JP2022099039A - Electric power system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用電力システムに関するものである。 The present invention relates to a vehicle power system.
特許文献１には、走行中に所定の区間において車両外部のエネルギ供給装置から非接触の方法を用いて送られたエネルギの供給を受ける車両が開示されている。特許文献１に開示された車両は、エネルギ供給装置からエネルギを受けるエネルギ受取部と、エネルギ供給装置に関する情報を取得するための通信部と、車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギの目標量を決定し、通信部を介して得た情報に基づいて、目標量のエネルギを受取るために所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出する制御部とを備えている。 Patent Document 1 discloses a vehicle that receives energy supplied from an energy supply device outside the vehicle in a predetermined section while traveling by a non-contact method. The vehicle disclosed in Patent Document 1 has an energy receiving unit that receives energy from an energy supply device, a communication unit for acquiring information about the energy supply device, and energy that is supplied from the outside according to the state of the vehicle. It includes a control unit that determines a target amount and calculates parameters related to the time spent in a predetermined section to receive the target amount of energy based on the information obtained via the communication unit.
ところで、例えば特許文献１に開示されるような電気自動車においては、エンジンからの排熱が使えない。このため、空調装置は、電動圧縮機を用いたヒートポンプや、発熱素子等に対して、走行用のバッテリから給電を受けることによって冷暖房を行うことになる。しかしながら、走行用のバッテリを介して、外部電力を空調装置に給電すると、外部充電器とバッテリと間、バッテリとヒータとの間で２回のエネルギ変換を行うため、エネルギ損失が大きい。さらに、バッテリの内部抵抗によるエネルギ損失もあるため、外部から得られる使用可能なエネルギ量が小さくなる。 By the way, in an electric vehicle as disclosed in Patent Document 1, for example, the waste heat from the engine cannot be used. Therefore, the air conditioner heats and cools the heat pump using the electric compressor, the heat generating element, and the like by receiving power from the traveling battery. However, when the external electric power is supplied to the air conditioner via the traveling battery, energy conversion is performed twice between the external charger and the battery and between the battery and the heater, so that the energy loss is large. Further, since there is energy loss due to the internal resistance of the battery, the amount of energy that can be used from the outside is reduced.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、車両の走行中に車両の外部からバッテリに給電可能な車両用電力システムにおいて、空調の使用時の給電効率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to improve the power supply efficiency when using air conditioning in a vehicle power system capable of supplying power to a battery from the outside of the vehicle while the vehicle is running. do.
本発明の第１の態様は、上記課題を解決するための手段として、車両の走行あるいは車両の空調に用いる電力を蓄えるバッテリを備え、車両の走行中に車両の外部から上記バッテリに給電可能な車両用電力システムにおいて、上記外部から非接触にて受電する非接触受電部と、上記非接触受電部から出力される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、上記コンバータから出力される電力の供給先を上記バッテリと蓄熱デバイス及び熱生成デバイスを有して上記空調を行う空調デバイスとに切り替え可能な切替器と、上記切替器を制御する制御部とを備え、上記制御部が、上記バッテリの充電量が充電閾値以上であり、上記空調デバイスの予想消費電力が消費電力閾値以上であり、上記蓄熱デバイスの蓄熱量が蓄熱閾値以下である場合には、上記空調デバイスを上記電力の供給先とし、上記バッテリの充電量が上記充電閾値より低い場合には、上記バッテリを上記電力の供給先として上記蓄熱デバイスの蓄熱によって上記空調デバイスに空調を続行させるという構成を採用する。 The first aspect of the present invention is provided with a battery for storing electric power used for traveling the vehicle or air conditioning the vehicle as a means for solving the above-mentioned problems, and can supply power to the battery from the outside of the vehicle while the vehicle is traveling. In a vehicle power system, a non-contact power receiving unit that receives power from the outside in a non-contact manner, a converter that converts AC power output from the non-contact power receiving unit into DC power, and supply of power output from the converter. The destination is provided with a switch capable of switching between the battery, the heat storage device, and the air conditioning device having the heat generation device and performing the air conditioning, and the control unit for controlling the switch, and the control unit is the battery. When the charge amount is equal to or more than the charge threshold, the expected power consumption of the air conditioning device is equal to or greater than the power consumption threshold, and the heat storage amount of the heat storage device is equal to or less than the heat storage threshold, the air conditioning device is used as the power supply destination. When the charge amount of the battery is lower than the charge threshold value, a configuration is adopted in which the air conditioner device continues air conditioning by storing heat of the heat storage device using the battery as a power supply destination.
本発明によれば、バッテリの充電量が予め設定された充電閾値を超えて充分量である場合には、バッテリを介することなく、コンバータから出力された電力を空調デバイスに直接供給することができる。したがって、本発明によれば、車両の走行中に車両の外部からバッテリに給電可能な車両用電力システムにおいて、空調装置の使用時の給電効率を向上させることが可能となる。 According to the present invention, when the charge amount of the battery exceeds a preset charge threshold value and is a sufficient amount, the electric power output from the converter can be directly supplied to the air conditioning device without going through the battery. .. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the power supply efficiency when the air conditioner is used in the vehicle power system capable of supplying power to the battery from the outside of the vehicle while the vehicle is running.
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用電力システムの一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the vehicle electric power system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態の車両用電力システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態の車両用電力システム１は、車両に搭載され、走行中の車両にて非接触にて供給された電力の供給先をバッテリと空調デバイスとに切り替え可能なシステムである。図１に示すように、車両用電力システム１は、受電コイル２（非接触受電部）と、コンバータ３と、切替器４と、駆動バッテリ５（バッテリ）と、空調デバイス６と、空調制御装置７と、空調装置操作パネル８と、温度センサ９と、制御部１０とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle electric power system according to the present embodiment. The vehicle electric power system 1 of the present embodiment is a system mounted on a vehicle and capable of switching the supply destination of the electric power non-contactly supplied by the moving vehicle between a battery and an air conditioning device. As shown in FIG. 1, the vehicle power system 1 includes a power receiving coil 2 (non-contact power receiving unit), a
受電コイル２は、例えば道路等に埋設配置された外部の送電コイルから非接触にて給電を受けるためのコイルである。この受電コイル２は、例えば車両の底部に配置されており、車両走行中において外部の送電コイルと対向配置された期間において送電コイルから給電される。
The power receiving
コンバータ３は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータであり、受電コイル２と接続されている。このコンバータ３は、受電コイル２から出力される交流電力を直流電力に変換する。切替器４は、コンバータ３の出力端子と接続されており、コンバータ３から出力される直流電力の供給先を駆動バッテリ５と空調デバイス６とに切り替えることを可能にしている。
The
駆動バッテリ５は、切替器４を介してコンバータ３と接続されており、切替器４によって直流電力の供給先が駆動バッテリ５に設定されている場合には、外部からの電力が供給される。この駆動バッテリ５は、車両の走行のための電力を蓄えるバッテリであり、不図示のパワーコントロールユニットを介してモータと接続されている。また、駆動バッテリ５の電力は、不図示のスイッチ等によって空調デバイス６にも供給可能とされている。つまり、駆動バッテリ５は、車両の走行あるいは車両の空調に用いる電力を蓄えている。
The drive battery 5 is connected to the
空調デバイス６は、切替器４を介してコンバータ３と接続されており、切替器４によって直流電力の供給先が駆動バッテリ５に設定されている場合には、外部からの電力が供給される。この空調デバイス６は、電力を用いて温熱あるいは冷熱を生成する熱生成デバイス６ａと、電力を用いて生成した温熱あるいは冷熱を蓄熱する蓄熱デバイス６ｂとを備えている。空調デバイス６は、これらの熱生成デバイス６ａと蓄熱デバイス６ｂとを用いて温度及び湿度が調整された調和空気を生成して車室内に供給する。
The
なお、空調デバイスには、熱生成デバイス６ａとして、例えば気化熱によって冷熱を生成する冷媒を圧縮する電動圧縮機や、熱抵抗によって温熱を得る発熱ヒータ等が、単数あるいは複数設けられている。
The air conditioning device is provided with one or a plurality of
空調制御装置７は、空調デバイス６と接続されており、例えば空調装置操作パネル８で設定された温度に車室内が調整されるように空調デバイス６を制御する。空調装置操作パネル８は、マンマシンインターフェイスであり、車両の乗員が温度設定等のために操作する操作部である。温度センサ９は、車室内の温度を計測し、計測結果を出力する。温度センサ９の計測結果は、本実施形態においては、空調制御装置７及び制御部１０に入力される。
The air-
制御部１０は、本実施形態の車両用電力システムの全体を制御する装置である。この制御部１０は、切替器４、駆動バッテリ５、空調制御装置７及び温度センサ９等と電気的に接続されている。
The
本実施形態において制御部１０は、駆動バッテリ５の充電量が充電閾値以上であり、空調デバイス６の予想消費電力が消費電力閾値以上であり、蓄熱デバイス６ｂの蓄熱量が蓄熱閾値以下である場合には、空調デバイス６を外部から給電された電力の供給先とする。また、本実施形態において制御部１０は、駆動バッテリ５の充電量が充電閾値より低い場合には、駆動バッテリ５を外部から給電された電力の供給先とし、蓄熱デバイス６ｂの蓄熱によって空調デバイス６に空調を続行させる。
In the present embodiment, the
次に、このように構成された本実施形態の車両用電力システム１の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、車両用電力システム１において、受電コイル２を介して外部から非接触給電される電力の供給先を判定する動作について説明する。
Next, the operation of the vehicle power system 1 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, in the vehicle power system 1, the operation of determining the supply destination of the power to be non-contactly fed from the outside via the
まず制御部１０は、空調デバイス６の電源がオン状態であることを確認する（ステップＳ１）。空調デバイス６の電源がオン状態である場合には、続いて制御部１０は、駆動バッテリ５の充電量が充電閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。例えば、充電量としてはＳＯＣ（State of Charge）が用いられ、充電閾値としては２０％が用いられる。この例では、制御部１０は、駆動バッテリ５のＳＯＣが２０％以上であるか否かの判定がステップＳ２で行われる。
First, the
ステップＳ２において駆動バッテリ５の充電量が充電閾値以上である場合には、制御部１０は、空調デバイス６の予想消費電力が消費電力閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ３）。乗員によって設定された車室温度と車室内の温度との差が大きい場合には空調デバイス６の消費電力が大きい。このため、例えば制御部１０は、設定された車室温度と車室内の温度との差から予想消費電力を算出し、この予想消費電力が予め記憶した消費電力閾値以上であるか否かを判定する。
When the charge amount of the drive battery 5 is equal to or greater than the charge threshold value in step S2, the
ステップＳ３で空調デバイス６の予想消費電力が消費電力閾値以上である場合（すなわち空調デバイス６の消費電力が大きいと判断される場合）には、続いて制御部１０は、蓄熱デバイス６ｂの蓄熱量が蓄熱閾値以下であるか否かの判定を行う（ステップＳ４）。
When the expected power consumption of the
制御部１０は、ステップＳ４にて蓄熱デバイス６ｂの蓄熱量が蓄熱閾値以下であると判定した場合には、非接触給電により供給される電力の供給先を空調デバイス６とし（ステップＳ５）、切替器４を制御する。
When the
一方で、ステップＳ１で空調デバイス６の電源がオン状態でない場合、ステップＳ３で空調デバイス６の予想消費電力が消費電力閾値以上でない場合、及び、ステップＳ４で蓄熱デバイス６ｂの蓄熱量が蓄熱閾値以下でない場合には、制御部１０は、駆動バッテリ５が満充電であるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。ここで、駆動バッテリ５が満充電である場合には、制御部１０は、充電を行わないと判断する（ステップＳ７）。
On the other hand, when the power of the
また、ステップＳ２で駆動バッテリ５の充電量が充電閾値以上でない場合には、制御部１０は、空調制御装置７に熱生成デバイス６ａを停止させると共に蓄熱デバイス６ｂの蓄熱によって空調を続行させる（ステップＳ８）。ステップＳ８の後、制御部１０は、非接触給電により供給される電力の供給先を駆動バッテリ５とし（ステップＳ９）、切替器４を制御する。なお、ステップＳ６で駆動バッテリ５が満充電でないと判定した場合も、制御部１０は、非接触給電により供給される電力の供給先を駆動バッテリ５とする（ステップＳ９）。
If the charge amount of the drive battery 5 is not equal to or more than the charge threshold value in step S2, the
以上のような本実施形態の車両用電力システム１は、車両の走行あるいは車両の空調に用いる電力を蓄える駆動バッテリ５を備え、車両の走行中に車両の外部から駆動バッテリ５に給電が可能である。また、本実施形態の車両用電力システム１は、外部から非接触にて受電する受電コイル２と、受電コイル２から出力される交流電力を直流電力に変換するコンバータ３と、コンバータ３から出力される電力の供給先を駆動バッテリ５と蓄熱デバイス６ｂ及び熱生成デバイス６ａを有して空調を行う空調デバイス６とに切り替え可能な切替器４と、切替器４を制御する制御部１０とを備えている。また、制御部１０は、駆動バッテリ５の充電量が充電閾値以上であり、空調デバイス６の予想消費電力が消費電力閾値以上であり、蓄熱デバイス６ｂの蓄熱量が蓄熱閾値以下である場合には、空調デバイス６を電力の供給先とし、駆動バッテリ５の充電量が充電閾値より低い場合には、駆動バッテリ５を電力の供給先として蓄熱デバイス６ｂの蓄熱によって空調デバイス６に空調を続行させる。
The vehicle electric power system 1 of the present embodiment as described above includes a drive battery 5 for storing electric power used for traveling the vehicle or air-conditioning the vehicle, and can supply power to the drive battery 5 from the outside of the vehicle while the vehicle is traveling. be. Further, the vehicle power system 1 of the present embodiment is output from a
本実施形態の車両用電力システム１によれば、駆動バッテリ５の充電量が予め設定された充電閾値を超えて充分量である場合には、駆動バッテリ５を介することなく、コンバータ３から出力された電力を空調デバイス６に直接供給することができる。したがって、本実施形態の車両用電力システム１によれば、車両の走行中に車両の外部から駆動バッテリ５に給電可能な車両用電力システムにおいて、空調の使用時の給電効率を向上させることが可能となる。
According to the vehicle power system 1 of the present embodiment, when the charge amount of the drive battery 5 exceeds a preset charge threshold and is a sufficient amount, it is output from the
１……車両用電力システム、２……受電コイル（非接触受電部）、３……コンバータ、４……切替器、５……駆動バッテリ（バッテリ）、６……空調デバイス、６ａ……熱生成デバイス、６ｂ……蓄熱デバイス、７……空調制御装置、８……空調装置操作パネル、９……温度センサ、１０……制御部
1 ... Vehicle power system, 2 ... Power receiving coil (non-contact power receiving unit), 3 ... Converter, 4 ... Switch, 5 ... Drive battery (battery), 6 ... Air conditioning device, 6a ... Heat Generation device, 6b ... Heat storage device, 7 ... Air conditioning control device, 8 ... Air conditioning device operation panel, 9 ... Temperature sensor, 10 ... Control unit
Claims (1)
前記外部から非接触にて受電する非接触受電部と、
前記非接触受電部から出力される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから出力される電力の供給先を前記バッテリと蓄熱デバイス及び熱生成デバイスを有して前記空調を行う空調デバイスとに切り替え可能な切替器と、
前記切替器を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記バッテリの充電量が充電閾値以上であり、前記空調デバイスの予想消費電力が消費電力閾値以上であり、前記蓄熱デバイスの蓄熱量が蓄熱閾値以下である場合には、前記空調デバイスを前記電力の供給先とし、
前記バッテリの充電量が前記充電閾値より低い場合には、前記バッテリを前記電力の供給先として前記蓄熱デバイスの蓄熱によって前記空調デバイスに空調を続行させる
ことを特徴とする車両用電力システム。 In a vehicle power system that is equipped with a battery that stores electric power used for driving a vehicle or air-conditioning a vehicle and can supply power to the battery from the outside of the vehicle while the vehicle is running.
The non-contact power receiving unit that receives power from the outside in a non-contact manner,
A converter that converts AC power output from the non-contact power receiving unit into DC power,
A switch capable of switching the supply destination of the electric power output from the converter to the air-conditioning device having the battery, the heat storage device, and the heat-generating device and performing the air-conditioning.
It is equipped with a control unit that controls the switch.
The control unit
When the charge amount of the battery is equal to or more than the charge threshold, the expected power consumption of the air conditioning device is equal to or more than the power consumption threshold, and the heat storage amount of the heat storage device is equal to or less than the heat storage threshold, the air conditioning device is used as the power. As a supply destination
A vehicle power system, characterized in that, when the charge amount of the battery is lower than the charge threshold value, the air-conditioning device is made to continue air conditioning by storing heat of the heat storage device with the battery as a supply destination of the electric power.
Priority Applications (1)
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