JP2023178817A - Control circuit, and power-feeding system using control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御回路及び当該制御回路を用いた電力供給システムに関するものである。 The present invention relates to a control circuit and a power supply system using the control circuit.
電気自動車とは電気を使用して運行される自動車を意味するものであって、大きく純粋電気自動車(Battery powered Elctric Vehicle)とハイブリッド電気自動車(Hybrid Electirc Vehicle)とに区分される。ここで、純粋電気自動車とは化石燃料を利用することなく電気のみを使用して走行する自動車であって、一般に電気自動車と称される。そして、ハイブリッド電気自動車とは電気及び化石燃料を使用して走行するものを意味する。そして、このような電気自動車には走行のための電気を供給するバッテリ(二次電池)が具備される。特に、純粋電気自動車及びプラグイン(Plug-in)タイプのハイブリッド電気自動車は外部の電源から供給される電力を利用してバッテリを充電し、バッテリに充電された電力を利用して電気モーターを駆動する。 An electric vehicle refers to a vehicle that operates using electricity, and is broadly classified into battery powered electric vehicles and hybrid electric vehicles. Here, a pure electric vehicle is a vehicle that runs using only electricity without using fossil fuels, and is generally referred to as an electric vehicle. A hybrid electric vehicle is one that runs on electricity and fossil fuels. Such an electric vehicle is equipped with a battery (secondary battery) that supplies electricity for driving. In particular, pure electric vehicles and plug-in hybrid electric vehicles charge their batteries using power supplied from an external power source, and use the power charged in the batteries to drive their electric motors. do.
一般的に、電気自動車のバッテリは、例えば、高速道路のSA(サービスエリア)や駐車場に設けられた充電スタンドに設置された充電装置を利用して充電される、 Generally, the battery of an electric vehicle is charged using a charging device installed at a charging station installed in a highway SA (service area) or a parking lot, for example.
例えば、特許文献1では、充電スタンドにおいて、多くの電気自動車が次々に効率よく充電できるように、充電を終えた電気自動車は、速やかに充電エリアを離れるように強く促す構成が開示されている。詳しくは、電気自動車の充電中に充電エリアから人が離れると警告メッセージを出力し、充電エリアに戻るように促す構成が開示されている。
For example,
そして、多数の電気自動車についてまとめて充電を行うことが可能なタイプの充電装置の場合、各電気自動車の二次電池に対する接続に対応するべく、電源からの電路が分岐して設けられている。 In the case of a type of charging device that can charge a large number of electric vehicles at once, a branched electric path from the power source is provided in order to correspond to the connection to the secondary battery of each electric vehicle.
また、分岐した各電路上には、電路の開閉を制御する開閉器が夫々設けられている。更に、電源から開閉器までの電路上の、分岐する前の箇所には、電源からの交流電力を直流電力で二次電池に供給するため、AC/DCコンバータが設けられている。 Furthermore, a switch is provided on each branched electric circuit to control opening and closing of the electric circuit. Furthermore, an AC/DC converter is provided at a location on the line from the power source to the switch before branching off, in order to supply AC power from the power source to the secondary battery as DC power.
しかしながら、何らかのアクシデントによって、開閉器が誤作動し、分岐した電路同士が接続されてしまった場合、電圧の異なる二次電池同士が直接接続されることとなり、電圧が高い方の二次電池から電圧が低い方の二次電池に電流が流れてしまう。その結果、電圧が低い方の電池に過負荷がかかり、故障・破損してしまう。また、電路のジュール熱によって発火の危険が生じる。 However, if the switch malfunctions due to some kind of accident and the branched electrical circuits are connected, the secondary batteries with different voltages will be directly connected, and the voltage will start from the secondary battery with the higher voltage. Current will flow to the secondary battery with the lowest value. As a result, the battery with the lower voltage is overloaded, causing it to fail or be damaged. Additionally, there is a risk of ignition due to Joule heat in the electrical circuit.
そこで、本発明は、上述の課題を解決するものとして、開閉器の誤作動を防止する制御回路及び当該制御回路を用いた電力供給システムを提供することを目的としたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, as a solution to the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a control circuit that prevents malfunction of a switch and a power supply system using the control circuit.
請求項1の発明は、
開閉器の誤作動を防止する制御回路であって、
前記制御回路は、情報処理装置と前記開閉器間に設けられており、
前記情報処理装置からの信号を検知する検知部と、
前記開閉器に対し信号を出力する信号出力部を有し、
前記検知部が、前記情報処理装置から受信している信号が所定期間に変化しない、あるいは前記情報処理装置から所定期間に信号を受信しないことを検知した場合には、前記信号出力部が、前記開閉器に対し、開く旨の命令を出力する、制御回路とした。
The invention of
A control circuit that prevents malfunction of a switch,
The control circuit is provided between the information processing device and the switch,
a detection unit that detects a signal from the information processing device;
comprising a signal output section that outputs a signal to the switch,
If the detection unit detects that the signal received from the information processing device does not change for a predetermined period, or that the signal is not received from the information processing device for a predetermined period, the signal output unit The control circuit outputs a command to open the switch.
また、請求項2の発明は、
前記検知部が、前記情報処理装置から受信している信号が前記所定期間に変化したことを検知した場合には、前記信号出力部が、前記開閉器に対し、閉じる旨の命令を出力する、請求項1に記載の制御回路とした。
Moreover, the invention of
When the detection unit detects that the signal received from the information processing device has changed during the predetermined period, the signal output unit outputs a command to close the switch. A control circuit according to
また、請求項3の発明は、
前記情報処理装置から受信する信号が、パルス信号である、請求項1に記載の制御回路とした。
Moreover, the invention of claim 3 is:
The control circuit according to
また、請求項4の発明は、
電気自動車に係る電池に対する電力の供給を制御する電力供給システムであって、
複数の前記開閉器と、前記開閉器に対応して設けられる請求項1~3に記載の制御回路と、前記情報処理装置を有し、
前記情報処理装置は、複数の前記開閉器のうち、一部が閉じ、それ以外の前記開閉器が開いた状態になるように、信号を出力する、電力供給システムとした。
Moreover, the invention of claim 4 is:
A power supply system that controls the supply of power to a battery related to an electric vehicle,
comprising a plurality of the switches, the control circuit according to
The information processing device is a power supply system that outputs a signal so that some of the switches are closed and the other switches are opened.
請求項1~4の発明に係る制御回路は、情報処理装置から受信している信号が所定期間変化しないことを検知した場合等には、前記開閉器に対し、開く旨の命令を出力する構成である。そのため、情報処理装置が故障した場合等には、開閉器に電路を開かせることができ、分岐した電路同士が接続され、電圧の異なる二次電池同士が直接接続されてしまう事態を防ぐことができ、便宜である。なお、請求項4のように、開閉器に命令を出力する情報処理装置が、電力供給システムに係る複数の開閉器のうち、一部が閉じ、それ以外の開閉器が開いた状態になるように、信号を出力する構成を採用しても良い。しかし、情報処理装置は、しばしばエラーや故障が発生する。そのような場合であっても、本発明に係る制御回路によって、速やかに電路を開かせ、電流が流れないようにすることができ、分岐した電路同士が接続され、電圧の異なる二次電池同士が直接接続されてしまう事態を防ぐことができ、電力供給システム全体の安全性・安定性を確保することができ、便宜である。
The control circuit according to the invention of
(実施の形態例1)
まず、電気自動車に備えた二次電池に対する電力の供給を制御する電力供給システムAの概略構成を、図1に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
First, a schematic configuration of a power supply system A that controls the supply of power to a secondary battery included in an electric vehicle will be described based on FIG. 1.
図1に示すように、本電力供給システムAでは、電気自動車1に係る複数の二次電池2を、商用の電力系統3(電力源の一例)と並列に接続し、商用の電力系統3から電気自動車1に備えた各二次電池2に電力を供給する。なお、商用の電力系統3から各二次電池2までの電路上における、各二次電池を並列に接続するために電路が分岐する前の箇所に、AC/DCコンバータ7が設けられており、AC/DCコンバータ7は、電力系統3から供給された交流電力を、直流電力に変換して、各二次電池2に供給する。また、図1においては、実線は有線又は無線の電力線、点線は有線又は無線の通信線を示している。
As shown in FIG. 1, in this power supply system A, a plurality of
二次電池2は、電気自動車1に備えられている電池であって、蓄えている電力を、繰り返し放電したり、充電したりすることができる。なお、本実施の形態例1では、各電気自動車1には、2個の二次電池2が備えられている。
The
商用の電力系統3は、電力会社からの交流電力を供給するためのシステムである。分電盤5は、電力系統3に接続され、交流電力を負荷6に供給するための設備である。負荷6は、交流電力で駆動する交流駆動型の電気機器である。
The commercial power system 3 is a system for supplying AC power from a power company. The
商用の電力系統3と、電気自動車1に係る二次電池2に差し込むインレット8を接続する各電路上の適宜の箇所に、当該電路の開閉を制御する開閉器(スイッチ)9が設けられている。なお、図1において開閉器9は、5個示されており、この後の本実施の形態例1の説明の便宜上、5個の開閉器9を識別するため、91~95と付番する。
A switch 9 for controlling opening/closing of the electrical circuit is provided at an appropriate location on each electrical circuit that connects the commercial power system 3 and the
また、図1及び図2に示すように、各開閉器9に対応して、従属情報処理装置10が設けられている。従属情報処理装置10は、制御回路30を介して、開閉器9と接続されている。詳しくは、従属情報処理装置10は、対応する制御回路30と、有線又は無線で、相互通信可能に接続されている。また、制御回路30は、対応する開閉器9と、有線又は無線で、相互通信可能に接続されている。即ち、開閉器9は、制御回路30からの命令に応じて動作する。従って、従属情報処理装置10と、開閉器9が直接通信することはできない。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a subordinate
また、各従属情報処理装置10は、主情報処理装置20と、有線又は無線で、相互通信可能に接続されている。
Further, each subordinate
主情報処理装置20は、小型のユニット、ノートパソコン、サーバ等である。主情報処理装置20は、本電力供給システムAに係る各開閉器9の動作を制御する役割を有している。特に、主情報処理装置20は、各従属情報処理装置10に対し、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、いずれか1つが閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように命令する。また、従属情報処理装置10は、プロセッサー、小型のユニット等である。従属情報処理装置10は、主情報処理装置20からの命令に応じて、自身に対応して設けられている各開閉器9の動作を制御する役割を有している。
The main
各従属情報処理装置10は、主情報処理装置20から対応する開閉器9を閉じる旨の命令を受信すると、対応する制御回路30に、パルス信号等の所定期間T(例えば、T=30msec)に変化する信号の出力を開始する。なお、ここで「パルス信号」は、図3に示すように、電気信号であって、一定の幅を持った波(通常矩形波)を有しており、所定期間Tで立ち上がりと立ち下がりを繰り返す信号をいう。なお、図3に示したパルス信号では、30msecの間に、立ち上がり2回、立ち下がり1回の合計3回変化する信号を示したが、この構成に限定されるものではなく、所定期間Tに、少なくとも1回変化(=立ち上がり、立ち下がり)する信号であれば良い。一方、各従属情報処理装置10は、主情報処理装置20から対応する開閉器9を開く旨の命令を受信すると、対応する制御回路30に対する、パルス信号等の所定期間に変化する信号の出力を停止する。なお、図1において従属情報処理装置10は、5個示されており、この後の本実施の形態例1の説明の便宜上、5個の従属情報処理装置10を識別するため、11~15と付番する。
When each subordinate
図2に示すように、制御回路30は、対応する従属情報処理装置10から受信したパルス信号等の信号の変化(立ち上がり、立ち下がり)を検知する検知部301と、いわゆる、マルチバイブレータと呼ばれる、特定の信号の入力を認識すると、一定の時間、電路を閉じる旨のHIGHの信号を開閉器9に対し出力する信号出力部302を有している。なお、図1において制御回路30は、5個示されており、この後の本実施の形態例1の説明の便宜上、5個の制御回路30を識別するため、31~35と付番する。
As shown in FIG. 2, the
そして、制御回路30は検知部301を用いて、一定時間毎に検知動作を行い、対応する従属情報処理装置10から受信している信号の所定期間Tの変化を検知した場合には、信号出力部302を用いて対応する開閉器9に対し、閉じる旨のHIGH信号を出力する。一方、制御回路30は検知部301を用いて、対応する従属情報処理装置10から受信している信号が所定期間Tに変化しない、あるいは従属情報処理装置10から所定期間Tに信号を受信しないことを検知した場合には、信号出力部302を用いて対応する開閉器9に対し、開く旨のLOW信号を出力する。
Then, the
<制御回路30の動作の流れ>
次に、制御回路30の動作の流れを、図1及び図4を用いて説明する。
<Flow of operation of
Next, the flow of the operation of the
<開閉器91を閉じる場合>
例えば、主情報処理装置20は、図1に示すように、本電力供給システムAに係る各開閉器91~95が全て開いた状態から、従属情報処理装置11に対し、対応する開閉器91を閉じる旨の命令を出力する。従属情報処理装置11は、主情報処理装置20から対応する開閉器91を閉じる旨の命令を受信すると、対応する制御回路31に、パルス信号等の所定期間T(例えば、T=30msec)に変化する信号の出力を開始する。図4に示すように、制御回路31が検知部301を用いて、一定時間毎に行っている、対応する従属情報処理装置11から出力されている信号の検知動作の中で(ステップS401)、検知部301を用いて、対応する従属情報処理装置11から受信している信号の所定期間Tの変化を検知した場合には(ステップS402で「YES」)、信号出力部302を用いて対応する開閉器91に対し、閉じる旨のHIGH信号を出力する(ステップS403)。開閉器91は、制御回路31から閉じる旨のHIGH信号を受信すると、電路を閉じる。
<When closing the
For example, as shown in FIG. 1, the main
また、制御回路31は、検知部301を用いて、一定時間毎に、対応する従属情報処理装置11から出力されている信号を検知し、当該信号が所定期間Tに変化しているか否かを検知する(ステップS401)。そして、制御回路31は、検知部301を用いて、対応する従属情報処理装置11から受信している信号の所定期間Tの変化を検知した場合には(ステップS402で「YES」)、信号出力部302を用いて対応する開閉器91に対し、閉じる旨のHIGH信号を出力する(ステップS403)。制御回路30は夫々、ステップS401からステップS403を繰り返す。
Furthermore, the
<開閉器91を開いて、開閉器92を閉じる場合>
次に、主情報処理装置20は、本電力供給システムAに係る各開閉器91~95のうち、開閉器91のみが閉じた状態から、従属情報処理装置11に対し、対応する開閉器91を開く旨の命令を出力する。また、従属情報処理装置12に対し、対応する開閉器92を閉じる旨の命令を出力する。
<When opening the
Next, the main
従属情報処理装置11は、主情報処理装置20から対応する開閉器91を開く旨の命令を受信すると、対応する制御回路31に、パルス信号等の所定期間T(例えば、T=30msec)に変化する信号の出力を停止する。制御回路31が検知部301を用いて、一定時間毎に行っている、対応する従属情報処理装置11から出力されている信号の検知動作の中で(ステップS401)、対応する従属情報処理装置11から所定期間Tに信号を受信しないことを検知した場合には(ステップS402で「NO」)、信号出力部302を用いて対応する開閉器91に対し、開く旨のLOW信号を出力する(ステップS404)。開閉器91は、制御回路31から開く旨のLOW信号を受信すると、電路を開く。
When the subordinate information processing device 11 receives a command to open the
また、従属情報処理装置12は、主情報処理装置20から対応する開閉器92を閉じる旨の命令を受信すると、対応する制御回路32に、パルス信号等の所定期間T(例えば、T=30msec)に変化する信号の出力を開始する。制御回路32が検知部301を用いて、一定時間毎に行っている、対応する従属情報処理装置12から出力されている信号の検知動作の中で(ステップS401)、対応する従属情報処理装置12から受信している信号の所定期間Tの変化を検知した場合には(ステップS402で「YES」)、信号出力部302を用いて対応する開閉器92に対し、閉じる旨のHIGH信号を出力する(ステップS403)。開閉器92は、制御回路32から閉じる旨のHIGH信号を受信すると、電路を閉じる。
Further, when the subordinate
<従属情報処理装置12が故障した場合>
従属情報処理装置12が故障すると、対応する制御回路32に対する、パルス信号等の所定期間T(例えば、T=30msec)に変化する信号の出力が停止される。あるいは、対応する制御回路32に対し、所定期間Tに変化しない信号を出力する。制御回路32が検知部301を用いて、一定時間毎に行っている、対応する従属情報処理装置12から出力されている信号の検知動作の中で(ステップS401)、対応する従属情報処理装置12から所定期間Tに信号を受信しないこと、あるいは、受信した信号が所定期間Tに変化しないことを検知した場合には(ステップS402で「NO」)、信号出力部302を用いて対応する開閉器92に対し、開く旨のLOW信号を出力する(ステップS404)。開閉器92は、制御回路32から開く旨のLOW信号を受信すると、電路を開く。
<When the dependent
When the subordinate
このように、本発明の実施の形態例1の電力供給システムAでは、各従属情報処理装置10と各開閉器90が、制御回路30を介して接続されているため、従属情報処理装置10が故障し、主情報処理装置20の命令を受け付けない状態になった場合、制御回路30が開閉器9に対し、電路を開く旨のLOW信号を出力する構成であるため、開閉器90が閉じた状態で維持されることはない。そのため、従属情報処理装置10のエラーや故障等の何らかのアクシデントによって、分岐した電路同士が接続され、電圧の異なる二次電池2同士が直接接続されてしまう事態を防ぐことができ、便宜である。また、電力供給システムA全体の安全性・安定性をより高めることができる。たとえ、本発明の実施の形態例1の電力供給システムAのように、主情報処理装置20が、各従属情報処理装置10に命令を出力し、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、いずれか1つが閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように、電力供給システムAに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成であっても、制御回路30を付加することにより、システム全体の安全性・安定性をより高めることができる。
In this way, in the power supply system A according to the first embodiment of the present invention, since each subordinate
<変形例>
なお、本実施の形態例1では、主情報処理装置20が、各従属情報処理装置10に命令を出力し、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、いずれか1つが閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように、電力供給システムAに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図5に示すように、主情報処理装置20が存在せず、従属情報処理装置10同士で通信を行い、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、いずれか1つが閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように、電力供給システムに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成としても良い。更に、従属情報処理装置10が存在せず、主情報処理装置20が、各開閉器9に信号を出力し、電力供給システムに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成としても良い。
<Modified example>
In the first embodiment, the main
また例えば、本実施の形態例1のように、主情報処理装置20が、各従属情報処理装置10に命令を出力し、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、いずれか1つが閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように、電力供給システムAに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成ではなく、主情報処理装置20が、各従属情報処理装置10に命令を出力し、本電力供給システムAに係る開閉器9のうち、一部が閉じた状態で、それ以外の開閉器9は開いた状態になるように、電力供給システムAに係る各開閉器9の開閉制御を行う構成としても良い。このような構成であっても、情報処理装置に、エラーや故障が発生した場合に、本発明に係る制御回路によって、速やかに電路を開かせ、電流が流れないようにすることができ、分岐した電路同士が接続され、電圧の異なる二次電池同士が直接接続されてしまう事態を防ぐことができ、 電力供給システム全体の安全性・安定性を確保することができ、便宜である。
For example, as in the first embodiment, the main
また、本実施の形態例1では、従属情報処理装置10が制御回路30に対して出力するパルス信号の例として、一定時間毎に立ち上がる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、パルス信号は、図6に示すように、一定時間毎に立ち下がる構成としても良い。
Further, in the first embodiment, as an example of the pulse signal that the slave
更に、本実施の形態例1では、商用の電力系統3から各二次電池2までの電路上の、各二次電池を並列に接続するために電路が分岐する前の箇所に、AC/DCコンバータ7が設けられた電力供給システムAに本発明に係る制御回路を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、各電気自動車に、AC/DCコンバータが設けられており、これらのAC/DCコンバータが、電力系統から供給された交流電力を、直流電力に変換して、各二次電池に供給する電力供給システムにおいても、本発明に係る制御回路を用いることができる。本発明に係る制御回路を用いることで、分岐した電路同士が接続され、二次電池同士が直接接続されてしまう事態を防ぐことができ、電力供給システム全体の安全性・安定性を高めることができ、便宜である。
Furthermore, in the first embodiment, AC/DC is installed on the line from the commercial power system 3 to each
以上、本発明の好ましい実施の形態例について述べたが、本発明に係る制御回路及び電力供給システムは上述した実施の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であるのは言うまでもない。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the control circuit and power supply system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. It goes without saying that this is possible.
A:電力供給システム、
1:電気自動車、
2:二次電池、
3:電力系統、
5:分電盤、
6:負荷、
7:AC/DCコンバータ、
8: インレット
9(91~95):開閉器、
10(11~15):従属情報処理装置、
20:主情報処理装置、
30(31~35):制御回路、301:検知部、302:信号出力部
A: Power supply system,
1: Electric car,
2: Secondary battery,
3: Power system,
5: Distribution board,
6: Load,
7: AC/DC converter,
8: Inlet 9 (91-95): Switch,
10 (11 to 15): dependent information processing device,
20: Main information processing device,
30 (31 to 35): Control circuit, 301: Detection section, 302: Signal output section
Claims (4)
前記制御回路は、情報処理装置と前記開閉器間に設けられており、
前記情報処理装置からの信号を検知する検知部と、
前記開閉器に対し信号を出力する信号出力部を有し、
前記検知部が、前記情報処理装置から受信している信号が所定期間に変化しない、あるいは前記情報処理装置から所定期間に信号を受信しないことを検知した場合には、前記信号出力部が、前記開閉器に対し、開く旨の命令を出力することを特徴とする、制御回路。 A control circuit that prevents malfunction of a switch,
The control circuit is provided between the information processing device and the switch,
a detection unit that detects a signal from the information processing device;
comprising a signal output section that outputs a signal to the switch,
If the detection unit detects that the signal received from the information processing device does not change for a predetermined period, or that the signal is not received from the information processing device for a predetermined period, the signal output unit A control circuit characterized in that it outputs a command to open a switch.
複数の前記開閉器と、前記開閉器に対応して設けられる請求項1~3に記載の制御回路と、前記情報処理装置を有し、
前記情報処理装置は、複数の前記開閉器のうち、一部が閉じ、それ以外の前記開閉器が開いた状態になるように、信号を出力することを特徴とする、電力供給システム。
A power supply system that controls the supply of power to a battery related to an electric vehicle,
comprising a plurality of the switches, the control circuit according to claim 1 provided corresponding to the switches, and the information processing device,
A power supply system, wherein the information processing device outputs a signal so that some of the switches are closed and other switches are opened.
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