JP2013031348A

JP2013031348A - 充電器、充電器の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体

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Publication number: JP2013031348A
Application number: JP2011167731A
Authority: JP
Inventors: Masaki Mori; 正樹森; Toshiyuki Fujita; 敏之藤田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: WO2013018738A1; JP5328853B2

Abstract

【課題】短絡による大電流を安全に遮断することができる充電器を実現する。
【解決手段】本発明に係る充放電器３は、本体７と、ケーブル８と、充放電コネクタ９とを備え、本体７に、電流監視部７２に流れる電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する電磁開閉器７１が設けられ、充放電コネクタ９に、電流監視部９２に流れる電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する電磁開閉器９１が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車の蓄電池への充電を制御する機能を有する充電器、充電器の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体に関する。

近年、環境負荷の少ない次世代の自動車として、電気によって駆動する電気自動車が実用化されている。電気自動車は、駆動装置としての電気モータと、電気モータに供給する電力を蓄えるバッテリ（蓄電池）とを搭載している。

蓄電池への充電は、家庭用電源や屋外の充電ステーションで行なうことができる。特に、充電ステーションでは充電時間短縮のため、急速充電可能な充放電器を用いて充電されることが多い。急速充電中は、電気自動車に接続されるケーブルに数百ボルトの高電圧の電流が流れるため、ケーブルには安全性が求められる。

これに対し、下記の特許文献１には、ケーブルの安全性を高めるため、ケーブルの途中に、電流経路を開閉する開閉器と温度検出手段と漏電検出手段とを設け、電源プラグの異常発熱や、ケーブル損傷による漏電が検出された場合に、開閉器で電流経路を遮断し充電を停止させる技術が提案されている。

特開２０１０−１１００５５号公報（２０１０年５月１３日公開）

しかしながら、特許文献１では、配線の短絡による大電流に対する安全性に関しては考慮されていないという問題がある。

具体的には、特許文献１では、ケーブルの途中に１箇所、開閉器が設けられているだけであるので、ケーブルの何れかの箇所に配線の短絡が生じた際に、確実に短絡箇所を遮断できず、大電流が配線に流れてしまう。そのため、配線が短絡して大電流が流れた場合、ケーブルが発熱して、発煙、発火が発生し、むき出しになった配線から感電するおそれがある。

また、電気自動車では、電気自動車から充電器へ送る充電電流量の指令値と実際の充電電流量とが大きく違った場合に、充電を停止するように制御している。この制御は充電器と電気自動車との通信によって行っているため、ノイズや通信線の損傷などで通信不能となったときに、充電の停止制御ができなくなってしまう。

さらに、配線の短絡は、特に、中・小容量の充電器または充放電器を使用する場合に発生しやすい。具体的には、電気自動車用の充電器または充放電器は、機種によって定格電力が異なるため、電気自動車側に、種々の充電器または充放電器に対応可能な電流制限手段を設けることは困難である。また、電気自動車からの放電に関しても、放電器の定格容量や接続される負荷によって配線に流れる電流値が異なるため、異なる電流値に対応可能な電流制限手段を電気自動車側に設けることは困難である。そのため、電気自動車に備えられる電流制限手段の過電流時の遮断リミットは、急速充電時の電流量（約１５０Ａ）に対応するように設計しなければならない。

したがって、図１４（ａ）に示すように、通常の電気自動車２００に設けられる電流制限手段２０１は、大容量（例えば５０ｋＷ）の急速充電器１００に対応するように、大電流リミッターが用いられる。

これに対し、急速充電器１００では、最大５０ｋＷの電力を供給するように設計されているため、ケーブル１０１および充放電コネクタ１０２は、大型で重く、扱いづらい。特に、住宅用のスマートグリッド対応パワーコンディショナなどの定格電力は、一般的に数ｋＷから１０ｋＷになると考えられる。このため、急速充電器１００のケーブル１０１および充放電コネクタ１０２を住宅用の充放電器に用いると、コストがかかりすぎるという問題がある。

そのため、図１４（ｂ）に示すように、中・小容量（数ｋＷ〜２０ｋＷ程度）の充放電器１１０では、小型のケーブル１１１および充放電コネクタ１１２を用いることができる。ケーブル１１１は、ケーブル１０１に比べて細く、充放電コネクタ１１２も、充放電コネクタ１０２に比べてサイズが小さくできるため、扱いやすいという利点がある。

しかしながら、充放電器１１０での充放電中に、充放電器１１０の故障やケーブル１１１の切断等によって短絡電流が発生した場合であっても、短絡電流が電気自動車２００の電流制限手段２０１のリミット電流以下であれば、電流は遮断されない。上記のように、電流制限手段２０１は通常、大電流リミッターであるため、電流制限手段２０１のリミット電流以下の短絡電流であっても、ケーブル１１１の発熱による発火や溶着の危険性があり、また、むき出しになった配線から感電する恐れもある。

このように、小型で扱いやすい、中・小容量の充電器または充放電器のケーブルにおいて、配線の短絡が発生しやすいため、中・小容量の充電器または充放電器に、短絡による大電流を防止する機構を設ける必要性が高まっている。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、短絡による大電流を安全に遮断することができる充電器および充電器の制御方法を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る充電器は、車両の蓄電池への充電を制御する機能を有する充電器であって、本体と、上記本体から延びるケーブルと、上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備え、上記本体に、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限手段が設けられ、上記コネクタに、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限手段が設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本体およびコネクタにそれぞれ、所定値以上の電流が発生した場合に当該電流を遮断する第１および第２の電流制限手段が設けられている。これにより、配線の短絡によって大電流が発生した場合であっても、本体およびコネクタの少なくとも一方において安全に電流を遮断することができる。したがって、短絡による大電流を安全に遮断することができる充電器を実現することができる。

本発明に係る充電器では、上記の各所定値は、上記車両が備える電流制限手段が制限動作を行なう電流値の下限よりも小さいことが好ましい。

上記の構成によれば、充電器が中・小容量の充電器であっても、上記所定値をケーブルおよびコネクタのサイズに応じて適切に設定することにより、車両が備える電流制限手段が動作しない程度の大電流が発生した場合であっても、安全に電流を遮断することができる。そのため、中・小容量の充電器において、扱いやすく低コストのケーブル及びコネクタを安全に使用することができる。

本発明に係る充電器では、第１の電流制限手段は、上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第１の電磁開閉器と、上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段と、第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第１の電磁開閉器に対して上記電流路を開くように制御する第１の開閉制御手段とを備えることが好ましい。

本発明に係る充電器では、第２の電流制限手段は、上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第２の電磁開閉器と、上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第２の電流監視手段と、第２の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第２の電磁開閉器に対して上記電流路を開くように制御する第２の開閉制御手段とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、電流制限手段が、電磁開閉器と電流監視手段と開閉制御手段とで構成されるので、安全性の高い充電器を簡単に実現することができる。

本発明に係る充電器では、第１の電流制限手段は、上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第１のコンタクタと、上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段と、第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第１のコンタクタに対して上記電流路を開くように制御する第１の開閉制御手段とを備えることが好ましい。

本発明に係る充電器では、第２の電流制限手段は、上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第２のコンタクタと、上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第２の電流監視手段と、第２の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第２のコンタクタに対して上記電流路を開くように制御する第２の開閉制御手段とを備えることが好ましい。

上記の構成によれば、電流制限手段が、コンタクタと電流監視手段と開閉制御手段とで構成されるので、安全性の高い充電器をより簡単に実現することができる。

本発明に係る充電器では、第１の電流制限手段は、上記本体から上記ケーブルに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を遮断する第１の配線遮断機であることが好ましい。

本発明に係る充電器では、第２の電流制限手段は、上記車両から上記ケーブルに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を遮断する第２の配線遮断機であることが好ましい。

上記の構成によれば、電流制限手段として配線遮断機を用いているので、安全性の高い充電器を簡単に実現することができる。

本発明に係る充電器では、第１の配線遮断機は、片方向配線遮断機であることが好ましい。

本発明に係る充電器では、第２の配線遮断機は、片方向配線遮断機であることが好ましい。

片方向配線遮断機は、双方向配線遮断機に比べて構造が簡単で小型であるため、充電器の小型化が容易になる。

本発明に係る充電器では、第１の電流制限手段は、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を溶断する第１のヒューズであることが好ましい。

本発明に係る充電器では、第２の電流制限手段は、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を溶断する第２のヒューズであることが好ましい。

上記の構成によれば、電流制限手段としてヒューズを用いているので、安全性の高い充電器を簡単に実現することができる。

本発明に係る充電器では、上記本体は、複数のスイッチを備え、当該複数のスイッチに対するスイッチング動作により、上記ケーブルに供給される電流および上記ケーブルから供給される電流の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、上記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御する制御部と、上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段とを備え、第１の電流制限手段は、上記複数のスイッチと上記制御部と第１の電流監視手段とで構成され、上記制御部は、第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、上記複数のスイッチをＯＦＦにすることが好ましい。

上記の構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータに電流制限機能を持たせているので、電磁開閉器やブレーカー等を設ける必要がない。そのため、安全性の高い充放電器をより簡単に低コストで実現することができる。

本発明に係る充電器では、上記車両からの放電を制御する機能をさらに有することが好ましい。

上記の課題を解決するために、本発明に係る充電器の制御方法は、車両の蓄電池への充電を制御する機能を有し、本体と、上記本体から延びるケーブルと、上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備える充電器の制御方法であって、上記本体から上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記本体に供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限ステップと、上記コネクタから上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記コネクタに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限ステップとを有することを特徴としている。

上記の構成によれば、本体およびコネクタにそれぞれ、所定値以上の電流が発生した場合に、第１および第２の電流制限ステップにおいて、当該電流が遮断される。これにより、配線の短絡によって大電流が発生した場合であっても、本体およびコネクタの少なくとも一方において安全に電流を遮断することができる。したがって、短絡による大電流を安全に遮断することができる充電器の制御方法を実現することができる。

本発明に係る充電器の制御方法では、上記の各所定値は、上記車両が備える電流制限手段が制限動作を行なう電流値の下限よりも小さいことが好ましい。

また、上記充電器を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための制御プログラム、および当該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明に係る充電器は、車両の蓄電池への充電を制御する機能を有する充電器であって、本体と、上記本体から延びるケーブルと、上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備え、上記本体に、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限手段が設けられ、上記コネクタに、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限手段が設けられている構成である。また、本発明に係る充電器の制御方法は、車両の蓄電池への充電を制御する機能を有し、本体と、上記本体から延びるケーブルと、上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備える充電器の制御方法であって、上記本体から上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記本体に供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限ステップと、上記コネクタから上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記コネクタに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限ステップとを有する構成である。したがって、短絡による大電流を安全に遮断することができる充電器および充電器の制御方法を実現できるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る充放電システムの概略構成を示す図である。図１に示す電気自動車および充放電器の具体的な構成を示すブロック図である。主回路の具体的な構成例を示す回路図である。充電時における、上記主回路のスイッチのスイッチング動作および充電電圧を示す波形図である。放電時における、上記主回路のスイッチのスイッチング動作および放電電圧を示す波形図である。電磁開閉器の具体的な構成例を示す図であり、（ａ）は、電磁開閉器が閉じている（ＯＮ）状態を示しており、（ｂ）は、電磁開閉器が開いている（ＯＦＦ）状態を示している。上記充放電器における充電制御の手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態の第１の変形例に係る充放電器の構成を示すブロック図である。コンタクタの具体的な構成例を示す図であり、（ａ）は、コンタクタが閉じている（ＯＮ）状態を示しており、（ｂ）は、コンタクタが開いている（ＯＦＦ）状態を示している。本発明の実施形態の第２の変形例に係る充放電器の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の第３の変形例に係る充放電器の構成を示すブロック図である。充電時において大電流が発生した場合の、上記主回路のスイッチのスイッチング動作および充電電流を示す波形図である。放電時において大電流が発生した場合の、上記主回路のスイッチのスイッチング動作および放電電流を示す波形図である。（ａ）は、急速充電器による電気自動車への充電を示す概略図であり、（ｂ）は、中・小容量充電器による電気自動車への充電を示す概略図である。

本発明の実施の一形態について図１〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（充放電システムの構成）
図１は、本実施形態に係る充放電システム１の概略構成を示す図である。充放電システム１は、電気自動車（車両）２の蓄電池２１への充電、並びに、蓄電池２１からの放電を制御する充放電システムであり、充放電器３、ソーラーパネル４、蓄電池５および電力系統６を含んで構成される。

充放電器３は、例えば、一般家庭の電気自動車２の駐車スペースに設置され、本体７と、本体７から延びるケーブル８と、ケーブル８を電気自動車２に接続するための充放電コネクタ（コネクタ）９とを備えている。充放電器３の定格電力は、例えば２０ｋＷである。そのため、ケーブル８として、急速充電器用のケーブルに比べ、断面積が小さく、軽量で曲がりやすいものを用いることができる。また、充放電コネクタ９も、急速充電器用の充放電コネクタに比べ、小型で軽量のものを用いることができる。したがって、ケーブル８および充放電コネクタ９を、低コストで扱いやすいものを使用することができる。

充放電器３の本体７は、家電機器１０に接続されているとともに、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびＡＣ／ＤＣコンバータ１３を介して、ソーラーパネル４、蓄電池５および電力系統６に接続されている。家電機器１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびＡＣ／ＤＣコンバータ１３は、ＤＣバス１４によって互いに接続されている。充放電器３は、ソーラーパネル４、蓄電池５または電力系統６からの電力を電気自動車２に供給する制御、および、電気自動車２から放電された電力を蓄電池５または家電機器１０に供給する制御を行なう。

（充放電器の構成）
図２は、電気自動車２および充放電器３の具体的な構成を示すブロック図である。充放電器３の本体７には、電磁開閉器７１、電流監視部７２、開閉制御部７３、主回路７４、制御部７５、通信部７６および表示部７７が設けられている。

電磁開閉器７１は、特許請求の範囲に記載の第１の電磁開閉器に相当し、充放電のための電流路に流れる電流、すなわち、ケーブル８に供給される電流、およびケーブル８から供給される電流のオン／オフ（導通／遮断）を行なう機能を有している。電磁開閉器７１の具体的な構成例は、後述する。

電流監視部７２は、特許請求の範囲に記載の第１の電磁監視手段に相当し、充放電のための電流路に流れる電流の電流値を検出する。電流監視部７２は、電流センサで構成される。また、電流値の検出は、所定の間隔（例えば１００μｓ）で行われる。

開閉制御部７３は、特許請求の範囲に記載の第１の開閉制御手段に相当し、電磁開閉器７１による電流のオン／オフを制御するものである。電流監視部７２によって検出された電流値は、開閉制御部７３に入力される。開閉制御部７３は、当該電流値が所定値以上である場合に、電流路を遮断する。この所定値は、ケーブル８の大きさに応じて設定され、中・小容量の充放電器の場合、例えば数十〜１００Ａに設定される。

主回路７４は、スイッチ素子のスイッチング動作により、電流路の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータである。主回路７４におけるスイッチング動作は、制御部７５によって制御される。

通信部７６は、電気自動車２との信号の送受信を行なうものである。電気自動車２にも通信部２４が設けられており、通信部７６と通信部２４との間で、例えば、充放電器３の定格電力や、電気自動車２の蓄電池２１の電圧・残量を示す情報等が送受信される。

表示部７７は、充放電操作のためのユーザインターフェース画面の表示や充放電の進捗状況の表示の他、短絡の発生等のエラー表示を行なうものである。

本体７の電磁開閉器７１、電流監視部７２および開閉制御部７３は、特許請求の範囲に記載の第１の電流制限手段を構成している。これらの電磁開閉器７１、電流監視部７２および開閉制御部７３が設けられていることにより、充放電のための電流路に流れる電流（すなわち、ケーブル８に流れる電流）の電流値が所定値以上である場合に、電流が遮断される。

一方、充放電器３の充放電コネクタ９には、電磁開閉器９１、電流監視部９２および開閉制御部９３が設けられている。電磁開閉器９１、電流監視部９２および開閉制御部９３の各構成は、本体７の電磁開閉器７１、電流監視部７２および開閉制御部７３の各構成とそれぞれ同一である。また、電磁開閉器９１、電流監視部９２および開閉制御部９３は、特許請求の範囲に記載の第２の電磁開閉器、第２の電流監視手段および第２の開閉制御手段にそれぞれ相当する。

電磁開閉器９１、電流監視部９２および開閉制御部９３は、特許請求の範囲に記載の第２の電流制限手段を構成している。これにより、充放電コネクタ９においても、充放電のための電流路に流れる電流（すなわち、ケーブル８に流れる電流）の電流値が所定値以上である場合に、電流が遮断される。

なお、図２に示す構成では、電流監視部７２は、電磁開閉器７１に対してケーブル８側に設けられているが、これに限定されない。電流監視部７２を電磁開閉器７１に対してＤＣバス１４側に設けてもよい。同様に、電流監視部９２は、電磁開閉器９１に対してケーブル８側に設けられているが、これに限定されない。電流監視部９２を電磁開閉器７１に対して電気自動車２側に設けてもよい。

電気自動車２に設けられる電流制限手段としてのコンタクタ２２は、例えば、大容量の急速充電器による急速充電時の電流量（約１５０Ａ）に対応するように設計される。これに対し、本実施形態に係る充放電器３は、本体７および充放電コネクタ９に、本体７と電気自動車２との間に流れる電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する電流制限手段として、それぞれ電磁開閉器７１・９１が設けられている。さらに、上記所定値は、コンタクタ２２が電流制限動作を行なう電流値の下限よりも小さく設定され、ケーブル８および充放電コネクタ９のサイズに応じた値となっている。これにより、配線の短絡によって電気自動車２のコンタクタ２２が動作しない程度の大電流が発生した場合であっても、安全に電流を遮断することができる。また、充放電器３の本体７および充放電コネクタ９、ケーブル８、並びに電気自動車２の何れの箇所で短絡故障が起こっても、過大な電流が配線に流れることはないので、発煙や溶着を回避できる。

そのため、中・小容量の充放電器であっても、扱いやすく低コストのケーブル及び充放電コネクタを安全に使用することができ、充放電器のインフラ増強に貢献できる。

なお、短絡による大電流だけでなく、漏電によって大電流が発生した場合であっても、本体７および充放電コネクタ９の少なくとも一方において電流が遮断されるので、安全性は確保される。

（主回路の構成）
続いて、主回路７４の構成について説明する。

図３は、主回路７４の具体的な構成例を示す回路図である。主回路７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、２つの平滑コンデンサＣ１・Ｃ２およびコイルＬ１を備えている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタとダイオードとが並列に接続されて構成されている。平滑コンデンサＣ１はＤＣバス１４側の２つの配線間に設けられ、平滑コンデンサＣ２は電磁開閉器７１側の２つの配線間に設けられている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは、互いに直列に接続され、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との直列回路は、平滑コンデンサＣ１と並列に接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続点は、コイルＬ１を介してスイッチＳＷ３に接続されている。なお、主回路７４に設けられるスイッチの個数は、特に限定されない。

図４は、充電時における、主回路７４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のスイッチング動作および充電電圧を示す波形図である。充電時において、スイッチＳＷ１は、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返している。これに対し、スイッチＳＷ２・ＳＷ３は、常にＯＦＦの状態である。スイッチＳＷ１のＯＮ期間に、コイルＬ１にエネルギーが蓄積され、スイッチＳＷ１のＯＦＦ期間に、上記エネルギーに基づく起電圧と入力電圧とが重畳された電圧が電気自動車２側に出力される。これにより、充電電圧は一定となる。

図５は、放電時における、主回路７４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のスイッチング動作および充電電圧を示す波形図である。放電時において、スイッチＳＷ２は、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返している。これに対し、スイッチＳＷ１は、常にＯＦＦの状態であり、スイッチＳＷ３は、常にＯＮの状態である。スイッチＳＷ２のＯＦＦ期間に、コイルＬ１にエネルギーが蓄積され、スイッチＳＷ２のＯＮ期間に、上記エネルギーに基づく起電圧と入力電圧とが重畳された電圧がＤＣバス１４側に出力される。これにより、放電電圧は一定となる。

（電磁開閉器の構成）
続いて、電磁開閉器７１の構成について説明する。

図６は、電磁開閉器７１の具体的な構成例を示す図であり、（ａ）は、電磁開閉器７１が閉じている（ＯＮ）状態を示しており、（ｂ）は、電磁開閉器７１が開いている（ＯＦＦ）状態を示している。電磁開閉器７１は、コンタクタ（電磁接触器）７１１と、サーマルリレー７１２とを備えている。コンタクタ７１１は、電磁石７１１ａ、可動鉄心７１１ｂ、電源７１１ｃおよびスイッチ７１１ｄを備えている。サーマルリレー７１２は、ヒーター７１２ａ、バイメタル７１２ｂおよびスイッチ７１２ｃを備えている。

図６（ａ）に示すように、スイッチ７１１ｄおよびスイッチ７１２ｃがＯＮの場合、可動鉄心７１１ｂが電磁石７１１ａに引き付けられ、充放電の電流路の接点が閉じた状態となる。

ここで、電流路に電流が流れると、ヒーター７１２ａが発熱することによりバイメタル７１２ｂが湾曲する。電流路に流れる電流が過大になると、図６（ｂ）に示すように、バイメタル７１２ｂがスイッチ７１２ｃをＯＦＦする。これにより、可動鉄心７１１ｂは電磁石７１１ａから離れて、充放電の電流路をＯＮ／ＯＦＦする接点が開く。

また、スイッチ７１１ｄは、図２に示す開閉制御部７３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。これにより、電流監視部７２によって検出された電流値が所定の値以上である場合に、開閉制御部７３がスイッチ７１１ｄをＯＦＦすることで、電流路に流れる電流が遮断される。

（充電制御の手順）
続いて、充放電器３における充電制御の手順について説明する。

図７は、充放電器３における充電制御の手順を示すフローチャートである。まず、充放電コネクタ９を電気自動車２に接続して（ステップＳ１）、充電指示が行われると（ステップＳ２において「ＹＥＳ」）、電磁開閉器７１・９１は閉じるように制御され、電気自動車２側においてもコンタクタ２２が閉じられる（ステップＳ３）。これにより、ＤＣバス１４から電気自動車２の蓄電池２１への電流路が導通状態となり、充電動作が開始される（ステップＳ４）。

充電中に、電流監視部７２が所定値以上の電流を検知した場合（ステップＳ５において「ＹＥＳ」）、開閉制御部７３は、電磁開閉器７１を開いて充電電流を遮断する（ステップＳ６、第１の電流制限ステップ）。また充電中に、電流監視部９２が所定値以上の電流を検知した場合（ステップＳ７において「ＹＥＳ」）、開閉制御部９３は、電磁開閉器９１を開いて充電電流を遮断する（ステップＳ８、第２の電流制限ステップ）。これにより、充電動作が中止され（ステップＳ９）、表示部７７は異常が発生した旨を表示する（ステップＳ１０）。

充電中に、電流監視部７２・９２が所定値以上の電流を検知することなく充電動作が終了した場合（ステップＳ１１において「ＹＥＳ」）、主回路７４のスイッチング動作が停止され（ステップＳ１３）、電磁開閉器７１・９１は開くように制御され、電気自動車２側においてもコンタクタ２２が開かれる（ステップＳ１４）。

（変形例１）
上記の実施形態では、電流制限手段が、電磁開閉器、電流監視部および開閉制御部で構成されていたが、電流制限手段の具体的な構成はこれに限定されない。以下では、本実施形態の変形例について説明する。なお、説明の便宜上、上記において、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図８は、本実施形態の第１の変形例に係る充放電器３ａの構成を示すブロック図である。充放電器３ａは、本体１７と、ケーブル８と、充放電コネクタ１９とを備えている。本体１７は、図２に示す充放電器３の本体７において、電磁開閉器７１をコンタクタ１７１に置き換えた構成である。同様に、充放電コネクタ１９は、図２に示す充放電器３の充放電コネクタ９において、電磁開閉器９１をコンタクタ１９１に置き換えた構成である。すなわち、本変形例に係る充放電器３ａは、本体１７および充放電コネクタ１９に、電流制限手段として、それぞれコンタクタ１７１・１９１を備えている。

なお、コンタクタ１７１・１９１は、特許請求の範囲に記載の第１および第２のコンタクタにそれぞれ相当する。

図９は、コンタクタ１７１の具体的な構成例を示す図であり、（ａ）は、コンタクタ１７１が閉じている（ＯＮ）状態を示しており、（ｂ）は、コンタクタ１７１が開いている（ＯＦＦ）状態を示している。コンタクタ１７１は、電磁石７１１ａ、可動鉄心７１１ｂ、電源７１１ｃおよびスイッチ７１１ｄを備えており、図６に示す電磁開閉器７１のコンタクタ７１１と略同様の構成である。

図９（ａ）に示すように、スイッチ７１１ｄがＯＮの場合、可動鉄心７１１ｂが電磁石７１１ａに引き付けられ、充放電の電流路の接点が閉じた状態となる。また、スイッチ７１１ｄは、図８に示す開閉制御部７３によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。これにより、電流監視部７２によって検出された電流値が所定の値以上である場合、図９（ｂ）に示すように、開閉制御部７３がスイッチ７１１ｄをＯＦＦすることで、電流路に流れる電流が遮断される。

なお、充放電コネクタ１９に設けられるコンタクタ１９１も、コンタクタ１７１と同一の構成である。

このように、コンタクタを用いて電流制限手段を構成することで、安全性の高い充放電器をより簡単に実現することができる。

（変形例２）
続いて、電流制限手段としてブレーカー（配線遮断機）およびヒューズを用いる例について説明する。

図１０は、本実施形態の第２の変形例に係る充放電器３ｂの構成を示すブロック図である。充放電器３ｂは、本体２７と、ケーブル８と、充放電コネクタ２９とを備えている。本体２７は、図２に示す充放電器３の本体７において、電磁開閉器７１、電流監視部７２および開閉制御部７３を、ブレーカー７８およびヒューズ７９に置き換えた構成である。また、充放電コネクタ２９は、ブレーカー９８およびヒューズ９９を備えている。

なお、ブレーカー７８・９８は、特許請求の範囲に記載の第１および第２の配線遮断機にそれぞれ相当する。また、ヒューズ７９・９９は、特許請求の範囲に記載の第１および第２のヒューズに相当する。

本体２７に設けられるブレーカー７８は、電気自動車２へ供給される充電方向の電流の電流値が所定値以上の場合に自動的に電流路を遮断する片方向ブレーカーである。また、充放電コネクタ２９に設けられるブレーカーは、本体２７へ供給される放電方向の電流の電流値が所定値以上の場合に自動的に電流路を遮断する片方向ブレーカーである。

ブレーカー７８・９８として双方向ブレーカーを用いてもよいが、片方向ブレーカーは、双方向ブレーカーに比べ、構造が簡単で小型である。そのため、本体２７の小型化および充放電コネクタ２９の軽量・小型化が容易になる。

また、ヒューズ７９・９９は、電流路に流れる電流の電流値が所定値以上の場合に自動的に電流路を溶断する。ヒューズ７９・９９が溶断動作する電流値の下限と、ブレーカー７８・９８が遮断動作する電流値の下限とは、同一であってもよいし、異なってもよい。

なお、ブレーカー７８およびヒューズ７９のうちいずれかを、本体２７に設ける構成としてもよい。同様に、ブレーカー９８およびヒューズ９９のうちいずれかを、充放電コネクタ２９に設ける構成としてもよい。

このように、電流制限手段としてブレーカーおよびヒューズの少なくともいずれかを用いることで、安全性の高い充放電器をより簡単に実現することができる。

（変形例３）
続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータである主回路に電流制限機能を持たせることにより、電流制限手段を実現する例について説明する。

図１１は、本実施形態の第３の変形例に係る充放電器３ｃの構成を示すブロック図である。充放電器３ｃは、本体３７と、ケーブル８と、充放電コネクタ９とを備えている。本体３７は、図２に示す充放電器３の本体７において、電磁開閉器７１および開閉制御部７３を省略し、制御部７５を制御部１７５に置き換えた構成である。

制御部１７５は、電流監視部７２よって検出された電流の電流値が所定値以上である場合に、主回路７４におけるスイッチング動作を制御して、電流を遮断する機能を有している。より具体的には、充放電のための電流路に流れる電流の電流値が所定値以上である場合に、制御部１７５は、図３に示す全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がＯＦＦ状態になるように制御する。

図１２は、充電時において大電流が発生した場合の、主回路７４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のスイッチング動作および充電電流を示す波形図である。例えば、配線の短絡により充電電流が所定値（例えば１００Ａ）以上となった場合、制御部１７５は、主回路７４のスイッチＳＷ１（図３参照）をＯＦＦに制御する。これにより、主回路７４において電流が遮断される。

図１３は、放電時において大電流が発生した場合の、主回路７４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３のスイッチング動作および充電電流を示す波形図である。例えば、配線の短絡により放電電流が所定値以上となった場合、制御部１７５は、主回路７４のスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３（図３参照）をＯＦＦに制御する。これにより、主回路７４において電流が遮断される。

本変形例では、主回路７４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、制御部１７５と、電流監視部７２とで、特許請求の範囲に記載の第１の電流制限手段を構成している。このように、主回路７４に電流制限機能を持たせることにより、電磁開閉器やブレーカー等を設ける必要がないので、安全性の高い充放電器をより簡単に低コストで実現することができる。

（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、変形例３を除き、充放電器の本体と充放電コネクタとは、同一構成の電流制限手段を備えていたが、本体と充放電コネクタとが異なる構成の電流制限手段を備えてもよい。

最後に、上述した充放電器の各ブロック、特に開閉制御部７３・９３および制御部１７５は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、充放電器は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである充放電器の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記充放電器に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、充放電器を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（high data rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、充放電器だけでなく、電気自動車の蓄電池への充電のみを行なう充電器にも利用することができる。

１充放電システム
２電気自動車（車両）
３充放電器（充電器）
３ａ充放電器（充電器）
３ｂ充放電器（充電器）
３ｃ充放電器（充電器）
４ソーラーパネル
５蓄電池
６電力系統
７本体
８ケーブル
９充放電コネクタ（コネクタ）
１０家電機器
１１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４ＤＣバス
１７本体
１９充放電コネクタ
２１蓄電池
２２コンタクタ
２４通信部
２７本体
２９充放電コネクタ
３７本体
７１電磁開閉器
７２電流監視部（第１の電流監視手段）
７３開閉制御部（第１の開閉制御手段）
７４主回路
７５制御部
７６通信部
７７表示部
７８ブレーカー（第１の配線遮断機）
７９ヒューズ
９１電磁開閉器
９２電流監視部（第２の電流監視手段）
９３開閉制御部（第２の開閉制御手段）
９８ブレーカー（第２の配線遮断機）
９９ヒューズ
１７１コンタクタ
１７５制御部（制御手段）
１９１コンタクタ
７１１コンタクタ
７１１ａ電磁石
７１１ｂ可動鉄心
７１１ｃ電源
７１１ｄスイッチ
７１２サーマルリレー
７１２ａヒーター
７１２ｂバイメタル
７１２ｃスイッチ
Ｃ１平滑コンデンサ
Ｃ１平滑コンデンサ
Ｃ２平滑コンデンサ
Ｌ１コイル
ＳＷ１スイッチ
ＳＷ２スイッチ
ＳＷ３スイッチ

Claims

車両の蓄電池への充電を制御する機能を有する充電器であって、
本体と、
上記本体から延びるケーブルと、
上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備え、
上記本体に、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限手段が設けられ、
上記コネクタに、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限手段が設けられていることを特徴とする充電器。
上記の各所定値は、上記車両が備える電流制限手段が制限動作を行なう電流値の下限よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
第１の電流制限手段は、
上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第１の電磁開閉器と、
上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段と、
第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第１の電磁開閉器に対して上記電流路を開くように制御する第１の開閉制御手段とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
第２の電流制限手段は、
上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第２の電磁開閉器と、
上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第２の電流監視手段と、
第２の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第２の電磁開閉器に対して上記電流路を開くように制御する第２の開閉制御手段とを備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の充電器。
第１の電流制限手段は、
上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第１のコンタクタと、
上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段と、
第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第１のコンタクタに対して上記電流路を開くように制御する第１の開閉制御手段とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
第２の電流制限手段は、
上記ケーブルへの電流路の開閉を行なう第２のコンタクタと、
上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第２の電流監視手段と、
第２の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、第２のコンタクタに対して上記電流路を開くように制御する第２の開閉制御手段とを備えることを特徴とする請求項１、２または５に記載の充電器。
第１の電流制限手段は、上記本体から上記ケーブルに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を遮断する第１の配線遮断機であることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
第２の電流制限手段は、上記車両から上記ケーブルに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を遮断する第２の配線遮断機であることを特徴とする請求項１、２または７に記載の充電器。
第１の配線遮断機は、片方向配線遮断機であることを特徴とする請求項７に記載の充電器。
第２の配線遮断機は、片方向配線遮断機であることを特徴とする請求項８または９に記載の充電器。
第１の電流制限手段は、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を溶断する第１のヒューズであることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
第２の電流制限手段は、上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流の電流路を溶断する第２のヒューズであることを特徴とする請求項１、２または１１に記載の充電器。
上記本体は、
複数のスイッチを備え、当該複数のスイッチに対するスイッチング動作により、上記ケーブルに供給される電流および上記ケーブルから供給される電流の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、
上記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御する制御手段と、
上記ケーブルに供給される電流の電流値、および上記ケーブルから供給される電流の電流値を検出する第１の電流監視手段とを備え、
第１の電流制限手段は、上記複数のスイッチと上記制御手段と第１の電流監視手段とで構成され、
上記制御手段は、第１の電流監視手段が検出した電流値が所定値以上の場合に、上記複数のスイッチをＯＦＦにすることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
上記車両からの放電を制御する機能をさらに有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の充電器。
車両の蓄電池への充電を制御する機能を有し、
本体と、
上記本体から延びるケーブルと、
上記ケーブルを上記車両に接続するためのコネクタとを備える充電器の制御方法であって、
上記本体から上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記本体に供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第１の電流制限ステップと、
上記コネクタから上記ケーブルに供給される電流の電流値、または上記ケーブルから上記コネクタに供給される電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する第２の電流制限ステップとを有することを特徴とする充電器の制御方法。
上記の各所定値は、上記車両が備える電流制限手段が制限動作を行なう電流値の下限よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の充電器の制御方法。
請求項１〜６および１３のいずれか１項に記載の充電器を動作させるための制御プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための制御プログラム。
請求項１７に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。