JPWO2012014364A1 - 電気推進車両用充電器及びそれに適用される漏電確認方法 - Google Patents

電気推進車両用充電器及びそれに適用される漏電確認方法 Download PDF

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Abstract

外部電源と電気推進車両とを接続して、電気推進車両を充電する充電器であって、充電器の漏電を検出する漏電検出部１と、外部電源からの通電を入切する漏電遮断部２と、漏電検出部１の下流側回路を強制的に漏電させることが可能な漏電確認リレー３と、漏電確認リレー３と直列に接続され、複数の漏電電流値のいずれかに設定可能に構成された抵抗部５と、下流側回路を強制的に漏電させている間に、漏電検出部１の検出結果に基づき、漏電遮断部１を入切する制御部８とを備える。

Description

本発明は、充電器に関し、より特定的には、例えば電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）のような電気推進車両に外部電源から充電するための充電器及びそれに適用される漏電確認方法に関する。
従来、この種の充電器は、漏電確認抵抗により設定されかつ製品毎に決められた所定の漏電電流値で漏電確認を行っている（例えば、特許文献１参照）。
図４は、従来の充電器の構成を示すブロック図である。図４に示すように、従来の充電器は、充電装置の漏電を検出する漏電検出部１１と、充電装置への外部の商用電源からの通電を入／切する漏電遮断部１２と、充電装置側に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１５により制御されかつ漏電検出部１１の下流側回路を強制的に漏電させるための漏電確認回路をオンオフする漏電確認リレー１３と、漏電させる電流値を設定する漏電確認抵抗１４から構成されている。
特開平１１−２０５９０９号公報
しかしながら、従来の構成では、漏電確認を行う漏電電流値が異なると製品毎に漏電確認抵抗が異なってしまい、多品種少量生産となって安価な充電装置を提供することができないという課題を有していた。
また外部の商用電源からの印加電圧が異なる地域で充電すると、漏電確認抵抗が固定されているために漏電確認を行う漏電電流値が電圧に依存して増減してしまい、所定の漏電電流値で漏電確認できず信頼性に劣るという課題を有していた。
また所定の漏電電流値より低い、安全上問題ない程度の値で漏電検出するような安全側の誤動作でも充電できなくなり、使い勝手が悪いという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価で、信頼性の高い、使い勝手の良い電気推進車両用充電装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の第一の態様は、外部電源と電気推進車両とを接続して、前記電気推進車両を充電する充電器であって、前記充電器の漏電を検出する漏電検出部と、前記外部電源からの通電を入切する漏電遮断部と、前記漏電検出部の下流側回路を強制的に漏電させることが可能な漏電確認リレーと、前記漏電確認リレーと直列に接続され、複数の漏電電流値のいずれかに設定可能に構成された抵抗部と、前記下流側回路を強制的に漏電させている間に、前記漏電検出部の検出結果に基づき、前記漏電遮断部を入切する制御部とを備える。
また、本発明の第二の態様は、外部電源と電気推進車両とを接続して、外部電源からの電力を電気推進車両に与える充電器に適用される漏電確認方法であって、外部電源からの電圧検出後、検出電圧値と予め定められた漏電電流値とで定められる第１の抵抗を選択する第１選択ステップと、第１選択ステップで選択された第１の抵抗を用いた際に充電器内で漏電が発生すると、第１の抵抗よりも大きな抵抗値を有する第２の抵抗を選択する第２選択ステップと、第２選択ステップで選択された第２の抵抗を用いた際に充電器内で漏電が発生すると、ユーザへの注意を報知するための報知ステップと、報知ステップの後に、電気推進車両へと外部電源からの電力を与える充電動作ステップとを備える。
本発明の各態様によれば、安価で、信頼性の高い、使い勝手の良い電気推進車両用充電装置を提供できる。
図１は本発明の実施の形態１に係る電気推進車両用充電器の構成を示すブロック図 図２は図１の充電器の動作を示すフローチャート 図３は本発明の実施の形態２に係る充電器の動作を示すフローチャート 図４は従来の充電器の構成を示すブロック図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態の係る電気推進車両用充電器（以下、単に「充電器」という）の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１に示す充電装置の動作を示すフローチャートである。
図１において、充電器は、例えば家屋に設けられる商用電源のコンセントと、電気推進車両内の充電装置とを接続する充電ケーブルであり、電気推進車両の充電に用いられる。このような充電器は、漏電検出部１と、漏電遮断部２と、漏電確認用リレー３と、好ましくは複数の漏電確認抵抗４ｉ （ｉは、１，２，…）及び少なくとも１つの切替用漏電確認抵抗６を含む抵抗部５と、切換部７と、制御部８と、１次側電圧検出部９とを備えている。
漏電検出部１は、この充電器の漏電を検出するＺＣＴ（Ｚｅｒｏ−ｐｈａｓｅ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等で構成される。ＺＣＴは、商用電源からの電力線対に設けられる。
漏電遮断部２は、この充電器への商用電源からの通電を入切するリレー等で構成される。
漏電確認リレー３は、漏電検出部１の下流側回路を強制的に漏電させるための漏電確認回路をオンオフする。
抵抗部５は、漏電させる電流値を設定する漏電確認抵抗（以下「第１の抵抗」という）４ｉ や切換用漏電確認抵抗（以下、「第２の抵抗」という）６を含み、各抵抗を漏電確認リレー３と直列に接続可能に構成される。ここで、好ましくは、第１の抵抗４ｉ は、複数個準備されており、各第１の抵抗４ｉ の値Ｘｉ ［Ω］は、国ごとに異なることがある商用電源の電圧値に基づき選ばれる。ある国の電圧値に対応してＸ１ ［Ω］と決められ、また、別の国の電圧値に対応してＸ２ ［Ω］と決められる。また、第２の抵抗６の値Ｙ［Ω］は以下の観点で決められる。本来は安全であるにもかかわらずわずかの漏電電流で制御部８が漏電と判断するのも使い勝手が悪くなる。第２の抵抗６の値Ｙ［Ω］は、このようなわずかな漏電電流が発生していることを検出できるように決められる。
切換部７は、漏電確認リレー３および抵抗部５と直列に接続され、前記複数の第１の抵抗４ｉ ，第２の抵抗６のいずれかを選択的に切換える。
なお、漏電確認リレー３と、抵抗部５と、切換部７とが直列に接続されることにより、漏電確認回路１０が構成される。この漏電確認回路１０は、ＺＣＴに対し上流側と下流側の電力線対間に設けられている。
制御部８は、例えばマイコンやＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で構成され、この充電器への通電の入／切や強制漏電確認動作を制御する。また、制御部８は、漏電検出部１から漏電検出信号を受信すると漏電遮断部２をオフして通電を遮断する。
１次側電圧検出部９は、商用電源からの印加電圧を検出する。
以上のように構成された充電器の動作・作用について、以下、図２のフローチャートを参照して説明する。
図２において、充電器が正常に漏電検出するかどうかを確認するための漏電確認モードがスタートすると、１次側電圧検出部９は、商用電源からの印加電圧ＶＩＮを検出し、検出結果を制御部８に渡す（ステップＳ１）。
制御部８は、国ごとで異なる場合がある検出結果ＶＩＮを受け取ると、所定の漏電電流値Ｉ１ となるように、第１の抵抗４ｉ を選択するよう切換部７を切り換える。このとき選択されるのは、Ｘｉ ［Ω］（Ｘｉ ＝ＶＩＮ÷Ｉ１ ）となる第１の抵抗４ｉ である（ステップＳ２）。さらに、制御部８は、漏電遮断部２及び漏電確認リレー３をオンにする（ステップＳ３，Ｓ４）。
以上により、漏電確認回路１０に漏電電流が流れる。その結果、電力線対に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態が破綻し、電界の発生により漏電の発生を漏電検出部１が検出し、検出結果を制御部８に出力する。
制御部８は、漏電発生を検知すると（ステップＳ５）、前述のＩ１ より低い、安全上問題ない程度の漏電電流値Ｉ２ となるように、抵抗部５における第２の抵抗６（抵抗値Ｙ［Ω］（Ｙ＝ＶＩＮ÷Ｉ２ ））に切換える（ステップＳ６）。
その後、漏電電流値Ｉ２ で漏電検出部１が漏電検出すると（ステップＳ７）、制御部８は、漏電確認リレー３及び漏電遮断部２をオフにする（ステップＳ８，Ｓ９）。その後、制御部８は、漏電確認モードを終了する（ステップＳ１０）。そして、この場合、制御部８は、本来安全とみなされる程度のわずかの漏電電流でも漏電と判断されてしまうため、これを解消するために図示しないディスプレイへの表示等で修理をするように注意報知しながら（ステップＳ１１）、充電動作を行う（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ７において漏電電流値Ｉ２ で漏電検出部１が漏電検出しない場合は、制御部８は、正常に動作しているとみなして、漏電確認リレー３及び漏電遮断部２をオフにする（ステップＳ１３，Ｓ１４）。その後、制御部８は、漏電確認モードを正常終了し（ステップＳ１５）、充電動作を行う（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ５において漏電電流値Ｉ１ で漏電検出部１が漏電検出しない場合は、制御部８は、現在強制的に漏電させているので漏電検出しない事態が異常であるとみなして、漏電確認リレー３及び漏電遮断部２をオフにする（ステップＳ１６，Ｓ１７）。その後、制御部８は、漏電確認モードを異常終了し（ステップＳ１８）、通電を遮断して表示等で異常報知する（ステップＳ１９）。
以上のように、本実施の形態においては、抵抗部５に含まれる複数の第１の抵抗４ｉ ，第２の抵抗６を適宜切り替えることにより、従来は漏電確認を行う漏電電流値ごとに複数の製品を用意しなければならなかったが、これらを１つの製品にまとめることができ、少品種多量生産となって安価な充電器を提供できる。なお、本実施の形態に係る充電器は、抵抗部５に代えて、１つの可変抵抗で実現することも可能である。
また、本実施の形態では、外部電源としての商用電源からの印加電圧を検出する１次側電圧検出部９を備え、制御部８は外部電源からの印加電圧に応じて第１の抵抗４ｉ を切換え制御することにより電圧に影響されない所定の漏電電流値で漏電確認でき信頼性が向上する。さらに、印加電圧ＶＩＮを検出してから第２の抵抗６に電流を流すことにより、過電圧検出時にはそれ以降のシーケンスを中止することができ、第２の抵抗６の破損を防止することができる。
また、本実施の形態では、制御部８は複数の漏電電流値で漏電確認を行うことにより所定の漏電電流値より低い、安全上問題ない程度の値で漏電検出するような安全側の誤動作では充電できるようにすることもでき使い勝手を良くすることができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る充電装置について説明する。まず、本実施の形態の充電装置の構成は、図１に示す充電装置の構成と実質的に同じである。それゆえ、以下の説明において、図１に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
また、図３は、本発明の実施の形態２の充電装置の動作を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、図２のフローチャートと比較すると、ステップＳ２０とＳ２１をさらに備える点で相違する。それゆえ、図３において、図２のステップに相当するものには同一のステップ番号を付け、それぞれの説明を省略する。
図３において、ステップＳ９の次に、Ｘｉ ΩおよびＹΩで漏電発生した場合に、制御部８は、内部に有する不揮発性メモリ（図示せず）にエラーフラグを書き込む（ステップＳ２０）。その後、ステップＳ１０以降の処理が行われ、ステップＳ１２の充電制御が行われる。今回の充電制御が完了すると、また将来のいずれかのタイミングで図３の漏電確認モード（次回の漏電確認モード）が始まる。
そして、この次回の漏電確認モードスタート後、ステップＳ２１において、制御部８は、エラーフラグの設定有無を確認し、エラーフラグがある場合は、異常報知し充電動作を行わない（ステップＳ１６〜Ｓ１９）。これによって、使い勝手を良くしつつ、ユーザが若干の異常状態で使用し続けることを回避できる。
以上のように、本発明の電気推進車両用充電器は、安価で、信頼性、使い勝手の向上が可能となるので、自動車用検査装置、各種設備の着脱可能な電源ケーブルなどの用途にも適用できる。
１ 漏電検出部
２ 漏電遮断部
３ 漏電確認リレー
４ｉ 漏電確認抵抗（第１の抵抗）
５ 抵抗部
６ 切替用漏電確認抵抗（第２の抵抗）
７ 切換部
８ 制御部
９ １次側電圧検出部

Claims (5)

  1. 外部電源と電気推進車両とを接続して、前記電気推進車両を充電する充電器であって、
    前記充電器の漏電を検出する漏電検出部と、
    前記外部電源からの通電を入切する漏電遮断部と、
    前記漏電検出部の下流側回路を強制的に漏電させることが可能な漏電確認リレーと、
    前記漏電確認リレーと直列に接続され、複数の漏電電流値のいずれかに設定可能に構成された抵抗部と、
    前記下流側回路を強制的に漏電させている間に、前記漏電検出部の検出結果に基づき、前記漏電遮断部を入切する制御部とを備える、電気推進車両用充電器。
  2. 前記外部電源からの印加電圧を検出する１次側電圧検出部をさらに備え、
    前記制御部は、外部電源からの印加電圧に応じて、前記複数の漏電電流値のいずれかに設定することを特徴とする、請求項１に記載の電気推進車両用充電器。
  3. 前記複数の漏電電流値のなかには、安全上問題ない程度に定められるものがあり、
    前記下流側回路を強制的に漏電させている間、前記安全上問題の無い程度に定められた漏電電流値に設定された場合にも、前記制御部は、前記漏電検出部の検出結果に基づき、前記漏電遮断部を入切することを特徴とする、請求項１に記載の電気推進車両用充電器。
  4. 外部電源と電気推進車両とを接続して、前記外部電源からの電力を前記電気推進車両に与える充電器に適用される漏電確認方法であって、
    前記外部電源からの電圧検出後、検出電圧値と予め定められた漏電電流値とで定められる第１の抵抗を選択する第１選択ステップと、
    前記第１選択ステップで選択された第１の抵抗を用いた際に前記充電器内で漏電が発生すると、前記第１の抵抗よりも大きな抵抗値を有する第２の抵抗を選択する第２選択ステップと、
    前記第２選択ステップで選択された第２の抵抗を用いた際に前記充電器内で漏電が発生すると、ユーザへの注意を報知するための報知ステップと、
    前記報知ステップの後に、前記電気推進車両へと前記外部電源からの電力を与える充電動作ステップとを備える、漏電確認方法。
  5. 前記第２選択ステップで選択された第２の抵抗を用いた際に前記充電器内で漏電が発生すると、エラーフラグを書き込む書き込みステップをさらに備え、
    前記漏電確認方法は、
    前記外部電源からの電圧検出前に、前記エラーフラグの有無を確認する確認ステップと、
    前記確認ステップでエラーフラグ有りと判断した場合、ユーザに異常であることを報知する第２報知ステップとをさらに備える、請求項４に記載の漏電確認方法。
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