JP5761756B2 - 充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を充電するための充電器に備えられる充電制御装置に関し、特に、電動車のバッテリーへの充電中に停電、ノイズまたは通信異常その他の異常が検出されたとき、またそのような異常が復帰したときの充電制御を行う充電制御装置に関する。

二次電池を充電するための充電器、特に、電気自動車やプラグインハイブリッド車をはじめとする電動車の動力源としてのバッテリーの充電を行う充電器においては、大容量を扱うことから安全上、外部電源の電源電圧が所定範囲内に無く、正常でないと判定したときのほか、充電器の充電制御装置に入力される各種信号にノイズと思われるものが重畳して当該充電制御装置内にノイズが侵入して来たような場合、または、通信異常が発生したような場合に、充電器、バッテリー、または商用電源その他の外部電源等に損傷を与えることを防止すべく、制御上、充電を停止する判断を充電制御装置により行うこととしている。

したがって、従来の充電器においては、深夜電力を利用して電気自動車を充電するような場合、付近をＣＢ無線搭載の車両が通過し、そこから発射された無線信号の影響で充電器が一時的に異常を検出したケースや、充電器の動作に影響を与えない程度の軽微な瞬時停電（外部電源電圧の瞬間的な低下）を検出したケースであっても、そのような一過性の外乱（ノイズ）の影響で充電を停止する判断が充電器により行われるため、異常検出時点以降は充電が行われず、結果として、僅かな時間しか充電できていない事態が生じる可能性があった。
かかる事態は、本来なら充電完了後の車両を利用できることを前提に、爾後のスケジュールを立てていたユーザーにとって不測の不利益をもたらすものであり、電動車の普及を図る上で万全な解決策を講じることが求められていた。

そこで、一部先行技術を検討したところ、そのような一過性の外乱が検出されたような場合でも、正常状態に復帰した後は制御を再開させることが可能な技術が開示されている（例えば、以下に説明する特許文献１〜３参照）。

特許文献１記載の技術は、Ｘ線保護回路の改良に関し、ＣＲＴの管内放電等によりＸ線保護回路が誤動作して画面の表示が停止する等の不具合を確実に防止しつつ、本当の高圧異常に対しては高圧の動作を停止し、Ｘ線の放射を防止することを課題とする。
上記課題解決のため、特許文献１には、高圧の異常時に高速に動作し、一時的に高圧を低下させる第１の保護系統に加えて、異常状態の発生回数をカウントし、その結果により発振回路を停止し続ける第２の保護系統を設けるという構成が開示されている。

次に、特許文献２記載の技術は、二次電池の充電制御装置の改良に関し、入力電圧（充電電圧）や入力電流（充電電流）が瞬時的、一時的に低下しただけでも異常検知して以後の充電が行えず、電池が正常であっても満充電にならないことからユーザーに誤った認識を与えてしまうという問題を解決するものである。
上記課題解決のため、特許文献２には、装置の異常を定期的にチェックする手段と、このチェックで装置の異常を検知したとき充電を停止し、その後、定期的に装置の異常をチェックして、異常がなくなれば充電を再開する手段とを有する構成が開示されている。

さらに、特許文献３記載の技術は、バッテリーの充電装置の改良に関し、バッテリーの充電動作が一時的にせよ一度不調となれば、その後の充電動作を完全に停止してしまい、警報が行われる等しているため、充電完了までの時間が長くなるという問題を解決するものである。
上記課題解決のため、特許文献３には、バッテリー充電動作の一時的な充電異常を検出した場合に充電を一時中断し、この一時的な充電異常の消滅後に充電を中断時点から再開する構成が開示されている。

特開平５−２０７３０９号公報 特開平７−２５４４４０号公報 特開平１１−１２２８２５号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来例は、異常検知すると出力電圧を低下させるとともに異常発生頻度を計測し、これが所定レベルを越えた場合には真の故障と判断して運転停止するというものに過ぎない。
また、特許文献２に係る従来例は、異常を検知して充電停止後、定期的に異常検知を行い、異常がなくなったことの確認が取れて始めて充電を再開するという構成であり、充電停止中の異常は判定しているが、再充電時の異常判定は行っていないため、充電動作時の異常／正常の正確な判断はできない。
さらに、特許文献３に係る従来例も、特許文献１および２に係る従来例と同様、一時的な充電異常が消滅して始めて充電を再開するという構成であり、充電停止中の異常は判定しているが、再充電時の異常判定は行っていないため、充電動作時の異常／正常の正確な判断はできない。
その結果、以下のような問題が生じるおそれがあった。すなわち二次電池、特にリチウムイオンバッテリー等を充電するための充電器では、充電動作中の異常状態を検出するためのモニタ手段を備えており、異常が検出されると直ちに充電を停止することによって安全を確保しているところ、これまでは、このモニタ手段にノイズ（例えばＣＢ無線）等が重畳して来たようなケースであっても異常と判断して充電を中止してしまうという問題があった。

また、電気自動車などの充電に応用するケースでは、電源として深夜電力を利用することが多く、充電器はいきおい無人運転となることが多い。そのためノイズ等によって充電が停止してしまうと、ユーザーは夜間に充電されていると思っていたところが、朝起きて外出する時点になって初めて充電されていないことが分かり、極めて不便な事態を招来する可能性があるという問題があった。

本発明は、このような従来例の課題を解決することを目的とするもので、異常が検出され、充電動作を停止した後、充電を再開させる場合に、再充電動作中の異常／正常の正確な判断が可能な充電制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決可能な本発明の充電制御装置は、（１）二次電池を充電するための充電器と、
充電中の前記充電器の動作状態を監視する充電動作モニタ手段と、
前記充電動作モニタ手段において前記充電器の異常状態が検出されたとき、充電動作を一時的に停止させて前記充電器を待機モード運転に移行させる待機モード運転移行部と、前記充電器が待機モード運転とされる待機時間を規定するタイマ部とを含む制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、前記待機時間経過後に前記待機モード運転を終了させたのち、前記異常状態の検出の有無にかかわらず前記充電動作を予め設定されたディレイ時間の間再開させ、その後、前記充電動作モニタ手段において前記充電器の正常状態が検出された場合は、前記充電動作を継続させ、
前記充電器は、
商用電源の断続を行うためのリレー手段と、
前記リレー手段によって接続された前記商用電源を整流するための整流器と、
前記整流器に接続されたスイッチングコンバータからなり、前記整流器からの出力を力率改善するための力率改善回路と、
前記力率改善回路からの直流出力を交流出力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路からの交流出力を整流および平滑した後に外部に出力するためのＤＣ出力回路と、
を備え、
前記待機モード運転移行部は、充電状態から前記力率改善回路および前記インバータ回路の動作を停止させることによって前記充電動作を一時的に停止させるものであり、
前記待機モード運転終了後の前記充電動作の再開は、先ず前記力率改善回路を動作させて前記力率改善回路からの出力電圧が所定電圧範囲であることが確認された後、前記インバータ回路を動作させる手順で行われる
ことを特徴とするものである。

上記の充電制御装置は、（２）前記制御ユニットがカウンタ部をさらに備え、
前記カウンタ部は、前記待機モード運転に移行させる毎または前記待機モード運転終了後に前記充電動作を再開させる毎にリトライカウント値をカウントアップさせ、
待機モード運転移行部は、前記再開させた前記充電動作中に前記充電動作モニタ手段において異常状態が検出された場合は、再度、前記充電動作を一時的に停止させて前記待機モード運転に移行させ、
前記異常状態の検出が繰り返され前記カウンタ部の前記リトライカウント値が所定値に達した場合、前記充電制御装置は、真の装置異常と判断して前記充電動作を強制終了させ、および／または外部に対し異常発生信号の送信を行う構成からなる。

上記（１）、（２）の充電制御装置は、より好ましくは、（３）前記充電動作モニタ手段が、前記充電器の動作状態として、前記ＤＣ出力回路からのＤＣ出力電流もしくはＤＣ出力電圧、前記力率改善回路からの出力電圧、および前記商用電源からのＡＣ入力電流のうちの少なくとも一つを監視する。

上記（２）の充電制御装置は、（４）前記充電器の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、前記制御ユニットは、前記温度測定手段より入力される温度に関する信号に応じて前記所定値を変化させることが好ましい。

また、上記（２）の充電制御装置は、（５）前記充電器に入力される交流入力電圧を測定する入力電圧測定手段をさらに備え、前記制御ユニットは、前記入力電圧測定手段より入力される信号から前記交流入力電圧の実効値および振幅を算出し、算出した前記実効値および前記振幅に応じて前記所定値を変化させることが好ましい。

本発明によれば、充電器の異常を検出したとき、一時的に充電動作を停止する待機モード運転に移行させ、充電器が待機モード運転とされる待機時間が経過した後、充電を再開してその異常が継続しているか否かを確認する構成とすることにより、次のような効果が得られる。
ｉ）待機時間が経過した後、異常が復帰したか否かに関わらず、充電を予め設定されたディレイ時間の間再開させ、充電器の動作状態を監視しているので、充電停止中ではなく、充電動作状態において異常が継続しているか否かを確認することができる。その結果、充電動作が継続可能か否かに関して、再充電動作中の異常／正常を正確に判断することができる。
ｉｉ）検出された異常が回路故障やバッテリー故障のような真の異常ではなく、例えば単発的に発生したノイズなどによる一過性の異変であるような場合には、充電動作を長期間停止させることなく、その後充電を再開させ、継続させることができる。このように、一時的に待機モード運転に移行させた後、充電動作を再開させ、充電器の正常状態が検出された場合は充電動作を継続させているので、早期に充電動作を再開させることができる。

より具体的な状況を想定して説明すると、例えば、深夜電力を利用して電気自動車を充電するような場合において、付近をＣＢ無線搭載の車両が通過し、そこから発射された無線信号の影響で充電器が一時的に異常を検出したケースや、充電器の動作に影響を与えない程度の軽微な瞬時停電（外部電源電圧の瞬間的な低下）を検出したケースであっても、そのような一過性の外乱の影響を排除することができるので、朝起きて外出する時点になって初めて、充電されていないことが分かるといった不測の事態が生じ得る問題を未然に防止することができる。

本発明を適用した充電制御装置の実施例１を示す回路ブロック図である。 実施例１に係る充電制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る充電制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。 実施例１に係る充電制御装置の動作を説明するタイミングチャートの別の例である。 本発明を適用した充電制御装置の実施例２を示す回路ブロック図である。 実施例２に係る充電制御装置における充電器温度とリトライ回数の関係を示すグラフである。 本発明を適用した充電制御装置の実施例３を示す回路ブロック図である。 実施例３に係る充電制御装置におけるリトライ回数の設定方法を説明するための図であって、（Ａ）は交流入力電圧の波形図、（Ｂ）は交流入力電圧の実効値と振幅とリトライ回数の関係を示すグラフである。

以下、本発明の充電制御装置の詳細に付き、実施例を用いて説明する。

［構成］
図１に、本発明を適用した充電制御装置１の実施例１に係る回路ブロック図を示す。
まず、本実施例に係る充電制御装置１は、不図示の商用電源へ接続されるＡＣ入力端子２ａ、２ｂと、リチウムイオン電池等、同じく不図示の二次電池へ接続するＤＣ出力端子３ａ、３ｂと、外部の通信端末と通信線路で接続され、情報通信を行うことが可能な通信端子１０ａ、１０ｂとからなる３組の端子を備えている。
なお、本実施例に係る充電器１ａでは、ＡＣ入力端子２ａ、２ｂより入力される商用電源からの交流入力を、二次電池の充電に必要な直流出力に変換した後、ＤＣ出力端子３ａ、３ｂより出力させて二次電池を充電している。

なお、本実施例に係る充電制御装置１は、図１に示す通り、後段回路に対する商用電源の供給または遮断を制御するための主回路リレー４と、商用電源からの入力に対して全波整流を行う整流器１５と、昇圧コンバータからなる基本構成を有し、昇圧コンバータ機能と力率改善機能とを備える力率改善回路（ＰＦＣ回路）５と、力率改善回路５からの直流出力を交流出力に変換するインバータ回路６と、整流機能と平滑機能とを備え、インバータ回路６からの交流出力を整流、平滑して作成した直流出力をＤＣ出力端子３ａ、３ｂから出力させるＤＣ出力回路１８とからなる充電器１ａの主回路を備えている。
本実施例では、インバータ回路６には昇圧用トランスが内蔵されており、スイッチングによって作られた交流出力は昇圧用トランスで昇圧された後、ＤＣ出力回路１８へ出力されるよう構成されている。

力率改善回路５は、昇圧コンバータからなる基本構成を有しており、昇圧用コイル、例えばＩＧＢＴからなるスイッチング素子、平滑用コンデンサおよび力率改善回路用制御ＩＣを含んだ構成とされる。
力率改善回路用制御ＩＣは、力率改善回路５の入力電圧および出力電圧、主回路リレー４に流れる電流の各信号入力に基づいて力率改善演算および昇圧制御演算して算出した制御量に基づき、上記スイッチング素子のＰＷＭ制御を行っている。このような力率改善回路用制御ＩＣとしては、例えば、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッド社製ＵＣ２８５４等を利用することができる。

第一の電流センサ７は、例えば数ｍΩの低抵抗器からなっている。本実施例では、第一の電流センサ７は第一の整流器１５と力率改善回路５との間に設けられ、入力電流値の検出に用いられる。
なお、第一の電流センサ７が整流器１５の後段に設けられているのは、検出される電流値が直流である方が、信号処理が容易であることによる。本質的には、商用電源からの交流入力電流をモニタするのと等価である。

第二の電流センサ８も、第一の電流センサ７と同様に例えば数ｍΩの低抵抗器からなっている。第二の電流センサ８は、ＤＣ出力端子３ａ、３ｂに接続された二次電池に対する出力電流すなわち充電電流の検出に用いられる。

また本実施例に係る充電制御装置１は、上記した充電器１ａの主回路のほかに、充電制御装置１の制御の中心的機能を果たす制御ユニット（マイコン）１２と、充電動作モニタ手段９と、通信インターフェース回路１１とを備えている。

充電動作モニタ手段９は、第一の電流センサ７からの入力電流信号Ｓ４、力率改善回路５からの力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、第二の電流センサ８からの出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力回路１８から出力される直流出力の電圧値に関するＤＣ出力電圧信号Ｓ７をモニタし、各信号の動向を監視する。なお、ＤＣ出力電圧信号Ｓ７は、出力電圧センサ１９（模式的に表記）から出力される。

通信インターフェース回路１１は、ＥＣＵその他の外部機器と、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルによって通信を行うために備えられている。

制御ユニット（マイコン）１２は、充電動作モニタ手段９を通して入力された第一電流センサ７からの入力電流信号Ｓ４、力率改善回路５からの力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、第二電流センサ8からの出力電流信号Ｓ６、およびＤＣ出力回路１８からのＤＣ出力電圧信号Ｓ７のアナログ信号をデジタル化するためのＡ／Ｄ変換機能と、インバータ回路６へ与える制御信号Ｓ３の操作量をパルス幅制御するためのＰＷＭ信号出力機能と、通信インターフェース回路１１を介してＥＣＵその他の外部機器と通信するためのシリアル通信機能と、経過時間を計測するためのタイマ機能とを有している。
制御ユニット（マイコン）１２は、充電器１ａの異常状態が充電動作モニタ手段９により検出されたときに、充電動作を一時的に停止させて充電器１ａを待機モード運転に移行させる待機モード運転移行部１２ａと、充電器１ａが待機モード運転とされる待機時間を規定するタイマ部１２ｂとを含む。
これらの機能は、それぞれ、デジタル回路として構成されている。上記制御ユニットの一例であるマイコンとしては、例えば、ルネサスエレクトロニクス株式会社製のＳＨシリーズマイコン（ＳＨ７１４２等）を利用することができる。
さらに、本実施例では、上記マイコンはカウンタ部１２ｃを備えており、以下で説明するように、待機モード運転に移行させる毎、または待機モード運転終了後に充電動作を再開させる毎にリトライカウント値をカウントアップさせる。なお、リトライカウント値の計数も、上記マイコンによって行われる。

［動作］
次に、図２に基づき、本実施例に係る充電制御装置１の動作につき説明する。図２は、本実施例に係る充電制御装置１の動作の流れを示すフローチャートである。なお、本実施例において、充電制御装置１の動作は、図２に示す通り、ステップ４０〜５４からなるメイン処理と、ステップ５５〜６３からなるリトライ処理とからなっている。

はじめに、ステップ４０〜５４からなるメイン処理について説明する。
ステップ４０において外部に設けられた不図示のＥＣＵから通信インターフェース回路１１を介して充電開始指令を受信すると、ステップ４１で上記マイコンからリレー制御信号Ｓ１を出力することによって主回路リレー４の接点を閉成する。主回路リレー４の接点が閉成されると、力率改善回路５には整流器１５を介して全波整流電圧が印加される。

この後、ステップ４２において上記マイコンから力率改善回路制御信号Ｓ２を出力することによって力率改善回路５が作動し、充電器の主回路へ入力される入力電流波形の力率改善とともに力率改善回路５への印加電圧の昇圧が行われる。

ステップ４３で力率改善回路出力電圧信号Ｓ５が所定電圧に達するのを確認した後、ステップ４４において上記マイコンからインバータ駆動信号Ｓ３を出力してインバータ回路６を動作させる。
インバータ回路６によって直流から交流へと逆変換および該インバータ６に内蔵された昇圧用トランスによって昇圧された交流出力は、ＤＣ出力回路１８によって直流変換された後、出力端子３ａ、３ｂから出力される。二次電池の充電は、当該出力端子３ａ、３ｂからの出力によって行われる。
ここで、ＤＣ出力端子３ａの電圧値はＤＣ出力電圧信号Ｓ７として、また充電電流に相当するＤＣ出力回路１８からの出力電流は出力電流信号Ｓ６として充電動作モニタ手段９を介して上記マイコンに取り込まれ、充電目標電力に対する偏差がゼロとなるよう、フィードバック制御が行われる。かかるフィードバック制御により、安定かつ正確な充電制御を行うことが可能となる。

ステップ４５では、インバータ回路６を駆動させた後、充電出力が安定するまでディレイ時間ｔｘを確保する。

ステップ４６では、充電状態において充電動作モニタ手段９を介して検出された充電動作モニタ信号（入力電流信号Ｓ４、力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力電圧信号Ｓ７）の内、少なくとも一つの信号が異常を示した場合、マイコン１２はこれを検出すると（ステップ４６：Ｙｅｓ）、ステップ５５〜６３からなるリトライ処理へと移行し、リトライ処理の先頭であるステップ５５にて直ちに充電動作の一時停止処置を行う。具体的には、ステップ５６にてインバータ駆動信号Ｓ３をオフすることによって充電動作を一時的に停止させる。
なお、本実施例では、力率改善回路５の一時動作停止（ステップ５７）または主回路リレー４の開成すなわち主回路リレー４の遮断（ステップ５８）については、必要に応じて実施するものとしている。

ステップ５９では、リトライカウント値をカウントアップする。本実施例では、リトライカウント値のカウントアップは、上記マイコンに備えられたカウンタ部１２ｃによって行われる。
ステップ６０では、上記リトライカウント値の計数を行う。ここで、計数されたリトライカウント値が予め設定された所定値以下（例えば３以下）のときは、ステップ６１においてタイマ部１２ｂを作動させ、当該タイマ部１２ｂにより予め規定された所定の待機時間ｔｗが経過するまで充電動作を一時的に停止させた状態のままで待機する待機モード運転となる。
待機時間ｔｗの長さは、例えば近くをＣＢ無線搭載の車両が通過し、それから発射された一過性の電波ノイズによって充電動作モニタ手段９へと入力される各信号（第一の電流センサ７からの入力電流信号Ｓ４、力率改善回路５からの力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、第二の電流センサ８からの出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力回路１８からのＤＣ出力電圧信号Ｓ７）が影響を受けることを想定した値（例えば、秒オーダー）に設定するなど、影響を受ける一時的な外乱の種類や特性によって決定すれば良い。

ステップ６２で待機時間ｔｗに達したと判定された場合（ステップ６２：Ｙｅｓ）には、メイン処理に再び戻り、ステップ４４でインバータ回路６を作動させること（さらに、ステップ４１で主回路リレー４を閉成すること若しくはステップ４２で力率改善回路５を作動させること）により充電動作を再開させる。
充電動作の一時停止処理後、どの程度経過してから充電動作を再開させるかについては、充電動作の一時停止処理（ステップ５５）の内容に応じて、また、本発明が適用される充電器に要求される仕様に応じて決定すれば良い。
例えば、待機時間ｔｗが数秒のような短時間が要求される場合では、充電動作の一時停止処理（ステップ５５）を、ｉ）ステップ５６に規定するインバータ回路６の一時動作停止のみとし、ｉｉ）充電動作の再開をステップ４４に規定するインバータ回路６の作動から行うこととすることにより、充電動作の立上りを最短時間にすることができる。
一方、充電動作の再開をステップ４１に規定する主回路リレー４の閉成から行うこととすると、力率改善回路出力電圧が所定電圧に達するまでには秒オーダーの時間を要するところ（充電立上がり時間）、待機時間ｔｗを数十分オーダーで設定する場合であれば、上記の充電立上り時間は全く問題にならない。
なお、充電動作の一時停止処理（ステップ５５）の内容として主回路リレー4の開成（ステップ５８）を行うことは、省電力の観点からは好適なものと言える。

上記の通り、リトライ処理の内ステップ５５〜６２に規定する各処理を経てメイン処理に戻って充電動作が再開された後、再度、充電動作モニタ信号（入力電流信号Ｓ４、力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力電圧信号Ｓ７）の少なくとも一つから異常が検出されると（ステップ４６：Ｙｅｓ）、再度リトライ処理へと移行し、同処理の先頭であるステップ５５へと進むが、ステップ６０で上記カウンタ部１２ｃにより計数されたリトライカウント値が所定回数をオーバーした（例えば４となった）場合、この異常は一過性の外来ノイズによるものではなく真の装置異常であると判断し、ステップ６３において充電異常情報を、通信インターフェース回路１１を介して外部に設けられた不図示のＥＣＵに通知する。
この後、ステップ５２におけるインバータ回路６の動作停止、ステップ５３における力率改善回路５の動作停止、そしてステップ５４における主回路リレー４の開成の順に充電動作の停止処理を行うことにより、充電動作を終了させる。
なお、ステップ５２〜５４に規定する充電動作の停止処理は、
ｉ）充電制御装置１（具体的には、マイコン１２）に自発的に行わせてもよいし、
ｉｉ）外部に設けられた不図示のＥＣＵが、ステップ６３に規定する充電異常情報のほかに充電終了指令の通知を行うものであれば、ステップ５２の前の段階（ステップ５１）においてマイコン１２に当該充電終了指令を受信させ、その内容に従って充電動作を停止させても良い。

一方、ステップ４４でインバータ回路６を作動させること（および、ステップ４１で主回路リレー４を閉成すること若しくはステップ４２で力率改善回路５を作動させること）によって充電動作を再開させた後、充電動作モニタ信号（入力電流信号Ｓ４、力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力電圧信号Ｓ７）が正常状態を示した場合は、ステップ４７でリトライカウント値をクリアした後、そのままステップ４８で充電動作を継続するところ、ステップ４９における満充電判定条件を満足した（ステップ４９：Ｙｅｓ）ときには、ステップ５０において外部に設けられた不図示のＥＣＵに充電完了情報を通知する。
この後、上記同様、ステップ５２におけるインバータ回路６の動作停止、ステップ５３における力率改善回路５の動作停止、そしてステップ５４における主回路リレー４の開成の順に充電動作の停止処理を行うことにより、充電動作を終了させる。
また上記同様、ステップ５２〜５４に規定する充電動作の停止処理は、
ｉ）充電制御装置１（具体的には、マイコン１２）に自発的に行わせてもよいし、
ｉｉ）外部に設けられた不図示のＥＣＵが、ステップ６３に規定する充電異常情報のほかに充電終了指令の通知を行うものであれば、ステップ５２の前の段階（ステップ５１）においてマイコン１２に当該充電終了指令を受信させ、その内容に従って充電動作を停止させても良い。

図３および４は、本実施例に係る充電制御装置１の基本動作を説明するためのタイミングチャートで、これらを用いて本実施例をより詳細に説明する。
図３は、充電中に充電動作モニタ信号が異常を示すが、それが一時的である場合の動作を示す。一方、図４は、異常状態が長時間にわたって、具体的には、所定のリトライカウント値を超えて継続しているような場合の動作を示す。

図３において、時刻ｔ１で充電開始指令を受信する（ステップ４０）と、マイコン１２はリレー制御信号Ｓ１を出力して主回路リレー４をオン（ステップ４１）し、続いて力率改善回路５、インバータ回路６を順次作動させ、充電動作を開始する（ステップ４２〜４５）。このとき、充電動作モニタ信号（入力電流信号Ｓ４、力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力電圧信号Ｓ７）は正常、リトライカウント値はゼロである。

かかる状況下で充電動作中、時刻ｔ２で突如充電動作モニタ信号の少なくともいずれか１つが異常を示すと、本実施例において上記マイコンはこれを検知（ステップ４６：Ｙｅｓ）し、インバータ回路６の動作を一時停止させる（ステップ５６）。これによって充電動作は一時停止される（ステップ５５）。
リトライカウント値が１つカウントアップされて１となった後（ステップ５９、６０）、上記マイコンはタイマ機能を起動させる。

タイマ起動後、所定の待機時間ｔｗ（ステップ６１）を経過（ステップ６２：Ｙｅｓ）して時刻ｔ３になると、上記マイコンは再びインバータ回路６を作動（ステップ４４）させて充電動作を再開させる。

充電動作が再開された後、所定のディレイ時間ｔｘ（ステップ４５）が経過した時刻ｔ４で、充電動作モニタ信号がチェックされる（ステップ４６）。このとき、まだ異常状態が継続していれば（ステップ４６：Ｙｅｓ）、インバータ回路６の動作を一時停止させ（ステップ５６）、リトライカウント値が１つカウントアップされて２となった後（ステップ５９、６０）、先程と同様、上記マイコンはタイマ機能を起動させる。

タイマ起動後、時刻ｔ５において充電動作モニタ信号の異常が解消したのち、所定の待機時間ｔｗ（ステップ６１）を経過（ステップ６２：Ｙｅｓ）して時刻ｔ６になると、上記マイコンは再び、インバータ回路６を作動（ステップ４４）させて充電動作を再開させる。

そして、充電動作が再開された後、所定のディレイ時間ｔｘ（ステップ４５）が経過した時刻ｔ７で充電動作モニタ信号がチェック（ステップ４６）されたとき、今度は充電動作モニタ信号が正常状態となっているので（ステップ４６：Ｎｏ）、充電動作はそのまま継続され（ステップ４８）、同時に上記マイコンによりリトライカウンタ値がゼロにクリアされる（ステップ４７）。

次に、図４に示す別のタイミングチャートに基づき、引き続き本実施例に係る充電制御装置１の動作を説明する。なお、図４において、時刻ｔ１〜ｔ５までの動作については上記の通りであり、説明は省略する。
図４では、時刻ｔ６において充電動作モニタ信号は異常を示しており、それゆえ、上記マイコンはこれを検知（ステップ４６：Ｙｅｓ）し、インバータ回路６の動作を一時停止させる（ステップ５６）。これによって充電動作は一時停止される（ステップ５５）。リトライカウント値が１つカウントアップされて３となった後（ステップ５９、６０）、マイコン１２はタイマ機能を起動させる。

その後、所定の待機時間ｔｗ（ステップ６１）が経過（ステップ６２：Ｙｅｓ）した時点ｔ７で、上記マイコンは再びインバータ回路６を作動（ステップ４４）させて充電動作を再開させる。
ここで、充電動作が再開された後、所定のディレイ時間ｔｘ（ステップ４５）が経過した時刻ｔ８で充電動作モニタ信号が再びチェックされる（ステップ４６）と、充電動作モニタ信号は未だ異常を示しており、そのため、上記マイコンはこれを検知（ステップ４６：Ｙｅｓ）し、インバータ回路６の動作を一時停止させる（ステップ５６）。これによって再度、充電動作は一時停止される（ステップ５５）。こののち、リトライカウント値はカウントアップされて４となる（ステップ５９）。

上記マイコンは、リトライカウント値が所定回数４に達したこの時点（ステップ６０：Ｙｅｓ）で、充電動作モニタ信号（入力電流信号Ｓ４、力率改善回路出力電圧信号Ｓ５、出力電流信号Ｓ６およびＤＣ出力電圧信号Ｓ７）が、一過性のノイズ等に基づく異常ではなく、充電器自身に生じた真の異常を示しているものと判断し、本実施例では、まずインバータ回路６の動作を停止させて充電動作を停止させる（ステップ５２）。
このとき、上記マイコンは充電異常情報を、通信インターフェース回路１１を介して外部に設けられた不図示のＥＣＵに通知する（ステップ６３）一方、当該ＥＣＵは、マイコン１２に充電終了指令を送信する。
ここで、リトライ処理からメイン処理に戻った上記マイコンは、上記ＥＣＵからの充電終了指令を受信（ステップ５１）して、インバータ回路６を動作停止させることに続いて、力率改善回路５の動作停止（ステップ５３）および主回路リレー４の開成処理（ステップ５４）を行うことにより、充電動作を終了させる。
なお、力率改善回路５の動作停止および主回路リレー４の開成処理は、上記の充電終了指令がなくても充電器自らの判断で行うことも可能である。また、インバータ回路６の動作停止処理と同時に、力率改善回路５の動作停止および主回路リレー４の開成処理を行っても差し支えない。

図５に、本発明を適用した充電制御装置１’の実施例２に係る回路ブロック図を示す。
本実施例に係る充電制御装置１’は、充電器１ａの温度を検出する温度センサ２０（本発明の“温度測定手段”に相当する）をさらに備えている点と、温度センサ２０から出力される充電器温度信号Ｓ８が制御ユニット１２に入力される点と、充電動作モニタ手段９によって異常状態が検出されたときに、充電器温度信号Ｓ８に基づいてリトライ回数（リトライカウント値の所定値）が設定される点とにおいて、実施例１に係る充電制御装置１と相違している。

図６に、充電器温度とリトライ回数の関係を示す。この図に示すように、本実施例では、充電器温度が８５℃を超えない間はリトライ回数が３回とされ、充電器温度が８５℃を超えるとリトライ回数が５回に増やされる。

高温時にリトライ回数を増やすのは、高温になると、力率改善回路５やＤＣ出力回路１８に含まれる平滑コンデンサの性能が低下して外乱ノイズの影響を受けやすくなり、充電を停止させるべき真の異常が発生していないにもかかわらず、充電動作モニタ手段９が異常状態を検出するケースが増大するからである。本実施例に係る充電制御装置１’によれば、高温時にリトライ回数が増やされるので、一過性の外乱ノイズにより充電が途中で停止されるのをより確実に防ぐことができる。

図７に、本発明を適用した充電制御装置１”の実施例３に係る回路ブロック図を示す。
本実施例に係る充電制御装置１”は、ＡＣ入力端子２ａ、２ｂより入力される交流入力の電圧値に関する交流入力電圧信号Ｓ９が制御ユニット１２に入力される点と、充電動作モニタ手段９によって異常状態が検出されたときに、交流入力電圧信号Ｓ９に基づいてリトライ回数が設定される点とにおいて、実施例１に係る充電制御装置１と相違している。なお、交流入力電圧信号Ｓ９は、入力電圧センサ２１（本発明の“入力電圧測定手段”に相当する。模式的に表記）から出力される。

具体的には、本実施例に係る充電制御装置１”では、充電動作モニタ手段９によって異常状態が検出されると、制御ユニット１２が交流入力電圧信号Ｓ９に基づいて交流入力電圧の実効値と振幅ΔＶを特定する（図８（Ａ）参照）。そして、特定された実効値および振幅ΔＶに基づいて、異常検出時の状況が図８（Ｂ）に示す領域Ａ〜領域Ｄのいずれの状況なのかを特定する。

領域Ａは、交流入力電圧が安定している領域なので、この領域において充電動作モニタ手段９が異常状態を検出したということは、当該異常は充電器１ａ自身の真の異常である可能性が高い。したがって、この領域であると特定された場合はリトライ回数を比較的少ない３回とする。
領域Ｂは、深刻な瞬時停電が発生したと考えられる領域なので、このまま充電を継続すると充電器１ａやバッテリーを損傷してしまうおそれがある。したがって、この領域であると特定された場合もリトライ回数を比較的少ない３回とする。

領域Ｃは、充電動作モニタ手段９が異常状態を検出してもおかしくない考えられるところまで交流入力電圧が低下した領域なので、当該異常は充電器１ａ自身の真の異常ではない可能性が高い。また、この程度の交流入力電圧の低下では、充電器１ａやバッテリーが損傷することはないと考えられる。したがって、この領域ではリトライ回数を１０回に増やし、なるべく充電が続行されるようにする。
領域Ｄは、ノイズの重畳により交流入力電圧の振幅ΔＶが５Ｖ以上に増大した領域なので、この領域において充電動作モニタ手段９が検出した異常は、当該ノイズによって引き起こされた一過性のものである可能性が高い。したがって、この領域でもリトライ回数を１０回に増やし、なるべく充電が続行されるようにする。

このように、本実施形態に係る充電制御装置１”によれば、真の異常ではないと考えられる状況においてリトライ回数が増やされるので、外部から入力される交流入力電圧の一時的な乱れ等により充電が途中で停止されるのをより確実に防ぐことができる。

［変形例］
以上、実施例に基づき本発明の充電制御装置に付き説明してきたが、本発明は上記実施例記載の構成に限定されず、種々変形実施することが可能である。

例えば、上記各実施例では、待機モード運転については、インバータ回路６が一時停止状態とされているほかは、そして主回路リレー４は閉成されており、力率改善回路５が動作状態である状況下で行われるものとして説明を行ったが（図３および４参照）、これに何ら限定するものではない。

また、上記各実施例では、リトライカウント値のカウントアップを、ステップ５５に規定する充電動作の一時停止処置を行った直後のステップ５９において行うものとして説明を行ったが、これに何ら限定するものではない。

また、上記各実施例では、充電動作の開始指令、一時停止指令若しくは終了指令の受信、または充電異常通知の発信が外部に設けられた不図示のＥＣＵにより通信端子１０ａ、１０ｂおよび通信インターフェース回路１１を介して行われ得るものとして説明を行ったが、通信プロトコルその他の詳細な要領については上記に何ら限定されない。

また、実施例２と実施例３のリトライ回数設定方法は併用してもよい。２つの設定方法を併用する場合は、実施例２の設定方法で求められたリトライ回数と実施例３の設定方法で求められたリトライ回数のうちの大きい方に基づいてステップ６０（図２参照）の判定を行えばよい。

また、実施例２および実施例３においてリトライ回数が５回または１０回に設定され、３回以上リトライを繰り返した後に異常状態が解消されて平穏無事に充電を終えることができた場合は、当該充電器１ａが使用されている環境は一過性の外乱が生じやすい環境であると考えられる。したがって、この場合は、次回以降の充電において標準のリトライ回数である３回を４回以上に変更し、容易に充電が中止されてしまわないようにすることが望ましい。

さらに、上記各実施例における具体的な数字（リトライ回数、充電器温度、交流入力電圧の実効値・振幅）はいずれも一例であり、適宜変更することができる。

以上の通り、本発明は、充電器にノイズ等の一過性の外乱が進入した場合であっても、これに対してその後の充電継続の可否を正確に判断可能な充電制御装置を提供する新規かつ有用なるものであることが明らかである。

１ 充電制御装置
１ａ 充電器
２ａ，２ｂ ＡＣ入力端子
３ａ，３ｂ ＤＣ出力端子
４ 主回路リレー
５ 力率改善回路
６ インバータ回路
７ 第一の電流センサ
８ 第二の電流センサ
９ 充電動作モニタ手段
１０ａ，１０ｂ 通信端子
１１ 通信インターフェース回路
１２ 制御ユニット（マイコン）
１２ａ タイマ部
１２ｂ 待機モード運転移行部
１２ｃ カウンタ部
１５ 整流器
１８ ＤＣ出力回路
１９ 出力電圧センサ
２０ 温度センサ
２１ 入力電圧センサ
ｔｗ 待機時間
ｔｘ ディレイ時間

Claims (5)

1. 二次電池を充電するための充電器と、
   充電中の前記充電器の動作状態を監視する充電動作モニタ手段と、
   前記充電動作モニタ手段において前記充電器の異常状態が検出されたとき、充電動作を一時的に停止させて前記充電器を待機モード運転に移行させる待機モード運転移行部と、前記充電器が待機モード運転とされる待機時間を規定するタイマ部とを含む制御ユニットと、
   を備え、
   前記制御ユニットは、前記待機時間経過後に前記待機モード運転を終了させたのち、前記異常状態の検出の有無にかかわらず前記充電動作を予め設定されたディレイ時間の間再開させ、その後、前記充電動作モニタ手段において前記充電器の正常状態が検出された場合は、前記充電動作を継続させ、
   前記充電器は、
   商用電源の断続を行うためのリレー手段と、
   前記リレー手段によって接続された前記商用電源を整流するための整流器と、
   前記整流器に接続されたスイッチングコンバータからなり、前記整流器からの出力を力率改善するための力率改善回路と、
   前記力率改善回路からの直流出力を交流出力に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路からの交流出力を整流および平滑した後に外部に出力するためのＤＣ出力回路と、
   を備え、
   前記待機モード運転移行部は、充電状態から前記力率改善回路および前記インバータ回路の動作を停止させることによって前記充電動作を一時的に停止させるものであり、
   前記待機モード運転終了後の前記充電動作の再開は、先ず前記力率改善回路を動作させて前記力率改善回路からの出力電圧が所定電圧範囲であることが確認された後、前記インバータ回路を動作させる手順で行われる
   ことを特徴とする充電制御装置。
2. 前記制御ユニットがカウンタ部をさらに備え、
   前記カウンタ部は、前記待機モード運転に移行させる毎、または前記待機モード運転終了後に前記充電動作を再開させる毎にリトライカウント値をカウントアップさせ、
   前記待機モード運転移行部は、前記再開させた前記充電動作中に前記充電動作モニタ手段において異常状態が検出された場合は、再度、前記充電動作を一時的に停止させて前記待機モード運転に移行させ、
   前記異常状態の検出が繰り返され前記カウンタ部の前記リトライカウント値が所定値に達した場合、前記充電制御装置は、真の装置異常と判断して前記充電動作を強制終了させ、および／または外部に対し異常発生信号の送信を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記充電動作モニタ手段は、前記充電器の動作状態として、前記ＤＣ出力回路からのＤＣ出力電流もしくはＤＣ出力電圧、前記力率改善回路からの出力電圧、および前記商用電源からのＡＣ入力電流のうちの少なくとも一つを監視することを特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
4. 前記充電器の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記温度測定手段より入力される温度に関する信号に応じて前記所定値を変化させることを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
5. 前記充電器に入力される交流入力電圧を測定する入力電圧測定手段をさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記入力電圧測定手段より入力される信号から前記交流入力電圧の実効値および振幅を算出し、算出した前記実効値および前記振幅に応じて前記所定値を変化させることを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。

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