用于電動車輛的充電和放電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種充電和放電系統(tǒng)，包括：蓄電裝置；連接端口，其被配置為在所述蓄電裝置與車輛外部之間提供電力；充電器，其被配置為經由所述連接端口從所述車輛外部接收電力并且向所述蓄電裝置提供該電力；電力變換器，其被配置為從所述蓄電裝置接收電力并且從所述連接端口向所述車輛外部輸出該電力；電壓檢測器，其被配置為檢測跨所述電力變換器的輸出節(jié)點的電壓；以及控制單元，其被配置為控制所述電力變換器。當接收到用于從所述電力變換器輸出電力的指令時，所述控制單元在檢查到跨所述輸出節(jié)點的電壓處于非活動狀態(tài)之后，使所述電力變換器輸出電力。
【專利說明】
用于電動車輛的充電和放電系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及充電和放電系統(tǒng)，更具體地，涉及被設置在車輛中以向外部發(fā)送電力和從外部接收電力的充電和放電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]公開號為2013-099078的日本專利申請(JP 2013-099078)公開了可以從充電和放電共用的入口將電力放電至車輛外部的車輛。在該車輛中，放電繼電器被設置在入口與將電力輸出至外部的逆變器之間，并且當將電力從車輛中放電至外部時連接該放電繼電器。

【發(fā)明內容】

[0003]在車輛中，當從外部對車輛的蓄電裝置充電時，車輛的充電系統(tǒng)與放電系統(tǒng)(電力輸出系統(tǒng))通過放電繼電器而被分隔開。然而，當放電繼電器由于粘著(sticking)等發(fā)生故障時，存在從車輛外部輸入至入口的電力(充電電力)將被提供給放電系統(tǒng)的電路的可能性。當放電系統(tǒng)的電路輸出電力時，可以認為從放電系統(tǒng)的電路輸出的電力(放電電力)與充電電力沖突。
[0004]作為對策，可以考慮當放電結束時檢查放電繼電器的粘著，但粘著檢查需要正常執(zhí)行從放電系統(tǒng)的電路提供電壓等的操作。放電系統(tǒng)的電路可能通過自我保護而被停止，并且在這樣的情況下用于粘著檢查的電壓可能不被適當地輸出。在這種情況下，存在放電繼電器的粘著將被放過的可能性。
[0005]本發(fā)明提供可以提高放電電力和充電電力的沖突的可避免性的充電和放電系統(tǒng)。
[0006]根據本發(fā)明的一方面，提供一種充電和放電系統(tǒng)，其包括:蓄電裝置;連接端口，其被配置為在所述蓄電裝置與車輛外部之間提供電力；充電器，其被配置為經由所述連接端口從所述車輛外部接收電力，并且所述充電器被配置為向所述蓄電裝置提供該電力；電力變換器，其被配置為從所述蓄電裝置接收電力，并且所述電力變換器被配置為從所述連接端口向所述車輛外部輸出該電力；電壓檢測器，其被配置為檢測所述電力變換器的輸出節(jié)點的電壓；以及電子控制單元，其被配置為控制所述電力變換器，使得當所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的指令時，在所述電子控制單元檢查到所述輸出節(jié)點的電壓處于非活動(inactive)狀態(tài)之后，所述電力變換器輸出電力。
[0007]所述電子控制單元可以被配置為控制所述電力變換器，使得在所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的所述指令的情況下，當所述輸出節(jié)點的電壓處于活動狀態(tài)時，停止來自所述電力變換器的電力的輸出。
[0008]根據此配置，由于在檢查到輸出節(jié)點的電壓處于非活動狀態(tài)之后使得電力變換器輸出電力，在控制期間可以避免充電電力和放電電力的沖突。因此，可以提高放電電力和充電電力的沖突的可避免性。
[0009]所述充電和放電系統(tǒng)可以還包括繼電器，其被配置為連接和切斷所述連接端口與所述輸出節(jié)點之間的路徑，并且所述電子控制單元可以被配置為，當所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的所述指令時，在所述繼電器切斷所述路徑之后，通過使用所述電壓檢測器檢查所述輸出節(jié)點的電壓是處于活動狀態(tài)還是處于非活動狀態(tài)。
[0010]根據此配置，由于電力變換器通過使用繼電器而與連接端口分隔開，并且在檢查到輸出節(jié)點的電壓處于非活動狀態(tài)之后使得電力變換器輸出電力，因此可以在控制期間避免充電電力和放電電力的沖突。因此，可以進一步提高放電電力和充電電力的沖突的可避免性。
[0011 ]所述充電和放電系統(tǒng)可以還包括設置在所述車輛中的插口(socket)，所述插口被連接至電負荷，并且所述插口被連接至所述輸出節(jié)點，并且所述電子控制單元可以被配置為，當給出用于從所述插口向所述電負荷提供電力的要求時，接收用于從所述電力變換器輸出電力的指令。
[0012]根據此配置，當在從插口向電負荷提供電力的時候激活電力變換器并且充電器接收來自外部的電力以對蓄電裝置充電時等，可以提高充電電力和被提供給電負荷的電力的沖突的可避免性。
[0013]所述電子控制單元可以被配置為，當給出經由所述連接端口從所述車輛向所述車輛外部提供電力的要求時，接收用于從所述電力變換器輸出電力的指令。
[0014]根據此配置，當充電器接收到來自外部的電力以對蓄電裝置充電并且例如通過由于噪音等所致的錯誤操作而向控制單元給出了用于從電力變換器輸出電力的指令等時，可以提高充電電力和被提供給電負荷的電力的沖突的可避免性。
[0015]根據本發(fā)明，可以避免充電電力和被提供給電負荷的電力的沖突，由此保護充電和放電系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0016]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點、以及技術和工業(yè)意義，在附圖中，相同的參考標號表示相同的部件，其中:
[0017]圖1是示例出充電和放電系統(tǒng)的配置的電路圖；
[0018]圖2是示例出通過被設置在圖1所示例的DC/AC逆變器中的控制單元進行的控制流程的流程圖；
[0019]圖3是示例出充電和放電系統(tǒng)的另一配置實例的圖。
【具體實施方式】
[0020]在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。圖中相同或對應的元件將由相同的參考符號表示并且將不重復對其的描述。
[0021]充電和放電系統(tǒng)的概要
[0022]圖1是示例出充電和放電系統(tǒng)的配置的電路圖。下面將參考圖1描述在此實施例中描述的充電和放電系統(tǒng)的概要。該充電和放電系統(tǒng)被安裝在車輛100上。該充電和放電系統(tǒng)包括蓄電裝置134;連接端口 110(充電和放電共用的入口)，其用于在蓄電裝置134與車輛外部之間提供電力；充電器120，其經由連接端口 110從車輛外部接收電力并且將所接收的電力提供給蓄電裝置134;電力變換器162，其接收來自蓄電裝置134的電力并且從連接端口110向車輛外部輸出電力；電壓檢測器166，其檢測跨電力變換器162的輸出節(jié)點NP、NN的電壓；以及控制單元164，其控制電力變換器162。當接收到用于從電力變換器162輸出電力的指令時，控制單元164在檢查到跨輸出節(jié)點NP、NN的電壓處于非活動狀態(tài)(例如，OV)之后，使電力變換器162輸出電力。
[0023]優(yōu)選地，當接收到用于從電力變換器162輸出電力的指令并且跨輸出節(jié)點NP、NN的電壓處于活動狀態(tài)(例如，AC 100V)時，控制單元164使來自電力變換器162的電力的輸出停止。
[0024]更優(yōu)選地，該充電和放電系統(tǒng)還包括繼電器140，該繼電器140被配置為形成和切斷連接端口 110與輸出節(jié)點NN、NP之間的路徑。當接收到用于從電力變換器162輸出電力的指令時，控制單元164在通過使用控制單元126將繼電器140設定為切斷狀態(tài)之后，通過使用電壓檢測器166來檢查跨輸出節(jié)點NN、NP的電壓是處于活動狀態(tài)還是處于非活動狀態(tài)。
[0025]根據此配置，由于電力變換器162通過使用繼電器140而與連接端口 110分隔開，并且在檢查到跨輸出節(jié)點NP、NN的電壓處于非活動狀態(tài)之后使電力變換器162輸出電力，因此可以在控制期間避免充電電力和放電電力的沖突。因此，可以進一步提高充電電力和放電電力的沖突的可避免性。
[0026]優(yōu)選地，該充電和放電系統(tǒng)還包括插口150，該插口 150被設置在車輛中并且被連接至電負荷。插口 150被連接至輸出節(jié)點NN、NP，并且當給出了用于從插口 150向電負荷提供電力的要求時，控制單元164接收用于從電力變換器162輸出電力的指令。
[0027]根據此配置，當在從插口150向電負荷提供電力的時候激活電力變換器162并且由充電器120接收來自外部的電力以對蓄電裝置134充電等時，可以提高充電電力和被提供給電負荷的電力的沖突的可避免性。
[0028]優(yōu)選地，當給出了經由連接端口110從車輛向車輛外部提供電力的要求時，控制單元164從控制單元126或控制單元170接收用于從電力變換器162輸出電力的指令。
[0029]根據此配置，當充電器120接收到來自外部的電力以對蓄電裝置134充電并且例如通過由于噪音等所致的錯誤操作而從控制單元126或控制單元170向控制單元164給出了用于從電力變換器162輸出電力的指令等時，可以提高充電電力和被提供給電負荷的電力的沖突的可避免性。
[0030]下面將描述充電和放電系統(tǒng)的詳細配置。
[0031](充電和放電系統(tǒng)的詳細配置)
[0032]在以下實施例中不特別詳細地描述車輛的配置，該車輛可以為混合動力車輛、電動汽車、以及燃料電池汽車中的任一種。
[0033]根據該實施例的充電和放電系統(tǒng)被安裝在車輛100上。車輛100自身可以被認為是充電和放電系統(tǒng)。車輛100包括連接端口 110、充電器120、電池組(battery pack) 130、繼電器140、內部插口 150、DC/AC逆變器160、控制單元170、以及驅動用逆變器-電動機組(driving nverter-motor set)180。
[0034]連接端口110是充電和放電共用的入口，并且被連接到來自車輛外部的連接器。電力線對AIH和ACIC、地線GND、鄰近(proximity)檢測信號線PISW、控制導頻信號線CPLT被連接到連接端口 110。鄰近檢測信號線PISW用于檢測連接器等的連接，控制導頻信號線CPLT用于接收指示充電電纜厚度的振蕩信號。
[0035]電池組130包括充電繼電器132、蓄電裝置134、系統(tǒng)主繼電器138、控制單元136、以及保險絲盒139。蓄電裝置134為可充電和可放電的DC電源，并且例如由諸如鎳氫電池或鋰離子電池的二次電池或電容器構成。充電繼電器132的連接/斷開連接由從控制單元136發(fā)送的控制信號CHRG、CHRB和CHRP控制。系統(tǒng)主繼電器138的連接/斷開連接由從控制單元170發(fā)送的控制信號SMRG、SMRB和SMRP控制。
[0036]充電器120包括AC/DC變換器121和控制單元126。AC/DC變換器121的輸入部設置有電壓傳感器122，并且AC/DC變換器121的輸出部設置有電壓-電流傳感器124 JC/DC變換器121將通過電力線對AIH、ACIC提供的電力轉換為適合于對蓄電裝置134充電的DC電壓，并且將DC電壓輸出給電池組130。來自AC/DC變換器121的充電電力經由充電繼電器132被提供給蓄電裝置134。
[0037]繼電器140被設置在電力線對AIH、ACIC與DC/AC逆變器160的輸出節(jié)點NP、NN之間。當電力被從DC/AC逆變器放電至連接端口 110時，通過來自控制單元126的控制信號OSRl、0SR2將繼電器140控制為被連接的。
[0038]內部插口150被連接至DC/AC逆變器160的輸出節(jié)點NP、NN。當想要使用電負荷時激活內部插口 150的開關可以被設置在內部插口 150的附近。
[0039]DC/AC逆變器160包括電力變換器162、控制單元164、以及電壓檢測器166?？刂茊卧?64基于來自控制單元126或控制單元170的指令而控制電力變換器162是否應該被激活。在激活電力變換器162的時候，控制單元164通過使用電壓檢測器166檢查跨電力變換器162的輸出節(jié)點NP、NN的電壓，并且當該電壓不處于活動狀態(tài)時，激活電力變換器162并向輸出節(jié)點NP、NN輸出AC電力。另一方面，在激活電力變換器162的時候，控制單元164通過使用電壓檢測器166檢查跨電力變換器162的輸出節(jié)點NP、NN的電壓，并且當該電壓處于活動狀態(tài)時，不激活電力變換器162以避免放電電力和充電電力的沖突。例如，當在放電繼電器140中發(fā)生粘著等時，可以將從外部向連接端口 110提供的充電電力傳輸到DC/AC逆變器160的輸出節(jié)點。通過借助使用電壓檢測器166檢測這種情況，控制單元164避免電力變換器162的輸出和充電電力的沖突。
[0040]控制單元170控制將蓄電裝置134的電力提供給驅動用逆變器_電動機組180的系統(tǒng)主繼電器138，并且如果需要的話，控制DC/AC逆變器160和充電器120的AC/DC變換器121。
[0041]驅動用逆變器-電動機組180包括驅動車輛的驅動輪的電動機以及驅動該電動機的逆變器。驅動逆變器-電動機組180可以包括用于混合動力車輛的引擎和發(fā)電機，并且可以包括用于燃料電池汽車的燃料電池。
[0042]控制單元126、136、164和170可以被并入單個單元中，或者可以被分為除了四個之外的多個單元。
[0043]圖2示例出通過設置在圖1所示例的DC/AC逆變器160中的控制單元164進行的控制流程的流程圖。參考圖1和2，在步驟SI中，控制單元164判定用于激活DC/AC逆變器160的要求是否被輸入。用于激活DC/AC逆變器160的要求從控制單元126、控制單元170、未示例出的開關等向控制單元164給出。例如，當電力被從連接端口 110提供給車輛外部時或者當電力被提供給內部插口 150時，發(fā)出用于激活DC/AC逆變器160的要求。
[0044]當在步驟SI中判定未給出用于激活DC/AC逆變器160的要求時，控制流程進行至步驟S4，并且不激活DC/AC逆變器160。另一方面，當在步驟SI中判定給出了用于激活DC/AC逆變器160的要求時，控制流程進行至步驟S2。
[0045]在步驟S2中，控制單元164使用電壓檢測器166檢查DC/AC逆變器160的輸出端子的電壓，也就是，跨輸出節(jié)點NP、NN的電壓。
[0046]當在步驟S2中檢測到電壓時，控制流程進行至步驟S4，并且不激活DC/AC逆變器160。另一方面，當在步驟S2中未檢測到電壓時，也就是，當檢測的電壓為OV或者等于或小于接近OV的閾值時，控制流程進行至步驟S3，并且激活DC/AC逆變器160。
[0047]以此方式，通過在激活DC/AC逆變器160之前檢查跨輸出節(jié)點NP、NN的電壓并且判定是否激活DC/AC逆變器160，當在放電繼電器140中發(fā)生粘著的時候采取當電壓被施加到由箭頭Pl、P2指示的路徑中的DC/AC逆變器160的輸出時的對策。
[0048]圖3是示例出充電和放電系統(tǒng)的另一配置實例的圖。圖3所示例的系統(tǒng)與圖1所示例的充電和放電系統(tǒng)的不同之處在于圖3中的系統(tǒng)的配置不包括內部插口 150和放電繼電器140。其他配置與圖1所示例的相同。
[0049]在圖3所示例的配置中，可以從連接端口110，也就是，充電和放電共用的入口提供電力(這被稱為外部充電)，并且蓄電裝置134的電力可以被提供給外部(這被稱為外部放電)。然而，未假定從單個入口同時進行外部充電和外部放電。因此，充電和放電被排他地控制。因此未設置圖1所示例的放電繼電器140。
[0050]即使使用這種配置，當在錯誤的時機(timing)將激活要求發(fā)送給DC/AC逆變器160時，也可以通過進行圖2所示例的流程圖的控制流程而實現相同的故障安全。
[0051 ]從所有的觀點，在此公開的實施例僅為示例性的，不應被認為是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定，而不是由前述的實施例限定，并且包括在等同于所附權利要求的含義和范圍之內的所有變型。
【主權項】
1.一種充電和放電系統(tǒng)，包括: 蓄電裝置； 連接端口，其被配置為在所述蓄電裝置與車輛外部之間提供電力； 充電器，其被配置為經由所述連接端口從所述車輛外部接收電力，所述充電器被配置為向所述蓄電裝置提供該電力； 電力變換器，其被配置為從所述蓄電裝置接收電力，所述電力變換器被配置為從所述連接端口向所述車輛外部輸出該電力； 電壓檢測器，其被配置為檢測所述電力變換器的輸出節(jié)點的電壓；以及 電子控制單元，其被配置為控制所述電力變換器，使得當所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的指令時，在所述電子控制單元檢查到所述輸出節(jié)點的電壓處于非活動狀態(tài)之后，所述電力變換器輸出電力。2.根據權利要求1所述的充電和放電系統(tǒng)，其中所述電子控制單元被配置為控制所述電力變換器，使得當所述輸出節(jié)點的電壓處于活動狀態(tài)時，即使所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的所述指令，也停止來自所述電力變換器的電力的輸出。3.根據權利要求2所述的充電和放電系統(tǒng)，還包括: 繼電器，其被配置為連接和切斷所述連接端口與所述輸出節(jié)點之間的路徑， 其中，所述電子控制單元被配置為，當所述電子控制單元接收到用于從所述電力變換器輸出電力的所述指令時，在所述繼電器切斷所述路徑之后，通過使用所述電壓檢測器檢查所述輸出節(jié)點的電壓是處于活動狀態(tài)還是處于非活動狀態(tài)。4.根據權利要求1至3中任一項所述的充電和放電系統(tǒng)，還包括: 插口，其被設置在所述車輛中，所述插口被連接至電負荷，并且所述插口被連接至所述輸出節(jié)點， 其中，所述電子控制單元被配置為，當給出用于從所述插口向所述電負荷提供電力的要求時，接收用于從所述電力變換器輸出電力的指令。5.根據權利要求1至4中任一項所述的充電和放電系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元被配置為，當給出經由所述連接端口從所述車輛向所述車輛外部提供電力的要求時，接收用于從所述電力變換器輸出電力的指令。
【文檔編號】B60L11/18GK105939887SQ201580006018
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年1月13日
【發(fā)明人】丹羽大和
【申請人】豐田自動車株式會社