电动车辆的充电控制装置

摘要

本发明提供一种能够实现充电器的通用化而简化车辆与充电器间的连接的电动车辆的充电控制装置。在车体侧，设置进行马达（18）的驱动控制以及电池（4）的充电控制的PDU（45）、使来自充电器（10）的输入电压降压为电池（4）的充电电压的第1转换器（111）、以及使第1转换器（111）的输出电压降压为PDU（45）的驱动电压的第2转换器（112）。充电器（10）通过充电耦合器（13）而与电力供给装置（11）连接。充电器（10）以对充电耦合器（13）施加的识别电压下降来检测充电耦合器（13）被连接而开始充电电压的输出。充电器（10）被恒压控制，在最大输出电流以上时其输出电压下降。PDU（45）监视充电器（10）的输出电压，以使输出电压维持恒压的方式控制充电电流。

权利要求

1.一种电动车辆的充电控制装置，是具备包括进行车辆用驱动源即马达(18)的驱动控制以及车载的电池(4)的充电控制的PDU(45)的电力供给装置(11)、和在车外设置而通过充电耦合器(13)与所述电力供给装置(11)连接的充电器(10)的电动车辆的充电控制装置，其特征在于：所述充电器(10)具备包括为了进行与所述电力供给装置(11)的连接判定而将进行了电流限制的识别电压施加到所述充电耦合器(13)的识别电压施加单元、和检测出所述识别电压下降为预定电压以下而开始充电电压的输出的连接检测单元(55)的控制部(103)，在车体侧，具备：充电电压发生转换器(111)，使从所述充电器(10)输入的电压降压为适合于所述电池的充电的电压；

控制电压发生转换器(112)，使所述充电电压发生转换器(111)的输出电压降压为所述PDU(45)的驱动电压；以及接触器(8)，通过来自所述PDU(45)的指令而使所述充电电压发生转换器(111)的输出与所述电池(4)连接，所述充电器(10)具备具有在小于最大输出电流时进行恒压控制，在大于等于最大输出电流时使输出电压下降的下垂特性的输出电路(102)，所述PDU(45)具备：

电压监视单元，监视来自所述充电器(10)的输出电压；以及

电流控制单元，控制所述充电电压发生转换器(111)的充电电流，所述电流控制单元构成为以使所述输出电压维持恒压的方式控制充电电流。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的充电控制装置，其特征在于：所述PDU(45)在所述输出电压不处于预先设定的充电容许电压范围的情况下，禁止对电池(4)的充电。

3.根据权利要求2所述的电动车辆的充电控制装置，其特征在于：所述PDU(45)在所述输出电压不处于预先设定的充电容许电压范围的情况下，使所述接触器(8)成为OFF而禁止对电池(4)的充电。

4.根据权利要求2所述的电动车辆的充电控制装置，其特征在于：所述PDU(45)具备检测所述电池(4)的满充电的单元，在检测到满充电时使所述接触器(8)成为OFF，并且输出充电停止信号并通知给所述充电器(10)侧。

说明书

电动车辆的充电控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电动车辆的充电控制装置，特别涉及适合于使得用于从电动车辆的外部对电动车辆内的蓄电池（电池）进行充电的充电器具有通用性的电动车辆的充电控制装置。

背景技术

[0002] 已知用于从电动车辆外对电动车辆中搭载的电池进行充电的充电器。在专利文献1中，提出了用于使具有包括与AC插头连接的作为功率因数改善电路的PFC电路、与PFC电路的输出侧连接的转换器、以及作为控制转换器的输出的开关单元的FET的充电电力发生部的充电器与电动车辆连接的充电耦合器。

[0003] 【专利文献1】日本特开2011－139572号公报

发明内容

[0004] 专利文献1记载的充电器具有与车载电池的性能符合地调整充电电压、充电电流的功能，与电池的性能符合地充电器成为专用。因此，存在希望防止根据充电电压、性能的差异而充电器专用化来实现通用性这样的课题。

[0005] 本发明的目的在于针对上述以往技术的课题，提供一种能够实现充电器的通用化而简化车辆与充电器间的连接的电动车辆的充电控制装置。

[0006] 为了达成所述目的，本发明提供一种电动车辆的充电控制装置，是具备包括进行车辆用驱动源即马达（18）的驱动控制以及车载的电池（4）的充电控制的PDU（45）的电力供给装置（11）、和在车外设置而通过充电耦合器（13）与所述电力供给装置（11）连接的充电器（10）的电动车辆的充电控制装置，其第一特征在于，所述充电器（10）具备包括为了进行与所述电力供给装置（11）的连接判定而将进行了电流限制的识别电压施加到所述充电耦合器（13）的识别电压施加单元、和检测出所述识别电压下降为预定电压以下而开始充电电压的输出的连接检测单元（55）的控制部（103），在车体侧，具备：充电电压发生转换器（111），使从所述充电器（10）输入的电压降压为适合于所述电池的充电的电压；控制电压发生转换器（112），使所述充电电压发生转换器（111）的输出电压降压为所述PDU（45）的驱动电压；以及接触器（8），通过来自所述PDU（45）的指令而使所述充电电压发生转换器（111）的输出与所述电池（4）连接。

[0007] 另外，在本发明中，其第二特征在于，所述充电器（10）具备具有在小于最大输出电流时进行恒压控制，在大于等于最大输出电流时使输出电压下降的下垂特性的输出电路（102）。

[0008] 另外，在本发明中，其第三特征在于，所述PDU（45）具备：电压监视单元，监视来自所述充电器（10）的输出电压；以及电流控制单元，控制所述充电电压发生转换器（111）的充电电流，所述电流控制单元构成为以使所述输出电压维持恒压的方式控制充电电流。

[0009] 另外，在本发明中，其第四特征在于，所述PDU（45）具备监视来自所述充电器（10）的输出电压的电压监视单元，在所述输出电压不处于预先设定的充电容许电压范围的情况下，禁止对电池（4）的充电。

[0010] 另外，在本发明中，其第五特征在于，所述PDU（45）具备监视来自所述充电器（10）的输出电压的电压监视单元，在所述输出电压不处于预先设定的充电容许电压范围的情况下，使所述接触器（8）成为OFF而禁止对电池（4）的充电。

[0011] 另外，在本发明中，其第六特征在于，所述PDU（45）具备检测所述电池（4）的满充电的单元，在检测到满充电时使所述接触器（8）成为OFF，并且输出充电停止信号并通知给所述充电器（10）侧。

[0012] 根据具有第一特征的本发明，能够根据使设置于车外的充电器与车体侧连接了时的电压降低，检测针对车体侧的充电器的连接来开始充电电压的施加，车体侧的充电电压发生转换器仅将所施加的电压变换为适合于电池的充电用的规定电压而输出即可，所以充电器自身具有不依赖于车辆侧专用的电池的充电电压，而能够广泛对应于电池的充电电压这样的通用性。

[0013] 根据具有第二、三特征的本发明，通过充电电压发生转换器直至供给电压降低为止使电流增大，如果供给电压开始降低则使电流降低这样的简单的结构，能够确保充电器的通用性。

[0014] 根据具有第四、第五特征的本发明，在来自充电器的输出电压不在电池的充电容许电压范围的情况下，禁止充电，具体而言禁止接触器的驱动而不进行充电，所以电池被保护。

[0015] 根据具有第六特征的本发明，能够通过是否为满充电来判断充电停止定时。

附图说明

[0016] 图1是搭载了本发明的一个实施方式的充电控制装置的电动车辆的侧面图。

[0017] 图2是示出本发明的一个实施方式的充电控制装置的结构的框图。

[0018] 图3是示出充电控制装置的动作的流程图。

[0019] 图4是示出PDU的动作的流程图。

[0020] 图5是示出充电器中设置的控制部的功能的图。

[0021] （符号说明）

[0022] 1：电动车辆；3：车体框架；4：主电池（电池）；7：BMU；8：接触器；10：充电器；11：电力供给装置；13：充电耦合器；18：马达；43：插头；44：插座；45：PDU；55：连接检测部；
56：充电停止检测部；102：PFC电路；103：控制部；111：第1DC/DC转换器（充电电压发生转换器）；112：第2DC/DC转换器（控制电压发生转换器）。

具体实施方式

[0023] 以下，参照附图，说明本发明的一个实施方式。图1是具备本发明的一个实施方式的充电控制装置的电动车辆的左侧面图。电动车辆1是具有低底板的踏板式摩托车。车体框架3包括头管31、对头管31接合前端且后端向下方延伸的前框架部分32、从前框架部分32向车体宽度方向左右分别分支而靠近车体后方延伸的一对主框架部分33、以及从主框架部分33向车体上后方延伸的后框架部分36。

[0024] 在头管31上，操舵自如地支撑了支撑前轮WF的前叉2。在从前叉2向上部延长而由头管31支撑的转向轴41的上部，连结具有加速手柄的转向把手46。

[0025] 在头管31的前部结合托架37，在该托架37的前端部，安装有前灯25，在前灯25的上方设置由托架37支撑的前托架26。

[0026] 在主框架部分33与后框架部分36的中间区域对车体框架3接合了朝向车体后方延伸的托架34，在托架34上设置有在车体宽度方向上延伸的枢轴35。枢轴35上下摇动自如地支撑具备作为车辆驱动源的马达18以及后轮车轴19的摆臂17。马达18的输出被传递到后轮车轴19，驱动由后轮车轴19支撑的后轮WR。支撑后轮车轴19的外壳的后端和后框架部分36通过后悬挂系统20连结。

[0027] 在托架34上，设置有在停车中支撑车体的侧支撑24，侧支撑24具有在侧支撑24被保存于规定位置时输出检测信号的侧支撑开关28。

[0028] 在主框架部分33，搭载有由多个电池元件构成的高电压（例如72伏特额定）的主电池4，主电池4的上部被罩40覆盖。在主电池4的前部，连接有空气导入管子38，在主电池4的后部设置有吸气风扇39。通过吸气风扇39从空气导入管子38向主电池4导入空气，所导入的空气在使主电池4冷却之后，被排出到车体后方。向空气导入管子38，通过未图示的空气净化器导入空气。

[0029] 在后框架部分36上，设置有能够使从对主电池4进行充电的充电器（后述）延伸的充电电缆42的插头43结合的插座44。在后框架部分36，设置有后架29、尾灯27。

[0030] 在左右一对后框架部分36之间设置有行李厢50，在从行李厢50向下部突出的行李厢底部51，收容有用主电池4充电的低电压（例如，12伏特额定）的子电池5。在摆臂17，设置有控制马达18的功率驱动单元（PDU）45。

[0031] 在行李厢50上，设置有兼作用行李厢50的盖的驾驶员坐位21，在驾驶员坐位21上，设置有在驾驶员就座时动作而输出就座信号的坐位开关22。

[0032] 图2是示出充电控制装置的结构的框图。充电控制装置包括充电器10、电动车辆1侧的电力供给装置11、和将充电器10以及电力供给装置11相互连接的充电耦合器13。
电力供给装置11具有用于通过PDU45控制对马达18供给的电力，并且对电池4进行充电的电路。充电耦合器13包括与充电器10侧连接的插头43和车辆侧的插座44。充电器10和电力供给装置11经由耦合器13，通过电力线PL1以及PL2和信号线SL1连接。

[0033] 充电器10具有整流器101、作为功率因数改善电路的PFC电路102、以及控制部103。整流器101具备滤波器电路以及整流电路，将通过AC插头15输入的来自商用交流电力系统的电压整流为直流。PFC电路102是使从整流器101输入的直流升压而对车辆侧的电力供给装置11供给的输出电路。

[0034] 具备微型计算机的控制部103始终监视PFC电路102的输出电压，以不超过设定电压（例如400伏特）的方式进行恒压控制。控制部103连接有充电开始/停止开关104。另外，控制部103具有根据表示连接了充电耦合器13的连接检测信号开始充电，或者根据从车辆侧通过信号线SL1发送的充电停止信号使充电停止的功能。

[0035] 电动车辆1侧的电力供给装置11具备具有电池管理部件（BMU）7的主电池（以下简称为“电池”）4、PDU45、第1DC/DC转换器111、以及第2DC/DC转换器112。第1DC/DC转换器111是将通过电力线PL1、PL2输入的电压（此处，设为400伏特）降压为电池4的充电电压（72伏特）而输出的充电电压发生转换器。第1DC/DC转换器111的输出侧与电池4以及第2DC/DC转换器112连接。第2DC/DC转换器112是将从第1DC/DC转换器111输出的72伏特的直流降压为能够用作PDU45等的控制电源用的低电压（例如，直流12伏特）的控制电压发生转换器。

[0036] PDU45具备微型计算机，在与BMU7之间经由通信线CL1进行通信（例如CAN通信），而交换电池4的充电状态（过充电信息等）、与其对应的电池4的控制信息。另外，PDU45和充电器10的控制部103通过信号线SL1连接。将电池4的直流输出电压通过PDU45中设置的未图示的逆变器电路变换为3相交流电压，输入到作为车辆驱动源的马达18（参照图1）。在电池4中设置的BMU7与第1DC/DC转换器111之间设置接触器8。PDU45判断接触器8的ON/OFF条件，向BMU7输入ON/OFF信号。BMU7应答该ON/OFF信号而使接触器8开闭。能够在PDU45与BMU7之间，与通信线CL1独立地设置辅助电力线APL。能够使用该辅助电力线APL将来自电池4的电力经由BMU7供给到PDU45。

[0037] 参照图3的流程图，说明充电控制装置的动作。图3一并示出充电器10以及电力供给装置11的动作。在图3中，在步骤S1中，使AC插头15与AC插座（商用电力系统的输出部）连接，使与控制部103连接的充电开始/停止开关104成为ON而使充电器10起动。如果使充电器10起动，则充电器10的控制部103开始检测充电耦合器13的插头43和插座44是否连接（连接检测）。由此，充电器10成为待机模式。在连接检测中，将为了连接检测而施加了电流限制的微弱的电压（以下，称为“识别电压”）从充电器10的PFC电路102输出到电力线PL1、PL2，控制部103在该识别电压比预先设定的连接检测阈值降低了时判断为连接检测信号是低。

[0038] 在步骤S2中判断连接检测信号是否为LOW（低）。如果连接了充电耦合器13，则通过第1DC/DC转换器111内的内部负载，电力线PL1、PL2间的电压下降而降低为连接检测阈值以下。因此，探测该电压降低而使连接检测信号从HIGH（高）变为低。如果连接检测信号是低，则进入步骤S3，从控制部103向PFC电路102输入输出开始指令而充电器10开始额定电压的输出。PFC电路102被恒压控制，如果流过最大能力以上的电流，则输出电压急剧降低。

[0039] 在步骤S4中，第1DC/DC转换器111动作而开始输出。第1DC/DC转换器111在从充电器10被供电的时刻自动地起动，将从PFC电路102输入的400伏特的直流电压变换为72伏特的直流电压而输出。在步骤S5中，第2DC/DC转换器112动作而开始输出。即，第
2DC/DC转换器112将从第1DC/DC转换器111输入的72伏特的直流电压变换为作为PDU45的控制电压而适合的12伏特的直流电压而输出。

[0040] 在步骤S6中，使PDU45起动。PDU45如果从第2DC/DC转换器112输入了12伏特的控制电压则通过该控制电压而起动。

[0041] 在步骤S7中，PDU45从BMU7读出电池的状态来判断电池4的温度、电压等是否为正常范围。如果电池4的状态是正常范围，则进入到步骤S8，PDU45向MBU7输入接触器8的ON信号，MBU7应答其而使接触器8成为ON。如果接触器8成为ON，则从第1DC/DC转换器111向电池4流入充电电流。另外，PDU45具有监视第1DC/DC转换器111的输入电压的监视单元，在输入电压不处于用预定的上限值以及下限值规定的充电容许电压范围内的情况下，能够使接触器8成为OFF而不进行充电。

[0042] 在步骤S9中，开始充电电流的控制。第1DC/DC转换器111使充电电流增大，如果超过充电器10的最大能力，则输入电压从400伏特下降，所以PDU45通过第1DC/DC转换器111的输入电压开始下降而检测充电器10的最大输出，使充电电流的增加结束。通过使充电电流的增加停止，输入电压再次上升，充电电流的增加再次开始。通过该控制，电池4以最大的充电电流被充电。

[0043] 在步骤S7是否定时，进入到步骤S10而发送充电停止信号。在步骤S11中，控制部103接收充电停止信号而使充电器10的输出停止。如果充电器10停止输出，则充电器10转移到待机模式。

[0044] 图4是示出PDU45的动作的流程图。在步骤S101中，将充电电流指令值设定为初始值。在步骤S102中，判断充电电流是否小于充电电流指令值。在充电电流小于充电电流指令值的情况下，进入到步骤S103而输出向第1DC/DC转换器111的电流的增加指令。在步骤S104中，判断充电器10的输出电压是否下降。

[0045] 在步骤S105中，判断是否结束充电。其在根据电池4的电压检测到满充电时成为肯定。如果步骤S105是肯定的判断，则进入到步骤S106而将充电停止信号输出到信号线SL1。充电器10的控制部103应答该充电停止信号而使PFC电路102的动作停止。

[0046] 图5是示出包括对充电器10和电力供给装置11被连接进行检测的连接检测部的充电控制装置的主要部分功能的框图。在图5中，向PFC电路102的输出端子经由电流限制电阻R1施加识别电压，通过连接检测部55监视对该输出端子施加的识别电压。如果连接了耦合器13，则在电力供给装置11内的第1DC/DC转换器111中流过电流，所以识别电压下降。连接检测部55检测该电压下降而识别充电耦合器13被连接。

[0047] 在车辆侧的电力供给装置11中，信号线SL1经由晶体管Tr而与电力线PL1连接，在使充电结束时，PDU45使该晶体管Tr成为ON。控制部103的充电停止检测部56监视信号线SL1的电位，如果通过从PDU45输入的充电停止信号而晶体管Tr成为ON，则信号线SL1的电压变化为规定值。充电停止检测部56检测信号线SL1的该电压变化而识别充电停止信号的输入，使来自PFC电路102的输出停止。

[0048] 这样，根据本实施方式中的充电控制装置，充电器10能够根据对充电耦合器13施加的识别电压的下降而检测充电耦合器13的插头43和插座44有无连接来开始充电。另外，充电器10的PFC电路102直至其输出界限为止输出恒压，所以PDU45能够直至来自充电器10的输出电压下降为止，使充电电流增加。因此，充电器10能够通过最大输出对电池4供给充电电流。