JP5910524B2

JP5910524B2 - 過電流停止回路、過電流停止方法および給電装置

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Publication number: JP5910524B2
Application number: JP2013014324A
Authority: JP
Inventors: 筒井　雄介; 雄介筒井; 守倉石; 慎司広瀬
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014147217A

Description

本発明は、過電流を停止する過電流停止回路、過電流停止方法および給電装置に関する。

給電装置から車両の充電装置に電力を供給しているときに、給電装置に不具合が生じると、給電装置から充電装置へ過電流が出力されても給電装置を停止することができない場合がある。そのような場合、車両の電力系統を破損させる恐れがある。そこで、従来は給電装置と充電装置との間に、過電流を停止させるための制御線を設け、充電装置から給電装置を制御することにより、給電装置から出力される電流を停止させている。例えば、特許文献１を参照。

特開２０１２−１７５８２３号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、給電装置に不具合が生じた場合に、給電装置から車両の充電装置に出力する電流を、給電装置側で停止させる過電流停止回路、過電流停止方法および給電装置を提供することを目的とする。

実施の態様のひとつである過電流停止回路は、記憶部、指示部を有する。
記憶部は、車両から通信により送信される、車両の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を受信して、記憶する。

指示部は、給電装置から出力される電流が過電流停止閾値より大きくなると、充電装置へ出力する電流を停止されるための指示を給電部にする。
また、他の実施の態様のひとつである給電装置は、給電部、制御部、過電流停止回路を有する。給電部は、車両に供給される電力を出力する。制御部は、給電部から出力される電力を制御するとともに、車両から通信により送信される、車両の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を受信する。

過電流停止回路の記憶部は制御部で受信された過電流停止閾値を記憶する。また、過電流停止回路の指示部は、給電部から出力される電流が記憶部に記憶された過電流停止閾値より大きくなると、電流を停止させるための指示を給電部にする。

実施の形態によれば、給電装置に不具合が生じた場合に、給電装置から車両の充電装置に出力する電流を、給電装置側で停止させることができるという効果を奏する。

図１は、給電装置と車両に搭載されている充電装置の一実施例を示す図である。図２は、過電流停止部の一実施例を示す図である。図３は、過電流停止部の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
図１は、給電装置と車両に搭載されている充電装置の一実施例を示す図である。
給電装置１について説明する。

給電装置１は車両２に電力を供給し、給電部３、電流計測部４、過電流停止部５（過電流停止回路）、制御部６、回路７を有している。
給電部３は、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、昇圧回路などが考えられる。また、給電部３は制御部６により制御される。

電流計測部４は、給電装置１から車両２に供給される電流を計測し、計測した結果を過電流停止部５、制御部６に転送する。
過電流停止部５は記憶部と指示部を有する。また、過電流停止部５の記憶部には、車両２の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を記憶している。過電流停止閾値は、車両２の制御部９などに記憶されている値で、給電装置１から充電装置への電力が供給される前に、車両２から給電装置１に送信される。続いて、給電装置１の制御部６が過電流停止閾値を受信すると、過電流停止部５に設けられる記憶部に過電流停止閾値が記憶される。

なお、過電流停止閾値は、充電装置への電力が供給される前に、車両２から給電装置１に送信され、過電流停止部５に設けられる記憶部に記憶されるとより安全であるが、それに限らない。例えば、電力が供給されてから、車両２から給電装置１に送信され、記憶部に記憶されてもよい。

過電流停止閾値は、例えば、車両２の電力系統に設けられ、給電装置１から電力が供給されるときに接続状態になるスイッチＳＷ１、ＳＷ２の遮断性能により決定した値である。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、リレーなどが考えられる。

また、過電流停止閾値は車両２の電力系統に使用される、ハーネスまたはコネクタの電流容量特性により決定した値でもよい。
過電流停止部５の指示部は、電流計測部４が計測した給電部３から出力される電流と、過電流停止閾値を比較し、計測した電流が過電流停止閾値以上である場合に、給電部３から過電流が出力されたと判定して、給電部３から出力される電流を停止する指示をする。

制御部６は給電部３から出力する電力の制御と通信部の制御を行う。電力の制御は、例えば、給電部３を駆動するために用いるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号の制御などである。

通信部の制御は、例えば、制御部６に設けられた車両２などと通信をする際に用いる通信部の制御などである。通信部は有線通信または無線通信のどちらの方式を用いてもよい。なお、通信部は制御部６と別に設けてもよい。

また、制御部６はＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。

回路７は、例えば、論理積回路（ＡＮＤ回路）などが考えられる。本例のＡＮＤ回路には、制御部６から出力されるＰＷＭ信号と過電流停止部５から出力される電流を停止する指示（信号）が入力される。通常動作時（給電中）は、電流を停止する指示はハイ状態であるのでＰＷＭ信号が出力され、給電部３に入力される。

過電流が流れた時（給電部３の異常時または制御部６の異常時）は、電流を停止する指示がロー状態（停止指示）であるので、ＡＮＤ回路からＰＷＭ信号は出力されず、給電部３は電流出力を停止する。ただし、回路７はＡＮＤ回路に限定されるものではなく、給電部３の出力電流を停止する信号が出力される回路であればよい。

車両２について説明する。
車両２は、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などで、バッテリ８に充電をする充電装置、バッテリ８、負荷１０を有している。充電装置は、本例では充電器１１、制御部９、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を有している。

バッテリ８は、充電式の二次電池で、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。
負荷１０は、例えば、車両２に搭載されているモータなどである。充電器１１はバッテリ８を充電する。

制御部９は、過電流停止閾値を記憶する記憶部と、通信部を有する。制御部９は過電流停止閾値を、通信部を用いて給電装置１に送信する。通信部は有線通信または無線通信のどちらの方式を用いてもよい。なお、通信部は制御部６と別に設けてもよい。なお、制御部９はＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスを用いることが考えられる。また、制御部９はＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが考えられる。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２は車両２に設けられるリレーなどで、給電装置１から電力を供給する場合に、制御部９により接続状態にされ、給電装置１から充電器１１に電力を供給可能にする。

過電流停止部について説明する。
図２、図３は、過電流停止部の一実施例を示す図である。
図２の例では、記憶部として、ラッチ回路２０１、２０２、２０３、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を備え、指示部としてコンパレータ２０４を備えている。

図２の記憶部には、過電流停止閾値の示す電流値に対応する電圧がコンパレータ２０４の入力端子ｉｎ２に入力されるように、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５の開閉を設定する。すなわち、ラッチ回路２０１、２０２、２０３に過電流停止閾値の示す電流値に対応する情報を記憶し、記憶した情報を用いてスイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５の開閉を設定する。

図２の指示部であるコンパレータ２０４の入力端子ｉｎ１には、計測した電流に対応した電圧が入力される。コンパレータ２０４は、給電部３から出力される電流に対応する電圧が、過電流停止閾値に対応する電圧より大きくなると、充電装置へ出力する電流を停止されるための指示を給電部３に出力する。本例では、回路７に電流を停止するための指示を出力する。

図３の例では、記憶部として、記憶部３０１、変換部３０２を備え、指示部としてコンパレータ３０３を備えている。
図３の記憶部３０１には、過電流停止閾値の示す電流値に対応する電圧がコンパレータ３０３の入力端子ｉｎ２に入力されるディジタルデータが記憶されている。変換部３０２はディジタルデータをアナログ信号に変換して、コンパレータ３０３の入力端子ｉｎ２に出力する。なお、記憶部３０１はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などを用いることが考えられる。

図３の指示部であるコンパレータ３０３の入力端子ｉｎ１には計測した電流に対応した電圧が入力される。コンパレータ３０３は、給電部３から出力される電流に対応する電圧が、過電流停止閾値に対応する電圧より大きくなると、充電装置へ出力する電流を停止されるための指示を給電部３に出力する。本例では、回路７に電流を停止されるための指示を出力する。

また、図２、図３ではコンパレータ２０４、３０３を用いて電圧を比較したが、電流計測部４からディジタルデータを取得し、過電流停止閾値として記憶したディジタルデータと比較してもよい。

さらに、指示部は給電装置１から充電装置に電力が供給される前に、給電装置１に不具合が生じたことを検知すると、給電部３に電流を出力させない指示をしてもよい。例えば、給電装置１の制御部６が給電装置１の各部のセルフテストなどを行い、不具合が検知された場合に、車両２と電力線が接続されたとしても車両２に電力を供給しないようにする。

効果について説明する。
実施形態によれば、給電装置に不具合が生じた場合に、給電装置１から車両２の充電装置に出力する電流を、給電装置側で停止させることができるという効果を奏する。

また、本実施形態によればさらに（１）〜（４）の効果を奏する。
（１）従来は給電装置１と車両２の充電装置との間に、過電流を停止させるための制御線を設け、車両２から給電装置１を制御することにより、給電装置１から出力される電流を停止させている。しかし、本実施形態によれば制御線を設けなくてもよくなるため、給電装置１と車両２とを接続するためのケーブルの太さを細くできる、また、給電装置１と車両２に設けられるコネクタ形状を小さくできる。また、線材が減るためアセンブリに掛かるコストを削減できる。
（２）過電流停止部５に記憶部を備えたことで、給電中に制御部６または制御部９に異常が発生しても、給電部３の電流出力を停止できる。例えば、制御部６に異常が生じても過電流停止部５に影響せず、過電流停止部に異常や停止は生じない。
（３）給電中に制御部９によりスイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断状態にするとスイッチＳＷ１、ＳＷ２が溶着することがある。また、従来の車両では給電中に制御部９によりスイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断状態にする（バッテリ８の切り離し）場合には溶着を防止するため、電流低下を確認した後に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断状態にしている。しかし、本実施形態によれば、過電流停止部５の記憶部に記憶する過電流停止閾値を車両２に設けられたスイッチＳＷ１、ＳＷ２の遮断性能以下に設定することにより、給電装置１からの電流出力がスイッチＳＷ１、ＳＷ２の遮断性能以上となることが無い為、電流低下を確認することなくスイッチＳＷ１、ＳＷ２を遮断することが可能となる。
（４）車両２に設けられたスイッチＳＷ１、ＳＷ２の遮断性能に応じて、過電流停止部５の記憶部に過電流停止閾値を設定できるため、車両２ごと（車種ごとなど）に最適な過電流停止閾値を設定できる。車両２においても最適なスイッチＳＷ１、ＳＷ２を選択できるため、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の低コスト化が可能になる。

また、本発明は、実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１給電装置、
２車両、
３給電部、
４電流計測部、
５過電流停止部、
６制御部、
７回路、
８バッテリ、
９制御部、
１０負荷、
１１充電器、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４抵抗、
２０１、２０２、２０３ラッチ回路、
２０４、３０３コンパレータ、
３０１記憶部、
３０２変換部、
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５スイッチ、

Claims

給電装置に備えられ、
車両から通信により送信される、前記車両の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を記憶する記憶部と、
前記給電装置の給電部から出力される電流が前記過電流停止閾値より大きくなると、前記車両の充電装置へ出力する電流を停止させるための指示を前記給電部にする指示部と、
を備えることを特徴とする過電流停止回路。
前記記憶部は、前記過電流停止閾値を、前記給電装置から前記車両の充電装置に電力を供給する前に受信し、記憶することを特徴とする請求項１に記載の過電流停止回路。
前記過電流停止閾値は、前記車両の前記電力系統に設けられ、前記給電装置から電力が供給されるときに接続状態になるスイッチの遮断性能により決定される値であることを特徴とする請求項１または２に記載の過電流停止回路。
前記過電流停止閾値は、前記車両の前記電力系統で使用される、ハーネスまたはコネクタの電流容量特性により決定される値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の過電流停止回路。
前記指示部は、
前記給電装置から前記充電装置に電力が供給される前に、前記給電装置に不具合が生じたことを検知すると、前記給電装置から電流を出力させない指示をする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の過電流停止回路。
車両に供給される電力を出力する給電部と、
前記給電部から出力される電力を制御するとともに、前記車両から通信により送信される、前記車両の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を受信する制御部と、
前記制御部で受信された前記過電流停止閾値を記憶する記憶部と、前記給電部から出力される電流が前記記憶部に記憶された過電流停止閾値より大きくなると、前記電流を停止させるための指示を前記給電部にする指示部と、を備える過電流停止回路と、
を備えることを特徴とする給電装置。
車両は、前記車両の電力系統に過電流が流れないように電流を停止させるために用いられる過電流停止閾値を、給電装置に送信し、
前記給電装置は、前記過電流停止閾値を受信して記憶部に記憶し、前記給電装置の給電部から出力される電流が前記過電流停止閾値より大きくなると、前記車両の充電装置へ出力する電流を停止させる、
ことを特徴とする過電流停止方法。