JPWO2017149763A1

JPWO2017149763A1 - 充放電器

Info

Publication number: JPWO2017149763A1
Application number: JP2018502481A
Authority: JP
Inventors: 倫雄山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: WO2017149763A1; JP6674015B2

Abstract

充放電器（１０）は、商用系統（１４）又は太陽電池（２０）を用いて電気自動車（１２）の内部に備えられたメインバッテリ（８０）を充電し、又はメインバッテリ（８０）に充電された電力を住宅用分電盤（２８）に接続された外部負荷に放電させるものである。充放電器（１０）は、充放電器本体（１０Ａ）と、充放電ケーブル（４２）と、電気自動車（１２）に電気的に接続される充放電コネクタ（４４）と、を備える。充放電器本体（１０Ａ）は、電力変換器（３０）を備える。充放電コネクタ（４４）は、充放電ケーブル（４２）の内部から延びる第１電線（７５ａ）と、第１電線（７５ａ）の一端に接続されたヒューズ（７４）と、ヒューズ（７４）の第１電線（７５ａ）とは反対側に接続された第２電線（７５ｂ）と、電気絶縁性及び放熱性を有し、ヒューズ（７４）に接触してヒューズ（７４）を覆う絶縁部材（１２０）と、を有する。

Description

本発明は、車両の内部に備えられた蓄電池を充電し、又は蓄電池に充電された電力を放電させる充放電器に関する。

電気自動車等の車両の内部に備えられた蓄電池から住宅内負荷に電力を供給したり、家庭向けの商用系統から蓄電池を充電したりする電力供給システムが知られている。電力供給システムは、車両の内部に備えられた蓄電池から住宅内負荷に電力を供給する場合、車両の内部に備えられた蓄電池からの直流電力を、充放電器である電気自動車パワーコンディショナで交流電力に変換して住宅内負荷に交流電力を供給する。電力供給システムは、家庭向けの商用系統から蓄電池を充電する場合、家庭向けの商用系統からの交流電力を、充放電器である電気自動車パワーコンディショナで直流電力に変換して、車両の内部に備えられた蓄電池に直流電力を供給する。このような充放電器においては、電力の経路となるケーブルが用いられる。特許文献１には、電力の経路となるケーブルを保護する機構が記載されている。

特許第５７０４３３７号公報

特許文献１に記載の技術では、ケーブルをヒューズで保護し、電力の経路となるケーブルに出力する電流と出力する時間とを制限することで、ケーブルに設けられたヒューズを保護している。しかしながら、このような電力供給システムに、特許文献１のケーブルを採用した場合、ケーブルが太くかつ重くなるため、使用者が日常的に取り扱うことが困難となる。また、このような電力供給システムに、使用者が日常的に取り扱うことが可能なように、細くかつ軽いケーブルを採用した場合、ケーブルに設けられたヒューズが十分に保護されない可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブルに設けられたヒューズを保護しつつ、ケーブルの取り扱いを容易にすることができる充放電器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の充放電器は、外部電力を用いて車両の内部に備えられた蓄電池を充電し、又は蓄電池に充電された電力を外部負荷に放電させる充放電器であって、充放電器本体と、充放電ケーブルと、充放電コネクタと、絶縁部材と、を含むことを特徴とする。充放電器本体は、供給された電力を供給先に合わせて変換する電力変換器を備える。充放電ケーブルは、充放電器本体の内部から延びて、供給された電力又は供給先に供給する電力の経路となる電線を含む。充放電コネクタは、充放電ケーブルの内部から延びる第１電線と、第１電線の一端に接続されたヒューズと、ヒューズの第１電線とは反対側に接続された第２電線と、を有し、充放電ケーブルの充放電器本体とは反対側に設けられており、車両のインレットに接続されることで、充放電ケーブルと車両とを電気的に接続させる。絶縁部材は、電気絶縁性及び放熱性を有し、ヒューズに接触してヒューズを覆う。

本発明によれば、ケーブルの間に設けられたヒューズを保護しつつ、ケーブルの取り扱いを容易にすることができる充放電器を得るという効果を奏する。

実施の形態１に係る充放電器を含む電力供給システムの構成例を示すブロック図実施の形態１に係る充放電器に接続される宅内コントローラ周辺の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る充放電器の外観を示す斜視図実施の形態１に係る充放電器の電力変換器及び充放電コネクタと、電気自動車と、の各内部の電気回路系統の詳細を示すブロック図実施の形態１に係る充放電器と電気自動車とが接続された形態のインタフェースの構成の一例を示す図実施の形態１に係る充放電器における充放電ケーブル及び充放電コネクタの構成の一例を示す断面図実施の形態１に係る充放電器における充放電コネクタに用いられるヒューズの内部の構造の一例を示す図実施の形態１に係る充放電器における充放電コネクタに用いられるヒューズの構造の一例を示す図実施の形態１に係る充放電器に用いられるヒューズが絶縁部材で被覆された際の構造の一例を示す図実施の形態１に係る充放電器に用いられるヒューズが絶縁部材で被覆された後に放熱体で覆われた際の構造の一例を示す図実施の形態１に係る充放電器に用いられるヒューズが絶縁部材で被覆され、放熱体で覆われた後に絶縁ケースで固定された際の構造の一例を示す図実施の形態２に係る充放電器における充放電ケーブル及び充放電コネクタの構成の一例を示す断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る充放電器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明は、本発明を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１の構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る充放電器１０に接続される宅内コントローラ３８周辺の構成例を示すブロック図である。図３は、実施の形態１に係る充放電器１０の外観を示す斜視図である。図４は、実施の形態１に係る充放電器１０の電力変換器３０、充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４と、電気自動車１２と、の各内部の電気回路系統の詳細を示すブロック図である。

電力供給システム１は、図１に示すように、充放電器１０と、電気自動車１２と、商用系統１４と、主幹漏電遮断器１６と、保守用ＭＣＣＢ（Molded Case Circuit Breaker）１８と、太陽電池２０と、太陽電池用パワーコンディショナ２２と、切替開閉器２４と、切替開閉器２６と、住宅用分電盤２８と、電圧検出変圧器ＶＴと、変流器ＣＴと、を備える。充放電器１０は、電気自動車パワーコンディショナ、すなわちＥＶ−ＰＣＳ（Electric Vehicle Power Conditioning Sub-system）であり、図１ではＥＶ−ＰＣＳと示されている。電気自動車１２は、ＥＶ（Electric Vehicle）であり、図１ではＥＶと示されている。太陽電池用パワーコンディショナ２２は、ＰＶ−ＰＣＳ（Photo Voltaic Power Conditioning Sub-system）であり、図１ではＰＶ−ＰＣＳと示されている。

充放電器１０は、実施の形態１では、電力会社の電力系統の電源である商用系統１４及び自然エネルギー発電システムである太陽電池２０と電気的に接続される。充放電器１０は、商用系統１４から供給される電力及び太陽電池２０から供給される電力を、車両である電気自動車１２の図４に示されるメインバッテリ８０に供給して充電する。充放電器１０は、これに限定されることはなく、電力系統の電源と自然エネルギー発電システムとのうち少なくとも一方と接続され、電力系統の電源から供給される電力と自然エネルギー発電システムから供給される電力とのうち少なくとも一方を用いて車両の蓄電池を充電するものであればよい。

図１に示すように、充放電器１０の本体である充放電器本体１０Ａは、電力変換器３０と、変流器３２と、解列用電磁接触器３４，３６と、を備える。変流器３２は、充放電器１０から商用系統１４への逆潮流を検出する。解列用電磁接触器３４，３６は、図４に示される電力変換器３０の制御部５８からの制御に基づいて、開路と閉路とを切り替える開閉切替スイッチである。解列用電磁接触器３４，３６は、停電等により商用系統１４からの電力の供給が停止した場合に開路とすることで、充放電器１０を商用系統１４の電気回路系統から切り離すことができる。電力変換器３０において、変流器３２及び解列用電磁接触器３４，３６が設けられている側、すなわち商用系統１４、太陽電池２０及び住宅用分電盤２８が接続される側を、以下においては電力変換器３０のＡ側と称する。電力変換器３０において、電気自動車１２が接続される側を、以下においては電力変換器３０のＢ側と称する。

充放電器１０は、図２に示すように、宅内コントローラ３８が電気的に接続されている。宅内コントローラ３８は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ４０が電気的に接続されている。宅内コントローラ３８は、充放電器１０の状態を表示し、使用者からの操作の入力を受け付ける。ＨＥＭＳコントローラ４０は、住宅用分電盤２８に接続された住宅内負荷の消費電力状態と、太陽電池用パワーコンディショナ２２に接続された太陽電池２０の発電状態と、に応じて、充放電器１０及び住宅用分電盤２８に接続された住宅内負荷の運転状態を制御する。

充放電器１０は、図３に示すように、上記の電力変換器３０を備える充放電器本体１０Ａと、電力変換器３０から延びる充放電ケーブル４２と、充放電ケーブル４２の先端に設けられた充放電コネクタ４４と、充放電ケーブル４２を巻き付けて収納する収納ホルダ４６，４８と、を備える。充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４は、電力変換器３０のＢ側に電気的に接続されている。充放電器１０は、充放電コネクタ４４が電気自動車１２のインレット７６（図４参照）に嵌められて接続されることで、電気自動車１２と電気的に接続される。充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４の構造の詳細は、後述する。

電力変換器３０は、図１に示すように、変流器３２及び解列用電磁接触器３４，３６と、保守用ＭＣＣＢ１８、変流器ＣＴ、電圧検出変圧器ＶＴ及び主幹漏電遮断器１６とを介して、商用系統１４と電気的に接続される。電力変換器３０は、変流器３２と、切替開閉器２４及び太陽電池用パワーコンディショナ２２とを介して、太陽電池２０と電気的に接続される。電力変換器３０は、切替開閉器２６を介して、住宅用分電盤２８と電気的に接続される。電力変換器３０は、商用系統１４から供給される交流電力及び太陽電池２０から太陽電池用パワーコンディショナ２２を介して供給される交流電力を、直流電力に変換して、電気自動車１２に供給する。

電気自動車１２は、内部にメインバッテリ８０（図４参照）を含む各種の蓄電池を備えている。少なくともメインバッテリ８０は、充放電器１０により直流電流に変換されてから供給される直流電力を蓄電する。電気自動車１２のメインバッテリ８０を含む蓄電池は、電力容量が１ｋＷｈ以上３０ｋＷｈ以下の範囲内である場合が例示されるが、実施の形態１はこの範囲に限定されない。電気自動車１２のメインバッテリ８０を含む蓄電池は、実施の形態１では、一般に使用されるリチウムイオンバッテリー（ＬｉＢ）が例示される。実施の形態１では、充放電器１０が電気自動車１２と電気的に接続されるが、これに限定されることはない。充放電器１０は、電気自動車１２に代えて充放電対応のプラグインハイブリッドカー（ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle））と電気的に接続されても良い。

商用系統１４は、電力会社の電力系統の電源であり、充放電器１０及び住宅用分電盤２８へ交流電力を供給可能な供給源である。商用系統１４は、電力が単相２００Ｖで３ｋＷ以上１２ｋＷ以下の範囲内である場合が例示されるが、実施の形態１はこの範囲に限定されない。商用系統１４は、主幹漏電遮断器１６と、電圧検出変圧器ＶＴと、変流器ＣＴと、切替開閉器２６と、を介して、住宅用分電盤２８と電気的に接続される。主幹漏電遮断器１６は、商用系統１４を住宅内に受電可能にするために設けられた遮断機である。

電圧検出変圧器ＶＴ及び変流器ＣＴは、主幹漏電遮断器１６に対して商用系統１４の反対側のすぐ近くに、この順で設置されている。電圧検出変圧器ＶＴは、設置された箇所の電圧に比例した電圧の電圧信号Ｖを電力変換器３０の制御部５８（図４参照）に出力する。変流器ＣＴは、設置された箇所の電圧に比例した電流の電流信号Ｉを電力変換器３０の制御部５８（図４参照）に出力する。

保守用ＭＣＣＢ１８は、主幹漏電遮断器１６からの出力が充放電器１０側及び住宅用分電盤２８側へ分岐されている充放電器１０側に設けられた開閉切替スイッチである。保守用ＭＣＣＢ１８は、充放電器１０と商用系統１４との連系運転をする場合には閉路し、故障等により充放電器１０を停止して保守・修理する場合には開路して、充放電器１０と商用系統１４との接続を開く。

太陽電池２０は、太陽光を用いて発電を行う自然エネルギー発電システムの一例である。実施の形態１では、自然エネルギー発電システムとして太陽電池が用いられているが、これに限定されることはなく、水車等の水力発電機又は風力発電機等が用いられてもよい。太陽電池用パワーコンディショナ２２は、太陽光発電用電力変換装置であり、太陽電池２０が発電した直流電流を交流電流に変換して出力する。太陽電池２０は、設置面積及び日射量に依って発電量が変化し、発電量が２ｋＷ以上１２ｋＷ以下の範囲内である場合が例示されるが、実施の形態１はこれに限定されない。

切替開閉器２４は、太陽電池２０が太陽電池用パワーコンディショナ２２を介して電気的に接続される接続先を、充放電器１０と住宅用分電盤２８との間で切り替えることができる。切替開閉器２６は、住宅用分電盤２８が電気的に接続される接続先を、充放電器１０と主幹漏電遮断器１６を介した商用系統１４との間で切り替えることができる。

住宅用分電盤２８は、分電盤内主幹漏電遮断器と、複数の分岐ブレーカと、を備える。各分岐ブレーカには、交流電力を使用する住宅内負荷が接続されている。住宅用分電盤２８は、接続される一般家庭の全負荷容量が、例えば３ｋＷ以上１２ｋＷ以下の範囲内である。図１では、住宅用分電盤２８は、分岐ブレーカを４個備えるが、これに限定されない。住宅用分電盤２８に備えられるブレーカの数は、１個から３個でもよいし、５個以上でもよい。住宅用分電盤２８は、切替開閉器２６に電気的に接続されている。住宅用分電盤２８は、切替開閉器２４及び太陽電池用パワーコンディショナ２２を介して、太陽電池２０と電気的に接続される。

以上により、実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１は、商用系統１４が災害等で停電した場合、太陽電池２０の発電量が日射量の急激な変化に伴って急激に変化した場合、及び住宅用分電盤２８に電気的に接続された住宅内負荷が急激に変化した場合、等に対応して、電力供給システム１内の電力の流れを適切に制御することができる。電力供給システム１は、電気自動車１２の蓄電池を商用系統１４又は太陽電池２０からの電力で充電させることと、電気自動車１２の蓄電池に充電された電力を住宅用分電盤２８に対して供給させることと、を切り替えることができる。さらに、電力供給システム１は、商用系統１４からの電力で電気自動車１２の蓄電池を充電することと、太陽電池２０からの電力で電気自動車１２の蓄電池を充電することと、を切り替えることができる。

電力供給システム１は、宅内コントローラ３８で充放電器１０の状態を確認することができる。電力供給システム１のＨＥＭＳコントローラ４０は、住宅用分電盤２８に接続された住宅内負荷の消費電力状態と、太陽電池用パワーコンディショナ２２に接続された太陽電池２０の発電状態と、に応じて、充放電器１０及び住宅用分電盤２８に接続された住宅内負荷の運転状態を制御する。充放電器１０の充放電コネクタ４４が電気自動車１２の図４に示されるインレット７６に嵌められたりインレット７６から外されたりすることで、電力供給システム１は、電気自動車１２と電気的に接続したり切断したりすることができる。

以下、図４を用いて、充放電器１０の電力変換器３０及び充放電コネクタ４４と、電気自動車１２と、の各内部の電気回路系統の詳細について説明する。図４は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続している状態を示している。図４に示すように、充放電器１０の電力変換器３０は、コンタクタ５０と、リアクトル５２Ｘ，５２Ｙと、交直交換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃと、駆動部５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃと、制御部５８と、電力供給ユニット６０と、バッテリ６２と、コンデンサ６４，６６と、絶縁トランス６８と、整流回路７０と、ダイオード７２と、を備える。電力変換器３０は、供給された電力を供給先に合わせて変換する。詳細には、電力変換器３０は、商用系統１４から供給された交流電力及び太陽電池２０から太陽電池用パワーコンディショナ２２を介して供給された交流電力を電気自動車１２に合わせて直流電力に変換する。また、電力変換器３０は、電気自動車１２から供給された直流電力を住宅用分電盤２８及び住宅用分電盤２８に接続される一般家庭の負荷に合わせて交流電力に変換する。

充放電コネクタ４４は、充放電ケーブル４２の内部から延在して設けられた第１電線７５ａと、第１電線７５ａの一端に接続されたヒューズ７４と、ヒューズ７４の第１電線７５ａとは反対側に接続された第２電線７５ｂと、充放電ケーブル４２の内部から延在して第１電線７５ａと並列に設けられ、充放電コネクタ４４の内部を貫通する第３電線７５ｃと、を有する。ヒューズ７４は、交直交換器５４Ｃにおける電力変換器３０のＢ側から延びて充放電コネクタ４４の内部を貫通する２本の電線７５ａ，７５ｃ、すなわち電力の経路となる２本の電線７５ａ，７５ｃのうちの一方の電線７５ａに設けられている。充放電コネクタ４４の詳細な構造は、後述する。

電気自動車１２は、自動車本体１２Ａと、インレット７６と、を備える。自動車本体１２Ａは、開閉スイッチ７８と、メインバッテリ８０と、充電ユニット８２と、補機用バッテリ８４と、駆動部８６と、車両制御部８８と、を備える。

コンタクタ５０は、電力変換器３０のＡ側に配置されている。コンタクタ５０は、制御部５８からの制御に基づいて開閉の切り替え動作をする開閉切替スイッチである。コンタクタ５０は、閉路とすることで、電力変換器３０のＡ側の電線と、リアクトル５２Ｘ，５２Ｙ及びリアクトル５２Ｘ，５２Ｙに電気的に接続されている交直交換器５４Ａと、を電気的に接続する。コンタクタ５０は、開路とすることで、電力変換器３０のＡ側の電線と、交直交換器５４Ａと、を電気的に切り離す。

交直変換器５４Ａは、トランジスタ等のスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を有する。交直変換器５４Ａは、コンタクタ５０における電力変換器３０のＢ側に、リアクトル５２Ｘ，５２Ｙを介して電気的に接続されている。交直変換器５４Ａは、電力変換器３０のＡ側から供給される交流電力を直流電力に変換して、交直交換器５４Ａにおける電力変換器３０のＢ側、すなわち交直変換器５４Ｂに供給する。交直変換器５４Ａは、電力変換器３０のＢ側、すなわち交直変換器５４Ｂから供給される直流電力を交流電力に変換して、交直交換器５４Ａにおける電力変換器３０のＡ側に供給する。

交直変換器５４Ｂは、トランジスタ等のスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を有する。交直変換器５４Ｂは、交直変換器５４Ａにおける電力変換器３０のＢ側に、電気的に接続されている。交直変換器５４Ｂは、電力変換器３０のＡ側、すなわち交直交換器５４Ａから供給される直流電力を交流電力に変換して、交直交換器５４Ｂにおける電力変換器３０のＢ側、すなわち交直変換器５４Ｃに供給する。交直変換器５４Ｂは、電力変換器３０のＢ側、すなわち交直変換器５４Ｃから供給される交流電力を直流電力に変換して、交直変換器５４Ｂにおける電力変換器３０のＡ側、すなわち交直変換器５４Ａに供給する。

交直変換器５４Ｃは、トランジスタ等のスイッチング素子と、スイッチング素子に並列に接続されたダイオードと、を有する。交直変換器５４Ｃは、絶縁トランス６８を介して、交直変換器５４Ｂにおける電力変換器３０のＢ側に、接続されている。

駆動部５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは、それぞれ、交直交換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃを駆動する。駆動部５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは、制御部５８からの制御に基づいて、それぞれ、交直交換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃを構成するスイッチング素子を動作させる。駆動部５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは、制御部５８から、交直交換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの駆動に必要な電力の供給を受ける。

制御部５８は、ＣＰＵ、主記憶部、補助記憶部、インタフェースを有するコンピュータを備えており、電力変換器３０の各部を統括する。制御部５８は、電圧検出変圧器ＶＴからの電圧信号Ｖと、変流器ＣＴからの電流信号Ｉを監視して、充放電器１０の解列用電磁接触器３４，３６、電力変換器３０のコンタクタ５０、電力供給ユニット６０を制御し、駆動部５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを介して交直交換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃを制御する。制御部５８は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されている場合、通信線９０で、電気自動車１２の車両制御部８８と互いに情報通信可能に接続される。制御部５８は、車両制御部８８から、通信線９０を介して、メインバッテリ８０に蓄電された電力量等の情報を受信する。制御部５８は、メインバッテリ８０に蓄電された電力量等の情報を宅内コントローラ３８に送信し、宅内コントローラ３８が電力量等の情報の表示をすることを可能にする。

電力供給ユニット６０は、制御部５８に電力を供給するためのユニットである。電力供給ユニット６０は、整流回路７０を介して、電力変換器３０のＡ側の電線と電気的に接続されている。電力供給ユニット６０は、電力変換器３０のＡ側の電線に供給される商用系統１４又は太陽電池２０からの交流電力が整流回路７０で直流電力に変換されて、供給される。電力供給ユニット６０は、整流回路７０を介して供給される直流電力を、制御部５８に供給する。電力供給ユニット６０は、整流回路７０を介して供給される直流電力を、バッテリ６２に供給し、バッテリ６２を充電する。

電力供給ユニット６０は、さらに、交直変換器５４Ａと交直交換器５４Ｂとの間に、ダイオード７２を介して電気的に接続されている。電力供給ユニット６０は、電力変換器３０のＡ側の電線に供給される商用系統１４又は太陽電池２０からの交流電力が交直交換器５４Ａで直流電力に変換されて、ダイオード７２を介して、供給される。電力供給ユニット６０は、交直交換器５４Ａ及びダイオード７２を介して供給される直流電力を、制御部５８に供給する。電力供給ユニット６０は、交直交換器５４Ａ及びダイオード７２を介して供給される直流電力を、バッテリ６２に供給し、バッテリ６２を充電する。

電力供給ユニット６０は、整流回路７０を介して供給される直流電力と、交直交換器５４Ａ及びダイオード７２を介して供給される直流電力とのうち、電圧が高い方の直流電力を制御部５８及びバッテリ６２に供給する。電力供給ユニット６０は、商用系統１４が停電し、かつ太陽電池２０が発電を停止することにより、電力変換器３０のＡ側から直流電力が供給されない場合、電力供給ユニット６０により直流電力が充電されたバッテリ６２から、直流電力が供給される。電力供給ユニット６０は、バッテリ６２から直流電力が供給される場合、この直流電力を制御部５８に供給する。

バッテリ６２は、電解液が充填された複数のセルからなるバッテリを有する。バッテリ６２は、商用系統１４が停電していない場合又は及び太陽電池２０が発電を停止していない場合に、電力供給ユニット６０を介して電力が供給されて、充電される。バッテリ６２は、商用系統１４が停電しかつ太陽電池２０が発電を停止した場合に、充電された電力が、交直変換器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの始動に用いられる。

コンデンサ６４は、交直変換器５４Ａと交直変換器５４Ｂとの間に電気的に接続して設けられており、交直変換器５４Ａ及び交直交換器５４Ｂの各端子間電圧を安定させる。コンデンサ６６は、交直交換器５４Ｃにおける電力変換器３０のＢ側に電気的に接続して設けられており、交直交換器５４Ｃの端子間電圧を安定させる。

絶縁トランス６８は、商用系統１４及び太陽電池２０と、電気自動車１２と、を電気的に絶縁する目的で設けられている。絶縁トランス６８は、交直交換器５４Ｂと交直交換器５４Ｃとの間で、交直交換器５４Ｂの交直交換器５４Ｃ側の交流電流と、交直交換器５４Ｃの交直交換器５４Ｂ側の交流電流と、の出力位相が調整されることで、コンデンサ６４とコンデンサ６６とのどちら側の両端電圧を高くしてどちら側の両端電圧を低くするかを制御することを可能にする。

整流回路７０は、電力変換器３０のＡ側の電線及び電力供給ユニット６０と電気的に接続されている。整流回路７０は、電力変換器３０のＡ側から供給される商用系統１４又は太陽電池２０からの交流電力を直流電力に変換し、電力供給ユニット６０に供給する。

インレット７６は、電気自動車１２に設けられ、充放電器１０の充放電コネクタ４４を嵌めることが可能である。インレット７６は、充放電器１０の充放電コネクタ４４が嵌められることで、充放電器１０と電気自動車１２とを電気的に接続する。

開閉スイッチ７８は、自動車本体１２Ａのインレット７６側に配置されている。開閉スイッチ７８は、車両制御部８８からの制御に基づいて開閉の切り替え動作をする。開閉スイッチ７８は、駆動部８６により駆動される。開閉スイッチ７８は、閉路とすることで、自動車本体１２Ａのインレット７６側の電線と、メインバッテリ８０と、を電気的に接続する。開閉スイッチ７８は、開路とすることで、自動車本体１２Ａのインレット７６側の電線と、メインバッテリ８０と、を電気的に切り離す。

メインバッテリ８０は、電気自動車１２の走行に使用される電力を蓄えるバッテリである。メインバッテリ８０は、複数のリチウムイオン電池が用いられる。実施の形態１では、３Ｖ〜４Ｖのリチウムイオン電池セルが直列に接続されることで、端子電圧２００Ｖ〜４００Ｖ程度のバッテリが構成されている。メインバッテリ８０は、開閉スイッチ７８のインレット７６とは反対側に電気的に接続されている。メインバッテリ８０は、充放電コネクタ４４が電気自動車１２に接続され、開閉スイッチ７８が閉路となることで、充放電器１０と電気的に接続される。メインバッテリ８０は、充放電器１０と電気的に接続されると、商用系統１４又は太陽電池２０から電力を充電することが可能であり、かつ、住宅用分電盤２８に対して電力を放電することが可能である状態になる。

充電ユニット８２は、メインバッテリ８０と補機用バッテリ８４の間に設けられている。充電ユニット８２は、メインバッテリ８０の電圧を降圧して、補機用バッテリ８４と、車両制御部８８に印加する。すなわち、充電ユニット８２は、補機用バッテリ８４を充電し、補機用バッテリ８４が車両制御部８８に電力を供給することを可能にする。

補機用バッテリ８４は、車両制御部８８の制御に用いられる電力を蓄えるバッテリである。補機用バッテリ８４は、端子電圧が１２Ｖもしくは２４Ｖ程度で、電解液が充填された複数のセルから構成されている。補機用バッテリ８４は、充電ユニット８２によりメインバッテリ８０からの電圧が供給されて、充電される。補機用バッテリ８４は、車両制御部８８に電力を供給する。

駆動部８６は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されている場合、自動車本体１２Ａのインレット７６を介して充放電器１０からの電力が供給される。駆動部８６は、車両制御部８８の指示に基づいて、供給される電力を用いて、開閉スイッチ７８を駆動する。

車両制御部８８は、ＣＰＵ、主記憶部、補助記憶部、インタフェースを有するコンピュータを備えており、電気自動車１２の各部を統括する。車両制御部８８は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されている場合、通信線９０で、電力変換器３０の制御部５８と互いに情報通信可能に接続される。車両制御部８８は、制御部５８からの制御に基づいて、駆動部８６を動作させる。車両制御部８８は、メインバッテリ８０から、メインバッテリ８０に蓄電された電力量等の情報を取得する。車両制御部８８は、通信線９０を介して、メインバッテリ８０に蓄電された電力量等の情報を制御部５８に送信する。

通信線９０は、充放電器１０の充放電コネクタ４４がインレット７６に嵌められることで、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されると同時に、充放電器１０の制御部５８と電気自動車１２の車両制御部８８との間で形成される信号線であり、充放電器１０の制御部５８と電気自動車１２の車両制御部８８との間の情報通信を可能にする。

以上により、実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続された場合、制御部５８により、商用系統１４又は太陽電池２０からの電力を電気自動車１２のメインバッテリ８０に充電させることと、電気自動車１２のメインバッテリ８０に蓄電された電力を住宅用分電盤２８に放電させることと、をそれぞれ制御することができる。

実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１では、ヒューズ７４が充放電コネクタ４４の内部に設けられた第１電線７５ａと第２電線７５ｂとに接続する。そのため、例えば、原動機型の草刈り機等により、第１電線７５ａ及び第３電線７５ｃの一方が切断し、それに伴って第１電線７５ａと第３電線７５ｃとの間で短絡が発生してしまうような場合、電気自動車１２において開閉スイッチ７８を開路とすることで自動車本体１２Ａのインレット７６側の電線とメインバッテリ８０とを電気的に切り離すまでの間に、ヒューズ７４が第１電線７５ａと第２電線７５ｂとの間を開路状態とすることで、電気自動車１２側の電気回路を保護することができる。

図５は、実施の形態１に係る充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続された形態のインタフェースの構成の一例を示す図である。通信線９０は、第１の充電開始停止線９０ａと、第２の充電開始停止線９０ｂと、コネクタ接続確認線９０ｃと、充電許可禁止線９０ｄと、接地線９０ｅと、第１のＣＡＮ（Controller Area Network）通信線９０ｆと、第２のＣＡＮ通信線９０ｇと、を有する。第１の充電開始停止線９０ａと、第２の充電開始停止線９０ｂと、コネクタ接続確認線９０ｃと、充電許可禁止線９０ｄと、接地線９０ｅと、第１のＣＡＮ通信線９０ｆと、第２のＣＡＮ通信線９０ｇとは、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されることで、制御部５８側と車両制御部８８側とを接続するそれぞれ１本の通信線となる。

図４に示される制御部５８は、ｄ１リレー９２と、ｄ２リレー９４と、接続検出器９６と、充電許可禁止入力部９８と、電源と、を有する。ｄ１リレー９２は、制御部５８の電源と第１の充電開始停止線９０ａの制御部５８側との間で、開路と閉路とを切り替え可能な開閉切替スイッチである。ｄ２リレー９４は、接地線９０ｅの制御部５８側と第２の充電開始停止線９０ｂの制御部５８側との間で、開路と閉路とを切り替え可能な開閉切替スイッチである。

接続検出器９６は、制御部５８の電源と接地線９０ｅの制御部５８側と、コネクタ接続確認線９０ｃの制御部５８側とにそれぞれ接続されており、充放電器１０と電気自動車１２とが接続しているか否かを検出する。充電許可禁止入力部９８は、制御部５８の電源と充電許可禁止線９０ｄの制御部５８側との間の電圧を検出することが可能なフォトカプラである。充電許可禁止入力部９８は、充電許可禁止線９０ｄを介して充放電許可禁止出力部１１０から送信される充電許可信号又は充電禁止信号を受信する。

図４に示される車両制御部８８は、コンタクタ駆動リレー１０２と、ｄ１リレー検出器１０４と、ｄ２リレー検出器１０６と、接続検出器１０８と、充放電許可禁止出力部１１０と、電源バッテリ１１２と、を有する。コンタクタ駆動リレー１０２は、駆動部８６及び開閉スイッチ７８と第２の充電開始停止線９０ｂの車両制御部８８側との間で、開路と閉路とを切り替え可能な開閉切替スイッチである。

ｄ１リレー検出器１０４は、第１の充電開始停止線９０ａの車両制御部８８側と接地電圧との間の電圧を検出可能なフォトカプラである。ｄ１リレー検出器１０４は、第１の充電開始停止線９０ａが制御部５８側と車両制御部８８側とで１本の通信線となっている場合、ｄ１リレー９２が閉路であることを検出できる。

ｄ２リレー検出器１０６は、第１の充電開始停止線９０ａの車両制御部８８側と第２の充電開始停止線９０ｂの車両制御部８８側との間の電圧を検出可能なフォトカプラである。ｄ２リレー検出器１０６は、第１の充電開始停止線９０ａ及び第２の充電開始停止線９０ｂが制御部５８側と車両制御部８８側とで１本の通信線となっている場合、かつ、ｄ１リレー９２が閉路である場合、ｄ２リレー９４が閉路であることを検出できる。

接続検出器１０８は、電源バッテリ１１２とコネクタ接続確認線９０ｃの車両制御部８８側との間の電圧を検出可能なフォトカプラである。接続検出器１０８は、コネクタ接続確認線９０ｃが制御部５８側と車両制御部８８側とで１本の通信線となっている場合、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されていることを検出できる。

充放電許可禁止出力部１１０は、トランジスタであり、ベースが車両制御部８８の内部と接続されており、コレクタが充電許可禁止線９０ｄの車両制御部８８側と接続されており、エミッタが接地されている。充放電許可禁止出力部１１０は、車両制御部８８における充電許可指令又は充電禁止指令に応じて、充電許可禁止線９０ｄを介して充電許可禁止入力部９８に電圧信号として充電許可信号又は充電禁止信号を送信する。

電源バッテリ１１２は、電気自動車１２における制御用の１２Ｖ電源であり、補機用バッテリ８４から電力が供給される。

以上により、実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１は、以下に説明するような充放電準備処理を実行する。制御部５８の接続検出器９６は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されると、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されたことを検出する。車両制御部８８の接続検出器１０８は、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されると、充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されたことを検出する。

制御部５８のｄ１リレー９２は、接続検出器９６により充放電器１０と電気自動車１２とが電気的に接続されたことを検出されると、閉路に切り替えられる。そして、車両制御部８８のｄ１リレー検出器１０４は、ｄ１リレー９２が閉路とされたことを検出すると、車両制御部８８は、第１のＣＡＮ通信線９０ｆ及び第２のＣＡＮ通信線９０ｇを介してＣＡＮ通信の信号を制御部５８に送信する。制御部５８は、車両制御部８８からのＣＡＮ通信の信号を受信すると、ＣＡＮ通信の信号を車両制御部８８に送信して、車両制御部８８との相互的なＣＡＮ通信が成立していることを確認する。

車両制御部８８は、制御部５８とＣＡＮ通信が成立していることを確認すると、充電許可指令を出し、充放電許可禁止出力部１１０が充電許可指令に応じて充電許可信号を、充電許可禁止線９０ｄを介して充電許可禁止入力部９８に送信する。そして、制御部５８の充電許可禁止入力部９８が、充電許可禁止線９０ｄを介して充放電許可禁止出力部１１０から送信される充電許可信号を受信すると、制御部５８は、電磁ロックによって、充放電コネクタ４４がインレット７６に嵌められた状態をロックする、すなわちコネクタロックをかける。

制御部５８は、充放電コネクタ４４の出口付近の回路に対して電圧を短時間印加して、充放電コネクタ４４の出口付近の回路を含むコネクタインターフェースに短絡又は地絡等の異常がないかどうか、絶縁診断を行う。制御部５８は、絶縁診断の結果、短絡又は地絡等の異常がないと判定した場合、ｄ２リレー９４を閉路とする。そして、車両制御部８８のｄ２リレー検出器１０６は、ｄ２リレー９４が閉路とされたことを検出することで、制御部５８が充放電の準備が完了したことを認識する。実施の形態１に係る充放電器１０を含む電力供給システム１は、このように、充放電準備処理を実行する。

図６は、実施の形態１に係る充放電器１０における充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４の構成の一例を示す断面図である。図７は、実施の形態１に係る充放電器１０における充放電コネクタ４４に用いられるヒューズ７４の内部の構造の一例を示す図である。図７では、エレメント７４ａ及び口金７４ｂ以外は省略されている。図８は、実施の形態１に係る充放電器１０における充放電コネクタ４４に用いられるヒューズ７４の構造の一例を示す図である。図８では、エレメント７４ａ、口金７４ｂ及び筒部材７４ｃ以外は省略されている。図９は、実施の形態１に係る充放電器１０に用いられるヒューズ７４が絶縁部材１２０で被覆された際の構造の一例を示す図である。図９では、放熱体１２２及び絶縁ケース１２４が省略されている。図１０は、実施の形態１に係る充放電器１０に用いられるヒューズ７４が絶縁部材１２０で被覆された後に放熱体１２２で覆われた際の構造の一例を示す図である。図１０では、絶縁ケース１２４が省略されている。図１１は、実施の形態１に係る充放電器１０に用いられるヒューズ７４が絶縁部材１２０で被覆され、放熱体１２２で覆われた後に絶縁ケース１２４で固定された際の構造の一例を示す図である。以下、図６から図１１を用いて、充放電器１０における充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４の構成の詳細について説明する。

充放電ケーブル４２は、充放電器本体１０Ａの内部から延びており、充放電器１０に供給された電力又は充放電器１０から供給先に供給する電力の経路となる。充放電ケーブル４２は、電力の経路となる第１電線７５ａ、第２電線７５ｂ及び第３電線７５ｃを含む。充放電ケーブル４２は、実施の形態１では、第１電線７５ａ、第２電線７５ｂ及び第３電線７５ｃの側面を覆うことで絶縁処理する第１絶縁層と、第１絶縁層の側面をさらに覆うことで二重絶縁処理する第２絶縁層と、を有するキャブタイヤケーブルが用いられる。この場合、充放電ケーブル４２は、二重絶縁処理されているため、電気的な安全性が高いので、好ましい。

充放電ケーブル４２の第２絶縁層は、実施の形態１ではビニルシーズであるが、これに限定されることはなく、ゴム製のシーズであっても良い。充放電ケーブル４２の第２絶縁層がビニルシーズである場合、安価であるため好ましく、第２絶縁層がゴム製のシーズである場合、低温時の取り回しが良いため好ましい。

充放電ケーブル４２の第１絶縁層は、実施の形態１ではビニル製であり、耐熱ビニル電線を形成しているが、これに限定されることはない。第１絶縁層はゴム製であり、耐熱ゴム電線を形成していても良い。第１絶縁層は、ビニル製である場合、安価であるため好ましく、ゴム製である場合、低温時の取り回しが良いため好ましい。

充放電ケーブル４２は、各電線の断面が３．５ｍｍ^２以上１４ｍｍ^２以下の範囲内であることが好ましい。充放電ケーブル４２は、各電線の断面が３．５ｍｍ^２以上１４ｍｍ^２以下の範囲内である場合、各電線が、急速充電用ケーブルに一般に使用される断面が２２ｍｍ^２以上の電線より細いため、急速充電用ケーブルより軽量であり、急速充電用ケーブルより低温時の取り回しが良い。このため、充放電ケーブル４２は、各電線の断面が３．５ｍｍ^２以上１４ｍｍ^２以下の範囲内である場合、使用者が使用しやすくなるので、好ましい。また、充放電ケーブル４２は、各電線の断面が３．５ｍｍ^２以上１４ｍｍ^２以下の範囲内である場合、電気自動車１２の電圧が例えば２００Ｖ前後である場合でも、住宅用分電盤２８に接続される一般家庭の全負荷容量として例示される３ｋＷ以上１２ｋＷ以下の範囲内の電気容量に十分に耐えることができるので、好ましい。これは、電気自動車１２に代えて充放電対応のプラグインハイブリッドカーが充放電ケーブル４２に接続される場合も同様である。

充放電対応のプラグインハイブリッドカーは、一般に、汎用品による低コストを図るため、一般的に電気自動車１２で用いられるリチウムイオンバッテリー（ＬｉＢ）が、一般的な電気自動車１２よりも少ない直列接続数で搭載されるため、一般的な電気自動車１２と比較して電池電圧の合計が低い。充放電ケーブル４２は、このような一般的な充放電対応のプラグインハイブリッドカーが接続される場合、充放電ケーブル４２に出力される電力が同じであれば、一般的な電気自動車１２が接続される場合と比較して充放電ケーブル４２を流れる電流が大きいため、各電線を太く設計する必要がある。充放電ケーブル４２は、そのような場合でも、急速充電用ケーブルに一般に使用される各電線の断面が２２ｍｍ^２以上の電線より細いため、急速充電用ケーブルより軽量であり、急速充電用ケーブルより低温時の取り回しが良いため、使用者が使用しやすく、好ましい。

充放電コネクタ４４は、充放電ケーブル４２の充放電器本体１０Ａとは反対側の端部に設けられている。充放電コネクタ４４は、ヒューズ７４、第１電線７５ａ、第２電線７５ｂ及び第３電線７５ｃに加えて、図６に示すように、コネクタハウジング１１４と、コネクタケース１１６と、コネクタピン１１８と、絶縁部材１２０と、放熱体１２２と、絶縁ケース１２４と、を有する。充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４において、電気自動車１２が接続される側を、以下においては先端側と称し、充放電器本体１０Ａが接続されている側を、以下においては基端側と称する。第１電線７５ａの基端側は、充放電ケーブル４２の内部に延びている。第１電線７５ａの先端側は、ヒューズ７４の一端と電気的に接続されている。第２電線７５ｂの基端側は、ヒューズ７４の他端と電気的に接続されている。第２電線７５ｂの先端側は、コネクタピン１１８の一端と電気的に接続されている。

図６では図示が省略されている第３電線７５ｃは、第１電線７５ａ、ヒューズ７４及び第２電線７５ｂと並列に設けられている。第３電線７５ｃの基端側は、充放電ケーブル４２の内部に延びている。第３電線７５ｃの基端側は、コネクタピン１１８とは別のコネクタピンの一端と電気的に接続されている。

コネクタハウジング１１４は、充放電コネクタ４４の先端側に配されたコネクタピン１１８を外周から覆っている。コネクタハウジング１１４は、電気自動車１２のインレット７６に嵌め合わされる形状を有し、インレット７６に嵌め合わされることで、電気自動車１２に充放電器１０を固定する。コネクタハウジング１１４は、内部にコネクタピン１１８を含む複数のコネクタピンを固定している。

コネクタケース１１６は、コネクタハウジング１１４の基端部分から充放電ケーブル４２の先端部分までの領域に設けられている。コネクタケース１１６は、充放電コネクタ４４の基端側に配されたヒューズ７４と、第１電線７５ａ、第２電線７５ｂ及び第３電線７５ｃと、絶縁部材１２０と、放熱体１２２と、絶縁ケース１２４とを外周から覆っている。

コネクタハウジング１１４及びコネクタケース１１６は、絶縁性、難燃性、耐落下性及び耐薬品性を有することが好ましく、絶縁性、難燃性、耐落下性及び耐薬品性を有する樹脂であることがより好ましい。コネクタハウジング１１４及びコネクタケース１１６が樹脂で製造される場合、これらは、軽量化されるため、使用者が使用しやすく、好ましい。また、この場合、コネクタケース１１６は、金属等の材料が用いられる場合と比較して、冬場等の寒い季節に使用者に冷たく感じさせることを低減できるため、好ましい。この場合、コネクタケース１１６は、金属等の材料が用いられる場合と比較して、金型を用いて、比較的安価に量産することができるため、好ましい。

コネクタピン１１８は、コネクタハウジング１１４の内部に固定されている。コネクタピン１１８は、金属製であり、電気伝導性を有する。コネクタピン１１８の先端側は、コネクタハウジング１１４の内部で露出している。コネクタピン１１８の基端側は、第２電線７５ｂと電気的に接続されている。コネクタピン１１８の基端側は、第２電線７５ｂと、例えば圧着で接続されている。コネクタピン１１８は、コネクタハウジング１１４が電気自動車１２のインレット７６に嵌め合わされることで、インレット７６に固定された電気自動車１２側の電線と電気的に接続される。これにより、充放電器１０は、電気自動車１２と電気的に接続される。

ヒューズ７４は、２つの端子を有する。コネクタケース１１６の内部において、ヒューズ７４の基端側の端子は、第１電線７５ａと電気的に接続されている。ヒューズ７４の先端側の端子は、第２電線７５ｂと電気的に接続されている。ヒューズ７４の各端子は、第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂと、電気伝導性を有する材料、例えば半田で、電気的かつ機械的に接続されている。

ヒューズ７４は、エレメント７４ａと、口金７４ｂと、筒部材７４ｃと、を有する。エレメント７４ａは、電気伝導性を有する。エレメント７４ａの一端は、第１電線７５ａと、例えば半田で接続されている。エレメント７４ａの他端は、第２電線７５ｂと、例えば半田で接続されている。エレメント７４ａは、平常時には第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂと共に電力の経路となる。エレメント７４ａは、何らかの異常によって定格電流以上の電流が流されると、ジュール熱により溶断し、開路となることで第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂに接続された電気回路を保護する。ヒューズ７４のエレメント７４ａは、低い温度でも繰り返し加熱されることでエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化が進み、この結晶の界面から亀裂が生じることでの耐久性が低下することがある。

口金７４ｂは、電気伝導性を有する筒状の金属部材である。図７に示すように、口金７４ｂは、エレメント７４ａの両端部をそれぞれ覆うように２箇所に設けられる。口金７４ｂは、エレメント７４ａの各両端部に、電気伝導性を有する材料、例えば半田で固定されている。これにより、口金７４ｂは、エレメント７４ａ、第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂと電気的に接続される。筒部材７４ｃは、電気絶縁性を有する筒状のセラミック部材である。図８に示すように、筒部材７４ｃの軸方向の両端の内周側は、各口金７４ｂの外周部と、例えば接着剤で機械的に固定されている。

図９に示すように、絶縁部材１２０は、エレメント７４ａの両端が第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂと電気伝導性を有する材料で接続されたヒューズ７４のほぼ全面に接触して、ヒューズ７４を覆うように成形される。絶縁部材１２０は、電気絶縁性及び放熱性を有する。絶縁部材１２０は、第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂが両端に接続されたヒューズ７４が金型の内部に置かれた後に、金型にインサート成形される。すなわち、絶縁部材１２０は、モールド成形される。

絶縁部材１２０は、ヒューズ７４のほぼ全面に接触して、ヒューズ７４を覆うように成形されている。そのため、絶縁部材１２０は、ヒューズ７４付近で生じる発熱を、ヒューズ７４外へ素早く放熱することができる。実施の形態１では、ヒューズ７４付近で生じる発熱には、エレメント７４ａの発熱と、第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂとエレメント７４ａとを接続する半田の発熱とがある。これにより、絶縁部材１２０は、繰り返し加熱によるエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化の進行を低減できるので、可溶体組織の結晶の界面から生じる亀裂によるヒューズ７４の耐久性の低下を抑制できる。

絶縁部材１２０の材料は、実施の形態１では、１２０℃以上１６０℃以下といった比較的低温で高精度の成形が可能なガラスフィラ入りの不飽和ポリエステル樹脂が例示される。実施の形態１において、絶縁部材１２０の材料は、例示した材料には限定されず、前述した温度範囲で成形ができる材料であればよい。絶縁部材１２０の材料は、ガラスフィラ入りの不飽和ポリエステル樹脂である場合、インサート成形の過程において、化学反応をすることで耐熱温度が上昇するため、好ましい。また、絶縁部材１２０の材料がガラスフィラ入りの不飽和ポリエステル樹脂である場合、線膨張係数は、一般的な樹脂材料と比較して、金属又はセラミックに近い値となる。その結果、絶縁部材１２０とヒューズ７４との間で生じる応力が低減されるため、好ましい。

絶縁部材１２０の材料がガラスフィラ入りの不飽和ポリエステル樹脂である場合、１２０℃以上１６０℃以下といった比較的低温でモールド成形できるので、絶縁部材１２０とヒューズ７４との間で生じる応力がより低減されるため、好ましい。以上により、絶縁部材１２０の材料がガラスフィラ入りの不飽和ポリエステル樹脂である場合、絶縁部材１２０とヒューズ７４とに生じる応力が低減されることで、モールド成形によるエレメント７４ａの劣化が低減される。

絶縁部材１２０は、実施の形態１では、金型にインサート成形されるが、これに限定されず、電気絶縁性及び放熱性を有し、ヒューズ７４を覆うようにヒューズ７４に設けられるいかなる形態であってもよい。

絶縁部材１２０の外周は、図６に示すように、放熱体１２２で覆われる。放熱体１２２は、放熱性を有する。放熱体１２２は、電気伝導性を有することが好ましい。放熱体１２２は、金属であることがより好ましい。放熱体１２２は、図１０に示すように、ヒューズ７４の各口金７４ｂの部分を絶縁部材１２０の外周から覆うように、ヒューズ７４の第１電線７５ａ側と第２電線７５ｂ側との２箇所に設けられる。

放熱体１２２は、内側が絶縁部材１２０のみと接触しているので、エレメント７４ａ、口金７４ｂ、第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂとは電気的に絶縁されている。そのため、放熱体１２２は、電力の経路とならない。また、放熱体１２２は、各口金７４ｂを覆う形で２箇所に分けて設けられているので、放熱体１２２，１２２のいずれか一方が口金７４ｂ、第１電線７５ａ又は第２電線７５ｂと短絡した場合でも、電力の経路とならないので、ヒューズ７４の機能を妨げない。

放熱体１２２，１２２は、それぞれ、ヒューズ７４のエレメント７４ａが延びる方向に沿って２つに分断されている。放熱体１２２，１２２は、それぞれ、互いに嵌め合わせ可能な１組の第１放熱体部材１２２Ａと第２放熱体部材１２２Ｂとを有する。

第１放熱体部材１２２Ａ及び第２放熱体部材１２２Ｂは、複数の放熱板が組み合わされて形成されている。第１放熱体部材１２２Ａは、第２放熱体部材１２２Ｂに嵌め合わせることができ、第２放熱体部材１２２Ｂから取り外すことができる。そのため、放熱体１２２は、ヒューズ７４のエレメント７４ａが溶断した場合に使用者がヒューズ７４を交換することを容易にするので、好ましい。

放熱体１２２は、各口金７４ｂを覆う形で、絶縁部材１２０の外周のほぼ全面に接触するので、ヒューズ７４付近で生じる発熱を、絶縁部材１２０の外へ素早く放熱することができる。これにより、放熱体１２２は、繰り返し加熱によるエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化の進行を低減できるので、可溶体組織の結晶の界面から生じる亀裂によるヒューズ７４の耐久性の低下を抑制できる。

放熱体１２２の外周は、図６に示すように、絶縁ケース１２４で覆われて固定される。絶縁ケース１２４は、電気絶縁性及び放熱性を有する。絶縁ケース１２４は、難燃性を有することが好ましい。絶縁ケース１２４は、図１１に示すように、放熱体１２２の外周から覆うように設けられる。

絶縁ケース１２４は、ヒューズ７４のエレメント７４ａが延びる方向に沿って２つに分断されている。絶縁ケース１２４は、互いに嵌め合わせ可能な１組の第１絶縁ケース部材１２４Ａと第２絶縁ケース部材１２４Ｂとを有する。

第１絶縁ケース部材１２４Ａ及び第２絶縁ケース部材１２４Ｂは、電気絶縁性及び放熱性を有する複数の絶縁シートが組み合わされて形成されている。第１絶縁ケース部材１２４Ａは、第２絶縁ケース部材１２４Ｂに嵌め合わせることができ、第２絶縁ケース部材１２４Ｂから取り外すことができる。そのため、絶縁ケース１２４は、ヒューズ７４のエレメント７４ａが溶断した場合に使用者がヒューズ７４を交換することを容易にするので、好ましい。

絶縁ケース１２４は、放熱体１２２の外周のほぼ全面に接触するので、ヒューズ７４付近で生じる発熱を、放熱体１２２の外へ素早く放熱することができる。絶縁ケース１２４は、絶縁部材１２０の外周のうち放熱体１２２が覆われていない領域にも接触するので、ヒューズ７４付近で生じる発熱を、絶縁部材１２０の外へ素早く放熱することができる。これにより、絶縁ケース１２４は、繰り返し加熱によるエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化の進行を低減できるので、可溶体組織の結晶の界面から生じる亀裂によるヒューズ７４の耐久性の低下を抑制できる。

絶縁ケース１２４は、電気絶縁性及び放熱性を有し、放熱体１２２の外周の全面を覆うので、放熱体１２２の外周を絶縁し、保護することができる。

以上のように、実施の形態１に係る充放電器１０において、充放電コネクタ４４の内部では、絶縁部材１２０が、ヒューズ７４の外周のほぼ全面に接触して、ヒューズ７４を覆うように成形されている。絶縁部材１２０には、放熱体１２２が、絶縁部材１２０の外周のほぼ全面に接触して、絶縁部材１２０を覆うように設けられている。放熱体１２２には、絶縁ケース１２４が、放熱体１２２の外周のほぼ全面に接触して、放熱体１２２を覆うように設けられている。そのため、絶縁部材１２０、放熱体１２２、及び絶縁ケース１２４は、それぞれ、ヒューズ７４付近で生じる発熱を、ヒューズ７４の外側へ素早く放熱することができる。これにより、実施の形態１に係る充放電器１０は、繰り返し加熱によるエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化の進行を低減できるので、可溶体組織の結晶の界面から生じる亀裂によるヒューズ７４の耐久性の低下を抑制できる。

実施の形態１に係る充放電器１０は、ヒューズ７４のエレメント７４ａ及び口金７４ｂが絶縁部材１２０及び絶縁ケース１２４で二重絶縁処理されているため、電気的な安全性が高い。実施の形態１に係る充放電器１０は、充放電ケーブル４２内の第１電線７５ａ、第２電線７５ｂ及び第３電線７５ｃがいずれも第１絶縁層及び第２絶縁層で二重絶縁処理されているため、電気的な安全性が高い。そのため、実施の形態１に係る充放電器１０において、コネクタケース１１６に絶縁性を有しない電気伝導性材料、すなわち金属を用いることも可能である。この場合、コネクタケース１１６は、ヒューズ７４付近で生じる発熱を素早く外に放熱させることができ、好ましい。これにより、実施の形態１に係る充放電器１０は、繰り返し加熱によるエレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化の進行をより低減できるので、可溶体組織の結晶の界面から生じる亀裂によるヒューズ７４の耐久性の低下をより抑制できる。

実施の形態１に係る充放電器１０は、従来のようにヒューズ７４が浮いた状態で配置されておらず、絶縁部材１２０、放熱体１２２及び絶縁ケース１２４で固定される。そのため、実施の形態１に係る充放電器１０は、従来のように第１電線７５ａ及び第２電線７５ｂ及び空気のみで放熱されてしまうために放熱効率が低下してしまうことがない。

実施の形態１に係る充放電器１０は、放熱性能が高いので、ヒューズ７４を放熱するためにコネクタハウジング１１４又はコネクタケース１１６の内部に穴をあける必要がない。そのため、実施の形態１に係る充放電器１０は、コネクタハウジング１１４又はコネクタケース１１６の内部に設けられたコネクタロック機構が塵埃、金属片及び昆虫等の侵入によって、機構の不動作等の不具合を生じることを抑制できる。また、実施の形態１に係る充放電器１０は、ヒューズ７４を放熱するためにコネクタハウジング１１４又はコネクタケース１１６の内部に穴をあける必要がない。そのため、実施の形態１に係る充放電器１０は、コネクタハウジング１１４又はコネクタケース１１６を分解してコネクタハウジング１１４又はコネクタケース１１６の内部から塵埃、金属片及び昆虫等を除去する掃除をする等のメンテナンスをする必要がなくなるので、特に常時メンテナンスを行うことが困難である一般の使用者にとって使いやすい。

実施の形態１に係る充放電器１０は、低い温度で繰り返し加熱される環境で用いられるが、上記のようにヒューズ７４の耐久性の低下を低減しているので、エレメント７４ａ内の可溶体組織の結晶化が進むことでヒューズ７４の耐久性が低下することを想定して定格電流よりも大きな溶断電流を有するヒューズを用いなくてもよい。そのため、実施の形態１に係る充放電器１０は、定格電流通りの溶断電流を有するヒューズ７４を用いることができる。これにより、実施の形態１に係る充放電器１０は、定格電流通りのヒューズ７４の溶断電流に合わせて従来のものより細い充放電ケーブル４２を用いることができるようになる。以上により、実施の形態１に係る充放電器１０は、軽量で、低温時の取り回しが良く、特に一般の使用者が使用しやすいものを提供することができる。すなわち、実施の形態１に係る充放電器１０は、ケーブルの間に設けられたヒューズを十分に保護しつつ、ケーブルの取り扱いを容易にすることができる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２に係る充放電器における充放電ケーブル４２及び充放電コネクタ４４ａの構成の一例を示す断面図である。実施の形態２に係る充放電器は、実施の形態１に係る充放電器１０において、充放電コネクタ４４ａの内部に設けられたヒューズ７４の筒部材７４ｃと絶縁部材１２０との間に応力緩和樹脂１２６が設けられ、さらに、第１電線７５ａ又は第２電線７５ｂと、エレメント７４ａと、口金７４ｂとを、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接に例示される溶接部での接続としたものである。実施の形態２に係る充放電器は、実施の形態１と同様の構成に実施の形態１と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。

応力緩和樹脂１２６は、ヒューズ７４の筒部材７４ｃと絶縁部材１２０との間に設けられている。具体的には、応力緩和樹脂１２６は、筒部材７４ｃの外周部に塗布して設けられ、その後に絶縁部材１２０が外周に成形されることで、筒部材７４ｃと絶縁部材１２０との間に配置される。応力緩和樹脂１２６は、負荷される応力に対してヒューズ７４より伸びやすい性質を有する。応力緩和樹脂１２６は、電気絶縁性を有することが好ましい。

ヒューズ７４のエレメント７４ａが延びる方向の線膨張係数と絶縁部材１２０の線膨張係数との差により、ヒューズ７４のエレメント７４ａが延びる方向には、応力が発生する。応力緩和樹脂１２６は、ヒューズ７４よりも伸びやすいので、この応力に対してヒューズ７４よりも伸びる。これにより、応力緩和樹脂１２６は、この応力がヒューズ７４に対して与える影響を低減する。その結果、実施の形態２に係る充放電器は、この応力によってもたらされるヒューズ７４の機械的なストレスを低減することができ、ヒューズ７４の機械的ストレスによる機械的な劣化を低減することができる。

実施の形態２に係る充放電器は、第１電線７５ａ又は第２電線７５ｂと、エレメント７４ａと、口金７４ｂとが、溶接部によって接続される。すなわち、実施の形態２に係る充放電器において、第１電線７５ａとエレメント７４ａとの間に第１溶接部を有し、第２電線７５ｂとエレメント７４ａとの間に第２溶接部を有し、エレメント７４ａと各口金７４ｂとの間に第３溶接部を有する。第１溶接部、第２溶接部及び第３溶接部は、いずれも半田と比較して、耐熱性が高く、加熱及び冷却が繰り返されたときに受ける熱応力に対する耐久性が高い。そのため、実施の形態２に係る充放電器は、耐熱性が高く、加熱及び冷却が繰り返されてエレメント７４ａと第１電線７５ａ又は第２電線７５ｂとの間に生じる熱応力に対する耐久性が高い。これにより、実施の形態２に係る充放電器は、放熱目的で複数の素材をヒューズ７４に用いてもヒューズ７４の耐久性を長く保持することができるので、耐久性のある電力供給システム１を構築することができる。

なお、実施の形態２に係る充放電器は、応力緩和樹脂１２６が、筒部材７４ｃの外周部に塗布して設けられたが、これに限定されることはない。実施の形態２に係る充放電器は、応力緩和樹脂１２６に代えて、熱収縮性を有するチューブを筒部材７４ｃの外周部に被せて設けた場合にも、応力緩和部材１２６を設けた場合と同等の効果が得られる。

以上の実施の形態１及び実施の形態２に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１電力供給システム、１０充放電器、１０Ａ充放電器本体、１２電気自動車、１２Ａ自動車本体、１４商用系統、１６主幹漏電遮断器、１８保守用ＭＣＣＢ、２０太陽電池、２２太陽電池用パワーコンディショナ、２４，２６切替開閉器、２８住宅用分電盤、３０電力変換器、３２変流器、３４，３６解列用電磁接触器、３８宅内コントローラ、４０ＨＥＭＳコントローラ、４２充放電ケーブル、４４，４４ａ充放電コネクタ、４６，４８収納ホルダ、５０コンタクタ、５２Ｘ，５２Ｙリアクトル、５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ交直交換器、５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ駆動部、５８制御部、６０電力供給ユニット、６２バッテリ、６４，６６コンデンサ、６８絶縁トランス、７０整流開路、７２ダイオード、７４ヒューズ、７４ａエレメント、７４ｂ口金、７４ｃ筒部材、７５ａ第１電線、７５ｂ第２電線、７５ｃ第３電線、７６インレット、７８開閉スイッチ、８０メインバッテリ、８２充電ユニット、８４補機用バッテリ、８６駆動部、８８車両制御部、９０通信線、９０ａ第１の充電開始停止線、９０ｂ第２の充電開始停止線、９０ｃコネクタ接続確認線、９０ｄ充電許可禁止線、９０ｅ接地線、９０ｆ第１のＣＡＮ通信線、９０ｇ第２のＣＡＮ通信線、９２ｄ１リレー、９４ｄ２リレー、９６接続検出器、９８充電許可禁止入力部、１０２コンタクタ駆動リレー、１０４ｄ１リレー検出器、１０６ｄ２リレー検出器、１０８接続検出器、１１０充放電許可禁止出力部、１１２電源バッテリ、１１４コネクタハウジング、１１６コネクタケース、１１８コネクタピン、１２０絶縁部材、１２２放熱体、１２２Ａ第１放熱体部材、１２２Ｂ第２放熱体部材、１２４絶縁ケース、１２４Ａ第１絶縁ケース部材、１２４Ｂ第２絶縁ケース部材、１２６応力緩和樹脂、ＶＴ電圧検出変圧器、ＣＴ変流器。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の充放電器は、外部電力を用いて車両の内部に備えられた蓄電池を充電し、又は蓄電池に充電された電力を外部負荷に放電させる充放電器であって、充放電器本体と、充放電ケーブルと、充放電コネクタと、絶縁部材と、を含むことを特徴とする。充放電器本体は、供給された電力を供給先に合わせて変換する電力変換器を備える。充放電ケーブルは、充放電器本体の内部から延びて、供給された電力又は供給先に供給する電力の経路となる電線を含む。充放電コネクタは、充放電ケーブルの内部から延びる第１電線と、第１電線の一端に接続されたヒューズと、ヒューズの第１電線とは反対側に接続された第２電線と、を有し、充放電ケーブルの充放電器本体とは反対側に設けられており、車両のインレットに接続されることで、充放電ケーブルと車両とを電気的に接続させる。絶縁部材は、充放電コネクタの内部に設けられ、ヒューズの外周から覆うコネクタケースを有し、電気絶縁性及び放熱性を有し、ヒューズに接触してヒューズを覆う。

なお、実施の形態２に係る充放電器は、応力緩和樹脂１２６が、筒部材７４ｃの外周部に塗布して設けられたが、これに限定されることはない。実施の形態２に係る充放電器は、応力緩和樹脂１２６に代えて、熱収縮性を有するチューブを筒部材７４ｃの外周部に被せて設けた場合にも、応力緩和樹脂１２６を設けた場合と同等の効果が得られる。

Claims

外部電力を用いて車両の内部に備えられた蓄電池を充電し、又は前記蓄電池に充電された電力を外部負荷に放電させる充放電器であって、
供給された電力を供給先に合わせて変換する電力変換器を備える充放電器本体と、
前記充放電器本体の内部から延びて、前記供給された電力又は前記供給先に供給する電力の経路となる電線を含む充放電ケーブルと、
前記充放電ケーブルの内部から延びる第１電線と、前記第１電線の一端に接続されたヒューズと、前記ヒューズの前記第１電線とは反対側に接続された第２電線と、を有し、前記充放電ケーブルの前記充放電器本体とは反対側に設けられており、前記車両のインレットに接続されることで、前記充放電ケーブルと前記車両とを電気的に接続させる充放電コネクタと、
電気絶縁性及び放熱性を有し、前記ヒューズに接触して前記ヒューズを覆う絶縁部材と、
を含むことを特徴とする充放電器。
前記絶縁部材は、１２０℃以上１６０℃以下で成形ができる樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の充放電器。
放熱性を有し、かつ前記絶縁部材に接触して前記絶縁部材を覆う放熱体をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充放電器。
前記放熱体は、電気伝導性を有することを特徴とする請求項３に記載の充放電器。
電気絶縁性及び放熱性を有し、前記放熱体に接触して前記放熱体を覆う絶縁ケースをさらに有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の充放電器。
前記充放電ケーブルは、前記電線の側面を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の側面を覆う第２絶縁層と、を有し、
前記充放電コネクタは、前記車両の前記インレットに嵌め合わされる先端側の領域よりも基端側の領域に電気伝導性を有する材料が用いられていることを特徴とする請求項５に記載の充放電器。
前記充放電コネクタは、前記ヒューズと前記絶縁部材との間に設けられた応力緩和樹脂を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の充放電器。
前記応力緩和部材は、負荷される応力に対して前記ヒューズより伸びやすい性質を有することを特徴とする請求項７に記載の充放電器。
前記ヒューズは、前記第１電線と電気的に接続する第１溶接部と、前記第２電線と電気的に接続する第２溶接部と、を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の充放電器。
電力系統の電源と自然エネルギー発電システムとの少なくとも一方と接続され、前記電力系統の電源から供給される電力と前記自然エネルギー発電システムから供給される電力との少なくとも一方を用いて前記車両の前記蓄電池を充電することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の充放電器。
前記電力系統の電源が停電した場合、前記自然エネルギー発電システムから供給される電力を用いて前記車両の前記蓄電池を充電することを特徴とする請求項１０に記載の充放電器。