JP2013051822A - 車両用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電制御信号（ＣＰＬＴ）に加わる電磁誘導ノイズに起因する、予期せぬ充電停止を回避可能な車両用充電装置を提供すること。
【解決手段】車両２の充電制御回路５に対して充電制御信号を送信して、車両２への充電を制御する充電制御部１０を備える車両用充電装置１であって、該充電制御部１０は、充電制御信号の電位に基づき車両の適否判定を行う判定回路１０ａを有し、該判定回路１０ａは、該適否判定を完了した後に判定を行った該適否判定を停止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラグインハイブリッドカーや電気自動車等の車載電池を備えた車両のうち、モード３の充電システムに対応した車両（モード２の車両）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プラグインハイブリッドカーや電気自動車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又は車両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、車両としてコンセントより専用ケーブルを介して車両側の充電制御回路に対して充電制御信号（ＣＰＬＴ）を送る充電制御手段を含む制御手段が要求されるモード（モード２）や、地上側の設備としてモード２の車両の充電制御回路に対して充電制御信号（ＣＰＬＴ）を送る充電制御手段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２を採用した車両の場合には、モード３の車両用充電装置に接続して車両側の充電制御回路から出力される充電制御信号によって充電ケーブルの接続状況や、車載電池の種類による車両の充電時の換気の要否チェックされたうえで充電が開始される。車載電池の種類としては、現在主流のリチウムイオン電池等の他、電気自動車の開発初期に主に使用された鉛電池等がある。このうち、鉛電池等の充電時には十分な換気下で行う必要があるため、車両用充電装置は、充電対象となる電池の種類によって換気必要車両と判定し、換気必要車両の場合には、換気が確保されたことを条件として充電開始を許可する制御を行うことが標準規格として定められている。換気が十分に確保されている場所に車両用充電装置を設置した場合は、設置工事完了時等に車両用充電装置のメモリー等にその旨を記録しておく。

図４には、モード３の車両用充電装置１における充電開始制御に関するブロック図を示し、図５は、充電状況ごとの充電制御信号の状態の変化、すなわち、図４の車両用充電装置１のＡ点の電位（充電制御信号）の変化とその発振を示している。図４のブロック図において、車両２に充電ケーブル３を未接続の状態では、車両用充電装置１のＡ点の電位（充電制御信号）が１２Ｖの定電圧の出力となるよう設計されている。充電ケーブル３をモード２の車両２の接続部に接続すると、車両側の充電制御回路５の抵抗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点の電位（充電制御信号）は９Ｖの定電圧となる。充電制御部１０は、充電制御信号が９Ｖの電位になったことによって、モード２の車両２に充電ケーブル３が接続されたことを検知し、その後、車両用充電装置１が所定条件を満たしていれば、充電制御部１０がパルス出力回路１２を発振させて、充電制御信号は９Ｖ発振の状態となる。このパルス状の充電制御信号が車両側に入ることにより、車両側に車両用充電装置１が充電可能な状態である旨を通知され、車両側の充電制御回路５が受電許可スイッチ１５をオンとする。

ここで、車載電池としてリチウムイオン電池等の充電時に換気の必要がない電池が搭載されている場合（換気不要車両）には、受電許可スイッチ１５がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位（充電制御信号）は６Ｖ発振に変化し、車両側の充電が可能な状態である旨を車両用充電装置１に通知する。充電制御部１０はこの状態においてリレー９にオン信号を出力してリレー９を閉路し、充電電路８から車両側の充電器を介して車載電池４への充電を可能にする。このとき、図６に示すように、リレー９の閉路に伴い発生する開閉ノイズが、充電電路８より電磁誘導ノイズとして充電制御信号の信号線に伝播し、Ａ点の電位が瞬時的に変動する現象が観察されることがある。

一方、車載電池として鉛電池等の換気必要車両では、受電許可スイッチ１５がオンになると同時に、抵抗分圧によってＡ点の電位（充電制御信号）は３Ｖ発振に変化するように抵抗Ｒ３‘（図示せず）の値が定められている。充電制御部１０が３Ｖの電位を検出すると、設置場所の換気が確保されていない車両用充電装置１ではリレー９は閉路されず充電は開始されない。

しかし、換気不要車両が接続されている場合であっても、図６に示すように、６Ｖ発振しているＡ点の電位（充電制御信号）が瞬時的に変動する現象が生じるケースがあり、従来の車両用充電装置では、このような車両用充電装置から生じるノイズの他、車両側で発生するノイズによるものであっても、車両用充電装置１の設置場所の換気が確保されていない場合には、３Ｖの電位を検出した充電制御部１０は即座にリレー９へオフ信号を出力するため、充電開始後に予期せぬ充電停止が生じる問題があった。

特開２００９−７１８９９号公報（背景技術の欄）

本発明の目的は前記の問題を解決し、充電制御信号（ＣＰＬＴ）に加わるノイズに起因する、予期せぬ充電停止を回避可能な車両用充電装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の車両用充電装置は、車両側の充電制御回路に対して充電制御信号を送信して、車両への充電を制御する充電制御部を備える車両用充電装置であって、
該充電制御部は、充電制御信号の電位に基づき車両の適否判定を行う判定回路を有し、
該判定回路は、該適否判定を完了した後に判定を行った該適否判定を停止することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用充電装置において、該判定回路は、充電時の換気の要否の適否判定を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の車両用充電装置において、車両側の充電制御回路のダイオード搭載有無の適否判定を行うことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の車両用充電装置において、該判定回路は、充電制御信号の状態が変化した後、所定サイクルのパルス周期内で該適否判定を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る車両用充電装置は、車両への充電を制御する充電制御部に、充電制御信号の電位に基づき車両の適否判定を行う判定回路を有し、該判定回路は、該適否判定を完了した後に判定を行った該適否判定を停止するものとして構成することにより、車両用充電装置や車両側で発生するノイズに起因して、充電中の充電制御信号の電位が瞬時的に変動した場合であっても、その瞬時的な変動によって、充電に不適切な車両であることを示す信号として判定されることはなく、充電中の予期せぬ充電停止を回避することができる。

本発明の実施形態の車両用充電装置を示すブロック図である。 充電制御信号の状態の変化及び適否判定の完了を示すグラフである。 本発明の車両の適否判定を示すフロー図である。 従来の車両用充電装置を示すブロック図である。 Ａ点の充電制御信号の状態の変化を示すグラフである。 リレーの接続に伴い発生する電磁誘導ノイズにより、Ａ点の電位が瞬時的低下する現象を示すグラフである。

図１は本発明の実施形態を示すブロック図であり、一点鎖線で囲んだ１が車両用充電装置、２が車両、３が充電ケーブル、４は車両２の車載電池、５は車両２の充電制御回路である。この実施形態では車両２はモード２の車両として図示されている。交流電源６から供給される電力は、ブレーカ７を備えた充電電路８から充電ケーブル３を介して車両２の車載電池４に供給され充電を行う。ブレーカ７は負荷側の過電流または漏電電流を検出したときに充電電路を遮断する漏電遮断器（ＥＬＢ）である。この充電電路８には電路をオンオフするためのリレー（電磁接触器）９が設けられており、以下に説明する充電制御部１０によりリレー９のオンオフが制御される。充電制御部１０は以下に説明する接続した車両の充電に関する適否判定を行う判定回路１０ａを備えていて、本実施形態では、充電制御信号の電位に基づき後述する２種類の車両の適否判定を行っている。なお１１は交流を直流に変換して充電制御部１０に直流電源を供給する電源回路である。

以下、図３のフロー（以下、ステップＳＴ１〜１１）を参照して、本発明の車両用充電装置１と車両２との間で通信される充電制御信号の電位による車両の適否判定について説明する。

車両用充電装置１の充電制御部１０はパルス出力回路１２を備え、車両側の充電制御回路５との間で充電制御信号（ＣＰＬＴ）の通信を行う。充電制御部１０は充電ケーブル３にモード２の車両が接続され、車両用充電装置１が所定条件を満たしたときにパルス出力回路１２によって初期値として予め定められたデューティ比（パルス幅）の充電制御信号を発振させる。充電制御信号のデューティ比の初期値は車両用充電装置１の定格電流や充電ケーブル３の種類等によって予め定められている。

（ＳＴ１〜ＳＴ３）
図２、図３に示すように、充電ケーブル３を車両２の接続部に接続していない状態における充電制御信号の電位（Ａ点の電位）は１２Ｖの定電圧で出力されるよう調整されているが（ＳＴ１）、充電ケーブル３を車両２の接続部に接続すると車両側の充電制御回路５に内蔵されている抵抗Ｒ２によって分圧され、充電制御信号の電位（Ａ点の電位）は９Ｖに低下する（ＳＴ２）。充電制御部１０は、充電制御信号が９Ｖの電位になったことによって、モード２の車両が接続されたことを検知し、その後、車両用充電装置１が所定条件を満たしていれば、充電制御部１０がパルス出力回路１２を発振させて充電制御信号は９Ｖ発振の状態に変化する（ＳＴ３）。このとき、発振した充電制御信号（以下、パルスという）の下端電位は、ダイオード１４の存在により、図２に示すように、−１２Ｖを維持している。なお、所定条件とは車両用充電装置１にタイマー制御や使用電力制限等がなく車両に対して充電可能な状態にあることを意味する。

（ＳＴ４〜ＳＴ５）
車両側の充電制御回路５内には、ダイオード１４を備えることが規格で定められている。ダイオード１４はパルスの下端電位を一定値（−１２Ｖ）に保つために車両の接続部と分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３に対して直列に設けられている。
車両の充電制御回路５にダイオード１４が存在しない場合には、Ｒ２の分圧抵抗によりパルスの下端電位は−９Ｖ近傍となる（ＳＴ４）。このパルスの下端電位を検出することにより、充電制御部１０に設けた判定回路１０ａは、車両２に充電制御回路５にダイオード１４が存在せず規格を満たさない車両であるとの適否判定（ダイオードの搭載有無の適否判定）を行い、以降のステップに移行しない（ＳＴ５）。ダイオード１４の不存在は、充電ケーブル先端の充電コネクタのピンが人体に触れた場合と車両に接続した場合との判別ができなくなるため、車両用充電装置１の表示部に充電できない旨の表示を行うことが好ましい。

（ＳＴ６）
車両側の充電制御回路５内にダイオード１４を備える場合、パルスの上端電位は９Ｖであるが、パルスの下端電位は−１２Ｖを維持するため、判定回路１０ａはダイオードの搭載有無の適否判定によりダイオード１４の存在を検出し、車両用充電装置に対して適合車両と判定する。本発明では、充電制御信号の状態が変化として９Ｖ定電圧から９Ｖ発振に変化した後のパルス周期の所定サイクル内で適否判定を行い、判定を行った後にはその適否判定を停止する。
すなわち、ダイオードの搭載有無の適否判定を行った後には、ダイオードの搭載有無の適否判定については判定を停止する。ダイオード搭載の有無の適否判定は充電ケーブル３を車両１に接続後、最初に充電制御信号が９Ｖ定電圧から９Ｖ発振に変化した後のパルス周期の所定サイクル内で行うものとする。本実施形態では、判定回路１０ａは、適否判定を完了した以後は、充電開始から充電完了して充電ケーブル３が車両２から外されるまで、ダイオードの搭載有無の適否判定は行わないように制御している。これにより、電磁誘導ノイズ等の影響によりパルスの下端電位に瞬時的な電位変化が生じて−９Ｖ以上となった場合であっても、充電が停止することはない。
なお、車両用充電装置１の充電制御部１０の制御により充電が一端中断され、充電制御信号の状態が９Ｖ発振から９Ｖ定電圧の状態になり、再度９Ｖ発振となる状態が繰り返される場合には、最初に充電制御信号が９Ｖ定電圧から９Ｖ発振の信号の状態に変化した後のパルス周期の所定サイクル内で適否判定を行うものとするが、充電制御信号の状態が変化するたびに適否判定を行うものとしてもよい。

（ＳＴ７〜ＳＴ８）
９Ｖのパルスが車両側の充電制御回路５に入力されると、車両用充電装置の準備ができたことを車両側が認識し（ＳＴ７）、車両側の充電制御回路５に内蔵された充電許可スイッチ１５がオンとなる。充電制御部１０の判定回路１０ａは抵抗Ｒ３の抵抗分圧によるＡ点の電位（充電制御信号）によって車両２の車載電池の種類を判定し、車両の充電時の換気の要否の適否判定を行う（ＳＴ８）。

（ＳＴ１０）
車載電池として充電時に換気の必要がないリチウムイオン電池等が搭載された換気不要車両の場合には、受電許可スイッチ１５がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位（充電制御信号）は６Ｖ発振に変化する。判定回路１０ａはＡ点の電位が６Ｖ発振であることにより、接続された車両が換気不要車両であるとの車両の充電時の換気の要否の適否判定を行う（ＳＴ８）。
このとき、充電制御部１０はこの状態においてリレー９にオン信号を出力してリレー９を閉路し、充電電路８から車両側の充電器を介して車載電池４への充電を可能とする（ＳＴ１１）。

（ＳＴ９）
一方、車載電池として鉛電池等が搭載されている換気必要車両の場合には、受電許可スイッチ１５がオンになると同時に、抵抗Ｒ３‘（図示せず）の抵抗分圧によってＡ点の電位（充電制御信号）は３Ｖ発振に変化する。３Ｖ発振を検出すると、充電制御部１０の判定回路１０ａは、接続された車両が換気必要車両であると車両の充電時の換気の要否の適否判定を行い（ＳＴ８）、本実施形態に置いては、リレー９へのオン信号の出力をせず、リレー９は閉路されず充電は開始されない（ＳＴ９）。

（ＳＴ１０）
車載電池としてリチウムイオン電池等が搭載されている換気不要車両の場合、パルスの上端電位が９Ｖから６Ｖに変化するため、判定回路１０ａは充電制御信号の状態が前記のように変化（電位変化）した後に、充電時の換気の要否のパルス周期の所定サイクル内に適否判定を行い、判定を完了した後にはその適否判定を停止する。すなわち、充電時の換気の要否の適否判定を行った後には、充電時の換気の要否の適否判定については判定を停止する。
充電時の換気の要否の適否判定は、充電制御信号が最初に９Ｖ発振から６Ｖ発振の信号の状態に変化（電位変化）した後のパルス周期の所定サイクル内で行うものとする。本実施形態においては、適否判定を完了した以後は、充電開始から充電完了して充電ケーブルが車両から外されるまで、車載電池の種別の適否判定は行わないように判定期間を限定する制御を行っている。これにより、電磁誘導ノイズ等の影響によりパルスの上端電位に瞬時的な電位変化が生じて３Ｖを下回った場合であっても、充電が停止することはない。
なお、車両側の充電制御回路５の制御により充電が一端中断され、充電制御信号が９Ｖ発振と６Ｖ発振が繰り返される場合には、少なくとも最初に充電制御信号が９Ｖ発振から６Ｖ発振の信号の状態に変化した後のパルス周期の所定サイクル内で適否判定を行うものとするが、充電制御信号の状態に変化（電位変化）ごとに適否判定を行うものとしてもよい。

以上に説明したように、本発明の車両用充電装置では、車両への充電を制御する充電制御部に、充電制御信号の電位に基づき車両の適否判定を行う判定回路を有し、該判定回路は、充電制御信号の状態が変化した後にパルス周期の所定サイクル内で車両の適否判定を行うものとして構成し、車両の適否判定を完了した後には、判定を行ったその適否判定を停止する。このため、車両用充電装置や車両側で発生するノイズに起因して、充電制御信号の電位に瞬時的な変化が生じて所定値を変動した場合であっても、その瞬時的な変動が、充電に不適切な車両であることを示す信号として判定されることはなく、充電中の予期せぬ充電停止を回避することができる。上記実施形態においては、ダイオードの搭載有無の適否判定と、車両の充電時の換気の要否の適否判定の２種類の判定を行っているが何れか一方の適否判定が行われるものであってもよい。

１ 車両用充電装置
２ 車両
３ 充電ケーブル
４ 車載電池
５ 充電制御回路
６ 交流電源
７ ブレーカ
８ 充電電路
９ リレー
１０ 充電制御部
１１ 電源回路
１２ パルス出力回路
１３ 充電制御端子
１４ ダイオード
１５ 受電許可スイッチ

Claims (4)

1. 車両側の充電制御回路に対して充電制御信号を送信して、車両への充電を制御する充電制御部を備える車両用充電装置であって、
   該充電制御部は、充電制御信号の電位に基づき車両の適否判定を行う判定回路を有し、
   該判定回路は、該適否判定を完了した後に判定を行った該適否判定を停止することを特徴とする車両用充電装置。
2. 該判定回路は、充電時の換気の要否の適否判定を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置。
3. 該判定回路は、車両側の充電制御回路のダイオード搭載有無の適否判定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用充電装置。
4. 該判定回路は、充電制御信号の状態が変化した後、所定サイクルのパルス周期内で該適否判定を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用充電装置。