JP6471653B2 - 異常検知回路及び充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタをロックするためのロック回路の異常を検知する異常検知回路、及び該異常検知回路を備える充電装置に関する。

電動モータ及びエンジンを併用したプラグインハイブリッド自動車（PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、エンジンを備えず、電動モータで駆動する電気自動車（EV: Electric Vehicle）が普及しつつある。プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の車両は、電動モータを駆動するバッテリを備えており、バッテリの充電は充電ステーション又は家屋に設置された充電装置を用いて行われる。

充電装置は、一端部が該充電装置に接続された充電ケーブルを備える。充電ケーブルの他端部には、充電ケーブルを車両に接続するための充電コネクタが設けられている。充電コネクタのインタフェース及び充電制御シーケンスは、チャデモ（ＣＨＡｄｅＭＯ）規格等によって規格化されている。充電コネクタは、車両のインレットに係合する爪状のラッチと、インレットに係合したラッチの移動を規制することによって、充電コネクタをロックするロック回路とを備える。ロック回路は、例えば、ラッチの移動を規制するためのソレノイドを備える。また、充電中に充電コネクタがインレットから外れると危険であるため、ソレノイドの断線、過電流等を検知する異常検知回路が充電装置に設けられている。

特許文献１には、ソレノイドに分圧抵抗を直列接続し、ソレノイド及び分圧抵抗によって１２Ｖの電源電圧を分圧し、分圧して得られた電圧と、基準電圧とをコンパレータによって比較することにより、ソレノイドの断線を検出する断線検出回路が開示されている。

特許文献２には、充電ケーブルを構成するアース線の断線を検出する断線検出回路が開示されている。断線検出回路は、アース線と、第１の電源線との線間電圧を検出する第１の検出回路と、アース線と、第２の電源線との線間電圧を検出する第２の検出回路とを備える。各検出回路は、分圧抵抗にて線間電圧を分圧し、該線間電圧を検出する。断線検出回路は、第１及び第２の検出回路にて検出される電圧がいずれもゼロになった場合、アース線が断線していると判定する。

一方、特許文献３には、ステッピングモータを構成するコイルの断線及び短絡を検出することが可能な回路が開示されている。断線の検出信号と、短絡の検出信号とは論理和回路に入力しており、各検出信号は一つの信号に取りまとめられて制御部に入力するように構成されている。

特許第５６６２３９０号公報 特許第５２７３７８７号公報 特開平７−９９７９６号公報

しかしながら、従来技術においては、コンパレータ等の論理回路を使用しているため、別途制御電源を作成する必要があり、回路が高価になる。

一方、ソレノイドの断線のみならず、過電流を同時に検知することが求められている。充電コネクタのラッチに異物が挟まる等して、ソレノイドに過負荷が発生し、ソレノイドが焼損するおそれがあるためである。
ところで、ソレノイドの断線及び過電流をそれぞれ検知し、断線の検知信号と、過電流の検知信号とを充電装置の制御部に入力するように構成した場合、制御部の入力ポートの数が増大する。各検知信号を論理和回路にて取りまとめることによって、入力ポートの数を削減することが考えられるが、部品点数が増加し、また論理和回路を駆動するための制御電源を別途作成する必要がある。

本発明の目的は、論理回路が不要な安価な回路構成で、ロック回路の断線及び過電流を検知することができ、断線及び過電流の異常を示す単一の信号を出力することができる異常検知回路及び充電装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る異常検知回路は、バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタをロックするためのロック回路の異常を検知する異常検知回路であって、直流の電源電圧にて駆動するロック回路に直列接続されており、通電によって電圧が降下する回路素子及びシャント抵抗と、前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧に応じてオンオフする第１スイッチ素子と、前記シャント抵抗の電圧に応じてオンオフする第２スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子を流れる電流に応じた信号を出力する出力部とを備え、前記第２スイッチ素子は、オン状態になった場合、前記第１スイッチ素子が短絡するように前記第１スイッチ素子に接続されており、前記第１スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最小電流が流れるときの前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧であり、前記第２スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最大電流が流れるときの前記シャント抵抗の電圧である。

本発明の一態様に係る充電装置は、バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタと、車両に接続した該充電コネクタをロックするロック回路とを有し、前記バッテリへ給電する充電装置であって、上述に記載の異常検知回路を備え、該異常検知回路にて前記ロック回路の異常を検知する。

なお、本願は、このような特徴的な処理部を備える異常検知回路として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする異常検知方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、異常検知回路の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、異常検知回路を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。

上記によれば、論理回路が不要な安価な回路構成で、ロック回路の断線及び過電流を検知することができ、断線及び過電流の異常を示す単一の信号を出力することができる異常検知回路及び充電装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態１に係る充電システムの一構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知回路の一構成例を示す回路図である。 正常動作時の電流の流れを示す回路図である。 ロック回路が断線した場合の電流の流れを示す回路図である。 ロック回路に過電流が流れた場合の電流の流れを示す回路図である。 本発明の実施形態２に係る異常検知回路の一構成例を示す回路図である。 正常動作時の電流の流れを示す回路図である。 ロック回路が断線した場合の電流の流れを示す回路図である。 ロック回路に過電流が流れた場合の電流の流れを示す回路図である。 本発明の実施形態３に係る異常検知回路の一構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態４に係る異常検知回路の一構成例を示す回路図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る異常検知回路は、バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタをロックするためのロック回路の異常を検知する異常検知回路であって、直流の電源電圧にて駆動するロック回路に直列接続されており、通電によって電圧が降下する回路素子及びシャント抵抗と、前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧に応じてオンオフする第１スイッチ素子と、前記シャント抵抗の電圧に応じてオンオフする第２スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子を流れる電流に応じた信号を出力する出力部とを備え、前記第２スイッチ素子は、オン状態になった場合、前記第１スイッチ素子が短絡するように前記第１スイッチ素子に接続されており、前記第１スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最小電流が流れるときの前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧であり、前記第２スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最大電流が流れるときの前記シャント抵抗の電圧である。

本態様にあっては、ロック回路に所定最小電流以上、所定最大電流未満の電流が流れている場合、第１スイッチ素子がオン状態、第２スイッチ素子がオフ状態となり、例えば出力部からオン信号が出力される。
ロック回路が断線している場合、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子がオフ状態となり、例えば出力部からオフ信号が出力される。
ロック回路に所定最大電流以上の電流が流れている場合、第２スイッチ素子がオン状態になるため第１スイッチ素子は短絡し、例えば出力部からオフ信号が出力される。
なお、通電によって電圧が降下する回路素子は、抵抗素子、ダイオード等の素子であるが、その構成は特に限定されるものでは無い。また、スイッチ素子は、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（Field effect transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等であるが、スイッチの種類も特に限定されるものでは無い。

（２）前記ロック回路の負極端子に前記回路素子の一端部が接続され、該回路素子の他端部は前記シャント抵抗の一端部に接続され、該シャント抵抗の他端部は接地されており、更に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の正極端子は接続されており、前記第１スイッチ素子の負極端子は電気抵抗を介して接地され、かつ前記第２スイッチ素子の負極端子は接地されている構成が好ましい。

本態様にあっては、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ、Ｎチャンネル型のＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の第１及び第２スイッチ素子にて、異常検知回路を構成することができる。

（３）前記ロック回路の正極端子に前記回路素子の一端部が接続され、該回路素子の他端部は前記シャント抵抗の一端部に接続され、該シャント抵抗の他端部は直流電源に接続されており、更に前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の正極端子は接続されており、前記第１スイッチ素子の負極端子は電気抵抗を介して接地され、かつ前記第２スイッチ素子の負極端子は接地されている構成が好ましい。

本態様にあっては、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ、Ｐチャンネル型のＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の第１及び第２スイッチ素子にて、異常検知回路を構成することができる。

（４）前記回路素子はダイオードである構成が好ましい。

本態様にあっては、通電によって電圧を降下させる回路素子を、消費電力が少ないダイオードによって構成することができる。従って、ロック回路に所定最小電流以上の電流が流れていることを検知するためのシャント抵抗及び回路素子によって消費される電力を抑えることができる。また、分圧抵抗を用いて断線を検知する構成に比べて、シャント抵抗の抵抗値を小さくすることができる。

また、車両の電源電圧は変動することがあるため、８Ｖ〜１６Ｖの範囲で電圧変動することを考慮した設計が求められている。さらに、公差によるソレノイドの抵抗値の変動も考慮する必要がある。電源電圧をソレノイド及び分圧抵抗にて分圧する構成においては、電源電圧が低下し、ソレノイドの抵抗値が大きい場合、分圧によって得られる電圧が低下する。該電圧が低下すると、基準電圧との電位差が小さくなるため、誤検出の原因となる。しかしダイオードであれば、ソレノイドの抵抗値によらずほぼ一定の分圧が得られるため、誤検出を防ぐことができる。

（５）前記ロック回路は、前記充電コネクタをロックするためのソレノイドを備える構成が好ましい。

本態様によれば、ソレノイドの断線及びソレノイドに流れる過電流を検知することができる。

（６）前記出力部は、前記第１スイッチ素子を流れる電流によってオンオフするフォトカプラを備える構成が好ましい。

本態様によれば、異常検知回路と、ロック回路の異常を示す信号の出力先の回路とをフォトカプラによって絶縁することができる。

（７）本発明の一態様に係る充電装置は、バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタと、車両に接続した該充電コネクタをロックするロック回路とを有し、前記バッテリへ給電する充電装置であって、態様（１）〜態様（６）のいずれか一つに記載の異常検知回路を備え、該異常検知回路にて前記ロック回路の異常を検知する。

本態様にあっては、態様（１）と同様、充電コネクタに設けられたロック回路の断線及び過電流を検知することができる。充電装置は、ロック回路の断線及び過電流のいずれかが生じた場合に異常検知回路から出力される信号にて、ロック回路の異常を検知することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る異常検知回路の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る充電システムの一構成例を示すブロック図である。充電システムは、バッテリ１１を搭載したプラグインハイブリッド車及び電気自動車等の車両１と、充電ケーブル２０を介して該車両１に接続され、バッテリ１１の充電を行う充電装置２とを備える。

充電ケーブル２０は一端部が充電装置２に接続され、充電ケーブル２０の他端部には、車両１のインレット１３に着脱可能に接続される充電コネクタ２４が設けられている。充電コネクタ２４は、該充電コネクタ２４がインレット１３に接続された状態を保持するロック機構２５と、ロック機構２５を駆動するためのロック回路２６とを備える。充電ケーブル２０は、バッテリ１１へ電力を供給するための給電線２０ａ、バッテリ１１の充電制御に係る各種信号を伝送するための通信線２０ｂ、ロック回路２６の動作を制御すると共に、ロック回路２６の異常を検知するための２本のロック制御線２０ｃ等を含む。

ロック機構２５は、車両１のインレット１３に係脱可能に係合する係合部材と、インレット１３に係合した該係合部材の移動を規制する規制部材とを備える。規制部材は、係合部材に当接して係合部材の移動を規制する規制位置と、係合部材から離隔して係合部材の移動を可能にする解除位置との間を移動できるように、充電コネクタ２４内部に支持されている。規制部材は、解除位置に位置するように付勢されている。ロック回路２６は、規制部材を規制位置へ移動させるためのソレノイド２６ａを備える。ソレノイド２６ａの一端部には、第１のロック制御線２０ｃの一端と、ダイオード２６ｂのアノードとが接続され、ダイオード２６ｂのカソードには電気抵抗２６ｃの一端部が接続されている。電気抵抗２６ｃの他端部はソレノイド２６ａの他端部に接続されている。またソレノイド２６ａの他端部には、ロック機構２５と連動してオンオフする連動スイッチＳＷ２の一端部が接続され、連動スイッチＳＷ２の他端部は、第２のロック制御線２０ｃの一端に接続されている。連動スイッチＳＷ２は、充電コネクタ２４がインレット１３に嵌合した場合、オン状態になり、充電コネクタ２４がインレット１３から外れた場合、オフ状態になる。

充電装置２は、交流の電力を直流の電力に変換する電力変換部２１を備える。電力変換部２１は、交流の電力が入力する図示しない交流入力端子を有し、該交流入力端子には、商用の外部系統Ｇに繋がるケーブルが接続されている。また、電力変換部２１は、直流の電力を出力する図示しない直流出力端子を有し、該直流出力端子には、給電線２０ａが接続されている。充電コネクタ２４が車両１のインレット１３に接続されることによって、車両１のバッテリ１１と、電力変換部２１の直流出力端子とが接続される。
電力変換部２１は、交流入力端子に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ２１ａと、直流出力端子に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ２１ｂとを備える。バッテリ１１の充電動作時においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１ａは、交流入力端子に入力した交流の電力を直流の電力に変換し、変換された直流の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２１ｂへ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１ａから出力された直流の電力を、バッテリ１１充電用の電力に変換し、電圧変換された電力を、給電線２０ａを介してバッテリ１１へ出力する。

電力変換部２１には制御部２２が接続されており、該電力変換部２１の動作は制御部２２によって制御される。制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部２２の入出力インタフェースには、電力変換部２１及び異常検知回路２３が接続されている。
ＲＯＭはコンピュータの動作に必要な制御プログラムを記憶している。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）、ＳＲＡＭ（Static RAM）等のメモリであり、制御部２２の演算処理を実行する際にＲＯＭから読み出された制御プログラム、又は制御部２２の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。ＣＰＵは制御プログラムを実行することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ２１ｂの動作を制御し、バッテリ１１の充電を制御する。また、異常検知回路２３から出力され、前記入手出インタフェースに入力された信号によって、ロック回路２６の異常を検知した場合、バッテリ１１の充電制御を停止する処理を実行する。

また、制御部２２は、図示しない通信部を有する。通信部には、通信線２０ｂの一端部が接続され、通信線２０ｂの他端部は充電コネクタ２４に接続されている。充電コネクタ２４が車両１のインレット１３に接続されることによって、車両１に搭載された充電ＥＣＵ１２と、充電装置２の通信部とが接続される。通信部は、充電ＥＣＵ１２との間で、バッテリ１１の充電に必要な各種情報を送受信する回路である。通信部は、例えば、チャデモ（ＣＨＡｄｅＭＯ）規格等に従って通信を行う。通信部の動作は制御部２２によって制御される。充電装置２は、充電ＥＣＵ１２との間で通信を行うことにより、充電コネクタ２４の接続確認、充電に必要な各種パラメータの交換、安全確認、充電の開始及び停止制御等の処理を実行し、バッテリ１１の充電を制御する。

図２は、本発明の実施形態１に係る異常検知回路２３の一構成例を示す回路図である。但し、ロック回路を構成するダイオード２６ｂ、電気抵抗２６ｃ及び連動スイッチＳＷ２を省略し、異常検知回路２３及びソレノイド２６ａを図示している。ソレノイド２６ａの一端部にはコネクタロックスイッチ素子ＳＷ１を介して直流電源３に接続されている。直流電源３は、車両１から充電装置２へ供給される１２Ｖ電源である。

ソレノイド２６ａの他端部にはダイオードＤのアノードが接続され、ダイオードＤのカソードにはシャント抵抗Ｒ１の一端部が接続されている。シャント抵抗Ｒ１の他端部は接地されている。

また、ソレノイド２６ａの前記一端部には、電気抵抗Ｒ２の一端部が接続され、電気抵抗Ｒ２の他端部には、ＮＰＮ型トランジスタにて構成された第２スイッチ素子２３ｂのコレクタが接続されている。第２スイッチ素子２３ｂのエミッタは接地されている。第２スイッチ素子２３ｂのベースには、制限抵抗Ｒ５を介してダイオードＤのカソード及びシャント抵抗Ｒ１の前記一端部に接続されている。

更に、電気抵抗Ｒ２の前記他端部には、ＮＰＮ型トランジスタにて構成された第１スイッチ素子２３ａのコレクタが接続されている。第１スイッチ素子２３ａのエミッタには電気抵抗Ｒ３の一端部が接続され、電気抵抗Ｒ３の他端部は接地されている。電気抵抗Ｒ３の抵抗値は、第１スイッチ素子２３ａのコレクタ及びエミッタ間の抵抗値に比べて十分に大きいものとする。
また、第１スイッチ素子２３ａのベースには、制限抵抗Ｒ４を介してソレノイド２６ａの前記他端部及びダイオードＤのアノードに接続されている。更に、第１スイッチ素子２３ａのベースには、一端部が接地された電気抵抗Ｒ６の他端部が接続されている。

更にまた、異常検知回路２３は、第１スイッチ素子２３ａのエミッタ及び電気抵抗Ｒ３の前記一端部が接続された出力部２３ｃを備える。出力部２３ｃは、第１スイッチ素子２３ａのオンオフ状態に応じた検知信号を出力する。出力部２３ｃから出力された検知信号は制御部２２に入力される。

シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は、第２スイッチ素子２３ｂのベースに印加される電圧が、ソレノイド２６ａに所定最大電流以上の電流が流れた場合に、第２スイッチ素子２３ｂがオン状態になる閾値電圧以上になり、ソレノイド２６ａに所定最大電流未満の電流が流れた場合に、前記閾値電圧未満になるように設定されている。また、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１スイッチ素子２３ａのベースに印加される電圧が、ソレノイド２６ａに所定最小電流以上の電流が流れた場合に、第１スイッチ素子２３ａがオン状態になる閾値電圧以上になり、ソレノイド２６ａに所定最小電流未満の電流が流れた場合に、前記閾値電圧未満になるように設定されている。更に、直流電源３の電圧は変動することがあるため、直流電源３の電圧が変動しても、かかる条件を満たすようにシャント抵抗Ｒ１の抵抗値を設定することが望ましい。

図３は、正常動作時の電流の流れを示す回路図である。太線矢印は電流の流れを示している。ロック回路２６が正常に動作している場合、ソレノイド２６ａには所定最小電流以上、所定最大電流未満の電流が流れる。この場合、第１スイッチ素子２３ａはオン状態、第２スイッチ素子２３ｂはオフ状態になる。直流電源３からの電流は、電気抵抗Ｒ２、第１スイッチ素子２３ａを流れ、オン信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

図４は、ロック回路２６が断線した場合の電流の流れを示す回路図である。ソレノイド２６ａが断線した場合、ソレノイド２６ａに流れる電流は所定最小電流未満になる。この場合、第１スイッチ素子２３ａ及び第２スイッチ素子２３ｂの双方がオフ状態になり、オフ信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

図５は、ロック回路２６に過電流が流れた場合の電流の流れを示す回路図である。ソレノイド２６ａに過電流が流れた場合、つまり、ソレノイド２６ａに所定最大電流以上の電流が流れた場合、第２スイッチ素子２３ｂがオン状態になる。この場合、電流は直流電源３から電気抵抗Ｒ２及び第２スイッチ素子２３ｂへ流れ、第１スイッチ素子２３ａ側へ流れない。言い換えると、オン状態になった第２スイッチ素子２３ｂによって、第１スイッチ素子２３ａが短絡している。従って、第１スイッチ素子２３ａのオンオフ状態に拘わらず、オフ信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

このように構成された異常検知回路２３によれば、直流電源３の電圧が８〜１６Ｖの範囲で大きく変動し、しかもソレノイド２６ａの抵抗値の公差が大きい場合であっても、ロック回路２６の断線及び過電流を確実に検知することができる。
シャント抵抗Ｒ１は、直流電源３の電圧、ソレノイド２６ａの公差に拘わらず、ソレノイド２６ａ及びシャント抵抗Ｒ１に所定の過電流が流れた場合に第２スイッチ素子２３ｂがオンになるように設定すれば十分であるため、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値を小さく設定することができる。つまり、所定の過電流が流れたときのシャント抵抗Ｒ１の両端電圧が、第２スイッチ素子２３ｂの閾値電圧以上になるように設定すれば十分である。
また、直流電源３の電圧が低く、ソレノイド２６ａの抵抗値が大きい場合であっても、ソレノイド２６ａに最小限の電流が流れていれば、第１スイッチ素子２３ａがオン状態となるように、シャント抵抗Ｒ１にダイオードＤを接続してある。従って、ソレノイド２６ａの断線を検出するために、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値を大きく設定する必要は無い。
また、以上のことから、従来技術の分圧抵抗を用いる場合に比べて、より小さな抵抗値を有するシャント抵抗を用いて、ソレノイド２６ａの断線及び過電流を検知することができることが分かる。また、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値が小さくても、ソレノイド２６ａの断線及び過電流を確実に検知することが可能である。
更に、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくすることによって、無駄な消費電力を削減することができ、冷却機構は不要になる。シャント抵抗Ｒ１を構成する抵抗素子の数を抑えることができる。

具体的には、直流電源３の電圧が８〜１６Ｖ、ソレノイド２６ａの抵抗値が４０〜６０Ωで変動する場合、次のように抵抗値を設定すると良い。例えば、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値を５６０ｍΩ、電気抵抗Ｒ２及びＲ３の抵抗値をそれぞれ６８０Ω及び１０ｋΩ、制限抵抗Ｒ４及びＲ５の抵抗値を１ｋΩ、電気抵抗Ｒ６の抵抗値を１００ｋΩに設定すると良い。第１及び第２スイッチ素子２３ａ，２３ｂは、ベースエミッタ間の電圧が約０．７Ｖでオンするものとする。

正常動作時においては、直流電源３の電圧が８〜１６Ｖ、ソレノイド２６ａの抵抗値が４０〜６０Ωの範囲で変動したとしても、第２スイッチ素子２３ｂのベース電圧に印加される最大電圧で約０．２Ｖ程度であり、第２スイッチ素子２３ｂはオフ状態にある。
一方、直流電源３の電圧が８〜１６Ｖ、ソレノイド２６ａの抵抗値が４０〜６０Ωの範囲で変動したとしても、第１スイッチ素子２３ａのベース電圧に印加される最小電圧は約１．２Ｖ程度であり、第１スイッチ素子２３ａはオン状態にある。
このように、ソレノイド２６ａの断線及び過電流が発生していない状況であれば、直流電源３の電圧が大きく変動し、しかもソレノイド２６ａの抵抗値の公差が大きい場合であっても、図３に示すように、出力部２３ｃからオン信号が出力される。

ソレノイド２６ａが断線した場合、第１及び第２スイッチ素子２３ａ，２３ｂのベースには０．７Ｖ未満の電圧が印加されることになる。
従って、ソレノイド２６ａが断線した場合、図４に示すように、出力部２３ｃからオフ信号が出力される。

ソレノイド２６ａに過電流が流れた場合、例えば１．３Ａの電流が流れた場合、第２スイッチ素子２３ｂのベースには０．７Ｖ程度の電圧が印加され、オン状態になる。第１スイッチ素子２３ａもオン状態にある。この場合、第２スイッチ素子２３ｂのベース電流は、約１．３ｍＡである。電流増幅率が２００倍であるとすると、第２スイッチ素子２３ｂのコレクタ許容電流は約２６ｍＡである。一方、直流電源３から電気抵抗Ｒ２及び第２スイッチ素子２３ｂを流れる電流は約１７．６ｍＡであり、第２スイッチ素子２３ｂの飽和電流に比べて非常に小さい。従って、第２スイッチ素子２３ｂのコレクタ及びエミッタ間の電圧は非常に小さく、第１スイッチ素子２３ａは短絡した状態になる。つまり、図５に示すように、電流は直流電源３から第１スイッチ素子２３ａに流れず、第２スイッチ素子２３ｂに流れる。
このように、ソレノイド２６ａに過電流が流れた場合、図５に示すように、出力部２３ｃからオフ信号が出力される。

以上の通り、直流電源３の電圧が大きく変動し、しかもソレノイド２６ａの抵抗値の公差が大きい場合であっても、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値を５６０ｍΩ程度の小さな値に設定し、かつ過電流及びソレノイド２６ａの断線を検知することができる。

更にまた、異常検知回路２３は、シャント抵抗Ｒ１及びダイオードＤ、電気抵抗Ｒ２，Ｒ３、制限抵抗Ｒ４，Ｒ５、並びに第１及び第２スイッチ素子２３ａ，２３ｂによって異常検知回路を構成することができる。従って、コンパレータ、論理回路等が不要な安価な回路構成で、ロック回路２６のソレノイド２６ａの断線及び過電流を検出することができる。

更にまた、断線及び過電流の異常が発生した場合、出力部２３ｃから単一のオフ信号が制御部２２へ出力される。従って、制御部２２の入出力インタフェースに係る一つのポートに入力される検知信号を用いて、ソレノイドを２６ａの断線及び過電流の双方を検出することができる。また、ソレノイド２６ａの断線及び過電流を示す信号を取りまとめる論理回路は不要であり、論理回路を動作させるための電源電圧も不要である。従って、簡単な回路構成、最小のポート数で、ソレノイド２６ａの断線及び過電流を検知することができる。

更にまた、実施形態１では、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成された第１及び第２スイッチ素子２３ａ，２３ｂにて異常検知回路２３を構成することができる。

更にまた、充電装置２の制御部２２に異常検知回路２３から出力されたオフ信号が入力された場合、制御部２２はバッテリ１１の充電を停止させることができ、充電中に充電コネクタ２４がインレット１３から外れることを防止することができる。

更にまた、本実施形態１の異常検知回路２３は、充電コネクタのロック機構２５及びロック回路２６の内、特にソレノイド２６ａの断線及び過電流を検知することができる。

なお、本実施形態１では、バッテリ１１の充電を行う充電装置２を例に説明したが、バッテリの充放電を行う充放電装置に本発明を提供しても良い。
また、本発明は、家屋に設置される充電装置及び充放電装置のみならず、任意の建物、充電ステーションに設置される充電装置等にも本発明を適用することができる。
また、本実施形態１では、ソレノイド２６ａに流れる電流によって電圧が降下する回路素子の一例としてダイオードＤを説明したが、ダイオードＤに代えて電気抵抗を用いても良い。

（実施形態２）
実施形態２に係る充電装置２は、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子がＰＮＰ型トランジスタにて構成されている点が実施形態１と異なる。異常検知回路の回路構成のみが実施形態１と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の実施形態２に係る異常検知回路２２３の一構成例を示す回路図である。ソレノイド２６ａの一端部は接地されている。ソレノイド２６ａの他端部にはダイオードＤのカソードが接続され、ダイオードＤのアノードにはシャント抵抗Ｒ１の一端部が接続されている。シャント抵抗Ｒ１の他端部はコネクタロックスイッチ素子ＳＷ１を介して直流電源３に接続されている。

シャント抵抗Ｒ１の他端部には、電気抵抗Ｒ２の一端部が接続され、電気抵抗Ｒ２の他端部には、ＰＮＰ型トランジスタにて構成された第２スイッチ素子２２３ｂのエミッタが接続されている。第２スイッチ素子２２３ｂのコレクタは接地されている。第２スイッチ素子２２３ｂのベースには、制限抵抗Ｒ５を介してダイオードＤのカソード及びシャント抵抗Ｒ１の前記一端部に接続されている。更に、第２スイッチ素子２２３ｂのベースには、一端部がコネクタロックスイッチ素子ＳＷ１を介して直流電源３に接続された電気抵抗Ｒ７の他端部が接続されている。電気抵抗Ｒ７の抵抗値は、電気抵抗Ｒ１及び電気抵抗Ｒ５に比べて十分に大きい。

更に、電気抵抗Ｒ２の前記他端部には、ＰＮＰ型トランジスタにて構成された第１スイッチ素子２２３ａのエミッタが接続されている。第１スイッチ素子２２３ａのコレクタには電気抵抗Ｒ３の一端部が接続され、電気抵抗Ｒ３の他端部は接地されている。また、第１スイッチ素子２２３ａのベースには、制限抵抗Ｒ４を介してソレノイド２６ａの前記他端部及びダイオードＤのアノードに接続されている。更に、第１スイッチ素子２２３ａのベースには、一端部が電気抵抗Ｒ２の他端部に接続された電気抵抗Ｒ８の他端部が接続されている。

更にまた、異常検知回路２２３は、第２スイッチ素子２２３ｂのコレクタ及び電気抵抗Ｒ３の前記一端部が接続された出力部２３ｃを備える。出力部２３ｃは、第１スイッチ素子２２３ａのオンオフ状態に応じた検知信号を出力する。出力部２３ｃから出力された検知信号は制御部２２に入力する。

シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は、第２スイッチ素子２２３ｂのベースに印加される電圧が、ソレノイド２６ａに所定最大電流以上の電流が流れた場合に、第２スイッチ素子２２３ｂがオン状態になる閾値電圧以上になり、ソレノイド２６ａに所定最大電流未満の電流が流れた場合に、前記閾値電圧未満になるように設定されている。また、シャント抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１スイッチ素子２２３ａのベースに印加される電圧が、ソレノイド２６ａに所定最小電流以上の電流が流れた場合に、第１スイッチ素子２２３ａがオン状態になる閾値電圧以上になり、ソレノイド２６ａに所定最小電流未満の電流が流れた場合に、前記閾値電圧未満になるように設定されている。更に、直流電源３の電圧は変動することがあるため、直流電源３の電圧が変動しても、かかる条件を満たすようにシャント抵抗Ｒ１の抵抗値を設定することが望ましい。

図７は、正常動作時の電流の流れを示す回路図である。ロック回路２６が正常に動作している場合、ソレノイド２６ａには所定最小電流以上、所定最大電流未満の電流が流れる。この場合、第１スイッチ素子２２３ａはオン状態、第２スイッチ素子２２３ｂはオフ状態になる。電流は、直流電源３から電気抵抗Ｒ２、第１スイッチ素子２２３ａを流れ、オン信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

図８は、ロック回路２６が断線した場合の電流の流れを示す回路図である。ソレノイド２６ａが断線した場合、ソレノイド２６ａに流れる電流は所定最小電流未満になる。この場合、第１スイッチ素子２２３ａ及び第２スイッチ素子２２３ｂの双方がオフ状態になり、オフ信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

図９は、ロック回路２６に過電流が流れた場合の電流の流れを示す回路図である。ソレノイド２６ａに過電流が流れた場合、つまり、ソレノイド２６ａに所定最大電流以上の電流が流れた場合、第２スイッチ素子２２３ｂがオン状態になる。この場合、電流は直流電源３からの電気抵抗Ｒ２及び第２スイッチ素子２２３ｂを流れ、第１スイッチ素子２２３ａ側へ流れない。従って、オフ信号が出力部２３ｃから制御部２２へ出力される。

このように構成された異常検知回路２２３によれば、実施形態１と同様、論理回路が不要な安価な回路構成で、ロック回路２６を動作させる電源電圧が変動しても、ロック回路２６の断線及び過電流を検知することができ、断線及び過電流の異常を示す単一の検知信号を出力することができる。充電装置２は、異常検知回路２２３からオフ信号が出力された場合、つまり充電コネクタ２４のロック回路２６に異常がある場合、バッテリ１１の充電を停止させることができる。
特に、実施形態２では、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタによって構成された第１及び第２スイッチ素子２２３ａ，２２３ｂにて異常検知回路２３を構成することができる。

（実施形態３）
実施形態３に係る充電装置２は、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子がＮチャンネル型のＦＥＴにて構成されている点が実施形態２と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０は、本発明の実施形態３に係る異常検知回路３２３の一構成例を示す回路図である。実施形態３に係る異常検知回路３２３は、Ｎチャンネル型のＦＥＴにて構成された第１スイッチ素子３２３ａ及び第２スイッチ素子３２３ｂ、並びにソレノイド２６ａ、シャント抵抗Ｒ１、ダイオード、電気抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６及び制限抵抗Ｒ４，Ｒ５及び出力部２３ｃを備える。各素子の接続関係は実施形態２と同様である。

このように構成された異常検知回路３２３及び充電装置２によれば、実施形態２と同様、論理回路が不要な安価な回路構成で、ロック回路２６を動作させる電源電圧が変動しても、ロック回路２６の断線及び過電流を検知することができ、断線及び過電流の異常を示す単一の検知信号を出力することができる。
また、充電装置２は、異常検知回路３２３からオフ信号が出力された場合、つまり充電コネクタ２４のロック回路２６に異常がある場合、バッテリ１１の充電を停止させることができる。

なお、実施形態３では第１スイッチ及び第２スイッチ素子をＦＥＴにて構成する例を説明したが、他のスイッチング素子、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）にて、第１及び第２スイッチ素子を構成しても良い。

また、実施形態２の第１及び第２スイッチ素子をＰチャンネル型のＦＥＴ、又はＩＧＢＴにて構成しても良い。

（実施形態４）
実施形態４に係る充電装置は、出力部の構成が実施形態１と異なるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１は、本発明の実施形態４に係る異常検知回路４２３の一構成例を示す回路図である。実施形態４に係る出力部４２３ｃはフォトカプラ４２３ｄを備える。フォトカプラ４２３ｄを構成する発光素子のアノードは、第１スイッチ素子２３ａのエミッタに接続され、該発光素子のカソードは電気抵抗Ｒ３の一端部に接続されている。

フォトカプラ４２３ｄを構成する受光素子の一端部は電気抵抗Ｒ９を介して直流電源３に接続され、他端部は接地されている。また、前記受光素子の一端部は電気抵抗Ｒ１０を介して制御部２２に接続されている。

このように構成された異常検知回路４２３及び充電装置２によれば、異常検知回路４２３と、制御部２２とをフォトカプラ４２３ｄによって絶縁し、かつ異常検知回路４２３はソレノイド２６ａの異常の有無を示す検知信号を制御部２２に与えることができる。

１ 車両
２ 充電装置
３ 直流電源
１１ バッテリ
１２ 充電ＥＣＵ
１３ インレット
２０ 充電ケーブル
２０ａ 給電線
２０ｂ 通信線
２０ｃ ロック制御線
２１ 電力変換部
２１ａ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２１ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ 制御部
２３，２２３，３２３，４２３ 異常検知回路
２４ 充電コネクタ
２５ ロック機構
２６ ロック回路
２６ａ ソレノイド
２６ｂ ダイオード
２６ｃ 電気抵抗
２３ａ，２２３ａ，３２３ａ 第１スイッチ素子
２３ｂ，２２３ｂａ，３２３ｂ 第２スイッチ素子
２３ｃ，４２３ｃ 出力部
４２３ｄ フォトカプラ
ＳＷ１ コネクタロックスイッチ素子
ＳＷ２ 連動スイッチ
Ｒ１ シャント抵抗
Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０ 電気抵抗
Ｒ４，Ｒ５ 制限抵抗

Claims (7)

1. バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタをロックするためのロック回路の異常を検知する異常検知回路であって、
   直流の電源電圧にて駆動するロック回路に直列接続されており、通電によって電圧が降下する回路素子及びシャント抵抗と、
   前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧に応じてオンオフする第１スイッチ素子と、
   前記シャント抵抗の電圧に応じてオンオフする第２スイッチ素子と、
   前記第１スイッチ素子を流れる電流に応じた信号を出力する出力部と
   を備え、
   前記第２スイッチ素子は、オン状態になった場合、前記第１スイッチ素子が短絡するように前記第１スイッチ素子に接続されており、
   前記第１スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最小電流が流れるときの前記シャント抵抗及び前記回路素子の電圧であり、
   前記第２スイッチ素子のオン状態及びオフ状態が切り替わる閾値電圧は、前記ロック回路に所定最大電流が流れるときの前記シャント抵抗の電圧である
   異常検知回路。
2. 前記ロック回路の負極端子に前記回路素子の一端部が接続され、該回路素子の他端部は前記シャント抵抗の一端部に接続され、該シャント抵抗の他端部は接地されており、
   更に、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の正極端子は接続されており、前記第１スイッチ素子の負極端子は電気抵抗を介して接地され、かつ前記第２スイッチ素子の負極端子は接地されている
   請求項１に記載の異常検知回路。
3. 前記ロック回路の正極端子に前記回路素子の一端部が接続され、該回路素子の他端部は前記シャント抵抗の一端部に接続され、該シャント抵抗の他端部は直流電源に接続されており、
   更に前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の正極端子は接続されており、前記第１スイッチ素子の負極端子は電気抵抗を介して接地され、かつ前記第２スイッチ素子の負極端子は接地されている
   請求項１に記載の異常検知回路。
4. 前記回路素子はダイオードである
   請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の異常検知回路。
5. 前記ロック回路は、
   前記充電コネクタをロックするためのソレノイドを備える
   請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の異常検知回路。
6. 前記出力部は、
   前記第１スイッチ素子を流れる電流によってオンオフするフォトカプラを備える
   請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の異常検知回路。
7. バッテリを搭載した車両に着脱可能に接続される充電コネクタと、車両に接続した該充電コネクタをロックするロック回路とを有し、前記バッテリへ給電する充電装置であって、
   請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載の異常検知回路を備え、該異常検知回路にて前記ロック回路の異常を検知する
   充電装置。

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