JPWO2012008195A1 - Battery charging system and battery charging method - Google Patents
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Abstract
電気自動車のより安全な利用と、バッテリの本来の能力の十分な活用とを両立するために、より充電精度の良好なバッテリ充電システム及びバッテリ充電方法を提供すること。本発明のバッテリ充電システムは、電力インタフェース、前記電力インタフェースを介して電力を受けるバッテリ(14)、前記バッテリに供給された電流を計測する電流センサ(13)、及び前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段(12)を備えた車両(1)と、電力インタフェース、前記電力インタフェースを介して電力を供給する電力供給手段(24)、前記車両に供給した電流を計測する電流センサ(23)、及び前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段(22)を備えた充電器(2)と、を具備し、前記充電器(2)と前記車両(1)との間において、前記電流センサ(13,23)のセンサ感度を確認した後に充電を開始することを特徴とする。To provide a battery charging system and a battery charging method with better charging accuracy in order to achieve both safer use of an electric vehicle and sufficient utilization of the original capacity of a battery. The battery charging system of the present invention includes a power interface, a battery (14) that receives power through the power interface, a current sensor (13) that measures a current supplied to the battery, and a signal that passes through the power interface. A vehicle (1) having a communication means (12) for performing transmission / reception, a power interface, a power supply means (24) for supplying power via the power interface, and a current sensor (23) for measuring a current supplied to the vehicle ), And a charger (2) having a communication means (22) for transmitting and receiving signals via the power interface, and between the charger (2) and the vehicle (1), Charging is started after the sensor sensitivity of the current sensor (13, 23) is confirmed.
Description
本発明は、電流センサを用いたバッテリ充電システム及びバッテリ充電方法に関する。 The present invention relates to a battery charging system and a battery charging method using a current sensor.
近年、蓄電器を搭載し、エンジンで発電した電気を用いてモータを駆動するハイブリット自動車や電気自動車などが注目を浴びている。電気自動車は、外部から充電を行うが、ハイブリッド自動車においても、外部から充電可能な構成とすることも検討されている(特許文献1)。 In recent years, hybrid cars, electric cars, and the like, which are equipped with a capacitor and drive a motor using electricity generated by an engine, have attracted attention. Although an electric vehicle is charged from the outside, it is also considered that a hybrid vehicle can be charged from the outside (Patent Document 1).
電気自動車に対して充電する方式として、チャデモ・プロトコルがある。このチャデモ・プロトコルにおいては、車両のエンジンコントロールユニット(ECU)からのバッテリの状態に応じた指令にしたがって直流電流を供給する。具体的にチャデモ・プロトコルでは、充電器側から動作開始信号を送り、次に、車両側から充電許可信号及び充電条件の指令情報が充電器に送られ、それに沿って充電器側から充電電流が送出される。このようなチャデモ・プロトコルを用いて、どの車両にも充電を行うことが検討されている。 There is a CHAdeMO protocol as a method of charging an electric vehicle. In this CHAdeMO protocol, a direct current is supplied according to a command according to the state of the battery from the engine control unit (ECU) of the vehicle. Specifically, in the CHAdeMO protocol, an operation start signal is sent from the charger side, and then a charging permission signal and charging condition command information are sent from the vehicle side to the charger, along with the charging current from the charger side. Sent out. It is considered to charge any vehicle using such a CHAdeMO protocol.
電気自動車においては、蓄電量の多いリチウムイオンバッテリの搭載が増え、今後、主流になると考えられている。リチウムイオンバッテリは過充電すると、負極側では金属リチウムが析出し電池性能が著しく劣化し寿命を縮め、正極側では電解液の酸化や電極の結晶構造の破壊が起きて発熱する恐れがある。また、過放電すると正負電極とも電極材料の一部が溶出するため電池性能が著しく劣化し、発熱する。最悪の場合、過充電あるいは過放電による発熱によって電解液が気化して爆発に至る可能性もある。そのため、リチウムイオンバッテリでは充放電を正確に把握・制御する必要があり、バッテリ本体又は自動車に電流センサを搭載し、バッテリに流れる電流を正確に計測することが望まれる。電流センサの精度が良好でない場合は、安全のためのマージンを大きくとる必要があり、リチウムイオンバッテリの本来の蓄電量を活かせず、少ない充放電量に抑えて使うことになってしまうため、電池としての利用効率が著しく低下する。 In an electric vehicle, the mounting of a lithium ion battery with a large amount of stored electricity is increasing, and it is considered that it will become mainstream in the future. When the lithium ion battery is overcharged, metallic lithium is deposited on the negative electrode side, the battery performance is remarkably deteriorated and the life is shortened, and on the positive electrode side, there is a possibility that the electrolyte solution is oxidized and the crystal structure of the electrode is broken to generate heat. In addition, when overdischarged, part of the electrode material is eluted from both the positive and negative electrodes, so that the battery performance is significantly deteriorated and heat is generated. In the worst case, the electrolyte solution may vaporize due to heat generation due to overcharge or overdischarge, leading to explosion. Therefore, it is necessary to accurately grasp and control charging / discharging in a lithium ion battery, and it is desired to mount a current sensor on the battery body or the automobile and accurately measure the current flowing through the battery. If the accuracy of the current sensor is not good, it is necessary to secure a large margin for safety, and the battery will be used with a small amount of charge / discharge without using the original amount of storage of the lithium ion battery. As a result, the utilization efficiency of the battery is significantly reduced.
また、電気自動車を普及させるためには、充電インフラの整備も重要と言われており、充電インフラを事業として成立させるためには、充電器側にも充電量に応じた課金などのために充電電流を正確に計測する電流センサが望まれる。 In addition, it is said that it is important to develop a charging infrastructure in order to popularize electric vehicles. In order to establish a charging infrastructure as a business, the charger side is also charged for charging according to the amount of charge. A current sensor that accurately measures current is desired.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電気自動車のより安全な利用と、バッテリの本来の能力の十分な活用とを両立するために、より充電精度の良好なバッテリ充電システム及びバッテリ充電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in order to achieve both safer use of an electric vehicle and sufficient use of the original capacity of the battery, a battery charging system and a battery having better charging accuracy. An object is to provide a charging method.
本発明のバッテリ充電システムは、電力インタフェース、前記電力インタフェースを介して電力を受けるバッテリ、前記バッテリに供給された電流を計測する第1電流センサ、及び前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段を備えた車両と、電力インタフェース、前記電力インタフェースを介して電力を供給する電力供給手段、前記車両に供給した電流を計測する第2電流センサ、及び前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段を備えた充電装置と、を具備し、前記充電装置と前記車両との間において、前記第1電流センサ及び前記第2電流センサのセンサ感度を確認した後に充電を開始することを特徴とする。 The battery charging system according to the present invention includes a power interface, a battery that receives power through the power interface, a first current sensor that measures a current supplied to the battery, and communication that transmits and receives signals through the power interface. A vehicle equipped with means, a power interface, power supply means for supplying power via the power interface, a second current sensor for measuring the current supplied to the vehicle, and transmission / reception of signals via the power interface A charging device including a communication unit, wherein charging is started after sensor sensitivities of the first current sensor and the second current sensor are confirmed between the charging device and the vehicle. To do.
この構成によれば、充電装置の電流センサと車両の電流センサの感度が一致しているかどうかを調べた後に充電を開始するので、充電の際に正確な充電量で充電を行うことができ、バッテリを過充電してしまうリスクを減らし、安全で、かつバッテリの性能を有効に活用でき、バッテリ寿命を長くすることができる。 According to this configuration, since the charging is started after checking whether or not the sensitivity of the current sensor of the charging device and the current sensor of the vehicle match, charging can be performed with an accurate charge amount at the time of charging, The risk of overcharging the battery can be reduced, the battery performance can be effectively utilized, and the battery life can be extended.
本発明のバッテリ充電システムにおいては、前記充電装置から前記車両に対して少なくとも一つのレベルのセンサ感度確認用電流を、前記電力インタフェースを介して供給し、前記車両において前記センサ感度確認用電流を前記第1電流センサで測定し、前記第1電流センサの測定値が所定値に対して特定の範囲内にあるときに充電を開始することが好ましい。 In the battery charging system of the present invention, at least one level of sensor sensitivity confirmation current is supplied from the charging device to the vehicle via the power interface, and the sensor sensitivity confirmation current is supplied to the vehicle in the vehicle. It is preferable that charging is started when measured by the first current sensor and the measured value of the first current sensor is within a specific range with respect to a predetermined value.
本発明のバッテリ充電システムにおいては、前記充電装置は前記車両と接続したことを検出する接続検出手段を具備し、前記接続検出手段が前記接続を検出したときに、前記充電装置が所定の信号を前記車両に前記電力インタフェースを介して送信することが好ましい。 In the battery charging system of the present invention, the charging device includes connection detection means for detecting connection with the vehicle, and the charging device outputs a predetermined signal when the connection detection means detects the connection. It is preferable to transmit to the vehicle via the power interface.
本発明のバッテリ充電方法は、充電装置から車両のバッテリに対して電力を供給して充電を行うバッテリ充電システムにおけるバッテリ充電方法であって、前記充電装置と前記車両との間において、前記充電装置の電流センサ及び前記車両の電流センサのセンサ感度を確認した後に充電を開始することを特徴とする。 The battery charging method of the present invention is a battery charging method in a battery charging system in which electric power is supplied from a charging device to a vehicle battery for charging, and the charging device is between the charging device and the vehicle. The charging is started after the sensor sensitivities of the current sensor and the vehicle current sensor are confirmed.
この方法によれば、充電装置の電流センサと車両の電流センサの感度が一致しているかどうかを調べた後に充電を開始するので、充電の際に正確な充電量で充電を行うことができ、バッテリを過充電してしまうリスクを減らし、安全で、かつバッテリの性能を有効に活用でき、バッテリ寿命を長くすることができる。 According to this method, since charging is started after checking whether the sensitivity of the current sensor of the charging device and the current sensor of the vehicle match, charging can be performed with an accurate charge amount at the time of charging, The risk of overcharging the battery can be reduced, the battery performance can be effectively utilized, and the battery life can be extended.
本発明のバッテリ充電方法においては、前記充電装置から前記車両に対して少なくとも一つのレベルのセンサ感度確認用電流を、前記電力インタフェースを介して供給する工程と、前記車両において前記センサ感度確認用電流を前記電流センサで測定し、前記電流センサの測定値が所定値に対して特定の範囲内にあるときに充電を開始する工程と、を具備することが好ましい。 In the battery charging method of the present invention, the step of supplying at least one level of sensor sensitivity confirmation current from the charging device to the vehicle via the power interface; and the sensor sensitivity confirmation current in the vehicle. And measuring the current with the current sensor, and starting charging when the measured value of the current sensor is within a specific range with respect to a predetermined value.
本発明のバッテリ充電方法においては、前記充電装置と前記車両の接続を検出したときに、前記充電装置が所定の信号を前記車両に前記電力インタフェースを介して送信する工程を具備することが好ましい。 In the battery charging method of the present invention, it is preferable that the battery charging method further includes a step of transmitting a predetermined signal to the vehicle via the power interface when the connection between the charging device and the vehicle is detected.
本発明の充電装置は、充電装置から車両のバッテリに対して電力を供給して充電を行うバッテリ充電システムの充電装置であって、電力インタフェースと、前記電力インタフェースを介して電力を供給する電力供給手段と、前記車両に供給した電流を計測する電流センサと、前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段と、前記車両との間において、前記電流センサ及び前記車両の電流センサのセンサ感度を確認した後に充電を開始する制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする。 The charging device of the present invention is a charging device for a battery charging system that supplies power to a battery of a vehicle from the charging device to perform charging, and includes a power interface and a power supply that supplies power via the power interface. Sensor sensitivity of the current sensor and the current sensor of the vehicle between the means, a current sensor for measuring the current supplied to the vehicle, a communication means for transmitting and receiving signals via the power interface, and the vehicle Control means for performing control to start charging after confirming the above.
本発明の車両は、充電装置から車両のバッテリに対して電力を供給して充電を行うバッテリ充電システムに対応する車両であって、電力インタフェースと、前記電力インタフェースを介して電力を受けるバッテリと、前記バッテリに供給された電流を計測する電流センサと、前記電力インタフェースを介して信号の送受信を行う通信手段と、前記充電装置との間において、前記電流センサ及び前記充電装置の電流センサのセンサ感度を確認した後に充電を開始する制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする。 A vehicle according to the present invention is a vehicle corresponding to a battery charging system that supplies power to a battery of a vehicle from a charging device and performs charging, and includes a power interface, a battery that receives power through the power interface, Sensor sensitivity of the current sensor and the current sensor of the charging device between the current sensor for measuring the current supplied to the battery, communication means for transmitting and receiving signals via the power interface, and the charging device Control means for performing control to start charging after confirming the above.
本発明によれば、充電装置の電流センサと車両の電流センサの感度が一致しているかどうかを調べた後に充電を開始するので、充電の際に正確な充電量で充電を行うことができ、バッテリを過充電してしまうリスクを減らし、安全で、かつバッテリの性能を有効に活用でき、バッテリ寿命を長くすることができる。さらに、本発明によれば、車両の電流センサは充電する度に電流検出の感度をチェックしているため、常に精度が良好に保たれるため、充電時のみならず放電時の電流検出精度も良好で、過放電のリスクを減らすことができ、放電すなわち電気自動車が走行しているときについても、安全でかつバッテリの性能を有効に活用でき、バッテリ寿命を長くすることができる。すなわち、本発明によれば、電気自動車のより安全な利用と、バッテリの本来の能力の十分な活用とを両立するために、より精度良く充電を行うことができる。 According to the present invention, since charging is started after checking whether or not the sensitivity of the current sensor of the charging device and the current sensor of the vehicle match, charging can be performed with an accurate charge amount when charging, The risk of overcharging the battery can be reduced, the battery performance can be effectively utilized, and the battery life can be extended. Further, according to the present invention, since the current sensor of the vehicle checks the sensitivity of current detection every time it is charged, the accuracy is always kept good, so that the current detection accuracy at the time of discharging as well as at the time of charging is improved. It is good and can reduce the risk of overdischarge, and even when discharging, that is, when the electric vehicle is running, it is safe and the battery performance can be used effectively, and the battery life can be extended. That is, according to the present invention, it is possible to perform charging more accurately in order to achieve both safer use of the electric vehicle and sufficient use of the original capacity of the battery.
本発明においては、充電を開始する前に、車両の電流センサ及び充電装置の電流センサのセンサ感度を確認(感度が一致しているかの確認)した後に充電を開始する。すなわち、充電装置側からある所定の値(何段階かの電流が望ましい)のセンサ感度確認用電流を流し、車両側の電流センサでその電流を測定し、その測定値が、所定値に対して許容範囲内にあることを確認した上で充電を開始する。この場合において、車両の電流センサ及び充電装置の電流センサのセンサ感度が一致しているかどうかについては、車両側でセンサ感度確認用電流を測定して判断しても良く、車両側でセンサ感度確認用電流を測定し、その測定値を充電装置側に通知して充電装置側で判断しても良い。 In the present invention, before starting charging, charging is started after checking the sensor sensitivity of the vehicle current sensor and the current sensor of the charging device (checking whether the sensitivities match). That is, a sensor sensitivity confirmation current having a predetermined value (preferably several steps of current) is supplied from the charging device side, the current is measured by a current sensor on the vehicle side, and the measured value is compared with the predetermined value. Start charging after confirming that it is within the allowable range. In this case, whether or not the sensor sensitivities of the current sensor of the vehicle and the current sensor of the charging device match may be determined by measuring a sensor sensitivity confirmation current on the vehicle side. The measuring current may be measured, and the measured value may be notified to the charging device side and judged on the charging device side.
車両側の電流センサで測定した測定値が所定値に対して許容範囲内にない場合(許容範囲を超える場合)には、次のような処置が考えられる。
(A)どちらの電流センサが誤っているか不明であるため、充電を開始せず、感度が一致しなかった旨をユーザ(車両側)に通知する(例えば、ディスプレイに表示したり、音声で警告する)。この場合において、具体的にどの程度許容範囲を超えているか誤差の値を車両側で表示し、充電を開始するかどうかの判断をユーザに委ねても良い。
(B)過充電を避けるために感度の高い方(電流値の大きい方)の電流値にしたがって充電を開始する。特に、過充電が危険であるLiイオン二次電池などをバッテリとして搭載している車両については、充電する際に、感度の高い方の電流値にしたがった方が安全である(過充電を防止できる)ので好ましい。
(C)課金されるユーザの損を避けるために、感度の低い方(電流値の小さい方)の電流値にしたがって多めに充電する。鉛バッテリなど過充電してもほとんど問題の無いバッテリの場合には、このような処置が好ましい。
(D)充電装置側の電流値が大きい(高感度)場合には、漏電や盗電の可能性が高いため、充電を開始せず、(A)と同様に、ユーザに漏電や盗電の可能性があることを通知することが望ましい。
(E)充電装置側の電流値が小さい(低感度)場合には、基本的にどちらの電流センサが誤っているか不明であるため、(A)又は(B)にしたがうことが望ましい。When the measured value measured by the current sensor on the vehicle side is not within the allowable range with respect to the predetermined value (when it exceeds the allowable range), the following measures can be considered.
(A) Since it is unknown which current sensor is wrong, charging is not started and the user (vehicle side) is notified that the sensitivity does not match (for example, displayed on the display or warned by voice) To do). In this case, an error value indicating how much the allowable range is exceeded may be displayed on the vehicle side, and it may be left to the user to determine whether to start charging.
(B) Charging is started in accordance with the current value of the higher sensitivity (the larger current value) in order to avoid overcharging. In particular, for vehicles equipped with Li-ion secondary batteries, etc., where overcharging is dangerous, it is safer to follow the current value with higher sensitivity when charging (to prevent overcharging) It is preferable.
(C) In order to avoid the loss of the charged user, the battery is charged more in accordance with the current value of the lower sensitivity (the smaller current value). Such a treatment is preferable in the case of a battery such as a lead battery that has almost no problem even if it is overcharged.
(D) When the current value on the charging device side is large (high sensitivity), there is a high possibility of electric leakage or theft, so charging is not started, and the possibility of electric leakage or theft to the user is similar to (A). It is desirable to notify that there is.
(E) When the current value on the charging device side is small (low sensitivity), it is basically unknown which current sensor is wrong, so it is desirable to follow (A) or (B).
本発明においては、充電装置の電流センサと車両の電流センサの感度が一致しているかどうかを調べた後に充電を開始する。充電装置の電流センサと車両の電流センサの感度が一致していれば、正しい充電量で充電を行うことができるので、バッテリ寿命の向上が図られる。また、車両側の電流センサの電流値が低い(見かけ上感度が低い)場合は、漏電の可能性もあり、適切な警告を行うことにより、漏電検出や、車両側の電流センサの異常を検出することができる。さらに、盗電などの不正行為を防ぐこともできる。 In the present invention, charging is started after checking whether or not the sensitivities of the current sensor of the charging device and the vehicle current sensor match. If the sensitivity of the current sensor of the charging device and the current sensor of the vehicle match, charging can be performed with the correct amount of charge, thus improving the battery life. Also, if the current value of the current sensor on the vehicle side is low (apparently low sensitivity), there is a possibility of leakage, and by detecting an appropriate warning, detection of leakage or abnormality of the current sensor on the vehicle side is detected. can do. Furthermore, fraudulent acts such as theft can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るバッテリ充電システムを示す図であり、図2は、図1に示すバッテリ充電システムの構成を示す図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a diagram showing a battery charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the battery charging system shown in FIG.
本バッテリ充電システムは、図1に示すように、充電器2から車両1のバッテリに対して電力を供給して充電を行うシステムである。この場合において、電力供給は、車両1及び充電器2の電流線(電力インタフェース)を介して行われる。電流線同士は、例えば図1に示すように、車両1のコネクタ1aと充電器2のコネクタ2aとがコネクタ結合して接続するように構成されている。なお、この電流線には、車両1と充電器2との間の通信に用いる信号線(電力インタフェース)が配置されており、電流線と信号線で電力インタフェースを構成している。また、パワーラインコミュニケーション(PLC)の技術を応用して、電力インタフェースとして電流線が信号線を兼ねている構成でもよい。
As shown in FIG. 1, the battery charging system is a system that supplies power from the charger 2 to the battery of the vehicle 1 to perform charging. In this case, power is supplied through the current lines (power interface) of the vehicle 1 and the charger 2. For example, as illustrated in FIG. 1, the current lines are configured such that the
車両1は、充電器2からバッテリに対して電力を供給して充電を行うバッテリ充電システムに対応する車両(蓄電器)である。車両1は、主制御手段であるエンジン制御ユニット(ECU)11と、電力インタフェースの信号線を介して充電器2との間で信号の送受信を行う通信部12と、電力インタフェースの電流線に取り付けられ、電流線に流れる電流を測定する電流センサ13と、電流線を介して電力を受けるバッテリ14と、充電器2との間の接続を検出する接続検出部15とから主に構成されている。
The vehicle 1 is a vehicle (capacitor) corresponding to a battery charging system that charges by supplying electric power from the charger 2 to the battery. The vehicle 1 is attached to an engine control unit (ECU) 11 that is a main control means, a
ECU11は、バッテリ14の充電状態を監視する。また、ECU11は、接続検出部15によって充電器2との間の接続が検出されたときに、充電器2との間で電流センサ13及び充電器2の電流センサ23のセンサ感度を確認した後に充電を開始する制御を行う。ECU11は、電流センサ13で測定した感度確認電流の測定値と所定値とを比較して、その差分が許容範囲内にあるか否か(感度が一致しているか否か)を判断する。そして、その判断結果に基づいて、充電を許可する制御信号を充電器2に送信する。これにより、充電器2からの充電が開始される。また、ECU11は、前記判断結果に基づいて、上記(A)〜(E)のような制御を行う。この場合において、車両のユーザに警告するときには、ディスプレイ(図示せず)に表示したり、音や音声で警告する。
The ECU 11 monitors the state of charge of the
通信部12は、ECU11の制御により、電力インタフェースの信号線を介して充電器2との間で信号の送受信を行う。例えば、車両と充電器とのコネクタが結合されると充電器側から動作開始信号を受信し、一方、感度確認開始信号(感度確認のための電流の通電を許可する信号)、充電許可信号(充電のための通電を許可する信号)、充電条件指令情報(バッテリの種類、充電電流、充電電圧、充電時間、これらを組み合わせた充電プロファイルなどの充電条件の情報)、充電禁止信号(充電を停止させるための信号)などを充電器2に送信する。
The
電流センサ13は、バッテリ14に供給された電流、すなわち、電力を供給する際に電流線に通電される電流を測定する。また、電流センサ13は、感度確認の際に電流線に通電される電流を測定する。電流センサ13は、測定した電流値(測定値)をECU11に出力する。電流センサ13としては、例えば、磁気平衡式電流センサや磁気比例式電流センサがある。また、これらの電流センサに用いる磁気検出素子としては、磁気抵抗効果素子やホール素子などを用いることができる。このような電流センサ13を用いてバッテリの充放電の電流を計測し、積算することによりバッテリの残量管理を行うことができる。電流センサ13は、バッテリ14の充放電電流を正確に測定するため、バッテリ14の直近で測定することが望ましく、バッテリ14に内蔵しても良い。
The
バッテリ14としては、Liイオン電池、NiMH電池、鉛蓄電池などの充放電を行うバッテリが挙げられる。
Examples of the
接続検出部15は、充電器2との間の接続を検出する。接続検出部15は、例えば、コネクタ1aと充電器2のコネクタ2aとがコネクタ結合(誘導結合、静電結合の場合もある)したことを検出し、その旨の制御信号をECU11に出力する。
The
充電器2は、車両1のバッテリ14に対して電力を供給して充電を行うバッテリ充電システムの充電器である。充電器2は、主制御手段である制御部21と、電力インタフェースの信号線を介して車両1との間で信号の送受信を行う通信部22と、電力インタフェースの電流線に取り付けられ、電流線に流れる電流を測定する電流センサ23と、電流線を介して車両1のバッテリ14に電力を供給する電力供給部24と、車両1との間の接続を検出する接続検出部25とから主に構成されている。
The charger 2 is a battery charging system charger that supplies power to the
制御部21は、電力供給部24の電力供給を制御する。また、制御部21は、接続検出部25によって車両1との間の接続が検出されたときに、車両1との間で電流センサ23及び車両1の電流センサ13のセンサ感度を確認した後に充電を開始する制御を行う。充電器2が車両1に対して充電の許可を通知する場合には、制御部21が、感度確認電流の測定値と所定値とを比較して、その差分が許容範囲内にあるか否か(感度が一致しているか否か)を判断する。この場合において、感度確認電流の測定値は、車両1の電流センサ13で測定した値であり、その値が車両1から充電器2に送信される。そして、その判断結果に基づいて、充電器2の電力供給部24から車両1のバッテリ14に対して電力が供給される(充電が開始される)。
The
通信部22は、制御部21の制御により、電力インタフェースの信号線を介して車両1との間で信号の送受信を行う。例えば、電流センサの感度確認において、動作開始信号(コネクタが結合されたことを確認の上、動作開始を要求する信号)を車両1に送信し、感度確認開始信号(感度確認のための電流の通電を許可する信号)、充電許可信号(充電のための通電を許可する信号)、充電条件指令情報(バッテリの種類、充電電流、充電電圧、充電時間、これらを組み合わせた充電プロファイルなどの充電条件の情報)、充電禁止信号(充電を停止させるための信号)などを車両1から受信する。
The
電流センサ23は、車両に供給した電流、すなわち、電力供給部24から車両1のバッテリ14に電力を供給する際に電流線に通電される電流を測定する。電流センサ23は、測定した電流値(測定値)を制御部21に出力する。電流センサ23としては、例えば、シャント抵抗や磁気平衡式電流センサや磁気比例式電流センサがある。また、これらの電流センサに用いる磁気検出素子としては、磁気抵抗効果素子やホール素子などを用いることができる。また、電流センサ23は、特にコネクタ2aの直近に設置することで、充電器2から車両1に対して供給する電流をより正確に計測できる。
The
電力供給部24は、電流線を介して車両1のバッテリ14に電力を供給する。この場合において、電力の供給は、制御部21により制御される。本発明においては、電力供給部24は、車両1に対してセンサ感度確認用電流を車両1のバッテリ14に供給すると共に、車両1において測定された感度確認用電流の測定値が所定値に対して特定の範囲内にあるときに充電用の電力を車両1のバッテリ14に供給する。なお、センサ感度確認用電流は、少なくとも一つのレベル(電流値)で供給すれば良く、一つのレベルで供給しても良く、複数の異なるレベルで供給しても良い。
The
電力供給部24は、蓄電器を備えていることが好ましい。電力供給部24が蓄電機能を有することで、安価な夜間電力で充電量の電力を蓄電しておくことが可能となる。このように、夜間電力を蓄電しておくことにより、日中に充電を行っても電力コストを低く抑えることができる。また、車両1のバッテリ14の充電に必要な電力を蓄電しておくことにより、一気に充電することも可能になり、より急速な充電も可能になる。蓄電しない場合は、AC−DC変換や昇圧などの処理を行いながら同時に充電するため、その処理能力以上の充電速度にはできず、そのため急速充電する場合は処理能力の高いAC−DC変換器や昇圧器が必要で非常に高額な充電システムになる。なお、電力供給部24における蓄電と電力供給(放電)の制御は制御部21で行う。
The
接続検出部25は、車両1との間の接続を検出する。接続検出部25は、例えば、コネクタ2aと車両1のコネクタ1aとがコネクタ結合したことを検出し、その旨の制御信号を制御部21に出力する。そして制御部21は、所定の信号(動作開始信号)を車両1に対して信号線を介して送信する。これにより、車両1との間で感度確認の制御が開始する。
The
次に、上記構成を有するバッテリ充電システムにおけるバッテリ充電方法について説明する。
本発明のバッテリ充電方法においては、充電器2と車両1との間において、充電器2の電流センサ23及び車両1の電流センサ13のセンサ感度を確認した後に充電を開始する。ここで、センサ感度の確認とは、両電流センサ13,23の感度が一致しているかの確認、すなわち、充電器2側からある所定の値のセンサ感度確認用電流を流し、車両1側の電流センサ13でその電流を測定し、その測定値が、所定値に対して許容範囲内にあることの確認をいう。Next, a battery charging method in the battery charging system having the above configuration will be described.
In the battery charging method of the present invention, charging is started between the charger 2 and the vehicle 1 after confirming the sensor sensitivities of the
図3は、本発明の実施の形態に係るバッテリ充電方法を説明するためのシーケンス図である。
まず、充電器2において、車両1のコネクタ1aと充電器2のコネクタ2aとがコネクタ結合(誘導結合、静電結合を含む)されたことを検知したときに、制御部21は、充電器2から信号線を介して車両1に動作開始信号を送信するように通信部22に指示する(ST11)。FIG. 3 is a sequence diagram for explaining the battery charging method according to the embodiment of the present invention.
First, when the charger 2 detects that the
次いで、動作開始信号を受信した車両1においては、ECU11が、第一感度確認開始信号を充電器2に送信するように通信部12に指示する(ST12)。そして、第一感度確認開始信号を受信した充電器2においては、制御部21が、電力供給部24から所定の値(例えば、0.5A)の第一感度確認電流を車両1のバッテリ14に通電するように指示する(ST13)。このとき、車両1においては、電流センサ13で通電された第一感度確認電流を測定する。この測定結果(測定値)はECU11に出力される。ECU11においては、測定値が所定の範囲内にあるかどうか(測定値と所定値との差分が所定の範囲内にあるかどうか)を判断する。そして、測定値が所定範囲内であれば、ECU11は、第二感度確認開始信号を充電器2に送信するように通信部12に指示する(ST14)。一方、測定値が所定範囲内でなければ(測定値が所定範囲を超えれば)、ECU11は、上記(A)〜(E)のような制御を行う。
Next, in the vehicle 1 that has received the operation start signal, the ECU 11 instructs the
第二感度確認開始信号を受信した充電器2においては、制御部21が、電力供給部24から所定の値(例えば、10A)の第二感度確認電流を車両1のバッテリ14に通電するように指示する(ST15)。このとき、車両1においては、電流センサ13で通電された第二感度確認電流を測定する。この測定結果(測定値)はECU11に出力される。ECU11においては、測定値が所定の範囲内にあるかどうか(測定値と所定値との差分が所定の範囲内にあるかどうか)を判断する。そして、測定値が所定範囲内であれば、ECU11は、充電許可信号及び充電条件指令情報を充電器2に送信するように通信部12に指示する(ST16)。一方、測定値が所定範囲内でなければ(測定値が所定範囲を超えれば)、ECU11は、上記(A)〜(E)のような制御を行う。
In the charger 2 that has received the second sensitivity confirmation start signal, the
次いで、充電許可信号及び充電条件指令情報を受信した充電器2においては、制御部21が、充電条件指令情報にしたがって、電力供給部24から車両1のバッテリ14に充電するように指示する(ST17)。車両1のECU11は、バッテリ14の充電状態を監視しているので、バッテリ14の充電状態がFULLになった場合や、所定値まで充電が完了したときには、ECU11は、充電禁止信号を充電器2に送信するように通信部12に指示する(ST18)する。このようにして充電が完了する。
Next, in the charger 2 that has received the charging permission signal and the charging condition command information, the
このように、本発明のバッテリ充電方法によれば、充電器2の電流センサ23と車両1の電流センサ13の感度が一致しているかどうかを調べた後に充電を開始するので、充電の際に正確な充電量で充電を行うことができ、バッテリ寿命を長くすることができる。すなわち、本発明のバッテリ充電方法によれば、電気自動車のより安全な利用と、バッテリの本来の能力の十分な活用とを両立するために、より精度良く充電を行うことができる。
Thus, according to the battery charging method of the present invention, charging is started after checking whether or not the sensitivities of the
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。上記実施の形態のシーケンスの説明においては、車両1の電流センサ13及び充電器2の電流センサ23のセンサ感度が一致しているかどうかについて、車両側でセンサ感度確認用電流を測定して判断する場合について説明しているが、本発明においては、車両1の電流センサ13及び充電器2の電流センサ23のセンサ感度が一致しているかどうかについて、車両側でセンサ感度確認用電流を測定し、その測定値を充電器側に通知して充電器側で判断しても良い。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. In the description of the sequence of the above embodiment, whether or not the sensor sensitivities of the
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーのバッテリ充電システム及びバッテリ充電方法に適用することが可能である。 The present invention can be applied to battery charging systems and battery charging methods for electric vehicles and hybrid cars.
本出願は、2010年7月12日出願の特願2010−157981に基づく。この内容は、全てここに含めておく。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2010-157981 for which it applied on July 12, 2010. All this content is included here.
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