技术领域本发明涉及车辆以及使用该车辆的充放电系统，更具体地说，涉及配备蓄电装置的车辆以及使用该车辆的充放电系统。
背景技术：
近几年，已经开发出将商业AC电力转换成DC电力，并且将该DC电力提供给车辆(例如，电动车辆)的蓄电装置的充电装置。公开号为2012-70577的日本专利申请(JP2012-70577A)公开了一种将车辆蓄电装置的DC电力转换成AC电力并且将该AC电力提供给负荷的放电装置。但是，当分别设置充电装置和放电装置时，效率降低，从而需要开发一种能够同时执行车辆蓄电装置的充电和放电的充放电装置。在使用这种充放电装置时，假设使用与本领域中的电缆相同的电缆。该电缆包括被连接到车辆入口的连接器、熔断器以及电力线。在车辆中，继电器和熔断器被置于入口与蓄电装置之间(请参阅图2A)。当充放电装置以及车辆入口经由电缆彼此连接，并且给蓄电装置放电时，可以认为电力线发生短路，并且过电流从蓄电装置流入电力线的短路部分。在车辆的熔断器未被熔化，但是继电器被固定为接通状态，并且电缆的熔断器被熔化时，可以保持这样的状态：在该状态下，蓄电装置的电压被施加到车辆入口(请参阅图2B)。
技术实现要素：
因此，本发明提供一种能够防止蓄电装置的电压在发生故障时暴露的车辆，以及一种使用该车辆的充放电系统。根据本发明的车辆具有下面的配置。该车辆包括蓄电装置、入口以及双向晶闸管。所述蓄电装置被配置为存储DC电力。所述入口经由电缆被连接到外部充放电装置。所述双向晶闸管包括第一电极和第二电极。所述第一电极被连接到所述入口。所述第二电极被连接到所述蓄电装置。所述双向晶闸管被配置为，在充电模式下使DC电流沿着从所述第一电极到所述第二电极的方向流动。所述双向晶闸管被配置为，在放电模式下使DC电流沿着从所述第二电极到所述第一电极的方向流动。所述充电模式是这样的模式：在该模式下，从所述充放电装置供应的DC电力被存储在所述蓄电装置中。所述放电模式是这样的模式：在该模式下，所述蓄电装置的DC电力被供应给所述充放电装置。因此，根据本发明，在所述充放电装置和所述车辆的所述入口经由所述电缆彼此连接，并且所述蓄电装置被放电时，以及在过电流流动，并且所述充放电装置侧的所述熔断器熔化时，所述双向晶闸管被关断，并且所述车辆的所述入口与所述蓄电装置彼此断开电连接。因此能够防止所述蓄电装置的电压在发生故障时暴露。所述车辆可以进一步包括：继电器，其一个端子被连接到所述双向晶闸管的所述第二电极，并且其在所述充电模式和所述放电模式下被接通；以及第一熔断器，其被连接在所述继电器的另一端子与所述蓄电装置之间。在这种情况下，由于设置所述继电器，因此所述入口和所述蓄电装置能够在所述充电模式和所述放电模式之外的操作模式下彼此断开电连接。由于设置所述第一熔断器，因此可以防止过电流在所述入口与所述蓄电装置之间流动。所述电缆可以包括：连接器，其被连接到所述入口；第二熔断器，其一个端子被连接到所述连接器；以及电力线，其被连接在所述第二熔断器的另一端子与所述充放电装置之间。在这种情况下，由于设置所述第二熔断器，因此可以防止过电流在所述电缆中流动。当所述电力线在所述放电模式下发生短路时，所述第一熔断器未熔化，所述继电器被固定在接通状态，并且所述第二熔断器熔化，电流被截断并且所述双向晶闸管被关断。因此，可以防止所述蓄电装置的电压被施加到所述入口，并且可以安全地移除所述连接器。根据本发明的充放电系统包括所述车辆、所述电缆，以及所述充放电装置。所述充放电装置被配置为，在所述充电模式下，将从商业AC电源提供的AC电力转换成DC电力，并且经由所述电缆将所述DC电力供应给所述蓄电装置。所述充放电装置被配置为，在所述放电模式下，将经由所述电缆从所述蓄电装置供应的DC电力转换成AC电力，并且将所述AC电力供应给负荷。在这种情况下，可以降低功耗的峰值，减少家庭电费，甚至在发生诸如停电之类的紧急状况下利用电气装置。附图说明下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点，以及技术和工业意义，在这些附图中，相同的参考标号表示相同的部件，并且其中：图1A是示出作为本发明基础的充电系统的主要部分的电路框图；图1B是示出作为本发明基础的充电系统的主要部分的电路框图；图2A是示出使用图1A和图1B所示的充电系统的充放电系统的主要部分的电路框图；图2B是示出使用图1A和图1B所示的充电系统的充放电系统的主要部分的电路框图；图3是示出根据本发明的一个实施例的充放电系统的主要部分的电路框图；图4是示出图3所示的车辆的配置的电路框图；以及图5是示出被连接到图4所示的车辆的AC充电电缆的配置的电路框图。具体实施方式图1A是示出作为本发明基础的充电系统的主要部分的电路框图。在图1A中，充电系统包括充电装置10、电缆20和车辆100。电缆20包括正电力线PL11、负电力线NL11、熔断器F1、二极管D1，以及连接器CN1。正电力线PL11的一端被连接到充电装置10的正电压端子10a。熔断器F1的一个端子被连接到正电力线PL11的另一端。当大于预定额定电流的电流流动时，熔断器F1熔化以保护电缆20等。二极管D1被容纳在连接器CN1中，其阳极被连接到熔断器F1的另一端子，其阴极被连接到连接器CN1的正电压端子。二极管D1防止DC电流从车辆100回流到充电装置10。负电力线NL11被连接在充电装置10的负电压端子10b与连接器CN1的负电压端子之间。车辆100包括DC入口702、DC继电器707、熔断器F2和蓄电装置110。DC继电器707包括开关SW1、SW2。在其中给蓄电装置110充电的充电模式下，开关SW1、SW2被切换到连接状态。DC入口702的正电压端子经由开关SW1和熔断器F2被连接到蓄电装置110的正极。熔断器F2在大于预定额定电流的电流流动时被熔化以保护蓄电装置110等。熔断器F2的额定电流等于熔断器F1的额定电流。DC入口702的负电压端子经由开关SW2被连接到蓄电装置110的负极。当连接器CN1被插入DC入口702时，连接器CN1的正电压端子和负电压端子以及DC入口702的正电压端子和负电压端子分别彼此连接。当给出开始充电的指令时，DC继电器707的开关SW1、SW2被切换到连接状态。充电装置10包括AC/DC转换器，该转换器将来自商业AC电源1的AC电力转换成DC电力，并且经由电缆20将该DC电力供应给车辆100的蓄电装置110。因此，该DC电力被存储在蓄电装置110中。当蓄电装置110的充电结束时，DC继电器707的开关SW1、SW2被切换到断开状态。连接器CN1被用户从DC入口702拔出。车辆100通过蓄电装置110等的DC电力而被驱动。如图1B所示，当电缆20在充电期间破损或被切断时，电力线PL11、NL11发生短路，充电装置10的输出端子10a、10b在充电装置10的保护电路的作用下处于浮动状态。由于二极管D1变为反向偏压并且处于断开状态，因此电流不会从蓄电装置110回流到短路的部分SP。当DC继电器707被用户切换到断开状态时，DC入口702和蓄电装置110彼此断开电连接，从而可以安全地分离连接器CN1。JP2012-70577A公开了将车辆蓄电装置的DC电力转换成AC电力并将AC电力供应给负荷的放电装置。当分别设置充电装置和放电装置时，效率降低，从而需要开发一种能够同时执行车辆100的蓄电装置110的充电和放电的充放电装置。图2A是示出使用图1A所示的充电系统的充放电系统的主要部分的电路框图，并且是与图1A对照的图。参考图2A，充放电系统与图1A所示的充电系统的不同之处在于充电装置10被充放电装置11替代，并且电缆20被电缆21替代。电缆21通过从电缆20移除防回流二极管D1而获得。电力线PL11、NL11的一侧上的端部分别被连接到充放电装置11的正电压端子11a和负电压端子11b。充放电装置11包括双向AC/DC转换器，AC端子11c、11d被连接到家用插座2。插座2被供应来自商业AC电源1的AC电力，并且经由插头(未示出)与家用电气装置(负荷)相连。当给出开始充电或放电的指令时，车辆100中的DC继电器707的开关SW1、SW2被接通。在充电模式下，与充电装置10类似，充放电装置11将从与插座2相连的商业AC电源1供应的AC电力转换成DC电力，并且经由电缆21将该DC电力供应给车辆100的蓄电装置110。在放电模式下，充放电装置11将经由电缆21从蓄电装置110供应的DC电力转换成AC电力，并且将该AC电力供应给商业AC电源1以及与插座2相连的家用电气装置(负荷)。被供应给商业AC电源1的AC电力例如由另一家用电气装置(负荷)使用。根据该充放电系统，可以通过在功耗小的时区给蓄电装置110充电以及在功耗大的时区给蓄电装置110放电来降低功耗的峰值。在功耗小的时区中，电费低，从而可以节省家庭电费。即使在诸如停电之类的紧急状况下也能使用家用电气装置。但是，如图2B所示，当电缆21在放电模式下破损或被切断并且电力线PL11、NL11发生短路时，大电流经由熔断器F2、开关SW1、熔断器F1、短路部分SP以及开关SW2从蓄电装置110的正极流入蓄电装置110的负极。当大电流流入DC继电器707时，发生电排斥(电磁排斥)，开关SW1、SW2将要被关断。由于此时发生电弧放电，因此开关SW1、SW2熔化并且受到保护，并且被固定为连接状态。也就是说，DC继电器707被固定为接通状态并且被固定为连接状态。当熔断器F1早于熔断器F2熔化时，短路电流被截断，但是跨DC入口702的端子施加蓄电装置110的端子间电压。当用户在此状态下从DC入口702拔出连接器CN1时，被施加蓄电装置110的电压的DC入口702的端子被暴露。本发明的提出就是为了避免这种情况。图3是示出根据本发明的一个实施例的充放电系统的主要部分的电路框图，并且是与图2A对照的图。参考图3，该充放电系统与图2A所示的充放电系统的不同之处在于车辆100被车辆101替代。车辆101具有这样的配置：在该配置中，双向晶闸管703和电子控制单元(ECU)300被添加到车辆100。双向晶闸管703包括两个晶闸管：即，反并联连接的晶闸管703a和晶闸管703b。晶闸管703a的阳极与晶闸管703b的阴极彼此连接以形成双向晶闸管703的第一电极。晶闸管703a的阴极与晶闸管703b的阳极彼此连接以形成双向晶闸管703的第二电极。晶闸管703a的栅极和晶闸管703b的栅极彼此连接以形成双向晶闸管703的栅极。双向晶闸管703的第一电极被连接到DC入口702的正电压极，其第二电极经由开关SW1和熔断器F2被连接到蓄电装置110的正极，其栅极被连接到ECU300。最初，双向晶闸管703处于断开状态。当给出充电开始指令时，充放电装置11将从与插座2相连的商业AC电源1供应的AC电力转换成DC电力，并且经由电缆21将该DC电力供应给车辆101。ECU300接通DC继电器707的开关SW1、SW2。因此，双向晶闸管703的第一电极的电压变得高于第二电极的电压，并且正向偏压被施加到晶闸管703a。在这种情况下，ECU300将脉冲信号供应给双向晶闸管703的栅极。因此，晶闸管703a被接通，DC电流沿着从第一电极到第二电极的方向流动，并且蓄电装置110被充电。当蓄电装置110的充电结束时，充放电装置11的操作停止，DC继电器707的开关SW1、SW2被关断。因此，电流不会在晶闸管703a中流动，双向晶闸管703被关断，并且DC入口702和蓄电装置110彼此断开电连接。连接器CN1被用户从DC入口702移除。车辆101通过蓄电装置110等的DC电力而被驱动。当电力线PL11、NL11在充电期间发生短路时，充放电装置11的端子11a、11b被切换到浮动状态，并且充放电装置11的操作被充放电装置11的保护电路所停止。因此，跨晶闸管703a的阴极和阳极施加蓄电装置110的端子间电压，晶闸管703a被更改到反向偏压状态并且被关断。因此，电流不会从蓄电装置110回流到电力线PL11、NL11的发生短路的部分。DC入口702和蓄电装置110彼此断开电连接，因此，当用户拔出连接器CN1时，蓄电装置110的电压不会暴露给DC入口702。当给出放电开始指令时，DC继电器707的开关SW1、SW2被ECU300接通，蓄电装置110的电压被施加到双向晶闸管703，正向偏压被供应给晶闸管703b。在这种状况下，ECU300将脉冲信号供应给双向晶闸管703的栅极。因此，晶闸管703b被接通，并且DC电流沿着从第二电极到第一电极的方向流动。充放电装置11将经由电缆21从蓄电装置110供应的DC电力转换成具有商业频率的AC电力，并且将该AC电力供应给与插座2或家用电气装置相连的商业AC电源1。因此，可以减小功耗中的峰值并减少家庭电费。当电力线PL11、NL11在放电期间发生短路时，过电流从蓄电装置110流到发生短路的部分SP，熔断器F1、F2中的至少一个熔断器F熔化，在晶闸管703b中流动的电流被截断，并且晶闸管703b被关断。充放电装置11的操作被充放电装置11的保护电路所停止。即使当因为短路电流而在DC继电器707中出现电磁排斥时，开关SW1、SW2也被固定为接通状态，熔断器F1首先熔化，而熔断器F2不熔化，双向晶闸管703被关断，并且DC入口702和蓄电装置110彼此断开电连接。因此，用户可以安全地从DC入口702移除连接器CN1。图4是详细地示出图3所示的车辆101的配置的电路框图。在图4中，车辆101是混合动力车辆，并且包括蓄电装置110、熔断器F2、系统主继电器(SMR)115、电力控制单元(PCU)120、电动发电机组130、135、动力传送机构140、驱动轮150、引擎160和作为控制器的ECU300。PCU120包括转换器121、逆变器122、123以及电容器C1、C2。蓄电装置110是被配置为可充电和可放电的电力存储元件。蓄电装置110包括诸如锂离子电池、镍氢电池和铅蓄电池之类的二次电池，以及诸如电双层电容器之类的电力存储元件。蓄电装置110经由电容器F2、SMR115、正电力线PL1和负电力线NL1被连接到PCU120。蓄电装置110向PCU120供应用于产生车辆101的驱动力的电力。蓄电装置110存储电动发电机组130、135产生的电力。蓄电装置110的输出例如约为200V。蓄电装置110包括未示出的电压传感器和电流传感器，并且将这些传感器检测到的蓄电装置110的电压VB和电流IB输出到ECU300。SMR115的两个开关中的位于正电压侧的开关的一个端子经由熔断器F2被连接到蓄电装置110的正极，其另一端子经由正电力线PL1被连接到转换器121。SMR115的两个开关中的位于负电压侧的开关的一个端子被连接到蓄电装置110的负极，其另一端子经由负电力线NL1被连接到转换器121。SMR115基于来自ECU300的控制信号SE1，在蓄电装置110与PCU120之间切换电力的供应和电力供应的停止。熔断器F2在过电流流动时熔化以保护蓄电装置110不受过电流损坏。转换器121基于来自ECU300的控制信号PWC，在正电力线PL1与负电力线NL1之间，以及在正电力线PL2与负电力线NL1之间执行电压转换。逆变器122、123被并联连接到正电力线PL2和负电力线NL1。逆变器122、123将从转换器121供应的DC电力转换成AC电力，并且基于来自ECU300的控制信号PWI1、PWI2分别驱动电动发电机组130、135。电容器C1被设置在正电力线PL1与负电力线NL1之间，并且减小正电力线PL1与负电力线NL1之间的电压波动。电容器C2被设置在正电力线PL2与负电力线NL1之间，并且减小正电力线PL2与负电力线NL1之间的电压波动。电动发电机组130、135是AC旋转电动机，例如包括其中掩埋永磁体的转子的永磁型同步电动机。电动发电机组130、135的输出转矩经由动力传送机构140传输到驱动轮150，该动力传送机构包括减速齿轮或动力分配机构以使车辆101行驶。电动发电机组130、135能够在车辆101的再生制动操作期间，通过驱动轮150的旋转力产生电力。所产生的电力被PCU120转换成蓄电装置110的充电电力。电动发电机组130、135经由动力传送机构140与引擎160耦合。电动发电机组130、135和引擎160协同操作以产生ECU300所需的车辆驱动力。电动发电机组130、135能够通过引擎160的旋转产生电力，并且能够使用所产生的电力给蓄电装置110充电。在实施例1中，电动发电机组135被仅用作驱动所述驱动轮150的电动机，电动发电机组130被仅用作由引擎160驱动的发电机。图4示出这样的配置：在该配置中，设置两个电动发电机组，但是电动发电机组的数量不限于该配置。可以采用其中电动发电机组的数量为1的配置，或者电动发电机组的数量为2或更多的配置。车辆101可以是不配备引擎的电动汽车，或者是燃料电池车辆。车辆101包括DC入口702、双向晶闸管703、DC继电器707和熔断器F2，作为通过使用充放电装置11给蓄电装置110充电和放电的配置。其配置和操作已经在上面参考图1到3描述，因此不再重复其描述。车辆101包括充电器200、充电继电器CHR210和作为AC连接单元的AC入口220，作为使用来自外部AC电源500的电力给蓄电装置110充电的配置。在AC充电和放电期间，充电电缆400的充电连接器410被连接到AC入口220，如图5所示。来自外部AC电源500的电力经由充电电缆400被供应给车辆101。除了充电连接器410之外，充电电缆400还包括用于连接到外部AC电源500的插座510的插头420，以及用于将充电连接器410和插头420彼此连接的电力线440。充电电路中断装置(下文也称为CCID)430被插入电力线440，该充电电路中断装置用于切换来自外部AC电源500的电力的供应与该电力供应的停止。充电器200经由电力线ACL1、ACL2被连接到AC入口220。充电器200经由CHR210和熔断器F2被连接到蓄电装置110。充电器200通过来自ECU300的控制信号PWD而被控制，并且将从AC入口220供应的AC电力转换成蓄电装置110的充电电力。车辆101进一步包括AC100-V逆变器201和放电继电器DCHR211，作为用于将电力供应给外部的配置。AC入口220还被用作用于输出AC电力的连接部。AC100-V逆变器201经由熔断器F2被连接到蓄电装置110，以及经由SMR115被连接到PCU120。AC100-V逆变器201能够将来自蓄电装置110的DC电力，或者由电动发电机组130、135产生并且由PCU120转换的DC电力转换成AC电力，并且能够将该AC电力供应到车辆外部。可以设置用于输出AC电压或DC电压的另一装置来替代AC100-V逆变器201。充电器200和AC100-V逆变器201可以是能够同时在充电和放电期间转换电力的单个装置。CHR120经由熔断器F2被连接到蓄电装置110，并且被连接到充电器200。CHR120通过来自ECU300的控制信号SE2而被控制，并且在充电器200与蓄电装置110之间切换电力的供应和电力供应的停止。DCHR211通过来自ECU300的控制信号SE3而被控制，并且在AC入口220与AC100-V逆变器201之间切换电力路径的建立和中断。在图4所示的充电期间，CHR210被控制为进入连接状态，DCHR211被控制为进入断开状态。ECU300包括用于存储空调等的初始设定的非易失性存储器370。ECU300进一步包括图4中未示出的中央处理单元(CPU)、存储单元以及输入和输出缓冲区，执行来自各个传感器等的信号的输入或者执行将控制信号输出到各个单元，并且控制蓄电装置110和车辆101的各个单元。这些控制不限于通过软件实现的处理，也可以由专用硬件(电子电路)处理。ECU300基于来自蓄电装置110的电压VB和电流IB的检测值计算蓄电装置110的充电状态(SOC)。ECU300从充电连接器410接收指示充电电缆400的连接状态的接近度检测信号PISW(下文称为检测信号PISW)。ECU300从充电电缆400的CCID430接收控制导频信号CPLT(下文称为导频信号CPLT)。ECU300基于所接收的信号执行充电操作。图4示出这样的配置：在该配置中，设置单个控制器作为ECU300，但是可以采用其中针对每个功能或针对每个控制目标设备设置单独的控制器(例如用于PCU120的控制器或用于蓄电装置110的控制器)的配置。下面将描述通过AC电力实现的充电和放电。用于通过AC电力进行充电的导频信号CPLT和检测信号PISW的配置、AC入口220和充电连接器410的形状、端子排列等例如按照美国汽车工程师学会(SAE)、国际电工技术委员会(IEC)等进行标准化。CCID430包括未示出的CPU、存储单元以及输入和输出缓冲区，输入和输出传感器信号和控制导频信号，并且控制充电电缆400的充电操作。导频信号CPLT的电位由ECU300调整。其占空比基于能够经由充电电缆400从外部AC电源500供应给车辆101的额定电流而被设定。当导频信号CPLT的电位从规定的电位降低时，导频信号CPLT在规定的周期内振荡。在此，导频信号CPLT的脉宽基于能够经由充电电缆400从外部AC电源500供应给车辆101的额定电流而被设定。也就是说，通过由脉宽与振荡周期的比率表示的占空比，使用导频信号CPLT将额定电流从CCID430的控制导频电路通知给车辆101的ECU300。额定电流针对每个充电电缆而确定，并且额定电流根据充电电缆400的类型而变化。因此，导频信号CPLT的占空比根据充电电缆400而变化。ECU300能够基于接收到的导频信号CPLT的占空比，检测能够经由充电电缆400被供应给车辆101的额定电流。当CCID430中的继电器的触点闭合时，来自外部AC电源500的AC电力被供应给充电器200，从而准备好通过外部AC电源500给蓄电装置110充电。ECU300将来自外部AC电源500的AC电力转换成DC电力，可以通过将控制信号PWD输出到充电器200，使用该DC电力给蓄电装置110充电。ECU300通过输出控制信号SE2以闭合CHR210的触点，执行蓄电装置110的充电。如同所谓的智能电网，可以将车辆视为电源，将存储在车辆中的电力供应给车辆外部的电气装置。车辆可被用作电源，从而可以在营地或户外作业时使用电气装置。在此情况下，当在外部充电期间能够经由与充电电缆400相连的AC入口220从车辆供应电力时，无需单独设置用于连接到电气装置的出口，因此没有必要改造车辆，或者可以适当地减小改造车辆的必要性。因此，在实施例中，可以经由AC入口220将AC电力供应给车辆外部的电气装置。在这种情况下，用于将AC入口220耦合到电气装置的插头的电源连接器(未示出)被插入AC入口220。通过插入电源连接器，可以将AC100-V逆变器201产生的AC电力供应给家用电气装置。将理解，上述实施例仅作为实例而非限制。本发明的范围由所附权利要求而非上述描述来限定，并且包括在等同于权利要求的含义和范围内的所有修改。