特許 6113067 電動車両の充電安全装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6113067

(24)【登録日】2017年3月24日

(45)【発行日】2017年4月12日

(54)【発明の名称】電動車両の充電安全装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20060101AFI20170403BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20170403BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170403BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20170403BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 S

   B60L11/18 C

   H02J7/00 S

   H02H7/18

【請求項の数】3

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2013-271474(P2013-271474)

(22)【出願日】2013年12月27日

(65)【公開番号】特開2015-126666(P2015-126666A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2015年11月11日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発明装置を備える車両の貸渡し

(73)【特許権者】

【識別番号】303002158

【氏名又は名称】三菱ふそうトラック・バス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000151276

【氏名又は名称】株式会社東京アールアンドデー

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】牛田 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】井上 喜博

(72)【発明者】

【氏名】岸 繁男

【審査官】 大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２０５７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１３２４３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−４５１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−３５９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−３９６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ３／００− ３／１２

Ｂ６０Ｌ １１／００−１１／１８

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部電源から充電器を介して充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置を含む第一回路と、
前記充電器及びＰＴＣヒータを含む高電圧機器が接続されている第二回路と、
前記第一回路と前記第二回路とを結ぶ電路の断接を行うメインコンタクタと、
前記第一回路内にて前記蓄電装置と前記メインコンタクタとを結ぶ電路の断接を行う蓄電コンタクタと、
前記第二回路内にて前記充電器と前記ＰＴＣヒータとを接続する電路の断接を行うヒータコンタクタと、
前記充電器から前記蓄電装置への充電状態を監視して、充電異常を検出したときに前記ヒータコンタクタを接続状態とする安全制御部と、
を備える電動車両の充電安全装置。

【請求項2】

前記安全制御部は、前記第二回路の電圧を検出する電圧センサにより検出された電圧が所定電圧以上となった場合に充電異常と判定する請求項１記載の電動車両の充電安全装置。

【請求項3】

前記安全制御部は、前記メインコンタクタ又は前記蓄電コンタクタが接続状態にならないことを検出した場合に充電異常と判定する請求項１又は２記載の電動車両の充電安全装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大容量の電力を充電可能な蓄電装置を備えた電動車両の充電安全装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境問題等を考慮して、モータのみで走行可能な電気自動車や、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド電気自動車等の電動車両の開発が進んでいる。このような電動車両には、大容量のバッテリやキャパシタ等の蓄電装置が搭載されており、安全に大電力を取り扱うための電源管理がなされている。

【0003】

例えば、特許文献１には、車両の衝突時に、衝突時に駆動すべき機器へ安定的に電源を供給するとともに、平滑コンデンサに蓄積された残留電荷を速やかに放電すべく高圧系補機を駆動する電力変換装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１０４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、車両の衝突による異常発生に対する安全性を確保しているが、近年、外部電源からの電力を蓄電装置に充電可能な電動車両が開発されており、充電時における異常発生に対する安全性も確保する必要がある。
例えば、電動車両において外部電源と接続される充電器と蓄電装置との間のコンタクタ（電磁接触器）が遮断される等の不具合が生じると、充電電力の受け入れ先がなくなり、充電器と同回路内にある機器のみに充電器の出力電圧が印加されることとなる。このときに充電器に過大な電圧の発生を防止する安全機能が備わっていないと、受け入れ先のない充電電力が過大な電圧を発生させ、機器の破損を招くおそれがある。

【0006】

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、充電異常時における機器の破損を防ぎ、充電時の安全性を向上させることのできる電動車両の充電安全装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した目的を達成するために、第１の発明に係る電動車両の充電安全装置は、外部電源から充電器を介して充電可能な蓄電装置と、前記蓄電装置を含む第一回路と、前記充電器及びＰＴＣヒータを含む高電圧機器が接続されている第二回路と、前記第一回路と前記第二回路とを結ぶ電路の断接を行うメインコンタクタと、前記第一回路内にて前記蓄電装置と前記メインコンタクタとを結ぶ電路の断接を行う蓄電コンタクタと、前記第二回路内にて前記充電器と前記ＰＴＣヒータとを接続する電路の断接を行うヒータコンタクタと、前記充電器から前記蓄電装置への充電状態を監視して、充電異常を検出したときに前記ヒータコンタクタを接続状態とする安全制御部と、を備える。

【0008】

また、第２の発明に係る電動車両の充電安全装置では、前記第１の発明において、前記安全制御部は、前記第二回路の電圧を検出する電圧センサにより検出された電圧が所定電圧以上となった場合に充電異常と判定する。
また、第３の発明に係る電動車両の充電安全装置では、前記第１及び第２の発明において、前記安全制御部は、前記メインコンタクタ又は前記蓄電コンタクタが接続状態にならないことを検出した場合に充電異常と判定する。

【発明の効果】

【0009】

上記手段を用いる本発明によれば、充電異常の発生時に、外部電源からの電力をＰＴＣヒータに供給することにより他の機器へ過大な電圧が印加されることがなくなることから、充電異常時における機器の破損を防ぎ、充電時の安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る電動車両の充電安全装置の概略構成を示したブロック図である。

【図2】（ａ）正常充電時の電力の流れ及び（ｂ）安全制御時の電力の流れを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態における電動車両の充電安全装置の概略構成を示したブロック図であり、同図に基づき説明する。なお、図１においては、高電圧ラインを実線で示し、信号ラインを一点鎖線で示す。
本実施形態における電動車両には蓄電装置であるバッテリ１が搭載されている。当該バッテリ１は例えば１２ｋＷｈの高充電容量を有するバッテリである。図１ではバッテリ１は単体として示しているが、複数のバッテリを直列又は並列に接続して備えていてもよい。そして、当該バッテリ１を電力源とする各種機器がジャンクションボックス２を介してバッテリ１と接続されている。

【0012】

詳しくは、本実施形態における電動車両は駆動源である走行用モータ３を備えており、当該走行用モータ３のみで走行可能な電気自動車である。走行用モータ３は、インバータ４を介してジャンクションボックス２に接続されている。
また、ジャンクションボックス２には、電動車両の暖房のためのＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ５が接続されている。当該ＰＴＣヒータ５は電力が供給されることで発熱する特性を有し、当該特性による熱により水を加熱する。そして、ＰＴＣヒータ５により加熱された温水は、図示しないウォータポンプにより循環することで車内の暖房に使用される。本実施形態のＰＴＣヒータ５は、例えば８ｋＷの消費電力を有している。図１ではＰＴＣヒータ５は単体として示しているが、複数備えていてもよい。

【0013】

さらに、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ、クーラーコンプレッサ、パワーステアリングインバータ等の高電圧補機類６がジャンクションボックス２に接続されている。なお、これらの高電圧補機類６の消費電力はいずれもＰＴＣヒータ５の消費電力よりも低い。

【0014】

また、ジャンクションボックス２には、外部電源と接続されバッテリ１の充電を行う充電器７が接続されている。外部電源は例えば家庭用の１００Ｖ、２００Ｖの普通充電や、急速充電、非接触充電等がある。本実施形態では１つの充電器７を示しているが、充電器は外部電源に対応して複数設けてもよい。

【0015】

ここで、ジャンクションボックス２に接続されているバッテリ１側の回路を第一回路１０とし、他方の各種機器が接続されている回路を第二回路１１として以下説明する。
ジャンクションボックス２内には電路の断接を行う各種コンタクタ（電磁接触器）が設けられており、図１に示す本実施形態では、第一回路１０と第二回路１１とを結ぶ電路にメインコンタクタ２０が設けられている。第二回路１１は当該メインコンタクタ２０から各種機器へと電路が分岐しており、当該メインコンタクタ２０の断接によりバッテリ１と各種機器との間の電力の供給及び遮断が行われる。

【0016】

また、第一回路１０内においてメインコンタクタ２０からバッテリ１への電路の途中には蓄電コンタクタ２３が設けられている。当該蓄電コンタクタ２３の断接によりバッテリ１と各種機器との間の電力の供給及び遮断が行われる。なお、蓄電コンタクタ２３が設けられる位置は特に限定されず、図１に示すようにバッテリ１内部に設けられてもよいし、バッテリ１外部に設けられていてもよい（図示せず）。

【0017】

また、第二回路１１内においてメインコンタクタ２０からＰＴＣヒータ５への電路の途中にはヒータコンタクタ２１が設けられている。当該ヒータコンタクタ２１は、ＰＴＣヒータ５への電力の供給及び遮断を行う。
さらにメインコンタクタ２０から各種機器へ分岐するまでの電路には、第二回路１１内の電圧を検出する電圧センサ２２が設けられている。

【0018】

また、ジャンクションボックス２には各コンタクタの断接を制御する安全制御部３０が接続されている。安全制御部３０は、電圧センサ２２と接続されており、第二回路１１内の電圧を監視し、充電時に異常を検出した際には安全制御を実行する。

【0019】

詳しくは、図２を参照すると（ａ）正常充電時の電力の流れ及び（ｂ）安全制御時の電力の流れを示す説明図が示されており、以下同図に基づき安全制御部３０が実行する充電異常時の安全制御について説明する。
図２（ａ）に示すように、正常充電時においては、メインコンタクタ２０を接続した状態で、外部電源を充電器７に接続することで、充電器７からメインコンタクタ２０と蓄電コンタクタ２３を経由してバッテリ１に電力が供給されて充電が行われる。

【0020】

一方、充電開始時又は充電中にメインコンタクタ２０又は蓄電コンタクタ２３が遮断される不具合が発生した場合、安全制御部３０はメインコンタクタ２０又は蓄電コンタクタ２３からの不具合を検出したり、電圧センサ２２により第二回路１１内の電圧が所定電圧以上となったことを検出したりすることで、充電異常の判定を行う。そして、安全制御部３０は充電異常が発生したと判定したときには、ヒータコンタクタ２１を接続状態に切り替えるよう制御する。これにより図２（ｂ）に示すように、外部電源からの電力は、充電器７からヒータコンタクタ２１を経由してＰＴＣヒータ５に供給される。

【0021】

ＰＴＣヒータ５は他の高電圧補機類６よりも高い消費電力を有していることから、外部電源からの電力は速やかに消費される。
また、ＰＴＣヒータ５は電力を熱に変換するため、安全に電力を消費することができる。

【0022】

このように本実施形態における電動車両の充電安全装置は、充電異常の発生時に、外部電源からの電力をＰＴＣヒータ５に供給することにより他の機器へ過大な電圧が供給されることがなくなることから、充電異常時における機器の破損を防ぎ、充電時の安全性を向上させることができる。

【0023】

以上で本発明に係る電動車両の充電安全装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば上記実施形態の電動車両では蓄電装置としてバッテリ１を備えているが、蓄電装置はバッテリに限らず、例えばキャパシタであってもよい。

【0024】

また、上記実施形態では、走行用モータ３のみで走行する電気自動車に本発明を適用しているが、例えばエンジンとモータとで走行するハイブリッド電気自動車にも同じように本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0025】

１ バッテリ（蓄電装置）
２ ジャンクションボックス
３ 走行用モータ
４ インバータ
５ ＰＴＣヒータ
６ 高電圧補機類
７ 充電器
１０ 第一回路
１１ 第二回路
２０ メインコンタクタ
２１ ヒータコンタクタ
２２ 電圧センサ
２３ 蓄電コンタクタ
３０ 安全制御部

【図1】

【図2】