JP2010239845A - 充電システム、電動車両の充電方法、および電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電器で、充電器側の地絡及び充電中の車両側の漏電双方を迅速検知し、より確実に遮断する。
【解決手段】充電器で、充電中の車両と通信するために制御系電源２０８の負極を車体２０３に繋ぐ通信用アース線１１０を大地４００に接地する。地絡検出装置１０２は、充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂ間に挿入した等抵抗値の抵抗の直列回路１０２１、抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂ間を大地４００へ繋ぐ接地線１０２３、接地線１０２３の直流電流値を逐次出力する電流検出器１０２２、電流検出器１０２２の出力から充電器側の地絡及び車両側の漏電を検出する制御器１０２４を有する。車両のバッテリ監視部２０９が充電中のバッテリ２０２の異常を検出すると、制御装置２０４が充電器に通知する。充電器の制御装置１０４は、制御器１０２４が充電器側の地絡及び車両側の漏電を検出、又は車両からバッテリ異常が通知された場合、漏電遮断器１０５に遮断させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両への充電中において、充電器側の地絡検出装置によって、充電器における地絡発生および電動車両における漏電発生の双方を迅速に検出し、より確実に遮断可能とする技術に関する。

車体アースから絶縁されたバッテリを搭載した電気自動車のなかには、バッテリから車体アースへの漏電を検知するコンデンサ型の絶縁監視装置が設けられているものがある。例えば、特許文献１には、このようなコンデンサ型の絶縁監視装置として機能する漏電検知システムが開示されている。この漏電検知システムにおいては、一方の極側の充電用ラインと車体との間に、直流電流を遮断するコンデンサと変流器と交流電源とからなる直列回路が設けられており、漏電発生時に交流電源からコンデンサおよび充電用ラインを流れる交流電流が、変流器を介して漏洩電流検出器によって検出される。

一方、電気自動車の車載バッテリの充電制御を行う充電システムとして、特許文献２に記載の充電システムが知られている。この充電システムにおいては、車載バッテリの充電中、電気自動車の制御装置が、車載バッテリの充電状況に応じた充電基準値を既定の充電パターンに基づき逐次決定し、この充電基準値を充電器に通知する。そして、充電器は、電気自動車から受け付けた充電基準値に基づき出力電力量を制御する。

ここで、電気自動車の車載バッテリの充電中における充電器−電気自動車間の通信を実現するため、充電器の充電ケーブル内には、電気自動車の車載バッテリに充電するための充電用ラインの他、電気自動車の制御装置と通信するための通信用ラインが収容されており、この充電ケーブルの先端のコネクタを電気自動車側に装着することにより、充電器側の充電用ラインおよび通信用ラインがそれぞれ電気自動車側の充電用ラインおよび通信用ラインに接続されるようになっている。

特開２００５−２０８４８号公報（図１４、図１５、図１６） 特開２００７−３３６７７８号公報

電気自動車に搭載されるコンデンサ型の絶縁監視装置においては、一般に、漏電発生時に流れる微小な交流電流とノイズとを識別するために、高速フーリエ変換によるフィルタ処理が行われる。漏電発生時に流れる交流電流とノイズとを高速フーリエ変換によって識別するには、ある程度の時間にわたってデータをサンプリングする必要があるため、その分、漏電発生時に流れる交流電流の検出処理に時間を要する。

ところで、電気自動車の車載バッテリを急速充電する急速充電器では、電気自動車の車載バッテリへの急速充電中、急速充電器側における地絡監視が行われ、地絡発生の際には、直ちに遮断されるようになっている。そして、電気自動車の車載バッテリへの急速充電中は、電気自動車側の漏電発生もより迅速に検出され、より確実に遮断されることが望まれる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、電動車両への充電中に、充電器側において、充電器における地絡発生および電動車両における漏電発生の双方を迅速に検知し、より確実に遮断可能とする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、充電器において、正極側および負極側の各充電用ライン−アース（大地）間に、互いに抵抗値の等しい抵抗を挿入するとともに、充電中の電動車両との間のデータ通信の実現のために電気自動車用充電器の制御装置の電源の負極を車体アースにつなぐ既存の通信用アース線をアース（大地）に接地する。そして、電動車両の充電中には、充電器側において、抵抗を介した正極側および負極側の各充電用ライン−アース間の直流電流等を検出器により逐次測定して、その測定値の変動を監視する。それにより、充電器側の地絡または電動車両電気自動車側の漏電を検出したときには、充電器側で遮断する。また、電動車両側においては、車載バッテリへの充電中も、車載バッテリの状態監視を継続しており、充電中の車載バッテリに異常が発生したときには、その旨が充電器に通知され、充電器側で遮断される。

例えば、本発明は、電動車両と、前記電動車両の車載バッテリへの充電中、制御装置に電源供給する第一の電源の負極が通信用アース線により前記電動車両の車体アースにつながれて前記電動車両と前記制御装置とのデータ通信を実現する充電器と、を備える充電システムであって、
前記充電器は、
前記車載バッテリに供電するための正極側および負極側充電用ラインと、
前記正極側および負極側充電用ライン間に挿入された、抵抗値の等しい２つの抵抗からなる直列回路と、
前記２つの抵抗間に定めた接地位置をアースにつなぐ第一の接地線と、
前記通信用アース線を前記アースにつなぐ第二の接地線と、
前記第一の接地線に流れる電流、または前記接地位置および前記アース間の電圧を検出する検出手段と、
前記制御装置の指示に従い前記車載バッテリへの供電を遮断する遮断器と、を備え、
前記電動車両は、
前記車載バッテリの状態を監視するバッテリ監視手段と、
前記車載バッテリの充電中に前記バッテリ監視手段が前記車載バッテリの異常を検出した場合、前記車載バッテリの異常発生を前記充電器に通知する通知手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記正極側および負極側のいずれかの充電用ラインにおける地絡または前記電動車両における漏電の有無を前記検出手段の検出値に基づき判断し、
前記地絡または前記漏電の発生を検出した場合、および前記電動車両から前記車載バッテリの異常発生を通知された場合、前記遮断器に、前記車載バッテリへの供電の遮断を指示する。

また、本発明は、車載バッテリを搭載した電動車両と、前記車載バッテリへの充電中、制御装置に電源供給する第一の電源の負極が通信用アース線により前記電気自動車の車体アースにつながれて前記電動車両と前記制御装置とのデータ通信を実現する充電器と、を備える充電システムであって、
前記充電器は、
前記車載バッテリに供電するための正極側および負極側充電用ラインと、
前記正極側および負極側充電用ライン間に挿入された、抵抗値の等しい２つの抵抗からなる直列回路と、
前記２つの抵抗間に定めた接地位置をアースにつなぐ第一の接地線と、
前記通信用アース線を前記アースにつなぐ第二の接地線と、
前記第一の接地線に流れる電流、または前記接地位置および前記アース間の電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値に基づき、前記正極側および負極側のいずれかの充電用ラインにおける地絡または前記電動車両における漏電の有無を判断する制御器と、
前記制御装置の指示に従い前記車載バッテリへの供電を遮断する遮断器と、を備え、
前記電動車両は、
前記車載バッテリの状態を監視するバッテリ監視手段と、
前記車載バッテリの充電中に前記バッテリ監視手段が前記車載バッテリの異常を検出した場合、前記車載バッテリの異常発生を前記充電器に通知する通知手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記制御器が前記地絡または前記漏電の発生が検出された場合、および前記電動車両から前記車載バッテリの異常発生を通知された場合、前記遮断器に、前記車載バッテリへの供電の遮断を指示する。

このような充電システムにおいて、
前記充電器は、
前記アースから絶縁された第二の電源をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第一の電源から電源供給され、前記電動車両との間のデータ通信を実行する通信系回路部と、
前記第二の電源から電源供給され、当該充電器の制御処理を実行する制御系回路部と、
前記制御系回路部および前記通信系回路部間のデータ転送を非接触で行う中継装置と、を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、電動車両への充電中、充電器において、充電器における地絡発生および電動車両における漏電発生の双方をより迅速に検知し、より確実に遮断することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る充電システムの概略構成を説明するための図である。 図２（Ａ）は、図１において、充電器の負極側充電用ラインで地絡が発生した場合の地絡電流の流れを示す図であり、図２（Ｂ）は、図１において、充電器の正極側充電用ラインで地絡が発生した場合の地絡電流の流れを示す図である。 図３（Ａ）は、図１において、充電器による急速充電中に、電気自動車の負極側充電用ラインで漏電が発生した場合の漏洩電流の流れを示す図であり、図３（Ｂ）は、図１において、充電器による急速充電中に、電気自動車の正極側充電用ラインで漏電が発生した場合の漏洩電流の流れを示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る充電処理のフローチャートである。 図５は、本発明の他の実施形態に係る、サージ対策が施された充電器の概略構成を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

まず、本実施の形態に係る充電器の構成について説明する。ここでは、充電スタンド等として設置される、電気自動車の車載バッテリを急速充電する急速充電器を例にとり説明する。

図１は、本実施の形態に係る充電システムの概略構成図である。なお、図１には、充電器１００の接触式コネクタ１０１を電気自動車２００側の接触式コネクタ２０１に装着した状態を一例として示してある。

図示するように、充電システムは、電気自動車２００と、電気自動車２００の駐車スペース等に設置された充電器１００と、を有している。

この充電器１００は、漏電遮断器（ＥＬＢ）１０５と、交直変換部１０３と、充電ケーブル１０６と、充電ケーブル１０６の先端部に設けられた接触式コネクタ１０１と、充電器１００全体を制御する制御装置１０４と、制御装置１０４に１２Ｖ電源を供給する制御系電源１０８と、を有する。

漏電遮断器１０５には、交流電源（例えば２００Ｖ）３００の引き込みケーブルが接続され、交直変換部１０３は、この漏電遮断器１０５を介して交流電源３００から供給される交流電流を直流電流Ｉ_１に変換する。ここでは、交流電源３００の正極側および負極側出力（正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂ）の双方を交流電源３００から引き外す漏電遮断器１０５の構成を図示しているが、漏電遮断器１０５は、正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂのいずれか一方を交流電源３００から引き外すものであってもよい。充電ケーブル１０６には正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂが収容され、交直変換部１０３からの直流電流Ｉ_１が、これらの正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂと接触式コネクタ１０１とを介して電気自動車２００側に供給される。また、急速充電中における電気自動車２００との通信を実現するため、充電ケーブル１０６には、さらに、制御装置１０４からの通信用ライン１０７と、制御系電源１０８の負極を電気自動車２００の車体アース２０３に接続するための通信用アース線１１０と、が収容されている。

さらに、この充電器１００は、電気自動車２００への急速充電中、正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂにおける地絡発生の他、電気自動車２００における漏電発生も監視するための構成を有している。具体的には、通信用アース線１１０を充電器１００側のアース（大地）４００につなぐ接地線１０９と、正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂにおける地絡発生、および電気自動車２００における漏電発生の双方を検出する地絡検出装置１０２と、を有する。

ここで、地絡検出装置１０２は、正極側充電用ライン１０３Ａおよび負極側充電用ライン１０３Ｂ間に挿入された同じ抵抗値の２つの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂからなる直列回路１０２１と、抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂ間をつなぐ配線の適当な位置（例えば抵抗を均等に２分割する位置、以下、接地接続ポイントと呼ぶ）１０２１Ｃをアース（大地）４００へつなぐ接地線１０２３と、接地線１０２３を流れる直流電流の測定値を逐次出力する変流器（ＤＣ ＣＴ）等の電流検出器１０２２と、電流検出器１０２２の測定値が入力される制御器１０２４と、を有している。

すなわち、正極側充電用ライン１０３Ａ−アース４００間、および負極側充電用ライン１０３Ｂ−アース４００間に、互いに抵抗値の等しい抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂがそれぞれ挿入されており、電気自動車２００の急速充電中は、電流検出器１０２２が、抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂを介した漏洩電流（正極側充電用ライン１０３Ａ−アース４００間の直流電流、負極側充電用ライン１０３Ｂ−アース４００間の直流電流、電気自動車２００側の正極側充電用ライン２０６Ａ−車体アース２０３（＝アース４００）間の直流電流、および、電気自動車２００側の負極側充電用ライン２０６Ｂ−車体アース２０３（＝アース４００）間の直流電流）を逐次測定し、制御器１０２４が、その測定値の変動を監視するようになっている。

ここで、２つの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂには、地絡発生時及び漏電発生時に流れる漏洩電流を小さく抑制するものを用いる必要がある。また、抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂの抵抗値が大きくなりすぎると電流検知時間が長くなるため、抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂの抵抗値を定める際には、使用する電流検出器１０２２等の性能を考慮する必要もある。これらのことより、例えば交流電源３００が２００Ｖである場合には、数十ｋΩ〜数百ｋΩの範囲で抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂの抵抗値を決定することが好ましい。

一方、このような充電器１００の充電対象となる電気自動車２００は、接触式コネクタ２０１と、接触式コネクタ２０１につながる正極側および負極側充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂと、複数の電池セルが直列接続された車載バッテリ２０２と、車載バッテリ２０２の状態を監視するバッテリ監視部２０９と、電気自動車２００全体を制御する制御装置２０４と、制御装置２０４に１２Ｖ電源を供給する制御系電源２０８と、を有している。

接触式コネクタ２０１を充電器１００の接触式コネクタ１０１に装着することによって、充電器１００の正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂの端子が正極側および負極側充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂの端子にそれぞれ接続され、充電器１００からの電力を車載バッテリ２０２に供給するための電源回路が形成される。

バッテリ監視部２０９は、走行中だけでなく、車載バッテリ２０２の急速充電中にも、車載バッテリ２０２の各電池セルの状態（セルの電圧、セルの温度またはセル間の接続バーの温度）を個別に常時監視し、その監視結果を制御装置２０４に通知する。

また、電気自動車２００は、制御装置２０４からの通信用ライン２０７と、車体アース２０３につながる通信用アース線２０５と、を有している。これらの通信用ライン２０７および通信用アース線２０５は接触式コネクタ２０１につながれている。このため、接触式コネクタ２０１を充電器１００の接触式コネクタ１０１に連結することによって、正極側および負極側充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂの端子と充電器１００の正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂの端子とだけでなく、通信用ライン２０７の端子と充電器１００の通信用ライン１０７の端子、および通信用アース線２０５の端子と充電器１００の通信用アース線１１０の端子がそれぞれ接続される。

これにより、制御装置２０４と充電器１００の制御装置１０４との間に通信路が形成され、車載バッテリ２０２の急速充電中における、制御装置２０４と充電器１００の制御装置１０４との間の通信が実現する。制御装置２０４は、急速充電中の車載バッテリ２０２の異常発生をバッテリ監視部２０９から通知された場合には、この通信路を介して、車載バッテリ２０２の異常発生を充電器１００に通知する。

さらに、この電気自動車２００は、車載バッテリ２０２から車体アース２０３への漏電を検知するコンデンサ型の絶縁監視装置２１０を有している。この絶縁監視装置２１０は、一方の極側の充電用ライン（例えば負極側充電用ライン２０６Ｂ）と車体アース２０３との間に挿入された、コンデンサ２１１、交流電圧発生装置２１２、および変流器（ＣＴ）等の交流電流検出器２１３からなる直列回路を有している。

交流電圧発生装置２１２は交流電圧を発生し、交流電流検出器２１３は、コンデンサ２１１を介して流れる交流電流を逐次検出して、その検出結果を制御装置２０４に出力する。制御装置２０４は、交流電流検出器２１３からの出力の演算処理（高速フーリエ変換等）により、漏電発生時における正極側および負極側充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂ−車体アース２０３の交流電流を検出し、漏電の発生を検知する。

つぎに、このような充電器１００による電気自動車２００の車載バッテリ２０２への急速充電中における地絡および漏電発生の検出原理について説明する。ここでは、まず、充電器１００側における地絡の検出について説明してから、ついで、電気自動車２００側における漏電の検出について説明する。

図２（Ａ）は、充電器１００の負極側充電用ライン１０３Ｂで地絡が発生した場合の地絡電流の流れを示す図であり、図２（Ｂ）は、充電器１００の正極側充電用ライン１０３Ａで地絡が発生した場合の地絡電流の流れを示す図である。なお、これらの図においては、地絡電流が流れる閉回路部分の構成のみが示され、それ以外の構成は省略されている。

充電器１００の接触式コネクタ１０１を電気自動車２００側の接触式コネクタ２０１に装着することによって、充電器１００の正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂの端子を電気自動車２００の正極側および負極側充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂの端子にそれぞれ接続し、充電器１００から電気自動車２００の車載バッテリ２０２に直流電流Ｉ_１を供給すると（図１参照）、電気自動車２００の車載バッテリ２０２の急速充電が開始する。この状態においては、抵抗値の等しい２つの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂにかかる電圧がバランスしているため、接地接続ポイント１０２１Ｃとアース４００とが同電位（０Ｖ）となり、接地線１０２３に直流電流は流れない。

ここで、図２（Ａ）に示すように、充電器１００の負極側充電用ライン１０３Ｂの任意の位置（地絡点）Ｐ１で地絡が発生すると、アース４００から負極側充電用ライン１０３Ｂの地絡点Ｐ１に流れ込んだ地絡電流Ｉ_２は、交直変換部１０３、正極側充電用ライン１０３Ａ、一方の抵抗１０２１Ａおよび接地線１０２３を介してアース４００に流れ込む。このため、電流検出器１０２２は、この地絡電流Ｉ_２を検知する。

一方、図２（Ｂ）に示すように、充電器１００の正極側充電用ライン１０３Ａの任意の位置（地絡点）Ｐ２で地絡が発生すると、正極側充電用ライン１０３Ａの地絡点Ｐ２からアース４００に流れ込んだ地絡電流Ｉ_３は、接地線１０２３、他方の抵抗１０２１Ｂおよび負極側充電用ライン１０３Ｂを介して交直変換部１０３に流れ込む。このため、電流検出器１０２２は、この地絡電流Ｉ_３を検知する。

図３（Ａ）は、電気自動車２００の負極側充電用ライン２０６Ｂで漏電が発生した場合の漏洩電流の流れを示す図であり、図３（Ｂ）は、電気自動車２００の正極側充電用ライン２０６Ａで漏電が発生した場合の漏洩電流の流れを示す図である。なお、これらの図においては、漏洩電流が流れる閉回路部分の構成のみが示され、それ以外の構成は省略されている。

前述したように、電気自動車２００の車載バッテリ２０２の急速充電が正常に行われている間、地絡検出装置１０２においては、抵抗値の等しい２つの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂにかかる電圧がバランスしているため、接地線１０２３に直流電流は流れない。

ここで、図３（Ａ）に示すように、電気自動車２００の負極側充電用ライン２０６Ｂの任意の位置（漏電点）Ｐ３で漏電が発生すると、車体アース２０３から負極側充電用ライン２０６Ｂの漏電点Ｐ３に流れ込む漏洩電流Ｉ_４は、正極側充電用ライン２０６Ａ、充電器１００の正極側充電用ライン１０３Ａ、地絡検出装置１０２の一方の抵抗１０２１Ａおよび接地線１０２３を介してアース４００に流れ込み、さらに、制御系電源１０８の接地線１０９と通信用アース線１１０，２０５とを介して車体アース２０３に戻る。すなわち、本来、制御装置１０４の電源グラウンドはアース４００と共用されていないものであるところ、本実施の形態においては、制御系電源１０８の一方の極をアース４００に接地する接地線１０９を設けて、制御装置１０４の電源グラウンドと、地絡検出装置１０２が接続されたアース４００とを共用化したことにより、電気自動車２００側で発生した漏洩電流Ｉ_４が、地絡検出装置１０２の接地線１０２３、制御系バッテリ１０８の接地線１０９および通信用アース線１１０，２０５を経由するルートが形成される。このため、地絡検出装置１０２の電流検出器１０２２は、この漏洩電流Ｉ_４を検知する。

一方、図３（Ｂ）に示すように、電気自動車２００の正極側充電用ライン２０６Ａの任意の位置（漏電点）Ｐ４で漏電が発生すると、正極側充電用ライン２０６Ａの漏電点Ｐ４から車体アース２０３に流れ込んだ漏洩電流Ｉ_５は、通信用アース線２０５，１１０と制御系電源１０８の接地線１０９とを介して充電器１００のアース４００に流れ込み、さらに、地絡検出装置１０２の他方の抵抗１０２１Ｂおよび充電器１００の負極側充電用ライン１０３Ｂを介して車体アース２０３に戻る。すなわち、本来、制御装置１０４の電源グラウンドはアース４００と共用されていないものであるところ、本実施の形態においては、上述したように接地線１０９を設けて、制御装置１０４の電源グラウンドと、地絡検出装置１０２が接続されたアース４００とを共用化したことにより、電気自動車２００側で発生した漏洩電流Ｉ_５が、通信用アース線１１０，２０５、制御系バッテリ１０８の接地線１０９および地絡検出装置１０２の接地線１０２３を経由するルートが形成される。このため、地絡検出装置１０２の電流検出器１０２２は、この漏洩電流Ｉ_５を検知する。

以上からわかるように、電気自動車２００の車載バッテリ２０２への急速充電中に、充電器１００の正極側および負極側のいずれかの充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂにおける地絡発生だけでなく、電気自動車２００の正極側および負極側のいずれかの充電用ライン２０６Ａ，２０６Ｂにおける漏電発生も、電流検出器１０２２の測定値から検出することができる。

そこで、本実施の形態において、充電器１００において、制御器１０２４は、電気自動車２００の車載バッテリ２０２への急速充電中、電流検出器１０２２から逐次入力される測定値を監視し、その測定値が、あらかじめ定めた閾値を超えると、充電器１００側の地絡または電気自動車２００側の漏電が発生したと判断して、地絡発生を示す異常信号を制御装置１０４に送信する。これに応じて、制御装置１０４は、漏電遮断器１０５の制御により電源回路を遮断させる。

ところで、例えば車載バッテリ２０２の電池セル列の中央（車載バッテリ２０２の両端子からの電位差が等しくなる位置）付近において車体アース２０３（＝アース４００）への漏電が発生した場合、抵抗値の等しい２つの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂにかかる電圧がバランスし、いずれの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂにも、電気自動車２００側で発生した漏洩電流が流れない可能性が考慮される。本実施の形態においては、このような場合においても、確実に電源回路を遮断することができるように、電気自動車２００側では、車載バッテリ２０２への急速充電中も車載バッテリ２０２の監視を継続しており、車載バッテリ２０２に異常が発生したときには、車載バッテリ２０２の異常発生を充電器１００に通知している。このため、充電器１００側において電源回路を確実に遮断することができる。

つぎに、本実施形態に係る充電システムによる充電処理について説明する。

図４は、本実施形態に係る充電処理のフローチャートである。

駐車中の電気自動車２００の接触式コネクタ２０１に充電器１００の接触式コネクタ１０１が装着されると、充電器１００の制御装置１０４は、電気自動車２００側における漏電発生の有無に関する通知を待つ（Ｓ５５０）。

このとき、電気自動車２００の制御装置２０４は、絶縁監視装置２１０（交流電流検出器２１３）からの出力の演算処理（高速フーリエ変換等）を実行して、現在における地絡等の発生の有無を判断し、その判断結果を、通信路を介して充電器１００に通知する（Ｓ５００）。

充電器１００の制御装置１０４は、電気自動車２００側の漏電発生の有無に関する通知を受け付けると、この通知が、電気自動車２００側で漏電が発生したことを示していれば（Ｓ５５０でＹｅｓ）、例えば、電気自動車２００の車載バッテリ２０２への供電が行われない旨のメッセージの出力等を行い、処理を終了する。

一方、電気自動車２００からの通知が、電気自動車２００側で漏電発生がないことを示していなければ（Ｓ５５０でＮｏ）、充電器１００の制御装置１０４は、絶縁監視停止指示を、通信路を介して電気自動車２００に送信する（Ｓ５５１）。なお、電気自動車２００が自律的に絶縁監視を停止できる場合、例えば、電気自動車２００が充電開始に先立って漏洩発生の有無を判断し、漏洩が発生していないことを確認して絶縁監視を停止した場合、充電器１００は、電気自動車２００に絶縁監視停止指示を送信しなくてもよい。

電気自動車２００の制御装置２０４は、この絶縁監視停止指示を受け付けると、絶縁監視装置２１０（交流電流検出器２１３）からの出力の演算処理（高速フーリエ変換等）を停止する（Ｓ５０１）。あるいは、交流電圧発生装置２１２による交流電圧の発生を停止するようにしてもよい。これにより、電気自動車２００側における絶縁監視が一時的に停止する。ただし、バッテリ監視部２０９による車載バッテリ２０２の状態監視は、その後も継続的に実行される。

その後、充電器１００の制御装置１０４は、地絡検出装置１０２の出力（電流検出器１０２２の実測電流値）と閾値との比較処理による地絡等の監視、すなわち、充電器１００側における地絡発生および電気自動車２００側における漏電発生の双方の監視を開始する（Ｓ５５２）。そして、接触式コネクタ１０１のロック等の所定の充電開始動作を行ってから、直交変換部１０３からの供電を開始する（Ｓ５５３）。これにより、以後、電気自動車２００の車載バッテリ２０２への急速充電が行われる。

その後、電気自動車２００側では、バッテリ監視部２０９が、車載バッテリ２０２の状態の常時監視中に、車載バッテリ２０２の状態が所定の異常条件を満たしたと判断すると（Ｓ５０２でＹｅｓ）、その旨を制御装置２０４に通知する。ここで、車載バッテリ２０２の異常状態を検知するための異常条件として、車載バッテリ２０２が、例えば、いずれかの電池セルの温度が所定値以上に上昇した状態、および、いずれかの電池セルの端子間電圧が所定値以下に低下した状態の少なくとも一方の状態にあることなどを用いることができる。そして、車載バッテリ２０２の異常状態を示す通知を受け付けた制御装置２０４は、車載バッテリ２０２の異常発生を、通信路を介して充電器１００に通知し（Ｓ５０３）、さらに、絶縁監視装置２１０（交流電流検出器２１３）からの出力の演算処理（高速フーリエ変換等）を再開する（Ｓ５０５）。これにより、電気自動車２００側における絶縁監視が再開し、以後、電気自動車２００側で漏電が発生したときには、制御装置２０４が所定の漏電時対応処理を実施する。

一方、充電器１００側では、制御器１０２４が、電流検出器１０２２の出力と閾値との比較処理による地絡等の監視中に、充電器１００側における地絡または電気自動車２００側における漏電が発生したと判断すると（Ｓ５５４でＹｅｓ）、地絡等の発生を示す異常信号を制御装置１０４に送信する。これに応じて、制御装置１０４は、漏電遮断器１０５を制御して電源回路を遮断させる（Ｓ５５８）。そして、充電器１００側における地絡発生または電気自動車２００側における漏電発生を通知するメッセージを、通信路を介して電気自動車２００の制御装置２０４に送信する。なお、充電器１００が出力装置を有する場合には、このとき、制御装置２０４が、管理者等への通報を出力装置から出力するようにしてもよい。

また、車載バッテリ２０２の異常発生の通知を電気自動車２００から受け付けた場合にも（Ｓ５５５でＹｅｓ）、制御装置１０４は、漏電遮断器１０５の制御により電源回路を遮断させる（Ｓ５５８）。

さて、電気自動車２００の車載バッテリ２０２の充電が正常に完了した場合（Ｓ５５６でＹｅｓ、Ｓ５０４でＹｅｓ）、充電器１００側では、制御装置１０４が、交直変換部１０３による供電を停止し、接触式コネクタ１０１のロック解除等の所定の充電終了動作を行う（Ｓ５５７）。また、電気自動車２００側では、絶縁監視装置２１０（交流電流検出器２１３）からの出力の演算処理（高速フーリエ変換等）を再開し（Ｓ５０５）、以後、電気自動車２００側で漏電が発生したときには、制御装置２０４が所定の漏電時対応処理を実施する。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

本実施の形態によれば、電気自動車２００の急速充電中において、充電器１００側における地絡発生時には、地絡検出装置１０２の電流検出器１０２２が０．１〜数ｍＡ程度の直流電流を検出するため、この実測値をそのまま閾値と比較することにより、地絡発生を直ちに検出可能である。

また、電気自動車２００の制御装置２０４と充電器１００の制御装置１０４との基準電位共通化のための既存の通信用アース線１１０を接地線１０９で充電器１００側のアース４００に接地したことにより、電気自動車２００側で発生した漏洩電流Ｉ_４，Ｉ_５が、地絡検出装置１０２の電流検出器１０２２を介して電気自動車２００側に戻るループが形成されるため、急速充電中の電気自動車２００における漏電発生も、地絡検出装置１０２の電流検出器１０２２の実測値と閾値との比較により直ちに検出することができる。このため、ＦＦＴ等といった、ある程度の時間を要する演算処理を行う必要がなく、その分、より迅速に充電器１００側の地絡および電気自動車２００側の漏電の双方を検出することができる。これにより、電源回路の遮断までに要する時間をより短縮できる。また、充電器１００側で、より確実に電源回路を遮断することができる。

ここで、車載バッテリ２０２の電池セル列の中央（車載バッテリ２０２の両端子からの電位差が等しくなる位置）付近で車体アース２０３（＝アース４００）への漏電が発生した場合、いずれの抵抗１０２１Ａ，１０２１Ｂにも電気自動車２００側の漏洩電流が流れない可能性が考慮される。しかし、本実施の形態においては、電気自動車２００側において、車載バッテリ２０２の急速充電中も車載バッテリ２０２の監視を継続しており、急速充電中の車載バッテリ２０２に異常が発生したときには、車載バッテリ２０２の異常発生を充電器１００に通知している。このため、充電器１００側において、電源回路を確実に遮断することができる。

したがって、本実施の形態によれば、電気自動車２００の急速充電中における充電器１００の地絡および電気自動車２００の漏電をより迅速に検出でき、供電回路を確実に遮断することができる。

また、充電器１００の正極側および負極側充電用ライン１０３Ａ，１０３Ｂに、交直変換部１０３内部で発生したノイズをアース４００にバイパスさせるためのノイズ除去用コンデンサが設けられている場合、仮に従来のコンデンサ型の絶縁監視装置を充電器１００の地絡検出装置としてそのまま適用すると、地絡検出装置が発生する交流電流が地絡検出装置のコンデンサとノイズ除去用コンデンサとを循環してしまう可能性がある。このような交流電流の循環が発生すると、実際には漏電が発生していないにも関わらず、漏電が誤検知される可能性がある。しかし、本実施の形態に係る地絡検出装置１０２には、充電器１００のノイズ除去用コンデンサと干渉する要素が含まれていないため、充電器１００の他の要素との干渉に起因する地絡誤検出の発生を防止することができる。したがって、地絡検出の信頼性が向上する。

また、電気自動車２００の急速充電中、充電器１００側における地絡発生だけでなく、電気自動車２００側における漏電発生も１台の電流検出器１０２２の測定値に基づき検知することができるため、より安価な充電器１００を実現することができる。

なお、本実施の形態では、接地接続ポイント１０２１Ｃ−アース４００間の直流電流を電流検出器１０２２で検出しているが、接地接続ポイント１０２１Ｃ−アース４００間の電圧を電圧検出器で検出してもよい（以下においても同様）。この場合、接地線１０２３は、少なくとも、接地接続ポイント１０２１Ｃ−アース４００間の電圧を検出するのに十分な抵抗を有している必要がある。

また、以上においては、電流検出器１０２２の測定値に基づき地絡発生を判断する制御器１０２４を地絡検出装置１０２内に設けているが、例えば、制御装置１０４が、電流検出器１０２２の測定値の入力を逐次受け付け、この測定値と閾値との比較により地絡発生を判断するようにしてもよい（以下においても同様）。

ところで、本実施の形態では、電気自動車２００の制御装置２０４と充電器１００の制御装置１０４との基準電位共通化のための通信用アース線１１０が充電器１００のアース４００に接地されている。このため、充電器１００の制御装置１０４へのサージ等の影響を考慮する必要が生じるケースがある。以下、サージ対策が施された電気自動車用充電器の構成について、前述の充電器１００との相違点を中心に説明する。

図５は、サージ対策を施した充電器１００Ａの概略構成を説明するための図である。なお、図５において、前述の充電器１００と同様の構成については、図１と同じ符号が付してある。

図示するように、充電器１００Ａの制御装置１０４Ａは、充電器１００Ａ全体の制御処理を実行する制御系回路部１０４２と、電気自動車２００とのデータ通信処理を実行する通信系回路部１０４１と、制御系回路部１０４２のデータ転送線および通信系回路部１０４１のデータ転送線をつなぐフォトカプラ１０４３と、を有する。すなわち、制御装置１０４Ａ内部において、制御系回路部１０４２と通信系回路部１０４１とが、相互のデータ通信を非接触(電気的に分離された状態）で実現している。

充電器１００Ａは、接地線１０９および通信用アース線１１０の双方に負極がつながれた前述の制御系電源１０８とは独立して、アース４００から浮いた別の制御系電源１０８Ａをさらに備えている。そして、前述の制御系電源１０８は通信系回路部１０４１に１２Ｖ電源を供給し、制御系電源１０８Ａは制御系回路部１０４２に１２Ｖ電源を供給している。その他の構成は、前述の充電器１００と同様である。

このような構成によれば、制御系回路部１０４２と電気自動車２００の制御装置２０４との間のデータ通信を可能としつつ、制御系回路部１０４２をアース４００から浮かすことができる。このため、前述の充電器１００と同様、地絡検出装置１０２は、急速充電中の充電器１００Ａにおける地絡発生を検知するだけでなく、急速充電中の電気自動車２００における漏電発生も、通信用アース線１１０，２０５および接地線１０９を利用して検知できる。これに加えて、充電器１００の制御装置１０４へのサージ等の影響を防止することができる。

なお、ここでは、制御系回路部１０４２のデータ転送線と通信系回路部１０４１のデータ転送線と間をフォトカプラ１０４３でつないでいるが、制御系回路部１０４２と通信系回路部１０４１との間のデータ転送を非接触で実現できるもので両者をつなぐものであればよい。例えば、制御系回路部１０４２のデータ転送線と通信系回路部１０４１のデータ転送線と間を非接触型のリレーでつないでもよい。

また、本発明は、電気自動車のみならず、搭載されたバッテリの外部電源からの充電機能を有する電動車両に広く適用できる。

１００，１００Ａ：充電器、１０１：接触式コネクタ、１０２：地絡検出装置、１０３：交直変換部、１０３Ａ：正極側充電用ライン、１０３Ｂ：負極側充電用ライン、１０４，１０４Ａ：制御装置、１０５：漏電遮断器（ＥＬＢ）、１０６：充電ケーブル、１０７：通信用ライン、１０８，１０８Ａ：制御系電源、１０９：接地線、１１０：通信用アース線、２００：電気自動車、２０１：接触式コネクタ、２０２：車載バッテリ、２０３：車体アース、２０４：制御装置、２０５：通信用アース線、２０６Ａ：正極側充電用ライン、２０６Ｂ：負極側充電用ライン、２０７：通信用ライン、２０８：制御系電源、２０９：バッテリ監視部、２１０：絶縁監視装置、２１１：コンデンサ、２１２：交流電圧発生器、２１３：交流電流検出器、３００：交流電源、４００：アース、１０２１Ａ，１０２１Ｂ：抵抗、１０２１：抵抗の直列回路、１０２３：接地線、１０２２：電流検出器、１０２４：制御器、１０４１：通信系回路部、１０４２：制御系回路部、１０４３：フォトカプラ

Claims (6)

1. 車載バッテリを搭載した電動車両と、前記車載バッテリへの充電中、制御装置に電源供給する第一の電源の負極が通信用アース線により前記電気自動車の車体アースにつながれて前記電動車両と前記制御装置とのデータ通信を実現する充電器と、を備える充電システムであって、
   前記充電器は、
   前記車載バッテリに供電するための正極側および負極側充電用ラインと、
   前記正極側および負極側充電用ライン間に挿入された、抵抗値の等しい２つの抵抗からなる直列回路と、
   前記２つの抵抗間に定めた接地位置をアースにつなぐ第一の接地線と、
   前記通信用アース線を前記アースにつなぐ第二の接地線と、
   前記第一の接地線に流れる電流、または前記接地位置および前記アース間の電圧を検出する検出手段と、
   前記制御装置の指示に従い前記車載バッテリへの供電を遮断する遮断器と、を備え、
   前記電動車両は、
   前記車載バッテリの状態を監視するバッテリ監視手段と、
   前記車載バッテリの充電中に前記バッテリ監視手段が前記車載バッテリの異常を検出した場合、前記車載バッテリの異常発生を前記充電器に通知する通知手段と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記正極側および負極側のいずれかの充電用ラインにおける地絡または前記電動車両における漏電の有無を前記検出手段の検出値に基づき判断し、
   前記地絡または前記漏電の発生を検出した場合、および前記電動車両から前記車載バッテリの異常発生を通知された場合、前記遮断器に、前記車載バッテリへの供電の遮断を指示する
   ことを特徴とする充電システム。
2. 車載バッテリを搭載した電動車両と、前記車載バッテリへの充電中、制御装置に電源供給する第一の電源の負極が通信用アース線により前記電気自動車の車体アースにつながれて前記電動車両と前記制御装置とのデータ通信を実現する充電器と、を備える充電システムであって、
   前記充電器は、
   前記車載バッテリに供電するための正極側および負極側充電用ラインと、
   前記正極側および負極側充電用ライン間に挿入された、抵抗値の等しい２つの抵抗からなる直列回路と、
   前記２つの抵抗間に定めた接地位置をアースにつなぐ第一の接地線と、
   前記通信用アース線を前記アースにつなぐ第二の接地線と、
   前記第一の接地線に流れる電流、または前記接地位置および前記アース間の電圧を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出値に基づき、前記正極側および負極側のいずれかの充電用ラインにおける地絡または前記電動車両における漏電の有無を判断する制御器と、
   前記制御装置の指示に従い前記車載バッテリへの供電を遮断する遮断器と、を備え、
   前記電動車両は、
   前記車載バッテリの状態を監視するバッテリ監視手段と、
   前記車載バッテリの充電中に前記バッテリ監視手段が前記車載バッテリの異常を検出した場合、前記車載バッテリの異常発生を前記充電器に通知する通知手段と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記制御器が前記地絡または前記漏電の発生が検出された場合、および前記電動車両から前記車載バッテリの異常発生を通知された場合、前記遮断器に、前記制御装置の指示に従い前記車載バッテリへの供電の遮断を指示する
   ことを特徴とする充電システム。
3. 請求項１または２に記載の充電システムであって、
   前記電気自動車用充電器は、
   前記アースから絶縁された第二の電源をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記第一の電源から電源供給され、前記電気自動車との間のデータ通信を実行する通信系回路部と、
   前記第二の電源から電源供給され、当該充電器の制御処理を実行する制御系回路部と、
   前記制御系回路部および前記通信系回路部間のデータ転送を非接触で行う中継装置と、を備える
   ことを特徴とする充電システム。
4. 制御装置に電源供給する電源の負極が通信用アース線で充電対象の電動車両の車体アースにつながれて前記電動車両と前記制御装置とのデータ通信を実現する充電器により、前記電動車両の車載バッテリに充電する充電方法であって、
   前記車載バッテリへ供電するための正極側および負極側充電用ライン間には、抵抗値の等しい２つの抵抗からなる直列回路が挿入され、前記２つの抵抗間に定めた接地位置と前記通信用アース線とがそれぞれアースにつながれており、
   前記車載バッテリの充電中、前記充電器において、前記接地位置と前記アースとの間を流れる電流、または前記接地位置と前記アースとの間の電圧が検出手段で逐次測定され、前記制御装置または前記制御装置とは別に前記電動車両用充電器に設けられた制御器は、前記検出手段の測定値に基づき前記地絡および前記漏電の有無を判断しており、前記制御装置は、前記正極側および負極側のいずれかの充電用ラインにおける地絡または前記電動車両における漏電が発生した場合、および前記電動車両からバッテリ異常発生通知を受信した場合、遮断器に、前記車載バッテリへの供電の遮断を指示し、
   前記車載バッテリの充電中、前記電動車両において、前記車載バッテリの状態がバッテリ監視手段で監視されており、前記バッテリ監視手段が前記車載バッテリの異常を検出した場合、通信手段が前記バッテリ異常発生通知を前記充電器に送信する
   ことを特徴とする地絡検出方法。
5. 請求項１、２および３のいずれか１項に記載の充電器。
6. 請求項１、２および３のいずれか１項に記載の電動車両。
   

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