JP2013212048A - 電動車両の充電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両側充電ラインが短絡しても短絡電流の発生を防止することが可能な電動車両の充電システムを提供する。
【解決手段】電動車両12の充電システム10は、車両側充電コネクタ30と蓄電装置24との間の車両側充電ライン46p、46nに設けられ、蓄電装置24から充電装置14への逆流電流を防止するダイオード32を有する。
【選択図】図1
【解決手段】電動車両12の充電システム10は、車両側充電コネクタ30と蓄電装置24との間の車両側充電ライン46p、46nに設けられ、蓄電装置24から充電装置14への逆流電流を防止するダイオード32を有する。
【選択図】図1
Description
この発明は、電動車両の充電システムに関する。
電動車両に用いる充電システムが知られている(特許文献1)。特許文献1では、充電の際、充電ポート1を外部充電器に接続し、外部充電器から駆動バッテリ3を充電する(図1、段落[0009]、[0010])。充電ポート1は、充電ポート1と駆動バッテリ3との間の電力供給ラインL1、L2と、インバータ回路2と駆動バッテリ3との間の電力供給ラインL3、L4とを介して駆動バッテリ3と接続されている。電力供給ラインL1、L2には充電リレー4a、4bが設けられ、電力供給ラインL3、L4にはメインリレー5a、5bが設けられている(図1、[0009])。充電時には、充電リレー4a、4bをオン(接続状態)にし、充電ポート1に接続された外部充電器の出力を駆動バッテリ3に供給することにより、駆動バッテリ3を充電する([0010])。
上記のように、特許文献1では、充電のために、充電ポート1と駆動バッテリ3との間の電力供給ラインL1、L2が設けられているが、何らかの理由で電力供給ラインL1、L2が短絡し、且つメインリレー5a、5bがオン(閉)である場合、駆動バッテリ3から短絡電流が流れてしまう。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、車両側充電ラインが短絡しても短絡電流の発生を防止することが可能な電動車両の充電システムを提供することを目的とする。
この発明に係る電動車両の充電システムは、車両外部の充電装置による充電が可能な蓄電装置を搭載した電動車両の充電システムであって、前記充電装置により前記蓄電装置を充電する際、前記充電装置の充電装置側充電コネクタと接続されて前記充電装置からの電力供給を受ける車両側充電コネクタと、前記車両側充電コネクタと前記蓄電装置との間の車両側充電ラインに設けられ、前記蓄電装置から前記充電装置への逆流電流を防止するダイオードとを有することを特徴とする。
この発明によれば、車両側充電コネクタと蓄電装置との間の車両側充電ラインに逆流防止用のダイオードが設けられる。従って、車両側充電ライン又はこれに接続される充電装置側充電ラインが短絡しても蓄電装置から短絡電流が流れることを防止することができる。
前記車両側充電ラインに、前記ダイオードのアノード側とカソード側をバイパスするバイパスラインを設け、前記バイパスラインに抵抗素子を配置してもよい。充電を開始する前に充電装置側電圧センサを用いて車両側の電圧を確認することを要する場合、車両側充電ラインに前記ダイオードが存在すると、充電装置が車両側の電圧を確認することができない。上記構成によれば、バイパスラインを設けることにより充電装置から蓄電装置の電圧を取得することが可能になると共に、ダイオード及び抵抗素子により蓄電装置からの短絡電流を防止することができる。
前記充電システムは、前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第1の閾値未満の場合、前記ダイオードに短絡故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成でダイオードの短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
また、前記充電システムは、前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記バイパスラインにはバイパスライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器及び前記バイパスライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第2の閾値を超える場合、前記充電ライン開閉器、前記バイパスライン又は前記抵抗素子に絶縁故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成により充電ライン開閉器、バイパスライン又は抵抗素子の絶縁故障の可能性を判定することが可能となる。
さらに、前記充電システムは、前記車両側充電ライン又は充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた電流センサを備え、前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され、前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けており且つ前記充電ライン開閉器が閉とされている状態において、前記電流センサが検出した電流値が第3の閾値未満の場合、前記ダイオードに絶縁故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成によりダイオードの絶縁故障の可能性を判定することが可能となる。
さらにまた、前記充電システムは、前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、前記車両側充電ラインには、前記蓄電装置の陽極側と陰極側の双方に具備された充電ライン開閉器が設けられ、前記バイパスラインにはバイパスライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器の一方に対して開指令が出力されると共に前記充電ライン開閉器の他方及び前記バイパスライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第4の閾値を下回る場合、当該一方の前記充電ライン開閉器に短絡故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成により陽極側又は陰極側充電ライン開閉器の一方の短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
前記車両側充電ラインの陽極側に前記ダイオードが配置される場合、前記ダイオードのアノードが前記車両側充電コネクタ側に、前記ダイオードのカソードが前記蓄電装置側にそれぞれ接続されてもよい。或いは、前記車両側充電ラインの陰極側に前記ダイオードが配置される場合、前記ダイオードのカソードが前記車両側充電コネクタ側に、前記ダイオードのアノードが前記蓄電装置側にそれぞれ接続されてもよい。
この発明によれば、車両側充電コネクタと蓄電装置との間の車両側充電ラインに逆流防止用のダイオードが設けられる。従って、車両側充電ライン又はこれに接続される充電装置側充電ラインが短絡しても蓄電装置から短絡電流が流れることを防止することができる。
1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る電動車両12(以下「車両12」ともいう。)の充電システム10の概略構成図である。充電システム10は、車両12と急速充電器14(以下「充電器14」ともいう。)を備える。
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る電動車両12(以下「車両12」ともいう。)の充電システム10の概略構成図である。充電システム10は、車両12と急速充電器14(以下「充電器14」ともいう。)を備える。
[1−2.車両12]
車両12は、走行モータ20(以下「モータ20」ともいう。)と、インバータ22と、走行用バッテリ24(以下「バッテリ24」ともいう。)と、陽極側及び陰極側のメインコンタクタ26p、26nと、陽極側及び陰極側の急速充電コンタクタ28p、28n(以下「QCC28p、28n」ともいう。)と、車両側コネクタ30(車両側充電コネクタ)と、車両側ダイオード32(以下「ダイオード32」ともいう。)と、バイパスコンタクタ34(以下「BPC34」という。)と、バイパス抵抗36と、車両側電圧センサ38と、電子制御装置40(以下「ECU40」という。)と、表示部42とを有する。
車両12は、走行モータ20(以下「モータ20」ともいう。)と、インバータ22と、走行用バッテリ24(以下「バッテリ24」ともいう。)と、陽極側及び陰極側のメインコンタクタ26p、26nと、陽極側及び陰極側の急速充電コンタクタ28p、28n(以下「QCC28p、28n」ともいう。)と、車両側コネクタ30(車両側充電コネクタ)と、車両側ダイオード32(以下「ダイオード32」ともいう。)と、バイパスコンタクタ34(以下「BPC34」という。)と、バイパス抵抗36と、車両側電圧センサ38と、電子制御装置40(以下「ECU40」という。)と、表示部42とを有する。
モータ20は、3相交流ブラシレス式であり、インバータ22を介してバッテリ24から供給される電力に基づいて車両12の駆動力F[N](又はトルク[N・m])を生成する。また、モータ20は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリ24並びに図示しないダウンバータ、低電圧バッテリ及び補機に出力することでバッテリ24の充電等を行う。
インバータ22は、3相フルブリッジ型の構成とされて、陽極側及び陰極側のメイン電力ライン44p、44n(以下「メイン電力ライン44」と総称する。)を介して供給されたバッテリ24からの直流を3相の交流に変換してモータ20に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流をバッテリ24(並びに前記ダウンバータ、前記低電圧バッテリ及び前記補機)に供給する。
バッテリ24は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。なお、インバータ22とバッテリ24との間に図示しないDC/DCコンバータを設け、バッテリ24の出力電圧又はモータ20の出力電圧を昇圧又は降圧してもよい。
陽極側及び陰極側のメインコンタクタ26p、26n(以下「メインコンタクタ26」と総称する。)は、メイン電力ライン44上においてバッテリ24の手前に設けられたノーマルオープン側のオンオフスイッチである。メインコンタクタ26は、ECU40からの指令に基づきオンオフし、バッテリ24とモータ20及びインバータ22との間の電力の授受の可否を切り替える。
QCC28p、28n(以下「QCC28」と総称する。)は、活線露出の防止を目的とするものであり、車両側充電ライン46p、46n(以下「車両側充電ライン46」と総称する。)上に設けられたノーマルオープン側のオンオフスイッチである。QCC28は、ECU40からの指令に基づき、急速充電器14からバッテリ24への充電時にオン(閉)とされ、それ以外はオフ(開)とされる(詳細は後述する。)。なお、車両側充電ライン46は、バッテリ24と車両側コネクタ30とを結ぶ電力ラインであり、メイン電力ライン44との接続点50p、50n(以下「接続点50」と総称する。)とバッテリ24との間は、メイン電力ライン44と重複している。車両側コネクタ30は、充電器側コネクタ62との連結に用いられる。
車両側ダイオード32は、バッテリ24の陽極側の車両側充電ライン46pに設けられ、バッテリ24から充電器14への電流の逆流を防止する。BPC34は、バイパスライン48においてダイオード32と並列に設けられ、ECU40からの指令に基づき、充電開始前に充電器14が車両12側の電圧(バッテリ24の電圧)を取得する際にオン(閉)にされ、それ以外はオフ(開)にされる(詳細は後述する)。バイパス抵抗36は、ダイオード32と並列に且つBPC34と直列に設けられる。車両側電圧センサ38は、バッテリ24の入出力電圧(以下「車両側電圧Vb」という。)を検出してECU40に出力する。
ECU40は、車両側通信ライン52を介して車両12の各部を制御するものであり、図示しない入出力部、演算部及び記憶部を含む。本実施形態においてECU40は、充電器14からバッテリ24への充電時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)を制御すると共に、充電の開始時及び終了時において各部の故障を検知する(詳細は後述する。)。
表示部42は、図示しないインスツルメントパネルに設けられ、ECU40からの指令に応じてエラーメッセージを表示する。
[1−3.急速充電器14]
図1に示すように、充電器14は、直流電源60と、充電器側コネクタ62と、充電器側ダイオード64(以下「ダイオード64」ともいう。)と、充電器側電圧センサ66(以下「電圧センサ66」ともいう。)と、充電器側電流センサ68と、充電器制御部70(以下「制御部70」ともいう。)を有する。直流電源60は、例えば、図示しない商用電源から供給された交流電流を交流/直流変換して直流電流を出力するものであり、制御部70により当該直流電流の大きさを制御可能である。充電器側コネクタ62と、車両側コネクタ30との連結に用いられる。
図1に示すように、充電器14は、直流電源60と、充電器側コネクタ62と、充電器側ダイオード64(以下「ダイオード64」ともいう。)と、充電器側電圧センサ66(以下「電圧センサ66」ともいう。)と、充電器側電流センサ68と、充電器制御部70(以下「制御部70」ともいう。)を有する。直流電源60は、例えば、図示しない商用電源から供給された交流電流を交流/直流変換して直流電流を出力するものであり、制御部70により当該直流電流の大きさを制御可能である。充電器側コネクタ62と、車両側コネクタ30との連結に用いられる。
充電器側ダイオード64は、充電器14の陽極側の充電器側充電ライン72pに設けられ、バッテリ24から充電器14への電流の逆流を防止する。
充電器側電圧センサ66は、直流電源60の出力電圧(以下「充電器側電圧Vq」という。)を検出して制御部70に出力する。また、図1に示すように、電圧センサ66は、陽極側及び陰極側の充電器側充電ライン72p、72n(以下「充電器側充電ライン72」と総称する。)において、ダイオード64よりも車両12側に配置されている。このため、車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62が接続され、メインコンタクタ26、QCC28及びBPC34がオン(閉)となっていれば、電圧センサ66は、車両12側の電圧を検出することができる。
充電器側電流センサ68は、直流電源60の出力電流(以下「充電器側電流Iq」又は「充電電流Iq」という。)を検出して制御部70に出力する。充電器制御部70は、充電器側通信ライン74及び車両側通信ライン52を介してECU40との通信が可能である。充電器14で検出された充電器側電圧Vq及び充電器側電流Iqは、充電器側通信ライン74及び車両側通信ライン52を介してECU40に出力される。
2.充電時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ制御及び各部の故障検知
上記のように、ECU40は、充電器14からバッテリ24への充電時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)を制御すると共に、充電の開始時及び終了時において各部の故障を検知する。
上記のように、ECU40は、充電器14からバッテリ24への充電時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)を制御すると共に、充電の開始時及び終了時において各部の故障を検知する。
[2−1.充電開始時の制御]
図2は、充電開始時におけるECU40の制御のフローチャートである。図3は、充電開始時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)状態、ECU40から充電器制御部70への指令、並びに正常時及び故障時における車両側電圧Vb、充電器側電圧Vq及び充電電流Iqの例を示す図である。
図2は、充電開始時におけるECU40の制御のフローチャートである。図3は、充電開始時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)状態、ECU40から充電器制御部70への指令、並びに正常時及び故障時における車両側電圧Vb、充電器側電圧Vq及び充電電流Iqの例を示す図である。
図示しないセンサにより車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62とが接続されたことを検出すると、図2のステップS1において、ECU40は、陽極(P)側及び陰極(N)側のメインコンタクタ26をオンにする。ステップS2において、ECU40は、P側及びN側のQCC28をオンにする(図3の時点t1)。
ステップS3において、ECU40は、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生しているか否かを判定する。具体的には、ECU40は、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第1電圧閾値V1以下であるか否かを判定する。第1電圧閾値V1は、ダイオード32又はBPC34における短絡故障(例えば、BPC34であれば、溶着による短絡故障)を判定するための閾値である。すなわち、ステップS3の時点では、充電が開始されていないため、通常、車両側電圧Vbの方が充電器側電圧Vqよりも大きい。また、BPC34がオフ(開)であると共にダイオード32が存在するため、車両12側から充電器14側に電流は流れないはずである。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとが近似している場合、ダイオード32又はBPC34の短絡故障が発生し、車両12側から充電器14側に電流が流れているといえる(図3参照)。
上記を踏まえ、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第1電圧閾値V1以下でなく、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生していない場合(S3:NO)、ステップS5に進む。車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第1電圧閾値V1以下であり、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生している場合(S3:YES)、ステップS4において、ECU40は、ダイオード32又はBPC34に短絡故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。
ステップS5において、ECU40は、BPC34をオン(閉)にする(図3の時点t2)。これにより、車両側の電力ライン(メイン電力ライン44、急速充電ライン46及びバイパスライン48)及び充電器側充電ライン72を介して車両12側から充電器14側に電流が流れるはずである。従って、何らの故障もなければ、充電器側充電ライン72の電圧値(充電器側電圧Vq)は、車両側電力ラインの電圧値(車両側電圧Vb)からバイパス抵抗36における電圧降下分等を引いた値に等しくなる。
ステップS6において、ECU40は、BPC34をオン(閉)にしたにもかかわらず、車両側電力ライン(メイン電力ライン44、急速充電ライン46及びバイパスライン48)と充電器側充電ライン72との間で過度の電圧差が発生しているか否かを判定する。
具体的には、ECU40は、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第2電圧閾値V2以上であるか否かを判定する。第2電圧閾値V2は、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36における絶縁故障(オープン故障)を判定するための閾値である。すなわち、ステップS6の時点では、充電が開始されていないため、通常、車両側電圧Vbの方が充電器側電圧Vqよりも大きい。そして、BPC34がオン(閉)であり、車両12側から充電器14側に電流が流れるはずであるため、何らの故障もなければ、充電器側充電ライン72の電圧値(充電器側電圧Vq)は、車両側電力ラインの電圧値(車両側電圧Vb)からバイパス抵抗36における電圧降下分等を引いた値に等しくなる。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの間に過度の電圧差が発生している場合、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生し、車両12側と充電器14側とが絶縁されているといえる(図3参照)。
上記を踏まえ、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第2電圧閾値V2以上でなく、車両12側と充電器14側とで過度の電圧差が発生していない場合(S6:NO)、ステップS8に進む。車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第2電圧閾値V2以上であり、車両12側と充電器14側とで過度の電圧差が発生している場合(S6:YES)、ステップS7において、ECU40は、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。
ステップS8において、ECU40は、充電器14の制御部70に充電電流Iqの指令値Iqreq(例えば、20A/sec)を通知する(図3の時点t3)。制御部70は、充電器側電圧センサ66で検出した車両12側の電圧値(充電器側電圧Vq)が、所定値(例えば、50V)以上であることを条件に、当該指令に対応した充電電流Iqを直流電源60から出力する。
ステップS9において、ECU40は、充電器14から充電電流Iqの供給が開始されたか否かを判定する。具体的には、ECU40は、充電電流Iq(充電器側電流Iq)が第1電流閾値I1以上であるか否かを判定する。第1電流閾値I1は、充電器14から充電電流Iqの供給が開始されたか否かを判定するための閾値である。充電電流Iqが第1電流閾値I1以上でなく、充電器14から充電電流Iqの供給が開始されていない場合(S9:NO)、ステップS9を繰り返す。充電電流Iqが第1電流閾値I1以上であり、充電器14からの充電電流Iqの供給が開始された場合(S9:YES)、ステップS10に進む。
ステップS10において、ECU40は、BPC34をオフにする(図3の時点t4)。これにより、BPC34及びバイパス抵抗36を介しての電力供給が停止され、ダイオード32を介しての電力供給が継続される。
ステップS11において、ECU40は、充電電流Iqが過小であるか否かを判定する。具体的には、ECU40は、充電電流Iqが第2電流閾値I2以下であるか否かを判定する。第2電流閾値I2は、ダイオード32における絶縁故障を判定するための閾値であり、前記第1電流閾値I1又は充電電流Iqの指令値に応じて設定される。すなわち、ステップS11の時点では、少なくとも充電電流Iqが第1電流閾値I1以上となっているはずである。それにもかかわらず、BPC34をオフにしたことにより充電電流Iqが過度に小さくなっている場合、ダイオード32に絶縁故障が発生し、充電器14からバッテリ24側に充電電流Iqが十分に流れていないといえる(図3参照)。
上記を踏まえ、充電電流Iqが第2電流閾値I2以下でなく、充電電流Iqが過小でない場合(S11:NO)、今回の処理を終える。充電電流Iqが第2電流閾値I2以下であり、充電電流Iqが過小である場合(S11:YES)、ステップS12において、ECU40は、ダイオード32に絶縁故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。
[2−2.充電終了時の制御]
図4は、充電終了時におけるECU40の制御のフローチャートである。図5は、充電終了時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)状態、並びに正常時及び故障時における車両側電圧Vb及び充電器側電圧Vqの例を示す図である。
図4は、充電終了時におけるECU40の制御のフローチャートである。図5は、充電終了時における各コンタクタ26、28、34のオンオフ(開閉)状態、並びに正常時及び故障時における車両側電圧Vb及び充電器側電圧Vqの例を示す図である。
バッテリ24の残容量(SOC)センサ(図示せず)の検出値によりバッテリ24の充電が完了したことを検出すると、図4のステップS21において、ECU40は、充電器制御部70に対して、充電電流Iqの出力停止を指令する。制御部70は、当該指令を受けて、充電電流Iqの出力を停止する(図5の時点t11)。
ステップS22において、ECU40は、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生しているか否かを判定する。具体的には、ECU40は、充電器側電圧Vqが第3電圧閾値V3以上であるか否かを判定する。第3電圧閾値V3は、ダイオード32又はBPC34における短絡故障を判定するための閾値である。すなわち、ステップS22の時点では、充電電流Iqの出力は停止され、充電器側電圧センサ66の検出値(充電器側電圧Vq)は、充電電流Iqの出力停止後の所定値(制御部70が設定する値)まで低下する(図5の時点t12)。このため、車両側電圧Vbの方が充電器側電圧Vqよりも大きくなる。また、BPC34がオフ(開)であると共にダイオード32が存在するため、車両12側から充電器14側に電流は流れないはずである。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとが近似している場合、ダイオード32又はBPC34の短絡故障が発生し、車両12側から充電器14側に電流が流れているといえる。
上記を踏まえ、充電器側電圧Vqが第3電圧閾値V3以上でなく、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生していない場合(S22:NO)、ステップS24に進む。充電器側電圧Vqが第3電圧閾値V3以上であり、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生している場合(S22:YES)、ステップS23において、ECU40は、ダイオード32又はBPC34に短絡故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。
ステップS24において、ECU40は、BPC34をオン(閉)にする(図5の時点t13)。これにより、車両側電力ライン(メイン電力ライン44、急速充電ライン46及びバイパスライン48)及び充電器側充電ライン72を介して車両12側から充電器14側に電流が流れることになる。従って、何らの故障もなければ、充電器側充電ライン72の電圧値(充電器側電圧Vq)は、車両側電力ラインの電圧値(車両側電圧Vb)からバイパス抵抗36における電圧降下分等を引いた値に等しくなる。
ステップS25において、ECU40は、BPC34をオン(閉)にしたにもかかわらず、車両側電力ラインと充電器側充電ライン72との間で過度の電圧差が発生しているか否かを判定する。具体的には、ECU40は、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第4電圧閾値V4以上であるか否かを判定する。第4電圧閾値V4は、BPC34又はバイパス抵抗36における絶縁故障(オープン故障)を判定するための閾値である。すなわち、ステップS25の時点では、充電が終了しているため、車両側電圧Vbの方が充電器側電圧Vqよりも大きい。そして、BPC34がオン(閉)であり、車両12側から充電器14側に電流が流れるため、何らの故障もなければ、充電器側充電ライン72の電圧値(充電器側電圧Vq)は、車両側電力ラインの電圧値(車両側電圧Vb)からバイパス抵抗36における電圧降下分等を引いた値に等しくなる。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの間に過度の電圧差が発生している場合、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生し、車両12側から充電器14側に電流が流れていないといえる。
上記を踏まえ、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第4電圧閾値V4以上でなく、車両12側と充電器14側とで過度の電圧差が発生していない場合(S25:NO)、ステップS27に進む。車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第4電圧閾値V4以上であり、車両12側と充電器14側とで過度の電圧差が発生している場合(S25:YES)、ステップS26において、ECU40は、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。なお、第4電圧閾値は、上述した第2電圧閾値V2と同じ値としてもよい。
ステップS27において、ECU40は、P側のQCC28をオフにする(図5の時点t14)。これにより、車両12側と充電器14側との間で電流は流れなくなるはずである。
ステップS28において、ECU40は、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生しているか否かを判定する。具体的には、ECU40は、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第5電圧閾値V5以下であるか否かを判定する。第5電圧閾値V5は、P側QCC28における短絡故障を判定するための閾値である。すなわち、ステップS27でP側QCC28がオフ(開)とされることで、車両12側と充電器14側との間で電流は流れなくなるはずである。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとが近似している場合、P側QCC28の短絡故障が発生し、車両12側から充電器14側に電流が流れているといえる。
上記を踏まえ、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第5電圧閾値V5以下でなく、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生していない場合(S28:NO)、ステップS30に進む。車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第5電圧閾値V5以下であり、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生している場合(S28:YES)、ステップS29において、ECU40は、P側QCC28に短絡故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。
ステップS30において、ECU40は、P側のQCC28をオンにする(図5の時点t15)。これにより、再度、車両12側から充電器14側に電流が流れるようになる。
ステップS31において、ECU40は、N側のQCC28をオフにする(図5の時点t16)。これにより、車両12側から充電器14側に電流が流れなくなるはずである。
ステップS32において、ECU40は、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生しているか否かを判定する。具体的には、ECU40は、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第6電圧閾値V6以下であるか否かを判定する。第6電圧閾値V6は、N側QCC28における短絡故障を判定するための閾値である。すなわち、ステップS31でN側QCC28がオフ(開)とされることで、車両12側から充電器14側に電流は流れなくなるはずである。それにもかかわらず、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとが近似している場合、N側QCC28の短絡故障が発生し、車両12側から充電器14側に電流が流れているといえる。
上記を踏まえ、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第6電圧閾値V6以下でなく、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生していない場合(S32:NO)、ステップS34に進む。車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差の絶対値が第6電圧閾値V6以下であり、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生している場合(S32:YES)、ステップS33において、ECU40は、N側QCC28に短絡故障が発生していると判定(確定)し、表示部42にエラーメッセージを表示する。なお、P側QCC28における短絡故障の発生の有無の判定と、N側QCC28における短絡故障の発生の有無の判定の順番は反対にしてもよい。
ステップS34において、ECU40は、P側QCC28及びBPC34をオフにする(図5の時点t17)。続くステップS35において、ECU40は、P側及びN側のメインコンタクタ26をオフにする。
3.本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、車両側充電ライン46pに逆流防止用のダイオード32が設けられる。従って、車両側充電ライン46p、46n又はこれに接続される充電器側充電ライン72p、72nが短絡してもバッテリ24から短絡電流が流れることを防止することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、車両側充電ライン46pに逆流防止用のダイオード32が設けられる。従って、車両側充電ライン46p、46n又はこれに接続される充電器側充電ライン72p、72nが短絡してもバッテリ24から短絡電流が流れることを防止することができる。
本実施形態では、車両側充電ライン46pに、ダイオード32のアノード側とカソード側をバイパスするバイパスライン48を設け、バイパスライン48にバイパス抵抗36が配置されている。充電を開始する前に充電器側電圧センサ66を用いて車両12側の電圧を確認することを要する場合、車両側充電ライン46にダイオード32が存在すると、充電器14が車両12側の電圧を確認することができない。本実施形態によれば、バイパスライン48を設けることにより充電器14から車両12側の電圧を確認することが可能となると共に、ダイオード32及びバイパス抵抗36によりバッテリ24からの短絡電流を防止することができる。
本実施形態では、車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62とが接続され且つ車両側コネクタ30が充電器14から電力供給を受けていない状態において、QCC28がオン(閉)にされたとき(図2のS2)、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差電圧が第1電圧閾値V1以下の場合(S3:YES)、ダイオード32又はBPC34が短絡故障していると判定する(S4)。これにより、比較的簡易な構成でダイオード32又はBPC34の短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
本実施形態では、車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62とが接続され且つ車両側コネクタ30が充電器14から電力供給を受けていない状態において、QCC28がオン(閉)にされると共に(図2のS2)、BPC34がオン(閉)にされたとき(S5)、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差電圧の絶対値が第2電圧閾値V2以上である場合(S6:YES)、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36が絶縁故障していると判定する(S7)。これにより、比較的簡易な構成によりQCC28、BPC34又はバイパス抵抗36の絶縁故障の可能性を判定することが可能となる。
本実施形態では、車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62とが接続され、車両側コネクタ30が充電器14から電力供給を受けており且つQCC28がオン(閉)とされている状態において、充電電流Iqが第2電流閾値I2以下の場合(S11:YES)、ダイオード32に絶縁故障の可能性があると判定する(S12)。これにより、比較的簡易な構成によりダイオード32の絶縁故障の可能性を判定することが可能となる。
本実施形態では、車両側コネクタ30と充電器側コネクタ62とが接続され且つ車両側コネクタ30が充電器14から電力供給を受けていない状態において、QCC28p、28nの一方がオフ(開)にされると共に(図4のS27、S31)、QCC28p、28nの他方及びBPC34がオン(閉)にされたとき(S24)、車両側電圧Vbと充電器側電圧Vqとの差電圧が第5電圧閾値V5又は第6電圧閾値V6以下である場合、当該一方のQCC28p、28nに短絡故障の可能性があると判定する(S29、S33)。これにより、比較的簡易な構成によりQCC28p、28nの一方の短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
4.変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
[4−1.適用対象]
上記実施形態では、充電システム10を電動車両12に適用したが、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、充電システム10を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。
上記実施形態では、充電システム10を電動車両12に適用したが、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、充電システム10を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。
上記実施形態では、バッテリ24のみを電動車両12の駆動源としたが、これに限らない。例えば、バッテリ24に加えてエンジンを搭載する構成(ハイブリッド車両)や、バッテリ24に加えて燃料電池を搭載する構成(燃料電池車両)であってもよい。
[4−2.車両側ダイオード32及び充電器側ダイオード64]
上記実施形態では、陽極側の車両側充電ライン46pに車両側ダイオード32を設けたが、これに限らず、陰極側の車両側充電ライン46nにダイオード32を設けてもよい。この場合、図6に示すように、ダイオード32のカソードが車両側コネクタ30側に、ダイオード32のアノードがバッテリ24側にそれぞれ接続される。
上記実施形態では、陽極側の車両側充電ライン46pに車両側ダイオード32を設けたが、これに限らず、陰極側の車両側充電ライン46nにダイオード32を設けてもよい。この場合、図6に示すように、ダイオード32のカソードが車両側コネクタ30側に、ダイオード32のアノードがバッテリ24側にそれぞれ接続される。
上記実施形態では、車両側ダイオード32は、接続点50とQCC28との間に設けたが、接続点50と車両側コネクタ30の間であればいずれの位置であってもよい。例えば、QCC28と車両側コネクタ30の間に配置することもできる。
上記実施形態では、逆流防止用のダイオードとして、車両側ダイオード32と充電器側ダイオード64の両方を設けたが、いずれか一方のみであってもよい。但し、車両12側の短絡防止のためには車両側ダイオード32が必要となる。
[4−3.バイパスライン48]
上記実施形態では、バイパスライン48を設けたが、図7に示すように、バイパスライン48(並びにBPC34及びバイパス抵抗36)を設けない構成も可能である。
上記実施形態では、バイパスライン48を設けたが、図7に示すように、バイパスライン48(並びにBPC34及びバイパス抵抗36)を設けない構成も可能である。
上記実施形態では、バイパスライン48にBPC34及びバイパス抵抗36を設けたが、図8に示すように、バイパス抵抗36のみを設け、BPC34を設けなくてもよい。或いは、図9に示すように、BPC34のみを設け、バイパス抵抗36を設けなくてもよい。
[4−4.故障検知]
上記実施形態では、充電開始時において、車両側ダイオード32又はBPC34の短絡故障(図2のS4)、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36の絶縁故障(S7)及びダイオード32の絶縁故障(S12)を判定したが、いずれか1つ又は2つの故障検知のみを行ってもよい。
上記実施形態では、充電開始時において、車両側ダイオード32又はBPC34の短絡故障(図2のS4)、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36の絶縁故障(S7)及びダイオード32の絶縁故障(S12)を判定したが、いずれか1つ又は2つの故障検知のみを行ってもよい。
同様に、上記実施形態では、充電終了時において、ダイオード32又はBPC34の短絡故障(図4のS23)、BPC34又はバイパス抵抗36の絶縁故障(S26)、P側QCC28pの短絡故障(S29)及びN側QCC28nの短絡故障(S33)を判定したが、いずれか1つ、2つ又は3つの故障検知のみを行ってもよい。
上記実施形態では、図2のステップS3において、車両12側と充電器14側とで不要な導通が発生している場合(S3:YES)、ステップS4において、ECU40は、ダイオード32又はBPC34に短絡故障が発生していると判定(確定)した。上記のように、BPC34を設けない構成(図7及び図8)を用いる場合、ステップS4では、ダイオード32に短絡故障が発生していると判定することができる。
上記実施形態では、図2のステップS6において、車両12側と充電器14側とで過度の電圧差が発生している場合(S6:YES)、ステップS7において、ECU40は、QCC28、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生していると判定(確定)した。上記のように、BPC34及びバイパス抵抗36を設けない構成(図7)を用いる場合、ステップS7では、QCC28に絶縁故障が発生していると判定することができる。或いは、QCC28を設けない構成を用いる場合、ステップS7では、BPC34又はバイパス抵抗36に絶縁故障が発生していると判定することができる。或いは、QCC28及びBPC34を設けない構成を用いる場合、ステップS7では、バイパス抵抗36に絶縁故障が発生していると判定することができる。或いは、QCC28及びバイパス抵抗36を設けない構成を用いる場合、ステップS7では、BPC34に絶縁故障が発生していると判定することができる。
[4−5.その他]
上記実施形態では、メインコンタクタ26を設けたが、メインコンタクタ26を設けない構成も可能である。
上記実施形態では、メインコンタクタ26を設けたが、メインコンタクタ26を設けない構成も可能である。
上記実施形態では、QCC28を設けたが、これに限らず、QCC28を設けなくてもバッテリ24からの短絡電流を防止することが可能である。上記のように、QCC28は、活線露出の防止を目的とするものであるが、陽極側にダイオード32を設けた場合、少なくとも陰極側にQCC28nを設ければ、活線露出を防止可能である。
上記実施形態では、電流センサ68を充電器14側に設けたが、これに限らず、車両12側に設けてもよい。或いは、車両12側及び充電器14側の両方に設けてもよい。
上記実施形態では、バッテリ24の負荷としてモータ20が存在したが、これに限らず、エアコンディショナ、DC/DCコンバータ、アクセサリ等の補機を設けてもよい。当該補機は、例えば、メイン電力ライン44又は車両側充電ライン46に接続することができる。
10…充電システム 12…電動車両
14…急速充電器(充電装置) 24…走行用バッテリ(蓄電装置)
28、28p、28n…急速充電コンタクタ(充電ライン開閉器)
30…車両側コネクタ(車両側充電コネクタ)
32…車両側ダイオード
34…バイパスコンタクタ(バイパスライン開閉器)
36…バイパス抵抗(抵抗素子) 38…車両側電圧センサ
46、46p、46n…車両側充電ライン
48…バイパスライン 60…直流電源(充電装置側電源)
62…充電器側コネクタ(充電装置側充電コネクタ)
66…充電器側電圧センサ(充電装置側電圧センサ)
68…充電器側電流センサ
72、72p、72n…充電器側充電ライン(充電装置側充電ライン)
14…急速充電器(充電装置) 24…走行用バッテリ(蓄電装置)
28、28p、28n…急速充電コンタクタ(充電ライン開閉器)
30…車両側コネクタ(車両側充電コネクタ)
32…車両側ダイオード
34…バイパスコンタクタ(バイパスライン開閉器)
36…バイパス抵抗(抵抗素子) 38…車両側電圧センサ
46、46p、46n…車両側充電ライン
48…バイパスライン 60…直流電源(充電装置側電源)
62…充電器側コネクタ(充電装置側充電コネクタ)
66…充電器側電圧センサ(充電装置側電圧センサ)
68…充電器側電流センサ
72、72p、72n…充電器側充電ライン(充電装置側充電ライン)
前記充電システムは、前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第1の差電圧閾値未満の場合、前記ダイオードに短絡故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成でダイオードの短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
さらに、前記充電システムは、前記車両側充電ライン又は充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた電流センサを備え、前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され、前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けており且つ前記充電ライン開閉器が閉とされている状態において、前記電流センサが検出した電流値が所定の電流閾値未満の場合、前記ダイオードに絶縁故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成によりダイオードの絶縁故障の可能性を判定することが可能となる。
さらにまた、前記充電システムは、前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、前記車両側充電ラインには、前記蓄電装置の陽極側と陰極側の双方に具備された充電ライン開閉器が設けられ、前記バイパスラインにはバイパスライン開閉器が設けられ、前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器の一方に対して開指令が出力されると共に前記充電ライン開閉器の他方及び前記バイパスライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第2の差電圧閾値を下回る場合、当該一方の前記充電ライン開閉器に短絡故障の可能性があると判定してもよい。これにより、比較的簡易な構成により陽極側又は陰極側充電ライン開閉器の一方の短絡故障の可能性を判定することが可能となる。
Claims (7)
- 車両外部の充電装置による充電が可能な蓄電装置を搭載した電動車両の充電システムであって、
前記充電装置により前記蓄電装置を充電する際、前記充電装置の充電装置側充電コネクタと接続されて前記充電装置からの電力供給を受ける車両側充電コネクタと、
前記車両側充電コネクタと前記蓄電装置との間の車両側充電ラインに設けられ、前記蓄電装置から前記充電装置への逆流電流を防止するダイオードと
を有することを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項1記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ラインに、前記ダイオードのアノード側とカソード側をバイパスするバイパスラインを設け、前記バイパスラインに抵抗素子が配置されている
ことを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項1記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、
前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、
前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第1の閾値未満の場合、前記ダイオードに短絡故障の可能性があると判定する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項2記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、
前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、前記バイパスラインにはバイパスライン開閉器が設けられ、
前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器及び前記バイパスライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第2の閾値を超える場合、前記充電ライン開閉器、前記バイパスライン又は前記抵抗素子に絶縁故障の可能性があると判定する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項1記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ライン又は充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた電流センサを備え、
前記車両側充電ラインには充電ライン開閉器が設けられ、
前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され、前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けており且つ前記充電ライン開閉器が閉とされている状態において、前記電流センサが検出した電流値が第3の閾値未満の場合、前記ダイオードに絶縁故障の可能性があると判定する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項2記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ラインに設けられた車両側電圧センサと、充電装置側電源と前記充電装置側充電コネクタとの間の充電装置側充電ラインに設けられた充電装置側電圧センサとを備え、
前記車両側充電ラインには、前記蓄電装置の陽極側と陰極側の双方に具備された充電ライン開閉器が設けられ、前記バイパスラインにはバイパスライン開閉器が設けられ、
前記車両側充電コネクタと前記充電装置側充電コネクタとが接続され且つ前記車両側充電コネクタが前記充電装置から電力供給を受けていない状態において、前記充電ライン開閉器の一方に対して開指令が出力されると共に前記充電ライン開閉器の他方及び前記バイパスライン開閉器に対して閉指令が出力されたとき、前記車両側電圧センサが検出する車両側電圧と前記充電装置側電圧センサが検出する充電装置側電圧との差電圧が第4の閾値を下回る場合、当該一方の前記充電ライン開閉器に短絡故障の可能性があると判定する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動車両の充電システムにおいて、
前記車両側充電ラインの陽極側に前記ダイオードが配置される場合、前記ダイオードのアノードが前記車両側充電コネクタ側に、前記ダイオードのカソードが前記蓄電装置側にそれぞれ接続され、又は
前記車両側充電ラインの陰極側に前記ダイオードが配置される場合、前記ダイオードのカソードが前記車両側充電コネクタ側に、前記ダイオードのアノードが前記蓄電装置側にそれぞれ接続される
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
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