JP5870282B2 - 充電制御装置及び充電制御システム - Google Patents

Description

本発明は、充電制御装置及びその充電制御装置を用いた充電制御システムに関する。

近年、蓄電池式電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）など、電動機を動力源とする電気自動車が実用化されつつある。このような電気自動車には、例えば商用１００Ｖ交流電源のような外部電源から電力供給を受けて、内蔵する走行用バッテリを充電するための車載充電器が搭載されている。この車載充電器と外部電源とを接続する際には、車両側で漏電が発生して車載充電器に過電流が流れるのを防止する目的で、漏電発生時に電気自動車側への電力供給を遮断する充電制御装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。

このような電気自動車を充電する際には、住宅のガレージなどに電気自動車を駐車した状態で、充電制御装置に設けられた給電用プラグを電気自動車の給電用ソケットに接続し、この充電制御装置を介して外部電源からの電力を車載充電器に給電する。

特開２０１０−１６６６７９号公報

ところで、充電制御装置を用いて電気自動車の走行用バッテリを充電中に周囲で火災が発生し、充電制御装置にまで延焼した場合には、充電制御装置の誤作動や漏電が起こる可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、火災発生時に給電を停止することが可能な充電制御装置及び充電制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の充電制御装置は、電源から電動車両に搭載された充電装置への給電路を開閉する開閉制御部と、前記給電路に電気的に接続され、前記電動車両の受電用ソケットに着脱自在に接続される給電用プラグと、火災を検知する火災警報器からの信号を受信する信号受信部とを備え、前記開閉制御部は、前記信号受信部が火災の発生を報知する火災報知信号を受信すると、前記給電路を開制御するように構成され、前記開閉制御部は、前記信号受信部が前記火災報知信号を受信して前記給電路を開制御した後に前記信号受信部が火災の報知を停止する火災停止信号を受信すると、前記給電用プラグが前記受電用ソケットに接続されていることを確認して前記給電路を閉制御するように構成されていることを特徴とする。

また、信号受信部が火災報知信号を受信すると、火災の発生を報知する報知部を備えることが好ましい。

また本願の充電制御システムは、上述した充電制御装置と、火災の発生を検知して充電制御装置に火災報知信号を送信する火災警報器とを備えることを特徴とする。

この充電制御システムにおいて、火災警報器は、他の火災警報器との間で連動信号を送受信する通信部を有し、火災の発生を検知すると他の火災警報器に連動信号を送信するとともに、充電制御装置に火災報知信号を送信し、他の火災警報器では連動信号を受信すると火災の発生を報知することが好ましく、この場合には、他の火災警報器では連動信号を受信すると充電制御装置に火災報知信号を送信するようにしても良い。

また上記充電制御システムにおいて、火災警報器は、他の火災警報器との間で連動信号を送受信する通信部を有し、火災の発生を検知すると他の火災警報器に連動信号を送信し、充電制御装置は、連動信号を火災報知信号として受信すると、開閉制御部により給電路を開制御することが好ましい。

本願の充電制御装置及び充電制御システムによれば、火災発生時に給電を停止することができる。

本願の実施の形態１にかかる充電制御システムを示す概略ブロック図である。 同充電制御システムを構成する充電制御装置を示す外観図である。 同充電制御システムの動作を示すフロチャートである。 同充電制御システムの動作を示すフロチャートである。 （１）及び（２）は、同充電制御システムを構成する充電制御装置の別例を示す外観図である。 本願の実施の形態２にかかる充電制御システムを示す概略ブロック図である。

以下に本願の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態にかかる充電制御システムは、図１に示すように、充電制御装置１と火災警報器２をその構成要素として備える。本実施の形態にかかる充電制御システムは、住宅のガレージなどに駐車された蓄電池式電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などの電気自動車（図示せず）を充電するためのシステムである。

充電制御装置１は、例えば壁面などの造営面に設置される壁面取付型の装置であり、図２に示すように、後述する制御回路３などが収納される装置本体１０と、装置本体１０から導出された電源ケーブルＣＢ１及び給電ケーブルＣＢ２とを備える。

装置本体１０は、縦長の直方体状に形成された樹脂成形品からなり、造営面に取り付けられて使用される。装置本体１０の前面には、給電ケーブルＣＢ２に設けられた給電用プラグ１１を保持する保持部１２と、複数の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ３が設けられている。充電制御装置１は、この発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ３の点灯状態（点灯、消灯、点滅など）によって充電装置１の動作状態を表示する。

給電用プラグ１１は、電気自動車の受電用ソケット（図示せず）に着脱自在に接続され、給電ケーブルＣＢ２を介して供給される充電用電力を電気自動車に搭載された車載充電器（図示せず）に供給する。この給電用プラグ１１は、保持部１２に一部が挿入された状態で保持部１２に保持される構造になっており、電気自動車を充電しない場合には、給電ケーブルＣＢ２及び給電用プラグ１１を踏みつけるなどして破損することを防ぐことができる。また電気自動車を充電中は、制御回路３からの制御信号により、給電プラグ１１が受電用ソケットからの抜けることを防止するロック機構（図示せず）が給電プラグ１１に設けられている。このロック機構は、電気自動車への充電が終了もしくは停止すると、制御回路３からの制御信号を受けてロックが解除されるようになっており、使用者は給電プラグ１１を取外すことができる。これにより、電気自動車への充電中に給電プラグ１１が受電用ソケットから抜けて、給電プラグ１１が落下することを防止するとともに、充電が意図せず停止することを防止することができる。

電源ケーブルＣＢ１は、例えば商用１００Ｖ交流電源のような外部電源に接続されており、図１に示す電圧極の２本の電線Ｌ１、Ｌ２と、接地線Ｌ３とで構成されている。また給電ケーブルＣＢ２は、上述の電線Ｌ１、Ｌ２及び接地線Ｌ３と、車載充電器と後述する制御回路３との間で信号を授受するための電線Ｌ４とで構成される。ここで、電源ケーブルＣＢ１及び給電ケーブルＣＢ２（電線Ｌ１、Ｌ２及び接地線Ｌ３）は、外部電源から電気自動車の車載充電器への給電路を形成している。

また充電制御装置１は、図１に示すように、制御回路３、受信部４、操作部５、報知部６、リレー７、及び、零相変流器（以下、ＺＣＴと称す）８を主要な構成として備え、これらを装置本体１０に収納している。

受信部４は、例えば特定小電力無線モジュールからなり、火災警報器２から無線により送信される信号を受信する。受信部４は、火災警報器２から火災の発生を報知する火災報知信号や、火災の報知を停止する火災停止信号が入力されると、制御回路３にその信号を出力する。なお、受信部４と火災警報器２との間の通信は無線通信に限定されるものではなく、有線での通信（専用線を介した通信や、電力線搬送通信）であっても良い。

操作部５は、装置本体１０の表面に操作部位が設けられた複数のスイッチ（図示せず）などにより構成され、電気自動車への充電の開始操作や停止操作などの操作入力に応じて、制御回路３に操作入力信号を出力する。

報知部６は、上述した発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ３や、図示しないスピーカなどにより構成され、制御回路３から入力される信号に応じて、音声や光などにより火災が発生した旨を報知する。

リレー７は、上述した電線Ｌ１、Ｌ２に接続される内部の導電路にリレー接点が挿入されており、制御回路３からの制御信号に応じて、このリレー接点のオン／オフを切り替え、外部電源から電気自動車の車載充電器への給電路を開閉する。

ＺＣＴ８は、漏電時に発生する電線Ｌ１、Ｌ２に流れる不平衡電流を検出し、その検出結果を制御回路３に出力する。

制御回路３は、例えばマイコンなどをその構成要素として備え、外部電源をその動作電力として動作し、充電制御装置１を統括的に制御する。制御回路３は、車載充電器から電線Ｌ４を介して入力される信号や操作部５からの操作入力に基づいて、リレー７を開閉制御することで、外部電源から車載充電器への電力供給をオン／オフする。また制御回路３は、ＺＣＴ８により電線Ｌ１、Ｌ２に発生した不平衡電流を検出すると、リレー７を開極させて外部電源から車載充電器への電力供給を遮断する。また制御回路３は、上述のように、電気自動車への充電を開始すると給電プラグ１１のロック機構をロックするための制御信号を出力し、充電を停止するとロック機構のロックを解除するための制御信号を出力する。

また、制御回路３は、受信部４から火災報知信号が入力されると、リレー７を開極させて外部電源から車載充電器への電力供給を遮断し、周囲に火災が発生した旨を報知部６を用いて報知する。このとき、制御回路３から給電プラグ１１のロック機構を解除する制御信号が出力され、給電プラグ１１は電気自動車から取り外すことができるようになる。その後、給電用プラグ１１が受電用ソケットに接続された状態で、受信部４から火災停止信号が入力されると、制御回路３は再びリレー７を閉極させて外部電源から車載充電器への電力供給を行って電気自動車の充電を再開する。このとき、制御回路３は、報知部６による報知を停止させるとともに、給電プラグ１１のロック機構をロックさせる制御信号を出力して、給電プラグ１１を電気自動車にロックさせる。

火災警報器２は、図１に示すように、制御部２１、検知部２２、報知部２３、操作部２４、及び、通信部２５を主要な構成要素として備える。火災警報器２は、例えば建物の天井面などの高所に取り付けられ、周囲で火災が発生した際に発生する熱や煙に基づいて火災を検知し、火災が発生した旨を報知する報知器である。

検知部２２は、例えば火災警報器２の周囲の煙の有無を一定の時間間隔で検知し、その検知結果を制御部２１に出力する。

報知部２３は、例えばスピーカ（図示せず）などにより構成され、制御部２１からの制御信号に応じて、周囲に火災が発生した旨を音声などにより通知する。

操作部２４は、火災警報器２の表面に設けられたスイッチ（図示せず）や引き紐スイッチ（図示せず）からからなり、火災以外の原因で発生した煙を火災と誤検知した場合に利用者が操作することで、火災の報知を停止する火災停止信号を制御部２１に出力する。

通信部２５は、有線又は無線により接続された機器（本実施の形態では、充電制御装置１）に通信信号を送信し、火災の発生や火災の報知停止を接続された充電制御装置１に伝える通信インタフェースである。

制御部２１は、検知部２２から所定回数連続して煙の検知入力があると、周囲で火災が発生したものと判断し、報知部２３により周囲に火災の発生を報知させる。また同時に、通信部２５により充電制御装置１に火災報知信号を送信させ、充電制御装置１に対しても火災の発生を通知する。

また制御部２１は、火災の発生を報知している状態で、検知部２２から入力される煙の検知入力が減少した場合や、操作部２４が宅人により停止操作された場合には、報知部２３による報知を停止させる。また同時に、通信部２５により接続された充電制御装置１に火災停止信号を送信させ、火災報知の停止を通知する。

ここで、本充電制御システムの動作について、図３及び図４の動作フローに基づいて説明を行う。なお、初期状態として、充電制御装置１のリレー７は開極状態に設定されており、報知部６は充電が停止されている旨を表示している（図３のステップＳ０）。

ここで、電気自動車の充電を開始する。まず使用者は、給電用プラグ１１を電気自動車の受電用ソケットに接続し、充電制御装置１の操作部５を用いて充電の開始操作を行う（ステップＳ１）。制御回路３は、この開始操作に応じてリレー７を閉極させ、外部電源からの電力を電気自動車の車載充電器に供給させるとともに、報知部６に充電中である旨を表示させる（ステップＳ２）。これにより、電気自動車の充電が開始される。なお、火災警報器の検知部２２では、周囲の煙の有無を定期的に検知して、その検知結果を制御部２１に出力しており（ステップ３）、この状態では煙は検知されておらず、充電が継続される。

その後、火災警報器２の周囲に煙が発生すると（ステップＳ４）、検知部２２によってこの煙が検知され、煙の発生を示す検知出力が検知部２２から制御部２１に連続的に出力される（ステップＳ５）。これにより制御部２１は、周囲で火災が発生したものと判断し、報知部２３により火災の発生を報知するとともに（ステップＳ６）、通信部２５に火災報知信号を充電制御装置１に出力させる（ステップＳ７）。

次に、充電制御装置１の受信部４は、火災警報器２から送信された火災報知信号を受信する（ステップＳ８）。受信部４がこの火災報知信号を受信すると、制御回路３は、リレー７を開極して（ステップＳ９）、給電用プラグ１１のロック機構のロックを解除するとともに、報知部６により火災が発生したことを報知させる（ステップＳ１０）。これにより、利用者は給電プラグ１１を受電用ソケットから容易に取り外すことができるようになる。

ここで、居住者が火災以外の煙を火災と誤検知したことに気付いて、火災警報器２の操作部２４を停止操作すると（ステップＳ１１）、制御部２１は、操作部２４の停止操作に応じて報知部２３による火災報知を停止させる（ステップＳ１２）。また、通信部２５により、通信部２５に接続された機器（充電制御装置１）に火災停止信号を送信させる（ステップＳ１３）。

この火災停止信号を充電制御装置１の受信部４が受信すると（ステップＳ１４）、制御回路３は、給電用プラグ１１が受電用ソケットに接続されているのを確認した上でリレー７を閉極させ（ステップＳ１５）、電気自動車の充電を再開する。また制御回路３は、報知部６による火災報知を停止させて、充電中である旨を報知部６に通知させる（ステップＳ１６）。また制御回路３は、給電用プラグ１１のロック機構をロックさせ、給電用プラグ１１が受電用ソケットから抜けるのを防止する。このようにすることで、火災の発生が報知された時点で充電中であった電気自動車は、利用者が操作することなく安全に充電が再開される。

なお、電気自動車への充電中に火災発生が報知され、充電制御装置１が充電を停止した後（ステップＳ１〜Ｓ１０）、火災警報器２の周囲の煙が減少した場合には、検知部２２からの検知出力に応じて、制御部２１が火災ではないと判断する（ステップＳ２１）。これにより、制御部２１は、操作部２４が停止操作された場合と同様に、報知部２３による火災の報知を停止させるとともに（ステップＳ２２）、通信部２５に火災停止信号を送信させる（ステップＳ２３）。この火災停止信号を充電制御装置１の受信部４が受信して（ステップＳ２４）、制御回路３はリレー７を閉極させ（ステップＳ２５）、報知部６による火災報知を停止させて充電中である旨を通知させ（ステップＳ２６）、電気自動車の充電を再開する。

上述のように、充電制御装置１を用いて電気自動車を充電中に、火災警報器２が火災を検知した場合には、ユーザが操作を行うことなく、電気自動車への給電を安全に且つ迅速に停止することができる。これにより、充電制御装置１の周囲まで延焼した場合であっても、充電制御装置１は給電を停止しているため、充電制御装置１の誤作動や漏電の発生を低減することができる。

また、電気自動車への充電中に、給電プラグ１１をロックする機構を設けた場合には、火災報知信号に応じてロックが解除される。そのため、火災によるパニック状況下であっても給電用プラグ１１を速やかに取り外すことができ、電気自動車を避難手段に利用したり、消火活動の妨げとなる電気自動車を移動させることが容易となる。

また、火災以外の煙などに起因して火災警報器２が火災を報知し、居住者による操作入力や煙の減少などによって火災の報知が停止すると、充電制御装置１が自動的に充電を再開させ、電気自動車の充電が意図せず不足することを低減することができる。

さらには、火災警報器２に連動して充電制御装置１が火災の発生を報知するので、火災の発生を早期に周囲に報知することができる。また、充電制御装置１は宅外に設置されているから、近隣の住人に火災発生を報知して避難を促すことや、近隣の住人から消防などへ早期の通知が期待できる。

なお、本実施の形態では、壁面取付型の充電制御装置１を例に説明を行ったが、図５（１）及び（２）に示すような、可搬型の充電制御装置１を用いてもよい。この充電制御装置１は、図５（ａ）に示すように、壁面などの造営面に設けられたコンセント（図５（ａ）のＡ）に着脱自在に接続される電源プラグ１４を備えており、電気自動車（図５（ａ）のＢ）の充電を制御する。この充電制御装置１は、装置本体１０に設けられた係止部１３を壁面などに設けられたフック（図示せず）に取り付けることで、壁面に充電制御装置１を保持させることができる。これにより、充電制御装置１を使用しない場合には、充電制御装置１をコンセントＡから取り外して壁面などに保持させることができ、充電制御装置１が車両や人に踏まれることを防止することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態にかかる充電制御システムは、図６に示すように、充電制御装置１と、充電制御装置１に比較的近い位置に配置された火災警報器２ａと、この火災警報器２ａとの間で無線信号による通信が可能な位置に火災警報器２ｂとを備える。この火災警報器２ａ、２ｂは、実施の形態１にかかる火災警報器２において、通信部２５により他の火災警報器２（２ａ、２ｂ）との間で無線通信により連動信号を送受信し、この連動信号に応じて報知動作などを行う。この点を除いては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を用いて説明を省略する。なお、本実施の形態において通信部２５は、連動信号及び火災報知信号を無線通信により送受信しているが、有線での通信（専用線を介した通信や、電力線搬送通信）であっても良い。

各火災警報器２（２ａ、２ｂ）の制御部２１は、検知部２２から所定回数連続して煙の検知入力があると、実施の形態１と同様に、周囲で火災が発生したものと判断して報知部２３により周囲に火災の発生を報知させる。ここで制御部２１は、報知部２３により火災の発生を報知させると同時に、通信部２５により火災の発生を意味する火災情報を含む連動信号を他の火災警報器２（２ａ、２ｂ）に送信し、さらに、充電制御装置１に火災報知信号を送信する。

また、各火災警報器２の制御部２１は、通信部２５が他の火災警報器２から連動信号を受信すると、この連動信号に含まれる情報に応じて、報知部２３及び通信部２５を制御する。ここで制御部２１は、火災の発生を意味する火災情報を含む連動信号を受信すると、報知部２３により周囲に火災の発生を報知するとともに、通信部２５により充電制御装置１に火災報知信号を送信させる。また、火災報知の停止を意味する停止情報を含む連動信号を受信した場合には、報知部２３による火災報知を停止するとともに、充電制御装置１に火災停止信号を送信させる。

例えば、火災警報器２ａにおいて、検知部２２により所定回数連続して煙が検知されると、火災警報器２ａの制御部２１は、報知部２３により周囲に火災の発生を報知する。また火災警報器２ａの制御部２１は、火災情報を含む連動信号を火災警報器２ｂに送信するとともに、火災報知信号を充電制御装置１に送信する。この火災報知信号を充電制御装置１が受信することで、電気自動車への充電が停止する。

火災警報器２ａから送信された連動信号を火災警報器２ｂの通信部２５が受信すると、火災警報器２ｂの制御部２１は、報知部２３により周囲に火災の発生を報知する。このとき、火災警報器２ｂの制御部２１が充電制御装置１に火災警報信号を送信することで、火災警報器２ａからの火災警報信号が充電制御装置１に届いていない場合であっても、充電制御装置１による電気自動車の充電を停止することができる。

このようにして、火災警報器２ａ、２ｂが連動信号により連動して動作することで、周囲に火災の発生が報知されるとともに、充電制御装置１が電気自動車への給電を停止して、充電制御装置１の誤作動や漏電の発生を低減することができる。

なお、本実施の形態においては、火災警報器２（２ａ、２ｂ）の２台を連動させた構成で説明を行ったが、火災警報器２の台数を限定するものではなく、３台以上であってもよい。この場合に、火災警報器２ａにおいて火災の発生が検知されると、火災警報器２ａは、他の火災警報器２に火災情報を含む連動信号を送信し、この連動信号を受信した他の火災警報器２は、上述の火災警報器２ｂと同様の動作を行う。これにより、火災警報器２が３台以上であっても、火災警報器２が２台の場合と同様に、周囲に火災の発生を報知すると同時に電気自動車への充電を停止し、さらに周囲の火災警報器２と連動して火災の発生を報知することができる。なお、連動信号を受信した火災警報器２は、さらに他の火災警報器２に連動信号を送信し、他の火災警報器２と連動するようにしてもよい。

また、本実施の形態にかかる充電制御システムにおいて、充電制御装置１は、火災警報器２間で送受信される連動信号に基づいて、電気自動車の車載充電器への給電路を開閉制御するようにしても良い。この場合には、火災の発生を意味する火災情報が含まれる連動信号を受信部４が受信すると、火災報知信号を受信した場合と同様に、制御回路３によりリレー７が開極されて電気自動車への給電が停止される。また、火災報知の停止を意味する停止情報を含む連動信号を受信すると、火災停止信号を受信した場合と同様に、制御回路３によりリレー７が閉極されて充電が再開される。このようにすることで、火災警報器２において信号の送信にかかる処理を軽減することができる。

１ 充電制御装置
２ 火災警報器
３ 制御回路（開閉制御部）
４ 受信部（信号受信部）
５ 操作部
６ 報知部
７ リレー（開閉制御部）
８ 零相変流器（ＺＣＴ）
１０ 装置本体

Claims (6)

1. 電源から電動車両に搭載された充電装置への給電路を開閉する開閉制御部と、
   前記給電路に電気的に接続され、前記電動車両の受電用ソケットに着脱自在に接続される給電用プラグと、
   火災を検知する火災警報器からの信号を受信する信号受信部と
   を備え、
   前記開閉制御部は、前記信号受信部が火災の発生を報知する火災報知信号を受信すると、前記給電路を開制御するように構成され、
   前記開閉制御部は、前記信号受信部が前記火災報知信号を受信して前記給電路を開制御した後に前記信号受信部が火災の報知を停止する火災停止信号を受信すると、前記給電用プラグが前記受電用ソケットに接続されていることを確認して前記給電路を閉制御するように構成されている
   ことを特徴とする充電制御装置。
2. 前記信号受信部が前記火災報知信号を受信すると、火災の発生を報知する報知部を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の充電制御装置と、
   火災の発生を検知して前記充電制御装置に前記火災報知信号を送信する火災警報器と
   を備えることを特徴とする充電制御システム。
4. 前記火災警報器は、他の火災警報器との間で連動信号を送受信する通信部を有し、火災の発生を検知すると他の火災警報器に前記連動信号を送信するとともに、前記充電制御装置に前記火災報知信号を送信し、他の火災警報器では前記連動信号を受信すると火災の発生を報知することを特徴とする請求項３に記載の充電制御システム。
5. 前記火災警報器は、他の火災警報器との間で連動信号を送受信する通信部を有し、火災の発生を検知すると他の火災警報器に前記連動信号を送信し、他の火災警報器では前記連動信号を受信すると前記充電制御装置に前記火災報知信号を送信することを特徴とする請求項３又は４に記載の充電制御システム。
6. 前記火災警報器は、他の火災警報器との間で連動信号を送受信する通信部を有し、火災の発生を検知すると他の火災警報器に前記連動信号を送信し、
   前記充電制御装置は、前記連動信号を前記火災報知信号として受信すると、前記開閉制御部により前記給電路を開制御することを特徴とする請求項３に記載の充電制御システム。

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