JPWO2016031843A1 - 充電器 - Google Patents

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Abstract

蓄電池の定格電圧を取得する電圧識別部42と、充電器10の異常を検知する検知手段6とを備えて充電器10を構成し、検知手段6は、電圧識別部42により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える。

Description

本発明は、異なる定格電圧の蓄電池を充電する技術に関する。
充電式の蓄電池の種類として、例えば、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等がある。種類の異なる蓄電池を充電する充電器は、蓄電池の種類を識別し、該蓄電池の種類に適した充電電圧、充電電流及び充電制御方法により充電を行う必要がある。
種類の異なる蓄電池を充電する充電器として、蓄電池側に予め設けられた抵抗やインピーダンスの値等を読み取り、それらの値を識別信号として蓄電池の種類を判定し、判定した蓄電池の種類の充電特性に適合した充電回路に切替えて充電を行う充電器が、下記の特許文献1等により知られている。
充電器において給電線に地絡が発生すると、蓄電池側又は充電器側の機器に損傷を与えるおそれがある異常な電圧又は電流が出力される。そのため、安全機構として、充電器に地絡検知回路を設け、地絡を検出した場合、警報を発するなどの策が講じられる。
図9に地絡検知回路の構成例を示す。図9に示すように、図示省略の蓄電池に充電電流を供給する充電部1の給電線2に対して、該給電線2の地絡を検出する地絡検出回路3が、充電器10内に備えられる。
地絡検知回路3は、給電線2の正極電位線(+)と負極電位線(−)とにそれぞれ抵抗31,32の一端を接続し、該抵抗31,32の他端にアノードを接続した発光ダイオード34を備える。該発光ダイオード34のカソードは、抵抗33を介して接地電位導体に接続される。
また、地絡検知回路3は、発光ダイオード34の発光を受光するフォトトランジスタ35を備え、該フォトトランジスタ35のコレクタは、抵抗37を介して電源電圧端子36に接続され、該フォトトランジスタ35のエミッタは接地電位導体に接続される。
フォトトランジスタ35のコレクタの出力電圧は、抵抗38を介して制御部4の入力端子に入力される。制御部4は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成される。発光ダイオード34とフォトトランジスタ35とでフォトカプラを構成する。
給電線2に地絡が発生していない場合は、給電線2の正極電位と負極電位とを抵抗31,32で分割した電圧が発光ダイオード34のアノードに印加される。すると、発光ダイオード34に電流が流れて該発光ダイオード34が発光する。発光ダイオード34が発光すると、フォトトランジスタ35がオンとなり、そのコレクタからローレベルの信号が出力される。
一方、給電線2に地絡が発生した場合は、給電線2の正極電位と負極電位とを抵抗31,32で分割した電圧が低下するため、発光ダイオード34に流れる電流が減少し、該発光ダイオード34が発光しなくなるため、フォトトランジスタ35はオフとなり、該フォトトランジスタ35のコレクタからハイレベルの信号が出力される。
このように、制御部4の入力端子には、地絡が発生したか否かに応じて、フォトトランジスタ35のコレクタからのハイレベル又はローレベルのいずれかの信号が入力されるので、地絡判定部41は、該信号を基に地絡が発生したか否かを判定する。
給電線2の電圧を基に給電線2の地絡を検知する地絡検知回路3を備え、定格電圧の異なる複数種類の蓄電池を充電する充電器において、低電圧の種類の蓄電池の充電を行うときは、給電線2から出力される充電電圧が低いため、地絡検知回路3における地絡検知のための閾値レベルを低くしなければならない。
地絡検知のための閾値レベルを低くすると、高電圧の種類の蓄電池を充電するときは、給電線2から出力される充電電圧が高いため、地絡が発生しても給電線2の電圧が地絡検知のための閾値レベルより低くならず、地絡の発生が検知されないおそれがある。
一方、高電圧の種類の蓄電池に合わせて、地絡検知のための閾値レベルを高くした場合、低電圧の種類の蓄電池を充電するとき、給電線2から出力される充電電圧が低いため、地絡が発生していなくても、給電線2から出力される充電電圧が地絡検知のための閾値レベルより低くなり、地絡の発生を誤検知してしまうおそれがある。
このように、定格電圧の種類が異なる蓄電池を充電する充電器10において、給電線2の地絡を検地する地絡検知回路3は、給電線2における蓄電池の種類による充電電圧の変化と地絡による電圧変化とを区別するために、地絡検知回路3の精度を高くしなければならない。
地絡検知回路3の精度を高くするには、複雑な回路の設計や調整を必要とし、また高精度の部品を用いなければならず、コストが増大してしまう。また、地絡検知回路3の精度が低いと、地絡を誤検知してしまうという問題があった。
また、蓄電池が過充電状態になったり充電器が異常になったりすることで充電器の出力電圧が過電圧になると、その過電圧で蓄電池が劣化しないように充電器を停止させるものがある。例えば、特許文献2〜4参照。
また、車両に搭載される蓄電池として、24V系の蓄電池、48V系の蓄電池、及び80V系の蓄電池など、予め決められた複数の定格電圧の蓄電池が存在する。そのため、複数の定格電圧の蓄電池にそれぞれ対応した複数の保護機能を充電器に備えたり、複数の定格電圧のうちの最も高い定格電圧の蓄電池に対応する保護機能のみを充電器に備えたりすることが考えられる。
しかしながら、複数の定格電圧の蓄電池にそれぞれ対応した複数の保護機能を充電器に備える場合は、保護機能の増加に伴ってコストが増大してしまう。また、最も高い定格電圧の蓄電池に対応する保護機能のみを充電器に備える場合は、低い定格電圧の蓄電池に対して保護機能が働かず過電圧保護精度が低下してしまう。
特開2002−10508号公報 特開2012−143072号公報 特開2009−089453号公報 特開平10−215523号公報
上記課題に鑑み、本発明は、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器において、コストの増大を抑えつつ、適正に異常検知を行うことを目的とする。
本発明に係る一つの形態としての充電器は、定格電圧の異なる蓄電池を充電する充電器であって、前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する電圧情報取得手段と、前記充電器の異常を検知する検知手段とからなり、前記検知手段は、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
本発明によれば、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器において、コストの増大を抑えつつ、適正に異常検知を行うことができる。
実施形態の充電器の要部の構成例を示す図である。 複数種類の電圧のバッテリを充電するときの地絡検知の動作フロー例を示す図である。 実施形態の充電器の要部の他の構成例を示す図である。 出力過電圧保護回路の一例を示す図である。 充電器の動作の一例を示すフローチャートである。 図5に示すS33の動作の一例を示すフローチャートである。 図1に示す充電器の変形例を示す図である。 図3に示す充電器の変形例を示す図である。 地絡検知回路の構成例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1に本発明の充電器の要部の構成例を示す。図1に示すように、図示省略のバッテリ(蓄電池)に充電電流を供給する充電部1の給電線2に対して、該給電線2の地絡を検出する地絡検出回路3が、充電器10内に備えられる。
地絡検知回路3は、図9で説明したように、給電線2の正極電位線(+)と負極電位線(−)とにそれぞれ抵抗31,32の一端を接続し、該抵抗31,32の他端にアノードを接続した発光ダイオード34を備える。該発光ダイオード34のカソードは、抵抗33を介して接地電位導体に接続される。
また、地絡検知回路3は、発光ダイオード34の発光を受光するフォトトランジスタ35を備え、該フォトトランジスタ35のコレクタは、抵抗37を介して電源電圧端子36に接続され、該フォトトランジスタ35のエミッタは接地電位導体に接続される。フォトトランジスタ35のコレクタの出力電圧は、抵抗38を介して制御部4の入力端子に入力される。
給電線2に地絡が発生していない場合は、発光ダイオード34が発光し、フォトトランジスタ35がオンとなり、フォトトランジスタ35のコレクタからローレベルの検知信号が出力される。一方、給電線2に地絡が発生した場合は、発光ダイオード34が発光せず、フォトトランジスタ35はオフとなり、フォトトランジスタ35のコレクタからハイレベルの検知信号が出力される。
地絡検知回路3における地絡検知のための閾値レベル、すなわち、発光ダイオード34が消灯する閾値レベルとして、高電圧の種類のバッテリの充電時に給電線2から出力される電圧が、地絡により低下したことを検知することができるレベルを、抵抗31,32,33の抵抗値等により設定しておく。
制御部4の入力端子には、地絡が発生したか否かにより、フォトトランジスタ35のコレクタからのハイレベル又はローレベルの検知信号が入力され、該検知信号により地絡判定部41は、地絡の発生を判定する。ただし、地絡判定部41(地絡判定手段)は、電圧識別部42(電圧情報取得手段)により識別されるバッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)が所定の電圧以下のとき、地絡検知回路3から出力される検知信号による地絡検知を無効化し、バッテリの電圧が所定の電圧より大きいとき、該検知信号による地絡検知を有効化する。なお、地絡判定部41は、充電器10に接続されたバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、地絡検知回路3への電源供給を停止するなどして地絡検知回路3の駆動を停止させ、充電器10に接続されたバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、地絡検知回路3を継続して駆動させるように構成してもよい。
電圧識別部42は、充電するバッテリの充電開始前に、CAN(Controller Area Network)通信等の通信線5を介してバッテリ側の電池監視制御部から通知されるバッテリの種別に関する情報に基づいて、該バッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)を識別する構成とすることができる。或いは、バッテリに接続した給電線2の電圧を、充電開始前に充電部1で測定し、その電圧を基に、充電するバッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)を識別する構成としてもよい。
地絡判定部41は、電圧識別部42から通知される電圧を基に、例えば、24V,48V等の低電圧の種類のバッテリ(定格電圧が低い蓄電池)の充電のときは、地絡検知を無効化し、80V等の高電圧の種類のバッテリ(定格電圧が高い蓄電池)の充電のときは、地絡検知を有効化するために、所定の電圧として例えば60Vを定めておく。そして、所定の電圧60V以下のバッテリ(所定の電圧60V以下の定格電圧の蓄電池)に対しては、地絡検知を無効化し、所定の電圧60Vより大きいバッテリ(所定の電圧60Vより大きい定格電圧の蓄電池)に対しては、地絡検知を有効化するよう制御する。
これにより、低電圧バッテリを充電する際に、地絡を誤検知することなく、例えば24V〜80Vの複数種類の電圧のバッテリを一つの種類の充電器で充電することができる。なお、低電圧バッテリ(例えば24V,48Vのバッテリ)の充電において、給電線2に地絡が発生しても、バッテリ側又は充電器側に大きな損傷を与えることがないので、地絡の検知を無効化しても支障は無い。
また、充電器10とバッテリとを充電用のケーブルで接続したとき、CAN通信等の通信線5を介して通知されるバッテリの種別に関する情報に基づいて、バッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)を識別し、該バッテリの電圧により地絡検知を有効化することにより、短時間で地絡検知の判定を行うことが可能となる。
図2に複数種類の電圧のバッテリを充電するときの地絡検知の動作フロー例を示す。まず、バッテリの充電が開始されると、電圧識別部42は、バッテリ側からCAN通信等の通信により通知される情報により、該バッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)を識別する(ステップS21)。
地絡判定部41は、電圧識別部42により識別したバッテリの電圧と所定の電圧とを比較し(ステップS22)、バッテリの電圧が所定の電圧より大きい場合(ステップS22でYES)、地絡検知回路3から得られる検出信号による地絡検知を有効化し(ステップS23)、バッテリの電圧が所定の電圧以下の場合(ステップS22でNO)、地絡検知回路3から得られる検出信号による地絡検知を無効化する(ステップS24)。
その後、充電器10は、充電の種々の条件を判定し、地絡が検知されず、種々の条件が成立した場合、バッテリへの充電を開始する。一方、地絡が検知されるなど、充電の条件が満たされない場合、警報を発する等の安全性確保のための処置等を実行する。
図3は、実施形態の充電器の要部の他の構成例を示す図である。
図3に示す充電器1aは、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両へ充電する充電器であって、充電ケーブル2aを備えている。充電ケーブル2aの先端に設けられる充電コネクタ3aが車両側に設けられる充電コネクタ4aに接続され、充電器1aから充電ケーブル2a内の電力線及び充電コネクタ3a、4aを介して電池パック5aに備えられる電池51(蓄電池)(例えば、リチウムイオン電池)に電力が供給されると、電池51が充電される。
また、充電器1aは、電源ユニット11及び制御ユニット12を備える。
電源ユニット11は、PFC(Power Factor Correction)回路(力率改善回路)111と、絶縁型DC/DCコンバータ回路112と、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113と、電源ユニット制御部115(閾値設定部)と、出力過電圧保護回路(保護部)116とを備える。
PFC回路111は、整流回路、コイル、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることで外部電源6aから供給される交流の電力を直流に変換する。
絶縁型DC/DCコンバータ回路112は、スイッチング素子、コンデンサ、コイル、トランス、整流回路、平滑回路、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることでPFC回路111から出力される電力をトランスの一次コイルから二次コイルに伝え、二次コイルに伝わった電力を整流回路及び平滑回路により整流及び平滑して出力する。
非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、スイッチング素子、コイル、コンデンサ、ダイオード、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることで絶縁型DC/DCコンバータ回路112から出力される電圧を降圧又は昇圧する。
電源ユニット制御部115は、絶縁型DC/DCコンバータ112から供給される電力を制御部用に降圧した電力により駆動し、PFC回路111、絶縁型DC/DCコンバータ回路112、及び非絶縁型DC/DCコンバータ回路113のそれぞれの動作を制御する。
制御ユニット12は、AC/DC回路121と、通信部1221(電圧情報取得手段)を有する制御ユニット制御部122と、充電器状態表示部123と、記憶部124とを備える。
AC/DC回路121は、外部電源6aから供給される交流の電力を直流の電力に変換する。
制御ユニット制御部122は、AC/DC回路121から供給される電力により駆動し、充電器1a全体の制御を行う。例えば、制御ユニット制御部122の通信部1221は、電池パック5aに備えられる電池パック制御部52から送信される電流指令値を充電コネクタ3a、4a及び充電ケーブル2a内の通信線(例えば、CAN(Controller Area Network )通信用の通信線)を介して受信し、その受信した電流指令値を充電器1a内の通信線(例えば、CAN通信用の通信線)を介して電源ユニット制御部115に送信する。電源ユニット制御部115は、制御ユニット制御部122の通信部1221から送信される電流指令値に応じた電力又は電流が充電器1aから出力されるように、PFC回路111、絶縁型DC/DCコンバータ回路112、及び非絶縁型DC/DCコンバータ回路113のそれぞれの動作を制御する。
充電器状態表示部123は、例えば、充電器1aの各種状態(待機、充電、及び異常など)を示す複数のランプを備え、制御ユニット制御部122から送られてくる制御信号に対応するランプを点灯する。
なお、電源ユニット制御部115、制御ユニット制御部122、及び電池パック制御部52は、例えば、MCU(Micro Control Unit)、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)により構成される。また、記憶部124は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性メモリにより構成される。
例えば、制御ユニット制御部122は、充電コネクタ3aが充電コネクタ4aに接続されたことを検出すると、電圧情報の送信要求を通信部1221により充電ケーブル2a内の通信線及び充電コネクタ3a、4aを介して電池パック制御部52に送信する。
電池パック制御部52は、電圧情報の送信要求を受信すると、電池51の電圧(蓄電池の定格電圧)(例えば、24V系、48V系、又は、80V系)を示す電圧情報を、制御ユニット制御部122に送信する。
制御ユニット制御部122は、電圧情報を通信部1221により受信すると、受信した電圧情報に基づいて、電力供給先の電池51が何V系の電池51であるかを判断し、その判断結果を通信部1221により充電器1a内の通信線を介して電源ユニット制御部115に送信する。
電源ユニット制御部115は、制御ユニット制御部122から送信される判断結果を受信すると、その受信した判断結果に基づいて、閾値Vthを設定する。
出力過電圧保護回路116は、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が閾値Vth以上になると、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113を停止させる。すなわち、出力過電圧保護回路116は、PFC回路111、絶縁型DC/DCコンバータ回路112、及び非絶縁型DC/DCコンバータ回路113などからなる電源部の出力電圧が閾値Vth以上になると、その電源部を停止させる。
図4は、出力過電圧保護回路116の一例を示す図である。
図4に示す出力過電圧保護回路116は、抵抗21、22と、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)23と、抵抗24と、コンパレータ25とを備える。
抵抗21、22は互いに直列接続され、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力とグランドとの間に設けられている。MOSFET23のドレイン端子はコンパレータ25の負側の端子および抵抗24の一方端に接続され、MOSFET23のソース端子は基準となるGNDに接続されている。抵抗24の他方端は電圧源に接続されている。コンパレータ25の正側の入力端子は抵抗21、22の接続点に接続されている。コンパレータ25から出力される信号は非絶縁型DC/DCコンバータ回路113に入力される。電源ユニット制御部115は、制御ユニット制御部122から送信される判断結果に応じたDuty比のパルス信号をMOSFET23のゲート端子に入力し、MOSFET23を繰り返しオン、オフさせる。MOSFET23が繰り返しオン、オフすると、電源ユニット制御部115から出力されるパルス信号のDuty比に応じた電圧がコンパレータ25の負側の入力端子に入力される。非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧は抵抗21、22により分圧され、コンパレータ25の正側の入力端子に入力される。コンパレータ25は、正側の入力端子に入力される電圧が負側の入力端子に入力される電圧よりも大きいとき、ハイレベルの信号を出力し、負側の入力端子に入力される電圧が正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいとき、ローレベルの信号を出力する。非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、電池51の充電時、コンパレータ25から出力される信号がローレベルのとき、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることにより電池51への電力供給を継続する。また、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、電池51の充電時、コンパレータ25から出力される信号がローレベルからハイレベルになると、自身に備えられるスイッチング素子をオフにすることで電池51への電力供給を停止する。
例えば、「24V系の電池51」に対応する閾値Vthとして35Vを設定する場合を考える。なお、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が35V以上のとき、コンパレータ25の正側の入力端子に3.5Vよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が35Vよりも小さいとき、コンパレータ25の正側の入力端子に3.5Vよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗21、22の抵抗値が選択されているものとする。また、MOSFET23のドレイン端子に10Vが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信される判断結果が「24V系の電池51」であるとき、電源ユニット制御部115からMOSFET23のゲート端子にオンDuty比が65%のパルス信号が出力され、コンパレータ25の負側の入力端子に3.5V(=10V×(1−0.65)の電圧が入力されるものとする。
このような場合において、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が35Vよりも小さいとき、3.5Vよりも小さい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ25からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池51への電力供給を継続する。
また、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が35V以上になると、3.5Vよりも大きい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ25からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池51への電力供給を停止する。
また、例えば、「48V系の電池51」に対応する閾値Vthとして60Vを設定する場合を考える。なお、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が60V以上のとき、コンパレータ25の正側の入力端子に6.0Vよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が60Vよりも小さいとき、コンパレータ25の正側の入力端子に6.0Vよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗21、22の抵抗値が選択されているものとする。また、MOSFET23のドレイン端子に10Vが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信される判断結果が「48V系の電池51」であるとき、電源ユニット制御部115からMOSFET23のゲート端子にオンDuty比が40%のパルス信号が出力され、コンパレータ25の負側の入力端子に6.0V(=10V×(1−0.4)の電圧が入力されるものとする。
このような場合において、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が60Vよりも小さいとき、6.0Vよりも小さい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ25からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池51への電力供給を継続する。
また、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が60V以上になると、6.0Vよりも大きい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ25からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池51への電力供給を停止する。
また、例えば、「80V系の電池51」に対応する閾値Vthとして90Vを設定する場合を考える。なお、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が90V以上のとき、コンパレータ25の正側の入力端子に9.0Vよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が90Vよりも小さいとき、コンパレータ25の正側の入力端子に9.0Vよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗21、22の抵抗値が選択されているものとする。また、MOSFET23のドレイン端子に10Vが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信される判断結果が「80V系の電池51」であるとき、電源ユニット制御部115からMOSFET23のゲート端子にオンDuty比が10%のパルス信号が出力され、コンパレータ25の負側の入力端子に9.0V(=10V×(1−0.1)の電圧が入力されるものとする。
このような場合において、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が90Vよりも小さいとき、9.0Vよりも小さい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ25からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池51への電力供給を継続する。
また、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が90V以上になると、9.0Vよりも大きい電圧がコンパレータ25の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ25の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ25からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池51への電力供給を停止する。
図5は、充電器1aの動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット制御部122は、充電コネクタ3aが充電コネクタ4aに接続されるまで待機し(S31:No)、充電コネクタ3aが充電コネクタ4aに接続されたことを検出すると(S31:Yes)、電圧情報を取得する(S32)。
次に、制御ユニット制御部122及び電源ユニット制御部115は、電圧情報に基づいて、閾値Vthを設定する(S33)。
次に、出力過電圧保護回路116は、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が閾値Vthよりも小さいと判断すると(S34:No)、S34の動作に戻り、電池51に対する過電圧保護処理を継続する。
また、出力過電圧保護回路116は、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が閾値Vth以上であると判断すると(S34:Yes)、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113を停止させて(S35)、電池51に対する過電圧保護処理を終了する。
図6は、図5に示すS33の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット制御部122により電圧情報に基づいて電力供給先の電池51が「24V系の電池51」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信されると(S41:Yes)、電源ユニット制御部115は、その判断結果である「24V系の電池51」に対応する閾値Vthを設定する(S42)。
また、制御ユニット制御部122により電圧情報に基づいて電力供給先の電池51が「48V系の電池51」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信されると(S41:No、S43:Yes)、電源ユニット制御部115は、その判断結果である「48V系の電池51」に対応する閾値Vthを設定する(S44)。
また、制御ユニット制御部122により電圧情報に基づいて電力供給先の電池51が「80V系の電池51」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信されると(S41:No、S43:No、S45:Yes)、電源ユニット制御部115は、その判断結果である「80V系の電池51」に対応する閾値Vthを設定する(S46)。
また、制御ユニット制御部122により電圧情報に基づいて電力供給先の電池51が何V系の電池51であるかを特定できないと判断され、その判断結果が制御ユニット制御部122から電源ユニット制御部115に送信されると(S41:No、S43:No、S45:No)、電源ユニット制御部115は、その判断結果により異常が発生したと判断し、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113を停止させて(S47)、電池51に対する過電圧保護処理を終了する。
実施形態の充電器1aは、電池パック5aから送信される電圧情報に基づいて、閾値Vthを設定し、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113の出力電圧が閾値Vth以上になると、非絶縁型DC/DCコンバータ回路113を停止させる構成であるため、1つの出力過電圧保護回路116により予め決められた複数の電圧の電池51に対してそれぞれ過電圧保護を行うことができる。これにより、充電器1aのコストの増大を抑えつつ、予め決められた複数の電圧の電池51に対して過電圧保護精度を低下させないようにすることができる。
なお、実施形態の充電器1aは、車両に搭載される充電器として採用してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
図7は、図1に示す充電器10の変形例を示す図である。なお、図7において、図1に示す構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図7に示す充電器10は、検知手段6を備え、その検知手段6は、例えば、地絡検知回路3と地絡判定部41とを備えて構成される。
上述したように、地絡検知回路3は、給電線2の地絡を検出する。すなわち、地絡検知回路3は、充電器10の異常を検知する。
また、地絡判定部41は、電圧識別部42(電圧情報取得手段)により取得されたバッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)が所定の電圧以下のときに、地絡検知回路3の検知出力を無効化し、電圧識別部42により取得されたバッテリの電圧(蓄電池の定格電圧)が所定の電圧より大きいときに、地絡検知回路3の検知出力を有効化する。すなわち、地絡判定部41は、電圧識別部42(電圧情報取得手段)により取得された蓄電池の定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
このように、検知手段6は、充電器10の異常を検知するとともに、電圧識別部42(電圧情報取得手段)により取得された蓄電池の定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
これにより、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器10において、蓄電池の定格電圧に応じた適切な異常検知方法に変えることができるため、異常検知精度を高めることができる。
図8は、図3に示す充電器1aの変形例を示す図である。なお、図8において、図3に示す構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図8に示す充電器1aは、検知手段117を備え、その検知手段117は、例えば、電源ユニット制御部115と、出力過電圧保護回路116とを備えて構成される。
上述したように、出力過電圧保護回路116は、PFC回路111、絶縁型DC/DCコンバータ回路112、及び非絶縁型DC/DCコンバータ回路113などからなる電源部の出力電圧が閾値Vth以上になると、その電源部を停止させる。すなわち、出力過電圧保護回路116は、充電器1aの異常を検知する。
また、電源ユニット制御部115は、通信部1221(電圧情報取得手段)により取得された電池51の電圧(蓄電池の定格電圧)に基づいて、閾値Vthを設定する。すなわち、電源ユニット制御部115は、通信部1221(電圧情報取得手段)により取得された電池51の電圧(蓄電池の定格電圧)に応じて異常検知方法を変える。
このように、検知手段117は、充電器1aの異常を検知するとともに、通信部1221(電圧情報取得手段)により取得された電池51の電圧(蓄電池の定格電圧)に応じて異常検知方法を変える。
これにより、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器1aにおいて、蓄電池の定格電圧に応じた適切な異常検知方法に変えることができるため、異常検知精度を高めることができる。
[付記1]
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電する充電器であって、
給電線の地絡を検知する地絡検知回路と、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別手段と、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、前記地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定手段と、
を備えたことを特徴とする充電器。
[付記2]
前記電圧識別手段は、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする付記1に記載の充電器。
[付記3]
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電するときの給電線の地絡検知判定方法であって、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別ステップと、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、給電線の地絡を検知する地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定ステップと、
を含むことを特徴とする地絡検知判定方法。
[付記4]
前記電圧識別ステップは、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする付記3に記載の地絡検知判定方法。
[付記5]
電池パックに備えられる電池に電力を供給する電源部と、
前記電池の電圧を示す電圧情報を前記電池パックから受信する通信部と、
前記電圧情報に基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる保護部と、
を備えることを特徴とする充電器。
[付記6]
電池パックに備えられる電池に電力を供給する電源部を備える充電器において、前記電源部の動作を制御する充電制御方法であって、
前記充電器が、
前記電池の電圧を示す電圧情報を前記電池パックから受信し、
前記電圧情報に基づいて、閾値を設定し、
前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる
ことを特徴とする充電制御方法。
1 充電部
2 給電線
3 地絡検知回路
31,32,33,37,38 抵抗
34 発光ダイオード
35 フォトトランジスタ
36 電源電圧端子
4 制御部
41 地絡判定部
42 電圧識別部
5 通信線
6 検知手段
1a 充電器
2a 充電ケーブル
3a、4a 充電コネクタ
5a 電池パック
6a 外部電源
117 検知手段
11 電源ユニット
12 制御ユニット
51 電池
52 電池パック制御部
111 PFC回路
112 絶縁型DC/DCコンバータ回路
113 非絶縁型DC/DCコンバータ回路
115 電源ユニット制御部
116 出力過電圧保護回路
121 AC/DC回路
122 制御ユニット制御部
123 充電器状態表示部
124 記憶部
1221 通信部

Claims (4)

  1. 定格電圧の異なる蓄電池を充電する充電器であって、
    前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する電圧情報取得手段と、
    前記充電器の異常を検知する検知手段と、
    からなり、
    前記検知手段は、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える
    ことを特徴とする充電器。
  2. 請求項1に記載の充電器であって、
    前記検知手段は、
    給電線の地絡を検知する地絡検知回路と、
    前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧が所定の電圧以下のときに、前記地絡検知回路の検知出力を無効化し、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧が前記所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定手段と、
    を備えることを特徴とする充電器。
  3. 請求項1に記載の充電器であって、
    前記電圧情報取得手段は、前記充電器に接続された蓄電池の充電開始前に、通信により前記充電器に接続された蓄電池側から通知される情報に基づいて、前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する
    ことを特徴とする充電器。
  4. 請求項1に記載の充電器であって、
    前記充電器に接続された蓄電池に電力を供給する電源部を備え、
    前記検知手段は、
    前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
    前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる保護部と、
    を備えることを特徴とする充電器。
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