JP6736873B2 - 車載型充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される車載型充電装置に関するものである。

図２は、車載型充電装置の概略的な構成図であり、例えば、特許文献１に記載された電動車両用電源システムと同等のものである。
図２において、１０は外部の交流電源（商用電源）、１５は充電ケーブルやプラグ、コンセント、コネクタ等を含む接続部、２０Ａは車両に搭載される車載型充電装置、３０は二次電池やキャパシタ等の蓄電装置である。

車載型充電装置２０Ａは、ＰＦＣ回路（力率制御回路）として機能するＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換器２１と、その出力側に接続された平滑コンデンサ２２及び放電回路２３と、ＡＣ／ＤＣ変換器２１の直流出力電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換器２４と、その出力側に接続された平滑コンデンサ２５及び放電回路２６と、制御電源２７とを備えている。
ここで、制御電源２７は、交流電源電圧を所定の大きさの直流電圧に変換し、ＡＣ／ＤＣ変換器２１、ＤＣ／ＤＣ変換器２４、及び放電回路２３，２６に電源電圧を供給している。

車載型充電装置２０Ａの内部には数百[Ｖ]クラスの高電圧部があり、平滑コンデンサ２２，２５の電圧も高電圧であることが多い。従って、蓄電装置３０の非充電時には、安全上の観点から平滑コンデンサ２２，２５に蓄えられた電荷を放電する必要がある。このため、例えばスイッチング素子やリレー等の放電用スイッチと抵抗とを直列に接続してなる放電回路２３，２６を平滑コンデンサ２２，２５にそれぞれ並列に接続し、非充電時に放電用スイッチをオンさせて平滑コンデンサ２２，２５を放電させるようになっている。

特許第４９８４０１０号公報（段落[００３０]〜[００３２]、図１等）

図２に示した従来技術では、制御電源２７が交流電源電圧を直流電圧に変換して電源電圧を生成しているため、交流電源１０の停電や接続部１５の不良が発生すると、放電回路２３，２６を動作させるための電源電圧が供給されなくなり、平滑コンデンサ２２，２５の放電が不可能になるという問題がある。

そこで、本発明の解決課題は、交流電源電圧が供給されない場合でも放電回路を確実に動作させて平滑コンデンサの放電を可能にした車載型充電装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、交流電源に接続されて車載の蓄電装置を充電する車載型充電装置において、
前記交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換器と、
前記交流／直流変換器から出力される直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して前記蓄電装置に供給する直流／直流変換器と、
前記交流／直流変換器の出力側に接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサを放電させる放電回路と、
前記平滑コンデンサの両端に接続されてその両端電圧が電源電圧として供給されると共に、前記蓄電装置の非充電時に前記放電回路のロックを解除して当該放電回路を動作させる制御電源と、
を備え、
前記蓄電装置の非充電時における前記平滑コンデンサの残留電圧を前記制御電源に供給して前記制御電源を動作させることにより、前記放電回路を動作させて前記平滑コンデンサを放電させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した車載型充電装置において、前記制御電源により、前記交流／直流変換器及び前記直流／直流変換器に電源電圧を供給するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した車載型充電装置において、前記交流／直流変換器を、力率制御回路として動作させるものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した車載型充電装置において、 前記制御電源が、ほぼ６０［Ｖ］以下の電圧により動作可能であることを特徴とする。

本発明によれば、交流電源電圧が供給されない場合でも、制御電源から電源電圧を供給して放電回路を動作させ、平滑コンデンサを放電させることができる。
これにより、従来よりも車載型充電装置の安全性が向上するという効果がある。

本発明の実施形態に係る車載型充電装置の概略的な構成図である。 特許文献１に記載された電動車両用電源システムと同等の車載型充電装置の構成図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車載型充電装置の構成図である。図１において、図２と同じ部分には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では図２と異なる部分を中心に説明する。

図1において、平滑コンデンサ２２の電圧（ＡＣ／ＤＣ変換器２１の直流出力電圧）Ｖ_Ｓは制御電源２８に入力されており、制御電源２８は、電圧Ｖ_ＳをＤＣ／ＤＣ変換して所定の大きさの直流電圧を生成可能に構成されている。この直流電圧は、電源電圧としてＡＣ／ＤＣ変換器２１、ＤＣ／ＤＣ変換器２４、及び放電回路２３，２６に供給されるようになっている。
なお、制御電源２８の回路構成は、入力電圧Ｖ_Ｓから所定の大きさの直流定電圧を生成可能であれば特に限定されない。

ＡＣ／ＤＣ変換器２１は、前述したようにＰＦＣ回路として機能し、例えば、ダイオード整流回路の正負出力端子間にリアクトルとスイッチング素子とを直列に接続し、両者の直列接続点にアノードが接続されたダイオードのカソードと上記ダイオード整流回路の負側出力端子との間から直流電圧を得るものであり、上記スイッチング素子の制御によって交流電源１０の力率を制御可能である。

また、放電回路２３，２６は、従来と同様に、スイッチング素子やリレー等の放電用スイッチと抵抗との直列回路からなり、放電用スイッチをオンすることによってコンデンサ２２，２５の電荷を抵抗により消費させるものである。
これらのＡＣ／ＤＣ変換器２１や放電回路２３，２６は、個別の部品により構成しても良いし、それぞれ専用のＩＣを用いて構成しても良い。

本実施形態の動作を説明すると、以下の通りである。
まず、蓄電装置３０の充電時に交流電源１０が充電装置２０に接続されると、ＡＣ／ＤＣ変換器２１を介して平滑コンデンサ２２が充電される。平滑コンデンサ２２の電圧Ｖ_Ｓが制御電源２８の動作可能な電圧に達すると、制御電源２８が動作して電源電圧が生成され、ＤＣ／ＤＣ変換器２４が動作する。これにより、蓄電装置３０に所定の電圧、電流が供給されて蓄電装置３０が充電される。

ここで、交流電源１０が接続されたか否かは、ＡＣ／ＤＣ変換器２１の入力電圧や電流、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖ_Ｓ等を検出し、または、接続部１５の接続状態の正常・異常を機械的に検出する等の方法により判定可能である。
なお、蓄電装置３０の充電時には、放電回路２３，２６が動作しないようにロックしておく。

蓄電装置３０の充電が完了すると、充電ケーブルを取り外して交流電源１０と充電装置２０との接続を解除する。このとき、平滑コンデンサ２２には電圧Ｖ_Ｓが保持されており、この残留電圧Ｖ_Ｓが所定値（例えば、車載型充電装置の安全電圧である６０［Ｖ］）以下でも制御電源２８が動作できるように設定しておけば、放電回路２３，２６のロックを解除してこれを起動させ、平滑コンデンサ２２，２５を放電させることができる。その結果として、平滑コンデンサ２２，２５の電圧を、安全電圧の６０［Ｖ］以下に低下させることができる。

放電回路２３の動作により平滑コンデンサ２２が放電し、その電圧Ｖ_Ｓが制御電源２８の動作可能な電圧未満になると、制御電源２８が動作不能になって放電回路２３，２６の動作も停止する。なお、制御電源２８の動作停止後においても、例えば平滑コンデンサ２２，２５の電圧を電源電圧として利用することにより放電回路２３，２６を動作させ、平滑コンデンサ２２，２５の電圧が所定値以下になったら放電回路２３，２６を停止させるように構成しても良い。

以上のように、この実施形態によれば、蓄電装置３０の非充電時において、交流電源１０が供給されなくなっても平滑コンデンサ２２，２５を放電させることが可能であり、これによって充電装置２０の内部に高電圧が保持されるのを防止することができる。
すなわち、本実施形態では交流電源１０が消失した場合でも放電回路２３，２６が動作可能であるから、例えば交流電源１０が接続部１５に接続された状態における停電時や電圧低下時にも、放電回路２３，２６を動作させて平滑コンデンサ２２，２５を放電させることができ、安全性の向上が可能になる。

１０：交流電源
１５：接続部
２０：車載型充電装置
２１：ＡＣ／ＤＣ変換器（ＰＦＣ回路）
２２，２５：コンデンサ
２３，２６：放電回路
２４：ＤＣ／ＤＣ変換器
２８：制御電源
３０：蓄電装置

Claims (4)

1. 交流電源に接続されて車載の蓄電装置を充電する車載型充電装置において、
   前記交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換器と、
   前記交流／直流変換器から出力される直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して前記蓄電装置に供給する直流／直流変換器と、
   前記交流／直流変換器の出力側に接続された平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサを放電させる放電回路と、
   前記平滑コンデンサの両端に接続されてその両端電圧が電源電圧として供給されると共に、前記蓄電装置の非充電時に前記放電回路のロックを解除して当該放電回路を動作させる制御電源と、
   を備え、
   前記蓄電装置の非充電時における前記平滑コンデンサの残留電圧を前記制御電源に供給して前記制御電源を動作させることにより、前記放電回路を動作させて前記平滑コンデンサを放電させることを特徴とする車載型充電装置。
2. 請求項１に記載した車載型充電装置において、
   前記制御電源により、前記交流／直流変換器及び前記直流／直流変換器に電源電圧を供給することを特徴とする車載型充電装置。
3. 請求項１または２に記載した車載型充電装置において、
   前記交流／直流変換器を、力率制御回路として動作させることを特徴とする車載型充電装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した車載型充電装置において、
   前記制御電源が、ほぼ６０［Ｖ］以下の電圧により動作可能であることを特徴とする車載型充電装置。

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