスイッチの断接を行うことで、高電圧蓄電部13への電力の供給及び遮断を制御可能である。
The
ジャンクションボックス11は、車両1に搭載された各種電気機器と接続されている。当該ジャンクションボックス11により各種電気機器に対して配電可能である。
ジャンクションボックス11は、例えばクーラコンプレッサやパワーステアリング装置のポンプ等の高圧補機類14が接続されている。高圧補機類14は、高電圧蓄電部13からの電力供給を受けることでそれぞれ作動する。
The
また、ジャンクションボックス11には、DC-DCコンバータを介して低電圧蓄電部(いずれも図示せず)が接続されていてもよい。これにより、例えば、後述するVCU30等の低電圧で駆動する装置に適切な電力供給が可能になる。
更に、ジャンクションボックス11には、受電口15が電力供給回路16を介して接続されている。これにより、ジャンクションボックス11には、例えば急速充電の場合、高電圧蓄電部13を充電するための直流電流が外部給電装置20から供給可能となる。また、普通充電の場合には、高電圧蓄電部13を充電するための交流電流が外部給電装置20から供給可能である。本実施形態において、外部給電装置20は、充電プラグ21、AC-DCコンバータ22、交流電源23を備えている。このような構成から、充電プラグ21を車両1の側面又は背面に設けられた受電口15に差し込むことにより、交流電源23から供給される交流電流がAC-DCコンバータ22によって直流電流に変換され、当該直流電流が充電プラグ21から車両1に供給されることになる。なお、外部給電装置20には、例えば家庭用の100V、200Vの普通充電や、急速充電、非接触充電を適宜用いることができる。
Furthermore, a
電力供給回路16は、普通充電の場合、受電口15を介して外部給電装置20より受電する交流電流をジャンクションボックス11を介して充電回路12に供給する。例えば、電力供給回路16は、コイル、ダイオード、トランジスタ、及びコンデンサ等の電子部品が配設され、所望の特性を備える回路であってもよく、或いは単なる直流電流を一方向に供給する回路であってもよい。また、電力供給回路16は、ジャンクションボックス11内の所望の回路と共通化してもよい。すなわち、電力供給回路16をジャンクションボックス11内に設けてもよい。
In normal charging, the
そして、ジャンクションボックス11には、充電回路12を介して高電圧蓄電部13が接続されている。このような接続構成により、充電回路12には、電力供給回路16からジャンクションボックス11を介して直流電流が供給され、更に当該直流電流が高電圧蓄電部13に供給されることになる。
A high-voltage
充電回路12は、詳細を後述するように、受電口15、電力供給回路16、及びジャンクションボックス11を介して外部給電装置20から供給される充電電力により、高電圧蓄電部13を充電する。また、充電回路12は、ジャンクションボックス11内の所望の回路と共通化してもよい。すなわち、充電回路12をジャンクションボックス11内に設けてもよい。
The
上述したように、本実施形態においては、高電圧蓄電部13に蓄電された電力が、充電回路12を介してジャンクションボックス11に供給されるため、充電回路12は放電回路としても機能することになる。なお、充電回路と放電回路とを独立して設けてもよい。
As described above, in the present embodiment, the electric power stored in the high-
高電圧蓄電部13は、後述するように複数のバッテリパックを含み、駆動源であるモータ2等に用いる走行用の電源である。また、高電圧蓄電部13は、性能を発揮するのに適正な所定の作動温度範囲を有している。ここで、高電圧蓄電部13に含まれるバッテリパックの数は、複数であればその個数は問わず、車両1に必要な電力容量等に基づき適宜変更されてもよい。
The high-voltage
図1に示すように、車両1には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM、RAMなど)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタなど(いずれも図示せず)を備えたVCU30が搭載されている。本実施形態におけるVCU30は、主に高電圧蓄電部13の充電制御を行う制御部であるが、車両1の全体を統括制御するためのその他の機能が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
VCU30は、高電圧蓄電部13の充電量に相当するSOC(State Of Charge)及びバッテリ温度等のバッテリ状態に関する情報を高電圧蓄電部13から取得可能である。また、VCU30は、高電圧蓄電部13に対する充電の進行状況等に係る情報も取得可能であるほか、高電圧蓄電部13内のスイッチの断接を制御する制御信号を送信することもできる。
The
更に、VCU30は、受電口15から外部給電装置20の接続の有無についての情報も取得可能である。例えば、受電口15には接触センサが設けられ、充電プラグ21が受電口15に接触することで、当該接触センサからのセンサ信号がVCU30に供給され、外部給電装置20が接続されていることをVCU30が認識してもよい。
Furthermore, the
次に、図2を参照しつつ、高電圧蓄電部13の充電に係る動作をより具体的に説明する。図2は、本発明の充電制御に係る回路及び制御信号の流れを模式的に示す回路図である。図2においては外部給電装置20が車両1に接続された状態を示しているが、外部給電装置20と充電回路12との間に介在するコンポーネントについては図示及び以下での説明を省略している。また、本実施形態においては、高電圧蓄電部13は、説明の簡単化のため、互いに並列に接続される第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の2つから構成されているものとする。
Next, referring to FIG. 2, the operation of charging the high-
第1バッテリパックP1は、第1コンタクタCON1と第1バッテリモジュールB1とを含み、両者が直列に接続されている。また、第1バッテリモジュールB1は、内部抵抗Rを有している。そして、第1コンタクタCON1は、閉状態において第1バッテリパックP1と充電回路12とを電気的に接続し、開状態において第1バッテリパックP1と充電回路12との接続を遮断する。
The first battery pack P1 includes a first contactor CON1 and a first battery module B1, both of which are connected in series. In addition, the first battery module B1 has an internal resistance R. The first contactor CON1 electrically connects the first battery pack P1 and the charging
第2バッテリパックP2は、第2コンタクタCON2と第2バッテリモジュールB2とを含み、両者が直列に接続されている。また、第2バッテリモジュールB2は、内部抵抗Rを有している。そして、第2コンタクタCON2は、閉状態において第2バッテリパックP2と充電回路12とを電気的に接続し、開状態において第2バッテリパックP2と充電回路12との接続を遮断する。なお、それぞれのバッテリパックにおけるコンタクタの数は1つに限定されず、複数搭載されていてもよい。
The second battery pack P2 includes a second contactor CON2 and a second battery module B2, both of which are connected in series. In addition, the second battery module B2 has an internal resistance R. The second contactor CON2 electrically connects the second battery pack P2 and the charging
VCU30は、より詳しくは、第1コンタクタCON1及び第2コンタクタCON2の開閉を個別に制御する充電制御部31、第1バッテリモジュールB1及び第2バッテリモジュールB2の個別の充電量情報(SOC)を取得する充電量情報取得部32、及び高電圧蓄電部13の充電に必要な電力を制御する充電電力制御部33を含む。
More specifically, the
充電制御部31は、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が所定の第1閾値T1未満である場合に、両者の電圧が略同一であると見做して並列充電を許可する。ここで、第1閾値T1とは、第1バッテリパックP1と第2バッテリパックP2とを並列に接続した場合であっても十分に安全性が確保できるような電位差として予め設定される閾値であり、例えば本実施形態においては2.5Vとして設定されている。
When the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is less than a predetermined first threshold value T1, the charging
充電量情報取得部32は、第1バッテリモジュールB1における充電量情報としてのSOC1と、第2バッテリモジュールB2における充電量情報としてのSOC2とを取得することで、各バッテリモジュールの充電状態を監視する。なお、それぞれのバッテリモジュールにおける充電量は、図示しないバッテリコントロールユニット(BCU)により算出され、VCU30の充電量情報取得部32に送信される。ここで、BGW(バッテリゲートウェイ:各バッテリを統括する中間VCU、図示せず)を介在させて、当該BGWにSOC値を送信したのち、VCU30の充電量情報取得部32がSOC情報を取得してもよい。
The charge amount
充電電力制御部33は、高電圧蓄電部13の充電状態に応じて必要な充電電力を把握することにより充電回路12から高電圧蓄電部13へ供給される充電電力を所望の充電電力に制御する。ここで、VCU30は、充電回路12が接続された状態の高電圧蓄電部13に対して、車両1の電力系統全体の電圧値、すなわちシステム電圧VSを取得する。これにより、充電電力制御部33は、取得したシステム電圧VSに基づいて必要な上記の充電電力を把握する他、システム電圧VSに基づいて高電圧蓄電部13の充電終了を判定する。
Charging
このほか、VCU30は、第1バッテリモジュールB1及び第2バッテリモジュールB2のそれぞれの電圧値をそれぞれ電圧V1、電圧V2として取得することもできる。そして、VCU30は、特に両者の充電開始前において各バッテリモジュールの電圧値を取得しておくことで、充電開始時において並列接続可能なバッテリパックの有無を確認する。ただし、電圧V1及び電圧V2は、充電中において取得される場合には、動的に変化するため不正確な値となる。ここで、並列接続可能なバッテリパックの有無を、VCU30に代わり、中間VCUであるBGW(図示せず)が確認・判断を行ってもよい。
In addition, the
続いて、本発明の充電制御における基本動作について、引き続き図2を参照しながら説明する。ここでは、充電開始前における状態として、第1バッテリモジュールB1の電圧V1が405V、第2バッテリモジュールB2の電圧V2が350Vであるものとして説明する。また、充電回路12は、一定の電流で急速充電を行う場合には、高電圧蓄電部13に対して100[A]の充電電流を供給するものとする。さらに、各バッテリパックの内部抵抗Rを0.1[Ω] とする。
Next, the basic operation of charging control according to the present invention will be described with continued reference to FIG. Here, it is assumed that the voltage V1 of the first battery module B1 is 405V and the voltage V2 of the second battery module B2 is 350V as the state before charging is started. Also, the charging
VCU30は、高電圧蓄電部13の充電において、充電開始前の各バッテリモジュールの電圧V1、電圧V2を確認し、仮に電位差が第1閾値T1未満である場合には、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2を並列充電するための制御を実行する。この場合、VCU30は、システム電圧VSに基づいて、高電圧蓄電部13の充電に必要な充電電力を外部給電装置20に対して要求すると共に、充電制御部31が第1コンタクタCON1及び第2コンタクタCON2の両方を閉じるよう制御する。また、第1コンタクタCON1及び第2コンタクタCON2の断接制御を、VCU30に代わり、中間VCUであるBGW(図示せず)が行ってもよい。これにより、第1バッテリモジュールB1及び第2バッテリモジュールB2は、充電回路12からそれぞれ充電電力が供給されて充電される。
In charging the high-voltage
一方、本実施形態では、充電前における第1バッテリモジュールB1と第2バッテリモジュールB2との電位差が、第1閾値T1以上であることから、まずは、低充電量バッテリパックである第2バッテリパックP2から急速充電が開始される。すなわち、充電制御部31(又は図示しないBGW)は、第1コンタクタCON1を開状態に維持し、第2コンタクタCON2を閉じる。 On the other hand, in the present embodiment, the potential difference between the first battery module B1 and the second battery module B2 before charging is equal to or greater than the first threshold value T1. Rapid charging starts from That is, the charging control unit 31 (or the BGW not shown) keeps the first contactor CON1 open and closes the second contactor CON2.
このとき、充電回路12が出力する電圧を充電電圧VCとすると、充電電圧VCと第2バッテリパックP2の電圧V2との電位差を内部抵抗Rで割った値が充電電流になることから、(VC-350)/0.1[Ω]=100[A]の式より、充電電圧VCは360[V]となる。換言すると、充電回路12は、第2バッテリパックP2の電圧V2が350[V]である場合には、充電電圧VCとして360[V]を出力することにより、100[A]の一定電流で急速充電を行うことができる。
At this time, assuming that the voltage output from the charging
ここで、第2バッテリパックP2の電圧V2は、第2バッテリパックP2の充電の進行に伴い電圧値が上昇する。このため、充電回路12は、100[A]の充電電流を維持するために、電圧V2の上昇に合わせて充電電圧VCを上昇させている。
Here, the voltage V2 of the second battery pack P2 increases as the charging of the second battery pack P2 progresses. Therefore, in order to maintain the charging current of 100 [ A ], the charging
第2バッテリパックP2の充電が進行し、第2バッテリパックP2の電圧V2が400[V]まで上昇すると、このときの充電電圧VCは、(VC-400)/0.1[Ω]=100[A]の式より、410[V]まで上昇していることになる。このとき、410[V]の充電電圧VCを出力する充電回路12と、400[V]の第2バッテリパックP2とにより、VCU30は、両者の間の電圧として、おおよそ405[V]のシステム電圧VSを取得することになる。
When the charging of the second battery pack P2 progresses and the voltage V2 of the second battery pack P2 rises to 400 [V], the charging voltage V C at this time is (V C -400)/0.1 [Ω]. = 100 [A], the voltage rises to 410 [V]. At this time, the charging
このとき、VCU30は、システム電圧VSと第1バッテリパックP1の電圧V1との電位差が、第1閾値T1未満となったことにより、第1バッテリパックP1と第2バッテリパックP2との並列充電が可能になったものと判定する。すなわち、充電制御部31(又は図示しないBGW)は、第1コンタクタCON1を閉じることにより、第1バッテリパックP1の充電を許可する。
At this time, when the potential difference between the system voltage VS and the voltage V1 of the first battery pack P1 becomes less than the first threshold value T1, the
第1コンタクタCON1と第2コンタクタCON2とが閉じられると、充電回路12は、並列に接続された第1バッテリパックP1と第2バッテリパックP2とを同時に充電する。ただし、第1バッテリパックP1と第2バッテリパックP2との間には、充電回路12の出力電圧VCの影響による電位差が存在する。しかしながら、第1バッテリパックP1よりも第2バッテリパックP2の方が充電回路12との電位差が大きいことにより、第1バッテリパックP1よりも第2バッテリパックP2の方に大きな充電電流が分配されることになる。このため、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2は、充電の進行に伴って電位差が縮小し、両者の充電量が均一化されて満充電状態に至る。
When the first contactor CON1 and the second contactor CON2 are closed, the charging
ただし、充電開始前の第1バッテリパックP1の充電量が比較的高い場合には(例えばSOC85%以上)、各バッテリパックの充電量が均一化する前に、VCU30がシステム電圧VSに基づき充電停止の判定をしてしまう可能性が生じる。そこで、本発明に係る充電制御装置は、以下に説明する制御に従って各バッテリパックの充電制御を実行することにより、各バッテリパックの充電量を確実に均一化しつつ充電を完了させる。 However, when the charge amount of the first battery pack P1 before the start of charging is relatively high (for example, SOC 85% or more), the VCU 30 charges based on the system voltage VS before the charge amounts of the battery packs are equalized. There is a possibility that the decision to stop is made. Therefore, the charging control apparatus according to the present invention performs charging control of each battery pack according to the control described below, thereby ensuring that the charging amount of each battery pack is equalized and charging is completed.
図3は、本発明に係る充電制御を示すフローチャートである。車両1は、充電プラグ21が受電口15に差し込まれることにより、図3の充電制御に従って高電圧蓄電部13の急速充電を開始する。
FIG. 3 is a flow chart showing charging control according to the present invention. When charging
充電制御が開始されると、VCU30は、充電前における第1バッテリパックP1の電圧V1及び第2バッテリパックP2の電圧V2を確認する(ステップS1)。ここで取得される電圧V1及び電圧V2は、各バッテリパックに急速充電が開始される前の状態における測定値であるため正確な値である。そして、VCU30は、充電前の状態における電圧V1及び電圧V2を一時的に記憶することにより、後述するように並列充電が可能な程度まで充電が進行したかを判定する。また、各バッテリパックの電圧値は常時測定され、その値は常時更新されているため、充電直前の電圧値を取得可能である。しかしながら、電圧値データが更新・記憶された後にコンタクタが閉じていない場合、記憶されている電圧値データを用いてステップS1を実施してもよい。
When charging control is started, the
次に、VCU30(又は図示しないBGW)は、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が上記した第1閾値T1未満であるかを判定する(ステップS2)。両者の電位差が第1閾値T1未満であれば、各バッテリパックを並列充電することができ、SOC1及びSOC2に差があったとしても、満充電状態に至るまでにその差が解消される。 Next, the VCU 30 (or BGW not shown) determines whether the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is less than the first threshold value T1 (step S2). If the potential difference between the two is less than the first threshold value T1, each battery pack can be charged in parallel, and even if there is a difference between SOC1 and SOC2, the difference is eliminated before reaching the fully charged state.
第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が第1閾値T1未満であると判定された場合(ステップS2でYes)、充電制御部31は、第1コンタクタCON1及び第2コンタクタCON2を閉じることにより、第1バッテリモジュールB1及び第2バッテリモジュールB2を並列接続した急速充電を許可する(ステップS3)。
When it is determined that the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is less than the first threshold value T1 (Yes in step S2), the
そして、VCU30は、システム電圧VSに基づいて高電圧蓄電部13の充電状況を確認しつつ、満充電状態を検知したか否かを判定する(ステップS4)。さらに、高電圧蓄電部13が満充電状態に達した場合には充電制御を終了し(ステップS4でYes)、満充電状態に達するまでは充電を継続する(ステップS4でNo)。
Then,
また、充電前における第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が第1閾値T1以上であると判定された場合(ステップS2でNo)、VCU30の充電量情報取得部32は、第1バッテリパックP1のSOC1及び第2バッテリパックP2のSOC2をそれぞれ確認する(ステップS5)。
Further, when it is determined that the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 before charging is equal to or greater than the first threshold value T1 (No in step S2), the charge amount
そして、VCU30は、各SOCのうちの最大のSOCが第2閾値T2未満であるかを判定する(ステップS6)。ここで、第2閾値T2とは、充電前における電圧が既に高いバッテリパックが存在するか否かを判定するための閾値である。すなわち、第2閾値T2よりもSOCが高いバッテリパックが存在した場合、電位差が第1閾値T1以上の複数のバッテリパックを並列に急速充電すると、各バッテリパックの充電量が均一化される前に、充電終了が判定されてしまう。第2閾値T2は、本実施形態においては、例えばSOC85%として設定されている。
Then, the
最大SOCが第2閾値T2未満であると判定された場合(ステップS6でYes)、SOCの最も低いバッテリパック、すなわち本実施形態においては、第2バッテリパックP2から急速充電が開始される(ステップS11)。 If it is determined that the maximum SOC is less than the second threshold value T2 (Yes in step S6), rapid charging is started from the battery pack with the lowest SOC, that is, the second battery pack P2 in this embodiment (step S11).
そして、VCU30は、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が上記した第1閾値T1未満であるか否かを判定する(ステップS12)。ここでは、充電前に測定された第1バッテリパックP1の電圧V1と、第2バッテリパックP2の電圧V2として充電回路12の影響を受けたシステム電圧VSとの電位差が、第1閾値T1に対する比較対象となる。
Then, the
第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が第1閾値T1以上である場合(ステップS12でNo)、まだ両者を並列充電することができないものとして、第2バッテリパックP2の急速充電を継続する。 When the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is equal to or greater than the first threshold value T1 (No in step S12), the second battery pack P2 is assumed to be unable to be charged in parallel yet, and the second battery pack P2 is rapidly charged. continue.
ここで、例えば、高電圧蓄電部13が充電量の異なる3つのバッテリパックからなる場合には、ステップS11及びステップS12において、各コンタクタを順次制御することで段階的に並列数を増加させながら急速充電が行われる。すなわち、この場合には、まず低充電量バッテリパックから充電が開始され、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとの電位差が第1閾値T1未満になると、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとを並列に接続して充電する。さらに、低充電量バッテリパック及び中充電量バッテリパックと、高充電量バッテリパックとの電位差が、第1閾値T1未満となるまで(ステップS12でYes)充電が進行すると、全てのバッテリパックを並列に接続する。
Here, for example, when the high-
一方、最大SOCが第2閾値T2以上であると判定された場合(ステップS6でNo)、SOCの最も低いバッテリパック、すなわち本実施形態においては、第2バッテリパックP2から急速充電が開始される(ステップS7)。 On the other hand, when it is determined that the maximum SOC is equal to or greater than the second threshold value T2 (No in step S6), rapid charging is started from the battery pack with the lowest SOC, that is, in the present embodiment, the second battery pack P2. (Step S7).
そして、VCU30は、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が上記した第1閾値T1未満であるか否かを判定する(ステップS8)。ここでは、充電前に測定された第1バッテリパックP1の電圧V1と、第2バッテリパックP2の電圧V2として充電回路12の影響を受けたシステム電圧VSとの電位差が、第1閾値T1に対する比較対象となる。
Then, the
第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が第1閾値T1以上である場合(ステップS8でNo)、まだ両者を並列充電することができないものとして、第2バッテリパックP2の急速充電を継続する。 When the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is equal to or greater than the first threshold value T1 (No in step S8), the second battery pack P2 is assumed to be unable to be charged in parallel yet, and the second battery pack P2 is rapidly charged. continue.
ここで、例えば、高電圧蓄電部13が充電量の異なる3つのバッテリパックからなる場合には、ステップS6及びステップS7において、各コンタクタを順次制御することで段階的に並列数を増加させながら急速充電が行われる。すなわち、この場合には、まず低充電量バッテリパックから充電が開始され、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとの電位差が第1閾値T1未満になると、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとを並列に接続して充電する。さらに、低充電量バッテリパック及び中充電量バッテリパックと、高充電量バッテリパックとの電位差が、第1閾値T1未満となるまで充電が進行すると、全てのバッテリパックを並列に接続する。
Here, for example, when the high-voltage
図3のフローチャートに戻り、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の電位差が第1閾値T1未満となった場合(ステップS8でYes)、上記のように全てのバッテリパックが並列に接続される。 Returning to the flowchart of FIG. 3, when the potential difference between the first battery pack P1 and the second battery pack P2 is less than the first threshold value T1 (Yes in step S8), all the battery packs are connected in parallel as described above. be.
ただし、各バッテリパックは、システム電圧VSに基づいて並列接続の可否が判定されるため、並列に接続されたからといって各SOCが均一化されているとは限らない。そのため、VCU30の充電電力制御部33は、外部給電装置20に対する電力要求を変更し、充電回路から高電圧蓄電部13へ供給される充電電力を制限する(ステップS9)。すなわち、充電電力制御部33は、高電圧蓄電部13への充電電力の供給を停止又は低下させる。これにより、高電圧蓄電部13は、各バッテリパック間で電力の授受が行われることにより、両者のSOCの差が縮小していくことになる。
However, each battery pack is determined whether or not it can be connected in parallel based on the system voltage VS , so even if the battery packs are connected in parallel, it does not mean that the SOCs of each battery pack are equalized. Therefore, charging
充電電力が制限されると、VCU30は、各バッテリパック間のSOCの差が解消されたか否かを判定する(ステップS10)。そして、SOCの差が解消されたと判定された場合には(ステップS10でYes)、上記したステップS3及びステップS4を経て、満充電後に充電制御が終了する。
When the charging power is limited,
以上のように、本発明に係る充電制御装置は、第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2に対する充電において、充電量の低いバッテリパックから充電を開始しつつ並列数を増加させていくことにより、各バッテリパック間の電位差に対する安全性を確保しつつ充電時間の短縮を図っている。その上で、充電制御装置は、充電前におけるSOCが最も高いバッテリパックの充電量が所定の第2閾値T2以上である場合に、全てのバッテリパックが並列に接続されてからSOCが略均一となるまでの間に限り充電電力を制限している。これにより、本発明に係る充電制御装置は、充電中における第1バッテリパックP1及び第2バッテリパックP2の正確な電圧V1及び電圧V2を取得できない急速充電においても、充電を停止する時間を設けず、又は最小限に抑えつつ、SOCが偏在したまま充電終了が判定されてしまうことを回避することができる。従って、本発明に係る充電制御装置によれば、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる。 As described above, in charging the first battery pack P1 and the second battery pack P2, the charging control device according to the present invention starts charging from the battery pack with the lowest charge amount and increases the parallel number. , the charging time is shortened while ensuring safety against the potential difference between the battery packs. In addition, when the amount of charge of the battery pack with the highest SOC before charging is equal to or greater than a predetermined second threshold value T2, the charging control device determines that the SOC is substantially uniform after all the battery packs are connected in parallel. The charging power is limited until the battery becomes full. As a result, the charging control device according to the present invention does not provide time to stop charging even in rapid charging in which the correct voltage V1 and voltage V2 of the first battery pack P1 and the second battery pack P2 cannot be obtained during charging. Alternatively, it is possible to avoid determining the end of charging while the SOC is unevenly distributed while minimizing it. Therefore, according to the charging control device of the present invention, when charging a plurality of battery packs connected in parallel, it is possible to ensure uniform charging amounts.
1 車両
12 充電回路
13 高電圧蓄電部
20 外部給電装置
30 VCU
31 充電制御部
32 充電量情報取得部
33 充電電力制御部
P1 第1バッテリパック
P2 第2バッテリパック
31
Claims (4)
外部給電装置から供給される充電電力で前記バッテリパックを充電する充電回路と、
前記バッテリパックと前記充電回路とを電気的に接続するコンタクタと、
前記充電回路に供給される前記充電電力を制御する充電電力制御部と、
前記バッテリパックの充電量情報を取得する充電量情報取得部と、
前記充電量情報取得部により取得された前記充電量情報に基づき、充電の開始時において、複数の前記バッテリパックの電位差が所定の第1閾値以上であれば、複数の前記バッテリパックのうち充電量の低い前記バッテリパックから充電を開始するように前記コンタクタを順次制御する充電制御部と、を含み、
前記充電制御部は、前記充電の開始時において最も充電量が高い前記バッテリパックの充電量が所定の第2閾値以上である場合は、前記電位差が前記第1閾値未満となるまで充電された後、全ての前記コンタクタが閉じてから全ての前記バッテリパックの充電量が略均一となるまで、前記充電電力制御部から前記充電回路への前記充電電力の供給を制限する、充電制御装置。 A charging control device for charging a plurality of battery packs connected in parallel,
a charging circuit that charges the battery pack with charging power supplied from an external power supply device;
a contactor electrically connecting the battery pack and the charging circuit;
a charging power control unit that controls the charging power supplied to the charging circuit;
a charge amount information acquisition unit that acquires charge amount information of the battery pack;
Based on the charge amount information acquired by the charge amount information acquisition unit , if the potential difference between the plurality of battery packs is equal to or greater than a predetermined first threshold at the start of charging, the charge amount among the plurality of battery packs a charging controller that sequentially controls the contactors to initiate charging from the battery pack with the lowest
When the charge amount of the battery pack having the highest charge amount at the start of the charge is equal to or greater than a predetermined second threshold, the charge control unit performs charging until the potential difference becomes less than the first threshold. , the charging control device, wherein the charging power control unit limits the supply of the charging power to the charging circuit from when all the contactors are closed until the charging amounts of all the battery packs become substantially uniform.
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