充電制御装置及び電気自動車
【課題】不適切な給電ケーブルを使用してもトラブルの発生を未然防止できる充電制御装置を提供する。
【解決手段】給電ラインＣＢＬ１，ＣＢＬ２を経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池ＢＴ１を充電可能な充電制御装置ＣＨＧである。給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１処理（ＳＴ３）と、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２処理（ＳＴ６）と、特定された２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断する第３処理（ＳＴ１０）とを有する。
【解決手段】給電ラインＣＢＬ１，ＣＢＬ２を経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池ＢＴ１を充電可能な充電制御装置ＣＨＧである。給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１処理（ＳＴ３）と、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２処理（ＳＴ６）と、特定された２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断する第３処理（ＳＴ１０）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源を用いて車載電池を充電する充電制御装置及び、充電制御装置を搭載した電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、電動モータを動力源して走行する車両を意味し、一般に、車載電池から電力を得る構成を採っている。このような構成の自動車では、定期的に車載電池を充電する必要があり、家庭用コンセントなどから受けた交流電源に基づいて車載電池を充電するプラグイン方式も知られている（特許文献１〜特許文献６）。
【０００３】
なお、プラグイン式の電気自動車として、現状では、内燃機関と電動モータとを併用するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）と、電動モータのみで構成されるＥＶ（Electric Vehicle）とが存在するが、本明細書では、いずれも含んだ概念として電気自動車の用語を使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３６５１０号公報
【特許文献２】特開平１１−０６９５１２号公報
【特許文献３】特開２００１−２１９７３３号公報
【特許文献４】特開２００９−０１７６７５号公報
【特許文献５】特開２００９−０９５１５７号公報
【特許文献６】特開２０１１−１３５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなプラグイン式の電気自動車について、その車載電池を家庭用コンセントからの交流電源で充電する場合には、予期しないトラブルが発生するおそれがある。
【０００６】
すなわち、充電時には１ｋＷ〜３．３ｋＷ程度の電力を要するので、家庭用コンセントから電気自動車までの距離が長い場合や、使用する給電ケーブルの電流容量が不十分な場合には、損失抵抗に伴う自己発熱によって、給電ケーブルの被覆が剥がれるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、不適切な給電ケーブルを使用してもトラブルの発生を未然防止できる充電制御装置、及び、このような充電制御装置を搭載した電気自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、給電ラインを経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池を充電可能な充電制御装置であって、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１手段と、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２手段と、第１手段と第２手段が特定する２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断又は抑制するべく制御する第３手段と、を有して構成されている。
【０００９】
好ましくは、第２手段は、給電ラインの電流値をあわせて特定し、第３手段は、特定された電流値と、２つの電圧値とに基づいて給電ラインの適否を判断するべきである。電流値の特定方法は、特に限定されないが、ホール素子を利用して給電ラインの電流を特定するのが効果的である。この場合、第２手段が特定する電流値は、商用電源を整流する整流回路の出力電流を計測して特定されるのが好適である。
【００１０】
また、第１手段及び第２手段は、商用電源を整流する整流回路より上流側の計測値に基づいて電圧値を特定するのが好適である。この場合、第１手段及び第２手段は、サンプリング周期毎に計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電圧値を実効値として特定すると更に好ましい。
【００１１】
前記整流回路の下流には、前記出力電流を正弦波波形に近づける力率改善部が設けられているのが好適であり、この場合には、第２手段は、サンプリング周期毎に前記出力電流の計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電流値を実効値として特定するのが効果的である。この場合には、給電ラインの損失抵抗を、正確に特定することができる。
【００１２】
本発明の充電制御装置は、それ単体で構成しても良いが、電気自動車に搭載されて構成されるのが好適である。この意味では、上記何れか充電制御装置を搭載する電気自動車も、不適切な給電ケーブルの使用によるトラブルを未然防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
上記した通り、本発明によれば、不適切な給電ケーブルを使用してもトラブルの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例に係る電気自動車と、その使用態様を説明するための概略図である。
【図２】充電制御装置の要部を示す回路図である。
【図３】電流センサの内部構成を示すブロック図である。
【図４】コンピュータ制御部の制御動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、実施例に係るプラグイン式の電気自動車と、その使用態様を説明するための概略図である。
【００１６】
図示の電気自動車は、自動車走行時のエネルギー源となるメインバッテリ（車載電池）ＢＴ１と、メインバッテリＢＴ１を規定レベルに充電する充電制御装置ＣＨＧと、メインバッテリＢＴ１の直流電圧を交流電圧に変換するインバータＩＮＶと、インバータＩＮＶの出力に基づいて自動車を走行駆動する電動モータＭＯと、メインバッテリＢＴ１の直流電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶと、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶの出力電圧で充電されて、カーナビゲーションなどの車載電子機器の直流電源となるサブバッテリＢＴ２とを有して構成されている。
【００１７】
メインバッテリＢＴ１は、適当なタイミングで規定レベル（例えば直流４００Ｖ）に充電される必要がある。そこで、例えば、専用の中継器ＴＲＮＳを介在させることで、各家庭の商用電源を自動車の差込プラグＰＧに供給することになる。かかる場合、中継器ＴＲＮＳから差込プラグＰＧまでの充電ケーブルＣＢＬ１に問題がなくても、各家庭のコンセントＣＮから中継器ＴＲＮＳまでの距離が長い場合や、使用する延長ケーブルＣＢＬ２の電流容量が不十分な場合には、これら給電ラインの損失抵抗に伴う発熱によって予期しないトラブルが生じるおそれがある。
【００１８】
しかし、後述するように、本実施例の充電制御装置ＣＨＧは、メインバッテリＢＴ１への充電動作開始前に給電ライン（ＣＢＬ１＋ＣＢＬ２）の損失抵抗を計測し、不適切な延長ケーブルＣＢＬ２の使用を回避できるよう報知動作を実行している（図４のＳＴ１〜ＳＴ１３参照）。
【００１９】
図２（ａ）は、上記の動作を実現する充電制御装置ＣＨＧの要部を示すブロック図である。なお、本発明の趣旨に関係の無い部分は記載を省略している。
【００２０】
図示の充電制御装置ＣＨＧは、差込プラグＰＧから受ける交流電源ＡＣの電源ノイズを除去するノイズフィルタ部１と、ノイズフィルタ部１の出力電圧値Ｖｉを把握する電圧計測部２と、ノイズフィルタ部１の出力電圧を全波整流する整流部３と、整流部３の出力電流値Ｉを把握する電流計測部４と、整流部３の出力電圧を受けて適宜な通電制御を実行する力率改善部５（ＰＦＣ回路５ａ及びＰＦＣ回路５ｂ）と、力率改善部５の出力電圧を平滑化する第１平滑部６と、第１平滑部６の出力電圧を受けて動作するＤＣ／ＤＣ変換部７と、ＤＣ／ＤＣ変換部７の出力電圧を平滑化して充電電圧を出力する第２平滑部８と、装置各部の動作を制御するコンピュータ制御部９と、を有して構成されている。
【００２１】
この充電制御装置ＣＨＧでは、上記の構成において、第２平滑部８の出力直流電圧が、メインバッテリＢＴ１に供給される構成を採っている。また、コンピュータ制御部９は、電子制御ユニットＥＣＵ（Engine Control Unit）からの指示データに基づいて動作を開始し、メインバッテリＢＴ１を規定レベル（例えば、４００Ｖ）まで円滑に充電する電力制御動作を実行している。
【００２２】
また、この実施例では、差込プラグＰＧに近接して感知センサＳＮＳが配置されており、ＥＣＵは、感知センサＳＮＳの出力に基づいて、差込プラグＰＧが挿入されたことを検知して、コンピュータ制御部９に動作開始を指示するよう構成されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、フルブリッジ型に構成されており、第１平滑部６が出力する直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換している。また、コンピュータ制御部９や、充電制御装置ＣＨＧを構成する各種のデジタル論理素子は、差込プラグＰＧから受ける交流電源ＡＣに基づくことなく、他の回路基板から供給される直流電源に基づいて動作している。
【００２３】
コンピュータ制御部９は、アナログ信号を受けるＡＤコンバータＡＤ１〜ＡＤ２と、デジタル制御データを出力する出力ポートＯＴ１〜ＯＴ３と、を有して構成されている。ここで、ＡＤコンバータＡＤ１は、電圧計測部２の計測値Ｖｏ’をデジタル値に変換しており、また、ＡＤコンバータＡＤ２は、電流計測部４の計測値Ｖｓ’をデジタル値に変換して、メインバッテリＢＴ１の適切な充電制御動作に寄与している。
【００２４】
一方、出力ポートＯＴ１は、継電器で開閉されるスイッチ接点ＳＷをＯＮ動作させる制御データを出力している。また、出力ポートＯＴ２は、力率改善部５のスイッチング素子を間欠的にＯＮ動作させる制御データを出力している。同様に、出力ポートＯＴ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７のスイッチング素子を間欠的にＯＮ動作させる制御データを出力している。なお、出力された制御データは、破線で示すリレー回路やドライバ回路などの適宜な中継回路を経由して各部に供給される。
【００２５】
電圧計測部２は、第１増幅素子Ａ１と、絶縁増幅素子ＳＡ、第２増幅素子Ａ２とを有して構成されている。第１増幅素子Ａ１は、例えばＯＰアンプで構成され、その反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）には、抵抗値４ＭΩ程度の減衰抵抗Ｒ１，Ｒ１を介して、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧Ｖｉ（以下、監視電圧Ｖｉということがある）が供給されている。また、第１増幅素子Ａ１の非反転入力端子（＋）には、電源電圧Ｖｃｃを分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した直流電圧も供給されている。そして、反転入力端子（−）と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ２が接続されている。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２は過電圧保護用の素子であり、コンデンサＣ１〜Ｃ３は、主として、ノイズ対策として接続されている。
【００２６】
各素子は、上記の通りに接続されているので、第１増幅素子Ａ１の出力電圧Ｖｏは、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧（監視電圧）Ｖｉと電源電圧Ｖｃｃと各抵抗値とで規定されることになり、設計値として、Ｖｏ＝−α＊Ｖｉ＋β＊Ｖｃｃの関係式が成立する。すなわち、第１増幅素子Ａ１の出力電圧Ｖｏは、直流電圧（β＊Ｖｃｃ）に、交流電圧（−α＊Ｖｉ）が重畳した脈流電圧となる。なお、理想的には、αは抵抗値Ｒ１〜Ｒ４で規定され、βは抵抗値Ｒ３〜Ｒ４で規定される。
【００２７】
脈流電圧Ｖｏは、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４によるＣＲノイズフィルタ回路を経由して、絶縁増幅素子ＳＡに供給される。特に限定されるものではないが、本実施例では、絶縁増幅素子ＳＡとして、ＡＣＰＬ−７８２Ｔ（Automotive Isolation Amplifier）を使用している。内部構成は、図２（ｂ）に示す通りであり、入力側と出力側とが絶縁された状態で動作して、差動電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｏｕｔ＋−Ｖｏｕｔ−）が出力されるよう構成されている。そして、この内部構成に対応して、本実施例では、第１増幅素子Ａ１及びその付属回路についての第１グランドＧＮＤ１と、それ以外の回路についての第２グランドＧＮＤ２とを区別して構成している。
【００２８】
第２増幅素子Ａ２は、例えばＯＰアンプで構成され、その非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）には、入力抵抗Ｒ７や入力抵抗Ｒ８を介して、絶縁増幅素子ＳＡの差動電圧Ｖｏｕｔが供給されている。そして、反転入力端子（−）と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ９が接続されている。なお、コンデンサＣ５は、ノイズ対策のための素子である。上記の回路構成において、本実施例では、抵抗値としてＲ７＝Ｒ８＝ｒ１、Ｒ６＝Ｒ９＝ｒ２に設計することで、第２増幅素子Ａ２の出力電圧Ｖｏ’を、Ｖｏ’＝ｒ２／ｒ１＊Ｖｏｕｔとしている。
【００２９】
このようにして得られた脈流電圧出力Ｖｏ’は、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ６によるＣＲノイズフィルタ回路を経由して、ＡＤコンバータＡＤ１に供給される。そのため、コンピュータ制御部９では、所定のサンプリング周期で脈流電圧出力Ｖｏ’を読み込むことで、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧Ｖｉのリアルタイム値を把握することができ、リアルタイム値を集計演算することで出力交流電圧（監視電圧）Ｖｉの実効値（root mean square）を特定することができる。特に限定されないが、この実施例では、２０μＳのサンプリング周期で、脈流電圧出力Ｖｏ’の値を取得している。
【００３０】
電流計測部４は、図２（ｃ）に端子配列を示す電流センサＩＳ（ＡＣＳ７１３）を中心に構成されている。この電流センサＩＳは、ホールセンサ回路（Hall sensor circuit with a copper conduction path）を内蔵して構成されている。そして、本実施例では、入力端子（ＩＰ＋ＩＰ−）間に、整流部３の出力電流Ｉが流れるよう接続されているので、電流センサＩＳの出力端子には、脈流状態の直流電流Ｉに比例した電圧Ｖｓが出力されることになる。
【００３１】
ここで、電流センサＩＳの下流側には、ＰＦＣ回路５ａ及びＰＦＣ回路５ｂによる力率改善部５が設けられているので、整流部３の出力電流Ｉ（以下、監視電流Ｉということがある）は、ノイズフィルタ部１の出力電圧Ｖｉとほぼ同相の正弦波（全波整流波）となり、その結果、検出電圧Ｖｓもほぼ正弦波（全波整流波）となる。この検出電圧Ｖｓは、２つの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で分圧された状態で、ＡＤコンバータＡＤ２に供給される。なお、コンデンサＣ７，Ｃ８はノイズ対策のための素子であり、ダイオードＤ３はＡＤコンバータ保護用の素子である。
【００３２】
ＡＤコンバータＡＤ２に供給された検出電圧Ｖｓ’は、脈流電圧出力Ｖｏ’の取得タイミングと同じタイミングで、２０μＳ毎にコンピュータ制御部９に取得される。そして、コンピュータ制御部９は、取得したリアルタイム値を集計演算することで、脈流状態の監視電流Ｉの実効値を特定することになる。
【００３３】
力率改善部５は、同一構成のＰＦＣ回路５ａとＰＦＣ回路５ｂとが並列接続されて構成されている。各ＰＦＣ回路５ａ，５ｂは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ３と、各トランジスタＱ１，Ｑ３のドレイン端子と電流センサＩＳとを接続する平滑コイルＬ１，Ｌ１と、トランジスタＱ１，Ｑ３のドレイン端子とソース端子との間に接続されたバイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１５と、バイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１５に並列接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ２，Ｑ４と、トランジスタＱ２，Ｑ４のベース端子とエミッタ端子との間に接続されたダイオードＤ４，Ｄ５と、ベース端子と出力ポートＯＴ２とを接続するベース抵抗Ｒ１４，Ｒ１６と、ダイオードＤ６，Ｄ７と、を有して構成されている。
【００３４】
そして、出力ポートＯＴ２からＨレベルの制御データが出力されると、バイアス抵抗Ｒ１３やバイアス抵抗１５にバイアス電流が流れることで、対応するトランジスタＱ１，Ｑ３がＯＮ動作する。一方、出力ポートＯＴ２の制御データがＬレベルのタイミングでは、対応するトランジスタＱ１，Ｑ３がＯＦＦ動作する一方で、対応するダイオードＤ６，Ｄ７がＯＮ動作して、第１平滑部６のコンデンサＣ１０が充電される。
【００３５】
なお、ＰＦＣ回路５ａ，５ｂの動作周波数などに対応して、第１平滑部６のコンデンサＣ１０は、例えば、１５００〜２０００μＦ程度に設定され、抵抗Ｒ１７は、例えば、６０〜１５０ＫΩ程度に設定される。また、第２平滑部８についても、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の動作周波数などに対応して、各受動素子Ｌ２，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｒ１８の値が適宜に設定される。
【００３６】
図４は、コンピュータ制御部９による制御動作を説明するフローチャートである。図示の通り、メインバッテリ充電のための制御動作は、メイン制御処理（図４（ａ））と、データ取得処理（図４（ｂ））に大別されて実行されている。ここで、データ取得処理は、タイマ割込みによって２０μＳ毎に繰返し起動され、メイン制御処理は、差込プラグＰＧの挿入を認識したＥＣＵからの指示に基づいて起動される。なお、先に説明した通り、ＥＣＵは、感知センサＳＮＳの出力に基づいて、差込プラグＰＧが挿入されたことを認識している。
【００３７】
メイン制御処理（図４（ａ））の説明に先立って、先ず、データ取得処理（図４（ｂ））から説明する。タイマ割込みによってデータ取得処理が起動されると、ＣＰＵは、ＡＤコンバータＡＤ１から、その時の電圧計測部２の計測値Ｖｏ’を取得して、第１バッファ領域に順番に記憶する（ＳＴ２０）。第１バッファ領域は、計測値Ｖｏ’に基づいて監視電圧Ｖｉの実効値を算出するための記憶領域であり、電源周波数５０／６０Ｈｚとサンプリング周期２０μＳとの関係で、ＲＭＳ（root mean square）演算に必要な十分な個数のデータが記憶できる記憶容量を有している。
【００３８】
次に、ＣＰＵは、ＡＤコンバータＡＤ２から、その時の電流計測部４の計測値Ｖｓ’を取得して、第２バッファ領域に順番に記憶して割込み処理を終える（ＳＴ２１）。第２バッファ領域も、計測値Ｖｓ’に基づいて監視電流Ｉの実効値を算出するための記憶領域であり、ＲＭＳ演算に必要な十分な個数のデータが記憶できる記憶容量を有している。
【００３９】
以上の通り、本実施例では、２０μＳ毎のタイマ割込みによってデータ取得処理（図４（ｂ））が繰り返し実行されるので、第１バッファ領域と第２バッファ領域には、２０μＳをサンプリング周期として、電圧計測部Ｖｏ’と電流計測値Ｖｓ’とが記憶されることになる。なお、特に限定されるものではないが、第１バッファ領域や第２バッファ領域は、リングバッファ構造を有している。
【００４０】
以上のようなデータ取得処理に並行して、図４（ａ）に示すメイン制御処理が実行される。ＥＣＵからの指示に基づいてメイン制御処理が起動されると、コンピュータ制御部９のＣＰＵは、必要な初期設定処理（ＳＴ１）を実行した上で、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させるべく、出力ポートＯＴ１からアクティブレベルの制御データを出力する（ＳＴ２）。なお、初期設定処理（ＳＴ１）には、ＣＰＵに対する割込み許可設定や、割込み周期（２０μＳ）の設定などの処理が含まれているので、ステップＳＴ１の処理が終わった後は、２０μＳ毎に図４（ｂ）に示すデータ取得処理が実行されることになる。
【００４１】
ステップＳＴ２の処理が終われば、そのタイミングにおける第１バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電圧Ｅｏの実効値を特定して記憶する（ＳＴ３）。このタイミングでは、力率改善部５やＤＣ／ＤＣ変換部７は、動作を開始していないので、整流部３の出力電流Ｉ（監視電流Ｉ）は事実上ゼロであり、差込プラグＰＧに供給されている商用電源の開放電圧が特定されることになる。すなわち、ステップＳＴ３のタイミングで特定される監視電圧は、延長ケーブルＣＢＬ２などの損失抵抗ｒに拘らない開放電圧値Ｅｏであって、図１の実施態様では、家庭用コンセントＣＮから出力される商用電源の電圧値Ｅｏとなる。
【００４２】
以上の処理が終われば、続いて、メインバッテリＢＴ１の充電を開始するための初期制御動作を開始して、計測タイミングに達するのを待つ（ＳＴ４〜ＳＴ５）。この初期制御動作は、メインバッテリＢＴ１の放電状態などに対応して、過電流を防止して円滑な充電動作を実現するための処理であり、通常は１分程度で完了する。そして、初期制御動作を完了すべきか否かは、他の電流センサの出力に基づいて特定される。
【００４３】
そして、初期制御動作を終えてよい計測タイミングに達すると、本実施例では、定常制御動作に移行するに先立って、先ず、監視電圧Ｖｉを特定している（ＳＴ６）。具体的には、そのタイミングにおける第１バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電圧Ｖｉの実効値を特定して記憶する（ＳＴ３）。
【００４４】
このタイミングでは、力率改善部５やＤＣ／ＤＣ変換部７がほぼ定常動作を実行しているので、特定される監視電圧Ｅは、コンセントＣＮから出力される商用電源の電圧値と、充電ケーブルＣＢＬ１や延長ケーブルＣＢＬ２など給電ラインの損失抵抗ｒと、監視電流Ｉの値とに基づいた値となる。そこで、次に、そのタイミングにおける第２バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電流Ｉの実効値を特定して記憶する（ＳＴ７）。
【００４５】
ステップＳＴ６の処理で特定された監視電圧の電圧値Ｅは、給電ラインの損失抵抗ｒによる電圧降下ｒ＊Ｉの分だけ、開放電圧値Ｅｏが低下したと考えることができる。すなわち、Ｅ＝Ｅｏ−ｒ＊Ｉの関係が成立するので、続いて、給電ラインの損失抵抗ｒをｒ＝（Ｅ−Ｅｏ）／Ｉと特定する（ＳＴ８）。
【００４６】
ところで、各ＡＤコンバータＡＤ１，ＡＤ２の出力値と、監視電圧Ｖｉや監視電流Ｉの値との関係は、各増幅回路の増幅率などに対応して一意に特定されるので、適宜な校正演算を施すことによって、損失抵抗ｒを正確に特定することができる。なお、この損失抵抗ｒは、事実上、損失インピーダンスと同義である。
【００４７】
次に、給電ラインの損失抵抗ｒが正常レベルか否かを判定して（ＳＴ９）、万一、異常レベルであれば、電源スイッチＳＷをＯＦＦ動作させるべく出力ポートＯＴ１から非アクティブレベルの制御データを出力し、給電ラインにインピーダンス異常があることを報知する（ＳＴ１）。報知動作は、適宜に選択されるが、例えば、(1)警報ランプを点灯させる、(2)ブザー音を出力する、(3)予めメモリに記憶されている報知音声を出力する、などの報知動作が実行される。なお、正常レベルか否かの判定閾値は、例えば、２〜３Ω程度の値に設定される。
【００４８】
一方、給電ラインの損失抵抗ｒが正常レベルであれば、メインバッテリＢＴ１の充電が完了するまで定常制御動作を継続する（ＳＴ１１〜ＳＴ１２）。そして、充電動作が完了すれば、充電完了を報知すると共に、電源スイッチＳＷをＯＦＦ動作させるべく出力ポートＯＴ１から非アクティブレベルの制御データを出力してメイン制御処理を終える（ＳＴ１３）。
【００４９】
正常時の報知動作も、適宜に選択されるが、例えば、(1)動作完了音を出力する、(2)予めメモリに記憶されている報知音声を出力する、などの報知動作が実行される。
【００５０】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、実施例では、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させた後に監視電圧Ｅｏを取得したが、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させる以前に監視電圧Ｅｏを取得しても良いのは勿論である。
【００５１】
また、実施例では、給電ラインのインピーダンスを特定したが、必ずしも、この動作は必須ではなく、入力電流が流れないか、或いは、殆ど入力電流が流れないタイミングにおける監視電圧の値Ｅｏと、所定レベルの電流が流れたタイミングでの監視電圧の値Ｅをと比較して、給電ラインの適否を判定しても良い。なお、より簡易的には、監視電流の電流値を特定することなく、適宜なタイミングで給電ラインの適否を判定しても良い。
【００５２】
また、実施例の説明では、給電ラインの損失抵抗が正常レベルでない場合には、充電動作を停止したが、必ずしも、このような制御に限定されない。すなわち、例えば、軽微な異常レベルの場合には、充電電流を制限するなど、給電ラインでの熱損失を抑制した状態で、充電動作を実行するのも好適である。この場合、充電完了までの時間が長引くが、ケーブル発熱によるトラブルを解消することができ、且つ、電気自動車を走行可能状態に設定することができる。
【００５３】
また、実効値の算出手法は、適宜に変更可能であり、必ずしも、リアルタイム値をroot mean square演算する必要はない。また、必ずしも、実効値を正確に特定する必要もない。
【符号の説明】
【００５４】
ＣＢＬ１ 給電ライン
ＣＢＬ２ 給電ライン
ＳＴ３ 第１手段
ＳＴ６ 第２手段
ＳＴ１０ 第３手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源を用いて車載電池を充電する充電制御装置及び、充電制御装置を搭載した電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、電動モータを動力源して走行する車両を意味し、一般に、車載電池から電力を得る構成を採っている。このような構成の自動車では、定期的に車載電池を充電する必要があり、家庭用コンセントなどから受けた交流電源に基づいて車載電池を充電するプラグイン方式も知られている（特許文献１〜特許文献６）。
【０００３】
なお、プラグイン式の電気自動車として、現状では、内燃機関と電動モータとを併用するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）と、電動モータのみで構成されるＥＶ（Electric Vehicle）とが存在するが、本明細書では、いずれも含んだ概念として電気自動車の用語を使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３６５１０号公報
【特許文献２】特開平１１−０６９５１２号公報
【特許文献３】特開２００１−２１９７３３号公報
【特許文献４】特開２００９−０１７６７５号公報
【特許文献５】特開２００９−０９５１５７号公報
【特許文献６】特開２０１１−１３５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなプラグイン式の電気自動車について、その車載電池を家庭用コンセントからの交流電源で充電する場合には、予期しないトラブルが発生するおそれがある。
【０００６】
すなわち、充電時には１ｋＷ〜３．３ｋＷ程度の電力を要するので、家庭用コンセントから電気自動車までの距離が長い場合や、使用する給電ケーブルの電流容量が不十分な場合には、損失抵抗に伴う自己発熱によって、給電ケーブルの被覆が剥がれるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、不適切な給電ケーブルを使用してもトラブルの発生を未然防止できる充電制御装置、及び、このような充電制御装置を搭載した電気自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、給電ラインを経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池を充電可能な充電制御装置であって、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１手段と、給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２手段と、第１手段と第２手段が特定する２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断又は抑制するべく制御する第３手段と、を有して構成されている。
【０００９】
好ましくは、第２手段は、給電ラインの電流値をあわせて特定し、第３手段は、特定された電流値と、２つの電圧値とに基づいて給電ラインの適否を判断するべきである。電流値の特定方法は、特に限定されないが、ホール素子を利用して給電ラインの電流を特定するのが効果的である。この場合、第２手段が特定する電流値は、商用電源を整流する整流回路の出力電流を計測して特定されるのが好適である。
【００１０】
また、第１手段及び第２手段は、商用電源を整流する整流回路より上流側の計測値に基づいて電圧値を特定するのが好適である。この場合、第１手段及び第２手段は、サンプリング周期毎に計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電圧値を実効値として特定すると更に好ましい。
【００１１】
前記整流回路の下流には、前記出力電流を正弦波波形に近づける力率改善部が設けられているのが好適であり、この場合には、第２手段は、サンプリング周期毎に前記出力電流の計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電流値を実効値として特定するのが効果的である。この場合には、給電ラインの損失抵抗を、正確に特定することができる。
【００１２】
本発明の充電制御装置は、それ単体で構成しても良いが、電気自動車に搭載されて構成されるのが好適である。この意味では、上記何れか充電制御装置を搭載する電気自動車も、不適切な給電ケーブルの使用によるトラブルを未然防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
上記した通り、本発明によれば、不適切な給電ケーブルを使用してもトラブルの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例に係る電気自動車と、その使用態様を説明するための概略図である。
【図２】充電制御装置の要部を示す回路図である。
【図３】電流センサの内部構成を示すブロック図である。
【図４】コンピュータ制御部の制御動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、実施例に係るプラグイン式の電気自動車と、その使用態様を説明するための概略図である。
【００１６】
図示の電気自動車は、自動車走行時のエネルギー源となるメインバッテリ（車載電池）ＢＴ１と、メインバッテリＢＴ１を規定レベルに充電する充電制御装置ＣＨＧと、メインバッテリＢＴ１の直流電圧を交流電圧に変換するインバータＩＮＶと、インバータＩＮＶの出力に基づいて自動車を走行駆動する電動モータＭＯと、メインバッテリＢＴ１の直流電圧を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶと、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶの出力電圧で充電されて、カーナビゲーションなどの車載電子機器の直流電源となるサブバッテリＢＴ２とを有して構成されている。
【００１７】
メインバッテリＢＴ１は、適当なタイミングで規定レベル（例えば直流４００Ｖ）に充電される必要がある。そこで、例えば、専用の中継器ＴＲＮＳを介在させることで、各家庭の商用電源を自動車の差込プラグＰＧに供給することになる。かかる場合、中継器ＴＲＮＳから差込プラグＰＧまでの充電ケーブルＣＢＬ１に問題がなくても、各家庭のコンセントＣＮから中継器ＴＲＮＳまでの距離が長い場合や、使用する延長ケーブルＣＢＬ２の電流容量が不十分な場合には、これら給電ラインの損失抵抗に伴う発熱によって予期しないトラブルが生じるおそれがある。
【００１８】
しかし、後述するように、本実施例の充電制御装置ＣＨＧは、メインバッテリＢＴ１への充電動作開始前に給電ライン（ＣＢＬ１＋ＣＢＬ２）の損失抵抗を計測し、不適切な延長ケーブルＣＢＬ２の使用を回避できるよう報知動作を実行している（図４のＳＴ１〜ＳＴ１３参照）。
【００１９】
図２（ａ）は、上記の動作を実現する充電制御装置ＣＨＧの要部を示すブロック図である。なお、本発明の趣旨に関係の無い部分は記載を省略している。
【００２０】
図示の充電制御装置ＣＨＧは、差込プラグＰＧから受ける交流電源ＡＣの電源ノイズを除去するノイズフィルタ部１と、ノイズフィルタ部１の出力電圧値Ｖｉを把握する電圧計測部２と、ノイズフィルタ部１の出力電圧を全波整流する整流部３と、整流部３の出力電流値Ｉを把握する電流計測部４と、整流部３の出力電圧を受けて適宜な通電制御を実行する力率改善部５（ＰＦＣ回路５ａ及びＰＦＣ回路５ｂ）と、力率改善部５の出力電圧を平滑化する第１平滑部６と、第１平滑部６の出力電圧を受けて動作するＤＣ／ＤＣ変換部７と、ＤＣ／ＤＣ変換部７の出力電圧を平滑化して充電電圧を出力する第２平滑部８と、装置各部の動作を制御するコンピュータ制御部９と、を有して構成されている。
【００２１】
この充電制御装置ＣＨＧでは、上記の構成において、第２平滑部８の出力直流電圧が、メインバッテリＢＴ１に供給される構成を採っている。また、コンピュータ制御部９は、電子制御ユニットＥＣＵ（Engine Control Unit）からの指示データに基づいて動作を開始し、メインバッテリＢＴ１を規定レベル（例えば、４００Ｖ）まで円滑に充電する電力制御動作を実行している。
【００２２】
また、この実施例では、差込プラグＰＧに近接して感知センサＳＮＳが配置されており、ＥＣＵは、感知センサＳＮＳの出力に基づいて、差込プラグＰＧが挿入されたことを検知して、コンピュータ制御部９に動作開始を指示するよう構成されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、フルブリッジ型に構成されており、第１平滑部６が出力する直流電圧を所定周波数の交流電圧に変換している。また、コンピュータ制御部９や、充電制御装置ＣＨＧを構成する各種のデジタル論理素子は、差込プラグＰＧから受ける交流電源ＡＣに基づくことなく、他の回路基板から供給される直流電源に基づいて動作している。
【００２３】
コンピュータ制御部９は、アナログ信号を受けるＡＤコンバータＡＤ１〜ＡＤ２と、デジタル制御データを出力する出力ポートＯＴ１〜ＯＴ３と、を有して構成されている。ここで、ＡＤコンバータＡＤ１は、電圧計測部２の計測値Ｖｏ’をデジタル値に変換しており、また、ＡＤコンバータＡＤ２は、電流計測部４の計測値Ｖｓ’をデジタル値に変換して、メインバッテリＢＴ１の適切な充電制御動作に寄与している。
【００２４】
一方、出力ポートＯＴ１は、継電器で開閉されるスイッチ接点ＳＷをＯＮ動作させる制御データを出力している。また、出力ポートＯＴ２は、力率改善部５のスイッチング素子を間欠的にＯＮ動作させる制御データを出力している。同様に、出力ポートＯＴ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７のスイッチング素子を間欠的にＯＮ動作させる制御データを出力している。なお、出力された制御データは、破線で示すリレー回路やドライバ回路などの適宜な中継回路を経由して各部に供給される。
【００２５】
電圧計測部２は、第１増幅素子Ａ１と、絶縁増幅素子ＳＡ、第２増幅素子Ａ２とを有して構成されている。第１増幅素子Ａ１は、例えばＯＰアンプで構成され、その反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）には、抵抗値４ＭΩ程度の減衰抵抗Ｒ１，Ｒ１を介して、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧Ｖｉ（以下、監視電圧Ｖｉということがある）が供給されている。また、第１増幅素子Ａ１の非反転入力端子（＋）には、電源電圧Ｖｃｃを分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した直流電圧も供給されている。そして、反転入力端子（−）と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ２が接続されている。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２は過電圧保護用の素子であり、コンデンサＣ１〜Ｃ３は、主として、ノイズ対策として接続されている。
【００２６】
各素子は、上記の通りに接続されているので、第１増幅素子Ａ１の出力電圧Ｖｏは、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧（監視電圧）Ｖｉと電源電圧Ｖｃｃと各抵抗値とで規定されることになり、設計値として、Ｖｏ＝−α＊Ｖｉ＋β＊Ｖｃｃの関係式が成立する。すなわち、第１増幅素子Ａ１の出力電圧Ｖｏは、直流電圧（β＊Ｖｃｃ）に、交流電圧（−α＊Ｖｉ）が重畳した脈流電圧となる。なお、理想的には、αは抵抗値Ｒ１〜Ｒ４で規定され、βは抵抗値Ｒ３〜Ｒ４で規定される。
【００２７】
脈流電圧Ｖｏは、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ４によるＣＲノイズフィルタ回路を経由して、絶縁増幅素子ＳＡに供給される。特に限定されるものではないが、本実施例では、絶縁増幅素子ＳＡとして、ＡＣＰＬ−７８２Ｔ（Automotive Isolation Amplifier）を使用している。内部構成は、図２（ｂ）に示す通りであり、入力側と出力側とが絶縁された状態で動作して、差動電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｏｕｔ＋−Ｖｏｕｔ−）が出力されるよう構成されている。そして、この内部構成に対応して、本実施例では、第１増幅素子Ａ１及びその付属回路についての第１グランドＧＮＤ１と、それ以外の回路についての第２グランドＧＮＤ２とを区別して構成している。
【００２８】
第２増幅素子Ａ２は、例えばＯＰアンプで構成され、その非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）には、入力抵抗Ｒ７や入力抵抗Ｒ８を介して、絶縁増幅素子ＳＡの差動電圧Ｖｏｕｔが供給されている。そして、反転入力端子（−）と出力端子との間には、帰還抵抗Ｒ９が接続されている。なお、コンデンサＣ５は、ノイズ対策のための素子である。上記の回路構成において、本実施例では、抵抗値としてＲ７＝Ｒ８＝ｒ１、Ｒ６＝Ｒ９＝ｒ２に設計することで、第２増幅素子Ａ２の出力電圧Ｖｏ’を、Ｖｏ’＝ｒ２／ｒ１＊Ｖｏｕｔとしている。
【００２９】
このようにして得られた脈流電圧出力Ｖｏ’は、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ６によるＣＲノイズフィルタ回路を経由して、ＡＤコンバータＡＤ１に供給される。そのため、コンピュータ制御部９では、所定のサンプリング周期で脈流電圧出力Ｖｏ’を読み込むことで、ノイズフィルタ部１の出力交流電圧Ｖｉのリアルタイム値を把握することができ、リアルタイム値を集計演算することで出力交流電圧（監視電圧）Ｖｉの実効値（root mean square）を特定することができる。特に限定されないが、この実施例では、２０μＳのサンプリング周期で、脈流電圧出力Ｖｏ’の値を取得している。
【００３０】
電流計測部４は、図２（ｃ）に端子配列を示す電流センサＩＳ（ＡＣＳ７１３）を中心に構成されている。この電流センサＩＳは、ホールセンサ回路（Hall sensor circuit with a copper conduction path）を内蔵して構成されている。そして、本実施例では、入力端子（ＩＰ＋ＩＰ−）間に、整流部３の出力電流Ｉが流れるよう接続されているので、電流センサＩＳの出力端子には、脈流状態の直流電流Ｉに比例した電圧Ｖｓが出力されることになる。
【００３１】
ここで、電流センサＩＳの下流側には、ＰＦＣ回路５ａ及びＰＦＣ回路５ｂによる力率改善部５が設けられているので、整流部３の出力電流Ｉ（以下、監視電流Ｉということがある）は、ノイズフィルタ部１の出力電圧Ｖｉとほぼ同相の正弦波（全波整流波）となり、その結果、検出電圧Ｖｓもほぼ正弦波（全波整流波）となる。この検出電圧Ｖｓは、２つの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で分圧された状態で、ＡＤコンバータＡＤ２に供給される。なお、コンデンサＣ７，Ｃ８はノイズ対策のための素子であり、ダイオードＤ３はＡＤコンバータ保護用の素子である。
【００３２】
ＡＤコンバータＡＤ２に供給された検出電圧Ｖｓ’は、脈流電圧出力Ｖｏ’の取得タイミングと同じタイミングで、２０μＳ毎にコンピュータ制御部９に取得される。そして、コンピュータ制御部９は、取得したリアルタイム値を集計演算することで、脈流状態の監視電流Ｉの実効値を特定することになる。
【００３３】
力率改善部５は、同一構成のＰＦＣ回路５ａとＰＦＣ回路５ｂとが並列接続されて構成されている。各ＰＦＣ回路５ａ，５ｂは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ３と、各トランジスタＱ１，Ｑ３のドレイン端子と電流センサＩＳとを接続する平滑コイルＬ１，Ｌ１と、トランジスタＱ１，Ｑ３のドレイン端子とソース端子との間に接続されたバイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１５と、バイアス抵抗Ｒ１３，Ｒ１５に並列接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ２，Ｑ４と、トランジスタＱ２，Ｑ４のベース端子とエミッタ端子との間に接続されたダイオードＤ４，Ｄ５と、ベース端子と出力ポートＯＴ２とを接続するベース抵抗Ｒ１４，Ｒ１６と、ダイオードＤ６，Ｄ７と、を有して構成されている。
【００３４】
そして、出力ポートＯＴ２からＨレベルの制御データが出力されると、バイアス抵抗Ｒ１３やバイアス抵抗１５にバイアス電流が流れることで、対応するトランジスタＱ１，Ｑ３がＯＮ動作する。一方、出力ポートＯＴ２の制御データがＬレベルのタイミングでは、対応するトランジスタＱ１，Ｑ３がＯＦＦ動作する一方で、対応するダイオードＤ６，Ｄ７がＯＮ動作して、第１平滑部６のコンデンサＣ１０が充電される。
【００３５】
なお、ＰＦＣ回路５ａ，５ｂの動作周波数などに対応して、第１平滑部６のコンデンサＣ１０は、例えば、１５００〜２０００μＦ程度に設定され、抵抗Ｒ１７は、例えば、６０〜１５０ＫΩ程度に設定される。また、第２平滑部８についても、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の動作周波数などに対応して、各受動素子Ｌ２，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｒ１８の値が適宜に設定される。
【００３６】
図４は、コンピュータ制御部９による制御動作を説明するフローチャートである。図示の通り、メインバッテリ充電のための制御動作は、メイン制御処理（図４（ａ））と、データ取得処理（図４（ｂ））に大別されて実行されている。ここで、データ取得処理は、タイマ割込みによって２０μＳ毎に繰返し起動され、メイン制御処理は、差込プラグＰＧの挿入を認識したＥＣＵからの指示に基づいて起動される。なお、先に説明した通り、ＥＣＵは、感知センサＳＮＳの出力に基づいて、差込プラグＰＧが挿入されたことを認識している。
【００３７】
メイン制御処理（図４（ａ））の説明に先立って、先ず、データ取得処理（図４（ｂ））から説明する。タイマ割込みによってデータ取得処理が起動されると、ＣＰＵは、ＡＤコンバータＡＤ１から、その時の電圧計測部２の計測値Ｖｏ’を取得して、第１バッファ領域に順番に記憶する（ＳＴ２０）。第１バッファ領域は、計測値Ｖｏ’に基づいて監視電圧Ｖｉの実効値を算出するための記憶領域であり、電源周波数５０／６０Ｈｚとサンプリング周期２０μＳとの関係で、ＲＭＳ（root mean square）演算に必要な十分な個数のデータが記憶できる記憶容量を有している。
【００３８】
次に、ＣＰＵは、ＡＤコンバータＡＤ２から、その時の電流計測部４の計測値Ｖｓ’を取得して、第２バッファ領域に順番に記憶して割込み処理を終える（ＳＴ２１）。第２バッファ領域も、計測値Ｖｓ’に基づいて監視電流Ｉの実効値を算出するための記憶領域であり、ＲＭＳ演算に必要な十分な個数のデータが記憶できる記憶容量を有している。
【００３９】
以上の通り、本実施例では、２０μＳ毎のタイマ割込みによってデータ取得処理（図４（ｂ））が繰り返し実行されるので、第１バッファ領域と第２バッファ領域には、２０μＳをサンプリング周期として、電圧計測部Ｖｏ’と電流計測値Ｖｓ’とが記憶されることになる。なお、特に限定されるものではないが、第１バッファ領域や第２バッファ領域は、リングバッファ構造を有している。
【００４０】
以上のようなデータ取得処理に並行して、図４（ａ）に示すメイン制御処理が実行される。ＥＣＵからの指示に基づいてメイン制御処理が起動されると、コンピュータ制御部９のＣＰＵは、必要な初期設定処理（ＳＴ１）を実行した上で、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させるべく、出力ポートＯＴ１からアクティブレベルの制御データを出力する（ＳＴ２）。なお、初期設定処理（ＳＴ１）には、ＣＰＵに対する割込み許可設定や、割込み周期（２０μＳ）の設定などの処理が含まれているので、ステップＳＴ１の処理が終わった後は、２０μＳ毎に図４（ｂ）に示すデータ取得処理が実行されることになる。
【００４１】
ステップＳＴ２の処理が終われば、そのタイミングにおける第１バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電圧Ｅｏの実効値を特定して記憶する（ＳＴ３）。このタイミングでは、力率改善部５やＤＣ／ＤＣ変換部７は、動作を開始していないので、整流部３の出力電流Ｉ（監視電流Ｉ）は事実上ゼロであり、差込プラグＰＧに供給されている商用電源の開放電圧が特定されることになる。すなわち、ステップＳＴ３のタイミングで特定される監視電圧は、延長ケーブルＣＢＬ２などの損失抵抗ｒに拘らない開放電圧値Ｅｏであって、図１の実施態様では、家庭用コンセントＣＮから出力される商用電源の電圧値Ｅｏとなる。
【００４２】
以上の処理が終われば、続いて、メインバッテリＢＴ１の充電を開始するための初期制御動作を開始して、計測タイミングに達するのを待つ（ＳＴ４〜ＳＴ５）。この初期制御動作は、メインバッテリＢＴ１の放電状態などに対応して、過電流を防止して円滑な充電動作を実現するための処理であり、通常は１分程度で完了する。そして、初期制御動作を完了すべきか否かは、他の電流センサの出力に基づいて特定される。
【００４３】
そして、初期制御動作を終えてよい計測タイミングに達すると、本実施例では、定常制御動作に移行するに先立って、先ず、監視電圧Ｖｉを特定している（ＳＴ６）。具体的には、そのタイミングにおける第１バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電圧Ｖｉの実効値を特定して記憶する（ＳＴ３）。
【００４４】
このタイミングでは、力率改善部５やＤＣ／ＤＣ変換部７がほぼ定常動作を実行しているので、特定される監視電圧Ｅは、コンセントＣＮから出力される商用電源の電圧値と、充電ケーブルＣＢＬ１や延長ケーブルＣＢＬ２など給電ラインの損失抵抗ｒと、監視電流Ｉの値とに基づいた値となる。そこで、次に、そのタイミングにおける第２バッファ領域の複数個のデータについてＲＭＳ演算を実行して、監視電流Ｉの実効値を特定して記憶する（ＳＴ７）。
【００４５】
ステップＳＴ６の処理で特定された監視電圧の電圧値Ｅは、給電ラインの損失抵抗ｒによる電圧降下ｒ＊Ｉの分だけ、開放電圧値Ｅｏが低下したと考えることができる。すなわち、Ｅ＝Ｅｏ−ｒ＊Ｉの関係が成立するので、続いて、給電ラインの損失抵抗ｒをｒ＝（Ｅ−Ｅｏ）／Ｉと特定する（ＳＴ８）。
【００４６】
ところで、各ＡＤコンバータＡＤ１，ＡＤ２の出力値と、監視電圧Ｖｉや監視電流Ｉの値との関係は、各増幅回路の増幅率などに対応して一意に特定されるので、適宜な校正演算を施すことによって、損失抵抗ｒを正確に特定することができる。なお、この損失抵抗ｒは、事実上、損失インピーダンスと同義である。
【００４７】
次に、給電ラインの損失抵抗ｒが正常レベルか否かを判定して（ＳＴ９）、万一、異常レベルであれば、電源スイッチＳＷをＯＦＦ動作させるべく出力ポートＯＴ１から非アクティブレベルの制御データを出力し、給電ラインにインピーダンス異常があることを報知する（ＳＴ１）。報知動作は、適宜に選択されるが、例えば、(1)警報ランプを点灯させる、(2)ブザー音を出力する、(3)予めメモリに記憶されている報知音声を出力する、などの報知動作が実行される。なお、正常レベルか否かの判定閾値は、例えば、２〜３Ω程度の値に設定される。
【００４８】
一方、給電ラインの損失抵抗ｒが正常レベルであれば、メインバッテリＢＴ１の充電が完了するまで定常制御動作を継続する（ＳＴ１１〜ＳＴ１２）。そして、充電動作が完了すれば、充電完了を報知すると共に、電源スイッチＳＷをＯＦＦ動作させるべく出力ポートＯＴ１から非アクティブレベルの制御データを出力してメイン制御処理を終える（ＳＴ１３）。
【００４９】
正常時の報知動作も、適宜に選択されるが、例えば、(1)動作完了音を出力する、(2)予めメモリに記憶されている報知音声を出力する、などの報知動作が実行される。
【００５０】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、実施例では、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させた後に監視電圧Ｅｏを取得したが、電源スイッチＳＷをＯＮ動作させる以前に監視電圧Ｅｏを取得しても良いのは勿論である。
【００５１】
また、実施例では、給電ラインのインピーダンスを特定したが、必ずしも、この動作は必須ではなく、入力電流が流れないか、或いは、殆ど入力電流が流れないタイミングにおける監視電圧の値Ｅｏと、所定レベルの電流が流れたタイミングでの監視電圧の値Ｅをと比較して、給電ラインの適否を判定しても良い。なお、より簡易的には、監視電流の電流値を特定することなく、適宜なタイミングで給電ラインの適否を判定しても良い。
【００５２】
また、実施例の説明では、給電ラインの損失抵抗が正常レベルでない場合には、充電動作を停止したが、必ずしも、このような制御に限定されない。すなわち、例えば、軽微な異常レベルの場合には、充電電流を制限するなど、給電ラインでの熱損失を抑制した状態で、充電動作を実行するのも好適である。この場合、充電完了までの時間が長引くが、ケーブル発熱によるトラブルを解消することができ、且つ、電気自動車を走行可能状態に設定することができる。
【００５３】
また、実効値の算出手法は、適宜に変更可能であり、必ずしも、リアルタイム値をroot mean square演算する必要はない。また、必ずしも、実効値を正確に特定する必要もない。
【符号の説明】
【００５４】
ＣＢＬ１ 給電ライン
ＣＢＬ２ 給電ライン
ＳＴ３ 第１手段
ＳＴ６ 第２手段
ＳＴ１０ 第３手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電ラインを経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池を充電可能な充電制御装置であって、
給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１手段と、
給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２手段と、
第１手段と第２手段が特定する２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断又は抑制するべく制御する第３手段と、
を有して構成されていることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
第２手段は、給電ラインの電流値をあわせて特定し、
第３手段は、特定された電流値と、２つの電圧値とに基づいて給電ラインの適否を判断する請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
第１手段及び第２手段は、商用電源を整流する整流回路より上流側の計測値に基づいて電圧値を特定している請求項１又は２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
第１手段及び第２手段は、サンプリング周期毎に計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電圧値を実効値として特定している請求項３に記載の充電制御装置。
【請求項５】
第２手段が特定する電流値は、商用電源を整流する整流回路の出力電流を計測して特定される請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記整流回路の下流には、前記出力電流を正弦波波形に近づける力率改善部が設けられている請求項５に記載の充電制御装置。
【請求項７】
第２手段は、サンプリング周期毎に前記出力電流の計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電流値を実効値として特定している請求項６に記載の充電制御装置。
【請求項８】
電気自動車に搭載されて構成されている請求項１〜７の何れかに記載の充電制御装置。
【請求項９】
電気自動車に搭載されて構成されている請求項１〜８の何れかに記載の充電制御装置を搭載する電気自動車。
【請求項１】
給電ラインを経由して接続される商用電源に基づいて、電気自動車の車載電池を充電可能な充電制御装置であって、
給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、車載電池への充電動作の開始に先行して特定する第１手段と、
給電ラインから供給される商用電源の電圧値を、給電ラインに適宜レベルの電流が流れる状態で特定する第２手段と、
第１手段と第２手段が特定する２つの電圧値に基づいて給電ラインの適否を判断して、給電ラインが不適切であると判断する場合には、給電ラインの電流を遮断又は抑制するべく制御する第３手段と、
を有して構成されていることを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
第２手段は、給電ラインの電流値をあわせて特定し、
第３手段は、特定された電流値と、２つの電圧値とに基づいて給電ラインの適否を判断する請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
第１手段及び第２手段は、商用電源を整流する整流回路より上流側の計測値に基づいて電圧値を特定している請求項１又は２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
第１手段及び第２手段は、サンプリング周期毎に計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電圧値を実効値として特定している請求項３に記載の充電制御装置。
【請求項５】
第２手段が特定する電流値は、商用電源を整流する整流回路の出力電流を計測して特定される請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記整流回路の下流には、前記出力電流を正弦波波形に近づける力率改善部が設けられている請求項５に記載の充電制御装置。
【請求項７】
第２手段は、サンプリング周期毎に前記出力電流の計測値を取得し、複数の計測値に基づく演算を経て、前記電流値を実効値として特定している請求項６に記載の充電制御装置。
【請求項８】
電気自動車に搭載されて構成されている請求項１〜７の何れかに記載の充電制御装置。
【請求項９】
電気自動車に搭載されて構成されている請求項１〜８の何れかに記載の充電制御装置を搭載する電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６６３２８（Ｐ２０１３−６６３２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４１２５（Ｐ２０１１−２０４１２５）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【出願人】（０００１０９０９３）ダイヤモンド電機株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【出願人】（０００１０９０９３）ダイヤモンド電機株式会社 (387)
【Ｆターム（参考）】
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