JP5970666B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）で制御される負荷機器の充電装置に関するものである。充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）で制御される負荷機器として、以下、いわゆるモード２車両の例で説明するが、本発明は、モード２車両の充電装置に限定されるものではなく、充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）で制御される車椅子、電動自転車等の充電装置にも適用することができる。

充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）を生成する専用回路（ＣＰＬＴ回路）を内蔵した制御部を有する充電装置には、通常、状態表示を行う表示部が備えられ、充電装置の利用可否、充電状態、異常等の充電情報が、表示ランプの点灯・消灯・点滅や、メッセージによって表示されるようになっている（例えば、特許文献１）。

このうち、利用可否表示信号は、充電装置に対し外部電源からの給電が行われているか否に基づいて形成され、例えば、充電装置を利用可能な場合には、電源ランプ（以下、表示ランプＡ）を点灯させ、充電装置に外部電源からの給電が行われておらず充電装置を利用できない場合には表示ランプＡが消灯している。また、充電装置に外部電源からの給電が行われているものの、タイマー制御や契約電流の制限等で一時的に利用が停止されている場合には表示ランプＡを点滅させて各状態表示を行っている。

負荷機器への充電状態を表示部７に表示するための充電状態表示信号と、充電の異常を表示部７に表示するための異常表示信号は、従来、ＣＰＬＴ信号に基づいて形成されている。ＣＰＬＴ信号の変化について以下に説明する。

従来の充電装置１は、図１および図２に示すように、制御部２内に、ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路３の他、ＣＰＬＴ信号に基づいてリレー４に対し充電電路５の開閉信号を送信する判定部６を備えている。このうち、判定部６は、前記のようにＣＰＬＴ信号に基づいてリレー４に対し充電電路５の開閉信号を送信する機能の他、表示部７に対し各表示信号を送信する機能も有している。

図１に示す充電装置１では、車両８と充電装置１とが未接続の状態では、図３に示すように、ＣＰＬＴ信号がＡ点の電位で１２Ｖとなるよう設計されている。充電ケーブルを車両に接続すると、車両側の充電制御回路９の抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１と直列に接続されることとなるから分圧され、Ａ点の電位は９Ｖとなる。充電装置側の制御部２は、Ａ点の電位が１２Ｖから９Ｖに変化したことによって、モード２車両８が接続されたことを検知し、その後、制御部２が発振器を発振させてＣＰＬＴ信号は９Ｖ発振の状態となる。これによってパルス状の９Ｖが車両側に入り、車両側の充電制御回路９が受電許可スイッチ１０をオンとする。この時、判定部６は表示部７に充電準備中である旨を表示させるために充電状態表示信号を出力する。

車載電池としてリチウムイオン電池が搭載されている場合には、受電許可スイッチ１０がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位は６Ｖ発振に変化し、車両の受電準備が完了となる。この時、判定部６は表示部７に充電中である旨を表示するために充電状態表示信号を出力する。しかし実際の充電は制御部２はこの状態において車両側のリレーにオン信号を出力し、充電電路５が閉路した後、車両側の制御にて車載電池１１への充電が開始される。

一方、車載電池として鉛電池が搭載されている場合には、受電許可スイッチ１０がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位は３Ｖ発振に変化するように定められている。３Ｖ発振を検出すると、制御部２からリレーへのオン信号の出力が保留されるため、リレーは開放状態となり充電は開始されない。この時、判定部６は表示部７に充電の異常を表示部７に表示するため異常表示信号を出力する。

従来の充電装置１では、上記のＣＰＬＴ信号の変化のみに基づいて各表示信号が形成され、例えば、下記表１に示すように、ＣＰＬＴ信号が３Ｖ発振や下端電圧が-９Ｖ発振の場合に表示部７として設けた異常表示ランプ（以下、表示ランプＣ）を点灯させて異常表示を行うともに、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振の場合を充電中とみなして表示部７として設けた充電状態表示ランプ（以下、表示ランプＢ）を点灯させ、ＣＰＬＴ信号が９Ｖまたは９Ｖ発振の場合を充電準備中とみなして表示ランプＢを点滅させ、ＣＰＬＴ信号が上記以外の場合を非充電中とみなして表示ランプＢを消灯させて各状態表示を行っている。

更に、ＣＰＬＴ信号が１２Ｖ一定の場合には「利用できます」、９Ｖ一定あるいは９Ｖ発振の場合には「充電準備中です」、６Ｖ発振の場合には「充電中です」、３Ｖ発振あるいは-９Ｖ発振の場合には「この車両は充電できません」等のメッセージ表示を合わせて行っている。

しかし、従来技術では、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振となると直ちに表示ランプＢが点灯に変更するものの、実際の充電は、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振となることで充電電路が閉路した後に、車両側の制御で車載電池に充電が開始されるため、図３に示すように、表示ランプＢの点灯タイミングと実際の充電開始タイミングにズレが生じる問題があった。

その他にも、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振の場合であっても、例えば車載電池が規定温度以上に高温となっている場合等、車両側の事情により、充電開始が保留されるケースや、車両と充電装置を接続する充電コネクタが車両に設けた充電口に正しく挿入されておらず半嵌合状態となっており、ＣＰＬＴ信号は６Ｖ発振となるものの、車両と充電装置が物理的に正しく接続されていないため充電が行われないケース等、従来の状態表示には、実際の充電状態と不一致が生じる問題があった。

特開２０１１−８３１６５号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）で制御される負荷機器の充電装置において、表示部に表示される状態表示と実際の充電状態とを正確に一致させる技術を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の充電装置は、ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路と、負荷機器の充電制御回路との間でＣＰＬＴ信号の送受信を行って負荷機器への充電を制御する制御部と、負荷機器の充電状態を表示する表示部を備える充電装置であって、負荷機器への充電電路を流れる電流を計測する電流計測手段を備え、該制御部は、ＣＰＬＴ信号と、該電流計測手段で計測された電流値がゼロであるか、所定値未満であるか、所定値以上であるかとによって負荷機器の充電状態の判定を行い、該判定結果を表示部に表示することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項1記載の充電装置において、該制御部は、充電準備中に生成されるＣＰＬＴ信号から充電中に生成されるＣＰＬＴ信号へと変化した際、該変化から所定時間経過後に電流計測手段により計測された電流値が、所定値未満のとき、異常判定を行うことを特徴とするものである。

本発明は、ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路と、負荷機器の充電制御回路との間でＣＰＬＴ信号の送受信を行って負荷機器への充電を制御する制御部と、負荷機器の充電状態を表示する表示部を備える充電装置において、負荷機器への充電電路を流れる電流を計測する電流計測手段を備え、該制御部は、ＣＰＬＴ信号と、該電流計測手段で計測された電流値がゼロであるか、所定値未満であるか、所定値以上であるかとによって負荷機器の充電状態の判定を行い、該判定結果を表示部に表示する構成により、ＣＰＬＴ信号のみからでは判断することができない充電状態の細部についての判断を可能とし、表示部に表示される各状態表示に、実際の充電状態を正確に反映可能とした。

従来のＣＰＬＴ信号で制御される負荷機器の充電に用いる充電装置のブロック図である。 従来の充電装置中の制御部のブロック図である。 図１のＡ点の電位変化と表示ランプＡの表示状態を示すグラフである。 本発明の充電装置のブロック図である。 本発明の状態表示に用いる状態判断プロセスを示すフロー図である。 図３のＡ点の電位変化と表示ランプＡの表示状態を示すグラフである。 本発明の充電装置中の制御部のブロック図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。本発明は、ＣＰＬＴ信号（定格電流の大きさに応じて設定されるデューティーを有するパイロット信号）で制御される負荷機器の充電に用いる充電装置に関するものであり、負荷機器の種類は特段限定されないが、以下の実施形態では、ＣＰＬＴ信号で制御される車両（いわゆる、モード２車両）の例で説明を行う。

モード２車両の充電には、ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路を内蔵した充電装置が使用される。

本発明の充電装置１２は、図４に示すように、車両１３への充電電路１４を流れる電流を計測する電流計測手段（好ましくはＣＴ）１５を備え、制御部１６には、ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路の他、ＣＰＬＴ信号に基づいてリレー２１に対し開閉信号を送信する開閉信号送信部と、該電流計測手段１５で計測された電流値とＣＰＬＴ信号とに基づいて負荷機器の充電状態を判断する判定部を有するとともに、制御部１６に隣接して、該充電状態判断部での判断を表示する表示部１７を備えている。

本実施形態における表示部１７は、背景技術に記載の従来の充電装置と同様に、充電装置の電源ランプ（以下、表示ランプＡ）と、充電状態表示ランプ（以下、表示ランプＢ）と、異常表示ランプ（以下、表示ランプＣ）と、メッセージ表示欄から構成されている。

図７に示すＣＰＬＴ回路２３は、従来同様に、車両１３と充電装置１２とが未接続の状態では、ＣＰＬＴ信号がＡ点の電位で１２Ｖとなるよう設計されている。充電ケーブルを車両に接続すると、車両側の充電制御回路１８の抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１と直列に接続されることとなるから分圧され、Ａ点の電位は９Ｖとなる。充電装置側の制御部１６は、Ａ点の電位が１２Ｖから９Ｖに変化したことによって、モード２車両が接続されたことを検知し、その後、制御部１６が発振器を発振させてＣＰＬＴ信号は９Ｖ発振の状態となる。これによってパルス状の９Ｖが車両側に入り、車両側の充電制御回路１８が受電許可スイッチ１９をオンとする。車載電池２０としてリチウムイオン電池が搭載されている場合には、受電許可スイッチ１９がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位は６Ｖ発振に変化し、受電準備が完了となる。制御部１６はこの状態においてリレー２１にオン信号を出力し、充電電路１４が閉路すると車両側の制御によって車載電池２０への充電が開始される。また、車載電池２０として鉛電池が搭載されている場合には、受電許可スイッチ１９がオンになると同時に、抵抗Ｒ３の抵抗分圧によってＡ点の電位は３Ｖ発振に変化するように定められている。３Ｖ発振を検出すると、制御部１６からリレー２１へのオン信号の出力が保留されるため、リレー２１は開放状態となり充電は開始されない点も従来同様である。

本発明において負荷機器の充電状態を判断する判定部２２は、上記のように変化するＣＰＬＴ信号と、電流計測手段１５で計測された電流値とに基づいて、負荷機器の充電状態を判断し、下記の表２、表３に示すように、負荷機器の充電状態表示を行っている。

具体的には、判定部２２は、ＣＰＬＴ信号が１２Ｖ一定で電流値が０の場合には車両未接続と判定して、ランプＡを点灯させるとともに「充電可」とのメッセージを表示させる。なお、充電装置に外部電源からの給電が行われている限りランプＡは常時点灯している。

次に、電流値が０のままＣＰＬＴ信号が９Ｖ一定となった場合には車両１３が接続されたと判定し、ランプＢの点滅を開始し、「充電準備中」とのメッセージを表示させる。続いて、電流値が０のままＣＰＬＴ信号が９Ｖ発振となった場合には充電装置側が準備中と判断して、ランプＢの点滅を維持し、「充電準備中」とのメッセージを引き続き表示させる。

次に、判定部２２は、図５のフローに示すように、ＣＰＬＴ信号の９Ｖ発振が所定時間（例えば1分）内に６Ｖ発振に移行するか否かを判定し、６Ｖ発振に移行しない場合には、車両側の車両側の制御による原因か、充電ケーブルの接続不完全により充電が開始されないと判定し、ランプＣを点滅させるとともに、「ケーブルの接続が正しく行われているか確認してください。」とのメッセージを表示させる。

一方、ＣＰＬＴ信号の９Ｖ発振が所定時間（例えば1分）内に６Ｖ発振に移行した場合、続いて、電流値の判定を行う。

ＣＰＬＴ信号が６Ｖで発振後、所定時間（例えば５分）内で、かつ、充電電流値が所定値（例えば１Ａ）未満であれば、充電準備中と判定し、ランプＢの点滅を継続させるとともに、「充電準備中」とのメッセージを表示させる。

ＣＰＬＴ信号が６Ｖで発振後、所定時間（例えば５分）内で、かつ、充電電流値が所定値（例えば１Ａ）以上であれば、充電中と判定し、ランプＢを点灯に変更するとともに、「充電中」とのメッセージを表示させる。

ＣＰＬＴ信号が６Ｖで発振後、所定時間（例えば５分）経過した後にも、充電電流値が所定値（例えば０．２Ａ）未満であれば、接続異常と判断し、ランプＣを点滅させるとともに、「ケーブルの接続が正しく行われているか確認してください」とのメッセージを表示させる。

その他、ＣＰＬＴ信号が３Ｖ発振や-９Ｖ発振の場合には、ランプＣを点滅させるとともに、「この車両は充電できません」とのメッセージを表示させる。

本発明によれば、図６に示すように、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振となっても、電流値が所定値以上にならない限り「充電準備中」の判定がなされるため、表示ランプＢの点灯タイミングと実際の充電開始タイミングを一致させることができる。

また、ＣＰＬＴ信号が６Ｖ発振の場合であっても、所定時間経過後の電流値が０の場合や、ＣＰＬＴ信号が９Ｖ発振の場合であっても、所定時間ＣＰＬＴ信号が６Ｖに移行しない場合には、車両と充電装置が物理的に正しく接続されていないため充電が行われないと判定することができるため、使用者は接続不良等の問題に速やかに対応することができる。

なお、上記の所定時間の経過を判定するために、判定部にはタイマー回路２４を内蔵し、ＣＰＬＴ信号の電位の変化からの経過時間を計測している。

１ 充電装置
２ 制御部
３ ＣＰＬＴ回路
４ リレー
５ 充電電路
６ 判定部
７ 表示部
８ 車両
９ 充電制御回路
１０ 受電許可スイッチ
１１ 車載電池
１２ 充電装置
１３ 車両
１４ 充電電路
１５ 電流計測手段
１６ 制御部
１７ 表示部
１８ 充電制御回路
１９ 受電許可スイッチ
２０ 車載電池
２１ リレー
２２判定部
２３ ＣＰＬＴ回路
２４ タイマー回路

Claims (2)

1. ＣＰＬＴ信号を生成するＣＰＬＴ回路と、負荷機器の充電制御回路との間でＣＰＬＴ信号の送受信を行って負荷機器への充電を制御する制御部と、負荷機器の充電状態を表示する表示部を備える充電装置であって、
   負荷機器への充電電路を流れる電流を計測する電流計測手段を備え、
   該制御部は、ＣＰＬＴ信号と、該電流計測手段で計測された電流値がゼロであるか、所定値未満であるか、所定値以上であるかとによって負荷機器の充電状態の判定を行い、該判定結果を表示部に表示することを特徴とする充電装置。
2. 該制御部は、充電準備中に生成されるＣＰＬＴ信号から充電中に生成されるＣＰＬＴ信号へと変化した際、該変化から所定時間経過後に電流計測手段により計測された電流値が、所定値未満のとき、異常判定を行うことを特徴とする請求項1記載の充電装置。