特許 7036794 回路不良検出器、それを含む電気自動車充電制御器及び回路不良検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】回路不良検出器、それを含む電気自動車充電制御器及び回路不良検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220308BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20220308BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Q

H02J7/00 P

B60L53/14

B60L3/00 N

B60L3/00 H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019506409

(86)(22)【出願日】2017-08-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-09-19

(86)【国際出願番号】 KR2017008545

(87)【国際公開番号】W WO2018030749

(87)【国際公開日】2018-02-15

【審査請求日】2020-07-28

(31)【優先権主張番号】10-2016-0102391

(32)【優先日】2016-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】517099982

【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100137213

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100151448

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 孝博

(74)【代理人】

【識別番号】100183519

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻田 芳恵

(74)【代理人】

【識別番号】100196483

【弁理士】

【氏名又は名称】川嵜 洋祐

(74)【代理人】

【識別番号】100203035

【弁理士】

【氏名又は名称】五味渕 琢也

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(74)【代理人】

【識別番号】100160749

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100160255

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100202267

【弁理士】

【氏名又は名称】森山 正浩

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(72)【発明者】

【氏名】イ，クォンソ

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１６０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０２８８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００４９９７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１９６２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１５０３６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－２９５９７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５３／１４

Ｂ６０Ｌ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と； 入力された前記検出信号の電圧を補正する補正回路と；
補正した検出信号の電圧と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と；
補正した検出信号を反転し、反転した検出信号の電圧と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と；
前記第１周波数よりも高い周波数である第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と；
前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と； 前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と；
前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と；を含むことを特徴とする、回路不良検出器。

【請求項2】

前記補正回路は、
入力された前記検出信号の電圧にオフセット電圧を加えて前記検出信号の電圧を補正することを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項3】

前記制御器は、
前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態の回路不良であることを検出することを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項4】

前記制御器は、
前記第１結合器の出力信号が既設定値以上であり、前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏ ｒｔ）状態の回路不良であることを検出することを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項5】

前記制御器は、
前記第１結合器の出力信号が低電圧信号であり、前記第２結合器の出力信号が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路がグラウンドショート（ＧＮＤ－Ｓｈｏｒｔ） 状態の回路不良であることを検出することを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項6】

前記制御器は、
前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号が有する第２周波数が既設定範囲を外れた場合、前記インターロック回路が不良であることを検出することを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項7】

第１周波数を有する任意の検出信号を生成して、前記入力端に前記任意の検出信号を入力する任意検出信号生成器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回路不良検出器。

【請求項8】

前記制御器は、
前記任意の検出信号によって生成された前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出することを特徴とする、請求項７に記載の回路不良検出器。

【請求項9】

回路不良検出器を用いた回路の不良検出方法において、
第１周波数を有する検出信号をインターロック回路から受信するステップと； 前記検出信号の電圧を補正するステップと；
補正された検出信号の電圧と第１基準電圧との比較結果に応じて、高電圧信号または低電圧信号を含む第１出力信号を出力するステップと；
補正された検出信号を反転するステップと；
反転された検出信号の電圧と第２基準電圧との比較結果に応じて、高電圧信号または低電圧信号を含む第２出力信号を出力するステップと；
前記第１周波数よりも高い周波数である第２周波数を有するカウント信号を生成するステップと； 第１結合器を用いて第１出力信号と前記カウント信号とを結合するステップと； 第２結合器を用いて第２出力信号と前記カウント信号とを結合するステップと；
前記第１出力信号と結合されたカウント信号の個数及び前記第２出力信号と結合されたカウント信号の個数に基づいて、回路不良を決定するステップと、を含むことを特徴とする回路不良検出方法。

【請求項10】

前記受信された検出信号の電圧は、前記検出信号の電圧にオフセット電圧を加えて補正されることを特徴とする、請求項９に記載の回路不良検出方法。

【請求項11】

前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態の回路不良であると決定されることを特徴とする、請求項９に記載の回路不良検出方法。

【請求項12】

前記第１結合器の出力信号が既設定値以上であり、前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏ ｒｔ）状態の回路不良であると決定されることを特徴とする、請求項９に記載の回路不良検出方法。

【請求項13】

前記第１結合器の出力信号が低電圧信号であり、前記第２結合器の出力信号が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路がグラウンドショート（ＧＮＤ－Ｓｈｏｒｔ） 状態の回路不良であると決定されることを特徴とする、請求項９に記載の回路不良検出方法。

【請求項14】

前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号が有する第２周波数が既設定範囲を外れた場合、前記インターロック回路が不良であると決定されることを特徴とする、請求項９に記載の請求項回路不良検出方法。

【請求項15】

電気自動車充電制御器において、回路不良検出器と；
電気自動車の充電スタンドから電力を受信する電力コネクタと； 前記電力コネクタと接続されたリレー回路と；
前記リレー回路と接続されて前記電気自動車のバッテリに電力を供給する電力供給回路と；を含み、
前記回路不良検出器は、
インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と；
入力された検出信号の電圧を補正する補正回路と；
補正した検出信号の電圧と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と；
補正した検出信号を反転し、反転した検出信号の電圧と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と；
前記第１周波数よりも高い周波数である第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と；
前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と； 前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と；
前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と；を含み、
前記制御器が回路不良を検出する場合、前記リレー回路のスイッチをオープンすることを特徴とする、電気自動車充電制御器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と、入力された検出信号の電圧を補正する補正回路と、補正した検出信号と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と、補正した検出信号を反転し、反転した検出信号と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と、第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と、前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と、前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と、を含む回路不良検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車とは、自動車の駆動エネルギーを化石燃料の燃焼からではなく電気エネルギーから得る自動車をいう。このような電気自動車は、排気ガスが全くなく、騒音が非常に小さいため、無公害、環境に優しいという利点に優れている。ただし、電気自動車は、エネルギーの供給源であるバッテリが必須となり、バッテリの軽量／小型化及び短い充電時間が故に電気自動車の実用化が遅れている。

【0003】

一方、電気自動車のインフラ構築のためには、全国的に充電スタンドの設置が不可欠である。充電スタンドは、従来の自動車が利用するガソリンスタンドのように電気自動車のエネルギー源であるバッテリに動力源を供給することができ、最近の電気自動車の急速な普及とともに多くの充電スタンドが共に設置されている。

【0004】

このとき、電気自動車が充電スタンドに接続して充電または放電を行う場合、充電または放電の過程で充電閉ループが形成され得る。充電閉ループを介して、電力を充電スタンドから電気自動車に供給することもでき、電気自動車から充電スタンドに放電することもできる。

【0005】

ところで、電気自動車が充電スタンドで充電または放電を行う過程において、短絡（ｓｈｏｒｔ）、断線（ｏｐｅｎ）、バッテリ短絡、グラウンド（車体）短絡など、様々な不良モードが発生することがある。図１を参照すると、従来の電気自動車の場合には、不良モードの検出において、単方向ループインタラプト（ｌｏｏｐ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓ）検出方式を用いる。

【0006】

また、図１を参照すると、従来の電気自動車では、内部のコントロール部品（ＥＣＵなど）の間でヒューズ１１０をさらに含み、過電流による不良モード発生の際にヒューズ部分を断線させて不良発生を検出する。

【0007】

しかし、かかる従来の不良モード処理方法の場合、不良モード発生の際にヒューズが断線するので、毎回ヒューズを交換しなければならないという不便さがあり、ヒューズが断線してしまうほどの過電流が流れない場合の不良モードを感知することができないという問題があった。また、ＨＶＩＬ（Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉｎｔｅｒ Ｌｏｃｋ）モジュールの自体不良が発生しても不良を診断できないという欠点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上述したように、従来の電気自動車の不良モード検出器が有する欠点を解消するために、第１比較器及び第２比較器を用いて二つの出力信号により回路不良を検出することができ、様々な不良モードを分別して検出することができる回路不良検出器を提供することを目的とする。

【0009】

本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した技術的課題に限定されず、以下で説明する内容から、通常の技術者に自明な範囲内で様々な技術的課題が導出できる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記のような課題を解決するための本発明の一実施形態に係る回路不良検出器は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と；入力された前記検出信号の電圧を補正する補正回路と；補正した検出信号の電圧と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と；補正した検出信号を反転し、反転した検出信号の電圧と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と；第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と；前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と；前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と；前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と；を含むことができる。本発明の一実施形態において、前記補正回路は、入力された前記検出信号の電圧にオフセット電圧を加えて前記検出信号の電圧を補正することができる。

【0011】

本発明の一実施形態において、前記制御器は、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記制御器は、前記第１結合器の出力信号が既設定値以上であり、前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0013】

本発明の一実施形態において、前記制御器は、前記第１結合器の出力信号が低電圧信号であり、前記第２結合器の出力信号が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路がグラウンドショート（ＧＮＤ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0014】

本発明の一実施形態において、前記制御器は、前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号が有する第２周波数が既設定範囲を外れた場合、前記インターロック回路が不良であることを検出することができる。

【0015】

また、本発明の一実施形態に係る回路不良検出器は、第１周波数を有する任意の検出信号を生成して、前記入力端に前記任意の検出信号を入力する任意検出信号生成器をさらに含むことができる。

【0016】

本発明の一実施形態において、前記制御器は、前記任意の検出信号によって生成された前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出することができる。

【0017】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、第１周波数を有する検出信号をインターロック回路から受信するステップと；前記検出信号の電圧を補正するステップと；補正された検出信号の電圧と第１基準電圧との比較結果に応じて、高電圧信号または低電圧信号を含む第１出力信号を出力するステップと；補正された検出信号を反転するステップと；反転された検出信号の電圧と第２基準電圧との比較結果に応じて、高電圧信号または低電圧信号を含む第２出力信号を出力するステップと；第２周波数を有するカウント信号を生成するステップと；第１出力信号と前記カウント信号とを結合するステップと；第２出力信号と前記カウント信号とを結合するステップと；前記第１出力信号と結合されたカウント信号の個数及び前記第２出力信号と結合されたカウント信号の個数に基づいて、回路不良を決定するステップと、を含むことができる。

【0018】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、前記受信された検出信号の電圧は、前記検出信号の電圧にオフセット電圧を加えて補正されることを特徴とする。

【0019】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態の回路不良であると決定されることを特徴とする。

【0020】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、前記第１結合器の出力信号が既設定値以上であり、前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であると決定されることを特徴とする。

【0021】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、前記第１結合器の出力信号が低電圧信号であり、前記第２結合器の出力信号が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路がグラウンドショート（ＧＮＤ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であると決定されることを特徴とする。

【0022】

本発明の一実施形態に係る回路不良検出方法は、前記（ｈ）ステップにおいて、前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号が有する第２周波数が既設定範囲を外れた場合、前記インターロック回路が不良であると決定されることを特徴とする。

【0023】

本発明のまた他の実施形態に係る電気自動車充電制御器は、回路不良検出器と；電気自動車の充電スタンドから電力を受信する電力コネクタと；前記電力コネクタと接続されたリレー回路と；前記リレー回路と接続されて前記電気自動車のバッテリに電力を供給する電力供給回路と；を含み、前記回路不良検出器は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と；入力された検出信号の電圧を補正する補正回路と；補正した検出信号と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と；補正した検出信号を反転し、反転した検出信号と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と；第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と；前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と；前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と；前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と；を含み、前記制御器が回路不良を検出する場合、前記リレー回路のスイッチをオープンすることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、電気自動車の充電または放電の過程で閉ループの状態を検出する検出信号の入力を受け、第１比較器及び第２比較器の出力信号と結合された結合器の出力信号を４つの状態で分別して、電気自動車の不良モードを検出することができる。

【0025】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、正常状態、バッテリショート状態、グラウンドショート状態、オープン状態の４つの状態の不良モードを分別して検出することができる。

【0026】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、それぞれの故障モードの区分が可能なので、故障診断の利便性を提供することができる。

【0027】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、回路不良検出器が電気自動車で生成された検出信号の入力を受けず自体的に任意の検出信号を生成して、ＨＶＩＬ信号損失の故障モードをも感知することができる。

【0028】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、ヒューズを用いずに別の制御器を含み、制御器が回路不良を検出するときにリレー回路をオープンさせるので、使い捨てのヒューズに比べて故障修理コストを削減することができる。また、故障モードから正常モードに復帰する際に、関連部品（ヒューズなど）の損失がなくても、別の措置なしに正常作動が可能になる。

【0029】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、回路構成が簡単であるため、自体故障を減らすことができる。

【0030】

また、本発明の回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の信号構成に基づく別の設計変更を必要とせず、モジュール独立形態と電気自動車連動形態で構成して装着及び使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】従来の電気自動車の不良モード防止回路の実施形態に関するものである。

【図2】本発明の実施形態に係る回路不良検出器及び電気自動車の構成に関するものである。

【図3】本発明の実施形態に係る回路不良検出器の構成に関するものである。

【図4】本発明の実施形態に係る回路不良検出器の回路図構成に関するものである。

【図5a】本発明の実施形態に係る回路不良検出器の正常状態に対する出力信号のグラフである。

【図5b】本発明の実施形態に係る回路不良検出器の正常状態に対する出力信号のグラフである。

【図6a】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のオープン状態に対する回路図構成に関するものである。

【図6b】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のオープン状態に対する回路図構成に関するものである。

【図7】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のオープン状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【図8a】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のバッテリショート状態に対する回路図構成に関するものである。

【図8b】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のバッテリショート状態に対する回路図構成に関するものである。

【図9】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のバッテリショート状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【図10a】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のグラウンドショート状態に対する回路図構成に関するものである。

【図10b】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のグラウンドショート状態に対する回路図構成に関するものである。

【図11】本発明の他の実施形態に係る電気自動車のグラウンドショート状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付図面を参照して本発明に係る「回路不良検出器及びそれを含む電気自動車充電制御器」について詳細に説明する。説明する実施形態は、本発明の技術思想を通常の技術者が理解しやすいように提供されるものであり、これらにより本発明が限定されることはない。なお、添付図面に示す事項は、本発明の実施形態をより容易に説明するために図式化されたものであり、実際に実現される形態とは異なる場合がある。

【0033】

一方、以下で表現される各構成部は、本発明を実現するための一例に過ぎない。よって、本発明の他の実現においては、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範囲内において他の構成部が使用可能である。

【0034】

また、ある構成要素を「含む」という表現は「開放型」の表現であり、当該構成要素が存在することを単に指し示すものに過ぎず、更なる構成要素を排除するものと理解されてはならない。

【0035】

更に、「第１の、第２の」などの表現は、複数の構成要素を区別するために用途にのみ用いられた表現であり、構成要素間の順序やその他の特徴を限定しない。

【0036】

実施形態の説明において、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの「上（ｏｎ）」に又は「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合、直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）又は他の層を介在して形成されることをすべて含む。また、各層の上又は下に対する基準は、図面を基準に説明する。

【0037】

ある部分が他の部分と「接続」されているとするとき、これは、「直接的に接続」されている場合のみならず、その中間に他の部材を挟んで「間接的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに備えることができるということを意味する。

【0038】

図２は、本発明の実施形態に係る回路不良検出器及び電気自動車の構成に関するものであり、図３は、本発明の実施形態に係る回路不良検出器の構成に関するものである。

【0039】

図２及び図３を参照すると、電気自動車２１０が充電スタンド２２０に接続されて充電または放電を行う場合、電気自動車２１０に含まれる様々な部品（インバータ、モータ、ＰＤＵ、絶縁保護装置、充電バッテリ）には、充電スタンド２２０から供給される電力または電圧がそのまま印加される。特に、電気自動車に含まれる部品は、複雑で多様な回路で構成可能であるため、過電圧または過電流が印加される場合には電気自動車の全体動作が停止してしまうというおそれがある。

【0040】

本発明の実施形態に係る回路不良検出器は、電気自動車に含まれる様々な電子部品の複数の部位に印加される電圧の状態を検出して、回路不良かどうかを判断する。より具体的には、本発明の回路不良検出器は、好ましくは、電気自動車の内部に位置し、電気自動車充電制御器の制御を受けて電気自動車の不良モードを防止することができ、リレー回路と接続されて閉ループ回路をオープンさせて電気自動車の部品を保護することができる。

【0041】

図４は、本発明の実施形態に係る回路不良検出器の回路図構成に関するものである。

【0042】

図３及び図４を参照すると、本発明の回路不良検出器は、入力端３１０、補正回路３２０、第１比較器３３０、第２比較器３４０、カウント信号生成器３５０、第１結合器３６０、第２結合器３７０、制御器３８０を含むことができる。

【0043】

入力端３１０は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受けることができる。電気自動車は、充電スタンドとの接続状態で車両の移動、充電スタンドの異常、車両内部回路の破損などのさまざまな不良モードが発生することがあるが、これらの不良モードによって発生する電気自動車の損失を防止するためにインターロック回路を含むことができる。

【0044】

このとき、インターロック回路は、電気自動車の各種部品の状態を検知して、第１周波数を有する検出信号を生成することができる。さらに、この検出信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号で構成されて、周期（Ｄｕｔｙ）を変換させることにより、様々な状態を変調して表すことができる。より具体的には、検出信号は、第１周波数８８Ｈｚ、周期（Ｄｕｔｙ）５０％を有する矩形波で構成できる。

【0045】

入力端に入力される検出信号を、補正回路及び比較器、結合器に通過させることにより、出力する信号により不良モードかどうかを判断することができる。

【0046】

補正回路３２０は、入力された検出信号の電圧を補正することができる。検出信号をそのまま使用する場合、比較器または制御器から当該検出信号のエラーを正確に測定することができないので、本発明の補正回路は、検出信号の電圧を補正して、回路の不良検出を容易にすることができる。

【0047】

より具体的には、本発明の補正回路３２０は、前記入力された検出信号の電圧にオフセット電圧を加えて補正することができる。本発明の回路不良検出器が設けられる電気自動車に含まれるバッテリの場合、バッテリ電圧は９から１６Ｖの間でスイング（ｓｗｉｎｇ）するので、バッテリ電圧を用いて検出信号を補正することができる。したがって、本発明の補正回路は、バッテリ電圧または任意の設定電圧にオフセットして、入力された検出信号を既設定された矩形波で補正することができる。

【0048】

より具体的には、本発明の補正回路３２０は、電圧分配により一定値に調整されたバッテリ電圧の入力を受ける一つの演算増幅器、前記演算増幅器の出力値及び入力端子から印加される検出信号の入力を受ける他の演算増幅器、その外の電圧値を調整するための多数の抵抗、充電、ノイズ除去及び回路の安定化のためのキャパシタなどを含むことができる。

【0049】

比較器（Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）とは、ひとつの電圧を他の電圧と比較する回路であり、入力電圧を受けて基準電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）と比較して、入力電圧が基準電圧を超えるかどうかを検出し、その結果を主にデジタル（ｌｏｗ、ｈｉｇｈ）値として出力する装置である。また、本発明の比較器は、入力電圧と基準電圧との大きさを比較してどちらか一方を出力することもできる。

【0050】

本発明の第１比較器３３０は、補正した検出信号と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力することができる。また、本発明の第２比較器３４０は、補正した検出信号を反転し、反転した検出信号と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力することができる。

【0051】

より具体的には、本発明の第１比較器３３０及び第２比較器３４０は、補正した検出信号と第１基準電圧とを入力されて比較する演算増幅器や、電圧分配により一定値に調整した電圧を生成するための多数の抵抗、充填、ノイズ除去及び回路の安定化のためのキャパシタなどを含むことができる。

【0052】

このとき、第１比較器３３０と第２比較器３４０とは、それぞれ互いに反転された信号の入力を受け基準電圧と比較する。図４を参照すると、第１比較器に入力される補正済み検出信号は、演算増幅器の＋入力端子に印加されるのに対し、第２比較器に入力される補正済み検出信号は、演算増幅器の－入力端子に印加される。したがって、第１比較器及び第２比較器から出力された信号は、互いに反転した値を有し、この出力信号値を用いて、互いに異なる状態の不良モードを有する回路不良を効果的に検出することができる。

【0053】

また、本発明の第１比較器が有する第１基準電圧は、第２比較器が有する第２基準電圧よりも低くてもよい。本発明の場合、第１比較器に印加される検出信号を反転して第２比較器に印加するので、第１基準電圧よりも低い第２基準電圧を用いて出力信号を生成することができる。

【0054】

例えば、本発明の第１基準電圧は、バッテリ電圧の２／３となるように、演算増幅器に接続された抵抗を構成することができ、第２基準電圧は、バッテリ電圧の１／３となるように、演算増幅器に接続された抵抗を構成することができる。

【0055】

併せて、本発明の第１比較器３３０は、前記補正した検出信号が前記第１基準電圧よりも高い場合、前記補正した検出信号を出力することができる。また、本発明の第２比較器３４０は、前記反転した検出信号が前記第２基準電圧よりも低い場合、前記反転した検出信号を出力することができる。

【0056】

併せて、本発明の比較器３３０、３４０は、基準電圧と比較したときに比較される値の＋、－に応じて、高電圧信号（ｈｉｇｈ）または低電圧信号（ｌｏｗ）を出力することもできるが、基準電圧よりも高いか低い場合、当該入力信号をそのまま出力することもできる。したがって、本発明の第１比較器及び第２比較器は、基準電圧と比較した後、入力された補正済み検出信号を出力することができる。

【0057】

カウント信号生成器３５０は、第２周波数を有するカウント信号を生成することができる。カウント信号は後述する結合器によって検出信号と結合され、制御器が最終出力信号により回路不良を検出する。検出信号のみを用いて回路不良を検出することもできるが、この場合、出力信号は、高電圧（ｈｉｇｈ）または低電圧（ｌｏｗ）状態の値のみを出力するので、さまざまな状態を区別して判断することができない。したがって、本発明の回路不良検出器は、カウント信号生成器３５０をさらに含み、カウント信号と結合された検出信号を用いて回路不良を効果的に検出することができる。

【0058】

このとき、カウント信号が生成する第２周波数は、第１周波数よりも高い周波数であり得る。例えば、本発明の第２周波数は約１０ｋＨｚの周波数、第１周波数は８８Ｈｚをそれぞれ有することができる。

【0059】

第１結合器３６０は、前記第１比較器３３０の出力信号と前記カウント信号とを結合することができ、第２結合器３７０は、前記第２比較器３４０の出力信号と前記カウント信号とを結合することができる。上述したように、比較器３３０、３４０から出力された信号とカウント信号とを結合することにより、第１周波数及び第２周波数を有する最終出力信号を生成することができる。このとき、結合器３６０、３７０は、アンドゲート（ＡＮＤ Ｇａｔｅ）を含むことができる。

【0060】

図５ａ及び図５ｂを参照すると、カウント信号と結合された検出信号の最終出力信号を確認することができる。図５ａの横軸（時間）のスケール（ｓｃａｌｅ）を拡大してみると、検出信号が有する第１周波数のｈｉｇｈ期間の間にも、カウント信号の第２周波数のように１／０／１／０状態を交互に繰り返すことを確認することができる。

【0061】

制御器３８０は、前記第１結合器３６０の出力信号及び前記第２結合器３７０の出力信号に基づいて、回路不良を検出することができる。より具体的には、第１結合器３６０の出力信号と第２結合器３７０の出力信号とをそれぞれ検出し、当該出力信号の状態を確認して、回路の不良有無を判断する。このとき、第１結合器３６０の出力信号はｈｉｇｈ状態、第２結合器３７０の出力信号はｌｏｗ状態で検出して回路不良を検出する。

【0062】

図５ａを参照すると、本発明の制御器３８０は、前記第１結合器３６０の出力信号及び前記第２結合器３７０の出力信号（ｅｘ＞ｐｕｌｓｅカウント、図５ｂ）が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路が正常状態であることを検出することができる。電気自動車の充電閉ループが正常状態である場合、入力される検出信号が正常的にｈｉｇｈ、ｌｏｗ状態を交互に繰り返すので、本発明の制御器３８０は、第１結合器の出力信号と第２結合器の出力信号とが一定値以上の値（ｈｉｇｈ値）を正常に出力することを確認し、インターロック回路が正常状態であることを検出することができる。

【0063】

図５ｂを参照すると、本発明の制御器３８０は、図５ａのｈｉｇｈ、ｌｏｗ信号が交互に繰り返されることを確認するために、より高い周波数の信号を結合してカウントすることを確認することができる。

【0064】

図５ａの０～６．３時間の結果を拡大して、図５ｂに示すように高周波数信号が結合されたものを確認することができる。本発明の制御器３８０は、前記第１結合器３６０の出力信号（図５ｂのｈｉｇｈ側のｐｕｌｓｅ）をカウントし、前記第２結合器３７０の出力信号（図５ｂのｌｏｗ側のｐｕｌｓｅ）をカウントすることにより、回路不良を検出することができる。パルスの数をカウントして、正常周期の入力信号が入ってくるかどうかを確認することができる。

【0065】

図６ａ及び図６ｂは、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のオープン状態に対する回路図構成に関するものであり、図７は、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のオープン状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【0066】

図６ａ、図６ｂ及び図７を参照すると、本発明の制御器３８０は、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0067】

インターロック回路がオープン（Ｏｐｅｎ）状態である場合、インターロック回路から印加される検出信号が入力端の両端のどちらか一方に接続されていないことを意味するので、全体的な電気自動車のオープン状態４１０、４２０を図６ａまたは図６ｂの回路で表現することができる。これは、電気自動車に含まれる様々な部品のうち、本発明の回路不良検出器が感知する部分にオープン状態（断線）の不良モードが発生したと言える。

【0068】

図７を参照すると、インターロック回路がオープン状態である場合、本発明の第１結合器３６０の出力信号及び第２結合器３７０の出力信号の状態を確認することができる。オープン状態である場合、インターロック回路では、それ以上の検出信号４００が入力端に入ることができないので、第１結合器及び第２結合器は、すべて低電圧信号０を出力する。したがって、本発明の制御器は、すべての出力信号が低電圧信号であることを感知して、電気自動車の部品がオープン状態であることを検出することができる。

【0069】

図８ａ及び図８ｂは、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏｒｔ）状態に対する回路図構成に関するものであり、図９は、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のバッテリショート状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【0070】

図８ａ、図８ｂ及び図９を参照すると、本発明の制御器は、前記第１結合器の出力信号が既設定値以上であり、前記第２結合器の出力信号が低電圧信号であるとき、前記インターロック回路がバッテリショート（Ｂａｔｔｅｒｙ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0071】

インターロック回路は、電気自動車の内部に位置するので、バッテリ５００の電力入力ノード５１０とインターロック回路４１０、４２０が短絡するバッテリショート状態が発生することがある。これは、バッテリ５００の電力入力ノード５１０が入力端の両端４１０、４２０のどちらか一方に接続されていることを意味するので、全体的な電気自動車のバッテリショート状態を図８ａまたは図８ｂの回路で表現することができる。したがって、電気自動車に含まれる様々な部品のうち、本発明の回路不良検出器が感知する部分にバッテリと短絡するバッテリショート状態の不良モードが発生したと言える。

【0072】

図９を参照すると、インターロック回路がバッテリショート状態である場合に、本発明の第１結合器の出力信号及び第２結合器の出力信号の状態を確認することができる。バッテリショート状態である場合、第１結合器は既設定値以上のｈｉｇｈ状態の信号を出力し、第２結合器は、低電圧信号（０）を出力する。したがって、本発明の制御器は、第１結合器及び第２結合器の出力信号の出力を感知して、電気自動車の部品がバッテリショート状態であることを検出することができる。

【0073】

図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のグラウンドショート状態に対する回路図構成に関するものであり、図１１は、本発明の他の実施形態に係る電気自動車のグラウンドショート状態での回路不良検出器の出力信号のグラフである。

【0074】

図１０ａ、図１０ｂ及び図１１を参照すると、本発明の制御器は、前記第１結合器の出力信号が低電圧信号であり、前記第２結合器の出力信号が既設定値以上であるとき、前記インターロック回路がグラウンドショート（ＧＮＤ－Ｓｈｏｒｔ）状態の回路不良であることを検出することができる。

【0075】

インターロック回路は、電気自動車の内部に位置するので、グラウンド５２０とインターロック回路が短絡するグラウンドショート状態が発生することがある。特に、自動車の場合、金属で構成された車体自体がグラウンドの役割を果たすので、インターロック回路の一部が車体と接触したときに、このような不良モードが発生することがある。

【0076】

これは、グラウンド５２０が入力端の両端４１０、４２０のどちらか一方に接続されていることを意味するので、全体的な電気自動車のグラウンドショート状態を図１０ａまたは図１０ｂの回路で表現することができる。したがって、電気自動車に含まれる様々な部品のうち、本発明の回路不良検出器が感知する部分にグラウンドと短絡するグラウンドショート状態の不良モードが発生したと言える。

【0077】

図１１を参照すると、インターロック回路がグラウンドショート状態である場合に、本発明の第１結合器の出力信号及び第２結合器の出力信号の状態を確認することができる。グラウンドショート状態である場合、第１結合器は低電圧信号（０）を出力し、第２結合器は既設定値以上（ｈｉｇｈ）の状態の信号を出力する。したがって、本発明の制御器は、第１結合器及び第２結合器の出力信号の出力を感知して、電気自動車の部品がグラウンドショート状態であることを検出することができる。

【0078】

併せて、本発明の制御器３８０は、前記第１結合器３６０の出力信号または前記第２結合器３７０の出力信号が有する第２周波数が既設定範囲から外れた場合、前記インターロック回路が不良であることを検出することができる。本発明の入力端に入力される検出信号はカウント信号と結合して最終出力信号を発生することができるが、正常状態である場合、図５ｂに示すように、最終出力信号が有する第２周波数は一定に出力される。

【0079】

ところで、電気自動車に含まれる部品またはカウント信号生成器自体に異常が発生した場合、第２周波数に異常が起こる可能性がある。より具体的には、第１周波数のｈｉｇｈ状態で５５回のｈｉｇｈ／ｌｏｗが交互に繰り返されることがある。ところで、部品またはカウント信号生成器に異常がある場合、４０回または１００回のｈｉｇｈ／ｌｏｗが交互に繰り返されるなどの周波数異常が発生することがある。本発明の制御器は、このような第２周波数を検出して、電気自動車の不良モードを確認することができる。

【0080】

併せて、本発明の回路不良検出器は、任意検出信号生成器をさらに含むことができる。任意検出信号生成器は、第１周波数を有する任意の検出信号を生成して、前記入力端に前記任意の検出信号を入力することができる。このとき、本発明の制御器は、前記任意の検出信号によって生成された前記第１結合器の出力信号または前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出することができる。

【0081】

上述した検出信号の場合、本発明の回路不良検出器が生成せず、インターロック回路から入力されるようにする。しかし、本発明の他の実施形態に係る回路不良検出器では、自体の検出信号を生成するようにして、入力端の検出信号自体が破損する場合の故障モードを検出することができる。また、車両からの信号を受けずに任意の検出信号を使用することにより、車両部品の不良モードを効率よく検出することができる。

【0082】

一方、本発明の回路不良検出器は、電気自動車充電制御器２１１に使用されてもよく、電気自動車２１０にも含まれてもよい。

【0083】

本発明の一実施形態に係る電気自動車充電制御器２１１は、回路不良検出器と、電気自動車の充電スタンドから電力を受信する電力コネクタと、前記電力コネクタと接続されたリレー回路と、前記リレー回路と接続されて前記電気自動車バッテリに電力を供給する電力供給回路と、を含み、前記回路不良検出器は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と、入力された検出信号の電圧を補正する補正回路と、補正した検出信号と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と、補正した検出信号を反転し、反転した検出信号と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と、第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と、前記第１比較器の入力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と、前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と、を含み、前記制御器が回路不良を検出する場合、前記リレー回路のスイッチをオープンすることができる。

【0084】

上述した回路不良検出器は、電気自動車に含まれる回路の不良のみを判定するだけであり、回路不良による更なる対処に対する構成は、電気自動車充電制御器によって実現可能である。このために、本発明の電気自動車充電制御器は、回路不良検出器、電力コネクタ、リレー回路、電源供給回路を含むことができる。

【0085】

電気自動車が充電スタンドに接続して電力を受信する場合、電力コネクタが電力を受信し、電源供給回路を介して電気自動車のバッテリに電力を供給することができる。

【0086】

本発明の電気自動車充電制御器は、リレー回路をさらに含み、回路不良検出器の制御器が回路不良を検出する場合、リレー回路のスイッチをオープンして電気自動車を安全な状態に変換させる。

【0087】

一方、本発明の一実施形態に係る電気自動車２１０は、インターロック回路と、回路不良検出器と、電気自動車の充電スタンドから電力を受信する電力コネクタと、前記電力コネクタと接続されたリレー回路と、前記リレー回路と接続されて前記電気自動車のバッテリに電力を供給する電力供給回路と、を含み、前記電力コネクタは、電力入力ポート及びインターロックポートを含み、前記インターロック回路は、第１周波数を有する検出信号を生成する検出信号生成器、前記電気自動車に含まれる少なくとも１つの電子部品、前記インターロックポート及び前記検出信号生成器に接続されて閉ループを形成する検出導線を含み、前記回路不良検出器は、インターロック回路から第１周波数を有する検出信号の入力を受ける入力端と、入力された検出信号の電圧を補正する補正回路と、補正した検出信号と第１基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第１比較器と、補正した検出信号を反転し、反転した検出信号と第２基準電圧とを比較して、高電圧信号または低電圧信号を出力する第２比較器と、第２周波数を有するカウント信号を生成するカウント信号生成器と、前記第１比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第１結合器と、前記第２比較器の出力信号と前記カウント信号とを結合する第２結合器と、前記第１結合器の出力信号及び前記第２結合器の出力信号に基づいて、回路不良を検出する制御器と、を含み、前記制御器が回路不良を検出する場合、前記リレー回路のスイッチをオープンすることができる。

【0088】

電気自動車は、様々な部品を含むことができ、当該部品、インターロックポート、検出信号生成器と接続されて閉ループを形成する検出導線を含むことができる。本発明の回路不良検出器は、検出導線から電気自動車の充電状態を確認することができ、上述した電気自動車充電制御器の制御方法のように不良モードを確認した後、リレー回路のオープン制御により電気自動車の安全状態を実現することができる。

【0089】

このとき、電気自動車充電制御器及び電気自動車に含まれる回路不良検出器は、上述した回路不良検出器が有する構成要素及び機能をすべて含んで具現されてもよい。

【0090】

上述した本発明の実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、これらによって本発明が限定されるものではない。本発明における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想および範囲内で様々な修正、変更を加えることが可能であり、それらの修正、変更は本発明の範囲に属すると見なすべきであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11】