JP7666602B2 - Charging equipment - Google Patents
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Description
本開示は、充電装置に関する。 The present disclosure relates to a charging device.
プラグインハイブリッド車(以下、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)という)又は電気自動車(以下、EV(Electric Vehicle)という)に搭載された二次電池(蓄電池)は、外部電源(車外充電器)により充電される。近年、車載蓄電池の高電圧対応が進み、現在主流である充電器(例えば、充電電圧が400Vの充電器(以下、400V充電器という))よりも高電圧(例えば800V)の充電器(以下、800V充電器という)を推進する動きがある。過渡期においては、市中において複数の充電電圧(400V及び800V)の充電器が混在することが予想される。 The secondary battery (storage battery) installed in a plug-in hybrid vehicle (hereinafter referred to as a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)) or an electric vehicle (hereinafter referred to as an EV (Electric Vehicle)) is charged by an external power source (external charger). In recent years, vehicle-mounted storage batteries have become more capable of handling high voltages, and there is a movement to promote chargers with higher voltages (e.g., 800V) (hereinafter referred to as 800V chargers) rather than the currently mainstream chargers (e.g., chargers with a charging voltage of 400V (hereinafter referred to as 400V chargers)). During the transitional period, it is expected that chargers with multiple charging voltages (400V and 800V) will be mixed in the city.
下記特許文献1には、複数のバッテリを直列接続及び並列接続の間で切替え可能な蓄電システムが開示されている。この蓄電システムは、複数のバッテリの直列接続から並列接続への切替えに際し、損失の発生及び接点の寿命低下を回避しつつ、複数のバッテリの電圧を均衡化できる。具体的には、図1を参照して、蓄電システム401は、バッテリBT1及びBT2、リレーRY1~RY7及び28、電力変換器としての車載充電器20、及び制御回路45を備える。外部充電接続部11及び12には、外部充電器が接続される。AC電源接続部16及び17には、外部の商用電源からの交流電力が供給される。リレーRY1~RY3は、バッテリBT1及びBT2の接続状態を直列及び並列の間で切替え可能である。車載充電器20の入出力ポートP1にはバッテリBT1の正極及び負極が接続され、入出力ポートP2にはバッテリBT2の正極及び負極が接続される。車載充電器20は、商用電源からAC電源接続部16及び17に供給された交流電力を直流電力に変換し、バッテリBT1及びBT2を充電する。また、車載充電器20は、バッテリBT1及びBT2間で電力を授受させる。制御回路45は、リレーRY1~RY7及び車載充電器20を制御する。制御回路45は、バッテリBT1及びBT2を並列接続に切替える前に、バッテリBT1及びBT2間の電位差が所定の閾値以下となるように車載充電器20を動作させる電圧均衡化処理を実施した後、リレーRY1及びRY3をオンする。リレー28は、バッテリBT1及びBT2と車載充電器20との間の経路を開閉する。負荷80は、例えば電気自動車、プラグインハイブリッド車で一般に用いられる機器である。The following Patent Document 1 discloses an energy storage system capable of switching between a series connection and a parallel connection of multiple batteries. When switching from a series connection to a parallel connection of multiple batteries, this energy storage system can balance the voltages of multiple batteries while avoiding the occurrence of losses and shortening of the life of the contacts. Specifically, referring to FIG. 1, the
本開示のある局面に係る充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルのうちの第1蓄電池用のM個のセルに車載充電器から出力される電力を供給する電力路と、車載充電器から出力される電力を変換する電力変換器とを含み、Nは2以上の整数であり、Mは1以上の整数であり、電力変換器は、変換後の電力を、N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用のM個のセルに供給する。A charging device according to one aspect of the present disclosure includes a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among N storage battery cells connected in series, and a power converter that converts the power output from the on-board charger, where N is an integer of 2 or more and M is an integer of 1 or more, and the power converter supplies the converted power to M cells for a second storage battery among the N storage battery cells.
[本開示が解決しようとする課題]
400V充電器及び800V充電器の2種類の充電器が混在する状況においては、400V充電器及び800V充電器のいずれによっても充電できれば好ましい。そのために、特許文献1に開示されているように、複数の切替リレーを用いることが考えられる。即ち、2つの蓄電池を800V充電器により充電する場合には、2つの蓄電池が直列接続されるように切替リレーを設定して充電を行う。一方、2つの蓄電池を400V充電器により充電する場合には、2つの蓄電池モジュールが並列接続されるように切替リレーを設定して充電を行う。
[Problem to be solved by the present disclosure]
In a situation where two types of chargers, a 400V charger and an 800V charger, are mixed, it is preferable to be able to charge with either the 400V charger or the 800V charger. To achieve this, as disclosed in Patent Document 1, it is possible to use a plurality of switching relays. That is, when two storage batteries are charged with an 800V charger, the switching relay is set so that the two storage batteries are connected in series, and charging is performed. On the other hand, when two storage batteries are charged with a 400V charger, the switching relay is set so that the two storage battery modules are connected in parallel, and charging is performed.
しかし、直列接続と並列接続との切替リレーを用いる場合、以下の問題がある。第1に、車両の走行時には、走行用モータのインバータに高電圧を供給するために蓄電池は直列接続されるので、切替リレーにも電流が流れ、電力損失となる。第2に、切替リレーが故障することがあり、その故障状態によっては、走行動作に支障が生じることがある。第3に、直列接続と並列接続との切替え時に、短絡電流が流れ、電力損失が生じる。短絡電流が流れないようにするには、並列接続する前に蓄電池の電圧を等しくする等の処理が必要であり、煩雑である。なお、充電電圧は、400V及び800Vの2種類には限らない。However, when a switching relay between series and parallel connections is used, the following problems arise. First, when the vehicle is running, the storage batteries are connected in series to supply high voltage to the inverter of the driving motor, so current also flows through the switching relay, resulting in power loss. Second, the switching relay may fail, and depending on the state of the failure, driving operation may be hindered. Third, when switching between series and parallel connections, a short-circuit current flows, resulting in power loss. To prevent short-circuit current from flowing, it is necessary to perform processes such as equalizing the voltages of the storage batteries before connecting them in parallel, which is cumbersome. The charging voltage is not limited to two types, 400V and 800V.
上記の問題を解決するために、2つの蓄電池を直列に常時接続して用いることが考えられる。しかし、現在普及している車載充電器によっては、2つの蓄電池を直列接続された状態のままでは充電できない。例えば、2つの400V仕様の蓄電池が直列接続された状態において、その両端電圧(以下、直列電圧という)は800Vである。したがって、商用電源(例えばAC100V)を変換して400Vの充電電圧(直流)を出力できる車載充電器(以下、400V車載充電器という)によっては、それらの蓄電池を充電できない。800Vの充電電圧を出力できる車載充電器(以下、800V車載充電器という)を新たに開発することが必要となる。将来的には800V車載充電器が車載されるとしても、400V車載充電器を用いることができれば、費用及び安定供給の面で好ましい。In order to solve the above problem, it is possible to use two storage batteries connected in series at all times. However, with the currently popular on-board chargers, it is not possible to charge the two storage batteries while they are connected in series. For example, when two 400V storage batteries are connected in series, the voltage across both ends (hereinafter referred to as the series voltage) is 800V. Therefore, these storage batteries cannot be charged with an on-board charger (hereinafter referred to as the 400V on-board charger) that can convert a commercial power source (e.g., AC 100V) and output a charging voltage (DC) of 400V. It is necessary to newly develop an on-board charger (hereinafter referred to as the 800V on-board charger) that can output a charging voltage of 800V. Even if 800V on-board chargers will be installed in vehicles in the future, it is preferable in terms of cost and stable supply if a 400V on-board charger can be used.
したがって、本開示は、直列接続された複数の蓄電池を、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電することを可能とする充電装置を提供することを目的とする。Therefore, the present disclosure aims to provide a charging device that enables multiple storage batteries connected in series to be charged by an on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.
[本開示の効果]
本開示によれば、直列接続された複数の蓄電池を、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電することを可能とする充電装置を提供できる。
[Effects of the present disclosure]
According to the present disclosure, it is possible to provide a charging device that enables a plurality of storage batteries connected in series to be charged by an on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.
[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
The contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described below. At least a part of the embodiments described below may be arbitrarily combined.
(1)本開示の第1の局面に係る充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルのうちの第1蓄電池用のM個のセルに車載充電器から出力される電力を供給する電力路と、車載充電器から出力される電力を変換する電力変換器とを含み、Nは2以上の整数であり、Mは1以上の整数であり、電力変換器は、変換後の電力を、N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用のM個のセルに供給する。これにより、直列接続された第1蓄電池用のM個のセルと第2蓄電池用のM個のセルとを、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電できる。 (1) A charging device according to a first aspect of the present disclosure includes a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among N storage battery cells connected in series, and a power converter that converts the power output from the on-board charger, where N is an integer of 2 or more and M is an integer of 1 or more, and the power converter supplies the converted power to M cells for a second storage battery among the N storage battery cells. This allows the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery connected in series to be charged by the on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.
(2)好ましくは、第1蓄電池及び第2蓄電池は、共通ノードにより相互接続され、電力路は、車載充電器の2つの出力端子のうちの第1端子を共通ノードに接続する第1電力路と、車載充電器の2つの出力端子のうち第2端子を、第1蓄電池及び第2蓄電池のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノードに接続する第2電力路とを含み、電力変換器の2つの出力端子のうち第3端子は、共通ノードに接続され、電力変換器の2つの出力端子のうち第4端子は、第1蓄電池及び第2蓄電池のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノードに接続される。これにより、車載充電器と、直列接続された第1蓄電池用のM個のセル及び第2蓄電池用のM個のセルとを適切に接続でき、配置の自由度が増す。(2) Preferably, the first storage battery and the second storage battery are interconnected by a common node, the power path includes a first power path connecting a first terminal of the two output terminals of the vehicle charger to the common node, and a second power path connecting a second terminal of the two output terminals of the vehicle charger to a first node that is a node of the first storage battery and the second storage battery that is a node other than the common node, and a third terminal of the two output terminals of the power converter is connected to the common node, and a fourth terminal of the two output terminals of the power converter is connected to a second node that is a node of the first storage battery and the second storage battery that is a node other than the common node and the first node. This allows the vehicle charger to be appropriately connected to the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery that are connected in series, increasing the freedom of arrangement.
(3)より好ましくは、充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルと、車載充電器とをさらに含む。これにより、直列接続された第1蓄電池用のM個のセルと第2蓄電池用のM個のセルとを、直列電圧よりも低い充電電圧の車載充電器により充電できる。(3) More preferably, the charging device further includes N storage battery cells connected in series and an on-board charger. This allows the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery connected in series to be charged by the on-board charger with a charging voltage lower than the series voltage.
(4)さらに好ましくは、充電装置は、第1蓄電池及び第2蓄電池の間で、電力変換器を介して電力を授受させる。これにより、複数の蓄電池の蓄電量を均等にできる。したがって、直列接続された複数の蓄電池から負荷に電力供給するときに、一部の蓄電池のみの電力がゼロになることにより、全体として電力供給できなくなることを回避できる。 (4) More preferably, the charging device transfers power between the first storage battery and the second storage battery via a power converter. This makes it possible to equalize the amount of electricity stored in the multiple storage batteries. Therefore, when power is supplied to a load from multiple storage batteries connected in series, it is possible to avoid a situation in which the power of only some of the storage batteries becomes zero, resulting in an inability to supply power overall.
(5)好ましくは、電力変換器は、2系統以上に電力を出力するマルチポート電力変換器である。これにより、電圧仕様が異なる複数の負荷等に電力を供給できる。(5) Preferably, the power converter is a multi-port power converter that outputs power to two or more systems. This makes it possible to supply power to multiple loads, etc., with different voltage specifications.
[本開示の実施形態の詳細]
以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same, so detailed description thereof will not be repeated.
(構成)
図2を参照して、本開示の実施形態に係る蓄電システム100は、車載充電器102と、電力変換器104と、電力路130、132、134及び136と、第1蓄電池902と、第2蓄電池904とを含む。蓄電システム100は、例えばPHEV又はEV等の車両に搭載され得る。車載充電器102の入力部には端子112及び114が接続されており、端子112及び114に商用電源が接続されることにより、後述するように第1蓄電池902及び第2蓄電池904が充電される。以下、商用電源の交流電力による充電をAC充電という。蓄電システム100の構成要素のうち、第1蓄電池902、第2蓄電池904及び車載充電器102を除く要素により、第1蓄電池902及び第2蓄電池904をAC充電するための充電装置が構成される。
(composition)
2, the
第1蓄電池902及び第2蓄電池904は直列接続されており、接続部は第1共通ノード930を形成している。第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、同じ仕様の充放電可能な蓄電池(リチウムイオン電池等)である。第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は、蓄電池により構成されている。本開示において、「蓄電池」の用語は、1つの蓄電池用セル、複数の蓄電池用セル、1つの蓄電池モジュール(複数の蓄電池用セルのパッケージ)、及び、複数の蓄電池モジュールを全て含む意味で用いられる。例えば、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、図3に示したように、直列接続されたN個(Nは2以上の整数)の蓄電池用セル140を同数(M個(Mは1以上の整数))に2分して構成されたものであってもよい。例えば、800V仕様の蓄電池モジュール142の中に第1共通ノード930が設けられている。ノード932と第1共通ノード930との間の複数の蓄電池用セルは、第1蓄電池902用のセル(即ち、第1蓄電池902として機能するセル)である。第1共通ノード930とノード934との間の複数の蓄電池用セルは、第2蓄電池904用のセル(即ち、第2蓄電池904として機能するセル)である。ここでは、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は、400V仕様(充電電圧及び出力電圧の定格が400V)であるとする。なお、各ノードは、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の端子(正極端子及び負極端子)のうち対応する端子と同電位であり、ノードへの接続は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の端子への接続を意味する。The
図2には、第1蓄電池902及び第2蓄電池904を車外充電器により充電するために必要となる切替部914(切替器916及び918)と端子940及び942とを示している。第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、端子940及び端子942に車外充電器の出力端子が接続されることにより充電される。また、図2には、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から電力を供給する対象である負荷906を示している。
Figure 2 shows a switching unit 914 (
車載充電器102は、AC/DCコンバータであり、端子112及び114から入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。車載充電器102には、商用電源から交流電力(例えば、100V又は200V等)が供給される。具体的には、商用電源に接続された接続ケーブルのコネクタが、端子112及び114を含むソケットに装着され、交流電力が端子112及び114に入力される。車載充電器102は、例えばECU(Electronic Control Unit)(図示せず)の制御を受けて、入力される交流電力から直流電力を生成して出力する。ここでは、上記したように第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は400V仕様であるとしているので、車載充電器102の出力電圧は400Vである。The on-
車載充電器102の出力端子OUT1は、電力路130を介して第1共通ノード930に接続されている。電力路130は、出力端子OUT1と第1共通ノード930とを接続する電力線を意味する。車載充電器102の出力端子OUT2は、電力路132を介してノード932に接続されている。電力路132は、出力端子OUT2とノード932とを接続する電力線を意味する。The output terminal OUT1 of the
電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータであり、トランス(図示せず)を含む。電力変換器104は、端子120、122、124及び126を含む。電力変換器104は、例えば、端子120及び122とトランスの1次コイルとの間、及び、端子124及び126とトランスの2次コイルとの間の各々に、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路を含む。スイッチング素子には、FET(Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を用いることができ、ブリッジ回路にはフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路等を採用できる。電力変換器104は、制御部110の制御を受けて、端子120及び122に入力される直流電力から直流電力を生成して、端子124及び126から出力する。電力変換器104の出力電圧は、電力変換器104への入力電圧と同じ大きさである。車載充電器102の出力電圧が400Vであるので、電力変換器104の入力電圧及び出力電圧は400Vである。The
端子120は、電力路134を介して(電力路134は電力路130に接続)、車載充電器102の出力端子OUT1に接続されている。電力路134は、出力端子OUT1と端子120とを接続する電力線を意味する。端子122は、電力路136を介して(電力路136は電力路132に接続)、車載充電器102の出力端子OUT2に接続されている。電力路136は、出力端子OUT2と端子122とを接続する電力線を意味する。端子124は、電力路130に接続されており、第1共通ノード930にも接続されている。端子126はノード934に接続されている。
制御部110に入力される充電情報には、急速充電の電圧に関する情報と、AC充電に関する情報とが含まれ得る。充電情報が、AC充電の実行を指示する情報を含んでいれば、制御部110は、電力変換器104の電力変換動作を制御する。具体的には、制御部110が、電力変換器104に含まれるスイッチング素子のオン及びオフを制御することにより、電力変換器104は、上記したように入力電圧と同じ大きさの電圧を出力するDC/DCコンバータとして機能する。なお、制御部110は、急速充電時には、充電情報に応じて、切替器916及び918の切替を制御する。切替器916は、制御部110の制御を受けて、端子940がノード932に接続される状態と、端子940が第1共通ノード930に接続される状態とを切替える。切替器918は、制御部110の制御を受けて、端子942が第1共通ノード930に接続される状態と、端子942がノード934に接続される状態とを切替える。The charging information input to the
(AC充電動作)
AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電圧は第1共通ノード930及びノード932の間に供給される。これにより、第1蓄電池902は充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及びノード934の間に供給される。これにより、第2蓄電池904は充電される。このときの充電電流を、図4に破線の矢印で示す。このように、蓄電システム100において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。
(AC charging operation)
In the case of AC charging, when the on-
(蓄電池間の電力授受)
第1蓄電池902及び第2蓄電池904が同じ種類(例えば同じ製品番号)の蓄電池であっても、各個体の特性のバラツキにより、上記したようにAC充電が実行された場合、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量にアンバランスが生じ得る。例えば、第1蓄電池902の蓄電量が第2蓄電池904の蓄電量よりも低い場合が考えられる。そのような状態で、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給すると、第1蓄電池902の電力が先にゼロになり、第2蓄電池904に電力が残っているにもかかわらず、負荷906に電力を供給できなくなる。第2蓄電池904の蓄電量が第1蓄電池902の蓄電量よりも低い場合も同様である。したがって、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給する前に、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量を等しくすることが好ましい。蓄電システム100が、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量を等しくする機能を有するためには、電力変換器104が双方向のDC/DCコンバータであればよい。
(Power transfer between storage batteries)
Even if the
上記したように、電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータであり、制御部110の制御を受けて、端子120及び122に入力される直流電力から直流電力を生成して、端子124及び126から出力する。電力変換器104はさらに、制御部110の制御を受けて、端子124及び126に入力される直流電力(第2蓄電池904の出力電力)から直流電力を生成して、端子120及び122から出力する。これにより、図5において破線で示すように電流が流れ、第2蓄電池904の電力を第1蓄電池902に伝送して第1蓄電池902を充電できる。電力変換器104が絶縁型のDC/DCコンバータであるので、第1蓄電池902の両端子間の電位差、及び、第2蓄電池904の両端子間の電位差は、いずれも正常な値に維持される。As described above, the
例えば、制御部110は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給する前に、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の充電率(%)を表すSOC(State Of Charge)を取得する。制御部110は、第2蓄電池904のSOCから第1蓄電池902のSOCを減算して得られた値の絶対値(差)が所定値以上であれば、差が所定値未満になるように、電力変換器104を作動させて、SOCが大きい方の蓄電池からSOCが小さい方の蓄電池に電力を供給する。これにより、例えば第1蓄電池902の蓄電量が先にゼロになり、第2蓄電池904に電力が残っているにもかかわらず、負荷906に電力供給できなくなる状況を回避できる。したがって、第2蓄電池904から第1蓄電池902に電力を供給しない場合よりも、より長く、より多くの電力を供給できる。For example, before supplying power from the
(効果)
上記したように、充電装置は、直列接続された2つの蓄電池のうちの第1蓄電池902に車載充電器102から出力される電力を供給する電力路130及び132と、車載充電器102から出力される直流電力を変換する電力変換器104とを含む。電力変換器104は、変換後の電力を、2つの蓄電池のうちの第2蓄電池904に供給する。これにより、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を、直列電圧(例えば800V)よりも低い充電電圧(例えば400V)を出力する車載充電器により充電できる。
(effect)
As described above, the charging device includes
上記したように、電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータである。電力変換器104による変換後の電力の電圧(例えば400V)は、車載充電器から出力される電力の電圧(例えば400V)と同じ大きさである。これにより、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。As described above, the
上記したように、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、共通ノード(第1共通ノード930)により相互接続される。電力路は、車載充電器102の2つの出力端子OUT1及びOUT2のうちの第1端子(出力端子OUT1)を共通ノードに接続する第1電力路(電力路130)を含む。また、電力路は、車載充電器102の2つの出力端子のうち第2端子(出力端子OUT2)を、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノード(ノード932)に接続する第2電力路(電力路132)とを含む。電力変換器104の2つの出力端子のうち第3端子(端子124)は、共通ノード(第1共通ノード930)に接続される。電力変換器104の2つの出力端子のうち第4端子(端子126)は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノード(ノード934)に接続される。これにより、車載充電器と直列接続された複数の蓄電池とを適切に接続でき、配置の自由度が増す。As described above, the
なお、充電装置は、電力路130に配置される第1開閉器と、電力路132に配置される第2開閉器とをさらに含んでいてもよい。第1開閉器及び第2開閉器は、制御部110の制御を受けて、開状態(オフ)及び閉状態(オン)を切替える。第1開閉器及び第2開閉器は、機械式リレーであっても、半導体リレーであってもよい。第1開閉器及び第2開閉器は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が車載充電器102により充電される場合には、閉状態となり、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が車外充電器により充電される場合には、開状態となる。これにより、車外充電器により第1蓄電池902及び第2蓄電池904を充電するときに、車載充電器102を保護できる。The charging device may further include a first switch arranged on the
(第1変形例)
上記では、蓄電システム100(図2参照)においてAC充電時に、第1蓄電池902を車載充電器102の出力電力により直接充電し、第2蓄電池904を、電力変換器104を介して充電する構成を説明したが、これに限定されない。AC充電時に、第2蓄電池904を車載充電器102の出力電力により直接充電し、第1蓄電池902を、電力変換器104を介して充電する構成であってもよい。
(First Modification)
In the above, a configuration has been described in which, during AC charging in the power storage system 100 (see FIG. 2 ), the
図6を参照して、第1変形例に係る蓄電システム150は、図2に示した蓄電システム100において、電力変換器104の配置及びその周囲との接続を変更したものである。図6において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、主として蓄電システム150が蓄電システム100と異なる点に関して説明する。
Referring to Figure 6, the
蓄電システム150において、車載充電器102の出力端子OUT1は、電力路152を介してノード934に接続されている。車載充電器102の出力端子OUT2は、電力路130を介して第1共通ノード930に接続されている。即ち、電力路130は、出力端子OUT1と第1共通ノード930とを接続する電力線を意味し、電力路152は、出力端子OUT2とノード934とを接続する電力線を意味する。車載充電器102の端子124は第1蓄電池902のノード932に接続され、端子126は第1共通ノード930に接続されている。電力変換器104の端子120及び122はそれぞれ、電力路134及び136を介して、車載充電器102の出力端子OUT2及びOUT1に接続されている。即ち、電力路134は、出力端子OUT1と端子120とを接続する電力線を意味し、電力路136は、出力端子OUT2と端子122とを接続する電力線を意味する。In the
AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電圧は第1共通ノード930及びノード934の間に供給される。これにより、第2蓄電池904が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及びノード932の間に供給される。これにより、第1蓄電池902が充電される。このように、蓄電システム150において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。During AC charging, when the on-
第1変形例に係る蓄電システム150においては、上記したように、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、共通ノード(第1共通ノード930)により相互接続される。電力路は、車載充電器102の2つの出力端子OUT1及びOUT2のうちの第1端子(出力端子OUT2)を共通ノードに接続する第1電力路(電力路130)を含む。また、電力路は、車載充電器102の2つの出力端子のうち第2端子(出力端子OUT1)を、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノード(ノード934)に接続する第2電力路(電力路152)とを含む。電力変換器104の2つの出力端子のうち第3端子(端子126)は、共通ノード(第1共通ノード930)に接続される。電力変換器104の2つの出力端子のうち第4端子(端子124)は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノード(ノード932)に接続される。これにより、車載充電器と直列接続された複数の蓄電池とを適切に接続でき、配置の自由度が増す。In the
(第2変形例)
上記では、2つの蓄電池を直列接続した状態において、1つの蓄電池の充電電圧に対応する電圧を出力する車載充電器を用いて、2つの蓄電池を同時に充電する構成を説明したが、これに限定されない。直列接続された3つ以上の蓄電池を充電対象としてもよい。第2変形例に係る蓄電システムは、直列接続された3つの蓄電池を充電対象とする。
(Second Modification)
In the above, a configuration has been described in which two storage batteries are connected in series and charged simultaneously using an on-board charger that outputs a voltage corresponding to the charging voltage of one storage battery, but this is not limiting. Three or more storage batteries connected in series may be charged. The power storage system according to the second modification has three storage batteries connected in series as charging targets.
図7を参照して、第2変形例に係る蓄電システム160は、図2に示した蓄電システム100において、第3蓄電池162、第2共通ノード164及び電力変換器166を追加し、切替部914及び制御部110をそれぞれ切替部170及び制御部180で代替したものである。切替部170は、切替部914(図2)において、切替器172及び174を追加したものである。第3蓄電池162は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904と同じ仕様(例えば400V仕様)である。切替器172は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が直列接続されて形成される第1共通ノード930に接続されている。切替部174は、第2蓄電池904及び第3蓄電池162が直列接続されて形成される第2共通ノード164に接続されている。図7において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、主として蓄電システム160が蓄電システム100と異なる点に関して説明する。
With reference to FIG. 7, the
電力変換器104の入力部は、蓄電システム100と同様に、電力路134及び136を介して車載充電器102の出力端子OUT1及びOUT2に接続されている。電力変換器104の出力部は、蓄電システム100とは異なり、第1共通ノード930及び第2共通ノード164に接続されている。The input section of the
電力変換器166は、電力変換器104と同様に絶縁型のDC/DCコンバータであり、トランスと、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路とを含む。電力変換器166の入力部は、電力路134及び136を介して車載充電器102の出力端子OUT1及びOUT2に接続されている。電力変換器166の出力部は、第2共通ノード164及びノード934に接続されている。電力変換器166は、制御部180の制御を受けて、車載充電器102から入力される直流電力から直流電力を生成して出力する。電力変換器166の出力電圧は、電力変換器166の入力電圧と同じ大きさである。車載充電器102の出力電圧が400Vであるので、電力変換器166の入力電圧及び出力電圧は400Vである。The
制御部180は、制御部110と同様に、充電情報を受けて、各切替器を制御し、電力変換器104を制御する。制御部180はさらに、電力変換器166を制御する。即ち、制御部180は、電力変換器166に含まれるスイッチング素子のオン及びオフを制御することにより、電力変換器166は、上記したように入力電圧と同じ大きさの電圧を出力するDC/DCコンバータとして機能する。Similar to control
AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電力は第1共通ノード930及びノード932の間に供給される、これにより、第1蓄電池902が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及び第2共通ノード164の間に供給される。これにより、第2蓄電池904が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器166により変換されて、第2共通ノード164及びノード934の間に供給される。これにより、第3蓄電池162が充電される。このときの充電電流を、図7において破線の矢印で示す。このように、蓄電システム160において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902、第2蓄電池904及び第3蓄電池162を同時に充電できる。In the case of AC charging, when the on-
また、図7の構成において、電力変換器104及び電力変換器166の各々が双方向のDC/DCコンバータであれば、第1蓄電池902、第2蓄電池904及び第3蓄電池162のうち任意の2つの蓄電池の間で電力を供給して、蓄電量を同じにできる。このとき、電力変換器104及び電力変換器166の各々が絶縁型のDC/DCコンバータであるので、第1蓄電池902の両端子間の電位差、第2蓄電池904の両端子間の電位差、及び、第3蓄電池162の両端子間の電位差は、いずれも正常な値に維持される。したがって、直列接続された複数の蓄電池から負荷に電力供給するときに、一部の蓄電池のみの電力がゼロになることにより、全体として電力供給できなくなることを回避できる。
In addition, in the configuration of FIG. 7, if each of the
(第3変形例)
上記では、電力変換器104の出力部が1つである場合を説明したが、これに限定されない。第3変形例に係る蓄電システムにおいては、電力変換器は複数の出力部を有する。
(Third Modification)
Although the above describes a case where the
図8を参照して、第3変形例に係る蓄電システム190は、図2に示した蓄電システム100において、電力変換器104及び制御部110をそれぞれマルチポート電力変換器192及び制御部198で代替し、第2蓄電池904からマルチポート電力変換器192を介して第1蓄電池902及び低圧補機204に電力を供給できるように変更したものである。図8において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、蓄電システム100と異なる点に関して主として説明する。
With reference to Figure 8, the
マルチポート電力変換器192の入力ポート194は、第2蓄電池904の両端子に対応するノードに接続されている。即ち、入力ポート194は、ノード934と第1共通ノード930とに接続されている。マルチポート電力変換器192の出力ポート196は、高圧及び低圧の直流電圧(例えば、400V及び12V)を出力できる。出力ポート196のうち、高圧の直流電圧(400V)を出力する端子は、電力路134及び136を介して、第1蓄電池902の両端子(第1共通ノード930及びノード932)に接続されている。出力ポート196のうち、低圧の直流電圧(12V)を出力する端子は、低圧補機204の両端子に接続されている。低圧補機204は、車両のエンジン及びモータ等を稼動するのに必要な付属機器であり、主としてセルモータ、オルタネータ、ラジエータクーリングファン等を含む。低圧補機204は、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置、エアコン、ヒータ等を含んでもよい。The
マルチポート電力変換器192は、例えば、1つの1次コイル(入力側)と2つの2次コイル(出力側)とを有するトランスと、トランスの1次コイル及び2つの2次コイルの各々に接続された、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路とを含む。スイッチング素子は、例えばFET又はIGBT等を含む。ブリッジ回路は、例えばフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路等を含む。例えば、制御部198が、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を所定周波数の制御信号でオン及びオフ制御することにより、トランスの1次コイルに入力される直流電圧を変換して、異なる大きさの直流電圧を生成して2つの2次コイルから出力できる。即ち、図8において破線の矢印で示すように電流が流れ、第2蓄電池904から入力ポート194に供給される電力を、出力ポート196に伝送して、第1蓄電池902及び低圧補機204に供給できる。これにより、電圧仕様が異なる第1蓄電池902及び低圧補機204に電力を供給できる。The
以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。The present disclosure has been described above by explaining the embodiments, but the above-mentioned embodiments are merely examples, and the present disclosure is not limited to only the above-mentioned embodiments. The scope of the present disclosure is indicated by each claim in the scope of claims, taking into consideration the description of the detailed description of the invention, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the wording described therein.
11、12 外部充電接続部
16、17 AC電源接続部
20、102 車載充電器
28、RY1、RY2、RY3、RY4、RY5、RY6、RY7 リレー
45 制御回路
80、906 負荷
100、150、160、190、401 蓄電システム
104、166 電力変換器
110、180、198 制御部
112、114、120、122、124、126、940、942 端子
130、132、134、136、152 電力路
140 蓄電池用セル
142 蓄電池モジュール
162 第3蓄電池
164 第2共通ノード
170、914 切替部
172、174、916、918 切替器
192 マルチポート電力変換器
194 入力ポート
196 出力ポート
204 低圧補機
902 第1蓄電池
904 第2蓄電池
930 第1共通ノード
932、934 ノード
BT1、BT2 バッテリ
OUT1、OUT2 出力端子
P1、P2 入出力ポート
11, 12 External charging
Claims (5)
前記車載充電器から出力される前記電力を変換する電力変換器とを含み、
前記Nは2以上の整数であり、
前記Mは1以上の整数であり、
前記電力変換器は、変換後の電力を、前記N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用の前記M個のセルに供給する、充電装置。 a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among the N storage battery cells connected in series;
a power converter that converts the power output from the on-board charger,
The N is an integer of 2 or more,
The M is an integer of 1 or more,
The charging device, wherein the power converter supplies converted power to the M cells for a second storage battery among the N storage battery cells.
前記電力路は、
前記車載充電器の2つの出力端子のうちの第1端子を前記共通ノードに接続する第1電力路と、
前記車載充電器の2つの出力端子のうち第2端子を、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のノードのうち前記共通ノードとは別のノードである第1ノードに接続する第2電力路とを含み、
前記電力変換器の2つの出力端子のうち第3端子は、前記共通ノードに接続され、
前記電力変換器の2つの出力端子のうち第4端子は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のノードのうち前記共通ノード及び前記第1ノードとは別のノードである第2ノードに接続される、請求項1に記載の充電装置。 the first storage battery and the second storage battery are interconnected by a common node;
The power path is
a first power path connecting a first terminal of two output terminals of the on-board charger to the common node;
a second power path that connects a second terminal of the two output terminals of the on-board charger to a first node that is a node of the first storage battery and the second storage battery, the first node being a node other than the common node;
a third terminal of the two output terminals of the power converter is connected to the common node;
2. The charging device according to claim 1, wherein a fourth terminal of the two output terminals of the power converter is connected to a second node which is a node other than the common node and the first node among the nodes of the first storage battery and the second storage battery.
前記車載充電器とをさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の充電装置。 The N storage battery cells connected in series;
The charging device according to claim 1 or 2, further comprising the on-board charger.
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