JP2011072104A - 車両用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電コネクタが外れた状態で充電コネクタに充電用電圧が印加されたままとなる危険な事態を回避することができる車両用充電装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用充電装置は、充電開始を指示するスタートボタン９と、充電ケーブルに送られる充電電流の検知手段６と、充電制御部７とを備える。充電制御部７は、スタートボタン９が押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段６が所定値以上の電流を検知しないときに、充電電路１のリレー５をオフとして充電を停止する機能を備える。充電コネクタが外れた状態では充電電路１に所定値以上の電流が流れないので、充電が停止されて危険が防止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッドカー等の車載電池を備えた車両に対して充電を行うために用いられる車両用充電装置に関するものである。

今後急速な普及が予想される電気自動車やプラグインハイブリッドカー等の充電システムについては、米国のSAE（ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ）と日本のＪＥＶＡ（現ＪＡＲＩ日本自動車研究所）が標準システムを定めている。この標準システム中にも複数のモードが設定されており、例えば地上側の設備として充電ケーブルと漏電遮断手段のみが要求されるモード（モード１）や、地上側の設備としてさらに車両側の充電制御部に対してパイロット回路信号（ＣＰＬＴ）を送るコントロールパイロット回路を含む制御手段が要求されるモード（モード３）がある。これら標準システムの内容については、特許文献１の背景技術の欄に記載されている。

このようなモードのうちのモード３を採用した車両の場合には、車両側の充電開始制御回路によって充電ケーブルの接続状況や車載電池の充電状態などがチェックされたうえで充電が開始される。しかしモード１を採用した車両の場合には、車両側に充電開始制御回路がなく、充電開始前に車両側と地上側の車両用充電装置との間でパイロット回路信号の送受信を行わない。このために車両用充電装置のスタートボタンを押すだけで充電が開始される。

このため、モード１の場合には充電ケーブルの先端の充電コネクタを車両側に接続せずに誤ってスタートボタンを押してしまった場合や、充電開始後に充電コネクタが外れてしまった場合などでは、充電ケーブルの先端の充電コネクタに充電用電圧が印加されたままの状態が継続することとなり、感電等の危険があった。

特開２００９−７１８９９号公報（背景技術の欄）

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、充電開始前に車両側と地上側の車両用充電装置との間でパイロット回路信号の送受信を行わないモードを採用した場合において、充電コネクタが外れた状態で充電コネクタに充電用電圧が印加されたままとなる危険な事態を回避することができる車両用充電装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、充電ケーブルを介して車両への充電を行う車両用充電装置であって、充電開始を指示するスタートボタンと、充電ケーブルに送られる充電電流の検知手段と、充電制御部とを備え、この充電制御部は、スタートボタンが押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときに充電を停止する機能を備えたものであることを特徴とするものである。

なお、充電制御部は、充電開始後に充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときにも、充電を停止する機能を備えたものであることが好ましい。また充電制御部は、充電ケーブルが接続された車両が充電開始制御回路を搭載しているか否かの判別手段を備え、充電開始制御回路を搭載していると判別した場合には、前記充電を停止する機能を無効とし、前記充電開始制御回路に従って動作するものであることが好ましい。

本発明の車両用充電装置は、スタートボタンが押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときに充電を停止する機能を備えているので、充電コネクタを車両側に接続せずに誤ってスタートボタンを押してしまった場合には、所定時間を経過すると充電コネクタに充電用電圧が印加されなくなる。このため感電事故の危険を防止することができる。また所定時間を経過するまでに充電コネクタを車両側に接続すれば充電が停止されることがないので、先にスタートボタンを押すことも可能であり、作業性を損なうことがない。

また請求項２のように、充電制御部に充電開始後に充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときにも充電を停止する機能を持たせておけば、充電開始後に充電コネクタが外れてしまった場合にも、感電事故の危険を防止することができる。

さらに請求項３のように、充電制御部は、充電ケーブルが接続された車両が充電開始制御回路を搭載しているか否かの判別手段を備え、充電開始制御回路を搭載していると判別した場合には、前記充電を停止する機能を無効とし、前記充電開始制御回路に従って動作するものとしておけば、車両側の充電開始制御回路によって充電ケーブルの接続状況や車載電池の充電状態などがチェックされたうえで充電が開始されるモード３の車両に対しても、支障なく充電可能である。

本発明の実施形態を示す回路図である。 Ａ点の電位の変化を示すグラフである。 車両がモード１の場合を示す回路図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は充電装置側と車両側とを充電ケーブルによって接続した状態を示す回路図である。ただし車両はモード３として図示してある。１は漏電遮断器（ＥＬＢ）２を備えた充電電路であり、交流電源３から供給される電力を充電ケーブルを経由して車両側の充電器を介して車載電池４に充電するものである。充電電路１には通電をオンオフするためのリレー５が直列に設けられている。

この充電電路１には、充電ケーブルに送られる充電電流の検知手段６であるＣＴが取付けられている。なお充電電流の検知手段６としてはＣＴ以外にも、ホール素子を用いたものや、抵抗の分圧によって電流を検出するものなどを用いても良い。

７は充電制御部であり、交流−直流変換手段である電源８を備えている。この充電制御部７には、モード１の充電の際に充電開始を指示するスタートボタン９の信号が入力されるほか、検知手段６によって検知された充電電流の値が入力される。また前記したリレー５のオンオフはこの充電制御部７によって行われる。

この充電制御部７の負荷側には、発振器（オシレータ）１０と抵抗Ｒ１を介して、充電制御（ＣＰＬＴ）信号端子１１が設けられている。その電圧（Ａ点の電圧）は充電制御部７に入力される。

車両側の充電制御信号端子１１とアース端子１４との間には、抵抗Ｒ３と直列の受電許可スイッチ１２と、抵抗Ｒ２とコンデンサ１３とが並列に接続されている。この受電許可スイッチ１２は図示を略した車両側の充電開始制御回路によって制御されるものである。ただしモード１の車両の場合には、図３に示すようにこの充電制御信号端子１１等はなく、車両側の充電器を介して車載電池４に充電するための２端子のみが設けられている。

充電制御部７は、スタートボタン９が押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段６が所定値以上の電流を検知しないときにリレー５を開いて充電を停止する機能を備えたものであるが、その詳細については以下に説明する。

（モード１の車両への充電の場合：図３）
充電ケーブルを車両のコネクタに接続したうえでスタートボタン９を押すと、充電制御部７がリレー５にオン信号を出力し、充電電路１に充電電流が流れて車両側の充電器を介して車載電池４への充電が開始される。しかし充電ケーブルを車両のコネクタに接続せずにスタートボタン９を押したときには、リレー５がオンになって充電コネクタに電圧は印加されるが、充電電路１に充電電流は流れない。このため検知手段６は充電電流を検知せず、スタートボタン９が押された後もこの状態が所定時間にわたり継続したときには、充電制御部７がリレー５をオフとする。このため、未接続の充電コネクタに電圧が印加された危険な状態は解消される。

ここで所定時間とは、スタートボタン９を押した後に人が車両まで移動し、充電ケーブルを車両のコネクタに接続するまでに要する時間を意味するものであり、例えば３０〜６０秒程度とすればよい。この時間内に充電ケーブルが車両のコネクタに接続されれば、充電制御部７がリレー５をオフすることはなく、通常の充電が行われる。また電流の所定値は充電ケーブルが車両のコネクタに接続されたか否かを判別できるように適宜設定すればよいが、充電完了後にも充電電路１には電流が流れているため、この電流値よりも小さい値としておくものとする。

また充電が開始された後に充電ケーブルが車両のコネクタから外れることもあるが、この場合にも充電電流の検知手段６が所定値以上の電流を検知しない状態が継続することとなる。このため充電制御部７にこのような場合にも充電を停止する機能を持たせておけば、上記と同様に充電制御部７がリレー５をオフし、外れた充電コネクタに電圧が印加された危険な状態が継続する事態は回避される。

（モード３の車両への充電の場合：図１，２）
次に図１，２に示すモード３の車両への充電の場合について説明する。
先ず充電ケーブルを未接続の状態では、抵抗Ｒ１によってＡ点の電圧が１２Ｖとなるようにしておく。充電ケーブルを車両に接続すると、抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１と直列に接続されることとなるから分圧され、Ａ点の電圧は９Ｖとなる。この電圧変化は充電ケーブルが接続された車両が充電開始制御回路を搭載していないモード１の車両である場合には生じないので、これによって車両のモードを判別することが可能となる。

モード３の車両であることを検知したときには、充電制御部７が発振器１０を発振させて９Ｖ発振の状態となる。これによってパルス状の９Ｖが車両側に入り、車両側の図示しない充電開始制御回路が受電許可スイッチ１２をオンとする。この結果、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電圧（ＣＰＬＴ端子の電圧）は６Ｖ発振に変化し、受電準備完了となる。充電制御部７はこの状態においてリレー５にオン信号を出力し、充電電路１に充電電流が流れて車両側の充電器を介して車載電池４への充電が開始される。

このように、モード３の車両への充電を行う場合には、車両側の充電開始制御回路からの信号によって充電を開始する。その後、車両側の充電の完了具合により充電時間の終盤では充電電流は少なくなるが、各車両メーカの車載電池や充電開始制御回路等によりこの充電電量は異なるものであり、「スタートボタンが押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときには充電を停止する機能」が生きていると、車両によっては充電を完了していないにもかかわらず、充電を停止してしまうおそれがある。そこで充電ケーブルが接続された車両が充電開始制御回路を搭載していると判別された場合には、前記充電を停止する機能を無効とする機能を充電制御部７に与えておくことが好ましい。そのように設定しておけば、モード３の車両への充電時には充電装置側からリレー５をオフにすることはなく、充電制御部は車両側の充電開始制御回路に従って動作することとなり、支障なく充電を行うことが可能である。

このような機能を充電制御部７に持たせておくことによって、本発明の充電装置を何れのモードの車両にも使用できるようになる。なおモード３の車両の場合には充電ケーブルは外れた状態ではＣＰＬＴ端子の電圧は１２Ｖに変化し、充電が停止する。

１ 充電電路
２ 漏電遮断器
３ 交流電源
４ 車載電池
５ リレー
６ 充電電流の検知手段
７ 充電制御部
８ 電源
９ スタートボタン
１０ 発振器
１１ 充電制御（ＣＰＬＴ）信号端子
１２ 受電許可スイッチ
１３ コンデンサ
１４ アース端子

Claims (3)

1. 充電ケーブルを介して車両への充電を行う車両用充電装置であって、充電開始を指示するスタートボタンと、充電ケーブルに送られる充電電流の検知手段と、充電制御部とを備え、この充電制御部は、スタートボタンが押されてから所定時間を経過するまでに充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときに充電を停止する機能を備えたものであることを特徴とする車両用充電装置。
2. 充電制御部は、充電開始後に充電電流の検知手段が所定値以上の電流を検知しないときにも、充電を停止する機能を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。
3. 充電制御部は、充電ケーブルが接続された車両が充電開始制御回路を搭載しているか否かの判別手段を備え、充電開始制御回路を搭載していると判別した場合には、前記充電を停止する機能を無効とし、前記充電開始制御回路に従って動作することを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。
   

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