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公開番号2024165744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082217
出願日2023-05-18
発明の名称電動車の充電制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20241121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】外部充電器で充電可能なバッテリ12を搭載した電動車に於いて、充電器を電動発電機の固定子巻線16aの中性点16bを介してバッテリへ接続し電力を昇圧して伝送する昇圧充電回路16を有する充電用回路装置10に於ける中性点リレー18の溶着を検査できる構成を提供する。
【解決手段】充電制御装置に設けられた中性点リレー検査手段は、充電器が電気的に脱離され、昇圧充電回路の接続口11側に接続されたコンデンサ19が直接にバッテリと導通しておらず、中性点リレー18に対して遮断する指令が与えられた状態で、昇圧充電回路を作動してバッテリ側からコンデンサへ電荷を移送するようにインバータ回路16cを動作させたときに、コンデンサ電圧に変化がないときに、中性点リレーの溶着がなく、コンデンサ電圧が上昇したときに中性点リレーの溶着があると判定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
外部の充電器から直流電力の充電可能な駆動用のバッテリを搭載した電動車に於ける充電用回路装置にして、電動機又は電動発電機の固定子巻線及びそれらの巻線に於ける導通を制御するインバータ回路を介して前記充電器を前記バッテリへ接続し前記充電器からの電力を昇圧して前記バッテリへ伝送する昇圧充電回路を有し、前記昇圧充電回路に於いて、前記充電器のための接続口と前記固定子巻線の中性点との間に於ける導通と遮断とを切り換える中性点リレーが設けられた充電用回路装置の作動を制御する充電制御装置であって、
前記中性点リレーに対して前記接続口と前記中性点との間の導通と遮断とを切り換える制御指令を与えるよう構成された中性点リレー制御手段と、
前記昇圧充電回路に於ける前記接続口側と前記バッテリ側との間で電力を伝送するよう前記インバータ回路の作動を制御するインバータ回路制御手段と、
前記中性点リレーの前記接続口側にて前記接続口の端子対間に接続された第一のコンデンサの電圧を検出する第一のコンデンサ電圧検出手段と、
前記中性点リレーの溶着の有無を検査する中性点リレー検査手段と
を含み、
前記充電器と前記充電用回路装置との間が電気的に切断され、前記第一のコンデンサと前記バッテリとの間の前記中性点リレーを介さない導通がなく、前記中性点リレー制御手段から前記中性点リレーに対して前記接続口と前記中性点との間を切断する指令が与えられた状態にて、前記インバータ回路制御手段が前記バッテリ側から前記第一のコンデンサへ電力を伝送するよう前記インバータ回路を作動したときに、前記中性点リレー検査手段が、前記第一のコンデンサ電圧検出手段により検出された前記第一のコンデンサの電圧の変化が観測されなかったときには、前記中性点リレーの溶着がなく、前記第一のコンデンサ電圧検出手段により検出された前記第一のコンデンサの電圧の上昇が観測されたときには、前記中性点リレーの溶着があると判定するよう構成されている充電制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車の充電制御装置に係り、より詳細には、電動車の駆動用バッテリの充電用回路に於けるリレーの溶着の有無の検査処理を実行する装置に係る。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
外部の充電器（スタンドなど）からの直流電力の充電可能な駆動用バッテリを搭載した電動車（電気自動車、プラグインハイブリッド車等）の充電用の回路装置として、充電器とバッテリとを直接に接続して充電器の出力電力をそのまま電圧変換をせずにバッテリへ伝送する回路（バイパス回路、直接充電回路）と、充電器の出力端子（正極）を駆動用の電動機の固定子巻線の中性点へ接続し、固定子巻線とインバータ回路とを昇圧チョッパ回路として用いて充電器の出力電力を昇圧してバッテリへ伝送する回路（中性点経由回路、昇圧充電回路）とが設けられ、二つの回路を充電器の出力電圧に応じて切り換えて使用する構成が提案されている。例えば、特許文献１に於いて、充電器電圧がバッテリ電圧に等しいときには、直接充電回路に於けるリレースイッチ（直接充電リレー、バイパスリレー）をＯＮにし、昇圧充電回路に於けるリレースイッチ（中性点リレー）をＯＦＦにして、直接充電回路にて電力を伝送し、充電器電圧がバッテリ電圧より低いときには、中性点リレーをＯＮにし、直接充電リレーをＯＦＦにして、昇圧充電回路にて電力を伝送する構成が開示されている。なお、特許文献２に於いて、電気自動車用の充電装置に於ける漏電遮断器の動作を確認するための構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許公開２０２１－０４０５１１６
特開平１１－２０５９０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如く、外部の充電器から電動車の駆動用バッテリへの充電のために、充電器の正極端子を駆動用の電動機又は電動発電機の固定子巻線の中性点へ接続して充電器からバッテリへ電力を伝送するよう構成された回路（中性点経由回路）が設けられた充電用回路装置に於いて、中性点経由回路を通じた充電器の接続口とバッテリとの間の導通と遮断を切り換える中性点リレーが溶着する故障（リレーが接続されたままとなる）が発生し得るので、かかる中性点リレーの溶着の有無を、車両から充電用回路装置を取り出すことなく、適時、検査できるようになっていると有利である。また、かかる中性点リレーの溶着の検査に用いる部品はできるだけ少ない方が好ましい。
【０００５】
かくして、本発明の主な課題は、昇圧充電回路が設けられた電動車の充電用回路装置に於ける中性点リレーの溶着を適時検査できる構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記の課題は、外部の充電器から直流電力の充電可能な駆動用のバッテリを搭載した電動車に於ける充電用回路装置にして、電動機又は電動発電機の固定子巻線及びそれらの巻線に於ける導通を制御するインバータ回路を介して前記充電器を前記バッテリへ接続し前記充電器からの電力を昇圧して前記バッテリへ伝送する昇圧充電回路を有し、前記昇圧充電回路に於いて、前記充電器のための接続口と前記固定子巻線の中性点との間に於ける導通と遮断とを切り換える中性点リレーが設けられた充電用回路装置の作動を制御する充電制御装置であって、
前記中性点リレーに対して前記接続口と前記中性点との間の導通と遮断とを切り換える制御指令を与えるよう構成された中性点リレー制御手段と、
前記昇圧充電回路に於ける前記接続口側と前記バッテリ側との間で電力を伝送するよう前記インバータ回路の作動を制御するインバータ回路制御手段と、
前記中性点リレーの前記接続口側にて前記接続口の端子対間に接続された第一のコンデンサの電圧を検出する第一のコンデンサ電圧検出手段と、
前記中性点リレーの溶着の有無を検査する中性点リレー検査手段と
を含み、
前記充電器と前記充電用回路装置との間が電気的に切断され、前記第一のコンデンサと前記バッテリとの間の前記中性点リレーを介さない導通がなく、前記中性点リレー制御手段から前記中性点リレーに対して前記接続口と前記中性点との間を切断する指令が与えられた状態にて、前記インバータ回路制御手段が前記バッテリ側から前記第一のコンデンサへ電力を伝送するよう前記インバータ回路を作動したときに、前記中性点リレー検査手段が、前記第一のコンデンサ電圧検出手段により検出された前記第一のコンデンサの電圧の変化が観測されなかったときには、前記中性点リレーの溶着がなく、前記第一のコンデンサ電圧検出手段により検出された前記第一のコンデンサの電圧の上昇が観測されたときには、前記中性点リレーの溶着があると判定するよう構成されている充電制御装置によって達成される。
【０００７】
上記に於いて、「外部の充電器」とは、スタンドなどに設置される直流電力を電動車の駆動用バッテリへ供給する充電器であってよい。電動車は、電気自動車、プラグインハイブリッド車など、直流電力を供給する充電器により充電可能な駆動用バッテリを搭載した車両であってよい。「充電用回路装置」とは、充電器のケーブル又はアダプタが接続される「接続口」からバッテリの正極・負極端子対までを接続する回路装置であり、本発明の制御装置の制御対象となる充電用回路装置は、充電器の正極端子が「中性点リレー」を介して固定子巻線の中性点へ接続され、固定子巻線とそれらの巻線に於ける導通を制御するインバータ回路とを昇圧チョッパ回路として動作することで、充電器からバッテリへ電力を昇圧しつつ伝送する「昇圧充電回路」を有する。
【０００８】
本発明の充電制御装置は、上記の充電用回路装置の動作を制御する装置であり、具体的には、上記の如き「中性点リレー制御手段」と、「インバータ回路制御手段」とを含み、これらの手段は、バッテリの充電に際して、それぞれ、通常の態様にて、中性点リレー、インバータ回路の状態又は動作を制御するよう構成されていてよい。「第一のコンデンサ電圧検出手段」は、通常の態様にて、中性点リレーの接続口側にて接続口の端子対間に接続された第一のコンデンサの電圧を検出する電圧センサであってよい。
【０００９】
上記の構成に於いて、「中性点リレー検査手段」は、上記の如く、中性点リレーの溶着の有無を検査する手段であり、かかる中性点リレーの溶着の検査に於いては、（ｉ）充電器と充電用回路装置との間が電気的に切断され、（ii）第一のコンデンサが中性点リレーを介さずにバッテリと導通しておらず、(iii)中性点リレー制御手段から中性点リレーに対して接続口と中性点との間を切断する指令が与えられた状態下に於いて、インバータ回路制御手段がバッテリ側から第一のコンデンサへ電力を伝送するようインバータ回路を作動させる。その際、中性点リレーが正常であり、溶着が起きていなければ、第一のコンデンサは、固定子巻線と接続していないので、第一のコンデンサへ電力は伝送されず、第一のコンデンサの蓄電量は変化せず、その電圧は変化しないこととなる。一方、中性点リレーに溶着が発生すると、導通を遮断する制御指令が与えられているにもかかわらず、第一のコンデンサが固定子巻線と接続していることになるので、上記のインバータ回路の作動により、バッテリ側から第一のコンデンサへ電荷が移送され、第一のコンデンサに於いて他に電荷を流出する回路が接続されていないので、その電圧は上昇することとなる。そこで、中性点リレー検査手段は、上記の（ｉ）～（iii）の状態下でのインバータ回路の電力伝送作動に於いて、第一のコンデンサ電圧検出手段により検出された第一のコンデンサの電圧を観測し、第一のコンデンサの電圧の変化が実質的に見られなかったときには、中性点リレーは、溶着がなく正常に遮断され、第一のコンデンサの電圧が上昇したときには、中性点リレーは、溶着があり、故障していると判定できることとなる。
【００１０】
上記の本発明の構成において、中性点リレー制御手段及びインバータ回路制御手段は、上記の如き昇圧充電回路を有する充電用回路装置の制御装置に於いて、普通に装備されている手段である。中性点リレーの接続口側にて接続口の端子対間に接続される第一のコンデンサは、昇圧充電回路に於ける接続口側の電圧を安定化させるために普通に用いられることのある構成要素である。本発明に於ける中性点リレーの溶着の有無を検査に於いては、上記の（ｉ）～（iii）の状態下でのインバータ回路の電力伝送作動時に於いて、第一のコンデンサの電圧の変化を観測するだけでよく、従って、通常の充電用回路装置の制御装置に於いて、第一のコンデンサの電圧を検出する手段を追加するだけでよいので、中性点リレーの溶着の検査に用いる追加される構成要素が少ない点でも有利である。
（【００１１】以降は省略されています）

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