KR20150105651A - 차량 - Google Patents

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KR20150105651A
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도루 오노
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

차량(100)은 축전 장치(110)와, 축전 장치(110)의 전력을 충방전 가능한 제 1 커넥터(220)와, 축전 장치(110)의 전력을 충방전 가능한 제 2 커넥터(702)와, 제 1 커넥터를 경유한 충방전 및 제 2 커넥터를 경유한 충방전을 제어하는 ECU(300)를 구비한다. ECU(300)는, 제 1 커넥터에 접속되는 제 1 플러그(410 또는 600)에 설치된 조작부(415 또는 615, 616)의 조작에 따라, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로부터의 방전과, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로의 충전과, 제 2 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로부터의 방전과, 제 2 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로의 충전 중 어느 하나를 선택하여 실행한다.

Description

차량{VEHICLE}
이 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히, 차량 외부와의 사이에서 충방전이 가능하게 구성된 축전 장치를 탑재하는 차량에 관한 것이다.
최근에, 차량에 탑재된 축전 장치의 전력을 가정측에 공급하거나, 가정측의 전력으로 차량 탑재의 축전 장치를 충전하는 전력 공급 시스템에 대하여 각종 제안이 이루어지고 있다. 이와 같은 전력 공급 시스템의 일례가 일본국 공개특허 특개2012-170259호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있다.
예를 들면, 차량 탑재 배터리를 충전 가능한 차량으로서, DC 커넥터와, AC 커넥터와, 축전 장치를 구비한 차량에 외부로부터 전력을 공급하는 전력 공급 시스템 등이 있다. 이와 같은 전력 공급 시스템의 일례가 일본국 공개특허 특개2012-209995호 공보(특허문헌 2)에 개시되어 있다.
이와 같은 전력 공급 시스템에서는, 차량측 제어부는, DC 커넥터에 접속된 DC 플러그로부터 제어용 전원 전위 및 접지 전위를 포함하는 각종 신호를 수신하고 있고, 이러한 각종 신호에 의거하여 차량에 탑재된 배터리를 충전한다. DC 플러그는 차 밖의 충전기에 접속되어 있고, 이 충전기는 외부의 전력에 의해 구동되고 있다.
일본국 공개특허 특개2012-170259호 공보 일본국 공개특허 특개2012-209995호 공보
상기와 같은 차량에 있어서는, 차 밖의 충전기에 전력이 공급되고 있는 것을 전제로 제어가 행하여지고 있다. 따라서, 충전기에 전력이 공급되고 있지 않을 경우에는, 차량측에 제어용 전원 전위가 공급되지 않아, 통신이나 릴레이의 개폐를 행할 수 없다. 이 때문에, 비상시에 있어서, 충전기에 정전(停電)이 발생하고 있을 경우에는, 차량에 탑재된 배터리로부터 차량 외부로 전력을 빼내고 싶어도 DC 커넥터에 전력을 출력하는 제어를 할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 태양광이나 풍력 등에 의한 자가발전을 행하여도, 상용 전원의 정전 발생시에는, 차량의 배터리로의 충전도 불가능하게 되어버린다는 문제도 있다.
이 발명의 목적은, 차 밖의 송수전 장치에 정전이 발생하여도 충방전이 가능해지는 차량을 제공하는 것이다.
이 발명은, 요약하면, 차 밖으로 전력을 공급 가능한 차량으로서, 축전 장치와, 축전 장치의 전력을 충방전 가능한 제 1 커넥터와, 축전 장치의 전력을 충방전 가능한 제 2 커넥터와, 제 1 커넥터를 경유한 충방전 및 제 2 커넥터를 경유한 충방전을 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 제 1 커넥터에 접속되는 제 1 플러그에 설치된 조작부의 조작에 따라, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치로부터의 방전과, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치로의 충전과, 제 2 커넥터를 경유한 축전 장치로부터의 방전과, 제 2 커넥터를 경유한 상기 축전 장치로의 충전 중 어느 하나를 선택하여 실행한다.
바람직하게는, 조작부는 충전 지시 또는 방전 지시와, 충전 또는 방전의 실행 지시를 발신 가능하게 구성된다. 제어 장치는, 제 1 커넥터를 경유하여 조작부의 상태를 수신하여, 방전 지시가 부여되고 또한 실행 지시가 부여된 경우에는 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하고, 충전 지시가 부여되고 또한 실행 지시가 부여된 경우에는 차량의 외부로부터 전력을 받아 축전 장치에 충전을 실행한다.
보다 바람직하게는, 제어 장치는, 제 2 커넥터에 접속되는 제 2 플러그가 미접속인 상태에서, 제 1 커넥터를 경유하여 실행 지시와 방전 지시를 받은 경우에는 제 1 커넥터를 경유하여 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다. 제어 장치는, 제 2 커넥터에 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터를 경유하여 실행 지시와 방전 지시를 받은 경우에는 제 2 커넥터를 경유하여 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다.
바람직하게는, 제 2 커넥터는, 일단(一端)이 파워 컨디셔너 스테이션에 접속된 케이블의 타단(他端)에 설치된 제 2 플러그가 접속 가능하게 구성된다. 조작부는, 제 1 패턴 신호와, 제 1 패턴 신호와는 다른 패턴의 신호를 발신 가능하게 구성된다. 제어 장치는, 제 2 커넥터에 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터를 경유하여 제 1 패턴 신호를 받은 경우에는 제 1 커넥터 또는 제 2 커넥터를 경유하여 차량의 외부로부터 전력을 받아 축전 장치에 충전을 실행하고, 제어 장치는, 제 2 커넥터에 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터를 경유하여 제 1 패턴 신호와 다른 신호를 받은 경우에는 제 1 커넥터 또는 제 2 커넥터를 경유하여 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다.
더 바람직하게는, 제 2 커넥터는, 축전 장치로부터 파워 컨디셔너 스테이션으로의 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호를 파워 컨디셔너 스테이션으로부터 받는 입력 노드를 포함한다. 제어 장치는, 제 1 커넥터에 제 1 플러그가 접속되고 또한 제 2 커넥터에 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터를 경유하여 제 2 패턴 신호와 방전 지시를 받은 경우에는, 파워 컨디셔너 스테이션 대신에 입력 노드에 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호를 출력한다.
보다 바람직하게는, 제 2 커넥터는, 일단이 파워 컨디셔너 스테이션에 접속된 케이블의 타단에 설치된 제 2 플러그가 접속 가능하게 구성되고, 차량은 제 1 CAN 통신부를 더 구비하며, 파워 컨디셔너 스테이션은 제 2 CAN 통신부를 포함하고, 제어 장치는, 제 2 커넥터에 제 2 플러그가 접속된 상태에서 조작부로부터의 지시를 받은 경우에는, 제 1 CAN 통신부를 기동시켜 통신을 실행한다.
바람직하게는, 제 1 커넥터는 교류 전력용 커넥터이고, 제 2 커넥터는 직류 전력용 커넥터이다.
본 발명에 의하면, 차 밖의 송수전 장치에 정전이 발생한 경우라도, 차량과 송수전 장치의 사이에서 충방전이 가능해진다.
도 1은, 하이브리드 차량(100)의 전체 블록도이다.
도 2는, 차량으로부터의 교류 전력의 충방전에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 급전 커넥터(600)의 개략도이다.
도 4는, 도 3의 급전 커넥터를 이용한 경우의 급전 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는, 직류 충전 모드, 직류 방전 모드의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 직류 충전 모드 및 직류 방전 모드에 관련된 차량, 파워 컨디셔너 및 급전 커넥터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은, ECU가 비상시의 DC 충방전을 위하여 실행하는 제어를 설명하기 위한 제 1 예의 플로우 차트이다.
도 8은, ECU가 비상시의 DC 충방전을 위하여 실행하는 제어를 설명하기 위한 제 2 예의 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명은 반복하지 않는다.
[차량 및 교류 충전 케이블의 설명]
도 1은 하이브리드 차량(100)의 전체 블록도이다. 도 1을 참조하여, 차량(100)은 축전 장치(110)와, 시스템 메인 릴레이(System Main Relay:SMR)(115)와, PCU(Power Control Unit)(120)와, 에어컨(125)과, 모터 제너레이터(130, 135)와, 동력 전달 기어(140)와, 구동륜(150)과, 엔진(160)과, 제어 장치인 ECU(Electronic Control Unit)(300)를 구비한다. PCU(120)는 컨버터(121)와, 인버터(122, 123)와, 콘덴서(C1, C2)를 포함한다.
축전 장치(110)는 충방전 가능하게 구성된 전력 저장 요소이다. 축전 장치(110)는, 예를 들면, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 또는 연축 전지 등의 이차 전지, 또는 전기이중층 커패시터 등의 축전 소자를 포함하여 구성된다.
축전 장치(110)는, 양전력선(PL1) 및 음전력선(NL1)을 통해 PCU(120)에 접속된다. 그리고, 축전 장치(110)는, 차량(100)의 구동력을 발생시키기 위한 전력을 PCU(120)에 공급한다. 또, 축전 장치(110)는, 모터 제너레이터(130, 135)에서 발전된 전력을 축전한다. 축전 장치(110)의 출력은 예를 들면 200V 정도이다.
축전 장치(110)는, 어느 것도 도시하지 않으나 전압 센서 및 전류 센서를 포함하고, 이러한 센서에 의해 검출된, 축전 장치(110)의 전압(VB) 및 전류(IB)를 ECU(300)에 출력한다.
SMR(115)에 포함되는 릴레이의 일방(一方)은 축전 장치(110)의 양극단 및 PCU(120)에 접속되는 양전력선(PL1)에 접속되고, 타방(他方)의 릴레이는 축전 장치(110)의 음극단 및 음전력선(NL1)에 접속된다. 그리고, SMR(115)은, ECU(300)로부터 제어 신호(SE1)에 의거하여, 축전 장치(110)와 PCU(120) 사이에서의 전력의 공급과 차단을 절환한다.
컨버터(121)는, ECU(300)로부터의 제어 신호(PWC)에 의거하여, 양전력선(PL1) 및 음전력선(NL1)과 양전력선(PL2) 및 음전력선(NL1)의 사이에서 전압 변환을 행한다.
인버터(122, 123)는 양전력선(PL2) 및 음전력선(NL1)에 병렬로 접속된다. 인버터(122, 123)는, ECU(300)로부터의 제어 신호(PWI1, PWI2)에 각각 의거하여, 컨버터(121)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 모터 제너레이터(130, 135)를 각각 구동한다.
콘덴서(C1)는, 양전력선(PL1) 및 음전력선(NL1)의 사이에 설치되고, 양전력선(PL1) 및 음전력선(NL1)간의 전압 변동을 감소시킨다. 또, 콘덴서(C2)는, 양전력선(PL2) 및 음전력선(NL1)의 사이에 설치되고, 양전력선(PL2) 및 음전력선(NL1)간의 전압 변동을 감소시킨다.
모터 제너레이터(130, 135)는 교류 회전 전기기기이고, 예를 들면, 영구자석이 매설된 로터를 구비하는 영구자석형 동기 전동기이다.
모터 제너레이터(130, 135)의 출력 토크는, 감속기나 동력 분할 기구를 포함하여 구성되는 동력 전달 기어(140)를 통해 구동륜(150)에 전달되어, 차량(100)을 주행시킨다. 모터 제너레이터(130, 135)는, 차량(100)의 회생 제동 동작시에는 구동륜(150)의 회전력에 의해 발전할 수 있다. 그리고, 그 발전 전력은 PCU(120)에 의해 축전 장치(110)의 충전 전력으로 변환된다.
또한, 모터 제너레이터(130, 135)는 동력 전달 기어(140)를 통해 엔진(160)과도 결합된다. 그리고, ECU(300)에 의해, 모터 제너레이터(130, 135) 및 엔진(160)이 협조적으로 동작되어 필요한 차량 구동력이 발생된다. 또한, 모터 제너레이터(130, 135)는 엔진(160)의 회전에 의해 발전이 가능하고, 이 발전 전력을 이용하여 축전 장치(110)를 충전할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 모터 제너레이터(135)는 오로지 구동륜(150)을 구동하기 위한 전동기로서 이용되고, 모터 제너레이터(130)는 오로지 엔진(160)에 의해 구동되는 발전기로서 이용된다.
또한, 도 1에 있어서는, 모터 제너레이터가 2개 설치되는 구성이 예로서 나타내어지나, 모터 제너레이터의 수는 이에 한정되지 않고, 모터 제너레이터가 하나인 경우, 또는 2개보다 많은 모터 제너레이터를 설치하는 구성으로 하여도 된다. 또, 차량(100)은, 엔진을 탑재하지 않는 전기 자동차여도 되고, 연료전지차여도 된다.
차량(100)은, 외부 교류 전원(500)으로부터의 전력에 의해 축전 장치(110)를 충전하기 위한 구성으로서 충전기(200)와, 충전 릴레이 CHR(210)과, 교류 접속부인 AC 인렛(220)과, 충방전 릴레이(707)와, 직류 접속부인 DC 인렛(702)을 포함한다. DC 인렛(702)에는, 뒤에 도 5, 도 6에서 설명하는 직류 충방전을 행하기 위한 플러그가 접속된다.
AC 인렛(220)에는 충전 케이블(400)의 충전 커넥터(410)가 접속된다. 그리고, 외부 교류 전원(500)으로부터의 전력이 충전 케이블(400)을 통해 차량(100)에 전달된다.
충전 케이블(400)은, 충전 커넥터(410)에 더하여, 외부 교류 전원(500)의 콘센트(510)에 접속하기 위한 플러그(420)와, 충전 커넥터(410) 및 플러그(420)를 접속하는 전력선(440)을 포함한다. 전력선(440)에는, 외부 교류 전원(500)으로부터의 전력의 공급 및 차단을 절환하기 위한 충전 회로 차단 장치(이하, CCID(Charging Circuit Interrupt Device)라고도 한다.)(430)가 개재 삽입된다.
충전기(200)는, 전력선(ACL1, ACL2)을 통해 AC 인렛(220)에 접속된다. 또, 충전기(200)는 CHR(210)을 통해 축전 장치(110)에 접속된다.
충전기(200)는, ECU(300)로부터의 제어 신호(PWD)에 의해 제어되고, AC 인렛(220)으로부터 공급되는 교류 전력을 축전 장치(110)의 충전 전력으로 변환한다.
차량(100)은, 외부에 전력을 공급하기 위한 구성으로서 AC 100V 인버터(201)와, 방전 릴레이 DCHR(211)을 더 포함한다. 또한, AC 인렛(220)은 교류 전력을 출력하는 접속부로서도 공용된다. 교류 전력의 방전시에 인렛에 접속하는 구성에 대해서는, 뒤에 도 2∼도 4를 이용하여 설명한다.
AC 100V 인버터(201)는, 축전 장치(110)로부터의 직류 전력 또는 모터 제너레이터(130, 135)에 의해 발전되어 PCU(120)에서 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 차량 외부에 급전하는 것도 가능하다. 또한, AC 100V 인버터(201) 대신에, 다른 교류 전압 또는 직류 전압을 출력하는 장치를 설치하여도 된다. 또, 충전기(200)와 AC 100V 인버터(201)는 충전 및 급전의 쌍방향의 전력 변환이 가능한 하나의 장치여도 된다.
CHR(210)은, ECU(300)로부터의 제어 신호(SE2)에 의해 제어되고, 충전기(200)와 축전 장치(110) 사이의 전력의 공급과 차단을 절환한다. DCHR(210)은, ECU(300)로부터의 제어 신호(SE3)에 의해 제어되고, AC 인렛(220)과 AC 100V 인버터(201) 사이의 전력 경로의 접속과 차단을 절환한다. 또한, 도 1에 나타내는 충전시에는, CHR(210)은 접속 상태로 제어되고, DCHR(211)은 차단 상태로 제어된다.
ECU(300)는, 에어컨 등의 초기 설정을 기억해두기 위한 불휘발성 메모리(370)를 포함한다. 어느 것도 도 1에는 도시하지 않으나, ECU(300)는, 추가로, CPU(Central Processing Unit), 기억 장치 및 입출력 버퍼를 포함하고, 각 센서 등으로부터의 신호의 입력이나 각 기기로의 제어 신호의 출력을 행함과 함께, 축전 장치(110) 및 차량(100)의 각 기기의 제어를 행한다. 또한, 이러한 제어에 대해서는, 소프트웨어에 의한 처리에 한정되지 않고, 전용의 하드웨어(전자회로)로 처리하는 것도 가능하다.
ECU(300)는, 축전 장치(110)로부터의 전압(VB) 및 전류(IB)의 검출값에 의거하여, 축전 장치(110)의 충전 상태 SOC(State of Charge)를 연산한다.
ECU(300)는, 충전 케이블(400)의 접속 상태를 나타내는 프록시미티 디텍션 신호(PISW)(이하, 디텍션 신호(PISW)라 한다)를 충전 커넥터(410)로부터 받는다. 또, ECU(300)는, 충전 케이블(400)의 CCID(430)로부터 컨트롤 파일럿 신호(CPLT)(이하, 파일럿 신호(CPLT)라 한다)를 받는다. ECU(300)는, 이러한 신호에 의거하여 충전 동작을 실행한다.
또한, 도 1에 있어서는, ECU(300)로서 하나의 제어 장치를 설치하는 구성으로 하고 있으나, 예를 들면, PCU(120)용 제어 장치나 축전 장치(110)용 제어 장치 등과 같이, 기능마다 또는 제어 대상 기기마다 개별 제어 장치를 설치하는 구성으로 하여도 된다.
[교류 충전 모드의 설명]
파일럿 신호(CPLT) 및 디텍션 신호(PISW), 및, AC 인렛(220) 및 충전 커넥터(410)의 형상, 단자 배치 등의 구성은, 예를 들면, 미국의 SAE(Society of Automotive Engineers)나 국제 전기 표준 회의(International Electrotechnical Commission:IEC) 등에 있어서 규격화되어 있다.
CCID(430)는, 어느 것도 도시하지 않으나, CPU와, 기억 장치와, 입출력 버퍼를 포함하고, 각 센서 및 컨트롤 파일럿 신호의 입출력을 행함과 함께, 충전 케이블(400)의 충전 동작을 제어한다.
또한, 파일럿 신호(CPLT)의 전위는 ECU(300)에 의해 조작된다. 또, 듀티 사이클은, 외부 교류 전원(500)으로부터 충전 케이블(400)을 통해 차량(100)에 공급 가능한 정격 전류에 의거하여 설정된다.
파일럿 신호(CPLT)는, 파일럿 신호(CPLT)의 전위가 규정의 전위로부터 저하하면, 규정의 주기로 발진한다. 여기에서, 외부 교류 전원(500)으로부터 충전 케이블(400)을 통해 차량(100)에 공급 가능한 정격 전류에 의거하여 파일럿 신호(CPLT)의 펄스 폭이 설정된다. 즉, 이 발진 주기에 대한 펄스 폭의 비로 나타내어지는 듀티에 의해, 파일럿 신호(CPLT)를 이용하여 CCID(430) 중의 컨트롤 파일럿 회로로부터 차량(100)의 ECU(300)에 정격 전류가 통지된다.
또한, 정격 전류는 충전 케이블마다 정해져 있어, 충전 케이블(400)의 종류가 다르면 정격 전류도 다르다. 따라서, 충전 케이블(400)마다 파일럿 신호(CPLT)의 듀티도 달라진다.
ECU(300)는, 수신한 파일럿 신호(CPLT)의 듀티에 의거하여, 충전 케이블(400)을 통해 차량(100)에 공급 가능한 정격 전류를 검지할 수 있다.
CCID(430) 내부의 릴레이의 접점이 닫히면, 충전기(200)에 외부 교류 전원(500)으로부터의 교류 전력이 부여되고, 외부 교류 전원(500)으로부터 축전 장치(110)로의 충전 준비가 완료된다. ECU(300)는, 충전기(200)에 대하여 제어 신호(PWD)를 출력함으로써, 외부 교류 전원(500)으로부터의 교류 전력을 축전 장치(110)가 충전 가능한 직류 전력으로 변환한다. 그리고, ECU(300)는, 제어 신호(SE2)를 출력하여 CHR(210)의 접점을 닫음으로써, 축전 장치(110)로의 충전을 실행한다.
도 2는, 차량으로부터의 교류 전력의 충방전에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 상단에 나타내는 바와 같이, 외부 충전이 가능한 차량(100)에서는, 외부 교류 전원(500) 등의 차량 외부의 전원으로부터의 전력을 차량의 축전 장치(110)에 축적하는 것이 가능하다.
[교류 방전 모드의 설명]
반면에, 소위 스마트 그리드와 같이, 차량을 전력 공급원으로 생각하여, 차량에 축적된 전력을 차량 외부의 전기기기에 공급하는 것이 검토되고 있다. 또, 캠프나 옥외에서의 작업 등으로 전기기기를 사용하는 경우의 전원으로서 차량이 사용되는 경우도 있다.
이 경우, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 외부 충전을 행할 때에 충전 케이블(400)이 접속되는 AC 인렛(220)을 통해 차량으로부터의 전력 공급을 행할 수 있으면, 전기기기 접속용 아웃렛을 별개로 설치할 필요가 없어, 차량측의 개조의 필요성이 불필요하거나 삭감할 수 있으므로 적합하다.
그래서, 도 2의 하단에 나타내어지는 바와 같이, 외부 충전시에 충전 케이블(400)이 접속되는 AC 인렛(220)에 접속함으로써, 차량 외부의 전기기기(700)의 전원 플러그(710)를 직접 차량(100)에 접속할 수 있음과 함께, 차량(100)으로부터의 전력을, AC 인렛(220)을 통해 차량 외부의 전기기기(700)에 급전(이하, 「외부 급전」이라고도 한다.) 가능하게 하기 위한 변환용 급전 커넥터(600)를 제공한다.
급전 커넥터(600)는, 도 1에서 설명한 충전 케이블(400)의 충전 커넥터(410)의 단자부와 동일한 형상을 가지는 단자부를 구비하고 있어, 차량(100)의 AC 인렛(220)에 충전 케이블(400) 대신에 접속하는 것이 가능하다.
이 급전 커넥터(600)를 접속함으로써, 이하에서 설명되는 바와 같이, 차량(100)의 AC 100V 인버터(201)에서, 전력 발생 장치인 축전 장치(110)에 축적된 직류 전력을 전기기기(700)가 사용 가능한 교류 전력(예를 들면, AC 100V, 200V 등)으로 변환하여, 전기기기(700)에 전력을 공급한다.
또한, 차량(100)의 전력 발생 장치로서는, 상기의 축전 장치(110) 외에, 도 1에 나타낸 바와 같은 엔진(160)을 가지는 하이브리드 자동차의 경우에는, 엔진(160) 및 모터 제너레이터(130)가 포함된다. 이 경우에는, 엔진(160)에 의해 모터 제너레이터(130)를 구동하여 발생된 발전 전력(교류 전력)을, 모터 구동 장치(180) 및 AC 100V 인버터(201)를 이용하여, 전기기기(700)가 사용 가능한 교류 전력으로 변환하고, 전기기기(700)에 전력을 공급한다. 또한, 도 1에는 도시하지 않으나, 차량(100)에 포함되는 보조기기 장치에 전원 전압을 공급하기 위한 보조기기 배터리로부터의 전력을 이용하는 것도 가능하다. 또는, 차량(100)이 연료전지차인 경우에는, 연료전지에 의해 발전된 전력을 공급하는 것도 가능하다.
즉, 축전 장치(110)의 전력은 AC 100V 인버터(201)를 경유하여 AC 인렛(220)에 공급 가능하다. 축전 장치(110)에 축적된 전력, 또는, 엔진(160)의 구동에 의한 발전 전력이, 급전 커넥터(600)를 통해 전기기기(700)에 공급된다.
또한, 도 1에 나타낸 구성에서는, 외부 충전을 전용으로 행하는 전력 변환 장치와, 외부 급전을 전용으로 행하는 전력 변환 장치를 개별로 설치하도록 하고 있으나, 충전기(200)로서, 외부 충전과 외부 급전의 쌍방향의 전력 변환 동작이 가능한 하나의 전력 변환 장치를 설치하도록 하여도 된다.
도 3은 급전 커넥터(600)의 개략도이다. 도 3을 참조하여, 급전 커넥터(600)에는 감합부(605), 조작부(615, 616)가 설치된다. 감합부(605)는, AC 인렛(220)에 감합할 수 있도록 AC 인렛(220)에 대응한 형상을 가진다. 조작부(615)는 급전 개시를 지시하기 위한 스위치이고, 조작부(616)는 충전과 방전을 절환하기 위한 스위치이다.
급전 커넥터(600)에는, 외부의 전기기기(700)의 전원 플러그(710)를 접속할 수 있는 출력부(610)가 설치된다. 출력부(610)를 급전 커넥터(600)와 별체로 구성하여, 출력부(610)와 급전 커넥터(600)를 케이블로 접속하도록 하여도 된다.
급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되면, 차량(100)에 있어서 급전 동작이 실행되고, AC 인렛(220) 및 급전 커넥터(600)를 통해, 차량(100)으로부터의 전력이 전기기기(700)에 공급된다.
도 4는, 도 3의 급전 커넥터를 이용한 경우의 급전 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 4에 있어서, 도 1과 동일한 참조 부호가 붙여진 중복되는 요소에 대한 설명은 반복하지 않는다.
도 4을 참조하여, 차량(100)에 탑재되는 ECU(300)는 전원 노드(350), 풀업 저항(R10) 및 풀다운 저항(R15)과, CPU(310)와, 저항 회로(320)와, 입력 버퍼(340)를 포함한다.
저항 회로(320)는, 차량(100)측으로부터 파일럿 신호(CPLT)의 전위를 조작하기 위한 회로이다.
입력 버퍼(340)는 디텍션 신호(PISW)를 받아, 그 받은 디텍션 신호(PISW)를 CPU(310)에 출력한다. 또한, 접속 신호선(L3)에는 ECU(300)로부터 전압이 걸려 있어, 충전 커넥터(410)의 AC 인렛(220)으로의 접속에 의해, 디텍션 신호(PISW)의 전위가 변화한다. CPU(310)는, 이 디텍션 신호(PISW)의 전위를 검출함으로써, 충전 커넥터(410)의 접속 상태 및 감합 상태를 검출한다.
CPU(310)는 입력 버퍼(340)로부터 디텍션 신호(PISW)를 받는다. CPU(310)는, 디텍션 신호(PISW)의 전위를 검출하여, 급전 커넥터(600)의 접속 상태 및 감합 상태를 검출한다.
급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되면, 차량(100)측의 전력선(ACL1, ACL2)과 출력부(610)가 전력 전달부(606)을 통해 전기적으로 접속된다.
급전 커넥터(600)는 접속 신호선(L3)에 접속되는 접속부(601)와, 접속부(601) 및 컨트롤 파일럿선(L1)에 접속되는 접속부(602)와, 접지선(L2)에 접속되는 접속부(603)와, 접속 회로(604)를 구비한다.
접속부(601)는, 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 장착되면, 접속 신호선(L3)에 전기적으로 접속된다. 접속부(602)는, 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 장착되면, 컨트롤 파일럿선(L1)에 전기적으로 접속된다. 접속부(603)는, 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 장착되면, 접지선(L2)에 전기적으로 접속된다.
급전 커넥터(600)는 저항(R30, R31) 및 스위치(SW30)를 더 포함한다. 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되면, 저항(R30, R31)이 접속 신호선(L3)과 접지선(L2)의 사이에 직렬로 접속된다.
스위치(SW30)는 저항(R31)과 병렬로 접속된다. 스위치(SW30)는, 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 확실하게 감합된 상태에서 접점이 닫힌다. 즉, 스위치(SW30)는 노멀리 클로즈(normally closed)이다. 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)으로부터 분리된 상태 및 급전 커넥터(600)와 AC 인렛(220)의 감합 상태가 불확실한 경우에는, 스위치(SW30)의 접점이 개방된다. 또, 스위치(SW30)는, 조작부(615)가 조작되는 것에 의해서도 접점이 개방된다. 따라서, 스위치(SW30)의 상태는, 급전 커넥터(600)를 차량(100)에 장착할 때 및 급전 커넥터(600)를 차량(100)으로부터 떼어낼 때에 변화한다.
CPU(310)는, 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되면, 저항(R10, R15, R30, R31)의 조합에 의해 정해지는 합성 저항에 의해, 급전 커넥터(600)의 접속 상태 및 감합 상태를 판정할 수 있다.
급전 커넥터(600)는, 스위치(SW30)에 더하여, 스위치(SW10)를 더 구비한다. 스위치(SW10)는, 접속 회로(604) 상에 있어서, 접속부(601)과 접속부(602)의 사이에 설치된다. 스위치(SW10)는 노멀리 오픈이다.
스위치(SW10) 및 스위치(SW30)는 조작부(615)가 조작됨으로써 연동한다. 조작부(615)가 이용자에 의해 조작되면, 스위치(SW10)가 닫히고 스위치(SW30)가 열린다. 조작부(615)가 조작되지 않으면, 스위치(SW10)가 열리고 스위치(SW30)가 닫힌다.
스위치(SW10)가 닫히면 접속 회로(604)는 접속부(601)와 접속부(602)를 접속한다. 따라서, 접속 회로(604)는 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 장착되고, 스위치(SW10)가 조작되면, 접속 신호선(L3)과 컨트롤 파일럿선(L1)을 접속한다.
또한, 스위치(SW30)를 노멀리 오픈으로 하고 스위치(SW10)를 노멀리 클로즈로 하여도 된다. 이 경우에는, 조작부(615)가 이용자에 의해 조작되면, 스위치(SW10)가 열리고 스위치(SW30)가 닫힌다. 즉, 조작부(615)가 조작되지 않으면, 스위치(SW10)가 닫히고 스위치(SW30)가 열리도록 하여도 된다. 스위치(SW10) 및 스위치(SW30)는, 접속 신호선(L3)의 전위와 컨트롤 파일럿선(L1)의 전위를 변화시키기 위하여 설치된다.
CPU(310)는, 접속 신호선(L3)의 전위의 변화 패턴과 컨트롤 파일럿선(L1)의 전위의 변화 패턴으로부터, 급전 커넥터(600)가 장착된 것을 인식한다. 보다 구체적으로는, 접속 신호선(L3)의 전위와 컨트롤 파일럿선(L1)의 전위가 동기하여 증대하고, 그 후 동기하여 저하되면, CPU(310)는 급전 커넥터(600)가 장착된 것을 인식한다.
스위치(SW30)의 노멀 상태와 스위치(SW10)의 노멀 상태의 조합, 조작부(615)의 조작 횟수 등에 대해서는 다양하게 변형할 수 있다. ECU(300)에 있어서, 변형한 조합을 대응하는 상태로 인식하도록 소프트웨어 등을 변경하면 된다.
CPU(310)는, 급전 커넥터(600)가 접속되어 있는 것을 인식하면, CHR(210)을 열고 DCHR(211)을 닫음과 함께, AC 100V 인버터(201)에 급전 동작을 하게 하도록 제어하여, 축전 장치(110)로부터의 전력을 외부의 전기기기(700)에 공급한다.
또한, 축전 장치(110)의 SOC가 저하한 경우 또는 이용자로부터의 지시가 있는 경우에는, CPU(310)는, 엔진(160)을 구동하여 모터 제너레이터(130)에 의해 발전을 행하고, 그 발전 전력을 전기기기(700)에 공급한다.
[직류 충전 모드, 직류 방전 모드의 설명]
도 5는 직류 충전 모드, 직류 방전 모드의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하여, 직류 충전 모드는 외부 직류 전원의 전력을 이용하여 차량의 축전 장치에 충전을 행하는 모드이다. 직류 충전 모드는 교류 충전 모드보다 고속의 충전이 가능한 경우가 많다.
통상시, 직류 충전 모드에서는, 가정(1000)에 공급된 상용 전원으로부터의 교류 전력이 외부 파워 컨디셔너 스테이션(이하, 외부 PCS라 한다)(900)에서 직류 전력으로 변환되어 DC 충전 플러그(901) 및 DC 인렛(702)을 경유하여 축전 장치(110)에 공급된다. 이 경우에는, 통상은 AC 인렛(220)에는 아무것도 접속되지 않는다.
한편, 비상시에 상용 전원이 정전 중일 경우에는, 차량(100)으로부터 가정(1000)에 전력을 공급할 수 있으면 편리하다. 그러나, 이 경우, 상용 전원이 정전되면 외부 PCS(900)에서 제어용 전원 전압이 발생할 수 없는 경우가 있다. 그러면, 차량(100)의 축전 장치(110)에 전력이 축적되어 있어도, 그대로는 외부 PCS(900)와 통신하는 것도 송수전하는 것도 불가능하다.
따라서, 본 실시형태의 차량(100)은, 통상시에는 외부 PCS(900)로부터 부여되어야 하는 제어용 전원 전위를 비상시에는 차량 내부에서 발생할 수 있도록 변경 가능하게 구성된다. 이 구성을 변경하기 위한 지령을 입력하는 입력 장치로서, 급전 커넥터(600)의 조작부(615)를 사용한다. 급전 커넥터(600)는, 비상시에 구비하여 차량에 실어 두는 것을 상정할 수 있으므로, 이와 같은 경우에도 사용할 수 있을 가능성이 높다.
도 6은, 직류 충전 모드 및 직류 방전 모드에 관련된 차량, 파워 컨디셔너 및 급전 커넥터의 구성을 나타내는 도면이다.
[통상시의 직류 충전 모드의 설명]
도 6을 참조하여, 직류 충전 모드 및 직류 방전 모드에서는, 차량(100)은 차량 탑재의 배터리(축전 장치(110))를 충전하는 PCS(900)에 접속된다.
PCS(900)는 DC 충전 플러그(901)와, PCS 본체(903)와, CAN 통신부(905)와, 제어부(906)와, 전원 회로(907)와, 릴레이(D1, D2)와, 포토 커플러(910)를 포함한다.
전력선쌍(1011), 통신 신호선(1012) 및 제어 신호선군(群)(1013)은 하나의 충전 케이블에 수용되어 있다. 여기에서, 전력선쌍(1011)은 차량(100)과 PCS(900)의 사이에서 전력을 수수하기 위한 전력선이고, 통신 신호선(1012)은 차량(100)과 통신을 행하기 위한 통신선이다. 그리고, 제어 신호선군(1013)은 제어용 전력선쌍(1014), 작동 허가 금지 신호선(1015), 커넥터 접속 확인용 신호선(1016) 및 접지 전위에 접속된 접지선(1017)을 가진다.
DC 충전 플러그(901)는 충전 케이블의 선단(先端)에 장착되어 있고, 충전 케이블에 수용된 각 라인(전력선쌍(1011), 통신 신호선(1012), 제어 신호선군(1013))의 단자를 구비하고 있다. DC 충전 플러그(901)가 차량(100)의 DC 인렛(702)에 장착되면, 전력선쌍(1011), 통신 신호선(1012) 및 제어 신호선군(1013)이, 각각 차량(100)의 전력선쌍(811), 통신선(812) 및 제어용 통신선군(813)과 전기적으로 접속된다.
PCS 본체(903)는, 충전시에는 상용 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 또, 차량으로부터 수전(受電)하는 경우에는, 차량측으로부터 DC 인렛(702)을 경유하여 공급되는 직류 전력을 가정 내에서 사용되는 교류 전력으로 변환한다.
CAN 통신부(905)는, CAN(Controller Area Network)의 통신 프로토콜에 따라, 통신 신호선(1012)을 통해 차량(100)과 통신을 행한다.
제어부(906)는, 포토 커플러(910)나 CAN 통신부(905)로부터 수신한 신호에 의거하여, 릴레이(D1, D2) 및 PCS 본체(903)를 제어한다.
전원 회로(907)는 CAN 통신부(905), 제어부(906), 릴레이(D1, D2), 포토 커플러(910) 등의 통신·제어계의 각 부에 구동 전력을 공급하기 위한 전원이다. 이 전원 회로(907)는, 통상시(비정전시)에는, PCS 본체(903)로부터 출력되는 직류 전력을 받아 제어용 전원 전위(VCC1)를 발생한다.
릴레이(D1)는, 전원 회로(907)의 VCC1 출력 단자와 제어용 전력선쌍(1014)의 양극선의 사이에 배치되고, 제어부(906)의 제어 신호에 따라 제어용 전력선쌍(1014)의 양극선과 전위(VCC1)의 접속·절단을 행한다.
릴레이(D2)는, 접지 전위와 제어용 전력선쌍(1014)의 음극선의 사이에 배치되고, 제어부(906)의 제어 신호에 따라 제어용 전력선쌍(1014)의 음극선과 접지 전위의 접속·절단을 행한다.
포토 커플러(910)는, 작동 허가 금지 신호선(1015)의 도통 여부에 따른 작동 허가/금지 절환 신호를 제어부(906)에 전달한다.
차량(100)은 DC 인렛(702)과, 축전 장치(110)와, CAN 통신부(704)와, ECU(300)와, 릴레이(707, 708)와, 포토 커플러(709, 712, 713)와, 신호 드라이버(711)를 포함한다.
DC 인렛(702)은 전력선쌍(811), 통신선(812) 및 제어용 통신선군(813)의 단자를 포함한다. 전력선쌍(811)은 PCS(900)로부터 충전 전력의 공급을 받기 위한 전력선이고, 통신선(812)은 PCS(900)와 통신을 행하기 위한 통신선이다. 제어용 통신선군(813)은 제어용 전력 공급선쌍(814), 작동 허가 금지 신호선(815), 커넥터 접속 확인용 신호선(816) 및 접지 전위에 접속된 접지선(817)을 포함한다.
PCS(900)의 DC 충전 플러그(901)가 DC 인렛(702)에 장착되면, 차량측의 전력선쌍(811), 통신선(812) 및 제어용 통신선군(813)이, 각각 PCS(900)측의 전력선쌍(1011), 통신 신호선(1012) 및 제어 신호선군(1013)과 전기적으로 접속된다.
축전 장치(110)는, 차량(100)의 구동용 모터, 인버터 등의 구동계에 구동 전력을 공급하기 위한 배터리이다.
CAN 통신부(704)는, CAN의 통신 프로토콜에 따라 통신선(812)을 통해 PCS(900)와 통신을 행한다. ECU(300)는 차량(100)의 각 부를 통괄 제어한다. 또한, 도 6의 ECU(300)는, 주행용 제어부와는 따로 설치되어 차 밖과의 사이의 충방전시에 기동하는 ECU여도 된다.
CAN 통신부(704), ECU(300), 릴레이(708), 포토 커플러(709, 712, 713)와, 신호 드라이버(711) 등의, 릴레이(707)를 제외한 통신·제어계의 각 부에는, 보조기기 배터리(706)로부터 구동 전력으로서 전원 전위(VCC2)가 공급된다.
릴레이(707)는, 전력선쌍(811)과 축전 장치(110)의 양극 및 음극의 사이에 배치되고, 축전 장치(110)와 전력선쌍(811)의 접속·절단을 행한다. 릴레이(707)는, 제어 전력이 비통전에서는 개방되어 있는 접점이다. 릴레이(708)가 폐성(閉成)된 상태에서 제어용 전력 공급선(814b)을 통해 PCS(900)로부터 구동 전력이 공급되면, 이것을 구동 전력으로 하여 릴레이(707)가 폐성되고, 전력선쌍(811)이 축전 장치(110)에 접속된다.
릴레이(708)는, 접지 전위(FG)와 릴레이(707)의 사이에 배치되고, ECU(300)로부터의 제어 신호(SE)에 따라 릴레이(707)의 구동 코일의 전류의 도통 및 차단을 행한다. 또한, 릴레이(D2)를 삭제하여 배선(814)을 접지 전위(FG)에 접속하도록 하여, 릴레이(708)를 배선(814a)과 릴레이(707)의 사이에 배치하도록 하여도 된다.
포토 커플러(709)는, 커넥터 접속 중인 PCS(900)의 릴레이(D1)의 개폐 상태에 따른 작동 개시 정지 신호(SF)를 ECU(300)에 전달한다. 구체적으로는, 입력측의 발광 소자가 제어용 전력 공급선쌍(814)의 양극선과 접지 전위의 사이에 저항과 직렬로 배치되어 있고, 커넥터 접속 중인 PCS(900)의 릴레이(D1)의 폐성에 의해, 제어용 전력 공급선(814b) 및 접지 전위(FG)의 사이에 전류 경로가 형성되어 입력측의 발광 소자에 온 전류가 흐르면, 출력측의 수광 소자가 작동 개시 정지 신호(SF)를 ECU(300)에 출력한다.
포토 커플러(713)는, 커넥터 접속 중인 PCS(900)의 2개의 릴레이(D1, D2)의 개폐 상태에 따른 작동 개시 정지 신호(SG)를 ECU(300)에 전달한다. 구체적으로는, 입력측의 발광 소자가 제어용 전력 공급선쌍(814)의 양극선과 음극선의 사이에 배치되어 있고, 커넥터 접속 중인 PCS(900)의 릴레이(D1, D2)의 폐성에 의해 제어용 전력 공급선쌍(814)이 도통하여 입력측의 발광 소자에 온 전류가 흐르면, 출력측의 수광 소자가 작동 개시 정지 신호(SG)를 ECU(300)에 출력한다.
신호 드라이버(711)는, ECU(300)로부터의 온 전류의 공급에 의해 커넥터 접속 중인 PCS(900)의 작동 허가 금지 신호선(1015)을 접지 전위(FG)에 결합시킨다. 구체적으로는, 신호 드라이버(711)가 작동 허가 금지 신호선(815)과 접지 전위의 사이에 배치되어 있고, ECU(300)로부터의 제어 신호(SK)에 의해 온 전류가 신호 드라이버(711)의 베이스 전극에 흐르면, 작동 허가 금지 신호선(815)이 접지 전위(FG)에 결합된다.
포토 커플러(712)는, DC 충전 플러그(901)와 DC 인렛(702)의 접속 상태에 따른 커넥터 접속 확인 신호(SH)를 ECU(300)에 전달한다. 구체적으로는, 입력측의 발광 소자가 보조기기 배터리(706)의 양극(전위(VCC2))과 커넥터 접속 확인용 신호선(816)의 사이에 배치되어 있고, DC 충전 플러그(901)와 DC 인렛(702)의 접속에 의해 커넥터 접속 확인용 신호선(816)이 커넥터 접속 확인용 신호선(1016)에 접속되어 입력측의 발광 소자에 온 전류가 흐르면, ECU(300)에 커넥터 접속 확인 신호(SH)를 출력한다.
[비상시의 직류 충전 모드, 직류 방전 모드의 설명]
다음에, 비상시(상용 전원 정전시)의 동작에 대하여 설명한다. 비상시에 급전 커넥터(600)를 AC 인렛(220)에 접속하면, 차량 컨택터 스위치(720)로부터 ECU(300)에 급전 커넥터(600)가 차량에 장착된 것을 나타내는 신호가 입력된다. 그러면, ECU(300)는, 조작부(615)의 조작에 의해 상태가 변화하는 디텍션 신호(PISW)에 의거하여, DC 인렛(702)을 경유한 직류 전력의 충방전을 행한다.
절환 스위치(721)는, 초기 상태로서는, 조작부(615)의 스위치의 상태를 디텍션 신호(PISW)로 하여 ECU(300)가 검출 가능하게 설정되어 있다. 또, 초기 상태에서는, 조작부(615)는 노드(N107) 및 전원 전위(VCC2)와는 분리되어 있다. ECU(300)는, DC 인렛(702)에 DC 충전 플러그(901)가 접속되어 있는 경우에는, 조작부(615)의 조작 상태에 의거하여, 도 6에 나타내어지는 바와 같이 절환 스위치(721)를 절환하여, 릴레이(722)를 도통시킴으로써, 노드(N107)와 전원 전위(VCC2)를 접속한다.
구체적으로는, DC 충전 플러그(901)와 급전 커넥터(600)가 함께 차량에 장착된 상태에서, 조작부(615)의 스위치를 조작하는 패턴을 제 1 패턴(예를 들면 스위치의 2회 누름)으로 하면 급전 커넥터로부터 도 2의 하단에 나타내는 바와 같은 교류 전력의 방전이 실행된다. 이때에는, ECU(300)는 절환 스위치(721)를 초기 상태 그대로 유지한다.
또한, DC 충전 플러그(901)와 급전 커넥터(600)가 함께 차량에 장착된 상태에서, 조작부(615)의 스위치를 조작하는 패턴을 제 2 패턴(예를 들면 소정 시간 계속된 스위치의 길게 누름)으로 하면 급전 커넥터로부터 도 5의 하단에 나타내는 바와 같은 직류 전력의 방전이 실행된다.
이때에는, ECU(300)는, 절환 스위치(721)를 초기 상태로부터 도 6에 나타내는 상태로 절환함과 함께, 릴레이(722)를 도통시킨다. 그러면, 노드(N107)에 제어용 전원 전위로서 전원 전위(VCC2)를 차량측으로부터 공급하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 릴레이(707)를 닫는 것이 가능해지고, 그 후, 전원 회로(907)가 전위(VCC1)를 발생시키므로, CAN 통신부(704 및 905)를 이용하여 차량(100)과 PCS(900)의 사이에서 통신을 행하거나 하는 것이 가능해진다.
도 7은, ECU가 비상시의 DC 충방전을 위하여 실행하는 제어를 설명하기 위한 제 1 예의 플로우 차트이다. 이 플로우 차트의 처리는 소정의 메인 루틴으로부터 소정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 호출되어 실행된다.
도 6, 도 7을 참조하여, 처리가 개시되면, 단계 S1에 있어서, ECU(300)는, 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호에 의거하여 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되어 있는지의 여부를 검출한다. 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호가 오프(급전 커넥터 미접속)이면, 단계 S2로 처리가 진행되어, 제어가 메인 루틴으로 되돌려진다. 한편, 단계 S1에서 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호가 온(급전 커넥터 접속)이면, 단계 S3으로 처리가 진행된다.
단계 S3에서는, ECU(300)는, 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호에 의거하여 DC 충전 플러그(901)가 DC 인렛(702)에 접속되어 있는지의 여부를 검출한다. 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호가 오프(DC 플러그 미접속)이면, 단계 S5로 처리가 진행되어, ECU(300)가 도 2에 나타내는 바와 같이 AC 충방전 제어를 개시한다.
한편, 단계 S3에서 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호가 온(DC 플러그 접속)이면, 단계 S4로 처리가 진행되어, ECU(300)가 도 5에 나타내는 바와 같이 DC 충방전 제어를 개시한다.
이상의 제 1 제어예에서는 이하의 내용이 실현되고 있다.
DC 충전 인렛 및 AC 충전 인렛을 둘 다 탑재하는 차량에 있어서, DC 방전을 행할 때의 스타트 트리거를 AC 방전 커넥터(급전 커넥터(600))의 디텍션 신호(PISW)를 조작하는 조작부에 의해 제어할 수 있다.
또한, DC 충전 인렛 및 AC 충전 인렛을 둘 다 탑재하는 차량에 있어서, 차량이 AC 방전에도 DC 방전에도 대응하고 있을 경우, DC 커넥터 미삽입이고 AC 커넥터 삽입, 또한 디텍션 신호(PISW)가 ON일 때에는 AC 방전 제어를 행한다. 한편, DC 커넥터 삽입이고 AC 커넥터 삽입, 또한 디텍션 신호(PISW)가 ON일 때에는 DC 방전 제어를 행한다.
도 8은, ECU가 비상시의 DC 충방전을 위하여 실행하는 제어를 설명하기 위한 제 2 예의 플로우 차트이다. 이 플로우 차트의 처리는 소정의 메인 루틴으로부터 소정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 호출되어 실행된다.
도 6, 도 8을 참조하여, 처리가 개시되면, 단계 S11에 있어서, ECU(300)는, 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호에 의거하여 급전 커넥터(600)가 AC 인렛(220)에 접속되어 있는지의 여부를 검출한다. 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호가 오프(급전 커넥터 미접속)이면, 단계 S12로 처리가 진행되어, 제어가 메인 루틴으로 되돌려진다. 한편, 단계 S11에서 차량 컨택터 스위치(720)로부터의 신호가 온(급전 커넥터 접속)이면, 단계 S13으로 처리가 진행된다.
단계 S13에서는, ECU(300)는, 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호에 의거하여 DC 충전 플러그(901)가 DC 인렛(702)에 접속되어 있는지의 여부를 검출한다. 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호가 오프(DC 플러그 미접속)이면, 단계 S20으로 처리가 진행되어, ECU(300)가 도 2에 나타내는 바와 같은 AC 충방전 제어의 개시 준비를 행한다.
한편, 단계 S13에서 차량 컨택터 스위치(701)로부터의 신호가 온(DC 플러그 접속)이면, 단계 S14로 처리가 진행되어, ECU(300)가 도 5에 나타내는 바와 같이 DC 충방전 제어의 개시 준비를 행한다.
단계 S14에서 DC 충방전 제어의 개시 준비가 행하여지면, 계속해서 단계 S15로 처리가 진행되어, ECU(300)는, 조작부(615)의 조작 패턴이, 스위치의 1회 누름인지의 여부를 판단한다.
단계 S15의 판단 결과가 스위치의 1회 누름인 경우에는, 단계 S16으로 처리가 진행되고, 스위치의 1회 누름이 아닌 경우에는 단계 S27로 처리가 진행된다.
단계 S16에서는, 노드(N107)에 DC 제어 전원으로서 전원 전위(VCC2)가 차량으로부터 공급된다. 구체적으로는, 조작부(615)의 스위치가 눌린 것에 의해 릴레이(722)가 도통됨과 함께, 절환 스위치(721)가 절환되어 이로 인해 전원 전위(VCC2)가 전원 전위(VCC1) 대신에 노드(N107)에 공급된다. 즉, 릴레이(D1)를 도통시키는 것 대신에 조작부(615)의 조작에 의해 제어용 전원 전위가 차량측의 DC 충방전 관련 부분에 공급된다.
그리고, 단계 S17에서는, 추가로 ECU(300)가 DC 충전 개시의 준비를 진행한다. 구체적으로는, ECU(300)는, 단계 S18에 있어서 CAN 통신을 행하여, 시간이나 전압 전류 등의 각종 충전 조건 등을 확인한 후에, 단계 S19로 처리가 진행되어, DC 인렛을 경유한 직류 전력에 의한 축전 장치(110)의 충전을 개시한다.
또한, 단계 S27로 처리가 진행된 경우에는, 조작부(615)의 조작이 스위치의 길게 누름이었는지의 여부가 판단된다. 단계 S27에 있어서 스위치의 길게 누름이었다고 판단된 경우에는 단계 S28로 처리가 진행되고, 스위치의 길게 누름이 아니었다고 판단된 경우에는 단계 S32로 처리가 진행된다.
단계 S28에서는, 노드(N107)에 DC 제어 전원으로서 전원 전위(VCC2)가 차량으로부터 공급된다. 구체적으로는, 조작부(615)의 스위치가 눌린 것에 의해 릴레이(722)가 도통됨과 함께, 스위치(721)가 절환되어 이로 인해 전원 전위(VCC2)가 전원 전위(VCC1) 대신에 노드(N107)에 공급된다. 즉, 릴레이(D1)를 도통시키는 것 대신에 조작부(615)의 조작에 의해 제어용 전원 전위가 차량측의 DC 충방전 관련 부분에 공급된다.
그리고, 단계 S29에서는, 추가로 ECU(300)가 DC 방전 개시의 준비를 진행한다. 구체적으로는, ECU(300)는, 단계 S30에 있어서 CAN 통신을 행하여, 시간이나 전압 전류 등의 각종 방전 조건 등을 확인한 후에, 단계 S31로 처리가 진행되어, DC 인렛을 경유한 직류 전력에 의한 축전 장치(110)로부터 차량 외부로의 방전을 개시한다.
또한, 단계 S27에 있어서, 스위치의 길게 누름이 아닐 경우에는 단계 S32로 처리가 진행된다. 단계 S32, S33에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 스위치가 단시간에 2회 눌린 경우 등에는, 특별히 아무것도 일어나지 않도록 ECU(300)는 조작부(615)의 조작을 무시한다.
또한, 단계 S13으로부터 단계 S20으로 처리가 진행되어, AC 충방전 제어의 개시 준비가 행하여진 경우, 단계 S21로 처리가 진행되어, ECU(300)는 조작부(615)의 조작 패턴이 스위치의 1회 누름인지의 여부를 판단한다.
단계 S21의 판단 결과가, 스위치의 1회 누름인 경우에는, 단계 S22로 처리가 진행되어, ECU(300)는, DC 인렛에 DC 플러그가 접속된 상태일지라도 도 2의 상단에 나타내는 바와 같은 AC 충전을 개시한다. 이 경우에는, 급전 커넥터(600)가 아니라 충전 커넥터(410)가 접속되어 있을 필요가 있다. 충전 커넥터(410)에도 조작부(615)에 대응하는 스위치가 설치되어 있으므로 디텍션 신호(PISW)를 소정의 패턴으로 변화시키는 것은 가능하다.
또한, 단계 S21의 판단 결과가 스위치의 1회 누름이 아닌 경우에는, 단계 S23으로 처리가 진행되어, ECU(300)는, 추가로, 조작부(615)의 조작 패턴이 스위치의 2회 누름인지의 여부를 판단한다. 단계 S23에 있어서 스위치의 2회 누름인 경우에는, 단계 S24로 처리가 진행되어, ECU(300)는, DC 인렛에 DC 플러그가 접속된 상태일지라도 도 2의 하단에 나타내는 바와 같은 AC 방전을 개시한다.
반면에, 단계 S23에 있어서, 조작부(615)의 조작 패턴이 스위치의 2회 누름이 아닐 경우에는 단계 S25로 처리가 진행된다. 단계 S25, S26에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 스위치가 소정 시간 계속해서 길게 눌린 경우 등에는, 특별히 아무것도 일어나지 않도록 ECU(300)는 조작부(615)의 조작을 무시한다.
또한, 단계 S15, S21, S23, S27에서는, 조작부(615)의 조작 패턴에 의해 충전과 방전을 절환하였으나, 도 3, 도 6에 나타낸 충방전 절환 스위치(조작부(616))의 설정을 ECU(300)가 판독하여 충전과 방전을 절환하도록 제어하여도 된다.
또한, 도 6의 구성에서는, ECU(300)가 절환 스위치(721)를 절환하여 릴레이(722)가 도통됨으로써 제어용 전원으로서 전원 전위(VCC2)가 노드(N107)에 공급되나, 절환 스위치(721) 및 릴레이(722)는 설치하지 않는 구성으로 하여 조작부(615)의 조작 상태에 의거하여 ECU(300)가 소정 시간만큼 전원 전위(VCC2)를 노드(N107)에 접속하는 스위치를 설치하도록 하여도 된다.
이상, 본 실시형태에서는, 디텍션 신호(PISW)를 제어하는 스위치의 조작에 따라 도 6의 릴레이(D1) 대신에 차량측으로부터 제어용 전원 전위를 공급한다.
이상의 제 2 제어예에서는 이하의 내용이 실현되고 있다.
DC 충전 인렛 및 AC 충전 인렛을 둘 다 탑재하는 차량에 있어서, 차량이 AC 방전에도 DC 방전에도 대응하고 있을 경우, DC 커넥터 삽입 상태에서, 디텍션 신호(PISW)의 패턴에 의거하여 AC 방전과 DC 방전을 절환할 수 있다(예를 들면, 2회 누름으로 AC 방전, 길게 누름으로 DC 방전).
또한, DC 충전 인렛 및 AC 충전 인렛을 둘 다 탑재하는 차량에 있어서, 차량이 AC 방전에도 DC 방전에도 대응하고 있을 경우, AC 커넥터로부터의 디텍션 신호(PISW)를 변화시키는 조작에 의해, 외부 PCS를 기동하는 제어용 전원을 공급할 수 있다.
또한, DC 충전 인렛 및 AC 충전 인렛을 둘 다 탑재하는 차량에 있어서, 차량이 AC 방전에도 DC 방전에도 대응하고 있을 경우, AC 커넥터로부터의 디텍션 신호(PISW)를 변화시키는 조작에 의해, 외부 PCS의 CAN 통신을 기동할 수 있다.
마지막으로, 본 실시형태에 대하여 다시 도면을 참조하여 총괄한다. 차 밖으로 전력을 공급 가능한 차량(100)은, 축전 장치(110)와, 축전 장치(110)의 전력을 충방전 가능한 제 1 커넥터(AC 인렛(220))와, 축전 장치(110)의 전력을 충방전 가능한 제 2 커넥터(DC 인렛(702))와, 제 1 커넥터를 경유한 충방전 및 제 2 커넥터를 경유한 충방전을 제어하는 ECU(300)를 구비한다. ECU(300)는, 제 1 커넥터에 접속되는 제 1 플러그(충전 커넥터(410) 또는 급전 커넥터(600))에 설치된 조작부(조작부(415 또는 615, 616))의 조작에 따라, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로부터의 방전과, 제 1 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로의 충전과, 제 2 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로부터의 방전과, 제 2 커넥터를 경유한 축전 장치(110)로의 충전 중 어느 하나를 선택하여 실행한다.
이로 인해, 정전시 등의 비상시의 동작의 선택 입력을 제 1 플러그로부터 입력할 수 있으므로, 차량에 새로운 입력부를 추가적으로 설치할 필요가 없다.
바람직하게는, 조작부(615, 616)는 충전과 방전을 절환하는 지시와, 충전 또는 방전의 실행 지시를 발신 가능하게 구성된다. ECU(300)는, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 조작부의 상태를 수신하여, 방전 지시가 부여되고 또한 실행 지시가 부여된 경우에는, 축전 장치(110)로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하고, 충전 지시가 부여되고 또한 실행 지시가 부여된 경우에는, 차량의 외부로부터 전력을 받아 축전 장치(110)에 충전을 실행한다. 또한, 충전 지시 또는 방전 지시와 실행 지시를 도 8에서 나타내는 바와 같이 조작부(615)의 패턴 입력만으로 부여하록 하여도 된다.
보다 바람직하게는, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, ECU(300)는, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 접속되는 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 미접속인 상태에서, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))을 경유하여 실행 지시와 방전 지시를 받은 경우에는 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 축전 장치(110)로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다. ECU(300)는, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 실행 지시와 방전 지시를 받은 경우에는 제 2 커넥터(DC 인렛(702))를 경유하여 축전 장치(110)로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다.
바람직하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))는, 일단이 PCS(900)에 접속된 케이블의 타단에 설치된 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속 가능하게 구성된다. 조작부(615)는 제 1 패턴 신호와, 제 1 패턴 신호(예를 들면 1회 누름)와는 다른 패턴의 신호(예를 들면, 길게 누름이나 2회 누름 등)를 발신 가능하게 구성된다. 도 8에 나타내는 바와 같이, ECU(300)는, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 제 1 패턴 신호를 받은 경우(단계 S15 또는 S21에서 YES)에는 제 1 커넥터(AC 인렛(220)) 또는 제 2 커넥터(DC 인렛(702))를 경유하여 차량의 외부로부터 전력을 받아 축전 장치에 충전을 실행하고(단계 S19 또는 S22), ECU(300)는, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 제 1 패턴 신호와 다른 신호(길게 누름 또는 2회 누름)를 받은 경우(단계 S23 또는 S27에서 YES)에는 제 1 커넥터 또는 제 2 커넥터를 경유하여 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행한다(단계 S24 또는 S31).
더 바람직하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))는, 축전 장치(110)로부터 PCS(900)로의 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호(제어용 전원 전위(VCC1))를 PCS(900)로부터 받는 입력 노드(N107)를 포함한다. ECU(300)는, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))에 제 1 플러그(급전 커넥터(600))가 접속되고 또한 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속된 상태에서, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))를 경유하여 충전 지시 또는 방전 지시를 받은 경우에는, PCS(900) 대신에 입력 노드(N107)에 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호(제어용 전원 전위(VCC2))를 출력한다.
보다 바람직하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))는, 일단이 PCS(900)에 접속된 케이블의 타단에 설치된 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속 가능하게 구성된다. 차량은 제 1 CAN 통신부(704)을 더 구비한다. PCS(900)는 제 2 CAN 통신부(905)를 포함한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, ECU(300)는 제 2 커넥터(DC 인렛(702))에 제 2 플러그(DC 충전 플러그(901))가 접속된 상태에서 조작부(615)로부터 지시를 받은 경우에는(단계 S15 또는 S27에서 YES), 제 1 CAN 통신부(704)를 기동시켜 CAN 통신을 실행한다.
바람직하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 커넥터(AC 인렛(220))는 교류 전력용 커넥터이고, 제 2 커넥터(DC 인렛(702))는 직류 전력용 커넥터이다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
100 : 차량
110 : 축전 장치
130, 135 : 모터 제너레이터
121 : 컨버터
122, 123 : 인버터
125 : 에어컨
140 : 동력 전달 기어
150 : 구동륜
160 : 엔진
180 : 모터 구동 장치
200 : 충전기
201 : AC 100V 인버터
220 : AC 인렛
320 : 저항 회로
340 : 입력 버퍼
350 : 전원 노드
370 : 불휘발성 메모리
400 : 충전 케이블
410 : 충전 커넥터
415, 615, 616 : 조작부
420 : 플러그
440, ACL1, ACL2 : 전력선
500 : 외부 교류 전원
510 : 콘센트
600 : 급전 커넥터
601, 602, 603 : 접속부
604 : 접속 회로
605 : 감합부
606 : 전력 전달부
610 : 출력부
700 : 전기기기
701, 720 : 차량 컨택터 스위치
702 : DC 인렛
704, 905 : 통신부
706 : 보조기기 배터리
707 : 충방전 릴레이
709, 712, 713, 910 : 포토 커플러
710 : 전원 플러그
711 : 신호 드라이버
721 : 절환 스위치
811, 1011 : 전력선쌍
812 : 통신선
813 : 제어용 통신선군
814 : 제어용 전력 공급선쌍
815, 1015 : 작동 허가 금지 신호선
816, 1016 : 커넥터 접속 확인용 신호선
817, 1017, L2 : 접지선
900 : PCS
901 : 충전 플러그
903 : PCS 본체
906 : 제어부
907 : 전원 회로
1000 : 가정
1012 : 통신 신호선
1013 : 제어 신호선군
1014 : 제어용 전력선쌍
210 : 충전 릴레이
211 : 방전 릴레이
L1 : 컨트롤 파일럿선
L3 : 접속 신호선
N107 : 노드
NL1 : 음전력선
PL1, PL2 : 양전력선
SW10, SW30 : 스위치

Claims (7)

  1. 차 밖으로 전력을 공급 가능한 차량으로서,
    축전 장치와,
    상기 축전 장치의 전력을 충방전 가능한 제 1 커넥터와,
    상기 축전 장치의 전력을 충방전 가능한 제 2 커넥터와,
    상기 제 1 커넥터를 경유한 충방전 및 상기 제 2 커넥터를 경유한 충방전을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 커넥터에 접속되는 제 1 플러그에 설치된 조작부의 조작에 따라, 상기 제 1 커넥터를 경유한 상기 축전 장치로부터의 방전과, 상기 제 1 커넥터를 경유한 상기 축전 장치로의 충전과, 상기 제 2 커넥터를 경유한 상기 축전 장치로부터의 방전과, 상기 제 2 커넥터를 경유한 상기 축전 장치로의 충전 중 어느 하나를 선택하여 실행하는, 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부는, 충전 지시 또는 방전 지시와, 충전 또는 방전의 실행 지시를 발신 가능하게 구성되고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 조작부의 상태를 수신하여, 상기 방전 지시가 부여되고 또한 상기 실행 지시가 부여된 경우에는, 상기 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하고, 상기 충전 지시가 부여되고 또한 상기 실행 지시가 부여된 경우에는, 차량의 외부로부터 전력을 받아 상기 축전 장치에 충전을 실행하는, 차량.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 커넥터에 접속되는 제 2 플러그가 미접속인 상태에서, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 실행 지시와 상기 방전 지시를 받은 경우에는 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 커넥터에 상기 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 실행 지시와 상기 방전 지시를 받은 경우에는 상기 제 2 커넥터를 경유하여 상기 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하는, 차량.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 커넥터는, 일단이 파워 컨디셔너 스테이션에 접속된 케이블의 타단에 설치된 제 2 플러그가 접속 가능하게 구성되고,
    상기 조작부는, 제 1 패턴 신호와, 상기 제 1 패턴 신호와는 다른 패턴의 신호를 발신 가능하게 구성되며,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 커넥터에 상기 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 제 1 패턴 신호를 받은 경우에는 상기 제 1 커넥터 또는 상기 제 2 커넥터를 경유하여 차량의 외부로부터 전력을 받아 상기 축전 장치에 충전을 실행하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 커넥터에 상기 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 제 1 패턴 신호와 다른 신호를 받은 경우에는 상기 제 1 커넥터 또는 상기 제 2 커넥터를 경유하여 상기 축전 장치로부터 차량의 외부로의 방전을 실행하는, 차량.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조작부는, 충전 지시 또는 방전 지시와, 충전 또는 방전의 실행 지시를 발신 가능하게 구성되고,
    상기 제 2 커넥터는, 상기 축전 장치로부터 상기 파워 컨디셔너 스테이션으로의 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호를 상기 파워 컨디셔너 스테이션으로부터 받는 입력 노드를 포함하며,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 커넥터에 상기 제 1 플러그가 접속되고 또한 상기 제 2 커넥터에 상기 제 2 플러그가 접속된 상태에서, 상기 제 1 커넥터를 경유하여 상기 충전 지시 또는 상기 방전 지시를 받은 경우에는, 상기 파워 컨디셔너 스테이션 대신에 상기 입력 노드에 상기 방전 개시 지령을 행하기 위한 신호를 출력하는, 차량.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 커넥터는, 일단이 파워 컨디셔너 스테이션에 접속된 케이블의 타단에 설치된 제 2 플러그가 접속 가능하게 구성되고,
    상기 차량은 제 1 CAN 통신부를 더 구비하며,
    상기 파워 컨디셔너 스테이션은 제 2 CAN 통신부를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제 2 커넥터에 상기 제 2 플러그가 접속된 상태에서 상기 조작부로부터의 지시를 받은 경우에는, 상기 제 1 CAN 통신부를 기동시켜 통신을 실행하는, 차량.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커넥터는 교류 전력용 커넥터이고,
    상기 제 2 커넥터는 직류 전력용 커넥터인, 차량.
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