KR101456907B1

KR101456907B1 - 전기 차량용 충전 장치 및 전기 차량용 충전 시스템

Info

Publication number: KR101456907B1
Application number: KR1020120146068A
Authority: KR
Inventors: 노부히코 도다; 나오키 후쿠오; 히로노부 호리; 마사시 다나카; 아키라 와타나베; 사토시 나가타
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-10-31
Also published as: JP2013132188A; JP5877370B2; KR20130079163A; CN103178592A; CN103178592B

Abstract

전기 자동차(200)에의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 제어 수단(통신 제어부(14))은, 전송선(151)의 선간 전압을 소정 전압 이하(예를 들면, 영 볼트)로 한 후에 전송 수단(신호 처리부(10))에 전송 신호를 전송시킨다. 즉, 전송선(151)의 선간 전압을 소정 전압 이하로 함으로써, 전기 자동차(200)의 충전용 ECU에 충전 커넥터(16)가 콘센트에서 분리되었다는 것을 인식시킬 수 있다. 그러므로, 신호 처리부(10)가 전송선(151)에의 선간 전압의 인가에 의해 파일럿 신호의 발진을 재개시키면, 충전용 ECU는, 다시 충전 커넥터(16)가 콘센트에 플러그 접속되었다고 판단하고, 통상의 흐름으로 충전을 개시할 수 있다. 그 결과, 충전을 중단한 후에 정상적으로 충전이 재개 가능하게 된다.

Description

전기 차량용 충전 장치 및 전기 차량용 충전 시스템 {ELECTRIC VEHICLE CHARGING DEVICE AND ELECTRIC VEHICLE CHARGING SYSTEM}

본 발명은, 전기 자동차 등의 전기 차량에 충전하기 위한 전기 차량용 충전 장치 및 전기 차량용 충전 시스템에 관한 것이다.

종래 예로서, 예를 들면, 일본 공개특허공보 제2003―333706호에 기재되어 있는 충전 장치가 있다. 이 충전 장치는, 배터리식 포크리프트(forklift)를 충전하기 위한 것이며, 전원 코드를, 차단기(breaker)를 통하여 공장 내의 설비 전원에 접속된 전원 콘센트에 접속함으로써, 설비 전원으로부터 전력이 공급된다. 또한, 충전 장치에는 통신 기능이 탑재되어 있고, 설비 전원에 접속된 다른 충전 장치와의 사이에, 통신선을 통하여 충전 상태에 관한 정보를 송수신하고 있다.

이 종래예에서는, 설비 전원에 연결된 하나 또는 복수의 충전 장치 전체에 사용할 수 있는 전류값(총 전류 제한값)을 일정하게 정해진(소정) 값으로 설정하고 있다. 그리고, 각각의 충전 장치는, 충전 장치에서 사용하는 전류를, 상기한 값(총 전류 제한값)을 기초로 하여 다른 충전 장치의 충전 상황을 확인한 후에, 자동적으로 설정하도록 되어 있다. 그러므로, 전기 차량(배터리식 포크리프트)의 충전시에 충전 장치에서 소비되는 전력이, 충전 장치에 전원 공급을 행하는 설비 전원의 전원 용량을 고려하지 않고, 적절히 설정된다. 그러므로, 사용자는, 설비 전원의 전원 용량을 증설하지 않고, 전기 차량에의 충전을 양호하게 행할 수 있게 된다.

그런데, 전기 차량(전기 자동차를 주택에서 충전하는 경우, 주택에서 소비되는 전력(전류)의 총량이 주 차단기(main breaker)(또는 리미터(limiter))의 정격을 초과하지 않도록, 전기 자동차의 충전 전류를 제한하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주 차단기에 흐르는 전류를 감시하고, 그 전류가 주 차단기의 정격 전류의 90%를 초과한 경우, 충전 장치가 전기 자동차에의 충전 전류의 공급을 정지함으로써 주 차단기의 트립(trip)을 방지할 수 있다. 이때, 충전 장치가 충전을 정지할 때, 전기 차량에 대하여 충전이 불가능 하다는 것을 통지할 필요가 있다.

상기와 같은 전기 차량의 충전과 관련하여, 예를 들면, 미국 자동차 기술회(SAE) 규격에는, 충전 장치로부터 전기 자동차에 대하여 1 킬로헤르츠의 펄스폭 변조 신호(제어 파일럿 신호라고 함)를 전송하고, 펄스 신호의 온 듀티비(on duty ratio)를 사용하여 충전 전류의 상한값을 통지하는 것을 규정하고 있다. 그리고, SAE 규격에는, 충전 장치가 송출하는 파일럿 신호에 대하여, 온 듀티비가 96%보다 클 때를 충전 불가능으로 규정하고 있다. 그러므로 충전 장치는, 예를 들면, 펄스폭 변조 신호의 온 듀티비를 100%로 설정함(항상 온 상태로 유지함)으로써, 전기 자동차에 충전 불가능의 통지가 가능하다. 그러나, 충전 장치가 전기 자동차의 충전을 중단한 후에 재개할 때, 온 듀티비를 100%에서 96% 미만의 값에 변경했을 때, 전기 자동차의 측에 이상이 생긴 것으로 오판단할 우려가 있었다(예를 들면, 전기 자동차의 차종에 따라서는, 온 듀티비를 매우 짧은 시간만 100%로 하면, 이상이 생긴 것으로 잘못 판단할 우려가 있었다).

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 충전을 중단한 후에 정상적으로 충전을 재개 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전기 차량용 충전 장치는, 충전 케이블을 통하여 전기 차량에 접속되고, 상기 충전 케이블에 포함되는 전송선을 통하여 전송 신호를 전송함으로써, 상기 전기 차량에 대하여 적어도 충전 전류의 상한값을 통지하는 전기 차량용 충전 장치에 있어서, 상기 전기 차량용 충전 장치는, 상기 전송선의 선간 전압을 펄스폭 변조한 전송 신호를 전송하는 전송 수단과, 상기 상한값을 포함하는 각종 정보를 상기 전송 신호에 의해 상기 전송 수단에 전송시키는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 전기 차량에의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 상기 선간 전압을 소정 전압 이하로 한 후에, 상기 전송 수단에 상기 전송 신호를 전송시키는 것을 특징으로 한다.

이 전기 차량용 충전 장치에 있어서, 상기 제어 수단은, 충전 불가능 상태에서 충전 가능한 상태로 천이할 때, 상기 선간 전압을 상기 소정 전압 이하로 한 후에, 상기 전송 수단에 상기 전송 신호를 전송시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 차량용 충전 시스템은, 상기 전기 차량용 충전 장치와, 상기 제어 수단에 대하여 상기 상한값을 지시하는 전력 감시 장치를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 전력 감시 장치로부터 지시되는 상기 상한값이 소정의 임계값 미만인 경우는 충전 불가능으로 판단하고, 상기 전력 감시 장치로부터 지시되는 상기 상한값이 상기 임계값 이상인 경우는 충전 가능으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이 전기 차량용 충전 시스템에 있어서, 상기 전력 감시 장치는, 분전반으로부터 상기 전기 차량에 공급되는 상기 충전 전류를 측정하기 위한 제2 전류 센서와, 전력 계통으로부터 상기 분전반에 공급되는 전(全) 소비 전류를 측정하기 위한 제1 전류 센서를 포함하고, 상기 전력 감시 장치는, 상기 제1 전류 센서에 의해 계측된 상기 전(全) 소비 전류, 상기 제2 전류 센서에 의해 측정된 상기 충전 전류, 및 상기 분전반의 정격 전류에 기초하여, 상기 제어 수단에 대하여 상기 상한값을 지시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 차량용 충전 장치 및 전기 차량용 충전 시스템은, 충전을 중단한 후에 정상적으로 충전이 재개 가능하게 된다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 충전 장치의 블록도 및 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 충전 시스템의 시스템 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 충전 장치의 동작 설명용의 타임 차트(time chart)이다.
도 3은 실시예에 따른 충전 장치의 기본적인 동작 설명용의 타임 차트이다.

이하, 단독 주택에 설치되고, 전력 계통으로부터 공급되는 전력을 이용하여 전기 자동차에 충전하기 위한 전기 차량용 충전 장치(이하, 충전 장치라고 함) 및 그 시스템에 본 발명의 기술 사상을 적용한 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 단, 전기 차량은 전기 자동차로 한정되지 않고, 예를 들면, 종래 기술에서 설명한 바와 같은 배터리식 포크리프트 등이라도 상관없다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 주택에는 전력 계통(100)으로부터 단상 3선식의 교류 전력이 주택용 분전반(분전반; 이하, 주택반으로 약칭함)(4)를 통하여 공급된다. 주택반(4)는, 주 차단기(40)와 복수의 분기(分岐) 차단기(41)를 가지고 있다. 주 차단기(40)의 1차 측(입력 측)은, 전력 계통(100)과 접속된다. 복수의 분기 차단기(41)는 주 차단기(40)의 2차 측(출력 측)에 분기 접속된다. 즉, 각각의 분기 차단기(41)의 1차 측(입력 측)이, 주 차단기(40)의 2차 측(출력 측)에 접속된다. 단, 주 차단기(40)의 1차 측에 리미터(전류 제한기)가 삽입되는 경우에도 있다. 그리고, 도시는 생략하지만, 각각의 분기 차단기(41)의 2차 측(출력 측)에, 옥내 배선을 통하여 콘센트나 부하(조명 기구나 전자 조리기, 에어컨 등)이 접속된다.

본 실시예의 전기 차량용 충전 시스템은, 도 1에 나타낸 바와 같이 충전 장치(1)와 전력 감시 장치(2)를 가지고 있다.

전력 감시 장치(2)는, 제어부(20), 전류 계측부(21), 통신부(22) 등을 구비한다. 또한, 전력 감시 장치(2)는 전력 계통(10O)으로부터 주택반(4)에 공급되는 전류를 측정하기 위한 전류 센서(제1 전류 센서)(210, 211)를 구비하고 있다. 전류 계측부(21)는, 주 차단기(40)의 1차 측에 접속되는 3개의 전선(전등선, 電燈線) 중 중성선(中性線) 이외의 2개의 전선(2개의 전압선)에 흐르는 전류를 각각 전류 센서(210, 211)를 사용하여 계측하고, 각각의 계측값을 제어부(20)에 출력한다. 제어부(20)는 마이크로컴퓨터를 주 구성요소로 하고, 전류 계측부(21)에 의해 계측되는 전류값과 주 차단기(40)의 1차 측 전압(입력 전압)의 계측값(전압값)에 기초하여, 전력 계통(100)으로부터 공급되는 전력(공급 전력)의 순간값이나 적산값 등을 연산하고 있다. 또한, 통신부(22)는 충전 장치(1)와의 사이에서 통신을 행하는 것으로서, 예를 들면, RS 485 규격에 따른 직렬 통신을 행한다. 단, 통신부(22)의 통신 방식은 RS 485 규격에 한정되는 것이 아니고, 전력선 반송 통신이나 무선 통신(예를 들면, 소전력 무선 통신 등) 등이라도 상관없다.

충전 장치(1)는, 신호 처리부(전송 수단)(10), 영상(零相) 변류기(11), 누전 검출부(12), 개폐부(13), 통신 제어부(제어 수단)(14), 충전 케이블(15), 충전 커넥터(16) 등을 구비한다. 또한, 충전 장치(1)는, 전기 자동차(전기 차량)(200)의 주차 공간(차고)에 가까운 장소에 설치되고, 주택반(4)의 분기 차단기(41)에서 분기된 분기 회로 중 하나(도 1에서는 하단(下段)의 우단(右端)의 분기 차단기(41)에 접속된다. 충전 케이블(15)은, 전기 자동차(200)에의 공급 전류(충전 전류)가 흐르는 급전선(150)과 후술하는 파일럿 신호가 전송되는 전송선(151)이 절연 시스(sheath)로 피복되어 이루어지고, 선단 부분에 충전 커넥터(16)가 설치되어 있다. 충전 커넥터(16)는 전기 자동차(200)의 차체에 설치되어 있는 콘센트(인렛, inlet)에 삽입/분리 가능하게 플러그(plug) 접속된다. 그리고, 충전 커넥터(16)가 콘센트에 플러그 접속되면, 전력 계통(10O)으로부터 주택반(4) 및 충전 장치(1)를 통한 전력(충전 전력)의 공급과, 충전 장치(1)의 신호 처리부(10)와 전기 자동차(200)의 충전용 ECU(전자 제어 유닛; 도시하지 않음) 사이의 파일럿 신호의 전송이 가능하게 된다.

개폐부(13)는, 분기 차단기(41)로부터 급전선(150)까지의 급전로에 삽입되는 전자 릴레이(1)(도시하지 않음)를 가지고, 신호 처리부(10)로부터의 지시에 따라 전자 릴레이를 온·오프함으로써 상기 급전로를 개폐한다. 누전 검출부(12)는, 급전로에 흐르는 불평형 전류를 영상 변류기(11)로 검출하고, 그 불평형 전류의 검출 레벨이 임계값을 초과한 경우에는, 누전이 발생한 것으로고 판단하고, 개폐부(13)를 제어하여 급전로를 개방시킨다. 통신 제어부(14)는, 전력 감시 장치(2)의 통신부(22)와의 사이에서 통신(RS 485 규격의 직렬 통신)을 행하는 기능(통신 기능)과, 후술하는 바와 같이 전기 자동차(200)에 공급되는 충전 전류를 조정하는 기능(조정 기능)을 가지고 있다. 이와 같은 통신 제어부(14)는, 마이크로컴퓨터 및 직렬 통신용의 집적 회로 등으로 구성된다. 그리고, 전력 감시 장치(2)는, 주택반(4)으로부터 전기 자동차(200)에 공급되는 충전 전류를 측정하기 위한 전류 센서(제2 전류 센서)(212)를 구비하고 있다. 그리고, 전력 감시 장치(2)에서는, 충전 장치(1)를 통하여 전기 자동차(200)에 공급되는 전류(충전 전류)를, 전류 센서(212)로 계측하고 있다.

여기서, 도 3의 타임 차트를 참조하여 충전 장치(1)의 기본적인 충전 동작을 설명한다. 먼저, 시각 t'0에 충전 커넥터(16)가 전기 자동차(200)의 콘센트에 접속되면, 신호 처리부(10)로부터 소정의 전압 V1(예를 들면, V1 = 12볼트)가 전송선(151)에 인가된다. 그리고, 전송선(151)에 인가되는 전압(선간 전압)이 제어 파일럿(CPLT) 신호(이하, 파일럿 신호라고 약칭함)의 전송 매체가 되고, 그 전압 레벨 및 온 듀티비에 따라, 후술하는 바와 같이 충전용 ECU와 신호 처리부(10)와의 사이에 각종 정보가 송수신된다.

충전용 ECU는, 전압 V1의 파일럿 신호를 검지하면, 전송선(151)과 접지 사이에 삽입되어 있는 스위치를 폐쇄하여 저항을 접속함으로써, 파일럿 신호의 전압 레벨을 V1에서 V2(예를 들면, V2 = 9볼트)로 강압시킨다(시각 t'1). 신호 처리부(10)는, 파일럿 신호가 V1에서 V2에 저하된 것을 검출하면, 소정 주파수(예를 들면, 1 킬로헤르츠)의 펄스형 파일럿 신호를 출력한다(시각 t'2). 이 파일럿 신호의 신호 레벨은 ±V1이지만, 상한 레벨은 V2로 강압되어 있다.

파일럿 신호의 온 듀티비는 충전 전류의 상한값을 나타내고 있다. 온 듀티비에 대한 충전 전류의 상한값은 충전 장치(1)마다 미리 설정되어 있다. 예를 들면, SAE 규격에서는, 충전 장치(1)가 송출하는 파일럿 신호에 대하여, 온 듀티비가 10% 이상 85% 이하의 범위에서는 온 듀티비에 0.6을 곱한 수치(암페어)를 상한값으로 한다고 규정하고 있다(예를 들면, 온 듀티가 10%일 때, 상한값은 6암페어. 또한, 온 듀티비가 85%보다 크고 96% 이하인 경우, 온 듀티비에서 64를 뺀 값에 2.5를 곱한 수치(암페어)를 상한값으로 한다고 규정하고 있다. 즉, 파일럿 신호는 상한값의 정보(값)를 펄스폭 변조 신호로서 전송선(151)의 선간 전압에 중첩하여 전송하고 있다. 그리고, 충전 장치(1)가 송출하는 파일럿 신호에 대하여, SAE 규격에서는, 온 듀티비가 10% 미만(5%를 제외함)의 경우, 및 온 듀티비가 96%보다 큰 경우에는, 에러 상태 또는 충전 불허가를 나타낸다고 규정하고 있다. 또한, 온 듀티비가 5%인 경우에는, 디지털 통신이 필요하다는 것을 나타낸다고 규정하고 있다(SAE J 1772) 참조).

충전용 ECU는, 파일럿 신호의 온 듀티비를 검지하여 충전 전류의 상한값을 인식하면, 파일럿 신호의 전압 레벨을(예를 들면, 저항을 접속함으로써) V2에서 V3(예를 들면, 6볼트)으로 강압한다(시각 t'3). 신호 처리부(10)는, 파일럿 신호의 신호 레벨이 V2에서 V3으로 저하된 것을 검지하면, 개폐부(13)를 폐쇄하여 충전 전력의 공급을 개시한다.

충전용 ECU는, 충전 장치(1)로부터 통지된 충전 전류의 상한값에 기초하여, 축전지의 충전 레벨을 목표 레벨까지 충전하기 위한 전류값(≤충전 전류의 상한값)을 설정하고, 전기 자동차(200)에 탑재되어 있는 충전기(도시하지 않음)에 충전 명령을 출력한다. 충전 명령을 받은 충전기는, 충전용 ECU가 설정한 전류값을 초과하지 않도록 충전 전류를 조정하면서 축전지를 충전한다(시각 t'3∼). 충전용 ECU는, 축전지의 충전 레벨이 목표 레벨에 도달하면, 충전기에 충전 종료 명령을 출력하여 축전지에의 충전을 종료하고, 또한 파일럿 신호의 전압 레벨을 V3에서 V2로 복귀시킨다(시각 t'4). 충전기는 충전 종료 명령을 수신하면 축전지의 충전을 종료한다.

신호 처리부(10)는, 파일럿 신호가 V3에서 V2로 변화된 것을 검출하면, 개폐부(13)을 개방하여 교류 전력의 공급을 정지한다. 또한, 충전용 ECU는, 전송선(151)에 접속된 스위치를 열어 저항을 분리시킴으로써, 파일럿 신호의 전압 레벨을 당초의 V1로 복귀시킨다(시각 t'5). 신호 처리부(10)는, 파일럿 신호의 전압 레벨이 V1로 복귀하면, 소정 주파수의 발진을 정지하여 파일럿 신호의 전압 레벨을 V1로 유지하여 대기 상태로 돌아간다(시각 t'6).

전술한 바와 같이 충전 장치(1)는, 전기 자동차(200)에의 충전 전력의 공급을 온오프(on-off)하는 동시에 전기 자동차(200)의 충전용 ECU에 대하여 충전 전류의 상한값을 지시함으로써, 전기 자동차(200)에 탑재되어 있는 축전지의 충전을 제어하고 있다.

그런데, 전기 자동차(200)의 충전에는, 통상, 십 수 암페어∼수십 암페어 정도의 큰 충전 전류가 필요해진다. 한편, 통상의 주택에서는, 주 차단기(40)(리미터가 설치되어 있는 경우에는 리미터와 주 차단기(40))의 정격 전류가 30암페어∼60암페어 정도로 설정되어 있다. 따라서, 전자 조리기나 에어컨과 같이 소비 전류가 큰 부하 기기를 사용하고 있을 때 전기 자동차(200)를 충전하는 경우, 충전 장치(1)에 미리 설정되어 있는 상한값까지 충전 전류가 흐르면, 주 차단기(40)나 리미터가 트립할 우려가 있다.

그래서 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)는, 충전 전류의 상한값을 현재의 충전 전류의 전류값에서 전 소비 전류와 정격 전류의 차이를 뺀 전류값으로 하는 명령(조정 명령)을, 통신부(22)로부터 정기적으로(예를 들면, 1초 간격으로) 송신시킨다. 즉, 전력 감시 장치(2)는, 충전 전류의 전류값에서 전 소비 전류와 주택반(4)의 정격 전류와의 차이를 뺀 값을 산출하고, 이값을 통신 제어부(14)에 통지한다. 그리고, 전 소비 전류는 충전 전류와 부하 기기의 소비 전류(부하 소비 전류)의 총계이다. 전 소비 전류는, 예를 들면, 전력 계통(100)과 주 차단기(40) 사이에 설치된 전류 센서(210, 211)를 사용하여 측정된다.

바꾸어 말하면, 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)는 충전 전류의 상한값을 정격 전류와 부하 소비 전류의 차이로 하는 명령(조정 명령)을 통신부(22)로부터 정기적으로 송신시킨다.

충전 장치(1)에서는, 전력 감시 장치(2)로부터 송신되는 조정 명령을 수신한 통신 제어부(14)가, 신호 처리부(10)에 대하여, 충전 전류의 상한값을 조정 명령으로 지시된 상한값 이하로 하도록 지시한다. 그리고, 신호 처리부(10)는 통신 제어부(14)로부터의 지시를 받으면, 통신 제어부(14)로부터 지시된 조정 명령에 기초하여, 파일럿 신호의 온 듀티비를 변화시킨다. 예를 들면, 충전 케이블(15)의 전류 용량(충전 케이블(15)에 흐르게 할 수 있는 전류의 허용량)이 30암페어인 경우, 당초 50%이었던 온 듀티비가 예를 들면, 40%∼20%로 감소되어 결과적으로 충전 전류의 상한값이 당초의 30암페어보다 낮은 값(예를 들면, 15암페어)으로 조정되게 된다. 단, 전번의 상한값과 이번의 상한값이 같으면, 온 듀티비는 변경되지 않는다. 그리고, 통신 제어부(14)는 통신부(22)로부터 조정 명령으로 지시된 값에 대하여, 복수 회분의 값을 사용해도 된다. 예를 들면, 통신 제어부(14)는 복수 회분의 값의 평균값을 기초로 하여, 통신 제어부(14)에 충전 전류의 상한값을 지시하는 구성 등이라도 된다.

전기 자동차(200)의 충전용 ECU는 조정 후의 상한값에 기초하여 재차 충전 전류의 전류값을 설정하여 충전기에 충전 명령을 출력한다. 충전 명령을 받은 충전기는, 충전용 ECU가 설정한 새로운 전류값을 초과하지 않도록 충전 전류를 조정하면서 축전지를 충전한다. 그 결과, 전기 자동차(200)에 공급되는 충전 전류가, 신호 처리부(10)가 설정하는 상한값 이하가 되므로, 전 소비 전류가 주 차단기(40)의 정격 전류를 초과하는 것을 회피할 수 있다.

그러나, 충전 장치(1)가 충전 전류를 감소시키도록 전기 자동차(200)에 지시한 후 실제로 전기 자동차(200) 측에서 충전 전류를 감소시키기까지는, 상당한 지연 시간이 생긴다. 예를 들면, 통신 제어부(14)가 조정 명령을 수신한 후 파일럿 신호의 온 듀티비를 변경할 때까지 시간 T2를 필요로 하고, 전기 자동차(200)가 파일럿 신호에 따라 충전 전류를 감소시키기까지 시간 T3를 필요로 한다고 하면, 시간 Tl(=T2＋T3)의 지연이 생긴다. 그 결과, 주 차단기(40)에는 적어도 지연 시간 T1만큼 계속하여 과부하 전류가 흐르므로, 지연 시간 T1이 주 차단기(40)의 트립 동작 시간을 초과하면, 주 차단기(40)가 트립할 우려가 있다. 또한, 전기 자동차(200)의 차종에 따라 파일럿 신호의 온 듀티비를 변경할 때까지 필요로 하는 시간 T2가 상이한 경우가 많다.

그래서, 충전 전류의 상한값을 감소시키는 경우에 주 차단기(40)의 트립을 방지하기 위해서는, 충전용 ECU에 일단 충전을 중단시키고, 충전을 재개시킬 때 충전 전류의 상한값을 중단 이전보다 낮은 값으로 조정시키는 것이 바람직하다. 여기서, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 충전 장치(1)가 충전을 정지할 때 전기 자동차(200)에 대하여 충전 정지를 통지할 필요가 있다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 충전 장치(1)로부터 충전 정지를 통지하는 방법으로서, 파일럿 신호의 온 듀티비를 100%로 하는 방법이 있다. 그런데, 파일럿 신호 상태 천이에서의 천이 시간 등이 규정되어 있는 경우, 충전 중에 파일럿 신호의 온 듀티비가 100%가 된 후에 재차 100% 미만의 값(예를 들면, 80%)으로 설정되면, 전기 자동차(200)의 차종에 따라서는 예기치 못한 이상이 발생할 가능성이 있다.

또 다른 문제점으로서, 충전 전류의 값이 작은 경우, 내부 저항 등으로 인해, 분전반으로부터 충전기에 충분한 전력이 공급되지 않는다. 따라서, 예를 들면, SAE 규격에서는, 충전 전류를 6암페어 미만으로 하는 것은 규정되어 있지 않다. 그러므로, 예를 들면, 충전 장치(1)가 SAE 규격을 따르는 경우, 부하 기기의 사용 등에 의해 충전 전류의 허용값이 6암페어 미만으로 감소하면, 충전 장치(1)는(예를 들면, 파일럿 신호의 온 듀티비를 100%으로 하여) 충전을 중단한다. 이 경우, 충전 중에 파일럿 신호의 온 듀티비가 100%로 된 후에 재차 100% 미만의 값으로 설정되면, 전기 자동차(200)의 차종에 따라서는 예기치 못한 이상이 발생할 가능성이 있다.

그래서 본 실시예에서는, 전기 자동차(200)의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 통신 제어부(14)가 신호 처리부(10)를 제어하여 전송선(151)의 선간 전압을(소정의 대기 시간 동안) 소정 전압 이하로 한 후에, 온 듀티비가 100% 미만의 값(예를 들면, 80%)으로 설정된 파일럿 신호를 전송시킨다. 한편 충전용 ECU는, 파일럿 신호의 온 듀티비가 10O%가 되면 즉시 충전기에 충전을 중지시킨다. 또한 충전용 ECU는, 전송선(151)의 선간 전압이 소정 전압 이하가 되면 충전 커넥터(16)가 콘센트에서 분리되었다고 판단한다.

따라서, 본 실시예의 충전 장치(1)에 의하면, 전기 자동차(200)의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 전기 자동차(200)의 충전용 ECU에 "충전 커넥터(16)가 콘센트에서 분리되었다"고 인식시킬 수 있다. 그리고, 소정 전압은, 충전용 ECU가 충전 커넥터(16)가 콘센트에서 분리되었다고 판단하기 위한 임계값이며, 예를 들면, 수(數) 볼트 내지 영(零) 볼트로 설정된다. 단, 소정 전압은 영 볼트인 것이 바람직하다. 이하의 설명에서는, 소정 전압이 영 볼트로 설정되어 있는 것으로 한다.

즉, 통신 제어부(14)는, 파일럿 신호의 온 듀티비를 100%로 하여, 그 후 전송선(151)의 선간 전압을 소정 전압(영 볼트)으로 한 후 소정의 대기 시간이 경과하였으면, 신호 처리부(10)에 온 듀티비가 100% 미만의 값(예를 들면, 80%)으로 설정된 파일럿 신호의 전송(발진)을 개시하게 한다. 충전용 ECU는, 상기 파일럿 신호를 수신하면 충전 커넥터(16)가 콘센트에 플러그 접속되었다고 판단한다. 그 후 충전용 ECU는, 이미 설명한 통상의 흐름(도 3에 나타낸 흐름)에 따라, 파일럿 신호의 온 듀티비로부터 검지한 상한값에 기초하여 충전 전류의 전류값을 설정하여 충전기에 충전 명령을 출력한다. 충전 명령을 받은 충전기는, 충전용 ECU가 설정한 새로운 전류값을 초과하지 않도록 충전 전류를 조정하면서 축전지를 충전한다.

여기서, 도 2의 타임 차트를 참조하여, 전술한 충전 장치(1)의 충전 동작을 더욱 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 충전 전류의 상한값에 대한 임계값이 6암페어로 규정되어 있고, 충전 전류가 임계값 미만으로 제한되어 있을 때는 전기 자동차(200)에의 충전이 허가되지 않는 것으로 가정한다.

먼저, 충전 커넥터(16)가 전기 자동차(200)의 콘센트에 플러그 접속되고, 신호 처리부(10)로부터 전압 V1이 전송선(151)에 인가된 후, 시각 t1에 충전용 ECU가 파일럿 신호의 전압 레벨을 V1에서 V2로 강압한다. 이때, 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)로부터 지시되는 조정값이 6암페어 미만인 경우, 충전 장치(1)의 통신 제어부(14)는, 전기 자동차(200)에의 충전이 전력 감시 장치(2)로부터 허가되어 있지 않다(불허가)고 판단하여 파일럿 신호의 발진을 행하지 않는다. 충전용 ECU는, 파일럿 신호의 발진이 개시되지 않고서 온 듀티비가 100%로 유지되고 있는 경우, 충전기에 충전 명령을 출력하지 않는다.

그리고, 부하 기기의 사용이 중지되는 등에 의해 소비 전류가 감소하고, 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)로부터 지시되는 조정값이 6암페어 이상으로 변경되면, 충전 장치(1)의 통신 제어부(14)는, 전기 자동차(200)에의 충전이 전력 감시 장치(2)로부터 허가되었다고 판단한다. 그리고, 통신 제어부(14)는, 신호 처리부(10)에 대하여 전송선(151)에의 전압 인가를 정지시켜, 선간 전압을 영 볼트로 한다(시각 t2). 통신 제어부(14)는, 시각 t2로부터 소정의 대기 시간이 경과하면, 신호 처리부(10)에 대하여 전송선(151)에의 전압 인가를 재개시킨다. 충전용 ECU는, 전송선(151)에 전압이 인가되면, 선간 전압을 V2로 한다(시각 t3). 신호 처리부(10)는, 선간 전압이 V2로 된 것을 검출하면, 파일럿 신호의 발진을 개시한다(시각 t4∼).

충전용 ECU는, 파일럿 신호의 온 듀티비를 검지하여 충전 전류의 상한값을 인식하면, 파일럿 신호의 전압 레벨을 V2에서 V3으로 강압한다. 신호 처리부(10)는, 파일럿 신호의 신호 레벨이 V2에서 V3으로 저하된 것을 검지하면, 개폐부(13)을 폐쇄하여 충전 전력의 공급을 개시한다. 또한 충전용 ECU는, 신호 처리부(10)로부터 송신된 충전 전류의 상한값에 기초하여, 축전지의 충전 레벨을 목표 레벨까지 충전하기 위한 전류값을 설정하고, 충전기에 충전 명령을 출력한다.

충전 중에, 전 소비 전류가 증가하는 등에 의해, 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)로부터 지시되는 조정값이 6암페어 이하로 변경되면, 충전 장치(1)의 통신 제어부(14)는, 전기 자동차(200)에의 충전이 불허가되었다고 판단한다. 그리고, 통신 제어부(14)는, 신호 처리부(10)에 대하여 파일럿 신호의 발진을 정지시켜 온 듀티비를 100%로 유지한다(시각 t5∼). 충전용 ECU는, 파일럿 신호의 발진이 중지되어 온 듀티비가 10O%로 유지되면, 충전기에의 충전 명령의 출력을 정지한다.

그 후, 전력 감시 장치(2)의 제어부(20)로부터 지시되는 조정값이 다시 6암페어 이상으로 변경되면, 충전 장치(1)의 통신 제어부(14)는, 신호 처리부(10)에 대하여 전송선(151)에의 전압 인가를 정지시켜 선간 전압을 영 볼트로 한다(시각 t 6). 통신 제어부(14)는, 시각 t6로부터 대기 시간이 경과하면, 신호 처리부(10)에 대하여 전송선(151)에의 전압 인가를 재개시킨다. 충전용 ECU는, 전송선(151)에 전압이 인가되면, 선간 전압을 V2로 한다(시각 t7). 신호 처리부(10)는, 선간 전압이 V2로 된 것을 검출하면, 파일럿 신호의 발진을 재개한다(시각 t8∼).

충전용 ECU는, 파일럿 신호의 온 듀티비를 검지하여 충전 전류의 상한값을 인식하면, 파일럿 신호의 전압 레벨을 V2에서 V3으로 강압한다. 신호 처리부(10)는, 파일럿 신호의 신호 레벨이 V2에서 V3으로 저하된 것을 검지하면, 개폐부(13)를 폐쇄하여 충전 전력의 공급을 개시한다. 또한 충전용 ECU는, 신호 처리부로부터 송신된 충전 전류의 상한값에 기초하여, 축전지의 충전 레벨을 목표 레벨까지 충전하기 위한 전류값을 설정하고, 충전기에 충전 명령을 출력한다.

전술한 바와 같이 본 실시예의 충전 장치(1)에서는, 제어 수단(통신 제어부(14))이, 전기 자동차(200)에의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 전송선(151)의 선간 전압을 (소정의 대기 시간 동안) 영 볼트로 한 후에 전송 수단(신호 처리부(10)에 전송 신호를 전송시킨다. 즉, 전송선(151)의 선간 전압을 영 볼트로 함으로써, 전기 자동차(200)의 충전용 ECU에 충전 커넥터(16)가 콘센트로부터 분리된 것을 인식시킬 수 있다. 그러므로, 신호 처리부(10)가 전송선(151)에 선간 전압을 인가하여 파일럿 신호의 발진을 재개시키면, 충전용 ECU는, 다시 충전 커넥터(16)가 콘센트에 플러그 접속되었다고 판단하고, 통상의 흐름으로 충전을 개시할 수 있다. 그 결과, 충전을 중단한 후에 정상적으로 충전이 재개 가능하게 되는 것이다.

Claims

충전 케이블을 통하여 전기 차량에 접속되고, 상기 충전 케이블에 포함되는 전송선을 통하여 전송 신호를 전송함으로써, 상기 전기 차량에 대하여 적어도 충전 전류의 상한값을 통지하는 전기 차량용 충전 장치에 있어서,
상기 전기 차량용 충전 장치는, 상기 전송선의 선간 전압을 펄스폭 변조한 전송 신호를 전송하는 전송 수단과, 상기 상한값을 포함하는 각종 정보를 상기 전송 신호에 의해 상기 전송 수단에 전송시키는 제어 수단을 포함하고,
상기 제어 수단은, 상기 전기 차량에의 충전을 중단한 후에 재개하는 경우, 상기 선간 전압을 소정의 대기 시간 동안 소정 전압 이하로 한 후에, 상기 전송 수단에 상기 전송 신호를 전송시키는,
전기 차량용 충전 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 수단은, 충전 불가 상태에서 충전 가능한 상태로 천이할 때, 상기 선간 전압을 상기 소정 전압 이하로 한 후에, 상기 전송 수단에 상기 전송 신호를 전송시키는, 전기 차량용 충전 장치.
제2항의 전기 차량용 충전 장치와, 상기 제어 수단에 대하여 상기 상한값을 지시하는 전력 감시 장치를 포함하고,
상기 제어 수단은, 상기 전력 감시 장치로부터 지시되는 상기 상한값이 소정의 임계값 미만인 경우는 충전 불가능으로 판단하고, 상기 전력 감시 장치로부터 지시되는 상기 상한값이 상기 임계값 이상인 경우는 충전 가능으로 판단하는,
전기 차량용 충전 시스템.
제3항에 있어서,
상기 전력 감시 장치는, 분전반으로부터 상기 전기 차량에 공급되는 상기 충전 전류를 측정하기 위한 제2 전류 센서와, 전력 계통으로부터 상기 분전반에 공급되는 전 소비 전류를 측정하기 위한 제1 전류 센서를 포함하고,
상기 전력 감시 장치는, 상기 제1 전류 센서에 의해 계측된 상기 전 소비 전류, 상기 제2 전류 센서에 의해 측정된 상기 충전 전류, 및 상기 분전반의 정격 전류에 기초하여, 상기 제어 수단에 대하여 상기 상한값을 지시하는, 전기 차량용 충전 시스템.