專利名稱：充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與外部電源相連接使用的充電裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，正在進(jìn)行將電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)。在這種電動(dòng)汽車上，搭載蓄電池等蓄電裝置的同時(shí)，也搭載充電裝置，外部電源和電動(dòng)汽車之間通過(guò)充電電纜相連接，由此可以通過(guò)外部電源對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電。另外，在將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的混合型電動(dòng)汽車中，也正在進(jìn)行可以使用外部電源對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電的所謂插電式的車輛的開(kāi)發(fā)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2009-22061號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在電動(dòng)汽車上搭載的蓄電裝置的多數(shù)是電阻低而且容量大，在充電時(shí)，可以由外部電源提供大的電流。因此，作為與外部電源相連接的充電電纜，從防止充電電纜過(guò)度發(fā)熱的觀點(diǎn)出發(fā)，需要使用配線電阻小的充電電纜。但是，考慮到有些使用人員經(jīng)由卷線盤將外部電源和充電電纜連接，這樣的行為會(huì)成為提高輸入側(cè)的配電電阻的主要因素。因此， 在當(dāng)前的充電裝置中，在確認(rèn)充電電纜過(guò)度溫度上升的情況下，從確保安全性的觀點(diǎn)出發(fā)， 一般采取使充電停止的措施。但是，因?yàn)閷?duì)搭載在電動(dòng)汽車上的蓄電裝置充電是需要時(shí)間的，所以單純使充電停止會(huì)導(dǎo)致蓄電裝置的充電不足，從而成為降低電動(dòng)汽車的方便性的主要因素。本發(fā)明的目的在于在確保充電時(shí)的安全性的同時(shí)對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電。本發(fā)明的充電裝置是一種與外部電源相連接而使用，利用所述外部電源對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電的充電裝置，其特征在于，具有電壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)從所述外部電源輸入的輸入電壓；功率控制單元，其在所述輸入電壓小于預(yù)定的下限值的情況下，降低向所述蓄電裝置輸出的輸出功率的上限值。本發(fā)明的充電裝置，其特征在于，所述功率控制單元在所述輸入電壓大于所述下限值超過(guò)預(yù)定時(shí)間的情況下，提高所述輸出功率的所述上限值。本發(fā)明的充電裝置，其特征在于，所述蓄電裝置是在電動(dòng)汽車上搭載的蓄電裝置。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在來(lái)自于外部電源的輸入電壓小于下限值的情況下，降低向蓄電裝置輸出的輸出功率的上限值。由此，因?yàn)樵趹岩奢斎雮?cè)的配線電壓上升的狀況下，可以降低從外部電源獲取的輸入功率，所以可以抑制輸入側(cè)的發(fā)熱，同時(shí)可以持續(xù)對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電。


圖1是表示電動(dòng)汽車的構(gòu)成的概略圖。
3
圖2是表示電動(dòng)汽車的充電狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。圖3是表示切換輸出功率的上限值的功率限制處理順序的流程圖。圖4是表示功率限制處理的概要的說(shuō)明圖。圖5(a)是表示將上限值設(shè)定為1000W時(shí)的連接線路上的發(fā)熱狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖，(b)是表示將上限值設(shè)定為600W時(shí)的連接線路上的發(fā)熱狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。圖1是表示電動(dòng)汽車10的構(gòu)成的概略圖。在該電動(dòng)汽車10上搭載作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的充電裝置11。如圖 1所示，電動(dòng)汽車10具有電動(dòng)發(fā)電機(jī)12，該電動(dòng)發(fā)電機(jī)12經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸13與驅(qū)動(dòng)輪14相連結(jié)。另外，電動(dòng)汽車10具有作為蓄電裝置的蓄電池15，該蓄電池15經(jīng)由逆變器16與電動(dòng)發(fā)電機(jī)12相連接。此外，在連接蓄電池15和逆變器16的通電導(dǎo)線17、18上設(shè)有主繼電器 19。為了使用外部電源(例如AC100V) 20對(duì)蓄電池15進(jìn)行充電，在電動(dòng)汽車10上設(shè)有用來(lái)連接充電電纜21的充電口 22。另外，在電動(dòng)汽車10上搭載將來(lái)自于外部電源20的供給功率轉(zhuǎn)換成充電功率的充電裝置11。在充電裝置11的輸入側(cè)，經(jīng)由輸入導(dǎo)線23、M與充電口 22連接，在充電裝置11的輸出側(cè)，經(jīng)由輸出導(dǎo)線25、26與通電導(dǎo)線17、18連接。另外，充電裝置11具有由整流電路、變壓器、開(kāi)關(guān)電路等構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換部27，低電壓的交流電流經(jīng)由該功率轉(zhuǎn)換部27被轉(zhuǎn)換成高電壓的直流電流。而且，充電裝置11具有由微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的控制部觀，功率轉(zhuǎn)換部27基于該控制部觀輸出的控制信號(hào)被控制。另外， 充電裝置11中還設(shè)有對(duì)輸入導(dǎo)線23J4的電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓傳感器30、對(duì)輸出導(dǎo)線25、 26的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器31、以及對(duì)輸出導(dǎo)線25、沈的電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓傳感器 32。而且，來(lái)自于各傳感器30 32的電壓信號(hào)及電流信號(hào)均被發(fā)送至控制部觀。另外，在電動(dòng)汽車10上設(shè)有對(duì)逆變器16進(jìn)行控制的電動(dòng)機(jī)控制單元33、對(duì)蓄電池 15進(jìn)行控制的蓄電池控制單元34等。而且，在電動(dòng)汽車10內(nèi)還構(gòu)筑了通信網(wǎng)絡(luò)35，充電裝置11、電動(dòng)機(jī)控制單元33、蓄電池控制單元34等經(jīng)由該通信網(wǎng)絡(luò)35被相互連接起來(lái)。圖2是表示電動(dòng)汽車10的充電狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。首先，如圖1所示，對(duì)電動(dòng)汽車10的蓄電池15進(jìn)行充電時(shí)，外部電源20和電動(dòng)汽車10之間經(jīng)由充電電纜21被連接起來(lái)。但是，作為連接外部電源20和電動(dòng)汽車10的充電電纜21，從防止充電電纜21 過(guò)度發(fā)熱的觀點(diǎn)出發(fā)，需要使用配線電阻小的充電電纜21。但是，對(duì)外部電源20和電動(dòng)汽車10之間的連接線路40來(lái)說(shuō)，不只是使用滿足一定品質(zhì)基準(zhǔn)的充電電纜21，還要考慮到有些使用人員使用配線電阻大的充電電纜，或如圖2所示，除了充電電纜21之外還使用卷線盤41。這樣，因?yàn)橥獠侩娫?0和電動(dòng)汽車10之間的連接線路40有可能具有極大的配線電阻，所以在檢測(cè)連接線路40的發(fā)熱狀況的同時(shí)，需要對(duì)應(yīng)這種發(fā)熱狀況而使充電停止。但是，因?yàn)檫B接線路40由各種電纜等構(gòu)成，所以對(duì)連接線路40的發(fā)熱狀況進(jìn)行檢測(cè)是極其困難的。另外，對(duì)應(yīng)連接線路40的發(fā)熱狀況而單純使充電停止，會(huì)導(dǎo)致蓄電池15的充電不足， 成為降低電動(dòng)汽車10的方便性的主要因素。因此，起到功率控制單元功能的控制部觀，基于從外部電源20向充電裝置11輸入的輸入電壓Vi，通過(guò)對(duì)從充電裝置11向蓄電池15輸出的輸出功率Po的上限值Pmax進(jìn)行切換，而在持續(xù)對(duì)蓄電池15進(jìn)行充電的同時(shí)，防止連接線路40過(guò)度發(fā)熱。此外，控制部觀從作為電壓檢測(cè)單元的電壓傳感器30中獲取輸入電壓Vi。另外，控制部觀在從電流傳感器31中獲取輸出電流Io的同時(shí)，從電壓傳感器32中獲取輸出電壓Vo，控制部W基于這些檢測(cè)值計(jì)算輸出功率Po。另外，在以下的說(shuō)明中，雖然將輸出功率Po的上限值Pmax設(shè)定為 400W、600W、800W、1000W這4個(gè)等級(jí)，但并不限定于此，也可以將上限值Rnax設(shè)定為小于或等于3個(gè)等級(jí)，或也可以將上限值Pmax設(shè)定為大于或等于5個(gè)等級(jí)。在這里，圖3表示的是對(duì)輸出功率Po的上限值Pmax進(jìn)行切換的功率限制處理的順序的流程圖。另外，圖4是表示功率限制處理的概要的說(shuō)明圖。此外，在圖3中示出的功率限制處理是每隔預(yù)定周期(例如100msec)執(zhí)行的。如圖3所示，在步驟Sl中，為了判定連接線路40的配線電阻，判定向充電裝置11輸入的輸入電壓Vi是否大于或等于作為下限值Vmin的95V。即，在輸入電壓Vi大于或等于95V的情況下，因?yàn)檫B接線路40的電壓降小，所以判定為配線電阻小于預(yù)定的容許值的正常狀態(tài)。另一方面，在輸入電壓Vi小于95V 的情況下，因?yàn)檫B接線路40的電壓降大，所以判定為配線電阻大于預(yù)定的容許值的異常狀態(tài)。此外，雖然將輸入電壓Vi的下限值Vmin設(shè)定為95V，但并不限定于此值。在步驟Sl中，在判定輸入電壓Vi大于或等于95V的情況下，因?yàn)槭禽斎腚妷篤i的電壓降小的正常狀態(tài)，所以從步驟S2開(kāi)始對(duì)提高上限值Pmax進(jìn)行判定。在步驟S2中判定現(xiàn)在的上限值Pmax是否為最大的1000W。在步驟S2中，在判定上限值Pmax為1000W的情況下，維持1000W的上限值Pmax，并退出程序。另一方面，在步驟S2中，在判定上限值Pmax 不為1000W的情況下，進(jìn)入步驟S3，并執(zhí)行正常計(jì)數(shù)器COK的計(jì)數(shù)處理。接著在步驟S4中， 判定正常計(jì)數(shù)器COK是否小于或等于預(yù)定值Cl。在步驟S4中，在判定正常計(jì)數(shù)器COK小于或等于預(yù)定值Cl的情況下，維持現(xiàn)在的上限值Pmax，并退出程序。另一方面，在步驟S4中， 在判定正常計(jì)數(shù)器COK大于預(yù)定值Cl的情況下，進(jìn)入步驟S5，執(zhí)行正常計(jì)數(shù)器COK的重置處理。此外，預(yù)定值Cl被設(shè)定為相當(dāng)于1分鐘的時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值，在輸入電壓Vi大于或等于95V的正常狀態(tài)持續(xù)1分鐘的情況下，允許進(jìn)入步驟S5。并且，在步驟S5中，如果執(zhí)行正常計(jì)數(shù)器COK的重置處理，則進(jìn)入步驟S6，判定現(xiàn)在的上限值Pmax是否為400W。在步驟S6中，在判定上限值Pmax為400W的情況下，進(jìn)入步驟S7，將上限值Pmax由400W提高到600W之后退出程序。另一方面，在步驟S6中，在判定上限值Pmax不為400W的情況下，進(jìn)入步驟S8，判定現(xiàn)在的上限值Pmax是否為600W。在步驟S8中，在判定上限值Pmax為600W的情況下，進(jìn)入步驟S9，將上限值Pmax由600W提高到800W之后退出程序。另一方面，在步驟S8中，在判定上限值Pmax不為600W的情況下， 即，在現(xiàn)在的上限值Pmax為800W的情況下，進(jìn)入步驟S10，將上限值Pmax由800W提高到 IOOOff之后退出程序。另一方面，在步驟Sl中，在判定輸入電壓Vi不足95V的情況下，因?yàn)槭禽斎腚妷?Vi的電壓降大的異常狀態(tài)，所以從步驟Sll開(kāi)始對(duì)降低上限值Pmax進(jìn)行判定。在步驟Sll 中，執(zhí)行異常計(jì)數(shù)器CNG的計(jì)數(shù)處理，接著在步驟S12中，判定異常計(jì)數(shù)器CNG是否小于預(yù)定值C2。在步驟S12中，在判定異常計(jì)數(shù)器CNG小于預(yù)定值C2的情況下，維持現(xiàn)在的上限值Pmax，并退出程序。另一方面，在步驟S12中，在判定異常計(jì)數(shù)器CNG大于或等于預(yù)定值 C2的情況下，進(jìn)入步驟S13，判定現(xiàn)在的上限值Pmax是否為1000W。此外，作為預(yù)定值C2，例如被設(shè)定為5，在輸入電壓Vi小于95V的異常狀態(tài)被檢測(cè)出5次的情況下，允許進(jìn)入步驟 S13。即，在功率限制處理的執(zhí)行周期為100msec的情況下，在輸入電壓Vi小于95V的異常狀態(tài)持續(xù)0. 5秒時(shí)進(jìn)入步驟S13。并且，在步驟S13中，在判定上限值Pmax為1000W的情況下，進(jìn)入步驟S14，將上限值Pmax由1000W降低到800W之后退出程序。另一方面，在步驟S13中，在判定上限值Pmax 不為1000W的情況下，進(jìn)入步驟S15，判定現(xiàn)在的上限值Pmax是否為800W。在步驟S15中， 在判定上限值Pmax為800W的情況下，進(jìn)入步驟S16，將上限值由800W降低到600W之后退出程序。另一方面，在步驟S15中，在判定上限值Pmax不為800W的情況下，即在現(xiàn)在的上限值Pmax為600W的情況下，進(jìn)入步驟S17，將上限值Pmax由600W降低到400W之后退出程序。S卩，如圖4所示，在向充電裝置11輸入的輸入電壓Vi小于95V的異常狀態(tài)被檢測(cè)出5次的情況下，將從充電裝置11向蓄電池15輸出的輸出功率Po的上限值Pmax降低 1個(gè)等級(jí)。這樣，在懷疑連接線路40的配線電阻上升的異常狀態(tài)下，因?yàn)閷⑤敵龉β蔖o的上限值Pmax降低，所以可以限制從外部電源20經(jīng)由連接線路40獲取的功率，并可以抑制連接線路40的發(fā)熱量。另一方面，在向充電裝置11輸入的輸入電壓Vi大于或等于95V的正常狀態(tài)持續(xù)1分鐘的情況下，將從充電裝置11向蓄電池15輸出的輸出功率Po的上限值 Pmax提高1個(gè)等級(jí)。這樣，在連接線路40的配線電阻小的正常狀態(tài)下，輸出功率Po的上限值Rnax被提高。在這里，圖5 (a)表示的是將上限值Pmax設(shè)定為1000W時(shí)的連接線路40的發(fā)熱狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖，圖5(b)表示的是將上限值Pmax設(shè)定為600W時(shí)的連接線路40的發(fā)熱狀況的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。此外，在圖5中，為了容易理解而將充電裝置11的轉(zhuǎn)換功率作為100%。如圖5(a)所示，在向蓄電池15輸出的輸出功率Po為1000W、即從外部電源 20獲取的輸入功率Pi為1000W、且向充電裝置11輸入的輸入電壓Vi為90V的情況下，在連接線路40中流過(guò)的輸入電流Ii約為11. IA( = 1000W/90V)。這時(shí)，因?yàn)檫B接線路40的電壓下降量為10V( = 100V-90V)，所以連接線路40的發(fā)熱量約為111W( = 11. IAX 10V)。在從這種狀態(tài)將上限值Pmax降低為600W而將輸出功率Po限制為600W的情況下，因?yàn)檩斎牍β蔖i也降低至600W，所以隨著輸入電壓Vi恢復(fù)，輸入電流Ii降低。這樣，如果假設(shè)通過(guò)將輸出功率Po限制為600W而使輸入電壓Vi恢復(fù)到96V，則輸入電流Ii約降低至4. 2A(= 600W/96V)。這時(shí)，因?yàn)檫B接線路40的電壓下降量為4V( = 100V-96V)，所以連接線路40的發(fā)熱量約降低至16. 8ff( = 4. 2AX4V)。這樣，在因?yàn)檩斎腚妷篤i大大降低而懷疑連接線路40的配線電阻上升的情況下， 將輸出功率Po的上限值Pmax降低。由此，可以限制從外部電源20獲取的輸入功率Pi，并可以降低連接線路40的發(fā)熱量。另外，即使在輸出功率Po的上限值Pmax被降低的情況下， 如果輸入電壓Vi恢復(fù)到正常范圍，也將輸出功率Po的上限值Pmax提高。由此，即使在輸入電壓Vi由于與外部電源20相連接的其它電氣負(fù)載的原因而暫時(shí)降低的情況下，也可以隨著輸入電壓Vi的恢復(fù)而使輸出功率Po恢復(fù)。如上所述，因?yàn)榛谳斎腚妷篤i而使上限值Pmax增減，所以在不導(dǎo)致連接線路40 過(guò)度發(fā)熱的范圍內(nèi)，可以最大限度地確保從外部電源20的輸入功率Pi。由此，在確保充電時(shí)的安全性的同時(shí)可以盡早地對(duì)蓄電池15進(jìn)行充電，可以避免蓄電池15的充電不足，提高
6電動(dòng)汽車10的方便性。而且，在將上限值Pmax降低時(shí)，只要輸入電壓Vi的異常狀態(tài)被檢測(cè)出預(yù)定次數(shù)(例如5次)，就馬上降低上限值Pmax。另一方面，在降低上限值Pmax時(shí)，確認(rèn)輸入電壓Vi的正常狀態(tài)持續(xù)經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間(例如1分鐘)之后，慎重地提高上限值Pmax。 由此，可以提高充電時(shí)的安全性。本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，當(dāng)然可以在不脫離其要點(diǎn)的范圍內(nèi)做各種改變。在上述的說(shuō)明中，雖然將輸出功率Po的上限值Pmax降低至400W，但并不限于此，也可以將上限值Pmax降低至OW而使充電停止。另外，雖然預(yù)先設(shè)定輸出功率Po的上限值Pmax， 但并不限于此，也可以基于輸入電壓Vi而計(jì)算出上限值Pmax。而且，在上述的說(shuō)明中，雖然在輸入電壓Vi降低的異常狀態(tài)被檢測(cè)出5次的情況下將上限值Pmax降低，但并不限于此， 也可以在異常狀態(tài)被檢測(cè)出1次的情況下將上限值Pmax降低。另外，雖然圖示的電動(dòng)汽車10是作為動(dòng)力源只具有電動(dòng)發(fā)電機(jī)12的電動(dòng)汽車，但也可以是將電動(dòng)發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的混合型電動(dòng)汽車。而且，雖然將充電裝置11 搭載在電動(dòng)汽車10上，但并不限于此，本發(fā)明也可以應(yīng)用于獨(dú)立設(shè)置的充電裝置。而且，作為蓄電裝置，雖然使用鋰離子二次電池或鎳氫二次電池等的蓄電池15，但并不限于此，作為蓄電裝置，也可以使用鋰離子電容器或雙電荷層電容器等的電容器。而且，雖然充電裝置11 對(duì)電動(dòng)汽車10的蓄電池15進(jìn)行充電，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于對(duì)其它的電氣設(shè)備的蓄電裝置進(jìn)行充電的充電裝置。而且，雖然在上述的說(shuō)明中使用AC100V的商用電源作為外部電源 20，但并不僅限于此，也可以使用AC200V的商用電源作為外部電源。另外，作為外部電源， 也可以使用太陽(yáng)電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池、蓄電體等。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，其與外部電源相連接而使用，利用所述外部電源對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電，其特征在于，具有電壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)從所述外部電源輸入的輸入電壓；功率控制單元，其在所述輸入電壓小于預(yù)定的下限值的情況下，降低向所述蓄電裝置輸出的輸出功率的上限值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述功率控制單元在所述輸入電壓大于所述下限值超過(guò)預(yù)定時(shí)間的情況下，提高所述輸出功率的所述上限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電裝置，其特征在于， 所述蓄電裝置是在電動(dòng)汽車上搭載的蓄電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種充電裝置，其確保充電時(shí)的安全性，同時(shí)使蓄電池持續(xù)充電。在使用外部電源(AC100V)對(duì)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，電動(dòng)汽車和外部電源之間經(jīng)由充電電纜連接。在進(jìn)行這樣的充電時(shí)，判定來(lái)自于外部電源的輸入電壓Vi是否大于或等于95V(步驟S1)。在輸入電壓Vi小于95V的情況下，也就是在充電電纜的電壓降大的情況下，因?yàn)閾?dān)心在充電電纜中的配線電阻增大，所以降低向蓄電池輸出的輸出功率Po的上限值Pmax(步驟S14、S16、S17)。由此，可以限制從外部電源獲取的功率，并可以抑制充電電纜過(guò)度發(fā)熱，確保安全性。另外，在擔(dān)心配線電阻增大的情況下，因?yàn)橄拗屏溯敵龉β蔖o，所以可以持續(xù)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102201687SQ20111008095
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者大伴洋祐, 瀬田至 申請(qǐng)人:富士重工業(yè)株式會(huì)社