KR101616233B1 - 충 방전 장치 - Google Patents

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KR101616233B1
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요스케 시노모토
타카시 야마카와
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Abstract

축전지와 충 방전 장치(100)를 전기적으로 접속하는 충 방전 커넥터(3)와, 일단이 상기 충 방전 커넥터에 접속되고, 타단이 상기 충 방전 장치에 접속된 케이블과, 전력 변환부(10)와, 전력 변환부(10)의 동작을 제어하는 제어부(11)와, AND 회로(21)에 콤퍼레이터(20)로부터의 출력과 제어부(11)로부터의 ON 신호가 입력된 때, 적어도 제어부(11) 및 전력 변환부(10)의 어느 하나에, 전력 변환부(10)의 동작을 정지시키는 이상 검출 신호(30a)를 출력하는 이상 검출부(12)를 구비한다.

Description

충 방전 장치{CHARGING/DISCHARGING DEVICE}
본 발명은 충 방전 장치에 관한 것이다.
근래, 전기자동차의 보급에 수반하여, 전기자동차에 탑재된 축전지에의 충전을 행함과 함께, 축전지에 저장된 전력을 주택내 부하(에어컨, 냉장고 등)에 공급하는 충 방전 장치가 주목되고 있다(예를 들면 하기 특허 문헌 1).
충 방전 장치에 접속된 충 방전 케이블에는 전기자동차의 커넥터 접속구에 탈착 가능한 충 방전 커넥터(이하 「커넥터」라고 칭한다)가 마련되고, 전기자동차에 탑재된 축전지는, 이 커넥터를 통하여 충 방전 장치와 전기적으로 접속된다. 단, 축전지의 전압은 수백 볼트에 도달하기 때문에, 통전 중에 커넥터의 전극 등에 사람이 접촉한 경우에 감전을 일으킬 우려가 있다. 그래서, 충 방전 장치와 전기자동차 내의 차량 컨트롤러와의 사이에서는, 커넥터 접속구에 커넥터가 접속된 때에 소정의 통신이 행하여지고, 안전의 확인이 된 후에 충 방전이 행하여진다. 또한 커넥터에는 기계적인 로크 기구(커넥터 빠짐 방지 기구)가 마련되어 있고, 예를 들면 충 방전 장치에서 충 방전 시작의 조작이 행하여진 때, 충 방전 장치로부터의 로크 액추에이터 구동 신호(로크 기구를 동작시키는 신호)가 커넥터에 전송됨으로써 커넥터에 마련된 로크 기구가 작동하여, 커넥터 접속구와 커넥터와의 기계적인 접속 상태가 유지된다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2012-34506호 공보
단, 축전지와 충 방전 장치와의 사이에서 충 방전이 행하여지고 있는 도중에 전기자동차가 주행을 시작하는 경우, 커넥터가 벗겨지거나 또는 충 방전 케이블이 끊어진 상태로 되어, 축전지와 충 방전 장치와의 전기적 접속이 해제될 가능성이 있다. 또한, 이하의 설명에서는 축전지와 충 방전 장치와의 전기적 접속이 해제된 상태를 「단선 등」이라고 칭한다. 단선 등이 생긴 경우, 신속하게 충 방전을 정지하여 조작자의 안전을 확보할 필요가 있기 때문에, 상기 특허 문헌 1으로 대표되는 종래 기술은, 충 방전 장치 내의 전력 변환부(인버터나 컨버터)의 제어부에 대해 이상 검출 신호를 송신함으로써, 전력 변환부의 동작을 하드웨어적으로 정지시키는 이상 검출부를 갖는다. 이 이상 검출부에는, 단선 등을 검출하는 단선 검출 요소뿐만 아니라, 충 방전 장치에서 발생한 단선 등 이외의 요인(과전류, 과전압 등등)에 기인하는 이상을 검출하는 이상 검출 요소 등이 포함되어 있다. 또한, 전력 변환부에는, 이상이 검출된 경우에 전력 변환부의 동작을 정지시키는 보호 기능이 마련되어 있고, 이상 검출 신호가 입력되고 나서 보호 기능이 클리어 될 때까지, 전력 변환부의 동작은 정지된다. 그렇지만, 전력 변환부는, 이상 검출 신호가 단선 등에 기인하는 것인지 그 이외의 요인에 기인하는 것인지를 구별할 수가 없다. 그 때문에, 실제로는 예를 들면 과전류 등의 이상이 발생하고 있음에도 불구하고, 제어부로부터의 클리어 신호에 의해 전력 변환부의 보호 기능이 클리어 된 경우, 과전류에 의해 전력 변환부가 파괴되어 버릴 가능성이 있다.
한편, 커넥터에는, 커넥터의 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드가 마련되고, 충 방전 장치에는, 이 솔레노이드에의 급전을 행하는 스위치가 마련되어 있다. 예를 들면 충 방전이 시작될 때에는 제어부로부터의 ON 신호에 의해 스위치가 ON(CLOSE)이 되고, 솔레노이드에의 급전이 행하여지고, 충 방전이 정지되어 있을 때에는 제어부로부터의 OFF 신호에 의해 스위치가 OFF(OPEN)가 되고, 솔레노이드에의 급전이 정지된다. 따라서, 커넥터가 전기자동차에 접속되고, 또한, 충 방전이 정지되어 있는 경우, 커넥터의 솔레노이드에는 솔레노이드 구동 전원이 공급되지 않기 때문에, 커넥터에 마련된 래치가 동작하는 일은 없다. 여기서, 커넥터에는, 래치와 연동하는 연동 스위치가 마련되어 있고, 연동 스위치는, 일단이 솔레노이드에 접속되고 타단이 단선 검출 요소의 입력단에 접속되어 있고, 솔레노이드에 전원이 공급되지 않을 때에는 OFF(OPEN)가 된다. 그 때문에, 충 방전이 정지되어 있는 경우, 래치가 작동하지 않기 때문에, 연동 스위치도 OFF(OPEN)가 되어, 단선 검출 요소의 입력단에는 기준 전압보다도 낮은 전압이 인가된다. 따라서, 단선 검출 요소에서는, 단선 등이 발생하고 있다고 판단되어, 제어부 및 전력 변환부에 대해 이상 검출 신호가 출력된다. 이와 같이 커넥터가 전기자동차에 접속되고, 또한, 전기자동차와의 충 방전이 정지하고 있음에도 불구하고, 전력 변환부에는 이상 검출 신호가 출력되고, 이상 검출 신호를 수신한 전력 변환부에서는 보호 기능이 작동하여, 보호 기능이 클리어 될 때까지 기동할 수가 없다.
이와 같이, 상기 특허 문헌 1로 대표되는 종래 기술은, 과전류 등의 이상이 발생한 경우에 있어서의 전력 변환부의 파손의 방지와, 충 방전이 행하여지지 않을 때에 있어서의 전력 변환부의 보호 기능의 불필요한 동작의 방지를 양립시킬 수가 없어서, 한층 더 신뢰성의 향상을 도모한다는 요구에 대응할 수가 없다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이고, 한층 더 신뢰성의 향상을 도모하는 것이 가능한 충 방전 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 계통전원(系統電源)과 축전지와의 사이에 개재하여 상기 축전지의 충 방전을 행하는 충 방전 장치로서, 상기 축전지와 상기 충 방전 장치를 전기적으로 접속하는 충 방전 커넥터와, 일단이 상기 충 방전 커넥터에 접속되고, 타단이 상기 충 방전 장치에 접속된 충 방전 케이블과, 교류 전력이 입력된 경우에는 AC/DC 변환기로서 동작하고, 상기 축전지로부터의 직류 전력이 입력된 경우에는 DC/AC 변환기로서 동작하는 전력 변환부와, 상기 전력 변환부의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 축전지와 상기 충 방전 장치와의 전기적 접속이 해제된 것을 검출하고, 또한, 상기 전력 변환부의 동작 시작을 나타내는 신호가 상기 제어부로부터 출력된 때, 적어도 상기 제어부 및 상기 전력 변환부의 어느 하나에 상기 전력 변환부의 동작을 정지시키는 이상 검출 신호를 출력하는 이상 검출부를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 단선 등이 생긴 때에만 전력 변환부의 보호 기능을 정지시키는 기능을 마련함에 의해, 과전류 등의 이상이 발생한 경우에 있어서의 전력 변환부의 파손의 방지와, 충 방전이 행하여지지 않을 때에 있어서 전력 변환부의 보호 기능의 불필요한 동작의 방지를 양립시키도록 하였기 때문에, 한층 더 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다 라는 효과를 이룬다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 충 방전 장치, 전기자동차, 계통전원, 및 주택내 부하의 접속 관계를 모식적으로 표현한 도면.
도 2는 충 방전 장치와 충 방전 케이블과의 접속 관계를 도시하는 도면.
도 3은 충 방전 커넥터의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 이상 검출부의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 도 2에 도시되는 전력 변환부 및 제어부의 상세를 도시하는 도면.
도 6은 보호부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 종래의 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제1의 도면.
도 8은 종래의 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제2의 도면.
도 9는 종래의 단선 검출 요소와 본 발명의 실시의 형태 1의 단선 검출 요소의 동작을 대비하여 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 충 방전 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 12는 종래의 충 방전 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 13은 종래의 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제1의 플로 차트.
도 14는 종래의 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제2의 플로 차트.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제1의 플로 차트.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치의 동작을 설명하기 위한 제2의 플로 차트.
이하에, 본 발명에 관한 충 방전 장치의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 충 방전 장치(100), 전기자동차(이하 「자동차」)(4), 계통전원(1), 및 주택내 부하(2)의 접속 관계를 모식적으로 표현한 도면이고, 도 2는, 충 방전 장치(100)와 충 방전 케이블(이하 「케이블」)(15)과의 접속 관계를 도시하는 도면이고, 도 3은, 충 방전 커넥터(이하 「커넥터」)(3)의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1에서, 자동차(4)에는, 도시하지 않는 주행용의 축전지나 차량 컨트롤러 등이 탑재되어 있다. 계통전원(1)은, 개폐기(8)를 통하여 주택내 부하(2)와 전기적으로 접속됨과 함께, 충 방전 장치(100)와 전기적으로 접속된다. 충 방전 장치(100)에는 케이블(15)의 일단이 접속되고, 케이블(15)의 타단에는 자동차(4)의 몸체에 마련된 커넥터 접속구(도시 생략)에 탈착 가능한 커넥터(3)가 마련되어 있다.
자동차(4) 내의 축전지로는, 리튬 이온 전지가 일반적으로 사용되지만, 전지 셀1개당의 전압이 3 내지 4V 정도이기 때문에, 복수의 전지 셀이 직렬로 접속되고, 축전지 양단의 전압은 고압화된다. 자동차(4)에서는, 예를 들면 3.7V/셀의 전지 셀이 96개 직렬로 접속되고, 이 경우의 축전지 양단의 전압은 355.2V에 달한다. 또한, 축전지의 전지 셀 수는, 차종에 응하여 주행 거리 등이 다르기 때문에, 차종마다 다르고, 또한 1셀당의 전지도 메이커마다 다르기 때문에, 축전지의 전압은 200 내지 400V가 된다. 이와 같이 고압화된 축전지는 자동차(4)의 몸체와 절연된 상태로 탑재되고, 축전지의 양단이 몸체의 어스에 접속되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다.
차량 컨트롤러는, 축전지에 관한 정보(예를 들면, 전지 전압, 충 방전 전류, 전지 용량, SOC(충전 상태 : State of Charge), 온도 등)를 계측하여 충 방전 동작의 감시를 행하고, 축전지의 충전 허용량 및 방전 허용량을 초과하지 않도록 충 방전 장치(100)와의 사이에서 정보의 통신을 행함과 함께, 충 방전 장치(100)에의 동작 지령을 출력한다. 또한, 차량 컨트롤러는, 필요에 응하여 충 방전 장치(100)에 축전지에 관한 정보를 전달하고, 충 방전 장치(100)로부터의 정보도 요구한다.
또한, 차량 컨트롤러의 전원으로서는 자동차(4)에 내장되어 있는 보조기용 배터리가 사용되고, 보조기용 배터리는 고압의 축전지로부터 충전된다. 보조기용 배터리로는 일반적으로 단자 전압이 12V나 24V 등의 배터리가 사용되지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 또한 보조기용 배터리는, 자동차(4)를 주행시키는 고압의 축전지와는 절연되고, 차량 몸체에 접지되어 있다. 또한, 몸체와 대지와의 사이에는 타이어가 개재하기 때문에, 자동차(4)는, 타이어를 통하여 접지되고 완전한 어스가 취하여져 있다고는 말할 수 없지만, 타이어의 임피던스가 번개 등의 초고압 전위에 대해 상대적으로 낮은 값이 되기 때문에 번개의 전류는 타이어를 통하여 지면에 방류된다. 또한, 엔진차에서는 엔진이 발전기와 접속되어 있기 때문에, 보조기용 배터리는 엔진 동작 중에 이 발전기에 의해 충전되는 것이지만, 전기자동차에는 발전기가 없기 때문에, 보조기용 배터리는 고압의 축전지에 의해 충전된다. 이 때 축전지와 보조기용 배터리의 사이에는 절연형 강압 충전 회로가 삽입된다.
도 2에서, 충 방전 장치(100)는, 전력 변환부(10), 제어부(11), 및 이상 검출부(12)를 갖고서 구성되어 있다. 전력 변환부(10)에는 케이블(15) 내의 전원선(13)이 접속되고, 전원선(13)에 의해 충 방전 장치(100)와 자동차(4)의 축전지와의 사이에서의 충 방전이 행하여진다. 제어부(11)에는 케이블(15) 내의 신호선군(14)이 접속되고, 신호선군(14)에 의해 제어부(11)와 차량 컨트롤러와의 사이에서 소정의 통신이 행하여진다.
이상 검출부(12)는, 단선 등(커넥터 빠짐 또는 케이블(15)의 단선 등)을 검출하여 단선 등이 생겨 있는 것을 나타내는 이상 검출 신호(30a)를 출력하는 기능과, 예를 들면 과전류나 과전압 등의 이상(단선 등 이외의 이상)을 검출하여 단선 등 이외의 이상이 생기고 있는 것을 나타내는 이상 검출 신호(31a)를 출력하는 기능을 갖는다. 이상 검출부(12)의 상세에 관해서는 후술한다.
도 3에는, 커넥터(3)에 마련된 단자군의 한 예가 도시되고, 커넥터(3)에는, 예를 들면, 전원선(13)이 접속된 「급전(-)」단자 및「급전(+)」단자, 신호선군(14)이 접속된 「CAN-H」단자, 「CAN-L」단자, 「충전 허가 금지」단자, 「로크 액추에이터 구동 신호」단자, 그 밖의 I/O 신호를 송수신하기 위한 단자 등이 마련되어 있다.
「CAN-H」단자와 「CAN-L」단자는, 제어부(11)가 자동차(4)와의 사이에서 필요한 CAN(Controller Area Network) 통신을 행하기 위한 단자이고, CAN 통신에 의해, 예를 들면 자동차(4)측의 차량 컨트롤러에서는 축전지의 상태에 응하여 최적의 충전 전류가 지정되고, 충 방전 장치(100)에서는 차량 컨트롤러로부터 송신된 정보에 따라 직류 전류의 공급이 행하여진다. 또한, 커넥터(3)에는, 기계적인 커넥터 빠짐 방지 기능인 로크 기구(5)가 마련되어 있다. 예를 들면 로크 기구(5)가 작동함에 의해 자동차(4)측의 커넥터 접속구와 커넥터(3)와의 기계적인 접속 상태가 유지된다. 로크 기구(5)의 동작에 관해서는 후술한다.
도 4는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 이상 검출부(12)의 구성을 도시하는 도면이다. 이상 검출부(12)는, 단선 검출 요소(30) 및 이상 검출 요소(31)를 갖고서 구성되어 있다. 단선 검출 요소(30)는, 제어부(11)로부터의 ON/OFF 신호(11d)에 의해 제어되는 솔레노이드 구동 전원용의 스위치(S1)와, 콤퍼레이터(20)와, AND 회로(21)와, 복수의 저항기(R)를 갖고 있다.
스위치(S1)는, 일단이 회로 전원(7)에 접속되고, 타단이 커넥터(3) 내의 솔레노이드(3a)와 다이오드(3b)와의 접속단에 접속되어 있다. 스위치(S1)에는 제어부(11)로부터의 ON/OFF 신호(11d)가 입력된다. 예를 들면 자동차(4)와의 충 방전이 시작되는 경우, 스위치(S1)를 CLOSE에 시키는 ON 신호(ON/OFF 신호(11d))가 제어부(11)로부터 출력된다. 이 ON 신호에 의해 스위치(S1)가 ON이 되고, 회로 전원(7)이 신호선군(14)을 통하여 커넥터(3)에 공급된다. 이하의 설명에서는, 커넥터(3)에 공급되는 전원을 로크 액추에이터 구동 신호(6)라고 칭한다.
콤퍼레이터(20)의 일방의 입력단(마이너스측 입력단)에는, 분압된 입력 전압이 인가되고, 콤퍼레이터(20)의 타방의 입력단(플러스측 입력단)에는, 기준 전압이 인가된다. 콤퍼레이터(20)의 출력단은, AND 회로(21)의 일방의 입력단에 접속되어 있다. 콤퍼레이터(20)에서는, 마이너스측 입력단의 전압이 플러스측 입력단의 전압과 비교되고, 마이너스측 입력단의 전압이 플러스측 입력단의 전압보다도 낮은 때, 콤퍼레이터(20)의 출력단이 High가 된다. 예를 들면, 커넥터(3) 내의 스위치(S2)가 OPEN이 되고, 커넥터 빠짐이 생긴 경우, 마이너스측 입력단은 GND 전위가 되고, 마이너스측 입력단의 전압이 플러스측 입력단의 전압보다도 낮아진다. 그 때문에, 콤퍼레이터(20)의 출력단이 High가 되고, 이것이 출력 신호로서 AND 회로(21)에 입력된다.
AND 회로(21)에는, 콤퍼레이터(20)의 출력 신호와 제어부(11)로부터의 ON/OFF 신호(11d)가 입력되고, 이들 신호의 AND 조건이 성립한 때, AND 회로(21)는, 단선 등이 생기고 있는 것을 나타내는 이상 검출 신호(30a)를 출력한다. 이상 검출 요소(31)는, 단선 이외의 이상을 검출한 때, 단선 등 이외의 이상이 생기고 있는 것을 나타내는 이상 검출 신호(31a)를 출력한다.
커넥터(3)는, 다이오드(3b)와, 일단이 다이오드(3b)의 캐소드에 접속된 저항기(3c)와, 일단이 다이오드(3b)의 애노드에 접속되고 타단이 저항기(3c)의 타단에 접속된 솔레노이드(3a)와, 스위치(S2)를 갖고 있다. 스위치(S2)는, 전술한 로크 기구(5)와 연동하는 스위치이고, 일단이 솔레노이드(3a)와 저항기(3c)와의 접속단에 접속되고, 타단이 신호선군(14) 및 저항기(R)를 통하여 콤퍼레이터(20)의 마이너스측 입력단에 접속되어 있다.
이하, 동작을 설명한다. 예를 들면 커넥터 빠짐이 생기지 않은 상태에서 전기자동차와의 충 방전이 시작되는 경우의 동작을 설명한다. 예를 들면 충 방전 장치(100)에서 충 방전 시작의 조작이 행하여진 때, 제어부(11)로부터는 스위치(S1)를 CLOSE에 시키는 ON 신호가 출력되고, 스위치(S1)에는 이 신호가 입력된다. 이 신호에 의해 스위치(S1)는 ON이 되고, 로크 액추에이터 구동 신호(6)가 솔레노이드(3a)에 공급된다.
이에 의해 로크 기구(5)가 작동하여, 자동차(4)측의 커넥터 접속구와 커넥터(3)와의 기계적인 접속 상태가 유지되고, 충 방전 중에 있어서의 커넥터 빠짐에 기인하는 감전이 방지된다. 또한, 로크 기구(5)에 연동하여 스위치(S2)가 ON이 되고, 콤퍼레이터(20)의 마이너스측 입력단에는 플러스측 입력단에 인가되는 전압보다 높은 전압이 인가되고, 콤퍼레이터(20)의 출력은 Low가 된다. 따라서 AND 회로(21)의 AND 조건이 성립하지 않기 때문에, 이상 검출 신호(30a)는 출력되지 않는다.
다음에, 자동차(4)와의 충 방전이 시작된 후에 커넥터 빠짐이 생긴 경우의 동작을 설명한다. 자동차(4)와의 충 방전이 시작된 후에 커넥터 빠짐이 생긴 경우, 솔레노이드(3a) 및 콤퍼레이터(20)에는 로크 액추에이터 구동 신호(6)가 공급되지 않게 된다. 이 때, 솔레노이드(3a)의 저항 성분과 콤퍼레이터(20)의 마이너스측 입력단의 저항기(R)와의 분압비에 의해, 콤퍼레이터(20)의 마이너스측 입력단에 인가된 전압은 플러스측 입력단에 인가된 전압보다 낮아지고, 콤퍼레이터(20)의 출력은 Low로부터 High로 변화한다. AND 회로(21)에는 제어부(11)로부터의 ON 신호도 입력되어 있기 때문에, AND 회로(21)의 AND 조건이 성립하고, AND 회로(21)로부터는 이상 검출 신호(30a)가 출력된다.
이 이상 검출 신호(30a)는, 예를 들면 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 입력되고, 이상 검출 신호(30a)가 입력된 제어부(11)는, 전력 변환부(10)에 대한 동작 신호(11a)의 출력을 정지한다. 마찬가지로, 이상 검출 신호(30a)가 입력된 전력 변환부(10)는, 후술하는 보호부(19)로부터 각 전력 변환부(16, 17)에의 구동 신호(18a)의 출력을 정지한다. 이 동작에 의해, 전력 변환부(10)의 동작이 정지되고, 충 방전 중에 커넥터 빠짐이 생긴 때의 감전이 방지된다.
또한, 도 4에서는, AND 회로(21)로부터의 이상 검출 신호(30a)가 제어부(11)와 전력 변환부(10)의 쌍방에 입력되고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 전력 변환부(10)는 하드웨어로 구성되어 있지만 제어부(11)는 소프트웨어로 구성되어 있기 때문에, 제어부(11)에서는 이산적(離散的)인 제어가 행하여진다. 그 때문에, 제어부(11)에서는, 이상 검출 신호(30a)가 입력되고 나서 동작 신호(11a)를 정지시키기 까지 타임 래그가 생기지만, 전력 변환부(10)에서는, 그와 같은 타임 래그가 생기는 일이 없다.
따라서 이상 검출 신호(30a)를 전력 변환부(10)에만 입력하도록 구성한 경우, 충 방전 장치(100)의 구성을 간소화할 수 있음과 함께, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있다. 또한, 이상 검출 신호(30a)를 제어부(11)에만 입력하도록 구성한 경우, 제어부(11)에서 약간의 타임 래그가 생기는 것이지만 충 방전 장치(100)의 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, 이상 검출 신호(30a)를 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 입력하도록 구성한 경우, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있음과 함께 신뢰성을 높이는 것이 가능하다.
도 5는, 도 2에 도시되는 전력 변환부(10) 및 제어부(11)의 상세를 도시하는 도면이다. 전력 변환부(10)는, 제2의 전력 변환부(16), 제1의 전력 변환부(17), 복수의 보호부(19), 및 복수의 구동부(18)를 갖고서 구성되어 있다.
도 5에는, 한 예로서, 제1의 전력 변환부(17)의 스위칭 소자를 제어하기 위한 하나의 구동부(18)와, 제2의 전력 변환부(16)의 1차측의 스위칭 소자와 2차측의 스위칭 소자를 개별적으로 제어한 개의 구동부(18)가 도시되어 있다. 또한, 각 구동부(18)의 출력측에는 각각 보호부(19)가 마련되어 있다.
또한, 도 5에서는 설명을 간단화하기 위해, 이상 검출 신호(30a, 31a)가 제어부(11)에 입력되고, 동작 신호(11a), 보호 클리어 신호(11b), 및 개폐 신호(11c)가 제어부(11)로부터 출력되어 있지만, 제어부(11)에 입력되는 신호와 제어부(11)로부터 출력되어 있는 신호는, 이들로 한정되는 것이 아니라, 제어부(11)에는, 예를 들면 도 3에 도시되는 「충전 허가 금지」단자로부터의 신호나, 「충전 시작 정지」 단자로부터의 신호 등도 입력된다.
제1의 전력 변환부(17)는, AC/DC 변환기 또는 DC/AC 변환기로서 동작한다. 제1의 전력 변환부(17)가 AC/DC 변환기로서 동작한 때, 개폐기(8)를 통하여 계통전원(1)으로부터 공급된 교류 전력이 직류 전력으로 변환되어 제2의 전력 변환부(16)에 출력된다. 또한, 제1의 전력 변환부(17)가 DC/AC 변환기로서 동작할 때, 제2의 전력 변환부(16)로부터의 직류 전력이 교류 전력으로 변환되어 개폐기(8)에 출력된다.
제2의 전력 변환부(16)는, DC/DC 변환기로서 동작하고, 제1의 전력 변환부(17)로부터의 직류 전력이 자동차(4)에 공급 가능한 전압으로 변환되고, 자동차(4)로부터의 직류 전력이 제1의 전력 변환부(17)에 입력 가능한 전압으로 변환된다.
각 구동부(18)에서는, 제어부(11)로부터의 동작 신호(11a)에 의해, 제1의 전력 변환부(17) 및 제2의 전력 변환부(16)의 스위칭 소자를 제어하는 구동 신호(18a)(PWM 게이트 펄스)가 생성된다.
각 보호부(19)는, 이상 검출부(12)로부터의 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)가 입력되지 않을 때, 구동부(18)로부터의 구동 신호(18a)를 각 전력 변환부(16, 17)에 출력하고, 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)가 입력된 때, 각 전력 변환부(16, 17)에 대한 구동 신호(18a)의 출력을 정지하고, 제어부(11)로부터의 보호 클리어 신호(11b)가 입력될 때까지 그 상태를 유지한다. 또한, 도 5에서는, 보호부(19)에 과전류나 과전압 등이 발생한 것을 나타내는 신호(16a)가 입력되고 있지만, 이 신호(16a)는, 이상 검출부(12)의 이상 검출 요소(31)에 취입하도록 구성하여도 좋다.
또한, 도 5에 도시되는 제1의 전력 변환부(17)는, 4소자 구성의 단상 인버터로 구성되어 있지만, 6소자 구성의 3상 인버터라도 상관없다. 단상 인버터인 경우, 단상 2선 출력이 되지만, 3상 인버터라면 단상 3선 출력도 가능하고, 삼상 전원에도 응용 가능하다. 또한, 도 5에 도시되는 제2의 전력 변환부(16)는, 2개의 단상 인버터로 구성되어 있지만, 제2의 전력 변환부(16)의 구성은, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 2개의 3상 인버터로 제2의 전력 변환부(16)를 구성하여도 좋고, 이와 같이 구성하는 경우, 절연 트랜스로서는 Y-Y 결선, Y-Δ 결선, 또는 Δ-Δ 결선의 것이 사용된다. 또한, 제2의 전력 변환부(16)를 단상 인버터와 3상 인버터를 조합시켜서 구성하는 경우, 절연 트랜스에는 스콧 결선의 것이 사용된다.
또한, 도 5에 도시되는 제2의 전력 변환부(16)에서는, 절연 트랜스의 1차측과 2차측과의 사이에서 전위가 다르기 때문에, 전력 변환부(10)에는, 단일한 제어부(11)로부터의 동작 신호(11a)를 절연하는 목적으로 복수의 구동부(18)가 사용되고 있지만, 동등한 효과를 가져오는 구성이라면, 도 5에 도시되는 구성으로 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 5에서는, 절연 트랜스가 2개의 단상 인버터의 사이에 마련되어 있지만, 절연 트랜스를 제1의 전력 변환부(17)의 교류측에 마련하도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 구성한 경우, 절연 트랜스에는 전원 주파수가 입력되기 때문에 절연 트랜스가 대형화하는 것이지만, 제2의 전력 변환부(16)가 불필요하게 되기 때문에, 전력 변환부(10)에서 사용되는 스위칭 소자의 수가 적어지고, 스위칭 손실의 저감과 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 2개의 단상 인버터가 동일 전위가 되기 때문에, 동작 신호(11a)를 절연하기 위한 구동부(18) 등을 삭감할 수 있고, 절연에 의한 신호 전달의 지연이나 편차를 저감한 미봉할 수 있고, 제어성의 향상과 구동 신호(18a)의 주파수(캐리어 주파수)의 향상을 도모할 수 있다.
도 6은, 보호부(19)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)가 보호부(19)에 입력되지 않은 경우, 도 6의 좌측에 도시되는 바와 같이 보호부(19)는 OFF의 상태이다. 이 때, 각 전력 변환부(16, 17)에는, 구동 신호(18a)가 입력된다. 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)가 보호부(19)에 입력된 경우, 도 6의 중앙에 도시되는 바와 같이 보호부(19)는 ON의 상태가 된다. 이 때 각 전력 변환부(16, 17)에는 구동 신호(18a)가 입력되지 않는 상태가 된다. 그 후, 제어부(11)로부터의 보호 클리어 신호(11b)에 의해 보호부(19)의 보호가 클리어 된 때, 도 6의 우측에 도시되는 바와 같이 보호부(19)는 OFF 상태가 된다. 따라서 각 전력 변환부(16, 17)에는, 재차 구동 신호(18a)가 입력된다.
도 7은, 종래의 충 방전 장치(100')의 동작을 설명하기 위한 제1의 도면이고, 도 8은, 종래의 충 방전 장치(100')의 동작을 설명하기 위한 제2의 도면이다. 이하, 도 1 내지 6과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략하고, 여기서는 다른 부분에 관해서만 기술한다. 도 7에 도시되는 충 방전 장치(100')에는, 도 4에 도시되는 단선 검출 요소(30) 대신에 단선 검출 요소(30')가 마련되어 있다. 단선 검출 요소(30')에는, 도 4에 도시되는 AND 회로(21)가 마련되지 않고, 콤퍼레이터(20)의 출력이 이상 검출 신호(30a')로서 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 입력된다.
도 8에 도시되는 표는, 충 방전 장치(100')에 마련된 스위치(S1) 및 스위치(S2)와, 커넥터 빠짐의 유무와, 이상 검출 신호(30a')의 출력의 유무와의 관계가 도시되어 있다. 표의 (1)에서, 충 방전이 행하여지지 않는 때는 스위치(S1)가 OFF가 되고, 솔레노이드(3a)에는 로크 액추에이터 구동 신호(6)가 공급되지 않는다. 그 때문에, 로크 기구(5)가 작동하지 않아 스위치(S2)도 OFF가 된다. 따라서 콤퍼레이터(20)의 마이너스측 입력단에 인가된 전압은 플러스측 입력단에 인가된 전압보다 낮기 때문에, 콤퍼레이터(20)의 출력은 High가 되고, 콤퍼레이터(20)로부터는 이상 검출 신호(30a')가 출력된다.
이와 같이, 종래의 충 방전 장치(100')에서는, 충 방전이 행하여지지 않는 경우에는 로크 액추에이터 구동 신호(6)가 솔레노이드(3a)에 공급되지 않기 때문에, 커넥터(3)가 접속되어 있음에도 불구하고 이상 검출 신호(30a')가 출력된다. 따라서, 이상 검출 신호(30a')에 의해 전력 변환부(10)의 보호부(19)가 작동하여, 충 방전을 시작하는 조작이 행하여진 경우에도, 보호 클리어 신호(11b)가 출력될 때까지 각 전력 변환부(16, 17)를 기동할 수가 없다.
한편, 전력 변환부(10) 및 제어부(11)에서는, 이상 검출부(12')로부터의 신호가 커넥터 빠짐에 기인하는 것인지, 그 밖의 요인(과전류 등)에 기인하는 것인지를 판별할 수가 없다. 그 때문에, 과전류 등에 의해 보호부(19)가 작동하고 있음에도 불구하고, 제어부(11)에서 이상 검출부(12')로부터의 신호가 단선을 나타내는 이상 검출 신호(30a')라고 판단되어 보호 클리어 신호(11b)가 출력된 경우에는, 전력 변환부가 파괴되어 버릴 가능성이 있다.
본 실시의 형태 1에 관한 충 방전 장치(100)는, 콤퍼레이터(20)의 출력 신호와 제어부(11)로부터의 ON/OFF 신호(11d)와의 AND 조건이 성립한 때에만 이상 검출 신호(30a)를 출력하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 비 충 방전시, 즉 스위치(S1)가 OFF일 때에는, 이상 검출 신호(30a)가 출력되는 일이 없다. 따라서, 이상 검출 신호(31a)가 출력되어 있는 경우를 제외하고, 비 충 방전시에는 전력 변환부(10)의 보호부(19)가 작동하는 일이 없고, 충 방전을 시작하는 조작이 행하여진 때에는 신속하게 전력 변환부(16, 17)를 기동시킬 수 있다.
표의 (2)는, (1)의 케이스에서 커넥터 빠짐이 생긴 때에 있어서의 스위치(S1), 스위치(S2), 및 이상 검출 신호(30a')의 상태를 도시하고 있고, 커넥터 빠짐이 발생한 경우에는 이상 검출 신호(30a')가 출력된다.
표의 (3)은, 비 충 방전시임에도 불구하고, 예를 들면 스위치(S2)가 ON으로부터 OFF로 되돌아오지 않고 콤퍼레이터(20)로부터 이상 검출 신호(30a')가 계속 출력되고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우도 (1)과 마찬가지로, 솔레노이드(3a)에는 로크 액추에이터 구동 신호(6)가 공급되지 않기 때문에, 단선이라고 판단되고 이상 검출 신호(30a')가 출력된다.
표의 (4)는, (3)의 케이스에서 커넥터 빠짐이 생긴 때에 있어서의 스위치(S1), 스위치(S2), 및 이상 검출 신호(30a')의 상태를 나타내고 있지만, 커넥터 빠짐이 생긴 경우, (2)와 마찬가지로 이상 검출 신호(30a')가 출력된다.
표의 (5) 내지 (8)은, 충 방전시에 있어서의 종래의 충 방전 장치(100')의 동작을 나타내고 있고, 예를 들면 (7)에서는, 충 방전시에 있어서 스위치(S2)가 ON, 또한, 커넥터 빠짐이 생기지 않은 때, 이상 검출 신호(30a')의 출력이 정지된다. 이하, (5), (6), (8)의 동작에 관해서는 설명을 할애한다.
도 9는, 종래의 단선 검출 요소(30')와 본 발명의 실시의 형태 1의 단선 검출 요소(30)의 동작을 대비하여 설명하기 위한 도면이다. 도 9(a)에는 종래의 단선 검출 요소(30')로부터 출력되는 이상 검출 신호(30a')와 스위치(S1)와 커넥터(3)와의 관계가 도시되고, 도 9(b)에는 단선 검출 요소(30)로부터 출력되는 이상 검출 신호(30a)와 스위치(S1)와 커넥터(3)와의 관계가 도시되어 있다.
도 9(a)에서, 종래의 단선 검출 요소(30')에서는, 커넥터(3)가 미접속, 또한, 스위치(S1)가 OFF일 때 이상 검출 신호(30a')가 출력되고, 그 후, 스위치(S1)가 OFF로부터 ON으로 변화한 때, 이상 검출 신호(30a')의 출력이 정지된다. 한편, 도 9(b)에서, 본 실시의 형태 1의 단선 검출 요소(30)에서는, 커넥터(3)가 미접속, 또한, 스위치(S1)가 OFF의 때, 이상 검출 신호(30a)의 출력이 정지된다. 그리고, 스위치(S1)가 OFF로부터 ON으로 변화하고, 또한, 커넥터 빠짐 등이 생긴 때에 이상 검출 신호(30a)가 출력된다.
도 10은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 충 방전 장치(100-1)의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 4의 충 방전 장치(100)와의 상위점은, 이상 검출부(12) 대신에 이상 검출부(12-1)가 사용되고 있는 점이고, 이상 검출부(12-1)는, 단선 검출 요소(30)(제1의 이상 검출 요소) 및 이상 검출 요소(31)(제2의 이상 검출 요소) 외에도 OR 회로(22)를 갖고 있다. OR 회로(22)에는, AND 회로(21)로부터의 이상 검출 신호(30a)와 이상 검출 요소(31)로부터의 이상 검출 신호(31a)가 입력되고, OR 회로(22)는, 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)를, 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 출력한다. 구체적으로는, 이상 검출부(12-1)는, 축전지와 충 방전 장치(100-1)와의 전기적 접속이 해제된 것을 검출하고, 또한, 전력 변환부(10)의 동작 시작을 나타내는 신호(ON/OFF 신호(11d))가 제어부(11)로부터 출력된 때, 전력 변환부(10)의 동작을 정지시키는 제1의 이상 검출 신호(30a)를 출력하는 제1의 이상 검출 요소(30)와, 제1의 이상 검출 요소(30)에서 검출된 이상 이외의 이상(과전류 등)을 검출한 때, 전력 변환부(10)의 동작을 정지시키는 제2의 이상 검출 신호(31a)를 출력하는 제2의 이상 검출 요소(31)와, 제1의 이상 검출 요소(30)로부터의 제1의 이상 검출 신호(30a) 또는 제2의 이상 검출 요소(31)로부터의 제2의 이상 검출 신호(31a)를 출력하는 OR 회로(22)를 구비한다.
본 실시의 형태 1에서는, AND 회로(21)에서 AND 조건이 성립한 때에만 이상 검출 신호(30a)가 출력되기 때문에, 커넥터 빠짐이 검출된 때에만 이상 검출 신호(30a)가 OR 회로(22)에 입력된다. 이상 검출 신호(30a, 31a)가 전송되는 신호선을, 2개로부터 1개로 줄인 경우에도, OR 회로(22)로부터 출력된 이상 검출 신호(30a) 또는 이상 검출 신호(31a)는, 이 신호선을 통하여 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 송신할 수 있다. 또한, 이상 검출 신호(30a, 31a)의 신호선을 2개로부터 1개로 줄임으로써, 도 4에 도시되는 충 방전 장치(100)에 비하여 회로 구성이 간소화되고, 비용 저감과 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 10에 도시되는 충 방전 장치(100-1)는, 도 4에 도시되는 충 방전 장치(100)와 마찬가지로, OR 회로(22)로부터의 출력을 전력 변환부(10)에만 입력하도록 구성하여도 좋고, OR 회로(22)로부터의 출력을 제어부(11)에만 입력하도록 구성하여도 좋고, OR 회로(22)로부터의 출력을 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 입력하도록 구성하여도 좋다. 즉, OR 회로(22)로부터의 출력을 전력 변환부(10)에만 입력하도록 구성한 경우, 충 방전 장치(100-1)의 구성을 간소화할 수 있음과 함께, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있다. 또한, OR 회로(22)로부터의 출력을 제어부(11)에만 입력하도록 구성한 경우, 충 방전 장치(100-1)의 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, OR 회로(22)로부터의 출력을 제어부(11) 및 전력 변환부(10)에 입력하도록 구성한 경우, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있음과 함께 신뢰성을 높이는 것이 가능하다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시의 형태 1에 관한 충 방전 장치(100)는, 계통전원(1)과 축전지(예를 들면 자동차(4)에 탑재된 것)와의 사이에 개재하여 축전지의 충 방전을 행하는 충 방전 장치(100)로서, 축전지와 충 방전 장치(100)를 전기적으로 접속하는 커넥터(3)와, 일단이 커넥터(3)에 접속되고, 타단이 충 방전 장치(100)에 접속된 케이블(15)과, 제1의 입출력단(도 5 참조)측부터 교류 전력이 입력된 경우에는 AC/DC 변환기로서 동작하여 제1의 입출력단과는 다른 제2의 입출력단(도 5 참조)측에 소망하는 직류 전력을 출력하고, 축전지로부터의 직류 전력이 제2의 입출력단측부터 입력된 경우에는 DC/AC 변환기로서 동작하여 제1의 입출력단측부터 소망하는 교류 전력을 출력하는 전력 변환부(10)와, 전력 변환부(10)의 동작을 제어하는 제어부(11)와, 축전지와 충 방전 장치(100)와의 전기적 접속이 해제된 것을 검출하고, 또한, 전력 변환부(10)의 동작 시작을 나타내는 신호(ON/OFF 신호(11d))가 제어부(11)로부터 출력된 때(즉 AND 회로(21)에 콤퍼레이터(20)로부터의 출력과 제어부(11)로부터의 ON 신호가 입력된 때), 적어도 제어부(11) 및 전력 변환부(10)의 어느 하나에 전력 변환부(10)의 동작을 정지시키는 이상 검출 신호(30a)를 출력하는 이상 검출부(12)를 구비하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 커넥터 빠짐 또는 케이블(15)의 단선이 발생한 때에만 에러가 검출되기 때문에, 커넥터(3)가 벗겨진 또는 케이블(15)이 끊어진 상태일 때에만 전력 변환부(10)의 보호 기능을 정지시킬 수 있다. 따라서, 커넥터 빠짐 및 단선 이외의 이상이 발생한 경우에 있어서의 전력 변환부(10)의 파손의 방지와, 전력 변환부(10)의 보호 기능의 불필요 동작의 방지를, 양립시킬 수 있다. 그 결과, 충 방전 장치(100)의 파손이나 사람의 감전 등을 방지할 수 있는 등, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
실시의 형태 2.
도 5에 도시되는 제2의 전력 변환부(16)는 2개의 단상 인버터로 구성되어 있기 때문에, 충 방전 장치(100)에서는 각 전력 변환부(16, 17)를 구동하기 위해 3개의 구동 신호(18a)가 필요한다. 한편, 제어부(11)를 구성하는 일반적인 마이크로컴퓨터는 2출력 정도가 일반적이다. 그 때문에 각 전력 변환부(16, 17)를 구동하기 위해서는, 2개 이상의 마이크로컴퓨터가 필요해진다. 또한, 2개의 마이크로컴퓨터 사이에는 서로 정보를 송수신하기 위한 통신용의 신호선이 필요해진다. 실시의 형태 2는, 2개의 마이크로컴퓨터가 마련된 충 방전 장치(100-2)의 구성예이고, 이하, 실시의 형태 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략하고, 여기서는 다른 부분에 관해서만 기술한다.
도 11은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 4의 충 방전 장치(100)와의 차이점은, 제어부(11) 대신에 2개의 제어부(제1의 제어부(11-1), 제2의 제어부(11-2))가 사용되고 있는 점과, 제1의 제어부(11-1)와 제2의 제어부(11-2)가 서로 통신 가능하게 구성되어 있는 점과, 단선 검출 요소(30)로부터의 이상 검출 신호(30a)와 이상 검출 요소(31)로부터의 이상 검출 신호(31a)가 각 제어부에 각각 입력 가능하게 구성되어 있는 점과, 제1의 제어부(11-1)로부터의 동작 신호(11a-1)와 제2의 제어부(11-2)로부터의 동작 신호(11a-2)가 전력 변환부(10)에 입력되어 있는 점이다. 예를 들면, 제1의 제어부(11-1)는, 도 5에 도시되는 제1의 전력 변환부(17)를 제어 가능하게 마련되고, 제2의 제어부(11-2)는, 도 5에 도시되는 제2의 전력 변환부(16)를 제어 가능하게 마련되어 있다.
도 12는, 종래의 충 방전 장치(100-2')의 구성을 도시하는 도면이고, 도 11과의 차이점은, 이상 검출부(12-2) 대신에 이상 검출부(12-2')가 사용되고, 이상 검출부(12-2')에는, 도 7에 도시되는 이상 검출부(12')와 마찬가지로 단선 검출 요소(30') 및 이상 검출 요소(31)가 사용되고, 단선 검출 요소(30')에는, 도 11에 도시되는 AND 회로(21)가 사용되지 않는다.
도 13은, 종래의 충 방전 장치(100-2')의 동작을 설명하기 위한 제1의 플로 차트이다. 도 13에는, 종래의 충 방전 장치(100-2')에서의 제1의 제어부(11-1)와 제2의 제어부(11-2)에서 실행된 처리가 모식적으로 기재되어 있다. 예를 들면 충전 시작의 조작이 행하여진 경우, 제1의 제어부(11-1)는, 통신선을 통하여 충전 시작의 지령(시동 지령)을 제2의 제어부(11-2)에 통지하고, 또한 제1의 제어부(11-1)는, 제2의 제어부(11-2)에 대해 ON 문의(스위치(S1)를 ON으로 하여도 좋은지의 여부의 문의)를 행한다. ON 문의를 수신한 제2의 제어부(11-2)는, 제1의 제어부(11-1)에 대해 스위치(S1)의 ON 허가를 통지하고, ON 허가를 수신한 제1의 제어부(11-1)는, 스위치(S1)를 ON으로 한다.
이와 같이 종래의 충 방전 장치(100-2')에서는, 「ON 문의」가 제2의 제어부(11-2)에 통지된 때, 제2의 제어부(11-2)가 스위치(S1)의 상태를 파악할 수 있고, 제2의 제어부(11-2)는, 그 후에 이상 검출 신호(30a)를 수신한 경우, 단선 등이 생기고 있는 것을 파악할 수 있다.
단, 도 13에 도시되는 처리에서는, 제1의 제어부(11-1)와 제2의 제어부(11-2)와의 사이에서 몇회의 통신을 행할 필요가 있기 때문에, 충 방전 조작이 행하여지고 나서 스위치(S1)가 ON될 때까지의 시간이 길어지고, 전력 변환부(10)의 기동이 늦어진다. 또한, 스위치(S1)가 ON으로 된 후에, 충전 정지의 조작이 행하여진 경우, 제1의 제어부(11-1)는 제2의 제어부(11-2)에 대해 스위치(S1)를 OFF로 하여도 좋은지의 여부의 문의(OFF 문의)가 행하여지지만, 이하 설명을 할애한다.
도 14는, 종래의 충 방전 장치(100-2')의 동작을 설명하기 위한 제2의 플로 차트이다. 도 14의 플로 차트는, 스위치(S1)의 ON 허가를 통지한 제2의 제어부(11-2)가, 어떠한 요인에 의해 CPU 리셋된 경우의 동작을 나타내고 있다. 이 경우, 제2의 제어부(11-2)에서는 재차 스위치(S1)의 ON 문의를 수신하였는지의 여부의 처리가 행하여진다.
단, 이 경우, 스위치(S1)의 「ON 문의」가 제2의 제어부(11-2)에 통지되지 않기 때문에, 제1의 제어부(11-1)와 제2의 제어부(11-2)와의 사이의 통신이 소정 시간 경과 후에 타임 아웃이 되고, 이 통신의 타임 아웃에 의해 정지 처리가 행하여진다. 따라서, 정지 처리가 행하여질 때까지의 동안도 전력 변환부(10)의 동작은 계속하고 있기 때문에, 그 사이에 과전류 등의 이상이 발생한 경우에도 즉석에서 전력 변환부(10)의 동작을 정지시킬 수가 없고, 가령 이 때에 커넥터 빠짐이 생긴 경우, 조작자가 감전될 우려가 있다.
도 15는, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)의 동작을 설명하기 위한 제1의 플로 차트이고, 도 13의 플로 차트에 대응한 것이다. 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)에서는, 콤퍼레이터(20)의 출력 신호와 제1의 제어부(11-1)로부터의 ON/OFF 신호(11d)와의 AND 조건이 성립한 때, 이상 검출 신호(30a)가 각 제어부에 출력된다. 그 때문에, 제1의 제어부(11-1)는, 제2의 제어부(11-2)에 대해 스위치(S1)의 ON 문의를 통지할 필요가 없고, 스위치(S1)를 동작시킬 수 있다. 따라서, 충 방전 조작이 행하여지고 나서 스위치(S1)가 ON 될 때까지의 시간을 단축할 수 있고, 즉석에서 전력 변환부(10)를 기동시킬 수 있다.
도 16은, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)의 동작을 설명하기 위한 제2의 플로 차트이고, 도 14의 플로 차트에 대응한 것이다. 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)에서는, 콤퍼레이터(20)의 출력 신호와 제1의 제어부(11-1)로부터의 ON/OFF 신호(11d)와의 AND 조건이 성립한 때, 이상 검출 신호(30a)가 각 제어부에 출력된다. 그 때문에, 제1의 제어부(11-1)는, 제2의 제어부(11-2)에 대해 스위치(S1)의 ON 문의를 통지할 필요가 없고, 제2의 제어부(11-2)는, 이상 검출 신호(30a)에 의거하여 신속하게 전력 변환부의 정지 처리를 할 수가 있고, 조작자의 감전 등을 억제할 수 있다.
또한, 실시의 형태 2에서는, 제1의 제어부(11-1)로부터의 ON/OFF 신호(11d)가 스위치(S1)와 AND 회로(21)에 입력되도록 구성되어 있지만, 제2의 제어부(11-2)로부터 ON/OFF 신호(11d)가 출력되도록 구성하여도 좋다.
또한, 실시의 형태 2에서는, AND 회로(21)의 출력은, 제1의 제어부(11-1), 제2의 제어부(11-2), 및 전력 변환부(10)의 전부에 입력되고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 이상 검출 신호(30a)를 전력 변환부(10)에만 입력하도록 구성한 경우, 충 방전 장치(100-2)의 구성을 간소화할 수 있음과 함께, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있다. 또한, 이상 검출 신호(30a)를 각 제어부(11-1, 11-2)에만 입력하도록 구성한 경우, 충 방전 장치(100-2)의 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다. 또한, 이상 검출 신호(30a)를 각 제어부(11-1, 11-2) 및 전력 변환부(10)에 입력하도록 구성한 경우, 전력 변환부(10)의 동작을 즉석에서 정지시킬 수 있음과 함께 신뢰성을 높이는 것이 가능하다.
또한, 실시의 형태 2의 충 방전 장치(100-2)에는, 도 10에 도시한 OR 회로(22)를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, AND 회로(21)로부터의 이상 검출 신호(30a)와 이상 검출 요소(31)로부터의 이상 검출 신호(31a)를 OR 회로(22)에 입력하고, 이 OR 회로(22)의 출력을, 적어도 제1의 제어부(11-1), 제2의 제어부(11-2), 및 전력 변환부(10)의 어느 하나에 입력하도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 구성한 경우에도 실시의 형태 1과 마찬가지로, 충 방전 장치(100-2)의 대형화나 비용 업을 억제할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시의 형태 2에 관한 충 방전 장치(100-2)는, 커넥터(3)와, 케이블(15)과, 제1의 입출력단측부터 교류 전력이 입력된 경우에는 AC/DC 변환기로서 동작하여 상기 제1의 입출력단과는 다른 제2의 입출력단측에 소망하는 직류 전력을 출력하고, 상기 축전지로부터의 직류 전력이 상기 제2의 입출력단측부터 입력된 경우에는 DC/AC 변환기로서 동작하여 상기 제1의 입출력단측부터 소망하는 교류 전력을 출력하는 제1의 전력 변환부(17)와, 제1의 전력 변환부(17)로부터의 직류 전력을 소망하는 값의 직류 전력으로 변환하여 상기 제2의 입출력단측에 출력하고, 상기 제2의 입출력단측부터 입력된 직류 전력을 소망하는 값의 직류 전력으로 변환하여 상기 제1의 전력 변환부(17)에 출력하는 제2의 전력 변환부(16)와, 제1의 전력 변환부(17)의 동작을 제어하는 제1의 제어부(11-1)와, 제2의 전력 변환부(16)의 동작을 제어하는 제2의 제어부(11-2)와, 축전지와 충 방전 장치(100-2)와의 전기적 접속이 해제된 것을 검출하고, 또한, 각 전력 변환부(16, 17)의 동작 시작을 나타내는 신호가 어느 하나의 제어부(11-1, 11-2)로부터 출력된 때, 각 제어부(11-1, 11-2) 및 각 전력 변환부(16, 17)의 적어도 어느 하나에, 각 전력 변환부의 동작을 정지시키는 이상 검출 신호(30a)를 출력하는 이상 검출부(12-2)를 구비하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있음과 함께, 전력 변환부(10)가 2개의 마이크로컴퓨터로 제어되는 경우에도, 충 방전 조작이 행하여진 때 즉석에서 전력 변환부(10)를 기동시킬 수 있음과 함께, 조작자의 감전 등을 억제할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1, 2의 충 방전 장치(100, 100-1, 100-2)의 용도는, 전기자동차(4)로 한정되는 것이 아니고, 전기자동차(4)의 축전지 이외의 축전지에도 적용 가능하고, 예를 들면, 주택내 부하(2) 전용의 전력 축전 장치 등에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시의 형태에 관한 충 방전 장치는, 본 발명의 내용의 한 예를 나타내는 것이고, 또 다른 공지의 기술과 조합시키는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 일부를 생략하는 등, 변경하여 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
[산업상 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명은, 주로 충 방전 장치에 적용 가능하고, 특히, 한층 더 신뢰성의 향상을 도모할 수 있는 발명으로서 유용하다.
1 : 계통전원
2 : 주택내 부하
3 : 충 방전 커넥터
3a : 솔레노이드
3b : 다이오드
3c : 저항기
4 : 전기자동차
5 : 로크 기구
6 : 로크 액추에이터 구동 신호
7 : 회로 전원
8 : 개폐기
10 : 전력 변환부
11 : 제어부
11-1 : 제1의 제어부
11-2 : 제2의 제어부
11a, 11a-1, 11a-2 : 동작 신호
11b : 보호 클리어 신호
11c : 개폐 신호
11d : ON/OFF 신호
12, 12', 12-1, 12-2, 12-2' : 이상 검출부
13 : 전원선
14 : 신호선군
15 : 충 방전 케이블
16 : 제2의 전력 변환부
16a : 신호
17 : 제1의 전력 변환부
18 : 구동부
18a : 구동 신호
19 : 보호부
20 : 콤퍼레이터
21 : AND 회로
22 : OR 회로
30, 30' : 단선 검출 요소(제1의 이상 검출 요소)
30a, 30a', 31a : 이상 검출 신호
31 : 이상 검출 요소(제2의 이상 검출 요소)
100, 100', 100-1, 100-2, 100-2' : 충 방전 장치

Claims (14)

  1. 계통전원과 축전지와의 사이에 개재하여 상기 축전지의 충 방전을 행하는 충 방전 장치에 있어서,
    상기 축전지와 상기 충 방전 장치를 전기적으로 접속하는 충 방전 커넥터와,
    일단이 상기 충 방전 커넥터에 접속된 충 방전 케이블과,
    교류 전력이 입력된 경우에는 AC/DC 변환기로서 동작하고, 상기 축전지로부터의 직류 전력이 입력된 경우에는 DC/AC 변환기로서 동작하는 전력 변환부와,
    상기 전력 변환부의 동작을 제어하는 제어부와,
    상기 제어부로부터 출력되는 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 이상 검출 신호를 출력하는 이상 검출부를 구비한 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구와 연동하는 스위치로부터 출력되는 신호와, 상기 제어부로부터 출력되는, 상기 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로하는 충 방전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 제어부 및 상기 전력 변환부의 적어도 어느 것에 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 제어부에만 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 전력 변환부에만 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 제어부 및 상기 전력 변환부에 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 검출부는,
    상기 제어부로부터 출력되는 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 제1의 이상 검출 신호를 출력하는 제1의 이상 검출 요소와,
    상기 제1의 이상 검출 요소에서 검출되는 이상 이외의 이상을 검출한 때, 제2의 이상 검출 신호를 출력하는 제2의 이상 검출 요소와,
    상기 제1의 이상 검출 요소로부터의 제1의 이상 검출 신호 또는 상기 제2의 이상 검출 요소로부터의 제2의 이상 검출 신호를, 상기 이상 검출 신호로서 출력하는 OR 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  8. 계통전원과 축전지와의 사이에 개재하여 상기 축전지의 충 방전을 행하는 충 방전 장치에 있어서,
    상기 축전지와 상기 충 방전 장치를 전기적으로 접속하는 충 방전 커넥터와,
    일단이 상기 충 방전 커넥터에 접속된 충 방전 케이블과,
    교류 전력이 입력된 경우에는 AC/DC 변환기로서 동작하고, 직류 전력이 입력된 경우에는 DC/AC 변환기로서 동작하는 제1의 전력 변환부와,
    제1의 전력 변환부로부터의 직류 전력을 소망하는 값의 직류 전력으로 변환하고, 상기 축전지로부터의 직류 전력을 소망하는 값의 직류 전력으로 변환하는 제2의 전력 변환부와,
    상기 제1의 전력 변환부의 동작을 제어하는 제1의 제어부와,
    상기 제2의 전력 변환부의 동작을 제어하는 제2의 제어부와,
    상기 제어부의 어느 것으로부터 출력되는 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 이상 검출 신호를 출력하는 이상 검출부를 구비한 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구와 연동하는 스위치로부터 출력되는 신호와, 상기 제어부의 어느 것으로부터 출력되는, 상기 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로하는 충 방전 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 각 제어부 및 상기 각 전력 변환부의 적어도 어느 것에 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 각 제어부에만 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 각 전력 변환부에만 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 검출부는, 상기 각 제어부 및 상기 각 전력 변환부에 상기 이상 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
  14. 제 8항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이상 검출부는,
    상기 제어부의 어느 것으로부터 출력되는, 상기 충 방전 커넥터의 로크 기구를 동작시키는 솔레노이드에 급전시키는 신호에 근거하여, 제1의 이상 검출 신호를 출력하는 제1의 이상 검출 요소와,
    상기 제1의 이상 검출 요소에서 검출되는 이상 이외의 이상을 검출한 때, 제2의 이상 검출 신호를 출력하는 제2의 이상 검출 요소와,
    상기 제1의 이상 검출 요소로부터의 제1의 이상 검출 신호 또는 상기 제2의 이상 검출 요소로부터의 제2의 이상 검출 신호를, 상기 이상 검출 신호로서 출력하는 OR 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 충 방전 장치.
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