JPH02146937A - 電気自動車用充電器 - Google Patents

電気自動車用充電器

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JPH02146937A
JPH02146937A JP63297388A JP29738888A JPH02146937A JP H02146937 A JPH02146937 A JP H02146937A JP 63297388 A JP63297388 A JP 63297388A JP 29738888 A JP29738888 A JP 29738888A JP H02146937 A JPH02146937 A JP H02146937A
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cable
current
circuit
power
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Susumu Ukita
浮田　進
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電気自動車用充電器、特に複数種類の交流
電源に接続可能なものに関する。
［従来の技術］ 近年、騒音、排ガス等の公害を発生しない自動車として
、電気自動車が注目されている。この電気自動車は、エ
ネルギー源として、電力を利用するものであり、通常自
動車に搭載した車載バッテリからの電力により、モータ
を駆動して走行する。
このため、バッテリが消耗した場合には、それ以上走行
を続けることができなくなる。そこで、通常は車載バッ
テリを充電式のものとし、所定期間毎にバッテリの充電
上行うようにするとともに、適宜商用電源からの充電が
行えるように、充電器を搭載している。
このような電気自動車用充電器は、例えば特開昭６０−
８４９２７号公報に示されるように、商用の交流電源コ
ンセントと、車載充電器とを充電ケーブルによって接続
する。すなわち、充電ケーブルの一端には電源コンセン
トに差し込むためのプラグが設けられ、他端には車載充
電器のコネクタと係合接続するケーブル側コネクタが設
けられており、これによって商用交流電源の交流電流を
車載充電器に供給している。
そして、車載充電器では、供給された交流電流を所定の
直流電流に変換し、バッテリの充電を行っている。従っ
て、このような車載充電器を有する電気自動車において
は、適宜場所において、商用交流電源コンセントから充
電用の電力を得ることができる。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、商用の電源コンセントには複数のタイプがあ
る。すなわち、１００Ｖ・２ＯＡ、１００Ｖ−１５Ａ、
２００Ｖ−２０Ａ等ツタイブがある。そして、従来の充
電ケーブルは、これ等の商用電源コンセントのタイプに
応じて所定の電力を伝達できるようにそれぞれ専用に作
られている。
そして、商用電源コンセントの形状は、そのタイプによ
って異なるため、定められた以外のコンセントでは使え
ない。例えば１００Ｖ・２ＯＡ用のものは１００ｖ・１
５Ａでは使用することができない。また、充電ケーブル
のプラグを付は替えれば、他のタイプの電源コンセント
に接続することもできる。しかし、プラグのみを付は替
えた場合には、充電器自体は変らないため、種々の不都
合が発生する。
すなわち、例えばプラグのみを２０Ａ用から１５Ａ用に
変更した場合、充電器には２０Ａ用の電流が流れるため
、電流値がコンセントの容量を超えてしまうという問題
がある。また、充電器を１５Ａ用に変更してしまい、プ
ラグを２０Ａ用としたときには２０Ａ用のコンセントを
利用したときに１５Ａ用の電流しか流すことができず、
充電時間が長くかかり、効率が悪くなるという問題があ
る。
さらに、充電器内に、トランスを有する場合には、トラ
ンス−次側のタップ切替によって１００Ｖ／２００Ｖの
再入力に対応することが可能である。しかし、例えば２
００ｖ・２０Ａ入力用の充電器を１００ｖφ２０Ａ用の
コンセントで使用する場合、上述の場合と同様に入力電
流がコンセントの容量をオーバーすることになってしま
う。
このように従来の電気自動車用充電器においては、通常
１つのタイプの商用交流電源としか接続できず、そのタ
イプの電源のある場所でしか充電が行えず、充電できる
個所が限られてしまうという問題点があった。
発明の目的 この発明は、上記問題点を解決することを課題としてな
されたものであり、交流電源の種類に応じて、充電ケー
ブルを選択することにより、常に所定の充電電流をバッ
テリに供給でき、コンセントに異常な電流が流れること
のない電気自動車用充電器を提供することを目的とする
。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、交流電源からの
交流電力を充電ケーブルを介し、充電器本体に供給し、
ここで直流電力に変換して、車載バッテリの充電を行う
電気自動車の充電器において、充電ケーブル一端に設け
られ、交流電源に接続するためのプラグと、充電ケーブ
ルの他端に設けられ充電ケーブルを充電器本体を接続す
るためのケーブル側コネクタと、ケーブル側コネクタに
設けられた交流電源の種類を識別するための識別用短絡
端子と、ケーブル側コネクタが着脱自在に接続される本
体側コネクタと、本体側コネクタに接続され、入力され
る交流電力を直流電力に変換する充電主回路と、本体側
コネクタに接続され、識別用短絡端子の状態によって交
流電源の種別を判定する判定回路と、この判定回路の出
力に応じて充電主回路から出力される充電直流電流が所
定のものとなるように充電主回路を制御する制御回路と
、を有し、交流電源の種類の応じて、所定のケーブルを
選択することによって、常に所定の充電電流をバッテリ
に供給できることを特徴とする。
本体側コネクタに接続された場合に、判定回路によって
交流電源の種類を識別することができる。
そして、この判定回路の出力に応じて充電主回路におけ
る出力充電電流が制御されるため、ケーブルに流れる電
流は、交流電源の種類に応じた所定のものとなる。従っ
て、交流電源の種類に応じて、ケーブルを選択すること
により、常に所定の充電電流をバッテリに供給でき、コ
ンセントに所定以上の電流が流れるなどの不都合を起す
ことがない。
［作用］ 交流電源の種類に応じて、所定のケーブルを選択し、そ
のケーブル側コネクタを充電器本体の本体側コネクタに
接続する。そして、充電ケーブルのプラグを交流電源に
差し込み交流電流を充電器本体に供給する。このように
して供給された交流電流は、充電回路によって直流電流
に変換され、車載バッテリの充電を行うことができる。
ここで、この発明においては、ケーブル側コネクタに識
別用短絡端子が設けられており、これが［実施例］ 以下、この発明に係る電気自動車用充電器の一実施例に
ついて、図面に基づいて説明する。
第１図において充電ケーブル１０は、一端にプラグ１２
、他端にケーブル側コネクタ１４ををしており、商用電
源のコンセント（図示せず）と充電器本体２０の接続を
行う。ケーブル側コネクタ１４は、電力用端子１４Ａａ
、ｂ、ｃと、識別用短絡端子１４Ｂ１〜１４Ｂｎ＋１か
らなっている。
そして、この例においては充電ケーブル１０の２本の電
線は電力用端子１４ｂ、１４ｃに接続されており、識別
用短絡端子の１番目の端子１４Ｂｉとｎ＋１番目の端子
１４Ｂｎ＋ｌが短絡されている。
次に、充電器本体２０は、その一端に、本体側コネクタ
２２を存しており、この本体側コネクタ２２はケーブル
側コネクタ１４に対応して、電力用端子２２Ａａ、ｂ、
ｃ及び識別用短絡端子２２Ｂ１〜２２Ｂｎ＋ｌを有して
いる。
本体側コネクタ２２の電力用端子２２Ａａ、ｂ。
Ｃはそれぞれトランス２４の一次側コイルの各タップに
接続されている。すなわち、端子２２ａは、トランス２
４の一端側のタップＴ１に接続され、端子２２ｂは中間
タップＴ２に接続され、端子２２ｃは他端側のタップＴ
３に接続されている。
従って、トランス２４の一次側コイルはタップＴ１から
タップＴ２に至るコイルｎ１とタップＴ２からタップＴ
３に至るコイルｎ２によって構成されることになる。
一方、トランス２４の二次側コイルｎ３はその両端が充
電主回路３０に接続されている。充電主回路３０は、４
つのブリッジ接続されたダイオードからなる整流部３２
と、所定の時間間隔でオンオフするチョップ部３４とフ
リーホイールダイオード３６からなっている。そして、
この充電主回路３０の出力側か車載バッテリ１００に接
続されている。
そして、この発明においては、本体側コネクタ２２の識
別用短絡端子２２Ｂ１〜２２Ｂｎ＋１は、判定回路５０
に接続されている。この判定回路４０はケーブル側コネ
クタ１４においてどの識別用短絡端子が短絡されている
かを判定するものであり、識別用短絡端子２２Ｂ１〜ｎ
のｎ個の端子をそれぞれ大きさの異なる抵抗Ｒ１〜Ｒｎ
を介し電源Ｅに接続する。また、識別用短絡端子２２Ｂ
ｎ＋１は抵抗Ｒを介しアースに接続されている。従って
、端子２２Ｂｎ＋１の電位を見れば、ケーブル用コネク
タ１４においてどの端子が短絡されているかを判定する
ことができる。
この判定回路４０の出力側は、増幅器５０を介し制御回
路６０に接続されており、判定回路４０からの出力は、
増幅器５０を介し制御回路６０に入力される。すなわち
、増幅器５０の出力側は、制御回路６０における入力信
号に応じた信号を発生するパターン発生器６２に接続さ
れている。このパターン発生器６２の出力側は、加算器
６４を介し電流調節器６６に接続されている。この電流
調節器６６は、入力された信号に応じて充電主回路３０
における電流量を決定するものである。そして、この電
流調節器６６の出力側は通流率制御装置６８に接続され
ているおり、ここに電流量についての信号を入力する。
この通流率制御装置６８は基準発振器７０からの信号を
受は入れ、電流調節器６６から入力される信号に応じて
パルス幅変調などの変調を施す。
そして、通流率制御装置６８の出力側はパルス増幅器７
２を介しチョップ部３４に接続されているので、変調信
号はパルス増幅器７２で増幅された後チョップ部３４に
供給される。従って、チョップ部３４は制御回路６０か
らの信号に応じて電流を制御することとなる。
なお、バッテリ１００にへ充電電流を供給する回路には
電流センサ８０が配置されているため、充電電流は、電
流センサ８０によって検知される。
そして、この電流センサ８０は、制御回路６０における
検出電流変換器７４を介し加算器６４に接続されている
。従って、この電流値についての信号は検出電流変換器
７４を介し加算器６４に供給される。そしてこれによっ
て充電電流量のフィードバック制御を行うことができる
。
この発明の電気自動車用充電器は、上述のような構成を
有しており、次のように動作する。
まず、充電ケーブル１０を商用電源の種類に応じて複数
用意しておく。すなわち、１００Ｖ・２０Ａ用、ｌ００
Ｖ−１５Ａ用、１００Ｖ−２０Ａ用などに応じてそれぞ
れ用意する。そして、商用電源コンセントの形状は、こ
れらの種類に応じて異なるため、充電ケーブル１０はそ
の使用に応じてそれぞれのコンセントの形状に対応した
プラグ１２を有している。
ケーブル側コネクタ１４は、段数の端子に対応した複数
のピンををしており、このピンが本体側コネクタ２２に
設けられた穴に挿入され両者の接続が行われるようにな
っている。従って、両コネクタ１４．２２を係合させる
ことにより所定の電気的接続が行える。
ここで、入力される商用電源が１００Ｖの場合には、プ
ラグ１２からの電線は、電力用端子１４Ａａ、１４Ａｂ
または電源用端子１４Ａｂ、１４Ａｃに接続する。また
、商用電源が２００Ｖの場合は電力用端子１４Ａａ、１
４Ａｃに接続する。
このように配線を行えば、１００Ｖ電源の場合には、ト
ランス２４の一次側コイルｎ１またはｎ２のどちらかに
電流が供給され、２００Ｖの場合にはコイルｎｌ、ｎ２
の両者に電流が流れることになる。このため、コイルｎ
１とｎ２の巻数を同数としておけば、二次側コイルｎ３
において発生する電圧を商用電源が１００ｖであっても
２００ｖであっても同一のものとできる。
このようにして、トランス２４の二次側コイルｎ３に発
生した交流電流は整流部３２によって直流電流に変換さ
れる。そして、この直流電流がチョップ部３４を通りバ
ッテリ１００に流れ、バッテリ１００の充電がなされる
わけであるが、チョップ部３４における電流流通量は、
制御回路６０からの制御信号によって所定のものに制御
されている。従って、制御回路６０からの信号によりバ
ッテリ１００に流れ込む充電電流量を制御することがで
きる。
一方、ケーブル側コネクタ１４における識別用短絡端子
１４は、端子１４Ｂｎ＋１とｎ個の端子１４Ｂ１〜１４
Ｂｎのいずれかを接続するようになっている。従ってこ
の接続の態様によって、ｎ個の信号を与えることができ
る。
例えば、図示のようにケーブル側コネクタ１４において
端子１４Ｂｎ＋１と１４Ｂｉが短絡された場合、判定回
路４０において電源Ｅより抵抗Ｒ１１端子２２Ｂｉ、端
子１４Ｂｉ、１４Ｂｎ＋１．２２Ｂｎ＋１抵抗Ｒに電流
が流れる。従って、端子２２Ｂｎ＋１の電位は、抵抗Ｒ
ｉと抵抗Ｒによって定まる所定の電圧、すなわちＥＸＲ
／　（Ｒ＋Ｒｉ）Ｖ　（ボルト）となる。
そして、この端子２２Ｂｎ＋ｌにおける電位についての
信号が増幅器５０を介しパターン発生器６２に出力され
る。従って、商用電源の種別に応じて定められる充電ケ
ーブル１０におけるケーブル側コネクタ１４の識別用短
絡端子１４Ｂ１〜１４Ｂｎ＋１における端子１４Ｂｎ＋
ｌを端子１４Ｂ１〜１４Ｂｎのいずれに接続するかを決
定すれば、これによって制御回路６０は所用電源の種別
を認識することができる。
このようにして制御回路６０には、使用する商用電源に
ついての信号が人力される。そこで、パターン発生器６
２は予め記憶されているパターンにしたがって、利用す
る商用電源の種別に応じた電流指令値についての信号を
出力をする。
ここで、パターン発生器６２における電流指令値は、次
のような条件を満足する必要がある。
（ａ）充電器、すなわち充電主回路３０における能力以
下の電流であること。
（ｂ）バッテリ１００の許容する充電電流以下であるこ
と。
（Ｃ）その時の商用電源コンセントの容量以下となるこ
と。
そして、これらの条件を満足する範囲内で最大の電流値
を指令値とする。例えば、充電器の最大出力が１５０Ｖ
・２０Ａであり、バッテリ１００の許容する充電電力が
１５０Ｖ・２５Ａであり、商用電源フンセントの容量が
１．５ｋＶＡ　（１００■・１５Ａ）であり、充電器の
効率ηが０．９であり、力率ｃｏｓφが０．９のときに
は、１５０ｘ２５＞１５０ｘ２０＞１５００／（０，９
Ｘ　Ｏ，９）となる。
従って、商用電源コンセントの容量が最も小さいため、
このコンセント容量を超えない範囲の電流指令値を与え
る。
そして、この電流値についての信号は加算器６４に入力
され、ここで、電流センサ８０によって検出された実際
の充電電流値との差がとられる。
従って、電流調節器６６には指令値に対する実際の電流
値の差についての信号が供給される。電流調整器６６は
この信号に応じて通流率制御装置におけるパルス幅など
の被制御信号を変更し、これによって、バッテリ１００
における充電電流が所定値となるようにチョップ部３４
における電流流通量を変更する。このように、電流値を
フィードバック制御することによって、充電電流の制御
を確実に行うことができる。
以上のように、この発明に係る電気自動車用充電器によ
れば、ケーブル側コネクタ１４における識別用短絡端子
１４Ｂ１〜１４Ｂｎ＋ｌにおける短絡の使用によって、
充電器本体２０は商用電源の種別を知ることができる。
そして、この種別に応じて、充電回路３０における電流
量が制御されるため、商用電源の種類に応じた最適の電
流を車載バッテリ１００に供給することができる。
第２図には、本発明に係る充電ケーブル１０及び本体側
コネクタ２２の概略的な形状を示す斜視図が示しである
。このようにプラグ１２からの電源線をケーブル側コネ
クタ１４における一定の電力用端子１４Ａａ、１４Ａｂ
に接続することができ、識別用短絡端子１４Ｂ１〜１４
Ｂｎ＋１における短絡個所を設定することができる。な
お、これらの接続後は、この接続部は、カバーで覆うな
どの処置をしておく。
次に、第３図に示したのは、判定回路４０の他の実施例
である。この例においては、“０”ｍ１＃のデジタル信
号をＣＰＵ９０に入力し、このＣＰＵ９０においてケー
ブル側コネクタ１４における識別用短絡端子２２Ｂの接
続関係を読み取る。この例では、本体側コネクタ２２に
おける識別用短絡端子２２Ｂ１〜ｎのそれぞれは抵抗Ｒ
Ｏをそれぞれ介し電源Ｅが接続されている。そして、端
子２２Ｂｎ＋ｌはアースに接続されている。従って、ケ
ーブル側コネクタ１４の端子２２Ｂｎ＋１に接続された
端子１４Ｂ１〜ｎに対応する端子２２Ｂ１〜ｎはその電
位が低くなる。従って、ＣＰＵ９０は、端子２２Ｂ１〜
ｎのそれぞれの電位を見ることによってケーブル側コネ
クタ１４における識別用短絡端子１４Ｂ１〜ｎ＋１の配
線状態を知ることができる。このため、商用電源の種類
に応じて所定のコード化を行い、そのコードに応じた短
絡配線をケーブル側コネクタ１４において行えば、ＣＰ
Ｕ９０は商用電源の種類を判定することができる。この
ようなコード化を行えば、識別用短絡端子の数を大幅に
減少することができる。
更に、このＣＰＵ９０は、制御回路６０を含んだ形で形
成することもできる。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る電気自動車用充電
器によれば、交流電源の種類に応じて、所定の充電ケー
ブルを選択すれば、交流電源の能力に応じた充電電流を
バッテリに供給することができ、効率的な充電を行うこ
とができる。また、能力以上の電流をコンセントに流す
危険がない。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る電気自動車用充電器
の構成を示す回路図、 第２図は同実施例における充電ケーブル及びコネクタの
概略構成を示す斜視図、 第３図は判定回路４０の他の実施例を示す回路図である
。 １０　・・・　充電ケーブル １２　・・・　プラグ １４　・・・　ケーブル側コネクタ ２０　・・・　充電器本体 ２２　・・・　本体側コネクタ ３０　・・；　充電主回路 ４０　・・・　判定回路 ７０　・・・　制御回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）交流電源からの交流電力を充電ケーブルを介し、
    充電器本体に供給し、ここで直流電力に変換して、車載
    バッテリの充電を行う電気自動車の充電器において、 充電ケーブル一端に設けられ、交流電源に接続するため
    のプラグと、 充電ケーブルの他端に設けられ充電ケーブルを充電器本
    体に接続するためのケーブル側コネクタと、 ケーブル側コネクタに設けられた交流電源の種類を識別
    するための識別用短絡端子と、 ケーブル側コネクタが着脱自在に接続される本体側コネ
    クタと、 本体側コネクタに接続され、入力される交流電力を直流
    電力に変換する充電主回路と、 本体側コネクタに接続され、識別用短絡端子の状態によ
    って交流電源の種別を判定する判定回路と、 この判定回路の出力に応じて充電主回路からの出力され
    る充電直流電流が所定のものとなるように充電主回路を
    制御する制御回路と、 を有し、 交流電源の種類に応じて、所定のケーブルを選択するこ
    とによって、常に所定の充電電流をバッテリに供給でき
    ることを特徴とする電気自動車用充電器。
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