KR20120023750A - 전동 차량 - Google Patents

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KR20120023750A
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KR1020117029087A
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유타카 나카시마
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

타이머 충전이 행해지고 있을 때, 충전 처리를 제어하는 제어 회로에 전력을 공급하는 보조 배터리의 방전을 억제할 수 있는 전동 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다. 사용자에 의해 설정되는 충전 개시 타이밍이 소정 시간 경과 후인 경우, 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 대한 전력 공급이 개시될 때까지 내부 전원 회로 (35) 로부터 CPU (36) 등에 대한 전력 공급을 정지시키고, 전력 공급이 개시되면, 내부 전원 회로 (35) 로부터 CPU (36) 등에 대한 전력 공급을 재개시킨다.

Description

전동 차량{ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력에 의해 차량 구동용 모터를 구동하기 위한 배터리를 충전하는 전동 차량에 관한 것이다.
환경 문제를 고려하여, 전기 자동차나 플러그 인 하이브리드 자동차 등 차량 구동용 모터를 탑재한 전동 차량이 주목받고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2 참조).
이와 같은 전동 차량에 있어서 모터를 구동시키기 위한 배터리의 충전 개시 시퀀스로는 예를 들어 아래와 같이 되어 있다.
1) 사용자가 충전 스테이션으로부터 연장되는 AC 케이블의 단부 (端部) 에 형성되는 충전 플러그를 전동 차량의 충전기에 접속되는 인렛에 삽입한다.
2) AC 케이블에 부수된 통신선을 개재하여 충전 스테이션으로부터 전동 차량의 충전 처리를 제어하는 ECU (이하, 제어 회로라고 한다) 에 기동 신호가 송신된다.
3) 기동 신호에 의해 전동 차량의 제어 회로가 기동된다.
4) 충전 스테이션으로부터 전동 차량의 충전기에 전력이 공급된다.
5) 충전기에 의해 배터리의 충전이 개시된다.
또, 자택 등 개인이 소유하는 충전 스테이션을 이용하는 경우에는, 충전 플러그를 인렛에 삽입하여 단순히 충전 개시 스위치를 넣어 충전을 개시하면 된다. 그러나, 공공 시설 등에 설치되는 충전 스테이션을 이용하는 경우에는, 불특정 전동 차량에 대해 충전을 하는 경우가 있기 때문에, 충전 개시 전에 충전 스테이션과 전동 차량의 제어 회로 사이에서 통신을 실시하여, 충전이 허가되어 있는 전동 차량인지 아닌지를 판단하기 위한 인증 처리를 실시할 필요가 있다. 충전이 허가되어 있는 전동 차량으로 판단된 경우에 한해서 충전 스테이션으로부터 전동 차량의 충전기에 전력이 공급된다.
그런데, 충전 플러그를 인렛에 삽입하여 곧 충전을 개시시키는 경우에는 문제없으나, 심야 등 전기 요금이 저렴해지는 시간대에 충전을 개시시키는 경우에는 충전 플러그를 인렛에 삽입하고 나서 소정 시간 경과 후에 충전이 개시되는, 이른바 타이머 충전이 행해진다. 이 때, 전동 차량의 제어 회로는, 충전 개시를 기다리기 위하여 계속 동작해야만 하지만, 그 사이에 보조 배터리로부터 제어 회로에 전력이 계속 공급되기 때문에 보조 배터리가 불필요하게 방전되어 버린다.
일본 공개특허공보 평7－298502호 일본 공개특허공보 평10－80071호
본 발명은 타이머 충전이 행해지고 있을 때, 충전 처리를 제어하는 제어 회로에 전력을 공급하는 보조 배터리의 방전을 억제할 수 있는 전동 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전동 차량은, 사용자에 의해 설정되는 충전 개시 타이밍에 기초하여 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력에 의해 차량 구동용 모터를 구동시키기 위한 배터리를 충전하는 전동 차량으로서, 상기 배터리를 충전할 때의 충전 처리를 제어하는 제어 회로와, 보조 배터리에서 얻어지는 전력을 상기 제어 회로에 공급하는 내부 전원 회로와, 상기 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력을 검출하는 검출 회로를 구비하고, 상기 제어 회로는, 상기 충전 개시 타이밍이 소정 시간 경과 후인 경우, 상기 내부 전원 회로로부터 상기 제어 회로에 대한 전력 공급을 정지시키고, 상기 내부 전원 회로는, 상기 검출 회로에 의해 전력이 검출되면, 상기 제어 회로에 대한 전력 공급을 재개한다.
이로써, 소정 시간 경과 후에 충전 스테이션으로부터 전력이 공급될 때, 보조 배터리의 방전을 억제할 수 있다.
또, 상기 전동 차량은, 상기 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하는 변환 회로를 구비하고, 상기 내부 전원 회로는 상기 충전 스테이션으로부터 전력이 공급되고 있을 때, 상기 변환 회로에 의해 직류로 변환되는 전력을 상기 제어 회로에 공급하도록 구성해도 된다.
이로써, 추가로 보조 배터리의 방전을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 타이머 충전에 의해 차량 구동용 모터를 구동시키기 위한 배터리를 충전할 때, 그 충전 처리를 제어하는 제어 회로에 전력을 공급하는 보조 배터리의 방전을 억제할 수 있다.
도 1 은 차량 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2 는 충전 스테이션의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태의 전동 차량에 있어서의 ECU 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 전압 검출 회로 및 기동 신호 발생 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 ECU 내의 각 회로의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태의 전동 차량에 있어서의 ECU 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 은 차량 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1 에 나타내는 차량 충전 시스템 (11) 은, 충전 스테이션 (12) 으로부터 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 전동 차량 (13) 에 전력이 공급된다.
본 실시 형태의 전동 차량 (13) 은, 충전 스테이션 (12) 으로부터 공급되는 전력에 의해 차량 구동용 모터를 구동하기 위한 배터리를 충전할 때의 충전 처리를 제어하는 ECU (14) 와, 충전 스테이션 (12) 으로부터 공급되는 전력에 의해 배터리를 충전하는 충전기 (15) 를 구비하고 있다.
사용자에 의해, 충전 스테이션 (12) 으로부터 연장되는 AC 케이블 (16) 의 단부에 형성되는 충전 플러그 (17) 가 충전기 (15) 에 전기적으로 접속되는 인렛 (18) 에 삽입됨과 함께, 충전 스테이션 (12) 에 있어서 충전 개시 타이밍이 설정되면, 그 충전 개시 타이밍에 있어서 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력이 공급된다.
도 2 는 충전 스테이션 (12) 의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 1 에 나타내는 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.
도 2 에 나타내는 충전 스테이션 (12) 은, AC 케이블 (16) 과, 충전 플러그 (17) 와, 표시 장치 (21) 와, 네트워크 회로 (22) 와, 메모리 (23) 와, 내부 전원 회로 (24) 와, 상용 (商用) 전원 (25) 과, PLC 통신 회로 (26) 와, CPU (27) 와, 스위치 (28) 를 구비하여 구성된다.
표시 장치 (21) 는 충전 스테이션 (12) 의 상태 (정지 중 또는 충전 중 등) 나 충전 경과 시간 등을 표시한다.
네트워크 회로 (22) 는 충전 스테이션 (12) 이나 다른 충전 스테이션을 관리하기 위한 집중 관리부와 통신을 행한다.
메모리 (23) 는 인증이 완료된 전동 차량의 ID 코드 (전동 차량의 식별 정보) 등을 기억한다. 또한, ID 코드는 네트워크 회로 (22) 로부터 집중 관리부에 보내지고, 집중 관리부에서 관리되어도 된다.
내부 전원 회로 (24) 는, 상용 전원 (25) 에서 얻어지는 전력 (AC 100/200 V) 을 표시 장치 (21), 네트워크 회로 (22), PLC 통신 회로 (26), 및 CPU (27) 등에 공급한다.
PLC 통신 회로 (26) 는, AC 케이블 (16) 에 신호를 중첩시켜 전동 차량 (13) 측과 통신을 행한다. 즉, 충전 스테이션 (12) 과 전동 차량 (13) 의 ECU (14) 사이에서 전력선 통신이 행해진다. 예를 들어, PLC 통신 회로 (26) 는 전동 차량 (13) 으로부터 송신되는 ID 코드를 수신한다. CPU (27) 는, PLC 통신 회로 (26) 에 있어서 수신된 ID 코드와, 미리 메모리 (23) 에 기억되는 ID 코드에 기초하여 충전이 허가된 전동 차량 (13) 인지 아닌지를 인증 처리하고, 인증이 성공되면, 「인증 성공」을 나타내는 인증 결과를 PLC 통신 회로 (26) 에 의해 전동 차량 (13) 에 송신하게 한다. 또, PLC 통신 회로 (26) 는, 사용자에 의해 설정되는 충전 개시 타이밍을 나타내는 충전 개시 타이밍 신호를 인증이 성공된 전동 차량 (13) 에 송신한다. 또한, 충전 개시 타이밍 신호는 「타이머 충전」 또는 「즉시 충전」이 표시되는 것으로 한다. 야간 등 상용 전원 (25) 의 전기 요금이 저렴해지는 시간대에 충전이 개시되도록 사용자에 의해 충전 개시 타이밍이 설정되면, 「타이머 충전」을 나타내는 충전 개시 타이밍 신호가 전동 차량 (13) 에 송신된다. 한편, 즉시 충전이 개시되도록 사용자에 의해 충전 개시 타이밍이 설정되면, 「즉시 충전」을 나타내는 충전 개시 타이밍 신호가 전동 차량 (13) 에 송신된다.
CPU (27) 는, 충전 스테이션 (12) 내의 각 회로의 동작을 제어함으로써 충전 처리를 제어한다. 예를 들어, CPU (27) 는, 충전 개시 타이밍 신호나 인증 결과에 기초하여 스위치 (28) 의 온, 오프를 제어한다. 충전 개시 타이밍 신호가 「타이머 충전」을 나타내고, 또한, 인증 결과가 「인증 성공」을 나타내는 경우, CPU (27) 는 타이머 등을 이용하여 소정 시간이 경과된 것을 판단하면, 스위치 (28) 를 온 (On) 하여 상용 전원 (25) 과 AC 케이블 (16) 을 전기적으로 접속하고, 상용 전원 (25) 에서 얻어지는 전력을 전동 차량 (13) 에 공급한다. 한편, 충전 개시 타이밍 신호가 「즉시 충전」을 나타내고, 또한, 인증 결과가 「인증 성공」을 나타내는 경우, CPU (27) 는 곧 스위치 (28) 를 온하여 상용 전원 (25) 과 AC 케이블 (16) 을 전기적으로 접속하고, 상용 전원 (25) 에서 얻어지는 전력을 전동 차량 (13) 에 공급한다.
도 3 은 전동 차량 (13) 에 있어서의 ECU (14) 의 구성을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 1 에 나타내는 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.
도 3 에 나타내는 ECU (14) 는, 인렛 검출 회로 (31)(제어 회로) 와, PLC 통신 회로 (32)(제어 회로) 와, 전압 검출 회로 (33) 와, 기동 신호 발생 회로 (34) 와, 내부 전원 회로 (35) 와, CPU (36)(제어 회로) 를 구비하여 구성된다. 또한, 전압 검출 회로 (33), 기동 신호 발생 회로 (34), 또는 내부 전원 회로 (35) 는 ECU (14) 의 외부에 형성되어도 된다. 또, 특허 청구의 범위에 있어서의 검출 회로는, 전압 검출 회로 (33) 및 기동 신호 발생 회로 (34) 에 의해 구성되는 것으로 한다.
인렛 검출 회로 (31) 는 인렛 (18) 에 충전 플러그 (17) 가 삽입된 것을 검출한다.
PLC 통신 회로 (32) 는 AC 케이블 (16) 에 신호를 중첩시켜 충전 스테이션 (12) 의 PLC 통신 회로 (26) 와 통신을 행한다. 예를 들어, PLC 통신 회로 (32) 는, ID 코드나 충전 개시 타이밍 요구 신호를 충전 스테이션 (12) 에 송신하거나, 충전 스테이션 (12) 으로부터 송신되는 인증 결과나 충전 개시 타이밍 신호를 수신한다.
전압 검출 회로 (33) 는 충전기 (15)(또는 인렛 (18)) 에 걸리는 교류 전압을 검출한다.
기동 신호 발생 회로 (34) 는 전압 검출 회로 (33) 에 의해 교류 전압이 검출되면 기동 신호를 내부 전원 회로 (35) 에 출력한다.
내부 전원 회로 (35) 는 보조 배터리 (37)(＋12 V) 에서 얻어지는 전력을 인렛 검출 회로 (31), PLC 통신 회로 (32), 기동 신호 발생 회로 (34), 및 CPU (36) 등에 공급한다.
CPU (36) 는 ECU (14) 내의 각 회로의 동작을 제어함으로써 충전 처리를 제어한다.
도 4 는 전압 검출 회로 (33) 및 기동 신호 발생 회로 (34) 의 일례를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 1 에 나타내는 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.
도 4 에 나타내는 전압 검출 회로 (33) 는, 4 개의 다이오드 (41 ? 44) 에 의해 구성되고, 충전기 (15)(또는 인렛 (18)) 에 걸리는 교류 전압을 정류하는 정류 회로와, 저항 (45) 및 콘덴서 (46) 에 의해 구성되고, 상기 정류 회로의 출력을 평활하는 평활 회로를 구비하여 구성된다.
도 4 에 나타내는 기동 신호 발생 회로 (34) 는, 다이오드 (47, 48) 와 포토 커플러 (49) 와, 저항 (50) 을 구비하여 구성되어 있다.
충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력이 공급되면, 콘덴서 (46) 에 걸리는 전압이 상승하여 다이오드 (47) 에 전류가 흐르고, 포토 커플러 (49) 가 온한다. 그러면, 저항 (50) 이나 다이오드 (48) 를 개재하여 내부 전원 회로 (35) 에 전류가 흐른다. 즉, 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력이 공급되면, 기동 신호로서의 전류가 기동 신호 발생 회로 (34) 로부터 내부 전원 회로 (35) 에 흐른다.
도 5 는 ECU (14) 내의 각 회로의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
먼저, 인렛 검출 회로 (31) 는, 충전 플러그 (17) 가 인렛 (18) 에 삽입된 것을 검출하면 (S1 이 예), 그 취지의 신호를 CPU (36) 에 출력하여 CPU (36) 에 의해 ECU (14) 를 기동시킨다 (S2). 예를 들어, 충전 플러그 (17) 가 인렛 (18) 에 삽입된 취지의 신호가 인렛 검출 회로 (31) 로부터 CPU (36) 에 출력되면, CPU (36) 의 슬립 상태가 해제되고, CPU (36) 에 의해 PLC 통신 회로 (32) 가 동작 제어된다.
다음으로, PLC 통신 회로 (32) 는, ID 코드를 충전 스테이션 (12) 에 송신한다 (S3).
다음으로, CPU (36) 는, PLC 통신 회로 (32) 에 있어서 「인증 성공」을 나타내는 인증 결과가 수신된 것으로 판단하면 (S4 가 예), PLC 통신 회로 (32) 에 있어서 수신된 충전 개시 타이밍 신호가 「타이머 충전」을 나타내고 있는지의 여부를 판단한다 (S5). 예를 들어, 인증 결과가 「인증 성공」인 경우, CPU (36) 는 충전 개시 타이밍 요구 신호를 PLC 통신 회로 (32) 에 있어서 송신하게 한다. 충전 스테이션 (12) 의 CPU (27) 는, PLC 통신 회로 (26) 에 있어서, 충전 개시 타이밍 요구 신호가 수신되면, 충전 개시 타이밍 신호를 전동 차량 (13) 에 송신하게 한다.
충전 개시 타이밍 신호가 「타이머 충전」을 나타내지 않는, 즉, 충전 개시 타이밍 신호가 「즉시 충전」을 나타내고 있는 것으로 판단하면 (S5 가 아니오), CPU (36) 는 충전 처리의 제어 (예를 들어, 충전기 (15) 의 충전 상태를 감시하는 것 등) 를 개시한다 (S11).
한편, 충전 개시 타이밍 신호가 「타이머 충전」을 나타내고 있는 것으로 판단하면 (S5 가 예), CPU (36) 는 내부 전원 회로 (35) 로부터 ECU (14) 내의 각 회로 (주로 전력 소비가 큰 CPU (36)) 에 대한 전력 공급을 정지시킨다 (셧 다운)(S6). 또한, 기동 신호 발생 회로 (34) 는 전력이 공급되어 계속 동작하는 것으로 한다.
다음으로, 내부 전원 회로 (35) 는, 기동 신호가 입력되면 (S7 이 예), ECU (14) 내의 각 회로에 대한 전력 공급을 재개한다 (재기동)(S8). 즉, 소정 시간 경과 후, 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력 공급이 개시되면, 전압 검출 회로 (33) 가 교류 전압을 검출하고, 기동 신호 발생 회로 (34) 로부터 내부 전원 회로 (35) 에 기동 신호가 출력된다. 그러면, 내부 전원 회로 (35) 는 ECU (14) 내의 각 회로에 대한 전력 공급을 재개한다.
다음으로, PLC 통신 회로 (32) 는 ID 코드를 충전 스테이션 (12) 에 송신한다 (S9).
다음으로, CPU (36) 는, PLC 통신 회로 (32) 에 있어서 「인증 성공」을 나타내는 인증 결과가 수신된 것으로 판단하면 (S10 이 예), 충전 처리의 제어를 개시한다 (S11).
이와 같이, 본 실시 형태의 전동 차량 (13) 에서는, 사용자에 의해 충전 개시 타이밍이 소정 시간 경과 후로 설정되어 있을 때, 충전 스테이션 (12) 으로부터의 전력 공급이 개시될 때까지 ECU (14) 내의 각 회로에 대한 전력 공급을 정지시키고 있기 때문에 보조 배터리 (37) 의 방전을 억제할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태의 전동 차량 (13) 에 있어서의 ECU 의 구성을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 3 에 나타내는 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙였다.
도 6 에 나타내는 ECU (61) 는, 인렛 검출 회로 (31) 와, PLC 통신 회로 (32) 와, 전압 검출 회로 (33) 와, 기동 신호 발생 회로 (34) 와, 내부 전원 회로 (35) 와, CPU (36) 와, 교류/직류 변환 회로 (62)(변환 회로) 와, 보조 배터리 (37) 와 내부 전원 회로 (35) 사이에 형성되는 역전류 방지용의 다이오드 (63) 와, 교류/직류 변환 회로 (62) 와 내부 전원 회로 (35) 사이에 형성되는 역전류 방지용의 다이오드 (64) 를 구비하여 구성된다. 또한, 교류/직류 변환 회로 (62) 는, ECU (61) 의 외부에 형성되어도 된다.
교류/직류 변환 회로 (62) 는, 충전 스테이션 (12) 에서 전동 차량 (13) 에 공급되는 전력을 직류로 변환하여 내부 전원 회로 (35) 에 공급한다.
내부 전원 회로 (35) 는, 기동 신호가 입력되어 있을 때, 교류/직류 변환 회로 (62) 에 의해 직류로 변환되는 전력을 ECU (61) 내의 각 회로에 공급한다. 즉, 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력이 공급되고 있을 때, ECU (61) 내의 각 회로에는 보조 배터리 (37) 에서 얻어지는 전력이 아니고 교류/직류 변환 회로 (62) 에 의해 직류로 변환되는 전력이 공급된다.
이로써, 충전 스테이션 (12) 으로부터 전동 차량 (13) 에 전력이 공급되고 있을 때는, 보조 배터리 (37) 의 전력이 소비되지 않기 때문에, 추가로 보조 배터리 (37) 의 방전을 억제할 수 있다.
또한, 도 6 에 나타내는 ECU (61) 에 있어서의 CPU (36) 의 동작은, 도 5 에 나타내는 플로우 차트와 동일하다.
또, 상기 실시형태에서는, 전력선 통신에 의해 충전 스테이션 (12) 과 전동 차량 (13) 의 ECU (14) 사이에서 신호가 교환되는 구성이지만, 충전 스테이션 (12) 과 전동 차량 (13) 의 ECU (14) 사이의 통신 방식은 무선 통신 등 특별히 한정되지 않는다.
또, 상기 실시형태에서는, 전력 공급 전에, 충전이 허가된 전동 차량 (13) 인지의 여부를 판단하는 인증 처리를 행하는 구성이지만, 충전 스테이션 (12) 이 개인 소유의 충전 스테이션인 경우 등에서는 인증 처리를 행하지 않아도 된다. 이 경우, 도 5 의 S3, S4, S9, 및 S10 은 생략된다.
11 : 차량 충전 시스템
12 : 충전 스테이션
13 : 전동 차량
14 : ECU
15 : 충전기
16 : AC 케이블
17 : 충전 플러그
18 : 인렛
21 : 표시 장치
22 : 네트워크 회로
23 : 메모리
24 : 내부 전원 회로
25 : 상용 전원
26 : PLC 통신 회로
27 : CPU
28 : 스위치
31 : 인렛 검출 회로
32 : PLC 통신 회로
33 : 전압 검출 회로
34 : 기동 신호 발생 회로
35 : 내부 전원 회로
36 : CPU
37 : 보조 배터리
61 : ECU
62 : 교류/직류 변환 회로
63, 64 : 다이오드

Claims (2)

  1. 사용자에 의해 설정되는 충전 개시 타이밍에 기초하여 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력에 의해 차량 구동용 모터를 구동시키기 위한 배터리를 충전하는 전동 차량으로서,
    상기 배터리를 충전할 때의 충전 처리를 제어하는 제어 회로와,
    보조 배터리에서 얻어지는 전력을 상기 제어 회로에 공급하는 내부 전원 회로와,
    상기 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력을 검출하는 검출 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 충전 개시 타이밍이 소정 시간 경과 후인 경우, 상기 내부 전원 회로로부터 상기 제어 회로에 대한 전력 공급을 정지시키고,
    상기 내부 전원 회로는, 상기 검출 회로에 의해 전력이 검출되면, 상기 제어 회로에 대한 전력 공급을 재개하는 것을 특징으로 하는 전동 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 스테이션으로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하는 변환 회로를 구비하고,
    상기 내부 전원 회로는, 상기 충전 스테이션으로부터 전력이 공급되고 있을 때, 상기 변환 회로에 의해 직류로 변환되는 전력을 상기 제어 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전동 차량.
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