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特開2023-166790突入電流防止回路および電動車用充放電装置
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  • 特開-突入電流防止回路および電動車用充放電装置 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023166790
(43)【公開日】2023-11-22
(54)【発明の名称】突入電流防止回路および電動車用充放電装置
(51)【国際特許分類】
   H02H 9/02 20060101AFI20231115BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20231115BHJP
   H02H 7/18 20060101ALI20231115BHJP
   B60L 53/30 20190101ALI20231115BHJP
   B60L 53/60 20190101ALI20231115BHJP
   B60L 53/14 20190101ALI20231115BHJP
【FI】
H02H9/02 D
H02J7/00 P
H02J7/00 S
H02H7/18
B60L53/30
B60L53/60
B60L53/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022077570
(22)【出願日】2022-05-10
(71)【出願人】
【識別番号】000004606
【氏名又は名称】ニチコン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000475
【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】豊田 一穂
【テーマコード(参考)】
5G013
5G053
5G503
5H125
【Fターム(参考)】
5G013AA02
5G013AA04
5G013BA01
5G013CA05
5G053AA05
5G053BA01
5G053BA04
5G053CA04
5G053EB01
5G053EC01
5G053EC06
5G053FA05
5G503BA01
5G503BB01
5G503DA02
5G503FA06
5G503FA17
5G503GB06
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC24
5H125BC21
5H125BC24
5H125BE02
5H125DD02
5H125FF14
(57)【要約】
【課題】電動車側に突入電流防止機能が備えられているか否かに関わらず、タイムアウトを正しく判定することが可能な突入電流防止回路を提供する。
【解決手段】突入電流防止回路10は、可変抵抗R,RL,RLの一端に入力される電圧の電圧値Vを測定する第1電圧計12と、可変抵抗R,RL,RLの他端から出力される電圧の電圧値Vを測定する第2電圧計13と、電圧値V,Vに基づいて可変抵抗R,RL,RLの抵抗値を制御する制御部14とを備える。制御部14は、電圧値Vが上昇し始めてから電圧値Vが電圧値Vに一致するまでの間、可変抵抗R,RL,RLの抵抗値を増大させる。また、制御部14は、電圧値Vが上昇し始めてから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可変抵抗と、
前記可変抵抗の一端に入力される電圧の電圧値Vを測定する第1電圧計と、
前記可変抵抗の他端から出力される電圧の電圧値Vを測定する第2電圧計と、
前記電圧値V,Vに基づいて前記可変抵抗の抵抗値を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電圧値Vが上昇し始めてから前記電圧値Vが前記電圧値Vに一致するまでの間、前記可変抵抗の抵抗値を増大させ、
また、前記制御部は、前記電圧値Vが上昇し始めてから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に前記電圧値Vが前記電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う
ことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項2】
前記制御部は、前記上昇の傾きが予め定められた閾値よりも大きい場合は、前記タイムアウト期間をΔtとし、前記上昇の傾きが予め定められた閾値よりも小さい場合は、前記タイムアウト期間をΔtよりも長いΔt’とする
ことを特徴とする請求項1に記載の突入電流防止回路。
【請求項3】
前記可変抵抗は、直列回路を構成する第1リレーおよび固定抵抗と、前記直列回路に並列接続された第2リレーとを含み、
前記制御部は、前記可変抵抗の抵抗値を増大させる場合は、前記第1リレーを閉状態にするとともに前記第2リレーを開状態にし、それ以外の場合は、前記第1リレーを開状態にするとともに前記第2リレーを閉状態にする
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の突入電流防止回路。
【請求項4】
可変抵抗と、
前記可変抵抗の一端に接続された、電動車との接続のためのコネクタと、
前記可変抵抗の他端に接続されたコンデンサおよびDC/AC変換部と、
前記可変抵抗の一端に入力される電圧の電圧値Vを測定する第1電圧計と、
前記可変抵抗の他端から出力される電圧の電圧値Vを測定する第2電圧計と、
前記電圧値V,Vに基づいて前記可変抵抗の抵抗値を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電圧値Vが上昇し始めてから前記電圧値Vが前記電圧値Vに一致するまでの間、前記可変抵抗の抵抗値を増大させ、
また、前記制御部は、前記電圧値Vが上昇し始めてから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に前記電圧値Vが前記電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う
ことを特徴とする電動車用充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動車からの突入電流を防止する突入電流防止回路および電動車用充放電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の電気自動車(EV,Electric Vehicle)およびプラグインハイブリッド車(PHV,Plug-in Hybrid Vehicle)等の電動車の普及に伴い、V2H(Vehicle to Home)と呼ばれる電動車用充放電装置を住宅に設置するケースが増えてきている。
【0003】
図3に示すように、従来の一般的な電動車用充放電装置100は、電動車20Aのインレット22に接続されるコネクタ107と、電動車20Aに搭載されたバッテリ21の放電が始まるときに該バッテリ21からコネクタ107を介して流れてくる突入電流を防止する突入電流防止回路101と、比較的大容量のコンデンサ105と、DC/AC変換回路106とを備えている。
【0004】
突入電流防止回路101は、第1リレーRL、第2リレーRLおよび抵抗Rで構成された可変抵抗と、可変抵抗の一端に入力される電圧(すなわち、コネクタ107に接続された第1電力ラインLの電圧)の電圧値Vを測定する第1電圧計102と、可変抵抗の他端から出力される電圧(すなわち、コンデンサ105およびDC/AC変換回路106に接続された第2電力ラインLの電圧)の電圧値Vを測定する第2電圧計103と、これら2つの電圧値V,Vに基づいて可変抵抗の抵抗値(すなわち、第1リレーRLおよび第2リレーRLの開閉)を制御する制御部104とを備えている。
【0005】
制御部104は、電圧値Vの上昇に基づいて電動車20A内のコンタクタCが閉状態になったこと(すなわち、バッテリ21の放電が始まったこと)を検出すると、第1リレーRLを閉状態にするとともに第2リレーRLを開状態にする(図4参照)。これにより、バッテリ21から流れてくる電流は抵抗Rによって制限され、コンデンサ105は比較的緩やかにプリチャージされるようになる。
【0006】
制御部104は、電圧値Vが電圧値Vに一致したことに基づいてプリチャージが完了したことを検出すると、第1リレーRLを開状態に戻すとともに第2リレーRLを閉状態に戻す(図4参照)。これにより、これ以降は抵抗Rを介さずにバッテリ21からコンデンサ105およびDC/AC変換回路106に電流が流れるようになる。
【0007】
また、制御部104は、バッテリ21の放電が始まったことを検出してから予め定められたタイムアウト期間Δtが経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなければ、タイムアウト処理を行う(図4参照)。タイムアウト処理には、例えば、コンタクタCを開状態に戻すことによる放電の停止や、ユーザへの異常通報が含まれる。
【0008】
なお、可変抵抗を用いて突入電流を防止することは、例えば特許文献1に記載されている。また、プリチャージにタイムアウト期間を設けることは、例えば特許文献2に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2017-099184号公報
【特許文献2】特開2019-092341号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、この従来の電動車用充放電装置100は、突入電流防止機能を有するDC/DC変換回路23を備えた電動車20B(図5参照)に接続された場合に、タイムアウトを誤判定してしまう場合があった。
【0011】
すなわち、突入電流防止機能を備えた電動車20Bに接続された場合は、図6に示すように、放電が始まるときに電圧値Vが緩やかに上昇するので、電圧値Vの上昇が非常に緩やかとなり、その結果、特に異常が発生していなくてもタイムアウト期間Δtが経過するまでの間にプリチャージが完了しないことがあった。
【0012】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電動車側に突入電流防止機能が備えられているか否かに関わらず、タイムアウトを正しく判定することが可能な突入電流防止回路および電動車用充放電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明に係る突入電流防止回路は、可変抵抗と、可変抵抗の一端に入力される電圧の電圧値Vを測定する第1電圧計と、可変抵抗の他端から出力される電圧の電圧値Vを測定する第2電圧計と、電圧値V,Vに基づいて可変抵抗の抵抗値を制御する制御部とを備え、制御部は、電圧値Vが上昇し始めてから電圧値Vが電圧値Vに一致するまでの間、可変抵抗の抵抗値を増大させ、また、制御部は、電圧値Vが上昇し始めてから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う、との構成を有している。
【0014】
この構成では、一律のタイムアウト期間ではなく、電圧値Vの上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなかった場合にタイムアウト処理が行われる。したがって、この構成によれば、電圧値Vの上昇が緩やかな場合にタイムアウト期間が長くなるようにすることにより、タイムアウトの誤判定を回避することができる。
【0015】
上記突入電流防止回路の制御部は、例えば、電圧値Vの上昇の傾きが予め定められた閾値よりも大きい場合はタイムアウト期間をΔtとし、電圧値Vの上昇の傾きが予め定められた閾値よりも小さい場合はタイムアウト期間をΔtよりも長いΔt’とすることができる。
【0016】
上記突入電流防止回路の可変抵抗は、例えば、直列回路を構成する第1リレーおよび固定抵抗と、直列回路に並列接続された第2リレーとを含んだ構成をとることができる。この場合、制御部は、第1リレーを閉状態にするとともに第2リレーを開状態にすることにより可変抵抗の抵抗値を増大させ、第1リレーを開状態にするとともに第2リレーを閉状態にすることにより可変抵抗の抵抗値を元に戻すことができる。
【0017】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る電動車用充放電装置は、可変抵抗と、可変抵抗の一端に接続された、電動車との接続のためのコネクタと、可変抵抗の他端に接続されたコンデンサおよびDC/AC変換部と、可変抵抗の一端に入力される電圧の電圧値Vを測定する第1電圧計と、可変抵抗の他端から出力される電圧の電圧値Vを測定する第2電圧計と、電圧値V,Vに基づいて可変抵抗の抵抗値を制御する制御部とを備え、制御部は、電圧値Vが上昇し始めてから電圧値Vが電圧値Vに一致するまでの間、可変抵抗の抵抗値を増大させ、また、制御部は、電圧値Vが上昇し始めてから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う、との構成を有している。
【0018】
なお、上記「電圧値Vが電圧値Vに一致」には、電圧値V,Vが完全に一致すること、および電圧値V,Vの差が予め定めた微小な値を下回ることの両方が含まれるものとする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、電動車側に突入電流防止機能が備えられているか否かに関わらず、タイムアウトを正しく判定することが可能な突入電流防止回路および電動車用充放電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】本発明の実施例に係る突入電流防止回路および電動車用充放電装置の構成を示すブロック図である。
図2】本発明の実施例に係る突入電流防止回路および電動車用充放電装置の動作を示す波形図である。
図3】突入電流防止機能を備えていない電動車に接続された従来の突入電流防止回路および電動車用充放電装置の構成を示すブロック図である。
図4】突入電流防止機能を備えていない電動車に接続された従来の突入電流防止回路および電動車用充放電装置の動作を示す波形図である。
図5】突入電流防止機能を備えた電動車に接続された従来の突入電流防止回路および電動車用充放電装置の構成を示すブロック図である。
図6】突入電流防止機能を備えた電動車に接続された従来の突入電流防止回路および電動車用充放電装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る突入電流防止回路および電動車用充放電装置の実施例について説明する。
【0022】
[実施例]
図1に、本発明の実施例に係る電動車用充放電装置10を示す。電動車用充放電装置10は、電動車20に搭載されたバッテリ21を充放電させるためのもので、同図に示すように、電動車20のインレット22に接続されるコネクタ17と、バッテリ21の放電が始まるときに該バッテリ21からコネクタ17を介して流れてくる突入電流を防止する突入電流防止回路11と、比較的大容量のコンデンサ15と、DC/AC変換回路16とを備えている。
【0023】
電動車20は、バッテリ21およびインレット22の間にコンタクタCのみを備えたタイプであってもよいし、バッテリ21およびインレット22の間に突入電流防止機能を有するDC/DC変換回路23とコンタクタCとを備えたタイプであってもよい。
【0024】
突入電流防止回路11は、第1リレーRL、第2リレーRLおよび抵抗Rで構成された可変抵抗と、可変抵抗の一端に入力される電圧(すなわち、コネクタ17に接続された第1電力ラインLの電圧)の電圧値Vを測定する第1電圧計12と、可変抵抗の他端から出力される電圧(すなわち、コンデンサ15およびDC/AC変換回路16に接続された第2電力ラインLの電圧)の電圧値Vを測定する第2電圧計13と、これら2つの電圧値V,Vに基づいて可変抵抗の抵抗値(すなわち、第1リレーRLおよび第2リレーRLの開閉)を制御する制御部14とを備えている。
【0025】
可変抵抗は、より詳しくは、直列回路を構成する第1リレーRLおよび抵抗Rと、この直列回路に並列接続された第2リレーRLとで構成されている。第1リレーRLが開状態とされ、かつ第2リレーRLが閉状態とされているとき、可変抵抗の抵抗値は実質的にゼロである。一方、第1リレーRLが閉状態とされ、かつ第2リレーRLが開状態とされているとき、可変抵抗の抵抗値は抵抗Rの抵抗値に実質的に等しい。つまり、第1リレーRLおよび第2リレーRLの状態が前者の状態から後者の状態に切り替わると、可変抵抗の抵抗値は増大する。
【0026】
制御部14は、電圧値Vの上昇に基づいて電動車20内のコンタクタCが閉状態になったこと(すなわち、バッテリ21の放電が始まったこと)を検出すると、第1リレーRLを閉状態にするとともに第2リレーRLを開状態にする(図2参照)。これにより、バッテリ21から流れてくる電流は抵抗Rと同等の抵抗値を有する可変抵抗によって制限され、コンデンサ15は比較的緩やかにプリチャージされるようになる。
【0027】
制御部14は、電圧値Vが電圧値Vに一致したことに基づいてプリチャージが完了したことを検出すると、第1リレーRLを開状態に戻すとともに第2リレーRLを閉状態に戻す(図2参照)。これにより、これ以降は抵抗値が実質的にゼロになった可変抵抗を介してバッテリ21からコンデンサ15およびDC/AC変換回路16に電流が流れるようになる。
【0028】
また、制御部14は、電圧値Vの上昇に基づいてバッテリ21の放電が始まったことを検出してから該上昇の傾きに対応するタイムアウト期間が経過するまでの間に電圧値Vが電圧値Vに一致しなかった場合に、予め定められたタイムアウト処理を行う。
【0029】
より詳しくは、制御部14は、電圧値Vの上昇の傾きが予め定められた閾値よりも大きい場合、すなわち、電動車20側に突入電流防止機能が備えられていないと考えられる場合は、図2(A)に示すように、タイムアウト期間をΔt(=時刻t-t)とする。Δtは、抵抗Rの抵抗値およびコンデンサ15の容量値から計算により求めることができるプリチャージ期間(=時刻t-t)よりも長めに設定されている必要がある。
【0030】
一方、制御部14は、電圧値Vの上昇の傾きが予め定められた閾値よりも小さい場合、すなわち、電動車20側に突入電流防止機能が備えられていると考えられる場合は、図2(B)に示すように、タイムアウト期間をΔtよりも長いΔt’(=時刻t-t)とする。電動車20側に突入電流防止機能が備えられている場合は、プリチャージ期間(=時刻t-t)を予測することは困難である。したがって、Δt’は、タイムアウトの誤判定を確実に防ぐために、かなり長めに設定されていることが好ましい。本実施例では、Δt’はΔtの2倍に設定されている。
【0031】
制御部14が行うタイムアウト処理には、例えば、コンタクタCを開状態に戻すことによる放電の停止や、ユーザへの異常通報が含まれる。
【0032】
以上、本発明に係る突入電流防止回路および電動車用充放電装置の実施例について説明してきたが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。
[変形例]
【0033】
例えば、制御部14は、電圧値Vの上昇の傾きが予め定められた第1閾値よりも大きい場合はタイムアウト期間をΔtとし、電圧値Vの上昇の傾きが第1閾値よりも小さいが予め定められた第2閾値(ただし、第2閾値<第1閾値)よりは大きい場合はタイムアウト期間をΔt’(ただし、Δt’>Δt)とし、さらに、電圧値Vの上昇の傾きが第2閾値よりも小さい場合はタイムアウト期間をΔt”(ただし、Δt”>Δt’)としてもよい。この構成によれば、タイムアウトの誤判定を防ぎながら、タイムアウトの原因となる異常の発生をより確実に検出することができる。
【0034】
また、可変抵抗は、抵抗Rに直列接続された第1リレーRLを備えていなくてもよい。この場合は、第2リレーRLを開閉させるだけで、可変抵抗の抵抗値を増減させることができる。可変抵抗は、電気的な制御により抵抗値が変化する限りにおいて、任意の構成をとることができる。
【符号の説明】
【0035】
10 電動車用充放電装置
11 突入電流防止回路
12 第1電圧計
13 第2電圧計
14 制御部
15 コンデンサ
16 DC/AC変換回路
17 コネクタ
20 電動車
21 バッテリ
22 インレット
23 DC/DC変換回路
C コンタクタ
第1電力ライン
第2電力ライン
R 抵抗
RL 第1リレー
RL 第2リレー
図1
図2
図3
図4
図5
図6