JP2009240016A

JP2009240016A - 車載充電装置

Info

Publication number: JP2009240016A
Application number: JP2008080464A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Suzuki; 浩恭鈴木; Masakatsu Shintomi; 将克新冨
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP4822025B2

Abstract

【課題】充電器の交流入力回路にノイズ成分除去用のＹコンデンサ回路を設けた場合であっても、当該Ｙコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされないことによる不都合を防止可能な車載充電装置を提供する。
【解決手段】車載充電装置において、Ｙコンデンサ回路(70)の中間接地線(72)の連通と遮断を行う断接手段(80)を設け、保安接地端子が地面に接地されていないときには断接手段により中間接地線を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載充電装置に係り、詳しくは、充電器の交流入力回路におけるノイズ除去技術に関する。

近年、大容量のバッテリが車載され、当該バッテリの電力で駆動モータを作動させることで走行可能な電気自動車が広く開発されている。
このような電気自動車のバッテリへの充電方式として、車載したエンジンで発電を行い充電するものが多用されているが、最近では、家庭等で使用される商用電源から電力を採り入れるものも開発されている。

一般に家庭等で使用される商用電源は、２００Ｖまたは１００Ｖの単相交流電力を用いており、車両には当該単相交流電力を所望の電圧の直流電力に変換する充電器（インバータ）が設けられ、外部に露出して単相交流電力の供給を受けるための電源コネクタが設けられている。
ところで、単相交流電力には種々のノイズ成分が混入しており、このようなノイズ成分を除去すべく、車両には、さらに電源コネクタと充電器との間の交流入力回路にノイズ除去装置が介装されている。

ノイズ除去装置としては、種々のフィルタが存在しているが（特許文献１参照）、単相交流電力に対するノイズ除去装置としては、一対の給電線間に中間接地線を設け、各給電線と中間接地線とをそれぞれコンデンサを介してＹ字型に接続することでノイズ成分をアース（接地）する構成の所謂Ｙコンデンサ回路が知られている。
特開２００４−２４５６００号公報

一般に、商用電源側の電源プラグには給電線の他に保安接地線が設けられ、これにより確実にアースが可能とされており、上記電源コネクタも保安接地線用の端子が設けられて３極アダプタとされている。これより、上記Ｙコンデンサ回路の中間接地線は、当該保安接地線用の端子に接続され、確実にアースされるよう構成されている。
ところで、車両においては、車体が導電体（鋼板等）であることから、車載した各種電気機器については車体を介してアースするようにしており、上記Ｙコンデンサ回路の中間接地線についても一旦車体を介してアースすることが考えられる。

しかしながら、このようにＹコンデンサ回路の中間接地線を車体を介してアースするようにすると、例えば商用電源側の保安接地線が何らかの要因で切断されたり、電源コネクタに保安接地線の無い２極アダプタの電源プラグを接続したような場合には、Ｙコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされないことになり、車体と地面との間に図らずも大きな電位差を生じてしまうという問題がある。例えば、一般的な単相２００Ｖ−３線式の商用電源を用いた場合にあっては、車体と地面との間に約１００Ｖの電位差が生じる可能性があり、これは好ましいことではない。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、充電器の交流入力回路にノイズ成分除去用のＹコンデンサ回路を設けた場合であっても、当該Ｙコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされないことによる不都合を防止可能な車載充電装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の車載充電装置は、バッテリと、前記バッテリの充電を行うべく外部電源から単相交流電力の供給を受ける入力端子及び車体に接続された保安接地端子を有した電源コネクタと、前記バッテリと前記電源コネクタとの間に介装され、前記外部電源からの単相交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電を行う充電器と、前記電源コネクタと前記充電器との間の交流入力回路に前記外部電源からの単相交流電力に含まれるノイズ成分を除去すべく設けられ、該交流入力回路の一対の給電線と終端が車体に接続された中間接地線の始端とをそれぞれコンデンサを介してＹ字状に接続してなるＹコンデンサ回路と、前記中間接地線に設けられ、該中間接地線の連通と遮断を行う断接手段とを備え、該断接手段は、前記保安接地端子が地面に接地されていないときには遮断することを特徴とする。

また、請求項２の車載充電装置では、請求項１において、前記断接手段は、前記給電線と車体との間の電位差が所定値以下であるときに遮断することを特徴とする。
また、請求項３の車載充電装置では、請求項１において、前記断接手段は、前記給電線と車体との間に励磁回路が設けられるとともに、前記中間接地線に前記励磁回路の励磁により連通される駆動回路が設けられたリレーであることを特徴とする。

請求項１の車載充電装置によれば、車両に搭載されたバッテリへの充電を外部電源（商用電源）からの単相交流電力により電源コネクタを介して行い、電源コネクタに車体に接続された保安接地端子を設けるとともに該電源コネクタと充電器との間の交流入力回路に単相交流電力に含まれるノイズ成分を除去するＹコンデンサ回路を設ける場合において、当該Ｙコンデンサ回路の中間接地線の連通と遮断を行う断接手段を設け、保安接地端子が地面に接地されていないときには断接手段により中間接地線を遮断するようにしたので、外部電源側の保安接地線が何らかの要因で切断されたり、或いは電源コネクタに保安接地線の無い電源プラグを接続したような場合には、Ｙコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされず、車体と地面との間に大きな電位差が生じることになるが、この際、中間接地線を遮断して以後Ｙコンデンサ回路を機能させないようにすることで、このような不都合を防止することができる。

請求項２の車載充電装置によれば、交流入力回路の給電線と車体との間の電位差が所定値以下であるときに中間接地線を遮断するようにするので、外部電源側の保安接地線が何らかの要因で切断されたり、或いは電源コネクタに保安接地線の無い電源プラグを接続したような場合には、給電線と車体とが瞬時に略同電位となることから、給電線と車体との間の電位差が所定値（例えば、放電分相当）以下であることに基づいてＹコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされていないことを容易に感知して、中間接地線を良好に遮断することができる。

請求項３の車載充電装置によれば、交流入力回路の給電線と車体との間に励磁回路を設けたリレーを用いて断接手段を構成するので、外部電源側の保安接地線が何らかの要因で切断されたり、或いは電源コネクタに保安接地線の無い電源プラグを接続したような場合には、一対の給電線と車体とが瞬時に略同電位となり、リレーは励磁回路に励磁電流が流れず、故に駆動回路が連通しないことになり、簡単な構成でありながら、Ｙコンデンサ回路の中間接地線が十分にアースされていないことを自動的に感知して、中間接地線を自動的に且つ確実に遮断することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る車載充電装置の実施形態を説明する。
図１を参照すると、本発明に係る車載充電装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。
本発明に係る車載充電装置は、例えばバッテリからの電力により車輪を電動モータで駆動して走行する電気自動車（以下、車両）に搭載されており、外部電源（商用電源）から電力供給を受けてバッテリへの充電を行う方式の充電装置である。

当該車載充電装置は、図１に示すように、導電性を有した鋼板製の車体１に設置され、バッテリ（二次電池）１０、当該バッテリ１０への充電を行うための充電器２０、充電器２０へ電気を伝達する入力回路３０及び外部電源からの電源ケーブル５０の電源プラグ６０を接続して入力回路３０へ電気を供給するための電源コネクタ４０を備えて構成されている。

ここに、外部電源は単相交流電源（例えば、単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源）であって、電源ケーブル５０は一対の給電線５２、５２からなり、これら一対の給電線５２、５２は電源プラグ６０に設けられた一対の給電端子６２、６２にそれぞれ接続されている。
一方、車両側の電源コネクタ４０には一対の給電端子６２、６２と係合可能に一対の給電端子４２、４２が設けられており、これら一対の給電端子４２、４２には入力回路３０の一対の給電線３２、３２の各一端がそれぞれ接続されている。

また、電源プラグ６０には保安接地端子６４が設けられ、当該保安接地端子６４には終端が地面にアース（接地）された保安接地線５４が接続されており、一方、車両側の電源コネクタ４０には保安接地端子６４と係合可能に保安接地端子４４が設けられ、当該保安接地端子４４には終端が車体１に接合（車体接地）された保安接地線４６が接続されている。

即ち、電源コネクタ４０と電源プラグ６０とはともに２個の給電端子と１個の接地端子を有する３極アダプタとして構成されている。
そして、外部電源は単相交流電源であることから、充電器２０は主として交流電力を直流電力に変換する機能を有したインバータで構成されており、当該充電器２０の入力側には入力回路３０の一対の給電線３２、３２の各他端が接続されている。

このように、入力回路３０は充電器２０へ外部電源からの単相交流電力を伝達する交流入力回路として機能するが、さらに当該入力回路３０には、単相交流電力に含まれるノイズ成分を除去することを目的として、Ｙコンデンサ回路７０が設けられている。
Ｙコンデンサ回路７０は、始端が上記一対の給電線３２、３２とそれぞれコンデンサ７４、７４を介して接続されるとともに終端が車体１に接合された中間接地線７２を有して全体としてＹ字状をなして構成されている。即ち、Ｙコンデンサ回路７０は、各給電線３２がコンデンサ７４、中間接地線７２及び車体１を介し、さらには保安接地線４６及び保安接地線５４を介してアースされるように構成されている。かかる構成により、Ｙコンデンサ回路７０は単相交流電力に含まれるノイズ成分を接地側に逃がして除去することが可能である。

ところで、Ｙコンデンサ回路７０は、上記の如く中間接地線７２がアースされるように構成されることから、単相交流電源（例えば、単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源）に対しては、給電線３２と中間接地線７２との間で電位差（単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源では単相１００Ｖの中間電位）が生じることとなる。
しかしながら、この給電線３２と中間接地線７２との間の電位差は、中間接地線７２が保安接地線５４を介して確実にアースされている場合に生じ、中間接地線７２が十分にアースされていない場合には殆ど生じることはなく、この場合には、給電線３２と中間接地線７２ひいては車体１とが略同電位となり、車体１と地面との間で電位差が生じることになる。

即ち、外部電源側の保安接地線５４が何らかの要因で切断されていたり、或いは電源コネクタ４０に保安接地線５４の無い２極アダプタからなる電源プラグ６０を接続したような場合には、中間接地線７２が十分にアースされず、車体１と地面との間に大きな電位差が生じることになる。
このように車体１と地面との間に大きな電位差が生じることになると、上述したように、車体１と地面との間で放電等の不都合が生じる状況となり、好ましいことではない。

そこで、本発明に係る車載充電装置では、中間接地線７２に連通と遮断を行う断接スイッチ（断接手段）８０を介装し、中間接地線７２が十分にアースされていない場合には当該断接スイッチ８０を手動または自動で遮断するようにする。
従って、Ｙコンデンサ回路７０の中間接地線７２が十分にアースされていない場合において、以後Ｙコンデンサ回路７０を機能させないようにし、電気が中間接地線７２を介して車体１に流れないようにでき、車体１と地面との間で電位差が生じないようにできる。

これにより、ノイズ成分よりも除去すべき車体１と地面との間で生じる不都合（スパーク、人体への影響等）を良好に回避することができる。
以下、具体的な実施例を説明する。

先ず、第１実施例を説明する。
図２を参照すると、本発明の第１実施例に係る車載充電装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。尚、バッテリ１０、充電器２０、電源コネクタ４０等については上記図１と同じであり、説明を省略する。
図２に示すように、当該第１実施例では、入力回路１３０のＹコンデンサ回路１７０に、コンデンサ１７４、１７４の他、上記断接スイッチ８０に代えて一対のリレー９０、９０を有して充電装置が構成されている（断接手段）。

詳しくは、リレー９０、９０は、入力回路１３０の各給電線１３２と車体１（保安接地線４６）とを並列に結ぶ連結線１７６にそれぞれ励磁回路を設けるとともに、中間接地線１７２の各分岐線上に上記励磁回路の励磁により連通される駆動回路をそれぞれ設けて構成されている。
即ち、リレー９０、９０は、入力回路１３０の給電線１３２と車体１との間に電気が流れると中間接地線１７２を連通する一方、給電線１３２と車体１との間に電気が流れないと中間接地線１７２を遮断状態に保持するよう配設されている。

従って、中間接地線１７２が十分にアースされておらず、外部電源側の保安接地線５４が何らかの要因で切断されていたり、或いは電源コネクタ４０に保安接地線５４の無い２極アダプタからなる電源プラグ６０を接続したような場合には、各給電線１３２と中間接地線１７２ひいては車体１とが略同電位となって各給電線１３２と車体１との間の電位差は微少値（所定値（例えば、放電分相当）以下）であり、各給電線１３２と車体１との間には電気が殆ど流れず、即ちリレー９０、９０において励磁回路に励磁電流が流れず、その結果駆動回路が連通せず、中間接地線１７２が遮断状態に保持される。

このように当該第１実施例によれば、リレー９０を用いた簡単な構成でありながら、車体１と地面との間で生じる不都合（スパーク、人体への影響等）を自動的にして確実に回避することができる。
次に、第２実施例を説明する。
当該第２実施例では、
図３を参照すると、本発明の第２実施例に係る車載充電装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。尚、上記同様、バッテリ１０、充電器２０、電源コネクタ４０等については上記図１と同じであり、説明を省略する。

図３に示すように、当該第２実施例では、入力回路２３０のＹコンデンサ回路２７０に、コンデンサ２７４、２７４の他、上記断接スイッチ８０に代えて一つのリレー１９０と整流回路２００を有して充電装置が構成されている（断接手段）。
詳しくは、入力回路２３０の各給電線２３２と車体１（保安接地線４６）とが整流回路２００と連結線２７６とを介して接続されており、リレー１９０は、これら整流回路２００と連結線２７６との間に励磁回路を設けるとともに、中間接地線２７２上に上記励磁回路の励磁により連通される駆動回路を設けて構成されている。

即ち、リレー１９０は、入力回路２３０の給電線２３２と車体１との間に整流回路２００を介して電気が流れると中間接地線２７２を連通する一方、給電線２３２と車体１との間に電気が流れないと中間接地線２７２を遮断状態に保持するよう配設されている。
従って、中間接地線２７２が十分にアースされておらず、外部電源側の保安接地線５４が何らかの要因で切断されていたり、或いは電源コネクタ４０に保安接地線５４の無い２極アダプタからなる電源プラグ６０を接続したような場合には、各給電線２３２と中間接地線２７２ひいては車体１とが略同電位となって各給電線２３２と車体１との間の電位差は微少値（所定値（例えば、放電分相当）以下）であり、各給電線２３２と車体１との間には電気が殆ど流れず、即ちリレー１９０において励磁回路に励磁電流が流れず、その結果駆動回路が連通せず、中間接地線２７２が遮断状態に保持される。

このように当該第２実施例によれば、整流回路２００と一つのリレー１９０を用いた簡単な構成でありながら、車体１と地面との間で生じる不都合（スパーク、人体への影響等）を自動的にして確実に回避することができる。
以上で本発明に係る車載充電装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態では、外部電源を単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源としており、上記第１及び第２実施例の構成によれば、入力回路１３０、２３０の各給電線１３２、２３２と車体１（保安接地線４６）との間にリレー９０、９０或いはリレー１９０の励磁回路を設けるようにしているので、３線のうち中立線を挟む片側線間での通常の単相１００Ｖや単相２００Ｖ（三相交流の一相から作り出した単相２００Ｖを含む）に対しても対応可能である。

逆に、外部電源が単相２００Ｖ−３線式のＡＣ電源であれば、いずれか一方の給電線１３２、２３２と車体１（保安接地線４６）との間にリレー９０或いはリレー１９０の励磁回路を設けるだけでもよい。即ち、第１実施例にあっては一方のリレー９０だけで断接手段を構成するようにしてもよく、第２実施例にあっては整流回路２００を設けることなくリレー１９０だけで断接手段を構成するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施例では、入力回路１３０、２３０の各給電線１３２、２３２と車体１（保安接地線４６）との間にリレー９０或いはリレー１９０の励磁回路を設けるようにしているが、電圧計等を用いて各給電線１３２、２３２と車体１との間の電位差を検出し、当該電位差が所定値以下である場合にリレー９０やリレー１９０の励磁回路に励磁電流を供給するような構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、電気自動車を例に説明したが、車両は電気自動車に限られるものではなく、本発明は外部電源（商用電源）からバッテリ（二次電池）に充電を行う車両全ての充電装置に対し適用可能である。

本発明に係る車載充電装置の概略構成図である。本発明の第１実施例に係る車載充電装置の概略構成図である。本発明の第２実施例に係る車載充電装置の概略構成図である。

符号の説明

１車体
１０バッテリ
２０充電器
３０、１３０、２３０入力回路
３２、１３２、２３２給電線
４０電源コネクタ
４２給電端子
４４保安接地端子
４６保安接地線
７０、１７０、２７０Ｙコンデンサ回路
７２、１７２、２７２中間接地線
８０断接スイッチ（断接手段）
９０、１９０リレー（断接手段）
２００整流回路（断接手段）

Claims

バッテリと、
前記バッテリの充電を行うべく外部電源から単相交流電力の供給を受ける入力端子及び車体に接続された保安接地端子を有した電源コネクタと、
前記バッテリと前記電源コネクタとの間に介装され、前記外部電源からの単相交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電を行う充電器と、
前記電源コネクタと前記充電器との間の交流入力回路に前記外部電源からの単相交流電力に含まれるノイズ成分を除去すべく設けられ、該交流入力回路の一対の給電線と終端が車体に接続された中間接地線の始端とをそれぞれコンデンサを介してＹ字状に接続してなるＹコンデンサ回路と、
前記中間接地線に設けられ、該中間接地線の連通と遮断を行う断接手段とを備え、
該断接手段は、前記保安接地端子が地面に接地されていないときには遮断することを特徴とする車載充電装置。
前記断接手段は、前記給電線と車体との間の電位差が所定値以下であるときに遮断することを特徴とする、請求項１記載の車載充電装置。
前記断接手段は、前記給電線と車体との間に励磁回路が設けられるとともに、前記中間接地線に前記励磁回路の励磁により連通される駆動回路が設けられたリレーであることを特徴とする、請求項１記載の車載充電装置。