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公開番号2025101262
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023217983
出願日2023-12-25
発明の名称充電システム
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 20060101AFI20250630BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリの充電中に、コンデンサ等の耐久性の低下を抑制可能な充電システムを提供する。
【解決手段】電源3と電気機器5とを選択的に遮断する正極リレー12および負極リレー13と、電源3と電気機器5との間で負極リレー13を迂回して設けられ、プレチャージリレー16を有するプレチャージ回路と、コンデンサ11と、電源3を充電する充電器4と、充電器4と電源3とを接続するコネクタ6と、各リレー12,13,16を制御する制御装置7と、を備え、電源3の第1グランドと制御装置7の第2グランドとが遮断され、電気機器5の第3グランドと第2グランドとが接続されている充電システム1であって、コネクタ6は、電気機器5の負極を電源3の負極と充電器4の負極とに接続する回路を有し、制御装置7は、充電器4によって電源3が充電されているときには、各リレー12,13,16を導通状態にしない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源と、前記電源から電力が供給されまたは前記電源に電力を供給する電気機器と、前記電源の正極と前記電気機器とを接続する正極電線と、前記電源の負極と前記電気機器とを接続する負極電線と、前記正極電線を選択的に遮断できる正極リレーと、前記負極電線を選択的に遮断できる負極リレーと、
前記負極電線における前記負極リレーの前記電源側と前記電気機器側とに接続され、かつ直列に接続されたプレチャージ抵抗およびプレチャージリレーを有するプレチャージ回路と、
前記正極電線における前記正極リレーよりも前記電気機器側の部分と前記負極電線における前記負極リレーよりも前記電気機器側の部分とに接続されたコンデンサと、
前記電源を充電する充電器と、
前記電源の正極と前記充電器の正極とを接続するとともに、前記電源の負極と前記充電器の負極とを接続するコネクタと、
前記正極リレー、前記負極リレー、および、前記プレチャージリレーを制御する制御装置と、を備え、
前記電源の第１グランドと前記制御装置の第２グランドとが遮断され、前記電気機器の第３グランドと前記制御装置の前記第２グランドとが接続されている充電システムであって、
前記コネクタは、前記電気機器の負極を前記電源の負極と前記充電器の負極とに接続する回路を有し、
前記制御装置は、前記充電器によって前記電源が充電されているときには、前記正極リレー、前記負極リレー、および、前記プレチャージリレーを導通状態にしない
ことを特徴とする充電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部の充電器によって充電可能なバッテリを含む充電システムに関するものである。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、逆接続保護リレーを簡易な構成で駆動可能な負荷駆動装置が開示されている。特許文献１の装置には、バッテリが正規の向きとは逆向きに接続される逆接続されたときに、電気回路に電流が流れることを防止する逆接続保護リレーが設けられている。逆接続保護リレーは、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子によって構成されている。その逆接続保護リレーが、グランド端子に接続される配線であるグランドラインに設けられている。また、その逆接続保護リレーは、バッテリが正規の向きである順接続されたときに、バッテリの電圧を降圧する内部電源生成回路によって生成された電圧によってＯＮされる。反対に、バッテリが逆接続されたときには、内部電源生成回路で電圧を生成することができなくなり、逆接続保護リレーがＯＦＦになる。特許文献１では、このような構成により逆接続保護リレーを駆動するためのドライバ回路が不要になるため、構成を簡素化することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－６８５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されているようなバッテリを、外部に設けられた充電器によって充電することができるように構成されている装置がある。そのような装置を含んだ制御システム１００の一例を図３に示してある。図３に示すように、制御システム１００は、主な構成として、バッテリ１０１と、コンデンサ１０２を含むＰＣＵ１０３と、ＣＡＮコントローラ１０４と、充電器１０５と、を備えている。図３に示す制御システム１００は、バッテリ１０１のパワーグランドとＣＡＮコントローラ１０４の制御グランドとが接続されておらず、ＰＣＵ１０３のパワーグランドとＣＡＮコントローラ１０４の制御グランドとは接続されている。また、図３に示す制御システム１００には、バッテリ１０１の正極側とＰＣＵ１０３とを接続する正極側システムメインリレー１０６と、バッテリ１０１の正極側とＰＣＵ１０３とを接続する負極側システムメインリレー１０７とが設けられている。負極側システムメインリレー１０７には、プレチャージ抵抗１０８およびプレチャージリレー１０９を含むプレチャージ回路１０６が設けられている。
【０００５】
図３に示す制御システム１００では、バッテリ１０１からＰＣＵ１０３に電力を供給する場合には、遮断されていた正極側システムメインリレー１０６およびプレチャージリレー１０９が導通状態に切り替えられる。また、負極側システムメインリレー１０７は切断状態で維持される。それにより、バッテリ１０１の正極側である電源側からＰＣＵ１０３に電圧が供給された場合に、バッテリ１０１の負極側にプレチャージ回路１０６を含む回路が形成される。そのため、プレチャージ抵抗１０８によって、電源側からコンデンサ１０２に比較的大きな電流が流れることを抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、このように構成された制御システム１００では、充電器１０５によってバッテリ１０１を充電するときに、充電器１０５側でバッテリ１０１の過充電などを伝達する信号を受けるために、バッテリ１０１のパワーグランド（パワーＧＮＤ）と制御グランド（制御ＧＮＤ）とを接続した状態で充電を行う必要がある。そのため、バッテリ１０１の充電時には、図示しないコネクタを接続することにより、充電器１０５の負極、バッテリ１０１の負極、および、制御グランドに接続されているＰＣＵ１０３の負極が接続される。そのような状態において、バッテリ１０１からＰＣＵ１０３に電力を供給するために、正極側システムメインリレー１０６およびプレチャージリレー１０９が導通状態に切り替えられた場合には、図３に示すように、充電器１０５、バッテリ１０１、ＣＡＮコントローラ１０４およびＰＣＵ１０３との間で、プレチャージ回路１０６を介さない経路が形成されてしまう。その結果、プレチャージ回路１０６を迂回した経路によって、電源側から電圧が供給されたときにコンデンサ１０２等に比較的大きな電流が流れてしまう可能性がある。それにより、コンデンサ１０２を含む回路部品等の耐久性が低下するおそれがあった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、充電器によってバッテリを充電しているときに、コンデンサ等の耐久性が低下することを抑制することが可能な充電システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記の目的を達成するために、電源と、前記電源から電力が供給されまたは前記電源に電力を供給する電気機器と、前記電源の正極と前記電気機器とを接続する正極電線と、前記電源の負極と前記電気機器とを接続する負極電線と、前記正極電線を選択的に遮断できる正極リレーと、前記負極電線を選択的に遮断できる負極リレーと、前記負極電線における前記負極リレーの前記電源側と前記電気機器側とに接続され、かつ直列に接続されたプレチャージ抵抗およびプレチャージリレーを有するプレチャージ回路と、前記正極電線における前記正極リレーよりも前記電気機器側の部分と前記負極電線における前記負極リレーよりも前記電気機器側の部分とに接続されたコンデンサと、前記電源を充電する充電器と、前記電源の正極と前記充電器の正極とを接続するとともに、前記電源の負極と前記充電器の負極とを接続するコネクタと、前記正極リレー、前記負極リレー、および、前記プレチャージリレーを制御する制御装置と、を備え、前記電源の第１グランドと前記制御装置の第２グランドとが遮断され、前記電気機器の第３グランドと前記制御装置の第１グランドとが接続されている充電システムであって、前記コネクタは、前記電気機器の負極を前記電源の負極と前記充電器の負極とに接続する回路を有し、前記制御装置は、前記充電器によって前記電源が充電されているときには、前記正極リレー、前記負極リレー、および、前記プレチャージリレーを導通状態にしないことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明における充電システムによれば、電源から電気機器への電力の供給を開始するときに、正極リレーおよびプレチャージリレーを導通状態にする準備動作を行うことにより、コンデンサ等に突入電流などの比較的大きな電流が流れることを抑制することができる。また、充電システムは、コネクタによって電源と充電器とが電気的に接続されたときに、電気機器の負極を電源の負極と充電器の負極とに接続するように構成されている。すなわち、充電器によって電源を充電する際に、電源の第１グランドと制御装置の第２グランドとが接続されるので、電源の過充電などを伝達する信号を充電器が受け取ることができる。そして、充電器によって前記電源が充電されているときには、正極リレー、負極リレーおよびプレチャージリレーを導通状態にしない。すなわち、充電中である場合には、準備動作を実行することの要求があったとしても、その準備動作の実行が回避される。そのため、コンデンサに比較的大きな電流が流れることを回避することができる。したがって、コンデンサ等の回路部品の耐久性が低下することを防止もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
この発明の実施形態における充電システムの一例を説明するためのブロック図である。
この発明の実施形態における充電システムで実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
比較例における充電システムを説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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