JP5553422B2 - 車両用充電装置の携帯型検査装置 - Google Patents

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への充電のために各所に設置された車両用充電装置が、正常に動作するか否かの確認を行うために用いられる車両用充電装置の携帯型検査装置に関するものである。

車載電池を備えた車両に関する標準システムにおいては、車両の種類としてモード１とモード２とが設定されている。モード１の車両は車両用充電装置の充電コネクタと接続して電源が供給されれば、直ちに充電を開始するタイプのものである。一方モード２の車両は車両側にも充電制御回路を備えており、車両側の充電口に車両用充電装置の充電コネクタが接続されると車両用充電装置から充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）を送り、この信号を受けた車両側の充電制御回路はその電圧等を変化させることにより接続状態を車両用充電装置に伝え、これらの信号の交換後に充電を開始するものである。この点については、特許文献１に開示されている。

現状では多くの車両はモード２であるため、車両用充電装置もモード２の車両に対応できるものが大部分である。車両用充電装置は工場出荷時には動作確認が行なわれているが、設置後にも車両用充電装置の動作を確認する必要がある。また、屋外に長期間設置されるため、安全上の観点からも正常に動作するか否かを定期的に確認する必要がある。このためには車両用充電装置を実際にモード２の車両に接続し、ＣＰＬＴ信号の交換が正常に行われるか否かを確認しなければならない。しかしこのように実際の車両を用いた動作確認には車両移動等の手数がかかるという問題があった。

特開２００９−７１８９９号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題を解決し、実際の車両を用いることなく、各所に設置された車両用充電装置が正常に動作するか否かの確認を行うことができる携帯型検査装置を提供することである。
なお、車両用充電装置の携帯型検査装置に関する先行文献は、出願人が調査した範囲では見当らなかった。

上記の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の携帯型検査装置は、携帯可能な本体部に、車両側の充電口を模擬した充電コネクタ接続部と、この充電コネクタ接続部に充電コネクタが接続されたときにそのＣＰＬＴ信号線と接続され、車両側での充電許可を模擬する電気回路とを設け、更に、本体部には、モード２車両において、ＣＰＬＴ信号が発振状態となった際にパルスの下端電位を一定に維持する機能を有するダイオードの存在を模擬する模擬ダイオードと、該模擬ダイオードとの接続切り替えを行う切替手段を備えたことを特徴とするものである。

なお請求項２のように、本体部に充電ケーブル接続状態から充電許可状態への遷移を模擬する切替手段を設けることができる。また請求項３のように、本体部に電気回路への接続を無効にする切替手段を設けた構造とすることができ、さらに請求項４のように、本体部に充電電流の通電と不通電との切替手段を設けた構造とすることができる。

なお請求項５のように、充電コネクタを介して本体部に引き込まれたアース線と模擬電路とを繋いで漏電を模擬する漏電テスト装置を備えた構造とすることができる。また請求項６のように、模擬漏電電流を測定する電流計測手段を備えることができ、さらに請求項７のように、漏電テスト装置に模擬漏電電流値を変更する電流変更手段を備えた構造とすることができる。

本発明の車両用充電装置の携帯型検査装置は、車両用充電装置の充電コネクタを充電コネクタ接続部に接続することにより、電気回路が車両側での充電許可を模擬して、車両用充電装置を動作させることができる。このため実際の車両を用いることなく、車両用充電装置が正常に動作するか否かを検査することができる。本発明の検査装置は携帯型であるため、各所に設置された車両用充電装置の検査を容易に行うことができる。また請求項２以下の構成を用いれば各種の検査を行うことができ、モード１の車両の検査も可能となる。

なお、車両用充電装置の標準システムとして、ＣＣＩＤと呼ばれる漏電遮断機構と漏電ブレーカを内蔵した漏電保護装置を地上側設備として備え、車両への充電時に漏電が発生した際、速やかに充電電路を遮断して人体を保護することが規定されており、現在、車両用充電装置の内部に漏電遮断機構を設け、更に、車両用充電装置の内部には、この漏電遮断機構が正常に動作するか否かの確認を行うための漏電テスト用操作部を備える構造が広く採用されている。しかし、従来の漏電テスト用操作部は、実際の電路内での漏電発生を模擬するものではなく、テスト専用回路を用いて疑似的な漏電状態を発生させて漏電遮断機構が正常に動作するか否かの判断を行うものである。具体的には、図７に示すように、テストボタン２３の押圧により、ＺＣＴ２４の一次電流の相バランスを崩し、二次側に起電力を発生させて、漏電遮断機構２５の動作テストを行うものであるため、漏電テストで正常判定であった場合にも、他の要因（例えば、接地抵抗（Ｄ種接地）が適性値（規格値）でない等）によって、実際の電路では漏電ブレーカ４の引き外しが行われず、漏電保護装置２６が正常に動作しないケースが発生しうる問題があった。これに対し、請求項６の発明によれば、充電コネクタを介して本体部に引き込まれたアース線と模擬電路とを繋いで形成される実際の電路内での漏電発生を模擬することができるため、より正確な判定を行うことができる。

更に、請求項７のように、模擬漏電電流を測定する電流計測手段を備えることにより、漏電遮断機能の阻害要因まで特定することができる。

本発明の実施形態を示す模式的な外観図である。 車両用充電装置とモード２の車両との充電回路図である。 ＣＰＬＴ信号の電圧波形図である。 実施形態１の携帯型検査装置の回路構成図である。 図４の要部拡大図である。 実施形態２の携帯型検査装置の回路構成図である。 従来の漏電テスト装置の説明図である。 三相３線の説明図である。 漏電テストのフロー図である。

以下に本発明の実施形態を説明するが、先ず図２と図３を参照しつつ、車両用充電装置１からモード２の車両２への充電を行う場合の手順を説明する。

車両用充電装置１の充電コネクタが車両側の充電口に接続されていない状態においては、図３に示すようにＣＰＬＴ信号は１２Ｖのままである。しかし充電コネクタが車両側の充電口に接続されると、車両側制御回路３に内蔵されている抵抗r２によって分圧され、ＣＰＬＴ信号は９Ｖに低下する。車両用充電装置１の充電制御装置５はこの電圧低下によってモード２車両２への接続がなされたことを検知し、パルス出力回路６によりＣＰＬＴ信号を発振させて、９Ｖの発振状態とする。このときパルスの下端電圧はダイオード７の存在により−１２Ｖを維持している。

車両側制御回路３はこの９Ｖ発振状態を検知すると、充電許可スイッチ８をオンとする。すると抵抗r３の抵抗分圧によってＣＰＬＴ信号は６Ｖ発振に変化し、充電準備が完了する。車両用充電装置１の充電制御装置５はこの６Ｖ発振を検知すると開閉器９にオン信号を出力し、充電回路に充電電流が流れて車載電池４への充電が開始される。このようにＣＰＬＴ信号は変化するため、本発明の携帯型検査装置はこれと同一の電圧変化を模擬する回路構成を備えるものとする。

（実施形態１）
以下に実施形態１の携帯型検査装置の構成を説明する。
図１に示すように、１０は携帯可能な本体部であり、その表面には車両側の充電口を模擬した充電コネクタ接続部１１と、各種の切替手段（スイッチ）Ｓ１〜Ｓ５と、ＣＰＬＴ電圧計測端子１２と、２００Ｖ計測端子１３と、通電表示ランプ１４とが設けられている。また本体部１０の内部の基板上には、図５に示すように車両側での充電許可を模擬する電気回路が設けられている。電気回路については以下に説明する。図４に示すように、充電コネクタ接続部１１は充電コネクタの５本のピンに対応する５つの接続ピンａ〜ｅを備えている。なお、図５において切替手段Ｓ１〜Ｓ４は説明のため電気回路上にも表示している。

電源ラインに対応する接続ピンａ、ｂは、図４に示す模擬負荷Ｒ４に接続されている。接続ピンｂと模擬負荷Ｒ４との間には切替手段Ｓ５が設けられており、２００Ｖの電圧印加に対しての通電／不通電を切り替えることができる。また接続ピンａ、ｂと切替手段Ｓ５との間には、通電表示ランプ１４が並列に接続されている。モード１の車両を想定した試験を行う場合で、車両用充電装置１のスタートボタンＢを押圧した後に電源ラインに２００Ｖの電圧が印加されるか否かは、通電表示ランプ１４により確認することができ、また２００Ｖ計測端子１３にテスター等を当てて検出することができる。さらに、充電電流を実際にこの負荷回路に流すことによって車両用充電装置１の動作を確認することができる。

接続ピンｄのＣＰＬＴ信号線は、図４、図５に示すように切替手段Ｓ１を経由して試験抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に接続されている。これらの試験抵抗は並列に接続されており、試験抵抗Ｒ１は車両と充電コネクタとの接続を模擬する。切替手段Ｓ２が閉じられたときにＲ１と並列接続される試験抵抗Ｒ２は車両の充電許可状態を摸擬する。切替手段Ｓ３が閉じられたときにＲ１、Ｒ２と並列接続される試験抵抗Ｒ３は、充電時に換気が必要な鉛蓄電池搭載車両との接続状態を摸擬する。

従って、切替手段Ｓ１はモード２の車両との接続あるいは非接続を切り替える機能を有する。モード１の車両には車両側制御回路３が存在しないので、この切替手段Ｓ１をオフとすればモード１の車両との接続を摸擬することが可能となる。切替手段Ｓ２は、上記したように充電許可状態を摸擬する機能を有する。切替手段Ｓ３は換気が必要な鉛蓄電池搭載車両との接続状態を摸擬する。切替手段Ｓ４はこれと直列に接続されたダイオード１５との接続を選択するもので、このダイオード１５は前記したダイオード７に対応するものである。

次に実施形態１の携帯型検査装置の使用方法を説明する。
車両用充電装置１がモード２の車両に充電する機能を検査する場合には、先ず切替手段Ｓ１を閉路したうえ、車両用充電装置１の充電コネクタを充電コネクタ接続部１１に接続する。なお、モード２の車両にはダイオード７が設けられているため、切替手段Ｓ４を開路する。これにより、１２Ｖに設定されているＣＰＬＴ信号は試験抵抗Ｒ１によって９Ｖに遷移し、モード２の車両に接続された状態を摸擬する。これにより車両用充電装置１の表示部が「充電準備中」を表示すれば正常である。ＣＰＬＴ信号の電圧はＣＰＬＴ電圧計測端子１２にテスター等を接続して計測することもできる。

上記のようにＣＰＬＴ信号が９Ｖに遷移したのちに切替手段Ｓ２を閉路すると、試験抵抗Ｒ１と試験抵抗Ｒ２が並列接続されるので、ＣＰＬＴ信号は６Ｖに遷移し、モード２の車両が充電許可状態になったことを摸擬する。これにより車両用充電装置１の開閉器９がオンとなり、２００Ｖを印加する。同時に車両用充電装置１の表示部が「充電中」を表示し、携帯型検査装置の通電表示ランプ１４が点灯すれば、車両用充電装置１は正常に動作したことが確認できる。異常がある場合には、ＣＰＬＴ信号の電圧をＣＰＬＴ電圧計測端子１２にテスター等を接続して計測することにより、どの段階で異常が発生しているかを確認できる。

上記した手順によって、車両用充電装置１がモード２の車両に充電する機能を簡便に検査することができるが、このほかに異常模擬を行わせることも可能である。

先ず鉛蓄電池が搭載されたモード２の車両への充電機能を検査する場合には、切替手段Ｓ１、Ｓ２の他に切替手段Ｓ３も閉路する。これにより第３の試験抵抗Ｒ３も並列接続されるため、ＣＰＬＴ信号の電圧は３Ｖに低下する。これはモード２の車両の換気要求を摸擬するものである。換気対応機能のない車両用充電装置１の場合には、表示部にエラー表示が行なわれて充電は開始されなければ正常である。また換気対応機能を備えた車両用充電装置１の場合には、２００Ｖが印加され、表示部が「充電中」を表示し、携帯型検査装置の通電表示ランプ１４が点灯すれば正常である。なお、鉛蓄電池が搭載されたモード２の車両への充電の場合にはＣＰＬＴ信号が６Ｖとなることはないので、切替手段Ｓ２と切替手段Ｓ３とを同時に閉路して９Ｖから３Ｖに遷移させてもよい。

次に、切替手段Ｓ４を閉路することによりダイオード１５を無効とし、車両側制御回路３にダイオード７のない状態を摸擬することができる。充電コネクタを接続し、車両用充電装置１が異常表示を行って２００Ｖの印加を行わなければ正常である。

次に、車両用充電装置１がモード１の車両に充電する機能を検査する場合について説明する。この場合には、切替手段Ｓ１を開路すればＣＰＬＴ信号線は試験抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から切り離される。このため上記した車両側制御回路３の模擬がなされず、ＣＰＬＴ信号の電圧は変化しない。

この状態において車両用充電装置１のスタートボタンを押圧すると、端子ａ，ｂ間に２００Ｖが印加され、切替手段Ｓ５を閉路した場合には、数アンペアの電流が実際に流れる。また切替手段Ｓ５を開路した場合には、２００Ｖが通電表示ランプ１４に印加されるが電流は数ｍＡに過ぎず、車両用充電装置１は所定時間後に開閉器９をオフとして通電を遮断する。このようにして、車両用充電装置１がモード１の車両に充電する機能を検査することができる。

以上の説明では、試験抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を順次並列接続することにより９Ｖ，６Ｖ，３Ｖを摸擬する構成としたが、独立の試験抵抗により９Ｖ，６Ｖ，３Ｖを摸擬できるようにしてもよい。また、模擬負荷Ｒ４はコンデンサに置換することもできる。コンデンサは充電コネクタの接続時に車載電池４に接続されたノイズフィルタに流れる電流（暗電流）を摸擬する。コンデンサに流れる電流は電圧に対して位相がずれることにより、ジュール熱による発熱が少ない利点がある。

図４に示した回路図においては、模擬負荷Ｒ４は複数の抵抗Ｒ４１，Ｒ４２からなり、切替手段Ｓ５´により接続したり分離できる構成となっている。この場合には、Ｒ４１のみに接続した状態では充電電流値が所定値以上となり、抵抗Ｒ４１とＲ４２とを接続（合成）した状態では所定値未満の一定の範囲内となるように調整されている。これにより、モード２の充電制御を行わなかった場合の車両用充電装置の充電電流値に応じた動作確認をすることもできる。

なお、上記した実施形態においては手動操作により切替手段を操作したが、シーケンス制御によって切替手段Ｓ１、Ｓ２を順次閉じるように制御することもできる。手動操作の場合には携帯型検査装置に電源は不要であるが、シーケンス制御を行なう場合には電池から電源を供給することとなる。

このほか、切替手段Ｓ１、Ｓ２を同時に開閉可能とする切替手段を設けることもできる。この場合には９Ｖのステップを踏まない簡易的なモード２の車両にも対応することができる。

以上に説明したように、実施形態１の携帯型検査装置を用いれば、実際の車両を用いることなく、車両用充電装置が正常に動作するか否かを簡便に検査することができる。

（実施形態２）
実施形態２の携帯型検査装置は、上記実施形態１の携帯型検査装置に、漏電テスト装置１６を追加したものである。

漏電テスト装置１６は、図６に示すように、少なくとも漏電テストボタンＢＴと調整抵抗Ｒ５を備えている他、漏電電流変更手段Ｓ６と相切替手段Ｓ７とを備え、本体部１０の内部に配置されている。

本体部１０の内部では、電源ラインＬ１、Ｌ２と接続する模擬電路１７に、車載電池４を模擬した模擬負荷Ｒ４を接続している。模擬負荷Ｒ４の上流側に設けた切替手段Ｓ５を閉路すると、模擬電路１７に電流が流れるようになっている。

漏電テストはモード１またはモード２のいずれの車両に対しても、模擬電路１７に電圧を印加した状態で行われる。漏電テストボタンＢＴの押圧により、模擬電路１７の一方とアース線１８との間に電路２０を設け、漏電を疑似する疑似漏電回路を形成することができる。図７に示すように、従来の漏電テスト用操作部は、実際の電路内での漏電発生を模擬するものではなく、漏電ブレーカ等の内部にテスト専用回路を用いて疑似的な漏電状態を発生させて漏電遮断機構が正常に動作するか否かの判断を行うものである。具体的には、図７に示すように、テストボタン２３の押圧により、ＺＣＴ２４の一次電流の相バランスを崩し、二次側に起電力を発生させて、漏電遮断機構２５の動作テストを行うものであるため、漏電テストで正常判定であった場合にも、他の要因（例えば、接地抵抗（Ｄ種接地）が適性値（規格値）でない等）によって、実際の電路では漏電ブレーカ４の引き外しが行われず、漏電保護装置２６が正常に動作しないケースがあったが、本実施形態における疑似漏電回路は、大地〜トランス２１〜分電盤２２〜車両用充電装置１〜携帯型検査装置間に形成される実際の電路内での漏電発生を模擬したものであるため、より正確な動作確認を行うことができる。なお調整抵抗Ｒ５は、漏電テストボタンＢＴの押圧により、疑似漏電回路に所定値（例えば１５ｍＡ）の漏電電流が流れるように調整するものであり、コンデンサでもよい。

漏電電流変更手段Ｓ６では、配電方式（単相３線式または三相３線式）に応じて調整抵抗Ｒ５と試験抵抗Ｒ６との合成抵抗の値を調整し、擬似漏電電流を変更することができる。具体的には、対地間電圧が三相３線と単相３線とでは異なるところ、本実施形態では、いずれにおいても擬似漏電による漏電電流が所定値（例えば１５ｍＡ）となるように、漏電電流変更手段Ｓ６の切替によって三相３線の場合には試験抵抗Ｒ６に電流が流れるようにして抵抗値を調整している。漏電電流変更手段Ｓ６として可変抵抗を用いることもできる。

また、相切替手段Ｓ７の操作によって、漏電電流を流す相を電源ラインＬ１、Ｌ２で切り替えることができる。図８に示すように、三相３線のトランス等で、例えば接地されていないＲ相が車両用充電装置１に引き込まれた場合、Ｒ相では疑似漏電回路を形成できない。このような場合には、Ｓ７で他の相（Ｓ相・Ｔ相）に切り替えた後に漏電テストボタンＢＴを押圧することにより、疑似漏電回路を形成することができる。実際には車両用充電装置１に引き込まれた相を確認するのは困難なので、漏電テストボタンＢＴを押圧しても、漏電遮断機構が正常に動作しない場合にＳ７で他の相に切り替えて漏電テストを行うことができる。

本体部１０内部のアース線１８には、漏電テストボタンＢＴを押圧しても漏電遮断機構が正常に動作しなかった場合に、疑似漏電回路を流れる漏電電流が計測できる電流計測手段１９を備えている。また、漏電電流によって点灯する表示ランプ（図示しない）を備え、漏電電流が所定値（例えば１５ｍＡ）以上流れた場合は１回点滅させ、所定値（例えば１５ｍＡ）未満の場合は２回点滅させて異常を表示することもできる。

次に実施形態２の携帯型検査装置による漏電テストのフローを、図９を用いて説明する。

（ＳＴ１：携帯型検査装置への電圧印加）
モード２の車両の充電を前提とする場合には、実施形態１で詳述したように、先ず切替手段Ｓ１を閉路したうえ、車両用充電装置１の充電コネクタを充電コネクタ接続部１１に接続して、ＣＰＬＴ信号を６Ｖに遷移させ、車両用充電装置１の開閉器９をオンにして２００Ｖを印加する。

モード１の車両の充電を前提とする場合には、実施形態１で詳述したように、切替手段Ｓ１を開路してＣＰＬＴ信号線を試験抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から切り離した上で、車両用充電装置１のスタートボタンを押圧して２００Ｖを印加する。

（ＳＴ２：漏電ブレーカの動作確認）
電圧印加状態で漏電テストボタンＢＴを押圧し、疑似漏電回路を形成し、漏電ブレーカが動作して電路が遮断されるか否かを確認する。本実施形態では、分電盤２２内に漏電ブレーカ２７を備え、漏電ブレーカ２７が動作すると、車両用充電装置１への電力供給が停止して車両用充電装置１の表示部等が消灯するため、これによって漏電ブレーカ２７が正常に動作するか否かを確認することができる。なお、動作確認を行う漏電ブレーカの設置個所は特に限定されず、例えば、車両用充電装置１の内部に設けられていても動作確認をすることもできる。

（ＳＴ３：漏電電流値による異常判定）
更に、電圧印加状態で漏電テストボタンＢＴを押圧したにも関わらず、漏電ブレーカが不動作の場合には、疑似漏電回路に流れた漏電電流値を電流計測手段１９で計測し、漏電保護装置（ＥＬＢ）の異常（ＳＴ４）および接地抵抗の異常（ＳＴ５）を判定することができる。具体的には、所定値（例えば１５ｍＡ）以上の漏電電流が流れていれば実際の電路内での漏電保護装置の不存在を判定し、所定値（例えば１５ｍＡ）未満であれば実際の電路内での接地抵抗の異常（抵抗値が高い）を判定することができる。

１ 車両用充電装置
２ 車両
３ 車両側制御回路
４ 車載電池
５ 充電制御装置
６ パルス出力回路
７ ダイオード
８ 充電許可スイッチ
９ 開閉器
１０ 本体部
１１ 充電コネクタ接続部
１２ ＣＰＬＴ電圧計測端子
１３ ２００Ｖ計測端子
１４ 通電表示ランプ
１５ ダイオード
１６ 漏電テスト装置
１７ 模擬電路
１８ アース線
１９ 電流計測手段
２０ 電路
２１ トランス
２２ 分電盤
２３ テストボタン
２４ ＺＣＴ
２５ 漏電遮断機構
２６ 漏電保護装置
２７ 漏電ブレーカ

Claims (7)

1. 携帯可能な本体部に、車両側の充電口を模擬した充電コネクタ接続部と、この充電コネクタ接続部に充電コネクタが接続されたときにそのＣＰＬＴ信号線と接続され、車両側での充電許可を模擬する電気回路とを設け、
   更に、本体部には、モード２車両において、ＣＰＬＴ信号が発振状態となった際にパルスの下端電位を一定に維持する機能を有するダイオードの存在を模擬する模擬ダイオードと、該模擬ダイオードとの接続切り替えを行う切替手段を備えたことを特徴とする車両用充電装置の携帯型検査装置。
2. 本体部に、充電ケーブル接続状態から充電許可状態への遷移を模擬する切替手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。
3. 本体部に、電気回路への接続を無効にする切替手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。
4. 本体部に、充電電流の通電と不通電との切替手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。
5. 充電コネクタを介して本体部に引き込まれたアース線と模擬電路とを繋いで漏電を模擬する漏電テスト装置を備えたことを特徴とする請求項１または３記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。
6. 模擬漏電電流を測定する電流計測手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。
7. 漏電テスト装置は模擬漏電電流値を変更する漏電電流変更手段を備えたことを特徴とする請求項５または６記載の車両用充電装置の携帯型検査装置。

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