KR20100092062A - 차량의 충전 제어장치 - Google Patents

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겐이치 이시이
류이치 가마가
마사히로 가라미
사토시 후쿠이
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도요타 지도샤（주）
후지쓰 텐 가부시키가이샤
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Abstract

충전 케이블에 설치되는 발진기(602)는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V(1) 근방일 때는 비발진 신호를 출력하고, V(2)로 저하하면, 발진하는 신호를 출력한다. 플러그 인 하이브리드차에 설치되는 풀다운 저항소자(R(3))는, 컨트롤 파일럿선(L(1))과 차량 어스(518)에 접속됨으로써, 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 V(1)로부터 V(2)로 변경한다. 스위치(SW(2))는, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)의 사이에 직렬로 접속된다. 충전 케이블이 차량에 접속될 때, 스위치(SW(2))는 오프되고, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)는 분리된다.

Description

차량의 충전 제어장치{CHARGING CONTROL DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은, 차량의 충전제어에 관한 것으로, 특히, 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력에 의해 차량 구동용 축전장치를 충전하는 충전 시스템을 구비한 차량의 충전 제어에 관한 것이다.
환경을 배려한 차량으로서, 전기자동차나 하이브리드차, 연료전지차 등이 최근 주목받고 있다. 이들 차량은, 주행 구동력을 발생하는 전동기와, 그 전동기로 공급 되는 전력을 축적하는 축전장치를 탑재한다. 하이브리드차는, 전동기와 함께 내연기관을 동력원으로서 더 탑재한 차량이며, 연료전지차는, 차량 구동용 직류전원으로서 연료전지를 탑재한 차량이다. 이들과 같은 차량에서, 차량에 탑재된 차량 구동용 축전장치를 일반가정의 전원으로부터 충전 가능한 차량이 알려져 있다. 예를 들면, 가옥에 설치된 전원 콘센트와 차량에 설치된 충전구를 충전 케이블로 접속함으로써, 일반가정의 전원으로부터 축전장치에 전력이 공급된다. 또한, 이하에서는, 이와 같이 차량 외부의 전원으로부터 차량에 탑재된 축전기구를 충전 가능한 차량을「플러그 인 차량」이라고도 한다. 이와 같은 플러그 인 차량에서, 충전 개시 후에 상용전원의 단선, 정전 등의 이상을 검출하는 기술이, 예를 들면 일본국 특개2000-270484호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있다.
일본국 특개2000-270484호 공보에 개시된 이상 검출장치는, 모터와, 배터리와, 모터와 배터리의 사이에 접속되고, 스위칭 신호에 따라, 상용전원으로부터의 교류전류를, 모터를 경유하여 직류전류로 변환하여 배터리로 공급 하는 변환부와, 모터와 상용전원의 사이에 접속되어, 상용전원전압에 대하여 제로 크로스 온·오프의 판정을 행함과 동시에, 상용전원전압의 전압 위상을 검출하는 전압 위상 검출부와, 모터의 코일에 흐르는 교류전류를 검출하는 제 1 전류 검출부와, 변환부로부터 배터리로 공급 되는 직류전류를 검출하는 제 2 전류 검출부와, 충전용 지령값, 제 2 전류 검출부에 의한 검출결과, 및 전압 위상에 의거하여 교류전류 지령값을 발생시키는 지령값 발생부와, 교류전류 지령값 및 제 1 전류 검출부에 의한 검출결과에 의거하여 스위칭 신호를 발생시키는 스위칭 신호 발생부와, 교류전류 지령값 및 제 1 전류 검출부에 의한 검출결과에 의거하여 이상을 검출하는 이상 검출부를 포함한다.
일본국 특개2000-270484호 공보에 개시된 이상 검출장치에 의하면, 스위칭 신호에 따라, 상용전원으로부터의 교류전류를, 모터를 경유하여 직류전류로 변환하여 배터리로 공급 한다. 그리고, 상용전원의 상용전원전압에 대하여 제로 크로스 온·오프의 판정을 행하여, 상용전원전압의 전압 위상을 검출하고, 모터의 코일에 흐르는 교류전류, 및 배터리로 공급 되는 직류전류를 검출함과 동시에, 충전용 지령값, 직류전류의 검출결과, 및 전압 위상에 의거하여 교류전류 지령값을 발생시키고, 교류전류 지령값 및 교류전류의 검출결과에 의거하여 스위칭 신호를 발생시킨다. 또, 교류전류 지령값 및 교류전류의 검출결과에 의거하여 이상 검출한다. 따라서, 충전이 개시된 후에 충전 제어장치에 발생한 이상을 검출할 수 있다. 또, 이상을 검출하기 위한 특별한 센서를 새롭게 설치할 필요가 없기 때문에, 이상 검출장치의 비용을 낮게 할 수 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2000-270484호 공보
그런데, 전원으로부터 차량으로 공급 가능한 정격전류의 크기 등에 의거하는 펄스 폭의 파일럿 신호를 생성하는 발진기(오실레이터)가, 충전 케이블 내에 설치되는 경우가 있다. 이 파일럿 신호는, 차량측에서 충전 여부를 판단하기 위하여 이용되고 있으나, 이 파일럿 신호를, 충전 여부의 판단뿐만 아니라, 예를 들면 차량측의 충전 시스템의 기동이나 충전 시스템 내의 단선의 검출 등에 이용하는 것이 요구되고 있다. 일본국 특개2000-270484호 공보는, 상용전원의 교류전류의 지령값 및 검출결과에 의거하여 충전 제어장치의 이상을 검출하는 것이나, 충전 케이블 내의 발진기에서 생성되는 파일럿 신호를 이용하여 이상을 검출하거나 충전 제어하기도 하는 기술에 대해서는, 조금도 개시되어 있지 않다.
본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 충전 케이블 내의 발진기로부터의 파일럿 신호를, 차량의 충전 시스템의 기동신호로서 이용할 수 있는 충전 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 충전 제어장치는, 차량 외부의 전원으로부터 충전 케이블을 경유하여 공급되는 전력에 의해 축전장치를 충전하는 충전 시스템을 구비한 차량을 제어한다. 충전 케이블에 의해 전원과 차량이 접속되면, 충전 케이블에 설치된 발진기로부터의 파일럿 신호가 차량에 입력된다. 발진기는, 파일럿 신호의 전위가 초기 전위로부터 발진 전위로 변화한 것에 응답하여 차량으로 공급 가능한 정격전류의 크기에 의거하는 펄스폭으로 파일럿 신호를 발진시킨다. 이 충전 제어장치는, 파일럿 신호가 입력되는 컨트롤 파일럿선과, 컨트롤 파일럿선과 차량 어스와의 사이에 접속되어, 파일럿 신호의 전위를 초기 전위로부터 발진 전위로 변경하는 저항소자와, 컨트롤 파일럿선과 저항소자의 사이 및 저항소자와 차량 어스 사이의 어느 하나에 접속되고, 컨트롤 파일럿선과 차량 어스의 어느 하나로부터 저항소자가 분리된 분리상태 및 컨트롤 파일럿선과 차량 어스에 저항소자가 접속된 접속상태의 어느 하나의 상태로 변환되는 변환부와, 컨트롤 파일럿선의 전위에 의거하여, 충전 시스템의 기동을 개시하는 제어부를 포함한다. 제어부는, 적어도 충전 케이블이 차량에 접속될 때에, 변환부를 분리상태로 제어한다.
본 발명에 의하면, 충전 케이블에 설치된 발진기로부터의 파일럿 신호[파일럿 신호(CPLT)]가 입력되는 컨트롤 파일럿선과 차량 어스의 사이에, 파일럿 신호의 전위를 초기 전위로부터 발진 전위로 변경하는 저항소자가 접속된다. 이 저항소자는, 변환부가 제어부에 의해 제어됨으로써, 적어도 충전 케이블이 차량에 접속될 때에, 컨트롤 파일럿선과 차량 어스의 어느 하나로부터 분리된다. 이에 의하여, 적어도 충전 케이블이 차량에 접속될 때에는, 파일럿 신호의 전위가 발진 전위로 변경되지 않기 때문에, 파일럿 신호는 발진하지 않고 초기 전위로 유지된다. 그 때문에, 복잡한 F/V(Frequency to Voltage) 변환기를 사용하는 일 없이, 컨트롤 파일럿선의 전위가 초기 전위로 변화한 것을 용이하게 판단하고, 그 판단결과에 의거하여, 충전 시스템의 기동을 개시할 수 있다. 즉, 발진기로부터의 파일럿 신호를, 차량의 충전 시스템의 기동신호로서 이용할 수 있다. 그 결과, 충전 케이블 내의 발진기로부터의 파일럿 신호를, 차량의 충전 시스템의 기동신호로서 이용할 수 있는 충전 제어장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제어부는, 충전 케이블이 차량에 접속될 때에, 변환부를 분리상태로 제어함과 동시에, 충전 시스템의 기동 완료 시에, 변환부를 접속상태로 제어한다.
본 발명에 의하면, 충전 케이블이 차량에 접속될 때에, 저항소자가 컨트롤 파일럿선과 차량 어스의 어느 하나로부터 분리되기 때문에, 발진기로부터의 파일럿 신호를 충전 시스템의 기동신호로서 이용할 수 있다. 또한, 충전 시스템 기동 완료 시에는, 저항소자가 컨트롤 파일럿선과 차량 어스에 접속된다. 이에 의하여, 파일럿 신호의 전위가 발진 전위로 변경되기 때문에, 차량으로 공급 가능한 정격전류의 크기에 의거하는 펄스폭으로 파일럿 신호가 발진된다. 그 때문에, 파일럿 신호의 펄스폭을 검출함으로써, 차량으로 공급 가능한 정격전류를 검출할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제어부는, 또한, 파일럿 신호의 유무에 의거하여, 충전 케이블이 차량에 접속되었는지의 여부를 판단한다.
본 발명에 의하면, 파일럿 신호의 유무에 의거하여, 충전 케이블이 차량에 접속되었는지의 여부를 판단한다. 그 때문에, 예를 들면 충전 케이블과 차량의 접속신호가 없는 경우, 또는 충전 케이블과 차량의 접속신호가 이상인 경우에도, 충전 케이블과 차량이 접속되어 있는지의 여부를 적절하게 판단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 차량에는, 충전 케이블과 차량의 접속상태에 따라 출력이 변화하는 접속신호가 입력된다. 제어부는, 또한, 접속신호와 파일럿 신호의 비교결과에 의거하여, 접속신호의 이상을 검출한다.
본 발명에 의하면, 예를 들면, 충전 케이블과 차량이 접속되어 발진기로부터의 파일럿 신호가 초기 전위로 유지되어 있음에도 불구하고 접속신호의 출력이 충전 케이블과 차량이 접속되어 있지 않은 것을 나타내는 경우에, 접속신호의 이상을 검출할 수 있다. 그 때문에, 발진기로부터의 파일럿 신호를 접속신호의 이상 검출에 용이하게 이용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 차량에는, 충전 케이블과 차량의 접속상태에 따라 출력이 변화되는 접속신호가 입력된다. 제어부는, 또한, 접속신호에 의거하여 충전 케이블과 차량이 접속되어 있다고 판단되는 경우에, 컨트롤 파일럿선의 전위에 의거하여, 전원에 대한 전력공급이 정지되어 있는 것 및 전원에 대한 전력공급이 재개된 것 중 적어도 어느 하나를 검출한다.
본 발명에 의하면, 예를 들면, 접속신호의 출력이 충전 케이블과 차량이 접속되어 있는 것을 나타내는 경우에 있어서, 컨트롤 파일럿선의 전위가 발진기로부터의 파일럿 신호가 입력되어 있지 않을 때의 전위일 때는, 전원에 대한 전력공급이 정지되어 있다고 판단할 수 있다. 또한, 컨트롤 파일럿선의 전위가, 발진기로부터의 파일럿 신호가 입력되어 있지 않을 때의 전위로부터 초기 전위로 변화한 경우에, 정전으로부터 복귀하였다고 판단할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 컨트롤 파일럿선에는, 충전 케이블이 차량에 접속됨과 동시에 차량 충전 예약용 타이머를 경유하여 전원에 접속된 상태에서, 타이머로 설정된 충전 예약시간이 된 경우에, 파일럿 신호가 입력된다.
본 발명에 의하면, 컨트롤 파일럿선에는, 타이머로 설정된 충전 예약시간이 된 경우에, 파일럿 신호가 입력된다. 그 때문에, 충전 예약시간이 되면, 파일럿 신호가 입력되어 있지 않을 때의 전위로부터 초기 전위로 컨트롤 파일럿선의 전위가 변화하여 유지된다. 그 때문에, 컨트롤 파일럿선의 전위가 초기 전위로 변화한 것을 용이하게 판단하고, 그 판단 결과에 의거하여, 충전 시스템의 기동을 개시할 수 있다. 이와 같이 하면, 예를 들면, 차량측에 타이머 기능을 설치하는 일 없이, 충전 케이블과 전원의 사이에 시판의 저렴한 충전 타이머를 접속하는 것만으로, 사용자가 예약 설정한 충전 개시시각(예를 들면 전력의 사용요금이 저렴한 야간 시간대)에 충전을 개시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치가 탑재되는 차량의 일례로서 나타내는 플러그 인 하이브리드차의 전체 블럭도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 동력 분할기구의 공선도를 나타낸 도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플러그 인 하이브리드 차의 전기 시스템의 전체 구성도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 전기 시스템의 충전 시스템에 관한 부분의 개략 구성도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 EVSE 제어장치에 의해 발생되는 파일럿 신호의 파형을 나타낸 도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 충전 시스템을 설명하기 위한 도,
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치의 기능 블록도,
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치를 구성하는 CPU의 제어구조를 나타내는 플로우차트,
도 9는 파일럿 신호(CPLT)의 타이밍 차트(그 1),
도 10은 파일럿 신호(CPLT)의 타이밍 차트(그 2),
도 11은 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 관한 충전 시스템을 설명하기 위한 도,
도 12는 파일럿 신호(CPLT) 및 케이블 접속신호(PISW)의 타이밍 차트(그 1),
도 13은 파일럿 신호(CPLT)와 케이블 접속신호(PISW)의 비교표,
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 충전 제어장치를 구성하는 CPU의 제어구조를 나타내는 플로우차트,
도 15는 파일럿 신호(CPLT) 및 케이블 접속신호(PISW)의 타이밍 차트(그 2),
도 16은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 충전 제어장치를 구성하는 CPU의 제어구조를 나타내는 플로우차트,
도 17은 파일럿 신호(CPLT) 및 케이블 접속신호(PISW)의 타이밍 차트(그 3)이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일한 부품에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 그것들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그것들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
<제 1 실시예>
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예에 관한 충전 제어장치를 구비한 플러그 인 하이브리드차에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 관한 충전 제어장치가 적용되는 차량은, 하이브리드차에 한정되지 않고, 전기자동차이어도 된다.
이 플러그 인 하이브리드차는, 엔진(100)과, 제 1 MG(Motor Generator)(110)와, 제 2 MG(120)와, 동력 분할기구(130)와, 감속기(140)와, 축전장치(150)와, 구동륜(160)과, ECU(170)를 구비한다.
엔진(100), 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)는, 동력 분할기구(130)에 연결된다. 플러그 인 하이브리드차는, 엔진(100) 및 제 2 MG(120)의 적어도 한쪽으로부터의 구동력에 의해 주행한다. 엔진(100)이 발생하는 동력은, 동력 분할기구(130)에 의해 2 경로로 분할된다. 즉, 한쪽은 감속기(140)를 경유하여 구동륜(160)으로 전달되는 경로이고, 또 한쪽은 제 1 MG(110)로 전달되는 경로이다.
제 1 MG(110)는, 교류회전 전기이며, 예를 들면, U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 구비하는 3상 교류동기 전동기이다. 제 1 MG(110)는, 동력 분할기구(130)에 의해 분할된 엔진(100)의 동력을 사용하여 발전한다. 예를 들면, 축전장치(150)의 충전상태(이하「SOC(State Of Charge)」라고도 한다.)가 미리 정해진 값보다 낮아지면, 엔진(100)이 시동하여 제 1 MG(110)에 의해 발전이 행하여지고, 제 1 MG(110)에 의해 발전된 전력은, 인버터(뒤에서 설명)에 의해 교류로부터 직류로 변환되고, 컨버터(뒤에서 설명)에 의해 전압이 조정되어 축전장치(150)에 축적된다.
제 2 MG(120)는, 교류회전 전기이며, 예를 들면, U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 구비하는 3상 교류동기 전동기이다. 제 2 MG(120)는, 축전장치(150)에 축적된 전력 및 제 1 MG(110)에 의해 발전된 전력의 적어도 한쪽을 사용하여 구동력을 발생한다. 그리고, 제 2 MG(120)의 구동력은, 감속기(140)를 경유하여 구동륜(160)에 전달된다. 이에 의하여, 제 2 MG(120)는 엔진(100)을 어시스트하거나, 제 2 MG(120)로부터의 구동력에 의해 차량을 주행시키기도 한다. 또한, 도 1에서는, 구동륜(160)은 전륜으로서 나타내고 있으나, 전륜 대신, 또는 전륜과 함께, 제 2 MG(120)에 의해 후륜을 구동하여도 된다.
또한, 차량의 제동 시 등에는, 감속기(140)를 경유하여 구동륜(160)에 의해 제 2 MG(120)가 구동되고, 제 2 MG(120)가 발전기로서 작동한다. 이에 의하여, 제 2 MG(120)는, 제동 에너지를 전력으로 변환하는 회생 브레이크로서 작동한다. 그리고, 제 2 MG(120)에 의해 발전된 전력은, 축전장치(150)에 축적된다.
동력 분할기구(130)는, 선 기어와, 피니언 기어와, 캐리어와, 링 기어를 포함하는 유성기어로 이루어진다. 피니언 기어는, 선 기어 및 링 기어와 걸어맞춘다. 캐리어는, 피니언 기어를 자전 가능하게 지지함과 동시에, 엔진(100)의 크랭크 샤프트에 연결된다. 선 기어는, 제 1 MG(110)의 회전축에 연결된다. 링 기어는 제 2 MG(120)의 회전축 및 감속기(140)에 연결된다.
그리고, 엔진(100), 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)가, 유성기어로 이루어지는 동력 분할기구(130)를 경유하여 연결됨으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(100), 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)의 회전수는, 공선도에서 직선으로 연결되는 관계가 된다.
축전장치(150)는, 충방전 가능한 직류전원이며, 예를 들면, 니켈수소나 리튬이온 등의 2차 전지로 이루어진다. 축전장치(150)의 전압은, 예를 들면 200 V 정도이다. 축전장치(150)에는, 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)로 의해 발전되는 전력외에, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력이 축적된다. 또한, 축전장치(150)로서, 대용량의 커패시터도 채용 가능하고, 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)에 의한 발전전력이나 차량 외부의 전원으로부터의 전력을 일시적으로 축적하여, 그 축적한 전력을 제 2 MG(120)로 공급 가능한 전력 버퍼이면 어떠한 것이어도 된다.
엔진(100), 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)는, ECU(170)에 의해 제어된다. 또한, ECU(170)는, 기능마다 복수의 ECU로 분할하여도 된다. 또한, ECU(170)의 구성에 대해서는 뒤에서 설명한다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에 관한 플러그 인 하이브리드차의 전기 시스템에 대하여 설명한다. 이 전기 시스템은, 축전장치(150)와, SMR(System Main Relay)(250)과, 컨버터(200)와, 제 1 인버터(210)와, 제 2 인버터(220)와, 제 1 MG(110)와, 제 2 MG(120)와, DFR(Dead Front Relay)(260)과, LC 필터(280)와, 충전 인렛(270)과, ECU(170)를 포함한다.
SMR(250)은, 축전장치(150)와 컨버터(200)의 사이에 설치된다. SMR(250)은, 축전장치(150)와 전기 시스템의 전기적인 접속/차단을 행하기 위한 릴레이이고, ECU(170)에 의해 온/오프 제어된다. 즉, 차량 주행 시 및 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, SMR(250)은 온되고, 축전장치(150)는 전기 시스템에 전기적으로 접속된다. 한편, 차량 시스템의 정지 시, SMR(250)은 오프되고, 축전장치(150)는 전기 시스템과 전기적으로 차단된다.
컨버터(200)는, 리액터와, 2개의 npn형 트랜지스터와, 2개의 다이오드를 포함한다. 리액터는, 축전장치(150)의 양극측에 한쪽 끝이 접속되고, 2개의 npn형 트랜지스터의 접속 노드에 다른쪽 끝이 접속된다. 2개의 npn형 트랜지스터는, 직렬로 접속되고, 각 npn형 트랜지스터에 다이오드가 역병렬로 접속된다.
또한, npn형 트랜지스터로서, 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용할 수 있다. 또, npn형 트랜지스터 대신, 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등의 전력 스위칭소자를 사용하여도 된다.
컨버터(200)는, 축전장치(150)로부터 제 1 MG(110) 또는 제 2 MG(120)로 전력이 공급될 때, ECU(170)로부터의 제어신호에 의거하여, 축전장치(150)로부터 방전되는 전력을 승압하여 제 1 MG(110) 또는 제 2 MG(120)로 공급한다. 또, 컨버터(200)는, 축전장치(150)를 충전할 때, 제 1 MG(110) 또는 제 2 MG(120)로부터 공급되는 전력을 강압하여 축전장치(150)로 출력한다.
제 1 인버터(210)는, U상 아암, V상 아암 및 W상 아암을 포함한다. U상 아암, V상 아암 및 W상 아암은, 서로 병렬로 접속된다. 각 상 아암은, 직렬로 접속된 2개의 npn형 트랜지스터를 포함하고, 각 npn형 트랜지스터에는 다이오드가 역병렬로 접속된다. 각 상 아암에서의 2개의 npn형 트랜지스터의 접속점은, 제 1 MG(110)에서의 대응의 코일단으로서 중성점(112)과는 다른 끝부에 접속된다.
그리고, 제 1 인버터(210)는, 컨버터(200)로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 제 1 MG(110)로 공급 한다. 또, 제 1 인버터(210)는, 제 1 MG(110)에 의해 발전된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 컨버터(200)로 공급 한다.
제 2 인버터(220)도, 제 1 인버터(210)와 동일한 구성으로 이루어지고, 각 상 아암에서의 2개의 npn형 트랜지스터의 접속점은, 제 2 MG(120)에서의 대응의 코일단으로서 중성점(122)과는 다른 끝부에 접속된다.
그리고, 제 2 인버터(220)는, 컨버터(200)로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 제 2 MG(120)로 공급 한다. 또, 제 2 인버터(220)는, 제 2 MG(120)에 의해 발전된 교류전력을 직류전류로 전력하여 컨버터(200)로 공급 한다.
또한, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전이 행하여질 때, 제 1인버터(210) 및 제 2 인버터(220)는, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여, 차량 외부의 전원으로부터 제 1 MG(110)의 중성점(112) 및 제 2 MG(120)의 중성점(122)에 주어지는 교류전력을 ECU(170)로부터의 제어신호에 의거하여 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력을 컨버터(200)로 공급 한다.
DFR(260)은, 중성점(112, 122)에 접속되는 전력선쌍과 LC 필터(280)에 접속되는 전력선쌍과의 사이에 설치된다. DFR(260)은, 충전 인렛(270)과 전기 시스템의 전기적인 접속/차단을 행하기 위한 릴레이이고, ECU(170)에 의해 온/오프 제어된다. 즉, 차량 주행 시, DFR(260)은 오프되고, 전기 시스템과 충전 인렛(270)은 전기적으로 분리된다. 한편, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, DFR(260)은 온되고, 충전 인렛(270)이 전기 시스템에 전기적으로 접속된다.
LC 필터(280)는, DFR(260)과 충전 인렛(270)의 사이에 설치되고, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 플러그 인 하이브리드차의 전기 시스템으로부터 차량 외부의 전원으로 고주파의 노이즈가 출력되는 것을 방지한다.
충전 인렛(270)은, 차량 외부의 전원으로부터 충전 전력을 수전하기 위한 전력 인터페이스이다. 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 충전 인렛(270)에는, 차량 외부의 전원으로부터 차량으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블의 커넥터가 접속된다.
ECU(170)는, SMR(250), DFR(260), 컨버터(200), 제 1 인버터(210) 및 제 2 인버터(220)를 구동하기 위한 제어신호를 생성하고, 이들 각 장치의 동작을 제어한다.
도 4를 참조하여, 본 실시예에 관한 전기 시스템에서의 충전 시스템에 관한 부분에 대하여 설명한다. 플러그 인 하이브리드차와 차량 외부의 전원을 연결하는 충전 케이블(300)은, 커넥터(310)와, 플러그(320)와, CCID(Charging Circuit Interrupt Device)(330)를 포함한다.
커넥터(310)는, 차량에 설치된 충전 인렛(270)에 접속 가능하게 구성된다. 커넥터(310)에는, 리미트 스위치(312)가 설치되어 있다. 그리고, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되면, 리미트 스위치(312)가 작동하고, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속된 것을 나타내는 케이블 접속신호(PISW)가 ECU(170)에 입력된다.
플러그(320)는, 예를 들면 가옥에 설치된 전원 콘센트(400)에 접속된다. 전원 콘센트(400)에는, 전원(402)(예를 들면 계통전원)으로부터 교류전력이 공급된다.
CCID(330)는, 릴레이(332)와, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)제어장치(334)를 포함한다. 릴레이(332)는, 전원(402)으로부터 플러그 인 하이브리드차로 충전 전력을 공급하기 위한 전력선쌍에 설치된다. 릴레이(332)는, EVSE 제어장치(334)에 의해 온/오프 제어되고, 릴레이(332)가 오프되어 있을 때는, 전원(402)으로부터 플러그 인 하이브리드차로 전력을 공급하는 전로(電路)가 차단된다. 한편, 릴레이(332)가 온되면, 전원(402)으로부터 플러그 인 하이브리드차로 전력을 공급 가능하게 된다.
EVSE 제어장치(334)는, 플러그(320)가 전원 콘센트(400)에 접속되어 있을 때, 전원(402)으로부터 공급되는 전력에 의해 동작한다. 그리고, EVSE 제어장치(334)는, 컨트롤 파일럿선을 경유하여 차량의 ECU(170)로 송신되는 파일럿 신호 (CPLT)를 발생하고, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되며, 또한, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정값으로 저하하면, 규정의 듀티 사이클(발진주기에 대한 펄스폭의 비)로 파일럿 신호(CPLT)를 발진시킨다.
이 듀티 사이클은, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 경유하여 차량으로 공급 가능한 정격전류에 의거하여 설정된다.
차량측에는, 전압센서(171)와, 전류센서(172)가 설치된다. 전압센서(171)는, 충전 인렛(270)과 LC 필터(280) 사이의 전력선쌍 사이의 전압(VAC)을 검출하여, 그 검출값을 ECU(170)로 출력한다. 전류센서(172)는, DFR(260)과 제 1 MG(110)의 중성점(112)과의 전력선에 흐르는 전류(IAC)를 검출하여, 그 검출값을 ECU(170)로 출력한다. 또한, 전류센서(172)는, DFR(260)과 제 2 MG(120)의 중성점(122)과의 전력선에 설치하여도 된다.
도 5를 참조하여, EVSE 제어장치(334)에 의해 발생되는 파일럿 신호(CPLT)에 대하여 설명한다. 파일럿 신호(CPLT)는, 규정의 주기(T)로 발진한다. 여기서, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 경유하여 차량으로 공급 가능한 정격전류에 의거하여 파일럿 신호(CPLT)의 펄스폭(Ton)이 설정된다. 그리고, 주기(T)에 대한 펄스폭(Ton)의 비로 나타내는 듀티에 의하여, 파일럿 신호(CPLT)를 사용하여 EVSE 제어장치(334)로부터 차량의 ECU(170)으로 정격전류가 통지된다.
또한, 정격전류는, 충전 케이블마다 정해져 있어, 충전 케이블의 종류가 다르면, 정격전류도 다르기 때문에, 파일럿 신호(CPLT)의 듀티도 다르다. 그리고, 차량의 ECU(170)는, 충전 케이블(300)에 설치된 EVSE 제어장치(334)로부터 송신되는 파일럿 신호(CPLT)를 컨트롤 파일럿선을 경유하여 수신하고, 그 수신한 파일럿 신호(CPLT)의 듀티를 검출함으로써, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 경유하여 차량으로 공급 가능한 정격전류를 검출할 수 있다.
EVSE 제어장치(334)는, 차량측에서 충전준비가 완료되면, 릴레이(332)를 온시킨다.
도 6을 참조하여, 본 실시예에 관한 전기 시스템에서의 충전 시스템에 관한 부분에 대하여 더욱 설명한다.
충전 케이블(300)에 설치되는 CCID(330)는, 릴레이(332) 및 EVSE 제어장치(334) 외에, 전자 코일(606)과, 누전 검출기(608)를 포함한다. EVSE 제어장치(334)는, 발진기(602)와, 저항소자 R(1)와, 전압센서(604)를 포함한다.
발진기(602)는, 전원(402)으로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다. 그리고, 발진기(602)는, 전압센서(604)에 의해 검출되는 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정의 초기 전위(V(1))(예를 들면 12 V) 근방일 때는 비발진의 신호를 출력하고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V(1)보다 낮은 규정의 발진 전위(V(2))(예를 들면 9 V)로 저하하면, 규정의 주파수(예를 들면 1 kHz) 및 듀티 사이클로 발진하는 신호를 출력한다.
또, EVSE 제어장치(334)는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정 전위 V(3) (예를 들면 6 V) 근방일 때, 전자 코일(606)로 전류를 공급한다. 전자 코일(606)은, EVSE 제어장치(334)로부터 전류가 공급되면 전자력을 발생하여, 릴레이(332)를 온상태로 한다. 또한, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 뒤에서 설명하는 바와 같이, ECU(170)의 저항회로(502)의 저항값을 바꿈으로써 조작된다.
누전 검출기(608)는, 전원(402)으로부터 플러그 인 하이브리드차로 충전 전력을 공급하기 위한 전력선쌍에 설치되어, 누전의 유무를 검출한다. 구체적으로는, 누전 검출기(608)는, 전력선쌍에 서로 반대방향으로 흐르는 전류의 평형상태를 검출하고, 그 평형상태가 파탄되면 누전의 발생을 검출한다. 또한, 특별히 도시하지 않으나, 누전 검출기(608)에 의해 누전이 검출되면, 전자 코일(606)에 대한 급전이 차단되고, 릴레이(332)가 오프된다.
한편, 플러그 인 하이브리드차에 설치되는 ECU(170)는, 저항회로(502)와, 입력 버퍼(508, 510)와, CPU(Control Processing Unit)(520)를 포함한다. 저항회로(502)는, 풀다운 저항소자(R(2), R(3))와, 스위치(SW(1), SW(2))를 포함한다. CPU(520)는, CPU(512)와, CPU(514)를 포함한다.
풀다운 저항소자(R(2)) 및 스위치(SW(1))는, 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿선(L(1))과 차량 어스(518)의 사이에 직렬로 접속된다.
풀다운 저항소자(R(3)) 및 스위치(SW(2))는, 컨트롤 파일럿선(L(1))과 차량 어스(518)의 사이에 직렬로 접속되고, 직렬 접속된 풀다운 저항소자(R(2)) 및 스위치(SW(1))에 병렬로 접속된다. 또한, 도 6에는, 스위치(SW(2))가 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)의 사이에 접속되는 예가 나타나 있으나, 스위치(SW(2))를 컨트롤 파일럿선(L(1))과 풀다운 저항소자(R(3))의 사이에 접속하도록 하여도 된다.
스위치(SW(1))는, CPU(512)로부터의 제어신호에 의해 온/오프된다. 스위치 SW(1)가 온되면, 풀다운 저항소자(R(2))와 차량 어스(518)가 접속상태가 된다. 스위치(SW(1))가 오프되면, 풀다운 저항소자(R(2))와 차량 어스(518)가 비접속 상태가 된다. 또한, 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서는, 스위치(SW(1))는 오프되어 있고, 풀다운 저항소자(R(2))와 차량 어스(518)는 비접속 상태로 되어 있다. 즉, 충전 케이블(300)이 차량에 접속될 때, 스위치(SW(2))는 오프되어 있고, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)는 분리되어 있다.
스위치(SW(2))에는, CPU(514)로부터의 제어신호에 의해 공급 전력이 제어되는 전원(516)이 접속된다. CPU(514)로부터의 제어신호에 의해 전원(516)으로부터 스위치(SW(2))에 전력이 공급되면, 스위치(SW(2))는 온되고, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)가 접속상태가 된다. CPU(514)로부터의 제어신호에 의해 전원(516)으로부터 스위치(SW(2))에 대한 전력공급이 차단되면, 스위치(SW(2))는 오프되고, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)가 비접속 상태가 된다. 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서는, 스위치(SW(2))는 오프되어 있고, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)는 비접속 상태로 되어 있다.
또한, 스위치(SW(2))는, 스위치(SW(1))와 마찬가지로, CPU(512)로부터의 제어신호에 의해 온/오프되는 구성으로 하여도 된다. 이하의 설명에서는, CPU(512)로부터의 제어신호와 CPU(514)로부터의 제어신호를 구별하여 설명할 필요가 없는 경우는, 스위치(SW(1), SW(2))가 CPU(520)로부터의 제어신호에 의해 온/오프되는 것으로 하여 설명한다.
저항회로(502)는, CPU(520)로부터의 제어신호에 따라 스위치(SW(1), SW(2))가 온/오프됨으로써 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 변환한다.
즉, CPU(520)로부터의 제어신호에 따라, 스위치(SW(1))가 오프되고, 또한 스위치(SW(2))가 오프되면, 풀다운 저항소자(R(2), R(3))가 각각 차량 어스(518)와 비접속 상태가 되고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 초기 전위(V(1))로 유지된다. 이에 의하여, 파일럿 신호(CPLT)는 비발진 상태로 유지된다.
CPU(520)로부터의 제어신호에 따라, 스위치(SW(1))가 오프된 상태에서, 스위치(SW(2))가 온되면, 풀다운 저항소자(R(3))가 차량 어스(518)와 접속되기 때문에, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 발진 전위(V(2))로 저하한다. 또한, CPU(520)로부터의 제어신호에 따라 스위치(SW(1))가 온되면, 풀다운 저항소자(R(2), R(3))가 각각 차량 어스(518)에 접속되기 때문에, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 규정 전위 V(3)로 더욱 저하한다.
입력 버퍼(508)는, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 파일럿 신호(CPLT)를 받고, 그 받은 파일럿 신호(CPLT)를 CPU(512)로 출력한다.
입력 버퍼(510)는, 커넥터(310)의 리미트 스위치(312)에 접속되는 신호선L(2)으로부터 케이블 접속신호(PISW)를 수신하고, 수신한 케이블 접속신호(PISW)를 CPU(514)로 출력한다.
또한, 신호선(L(2))에는 ECU(170)로부터 미리 정해진 전압[예를 들면 초기 전위(V(1))와 동일한 정도의 전압]이 인가되어 있고, 커넥터(310)와 충전 인렛(270)이 접속되어 있지 않은 상태에서는, 케이블 접속신호(PISW)는 하이레벨이 된다. 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되고, 또한 리미트 스위치(312)가 온되면, 신호선(L(2))의 전위는 접지 레벨이 되고, 케이블 접속신호(PISW)는 로우레벨이 된다. 즉, 케이블 접속신호(PISW)가 로우레벨인 것은, 충전 케이블(300)과 차량이 접속된 상태인 것을 나타낸다.
CPU(514)는, 입력 버퍼(510)로부터의 케이블 접속신호(PISW)에 의거하여 커넥터(310)와 충전 인렛(270)의 접속 판정을 행한다. 그리고, CPU(514)는, 그 판정결과를 CPU(512)로 출력한다.
도 7을 참조하여, 본 실시예에 관한 충전 제어장치의 기능 블록도에 대하여 설명한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 충전 제어장치는, VL(1)검출부(522)와, 충전 제어부(524)를 포함한다.
VL(1)검출부(522)는, 차량 어스(518)에 대한 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위 [컨트롤 파일럿선(L(1))과 차량 어스(518)의 전압](VL(1))를 검출하고, 검출결과를 나타내는 신호를 충전 제어부(524)로 출력한다. 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위는, 충전 케이블(300)로부터 파일럿 신호(CPLT)가 입력되어 있지 않은 상태에서는 전위 V(0)(예를 들면 0 볼트)이고, 파일럿 신호(CPLT)가 입력되어 있는 상태에서는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 된다. 또한, 충전 케이블(300)이 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않은 경우, 충전 케이블(300)이 충전 인렛(270)에 접속되어 있으나 충전 케이블(300)이 전원 콘센트(400)에 접속되어 있지 않은 경우, 충전 케이블(300)이 충전 인렛(270) 및 전원 콘센트(400)에 접속되어 있으나 전원(402)에 전력이 공급되고 있지 않는 정전상태의 경우는, 어느 쪽의 경우도 컨트롤 파일럿선(L(1))에 파일럿 신호(CPLT)는 입력되지 않는다.
충전 제어부(524)는, 축전장치(150)의 SOC 및 VL(1)검출부(522)로부터의 신호에 의거하여, 스위치(SW(1), SW(2)), DFR(260), SMR(250), 컨버터(200), 인버터(210, 220)를 제어하여, 충전 시스템의 기동이나 충전 준비를 행함과 동시에, 충전 케이블(300)로부터의 충전 전력을 제어한다.
이와 같은 기능 블록을 가지는 본 실시예에 관한 제어장치는, 디지털 회로나 아날로그 회로의 구성을 주체로 한 하드웨어에서도, ECU(170)에 포함되는 CPU(520) 및 메모리와 메모리로부터 판독되어 CPU(520)에서 실행되는 프로그램을 주체로 한 소프트웨어로도 실현하는 것이 가능하다. 일반적으로, 하드웨어로 실현한 경우에는 동작속도의 점에서 유리하고, 소프트웨어로 실현한 경우에는 설계변경의 점에서 유리하다고 한다. 이하에서는, 소프트웨어로서 제어장치를 실현한 경우를 설명한다. 또한, 이와 같은 프로그램을 기록한 기록매체에 대해서도 본 발명의 일 형태이다.
도 8을 참조하여, 본 실시예에 관한 충전 제어장치인 CPU(520)가 실행하는 프로그램의 제어구조에 대하여 설명한다. 또한, 이 프로그램은, 미리 정해진 사이클 타임으로 반복하여 실행된다.
단계(이하, 단계를 S라 약칭한다)100에서, CPU(520)는, 차량 어스(518)에 대한 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가, 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화하였는지의 여부를 판단한다. 초기 전위(V(1))로 변화되면(S100에서 YES), 처리는 S102로 이행된다. 그렇지 않으면(S100에서 NO), 이 처리는 종료한다.
S102에서, CPU(520)는, 충전 시스템의 기동을 개시한다. 예를 들면, 상기한 S100의 처리를 CPU(512)가 행한 경우에는, CPU(514)를 기동하는 지령을, CPU(512)가 CPU(514)에 송신한다.
S104에서, CPU(520)는, 충전 시스템의 기동이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 예를 들면, 상기한 S102의 기동지령에 대한 응답신호를 CPU(514)로부터 CPU(512)가 수신한 경우에, CPU(520)는 충전 시스템의 기동이 완료되었다고 판단한다.
S106에서, CPU(520)는, 스위치(SW(2))를 온하는 제어신호를 스위치(SW(2))에 송신한다.
S108에서, CPU(520)는, 충전준비를 개시한다. 예를 들면, CPU(520)는, 축전장치(150)의 SOC나 파일럿 신호(CPLT)의 듀티로부터 검출되는 정격전류 등에 의거하여, 충전 케이블(300)로부터의 충전 여부를 판단하여, 충전 가능하다고 판단한 경우에, 컨버터(200) 및 인버터(210, 220)를 작동 가능상태로 대기시킨다.
S110에서, CPU(520)는, 충전준비가 완료되었는지의 여부를 판단한다. 충전준비가 완료되었다고 판단되면(S110에서 YES), 처리는 S112로 이행된다. 그렇지 않으면(S110에서 NO), 처리는 S110으로 되돌아가, 충전준비가 완료될 때까지 기다린다.
S112에서, CPU(520)는, 스위치(SW(1))를 온하는 제어신호를 스위치(SW(1))에 송신한다.
S114에서, CPU(520)는, SMR(250) 및 DFR(260)을 온하여, 충전을 개시한다. 이에 의하여, 전원(402)으로부터의 교류전력이 제 1 MG(110)의 중성점(112) 및 제 2 MG(120)의 중성점(122)에 주어지고, 축전장치(150)의 충전 제어가 실행된다.
S116에서, CPU(520)는, 충전이 종료하였는지의 여부를 판단한다. 예를 들면, CPU(520)는, 축전장치(150)의 SOC가 미리 정해진 값에 도달한 경우에, 충전이 종료하였다고 판단한다. 충전이 종료하였다고 판단되면(S116에서 YES), 처리는 S118로 이행된다. 그렇지 않으면(S116에서 NO), 처리는 S116으로 되돌아가, 충전이 종료될 때까지 기다린다.
S118에서, CPU(520)는, 스위치(SW(1), SW(2))를 오프하는 제어신호를 각각에 송신한다.
이상과 같은 구조 및 플로우차트에 의거하는, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의해 제어되는 파일럿 신호(CPLT)의 거동에 대하여 설명한다.
충전 개시 시
시각 T(1)에서, 사용자가 충전 케이블(300)을 전원 콘센트(400)에 접속하면, 전원(402)으로부터의 전력이 EVSE 제어장치(334)로 공급 되고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 도 9에 나타내는 바와 같이, V(0)(0 볼트)로부터 초기 전위(V(1))로 상승한다.
시각 T(2)에서, 사용자가 충전 케이블(300)을 충전 인렛(270)(즉 차량)에 접속하면, 파일럿 신호(CPLT)가 차량측의 컨트롤 파일럿선(L(1))에 입력된다.
여기서, 종래에서는, 스위치(SW(2))가 설치되어 있지 않고, 풀다운 저항소자(R(3))가 차량 어스(518)에 상시 접속된 상태이었기 때문에, 충전 케이블(300)이 충전 인렛(270)에 접속된 시각 T(2)에서, 파일럿 신호(CPLT)는 초기 전위(V(1))로부터 발진 전위(V(2))로 저하하고, 충전 케이블(300)의 발진기(602)가, 파일럿 신호(CPLT)를 발진시키고 있었다(도 9의 일점 쇄선 B 참조). 그 때문에, 파일럿 신호(CPLT)를 충전 시스템의 기동신호로서 이용하려고 하면, 복잡한 F/V(Frequency to Voltage) 변환기를 사용하지 않으면 안되었다.
그래서, 본 실시예에서는, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)의 사이에 스위치(SW(2))를 설치하고, 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서는, 스위치(SW(2))를 오프하여, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)가 비접속 상태가 되도록 하였다.
이에 의하여, 도 9의 실선 A로 나타내는 바와 같이, 시각 T(2)에서 충전 케이블(300)이 차량에 접속되어도, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 초기 전위(V(1))로 유지된다. 그 때문에, 복잡한 F/V 변환기를 사용하지 않아도, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 V(0)으로부터 V(1)로 변화한 것을 용이하게 판단하는 것이 가능해진다. 그리고, 전위(VL(1))가 V(0)으로부터 V(1)로 변화한 경우에(S100에서 YES), 충전 케이블(300)의 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되었다고 판단하여, 충전 시스템의 기동을 개시(S102)할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들면 케이블 접속신호(PISW)의 검출 회로나 충전 케이블(300) 내의 리미트 스위치(312)가 고장나도, 충전 케이블(300)이 차량에 접속된 것을 전위(VL(1))에 의해 적절히 판단하여, 충전 시스템의 기동을 개시할 수 있다.
또한, 시각 T(3)에서, 충전 시스템의 기동이 완료하고(S104에서 YES), 스위치(SW(2))가 온되면(S106), 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 발진 전위(V(2))로 저하하고, 시각 T(4)에서 파일럿 신호(CPLT)의 발진이 개시되어, 충전준비가 개시된다(S108). 시각 T(5)에서, 충전 준비가 완료되고(S110에서 YES), 스위치(SW(1))가 온되면(S112), 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 전위 V(3)로 더욱 저하한다. 이에 의하여, 충전 케이블(300) 내의 커넥터(310) 내의 릴레이(332)가 온됨과 동시에, 차량측에서 SMR(250) 및 DFR(260)이 온되어 충전이 개시된다(S114).
충전 완료 시
도 10에 나타내는 바와 같이, 시각 T(6)에서 충전이 완료되면(S116에서 YES), 스위치(SW(1)) 및 스위치(SW(2))가 오프된다(S118).
여기서, 종래에서는, 스위치(SW(2))가 설치되어 있지 않고, 충전이 완료된 시각 T(6)에서 스위치(SW(1))를 오프하여도, 풀다운 저항소자(R(3))가 차량 어스(518)에 상시 접속된 상태이었다. 그 때문에, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 V(3)으로부터 발진 전위(V(2))까지 밖에 상승하지 않고, 충전 완료 후에도 파일럿 신호(CPLT)의 발진이 계속되어(도 10의 일점 쇄선 B 참조), 충전 개시 시에 충전 케이블(300)이 차량에 접속되었을 때와 동일한 상태(도 9의 일점 쇄선 B 참조)로 되어 있었다. 그 때문에, 재충전을 금지하기 위한 처리를 새롭게 실시할 필요가 있었다.
그래서, 본 실시예에서는, 풀다운 저항소자(R(3))와 차량 어스(518)의 사이에 스위치(SW(2))를 설치하여, 충전 완료 시에, 스위치(SW(1), SW(2))를 오프하고, 풀다운 저항소자(R(2), R(3))의 양쪽이 차량 어스(518)와 비접속 상태가 되도록 하였다. 또한, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가, 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화하지 않는 한, 충전 시스템의 기동을 개시하지 않는 것으로 하였다(S100에서 NO).
이에 의하여, 도 10의 실선 A에 나타내는 바와 같이, 충전 완료 시에는, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))는 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화하지 않기 때문에, 충전 시스템의 기동이 개시되지 않고(S100에서 NO), 재충전되지 않는다. 이에 의하여, 재충전을 금지하기 위한 처리를 새롭게 실시하는 일 없이, 충전 완료 후의 재충전이나 과방전을 금지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의하면, 충전 케이블 내에 설치된 발진기로부터 출력되는 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 초기 전위(V(1))로부터 발진전위(V(2))로 변경하기 위한 풀다운 저항소자가 차량측에 설치되고, 이 풀다운 저항소자와 차량 어스의 사이에 스위치를 설치하여, 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서, 풀다운 저항소자와 차량 어스가 비접속 상태가 되도록 하였다. 이에 의하여, 충전 케이블이 차량에 접속되어도, 파일럿 신호(CPLT)가 발진되지 않고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 초기 전위(V(1))로 유지된다. 그 때문에, 컨트롤 파일럿선의 전위가 초기 전위(V(1))로 변화한 것을 용이하게 판단할 수 있다. 그 때문에, 파일럿 신호(CPLT)를 충전 시스템의 기동신호로서 용이하게 이용할 수 있다.
<제 1 실시예의 변형예>
상기한 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치에서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 플러그(320)와 전원 콘센트(400)의 사이에 충전 타이머(406)를 설치하도록 하여도 된다.
이 충전 타이머(406)는, 일반적으로 시판되고 있는 저렴한 타이머이다. 충전 타이머(406)는, 사용자가 예약 설정한 충전 개시시각이 될 때까지는, 전원(402)으로부터의 충전 케이블(300)에 대한 전력공급을 차단하고, 충전 개시시각이 되면, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)에 대한 전력공급을 개시한다. 또한, 충전 타이머(406)가, 사용자가 예약 설정한 충전 종료시각에 전원(402)으로부터의 전력공급을 차단하는 기능을 구비하도록 하여도 된다.
도 12를 참조하여, 이와 같은 충전 타이머(406)를 이용한 경우에 있어서의 파일럿 신호(CPLT) 및 케이블 접속신호(PISW)의 거동에 대하여 설명한다.
케이블 접속신호(PISW)의 신호 레벨은, 사용자가 충전 케이블(300)을 사전에 차량에 접속한 시각 T(7)에서, 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화하고, 예약 설정된 충전 개시시각 T(8)이 되어도 로우 레벨 그대로이다. 그 때문에, 케이블 접속신호(PISW)를, 충전 타이머(406)를 이용한 경우의 충전 시스템의 기동신호로서 이용할 수 없다.
한편, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 예약 설정된 충전 개시시간 T(8)이 될 때까지는, 전원(402)으로부터의 전력이 EVSE 제어장치(334)로 공급 되지 않기 때문에, 도 12에 나타내는 바와 같이, V(0)(0 볼트) 그대로 유지된다. 그 후, 충전 개시시각 T(8)이 된 시점에서, 전원(402)으로부터의 전력이 EVSE 제어장치(334)로 공급 되고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화된다. 스위치(SW(2))를 온하는 시각 T(9)까지는, 상기한 제 1 실시예와 마찬가지로, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 초기 전위(V(1))로 유지된다. 그 때문에, 전위(VL(1))가 V(0)으로부터 V(1)로 변화한 것을 용이하게 판단하는 것이 가능해진다. 그리고, 전위(VL(1))가 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화한 경우에(S100에서 YES), 충전 시스템의 기동이 개시된다(S102).
이와 같이, 차량측에 충전 타이머 기능을 설치하지 않고, 플러그(320)와 전원 콘센트(400)의 사이에 시판의 저렴한 충전 타이머를 접속하는 것만으로, 사용자가 예약 설정한 충전 개시시각(예를 들면 전력의 사용 요금이 저렴한 야간 시간대)에 충전을 개시할 수 있다.
<제 2 실시예>
이하, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에 관한 충전 제어장치는, 상기한 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치의 구성과 비교하여, CPU(520)가, 상기한 도 8에 나타낸 제어구조의 프로그램에 더하여, 뒤에서 설명하는 도 14에 나타내는 제어구조의 프로그램을 더 실행하는 점이 다르다. 이것 이외의 구성은, 상기한 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치의 구성과 동일한 구성이다. 그것들의 기능도 동일하다. 따라서, 그것들에 대한 상세한 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도 13은, 케이블 접속신호(PISW)의 신호상태 및 충전 케이블(300)의 상태에서의, 파일럿 신호(CPLT)의 전위와 케이블 접속신호(PISW)의 레벨을 나타내는 표이다. 도 13에서, 이상상태란, 리미트 스위치(312)가 고장나거나 신호선(L(2))이 단선하고 있는 경우의 케이블 접속신호(PISW)의 신호상태를 의미한다. 접속상태란, 충전 케이블(300)이 차량 및 전원(402)에 접속되어 있는 것을 의미하고, 미접속상태란, 충전 케이블(300)이 차량 및 전원(402) 중 어느 것에도 접속되어 있지 않은 것을 의미한다. 또, 대기상태란, 충전 케이블(300)과 차량은 접속되어 있으나, 충전 케이블(300)에 전원(402)으로부터의 전력이 공급되고 있지 않은 상태[충전 케이블(300)이 전원(402)에 접속되어 있지 않은 상태, 충전 케이블(300)이 전원(402)에 접속되어 있으나 충전 타이머에 의한 충전 개시시각이 되어 있지 않은 상태, 충전 케이블(300)이 전원(402)에 접속되어 있으나 정전으로 전원(402)에 전력이 공급되고 있지 않은 상태 등]을 의미한다. 또한, 파일럿 신호(CPLT)의 값은 모두 정상값이다.
도 13으로부터 분명한 바와 같이, 케이블 접속신호(PISW)는 정상상태 및 이상상태의 어느 것의 경우에도 하이 레벨이 될 수 있으나, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 초기 전위(V(1))임에도 불구하고 케이블 접속신호(PISW)가 하이 레벨인 경우는, 케이블 접속신호(PISW)가 이상상태[리미트 스위치(312)가 고장나거나, 또는 신호선(L(2))이 단선되어 있는 상태]인 경우 뿐이다. 그래서, 본 실시예에 관한 충전 제어장치는, 케이블 접속신호(PISW)와 파일럿 신호(CPLT)를 비교함으로써, 케이블 접속신호(PISW)의 이상[즉 리미트 스위치(312)의 고장 또는 신호선(L(2))의 단선]을 검출한다.
도 14를 참조하여, 본 실시예에 관한 충전 제어장치를 구성하는 CPU(520)가 실행하는 프로그램의 제어구조에 대하여 설명한다.
S200에서, CPU(520)는, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 초기 전위(V(1))인지의 여부를 판단한다. 초기 전위(V(1))이면(S200에서 YES), 처리는 S202로 이행된다. 그렇지 않으면(S200에서 NO), 이 처리는 종료된다.
S202에서, CPU(520)는, 케이블 접속신호(PISW)가 하이 레벨인지의 여부를 판단한다. 하이 레벨이면(S202에서 YES), 처리는 S204로 이행된다. 그렇지 않으면(S202에서 NO), 처리는 S206으로 이행된다.
S204에서, CPU(520)는, 케이블 접속신호(PISW)가 이상이고, 리미트 스위치(312)가 고장나 있거나, 또는 신호선(L(2))이 단선되어 있다고 판단한다. S206에서, CPU(520)는, 케이블 접속신호(PISW)가 정상이라고 판단한다.
이상과 같은 구조 및 플로우차트에 의거하는, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의한 케이블 접속신호(PISW)의 이상 검출에 대하여 설명한다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 충전 케이블(300)이 차량에 접속된 시각 T(10)으로부터, 스위치(SW(2))가 온되는 시각 T(12)까지의 사이, 파일럿 신호(CPLT)가 V(1)로 유지되어 있음에도 불구하고 케이블 접속신호(PISW)가 하이 레벨 그대로 유지되어 있으면(S200에서 YES, S202에서 YES), 케이블 접속신호(PISW)가 이상이고, 리미트 스위치(312)가 고장나 있거나, 또는 신호선(L(2))이 단선되어 있다고 판단된다(S204).
이상과 같이, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의하면, 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 초기 전위(V(1))부터 발진 전위(V(2))로 변경하기 위한 풀다운 저항소자와 차량 어스의 사이에 스위치를 설치하여, 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서, 풀다운 저항소자와 차량 어스가 비접속 상태가 되도록 하였다. 그 때문에, 컨트롤 파일럿선의 전위가 초기 전위(V(1))로 유지되어 있는 것을 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 파일럿 신호(CPLT)가 초기 전위(V(1))로 유지되어 있음에도 불구하고 케이블 접속신호(PISW)가 하이 레벨 그대로인 것이 검출된 경우에는, 케이블 접속신호(PISW)가 이상이라고 판단할 수 있다. 그 때문에, 파일럿 신호(CPLT)를 케이블 접속신호(PISW)의 이상 검출에 용이하게 이용할 수 있다.
<제 3 실시예>
이하, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에 관한 충전 제어장치는, 상기한 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치의 구성과 비교하여, CPU(520)가, 상기한 도 8에 나타낸 제어구조의 프로그램에 더하여, 정전 및 정전으로부터의 복귀를 검출하기 위하여, 뒤에서 설명하는 도 16에 나타내는 제어구조의 프로그램을 더욱 실행하는 점이 다르다. 이것 이외의 구성은, 상기한 제 1 실시예에 관한 충전 제어장치의 구성과 동일한 구성이다. 그것들의 기능도 동일하다. 따라서, 그것들에 대한 상세한 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도 16을 참조하여, 본 실시예에 관한 충전 제어장치를 구성하는 CPU(520)가 실행하는 프로그램의 제어구조에 대하여 설명한다.
S300에서, CPU(520)는, 케이블 접속신호(PISW)가 로우 레벨인지의 여부를 판단한다. 로우 레벨이면(S300에서 YES), 처리는 S302으로 이행된다. 그렇지 않으면 (S300에서 NO), 이 처리는 종료된다.
S302에서, CPU(520)는, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 전위 V(0)인지의 여부를 판단한다. V(0)이면(S302에서 YES), 처리는 S304로 이행된다. 그렇지 않으면(S302에서 NO), 이 처리는 종료된다.
S304에서, CPU(520)는, 정전이라고 판단한다. 또한, 여기서 말하는 정전이란, 전원(402)에 대한 전력공급이 정지된 상태를 말하는 것으로 한다.
S306에서, CPU(520)는, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화하였을지의 여부를 판단한다. 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화되면(S306에서 YES), 처리는 S308으로 이행된다. 그렇지 않으면(S306에서 NO), 처리는 S306으로 되돌아가고, 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화될 때까지 기다린다.
S308에서, CPU(520)는, 정전으로부터 복귀하였다고 판단한다. 즉, 전원(402)에 대한 전력공급이 재개되었다고 판단한다.
이상과 같은 구조 및 플로우차트에 의거하는, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의한 정전 및 정전의 복귀 판단에 대하여 설명한다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 충전 케이블(300)이 차량에 접속된 시각 T(13)에는, 케이블 접속신호(PISW)가 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화되나, 정전 중이기 때문에, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 정전으로부터 복귀되는 시각 T(14)까지의 사이는, 전위 V(0) 그대로이다. 그래서, 케이블 접속신호(PISW)가 로우 레벨임에도 불구하고 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 전위 V(0) 그대로 유지되어 있으면(S300에서 YES, S302에서 YES), 정전이라고 판단된다(S304).
그 후의 시각 T(14)에서 정전으로부터 복귀하면, 도 17에 나타내는 바와 같이, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 자동적으로 변화된다. 그래서, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 초기 전위(V(1))로 변화된 것이 검출된 경우에(S306에서 YES), 정전으로부터 복귀하였다고 판단된다(S308). 또한, 정전으로부터의 복귀 시에서도, 상기한 제 1 실시예와 마찬가지로, 스위치(SW(2))가 온될 때까지는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 초기 전위(V(1))로 유지된다.
이상과 같이, 본 실시예에 관한 충전 제어장치에 의하면, 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 초기 전위(V(1))로부터 발진 전위(V(2))로 변경하기 위한 풀다운 저항소자와 차량 어스의 사이에 스위치를 설치하여, 충전이 행하여지고 있지 않은 상태에서, 풀다운 저항소자와 차량 어스가 비접속 상태가 되도록 하였다. 그 때문에, 컨트롤 파일럿선의 전위가 초기 전위(V(1))로 유지되어 있는 것을 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 케이블 접속신호(PISW)가 로우 레벨인 경우에 있어서, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 전위 V(0)인 상태로부터 초기 전위(V(1))로 변화한 것을 검출한 경우에, 정전으로부터 복귀하였다고 판단할 수 있다. 또한, 정전으로부터의 복귀 시에 있어서도, 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위(VL(1))가 전위 V(0)으로부터 초기 전위(V(1))로 변화함으로써 충전 시스템의 기동을 개시할 수 있다. 그 때문에, 정전 복귀 시에 있어서 사용자가 충전 케이블(300)을 다시 꽂고 빼는 등의 번거로운 작업을 행하지 않아도 충전을 재개할 수 있어, 사용자의 편리성을 향상할 수 있다.
금회 개시된 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 청구범위에 의해 나타내며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
100 : 엔진 110 : 제 1 MG
112, 122 : 중성점 120 : 제 2 MG
130 : 동력 분할기구 140 : 감속기
150 : 축전장치 160 : 구동륜
170 : ECU 171 : 전압센서
172 : 전류센서 200 : 컨버터
210 : 제 1 인버터 220 : 제 2 인버터
250 : SMR 260 : DFR
270 : 충전 인렛 280 : LC 필터
300 : 충전 케이블 310 : 커넥터
312 : 리미트 스위치 320 : 플러그
330 : CCID 332 : 릴레이
334 : EVSE 제어장치 400 : 전원 콘센트
402 : 전원 406 : 충전 타이머
502 : 저항회로 508, 510 : 입력 버퍼
512, 514, 520 : CPU 516 : 전원
518 : 차량 어스 522 : VL(1)검출부
524 : 충전 제어부 602 : 발진기
604 : 전압센서 606 : 전자 코일
608 : 누전 검출기 R(1) : 저항소자
R(2), R(3) : 풀다운 저항소자
SW(1), SW(2) : 스위치 L(1) : 컨트롤 파일럿선
L(2) : 신호선

Claims (6)

  1. 차량 외부의 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 경유하여 공급되는 전력에 의해 축전장치(150)를 충전하는 충전 시스템을 구비한 차량의 충전 제어장치에 있어서,
    상기 충전 케이블(300)에 의해 상기 전원(402)과 상기 차량이 접속되면, 상기 충전 케이블(300)에 설치된 발진기(602)로부터의 파일럿 신호(CPLT)가 상기 차량에 입력되고, 상기 발진기(602)는, 상기 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 초기 전위로부터 발진 전위로 변화한 것에 응답하여 상기 차량으로 공급 가능한 정격전류의 크기에 의거하는 펄스폭으로 상기 파일럿 신호(CPLT)를 발진시키고,
    상기 충전 제어장치는,
    상기 파일럿 신호(CPLT)가 입력되는 컨트롤 파일럿선(L(1))과,
    상기 컨트롤 파일럿선(L(1))과 차량 어스의 사이에 접속되고, 상기 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 상기 초기 전위로부터 상기 발진 전위로 변경하는 저항소자(R(3))와,
    상기 컨트롤 파일럿선(L(1))과 상기 저항소자(R(3))의 사이 및 상기 저항소자(R(3))와 상기 차량 어스의 사이 중 어느 하나에 접속되고, 상기 컨트롤 파일럿선(L(1))과 상기 차량 어스의 어느 하나로부터 상기 저항소자(R(3))가 분리된 분리상태 및 상기 컨트롤 파일럿선(L(1))과 상기 차량 어스에 상기 저항소자(R(3))가 접속된 접속상태 중 어느 하나의 상태로 변환되는 변환부(SW(2))와,
    상기 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위에 의거하여, 상기 충전 시스템의 기동을 개시하는 제어부(520)를 포함하고,
    상기 제어부(520)는, 적어도 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량에 접속될 때에, 상기 변환부(SW(2))를 상기 분리상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(520)는, 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량에 접속될 때에, 상기 변환부(SW(2))를 상기 분리상태로 제어함과 동시에, 상기 충전 시스템의 기동 완료 시에, 상기 변환부(SW(2))를 상기 접속상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(520)는, 또한, 상기 파일럿 신호(CPLT)의 유무에 의거하여, 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량에 접속되었는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차량에는, 상기 충전 케이블(300)과 상기 차량의 접속상태에 따라 출력이 변화하는 접속신호(PISW)가 입력되고,
    상기 제어부(520)는, 또한, 상기 접속신호(PISW)와 상기 파일럿 신호(CPLT)의 비교결과에 의거하여, 상기 접속신호(PISW)의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 차량에는, 상기 충전 케이블(300)과 상기 차량의 접속상태에 따라 출력이 변화하는 접속신호(PISW)가 입력되고,
    상기 제어부(520)는, 또한, 상기 접속신호(PISW)에 의거하여 상기 충전 케이블(300)과 상기 차량이 접속되어 있다고 판단되는 경우에, 상기 컨트롤 파일럿선(L(1))의 전위에 의거하여, 상기 전원(402)에 대한 전력공급이 정지되어 있는 것 및 상기 전원(402)에 대한 전력공급이 재개된 것 중 적어도 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤 파일럿선(L(1))에는, 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량에 접속됨과 동시에 차량 충전 예약용 타이머(406)를 경유하여 상기 전원(402)에 접속된 상태에서, 상기 타이머(406)에 설정된 충전 예약시간이 된 경우에, 상기 파일럿 신호(CPLT)가 입력되는 것을 특징으로 하는 충전 제어장치.
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