特許第6801332号(P6801332)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6801332
(24)【登録日】2020年11月30日
(45)【発行日】2020年12月16日
(54)【発明の名称】充電器
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20201207BHJP
   H02H 7/18 20060101ALI20201207BHJP
   G01R 31/68 20200101ALI20201207BHJP
   G01R 31/58 20200101ALI20201207BHJP
   H01M 10/44 20060101ALI20201207BHJP
【FI】
   H02J7/00 S
   H02H7/18
   G01R31/68
   G01R31/58
   H01M10/44 Q
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2016-186775(P2016-186775)
(22)【出願日】2016年9月26日
(65)【公開番号】特開2018-57068(P2018-57068A)
(43)【公開日】2018年4月5日
【審査請求日】2019年6月11日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100074099
【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 智之
(72)【発明者】
【氏名】山本 悟士
(72)【発明者】
【氏名】広瀬 慎司
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 宏昌
(72)【発明者】
【氏名】新村 和寛
【審査官】 下林 義明
(56)【参考文献】
【文献】 特開2002−247778(JP,A)
【文献】 特開平05−219655(JP,A)
【文献】 特開2004−274875(JP,A)
【文献】 特開2002−335633(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J 7/00 − 7/12
H02J 7/34 − 7/36
H02H 7/00
H02H 7/10 − 7/20
H01M 10/42 − 10/48
G01R 31/50 − 31/74
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池パックに備えられる電池パック側正極電源線と接続される充電器側正極電源線と、
前記電池パックに備えられる電池パック側負極電源線と接続される充電器側負極電源線と、
前記電池パックに備えられる電池パック側接続検知線と接続される充電器側接続検知線と、
前記充電器側接続検知線と前記充電器側正極電源線を切断または接続するスイッチと、
前記スイッチにより前記充電器側接続検知線と前記充電器側正極電源線が切断されているときに、前記電池パック側負極電源線と前記充電器側負極電源線が接続されるとともに、前記電池パック側接続検知線と前記充電器側接続検知線が接続されると、前記充電器側接続検知線から前記電池パック側接続検知線及び前記電池パック側負極電源線を介して前記充電器側負極電源線に電流を流す電源部と、
前記スイッチにより前記充電器側接続検知線と前記充電器側正極電源線を切断させているときに、前記充電器側接続検知線に電流が流れると、前記電池パック側負極電源線と前記充電器側負極電源線が接続されたことを検知する接続検知部と、
を備え、
前記接続検知部は、前記スイッチにより前記充電器側接続検知線と前記充電器側正極電源線を接続させたときに、前記充電器側接続検知線に電流が流れると、前記充電器側正極電源線と前記充電器側負極電源線が短絡していると判定する
ことを特徴とする充電器。
【請求項2】
請求項1に記載の充電器であって、
前記電池パックは、電池と、前記電池に直列接続されるリレーを備え、
前記接続検知部は、前記充電器側正極電源線と前記充電器側負極電源線が短絡していると判定すると、前記リレーがオンすることで前記電池と前記電池パック側正極電源線または前記電池パック側負極電源線が接続される前に、前記リレーのオン禁止指示を前記電池パックに送信する
ことを特徴とする充電器。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の充電器であって、
前記スイッチに直列接続される逆流防止ダイオードを備える
ことを特徴とする充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、充電器の正極電源線と負極電源線が短絡しているか否かを判定する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、ユーザなどが充電器の外観を確認したり充電器の正極電源線と負極電源線との間の抵抗値を測定したりすることにより、正極電源線と負極電源線が短絡しているか否かを判定している。
【0003】
関連する技術として、例えば、特許文献1、2がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第05401333号
【特許文献2】特開2010−019603号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述のように、ユーザなどが充電器の正極電源線と負極電源線の短絡の有無を判定する場合では、その判定結果の信頼性が人為的ミスなどによって低くなるおそれがある。
【0006】
本発明の一側面に係る目的は、充電器の正極電源線と負極電源線が短絡しているか否かの判定結果の信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る一つの形態である充電器は、電池パック側正極電源線と接続される充電器側正極電源線と、電池パック側負極電源線と接続される充電器側負極電源線と、電池パック側接続検知線と接続される充電器側接続検知線と、スイッチと、電源部と、接続検知部とを備える。
【0008】
スイッチは、充電器側接続検知線と充電器側正極電源線を切断または接続する。
電源部は、スイッチにより充電器側接続検知線と充電器側正極電源線が切断されているときに、電池パック側負極電源線と充電器側負極電源線が接続されるとともに、電池パック側接続検知線と充電器側接続検知線が接続されると、充電器側接続検知線から電池パック側接続検知線及び電池パック側負極電源線を介して充電器側負極電源線に電流を流す。
【0009】
接続検知部は、スイッチにより充電器側接続検知線と充電器側正極電源線を切断させているときに、充電器側接続検知線に電流が流れると、電池パック側負極電源線と充電器側負極電源線が接続されたことを検知する。
【0010】
また、接続検知部は、スイッチにより充電器側接続検知線と充電器側正極電源線を接続させたときに、充電器側接続検知線に電流が流れると、充電器側正極電源線と充電器側負極電源線が短絡していると判定する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、充電器の正極電源線と負極電源線が短絡しているか否かの判定結果の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】実施形態の充電器の一例を示す図である。
図2】接続検知時の電流の流れを示す図である。
図3】短絡判定時の電流の流れを示す図である。
図4】制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、実施形態の充電器の一例を示す図である。
図1に示す充電器1は、充電プラグPgと、充電器側正極電源線CHG+_Cと、充電器側負極電源線CHG−_Cと、充電器側接続検知線DET_Cと、逆流防止ダイオードDi1と、逆流防止ダイオードDi2と、スイッチSWと、電力変換部11と、電源部12と、接続検知部13と、表示部14とを備える。
【0014】
充電器側正極電源線CHG+_Cは、充電プラグPgが電池パック2に接続されると、電池パック2に備えられる電池パック側正極電源線CHG+_Bに接続される。電池パック側正極電源線CHG+_Bは、電池パック2に備えられる電池Bの正極端子と接続されている。なお、電池Bは、例えば、1つ以上のリチウムイオン電池、1つ以上のニッケル水素電池、または、1つ以上の電気二重層コンデンサにより構成される。
【0015】
充電器側負極電源線CHG−_Cは、充電プラグPgが電池パック2に接続されると、電池パック2に備えられる電池パック側負極電源線CHG−_Bに接続される。電池パック側負極電源線CHG−_Bは、リレーRe_Bを介して電池Bの負極端子と接続されている。なお、リレーRe_Bは、図1に示すように電池Bの負極端子に直列接続されていてもよいし、電池Bの正極端子に直列接続されていてもよい。
【0016】
充電器側接続検知線DET_Cは、充電プラグPgが電池パック2に接続されると、電池パック2に備えられる電池パック側接続検知線DET_Bに接続される。電池パック側接続検知線DET_Bは、抵抗R_Bを介して電池パック側負極電源線CHG−_Bに接続されている。
【0017】
なお、充電器側接続検知線DET_Cのみが設けられる充電プラグPgが、充電器側正極電源線CHG+_C及び充電器側負極電源線CHG−_Cが設けられる充電プラグPgとは別に構成されてもよい。
【0018】
逆流防止ダイオードDi1、Di2のそれぞれのカソードは充電器側正極電源線CHG+_Cに接続され、逆流防止ダイオードDi1のアノードは電力変換部11の正極出力端子に接続され、逆流防止ダイオードDi2のアノードはスイッチSWの一方の端子に接続されている。また、スイッチSWの他方の端子は充電器側接続検知線DET_Cに接続されている。なお、逆流防止ダイオードDi2のカソードをスイッチSWの他方の端子に接続し、逆流防止ダイオードDi2のアノードを充電器側接続検知線DET_Cに接続してもよい。このように逆流防止ダイオードDi2を充電器側正極電源線CHG+_CとスイッチSWの間、または、スイッチSWと充電器側接続検知線DET_Cとの間に設けることにより、電池パック2の電池Bから電池パック側正極電源線CHG+_B及び充電器側正極電源線CHG+_Cを介して接続検知部13へ電流が流れることや電池Bから電池パック側正極電源線CHG+_B、充電器側正極電源線CHG+_C、充電器側接続検知線DET_C、及び電池パック側接続検知線DET_Bを介して電池パック2へ電流が流れることを防止することができる。
【0019】
スイッチSWは、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体スイッチや電磁式リレーなどにより構成され、充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを切断または接続する。
【0020】
電力変換部11は、例えば、AC/DCコンバータなどにより構成され、商用電源Pwから出力される交流電力を直流電力に変換する。
電源部12は、例えば、商用電源Pwから出力される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータまたは直流電力を出力する電池などにより構成される。例えば、スイッチSWがオフされていることで充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cが切断されているときに、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−Cが接続されるとともに、電池パック側接続検知線DET_Bと充電器側接続検知線DET_Cが接続されると、電源部12は、図2に示す矢印Aのように、充電器側接続検知線DET_Cから電池パック側接続検知線DET_B、抵抗R_B、及び電池パック側負極電源線CHG−_Bを介して充電器側負極電源線CHG−_Cに電流を流す。
【0021】
接続検知部13は、フォトカプラPCと、抵抗R_Cと、制御部15とを備える。
制御部15は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、またはプログラマブルディバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)により構成される。
【0022】
また、制御部15は、充電プラグPgが電池パック2に接続され、リレーRe_Bがオンしているとき、電力変換部11の動作を制御することにより電力変換部11から電池Bに電力を供給させることで電池Bを充電させる。
【0023】
また、制御部15は、スイッチSWをオフさせることにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを切断させているときに、充電器側接続検知線DET_Cに電流が流れ、フォトカプラPCの発光ダイオードがオンし、フォトカプラPCのフォトトランジスタがオンすることで、抵抗R_Cを介して制御部15に入力されていた電圧(接続検知信号)がハイレベルからローレベルになると、充電プラグPgが電池パック2に接続されたと判断する。より詳しくは、制御部15は、制御部15に入力されていた電圧(接続検知信号)がハイレベルからローレベルになると、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されたものと判断する。
【0024】
すなわち、接続検知部13は、スイッチSWにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを切断させているときに、充電器側接続検知線DET_Cに電流が流れると、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されたことを検知する。なお、制御部15(接続検知部13)は、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されたとともに、電池パック側正極電源線CHG+_Bと充電器側正極電源線CHG+_Cが接続されたと判断してもよい。
【0025】
また、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡しているときに、スイッチSWがオンされることで充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cが接続されると、電源部12は、図3に示す矢印Bのように、充電器側接続検知線DET_CからスイッチSW、逆流防止ダイオードDi2、及び充電器側正極電源線CHG+_Cを介して充電器側負極電源線CHG−_Cに電流を流す。
【0026】
そこで、制御部15は、スイッチSWをオンさせたとき、充電器側接続検知線DET_Cに電流が流れ、フォトカプラPCの発光ダイオードがオンし、フォトカプラPCのフォトトランジスタがオンし、抵抗R_Cを介して制御部15に入力されていた電圧(接続検知信号)がハイレベルからローレベルになると、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定する。
【0027】
すなわち、接続検知部13は、スイッチSWにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを接続させたときに、充電器側接続検知線DET_Cに電流が流れると、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定する。
【0028】
なお、電源部12の出力電圧を電力変換部11の出力電圧よりも十分に小さくすることが望ましい。これにより、電力変換部11から電力を出力することで充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡しているか否かを判定する場合に比べて、短絡判定時に充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cの間にかかる電圧を十分に小さくすることができる。
【0029】
また、制御部15(接続検知部13)は、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定すると、リレーRe_Bがオンすることで電池Bと電池パック側正極電源線CHG+_B(または電池パック側負極電源線CHG−_B)が接続される前に、リレーRe_Bのオン禁止指示をCAN(Controller Area Network)通信などにより電池パック2の制御部16に送信する。制御部16は、リレーRe_Bのオン禁止指示を受信すると、充電プラグPgが電池パック2に接続されても、リレーRe_Bがオンすることを禁止する。これにより、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡している状態において、電池パック側正極電源線CHG+_Bと充電器側正極電源線CHG+_Cが接続され、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されても、電池Bの正極端子と負極端子を短絡させないようにすることができる。
【0030】
また、制御部15(接続検知部13)は、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定すると、その旨をディスプレイなどの表示部14に表示させる。これにより、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡している旨をユーザなどに知らせることができる。
【0031】
図4は、制御部15の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部15は、待機中になる前に、スイッチSWをオンさせることにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを接続させる(S1)。
【0032】
次に、制御部15は、入力される接続検知信号がハイレベルからローレベルになると(S2:Yes)、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定し(S3)、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡している旨を表示部14に表示させ(S4)、スイッチSWをオフさせることにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを切断させる(S5)。スイッチSWをオフさせることにより、制御部15に入力される接続検知信号はハイレベルになる。
【0033】
次に、制御部15は、入力される接続検知信号がハイレベルのままであるとき(S6:No)、待機し、入力される接続検知信号がハイレベルからローレベルになると(S6:Yes)、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されたことを検知し(S7)、リレーRe_Bのオン禁止指示を電池パック2の制御部16に送信する(S8)。
【0034】
また、制御部15は、充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを接続させたときに(S1)、入力される接続検知信号がハイレベルからローレベルにならないと(S2:No)、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していないと判定し(S9)、スイッチSWをオフさせることにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを切断させる(S10)。スイッチSWをオフさせることにより、制御部15に入力される接続検知信号はハイレベルになる。
【0035】
次に、制御部15は、入力される接続検知信号がハイレベルのままであるとき(S11:No)、待機し、入力される接続検知信号がハイレベルからローレベルになると(S11:Yes)、電池パック側負極電源線CHG−_Bと充電器側負極電源線CHG−_Cが接続されたことを検知する(S12)。
【0036】
そして、制御部15は、リレーRe_Bのオン許可信号を電池パック2の制御部16に送信し(S13)、制御部16との間で認証処理や電流指令値の設定処理などを行い、充電準備が完了すると(S14:Yes)、電力変換部11の動作を制御することにより電力変換部11から電池Bに電力を供給させる(S15)。なお、電池パック2の制御部16は、充電準備が完了すると、リレーRe_Bをオンさせる。
【0037】
このように、実施形態の充電器1は、スイッチSWにより充電器側接続検知線DET_Cと充電器側正極電源線CHG+_Cを接続させているときに、充電器側接続検知線DET_Cに電流が流れている場合、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡していると判定する。このように、実施形態の充電器1は、充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cが短絡しているか否かを自己判定することができるため、ユーザなどが充電器側正極電源線CHG+_Cと充電器側負極電源線CHG−_Cの短絡の有無を判定する場合に比べて人為的ミスを無くすことができ、判定結果の信頼性を向上させることができる。
【0038】
また、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【0039】
1 充電器
2 電池パック
11 電力変換部
12 電源部
13 接続検知部
14 表示部
15、16 制御部
図1
図2
図3
図4