KR20100051876A - 차량의 충전 제어장치 및 차량 - Google Patents

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

본 발명은 접속회로(504)의 스위치(SW3)는, 충전 인렛(270)에서의 파일럿 신호(CPLT)의 입력단자(T1)로부터 분기된 신호선(L2)과, 차량 어스(518)에 접속되는 접지선(L3)과의 사이에 접속되고, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 온/오프된다. CPU(512)는, 커넥터(310)와 충전 인렛(270)과의 비접속 시, 스위치(SW3)를 온시키고, 그 때의 파일럿 신호(CPLT)의 전위 변화의 유무에 의하여 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행한다.

Description

차량의 충전 제어장치 및 차량{CHARGE CONTROLLER OF VEHICLE AND THE VEHICLE}
본 발명은, 차량의 충전 제어장치 및 차량에 관한 것으로, 특히, 차량 구동용 축전장치를 차량 외부의 전원으로부터 충전 가능하게 구성된 차량의 충전 제어장치 및 차량에 관한 것이다.
환경을 배려한 차량으로서, 전기자동차나 하이브리드차, 연료전지차 등이 최근 주목받고 있다. 이들 차량은, 주행 구동력을 발생하는 전동기와, 그 전동기에 공급되는 전력을 축적하는 축전장치를 탑재한다. 하이브리드차는, 전동기와 함께 내연기관을 동력원으로서 더 탑재한 차량이고, 연료전지차는, 차량 구동용 직류 전원으로서 연료전지를 탑재한 차량이다.
이와 같은 차량에서, 차량에 탑재된 차량 구동용의 축전장치를 일반 가정의 전원으로부터 충전 가능한 차량이 알려져 있다. 예를 들면, 가옥에 설치된 전원 콘센트와 차량에 설치된 충전구를 충전 케이블로 접속함으로써, 일반 가정의 전원으로부터 축전장치로 전력이 공급된다. 또한, 이하에서는, 이와 같이 차량 외부의 전원으로부터 차량에 탑재된 축전장치를 충전 가능한 차량을 「플러그인 차」라고도 한다.
플러그인 차의 규격은, 아메리카 합중국에서는「SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」(비특허문헌 1)로 제정되고, 일본국에서는 「전기자동차용 컨덕티브 충전 시스템 일반 요구사항」(비특허문헌 2)으로 제정되어 있다.
「SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」 및 「전기자동차용 컨덕티브 충전 시스템 일반 요구사항」에서는, 일례로서, 컨트롤 파일럿에 관한 규격이 정해져 있다. 컨트롤 파일럿은, 구내(構內) 배선으로부터 차량으로 전력을 공급하는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)의 제어회로와 차량의 접지부를 차량측의 제어회로를 거쳐 접속하는 제어선으로 정의되어 있고, 이 제어선을 거쳐 통신되는 파일럿 신호에 의거하여, 충전 케이블의 접속상태나 전원으로부터 차량으로의 전력공급의 여부, EVSE의 정격 전류 등이 판단된다.
[특허문헌 1]
일본국 특개평9-161882호 공보
[비특허문헌 1]
「SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」, (아메리카 합중국), SAE Standards, SAE International, 2001년 11월
[비특허문헌 2]
「전기자동차용 컨덕티브 충전 시스템 일반 요구사항」, 일본국 전동 차량 협회 규격(일본국 전동 차량 규격), 2001년 3월 29일
그러나. 「「SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」나 「전기 자동차용 컨덕티브 충전 시스템 일반 요구사항」에서는, 파일럿 신호가 통신되는 제어선의 단선(斷線)을 검출하는 방법의 상세에 대해서는 특별히 제정되어 있지 않다. 예를 들면, 단지 제어선의 전위가 접지 레벨이라는 것만으로는, 제어선의 단선인지, 전원이 정전되어 있는 것인지, 그렇지 않으면 충전 케이블이 콘센트로부터 빠져 있는 것인지 등을 구별할 수는 없다.
상기한 바와 같이, 파일럿 신호는, 플러그인 차의 충전 제어에 있어서 필수의 신호이며, 파일럿 신호의 이상 검출, 특히, 파일럿 신호가 통신되는 제어선의 단선 검출은, 플러그인 차에 있어서 아주 중요하다.
그래서, 본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 파일럿 신호가 통신되는 제어선의 단선을 검출 가능한 차량의 충전 제어장치를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 파일럿 신호가 통신되는 제어선의 단선을 검출가능한 차량을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 차량의 충전 제어장치는, 차량에 탑재된 차량 구동용의 축전장치를 차량 외부의 전원으로부터 충전 가능하게 구성된 차량의 충전 제어장치로서, EVSE 제어장치와, 저항회로와, 접속회로를 구비한다. EVSE 제어장치는, 차량의 외부에 설치되고, 차량 외부의 전원으로부터 차량으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블에 의해 차량으로 공급 가능한 정격 전류의 크기에 의거하여 펄스폭 변조되는 파일럿 신호[파일럿 신호(CPLT)]를 생성하여 차량으로 송신 가능하게 구성된다. 저항 회로는, 차량에 탑재되어, EVSE 제어장치로부터의 파일럿 신호가 통신되는 컨트롤 파일럿 선에 접속되어 파일럿 신호의 전위를 단계적으로 변경 가능하게 구성된다. 접속회로는, 차량에 탑재되어, 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속 가능하게 구성된다.
바람직하게는, 차량의 충전 제어장치는, 차량 인렛(inlet)을 더 구비한다. 차량 인렛은, 차량에 설치되어, 충전 케이블을 접속 가능하게 구성된다. 그리고, 접속회로는, 차량 인렛에서 EVSE 제어장치로부터의 파일럿 신호를 받는 단자를 차량 어스에 전기적으로 접속 가능하게 구성된다.
더 바람직하게는, 접속회로는, 분기선과, 스위치를 포함한다. 분기선은, 차량 인렛에서 단자와 컨트롤 파일럿 선과의 접속부로부터 분기된다. 스위치는, 분기선과 차량 어스의 사이에 접속된다.
바람직하게는, 차량의 충전 제어장치는, 차량 인렛과, 전압 발생회로와, 단선 검출장치를 더 구비한다. 차량 인렛은, 차량에 설치되고, 충전 케이블을 접속가능하게 구성된다. 전압 발생회로는, 컨트롤 파일럿 선에 전압을 발생 가능하게 구성된다. 단선 검출장치는, 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있지 않을 때, 접속회로에 의해 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속하였을 때의 컨트롤 파일럿 선의 전위 변화의 유무에 의해 컨트롤 파일럿 선의 단선 검출을 행한다.
더욱 바람직하게는, 차량의 충전 제어장치는, 접속신호 생성회로와, 개폐 검출장치와, 차량 속도 검출장치를 더 구비한다. 접속신호 생성회로는, 충전 케이블과 차량의 접속을 나타내는 접속신호[케이블 접속신호(PISW)]를 생성 가능하게 구성된다. 개폐 검출장치는, 차량 인렛의 덮개의 개폐상태를 검출한다. 차량 속도 검출장치는, 차량의 속도를 검출한다. 그리고, 단선 검출장치는, 접속신호 및 개폐검출장치 및 차량 속도 검출장치로부터의 각 검출신호의 적어도 하나에 의거하여 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있는지의 여부를 판정하고, 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있지 않다고 판정하였을 때, 컨트롤 파일럿 선의 단선 검출을 행한다.
또, 본 발명에 의하면, 차량은, 차량 구동용의 축전장치를 차량 외부의 전원으로부터 충전 가능하게 구성된 차량으로서, 컨트롤 파일럿 선과, 저항회로와, 접속회로를 구비한다. 컨트롤 파일럿 선은, 전원으로부터 당해 차량으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블에 의해 당해 차량으로 공급 가능한 정격 전류의 크기에 의거하여 펄스폭 변조된 파일럿 신호[파일럿 신호(CPLT)]를 전송 가능하게 구성된다. 저항회로는, 컨트롤 파일럿 선에 접속되고, 파일럿 신호의 전위를 단계적으로 변경 가능하게 구성된다. 접속회로는, 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속 가능하게 구성된다.
바람직하게는, 차량은, 차량 인렛을 더 구비한다. 차량 인렛은, 충전 케이블을 접속 가능하게 구성된다. 그리고, 접속회로는, 차량 인렛에서 파일럿 신호를 차량 외부로부터 받는 단자를 차량 어스에 전기적으로 접속 가능하게 구성된다.
더 바람직하게는, 접속회로는, 분기선과, 스위치를 포함한다. 분기선은, 차량 인렛에서 단자와 컨트롤 파일럿 선과의 접속부로부터 분기된다. 스위치는, 분기선과 차량 어스의 사이에 접속된다.
바람직하게는, 차량은, 차량 인렛과, 전압 발생회로와, 단선 검출장치를 더구비한다. 차량 인렛은, 충전 케이블을 접속 가능하게 구성된다. 전압 발생회로는, 컨트롤 파일럿 선에 전압을 발생 가능하게 구성된다. 단선 검출장치는, 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있지 않을 때, 접속회로에 의해 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속하였을 때의 컨트롤 파일럿 선의 전위 변화의 유무에 의해 컨트롤 파일럿 선의 단선검출을 행한다.
더욱 바람직하게는, 차량은, 개폐 검출장치와, 차량 속도 검출장치를 더 구비한다. 개폐 검출장치는, 차량 인렛의 덮개의 개폐상태를 검출한다. 차량 속도 검출장치는, 당해 차량의 속도를 검출한다. 그리고, 단선 검출장치는, 충전 케이블과 당해 차량과의 접속을 나타내는 접속 신호[케이블 접속신호(PISW)] 및 개폐 검출장치 및 차량 속도 검출장치로부터의 각 검출신호의 적어도 하나에 의거하여 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있는지의 여부를 판정하여, 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있지 않다고 판정되었을 때, 컨트롤 파일럿 선의 단선 검출을 행한다.
바람직하게는, 차량은, 차량 외부의 전원으로부터 공급되는 전력을 축전장치의 전압 레벨로 변환하여 축전장치를 충전하기 위한 충전기를 더 구비한다.
본 발명에 의하면, 접속회로는, 파일럿 신호가 통신되는 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속 가능하게 구성되기 때문에, 접속회로에 의해 컨트롤 파일럿 선을 차량 어스에 전기적으로 접속하고, 그 때의 컨트롤 파일럿 선의 전위변화의 유무에 의해, 컨트롤 파일럿 선의 단선을 검출할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치의 충전 중은, 접속회로를 비접속 상태로 함으로써 파일럿 신호의 전압 레벨에 영향을 미치지 않고, 충전 케이블이 차량 인렛에 접속되어 있지 않을 때에 접속회로를 접속상태로 함으로써 컨트롤 파일럿 선의 단선을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 시스템 기동장치가 적용된 차량의 일례로서 나타내는 플러그인 하이브리드차의 전체 블럭도,
도 2는 동력 분할기구의 공선도를 나타낸 도,
도 3은 도 1에 나타내는 플러그인 하이브리드차의 전기시스템의 전체 구성도,
도 4는 도 3에 나타내는 전기시스템의 충전기구에 관한 부분의 개략 구성도,
도 5는 도 4에 나타내는 EVSE 제어장치에 의해 발생되는 파일럿 신호의 파형을 나타낸 도,
도 6은 도 4에 나타내는 충전기구를 더욱 상세하게 설명하기 위한 도,
도 7은 도 6에 나타내는 충전 인렛에서의 파일럿 신호의 입력단자의 구성을 나타낸 도,
도 8은 충전 개시 시에 있어서의 파일럿 신호 및 스위치의 타이밍 차트,
도 9는 컨트롤 파일럿 선의 단선 검출 시에 있어서의 파일럿 신호 및 스위치의 타이밍 차트,
도 10은 도 3에 나타내는 제 1 및 제 2 인버터 및 제 1 및 제 2 MG의 영상 등가회로를 나타낸 도,
도 11은 전원으로부터 축전장치를 충전하기 위한 전용 충전기를 탑재한 플러그인 하이브리드차의 전기시스템의 전체 구성도,
도 12는 도 11에 나타내는 전기시스템의 충전기구에 관한 부분의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 충전 제어장치가 적용된 차량의 일례로서 나타내는 플러그인 하이브리드차의 전체 블럭도이다. 도 1을 참조하여, 이 플러그인 하이브리드차는, 엔진(100)과, 제 1 MG(Motor Gcnerator)(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. 그리고, 이 플러그인 하이브리드차는, 엔진(100) 및 제 2 MG(120)의 적어도 한쪽으로부터의 구동력에 의해 주행한다. 엔진(100)이 발생하는 동력은, 동력 분할기구(130)에 의하여 2 경로로 분할된다. 즉, 한쪽은 감속기(140)를 거쳐 구동륜(160)으로 전달되는 경로이며, 또 한쪽은 제 1 MG(110)로 전달되는 경로이다.
제 1 MG(110)는, 교류 회전 전기이고, 예를 들면, U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 구비하는 3상 교류 동기 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, 교류 회전 전기이고, 예를 들면, U상 코일, V상 코일 및 W상 코일을 구비하는 3상 교류 동기 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 거쳐 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 나타나 있으나, 전륜 대신, 또는 전륜과 함께, 제 2 MG(120)에 의해 후륜을 구동하여도 된다.
또한, 차량의 제동 시 등에는, 감속기(140)를 거쳐 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 걸어맞춰진다. 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 거쳐 연결됨으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(100), 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)의 회전수는, 공선도에서 직선으로 연결되는 관계가 된다.
다시, 도 1을 참조하여, 축전장치(150)는, 충방전 가능한 직류 전원이며, 예를 들면, 니켈 수소나 리튬 이온 등의 2차 전지로 이루어진다. 축전장치(150)의 전압은, 예를 들면 200V 정도이다. 축전장치(150)에는, 제 1 MG(110) 및 제 2 MG(120)에 의해 발전되는 전력 외에, 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 발전 전력이나 차량 외부의 전원으로부터의 전력을 일시적으로 축적하고, 그 축적한 전력을 제 2 MG(120)에 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 3은, 도 1에 나타낸 플러그인 하이브리드차의 전기시스템의 전체 구성도이다. 도 3을 참조하여, 이 전기시스템은, 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, 충전 리드 검출장치(290)와, 차속 검출장치(292)를 구비한다.
SMR(250)은, 축전장치(150)와 컨버터(200)의 사이에 설치된다. SMR(250)은, 축전장치(150)와 전기시스템과의 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 전기시스템에 전기적으로 접속된다. 한편, 차량 시스템의 정지 시, SMR(250)은 오프되고, 축전장치(150)는 전기시스템과 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 0xide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등의 전력 스위칭 소자를 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 대응하는 코일단으로서 중성점(112)과는 다른 끝부에 접속된다.
그리고, 제 1 인버터(210)는, 컨버터(200)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제 1 MG(110)로 공급한다. 또, 제 1 인버터(210)는, 제 1 MG(110)에 의해 발전된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 컨버터(200)로 공급한다.
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 대응하는 코일단으로서 중성점(122)과는 다른 끝부에 접속된다.
그리고, 제 2 인버터(220)는, 컨버터(200)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제 2 MG(120)로 공급한다. 또, 제 2 인버터(220)는, 제 2 MG(120)에 의해 발전된 교류 전력을 직류 전류으로 전력하여 컨버터(200)로 공급한다.
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 교류 전력을 ECU(170)로부터의 제어신호에 의거하여 직류 전류로 변환하고, 그 변환한 직류 전력을 컨버터(200)로 공급한다.
DFR(260)은, 중성점(112, 122)에 접속되는 전력선쌍과 LC 필터(280)에 접속되는 전력선쌍과의 사이에 설치된다. DFR(260)은, 충전 인렛(270)과 전기시스템과의 전기적인 접속/차단을 행하기 위한 릴레이이며, ECU(170)에 의해 온/오프 제어된다. 즉, 차량 주행 시, DFR(260)은 오프되고, 전기시스템과 충전 인렛(270)과는 전기적으로 절리(切離)된다. 한편, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, DFR(260)은 온되고, 충전 인렛(270)이 전기시스템에 전기적으로 접속된다.
LC 필터(280)는, DFR(260)과 충전 인렛(270)의 사이에 설치되고, 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 플러그인 하이브리드차의 전기시스템으로부터 차량 외부의 전원으로 고주파의 노이즈가 출력되는 것을 방지한다.
충전 인렛(270)은, 차량 외부의 전원으로부터 충전 전력을 수전하기 위한 전력 인터페이스이고, 차량에 설치된 차량 인렛이다. 차량 외부의 전원으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 충전 인렛(270)에는, 차량 외부의 전원으로부터 차량으로전력을 공급하기 위한 충전 케이블의 커넥터가 접속된다.
ECU(170)는, SMR(250), 컨버터(200), 제 1 인버터(210) 및 제 2 인버터(220)를 구동하기 위한 제어신호를 생성하고, 이들 각 장치의 동작을 제어한다.
충전 리드 검출장치(290)는, 충전 인렛(270)이 저장되는 개구부의 덮개(충전 리드)의 개폐 상태를 검출하고, 그 개폐 상태를 나타내는 리드 신호(LID)를 ECU(170)로 출력한다. 차속 검출장치(292)는, 이 플러그인 하이브리드차의 차량 속도(SV)를 검출하고, 그 검출값을 ECU(170)로 출력한다.
도 4는, 도 3에 나타낸 전기시스템의 충전기구에 관한 부분의 개략 구성도이다. 도 4를 참조하여, 플러그인 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 계통 전원)으로부터 교류 전력이 공급된다.
CCID(330)는, 릴레이(332)와, EVSE 제어장치(334)를 포함한다. 릴레이(332)는, 전원(402)으로부터 플러그인 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 플러그인 하이브리드차로 전력을 공급하는 전기회로가 차단된다. 한편, 릴레이(332)가 온되면, 전원(402)으로부터 플러그인 하이브리드차로 전력을 공급 가능하게 된다.
EVSE 제어장치(334)는, 플러그(320)가 전원 콘센트(400)에 접속되어 있을 때, 전원(402)으로부터 공급되는 전력에 의하여 작동한다. 그리고, EVSE 제어장치(334)는, 컨트롤 파일럿 선을 거쳐 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 거쳐 차량으로 공급 가능한 정격 전류에 의거하여 설정된다.
도 5는, 도 4에 나타낸 EVSE 제어장치(334)에 의해 발생되는 파일럿 신호 (CPLT)의 파형을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여, 파일럿 신호(CPLT)는, 규정의 주기(T)로 발진한다. 여기서, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 거쳐 차량으로 공급 가능한 정격 전류에 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)로 정격 전류가 통지된다.
또한, 정격 전류는, 충전 케이블마다 정해져 있고, 충전 케이블의 종류가 다르면, 정격 전류도 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 파일럿 선을 거쳐 수신하고, 그 수신한 파일럿 신호(CPLT)의 듀티를 검지함으로써, 전원(402)으로부터 충전 케이블(300)을 거쳐 차량으로 공급 가능한 정격 전류를 검지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하여, EVSE 제어장치(334)는, 차량측에서 충전 준비가 완료되면, 릴레이(332)를 온시킨다.
차량측에는, 전압센서(171)와, 전류센서(172)가 설치된다. 전압센서(171)는, 충전 인렛(270)과 LC 필터(280) 사이의 전력선쌍 사이의 전압(VAC)을 검출하고, 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 검출하고, 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 6은, 도 4에 나타낸 충전기구를 더욱 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하여, 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(R1)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 규정 전위(V1)(예를 들면 12V) 근방일 때는 비발진 신호를 출력하고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V1로부터 저하하면, 규정 주파수(예를 들면 1 kHz) 및 듀티 사이클로 발진하는 신호를 출력한다. 또한, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는, 뒤에서 설명하는 바와 같이, ECU(170)의 저항회로(502)의 저항값을 변환함으로써 조작된다. 또, 상기한 바와 같이, 듀티 사이클은, 전원(402)으로부터 충전 케이블을 거쳐 차량으로 공급 가능한 정격 전류에 의거하여 설정된다.
또, EVSE 제어장치(334)는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정 전위(V3)(예를들면 6V) 근방일 때, 전자 코일(606)로 전류를 공급한다. 전자 코일(606)은, EVSE 제어장치(334)로부터 전류가 공급되면 전자력을 발생하고, 릴레이(332)를 온 상태로 한다.
누전 검출기(608)는, 전원(402)으로부터 플러그인 하이브리드차로 충전 전력을 공급하기 위한 전력선쌍에 설치되고, 누전의 유무를 검출한다. 구체적으로는, 누전 검출기(608)는, 전력선쌍에 서로 반대방향으로 흐르는 전류의 평형상태를 검출하고, 그 평형상태가 파탄(破綻)되면 누전의 발생을 검지한다. 또한, 특별히 도시하지 않으나, 누전 검출기(608)에 의해 누전이 검출되면, 전자 코일(606)에 대한 급전이 차단되고, 릴레이(332)가 오프된다.
한편, ECU(170)는, 저항회로(502)와, 접속회로(504)와, 전압 발생회로(506)와, 입력 버퍼(508, 510)와, CPU(Control Processing Unit)(512, 514)를 포함한다.
저항회로(502)는, 풀다운 저항(R2, R3)과, 스위치(SW1, SW2)를 포함한다. 풀다운 저항(R2) 및 스위치(SW1)는, 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿 선(L1)과 차량 어스(518)와의 사이에 직렬로 접속된다. 풀다운 저항(R3) 및 스위치(SW2)는, 컨트롤 파일럿선(L1)과, 차량 어스(518)와의 사이에 직렬로 접속되고, 직렬 접속된 풀다운 저항(R2) 및 스위치(SW1)에 병렬로 접속된다. 스위치(SW1, SW2)는, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 온/오프된다.
이 저항회로(502)는, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 스위치(SW1, SW2)가 온/오프됨으로써 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 변환한다. 즉, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 스위치(SW2)가 온되면, 풀다운 저항(R3)에 의해 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 규정 전위(V2)(예를 들면 9V)로 저하시킨다. 또, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 스위치(SW1)가 다시 온되면, 풀다운 저항(R2, R3)에 의해 파일럿 신호 (CPLT)의 전위를 규정 전위(V3)(예를 들면 6V)로 저하시킨다.
접속회로(504)는, 스위치(SW3)를 포함한다. 스위치(SW3)는, 충전 인렛(270)에서의 파일럿 신호(CPLT)의 입력단자(T1)로부터 분기된 신호선(L2)과, 차량 어스(518)에 접속되는 접지선(L3)과의 사이에 접속된다. 그리고 스위치(SW3)는, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 온/오프된다.
이 접속회로(504)는, 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선을 검출하기 위하여 설치된다. 즉, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때, 컨트롤 파일럿 선(L1)에는, 전압 발생회로(506) 내의 풀업 저항(R4∼R6)과 차량 어스(518)에 접속되는 풀다운 저항(R7)에 의하여 분압된 전압이 발생한다. 그리고, 접속회로(504)의 스위치(SW3)가 온되었을 때에 컨트롤 파일럿 선(L1)의 전위가 접지 레벨까지 저하하면, 컨트롤 파일럿 선(L1)은 정상이라고 판단할 수 있다. 한편, 스위치(SW3)가 온되어도 컨트롤 파일럿 선(L1)의 전위가 접지 레벨까지 저하하지 않으면, 차량 내에서 컨트롤 파일럿 선(L1)이 단선되어 있다고 판단할 수 있다.
또한, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있을 때, 즉 전원(402)으로부터 축전장치(150)(도 2)의 충전 시는, 스위치(SW3)를 오프하여 둠으로써, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 전위[파일럿 신호(CPLT)의 전위]에 영향을 미치지 않게 파일럿 신호(CPLT)를 사용한 충전 제어가 가능하다. 즉, 스위치(SW3)는, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있을 때는, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 오프되고, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때, CPU(512)로부터의 제어신호에 따라 온된다.
또한, 스위치(SW3)가 접속되는 신호선(L2)은, 충전 인렛(270)에서 컨트롤 파일럿 선(L1)에 접속되는 바, 충전 인렛(270)에 접속되는 커넥터(310)의 구조는 규격화되어 있기 때문에, 충전 인렛(270)에서 단선 검출용의 신호선(L2)을 컨트롤 파일럿 선(L1)에 접속하기 위하여 충전 인렛(270)의 구조나 컨트롤 파일럿 선(L1)이 접속되는 입력단자(T1)의 형상을 변경하는 것은 곤란하다. 따라서, 이 실시형태에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 컨트롤 파일럿 선(L1)과 입력단자(T1)의 접속부로부터 신호선(L2)을 분기시키고, 충전 인렛(270)의 구조나 입력단자(T1)의 형상을 변경하지 않고 충전 인렛(270)에서 신호선(L2)이 컨트롤 파일럿 선(L1)에 접속된다.
전압 발생회로(506)는, 전원 노드(516)와, 풀업 저항(R4∼R6)과, 다이오드 (D3)를 포함한다. 이 전압 발생회로(506)는, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때, 전원 노드(516)의 전압(예를 들면 12V)과 풀업 저항(R4∼R6)과 차량 어스(518)에 접속되는 풀다운 저항(R7)에 의하여 정해지는 전압을 컨트롤 파일럿 선(L1)에 발생시킨다.
입력 버퍼(508)는, 컨트롤 파일럿 선(L1)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 신호선(L4)으로부터 케이블 접속신호(PISW)를 받고, 그 받은 케이블 접속신호(PISW)를 CPU(514)로 출력한다.
또한, 신호선(L4)에는 ECU(170)로부터 전압이 인가되어 있고, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되면, 리미트 스위치(312)가 온됨으로써 신호선(L4)의 전위는 접지 레벨이 된다. 즉, 케이블 접속신호(PISW)는, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있을 때 L(논리 Low)레벨이 되고, 비접속 시에는 H(논리 high) 레벨이 되는 신호이다.
CPU(514)는, 입력 버퍼(510)로부터 케이블 접속신호(PISW)를 받고, 그 받은 케이블 접속신호(PLSW)에 의거하여 커넥터(310)와 충전 인렛(270)과의 접속 판정을 행한다. 그리고, CPU(514)는, 그 판정결과를 CPU(512)로 출력한다.
CPU(512)는, 입력 버퍼(508)로부터 파일럿 신호(CPLT)를 받고, CPU(514)로부터 커넥터(310)와 충전 인렛(270)의 접속 판정 결과를 받는다. 그리고, CPU(512)는, 충전 인렛(270)에 커넥터(310)가 접속되었다는 판정결과를 받으면, 스위치(SW2)에 출력되는 제어신호를 활성화한다. 그 후, CPU(512)는, 스위치(SW2)의 온에 따라 발진이 개시된 파일럿 신호(CPLT)에 의거하여, 전원(402)으로부터 플러그인 하이브리드차로 공급 가능한 정격 전류를 검출한다.
정격 전류가 검출되고, 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전 준비가 완료되면, CPU(512)는, 스위치(SW1)로 출력되는 제어신호를 더욱 활성화하고, 또한 DFR(260)(도시 생략)을 온한다. 이것에 의하여, 전원(402)으로부터의 교류전력이 제 1 MG(110)의 중성점(112) 및 제 2 MG(120)의 중성점(122)에 주어지고(모두 도시 생략), 축전장치(150)의 충전제어가 실행된다.
또, CPU(512)는, 충전 리드 검출장치(290)로부터의 리드 신호(LID)와, 차속 검출장치(292)로부터의 차량 속도(SV)의 검출값을 더 받는다. 그리고, CPU(512)는, CPU(514)로부터의 커넥터(310)와 충전 인렛(270)과의 접속 판정결과, 리드 신호(LID) 및 차량 속도(SV)에 의거하여 커넥터(310)와 충전 인렛(270)이 비접속인지의 여부를 판정하여, 비접속이라고 판정되면, 스위치(SW3)로 출력되는 제어신호를 활성화한다. 즉, CPU(512)는, 케이블 접속신호(PISW)에 의거하는 CPU(514)로부터의 접속 판정결과가 비접속이고, 충전 리드가 폐쇄되고, 차량 속도가 0이 아닐 때, 커넥터(310)와 충전 인렛(270)이 비접속이라고 판정하고, 단선 검출용 스위치(SW3)를 온시킨다.
그리고, CPU(512)는, 이 때의 파일럿 신호(CPLT)의 전위 변화의 유무에 의거하여 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행한다. 즉, 스위치(SW3)의 활성화에 따라 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 저하하면, CPU(512)는, 컨트롤 파일럿 선(L1)을 정상(단선없음)이라고 판정한다. 한편, 스위치(SW3)의 활성화에 따라 파일럿 신호 (CPLT)의 전위가 저하하지 않으면, CPU(512)는, 컨트롤 파일럿 선(L1)이 단선되어 있는 것으로 판정한다.
또한, 상기에서, 커넥터(310)와 충전 인렛(270)이 비접속인지의 여부를 판정할 때에, 케이블 접속신호(PISW)에 의거하는 CPU(514)로부터의 접속 판정결과 뿐만 아니라 리드 신호(LID) 및 차량 속도(SV)를 조건에 더한 것은, 커넥터(310)와 충전 인렛(270)이 비접속인 것을 더욱 확실하게 판정하기 위함이다.
즉, 컨트롤 파일럿 선(L1)을 차량 어스(518)에 전기적으로 접속하고, 그 때의 파일럿 신호(CPLT)의 전위 변화의 유무에 의거하여 행하여지는 상기한 단선 검출은, 파일럿 신호(CPLT)를 제어에 사용하는 충전 중에 행할 수는 없고, 비충전 시인 것을 확실하게 확인할 수 있는 타이밍으로 행할 필요가 있다. 그래서, 이 실시형태에서는, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 차량 주행 중(즉 비충전 시)에 행하는 것으로 하고, 단선 검출을 행하는 조건으로서, 케이블 접속신호(PISW)에 의거하여 커넥터(310)와 충전 인렛(270)의 비접속 판정과 함께, 충전 리드가 폐쇄 또한 차량 속도가 0이 아닌 것을 가한 것이다.
도 8, 9는, 파일럿 신호(CPLT) 및 스위치(SW1∼SW3)의 타이밍 차트이다.
도 8은, 충전 개시 시에 있어서의 파일럿 신호(CPLT) 및 스위치(SW1, SW2)의 타이밍 차트이다. 도 8 및 도 6을 참조하여, 시각(t1)에서, 충전 케이블(300)의 플러그(320)가 전원(402)의 전원 콘센트(400)에 접속되면, 전원(402)으로부터의 전력을 받아 EVSE 제어장치(334)가 파일럿 신호(CPLT)를 발생한다.
또한, 이 시점에서는, 충전 케이블(300)의 커넥터(310)는 차량측의 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 V1(예를 들면 12V)이며, 파일럿 신호(CPLT)는 비발진 상태이다.
시각(t2)에서, 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되면, 케이블 접속신호(PISW)에 의거하여 커넥터(310)와 충전 인렛(270)의 접속이 검출되고, 그것에 따라 스위치(SW2)가 온된다. 그렇게 하면, 저항회로(502)의 풀다운 저항(R3)에 의해 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 V2(예를 들면 9V)로 저하한다.
파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V2로 저하하면, 시각(t3)에서, EVSE 제어장치(334)가 파일럿 신호(CPLT)를 발진시킨다. 그리고, CPU(512)에서 파일럿 신호(CPLT)의 듀티에 의거하여 정격 전류가 검출되고, 충전 제어의 준비가 완료되면, 시각(4)에서, 스위치(SW1)가 온된다. 그렇게 하면, 저항회로(502)의 풀다운 저항(R2)에 의해 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 V3(예를 들면 6V)으로 더욱 저하한다.
그리고, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 V3으로 저하하면, EVSE 제어장치(334)로부터 전자 코일(606)로 전류가 공급되고, CCID(330)의 릴레이(332)가 온된다. 그 후, 특별히 도시하지 않으나, DFR(260)이 온되고, 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전이 실행된다.
도 9는, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출 시에 있어서의 파일럿 신호(CPLT) 및 스위치(SW3)의 타이밍 차트이다. 도 9 및 도 6을 참조하여, 시각(t11) 이전에 있어서, 충전 케이블(300)의 커넥터(310)는, 차량측의 충전 인렛(270)으로부터 벗겨져 있고, 충전 리드도 폐쇄되어 있는 것으로 한다. 그리고, 시각(t11)에서 주행이 개시되고, 차량 속도(SV)가 0이 아니게 되면, 접속회로(504)의 스위치(SW3)가 온된다.
여기서, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선이 없으면, 스위치(SW3)의 온에 따라 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 접지 레벨(약 0V)로 저하한다. 한편, 컨트롤 파일럿 선(L1)에 단선이 발생하고 있으면, 스위치(SW3)의 온에 따라 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 저하하지 않는다. 따라서, 스위치(SW3)가 온되어 있음에도 불구하고 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 접지 레벨로 저하하지 않는 것을 검출함으로써, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선을 검출할 수 있다.
이상과 같이 하여, 파일럿 신호(CPLT)를 사용하여 차량 외부의 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전이 실행됨과 동시에, 전원(402)으로부터 축전장치(150)로의 비충전 시, 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출이 실시된다.
다음에, 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전 실행 시에 있어서의 제 1 인버터(210) 및 제 2 인버터(220)의 동작에 대하여 설명한다.
도 10은, 도 3에 나타낸 제 1 및 제 2 인버터(210, 220) 및 제 1 및 제 2 MG(110, 120)의 영상 등가회로를 나타낸 도면이다. 제 1 인버터(210) 및 제 2 인버터(220)의 각각은, 도 3에 나타낸 바와 같이 3상 브리지회로로 이루어지고, 각 인버터에서의 6개의 스위칭 소자의 온/오프의 조합은 8패턴 존재한다. 그 8개의 스위칭 패턴 중 2개는 상간 전압이 영이 되고, 그와 같은 전압상태는 영전압 벡터라 불리운다. 영전압 벡터에 대해서는, 상부 아암의 3개의 스위칭 소자는 서로 동일한 스위칭상태(모두 온 또는 오프)라고 간주할 수 있고, 또, 하부 아암의 3개의 스위칭 소자도 서로 동일한 스위칭 상태라고 간주할 수 있다.
차량 외부의 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 전압센서(171)(도 4)에 의해 검출되는 전압(VAC)과 파일럿 신호(CPLT)에 의해 충전 케이블(300)로부터 통지되는 정격 전류에 의하여 생성되는 영상 전압지령에 의거하여, 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)의 적어도 한쪽에서 영전압 벡터가 제어된다. 따라서, 이 도 10에서는, 제 1 인버터(210)의 상부 아암의 3개의 스위칭 소자는 상부 아암(210A)으로서 정리하여 나타내고, 제 1 인버터(210)의 하부 아암의 3개의 스위칭 소자는 하부 아암(210B)으로서 정리하여 나타내고 있다. 마찬가지로, 제 2 인버터(220)의 상부 아암의 3개의 스위칭 소자는 상부 아암(220A)으로서 정리하여 나타내고, 제 2인버터(220)의 하부 아암의 3개의 스위칭 소자는 하부 아암(220B)으로서 정리하여 나타내고 있다.
그리고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 영상 등가회로는, 전원(402)으로부터 제 1 MG(110)의 중성점(112) 및 제 2 MG(120)의 중성점(122)에 주어지는 단상 교류전력을 입력으로 하는 단상 PWM 컨버터라고 볼 수 있다. 그래서, 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)의 적어도 한쪽에서 영상 전압지령에 의거하여 영전압 벡터를 변화시키고, 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)를 단상 PWM 컨버터의 아암으로서 동작하도록 스위칭 제어함으로써, 전원(402)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전장치(150)를 충전할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 충전 인렛(270)에서 파일럿 신호(CPLT)를 받는 입력단자(T1)를 차량 어스(518)에 전기적으로 접속 가능한 스위치(SW3)가 설치된다. 그리고, 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출 시, 스위치(SW3)가 온되고, 그 때의 파일럿 신호(CPLT)의 전위 변화의 유무에 의해 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출이 행하여진다. 따라서, 이 실시형태에 의하면, 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선을 검출할 수 있다.
또, 이 실시형태에 의하면, 차량 외부의 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전 중은, 스위치(SW3)를 오프함으로써 파일럿 신호(CPLT)의 전압 레벨에 영향을 미치지 않고, 충전 케이블(300)의 커넥터(310)가 충전 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때에 스위치(SW3)를 온함으로써 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선을 검출할 수 있다.
또, 이 실시형태에 의하면, 충전 인렛(270)에서 파일럿 신호(CPLT)를 받는 입력단자(T1)와 컨트롤 파일럿 선(L1)과의 접속부로부터 단선 검출용 신호선(L2)을 분기시켰기 때문에, 충전 인렛(270)의 구조나 입력단자(T1)의 형상을 변경하지 않고 신호선(L2)을 배선할 수 있다.
또, 이 실시형태에 의하면, 케이블 접속신호(PISW)에 의거하는 비접속 판정과 함께, 충전 리드가 폐쇄이고, 또한, 차량 속도(SV)가 0이 아닌 것을 조건으로 하여 단선 검출이 실시되기 때문에, 파일럿 신호(CPLT)가 제어에 사용되는 충전 시에 단선 검출이 실시되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또, 이 실시형태에 의하면, ECU(170) 내의 CPU(512)에서 단선 검출이 행하여지기 때문에, 컨트롤 파일럿 선(L1)에 대하여, 차량 내의 배선뿐만 아니라 ECU(170) 내의 CPU(512)까지의 단선을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 케이블 접속신호(PISW), 리드 신호(LID) 및 차량 속도(SV)에 의거하여 단선 검출의 실행 여부 판정을 행하는 것으로 하였으나, 이것들의 조건 중 적어도 하나에 의거하여 단선 검출의 실행 여부 판정을 행하는 것도 가능하다.
또, 상기에서는, 2개의 CPU(512, 514)가 설치되는 것으로 하였으나, CPU(512, 514)의 수는 이것에 한정되는 것은 아니고, CPU(512, 514)의 기능을 하나의 CPU로 실현하여도 되고, 더욱 세밀한 기능마다 CPU를 분리 구성하여도 된다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 전원(402)으로부터 공급되는 충전 전력을 제 1 MG(110)의 중성점(112) 및 제 2 MG(120)의 중성점(122)에 부여하고, 제 1 및 제 2 인버터(210, 220)를 단상 PWM 컨버터로서 동작시킴으로써 축전장치(150)를 충전하는 것으로 하였으나, 전원(402)으로부터 축전장치(150)를 충전하기 위한 전용 충전기를 별도 설치하여도 되다.
도 11은, 전원(402)으로부터 축전장치(150)를 충전하기 위한 전용 충전기를 탑재한 플러그인 하이브리드차의 전기시스템의 전체 구성도이다. 도 11을 참조하여, 이 전기시스템은, 도 3에 나타낸 전기시스템에서 충전기(294)를 더 구비한다. 충전기(294)는, SMR(250)과 컨버터(200) 사이의 전력선에 접속되고, 충전기(294)의 입력측에 DFR(260) 및 LC 필터(280)를 거쳐 충전 포트(270)가 접속된다. 그리고, 전원(402)으로부터 축전장치(150)의 충전 시, 충전기(294)는, ECU(170)로부터의 제어신호에 의거하여, 전원(402)으로부터 공급되는 충전 전력을 축전장치(150)의 전압 레벨로 변환하여 축전장치(150)로 출력하고, 축전장치(150)를 충전한다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 도 11에 나타낸 전기시스템의 충전기구에 관한 부분의 구성은, 도 4에 나타낸 상기한 실시형태에서의 충전기구의 구성과 동일하다.
또한, 충전기(294)가 트랜스포머를 포함하고, 그 트랜스포머에 의하여 충전기(294)의 입력측과 출력측이 절연되어 있는 경우에는, DFR(260)은 생략하여도 된다.
또, 상기한 실시형태에서는, 동력 분할기구(130)에 의해 엔진(100)의 동력을 분할하여 구동륜(160)과 제 1 MG(110)에 전달 가능한 직렬/병렬형의 하이브리드차에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 그 밖의 형식의 하이브리드차에도 적용 가능하다. 즉, 예를 들면, 제 1 MG(110)를 구동하기 위해서만 엔진(100)을 사용하고, 제 2 MG(120)에서만 차량의 구동력을 발생하는, 이른바 직렬형의 하이브리드차나, 엔진(100)이 생성한 운동 에너지 중 회생 에너지만이 전기 에너지로서 회수되는 하이브리드차, 엔진을 주동력으로 하여 필요에 따라 모터가 어시스트하는 모터 어시스트형의 하이브리드차 등에도 본 발명은 적용 가능하다.
또, 상기에서는, 전원(402)으로부터의 교류 전력을 중성점(112, 122)에 부여하고, 제 1 및 제 2 인버터(210, 220) 및 제 1 및 제 2 MG(110, 120)를 단상 PWM 컨버터로서 동작시킴으로써 축전장치(150)를 충전하는 것으로 하였으나, 전원(402)으로부터 축전장치(150)를 충전하기 위한 전용 전압 변환기 및 정류기를 축전장치(150)에 병렬로 별도 접속하여도 된다.
또, 본 발명은, 컨버터(200)를 구비하지 않은 하이브리드차에도 적용 가능하다.
또, 본 발명은, 엔진(100)을 구비하지 않고 전력만으로 주행하는 전기자동차나, 전원으로서 축전장치에 더하여 연료전지를 더 구비하는 연료전지 중에도 적용 가능하다
또한, 상기에서, 충전 인렛(270)은, 본 발명에서의 「차량 인렛」의 일 실시예에 대응하고, 입력 단자(T1)는, 본 발명에서의 「파일럿 신호를 받는 단자」의 일 실시예에 대응한다. 또, 신호선(L2)은, 본 발명에서의 「분기선」의 일 실시예에 대응하고, 스위치(SW3)는, 본 발명에서의 「스위치」의 일 실시예에 대응한다. 또한, CPU(512)는, 본 발명에서의 「단선 검출장치」의 일 실시예에 대응하고, 리미트 스위치(312)는, 본 발명에서의 「접속신호 생성회로」의 실시예에 대응한다. 또한, 충전 리드 검출장치(290)는, 본 발명에서의 「개폐 검출장치」의 일 실시예에 대응하고, 차속 검출장치(292)는, 본 발명에서의 「차량 속도 검출장치」의 일 실시예에 대응한다.
금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다라고 생각해야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니고 청구범위에의하여 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 : 전륜
170 : ECU 171, 604 : 전압센서
172 : 전류센서 200 : 컨버터
210 : 제 1 인버터 210A, 220A : 상부 아암
210B, 220B : 하부 아암 220 : 제 2 인버터
250 : SMR 260 : DFR
270 : 충전 인렛 280 : LC 필터
290 : 충전 리드 검출장치 292 : 차속 검출장치
294 : 충전기 300 : 충전 케이블
310 : 커넥터 312 : 리미트 스위치
320 : 플러그 330 : CCID
332 : 릴레이 334 : EVSE 제어장치
400 : 전원 콘센트 402 : 전원
502 : 저항회로 504 : 접속회로
506 : 전압 발생회로 508, 510 : 입력 버퍼
512, 514 : CPU 516 : 전원 노드
518 : 차량 어스 602 : 발진기
606 : 전자 코일 608 : 누전 검출기
R1 : 저항 소자 R2, R3, R7 : 풀다운 저항
R4∼R6 : 풀업 저항 SW1∼SW3 : 스위치
D1∼D3 : 다이오드 L1 : 컨트롤 파일럿 선
L2, L4 : 신호선 L3 : 접지선
T1 : 입력단자

Claims (11)

  1. 차량에 탑재된 차량 구동용의 축전장치(150)를 차량 외부의 전원(402)으로부터 충전 가능하게 구성된 차량의 충전 제어장치에 있어서,
    상기 차량의 외부에 설치되고, 상기 전원(402)으로부터 상기 차량으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블(300)에 의해 상기 차량으로 공급 가능한 정격 전류의 크기에 의거하여 펄스폭 변조되는 파일럿 신호(CPLT)를 생성하여 상기 차량으로 송신 가능하게 구성된 EVSE 제어장치(334)와,
    상기 차량에 탑재되고, 상기 EVSE 제어장치(334)로부터의 상기 파일럿 신호(CPLT)가 통신되는 컨트롤 파일럿 선(L1)에 접속되어 상기 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 단계적으로 변경 가능하게 구성된 저항회로(502)와,
    상기 차량에 탑재되어, 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)을 차량 어스(518)에 전기적으로 접속 가능하게 구성된 접속회로(504)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 충전 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량에 설치되고, 상기 충전 케이블(300)을 접속 가능하게 구성된 차량 인렛(270)을 더 구비하고,
    상기 접속회로(504)는, 상기 차량 인렛(270)에서 상기 EVSE 제어장치(334)로부터의 상기 파일럿 신호(CPLT)를 받는 단자(Tl)를 상기 차량 어스(518)에 전기적으로 접속 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 충전 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접속회로(504)는,
    상기 차량 인렛(270)에서 상기 단자(T1)와 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)과의 접속부로부터 분기되는 분기선(L2)과,
    상기 분기선(L2)과 상기 차량 어스(518)의 사이에 접속되는 스위치(SW3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충전 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차량에 설치되고, 상기 충전 케이블(300)을 접속 가능하게 구성된 차량인렛(270)과,
    상기 컨트롤 파일럿 선(L1)에 전압을 발생 가능하게 구성된 전압 발생회로(506)와,
    상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때, 상기 접속회로(504)에 의해 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)을 상기 차량 어스(518)에 전기적으로 접속하였을 때의 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 전위 변화의 유무에 의해상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행하는 단선 검출장치(512)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 충전 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 충전 케이블(300)과 상기 차량의 접속을 나타내는 접속신호(PISW)를 생성 가능하게 구성된 접속신호 생성회로(312)와,
    상기 차량 인렛(270)의 덮개의 개폐상태를 검출하는 개폐 검출장치(290)와,
    상기 차량의 속도를 검출하는 차량 속도 검출장치(292)를 더 구비하고,
    상기 단선 검출장치(512)는, 상기 접속신호(PISW) 및 상기 개폐 검출장치(290) 및 상기 차량 속도 검출장치(292)로부터의 각 검출신호의 적어도 하나에 의거하여 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있는지의 여부를 판정하여, 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있지 않다고 판정되었을 때, 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 차량의 충전 제어장치.
  6. 차량 구동용 축전장치(150)를 차량 외부의 전원(402)으로부터 충전 가능하게 구성된 차량에 있어서,
    상기 전원(402)으로부터 당해 차량으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블(300)에 의해 당해 차량으로 공급 가능한 정격 전류의 크기에 의거하여 펄스폭 변조된 파일럿 신호(CPLT)를 전송 가능하게 구성된 컨트롤 파일럿 선(L1)과,
    상기 컨트롤 파일럿 선(L1)에 접속되고, 상기 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 단계적으로 변경 가능하게 구성된 저항회로(502)와,
    상기 컨트롤 파일럿 선(L1)을 차량 어스(518)에 전기적으로 접속 가능하게 구성된 접속회로(504)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 충전 케이블(300)을 접속 가능하게 구성된 차량 인렛(270)을 더 구비하고,
    상기 접속회로(504)는, 상기 차량 인렛(270)에서 상기 파일럿 신호(CPLT)를 차량 외부로부터 받는 단자(Tl)를 상기 차량 어스(518)에 전기적으로 접속 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 접속회로(504)는,
    상기 차량 인렛(270)에서 상기 단자(T1)와 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 접속부로부터 분기되는 분기선(L2)과,
    상기 분기선(L2)과 상기 차량 어스(518)의 사이에 접속되는 스위치(SW3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 충전 케이블(300)을 접속 가능하게 구성된 차량 인렛(270)과,
    상기 컨트롤 파일럿 선(L1)에 전압을 발생 가능하게 구성된 전압 발생회로(506)와,
    상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있지 않을 때, 상기 접속회로(504)에 의해 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)을 상기 차량 어스(518)에 전기적으로 접속하였을 때의 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 전위 변화의 유무에 의해 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행하는 단선 검출장치(512)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 차량 인렛(270)의 덮개의 개폐 상태를 검출하는 개폐 검출장치(290)와,
    당해 차량의 속도를 검출하는 차량 속도 검출장치(292)를 더 구비하고,
    상기 단선 검출장치(512)는, 상기 충전 케이블(300)과 당해 차량과의 접속을 나타내는 접속신호(PISW) 및 상기 개폐 검출장치(290) 및 상기 차량 속도 검출장치(292)로부터의 각 검출신호의 적어도 하나에 의거하여 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있는지의 여부를 판정하여, 상기 충전 케이블(300)이 상기 차량 인렛(270)에 접속되어 있지 않다고 판정되었을 때, 상기 컨트롤 파일럿 선(L1)의 단선 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 전원(402)으로부터 공급되는 전력을 상기 축전장치(150)의 전압 레벨로 변환하여 상기 축전장치(150)를 충전하기 위한 충전기(294)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
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