JP6996638B2 - 電動車両の制御方法、及び、電動車両システム - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両の制御方法、及び、電動車両システムに関するものである。
モータを走行駆動源とする電動車両においては、発電機において発電される電力、及び、バッテリから出力される電力によってモータが駆動される。このような電動車両の発電機やバッテリを用いて、車両の外部機器に電力を供給することが検討されている。
例えば、JP2016-127632Aに開示されている電動車両においては、バッテリのSoC(State of Charge)が比較的低い場合に、発電機である燃料電池により発電される電力を外部機器へ供給する電動車両が開示されている。この電動車両においては、燃料電池により発電される電力は、2つのDC/DCコンバータによって所望の電圧に変換されて、外部機器へと供給される。
JP2016-127632Aの技術によれば、燃料電池にて発電される電力は、2つのコンバータを介して外部機器へ供給されるため、コンバータにおける電力損失が大きくなってしまい、電動車両の消費電力が増加してしまうという課題がある。
本発明はこのような課題を解決するために発明されたものであり、外部への電力供給時における電力損失の低減を図ることを目的とする。
本発明のある態様の電動車両の制御方法によれば、電動車両は、電力を蓄えるバッテリと、バッテリと第1配線を介して電気的に接続されるモータと、第1配線から分岐する第2配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、第2配線において、外部ポートと第1配線との間に設けられるコンバータと、第2配線からコンバータをバイパスする第3配線に設けられる発電機と、第3配線において、発電機に対して外部ポートの側に設けられる第1スイッチと、第3配線において、発電機に対して第1スイッチの逆側に設けられる第2スイッチと、を有する。この電動車両の制御方法は、発電機により発電される電力を外部機器へ供給する場合には、第1スイッチをオフとするとともに、第2スイッチをオンにすることにより、発電機により発電される電力をコンバータを介して外部機器へ供給する。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動車両について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る電動車両システム100の概略構成図である。なお、電動車両システム100の配線については、直流系統において、正極と負極の2種類の配線が1組に構成され、それらの1組の配線のそれぞれにスイッチが設けられる。以下の説明において、配線及びスイッチについて、正極と負極は区別せず、1つの符号を付すものとする。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電動車両システム100の概略構成図である。なお、電動車両システム100の配線については、直流系統において、正極と負極の2種類の配線が1組に構成され、それらの1組の配線のそれぞれにスイッチが設けられる。以下の説明において、配線及びスイッチについて、正極と負極は区別せず、1つの符号を付すものとする。
電動車両システム100は、電動車両に搭載され、バッテリ1と、インバータ2と、モータ3と、コンバータ4と、外部ポート5と、発電機6と、コントローラ7とを有する。コントローラ7は、バッテリ1の出力、発電機6の駆動、及び、後述のスイッチ等を制御することで、電動車両システム100の全体を制御する。
バッテリ1は、インバータ2がその配線上に設けられた第1配線11を介して、電気的に接続されているモータ3に電力を供給する。インバータ2は、バッテリ1から供給される直流電力を3相の交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ3に供給する。モータ3は、交流電力の供給を受けて回転駆動する。バッテリ1の入出力を制御するスイッチ1Sは、第1配線11に設けられている。なお、スイッチ1Sは、バッテリ1と一体となって構成されている。本実施形態において、バッテリ1は、リチウムイオンバッテリである。なお、バッテリ1の出力電圧はモータ3の要求電圧を満たすように構成されているため、第1配線11にはコンバータが設けられていない。
本実施形態においては、モータ3が交流で駆動するため、第1配線11にインバータ2が設けられているが、これに限らない。モータ3が直流で駆動される場合には、インバータ2を省略できるので、第1配線11によってバッテリ1とモータ3とが接続される。
電動車両システム100の第1配線11には、バッテリ1とインバータ2との間の第1接続点21から分岐する第2配線12が設けられている。第2配線12は、その配線上にコンバータ4が設けられ、外部ポート5へと接続される。コンバータ4は、DC/DCコンバータであり、双方向において電圧の昇圧及び降圧をすることができる。
バッテリ1から供給される電力は、第1配線11、第1接続点21及び第2配線12を介してコンバータ4に供給される。そして、コンバータ4において電圧変換された電力が、外部ポート5に供給される。その結果、電動車両システム100は、外部ポート5を介して外部機器に電力を供給できる。なお、外部ポート5から電力が入力されて、その入力電力がバッテリ1に充電されてもよい。すなわち、外部ポート5は、電力の授受に用いることができる。
さらに、電動車両システム100においては、第2配線12においてコンバータ4をバイパスする第3配線13が設けられている。第2配線12と第3配線13との接続点のうち、外部ポート5側の接続点を第2接続点22と称し、第1接続点21側の接続点を第3接続点23と称するものとする。
第3配線13には、発電機6が設けられている。また、第3配線13には、発電機6よりも第2接続点22側すなわち外部ポート5の側に第1スイッチ31が設けられ、第1スイッチ31の逆側、すなわち、第3接続点23や第1配線11の側に、第2スイッチ32が設けられている。
発電機6は、本実施形態においてはSOFC型の燃料電池(固体酸化物型燃料電池:Solid Oxide Fuel Cell)であり、コントローラ7によって制御される。なお、発電機6は、SOFC型の燃料電池に限らず、PEM型の燃料電池(高分子電解質膜型燃料電池:Polymer Electrolyte Membrane)や、ガソリンを燃料として駆動する発電機であってもよい。
以下においては、電動車両システム100の駆動状況に応じたスイッチの状態を、それぞれのケースについて説明する。
(ケース1)
図2は、ケース1における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース1は、電動車両システム100が停車中において、外部ポート5に接続される外部機器に、発電機6により発電される電力が供給される例を示している。ケース1によれば、バッテリ1は外部機器への電力供給に用いられないので、外部機器への給電によるバッテリ1のSoCの低下を防ぐことができる。
図2は、ケース1における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース1は、電動車両システム100が停車中において、外部ポート5に接続される外部機器に、発電機6により発電される電力が供給される例を示している。ケース1によれば、バッテリ1は外部機器への電力供給に用いられないので、外部機器への給電によるバッテリ1のSoCの低下を防ぐことができる。
コントローラ7は、バッテリ1のスイッチ1Sをオフにしてバッテリ1からの電力の出力を停止した状態で、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、第1スイッチ31をオフにし、第2スイッチ32をオンにする。
このようにスイッチ制御されることにより、発電機6により発電される電力は、第3配線13のうち、導通状態である第2スイッチ32の側から第3接続点23を介して第2配線12へと流れこみ、コンバータ4において所望の電圧に変換されて外部ポート5へと供給される。このようにして、外部ポート5に接続される外部機器へ電力が供給される。
このような構成となることで、発電機6により発電される電力は、1つのコンバータ4による電圧変換を経て、外部ポート5を介して外部機器へ供給される。そのため、従来手法のように複数のコンバータを用いる場合と比較すると、コンバータ4における電力損失を抑制することができる。さらに、バッテリ1は、外部機器への電力供給に用いられない。そのため、全体として、バッテリ1の充放電量が少なくなり、バッテリ1の充放電回数が制限されるので、バッテリ1の劣化を抑制することができる。
(ケース2)
図3は、ケース2における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース2では、電動車両システム100が走行状態である例を示している。ケース1との比較を容易にするために、ケース2においては、バッテリ1のSoCが低下しており、バッテリ1からの電力は供給されておらず、発電機6により発電される電力だけがモータ3に供給されていると仮定する。
図3は、ケース2における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース2では、電動車両システム100が走行状態である例を示している。ケース1との比較を容易にするために、ケース2においては、バッテリ1のSoCが低下しており、バッテリ1からの電力は供給されておらず、発電機6により発電される電力だけがモータ3に供給されていると仮定する。
コントローラ7は、バッテリ1のスイッチ1Sをオフにしてバッテリ1からの電力の出力を停止した状態で、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、第1スイッチ31をオンにし、第2スイッチ32をオフにする。
このようにスイッチ制御されることにより、発電機6により発電される電力は、第3配線13のうち、導通状態である第1スイッチ31の側から第2接続点22を介して第2配線12へと流れこみ、第3接続点23、第1接続点21、第1配線11、及び、インバータ2を介してモータ3へと供給される。このようにして、発電機6により発電された電力がモータ3に供給される。
このような構成となることで、発電機6により発電される電力は、1つのコンバータ4による電圧変換を経て、モータ3へ供給される。そのため、複数のコンバータを用いる場合と比較すると、コンバータ4における電力損失を抑制することができる。
なお、バッテリ1のSoCが極端に低下していない場合には、バッテリ1からモータ3に電力が供給されてもよい。このような場合には、スイッチ1Sがオンとなり、モータ3にはバッテリ1からも電力が供給される。そして、発電機6によって発電される電力は、バッテリ1の充電にも用いられる。
(ケース3)
図4は、ケース3における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース3は、電動車両システム100が停車した状態において、外部ポート5から外部機器にバッテリ1及び発電機6から電力が供給されている場合を想定している。ケース3においては、ケース1と比較すると、外部機器の要求電力が発電機6により発電される電力を上回り、バッテリ1及び発電機6の両者から外部機器に電力が供給される。なお、バッテリ1からの供給可能な電力が外部機器の要求電力を上回る場合であっても、後述の理由により、発電機6を停止させず、バッテリ1及び発電機6から外部機器に電力を供給する。
図4は、ケース3における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース3は、電動車両システム100が停車した状態において、外部ポート5から外部機器にバッテリ1及び発電機6から電力が供給されている場合を想定している。ケース3においては、ケース1と比較すると、外部機器の要求電力が発電機6により発電される電力を上回り、バッテリ1及び発電機6の両者から外部機器に電力が供給される。なお、バッテリ1からの供給可能な電力が外部機器の要求電力を上回る場合であっても、後述の理由により、発電機6を停止させず、バッテリ1及び発電機6から外部機器に電力を供給する。
コントローラ7は、バッテリ1のスイッチ1Sをオンにしてバッテリ1から電力を出力させるとともに、発電機6を駆動させる。さらに、コントローラ7は、第1スイッチ31をオンにし、第2スイッチ32をオフにする。
コンバータ4は、第1配線11、第1接続点21、及び、第2配線12を介してバッテリ1からの供給電力を受け付けると、その供給電力に対して電圧変換を行う。すなわち、コンバータ4は、ケース1とは異なり、発電機6により発電される電力に対して電圧を変換しない。発電機6により発電される電力は、コンバータ4を介さずに外部ポート5に供給されるため、その出力が外部機器の要求電圧と等しくなるように制御される。一方で、バッテリ1から供給される電力は、コンバータ4を介して外部ポート5に供給されるため、コンバータ4によって外部機器の要求電圧に変換される。
そこで、コントローラ7は、まず、発電機6に対する出力を、出力電圧が外部機器の要求電圧と等しくなるように決定する。次に、コントローラ7は、外部機器の要求電力に対して、発電機6により発電される電力では足りない不足分を、バッテリ1からの出力として決定する。このように、コントローラ7は、発電機6の出力を決定した後に、バッテリ1の出力を決定する。このような制御ができる理由は以下のとおりである。
図5Aは、バッテリ1から出力される電力の電流Iと電圧Vとの関係を示すグラフである。図5Bは、燃料電池である発電機6から出力される電力の電流Iと電圧Vとの関係を示すグラフである。
図5Aと図5Bとにおいて、電流Iの変化に応じた電圧Vの変化率について着目すれば、バッテリ1の変化率は、発電機6の変化率よりも小さい。
図5Bに示されるように、発電機6の電流Iに応じた電圧Vの変化率が大きいので、図示された曲線上のいずれかのポイントで、発電機6の出力電圧を外部機器の要求電圧と等しくすることができる。そして、コントローラ7は、発電機6の出力(発電量)を決定すると、外部機器の要求電力から発電機6の発電量を減じた不足分を、バッテリ1の出力として決定する。
このように、コントローラ7は、発電機6の出力を決定した後に、バッテリ1の出力を決定する。
ここで、燃料電池によって発電機6が構成される場合には、例えば内燃機関を利用した発電機と比較すると、出力される電力に対して、電流Iや電圧Vの変化が比較的大きい。さらに、電流Iの変化に対して、電力は、略一定、もしくは、電流Iの増加に応じて漸次大きくなる。このように、発電機6の電流Iを変化させても、燃料電池である発電機6の出力が大きく変化しないため、比較的安定的に発電機6とバッテリ1との出力を制御できる。
さらに、発電機6に用いられる燃料電池は、SOFCであることが好ましい。SOFCは広範囲の出力で高効率運転できることが知られているため、出力が小さい場合であっても効率が低下する懸念が少ない。
このような第1実施形態の電動車両システム100によれば、以下の効果を得ることができる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、発電機6において発電される電力が、外部ポート5を介して外部機器に出力される状態にするために、コントローラ7は、スイッチ1Sをオフにすることでバッテリ1からの電力の出力を停止させた状態で、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、外部ポート5の側の第1スイッチ31をオフとし、第1スイッチ31と反対の側の第2スイッチ32をオンとする。
このようにすると、発電機6により発電される電力は、導通状態の第2スイッチ32を介してコンバータ4に到達し、コンバータ4によって外部機器の要求電圧に変換されて、外部ポート5を介して外部機器に供給される。すなわち、発電機6により生成される電力は、1つのコンバータ4によって電圧が変換されて、外部ポート5を介して外部機器に供給される。そのため、複数のコンバータが設けられる場合と比較すると、1つのコンバータ4が電力変換に用いられるため電動車両システム100の消費電力を低減できる。
さらに、ケース1においては、バッテリ1は外部機器への電力供給に用いられないので、バッテリ1は放電しない。特に、長期間、外部機器へ電力を供給する場合には、バッテリ1が過放電するおそれがあるが、このようなおそれが低減される。さらに、全体としてバッテリ1の充放電量や、充放電回数を制限することができるので、バッテリ1の劣化を抑制することができる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、発電機6により発電される電力をバッテリ1及びモータ3の少なくとも一方に供給するために、コントローラ7は、スイッチ1Sをオフにすることでバッテリ1からの電力の出力を停止させた状態で、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、外部ポート5の側の第1スイッチ31をオンとし、第1スイッチ31と反対側の第2スイッチ32をオフとする。
このようにすると、発電機6により発電される電力は、導通状態である第1スイッチ31を介してコンバータ4に到達し、コンバータ4によってモータ3の駆動電圧に変換されて、モータ3に供給される。発電機6により発電される電力は、1つのコンバータ4によって電圧が変換されて、モータ3に供給される。そのため、複数のコンバータが設けられる場合と比較すると、電動車両システム100の消費電力を低減できる。
第1実施形態の電動車両システム100は、コンバータ4を1つしか有さないが、第1スイッチ31、及び、第2スイッチ32を互いに異なるせることで、発電機6により発電される電力を、モータ3又は外部機器の所望の電圧に変換して、モータ3又は外部機器に出力できる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、第1スイッチ31をオフとし、第2スイッチ32をオンとすることで、発電機6により発電される電力を外部機器に供給できる。また、第1スイッチ31をオンとし、第2スイッチ32をオフとすることで、発電機6により発電される電力をモータ3に供給できる。このように、1つのコンバータ4を、ケース1、2の2通りの出力における電圧の変換に用いることができるので、電動車両システム100の製造コストを低減できる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、バッテリ1及び発電機6から外部機器に電力を供給するために、コントローラ7は、スイッチ1Sをオンにすることでバッテリ1からの電力を出力させた状態で、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、外部ポート5の側の第1スイッチ31をオンとし、第1スイッチ31と反対側の第2スイッチ32をオフとする。
このようにすると、発電機6により発電される電力は、導通状態である第1スイッチ31を介して外部機器に供給される。この場合には、発電機6は、出力電圧が外部機器の要求電圧と等しくなるように制御される。同時に、バッテリ1から供給される電力は、コンバータ4によってモータ3の駆動電圧に変換されて、外部ポート5を介して外部機器に供給される。このようにして、発電機6により発電される電力が、外部機器の要求電力よりも小さい場合には、バッテリ1及び発電機の両者から外部機器に電力を供給することができる。
仮に、バッテリ1からの供給可能な電力が外部機器の要求電力を上回る場合であっても、発電機6を停止せずに、発電機6により生成される電力を外部機器へ供給する。発電機6を停止しないため、発電機6の再始動の際における燃料の消費を抑制することができる。さらに、バッテリ1の供給電力に加えて、発電機6により発電される電力も外部機器へ供給されるので、バッテリ1から出力される電力を抑制できる。したがって、全体としてバッテリ1の充放電回数が制限されるので、バッテリ1の劣化を抑制することができる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、コントローラ7は、発電機6の出力(発電量)を決定すると、外部機器の要求電力から発電機6の発電量を減じた不足分を、バッテリ1の出力として決定する。
このような場合には、コンバータ4を用いずに発電機6の出力電圧と外部機器の要求電圧とを等しくするとともに、バッテリ1から出力される電力は、コンバータ4を介して外部機器の要求電圧に変換される。そして、共に外部機器の要求電圧となった発電機6によって発電される電圧とバッテリ1の出力電圧とを、外部機器に供給することができる。したがって、2つの電力源に対して、1つのコンバータ4を用いて、両者の電圧を外部機器の要求電圧と等しくすることができる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、発電機6が燃料電池である場合には、一般的な内燃機関を用いた発電機と比較すると、出力される電力に対して、電流I及び電圧Vの変化が大きい。さらに、所望の電圧Vとなるように電流Iを変化させる場合において、電力は、略一定、もしくは、電流Iの増加に応じて漸次大きくなる。
そのため、発電機6の電流Iを変化させることにより出力される電圧Vを外部機器の要求電圧と等しくなるように制御する場合には、燃料電池である発電機6の出力が大きく変化しないので、安定的に発電機6の制御を行うことができる。バッテリ1の出力は、外部機器の要求電力と発電機6により発電される電力との差となるように制御されるが、このバッテリ1の出力の変化も大きく変化しない。発電機6が安定的に制御されるため、バッテリ1の出力の変化も抑制される。このように、バッテリ1及び発電機6が制御される際に、両者の出力が大きく変化しないので、電動車両システム100の制御を安定的に行うことができる。
第1実施形態の電動車両システム100によれば、燃料電池はSOFC型であることが好ましい。SOFC型の燃料電池は広範囲の出力で高効率運転できる。すなわち、発電機6からの出力が小さい場合であっても効率が低下することなく駆動する。そのため、電動車両システム100の全体的な燃費を向上させることができる。
上述のように、バッテリ1からの供給可能な電力が、外部機器の要求電力よりも大きい場合には、発電機6の発電を停止することも可能である。しかしながら、SOFC型の燃料電池である発電機6は起動時に暖機が必要になるため、一時的に停止させることは望ましくない。そのため、外部機器の要求電力の全量をバッテリ1から供給可能な場合であっても、発電機6の発電を停止せずに発電される電力を外部機器へ供給する。
このようにすることで、発電機6の温度低下が抑制され、再起動における暖機エネルギーが不要になるので、電動車両システム100の運転効率の向上を図ることができる。また、発電機6により発電される電力だけバッテリ1の放電量を低減できるので、バッテリ1の劣化を抑制できる。
(第2実施形態)
第1実施形態において、電動車両システム100は、1つのバッテリ1を備える例について説明した。第2実施形態においては、電動車両システム100が、さらに追加バッテリを有する例について説明する。この追加バッテリは、モータ3への電力供給には用いられず、発電機6によって充電され、充電された電力が外部機器への電力供給に用いられる。
第1実施形態において、電動車両システム100は、1つのバッテリ1を備える例について説明した。第2実施形態においては、電動車両システム100が、さらに追加バッテリを有する例について説明する。この追加バッテリは、モータ3への電力供給には用いられず、発電機6によって充電され、充電された電力が外部機器への電力供給に用いられる。
図6は、第2実施形態の電動車両システム100の概略構成図である。
第2配線12において、第1接続点21と第3接続点23との間に第3スイッチ33が設けられている。そして、第2配線12における第3スイッチ33と第3接続点23との間に、第4接続点24が設けられ、この第4接続点24と接続するように第4配線14が設けられている。第4配線14によって第2配線12と追加バッテリ8が接続されている。なお、第4配線14には、追加バッテリ8の入出力を制御するスイッチ8Sが設けられている。以下では、このような構成における電力制御について説明する。
(ケース4)
図6は、ケース4における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース4においては、電動車両システム100は走行中であり、モータ3はバッテリ1から供給される電力のみで駆動している。同時に、外部ポート5には外部機器が接続されていない。このような状況では、発電機6により発電される電力を追加バッテリ8に蓄えておくことで、将来的に追加バッテリ8を外部機器への電力供給に用いることができる。
図6は、ケース4における電動車両システム100の電力制御を説明する図である。ケース4においては、電動車両システム100は走行中であり、モータ3はバッテリ1から供給される電力のみで駆動している。同時に、外部ポート5には外部機器が接続されていない。このような状況では、発電機6により発電される電力を追加バッテリ8に蓄えておくことで、将来的に追加バッテリ8を外部機器への電力供給に用いることができる。
コントローラ7は、バッテリ1のスイッチ1Sをオンにしてバッテリ1から電力を出力させてモータ3を駆動するとともに、発電機6を駆動させる。同時に、コントローラ7は、第1スイッチ31をオンとし、第2スイッチ32をオフとし、第3スイッチ33をオフとする。さらに、コントローラ7は、スイッチ8Sはオンとすることで、第4配線14を介して追加バッテリ8と第2配線12とを接続する。
このような状態においては、バッテリ1の電力は、第1配線11を介してモータ3に供給されるが、第2配線12に設けられる第3スイッチ33がオフであるため、第2配線12の側へ供給されない。
発電機6により発電される電力は、第3配線13のうち導通状態である外部ポート5側の第1スイッチ31、及び、第2接続点22を介して第2配線12に流れこみ、コンバータ4において追加バッテリ8の入力電圧に変換されると、第4接続点24、及び、第4配線14を介して追加バッテリ8へ供給される。
ケース4に示されるように、第1実施形態の電動車両システム100によれば、以下の効果を得ることができる。
第2実施形態の電動車両システム100によれば、コントローラ7は、スイッチ1Sをオンにすることでバッテリ1からの電力を出力させた状態で、発電機6を駆動させる。そして、コントローラ7は、第1スイッチ31をオンとし、第2スイッチ32をオフとし、第3スイッチ33をオフとする。
第3スイッチ33がオフであるため、モータ3には第1配線11を介してバッテリ1からのみ電力が供給される。同時に、発電機6によって発電される電力は、コンバータ4を介して追加バッテリ8に充電される。追加バッテリ8に蓄えられた電力は、将来的な外部機器への電力の供給に用いられる。そのため、バッテリ1の電力が外部機器へ供給されるのが抑制され、バッテリ1の放電量を低減でき、バッテリ1の劣化を抑制できる。
なお、モータ3の要求トルクが小さく、バッテリ1からのみモータ3に電力を供給できる場合には、発電機6を一時的に停止することができる。しかしながら、発電機6を一時的に停止することは、再起動時における暖機などに時間やエネルギーを要するため、好ましくない。そこで、発電機6による発電を停止せず、発電される電力を追加バッテリ8に蓄えて、将来的な外部機器への電力供給に用いる。このようにして、電動車両システム100の全体のエネルギー効率を向上させることができる。
(第3実施形態)
第2実施形態においては、第2配線12に第3スイッチ33が設けられる例について説明した。第3実施形態においては、第3スイッチ33を、充電ポートに用いるモジュールを利用して構成する例について説明する。まず、充電ポートとして用いられるモジュールについて説明する。
第2実施形態においては、第2配線12に第3スイッチ33が設けられる例について説明した。第3実施形態においては、第3スイッチ33を、充電ポートに用いるモジュールを利用して構成する例について説明する。まず、充電ポートとして用いられるモジュールについて説明する。
図7は、モジュール40が充電ポートとして用いられた電動車両システム100’の概略構成図である。図7に示される電動車両システム100’の構成は、図1~図6に示された電動車両システム100と同様の構成を含み、同じ機能を有する構成については同じ符号を付して説明する。
電動車両システム100’においては、バッテリ1とインバータ2との間をつなぐ第1配線11に対して、第1接続点21を接続される第2配線12を介して、モジュール40の急速充電ポートQCが接続される。また、モジュール40の内部には、急速充電ポートQCの入出力を制御するスイッチ41が設けられている。この構成において、急速充電ポートQCから大きな電流が入力されることにより、バッテリ1を急速充電することができる。なお、スイッチ41は、大電流が流れるため、電流耐性が高い。
さらに、モジュール40の内部には、通常充電ポートNCが設けられており、急速充電ポートQCと通常充電ポートNCとの間に14Vのコンバータ42が設けられている。通常充電ポートNCを介して入力される電力は、コンバータ42によって昇圧された後、第2配線12及び第1配線11を介してバッテリ1に供給される。
このように、モジュール40を充電ポートとして備える電動車両システム100’は、急速充電と通常充電とを切り替えて行うとともに、電流耐性の高いスイッチ41を備える。
図8は、第3実施形態における電動車両システム100の概略構成図である。この電動車両システム100においては、上述のモジュール40のスイッチ41を第3スイッチ33として用いている。このモジュール40を用いて電動車両システム100を構成することで、製造コストの低減を図ることができる。
一般に、大電流が流れるスイッチは製造コストが高い。そこで、モジュール40のような他でも流通される部材を流用し、急速充電ポートQCの近傍に設けられるスイッチ41を第3スイッチ33として使用する方が、第3スイッチ33を単体で設ける場合よりも、コストの低減を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
Claims (8)
- 電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと第1配線を介して電気的に接続されるモータと、
前記第1配線から分岐する第2配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、
前記第2配線において、前記外部ポートと前記第1配線との間に設けられるコンバータと、
前記第2配線から前記コンバータをバイパスする第3配線に設けられる発電機と、
前記第3配線において、前記発電機に対して前記外部ポートの側に設けられる第1スイッチと、
前記第3配線において、前記発電機に対して前記第1スイッチの逆側に設けられる第2スイッチと、を有する電動車両の制御方法において、
前記発電機により発電される電力を前記外部機器へ供給する場合には、前記第1スイッチをオフとするとともに、前記第2スイッチをオンにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記外部機器へ供給する、電動車両の制御方法。 - 請求項1に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機により発電される電力を前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する場合には、前記第1スイッチをオンにするとともに、前記第2スイッチをオフにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する、電動車両の制御方法。 - 請求項1または2に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機及び前記バッテリから前記外部機器に電力を供給する場合には、前記バッテリから電力を出力させた状態で、前記第1スイッチをオンにするとともに、前記第2スイッチをオフにすることにより、前記バッテリから供給される電力を前記コンバータを介して前記外部機器に供給するとともに、前記発電機により発電される電力を前記外部機器に供給する、電動車両の制御方法。 - 請求項3に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機を、出力電圧が前記外部機器の要求電圧と等しくなるように駆動させ、
前記バッテリから、前記外部機器の要求電力に対して前記発電機により発電される電力での不足分だけ電力を出力させる、電動車両の制御方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法であって、
前記電動車両は、
前記第2配線において、前記第1配線との接続点と、前記第3配線との接続点のうちの前記第1配線の側の接続点と、の間に接続される追加バッテリと、
前記第2配線において、前記追加バッテリとの接続点と、前記第1配線との接続点との間に設けられる第3スイッチと、をさらに有し、
前記発電機により発電される電力を前記追加バッテリに供給する場合には、前記第1スイッチをオンにし、前記第2スイッチをオフにし、前記第3スイッチをオフにすることにより、前記発電機により発電される電力を前記コンバータを介して前記追加バッテリに充電する、電動車両の制御方法。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法であって、
前記発電機は、燃料電池である、電動車両の制御方法。 - 請求項6に記載の電動車両の制御方法であって、
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池である、電動車両の制御方法。 - 電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと第1配線を介して電気的に接続されるモータと、
前記第1配線から分岐する第2配線に接続され、外部機器との電力の授受に用いられる外部ポートと、
前記第2配線において、前記外部ポートと前記第1配線との間に設けられるコンバータと、
前記第2配線から前記コンバータをバイパスする第3配線に設けられる発電機と、
前記第3配線において、前記発電機に対して前記外部ポートの側に設けられる第1スイッチと、
前記第3配線において、前記発電機に対して前記第1スイッチの逆側に設けられる第2スイッチと、
前記バッテリ、前記発電機、前記第1スイッチ、及び、前記第2スイッチを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記発電機により発電される電力を、前記コンバータを介して前記外部機器へ供給する場合と、前記発電機により発電される電力を、前記コンバータを介して前記モータ及び前記バッテリの少なくともいずれか一方に供給する場合とで、前記第1スイッチ、及び、前記第2スイッチのうち異なる一方のスイッチをオンとするとともに、他のスイッチをオフとする、電動車両システム。
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