用于电动车辆的充电和放电系统的制作方法
【专利摘要】一种充电和放电系统，包括：蓄电装置；连接端口，其被配置为在所述蓄电装置与车辆外部之间提供电力；充电器，其被配置为经由所述连接端口从所述车辆外部接收电力并且向所述蓄电装置提供该电力；电力变换器，其被配置为从所述蓄电装置接收电力并且从所述连接端口向所述车辆外部输出该电力；电压检测器，其被配置为检测跨所述电力变换器的输出节点的电压；以及控制单元，其被配置为控制所述电力变换器。当接收到用于从所述电力变换器输出电力的指令时，所述控制单元在检查到跨所述输出节点的电压处于非活动状态之后，使所述电力变换器输出电力。
【专利说明】
用于电动车辆的充电和放电系统
技术领域
[0001]本发明涉及充电和放电系统，更具体地，涉及被设置在车辆中以向外部发送电力和从外部接收电力的充电和放电系统。
【背景技术】
[0002]公开号为2013-099078的日本专利申请(JP 2013-099078)公开了可以从充电和放电共用的入口将电力放电至车辆外部的车辆。在该车辆中，放电继电器被设置在入口与将电力输出至外部的逆变器之间，并且当将电力从车辆中放电至外部时连接该放电继电器。
【发明内容】
[0003]在车辆中，当从外部对车辆的蓄电装置充电时，车辆的充电系统与放电系统(电力输出系统)通过放电继电器而被分隔开。然而，当放电继电器由于粘着(sticking)等发生故障时，存在从车辆外部输入至入口的电力(充电电力)将被提供给放电系统的电路的可能性。当放电系统的电路输出电力时，可以认为从放电系统的电路输出的电力(放电电力)与充电电力冲突。
[0004]作为对策，可以考虑当放电结束时检查放电继电器的粘着，但粘着检查需要正常执行从放电系统的电路提供电压等的操作。放电系统的电路可能通过自我保护而被停止，并且在这样的情况下用于粘着检查的电压可能不被适当地输出。在这种情况下，存在放电继电器的粘着将被放过的可能性。
[0005]本发明提供可以提高放电电力和充电电力的冲突的可避免性的充电和放电系统。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种充电和放电系统，其包括:蓄电装置;连接端口，其被配置为在所述蓄电装置与车辆外部之间提供电力；充电器，其被配置为经由所述连接端口从所述车辆外部接收电力，并且所述充电器被配置为向所述蓄电装置提供该电力；电力变换器，其被配置为从所述蓄电装置接收电力，并且所述电力变换器被配置为从所述连接端口向所述车辆外部输出该电力；电压检测器，其被配置为检测所述电力变换器的输出节点的电压；以及电子控制单元，其被配置为控制所述电力变换器，使得当所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的指令时，在所述电子控制单元检查到所述输出节点的电压处于非活动(inactive)状态之后，所述电力变换器输出电力。
[0007]所述电子控制单元可以被配置为控制所述电力变换器，使得在所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的所述指令的情况下，当所述输出节点的电压处于活动状态时，停止来自所述电力变换器的电力的输出。
[0008]根据此配置，由于在检查到输出节点的电压处于非活动状态之后使得电力变换器输出电力，在控制期间可以避免充电电力和放电电力的冲突。因此，可以提高放电电力和充电电力的冲突的可避免性。
[0009]所述充电和放电系统可以还包括继电器，其被配置为连接和切断所述连接端口与所述输出节点之间的路径，并且所述电子控制单元可以被配置为，当所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的所述指令时，在所述继电器切断所述路径之后，通过使用所述电压检测器检查所述输出节点的电压是处于活动状态还是处于非活动状态。
[0010]根据此配置，由于电力变换器通过使用继电器而与连接端口分隔开，并且在检查到输出节点的电压处于非活动状态之后使得电力变换器输出电力，因此可以在控制期间避免充电电力和放电电力的冲突。因此，可以进一步提高放电电力和充电电力的冲突的可避免性。
[0011 ]所述充电和放电系统可以还包括设置在所述车辆中的插口(socket)，所述插口被连接至电负荷，并且所述插口被连接至所述输出节点，并且所述电子控制单元可以被配置为，当给出用于从所述插口向所述电负荷提供电力的要求时，接收用于从所述电力变换器输出电力的指令。
[0012]根据此配置，当在从插口向电负荷提供电力的时候激活电力变换器并且充电器接收来自外部的电力以对蓄电装置充电时等，可以提高充电电力和被提供给电负荷的电力的冲突的可避免性。
[0013]所述电子控制单元可以被配置为，当给出经由所述连接端口从所述车辆向所述车辆外部提供电力的要求时，接收用于从所述电力变换器输出电力的指令。
[0014]根据此配置，当充电器接收到来自外部的电力以对蓄电装置充电并且例如通过由于噪音等所致的错误操作而向控制单元给出了用于从电力变换器输出电力的指令等时，可以提高充电电力和被提供给电负荷的电力的冲突的可避免性。
[0015]根据本发明，可以避免充电电力和被提供给电负荷的电力的冲突，由此保护充电和放电系统。
【附图说明】
[0016]下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义，在附图中，相同的参考标号表示相同的部件，其中:
[0017]图1是示例出充电和放电系统的配置的电路图；
[0018]图2是示例出通过被设置在图1所示例的DC/AC逆变器中的控制单元进行的控制流程的流程图；
[0019]图3是示例出充电和放电系统的另一配置实例的图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。图中相同或对应的元件将由相同的参考符号表示并且将不重复对其的描述。
[0021]充电和放电系统的概要
[0022]图1是示例出充电和放电系统的配置的电路图。下面将参考图1描述在此实施例中描述的充电和放电系统的概要。该充电和放电系统被安装在车辆100上。该充电和放电系统包括蓄电装置134;连接端口 110(充电和放电共用的入口)，其用于在蓄电装置134与车辆外部之间提供电力；充电器120，其经由连接端口 110从车辆外部接收电力并且将所接收的电力提供给蓄电装置134;电力变换器162，其接收来自蓄电装置134的电力并且从连接端口110向车辆外部输出电力；电压检测器166，其检测跨电力变换器162的输出节点NP、NN的电压；以及控制单元164，其控制电力变换器162。当接收到用于从电力变换器162输出电力的指令时，控制单元164在检查到跨输出节点NP、NN的电压处于非活动状态(例如，OV)之后，使电力变换器162输出电力。
[0023]优选地，当接收到用于从电力变换器162输出电力的指令并且跨输出节点NP、NN的电压处于活动状态(例如，AC 100V)时，控制单元164使来自电力变换器162的电力的输出停止。
[0024]更优选地，该充电和放电系统还包括继电器140，该继电器140被配置为形成和切断连接端口 110与输出节点NN、NP之间的路径。当接收到用于从电力变换器162输出电力的指令时，控制单元164在通过使用控制单元126将继电器140设定为切断状态之后，通过使用电压检测器166来检查跨输出节点NN、NP的电压是处于活动状态还是处于非活动状态。
[0025]根据此配置，由于电力变换器162通过使用继电器140而与连接端口 110分隔开，并且在检查到跨输出节点NP、NN的电压处于非活动状态之后使电力变换器162输出电力，因此可以在控制期间避免充电电力和放电电力的冲突。因此，可以进一步提高充电电力和放电电力的冲突的可避免性。
[0026]优选地，该充电和放电系统还包括插口150，该插口 150被设置在车辆中并且被连接至电负荷。插口 150被连接至输出节点NN、NP，并且当给出了用于从插口 150向电负荷提供电力的要求时，控制单元164接收用于从电力变换器162输出电力的指令。
[0027]根据此配置，当在从插口150向电负荷提供电力的时候激活电力变换器162并且由充电器120接收来自外部的电力以对蓄电装置134充电等时，可以提高充电电力和被提供给电负荷的电力的冲突的可避免性。
[0028]优选地，当给出了经由连接端口110从车辆向车辆外部提供电力的要求时，控制单元164从控制单元126或控制单元170接收用于从电力变换器162输出电力的指令。
[0029]根据此配置，当充电器120接收到来自外部的电力以对蓄电装置134充电并且例如通过由于噪音等所致的错误操作而从控制单元126或控制单元170向控制单元164给出了用于从电力变换器162输出电力的指令等时，可以提高充电电力和被提供给电负荷的电力的冲突的可避免性。
[0030]下面将描述充电和放电系统的详细配置。
[0031](充电和放电系统的详细配置)
[0032]在以下实施例中不特别详细地描述车辆的配置，该车辆可以为混合动力车辆、电动汽车、以及燃料电池汽车中的任一种。
[0033]根据该实施例的充电和放电系统被安装在车辆100上。车辆100自身可以被认为是充电和放电系统。车辆100包括连接端口 110、充电器120、电池组(battery pack) 130、继电器140、内部插口 150、DC/AC逆变器160、控制单元170、以及驱动用逆变器-电动机组(driving nverter-motor set)180。
[0034]连接端口110是充电和放电共用的入口，并且被连接到来自车辆外部的连接器。电力线对AIH和ACIC、地线GND、邻近(proximity)检测信号线PISW、控制导频信号线CPLT被连接到连接端口 110。邻近检测信号线PISW用于检测连接器等的连接，控制导频信号线CPLT用于接收指示充电电缆厚度的振荡信号。
[0035]电池组130包括充电继电器132、蓄电装置134、系统主继电器138、控制单元136、以及保险丝盒139。蓄电装置134为可充电和可放电的DC电源，并且例如由诸如镍氢电池或锂离子电池的二次电池或电容器构成。充电继电器132的连接/断开连接由从控制单元136发送的控制信号CHRG、CHRB和CHRP控制。系统主继电器138的连接/断开连接由从控制单元170发送的控制信号SMRG、SMRB和SMRP控制。
[0036]充电器120包括AC/DC变换器121和控制单元126。AC/DC变换器121的输入部设置有电压传感器122，并且AC/DC变换器121的输出部设置有电压-电流传感器124 JC/DC变换器121将通过电力线对AIH、ACIC提供的电力转换为适合于对蓄电装置134充电的DC电压，并且将DC电压输出给电池组130。来自AC/DC变换器121的充电电力经由充电继电器132被提供给蓄电装置134。
[0037]继电器140被设置在电力线对AIH、ACIC与DC/AC逆变器160的输出节点NP、NN之间。当电力被从DC/AC逆变器放电至连接端口 110时，通过来自控制单元126的控制信号OSRl、0SR2将继电器140控制为被连接的。
[0038]内部插口150被连接至DC/AC逆变器160的输出节点NP、NN。当想要使用电负荷时激活内部插口 150的开关可以被设置在内部插口 150的附近。
[0039]DC/AC逆变器160包括电力变换器162、控制单元164、以及电压检测器166。控制单元164基于来自控制单元126或控制单元170的指令而控制电力变换器162是否应该被激活。在激活电力变换器162的时候，控制单元164通过使用电压检测器166检查跨电力变换器162的输出节点NP、NN的电压，并且当该电压不处于活动状态时，激活电力变换器162并向输出节点NP、NN输出AC电力。另一方面，在激活电力变换器162的时候，控制单元164通过使用电压检测器166检查跨电力变换器162的输出节点NP、NN的电压，并且当该电压处于活动状态时，不激活电力变换器162以避免放电电力和充电电力的冲突。例如，当在放电继电器140中发生粘着等时，可以将从外部向连接端口 110提供的充电电力传输到DC/AC逆变器160的输出节点。通过借助使用电压检测器166检测这种情况，控制单元164避免电力变换器162的输出和充电电力的冲突。
[0040]控制单元170控制将蓄电装置134的电力提供给驱动用逆变器_电动机组180的系统主继电器138，并且如果需要的话，控制DC/AC逆变器160和充电器120的AC/DC变换器121。
[0041]驱动用逆变器-电动机组180包括驱动车辆的驱动轮的电动机以及驱动该电动机的逆变器。驱动逆变器-电动机组180可以包括用于混合动力车辆的引擎和发电机，并且可以包括用于燃料电池汽车的燃料电池。
[0042]控制单元126、136、164和170可以被并入单个单元中，或者可以被分为除了四个之外的多个单元。
[0043]图2示例出通过设置在图1所示例的DC/AC逆变器160中的控制单元164进行的控制流程的流程图。参考图1和2，在步骤SI中，控制单元164判定用于激活DC/AC逆变器160的要求是否被输入。用于激活DC/AC逆变器160的要求从控制单元126、控制单元170、未示例出的开关等向控制单元164给出。例如，当电力被从连接端口 110提供给车辆外部时或者当电力被提供给内部插口 150时，发出用于激活DC/AC逆变器160的要求。
[0044]当在步骤SI中判定未给出用于激活DC/AC逆变器160的要求时，控制流程进行至步骤S4，并且不激活DC/AC逆变器160。另一方面，当在步骤SI中判定给出了用于激活DC/AC逆变器160的要求时，控制流程进行至步骤S2。
[0045]在步骤S2中，控制单元164使用电压检测器166检查DC/AC逆变器160的输出端子的电压，也就是，跨输出节点NP、NN的电压。
[0046]当在步骤S2中检测到电压时，控制流程进行至步骤S4，并且不激活DC/AC逆变器160。另一方面，当在步骤S2中未检测到电压时，也就是，当检测的电压为OV或者等于或小于接近OV的阈值时，控制流程进行至步骤S3，并且激活DC/AC逆变器160。
[0047]以此方式，通过在激活DC/AC逆变器160之前检查跨输出节点NP、NN的电压并且判定是否激活DC/AC逆变器160，当在放电继电器140中发生粘着的时候采取当电压被施加到由箭头Pl、P2指示的路径中的DC/AC逆变器160的输出时的对策。
[0048]图3是示例出充电和放电系统的另一配置实例的图。图3所示例的系统与图1所示例的充电和放电系统的不同之处在于图3中的系统的配置不包括内部插口 150和放电继电器140。其他配置与图1所示例的相同。
[0049]在图3所示例的配置中，可以从连接端口110，也就是，充电和放电共用的入口提供电力(这被称为外部充电)，并且蓄电装置134的电力可以被提供给外部(这被称为外部放电)。然而，未假定从单个入口同时进行外部充电和外部放电。因此，充电和放电被排他地控制。因此未设置图1所示例的放电继电器140。
[0050]即使使用这种配置，当在错误的时机(timing)将激活要求发送给DC/AC逆变器160时，也可以通过进行图2所示例的流程图的控制流程而实现相同的故障安全。
[0051 ]从所有的观点，在此公开的实施例仅为示例性的，不应被认为是限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由前述的实施例限定，并且包括在等同于所附权利要求的含义和范围之内的所有变型。
【主权项】
1.一种充电和放电系统，包括: 蓄电装置； 连接端口，其被配置为在所述蓄电装置与车辆外部之间提供电力； 充电器，其被配置为经由所述连接端口从所述车辆外部接收电力，所述充电器被配置为向所述蓄电装置提供该电力； 电力变换器，其被配置为从所述蓄电装置接收电力，所述电力变换器被配置为从所述连接端口向所述车辆外部输出该电力； 电压检测器，其被配置为检测所述电力变换器的输出节点的电压；以及 电子控制单元，其被配置为控制所述电力变换器，使得当所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的指令时，在所述电子控制单元检查到所述输出节点的电压处于非活动状态之后，所述电力变换器输出电力。2.根据权利要求1所述的充电和放电系统，其中所述电子控制单元被配置为控制所述电力变换器，使得当所述输出节点的电压处于活动状态时，即使所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的所述指令，也停止来自所述电力变换器的电力的输出。3.根据权利要求2所述的充电和放电系统，还包括: 继电器，其被配置为连接和切断所述连接端口与所述输出节点之间的路径， 其中，所述电子控制单元被配置为，当所述电子控制单元接收到用于从所述电力变换器输出电力的所述指令时，在所述继电器切断所述路径之后，通过使用所述电压检测器检查所述输出节点的电压是处于活动状态还是处于非活动状态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电和放电系统，还包括: 插口，其被设置在所述车辆中，所述插口被连接至电负荷，并且所述插口被连接至所述输出节点， 其中，所述电子控制单元被配置为，当给出用于从所述插口向所述电负荷提供电力的要求时，接收用于从所述电力变换器输出电力的指令。5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电和放电系统，其中，所述电子控制单元被配置为，当给出经由所述连接端口从所述车辆向所述车辆外部提供电力的要求时，接收用于从所述电力变换器输出电力的指令。
【文档编号】B60L11/18GK105939887SQ201580006018
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月13日
【发明人】丹羽大和
【申请人】丰田自动车株式会社