JP2017108555A - 充電装置及び充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源ユニットで検出された異常が電源ユニットの内的要因で発生したか外的要因で発生したかに関係なく充電を可及的に実施できる充電装置を提供する。
【解決手段】入力された交流電力を直流電力に変換して出力する充電動作を実行する複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎと、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの内、１より大きい所定数以上の電源ユニットに異常が検出された場合に、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの充電動作を停止させ、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎに充電動作をリトライさせる充電制御ユニット１２とを備えて充電装置１を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電装置及び充電制御方法に関する。

充電装置の内部には複数の電源ユニットが搭載されることがある。搭載された複数の電源ユニットの内、ある電源ユニットで異常が検出された場合、異常が検出された電源ユニットの動作は停止され、正常な電源ユニットのみで充電が続けられる。

なお、関連する技術として特許文献１〜３に記載の技術が知られている。

特開２０１４−１７６２７２号公報 特開２０１３−０８５３９１号公報 特開２０１３−００９４６８号公報

しかしながら、電源ユニットの外的要因により異常が発生した場合には、全ての電源ユニットで異常が検出される可能性がある。全ての電源ユニットで異常が検出されて、全ての電源ユニットの動作が停止されると、充電装置による充電が停止してしまう。

本発明の一側面に係る目的は、電源ユニットで検出された異常が電源ユニットの内的要因で発生したか外的要因で発生したかに関係なく充電を可及的に実施できる充電装置を提供することである。

本発明に係る一つの形態である充電装置は、複数の電源ユニットと充電制御ユニットとを含む。複数の電源ユニットは、入力された交流電力を直流電力に変換して出力する充電動作を実行する。充電制御ユニットは、複数の電源ユニットの内、１より大きい所定数以上の電源ユニットに異常が検出された場合に、複数の電源ユニットの充電動作を停止させ、複数の電源ユニットに充電動作をリトライさせる。

一実施形態に従った充電装置によれば、電源ユニットで検出された異常が電源ユニットの内的要因で発生したか外的要因で発生したかに関係なく充電を可及的に実施できる。

実施形態に従った充電装置の構成例を示す図である。 実施形態に従った充電制御方法の処理フローの一例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った充電装置の構成例を示す図である。充電装置１は、並列接続される複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）及び充電制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１２を含む。以下の説明において複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎを特に区別しない場合には、単に電源ユニット１１と記載する。

電源ユニット１１は、電源ケーブル３を介して交流電源２から入力された交流電力を所定の直流電力に変換し、変換された直流電力を充電ケーブル５を介して蓄電装置４へ出力する。電源ユニット１１−１〜１１−Ｎは、ＡＣ−ＤＣ（Alternating Current - Direct Current）コンバータ１１１及びＤＣ−ＤＣ（Direct Current - Direct Current）コンバータ１１２を夫々含む。また、電源ユニット１１−１〜１１−Ｎは、電源ユニット制御部１１３、電流センサ１１４、及び電圧センサ１１５を夫々含む。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１１１は、電源ユニット制御部１１３の指示に従って、入力された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１１２へ出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、電源ユニット制御部１１３の指示に従って、入力された直流電力を所定の直流電力に変換して出力する。

電源ユニット制御部１１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）といったプロセッサ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。電源ユニット制御部１１３は、充電制御ユニット１２と制御信号を送受信し、電源ユニット１１全体の動作を制御する。例えば、電源ユニット制御部１１３は、電流センサ１１４や電圧センサ１１５の測定値に異常があること、すなわち過電流や過電圧を検出すると、電源ユニット１１の異常（又は動作停止）を充電制御ユニット１２に通知し、電源ユニット１１各部の動作を停止させる。

なお、図１に示す構成例では、電流センサ１１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２からの出力電流を測定するが、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１１への入力電流を測定する等、他の電流値を測定するように構成されてもよい。また、図１に示す構成例では、電圧センサ１１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２からの出力電圧を測定するが、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１１への入力電圧を測定する等、他の電圧値を測定するように構成されてもよい。さらに、電源ユニット１１内の任意の箇所の温度を測定する温度センサが設置されてもよい。電源ユニット制御部１１３は、温度センサの測定値に異常を検出すると、電源ユニット１１の異常（又は動作停止）を充電制御ユニット１２に通知し、電源ユニット１１各部の動作を停止させるように構成されてもよい。

充電制御ユニット１２は、例えば、ＣＰＵといったプロセッサ、ＦＰＧＡ、又はＰＬＤである。充電制御ユニット１２は、電源ユニット１１−１〜１１−Ｎ夫々の電源ユニット制御部１１３及び蓄電装置４内の電池制御ユニット（図示せず）と制御信号を送受信し、充電装置１全体の動作を制御する。充電制御ユニット１２は、例えば、以下の説明のように動作する。

図２は、実施形態に従った充電制御方法の処理フローの一例を示す図である。なお、図２に示す充電制御方法は、充電装置１による蓄電装置４に対する充電が開始される前に実行されてもよいし、充電装置１による蓄電装置４に対する充電が開始された後に実行されてもよい。

充電制御ユニット１２は、電源ユニット１１の異常を検出すると（Ｓ１で“ＹＥＳ”）、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの内、所定数Ｍ（Ｍは１より大きくＮ以下の整数）以上の電源ユニット１１に異常が検出されたか否かを判定する（Ｓ２）。前述したように、電源ユニット１１に異常が発生した場合、充電制御ユニット１２は、電源ユニット１１の異常の通知（又は動作停止の通知）を当該電源ユニット１１の電源ユニット制御部１１３から受ける。

所定数Ｍは、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの内、所定数Ｍの電源ユニット１１に同時に故障が発生する確率に従って予め設定される。具体的には、複数の電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの内、Ｍ個（例えば２個）の電源ユニット１１に同時に故障が発生する確率がＭ−１個（例えば１個）の電源ユニット１１に故障が同時に発生する確率よりも十分低い場合には、所定数はＭ（例えば２）に設定される。

所定数Ｍ未満の電源ユニット１１に異常が検出されたと判定された場合（Ｓ２で“ＮＯ”）、充電制御ユニット１２は、検出された異常は電源ユニット１１の内的要因により発生した異常、すなわち、電源ユニット１１の故障であると確定する（Ｓ３）。電源ユニット１１の故障の一例としては、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１１の故障及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の故障等が挙げられる。

充電制御ユニット１２は、異常が検出された電源ユニット１１の充電動作を停止させ（Ｓ４）、異常が検出された電源ユニット１１以外の電源ユニット１１、すなわち正常な電源ユニット１１による充電動作を実行（続行）させる（Ｓ５）。具体的には、充電制御ユニット１２は、正常な電源ユニット１１により供給可能な最大電流値を蓄電装置４内の電池制御ユニット（図示せず）に通知し、該電池制御ユニットから電流指令値を受信する。充電制御ユニット１２は、受信した電流指令値に従って、正常な電源ユニット１１の電源ユニット制御部１１３に所望の電流値を指示し、正常な電源ユニット１１に所望の直流電流を出力させる。

一方、所定数Ｍ以上の電源ユニット１１に異常が検出されたと判定された場合（Ｓ２で“ＹＥＳ”）、充電制御ユニット１２は、検出された異常は電源ユニット１１の外的要因により発生した異常であると確定する（Ｓ６）。前述したように、所定数Ｍ以上の電源ユニット１１に故障が同時に発生する確率は、所定数Ｍ未満の電源ユニット１１に故障が同時に発生する確率よりも十分低い。そこで、所定数Ｍ以上の電源ユニット１１に異常が検出された場合には、電源ユニット１１の外的要因により異常が発生した可能性が高いといえる。外的要因の一例としては、交流電源２の停電、電源ケーブル３の破損、及び充電ケーブル５の破損等が挙げられる。このように、実施形態に従った充電制御方法によれば、電源ユニットの内的要因による異常（電源ユニットの故障）なのか、外的要因による異常なのかを切り分けて、充電を制御できる。

検出された異常が外的要因により発生した異常であると確定された場合には、外的要因が除去されて異常が解消されるまで、充電装置１による充電は一端停止されることが望ましい。そこで、充電制御ユニット１２は、夫々の電源ユニット制御部１１３に停止指示信号を出力して、全ての電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの充電動作を停止させる（Ｓ７）。しかしながら、電源ユニット１１に故障がないのであれば、異常の解消後に速やかに充電が再開されることが望ましい。そこで、充電制御ユニット１２は、夫々の電源ユニット制御部１１３にリトライ指示信号を出力して、停止した全ての電源ユニット１１−１〜１１−Ｎに充電動作をリトライさせる（Ｓ８）。

Ｓ８において、充電制御ユニット１２は、所定数Ｍ以上の電源ユニット１１に検出された異常が回復するまで、複数の電源ユニット１１に充電動作を繰り返しリトライさせてもよい。或いは、Ｓ８において、充電制御ユニット１２は、一定時間の間、複数の電源ユニット１１に充電動作を繰り返しリトライさせてもよい。

このように、実施形態に従った充電制御方法によれば、電源ユニットに故障が発生した場合には、正常な電源ユニットにより充電が実行され、電源ユニットの外的要因による異常が発生した場合には、外的要因による異常が解消された後速やかに充電が実行される。したがって、実施形態に従った充電装置によれば、電源ユニットで検出された異常が電源ユニットの内的要因で発生したか外的要因で発生したかに関係なく充電を可及的に実施できる。

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、前述の説明では、充電制御ユニット１２は、異常が検出された電源ユニット１１の充電動作を停止させ（Ｓ４）、正常な電源ユニット１１に充電動作を実行（続行）させる（Ｓ５）。しかしながら、充電制御ユニット１２は、全ての電源ユニット１１−１〜１１−Ｎの充電動作を停止させ、正常な電源ユニット１１に充電動作を実行（リトライ）させてもよい。こうした処理によれば、全ての電源ユニット１１の停止後正常な電源ユニット１１による充電動作が新たに開始される。このため、例えば、異常発生前に蓄電装置４が出力した電流指令値と、異常発生後に充電装置１が出力する電流値との不整合といった制御上の不都合が生じない。また、例えば、異常発生後に供給可能な最大電流値を充電装置１が蓄電装置４に通知するといった充電中の追加の処理が生じない。したがって、外的要因による異常発生後に充電装置１による充電が再開される場合と同様に、充電装置１による充電制御を単純化できる。

１ 充電装置
１１（１１−１〜１１−Ｎ） 電源ユニット
１１１ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１１２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１３ 電源ユニット制御部
１１４ 電流センサ
１１５ 電圧センサ
１２ 充電制御ユニット
２ 交流電源
３ 電源ケーブル
４ 蓄電装置
５ 充電ケーブル

Claims (4)

1. 入力された交流電力を直流電力に変換して出力する充電動作を実行する複数の電源ユニットと、
   前記複数の電源ユニットの内、１より大きい所定数以上の電源ユニットに異常が検出された場合に、前記複数の電源ユニットの前記充電動作を停止させ、前記複数の電源ユニットに前記充電動作をリトライさせる充電制御ユニットと
   を含む、充電装置。
2. 請求項１に記載の充電装置であって、
   前記充電制御ユニットは、前記所定数以上の電源ユニットに検出された異常が回復するまで、前記複数の電源ユニットに前記充電動作を繰り返しリトライさせる
   充電装置。
3. 請求項１又は２に記載の充電装置であって、
   前記充電制御ユニットは、前記複数の電源ユニットの内、所定数未満の電源ユニットに異常が検出された場合に、異常が検出された前記電源ユニット以外の電源ユニットに前記充電動作を実行させる
   充電装置。
4. 入力された交流電力を直流電力に変換して出力する充電動作を実行する複数の電源ユニットの内、１より大きい所定数以上の電源ユニットに異常が検出された場合に、前記複数の電源ユニットの前記充電動作を停止させ、
   前記複数の電源ユニットに前記充電動作をリトライさせること
   を含む充電制御方法。

Images