JP6201319B2 - 変換装置、故障判定方法及び制御プログラム - Google Patents
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Description
また、前記変換装置に設けられた検出部の故障の有無を判定する故障判定方法、及び該検出部の故障の有無を判定するための制御プログラムを提供することを目的とする。
なお、本発明に係る変換装置には交流及び直流を双方向に変換する装置が含まれる。つまり、AC−DC変換回路には交流及び直流を双方向に変換する回路が含まれ、DC−DC変換回路には直流の入出力方向を逆にすることが可能な回路が含まれる。
図1は充電システムの一構成例を示すブロック図である。本実施の形態に係る充電システムは、給電ケーブルを介してバッテリ充電を行うインフラ側充電装置1と、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両に設けられた車両側充電装置2とを備える。
充電管理ECU21は、充電ガン14がインレット24に接続されたことを検知した場合、又はステーション側の充電準備が完了したことを検知した場合、変換装置23に制御信号を出力することによって、変換装置23を起動する。変換装置23は後述するように各種検出部の故障の有無を確認し、異常があれば充電管理ECU21へ内部異常を通知する。異常が確認されなければ、変換装置23は充電制御の開始を充電管理ECU21へ要求する。車両側充電装置2側の充電準備が完了した場合、抵抗器の切り換えを行い、矩形パルスの電圧を6Vに変化させる制御を行う。また、充電管理ECU21はDCリレー25を閉じ、バッテリ20への給電を行う。また、後述するように、給電開始直後においても、変換装置23は各種検出部の故障判定を行い、故障を発見した場合、その旨を充電管理ECU21へ通知する。
更に充電管理ECU21は、パイロット信号のステートを示した情報を、CAN(Controller Area Network)通信線26を介して変換装置23へ送信する通信部を備えている。言い換えるとパイロット信号のステートを示した情報は、AC−DC変換回路4に対する交流の電圧の印加の有無を示す情報である。パイロット信号のB2ステートは交流の電圧の印加が無い状態、Cステートは交流の電圧の印加がある状態に対応する。また、充電管理ECU21はバッテリ20の状態を監視しており、バッテリ20が正常な状態であるか否かを判定し、バッテリ20が正常であるか否かを示すバッテリ情報を、CAN通信線26を介して変換装置23へ送信する機能を有する。
第1及び第3スイッチング素子41,43のコレクタは、第1双方向変換回路6に接続している。第1及び第3スイッチング素子41,43のエミッタはそれぞれ第2及び第4スイッチング素子42,44のコレクタに接続し、第2及び第4スイッチング素子42,44のエミッタは、第1双方向変換回路6に接続している。第1乃至第4スイッチング素子41,42,43,44のコレクタには、第1乃至第4ダイオード45,46,47,48のカソードが接続し、第1乃至第4ダイオード45,46,47,48のアノードは第1乃至第4スイッチング素子41,42,43,44のエミッタに接続している。また第1及び第3スイッチング素子41,43のコレクタにはコンデンサC2の一端が接続され、該コンデンサC2の他端は第2及び第4スイッチング素子42,44のエミッタに接続されている。
第1及び第3スイッチング素子81,83のコレクタはコイルL3の一端に接続し、コイルL3の他端は直流入出力端子T3に接続している。第1及び第3スイッチング素子81,83のエミッタはそれぞれ第2及び第4スイッチング素子82,84のコレクタに接続し、第2及び第4スイッチング素子82,84のエミッタは直流入出力端子T4に接続している。第1乃至第4スイッチング素子81,82,83,84のコレクタには、ダイオード85,86,87,88のカソードが接続し、各ダイオード85,86,87,88のアノードはスイッチング素子81,82,83,84のエミッタに接続している。また直流入出力端子T3にはコンデンサC3の一端が接続され、該コンデンサC3の他端は直流入出力端子T4に接続されている。
コンデンサC3は、フルブリッジ回路80から出力される直流の電圧を平滑化するための素子である。コイルL3は、第1乃至第4スイッチング素子81,82,83,84のスイッチングによるリップル電流がコンデンサC3に流れ込むことを抑制し、コンデンサC3が破損することを防止するための素子である。
第1DC電圧検出部90cはAC−DC変換回路4の出力端又はDC−DC変換回路5の入力端に接続されており、DC−DC変換回路5に入力される直流の電圧に相当する信号を制御回路9へ出力する回路である。第1DC電圧検出部90cは、AC−DC変換回路4の出力端又はDC−DC変換回路5の入力端に接続された分圧抵抗を含み、該分圧抵抗によって分圧された電圧を制御回路9へ出力する回路である。なお、分圧された電圧を増幅器で増幅して制御回路9へ出力しても良いし、電圧をAD変換し、AD変換された電圧値を制御回路9に出力するように構成しても良い。
第2DC電圧検出部90dは第1DC電圧検出部90cと同様の構成であり、例えば直流入出力端子T4に接続され、該直流入出力端子T4から出力される電圧に相当する信号を制御回路9に出力する。
DC電流検出部90eは直流入出力端子T4に接続され、該直流入出力端子T4から出力される電流に相当する信号を制御回路9に出力するものである。DC電流検出部90eは、例えばホール素子センサである。ホール素子センサは、導線を流れる電流によって発生した磁界をホール素子で検出し、磁界によってホール素子に生じたホール電圧を増幅し、電流値として出力する。
また、制御プログラム98は、コンピュータ読み取り可能に記録された可搬式メディアであるCD(Compact Disc)−ROM、DVD(Digital Versatile Disc)−ROM、BD(Blu-ray Disc)、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブ等の記録媒体97に記録されており、制御部91が記録媒体97から、制御プログラム98を読み出し、記憶部93に記憶させても良い。
更に、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから本発明に係る制御プログラム98を取得し、記憶部93に記憶させても良い。
また、インタフェース95には、AC電圧検出部90a、AC電流検出部90b、第1DC電圧検出部90c、第2DC電圧検出部90d、及びDC電流検出部90eが接続され、各検出部から出力される信号が入力する。
図4は制御部91の処理手順を示したフローチャートである。まず、制御部91は、各検出部の天絡及び開放による故障の有無を判定する(ステップS1)。天絡は、電源電位に短絡した状態を意味する。
DC電流が0Aであると判定した場合(ステップS110:YES)、制御部91はサブルーチンの処理を終える。DC電流が0Aで無いと判定した場合(ステップS110:NO)、制御部91はDC電流検出部90eが天絡故障又は開放故障していることを記憶し(ステップS111)、サブルーチンの処理を終える。
前記所定の電圧範囲は、予め制御回路9の記憶部93に記憶させておいても良いし、充電管理ECU21から取得して、記憶部93に記憶させるように構成しても良い。充電管理ECU21は、バッテリ20の状態に応じた所定の電圧範囲を特定し、特定された所定の電圧範囲を変換装置23へ送信する。この場合、変換装置23の制御部91はより正確に電圧V2が正常な電圧であるか否かを判別することができる。
なお、AC電圧が正常範囲で無い場合、制御部91は充電の処理を中止することが望ましい。例えば、AC電圧が低電圧である場合、所望の出力を得るために電流が大きくなるためである。
2 車両側充電装置
3a,3b 遮断スイッチ(スイッチ)
4 AC−DC変換回路
5 DC−DC変換回路
6 第1双方向変換回路
7 変圧器
8 第2双方向変換回路
9 制御回路
10 交流電源
11 充電ステーション
11a 充電制御装置
20 バッテリ
21 充電管理ECU
23 変換装置
90a AC電圧検出部
90b AC電流検出部
90c 第1DC電圧検出部
90d 第2DC電圧検出部
90e DC電流検出部
91 制御部
92 RAM
93 記憶部
94 通信部
95 インタフェース
96 計時部
97 記録媒体
98 制御プログラム
Claims (9)
- AC−DC変換回路と、該AC−DC変換回路から出力された直流の電圧を変換するDC−DC変換回路と、交流及び直流それぞれの電圧又は電流を検出する検出部とを備える変換装置において、
前記AC−DC変換回路に対する交流の電圧の印加の有無を示す情報を取得する取得部と、
該取得部にて取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていないことを示す場合、前記検出部の天絡又は開放の有無を判定する天絡判定部と、
前記取得部にて取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていることを示す場合、前記検出部の地絡の有無を判定する第1の地絡判定部と
を備える変換装置。 - 前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されることを示す情報を取得してからの経過時間を計時する計時部と、
交流の電圧が印加されることを示す情報を取得してから所定時間が経過したか否かを判定する経過時間判定部と
を備え、
前記第1の地絡判定部は、
交流の電圧が印加されることを示す情報を取得してから所定時間が経過したと前記経過時間判定部が判定した場合、電圧を検出する前記検出部の地絡の有無を判定する請求項1に記載の変換装置。 - 前記AC−DC変換回路及び前記DC−DC変換回路はスイッチング方式の変換回路であり、
前記AC−DC変換回路及び前記DC−DC変換回路のスイッチングを制御するスイッチング制御部と、
前記AC−DC変換回路及び前記DC−DC変換回路がスイッチング制御されている状態で、電流を検出する前記検出部の地絡の有無を判定する第2の地絡判定部と
を備える請求項1又は請求項2に記載の変換装置。 - 前記検出部は、
前記AC−DC変換回路に印加される交流の電圧を検出するAC電圧検出部と、
前記AC−DC変換回路に印加される交流の電流を検出するAC電流検出部と、
前記DC−DC変換回路に印加される直流の電圧を検出するDC電圧検出部と、
前記DC−DC変換回路から出力される直流の電流を検出するDC電流検出部と
を含み、
前記天絡判定部は、
前記AC電圧検出部、前記AC電流検出部、前記DC電圧検出部及び前記DC電流検出部それぞれの検出値を所定の閾値と比較することにより、各検出部の天絡又は開放の有無を判定する請求項1乃至請求項3までのいずれか一つに記載の変換装置。 - 前記検出部は、
前記AC−DC変換回路に印加される交流の電圧を検出するAC電圧検出部と、
前記DC−DC変換回路に印加される直流の電圧を検出するDC電圧検出部と
を含み、
前記第1の地絡判定部は、
前記AC電圧検出部及び前記DC電圧検出部にて検出された電圧を所定の閾値と比較することにより、各検出部の地絡の有無を判定する請求項1乃至請求項3までのいずれか一項に記載の変換装置。 - 前記AC−DC変換回路に対する交流の電圧の印加をオンオフするスイッチと、
該スイッチのオンオフを切り換える切換制御部と、
該切換制御部が交流の電圧の印加をオフ制御した状態で前記AC電圧検出部及びDC電圧検出部にて検出された電圧に基づいて、前記スイッチの故障の有無を判定するスイッチ故障判定部と
を備え、
前記切換制御部は、前記スイッチ故障判定部にて前記スイッチの故障が無いと判定された場合、交流の電圧の印加をオン制御し、前記第1の地絡判定部は、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加された状態で、前記DC電圧検出部の地絡の有無を判定する請求項5に記載の変換装置。 - 前記検出部は、
前記AC−DC変換回路に印加される交流の電流を検出するAC電流検出部と、
前記DC−DC変換回路から出力される直流の電流を検出するDC電流検出部と
を含み、
前記第2の地絡判定部は、
検出した交流の電流が所定の閾値未満であり、かつ直流の電流が所定の前記閾値以上である場合、前記AC電流検出部が地絡していると判定する第1判定部と、
検出した直流の電流が前記閾値未満であり、かつ交流の電流が所定の前記閾値以上である場合、前記DC電流検出部が地絡していると判定する第2判定部と
を備える請求項3に記載の変換装置。 - AC−DC変換回路と、該AC−DC変換回路から出力された直流の電圧を変換するDC−DC変換回路と、交流及び直流それぞれの電圧又は電流を検出する検出部とを備える変換装置における該検出部の故障の有無を判定する故障判定方法において、
前記AC−DC変換回路に対する交流の電圧の印加の有無を示す情報を取得し、
取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていないことを示す場合、前記検出部の天絡又は開放の有無を判定し、取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていることを示す場合、前記検出部の地絡の有無を判定する故障判定方法。 - AC−DC変換回路と、該AC−DC変換回路から出力された直流の電圧を変換するDC−DC変換回路と、交流及び直流それぞれの電圧又は電流を検出する検出部と、前記AC−DC変換回路及び前記DC−DC変換回路のスイッチングを制御する制御回路とを備える変換装置における該検出部の故障の有無を前記制御回路に判定させるための制御プログラムにおいて、
前記制御回路に、
外部から取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていないことを示しているか否かを判定させ、
取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていないことを示す場合、前記検出部の天絡又は開放の有無を判定させ、取得した情報が、前記AC−DC変換回路に交流の電圧が印加されていることを示す場合、前記検出部の地絡の有無を判定させるための制御プログラム。
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