WO2014174762A1 - 電力変換システムおよびコネクタ - Google Patents

Abstract

　電力変換システム１０は、コネクタ３内の給電路５に挿入された第１の開閉器３１と、電動車両４内の給電路５に挿入された第２の開閉器４３の異常の有無を検出する検出回路３２とを備えている。検出回路３２は、給電路５において第１の開閉器３１より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、第２の開閉器４３を開いた状態で計測する計測部３２１をコネクタ３に有している。検出回路３２は、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出するように構成されている。

Description

電力変換システムおよびコネクタ

　本発明は、一般に電力変換システムおよびコネクタに関し、より詳細には、蓄電池を搭載した電動車両が接続される電力変換システム、およびそれに用いられるコネクタに関する。

　近年、資源の制約や環境への配慮から、車両に搭載されている蓄電池を車両外部の充電器を用いて充電し、蓄電池に蓄積された電気エネルギーを用いて走行する電動車両が注目されている。この種の電動車両としては、電動機の出力によって走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンの出力と電動機の出力とを組み合わせて走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などがある。

　これらの電動車両の充電には、一般的に、本体から延びるケーブルと、ケーブルを電動車両に接続するためのコネクタ（充放電コネクタ）とを備えた充放電器が用いられる（たとえば日本国特許出願公開番号２０１３－３１３４８（以下「文献１」という）参照）。文献１に記載の充放電器は、ケーブルに流れる電流の電流値が所定値以上の場合に、当該電流を遮断する開閉器（電磁開閉器）がコネクタに設けられている。また、電動車両には電流制限手段としてのコンタクタが設けられており、蓄電池は、コンタクタを介してコネクタに接続される。

　しかし、文献１に記載の充放電器は、電動車両に設けられている開閉器（コンタクタ）の異常の有無を検出する機能がなく、電動車両内の開閉器に溶着等の異常が生じてもユーザへの報知などの適切な措置をすぐに講じることができない。

　本発明は上記事由に鑑みて為されており、電動車両に設けられている開閉器の異常の有無を検出できる電力変換システム、およびそれに用いられるコネクタを提供することを目的とする。

　本発明の電力変換システムは、電力変換装置と、コネクタとを具備する。前記コネクタは、当該電力変換装置にケーブルを介して接続されており、蓄電池を搭載した電動車両の接続口に着脱可能に装着されることによって前記電力変換装置と前記蓄電池との間に給電路を形成する。電力変換システムは、保護装置と、検出回路とを備える。前記保護回路は、開閉器とヒューズとの少なくとも一方からなり前記コネクタ内の前記給電路に挿入されている。前記検出回路は、前記電動車両内の前記給電路に挿入された車両開閉器の異常の有無を検出する。前記検出回路は、計測部を前記コネクタに有する。前記計測部は、前記給電路において前記保護装置より前記電動車両側に設定された計測点の電圧値を、前記車両開閉器を開いた状態で計測する。前記検出回路は、当該計測部の計測結果に基づいて前記異常の有無を検出するように構成されている。

　この電力変換システムにおいて、前記検出回路は、前記計測部で計測された前記電圧値と所定の閾値とを比較し、前記電圧値が前記閾値を超える場合に前記車両開閉器に異常があると判断する判断部を有することが望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記検出回路は、前記判断部と、前記判断部の判断結果を表す二値の信号を前記電力変換装置に送信する通知部とを前記コネクタに有することがより望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記検出回路は、前記給電路における前記車両開閉器より前記電力変換装置側の容量成分に蓄積された電荷を放電する放電部を前記コネクタに有することがより望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記計測部は前記放電部に兼用されていることがより望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記計測点として、前記給電路の高電位側に設定された計測点と、前記給電路の低電位側に設定された計測点とを有し、前記計測部は、ダイオードを、有することが望ましい。前記計測部は、前記ダイオードを、前記給電路の高電位側に設定された前記計測点と前記給電路の低電位側に設定された前記計測点との間に有する。

　この電力変換システムにおいて、前記計測部は、前記ダイオードが導通してから所定時間が経過した後に、前記電圧値を計測することがより望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記計測部は、前記ダイオードに直列に接続されたリレーをさらに有し、前記リレーがオンしてから前記所定時間が経過した後に、前記電圧値を計測することがさらに望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記車両開閉器を開いた状態は、前記車両開閉器を開くための指示信号が発生している状態であることが望ましい。

　この電力変換システムにおいて、前記計測点として、前記給電路の高電位側に設定された計測点と、前記給電路の低電位側に設定された計測点とを有し、前記計測部は、以下の動作を行うことが望ましい。前記計測部は、前記給電路の高電位側に設定された前記計測点と前記給電路の低電位側に設定された前記計測点との間の電圧値を、前記車両開閉器を開いた状態で計測する。

　この電力変換システムにおいて、前記電力変換装置は、前記蓄電池の充電時および放電時に電力変換を行う主回路を有することが望ましい。前記主回路は、前記コネクタが前記電動車両の前記接続口に装着された状態で、前記給電路を介して前記蓄電池と電気的に接続される。前記主回路は、前記蓄電池の充電時には、外部からの供給電力を直流電力に変換し前記電動車両に供給する。前記主回路は、前記蓄電池の放電時には、前記蓄電池からの放電電力を交流電力に変換する。

　本発明のコネクタは、上記いずれかの電力変換システムに用いられることを特徴とする。

　本発明は、検出回路が、給電路において保護装置より電動車両側に設定された計測点の電圧値を、電動車両に設けられている車両開閉器を開いた状態で計測する計測部をコネクタに有する。そして、検出回路は、計測部の計測結果に基づいて車両開閉器の異常の有無を検出するように構成されている。したがって、電動車両に設けられている車両開閉器の異常の有無を検出できる、という利点がある。

　本発明の好ましい実施形態をより詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層よく理解される。
実施形態１に係る電力変換システムの概略ブロック図である。 実施形態１に係るコネクタの概略回路図である。 実施形態２に係る電力変換システムの動作の説明図である。 実施形態３に係る電力変換システムの概略ブロック図である。

　下記実施形態では、蓄電池を搭載した電動車両が接続される電力変換システム、およびそれに用いられるコネクタについて説明する。

　電動車両は、車両に搭載されている蓄電池を車両外部の充電器を用いて充電し、蓄電池に蓄積された電気エネルギーを用いて走行する。以下では、電動機の出力によって走行する電気自動車（ＥＶ）を電動車両の例とするが、電動車両は電気自動車に限らず、たとえばエンジンの出力と電動機の出力とを組み合わせて走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などであってもよい。

　また、下記実施形態では、電力変換システムは双方向に電力変換を行うことで電動車両の蓄電池の充電と放電との両方に用いられる構成とする。

　つまり電力変換システムは、蓄電池の充電時には、商用電源（系統電源）や、住宅に付設されている太陽光発電設備等の発電設備から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換後の電力を電動車両に供給することで蓄電池の充電を行う。蓄電池の放電時には、電力変換システムは、蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の電力を住宅に供給することで住宅内の機器、設備への電力供給を行うＶ２Ｈ（Vehicle to Home）を実現する。ただし、電力変換システムは、蓄電池との間で電力の授受を行う構成であればよく、蓄電池の充電と放電とのいずれか一方のみを行う構成であってもよい。

　また、以下では、蓄電池の充電方式としてＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）方式が採用されている場合を例に説明する。この充電方式では、電動車両に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が残量や温度など蓄電池の状況に応じた充電電流値を計算する。電力変換システムは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信によって電動車両から充電電流値の指示を受け、指示に従って出力電流値を制御する。

　ただし、この例に限らず、下記実施形態に係る電力変換システムおよびコネクタは他の充電方式でも適用可能である。さらに、コネクタが接続される機器は、蓄電池を搭載し且つ車両開閉器としての開閉器を給電路に有する機器であればよく、電動車両に限らず、たとえば定置型蓄電装置などであってもよい。

　（実施形態１）
　本実施形態の電力変換システム１０は、図１に示すように、電力変換装置１と、電力変換装置１にケーブル２を介して接続されているコネクタ３とを具備している。コネクタ３は、蓄電池４１を搭載した電動車両４の接続口４２に着脱可能に装着されることによって電力変換装置１と蓄電池４１との間に給電路５を形成する。

　電力変換システム１０は、開閉器とヒューズとの少なくとも一方からなりコネクタ３内の給電路５に挿入された保護装置と、電動車両４内の給電路５に挿入された車両開閉器の異常の有無を検出する検出回路３２とを備えている。本実施形態では、コネクタ３内に設けられている開閉器（第１の開閉器３１）を保護装置とし、電動車両４内に設けられている第２の開閉器４３を車両開閉器として説明する。

　検出回路３２は、給電路５において第１の開閉器３１より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、第２の開閉器４３を開いた状態で計測する計測部３２１をコネクタ３に有している。検出回路３２は、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出するように構成されている。本実施形態では、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値は、計測点Ｐ１と計測点Ｐ２との間の電圧値である。

　検出回路３２は、計測部３２１で計測された電圧値と所定の閾値とを比較し、電圧値が閾値を超える場合に第２の開閉器（車両開閉器）４３に異常があると判断する判断部３２２を有している。さらに、検出回路３２は、判断部３２２と、判断部３２２の判断結果を表す二値の信号を電力変換装置１に送信する通知部３２３とをコネクタ３に有している。

　なお、コネクタ３内の給電路５に挿入された保護装置は、開閉器とヒューズとの少なくとも一方からなればよく、第１の開閉器３１に限らず、ヒューズ、あるいは開閉器とヒューズとの組み合わせを保護装置として用いてもよい。ここでいう開閉器とヒューズとの組み合わせの態様には、たとえば開閉器とヒューズとを直列に接続する態様などがある。

　以下、本実施形態の電力変換システム１０の具体的な構成について説明する。

　電力変換装置１は、蓄電池４１の充電時および放電時に電力変換を行う主回路１１を有している。主回路１１は、給電路５に接続されており、コネクタ３が電動車両４の接続口４２に装着された状態で、給電路５を介して蓄電池４１と電気的に接続される。主回路１１は、蓄電池４１の充電時には、商用電源等からの供給電力をたとえば５０～６００Ｖの直流電力に変換し電動車両４に供給し、蓄電池４１の放電時には、蓄電池４１からの放電電力をたとえば１００Ｖの交流電力に変換し住宅に供給する。すなわち、蓄電池４１の充電時には、主回路１１は、外部（商用電源等）からの供給電力を直流電力に変換し電動車両４に供給する。蓄電池４１の放電時には、主回路１１は、蓄電池４１からの放電電力を交流電力に変換する。

　さらに、電力変換装置１は、電動車両４との通信を行う通信部１２と、後述する報知部１３とを有している。通信部１２は、図示しない通信経路を用いて、たとえばＣＡＮ通信によって電動車両４との間で双方向に制御信号を伝送する。

　なお、電力変換装置１は、建物の壁に取り付けられる壁掛け型であってもよいし、地面に設置される据え置き型であってもよい。

　ケーブル２は、給電路５の一部を構成する一対の電源線２１，２２を有している。これら一対の電源線２１，２２は、充電時における主回路１１から蓄電池４１への電力供給、および放電時における蓄電池４１から主回路１１への電力供給に用いられる。主回路１１と蓄電池４１との間では、電源線２１を高電位側（正極）、電源線２２を低電位側（負極）とする直流電力が授受される。

　また、ケーブル２は、一対の電源線２１，２２の他に、制御信号の伝送に用いられる一対のＣＡＮ信号線（図示せず）および５本のアナログ制御線（図示せず）を有している。図１では、これらＣＡＮ信号線とアナログ制御線とをまとめて通信線２３としている。コネクタ３が電動車両４の接続口４２に装着された状態では、通信線２３はコネクタ３を介して電動車両４に接続され、電力変換装置１の通信部１２は通信線２３を通して電動車両４との間で通信可能となる。

　コネクタ３は、ケーブル２の先端に接続されており、電動車両４に設けられている接続口４２としてのインレットに着脱可能に装着される。コネクタ３は、ケーブル２に電気的に接続された接触部３３を有しており、この接触部３３を接続口４２と電気的に接続することによってケーブル２の電源線２１，２２および通信線２３を電動車両４に電気的に接続する。したがって、コネクタ３は、接続口４２に装着された状態で、電力変換装置１と蓄電池４１との間に給電路５を形成する。給電路５は、高電位側と低電位側とからなる一対の電路である。以下では、電力変換装置１と蓄電池４１との間に形成された給電路５のうち、コネクタ３内の給電路５を第１の給電路５１、電動車両４内の給電路５を第２の給電路５２とする。

　コネクタ３は、電動車両４の接続口４２に装着された状態を機械的に保持するラッチ機構（図示せず）と、ラッチ機構の動作を規制するロック機構（図示せず）とを筐体（図示せず）に備えている。コネクタ３は、蓄電池４１の充放電時にはロック機構をロック状態とすることによってラッチ機構のラッチ状態が解除されることを禁止し、接続口４２からの抜け止めが為される。

　コネクタ３は、ケーブル２－接触部３３間に第１の給電路５１を形成しており、この第１の給電路５１に挿入された保護装置としての第１の開閉器３１を筐体内に有している。本実施形態では、第１の開閉器３１は、第１の給電路５１の高電位側に挿入された第１の接点３１１と、第１の給電路５１の低電位側に挿入された第２の接点３１２とを有する。第１の開閉器３１は、第１の接点３１１と第２の接点３１２との各々を開閉（オン・オフ）可能な両切りタイプの開閉器である。ただし、第１の開閉器３１は、両切りタイプに限らず、第１の給電路５１の高電位側に挿入された第１の接点３１１と第１の給電路５１の低電位側に挿入された第２の接点３１２とのいずれか一方のみを有する片切りタイプの開閉器であってもよい。

　第１の開閉器３１は、第１の接点３１１と第２の接点３１２との各々を開閉する駆動装置としてソレノイド３１３（図２参照）を有している。なお、第１の開閉器３１は常閉型であって、ソレノイド３１３への非通電時に第１および第２の両接点３１１，３１２が閉じた状態（オン状態）となり、ソレノイド３１３への通電時に両接点３１１，３１２が開いた状態（オフ状態）となる。

　コネクタ３は、ソレノイド３１３を駆動する駆動部３４（図２参照）と、接触部３３の温度を検出する検出素子としてのサーミスタ３５（図２参照）とを有している。駆動部３４は、サーミスタ３５の検出温度が所定温度を超えた場合に、ソレノイド３１３を駆動して第１の開閉器３１を開状態とする。

　また、コネクタ３は、接触部３３が接続口４２に接続されているときに第１および第２の両接点３１１，３１２を閉じ、接触部３３が接続口４２に接続されていないときに両接点３１１，３１２を開く機械式の開閉機構（図示せず）を有している。さらに、本実施形態では、第１の開閉器３１は、第１の給電路５１を過電流が所定時間以上継続して流れた場合や第１の給電路５１を短絡電流が流れた場合にトリップし、開状態となることで回路を遮断する回路遮断器としても機能する。

　本実施形態においては、コネクタ３は、電動車両４に設けられている第２の開閉器（車両開閉器）４３の異常の有無を検出する検出回路３２をさらに有している。検出回路３２の構成については後述する。

　なお、コネクタ３は、通信線２３を介して電力変換装置１から供給される動作電圧（たとえば直流１２Ｖ）から動作電源を生成し、各部（検出回路３２等）に供給する電源回路（図示せず）を有している。

　一方、電動車両４は、接続口４２－蓄電池４１間に第２の給電路５２を形成しており、この第２の給電路５２に挿入された車両コンタクタとしての第２の開閉器４３を有している。本実施形態では、第２の開閉器４３は、第２の給電路５２の高電位側に挿入された第１の接点４３１と、第２の給電路５２の低電位側に挿入された第２の接点４３２とを有する。第２の開閉器４３は、第１の接点４３１と第２の接点４３２との各々を開閉可能な両切りタイプの開閉器である。なお、第１の開閉器３１の場合と同様に、第２の開閉器４３は、両切りタイプに限らず、第２の給電路５２の高電位側に挿入された第１の接点４３１と低電位側に挿入された第２の接点４３２とのいずれか一方のみを有する片切りタイプの開閉器であってもよい。

　この第２の開閉器４３は、電動車両４の電子制御ユニット４４によって開閉制御される。電子制御ユニット４４は、基本的には、蓄電池４１の充放電を開始する際に電力変換システム１０からの通知を受けて第２の開閉器４３を閉じ、蓄電池４１の充放電を終了する際に第２の開閉器４３を開くように構成されている。これにより、接続口４２は、蓄電池４１の充放電時に蓄電池４１に接続され、蓄電池４１の充放電時以外は蓄電池４１から電気的に切り離されることになる。

　より詳細に説明すると、電子制御ユニット４４が、第２の開閉器４３を閉じるための指示信号を出力すると、第２の開閉器４３は閉じる。たとえば蓄電池４１の充放電を開始する際に、第２の開閉器４３を閉じるための指示信号を電子制御ユニット４４が出力すると、第２の開閉器４３は閉じる。ここで、第２の開閉器４３を閉じた状態とは、第２の開閉器４３を閉じるための指示信号が発生している状態である。一方、電子制御ユニット４４が、第２の開閉器４３を開くための指示信号を出力すると、第２の開閉器４３の異常（たとえば溶着）がなければ、第２の開閉器４３は開く。たとえば蓄電池４１の充放電を終了する際に、第２の開閉器４３を開くための指示信号を電子制御ユニット４４が出力すると、第２の開閉器４３の異常がなければ、第２の開閉器４３は開く。ここで、第２の開閉器４３を開いた状態とは、第２の開閉器４３を開くための指示信号が発生している状態である。

　次に、本実施形態の電力変換システム１０における蓄電池４１の充電動作（充電フロー）について簡単に説明する。

　電力変換システム１０は、コネクタ３が接続口４２に接続された後、操作部（図示せず）に対して充電開始のための所定の操作が為されることにより、充電フローを開始し、電動車両４に充電開始信号を送信する。電動車両４の電子制御ユニット４４は、充電開始信号を受信すると、電力変換システム１０との間でＣＡＮ通信を開始し、蓄電池４１の容量などのデータを授受する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、充電準備が完了すると、充電許可信号を電力変換システム１０へ送信する。電力変換システム１０は、充電許可信号を受信すると、電力変換装置１からコネクタ３へ駆動電流を流してコネクタ３のロック機構を駆動しロック状態とする。その後、電力変換システム１０は、電動車両４の電子制御ユニット４４に対し充電準備の完了を通知する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、電力変換システム１０からの通知を受けると、第２の開閉器４３を閉じ、電力変換システム１０へ充電電流値を指示する。これにより、電力変換システム１０は、電流出力を開始し蓄電池４１を充電する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、蓄電池４１の容量が規定値に達すると、電力変換システム１０へ停止要求を送信する。その後、電動車両４の電子制御ユニット４４は、充電電流が所定値以下まで低下したことを確認すると、第２の開閉器４３を開く。電力変換システム１０は、停止要求を受けると電流出力を停止し、所定の診断処理の後にコネクタ３のロック機構を非ロック状態として、充電フローを終了する。

　次に、本実施形態の電力変換システム１０における蓄電池４１の放電動作（放電フロー）について簡単に説明する。

　電力変換システム１０は、コネクタ３が接続口４２に接続された後、操作部（図示せず）に対して放電開始のための所定の操作が為されることにより、放電フローを開始し、電動車両４に放電開始信号を送信する。電動車両４の電子制御ユニット４４は、放電開始信号を受信すると、電力変換システム１０との間でＣＡＮ通信を開始し、蓄電池４１の容量などのデータを授受する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、放電準備が完了すると、放電許可信号を電力変換システム１０へ送信する。電力変換システム１０は、放電許可信号を受信すると、電力変換装置１からコネクタ３へ駆動電流を流してコネクタ３のロック機構を駆動しロック状態とする。その後、電力変換システム１０は、電動車両４の電子制御ユニット４４に対し放電準備の完了を通知する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、電力変換システム１０からの通知を受けると、第２の開閉器４３を閉じ、電力変換システム１０へ蓄電池４１の放電を開始する。

　電動車両４の電子制御ユニット４４は、蓄電池４１の容量が規定値に達すると、電力変換システム１０へ停止要求を送信する。その後、電動車両４の電子制御ユニット４４は、放電電流が所定値以下まで低下したことを確認すると、第２の開閉器４３を開く。電力変換システム１０は、停止要求を受けると、所定の診断処理の後にコネクタ３のロック機構を非ロック状態として、放電フローを終了する。

　ところで、本実施形態の電力変換システム１０は、図１に示すように電動車両４の第２の開閉器４３の異常の有無を検出する検出回路３２を備えている。この検出回路３２は、給電路５に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測する計測部３２１をコネクタ３に有している。ここで、計測部３２１は、給電路５において第１の開閉器３１より電動車両４側、つまり第１の給電路５１における第１の開閉器３１－接触部３３間に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測する。計測部３２１は、第２の開閉器４３を開いた状態で、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測するように構成されている。

　そのため、検出回路３２は、電動車両４から第１の給電路５１に印加される電圧を、第１の開閉器３１の開閉によらず計測部３２１にて計測可能となる。したがって、検出回路３２は、たとえば接触部３３の温度が所定温度を超えて第１の開閉器３１が開状態とされた状態であっても、計測部３２１の計測結果に基づいて第２の開閉器４３の異常の有無を検出することができる。

　また、本実施形態の電力変換システム１０では、検出回路３２は、第２の開閉器４３の異常の有無を判断する判断部３２２と、判断部３２２の判断結果を表す二値の信号を電力変換装置１に送信する通知部３２３とを、いずれもコネクタ３内に有している。判断部３２２は、計測部３２１で計測された電圧値と所定の閾値とを比較し、計測部３２１で計測された電圧値（計測値）が閾値を超える場合に第２の開閉器４３に異常があると判断するように構成されている。

　すなわち、電動車両４の電子制御ユニット４４が第２の開閉器４３を開いた状態でも、第２の開閉器４３がたとえば溶着により開状態とならない場合、第１の給電路５１の計測点Ｐ１，Ｐ２には第２の開閉器４３を介して蓄電池４１から電圧が印加されることになる。要するに、ここでいう第２の開閉器４３を開いた状態とは、第２の開閉器４３を開くための指示信号が発生している状態を意味しており、溶着等により第２の開閉器４３の接点（第１の接点４３１、第２の接点４３２）が物理的に開いていない状態も含む。そのため、第２の開閉器４３を開いた状態でも、第２の開閉器４３の異常（たとえば溶着）により実際には第２の開閉器４３の接点が開いておらず、計測点Ｐ１，Ｐ２に第２の開閉器４３を介して蓄電池４１から電圧が印加される可能性がある。

　そこで、検出回路３２は、第２の開閉器４３を開いた状態での計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測部３２１にて計測し、計測値が閾値以下であれば第２の開閉器４３に異常なしと判断し、計測値が閾値を超えていれば第２の開閉器４３に異常ありと判断する。さらに、検出回路３２は、判断部３２２の判断結果を受け、“異常あり”を示す第１の値と“異常なし”を示す第２の値との二値からなる信号を、通知部３２３から電力変換装置１へ送信する。なお、検出回路３２が計測値と閾値とを比較するとき、電力変換装置１から給電路５すなわち計測点Ｐ１，Ｐ２間に印加される電圧は、閾値未満である。

　具体的には、計測部３２１は、図２に示すように、複数個（ここでは７個）の定電流ダイオードＤ１～Ｄ７と、フォトカプラ３２１１と、フォトＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）リレー（フォトモスリレー：登録商標）３２１２とで構成されている。複数個の定電流ダイオードＤ１～Ｄ７と、フォトカプラ３２１１の一次側と、フォトＭＯＳリレー３２１２の二次側とは、第１の給電路５１の計測点Ｐ１，Ｐ２間に直列に接続されている。フォトＭＯＳリレー３２１２の一次側は、後述する制御部３２４に接続されている。フォトカプラ３２１１の二次側は、判断部３２２に接続されている。

　この構成では、計測部３２１は、制御部３２４の出力を受けてフォトＭＯＳリレー３２１２がオンすると、定電流ダイオードＤ１～Ｄ７とフォトカプラ３２１１の一次側との直列回路に第１の給電路５１の計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧が印加されることになる。したがって、計測部３２１は、第１の給電路５１の計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧が、定電流ダイオードＤ１～Ｄ７およびフォトカプラ３２１１の一次側の順方向電圧を超える場合に、フォトカプラ３２１１の二次側が導通（オン）する。

　そこで、判断部３２２は、制御部３２４がフォトＭＯＳリレー３２１２をオンした状態でフォトカプラ３２１１の出力を監視することにより、計測部３２１で計測された電圧値と閾値とを比較し、第２の開閉器４３の異常の有無を判断する。通知部３２３は、ケーブル２の通信線２３（図１参照）に接続されており、判断部３２２の判断結果を受け、二値の信号を電力変換装置１へ送信する。

　ここで、制御部３２４は、電力変換装置１からの指示に従ってフォトＭＯＳリレー３２１２をオンし、判断部３２２に第２の開閉器４３の異常の有無を判断させるように構成されている。本実施形態では、制御部３２４は、充電フローおよび放電フローにおいて、コネクタ３のロック機構がロック状態から非ロック状態に移行する直前の診断処理の開始をトリガにして、フォトＭＯＳリレー３２１２をオンする。

　つまり、電力変換システム１０は、充電フローおよび放電フローにおいて、電動車両４からの停止要求を受けると所定の診断処理の後にコネクタ３のロック機構を非ロック状態とするので、この診断処理の開始を第２の開閉器４３の異常判断のトリガとする。これにより、計測部３２１は、第２の開閉器４３を開いた状態での計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測し、判断部３２２は、そのときの計測値が閾値を超える場合に、第２の開閉器４３に異常があると判断することになる。

　ただし、図２に示す計測部３２１の構成は一例に過ぎず、計測部３２１は上述した具体的回路に限定されない。要するに、計測部３２１は、給電路５において第１の開閉器３１より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、第２の開閉器４３を開いた状態で計測する機能があればよく、その範囲内で適宜に構成を変更可能である。

　図１に示す電力変換装置１は、検出回路３２の検出結果、つまり通知部３２３から送信された二値の信号を通信部１２で受信し、第２の開閉器４３に異常がある場合には報知部１３にて報知を行う。報知部１３は、第２の開閉器４３に異常がある旨のメッセージを、たとえば電力変換装置１のディスプレイ（図示せず）に表示させることにより報知を行う。さらに、電力変換装置１は、第２の開閉器４３に異常がある場合には、ロック機構を非ロック状態へ移行させずにロック状態のままとし、その旨をディスプレイに表示することが望ましい。電力変換装置１は、第２の開閉器４３に異常がなければ、診断処理の終了後、ロック機構を非ロック状態へと移行させる。

　また、本実施形態では、上述したように検出回路３２を構成する計測部３２１と判断部３２２と通知部３２３と制御部３２４とは、全てコネクタ３内に設けられている。検出回路３２は検出結果をコネクタ３に設けられている表示灯（図示せず）に表示する機能を有していてもよい。

　以上説明した本実施形態の電力変換システム１０は、電力変換装置１と、コネクタ３とを具備する。コネクタ３は、電力変換装置１にケーブル２を介して接続されており、蓄電池４１を搭載した電動車両４の接続口４２に着脱可能に装着されることによって電力変換装置１と蓄電池４１との間に給電路５を形成する。電力変換システム１０は、保護装置と、検出回路３２とを備える。上記保護装置は、開閉器（第１の開閉器３１）からなりコネクタ３内の給電路５に挿入されている。検出回路３２は、電動車両４内の給電路５に挿入された車両開閉器（第２の開閉器４３）の異常の有無を検出する。検出回路３２は、計測部３２１をコネクタ３に有する。計測部３２１は、給電路５において上記保護装置より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、上記車両開閉器を開いた状態で計測する。検出回路３２は、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出するように構成されている。

　本実施形態のコネクタ３は、電力変換システム１０に用いられる。

　以上説明した本実施形態の電力変換システム１０によれば、電動車両４内の給電路５に挿入された第２の開閉器４３の異常の有無を検出する検出回路３２を備えているので、電動車両４に設けられている第２の開閉器４３の異常の有無を検出可能になる。したがって、この電力変換システム１０によれば、電動車両４内の第２の開閉器４３に溶着等の異常が生じても、すぐに適切な措置を講じること可能になる。

　ここで、検出回路３２は、給電路５において第１の開閉器３１より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、第２の開閉器４３を開いた状態で計測する計測部３２１をコネクタ３に有し、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出する。そのため、検出回路３２は、たとえば接触部３３の温度が所定温度を超えて第１の開閉器３１が開状態とされた状態であっても、計測部３２１の計測結果に基づいて第２の開閉器４３の異常の有無を検出できる。

　さらに、検出回路３２は、本実施形態のように、計測部３２１で計測された電圧値と所定の閾値とを比較し、電圧値が閾値を超える場合に車両開閉器（第２の開閉器４３）に異常があると判断する判断部３２２を有することが好ましい。これにより、検出回路３２は、計測部３２１で計測された電圧値と閾値とを比較するだけの簡単な処理で、車両開閉器（第２の開閉器４３）の異常の有無を判断可能となる。

　また、検出回路３２は、本実施形態のように、判断部３２２と、判断部３２２の判断結果を表す二値の信号を電力変換装置１に送信する通知部３２３とをコネクタ３に有することが好ましい。すなわち、検出回路３２は、第２の開閉器４３の異常の有無の判断までコネクタ３内で行い、電力変換装置１へは判断結果を表す二値の信号を送信するだけである。したがって、検出回路３２は、計測部３２１の計測値を電力変換装置１へ送信する場合に比べて、電力変換装置１へ送信するデータ量を少なく抑えることができ、ノイズの影響も受けにくくなる。

　なお、コネクタ３内には少なくとも計測部３２１が設けられていればよく、検出回路３２は、コネクタ３と電力変換装置１とに分散して設けられていてもよい。たとえば、本実施形態の変形例として判断部３２２は電力変換装置１に設けられていてもよい。この場合、通知部３２３は計測部３２１の計測結果を電力変換装置１に送信し、判断部３２２は通知部３２３から送信された計測結果に基づいて異常の有無を判断する。また、他の変形例として、通知部３２３が省略されていてもよく、この場合、検出回路３２はたとえば検出結果をコネクタ３の表示灯に表示する。

　本実施形態のように、計測点として、給電路５の高電位側に設定された計測点Ｐ１と、給電路５の低電位側に設定された計測点Ｐ２とを有し、計測部３２１は、ダイオード（複数個の定電流ダイオードＤ１～Ｄ７）を有することが望ましい。計測部３２１は、ダイオードを、給電路５の高電位側に設定された計測点Ｐ１と給電路５の低電位側に設定された計測点Ｐ２との間に有する。

　計測部３２１は、本実施形態のように、上記ダイオードが導通してから所定時間（時刻ｔ３－時刻ｔ２）が経過した後に、電圧値を計測することがより望ましい。

　計測部３２１は、本実施形態のように、上記ダイオードに直列に接続されたリレー（フォトＭＯＳリレー３２１２）をさらに有し、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に、電圧値を計測することがさらに望ましい。

　車両開閉器（第２の開閉器４３）を開いた状態は、本実施形態のように、車両開閉器を開くための指示信号が発生している状態であることが望ましい。

　本実施形態のように、計測点として、給電路５の高電位側に設定された計測点Ｐ１と給電路５の低電位側に設定された計測点Ｐ２とを有し、計測部３２１は、以下の動作を行うことが望ましい。計測部３２１は、給電路５の高電位側に設定された計測点Ｐ１と給電路５の低電位側に設定された計測点Ｐ２との間の電圧値を、車両開閉器を開いた状態で計測する。

　電力変換装置１は、本実施形態のように、蓄電池４１の充電時および放電時に電力変換を行う主回路１１を有することが望ましい。主回路１１は、コネクタ３が電動車両４の接続口４２に装着された状態で、給電路５を介して蓄電池４１と電気的に接続される。主回路１１は、蓄電池４１の充電時には、外部からの供給電力を直流電力に変換し電動車両４に供給する。主回路１１は、蓄電池４１の放電時には、蓄電池４１からの放電電力を交流電力に変換する。

　（実施形態２）
　本実施形態の電力変換システム１０は、検出回路３２が、給電路５における第２の開閉器（車両開閉器）４３より電力変換装置１側の容量成分に蓄積された電荷を放電する放電部をコネクタ３に有する点が、実施形態１の電力変換システム１０と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

　たとえば電動車両４においては、第２の開閉器４３－接続口４２間の第２の給電路５２が線間容量（たとえば１μＦ以下）を持つので、この線間容量が容量成分として計測部３２１での計測値に影響を与えることがある。この場合、第２の開閉器４３が閉状態から開状態へと正常に切り替わったとしても、容量成分の影響で計測部３２１の計測値はすぐには閾値以下まで低下しない可能性がある。本実施形態の電力変換システム１０では、このような容量成分の影響を回避するために、検出回路３２は、容量成分に蓄積された電荷を放電する放電部をコネクタ３に有している。

　さらに、本実施形態では、検出回路３２は、計測部３２１が放電部に兼用されている。つまり、検出回路３２は、放電部を計測部３２１とは別に設けるのではなく、計測部３２１と放電部とを共用することにより、部品点数の増加を抑制している。具体的には、検出回路３２は、図２に示した構成の計測部３２１を採用し、フォトＭＯＳリレー３２１２のオン状態時に、定電流ダイオードＤ１～Ｄ７とフォトカプラ３２１１の一次側との直列回路に電流を流すことによって、容量成分に蓄積された電荷を放電する。

　そこで、検出回路３２は、フォトＭＯＳリレー３２１２がオンしてから所定の遅延時間（所定時間）の経過後に、計測部３２１で計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を計測し、この計測値に基づいて第２の開閉器４３の異常の有無を検出するように構成されている。つまり、検出回路３２は、放電部としての計測部３２１で容量成分に蓄積された電荷を放電した後で、判断部３２２にて、計測部３２１の計測値を閾値と比較し第２の開閉器４３の異常の有無を判断する。

　次に、本実施形態の電力変換システム１０の動作について図３を参照して説明する。図３では、第２の開閉器４３の開閉状態、フォトＭＯＳリレー３２１２のオンオフ状態、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧（計測点間電圧）を表している。

　すなわち、第２の開閉器４３が閉状態から開状態になると（時刻ｔ１）、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧は容量成分の影響で徐々に低下し始める。その後、コネクタ３のロック機構がロック状態から非ロック状態に移行する直前の診断処理の開始をトリガにして、制御部３２４はフォトＭＯＳリレー３２１２をオンする（時刻ｔ２）。これにより、計測部３２１が放電部として機能し、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧は急激に低下する。それから遅延時間が経過すると、判断部３２２は、その時点（時刻ｔ３）での計測部３２１の計測値を読み込み、閾値と比較して第２の開閉器４３の異常の有無を判断する。

　以上説明した本実施形態の電力変換システム１０によれば、検出回路３２が、給電路５における車両開閉器（第２の開閉器４３）より電力変換装置１側の容量成分に蓄積された電荷を放電する放電部をコネクタ３に有する。これにより、本実施形態の電力変換システム１０では、容量成分の影響で誤検出が生じることを回避できる。

　さらに、本実施形態のように、計測部３２１は放電部に兼用されていることが望ましい。これにより、計測部３２１と別に放電部を設ける場合に比べて回路構成が簡略化される。

　その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

　なお、放電部は計測部３２１と別に設けられていてもよい。また、本実施形態で説明した構成は、実施形態１の変形例と適宜組み合わせることも可能である。

　（実施形態３）
　本実施形態の電力変換システム１０は、図４に示すように、コネクタ３内の給電路５に挿入された保護装置がヒューズ３６からなる点が、実施形態１の電力変換システム１０と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

　保護装置としてのヒューズ３６は、コネクタ３のケーブル２－接触部３３間に形成されている第１の給電路５１の高電位側に挿入されている。なお、ヒューズ３６は、第１の給電路５１の低電位側に挿入されていてもよい。すなわち、ヒューズ３６は、第１の給電路５１の高電位側および低電位側の各々に挿入されていてもよいし、第１の給電路５１の低電位側のみに挿入されていてもよい。

　ここでは一例として、ヒューズ３６は、正常時に第１の給電路５１を流れる最大電流（たとえば２０Ａ）の２倍の電流（たとえば４０Ａ）を定格電流とする。定格電流は、ヒューズエレメント（可溶体）の溶断特性を規定する電流であって、ヒューズ３６に流れてもヒューズエレメントが溶断しない大きさの電流である。一般的に、ヒューズ３６は、たとえば定格電流の１３５％の電流では６０分以内にヒューズエレメントが溶断する、というように定格電流を用いて溶断特性が定められている。

　さらに、ヒューズ３６は限流ヒューズからなる。ここでいう限流ヒューズは、容器（管）内のヒューズエレメントの周りに消弧剤が充填されており、ヒューズエレメントの溶断後、比較的高いアーク電圧を発生して過電流の上昇を制限するヒューズである。なお、本実施形態における保護装置は、少なくとも１個のヒューズ３６を含んでいればよく、直列に接続された複数のヒューズを備えていてもよい。

　コネクタ３は、このようなヒューズ３６を備えることにより、第１の給電路５１を過電流や短絡電流等の異常電流が流れた場合にヒューズ３６のヒューズエレメントが溶断し、ヒューズ３６によって異常電流を遮断することができる。

　ここで、検出回路３２は、給電路５においてヒューズ３６より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、第２の開閉器４３を開いた状態で計測する計測部３２１をコネクタ３に有し、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出する。

　以上説明した本実施形態の電力変換システム１０は、電力変換装置１と、コネクタ３とを具備する。コネクタ３は、電力変換装置１にケーブル２を介して接続されており、蓄電池４１を搭載した電動車両４の接続口４２に着脱可能に装着されることによって電力変換装置１と蓄電池４１との間に給電路５を形成する。電力変換システム１０は、保護装置と、検出回路３２とを備える。上記保護装置は、ヒューズ３６からなりコネクタ３内の給電路５に挿入されている。検出回路３２は、電動車両４内の給電路５に挿入された車両開閉器（第２の開閉器４３）の異常の有無を検出する。検出回路３２は、計測部３２１をコネクタ３に有する。計測部３２１は、給電路５において上記保護装置より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、上記車両開閉器を開いた状態で計測する。検出回路３２は、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出するように構成されている。

　以上説明した本実施形態の電力変換システム１０によれば、検出回路３２は、保護装置としてのヒューズ３６が溶断した状態であっても、計測部３２１の計測結果に基づいて第２の開閉器４３の異常の有無を検出できる。すなわち、本実施形態の電力変換システム１０は、保護装置としてヒューズ３６を用いているものの、第２の開閉器４３の異常の有無を検出できる点では、保護装置として開閉器を用いた構成と技術的に同様である。したがって、この電力変換システム１０によれば、電動車両４内の第２の開閉器４３に溶着等の異常が生じても、すぐに適切な措置を講じること可能になる。

　その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

　なお、図４の例では、電力変換システム１０は、第１の開閉器３１（図１参照）に代えてヒューズ３６を保護装置として備えているが、この例に限らず、ヒューズ３６と開閉器（例えば第１の開閉器３１）とを組み合わせて保護装置として用いてもよい。また、本実施形態で説明した構成は、実施形態１の変形例や実施形態２で説明した構成と適宜組み合わせることも可能である。

　言い換えると、ヒューズ３６と開閉器との組み合わせを保護装置として用いる場合、電力変換システム１０は、以下の構成を備える。電力変換システム１０は、電力変換装置１と、コネクタ３とを具備する。コネクタ３は、電力変換装置１にケーブル２を介して接続されており、蓄電池４１を搭載した電動車両４の接続口４２に着脱可能に装着されることによって電力変換装置１と蓄電池４１との間に給電路５を形成する。電力変換システム１０は、保護装置と、検出回路３２とを備える。上記保護装置は、開閉器（第１の開閉器３１）とヒューズ３６との少なくとも一方からなりコネクタ３内の給電路５に挿入されている。検出回路３２は、電動車両４内の給電路５に挿入された車両開閉器（第２の開閉器４３）の異常の有無を検出する。検出回路３２は、計測部３２１をコネクタ３に有する。計測部３２１は、給電路５において上記保護装置より電動車両４側に設定された計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値を、上記車両開閉器を開いた状態で計測する。検出回路３２は、計測部３２１の計測結果に基づいて異常の有無を検出するように構成されている。

　なお、各実施形態では、計測部３２１は、計測点Ｐ１，Ｐ２の電圧値（計測点Ｐ１と計測点Ｐ２との間の電圧値）を計測する。しかしながら、給電路５（第１の給電路５１）の低電位側の電位が０Ｖである場合、計測部３２１は、計測点Ｐ１のみの電圧値（計測点Ｐ１とグラウンドとの間の電圧値）を計測してもよい。ここで、給電路５（第１の給電路５１）の低電位側の電位が０Ｖである場合とは、給電路５の低電位側の電位が厳密に０Ｖである状態に限らず、略０Ｖである状態を含む。給電路５の低電位側の電位が略０Ｖである状態とは、給電路５の低電位側の電位が計測点Ｐ１とグラウンドとの間の電圧値に比べて非常に小さく、実質的に０Ｖとみなしてよい状態をいう。

　なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

Claims (12)

1. 　電力変換装置と、当該電力変換装置にケーブルを介して接続されており、蓄電池を搭載した電動車両の接続口に着脱可能に装着されることによって前記電力変換装置と前記蓄電池との間に給電路を形成するコネクタとを具備し、
   　開閉器とヒューズとの少なくとも一方からなり前記コネクタ内の前記給電路に挿入された保護装置と、
   　前記電動車両内の前記給電路に挿入された車両開閉器の異常の有無を検出する検出回路とを備え、
   　前記検出回路は、前記給電路において前記保護装置より前記電動車両側に設定された計測点の電圧値を、前記車両開閉器を開いた状態で計測する計測部を前記コネクタに有し、当該計測部の計測結果に基づいて前記異常の有無を検出するように構成されている
   　ことを特徴とする電力変換システム。
2. 　前記検出回路は、前記計測部で計測された前記電圧値と所定の閾値とを比較し、前記電圧値が前記閾値を超える場合に前記車両開閉器に異常があると判断する判断部を有する
   　ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
3. 　前記検出回路は、前記判断部と、前記判断部の判断結果を表す二値の信号を前記電力変換装置に送信する通知部とを前記コネクタに有する
   　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。
4. 　前記検出回路は、前記給電路における前記車両開閉器より前記電力変換装置側の容量成分に蓄積された電荷を放電する放電部を前記コネクタに有する
   　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
5. 　前記計測部は前記放電部に兼用されている
   　ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換システム。
6. 　前記計測点として、前記給電路の高電位側に設定された計測点と、前記給電路の低電位側に設定された計測点とを有し、
   　前記計測部は、ダイオードを、前記給電路の高電位側に設定された前記計測点と前記給電路の低電位側に設定された前記計測点との間に有する
   　ことを特徴とする請求項５記載の電力変換システム。
7. 　前記計測部は、前記ダイオードが導通してから所定時間が経過した後に、前記電圧値を計測する
   　ことを特徴とする請求項６記載の電力変換システム。
8. 　前記計測部は、
   　前記ダイオードに直列に接続されたリレーをさらに有し、
   　前記リレーがオンしてから前記所定時間が経過した後に、前記電圧値を計測する
   　ことを特徴とする請求項７記載の電力変換システム。
9. 　前記車両開閉器を開いた状態は、前記車両開閉器を開くための指示信号が発生している状態である
   　ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電力変換システム。
10. 　前記計測点として、前記給電路の高電位側に設定された計測点と、前記給電路の低電位側に設定された計測点とを有し、
    　前記計測部は、前記給電路の高電位側に設定された前記計測点と前記給電路の低電位側に設定された前記計測点との間の電圧値を、前記車両開閉器を開いた状態で計測する
    　ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の電力変換システム。
11. 　前記電力変換装置は、前記蓄電池の充電時および放電時に電力変換を行う主回路を有し、
    　前記主回路は、前記コネクタが前記電動車両の前記接続口に装着された状態で、前記給電路を介して前記蓄電池と電気的に接続され、前記蓄電池の充電時には、外部からの供給電力を直流電力に変換し前記電動車両に供給し、前記蓄電池の放電時には、前記蓄電池からの放電電力を交流電力に変換する
    　ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力変換システム。
12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の電力変換システムに用いられるコネクタ。

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