JP2010239773A - 充電器、電動車両、および、充電システムにおける地絡・短絡の検知方法 - Google Patents
充電器、電動車両、および、充電システムにおける地絡・短絡の検知方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電動車両の充電中において、充電器における地絡発生および電動車両における短絡発生の両方をより正確に検知する。
【解決手段】充電器100の地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2の組み合わせが、地絡検知部105と短絡検知部204との間で閉ループが形成され、そこを流れる交流電流から地絡あるいは短絡を誤検知する可能性のある組み合わせである場合に、地絡検知部105および短絡検知部204の一方をアースから切り離して閉ループの形成を防止する。もしくは、一方の検知動作を停止する。そして、他方で充電器100での地絡発生および電気自動車200での短絡発生を検知する。
【選択図】図1
【解決手段】充電器100の地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2の組み合わせが、地絡検知部105と短絡検知部204との間で閉ループが形成され、そこを流れる交流電流から地絡あるいは短絡を誤検知する可能性のある組み合わせである場合に、地絡検知部105および短絡検知部204の一方をアースから切り離して閉ループの形成を防止する。もしくは、一方の検知動作を停止する。そして、他方で充電器100での地絡発生および電気自動車200での短絡発生を検知する。
【選択図】図1
Description
本発明は、充電器による電動車両への充電中において、充電器での地絡発生および電動車両での短絡発生の両方を検知する技術に関する。
特許文献1には、電動車両に搭載された車載バッテリの短絡を検知する短絡検知装置が開示されている。この短絡検知装置は、車載バッテリに充電用電力を供給する一対の充電用ラインの一方とアースとの間に、コンデンサおよび交流電源からなる直列回路を挿入し、このコンデンサを流れる電流から短絡を検知する。以下、この種の短絡検知方式をコンデンサ型と呼ぶ。
また、短絡検知装置には、上述のコンデンサ型以外に、検査対象とアースとの間に抵抗を挿入して、この抵抗を流れる電流、もしくはこの抵抗に印加される電圧から短絡を検知する方式のものがある。以下、この種の短絡検知方式を抵抗型と呼ぶ。
近年、急速充電器を利用することにより、商用電源を用いて充電した場合(通常、満充電までに数時間を要する)と比較して、より短時間で電動車両の車載バッテリを充電可能とする充電システムの開発が進んでいる。駐車場、専用の充電スタンド等、様々な箇所に急速充電器を設置しておくことで、例えば外出先で電動車両の急速充電が可能となるため、電動車両の普及に貢献すると考えられる。
このような充電システムにおいて、急速充電器は、電動車両の充電中に地絡が発生した場合に漏電遮断器を作動させて、外部電源からの給電を遮断できるように、地絡検知装置を搭載することが望ましい。この地絡検知装置の地絡検知方式にも、電動車両の短絡検知装置と同様、コンデンサ型および抵抗型を利用できる。
しかしながら、電動車両の短絡検知装置に採用する短絡検知方式と、急速充電器の地絡検知装置に採用する地絡検知方式との組み合わせによっては、短絡および地絡を誤検知する可能性がある。具体的には、電動車両の短絡検知装置および急速充電器の地絡検知装置の少なくとも一方の検知方式がコンデンサ型である場合、例えば雨天時等に、一方の検査対象(急速充電器の充電用ラインあるいは電動車両の車載バッテリ)およびアース間に挿入されたコンデンサと、他方の検査対象およびアース間に挿入された抵抗またはコンデンサとの間で閉ループが形成され、電動車両に短絡が発生、あるいは急速充電器に地絡が発生した場合と同じような交流電流がコンデンサを流れると、コンデンサ型の短絡検知装置または地絡検知装置が、短絡または地絡の発生を誤検知してしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、充電器による電動車両への充電中において、充電器での地絡発生および電動車両での短絡発生の両方をより正確に検知可能な技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、車載バッテリの充電開始に先立って、電動車両は、電動車両が備える短絡検知手段の短絡検知方式を充電器に通知する。一方、充電器は、電動車両から通知された短絡検知方式と充電器が備える地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが所定の組み合わせのいずれかである場合に、地絡検知手段を充電用ラインまたはアースから切り離すか、もしくは地絡検知手段による地絡検知を停止し、それから車載バッテリの充電を開始する。そして、電動車両は、車載バッテリの充電中に、短絡検知手段により短絡が検知された場合に、充電器に短絡検知を通知する。一方、充電器は、地絡検知手段により地絡が検知された場合、あるいは電動車両から短絡検知が通知された場合に、漏電遮断器を動作させ、外部電源と充電器との間を遮断する。
例えば、本発明の充電器は、
電動車両に搭載された車載バッテリを充電する充電器であって、
外部電源から給電された交流電力を直流電力に変換して、充電用電力を出力する交直変換手段と、
前記外部電源と前記交直変換手段との間に挿入された漏電遮断器と、
前記交直変換手段より出力された前記充電用電力を前記車載バッテリに供電するための充電用ラインと、
前記充電用ラインの地絡を検知する地絡検知手段と、
前記地絡検知手段と前記充電用ラインあるいはアースとの間に挿入された地絡検知用リレーと、
前記電動車両と通信を行う充電器側通信手段と、
前記地絡検知手段により地絡が検知された場合、あるいは前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から短絡検知が通知された場合に、前記漏電遮断器を制御して、前記外部電源と前記交直変換手段との間を遮断する遮断制御手段と、を備え、
前記遮断制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から、前記電動車両が備える短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を受信し、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが所定の組み合わせのいずれかである場合に、前記地絡検知用リレーを開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知を停止する。
電動車両に搭載された車載バッテリを充電する充電器であって、
外部電源から給電された交流電力を直流電力に変換して、充電用電力を出力する交直変換手段と、
前記外部電源と前記交直変換手段との間に挿入された漏電遮断器と、
前記交直変換手段より出力された前記充電用電力を前記車載バッテリに供電するための充電用ラインと、
前記充電用ラインの地絡を検知する地絡検知手段と、
前記地絡検知手段と前記充電用ラインあるいはアースとの間に挿入された地絡検知用リレーと、
前記電動車両と通信を行う充電器側通信手段と、
前記地絡検知手段により地絡が検知された場合、あるいは前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から短絡検知が通知された場合に、前記漏電遮断器を制御して、前記外部電源と前記交直変換手段との間を遮断する遮断制御手段と、を備え、
前記遮断制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から、前記電動車両が備える短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を受信し、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが所定の組み合わせのいずれかである場合に、前記地絡検知用リレーを開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知を停止する。
また、本発明の電動車両は、
上述の充電器により充電される車載バッテリを搭載した電動車両であって、
前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
前記充電器と通信を行う車両側通信手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記充電器に短絡検知を通知する短絡制御手段と、を備え、
前記短絡制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記車両側通信手段を介して前記充電器に、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を送信する。
上述の充電器により充電される車載バッテリを搭載した電動車両であって、
前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
前記充電器と通信を行う車両側通信手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記充電器に短絡検知を通知する短絡制御手段と、を備え、
前記短絡制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記車両側通信手段を介して前記充電器に、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を送信する。
本発明では、電動車両の短絡検知手段の短絡検知方式および充電器の地絡検知手段の地絡検知方式の組み合わせが、短絡検知手段と地絡検知手段との間で閉ループが形成され、そこを流れる交流電流を短絡あるいは地絡電流と誤検知する可能性のある組み合わせである場合に、短絡検知手段および地絡検知手段の一方を検査対象等から切り離す、あるいは検知停止する。このため、本発明によれば、充電器による電動車両への充電中において、充電器での地絡発生および電動車両での短絡発生の両方をより正確に検知できる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る充電システムの概略構成図である。
図示するように、本実施の形態に係る充電システムは、充電器100と、電気自動車200と、を有する。
まず、充電器100について説明する。
充電器100は、充電器側コネクタ101と、充電ケーブル102と、交直変換部103と、ELB(漏電遮断器)104と、地絡検知部105と、リレー106と、通信部107と、充電制御部108と、制御系電源109と、を有する。
充電器側コネクタ101は、一対の充電用ライン(例えば400V電源ライン)102A,102B、および一対の通信用ライン102C,102Dの端子を各々備える。充電器側コネクタ101が後述の車両側コネクタ201に装着されると、これらの端子がそれぞれ車両側コネクタ201の対応端子と当接する。これにより、一対の充電用ライン102A,102B、および一対の通信用ライン102C,102Dが、それぞれ、電気自動車200の一対の充電用ライン202A,202B、および一対の通信用ライン202C,202Dと電気的に接続される。
なお、負極側の通信用ライン102Dは充電器100のアースに接続されており、一方、電気自動車200の負極側の通信用ライン202Dは電気自動車200のアース(車体アース)に接続されている。両ライン102D,202Dが電気的に接続することにより、充電器100および電気自動車200のアースが共通化される。
充電ケーブル102は、一対の充電用ライン102A,102B、および一対の通信用ライン102C,102Dを収容する。なお、充電ケーブル102の先端には、充電器側コネクタ101が取り付けられる。
交直変換部103は、ELB104を介して交流電源300から給電される交流電力を直流電力に変換する。
ELB104は、交流電源300および交直変換部103間に配置され、充電制御部108の制御により、交流電源300から交直変換部103に給電される交流電力を遮断する。
地絡検知部105は、抵抗型およびコンデンサ型のいずれかの地絡検知方式により、充電用ライン102A,102Bおよび交直変換部103で発生した地絡を検知する。
図2(A)は、地絡検知方式が抵抗型の地絡検知部105の構成例を示す図である。この例において、地絡検知部105は、一対の充電用ライン102A,102B間に挿入された同じ抵抗値の2つの抵抗1051A,1051Bからなる直列回路1051と、抵抗1051A,1051B間をつなぐ配線の適当な位置(例えば抵抗を均等に2分割する位置、以下、接地接続ポイントと呼ぶ)とリレー106との間に接続された電流検知器1052と、を有する。電流検知器1052は、リレー106を介して接地接続ポイントとアースとの間に流れる直流電流を逐次測定して充電制御部108に出力する。電流検知器1052には、例えば変流器(DC CT)が用いられる。
図3(A)に示すように、リレー106が閉成した状態において、負極側の充電用ライン102Bの任意の位置(地絡点)P1で地絡が発生すると、地絡点P1とアースとの間に閉ループが形成され、アースから地絡点P1に流れ込んだ地絡電流I1は、負極側の充電用ライン102B、交直変換部103、正極側の充電用ライン102A、および抵抗1051Aを経由してアースに戻る。電流検知器1052は、この地絡電流I1を検知する。
一方、図3(B)に示すように、リレー106が閉成した状態において、正極側の充電用ライン102Aの任意の位置(地絡点)P2で地絡が発生すると、地絡点P2とアースとの間に閉ループが形成され、地絡点P2からアースに流れ込んだ地絡電流I2は、抵抗1051B、負極側の充電用ライン102B、交直変換部103、および正極側の充電用ライン102Aを経由してアースに戻る。電流検知器1052は、この地絡電流I2を検知する。
なお、抵抗型において、電流検知器1052の代わりに電圧検知器を用いて、接地接続ポイントの電圧値を計測し、この計測値とアース電位との電位差から地絡の発生を検知するようにしてもよい。
図2(B)は、地絡検知方式がコンデンサ型の地絡検知部105の構成例を示す図である。この例において、地絡検知部105は、負極側の充電用ライン102Bとリレー106との間に挿入された、コンデンサ1053、交流電源1054、および電流検知器1055からなる直列回路を有する。交流電源1054は、交流電圧を発生する。電流検知器1055は、コンデンサ1053を介してアースに流れる交流電流を逐次測定して充電制御部108に出力する。この電流検知器1055には、例えば変流器(CT)が用いられる。この場合、充電制御部108は、電流検知器1055からの出力の演算処理(高速フーリエ変換等)により、地絡発生時における交流電流を検知する。なお、この例では、コンデンサ1053を負極側の充電用ライン102Bに接続しているが、正極側の充電用ライン102Aに接続してもよい。
図4(A)に示すように、リレー106が閉成した状態において、負極側の充電用ライン102Bの任意の位置(地絡点)P3で地絡が発生すると、地絡点P3とアースとの間に閉ループが形成され、コンデンサ1053を介して地絡電流I3が流れる。電流検知器1055は、この地絡電流I3を検知する。
一方、図4(B)に示すように、リレー106が閉成した状態において、正極側の充電用ライン102Aの任意の位置(地絡点)P4で地絡が発生すると、地絡点P4とアースとの間に閉ループが形成され、コンデンサ1053を介して地絡電流I4が流れる。電流検知器1055は、この地絡電流I4を検知する。
図1に戻って説明を続ける。
リレー106は、充電制御部108の制御により開閉して、地絡検知部105をアースから切断あるいはアースに接続する。なお、リレー106は、地絡検知部105と、地絡検知部105が接続されている充電用ライン(地絡検知部105が抵抗型の場合は、いずれか一方の充電用ライン102A,102B、地絡検知部105がコンデンサ型の場合は、地絡検知部105が接続された充電用ライン)との間に配置してもよい。
通信部107は、一対の通信用ライン102C、102Dを介して電気自動車200と通信を行う。
充電制御部108は、充電器100の各部を統括制御する。
制御系電源109は、例えば、リレー106、通信部107、充電制御部108等の通信・制御系に制御用電力を供電するための電源(例えば12V電源)である。この制御系電源109は、バッテリでもよいし、あるいは、交流電源300または図示していない商用電源から給電される交流電力を整流することで生成された直流電力を出力する電源であってもよい。
つぎに、電気自動車200について説明する。
電気自動車200は、車両側コネクタ201と、車載バッテリ203と、短絡検知部204と、リレー205と、通信部206と、バッテリ制御部207と、補助バッテリ208と、を有する。
車両側コネクタ201は、一対の充電用ライン202A,202B、および一対の通信用ライン202C,202Dの端子を各々備える。充電器側コネクタ101が車両側コネクタ201に装着されると、これらの端子がそれぞれ充電器側コネクタ101の対応端子と当接する。これにより、前述のように、一対の充電用ライン202A,202B、および一対の通信用ライン202C,202Dが、それぞれ、充電器100の一対の充電用ライン102A,102B、および一対の通信用ライン102C,102Dと電気的に接続される。
車載バッテリ203は、モータ、インバータ等の駆動系に駆動用電力を供電するためのバッテリである。
短絡検知部204は、抵抗型およびコンデンサ型のいずれかの短絡検知方式により、充電用ライン202A,202Bおよび車載バッテリ203で発生した短絡を検知する。抵抗型およびコンデンサ型の短絡検知方式は、図2ないし図4を用いて説明した抵抗型およびコンデンサ型の地絡検知方式と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
リレー205は、バッテリ制御部207の制御により開閉して、短絡検知部204をアースから切断あるいはアースに接続する。なお、リレー205は、短絡検知部204と、短絡検知部204が接続されている充電用ライン(短絡検知部204が抵抗型の場合は、いずれか一方の充電用ライン202A,202B、短絡検知部204がコンデンサ型の場合は、短絡検知部204が接続された充電用ライン)との間に設けられていてもよい。
なお、図1に示す例では、リレー205を有する電気自動車200を示しているが、電気自動車200において、リレー205は必須の構成ではない。ただし、電気自動車200にリレー205が設けられていない場合、短絡検知部204をアースから切り離すことはできない。
通信部206は、一対の通信用ライン202C、202Dを介して充電器100と通信を行う。
バッテリ制御部207は、例えばECU(エレクトリックコントロールユニット)の機能の一部として実現され、車載バッテリ203の充電を制御する。
補助バッテリ208は、例えば、リレー205、通信部206、バッテリ制御部207等の通信・制御系に制御用電力を供電するための電源(例えば12V電源)である。なお、車載バッテリ203から供電される電力の一部を制御用電力に利用することで、補助バッテリ208を省略してもよい。
つぎに、充電システムの充電動作を説明する。
図5は、図1に示す充電器100の充電動作を説明するための図である。
このフローは、充電器側コネクタ101と車両側コネクタ201との装着がロックされた状態において、充電器100が、図示していない操作パネル等を介して操作者より充電開始の指示を受け付けることにより開始される。
まず、充電制御部108は、地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1を含む地絡検知方式関連情報を生成する。そして、この地絡検知方式関連情報を、充電開始通知とともに、通信部107および充電器側コネクタ101を介して電気自動車200に送信する(S101)。
つぎに、充電制御部108は、電気自動車200から、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2を含む短絡検知方式関連情報が、準備完了通知とともに、所定時間内に送られてくるのを待つ(S102)。
所定時間内に短絡検知方式関連情報を準備完了通知とともに受信しなかった場合(S102でTIME OUT)、充電制御部108は、図示していない表示パネルに、充電器100が充電対象の電気自動車200に対応していない旨のメッセージを表示するなどの所定のエラー処理を行う(S118)。
一方、所定時間内に短絡検知方式関連情報を準備完了通知とともに受信した場合(S102でYES)、充電制御部108は、地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1と、電気自動車200の短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2との組み合わせを判断する(S103)。
地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がともに抵抗型の場合(S103で「S1:抵抗 S2:抵抗」)、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続する。これにより、交直変換部103から一対の充電用ライン102A,102Bに充電用電力が出力され、車載バッテリ203の充電が開始される(S110)。
地絡検知部105の地絡検知方式S1が抵抗型であり、電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がコンデンサ型の場合(S103で「S1:抵抗 S2:コンデンサ」)、充電制御部108は、電気自動車200から準備完了通知とともに受信した短絡検知方式関連情報に、短絡検知部204の検知動作を停止可能である旨のメッセージが含まれているか否かを判断する(S104)。その旨のメッセージが含まれているならば(S104でYES)、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。一方、その旨のメッセージが含まれていないならば(S104でNO)、充電制御部108は、リレー106を開放して地絡検知部105をアースから切り離す(S105)。それから、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。
地絡検知部105の地絡検知方式S1がコンデンサ型であり、電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2が抵抗型の場合(S103で「S1:コンデンサ S2:抵抗」)、充電制御部108は、電気自動車200から準備完了通知とともに受信した短絡検知方式関連情報に、短絡検知部204をアースから切り離し可能である旨のメッセージが含まれているか否かを判断する(S106)。その旨のメッセージが含まれているならば(S106でYES)、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。一方、その旨のメッセージが含まれていないならば(S106でNO)、充電制御部108は、地絡検知部105から逐次出力される測定値に基づく地絡検知を停止する(S107)。もしくは、リレー106を開放して地絡検知部105をアースから切り離す。それから、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。
地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がともにコンデンサ型の場合(S103で「S1:コンデンサ S2:コンデンサ」)、充電制御部108は、電気自動車200から準備完了通知とともに受信した短絡検知方式関連情報に、短絡検知部204をアースから切り離し可能である旨のメッセージが含まれているか否かを判断する(S108)。その旨のメッセージが含まれているならば(S108でYES)、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。一方、その旨のメッセージが含まれていないならば(S108でNO)、充電制御部108は、リレー106を開放して地絡検知部105をアースから切り離す(S109)。それから、充電制御部108は、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300に接続して、車載バッテリ203の充電を開始する(S110)。
さて、充電制御部108は、車載バッテリ203の充電を開始したならば、図示していない電圧計で測定した充電用電力の出力電圧値等に基づいて所定の充電終了条件を満足したか否かを判断する(S111)。充電終了条件を満足したならば(S111でYES)、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300から切断する。これにより、交直変換部103から一対の充電用ライン102A,102Bへの充電用電力の出力が停止され、車載バッテリ203の充電が終了する(S112)。
それから、充電制御部108は、通信部107および充電器側コネクタ101を介して、電気自動車200に、車載バッテリ203の充電が正常終了したことを示す正常終了通知を送信する(S113)。
また、充電制御部108は、車載バッテリ203の充電中に(S111でNO)、地絡検知部105の出力値から地絡発生を検知した場合(S114でYES)、あるいは、通信部107を介して電気自動車200から短絡発生通知を受信した場合(S115でYES)、ELB104を制御して交直変換部103を交流電源300から切断して、車載バッテリ203の充電を停止する(S116)。
それから、充電制御部108は、通信部107および充電器側コネクタ101を介して、電気自動車200に、地絡発生により車載バッテリ203の充電が異常終了したことを示す異常終了通知を送信する(S117)。
図6は、図1に示す電気自動車200の充電動作を説明するための図である。
このフローは、充電器側コネクタ101と車両側コネクタ201との装着がロックされた状態において、バッテリ制御部207が、通信部206を介して充電器100から、充電開始通知を、地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1を含む地絡検知方式関連情報とともに受信することにより開始される。
まず、バッテリ制御部207は、充電器100の地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1と、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2との組み合わせを判断する(S201)。
充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および短絡検知部204の短絡検知方式S2がともに抵抗型の場合(S201で「S1:抵抗 S2:抵抗」)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2を含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。
充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1が抵抗型であり、短絡検知部204の短絡検知方式S2がコンデンサ型の場合(S201で「S1:抵抗 S2:コンデンサ」)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204の検知動作を停止可能であるか否かを判断する(S202)。短絡検知部204の検知動作を停止可能であるならば(S202でYES)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204の出力に基づく短絡検知動作を停止する(S203)。なお、リレー205を有する場合は、短絡検知部204の検知動作を停止する代わりにリレー205を開放してもよい。それから、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2と短絡検知部204の検知動作を停止可能である旨のメッセージとを含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。一方、短絡検知部204の検知動作を停止可能でないならば(S202でNO)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2を含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。
充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1がコンデンサ型であり、短絡検知部204の短絡検知方式S2が抵抗型の場合(S201で「S1:コンデンサ S2:抵抗」)、バッテリ制御部207は、リレー205により短絡検知部204をアースから切り離し可能であるか否かを判断する(S204)。短絡検知部204をアースから切り離し可能であるならば(S204でYES)、バッテリ制御部207は、リレー205を開放して、短絡検知部204をアースから切り離す(S205)。それから、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2と短絡検知部204をアースから切り離し可能である旨のメッセージとを含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。一方、短絡検知部204をアースから切り離し可能でないならば(S204でNO)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2を含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。
充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および短絡検知部204の短絡検知方式S2がともにコンデンサ型の場合(S201で「S1:コンデンサ S2:コンデンサ」)、バッテリ制御部207は、リレー205により短絡検知部204をアースから切り離し可能であるか否かを判断する(S206)。短絡検知部204をアースから切り離し可能であるならば(S206でYES)、バッテリ制御部207は、リレー205を開放して、短絡検知部204をアースから切り離す(S207)。それから、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2と短絡検知部204をアースから切り離し可能である旨のメッセージとを含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。一方、短絡検知部204をアースから切り離し可能でないならば(S206でNO)、バッテリ制御部207は、短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2を含む短絡検知方式関連情報を生成する。そして、この短絡検知方式関連情報を、準備完了通知とともに、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に送信する(S208)。
準備完了通知の送信後、バッテリ制御部207は、車両側コネクタ201および通信部206を介して充電器100から正常終了通知を受信したならば(S209でYES)、充電器側コネクタ101と車両側コネクタ201との装着ロックを解除するなどの所定の正常終了処理を実施する(S210)。
また、バッテリ制御部207は、充電器100から異常終了通知を受信したならば(S211でYES)、充電器側コネクタ101と車両側コネクタ201との装着をロックしたまま、電気自動車200の図示していない表示パネルに充電が異常終了した旨のメッセージを表示するなどの所定の異常終了処理を実施する(S212)。
また、バッテリ制御部207は、短絡検知部204の出力値から短絡発生を検知した場合(S213でYES)、充電器側コネクタ101と車両側コネクタ201との装着をロックしたまま、電気自動車200の図示していない表示パネルに充電が異常終了した旨のメッセージを表示するなどの所定の異常終了処理を実施するとともに(S214)、通信部206および車両側コネクタ201を介して充電器100に、短絡発生通知を送信する(S215)。
以上、本発明の一実施の形態を説明した。
本実施の形態では、充電器100の地絡検知部105が採用する地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204が採用する短絡検知方式S2の組み合わせに応じて、充電器100の地絡検知部105および電気自動車200の短絡検知部204の検知動作および接続を制御する。具体的には、以下の通りである。
図7(A)に示すように、充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がともに抵抗型の場合、正極側の充電用ライン102A,202Aおよび負極側の充電用ライン102B,202Bのいずれにおいても地絡・短絡が発生していなければ、地絡検知部105、短絡検知部204それぞれの接地接続ポイントがともにアース電位となるため、それぞれの接地接続ポイントとアースとの間に直流電流は流れない。このため、両者が同時に動作していても、それを原因として地絡検知部105、短絡検知部204が地絡・短絡を誤検知することはない。
そこで、本実施の形態では、充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がともに抵抗型の場合は、地絡検知部105、短絡検知部204それぞれを動作させて、地絡・短絡を検知する。
また、図7(B)に示すように、充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1が抵抗型であり、電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がコンデンサ型の場合、正極側の充電用ライン102A,202Aおよび負極側の充電用ライン102B,202Bのいずれにおいても地絡・短絡が発生していなければ、地絡検知部105の接地接続ポイントがアース電位となるため、接地接続ポイントとアースとの間に直流電流は流れない。このため、地絡検知部105と短絡検知部204を同時に動作させても、それを原因として地絡検知部105が地絡・短絡を誤検知することはない。一方、地絡検知部105および短絡検知部204間に形成された閉ループには交流電流I5が流れるため、地絡検知部105と短絡検知部204とを同時に動作させると、それを原因として短絡検知部204が地絡・短絡を誤検知する。
そこで、本実施の形態では、電気自動車200において、短絡検知部204の検知動作を停止、もしくはリレー205を開放して短絡検知部204をアースから切り離して、充電器100の地絡検知部105のみで充電器100側の地絡および電気自動車200側の短絡を検知する。電気自動車200において、短絡検知部204の検知動作を停止できず、また短絡検知部204をアースから切り離すこともできない場合は、充電器100において、リレー106を開放して地絡検知部105をアースから切り離すことで閉ループの形成を阻止する、これにより、電気自動車200の短絡検知部204のみで充電器100側の地絡および電気自動車200側の短絡を検知する。充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1がコンデンサ型であり、電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2が抵抗型の場合も同様である。
また、図7(C)に示すように、充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2がともにコンデンサ型の場合、地絡検知部105および短絡検知部204間に形成された閉ループに交流電流I6が流れるため、地絡検知部105、短絡検知部204それぞれを動作させると、それを原因として地絡検知部105、短絡検知部204が地絡・短絡を誤検知する。
そこで、本実施の形態では、電気自動車200において、リレー205を開放して短絡検知部204をアースから切り離して、閉ループの形成を阻止し、充電器100の地絡検知部105のみで充電器100側の地絡および電気自動車200側の短絡を検知する。電気自動車200の短絡検知部204をアースから切り離すことができない場合は、充電器100において、リレー106を開放して地絡検知部105をアースから切り離すことで閉ループの形成を阻止し、電気自動車200の短絡検知部204のみで充電器100側の地絡および電気自動車200側の短絡を検知する。
このように本実施の形態によれば、充電器100の地絡検知部105の地絡検知方式S1および電気自動車200の短絡検知部204の短絡検知方式S2の組み合わせが、地絡検知部105と短絡検知部204との間で閉ループが形成され、そこを流れる交流電流から地絡あるいは短絡を誤検知する可能性のある組み合わせである場合に、地絡検知部105および短絡検知部204の一方をアースから切り離す、あるいは検知停止する。このため、本実施の形態によれば、電気自動車200の充電中において、充電器100での地絡発生および電気自動車200での短絡発生の両方をより正確に検知できる。
なお、図5のS118において、所定のエラー処理を実施する代わりに、充電器100に、所定の充電モード(例えば急速充電より多くの時間をかけて充電する充電モード)で電気自動車200の車載バッテリ203を充電させるようにしてもよい。
また、本発明は、電気自動車200のみならず、搭載されたバッテリへの、外部電源からの充電機能を有する電動車両に広く適用できる。
100:充電器、101:充電器側コネクタ、102:充電ケーブル、102A,102B:充電用ライン、102C,102D:通信用ライン、103:交直変換部、104:ELB、105:地絡検知部、106:リレー、107:通信部、108:充電制御部、109:制御系電源、200:電気自動車、201:車両側コネクタ、202A,202B:充電用ライン、202C,202D:通信用ライン、203:車載バッテリ、204:短絡検知部、205:リレー、206:通信部、207:バッテリ制御部、208:補助バッテリ、300:交流電源、1051:直列回路、1051A,1051B:抵抗、1052:電流検知器、1053:コンデンサ、1054:交流電源、1055:電流検知器
Claims (11)
- 電動車両に搭載された車載バッテリを充電する充電器であって、
外部電源から給電された交流電力を直流電力に変換して、充電用電力を出力する交直変換手段と、
前記外部電源と前記交直変換手段との間に挿入された漏電遮断器と、
前記交直変換手段より出力された前記充電用電力を前記車載バッテリに供電するための充電用ラインと、
前記充電用ラインの地絡を検知する地絡検知手段と、
前記地絡検知手段と前記充電用ラインあるいはアースとの間に挿入された地絡検知用リレーと、
前記電動車両と通信を行う充電器側通信手段と、
前記地絡検知手段により地絡が検知された場合、あるいは前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から短絡検知が通知された場合に、前記漏電遮断器を制御して、前記外部電源と前記交直変換手段との間を遮断する遮断制御手段と、を備え、
前記遮断制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記充電器側通信手段を介して前記電動車両から、前記電動車両の備える短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を受信し、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが所定の組み合わせのいずれかである場合に、前記地絡検知用リレーを開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知を停止する
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1に記載の充電器であって、
前記所定の組み合わせは、前記短絡検知方式が、前記車載バッテリおよび前記アース間にコンデンサおよび交流電源からなる直列回路を挿入して、当該コンデンサを流れる交流電流から短絡を検知するコンデンサ型であり、前記地絡検知方式が、前記充電用ラインおよび前記アース間に抵抗を挿入して、当該抵抗を流れる電流、もしくは当該抵抗に印加される電圧から地絡を検知する抵抗型である第一の組み合わせを含み、
前記遮断制御手段は、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが前記第一の組み合わせである場合に、前記地絡検知用リレーを開放する
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1または2に記載の充電器であって、
前記所定の組み合わせは、前記短絡検知方式が、前記車載バッテリおよび前記アース間にコンデンサおよび交流電源からなる直列回路を挿入する前記コンデンサ型であり、前記地絡検知方式が、前記充電用ラインおよび前記アース間にコンデンサおよび交流電源からなる直列回路を挿入して、当該コンデンサを流れる交流電流から地絡を検知するコンデンサ型である第二の組み合わせを含み、
前記遮断制御手段は、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが前記第二の組み合わせである場合に、前記地絡検知用リレーを開放する
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の充電器であって、
前記所定の組み合わせは、前記短絡検知方式が、前記車載バッテリおよび前記アース間に抵抗を挿入して、当該抵抗を流れる電流、もしくは当該抵抗に印加される電圧から短絡を検知する抵抗型であり、前記地絡検知方式が、前記充電ラインおよび前記アース間にコンデンサおよび交流電源からなる直列回路を挿入する前記コンデンサ型である第三の組み合わせを含み、
前記遮断制御手段は、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが前記第三の組み合わせである場合に、前記地絡検知用リレーを開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知を停止する
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の充電器であって、
前記遮断制御手段は、
前記充電器側通信手段を介して前記電動車両に、前記地絡検知方式に関する情報を送信するとともに、前記電動車両から、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報とともに、前記車載バッテリの短絡検知手段の切り離しが可能である旨の通知を受信した場合、前記地絡検知手段の地絡検知方式と前記短絡検知手段の短絡検知方式との組み合わせが前記所定の組み合わせのいずれかであっても、前記地絡検知用リレーの開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知の停止を実施しない
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の充電器であって、
前記遮断制御手段は、
前記充電器側通信手段を介して前記電動車両に、前記地絡検知方式に関する情報を送信するとともに、前記電動車両から、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報とともに、前記車載バッテリの短絡検知手段による短絡検知の停止が可能である旨の通知を受信した場合、前記地絡検知手段の地絡検知方式と前記短絡検知手段の短絡検知方式との組み合わせが前記所定の組み合わせのいずれかであっても、前記地絡検知手段の地絡検知方式が、前記充電用ラインおよび前記アース間に抵抗を挿入する前記抵抗型であるならば、前記地絡検知用リレーの開放、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知の停止を実施しない
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の充電器であって、
前記遮断制御手段は、
前記地絡検知手段により地絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記電動車両に地絡検知を通知する
ことを特徴とする充電器。 - 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の充電器により充電される車載バッテリを搭載した電動車両であって、
前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
前記充電器と通信を行う車両側通信手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記充電器に短絡検知を通知する短絡制御手段と、を備え、
前記短絡制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記車両側通信手段を介して前記充電器に、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を送信する
ことを特徴とする電動車両。 - 請求項5に記載の充電器により充電される車載バッテリを搭載した電動車両であって、
前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
前記短絡検知手段と前記車載バッテリあるいは前記アースとの間に挿入された短絡検知用リレーと、
前記充電器と通信を行う車両側通信手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記充電器に短絡検知を通知する短絡制御手段と、を備え、
前記短絡制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記車両側通信手段を介して前記充電器から、前記地絡検知手段の地絡検知方式に関する情報を受信するとともに、前記充電器に、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報と、前記短絡検知手段を前記車載バッテリから切り離しが可能である旨の通知とを送信し、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが前記所定の組み合わせのいずれかである場合に、前記短絡検知用リレーを開放する
ことを特徴とする電動車両。 - 請求項6に記載の充電器により充電される車載バッテリを搭載した電動車両であって、
前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
前記充電器と通信を行う車両側通信手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器側通信手段を介して前記充電器に短絡検知を通知する短絡制御手段と、を備え、
前記短絡制御手段は、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、前記車両側通信手段を介して前記充電器から、前記地絡検知手段の地絡検知方式に関する情報を受信するとともに、前記充電器に、前記短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報と、前記短絡検知手段による短絡検知の停止が可能である旨の通知とを送信し、前記短絡検知手段の短絡検知方式と前記地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが前記所定の組み合わせのいずれかであり、かつ前記地絡検知手段の地絡検知方式が、前記充電用ラインおよび前記アース間に抵抗を挿入する前記抵抗型であるならば、前記短絡検知手段による短絡検知を停止する
ことを特徴とする電動車両。 - 車載バッテリを搭載した電動車両と、充電用ラインを介して前記車載バッテリを充電する充電器と、を有する充電システムにおける地絡・短絡の検知方法であって、
前記車載バッテリの充電開始に先立って、
前記電動車両は、前記充電器に、前記車載バッテリの短絡を検知する短絡検知手段の短絡検知方式に関する情報を送信し、
前記充電器は、前記短絡検知手段の短絡検知方式と、前記充電用ラインとアースとの間に挿入され、前記充電用ラインの地絡を検知する地絡検知手段の地絡検知方式との組み合わせが所定の組み合わせのいずれかである場合に、前記地絡検知手段を前記充電用ラインまたはアースから切り離すか、もしくは前記地絡検知手段による地絡検知を停止し、それから前記車載バッテリの充電を開始し、
前記車載バッテリの充電中において、
前記電動車両は、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合に、前記充電器に短絡検知を通知し、
前記充電器は、前記地絡検知手段により地絡が検知された場合、あるいは前記電動車両から前記短絡検知が通知された場合に、漏電遮断器を動作させ、外部電源と前記充電器との間を遮断する
ことを特徴とする充電システムにおける地絡・短絡の検知方法。
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