JP2018129956A

JP2018129956A - 車両用充電装置

Info

Publication number: JP2018129956A
Application number: JP2017022227A
Authority: JP
Inventors: 勇樹天間; Yuki Temma; 竹内　清; Kiyoshi Takeuchi; 清竹内
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-16

Abstract

【課題】より小規模な回路構成で、複数種類の方法で二次電池に充電可能な車両用充電装置を提供すること。
【解決手段】本開示の一形態は、単相交流電源と接続可能な第一充電ポートと、三相交流電源と接続可能な第二充電ポートと、前記第一充電ポートまたは前記第二充電ポートを介して供給される交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路からの出力直流電力が充電される二次電池と、を備えた車両用充電装置に向けられる。
【選択図】図１

Description

本開示は、複数種類の方法で二次電池に充電可能な車両用充電装置に関する。

従来、車両用充電装置としては、三相電源に接続された充電コードを、車両側に設けられた三相コネクタに接続して、車載バッテリに充電を行うものが知られている（例えば特許文献１を参照）。

また、普通充電および急速充電の双方に対応した車両用充電装置も知られている（例えば特許文献２を参照）。

特開２０１３−２４３８６８号公報特開２０１１−１２６４４１号公報

本開示の目的は、より小規模な回路構成で、複数種類の方法で二次電池に充電可能な車両用充電装置を提供することである。

本開示の一形態は、単相交流電源と接続可能な第一充電ポートと、三相交流電源と接続可能な第二充電ポートと、前記第一充電ポートまたは前記第二充電ポートを介して供給される交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路からの出力直流電力が充電される二次電池と、を備えた車両用充電装置に向けられる。

本開示によれば、より小規模な回路構成で、複数種類の方法で二次電池に充電可能な車両用充電装置を提供することが出来る。

図１は、本開示の車両用充電装置の構成例を示す図である。図２は、図１の各コネクタの配置位置を示す図である。図３は、図１の制御部の処理を示すフロー図である。

以下、上記図面を参照して、本開示の車両用充電装置について詳説する。

＜１．定義＞
下表１は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。

＜２．車両用充電装置の構成＞
図１において、車両用充電装置１は、電気推進車両（以下、単に車両という）に搭載される。車両は、例えば、プラグインハイブリッド車や電気自動車であって、キャブオーバー型である。

車両用充電装置１は、少なくとも、充電ポート群１１に含まれる第一および第二充電ポート１１ａ，１１ｂと、整流回路１３と、スイッチ部１５と、二次電池１７と、制御部１９と、を備えている。また、整流回路１３と、二次電池１７との間には、例えば、平滑回路２１および昇圧回路２３等がカスケード接続される。

なお、充電ポート群１１は、周知の急速充電器と接続可能な第三充電ポート１１ｃを含み、第三充電ポート１１ｃと、二次電池１７との間には、急速充電用の充電回路２５が接続される。なお、急速充電用の標準規格としてはＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄ２０３０．１．１ＴＭ−２０１５が例示される。また、第三充電ポート１１ｃおよび充電回路２５は周知であり、かつ本開示の要部では無いため、それぞれの説明を省略する。

充電ポート群１１において、第一充電ポート１１ａは、所謂普通充電用（ＳＡＥＪ１７７２）のＥＶＳＥコネクタのレセプタクルである。この第一充電ポート１１ａからは、少なくとも、単相交流の二本のラインＬ１１，Ｌ１２が引き出される。なお、第一充電ポート１１ａからは、グランドラインや制御ラインも引き出されるが、これらの図示は省略される。

また、充電ポート群１１において、第二充電ポート１１ｂは、三相２００Ｖの電源プラグのレセプタクルである。この第二充電ポート１１ｂからは、少なくとも、三相交流電源の各相ラインＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３が引き出される。

なお、充電ポート群１１は、図２に示すように、キャブにおける運転席側ドアＤの周辺に配置されることが好ましい。

整流回路１３は、所謂三相全波整流回路である。この整流回路１３は、それぞれが二個のダイオードを直接接続した三つの直列回路１３ａ〜１３ｃを含んでいる。三つの直接回路１３ａ〜１３ｃは、二次電池１７に対して並列に接続される。直列回路１３ａ，１３ｂおよび１３ｃにおけるダイオード間には、ラインＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３が接続される。

また、整流回路１３は、単相全波整流回路としても使用可能にすべく、ラインＬ１１がラインＬ２１に結線され、ラインＬ１２がラインＬ２２に結線される。しかし、これに限らず、二本のラインＬ１１，Ｌ１２の一方は、ラインＬ２１〜Ｌ２３のいずれか一つに結線され、それらの他方は、ラインＬ２１〜Ｌ２３のいずれか他の一つに結線されれば良い。なお、図１に示したように、ラインＬ１１，Ｌ２１のノードには、参照符号Ｎ１を割り当て、ラインＬ１２，Ｌ２２のノードには、参照符号Ｎ２を割り当てる。

上記整流回路１３は、第一充電ポート１１ａまたは第二充電ポート１１ｂを介して自身に供給される交流電圧を直流電圧に変換する。

スイッチ部１５は、本開示では、後述の制御部１９により開閉が制御される五個のリレー１５ａ〜１５ｅを含む。

リレー１５ａ，１５ｂは、ラインＬ１１，１２上であって、ノードＮ１，Ｎ２よりも第一充電ポート１１ａ側に設けられる。リレー１５ａ，１５ｂがオンの時に、第一充電ポート１１ａにＥＶＳＥが接続されていれば、単相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給される。それに対し、リレー１５ａ，１５ｂがオフであれば、たとえ第一充電ポート１１ａにＥＶＳＥが接続されたとしても、単相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給されない。

リレー１５ｃ〜１５ｅは、ラインＬ２１〜Ｌ２３上に設けられる。特に、リレー１５ｃ，１５ｄは、ノードＮ１，Ｎ２よりも第二充電ポート１１ｂ側に設けられる。リレー１５ｃ〜１５ｅがオンの時に、第二充電ポート１１ｂに三相２００Ｖの電源プラグが接続されていれば、三相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給される。それに対し、リレー１５ｃ〜１５ｅがオフであれば、たとえ第二充電ポート１１ｂに電源プラグが接続されたとしても、三相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給されない。

平滑回路２１は、整流回路１３の出力電圧を平滑化し、昇圧回路２３は、平滑回路２１の出力電圧を昇圧する。以上のようにして生成された直流電力が二次電池１７に蓄積される。

制御部１９は、例えば、マイコン等を含むＥＣＵであって、二次電池１７への充電を制御する。

＜３．制御部の処理＞
次に、図３を参照して、制御部１９の処理について説明する。

充電が行われていない時（即ち、初期状態）では、全てのリレー１５ａ〜１５ｅはオンの状態にされる。ユーザは、普通充電および三相交流電源を用いた充電のいずれかを選択し、ＥＶＳＥおよび三相２００Ｖの電源プラグのいずれかを、第一充電ポート１１ａおよび第二充電ポート１１ｂのいずれかに接続する。なお、前述の通り、急速充電に関する説明は控える。

制御部１９は、第一充電ポート１１ａにＥＶＳＥが接続されたか、第二充電ポート１１ｂに三相２００Ｖの電源プラグが接続されたかを判断する（ステップＳ００１）。以下、ステップＳ００１の処理の具体例を挙げる。制御部１９は、ＥＶＳＥが第一充電ポート１１ａに接続されたことを、周知のパイロット信号等に基づき判断できる。また、第二充電ポート１１ｂに電源プラグが接続されたことについては、ラインＬ２１〜Ｌ２３に流れる電流や相間電圧を検出することで判断することが出来る。

制御部１９は、ステップＳ００１において、第一充電ポート１１ａにＥＶＳＥが接続されたと判断すると、安全性の観点で、制御信号を用いてリレー１５ｃ〜１５ｅをオフにして、第二充電ポート１１ｂへの三相２００Ｖの電源プラグの接続を無意味なものするとともに、普通充電を制御する（ステップＳ００３）。なお、ステップＳ００３において、仮に、リレー１５ｃ〜１５ｅをオフにしなかった場合に、第二充電ポート１１ｂに三相２００Ｖの電源プラグが接続されると、三相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給されてしまう。この場合、整流回路１３に、第一充電ポート１１ａおよび第二充電ポート１１ｂの二系統から交流電力が同時に供給されることになるため、整流回路１３の出力電圧が不安定になる。それゆえ、ステップＳ００３では、リレー１５ｃ〜１５ｅがオフにされることが好ましい。

制御部１９は、ステップＳ００１において、第二充電ポート１１ｂに電源プラグが接続されたと判断すると、安全性の観点で、制御信号を用いてリレー１５ａ，１５ｂをオフにして、第一充電ポート１１ａへのＥＶＳＥの接続を無意味なものにするとともに、三相交流電源による充電を制御する（ステップＳ００５）。なお、ステップＳ００５において、仮に、リレー１５ａ，１５ｂをオフにしなかった場合、第一充電ポート１１ａにＥＶＳＥが接続されると、単相交流電源からの交流電力が整流回路１３に供給されてしまう。この場合、整流回路１３に、第一充電ポート１１ａおよび第二充電ポート１１ｂの二系統から交流電力が同時に供給されることになるため、整流回路１３の出力電圧が不安定になる。それゆえ、ステップＳ００５では、リレー１５ａ，１５ｂがオフにされることが好ましい。

制御部１９は、充電が完了したと判断すると（ステップＳ００７）、全リレー１５ａ〜１５ｅをオフにして（ステップＳ００９）、処理を終了する。

＜４．作用・効果＞
以上説明した通り、本開示の車両用充電装置１によれば、整流回路１３を、単相交流電源および三相交流電源のいずれから供給された交流電力も直流電力に変換できる。それ故、車両充電装置１を小規模な回路構成とすることが出来る。

また、制御部１９がスイッチ部１５を制御することで、普通充電の最中にはリレー１５ｃ〜１５ｅをオフにし、三相交流電源による充電時にはリレー１５ａ，１５ｂをオフにすることで、単相交流電源および三相交流電源の両方から同時に電力が整流回路１３に供給されることを防止出来る。

また、本開示では、充電ポート群１１がキャブにおける運転席側ドアの周辺に配置されるため、車両発進時にＥＶＳＥ等を運転者が抜き忘れることを防止出来る。

本開示の車両用充電装置は、より小規模な回路構成で、複数種類の方法で二次電池に充電可能であり、キャブオーバー型等の電気推進車両等に好適である。

１車両用充電装置
１１充電ポート群
１１ａ第一充電ポート
１１ｂ第二充電ポート
１３整流回路
１５スイッチ部
１７二次電池
１９制御部

Claims

単相交流電源と接続可能な第一充電ポートと、
三相交流電源と接続可能な第二充電ポートと、
前記第一充電ポートまたは前記第二充電ポートを介して供給される交流を直流に変換する整流回路と、
前記整流回路からの出力直流電力が充電される二次電池と、
を備えた車両用充電装置。
前記整流回路は、前記第二充電ポートを介して供給された交流を直流に変換可能な三相全波整流回路であって、
前記第一充電ポートから引き出された二線の一方は前記第二充電ポートのある一線に、前記二線の他方は前記第二充電ポートの別の一線に接続される、
請求項１に記載の車両用充電装置。
前記第一充電ポートおよび前記第二充電ポートの一方から前記整流回路へと電力供給が行われている最中に、前記第一充電ポートおよび前記第二充電ポートの他方から前記整流回路への電力供給を遮断するスイッチ部、
をさらに備えた請求項１に記載の車両用充電装置。
前記第一充電ポートおよび前記第二充電ポートは、運転席側ドアの周辺に配置される、
請求項１に記載の車両用充電装置。