KR101511698B1

KR101511698B1 - 설치형 충전 시스템

Info

Publication number: KR101511698B1
Application number: KR1020137023541A
Authority: KR
Inventors: 시게오 오쿠마; 타카마사 미쯔야; 신스케 타치자키
Original assignee: 니치콘 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2015-04-13
Also published as: KR20130122676A; JP5737786B2; CN103430417B; WO2013054680A1; EP2768108A1; US20140062403A1; US9007022B2; EP2768108A4; CN103430417A; EP2768108B1; JP2013085391A

Abstract

충전유닛이 고장이 난 상태라도, 배터리로의 충전을 실시할 수 있는 설치형 충전 시스템을 제공한다. 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 설치형 충전 시스템(1)으로써, 직류충전전력을 생성하는 전원부(2)와, 전원부(2)를 구성하는 복수의 충전유닛(3)(CHG1∼9)과, 제어유닛(MCU)(5)과, 제어유닛(5)과 충전유닛(3) 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 제1 CAN 통신라인(6)을 구비하고, 충전유닛(3)은 자기의 고장진단의 결과에 관한 충전유닛 상태 데이터를 작성해서 제어유닛(5)으로 송신하고, 제어유닛(5)은 복수의 충전유닛(3)을 복수의 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3)으로 룹핑하고 있으며, 고장이라는 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 충전유닛 그룹 단위로 복수의 충전유닛(3)의 출력상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.

Description

설치형 충전 시스템{MOUNTED-TYPE CHARGING SYSTEM}

본 발명은 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 설치형 충전 시스템에 관한 것으로서, 특히 복수의 충전유닛을 구비한 설치형 충전 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량외부로부터 공급되는 전력을 사용해서 배터리를 충전하는 수법은 차량에 탑재된 차량 탑재 충전기를 사용하는 수법과, 충전 스테이션 등에 있는 설치형 충전 시스템을 사용하는 수법으로 대별된다.

이 중 전자의 수법에 있어서는 차량 탑재 충전기와 가정용 콘센트를 접속하고, 차량 탑재충전기에 의해, 예를 들면 AC 100V를 DC 200V로 변환하고, DC 200V의 충전전력으로 비교적 천천히 배터리를 충전한다.

한편, 후자의 수법에 있어서는, 설치형 충전 시스템에 의해, 예를 들면 AC 200V를 DC 400V로 변환하고, DC 400V의 충전전력으로 배터리를 급속 충전한다.

종래의 설치형 충전 시스템으로서는 예를 들면, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 1개의 충전유닛(CHG)(103)으로 이루어지는 전원부(102)와, 충전유닛(103)을 제어하는 제어유닛(MCU)(105)과, 제어유닛(105)과 충전유닛(103) 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 제1 CAN 통신라인(106)과, 충전 건(커넥터)(109)을 통해서 제어유닛(105)과 차량 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 제2 CAN 통신라인(107)과, 충전개시 등의 조작을 실시하기 위한 액정 터치패널로 이루어지는 I/F부(108)를 구비한 것이 알려져 있다.

이 설치형 충전 시스템(100)에서는 전원부(102)를 구성하는 1개의 충전유닛(103)에 의해 교류의 입력전력이 직류의 충전전력으로 변환되고, 그 충전전력이 충전 건(109)을 통해서 차량으로 공급된다.

이밖에, 1개의 충전유닛으로 이루어지는 전원부를 구비한 종래의 설치형 충전 시스템으로서는 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.

일본 공개특허공보 제2009-95157호

상기한 바와 같이, 종래의 설치형 충전 시스템(100)에서는, 전원부(102)가 1개의 충전유닛(103)에 의해 구성되어 있기 때문에, 충전유닛(103)에 고장이 발생했을 경우, 배터리에 공급되는 충전전력이 크게 변화되어 버린다.

더구나, CHAdeMO 규격에서는 충전 중에 충전전력이 변화되었을 경우, 충전을 정지해야만 하는 것이 규정되어 있다. 이 때문에, 종래의 설치형 충전 시스템(100)에서는, 충전유닛(103)에 고장이 발생하면, 배터리로의 충전을 정지시킬 수 밖에 없다는 문제가 있었다.

또, 종래의 설치형 충전 시스템(100)에서는 충전유닛(103)의 고장이 고쳐질 때까지, 배터리로의 충전을 재개할 수 없다는 문제도 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 과제로 하는 것은 충전유닛이 고장이 난 상태라고 하여도, 배터리로의 충전을 실시할 수 있는 설치형 충전 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본발명에 따른 설치형 충전 시스템은, 교류입력전력에 의거해서 생성한 직류충전전력을 사용해서 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 설치형 충전 시스템으로써,

교류입력전력에 의거해서 직류충전전력을 생성하는 전원부와, 전원부를 구성하는 복수의 충전유닛과, 복수의 충전유닛을 제어하는 제어유닛과, 제어유닛과 복수의 충전유닛 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 CAN통신라인을 구비하고,

직류충전전력은 복수의 충전유닛으로부터 출력되는 각 출력전력의 합이고,

충전유닛은 자기의 고장진단을 실시하고, 그 고장진단의 진단결과에 관한 충전유닛 상태 데이터를 작성해서 제어유닛으로 송신하고,

제어유닛은 복수의 충전유닛을 복수의 충전유닛 그룹으로 그룹핑하고 있고, 고장이라는 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 충전유닛 그룹 단위로 복수의 충전유닛의 출력상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 설치형 충전 시스템에 있어서의 교류입력전력은 3상의 교류 전력이고, 상기 충전유닛 그룹은 3상 중의 임의의 1상의 교류 전력이 각각 입력되는 3개의 충전유닛으로 구성될 수 있다.

이 구성에 의하면, 전원부가 복수의 충전유닛으로 이루어지므로, 일부의 충전유닛에 고장이 발생해도, 배터리로의 충전을 실시할 수 있다.

또, 이 구성에 의하면, 고장이라는 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 충전유닛 그룹 단위로 복수의 충전유닛의 출력상태를 변경하므로, 예를 들면, 동일한 충전유닛 그룹을 구성하는 3개의 충전유닛의 1개에 고장이 발생해도, 고장난 충전유닛의 상태에 맞추어서, 고장나지 않은 2개의 충전유닛의 출력을 변경하므로, 이들 3개 충전유닛의 출력전압에 편차가 발생하는 경우가 없어진다.

또, 본 명세서에 있어서의 「출력상태」란, 단지 「출력정지」, 「출력 중」이라는 상태뿐만 아니라, 충전유닛의 보정계수x를 출력에 곱한 상태도 포함하는 것으로 한다. 따라서 충전유닛 그룹 단위로 「출력상태」를 변경하는 경우, 동일한 충전유닛 그룹을 구성하는 모든 충전유닛이 「출력정지」의 상태가 되거나, 「출력 중」의 상태에서 또한 보정계수x가 동일한 값이 된다.

또, 「보정계수x」란 고장 시에 충전전력의 정격 전력값을 유지시키기 위해서 충전유닛의 출력 전류값을 증감시키기 위한 것으로, 충전유닛이 정상적으로 동작하고 있는 사이는 초기값으로서 x=1로 설정되어 있다.

상기 설치형 충전 시스템에 있어서, 고장이라는 충전유닛 상태 데이터가 송신되었을 경우, (1) 제어유닛은 고장으로 진단한 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시키는 동시에, 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시켜서, 배터리로의 충전을 정지시키고, 다음 번의 충전을 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛에 의해 수행하게 할 수 있다.

또, (2) 제어유닛은 고장으로 진단한 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시키는 동시에, 직류충전전력의 정격 전력값이 유지되도록 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 증가시켜서, 배터리로의 충전을 계속시킬 수 있다.

또, (3)제어유닛은, 고장과 진단한 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 같은 비율로 감소시키는 동시에, 직류충전전력의 정격 전력값이 유지되도록 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 증가시켜서, 배터리로의 충전을 계속시킬 수 있다.

상기 (2), (3)의 경우, 제어유닛은 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛에 의해, 정격 전력값보다도 낮은 전력값으로 다음번의 충전을 수행하게 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 설치형 충전 시스템에 있어서, 충전유닛은 제어유닛으로부터 송신된 지령 데이터를 수신해서 고장진단을 실시하는 한편, 제어유닛은 지령 데이터를 복수의 충전유닛 그룹 중 적어도 1개의 충전유닛 그룹으로 송신하는 타이밍과, 다른 충전유닛 그룹에 송신하는 타이밍을 비키어 놓는 것에 의해, 충전유닛 상태 데이터를 수신하는 타이밍을 비켜 놓을 수 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제어유닛이 충전유닛 상태 데이터를 수신하는 타이밍을 비키어 놓음으로써, 제어유닛이 한번에 수신하는 충전유닛 상태 데이터의 수를 감소시킬 수 있으므로, 확실하게 제어유닛에 충전유닛으로부터의 데이터를 수신시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 충전유닛이 고장이 나는 상태라도, 배터리로의 충전을 실시할 수 있는 설치형 충전 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본발명에 따른 설치형 충전 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 충전유닛의 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 설치형 충전 시스템의 기동시에 있어서의 타이밍차트이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 전원부의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전원부의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 전원부의 블럭도이다.
도 7은 종래의 설치형 충전 시스템의 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 설치형 충전 시스템의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다.

[설치형 충전 시스템의 구성]

도 1에, 본 발명의 1실시형태에 따른 설치형 충전 시스템(1)의 블럭도를 나타낸다.

동 도면에 나타나 있는 바와 같이 설치형 충전 시스템(1)은 복수(본 실시예에서는 9개)의 충전유닛(3)(CHG1∼9)으로 이루어지는 전원부(2)와, 각 충전유닛(3)을 제어하는 제어유닛(MCU)(5)과, 제어유닛(5)과 각 충전유닛(3) 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 제1 CAN 통신라인(6)과, 충전 건(커넥터)(9)을 통해서 제어유닛(5)과 차량 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 제2 CAN 통신라인(7)과, 충전개시 등의 조작을 실시하기 위한 액정 터치패널로 이루어지는 I/F부(8)를 구비하고 있다.

각 충전유닛(3)은 제1 CAN 통신라인(6)에 의해 병렬로 접속되고 있고, 각각 3개의 충전유닛(3)으로 구성된 제1 충전유닛 그룹(4-1)(CHG1∼3), 제2 충전유닛 그룹(4-2)(CHG4∼6), 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)(CHG7∼9)으로 그룹핑되어 있다.

전원부(2)에 공급되는 입력전력은 3상의 교류 전력이고, 각 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3)을 구성하는 3개의 충전유닛(3)에는 3상 중의 임의의 1상의 교류 전력이 각각 입력된다. 예를 들면, (4-1)이 U상, (4-2)가 V상, (4-3)이 W상으로 하는 식으로 입력된다.

도 2에 충전유닛(3)의 블럭도를 나타낸다.

동 도면에 나타나 있는 바와 같이 충전유닛(3)은 상기 1상의 교류 전력을 정류 및 평활해서 직류전력을 생성하는 정류평활그룹 회로(10)와, 그 정류평활 그룹회로(10)에서 생성된 직류전력을 스위치 수단(12a∼12d)으로 스위칭해서 충전전력이 되는 직류전력으로 변환시키는 DC/DC컨버터 회로(11)와, 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 제어유닛(5)과의 사이에서 데이터의 송수신을 실시하는 동시에, 스위치 수단(12a∼12d)의 듀티비의 제어를 실시하는 제어회로(15)를 구비하고 있다.

정류평활 그룹회로(10)는 다이오드 브리지회로(16)와, 평활 컨덴서(17)와, 도면에 나타내지 않은 역률 개선회로를 가지고 있다.

DC/DC 컨버터 회로(11)는 IGBT나 MOSFET 등의 4개의 스위치 수단(12a∼12d)으로 이루어지는 인버터 회로(12)와, 트랜스로 이루어지는 승압회로(13)와, 트랜스의 이차측에 접속된 출력회로(14)를 가지고 있다.

출력회로(14)는 다이오드 브리지회로(18)과, 코일(19) 및 평활 컨덴서(20)로 이루어지는 LC 저역 통과필터와, 수 mΩ의 션트 저항(21)을 가지고 있다.

또, 충전유닛(3)은 션트 저항(21)에 흐르는 직류전류를 검출하는 전류검출회로(22)와, LC 저역 통과필터 경유 후의 직류전압을 검출하는 전압검출회로(23)를 구비하고 있다.

제어회로(15)는 정류평활 그룹회로(10) 및 DC/DC컨버터 회로(11)의 고장진단을 실시하는 고장 진단부(15a)를 가지고 있고, 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 제어유닛(5) 사이에 데이터의 송수신을 실시한다.

고장 진단부(15a)는 정류평활 그룹회로(10) 및 DC/DC컨버터 회로(11)에 형성된 온도센서(미도시)로 검출된 온도나, 전류검출회로(22) 및 전압검출회로(23)에서 검출된 전류값 및 전압값 등에 의거해서 정류평활 그룹회로(10) 및 DC/DC컨버터 회로(11)이 고장나 있는지의 여부의 고장진단을 실시하고, 진단결과에 관한 충전유닛 상태 데이터를 작성한다.

충전유닛 상태 데이터에는 고장 유무를 나타내는 고장정보(고장 code)의 이외에, 충전유닛(3)의 식별정보(ID), 충전유닛(3)의 출력전력에 관한 정보도 포함된다.

다시 도 1을 참조해서, 제어유닛(5)은 동일한 충전유닛 그룹(예를 들면, 4-1)을 구성하는 각 충전유닛(3)(예를 들면, CHG1∼3)이 동일 출력상태가 되도록, 충전유닛 그룹 단위로 각 충전유닛(3)(예를 들면, CHG1∼3)의 출력상태를 변경한다.

구체적으로는 제어유닛(5)은 제2 CAN 통신라인(7)을 통해서 차량으로부터 수신한 목표 충전 전류값에 관한 차량측 지령 데이터와, 충전유닛(3)로부터 수신한 충전유닛 상태 데이터에 의거해서 각 충전유닛(3)에 출력시키는 출력전류의 지령값(=요구전류값×보정계수x)에 관한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 각 충전유닛(3)으로 송신한다.

여기에서, 요구 전류값이란 목표 충전 전류값을 전충 전체 유닛수(본 실시예에서는 9)로 나눈 것이다.

[제어유닛-충전유닛 사이의 데이터통신]

다음에, 제어유닛(5)-충전유닛(3) 사이의 데이터통신에 대해서 설명한다.

도 3은 설치형 충전 시스템(1)의 기동 시에 있어서의 타이밍차트이다. 동 도면에 나타나 있는 바와 같이 설치형 충전 시스템(1)의 주전원이 온 되고, 제어유닛(5) 및 각 충전유닛(3)이 기동하면, 우선, 각 충전유닛(3)의 초기화가 일제히 개시된다.

제어유닛(5)은 각 충전유닛(3)의 초기화가 완료된 후, 각 충전유닛(3)에 충전유닛 상태 데이터를 송신시키기 위한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를, 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 각 충전유닛(3)에, 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3) 별로 타이밍을 비키어 놓아서 송신한다.

구체적으로는 제어유닛(5)은 우선, 제1 충전유닛 그룹(4-1)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3)에 대해서 지령 데이터를 송신하고, 20ms 경과 후에 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG4∼6)에 대해서 지령 데이터를 송신하고, 또 20ms경과 후에 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG7∼9)에 대해서 지령 데이터를 송신한다.

각 충전유닛(3)은 지령 데이터를 수신하면, 고장 진단부(15a)에 의해 정류평활 그룹회로(10) 및 DC/DC 컨버터 회로(11)가 고장이 나 있는지의 여부의 고장진단을 실시하고, 그 고장진단의 진단결과에 관한 충전유닛 상태 데이터를 작성한다.

충전유닛 상태 데이터는 작성된 순서대로 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 제어유닛(5)에 송신된다.

즉, 제어유닛(5)은 우선, 제1 충전유닛 그룹(4-1)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3)으로부터 충전유닛 상태 데이터를 수신하고, 20ms 경과 후에 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG4∼6)으로부터 충전유닛 상태 데이터를 수신하고, 또 20ms경과 후에 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG7∼9)으로부터 충전유닛 상태 데이터를 수신한다.

제어유닛(5)은 모든 충전유닛(CHG1∼9)으로부터 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 수신한 충전유닛 상태 데이터에 의거해서 배터리에 공급 가능한 충전 전력값(예를 들면, 30kW)을 산출하고, 그 충전 전력값을 I/F부(8)에 표시한다.

또, 제어유닛(5)은 기동 시 이외의 경우라도 지령 데이터를 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3) 별로 타이밍을 비키어 놓아서 송신한다.

이에 따라 본 실시형태에 따른 설치형 충전 시스템(1)에서는 한번에 수신하는 충전유닛 상태 데이터의 수가 제어유닛(5)의 처리능력을 넘게 되는 것을 방지할 수 있고, 제1 CAN 통신라인(6)의 소정의 통신주기(예를 들면, 20ms)의 사이에, 확실하게 충전유닛 상태 데이터를 수신할 수 있다.

[고장 시에 있어서의 설치형 충전 시스템의 동작]

다음에, 고장 시에 있어서의 설치형 충전 시스템(1)의 동작에 대해서 설명한다.

또, 이하의 제1∼3 실시예에서는 충전 중에, 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG5)으로부터 고장이라는 충전유닛 상태 데이터가 송신되었을 경우에 대해서 설명한다.

또, 각 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3)의 출력전력의 정격 전력값은 10kW이고, 전원부(2)로부터 출력되는 충전전력(출력전력의 합)의 정격 전력값은 30kW인 것으로 하고, 각 충전유닛(CHG1∼9)의 보정계수x는 초기값으로서 x=1인 것으로 한다.

또, 설치형 충전 시스템(1)은 제2 CAN 통신라인(7)을 통해서 100ms 마다 제어유닛(5)에 송신되는 목표 충전 전류값에 관한 차량측 지령 데이터에 의거해서 상기 정격전력에서 차량에 탑재된 배터리를 충전하고 있는 것으로 한다.

실시예

(제1 실시예 )

본 실시예에서는 충전유닛(CHG5)로부터 고장이라는 충전유닛 상태 데이터가 송신되면, 제어유닛(5)은, 전충전유닛(CHG1∼9)의 출력전력을 정지시켜서, 배터리로의 충전을 정지시킨다.

구체적으로는, 제어유닛(5)은 상기 충전유닛 상태 데이터와 목표 충전 전류값에 관한 차량측 지령 데이터에 의거해서 각 충전유닛(3)(CHG1∼9)에 출력시키는 출력 전력값을 제로(0)로 하기 위한 지령 데이터, 즉 출력전류의 지령값을 제로(0)로 하는 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를, 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 각 충전유닛(3)에 송신한다.

이에 따라 각 충전유닛 그룹(4-1, 4-2, 4-3)을 구성하는 충전유닛(3)의 출력상태는 모두 「출력정지」가 되고, 배터리로의 충전은 정지된다.

또, 제어유닛(5)은 고장이라는 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 그 충전유닛 상태 데이터에 포함되는 충전유닛(CHG5)의 ID 등을 메모리에 기억한다.

그리고, 다음 번의 충전개시 시에, 제어유닛(5)은 메모리를 참조해서 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 출력전력값을 제로로 하기 위한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG4∼6)에 송신하는 한편, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)의 출력 전력값을 정격 전력값(10kW)으로 하기 위한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 송신한다.

즉, 본 실시예에 따른 설치형 충전 시스템(1)에서는 충전유닛(CHG5)에 고장이 발생하고 있어도, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 의해, 정격 전력값(30kW)보다도 낮은 전력값(20kW)으로 다음번의 충전을 실시할 수 있다(도 4 참조).

그 후에, I/F부(8)를 통해서, 충전전력이 20kW가 된 것을 유저(사용자)에게 통지한다.

(제2 실시예 )

본 실시예에서는 충전유닛(CHG5)으로부터 고장이라는 충전유닛 상태 데이터가 송신되면, 제어유닛(5)은 충전유닛(CHG4∼6)의 출력전력은 정지시키지만, 배터리로의 충전은 계속시킨다.

구체적으로는, 제어유닛(5)은 충전유닛 상태 데이터 및 차량측 지령 데이터에 의거해서 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 출력 전력값을 제로로 하기 위한 지령 데이터, 즉 출력전류의 지령값을 제로로 하는 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG4∼6)에 송신한다.

이에 따라 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG4∼6)의 출력상태는 모두 「출력정지」가 된다.

또, 제어유닛(5)은 충전전력의 정격 전력값(30kW)을 유지하기 위해서, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)의 보정계수x를 1에서 1.5로 변경하는 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 송신한다.

이에 따라 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)의 출력전력은 각각 10kW×1.5=15kW가 되고, 충전전력의 정격 전력값(30kW)이 유지되므로, 배터리로의 충전을 계속시킬 수 있다(도 5 참조).

또, 다음 번의 충전에서는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 과대한 부담이 걸려 연쇄적으로 고장나는 것을 방지하기 위해서, 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)의 보정계수x를 1로 되돌리고, I /F부(8)를 통해서 충전전력이 20kW가 된 것을 유저(사용자)에게 통지한다. 그리고 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 의해, 정격 전력값(30kW)보다도 낮은 전력값(20kW)으로 충전이 수행된다.

(제3 실시예 )

본 실시예에서는 충전유닛(CHG5)으로부터 고장이라는 충전유닛 상태 데이터가 송신되어도, 제어유닛(5)은 충전유닛(CHG4∼6)의 출력전력을 정지시키지 않고, 배터리로의 충전을 계속시킨다.

또, 본 실시예에서는 충전유닛(CHG5)으로부터 출력 가능한 전력값의 반 정도의 전력밖에 출력할 수 없다는 취지의 충전유닛 상태 데이터가 송신된 것으로 한다.

제어유닛(5)은 충전유닛(CHG5)의 출력전력을 출력 가능한 전력값의 반 정도 이하로 억제하기 위해서, 충전유닛(CHG5)의 보정계수x를 1에서 0.5로 변경하는 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG5)에 송신한다.

여기에서, 충전유닛(CHG5)의 보정계수x만을 변경하면, 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG4∼6) 사이의 출력전력에 편차가 발생해버리게 되므로, 제어유닛(5)은 충전유닛(CHG4, 6)의 출력 전력값을 충전유닛(CHG5)과 동일한 비율로 저하시키기 위해, 충전유닛(CHG4, 6)의 보정계수x를 1에서 0.5로 변경하는 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG4, 6)에 송신한다.

이에 따라 제2 충전유닛 그룹(4-2)을 구성하는 충전유닛(CHG4∼6) 사이의 출력전력의 밸런스가 유지되고, 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 출력전력은 10kW×0.5=5kW가 된다.

또, 제어유닛(5)은 충전전력의 정격 전력값(30kW)을 유지하기 위해서, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)의 보정계수x를 1에서 1.25로 변경하기 위한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 송신한다.

이에 따라 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)의 출력전력은 각각 10kW×1.25=12.5kW가 되고, 충전전력의 정격 전력값(5kW+12.5kW+12.5kW=30kW)이 유지되므로, 배터리로의 충전을 계속시킬 수 있다(도 6 참조)

또, 다음번의 충전에서는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 과대한 부담이 걸려 연쇄적으로 고장나는 것을 방지하기 위해서, 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)의 보정계수x를 1로 되돌리고, I /F부(8)를 통해서 충전전력이 20kW가 된 것을 유저(사용자)에게 통지한다. 그리고 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)을 구성하는 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)에 의해, 정격 전력값(30kW)보다도 낮은 전력값(10kW×1+10kW×0+10kW×1=20kW)으로 충전이 수행된다.

이상, 본 발명에 따른 설치형 충전 시스템의 바람직한 실시형태 및 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 및 상기 제1∼3 실시예에 한정되는 것은 아니다.

상기 제3 실시예에서는 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 보정계수x를 0.5로 변경하고, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)의 보정계수x를 1.25로 변경하고 있지만, 보정계수x는 임의의 값으로 변경할 수 있다.

예를 들면, 출력전류의 지령값이 충전유닛(CHG5)의 출력 가능한 전류값의 범위 내이며, 충전전력의 변동(파도)이 소정의 범위 내에 들어가는 것이라면, 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 보정계수x를 1에 가깝게 할 수 있다.

또, 충전유닛(CHG1∼3, 7∼9)의 출력전력의 최대값에 따라서, 제1 충전유닛 그룹(4-1) 및 제3 충전유닛 그룹(4-3)의 보정계수x를 더욱 크게 하고, 제2 충전유닛 그룹(4-2)의 보정계수x를 작게 해서, 고장이 악화될 가능성을 저감시킬 수도 있다.

또, 상기 실시예에서는 전원부(2)를 9개의 충전유닛(3)으로 구성하고 있지만, 충전유닛(3)의 수는 요구되는 충전전력에 따라서 임의로 변경할 수 있다.

또, 입력전력으로서 3상의 교류전력을 사용하는 경우에는 각 충전유닛 그룹(4-1∼4-n(n=3m:m=1,2, .......))은 3의 배수인 것이 바람직하다.

또, 상기 실시예에서는 전원부(2)를 구성하는 9개의 충전유닛(3)이 충전유닛(CHG1∼3)으로 구성된 제1 충전유닛 그룹(4-1)과, 충전유닛(CHG4∼6)으로 구성된 제2 충전유닛 그룹(4-2)과, 충전유닛(CHG7∼9)으로 구성된 제3 충전유닛 그룹(4-3)으로 그룹핑되어 있지만, 각 충전유닛(3)은 제1 CAN 통신라인(6)을 통해서 병렬로 접속되어 있으므로, 3개의 임의의 충전유닛(3)에 의해 충전유닛 그룹을 만들 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 제어유닛(5)은 각 충전유닛(3)에 출력시키는 출력전류의 지령값에 관한 지령 데이터를 작성하고, 그 지령 데이터를 각 충전유닛(3)에 송신하고 있지만, 이것을 대신해서, 각 충전유닛(3)에 대한 요구 전류값과 보정계수x에 관한 지령 데이터를 작성하고, 송신할 수도 있다.

1: 설치형 충전 시스템
2: 전원부
3: 충전유닛
4-1, 4-2, 4-3: 충전유닛 그룹
5: 제어유닛
6: 제1 CAN 통신라인
7: 제2 CAN 통신라인
8: I/F부
9: 충전 건
10: 정류평활회로
11: DC/DC 컨버터 회로
12: 인버터 회로
12a∼12d: 스위치 수단
13: 승압회로(트랜스)
14: 출력회로
15: 제어회로
15a: 고장진단부
16: 다이오드 브리지회로
17: 평활 컨덴서
18: 다이오드 브리지회로
19: 코일
20: 평활 컨덴서
21: 션트 저항
22: 전류검출회로
23: 전압검출회로

Claims

교류입력전력에 의거해서 생성한 직류충전전력을 사용해서 차량에 탑재된 배터리를 충전하는 설치형 충전 시스템으로써,
상기 교류입력전력에 의거해서 상기 직류충전전력을 생성하는 전원부와,
상기 전원부를 구성하는 복수의 충전유닛과,
상기 복수의 충전유닛을 제어하는 제어유닛과,
상기 제어유닛과 상기 복수의 충전유닛 사이에서 데이터의 송수신을 가능하게 하는 CAN 통신라인을 구비하고,
상기 직류충전전력은 상기 복수의 충전유닛으로부터 출력되는 각 출력전력의 합이고,
상기 충전유닛은 자기의 고장진단을 실시하고, 그 고장진단의 진단결과에 관한 충전유닛 상태 데이터를 작성해서 상기 제어유닛으로 송신하고,
상기 제어유닛은 상기 복수의 충전유닛을 복수의 충전유닛 그룹으로 그룹핑되어 있고, 고장이라는 상기 충전유닛 상태 데이터를 수신하면, 동일한 충전유닛 그룹을 구성하는 각 충전유닛이 동일 출력상태가 되도록, 상기 충전유닛 그룹 단위로 상기 복수의 충전유닛의 출력상태를 변경하고,
상기 동일한 충전유닛 그룹 내에, 고장난 충전유닛과 고장나지 않은 충전유닛이 존재하는 경우, 상기 고장나지 않은 충전유닛의 출력 상태를 상기 고장난 충전유닛의 출력상태와 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 교류입력전력은 3상의 교류 전력이고,
상기 충전유닛 그룹은 상기 3상 중의 임의의 1상의 교류전력이 각각 입력되는 3개의 상기 충전유닛으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
고장이라는 상기 충전유닛 상태 데이터가 송신되었을 경우,
상기 제어유닛은,
고장으로 진단한 상기 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시키는 동시에, 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시켜서, 상기 배터리로의 충전을 정지시키고,
다음번의 충전을 상기 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛에 의해 실시시키는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
고장이라는 상기 충전유닛 상태 데이터가 송신되었을 경우,
상기 제어유닛은,
고장으로 진단한 상기 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛을 정지시키는 동시에, 상기 직류충전전력의 정격 전력값이 유지되도록 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 증가시켜서, 상기 배터리로의 충전을 계속시키는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
고장이라는 상기 충전유닛 상태 데이터가 송신되었을 경우,
상기 제어유닛은,
고장으로 진단한 상기 충전유닛을 포함하는 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 동일한 비율로 감소시키는 동시에, 상기 직류충전전력의 정격 전력값이 유지되도록 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛의 출력전력을 증가시켜서, 상기 배터리로의 충전을 계속시키는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 다른 충전유닛 그룹을 구성하는 충전유닛에 의해, 상기 정격 전력값보다도 낮은 전력값으로 다음번의 충전을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 충전유닛은 상기 제어유닛으로부터 송신된 지령 데이터를 수신해서 상기 고장진단을 실시하는 한편,
상기 제어유닛은 상기 지령 데이터를 상기 복수의 충전유닛 그룹 중 적어도 1개의 충전유닛 그룹으로 송신하는 타이밍과, 다른 충전유닛 그룹에 송신하는 타이밍을 비키어 놓는 것에 의해, 상기 충전유닛 상태 데이터를 수신하는 타이밍을 비켜 놓을 수 있는 것을 특징으로 하는 설치형 충전 시스템.