JP2012161150A - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品寿命を延ばした給電制御装置を提供する。
【解決手段】給電制御装置１はリレーＲＹ１と漏電検出部２２と漏電発生部２８と制御部２０とを備えている。リレーＲＹ１は、電動車両１００の外部に設けられた電源から電動車両１００が備える蓄電装置１０２への給電経路の途中に接続されている。漏電検出部２２は、給電経路での漏電を検出するとリレーＲＹ１を開極させる。漏電発生部２８は、給電経路において漏電状態を発生させる。制御部２０は、電動車両１００から入力される状態通知信号に応じてリレーＲＹ１の開閉を制御する。また制御部２０は、電動車両１００への給電を停止させるタイミングで、漏電発生部２８により漏電状態を発生させており、この漏電状態を漏電検出部２２が検出すると、リレーＲＹ１を開極させるので、リレーＲＹ１の開閉回数を増やすことなく、漏電検出動作のチェックと溶着のチェックを行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御装置に関するものである。

従来、例えば商用交流電源のような外部電源に接続される電源側プラグと、電動車両に接続される
車両側プラグとに、それぞれケーブルを介して接続され、外部電源から電動車両への給電を制御する給電制御装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。

この給電制御装置は、電動車両のバッテリに充電する際に給電制御装置の高圧側が車体に漏電した場合などを想定し、両プラグ間を電気的に接続する内部の給電路にリレーを設けるとともに、漏電の有無を検出する漏電検出回路を備えている。そして、漏電検出回路が漏電を検知すると、リレーを開極させて、電動車両への給電を遮断していた。

特開２００９−２４００５３号公報

上述した従来の給電制御装置では、漏電発生時に電動車両への給電を確実に停止できるよう、電動車両に給電する際に、漏電検出回路の動作チェックを毎回行っている。従来の給電制御装置では、電動車両に接続されて、当該電動車両から充電許可信号が入力されると、リレーを閉極させた後、擬似的に漏電状態（自己漏電）を発生させて、漏電検出動作が正常に行われるか否かの確認を行っていた。そして、漏電検出回路が漏電状態を検出すると、リレーを強制的に開極させており、開極制御後にリレーの溶着が発生しているか否かを確認していた。ここで、漏電検出動作が正常でリレーも溶着していなければ、給電制御装置は、リレーを閉極させて、電動車両への給電を開始していた。そのため、電動車両を１回充電する間に、給電制御装置に内蔵されたリレーが２回開閉されるため、リレーの開閉回数が増加し、それによって給電制御装置の製品寿命が短くなってしまうという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、製品寿命を延ばした給電制御装置を提供することにある。

本発明の給電制御装置は、電動車両の外部に設けられた電源から電動車両が備える蓄電装置への給電経路を形成し、蓄電装置への給電を制御するものである。この給電制御装置はリレーと漏電検出部と漏電発生部と制御部とを備える。リレーは、給電経路の途中に接続される。漏電検出部は、給電経路での漏電を検出するとリレーを開極させる。漏電発生部は、給電経路において漏電状態（自己漏電）を発生させる。制御部は、電動車両から入力される状態通知信号に応じてリレーの開閉を制御するとともに、電動車両への給電を停止させるタイミングで漏電発生部により漏電状態（自己漏電）を発生させる。

この給電制御装置において、電動車両から動作状態を通知する状態通知信号が入力される信号入力部を備えることも好ましい。この場合に、電動車両への給電を停止させるタイミングを、状態通知信号として充電完了を通知する充電完了信号が信号入力部に入力されたタイミングとすることも好ましい。

この給電制御装置において、電動車両に設けられたソケットに着脱自在に接続されるプラグと、電動車両から動作状態を通知する状態通知信号がプラグを介して入力される信号入力部とを備えることも好ましい。この場合に、電動車両への給電を停止させるタイミングを、状態通知信号の有無からプラグが外されたことを制御部が検知したタイミングとすることも好ましい。

この給電制御装置において、ユーザによって操作されると電動車両への給電状態を強制的に停止させる停止命令を制御部に出力する停止操作部を備えることも好ましい。この場合、電動車両への給電を停止させるタイミングを、停止操作部が操作されたタイミングとすることも好ましい。

この給電制御装置において、溶着検知部と放電回路部とを備えることも好ましい。溶着検知部は、リレーの二次側電圧を平滑するコンデンサを有し、リレーの開極制御時にコンデンサの両端電圧からリレーが溶着しているか否かを検出する。放電回路部は、制御部が漏電発生部により漏電状態（自己漏電）を発生させると、コンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電経路を一定時間形成する。

この給電制御装置において、電動車両に設けられたソケットに着脱自在に接続されるプラグと、電動車両から動作状態を通知する状態通知信号がプラグを介して入力される信号入力部とを備えてもよい。この場合、電動車両への給電前にリレーが開極している状態で、プラグがソケットに接続されたことを通知する接続確認信号が状態通知信号として信号入力部に入力されると、制御部が、漏電発生部により漏電状態を発生させることも好ましい。

この給電制御装置において、リレーの開極制御時にリレーの二次側電圧からリレーが溶着しているか否かを検出する溶着検出部と、溶着検出部によってリレーの溶着が検出されるとリレーの溶着を報知する報知部とを備えることも好ましい。

本発明によれば、リレーの開閉回数を増やすことなく、漏電検出部による検出動作が正常に行われるか否かを検出することができるので、給電制御装置の装置寿命を延ばすことができる。

本実施形態の概略的な回路図である。 同上の要部回路図である。 同上の外観斜視図である。 同上の動作を説明するフローチャートである。 同上の他の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｆ）は同上の動作を説明するタイミングチャートである。 同上の他の構成を示す概略的な回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の動作を説明するタイミングチャートである。 同上の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は同上の動作を説明するタイミングチャートである。 同上の他の形態を示す概略構成図である。

本実施形態の給電制御装置を図１〜図１０に基づいて説明する。本実施形態の給電制御装置１は、例えば商用交流電源のような電源（図示せず）から、電動車両１００が備える蓄電装置への給電経路を形成し、蓄電装置への給電を制御するために用いられる。

電動車両１００は、例えばリチウムイオン電池のような二次電池からなる蓄電装置１０２を備えるとともに、ソケット１０１を介して外部から電源供給を受けて蓄電装置１０２を充電する充電回路１０３を備えている。電動車両１００は、蓄電装置１０２に蓄えられた電力から駆動力を得て走行するものであり、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車や燃料電池車などの車両のことをいう。

図３は給電制御装置１の外観斜視図であり、この給電制御装置１は、細長い直方体形状に形成されて、後述する図１の回路を収納する本体部２を備えている。本体部２は、一面が開口した箱状に形成された合成樹脂成形品からなるボディ３と、ボディ３の開口を閉塞する合成樹脂成形品からなるカバー４とを、従来周知の結合手段（例えばネジなど）で結合することによって構成される。本体部２の長手方向一端側から導出されるケーブルＣＢ１には、商用交流電源のコンセント（図示せず）に着脱自在に接続される電源側プラグＰ１が接続されている。本体部２の長手方向他端側から導出されるケーブルＣＢ２には、電動車両１００のソケット１０１に着脱自在に接続される車両側プラグＰ２が接続されている。

本体部２の内部には、後述する図１、図２に示す回路が形成されたプリント配線板（図示せず）が収納されている。本体部２の前面（すなわちカバー４の前面）には、例えば漏電遮断動作を検査するための漏電検査釦Ｂ１と、電動車両１００への給電を強制的に停止させるための停止操作釦Ｂ２とが、本体部２の外側から操作可能な状態で並べて配置されている。また本体部２の前面には、商用交流電源から給電制御装置１に給電されると点灯する通電表示ランプＬＰ１と、漏電検出部２２やリレーＲＹ１の異常が検出されると点灯してユーザに報知するエラー表示ランプＬＰ２とが配置されている。尚、本体部２の前面には透光性及び柔軟性を有する樹脂製のラベル５が、上記の各釦Ｂ１，Ｂ２及び各ランプＬＰ１，ＬＰ２を覆うように貼り付けられている。このラベル５には、各釦Ｂ１，Ｂ２及び各ランプＬＰ１，ＬＰ２に対応して用途などを示す文字や図記号が表示されている。

次に給電制御装置１の回路構成について説明する。給電制御装置１は、図１に示すように、外部電源（商用交流電源）と電動車両１００との間で、電圧側極（Ｌ相）の導電路である電圧側ラインＬ１と、接地側極（Ｎ相）の導電路である接地側ラインＬ２と、接地極の導電路であるグランドラインＬ３を構成する。

この給電制御装置１はリレーＲＹ１と制御部２０と給電有無検出部２１と漏電検出部２２とＬ側電圧検出部２３とＮ側電圧検出部２４とリレー駆動部２５と信号入力部２６と信号出力部２７と漏電発生部２８とを主要な構成として備えている。

リレーＲＹ１は常開形の接点を有し、電圧側ラインＬ１と接地側ラインＬ２とにそれぞれ接点が挿入されて、電源側プラグＰ１から車両側プラグＰ２への給電をオン／オフする。

制御部２０は集積回路（ＩＣ）で構成され、給電制御装置１の全体的な制御を行う。

給電有無検出部２１は、リレーＲＹ１と電源側プラグＰ１との間において電圧側ラインＬ１と接地側ラインＬ２との間に発生する電圧のゼロクロスを検出することによって、商用交流電源が供給されていることを検出する。

漏電検出部２２は、電圧側ラインＬ１及び接地側ラインＬ２がコアに通された零相変流器２２ａの出力に基づいて、電動車両１００への給電経路（電動車両１００側の回路も含む）での漏電を検出する。漏電によって電圧側ラインＬ１に流れる電流と接地側ラインＬ２に流れる電流とに不平衡が生じると、不平衡電流に応じた電流が零相変流器２２ａの二次側に発生するので、漏電検出部２２では、零相変流器２２ａの二次側出力に基づいて漏電の有無を検出する。漏電検出部２２は漏電を検出すると、制御部２０の入力端子ＰＩ１に漏電検出信号を出力するとともに、リレーＲＹ１を強制的に開極させる。

Ｌ側電圧検出部２３は、リレーＲＹ１と車両側プラグＰ２との間（リレーＲＹ１の二次側）において電圧側ラインＬ１に発生する電圧を検出する。

Ｎ側電圧検出部２４は、リレーＲＹ１と車両側プラグＰ２との間（リレーＲＹ１の二次側）において接地側ラインＬ２に発生する電圧を検出する。

リレー駆動部２５は、制御部２０から入力される制御信号に応じてリレーＲＹ１を閉極又は開極させる。

信号入力部２６は、上記の導電路Ｌ１〜Ｌ３とは別途に設けられた導電路（以下、「信号ライン」と呼ぶ。）Ｌ４を介して電動車両１００に接続される。信号入力部２６には、電動車両１００との間で動作状態を相互に通知する所謂ＣＰＬＴ信号（状態通知信号）が入力され、このＣＰＬＴ信号を制御部２０の入力端子ＰＩ５に出力する。

信号出力部２７は、制御部２０の出力端子ＰＯ２から出力される信号に応じて、信号レベルや波形を変化させたＣＰＬＴ信号を電動車両１００側に出力する。

漏電発生部２８は、制御部２０の出力端子ＰＯ３の電圧レベルがＬレベルになると、電圧側ラインＬ１と接地側ラインＬ２との間を短絡することによって、擬似的に漏電状態（自己漏電）を発生させる。また漏電発生部２８は、漏電検査釦Ｂ１の操作に応じてテスト信号を発生するテスト信号発生回路２８ａを有し、テスト信号発生回路２８ａからテスト信号が入力されると、上述と同様、電圧側ラインＬ１と接地側ラインＬ２との間を短絡して、自己漏電を発生させる。

また給電制御装置１は、リレーＲＹ１よりも電源側において電圧側ラインＬ１と接地側ラインＬ２とグランドラインＬ３とにそれぞれ接続されて、上述した各部２０〜２８の動作電源を生成する電源回路（図示せず）を備えている。

ここにおいて、上記のＣＰＬＴ信号（状態通知信号）は、電動車両１００側の回路で例えば分圧比を変化させることによって電圧レベルが変化されるとともに、信号出力部２７によって信号波形が変化される（例えば一定の電圧信号又はデューティ信号）。下記の表１はＣＰＬＴ信号の一例を示し、ＣＰＬＴ信号の電圧レベルが（＋１２Ｖ）の一定値であれば（状態Ａ）、電動車両１００に接続されていない状態（車両接続待ち）を示している。またＣＰＬＴ信号が（＋９Ｖ）の一定値であれば（状態Ｂ）、車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されて、電動車両１００側の回路と接続状態を確認している状態（車両接続確認中）を示している。またＣＰＬＴ信号が、電圧レベルを（＋９Ｖ）と（−１２Ｖ）とに交番させるデューティ信号であれば（状態Ｃ）、電動車両１００への接続が完了し、車両側から充電許可信号が入力されるのを待機している状態を示している。またＣＰＬＴ信号が、電圧レベルを（＋６Ｖ）と（−１２Ｖ）とに交番させるデューティ信号であれば（状態Ｄ）、電動車両１００から充電許可が入力された状態を示している。

また図２はＬ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４の具体回路図を示している。Ｌ側電圧検出部２３は、電圧側ラインＬ１とグランドラインＬ３との間に接続されたコンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ２の直列回路と、コンデンサＣ２に並列接続された抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２の両端間にダイオードＤ１を介して接続されたコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３にそれぞれ並列接続されたツェナーダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ５と、コンパレータＣＰ１を備える。コンパレータＣＰ１は、所定電圧値の電源電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧して得た基準電圧と、コンデンサＣ３の両端電圧との高低を比較することによって電圧側ラインＬ１への給電の有無を検知し、その出力は制御部２０の入力端子ＰＩ３に入力される。ここで、電源側プラグＰ１が電源コンセントに接続されて、リレーＲＹ１が閉極している状態では、電圧側ラインＬ１の極性が正となる半周期には、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ３が充電される。この時、コンデンサＣ３の両端電圧は上記基準電圧を上回り、コンパレータＣＰ１の出力がＬレベルからＨレベルに反転する。尚、電圧側ラインＬ１の極性が負となる半周期では、コンデンサＣ３に充電された電荷が抵抗Ｒ５を介して放電し、コンデンサＣ３の両端電圧が徐々に低下するが、この半周期の間にコンデンサＣ３の両端電圧が基準電圧を下回らないように、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ５の定数が設定されている。

またＮ側電圧検出部２４は、Ｌ側電圧検出部２３と同様に、接地側ラインＬ２とグランドラインＬ３との間に接続されたコンデンサＣ１１、抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１２の直列回路と、コンデンサＣ１２と並列に接続された抵抗Ｒ１２と、コンデンサＣ１２の両端間にダイオードＤ１１を介して接続されたコンデンサＣ１３と、コンデンサＣ１３にそれぞれ並列接続されたツェナーダイオードＺＤ１１及び抵抗Ｒ１５と、コンパレータＣＰ１１とを備える。コンパレータＣＰ１１は、所定の電源電圧を抵抗Ｒ１３，Ｒ１４で分圧して得た基準電圧とコンデンサＣ１３の両端電圧との高低を比較することによって、接地側ラインＬ２への給電の有無を検知しており、その出力は制御部２０の入力端子ＰＩ４に入力される。ここで、電源側プラグＰ１が電源コンセントに接続されて、リレーＲＹ１が閉極している状態では、接地側ラインＬ２の極性が正となる半周期には、ダイオードＤ１１を介してコンデンサＣ１３が充電される。この時、コンデンサＣ１３の両端電圧が、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４で分圧された基準電圧を上回り、コンパレータＣＰ１１の出力がＬレベルからＨレベルに反転する。尚、接地側ラインＬ２の極性が負となる半周期では、コンデンサＣ１３に充電された電荷が抵抗Ｒ１５を介して放電し、コンデンサＣ１３の両端電圧が徐々に低下するが、この期間にコンデンサＣ１３の両端電圧が基準電圧を下回らないように、コンデンサＣ１３及び抵抗Ｒ１５の定数が設定されている。

本実施形態の給電制御装置１は上記の構成を有しており、その動作について以下に説明を行う。

先ず、充電を開始するまでの動作を図４に基づいて説明する。ユーザが電源側プラグＰ１を電源コンセントに接続すると（図４のＳ１）、給電制御装置１に商用交流電源が供給されて、給電制御装置１が動作を開始する。車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されていない状態では、信号出力部２７から出力されるＣＰＬＴ信号は（＋１２Ｖ）の一定値となり（状態Ａ）、このＣＰＬＴ信号が信号入力部２６に入力される（Ｓ２）。制御部２０は、信号入力部２６から入力されるＣＰＬＴ信号に基づいて、車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されていない状態であると判断する。尚、この状態ではリレーＲＹ１はオフしている。

次にユーザが車両側プラグＰ２を電動車両１００のソケット１０１に接続すると（Ｓ３）、車両側の回路によってＣＰＬＴ信号の電圧レベルが（＋９Ｖ）に変化し（状態Ｂ）、このＣＰＬＴ信号が信号入力部２６を介して制御部２０に入力される。

制御部２０は、ＣＰＬＴ信号が状態Ｂに変化したことから（Ｓ４のＹｅｓ）、車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されたと判断し、充電許可待ちの状態に移行して、信号出力部２７によりＣＰＬＴ信号を状態Ｃに変化させる（Ｓ５）。電動車両１００の充電回路１０３では、ＣＰＬＴ信号が状態Ｃに切り替わったことから、給電制御装置１が充電許可待ちの状態にあると判断して、充電を許可するスイッチの操作を可能にする。そして、電動車両１００側で充電を許可するスイッチがＯＮされると（Ｓ６）、電動車両１００側の回路でＣＰＬＴ信号の電圧レベルが６Ｖに切り替えられ、充電許可を通知するＣＰＬＴ信号が給電制御装置１に出力される。

ＣＰＬＴ信号の電圧レベルが６Ｖに切り替えられると（Ｓ７のＹｅｓ）、制御部２０は、電動車両１００側から充電許可が与えられたと判断し、信号出力部２７によりＣＰＬＴ信号を状態Ｄに切り替える（Ｓ８）。また制御部２０は、リレー駆動部２５によりリレーＲＹ１をＯＮさせて（Ｓ９）、電動車両１００側へ給電し、充電を開始させる（Ｓ１０）。

次に、電動車両１００への給電を停止させるタイミングで漏電検出部２２の動作チェックと溶着の有無を検出する動作について図５のフローチャートに基づいて説明する。

給電制御装置１から電動車両１００へ給電している状態では、ＣＰＬＴ信号は、電圧レベルが（＋６Ｖ）と（−１２Ｖ）とに交番する信号（状態Ｄ）となっている（図５のＳ１１）。この状態から電動車両１００側で充電が完了すると（Ｓ１２）、電動車両１００がＣＰＬＴ信号の信号レベルを９Ｖに切り替える。給電制御装置１の制御部２０は、信号入力部２６を介して入力されるＣＰＬＴ信号を常時監視しており、ＣＰＬＴ信号の信号レベルが９Ｖに切り替えられたのを検出すると（Ｓ１３のＹｅｓ）、充電完了と判断して、給電を停止する処理を行う。制御部２０は、先ず信号出力部２７によりＣＰＬＴ信号を状態Ｃに変化させた後（Ｓ１４）、漏電発生部２８により自己漏電を発生させる（Ｓ１５）。この時、漏電検出部２２の動作が正常であれば、漏電を検出してリレーＲＹ１をオフさせるとともに、制御部２０の入力端子ＰＩ１に漏電検出信号を出力する。制御部２０では、漏電発生部２８により自己漏電を発生させた後、入力端子ＰＩ１に漏電検出信号が入力されるか否かを監視しており、漏電検出信号の入力がなければ、漏電検出部２２が漏電を検出できなかったと判断し（Ｓ１６のＮｏ）、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させる（Ｓ１７）。尚、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させることで、漏電検出動作の異常を報知しているが、例えばブザーを鳴動させることによって、漏電検出動作の異常を音で報知してもよい。

一方、漏電検出信号が入力されていれば、制御部２０は、漏電検出部２２が漏電を検出できたと判断し（Ｓ１６のＹｅｓ）、リレーＲＹ１の溶着チェックを行う。漏電検出部２２は漏電を検出すると、リレーＲＹ１を開極させるので、リレーＲＹ１が溶着していなければ、リレーＲＹ１の二次側において電圧側ラインＬ１及び接地側ラインＬ２の電圧は共にゼロになる。上述のようにＬ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４は、それぞれ、リレーＲＹ１の二次側において電圧側ラインＬ１、接地側ラインＬ２に所定の閾値以上の電圧が発生するか否かを検出しており、制御部２０は、両検出部２３，２４の検出結果をもとに、溶着の有無を判断する（Ｓ１８）。すなわち、リレーＲＹ１の二次側に閾値以上の電圧が発生していれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着したと判断し、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させて、リレーＲＹ１の溶着を報知する（Ｓ１９）。一方、リレーＲＹ１の二次側電圧が閾値未満であれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着していない（開極している）と判断し、エラー表示ランプＬＰ２は消灯したままとする。ここにおいて、Ｌ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４と制御部２０とで溶着検出部が構成され、エラー表示ランプＬＰ２により報知部が構成される。尚、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させるパターンを、漏電検出動作の異常時と異ならせることも好ましく、点灯パターンの違いによって異常の内容を知ることができる。また、例えばブザーを鳴動させることによって、溶着の発生を音で報知してもよく、この場合にも漏電検出動作の異常時と音色などを異ならせることで、異常の内容を知ることができる。

また電動車両１００（或いは給電制御装置１）は充電完了を音や光でユーザに報知しており、充電完了を知ったユーザが車両側プラグＰ２をソケット１０１から抜くと（Ｓ２０）、ＣＰＬＴ信号は（＋１２Ｖ）の一定値（状態Ａ）に切り替わる。そして、制御部２０では、ＣＰＬＴ信号が（＋１２Ｖ）の一定値に切り替わったことから（Ｓ２１のＹｅｓ）、車両側プラグＰ２が電動車両１００のソケット１０１から抜かれたと判断し、車両接続待ちの状態に戻る（Ｓ２２）。

上述のように制御部２０は、電動車両１００への給電を停止させるタイミングで、漏電発生部２８により漏電状態（自己漏電）を発生させており、漏電検出部２２が漏電を検知するとリレーＲＹ１を開極させている。したがって、リレーＲＹ１の開閉回数を増やすことなく、漏電発生部２８及び漏電検出部２２による漏電検出動作のチェックと、リレーＲＹ１の溶着チェックを行うことができるので、給電制御装置１の製品寿命を延ばすことができる。

なお、上記の形態では、状態通知信号として充電完了を通知する充電完了信号が信号入力部２６に入力されたタイミングで、制御部２０が漏電発生部２８に自己漏電を発生させているが、電動車両１００への給電を停止させるタイミングは、充電完了信号が信号入力部２６に入力されたタイミングに限定される趣旨のものではなく、給電停止を判断できるイベントであれば上記以外のタイミングで漏電を発生させてもよい。

例えば給電停止のタイミングを、状態通知信号の有無から車両側プラグＰ２が外されたことを制御部２０が検知したタイミングとしてもよく、この場合の動作について以下に説明する。

給電制御装置１から電動車両１００へ給電している状態では、ＣＰＬＴ信号は状態Ｃとなっている（図５のＳ１１）。この状態で車両側プラグＰ２が電動車両１００のソケット１０１から外されると（Ｓ２３）、ＣＰＬＴ信号は（＋１２Ｖ）の一定値（状態Ａ）に切り替わる（Ｓ２４のＹｅｓ）。ここで、ＣＰＬＴ信号が状態Ａの信号になるのは、電動車両１００側から状態通知信号の入力がなくなった場合である。したがって、制御部２０では、ＣＰＬＴ信号が状態Ｄから状態Ａに切り替わったことから、電動車両１００からの状態通知信号が無くなった、すなわち充電途中で車両側プラグＰ２が電動車両１００のソケット１０１から外されたと判断し、電動車両１００への給電を停止する処理を行う。

制御部２０は、漏電発生部２８により自己漏電を発生させる（Ｓ２５）。この時、漏電検出部２２の動作が正常であれば、漏電を検出してリレーＲＹ１をオフさせるとともに、制御部２０の入力端子ＰＩ１に漏電検出信号を出力する。制御部２０では、漏電発生部２８により自己漏電を発生させた後、入力端子ＰＩ１に漏電検出信号が入力されるか否かを監視しており、漏電検出動作が正常に行われるか否かの判定を行う。

制御部２０では、漏電検出信号の入力がなければ、漏電検出部２２が漏電を検出できなかったと判断して（Ｓ２６のＮｏ）、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させ、漏電検出動作の異常をユーザに報知する（Ｓ２７）。

一方、漏電検出信号が入力されれば、制御部２０は、漏電検出部２２が漏電を検出できたと判断し（Ｓ２６のＹｅｓ）、リレーＲＹ１の溶着チェックを行う。漏電検出部２２は漏電を検出すると、リレーＲＹ１を開極させるので、リレーＲＹ１が溶着していなければ、リレーＲＹ１の二次側において電圧側ラインＬ１及び接地側ラインＬ２の電圧は共にゼロになる。上述のようにＬ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４は、それぞれ、電圧側ラインＬ１、接地側ラインＬ２に所定の閾値以上の電圧が発生するか否かを検出しており、制御部２０は、両検出部２３，２４の検出結果をもとに、溶着の有無を判断する（Ｓ２８）。すなわち、リレーＲＹ１の二次側に閾値以上の電圧が発生していれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着したと判断し、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させて、リレーＲＹ１の溶着を報知する（Ｓ２９）。一方、リレーＲＹ１の二次側電圧が閾値未満であれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着していない（開極している）と判断し、エラー表示ランプＬＰ２は消灯したままとする。この時、制御部２０は、信号出力部２７から（＋１２Ｖ）の一定値であるＣＰＬＴ信号（状態Ａ）を出力させ、車両接続待ちの状態に戻る（Ｓ３０）。

また、給電停止のタイミングを、給電制御装置１に設けられた停止操作釦Ｂ２（停止操作部）が操作されたタイミングとしてもよく、この場合の動作を以下に説明する。

給電制御装置１から電動車両１００へ給電している状態では、ＣＰＬＴ信号は状態Ｃとなっている（図５のＳ１１）。この状態で停止操作釦Ｂ２が操作されると（Ｓ３１）、制御部２０は、停止操作釦Ｂ２からの操作入力（停止命令）に応じて、漏電発生部２８により自己漏電を発生させる（Ｓ３２）。この時、漏電検出部２２の動作が正常であれば、漏電を検出してリレーＲＹ１をオフさせるとともに、制御部２０の入力端子ＰＩ１に漏電検出信号を出力する。制御部２０では、漏電発生部２８により自己漏電を発生させた後、入力端子ＰＩ１に漏電検出信号が入力されるか否かを監視しており、漏電検出動作が正常に行われるか否かの判定を行う。

制御部２０では、漏電検出信号の入力がなければ、漏電検出部２２が漏電を検出できなかったと判断して（Ｓ３３のＮｏ）、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させ、漏電検出動作の異常をユーザに報知する（Ｓ３４）。

一方、漏電検出信号が入力されれば、制御部２０は、漏電検出部２２が漏電を検出できたと判断し（Ｓ３３のＹｅｓ）、リレーＲＹ１の溶着チェックを行う。漏電検出部２２は漏電を検出すると、リレーＲＹ１を開極させるので、リレーＲＹ１が溶着していなければ、リレーＲＹ１の二次側において電圧側ラインＬ１及び接地側ラインＬ２の電圧は共にゼロになる。上述のようにＬ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４は、それぞれ、電圧側ラインＬ１、接地側ラインＬ２に所定の閾値以上の電圧が発生するか否かを検出しており、制御部２０は、両検出部２３，２４の検出結果をもとに、溶着の有無を判断する（Ｓ３５）。すなわち、リレーＲＹ１の二次側に閾値以上の電圧が発生していれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着したと判断し（Ｓ３５のＹｅｓ）、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させて、リレーＲＹ１の溶着を報知する（Ｓ３６）。一方、リレーＲＹ１の二次側電圧が閾値未満であれば、制御部２０はリレーＲＹ１が溶着していない（開極している）と判断し、エラー表示ランプＬＰ２は消灯したままとする。この時、制御部２０は、信号出力部２７を用いてＣＰＬＴ信号を０Ｖに切り替えており、給電停止操作が行われたことを電動車両１００側に通知する（Ｓ３７）。

以上説明したように本実施形態では、電動車両１００への給電を停止させるタイミングとして、電動車両１００側から充電完了信号が入力されたタイミング、状態通知信号の有無から車両側プラグＰ２が電動車両１００から外されたことを制御部２０が検知したタイミング、給電制御装置１側で停止操作釦Ｂ２が操作されたタイミングを用いている。そして、給電制御装置１では、これらのタイミングで自己漏電を発生させることによって、リレーＲＹ１の開閉回数を増やすことなく、漏電検出動作の動作チェックとリレーの溶着チェックを行うことができる。

ところで、リレーＲＹ１の溶着チェックは、制御部２０が、Ｌ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４の検出結果をもとに、リレーＲＹ１の開極制御時にリレーＲＹ１の二次側に電圧が発生しているか否かで判断している。図６は充電完了時に漏電検出部２２の動作チェック及び溶着チェックを行うタイミングチャートを示しており、充電が完了した時刻ｔ１において、電動車両１００側でＣＰＬＴ信号の信号レベルが（＋６Ｖ）から（＋９Ｖ）に切り替えられる。ＣＰＬＴ信号の切替後、信号確定までの時間（約３０ｍ秒）が経過した時刻ｔ２において、制御部２０は漏電発生部２８を用いて自己漏電を発生させる。そして、この漏電状態を漏電検出部２２が検出すると、リレーＲＹ１を開極させるとともに、制御部２０へ漏電検出信号を出力する。制御部２０は、自己漏電を発生させた時刻ｔ２から所定時間が経過した時刻ｔ４において漏電検出部２２の動作チェックを行うとともに、時刻ｔ２から所定時間ＤＴ２が経過した時刻ｔ５において溶着チェックを行っている。ここで、制御部２０では、Ｌ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４の検出出力をもとに溶着の有無を判断しているが、Ｌ側電圧検出部２３では、電圧側ラインＬ１の電圧を分圧し、さらにコンデンサＣ２，Ｃ３で平滑して得た直流電圧を基準電圧と比較している。またＮ側電圧検出部２４では、接地側ラインＬ２の電圧を分圧し、さらにコンデンサＣ１２，Ｃ１３で平滑して得た直流電圧を基準電圧と比較している。したがって、リレーＲＹ１が開極した後、両検出部２３，２４の出力がＬレベルになるまでに、コンデンサの残留電荷の影響によるタイムラグが発生することになる。このタイムラグはコンデンサの容量によって変化するのであるが、上記の所定時間ＤＴ２は上記のタイムラグよりも長い時間に設定する必要があり、そのため溶着チェックを行うまでの時間が長くなる。

そこで、図７に示すように、Ｌ側電圧検出部２３のコンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積された電荷を放電させるためのスイッチング素子Ｑ１と、Ｎ側電圧検出部２４のコンデンサＣ１２，Ｃ１３に蓄積された電荷を放電させるためのスイッチング素子Ｑ２を設けてもよい。ここにおいて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２により、それぞれ、コンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積された電荷、コンデンサＣ１２，Ｃ１３に蓄積された電荷を放電させる放電経路を形成する放電回路部が構成されており、これらスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は常時はオフしている。尚、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はトランジスタで構成されているが、トランジスタ以外のスイッチング素子でもよい。制御部２０では、漏電検出動作及び溶着のチェック時に漏電発生部２８により自己漏電を発生させると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を一定時間オンさせて、放電経路を一定時間設けている。スイッチング素子Ｑ１がオンになると、コンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積された電荷が放電され、スイッチング素子Ｑ２がオンになると、コンデンサＣ１２，Ｃ１３に蓄積された電荷が放電されるので、Ｌ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４の検出出力がＬレベルに切り替わるまでのタイムラグが短縮され、溶着チェックを行うまでの時間を短縮できる。

この場合の動作を図８のタイミングチャートに基づいて説明する。時刻ｔ１１において電動車両１００の充電が完了すると、電動車両１００側でＣＰＬＴ信号の信号レベルが（＋６Ｖ）から（＋９Ｖ）に切り替えられる。ＣＰＬＴ信号の切替後、信号確定までの時間（約３０ｍ秒）が経過した時刻ｔ１２において、制御部２０は漏電発生部２８を用いて自己漏電を発生させる。この漏電状態を漏電検出部２２が検出すると、漏電検出部２２はリレーＲＹ１を開極させるとともに、制御部２０へ漏電検出信号を出力する。また制御部２０は、漏電発生部２８により自己漏電を発生させた後、時刻ｔ１３から時刻ｔ１５までの間、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンさせ、Ｌ側電圧検出部２３のコンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積された電荷、Ｎ側電圧検出部２４のコンデンサＣ１２，Ｃ１３に蓄積された電荷をそれぞれ放電させる。また制御部２０は、自己漏電を発生させた時刻ｔ１２から所定時間が経過した時刻ｔ１４において漏電検出動作の動作チェックを行うとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフになった時刻ｔ１５から所定時間ＤＴ５が経過した時刻ｔ１６において溶着チェックを行っている。

ここで、漏電発生からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフさせるまでの時間ＤＴ４は、自己漏電を発生させる時間（例えば５０ｍＳ）と、リレーＲＹ１が正常に開極している場合に、Ｌ側電圧検出部２３のコンデンサ及びＮ側電圧検出部２４のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を放電させるのに必要な時間（例えば８０ｍＳ）とを加算した時間（例えば１３０ｍＳ）に設定されている。またリレーＲＹ１が溶着している場合、時刻ｔ１５でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフしてから、Ｌ側電圧検出部２３のコンデンサ及びＮ側電圧検出部２４のコンデンサにそれぞれ電荷が蓄積されて、Ｌ側電圧検出部２３及びＮ側電圧検出部２４の出力がＨレベルに切り替わるまである程度の時間が必要であるから、溶着検知を行うまでに一定のウェイト時間を設けてある。ここで、電源電圧が８５Ｖの場合でもウェイト時間は１００ｍＳ以内に収まるので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフしてから溶着チェックを行うまでの時間ＤＴ５は１００ｍＳに設定すればよい。したがって、自己漏電を発生させてから溶着チェックを行うまでの時間は例えば２３０ｍＳ（ＤＴ３＝１３０ｍＳとＤＴ４＝１００ｍＳの合計）となる。したがって、図６で示したシーケンスに比べて、溶着チェックが行われるまでの時間を短縮できるから、リレーＲＹ１が溶着している場合には溶着発生を検知して報知するまでの時間が短縮され、安全性を向上させることができる。リレーＲＹ１が溶着している状態で車両側プラグＰ２が外された場合、車両側プラグＰ２に給電されている状態となるが、車両側プラグＰ２を人が抜く動作にかかる時間（例えば１秒）よりも短い時間で溶着チェックを行って、溶着発生を報知できるから、安全性が向上する。尚、電気用品安全法では差し込み刃を刃受けから引き抜いたとき、差し込み刃間の電圧は１秒後において、４５Ｖ以下であることが要求されており、上述のように本実施形態では１秒以内に溶着を検知して報知することが可能になっているので、安全を十分担保することができる。

また、上述の給電制御装置１では、給電を停止するタイミングで自己漏電を発生させて漏電検出部２２の動作チェックと溶着チェックを行っているが、給電を開始する際に漏電検出部２２の動作チェックを行うようにしてもよい。この場合の動作を図９のフローチャートにしたがって説明する。

ユーザが電源側プラグＰ１を電源コンセントに接続すると、給電制御装置１に商用交流電源が供給されて、給電制御装置１が動作を開始する。車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されていない状態では、信号出力部２７から出力されるＣＰＬＴ信号は（＋１２Ｖ）の一定値となり（状態Ａ）、このＣＰＬＴ信号が信号入力部２６に入力される（Ｓ５０）。この時、制御部２０は、信号入力部２６から入力されるＣＰＬＴ信号に基づいて、電動車両１００に未接続の状態であると判断する。

次にユーザが車両側プラグＰ２を電動車両１００のソケット１０１に接続すると（Ｓ５１）、信号入力部２６に入力されるＣＰＬＴ信号の電圧レベルが（＋９Ｖ）に変化する（状態Ｂ）。

給電制御装置１の制御部２０では、ＣＰＬＴ信号が状態Ｂに変化したことから（Ｓ５２のＹｅｓ）、車両側プラグＰ２が電動車両１００に接続されたと判断し、漏電発生部２８により漏電状態（自己漏電）を発生させる（Ｓ５３）。この時、漏電検出部２２の動作が正常であれば漏電を検出して、制御部２０の入力端子ＰＩ１に漏電検出信号を出力する。制御部２０では、漏電発生部２８により自己漏電を発生させた後、入力端子ＰＩ１に漏電検出信号が入力されるか否かを監視しており、漏電検出信号の入力がなければ、漏電検出部２２が漏電を検出できなかったと判断し（Ｓ５４のＮｏ）、エラー表示ランプＬＰ２を点灯させて、漏電検出エラーをユーザに報知する（Ｓ５５）。一方、漏電検出信号が入力されていれば、制御部２０は、漏電検出部２２が漏電を検出できたと判断し（Ｓ５４のＹｅｓ）、充電許可待ちの状態に移行して、信号出力部２７によりＣＰＬＴ信号を状態Ｃに変化させる（Ｓ５６）。電動車両１００の充電回路１０３では、ＣＰＬＴ信号が状態Ｃに切り替わったことから、給電制御装置１が充電許可待ちの状態にあると判断して、充電を許可するスイッチの操作を可能にする。電動車両１００側で充電を許可するスイッチがＯＮされると、電動車両１００側でＣＰＬＴ信号の電圧レベルを６Ｖに切り替えており、充電を許可する信号を給電制御装置１に出力する。

ＣＰＬＴ信号の電圧レベルが６Ｖに切り替えられると（Ｓ５７のＹｅｓ）、制御部２０は、電動車両１００側から充電許可が与えられたと判断して、信号出力部２７によりＣＰＬＴ信号を状態Ｄに切り替えるとともに（Ｓ５８）、リレー駆動部２５によりリレーＲＹ１をＯＮさせて、充電を開始させる（Ｓ５９）。

上述のように電動車両１００への給電前にリレーＲＹ１が開極している状態で、車両側プラグＰ２が、電動車両１００のソケット１０１に接続されたことを通知する接続確認信号（ＣＰＬＴ信号＝＋６Ｖ）が状態通知信号として信号入力部２６に入力されると、制御部２０は、漏電発生部２８により自己漏電を発生させている。

これにより、電動車両１００への給電を開始する前に、漏電検出部２２の動作が正常であるか否かを判定できるから、漏電検出が正常に行われることを確認した後に給電を開始することができる。またリレーＲＹ１が開極している状態で自己漏電を発生させているため、漏電検知によってリレーＲＹ１がオフされることはなく、したがってリレーＲＹ１の開閉回数が増えることはないから、給電制御装置１の製品寿命が短くなることはない。

ところで、上述の実施形態では電源コンセントに接続して使用する可搬型のものを例に説明しているが、据え置き型のものでもよい。例えば、図１１に示すように駐車スペースの近くに設置されたスタンド型の本体部１０に上述した図１の回路を内蔵したものでもよいし、住宅などの建物の壁に取り付けられた本体部に上述した図１の回路を内蔵したものでもよい。このような据え置き型の給電制御装置１ではリレーＲＹ１の一次側に電源からの配線を予め接続しておけばよく、電源に接続するためのケーブルＣＢ１や電源側プラグＰ１は不要になる。

１ 給電制御装置
２０ 制御部
２２ 漏電検出部
２８ 漏電発生部
１００ 電動車両
１０２ 蓄電装置
ＲＹ１ リレー

Claims (7)

1. 電動車両の外部に設けられた電源から前記電動車両が備える蓄電装置への給電経路を形成し前記蓄電装置への給電を制御する給電制御装置であって、
   前記給電経路の途中に接続されたリレーと、前記給電経路での漏電を検出すると前記リレーを開極させる漏電検出部と、前記給電経路において漏電状態を発生させる漏電発生部と、前記電動車両から入力される状態通知信号に応じて前記リレーの開閉を制御するとともに、前記電動車両への給電を停止させるタイミングで前記漏電発生部により漏電状態を発生させる制御部とを備えることを特徴とする給電制御装置。
2. 前記電動車両から動作状態を通知する前記状態通知信号が入力される信号入力部を備え、
   前記電動車両への給電を停止させるタイミングとは、前記状態通知信号として充電完了を通知する充電完了信号が前記信号入力部に入力されたタイミングであることを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
3. 前記電動車両に設けられたソケットに着脱自在に接続されるプラグと、前記電動車両から動作状態を通知する前記状態通知信号が前記プラグを介して入力される信号入力部とを備え、
   前記電動車両への給電を停止させるタイミングとは、前記状態通知信号の有無から前記プラグが外されたことを前記制御部が検知したタイミングであることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の給電制御装置。
4. ユーザによって操作されると前記電動車両への給電状態を強制的に停止させる停止命令を前記制御部に出力する停止操作部を備え、
   前記電動車両への給電を停止させるタイミングとは、停止操作部が操作されたタイミングであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の給電制御装置。
5. 前記リレーの二次側電圧を平滑するコンデンサを有し、前記リレーの開極制御時に前記コンデンサの両端電圧から前記リレーが溶着しているか否かを検出する溶着検知部と、
   前記制御部が前記漏電発生部により漏電状態を発生させると、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電経路を一定時間設ける放電回路部とを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の給電制御装置。
6. 前記電動車両に設けられたソケットに着脱自在に接続されるプラグと、前記電動車両から動作状態を通知する前記状態通知信号が前記プラグを介して入力される信号入力部とを備え、
   前記電動車両への給電前に前記リレーが開極している状態で、前記プラグが前記ソケットに接続されたことを通知する接続確認信号が前記状態通知信号として前記信号入力部に入力されると、前記制御部は、前記漏電発生部により漏電状態を発生させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の給電制御装置。
7. 前記リレーの開極制御時に前記リレーの二次側電圧から前記リレーが溶着しているか否かを検出する溶着検出部と、前記溶着検出部によって前記リレーの溶着が検出されると前記リレーの溶着を報知する報知部とを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の給電制御装置。

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