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図面 (5)

課題

外部充電装置故障を防止でき、バッテリー充電効率を向上できる電気自動車充電制御方法及びそのシステムを提供する。

解決手段

本発明は、力率補正回路とDC/DCコンバーターとを含む車両充電装置の充電制御方法であって、力率補正回路制御部で外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信する段階と、力率補正回路制御部で、CP信号分析して導出した許容電流値を、外部充電装置から力率補正回路に印加される電流最大値に制限する段階と、力率補正回路制御部で、許容電流値に力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、DC/DCコンバーター制御部でDC/DCコンバーター出力電流指令値を用いてバッテリーを充電する段階と、を含む。

概要

背景

最近、電気自動車への関心が高まり、その研究が盛んに行われている。電気自動車は、エンジンがなく、高電圧バッテリーモーターを駆動して車両を走行させるので、バッテリー充電する電気が供給できれば、環境汚染心配なく車両の運行が可能である。

したがって、電気自動車では、モーターを駆動する高電圧バッテリーの充電が核心的な技術となる。高電圧バッテリーの充電方式は、大きく二つに分類することができる。一つは、電気自動車の充電スタンドで行なうことできる急速充電で、他の一つは、家庭で通常使用される商用電源(220Vまたは110V)を用いて充電する緩速充電である。緩速充電の場合、車両内に存在するOBC(On Board Charger)によって充電制御を行なうが、充電の際にバッテリーの急速な充電で充電許容電流を超えると、外部の車両充電器(例:EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment))が停止するなどの問題が発生する。

これに関連して、特許文献1の「充電制御装置」では、複数の充電部を持つ場合において、充電器シャットダウン(Shut down)問題を解決するために、充電許容電流を制限する方法を提示している。しかし、これは、複数の車両の充電中にいずれか一つの車両が充電を停止する場合に他の車両に過度電流が流れることを防止するためであり、車両1台の充電の際に、充電許容電流が越えることを防止するものではない。よって、車両1台が充電をしても充電器がシャットダウンされることが発生しないように、外部の車両充電器に流れる電流値を充電許容電流以下に制限し、それと同時にバッテリー充電効率を高めるためには、高電圧バッテリーの充電電流値が、充電許容電流内でできる限り高い値を持たなければならない。

概要

外部充電装置故障を防止でき、バッテリーの充電効率を向上できる電気自動車の充電制御方法及びそのシステムを提供する。本発明は、力率補正回路とDC/DCコンバーターとを含む車両充電装置の充電制御方法であって、力率補正回路制御部で外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信する段階と、力率補正回路制御部で、CP信号分析して導出した許容電流値を、外部充電装置から力率補正回路に印加される電流の最大値に制限する段階と、力率補正回路制御部で、許容電流値に力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、DC/DCコンバーター制御部でDC/DCコンバーター出力電流指令値を用いてバッテリーを充電する段階と、を含む。

目的

本発明は、バッテリーを充電する充電電流値を制限することにより、外部充電装置の故障を防止するとともに、バッテリーの充電効率を高めることができる電気自動車の充電制御方法及びそのシステムを提供する

効果

実績

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請求項1

力率補正回路とDC/DCコンバーターとを含む車両充電装置充電制御方法であって、力率補正回路制御部で外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記CP信号分析して導出した許容電流値を、前記外部充電装置から前記力率補正回路に印加される電流最大値に制限する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記許容電流値に前記力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、DC/DCコンバーター制御部で前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を用いてバッテリー充電する段階と、を含んでなることを特徴とする電気自動車の充電制御方法。

請求項2

前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階は、前記力率補正回路制御部から、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記比例積分制御器の出力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧値除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項3

前記比例積分制御器に印加する段階は、前記力率補正回路制御部から、前記許容電流値に所定の入力電流マージン値を合算して前記比例積分制御器に印加することを特徴とする請求項2に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項4

前記力率補正回路制御部は、前記入力電流マージン値をフィルタリングしてオーバーシュートを除去した後、前記許容電流値に合算することを特徴とする請求項3に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項5

前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階は、前記力率補正回路制御部で、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加して導出することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項6

前記電流の最大値に制限する段階の後、前記力率補正回路制御部が前記外部充電装置からCP信号を受信してからの経過時間が所定の基準時間以下である場合、前記力率補正回路制御部で、前記力率補正回路に印加される電流値電圧値乗算して入力電力値を導出する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記入力電力値に所定の効率値を乗算して出力電力値を導出する段階と、前記力率補正回路制御部で前記出力電力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧で除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項7

前記バッテリーを充電する段階は、前記DC/DCコンバーター制御部で、前記DC/DCコンバーター出力電流指令値とDC/DCコンバーター出力電流値電流制御器に印加する段階と、前記DC/DCコンバーター制御部で、前記電流制御器から出力されるデューティ比で前記DC/DCコンバーターを制御してバッテリーを充電する段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の充電制御方法。

請求項8

充放電が可能なバッテリーと、前記バッテリーへ充電電力を供給する外部充電装置と、車両充電装置に印加される交流電源力率補正する力率補正回路と、前記力率補正回路に接続され、前記力率補正回路の出力電圧を前記バッテリー充電電圧に変換するDC/DCコンバーターと、前記外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信し、前記CP信号を分析して導出した許容電流値を、前記外部充電装置から前記力率補正回路に印加される電流の最大値に制限し、前記許容電流値に前記力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する力率補正回路制御部と、前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を用いて前記バッテリーを充電するDC/DCコンバーター制御部と、を含むことを特徴とする電気自動車の充電システム

請求項9

前記力率補正回路制御部は、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加し、前記比例積分制御器の出力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧値で除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出することを特徴とする請求項8に記載の電気自動車の充電システム。

請求項10

前記力率補正回路制御部は、前記外部充電装置からCP電信号を受信してからの経過時間が所定の基準時間以下である場合、前記力率補正回路に印加される電流値と電圧値を乗算して入力電力値を導出し、前記入力電力値に所定の効率値を乗算して出力電力値を導出し、前記出力電力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧で除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出することを特徴とする請求項8に記載の電気自動車の充電システム。

技術分野

0001

本発明は、電気自動車充電制御方法及びそのシステム係り、より詳細には、過電流による充電装置故障を防止し、車両のバッテリー充電効率を向上させることができる電気自動車の充電制御方法及びそのシステムに関する。

背景技術

0002

最近、電気自動車への関心が高まり、その研究が盛んに行われている。電気自動車は、エンジンがなく、高電圧バッテリーモーターを駆動して車両を走行させるので、バッテリーを充電する電気が供給できれば、環境汚染心配なく車両の運行が可能である。

0003

したがって、電気自動車では、モーターを駆動する高電圧バッテリーの充電が核心的な技術となる。高電圧バッテリーの充電方式は、大きく二つに分類することができる。一つは、電気自動車の充電スタンドで行なうことできる急速充電で、他の一つは、家庭で通常使用される商用電源(220Vまたは110V)を用いて充電する緩速充電である。緩速充電の場合、車両内に存在するOBC(On Board Charger)によって充電制御を行なうが、充電の際にバッテリーの急速な充電で充電許容電流を超えると、外部の車両充電器(例:EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment))が停止するなどの問題が発生する。

0004

これに関連して、特許文献1の「充電制御装置」では、複数の充電部を持つ場合において、充電器シャットダウン(Shut down)問題を解決するために、充電許容電流を制限する方法を提示している。しかし、これは、複数の車両の充電中にいずれか一つの車両が充電を停止する場合に他の車両に過度電流が流れることを防止するためであり、車両1台の充電の際に、充電許容電流が越えることを防止するものではない。よって、車両1台が充電をしても充電器がシャットダウンされることが発生しないように、外部の車両充電器に流れる電流値を充電許容電流以下に制限し、それと同時にバッテリー充電効率を高めるためには、高電圧バッテリーの充電電流値が、充電許容電流内でできる限り高い値を持たなければならない。

先行技術

0005

特開2003−180040号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、バッテリーを充電する充電電流値を制限することにより、外部充電装置の故障を防止するとともに、バッテリーの充電効率を高めることができる電気自動車の充電制御方法及びその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

上記目的を達成するため、本発明による電気自動車の充電制御方法は、力率補正回路とDC/DCコンバーターとを含む車両充電装置の充電制御方法であって、力率補正回路制御部で外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記CP信号分析して導出した許容電流値を、前記外部充電装置から前記力率補正回路に印加される電流の最大値に制限する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記許容電流値に前記力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、DC/DCコンバーター制御部で前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を用いてバッテリーを充電する段階と、を含んでなることを特徴とする。

0008

前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階は、前記力率補正回路制御部から、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記比例積分制御器の出力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧値除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階と、を含むことを特徴とする。

0009

前記比例積分制御器に印加する段階は、前記力率補正回路制御部から、前記許容電流値に所定の入力電流マージン値を合算して前記比例積分制御器に印加することを特徴とする。

0010

前記力率補正回路制御部は、前記入力電流マージン値をフィルタリングしてオーバーシュートを除去した後、前記許容電流値に合算することを特徴とする。

0011

前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する段階は、前記力率補正回路制御部で、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加して導出することを特徴とする。

0012

前記電流の最大値に制限する段階の後、前記力率補正回路制御部が前記外部充電装置からCP信号を受信してからの経過時間が所定の基準時間以下である場合、前記力率補正回路制御部で、前記力率補正回路に印加される電流値と電圧値乗算して入力電力値を導出する段階と、前記力率補正回路制御部で、前記入力電力値に所定の効率値を乗算して出力電力値を導出する段階と、前記力率補正回路制御部で前記出力電力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧で除算してDC/DCコンバーターの出力電流指令値を導出する段階と、を含むことを特徴とする。

0013

前記バッテリーを充電する段階は、前記DC/DCコンバーター制御部で、前記DC/DCコンバーター出力電流指令値とDC/DCコンバーター出力電流値電流制御器に印加する段階と、前記DC/DCコンバーター制御部で、前記電流制御器から出力されるデューティ比で前記DC/DCコンバーターを制御してバッテリーを充電する段階と、を含むことを特徴とする。

0014

本発明による電気自動車の充電システムは、充放電が可能なバッテリーと、前記バッテリーへ充電電力を供給する外部充電装置と、車両充電装置に印加される交流電源力率補正する力率補正回路と、前記力率補正回路に接続され、前記力率補正回路の出力電圧を前記バッテリー充電電圧に変換するDC/DCコンバーターと、前記外部充電装置からコントロールパイロット(CP)信号を受信し、前記CP信号を分析して導出した許容電流値を、前記外部充電装置から前記力率補正回路に印加される電流の最大値に制限し、前記許容電流値に前記力率補正回路の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出する力率補正回路制御部と、前記DC/DCコンバーター出力電流指令値を用いて前記バッテリーを充電するDC/DCコンバーター制御部と、を含むことを特徴とする。

0015

前記力率補正回路制御部は、前記許容電流値と前記力率補正回路の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加し、前記比例積分制御器の出力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧値で除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出することを特徴とする。

0016

前記力率補正回路制御部は、前記外部充電装置からCP信号を受信してからの経過時間が所定の基準時間以下である場合、前記力率補正回路に印加される電流値と電圧値を乗算して入力電力値を導出し、前記入力電力値に所定の効率値を乗算して出力電力値を導出し、前記出力電力値を前記DC/DCコンバーターの出力電圧で除算してDC/DCコンバーター出力電流指令値を導出することを特徴とする。

発明の効果

0017

上述した本発明によれば、次の効果を得ることができる。第一に、車両充電装置に入力される入力電流の値が外部充電装置の最大許容電流内に制限されるので、外部充電装置が過電流によりシャットダウンされる状況が発生しない。第二に、車両充電装置からバッテリーを充電させる出力電流の値が最大許容電流に近接するように設定されるので、外部充電装置がシャットダウンされない限度内で最大限充電時間を短縮できる。第三に、バッテリーを充電する出力電流の値を導出する様々なロジックを各ロジックの応答時間に基づいて並列的に接続し、各ロジックが持つ固有の利点を生かして、安定した電気自動車の充電制御ができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明による電気自動車の充電システムの構成図である。
本発明による電気自動車の充電制御方法を示すフローチャートである。
本発明による出力電流指令値の導出方法を示すフローチャートである。
従来技術と本発明による充電制御方法の実施効果を比較したグラフである。

実施例

0019

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

0020

図1は、本発明による電気自動車の充電システムの構成図である。本発明の充電制御方法がこれに適用できる。図1に示すように、外部充電装置20は外部電源(一般には、国内の場合、220Vの交流電源)に接続され、外部充電装置20は力率補正回路(Power factor correction circuit)32とDC/DCコンバーター34を含む車両充電装置30に接続され、車両充電装置30の出力端はバッテリー10に接続される。ここで外部充電装置20は、商用電源を用いて車両を充電する緩速充電の場合に使用される装置である。通常、EVSE(Electric Vehicle Service Equipment)又はICCB(InCable Control Box)が外部充電装置20に該当する。

0021

図1に示すように、力率補正回路32は、車両充電装置30の前段に設けられ、外部充電装置20に接続される。DC/DCコンバーター34は、車両充電装置30の後段に設けられ、バッテリー10に接続される。力率補正回路制御部40とDC/DCコンバーター制御部50は、それぞれ力率補正回路32とDC/DCコンバーター34を制御する制御部であって、力率補正回路32またはDC/DCコンバーター34に対して入出力される電流、電圧値を用いて、力率補正回路32とDC/DCコンバーター34のスイッチング素子などを制御する役割を果たす。

0022

本発明の充電システムは、図1のように構成される。本発明の充電制御方法は、図2に示すように、力率補正回路制御部40で外部充電装置20からコントロールパイロット(CP)信号を受信するCP信号受信段階(S10)と、力率補正回路制御部40で、CP信号を分析して導出した許容電流値を、外部充電装置20から力率補正回路32に印加される電流の最大値に制限する電流最大値制限段階(S20)と、を行う。

0023

本発明において、電流最大値制限段階(S20)のように電流最大値を制限する理由は、外部充電装置20のシャットダウン(shut−down)を防止するためである。なぜなら、外部充電装置20から車両充電装置30に印加される電流値が、外部充電装置20の限界電流に該当する許容電流値を超えた場合、外部充電装置20のシャットダウンが発生するからである。したがって、外部充電装置20から車両充電装置30にむやみに電流を印加する前にこのような要因を考慮しなければならないが、本発明では、このための解決方法として、CP信号受信段階(S10)と電流最大値制限段階(S20)を行っている。

0024

ここで、CP信号とは、外部充電装置20から車両の充電準備のために車両充電装置30に伝送する信号を意味する。この信号には、外部充電装置20の許容電流値および外部充電装置20に接続されている入力電圧などの様々な情報が含まれている。したがって、力率補正回路制御部40は、受信したCP信号を分析して導出された許容電流値を用いて、力率補正回路32に印加される電流の最大値を制限することができる。

0025

力率補正回路制御部40が力率補正回路32に印加される電流の最大値を制限する方法には、様々な方法がある。その中でも最も代表的な方法は、許容電流値をリミット値とするリミットブロックを用いて、外部充電装置20から車両充電装置30に印加される電流値が許容電流値を超えないようにすることである。したがって、前述の方式を利用すると、外部充電装置20から車両充電装置30に印加される電流の最大値が許容電流値を超えないので、外部充電装置20のシャットダウンを防止することができる。しかし、外部充電装置20のシャットダウンが防止できるものの、力率補正回路32に印加される電流値が低くなることにより、バッテリー10の充電効率が低くなる。したがって、本発明では、図2に示すように、電流最大値制限段階(S20)を最後に制御が終了するのではなく、別の制御方法を追加してバッテリー10の充電効率を最大限に向上させることが可能な方法を提示している。

0026

ここで、別の制御方法は、図2において電流最大値制限段階(S20)の後続段階に該当する比例積分制御器印加段階(S30)と出力電流指令値導出段階(S40)であって、比例積分制御器印加段階(S30)では、力率補正回路制御部40から許容電流値と力率補正回路32の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加し、出力電流指令値導出段階(S40)では、力率補正回路制御部40で比例積分制御器の出力値をDC/DCコンバーター34の出力電圧値で除算してDC/DCコンバーター34の出力電流指令値を導出する。

0027

これについての具体的なフローチャートは、図3に示す。図3に示すように、CP信号は、力率補正回路制御部40によって分析され、電流最大値制限段階(S20)を介して、力率補正回路32に印加される電流値を制限することができ、これを通じた許容電流値は、力率補正回路32の電圧制御器出力値と共に比例積分制御器に印加される。ここで、比例積分制御器は、様々な形態の比例積分制御器を活用できるが、本発明では、一例として、アンチワインドアップ構造を持つPI(Proportional Integral Controller)制御器の形態を提示している。PI制御器は、基本的にフィードバック制御器の形態からなっており、制御しようとする対象の出力値を測定し、これを所望の設定値と比較して誤差を計算し、この誤差値を用いて、制御に必要な制御値を計算する。しかし、比例積分制御器に飽和状態が発生する場合、誤差の積分値が大きい値に累積して出力値が設定値に近接したときに制御値が小さくならなければならないにも拘わらず、引き続き大きな値を出力し、設定値への到達に長い時間がかかる。したがって、本発明では、アンチワインドアップ構造を持つ比例積分制御器を用いて、このような場合を防止し、安定的に出力値を出力する。

0028

また、本発明では、図3に示すように、許容電流値の他に、力率補正回路32の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加する。ここでの電圧制御器は、一般な積分制御器の形態を意味するもので、前述した比例積分制御器を活用することもできる。いかなる形態の制御器を活用しても、制御器に印加される力率補正回路32の出力電圧指令値と力率補正回路32の出力電圧値を電圧制御器に印加するが、ここで力率補正回路32の出力電圧値は、図1に示すように、車両充電装置30を構成している力率補正回路32の出力端にかかる電圧を意味し、力率補正回路32の出力電圧指令値は、力率補正回路制御部40で力率補正回路32の出力電圧値の目標として設定した値を意味する。

0029

電圧制御器又は積分制御器で導出された値は、電圧制御器の形態に応じて様々な値を持つことができるが、図3に示すように、力率補正回路32に印加される電流指令値となり、結局は、力率補正回路32に印加される電流指令値と、実際に力率補正回路32に印加される電流値を比例積分制御器に印加して、車両充電装置30の出力電力値を導出する。

0030

最後に、比例積分制御器の出力値を図1に示すDC/DCコンバーター34の出力電圧値で除算して、最終的に、バッテリー10の充電に使用される電流の指令値に該当する出力電流指令値を導出する。このような方式で出力電流指令値が導出されたならば、以後には、図2に示すように、バッテリー10充電段階(S50)を行う。バッテリー10充電段階(S50)も、導出された出力電流指令値を活用して様々な方式でバッテリー10の充電が可能である。ところが、本発明では、これに関する代表的な例として、DC/DCコンバーター制御部50で、DC/DCコンバーター34の出力電流指令値とDC/DCコンバーター34の出力電流値を電流制御器に印加し、電流制御器から出力されるデューティ比でDC/DCコンバーター34を制御してバッテリー10を充電する方法を提示している。ここでの電流制御器も、前述した電圧制御器と同様に、積分制御器などの様々な制御器を利用することができる。

0031

上述のように、電気自動車を充電すると、外部充電装置20のシャットダウンを防止することができると共に、バッテリー10の充電効率を極大化することができる。よって、以下では上記方式を基本にして派生しうる様々な実施形態を考察する。

0032

最も優先的に行なうべきことは、図3の比例積分制御器に印加される許容電流値に、所定の入力電流マージン値を合算することである。外部充電装置20の許容電流値と実際に力率補正回路32に印加される電流値との間には差があることがありうる。この差により車両充電装置30が出力可能最大電力で、バッテリー10を充電させない場合が発生するので、これを補正するために、許容電流値に入力電流マージン値を合算するのである。

0033

また、本発明では、入力電流マージン値を適用するにあたり、入力電流マージン値をフィルタリングしてオーバーシュートを除去した後、許容電流値に合算する方法を提示している。なぜなら、入力電流マージン値を合算することにより、本発明で本来達成しようとしていた外部充電装置20のシャットダウン防止効果を失うおそれがあるからである。力率補正回路32に印加される電流と電圧値は、直流ではなく、交流であるため、瞬間的に定格振幅値を超えるオーバーシュート(over shoot)が発生することがある。したがって、このようなオーバーシュートにより、入力電流マージン値が合算された力率補正回路32に印加される電流値が許容電流値を超える場合が発生するので、入力電流マージン値にフィルタリングを適用してオーバーシュートを除去する段階が必要である。フィルタリングは、RLC素子を用いたハードウェアフィルターを活用する方法もあるが、ハードウェアフィルターは、その性能が一定ではなく、フィルターを位置させる空間の確保が必要なので、力率補正回路制御部40においてソフトウェアフィルターを適用した入力電流マージン値をフィルタリングすることが好ましい。

0034

この他に、力率補正回路制御部40で、許容電流値と力率補正回路32の電圧制御器出力値を比例積分制御器に印加して直接入力電流指令値を導出する方法もある。それだけでなく、力率補正回路制御器40が外部充電装置20からCP信号を受信してからの経過時間に応じて制御方法を異ならせることもできる。一般に、積分制御器であれ比例積分制御器であれ、積分制御器には基本的にキャパシタ素子のようなリアクタンス成分を含んでいるため、応答が速くない。したがって、積分制御器を利用した充電制御方法は、積分制御器が正常応答をするまでにかかる経過時間が過ぎた後に活用することが好ましい。したがって、本発明では、力率補正回路制御部40が外部充電装置20からCP信号を受信してからの経過時間が所定の基準時間以下である場合、すなわち、積分制御器が正常応答をする前の時間の間に適用できる電気自動車の充電制御方法を提示している。

0035

具体的な制御方法は、力率補正回路制御部40で、力率補正回路32に印加される電流値と電圧値を乗算して入力電力値を導出し、力率補正回路制御部40で、前記入力電力値に所定の効率値を乗算して出力電力値を導出し、力率補正回路制御部40で前記出力電力値をDC/DCコンバーター34の出力電圧で除算してDC/DCコンバーター34の出力電流指令値を導出することで、出力電流指令値を用いてバッテリー10を充電する。

0036

したがって、前述の過程から分かるように、この制御方法は、所定の効率値を乗算して導出された出力電力値を用いて出力電流指令値を導出するので、出力電流指令値を導出するにあたり、応答時間がほぼ消耗されない。したがって、使用者が車両充電装置30の速い応答を必要とする場合には、このような方法を使用することが好ましい。但し、バッテリー10の充電効率の側面では積分制御器を活用した充電制御方法よりも好ましくないという欠点があるが、このような側面も効率値を適切に設定して最大限に補完することができる。

0037

ここでの効率値は、車両充電装置30の種類に応じて決定される値であって、車両充電装置30の入力端および出力端に電圧を印加し、入出力電流を比較することにより、簡単に導出することができる。装置の種類によって異なる値を持つが、エネルギー保存則上の出力電力値が入力電力値よりも大きくなることはないので、効率値の範囲は0〜1の間になる。

0038

これに加えて、前述の効率値を用いた充電制御方法は、積分制御器の応答性が遅いことに起因したものなので、積分制御器を用いた充電制御方法と統合して、力率補正回路制御部40が外部充電装置20からCP信号を受信してからの経過時間が、所定の基準時間以下である場合には、効率値を用いた充電制御方法を活用し、基準時間を超過する場合には、積分制御器を用いた充電制御方法を活用する方法もできる。このように回路を構成すれば、回路の複雑性は増すが、両方法の利点を全て活用することができ、車両充電装置30の応答速度およびバッテリー10の充電効率を向上させることができる。この場合の基準時間は、積分制御器が正常応答をするまでにかかる時間に該当するので、積分制御器の時定数値を用いて基準時間を導出することができる。

0039

このような方法を用いて、バッテリー10を充電することが可能な最適の出力電流指令値を導出することができる。図4から、本発明による場合と従来技術による場合の、力率補正回路32に印加される電流値と車両充電装置30の出力電流値とを比較して、本発明の充電制御方法の実施効果を確認することができる。

0040

実際入力電流グラフにおいて点線で表示された部分は、EVSE許容電流値であって、本発明で外部充電装置20の許容電流値を意味するが、従来技術では、丸で囲んだ部分で入力電流値がEVSE許容電流値を超える場合が発生する。したがって、従来技術による場合、EVSE、すなわち外部充電装置20がシャットダウンされる状況が発生したことを示す。これに対し、本発明では、実際入力電流値がEVSE許容電流値を超える場合が発生しないので、車両の充電中に外部充電装置20がシャットダウンされる状況が発生しない。

0041

次に、出力電流値を確認すると、本発明による場合、従来技術よりも出力電流値が上昇したことを確認できる。出力電流値の上昇はバッテリー10の充電時間を短縮させる効果があるので、結果として、本発明によるバッテリー10の充電効率を向上させることができる。したがって、図4のグラフから、本発明は外部充電装置20のシャットダウン防止とバッテリー10の充電効率性の向上に効果があると確認できる。

0042

また、本発明の電気自動車の充電システムは、図1に示すように、充放電が可能なバッテリー10と、バッテリー10に充電電力を供給する外部充電装置20と、車両充電装置30に印加される交流電源の力率を補正する力率補正回路32と、力率補正回路32に接続され、力率補正回路32の出力電圧をバッテリー10の充電電圧に変換するDC/DCコンバーター34と、外部充電装置20からCP信号を受信し、CP信号を分析して導出した許容電流値を、外部充電装置20から力率補正回路32に印加される電流の最大値に制限し、許容電流値に力率補正回路32の電圧制御器出力値を適用してDC/DCコンバーター34の出力電流指令値を導出する力率補正回路制御部40と、DC/DCコンバーター34の出力電流指令値を用いてバッテリー10を充電するDC/DCコンバーター制御部50とを含むことができる。

0043

本発明は、特定の実施例で説明したが、これに限られるものではなく、多様な改良および変更が可能である。

0044

S10CP信号受信段階
S20電流最大値制限段階
S30比例積分制御器印加段階
S40出力電流指令値導出段階
S50バッテリー充電段階
10バッテリー
20外部充電装置
30車両充電装置
32力率補正回路
34 DC/DCコンバーター
40 力率補正回路制御部
50 DC/DCコンバーター制御部

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