JP5945954B2 - Charging apparatus and charging method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等に搭載されたバッテリーを外部から充電し、更に、前記バッテリーにより他車のバッテリーを充電可能とした充電装置と、この充電装置を使用した充電方法に関するものである。 The present invention relates to, for example, a charging device for charging a battery mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like from the outside and charging a battery of another vehicle with the battery, and a charging method using the charging device. Is.
いわゆるバッテリー上がりで自走不能になった電気自動車等(以下、救援対象車という)のバッテリーを、バッテリー残量が十分にある電気自動車やハイブリッド自動車等(以下、救援車という)により充電する充電装置として、図7に示す従来技術が知られている。
図7において、101は電気自動車等の救援車であり、第1のバッテリーBAT1の両端には、リレー接点等のスイッチRYa、キャパシタ3、スイッチRYbが順次、直列に接続されている。また、スイッチRYaの両端には、キャパシタ3の初期充電用の抵抗器1とスイッチRYcとの直列回路が接続されている。
A charging device that charges a battery of an electric vehicle or the like (hereinafter referred to as a rescue target vehicle) that has become so-called self-propelled due to a battery run-up by an electric vehicle or hybrid vehicle or the like (hereinafter referred to as a rescue vehicle) that has a sufficient remaining battery level As such, the prior art shown in FIG. 7 is known.
In FIG. 7,
キャパシタ3の両端には、IGBT等の自己消弧形半導体スイッチング素子(以下、単にスイッチング素子という)T11〜T16からなる三相インバータINVの直流端子が接続され、その交流端子には、車両駆動用のモータ(例えば永久磁石同期モータ)M1の固定子巻線が接続されている。これらの固定子巻線の中性点は、スイッチRY1を介して充電コネクタ4の正側端子4aに接続される。
また、充電コネクタ4の正側端子4aとインバータINVの負側直流母線13Nとの間にはスイッチRY4が接続され、負側直流母線13Nとコネクタ4の負側端子4bとの間にはスイッチRY3が接続されていると共に、スイッチRY3の両端には、第2のバッテリーBAT2とスイッチRY2との直列回路が接続されている。なお、13PはインバータINVの正側直流母線である。
A DC terminal of a three-phase inverter INV composed of self-extinguishing semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as switching elements) T 11 to T 16 such as IGBTs is connected to both ends of the
The switch between the switch RY 4 is connected, the
更に、救援車101には充電条件設定器11及び制御装置12が搭載され、制御装置12は充電コネクタ4の制御端子4cに接続されている。
ここで、充電条件設定器11は、充電対象となるバッテリー(救援対象車のバッテリー、あるいは、自車のバッテリーBAT1,BAT2)を選択して充電電流等の充電条件を設定し、制御装置12は、インバータINVによるモータM1の駆動や充電動作を制御している。
Furthermore, the
Here, the charging
上記構成において、第1のバッテリーBAT1は、インバータINVを介してモータM1を駆動するための主電源として用いられ、第2のバッテリーBAT2は、モータM1以外の各種車載電気機器を駆動するための補助電源として用いられる。
なお、充電コネクタ4には、図示されていない救援対象車が充電ケーブルを介して接続可能であり、この救援対象車も、例えば救援車101と同様に構成された充電装置を備えている。
In the above configuration, the first battery BAT 1 is used as a main power source for driving the motor M 1 via the inverter INV, and the second battery BAT 2 drives various in-vehicle electric devices other than the motor M 1. It is used as an auxiliary power source.
Note that a rescue target vehicle (not shown) can be connected to the
さて、この充電装置では、以下の表1に示すように、スイッチRY1〜RY4,RYa,RYbのオン、オフにより、三つの接続状態を実現している。
ここで、第一の接続状態は救援車101の走行時であり、スイッチRYa,RYbをオンさせてインバータINVによりモータM1を駆動する。また、第二の接続状態、第三の接続状態は、何れも救援対象車のバッテリーの充電時であり、第二の接続状態(モード1)ではバッテリーBAT1,BAT2が直列に接続され、第三の接続状態(モード2)ではバッテリーBAT2がスイッチRY3によりバイパスされる。これら第二、第三の接続状態は、充電電圧に応じて選択される。
救援対象車のバッテリーの充電時には、インバータINVの上アームの全スイッチング素子T11,T12,T13をオンさせて零相コンバータ(降圧コンバータ)を構成し、そのオンデューティを調整することにより、バッテリーBAT1からモータM1の中性点、正側端子4a、救援対象車のバッテリー、端子4bを含む経路で所定の充電電流を供給するものである。
Here, the first connection state is during traveling of the
By charging all the switching elements T 11 , T 12 , T 13 of the upper arm of the inverter INV when charging the battery of the vehicle to be rescued, a zero-phase converter (step-down converter) is configured, and by adjusting its on-duty, A predetermined charging current is supplied from the battery BAT 1 through a route including the neutral point of the motor M 1 , the
図7のように、救援車のインバータを零相コンバータとして動作させ、モータの中性点を介して救援対象車のバッテリーを充電する車両間充電装置は、例えば特許文献1,2に開示されている。
As shown in FIG. 7, an inter-vehicle charging device that operates the inverter of the rescue vehicle as a zero-phase converter and charges the battery of the rescue target vehicle via the neutral point of the motor is disclosed in
さて、救援車101に搭載されたバッテリーBAT1,BAT2を外部から充電する場合、二つのバッテリーの容量や充電状態が異なる条件下においては、各バッテリーを個別に充電する必要がある。また、この充電装置の運用面の観点から、専用の充電設備ではなく標準化された地上充電器を利用して短時間でバッテリーBAT1,BAT2を充電できることが必要である。更に、充電及び放電を行うインタフェースは、部品点数削減の観点から共通にするのが望ましい。
このため、標準化された充電コネクタ4を利用してバッテリーBAT1,BAT2を充電可能であることが求められており、各バッテリーBAT1,BAT2をそれぞれ充電するには、表2に示す接続状態とする必要がある。
For this reason, it is required that the batteries BAT 1 and BAT 2 can be charged using the standardized
表2に示すごとく、何れの場合も、充電コネクタ4の正側端子4a,負側端子4bとバッテリーBAT1またはBAT2を含む充電電流経路が形成されるように、スイッチRY1〜RY4,RYa,RYbのオン、オフ状態が決定される。
ここで、第2のバッテリーBAT2を充電する際にはスイッチRY4をオンする必要があるが、このスイッチRY4は、表1から明らかなように救援対象車のバッテリーを充電する場合には常にオフされており、また、外部から第1のバッテリーBAT1を充電する際にも不要な(オフされる)スイッチである。
すなわち、図7の充電装置では、第2のバッテリーBAT2を充電するだけの用途でスイッチRY4が設けられており、このスイッチRY4が部品数の削減やコストの低減に妨げとなっていた。
As shown in Table 2, in any case, the switches RY 1 to RY 4 , so that a charging current path including the
Here, when charging the second battery BAT 2 is required to turn on the switch RY 4, the switch RY 4, when charging the rescue target vehicle batteries As apparent from Table 1 The switch is always turned off, and is an unnecessary (turned off) switch when charging the first battery BAT 1 from the outside.
That is, in the charging device of FIG. 7, the switch RY 4 is provided only for charging the second battery BAT 2 , and this switch RY 4 hinders the reduction of the number of parts and the cost. .
そこで、本発明の解決課題は、従来よりも部品数を削減して回路構成を簡略化し、小型軽量化及びコストの低減を可能にした充電装置と、この充電装置を用いた充電方法とを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a charging device in which the number of components is reduced and the circuit configuration is simplified as compared with the prior art, and the size and weight can be reduced and the cost can be reduced, and a charging method using the charging device. There is to do.
上記課題を解決するため、請求項1に係る充電装置は、第1のバッテリーの直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータの交流端子に接続された車両駆動用のモータと、
前記モータの中性点と充電コネクタの正側端子との間に接続された第1のスイッチと、
前記インバータの負側直流母線と前記充電コネクタの負側端子との間に接続された第2のバッテリーと第2のスイッチとの直列回路と、
前記直列回路に並列に接続された第3のスイッチと、を備え、
前記充電コネクタの正側端子及び負側端子には、外部の充電器または外部の第3のバッテリーが接続されるものである。
In order to solve the above problems, a charging device according to
A vehicle driving motor connected to the AC terminal of the inverter;
A first switch connected between a neutral point of the motor and a positive terminal of the charging connector;
A series circuit of a second battery and a second switch connected between the negative DC bus of the inverter and the negative terminal of the charging connector;
A third switch connected in parallel to the series circuit,
An external charger or an external third battery is connected to the positive terminal and the negative terminal of the charging connector.
請求項2に係る充電装置は、請求項1に記載した充電装置において、第1,第2または第3のバッテリーを充電するための充電条件を設定する手段と、前記充電条件に従った充電制御及び前記インバータによる前記モータの駆動制御を行う制御手段と、を備えたものである。
A charging device according to
また、請求項3に係る充電方法は、請求項1または2に記載した充電装置を用いて第1のバッテリーを充電する充電方法において、前記外部の充電器または外部の第3のバッテリーから、前記充電コネクタの正側端子、第1のスイッチ、前記モータの中性点、前記インバータの上アームの全てのスイッチング素子の還流ダイオード、第1のバッテリー、第3のスイッチ、前記充電コネクタの負側端子に至る経路で、充電電流を通流させるものである。
A charging method according to
請求項4に係る充電方法は、請求項1または2に記載した充電装置を用いて第2のバッテリーを充電する充電方法において、前記外部の充電器または外部の第3のバッテリーから、前記充電コネクタの正側端子、第1のスイッチ、前記モータの中性点、前記インバータの下アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、第2のバッテリー、第2のスイッチ、前記充電コネクタの負側端子に至る経路で、充電電流を通流させるものである。
A charging method according to
請求項5に係る充電方法は、請求項1または2に記載した充電装置を用いて、前記充電コネクタの正側端子及び負側端子に接続された外部の第3のバッテリーを充電する充電方法において、第1のバッテリーから、前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、前記モータの中性点、第1のスイッチ、前記充電コネクタの正側端子、第3のバッテリー、前記充電コネクタの負側端子、第3のスイッチに至る経路で、充電電流を通流させるものである。
A charging method according to claim 5 is a charging method for charging an external third battery connected to a positive terminal and a negative terminal of the charging connector using the charging device according to
請求項6に係る充電方法は、請求項1または2に記載した充電装置を用いて、前記充電コネクタの正側端子及び負側端子に接続された外部の第3のバッテリーを充電する充電方法において、第1のバッテリーから、前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、前記モータの中性点、第1のスイッチ、前記充電コネクタの正側端子、第3のバッテリー、前記充電コネクタの負側端子、第2のスイッチ、第2のバッテリーに至る経路で、充電電流を通流させるものである。
A charging method according to claim 6 is a charging method for charging an external third battery connected to a positive terminal and a negative terminal of the charging connector using the charging device according to
請求項7に係る充電方法は、請求項5または6に記載した充電方法において、前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子のオンデューティを調整して充電電流を制御するものである。 A charging method according to a seventh aspect is the charging method according to the fifth or sixth aspect, wherein the charging current is controlled by adjusting the on-duty of all switching elements in the on state of the upper arm of the inverter. .
本発明によれば、図7に示したような構成の充電装置に比べてスイッチの数が少なくて済むため、部品数の削減により充電装置の簡略化、小型軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
また、同一の回路構成により、自車のバッテリーの充電と、当該バッテリーを用いた他車のバッテリーの充電とが可能であるから、有用性の高い充電装置を実現することができる。
According to the present invention, since the number of switches is smaller than that of the charging device having the configuration as shown in FIG. 7, the number of parts can be reduced, so that the charging device can be simplified, reduced in size and weight, and reduced in cost. be able to.
In addition, since the battery of the own vehicle and the battery of another vehicle using the battery can be charged with the same circuit configuration, a highly useful charging device can be realized.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態を示す構成図であり、図7と異なるのは、救援車101Aに設けられた充電装置において、図7に示したスイッチRY4が除去されている点である。その他の構成は図7と同様であるため、説明を省略する。
なお、図1において、41は図7の充電コネクタ4と同様の機能を有する標準化された充電コネクタであるが、便宜的に符号41を付してある。このコネクタ41は、後述する車両間充電用の充電プラグ61のほか、地上充電器に接続される標準化された充電プラグにも適合する仕様となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Figure 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention, it differs from FIG. 7, the charging device provided in the
In FIG. 1,
一方、102は救援対象車であり、標準化された充電コネクタ42と、その正側端子4aと負側端子4bとの間に順次、直列に接続されたスイッチRY11、バッテリー(第3のバッテリー)BAT3、スイッチRY12と、充電コネクタ42の制御端子4cに接続された制御装置22と、を備えている。ここで、バッテリーBAT3は、例えば救援車101AのバッテリーBAT1と同様に、救援対象車102のモータを駆動するインバータの主電源であるが、ここでは救援対象車102に搭載されたモータやインバータ等の図示を省略してある。
また、救援車101Aの充電コネクタ41と救援対象車42の充電コネクタ42とは、ケーブル5とその両端の標準化された充電プラグ61,62とによって接続可能である。
On the other hand,
The charging
次に、図2は、図1における制御装置120を具体化した構成図である。
この制御装置120は、下位制御装置であるバッテリー管理装置122、インバータ制御装置123、充電制御装置124と、これらの各装置122〜124を統合的に制御する上位制御装置121とを備え、上位制御装置121には、救援車101AのバッテリーBAT1,BAT2や救援対象車102のバッテリーBAT3に対する充電電流等の充電条件を設定する充電条件設定器11が接続されている。
Next, FIG. 2 is a configuration diagram embodying the
The
充電条件設定器11は、図示されていない地上充電器により救援車101Aのバッテリーを充電するのか、または、救援対象車102のバッテリーを充電するのかを選択可能な入力手段を持つヒューマンインタフェース装置である。すなわち、救援車101Aのバッテリーを充電する場合には、第1のバッテリーBAT1か第2のバッテリーBAT2かを選択し、救援対象車102のバッテリーBAT2を充電する場合には充電量等を設定して、上位制御装置121に伝達する。
上位制御装置121は、車両の運転指令、充電開始指令、及び、充電条件設定器11により設定された充電条件等を、下位の各装置122,123,124に伝達する。
なお、充電条件設定器11及び制御装置120は、A/D変換機能、メモリ機能、演算機能、通信機能を備えたマイクロコンピュータ、及び、入力機能、表示機能を備えた液晶タッチパネル等によって構成されている。
The charging
The
The charging
バッテリー管理装置122は、SOC(充電状態または充電量)やSOH(劣化状態)等のバッテリー状態のモニタ手段や、救援車101AのバッテリーBAT1,BAT2の充電電流決定手段を備え、上位制御装置121との間で通信信号com3により通信を行う。このバッテリー管理装置122には、電流検出器7b1,7b2から出力されるバッテリーBAT1,BAT2の電流検出値iBAT1det,iBAT2detと、電圧検出器8a,8bから出力される電圧検出値VBAT1det,VBAT2detとが入力されている。
The
充電制御装置124は、充電コネクタ41の制御端子4cを介して救援対象車102や地上充電器との間で通信信号comにより通信を行い、救援車101AのバッテリーBAT1,BAT2または救援対象者102のバッテリーBAT3の充電シーケンスや充電条件をやり取りするものである。この充電制御装置124には、電圧検出器8cから出力される電圧検出値Voutdetが入力されていると共に、上位制御装置121との間で通信信号com1により通信可能となっている。
インバータ制御装置123には、磁極位置検出器10から出力される磁極位置検出値θdetと、電流検出器7u,7v,7wから出力されるモータM1の電流検出値iudet,ivdet,iwdetが入力されており、インバータINVのスイッチング素子T11〜T16に対するゲート信号と、図示されていないが図1のスイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcのオンオフ指令信号が生成される。このインバータ制御装置123は、上位制御装置121との間で通信信号com2により通信可能となっている。
The
図3は、インバータ制御装置123の構成を示すブロック図である。
インバータ制御装置123は、通信信号処理ブロック123a、モータ制御ブロック123b、充電電流制御ブロック123c、及び、スイッチング素子T11〜T16のゲート信号を生成するPMW生成器123jを備えている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
通信信号処理ブロック123aは、上位制御装置121との間で通信信号com2を送受信し、スイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcに対するオンオフ指令信号SRY1,SRY2,SRY3,SRYa,SRYb,SRYcと、救援車101AのモータM1のトルク指令値T*と、救援対象車102に対する充電電流指令値Ic *と、充電電流制御ブロック123c内の電流調節器(ACR)123dに対するホールド信号hold及び初期電圧指令値vzini *と、を出力する。この通信信号処理ブロック123aには、後述するスイッチSW1〜SW4を制御するスイッチ制御部123kが接続されている。
充電電流制御ブロック123cは、充電電流指令値Ic *と、後述する加減算器9gから出力される充電電流検出値izdetとの偏差を求める加減算器9fと、上記偏差がゼロになるように動作して出力電圧指令値vz *を出力するACR123dと、を備えている。
Communications signal
The charging
モータ制御ブロック123bは、前記トルク指令値T*及び磁極位置検出値θdetに基づいてd軸,q軸電流指令値id *,iq *を演算するベクトル演算器123eと、d軸,q軸電流指令値id *,iq *とこれらの電流検出値id,iqとの偏差をそれぞれ求める加減算器9a,9bと、上記偏差がゼロになるように動作してd軸,q軸電圧指令値vd *,vq *をそれぞれ演算するACR123f,123gと、d軸,q軸電圧指令値vd *,vq *を三相の電圧指令値vu1 *,vv1 *,vw1 *に変換するベクトル回転器123hと、前記スイッチ制御部123kにより制御されるスイッチSW1と、を備えている。
The
また、充電電流制御ブロック123cから出力される出力電圧指令値vz *がスイッチSW3の一端に入力され、PWM搬送波の負側ピーク値「−1.0」がスイッチSW4の一端に入力されている。これらのスイッチSW3,SW4は互いに相補関係にあり、両スイッチSW3,SW4の接続点は、前記スイッチSW1と相補関係にあるスイッチSW2の一端に接続されている。
スイッチSW2の出力は、加減算器9c,9d,9eにおいてモータ制御ブロック123bの出力とそれぞれ加算され、電圧指令値vu2 *,vv2 *,vw2 *が生成される。これらの電圧指令値vu2 *,vv2 *,vw2 *はPWM生成器123jに入力され、スイッチング素子T11〜T16に対するゲート信号が生成される。
更に、モータM1の電流検出値iudet,ivdet,iwdetは加減算器9gにより加算され、充電電流検出値izdetとして前記加減算器9fに入力されている。
Further, the output voltage command value v z output from the charging
The output of the switch SW 2 is adder-
Further, the current detection values i udet , i vdet , i wdet of the motor M 1 are added by the adder /
上記構成において、救援車101Aの通常走行状態ではモータ制御ブロック123bが動作し、通信信号処理ブロック123aから送られたトルク指令T*に応じたトルクを発生するように、ベクトル演算器123eによりモータM1の電流指令値id *,iq *を演算し、ACR123f,123g、ベクトル回転器123h、PWM生成器123j等を介して生成したゲート信号によってスイッチング素子T11〜T16を駆動することにより、インバータINVからモータM1に三相交流電圧を印加する。このとき、スイッチSW1はオン、スイッチSW2はオフであり、PWM生成器123jの入力はベクトル回転器123hから出力される電圧指令値vu1 *,vv1 *,vw1 *であるため、通常の三相インバータによるモータ駆動が行われる。
上記モータ制御ブロック123bは、いわゆるベクトル制御を行うものであり、その具体的な制御方法は広く知られているため、ここでは説明を省略する。
In the above configuration, the
The
次いで、図2における充電制御装置124の構成を図4に従って説明する。
図4に示すように、充電制御装置124は、通信信号処理ブロック124a,124c、初期電圧検出ブロック124b、及び充電シーケンス制御装置124dを備えている。
通信信号処理ブロック124aは、充電コネクタ41の制御端子4cを介して通信信号comを送受信可能であり、充電シーケンス制御装置124dとの間でも通信可能である。
初期電圧検出ブロック124bは、電圧検出値Voutdetに基づいて通信信号処理ブロック124cに初期電圧検出値vziniを出力する。通信信号処理ブロック124cと充電シーケンス制御装置124dとの間では、充電電流指令値Ic *、ホールド信号hold、及び充電量指令値SOC*が入出力される。なお、通信信号処理ブロック124cは上位制御装置121との間で通信信号com1を送受信可能であり、かつ、充電シーケンス制御装置124dとの間で通信信号com4を送受信可能である。
上述した充電制御装置124の各機能は必要最低限のものであり、標準化された地上充電器の仕様に適合する機能を備えることが望ましい。
Next, the configuration of the charging
As shown in FIG. 4, the charging
The communication
The initial
Each function of the charging
次に、この実施形態におけるバッテリーの充電動作を説明する。始めに、救援対象車102のバッテリーBAT3や地上充電器を用いて、救援車101AのバッテリーBAT1またはBAT2を充電する場合を説明する。
まず、救援対象車102のバッテリーBAT3や地上充電器に接続された充電プラグを救援車101Aの充電コネクタ41に差し込む。
そして、充電対象であるバッテリーを充電条件設定器11により選択し、表3に従い各スイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcのオンオフ状態を設定して図3の通信信号処理ブロック123aからオンオフ指令信号SRY1,SRY2,SRY3,SRYa,SRYb,SRYcを出力すると共に、スイッチング素子T11〜T16をオンまたはオフ状態とする。
First, the charging plug connected to the battery BAT 3 of the
Then, select the charging
次に、充電電流等の充電条件のデータを、充電コネクタ41を介して外部の救援対象車102や地上充電器との間でやりとりする。この動作は、図4に示した充電制御装置124により行われる。
その後、上位制御装置121から通信信号処理ブロック124cに通信信号com1が送られ、更に通信信号com4により、充電シーケンス制御装置124dに対してバッテリーBAT1またはBAT2を充電する指令が送られることにより、充電シーケンスが開始される。ここで、充電開始及び終了手順は、標準化された地上充電シーケンス仕様によって行われるものとする。
Next, charging condition data such as charging current is exchanged with the external
Thereafter, the communication signal com 1 is sent from the
例えば、第1のバッテリーBAT1を充電する場合の動作を説明する。
充電条件設定器11によりバッテリーBAT1を指定し、上位制御装置121により、インバータ制御装置123に対して表3の上段のオンオフ状態が実現されるように通信信号com2を送る。同時に、バッテリー管理装置122により、バッテリーBAT1の充電状態から所要の充電電流を求め、充電制御装置124により充電規格で定められた手順に従って充電を開始する。
このとき、救援車101A内のスイッチSW1〜SW4は図3に示す状態になっているが、スイッチング素子T11〜T16はすべてオフ状態であるため、インバータINVのスイッチングは行われない。
For example, the operation when charging the first battery BAT 1 will be described.
The battery BAT 1 is specified by the charging
At this time, the switches SW 1 to SW 4 in the
図5は、この時のバッテリーBAT1の充電電流経路を示す回路図であり、充電電流は、充電コネクタ41の正側端子4a、スイッチRY1、モータM1の中性点、上アームのスイッチング素子T11,T12,T13の還流ダイオード、スイッチRYa、バッテリーBAT1、スイッチRYb、スイッチRY3、充電コネクタ41の負側端子4bの経路で流れる。
なお、バッテリーBAT1の充電量が所定値に達して充電が完了したことはバッテリー管理装置122によって検出可能であり、この充電完了信号は、上位制御装置121、充電制御装置124、充電コネクタ41を介して外部に伝えればよい。
Figure 5 is a circuit diagram showing a charging current path of the battery BAT 1 at this time, charging current positive terminal 4a of the charging
It can be detected by the
また、第2のバッテリーBAT2を充電する場合には、充電条件設定器11によりバッテリーBAT2を指定し、上位制御装置121により、インバータ制御装置123に対して表3の下段のオンオフ状態が実現されるように通信信号com2を送る。
なお、下アームのスイッチング素子T14,T15,T16をすべてオンさせるゲート信号を生成するには、図3において相補関係にあるスイッチSW3,SW4を切り替えてスイッチSW3をオフ、スイッチSW4をオンさせると共に、スイッチSW2をオン状態のままとし、インバータINVの電圧指令値vu2 *,vv2 *,vw2 *をPWM搬送波の負側ピーク値「−1.0」に固定すればよい。
同時に、バッテリー管理装置122により、バッテリーBAT2の充電状態から所要の充電電流を求め、充電制御装置124により充電規格で定められた手順に従って充電を開始する。
Further, when charging the second battery BAT 2 , the battery BAT 2 is specified by the charging
Note that in order to generate the gate signals for all turn on the switching elements T 14, T 15, T 16 of the lower arm, turns off the switch SW 3 switches the
At the same time, the
図6は、この時のバッテリーBAT2の充電電流経路を示す回路図であり、充電電流は、充電コネクタ41の正側端子4a、スイッチRY1、モータM1の中性点、下アームのオン状態のスイッチング素子T14,T15,T16、バッテリーBAT2、スイッチRY2、充電コネクタ41の負側端子4bの経路で流れる。
前記同様に、バッテリーBAT2の充電完了信号は、上位制御装置121、充電制御装置124、充電コネクタ41を介して外部に伝えればよい。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a charging current path of the battery BAT 2 at this time. The charging current includes the
Similarly to the above, the charging completion signal of the battery BAT 2 may be transmitted to the outside through the
次に、救援車101Aにより救援対象車102のバッテリー(図1におけるバッテリーBAT3)を充電する場合の動作を説明する。
この場合には、図1に示したケーブル5及び充電プラグ61,62を用いて、救援車101Aの充電コネクタ41と救援対象車102の充電コネクタ42とを接続する。これにより、制御装置120,22が互いに接続されると共に、救援車101AのバッテリーBAT1により、またはバッテリーBAT1,BAT2により、救援対象車102のバッテリーBAT3を充電する体制が整う。
Next, the operation in the case where the battery of the rescue target vehicle 102 (battery BAT 3 in FIG. 1) is charged by the
In this case, the charging
次いで、救援対象車102の制御装置22から所望の充電電流等の充電条件が救援車101Aの制御装置120に伝送される。救援車101Aでは、充電条件設定器11により充電対象として救援対象車102のバッテリーBAT3を選択し、上位制御装置121はバッテリーBAT3を充電するモードであることを認識する。
同時に、バッテリーBAT3を充電する電源として救援車101AのバッテリーBAT1のみを用いるのか、または両方のバッテリーBAT1,BAT2を用いるのかによって前述した表1と同様に各スイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcのオンオフ状態が異なるため、上位制御装置121は、インバータ制御装置123を介して各スイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcを所定のオンオフ状態に制御する。
Next, a charging condition such as a desired charging current is transmitted from the
At the same time, the battery BAT 3 Table 1 similarly to the
バッテリーBAT3を充電する場合には、図3におけるスイッチSW2をオンして相補関係にあるスイッチSW1をオフし、かつ、スイッチSW3をオンして相補関係にあるスイッチSW4をオフすることにより、PWM生成器123jに入力される電圧指令値vu2 *,vv2 *,vw2 *を充電電流制御ブロック123c内のACR123dの出力とする。
このとき、図3の充電電流制御ブロック123cに入力される充電電流指令値Ic *は、救援対象車102の制御装置22から充電コネクタ42、救援車101Aの充電コネクタ41、充電制御装置124、上位制御装置121を経て、通信信号com2としてインバータ制御装置123内の通信信号処理ブロック123aに伝送された指令値であり、バッテリーBAT3の許容充電電流に相当する。
When charging the battery BAT 3 turns off the switch SW 1 on the complementary turns on the switch SW 2 in FIG. 3, and turns off the switch SW 4 in the complementary turns on the switch SW 3 As a result, the voltage command values v u2 * , v v2 * , v w2 * input to the
At this time, the charging current command value I c * input to the charging
この場合の充電制御装置124の動作を詳述すると、上位制御装置121からの通信信号com1に基づき、図4の通信信号処理ブロック123cから充電シーケンス制御装置124dにバッテリーBAT3の充電指令が通信信号com4として伝送されることにより、充電シーケンスが開始される。
充電制御装置124では、充電量指令値SOC*、救援対象車102との間の通信信号com、救援対象車102のバッテリーBAT3の電圧検出値Voutdetに基づき、充電電流指令値Ic *及び初期電圧指令値vzini *を、上位制御装置121を経由してインバータ制御装置123bの通信信号処理ブロック123aに通信信号com2により伝送する。そして、充電開始のタイミングで図3の通信信号処理ブロック123aからのホールド信号holdを解除し、救援車101Aから救援対象車102のバッテリーBAT3へ充電電流を通流する指令をインバータ制御装置123に与える。
The operation of the charging
In the
なお、救援車101AのインバータINVを駆動して救援対象車102のバッテリーBAT3を充電する際には、前述したように、各スイッチRY1,RY2,RY3,RYa,RYb,RYcのオンオフ状態を表1における第二または第三の接続状態としたうえで、インバータINVの上アームの全スイッチング素子T11,T12,T13をオンさせるオンデューティを調整すれば良く、例えば特許文献1や特許第3223874号公報等に詳しく説明されているため、ここでは詳述を省略する。
Incidentally, when charging the battery BAT 3
本発明は、外部の地上充電器や他車のバッテリーを用いて自車のバッテリーを充電する場合や、自車のバッテリーから他車のバッテリーを充電する場合に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used when charging the battery of the own vehicle using an external ground charger or the battery of another vehicle, or when charging the battery of another vehicle from the battery of the own vehicle.
1:抵抗器
3:キャパシタ
4a:正側端子
4b:負側端子
4c:制御端子
5:ケーブル
7b1,7b2,7u,7v,7w:電流検出器
8a,8b,8c:電圧検出器
9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g:加減算器
10:磁極位置検出器
11:充電条件設定器
13P:正側直流母線
13N:負側直流母線
22,120:制御装置
41,42:充電コネクタ
61,62:充電プラグ
101A:救援車
102:救援対象車
121:上位制御装置
122:バッテリー管理装置
123:インバータ制御装置
123a:通信信号処理ブロック
123b:モータ制御ブロック
123c:充電電流制御ブロック
123d,123f,123g:ACR
123e:ベクトル演算器
123h,123i:ベクトル回転器
123j:PWM生成器
123k:スイッチ制御部
124:充電制御装置
124a,124c:通信信号処理ブロック
124b:初期電圧検出ブロック
124d:充電シーケンス制御装置
INV:インバータ
M1:モータ
BAT1:救援車の第1のバッテリー
BAT2:救援車の第2のバッテリー
BAT3:救援対象車のバッテリー(第3のバッテリー)
T11〜T16:自己消弧型半導体スイッチング素子
RY1,RY2,RY3,RY11,RY12,RYa,RYb,RYc:スイッチ
SW1〜SW4:スイッチ
1: Resistor 3:
123e:
T 11 through T 16: Self-extinguishing type semiconductor switching element RY 1, RY 2, RY 3 ,
Claims (7)
前記インバータの交流端子に接続された車両駆動用のモータと、
前記モータの中性点と充電コネクタの正側端子との間に接続された第1のスイッチと、
前記インバータの負側直流母線と前記充電コネクタの負側端子との間に接続された第2のバッテリーと第2のスイッチとの直列回路と、
前記直列回路に並列に接続された第3のスイッチと、
を備え、
前記充電コネクタの正側端子及び負側端子には、外部の充電器または外部の第3のバッテリーが接続されることを特徴とする充電装置。 An inverter that converts the DC voltage of the first battery into an AC voltage;
A vehicle driving motor connected to the AC terminal of the inverter;
A first switch connected between a neutral point of the motor and a positive terminal of the charging connector;
A series circuit of a second battery and a second switch connected between the negative DC bus of the inverter and the negative terminal of the charging connector;
A third switch connected in parallel to the series circuit;
With
An external charger or an external third battery is connected to the positive side terminal and the negative side terminal of the charging connector.
第1,第2または第3のバッテリーを充電するための充電条件を設定する手段と、前記充電条件に従った充電制御及び前記インバータによる前記モータの駆動制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 1,
Means for setting charging conditions for charging the first, second or third battery, and control means for performing charging control according to the charging conditions and driving control of the motor by the inverter; A charging device.
前記外部の充電器または外部の第3のバッテリーから、前記充電コネクタの正側端子、第1のスイッチ、前記モータの中性点、前記インバータの上アームの全てのスイッチング素子の還流ダイオード、第1のバッテリー、第3のスイッチ、前記充電コネクタの負側端子に至る経路で、充電電流を通流させることを特徴とする充電方法。 In the charging method of charging the first battery using the charging device according to claim 1 or 2,
From the external charger or the external third battery, the positive terminal of the charging connector, the first switch, the neutral point of the motor, the return diodes of all the switching elements of the upper arm of the inverter, the first A charging method characterized by allowing a charging current to flow through a path to the battery, a third switch, and a negative terminal of the charging connector.
前記外部の充電器または外部の第3のバッテリーから、前記充電コネクタの正側端子、第1のスイッチ、前記モータの中性点、前記インバータの下アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、第2のバッテリー、第2のスイッチ、前記充電コネクタの負側端子に至る経路で、充電電流を通流させることを特徴とする充電方法。 In the charging method of charging the second battery using the charging device according to claim 1 or 2,
From the external charger or the external third battery, the positive terminal of the charging connector, the first switch, the neutral point of the motor, all the switching elements in the on state of the lower arm of the inverter, A charging method, wherein a charging current is passed through a path leading to the second battery, the second switch, and a negative terminal of the charging connector.
第1のバッテリーから、前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、前記モータの中性点、第1のスイッチ、前記充電コネクタの正側端子、第3のバッテリー、前記充電コネクタの負側端子、第3のスイッチに至る経路で、充電電流を通流させることを特徴とする充電方法。 In the charging method for charging the external third battery connected to the positive terminal and the negative terminal of the charging connector using the charging device according to claim 1 or 2,
From the first battery, all the switching elements in the ON state of the upper arm of the inverter, the neutral point of the motor, the first switch, the positive terminal of the charging connector, the third battery, the charging connector A charging method, wherein a charging current is passed through a path leading to a negative terminal and a third switch.
第1のバッテリーから、前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子、前記モータの中性点、第1のスイッチ、前記充電コネクタの正側端子、第3のバッテリー、前記充電コネクタの負側端子、第2のスイッチ、第2のバッテリーに至る経路で、充電電流を通流させることを特徴とする充電方法。 In the charging method for charging the external third battery connected to the positive terminal and the negative terminal of the charging connector using the charging device according to claim 1 or 2,
From the first battery, all the switching elements in the ON state of the upper arm of the inverter, the neutral point of the motor, the first switch, the positive terminal of the charging connector, the third battery, the charging connector A charging method, comprising: passing a charging current through a path leading to a negative terminal, a second switch, and a second battery.
前記インバータの上アームのオン状態にある全てのスイッチング素子のオンデューティを調整して充電電流を制御することを特徴とする充電方法。 In the charging method according to claim 5 or 6,
A charging method comprising: controlling charging current by adjusting on-duty of all switching elements in an on state of the upper arm of the inverter.
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