JP2009261230A - 電気自動車用充電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電気自動車の車載蓄電池に充電する際の保護動作を確保できるとともに、装置構成も簡素化できる電気自動車用充電システムを提供することである。
【解決手段】コネクタ１３は、充電器１７と車載蓄電池１４とを接続し、充電器１７は、コネクタ１３で充電器１７と車載蓄電池１４とが接続された状態で、交流電源１５を直流に変換して電気自動車１２の車載蓄電池１４に充電を行う。ダイオード２３は、充電器１７とコネクタ１３との間に接続され、充電器１７から車載蓄電池１４への通電は許可し、車載蓄電池１４から充電器１７への通電は遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気自動車の車載蓄電池を充電する電気自動車用充電システムに関する。
電気自動車は、車載蓄電池からの直流電力をインバータ回路により交流電力に変換して駆動用モータを駆動して走行する。車載蓄電池に蓄電された電力を消費すると、駆動モータを駆動するのに必要な電力を蓄電する必要がある。そこで、電気自動車用充電システムにより車載蓄電池を充電することになる。
図５は従来の電気自動車用充電システムの一例を示す構成図である。電気自動車用充電システム１１は電気自動車１２とコネクタ１３で接続され、電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。電気自動車用充電システム１１は、交流電源１５からの交流電力を交流遮断器１６を介して充電器１７に入力し、充電器１７で交流電力を直流電力に変換し蓄電池１８に直流電力を蓄電する。そして、直流遮断器１９を介して蓄電池１８の直流電力をコネクタ１３に出力するように構成されている。一方、電気自動車１２ではコネクタ１３から直流電力を入力し、車載直流遮断器２０を介して車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。
電気自動車用充電システム１１の制御部２１及び電気自動車１２の車載制御部２２は、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する際に、互いに情報交換を行い、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に円滑に直流電力を蓄電できるかどうかの状態確認を行う。例えば、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２の車載蓄電池１４とが適合するかどうかの判定を行ったり、適合する場合には充電開始時に電気自動車用充電システム１１の直流電圧と電気自動車１２の車載蓄電池１４の直流電圧とが一致するように制御したりする。
そして、充電可能状態となったときに、直流遮断器１９及び車載直流遮断器２０を閉じて充電を開始し、車載蓄電池１４に所定の直流電力が蓄電されると充電終了と判断し、直流遮断器１９及び車載直流遮断器２０を開して充電を終了する。
図６は従来の電気自動車用充電システムの他の一例を示す構成図である。この一例は、図５に示した一例に対し、蓄電池１８を省略したものである。この場合には、充電器１７で得られた直流電力を直接的に電気自動車１２の車載蓄電池１４に供給することになるので制御が複雑になるが、蓄電池１８を省略できるので電気自動車用充電システム１１の構成を簡素化し低コスト化が図れる。
図７は従来の電気自動車用充電システムの別の他の一例を示す構成図である。この一例は、図５に示した一例に対し、蓄電池１８の後段にＤＣ／ＤＣコンバータ２４を接続したものである。制御部２１はＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧を電気自動車１２の車載蓄電池１４に適合する直流電圧に制御する。これにより、充電器１７は電気自動車１２の車載蓄電池１４の種類や特性に関係なく蓄電池１８に直流電力を蓄電できる。
ここで、電気自動車のバッテリ充電装置において、電気自動車のエアコン制御と充電回路動作制御の二つの機能を一つのリレーで兼用させ、新たなリレーを設けることなく、過充電時に充電回路を確実に遮断できモータ駆動系を保護できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−５９９１９号公報
しかし、従来の電気自動車用充電システム１１では、電気自動車用充電システム１１から出力される直流電力は直流遮断器１９を介して出力され、電気自動車１２の車載蓄電池１４に入力される直流電力は車載直流遮断器２０を介して入力されるので、コネクタ１３を介した入力／出力回路の双方に遮断器を必要とする。直流遮断器１９及び車載直流遮断器２０は車載蓄電池１４の保護のために設けられており、蓄電器１７の故障時に発生する過電流を遮断できるだけの遮断容量が必要となり高額となる。また、電気自動車用充電システム１１側及び電気自動車１２側の双方で遮断器を持っているので冗長となり、直流遮断器１９及び車載直流遮断器２０の保護連動も必要となる。さらには、これらの誤動作や誤不動作による不具合が発生する確率も高くなる。
本発明の目的は、電気自動車の車載蓄電池に充電する際の保護動作を確保できるとともに、装置構成も簡素化できる電気自動車用充電システムを提供することである。
請求項１の発明に係わる電気自動車用充電システムは、交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器と前記コネクタとの間に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電は許可し前記車載蓄電池から前記充電器への通電は遮断するダイオードとを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明に係わる電気自動車用充電システムは、請求項１の発明において、前記充電器は、複数台の充電器ユニットを並列接続して構成され、並列接続されたそれぞれの前記充電器ユニットと前記コネクタとの間に前記ダイオードを接続したことを特徴とする。
請求項３の発明に係わる電気自動車用充電システムは、請求項２の発明において、前記ダイオードと前記コネクタとの間に、各々のダイオードに直列に直流遮断器を接続したことを特徴とする。
本発明によれば、電気自動車用充電システムの充電器とコネクタとの間に、直流遮断器に代えてダイオードを設けたので、装置構成を簡素化できるだけでなく、保護連動を省略でき誤動作や誤不動作のトラブルリスクも減少できる。また、ダイオードは、充電器から車載蓄電池への通電は許可し、車載蓄電池から充電器への通電は遮断するので、電気自動車の車載蓄電池から電気自動車用充電システムへの逆流を防止できる。これにより、電気自動車の車載蓄電池に充電する際の保護動作を確保できる。
また、充電器として、複数台の充電器ユニットを並列に並べて構成し、各充電器ユニットにダイオードを接続した場合には、充電中に各充電器ユニットが電気自動車のみならず他の充電器ユニットからの逆流も防止できるので、電気自動車の車載蓄電池に充電する際の保護動作を確保できる。また、充電器とコネクタとの間のケーブルの絶縁試験を行う際には、一つの充電器ユニットを起動して漏電の有無を確認できるので、絶縁試験の際の電力を節約できる。さらには、電気自動車の車載蓄電池の電圧に応じて充電器ユニットの起動台数を調整できるので、充電器ユニットを運転効率の高い点で運転でき、高効率で電気自動車の車載蓄電池を充電できる。
本発明の第１の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの構成図。 本発明の第２の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの構成図。 本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの他の一例の構成図。 本発明の第３の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの構成図。 従来の電気自動車用充電システムの一例を示す構成図。 従来の電気自動車用充電システムの他の一例を示す構成図。 従来の電気自動車用充電システムの別の他の一例を示す構成図。
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電気自動車用充電システム１１の構成図である。この第１の実施の形態は、図６に示した従来例に対し、直流遮断器１９に代えて、ダイオード２３を設けたものである。ダイオード２３は、充電器１７から車載蓄電池１４への通電は許可し、車載蓄電池１４から充電器１７への通電は遮断するものである。
図１において、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する際には、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２とをコネクタ１３で接続する。
次に、電気自動車用充電システム１１の制御部２１は電気自動車１２の車載制御部２２と通信を行い、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２の車載蓄電池１４とが適合するかどうかの判定を行う。例えば、電気自動車用充電システム１１の充電器１７の定格電圧と電気自動車１２の車載蓄電池１４の定格電圧とが適合するかどうかの判定を行う。適合するときは、電気自動車用充電システム１１の制御部２１は、交流遮断器１６を閉じて充電器１７を起動し、充電器１７の出力である直流電圧を立ち上げる。
一方、車載制御部２２は、制御部２１から充電器１７が起動したことの通知を受けると車載遮断器２０を閉じる。制御部２１には電圧検出器２５で検出された車載蓄電池１４の電圧や電流検出器２６で検出された車載蓄電池１４に供給される電流が入力され、制御部２１は、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなるように、充電器１７を制御して車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。
このように、充電器１７と車載蓄電池１４とが電気的に接続され、充電器１７から、ダイオード２３、コネクタ１３、直流遮断器２０を介して、車載蓄電池１４に直流電力が蓄電される。そして、車載制御部２２は、車載蓄電池１４に所定の直流電力が蓄電されたと判断すると、制御部２１にその旨を通知するとともに、直流遮断器２０を開く。制御部２１は充電器１７を停止し、交流遮断器１６を開き充電終了とする。
ここで、充電終了となったにもかかわらず、例えば、電気自動車１２の直流遮断器２０が開かなかったときは、車載蓄電池１４の電圧が充電器１７に掛かることになるが、ダイオード２３により、車載蓄電池１４から充電器１７への逆流を防止できるので充電器１７を保護できる。一方、ダイオード２３は充電器１７から車載蓄電池１４に一方向で電流を流すので、充電器１７から車載蓄電池１４への電流が過大となったときは、電気自動車１２の車載直流遮断器２０で遮断し車載蓄電池１４を保護する。
本発明の第１の実施の形態によれば、高容量の直流遮断器１９を単一のダイオード２３で代用できるので、装置構成を簡略化できコストダウンが可能である。また、直流遮断器１９を省略できるので、直流遮断器１９と車載直流遮断器２０との保護連動を省略することができ、誤動作や誤不動作等のトラブルリスクも減少できる。
図２は本発明の第２の実施の形態に係わる電気自動車用充電システム１１の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、充電器１７を、複数台の充電器ユニット２７を並列接続して構成し、並列接続されたそれぞれの充電器ユニット２７とコネクタ１３との間にダイオード２３を接続したものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
図２に示すように、充電器１７として、複数台の充電器ユニット２７を並列に接続して構成し、各充電器ユニット２７にダイオード２３が接続されている。また、電圧検出器２５及び電流検出器２６が各充電ユニット２７毎に設けられ、制御部２１には、各々の電圧検出器２５で検出された車載蓄電池１４の電圧、各々の電流検出器２６で検出された車載蓄電池１４に供給される電流が入力され、制御部２１は、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなるように、充電器１７の各充電器ユニット２７を制御して車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。
充電中においては、各充電器ユニット２７のダイオード２３が電気自動車１２からの逆流を防止するとともに、他の充電器ユニット２７からの逆流も防止する。従って、充電中において、各充電器ユニット２７は電気自動車１２のみならず他の充電器ユニット２７の影響も受けずに、電気自動車１２の車載蓄電池１４に充電する際の保護動作を確保できる。
また、複数台の充電器ユニット２７を備えているので、充電器１７とコネクタ１３との間のケーブルの絶縁試験を行う際には、例えば、一つの充電器ユニット２７を起動して充電器１７とコネクタ１３との間のケーブルに電圧を印加し、電圧の変化を監視して漏電の有無を確認できる。一つの充電器ユニット２７だけの起動で漏電の有無を確認できるので絶縁試験の際の電力を節約できる。
さらには、複数台の充電器ユニット２７を備えているので、電気自動車１２の車載蓄電池１４の電圧に応じて充電器ユニット２７の起動台数を調整して運転を行う。通常、充電器ユニット２７は定格出力での運転時に運転効率が最も高くなるように設定されているので、例えば、電気自動車１２の車載蓄電池１４の充電率が高い場合には、充電器１７のすべての充電器ユニット２７を起動して各充電器ユニット２７の電流を低く制御して、電気自動車１２の車載蓄電池１４を蓄電するより、車載蓄電池１４の要求電流に応じて、充電器ユニット２７の起動台数を調整し、定格出力で運転できる充電器ユニット２７の起動台数を調整した方が全体として運転効率が良くなる。
これにより、高効率で電気自動車の車載蓄電池を充電できる。その場合、停止中の充電器ユニット２７は、そのダイオード２３により、他の充電器ユニット２７からの逆流を防止するので、充電器ユニット２７の起動台数を調整した運転を行った場合であっても、停止中の充電器ユニット２７に逆流することがない。これにより、電気自動車１２の車載蓄電池１４に充電する際の保護動作を確保できる。
以上の説明では、直流遮断器１９に代えて、ダイオード２３を設けた場合について説明したが、図３に示すように、図６に示した従来例に対して、充電器１７と直流遮断器１９との間にダイオード２３を設けるようにしてもよい。また、図示は省略するが、図５に示した従来例に対し、蓄電池１８と直流遮断器１９との間にダイオード２３を設けるようにしてもよいし、図７に示した従来例に対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４と直流遮断器１９との間にダイオード２３を設けるようにしてもよい。
これにより、ダイオード２３は、充電器１７（蓄電池１８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４）から車載蓄電池１４への通電は許可し、車載蓄電池１４から充電器１７（蓄電池１８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４）への通電は遮断するので、直流遮断器１９の開放が遅れた場合であっても、電気自動車１２の車載蓄電池１４から電気自動車用充電システム１１への逆流を防止できる。
図４は本発明の第３の実施の形態に係わる電気自動車用充電システム１１の構成図である。この第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、ダイオード２３とコネクタ１３との間に直流遮断器１９を設けたものである。言い換えれば、図３に示した本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システム１１の一例に対し、充電器１７を、複数台の充電器ユニット２７を並列接続して構成し、並列接続されたそれぞれの充電器ユニット２７とコネクタ１３との間にダイオード２３を接続したものである。図２と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。これにより、直流遮断器１９の開放が遅れた場合であっても、ダイオード２３により、電気自動車１２の車載蓄電池１４から電気自動車用充電システム１１への逆流を防止できる。
また、図示は省略するが、図５や図７に示した従来例に対し、充電器１７を、複数台の充電器ユニット２７を並列接続して構成し、並列接続されたそれぞれの充電器ユニット２７とコネクタ１３との間にダイオード２３を接続するようにしてもよい。これにより、直流遮断器１９の開放が遅れた場合であっても、ダイオード２３により、電気自動車１２の車載蓄電池１４から電気自動車用充電システム１１への逆流を防止できる。
１１…電気自動車用充電システム、１２…電気自動車、１３…コネクタ、１４…車載蓄電池、１５…交流電源、１６…交流遮断器、１７…充電器、１８…蓄電池、１９…直流遮断器、２０…車載直流遮断器、２１…制御部、２２…車載制御部、２３…ダイオード、２４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５…電圧検出器、２６…電流検出器、２７…充電器ユニット

Claims (3)

  1. 交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器と前記コネクタとの間に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電は許可し前記車載蓄電池から前記充電器への通電は遮断するダイオードとを備えたことを特徴とする電気自動車用充電システム。
  2. 前記充電器は、複数台の充電器ユニットを並列接続して構成され、並列接続されたそれぞれの前記充電器ユニットと前記コネクタとの間に前記ダイオードを接続したことを特徴とする請求項１記載の電気自動車用充電システム。
  3. 前記ダイオードと前記コネクタとの間に、各々のダイオードに直列に直流遮断器を接続したことを特徴とする請求項２記載の電気自動車用充電システム。
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