(57)【要約】【課題】電気自動車の車載蓄電池に充電する際の充電効率を低下させることなく、充電器の平滑コンデンサの破損を防止できる電気自動車用充電システムを提供することである。【解決手段】コネクタ１３は充電器１７と車載蓄電池１４とを接続し、充電器１７は交流電源１５を直流に変換して電気自動車１２の車載蓄電池１４に充電を行う。また、充電器１４の出力部に設けられた平滑コンデンサ２５に、抵抗２８と抵抗バイパスコンタクタ２９との並列回路を直列接続する。充電器１７とコネクタ１３との間に接続された直流遮断器１８は、充電器１７から車載蓄電池１４への充電開始時に閉じ、充電終了時または緊急時に開する。また、抵抗バイパスコンタクタ２９は、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中は閉じ、充電終了時または緊急時に開く。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器とコネクタとの間に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への充電開始時に閉じ充電終了時または緊急時に開する直流遮断器と、前記充電器の出力部に設けられた平滑コンデンサに直列接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ充電終了時または緊急時に開く抵抗バイパスコンタクタとを備えたことを特徴とする電気自動車用充電システム。
【請求項２】
交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器とコネクタとの間に前記充電器から前記車載蓄電池への通電を許可し前記車載蓄電池から前記充電器への通電を遮断する方向に接続されたダイオードと、前記ダイオードに並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ前記充電器から前記車載蓄電池への非通電時には開くダイオードバイパスコンタクタと、前記充電器の出力部に設けられた平滑コンデンサに直列接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ充電終了時または緊急時に開く抵抗バイパスコンタクタとを備えたことを特徴とする電気自動車用充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の車載蓄電池を充電する電気自動車用充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、車載蓄電池からの直流電力をインバータ回路により交流電力に変換して駆動用モータを駆動して走行する。車載蓄電池に蓄電された電力を消費すると、駆動モータを駆動するのに必要な電力を蓄電する必要がある。そこで、電気自動車用充電システムにより車載蓄電池を充電することになる。
【０００３】
図３は従来の電気自動車用充電システムの一例を示す構成図である。電気自動車用充電システム１１は電気自動車１２とコネクタ１３で接続され、電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。電気自動車用充電システム１１は、交流電源１５からの交流電力を交流遮断器１６を介して充電器１７に入力し、充電器１７で交流電力を直流電力に変換し、直流遮断器１８を介してコネクタ１３に出力するように構成されている。一方、電気自動車１２ではコネクタ１３から直流電力を入力し、車載直流遮断器２０を介して車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する。直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０は過電流保護のために設置されている。
【０００４】
充電器１７は、交流電源１５から交流遮断器１６を介して得られた交流を交直変換ユニット２１で直流に変換し、出力部２２の平滑コンデンサ２５で平滑して、直流遮断器１８を介してコネクタ１３に出力する。
【０００５】
電気自動車用充電システム１１の制御部２６及び電気自動車１２の車載制御部２７は、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する際に、互いに情報交換を行い、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に円滑に直流電力を蓄電できるかどうかの状態確認を行う。例えば、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２の車載蓄電池１４とが適合するかどうかの判定を行ったり、適合する場合には充電開始時に電気自動車用充電システム１１の充電器１７の直流電圧と電気自動車１２の車載蓄電池１４の直流電圧とが一致するように制御したりする。
【０００６】
そして、充電可能状態となったときに、直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０を閉じて充電を開始し、車載蓄電池１４に所定の直流電力が蓄電されると充電終了と判断し、直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０を開いて充電を終了する。
【０００７】
ここで、電気自動車のバッテリ充電装置において、電気自動車のエアコン制御と充電回路動作制御の二つの機能を一つのリレーで兼用させ、新たなリレーを設けることなく、過充電時に充電回路を確実に遮断できモータ駆動系を保護できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−５９９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の電気自動車用充電システム１１では、電気自動車用充電システム１１から出力される直流電力は直流遮断器１８を介して出力され、電気自動車１２の車載蓄電池１４に入力される直流電力は車載直流遮断器２０を介して入力されるので、コネクタ１３を介した入力／出力回路の双方に遮断器（直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０）を必要とする。直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０は車載蓄電池１４の保護のために設けられており、蓄電器１７の故障時に発生する過電流を遮断できるだけの遮断容量が必要となり高額となる。また、電気自動車用充電システム１１側及び電気自動車１２側の双方で遮断器を持っているので冗長となり、直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０の保護連動も必要となる。さらには、これらの誤動作や誤不動作による不具合が発生する確率も高くなる。
【０００９】
また、直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０が閉じた状態で、車載蓄電器１４の電圧が充電器１７の出力電圧より高くなった場合には、充電器１７の平滑コンデンサ２５に急激に電流が流れ込み、平滑コンデンサ２５が劣化し、場合によっては破損することがある。
【００１０】
本発明の目的は、電気自動車の車載蓄電池に充電する際の充電効率を低下させることなく、充電器の平滑コンデンサの破損を防止できる電気自動車用充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明に係わる電気自動車用充電システムは、交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器とコネクタとの間に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への充電開始時に閉じ充電終了時または緊急時に開する直流遮断器と、前記充電器の出力部に設けられた平滑コンデンサに直列接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ充電終了時または緊急時に開く抵抗バイパスコンタクタとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係わる電気自動車用充電システムは、交流電源を直流に変換して電気自動車の車載蓄電池に充電を行う充電器と、前記充電器と前記車載蓄電池とを接続するコネクタと、前記充電器とコネクタとの間に前記充電器から前記車載蓄電池への通電を許可し前記車載蓄電池から前記充電器への通電を遮断する方向に接続されたダイオードと、前記ダイオードに並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ前記充電器から前記車載蓄電池への非通電時には開くダイオードバイパスコンタクタと、前記充電器の出力部に設けられた平滑コンデンサに直列接続された抵抗と、前記抵抗に並列に接続され前記充電器から前記車載蓄電池への通電中は閉じ充電終了時または緊急時に開く抵抗バイパスコンタクタとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、充電器の出力部に設けられた平滑コンデンサに直列に、抵抗と抵抗バイパスコンタクタとの並列回路を接続し、充電器から車載蓄電池への通電中は抵抗バイパスコンタクタを閉じて抵抗をバイパスし、充電終了時または緊急時には抵抗バイパスコンタクタを開き平滑コンデンサと抵抗との直列回路を形成するので、充電終了時または緊急時に、車載蓄電池から充電器の平滑コンデンサに急激に電流が流れ込むような事態になっても、抵抗で平滑コンデンサに流れ込む電流を限流できる。従って、充電器の平滑コンデンサの破損を防止できる。
【００１４】
電気自動車用充電システムの充電器とコネクタとの間に、直流遮断器、または、ダイオードとダイオードバイパスコンタクタとの並列回路を設けたので、電気自動車の車載蓄電池に充電する際の充電効率を低下させることなく充電できる。ダイオードとダイオードバイパスコンタクタとの並列回路の場合には、ダイオードバイパスコンタクタは充電器から車載蓄電池への通電中は閉じ、充電器から車載蓄電池への非通電時には開くので、充電器から車載蓄電池への通電中はダイオードバイパスコンタクタを通って電流が流れダイオードにおける損失を低減できる。また、ダイオードは、車載蓄電池から充電器への通電は遮断するので、電気自動車の車載蓄電池から電気自動車用充電システムへの逆流を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの実施例１の構成図である。この実施例１は、図３に示した従来例に対し、充電器１７の出力部２２に設けられた平滑コンデンサ２５に直列に、抵抗２８と抵抗バイパスコンタクタ２９との並列回路を接続したものである。充電器１７から車載蓄電池１４への通電中は抵抗バイパスコンタクタ２９を閉じて抵抗２８をバイパスし、充電終了時または緊急時には抵抗バイパスコンタクタ２９を開き平滑コンデンサ２５と抵抗２８との直列回路を形成する。図３と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１６】
図１において、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する際には、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２とをコネクタ１３で接続する。
【００１７】
次に、電気自動車用充電システム１１の制御部２６は電気自動車１２の車載制御部２７と通信を行い、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２の車載蓄電池１４とが適合するかどうかの判定を行う。例えば、電気自動車用充電システム１１の充電器１７の定格電圧と電気自動車１２の車載蓄電池１４の定格電圧とが適合するかどうかの判定を行う。定格電圧が互いに適合するときは、電気自動車用充電システム１１の制御部２６は、抵抗バイパスコンタクタ２９を閉じるとともに交流遮断器１６を閉じて充電器１７を起動し、充電器１７の出力である直流電圧を立ち上げる。抵抗バイパスコンタクタ２９を閉じることによって、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中において、平滑コンデンサ２５により交直変換ユニット２１の出力を適切に平滑できるようにする。
【００１８】
それとともに、制御部２６は、車載制御部２７を介して車載蓄電池１４の電圧を入力し、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなるように充電器１７を制御する。例えば、充電器１７の交直変換ユニット２１を制御する。充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなると、制御部２６は車載制御部２７にその旨を通知するとともに、充電器１７の出力電圧を車載蓄電池１４の電圧より高めに制御し直流遮断器１８を閉じる。
【００１９】
一方、車載制御部２７は、制御部２１から充電許可の指令を受けると車載遮断器２０を閉じる。例えば、車載制御部２７は、制御部２６から充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなったとの通知を受けると、車載直流遮断器２０を閉じる。これにより、充電器１７と車載蓄電池１４とが電気的に接続され、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧よりも高いので、充電器１７から直流遮断器１８及び車載直流遮断器２０を介して電流が流れ、車載蓄電池１４に直流電力が蓄電され始める。
【００２０】
そして、車載制御部２７は、車載蓄電池１４の電圧が所定値になり所定の直流電力が蓄電されたと判断すると、制御部２６にその旨を通知するとともに、車載直流遮断器２０を開く。制御部２６は車載蓄電池１４から通知を受けると、直流遮断器１８を開くとともに抵抗バイパスコンタクタ２９を開く。また、充電器１７の出力電圧を零にするとともに交流遮断器１６を開き充電終了とする。
【００２１】
ここで、充電終了となったにもかかわらず、例えば、直流遮断器１８や車載直流遮断器２０が開かなかったときは、車載蓄電池１４の電圧が充電器１７に掛かることになる。その場合、車載蓄電池１４から充電器１７の平滑コンデンサ２５に急激に電流が流れ込むことになるが、抵抗バイパスコンタクタ２９を開き、平滑コンデンサ２５と抵抗２８との直列回路が形成されているので、抵抗２８で平滑コンデンサ２５に流れ込む電流を限流できる。従って、充電器１７の平滑コンデンサ２５の破損を防止できる。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの実施例２の構成図である。この実施例２は、図１に示した実施例１に対し、直流遮断器１８に代えて、ダイオード３０及びダイオードバイパスコンタクタ３１の並列回路を設けたものである。ダイオードバイパスコンタクタ３１は、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中は閉じ、充電器１７から車載蓄電池１４への非通電時には開くものである。また、ダイオード３０は、充電器１７から車載蓄電池１４への通電は許可し、車載蓄電池１４から充電器１７への通電は遮断する方向に接続されている。
【００２３】
図２において、電気自動車用充電システム１１から電気自動車１２の車載蓄電池１４に直流電力を蓄電する際には、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２とをコネクタ１３で接続する。
【００２４】
電気自動車用充電システム１１の制御部２６は電気自動車１２の車載制御部２７と通信を行い、電気自動車用充電システム１１と電気自動車１２の車載蓄電池１４とが適合するかどうかの判定を行う。互いに規格が適合するときは、電気自動車用充電システム１１の制御部２６は、抵抗バイパスコンタクタ２９を閉じるとともに交流遮断器１６を閉じて充電器１７を起動し、充電器１７の出力である直流電圧を立ち上げる。それとともに、車載制御部２７を介して車載蓄電池１４の電圧を入力し、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなるように充電器１７の交直変換ユニット２１を制御する。
【００２５】
充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなると、制御部２６は車載制御部２７にその旨を通知するとともに、充電器１７の出力電圧を車載蓄電池１４の電圧より高めに制御する。車載制御部２７は、制御部２６から充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧に等しくなったとの通知を受けると、車載遮断器２０を閉じる。これにより、充電器１７と車載蓄電池１４とが電気的に接続され、充電器１７の出力電圧が車載蓄電池１４の電圧よりも高いので、充電器１７から、ダイオード３０、コネクタ１３、車載直流遮断器２０を介して電流が流れ、車載蓄電池１４に直流電力が蓄電され始める。
【００２６】
電流検出器３２は、充電器１７からの出力電流を検出するものであり、制御部２６は電流検出器３２が所定値以上の電流を検出したときは、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中であると判断し、ダイオード３０に並列接続されたダイオードバイパスコンタクタ３１を閉じる。これにより、充電器１７から、ダイオードバイパスコンタクタ３１、コネクタ１３、車載直流遮断器２０を介して電流が流れ、車載蓄電池１４に直流電力が蓄電される。従って、ダイオード３０の通電時の損失が低減可能となる。
【００２７】
ダイオード３０は無負荷素子ではなく、例えば１００Ａ超の電流を流す場合には大きな損失が発生し充電効率が低下するが、その損失を防止できる。また、ダイオード３０の通電電流による損失によりダイオード３０は発熱するので、ダイオードバイパスコンタクタ３１がない場合にはダイオード３０自体の冷却が必要となるが、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中においてはダイオードバイパスコンタクタ３１を閉じてダイオード３０をバイパスするのでダイオード３０の冷却装置も省略でき充電効率の向上も可能となる。
【００２８】
次に、車載蓄電池１４に所定の直流電力が蓄電されると車載蓄電池１４の電圧が所定値になり、電流検出器３２により検出される電流は所定値以下となる。制御部２６は、電流検出器３２により検出される電流が所定値以下となるとダイオードバイパスコンタクタ３１を開くとともに、抵抗バイパスコンタクタ２９を開く。
【００２９】
一方、車載制御部２７は、車載蓄電池１４の電圧が所定値になり所定の直流電力が蓄電されたと判断すると、制御部２６にその旨を通知するとともに、車載直流遮断器２０を開く。これにより、制御部２６は、充電器１７の出力電圧を零にし交流遮断器１６を開き充電終了とする。
【００３０】
ここで、充電終了となったにもかかわらず、例えば、電気自動車１２の車載直流遮断器２０が開かなかったときは、車載蓄電池１４の電圧が充電器１７に掛かることになるが、その場合、車載蓄電池１４の電圧が充電器１７の出力電圧より大きい状態となると、車載蓄電池１４から充電器１７に電流が逆流する動作となり、その過程で、充電器１７の出力電流は所定値以下となる。制御部２６は、充電器１７の出力電流は所定値以下となるので、ダイオードバイパスコンタクタ３１及び抵抗バイパスコンタクタ２９を開くことになる。
【００３１】
従って、車載直流遮断器２０が開かなかったとしても、ダイオードバイパスコンタクタ３１が開いているので、ダイオード３０により、車載蓄電池１４から充電器１７への逆流を防止できることになり充電器１７を保護できる。さらに、車載直流遮断器２０が開かなかった状態で、ダイオードバイパスコンタクタ３１が開かなかった場合には、車載蓄電池１４の電圧が充電器１７に掛かることになり、車載蓄電池１４から充電器１７の平滑コンデンサ２５に急激に電流が流れ込むことになるが、抵抗バイパスコンタクタ２９を開き、平滑コンデンサ２５と抵抗２８との直列回路が形成されているので、抵抗２８で平滑コンデンサ２５に流れ込む電流を限流できる。従って、充電器１７の平滑コンデンサ２５の破損を防止できる。
【００３２】
このように、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中はダイオードバイパスコンタクタ３１が閉じてダイオード３０をバイパスするので、ダイオード３０に通電時の損失を低減できる。また、車載蓄電池１４の電圧が増大したときには、充電器１７の出力電流は一旦所定値以下となるのでダイオードバイパスコンタクタ３１が開き、車載蓄電池１４からの逆流する電流はダイオード３０で阻止されることになる。
【００３３】
また、ダイオードバイパスコンタクタ３１が開かなかった場合であっても、抵抗バイパスコンタクタ２９を開き、平滑コンデンサ２５と抵抗２８との直列回路が形成しているので、抵抗２８で平滑コンデンサ２５に流れ込む電流を限流でき、充電器１７の平滑コンデンサ２５の破損を防止できる。
【００３４】
以上の説明では、充電器１７の出力電流が所定値以上となったときに、ダイオードバイパスコンタクタ３１を閉じるようにしたが、充電器１７の出力電圧が車両蓄電池１４の電圧を超えたときにダイオードバイパスコンタクタ３１を閉じ、充電器１７の出力電圧が車両蓄電池１４の電圧以下となったときにダイオードバイパスコンタクタ３１を開くようにしてもよい。
【００３５】
本発明の実施の形態によれば、充電器１７の出力部に設けられた平滑コンデンサ２５に直列に、抵抗２８と抵抗バイパスコンタクタ２９との並列回路を接続し、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中は抵抗バイパスコンタクタ２９を閉じて抵抗２８をバイパスし、充電終了時または緊急時には抵抗バイパスコンタクタ２９を開き平滑コンデンサ２５と抵抗２８との直列回路を形成する。
【００３６】
このことから、充電終了時または緊急時に、直流遮断器１８やダイオードバイパスコンタクタ３１が閉じたままで、車載蓄電池１４から充電器１７の平滑コンデンサ２５に急激に電流が流れ込むような事態になっても、抵抗２８で平滑コンデンサ２５に流れ込む電流を限流できる。このため、充電器１７の平滑コンデンサ２５の破損を防止できる。充電終了時または緊急時に、抵抗バイパスコンタクタ２９と、直流遮断器１８またはダイオードバイパスコンタクタ３１との双方が開かない状態となることはほとんどあり得ないことから、少なくとも一方が開けば、充電器１７の平滑コンデンサ２５の破損は防止できる。
【００３７】
電気自動車用充電システムの充電器１７とコネクタ１３との間には、直流遮断器１８、または、ダイオード３０とダイオードバイパスコンタクタ３１との並列回路が設けられているので、電気自動車１２の車載蓄電池１４に充電する際の充電効率を低下させることなく充電できる。すなわち、直流遮断器１８の場合には接点抵抗だけであり、一方、ダイオード３０とダイオードバイパスコンタクタ３１との並列回路の場合には、充電器１７から車載蓄電池１４への通電中はダイオードバイパスコンタクタ３１を通して充電電流が流れ、ダイオードにおける損失は発生しないので、充電効率を低下させることなく充電できる。ダイオードバイパスコンタクタ３１は、充電器１７から車載蓄電池１４への非通電時には開くので、その状態では、ダイオード３０は車載蓄電池１４から充電器１７への通電を遮断する。従って、電気自動車１２の車載蓄電池１４から電気自動車用充電システム１１への逆流を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの実施例１の構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる電気自動車用充電システムの実施例２の構成図。
【図３】従来の電気自動車用充電システムの一例を示す構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１１…電気自動車用充電システム、１２…電気自動車、１３…コネクタ、１４…車載蓄電池、１５…交流電源、１６…交流遮断器、１７…充電器、１８…直流遮断器、２０…車載直流遮断器、２１…交直変換ユニット、２２…出力部、２５…平滑コンデンサ、２６…制御部、２７…車載制御部、２８…抵抗、２９…抵抗バイパスコンタクタ、３０…ダイオード、３１…ダイオードバイパスコンタクタ、３２…電流検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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