充電装置
【課題】チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置を提供する。
【解決手段】充電装置は、直流電流をバッテリＢに流す充電ケーブル１４の一対の導線間に接続されたコンデンサ１１と、コンデンサに並列に接続された抵抗２３と、抵抗に直列に接続された断続器２４と、断続器をオン状態に切り換えて抵抗に直流電流を流すことに起因して、抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧をコンデンサに印加することにより、コンデンサを蓄電させた後、交流電流の変換を停止しながら断続器をオフ状態に切り換えて、コンデンサの電圧を充電ケーブルの一対の導線間に印加することにより、充電ケーブルを介してコンデンサを放電させながら充電ケーブルに放電電流を流して、充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路１９と、を備える。
【解決手段】充電装置は、直流電流をバッテリＢに流す充電ケーブル１４の一対の導線間に接続されたコンデンサ１１と、コンデンサに並列に接続された抵抗２３と、抵抗に直列に接続された断続器２４と、断続器をオン状態に切り換えて抵抗に直流電流を流すことに起因して、抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧をコンデンサに印加することにより、コンデンサを蓄電させた後、交流電流の変換を停止しながら断続器をオフ状態に切り換えて、コンデンサの電圧を充電ケーブルの一対の導線間に印加することにより、充電ケーブルを介してコンデンサを放電させながら充電ケーブルに放電電流を流して、充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路１９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関し、特に、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電するにあたり、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車に搭載されているバッテリを充電する充電装置においては、チャデモ（ＣＨＡｄｅＭＯ、ＣＨＡｒｇｅ ｄｅ ＭＯｖｅ）と呼ばれる規格で、充電方式の規格化が進められている。かかるチャデモ規格では、充電装置と電気自動車側の充電コネクタとを電気的に接続する充電ケーブルの極間耐量が５００Ｖである場合には、５００Ｖ±２５Ｖの電圧範囲内で充電ケーブルの絶縁試験（耐圧試験）を行い、充電ケーブルの安全性を確認した後に充電を開始することが定められている。このような背景から、充電ケーブルの絶縁試験を行う絶縁試験装置が、提案されるようになっている。
【０００３】
特許文献１は、絶縁試験装置に関し、充電ケーブル１３ａ、１３ｂに絶縁試験用の電圧を印加して平滑コンデンサＣを充電した後に平滑コンデンサＣの電圧を測定し、平滑コンデンサＣの電圧と充電ケーブル１３ａ、１３ｂの絶縁が正常であるときの電圧基準信号とを比較することによって、充電ケーブル１３ａ、１３ｂの絶縁が正常であるか否かを判定する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３８８９８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、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成においては、あくまでも充電ケーブルの絶縁試験装置のみが開示され、バッテリを充電する構成については何等の開示や示唆がなされていないものである。
【０００６】
更に、本発明者の検討によれば、バッテリの充電装置に充電ケーブルの絶縁試験機能を付加しようとした場合には、以下のような傾向があることが分かった。
【０００７】
すなわち、チャデモ規格では、バッテリの充電電圧は、５０ｋＷ機に対しては４００Ｖ（１２５Ａの直流電流の適用時）又は５００Ｖ（１００Ａの直流電流の適用時）と定められると共に、例えばバッテリの充電電圧が５００Ｖの場合に絶縁試験を行う際には、５００Ｖ±２５Ｖの電圧を充電ケーブルに印加することが定められている。ところが、充電装置は、一般的に、電気自動車側からの充電電流指令に従いながら、定電流の充電電流で充電するような制御がなされる構成を有するために、絶縁試験時における充電ケーブルへの印加電圧を直接的に一定値に制御することは難しい。このため、かかる充電装置では、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータの後段に設けられた平滑コンデンサの設定電圧を下げることによって、絶縁試験時における充電ケーブルへの印加電圧が５００Ｖ±２５Ｖの範囲内に入るように調整することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、平滑コンデンサの設定電圧の下限を、その前段の交流電流を直流電流に変換するコンバータの出力電圧との兼ね合いで設定し、かつ、平滑コンデンサの後段に設
けられる変圧器における１次コイルと２次コイルとの巻き数比を、種々の使用上の余裕代を与えながら５００Ｖのバッテリの充電電圧を実現するように設定しても、充電ケーブルへの印加電圧は、５００Ｖ±２５Ｖの範囲を超えてしまう傾向にある。また、変圧器における１次コイルと２次コイルとの巻き数比には実用的に設定できる限界があり、変圧器の巻き数比を現実的な値に設定した場合には、充電ケーブルへの印加電圧はより増加するから、充電ケーブルへの印加電圧を５００Ｖ±２５Ｖの範囲内に収めるのはなおさら困難な傾向が強い。
【０００９】
従って、現状では、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した新規な構成の充電装置を実現することが待望された状況にある。
【００１０】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置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】
【００１１】
以上の目的を達成すべく、本発明は、交流電流から変換されて定電流になるように制御された直流電流を、充電ケーブルを介して、バッテリに流して前記バッテリを充電すると共に、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置であって、前記充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサに並列に接続された抵抗と、前記抵抗に直列に接続された断続器と、前記断続器をオン状態に切り換えて前記抵抗に前記直流電流を流すことに起因して、前記抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧を前記コンデンサに印加することにより、前記コンデンサを蓄電させた後、前記交流電流の変換を停止しながら前記断続器をオフ状態に切り換えて、前記コンデンサの電圧を前記充電ケーブルの前記一対の導線間に印加することにより、前記充電ケーブルを介して前記コンデンサを放電させながら前記充電ケーブルに放電電流を流して、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、を備えることを第１の局面とする充電装置である。
【００１２】
また、本発明の充電装置は、かかる第１の局面に加えて、前記制御回路は、前記コンデンサが放電する際における前記コンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、前記充電ケーブルの絶縁状態を判別することを第２の局面とする。
【００１３】
また、本発明の充電装置は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記断続器は、電磁継電器であり、更に、前記抵抗と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサの前記放電電流が前記抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられたことを第３の局面とする。
【００１４】
また、本発明の充電装置は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記断続器は、半導体スイッチング素子であることを第４の局面とする。
【００１５】
また、本発明の充電装置は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記制御回路は、前記直流電流の検出電流値に加えて、前記コンデンサの検出電圧値にも基づいて、前記直流電流が定電流になるように制御することを第６の局面とする。
【００１６】
また、本発明の充電装置は、かかる第１から第５のいずれかの局面に加えて、前記交流電流を変換して前記直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、前記制御回路は、前記複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットに対して前
記コンデンサ、前記抵抗及び前記断続器を備えたものを用いて、前記絶縁試験を行うことを第５の局面とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の局面における構成によれば、直流電流をバッテリに流す充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、コンデンサに並列に接続された抵抗と、抵抗に直列に接続された断続器と、断続器をオン状態に切り換えて抵抗に直流電流を流すことに起因して、抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧をコンデンサに印加することにより、コンデンサを蓄電させた後、交流電流の変換を停止しながら断続器をオフ状態に切り換えて、コンデンサの電圧を充電ケーブルの一対の導線間に印加することにより、充電ケーブルを介してコンデンサを放電させながら充電ケーブルに放電電流を流して、充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、を備えることにより、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置を提供することができ、特に、抵抗の抵抗値を相対的に大きな値に設定してそれに相対的に微小な電流を流すことができると共に、充電ケーブルの一対の導線間に充電ケーブルの絶縁試験に適した電圧を印加することができるので、充電ケーブルの絶縁試験を安価で簡素な構成でもって効率的かつ確実に行うことができる。
【００１８】
本発明の第２の局面における構成によれば、制御回路が、コンデンサが放電する際におけるコンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、充電ケーブルの絶縁状態を判別することにより、コンデンサに放電時間調整用の抵抗を付加するという簡便な構成を採用しながら、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができる。
【００１９】
本発明の第３の局面における構成によれば、断続器が、電磁継電器であって、更に、抵抗とコンデンサとの間に、コンデンサの放電電流が抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられることにより、コンデンサの放電時にコンデンサの放電電流が抵抗に流入することを確実に防ぐことができ、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができる。
【００２０】
本発明の第４の局面における構成によれば、断続器は、半導体スイッチング素子であることにより、コンデンサの放電時にコンデンサの放電電流が抵抗に流入することを確実に防ぐことができ、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができ、逆電流阻止用ダイオードを省略した簡素な構成を実現することができる。
【００２１】
本発明の第５の局面における構成によれば、制御回路が、直流電流の検出電流値に加えて、コンデンサの検出電圧値にも基づいて、直流電流が定電流になるように制御することにより、直流電流を検出する際に用いる電流計の計測特性においてドリフトが発生したとしてもその影響を低減することができ、抵抗に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００２２】
本発明の第６の局面における構成によれば、交流電流を変換して直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、制御回路が、複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットに対してコンデンサ、抵抗及び断続器を備えたものを用いて、絶縁試験を行うことにより、直流電流を検出する際に用いる電流計の定格を下げることができ、抵抗に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態における充電装置につき、図面を適宜参照して、詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ１は、図示を省略する電気自動車に搭載されているバッテリＢを充電すると共に、バッテリＢを充電するにあたり、典型的には樹脂製の外皮中に互いに絶縁された正極側及び負極側の一対の導線を有して充電装置Ｓ１側と電気自動車側の充電コネクタＣＶとを電気的に接続する充電ケーブル１４の絶縁試験を行うものである。かかる充電装置Ｓ１は、交流電源１に電気的に接続されて、コンタクタ２、リアクトル３、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンバータ４、コンデンサ５、インバータブリッジ６、変圧器７、ダイオードブリッジ８、リアクトル９、電流計１０、コンデンサ１１、抵抗１２、ダイオード１３、充電ケーブル１４、コンタクタ１５、電圧制御回路１７、ＰＷＭ制御回路１８、制御回路１９、電流制御回路２１、ＰＷＭ制御回路２２、抵抗２３、リレー２４、及びダイオード２５を備えている。なお、以下、電気的に接続という文言を、単に接続と簡略化して表記する場合がある。
【００２８】
交流電源１は、典型的には商用の３相交流電源であり、Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷを介して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相からなる３相交流電流を充電装置Ｓ１に入力する。
【００２９】
Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷの各々においては、コンタクタ２及びリアクトル３が順次設けられ、これらを介して、その後段に設けられたＰＷＭコンバータ４に３相交流電流が入力される。
【００３０】
コンタクタ２は、各々、交流電源１からの３相交流電流における対応する相の交流電流を断続する断続器であり、典型的には電磁接触器である。
【００３１】
リアクトル３は、各々、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）リアクトルであり、コンタクタ２を介して入力される３相交流電流における対応する相の交流電流に含まれる高周波成分を低減してＰＷＭコンバータ４に入力し、その交流電流における力率の改善をする。
【００３２】
ＰＷＭコンバータ４は、リアクトル３を介して入力される３相交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とダイオードとの組み合わせによって構成され、ＰＷＭ制御回路１８からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することによってかかる交流電流を直流電流に変換する。
【００３３】
具体的は、ＰＷＭコンバータ４は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路４Ｕ
、４Ｖ及び４Ｗを、対応して前段回路、中段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。
【００３４】
スイッチング回路４Ｕにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＵ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。同様に、スイッチング回路４Ｖにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＶ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。スイッチング回路４Ｗにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＷ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。
【００３５】
コンデンサ５は、典型的には電解コンデンサである大容量の平滑コンデンサであり、コンデンサ５の正電位側は、スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗにおける一方のＩＧＢＴのコレクタに各々接続されると共に、コンデンサ５の負電位側は、スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗにおける他方のＩＧＢＴのエミッタに各々接続されて、ＰＷＭコンバータ４からの直流電流を平滑化して一定にする。
【００３６】
併せて、コンデンサ５の正電位側は、電圧制御回路１７に接続され、対応して電圧制御回路１７は、コンデンサ５の正電位側の電圧を検出する。
【００３７】
よって、ＰＷＭコンバータ４においては、その駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力する制御回路１９の制御の下で、電圧制御回路１７及びＰＷＭ制御回路１８により、所定の直流電流を出力するように制御回路１９から与えられた基準電圧値及びコンデンサ５の検出電圧値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電圧制御回路１７は、コンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９から与えられた基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１８に入力し、対応してＰＷＭ制御回路１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ４をスイッチング動作させる駆動信号をＰＷＭコンバータ４に入力する。そして、ＰＷＭコンバータ４は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、コンデンサ５の検出電圧値、つまりＰＷＭコンバータ４の出力電圧値を基準電圧値に収束させていく。
【００３８】
インバータブリッジ６は、コンデンサ５を介して入力される直流電流を交流電流に変換するインバータであり、典型的にはＩＧＢＴとダイオードとの組み合わせによって構成される。インバータブリッジ６は、ＰＷＭ制御回路２２からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することにより、かかる直流電流を所定の高周波の交流電流に変換する。
【００３９】
具体的には、インバータブリッジ６は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路６Ｆ及び６Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路６Ｆ及び６Ｒは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。スイッチング回路６Ｆ及び６ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路２２が接続される。
【００４０】
変圧器７は、典型的には絶縁トランスである変圧器であり、インバータブリッジ６を介して入力される交流電流を所定の電圧に変圧する。変圧器７は、インバータブリッジ６からの交流電流は所定の高周波に変換されているので、小型の変圧器として構成される。
【００４１】
具体的には、変圧器７は、１次コイル７Ｆ及びこれに対向した２次コイル７Ｓを備える。１次コイル７Ｆの一端は、スイッチング回路６Ｆの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレ
クタ間に接続されると共に、１次コイル７Ｆの他端は、スイッチング回路６Ｒの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間に接続される。
【００４２】
ダイオードブリッジ８は、変圧器７を介して入力される交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的には複数のダイオードの組み合わせによって構成され、２次コイル７Ｓからの交流電流を直流電流に変換する。
【００４３】
具体的には、ダイオードブリッジ８は、いずれも同じ回路構成であるダイオード回路８Ｆ及び８Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒは、各々、いずれも直列に接続された２つのダイオードを備える。ダイオード回路８Ｆの２つのダイオードのカソードとアノードとの間には、２次コイル７Ｓの一端が接続されると共に、ダイオード回路８Ｒの２つのダイオードのカソードとアノードとの間には、２次コイル７Ｓの他端が接続される。
【００４４】
リアクトル９は、平滑リアクトルであり、ダイオードブリッジ８からの直流電流に含まれる高周波成分を低減する。リアクトル９の一端は、ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける一方のダイオードのカソードに各々接続される。
【００４５】
電流計１０は、リアクトル９の他端とコンデンサ１１の正電位側との間に接続され、ダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を計測して、その計測信号を電流制御回路２１に出力する。対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された直流電流の電流値を検出する。また、スイッチング回路６Ｆ及び６ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路２２が接続されている。
【００４６】
よって、インバータブリッジ６においては、その駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力する制御回路１９の制御の下で、電流制御回路２１及びＰＷＭ制御回路２２により、ダイオードブリッジ８からリアクトル９を介して所定の直流電流が出力されるように、制御回路１９から与えられた基準電流値及び電流計１０が計測した計測電流値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電流制御回路２１は、電流計１０が計測する計測電流値を制御回路１９から与えられた基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力し、対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従ってインバータブリッジ６をスイッチング動作させる駆動信号をインバータブリッジ６に入力する。そして、インバータブリッジ６は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、電流計１０が計測する計測電流値、つまりダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値に収束させていく。かかるＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリＢに流れる直流充電電流の電流値も実質所定の一定値となる。
【００４７】
コンデンサ１１は、典型的には電解コンデンサであり、主としてバッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に機能させることを意図して設けられたもので、一旦充電された後に放電して充電ケーブル１４に絶縁試験用の電流を流す。つまり、コンデンサ１１は、かかる絶縁試験用の電流を充電ケーブル１４に流すものであれば足りるから、コンデンサ５の静電容量よりも小さい静電容量を有している。コンデンサ１１の正電位側は、電流計１０を介してリアクトル９の他端に接続される。コンデンサ１１の負電位側は、ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける他方のダイオードのアノードに各々接続されると共に、充電ケーブル１４の負極側の導線に接続される。
【００４８】
併せて、コンデンサ１１の正電位側は、制御回路１９に接続される。対応して制御回路１９は、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧の経時変化特性を検出する。
【００４９】
抵抗１２は、コンデンサ１１に並列に接続され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１が放電する際の時定数を規定するための抵抗値を有している。つまり、抵抗１２の抵抗値は、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の放電時間を規定するに足りる値に設定されている。
【００５０】
ダイオード１３は、コンデンサ１１及び抵抗１２の後段であって、かつ充電ケーブル１４の前段に設けられて、コンタクタ１５がオフ状態からオン状態に切り替わる際の充電ケーブル１４を介して流れる逆電流を阻止する。ダイオード１３のアノードは、コンデンサ１１の正電位側に接続されると共に、ダイオード１３のカソードは、充電ケーブル１４の正極側の導線に接続される。
【００５１】
コンタクタ１５は、充電ケーブル１４を介して充電装置Ｓ１から入力されてくる直流電流を断続する電気自動車側の断続器である。コンタクタ１５は、バッテリＢの充電時にはオン状態に維持され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時にはオフ状態に維持される。
【００５２】
制御回路１９は、充電装置Ｓ１全体の動作を制御する制御回路である。つまり、制御回路１９は、ＰＷＭコンバータ４の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力すると共に、ダイオードブリッジ８の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力することにより、対応して電圧制御回路１７、ＰＷＭ制御回路１８、電流制御回路２１及びＰＷＭ制御回路２２の動作を制御することを介してＰＷＭコンバータ４のスイッチング動作及びダイオードブリッジ８のスイッチング動作を制御するのみならず、コンタクタ２の断続切り換え動作及びリレー２４の断続切り換え動作を制御して、充電装置Ｓ１における充電動作及び絶縁試験動作を制御する。
【００５３】
更に、本実施形態の充電装置Ｓ１には、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１と協働して機能する抵抗２３、リレー２４及びダイオード２５が設けられているが、以下、これらの構成要素について詳細に説明する。
【００５４】
抵抗２３は、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段でそれらに並列に接続され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時のリレー２４がオン状態のときに通電されて、コンデンサ１１に印加される電圧を規定する素子である。かかる充電ケーブル１４の絶縁試験時にはバッテリＢを充電する必要はないのであるから、充電電流よりも小さな電流を流した方が電力消費上は効率的である。よって、例えば、充電ケーブル１４に５００Ｖの電圧を印加してその絶縁試験をする際には、抵抗２３の抵抗値を５００Ω程度の相対的に大きな値に設定して、その際に流す必要のある直流電流の電流値を、充電電流よりも２桁程度小さい１Ａ程度の微小電流値に抑えることとする。抵抗２３の一端は、電流計１０を介してリアクトル９の他端とコンデンサ１１の正電位側との間に接続されると共に、抵抗２３の他端は、リレー２４を介してダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける他方のダイオードのアノードとコンデンサ１１の負電位側との間に各々接続される。
【００５５】
リレー２４は、電磁継電器であってそれに起因する断続切り換え時の応答遅れを有しており、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段で抵抗２３に直列に接続される。
【００５６】
ダイオード２５は、抵抗２３及びリレー２４の後段であって、かつコンデンサ１１及び抵抗１２の前段に設けられて、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時
のリレー２４がオン状態からオフ状態に切り替わる際の応答遅れに起因するコンデンサ１１から抵抗２３への放電電流の流入を防止すべく逆電流を阻止する。ダイオード２５のアノードは、抵抗２３の一端に接続されると共に、ダイオード１３のカソードは、コンデンサ１１の正電位側に接続される。なお、ダイオード２５は、リレー２４が比較的迅速に断続動作をして、コンデンサ１１から抵抗２３へ流入する放電電流が比較的小さい場合には、必ずしも設けなくともよい。
【００５７】
以上のような構成を有する本実施形態の充電装置Ｓ１は、以下に詳細に説明するように動作して、バッテリＢを充電すると共に、バッテリＢを充電するバッテリＢを充電するにあたり充電ケーブル１４の絶縁試験を行う。
【００５８】
バッテリＢの充電時には、まず、充電ケーブル１４を電気自動車側の充電コネクタＣＶに手動で接続して、コンタクタ１５を手動でオン状態に切り換えると共に、制御回路１９が、コンタクタ２をオン状態及びリレー２４をオフ状態に各々切り換える。ここで、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路１８の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力し、対応して電圧制御回路１７は、コンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９からの基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１８に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ４に駆動信号を入力する。同時に、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を制御回路１９からの基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力する。対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従ってインバータブリッジ６に駆動信号を入力する。
【００５９】
つまり、ＰＷＭ制御回路１８は、制御回路１９及び電圧制御回路１７の制御に従って、コンデンサ５の検出電圧値を基準電圧値に収束させるようにＰＷＭコンバータ４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、ＰＷＭ制御回路２２は、制御回路１９及び電流制御回路２１の制御に従って、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるようにインバータブリッジ６をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。
【００６０】
併せて、変圧器７が、インバータブリッジ６から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、ダイオードブリッジ８が、変圧器７から入力される交流電流を直流電流に変換し、更にリアクトル９が、ダイオードブリッジ８から入力される直流電流を平滑化した後に、かかる直流電流が充電ケーブル１４を介してバッテリＢに流れて、この結果、バッテリＢが充電される。この際、ＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリＢに流れる直流充電電流の電流値も実質所定の一定値となる。また、リレー２４はオフ状態であるので、ダイオードブリッジ８からの直流電流は抵抗２３に流れることはない。
【００６１】
一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、まず、充電ケーブル１４を電気自動車側の充電コネクタＣＶに手動で接続して、コンタクタ１５を手動でオフ状態に切り換えると共に、制御回路１９が、コンタクタ２をオン状態及びリレー２４をオフ状態に各々切り換える。ついで、ＰＷＭ制御回路１８が、制御回路１９及び電圧制御回路１７の制御に従って、電圧制御回路１７からのコンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９からの基準電圧値に収束させるようにＰＷＭコンバータ４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。この際、制御回路１９は、電流制御回路２１に対してインバータブリッジ６のスイッチング動作を停止状態に維持する制御信号を入力するため、対応してＰＷＭ制御回路２２は、インバータブリッジ６に駆動信号を入力することは
なく、インバータブリッジ６のスイッチング動作は停止状態に維持される。
【００６２】
次に、制御回路１９が、リレー２４をオフ状態からオン状態に所定期間（例えば１秒間程度）切り換えると共に、その期間だけ、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力すると共に、対応してＰＷＭ制御回路２２は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるような駆動信号をインバータブリッジ６に入力する。
【００６３】
つまり、かかる所定期間だけ、ＰＷＭ制御回路２２が、制御回路１９及び電流制御回路２１の制御に従って、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるように、インバータブリッジ６をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、変圧器７が、インバータブリッジ６から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、かつ、ダイオードブリッジ８が、変圧器７から入力される交流電流を直流電流に変換してリアクトル９にその直流電流を出力する。この結果、その期間だけ抵抗２３に直流電流が流れる。ここで、ＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流が基準電流値という一定値に収束するフィードバック制御であるので、抵抗２３に流れる直流電流の電流値も実質一定値となる。これにより、抵抗２３にはその抵抗値に起因した一定の電圧降下が発生する。具体的には、基準電流値を１Ａに設定し、かつ抵抗２３の抵抗値を５００Ωに設定した場合には、抵抗２３においては、１Ａの電流が流れることによって５００Ｖの電圧降下が正確に発生する。そして、この電圧降下によって発生した電圧に対応して、抵抗２３に並列接続されているコンデンサ１１が、かかる所定期間において正確に充電される。
【００６４】
次に、かかる所定時間経過後、制御回路１９は、リレー２４をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、電流制御回路２１に対してインバータブリッジ６のスイッチング動作を停止状態に維持する制御信号を入力し、対応してＰＷＭ制御回路２２は、インバータブリッジ６に対する駆動信号の入力を停止し、インバータブリッジ６のスイッチング動作は停止される。これにより、コンデンサ１１の充電電圧がダイオード１３を介して充電ケーブル１４に印加され、コンデンサ１１に蓄積された電荷は抵抗１２と充電ケーブル１４の絶縁抵抗とで消費される。
【００６５】
この際、制御回路１９は、コンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧経時変化特性を検出していき、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性と図示を省略するメモリに格納された基準経時変化特性とを比較することにより、充電ケーブル１４の絶縁状態が正常であるか否かを判別する。かかる判別の仕方としては、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性における単数又は複数の所定時刻の電圧値と基準経時変化特性における対応する時刻の電圧値とを比較に用いてもよいし、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性における所定期間の変化プロフィールと基準経時変化特性における対応する期間の変化プロフィールとを比較に用いてもよい。そして、充電ケーブル１４の絶縁が正常である場合、制御回路１９は、バッテリＢの充電を開始することになる。
【００６６】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ１では、充電ケーブル１４の一対の導線間に接続されたコンデンサ１１と並列に接続された抵抗２３と抵抗２３に直列に接続されたリレー２４とを備え、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路１９が、一旦、インバータブリッジ６のスイッチング動作を行わせながらリレー２４をオン状態に切り換えることによって抵抗２３に通電し、その通電に伴って抵抗２３により生じる電圧降下分の電圧をコンデンサ１１に印加してコンデンサ１１を蓄電しておき、その後インバータブリッ
ジ６のスイッチング動作を停止しながらリレー２４をオフ状態に切り換えることによって、コンデンサ１１を放電させてその電圧を充電ケーブル１４の極間に印加する。このような構成によれば、抵抗２３の抵抗値を相対的に大きな値に設定して抵抗２３に相対的に微小な電流を流すと共に、充電ケーブル１４の極間に絶縁試験に適した電圧を印加することができるので、充電ケーブル１４の絶縁試験を安価で簡素な構成でもって効率的かつ確実に行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態における充電装置Ｓ１では、放電時の時定数を調整する抵抗１２が付加されたコンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧経時変化特性を検出していき、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性と図示を省略するメモリに格納された基準経時変化特性とを比較することにより、充電ケーブル１４の絶縁状態が正常であるか否かを判別する。このような構成によれば、コンデンサ１１に放電時の時定数を調整する抵抗１２を付加するという簡便な構成で、充電ケーブル１４の絶縁試験を正確に行うことができる。
【００６８】
また、本実施形態における充電装置Ｓ１では、ダイオード２５が、抵抗２３及びリレー２４の後段であって、かつコンデンサ１１及び抵抗１２の前段に設けられる。このような構成によれば、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時のリレー２４がオン状態からオフ状態に切り替わる際の応答遅れに起因するコンデンサ１１から抵抗２３への放電電流の流入を防止することができ、充電ケーブル１４の絶縁試験を正確に行うことができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００７０】
図２は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００７１】
図２に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ２は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、リレー２４が半導体スイッチング素子３１に置き換わって、かつ、ダイオード２５が省略されている構成を有する点で相違する。
【００７２】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電磁継電器であるリレー２４を断続するものであるから、リレー２４の断続時の応答遅れによってコンデンサ１１から抵抗２３に放電電流が流入することを抑制する必要があり、このため逆電流阻止用のダイオード２５を付加的に設けることにより構成が煩雑化していた。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ２においては、リレー２４の代わりに半導体スイッチング素子３１を備える構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。
【００７３】
具体的には、半導体スイッチング素子３１は、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段で抵抗２３に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴなどの半導体素子であって、その断続切り換え時の応答が電磁継電器に比較して相対的に迅速である。制御回路１９は、半導体スイッチング素子３１の断続切り換え動作を制御する。
【００７４】
よって、バッテリＢの充電時には、制御回路１９は、インバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながら半導体スイッチング素子３１をオフ状態に切り換える。一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路１９
は、インバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながら半導体スイッチング素子３１をオフ状態からオン状態に所定時間切り換えて、コンデンサ１１を充電し、かかる所定時間が経過したならば、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共に半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換えて、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。この際、半導体スイッチング素子３１の断続時の応答遅れは、実質無視し得るレベルであるから、コンデンサ１１の放電時においては、第１の実施形態における充電装置Ｓ１において設けた逆電流阻止用のダイオード２５を省略しても、抵抗２３に流入する放電電流は極めて小さくなって実質無視し得るレベルになると共に、充電ケーブル１４に印加されるコンデンサ１１の放電量を絶縁試験に充分なレベルに確保する。
【００７５】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ２では、電磁継電器であるリレーの代わりに設けた半導体スイッチング素子３１の応答速度が電磁継電器であるリレーの応答速度よりも格段に速いために、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共に半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換えても、抵抗２３に流入する放電電流を極めて小さくでき、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオードを不要にすることができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００７７】
図３は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００７８】
図３に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ３は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、制御回路１９が更に電圧制御回路４１を備える構成を有する点で相違する。
【００７９】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電流計１０の定格の１／１００程度を使ってダイオードブリッジ８からの直流電流を計測しながら、充電ケーブル１４に例えば５００Ｖの電圧を正確に印加することが必要となるから、電流計１０の計測特性に発生するドリフトが無視し得ないことに起因して、ダイオードブリッジ８からの直流電流を計測する際に誤差が発生する事態が考えられる。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ３においては、制御回路１９が電圧制御回路４１を備える構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。なお、電圧制御回路４１は、制御回路１９の前段にそれから独立した回路として設けられていてもよい。
【００８０】
具体的には、コンデンサ１１の正電位側は、制御回路１９中の電圧制御回路４１に接続され、電圧制御回路４１は、コンデンサ１１の正電位側の電圧値を検出する。
【００８１】
よって、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値及びコンデンサ１１の検出電圧値を含む制御信号を電流制御回路２１に出力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させると共にコンデンサ１１の検出電圧値を例えば５００Ｖに収束させるように制御する制御信号をＰＷＭ制御回路２２に出力する。対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従った駆動信号をインバータブリッジ６に出力する。この結果、インバータブリッジ６においては、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させると共にコンデンサ１１の検出電圧値を例えば５００Ｖに収束さ
せるようにフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。
【００８２】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ３では、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を用いたインバータブリッジ６の制御ループに加えて、電圧制御回路４１がコンデンサ１１の電圧値を検出したその検出電圧値にも基づいたインバータブリッジ６の制御ループを構成する。このような構成によれば、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、電流計１０の計測特性にドリフトが発生したとしても、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００８３】
（第３の実施形態の変形例）
第３の実施形態における充電装置Ｓ３は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１の制御回路１９において電圧制御回路４１を設けた構成になっているが、同様に、第２の実施形態における充電装置Ｓ２の制御回路１９において電圧制御回路４１を設けるようにしてもよい。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、電流計１０の計測特性にドリフトが発生したとしても、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができると共に、半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換える際に、抵抗２３に流入する放電電流を極めて小さくでき、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオードを不要にすることができる。
【００８４】
（第４の実施形態）
最後に、図４を参照して、本発明の第４の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００８５】
図４は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。なお、説明の便宜上、制御系の図示は省略している。
【００８６】
図４に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ４は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、コンタクタ２、リアクトル３及びＰＷＭコンバータ４の代わりに、これらと同様の機能を有するＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路５１を備えた充電ユニット５０を採用すると共に、交流電源１を、互いに並列に接続された３つの単相交流用の充電ユニット５０の各々に接続した構成を有する点で相違する。
【００８７】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電流計１０の定格の１／１００程度を使ってダイオードブリッジ８からの直流電流を計測しながら、充電ケーブル１４に例えば５００Ｖの電圧を正確に印加することが必要となるから、電流計１０の計測特性にドリフトが発生することに起因して、ダイオードブリッジ８からの直流電流を計測する際に誤差が発生する事態が考えられる。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ４においては、３つの充電ユニット５０にバッテリＢの充電を分担させて各充電ユニット５０に流れる電流を小電流化し、電流計１０の定格自体を下げることにより、充電ケーブル１４の絶縁試験時において電流計１０の計測特性におけるドリフトを無視し得る構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、バッテリＢの充電時には３つの充電ユニット５０を用いているが、原理的には複数の充電ユニット５０であればよく、充電ケーブルの絶縁試験時には、１つの
みの充電ユニット５０を用いているが、原理的には複数の充電ユニット５０の一部を用いればよい。また、交流電源１として単相交流電源を用いているが、充電ユニット５０等を適宜バランスよく組み合わせれば、原理的には３相交流電源にも適用可能である。
【００８８】
具体的には、バッテリＢの充電時には、３つの充電ユニット５０の全てを利用してバッテリＢを充電するが、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、３つの充電ユニット５０の内の１つのみを利用して、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。つまり、図４中では、上段に示す回路構成が、充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加するためのものであり、そこには、抵抗２３、リレー２４及びダイオード２５が設けられる。また、コンデンサ１１、抵抗１２、ダイオード１３及び充電ケーブル１４は、３つの充電ユニット５０の各々について共通である。
【００８９】
よって、バッテリＢの充電時には、制御回路は、３つの充電ユニット５０の各々のインバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながらリレー２４をオフ状態に切り換えて、バッテリＢを充電する。
【００９０】
一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路は、３つの充電ユニット５０の内の１つのみのインバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながらリレー２４をオフ状態からオン状態に所定時間切り換えて、コンデンサ１１を充電し、かかる所定時間が経過したならば、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共にリレー２４をオン状態からオフ状態に切り換えて、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。
【００９１】
ここで、３つの充電ユニット５０の各々には、相対的な小電流（３台の場合は、典型的には１２５Ａ／３又は１００Ａ／３の電流値を呈するような電流）が流れるから、これらに対して定格の小さい電流計１０が各々適用されている。対応して充電ケーブル１４の絶縁試験に用いる１つのみの充電ユニット５０に対しても定格の小さい電流計１０が適用されているから、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う場合にコンデンサ１１を充電するときであっても、電流計１０の計測特性におけるドリフトは無視し得るレベルとなる。
【００９２】
また、ＰＦＣ回路５１は、バッテリＢの充電時及び充電ケーブル１４の絶縁試験時において、制御回路の制御の下で、交流電源１からの交流電流を断続すると共に、その交流電流に含まれる高周波成分を低減して力率改善をしながら、スイッチング動作することによってかかる交流電流を直流電流に変換する。
【００９３】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ４では、３つの充電ユニット５０の各々に相対的な小電流が流れることに対応して、これらに対して定格の小さい電流計１０が各々適用されている。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際にコンデンサ１１を充電するときであっても、充電ケーブル１４の絶縁試験に用いる充電ユニット５０に適用された電流計１０の計測特性におけるドリフトを無視し得るレベルとすることができ、ダイオードブリッジ８からの直流電流をより正確に計測しながら抵抗２３に流れる電流をより正確に制御して、コンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。併せて、ＰＦＣ回路５１を用いることにより、３つの充電ユニット５０を用いる場合であっても構成を簡素化することができる。
【００９４】
（第４の実施形態の変形例）
第４の実施形態における充電装置Ｓ４においても、第２の実施形態における充電装置Ｓ２と同様に、リレー２４を半導体スイッチング素子に置き換えてもよい。これにより、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオード２５を不要にすることができる。
【００９５】
また、第４の実施形態における充電装置Ｓ４においても、第３の実施形態における充電装置Ｓ３と同様に制御回路１９に電圧制御回路４１を設けるようにしてもよい。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、定格の小さい電流計１０を用いたとしてもその計測特性においてもある程度のドリフトが発生した場合、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００９６】
また、第４の実施形態における充電装置Ｓ４において用いたＰＦＣ回路５１は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１から第３の実施形態における充電装置Ｓ３に対して適宜適用可能であることはもちろんである。
【００９７】
なお、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明においては、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に電気自動車等のバッテリの充電装置の分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ１〜Ｓ４…充電装置
Ｂ…バッテリ
ＣＶ…充電コネクタ
１…交流電源
２…コンタクタ
３…リアクトル
４…ＰＷＭコンバータ
５、１１…コンデンサ
６…インバータブリッジ
７…変圧器
８…ダイオードブリッジ
９…リアクトル
１０…電流計
１２、２３…抵抗
１３…ダイオード
１４…充電ケーブル
１５…コンタクタ
１７…電圧制御回路
１８…ＰＷＭ制御回路
１９…制御回路
２１…電流制御回路
２２…ＰＷＭ制御回路
２４…リレー
２５…ダイオード
２６…電圧検出回路
３１…半導体スイッチング素子
４１…電圧制御回路
５０…充電ユニット
５１…ＰＦＣ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関し、特に、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電するにあたり、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車に搭載されているバッテリを充電する充電装置においては、チャデモ（ＣＨＡｄｅＭＯ、ＣＨＡｒｇｅ ｄｅ ＭＯｖｅ）と呼ばれる規格で、充電方式の規格化が進められている。かかるチャデモ規格では、充電装置と電気自動車側の充電コネクタとを電気的に接続する充電ケーブルの極間耐量が５００Ｖである場合には、５００Ｖ±２５Ｖの電圧範囲内で充電ケーブルの絶縁試験（耐圧試験）を行い、充電ケーブルの安全性を確認した後に充電を開始することが定められている。このような背景から、充電ケーブルの絶縁試験を行う絶縁試験装置が、提案されるようになっている。
【０００３】
特許文献１は、絶縁試験装置に関し、充電ケーブル１３ａ、１３ｂに絶縁試験用の電圧を印加して平滑コンデンサＣを充電した後に平滑コンデンサＣの電圧を測定し、平滑コンデンサＣの電圧と充電ケーブル１３ａ、１３ｂの絶縁が正常であるときの電圧基準信号とを比較することによって、充電ケーブル１３ａ、１３ｂの絶縁が正常であるか否かを判定する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３８８９８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、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成においては、あくまでも充電ケーブルの絶縁試験装置のみが開示され、バッテリを充電する構成については何等の開示や示唆がなされていないものである。
【０００６】
更に、本発明者の検討によれば、バッテリの充電装置に充電ケーブルの絶縁試験機能を付加しようとした場合には、以下のような傾向があることが分かった。
【０００７】
すなわち、チャデモ規格では、バッテリの充電電圧は、５０ｋＷ機に対しては４００Ｖ（１２５Ａの直流電流の適用時）又は５００Ｖ（１００Ａの直流電流の適用時）と定められると共に、例えばバッテリの充電電圧が５００Ｖの場合に絶縁試験を行う際には、５００Ｖ±２５Ｖの電圧を充電ケーブルに印加することが定められている。ところが、充電装置は、一般的に、電気自動車側からの充電電流指令に従いながら、定電流の充電電流で充電するような制御がなされる構成を有するために、絶縁試験時における充電ケーブルへの印加電圧を直接的に一定値に制御することは難しい。このため、かかる充電装置では、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータの後段に設けられた平滑コンデンサの設定電圧を下げることによって、絶縁試験時における充電ケーブルへの印加電圧が５００Ｖ±２５Ｖの範囲内に入るように調整することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、平滑コンデンサの設定電圧の下限を、その前段の交流電流を直流電流に変換するコンバータの出力電圧との兼ね合いで設定し、かつ、平滑コンデンサの後段に設
けられる変圧器における１次コイルと２次コイルとの巻き数比を、種々の使用上の余裕代を与えながら５００Ｖのバッテリの充電電圧を実現するように設定しても、充電ケーブルへの印加電圧は、５００Ｖ±２５Ｖの範囲を超えてしまう傾向にある。また、変圧器における１次コイルと２次コイルとの巻き数比には実用的に設定できる限界があり、変圧器の巻き数比を現実的な値に設定した場合には、充電ケーブルへの印加電圧はより増加するから、充電ケーブルへの印加電圧を５００Ｖ±２５Ｖの範囲内に収めるのはなおさら困難な傾向が強い。
【０００９】
従って、現状では、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した新規な構成の充電装置を実現することが待望された状況にある。
【００１０】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置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】
【００１１】
以上の目的を達成すべく、本発明は、交流電流から変換されて定電流になるように制御された直流電流を、充電ケーブルを介して、バッテリに流して前記バッテリを充電すると共に、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置であって、前記充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサに並列に接続された抵抗と、前記抵抗に直列に接続された断続器と、前記断続器をオン状態に切り換えて前記抵抗に前記直流電流を流すことに起因して、前記抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧を前記コンデンサに印加することにより、前記コンデンサを蓄電させた後、前記交流電流の変換を停止しながら前記断続器をオフ状態に切り換えて、前記コンデンサの電圧を前記充電ケーブルの前記一対の導線間に印加することにより、前記充電ケーブルを介して前記コンデンサを放電させながら前記充電ケーブルに放電電流を流して、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、を備えることを第１の局面とする充電装置である。
【００１２】
また、本発明の充電装置は、かかる第１の局面に加えて、前記制御回路は、前記コンデンサが放電する際における前記コンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、前記充電ケーブルの絶縁状態を判別することを第２の局面とする。
【００１３】
また、本発明の充電装置は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記断続器は、電磁継電器であり、更に、前記抵抗と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサの前記放電電流が前記抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられたことを第３の局面とする。
【００１４】
また、本発明の充電装置は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記断続器は、半導体スイッチング素子であることを第４の局面とする。
【００１５】
また、本発明の充電装置は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記制御回路は、前記直流電流の検出電流値に加えて、前記コンデンサの検出電圧値にも基づいて、前記直流電流が定電流になるように制御することを第６の局面とする。
【００１６】
また、本発明の充電装置は、かかる第１から第５のいずれかの局面に加えて、前記交流電流を変換して前記直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、前記制御回路は、前記複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットに対して前
記コンデンサ、前記抵抗及び前記断続器を備えたものを用いて、前記絶縁試験を行うことを第５の局面とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の局面における構成によれば、直流電流をバッテリに流す充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、コンデンサに並列に接続された抵抗と、抵抗に直列に接続された断続器と、断続器をオン状態に切り換えて抵抗に直流電流を流すことに起因して、抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧をコンデンサに印加することにより、コンデンサを蓄電させた後、交流電流の変換を停止しながら断続器をオフ状態に切り換えて、コンデンサの電圧を充電ケーブルの一対の導線間に印加することにより、充電ケーブルを介してコンデンサを放電させながら充電ケーブルに放電電流を流して、充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、を備えることにより、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置を提供することができ、特に、抵抗の抵抗値を相対的に大きな値に設定してそれに相対的に微小な電流を流すことができると共に、充電ケーブルの一対の導線間に充電ケーブルの絶縁試験に適した電圧を印加することができるので、充電ケーブルの絶縁試験を安価で簡素な構成でもって効率的かつ確実に行うことができる。
【００１８】
本発明の第２の局面における構成によれば、制御回路が、コンデンサが放電する際におけるコンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、充電ケーブルの絶縁状態を判別することにより、コンデンサに放電時間調整用の抵抗を付加するという簡便な構成を採用しながら、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができる。
【００１９】
本発明の第３の局面における構成によれば、断続器が、電磁継電器であって、更に、抵抗とコンデンサとの間に、コンデンサの放電電流が抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられることにより、コンデンサの放電時にコンデンサの放電電流が抵抗に流入することを確実に防ぐことができ、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができる。
【００２０】
本発明の第４の局面における構成によれば、断続器は、半導体スイッチング素子であることにより、コンデンサの放電時にコンデンサの放電電流が抵抗に流入することを確実に防ぐことができ、充電ケーブルの絶縁試験を正確に行うことができ、逆電流阻止用ダイオードを省略した簡素な構成を実現することができる。
【００２１】
本発明の第５の局面における構成によれば、制御回路が、直流電流の検出電流値に加えて、コンデンサの検出電圧値にも基づいて、直流電流が定電流になるように制御することにより、直流電流を検出する際に用いる電流計の計測特性においてドリフトが発生したとしてもその影響を低減することができ、抵抗に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００２２】
本発明の第６の局面における構成によれば、交流電流を変換して直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、制御回路が、複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットに対してコンデンサ、抵抗及び断続器を備えたものを用いて、絶縁試験を行うことにより、直流電流を検出する際に用いる電流計の定格を下げることができ、抵抗に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態における充電装置につき、図面を適宜参照して、詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ１は、図示を省略する電気自動車に搭載されているバッテリＢを充電すると共に、バッテリＢを充電するにあたり、典型的には樹脂製の外皮中に互いに絶縁された正極側及び負極側の一対の導線を有して充電装置Ｓ１側と電気自動車側の充電コネクタＣＶとを電気的に接続する充電ケーブル１４の絶縁試験を行うものである。かかる充電装置Ｓ１は、交流電源１に電気的に接続されて、コンタクタ２、リアクトル３、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コンバータ４、コンデンサ５、インバータブリッジ６、変圧器７、ダイオードブリッジ８、リアクトル９、電流計１０、コンデンサ１１、抵抗１２、ダイオード１３、充電ケーブル１４、コンタクタ１５、電圧制御回路１７、ＰＷＭ制御回路１８、制御回路１９、電流制御回路２１、ＰＷＭ制御回路２２、抵抗２３、リレー２４、及びダイオード２５を備えている。なお、以下、電気的に接続という文言を、単に接続と簡略化して表記する場合がある。
【００２８】
交流電源１は、典型的には商用の３相交流電源であり、Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷを介して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相からなる３相交流電流を充電装置Ｓ１に入力する。
【００２９】
Ｕ相の入力線ＬＵ、Ｖ相の入力線ＬＶ及びＷ相の入力線ＬＷの各々においては、コンタクタ２及びリアクトル３が順次設けられ、これらを介して、その後段に設けられたＰＷＭコンバータ４に３相交流電流が入力される。
【００３０】
コンタクタ２は、各々、交流電源１からの３相交流電流における対応する相の交流電流を断続する断続器であり、典型的には電磁接触器である。
【００３１】
リアクトル３は、各々、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）リアクトルであり、コンタクタ２を介して入力される３相交流電流における対応する相の交流電流に含まれる高周波成分を低減してＰＷＭコンバータ４に入力し、その交流電流における力率の改善をする。
【００３２】
ＰＷＭコンバータ４は、リアクトル３を介して入力される３相交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的にはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とダイオードとの組み合わせによって構成され、ＰＷＭ制御回路１８からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することによってかかる交流電流を直流電流に変換する。
【００３３】
具体的は、ＰＷＭコンバータ４は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路４Ｕ
、４Ｖ及び４Ｗを、対応して前段回路、中段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。
【００３４】
スイッチング回路４Ｕにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＵ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。同様に、スイッチング回路４Ｖにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＶ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。スイッチング回路４Ｗにおいては、２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間にリアクトル３を介したＷ相交流電流が入力され、かかるＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路１８が接続される。
【００３５】
コンデンサ５は、典型的には電解コンデンサである大容量の平滑コンデンサであり、コンデンサ５の正電位側は、スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗにおける一方のＩＧＢＴのコレクタに各々接続されると共に、コンデンサ５の負電位側は、スイッチング回路４Ｕ、４Ｖ及び４Ｗにおける他方のＩＧＢＴのエミッタに各々接続されて、ＰＷＭコンバータ４からの直流電流を平滑化して一定にする。
【００３６】
併せて、コンデンサ５の正電位側は、電圧制御回路１７に接続され、対応して電圧制御回路１７は、コンデンサ５の正電位側の電圧を検出する。
【００３７】
よって、ＰＷＭコンバータ４においては、その駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力する制御回路１９の制御の下で、電圧制御回路１７及びＰＷＭ制御回路１８により、所定の直流電流を出力するように制御回路１９から与えられた基準電圧値及びコンデンサ５の検出電圧値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電圧制御回路１７は、コンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９から与えられた基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１８に入力し、対応してＰＷＭ制御回路１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ４をスイッチング動作させる駆動信号をＰＷＭコンバータ４に入力する。そして、ＰＷＭコンバータ４は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、コンデンサ５の検出電圧値、つまりＰＷＭコンバータ４の出力電圧値を基準電圧値に収束させていく。
【００３８】
インバータブリッジ６は、コンデンサ５を介して入力される直流電流を交流電流に変換するインバータであり、典型的にはＩＧＢＴとダイオードとの組み合わせによって構成される。インバータブリッジ６は、ＰＷＭ制御回路２２からの駆動信号に従ってＰＷＭ駆動制御されてスイッチング動作することにより、かかる直流電流を所定の高周波の交流電流に変換する。
【００３９】
具体的には、インバータブリッジ６は、いずれも同じ回路構成であるスイッチング回路６Ｆ及び６Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。スイッチング回路６Ｆ及び６Ｒは、各々、いずれも逆電流防止用のダイオードを伴って直列に接続された２つのＩＧＢＴを備える。スイッチング回路６Ｆ及び６ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路２２が接続される。
【００４０】
変圧器７は、典型的には絶縁トランスである変圧器であり、インバータブリッジ６を介して入力される交流電流を所定の電圧に変圧する。変圧器７は、インバータブリッジ６からの交流電流は所定の高周波に変換されているので、小型の変圧器として構成される。
【００４１】
具体的には、変圧器７は、１次コイル７Ｆ及びこれに対向した２次コイル７Ｓを備える。１次コイル７Ｆの一端は、スイッチング回路６Ｆの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレ
クタ間に接続されると共に、１次コイル７Ｆの他端は、スイッチング回路６Ｒの２つのＩＧＢＴのエミッタ及びコレクタ間に接続される。
【００４２】
ダイオードブリッジ８は、変圧器７を介して入力される交流電流を直流電流に変換するコンバータであり、典型的には複数のダイオードの組み合わせによって構成され、２次コイル７Ｓからの交流電流を直流電流に変換する。
【００４３】
具体的には、ダイオードブリッジ８は、いずれも同じ回路構成であるダイオード回路８Ｆ及び８Ｒを、対応して前段回路及び後段回路として備える。ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒは、各々、いずれも直列に接続された２つのダイオードを備える。ダイオード回路８Ｆの２つのダイオードのカソードとアノードとの間には、２次コイル７Ｓの一端が接続されると共に、ダイオード回路８Ｒの２つのダイオードのカソードとアノードとの間には、２次コイル７Ｓの他端が接続される。
【００４４】
リアクトル９は、平滑リアクトルであり、ダイオードブリッジ８からの直流電流に含まれる高周波成分を低減する。リアクトル９の一端は、ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける一方のダイオードのカソードに各々接続される。
【００４５】
電流計１０は、リアクトル９の他端とコンデンサ１１の正電位側との間に接続され、ダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を計測して、その計測信号を電流制御回路２１に出力する。対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された直流電流の電流値を検出する。また、スイッチング回路６Ｆ及び６ＲのＩＧＢＴのゲートには、各々、ＰＷＭ制御回路２２が接続されている。
【００４６】
よって、インバータブリッジ６においては、その駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力する制御回路１９の制御の下で、電流制御回路２１及びＰＷＭ制御回路２２により、ダイオードブリッジ８からリアクトル９を介して所定の直流電流が出力されるように、制御回路１９から与えられた基準電流値及び電流計１０が計測した計測電流値に応じたフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。つまり、電流制御回路２１は、電流計１０が計測する計測電流値を制御回路１９から与えられた基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力し、対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従ってインバータブリッジ６をスイッチング動作させる駆動信号をインバータブリッジ６に入力する。そして、インバータブリッジ６は、かかる駆動信号に従ってスイッチング動作して、電流計１０が計測する計測電流値、つまりダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値に収束させていく。かかるＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８から出力されてリアクトル９によって平滑化された直流電流の電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリＢに流れる直流充電電流の電流値も実質所定の一定値となる。
【００４７】
コンデンサ１１は、典型的には電解コンデンサであり、主としてバッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に機能させることを意図して設けられたもので、一旦充電された後に放電して充電ケーブル１４に絶縁試験用の電流を流す。つまり、コンデンサ１１は、かかる絶縁試験用の電流を充電ケーブル１４に流すものであれば足りるから、コンデンサ５の静電容量よりも小さい静電容量を有している。コンデンサ１１の正電位側は、電流計１０を介してリアクトル９の他端に接続される。コンデンサ１１の負電位側は、ダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける他方のダイオードのアノードに各々接続されると共に、充電ケーブル１４の負極側の導線に接続される。
【００４８】
併せて、コンデンサ１１の正電位側は、制御回路１９に接続される。対応して制御回路１９は、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧の経時変化特性を検出する。
【００４９】
抵抗１２は、コンデンサ１１に並列に接続され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１が放電する際の時定数を規定するための抵抗値を有している。つまり、抵抗１２の抵抗値は、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の放電時間を規定するに足りる値に設定されている。
【００５０】
ダイオード１３は、コンデンサ１１及び抵抗１２の後段であって、かつ充電ケーブル１４の前段に設けられて、コンタクタ１５がオフ状態からオン状態に切り替わる際の充電ケーブル１４を介して流れる逆電流を阻止する。ダイオード１３のアノードは、コンデンサ１１の正電位側に接続されると共に、ダイオード１３のカソードは、充電ケーブル１４の正極側の導線に接続される。
【００５１】
コンタクタ１５は、充電ケーブル１４を介して充電装置Ｓ１から入力されてくる直流電流を断続する電気自動車側の断続器である。コンタクタ１５は、バッテリＢの充電時にはオン状態に維持され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時にはオフ状態に維持される。
【００５２】
制御回路１９は、充電装置Ｓ１全体の動作を制御する制御回路である。つまり、制御回路１９は、ＰＷＭコンバータ４の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力すると共に、ダイオードブリッジ８の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力することにより、対応して電圧制御回路１７、ＰＷＭ制御回路１８、電流制御回路２１及びＰＷＭ制御回路２２の動作を制御することを介してＰＷＭコンバータ４のスイッチング動作及びダイオードブリッジ８のスイッチング動作を制御するのみならず、コンタクタ２の断続切り換え動作及びリレー２４の断続切り換え動作を制御して、充電装置Ｓ１における充電動作及び絶縁試験動作を制御する。
【００５３】
更に、本実施形態の充電装置Ｓ１には、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１と協働して機能する抵抗２３、リレー２４及びダイオード２５が設けられているが、以下、これらの構成要素について詳細に説明する。
【００５４】
抵抗２３は、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段でそれらに並列に接続され、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時のリレー２４がオン状態のときに通電されて、コンデンサ１１に印加される電圧を規定する素子である。かかる充電ケーブル１４の絶縁試験時にはバッテリＢを充電する必要はないのであるから、充電電流よりも小さな電流を流した方が電力消費上は効率的である。よって、例えば、充電ケーブル１４に５００Ｖの電圧を印加してその絶縁試験をする際には、抵抗２３の抵抗値を５００Ω程度の相対的に大きな値に設定して、その際に流す必要のある直流電流の電流値を、充電電流よりも２桁程度小さい１Ａ程度の微小電流値に抑えることとする。抵抗２３の一端は、電流計１０を介してリアクトル９の他端とコンデンサ１１の正電位側との間に接続されると共に、抵抗２３の他端は、リレー２４を介してダイオード回路８Ｆ及び８Ｒにおける他方のダイオードのアノードとコンデンサ１１の負電位側との間に各々接続される。
【００５５】
リレー２４は、電磁継電器であってそれに起因する断続切り換え時の応答遅れを有しており、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段で抵抗２３に直列に接続される。
【００５６】
ダイオード２５は、抵抗２３及びリレー２４の後段であって、かつコンデンサ１１及び抵抗１２の前段に設けられて、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時
のリレー２４がオン状態からオフ状態に切り替わる際の応答遅れに起因するコンデンサ１１から抵抗２３への放電電流の流入を防止すべく逆電流を阻止する。ダイオード２５のアノードは、抵抗２３の一端に接続されると共に、ダイオード１３のカソードは、コンデンサ１１の正電位側に接続される。なお、ダイオード２５は、リレー２４が比較的迅速に断続動作をして、コンデンサ１１から抵抗２３へ流入する放電電流が比較的小さい場合には、必ずしも設けなくともよい。
【００５７】
以上のような構成を有する本実施形態の充電装置Ｓ１は、以下に詳細に説明するように動作して、バッテリＢを充電すると共に、バッテリＢを充電するバッテリＢを充電するにあたり充電ケーブル１４の絶縁試験を行う。
【００５８】
バッテリＢの充電時には、まず、充電ケーブル１４を電気自動車側の充電コネクタＣＶに手動で接続して、コンタクタ１５を手動でオン状態に切り換えると共に、制御回路１９が、コンタクタ２をオン状態及びリレー２４をオフ状態に各々切り換える。ここで、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路１８の駆動制御用の基準電圧値を含む制御信号を電圧制御回路１７に入力し、対応して電圧制御回路１７は、コンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９からの基準電圧値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路１８に入力する。対応してＰＷＭ制御回路１８は、かかる制御信号に従ってＰＷＭコンバータ４に駆動信号を入力する。同時に、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を制御回路１９からの基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力する。対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従ってインバータブリッジ６に駆動信号を入力する。
【００５９】
つまり、ＰＷＭ制御回路１８は、制御回路１９及び電圧制御回路１７の制御に従って、コンデンサ５の検出電圧値を基準電圧値に収束させるようにＰＷＭコンバータ４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、ＰＷＭ制御回路２２は、制御回路１９及び電流制御回路２１の制御に従って、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるようにインバータブリッジ６をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。
【００６０】
併せて、変圧器７が、インバータブリッジ６から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、ダイオードブリッジ８が、変圧器７から入力される交流電流を直流電流に変換し、更にリアクトル９が、ダイオードブリッジ８から入力される直流電流を平滑化した後に、かかる直流電流が充電ケーブル１４を介してバッテリＢに流れて、この結果、バッテリＢが充電される。この際、ＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流値を基準電流値という所定の一定値に収束させるフィードバック制御であるので、バッテリＢに流れる直流充電電流の電流値も実質所定の一定値となる。また、リレー２４はオフ状態であるので、ダイオードブリッジ８からの直流電流は抵抗２３に流れることはない。
【００６１】
一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、まず、充電ケーブル１４を電気自動車側の充電コネクタＣＶに手動で接続して、コンタクタ１５を手動でオフ状態に切り換えると共に、制御回路１９が、コンタクタ２をオン状態及びリレー２４をオフ状態に各々切り換える。ついで、ＰＷＭ制御回路１８が、制御回路１９及び電圧制御回路１７の制御に従って、電圧制御回路１７からのコンデンサ５の検出電圧値を制御回路１９からの基準電圧値に収束させるようにＰＷＭコンバータ４をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させる。この際、制御回路１９は、電流制御回路２１に対してインバータブリッジ６のスイッチング動作を停止状態に維持する制御信号を入力するため、対応してＰＷＭ制御回路２２は、インバータブリッジ６に駆動信号を入力することは
なく、インバータブリッジ６のスイッチング動作は停止状態に維持される。
【００６２】
次に、制御回路１９が、リレー２４をオフ状態からオン状態に所定期間（例えば１秒間程度）切り換えると共に、その期間だけ、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値を含む制御信号を電流制御回路２１に入力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるような制御信号をＰＷＭ制御回路２２に入力すると共に、対応してＰＷＭ制御回路２２は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるような駆動信号をインバータブリッジ６に入力する。
【００６３】
つまり、かかる所定期間だけ、ＰＷＭ制御回路２２が、制御回路１９及び電流制御回路２１の制御に従って、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させるように、インバータブリッジ６をＰＷＭ駆動制御してスイッチング動作させると共に、変圧器７が、インバータブリッジ６から入力される交流電流を所定の電圧に変圧し、かつ、ダイオードブリッジ８が、変圧器７から入力される交流電流を直流電流に変換してリアクトル９にその直流電流を出力する。この結果、その期間だけ抵抗２３に直流電流が流れる。ここで、ＰＷＭ制御回路２２によるインバータブリッジ６のＰＷＭ駆動制御は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流が基準電流値という一定値に収束するフィードバック制御であるので、抵抗２３に流れる直流電流の電流値も実質一定値となる。これにより、抵抗２３にはその抵抗値に起因した一定の電圧降下が発生する。具体的には、基準電流値を１Ａに設定し、かつ抵抗２３の抵抗値を５００Ωに設定した場合には、抵抗２３においては、１Ａの電流が流れることによって５００Ｖの電圧降下が正確に発生する。そして、この電圧降下によって発生した電圧に対応して、抵抗２３に並列接続されているコンデンサ１１が、かかる所定期間において正確に充電される。
【００６４】
次に、かかる所定時間経過後、制御回路１９は、リレー２４をオン状態からオフ状態に切り換えると共に、電流制御回路２１に対してインバータブリッジ６のスイッチング動作を停止状態に維持する制御信号を入力し、対応してＰＷＭ制御回路２２は、インバータブリッジ６に対する駆動信号の入力を停止し、インバータブリッジ６のスイッチング動作は停止される。これにより、コンデンサ１１の充電電圧がダイオード１３を介して充電ケーブル１４に印加され、コンデンサ１１に蓄積された電荷は抵抗１２と充電ケーブル１４の絶縁抵抗とで消費される。
【００６５】
この際、制御回路１９は、コンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧経時変化特性を検出していき、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性と図示を省略するメモリに格納された基準経時変化特性とを比較することにより、充電ケーブル１４の絶縁状態が正常であるか否かを判別する。かかる判別の仕方としては、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性における単数又は複数の所定時刻の電圧値と基準経時変化特性における対応する時刻の電圧値とを比較に用いてもよいし、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性における所定期間の変化プロフィールと基準経時変化特性における対応する期間の変化プロフィールとを比較に用いてもよい。そして、充電ケーブル１４の絶縁が正常である場合、制御回路１９は、バッテリＢの充電を開始することになる。
【００６６】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ１では、充電ケーブル１４の一対の導線間に接続されたコンデンサ１１と並列に接続された抵抗２３と抵抗２３に直列に接続されたリレー２４とを備え、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路１９が、一旦、インバータブリッジ６のスイッチング動作を行わせながらリレー２４をオン状態に切り換えることによって抵抗２３に通電し、その通電に伴って抵抗２３により生じる電圧降下分の電圧をコンデンサ１１に印加してコンデンサ１１を蓄電しておき、その後インバータブリッ
ジ６のスイッチング動作を停止しながらリレー２４をオフ状態に切り換えることによって、コンデンサ１１を放電させてその電圧を充電ケーブル１４の極間に印加する。このような構成によれば、抵抗２３の抵抗値を相対的に大きな値に設定して抵抗２３に相対的に微小な電流を流すと共に、充電ケーブル１４の極間に絶縁試験に適した電圧を印加することができるので、充電ケーブル１４の絶縁試験を安価で簡素な構成でもって効率的かつ確実に行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態における充電装置Ｓ１では、放電時の時定数を調整する抵抗１２が付加されたコンデンサ１１の放電によるその正電位側の電圧経時変化特性を検出していき、検出されたコンデンサ１１の電圧の経時変化特性と図示を省略するメモリに格納された基準経時変化特性とを比較することにより、充電ケーブル１４の絶縁状態が正常であるか否かを判別する。このような構成によれば、コンデンサ１１に放電時の時定数を調整する抵抗１２を付加するという簡便な構成で、充電ケーブル１４の絶縁試験を正確に行うことができる。
【００６８】
また、本実施形態における充電装置Ｓ１では、ダイオード２５が、抵抗２３及びリレー２４の後段であって、かつコンデンサ１１及び抵抗１２の前段に設けられる。このような構成によれば、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時のリレー２４がオン状態からオフ状態に切り替わる際の応答遅れに起因するコンデンサ１１から抵抗２３への放電電流の流入を防止することができ、充電ケーブル１４の絶縁試験を正確に行うことができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００７０】
図２は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００７１】
図２に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ２は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、リレー２４が半導体スイッチング素子３１に置き換わって、かつ、ダイオード２５が省略されている構成を有する点で相違する。
【００７２】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電磁継電器であるリレー２４を断続するものであるから、リレー２４の断続時の応答遅れによってコンデンサ１１から抵抗２３に放電電流が流入することを抑制する必要があり、このため逆電流阻止用のダイオード２５を付加的に設けることにより構成が煩雑化していた。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ２においては、リレー２４の代わりに半導体スイッチング素子３１を備える構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。
【００７３】
具体的には、半導体スイッチング素子３１は、コンデンサ１１及び抵抗１２の前段で抵抗２３に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴなどの半導体素子であって、その断続切り換え時の応答が電磁継電器に比較して相対的に迅速である。制御回路１９は、半導体スイッチング素子３１の断続切り換え動作を制御する。
【００７４】
よって、バッテリＢの充電時には、制御回路１９は、インバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながら半導体スイッチング素子３１をオフ状態に切り換える。一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路１９
は、インバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながら半導体スイッチング素子３１をオフ状態からオン状態に所定時間切り換えて、コンデンサ１１を充電し、かかる所定時間が経過したならば、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共に半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換えて、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。この際、半導体スイッチング素子３１の断続時の応答遅れは、実質無視し得るレベルであるから、コンデンサ１１の放電時においては、第１の実施形態における充電装置Ｓ１において設けた逆電流阻止用のダイオード２５を省略しても、抵抗２３に流入する放電電流は極めて小さくなって実質無視し得るレベルになると共に、充電ケーブル１４に印加されるコンデンサ１１の放電量を絶縁試験に充分なレベルに確保する。
【００７５】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ２では、電磁継電器であるリレーの代わりに設けた半導体スイッチング素子３１の応答速度が電磁継電器であるリレーの応答速度よりも格段に速いために、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共に半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換えても、抵抗２３に流入する放電電流を極めて小さくでき、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオードを不要にすることができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００７７】
図３は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。
【００７８】
図３に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ３は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、制御回路１９が更に電圧制御回路４１を備える構成を有する点で相違する。
【００７９】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電流計１０の定格の１／１００程度を使ってダイオードブリッジ８からの直流電流を計測しながら、充電ケーブル１４に例えば５００Ｖの電圧を正確に印加することが必要となるから、電流計１０の計測特性に発生するドリフトが無視し得ないことに起因して、ダイオードブリッジ８からの直流電流を計測する際に誤差が発生する事態が考えられる。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ３においては、制御回路１９が電圧制御回路４１を備える構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。なお、電圧制御回路４１は、制御回路１９の前段にそれから独立した回路として設けられていてもよい。
【００８０】
具体的には、コンデンサ１１の正電位側は、制御回路１９中の電圧制御回路４１に接続され、電圧制御回路４１は、コンデンサ１１の正電位側の電圧値を検出する。
【００８１】
よって、制御回路１９は、ＰＷＭ制御回路２２の駆動制御用の基準電流値及びコンデンサ１１の検出電圧値を含む制御信号を電流制御回路２１に出力し、対応して電流制御回路２１は、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させると共にコンデンサ１１の検出電圧値を例えば５００Ｖに収束させるように制御する制御信号をＰＷＭ制御回路２２に出力する。対応してＰＷＭ制御回路２２は、かかる制御信号に従った駆動信号をインバータブリッジ６に出力する。この結果、インバータブリッジ６においては、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を基準電流値に収束させると共にコンデンサ１１の検出電圧値を例えば５００Ｖに収束さ
せるようにフィードバックＰＷＭ駆動制御がなされる。
【００８２】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ３では、ダイオードブリッジ８からの平滑化された出力電流の検出電流値を用いたインバータブリッジ６の制御ループに加えて、電圧制御回路４１がコンデンサ１１の電圧値を検出したその検出電圧値にも基づいたインバータブリッジ６の制御ループを構成する。このような構成によれば、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、電流計１０の計測特性にドリフトが発生したとしても、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００８３】
（第３の実施形態の変形例）
第３の実施形態における充電装置Ｓ３は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１の制御回路１９において電圧制御回路４１を設けた構成になっているが、同様に、第２の実施形態における充電装置Ｓ２の制御回路１９において電圧制御回路４１を設けるようにしてもよい。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、電流計１０の計測特性にドリフトが発生したとしても、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができると共に、半導体スイッチング素子３１をオン状態からオフ状態に切り換える際に、抵抗２３に流入する放電電流を極めて小さくでき、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオードを不要にすることができる。
【００８４】
（第４の実施形態）
最後に、図４を参照して、本発明の第４の実施形態における充電装置の構成について、詳細に説明する。
【００８５】
図４は、本実施形態における充電装置の構成を示す回路図である。なお、説明の便宜上、制御系の図示は省略している。
【００８６】
図４に示すように、本実施形態における充電装置Ｓ４は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１に対して、コンタクタ２、リアクトル３及びＰＷＭコンバータ４の代わりに、これらと同様の機能を有するＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路５１を備えた充電ユニット５０を採用すると共に、交流電源１を、互いに並列に接続された３つの単相交流用の充電ユニット５０の各々に接続した構成を有する点で相違する。
【００８７】
つまり、第１の実施形態における充電装置Ｓ１においては、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、電流計１０の定格の１／１００程度を使ってダイオードブリッジ８からの直流電流を計測しながら、充電ケーブル１４に例えば５００Ｖの電圧を正確に印加することが必要となるから、電流計１０の計測特性にドリフトが発生することに起因して、ダイオードブリッジ８からの直流電流を計測する際に誤差が発生する事態が考えられる。そこで、かかる事態をも考慮して、本実施形態における充電装置Ｓ４においては、３つの充電ユニット５０にバッテリＢの充電を分担させて各充電ユニット５０に流れる電流を小電流化し、電流計１０の定格自体を下げることにより、充電ケーブル１４の絶縁試験時において電流計１０の計測特性におけるドリフトを無視し得る構成を採用したものである。本実施形態の残余の構成は第１の実施形態のものと同一であり、同一な構成要素には同一の符号を付して、適宜説明を簡略化又は省略する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、バッテリＢの充電時には３つの充電ユニット５０を用いているが、原理的には複数の充電ユニット５０であればよく、充電ケーブルの絶縁試験時には、１つの
みの充電ユニット５０を用いているが、原理的には複数の充電ユニット５０の一部を用いればよい。また、交流電源１として単相交流電源を用いているが、充電ユニット５０等を適宜バランスよく組み合わせれば、原理的には３相交流電源にも適用可能である。
【００８８】
具体的には、バッテリＢの充電時には、３つの充電ユニット５０の全てを利用してバッテリＢを充電するが、バッテリＢの充電に先立つ充電ケーブル１４の絶縁試験時には、３つの充電ユニット５０の内の１つのみを利用して、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。つまり、図４中では、上段に示す回路構成が、充電ケーブル１４の絶縁試験時に、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加するためのものであり、そこには、抵抗２３、リレー２４及びダイオード２５が設けられる。また、コンデンサ１１、抵抗１２、ダイオード１３及び充電ケーブル１４は、３つの充電ユニット５０の各々について共通である。
【００８９】
よって、バッテリＢの充電時には、制御回路は、３つの充電ユニット５０の各々のインバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながらリレー２４をオフ状態に切り換えて、バッテリＢを充電する。
【００９０】
一方で、バッテリＢの充電に先立って、充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際には、制御回路は、３つの充電ユニット５０の内の１つのみのインバータブリッジ６のスイッチング動作を維持しながらリレー２４をオフ状態からオン状態に所定時間切り換えて、コンデンサ１１を充電し、かかる所定時間が経過したならば、インバータブリッジ６のスイッチング動作を停止すると共にリレー２４をオン状態からオフ状態に切り換えて、コンデンサ１１の充電電圧を充電ケーブル１４に印加する。
【００９１】
ここで、３つの充電ユニット５０の各々には、相対的な小電流（３台の場合は、典型的には１２５Ａ／３又は１００Ａ／３の電流値を呈するような電流）が流れるから、これらに対して定格の小さい電流計１０が各々適用されている。対応して充電ケーブル１４の絶縁試験に用いる１つのみの充電ユニット５０に対しても定格の小さい電流計１０が適用されているから、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う場合にコンデンサ１１を充電するときであっても、電流計１０の計測特性におけるドリフトは無視し得るレベルとなる。
【００９２】
また、ＰＦＣ回路５１は、バッテリＢの充電時及び充電ケーブル１４の絶縁試験時において、制御回路の制御の下で、交流電源１からの交流電流を断続すると共に、その交流電流に含まれる高周波成分を低減して力率改善をしながら、スイッチング動作することによってかかる交流電流を直流電流に変換する。
【００９３】
以上の本実施形態における充電装置Ｓ４では、３つの充電ユニット５０の各々に相対的な小電流が流れることに対応して、これらに対して定格の小さい電流計１０が各々適用されている。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際にコンデンサ１１を充電するときであっても、充電ケーブル１４の絶縁試験に用いる充電ユニット５０に適用された電流計１０の計測特性におけるドリフトを無視し得るレベルとすることができ、ダイオードブリッジ８からの直流電流をより正確に計測しながら抵抗２３に流れる電流をより正確に制御して、コンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。併せて、ＰＦＣ回路５１を用いることにより、３つの充電ユニット５０を用いる場合であっても構成を簡素化することができる。
【００９４】
（第４の実施形態の変形例）
第４の実施形態における充電装置Ｓ４においても、第２の実施形態における充電装置Ｓ２と同様に、リレー２４を半導体スイッチング素子に置き換えてもよい。これにより、付加的に設けられるべき逆電流阻止用のダイオード２５を不要にすることができる。
【００９５】
また、第４の実施形態における充電装置Ｓ４においても、第３の実施形態における充電装置Ｓ３と同様に制御回路１９に電圧制御回路４１を設けるようにしてもよい。これにより、特に充電ケーブル１４の絶縁試験を行う際に、定格の小さい電流計１０を用いたとしてもその計測特性においてもある程度のドリフトが発生した場合、電流制御回路２１の制御動作を微調整しながらインバータブリッジ６をスイッチング動作させることができ、抵抗２３に流れる電流をより正確に制御してコンデンサ１１の放電電圧をより正確に設定することができる。
【００９６】
また、第４の実施形態における充電装置Ｓ４において用いたＰＦＣ回路５１は、第１の実施形態における充電装置Ｓ１から第３の実施形態における充電装置Ｓ３に対して適宜適用可能であることはもちろんである。
【００９７】
なお、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明においては、チャデモ規格に則って、定電流を流しながら充電対象のバッテリを急速充電する機能と、充電装置側とバッテリ側とを電気的に接続する充電ケーブルの絶縁試験を行う機能と、を両立した充電装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に電気自動車等のバッテリの充電装置の分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ１〜Ｓ４…充電装置
Ｂ…バッテリ
ＣＶ…充電コネクタ
１…交流電源
２…コンタクタ
３…リアクトル
４…ＰＷＭコンバータ
５、１１…コンデンサ
６…インバータブリッジ
７…変圧器
８…ダイオードブリッジ
９…リアクトル
１０…電流計
１２、２３…抵抗
１３…ダイオード
１４…充電ケーブル
１５…コンタクタ
１７…電圧制御回路
１８…ＰＷＭ制御回路
１９…制御回路
２１…電流制御回路
２２…ＰＷＭ制御回路
２４…リレー
２５…ダイオード
２６…電圧検出回路
３１…半導体スイッチング素子
４１…電圧制御回路
５０…充電ユニット
５１…ＰＦＣ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流から変換されて定電流になるように制御された直流電流を、充電ケーブルを介して、バッテリに流して前記バッテリを充電すると共に、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置であって、
前記充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに並列に接続された抵抗と、
前記抵抗に直列に接続された断続器と、
前記断続器をオン状態に切り換えて前記抵抗に前記直流電流を流すことに起因して、前記抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧を前記コンデンサに印加することにより、前記コンデンサを蓄電させた後、前記交流電流の変換を停止しながら前記断続器をオフ状態に切り換えて、前記コンデンサの電圧を前記充電ケーブルの前記一対の導線間に印加することにより、前記充電ケーブルを介して前記コンデンサを放電させながら前記充電ケーブルに放電電流を流して、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、
を備える充電装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記コンデンサが放電する際における前記コンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、前記充電ケーブルの絶縁状態を判別する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記断続器は、電磁継電器であり、更に、前記抵抗と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサの前記放電電流が前記抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられた請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記断続器は、半導体スイッチング素子である請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記直流電流の検出電流値に加えて、前記コンデンサの検出電圧値にも基づいて、前記直流電流が定電流になるように制御する請求項１から４のいずれかに記載の充電装置。
【請求項６】
前記交流電流を変換して前記直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、前記制御回路は、前記複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットであって前記コンデンサ、前記抵抗及び前記断続器を備えたものを用いて、前記絶縁試験を行う請求項１から５のいずれかに記載の充電装置。
【請求項１】
交流電流から変換されて定電流になるように制御された直流電流を、充電ケーブルを介して、バッテリに流して前記バッテリを充電すると共に、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う充電装置であって、
前記充電ケーブルの一対の導線間に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサに並列に接続された抵抗と、
前記抵抗に直列に接続された断続器と、
前記断続器をオン状態に切り換えて前記抵抗に前記直流電流を流すことに起因して、前記抵抗で生じる電圧降下に対応した電圧を前記コンデンサに印加することにより、前記コンデンサを蓄電させた後、前記交流電流の変換を停止しながら前記断続器をオフ状態に切り換えて、前記コンデンサの電圧を前記充電ケーブルの前記一対の導線間に印加することにより、前記充電ケーブルを介して前記コンデンサを放電させながら前記充電ケーブルに放電電流を流して、前記充電ケーブルの絶縁試験を行う制御回路と、
を備える充電装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記コンデンサが放電する際における前記コンデンサの放電の時定数が調整された放電電圧の経時変化特性に基づいて、前記充電ケーブルの絶縁状態を判別する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記断続器は、電磁継電器であり、更に、前記抵抗と前記コンデンサとの間に、前記コンデンサの前記放電電流が前記抵抗に流入することを防ぐ逆電流阻止用ダイオードが設けられた請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記断続器は、半導体スイッチング素子である請求項１又は２に記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記直流電流の検出電流値に加えて、前記コンデンサの検出電圧値にも基づいて、前記直流電流が定電流になるように制御する請求項１から４のいずれかに記載の充電装置。
【請求項６】
前記交流電流を変換して前記直流電流を得るように互いに並列に接続された複数の充電ユニットを有し、前記制御回路は、前記複数の充電ユニットのうちの一部の充電ユニットであって前記コンデンサ、前記抵抗及び前記断続器を備えたものを用いて、前記絶縁試験を行う請求項１から５のいずれかに記載の充電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４２６３９（Ｐ２０１３−４２６３９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９５５２（Ｐ２０１１−１７９５５２）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５９８１３０８８２）株式会社 ハセテック (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５９８１３０８８２）株式会社 ハセテック (5)
【Ｆターム（参考）】
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