WO2008102857A1 - 電動車両、車両充電装置および車両充電システム - Google Patents

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Shinji Ichikawa
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle equipped with a chargeable / dischargeable power storage unit and capable of charging the power storage unit with an external power source, a vehicle charging device for charging the electric vehicle, and a vehicle charging system including them.
  • the present invention relates to a configuration for securing electric power necessary for a control operation when charging a power storage unit.
  • a voltage converter may be used to step down the voltage of the high-voltage power storage unit and supply it to the low-voltage power storage unit in the “battery running” state.
  • a voltage converter is controlled. Therefore, the control signal for this needs to be generated by the control device that operates with the low-voltage power from the low-voltage power storage unit. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to charge the external power source when the electric vehicle equipped with the chargeable / dischargeable power storage unit is charged by the external power source.
  • An electric vehicle, a vehicle charging device, and a vehicle charging system that can secure electric power for operating a control device that controls the battery and reliably charge the power storage unit with an external power source.
  • an electric vehicle equipped with a chargeable / dischargeable first power storage unit and capable of charging the first power storage unit with an external power source.
  • the electric vehicle according to this aspect is connected to a connector part outside the vehicle at the time of charging, and receives power from an external power source, and receives power from the external power source supplied by connecting the connector part and the connector receiving part.
  • the power converter that charges the first charging unit by converting the power, the second power storage unit that can be charged and discharged with a lower output voltage than the first power storage unit, and the power from the second power storage unit, When the control unit that controls the power conversion operation of the power conversion unit and the connector unit are connected to the connector receiving unit, the second power storage unit is charged independently of the operating state of the control unit. Including a low-voltage charging unit.
  • the control unit since the mounted first power storage unit is charged, when the connector unit is connected, the second power storage unit is charged independently of the operating state of the control unit. For this reason, even when the second power storage unit cannot supply power when the connector unit and the electric vehicle are connected, the control unit is powered by the power supplied from the low-voltage charging unit even in an overdischarged state. Can be operated. Therefore, the control unit can cause the power conversion operation to be performed by the power conversion unit regardless of the state of charge of the second power storage unit, so that the first power storage unit can be reliably charged.
  • the low voltage charging unit includes a low voltage power generation unit that passively generates low voltage power for charging the second power storage unit by receiving at least part of the electric power from the external power source.
  • the connector receiving unit is configured to receive low-voltage power for charging the second power storage unit generated outside the vehicle in addition to electric power from the external power source, and the low-voltage charging unit receives the connector receiving unit. A power line for charging the second power storage unit with the low-voltage power received through the unit.
  • the low-voltage charging unit includes a step-down unit that passively generates low-voltage power for stepping down the output voltage of the first power storage unit and charging the second power storage unit, and the first power storage unit and the voltage step-down unit. Between the first power storage unit and the first power storage unit in response to a drive command issued by connecting the connector unit to the connector receiving unit. Electrically connects to the step-down unit.
  • a vehicle charging device for charging a first power storage unit with an external power source for an electric vehicle equipped with a chargeable / dischargeable first power storage unit.
  • the electric vehicle includes a power conversion unit that converts power supplied from an external power source during charging and charges the first power storage unit, and a second power storage unit that has a lower output voltage than the first power storage unit and that can be charged and discharged. And a control unit that operates with electric power from the second power storage unit and controls a power conversion operation of the power conversion unit.
  • a vehicle charging device is connected to an electric vehicle during charging, electrically connects an external power source and the electric vehicle, and when the connector portion is connected to the electric vehicle, the control unit of the electric vehicle A low-voltage charging unit that charges the second power storage unit independently of the operating state.
  • the first power storage unit mounted on the electric vehicle is charged.
  • the second power storage unit of the electric vehicle is charged independently of the operating state of the control unit. Therefore, even when the second power storage unit cannot supply power when the connector unit and the electric vehicle are connected, the control unit can be operated by the power supplied from the low-voltage charging unit. . Therefore, the control unit can cause the power conversion unit to execute the power conversion operation regardless of the state of charge of the second power storage unit, and thus can reliably charge the first power storage unit.
  • the low-voltage charging unit includes a low-voltage power generation unit that passively generates low-voltage power for charging the second power storage unit in response to electric power from the external power source, and the connector unit receives power from the external power source. It is configured to supply low-voltage power to electric vehicles in addition to electric power.
  • the electric vehicle according to this aspect includes a power line for charging the second power storage unit with the low-voltage power supplied via the connector unit.
  • the electric vehicle includes a step-down unit that passively generates low-voltage power for lowering the output voltage of the first power storage unit and charging the second power storage unit, and the first power storage unit and the step-down unit. And a relay part that is electrically connected to or disconnected from each other.
  • the low-voltage charging unit In response to the connection between the connector unit and the electric vehicle, the low-voltage charging unit generates a command for the relay unit to electrically connect the first power storage unit and the step-down unit to the switch unit of the electric vehicle. Part.
  • an electric vehicle equipped with a chargeable / dischargeable first power storage unit, and a vehicle charging device for charging the first power storage unit mounted on the electric vehicle with an external power source.
  • a vehicle charging system is provided.
  • the vehicle charging device includes a connector that is connected to the electric vehicle during charging and electrically connects an external power source and the electric vehicle.
  • the electric vehicle includes a power conversion unit that converts power supplied from an external power source during charging and charges the first power storage unit, and a second power storage unit that has a lower output voltage than the first power storage unit and that can be charged and discharged.
  • a control unit that operates with electric power from the second power storage unit and controls a power conversion operation of the power conversion unit.
  • the vehicle charging system according to this aspect includes a low voltage charging unit that charges the second power storage unit independently of the operating state of the control unit when the connector unit is coupled to the electric vehicle.
  • the control unit can be operated by power supplied from the low-voltage charging unit. . Therefore, the control unit can cause the power conversion unit to execute the power conversion operation regardless of the state of charge of the second power storage unit, and thus can reliably charge the first power storage unit.
  • the low-voltage charging unit includes a low-voltage power generation unit that passively generates low-voltage power for charging the second power storage unit by receiving power from an external power source.
  • the low-voltage power generation unit is mounted on the electric vehicle and is configured to receive at least a part of the electric power from the external power source supplied to the electric vehicle by the connection of the connector unit.
  • the low-voltage power generation unit is included in the connector unit, generates low-voltage power by receiving at least part of power from an external power supply to be supplied to the electric vehicle, and the low-voltage power passes through the connector unit. Via the second power storage unit of the electric vehicle.
  • the low-voltage charging unit includes a step-down unit that passively generates low-voltage power for stepping down the output voltage of the first power storage unit and charging the second power storage unit, and the first power storage unit and the step-down unit. And a relay part that electrically connects or disconnects the two. When the connector part is connected to the electric vehicle, the relay part electrically connects the first power storage part and the step-down part. To do.
  • the low-voltage charging unit includes an instruction generation unit that issues a drive command for the relay unit to electrically connect the first power storage unit and the step-down unit in response to the connection between the connector unit and the electric vehicle.
  • the command generation unit is provided in the connector unit and operates by receiving power from an external power source. .
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle charging system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of the vehicle charging system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the inverter and the motor generator.
  • Figure 4 shows the zero-phase equivalent circuit of the inverter and motor generator in the zero-voltage mode.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a main part of the vehicle charging system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a main part of the vehicle charging system according to the third embodiment of the present invention.
  • vehicle charging system 1 according to the first embodiment of the present invention includes an electric vehicle 100 and a vehicle charging device 2 10.
  • the electric vehicle 100 is a general term for vehicles equipped with an electric motor as a driving force source and a power storage unit for supplying electric power to the electric motor. At least, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle are used. Etc. In the present embodiment, an electric vehicle (hereinafter simply referred to as a “vehicle”) that is a hybrid vehicle that travels with an electric motor and an engine mounted and controlled by controlling the driving force from each to an optimal ratio 1 0 Explain about 0.
  • the vehicle charging device 2 1 0 is a device for charging a power storage unit mounted on the vehicle 1 0 0 with a commercial power source which is an example of an external power source.
  • the connector unit 2 0 0 and the charging station 2 0 2 Including.
  • the connector unit 200 is connected to the charging station 20 2 through a power line ACL composed of a cable of a cable or the like.
  • the charging station 20 2 takes out the commercial power supplied to the house 20 4 through the external power line PSL and supplies it to the connector unit 200.
  • the connector unit 2 0 0 is connected to the vehicle 1 0 0 at the time of charging, and electrically connects the commercial power source as the external power source and the vehicle 1 0 0. To do.
  • vehicle 100 is provided with a connector receiving portion (not shown) that is connected to connector portion 200 and receives commercial power.
  • the external power supply supplied to vehicle 100 through connector unit 200 may be generated power of a solar cell panel installed on the roof of house 2004 or the like.
  • the charging station 202 may be provided with a storage mechanism for the connector part 200 and a power line AC L scraping mechanism (none of which is shown) connected to the connector part 200. Further, the charging station 202 may be added with a security mechanism or a charging mechanism for the user.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of the vehicle charging system according to the first embodiment of the present invention.
  • vehicle 100 includes main batteries MB 1 and MB 2, a first converter (CONV1) 8-1, a second converter (CONV2) 8-2, and a first inverter (INV 1).
  • CONV1 first converter
  • CONV2 second converter
  • INV 1 first inverter
  • 30_1, 2nd inverter (INV2) 30-2, 1st motor generator (MG1) 34-1 and 2nd motor generator
  • the main batteries MB 1 and MB 2 are storage elements for DC power that can be charged and discharged, and exchange electric power with the motor generators 34_1 and 34 to generate the driving force of the vehicle 100 during driving.
  • the main batteries MB 1 and MB 2 are made of nickel hydrogen batteries.
  • another type of secondary battery such as a lithium ion battery or an electric double layer capacitor may be used.
  • Each of the main batteries MB 1 and MB 2 has a large number of battery cells connected in series so that the motor generators 34-1 and 34-2 can supply a relatively large amount of power to generate driving force.
  • the rated output voltage is relatively high, for example, 300 V to 500 V.
  • the number of main batteries mounted on the vehicle 100 may be determined according to the driving performance required for the vehicle 100, and is not limited to two, but may be one or three or more. Therefore.
  • Main battery MB1 is electrically connected to first converter 8_1 via positive line PL1 and negative line NL1.
  • the main battery MB 2 is connected to the positive line PL 2 and negative It is electrically connected to the second converter 8-2 via line NL2.
  • System relays SMR 1 and SMR 2 are inserted in positive line PL 1, negative line NL 1, positive line PL 2, and negative line NL 2, respectively.
  • System relays SMR 1 and SMR 2 are connected between main batteries MB 1 and MB 2 and converters 8–1 and 8–2, respectively, in response to system enable signal SE 1 and SE 2 from controller 2. Connect or disconnect. More specifically, the system relays SMR 1 and SMR 2 are turned on when the system enable signals S E 1 and SE 2 are given from the controller 2.
  • Converters 8— 1 and 8— 2 are arranged between corresponding main batteries MB 1 and MB 2 and main positive bus MPL and main negative bus MN L, and perform voltage conversion operation between them. It is a voltage converter. That is, converters 8-1 and 8-2 are connected in parallel to main positive bus MP L and main negative bus MNL, and are connected to main batteries MB 1 and MB 2, main positive bus MP L, and main negative bus MN L, respectively. Controls the amount of power exchanged between the two.
  • converters 8–1 and 8–2 each have a main battery MB
  • converters 8-1, 8-2 are composed of “chopper” type step-up / step-down circuits that can perform both step-up and step-down operations by switching (circuit opening and closing) using switching elements. Such voltage conversion operations are controlled by switching commands PWC 1 and PWC 2 from the control device 2 described later.
  • a smoothing capacitor C is connected between the main positive bus MP L and the main negative bus MN L to reduce the fluctuation component contained in the power transferred via the main positive bus MP L and the main negative bus MNL.
  • the Inverters 3 0-1 and 3 0-2 are electrically connected in parallel to the other end of main positive bus MPL and main negative bus MN L.
  • Inverters 3 0— 1 and 3 0— 2 are electrically connected to motor generators 3 4 _ 1 and 3 4— 2 respectively, and convert power between main positive bus MPL and main negative bus MN L.
  • Each of inverters 3 0-1 and 3 0-2 is composed of a bridge circuit including an arm circuit for three phases, and each power conversion operation is performed by switching commands P WM 1 and P WM from controller 2 described later. Controlled by 2.
  • the inverters 30-1 and 30-2 supply the necessary electric power according to the driving operation and traveling conditions of the driver respectively to the motor generator 34-1 and 3 Gives and receives between 2 and 2.
  • the inverters 30-1 and 30-2 operate in cooperation with each other, and are supplied via the motor generators 34-1 and 34-2 as will be described later.
  • Commercial power single-phase AC is converted to DC power and supplied to main batteries MB 1 and MB 2 via main positive bus MPL and main negative bus MNL (charging of main batteries MB 1 and MB 2 )
  • Motor generators 3 4— 1 and 3 4— 2 are rotating electrical machines that can mutually convert electric power and rotational driving force.
  • the rotational driving force generated by motor generators 3 4— 1 and 3 4— 2 is It is transmitted to drive wheels (both not shown) via a drive force distribution mechanism and a drive shaft.
  • the motor generators 3 4 _ 1 and 3 4-2 can generate rotational driving force from the AC power supplied from the inverters 30 0-1 and 3 0-2, respectively, and the vehicle 1 0 0 Electric power can be generated (power generation is possible) during regenerative braking and by receiving rotational driving force from an engine (not shown).
  • the motor generators 3 4-1 and 3 4-2 are three-phase AC rotating electric machines having rotors in which permanent magnets are embedded.
  • the stators of motor generators 3 4-1 and 3 4-2 are provided with Y (star) -connected stator coils for three phases, and the stator coils for each phase are connected to inverters 30-1 and 3, respectively.
  • 0 Electrically connected to the corresponding phase of 2.
  • the neutral points N 1 and N 2 of each stator coil are electrically connected to the positive supply line ACL p and the negative supply line ACL n, respectively, which constitute the power line ACL by connecting the connector part 2 0 0 to the vehicle 1 0 0. Connected The
  • DC-DC converter 10 is connected in parallel to converter 8-1 for positive line PL 1 and negative line NL 1, and a part of the electric power transferred via positive line PL 1 and negative line NL 1 After generating the low-voltage power by stepping down, the low-voltage power (positive electrode) is output to the low-voltage DC bus M DCL.
  • the negative side of the output terminal of the DC-DC converter 10 is connected to the vehicle body (body) ground.
  • “low voltage power” means that the voltage is lower than the output voltage of the main batteries MB 1 and MB 2. As an example, the voltage is 1 2 V (or 24 V) is set.
  • the DC-DC converter 10 converts DC power into AC power, performs voltage conversion using a transformer, and reconverts AC power after voltage conversion into DC power. It consists of a so-called “transformer” voltage conversion circuit. Such voltage conversion operation is controlled by a switching instruction SWP from the control device 2 described later.
  • the secondary battery S B is a chargeable / dischargeable DC power storage element, and is connected between the low-voltage DC bus M DCL and the vehicle body ground.
  • the Chang-battery SB is charged with the low-voltage power from the DC-DC converter 10 supplied via the low-voltage DC bus MDCL, while the supply of the low-voltage power from the DC-DC converter 10 is started. (For example, when the system of the vehicle 100 is started), the low voltage power is supplied to the control device 2.
  • the sub-battery S B is composed of, for example, a lead storage battery, and is configured so that its rated output voltage is about 12 V. When the rated output voltage of the secondary battery SB is set to 12 V, the output voltage of the DC-DC converter 10 is set to about 14 V so that the secondary battery SB can be floated and charged.
  • the control device 2 is a control unit that comprehensively controls the control operation of the vehicle 100.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a storage unit such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory) It is composed mainly of a macro computer including
  • the control device 2 is operated by the low-voltage power supplied via the low-voltage DC line DCL connected to the low-voltage DC bus MDCL.
  • the driver's operation gives an idling on command (not shown).
  • the control device 2 When given, the control device 2 generates system enable signals SE 1 and SE 2 to electrically connect between the main batteries MB 1 and MB 2 and the converters 8-1 and 8-2. Apply switching commands PWC 1 and PWC 2 to 8-1 and 8-2 to charge main positive bus MP L and main negative bus MNL to the specified voltage.
  • the control device 2 gives a switching command SWP to the DC-DC converter 10 and starts supplying low-voltage power. In this way, the vehicle 100 is activated.
  • the control device 2 After starting this system, the control device 2 gives the switching commands PWM1 and PWM2 to the inverters 30-1 and 30-2 in order to generate the necessary driving force according to the driver's operation.
  • control device 2 starts an operation for charging main batteries MB 1 and MB 2. Specifically, the control device 2 gives system enable signals SE 1 and SE 2 to electrically connect the main batteries MB 1 and MB 2 to the converters 8, _ 1 and 8-2. . Controller 2 then gives switching commands PWM1 and PWM2 to inverters 30-1 and 30-2, and also gives switching commands PWC1 and PWC2 to converters 8-1, 8-2.
  • control device 2 governs the entire control process in both the system activation of the vehicle 100 and the charging operation of the main batteries MB1 and MB2.
  • Fig. 3 shows inverters 30-1, 30-2 and motor generator 34-1
  • FIG. 34-2 is a schematic configuration diagram.
  • inverter 30-1 includes transistors Q 1 Up, Q lUn, transistors Q lVp, Q lVn, and transistors Q lWp, Q that constitute the U-phase, V-phase, and W-phase arm circuits, respectively.
  • Each arm circuit including lWn is connected between the main positive bus MPL and the main negative bus MNL.
  • the connection points N 1 U, N 1 V, N1W between the transistors in each arm circuit are connected to the corresponding stator coil of the motor generator 34-1, and the corresponding phase voltage is supplied to the motor generator 34-1.
  • the transistors QlUp, Q1Un, Q1Vp, Q1Vn, Q1Wp, QlWn are composed of switching elements such as IGBT (Insulated Gated Bipolar Transistor) as an example.
  • inverter 30-1 includes diodes Dl Up, D1 Un, D1 Vp, DlVn, DlWp, DlWn, and each diode is connected from the emitter side to the collector side of the transistor having the same sign. It is connected in parallel to the corresponding transistor so that a feedback current can flow.
  • each transistor performs a switching operation in response to the switching command PWM1, thereby realizing a power conversion operation between DC power and AC power. More specifically, the upper arm side (positive side) transistors Q lUp, Q 1 Vp, Q lWp connected to the main positive bus MP L and the lower arm side connected to the main negative bus MN L One of the (negative side) transistors QlUn, Q1Vn, and QlWn is sequentially selected from the upper arm side and the lower arm side, and the two selected transistors are driven to the ON state. The Two transistors that make up the same arm circuit are not selected simultaneously.
  • the amount of power conversion and the power conversion direction are controlled by adjusting the period (duty ratio) and phase (timing) during which each transistor is turned on. Is done.
  • Inverter 30-2 like inverter 30-1, includes transistors Q2Up and Q2Un, transistors Q2Vp and Q2Vn, and transistors Q2Wp and Q2Wn that constitute the U-phase, V-phase, and W-phase arm circuits, respectively.
  • the connection points N 2U, N 2 V, N 2 W between the transistors in each arm circuit are connected to the corresponding stator coils of the motor generator 34 1-2, and the corresponding phase voltage is supplied to the motor generator 34-2.
  • the Inverter 30-2 includes diodes D2Up, D2Un, D2Vp, D2Vn, D2Wp, and D2Wn.
  • the power conversion operation is the same as that of the above-described inverter 30-1, so detailed description will not be repeated.
  • Inverters 30-1 and 30-2 correspond to the “power converter” of the present invention.
  • the inverters 30-0 and 30-2 operate in a "zero voltage mode” that is different from the normal switching operation described above.
  • Zero voltage mode is a mode in which the three transistors are switched (on or off) at once on each of the upper arm side and the lower arm side. In this mode of operation, the three switching elements on the upper arm side are all in the same switching state (all on or all off), and all the three transistors on the lower arm side are also in the same switching state. It becomes a state.
  • Figure 4 shows the zero-phase equivalent circuit of inverters 30-1 and 30-2 and motor generators 34-1 and 34_2 in the zero voltage mode.
  • inverters 30-1 and 30-2 operate in the zero voltage mode as described above, three transistors Q 1 Up on the upper arm side in inverter 30-1 , Q 1 Vp, Q lWp and diodes D 1 Up, D 1 Vp, D lWp are collectively shown as the upper arm ARMl p, and the three transistors on the lower arm side in inverter 30—1 QlUn, Q 1 Vn , Q 1 Wn and diodes D 1 U n, D lVn, D lWn are collectively shown as the lower arm ARMl n.
  • the three transistors and diodes on the upper arm side in inverter 30-2 are collectively shown as upper arm ARM 2, and the three transistors and diodes on the lower arm side in inverter 30-2 are shown as lower arm ARM2 n. It is shown together.
  • each of the arms ARMl p, ARMl n, ARM2 ⁇ , and ARM2 n includes a transistor Q that is a group of three transistors, and a diode D that is a group of three diodes. Therefore, this zero-phase equivalent circuit can convert the DC power supplied via the main positive bus MP L and the main negative bus MN L into single-phase AC power, and also supplies the positive supply line ACLp and the negative supply line ACL. It can be seen as a single-phase inverter that can convert single-phase AC power input to neutral points N1 and N2 via ri into DC power.
  • the appropriate charging current and charging voltage are selected according to the state of charge (SOC) of the main batteries MB 1 and MB 2.
  • SOC state of charge
  • the switching commands PW C 1 and PWC 2 given to the converters 8-1 and 8-2 are also controlled.
  • the operation of the control device 2 is indispensable for charging the main batteries MB 1 and MB 2 with commercial power. Therefore, even if the connector part 2 0 0 is connected to the vehicle 1 0 0, the main battery MB 1,
  • the control device 2 is configured to be operated by the low voltage power from the sub battery SB.
  • the low voltage power for charging the sub battery SB is the same as that of the main battery MB 1. It is generated by stepping down power with a DC-DC converter 10. Therefore, if sub battery SB is in an overdischarged state, control device 2 cannot generate switching command SWP, and DC-DC converter 10 cannot execute a power conversion operation. For this reason, since the inoperable state of the control device 2 continues, the main batteries MB1 and MB2 cannot be charged.
  • the voltage value of the commercial power supply which is an example of the external power supply, is 10 0 V (or 2 0 0 V).
  • the main batteries MB 1 and MB 2 cannot be charged by simply rectifying the commercial power supply.
  • vehicle 100 includes a mechanism for charging sub battery SB independently of the operating state of control device 2 when connector portion 20 0 is connected to vehicle 100.
  • the “operating state and the “Standing” means “whether the control operation in the control device 2 is being executed or stopped.” In other words, even if the control device 2 remains in an inoperable state. "Means. In other words, it means “a configuration in which the J sub battery SB can be charged autonomously without depending on a control command from the control device 2 such as a switching command.
  • the vehicle 100 has a low-voltage power generation unit 4 that passively generates low-voltage power when electrically connected to a commercial power source by connecting the connector unit 200. Is installed.
  • the low-voltage power generation unit 4 is electrically connected to the positive supply line ACL p and the negative supply line ACL n, and is supplied with commercial power supplied to the vehicle 100 via the connector unit 200 and the connector receiving unit 40 By receiving power from, low voltage power is generated.
  • the low voltage power generation unit 4 includes a feeder transformer 12 and a diode unit 14.
  • the feeder transformer 12 is a voltage converter that transforms the commercial power input to the primary side at a predetermined transformation ratio (turn ratio) and outputs it to the secondary side.
  • the transformation operation of the feeder transformer 1 2 naturally occurs when AC power is input, and does not require any external control signal. For this reason, the transformation operation of the feeder transformer 1 2 is passive and spontaneous.
  • the AC power after step-down output from the secondary side of the feeder transformer 12 is rectified by the diode unit 14 to generate low-voltage power.
  • the diode unit 14 is a full-wave rectification bridge circuit composed of four diodes, and low voltage power is output only by supplying a voltage to the diode unit 14.
  • the low voltage power generated by the diode unit 14 is supplied to the sub battery S B and the control device 2 through the low voltage DC auxiliary line S DCL.
  • the transformation ratio of the feeder transformer 12 depends on the voltage value of the commercial power source input to the primary side (for example, 1 0 0 V or 2 0 0 V) and the circuit configuration of the diode section 14 (all Depending on the wave rectification or half-wave rectification, it is set to a value suitable for generating low voltage power (eg, 12 V).
  • the low-voltage power generation unit 4 requires a control command from the control device 2 by connecting the connector unit 2 0 0 to the vehicle 1 0 0 (connector receiving unit 4 0). Without charge the secondary battery SB. Therefore, when the connector unit 200 is connected to the vehicle 100, even if the control device 2 cannot be operated because the sub battery SB is in an overdischarged state, the control device 2 is reliably operated by supplying low-voltage power. Therefore, the main batteries MB1 and MB2 can be charged with commercial power.
  • Embodiment 1 of the present invention when connector 200 is connected to vehicle 100 to charge main batteries MB 1 and MB 2 mounted on vehicle 100, independently of the operating state of control device 2.
  • the control device 2 can be operated by the low-voltage power supplied from the low-voltage power generation unit 4. Therefore, the control device 2 can control the voltage conversion operation in the inverters 30-1, 30_2 and the converters 8-1, 8, 2 regardless of the charging state of the sub battery SB. Can be charged reliably.
  • the low-voltage power generation unit 4 includes The structure arrange
  • vehicle 10 OA constituting the vehicle charging system according to the second embodiment of the present invention includes a connector receiving unit 40 in vehicle 100 shown in FIG. 2 except for low-voltage power generation unit 4. Instead of this, a connector receiving portion 4 OA that can receive low-voltage power generated by the vehicle charging device in addition to the commercial power supply is provided.
  • connector part 200 A constituting the vehicle charging apparatus according to the second embodiment is one in which low voltage power generating part 4 is built in connector part 2 ° 0 shown in FIG. Since the rest is the same as the vehicle charging system shown in FIG. 2, detailed description will not be repeated.
  • the connector unit 20 OA includes the low-voltage power generation unit 4 described above, and is supplied with power from a commercial power source supplied via the power line ACL (positive supply line AC L p and negative supply line AC Ln). Generate low voltage power.
  • Each of the joint surfaces of the connector portion 20 OA and the connector receiving portion 4 OA is provided with a conductive contact portion for transmitting commercial power and low-voltage power, and the connector portion 20 OA and the connector receiving portion 4 OA
  • the contact parts are electrically connected to each other by the connection of the two. This allows the power line AC L (positive supply line ACL p and negative The first path through which commercial power supplied via the supply line AC Ln) is supplied to the neutral points Nl and N 2 of the motor generators 34-1, 34-2, and the low-voltage power generated by the connector 20 OA Is formed through the low-voltage DC auxiliary line S DC L to the secondary battery SB and the control device 2.
  • the low voltage power generation unit 4 is connected to the vehicle 10 OA (connector receiving unit 4 OA) by connecting the connector unit 20 OA to the g (J battery SB) without requiring any control command. Therefore, when the connector 20 OA is connected to the vehicle 10 OA, even if the control device 2 is inoperable because the sub battery SB is in an overdischarged state, the control device 2 is supplied by supplying low-voltage power. Therefore, the main batteries MB 1 and MB 2 can be charged by a commercial power source According to the second embodiment of the present invention, the main battery MB 1 mounted on the vehicle 1 0 OA is used.
  • the control device 2 can be operated. Therefore, the control device 2 can control the voltage conversion operation in the inverters 30 — 1, 30— 2 and the converters 8 — 1, 8 — 2 regardless of the charge state of the sub battery SB. 2 can be charged reliably.
  • vehicle 100 B according to the third embodiment of the present invention includes a voltage receiving unit 40 including a step-down unit 5, system relays SMR 3 and SMR 4, and an identification tag 42 in vehicle 100 shown in FIG. 2. B is added.
  • connector unit 200B according to the third embodiment of the present invention includes a detection unit 44 for detecting identification tag 42 and a system of vehicle 100B with respect to connector unit 200 according to the first embodiment of the present invention.
  • a command generation unit 46 that generates a system enable signal SE 3 for driving the relays SMR 3 and SMR 4 is added. Since the rest is the same as the vehicle charging system shown in FIG. 2, detailed description will not be repeated.
  • the step-down unit 5 of the vehicle 100 is electrically connected to the output side of the main battery MB 1 and steps down the output voltage of the main battery MB 1 to passively generate low-voltage power, via the low-voltage DC auxiliary line SDCL. The generated low-voltage power is supplied to the sub battery SB and the control device 2.
  • step-down unit 5 is electrically connected to positive line P L 1 and negative line NL 1 between main battery MB 1 and system relay SMR 1. Therefore, the output voltage of the main battery MB 1 is supplied to the step-down unit 5 regardless of the state of the system relay SMR 1.
  • a system relay SMR 3 for electrically connecting or disconnecting the main battery MB 1 and the step-down unit 5 is interposed between the main battery MB 1 and the step-down unit 5.
  • system relay SMR3 is driven by system enable signal SE3 from command generation unit 46 provided in connector unit 200B, and electrically connects the two. That is, the system enable signal S E 3 corresponds to a drive command.
  • step-down unit 5 the potential supplied from positive line P L 1 (the positive potential of main battery MB 1) is connected to vehicle ground via voltage-dividing resistors R 1 and R2 connected in series.
  • the potential supplied from the positive line P L 1 (the positive potential of the main battery MB 1) is directly connected to the vehicle body ground. Therefore, the voltage VL based on the vehicle body ground generated at the connection point VN between the voltage dividing resistor R 1 and the voltage dividing resistor R 2 is the voltage VL of the output voltage of the main battery MB 1 divided by the voltage dividing resistor R 1 and the voltage dividing resistor R 2.
  • the low voltage power generated by the step-down unit 5 in this way is supplied to the sub battery SB and the control device 2 via the low voltage DC auxiliary line SDCL.
  • the system relay SMR 4 is interposed in the low voltage DC auxiliary line SDCL so that current does not flow backward from the sub battery SB to the vehicle body ground when not charging.
  • the system relay SMR 4 is driven by the system enable signal SE 3 in the same manner as the system relay SMR 3. Therefore, the step-down unit 5 is used only during the period when the system enable signal SE 3 is generated, that is, during the period when the connector unit 200 B is connected to the vehicle 100 and is charged. It is electrically connected to the sub battery SB and the control device 2.
  • the detection section 44 monitors the connection between the connector section 200B and the connector receiving section 40B, and issues a signal to notify the command generation section 46 when the connection is detected.
  • a known method can be used for the detection unit 44 to monitor the connection between the connector unit 200 B and the connector receiving unit 40 B.
  • information unique to the vehicle 100 is stored in the connector receiving unit 40 B.
  • the identification tag 42 is provided, and the detection unit 44 periodically performs a process of electrically reading the contents of the identification tag 42 (for example, using radio waves), and based on the read result, the connector unit 20 Determine the connection between the OB and the connector receiving part 40B.
  • the command generation unit 46 In response to the connection notification signal from the detection unit 44, the command generation unit 46 generates a system enable signal S E 3.
  • Connector receiving unit 40 B receives system enable signal SE 3 generated by the vehicle charging device in addition to the commercial power supply, into vehicle 100 B.
  • system enable signal S E 3 received via connector receiving portion 40 B is transmitted to system relays SMR 3 and SMR 4.
  • the command generator 46 is connected to the positive supply line ACL p and the negative supply line A CLn in parallel with the motor generators 34-1 and 34-2, and operates by receiving power from a commercial power source.
  • the system enable signal SE3 can be output regardless of the operating state of 100.
  • the command generation unit 46 receives the power from the commercial power source and generates the system enable signal SE 3, the system relays SMR 3 and S MR 4 are electrically driven as the system enable signal SE 3. It can supply as much power as possible.
  • the command generation unit 46 of the connector unit 200 B responds to the connection between the connector unit 200B and the vehicle 100B (connector receiving unit 40B), and the system enable signal is transmitted from the outside of the vehicle 100 B to the vehicle 100 B.
  • SE 3 is given, and system relays SMR3 and SMR4 mounted on vehicle 100 B are driven.
  • the secondary battery SB can be charged without generating a control command such as ⁇ "and the like inside the vehicle 100B. Therefore, when the connector part 200B is connected to the vehicle 100B, the secondary battery SB is in an overdischarged state. Therefore, even if the control device 2 is inoperable, it is possible to reliably operate the control device 2 by supplying low-voltage power, so that the main battery MB 1, MB 2 can be charged with commercial power.
  • step-down unit 5 steps down the output voltage of main battery MB and supplies low-voltage power. Therefore, control device 2 can be operated regardless of the state of charge of sub battery S B. Therefore, the voltage conversion operation in the inverters 30-1 and 30-2 and the converters 8-1, 8-2 by the control device 2 can be maintained, and the main batteries MB1, MB2 can be charged reliably.
  • the external power source single-phase AC
  • the neutral point of the two motor generators is converted to DC power using two inverters, and the main battery is charged.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the present invention can be similarly applied to a configuration in which a control device needs to be operated when a main battery is charged by an external power source.
  • a rectification function that converts AC power having a voltage value of 100 V (or 20 V) supplied from a commercial power source into DC power, and a voltage value that is set higher than the voltage value of the rectified DC power.
  • This can also be applied to vehicles that have a separate DC boost function that can boost the voltage to a voltage exceeding the rated voltage value of the main battery and a power converter (such as an inverter) that includes.

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Abstract

 車両(100)は、コネクタ部(200)の連結によって商用電源と電気的に接続されると、受動的に低圧電力を生成する低圧電力生成部(4)を搭載する。巻線変圧器(12)は、一次側に入力される商用電源を所定の変圧比で変圧し、この変圧動作は何らの外部からの制御信号をも必要とすることなく行われる。巻線変圧器(12)の二次側から出力される降圧後の交流電力は、ダイオード部(14)によって整流されて低圧電力が生成される。ダイオード部(14)で生成された低圧電力は、低圧直流補助線(SDCL)を介して、副バッテリ(SB)および制御装置(2)へ供給される。

Description

T/JP2008/053010 明細書
•電動車両、 車両充電装置および車両充電システム 技術分野
この発明は、 充放電可能な蓄電部を搭載し、 かつその蓄電部を外部電源により 充電可能な電動車両およびその電動車両を充電するための車両充電装置、 ならび にそれらからなる車両充電システムに関し、 特に蓄電部を充電する際の制御動作 に必要な電力を確保するための構成に関する。 背景技術
近年、 環境問題を考慮して、 電気自動車、 ハイブリッド自動車、 燃料電池車な どのように、 電動機を駆動力源とする電動車両が注目されている。 このような電 動車両は、 電動機に電力を供給したり、 回生制動時に運動エネルギーを電気エネ ルギ一に変換して蓄えたりするために、 充放電可能な蓄電部を搭載している。 従来から、 このような電動車両に搭載された蓄電部を商用電源などの外部電源 により充電する車両充電システムが存在する。 たとえば、 特開平 0 8— 1 0 7 6 0 6号公報には、 充電器から充電用電圧が供給されている間は、 メインスィッチ がオン状態であっても電動車両が運転状態になるのを禁止するとともに、 バッテ リへの充電を継続させる充電優先制御手段を備えたことを特徴とする電動車両用 充電装置が開示されている。 この電動車両用充電装置によれば、 メインスィッチ が誤操作されても充電を優先して行なうことができる。
近年、 総合的な燃料消費効率を高める目的で、 ハイブリッド自動車 搭載され た蓄電部を外部電源により充電する構成が注目に集まっている。
ところで、 充電対象となる蓄電部は、 車両駆動力の発生に必要な電力を供給す るために比較的高電圧のものが採用される。 このような高圧蓄電部を効率的に充 電するためには、 充電電流および充電電圧を最適化することが望ましい。 そのた め、 このような電動車両には、 外部電源から当該蓄電部に適した充電電圧および 充電電流を生成するための電力変換装置が搭載されることが一般化しつつある。 このような電力変換装置は、 トランジスタなどのスイッチング素子で構成され ているので、 電力変換装置での電力変換には、 トランジスタでのスイッチング動 作を行なわせるための制御信号 (たとえば、 ゲート電圧やベース電流) が必要と なる。 —多くの場合、 このような制御信号は、 充電対象となる蓄電部とは別に設け られた、 たとえば 1 2 Vや 2 4 Vといった相対的に低い出力電圧をもつ低圧蓄電 部からの低圧電力によって作動する制御装置が生成する。
そのため、 低圧蓄電部が過放電状態、 いわゆる 「バッテリ上がり」 の状態にな つてしまうと、 たとえ電動車両に外部電源が供給されたとしても、 制御装置を起 動することができないため、 電力変換装置での電力変換動作を実行できず、 その 結果、 外部電源による充電を行なうことができないという問題があった。
このような問題に対して、 電圧変換装置を用いて高圧蓄電部の電圧を降圧し、 「バッテリ上がり」 状態の低圧蓄電部に供給する構成も考えられるが、 このよう な電圧変換装置を制御するための制御信号も低圧蓄電部からの低圧電力によって 作動する制御装置によつて生成する必要があるため、 問題の解決にならない。 発明の開示
この発明は、 このような問題点を解決するためになされたものであって、 その 目的は、 充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、 当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、 外部電 源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、 車両充電装置お よび車両充電システムを提供することである。
この発明のある局面に従えば、 充放電可能な第 1蓄電部を搭載し、 第 1蓄電部 を外部電源により充電可能な電動車両を提供する。 この局面に従う電動車両は、 充電時に車両外部のコネクタ部と連結され、 外部電源からの電力を受入れるため のコネクタ受入部と、 コネクタ部とコネクタ受入部との連結によって供給される 外部電源からの電力を変換して第 1充電部を充電する電力変換部と、 第 1蓄電部 に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電部と、 第 2蓄電部からの電力に よって作動し、 電力変換部の電力変換動作を制御する制御部と、 コネクタ部がコ ネクタ受入部と連結されると、 制御部の作動状態と独立に第 2蓄電部を充電する 低圧充電部とを含む。
この局面に従う電動車両によれば、 搭載した第 1蓄電部が充電されるために、 コネクタ部が連結されると、 制御部の作動状態と独立に第 2蓄電部が充電される。 そのため、 コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、 第 2蓄電部が電力を供 給できなレ、過放電状態であっても、 低圧充電部から供給される電力によつて制御 部を作動させることができる。 そのため、 制御部は、 第 2蓄電部の充電状態にか かわらず、 電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、 第 1蓄電 部を確実に充電できる。
好ましくは、 低圧充電部は、 外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて第 2蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。 あるいは好ましくは、 コネクタ受入部は、 外部電源からの電力に加えて、 車両 外部で生成された第 2蓄電部を充電するための低圧電力を受入れるように構成さ れ、 低圧充電部は、 コネクタ受入部を介して受入れた低圧電力で第 2蓄電部を充 電するための電力線を含む。
またあるいは好ましくは、 低圧充電部は、 第 1蓄電部の出力電圧を降圧して第 2蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、 第 1蓄電部と 降圧部との間に接続され、 両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、 リレー部は、 コネクタ部がコネクタ受入部に連結されて発せられる駆動指令に応 答して、 第 1蓄電部と降圧部とを電気的に接続する。
この発明の別の局面に従えば、 充放電可能な第 1蓄電部を搭載する電動車両に 対して、 第 1蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置を提供する。 電動車両は、 充電時に外部電源から供給される電力を変換して第 1蓄電部を充電 する電力変換部と、 第 1蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電 部と、 第 2蓄電部からの電力によって作動し、 電力変換部の電力変換動作を制御 する制御部とを含む。 この局面に従う車両充電装置は、 充電時に電動車両と連結 され、 外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部と、 コネクタ部が電 動車両に連結されると、 電動車両の制御部の作動状態と独立に第 2蓄電部を充電 する低圧充電部とを含む。
この局面に従う車両充電装置によれば、 電動車両に搭載された第 1蓄電部を充 電するために、 電動車両にコネクタ部が連結されると、 制御部の作動状態と独立 に電動車両の第 2蓄電部が充電される。 そのため、 コネクタ部と電動車両とが連 結された時点で、 第 2蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、 低圧 充電部から供給される電力によって制御部を作動させることができる。 そのため、 制御部は、 第 2蓄電部の充電状態にかかわらず、 電力変換部で電力変換動作を実 行させることができるので、 第 1蓄電部を確実に充電できる。
好ましくは、 低圧充電部は、 前記外部電源からの電力を受けて第 2蓄電部を充 電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含み、 コネクタ部は、 外部電源からの電力に加えて、 低圧電力を電動車両へ供給するように構成される。 この局面に従う電動車両は、 コネクタ部を介して供給される低圧電力で第 2蓄電 部を充電するための電力線を含む。
あるいは好ましくは、 この局面に従う電動車両は、 第 1蓄電部の出力電圧を降 圧して第 2蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、 第 1 蓄電部と降圧部との間に接続され、 両者を電気的に接続または遮断するリレー部 とをさらに含む。 低圧充電部は、 コネクタ部と電動車両との連結に応答して、 リ レー部が第 1蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を電動車両の スィツチ部へ与える指令生成部を含む。
この発明のさらに別の局面に従えば、 充放電可能な第 1蓄電部を搭载する電動 車両と、 電動車両に搭載された第 1蓄電部を外部電源により充電するための車両 充電装置とを備えた車両充電システムを提供する。 車両充電装置は、 充電時に電 動車両と連結され、 外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部を含む。 電動車両は、 充電時に外部電源から供給される電力を変換して第 1蓄電部を充電 する電力変換部と、 第 1蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電 部と、 第 2蓄電部からの電力によって作動し、 電力変換部の電力変換動作を制御 する制御部とを含む。 この局面に従う車両充電システムは、 コネクタ部が電動車 両に連結されると、 制御部の作動状態と独立に第 2蓄電部を充電する低圧充電部 を含む。
この局面に従う車両充電システムによれば、 電動車両に搭載された第 1蓄電部 を充電するためにコネクタ部が電動車両に連結されると、 制御部の作動状態と独 2008/053010 立に第 2蓄電部が充電される。 そのため、 コネクタ部と電動車両とが連結された 時点で、 第 2蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、 低圧充電部か ら供給される電力によって制御部を作動させることができる。 そのため、 制御部 は、 第 2蓄電部の充電状態にかかわらず、 電力変換部で電力変換動作を実行させ ることができるので、 第 1蓄電部を確実に充電できる。
好ましくは、 低圧充電部は、 外部電源からの電力を受けて第 2蓄電部を充電す るための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。
さらに好ましくは、 低圧電力生成部は、 電動車両に搭載されるとともに、 コネ クタ部の連結によって電動車両に供給された外部電源からの電力の少なくとも一 部を受取るように構成される。
また、 さらに好ましくは、 低圧電力生成部は、 コネクタ部に含まれ、 電動車両 へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて低圧電力を生成 するとともに、 低圧電力がコネクタ部を介して電動車両の第 2蓄電部へ供給され るように構成される。
あるいは好ましくは、 低圧充電部は、 第 1蓄電部の出力電圧を降圧して第 2蓄 電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、 第 1蓄電部と降圧 部との間に接続され、 両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、 リ レー部は、 コネクタ部が電動車両に連結されると、 第 1蓄電部と降圧部とを電気 的に接続する。
さらに好ましくは、 低圧充電部は、 コネクタ部と電動車両との連結に応答して、 リレー部が第 1蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を発する指 令生成部をさらに含み、 指令生成部は、 コネクタ部に設けられ、 外部電源からの 電力を受けて作動する。 .
この発明によれば、 充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により 充電する際に、 当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確 保して、 外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の実施の形態 1に従う車両充電システムの全体構成図である。 図 2は、 この発明の実施の形態 1に従う車両充電システムの要部を示す概略構 成図である。
図 3は、 ィンバータおよびモータジェネレータの概略構成図である。
図 4は、 零電圧モードにおけるインバータおよびモータジェネレータの零相等 価回路である。
図 5は、 この発明の実施の形態 2に従う車両充電システムの要部を示す概略構 成図である。
図 6は、 この発明の実施の形態 3に従う車両充電システムの要部を示す概略構 成図である。 発明を実施するための最良の形態
この発明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、 図中の同一または相当部分については、 同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態 1 ]
図 1を参照して、 この発明の実施の形態 1に従う車両充電システム 1は、 電動 車両 1 0 0と、 車両充電装置 2 1 0とからなる。
電動車両 1 0 0は、 駆動力源である電動機と、 当該電動機に電力を供給するた めの蓄電部とを搭載する車両を総称したものであり、 少なくとも、 電気自動車、 ハイブリッド自動車、 燃料電池車などを含む。 本実施の形態では、 電動機とェン ジンとを搭載し、 それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行するハイブ リッド自動車である電動車両 (以下、 単に 「車両」 とも記す) 1 0 0について説 明する。
車両充電装置 2 1 0は、 車両 1 0 0に搭載された蓄電部を外部電源の一例であ る商用電源により充電するための装置であり、 コネクタ部 2 0 0と、 充電ステー シヨン 2 0 2とを含む。 コネクタ部 2 0 0は、 キヤブタイャケーブルなどからな る電力線 A C Lを介して充電ステーション 2 0 2と接続される。 充電ステーショ ン 2 0 2は、 外部電源線 P S Lを介して住宅 2 0 4に供給される商用電源を取り 出して、 コネクタ部 2 0 0へ供給する。 そして、 コネクタ部 2 0 0は、 充電時に 車両 1 0 0と連結され、 外部電源である商用電源と車両 1 0 0とを電気的に接続 する。 一方、 車両 100には、 コネクタ部 200と連結され、 商用電源を受入れ るためのコネクタ受入部 (図示しない) が設けられる。
なお、 コネクタ部 200を介して車両 100に供給される外部電源は、 住宅 2 04の屋根などに設置された太陽電池パネルの発電電力などであってもよい。 また、 充電ステーション 202には、 コネクタ部 200の収納機構やコネクタ 部 200と繋がる電力線 AC Lの卷取機構 (いずれも図示しない) が付加されて いてもよい。 さらに、 充電ステーション 202には、 使用者に対するセキユリテ ィ機構や課金機構などが付加されてもよい。
図 2は、 この発明の実施の形態 1に従う車両充電システムの要部を示す概略構 成図である。 図 2を参照して、 車両 100は、 主バッテリ MB 1, MB 2と、 第 1コンバータ (CONV1) 8— 1と、 第 2コンバータ (CONV2) 8— 2と、 第 1インバータ ( I NV 1) 30_ 1と、 第 2インバータ ( I NV2) 30— 2 と、 第 1モータジェネレータ (MG1) 34— 1と、 第 2モータジェネレータ
(MG 2) 34— 2と、 副バッテリ SBと、 DC—DCコンバータ 1 0と、 制御 装置 2とを含む。
主バッテリ MB 1 , MB 2は、 充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、 走行 時に車両 100の駆動力を発生するために、 モータジェネレータ 34_ 1, 34 一 2との間で電力授受を行なう。 主バッテリ MB 1, MB 2は、 一例として、 二 ッケル水素電池からなる。 代替的に、 リチウムイオン電池といった他の種類の二 次電池、 もしくは電気二重層キャパシタで構成してもよい。 そして、 主バッテリ MB 1 , MB 2の各々は、 モータジェネレータ 34— 1, 34— 2で駆動力を発 生するための比較的大きな電力を供給できるように、 多数の電池セルを直列接続 して、 定格出力電圧が相対的に高電圧、 たとえば 300 V〜500 Vとなるよう に構成されている。
なお、 車両 100に搭載される主バッテリの数は車両 100に要求される走行 性能に応じて決定すればよく、 2個に限られず、 1個であってもよいし、 3個以 上であってもよレヽ。
主バッテリ MB 1は、 正線 PL 1およぴ負線 NL 1を介して、 第 1コンバータ 8_ 1と電気的に接続される。 また、 主バッテリ MB 2は、 正線 PL 2および負 線 NL 2を介して、 第 2コンバータ 8— 2と電気的に接続される。 そして、 正線 PL 1, 負線 NL 1およぴ正線 P L 2, 負線 NL2には、 それぞれシステムリレ 一 SMR 1および SMR 2が介挿される。
システムリ レー SMR 1, SMR 2は、 制御装置 2からのシステムイネーブノレ 信号 S E 1, SE 2に応じて、 それぞれ主バッテリ MB 1, MB 2とコンバータ 8— 1, 8— 2との間を電気的に接続または遮断する。 より詳細には、 システム リレー SMR 1, SMR 2は、 制御装置 2からシステムイネ一ブル信号 S E 1, SE 2が与えられたときに、 導通状態になる。
コンバータ 8— 1, 8— 2は、 対応する主バッテリ MB 1, MB 2と、 主正母 線 M P Lおよび主負母線 MN Lとの間に配置され、 それぞれの間で電圧変換動作 を行なうための電圧変換部である。 すなわち、 コンバータ 8— 1および 8— 2は、 主正母線 MP L, 主負母線 MNLに対して並列接続され、 それぞれ主バッテリ M B 1および MB 2と主正母線 MP L, 主負母線 MN Lとの間での電力授受量を制 御する。
より具体的には、 コンバータ 8— 1および 8— 2は、 それぞれ主バッテリ MB
1および MB 2の放電電力 (出力電力) を昇圧した後に主正母線 MP L, 主負母 線 MNLへ供給可能である一方、 主正母線 MP L, 主負母線 MNLから供給され る回生電力を降圧した後にそれぞれ主バッテリ MB 1および MB 2へ供給可能で ある。 これは、 モータジェネレータ 34— 1, 34_ 2への供給電圧を高くする ことで、 モータジェネレータ 34— 1, 34— 2の運転範囲 (回転数範囲) を拡 大させるためである。
一例として、 コンバータ 8— 1, 8— 2は、 スイッチング素子によるスィッチ ング (回路開閉) によって昇圧動作および降圧動作のいずれもが可能な 「チヨッ パ」 型の昇降圧回路で構成される。 そして、 このような電圧変換動作は、 それぞ れ後述する制御装置 2からのスィツチング指令 PWC 1および PWC 2により制 御される。
主正母線 MP Lと主負母線 MN Lとの線間には、 平滑コンデンサ Cが接続され、 主正母線 MP L, 主負母線 MNLを介して授受される電力に含まれる変動成分が 低減される。 主正母線 M P L, 主負母線 MN Lの他方端には、 ィンバータ 3 0— 1および 3 0— 2が電気的に並列接続される。 インバータ 3 0— 1および 3 0— 2は、 それ ぞれモータジェネレータ 3 4 _ 1および 3 4— 2と電気的に接続され、 主正母線 M P L , 主負母線 MN Lとの間で電力変換を行なう。 インバータ 3 0—1および 3 0— 2の各々は、 三相分のアーム回路を含むプリッジ回路で構成され、 各々の 電力変換動作は、 後述する制御装置 2からのスィッチング指令 P WM 1および P WM 2により制御される。
より具体的には、 車両 1 0 0の走行時において、 インバータ 3 0— 1および 3 0— 2は、 運転者の運転操作や走行状況に応じて必要な電力をそれぞれモータジ エネレータ 3 4— 1および 3 4— 2との間で授受する。 また、 車両 1 0 0の充電 時において、 インバ一タ 3 0— 1および 3 0— 2は互いに連携動作することで、 後述するようにモータジェネレータ 3 4—1および 3 4— 2を介して供給される 商用電源 (単相交流) を直流電力に変換し、 主正母線 M P L , 主負母線 MN Lを 介して主バッテリ M B 1, M B 2へ供給する (主バッテリ M B 1 , M B 2の充 電) 。
モータジェネレータ 3 4— 1および 3 4— 2は、 電力と回転駆動力とを相互に 変換可能な回転電機であり、 モータジェネレータ 3 4— 1および 3 4— 2で発生 された回転駆動力は、 駆動力分配機構および駆動軸などを介して駆動輪 (いずれ も図示しない) に伝達される。 具体的には、 モータジェネレータ 3 4 _ 1および 3 4— 2は、 それぞれインバータ 3 0— 1および 3 0— 2から供給される交流電 力から回転駆動力を発生可能であるとともに、 車両 1 0 0の回生制動時やェンジ ン (図示しない) からの回転駆動力を受けて電力を発生可能 (発電可能) である。 モータジェネレータ 3 4— 1, 3 4— 2は、 一例として、 永久磁石が埋設され たロータを有する三相交流回転電機である。 そして、 モータジェネレータ 3 4— 1, 3 4— 2のステータには、 Y (スター) 結線された 3相分のステータコイル が設けられ、 各相のステータコイルは、 それぞれインバータ 3 0— 1および 3 0 — 2の対応する相と電気的に接続される。 さらに、 各ステータコイルの中性点 N 1および N 2は、 コネクタ部 2 0 0が車両 1 0 0に連結されて、 電力線 A C Lを 構成するそれぞれ正供給線 A C L pおよび負供給線 A C L nと電気的に接続され る。
DC— DCコンバータ 10は、 正線 P L 1, 負線 NL 1に対して、 コンバータ 8— 1と並列に接続され、 正線 PL 1, 負線 NL 1を介して授受される電力の一 部を降圧して低圧電力を生成した後に、 当該低圧電力 (正極) を低圧直流母線 M DCLへ出力する。 なお、 DC— DCコンバータ 10の出力端子の負極側は、 車 体 (ボディ) アースに接続される。 ここで、 「低圧電力」 とは、 主バッテリ MB 1, MB 2の出力電圧に比較して、 電圧が低いことを意味するものであり、 一例 として、 その電圧ィ直は 1 2 V (もしくは 24 V) に設定される。
一例として、 DC— DCコンバータ 10は、 直流電力を交流電力に変換した上 で卷線変圧器 (トランス) を用いて電圧変換を行い、 電圧変換後の交流電力を直 流電力に再変換する、 いわゆる 「トランス型」 の電圧変換回路からなる。 そして、 このような電圧変換動作は、 それぞれ後述する制御装置 2からのスィツチング指 令 SWPにより制御される。
副バッテリ S Bは、 充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、 低圧直流母線 M DCLと車体アースとの間に接続される。 そして、 昌バッテリ SBは、 低圧直流 母線 MDCLを介して供給される DC— DCコンバータ 10からの低圧電力で充 電される一方で、 DC— DCコンバータ 10からの低圧電力の供給が開始される 前 (たとえば、 車両 100のシステム起動時) などにおいて、 低圧電力を制御装 置 2へ供給する。 副バッテリ S Bは、 一例として鉛蓄電池などからなり、 その定 格出力電圧が約 1 2 Vとなるように構成されている。 なお、 副バッテリ SBの定 格出力電圧が 12 Vとなるように構成される場合には、 副バッテリ S Bを浮動充 電できるように、 DC— DCコンバータ 10の出力電圧を 14 V程度にしてもよ レ、。
制御装置 2は、 車両 100の制御動作を総合的に司る制御部であり、 一例とし て、 CPU (Central Processing Unit) と、 ROM (Read Only Memory) や R AM (Random Access Memory) などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体 として構成される。 そして、 制御装置 2は、 低圧直流母線 MDCLに接続された 低圧直流線 D C Lを介して供給される低圧電力によつて作動する。
具体的には、 運転者の操作によってイダニッシヨンオン指令 (図示しない) が 与えられると、 制御装置 2は、 システムィネーブル信号 SE 1, SE 2を発し、 主バッテリ MB 1, MB 2とコンバータ 8— 1, 8— 2との間を電気的に接続す るとともに、 コンバータ 8— 1 , 8— 2にスイッチング指令 PWC 1, PWC 2 を与えて、 主正母線 MP L, 主負母線 MNLを所定の電圧まで充電する。 このと き、 制御装置 2は、 DC— DCコンバータ 10にスイッチング指令 SWPを与え て低圧電力の供給を開始する。 このようにして、 車両 100がシステム起動され る。 このシステム起動後、 制御装置 2は、 運転者の操作に応じた必要な駆動力を 発生するために、 インバータ 30— 1, 30— 2にスイッチング指令 PWM1, PWM2を与える。
一方、 車両 100のシステム停止時において、 車両 100にコネクタ部 200 が連結されると、 制御装置 2は主バッテリ MB 1, MB 2を充電するための動作 を開始する。 具体的には、 制御装置 2は、 システムイネーブノレ信号 SE 1, SE 2を与えて、 主バッテリ MB 1, MB 2とコンバータ 8,_ 1, 8— 2との間を電 気的に接続する。 そして、 制御装置 2は、 インバータ 30— 1, 30— 2にスィ ツチング指令 PWM1, PWM2を与えるとともに、 コンバータ 8— 1, 8-2 にスイッチング指令 PWC 1, PWC 2を与える。
このように、 制御装置 2は、 車両 100のシステム起動および主バッテリ MB 1, MB 2の充電動作のいずれにおいても、 その制御処理の全体を司る。
次に、 主バッテリ MB 1, MB 2の充電動作について説明する。
図 3は、 インバータ 30— 1, 30— 2およびモータジェネレータ 34— 1,
34— 2の概略構成図である。 図 3を参照して、 インバータ 30—1は、 それぞ れ U相, V相, W相アーム回路を構成するトランジスタ Q 1 Up, Q lUn、 ト ランジスタ Q lVp, Q lVn、 トランジスタ Q lWp, Q lWnを含み、 各ァ ーム回路は、 主正母線 MP Lと主負母線 MNLとの間に接続される。 そして、 各 アーム回路におけるトランジスタ間の接続点 N 1 U, N 1 V, N1Wがモータジ エネレ^"タ 34—1の対応するステータコイルに接続され、 モータジェネレータ 34— 1へ対応する相電圧が供給される。 なお、 トランジスタ QlUp, Q1U n, Q 1 V p , Q l Vn, Q 1 Wp , Q lWnは、 一例と して、 I GB T (Insulated Gated Bipolar Transistor) などのスィッチング素子からなる。 さらに、 インバータ 30— 1は、 ダイオード D l Up, D 1 Un, D 1 V p , D lVn, D lWp, D lWnを含み、 各ダイオードは、 同じ符号を有するトラ ンジスタのエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、 対 応のトランジスタに並列接続される。
インバータ 30— 1では、 スイッチング指令 PWM1に応じて、 各トランジス タがスィツチング動作することで、 直流電力と交流電力との電力変換動作が実現 される。 より具体的には、 主正母線 MP Lに接続された上アーム側 (正側) のト ランジスタ Q lUp, Q 1 Vp, Q lWpと、 主負母線 MN Lに接続された下ァ ーム側 (負側) のトランジスタ Q lUn, Q 1 Vn, QlWnとのうち、 上ァー ム側および下アーム側からそれぞれ 1個ずつ順次選択され、 当該選択された 2個 のトランジスタがオン状態に駆動される。 なお、 同一のアーム回路を構成する 2 個のトランジスタが同時に選択されることはない。
このように選択されるトランジスタの組合せは、 6通り存在する。 さらに、 各 トランジスタが導通される期間 (デューティ比) および位相 (タイミング) を調 整することで、 電力変換量および電力変換方向 (直流電力から交流電力、 もしく は交流電力から直流電力) が制御される。
インバータ 30— 2は、 インバータ 30— 1と同様に、 それぞれ U相, V相, W相アーム回路を構成するトランジスタ Q 2Up, Q2Un、 トランジスタ Q 2 V p , Q2Vn、 トランジスタ Q2Wp, Q2Wnを含む。 そして、 各アーム回 路におけるトランジスタ間の接続点 N 2U, N 2 V, N 2 Wがモータジエネレー タ 34一 2の対応するステータコイルに接続され、 モータジェネレータ 34- 2 へ対応する相電圧が供給される。 また、 ィンバータ 30— 2は、 ダイォード D 2 Up, D2Un, D 2 Vp, D 2 Vn, D 2Wp, D2Wnを含む。 電力変換動 作については、 上述のィンバータ 30— 1と同様であるので、 詳細な説明は繰返 さない。
次に、 ィンバータ 30 _ 1, 30- 2およびモータジェネレータ 34— 1, 3 4— 2を用いて、 商用電源により主バッテリ MB 1, MB 2を充電する構成につ いて説明する。 なお、 インバータ 30— 1, 30— 2が本願発明の 「電力変換 部」 に相当する。 商用電源により主バッテリ MB 1, MB 2を充電する場合には、 インバータ 3 0— 1, 30— 2は、 上述した通常のスイッチング動作とは異なる 「零電圧モー ド」 で動作する。 「零電圧モード」 は、 上アーム側および下アーム側の各々にお いて、 3個のトランジスタを一括してスィツチング (オンまたはオフ) させるモ ードである。 この動作モードでは、 上アーム側の 3個のスイッチング素子は、 い ずれも同じスイッチング状態 (すべてオン、 または、 すべてオフ) となり、 また、 下アーム側の 3個のトランジスタのいずれについても互いに同じスィツチング状 態となる。
図 4は、 零電圧モードにおけるインバータ 30— 1, 30— 2およびモータジ エネレータ 34— 1, 34_ 2の零相等価回路である。 図 4を参照して、 インバ ータ 30—1, 30— 2が上述のような零電圧モードで動作する場合には、 ィン バータ 30— 1における上アーム側の 3個のトランジスタ Q 1 Up, Q 1 Vp, Q lWpおよびダイオード D 1 Up, D 1 Vp, D lWpは、 上アーム ARMl pとしてまとめて示され、 インバータ 30— 1における下アーム側の 3個のトラ ンジスタ QlUn, Q 1 Vn, Q 1 Wnおよびダイオード D 1 U n, D lVn, D lWnは、 下アーム ARMl nとしてまとめて示される。 同様に、 インバータ 30— 2における上アーム側の 3個のトランジスタおよびダイォードは上アーム ARM 2 としてまとめて示され、 インバータ 30— 2における下アーム側の 3 個のトランジスタおよびダイォードは下アーム ARM2 nとしてまとめて示され ている。
すなわち、 各アーム ARMl p, ARMl n, ARM2 ρ , ARM2 nは、 そ れぞれ 3個のトランジスタをまとめたトランジスタ Qと、 3個のダイォードをま とめたダイオード Dとを含む。 したがって、 この零相等価回路は、 主正母線 MP L, 主負母線 MN Lを介して供給される直流電力を単相交流電力へ変換可能であ るとともに、 正供給線 ACLp, 負供給線 ACL riを介して中性点 N 1, N2に 入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な単相インバータとみることがで きる。
そこで、 インバータ 30— 1, 30— 2が単相インバータとして動作するよう にスイツチング指令 P WM 1, PWM2を連携して制御することによって、 商用 電源から供給される単相交流電力を直流電力に変換して、 主正母線 M P L , 主負 母線 MN Lへ供給できる。 この直流電力によって、 主バッテリ MB 1 , MB 2を 充電できる。
なお、 商用電源により主バッテリ MB 1 , M B 2を充電する場合には、 主バッ テリ M B 1, MB 2の充電状態 (S O C: State Of Charge) に応じて、 適切な 充電電流おょぴ充電電圧が供給されるように、 コンバータ 8— 1, 8— 2に与え られるスィツチング指令 PW C 1 , PWC 2も制御される。
上述のように、 商用電源による主バッテリ MB 1, MB 2の充電を実現するた めには、 制御装置 2の作動が必須である。 そのため、 コネクタ部 2 0 0が車両 1 0 0に連結されたとしても、 制御装置 2が作動できなければ、 主バッテリ MB 1,
1
MB 2を充電できない。 4
再度、 図 2を参照して、 制御装置 2は、 副バッテリ S Bからの低圧電力によつ て作動するように構成されているが、 副バッテリ S Bを充電する低圧電力は、 主 バッテリ MB 1の電力を D C— D Cコンバータ 1 0で降圧して生成される。 その ため、 副バッテリ S Bが過放電状態にあれば、 制御装置 2がスイッチング指令 S W Pを生成できず、 D C— D Cコンバータ 1 0は電力変換動作を実行できない。 そのため、 制御装置 2の動作不能状態が継続するので、 主バッテリ M B 1 , MB 2を充電することもできない。
特に、 本実施の形態においては、 外部電源の一例である商用電源の電圧値は 1 0 0 V (もしくは 2 0 0 V) であるので、 3 0 0 V〜5 0 0 Vに設計される主バ ッテリ MB 1, MB 2を充電するためには、 インバータ 3 0— 1, 3 0 _ 2を用 いて昇圧する必要がある。 すなわち、 商用電源を単純に整流しただけでは、 主バ ッテリ MB 1, MB 2を充電することはできない。
これに対して、 副バッテリ S Bの電圧値は 1 2 Vもしくは 2 4 Vに設計される ので、 商用電源の電圧 に比較して低い。 そのため、 副バッテリ S Bを充電する ための直流電力は、 商用電源を降圧することで比較的容易に得ることができる。 そこで、 本実施の形態 1に従う車両 1 0 0は、 コネクタ部 2 0 0が車両 1 0 0 に連結されると、 制御装置 2の作動状態と独立に副バッテリ S Bを充電する機構 を備える。 本明細書に記載の実施の形態において、 制御装置 2の 「作動状態と独 立に」 とは、 「制御装置 2における制御動作が実行中および停止中のいずれであ つても」 という意味であり、 言い換えれば、 「制御装置 2が動作不能状態に維持 されたままであっても」 という意味である。 さらに別の言い方をすれば、 「スィ ツチング指令といった制御装置 2からの制御指令に依存することなく自律的に J 副バッテリ S Bを充電できる構成を意味する。
具体的には、 本実施の形態 1に従う車両 1 0 0は、 コネクタ部 2 0 0の連結に よって商用電源と電気的に接続されると、 受動的に低圧電力を生成する低圧電力 生成部 4を搭載する。
低圧電力生成部 4は、 正供給線 A C L pおよび負供給線 A C L nと電気的に接 続され、 コネクタ部 2 0 0およびコネクタ受入部 4 0を介して車両 1 0 0に入力 される商用電源からの電力を受けることで、 低圧電力を生成する。
より詳細には、 低圧電力生成部 4は、 卷線変圧器 1 2と、 ダイォ一ド部 1 4と を含む。 卷線変圧器 1 2は、 一次側に入力される商用電¾ を所定の変圧比 (巻数 比) で変圧して二次側に出力する電圧変換装置である。 この卷線変圧器 1 2での 変圧動作は、 交流電力を入力することで当然に生じるものであり、 何らの外部か らの制御信号をも必要としない。 そのため、 卷線変圧器 1 2での変圧動作は、 受 動的かつ自発的なものとなる。
卷線変圧器 1 2の二次側から出力される降圧後の交流電力は、 ダイオード部 1 4によって整流されて低圧電力が生成される。 一例として、 ダイオード部 1 4は、 4個のダイォードからなる全波整流ブリッジ回路であり、 ダイォード部 1 4に電 圧が供給されるだけで、 低圧電力が出力される。 ダイオード部 1 4で生成された 低圧電力は、 低圧直流補助線 S D C Lを介して、 副バッテリ S Bおよび制御装置 2へ供給される。
なお、 卷線変圧器 1 2の変圧比は、 一次側に入力される商用電源の電圧値 (た とえば、 1 0 0 Vもしくは 2 0 0 V) と、 ダイォード部 1 4の回路構成 (全波整 流もしくは半波整流) とに応じて、 低圧電力 (たとえば、 1 2 V) を生成するの に適した値に設定される。
このように、 低圧電力生成部 4は、 コネクタ部 2 0 0が車両 1 0 0 (コネクタ 受入部 4 0 ) に連結されることで、 制御装置 2からの制御指令を必要とすること なく副バッテリ SBを充電する。 そのため、 コネクタ部 200が車両 100に連 結された際に、 副バッテリ S Bが過放電状態のため制御装置 2が作動不能であつ ても、 低圧電力を供給することで制御装置 2を確実に作動させることができるた め、 主バッテリ MB 1, MB 2を商用電源により充電することができる。
この発明の実施の形態 1によれば、 車^ 100に搭載された主バッテリ MB 1, MB 2を充電するためにコネクタ 200が車両 100に連結されると、 制御装置 2の作動状態と独立に低圧電力生成部 4から供給される低圧電力によって、 制御 装置 2を作動させることができる。 そのため、 副バッテリ SBの充電状態にかか わらず、 制御装置 2がインバータ 30— 1, 30_ 2およびコンバータ 8— 1, 8— 2における電圧変換動作を制御できるので、 主バッテリ MB 1, MB 2を確 実に充電できる。
[実施の形態 2]
上述の実施の形態 1では、 低圧電力を受動的に生成するための低圧電力生成部 4が車両 100側に搭載される構成について説明したが、 実施の形態 2では、 低 圧電力生成部 4が車両充電装置側に配置される構成について説明する。
図 5を参照して、 この発明の実施の形態 2に従う車両充電システムを構成する 車両 10 OAは、 図 2に示す車両 100において、 低圧電力生成部 4を除くとと もに、 コネクタ受入部 40に代えて、 商用電源に加えて車両充電装置で生成され た低圧電力をも受入れ可能なコネクタ受入部 4 OAを設けたものである。 また、 本実施の形態 2に従う車両充電装置を構成するコネクタ部 200 Aは、 図 2に示 すコネクタ部 2◦ 0に低圧電力生成部 4を内蔵したものである。 その他について は、 図 2に示す車両充電システムと同様であるので、 詳細な説明は繰返さない。 コネクタ部 20 OAは、 上述の低圧電力生成部 4を含み、 電力線 ACL (正供 給線 AC L pおよび負供給線 AC Ln) を介して供給される商用電源からの電力 を供給されることで低圧電力を生成する。
そして、 コネクタ部 20 OAおよびコネクタ受入部 4 OAの接合面の各々には、 商用電源および低圧電力を伝送するための導電性の接触部が設けられ、 コネクタ 部 20 OAとコネクタ受入部 4 OAとの連結によって、 それぞれの接触部が互い に電気的に接続される。 これにより、 電力線 AC L (正供給線 ACL pおよび負 供給線 AC Ln) を介して供給される商用電源がモータジェネレータ 34—1, 34— 2の中性点 Nl, N 2に供給される第 1経路、 およびコネクタ部 20 OA で生成された低圧電力が低圧直流補助線 S DC Lを介して、 副バッテリ SBおよ び制御装置 2へ供給される第 2経路が形成される。
このように、 低圧電力生成部 4は、 コネクタ部 20 OAが車両 10 OA (コネ クタ受入部 4 OA) に連結されることで、 何らの制御指令を必要とすることなく g(Jバッテリ SBを充電できる。 そのため、 コネクタ部 20 OAが車両 10 OAに 連結された際に、 副バッテリ SBが過放電状態のため制御装置 2が作動不能であ つても、 低圧電力を供給することで制御装置 2を確実に作動させることができる ため、 主バッテリ MB 1, MB 2を商用電源により充電することができる。 この発明の実施の形態 2によれば、 車両 1 0 OAに搭載された主バッテリ MB 1, MB 2を充電するためにコネクタ 20 OAが車両 10 OAに連結されると、 制御装置 2の作動状態と独立にコネクタ部 20 OAに内蔵された低圧電力生成部 4から供給される低圧電力によって、 制御装置 2を作動させることができる。 そ のため、 副バッテリ S Bの充電状態にかかわらず、 制御装置 2がインバータ 30 — 1, 30— 2およびコンバータ 8— 1, 8— 2における電圧変換動作を制御で きるので、 主バッテリ MB 1, MB 2を確実に充電できる。
[実施の形態 3]
上述の実施の形態 1では、 車両 100側に搭載された低圧電力生成部 4が低圧 電力を受動的に生成する構成について説明したが、 実施の形態 3では、 主バッテ リの出力電圧を降圧することで低圧電力が生成される構成について説明する。 図 6を参照して、 この発明の実施の形態 3に従う車両 100 Bは、 図 2に示す 車両 100において、 降圧部 5と、 システムリレー SMR 3, SMR4と、 識別 タグ 42を含むコネクタ受入部 40 Bとを追加したものである。 また、 この発明 の実施の形態 3に従うコネクタ部 200Bは、 この発明の実施の形態 1に従うコ ネクタ部 200に対して、 識別タグ 42を検出するための検出部 44と、 車両 1 00 Bのシステムリレー SMR 3, SMR 4を駆動するためのシステムイネーブ ル信号 SE 3を発する指令生成部 46とを追加したものである。 その他について は、 図 2に示す車両充電システムと同様であるので、 詳細な説明は繰返さない。 車両 100の降圧部 5は、 主バッテリ MB 1の出力側に電気的に接続され、 主 バッテリ MB 1の出力電圧を降圧して低圧電力を受動的に生成し、 低圧直流補助 線 S D C Lを介して、 生成した低圧電力を副バッテリ S Bおよび制御装置 2へ供 給する。
具体的には、 降圧部 5は、 主バッテリ MB 1とシステムリレー SMR 1との間 で、 正線 P L 1および負線 NL 1と電気的に接続される。 そのため、 システムリ レ一 SMR 1の状態にかかわらず、 主バッテリ MB 1の出力電圧は降圧部 5へ供 給される。 さらに、 主バッテリ MB 1と降圧部 5との間には、 両者を電気的に接 続または遮断するシステムリレー SMR 3が介挿される。 後述するように、 シス テムリレー SMR3は、 コネクタ部 200 Bに設けられる指令生成部 46からの システムイネ一プル信号 SE 3によって駆動され、 両者を電気的に接続する。 す なわち、 システムィネーブル信号 S E 3は駆動指令に相当する。
そして、 降圧部 5では、 正線 P L 1から供給される電位 (主バッテリ MB 1の 正極電位) が直列接続された分圧抵抗 R 1および R2を介して車体アースへ接続 される。 また、 正線 P L 1から供給される電位 (主バッテリ MB 1の正極電位) が車体アースへ直接的に接続される。 そのため、 分圧抵抗 R 1と分圧抵抗 R 2と の接続点 VNに生じる車体アースを基準とした電圧 VLは、 主バッテリ MB 1の 出力電圧を分圧抵抗 R 1と分圧抵抗 R 2との比率で分圧された値となる。 具体的 には、 電圧 VL=主バッテリ MB 1の出力電圧 XR2Z (R 1 +R2) の関係が 成立する。 主バッテリ MB 1からは直流電力が供給されるので、 電圧 VLが低圧 電力に相当する値 (たとえば、 1 2V) となるように、 分圧抵抗 R l, R2の値 が適切に選択される。
このように降圧部 5で生成された低圧電力は、 低圧直流補助線 S D C Lを介し て、 副バッテリ SBおよび制御装置 2へ供給される。 なお、 低圧直流補助線 SD CLには、 非充電時に副バッテリ SBから車体アースへ電流が逆流しないように、 システムリ レー SMR 4が介揷される。 システムリレー SMR 4は、 システムリ レー SMR 3と同様に、 システムィネーブル信号 SE 3によって駆動される。 そ のため、 降圧部 5は、 システムィネーブル信号 SE 3が発せられる期間、 すなわ ちコネクタ部 200 Bが車両 100に連結されて充電が行われる期間に限って、 副バッテリ S Bおよび制御装置 2と電気的に接続される。
一方、 コネクタ部 200 Bでは、 検出部 44がコネクタ部 200 Bとコネクタ 受入部 40 Bとの連結を監視し、 連結が検出されると指令生成部 46へ連結を通 知する信号を発する。 検出部 44がコネクタ部 200 Bとコネクタ受入部 40 B との連結を監視する方法は、 公知の方法を用いることができるが、 一例として、 コネクタ受入部 40 Bに車両 100の固有の情報を格納する識別タグ 42を設け、 検出部 44が定期的に当該識別タグ 42の内容を電気的に (たとえば、 電波を用 いて) 読出すような処理を実行し、 その読出し結果に基づいて、 コネクタ部 20 OBとコネクタ受入部 40Bとの連結を判断する。
指令生成部 46は、 検出部 44からの連結通知信号に応答して、 システムイネ 一ブル信号 S E 3を発する。 コネクタ受入部 40 Bは、 商用電源に加えて車両充 電装置で生成されたシステムィネーブル信号 SE 3を車両 100B内に受入れる。 車両 100 Bでは、 コネクタ受入部 40 Bを介して受入れられたシステムイネ一 ブル信号 S E 3がシステムリレー SMR 3, SMR4へ伝達される。
ここで、 指令生成部 46は、 モータジェネレータ 34— 1, 34—2と並列に 正供給線 A C L pおよび負供給線 A CLnに接続され、 商用電源からの電力を受 けて作動するため、 車両 100の動作状態にかかわらず、 システムィネーブル信 号 SE3を出力することができる。 また、 指令生成部 46は、 商用電源からの電 力を受けてシステムィネーブル信号 S E 3を生成するので、 システムィネーブル 信号 SE 3として、 システムリ レー SMR 3, S MR 4を電気的に駆動可能な電 力を供給できる。
このように、 コネクタ部 200 Bの指令生成部 46は、 コネクタ部 200Bと 車両 100B (コネクタ受入部 40B) との連結に応答して、 車両 100 Bの外 部から車両 100 Bにシステムィネーブル信号 S E 3を与え、 車両 100 Bに搭 载されたシステムリレー SMR 3, SMR4を駆動する。 これにより、 車両 10 0 Bの内部で ^"らの制御指令を生成することなく副バッテリ S Bを充電できる。 そのため、 コネクタ部 200Bが車両 100Bに連結された際に、 副バッテリ S Bが過放電状態のため制御装置 2が作動不能であっても、 低圧電力を供給するこ とで制御装 ¾ 2を確実に作動させることができる。 そのため、 主バッテリ MB 1, M B 2を商用電源により充電することができる。
この発明の実施の形態 3によれば、 車両 1 0 0 Bに搭載された主バッテリ MB 1, MB 2を充電するためにコネクタ 2 0 0 Bが車両 1 0 0 Bに連結されると、 制御装置 2の作動状態と独立に降圧部 5が主バッテリ MBの出力電圧を降圧して 低圧電力を供給する。 そのため、 副バッテリ S Bの充電状態にかかわらず、 制御 装置 2を作動させることができる。 そのため、 制御装置 2によるインバータ 3 0 — 1 , 3 0— 2およびコンバータ 8— 1, 8— 2における電圧変換動作を維持で き、 主バッテリ M B 1, MB 2を確実に充電できる。
なお、 上述の実施の形態 1〜3では、 2つのモータジェネレータの中性点に入 力される外部電源 (単相交流) を 2つのインバータを用いて直流電力に変換して、 主バッテリを充電する構成について例示したが、 この構成に限られことはない。 本願発明は、 外部電源により主バッテリを充電するに際して、 制御装置を作動さ せる必要がある構成について同様に適用可能である。 たとえば、 商用電源から供 給される 1 0 0 V (もしくは 2 0 0 V) の電圧値をもつ交流電力を直流電力に変 換する整流機能と、 整流された直流電力の電圧値より高く設定される主パッテリ の定格電圧値を超える電圧値まで昇圧可能な直流昇圧機能と、 を含む電力変換装 置 (インバータなど) を別に設けた車両においても適用できる。
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。 本発明の範囲は、 上記した説明ではなく、. 請求の範囲 によって示され、 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。

Claims

請求の範囲
• 1. 充放電可能な第 1蓄電部 (MB 1 ) を搭載し、 前記第 1蓄電部 (MB 1 ) を外部電源により充電可能な電動車両 (100> 10 OA, 10 OB) であって、 充電時に車両外部のコネクタ部 (200, 20 OA, 200 B) と連結され、
. 前記外部電源からの電力を受入れるためのコネクタ受入部 (40, 4 OA, 40 B) と、
前記コネクタ部 (200, 20 OA, 200 B) と前記コネクタ受入部 ( 40, 4 OA, 4 OB) との連結によつ: C供給される前記外部電源からの電力を変換し て前記第 1蓄電部 (MB 1) を充電する電力変換部 (30— 1, 30- 2, 8— 1) と、
前記第 1蓄電部 (MB 1) に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電部 (SB) と、
前記第 2蓄電部 (SB) からの電力によって作動し、 前記電力変換部 (30— 1, 30-2, 8-1) の電力変換動作を制御する制御部 ( 2 ) と、
前記コネクタ部 (200, 20 OA, 20 OB) が前記コネクタ受入部 (40, 4 OA, 4 OB) と連結されると、 前記制御部 (2) の作動状態と独立に前記第 2蓄電部 (SB) を充電する低圧充電部 (4, SDCL ; 5, SMR 3, SMR 4, 42, 44, 46) とを備える、 電動車両。
2. 前記低圧充電部は、 前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて前 記第 2蓄電部 (SB) を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生 成部 (4) を含む、 請求の範囲第 1項に記載の電動車両。
3. 前記コネクタ受入部 (4 OA) は、 前記外部電源からの電力に加えて、 車 両外部で生成された前記第 2蓄電部 (SB) を充電するための低圧電力を受入れ5 るように構成され、
前記低圧充電部は、 前記コネクタ受入部 (4 OA) を介して受入れた前記低圧 電力で前記第 2蓄電部 (SB) を充電するための電力線 (SDCL) を含む、 請 求の範囲第 1項に記載の電動車両。
4. 前記低圧充電部は、 前記第 1蓄電部 (MB 1) の出力電圧を降圧して前記第 2蓄電部 (SB) を充 電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部 (5) と、
前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) との間に接続され、 両者を電気 的に接続または遮断するリレー部 (SMR3) とを含み、
前記リレー部 (SMR 3) は、 前記コネクタ部 (200B) が前記コネクタ受 入部 (40 B) に連結されて発せられる駆動指令に応答して、 前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) とを電気的に接続する、 請求の範囲第 1項に記載 の電動車両。
5. 充放電可能な第 1蓄電部 (MB 1) を搭載する電動車両 (10 OA, 10 OB) に対して、 前記第 1蓄電部 (MB 1) を外部電源により充電するための車 両充電装置 (210) であって、
前記電動車両 (100 A, 1 0 OB) は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第 1蓄電部 (M B 1) を充電する電力変換部 (30— 1, 30-2, 8-1) と、
前記第.1蓄電部 (MB 1) に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電部 (SB) と、
― 前記第 2蓄電部 (SB) からの電力によって作動し、 前記電力変換部 (30— 1, 30-2, 8-1) の電力変換動作を制御する制御部 (2) とを備え、 前記車両充電装置 (210) は、 .
充電時に前記電動車両 (10 OA, 100 B) と連結され、 前記外部電源と前 記電動車両 (100A, 100 B) とを電気的に接続するコネクタ部 (20 OA, 200 B) と、
前記コネクタ部 (20 OA, 200 B) が前記電動車両 (1 00 A, 100 B) に連結されると、 前記電動車両 (10 OA, 10 OB) の前記制御部 (2) の作動状態と独立に前記第 2蓄電部 (SB) を充電する低圧充電部 (4 ; 44, 46) とを備える、 車両充電装置。
6. 前記低圧充電部は、 前記外部電源からの電力を受けて前記第 2蓄電部 (S B) を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部 (4) を含み、 前記コネクタ部 (20 OA) は、 前記外部電源からの電力に加えて、 前記低圧 電力を前記電動車両 ( 100 A) へ供給するように構成され、
前記電動車両 (10 OA) は、 前記コネクタ部 (20 OA) を介して供給され る前記低圧電力で前記第 2蓄電部 (SB) を充電するための電力線 (SDCL) を含む、 請求の範囲第 5項に記載の車両充電装置。
7. 前記電動車両 (100 B) は、
前記第 1蓄電部 (MB 1) の出力電圧を降圧して前記第 2蓄電部 (SB) を充 電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部 (5) と、
前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) との間に接続され、 両者を電気 的に接続または遮断するリレー部 (SMR 3) とをさらに備え、
前記低圧充電部 (44, 46) は、 前記コネクタ部 (200 B) と前記電動車 両 (100B) との連結に応答して、 前記リレー部 (SMR 3) が前記第 1蓄電 部 (MB 1) と前記降圧部 (5) とを電気的に接続するための駆動指令を前記電 動車両 (100B) の前記スィッチ部 (SMR3) へ与える指令生成部 (46) を含む、 請求の範囲第 5項に記載の車両充電装置。
8. 車両充電システム (1) であって、
充放電可能な第 1蓄電部 (MB 1) を搭載する電動車両 (100, 10 OA, 100 B) と、
前記電動車両 (100, 10 OA, 100 B) に搭載された前記第 1蓄電部 (MB 1) を外部電源により充電するための車両充電装置 (2 10) とを備え、 前記車両充電装置 (210) は、 充電時に前記電動車両 (1 00, 10 OA, 10 O B) と連結され、 前記外部電源と前記電動車両 (100, 10 OA, 10 OB) とを電気的に接続するコネクタ部 (200, 20 OA, 200 B) を含み、 前記電動車両 (100, 10 OA, 1 0 OB) は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第 1蓄電部 (M B 1) を充電する電力変換部 (30— 1, 30— 2, 8— 1) と、
前記第 1蓄電部 (MB 1) に比較して出力電圧の低い充放電可能な第 2蓄電部 (SB) と、
前記第 2蓄電部 (SB) からの電力によって作動し、 前記電力変換部 (30— 1, 30-2, 8- 1) の電力変換動作を制御する制御部 (2) とを含み、 前記車両充電システム (1) は、 前記コネクタ部 (200, 20 OA, 200 B) が前記電動車両 (100, 100 A, 100 B) に連結されると、 前記制御 部 (2) の作動状態と独立に前記第 2蓄電部 (SB) を充電する低圧充電部 (4, SDCL ; 5, SMR 3, SMR4, 42, 44, 46) をさらに備える、 車両 充電システム。
9. 前記低圧充電部は、 前記外部電源からの電力を受けて前記第 2蓄電部 (S B) を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部 (4) を含む、 請求の範囲第 8項に記載の車両充電システム。
10. 前記低圧電力生成部 (4) は、 前記電動車両 (100) に搭載されると ともに、 前記コネクタ部 (200) の連結によって前記電動車両 (100) に供 給された前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受取るように構成される、 請求の範囲第 9項に記載の車両充電システム。
1 1. 前記低圧電力生成部 (4) は、 前記コネクタ部 (20 OA) に含まれ、 前記電動車両 (10 OA) へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一 部を受けて前記低圧電力を生成するとともに、 前記低圧電力が前記コネクタ部
(20 OA) を介して前記電動車両 (10 OA) の前記第 2蓄電部 (SB) へ供 給されるように構成される、 請求の範囲第 9項に記載の車両充電システム。
1 2. 前記低圧充電部は、
前記第 1蓄電部 (MB 1) の出力電圧を降圧して前記第 2蓄電部 (SB) を充 電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部 (5) と、
前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) との間に接続され、 両者を電気 的に接続または遮断するリ レ^部 (SMR3) とを含み、
前記リ レー部 (SMR 3) は、 前記コネクタ部 (200 B) が前記電動車両
(100B) に連結されると、 前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) と を電気的に接続する、 請求の範囲第 8項に記載の車両充電システム。
1 3. 前記低圧充電部は、 前記コネクタ部 (200B) と前記電動車両 (10 0B) との連結に応答して、 前記リ レー部 (SMR 3) が前記第 1蓄電部 (MB 1) と前記降圧部 (5) とを電気的に接続するための駆動指令を発する指令生成 部 (46) をさらに含み、 前記指令生成部 (46) は、 前記コネクタ部 (200B) に設けられ、 前記外 部電源からの電力を受けて作動する、 請求の範囲第 1 2項に記載の車両充電シス テム。
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