JP2020074674A - 充電装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電設備へのノイズ流入量を低減する。【解決手段】充電装置は、外部直流電源から電池への充電中に動作するとノイズ源となる機器と電池とを接続するライン上に一方が接続され、他方が外部直流電源と接続される急速充電ラインと、急速充電ラインに設けられる第１ノイズフィルタと、急速充電ライン上に設けられ、急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーと、を有する。ノイズ源となる機器と電池とを接続するラインは、外部交流電源に接続され、第２ノイズフィルタを備える普通充電ラインに接続される。第１ノイズフィルタおよび第２ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、車体グランドに接地される。第１ノイズフィルタはリレーよりも外部直流電源側に設けられる。リレーは、外部直流電源から電池に電力を供給する場合にオンされ、外部直流電源から電池に電力を供給する場合にオフされる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両外部に設けられた急速充電設備から急速充電を受ける車載用の充電装置および車両に関する。

近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電気で走行する自動車（以下、単に「車両」という）が普及しつつある。このような車両は、大容量の蓄電池を搭載しており、外部から給電された電気エネルギーを蓄電池に蓄え、蓄えられた電気エネルギーを用いて走行する。

外部から車両の蓄電池に給電する方法として、車両に設けられた充電器が、一般的な家庭で使用される１００ＶのＡＣ電源から交流電力の供給を受け、交流電力を直流電力に変換し、蓄電池を充電する方法がある。この方法では、ＡＣ電源へのノイズ流入を防ぐため、ノイズを除去するノイズ除去装置が必要である。このようなノイズ除去装置を有する充電装置が、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、ノイズを除去するＹコンデンサのグランド側端子とグランドとを接続する中間接地線に、該中間接地線の連通と遮断を行うスイッチを設け、保安接地端子が接地されていない場合、スイッチを制御して中間接地線を遮断する充電装置が開示されている。これにより、中間接地線が十分に接地されていない場合においても、車体と地面との間に大きな電位差が生じないようにできる。

一方で、外部から車両の蓄電池に給電する方法として、車両外部に設けられた急速充電設備が大電流の直流電力を蓄電池に直接供給する方法がある。

特開２００９−２４００１６号公報

しかしながら、急速充電設備と蓄電池とを接続する急速充電ラインには、ノイズ対策が施されていない。そのため、蓄電池を電源として動作するＤＣＤＣコンバータ等の回路が急速充電時に動作してしまうと、このような回路からノイズが発生し、急速充電設備へノイズが流入するという問題がある。

本発明の目的は、急速充電設備へのノイズ流入量を低減する充電装置および車両を提供することである。

本発明の充電装置は、外部直流電源から供給される直流電力を電池に供給するための急速充電ラインを具備し、前記急速充電ラインは、前記外部直流電源から前記電池への充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池とを接続するライン上に一方が接続され、他方が前記外部直流電源と接続される、充電装置であって、前記急速充電ライン上に設けられる第１ノイズフィルタと、前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーと、を具備し、前記ノイズ源となる機器と前記電池とを接続するラインは、外部交流電源に接続され、第２ノイズフィルタを備える普通充電ラインに接続され、前記第１ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、車体グランドに接地されており、前記第２ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、前記車体グランドに接地されており、前記第１ノイズフィルタは前記リレーよりも前記外部直流電源側に設けられ、前記リレーは、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオンされ、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオフされる。

本発明の車両は、外部直流電源から供給される直流電力を電池に供給するための急速充電ラインを具備し、前記急速充電ラインは、前記外部直流電源から前記電池への充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池とを接続するライン上に一方が接続され、他方が前記外部直流電源と接続される、車両であって、前記急速充電ライン上に設けられる第１ノイズフィルタと、前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーと、を具備し、前記ノイズ源となる機器と前記電池とを接続するラインは、外部交流電源に接続され、第２ノイズフィルタを備える普通充電ラインに接続され、前記第１ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、車体グランドに接地されており、前記第２ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、前記車体グランドに接地されており、前記第１ノイズフィルタは前記リレーよりも前記外部直流電源側に設けられ、前記リレーは、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオンされ、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオフされる。

本発明によれば、急速充電設備へのノイズ流入量を低減することができる。

本発明の一実施の形態に係る充電装置の構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（一実施の形態）
＜充電装置の構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る充電装置１の構成を示す図である。以下、図１を用いて充電装置１の構成について説明する。なお、図１では、充電装置１に加え、一般的な家庭で使用される１００ＶのＡＣ電源１０、車両の外部に設けられ、大電流の直流電力（例えば、３００Ｖ）を供給する急速充電設備２０、及び、リチウムイオン電池などの蓄電池である車載電池３０も記載する。充電装置１は、車載電池３０を有する電気自動車などの車両に搭載され、ＡＣ電源１０または急速充電設備２０からの電力に基づいて車載電池３０を充電する。

ブリッジ回路１１、トランス１２及び図示せぬスイッチング回路等を備えるＡＣＤＣコンバータ１３が、ＡＣ電源１０から供給された交流電力を直流電力に変換し、車載電池３０に充電する。

ＡＣ電源１０とブリッジ回路１１とを接続する一対の充電ラインを普通充電ラインといい、各普通充電ラインにＹコンデンサ１４が接続されている。Ｙコンデンサ１４は、中性点で車体グランドに接地されており、ＡＣＤＣコンバータ１３からＡＣ電源１０に流入するノイズを一定の電流値以下にして、車体グランドに流す。

ＱＣポート１５は、急速充電設備２０と充電装置１とを着脱自在に接続可能なコネクタである。

車載電池３０と後述するＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等と接続するライン上に一端が接続され、他端がＱＣポート１５と接続する一対の充電ラインを急速充電ラインといい、各急速充電ラインにリレー１６−１、１６−２が設けられている。リレー１６−１、１６−２は、急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替え、急速充電時にオンされ、普通充電時にはオフされている。

また、各急速充電ラインには、各急速充電ラインのリレー１６−１、１６−２よりＱＣポート１５側（急速充電入力側）にＹコンデンサ１７が接続されている。Ｙコンデンサ１７は、中性点で車体グランドに接地されており、後述するＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９からのノイズを一定の電流値以下にして、車体グランドに流す。

ＤＣＤＣコンバータ１８は、車載電池３０から供給される直流電力を、例えば、１４Ｖ程度に降圧し、車両の電装品に供給する。また、空調用コンプレッサ１９は、車載電池３０から供給される直流電力を用いて、空調用の冷媒の圧縮を行う。なお、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９は、急速充電時に動作すると、ノイズを発生するノイズ源となる。

車載電池３０は、ＡＣ電源１０または急速充電設備２０から充電し、充電した電力をＤＣＤＣコンバータ１８、空調用コンプレッサ１９、及び、図示せぬインバータ等へ供給する。

このように、充電装置１は、急速充電ラインにＹコンデンサ１７を接続する。これにより、急速充電時に、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等が動作した場合であっても、これらの回路から発生するノイズをＹコンデンサ１７を介して車体グランドに流すことができ、急速充電設備２０へのノイズ流入量を低減できる。

＜急速充電用Ｙコンデンサについて＞
ここで、Ｙコンデンサ１７について説明する。

Ｙコンデンサ１７をリレー１６−１、１６−２より車載電池３０側に設けた場合、Ｙコンデンサ１７と普通充電用のＹコンデンサ１４とからなる総静電容量が増大し、普通充電中に車体に流れる電流が大きくなり、感電の可能性が高まってしまう。

そこで、本発明では、上述したように、Ｙコンデンサ１７を急速充電ラインのリレー１６−１、１６−２よりＱＣポート１５側に設けることにより、普通充電中にＹコンデンサ１７にノイズが流入しないようにした。これにより、Ｙコンデンサの総静電容量を増大させず、感電の可能性を回避することができる。

なお、急速充電中は、トランス１２が絶縁となるため、Ｙコンデンサ１４へのノイズの流入はない。また、Ｙコンデンサからの漏洩電流を３．５ｍＡ以下に要求する規格（IEC61851）があり、この要求からＹコンデンサの静電容量は３５．１６ｎＦ以下にする必要がある。

＜実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態によれば、急速充電設備２０と車載電池３０とを接続する急速充電ラインにＹコンデンサ１７を接続することより、急速充電時に、ＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９等のノイズ源が動作した場合であっても、発生したノイズをＹコンデンサ１７を介して車体グランドに流し、急速充電設備２０へのノイズ流入量を低減することができる。

また、本実施の形態によれば、Ｙコンデンサ１７を急速充電ラインのリレー１６−１、１６−２よりＱＣポート１５側に設けることにより、普通充電中にＹコンデンサ１７へのノイズの流入を阻止し、Ｙコンデンサの総静電容量を増大させず、感電の可能性を回避することができる。

なお、本実施の形態では、急速充電ラインに接続するコンデンサをＹコンデンサとして説明したが、ノイズ対策のためであれば、Ｙコンデンサに変えて、Ｘコンデンサ、コイル、フェライトなどを用いてもよい。また、急速充電ラインに接続するＹコンデンサは１つでもよい。

また、本実施の形態では、急速充電時に動作すると、ノイズを発生するノイズ源となるＤＣＤＣコンバータ１８及び空調用コンプレッサ１９も充電装置１に含まれることとして説明したが、ノイズ源は充電装置１に含まれなくてもよい。

２０１３年６月１１日出願の特願２０１３−１２２９８８の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明にかかる充電装置および車両は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等の電気で走行する自動車に適用できる。

１ 充電装置
１０ ＡＣ電源
１１ ブリッジ回路
１２ トランス
１３ ＡＣＤＣコンバータ
１４、１７ Ｙコンデンサ
１５ ＱＣポート
１６−１、１６−２ リレー
１８ ＤＣＤＣコンバータ
１９ 空調用コンプレッサ
２０ 急速充電設備
３０ 車載電池

Claims (5)

1. 外部直流電源から供給される直流電力を電池に供給するための急速充電ラインを具備し、
   前記急速充電ラインは、前記外部直流電源から前記電池への充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池とを接続するライン上に一方が接続され、他方が前記外部直流電源と接続される、充電装置であって、
   前記急速充電ライン上に設けられる第１ノイズフィルタと、
   前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーと、を具備し、
   前記ノイズ源となる機器と前記電池とを接続するラインは、外部交流電源に接続され、第２ノイズフィルタを備える普通充電ラインに接続され、
   前記第１ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、車体グランドに接地されており、
   前記第２ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、前記車体グランドに接地されており、
   前記第１ノイズフィルタは前記リレーよりも前記外部直流電源側に設けられ、
   前記リレーは、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオンされ、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオフされる、
   充電装置。
2. 前記普通充電ラインには前記外部交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣＤＣコンバータが設けられる、
   請求項１に記載の充電装置。
3. 前記ＡＣＤＣコンバータは、トランスを有する、
   請求項２に記載の充電装置。
4. 前記ノイズ源は、ＤＣＤＣコンバータまたは空調用コンプレッサである、
   請求項１に記載の充電装置。
5. 外部直流電源から供給される直流電力を電池に供給するための急速充電ラインを具備し、
   前記急速充電ラインは、前記外部直流電源から前記電池への充電中に動作するとノイズ源となる機器と前記電池とを接続するライン上に一方が接続され、他方が前記外部直流電源と接続される、車両であって、
   前記急速充電ライン上に設けられる第１ノイズフィルタと、
   前記急速充電ライン上に設けられ、当該急速充電ラインを流れる電流のオンオフを切り替えるリレーと、を具備し、
   前記ノイズ源となる機器と前記電池とを接続するラインは、外部交流電源に接続され、第２ノイズフィルタを備える普通充電ラインに接続され、
   前記第１ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、車体グランドに接地されており、
   前記第２ノイズフィルタは、Ｙコンデンサであり、前記車体グランドに接地されており、
   前記第１ノイズフィルタは前記リレーよりも前記外部直流電源側に設けられ、
   前記リレーは、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオンされ、前記外部直流電源から前記電池に電力を供給する場合にオフされる、
   車両。

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