WO2019175614A1 - 車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置 - Google Patents

車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置 Download PDF

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WO2019175614A1
WO2019175614A1 PCT/IB2018/000381 IB2018000381W WO2019175614A1 WO 2019175614 A1 WO2019175614 A1 WO 2019175614A1 IB 2018000381 W IB2018000381 W IB 2018000381W WO 2019175614 A1 WO2019175614 A1 WO 2019175614A1
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battery
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vehicle charger
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雅人 江嵜
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日産自動車株式会社
ルノー エス、ア、エス
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    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a current control method and a current control device for an in-vehicle charger.
  • Patent Document 1 discloses a method for controlling an in-vehicle charger that supplies a DC charging current to an on-vehicle battery of an electric vehicle, and the maximum direct current is determined according to a control signal indicating current / power that can be used by the in-vehicle charger.
  • a method of setting a charging current and controlling an in-vehicle charger to supply a DC charging current having a magnitude up to a maximum DC charging current to a battery is disclosed.
  • the in-vehicle charger outputs the total of “current required for charging the battery” and “current consumed by the high-power components”, the change in the operating status of the high-power components There is a risk of overcurrent to the battery. This is because when the operating state of the high power component is changed and the current consumed by the high power component is reduced, a current corresponding to the reduced amount flows into the battery.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a current control method and current control for an in-vehicle charger that prevents overcurrent to the battery and shortens the battery charging time. To provide an apparatus.
  • the current control is performed to supply the output current, which is the sum of the drive current to be supplied to the high-power component capable of calculating the consumption current based on the above and the charging current of the battery, from the in-vehicle charger to the high-power component and the battery.
  • the present invention it is possible to prevent an overcurrent to the battery even if the current consumption of the high-power component suddenly decreases, and to further shorten the battery charging time.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a current supply system including a current control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating functional components included in the current control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of current control by the current control device according to the embodiment of the present invention.
  • the current supply system 100 includes a vehicle controller 11 (current control device), an in-vehicle charger 72, a battery 73, a DCDC converter 74, a heater 75, and a compressor 76.
  • the current supply system 100 is mounted on a vehicle (not shown).
  • the on-vehicle charger 72, the battery 73, the DCDC converter 74, the heater 75, and the compressor 76 are electrically connected via a high-voltage wiring 91 (high-voltage system).
  • a high-voltage wiring 91 high-voltage system
  • Devices that are connected to the high-voltage wiring 91 and receive a current supply from the in-vehicle charger 72 via the high-voltage wiring 91, and devices other than the battery 73 are called high-voltage components.
  • the DCDC converter 74, the heater 75, and the compressor 76 correspond to high-power components.
  • the high-power components are not limited to the DCDC converter 74, the heater 75, and the compressor 76.
  • the on-vehicle charger 72, the battery 73, and the high-power components each include a control unit (control circuit).
  • the in-vehicle charger 72, the battery 73, the DCDC converter 74, the heater 75, and the compressor 76 are respectively an in-vehicle charger control unit 82, a battery control unit 83, a DCDC converter control unit 84, a heater control unit 85, A compressor control unit 86 is provided.
  • the vehicle controller 11 is connected so as to be able to communicate with the control units 82 to 86 via the signal line 93.
  • the signal line 93 may be either wired / wireless.
  • the in-vehicle charger 72 is controlled by the in-vehicle charger control unit 82.
  • the in-vehicle charger 72 receives a current from a supply facility 200 provided outside the vehicle, and supplies a current to the high-voltage wiring 91 based on a command from the vehicle controller 11. Supply.
  • the current supplied from the in-vehicle charger 72 is supplied to the battery 73 and the high voltage device via the common high voltage system wiring 91.
  • the on-vehicle charger 72 may be supplied with current from a generator (not shown).
  • the battery 73 has a function of charging / discharging and is controlled by the battery control unit 83.
  • the battery control unit 83 When the battery 73 is charged, the energy carried by the current input from the in-vehicle charger 72 to the battery 73 via the high-voltage wiring 91 is stored in the battery 73. On the contrary, when the battery 73 is discharged, the energy stored in the battery 73 is supplied to the high voltage component via the high voltage wiring 91.
  • the high-power component operates by consuming current supplied from the on-vehicle charger 72 or the battery 73 via the high-power wiring 91.
  • the high power component operates by consuming a part of the current supplied from the in-vehicle charger 72 via the high power wiring 91.
  • the current that has not been consumed by the high-power components is supplied to the battery 73.
  • the DCDC converter 74 is controlled by the DCDC converter control unit 84, consumes the current input from the high-voltage wiring 91, and supplies the necessary current with an attached device (not shown) connected to the DCDC converter 74. Specifically, the DCDC converter 74 transforms the current input from the high-voltage wiring 91 and outputs the transformed current to the accessory device. Examples of the accessory device include a storage battery, a car stereo, and a navigation system.
  • the heater 75 is controlled by the heater control unit 85 and consumes the current input from the high voltage wiring 91 to convert electric energy into heat energy, thereby warming the vehicle or each part inside the vehicle. For example, the heater 75 warms the air in the passenger compartment and warms the seat surface and the handle of the seat.
  • the compressor 76 is controlled by the compressor control unit 86, consumes the current input from the high voltage wiring 91, and drives an air conditioner (not shown).
  • the high-power components are classified into a first high-power component that can calculate current consumption based on its own operating state and a second high-power component that cannot calculate current consumption based on its own operating state.
  • “Calculating current consumption based on its own operating status” means that the correspondence between the operating status of the high-power components and the current consumption consumed by the high-power components is known in advance, and a specific operating status is determined based on the corresponding relationship. This means that it is possible to calculate the current consumption consumed by the high-power components in
  • the operating state of the heater 75 is characterized by a physical quantity such as an amount of heat energy generated per unit time and a set temperature of the heater 75, for example. Since there is a correspondence between the amount of heat energy generated per unit time and the consumption current, it can be said that the heater 75 can calculate the consumption current based on its own operating state. In the present embodiment, it is assumed that the heater 75 is classified as the first high-power component.
  • the operating state of the compressor 76 is driven by the compressor 76, for example, the work amount per unit time, the rotation amount of the motor inside the compressor 76, the discharge amount of the compressor 76, the volume of gas to be compressed, and the like. It is characterized by physical quantities such as the set temperature of the air conditioner. Since there is a correspondence between these state quantities and the current consumption, it can be said that the compressor 76 can calculate the current consumption based on its own operating state. In the present embodiment, it is assumed that the compressor 76 is classified as the first high-voltage component.
  • the DCDC converter 74 is classified as the first high-voltage component or the second high-voltage component. This is because various types of devices are assumed as the accessory devices connected to the DCDC converter 74, and the current consumption of the DCDC converter 74 depends on the operating state of the accessory devices connected to the DCDC converter 74.
  • the vehicle controller 11 can be realized by, for example, a general-purpose microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a memory, and an input / output unit.
  • a computer program (control program) for causing the microcomputer to function as the vehicle controller 11 is installed in the microcomputer and executed. Thereby, the general-purpose microcomputer functions as the vehicle controller 11.
  • the vehicle controller 11 may be configured by preparing dedicated hardware for executing each information processing described below. Is possible. A plurality of units (41, 43, 45, 47, 49) included in the vehicle controller 11 may be configured by individual hardware. Further, the vehicle controller 11 may also be used as an electronic control unit (ECU) used for other control related to the vehicle.
  • ECU electronice control unit
  • the vehicle controller 11 may also be used as the control units 82 to 86. That is, the high-power component may be directly controlled by the vehicle controller 11. In this case, the vehicle controller 11 itself has functional components corresponding to the control units 82 to 86 that control the high-power components.
  • the vehicle controller 11 includes, as functional components, a characteristic determination unit 41 (characteristic determination circuit), a request reception unit 43 (request reception circuit), a calculation unit 45 (calculation circuit), and a followability determination unit 47 (follow-up). Sex determination circuit) and a command output unit 49 (command output circuit).
  • the characteristic determination unit 41 acquires the high-power component characteristic data from the high-power component control unit (the DCDC converter control unit 84, the heater control unit 85, and the compressor control unit 86), and determines the characteristic of the high-power component. That is, the characteristic determination unit 41 handles each high-power component connected to the in-vehicle charger 72 via the high-voltage wiring 91 as a target for determining the characteristic.
  • the high-power component control unit the DCDC converter control unit 84, the heater control unit 85, and the compressor control unit 86
  • the characteristic determination unit 41 determines that the target high-power components are a first high-power component (high-power component that can calculate current consumption based on its own operating state) and a second high-power component (current consumption based on its own operating state). It is determined which of the high-power components that cannot be calculated. The determination is performed based on the characteristic data acquired by the characteristic determination unit 41 from the control unit of each high-power component. The characteristic determination unit 41 records the determination result of each high-power component in a memory (not shown) or the like.
  • the control unit of each high-power component determines whether or not the correspondence between the operating state of the high-power component and the current consumption consumed by the high-power component is recorded in the control unit during the initial communication with the vehicle controller 11.
  • the data is notified to the characteristic determination unit 41 as data.
  • the characteristic determination unit 41 determines the high-power component as the first high-power component when the correspondence is recorded in the control unit, and on the other hand, when the correspondence is not recorded in the control unit, The high power component is determined as the second high power component.
  • the control unit of each high power component may notify the characteristic determination unit 41 of the identification number of the high power component controlled by the control unit as characteristic data.
  • the characteristic determination unit 41 determines whether the high-power component corresponding to the notified identification number is classified as the first high-power component or the second high-power component from a database (not shown) using the notified identification number as a search key. May be.
  • the vehicle controller 11 determines whether the high-power component is the first high-power component or the second high-power component. There is no need to determine if there is any. In this case, the vehicle controller 11 performs the subsequent processing assuming that all the high-power components are the first high-power components.
  • the characteristic determination unit 41 uses the amount of current (supply current) actually supplied to the high-voltage wiring 91 by the in-vehicle charger 72 as information on the operating state of the in-vehicle charger 72. 82.
  • the characteristic determination unit 41 uses the upper and lower limits of the supply current change rate (change in supply current per unit step) that can be realized by the in-vehicle charger 72 as information on the characteristics of the in-vehicle charger 72. 82.
  • the upper limit and the lower limit of the supply current change rate are determined by the performance of the in-vehicle charger 72.
  • the characteristic determination part 41 records the information regarding the characteristic of the vehicle-mounted charger 72 in memory etc. which are not shown in figure.
  • the “unit step” that appears in the definition of the supply current change rate corresponds to a time interval at which processing by the vehicle controller 11 is performed. But you may define the change of the supply current per unit time as a supply current change rate.
  • the characteristic determination unit 41 may acquire the amount of current actually supplied to the battery 73 from the battery control unit 83.
  • the characteristic determination unit 41 may acquire the amount of current actually supplied to the high-power component from the control unit of the high-power component.
  • the request receiving unit 43 receives the “change request” of the operating state from the control unit of the first high-voltage component.
  • the control unit of the first high-power component attempts to change the operating state of the first high-power component controlled by the control unit
  • the control unit receives a “change request” to the request receiving unit 43 before actually changing the operating state. ". Therefore, the fact that the operating state can be changed in the near future in the first high-voltage component controlled by the control unit that has issued the “change request” (the first high-voltage component corresponding to the “change request”) It can be detected by reception.
  • the request receiving unit 43 receives the “change request” for the operating state of the heater 75 from the heater control unit 85 and receives the “change request” for the operating state of the compressor 76 from the compressor control unit 86.
  • the request receiving unit 43 receives a “change request” for the operating state of the high power component of the DCDC converter 74 from the DCDC converter control unit 84.
  • the request receiving unit 43 receives the value of the charging current (charging current value IB) necessary for charging the battery 73 from the battery control unit 83.
  • the calculation unit 45 is a driving current that is predicted to be supplied to the entire first high-voltage component when it is assumed that the operating state is actually changed in the first high-voltage component corresponding to the “change request”. Is calculated as the operating current value ID. Specifically, based on the correspondence between the operating state and the consumption current regarding the first high-power component, the calculation unit 45 calculates the consumption current corresponding to the operating state after the operation state is changed for each first high-power component. Predict. And the sum total of the consumption current estimated for every 1st high-power components is calculated as current value ID for operation.
  • the calculation unit 45 calculates the value of the drive current to be supplied to the entire first high-voltage component before the operation state is changed as the pre-change operation current value IDB. Specifically, the calculation unit 45 calculates the consumption current corresponding to the operation state before the change of the operation state is performed for each first high-power component based on the correspondence relationship between the operation state and the consumption current regarding the first high-power component. calculate. And the sum total of the consumption current computed for every 1st high-power components is computed as current value IDB for operation before change.
  • the method for calculating the drive current to be supplied may differ depending on whether the current flowing into the first high-voltage component is feedback controlled or feedforward controlled.
  • the drive current to be supplied to the first high-voltage component is the current consumption corresponding to the current operating state of the first high-voltage component. May be calculated as
  • the current actually supplied to the first high-voltage component may be calculated as the drive current to be supplied to the first high-voltage component.
  • the follow-up determination unit 47 determines the drive current to be supplied to the high-power component before and after the change in the operating state. Determine whether the drop. Further, the follow-up determination unit 47 determines whether or not the in-vehicle charger 72 can follow the decrease in the drive current to be supplied when the drive current to be supplied to the high-power component decreases. Specific determination processing in the followability determination unit 47 will be described later.
  • the command output unit 49 transmits the current command value IV, which is the sum of the operating current value ID and the charging current value IB, to the in-vehicle charger 72.
  • “change permission” of the operating state is transmitted to the control unit of the first high-voltage component corresponding to the “change request”. Specific transmission processing in the command output unit 49 will be described later.
  • control unit of the first high-voltage component that has received “change permission” actually changes the operating state of the first high-voltage component after reception.
  • the characteristic determination unit 41 determines whether the high-power component is classified as a first high-power component or a second high-power component as necessary. Determine. When it is known in advance that the high-power components are only the first high-power components, the characteristic determination unit 41 does not need to classify the high-power components, and it is assumed that all of the high-power components are the first high-power components. Processing is performed.
  • step S ⁇ b> 101 the request receiving unit 43 receives a charging current value IB that is a charging current value required for charging the battery 73 from the battery control unit 83.
  • step S103 the calculation unit 45 acquires or calculates the operating current value ID and the pre-change operating current value IDB.
  • step S105 the calculation unit 45 calculates a current command value IV that is the sum of the operating current value ID and the charging current value IB.
  • step S107 the follow-up determination unit 47 assumes that the operating state has actually been changed in the first high-power component corresponding to the “change request”. It is determined whether or not a decrease in the drive current to be supplied is expected. Specifically, the operation current value ID obtained in step S103 and the operation current value IDB before change are compared, and the operation current value ID is lower than the operation current value IDB before change (operation current value). It is determined that the drive current to be supplied to the high-power components is reduced when ID ⁇ current value for operation IDB before change).
  • step S107 If it is determined that a decrease in drive current to be supplied to the high-power components is not expected (NO in step S107), the command output unit 49 transmits the current command value IV to the in-vehicle charger 72 in step S115, In step S117, the command output unit 49 transmits “change permission” of the operating state to the first high-voltage component.
  • step S107 If it is determined that a decrease in drive current to be supplied to the high-power component is expected (YES in step S107), the process proceeds to step S109.
  • step S109 the followability determination unit 47 determines whether or not the in-vehicle charger 72 can follow the decrease in the drive current to be supplied.
  • the absolute value of the lower limit of the supply current change rate (change in supply current per unit step) that can be realized by the in-vehicle charger 72 is set as a threshold value ⁇ TH, and the operation current value ID and the pre-change operation current value IDB. Is larger than the threshold value ⁇ TH (
  • the command output unit 49 transmits the current command value IV to the in-vehicle charger 72 in step S115, and further In step S117, the command output unit 49 transmits “change permission” of the operating state to the first high-voltage component.
  • step S109 If it is determined that the in-vehicle charger 72 cannot follow the decrease in drive current to be supplied (YES in step S109), the process proceeds to step S111.
  • step S111 the command output unit 49 transmits the current command value IV to the in-vehicle charger 72.
  • step S113 the follow-up determination unit 47 determines that the supply current of the in-vehicle charger 72 becomes the current command value IV. It is determined whether or not.
  • the process waits until the supply current of the in-vehicle charger 72 becomes the current command value IV.
  • step S113 When it is determined that the supply current of the in-vehicle charger 72 has reached the current command value IV (YES in step S113), the process proceeds to step S117, and the command output unit 49 transmits “change permission” of the operating state to the first high-voltage component. To do.
  • the command output unit 49 determines that the supply current of the in-vehicle charger 72 is a current command. After waiting until it reaches the value IV, “change permission” in the operating state is transmitted to the first high-voltage component. That is, the change in the operating state of the first high-voltage component is restricted until the supply current of the on-vehicle charger 72 reaches the current command value IV.
  • the drive current to be supplied does not decrease, or when the in-vehicle charger 72 can follow the decrease in the drive current to be supplied, it waits until the supply current of the in-vehicle charger 72 reaches the current command value IV. Without change, the “change permission” of the operating state is transmitted to the first high-voltage component. That is, the change of the operating state of the first high-power component is not limited.
  • the first high-power component is a high-power component that can calculate current consumption based on its own operating state
  • the first high-power component after the operating state is changed before the operating state of the first high-power component is changed. Can be used to calculate the current consumption.
  • the current supplied for charging the battery becomes the amount of current necessary for charging the battery (charging current value IB ) Is prevented. As a result, the possibility of damage or deterioration of the battery due to the overcurrent to the battery can be reduced.
  • the second high-power component that cannot calculate the current consumption based on its operating state may be included in the high-power component. . Even in this case, the current supplied for charging the battery is prevented from exceeding the charging current value IB. That is, overcurrent to the battery can be prevented. For example, even if the operating state of the second high power component is changed and the current consumed by the second high power component becomes zero, the current supplied for charging the battery becomes the charging current value IB. And no overcurrent to the battery occurs.
  • the current consumption of the first high-voltage component due to the change of the operating state is changed before the operating state of the first high-voltage component is changed. It may be determined whether or not follow-up control for decreasing the output current in accordance with the decrease is possible. When it is determined that the follow-up control is impossible, the sum of the current consumption and the charging current of the first high-voltage component after the change of the operating state is calculated as the target current, and the output current is reduced to the target current. The operating state may be changed later.
  • the operating state of the first high-voltage component is changed and the follow-up control is performed. It may be a thing. Thereby, since the change of the operating state of the first high-power component is allowed without limitation within a range that can be followed by the in-vehicle charger, the operating state of the first high-power component can be quickly changed.
  • the correspondence relationship between the operating state of the high power component and the current consumption consumed by the high power component may be recorded in the control unit of the high power component, or may be recorded in the vehicle controller 11. It may be a thing.
  • the correspondence relationship described above may be recorded at the time of manufacturing the high-power component, or may be acquired from an external server existing outside the vehicle. Furthermore, after starting the use of high-power components, the relationship between the operating state of the high-power components and the current consumption is learned by deep learning (deep learning, machine learning) using a neural network, and the above correspondence is obtained. It may be.
  • the above correspondence record may be realized by recording a correspondence table of physical quantities and current consumption that characterizes operating states, or records a function that expresses current consumption using physical quantities as independent variables. It may be realized by.
  • the process of calculating the current consumption consumed by the high power component in a specific operating state may be performed by the control unit of the high power component or may be performed by the vehicle controller.
  • the processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electrical circuit.
  • Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions described in the embodiments.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • Vehicle controller current control device
  • Characteristic determination unit characteristic determination circuit
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Abstract

本発明の、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置は、強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の制御に際して、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品に供給すべき駆動電流とバッテリの充電電流の総和である出力電流を、強電部品及びバッテリに対して車載充電器から供給する電流制御を行う。

Description

車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置
 本発明は、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置に関する。
 特許文献1には、電気自動車の車載されたバッテリに直流充電電流を供給する車載充電器を制御する方法であって、車載充電器が利用可能な電流/電力を示す制御信号に応じて最大直流充電電流を設定し、最大直流充電電流までの大きさの直流充電電流を、バッテリに供給するよう車載充電器を制御する方法が開示されている。
特開2012−85519号公報
 車載充電器とバッテリとを接続する経路には、バッテリ以外にも強電部品が接続されている。バッテリの充電中に強電部品が稼働している場合、車載充電器から供給する電流の一部は強電部品によって消費され、バッテリの充電時間が長くなってしまう。
 一方、バッテリの充電時間の短縮のため、車載充電器が「バッテリの充電に必要な電流」と「強電部品が消費する電流」の合計を出力した場合、強電部品の稼働状態の変更に伴って、バッテリへの過電流が生じるおそれがある。強電部品の稼働状態が変更されて強電部品が消費する電流が低下すると、低下分に相当する電流がバッテリに流れ込んでしまうためである。
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリへの過電流を防ぎ、かつ、バッテリの充電時間を短縮する、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置を提供することにある。
 上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置は、強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の制御に際して、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品に供給すべき駆動電流とバッテリの充電電流の総和である出力電流を、強電部品及びバッテリに対して車載充電器から供給する電流制御を行う。
 本発明によれば、強電部品の消費電流の急な低下が生じてもバッテリへの過電流を防ぐことができ、さらに、バッテリの充電時間を短縮できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電流制御装置を含む電流供給システムの構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る電流制御装置が有する機能的な構成要素を示すブロック図である。 図3は、本発明の一実施形態に係る電流制御装置による電流制御の処理手順を示すフローチャートである。
 次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。説明において、同一のものには同一符号を付して重複説明を省略する。
 [電流供給システムの構成]
 図1を参照して、本実施形態に係る電流制御装置を含む電流供給システムを説明する。図1に示すように、電流供給システム100は、車両コントローラ11(電流制御装置)と、車載充電器72と、バッテリ73と、DCDCコンバータ74と、ヒーター75と、コンプレッサ76と、を備える。電流供給システム100は、図示しない車両に搭載される。
 車載充電器72、バッテリ73、DCDCコンバータ74、ヒーター75、コンプレッサ76は、強電系配線91(強電系統)を介して電気的に接続されている。強電系配線91に接続されて車載充電器72から強電系配線91を介して電流の供給を受ける機器であって、バッテリ73以外の機器は、強電部品と呼ばれる。本実施形態では、DCDCコンバータ74、ヒーター75、コンプレッサ76が強電部品に相当する。強電部品は、DCDCコンバータ74、ヒーター75、コンプレッサ76に限定されない。
 また、車載充電器72、バッテリ73、及び、強電部品(DCDCコンバータ74、ヒーター75、コンプレッサ76)は、それぞれ制御部(制御回路)を備えている。図1に示すように、車載充電器72、バッテリ73、DCDCコンバータ74、ヒーター75、コンプレッサ76は、それぞれ車載充電器制御部82、バッテリ制御部83、DCDCコンバータ制御部84、ヒーター制御部85、コンプレッサ制御部86を備えている。
 車両コントローラ11は、制御部82~86と信号線93を介して通信可能なように接続されている。なお、信号線93は有線/無線の形態のいずれであってよい。
 車載充電器72は、車載充電器制御部82によって制御される。車両に搭載されたバッテリ73の充電を行う際、車載充電器72は、車両の外部に設けられた供給設備200から電流の供給を受け、車両コントローラ11から指令に基づいて強電系配線91に電流を供給する。車載充電器72から供給される電流は、共通の強電系配線91を介して、バッテリ73、及び、強電機器に供給される。なお、車載充電器72は、図示しない発電機から電流の供給を受けるものであってもよい。
 バッテリ73は、充電・放電する機能を有しており、バッテリ制御部83によって制御される。バッテリ73が充電される場合、強電系配線91を介して車載充電器72からバッテリ73に入力された電流によって運ばれるエネルギーがバッテリ73に貯蔵される。逆に、バッテリ73が放電される場合、バッテリ73に貯蔵されたエネルギーは、強電系配線91を介して強電部品に供給される。
 強電部品は、強電系配線91を介して車載充電器72もしくはバッテリ73から供給された電流を消費して稼働する。特に、バッテリ73の充電を行う際、強電部品は、強電系配線91を介して車載充電器72から供給された電流の一部を消費して稼働する。強電部品によって消費されなかった電流がバッテリ73に供給される。
 DCDCコンバータ74は、DCDCコンバータ制御部84によって制御され、強電系配線91から入力された電流を消費して、DCDCコンバータ74に接続された図示しない付属機器で必要な電流を供給する。具体的には、DCDCコンバータ74には、強電系配線91から入力された電流を変圧し、付属機器に変圧後の電流を出力する。付属機器としては、例えば、蓄電池、カーステレオ、ナビゲーションシステムなどが挙げられる。
 ヒーター75は、ヒーター制御部85によって制御され、強電系配線91から入力された電流を消費して電気エネルギーを熱エネルギーに変換することで、車両もしくは車両内部の各部を暖める。例えば、ヒーター75は、車室内の空気を暖めたり、座席の座面やハンドルを温めたりする。
 コンプレッサ76は、コンプレッサ制御部86によって制御され、強電系配線91から入力された電流を消費して、図示しないエアコンを駆動する。
 ここで、強電部品は、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な第1強電部品と、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出不可能な第2強電部品とに分類される。「自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能」とは、強電部品の稼働状態と強電部品が消費する消費電流の対応関係が予め分かっており、当該対応関係に基づいて、ある特定の稼働状態にある強電部品が消費する消費電流を算出することができるということを意味する。
 ヒーター75の稼働状態は、例えば、単位時間あたりに発生させる熱エネルギーの量や、ヒーター75の設定温度といった物理量によって特徴づけられる。単位時間あたりに発生させる熱エネルギーの量と消費電流の間には対応関係があるため、ヒーター75は、「自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能」といえる。本実施形態では、ヒーター75は第1強電部品に分類されるとする。
 同様に、コンプレッサ76の稼働状態は、例えば、単位時間当たりの仕事量、コンプレッサ76の内部のモータの回転量、コンプレッサ76の吐出量、圧縮させるガスの体積量、その他、コンプレッサ76によって駆動されるエアコンの設定温度といった物理量によって特徴づけられる。これらの状態量と消費電流の間には対応関係があるため、コンプレッサ76は、「自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能」といえる。本実施形態では、コンプレッサ76は第1強電部品に分類されるとする。
 ヒーター75、コンプレッサ76とは異なり、DCDCコンバータ74は、第1強電部品と第2強電部品のいずれに分類されるかは明らかではない。なぜなら、DCDCコンバータ74に接続された付属機器には、さまざまな種類の機器が想定され、DCDCコンバータ74の消費電流は、DCDCコンバータ74に接続された付属機器の稼働状態に依存するためである。
 車両コントローラ11は、例えば、CPU(中央処理装置)、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータにより実現可能である。マイクロコンピュータを車両コントローラ11として機能させるためのコンピュータプログラム(制御プログラム)を、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、汎用のマイクロコンピュータは、車両コントローラ11として機能する。
 なお、本実施形態では、ソフトウェアによって車両コントローラ11を実現する例を示すが、もちろん、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、車両コントローラ11を構成することも可能である。また、車両コントローラ11に含まれる複数のユニット(41,43,45,47,49)を個別のハードウェアにより構成してもよい。さらに、車両コントローラ11は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット(ECU)と兼用してもよい。
 また、車両コントローラ11は、制御部82~86と兼用してもよい。すなわち、強電部品は、車両コントローラ11によって直接制御されるものであってもよい。この場合、車両コントローラ11自体が、強電部品を制御する制御部82~86に相当する機能的な構成要素を有する。
 [車両コントローラの構成]
 次に、図2を参照して、車両コントローラ11が有する機能的な構成要素について説明する。車両コントローラ11は、機能的な構成要素として、特性判定部41(特性判定回路)と、要求受信部43(要求受信回路)と、算出部45(算出回路)と、追従性判定部47(追従性判定回路)と、指令出力部49(指令出力回路)と、を備える。
 特性判定部41は、強電部品の制御部(DCDCコンバータ制御部84、ヒーター制御部85、コンプレッサ制御部86)から、強電部品の特性データを取得し、強電部品の特性を判定する。すなわち、特性判定部41は、強電系配線91を介して車載充電器72と接続している各強電部品を、特性を判定する対象として取り扱う。
 そして、特性判定部41は、対象となった強電部品が、第1強電部品(自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品)と第2強電部品(自身の稼働状態に基づく消費電流を算出不可能な強電部品)のいずれに分類されるのかを判定する。当該判定は、特性判定部41が各強電部品の制御部から取得した特性データに基づいて行われる。特性判定部41は、図示しないメモリ等に、各強電部品の判定結果を記録する。
 例えば、各強電部品の制御部は、車両コントローラ11との初回の通信時に、強電部品の稼働状態と強電部品が消費する消費電流の対応関係が当該制御部に記録されているか否かを、特性データとして特性判定部41に通知する。特性判定部41は、対応関係が当該制御部に記録されている場合には、当該強電部品を第1強電部品として判定し、一方、対応関係が当該制御部に記録されていない場合には、当該強電部品を第2強電部品として判定する。
 各強電部品の制御部は、当該制御部が制御する強電部品の識別番号を特性データとして特性判定部41に通知するものであってもよい。特性判定部41は、通知された識別番号を検索キーとして、図示しないデータベースから、通知された識別番号に対応する強電部品が第1強電部品と第2強電部品のいずれに分類されるかを判定してもよい。
 なお、強電系配線91に接続される強電部品が第1強電部品のみであることが保証されている場合には、車両コントローラ11は、強電部品が第1強電部品と第2強電部品のいずれであるかの判定を行う必要はない。この場合、車両コントローラ11はすべての強電部品が第1強電部品であるとして以後の処理を行う。
 上記の他、特性判定部41は、車載充電器72が強電系配線91に実際に供給されている電流(供給電流)の量を、車載充電器72の稼働状態に関する情報として車載充電器制御部82から取得する。
 また、特性判定部41は、車載充電器72によって実現可能な供給電流変化率(単位ステップ当たりの供給電流の変化)の上限及び下限を、車載充電器72の特性に関する情報として車載充電器制御部82から取得する。供給電流変化率の上限及び下限は、車載充電器72の性能によって定まる。特性判定部41は、図示しないメモリ等に、車載充電器72の特性に関する情報を記録する。
 なお、供給電流変化率の定義で登場した「単位ステップ」とは、車両コントローラ11での処理が行われる時間間隔に相当する。もっとも、単位時間当たりの供給電流の変化を供給電流変化率として定義してもよい。
 さらに、特性判定部41は、バッテリ73に実際に供給されている電流の量をバッテリ制御部83から取得するものであってもよい。また、特性判定部41は、強電部品に実際に供給されている電流の量を、強電部品の制御部から取得するものであってもよい。
 要求受信部43は、第1強電部品の制御部から、稼働状態の「変更要求」を受信する。第1強電部品の制御部は、当該制御部が制御している第1強電部品の稼働状態を変更しようとする場合、実際に稼働状態を変更する前に要求受信部43に対して「変更要求」を送信する。そのため、「変更要求」を発した制御部が制御する第1強電部品(「変更要求」に対応する第1強電部品)において近い将来に稼働状態が変更されうることを、当該「変更要求」の受信によって検知することができる。
 本実施形態では、要求受信部43は、ヒーター制御部85からヒーター75の稼働状態の「変更要求」を受信し、コンプレッサ制御部86からコンプレッサ76の稼働状態の「変更要求」を受信する。
 DCDCコンバータ74が第1強電部品に分類されている場合には、要求受信部43は、DCDCコンバータ制御部84からDCDCコンバータ74の強電部品の稼働状態の「変更要求」を受信する。
 その他、要求受信部43は、バッテリ制御部83から、バッテリ73の充電に必要な充電電流の値(充電用電流値IB)を受信する。
 算出部45は、「変更要求」に対応する第1強電部品において実際に稼働状態の変更が行われたと仮定した場合における、第1強電部品の全体に対して供給すべきと予測される駆動電流の値を、稼働用電流値IDとして算出する。具体的には、第1強電部品に関する稼働状態と消費電流の対応関係に基づいて、第1強電部品ごとに稼働状態の変更が行われた後の稼働状態に対応する消費電流を、算出部45は予測する。そして、第1強電部品ごとに予測された消費電流の総和を、稼働用電流値IDとして算出する。
 また、算出部45は、稼働状態の変更が行われる前の、第1強電部品の全体に対して供給すべき駆動電流の値を、変更前稼働用電流値IDBとして算出する。具体的には、第1強電部品に関する稼働状態と消費電流の対応関係に基づいて、第1強電部品ごとに稼働状態の変更が行われる前の稼働状態に対応する消費電流を、算出部45は算出する。そして、第1強電部品ごとに算出された消費電流の総和を、変更前稼働用電流値IDBとして算出する。
 なお、第1強電部品に流れ込む電流がフィードバック制御されているか、あるいはフィードフォワード制御されているかによって、供給すべき駆動電流の算出の方法が異なっていてもよい。
 より具体的には、第1強電部品に流れ込む電流がフィードフォワード制御されている場合には、第1強電部品の現在の稼動状態に対応する消費電流を、第1強電部品に供給すべき駆動電流として算出してもよい。
 一方、第1強電部品に流れ込む電流がフィードバック制御されている場合には、第1強電部品に実際に供給されている電流を、第1強電部品に供給すべき駆動電流として算出してもよい。
 追従性判定部47は、「変更要求」に対応する第1強電部品において実際に稼働状態の変更が行われたと仮定した場合に、稼働状態の変更の前後で、強電部品に供給すべき駆動電流が低下するかどうかを判定する。また、追従性判定部47は、強電部品に供給すべき駆動電流が低下する場合において、供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できるか否かを判定する。追従性判定部47における具体的な判定の処理は、後述する。
 指令出力部49は、稼働用電流値IDと充電用電流値IBの総和である電流指令値IVを、車載充電器72に送信する。また、「変更要求」に対応する第1強電部品の制御部に対して、稼働状態の「変更許可」を送信する。指令出力部49における具体的な送信の処理は、後述する。
 なお、「変更許可」を受信した、第1強電部品の制御部は、受信の後、実際に第1強電部品の稼動状態の変更を行う。
 [電流制御の処理手順]
 次に、本実施形態に係る電流制御装置で行われる電流制御の処理手順を、図3のフローチャートを参照して説明する。図3に示す電流制御の処理は、車両に搭載されたバッテリ73の充電開始とともに開始し、繰り返し実行される。
 なお、図3のフローチャートで示される電流制御の処理が実行される前に、特性判定部41は、必要に応じて、強電部品が第1強電部品と第2強電部品のいずれに分類されるのかを判定する。強電部品が第1強電部品のみであることが事前に判明している場合には、特性判定部41は強電部品を分類する必要はなく、強電部品のすべてが第1強電部品であるとして以降の処理が行われる。
 図3に示すように、まずステップS101において、要求受信部43は、バッテリ制御部83から、バッテリ73の充電に必要な充電電流の値である充電用電流値IBを受信する。
 次に、ステップS103において、算出部45は、稼働用電流値ID及び変更前稼働用電流値IDBを取得、若しくは、算出する。
 ステップS105において、算出部45は、稼働用電流値IDと充電用電流値IBの総和である電流指令値IVを算出する。
 そして、ステップS107において、追従性判定部47は、「変更要求」に対応する第1強電部品において実際に稼働状態の変更が行われたと仮定した場合に、稼働状態の変更の前後で、強電部品に供給すべき駆動電流の低下が見込まれるか否かを判定する。具体的には、ステップS103で得られた稼働用電流値ID及び変更前稼働用電流値IDBを比較し、稼働用電流値IDが変更前稼働用電流値IDBよりも低い場合(稼働用電流値ID<変更前稼働用電流値IDB)には、強電部品に供給すべき駆動電流が低下するものと判定する。
 強電部品に供給すべき駆動電流の低下が見込まれないと判定された場合(ステップS107でNO)、ステップS115にて指令出力部49は電流指令値IVを車載充電器72に送信し、更に、ステップS117にて指令出力部49は稼働状態の「変更許可」を第1強電部品に送信する。
 強電部品に供給すべき駆動電流の低下が見込まれると判定された場合(ステップS107でYES)、ステップS109に進む。
 ステップS109において、追従性判定部47は、供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できないか否かを判定する。具体的には、車載充電器72によって実現可能な供給電流変化率(単位ステップ当たりの供給電流の変化)の下限の絶対値を閾値ΔTHとして、稼働用電流値IDと変更前稼働用電流値IDBの差が閾値ΔTHよりも大きい場合(|稼働用電流値ID−変更前稼働用電流値IDB|>閾値ΔTH)には、供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できないと判定する。
 供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できると判定された場合(ステップS109でNO)、ステップS115にて指令出力部49は電流指令値IVを車載充電器72に送信し、更に、ステップS117にて指令出力部49は稼働状態の「変更許可」を第1強電部品に送信する。
 供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できないと判定された場合(ステップS109でYES)、ステップS111に進む。
 ステップS111にて、指令出力部49は電流指令値IVを車載充電器72に送信し、次に、ステップS113にて、追従性判定部47は車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになったか否かを判定する。
 車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになっていないと判定された場合(ステップS113でNO)、車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになるまで待機する。
 車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになったと判定された場合(ステップS113でYES)、ステップS117に進み、指令出力部49は稼働状態の「変更許可」を第1強電部品に送信する。
 ステップS111,S113,S115,S117の処理内容を概説すると、供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できない場合には、指令出力部49は、車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになるまで待機してから、稼働状態の「変更許可」を第1強電部品に送信する。すなわち、車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになるまで、第1強電部品の稼働状態の変更が制限される。
 一方、供給すべき駆動電流が低下しない場合、又は、供給すべき駆動電流の低下に車載充電器72が追従できる場合には、車載充電器72の供給電流が電流指令値IVになるまで待機することなく、稼働状態の「変更許可」を第1強電部品に送信する。すなわち、第1強電部品の稼働状態の変更は制限されない。
 [実施形態の効果]
 以上詳細に説明したように、本実施形態に係る、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置によれば、強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の制御に際して、強電部品のうち自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能なものを第1強電部品として、第1強電部品に供給すべき駆動電流およびバッテリの充電電流の総和を出力電流として算出する。そして、強電部品及びバッテリに対して車載充電器から出力電流を供給する。これにより、第1強電部品に対して電流を供給する場合であっても、バッテリの充電電流の一部が第1強電部品に流れ込んで消費されてしまうことを防止できる。その結果、バッテリの充電が長くなることを抑制できる。
 また、第1強電部品は、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品であるため、第1強電部品の稼働状態が変更される前に、稼働状態の変更後の第1強電部品によって消費される消費電流を算出できる。算出した消費電流に合わせて第1強電部品に供給すべき駆動電流を変化させることにより、バッテリの充電のために供給される電流が、バッテリの充電に必要な電流の量(充電用電流値IB)を超えてしまうことが防止される。その結果、バッテリへの過電流に起因するバッテリの破損もしくは劣化の可能性を低くすることができる。
 さらに、本実施形態に係る、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置によれば、自身の稼働状態に基づく消費電流を算出不可能な第2強電部品が強電部品に含まれていてもよい。この場合であっても、バッテリの充電のために供給される電流が、充電用電流値IBを超えてしまうことが防止される。すなわち、バッテリへの過電流を防止できる。例えば、第2強電部品の稼働状態が変更されて、第2強電部品で消費する消費電流が0になったとしても、バッテリの充電のために供給される電流が、充電用電流値IBになるだけであって、バッテリへの過電流は生じない。
 また、本実施形態に係る、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置によれば、第1強電部品の稼働状態の変更の前に、稼働状態の変更に伴う第1強電部品の消費電流の低下に合わせて出力電流を低下させる追従制御が可能か否かを判定するものであってもよい。そして、追従制御が不可能と判定された場合には、稼働状態の変更の後の第1強電部品の消費電流と充電電流の総和を目標電流として算出し、出力電流を目標電流まで低下させた後に、稼働状態を変更させるものであってもよい。これにより、稼働状態の変更に伴って第1強電部品の消費電流が変化に車載充電器が追従できない場合には、バッテリへの過電流は生じないように車載充電器からの出力電流が低下するまで、第1強電部品の稼働状態の変更が制限される。したがって、バッテリへの過電流を防止できる。
 さらに、本実施形態に係る、車載充電器の電流制御方法及び電流制御装置によれば、追従制御が可能と判定された場合には、第1強電部品の稼働状態を変更し、追従制御を行うものであってもよい。これにより、車載充電器が追従できる範囲内で、第1強電部品の稼働状態の変更は制限されることなく許容されるため、第1強電部品の稼働状態の変更を迅速に行うことができる。
 上述した実施形態において、強電部品の稼働状態と強電部品が消費する消費電流の対応関係は、強電部品の制御部に記録されるものであってもよいし、もしくは、車両コントローラ11において記録されるものであってもよい。
 また、上記の対応関係は、強電部品の製造時に記録されるものであってもよいし、車両の外部に存在する外部サーバから取得されるものであってもよい。さらには、強電部品の使用を開始した後、強電部品の稼働状態と消費電流の関係を、ニューラルネットワークを用いたディープラーニング(深層学習、機械学習)によって学習し、上記の対応関係を取得するものであってもよい。上記の対応関係の記録は、稼働状態を特徴づける物理量と消費電流の対応表を記録することによって実現するものであってもよいし、物理量を独立変数として消費電流を表現する関数を記録することによって実現するものであってもよい。
 また、特定の稼働状態にある強電部品が消費する消費電流を算出する処理は、強電部品の制御部で行ってもよいし、車両コントローラにおいて行うものであってもよい。
 以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
 上述した実施形態で示した各機能は、1又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路(ASIC)や従来型の回路部品のような装置を含む。
 11 車両コントローラ(電流制御装置)
 41 特性判定部(特性判定回路)
 43 要求受信部(要求受信回路)
 45 算出部(算出回路)
 47 追従性判定部(追従性判定回路)
 49 指令出力部(指令出力回路)
 72 車載充電器
 73 バッテリ
 74 DCDCコンバータ
 75 ヒーター
 76 コンプレッサ
 82 車載充電器制御部
 83 バッテリ制御部
 84 DCDCコンバータ制御部
 85 ヒーター制御部
 86 コンプレッサ制御部
 91 強電系配線(強電系統)
 93 信号線
 100 電流供給システム
 200 供給設備

Claims (9)

  1.  強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の電流制御方法であって、
     自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な第1強電部品を、前記強電部品の中から特定し、
     前記第1強電部品に供給すべき駆動電流、及び、前記バッテリの充電電流、の総和を、出力電流として算出し、
     前記強電部品及び前記バッテリに対して前記車載充電器から前記出力電流を供給すること
    を特徴とする電流制御方法。
  2.  請求項1に記載の電流制御方法であって、
     自身の稼働状態に基づく消費電流を算出不可能な第2強電部品が、前記強電部品に含まれること
    を特徴とする電流制御方法。
  3.  請求項1又は2に記載の電流制御方法であって、
     前記第1強電部品の稼働状態の変更の前に、
     前記変更に伴う前記第1強電部品の消費電流の低下に合わせて、前記車載充電器が前記出力電流を低下させる追従制御が可能か否かを判定し、
     前記追従制御が不可能と判定された場合には、
     前記変更の後の前記第1強電部品の消費電流、及び、前記充電電流、の総和を、目標電流として算出し、
     前記出力電流を前記目標電流まで低下させた後に、前記稼働状態を変更すること
    を特徴とする電流制御方法。
  4.  請求項3に記載の電流制御方法であって、
     前記追従制御が可能と判定された場合には、
     前記稼働状態を変更し、前記追従制御を行うこと
    を特徴とする電流制御方法。
  5.  自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の電流制御方法であって、
     前記強電部品に供給すべき駆動電流、及び、前記バッテリの充電電流、の総和を、出力電流として算出し、
     前記強電部品及び前記バッテリに対して前記車載充電器から前記出力電流を供給すること
    を特徴とする電流制御方法。
  6.  請求項5に記載の電流制御方法であって、
     前記強電部品の稼働状態の変更の前に、
     前記変更に伴う前記強電部品の消費電流の低下に合わせて、前記車載充電器が前記出力電流を低下させる追従制御が可能か否かを判定し、
     前記追従制御が不可能と判定された場合には、
     前記変更の後の前記強電部品の消費電流、及び、前記充電電流、の総和を、目標電流として算出し、
     前記出力電流を前記目標電流まで低下させた後に、前記稼働状態を変更すること
    を特徴とする電流制御方法。
  7.  請求項6に記載の電流制御方法であって、
     前記追従制御が可能と判定された場合には、
     前記稼働状態を変更し、前記追従制御を行うこと
    を特徴とする電流制御方法。
  8.  強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の電流制御装置であって、
     自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な第1強電部品を、前記強電部品の中から特定する特性判定回路と、
     前記第1強電部品に供給すべき駆動電流、及び、前記バッテリの充電電流、の総和を、出力電流として算出する算出回路と、
     前記強電部品及び前記バッテリに対して前記車載充電器から前記出力電流を供給するための指令を、前記車載充電器に出力する指令出力回路と
    を備える電流制御装置。
  9.  自身の稼働状態に基づく消費電流を算出可能な強電部品及びバッテリに電流を供給する車載充電器の電流制御装置であって、
     前記強電部品に供給すべき駆動電流、及び、前記バッテリの充電電流、の総和を、出力電流として算出する算出回路と、
     前記強電部品及び前記バッテリに対して前記車載充電器から前記出力電流を供給するための指令を、前記車載充電器に出力する指令出力回路と
    を備える電流制御装置。
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