KR101155537B1 - 충전시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

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요시노리 후지타케
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

HV_ECU는, 충전 케이블이 차량의 인렛에 접속된 경우에 출력되는 커넥터 신호(CNCT)가 차량에 입력되어 있으면(S100에서 YES), 충전 케이블이 차량 외부의 전원에 접속되어 있는지의 여부를 판정하는 단계(S102)와, 충전 케이블이 전원에 접속되어 있지 않으면(S102에서 NO), 차량에 탑재된 충전기가 이상인지의 여부를 판정하는 단계(S132)를 구비하는 프로그램을 실행한다.

Description

충전시스템 및 그 작동방법{ELECTRIC CHARGING SYSTEM AND ITS OPERATION METHOD}
본 발명은, 충전시스템 및 그 작동방법에 관한 것으로, 특히, 연결기를 거쳐 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 차량에 탑재된 축전기구에 충전하는 충전시스템 및 그 작동방법에 관한 것이다.
종래부터, 하이브리드차, 전기자동차, 연료전지차 등, 전동모터를 구동원으로서 사용하는 차량이 알려져 있다. 이와 같은 차량에는, 전동모터에 공급하는 전력을 축적하는 배터리 등의 축전기구가 탑재된다. 배터리에는, 회생 제동 시에 발전된 전력, 또는 차량에 탑재된 발전기가 발전한 전력이 축적된다.
그런데, 예를 들면 가옥의 전원 등, 차량 외부의 전원으로부터 차량에 탑재된 배터리에 전력을 공급하여 충전하는 차량도 있다. 가옥에 설치된 콘센트와, 차량에 설치된 커넥터를 케이블로 연결함으로써, 가옥의 전원으로부터 차량의 배터리에 전력이 공급된다. 이하, 차량의 외부에 설치된 전원에 의해 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 차량을 플러그인차라고도 기재한다.
배터리의 충전 시에 있어서, 충전 전력 등을 제어하는 충전시스템에 이상이 있으면 배터리를 정상으로 충전할 수 없다. 그러나, 충전시스템의 이상은 유저에 의하여 확인하기 어렵다. 그 때문에, 충전시스템 자체에 의해 이상의 유무를 판정할 필요가 있다.
일본국 특개평11-205909호 공보(특허문헌 1)는, 전기자동차의 충전에 있어서, 누전 차단기의 동작을 확인하는 전기자동차용 충전장치를 개시한다. 특허문헌 1에 기재된 전기자동차용 충전장치는, 배터리와, 배터리에 접속된 인버터와, 인버터에 접속된 교류모터를 구비하는 전기자동차의 배터리를 외부 전원을 사용하여 충전하기 위한 충전장치로서, 전기자동차와 외부 전원을 접속하는 충전 릴레이와, 충전 릴레이와 외부 전원 사이에 설치되는 누전 차단기와, 충전 릴레이의 개폐를 제어하는 제어부를 가진다. 누전 차단기는, 충전회로의 단락을 검출하는 검출기와, 검출기로 단락이 검출된 경우에 충전회로를 차단하는 누전 릴레이와, 충전 릴레이의 폐쇄 동작에 앞서 충전회로를 강제적으로 단락시키는 단락부를 가진다. 제어부는, 단락수단에 의해 충전회로를 단락시켜도 누전 릴레이가 차단되지 않은 경우에는, 충전 릴레이의 폐쇄 동작을 금지한다.
이 공보에 기재된 충전장치에 의하면, 충전동작에 앞서 충전회로를 강제적으로 단락시켜도 누전 릴레이가 차단되지 않아, 충전회로를 차단할 수 없는 경우에는, 충전이 금지된다. 이에 의하여, 충전동작을 원활하게 행할 수 있다.
또, 일본국 특개평11-205909호 공보에는, 전기자동차가 충전 모드로 이행된 경우, 먼저 누전 릴레이를 폐쇄 제어하고, 콘센트와 차량측의 커넥터를 접속한 후, 누전 차단기가 정상으로 작동하는지의 여부를 확인한다고 기재되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개평11-205909호 공보
그러나, 일본국 특개평11-205909호 공보에 기재된 충전장치와 같이 콘센트와 차량측의 커넥터를 접속한 후에 이상을 판정하는 경우, 예를 들면 케이블의 내부가 단선되어 있기 때문에, 콘센트와 차량측의 커넥터가 접속된 상태가 되지 않은 경우, 케이블을 수리 또는 교환하지 않는 한, 충전시스템의 이상의 유무를 판정할 수 없다. 그 때문에, 케이블이 이상인 경우에는, 케이블을 수리 또는 교환한 후가 아니면, 충전시스템의 이상을 검출할 수 없다. 그 결과, 충전시스템의 이상을 검출하기까지 요하는 시간이 길어진다.
본 발명의 목적은, 충전시스템이 이상인지의 여부를 신속하게 판정할 수 있는 충전시스템 및 그 기동방법을 제공하는 것이다.
어느 국면에 관한 충전시스템은, 연결기를 거쳐 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 축전기구에 충전하는 충전기와, 제어유닛을 구비한다. 제어유닛은, 연결기가 전원에 접속되어 있는 상태에서 연결기가 차량에 접속되면, 미리 정해진 처리를 실행하도록 작동하고, 연결기가 전원에 접속되어 있지 않은 상태에서 연결기가 차량에 접속되면, 연결기가 전원에 접속되기 전에 미리 정해진 처리를 실행하도록 작동한다.
이 구성에 의하면, 연결기가 전원에 접속되어 있는 상태에서 연결기가 차량에 접속되면, 미리 정해진 처리가 실행된다. 연결기가 전원에 접속되어 있지 않은 상태에서 연결기가 차량에 접속되면, 연결기가 전원에 접속되기 전에 미리 정해진 처리가 실행된다. 이에 의하여, 연결기를 거쳐 차량과 외부 전원이 접속되어 있지 않아도, 연결기가 차량에 접속되면, 미리 정해진 처리를 실행할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 연결기의 내부에서 단선이 있는 경우에도, 연결기를 수리 또는 교환하기 전에 충전시스템이 이상인지를 판정하는 처리를 실행할 수 있다. 그 결과, 충전시스템이 이상인지의 여부를 신속하게 판정할 수 있다.
바람직하게는, 연결기에는, 연결기가 차량 및 차량 외부의 전원에 접속된 경우에 제 1 신호를 발생하는 제 1 발생기구와, 연결기가 차량에 접속된 경우에 제 2 신호를 발생하는 제 2 발생기구가 설치된다. 축전기구 및 충전기의 사이에는, 제 2 신호가 발생한 경우에 축전기구 및 충전기를 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환되는 변환기구가 설치된다. 제어유닛은, 제 1 신호가 발생하고 있는 상태에서 축전기구 및 충전기를 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환된 경우, 미리 정해진 처리를 실행하도록 작동하고, 제 1 신호가 발생하고 있지 않은 상태에서 축전기구 및 충전기를 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환된 경우, 제 1 신호가 발생하기 전에 미리 정해진 처리를 실행한다.
이 구성에 의하면, 연결기가 차량 및 차량 외부의 전원에 접속된 경우에 제 1 신호가 발생된다. 연결기가 차량에 접속된 경우에 제 2 신호가 발생된다. 제 2 신호가 발생한 경우, 즉 연결기가 차량에 접속된 경우, 축전기구 및 충전기가 차단된 상태로부터 연결된 상태로 변환된다. 제 1 신호가 발생하고 있는 상태에서 축전기구 및 충전기가 차단된 상태로부터 연결된 상태로 변환된 경우, 미리 정해진 처리가 실행된다. 또, 제 1 신호가 발생하고 있지 않은 상태에서 축전기구 및 충전기가 차단된 상태로부터 연결된 상태로 변환된 경우, 제 1 신호가 발생하기 전에 미리 정해진 처리가 실행된다. 이에 따라, 연결기를 거쳐 차량과 외부 전원이 접속되어 있지 않아도, 연결기가 차량에 접속되면, 미리 정해진 처리를 실행할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제 1 신호는, 연결기가 공급 가능한 전류값을 나타내는 파일럿 신호이다.
이 구성에 의하면, 연결기가 공급 가능한 전류값을 나타내는 파일럿 신호를 이용하여, 차량과 외부의 전원이 접속되어 있는지의 여부를 판단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제 2 신호는, 연결기가 차량에 접속된 상태인 것을 나타내는 커넥터 신호이다.
이 구성에 의하면, 커넥터 신호를 사용하여, 연결기가 차량에 접속된 상태인 지의 여부를 판단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 변환기구는, 차량의 내부에 설치된 릴레이이다.
이 구성에 의하면, 릴레이를 개폐함으로써, 축전기구와 충전기를 차단하거나 연결할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제 1 발생기구는 컨트롤 파일럿 회로이다. 제 2 발생기구는 스위치이다.
이 구성에 의하면, 컨트롤 파일럿 회로를 사용하여 제 1 신호를 발생하고, 스위치를 사용하여 제 2 신호를 발생할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 연결기는, 충전 케이블이다.
이 구성에 의하면, 충전 케이블을 거쳐 외부 전원으로부터 전력을 차량에 공급할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 연결기는, EVSE 이다.
이 구성에 의하면, EVSE를 거쳐 외부 전원으로부터 전력을 차량에 공급할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 축전기구는, 배터리이다.
이 구성에 의하면, 차량 외부의 전원으로부터 공급된 전력을 배터리에 충전할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 미리 정해진 처리는, 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정한다는 처리이다.
이 구성에 의하면, 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정할 수 있다.
도 1은 하이브리드차를 나타내는 개략 구성도,
도 2는 충전 케이블을 나타내는 도,
도 3은 충전 케이블의 커넥터를 나타내는 도,
도 4는 파일럿 신호(CPLT)를 나타내는 도,
도 5는 CCID를 나타내는 도,
도 6은 HV_ECU의 기능 블럭도,
도 7은 HV_ECU가 실행하는 프로그램의 제어구조를 나타내는 플로우차트,
도 8은 충전기의 상태 등을 나타내는 타이밍 차트(그 1),
도 9는 충전기의 상태 등을 나타내는 타이밍 차트(그 2)이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 그것들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그것들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 충전시스템이 사용되는 하이브리드차에 대하여 설명한다. 이 하이브리드차에는, 엔진(100)과, MG(Motor Generator)(200)와, 인버터(300)와, 컨버터(400)와, 배터리팩(500)과, 충전기(600)와, 전원 ECU(1100)와, HV_ECU(1200)와, 충전 ECU(1300)가 탑재된다. 또한, ECU의 수는 3개로 한정하지 않는다. 또, 전원 ECU(1100), HV_ECU(1200) 및 충전 ECU(1300)를 하나의 ECU로 통합하도록 하여도 된다.
하이브리드차는, 엔진(100) 및 MG(200)의 적어도 어느 한쪽으로부터의 구동력에 의해 주행한다. 하이브리드차 대신, MG(200)의 구동력만에 의하여 주행하는 전기자동차, 연료전지차 등을 사용하도록 하여도 된다.
MG(200)는, 3상 교류모터이다. MG(200)는, 배터리팩(500)에 축적된 전력에 의해 구동한다. MG(200)에는, 인버터(300)에 의해 직류로부터 교류로 변환된 전력이 공급된다.
MG(200)의 구동력은 차륜에 전달된다. 이에 의하여, MG(200)는 엔진(100)을 어시스트하거나, MG(200)로부터의 구동력에 의해 차량을 주행시키기도 한다. 한편, 하이브리드차의 회생 제동 시에는, 차륜에 의해 MG(200)가 구동됨으로써, MG(200)가 발전기로서 작동된다. 이에 의하여 MG(200)는, 제동 에너지를 전력으로 변환하는 회생 브레이크로서 작동한다. MG(200)에 의해 발전된 전력은, 인버터(300)에 의해 교류로부터 직류로 변환된 후, 배터리팩(500)에 축적된다.
배터리팩(500)은, 복수의 배터리셀을 일체화한 배터리 모듈을, 또한 복수 직렬로 접속하여 구성된 조전지(組電池)이다. 배터리팩(500)으로부터의 방전전압 및 배터리팩(500)에 대한 충전전압은, 컨버터(400)에 의해 조정된다.
배터리팩(500)의 양극단자 및 음극단자에는, 충전기(600)가 접속된다. 또한, 배터리 대신, 커패시터(콘덴서)를 사용하도록 하여도 된다.
충전기(600)는, 배터리팩(500)에 공급하는 전력의 전압 및 전류를 제어한다.
충전기(600)로부터 배터리팩(500)에는, 직류전류가 공급된다. 즉, 충전기(600)는, 교류전류를 직류전류로 변환한다. 또, 충전기(600)는, 전압을 승압한다.
충전기(600)는, 배터리팩(500)을 충전할 때, 하이브리드차의 외부로부터, 배터리팩(500)에 전력을 공급한다. 또한, 충전기(600)를 하이브리드차의 외부에 설치하도록 하여도 된다.
충전기(600)의 내부에는, 전압센서(602)가 설치된다. 전압센서(602)에 의해 검출된 전압값을 나타내는 신호는 충전 ECU(1300)에 송신된다. 전압센서(602)에 의하여 배터리팩(500)의 직류전압, 또는 외부 전원의 교류전압이 검출된다. 또한, 배터리팩(500)의 직류전압을 검출하는 전압센서와, 외부 전원의 교류전압을 검출하는 전압센서를 각각 설치하도록 하여도 된다.
충전기(600)는, 인렛(604)에 접속되는 충전 케이블을 거쳐, 외부 전원과 접속된다. 충전기(600)를 거쳐 배터리팩(500)이 외부 전원에 접속된다.
배터리팩(500)과 충전기(600) 사이에는, SMR(System Main Relay)(502)이 설치된다. SMR(502)이 개방된 경우, 배터리팩(500)과 충전기(600)가 차단된다. SMR(502)이 폐쇄된 경우, 배터리팩(500)과 충전기(600)가 연결된다.
이하, 전원 ECU(1100), HV_ECU(1200) 및 충전 ECU(1300)에 대하여 설명한다. 전원 ECU(1100), HV_ECU(1200) 및 충전 ECU(1300)는, 서로 통신이 가능하도록 설치된다. 전원 ECU(1100), HV_ECU(1200) 및 충전 ECU(1300)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등으로 구성되는 컴퓨터이다. 전원 ECU(1100), HV_ECU(1200) 및 충전 ECU(1300)는, 보조기기 배터리(도시 생략)로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다.
전원 ECU(1100)는, 보조기기 배터리로부터 전력이 공급되는 동안, 항상 기동하고 있다. HVECU(1200)는, 기동한 상태 및 정지한 상태(전력의 공급이 차단된 상태)를 변환하도록 전원 ECU(1100)에 의해 제어된다. 충전 ECU(1300)의 기동은, HV_ECU(1200)에 의하여 제어된다.
전원 ECU(1100)는, IG 신호를 HV_ECU(1200)에 송신함으로써, HV_ECU(1200)가 기동한 상태 및 정지한 상태를 변환한다. IG 신호를 사용하여 IG_ON 지령이 출력된 경우, HV_ECU(1200)가 기동한다. IG 신호를 사용하여 IG_OFF 지령이 출력된 경우, HV_ECU(1200)가 정지한다.
HV_ECU(1200)에는, 전압센서(1010, 1012), 및 전류센서(1020, 1022)로부터 신호가 입력된다.
전압센서(1010)는, 배터리팩(500)의 전압값을 검출한다. 전압센서(1012)는, 시스템 전압값[컨버터(400)와 인버터(300) 사이의 구간에서의 전압값]을 검출한다.
전류센서(1020)는, 배터리팩(500)으로부터 방전되는 전류값 또는 배터리팩(500)에 충전되는 전류값을 검출한다. 전류센서(1022)는, 충전기(600)로부터 배터리팩(500)에 공급되는 전류값을 검출한다.
HV_ECU(1200)는, 이들 센서로부터 입력되는 전압값 및 전류값 등에 의거하여, 배터리팩(500)의 잔존 용량(SOC : State Of Charge)을 산출한다. 또한, 잔존 용량의 산출방법은, 주지의 일반적인 기술을 이용하면 되기 때문에, 여기서는 그 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, HV_ECU(1200)는, 인버터(300), 컨버터(400)및 SMR(502) 등을 제어한다.
충전 ECU(1300)는, 충전기(600)를 제어한다. 충전기(600)에는, 전압센서(602)에 의해 검출된 전압값을 나타내는 신호 외에, 전류센서(1024)에 의해 검출된 전류값을 나타내는 신호가 입력된다. 전류센서(1024)는, 충전 케이블(700)을 거쳐 하이브리드차의 외부 전원으로부터 공급되는 전류값(교류 전류값)을 검출한다.
도 2를 참조하여, 충전 케이블(700)에 대하여 설명한다. 충전 케이블(700)은, 커넥터(710)와, 플러그(720)와, CCID(Charging Circuit Interrupt Device)(730)를 포함한다. 충전 케이블(700)은, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 상당한다.
충전 케이블(700)의 커넥터(710)는, 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 접속된다. 커넥터(710)에는, 스위치(712)가 설치된다. 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가, 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 접속된 상태에서 스위치(712)가 폐쇄되면, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가, 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 접속된 상태인 것을 나타내는 커넥터 신호(CNCT)가 전원 ECU(1100) 및 HV_ECU(1200)에 입력된다.
본 실시형태에서는, 커넥터 신호(CNCT)가 전원 ECU(1100) 및 HV_ECU(1200)에 입력되면, 전원 ECU(1100)에 의해 HV_ECU(1200)가 기동되고, 그 후, HV_ECU(1200)에 의해 SMR(502)이 폐쇄된 상태가 되도록 제어된다.
스위치(712)는, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)를 하이브리드차의 인렛(604)에 걸어멈추는 걸어멈춤 고정구에 연동하여 개폐한다. 걸어멈춤 고정구는, 커넥터(710)에 설치된 버튼을 조작자가 누름으로써 요동한다.
예를 들면, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 접속된 상태에서, 조작자가, 도 3에 나타내는 커넥터(710)의 버튼(714)으로부터 손가락을 뗀 경우, 걸어멈춤 고정구(716)가 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 걸어맞춰짐과 동시에, 스위치(712)가 폐쇄된다. 조작자가 버튼(714)을 누르면, 걸어멈춤 고정구(716)와 인렛(604)의 걸어맞춤이 해제됨과 동시에, 스위치(712)가 개방된다. 또한, 스위치(712)를 개폐하는 방법은 이것에 한정하지 않는다.
도 2로 되돌아가, 충전 케이블(700)의 플러그(720)는, 가옥에 설치된 콘센트(802)에 접속된다. 콘센트(802)에는, 하이브리드차의 외부 전원(800)으로부터 교류전력이 공급된다.
CCID(730)는, 릴레이(732) 및 컨트롤 파일럿 회로(734)를 가진다. 릴레이(732)가 개방된 상태에서는, 하이브리드차의 외부 전원(800)으로부터 하이브리드차에 전력을 공급하는 경로가 차단된다. 릴레이(732)가 폐쇄된 상태에서는, 하이브리드차의 외부 전원(800)으로부터 하이브리드차에 전력을 공급 가능하게 된다. 릴레이(732)의 상태는, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 하이브리드차의 인렛(604)에 접속된 상태에서 HV_ECU(1200)에 의해 제어된다. CCID(730)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 콘센트(802)에 접속되면 기동한다. CCID(730)는, 하이브리드차의 외부 전원(800)으로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다.
컨트롤 파일럿 회로(734)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 콘센트(802), 즉 외부 전원(800)에 접속되고, 또한 커넥터(710)가 하이브리드차에 설치된 인렛(604)에 접속된 상태에서, 컨트롤 파일럿선에 파일럿 신호(방형파 신호) (CPLT)를 보낸다.
컨트롤 파일럿 회로(734)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 콘센트(802)에 접속되면, 커넥터(710)가 하이브리드차에 설치된 인렛(604)으로부터 벗어나 있어도, 일정한 파일럿 신호(CPLT)를 출력할 수 있다. 단, 커넥터(710)가 하이브리드차에 설치된 인렛(604)으로부터 벗겨진 상태에서 출력된 파일럿 신호(CPLT)를, HV_ECU(1200)는 검출할 수 없다.
충전 케이블(700)의 플러그(720)가 콘센트(802)에 접속되고, 또한 커넥터(710)가 하이브리드차의 인렛(604)에 접속되며, 또한 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정값으로 저하하면, 컨트롤 파일럿 회로(734)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 미리 정해진 펄스폭(듀티 사이클)의 파일럿 신호(CPLT)를 발진한다.
파일럿 신호(CPLT)의 펄스폭에 의하여 충전 케이블(700)의 전류용량[충전 케이블(700)이 공급 가능한 전류값]이 하이브리드차에 통지된다. 파일럿 신호(CPLT)의 펄스폭은, 외부 전원(800)의 전압 및 전류에 의존하지 않고 일정하다.
한편, 사용되는 충전 케이블의 종류가 다르면, 파일럿 신호(CPLT)의 펄스폭은 다를 수 있다. 즉, 파일럿 신호(CPLT)의 펄스폭은, 충전 케이블의 종류마다 정해질 수 있다.
도 5를 참조하여, CCID(730)에 대하여 더 설명한다. CCID(730)는, 릴레이(732) 및 컨트롤 파일럿 회로(734) 외에, 전자코일(736)과, 누전 검출기(738)를 포함한다. 컨트롤 파일럿 회로(734)는, 발진기(740)와, 저항소자(742)를 포함한다.
발진기(740)는, 전원(800)으로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다. 발진기(740)는, 저항소자(742)의 출력전위가 규정 전위(V1)(예를 들면 12 V) 근방일 때는 비발진 신호를 출력하고, 저항소자(742)의 출력전위가 V1로부터 저하하면, 미리 정해진 주파수(예를 들면 1 kHz) 및 듀티 사이클로 발진하는 신호를 출력한다. 즉, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V1 근방일 때는, 컨트롤 파일럿 회로(734)는, 파일럿 신호(CPLT)를 발진시키지 않고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V1로부터 저하하면, 컨트롤 파일럿 회로(734)는, 미리 정해진 주파수 및 듀티 사이클로 파일럿 신호(CPLT)를 발진한다. 또한, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 뒤에서 설명하는 저항회로(900)에 의해 저항값을 변환함으로써 조작된다.
컨트롤 파일럿 회로(734)는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정 전위 V3(예를들면 6V) 근방일 때, 전자코일(736)에 전류를 공급한다. 전자코일(736)은, 컨트롤 파일럿 회로(734)로부터 전류가 공급되면 전자력을 발생하고, 릴레이(732)를 폐쇄된 상태로 한다.
누전 검출기(738)는, 전원(800)으로부터 플러그인 하이브리드차에 충전전력을 공급하기 위한 전력선쌍에 설치된다. 누전 검출기(738)는, 누전의 유무를 검출한다. 구체적으로는, 누전 검출기(738)는, 전력선쌍에 서로 반대방향으로 흐르는 전류의 평형상태를 검출하여, 그 평형상태가 파탄되면 누전의 발생을 검출한다. 누전 검출기(738)에 의해 누전이 검출되면, 전자코일(736)에 대한 급전이 차단되고, 릴레이(732)가 오프된다.
이하, 저항회로(900)에 대하여 설명한다. 저항회로(900)는, 저항소자(902, 904)와, 릴레이(906)와, 접지 노드(908)를 포함한다. 저항소자(902)는, 파일럿 신호(CPLT)의 신호선과 접지 노드(908)의 사이에 접속된다. 저항소자(904) 및 릴레이(906)는, 파일럿 신호(CPLT)의 신호선과 접지 노드(908)의 사이에 직렬로 접속되고, 저항소자(902)에 병렬로 접속된다. 릴레이(906)는, HV_ECU(1200)로부터의 변환신호에 의해 제어된다.
저항회로(900)는, 변환신호에 따라 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 변환한다. 릴레이(906)가 개방된 상태인 경우에는, 저항소자(902)에 의해 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 미리 정해진 전위(V2)(예를 들면 9V)로 저하된다. 릴레이(906)가 폐쇄된 상태인 경우에는, 저항소자(904)에 의해 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 다시 전위 V3(예를 들면 6V)으로 저하된다.
도 6을 참조하여, HV_ECU(1200)의 기능에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 기능은 하드웨어에 의하여 실현하여도 되고, 소프트웨어에 의하여 실현하여도 된다.
HV_ECU(1200)는, 제 1 작동부(1201)와, 제 2 작동부(1202)를 구비한다.
제 1 작동부(1201)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있는 상태에서 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 차량의 인렛(604)에 접속되면, HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)의 사이에서 통신을 확립하고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(1300)에 대하여 지령을 출력한다. 즉, 배터리팩(500)을 충전 가능한 상태가 되도록 충전기(600)가 기동된다.
더욱 구체적으로는, 파일럿 신호(CPLT)가 발진하고 있는 상태에서, SMR(502)이 개방된 상태로부터 폐쇄된 상태로 변환되면, HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)의 사이에서 통신이 확립되고, 다시 충전기(600)가 이상인지의 여부가 판정된다.
예를 들면, 전압센서(602)에 의해 검출되는 전압이 문턱값(예를 들면 0[V]) 이하이면, 충전기(600)가 이상이라고 판정된다. 또한, 통신의 확립 및 이상의 판정중 중 어느 한쪽을 실행하도록 하여도 된다.
제 2 작동부(1202)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있지 않은 상태에서 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 차량의 인렛(604)에 접속되면, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되기 전에 HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)의 사이에서 통신을 확립하고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(1300)에 대하여 지령을 출력한다.
더욱 구체적으로는, 파일럿 신호(CPLT)가 발진하고 있지 않은 상태에서, SMR(502)이 개방된 상태로부터 폐쇄된 상태로 변환되면, 파일럿 신호(CPLT)가 발진되기 전에 HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)의 사이에서 통신이 확립되고, 다시 충전기(600)가 이상인지의 여부가 판정된다.
도 7을 참조하여, HV_ECU(1200)가 실행하는 프로그램의 제어구조에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 프로그램은, 예를 들면 차량의 정차 중에 실행된다. 충전 ECU(1300)에 의해 실행되는 프로그램을 CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), R0M(Read Only Memory) 등의 기록매체에 기록하여 시장에 유통시켜도 된다.
단계(이하, 단계를 S라 약칭한다)100에서, HV_ECU(1200)는, 커넥터 신호(CNCT)가 차량에 입력되어 있는지의 여부를 판정한다. 커넥터 신호가 차량에 입력되어 있으면(S100에서 YES), 처리는 S102로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S100에서 NO), 처리는 S100으로 되돌아간다.
S102에서, HV_ECU(1200)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있는지의 여부, 즉 파일럿 신호(CPLT)를 검출하였는지의 여부를 판정한다. 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있으면, 즉 파일럿 신호(CPLT)가 검출되면(S102에서 YES), 처리는 S110으로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S102에서 NO), 처리는 S130으로 이행된다.
S110에서, HV_ECU(1200)는, SMR(502)을 폐쇄한 상태로 한다. S112에서, HV_ECU(1200)는, HV_ECU(1200)와의 사이에서 통신을 확립하고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(1300)에 대하여 지령을 출력한다.
S114에서, HV_ECU(1200)는, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정한다. 충전기(600)가 이상이면(S114에서 YES), 처리는 S122로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S114에서 NO), 처리는 S116으로 이행된다.
S116에서, HV_ECU(1200)는, CCID(730)의 릴레이(732)를 폐쇄된 상태로 한다. S118에서, HV_ECU(1200)는, 충전기(600)의 전압센서(602)에 의해 AC(교류)전압이 검출되었는지의 여부를 판정한다. 교류전압이 검출되면(S118에서 YES), 처리는 S120으로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S118에서 NO), 처리는 S122로 이행된다.
S120에서, HV_ECU(1200)는, 배터리팩(500)의 충전을 개시한다. S122에서, HV_ECU(1200)는, 차량 내에 설치된 경고 램프(도시 생략)를 점등한다. 그 후, 이 처리는 종료한다.
S130에서, HV_ECU(1200)는, SMR(502)을 폐쇄된 상태로 한다. S132에서, HV_ECU(1200)는, HV_ECU(1200)와의 사이에서 통신을 확립하고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(1300)에 대하여 지령을 출력한다.
S134에서, HV_ECU(1200)는, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정한다. 충전기(600)가 이상이면(S134에서 YES), 처리는 S144로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S134에서 NO), 처리는 S136으로 이행된다.
S136에서, HV_ECU(1200)는, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있는지의 여부, 즉 파일럿 신호(CPLT)를 검출하였는지의 여부를 판정한다. 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있으면(S136에서 YES), 처리는 S138로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S136에서 NO), 처리는 S136으로 되돌아간다.
S138에서, HV_ECU(1200)는, CCTD(730)의 릴레이(732)를 폐쇄된 상태로 한다. S140에서, HV_ECU(1200)는, 충전기(600)의 전압센서(602)에 의해 교류전압이 검출되었는지의 여부를 판정한다. 교류전압이 검출되면(S140에서 YES), 처리는 S142로 이행된다. 만약 그렇지 않으면(S140에서 NO), 처리는 S144로 이행된다.
S142에서, HV_ECU(1200)는, 배터리팩(500)의 충전을 개시한다. S144에서, HV_ECU(1200)는, 차량 내에 설치된 경고 램프를 점등한다. 그 후, 이 처리는 종료된다.
이상과 같은 구조 및 플로우차트에 의거하는, 본 실시형태에 관한 충전시스템의 작동에 대하여 설명한다.
[충전 케이블(700)을 전원(800)에 접속한 후에 차량에 접속하는 경우]
유저에 의해 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속된 후, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 차량의 인렛(604)에 접속되면, 도 8의 시간 T1에 서 나타내는 바와 같이, 커넥터 신호(CNCT)가 차량에 입력된다(S100에서 YES). 또, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있기 때문에, 충전 케이블(700)의 CCID(730)가 기동한다.
이 상태에서는, 파일럿 신호(CPLT)가 검출된다(S102에서 YES). 따라서, 시간 T2에서, SMR(502)이 폐쇄된 상태로 된다(S110). 그 후, 시간 T3에서, HV_ ECU(1200)와 충전 ECU(1300)의 사이에서 통신이 확립되고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(300)에 대하여 지령이 출력된다(S1l2). 이에 의하여, 충전기(600)가 기동한다. 충전기(600)가 기동하면, 충전기(600)의 상태를 나타내는 충전기 상태 신호는, 「대기」를 나타낸다.
충전기(600)가 정상이면(S114에서 NO), 시간 T4에서, CCID(730)의 릴레이(732)가 폐쇄된 상태가 된다(S116). 이에 의하여, 차량 외부의 전원(800)으로부터 차량에 대하여 전력을 공급 가능한 상태가 된다.
충전기(600)의 전압센서(602)에 의해 교류전압이 검출되면(S118에서 YES), 정상으로 전력을 공급 가능하다. 따라서, 시간 T5에서, 충전이 개시된다(S120). 충전이 개시되면, 충전기 상태 신호는, 「충전 개시」를 나타낸다. 그 후, 시간 T6에서, 충전기 상태 신호는, 「충전 중」을 나타낸다.
충전기(600)가 이상인 경우(S114에서 YES), 또는 교류전압이 검출되지 않은 경우(S118에서 NO), 유저에게 이상을 통지하기 위하여, 경고 램프가 점등된다(S122).
[충전 케이블(700)을 전원(800)에 접속하기 전에 차량에 접속하는 경우]
충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되기 전에, 충전 케이블(700)의 커넥터(710)가 차량의 인렛(604)에 접속되면, 도 9의 시간 T11에서, 커넥터 신호(CNCT)가 차량에 입력된다(S100에서 YES). 또한, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되어 있지 않기 때문에, 충전 케이블(700)의 CCID(730)는 기동하지 않는다.
이 상태에서는, 파일럿 신호(CPLT)가 검출되지 않는다(S102에서 NO). 따라서, 시간 T12에서, SMR(502)이 폐쇄된 상태가 된다(S130). 그 후, 시간 T13에서, HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)와의 사이에서 통신이 확립되고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정하도록 충전 ECU(1300)에 대하여 지령이 출력된다(S130). 즉, 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되기 전에, HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)와의 사이에서 통신이 확립되고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부가 판정된다.
이에 의하여, 충전 케이블(700)을 거쳐 차량과 외부 전원(800)이 접속되어 있지 않아도, 충전 케이블(700)이 차량에 접속되면, HV_ECU(1200)와 충전 ECU(1300)와의 사이에서 통신을 확립하고, 다시, 충전기(600)가 이상인지의 여부를 판정할 수 있다.
충전기(600)가 정상이면(S134에서 NO), 충전 케이블(700)의 플러그(720)가 전원(800)에 접속되었는지의 여부, 즉 파일럿 신호(CPLT)를 검출하였는지의 여부가 판정된다(S136).
시간 T14에서, 파일럿 신호(CPLT)가 검출되면(S136에서 YES), 충전 케이블(700)의 CCID(730)가 기동한다. 또, 시간 T15에서, CCID(730)의 릴레이(732)가 폐쇄된 상태가 된다(S138). 충전기(600)의 전압센서(602)에 의해 교류전압이 검출되면(S140에서 YES), 시간 T16에서, 충전이 개시된다(S142).
충전기(600)가 이상인 경우(S134에서 YES), 또는 교류전압이 검출되지 않은경우(S140에서 NO), 경고 램프가 점등된다(S144).
이상과 같이, 본 실시형태에 관한 충전시스템에 의하면, 충전 케이블의 플러그가 차량 외부의 전원에 접속되어 있는 상태에서 충전 케이블의 커넥터가 차량의 인렛에 접속되면, 충전기가 이상인지의 여부가 판정된다. 충전 케이블의 플러그가 차량 외부의 전원에 접속되어 있지 않은 상태에서 충전 케이블의 커넥터가 차량의 인렛에 접속되면, 충전 케이블의 플러그가 차량 외부의 전원에 접속되기 전에 충전기가 이상인지의 여부가 판정된다. 이에 의하여, 충전 케이블을 거쳐 차량과 외부 전원이 접속되어 있지 않아도, 충전 케이블이 차량에 접속되면, 충전기가 이상인지의 여부를 판정할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 충전 케이블의 내부에서 단선이 있는 경우에도, 충전 케이블을 수리 또는 교환하기 전에, 충전기가 이상인지의 여부를 판정할 수 있다. 그 결과, 충전기가 이상인지의 여부를 신속하게 판정할 수 있다.
금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각해야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 청구범위에 의해 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

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  11. 연결기를 거쳐 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 차량에 탑재된 축전기구에 충전하는 충전시스템의 작동방법에 있어서,
    상기 연결기가 상기 전원에 접속되어 있는 상태에서 상기 연결기가 상기 차량에 접속되면, 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하는 단계와,
    상기 연결기가 상기 전원에 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 연결기가 상기 차량에 접속되면, 상기 연결기가 상기 전원에 접속되기 전에 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전시스템의 작동방법.
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  21. 연결기를 거쳐 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 차량에 탑재된 축전기구에 충전하는 충전시스템에 있어서,
    상기 연결기가 상기 전원에 접속되어 있는 상태에서 상기 연결기가 상기 차량에 접속되면, 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하기 위한 제 1 작동수단과,
    상기 연결기가 상기 전원에 접속되어 있지 않은 상태에서 상기 연결기가 상기 차량에 접속되면, 상기 연결기가 상기 전원에 접속되기 전에 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하기 위한 제 2 작동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 연결기에는, 상기 연결기가 상기 차량 및 상기 차량 외부의 전원에 접속된 경우에 제 1 신호를 발생하는 제 1 발생기구와, 상기 연결기가 상기 차량에 접속된 경우에 제 2 신호를 발생하는 제 2 발생기구가 설치되고,
    상기 축전기구 및 상기 충전시스템의 사이에는, 상기 제 2 신호가 발생한 경우에 상기 축전기구 및 상기 충전시스템을 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환되는 변환기구가 설치되고,
    상기 제 1 작동수단은, 상기 제 1 신호가 발생하고 있는 상태에서 상기 축전기구 및 상기 충전시스템을 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환된 경우, 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 제 2 작동수단은, 상기 제 1 신호가 발생하고 있지 않은 상태에서 상기 축전기구 및 상기 충전시스템을 차단한 상태로부터 연결한 상태로 변환된 경우, 상기 제 1 신호가 발생하기 전에 상기 충전시스템에 이상이 있는지의 여부를 판정하는 처리를 실행하도록 작동하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제 1 신호는, 상기 연결기가 공급 가능한 전류값을 나타내는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 제 2 신호는, 상기 연결기가 상기 차량에 접속된 상태인 것을 나타내는 커넥터 신호인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 변환기구는, 상기 차량의 내부에 설치된 릴레이인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 제 1 발생기구는 컨트롤 파일럿 회로이고,
    상기 제 2 발생기구는 스위치인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 연결기는, 충전 케이블인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  28. 제 21항에 있어서,
    상기 연결기는, EVSE인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  29. 제 21항에 있어서,
    상기 축전기구는, 배터리인 것을 특징으로 하는 충전시스템.
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