JP2018126003A - Vehicle charging controller - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車載の蓄電装置を車外の電源により充電する外部充電の制御に関する。 The present disclosure relates to control of external charging in which an in-vehicle power storage device is charged by a power source outside the vehicle.
特開2012−25211号公報(特許文献1)には、車両外部の給電設備からの電力を充電ケーブルを介して車両に供給する接触方式で外部充電を行なう充電システムが開示されている。この充電システムにおいては、給電設備と車両とが充電ケーブルによって接続されると、給電設備の種類(送電可能電力の低い通常充電設備であるのか、送電可能電力の高い急速充電設備であるのか)を判別し、その判別結果に応じて外部充電時間(外部充電に要する時間)を推定している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-25211 (Patent Document 1) discloses a charging system that performs external charging by a contact method in which power from a power supply facility outside the vehicle is supplied to the vehicle via a charging cable. In this charging system, when the power supply facility and the vehicle are connected by a charging cable, the type of power supply facility (whether it is a normal charging facility with low transmittable power or a quick charge facility with high transmittable power) is selected. The external charging time (time required for external charging) is estimated according to the determination result.
しかしながら、給電設備からの電力を非接触で車両に供給する非接触方式で外部充電を行なう場合には、給電設備の送電部と車両の受電部との位置関係によって受電効率が大きく変化するため、たとえ給電設備の種類が同じであっても外部充電電力は大きく変化し得る。したがって、接触方式と同様の手法で外部充電時間を推定すると、推定された外部充電時間と実際の外部充電時間との差が大きくなってしまう可能性がある。 However, when external charging is performed in a non-contact manner in which power from the power supply facility is supplied to the vehicle in a non-contact manner, the power reception efficiency varies greatly depending on the positional relationship between the power transmission unit of the power supply facility and the power reception unit of the vehicle. Even if the type of power supply equipment is the same, the external charging power can vary greatly. Therefore, if the external charging time is estimated by the same method as the contact method, there is a possibility that the difference between the estimated external charging time and the actual external charging time becomes large.
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、非接触外部充電に要する時間を精度よく推定することである。 This indication is made in order to solve the above-mentioned subject, and the object is to estimate the time which non-contact external charge requires accurately.
本開示による充電制御装置は、蓄電装置と、蓄電装置を充電するための電力を車両外部の給電設備の送電部から非接触で受電可能な受電部とを備える車両の充電制御装置である。この充電制御装置は、給電設備と通信可能に構成された通信装置と、給電設備の送電部から非接触で受電部が受電した電力で蓄電装置を充電する非接触外部充電の実行を制御する制御装置とを備える。制御装置は、非接触外部充電の実行可能条件が成立した場合に、給電設備に対して受電部への送電要求を送信し、送電要求の送信後に給電設備の送電部から受電部が実際に受けた電力を測定し、測定された電力を用いて非接触外部充電に要する時間を算出する。 A charge control device according to the present disclosure is a vehicle charge control device including a power storage device and a power receiving unit that can receive power for charging the power storage device in a non-contact manner from a power transmission unit of a power supply facility outside the vehicle. This charging control device is a communication device configured to be communicable with a power feeding facility, and a control for controlling the execution of non-contact external charging that charges the power storage device with power received by the power receiving unit in a non-contact manner from the power transmission unit of the power feeding facility. Device. The control device transmits a power transmission request to the power receiving unit to the power supply facility when the non-contact external charging executable condition is satisfied, and the power receiving unit actually receives the power transmission unit from the power transmission unit of the power supply facility after transmitting the power transmission request. The measured power is measured, and the time required for non-contact external charging is calculated using the measured power.
上記構成によれば、非接触外部充電の実行可能条件(たとえば非接触外部充電を開始可能な範囲内に車両が駐車しているという条件など)が成立した後に、給電設備の送電部から受電部が実際に受けた電力(すなわち受電効率に大きく影響する送電部と受電部との実際の位置関係によって決まる受電電力)が測定され、測定された結果を用いて外部充電時間が算出される。そのため、非接触外部充電に要する時間を精度よく推定することができる。 According to the above configuration, after a condition for enabling non-contact external charging (for example, a condition that the vehicle is parked within a range where non-contact external charging can be started) is established, the power receiving unit receives power from the power transmission unit of the power supply facility. Is actually measured (that is, the received power determined by the actual positional relationship between the power transmitting unit and the power receiving unit that greatly affects the power receiving efficiency), and the external charging time is calculated using the measured result. Therefore, it is possible to accurately estimate the time required for non-contact external charging.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<全体構成>
図1は、本実施の形態による充電制御装置が適用される車両充電システム1の一例を示した図である。車両充電システム1は、車両10と、給電設備20とを備える。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a
車両10は、車載の蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行可能な車両(ハイブリッド自動車、電気自動車など)である。車両10は、車載の蓄電装置の外部充電を行なうための電力を車両外部の給電設備20から非接触で受電可能に構成される。具体的には、車両10は、給電設備20の送電コイル(送電部)210から磁界を通じて非接触で受電する受電コイル(受電部)110を備える。
The
なお、非接触で送受電する技術としては、電磁誘導を用いた送受電、マイクロ波を用いた送受電、および共鳴法による送受電などが広く知られている。共鳴法による送受電においては、一次側(送電側)コイルおよび二次側(受電側)コイルを電磁場において共鳴させ、電磁場を介して電力が送受電される。共鳴法による送受電を行なう場合、給電設備20の送電コイル210の共振強度を示すQ値、および車両10の受電コイル110の共振強度を示すQ値は、それぞれ100以上であることが好ましい。
Note that as a technique for transmitting and receiving power without contact, power transmission and reception using electromagnetic induction, power transmission and reception using microwaves, power transmission and reception using a resonance method, and the like are widely known. In power transmission / reception by the resonance method, a primary side (power transmission side) coil and a secondary side (power reception side) coil are resonated in an electromagnetic field, and power is transmitted and received via the electromagnetic field. When performing power transmission / reception by the resonance method, the Q value indicating the resonance strength of the
車両10は、時刻スケジュールに従って外部充電を開始するタイマー充電を実行可能に構成される。本実施の形態では、ユーザによって入力された充電開始要求時刻あるいは車両10の出発予定時刻に基づいてタイマー充電の時刻スケジュールが決定される。タイマー充電については、後ほど詳しく説明する。
The
給電設備20は、車両10に搭載された蓄電装置を充電するための電力を送電コイル210から非接触で車両10へ供給可能に構成される。給電設備20は、たとえば自宅の駐車場に設けられるものとするが、自宅以外の駐車設備に設けられてもよい。給電設備20は、車両10からの要求に従って車両10へ充電電力を供給する。
The
図2は、図1に示した車両10の構成の一例を概略的に示したブロック図である。車両10は、受電コイル110と、充電器120と、蓄電装置130と、駆動装置140と、ECU(Electric Control Unit)150と、MID(Multi Information Display)160と、DCM(Data Communication Module)180と、位置検出システム(Fine Position System)190と、非接触充電スイッチ170とを備える。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the
受電コイル110は、給電設備20の送電コイル210から磁界を通じて非接触で受電する。
The
充電器120は、ECU150によって制御され、受電コイル110によって受電された電力を蓄電装置130に充電可能な電力に変換して蓄電装置130へ出力する。充電器120は、たとえば整流器やインバータ等を含んで構成される。
蓄電装置130は、充電器120から受ける電力を蓄えるとともに、蓄えられた電力を駆動装置140へ供給することができる。蓄電装置130は、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等を含んで構成される。蓄電装置130は、駆動装置140において発電される電力も蓄えることができる。
駆動装置140は、駆動輪(図示せず)を駆動して車両10が走行するための駆動力を発生する。特に図示しないが、駆動装置140は、蓄電装置130から電力の供給を受けるコンバータやインバータ、インバータにより駆動されて駆動輪を駆動するモータを含む。なお、駆動装置140は、蓄電装置130を充電するための電力を発生するジェネレータと、そのジェネレータを駆動可能なエンジンとを含んでもよい。
The driving device 140 generates driving force for driving the
MID160は、車両10における種々の情報を表示するとともにユーザが操作入力可能な表示装置であり、たとえば、タッチ入力可能な液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等を含んで構成される。この車両10では、時刻スケジュールに従って外部充電が開始されるタイマー充電を実行可能である。ユーザは、MID160を操作することによって、タイマー充電の設定を行なうことができる。この実施の形態では、ユーザは、タイマー充電の設定を行なう際、MID160に対して、外部充電の開始要求時刻および車両10の出発予定時刻を入力することが可能である。
The
DCM180は、ECU150からの制御信号に従って、給電設備20などの車両外部の機器と無線通信を行なう通信装置である。
DCM 180 is a communication device that performs wireless communication with devices outside the vehicle such as
位置検出システム(位置検出装置)190は、給電設備20の送電コイル210と車両10の受電コイル110との位置関係(送電コイル210からの電力を最も効率よく受電可能な基準位置からの受電コイル110の前後、左右、上下の位置ずれ量など)を、給電設備20に対する車両10の相対的な駐車位置として検出する。位置検出システム190による駐車位置の具体的な検出手法については、たとえばカメラによる撮影画像を解析する手法など、公知の検出手法を採用することができる。なお、撮影画像を解析する場合の画像情報は、車両10に搭載されたカメラから取得するようにしてもよいし、給電設備20に搭載されたカメラによる撮影画像情報を給電設備20側から取得するようにしてもよい。位置検出システム190は、検出結果をECU150に出力する。
The position detection system (position detection device) 190 includes a positional relationship between the
非接触充電スイッチ170は、ユーザが非接触外部充電を要求する場合にオン状態に操作されるスイッチである。
The
ECU150は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、車両10における各種制御を行なう。
ECU 150 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an input / output buffer, and the like (all not shown), and performs various controls in
<タイマー充電>
ECU150は、ユーザがMID160を操作することによってタイマー充電が要求されると、タイマー充電の時刻スケジュール(以下「充電スケジュール」ともいう)を決定し、決定された充電スケジュールに従って外部充電を実行する「タイマー充電」を行なう。
<Timer charging>
When timer charging is requested by the user operating
たとえば、ECU150は、ユーザがタイマー充電の設定を行なうと、蓄電装置130のSOC(State Of Charge)と外部充電電力の推定値とを用いて、外部充電時間を算出する。なお、外部充電電力とは、外部充電によって蓄電装置130に入力される電力(単位:ワット)である。外部充電時間とは、外部充電によって蓄電装置130のSOCを目標SOCにするのに要する時間である。
For example, when the user sets timer charging,
そして、ユーザがタイマー充電の設定を行なう際に充電開始要求時刻を入力した場合には、ECU150は、入力された充電開始要求時刻を充電開始目標時刻に設定するとともに、充電開始目標時刻から外部充電時間だけ後の時刻を充電完了目標時刻に設定する。また、ユーザがタイマー充電の設定を行なう際に車両10の出発予定時刻が入力された場合には、入力された出発予定時刻よりも少し前の時刻を充電完了目標時刻に設定するとともに、充電完了目標時刻よりも外部充電時間だけ前の時刻を充電開始目標時刻に設定する。
When the user inputs the charge start request time when setting the timer charge,
ECU150は、充電開始目標時刻に外部充電が開始され、かつ充電完了目標時刻に外部充電が完了するように、充電器120を制御する。
<外部充電時間の算出(推定)>
上述のタイマー充電において、目標通りに(出発予定時刻よりも少し前に)外部充電を完了させるためには、外部充電時間の算出に用いられる外部充電電力(外部充電可能電力)を精度よく推定することが望まれる。
<Calculation (estimation) of external charging time>
In the above-described timer charging, in order to complete external charging as planned (slightly before the scheduled departure time), the external charging power (external charging power) used for calculating the external charging time is accurately estimated. It is desirable.
仮に、車両外部の給電設備からの電力を充電ケーブルを介して車両に供給する接触方式で外部充電を行なう場合には、給電設備の種類(送電可能電力の低い通常充電設備であるのか、送電可能電力の高い急速充電設備であるのか)および充電ケーブルの電圧値および許容電流値の情報を用いて、外部充電電力を推定することが可能である。 If external charging is performed using a contact method in which power from a power supply facility outside the vehicle is supplied to the vehicle via a charging cable, the type of power supply facility (whether it is a normal charging facility with low transmittable power or can transmit power) It is possible to estimate the external charging power by using the information on the voltage value and the allowable current value of the charging cable).
しかしながら、本実施の形態のように、給電設備20からの電力を非接触で車両10に供給する非接触方式での外部充電を行なう場合には、車両10と給電設備20とを物理的に接続する充電ケーブルは存在しない。さらに、非接触方式においては、給電設備20の送電コイル210と車両10の受電コイル110との位置関係によって送電コイル210と受電コイル110との相互インダクタンスが変化して受電効率が大きく変化するため、たとえ給電設備20の種類が同じであっても送電コイル210と受電コイル110との位置関係によって外部充電電力は大きく変化し得る。したがって、非接触方式での外部充電時間を接触方式と同様の手法で推定すると、推定された外部充電時間と実際の外部充電時間との差が大きくなってしまう可能性がある。
However, when external charging is performed in a non-contact manner in which power from the
上記の点に鑑み、本実施の形態によるECU150は、タイマー充電が設定されている場合、非接触外部充電の実行可能条件(後述)が成立した後に、給電設備20に対してプレ送電要求を送信し、プレ送電要求の送信後に給電設備20の送電コイル210から受電コイル110が実際に受けた電力を測定し、測定された電力を用いて外部充電時間を算出する。
In view of the above points, when timer charging is set,
なお、上述のプレ送電要求は、受電電力を測定するために、給電設備20に対して試験的な送電を要求するものである。そのため、プレ送電要求が送信されるタイミングは、タイマー充電による外部充電が開始される前(タイマー充電による充電開始目標時刻に達する前)である。また、プレ送電要求による送電電力値は、タイマー充電を実際に行なう際の送電電力値と同じ値であってもよいし、タイマー充電を実際に行なう際の送電電力値よりも小さい値であってもよい。
Note that the pre-transmission request described above is a request for experimental power transmission to the
図3は、ECU150が上述のプレ送電要求を送信して外部充電時間を算出する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed when the
ステップ(以下、ステップを「S」と略す)10にて、ECU150は、ユーザによってタイマー充電の設定がなされているか否かを判定する。タイマー充電の設定がなされていない場合(S10にてNO)、ECU150は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。
In step (hereinafter, step is abbreviated as “S”) 10,
タイマー充電の設定がなされている場合(S10にてYES)、ECU150は、非接触外部充電の実行可能条件が成立しているか否かを判定する(S12)。たとえば、ECU150は、下記の4つの条件1〜条件4がすべて成立している場合に非接触外部充電の実行可能条件が成立していると判定する。
If timer charging has been set (YES in S10),
(条件1) DCM180による給電設備20との無線通信が確立している。
(条件2) 位置検出システム190から取得される車両10の駐車位置が、非接触外部充電を開始可能な所定範囲内である。
(Condition 1) Wireless communication with the
(Condition 2) The parking position of the
(条件3) 車両10と給電設備20とのペアリング(車両10と給電設備20を一意的に特定する処理)が完了している。
(Condition 3) Pairing (processing for uniquely identifying the
(条件4) 非接触充電スイッチ170がオン状態である。
なお、上記の条件1〜条件4は、あくまで例示であって、非接触外部充電の実行可能条件は上記の条件1〜条件4に限定されるものではない。たとえば、非接触外部充電の実行可能条件から上記の条件4を除いてもよい。
(Condition 4) The
In addition, said conditions 1-condition 4 are an illustration to the last, Comprising: The conditions which can perform non-contact external charge are not limited to said conditions 1-condition 4. For example, the above condition 4 may be excluded from the feasible conditions for non-contact external charging.
非接触外部充電の実行可能条件が成立している場合(S12にてYES)、ECU150は、非接触外部充電による外部充電可能電力が既に算出されてメモリに記憶されているか否かを判定する(S14)。
When the non-contact external charging executable condition is satisfied (YES in S12),
外部充電可能電力が未だ算出されていない場合(S14にてNO)、ECU150は、給電設備20に対して上述のプレ送電要求を送信する(S16)。給電設備20は、車両10からのプレ送電要求を受信したことに応じて送電コイル210からの送電を行なう。なお、この際の送電電力値は、上述したように、タイマー充電を実際に行なう際の送電電力値と同じ値であってもよいし、タイマー充電を実際に行なう際の送電電力値よりも小さい値であってもよい。
If the externally chargeable power has not yet been calculated (NO in S14),
次いで、ECU150は、プレ送電要求の送信後に給電設備20の送電コイル210から受電コイル110が実際に受けた電力を測定する(S18)。そして、ECU150は、S18において測定された受電電力を用いて、非接触外部充電による外部充電可能電力を算出する(S20)。なお、プレ送電要求に応じて実際のタイマー充電と同じ外部充電が行なわれる場合には、S18において測定された受電電力をそのまま外部充電可能電力としてもよい。S20において算出された外部充電可能電力は、ECU150のメモリに記憶される。
Next, the
次いで、ECU150は、S20における算出結果(外部充電可能電力)を用いて、非接触による外部充電時間を算出する(S22)。具体的には、ECU150は、S20において算出された外部充電可能電力と、蓄電装置130のSOCとを用いて、外部充電時間を算出する。なお、SOCは、一般的に、満充電容量に対する実蓄電量の比で表される。SOCの算出方法としては、蓄電装置130の電圧とSOCとの関係を用いて算出する方法や、蓄電装置の電流積算値を用いて算出する方法等、種々の公知の手法を用いることができる。
Next, the
次いで、ECU150は、S22において算出された外部充電時間を用いて、充電スケジュール(充電開始目標時刻、充電完了目標時刻など)を決定する(S24)。その後、ECU150は、S24において設定された充電スケジュールに従ってタイマー充電を実行する(S26)。
Next,
一方、非接触外部充電の実行可能条件が成立していない場合(S12にてNO)、ECU150は、車両10の移動があったか否かを判定する(S30)。車両10の移動がない場合(S30にてNO)、ECU150は処理をリターンへと移行する。
On the other hand, if the feasible condition for non-contact external charging is not satisfied (NO in S12),
車両10の移動があった場合(S30にてYES)、ECU150は、非接触外部充電による外部充電可能電力が既に算出されてメモリに記憶されているか否かを判定する(S32)。外部充電可能電力が未だ算出されていない場合(S32にてNO)、ECU150は処理をリターンへと移行する。
If
外部充電可能電力が既に算出されている場合(S32にてYES)、ECU150は、メモリに既に記憶されている外部充電可能電力をメモリから消去する(S34)。
If the external chargeable power has already been calculated (YES in S32),
以上のように、本実施の形態によるECU150は、非接触外部充電の実行可能条件が成立した後に、給電設備20に対してプレ送電要求を送信し、プレ送電要求の送信後に給電設備20から受電コイル110が実際に受けた受電電力(すなわち受電効率に大きく影響する送電コイル210と受電コイル110との実際の位置関係によって決まる受電電力)を測定し、測定された受電電力を用いて外部充電時間を算出する。これにより、送電コイル210と受電コイル110との実際の位置関係に基づいて外部充電時間を精度よく推定することができる。
As described above,
そして、ECU150は、精度よく推定された外部充電時間を用いて充電スケジュールを決定し、決定された充電スケジュールに従ってタイマー充電を実行する。そのため、タイマー充電において、充電完了目標時刻に外部充電を適切に完了させることができる。
Then,
なお、上述の実施の形態においては、タイマー充電が設定されている際に外部充電時間を算出する場合について例示したが、本開示による外部充電時間の算出手法はタイマー充電が設定されている際に用いることに限定されない。たとえば、ユーザが手動で外部充電を行なう前に、本開示による算出手法を用いて外部充電時間を算出し、算出された外部充電時間をMID160に表示してユーザに報知するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the external charging time is calculated when the timer charging is set is illustrated, but the external charging time calculation method according to the present disclosure is the case when the timer charging is set. It is not limited to use. For example, before the user manually performs external charging, the external charging time may be calculated using the calculation method according to the present disclosure, and the calculated external charging time may be displayed on the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両充電システム、10 車両、20 給電設備、110 受電コイル、120 充電器、130 蓄電装置、140 駆動装置、150 ECU、170 非接触充電スイッチ、190 位置検出システム、210 送電コイル。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記給電設備と通信可能に構成された通信装置と、
前記給電設備の送電部から非接触で前記受電部が受電した電力で前記蓄電装置を充電する非接触外部充電の実行を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記非接触外部充電の実行可能条件が成立した場合に、前記給電設備に対して前記受電部への送電要求を送信し、前記送電要求の送信後に前記給電設備の送電部から前記受電部が実際に受けた電力を測定し、測定された前記電力を用いて前記非接触外部充電に要する時間を算出する、車両の充電制御装置。 A vehicle charge control device comprising: a power storage device; and a power receiving unit capable of receiving power for charging the power storage device in a non-contact manner from a power transmission unit of a power supply facility outside the vehicle,
A communication device configured to be able to communicate with the power supply facility;
A control device that controls execution of non-contact external charging that charges the power storage device with power received by the power receiving unit in a non-contact manner from a power transmission unit of the power supply facility;
The control device transmits a power transmission request to the power receiving unit to the power supply facility when the non-contact external charging executable condition is satisfied, and from the power transmission unit of the power supply facility after transmitting the power transmission request A vehicle charge control device that measures electric power actually received by the power receiving unit and calculates a time required for the non-contact external charging using the measured electric power.
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CN111114348A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 现代自动车株式会社 | Position alignment method, magnetic field detection apparatus, and position alignment apparatus |
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