WO2014199630A1 - 充電装置および車両 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle charging apparatus and a vehicle that receive rapid charging from a rapid charging facility provided outside the vehicle.
  • EV Electric Vehicle
  • PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • a vehicle is equipped with a large-capacity storage battery, stores electric energy supplied from the outside in the storage battery, and travels using the stored electric energy.
  • a charger provided in the vehicle receives supply of AC power from a 100 V AC power source used in a general home, converts the AC power into DC power, There is a way to charge.
  • a noise removing device that removes noise is required.
  • a charging device having such a noise removing device is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • Patent Document 1 a switch for connecting and disconnecting the intermediate ground line is provided in the intermediate ground line connecting the ground side terminal of the Y capacitor for removing noise and the ground, and the safety ground terminal is not grounded A charging device that controls a switch to cut off an intermediate ground line is disclosed. Thereby, even when the intermediate ground line is not sufficiently grounded, it is possible to prevent a large potential difference between the vehicle body and the ground.
  • An object of the present invention is to provide a charging device and a vehicle that reduce the amount of noise flowing into a quick charging facility.
  • the charging device of the present invention has a quick charging line in which one side is connected to a line between the battery and a device that becomes a noise source when operating during quick charging to the battery, and the other side is connected to the quick charging input side, A first noise filter that is provided on the quick charge line and removes noise is employed.
  • the amount of noise flowing into the quick charging facility can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a 100 V AC power source 10 used in a general home
  • a quick charging facility 20 that is provided outside the vehicle and supplies large-current DC power (for example, 300 V).
  • An in-vehicle battery 30 that is a storage battery such as a lithium ion battery is also described.
  • the charging device 1 is mounted on a vehicle such as an electric vehicle having the in-vehicle battery 30, and charges the in-vehicle battery 30 based on electric power from the AC power supply 10 or the quick charging facility 20.
  • An ACDC converter 13 including a bridge circuit 11, a transformer 12, a switching circuit (not shown), and the like converts AC power supplied from the AC power supply 10 into DC power and charges the in-vehicle battery 30.
  • a pair of charging lines connecting the AC power supply 10 and the bridge circuit 11 are called normal charging lines, and a Y capacitor 14 is connected to each normal charging line.
  • the Y capacitor 14 is grounded to the vehicle body ground at a neutral point, and reduces noise flowing into the AC power supply 10 from the ACDC converter 13 to a predetermined current value or less and flows it to the vehicle body ground.
  • the QC port 15 is a connector capable of detachably connecting the quick charging facility 20 and the charging device 1.
  • a pair of charging lines one end of which is connected to the vehicle battery 30 and a DCDC converter 18 and an air conditioning compressor 19 which will be described later, and the other end connected to the QC port 15 are referred to as a quick charging line.
  • the relays 16-1 and 16-2 switch on / off of the current flowing through the quick charge line, and are turned on at the time of quick charge and turned off at the time of normal charge.
  • a Y capacitor 17 is connected to each quick charge line from the relays 16-1 and 16-2 of each quick charge line to the QC port 15 side (rapid charge input side).
  • the Y capacitor 17 is grounded to the vehicle body ground at a neutral point, and causes noise from a DCDC converter 18 and an air conditioning compressor 19 to be described later to flow to the vehicle body ground with a predetermined current value or less.
  • the DCDC converter 18 steps down the direct-current power supplied from the vehicle-mounted battery 30 to, for example, about 14V and supplies it to the vehicle electrical components.
  • the air conditioning compressor 19 compresses the air conditioning refrigerant using DC power supplied from the in-vehicle battery 30. Note that the DCDC converter 18 and the air conditioning compressor 19 become noise sources that generate noise when operating during quick charging.
  • the in-vehicle battery 30 is charged from the AC power supply 10 or the rapid charging facility 20 and supplies the charged power to the DCDC converter 18, the air conditioning compressor 19, and an inverter (not shown).
  • the charging device 1 connects the Y capacitor 17 to the quick charging line.
  • the DCDC converter 18 and the air conditioning compressor 19 are operated at the time of rapid charging, noise generated from these circuits can be passed to the vehicle body ground via the Y capacitor 17, and the rapid charging facility The amount of noise inflow to 20 can be reduced.
  • the Y capacitor 17 When the Y capacitor 17 is provided on the in-vehicle battery 30 side from the relays 16-1 and 16-2, the total capacitance composed of the Y capacitor 17 and the normal charging Y capacitor 14 increases, and the normal capacitance is applied to the vehicle body during normal charging. The current that flows increases, increasing the possibility of electric shock.
  • the transformer 12 since the transformer 12 is insulated during rapid charging, no noise flows into the Y capacitor 14.
  • IEC61851 there is a standard (IEC61851) that requires a leakage current from the Y capacitor to be 3.5 mA or less. From this requirement, the capacitance of the Y capacitor needs to be 35.16 nF or less.
  • the Y capacitor 17 is provided on the QC port 15 side from the relays 16-1 and 16-2 of the quick charge line, thereby preventing noise from flowing into the Y capacitor 17 during normal charging. In addition, the possibility of electric shock can be avoided without increasing the total capacitance of the Y capacitor.
  • the capacitor connected to the quick charge line is described as a Y capacitor.
  • an X capacitor, a coil, a ferrite, or the like may be used instead of the Y capacitor.
  • One Y capacitor may be connected to the quick charge line.
  • the DCDC converter 18 and the air-conditioning compressor 19 that are noise sources that generate noise when operating during rapid charging are also included in the charging device 1, but the noise source is included in the charging device 1. It does not have to be included.
  • the charging device and the vehicle according to the present invention can be applied to an electric vehicle such as an electric vehicle and a plug-in hybrid vehicle.

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Abstract

　急速充電設備へのノイズ流入量を低減する充電装置および車両を提供する。急速充電設備（２０）と車載電池（３０）とを接続する一対の充電ラインを急速充電ラインといい、各急速充電ラインにリレー（１６－１、１６－２）が設けられている。リレー（１６－１、１６－２）は、急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替え、急速充電時にオンにし、普通充電時にオフにする。また、各急速充電ラインには、各急速充電ラインのリレー（１６－１、１６－２）よりＱＣポート（１５）側には、Ｙコンデンサ（１７）が接続されている。

Description

充電装置および車両
　本発明は、車両外部に設けられた急速充電設備から急速充電を受ける車載用の充電装置および車両に関する。
　近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電気で走行する自動車（以下、単に「車両」という）が普及しつつある。このような車両は、大容量の蓄電池を搭載しており、外部から給電された電気エネルギーを蓄電池に蓄え、蓄えられた電気エネルギーを用いて走行する。
　外部から車両の蓄電池に給電する方法として、車両に設けられた充電器が、一般的な家庭で使用される１００ＶのＡＣ電源から交流電力の供給を受け、交流電力を直流電力に変換し、蓄電池を充電する方法がある。この方法では、ＡＣ電源へのノイズ流入を防ぐため、ノイズを除去するノイズ除去装置が必要である。このようなノイズ除去装置を有する充電装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
　特許文献１には、ノイズを除去するＹコンデンサのグランド側端子とグランドとを接続する中間接地線に、該中間接地線の連通と遮断を行うスイッチを設け、保安接地端子が接地されていない場合、スイッチを制御して中間接地線を遮断する充電装置が開示されている。これにより、中間接地線が十分に接地されていない場合においても、車体と地面との間に大きな電位差が生じないようにできる。
　一方で、外部から車両の蓄電池に給電する方法として、車両外部に設けられた急速充電設備が大電流の直流電力を蓄電池に直接供給する方法がある。
特開２００９－２４００１６号公報
　しかしながら、急速充電設備と蓄電池とを接続する急速充電ラインには、ノイズ対策が施されていない。そのため、蓄電池を電源として動作するＤＣＤＣコンバータ等の回路が急速充電時に動作してしまうと、このような回路からノイズが発生し、急速充電設備へノイズが流入するという問題がある。
　本発明の目的は、急速充電設備へのノイズ流入量を低減する充電装置および車両を提供することである。
　本発明の充電装置は、電池への急速充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池との間のライン上に一方が接続し、他方が急速充電入力側と接続する急速充電ラインと、前記急速充電ライン上に設けられ、ノイズを除去する第１ノイズフィルタと、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、急速充電設備へのノイズ流入量を低減することができる。
本発明の一実施の形態に係る充電装置の構成を示す図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（一実施の形態）
　＜充電装置の構成＞
　図１は、本発明の一実施の形態に係る充電装置１の構成を示す図である。以下、図１を用いて充電装置１の構成について説明する。なお、図１では、充電装置１に加え、一般的な家庭で使用される１００ＶのＡＣ電源１０、車両の外部に設けられ、大電流の直流電力（例えば、３００Ｖ）を供給する急速充電設備２０、及び、リチウムイオン電池などの蓄電池である車載電池３０も記載する。充電装置１は、車載電池３０を有する電気自動車などの車両に搭載され、ＡＣ電源１０または急速充電設備２０からの電力に基づいて車載電池３０を充電する。
　ブリッジ回路１１、トランス１２及び図示せぬスイッチング回路等を備えるＡＣＤＣコンバータ１３が、ＡＣ電源１０から供給された交流電力を直流電力に変換し、車載電池３０に充電する。
　ＡＣ電源１０とブリッジ回路１１とを接続する一対の充電ラインを普通充電ラインといい、各普通充電ラインにＹコンデンサ１４が接続されている。Ｙコンデンサ１４は、中性点で車体グランドに接地されており、ＡＣＤＣコンバータ１３からＡＣ電源１０に流入するノイズを一定の電流値以下にして、車体グランドに流す。
　ＱＣポート１５は、急速充電設備２０と充電装置１とを着脱自在に接続可能なコネクタである。
　車載電池３０と後述するＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等と接続するライン上に一端が接続され、他端がＱＣポート１５と接続する一対の充電ラインを急速充電ラインといい、各急速充電ラインにリレー１６－１、１６－２が設けられている。リレー１６－１、１６－２は、急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替え、急速充電時にオンされ、普通充電時にはオフされている。
　また、各急速充電ラインには、各急速充電ラインのリレー１６－１、１６－２よりＱＣポート１５側（急速充電入力側）にＹコンデンサ１７が接続されている。Ｙコンデンサ１７は、中性点で車体グランドに接地されており、後述するＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９からのノイズを一定の電流値以下にして、車体グランドに流す。
　ＤＣＤＣコンバータ１８は、車載電池３０から供給される直流電力を、例えば、１４Ｖ程度に降圧し、車両の電装品に供給する。また、空調用コンプレッサ１９は、車載電池３０から供給される直流電力を用いて、空調用の冷媒の圧縮を行う。なお、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９は、急速充電時に動作すると、ノイズを発生するノイズ源となる。
　車載電池３０は、ＡＣ電源１０または急速充電設備２０から充電し、充電した電力をＤＣＤＣコンバータ１８、空調用コンプレッサ１９、及び、図示せぬインバータ等へ供給する。
　このように、充電装置１は、急速充電ラインにＹコンデンサ１７を接続する。これにより、急速充電時に、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等が動作した場合であっても、これらの回路から発生するノイズをＹコンデンサ１７を介して車体グランドに流すことができ、急速充電設備２０へのノイズ流入量を低減できる。
　＜急速充電用Ｙコンデンサについて＞
　ここで、Ｙコンデンサ１７について説明する。
　Ｙコンデンサ１７をリレー１６－１、１６－２より車載電池３０側に設けた場合、Ｙコンデンサ１７と普通充電用のＹコンデンサ１４とからなる総静電容量が増大し、普通充電中に車体に流れる電流が大きくなり、感電の可能性が高まってしまう。
　そこで、本発明では、上述したように、Ｙコンデンサ１７を急速充電ラインのリレー１６－１、１６－２よりＱＣポート１５側に設けることにより、普通充電中にＹコンデンサ１７にノイズが流入しないようにした。これにより、Ｙコンデンサの総静電容量を増大させず、感電の可能性を回避することができる。
　なお、急速充電中は、トランス１２が絶縁となるため、Ｙコンデンサ１４へのノイズの流入はない。また、Ｙコンデンサからの漏洩電流を３．５ｍＡ以下に要求する規格（IEC61851）があり、この要求からＹコンデンサの静電容量は３５．１６ｎＦ以下にする必要がある。
　＜実施の形態の効果＞
　このように、本実施の形態によれば、急速充電設備２０と車載電池３０とを接続する急速充電ラインにＹコンデンサ１７を接続することより、急速充電時に、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等のノイズ源が動作した場合であっても、発生したノイズをＹコンデンサ１７を介して車体グランドに流し、急速充電設備２０へのノイズ流入量を低減することができる。
　また、本実施の形態によれば、Ｙコンデンサ１７を急速充電ラインのリレー１６－１、１６－２よりＱＣポート１５側に設けることにより、普通充電中にＹコンデンサ１７へのノイズの流入を阻止し、Ｙコンデンサの総静電容量を増大させず、感電の可能性を回避することができる。
　なお、本実施の形態では、急速充電ラインに接続するコンデンサをＹコンデンサとして説明したが、ノイズ対策のためであれば、Ｙコンデンサに変えて、Ｘコンデンサ、コイル、フェライトなどを用いてもよい。また、急速充電ラインに接続するＹコンデンサは１つでもよい。
　また、本実施の形態では、急速充電時に動作すると、ノイズを発生するノイズ源となるＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９も充電装置１に含まれることとして説明したが、ノイズ源は充電装置１に含まれなくてもよい。
　２０１３年６月１１日出願の特願２０１３－１２２９８８の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明にかかる充電装置および車両は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等の電気で走行する自動車に適用できる。
　１　充電装置
　１０　ＡＣ電源
　１１　ブリッジ回路
　１２　トランス
　１３　ＡＣＤＣコンバータ
　１４、１７　Ｙコンデンサ
　１５　ＱＣポート
　１６－１、１６－２　リレー
　１８　ＤＣＤＣコンバータ
　１９　空調用コンプレッサ
　２０　急速充電設備
　３０　車載電池
 

Claims (7)

  1. 　電池への急速充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池との間のライン上に一方が接続し、他方が急速充電入力側と接続する急速充電ラインと、
    　前記急速充電ライン上に設けられ、ノイズを除去する第１ノイズフィルタと、
    　を具備する充電装置。
  2. 　前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーを具備し、
    　前記第１ノイズフィルタは、前記リレーより急速充電入力側に設けられる、
    　請求項１に記載の充電装置。
  3. 　交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記電池に供給するＡＣＤＣコンバータと、
    　前記交流電源と前記ＡＣＤＣコンバータとを接続するライン上に設けられ、ノイズを除去する第２ノイズフィルタと、
    　を具備する請求項１または請求項２に記載の充電装置。
  4. 　前記第１ノイズフィルタは、Ｙコンデンサである、
    　請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電装置。
  5. 　前記機器は、ＤＣＤＣコンバータである、
    　請求項１から請求項４のいずれかに記載の充電装置。
  6. 　電池と、
    　前記電池への急速充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池との間のライン上に一方が接続し、他方が急速充電入力側と接続する急速充電ラインと、
    　前記急速充電ライン上に設けられ、ノイズを除去する第１ノイズフィルタと、
    　を具備する車両。
  7. 　前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーを具備し、
    　前記第１ノイズフィルタは、前記リレーより急速充電入力側に設けられる、
    　請求項６に記載の車両。
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