JPH06343204A - 電気自動車の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリーの充電中に接続コネクターの弛み
が検出されたら通信系統を介して直ちに充電器の充電電
流を遮断する。 【構成】 弛み検出手段１０５によりバッテリー１１の
充電中にコネクター１０２の弛みが検出されると、送信
手段１０６により弛み情報を充電器１００へ送信する。
充電器１００では受信手段１０７によりコネクター１０
２の弛み情報が受信されると、遮断手段１０８により直
ちに充電電流を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車のバッテリー
に充電する充電装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】電気自動車の普及にともなっ
て、車載バッテリーを充電するための充電器を備えた充
電ステーションが設置されている。図１２に示すよう
に、充電ステーションの充電器１には充電ケーブル２が
取付けられており、充電ケーブル２の先端のコネクター
３を電気自動車４のコネクター５に接続して車載バッテ
リー６への充電が行なわれる。

【０００３】ところで、車載バッテリー６への充電は直
流電力により行なわれるため、充電中にコネクターが外
れると直流電流が遮断されて火花が発生し、コネクター
３，５の接触不良の原因になったり、コネクター３，５
の寿命が低下するおそれがある。したがって、充電中に
コネクター３，５の弛みが検出されたら直ちに充電電流
を遮断する必要がある。

【０００４】本発明の目的は、バッテリーの充電中に接
続コネクターの弛みが検出されたら通信系統を介して直
ちに充電器の充電電流を遮断する電気自動車の充電装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、充電器
１００の電源１０１からコネクター１０２を介して電気
自動車１０３に搭載されたバッテリー１０４に充電電流
を流し、バッテリー１０４を充電する電気自動車の充電
装置に適用される。そして、コネクター１０２の弛みを
検出する弛み検出手段１０５と、この弛み検出手段１０
５により検出された弛み情報を充電器１００へ送信する
送信手段１０６とを電気自動車１０３に備えるととも
に、送信手段１０６からの弛み情報を受信する受信手段
１０７と、この受信手段１０７により弛み情報が受信さ
れたら充電電流を遮断する遮断手段１０８とを充電器１
００に備え、これにより、上記目的を達成する。

【０００６】

【作用】充電中にコネクター１０２の弛みが検出された
ら、弛み情報を充電器１００へ送信する。充電器１００
ではコネクター１０２の弛み情報が受信されると、直ち
に充電電流を遮断する。これにより、コネクター１０２
が外れる前に充電電流が遮断されるので、充電中に万
一、コネクター１０２が外れてもコネクター部分で火花
が発生するようなことがない。

【０００７】

【実施例】図２は一実施例の構成を示すブロック図であ
る。図は、バッテリーを充電するために電気自動車１０
と充電ステーションの充電器２０とをケーブル２５によ
り接続した状態を示す。電気自動車１０にはバッテリー
１１が搭載されており、走行時にはバッテリー１１の充
電電力が開閉器１２を介して走行用モーター１３へ供給
される。バッテリーコントローラー１４は、マイクロコ
ンピューターとその周辺部品、駆動回路などを備え、バ
ッテリー１１の充電を制御する。電気自動車１０にはま
た、各種の電装品に制御電源を供給する補助バッテリー
１５と、充電中インターロックリレー１６が搭載されて
いる。また、コントローラー１７は電気自動車１０の走
行を制御する走行用コントローラーである。

【０００８】充電ステーションに設置される充電器２０
は、外部から供給される交流電力を整流して直流電力を
出力する高圧電源２１と、充電電流を開閉するための開
閉器２２と、充電電圧ｖと充電電流ｉを検出するセンサ
ー２３と、充電を制御する充電器コントローラー２４を
備えている。また、充電器２０にはケーブル２５が取付
けられており、充電時にケーブル先端のコネクター２６
が電気自動車１０のコネクター１８に接続される。

【０００９】ケーブル２５には、２本の電力線３０，３
１と６本の制御線３２〜３６が含まれている。なお、制
御線の中でグランドラインの図示を省略する。電力線３
０，３１は、充電器２０から電気自動車１０のバッテリ
ー１１へ充電電力を供給するための電力線であり、大き
な充電電流を流すために大きな断面積を有している。制
御線３２はコネクター１８，２６の接続状態を検出する
ための制御線であり、充電器２０側がグランドに接続さ
れ、電気自動車１０側がインターロックリレー１６のコ
イル１６ｃに接続される。また、制御線３３〜３６は、
電気自動車１０のバッテリーコントローラー１４と充電
器２０のコントローラー２４との間で各種制御信号を伝
送するための制御線である。制御線３３は、充電器２０
から電気自動車１０へ充電開始信号と停止信号を伝送す
る専用の制御線であり、また制御線３４は、電気自動車
１０から充電器２０へ充電許可信号および禁止信号を伝
送する専用の制御線である。さらに制御線３５，３６
は、電気自動車１０のバッテリーコントローラー１４と
充電器２０の充電器コントローラー２４との間で、予め
定められた通信フォーマットにしたがって種々の充電情
報の授受を行なう通信線である。

【００１０】図３は充電器側コネクター２６の正面図、
図４は電気自動車側コネクター１８の正面図である。ま
た、図５は図３に示す充電器側コネクター２６のＸ−Ｘ
断面図、図６は図４に示す電気自動車側コネクター１８
のＹ−Ｙ断面図である。３０ｑ〜３７ｑは、それぞれ電
力線３０，３１および制御線３２〜３７に接続される充
電器側コネクター２６の雌ピンである。また３０ｐ〜３
７ｐは、それぞれ電力線３０，３１および制御線３２〜
３７に接続される電気自動車側コネクター１８の雄ピン
である。なお、制御線３７は図２において図示を省略し
たグランドラインである。両コネクター１８，２６が接
続された状態では、雄ピン３０ｐ〜３７ｐがそれぞれ雌
ピン３０ｑ〜３７ｑにかん合し、電力線３０，３１に充
電電流が流れるとともに、制御線３２〜３７に制御電流
が流れる。なお、図示を省略するが、電力線３１の雄ピ
ンと雌ピンの構造は電力線３０のピン構造と同様であ
り、制御線３３，３４，３６，３７の雄ピンと雌ピンの
構造は制御線３５のピン構造と同様である。

【００１１】コネクター１８と２６の接続状態を検出す
るための制御線３２の雌ピン３２ｑと雄ピン３２ｐは、
他の雌ピン３０ｑ，３５ｑ，・・と雄ピン３０ｐ，３５
ｐ，・・に比べてコネクター先端方向への突出長さが短
くなっている。これによって、コネクター２６と１８の
接続が弛み、充電器側コネクター２６が電気自動車側コ
ネクター１８から外れかかると、真っ先に制御線３２の
雄ピン３２ｐと雌ピン３２ｑのかん合が外れ、制御線３
２を流れている制御電流が遮断される。しかしまだその
時点では、他の電力線３０，３１と制御線３３〜３７の
雄ピンと雌ピンはまだかん合状態にあり、電力線３０，
３１と制御線３３〜３７を介して充電電流と各種の制御
電流が流れている。両コネクター１８，２６の弛みがさ
らに大きくなると、電力線３０，３１と制御線３３〜３
７のかん合が外れ、流れていた充電電流と制御電流が遮
断されて大きな火花が発生する。そこで、この実施例で
は制御線３２を流れる制御電流を検出し、制御電流が遮
断されたらコネクター１８，２６に弛みが発生したと判
断して電力線３０，３１を流れる充電電流を直ちに遮断
する。そうすれば、コネクター１８，２６が外れる前に
充電電流を遮断でき、コネクター１８，２６の離脱時に
火花は発生しない。

【００１２】電気自動車１０のインターロックリレーコ
イル１６ｃは、補助バッテリー１５から給電され、コネ
クター１８、２６および制御線３２を介して充電器２０
側でグランドに接続される。したがって、充電器側コネ
クター２６が電気自動車側コネクター１８に完全に接続
されている状態では、補助バッテリー１５からコイル１
６ｃに励磁電流が流れ、インターロックリレー１６がオ
ンしてその常開接点１６ａが閉路するとともに、常閉接
点１６ｂが開路する。これによって、充電器側コネクタ
ー２６と電気自動車側コネクター１８とが完全な接続状
態にある旨の制御信号がバッテリーコントローラー１４
へ入力されるとともに、開閉器コイル１２ｃの励磁回路
が開路される。つまり、充電中は、バッテリー１１と走
行用モーター１３との間に接続された開閉器１２が開放
され、バッテリー１１から走行用モーター１３への電力
供給が遮断される。

【００１３】図７，８は、充電器コントローラー２４で
実行される制御プログラムを示すフローチャートであ
る。このフローチャートにより、充電器２０の動作を説
明する。充電器コントローラー２４のマイクロコンピュ
ーターは、充電器２０の不図示のメインスイッチが投入
されるとこの制御プログラムの実行を開始する。まずス
テップＳ１において、制御線３２を介して充電開始信号
を電気自動車１０のバッテリーコントローラー１４へ出
力する。続くステップＳ２で、制御線３５，３６を介し
て電気自動車１０から充電準備完了情報とバッテリー１
１の残量情報とを受信したか否かを判別し、受信したら
ステップＳ３へ進み、受信していなければステップＳ４
へ進む。ステップＳ４で、所定時間待っても電気自動車
１０の充電準備完了情報とバッテリー１１の残量情報を
受信できなければ図８のステップＳ２３へ進み、警報な
どの通信異常処理を行った後、ステップＳ２４で開閉器
２２が投入されていればコイル２２ｃを釈放して開閉器
２２を開路する。さらにステップＳ２０で、制御線３３
を介して充電停止信号を電気自動車１０へ出力する。

【００１４】電気自動車１０の充電準備完了情報とバッ
テリー１１の残量情報が受信できた場合は、ステップＳ
３で充電器性能、すなわち充電器２０の許容出力電圧お
よび許容出力電流の情報を、制御線３５，３６を介して
電気自動車１０へ送信する。続くステップＳ５におい
て、制御線３４を介して電気自動車１０から充電許可信
号が送られたか否かを判別し、充電許可信号を入力した
らステップＳ６へ進み、そうでなければステップＳ７へ
進む。ステップＳ７で、所定時間待っても充電許可信号
が入力しなければ図８のステップＳ２３へ進み、上述し
たように通信異常処理を行なう。

【００１５】充電許可信号を入力した場合は、ステップ
Ｓ６において充電器２０の準備完了情報を制御線３５，
３６を介して電気自動車１０へ送信する。続くステップ
Ｓ８で、電気自動車１０から制御線３５，３６を介して
充電指令情報とバッテリー残量情報とを受信したか否か
を判別する。充電指令情報には、一定電圧をバッテリー
１１に印加して充電を行なう定電圧充電モードか、ある
いは一定電流をバッテリー１１へ流して充電を行なう定
電流モードかの充電モード指令、定電圧充電モードの場
合の設定電圧および目標電流、定電流充電モードの場合
の設定電流および目標電圧などが含まれる。充電指令情
報とバッテリー残量情報を受信したらステップＳ９へ進
み、受信できなければステップＳ１０へ進む。ステップ
Ｓ１０で、所定時間待っても充電指令情報とバッテリー
残量情報を受信できなければ図８のステップＳ２３へ進
み、上述したように通信異常処理を行なう。

【００１６】充電指令情報とバッテリー残量情報を受信
した場合は、ステップＳ９で充電初期条件を設定する。
すなわち、電気自動車１０から送られた充電モード指
令、電圧または電流の設定値、電圧または電流の目標値
およびバッテリー残量に基づいて、充電電圧および充電
電流を高圧電源２１に設定する。次に図８のステップＳ
１５へ進み、開閉器コイル２２ｃを励磁して開閉器２２
を投入するとともに、高圧電源２１を制御して充電を開
始する。ステップＳ１６において、充電モードに応じた
電圧または電流の設定値とセンサー２３により検出した
充電電圧と電流を、制御線３５，３６を介して電気自動
車１０へ送信する。

【００１７】ステップＳ１７で、充電器２０に漏電、高
圧電源２１の故障や過熱、停電などの異常が発生したか
否かを判別し、異常があればステップＳ１８へ進み、そ
うでなければステップＳ２１へ進む。充電器２０に何等
かの異常がある場合は、ステップＳ１８で高圧電源２１
の作動を停止させるとともに、開閉器コイル２２ｃを釈
放して開閉器２２を開路させ、充電を停止する。そして
ステップＳ１９へ進み、充電終了情報を制御線３５，２
６を介して電気自動車１０へ送信した後、ステップＳ２
０で充電停止信号を制御線３３を介して電気自動車１０
へ出力する。

【００１８】充電器２０が正常に動作している場合は、
ステップＳ２１で電気自動車１０から制御線３４を介し
て充電禁止信号が入力したか否かを判別し、充電禁止信
号が入力したらステップＳ１８へ進み、そうでなければ
ステップＳ２２へ進む。電気自動車１０から充電禁止信
号が送られた場合は、電気自動車１０に何等かの異常が
発生したのであるから、ステップＳ１８以降の上述した
充電停止処理を行なう。電気自動車１０に何も異常がな
ければステップＳ２２へ進み、制御線３５，３６を介し
て電気自動車１０から充電終了情報を受信したか否かを
判別する。電気自動車１０から充電終了情報が送られて
きたら、バッテリー１１の充電が完了したと判断してス
テップＳ１８へ進み、上述したように充電停止処理を行
なう。充電終了情報を受信していない場合はステップＳ
１６へ戻って上記処理を繰り返す。

【００１９】図９，１０は、バッテリーコントローラー
１４で実行される制御プログラムを示すフローチャート
である。このフローチャートにより、電気自動車１０の
動作を説明する。電気自動車１０が充電許可状態にあ
り、且つ走行用コントローラー１７によりすべての走行
システムが停止された状態で、充電器側コネクター２６
が電気自動車側コネクター１８に接続され、インターロ
ックリレー１６がオンして常開接点１６ａが閉路する
と、バッテリーコントローラー１４のマイクロコンピュ
ーターはこの制御プログラムの実行を開始する。ここ
で、充電許可状態とは、メインスイッチがＯＦＦ位置に
設定され、パーキングブレーキがブレーキ状態にあり、
さらにセレクトレバーがＰまたはＮ位置に設定されてい
る状態をいう。なお、この時同時にインターロックリレ
ー１６の常閉接点１６ｂが開路するので、開閉器コイル
１２ｃの励磁回路が強制的に遮断され、万一、走行用コ
ントローラー１７から開閉器コイル１２ｃの励磁信号が
出力されても開閉器１２が投入されることはない。これ
によって、充電器側コネクター２６が電気自動車側コネ
クター１８に接続された状態では、バッテリー１１から
モーター１３への電力供給が遮断されるので、充電中に
電気自動車１０が誤って発進するような事故が防止され
る。

【００２０】ステップＳ３１において、制御線３３を介
して充電器２０から充電開始信号が送られたか否かを判
別し、充電開始信号を入力したらステップＳ３２へ進
み、そうでなければステップＳ３３へ進む。ステップＳ
３３で、所定時間待っても充電開始信号が送られてこな
ければ図１０のステップＳ４９へ進み、警報などの通信
異常処理を行なった後、ステップＳ５０へ進む。ステッ
プＳ５０では制御線３５，３６を介して充電器２０へ充
電終了情報を送信し、続くステップＳ５１で制御線３４
を介して充電器２０へ充電禁止信号を出力する。さらに
ステップＳ５２で、制御線３３を介して充電器２０から
充電停止信号を受信するまで待機し、充電停止信号を受
信したらプログラムの実行を終了する。

【００２１】充電器２０から充電開始信号を入力した場
合は、ステップＳ３２で電気自動車側の充電システムを
起動させ、続くステップＳ３４で制御線３５，３６を介
して充電器２０へ電気自動車準備完了情報とバッテリー
残量情報を送信する。ステップＳ３５で、制御線３５，
３６を介して充電器２０から充電器性能、すなわち充電
器２０の許容出力電圧および許容出力電流の情報を受信
したか否かを判別し、それらの情報を受信したらステッ
プＳ３６へ進み、受信していなければステップＳ３７へ
進む。ステップＳ３７で、所定時間待っても充電器性能
情報を受信できなければ図１０のステップＳ４９へ進
み、上述した通信異常処理を行なう。

【００２２】充電器性能情報を受信した場合は、ステッ
プＳ３６で制御線３４を介して充電器２０へ充電許可信
号を出力し、続くステップＳ３８で制御線３５，３６を
介して充電器２０から充電準備完了情報を受信したか否
かを判別する。充電器２０の充電準備完了情報を受信し
たらステップＳ３９へ進み、受信できなければステップ
Ｓ４０へ進む。ステップＳ４０で、所定時間待っても充
電準備完了情報を受信できなければ、図１０のステップ
Ｓ４９へ進み、上述した通信異常処理を行なう。

【００２３】充電器２０の準備完了情報を受信した場合
は、ステップＳ３９で、バッテリーの種類と先に受信し
た充電器性能情報とに基づいて上述した充電指令情報を
決定し、制御線３５，３６を介して充電器２０へ充電指
令情報とバッテリー残量情報を送信する。なお、バッテ
リーの種類に関する情報はバッテリーコントローラー１
４の不図示のＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。次に
ステップＳ４１で、電気自動車１０に漏電、バッテリー
故障、充電回路故障などの異常があるか否かを判別し、
異常が発生していれば図１０のステップＳ５３へ進み、
そうでなければステップＳ４５へ進む。電気自動車１０
に何等かの異常がある場合は、ステップＳ５３で制御線
３５，３６を介して充電器２０へ車両異常情報を送信す
る。そしてステップＳ５１へ進み、上述したように充電
器２０へ充電禁止信号を出力する。

【００２４】電気自動車１０に異常がなければステップ
Ｓ４５に進み、制御線３５，３６を介して充電器２０か
ら電圧または電流の設定値と、電圧および電流のモニタ
ー値を受信したか否かを判別し、受信したらステップＳ
４６へ進み、受信できなければステップＳ４７へ進む。
ステップＳ４７で、所定時間待っても設定値とモニター
値の情報を受信できなければ、上述したステップＳ４９
以降の通信異常処理を行なう。情報を受信したらステッ
プＳ４６へ進み、バッテリー１１の電圧や残量に基づい
て充電が完了したか否かを判別し、充電が完了したらス
テップＳ５０へ進み、完了していなければステップＳ４
８へ進む。充電が完了した時は、上述したように充電器
２０へ充電終了情報を送信するとともに充電禁止信号を
出力する。充電が完了していない場合は、ステップＳ４
８で制御線３５，３６を介して充電器２０から充電終了
信号を受信したか否かを判別し、受信したらステップＳ
５１へ進み、そうでなければステップＳ４５へ戻って上
記処理を繰り返す。

【００２５】図１１は、コネクターの弛み処理ルーチン
を示すフローチャートである。上述したように、バッテ
リーコントローラー１４のマイクロコンピューターは、
充電器側コネクター２６が電気自動車側コネクター１８
に接続されてインターロックリレー接点１６ａが閉路す
ると、上述した図９，１０に示す制御プログラムの実行
を開始する。この制御プログラムを実行中に、何等かの
原因でコネクターが弛み、インターロックリレー１６が
オフして常開接点１６ａが開路すると、マイクロコンピ
ューターに割り込みが発生し、マイクロコンピューター
は図１１に示すコネクター弛み処理ルーチンを実行す
る。ステップＳ６１で制御線３４を介して充電器２０へ
充電禁止信号を出力し、続くステップＳ６２で充電器２
０から充電停止信号を入力するまで待機する。充電器２
０から充電停止信号を入力したらすべての処理を終了す
る。

【００２６】このように、コネクター１８，２６の雄ピ
ン、雌ピンの中で、両コネクター１８，２６の接続状態
を検出するための制御線３２の雄ピン３２ｐと雌ピン３
２ｑのコネクター先端方向への突出長さを、他の雄ピン
および雌ピンよりも短く形成したので、コネクター１
８，２６に弛みが生じると他の電力線３０，３１、制御
線３３〜３７よりも早く制御線３２が遮断されてコネク
ター１８，２６の弛みが検出できる。充電中にコネクタ
ー１８，２６の弛みが検出されると、通信用の制御線３
５，３６を介して電気自動車１０のコントローラー１４
から充電器２０のコントローラー２４へこの弛み情報を
伝送し、充電器２０の開閉器２２によって充電電流を直
ちに遮断するようにしたので、充電中に万一、コネクタ
ー１８，２６が外れてもコネクター部分で火花が発生
し、コネクターの接触不良が発生したり、コネクターの
寿命が短くなるようなことがない。また、コネクター１
８，２６の接続が検出されると、バッテリー１１からモ
ーター１３への電力供給回路を遮断するようにしたの
で、充電中に誤って電気自動車を発進させるような事故
を防止できる。さらに、上述した実施例では充電開始信
号および充電停止信号を、情報通信用の制御線３５，３
６と異なる専用の制御線３３を介して充電器２０から電
気自動車１０へ伝送するとともに、充電許可信号および
充電禁止信号を、情報通信用の制御線３５，３６と異な
る専用の制御線３４を介して電気自動車１０から充電器
２０へ伝送するようにしたので、制御線３５，３６によ
る通信系統が故障しても充電を停止することができる。

【００２７】以上の実施例の構成において、充電器２０
が充電器を、高圧電源２１が電源を、コネクター１８，
２６がコネクターを、電気自動車１０が電気自動車を、
バッテリー１１がバッテリーを、雄ピン３２ｐおよび雌
ピン３２ｑが弛み検出手段を、バッテリーコントローラ
ー１４が送信手段を、充電器コントローラー２４が受信
手段を、開閉器２２が遮断手段をそれぞれ構成する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、充
電中にコネクターの弛みが検出されたらその弛み情報を
充電器へ送信し、充電器側で弛み情報を受信したら充電
電流を遮断するようにしたので、コネクターが外れる前
に充電電流が遮断され、充電中に万一、コネクターが外
れてもすでに充電電流は遮断されているのでコネクター
部分で火花が発生するようなことがなく、コネクターの
接触信頼性が向上して寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図。

【図２】一実施例の構成を示すブロック図。

【図３】充電器側コネクターの正面図。

【図４】電気自動車側コネクターの正面図。

【図５】図３に示す充電器側コネクターのＸ−Ｘ断面
図。

【図６】図４に示す電気自動車側コネクターのＹ−Ｙ断
面図。

【図７】充電器制御プログラムを示すフローチャート。

【図８】図７に続く、充電器制御プログラムを示すフロ
ーチャート。

【図９】電気自動車の充電制御プログラムを示すフロー
チャート。

【図１０】図９に続く、電気自動車の充電制御プログラ
ムを示すフローチャート。

【図１１】コネクター弛み処理ルーチンを示すフローチ
ャート。

【図１２】従来の充電装置を示す図。

【符号の説明】

１０ 電気自動車 １１ バッテリー １２ 開閉器 １２ｃ コイル １３ モーター １４ バッテリーコントローラー １５ 補助バッテリー １６ インターロックリレー １６ｃ コイル １６ａ 常開接点 １６ｂ 常閉接点 １７ 走行用コントローラー １８ コネクター ２０ 充電器 ２１ 高圧電源 ２２ 開閉器 ２２ｃ コイル ２３ センサー ２４ 充電器コントローラー ２５ ケーブル ２６ コネクター ３０，３１ 電力線 ３２〜３７ 制御線 ３０ｐ，３２ｐ，３５ｐ 雄ピン ３０ｑ，３２ｑ，３５ｑ 雌ピン １００ 充電器 １０１ 電源 １０２ コネクター １０３ 電気自動車 １０４ バッテリー １０５ 弛み検出手段 １０６ 送信手段 １０７ 受信手段 １０８ 遮断手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電器の電源からコネクターを介して電
   気自動車に搭載されたバッテリーに充電電流を流し、該
   バッテリーを充電する電気自動車の充電装置において、 前記コネクターの弛みを検出する弛み検出手段と、 この弛み検出手段により検出された弛み情報を前記充電
   器へ送信する送信手段とを前記電気自動車に備え；前記
   送信手段からの弛み情報を受信する受信手段と、 この受信手段により前記弛み情報が受信されたら前記充
   電電流を遮断する遮断手段とを前記充電器に備えること
   を特徴とする電気自動車の充電装置。