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WO2014112225A1 - 変換装置、故障判定方法及び制御プログラム - Google Patents

変換装置、故障判定方法及び制御プログラム Download PDF

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WO2014112225A1
WO2014112225A1 PCT/JP2013/082436 JP2013082436W WO2014112225A1 WO 2014112225 A1 WO2014112225 A1 WO 2014112225A1 JP 2013082436 W JP2013082436 W JP 2013082436W WO 2014112225 A1 WO2014112225 A1 WO 2014112225A1
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WO
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voltage
conversion circuit
detection unit
current
unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/082436
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English (en)
French (fr)
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泉　達也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to EP13871923.2A priority patent/EP2947763A4/en
Priority to US14/760,962 priority patent/US9837910B2/en
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    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Definitions

  • the present invention relates to a conversion device that converts alternating current into direct current, a failure determination method that determines the presence or absence of a failure in various detection units provided in the conversion device, and a control program for determining the presence or absence of a failure in the detection unit. .
  • PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • EV Electric Vehicle
  • Patent Document 1 discloses a conversion device that performs AC / DC conversion in both directions.
  • the conversion device includes a bidirectional AC-DC conversion circuit that functions as a power factor correction circuit during battery charging, an inverter circuit during discharge, and an insulating bidirectional DC-DC conversion circuit.
  • the conversion device is provided with various detection units for detecting input / output voltage and current, and controls switching of the bidirectional AC-DC conversion circuit and bidirectional DC-DC conversion circuit while monitoring the input / output voltage and current.
  • the desired direct current or alternating current is output.
  • a function is provided for detecting overvoltage and overcurrent and urgently stopping charging and discharging.
  • This invention is made
  • the objective is to provide the converter which can determine the presence or absence of the failure of the detection part which detects each voltage or electric current of alternating current and direct current
  • the conversion device includes an AC-DC conversion circuit, a DC-DC conversion circuit that converts a DC voltage output from the AC-DC conversion circuit, and a detection that detects each of the AC and DC voltages or currents.
  • An acquisition unit that acquires information indicating whether or not an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit, and the information acquired by the acquisition unit is supplied to the AC-DC conversion circuit.
  • the detection unit includes a power supply determination unit that determines whether there is a power supply fault or an open state of the detection unit.
  • a time measuring unit for measuring an elapsed time after obtaining information indicating that an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit, and an AC voltage being applied.
  • An elapsed time determination unit that determines whether or not a predetermined time has elapsed since acquisition of the information to indicate, and the elapsed time determination that the predetermined time has elapsed since acquisition of information indicating that an AC voltage is applied
  • a first ground fault determination unit that determines the presence or absence of a ground fault of the detection unit that detects a voltage when the unit determines.
  • the AC-DC conversion circuit and the DC-DC conversion circuit are switching type conversion circuits, and switching control for controlling switching of the AC-DC conversion circuit and the DC-DC conversion circuit is provided.
  • a second ground fault determination unit that determines whether or not the detection unit detects a ground fault in a state where the AC-DC conversion circuit and the DC-DC conversion circuit are switching-controlled. It is characterized by that.
  • the detection unit detects an AC voltage detection unit that detects an AC voltage applied to the AC-DC conversion circuit, and detects an AC current applied to the AC-DC conversion circuit.
  • An AC current detection unit that detects a DC voltage applied to the DC-DC conversion circuit; a DC current detection unit that detects a DC current output from the DC-DC conversion circuit;
  • the power supply determination unit compares each detection value of each of the AC voltage detection unit, the AC current detection unit, the DC voltage detection unit, and the DC current detection unit with a predetermined threshold value. It is characterized by determining the presence or absence of a skylight or opening.
  • the detecting unit detects an AC voltage detecting unit that detects an AC voltage applied to the AC-DC converting circuit, and detects a DC voltage applied to the DC-DC converting circuit.
  • the first ground fault determination unit compares the voltage detected by the AC voltage detection unit and the DC voltage detection unit with a predetermined threshold value, thereby detecting each of the detection units. It is characterized by determining the presence or absence of a ground fault.
  • the conversion device includes a switch for turning on / off application of an alternating voltage to the AC-DC conversion circuit, a switching control unit for switching on / off of the switch, and the switching control unit for controlling off application of the alternating voltage.
  • a switch failure determination unit that determines whether or not the switch has failed based on voltages detected by the AC voltage detection unit and the DC voltage detection unit in a state where the switch control unit is in a state where the switch control unit determines the switch failure determination.
  • the switch determines that there is no failure of the switch, the application of the AC voltage is controlled to be on, and the first ground fault determination unit is in a state where the AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit. Then, the presence or absence of a ground fault in the DC voltage detector is determined.
  • the detection unit detects an AC current detection unit that detects an AC current applied to the AC-DC conversion circuit, and detects a DC current output from the DC-DC conversion circuit.
  • the second ground fault determination unit is configured to detect the AC current when the detected alternating current is less than a predetermined threshold value and the direct current is equal to or greater than the predetermined threshold value.
  • a first determination unit that determines that the unit has a ground fault, and when the detected direct current is less than the threshold and the alternating current is equal to or greater than the predetermined threshold, the DC current detection unit And a second determination unit that determines that the operation is being performed.
  • the failure determination method detects an AC-DC conversion circuit, a DC-DC conversion circuit that converts a DC voltage output from the AC-DC conversion circuit, and a voltage or current of each of AC and DC.
  • a failure determination method for determining the presence or absence of a failure of the detection unit in a conversion device comprising a detection unit information indicating whether or not an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit is acquired, and the acquired information is the When it is indicated that no AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit, it is determined whether the detection unit has a power supply fault or is open.
  • the control program includes an AC-DC conversion circuit, a DC-DC conversion circuit that converts a DC voltage output from the AC-DC conversion circuit, and a detection that detects each voltage or current of AC and DC.
  • a conversion device comprising: a control unit; and a control circuit that controls switching of the AC-DC conversion circuit and the DC-DC conversion circuit. And determining whether or not the information acquired from the outside indicates that an AC voltage is not applied to the AC-DC conversion circuit, and the acquired information indicates that the AC-DC conversion circuit has an AC voltage. When it is shown that is not applied, the presence or absence of a skylight or open of the detection unit is determined.
  • the conversion device includes a device that converts alternating current and direct current into both directions. That is, the AC-DC conversion circuit includes a circuit that converts AC and DC in both directions, and the DC-DC conversion circuit includes a circuit that can reverse the DC input / output direction.
  • the detection unit when a predetermined time has elapsed since acquisition of information indicating that an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit, that is, power supply from an AC power supply is started, When becomes stable, the voltage detected by the detection unit is different from the ground voltage. When the voltage detected by the detection unit is the ground voltage, the detection unit is estimated to be grounded. For this reason, it is possible to determine the ground fault of the detection unit that detects the voltage in a state in which a predetermined time has elapsed since the information indicating that the AC voltage is applied.
  • the current detected by the detection unit becomes a value corresponding to the power supply state. For this reason, in the state where the AC-DC conversion circuit and the DC-DC conversion circuit are switching-controlled, it is possible to determine the presence or absence of a ground fault in the detection unit that detects current.
  • the AC voltage detection unit, the AC current detection unit, the DC voltage detection unit, and the DC current detection unit have a power supply fault or an open circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a charging system.
  • the charging system includes an infrastructure-side charging device 1 that performs battery charging via a power supply cable, and a vehicle-side charging device 2 that is provided in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the infrastructure-side charging device 1 includes a charging station 11 that supplies AC supplied from, for example, a 200 V three-phase AC power source 10 to the vehicle.
  • the charging station 11 is connected to a power supply cable for supplying alternating current from the AC power supply 10, and a charging gun 14 is provided at the tip of the power supply cable.
  • the power supply cable includes a power supply line necessary for AC power supply, a ground line, a communication line for communicating a pilot signal for exchanging information necessary for charge control, and the like.
  • the charging gun 14 is inserted into the inlet 24 of the vehicle, and is for electrically connecting the charging station 11 and the vehicle.
  • a connection portion with the inlet 24 of the charging gun 14 is provided with a power supply terminal, a ground terminal, a signal input / output terminal for inputting / outputting a pilot signal, and the like.
  • the charging station 11 includes a charging control device 11a, an in-band communication unit 12, and station side relays 13a and 13b.
  • the station side relays 13a and 13b are provided in the middle of the power supply line, and are opened and closed under the control of the charge control device 11a.
  • the charge control device 11a includes a transmission circuit that transmits a pilot signal necessary for charge control, a detection circuit that detects a voltage level of the pilot signal, and the like.
  • the charging control device 11a outputs a pilot signal of 12V before the charging gun 14 is connected to the vehicle. This state is called A state.
  • the charging gun 14 is connected to the vehicle inlet 24, it is connected to a vehicle-side resistor, and the voltage of the pilot signal changes to 9V. This state is called a B1 state.
  • the charging control device 11a can detect the connection between the charging gun 14 and the inlet 24 by detecting the signal level of the pilot signal. In addition, when the charging preparation on the charging station 11 side is completed, the charging control device 11a transmits a 9V rectangular pulse signal. This state is called a B2 state. When the preparation for charging is completed also on the vehicle side, the resistor on the vehicle side is switched, and the voltage of the rectangular pulse signal changes from 9V to 6V. This state is called a C state. When the charging control device 11a detects that the voltage of the rectangular pulse signal has changed to 6V, it closes the station-side relays 13a and 13b within a predetermined time and starts AC power supply. The predetermined time is, for example, 3 seconds.
  • the in-band communication unit 12 is a circuit that transmits and receives a control signal superimposed on a pilot signal.
  • the in-band communication unit 12 transmits / receives information on the charging station 11 and the battery 20 mounted on the vehicle, information on the amount of charging current, and the like, and the charging control device 11a confirms charging preparation including whether charging is possible.
  • the vehicle-side charging device 2 includes an inlet 24 connected to the charging gun 14 and a battery 20 for driving the electric vehicle.
  • the inlet 24 has a shape connectable to the charging gun 14, and various terminals connected to a power feeding terminal, a ground terminal, a signal input / output terminal, and the like of the charging gun 14 are provided at the connection portion.
  • the power supply terminal is connected to the battery 20 via a converter 23 and a DC relay 25 that convert alternating current into direct current.
  • the AC supplied from the charging station 11 is AC / DC converted by the converter 23 and the battery 20 is charged by the AC / DC converted DC.
  • the vehicle-side charging device 2 includes a charge management ECU 21 and an in-band communication unit 22.
  • the charge management ECU 21 is connected to a communication line, and transmits and receives information necessary for charging to and from the charge control device 11a using a pilot signal.
  • the charge management ECU 21 includes a detection circuit for detecting the voltage level of the pilot signal, a resistor for changing the voltage of the pilot signal, a changeover switch, and the like.
  • the conversion device 23 checks the presence or absence of failure of various detection units, and if there is an abnormality, notifies the charge management ECU 21 of an internal abnormality. If no abnormality is confirmed, conversion device 23 requests charge management ECU 21 to start charge control. When the preparation for charging on the vehicle side charging device 2 side is completed, the resistor is switched, and control is performed to change the voltage of the rectangular pulse to 6V. The charge management ECU 21 closes the DC relay 25 and supplies power to the battery 20. Further, as will be described later, even immediately after the start of power supply, the conversion device 23 makes a failure determination of various detection units, and if a failure is found, notifies the charging management ECU 21 of the failure.
  • the charge management ECU 21 includes a communication unit that transmits information indicating the state of the pilot signal to the conversion device 23 via a CAN (Controller Area Network) communication line 26.
  • the information indicating the state of the pilot signal is information indicating whether or not an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit 4.
  • the B2 state of the pilot signal corresponds to a state where no AC voltage is applied
  • the C state corresponds to a state where an AC voltage is applied.
  • the charge management ECU 21 monitors the state of the battery 20, determines whether or not the battery 20 is in a normal state, and sends battery information indicating whether or not the battery 20 is normal to the CAN communication line 26. It has the function to transmit to the conversion apparatus 23 via.
  • the in-band communication unit 22 is a circuit that transmits and receives a control signal superimposed on a pilot signal.
  • the in-band communication unit 22 transmits and receives information on the charging station 11 and the battery 20 mounted on the vehicle, information on the amount of charging current, and the like, and the charge management ECU 21 confirms preparation for charging including whether charging is possible.
  • Information communication between the in-band communication unit 22 and the charge management ECU 21 is performed, for example, via the CAN communication line 26.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the conversion device 23.
  • the conversion device 23 according to the present embodiment is an insulating type that is mounted on, for example, a plug-in hybrid vehicle and an electric vehicle, and performs AC / DC conversion in both directions.
  • the converter 23 includes AC input / output terminals T1 and T2 and DC input / output terminals T3 and T4, an AC-DC conversion circuit 4 with a PFC (Power-Factor-Correction) function, a DC-DC conversion circuit 5, and an AC-DC conversion.
  • the DC-DC conversion circuit 5 includes, for example, a first bidirectional conversion circuit 6, a transformer 7, and a second bidirectional conversion circuit 8.
  • the AC power supply 10 or the load is connected to the AC input / output terminals T1 and T2 in a replaceable manner.
  • the AC power supply 10 is connected to the AC input / output terminals T1 and T2 and an AC voltage is applied, the AC is AC / DC converted to DC, and the AC / DC converted DC voltage is output from the DC input / output terminals T3 and T4.
  • the A battery 20 is connected to the DC input / output terminals T3 and T4 via a DC relay 25, and the battery 20 is charged by the DC output from the DC input / output terminals T3 and T4.
  • the DC voltage applied to the DC input / output terminals T3 and T4 by the battery 20 is AC / DC converted to AC, and the AC / AC converted AC is converted to the AC input / output terminal T1. , T2 to supply power to the load.
  • the conversion device 23 that converts AC and DC can be used as a disaster or emergency power source.
  • the cut-off switches 3 a and 3 b are provided between the AC input / output terminals T 1 and T 2 and the AC-DC conversion circuit 4.
  • the cutoff switches 3a and 3b are, for example, relays, and the on / off switching of the cutoff switches 3a and 3b is controlled by the control circuit 9.
  • the AC-DC conversion circuit 4 with a PFC function is a circuit that performs AC / DC conversion between AC and DC in both directions by switching control of a full bridge circuit.
  • the AC-DC conversion circuit 4 with a PFC function includes capacitors C1 and C2, coils L1 and L2, first to fourth switching elements 41, 42, 43, and 44 and diodes 45, 46, 47, and 48 that form a full bridge circuit. Is provided.
  • the first to fourth switching elements 41, 42, 43, and 44 are power devices such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the first to fourth switching elements 41, 42, 43, and 44 will be described as IGBTs.
  • One ends of cutoff switches 3a and 3b are connected to the AC input / output terminals T1 and T2, respectively, and each end of a capacitor C1 is connected to the other ends of the cutoff switches 3a and 3b.
  • One end of the coil L1 is connected to the other end of the cutoff switch 3a, and the other end of the coil L1 is connected to the emitter of the first switching element 41 and the collector of the second switching element 42.
  • One end of the coil L2 is connected to the other end of the cutoff switch 3b, and the other end of the coil L2 is connected to the emitter of the third switching element 43 and the collector of the fourth switching element 44.
  • the collectors of the first and third switching elements 41 and 43 are connected to the first bidirectional conversion circuit 6.
  • the emitters of the first and third switching elements 41 and 43 are connected to the collectors of the second and fourth switching elements 42 and 44, respectively, and the emitters of the second and fourth switching elements 42 and 44 are the first bidirectional conversion circuit. 6 is connected.
  • the collectors of the first to fourth switching elements 41, 42, 43, 44 are connected to the cathodes of the first to fourth diodes 45, 46, 47, 48, and the first to fourth diodes 45, 46, 47,
  • the anode 48 is connected to the emitters of the first to fourth switching elements 41, 42, 43, 44.
  • One end of a capacitor C2 is connected to the collectors of the first and third switching elements 41 and 43, and the other end of the capacitor C2 is connected to the emitters of the second and fourth switching elements 42 and 44.
  • the first bidirectional conversion circuit 6 is a circuit that performs AC / DC conversion in both directions by switching control of the full bridge circuit 60.
  • the first bidirectional conversion circuit 6 includes first to fourth switching elements 61, 62, 63, 64 and diodes 65, 66, 67, 68 constituting the full bridge circuit 60.
  • the collectors of the first and third switching elements 61 and 63 are connected to the collectors of the first and third switching elements 41 and 43.
  • the emitters of the first and third switching elements 61 and 63 are connected to the collectors of the second and fourth switching elements 62 and 64, respectively, and the emitters of the second and fourth switching elements 62 and 64 are the second and fourth switching elements. 42 and 44 are connected to the emitters.
  • the cathodes of the diodes 65, 66, 67, 68 are connected to the collectors of the first to fourth switching elements 61, 63, 62, 64, and the anodes of the diodes 65, 66, 67, 68 are the first to fourth.
  • the switching elements 61, 63, 62, and 64 are connected to the emitters.
  • the transformer 7 includes a plurality of magnetically coupled coils, for example, a first coil and a second coil.
  • the terminal pair of the first coil is connected to the emitters of the first switching element 61 and the third switching element 63, respectively.
  • the second bidirectional conversion circuit 8 is a circuit that performs AC / DC conversion of AC and DC in both directions by switching control of the full bridge circuit 80.
  • the second bidirectional conversion circuit 8 includes a capacitor C3, a coil L3, and first to fourth switching elements 81, 82, 83, 84 and diodes 85, 86, 87, 88 constituting a full bridge circuit 80.
  • One end of the second coil constituting the transformer 7 is connected to the emitter of the first switching element 81 and the collector of the second switching element 82, and the other end of the second coil is the emitter of the third switching element 83;
  • the fourth switching element 84 is connected to the collector.
  • the collectors of the first and third switching elements 81 and 83 are connected to one end of the coil L3, and the other end of the coil L3 is connected to the DC input / output terminal T3.
  • the emitters of the first and third switching elements 81 and 83 are connected to the collectors of the second and fourth switching elements 82 and 84, respectively, and the emitters of the second and fourth switching elements 82 and 84 are connected to the DC input / output terminal T4. is doing.
  • the cathodes of the diodes 85, 86, 87, 88 are connected to the collectors of the first to fourth switching elements 81, 82, 83, 84, and the anodes of the diodes 85, 86, 87, 88 are the switching elements 81, 82.
  • the capacitor C3 is an element for smoothing the DC voltage output from the full bridge circuit 80.
  • the coil L3 is an element for suppressing ripple current caused by switching of the first to fourth switching elements 81, 82, 83, and 84 from flowing into the capacitor C3 and preventing the capacitor C3 from being damaged.
  • the conversion device 23 includes a detection unit that detects each voltage or current of AC and DC.
  • the conversion device 23 includes an AC voltage detection unit 90 a that detects an AC voltage applied to the AC-DC conversion circuit 4 and an AC current detection unit that detects an AC current applied to the AC-DC conversion circuit 4.
  • 90b a first DC voltage detection unit 90c that detects a DC voltage applied to the DC-DC conversion circuit 5, and a second DC voltage detection unit 90d that detects a DC voltage output from the DC-DC conversion circuit 5.
  • a DC current detector 90e for detecting a direct current output from the DC-DC conversion circuit 5.
  • the AC voltage detection unit 90a is provided on a conductive wire that connects the AC input / output terminal T2 and one end of the cutoff switch 3b.
  • the voltage of the conductive wire that is, the AC voltage applied to the AC-DC conversion circuit 4 is provided.
  • a corresponding signal is output to the control circuit 9.
  • the AC voltage detector 90a is a circuit that includes a rectifier circuit connected to the conducting wire, a voltage dividing resistor that divides a DC voltage rectified by the rectifier circuit, and outputs the divided voltage to the control circuit 9. is there.
  • the divided voltage may be amplified by an amplifier and output to the control circuit 9, or the voltage may be AD converted and the AD converted voltage value may be output to the control circuit 9. .
  • the first DC voltage detection unit 90 c is connected to the output end of the AC-DC conversion circuit 4 or the input end of the DC-DC conversion circuit 5, and receives a signal corresponding to a DC voltage input to the DC-DC conversion circuit 5. It is a circuit that outputs to the control circuit 9.
  • the first DC voltage detection unit 90c includes a voltage dividing resistor connected to the output end of the AC-DC conversion circuit 4 or the input end of the DC-DC conversion circuit 5, and a control circuit for the voltage divided by the voltage dividing resistor 9 is a circuit that outputs the signal to N.
  • the divided voltage may be amplified by an amplifier and output to the control circuit 9, or the voltage may be AD converted and the AD converted voltage value may be output to the control circuit 9. .
  • the second DC voltage detection unit 90d has the same configuration as the first DC voltage detection unit 90c.
  • the second DC voltage detection unit 90d is connected to the DC input / output terminal T4, and a signal corresponding to the voltage output from the DC input / output terminal T4 is sent to the control circuit 9. Output.
  • the AC current detection unit 90b is provided on a conducting wire connecting the other end of the cutoff switch 3b and the coil L2, and outputs a signal corresponding to the current input to the AC-DC conversion circuit 4 to the control circuit 9. is there.
  • the AC current detection unit 90b is a circuit that includes, for example, a current transformer, converts the current converted by the current transformer into a voltage, and outputs the voltage to the control circuit 9.
  • the DC current detector 90e is connected to the DC input / output terminal T4 and outputs a signal corresponding to the current output from the DC input / output terminal T4 to the control circuit 9.
  • the DC current detection unit 90e is, for example, a Hall element sensor. The Hall element sensor detects the magnetic field generated by the current flowing through the conducting wire by the Hall element, amplifies the Hall voltage generated in the Hall element by the magnetic field, and outputs it as a current value.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the control circuit 9.
  • the control circuit 9 includes a control unit 91 such as a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each component of the control circuit 9.
  • the control unit 91 is connected to a RAM 92, a storage unit 93, a communication unit 94, an interface 95, a failure determination timing of various detection units, a timing of switching control, and the like via a bus. .
  • a control unit 91 such as a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each component of the control circuit 9.
  • the control unit 91 is connected to a RAM 92, a storage unit 93, a communication unit 94, an interface 95, a failure determination timing of various detection units, a timing of switching control, and the like via a bus. .
  • a control unit 91 such as a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each component of the control circuit 9.
  • the control unit 91 is connected to a RAM 92, a storage
  • the storage unit 93 is a nonvolatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and stores a control program 98 for performing switching control according to the present embodiment.
  • the control program 98 is a portable medium recorded as a computer-readable CD (Compact Disc) -ROM, DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), hard disk drive
  • the program may be recorded on a recording medium 97 such as a solid state drive, and the control unit 91 may read the control program 98 from the recording medium 97 and store it in the storage unit 93.
  • the control program 98 according to the present invention may be acquired from an external computer (not shown) connected to the communication network and stored in the storage unit 93.
  • the RAM 92 is a memory such as a DRAM (Dynamic RAM), an SRAM (Static RAM), and the like.
  • the control program 98 read from the storage unit 93 and the arithmetic processing of the control unit 91 when the arithmetic processing of the control unit 91 is executed. Various data generated by the above are temporarily stored.
  • the communication unit 94 includes a CAN communication circuit that transmits and receives various types of information to and from the charge management ECU 21 according to the CAN communication protocol. Further, the communication unit 94 receives a charge instruction that instructs conversion from AC to DC, a discharge instruction that instructs conversion from DC to AC, an end instruction, and the like.
  • the interface 95 includes an AC-DC conversion circuit 4 with a PFC function, and first to fourth switching elements 41,..., 44, 61,. , 64, 81,..., 84 are connected, and switching control of each circuit is performed by applying a voltage to the gates.
  • the interface 95 is connected with an AC voltage detection unit 90a, an AC current detection unit 90b, a first DC voltage detection unit 90c, a second DC voltage detection unit 90d, and a DC current detection unit 90e, and is output from each detection unit. A signal is input.
  • the control unit 91 When the control unit 91 receives the charging instruction from the communication unit 94, the AC-DC conversion circuit 4 with PFC function is switched to the power factor correction circuit and the AC-DC conversion circuit, and the first bidirectional conversion circuit 6 is switched to DC- The AC conversion circuit and the second bidirectional conversion circuit 8 are operated as an AC-DC conversion circuit.
  • the control unit 91 switches the second bidirectional conversion circuit 8 to the DC-AC conversion circuit and the first bidirectional conversion circuit 6 to the AC-DC conversion circuit 4 by switching control.
  • the AC-DC conversion circuit 4 with PFC function is operated as a DC-AC conversion circuit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the control unit 91.
  • the control unit 91 determines whether or not there is a failure due to a skylight and opening of each detection unit (step S1).
  • a power supply means a state short-circuited to a power supply potential.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine relating to determination of a power fault and an open fault.
  • the control unit 91 turns off all the gates of the switching elements 41, 42,..., 83, 84 constituting the AC-DC conversion circuit 4 and the DC-DC conversion circuit 5 (step S101).
  • the control unit 91 acquires state information via the communication unit 94 (step S102), and determines whether the state is the B2 state (step S103).
  • the state information is not necessarily acquired via the CAN communication line 26, and may be acquired via a dedicated line connecting the charge management ECU 21 and the conversion device 23.
  • the pilot signal transmitted from the charging control device 11a may be directly received to determine whether or not the B2 state.
  • the mode is not particularly limited as long as it is information indicating whether or not an AC voltage is applied to the AC-DC conversion circuit 4 without being limited to state information.
  • the control part 91 determines whether the AC voltage detected by the AC voltage detection part 90a is 0V (step S104). Specifically, the control unit 91 determines whether or not the AC voltage is less than a predetermined threshold value. When it is determined that the AC voltage is not 0 V (step S104: NO), the control unit 91 stores that the AC voltage detection unit 90a has a power fault or an open failure (step S105).
  • step S104 determines whether the AC voltage is 0V (step S104: YES), or when the process of step S105 is completed.
  • the control unit 91 determines whether the voltage V1 detected by the first DC voltage detection unit 90c is 0V. It is determined whether or not (step S106). Specifically, the control unit 91 determines whether or not the voltage V1 is less than a predetermined threshold value. When it determines with the voltage V1 not being 0V (step S106: NO), the control part 91 memorize
  • step S106 When it is determined that the voltage V1 is 0 V (step S106: YES), or when the process of step S107 is completed, it is determined whether or not the AC current detected by the AC current detection unit 90b is 0 A ( Step S108). When it is determined that the AC current is not 0 A (step S108: NO), the control unit 91 stores that the AC current detection unit 90b has a power fault or an open failure (step S109).
  • step S108 determines whether the AC current detected by the DC current detection unit 90e is 0 A. Is determined (step S110). When it is determined that the DC current is 0 A (step S110: YES), the control unit 91 ends the subroutine processing. When it is determined that the DC current is not 0 A (step S110: NO), the control unit 91 stores that the DC current detection unit 90e has a power fault or an open failure (step S111), and ends the subroutine processing. .
  • control unit 91 that has finished the process of step S1 related to the determination of the power fault and the open fault determines whether or not the second DC voltage detection unit 90d has a fault (step S2).
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine relating to failure determination of the second DC voltage detection unit 90d.
  • the controller 91 determines whether or not the voltage V2 detected by the second DC voltage detector 90d is within a normal range (step S201). Specifically, the control unit 91 reads information indicating a predetermined voltage range corresponding to the normal range from the storage unit 93. Then, the control unit 91 determines whether the voltage V2 is within a predetermined voltage range or out of the range.
  • the predetermined voltage range may be stored in the storage unit 93 of the control circuit 9 in advance, or may be acquired from the charge management ECU 21 and stored in the storage unit 93.
  • the charge management ECU 21 specifies a predetermined voltage range corresponding to the state of the battery 20 and transmits the specified predetermined voltage range to the conversion device 23.
  • the control unit 91 of the conversion device 23 can more accurately determine whether or not the voltage V2 is a normal voltage.
  • step S201: YES When it is determined that the voltage V2 is in the normal range (step S201: YES), the control unit 91 ends the subroutine process.
  • step S201: NO the control unit 91 acquires battery information from the charge management ECU 21 via the communication unit 94 (step S202).
  • the battery information includes information indicating whether or not the battery 20 is normal.
  • control unit 91 determines whether or not the battery 20 is normal based on the battery information (step S203). When it is determined that the battery 20 is normal (step S203: YES), the control unit 91 The fact that the 2DC voltage detection unit 90d is out of order is stored (step S204), and the subroutine processing is terminated. When it determines with there being battery abnormality (step S203: NO), the control part 91 complete
  • the control unit 91 that has finished the process related to the failure determination of the second DC voltage detection unit 90d determines the presence or absence of an internal abnormality of the conversion device 23 from the determination results of step S1 and step S2 (step S3). ). When it determines with there being no internal abnormality (step S3: YES), the control part 91 notifies the charge management ECU21 that the preparation for charge was completed via the communication part 94 (step S4). Next, the control unit 91 performs a first ground fault determination (step S5).
  • the first ground fault determination is a process for determining the presence or absence of a ground fault in the AC voltage detection unit 90a and the first DC voltage detection unit 90c.
  • a ground fault means the state short-circuited to the ground potential.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine relating to the first ground fault failure determination.
  • the control unit 91 acquires state information via the communication unit 94 (step S301), and determines whether the state is the C state (step S302). In addition, you may comprise so that it may be determined whether it is D state which shows the state similar to C state.
  • the D state is a pilot signal used when ventilation is required during charging.
  • the control part 91 When it determines with it not being C state (step S302: NO), the control part 91 repeatedly performs the process of step S302.
  • the control part 91 starts time measurement in the time measuring part 96 (step S303).
  • step S304 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the AC voltage was applied to the AC-DC conversion circuit 4 (step S304).
  • step S304: NO determines with predetermined time not having passed
  • step S304: YES determines whether or not the AC voltage detected by the AC voltage detector 90a is 0 V (step S305). Specifically, it is determined whether or not the AC voltage is less than a predetermined threshold value.
  • a predetermined threshold value In the present embodiment, an example is described in which the processing of step S305 and subsequent steps is executed after a predetermined time has elapsed since the C state is reached.
  • step S305 may be executed without waiting for the elapse of time.
  • the control unit 91 stores that the AC voltage detection unit 90a has a ground fault (step S306).
  • step S305: NO the control unit 91 opens the cutoff switches 3a and 3b and turns off the application of the AC voltage. It is determined whether the AC voltage detected in step 1 is within a normal range and the voltage V1 detected by the first DC voltage detector 90c is within a predetermined range (step S307). Specifically, the control circuit 9 stores a first voltage range corresponding to the normal range of the AC voltage and a second voltage range corresponding to the predetermined range in the storage unit 93 in advance.
  • the first voltage range is a range of values that can be taken as the effective value of the 200 V AC voltage supplied from the AC power supply 10.
  • the second voltage range is a range of values that can be taken as a DC voltage output from the DC-DC conversion circuit 4 when 200 V AC is applied to the DC-DC conversion circuit 4 that is stopped.
  • the control unit 91 causes the cutoff switches 3a and 3b to fail. (Step S308), and the subroutine processing is completed.
  • the control unit 91 turns on the cutoff switches 3a and 3b. (Step S309).
  • the control unit 91 controls the switching of the cutoff switches 3a and 3b so that an AC voltage is applied.
  • the control unit 91 desirably stops the charging process. For example, when the AC voltage is a low voltage, the current increases to obtain a desired output.
  • the controller 91 determines whether or not the voltage V1 detected by the first DC voltage detector 90c is 0 V (step S310). Specifically, the control unit 91 determines whether or not the voltage V1 is less than a predetermined threshold value. When it is determined that the voltage V1 is not 0V (step S310: NO), the control unit 91 ends the subroutine processing. When it is determined that the voltage V1 is 0V (step S310: YES), the control unit 91 stores that the first DC voltage detection unit 90c has a ground fault or the cutoff switches 3a and 3b have an open failure. (Step S311), the subroutine processing ends.
  • the control unit 91 that has finished the process of step S5 determines the presence or absence of an internal abnormality of the conversion device 23 from the determination result of step S5 (step S6).
  • the control part 91 starts charge control (step S7). Specifically, the control unit 91 performs switching control for turning on and off the gates of the switching elements 41, 42,..., 83, 84 constituting the AC-DC conversion circuit 4 and the DC-DC conversion circuit 5, Control is performed to convert alternating current into desired direct current. And the control part 91 validates a voltage abnormality detection function (step S8).
  • each voltage detected by the AC voltage detection unit 90a, the first DC voltage detection unit 90c, and the second DC voltage detection unit 90d is equal to or less than a predetermined upper limit voltage stored in the storage unit 93. Whether or not an overvoltage has occurred is determined.
  • the control unit 91 opens the cutoff switches 3a and 3b to cut off the application of the AC voltage, and turns off the gates of the switching elements 41, 42, ..., 83, 84. To.
  • the control unit 91 performs the second ground fault determination in a state where the switching control of the AC-DC conversion circuit 4 and the DC-DC conversion circuit 5 is being performed (step S9).
  • the second ground fault determination is a process for determining the presence or absence of a ground fault in the AC current detection unit 90b and the DC current detection unit 90e.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of a subroutine relating to the second ground fault determination.
  • the controller 91 determines whether or not the AC current detected by the AC current detector 90b is 0A and the DC current detected by the DC current detector 90e is non-0A (step S401). . Specifically, the control unit 91 determines whether or not the AC current is less than the threshold and the DC current is greater than or equal to the threshold. When the AC current is 0A and the DC current is non-0A (step S401: YES), the control unit 91 stores that the AC current detection unit 90e has a ground fault (step S402).
  • step S401: NO the control unit 91 determines whether the DC current is 0A and the AC current is non-zero. It is determined whether or not (step S403). When it is determined that the DC current is 0 A and the AC current is not non-zero (step S403: NO), the control unit 91 ends the subroutine processing. When it is determined that the DC current is 0A and the AC current is non-0A (step S403: YES), the control unit 91 stores that the DC current detection unit 90e has a ground fault (step S404). Finish the subroutine processing.
  • the control unit 91 that has finished the second ground fault determination determines whether or not there is an internal abnormality in the conversion device 23 from the determination result of step S9 (step S10). When it determines with there being no internal abnormality (step S10: YES), the control part 91 validates an electric current abnormality detection function (step S11), and complete
  • control unit 91 When an overcurrent is detected, the control unit 91 opens the cutoff switches 3a and 3b to cut off the application of the AC voltage, and turns off the gates of the switching elements 41, 42, ..., 83, 84. Put it in a state.
  • step S3, step S6, or step S10 that there is an internal abnormality (steps S3, 6, 10: NO)
  • the control unit 91 notifies the internal abnormality of the conversion device 23 (step S12), and performs the process. Finish.
  • the control unit 91 sends information indicating that there is an abnormality in the conversion device 23, information for identifying various detection units having the abnormality, and information for identifying the content of the abnormality via the communication unit 94. Send to.
  • the information may be transmitted to other ECUs, or may be stored in the storage unit 93.
  • the failure determination method, and the control program 98 configured as described above, it is determined whether or not there is a failure in various detection units that detect respective voltages and currents of the alternating current and direct current provided in the conversion device 23. Can do. Specifically, the AC voltage detection unit 90a, the AC current detection unit 90b, the first DC voltage detection unit 90c, the second DC voltage detection unit 90d, the power supply of the DC current detection unit 90e, the open and ground faults, and the cutoff switch 3a, It is possible to determine the presence / absence of a failure such as 3b fixation and the type of failure.

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Abstract

　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の故障の有無を判定することができる変換装置を提供する。　ＡＣ－ＤＣ変換回路４と、ＡＣ－ＤＣ変換回路４から出力された直流の電圧を変換するＤＣ－ＤＣ変換回路５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２３に、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を取得する取得部と、取得した情報が、ＡＣ－ＤＣ変換回路４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を備える。

Description

変換装置、故障判定方法及び制御プログラム
　本発明は、交流を直流に変換する変換装置、該変換装置に設けられた各種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に関する。
　家庭用の商用電源から供給された交流を直流に変換する変換装置を搭載し、該変換装置にて変換された直流でバッテリを充電するプラグインハイブリッド車（PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle）及び電気自動車（EV: Electric Vehicle）が普及している。
　近年、プラグインハイブリッド車及び電気自動車のバッテリを災害用又は非常用電源として利用することが期待されている。バッテリを非常用電源として利用するためには、交直変換を双方向に行う必要がある。
　特許文献１には、交流及び直流を双方向に交直変換する変換装置が開示されている。該変換装置は、バッテリ充電時には力率改善回路、放電時にはインバータ回路として機能する双方向ＡＣ－ＤＣ変換回路と、絶縁型の双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路とを備えている。変換装置には入出力電圧及び電流を検出する各種検出部が設けられており、入出力電圧及び電流を監視しながら、双方向ＡＣ－ＤＣ変換回路及び双方向ＤＣ－ＤＣ変換回路のスイッチング制御を行い、所望の直流又は交流を出力している。また、回路保護のために過電圧及び過電流を検出し、充放電を緊急停止する機能が設けられている。
特開２０１０－１７８５６６号公報
　しかしながら、特許文献１の変換装置において各種検出部が故障した場合、過電圧及び過電流を検出できず、正常な充電制御を行うことができないという問題があった。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、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の故障の有無を判定することができる変換装置を提供することにある。
　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。
　本発明に係る変換装置は、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を備えることを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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、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第１の地絡判定部とを備えることを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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ことを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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ことを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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ことを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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ことを特徴とする。
　本発明に係る変換装置は、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判定部とを備えることを特徴とする。
　本発明に係る故障判定方法は、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することを特徴とする。
　本発明に係る制御プログラムは、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ることを特徴とする。
　本発明にあっては、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。交流電源からの給電が無い状態で検出された電圧はグランド電圧、検出された電流は略０Ａである。検出部にて検出された電圧がグランド電圧では無い場合、該検出部は天絡又は開放していると推定される。同様に、検出部にて検出された電流が略０Ａで無い場合、該検出部は天絡又は開放していると推定される。このため、前記ＡＣ－ＤＣ変換回路に対する交流の電圧の印加が無い状態で前記検出部の天絡又は開放の有無を判定することが可能である。
　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。
　本発明にあっては、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所定時間が経過した場合、つまり、交流電源からの給電が開始され、給電状態が安定した場合、検出部にて検出される電圧はグランド電圧と異なる電圧になる。検出部にて検出された電圧がグランド電圧である場合、該検出部は地絡していると推定される。このため、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状態で、電圧を検出する検出部の地絡を判定することが可能である。
　本発明にあっては、ＡＣ－ＤＣ変換回路及びＤＣ－ＤＣ変換回路のスイッチング制御が開始された場合、検出部にて検出される電流は給電状態に応じた値になる。このため、ＡＣ－ＤＣ変換回路及びＤＣ－ＤＣ変換回路がスイッチング制御されている状態では、電流を検出する前記検出部の地絡の有無を判定することが可能である。
　本発明にあっては、ＡＣ電圧検出部、ＡＣ電流検出部、ＤＣ電圧検出部、及びＤＣ電流検出部の天絡又は開放の有無をそれぞれ判定することが可能である。
　本発明にあっては、ＡＣ電圧検出部及びＤＣ電圧検出部の地絡の有無をそれぞれ判定することが可能である。
　本発明にあっては、スイッチの故障の有無を判定した上で、交流の電圧が印加されるようにスイッチの切り換えを制御し、ＤＣ電圧検出部の地絡の有無を判定することが可能である。
　本発明にあっては、ＡＣ電流検出部及びＤＣ電流検出部の地絡の有無をそれぞれ判定することが可能である。
　本発明にあっては、変換装置に設けられた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の故障の有無を判定することができる。
充電システムの一構成例を示すブロック図である。 変換装置の一構成例を示す回路図である。 制御回路の一構成例を示すブロック図である。 制御部の処理手順を示したフローチャートである。 天絡及び開放故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。 第２ＤＣ電圧検出部の故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。 第１の地絡故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。 第２の地絡故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。
　１　インフラ側充電装置
　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
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
　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。
　インフラ側充電装置１は、例えば２００Ｖ三相交流の交流電源１０から供給された交流を車両へ供給する充電ステーション１１を備える。充電ステーション１１には、交流電源１０からの交流を給電するための給電ケーブルが接続されており、給電ケーブルの先端には充電ガン１４が設けられている。給電ケーブルには交流の給電に必要な給電線、グランド線、充電制御に必要な情報をやり取りするためのパイロット信号を通信するための通信線等が含まれている。充電ガン１４は車両のインレット２４に挿入され、充電ステーション１１と、車両とを電気的に接続するためのものである。充電ガン１４のインレット２４との接続部分には、給電端子、グランド端子、パイロット信号が入出力する信号入出力端子等が設けられている。
　また、充電ステーション１１は、充電制御装置１１ａ、インバンド通信部１２及びステーション側リレー１３ａ，１３ｂを備える。ステーション側リレー１３ａ，１３ｂは給電線の途中に設けられており、充電制御装置１１ａの制御によって開閉する。充電制御装置１１ａは、充電制御に必要なパイロット信号を発信する発信回路、パイロット信号の電圧レベルを検出する検出回路等を備える。充電制御装置１１ａは、充電ガン１４が車両に接続される前段階において１２Ｖのパイロット信号を出力する。この状態をＡステートと呼ぶ。充電ガン１４が車両のインレット２４に接続された場合、車両側の抵抗器と接続され、パイロット信号の電圧が９Ｖに変化する。この状態をＢ１ステートと呼ぶ。充電制御装置１１ａはパイロット信号の信号レベルを検出することによって、充電ガン１４と、インレット２４との接続を検知することができる。また、充電制御装置１１ａは、充電ステーション１１側の充電準備が完了した場合、９Ｖの矩形パルス信号を発信する。この状態をＢ２ステートと呼ぶ。車両側においても充電準備が完了した場合、車両側の抵抗器の切り換えが行われ、矩形パルス信号の電圧が９Ｖから６Ｖに変化する。この状態をＣステートと呼ぶ。充電制御装置１１ａは、矩形パルス信号の電圧が６Ｖに変化したことを検出した場合、所定時間以内にステーション側リレー１３ａ，１３ｂを閉じ、交流の給電を開始する。所定時間は例えば３秒である。
　インバンド通信部１２は、パイロット信号に重畳させた制御信号を送受信する回路である。インバンド通信部１２は、充電ステーション１１及び車両に搭載されたバッテリ２０に係る情報、充電電流量等の情報を送受信し、充電制御装置１１ａは充電の可否を含め充電準備の確認を行う。
　車両側充電装置２は、充電ガン１４に接続されるインレット２４及び電気自動車を駆動するためのバッテリ２０を備える。インレット２４は、充電ガン１４に接続可能な形状を有しており、接続部分には充電ガン１４の給電端子、グランド端子、信号入出力端子等に接続される各種端子が設けられている。給電端子は、交流を直流に変換する変換装置２３、ＤＣリレー２５を介してバッテリ２０に接続されている。充電ステーション１１から供給された交流は変換装置２３によって交直変換され、交直変換された直流によってバッテリ２０が充電される構成になっている。
　また、車両側充電装置２は、充電管理ＥＣＵ２１及びインバンド通信部２２を備える。充電管理ＥＣＵ２１は通信線に接続されており、充電制御装置１１ａとの間で充電に必要な情報をパイロット信号にて送受信する。具体的には充電管理ＥＣＵ２１は、パイロット信号の電圧レベルを検出する検出回路、パイロット信号の電圧を変化させるための抵抗器及び切換スイッチ等を備える。
　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。
　インバンド通信部２２は、パイロット信号に重畳させた制御信号を送受信する回路である。インバンド通信部２２は、充電ステーション１１及び車両に搭載されたバッテリ２０に係る情報、充電電流量等の情報を送受信し、充電管理ＥＣＵ２１は充電の可否を含め充電準備の確認を行う。インバンド通信部２２と、充電管理ＥＣＵ２１との情報通信は、例えばＣＡＮ通信線２６を介して行われる。
　図２は変換装置２３の一構成例を示す回路図である。本実施の形態に係る変換装置２３は、例えば、プラグインハイブリッド車及び電気自動車に搭載され、交流及び直流を双方向に交直変換する絶縁型である。変換装置２３は、交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２及び直流入出力端子Ｔ３，Ｔ４と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４と、ＤＣ－ＤＣ変換回路５と、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に対する交流の電圧の印加をオンオフする遮断スイッチ（スイッチ）３ａ，３ｂと、各変換回路のスイッチング制御を行う制御回路９とを備える。ＤＣ－ＤＣ変換回路５は、例えば第１双方向変換回路６、変圧器７及び第２双方向変換回路８とで構成される。
　交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２には交流電源１０又は負荷が交換可能に接続される。交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２に交流電源１０が接続され、交流の電圧が印加された場合、交流は直流に交直変換され、交直変換された直流の電圧が直流入出力端子Ｔ３，Ｔ４から出力される。直流入出力端子Ｔ３，Ｔ４にはＤＣリレー２５を介してバッテリ２０が接続されており、直流入出力端子Ｔ３，Ｔ４から出力された直流によって該バッテリ２０は充電される。交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２に負荷が接続された場合、バッテリ２０によって直流入出力端子Ｔ３，Ｔ４に印加された直流の電圧が交流に交直変換され、交直変換された交流が交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２を介して負荷に給電される。このように交流及び直流を双方向に交直変換する変換装置２３を車両に搭載することにより、バッテリ２０を災害用又は非常用電源として利用することが可能になる。
　遮断スイッチ３ａ，３ｂは、交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２と、ＡＣ－ＤＣ変換回路４との間に設けられている。遮断スイッチ３ａ，３ｂは例えばリレーであり、該遮断スイッチ３ａ，３ｂのオンオフの切り換えは制御回路９によって制御される。
　ＰＦＣ機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４は、フルブリッジ回路のスイッチング制御によって交流及び直流を双方向に交直変換する回路である。ＰＦＣ機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４はコンデンサＣ１，Ｃ２、コイルＬ１，Ｌ２、並びにフルブリッジ回路を構成する第１乃至第４スイッチング素子４１，４２，４３，４４及びダイオード４５，４６，４７，４８を備える。第１乃至第４スイッチング素子４１，４２，４３，４４は例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等のパワーデバイスである。以下、本実施の形態では第１乃至第４スイッチング素子４１，４２，４３，４４をＩＧＢＴとして説明する。交流入出力端子Ｔ１，Ｔ２には遮断スイッチ３ａ，３ｂの一端がそれぞれ接続され、遮断スイッチ３ａ，３ｂの他端にはコンデンサＣ１の各端が接続されている。また、遮断スイッチ３ａの他端にはコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端は第１スイッチング素子４１のエミッタと、第２スイッチング素子４２のコレクタとに接続している。遮断スイッチ３ｂの他端にはコイルＬ２の一端が接続され、コイルＬ２の他端は第３スイッチング素子４３のエミッタと、第４スイッチング素子４４のコレクタとに接続している。
　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双方向変換回路６は、フルブリッジ回路６０のスイッチング制御によって交流及び直流を双方向に交直変換する回路である。第１双方向変換回路６はフルブリッジ回路６０を構成する第１乃至第４スイッチング素子６１，６２，６３，６４及びダイオード６５，６６，６７，６８を備える。第１及び第３スイッチング素子６１，６３のコレクタは第１及び第３スイッチング素子４１，４３のコレクタに接続している。第１及び第３スイッチング素子６１，６３のエミッタはそれぞれ第２及び第４スイッチング素子６２，６４のコレクタに接続し、第２及び第４スイッチング素子６２，６４のエミッタは第２及び第４スイッチング素子４２，４４のエミッタに接続している。第１乃至第４スイッチング素子６１，６３，６２，６４のコレクタには、ダイオード６５，６６，６７，６８のカソードが接続し、各ダイオード６５，６６，６７，６８のアノードは第１乃至第４スイッチング素子６１，６３，６２，６４のエミッタに接続している。
　変圧器７は、磁気結合した複数のコイル、例えば第１コイル及び第２コイルを備える。第１コイルの端子対は第１スイッチング素子６１及び第３スイッチング素子６３のエミッタにそれぞれ接続されている。第１双方向変換回路６から出力された交流の電圧が第１コイルに印加されると、該第１コイルにて交番磁束が発生し、該交番磁束によって第２コイルに変圧された交流の電圧が生ずる。
　第２双方向変換回路８は、フルブリッジ回路８０のスイッチング制御によって交流及び直流を双方向に交直変換する回路である。第２双方向変換回路８はコンデンサＣ３、コイルＬ３、並びにフルブリッジ回路８０を構成する第１乃至第４スイッチング素子８１，８２，８３，８４及びダイオード８５，８６，８７，８８を備える。変圧器７を構成する第２コイルの一端は第１スイッチング素子８１のエミッタと、第２スイッチング素子８２のコレクタとに接続し、前記第２コイルの他端は第３スイッチング素子８３のエミッタと、第４スイッチング素子８４のコレクタとに接続している。
　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。
　また、変換装置２３は、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を備える。例えば、変換装置２３は、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に印加される交流の電圧を検出するＡＣ電圧検出部９０ａと、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に印加される交流の電流を検出するＡＣ電流検出部９０ｂと、ＤＣ－ＤＣ変換回路５に印加される直流の電圧を検出する第１ＤＣ電圧検出部９０ｃと、ＤＣ－ＤＣ変換回路５から出力される直流の電圧を検出する第２ＤＣ電圧検出部９０ｄと、ＤＣ－ＤＣ変換回路５から出力される直流の電流を検出するＤＣ電流検出部９０ｅとを備える。
　ＡＣ電圧検出部９０ａは、交流入出力端子Ｔ２と、遮断スイッチ３ｂの一端とを接続する導線に設けられており、該導線の電圧、つまりＡＣ－ＤＣ変換回路４に印加される交流の電圧に相当する信号を制御回路９へ出力するものである。例えば、ＡＣ電圧検出部９０ａは前記導線に接続された整流回路、該整流回路で整流された直流の電圧を分圧する分圧抵抗を含み、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。
　ＡＣ電流検出部９０ｂは遮断スイッチ３ｂの他端と、コイルＬ２とを接続する導線に設けられており、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に入力す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。ＡＣ電流検出部９０ｂは例えばカレントトランスを含み、該カレントトランスによって変換された電流を電圧に変換して制御回路９へ出力する回路である。
　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。
　図３は制御回路９の一構成例を示すブロック図である。制御回路９は、該制御回路９の各構成部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部９１を備える。制御部９１には、バスを介して、ＲＡＭ９２、記憶部９３、通信部９４、インタフェース９５、各種検出部の故障判定タイミング、スイッチング制御のタイミング等を計時するための計時部９６が接続されている。
　記憶部９３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリであり、本実施の形態に係るスイッチング制御を行うための制御プログラム９８を記憶している。
　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（登録商標） 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。
　ＲＡＭ９２は、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM）等のメモリであり、制御部９１の演算処理を実行する際に記憶部９３から読み出された制御プログラム９８、及び制御部９１の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。
　通信部９４は、充電管理ＥＣＵ２１との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って各種情報を送受信するＣＡＮ通信回路を備える。また通信部９４は、交流から直流への変換を指示する充電指示、直流から交流への変換を指示する放電指示、終了指示等を受信する。
　インタフェース９５には、ＰＦＣ機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４、第１及び第２双方向変換回路６，８を構成する第１乃至第４スイッチング素子４１，・・・，４４，６１，・・・，６４，８１，・・・，８４，のゲートが接続されており、該ゲートに電圧を与えることにより、各回路のスイッチング制御を行う。
　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。
　制御部９１は通信部９４にて充電指示を受信した場合、スイッチング制御によってＰＦＣ機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４を力率改善回路及びＡＣ－ＤＣ変換回路、第１双方向変換回路６をＤＣ－ＡＣ変換回路、第２双方向変換回路８をＡＣ－ＤＣ変換回路として動作させる。また、制御部９１は通信部９４にて放電指示を受信した場合、スイッチング制御によって第２双方向変換回路８をＤＣ－ＡＣ変換回路、第１双方向変換回路６をＡＣ－ＤＣ変換回路４、ＰＦＣ機能付きＡＣ－ＤＣ変換回路４をＤＣ－ＡＣ変換回路として動作させる。
　次に、変換装置２３に設けられた各検出部の故障の有無を判定する手順を説明する。
　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。
　図５は天絡及び開放故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。制御部９１は、ＡＣ－ＤＣ変換回路４及びＤＣ－ＤＣ変換回路５を構成する各スイッチング素子４１，４２，・・・，８３，８４の全ゲートをオフにする（ステップＳ１０１）。次いで、制御部９１は、通信部９４を介してステート情報を取得し（ステップＳ１０２）、Ｂ２ステートであるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。なお、ステート情報は必ずしもＣＡＮ通信線２６を介して取得する必要は無く、充電管理ＥＣＵ２１と、変換装置２３とを接続する専用線を介して取得しても良い。また、充電制御装置１１ａから送信されるパイロット信号を直接受信し、Ｂ２ステートであるか否かを判定するようにしても良い。また、ステート情報に限らず、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に対する交流の電圧の印加の有無を示した情報であればその態様は特に限定されない。Ｂ２ステートで無いと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、制御部９１はステップＳ１０３の処理を繰り返し実行する。Ｂ２ステートであると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御部９１は、ＡＣ電圧検出部９０ａにて検出されたＡＣ電圧が０Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には制御部９１は前記ＡＣ電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する。ＡＣ電圧が０Ｖで無いと判定した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部９１はＡＣ電圧検出部９０ａが天絡故障又は開放故障していることを記憶する（ステップＳ１０５）。
　ＡＣ電圧が０Ｖであると判定した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、又はステップＳ１０５の処理を終えた場合、制御部９１は、第１ＤＣ電圧検出部９０ｃにて検出された電圧Ｖ１が０Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。具体的には制御部９１は電圧Ｖ１が所定の閾値未満であるか否かを判定する。電圧Ｖ１が０Ｖで無いと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御部９１は、第１ＤＣ電圧検出部９０ｃが天絡故障又は開放故障していることを記憶する（ステップＳ１０７）。
　電圧Ｖ１が０Ｖであると判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、又はステップＳ１０７の処理を終えた場合、ＡＣ電流検出部９０ｂにて検出されたＡＣ電流が０Ａであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ＡＣ電流が０Ａで無いと判定した場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、制御部９１は、ＡＣ電流検出部９０ｂが天絡故障又は開放故障していることを記憶する（ステップＳ１０９）。
　ＡＣ電流が０Ａであると判定した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、又はステップＳ１０９の処理を終えた場合、制御部９１は、ＤＣ電流検出部９０ｅにて検出されたＤＣ電流が０Ａであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
　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。
　なお、図５に示した各検出部の天絡故障又は開放故障を検出する順序は一例であり、特に限定されるものでは無い。
　図４に示すように天絡及び開放故障判定に係るステップＳ１の処理を終えた制御部９１は、第２ＤＣ電圧検出部９０ｄの故障の有無を判定する（ステップＳ２）。
　図６は第２ＤＣ電圧検出部９０ｄの故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。制御部９１は、第２ＤＣ電圧検出部９０ｄにて検出された電圧Ｖ２が正常範囲であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部９１は記憶部９３から正常範囲に相当する所定の電圧範囲を示した情報を読み出す。そして、制御部９１は、電圧Ｖ２が所定の電圧範囲内にあるか、又は範囲外にあるかを判定する。
　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。
　電圧Ｖ２が正常範囲であると判定した場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、制御部９１はサブルーチンの処理を終える。電圧Ｖ２が正常範囲で無いと判定した場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、制御部９１は、通信部９４を介して充電管理ＥＣＵ２１からバッテリ情報を取得する（ステップＳ２０２）。バッテリ情報はバッテリ２０が正常であるか否かを示す情報を含む。
　次いで、制御部９１はバッテリ情報に基づいてバッテリ２０に異常が無いか否かを判定し（ステップＳ２０３）、バッテリ２０に異常が無いと判定した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、制御部９１は第２ＤＣ電圧検出部９０ｄが故障していることを記憶し（ステップＳ２０４）、サブルーチンの処理を終える。バッテリ異常があると判定した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、制御部９１は、サブルーチンの処理を終える。
　図４に示すように第２ＤＣ電圧検出部９０ｄの故障判定に係る処理を終えた制御部９１は、ステップＳ１及びステップＳ２の判定結果から、変換装置２３の内部異常の有無を判定する（ステップＳ３）。内部異常が無いと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部９１は、通信部９４を介して充電管理ＥＣＵ２１へ充電の準備が完了した旨の通知を行う（ステップＳ４）。次いで、制御部９１は、第１の地絡故障判定を行う（ステップＳ５）。第１の地絡故障判定は、ＡＣ電圧検出部９０ａ及び第１ＤＣ電圧検出部９０ｃの地絡故障の有無を判定する処理である。地絡は、グランド電位に短絡した状態を意味する。
　図７は第１の地絡故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。制御部９１は、通信部９４を介してステート情報を取得し（ステップＳ３０１）、Ｃステートであるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。なお、Ｃステートと同様の状態を示すＤステートであるか否かを判定するように構成しても良い。Ｄステートは充電の際に換気が要求される場合に使用されるパイロット信号である。Ｃステートでは無いと判定した場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、制御部９１はステップＳ３０２の処理を繰り返し実行する。Ｃステートであると判定した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、制御部９１は、計時部９６にて計時を開始する（ステップＳ３０３）。そして制御部９１は、ＡＣ－ＤＣ変換回路４に交流の電圧が印加されてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、制御部９１はステップＳ３０４の処理を繰り返し実行する。所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、制御部９１は、ＡＣ電圧検出部９０ａにて検出したＡＣ電圧が０Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。具体的にはＡＣ電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する。なお、本実施の形態ではＣステートになってから所定時間が経過することを待ってステップＳ３０５以下の処理を実行する例を説明したが、交流の電圧が正常であることを確認できれば、所定時間が経過するのを待たずにステップＳ３０５の処理を実行するように構成しても良い。ＡＣ電圧が０Ｖであると判定した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、制御部９１はＡＣ電圧検出部９０ａが地絡故障していることを記憶する（ステップＳ３０６）。
　ＡＣ電圧が０Ｖで無いと判定した場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、又はステップＳ３０６の処理を終えた場合、制御部９１は、遮断スイッチ３ａ，３ｂを開き、交流の電圧の印加をオフ制御した状態で検出されたＡＣ電圧が正常範囲で、かつ第１ＤＣ電圧検出部９０ｃで検出された電圧Ｖ１が所定範囲であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。具体的には制御回路９は、ＡＣ電圧の正常範囲に相当する第１電圧範囲と、前記所定範囲に相当する第２電圧範囲を予め記憶部９３に記憶している。第１電圧範囲は交流電源１０から供給される２００Ｖ交流の電圧の実効値として取り得る値の範囲である。第２電圧範囲は２００Ｖ交流が、停止しているＤＣ－ＤＣ変換回路４に印加された場合に該ＤＣ－ＤＣ変換回路４から出力される直流の電圧として取り得る値の範囲である。ＡＣ電圧が正常範囲で、かつ第１ＤＣ電圧検出部９０ｃで検出された電圧Ｖ１が所定範囲であると判定した場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、制御部９１は遮断スイッチ３ａ，３ｂが固着故障していることを記憶し（ステップＳ３０８）、サブルーチンの処理を終える。ＡＣ電圧が正常範囲で、かつ第１ＤＣ電圧検出部９０ｃで検出された電圧Ｖ１が所定範囲外であると判定した場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、制御部９１は、遮断スイッチ３ａ，３ｂをオンにする（ステップＳ３０９）。つまり、遮断スイッチ３ａ，３ｂの固着故障は無いと判断し、制御部９１は交流の電圧が印加されるように前記遮断スイッチ３ａ，３ｂの切り換えを制御する。
　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。
　次いで、制御部９１は、第１ＤＣ電圧検出部９０ｃにて検出した電圧Ｖ１が０Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。具体的には制御部９１は電圧Ｖ１が所定の閾値未満であるか否かを判定する。電圧Ｖ１が０Ｖで無いと判定した場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、制御部９１はサブルーチンの処理を終える。電圧Ｖ１が０Ｖであると判定した場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、制御部９１は、第１ＤＣ電圧検出部９０ｃが地絡故障し、又は遮断スイッチ３ａ，３ｂが開放故障していることを記憶し（ステップＳ３１１）、サブルーチンの処理を終える。
　なお、図７に示した各検出部の地絡故障を検出する順序は一例であり、特に限定されるものでは無い。
　図４に示すようにステップＳ５の処理を終えた制御部９１は、ステップＳ５の判定結果から、変換装置２３の内部異常の有無を判定する（ステップＳ６）。変換装置２３に内部異常が無いと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部９１は、充電制御を開始する（ステップＳ７）。具体的には、制御部９１は、ＡＣ－ＤＣ変換回路４及びＤＣ－ＤＣ変換回路５を構成する各スイッチング素子４１，４２，・・・，８３，８４のゲートをオンオフさせるスイッチング制御を行い、交流を所望の直流に変換する制御を行う。そして、制御部９１は、電圧異常検出機能を有効にする（ステップＳ８）。つまり、制御部９１は、ＡＣ電圧検出部９０ａ、第１ＤＣ電圧検出部９０ｃ、第２ＤＣ電圧検出部９０ｄにて検出された各電圧が、記憶部９３が記憶している所定の上限電圧以下であるか否かを判定することによって、過電圧が発生していないかどうかを監視する。過電圧が検出された場合、制御部９１は、遮断スイッチ３ａ，３ｂを開状態にして交流の電圧の印加を遮断し、各スイッチング素子４１，４２，・・・，８３，８４のゲートをオフ状態にする。
　次いで、制御部９１は、ＡＣ－ＤＣ変換回路４及びＤＣ－ＤＣ変換回路５のスイッチング制御が行われている状態で、第２の地絡故障判定を行う（ステップＳ９）。第２の地絡故障判定は、ＡＣ電流検出部９０ｂ及びＤＣ電流検出部９０ｅの地絡故障の有無を判定する処理である。
　図８は第２の地絡故障判定に係るサブルーチンの処理手順を示したフローチャートである。制御部９１は、ＡＣ電流検出部９０ｂにて検出されたＡＣ電流が０Ａであり、かつＤＣ電流検出部９０ｅにて検出されたＤＣ電流が非０Ａであるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。具体的には制御部９１はＡＣ電流が閾値未満であり、かつＤＣ電流が閾値以上であるか否かを判定する。ＡＣ電流が０Ａであり、かつＤＣ電流が非０Ａである場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、制御部９１はＡＣ電流検出部９０ｅが地絡故障していることを記憶する（ステップＳ４０２）。
　ＡＣ電流が０Ａであり、かつＤＣ電流が非０Ａである状態に無いと判定した場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、制御部９１は、ＤＣ電流が０Ａであり、かつＡＣ電流が非０Ａであるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。ＤＣ電流が０Ａであり、かつＡＣ電流が非０Ａである状態に無いと判定した場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）、制御部９１はサブルーチンの処理を終える。ＤＣ電流が０Ａであり、かつＡＣ電流が非０Ａであると判定した場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、制御部９１はＤＣ電流検出部９０ｅが地絡故障していることを記憶し（ステップＳ４０４）、サブルーチンの処理を終える。
　なお、図８に示した各検出部の地絡故障を検出する順序は一例であり、特に限定されるものでは無い。
　第２の地絡故障判定を終えた制御部９１は、ステップＳ９の判定結果から、変換装置２３の内部異常の有無を判定する（ステップＳ１０）。内部異常が無いと判定した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部９１は、電流異常検出機能を有効にし（ステップＳ１１）、本発明に係る処理を終える。つまり、制御部９１は、ＡＣ電流検出部９０ｂ及びＤＣ電流検出部９０ｅにて検出された各電流が、記憶部９３が記憶している所定の上限電流以下であるか否かを判定することによって、過電流が発生していないかどうかを監視する。過電流が検出された場合、制御部９１は、遮断スイッチ３ａ，３ｂを開状態にして交流の電圧の印加を遮断し、各スイッチング素子４１，４２，・・・，８３，８４のゲートをオフ状態にする。ステップＳ３，ステップＳ６，ステップＳ１０で、内部異常があると判定した場合（ステップＳ３，６，１０：ＮＯ）、制御部９１は、変換装置２３の内部異常通知を行い（ステップＳ１２）、処理を終える。例えば、制御部９１は、変換装置２３に異常がある旨、及び異常がある各種検出部を特定するための情報、異常の内容を特定するための情報を、通信部９４を介して充電管理ＥＣＵ２１へ送信する。なお、前記各情報をその他のＥＣＵへ送信しても良いし、記憶部９３に記憶するように構成しても良い。
　このように構成された変換装置２３、故障判定方法及び制御プログラム９８によれば、変換装置２３に設けられた交流及び直流それぞれの電圧又は電流を検出する各種検出部の故障の有無を判定することができる。具体的には、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、ＤＣ電流検出部９０ｅの天絡、開放及び地絡、並びに遮断スイッチ３ａ，３ｂの固着といった故障の有無、故障の種別を判別することができる。
　開示された本実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

Claims (9)

  1. 　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
    　を備えることを特徴とする変換装置。
  2. 　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、
    　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第１の地絡判定部と
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の変換装置。
  3. 　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
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載の変換装置。
  4. 　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ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の変換装置。
  5. 　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ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の変換装置。
  6. 　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ことを特徴とする請求項５に記載の変換装置。
  7. 　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
    　を備えることを特徴とする請求項３に記載の変換装置。
  8. 　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する
    　ことを特徴とする故障判定方法。
  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、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る
    　ことを特徴とする制御プログラム。
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