JP2013143813A - 自動車用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラにシステムエラーが発生しても容易に復帰することができる自動車用充電装置を提供する。
【解決手段】ＡＣ／ＤＣ変換部１２とＤＣ／ＤＣ変換部１３において、交流電力を入力し電力変換して車載側の電池３０に供給する。非常停止ボタン２１の手動操作により交流電力の入力段に設けられたＡＣサーキットブレーカ１１が開放状態にされる。非常停止ボタン２１におけるＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にする操作に伴ってコントローラ１７，１８にリセット信号が送出され、コントローラ１７，１８がリセットされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用充電装置に関するものである。

近年、地球温暖化への対応施策の１つとして、自動車のＣＯ２排出量を削減すべく電気自動車の開発が進んできている。電気自動車の充電には、通常は車載充電装置を使用するが、電池残量ゼロから満充電を行おうとすると、ＡＣ１００ボルトで１４時間、ＡＣ２００ボルトでも７時間かかる。また、航続距離についても、ちょっとした遠出をする場合には補充電が必要であったり、外出先で充電を行う場合、車載充電装置では時間がかかるため、不便を感じることがある。これらを解消するために、据置型の自動車用充電装置の開発が進められている。

また、据置型の自動車用充電装置において、押しボタン式の非常停止手段により手動で室内コントローラによる充電動作を停止させるシステム構成とすることが行なわれている（例えば、特許文献１）。

特開平９−２３３７２０号公報

ところで、自動車用充電装置において、異常時に緊急停止させるための非常停止ボタンを設置して非常停止ボタンが押されると電路を遮断すべくサーキットブレーカを開放状態にする。このようにして安全を確保する場合、コントローラにおいてシステムエラーが発生した場合に、非常停止ボタンを押下操作した後に非常停止状態が解消されても充電装置の動作を行わせることができなかった。

本発明の目的は、コントローラにシステムエラーが発生しても容易に復帰することができる自動車用充電装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、交流電力を入力し電力変換して車載側の電池に供給するための電力変換機器と、前記電力変換機器の制御を行うコントローラと、手動操作により前記電力変換機器における交流電力の入力段に設けられた電路開閉手段を開放状態にする非常停止操作スイッチと、を備えた自動車用充電装置において、前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に連動して前記コントローラをリセットするようにしたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、コントローラにおいて、電力変換機器の制御が行われる。非常停止操作スイッチを手動操作することにより電力変換機器における交流電力の入力段に設けられた電路開閉手段が開放状態にされる。この非常停止操作スイッチにおける電路開閉手段を開放状態にする操作に連動してコントローラがリセットされる。

これにより、コントローラにシステムエラーが発生しても容易に復帰することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動車用充電装置において、前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に伴って前記コントローラにリセット信号を送出することにより前記コントローラをリセットするようにしたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、非常停止操作スイッチにおける電路開閉手段を開放状態にする操作に伴ってコントローラにリセット信号が送出されることによりコントローラをリセットすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の自動車用充電装置において、前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に伴って前記コントローラに電源を供給する電源装置に再起動信号を送出して前記電源装置において前記コントローラへの電源供給を一旦停止し再度行うことにより前記コントローラをリセットするようにしたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、非常停止操作スイッチにおける電路開閉手段を開放状態にする操作に伴ってコントローラに電源を供給する電源装置に再起動信号が送出されて電源装置においてコントローラへの電源供給が一旦停止され再度行われることによりコントローラをリセットすることができる。

請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用充電装置において、前記電路開閉手段は配線用遮断器であるとよい。

本発明によれば、コントローラにシステムエラーが発生しても容易に復帰することができる。

実施形態における自動車用充電装置の電気的構成を示す電気回路図。 別例の自動車用充電装置の電気的構成を示す電気回路図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、急速充電器である自動車用充電装置１０は、ケーブル４０を介して電気自動車と接続でき、ケーブル４０の正負の給電ラインを介して車両側の電池（車載電池）３０を急速充電することができる。

自動車用充電装置１０は、電路開閉手段としてのＡＣサーキットブレーカ（配線用遮断器）１１と、ＡＣ／ＤＣ変換部１２と、絶縁型のＤＣ／ＤＣ変換部１３を備えている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１２はスイッチング素子を具備している。ＡＣ／ＤＣ変換部１２において、商用電源から２００ボルトの交流電力を、ＡＣサーキットブレーカ１１を介して入力してスイッチング素子を制御しつつ交流を直流に電力変換する。また、ＤＣ／ＤＣ変換部１３において、ＡＣ／ＤＣ変換部１２から直流電力を入力して電圧を調整して出力する。

詳しくは、ＤＣ／ＤＣ変換部１３は、ＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ）１３ａと絶縁トランス１３ｂと整流器１３ｃを備えている。ＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ）１３ａはスイッチング素子を具備している。ＤＣ／ＡＣ変換部１３ａにおいてＡＣ／ＤＣ変換部１２から直流電力を入力してスイッチング素子を制御することにより交流を生成して絶縁トランス１３ｂを介して整流器１３ｃに送り、整流器１３ｃにおいて整流される（直流にされる）。

このようにして電力変換した電力がダイオード１４を介してケーブル４０側に送られ、ケーブル４０の正負の給電線を介して車載側の電池（車載電池）３０に供給される。具体的には、５０〜５００ボルトの電圧で車両側の電池３０に送られる。

ＡＣサーキットブレーカ１１は、電路に流れる過電流を検知して接点（スイッチ）を開けるようになっている。
本実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換部１２とＤＣ／ＤＣ変換部１３にて電力変換機器が構成されている。

車両側においてケーブル４０の正負の給電ラインにはリレー３１，３２を介して電池３０が接続され、リレー３１，３２を閉じることにより電池３０に給電される（充電される）。リレー３１，３２は車両側コントローラ３３により充電時に閉路するように制御される。

また、自動車用充電装置１０は、電路開閉手段としてのＡＣサーキットブレーカ（配線用遮断器）１５と、電源装置としての直流電源回路１６を備えている。直流電源回路１６は、商用電源から２００ボルトの交流電力を、ＡＣサーキットブレーカ１５を介して入力して、１２ボルトの直流電圧を生成する。ＡＣサーキットブレーカ１５は、電路に流れる過電流を検知して接点（スイッチ）を開けるようになっている。

また、自動車用充電装置１０は、充電器コントローラ１７と車両通信コントローラ１８を備えている。
充電器コントローラ１７は直流電源回路１６と接続され、直流電源回路１６から１２ボルトの直流電圧が供給される。車両通信コントローラ１８も直流電源回路１６と接続され、直流電源回路１６から１２ボルトの直流電圧が供給される。直流電源回路１６は充電を行う際においてケーブル４０中のＤＣ１２ボルト供給ラインを介して車両側コントローラ３３等に接続される。なお、直流電源回路１６の１２ボルトの直流電圧はコントローラ１７，１８以外の補機にも供給される。

充電器コントローラ１７は、ＣＰＵとメモリを中心にして構成され、メモリに記憶されたプログラムに従ってＣＰＵが作動する。充電器コントローラ（ＣＰＵ）１７は、電力変換機器としてのＡＣ／ＤＣ変換部１２とＤＣ／ＤＣ変換部１３のＤＣ／ＡＣ変換部１３ａを制御する。充電器コントローラ１７は電流検出器１９による出力電流の測定結果を取り込んで出力電流をモニタするとともに電圧検出器２０による出力電圧の測定結果を取り込んで出力電圧をモニタしている。また、電流検出器１９による出力電流の検出結果および電圧検出器２０による出力電圧の測定結果は表示器２５に表示されるようになっている。

車両通信コントローラ１８は、ＣＰＵとメモリを中心にして構成され、メモリに記憶されたプログラムに従ってＣＰＵが作動する。車両通信コントローラ１８と車両側コントローラ３３とは充電を行う際においてケーブル４０中の通信ラインにより接続される。車両通信コントローラ（ＣＰＵ）１８は、車両側コントローラ３３から指令を受けて充電器コントローラ１７に充電のための制御の指示を行う。

このようにして、車両通信コントローラ１８、通信ライン、１２ボルト供給ラインを用いて、通信制御や車両側への１２ボルトの供給等が行われる。
自動車用充電装置１０は、非常停止操作スイッチとしての非常停止ボタン２１を備えている。非常停止ボタン２１は、可動部２１ａが固定部２１ｂに対し押下動作可能に支持されている。また、可動部２１ａが押下された状態において可動部２１ａが固定部２１ｂに対し回動可能に支持され、非常停止ボタン２１の押下状態から復帰動作可能となっている。

非常停止ボタン２１とＡＣサーキットブレーカ１１とは電気的に接続されている。そして、非常停止ボタン２１によりＡＣサーキットブレーカ１１の接点（スイッチ）を開くとともに非常停止ボタン２１によりＡＣサーキットブレーカ１１の接点（スイッチ）を再び閉じることができるようになっている。

具体的には、非常停止ボタン２１の可動部２１ａを手動により図１中Ｘ方向に押下操作することにより電力変換機器における交流電力の入力段に設けられた電路開閉手段としてのＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にして非常停止状態にすることができる。また、非常停止ボタン２１は、可動部２１ａが押下された状態において、可動部２１ａを図１中Ｙ方向に回動操作することにより、非常停止ボタン２１の押下状態から復帰することができるようになっている。この操作によりＡＣサーキットブレーカ１１の接点（スイッチ）を再び閉じることができる。

また、非常停止ボタン２１は充電器コントローラ１７のリセット端子１７ａと接続されている。そして、非常停止ボタン２１が押下操作されると、非常停止ボタン２１から充電器コントローラ１７のリセット端子１７ａにリセット信号が出力されるようになっている。

同様に、非常停止ボタン２１は車両通信コントローラ１８のリセット端子１８ａと接続されている。そして、非常停止ボタン２１が押下操作されると、非常停止ボタン２１から車両通信コントローラ１８のリセット端子１８ａにリセット信号が出力されるようになっている。

次に、このように構成した自動車用充電装置１０の作用について説明する。
自動車用充電装置１０の近くに電気自動車を停車させ、ケーブル４０にて自動車用充電装置１０と車両（電池３０）とを接続する。

そして、図示しない充電開始スイッチを操作することにより電池３０への充電が開始される。充電時においては充電器コントローラ１７により電力変換機器（ＡＣ／ＤＣ変換部１２、ＤＣ／ＡＣ変換部１３ａ）の制御が行われるとともに、車両通信コントローラ１８により車両側コントローラ３３との通信等が行われる。

充電中においてシステムエラーが発生した場合、システムエラーに起因して非常停止ボタン２１が押下される。具体的には、例えば、自動車用充電装置１０が外部からノイズを受けてコントローラ１７，１８がシステムエラーを起こし、このシステムエラーにより大きな電流が流れ、表示器２５における出力電流のモニタ値が大きくなり、非常停止ボタン２１が押される。

非常停止ボタン２１の可動部２１ａが押下操作されると、次のように作用する。
まず、非常停止ボタン２１の可動部２１ａの押下操作に連動してＡＣサーキットブレーカ１１において電路が遮断状態になる。

また、非常停止ボタン２１の可動部２１ａの押下操作に伴ってコントローラ１７，１８のリセット端子１７ａ，１８ａにリセット信号が送出される。これにより、コントローラ１７，１８がリセットされる。

このようにして、非常停止ボタン２１におけるＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にする操作に連動してコントローラ１７，１８がリセットされる。
その後、非常停止状態が解消（例えば、表示器２５における出力電流のモニタ値が小さい値を示す等）されることに伴い非常停止ボタン２１の可動部２１ａが回動操作される。これにより非常停止ボタン２１が押下された状態から復帰される。このとき、コントローラ１７，１８はリセットされているので、充電動作を行わせることができる。

このようにして、非常停止ボタン２１の出力信号を、充電器コントローラ１７および車両通信コントローラ１８のリセット端子１７ａ，１８ａに送る（非常停止ボタン２１の出力端子をコントローラ１７，１８のリセット端子１７ａ，１８ａと接続する）。そして、非常停止ボタン２１が押されたとき、コントローラ（ＣＰＵ）１７，１８およびその他の補機への電源供給は遮断されることなくコントローラ１７，１８にリセットがかかることにより、コントローラ（ＣＰＵ）１７，１８は、最初からスタートされる。これにより、万一、コントローラ１７，１８にシステムエラーが発生した場合にも、非常停止ボタン２１が押されたことにより、システムエラー状態から復帰することができる。

詳しく説明すると、コントローラ１７，１８はＡＣサーキットブレーカ１１とは別のＡＣサーキットブレーカ１５を介した直流電源回路１６から電源が供給されており、非常停止ボタン２１が押されても電源供給が遮断されるわけではない。これは、非常停止ボタン２１が押されても車両側コントローラ３３との通信を行ったり補機を動作させる必要があるためである。しかし、コントローラ１７，１８にプログラムエラーが発生した場合に非常停止ボタン２１を押しても電源がオフされないのでシステムエラー状態が継続することになり、非常停止ボタン２１による非常停止状態の解除動作を行っても充電装置の動作を行わせることができない。ここで、非常停止ボタン２１の操作に連動してコントローラ１７，１８にオフセット信号を送出してコントローラ１７，１８をオフセットすることにより、コントローラ１７，１８にシステムエラーが発生しても電源を入れた状態に戻され容易に復帰することが可能となる。

このように、コントローラ（制御装置）１７，１８にプログラムエラーが発生した場合にも、非常停止ボタン２１を押すことにより、コントローラ１７，１８にリセットがかかり、動作を復帰させることが可能となる。

そして、非常停止ボタン２１の可動部２１ａが回動操作され、非常停止状態が解除される。これにより、自動車用充電装置１０のコントローラ１７，１８は充電動作を継続する。つまり、システムエラーの発生後に非常停止ボタン２１が押されてリセット動作が行われ（システムエラーが解除され）、非常停止ボタン２１の可動部２１ａを回動操作して非常停止ボタン２１の押下状態を解除することにより、動作を再開して引き続き充電を行うことができる。

以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）非常停止ボタン２１におけるＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にする操作に連動してコントローラ１７，１８をリセットするようにした。よって、万一、コントローラ（制御装置）１７，１８にシステムエラーが発生しても、非常停止ボタン２１を押すことにより、容易に復帰することができるシステムを構築することができる。即ち、コントローラ１７，１８にシステムエラーが発生しても容易に復帰することができる。

（２）非常停止ボタン２１におけるＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にする操作に伴ってコントローラ１７，１８のリセット端子１７ａ，１８ａにリセット信号を送出することによりコントローラ１７，１８をリセットするようにしたので、容易にコントローラ１７，１８をリセットすることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１では非常停止ボタン２１とコントローラ１７，１８のリセット端子１７ａ，１８ａとを接続した。これに代わり、図２に示すように、非常停止ボタン２１を、コントローラ１７，１８に電源を供給する直流電源回路１６の再起動端子１６ａに接続してもよい。そして、直流電源回路１６の電源再起動によるリセット、即ち、電源オンの状態から一度、電源オフの状態にされ、その後、電源オンの状態にされることにより、各コントローラ１７，１８は電源オン時の動作と同様に、最初から動作が開始される。

このようにして、非常停止操作スイッチとしての非常停止ボタン２１におけるＡＣサーキットブレーカ１１を開放状態にする操作に伴ってコントローラ１７，１８に電源を供給する電源装置としての直流電源回路１６に再起動信号を送出する。そして、この再起動信号により、直流電源回路１６においてコントローラ１７，１８への電源供給を一旦停止し再度行うことによりコントローラ１７，１８をリセットするようにしてもよい。これにより、コントローラ１７，１８を容易にリセットすることができる。

・上記実施形態では電路開閉手段としてＡＣサーキットブレーカ１１、即ち、配線用遮断器を用いたが、ＡＣサーキットブレーカに代わり、電路開閉手段として、非常停止ボタン２１に連動する開閉器を用いてもよい。

・非常停止操作スイッチとして非常停止ボタン（押しボタン）２１を用いたが、これに代わり、スナップスイッチ等の他の構造の操作スイッチであってもよい。
・プラグイン（ワイヤ式）の電気自動車に適用した場合について説明したが、非接触式充電システムにおいて適用してもよい。

・充電器コントローラ１７および車両通信コントローラ１８を非常停止ボタンの操作に連動させてリセットしたが、１つのコントローラで充電動作させる場合には当該コントローラを非常停止ボタンの操作に連動してリセットしてもよい。

１０…自動車用充電装置、１１…ＡＣサーキットブレーカ、１２…ＡＣ／ＤＣ変換部、１３…ＤＣ／ＤＣ変換部、１６…直流電源回路、１６ａ…再起動端子、１７…充電器コントローラ、１７ａ…リセット端子、１８…車両通信コントローラ、１８ａ…リセット端子、２１…非常停止ボタン、３０…電池。

Claims (4)

1. 交流電力を入力し電力変換して車載側の電池に供給するための電力変換機器と、
   前記電力変換機器の制御を行うコントローラと、
   手動操作により前記電力変換機器における交流電力の入力段に設けられた電路開閉手段を開放状態にする非常停止操作スイッチと、
   を備えた自動車用充電装置において、
   前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に連動して前記コントローラをリセットするようにしたことを特徴とする自動車用充電装置。
2. 前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に伴って前記コントローラにリセット信号を送出することにより前記コントローラをリセットするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用充電装置。
3. 前記非常停止操作スイッチにおける前記電路開閉手段を開放状態にする操作に伴って前記コントローラに電源を供給する電源装置に再起動信号を送出して前記電源装置において前記コントローラへの電源供給を一旦停止し再度行うことにより前記コントローラをリセットするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用充電装置。
4. 前記電路開閉手段は配線用遮断器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用充電装置。