JP2015023717A - 電気自動車用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給先を切り替える断接スイッチの溶着を検出して、待機中の電力供給ラインからの漏電の危険を低減することのできる電気自動車用充電装置を提供する。【解決手段】上流側に接続された交流電源８より得られるエネルギを基にした所定電圧の直流電力の出力と、この直流電力の出力の停止とを可能に構成された電力変換器３１と、電気自動車９に接続するための複数の充電コネクタ３４，３５と、電力変換器３１より分岐する分岐ライン２３ａ〜２４ｂに接続された複数の断接スイッチ３２，３３と、これらの断接スイッチ３２，３３より充電コネクタ３４，３５にまで電力を供給する電力供給ライン２５ａ〜２６ｂと、所望の充電コネクタ３４，３５にまで直流電力を供給させる制御手段５とを備えており、制御手段５は、電位異常判定部５４が電位異常と判定した場合には、電力変換器３１からの直流電力の出力を停止するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車に接続して充電を行うための電力供給ラインを複数個備え、その中より電力供給先を選択して使用する電気自動車用充電装置に関するものである。

従来より、電気自動車が備えるバッテリと接続し充電を行うための電気自動車用充電装置として多数のものが提案されている。

電気自動車は大きな出力を必要とするため、使用されるバッテリは最大５００Ｖ程度の高電圧のものとなっていることから、電気自動車用充電装置も高電圧に対応するものとなっている。また、充電時間の短縮のため、大電流を流す急速充電を行う機能を持っているものも多い。このように電気自動車用充電装置は一般に高電圧・大電流に対応することが必要であることから、これを扱う者に感電等の危険が生じたり、機器に損傷が生じたりすることがないよう幾重にも亘る対策がなされている。

一方、近年では、電気自動車への充電の利便性を向上するために、一台の電気自動車用充電装置より分岐する電力供給ラインを複数個備え、電力供給ラインを選択する断接スイッチを備えることで、電力供給先を変更可能にした電気自動車用充電装置も提案されている（特許文献１）。こうすることで、電気自動車の移動を必要することなく次々に充電対象となる電気自動車を変更し、効率よく充電を行うことができるようになっている。

実用新案登録第３１５１０４７号公報

しかしながら、上述したように電気自動車用充電装置は高電圧・大電流を扱うものであることから、電力供給先を変更するために用いる断接スイッチは、長期間の使用によって接点が溶着して回路を切断状態にすることが不能になる可能性がある。そのため、電気自動車に充電を行おうとする場合において、切断状態にあるはずの電力供給ラインからも電力が出力されることで、電力供給ラインの末端が何かに接触していれば漏電が生じる可能性がある。

電気自動車用充電装置は高い安全性を保つことが必要であるため、漏電を検知し、出力を停止する機能を持つことが一般的ではあるが、上述したように幾重にも亘る対策を行うためには、漏電が生じる前であっても断接スイッチの溶着が生じたことを検知して、充電を行わないようにすることが好ましい。

本発明はこのような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、複数の電力供給ラインより電力供給先を選択して切り替え可能とすることを前提として、断接スイッチの溶着を検出して、待機中の電力供給ラインからの漏電に伴う感電や機器の損傷等による危険を事前に回避することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の電気自動車用充電装置は、上流側に接続された交流電源より得られるエネルギを基にした所定電圧の直流電力の出力と、この直流電力の出力の停止とを可能に構成された直流電力出力部と、電気自動車に接続するための複数の充電コネクタと、前記直流電力出力部より分岐する分岐ラインに接続された複数の断接スイッチと、これらの断接スイッチより充電コネクタにまで電力を供給する電力供給ラインと、前記直流電力出力部を動作させるとともに、前記断接スイッチを選択的に接続させる制御を行うことで、所望の充電コネクタにまで直流電力を供給させる制御手段とを備えており、前記制御手段は、各断接スイッチより下流側の電力供給ラインにおける電位を検出し、電位検出値として出力する電位検出部と、前記電位検出部による電位検出値を基に電位異常を判定する電位異常判定部とをさらに備え、当該電位異常判定部が電位異常と判定した場合には、前記直流電力出力部からの直流電力の出力を停止するように構成したことを特徴とする。

なお、本発明においては、電気自動車に充電を行うためのエネルギ源側を上流とし、このエネルギ源から得られる電力が供給される充電コネクタや、これに接続される電気自動車側を下流として称す。さらには、電気自動車に接続を行っていない待機中の充電コネクタであっても、電気自動車に接続された充電中の充電コネクタと同様、下流側として考える。

このように構成すると、直流電力出力部により得られる直流電力の供給先を断接スイッチによって切り換え、所望の電力供給ラインを介して充電コネクタに供給することができるとともに、切断状態にあるはずの断接スイッチより下流側の電力供給ラインの電位検出値より電位異常が生じているかを判定することで、断接スイッチの溶着を検出することが可能となる。そして、電位異常が生じていると判定した場合において直流電力の出力を停止するように構成していることから、待機中の電力供給ラインからの漏電に伴う感電や機器の損傷等の危険を事前に回避することが可能となる。

さらには、電位異常の判定をより簡便に行うことができ、制御手段を安価で簡単な構成としつつ短時間での判定を可能するためには、前記電位異常判定部が、直流電力出力部より直流電力を出力する際に、切断状態にある断接スイッチより下流側の電力供給ラインの電位が所定の閾値以上である場合に、前記電位異常と判定するように構成することが好適である。

また、高電圧の直流電力を出力する際の安全性を高めつつ、断接スイッチが適切に動作しているかを詳細に確認し、溶着による動作不良がある場合には充電を行わせないようにすることを可能とするためには、前記直流電力出力部より前記断接スイッチに至る分岐ライン、及び、各断接スイッチより充電コネクタに至る電力供給ラインが、それぞれ高電圧ラインと低電圧ラインより構成され、各断接スイッチは、高電圧ラインに設けられた高電圧側スイッチ要素と、低電圧ラインに設けられた低電圧側スイッチ要素より構成され、直流電力出力部より直流電力が出力される場合において、前記分岐ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインにおける各電位が基準電位と異なるようにするとともに、前記電位異常判定部は、切断状態にある断接スイッチより下流側の電力供給ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインとの電位差が前記閾値以上である場合に、前記電位異常と判定するように構成することが好適である。

また、基準電位とされた接地部と高電圧ライン及び低電圧ラインとの間で電位差を生じさせつつ安定した状態を保つとともに、断接スイッチに溶着が生じた際の検出をより簡便に行うことを可能とするためには、前記断接スイッチより下流側の電力供給ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインが、それぞれ接地抵抗を介して接地部と電気的に接続されているように構成することが好適である。

また、断接スイッチの溶着に起因する電位異常の判定と、漏電異常の判定とを両立しつつ同時に実現するためには、前記直流電力出力部より前記断接スイッチに分岐するまでの出力ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインとがそれぞれ地絡抵抗を介して前記接地部と電気的に接続され、これらの地絡抵抗の抵抗値を前記接地抵抗の抵抗値よりも小さく設定するとともに、前記地絡抵抗を流れる電流を検出する地絡電流検出部と、当該地絡電流検出部による電流検出値を基に漏電異常を判定する漏電異常判定部とを前記制御手段が備えるように構成することが好適である。

以上説明した本発明によれば、断接スイッチの接続状態を切り換えることで、複数の電力供給ラインより電力供給先を変更可能としつつ、断接スイッチの溶着による異常を検出して、待機中の電力供給ラインからの漏電に伴う感電や機器の損傷等による危険を事前に回避することが可能となる。

本発明の第１実施形態における電気自動車用充電装置の構成を示す模式図。 同電気自動車用充電装置における自己診断の流れを示すフローチャート。 同自己診断において電位異常を検出しない場合のタイミングチャート。 同自己診断において電位異常（溶着）を検出した場合のタイミングチャート。 本発明の第２実施形態における電気自動車用充電装置の構成を示す模式図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
本発明における第１実施形態の電気自動車用充電装置は、図１に示すような回路構成となっている。この電気自動車用充電装置１は、上流側に商用の三相交流電源８を接続され、この三相交流電源８より得た電気エネルギをもとに直流電力を生成し、下流側の電気自動車９に供給することが可能となっている。そのために、電気回路部２とこれを制御するための制御手段５とから構成されている。

電気回路部２は、まず三相交流電源８に絶縁トランス（図示せず）を介して接続される直流電力出力部としての電力変換器３１を備えている。電力変換器３１は、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）を備えるものであり、制御手段５からの命令に応じて各半導体スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、充電に適した所定電圧の直流電力を生成することが可能となっている。また、各スイッチング素子をオフ状態とすることにより、直流電力の出力を停止することも可能となっている。

電力変換器３１の下流側には、直流電力を出力するための出力ライン２２ａ，２２ｂが設けられている。これらのうち、出力ライン２２ａは電力変換器３１の高電圧側（Ｐ側）に接続された高電圧ラインを構成し、出力ライン２２ｂは電力変換器３１の低電圧側（Ｎ側）に接続された低電圧ラインを構成している。さらに、高電圧ラインを構成する出力ライン２２ａは分岐点Ｃ１より２つの分岐ライン２３ａ，２４ａに分岐するようになっており、同様に低電圧ラインを構成する出力ライン２２ｂは分岐点Ｃ２より２つの分岐ライン２３ｂ，２４ｂに分岐するようになっている。なお、分岐ライン２３ａ，２４ａはともに高電圧ラインを構成し、分岐ライン２３ｂ，２４ｂは低電圧ラインを構成する。

高電圧ライン（Ｐ側）と低電圧ライン（Ｎ側）間の電位差は、充電する電気自動車に応じて変更可能とされており、双方の電位は接地部Ｇの基準電位との間で電位差を生じるように設定している。例えば、電力変換器３１からの出力が３００Ｖである場合には、高電圧ライン（Ｐ側）の電位は基準電位に対し＋１５０Ｖであり、低電圧ライン（Ｐ側）の電位は基準電位に対し−１５０Ｖとなるようにしている。

分岐ライン２３ａ，２３ｂは断接スイッチ３２を介して、充電コネクタ３４に接続された電源供給ライン２５ａ，２５ｂに断接可能とされている。断接スイッチ３２は複数の接点を備える電磁開閉器として構成されており、高電圧ラインを構成する分岐ライン２３ａと電源供給ライン２５ａとの間を断接するための高電圧側スイッチ要素３２ａと、低電圧ラインを構成する分岐ライン２３ｂと電源供給ライン２５ｂとの間を断接するための低電圧側スイッチ要素３２ｂとを備えている。そして、後述する制御手段５からの指令信号に応じて、高電圧側スイッチ要素３２ａと低電圧側スイッチ要素３２ｂとは連動して開閉動作を行い、上流側と下流側とを電気的に接続状態としたり、切断状態にしたりすることが可能となっている。

同様に、分岐ライン２４ａ，２４ｂは断接スイッチ３３を介して、充電コネクタ３５に接続された電源供給ライン２６ａ，２６ｂに断接可能とされている。断接スイッチ３３も複数の接点を備える電磁開閉器として構成されており、高電圧ラインを構成する分岐ライン２４ａと電源供給ライン２６ａとの間を断接するための高電圧側スイッチ要素３３ａと、低電圧ラインを構成する分岐ライン２４ｂと電源供給ライン２６ｂとの間を断接するための低電圧側スイッチ要素３３ｂとを備えている。そして、制御手段５からの指令信号に応じて、高電圧側スイッチ要素３３ａと低電圧側スイッチ要素３３ｂとは連動して開閉動作を行い、上流側と下流側とを電気的に接続状態としたり、切断状態にしたりすることが可能となっている。

充電コネクタ３４，３５は、電気自動車９側に設けられた充電コネクタ９１に係合可能となっており、電気的に接続されて充電のための電力を供給することが可能となっている。また、充電コネクタ３４，３５は、図示しないロック機構を備え、充電中に充電コネクタ９１との係合が解かれることがないようにロック状態とすることが可能となっている。

電気自動車９においては、一般に、充電コネクタ９１とバッテリ９３間に断接スイッチ９２を備えており、充電時には断接スイッチ９２を構成する高電圧側スイッチ要素９２ａと低電圧側スイッチ要素９２ｂとを閉状態にすることで電気的に接続された状態として、充電コネクタ９１を通じて得た電力をバッテリ９３に蓄えることが可能となっている。

ここで、本願実施形態における電気自動車用充電装置１は、充電を行う際に電力変換器３１より電気自動車９の充電コネクタ９１までの接続が適正になされているかどうかを確認するために、絶縁診断を行うことのできる地絡検出回路４３を備えている。

地絡検出回路４３は、電力変換器３１に接続された出力ライン２２ａ，２２ｂの途中に設けられ、基準電位となる接地部Ｇとの間をそれぞれ接続する地絡抵抗４３ａ，４３ｂと、地絡抵抗４３ａ，４３ｂと接地部Ｇ間を流れる地絡電流Ｉｇを検出するため電流測定手段４３ｃとから構成されている。地絡抵抗４３ａ，４３ｂの各抵抗値Ｒ７，Ｒ８は数キロΩ程度としており、通常の充電がなされる場合には電流はほとんど流れないが、充電コネクタ３４，９１間に異物が挟まるなどして外部との絶縁不良が生じた場合には、電流が流れるようになっている。

また、本願実施形態における電気自動車用充電装置１は、各充電コネクタ３４，３５より出力される出力電圧を検出するための出力電圧検出回路４１，４２を備えている。また、この出力電圧検出回路４１，４２は、断接スイッチ３２，３３に溶着が生じた場合にこれを検出するための溶着検出回路としても機能するようになっている。

出力電圧検出回路４１は断接スイッチ３２より下流側の電力供給ライン２５ａ，２５ｂと接地部Ｇとの間で設けられ、同様に出力電圧検出回路４２は断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２６ａ，２６ｂと接地部Ｇとの間で設けられており、双方の出力電圧検出回路４１，４２は同一の構成となっている。出力電圧検出回路４１（４２）は、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ（２６ａ，２６ｂ）と接地部Ｇとの間を接地抵抗４１ａ，４１ｂ（４２ａ，４２ｂ）を介してそれぞれ接続するとともに、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ（２６ａ，２６ｂ）間をライン間抵抗４１ｃ（４２ｃ）により接続するように構成されている。抵抗４１ａ，４１ｂ（４２ａ，４２ｂ）の抵抗値Ｒ１，Ｒ２（Ｒ３，Ｒ４）は数メガΩ程度に設定されている。また、抵抗４１ｃ（４２ｃ）の抵抗値Ｒ５（Ｒ６）は数百キロ〜数メガΩ程度に設定されている。このように構成することで、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ（２６ａ，２６ｂ）の各電位を、基準電位と異ならせつつ、安定状態を保つことが可能となっている。なお、抵抗値Ｒ１，Ｒ２（Ｒ３，Ｒ４）は同じ値としており、高電圧側と低電圧側で回路が対称となるようにしている。さらに、ライン間抵抗４１ｃ（４２ｃ）の両端における電位差Ｖｐｎ１（Ｖｐｎ２）を測定するための電位測定手段４１ｄ（４２ｄ）を備えている。

抵抗４１ａ〜４２ｃの各抵抗値Ｒ１〜Ｒ６は、上述した地絡抵抗４３ａ，４３ｂの各抵抗値Ｒ７，Ｒ８よりも十分に大きく設定されていることから、絶縁不良が生じて漏電状態となった場合に地絡電流は地絡検出回路４３を優先して通ることになる。そのため、溶着検出回路としても働く出力電圧検出回路４１，４２を設けているにもかかわらず、地絡検出回路４３の機能を阻害することはなく、地絡検出と溶着検出の双方の機能を両立することが可能となっている。

出力電圧検出回路４１，４２により得られる電位差Ｖｐｎ１（Ｖｐｎ２）は、通常の充電中において、断接スイッチ３３（３２）電力変換器３１からの出力電圧をフィードバック制御するためにも用いられる。そのため、出力電圧の制御と溶着検出という２つの目的に兼用することができ、より簡単且つ安価な構成とすることも可能となっている。

上記のように構成された電気回路部２に所望の動作をさせるため、この電気自動車用発電装置１は電気回路部２を制御する制御手段５を備えている。

制御手段５は、各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものとしている。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器、電自動車側の充電を管理する車載コンピュータとの通信を行うインターフェース等のハードウェアを含むものとする。

制御手段５は、地絡電流検出部５１、漏電異常判定部５２、電位検出部５３、電位異常判定部５４、出力先切替部５５及び表示部５６を含むものである。

出力先切替部５５は図示しない入力手段により与えられる充電先の設定に基づき、断接スイッチ３２，３３のいずれか一方を閉状態として、他方を開状態とするよう背反的に切り換えることが可能となっている。こうすることで電力変換器３１からの出力をいずれの充電コネクタ３４，３５に向けて供給するかを選択的に決定することができる。図中においては、断接スイッチ３２を閉状態とすることで、上流側の分岐ライン２３ａ，２３ｂと電力供給ライン２５ａ，２５ｂとを電気的に接続した状態として、電力変換器３１からの出力が電力供給ライン２５ａ，２５ｂを介して充電コネクタ３４より電気自動車９に供給される場合を示している。もう一方の断接スイッチ３３は開状態となっており、上流側の分岐ライン２４ａ，２４ｂと電力供給ライン２６ａ，２６ｂとが電気的に切断された状態となっている。すなわち、この図において、電力供給ライン２６ａ，２６ｂ及びこれに接続した充電コネクタ３５は、次に断接スイッチ３２，３３の切換が行われ、電力変換器３１からの電力供給が行われるまでの待機中の状態にあるといえる。なお、待機中の充電コネクタ３５を電気自動車に接続しているか否かは問わない。

地絡電流検出部５１は、電流測定手段４３ｃによる地絡電流Ｉｇの検出信号を得て、これを増幅し、地絡電流Ｉｇの検出値として漏電異常判定部５２に出力することが可能となっている。漏電異常判定部５２は、予め定められた閾値Ｉｔｈを内部に記憶しており、地絡電流Ｉｇの検出値が閾値Ｉｔｈ以上になっている場合には、漏電異常、すなわち絶縁不良との判断を行い、その旨を表示部５６に表示させるとともに、電力変換器３１からの出力を停止させ、充電不能状態とするための異常フラグを立てる。地絡電流Ｉｇの検出値が閾値Ｉｔｈ以上になっている場合には、正常状態との判断を行い、電力変換器３１からの出力の停止や異常フラグを立てることも行わない。

なお、異常フラグが立っている場合には、電気自動車９への充電を行うことは不能となるように制御手段５は構成されている。また、表示部５６に代わり、警報やランプ等により異常を知らせる報知部として構成することも可能である。

電位検出部５３は、電位測定手段４１ｄ，４２ｄによるライン間抵抗４１ｃ，４２ｃの各両端における電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２の検出信号を得て、これを増幅し、電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２の検出値として電位異常判定部５４に出力することが可能となっている。電位異常判定部５４は、予め定められた電位差の閾値Ｖｔｈを内部に記憶しており、上記の電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２のうち、開状態にある断接スイッチ３３に接続された待機中の電力供給ライン２６ａ，２６ｂ側の電位差Ｖｐｎ２の検出値と閾値Ｖｔｈとを比較する。もちろん、断接スイッチ３３に代わり、断接スイッチ３２側が開状態となっている場合には、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ側の電位差Ｖｐｎ１の検出値と、閾値Ｖｔｈとを比較することになる。そして、待機中の電力供給ライン２６ａ，２６ｂ側の電位差Ｖｐｎ２の検出値が閾値Ｖｔｈ以上である場合には、溶着異常との判断を行い、その旨を表示部５６に表示させるとともに、電力変換器３１からの出力を停止させ、充電不能状態とするための異常フラグを立てる。電位差Ｖｐｎ２の検出値が閾値Ｖｔｈ未満になっている場合には、正常状態との判断を行い、電力変換器３１からの出力の停止や、異常フラグを立てることも行わない。

ここで、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ（２６ａ，２６ｂ）は、高電圧ライン２５ａ（２６ａ）と低電圧ライン２５ｂ（２６ｂ）より構成され、各々基準電位との間で電位差が生じるようにしている。そのため、断接スイッチ３２（３３）を構成する高電圧側スイッチ要素３２ａ（３３ａ）、低電圧側スイッチ要素３２ｂ（３３ｂ）のいずれか一方のみが溶着した場合であっても、閾値Ｖｔｈよりも大きな電位差Ｖｐｎ１（Ｖｐｎ２）を得ることが可能になっている。

上記のように構成した制御手段５は、充電開始のための命令が与えられた際に、図２に示すフローチャートのような充電の可否判断を行うための自己診断モードでの動作を行うように構成している。自己診断モードとは、通常の充電モードに先駆けて実施されるものであり、内部の回路及び電気自動車９との接続状態に異常が生じていないかを確認するものである。自己診断モード中に得られる検出信号や、出力する動作指令信号のタイミングチャートを図３，図４に示す。

まず、自己診断モードによる正常時の動作を、図１を参照しつつ図２，３を基に説明する。

図示しない入力手段を介して充電開始の命令が与えられることで（図３（ａ））、制御手段５は、車両（電気自動車９）との情報交換を行う（ＳＴ１）。こうすることで、電気自動車９が備えるバッテリ９３の電圧や、容量、蓄電量等の、充電のために必要となる情報を得ることができる。なお、この時点では、電気自動車９３側の断接スイッチ９２は切断状態のままであり、自己診断モードによって充電に適する正常状態にあるとの判断がなされるまでは接続状態に移行しないようになっている。

そして、充電を行う電力供給ライン２５ａ，２５ｂに接続された充電コネクタ３４をロックさせるべくロック動作指令信号を発し（ＳＴ２、図３（ｂ））、充電停止まで電気自動車９側の充電コネクタ９１との接続を解除できないようにする。

そして、電力変換器３１に動作指令信号を送り、電力変換器３１内部の半導体スイッチング素子のＰＷＭ制御を行うことで（図３（ｄ））、検査用電圧の出力を開始するようになっている（ＳＴ３）。検査用電圧は、出力開始より直線状に増大し、電力変換器３１が出力可能とする範囲内の最大電圧で数秒間維持させるようになっている（図３（ｅ））。

この検査用電圧を出力している間に、漏電異常判定部５２では、地絡電流検出部５１より出力される地絡電流Ｉｇの検出値が、閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判定する（ＳＴ４）。そして、地絡電流Ｉｇの検出値が、閾値Ｉｔｈ未満であり、漏電異常状態にないと判断した場合には、次の電位異常判定部５４による判定（ＳＴ５）に移行する。電位異常判定部５４では、待機側ラインである電力供給ライン２６ａ，２６ｂの電位差Ｖｐｎ２が閾値Ｖｔｈ未満であるか否かを判定する。待機側ライン（電力供給ライン２６ａ，２６ｂ）に電位差Ｖｐｎ２が表れず（図３（ｆ））、閾値Ｖｔｈ未満となっている場合には、電位異常状態になく、断接スイッチ３３の溶着が生じていない正常状態にあるものと判断する。

その後、自己診断モードを終了するために検査用電圧出力を停止する（ＳＴ６）。こうすることで、電力変換器３１からの出力電圧は直線状に減少してゼロに至る（図３（ｅ））とともに、電力変換器３１内の半導体スイッチング素子もオフ状態となる（図３（ｄ））。さらに、充電可能状態と設定するために、異常フラグを立てない、すなわちオフ状態のままとする（ＳＴ７）。

このように異常フラグがオフ状態となったまま自己診断モードが終了すると、そのまま通常の充電モードに移行し、電気自動車９が備えるバッテリ９３の充電を開始するようになっている。

この場合には、車両（電気自動車）９側の断接スイッチ９２をオン（閉）状態に移行させ（図３（ｃ））、電力変換器３１の半導体スイッチング素子のＰＷＭ制御を開始し（図３（ｄ））、充電側ラインを構成する電力供給ライン２５ａ，２５ｂより充電のための電流出力を開始するようになっている（図３（ｇ））。

次に、自己診断モードによる異常時の動作を、図１を参照しつつ図２，４を基に説明する。

車両との情報交換（ＳＴ１）、充電コネクタのロック（ＳＴ２）、検査用電圧出力の開始（ＳＴ３）のステップを経て、地絡電流Ｉｇが閾値Ｉｔｈ未満であるか否かの判定ステップ（ＳＴ４）において、地絡電流Ｉｇが閾値Ｉｔｈ以上であると判断した場合には、表示部５６に「漏電異常」を表示させ（ＳＴ８）、次のステップＳＴ１０に移行する。

同様に、待機側ラインである電力供給ライン２６ａ，２６ｂの電位差Ｖｐｎ２が閾値Ｖｔｈ未満であるか否かの判定ステップ（ＳＴ５）において、待機側ラインの電位差Ｖｐｎ２にも出力がなされており、これが閾値Ｖｔｈ異常となっている場合には（図３（ｆ））、表示部５６に「スイッチ溶着異常」を表示させ（ＳＴ９）、次のステップＳＴ１０に移行する。

そして、ステップＳＴ８，ＳＴ９の双方より続くステップＳＴ１０では、検査用電圧出力を停止する。こうすることで、電力変換器３１からの出力電圧は直線状に減少してゼロに至る（図４（ｅ））とともに、電力変換器３１内の半導体スイッチング素子もオフ状態となる（図４（ｄ））。

さらに、充電不能状態と設定するために、異常フラグを立てる、すなわちオン状態に設定する（ＳＴ１１、図４（ｈ））とともに、充電コネクタ３４のロックを解除して、充電のための処理を停止する。そして、装置の点検及び修理を行ない、異常フラグをリセットしてオフ状態にするまで、充電を行うことが出来ないようにしている。

以上のように、本実施形態における電気自動車用充電装置１は、上流側に接続された交流電源８より得られるエネルギを基にした所定電圧の直流電力の出力と、この直流電力の出力の停止とを可能に構成された直流電力出力部としての電力変換器３１と、電気自動車９に接続するための複数の充電コネクタ３４，３５と、電力変換器３１より分岐する分岐ライン２３ａ〜２４ｂに接続された複数の断接スイッチ３２，３３と、これらの断接スイッチ３２，３３より充電コネクタ３４，３５にまで電力を供給する電力供給ライン２５ａ〜２６ｂと、電力変換器３１を動作させるとともに、断接スイッチ３２，３３を選択的に接続させる制御を行うことで、所望の充電コネクタ３４，３５にまで直流電力を供給させる制御手段５とを備えており、制御手段５は、各断接スイッチ３２，３３より下流側の電力供給ライン２５ａ〜２６ｂにおける電位を検出し、電位検出値として出力する電位検出部５３と、電位検出部５３による電位検出値を基に電位異常を判定する電位異常判定部５４とをさらに備え、電位異常判定部５４が電位異常と判定した場合には、電力変換器３１からの直流電力の出力を停止するように構成したものである。

このように構成していることから、電力変換器３１により得られる直流電力の供給先を断接スイッチ３２，３３によって切り換え、所望の電力供給ライン２５ａ，２５ｂを介して充電コネクタ３４に供給することができるとともに、切断状態にあるはずの断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２６ａ，２６ｂの電位検出値を基に電位異常が生じているかを判定することで、断接スイッチ３３の溶着を検出することが可能となる。そして、直流電力の出力を停止することで、待機中の電力供給ライン２６ａ，２６ｂからの漏電に伴う感電や機器の損傷等の危険を事前に回避することが可能となっている。

また、電位異常判定部５４が、電力変換器３１より直流電力を出力する際に、切断状態にある断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２６ａ，２６ｂの電位Ｖｐｎ２が所定の閾値Ｖｔｈ以上である場合に、電位異常と判定するように構成しているため、電位異常の判定をより簡便に行うことができ、制御手段５を安価で簡単な構成とするとともに、短時間での判定を可能として充電開始までの時間が長くなることを回避することができる。

さらに、電力変換器３１より断接スイッチ３２，３３に至る分岐ライン２３ａ〜２４ｂ、及び、各断接スイッチ３２，３３より充電コネクタ３４，３５に至る電力供給ライン２５ａ〜２６ｂは、それぞれ高電圧ライン２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａと低電圧ライン２３ｂ，２４，２５ｂ，２６ｂより構成され、各断接スイッチ３２，３３は、高電圧ライン２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａに設けられた高電圧側スイッチ要素３２ａ，３３ａと、低電圧ライン２３ｂ，２４，２５ｂ，２６ｂに設けられた低電圧側スイッチ要素３２ｂ，３３ｂより構成され、電力変換器３１より直流電力が出力される場合において、分岐ライン２５ａ〜２６ｂを構成する高電圧ライン２３ａ，２４ａと低電圧ライン２３ｂ，２４ｂにおける各電位が基準電位と異なるようにするとともに、電位異常判定部５４は、切断状態にある断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２６ａ，２６ｂを構成する高電圧ライン２６ａと低電圧ライン２６ｂとの電位差Ｖｐｎ２が閾値Ｖｔｈ以上である場合に、電位異常と判定するように構成しているため、充電のための電気回路を構成する高電圧ライン２６ａと低電圧ライン２６ｂのそれぞれにスイッチ要素３３ａ，３３ｂを設けることで、高電圧の直流電力を出力する際の安全性を高めることが可能になるとともに、一方のスイッチ要素３３ａ，３３ｂのみが溶着した場合であっても高電圧ライン２６ａと低電圧ライン２６ｂとの間で電位差が生じるようにすることができるため、この電位差が閾値Ｖｔｈ以上となる場合に電位異常と判定することで溶着の検出を容易に行うことが可能となっている。

また、断接スイッチ３２，３３より下流側の電力供給ライン２５ａ〜２６ｂを構成する高電圧ライン２５ａ，２６ａと低電圧ライン２５ｂ，２６ｂが、それぞれ接地抵抗４１ａ〜４２ｂを介して接地部Ｇと電気的に接続されように構成していることから、高電圧ライン２５ａ，２６ａと低電圧ライン２５ｂ，２６ｂにおける各電位を基準電位と異ならせつつ、安定した状態で保つことができ、断接スイッチ３２，３３に溶着が生じた際の検出をより簡便に行うことが可能となっている。

また、電力変換器３１より断接スイッチ３２，３３に分岐するまでの出力ライン２２ａ，２２ｂを構成する高電圧ライン２２ａと低電圧ライン２２ｂとがそれぞれ地絡抵抗４３ａ，４３ｂを介して接地部Ｇと電気的に接続され、これらの地絡抵抗４３ａ，４３ｂの抵抗値Ｒ７，Ｒ８を接地抵抗４１ａ〜４２ｂの抵抗値Ｒ１〜Ｒ４よりも小さく設定するとともに、地絡抵抗Ｒ７，Ｒ８を流れる電流を検出する地絡電流検出部５１と、地絡電流検出部５１による電流検出値を基に漏電異常を判定する漏電異常判定部５２とを制御手段５が備えるように構成していることから、地絡抵抗４３ａ，４３ｂの抵抗値Ｒ７，Ｒ８を接地抵抗４１ａ〜４２ｂの抵抗値Ｒ１〜Ｒ４よりも小さくすることで、漏電が生じた場合には接地抵抗４１ａ〜４２ｂに優先して地絡抵抗４３ａ，４３ｂ側に電流が流れるようにすることができるため、断接スイッチ３２，３３の溶着に起因する電位異常の判定と並行して、地絡抵抗４３ａ，４３ｂに流れる電流を検出することで漏電異常の判定を両立して実現することが可能となっている。

＜第２実施形態＞
本発明における第２実施形態の電気自動車用充電装置は、図５に示すような回路構成となっている。この電気自動車用充電装置１０１は、上述した第１実施形態における電気自動車用充電装置１（図１参照）と同様、電気回路部１０２とこれを制御する制御手段１０５より構成されている。さらに、電気回路部１０２は第１実施形態における電気自動車用充電装置１の電気回路部２（図１参照）との間で、出力電圧検出回路１４１，１４２のみが相違している。また、制御手段１０５は第１実施形態における電気自動車用充電装置１の制御手段５（図１参照）との間で、電位検出部１５３，電位異常判定部１５４のみが相違している。これら以外の点は、第１実施形態に記載の電気自動車用充電装置１と同一の構造としているため、第１実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。

出力電圧検出回路１４１，１４２は同一の構成としており、出力電圧検出回路１４１は断接スイッチ３２より下流側の電力供給ライン２５ａ，２５ｂと接地部Ｇとの間で設けられ、同様に出力電圧検出回路１４２は断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２６ａ，２６ｂと接地部Ｇとの間で設けられている。出力電圧検出回路１４１（１４２）は、電力供給ライン２５ａ（２６ａ）と接地部Ｇとの間を接地抵抗４１ａ（４２ａ）により接続するとともに、電力供給ライン２５ｂ（２６ｂ）と接地部Ｇとの間を接地抵抗４１ｂ（４２ｂ）により接続している。さらには、双方の接地抵抗４１ａ，４１ｂ（４２ａ，４２ｂ）の両端間の電位Ｖｐｎ１１，Ｖｐｎ１２（Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２）を測定するための電位測定手段１４１ａ，１４１ｂ（１４２ａ，１４２ｂ）を備えている。

制御手段１０５を構成する電位検出部１５３は、電位測定手段１４１ａ〜１４２ｂによる接地抵抗４１ａ〜４２ｂの各両端における電位差Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２の検出信号を得て、これを増幅し、電位差Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２の検出値として電位異常判定部１５４に出力することが可能となっている。電位異常判定部１５４は、予め定められた閾値Ｖｔｈを内部に記憶しており、上記の電位差Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２のうち、開状態にある断接スイッチ３３に接続された待機中の電力供給ライン２６ａ，２６ｂ側の電位差Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２の検出値と、閾値Ｖｔｈとを比較する。もちろん、断接スイッチ３３に代わり、断接スイッチ３２側が開状態となっている場合には、電力供給ライン２５ａ，２５ｂ側の電位差Ｖｐｎ１１，Ｖｐｎ１２の検出値と、閾値Ｖｔｈとを比較することになる。なお、Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２の検出値が負の値で出力される場合には、その絶対値を閾値Ｖｔｈと比較すればよい。

そして、待機中の電力供給ライン２６ａ，２６ｂ側の電位差Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２の検出値の少なくともいずれかが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、溶着異常との判断を行い、その旨を表示部５６に表示させるとともに、電力変換器３１からの出力を停止させ、充電不能状態とするための異常フラグを立てる。電位差Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２の検出値が閾値Ｖｔｈ未満になっている場合には、正常状態との判断を行い、電力変換器３１からの出力の停止や、異常フラグを立てることも行わない。

また、電位差Ｖｐｎ１１，Ｖｐｎ１２間の差、電位差Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２間の差を得ることにより、簡便に高電圧ライン２５ａ，２６ａと低電圧ライン２５ｂ，２６ｂ間の電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２を得ることもできる。このように構成しつつ、電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２を用いて電力変換器３１による出力電圧をフィードバック制御するように構成することで、より精度良く電圧制御を行うことも可能となる。

さらには、上記のように構成することで得た電位差Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２を閾値Ｖｔｈと比較することで、断接スイッチ３２，３３の溶着検出を行うように構成することも可能である。

以上のように構成した場合でも、第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることが可能である。

さらには、本実施形態における電気自動車用充電装置１０１は、直流電力出力部としての電力変換器３１より断接スイッチ３２，３３に至る分岐ライン２３ａ〜２４ｂ、及び、各断接スイッチ３２，３３より充電コネクタ３４，３５に至る電力供給ライン２５ａ〜２６ｂが、それぞれ高電圧ライン２５ａ，２６ａと低電圧ライン２５ｂ，２６ｂより構成され、各断接スイッチ３２，３３は、高電圧ライン２５ａ，２６ａに設けられた高電圧側スイッチ要素３２ａ，３３ａと、低電圧ライン２５ｂ，２６ｂに設けられた低電圧側スイッチ要素３２ｂ，３３ｂによって構成され、電力変換器３１より直流電力が出力される場合において、分岐ライン２３ａ〜２４ｂを構成する高電圧ライン２３ａ，２４ａと低電圧ライン２３ｂ，２４ｂにおける各電位が基準電位と異なるようにするとともに、電位異常判定部１５４は、切断状態にある断接スイッチ３３より下流側の電力供給ライン２５ａ〜２６ｂを構成する高電圧ライン２５ａ，２６ａ及び低電圧ライン２５ｂ，２６ｂにおける各電位と基準電位との電位差Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２の少なくともいずれかが閾値Ｖｔｈ以上である場合に、電位異常と判定するように構成したものである。

このように構成した場合でも、断接スイッチ３２，３３を構成するスイッチ要素３２ａ〜３３ｂのいずれかが溶着した場合に、いずれかの電位差Ｖｐｎ１１〜Ｖｐｎ２２が閾値Ｖｔｈ以上となることで、容易に電位異常との判定を行い、溶着を検出することが可能となっている。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、第１実施形態及び第２実施形態のいずれの電気自動車用充電装置１，１０１も、２つの充電コネクタ３４，３５を備えるとともに、一方に接続される断接スイッチ３２を接続状態（閉状態）として、他方に接続される断接スイッチ３３を切断状態（開状態）として、電位異常の判定を行うことで切断状態にある断接スイッチ３３の溶着を検出するようにしていたが、双方の断接スイッチ３２，３３をともに切断状態にして電位異常の判定を行うことで、同時に複数の断接スイッチ３２，３３の溶着を検出するように構成することも可能である。

また、充電コネクタ３４，３５の数は２つに限られず、３つ以上の多数とすることも可能であり、このような場合でも断接スイッチ３２，３３の数を増やして、同様に構成することが可能である。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１，１０１…電気自動車用充電装置
５…制御手段
２２ａ…出力ライン（高電圧ライン）
２２ｂ…出力ライン（低電圧ライン
２３ａ，２４ａ…分岐ライン（高電圧ライン）
２３ｂ，２４ｂ…分岐ライン（低電圧ライン）
２５ａ，２６ａ…電力供給ライン（高電圧ライン）
２５ｂ，２６ｂ…電力供給ライン（低電圧ライン）
３１…直流電力出力部（電力変換器）
３２，３３…断接スイッチ
３２ａ，３３ａ…高電圧側スイッチ要素
３２ｂ，３３ｂ…低電圧側スイッチ要素
３４，３５…充電コネクタ
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…接地抵抗
４３ａ，４３ｂ…地絡抵抗
５１…地絡電流検出部
５２…漏電異常判定部
５３，１５３…電位検出部
５４，１５４…電位異常判定部
Ｇ…接地部
Ｖｐｎ１，Ｖｐｎ２，Ｖｐｎ１１，Ｖｐｎ１２，Ｖｐｎ２１，Ｖｐｎ２２…電位差
Ｖｔｈ…（電位差の）閾値

Claims (5)

1. 上流側に接続された交流電源より得られるエネルギを基にした所定電圧の直流電力の出力と、この直流電力の出力の停止とを可能に構成された直流電力出力部と、
   電気自動車に接続するための複数の充電コネクタと、
   前記直流電力出力部より分岐する分岐ラインに接続された複数の断接スイッチと、
   これらの断接スイッチより充電コネクタにまで電力を供給する電力供給ラインと、
   前記直流電力出力部を動作させるとともに、前記断接スイッチを選択的に接続させる制御を行うことで、所望の充電コネクタにまで直流電力を供給させる制御手段とを備えており、
   前記制御手段は、各断接スイッチより下流側の電力供給ラインにおける電位を検出し、電位検出値として出力する電位検出部と、
   前記電位検出部による電位検出値を基に電位異常を判定する電位異常判定部とをさらに備え、
   当該電位異常判定部が電位異常と判定した場合には、前記直流電力出力部からの直流電力の出力を停止するように構成したことを特徴とする電気自動車用充電装置。
2. 前記電位異常判定部が、直流電力出力部より直流電力を出力する際に、切断状態にある断接スイッチより下流側の電力供給ラインの電位が所定の閾値以上である場合に、前記電位異常と判定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気自動車用充電装置。
3. 前記直流電力出力部より前記断接スイッチに至る分岐ライン、及び、各断接スイッチより充電コネクタに至る電力供給ラインが、それぞれ高電圧ラインと低電圧ラインより構成され、
   各断接スイッチは、高電圧ラインに設けられた高電圧側スイッチ要素と、低電圧ラインに設けられた低電圧側スイッチ要素より構成され、
   直流電力出力部より直流電力が出力される場合において、前記分岐ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインにおける各電位が基準電位と異なるようにするとともに、
   前記電位異常判定部は、切断状態にある断接スイッチより下流側の電力供給ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインとの電位差が前記閾値以上である場合に、前記電位異常と判定するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の電気自動車用充電装置。
4. 前記断接スイッチより下流側の電力供給ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインが、それぞれ接地抵抗を介して接地部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の電気自動車用充電装置。
5. 前記直流電力出力部より前記断接スイッチに分岐するまでの出力ラインを構成する高電圧ラインと低電圧ラインとがそれぞれ地絡抵抗を介して前記接地部と電気的に接続され、これらの地絡抵抗の抵抗値を前記接地抵抗の抵抗値よりも小さく設定するとともに、
   前記地絡抵抗を流れる電流を検出する地絡電流検出部と、当該地絡電流検出部による電流検出値を基に漏電異常を判定する漏電異常判定部とを前記制御手段が備えるように構成したことを特徴とする請求項４記載の電気自動車用充電装置。

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