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技術 電動車両の充放電システム

出願人 三菱自動車工業株式会社
発明者 谷口雅彦師綱助
出願日 2013年12月24日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2013-265185
公開日 2015年7月2日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2015-122866
状態 特許登録済
技術分野 車両の電気的な推進・制動 電池等の充放電回路
主要キーワード 切り替えユニット 直列電源 並列電源 充放電コントローラ 電圧変動範囲 識別制御 使用電圧範囲 対応信号
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

駆動用バッテリ家庭用電源として利用する場合に、DC/ACインバータの効率を高めることができる電動車両充放電システムを提供する。

解決手段

第1のバッテリと第2のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替え直列並列切り替えユニット23と、直列/並列切り替えユニットを切替制御するECU4と、電動車両に設けられ、駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能な急速充電コネクタ26と、急速充電コネクタ26に接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、急速充電コネクタ26を介して駆動用バッテリから供給される電力を家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、ECU4は、急速充電コネクタ26に電力変換器が接続された場合に、直列/並列切り替えユニット23を並列接続とする。

概要

背景

電気自動車車やハイブリッド自動車等の電動車両には、駆動用バッテリが搭載されている。駆動用バッテリは、外部に設置された充電器によって充電され、駆動用バッテリに充電された電力は電動車両を駆動するモータに供給される。また、電動車両に搭載された駆動用バッテリは、家庭用電源として利用可能であり、例えば、DC300V以上の電力は、電力変換器系統電源と同じ交流電圧(例えば、AC100V)の電力に変換され、家庭用電気機器に供給される。電力変換器は、電力入力部、電力変換部、電力出力部を備えている。電力入力部は、駆動用バッテリに充電された電力が供給される部分であって、電源ケーブルの一端が接続可能である。一端が電力入力部に接続された電源ケーブルの他端は、電動車両の充電コネクタに接続可能である。これにより、駆動用バッテリに充電された電力は、一端が電力入力部に接続され、他端が充電コネクタに接続された電源ケーブルを通り、電力入力部に供給される。電力変換部は、駆動用バッテリから電力入力部に供給された電力を直流から交流に変換するとともに降圧するためのもので、電力変換器(DC/ACインバータ)を備えている。これにより、電力入力部から電力変換部に供給された電力は、電力変換部を通る際に、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧される。電力出力部は、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力を家庭用電気機器に供給するためのもので、アクセサリコンセントを備えている。これにより、電力変換部で直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される(例えば、特許文献1参照)。

尚、特許文献2には、それぞれ複数の単位電池直列接続した二つのバッテリを設け、アクセルペダル踏み込み量やモータの出力が第1の閾値よりも大きくなった場合に二つのバッテリを直列接続とする一方、アクセルの踏み込み量やモータの出力が第2の閾値よりも小さくなった場合に二つのバッテリを並列接続とする電動車両が記載されている。しかしながら、特許文献2には、駆動用バッテリ(二つのバッテリ)を家庭用電源として利用する旨の記載はない。

また、特許文献3には、複数のバッテリと一つの充電回路とを設け、電源供給先回路の動作時は複数のバッテリを並列接続して放電させる一方、複数のバッテリの充電時は複数のバッテリを直列接続して充電させる充放電装置が記載されている。しかしながら、特許文献3には、充電コネクタに接続された外部機器が電力変換器であると検出した場合に並列接続とする旨の記載はない。

概要

駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、DC/ACインバータの効率を高めることができる電動車両の充放電システムを提供する。第1のバッテリと第2のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替え直列並列切り替えユニット23と、直列/並列切り替えユニットを切替制御するECU4と、電動車両に設けられ、駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能な急速充電コネクタ26と、急速充電コネクタ26に接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、急速充電コネクタ26を介して駆動用バッテリから供給される電力を家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、ECU4は、急速充電コネクタ26に電力変換器が接続された場合に、直列/並列切り替えユニット23を並列接続とする。

目的

本発明は、上記実情を鑑みて、搭載された駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる電動車両の充放電システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

外部電源によって充電されるとともに家庭用電源として利用される駆動用バッテリが搭載された電動車両充放電システムであって、前記駆動用バッテリは、第1のバッテリと、前記第1のバッテリから独立して設けられた第2のバッテリと、により構成され、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替え接続切替手段と、前記接続切替手段を切替制御する切替制御手段と、前記電動車両に設けられ、前記駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能なコネクタと、前記コネクタに接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、前記コネクタを介して前記駆動用バッテリから供給される電力を前記家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、前記切替制御手段は、前記コネクタに前記電力変換器が接続された場合に、前記接続切替手段を並列接続とする、ことを特徴とする電動車両の充放電システム。

請求項2

前記コネクタは、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して所定電圧で充電する普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置された急速充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記急速充電コネクタに前記電力変換器が接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とする一方、前記急速充電コネクタに前記外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合には前記接続切替手段を直列接続とすることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の充放電システム。

請求項3

前記コネクタは、さらに、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して前記所定電圧で充電する普通充電用に設置された普通充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とすることを特徴とする請求項2に記載の電動車両の充放電システム。

技術分野

0001

本発明は、電気自動車ハイブリッド自動車等の電動車両充放電システムに関するもので、より具体的には、搭載された駆動用バッテリ家庭用電源として利用可能な電動車両の充放電システムに関する。

背景技術

0002

電気自動車車やハイブリッド自動車等の電動車両には、駆動用バッテリが搭載されている。駆動用バッテリは、外部に設置された充電器によって充電され、駆動用バッテリに充電された電力は電動車両を駆動するモータに供給される。また、電動車両に搭載された駆動用バッテリは、家庭用電源として利用可能であり、例えば、DC300V以上の電力は、電力変換器系統電源と同じ交流電圧(例えば、AC100V)の電力に変換され、家庭用電気機器に供給される。電力変換器は、電力入力部、電力変換部、電力出力部を備えている。電力入力部は、駆動用バッテリに充電された電力が供給される部分であって、電源ケーブルの一端が接続可能である。一端が電力入力部に接続された電源ケーブルの他端は、電動車両の充電コネクタに接続可能である。これにより、駆動用バッテリに充電された電力は、一端が電力入力部に接続され、他端が充電コネクタに接続された電源ケーブルを通り、電力入力部に供給される。電力変換部は、駆動用バッテリから電力入力部に供給された電力を直流から交流に変換するとともに降圧するためのもので、電力変換器(DC/ACインバータ)を備えている。これにより、電力入力部から電力変換部に供給された電力は、電力変換部を通る際に、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧される。電力出力部は、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力を家庭用電気機器に供給するためのもので、アクセサリコンセントを備えている。これにより、電力変換部で直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される(例えば、特許文献1参照)。

0003

尚、特許文献2には、それぞれ複数の単位電池直列接続した二つのバッテリを設け、アクセルペダル踏み込み量やモータの出力が第1の閾値よりも大きくなった場合に二つのバッテリを直列接続とする一方、アクセルの踏み込み量やモータの出力が第2の閾値よりも小さくなった場合に二つのバッテリを並列接続とする電動車両が記載されている。しかしながら、特許文献2には、駆動用バッテリ(二つのバッテリ)を家庭用電源として利用する旨の記載はない。

0004

また、特許文献3には、複数のバッテリと一つの充電回路とを設け、電源供給先回路の動作時は複数のバッテリを並列接続して放電させる一方、複数のバッテリの充電時は複数のバッテリを直列接続して充電させる充放電装置が記載されている。しかしながら、特許文献3には、充電コネクタに接続された外部機器が電力変換器であると検出した場合に並列接続とする旨の記載はない。

先行技術

0005

特開2013—74719号公報
特開平5−236608号公報
特開2002−171675号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に記載された電動車両では、駆動用バッテリの電圧は、図9に示すように、SOC(State Of Charge)が100%から0%の範囲(Bの範囲)で330V〜250Vとなり、電圧変動範囲が大きいため、使用電圧範囲全般にわたって、電力変換器の効率を高めることができない(図10のBの範囲参照)。
本発明は、上記実情を鑑みて、搭載された駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる電動車両の充放電システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、外部電源によって充電されるとともに家庭用電源として利用される駆動用バッテリが搭載された電動車両の充放電システムであって、前記駆動用バッテリは、第1のバッテリと、前記第1のバッテリから独立して設けられた第2のバッテリと、により構成され、前記第1のバッテリと前記第2のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替え接続切替手段と、前記接続切替手段を切替制御する切替制御手段と、前記電動車両に設けられ、前記駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能なコネクタと、前記コネクタに接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、前記コネクタを介して前記駆動用バッテリから供給される電力を前記家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、前記切替制御手段は、前記コネクタに前記電力変換器が接続された場合に、前記接続切替手段を並列接続とする、ことを特徴とする。
本発明によれば、コネクタに電力変換器が接続された場合に、接続切替手段を並列接続とするので、第1のバッテリと第2のバッテリとが並列接続となる。これにより、第1のバッテリと第2のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

0008

また、本発明の一態様では、前記コネクタは、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して所定電圧で充電する普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置された急速充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記急速充電コネクタに前記電力変換器が接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とする一方、前記急速充電コネクタに前記外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合には前記接続切替手段を直列接続とすることが好ましい。
このようにすれば、急速充電コネクタに電力変換器が接続された場合に並列接続とする一方、急速充電コネクタに外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合に接続切替手段を直列接続とするので、急速充電コネクタに電力変換器が接続された場合には第1のバッテリと第2のバッテリとが並列接続となる。これにより、第1のバッテリと第2のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

0009

また、前記コネクタは、さらに、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して前記所定電圧で充電する普通充電用に設置された普通充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とすることが好ましい。
このようにすれば、普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に接続切替手段を並列接続とするので、普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合には第1のバッテリと第2のバッテリとが並列接続となる。これにより、第1のバッテリと第2のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合及び家庭用電源から駆動用バッテリを充電する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

発明の効果

0010

以上説明したように、本発明によれば、コネクタに電力変換器が接続された場合に、接続切り替え手段を並列接続とするので、第1のバッテリと第2のバッテリとが並列接続となる。これにより、第1のバッテリと第2のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態である電動車両のシステム構成を示す図である。
図1に示した駆動用バッテリの詳細構成を示す図である。
図1に示したECUの制御構成を示すブロック図である。
図1に示したECUの制御手順を示すフローチャートである。
急速充電コネクタに接続された充放電制御コントローラへの放電状態を示す図である。
急速充電コネクタに接続された急速充電器による充電状態を示す図である。
普通充電コネクタに接続された充放電制御コントローラによる充放電状態を示す図である。
電動車両の走行/車両スリープ状態を示す図である。
駆動用バッテリのSOCと電圧との関係を示す図である。
外部機器のDC/ACインバータの入力電圧と効率との関係を示す図である。

実施例

0012

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電動車両の充放電システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。ここで説明する電動車両には、電気自動車やハイブリッド自動車等が含まれるが、駆動用バッテリを搭載したものであれば、これらに限定されるものではなく、また、本実施の形態により、この発明が限定されるものでもない。

0013

図1は、本発明の実施の形態に係る電動車両のシステム構成を示す図であり、図2は、図1に示した駆動用バッテリの詳細構成を示す図である。また、図3は、図1に示したECUの制御構成を示すブロック図である。

0014

図1に示すように、本発明の実施の形態である電動車両1は、駆動用バッテリ2に充電された電力をエネルギー源とし、モータ11を動力源として走行するもので、駆動用バッテリ2、モータ11のほか、インバータ12、トランスミッション13を備えている。

0015

駆動用バッテリ2は、外部に設置された急速充電器5(図6参照)や充放電制御コントローラ6(図7参照)等の外部電源により充電され、駆動用バッテリ2に充電された電力は、インバータ12を介してモータ11に供給される。また、本発明の実施の形態に係る駆動用バッテリ2は、家庭用電源としても利用される。

0016

本発明の実施の形態に係る駆動用バッテリ2は、それぞれ独立した二つのバッテリ(駆動用バッテリハーフパック)21,22と、一つの直列並列切り替えユニット23とにより構成されている。
図2に示すように、二つのバッテリ21,22(以下の説明において「第1のバッテリ21」と「第2のバッテリ22」)という)は、それぞれ、電池モジュール211,221を直列接続したもので、直流120V〜170V程度の電圧が出力可能であり、これらを直列接続した場合に直流330〜250V程度の電圧が出力可能である。

0017

また、図1に示すように、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22は、それぞれCAN(Controller Area Network)24でバッテリマネージメントユニット25に接続され、SOC等がバッテリマネージメントユニット25で管理される。

0018

直列/並列切り替えユニット23は、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22との接続状態を直列接続あるいは並列接続へと切り替えるもので、接続切替手段を構成する。図2に示すように、直列/並列切り替えユニット23は、直列電源回路231、直列コンタクタ232、並列電源回路234、並列コンタクタ235を含んでいる。

0019

直列電源回路231は、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22を直列接続とするもので、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22との間に設けられている。より具体的には、第1のバッテリ21の正極21Aと第2のバッテリ22の負極22Bとの間に設けられている。直列コンタクタ232は、直列電源回路231を開閉するもので、直列電源回路231に設けられている。これにより、後述する並列コンタクタ235が並列電源回路234を開いた状態で、直列コンタクタ232が直列電源回路231を閉じると、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが直列接続される。

0020

並列電源回路234は、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22を並列接続とするもので、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22との間に設けられている。より具体的には、第1のバッテリ21の正極21Aと第2のバッテリ22の正極22Aとの間と、第1のバッテリ21の負極21Bと第2のバッテリ22の負極22Bとの間と、に設けられている。並列コンタクタ235は、並列電源回路234を開閉するもので、並列電源回路234に設けられている。より具体的には、第1のバッテリ21の正極21Aと第2のバッテリ22の正極22Aとの間と、第1のバッテリ21の負極21Bと第2のバッテリ22の負極22Bとの間と、に設けられている。これにより、上述した直列コンタクタ232が直列電源回路231を開いた状態で、並列コンタクタ235が並列電源回路234を閉じると、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが並列接続される。

0021

本発明の実施の形態に係る電動車両1の一方の側面(例えば、左側面)には急速充電用の急速充電コネクタ26が設置され、他方の側面(例えば、右側面)には普通充電用の普通充電コネクタ27が設置されている。普通充電コネクタ27は、所定電圧で充電する普通充電用に設置され、急速充電コネクタ26は、普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置される。なお、急速充電コネクタ26、普通充電コネクタ27の設置位置はこれらに限定されるものではない。

0022

急速充電コネクタ26には、急速充電器5の充電ケーブル51の開放端に設けられた急速充電ガン52(図6参照)が接続可能であり、駆動用バッテリ2に接続されている。より具体的には、急速充電コネクタ26に第1のバッテリ21の負極(N相)21Bと第2のバッテリ22の正極(P相)22Bとがそれぞれ接続されている。これにより、急速充電器5の充電ケーブル51の開放端に設けられた急速充電ガン52から急速充電コネクタ26を通り、駆動用バッテリ2に充電される。

0023

また、急速充電器5は、急速充電コネクタ26にCAN3で情報を送信する。具体的には、急速充電器5が急速充電コネクタ26に接続された場合に急速充電器5が急速充電コネクタ26に急速充電ガン接続信号を送信する。尚、急速充電ガン接続信号は、急速充電コネクタ26に接続された機器が急速充電器5である旨の識別信号である。

0024

また、図5に示すように、急速充電コネクタ26には、駆動用バッテリ2から電力を取り出す充放電制御コントローラ(電力変換器)7が接続可能である。充放電制御コントローラ7は、駆動用バッテリ2に充電された直流電圧の電力を系統電源と同じ交流電圧の電力に変換し、家庭用電気機器に供給するためのもの(電力変換器)で、電力入力部71、電力変換部72、電力出力部73を備えている。電力入力部71は、駆動用バッテリ2に充電された電力が供給される部分であって、一端(急速充電ガン711)が急速充電コネクタ26に接続された電源ケーブル712の他端が接続可能である。これにより、駆動用バッテリ(第1のバッテリ21と第2のバッテリ22)2に充電された電力は、一端(急速充電ガン711)が急速充電コネクタ26に接続され、他端が充放電制御コントローラ7に接続された電源ケーブル712を通り、電力入力部71に供給される。電力変換部72は、駆動用バッテリ2から供給された電力を直流から交流に変換するとともに電圧を調整するためのもので、DC/ACインバータ721を備えている。これにより、電力入力部71から供給された電力は、DC/ACインバータ721を通る際に、直流電流から交流電流に変換され、電圧が調整される。電力出力部73は、直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力を家庭用電気機器に供給するためのもので、アクセサリコンセント(図示せず)を備えている。これにより、電力変換部72で直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される。

0025

また、充放電制御コントローラ7は、急速充電コネクタ26にCANで情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ7が急速充電コネクタ26に接続された場合に充放電コントローラ7が急速充電コネクタ26に接続信号と充放電対応信号とを送信する。尚、接続信号は、急速充電コネクタ26に接続された旨の識別信号であり、充放電対応信号は、急速充電コネクタ26に接続された機器が充電器(急速充電器5)であるか、充放電制御コントローラ7であるか、の識別信号である。

0026

普通充電コネクタ27には、充放電制御コントローラ6の充放電ケーブル61の開放端に設けられた普通充電ガン62(図7参照)が接続可能であり、電動車両1に搭載された車載充電器28が接続されている。車載充電器28は、充放電制御コントローラ6から供給された交流電流(例えば、AC200VまたはAC100V)を直流電流に変換し、駆動用バッテリ2に充電するためもので、駆動用バッテリ2に接続されている。より具体的には、車載充電器28に第1のバッテリ21の負極(N相)21B、第2のバッテリ22の負極(N相)22Bと第2のバッテリ22の正極(P相)22A、第1のバッテリ21の正極(P相)21Aとがそれぞれ接続されている。これにより、充放電制御コントローラ6の充放電ケーブル61の開放端に設けられた普通充電ガン62から普通充電コネクタ27を通り、車載充電器28に供給された交流電流は、車載充電器28において交流電流から直流電流に変換され、駆動用バッテリ2に充電される。

0027

また、充放電制御コントローラ6は、普通充電コネクタ27にPLC(Power Line Communications)で情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ6が普通充電コネクタ27に接続された場合に充放電制御コントローラ6が普通充電コネクタ27に普通充電ガン接続信号を送信する。尚、普通充電ガン接続信号は、普通充電コネクタ27に接続された機器が充放電制御コントローラ6である旨の識別信号である。

0028

また、図7に示すように、普通充電コネクタ27に接続された充放電制御コントローラ6からは、駆動用バッテリ2から電力を取り出すことも可能である。放電対応車載充電器28は、駆動用バッテリ2に充電された直流電圧の電力を系統電源と同じ交流電圧の電力に変換し、家庭用電気機器に供給するためのもの(電力変換器)も備えている。これにより、駆動用バッテリ(第1のバッテリ21と第2のバッテリ22)2に充電された電力は、一端(普通充電ガン62)が普通充電コネクタ27に接続され、他端が充放電制御コントローラ6を通り、家庭用電気機器に供給される。充放電コントローラ6は、電圧が調整された電力を家庭用電気機器に供給するものとしても機能するもので、アクセサリコンセント(図示せず)を備えている。これにより、放電対応車載充電器28で直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される。

0029

また、充放電制御コントローラ6は、普通充電コネクタ27を通して放電対応車載充電器28にPLCで情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ6が普通充電コネクタ27を通して放電対応車載充電器28に接続された場合に充放電制御コントローラ6が普通充電コネクタ27を通して放電対応車載充電器28に接続信号と充放電対応信号を送信する。充放電対応信号は、放電対応可能か否かの識別信号である。

0030

また、図1に示すように、インバータ12、バッテリマネージメントユニット25、駆動用バッテリ2に設けられた直列/並列切り替えユニット23、車載充電器28、急速充電コネクタ26、普通充電コネクタ27は、それぞれCAN3でECU(制御装置)4に管理され、ECU4に制御される。

0031

図3に示すように、ECU4は、直列/並列切り替えユニット23を切り替え制御する切替制御手段としても機能するもので、急速充電コネクタ接続検出手段41、普通充電コネクタ接続検出手段42、直列コンタクタ作動信号出力手段43、並列コンタクタ作動信号出力手段44、放電識別制御手段45、を備えている。

0032

急速充電コネクタ接続検出手段41は、急速充電コネクタ26に外部機器(急速充電器5や充放電制御コントローラ7)が接続されているか否かを検出するもので、急速充電コネクタ26に接続された外部機器から急速充電コネクタ26に送信された接続信号により、外部機器が接続されているか否かを検出する。

0033

普通充電コネクタ接続検出手段42は、普通充電コネクタ27に外部機器(充放電制御コントローラ6)が接続されているか否かを検出するもので、普通充電コネクタ27に接続された外部機器から普通充電コネクタ27を通して放電対応車載充電器28に送信された接続信号により、外部機器に接続されているか否かを検出する。

0034

直列コンタクタ作動信号出力手段43は、駆動用バッテリ2の直列/並列切り替えユニット23に直列コンタクタ作動信号(ON/OFF)を出力するためのものである。これにより、直列コンタクタ作動信号出力手段43から直列/並列切り替えユニット23に直列コンタクタ作動信号(ON)が出力されると、直列コンタクタ232が直列電源回路231を閉じ、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22が直列接続される。一方、直列コンタクタ作動信号出力手段43から直列/並列切り替えユニット23に直列開放信号(OFF)が出力されると、直列コンタクタ232が直列電源回路を開放する。

0035

並列コンタクタ作動信号出力手段44は、駆動用バッテリ2の直列/並列切り替えユニット23に並列コンタクタ作動信号(ON/OFF)を出力するためのものである。これにより、並列コンタクタ作動信号出力手段44から直列/並列切り替えユニット23に並列作動信号(ON)が出力されると、並列コンタクタ235が並列電源回路234を閉じ、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが並列接続される。一方、並列コンタクタ作動信号出力手段44から直列/並列切り替えユニット23に並列開放信号(OFF)が出力されると、並列コンタクタ235が並列電源回路234を開放する。

0036

放電識別制御手段45は、直列コンタクタ作動信号出力手段43、並列コンタクタ作動信号出力手段44を制御するためのもので、急速充電コネクタ26又は普通充電コネクタ27に接続された外部機器(急速充電器5や充放電制御コントローラ6,7)から送信された充放電対応信号に基づいて直列コンタクタ作動信号出力手段43、あるいは、並列コンタクタ作動信号出力手段44に作動信号を出力させる。

0037

図4は、図3に示したECUの充放電制御手順を示すフローチャートである。図4に示すように、直列/並列切り替えユニット23は、初期状態において、直列コンタクタ232がOFFに設定され、並列コンタクタ235がOFFに設定される(図2参照)。

0038

ECU4が充放電制御を開始すると(ステップS1)、まず、急速充電コネクタ接続検出手段41と普通充電コネクタ接続検出手段42が、急速充電コネクタ26または普通充電コネクタ27に外部機器が接続されているかを検出する(ステップS2,S21)。急速充電コネクタ26に外部機器が接続されている場合には(ステップS2:Yes)、放電識別制御手段45が接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出する(ステップS3)。具体的には、ECU4が急速充電コネクタ26に接続されている外部機器とCAN通信を行うことにより、急速充電コネクタ26に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器(充放電制御コントローラ7)であるか否かを検出する。

0039

図5に示すように、急速充電コネクタ26に接続されている外部機器が充放電制御コントローラ7である場合には(ステップS3:Yes)、図4に示すように、放電識別制御手段45が並列コンタクタ作動信号出力手段44に作動信号(ON信号)を出力させる(ステップS4)。これにより、並列コンタクタ235はONとなり、急速充電コネクタ26に接続された充放電制御コントローラ7に放電を開始する(ステップS5)。その後、ECU4は、急速充電コネクタ26に接続された充放電制御コントローラ7からの入力等により、充放電制御コントローラ7への放電が終了するまで放電を継続する(ステップS6)。

0040

急速充電コネクタ26に接続された充放電制御コントローラ7からの入力等により、充放電制御コントローラ7への放電が終了すると(ステップS6:Yes)、放電識別制御手段45は、並列コンタクタ作動信号出力手段44に直列開放信号(OFF)を出力させる。これにより、並列コンタクタ235はOFFとなり(ステップS7)、車両スリープ状態に移行する(ステップS8)。尚、このとき、直列コンタクタ232はOFFに維持され、並列コンタクタ235はOFFに維持される。

0041

一方、急速充電コネクタ26に接続されている外部機器が電力変換器でない場合(ステップS3:No)、すなわち、図6に示すように、外部機器が急速充電器5である場合には、急速充電を開始する(ステップS11)。具体的には、図4に示すように、放電識別制御手段45が直列コンタクタ作動信号出力手段43に作動信号(ON)を出力させる(ステップS12)。これにより、直列コンタクタ232はONとなり、急速充電コネクタ26に接続された急速充電器5から駆動用バッテリ2に充電する。その後、ECU4は、バッテリマネージメントユニット25からの入力等により、急速充電器5から駆動用バッテリ2への充電が終了するまで充電を継続する(ステップS13)。

0042

バッテリマネージメントユニット25からの入力等により、急速充電器5から駆動用バッテリ2への充電が終了すると(ステップS13:Yes)、放電識別制御手段45は、直列コンタクタ232はOFFとなり(ステップS14)、車両スリープ状態に移行する(ステップS15)。尚、このとき、直列コンタクタ232はOFFに維持され、並列コンタクタ235はOFFに維持される。

0043

急速充電コネクタ26に外部機器が接続されないで、普通充電コネクタ27に外部機器が接続されている場合には(ステップS2:No,ステップS21:Yes)、放電識別制御手段45は並列コンタクタ作動信号出力手段44に作動信号(ON)を出力させる。これにより、並列コンタクタ235はONとなる(ステップS22)。つぎに、放電識別制御手段45は、普通充電コネクタ27に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出する(ステップS23)。具体的には、ECU4が普通充電コネクタ27とCAN通信を行うとともに、普通充電コネクタ27と外部機器とがPLC通信を行うことにより、普通充電コネクタ27に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する放電対応可能か否かを検出する。

0044

図7に示すように、普通充電コネクタ27が外部機器と接続されている場合は、外部機器が放電対応可能か否かにかかわらず並列コンタクタ235をONとする(ステップS22)。外部機器が放電対応機器である場合には(ステップS23:Yes)、図4に示すように、ECU4は、普通充電コネクタ27に接続された充放電制御コントローラ6に放電を開始する(ステップS24)。これにより、ECU4は、普通充電コネクタ27に接続された充放電制御コントローラ6からの入力等により、充放電制御コントローラ6への放電が終了するまで放電を継続する(ステップS25)。

0045

普通充電コネクタ27に接続された充放電制御コントローラ6からの入力等により、充放電制御コントローラ6への放電が終了すると(ステップS25:Yes)、放電識別制御手段45が並列コンタクタ作動信号出力手段44に開放信号(OFF)を出力させる。これにより、並列コンタクタ235はOFFとなり(ステップS26)、車両スリープ状態に移行する(ステップS27)。尚、このとき、直列コンタクタ232はOFFに維持され、並列コンタクタ235はOFFに維持される。

0046

一方、普通充電コネクタ27に接続されている外部機器が電力変換器でない場合(ステップS23:No)、図4に示すように、ECU4は、普通充電を開始する(ステップS31)。これにより、ECU4は、バッテリマネージメントユニット25からの入力等により、充放電制御コントローラ6から駆動用バッテリ2への充電が終了するまで充電を継続する(ステップS32)。

0047

バッテリマネージメントユニット25からの入力等により、充放電制御コントローラ6から駆動用バッテリ2への充電が終了すると(ステップS32)、放電識別制御手段45が並列コンタクタ作動信号出力手段44に開放信号(OFF)を出力させる。これにより、並列コンタクタ235はOFFとなり(ステップS33)、車両スリープ状態に移行する(ステップS34)。尚、このとき、直列コンタクタ232はOFFに維持され、並列コンタクタ235はOFFに維持される。

0048

図8に示すように、急速充電コネクタ26に外部機器が接続されないで、普通充電コネクタ27にも外部機器が接続されていない場合には(ステップS2:No,ステップS21:No)、ECU4は車両スリープ状態に移行する(ステップS41)。尚、このとき、直列コンタクタ232はOFFに維持され、並列コンタクタ235はOFFに維持される。

0049

上述した本発明の実施の形態である電動車両の充放電システムは、急速充電コネクタ26または普通充電コネクタ27に接続された外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出し、電力変換器であると検出した場合に並列接続とするので、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが並列接続となる。これにより、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22の電圧は、図9に示すように、SOC100%〜0%の範囲(Aの範囲)で電圧が175V〜130Vとなり、図10に示すように、充放電制御コントローラ7の電力変換部72に設けられたDC/ACインバータ721、及び電動車両に搭載された放電対応車載充電器28の効率を高めることができる(Aの範囲参照)。

0050

また、急速充電コネクタ26に充放電制御コントローラ7が接続された場合に第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが並列接続となるので、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが誤って直列接続となることを回避できる。同様に、急速充電コネクタ26に急速充電器5が接続された場合に第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが直列接続となるので、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが誤って並列接続となることを回避できる。

0051

さらに、普通充電コネクタ27に外部機器が接続された場合に第1のバッテリ21と第2のバッテリ22とが誤って直列接続となることを回避できる。

0052

なお、上述した実施形態では、第1のバッテリ21と第2のバッテリ22の二つのバッテリで構成される電源回路を示したが、これに限定されず、四つ以上の偶数個のバッテリから構成される電源回路であってもよい。つまり、多段切替可能な直列/並列切替回路構成であってもよい。これにより、並列切替時に多段の並列接続で構成された並列電源回路とすることができるため、さらに使用電圧範囲を狭めることができ、電力変換器の効率を高めることができる。

0053

本発明は、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、第1のバッテリと第2のバッテリとが並列接続となり、第1のバッテリと第2のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、電流変換器の効率を高めることができる。これにより、駆動用バッテリを家庭用電源として利用可能な電動車両の充放電システムに好適である。

0054

1電動車両
11モータ
12インバータ
13トランスミッション
2駆動用バッテリ
21 第1のバッテリ(駆動用バッテリ)
22 第2のバッテリ(駆動用バッテリ)
23直列/並列切り替えユニット(接続切替手段)
231直列電源回路
232 直列コンタクタ
234並列電源回路
235 並列コンタクタ
25バッテリマネージメントユニット
26急速充電コネクタ
27普通充電コネクタ
28車載充電器
3 CAN
4 ECU(制御装置)(切替制御手段)
41 急速充電コネクタ接続検出手段
42 普通充電コネクタ接続検出手段
43 直列コンタクタ作動信号出力手段
44 並列コンタクタ作動信号出力手段
45放電識別制御手段
5急速充電器
51充電ケーブル
52 急速充電ガン
6充放電制御コントローラ
61充放電ケーブル
62 普通充電ガン
7 充放電制御コントローラ(電力変換器)
71電力入力部
711 急速充電ガン
712電源ケーブル
72電力変換部
721 DC/ACインバータ(電流変換器)
73電力出力部

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