JP5978475B2 - Charger - Google Patents
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Description
本発明は、主にプラグインハイブリッド自動車や電気自動車等(以下、車両という)の充電に用いる充電装置に関するものである。 The present invention relates to a charging device mainly used for charging plug-in hybrid vehicles, electric vehicles and the like (hereinafter referred to as vehicles).
車両の充電制御は、CPLT信号とよばれる充電制御信号を充電装置と車両との間で受送信して行われる。CPLT信号とは、充電装置の定格電流の大きさに応じて設定されるデューティを有するパイロット信号であり、車両と充電装置との間で接続状態や充電装置の定格電流を車両に通知する。 The vehicle charging control is performed by receiving and transmitting a charging control signal called a CPLT signal between the charging device and the vehicle. The CPLT signal is a pilot signal having a duty set according to the magnitude of the rated current of the charging device, and notifies the vehicle of the connection state and the rated current of the charging device between the vehicle and the charging device.
車両の充電は外部電源から分電盤に引き込まれた母線を複数に分岐させた分岐線を介して行われるため、他の分岐線から電力供給を行っている一般負荷(車両以外の負荷)の使用電力が増加し、契約電力と一般負荷の使用電力との差分が所定値未満になった場合には、充電装置の制御部でCPLT信号のデューティ比を制御して充電電流値を下げる制御が行われている(例えば、特許文献1)。 Since the vehicle is charged through a branch line that branches the bus drawn from the external power supply into the distribution board, the general load (load other than the vehicle) that supplies power from other branch lines is used. When the power consumption increases and the difference between the contract power and the power consumption of the general load becomes less than a predetermined value, the control unit of the charging device controls the duty ratio of the CPLT signal to reduce the charging current value. (For example, patent document 1).
車両は充電条件として充電装置から一定値(例えば6A)以上の電流が供給可能であることを必要とする仕様となっており、充電電流値が所定値未満となると、車両の充電制御回路で充電許可スイッチを開いてCPLT信号の電位を9Vとし、充電電路のリレーを開路する制御が行われ充電が中止される。 The vehicle has a specification that requires that a current of a certain value (for example, 6 A) or more can be supplied from the charging device as a charging condition. When the charging current value becomes less than a predetermined value, the vehicle is charged by the charging control circuit of the vehicle. The permission switch is opened, the potential of the CPLT signal is set to 9V, and the control for opening the relay of the charging electric circuit is performed to stop the charging.
従来、車両への電力供給が200Vで行われている場合は、契約電力と一般負荷の使用電力との差分は所定値(例えば、1.2kVA=200V×6A)以上必要との前提のもとに充電制御が行われていた。すなわち差分が所定値未満となると一旦充電を中止する制御が行われるため、一般負荷の使用電力の増加に起因する充電の中止頻度が高くなり不都合であるという問題があった。 Conventionally, when power is supplied to a vehicle at 200V, it is assumed that the difference between the contract power and the power used by the general load is a predetermined value (for example, 1.2 kVA = 200V × 6A) or more. The charging control was performed. That is, when the difference is less than a predetermined value, the control for once stopping the charging is performed, and therefore, there is a problem that the frequency of stopping the charging due to the increase in the electric power used by the general load increases, which is inconvenient.
一方、一般負荷の使用電力と充電電力との合計電力が契約電力を超えた際、充電装置10において一旦充電を中止する以前に、分電盤内に設けられた制限器(リミッタやアンペアブレーカ)の機能により、不意に電力供給が停止される恐れがあるという問題もあった。なお制限器は、外部電源から単相3線式配線で2本の電源線と中性線として引き込まれた3本の引込線のうち、2本の電源線に流れる電流値を線間電圧(100V)と掛け合わせ、それぞれ合算して契約容量を規制している。
On the other hand, a limiter (limiter or ampere breaker) provided in the distribution board before charging is stopped once in the
本発明の目的は前記の問題を解決し、契約電力と一般負荷の使用電力との差分が小さくなっても、一般負荷の使用電力の増加に起因する充電の中止頻度を低下させることができる充電装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above problems, it can be the difference between the power usage contract power and the common load is reduced, lowering the stop frequency of charging used due to an increase in power of the common load It is to provide a charging device.
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、外部電源から単相3線式配線で2本の電源線と中性線として引き込まれた3本の引込線と、一方の電源線と中性線とのうち何れかを充電電路として選択可能な電路切替スイッチと、外部信号を受信して該電路切替スイッチの切替制御を行う制御部とを有し、該制御部は、該電路切替スイッチの切替制御に先立ち、CPLT信号の電位を0Vとするリセット制御を行い、充電電路の切り替え後に、CPLT信号の電位を12Vに戻したうえで、該電路切替スイッチにより選択された一方の電源線または中性線と、他方の電源線を充電電路として充電電力を供給することを特徴とするものである。 The charging device of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes two power lines and three lead lines drawn as a neutral line from an external power source by single-phase three-wire wiring, one power line, An electric circuit changeover switch that can select any one of the neutral wires as a charging electric circuit, and a control unit that receives an external signal and performs switching control of the electric circuit changeover switch. Prior to switch switching control, reset control is performed to set the potential of the CPLT signal to 0 V, and after switching the charging circuit, the potential of the CPLT signal is returned to 12 V, and then one power line selected by the circuit switching switch Alternatively, charging power is supplied using a neutral line and the other power line as a charging path.
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、外部信号として、分電盤の使用電流に基づき出力される信号を受信し、制御部にて充電制限の要否を判定することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, a signal output based on a current used by the distribution board is received as an external signal, and the control unit determines whether or not charging restriction is necessary. It is characterized by.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の充電装置において、充電電路は、充電電路を開閉する開閉器を電路切替スイッチの負荷側に備えることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, the charging circuit includes a switch for opening and closing the charging circuit on the load side of the circuit switching switch.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の充電装置において、制御部は電路切替スイッチの切替制御を行うに先立って充電電流を制限することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, the control unit limits the charging current prior to performing the switching control of the electric circuit changeover switch.
本発明では、車両の充電中に一般負荷の使用電力が上昇して、契約電力と一般負荷の使用電力との差分が小さくなった場合でも、電路切替スイッチの切替制御を行って充電電圧を200Vから100Vに下げて充電を継続することができる。 In the present invention, even when the power used for the general load increases during charging of the vehicle and the difference between the contract power and the power used for the general load becomes small, the switching control of the electric circuit changeover switch is performed and the charging voltage is set to 200V. The charging can be continued by reducing the voltage to 100V.
すなわち充電電圧を100Vに降下させた場合、車両の充電に使用される充電電力は200Vで充電する場合の半分となるため、充電可能条件である契約電力と一般負荷の使用電力との差分を従来の半分にすることができる。これにより一般負荷の使用電力の増加に起因する充電の中止頻度を低減させることができる。また充電電圧を半分にしても充電電流は一定値以上に維持されるため車両側で充電が中止されることがない。 That is, when the charging voltage is lowered to 100 V, the charging power used for charging the vehicle is half that when charging at 200 V, so the difference between the contract power, which is a chargeable condition, and the power used for the general load is conventionally calculated. Can be halved. As a result, it is possible to reduce the frequency of stopping charging due to an increase in power used by the general load. Even if the charging voltage is halved, the charging current is maintained at a certain value or more, so that charging is not stopped on the vehicle side.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。 Preferred embodiments of the present invention are shown below.
本実施形態の充電装置10は、図1に示すように、系統電源から分電盤1に引き込まれた母線2を複数に分岐させた分岐線3に接続されている。他の分岐線4、5、6には一般負荷(家庭用負荷・マンション各戸)が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
分電盤1は、母線2の電流を計測するCT7により分電盤全体の使用電力を計測する盤電力計測手段と、一般負荷の使用電力を計測する負荷電力計測手段と、契約電力と一般負荷の使用電力に基づいて充電装置10に使用できる許容電力を計測判定する充電許容電力判定部8とを備えている。充電許容電力判定部8では、契約電力と一般負荷の使用電力との差分を計測信号として充電装置10の制御部11に対し出力している。
The
充電装置10には、図2に示すように、分電盤の分岐線3から単相3線式配線で2本の電源線12と中性線13が引き込まれており、充電装置10の内部には、後述する充電に関する各種制御を行う制御部11の他、一方の電源線12と中性線13とのうち何れかを充電電路として選択する電路切替スイッチ14およびその負荷側に充電電路の開閉を行う開閉器15を備えている。なお、図2には、CPLT信号で充電制御される車両(いわゆる、モード2車両)およびモード2車両に対応した充電装置(モード3の充電装置)の例を示しているが、本発明は、モード3の充電装置に限定されるものではなく、CPLT回路を有さない車両(モード1車両)のみに対応する充電装置であってもよい。
As shown in FIG. 2, the two
図3に示すように、制御部11は、CPLT信号を生成するCPLT回路16の他、CPLT信号に基づいて開閉器15に対し充電電路の開閉信号を送信する判定部17を備えている。また判定部17は分電盤1の充電許容電力判定部8が出力する計測信号を外部信号として受け、後述する充電制限の要否を判定する。さらに判定部17は電路切替スイッチ14を切替制御して充電電路の電圧を変更する。なお充電制限が行われていない通常状態では、200Vの電圧が印加される2本の電源線を充電電路として選択している。
As shown in FIG. 3, the
CPLT回路16は従来同様にCPLT信号を生成して、車両が非接続の状態では、内部抵抗R1によりCPLT信号の電位(図2のA点の電位=車両へのコネクタ接続部の電位)が12V定電圧となり、車両が接続されると車両内部抵抗R2により分圧して9V定電圧となるように調整されている。またCPLT回路16は充電装置の定格電流に応じたデューティ比でCPLT信号を生成し、車両に供給可能な充電電流を規定している。
The
判定部17は、CPLT回路16が出力するCPLT信号の電位を常時検出していて、車両用充電装置側が充電可能な状態(タイマ制御なし・充電装置に使用できる電力が許容電力未満等の条件を満たす場合)であれば、CPLT信号を発振させる(9V発振)。続いて、車両側の充電許可スイッチ21が投入されるとCPLT信号はR3との分圧により6V発振に移行する。
この状態において判定部17は、開閉器15に対し充電電路の閉路信号を出力し(以下、モード2制御という)、充電電路に電圧が印加されて車両19に搭載された車載電池への充電が可能な状態になる。
The
In this state, the
車両19の充電電流は充電中はほぼ一定(例えば15A)であるが、図4に示すように、一般負荷の使用電力の増加により契約電力と一般負荷の使用電力との差分が第1の所定電力(例えば3.0KVA=200V×15A)未満となると、制御部11は第1段階の充電制限として、CPLT信号のデューティ比を変調し車両の充電電流値を制限する。すなわち充電電圧は200Vに維持されたまま、一般負荷の使用電力の増加に連動させてCPLT信号のデューティ比を変調させることにより、車両の充電電力を契約電力と一般負荷の使用電力との差分内に抑えるように制御する。
具体的には充電許容電力判定部8からの計測信号を受け、判定部17が第1段階の充電制限が必要を判定した場合には、CPLT信号のデューティ比を変調し車両側に充電電流を低減する情報を発信する。これを受けて車両側では充電電流を指定された電流値内に抑制する。
これにより分電盤全体の使用電力を契約電力内に抑えることができる。
Charging current charging Denchu
Specifically, when the measurement signal from the charge allowable
As a result, the power used by the entire distribution board can be kept within the contract power.
その後一般負荷の使用電力がさらに増加し、契約電力と一般負荷の使用電力との差分が第2の所定電力(例えば1.2KVA=200V×6A)未満となった場合は、制御部11の判定部17は第2段階の充電制限として、電路切替スイッチ14に対して切替制御を行い充電電圧を制限する。
Thereafter, when the power used by the general load further increases and the difference between the contract power and the power used by the general load becomes less than a second predetermined power (for example, 1.2 KVA = 200 V × 6 A), the determination by the
以下、第2段階の充電制限である電路切替スイッチ14の切替制御について詳述する。
Hereinafter, the switching control of the electric
判定部17は、分電盤1の充電許容電力判定部8から出力された計測信号により、第2段階の充電制限が必要であると判定すると、第1段階の充電制限として変調したCPLT信号のデューティ比を一時的にメモリに記憶した状態で、CPLT信号の電位を0Vとするリセット制御を行う。
When the
前記のリセット制御後、判定部17は電路切替スイッチ14に対して切替制御が出力して、充電電路が電源線12から中性線13へと切りかえられる。充電電路の切り替え後に、CPLT信号の電位を12V定電圧とする制御および上記同様のモード2制御が行われる。またCPLT信号のデューティ比はリセット制御前に一時的にメモリに記憶した値に変調され100Vでの充電が再開される。すなわち第2段階の充電制限は第1段階の充電制限のデューティ比を維持するため車両の充電電流と充電電圧の双方を制限するものである。従って充電電圧を半分にしても充電電流は車両が充電可能な所定値に維持されるため車両側で充電が中止されることがない。
After the reset control, the
その後、一般負荷の使用電力がさらに増加し契約電力と一般負荷の使用電力との差分が第3の所定電力(例えば0.6KVA=100V×6A)未満となった場合は、分電盤内に設けられた制限器により、不意に電力供給が停止される恐れも回避するために、制御部11はCPLT信号の発振を停止する。これにより車両19の充電許可スイッチ21が開き充電が一旦中止される。
After that, if the power used by the general load further increases and the difference between the contract power and the power used by the general load becomes less than a third predetermined power (for example, 0.6 KVA = 100 V × 6 A), The
なお上記実施形態では、分電盤1の充電許容電力判定部8は外部信号として契約電力と一般負荷の使用電力との差分を計測信号として出力し、制御部11で充電制限の要否を判定しているが、外部信号は分電盤1の充電許容電力判定部8が充電制限の要否を判定し、第1段階の充電制限、第2段階の充電制限及び充電中止を直接指示する制限信号であってもよい。
In the embodiment described above, the charge allowable
契約電力と一般負荷の使用電力との差分が所定値以上に回復した場合には、上記した充電制限と逆の順序で充電制限を解除する。例えば、契約電力と一般負荷の使用電力との差分が第3の所定電力以上に回復した場合には、制御部11は第2段階の充電制限(充電電流と充電電圧の双方を制限)をして充電を再開する。さらに第2の所定電力以上に回復した場合には、制御部11は第1段階の充電制限による車両の充電電流のみを制限して充電を再開する。すなわち制御部11は電路切替スイッチ14を100Vから200Vに切替制御して充電電圧を供給する。その後は第1の所定電力に回復するまでは段階的にCPLT信号のデューティ比を変調して定格電流による充電に移行させる。
When the difference between the contract power and the power used by the general load recovers to a predetermined value or more, the charge restriction is canceled in the reverse order of the above-described charge restriction. For example, when the difference between the contract power and the power used by the general load recovers to the third predetermined power or more, the
上記説明した通り車両の充電は充電装置側から一定値(例えば6A)以上の電流が供給可能であることを必要とする仕様となっており、充電電流値が一定値未満となると、車両側の充電制御回路で充電許可スイッチ21を開いてCPLT信号の電位を9Vとし、充電電路を開路する制御が行われ、充電が中止される仕様となっている。充電電圧を100Vに降下させた場合、車両の充電に使用される充電電力は200Vで充電する場合の半分となるため、契約電力と一般負荷の使用電力との差分を、従来の半分に引き下げることができる。この場合であってもCPLT信号のデューティ比は車両が充電可能な一定値に維持されるため充電が中止されることはない。すなわち、本発明によれば従来の充電電圧200V条件下では、充電継続不可能であった条件下においても、使用電力を半部に抑制した上で充電を継続することが可能となる。なお、本発明においてはCPLT信号のデューティ比を変調し車両の充電電流値を制限する第1段階の充電制限は必須ではなく、充電電圧を制限する第2段階の充電制限のみを実施するものとしてもよい。また、第1段階の充電制限によって充電電圧の制限し、次に第2段階の充電制限で充電電流値を制限するものとしてもよい。
As described above, the charging of the vehicle has a specification that requires that a current of a certain value (for example, 6 A) or more can be supplied from the charging device side, and if the charging current value becomes less than the certain value, In the charging control circuit, the charging
1 分電盤
2 母線
3、4、5、6 分岐線
7 CT
8 充電許容電力判定部
9 通信線
10 充電装置
11 制御部
12 電源線
13 中性線
14 電路切替スイッチ
15 開閉器
16 CPLT回路
17 判定部
19 車両
20 充電制御回路
21 充電許可スイッチ
1
8 Charging Allowable
Claims (4)
一方の電源線と中性線とのうち何れかを充電電路として選択可能な電路切替スイッチと、
外部信号を受信して該電路切替スイッチの切替制御を行う制御部とを有し、
該制御部は、該電路切替スイッチの切替制御に先立ち、CPLT信号の電位を0Vとするリセット制御を行い、充電電路の切り替え後に、CPLT信号の電位を12Vに戻したうえで、該電路切替スイッチにより選択された一方の電源線または中性線と、他方の電源線を充電電路として充電電力を供給することを特徴とする充電装置。 Three lead wires drawn as two power wires and neutral wires with single-phase three-wire wiring from an external power source;
An electric circuit changeover switch capable of selecting one of the power line and the neutral line as a charging electric circuit;
A control unit that receives an external signal and performs switching control of the electric circuit changeover switch,
The control unit performs a reset control to set the potential of the CPLT signal to 0 V prior to the switching control of the electric circuit changeover switch, and after switching the charging electric circuit, returns the potential of the CPLT signal to 12 V, and then changes the electric circuit changeover switch. A charging device that supplies charging power by using one power line or neutral line selected by the above and the other power line as a charging power path.
ことを特徴とする請求項1記載の充電装置。 The charging device according to claim 1, wherein the charging circuit includes a switch that opens and closes the charging circuit on a load side of the circuit switching switch.
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