(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えたマスター充電器と、ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えた複数台のスレーブ充電器と、を具備し、三相電源を投入した場合には上記マスター充電器とスレーブ充電器の両方を動作させ、単相電源を投入した場合には上記マスター充電器のみを動作させるように構成された充電装置において、
上記スレーブ充電器の起動電圧条件を上記マスター充電器の起動電圧条件よりも高く設定したことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される充電装置に係り、特に、三相電源投入時にはマスター充電器とスレーブ充電器の両方を同時に動作させるとともに、単相電源投入時にはマスター充電器のみを動作させるものにおいて、単相電源投入時にスレーブ充電器が不必要に動作してしまうことを防止できるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車に搭載される従来の充電装置及び電源設備は、例えば、図５に示すような構成になっている。まず、電源設備１０１があり、この電源設備１０１は、三相電源１０３と、単相電源１０５とから構成されている。上記三相電源１０３には、三相電源充電用プラグ１０７が、Ｒ相電源線１０９、Ｓ相電源線１１１、Ｔ相電源線１１３、アース線１１５を介して接続されている。
【０００３】
又、上記単相電源１０５には、単相電源充電用プラグ１１７が、Ｌ相電源線１１９、Ｎ相電源線１２１、アース線１２３を介して接続されている。
【０００４】
一方、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されている充電装置側の構成であるが、三台の充電器、すなわち、マスター充電器１２５、スレーブ充電器１２７、１２９が設置されている。上記マスター充電器１２５には、ＣＰＵ１３１、電源回路１３３、充電回路１３５が設置されている。又、上記スレーブ充電器１２７、１２９にも、同様に、ＣＰＵ１３１、電源回路１３３、充電回路１３５が設置されている。
【０００５】
上記マスター充電器１２５、スレーブ充電器１２７、１２９側には、三相電源用インレット１３７、単相電源用インレット１３９が設置されている。上記三相電源用インレット１３７とマスター充電器１２５は、Ｌ１相電源線１４１、Ｌ２相電源線１４３、アース線１４５を介して接続されている。又、上記三相電源用インレット１３７とスレーブ充電器１２７は、Ｌ２相電源線１４３、Ｌ３相電源線１４７、アース線１４５を介して接続されている。又、上記三相電源用インレット１３７とスレーブ充電器１２９は、Ｌ１相電源線１４１、Ｌ３相電源線１４７、アース線１４５を介して接続されている。
【０００６】
又、上記単相電源用インレット１３９から繰り出されているＬ１相電源線１４８、Ｌ２相電源線１４９、アース線１５１は、それぞれ上記Ｌ１相電源線１４１、Ｌ２相１４３、アース線１４５に分岐・接続されている。
尚、図中符号１５３はバッテリである。
【０００７】
上記構成において、三相電源１０３投入時、すなわち、三相電源用インレット１３７を三相電源充電用プラグ１０７に差し込んだ場合には、三台の充電器、すなわち、マスター充電器１２５、スレーブ充電器１２７、１２９を動作させるとともに、単相電源１０５投入時には、一台の充電器、すなわち、マスター充電器１２５のみを動作させるものである。
【０００８】
上記構成において、図６に示すように、単相電源１０５投入時、すなわち、単相電源用インレット１３９を三相電源充電用プラグ１１７に差し込んだ場合には、マスター充電器１２５のみに充電を施そうとすると、二台のスレーブ充電器１２７、１２９に対して、ポイントa〜ポイントｄの間で電圧が印加されてしまうことになる。すなわち、スレーブ充電器１２７、１２９の電源回路１３３、１３３の回路インピーダンスによって、ポイントａ〜スレーブ充電器１２７の電源回路１３３の回路インピーダンス〜ポイントｂ〜ポイントｃ〜スレーブ充電器１２９の電源回路１３３の回路インピーダンス〜ポイントｄの経路で電圧が印加されてしまう。例えば、２００Ｖ印加した場合には、それぞれのスレーブ充電器１２７、１２９に、約半分の１００Ｖの電圧が印加されることになる。
【０００９】
上記スレーブ充電器１２７、１２９は、１００Ｖの入力で動作するように設計されているので、スレーブ充電器１２７、１２９は、本来動作する必要がないのに、不必要に動作してしまうことになる。又、上記スレーブ充電器１２７、１２９が不必要に動作してしまった場合には、その動作状態により、スレーブ充電器１２７、１２９の電源回路１３３、１３３の回路インピーダンスが変化してしまう。回路インピーダンスが変化した場合には、約１００Ｖの電圧が印加されていた入力電圧が、上記インピーダンス変化により上下してしまい、それが原因して、不安定な動作状態となり、上記スレーブ充電器１２７、１２９が破損してしまう恐れがあった。
【００１０】
従来、この種の問題を解決するために、図７に示すように、上記スレーブ充電器１２７、１２９の電源供給ルートに、ＡＣ２００Ｖで駆動するリレー１５２を挿入・配置することが考えられている。この場合には、三相電源１０３を投入するか或いは単相電源１０５を投入するかによって、上記リレー１５２の接点を切り替え、それによって、単相電源１０５の投入時に、上記スレーブ充電器１２７、１２９が不用意に動作しないようにしている。
【００１１】
又、それとは別に、図８に示すような構成も考えられている。この場合には別途、単相電源１０５用のスレーブ電源１６１を設置し、単相電源１０５を投入した場合には、この単相電源用のスレーブ充電器１６１を動作させるようにしているものである。
【００１２】
尚、この種の電源装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０７−０４６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、リレー１５２を使用する図７に示す構成の場合であるが、そもそも車載可能であって交流で駆動するリレーはその種類が少なく高価であるという問題があった。又、信頼性の点でも問題があった。具体的には、振動による劣化、接点不良による通電不良や異常発熱、コイルの劣化による動作不良等の問題である。又、図７にも示すように、電源ライン１５３を増やす必要があり、それによる重量の増加、コストの増大が懸念されるものである。
又、単相電源１０５専用のスレーブ充電器１６１を設ける図８に示す構成の場合には、当然のことながら、構成の複雑化、装置の大型化等を誘発し、コストも上昇してしまうという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、構成の複雑化、装置の大型化、信頼性の低下を来すことなく、単相電源により一台の充電器の実に充電する場合に、他の充電器は起動する必要のない場合には動作しない充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による充電装置は、ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えたマスター充電器と、ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えた複数台のスレーブ充電器と、を具備し、三相電源を投入した場合には上記マスター充電器とスレーブ充電器の両方を動作させ、単相電源を投入した場合には上記マスター充電器のみを動作させるように構成された充電装置において、上記スレーブ充電器の起動電圧条件を上記マスター充電器の起動電圧条件よりも高く設定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように本発明の請求項１による充電装置によると、ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えたマスター充電器と、ＣＰＵ及び電源回路及び充電回路を備えた複数台のスレーブ充電器と、を具備し、三相電源を投入した場合には上記マスター充電器とスレーブ充電器の両方を動作させ、単相電源を投入した場合には上記マスター充電器のみを動作させるように構成された充電装置において、上記スレーブ充電器の起動電圧条件を上記マスター充電器の起動電圧条件よりも高く設定した構成になっているので、単相電源投入時におけるスレーブ充電器の不必要な動作を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、充電装置の電源回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、電源回路の構成を示す回路図である。
【図５】従来例を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【図６】従来例を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【図７】従来例を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【図８】従来例を示す図で、充電装置及び電源設備の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１及び図２を参照して本願発明の第１の実施の形態を説明する。本実施の形態による充電装置と電源設備は、図１に示すような構成になっている。まず、電源設備１があり、この電源設備１は、三相電源３と、単相電源５とから構成されている。上記三相電源３には、三相電源充電用プラグ７が、Ｒ相電源線９、Ｓ相電源線１１、Ｔ相電源線１３、アース線１５を介して接続されている。
【００２０】
又、上記単相電源５には、単相電源充電用プラグ１７が、Ｌ相電源線１９、Ｎ相電源線２１、アース線２３を介して接続されている。
【００２１】
一方、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されている充電装置側の構成であるが、三台の充電器、すなわち、マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９が設置されている。上記マスター充電器２５には、ＣＰＵ３１、電源回路３３、充電回路３５が設置されている。又、上記スレーブ充電器２７、２９にも、同様に、ＣＰＵ３１、電源回路３３、充電回路３５がそれぞれ設置されている。
【００２２】
上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９側には、三相電源用インレット３７、単相電源用インレット３９が設置されている。上記三相電源用インレット３７とマスター充電器２５は、Ｌ１相電源線４１、Ｌ２相電源線４３、アース線４５を介して接続されている。又、上記三相電源用インレット３７とスレーブ充電器２７は、Ｌ２相電源線４３、Ｌ３相電源線４７、アース線４５を介して接続されている。又、上記三相電源用インレット３７とスレーブ充電器２９は、Ｌ１相電源線４１、Ｌ３相電源線４７、アース線４５を介して接続されている。
【００２３】
又、上記単相電源用インレット３９から繰り出されているＬ１相電源線４８、Ｌ２相電源線４９、アース線５１は、それぞれ上記Ｌ１相電源線４１、Ｌ２相電源線４３、アース線４５に分岐・接続されている。
尚、図中符号５３はバッテリである。
【００２４】
上記構成において、三相電源３の投入時、すなわち、三相電源用インレット３７を三相電源充電用プラグ７に差し込んだ場合には、三台の充電器、すなわち、マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９を動作させるとともに、単相電源５の投入時、すなわち、単相電源用インレット３９を三相電源充電用プラグ１７に差し込んだ場合には、一台の充電器、すなわち、マスター充電器２５のみを動作させるものである。
【００２５】
上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３には、起動電圧設定端子６１がそれぞれ設置されている。以下、この起動電圧設定端子６１を含めた上記電源回路３３の構成を、図２を参照して説明する。まず、交流電源入力端子６３、６５があり、これら交流電源端子６３、６５に、例えば、上記マスター充電器２５の場合であれば、Ｌ１相電源線４１、Ｌ２相電源線４３を介して、交流電源が投入されるように構成されている。
【００２６】
上記交流電源端子６３、６５間にはダイオードブリッジ６７が設置されていて、又、平滑コンデンサ６９、制限抵抗７１、複数個（この実施の形態の場合には６個）のツェナーダイオード７３、電源ＩＣ７５、スイッチング素子７７、トランス７９、整流ダイオード８１、平滑コンデンサ８３、コンデンサ８５がそれぞれ設置されている。
【００２７】
上記構成において、上記交流電源端子６３、６５間に交流電源が投入されると、ダイオードブリッジ６７により整流され、平滑コンデンサ６９によってリップル電圧が吸収されて直流電圧が生成される。その直流電圧は、制限抵抗７１、複数個（この実施の形態の場合には６個）のツェナーダイオード７３を介して、電源ＩＣ７５に供給される。そして、電源ＩＣ７５が予め設定されている電圧・電流によって起動し、スイッチング素子７７にＰＷＭ波形を出力する。それによって、スイッチング素子７７が駆動される。
【００２８】
その際、上記ツェナーダイオード７３の順方向電圧の影響で、起動電圧設定端子６１が閉じているときよりも開いている時の方が、電源ＩＣ７５に供給される電圧は低くなり、且つ、電流も少なくなる。すなわち、起動電圧設定端子６１が閉じている場合には、４個のツェナーダイオード７３がバイパスされることになり、これに対して、起動電圧設定端子６１が開いている場合には、合計６個の全てのツェナーダイオード７３が機能することになる。その結果、起動電圧設定端子６１が閉じているときよりも開いている時の方が、電源ＩＣ７５に供給される電圧は低くなり、且つ、電流も少なくなるものである。
【００２９】
そのため、起動電圧設定端子６１が開いている場合には、上記電源ＩＣ７５に同じ電圧を供給しようとすると、より高い電圧が必要となってしまう。つまり、上記交流電源端子６３、６５に投入される電圧が、起動電圧設定端子６１が閉じているときよりも開いている時の方が高くならないと、上記電源ＩＣ７５が起動しないことになる。本実施の形態の場合にはそれを利用して、単相電源５の投入時における上記スレーブ充電器２７、２９の不必要な動作を防止しようとするものである。
【００３０】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の起動電圧設定端子６１の状態であるが、図１に示すように、マスター充電器２５の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は閉じた状態にあり、これに対して、スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放された状態にある。
【００３１】
上記状態で、三相電源３が投入されると、上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３には、等しく、２００Ｖの電圧が印加され、それによって、上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９の全てが動作することになる。上記スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放された状態にあるので、高電圧（例えば、１７０Ｖ以上）が掛からないと起動しない状態にあるが、上記ように、この場合には、等しく２００Ｖの電圧が印加されるので、上記スレーブ充電器２７、２９も同時に動作することになる。
【００３２】
これに対して、単相電源５が投入された場合には、上記マスター充電器２５は動作するものの、上記スレーブ充電器２７、２９が動作することはない。
例えば、単相電源５が単相１００Ｖにて投入された場合には、上記マスター充電器２５には１００Ｖが印加され、上記スレーブ充電器２７、２９に対しては、それぞれ５０Ｖが印加されることになる。その際、上記マスター充電器２５の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は閉じられているので、低電圧（例えば、ＡＣ８０Ｖ以上）でも起動可能な状態にあり、よって、上記１００Ｖによって上記マスター充電器２５は起動することになる。
【００３３】
これに対して、上記スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放されているので、高電圧（例えば、ＡＣ１７０Ｖ以上）でなければ起動することはできず、よって、上記５０Ｖによって起動することない。
【００３４】
次に、例えば、単相電源５が単相２００Ｖにて投入された場合には、上記マスター充電器２５には２００Ｖが印加され、上記スレーブ充電器２７、２９に対しては、それぞれ１００Ｖが印加されることになる。そして、上記マスター充電器２５は上記２００Ｖによって起動することになる。
【００３５】
これに対して、上記スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放されているので、高電圧（例えば、ＡＣ１７０Ｖ以上）でなければ起動することはできず、よって、上記１００Ｖによって起動することない。
【００３６】
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、単相電源５が投入された時に、上記スレーブ充電器２７、２９が不必要に動作してしまうことを防止することができる。これは、上記スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３の起動電圧設定端子６１が開放されていて、高電圧（例えば、１７０Ｖ以上）が印加されないと起動しないように構成されており、単相電源５が投入された時に、そのような高電圧（例えば、１７０Ｖ以上）が掛かることはないので、結局、上記スレーブ充電器２７、２９が不必要に動作してしまうことはないものである。
又、上記スレーブ充電器２７、２９の不必要に動作を防止するための構成として、新たに、起動電圧設定端子６１を設けるだけであるので、簡単な構成で所望の効果を得ることができるものである。
【００３７】
次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この場合には、前記第１の実施の形態の場合とは電源回路３３の構成の一部が異なっているものである。すなわち、図３に示すように、マスター充電器２５側に電圧検出回路９１が設置されているとともに電源起動信号線９３が設置されている。又、図４に示すように、スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３において、前記第１の実施の形態の場合における複数個（前記第１の実施の形態の場合には６個）のツェナーダイオード７３の代わりに、フォトカプラ９５が設置されているとともに、上記電源起動信号線９３に接続される電源起動信号線９７、９９が設置されている。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、よって、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３８】
以上の構成を基にその作用を説明する。まず、上記マスター充電器２５、スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の起動電圧設定端子６１の状態であるが、図３に示すように、マスター充電器２５の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は閉じた状態にあり、これに対して、スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放された状態にある。
【００３９】
上記状態で、三相電源３が投入されると、上記マスター充電器２５には２００Ｖの電圧が印加され、それによって、上記マスター充電器２５が動作することになる。一方、上記スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３においては、起動電圧設定端子６１が開放された状態にあるので、電源ＩＣ７５が起動しない。
【００４０】
この場合には、マスター充電器２５の電源回路３３のＣＰＵ３１が、電圧検出回路９１によって検出された電圧が、所定電圧（例えば、１８０Ｖ）であるか否かを判別する。この場合には、２００Ｖの電圧が印加されているので、所定電圧（例えば、１８０Ｖ）より高いと判別し、電源起動信号線９３を介して、電源起動信号を出力する。この電源起動信号によって、図４に示すフォトカプラ９５のＬＥＤが「ＯＮ」し、それによって、上記スレーブ充電器２７、２９の各電源回路３３の電源ＩＣ７５に電圧が供給される。その結果、上記スレーブ充電器２７、２９も動作することになる。
【００４１】
これに対して、単相電源５が投入された場合には、上記マスター充電器２５は動作するものの、上記スレーブ充電器２７、２９が動作することはない。
例えば、単相電源５が単相１００Ｖにて投入された場合には、上記マスター充電器２５には１００Ｖが印加され、上記スレーブ充電器２７、２９に対しては、それぞれ５０Ｖが印加されることになる。その際、上記マスター充電器２５の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は閉じられているので、低電圧（例えば、ＡＣ８０Ｖ以上）でも起動可能な状態にあり、よって、上記１００Ｖによって起動することになる。
【００４２】
これに対して、上記スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放されているので、そのままでは電源回路３３の電源ＩＣ７５に電圧が供給されることはなく、よって、動作することはない。又、マスター充電器２５の検出回路９１には１００Ｖの電圧が検出されることになり、これは、予め設定された所定電圧（例えば、１８０Ｖ）より低い電圧であるので、単相電源５の投入であると判断され、よって、電源投入信号線９３を介して電源起動信号が出力されることもない。結局、上記スレーブ充電器２７、２９が動作することはない。
【００４３】
又、例えば、単相電源５が単相２００Ｖにて投入された場合には、上記マスター充電器２５には２００Ｖが印加され、上記スレーブ充電器２７、２９に対しては、それぞれ１００Ｖが印加されることになる。そして、上記マスター充電器２５は上記２００Ｖによって起動することになる。
【００４４】
これに対して、上記スレーブ充電器２７、２９の電源回路３３の起動電圧設定端子６１は開放されているので、そのままでは電源回路３３の電源ＩＣ７５に電圧が供給されることはなく、よって、動作することはない。
【００４５】
よって、単相電源５が投入された時に、上記スレーブ充電器２７、２９が不必要に動作してしまうことを防止することができる、等、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
前記第１、第２の実施の形態では、スレーブ充電器を２台設置した場合を例に挙げて説明したが、三台以上であってもよい。
又、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される充電装置に係り、特に、三相電源投入時にはマスター充電器とスレーブ充電器の両方を同時に動作させるとともに、単相電源投入時にはマスター充電器のみを動作させるものにおいて、単相電源投入時にスレーブ充電器が不必要に動作してしまうことを防止できるように工夫したものに関し、例えば、各種電動車両に充電する充電装置に好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電源設備
３  三相電源
５  単相電源
２５  マスター充電器
２７  スレーブ充電器
２９  スレーブ充電器
３１  ＣＰＵ
３３  電源回路
３５  充電回路
６１  起動電圧設定端子
９１  検出回路
【図１】
0005631173.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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