TWI446681B - 電動車輛的充電控制裝置 - Google Patents

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川崎雄一
玉木健二
中村正典
柳澤毅
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本田技研工業股份有限公司
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Description

電動車輛的充電控制裝置
本發明是關於電動車輛的充電控制裝置，尤其是關於在對車輛連接普通充電器及快速充電器的其中任一種的情況都能對應，且使用者的使用方便性很好的電動車輛的充電控制裝置。
在將以從蓄電池(電池)輸入的電壓驅動的馬達作為驅動源的電動車輛，用來將電池充電的普通充電器及快速充電器，由於所供給的電流互相不同，所以為了能連接雙方來使用，使用了：分別專門使用地設置有普通充電器用端子及快速充電器用端子之充電控制裝置(專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許3267039號公報
在專利文獻1記載的充電控制裝置，由於能連接普通充電器或快速充電器所以很方便。可是，由於分別專門使用地設置有普通充電器用的及快速充電器用的充電用端子，零件數量變多，充電控制裝置的成本也上升。在將充電器採用車載形式的電動機車，與汽車不同，配置空間更加受到限制，所以考慮到佈置的自由度的話，很難確保充電器的車載空間。
並且，如果分別設置普通充電用端子與快速充電用端子的話，使用者會煩惱需要判斷在將充電插頭連接於端子時選擇端子。而快速充電器相較於普通充電器是用較大電流來將電池充電，所以快速充電器用的端子必須使用容量較大者，而會有成本變高的課題。
本發明的目的，是相對於上述先前技術的課題，提供一種電動車輛的充電控制裝置，減少零件數量而提高車載時佈置的自由度，並且讓使用者的使用方便性提升。
用以達成上述目的的本發明，其第1特徵為：電動車輛的充電控制裝置，可藉由充電耦合器連接於普通充電器、或以較上述普通充電器更大的電力容量來進行充電的快速充電器，當藉由上述充電耦合器連接上述普通充電器或上述快速充電器時，對於用來將電流供給到電動車輛的驅動源也就是馬達之電池，供給充電所需要的電力；上述普通充電器，具備有第一充電電路，上述快速充電器，除了上述第一充電電路之外，還具備有與該第一充電電路並聯的第二充電電路；將快速充電所需要的電力之中與上述普通充電器相同容量的電力，從上述第一充電電路進行供給，其剩餘電力從上述第二充電電路進行供給；上述充電耦合器，具備有：與上述第一充電電路連接的第一端子、以及與上述第二充電電路連接的第二端子；上述第一端子，作為與上述普通充電器及上述快速充電器的第一充電電路連接的共用端子，與上述第二端子並聯連接而對上述電池連接。
本發明的第2特徵為：上述充電耦合器，將第一端子及上述第二端子雙方收容。
本發明的第3特徵為：上述第一充電電路及上述第二充電電路，都為相同額定電力。
本發明的第4特徵為：上述第一充電電路及上述第二充電電路，其輸出都為直流規格。本發明的第5特徵為：在上述充電耦合器，分別在上述第一端子及上述第二端子設置有溫度感應器。
本發明的第6特徵為：分別在用來將上述第一端子及上述第二端子與上述電池之間連接的電力線上，具備有：對於藉由上述第一充電電路及上述第二充電電路所施加的電壓順向連接的二極體。
本發明的第7特徵為：具備有切換手段與切換手段驅動部；該切換手段，在上述第一充電電路及上述第二充電電路的輸出電力線上，在直到上述充電耦合器之間分別配置；該切換手段驅動部，藉由是否將上述充電耦合器連接到上述快速充電器或普通充電器的其中之一，來將驅動上述切換手段的雙方或只有上述第一充電電路的輸出電力線上的切換手段之驅動訊號予以輸出，當上述快速充電器及普通充電器都未連接到上述充電耦合器時，則上述切換手段為非驅動，所以禁止上述驅動訊號的輸出。
本發明的第8特徵為：具備有：因應於是否將上述充電耦合器連接到上述快速充電器或普通充電器的其中之一，而形成不同的基準電壓之基準電壓形成部、以及當快速充電器或普通充電器都未連接到上述充電耦合器時，形成與上述基準電壓不同的異常電壓的異常電壓形成部；上述切換手段驅動部，當檢測出上述基準電壓時則將切換手段驅動，當檢測出上述異常電壓時則讓上述切換手段成為非驅動。
本發明的第9特徵為：具備有：於將上述第一端子及上述第二端子與上述電池之間連接的電力線上配置的接觸器、因應於是否將上述充電耦合器連接到上述快速充電器或普通充電器的其中之一，而形成不同的基準電壓之基準電壓形成部、以及當檢測出上述基準電壓時則輸出基準電壓檢測訊號，供給上述基準電壓檢測訊號，使上述接觸器成為導通(ON)的電池管理單元。
本發明的第10特徵為：上述第一端子，具有正側的電力線及負側的電力線，上述第二端子具有正側的電力線及負側的電力線(PL4)；具備有檢測電路及接觸器開閉手段；該檢測電路，用來檢測：上述第一端子的正側的電力線與負側的電力線之間的短路、上述第一端子的正側的電力線與上述第二端子的負側的電力線之間的短路、上述第二端子的正側的電力線與負側的電力線之間的短路、及上述第二端子的正側的電力線與上述第一端子的負側的電力線之間的短路；該接觸器開閉手段，與上述檢測電路檢測出上述短路時所輸出的短路檢測訊號因應，而使上述接觸器成為斷開(OFF)。
本發明的第11特徵為：上述檢測電路，具備有：把用來將上述第一端子及上述第二端子與上述電池之間予以連接的電力線之中，將與上述第一端子及上述第二端子連接的正側電力線彼此連接之電阻；將與上述第一端子及上述第二端子連接的負側電力線彼此連接之電阻；以及由與連接於上述第一端子的上述電力線並聯連接的發光元件、及與該發光元件成對設置的受光元件所構成的光耦合器；上述接觸器開閉手段，與上述受光元件的導通(ON)動作因應，使上述接觸器成為斷開(OFF)。
本發明的第12特徵為：當藉由上述檢測電路檢測出上述短路時，使以指示器或揚聲器所構成的警告手段動作。
藉由具有第1特徵的本發明，快速充電器，除了使用於普通充電器的第一充電電路之外，還具備有第二充電電路，將快速充電所需要的電力之中與上述普通充電器相同容量的電力，從上述第一充電電路進行供給，其剩餘電力從上述第二充電電路進行供給，快速充電時，從上述第一充電電路經由第一端子朝車輛側供給電力，並且快速充電所需要的電力之中，以第一充電電路無法供給的不夠部分，由第二充電電路經由第二端子朝車輛側供給。第一端子及第二端子是並聯對於電池連接，所以可以減少第一端子及第二端子的電力容量，而能減低成本。在普通充電或快速充電任一種情況都能使用共通的充電耦合器。於是，使用者，不管使用普通充電器或快速充電器任一種方式，則都只要連接單一的充電耦合器即可，除了能解除複雜的操作，還能防止充電控制裝置大型化。
藉由具有第2特徵的本發明，在車載充電連接器的情況，則不需要將普通充電器用及快速充電器雙方分別設置的空間或手續。
藉由具有第3特徵的本發明，即使在快速充電的情況，也能作為包含小容量的端子之充電耦合器。也就是說，能將第一端子及第二端子共用為低容量的普通充電用，所以能預期讓通用性提升。
藉由具有第4特徵的本發明，不管在普通充電或快速充電任一種情況，在從充電耦合器到電池側，也就是到車體側，都不需要設置AC-DC轉換器。
藉由具有第5特徵的本發明，在具備第一充電電路及第二充電電路而設置有複數組電力線的快速充電器，都能將連接各電力線之端子的溫度予以測定，能減少作用於充電連接器的高溫的影響而適當地進行溫度檢測。
藉由具有第6特徵的本發明，藉由設置二極體，則即使充電耦合器脫離的情況，在充電耦合器與電池間也不會出現電池電壓。
藉由具有第7、8特徵的本發明，在將充電用的商用電源連接到充電器側後，在連接充電耦合器之前，即使開始充電操作，切換手段也不會導通(ON)動作，所以充電耦合器的第一端子及第二端子之中，在充電器側也不會出現充電器的輸出電壓。
藉由具有第9特徵的本發明，電池管理單元，當檢測出基準電壓時，讓接觸器導通(ON)，所以在充電中當充電耦合器脫落時，接觸器成為斷開(OFF)而阻斷第一端子及第二端子與電池的連接。
藉由具有第10、11特徵的本發明，當第一端子的正側的電力線與負側的電力線之間、第一端子的正側的電力線與第二端子的負側的電力線之間、第二端子的正側的電力線與負側的電力線之間的短路、及第二端子的正側的電力線與第一端子的負側的電力線之間產生短路時，能使接觸器成為斷開(OFF)。
藉由具有第12特徵的本發明，能將在第一端子及第二端子產生短路的情形，有效地通報車輛的乘客。
以下參考圖面來說明本發明的一種實施方式。第2圖是本發明的一種實施方式的具備有充電控制裝置之電動車輛的左側視圖。電動車輛1是具有低腳踏板的速克達型機車，在車體框架3是直接或經由其他構件間接地安裝各構成部分。車體框架3是由：頭管31、前端接合於頭管31而後端朝下方延伸的前框架部分32、從前框架部分32分別朝車體寬度方向左右分歧而延伸到靠近車體後方的一對主框架部分33、以及從主框架部分33朝車體後上方延伸的後框架部分36所構成。
在頭管31，可自由轉向地支承著：用來支承前輪WF的前叉2。在從前叉2朝上部延長而以頭管31所支承的轉向軸41的上部，連結著：具有加速把手的轉向車把46。在轉向車把46，設置有：用來檢測加速把手的轉動角或加速開度的油門感應器23。
在頭管31的前部結合著：由管部所構成的托架37。在托架37的前端部，安裝有頭燈25，在頭燈25的上方設置有：以托架37所支承的前載架26。
在車體框架3的主框架部分33與後框架部分36的中間區域，接合著：朝向車體後方延伸的托架34。在托架34，設置有：朝車體寬度方向延伸的樞支軸35，藉由該樞支軸35而可自由上下擺動地支承著搖臂17。在搖臂17，設置有作為車輛驅動源的馬達18。馬達18的輸出傳達到後輪車軸19，將被後輪車軸19支承的後輪WR予以驅動。包含後輪車軸19的殼體與後框架部分36，是藉由後懸吊裝置20所連結。
在托架34，設置有：在停車時用來支承車體的側腳架24。側腳架24，具有側腳架開關28，該側腳架開關28當該側腳架24收容於預定位置時則輸出檢測訊號。
在主框架部分33，搭載著：由複數的電池單元所構成的高電壓(例如72伏特額定)的主電池4，主電池4的上部是以外殼40所覆蓋。在主電池4的前部，連結著空氣導入管38，在主電池4的後部設置有進氣風扇39。藉由進氣風扇39將空氣從空氣導入管38導入到主電池4，該空氣將主電池4冷卻之後，朝車體後方排出。在空氣導入管38，通過未圖示的空氣濾清器來將空氣導入也可以。
在後框架部分36上設置有插座44，該插座44能結合：從用來將主電池4充電的充電器(後述)所延伸的充電纜線42的插頭43。在後框架部分36，進一步設置有後載架29或尾燈27。
在左右的一對後框架部分36之間設置有置物室50，在從該置物室50朝下部突出的置物室底部51，收容有：以主電池4所充電的低電壓(例如12伏特額定)的副電池5。在搖臂17，設置有：用來控制馬達18的動力驅動單元(PDU)45。
在置物室50上，設置有：兼作為置物室50的蓋子的駕駛者座墊21，在駕駛者座墊21，設置有：當駕駛者乘坐時會動作而輸出乘坐訊號的座墊開關22。
第1圖是顯示充電控制裝置的構造的方塊圖。第1圖是顯示將作為充電器10的快速充電器連接到電力供給裝置11的例子。充電控制裝置，是由：充電器10、電動車輛1側的電力供給裝置11、以及將充電器10及電力供給裝置11互相連接的充電耦合器13所構成。充電耦合器13，是由：與充電器10側連接的插頭43、與在電動車輛1側設置的插座44所構成，在插座44，設置有作為溫度感應器的熱敏電阻14。插座44內的熱敏電阻14的具體佈置方式後面會敘述。
充電器10與電力供給裝置11，是隔介著充電耦合器13，以第一電力線PL1及PL2、第二電力線PL3及PL4、輔助電力線PL5、訊號線SL1及SL2、與接大地線EL所連接。電力線PL1、PL3為正線，PL2、PL4為負線。充電耦合器13，具備有：普通充電用端子(第一端子)TA1與快速充電用端子(第二端子)TA2。第一端子TA1當連接插頭43與插座44時是將第一電力線PL1、PL2連接於降頻轉換器6。第二端子TA2當連接插頭43與插座44時是將第二電力線PL3、PL4連接於降頻轉換器6。
充電器10，例如具備有：與商用交流電力系統所連接的AC插頭15連接的二系統的第一充電電力產生部(第一充電電路)52、第二充電電力產生部(第二充電電路)53、以及輔助電源產生部54。並且在充電器10，設置有充電控制部(控制部)9，該充電控制部9，用來控制：第一充電電力產生部52、第二充電電力產生部53、及輔助電源產生部54的輸出。充電控制部9，包含有控制器IC及介面(I/F)電路等。在充電控制部9，連接著：充電開始/停止開關12。
如第1圖所示，作為快速充電器所構成的充電器10，具備有：第一充電電力產生部52、第二充電電力產生部53、及輔助電源產生部54，作為充電電力產生部。在充電器10作為普通充電器的情況，作為充電電力產生部，不具備有第二充電電力產生部53，僅具備有：第一充電電力產生部52與輔助電源產生部54。第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53，電壓、電力容量都相同(72V/15A)。
第一充電電力產生部52，具有：與AC插頭15連接而作為功率因數改善電路的PFC電路56、與PFC電路56的輸出側連接的轉換器60、以及用來控制轉換器60的輸出的FET58。第二充電電力產生部53，具有：PFC電路59、與PFC電路59的輸出側連接的轉換器57、以及用來控制轉換器57的輸出的FET61。
同樣地，輔助電力產生部54，具有：與PFC電路56的輸出側連接的轉換器62、以及用來控制轉換器62的輸出的FET63。轉換器60、57，例如產生72伏特的直流電壓，轉換器62，產生能作為控制電源使用的低電壓(例如直流12伏特)。
在車輛側設置的電力供給裝置11，具備有：將第一電力線PL1及PL2以及第二電力線PL3及PL4拉入的降頻調節器6、與主電池4。並且在主電池4，具備有：電池管理單元(BMU)7、以及用來控制充電器10的車輛側控制部(PDU)45。主電池4的直流輸出電壓，通過在PDU45設置的未圖示的轉換電路而轉換成三相交流電壓，而施加到車輛驅動源也就是馬達18(參考第2圖)。
在電力供給裝置11側，經由充電耦合器13的第一端子TA1及第二端子TA2所導入的正側的電力線PL1、PL3以及負側的電力線PL2、PL4，分別整合為：由一條正(正側)電力線PLp及一條負(負側)線PLn所構成的共通的電路部分。在所整合的正(正側)線PLp，設置有接觸器8。
在降頻調節器6，設置有：與電力線PLp與PLn並聯連接的轉換器67、以及與電力線PLn串聯連接的FET68。轉換器67，是將輸入電壓(72伏特)轉換成例如副電池5的充電電壓來輸出。
BMU7，用來監視主電池4的充電狀態。PDU45與BMU7之間是藉由CAN通訊線所連接，發送主電池4的充電狀態(過充電資訊等)或與其因應的主電池4的控制資訊。而能通過CAN通訊線，將用來使接觸器8進行導通(ON)/斷開(OFF)的訊號從PDU45通訊到BMU7。也可使用CAN通訊線以外的訊號線。對PDU45，輸入熱敏電阻14的檢測資訊也就是以熱敏電阻14所檢測的耦合器13的溫度。PDU45與充電器10的充電控制部9，是以訊號線SL1及SL2連接。
在充電器10，當將主電池4進行充電時，將AC插頭15連接於AC插口(商用電力系統的輸出部)。藉此，來自AC插頭15的輸入電壓，以轉換器62轉換成預定的直流電壓(例如，12伏特)而施加於充電控制部9。當將充電開始/停止開關12切換到充電開始側時，充電控制部9，對輔助電力產生部54的FET63輸入閘極訊號。藉此，通過電力線PL5將輔助電源電壓施加到電力供給裝置11。藉由輔助電源電壓(12伏特)，對降頻調節器6的FET68、BMU7、及PDU45施加電壓。
PDU45與BMU7通訊來辨識主電池4的充電狀態，可充電的話則通過訊號線SL1對充電控制部9輸入充電許可訊號。充電控制部9，當輸入充電許可訊號時，則對第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53的FET58、61分別輸入閘極訊號，而產生充電電力(例如，電壓72伏特)。FET58、61的導通(ON)時間能率(duty)，是藉由從PDU45輸入到充電控制部9之主電池4的狀態所控制。
來自第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53的電壓，經由接觸器8而施加到主電池4，將主電池4充電。來自第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53的電壓，藉由降頻調節器6內的轉換器67，例如降壓為12伏特，使用為副電池5充電用。而藉由轉換器67所降壓的電壓不只用為副電池5充電用，也能施加在包含頭燈25或方向燈等的燈具的副機件。
以熱敏電阻14所檢測的充電耦合器13的溫度資訊，輸入到PDU45，PDU45，使用在其內部具備的微電腦的功能來判斷充電耦合器13的溫度是否未達到預定的高溫。當判斷充電耦合器13達到預定的高溫的情況，則PDU45，會通過訊號線SL2將使充電電壓降低的指示(電流切換訊號)發訊到充電控制部9。輸入了該指示的充電控制部9，則對於轉換器57或60，輸出：維持充電電壓且僅減低充電電流的控制訊號。當主電池4的充電量足夠的情況，FET58、61的導通(ON)時間能率成為零而停止充電也可以。藉由這種方式，能夠防止插座44的過熱。PDU45，具有：溫度資訊的判斷功能、與使用訊號線SL2將電流切換訊號發訊到充電控制部9的通訊功能。
針對上述熱敏電阻14的配置加以說明。第3圖是設置有熱敏電阻14的充電耦合器13的插座44的立體圖，第4圖是插座44的正視圖，第5圖是插座44的後視圖。插座44，具有端子T1～T8。端子T1、T3，是電力線用端子，分別連接著朝車輛側延伸的正電力線PL1、PL3。在端子T2、T4，分別連接著朝車輛側延伸的負電力線PL2、PL4。電力線用端子T1～T4，使用尺寸及電力額定值(額定電流)相同者而確保通用性。
另一方面，在端子T5～T8，分別連接著：朝車輛側延伸的輔助電力線PL5及訊號線SL1、SL2、EL3。各端子間以絕緣壁70分隔。插座44，分割為：配置有高電壓的電力線用端子T1～T4的高電壓區域71、與配置有輔助電源用端子T5及訊號用端子T6～T8的低電壓區域72。
如第4圖、第5圖所示(在第4圖以鏈線顯示)，熱敏電阻14，在相較於低電壓區域72溫度上升較高的高電壓區域71，設置在正電力線用端子T1與負電力線用端子T2之間。在該例子，在快速充電用具有兩個充電電力產生部52、53，並且將另一個熱敏電阻14，在高電壓區域71，設置在正電力線用端子T3與負電力線用端子T4之間。以該方式藉由將作為溫度感應器的熱敏電阻14配置成接近高電壓區域71的電力線用端子，則能得到更高的溫度檢測精度。
在高電壓區域71、與包含訊號線用端子T6～T8的低電壓區域72之間，設置有間隙(絶緣間隙)73。正電力線用端子T2、T4的絕緣壁70與端子T5、T6的絕緣壁70位於：在間隙73的兩側，也就是高電壓區域71與低電壓區域72對峙的部分。藉由該配置方式，低電壓區域72，較不易受到：來自溫度上升較大的高電壓區域71的熱量的影響或相對於訊號線從電力線的洩漏導致的影響。
在插座44，形成有：從端子收容部的周圍壁部73朝向外周伸出的凸緣74，使用在該凸緣74設置的兩處安裝孔75、75而藉由螺栓等固定於車體框架3的後框架部分36上。於周圍壁部73與凸緣74涵蓋設置的托架76，形成有軸部的支承部，來可開閉地軸支承：能將端子收容部的周圍壁部73上覆蓋的蓋部(未圖示)。
第6圖是在第5圖的A-A位置的剖面圖。如第6圖所示，熱敏電阻14、14，***到：以從插座44的凸緣74朝下方(在第6圖為右方向)突出的絕緣壁77包圍周圍的空間內，以環氧樹脂黏接固定。
以下針對本發明的作用，分成：使用充電耦合器13將普通充電器連接的情況、與使用充電耦合器將快速充電器連接的情況來說明。
首先，來說明：不具有第二充電電力產生部53的作為普通充電器的充電器10所進行的充電動作。將普通充電器也就是充電器10的插座43與車輛側的插座44連接之後，將AC插頭15連接於商用電源(例如，針對普通充電器為交流電源100V)。然後，藉由使充電開始/停止開關12成為導通(ON)，而開始進行充電動作。
控制部9，預先設定成當連接普通充電器時則輸出基準電壓(例如2V)，伴隨著充電開始/停止開關12的導通(ON)，則經由電流切換訊號SL2對車輛側的PDU45供給基準電壓。藉此，PDU45(車輛側)，能辨識出已連接著普通充電器，能對應於普通充電進行主電池4的充電管理。
來自商用電源的電壓，以PFC電路56進行功率因數改善，藉由轉換器60轉換成主電池4的額定電壓也就是72V(3.2A)，經由FET58供給到普通充電器用端子TA1，經由PLp及PLn的電力線作為充電用電壓供給到主電池4。也就是在充電器10為普通充電器的情況，由於沒有第二充電電力產生部53，所以僅從第一充電電力產生部52只將3.2A的電力對主電池4供給。
接著，來說明：具備第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53的雙方之作為快速充電器的充電器10所進行的充電動作。在將作為快速充電器的充電器10的插座43與車輛側的插座44連接之後，將AC插頭15連接於商用電源(例如針對快速充電器為交流電源200V)。在快速充電器的情況，在充電器10設置有第二充電電力產生部53，所以來自商用電源的電力，從第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53，分別供給到普通充電用端子也就是第一端子TA1及快速充電用端子也就是第二端子TA2。如先前所說明第一充電電力產生部52及第二充電電力產生部53的電壓、電流額定值相同。顯示已連接快速充電器的基準電壓(例如，5V)，是經由電流切換訊號SL2而對於PDU45供給。
在車輛側，來自第一充電電力產生部52的電力，是從第一端子TA1(15A)供給，來自第二充電電力產生部53的電力是從第二端子TA2(15A)供給，第一端子TA1及第二端子TA2，是對於主電池4並聯連接，所以在主電池4，是將從第一端子TA1及第二端子TA2所供給的電流的總計值(30A)的電力，經由正側的電力線PLp及負側的電力線PLn而對主電池4供給。普通充電用端子也就是第一端子TA1，在連接快速充電器的情況也共用，將快速充電所需要的電力從該端子供給。
在本實施方式，雖然說明：普通充電器的第一充電電力產生部52以及在快速充電器所附加的第二充電電力產生部53的額定值相同的例子，而普通充電器的第一充電電力產生部52的額定值小於快速充電器的情況也可以。
在本實施方式，是將熱敏電阻14分別對應於複數的電力線用端子而配置有複數個，所以溫度的判斷，可根據檢測兩感應器的檢測值任一方較高者或是根據兩檢測值的平均值來進行。可是本發明並不限於此，也可將單一的熱敏電阻14作為溫度感應器。
熱敏電阻14，雖然設置於車輛側的插座44，而也可設置於：在插座44連接的插頭43所設置的電力線用插頭端子的正負之間。可是在該情況，在充電耦合器13的插頭43及插座44，設置有熱敏電阻14的連接線用端子。相對地，在插座44設置有熱敏電阻14的情況，充電插頭13的構造較簡單。
接著，來說明充電控制裝置的第二實施方式。第7圖，是顯示第二實施方式的充電控制裝置的主要部分構造的方塊圖，與第1圖相同的圖號，是相同或同等的部分。
在第7圖，電力線PL1、PL2及PL3、PL4之中，在從第一端子TA1及第二端子TA2拉入到降頻調節器6內的部分連接著二極體D1、D2、D3及D4。二極體D1、D3從充電器10側逆向連接到車體側的電力供給裝置11側，二極體D2、D4從充電器10側順向連接到電力供給裝置11側。電力線PL1與電力線PL3，在第一端子TA1及第二端子TA2與二極體D2、D4之間，隔介著電阻R1而連接。另一方面，電力線PL2與電力線PL4，是在第一端子TA1及第二端子TA2與二極體D1、D3之間，隔介著電阻R2而連接。
電力線PL1及電力線PL2，在連接著電阻R1、R2的部分，連接於光耦合器81的輸入側也就是發光二極體82。光耦合器81的輸出側也就是光二極體83的集電器，連接於PDU45而將檢測訊號輸入到PDU45。
藉由第7圖所示的充電控制裝置，即使暫時讓接觸器8接觸(成為導通(ON))而藉由二極體D1～D4，在插座44側的第一端子TA1及第二端子TA2也不會呈現主電池4的電壓。而在充電器10側，即使暫時將AC插頭15連接於商用電源，而當未連接耦合器13時，即使誤將充電開始/停止開關12導通(ON)，充電許可訊號也不會從車輛側的PDU45發出，所以FET58、61不會導通(ON)動作，在插頭43側的第一端子TA1及第二端子TA2不會呈現充電器10的輸出電壓。
在第7圖所示的充電控制裝置，包含有在充電中耦合器13脫落的情況的安全措施。在充電操作開始後，也就是連接耦合器13，將AC插頭15連接於商用電源，且在充電開始/停止開關12成為導通(ON)之後而耦合器13脫落的情況，在充電器10側，把使FET58、61成為斷開(OFF)的功能設置於控制器9，在車輛側把使接觸器8阻斷的功能設置於PDU45。
第8圖是顯示用來將FET的驅動訊號輸出的控制器9的主要部分功能的方塊圖。當將AC插頭15連接於商用電源，且使充電開始/停止開關12成為導通(ON)時，控制器9具有：藉由充電器10為普通充電器或快速充電器而形成分別因應的基準電壓的基準電壓形成部84。例如，在普通充電器形成2伏特，在快速充電器形成5伏特的基準電壓。並且控制器9，具有：除了普通充電器及快速充電器的基準電壓之外，在充電中耦合器13脫落的情況則形成異常電壓的異常電壓形成部85。例如，將超過5伏特預定值以上的電壓值形成為異常電壓。在充電開始/停止開關12未成為導通(ON)的情況，控制器9不會動作，而不會形成基準電壓或異常電壓。
FET驅動部86，監測著：從基準電壓形成部84及異常電壓形成部85所輸出的電壓，當檢測出2伏特的基準電壓時，則使FET58成為導通(ON)，並且當檢測出5伏特的基準電壓時，使FET58及FET61雙方成為導通(ON)。而當檢測出異常電壓，也就是檢測出超過5伏特預定值以上的電壓值的情況，在充電開始/停止開關12成為導通(ON)的狀態，當作耦合器13脫落，而使FET58(在快速充電器，FET61也一起)成為斷開(OFF)。
第9圖是顯示用來將接觸器8阻斷的PDU45的主要部分功能的方塊圖。當將AC插頭15連接於商用電源，且使充電開始/停止開關12成為導通(ON)時，在控制器9的基準電壓形成部84所形成的基準電壓，通過訊號線SL2輸入到PDU45。PDU45，具備有：用來監測該基準電壓的基準電壓監測部87，當檢測出基準電壓時則對BMU7輸入基準電壓檢測訊號，BMU7則回應於該基準電壓檢測訊號而使接觸器8成為導通(ON)。BMU7當未輸入基準電壓檢測訊號時，則接觸器8成為斷開(OFF)。在耦合器13脫落的情況，基準電壓未被輸入到PDU45，基準電壓監測部87則不會產生基準電壓檢測訊號，所以接觸器8成為斷開(OFF)。在基準電壓訊號被輸入到PDU45的情況，由於是充電中，所以在PDU45側即使暫時輸入行駛用訊號，也進行驅動力限制讓其不進行行駛。
在電力供給裝置11設置的二極體D1、D2、D3、D4，隔介著電阻R1、R2，而連接於光耦合器81的輸入側也就是發光二極體82。正常時，在第一電力線PL1及PL2、與第二電力線PL3及PL4之間，隔介著電阻R1、R2，所以流動於發光二極體82的電流，小於使發光二極體82動作的電流值(選擇電阻R1、R2的電阻值以讓該電流值小於發光二極體82的動作電流)。另一方面，例如，在電力線PL1與PL2或PL4短路、或電力線PL3與PL2或PL4短路的情況，不經由電阻R1、R2而讓較大電流流動於發光二極體82，所以將發光二極體82驅動，光二極體83感測到發光二極體82的光而導通(ON)動作。
PDU45，因應於光二極體83的導通(ON)動作而對BMU7輸入短路檢測訊號。BMU7回應於該短路檢測訊號，而無論有無上述基準檢測訊號，使接觸器8動作成斷開(OFF)。或者在藉由檢測電路檢測到短路的情況，使設置於未圖示的儀表的由指示器或揚聲器等所構成的警告手段動作，將產生短路的情形通報給乘客也可以。
如上述，藉由第二實施方式，能獲得：觸電防止功能、以及當異常操作時及故障時，將來自充電器的輸出電壓或朝主電池4的輸入電壓予以阻斷的作用。
1‧‧‧電動車輛
4‧‧‧主電池
5‧‧‧副電池
6‧‧‧降頻調節器
7‧‧‧BMU
9‧‧‧充電控制部
10‧‧‧快速充電器
11‧‧‧電力供給裝置
13‧‧‧充電耦合器
14‧‧‧熱敏電阻(溫度感應器)
18‧‧‧馬達
43‧‧‧插頭
44‧‧‧插座
52‧‧‧第一充電電力產生部(第一充電電路)
53‧‧‧第二充電電力產生部(第二充電電路)
82‧‧‧光耦合器
第1圖是顯示本發明的一種實施方式的充電控制裝置的構造的方塊圖。
第2圖是本發明的一種實施方式的搭載有充電耦合器及充電控制裝置之電動車輛的側視圖。
第3圖是本發明的一種實施方式的充電耦合器的後視圖。
第4圖為構成充電耦合器的插座的立體圖。
第5圖是充電耦合器的正視圖。
第6圖是第5圖在A-A位置的剖面圖。
第7圖是顯示本發明的第二實施方式的充電控制裝置的構造的方塊圖。
第8圖是顯示用來將FET的驅動訊號輸出的控制器的主要部分功能的方塊圖。
第9圖是顯示用來將接觸器阻斷用的PDU的主要部分功能的方塊圖。
4．．．主電池
5．．．副電池
6．．．降頻調節器
7．．．BMU
8．．．接觸器
9．．．充電控制部
10．．．快速充電器
11．．．電力供給裝置
12．．．充電開始/停止開關
13．．．充電耦合器
14．．．熱敏電阻(溫度感應器)
15．．．AC插頭
43．．．插頭
44．．．插座
45．．．動力驅動單元(PDU)
52．．．第一充電電力產生部(第一充電電路)
53．．．第二充電電力產生部(第二充電電路)
54．．．輔助電源產生部
56．．．PFC電路
57．．．轉換器
58．．．FET
59．．．PFC電路
60．．．轉換器
61．．．FET
62．．．轉換器
63．．．FET
67．．．轉換器
68．．．FET
BMU．．．電池管理單元
EL．．．接大地線
PL1．．．第一電力線
PL2．．．第一電力線
PL3．．．第二電力線
PL4．．．第二電力線
PL5．．．輔助電力線
PLn．．．電力線
PLp．．．電力線
SL1．．．訊號線
SL2．．．訊號線
TA1．．．普通充電用端子(第一端子)
TA2．．．快速充電用端子(第二端子)

Claims (11)

  1. 一種電動車輛的充電控制裝置，可藉由充電耦合器(13)連接於普通充電器、或以較上述普通充電器更大的電力容量來進行充電的快速充電器的其中之一，當藉由上述充電耦合器(13)連接上述普通充電器或上述快速充電器時，對於用來將電流供給到電動車輛的驅動源也就是馬達(18)之電池(4)，供給充電所需要的電力；其特徵為：上述普通充電器，具備有第一充電電路(52)，上述快速充電器，除了上述第一充電電路(52)之外，還具備有與該第一充電電路(52)並聯的第二充電電路(53)；將快速充電所需要的電力之中與上述普通充電器相同容量的電力，從上述第一充電電路(52)進行供給，其剩餘電力從上述第二充電電路(53)進行供給；上述充電耦合器(13)，具備有：與上述第一充電電路(52)連接的第一端子(TA1)、以及與上述第二充電電路(53)連接的第二端子(TA2)；上述第一端子(TA1)，作為與上述普通充電器及上述快速充電器的第一充電電路(52)連接的共用端子，與上述第二端子(TA2)並聯連接而對上述電池(4)連接，上述充電耦合器(13)，將上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)雙方收容，上述充電耦合器(13)是由充電器側的單一插頭(43)與電池側的單一插座(44)所組成， 上述普通充電器用的插頭(43)與上述快速充電器用的插頭(43)係作成為相同構造。
  2. 如申請專利範圍第1項的電動車輛的充電控制裝置，其中上述第一充電電路(52)及上述第二充電電路(53)，都為相同額定電力。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中上述第一充電電路(52)及上述第二充電電路(53)，其輸出都為直流規格。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中在上述充電耦合器(13)，分別在上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)設置有溫度感應器(14)。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中分別在用來將上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)與上述電池(4)之間連接的電力線上，具備有：對於藉由上述第一充電電路(52)及上述第二充電電路(53)所施加的電壓順向連接的二極體(D1~D4)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中具備有切換手段(58、61)與切換手段驅動部(86)；該切換手段(58、61)，在上述第一充電電路(52)及上述第二充電電路(53)的輸出電力線上，在直到上述充電耦合器(13)之間分別配置； 該切換手段驅動部(86)，藉由是否將上述充電耦合器(13)連接到上述快速充電器或普通充電器的其中之一，來將驅動上述切換手段(58、61)的雙方或只有上述第一充電電路(52)的輸出電力線上的切換手段(58)之驅動訊號予以輸出，當上述快速充電器及普通充電器都未連接到上述充電耦合器(13)時，則上述切換手段(58、61)成為非驅動，所以禁止上述驅動訊號的輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項的電動車輛的充電控制裝置，其中具備有：因應於是否將上述充電耦合器(13)連接到上述快速充電器或普通充電器的其中之一，而形成不同的基準電壓之基準電壓形成部(84)、以及當上述快速充電器或普通充電器都未連接到上述充電耦合器(13)時，形成與上述基準電壓不同的異常電壓的異常電壓形成部(85)；上述切換手段驅動部(86)，當檢測出上述基準電壓時則將切換手段(58、61)驅動，當檢測出上述異常電壓時則讓上述切換手段(58、61)成為非驅動。
  8. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中具備有：於將上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)與上述電池(4)之間連接的電力線上配置的接觸器(8)、因應於是否將上述充電耦合器(13)連接到上述快速 充電器或普通充電器的其中之一，而形成不同的基準電壓之基準電壓形成部(84)、以及當檢測出上述基準電壓時則輸出基準電壓檢測訊號，供給上述基準電壓檢測訊號，使上述接觸器(8)成為導通(ON)的電池管理單元(7)。
  9. 如申請專利範圍第1或2項的電動車輛的充電控制裝置，其中上述第一端子(TA1)，具有正側的電力線(PL1)及負側的電力線(PL2)，上述第二端子(TA2)，具有正側的電力線(PL3)及負側的電力線(PL4)；具備有：接觸器(8)、檢測電路、及接觸器開閉手段；該接觸器(8)，配置於：將上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)與上述電池(4)之間連接的電力線上；該檢測電路，用來檢測：上述第一端子(TA1)的正側的電力線(PL1)與負側的電力線(PL2)之間的短路、上述第一端子(TA1)的正側的電力線(PL1)與上述第二端子(TA2)的負側的電力線(PL4)之間的短路、上述第二端子(TA2)的正側的電力線(PL3)與負側的電力線(PL4)之間的短路、及上述第二端子(TA2)的正側的電力線(PL3)與上述第一端子(TA1)的負側的電力線(PL2)之間的短路；該接觸器開閉手段，與上述檢測電路檢測出上述短路 時所輸出的短路檢測訊號因應，而使上述接觸器(8)成為斷開(OFF)。
  10. 如申請專利範圍第9項的電動車輛的充電控制裝置，其中上述檢測電路，具備有：把用來將上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)與上述電池(4)之間予以連接的電力線之中，將與上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)連接的正側電力線彼此連接之電阻(R1)；將與上述第一端子(TA1)及上述第二端子(TA2)連接的負側電力線彼此連接之電阻(R2)；以及由與連接於上述第一端子(TA1)的上述電力線並聯連接的發光元件(82)、及與該發光元件(82)成對設置的受光元件(83)所構成的光耦合器(81)；上述接觸器開閉手段，與上述受光元件(83)的導通(ON)動作因應，使上述接觸器(8)成為斷開(OFF)。
  11. 如申請專利範圍第10項的電動車輛的充電控制裝置，其中當藉由上述檢測電路檢測出上述短路時，則使以指示器或揚聲器所構成的警告手段動作。
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