(57)【要約】  蓄電池の定格電圧を取得する電圧識別部４２と、充電器１０の異常を検知する検知手段６とを備えて充電器１０を構成し、検知手段６は、電圧識別部４２により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
2016031843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電圧の異なる蓄電池を充電する充電器であって、
前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する電圧情報取得手段と、
前記充電器の異常を検知する検知手段と、
からなり、
前記検知手段は、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える
ことを特徴とする充電器。
【請求項２】
請求項１に記載の充電器であって、
前記検知手段は、
給電線の地絡を検知する地絡検知回路と、
前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧が所定の電圧以下のときに、前記地絡検知回路の検知出力を無効化し、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧が前記所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定手段と、
を備えることを特徴とする充電器。
【請求項３】
請求項１に記載の充電器であって、
前記電圧情報取得手段は、前記充電器に接続された蓄電池の充電開始前に、通信により前記充電器に接続された蓄電池側から通知される情報に基づいて、前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する
ことを特徴とする充電器。
【請求項４】
請求項１に記載の充電器であって、
前記充電器に接続された蓄電池に電力を供給する電源部を備え、
前記検知手段は、
前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる保護部と、
を備えることを特徴とする充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる定格電圧の蓄電池を充電する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電式の蓄電池の種類として、例えば、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッケル水素電池等がある。種類の異なる蓄電池を充電する充電器は、蓄電池の種類を識別し、該蓄電池の種類に適した充電電圧、充電電流及び充電制御方法により充電を行う必要がある。【０００３】
種類の異なる蓄電池を充電する充電器として、蓄電池側に予め設けられた抵抗やインピーダンスの値等を読み取り、それらの値を識別信号として蓄電池の種類を判定し、判定した蓄電池の種類の充電特性に適合した充電回路に切替えて充電を行う充電器が、下記の特許文献１等により知られている。【０００４】
充電器において給電線に地絡が発生すると、蓄電池側又は充電器側の機器に損傷を与えるおそれがある異常な電圧又は電流が出力される。そのため、安全機構として、充電器に地絡検知回路を設け、地絡を検出した場合、警報を発するなどの策が講じられる。【０００５】
図９に地絡検知回路の構成例を示す。図９に示すように、図示省略の蓄電池に充電電流を供給する充電部１の給電線２に対して、該給電線２の地絡を検出する地絡検出回路３が、充電器１０内に備えられる。【０００６】
地絡検知回路３は、給電線２の正極電位線（＋）と負極電位線（−）とにそれぞれ抵抗３１，３２の一端を接続し、該抵抗３１，３２の他端にアノードを接続した発光ダイオード３４を備える。該発光ダイオード３４のカソードは、抵抗３３を介して接地電位導体に接続される。【０００７】
また、地絡検知回路３は、発光ダイオード３４の発光を受光するフォトトランジスタ３５を備え、該フォトトランジスタ３５のコレクタは、抵抗３７を介して電源電圧端子３６に接続され、該フォトトランジスタ３５のエミッタは接地電位導体に接続される。【０００８】
フォトトランジスタ３５のコレクタの出力電圧は、抵抗３８を介して制御部４の入力端子に入力される。制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。発光ダイオード３４とフォトトランジスタ３５とでフォトカプラを構成する。【０００９】
給電線２に地絡が発生していない場合は、給電線２の正極電位と負極電位とを抵抗３１，３２で分割した電圧が発光ダイオード３４のアノードに印加される。すると、発光ダイオード３４に電流が流れて該発光ダイオード３４が発光する。発光ダイオード３４が発光すると、フォトトランジスタ３５がオンとなり、そのコレクタからローレベルの信号が出力される。【００１０】
一方、給電線２に地絡が発生した場合は、給電線２の正極電位と負極電位とを抵抗３１，３２で分割した電圧が低下するため、発光ダイオード３４に流れる電流が減少し、該発光ダイオード３４が発光しなくなるため、フォトトランジスタ３５はオフとなり、該フォトトランジスタ３５のコレクタからハイレベルの信号が出力される。【００１１】
このように、制御部４の入力端子には、地絡が発生したか否かに応じて、フォトトランジスタ３５のコレクタからのハイレベル又はローレベルのいずれかの信号が入力されるので、地絡判定部４１は、該信号を基に地絡が発生したか否かを判定する。【００１２】
給電線２の電圧を基に給電線２の地絡を検知する地絡検知回路３を備え、定格電圧の異なる複数種類の蓄電池を充電する充電器において、低電圧の種類の蓄電池の充電を行うときは、給電線２から出力される充電電圧が低いため、地絡検知回路３における地絡検知のための閾値レベルを低くしなければならない。【００１３】
地絡検知のための閾値レベルを低くすると、高電圧の種類の蓄電池を充電するときは、給電線２から出力される充電電圧が高いため、地絡が発生しても給電線２の電圧が地絡検知のための閾値レベルより低くならず、地絡の発生が検知されないおそれがある。【００１４】
一方、高電圧の種類の蓄電池に合わせて、地絡検知のための閾値レベルを高くした場合、低電圧の種類の蓄電池を充電するとき、給電線２から出力される充電電圧が低いため、地絡が発生していなくても、給電線２から出力される充電電圧が地絡検知のための閾値レベルより低くなり、地絡の発生を誤検知してしまうおそれがある。【００１５】
このように、定格電圧の種類が異なる蓄電池を充電する充電器１０において、給電線２の地絡を検地する地絡検知回路３は、給電線２における蓄電池の種類による充電電圧の変化と地絡による電圧変化とを区別するために、地絡検知回路３の精度を高くしなければならない。【００１６】
地絡検知回路３の精度を高くするには、複雑な回路の設計や調整を必要とし、また高精度の部品を用いなければならず、コストが増大してしまう。また、地絡検知回路３の精度が低いと、地絡を誤検知してしまうという問題があった。【００１７】
また、蓄電池が過充電状態になったり充電器が異常になったりすることで充電器の出力電圧が過電圧になると、その過電圧で蓄電池が劣化しないように充電器を停止させるものがある。例えば、特許文献２〜４参照。【００１８】
また、車両に搭載される蓄電池として、２４Ｖ系の蓄電池、４８Ｖ系の蓄電池、及び８０Ｖ系の蓄電池など、予め決められた複数の定格電圧の蓄電池が存在する。そのため、複数の定格電圧の蓄電池にそれぞれ対応した複数の保護機能を充電器に備えたり、複数の定格電圧のうちの最も高い定格電圧の蓄電池に対応する保護機能のみを充電器に備えたりすることが考えられる。【００１９】
しかしながら、複数の定格電圧の蓄電池にそれぞれ対応した複数の保護機能を充電器に備える場合は、保護機能の増加に伴ってコストが増大してしまう。また、最も高い定格電圧の蓄電池に対応する保護機能のみを充電器に備える場合は、低い定格電圧の蓄電池に対して保護機能が働かず過電圧保護精度が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−１０５０８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４３０７２号公報
【特許文献３】特開２００９−０８９４５３号公報
【特許文献４】特開平１０−２１５５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記課題に鑑み、本発明は、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器において、コストの増大を抑えつつ、適正に異常検知を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る一つの形態としての充電器は、定格電圧の異なる蓄電池を充電する充電器であって、前記充電器に接続された蓄電池の定格電圧を取得する電圧情報取得手段と、前記充電器の異常を検知する検知手段とからなり、前記検知手段は、前記電圧情報取得手段により取得された定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器において、コストの増大を抑えつつ、適正に異常検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の充電器の要部の構成例を示す図である。
【図２】複数種類の電圧のバッテリを充電するときの地絡検知の動作フロー例を示す図である。
【図３】実施形態の充電器の要部の他の構成例を示す図である。
【図４】出力過電圧保護回路の一例を示す図である。
【図５】充電器の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５に示すＳ３３の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す充電器の変形例を示す図である。
【図８】図３に示す充電器の変形例を示す図である。
【図９】地絡検知回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に本発明の充電器の要部の構成例を示す。図１に示すように、図示省略のバッテリ（蓄電池）に充電電流を供給する充電部１の給電線２に対して、該給電線２の地絡を検出する地絡検出回路３が、充電器１０内に備えられる。
【００２６】
地絡検知回路３は、図９で説明したように、給電線２の正極電位線（＋）と負極電位線（−）とにそれぞれ抵抗３１，３２の一端を接続し、該抵抗３１，３２の他端にアノードを接続した発光ダイオード３４を備える。該発光ダイオード３４のカソードは、抵抗３３を介して接地電位導体に接続される。
【００２７】
また、地絡検知回路３は、発光ダイオード３４の発光を受光するフォトトランジスタ３５を備え、該フォトトランジスタ３５のコレクタは、抵抗３７を介して電源電圧端子３６に接続され、該フォトトランジスタ３５のエミッタは接地電位導体に接続される。フォトトランジスタ３５のコレクタの出力電圧は、抵抗３８を介して制御部４の入力端子に入力される。
【００２８】
給電線２に地絡が発生していない場合は、発光ダイオード３４が発光し、フォトトランジスタ３５がオンとなり、フォトトランジスタ３５のコレクタからローレベルの検知信号が出力される。一方、給電線２に地絡が発生した場合は、発光ダイオード３４が発光せず、フォトトランジスタ３５はオフとなり、フォトトランジスタ３５のコレクタからハイレベルの検知信号が出力される。
【００２９】
地絡検知回路３における地絡検知のための閾値レベル、すなわち、発光ダイオード３４が消灯する閾値レベルとして、高電圧の種類のバッテリの充電時に給電線２から出力される電圧が、地絡により低下したことを検知することができるレベルを、抵抗３１，３２，３３の抵抗値等により設定しておく。
【００３０】
制御部４の入力端子には、地絡が発生したか否かにより、フォトトランジスタ３５のコレクタからのハイレベル又はローレベルの検知信号が入力され、該検知信号により地絡判定部４１は、地絡の発生を判定する。ただし、地絡判定部４１（地絡判定手段）は、電圧識別部４２（電圧情報取得手段）により識別されるバッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）が所定の電圧以下のとき、地絡検知回路３から出力される検知信号による地絡検知を無効化し、バッテリの電圧が所定の電圧より大きいとき、該検知信号による地絡検知を有効化する。なお、地絡判定部４１は、充電器１０に接続されたバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、地絡検知回路３への電源供給を停止するなどして地絡検知回路３の駆動を停止させ、充電器１０に接続されたバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、地絡検知回路３を継続して駆動させるように構成してもよい。
【００３１】
電圧識別部４２は、充電するバッテリの充電開始前に、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等の通信線５を介してバッテリ側の電池監視制御部から通知されるバッテリの種別に関する情報に基づいて、該バッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）を識別する構成とすることができる。或いは、バッテリに接続した給電線２の電圧を、充電開始前に充電部１で測定し、その電圧を基に、充電するバッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）を識別する構成としてもよい。
【００３２】
地絡判定部４１は、電圧識別部４２から通知される電圧を基に、例えば、２４Ｖ，４８Ｖ等の低電圧の種類のバッテリ（定格電圧が低い蓄電池）の充電のときは、地絡検知を無効化し、８０Ｖ等の高電圧の種類のバッテリ（定格電圧が高い蓄電池）の充電のときは、地絡検知を有効化するために、所定の電圧として例えば６０Ｖを定めておく。そして、所定の電圧６０Ｖ以下のバッテリ（所定の電圧６０Ｖ以下の定格電圧の蓄電池）に対しては、地絡検知を無効化し、所定の電圧６０Ｖより大きいバッテリ（所定の電圧６０Ｖより大きい定格電圧の蓄電池）に対しては、地絡検知を有効化するよう制御する。
【００３３】
これにより、低電圧バッテリを充電する際に、地絡を誤検知することなく、例えば２４Ｖ〜８０Ｖの複数種類の電圧のバッテリを一つの種類の充電器で充電することができる。なお、低電圧バッテリ（例えば２４Ｖ，４８Ｖのバッテリ）の充電において、給電線２に地絡が発生しても、バッテリ側又は充電器側に大きな損傷を与えることがないので、地絡の検知を無効化しても支障は無い。
【００３４】
また、充電器１０とバッテリとを充電用のケーブルで接続したとき、ＣＡＮ通信等の通信線５を介して通知されるバッテリの種別に関する情報に基づいて、バッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）を識別し、該バッテリの電圧により地絡検知を有効化することにより、短時間で地絡検知の判定を行うことが可能となる。
【００３５】
図２に複数種類の電圧のバッテリを充電するときの地絡検知の動作フロー例を示す。まず、バッテリの充電が開始されると、電圧識別部４２は、バッテリ側からＣＡＮ通信等の通信により通知される情報により、該バッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）を識別する（ステップＳ２１）。
【００３６】
地絡判定部４１は、電圧識別部４２により識別したバッテリの電圧と所定の電圧とを比較し（ステップＳ２２）、バッテリの電圧が所定の電圧より大きい場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、地絡検知回路３から得られる検出信号による地絡検知を有効化し（ステップＳ２３）、バッテリの電圧が所定の電圧以下の場合（ステップＳ２２でＮＯ）、地絡検知回路３から得られる検出信号による地絡検知を無効化する（ステップＳ２４）。
【００３７】
その後、充電器１０は、充電の種々の条件を判定し、地絡が検知されず、種々の条件が成立した場合、バッテリへの充電を開始する。一方、地絡が検知されるなど、充電の条件が満たされない場合、警報を発する等の安全性確保のための処置等を実行する。
【００３８】
図３は、実施形態の充電器の要部の他の構成例を示す図である。
【００３９】
図３に示す充電器１ａは、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両へ充電する充電器であって、充電ケーブル２ａを備えている。充電ケーブル２ａの先端に設けられる充電コネクタ３ａが車両側に設けられる充電コネクタ４ａに接続され、充電器１ａから充電ケーブル２ａ内の電力線及び充電コネクタ３ａ、４ａを介して電池パック５ａに備えられる電池５１（蓄電池）（例えば、リチウムイオン電池）に電力が供給されると、電池５１が充電される。
【００４０】
また、充電器１ａは、電源ユニット１１及び制御ユニット１２を備える。
【００４１】
電源ユニット１１は、ＰＦＣ(Power Factor Correction)回路（力率改善回路）１１１と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２と、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３と、電源ユニット制御部１１５（閾値設定部）と、出力過電圧保護回路（保護部）１１６とを備える。
【００４２】
ＰＦＣ回路１１１は、整流回路、コイル、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることで外部電源６ａから供給される交流の電力を直流に変換する。
【００４３】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２は、スイッチング素子、コンデンサ、コイル、トランス、整流回路、平滑回路、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることでＰＦＣ回路１１１から出力される電力をトランスの一次コイルから二次コイルに伝え、二次コイルに伝わった電力を整流回路及び平滑回路により整流及び平滑して出力する。
【００４４】
非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、スイッチング素子、コイル、コンデンサ、ダイオード、及び制御回路などを備え、制御回路によってスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることで絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２から出力される電圧を降圧又は昇圧する。
【００４５】
電源ユニット制御部１１５は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２から供給される電力を制御部用に降圧した電力により駆動し、ＰＦＣ回路１１１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２、及び非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３のそれぞれの動作を制御する。
【００４６】
制御ユニット１２は、ＡＣ／ＤＣ回路１２１と、通信部１２２１（電圧情報取得手段）を有する制御ユニット制御部１２２と、充電器状態表示部１２３と、記憶部１２４とを備える。
【００４７】
ＡＣ／ＤＣ回路１２１は、外部電源６ａから供給される交流の電力を直流の電力に変換する。
【００４８】
制御ユニット制御部１２２は、ＡＣ／ＤＣ回路１２１から供給される電力により駆動し、充電器１ａ全体の制御を行う。例えば、制御ユニット制御部１２２の通信部１２２１は、電池パック５ａに備えられる電池パック制御部５２から送信される電流指令値を充電コネクタ３ａ、４ａ及び充電ケーブル２ａ内の通信線（例えば、ＣＡＮ(Controller Area Network )通信用の通信線）を介して受信し、その受信した電流指令値を充電器１ａ内の通信線（例えば、ＣＡＮ通信用の通信線）を介して電源ユニット制御部１１５に送信する。電源ユニット制御部１１５は、制御ユニット制御部１２２の通信部１２２１から送信される電流指令値に応じた電力又は電流が充電器１ａから出力されるように、ＰＦＣ回路１１１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２、及び非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３のそれぞれの動作を制御する。
【００４９】
充電器状態表示部１２３は、例えば、充電器１ａの各種状態（待機、充電、及び異常など）を示す複数のランプを備え、制御ユニット制御部１２２から送られてくる制御信号に対応するランプを点灯する。
【００５０】
なお、電源ユニット制御部１１５、制御ユニット制御部１２２、及び電池パック制御部５２は、例えば、ＭＣＵ(Micro Control Unit)、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成される。また、記憶部１２４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性メモリにより構成される。
【００５１】
例えば、制御ユニット制御部１２２は、充電コネクタ３ａが充電コネクタ４ａに接続されたことを検出すると、電圧情報の送信要求を通信部１２２１により充電ケーブル２ａ内の通信線及び充電コネクタ３ａ、４ａを介して電池パック制御部５２に送信する。
【００５２】
電池パック制御部５２は、電圧情報の送信要求を受信すると、電池５１の電圧（蓄電池の定格電圧）（例えば、２４Ｖ系、４８Ｖ系、又は、８０Ｖ系）を示す電圧情報を、制御ユニット制御部１２２に送信する。
【００５３】
制御ユニット制御部１２２は、電圧情報を通信部１２２１により受信すると、受信した電圧情報に基づいて、電力供給先の電池５１が何Ｖ系の電池５１であるかを判断し、その判断結果を通信部１２２１により充電器１ａ内の通信線を介して電源ユニット制御部１１５に送信する。
【００５４】
電源ユニット制御部１１５は、制御ユニット制御部１２２から送信される判断結果を受信すると、その受信した判断結果に基づいて、閾値Ｖｔｈを設定する。
【００５５】
出力過電圧保護回路１１６は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が閾値Ｖｔｈ以上になると、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３を停止させる。すなわち、出力過電圧保護回路１１６は、ＰＦＣ回路１１１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２、及び非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３などからなる電源部の出力電圧が閾値Ｖｔｈ以上になると、その電源部を停止させる。
【００５６】
図４は、出力過電圧保護回路１１６の一例を示す図である。
【００５７】
図４に示す出力過電圧保護回路１１６は、抵抗２１、２２と、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)２３と、抵抗２４と、コンパレータ２５とを備える。
【００５８】
抵抗２１、２２は互いに直列接続され、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力とグランドとの間に設けられている。ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子はコンパレータ２５の負側の端子および抵抗２４の一方端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２３のソース端子は基準となるＧＮＤに接続されている。抵抗２４の他方端は電圧源に接続されている。コンパレータ２５の正側の入力端子は抵抗２１、２２の接続点に接続されている。コンパレータ２５から出力される信号は非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３に入力される。電源ユニット制御部１１５は、制御ユニット制御部１２２から送信される判断結果に応じたＤｕｔｙ比のパルス信号をＭＯＳＦＥＴ２３のゲート端子に入力し、ＭＯＳＦＥＴ２３を繰り返しオン、オフさせる。ＭＯＳＦＥＴ２３が繰り返しオン、オフすると、電源ユニット制御部１１５から出力されるパルス信号のＤｕｔｙ比に応じた電圧がコンパレータ２５の負側の入力端子に入力される。非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧は抵抗２１、２２により分圧され、コンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。コンパレータ２５は、正側の入力端子に入力される電圧が負側の入力端子に入力される電圧よりも大きいとき、ハイレベルの信号を出力し、負側の入力端子に入力される電圧が正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいとき、ローレベルの信号を出力する。非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、電池５１の充電時、コンパレータ２５から出力される信号がローレベルのとき、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフすることにより電池５１への電力供給を継続する。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、電池５１の充電時、コンパレータ２５から出力される信号がローレベルからハイレベルになると、自身に備えられるスイッチング素子をオフにすることで電池５１への電力供給を停止する。
【００５９】
例えば、「２４Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈとして３５Ｖを設定する場合を考える。なお、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が３５Ｖ以上のとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に３．５Ｖよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が３５Ｖよりも小さいとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に３．５Ｖよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗２１、２２の抵抗値が選択されているものとする。また、ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子に１０Ｖが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信される判断結果が「２４Ｖ系の電池５１」であるとき、電源ユニット制御部１１５からＭＯＳＦＥＴ２３のゲート端子にオンＤｕｔｙ比が６５％のパルス信号が出力され、コンパレータ２５の負側の入力端子に３．５Ｖ（＝１０Ｖ×(１−０．６５）の電圧が入力されるものとする。
【００６０】
このような場合において、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が３５Ｖよりも小さいとき、３．５Ｖよりも小さい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ２５からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池５１への電力供給を継続する。
【００６１】
また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が３５Ｖ以上になると、３．５Ｖよりも大きい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ２５からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池５１への電力供給を停止する。
【００６２】
また、例えば、「４８Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈとして６０Ｖを設定する場合を考える。なお、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が６０Ｖ以上のとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に６．０Ｖよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が６０Ｖよりも小さいとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に６．０Ｖよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗２１、２２の抵抗値が選択されているものとする。また、ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子に１０Ｖが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信される判断結果が「４８Ｖ系の電池５１」であるとき、電源ユニット制御部１１５からＭＯＳＦＥＴ２３のゲート端子にオンＤｕｔｙ比が４０％のパルス信号が出力され、コンパレータ２５の負側の入力端子に６．０Ｖ（＝１０Ｖ×（１−０．４）の電圧が入力されるものとする。
【００６３】
このような場合において、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が６０Ｖよりも小さいとき、６．０Ｖよりも小さい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ２５からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池５１への電力供給を継続する。
【００６４】
また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が６０Ｖ以上になると、６．０Ｖよりも大きい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ２５からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池５１への電力供給を停止する。
【００６５】
また、例えば、「８０Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈとして９０Ｖを設定する場合を考える。なお、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が９０Ｖ以上のとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に９．０Ｖよりも大きい電圧が入力され、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が９０Ｖよりも小さいとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に９．０Ｖよりも小さい電圧が入力されるように、抵抗２１、２２の抵抗値が選択されているものとする。また、ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子に１０Ｖが印加されているものとする。また、制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信される判断結果が「８０Ｖ系の電池５１」であるとき、電源ユニット制御部１１５からＭＯＳＦＥＴ２３のゲート端子にオンＤｕｔｙ比が１０％のパルス信号が出力され、コンパレータ２５の負側の入力端子に９．０Ｖ（＝１０Ｖ×（１−０．１）の電圧が入力されるものとする。
【００６６】
このような場合において、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が９０Ｖよりも小さいとき、９．０Ｖよりも小さい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の負側の入力端子に入力される電圧は、正側の入力端子に入力される電圧よりも大きいため、コンパレータ２５からローレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子を繰り返しオン、オフさせることで電池５１への電力供給を継続する。
【００６７】
また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が９０Ｖ以上になると、９．０Ｖよりも大きい電圧がコンパレータ２５の正側の入力端子に入力される。このとき、コンパレータ２５の正側の入力端子に入力される電圧は、負側の入力端子に入力される電圧よりも大きくなるため、コンパレータ２５からハイレベルの信号が出力される。そのため、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３は、自身に備えられるスイッチング素子をオフさせることで電池５１への電力供給を停止する。
【００６８】
図５は、充電器１ａの動作の一例を示すフローチャートである。
【００６９】
まず、制御ユニット制御部１２２は、充電コネクタ３ａが充電コネクタ４ａに接続されるまで待機し（Ｓ３１：Ｎｏ）、充電コネクタ３ａが充電コネクタ４ａに接続されたことを検出すると（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、電圧情報を取得する（Ｓ３２）。
【００７０】
次に、制御ユニット制御部１２２及び電源ユニット制御部１１５は、電圧情報に基づいて、閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ３３）。
【００７１】
次に、出力過電圧保護回路１１６は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が閾値Ｖｔｈよりも小さいと判断すると（Ｓ３４：Ｎｏ）、Ｓ３４の動作に戻り、電池５１に対する過電圧保護処理を継続する。
【００７２】
また、出力過電圧保護回路１１６は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が閾値Ｖｔｈ以上であると判断すると（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３を停止させて（Ｓ３５）、電池５１に対する過電圧保護処理を終了する。
【００７３】
図６は、図５に示すＳ３３の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、制御ユニット制御部１２２により電圧情報に基づいて電力供給先の電池５１が「２４Ｖ系の電池５１」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信されると（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、電源ユニット制御部１１５は、その判断結果である「２４Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ４２）。
【００７５】
また、制御ユニット制御部１２２により電圧情報に基づいて電力供給先の電池５１が「４８Ｖ系の電池５１」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信されると（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４３：Ｙｅｓ）、電源ユニット制御部１１５は、その判断結果である「４８Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ４４）。
【００７６】
また、制御ユニット制御部１２２により電圧情報に基づいて電力供給先の電池５１が「８０Ｖ系の電池５１」であると判断され、その判断結果が制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信されると（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４３：Ｎｏ、Ｓ４５：Ｙｅｓ）、電源ユニット制御部１１５は、その判断結果である「８０Ｖ系の電池５１」に対応する閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ４６）。
【００７７】
また、制御ユニット制御部１２２により電圧情報に基づいて電力供給先の電池５１が何Ｖ系の電池５１であるかを特定できないと判断され、その判断結果が制御ユニット制御部１２２から電源ユニット制御部１１５に送信されると（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４３：Ｎｏ、Ｓ４５：Ｎｏ）、電源ユニット制御部１１５は、その判断結果により異常が発生したと判断し、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３を停止させて（Ｓ４７）、電池５１に対する過電圧保護処理を終了する。
【００７８】
実施形態の充電器１ａは、電池パック５ａから送信される電圧情報に基づいて、閾値Ｖｔｈを設定し、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３の出力電圧が閾値Ｖｔｈ以上になると、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３を停止させる構成であるため、１つの出力過電圧保護回路１１６により予め決められた複数の電圧の電池５１に対してそれぞれ過電圧保護を行うことができる。これにより、充電器１ａのコストの増大を抑えつつ、予め決められた複数の電圧の電池５１に対して過電圧保護精度を低下させないようにすることができる。
【００７９】
なお、実施形態の充電器１ａは、車両に搭載される充電器として採用してもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。
【００８１】
図７は、図１に示す充電器１０の変形例を示す図である。なお、図７において、図１に示す構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
図７に示す充電器１０は、検知手段６を備え、その検知手段６は、例えば、地絡検知回路３と地絡判定部４１とを備えて構成される。
【００８３】
上述したように、地絡検知回路３は、給電線２の地絡を検出する。すなわち、地絡検知回路３は、充電器１０の異常を検知する。
【００８４】
また、地絡判定部４１は、電圧識別部４２（電圧情報取得手段）により取得されたバッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）が所定の電圧以下のときに、地絡検知回路３の検知出力を無効化し、電圧識別部４２により取得されたバッテリの電圧（蓄電池の定格電圧）が所定の電圧より大きいときに、地絡検知回路３の検知出力を有効化する。すなわち、地絡判定部４１は、電圧識別部４２（電圧情報取得手段）により取得された蓄電池の定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
【００８５】
このように、検知手段６は、充電器１０の異常を検知するとともに、電圧識別部４２（電圧情報取得手段）により取得された蓄電池の定格電圧に応じて異常検知方法を変える。
【００８６】
これにより、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器１０において、蓄電池の定格電圧に応じた適切な異常検知方法に変えることができるため、異常検知精度を高めることができる。
【００８７】
図８は、図３に示す充電器１ａの変形例を示す図である。なお、図８において、図３に示す構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
図８に示す充電器１ａは、検知手段１１７を備え、その検知手段１１７は、例えば、電源ユニット制御部１１５と、出力過電圧保護回路１１６とを備えて構成される。
【００８９】
上述したように、出力過電圧保護回路１１６は、ＰＦＣ回路１１１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２、及び非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１３などからなる電源部の出力電圧が閾値Ｖｔｈ以上になると、その電源部を停止させる。すなわち、出力過電圧保護回路１１６は、充電器１ａの異常を検知する。
【００９０】
また、電源ユニット制御部１１５は、通信部１２２１（電圧情報取得手段）により取得された電池５１の電圧（蓄電池の定格電圧）に基づいて、閾値Ｖｔｈを設定する。すなわち、電源ユニット制御部１１５は、通信部１２２１（電圧情報取得手段）により取得された電池５１の電圧（蓄電池の定格電圧）に応じて異常検知方法を変える。
【００９１】
このように、検知手段１１７は、充電器１ａの異常を検知するとともに、通信部１２２１（電圧情報取得手段）により取得された電池５１の電圧（蓄電池の定格電圧）に応じて異常検知方法を変える。
【００９２】
これにより、異なる定格電圧の蓄電池を充電可能な充電器１ａにおいて、蓄電池の定格電圧に応じた適切な異常検知方法に変えることができるため、異常検知精度を高めることができる。
［付記１］
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電する充電器であって、
給電線の地絡を検知する地絡検知回路と、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別手段と、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、前記地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定手段と、
を備えたことを特徴とする充電器。
［付記２］
前記電圧識別手段は、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする付記１に記載の充電器。
［付記３］
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電するときの給電線の地絡検知判定方法であって、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別ステップと、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、給電線の地絡を検知する地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定ステップと、
を含むことを特徴とする地絡検知判定方法。
［付記４］
前記電圧識別ステップは、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする付記３に記載の地絡検知判定方法。
［付記５］
電池パックに備えられる電池に電力を供給する電源部と、
前記電池の電圧を示す電圧情報を前記電池パックから受信する通信部と、
前記電圧情報に基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる保護部と、
を備えることを特徴とする充電器。
［付記６］
電池パックに備えられる電池に電力を供給する電源部を備える充電器において、前記電源部の動作を制御する充電制御方法であって、
前記充電器が、
前記電池の電圧を示す電圧情報を前記電池パックから受信し、
前記電圧情報に基づいて、閾値を設定し、
前記電源部の出力電圧が前記閾値以上になると、前記電源部を停止させる
ことを特徴とする充電制御方法。
【符号の説明】
【００９３】
１  充電部
２  給電線
３  地絡検知回路
３１，３２，３３，３７，３８  抵抗
３４  発光ダイオード
３５  フォトトランジスタ
３６  電源電圧端子
４  制御部
４１  地絡判定部
４２  電圧識別部
５  通信線
６  検知手段
１ａ  充電器
２ａ  充電ケーブル
３ａ、４ａ  充電コネクタ
５ａ  電池パック
６ａ  外部電源
１１７  検知手段
１１  電源ユニット
１２  制御ユニット
５１  電池
５２  電池パック制御部
１１１  ＰＦＣ回路
１１２  絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１１３  非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１１５  電源ユニット制御部
１１６  出力過電圧保護回路
１２１  ＡＣ／ＤＣ回路
１２２  制御ユニット制御部
１２３  充電器状態表示部
１２４  記憶部
１２２１  通信部
【図１】
2016031843.tif 000003
【図２】
2016031843.tif 000004
【図３】
2016031843.tif 000005
【図４】
2016031843.tif 000006
【図５】
2016031843.tif 000007
【図６】
2016031843.tif 000008
【図７】
2016031843.tif 000009
【図８】
2016031843.tif 000010
【図９】
2016031843.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月28日(2015.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電する充電器であって、
給電線の地絡を検知する地絡検知回路と、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別手段と、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、前記地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定手段と、
を備えたことを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記電圧識別手段は、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
電圧の異なる複数種類のバッテリを充電するときの給電線の地絡検知判定方法であって、
充電するバッテリの電圧を識別する電圧識別ステップと、
充電するバッテリの電圧が所定の電圧以下のときに、給電線の地絡を検知する地絡検知回路の検知出力を無効化し、充電するバッテリの電圧が所定の電圧より大きいときに、前記地絡検知回路の検知出力を有効化する地絡判定ステップと、
を含むことを特徴とする地絡検知判定方法。
【請求項４】
前記電圧識別ステップは、前記バッテリの充電開始前に、通信により前記バッテリ側から通知される情報に基づいて、前記バッテリの電圧を識別することを特徴とする請求項３に記載の地絡検知判定方法。
【国際調査報告】
2016031843.tif 000012
2016031843.tif 000013
2016031843.tif 000014
2016031843.tif 000015