JP7281587B1 - 電気自動車間充放電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別する必要がない電気自動車間充放電装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る電気自動車間充放電装置３０１は、絶縁型の双方向コンバータ１０と、第１の電気自動車２１と双方向コンバータ１０の一端とを接続する第１の接続回路１１と、第２の電気自動車２２と双方向コンバータ１０の前記他端とを接続する第２の接続回路１２と、双方の自動車（２１及び２２）から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、いずれか一方の自動車（２１又は２２）の走行用バッテリーからの直流電力で他方の自動車（２２又は２１）の走行用バッテリーを充電するように、双方向コンバータ１０、第１の接続回路１１、及び第２の接続回路１２を動作させること、を行う主制御回路１３と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、電気自動車間で充放電を行う装置に関する。
電気自動車間で充放電を行う装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
特許文献１に記載される充電装置は、給電側と充電側が定まっており、給電側のケーブルと充電側のケーブルを間違えて自動車に接続すれば、充電が必要な車両に充電を行うことができない。このように、特許文献１に記載される充電装置には、電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別するという作業が必要であり、充電作業が煩雑になるという課題があった。
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別する必要がない電気自動車間充放電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る電気自動車間充放電装置は、双方向コンバータを備えることとした。
具体的には、本発明に係る電気自動車間充放電装置は、
一端側の直流電力を任意の直流電力に変換して他端へ出力する第１の動作、又は前記他端側の直流電力を任意の直流電力に変換して前記一端へ出力する第２の動作を行う、絶縁型の双方向コンバータと、
走行用バッテリーを搭載する第１の自動車と前記双方向コンバータの前記一端とを接続する第１の接続回路と、
走行用バッテリーを搭載する第２の自動車と前記双方向コンバータの前記他端とを接続する第２の接続回路と、
双方の前記自動車から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、いずれか一方の前記自動車の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の前記自動車の前記走行用バッテリーを充電するように、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を動作させること、を行う主制御回路と、
を備える。
一端側の直流電力を任意の直流電力に変換して他端へ出力する第１の動作、又は前記他端側の直流電力を任意の直流電力に変換して前記一端へ出力する第２の動作を行う、絶縁型の双方向コンバータと、
走行用バッテリーを搭載する第１の自動車と前記双方向コンバータの前記一端とを接続する第１の接続回路と、
走行用バッテリーを搭載する第２の自動車と前記双方向コンバータの前記他端とを接続する第２の接続回路と、
双方の前記自動車から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、いずれか一方の前記自動車の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の前記自動車の前記走行用バッテリーを充電するように、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を動作させること、を行う主制御回路と、
を備える。
双方向コンバータは、一方から他方、及び他方から一方のいずれの方向にも直流電力を移動させることができる。このため、本電気自動車間充放電装置に２台の電気自動車を接続した後、主制御回路の指示に基づいて充電側と給電側を設定できる。
従って、本発明は、電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別する必要がない電気自動車間充放電装置を提供することができる。
なお、前記主制御回路は、双方の前記自動車から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、前記自動車間の充電方向を決定してもよい。主制御回路は、２台の電気自動車から走行用バッテリーの残量などの情報を取得し、残量の多い方から少ない方を充電方向と判断して双方向コンバータを駆動する。本電気自動車間充放電装置が充電側の車両と給電側の車両を自動的に判別し、充電方向を自動的に設定するため、作業者は充電側の車両と給電側の車両を識別する必要が無くなる。
本発明は、電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別する必要がない電気自動車間充放電装置を提供することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
図１は、本実施形態の電気自動車間充放電装置３０１を説明する図である。電気自動車間充放電装置３０１は、電気自動車が電欠で動けなくなった際、他の電気自動車で駆け付けて最寄りの充電設備まで走行できる程度まで応急的に充電する装置である。また、電気自動車間充放電装置３０１は、電気自動車間のバッテリー容量の平準化が必要な際に双方の電気自動車で充放電をさせる装置である。
電気自動車間充放電装置３０１は、
一端側の直流電力を任意の直流電力に変換して他端へ出力する第１の動作、又は前記他端側の直流電力を任意の直流電力に変換して前記一端へ出力する第２の動作を行う、絶縁型の双方向コンバータ１０と、
走行用バッテリーを搭載する第１の自動車２１と双方向コンバータ１０の前記一端とを接続する第１の接続回路１１と、
走行用バッテリーを搭載する第２の自動車２２と双方向コンバータ１０の前記他端とを接続する第２の接続回路１２と、
双方の自動車（２１及び２２）から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、いずれか一方の自動車（２１又は２２）の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の自動車（２２又は２１）の前記走行用バッテリーを充電するように、双方向コンバータ１０、第１の接続回路１１、及び第２の接続回路１２を動作させること、を行う主制御回路１３と、
を備える。
一端側の直流電力を任意の直流電力に変換して他端へ出力する第１の動作、又は前記他端側の直流電力を任意の直流電力に変換して前記一端へ出力する第２の動作を行う、絶縁型の双方向コンバータ１０と、
走行用バッテリーを搭載する第１の自動車２１と双方向コンバータ１０の前記一端とを接続する第１の接続回路１１と、
走行用バッテリーを搭載する第２の自動車２２と双方向コンバータ１０の前記他端とを接続する第２の接続回路１２と、
双方の自動車（２１及び２２）から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、いずれか一方の自動車（２１又は２２）の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の自動車（２２又は２１）の前記走行用バッテリーを充電するように、双方向コンバータ１０、第１の接続回路１１、及び第２の接続回路１２を動作させること、を行う主制御回路１３と、
を備える。
電気自動車間充放電装置３０１は、電気自動車（２１及び２２）間の充放電を安全かつ安価に実現する。その理由は次の通りである。
２台の電気自動車（２１及び２２）の走行用バッテリーは双方向コンバータ１０を介して接続されている。双方向コンバータ１０は、例えば、特許文献２に開示されるような、トランスを備える高周波絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。高周波とは、トランスを流れる交流の周波数のことであり、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚ程度である。高周波型とすることで、トランスを小型且つ軽量にすることができ、電気自動車間充放電装置３０１の可搬性を向上させることができる。
２台の電気自動車（２１及び２２）の走行用バッテリーは双方向コンバータ１０を介して接続されている。双方向コンバータ１０は、例えば、特許文献２に開示されるような、トランスを備える高周波絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。高周波とは、トランスを流れる交流の周波数のことであり、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚ程度である。高周波型とすることで、トランスを小型且つ軽量にすることができ、電気自動車間充放電装置３０１の可搬性を向上させることができる。
双方向コンバータ１０が高周波絶縁型であるため、電気自動車（２１及び２２）間を電気的に切り離すことができ、双方向コンバータ１０自身の異常や、一方の車両に異常が発生した際に、電気的な影響を他方の車両（双方向コンバータ１０自身の異常の場合、双方の車両）に与えてしまうことを回避できる。つまり、車両の保護ができ安全である。
電気自動車間充放電装置３０１は、主制御回路１３も備える。
主制御回路１３は、電気自動車（２１及び２２）との通信（例えばＣＨＡｄｅＭＯプロトコル）の状況を常に監視している。この通信手段は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＲＳ２３２、有線、無線などに限定されない。主制御回路１３は、通信を監視することで、例えば、車両状態（走行用バッテリーの地絡、温度、電圧異常）、車両接続ステータス、車両接続回路状態、及び充電／放電状態などを情報として取得できる。このため、主制御回路１３は、電気自動車（２１及び２２）の異常（走行用バッテリーや充電／放電の制御回路の故障）を瞬時に検知でき、異常発生から停止（電気自動車からの放電や充電を停止）までの時間を短縮することができる。
主制御回路１３は、電気自動車（２１及び２２）との通信（例えばＣＨＡｄｅＭＯプロトコル）の状況を常に監視している。この通信手段は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＲＳ２３２、有線、無線などに限定されない。主制御回路１３は、通信を監視することで、例えば、車両状態（走行用バッテリーの地絡、温度、電圧異常）、車両接続ステータス、車両接続回路状態、及び充電／放電状態などを情報として取得できる。このため、主制御回路１３は、電気自動車（２１及び２２）の異常（走行用バッテリーや充電／放電の制御回路の故障）を瞬時に検知でき、異常発生から停止（電気自動車からの放電や充電を停止）までの時間を短縮することができる。
さらに、主制御回路１３は、双方向コンバータ１０の状態も監視している。主制御回路１３は、双方向コンバータ１０を監視することで、例えば、コンバータ状態及び各種内部状態などを情報として取得することができる。このため、主制御回路１３は、双方向コンバータ１０の異常時も同様に異常発生から停止（電気自動車からの放電や充電を停止）までの時間を短縮することができる。つまり、車両の保護ができ安全である。
電気自動車間充放電装置３０１の最大の特徴は、双方向コンバータ１０を備えていることで、充電側と放電側の車両を識別することなく、２台の電気自動車（２１、２２）を接続することができる点である。２台の電気自動車（２１、２２）と電気自動車間充放電装置３０１とを接続した後、主制御回路１３が２台の車両との通信により、各車両の電池残量情報を取得して、電池残量の少ない車両を充電車両、電池残量の多い車両を放電車両として充放電方向を決定する。
図２は、電気自動車間充放電装置３０１の具体的な動作を説明するフローチャートである。まず、第１の接続回路１１と電気自動車２１、及び第２の接続回路１２と電気自動車２２を接続する（ステップＳ０１）。次に、主制御回路１３は、それぞれの電気自動車（２１、２２）から車両情報を取り出す（ステップＳ０２）。車両情報は、例えば、走行用バッテリーの種類（性能）、蓄電残量、許容出力電流、蓄電池容量、及び下限電圧などである。次に、主制御回路１３は、車両情報に基づき適合性／充電可否を確認する（ステップＳ０３）。「適合性／充電可否」とは、バッテリーの残量や性能に基づいて充電方向（電気自動車２１から電気自動車２２へ充電するのか、その逆か）、充電電圧、充電電流、および充電時間などの充電パラメータを決定することである。
そして、主制御回路１３は、本接続と充電動作を指示する（ステップＳ０４）。本接続とは、電気自動車（２１、２２）内部の走行用バッテリー系の機械的スイッチ、及び接続回路（１１、１２）内の機械的スイッチを投入させることである。充電動作とは、双方向コンバータ１０のスイッチング動作の開始指示である。具体的には、主制御回路１３は、ステップＳ０２で得た車両情報に基づき、ステップＳ０３で各電気自動車が充放電可能な状態にあること、及び放電側の電気自動車の走行用バッテリーの電圧が、双方向コンバータ１０が動作できる電圧範囲であること、を確認し、問題なければ本接続と充電動作を指示する。例えば、主制御回路１３は、電池残量が多い放電側の電気自動車の車両情報と双方向コンバータ１０の装置特性から、電池残量が少ない充電側の電気自動車に対する充電パラメータを決定する。
このように、電気自動車間充放電装置３０１は、本接続前の「事前確認」と「本接続」の２段階作業を行うことで各々の車両に異常がない事および適合性を確認することで安全性を担保する。
主制御回路１３は、充電動作中、各々の電気自動車及び双方向コンバータ１０を監視し続ける。例えば、次のような場合、主制御回路１３は、充電動作を停止させる（ステップＳ０５）。
（１）主制御回路１３は、充電される側の前記自動車からの前記情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を超えたことが含まれている場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
（２）主制御回路１３は、直流電力を供給する側の前記自動車からの前記情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を下回ったことが含まれている場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
（３）主制御回路１３は、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）の状態を把握しており、前記車両情報に異常が含まれる場合、又は前記状態が異常である場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
（１）主制御回路１３は、充電される側の前記自動車からの前記情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を超えたことが含まれている場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
（２）主制御回路１３は、直流電力を供給する側の前記自動車からの前記情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を下回ったことが含まれている場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
（３）主制御回路１３は、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）の状態を把握しており、前記車両情報に異常が含まれる場合、又は前記状態が異常である場合、双方向コンバータ１０、及び接続回路（１１、１２）を停止させる。
なお、電気自動車間充放電装置３０１は、主制御回路１３が外部から指示を受ける指示入力部１４を有していてもよい。電気自動車に搭載される走行用バッテリーは、車種により容量も性能も異なる。従って、前述のように、取得した車両情報に基づいて主制御回路１３が判断した充電方向が所望の方向と逆である場合もある。このような場合、作業者は指示入力部１４に正しい充電方向を入力する。主制御回路１３は、指示入力部１４から、所望の前記自動車の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の前記自動車の前記走行用バッテリーを充電するように指示されたとき、前記情報の比較結果に関わらず、前記指示に従って、双方向コンバータ１０、及び前記接続回路（１１、１２）を動作させる。
以上のように、本発明は、電気自動車間での充放電時に、装置のケーブルと車両（充電側と給電側）とを識別する必要がない電気自動車間充放電装置３０１を提供することができる。
１０：双方向コンバータ
１１：第１の接続回路
１２：第２の接続回路
１３：主制御回路
１４：指示入力部
２１、２２：電気自動車
３０１：電気自動車間充放電装置
１１：第１の接続回路
１２：第２の接続回路
１３：主制御回路
１４：指示入力部
２１、２２：電気自動車
３０１：電気自動車間充放電装置
Claims (5)
- 一端側の直流電力を任意の直流電力に変換して他端へ出力する第１の動作、又は前記他端側の直流電力を任意の直流電力に変換して前記一端へ出力する第２の動作を行う、絶縁型の双方向コンバータと、
走行用バッテリーを搭載する第１の自動車と前記双方向コンバータの前記一端とを接続する第１の接続回路と、
走行用バッテリーを搭載する第２の自動車と前記双方向コンバータの前記他端とを接続する第２の接続回路と、
いずれか一方の前記自動車の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の前記自動車の前記走行用バッテリーを充電するように、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を動作させること、を行う主制御回路と、
を備える電気自動車間充放電装置であって、
前記主制御回路は、双方の前記自動車から取り出した情報を比較し、前記情報の比較結果に基づいて、前記自動車間の充電方向を決定し、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を動作させること、を特徴とする電気自動車間充放電装置。 - 前記主制御回路は、直流電力で充電される側の前記自動車から取り出した情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を超えたことが含まれている場合、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を停止させること、を特徴とする請求項１に記載の電気自動車間充放電装置。
- 前記主制御回路は、直流電力を供給する側の前記自動車から取り出した情報に、前記走行用バッテリーの蓄電量が閾値を下回ったことが含まれている場合、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を停止させること、を特徴とする請求項１に記載の電気自動車間充放電装置。
- 前記主制御回路は、双方の前記自動車から取り出した情報、並びに前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路の状態を把握しており、前記情報に異常が含まれる場合、又は前記状態が異常である場合に、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を停止させること、を特徴とする請求項１に記載の電気自動車間充放電装置。
- 前記主制御回路は、外部から、所望の前記自動車の前記走行用バッテリーからの直流電力で他方の前記自動車の前記走行用バッテリーを充電するように指示されたとき、前記情報の比較結果に関わらず、前記指示に従って、前記双方向コンバータ、前記第１の接続回路、及び前記第２の接続回路を動作させること、を特徴とする請求項１に記載の電気自動車間充放電装置。
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