JP2011083156A - 充電器および車両用充電制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】車外の充電器から車両の二次電池へ充電を行うための電力線を用いて通信を行う技術において、通信のための構成をより簡易化できるようにする。
【解決手段】充電器側通信部41と車両側通信部17は、第1車両側電力線10、14がプラグ受け42に接続された後、リレー回路31aがクローズする前に、第2充電器側電力線37a、40および第1車両側電力線10、14を介して互いに通信し、充電器側制御部33は、充電器側通信部41と車両側通信部17が通信した後に、切替回路31aを接続状態とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、充電器および車両用充電制御システムに関するものである。
従来、車両搭載用の二次電池を充電するために、車両と充電器を電力線で接続し、その充電器から二次電池に給電を行う技術が知られている。このような車両の場合、どの車両がどの充電器に接続されているかを示す情報を記録しておきたい場合が種々ある。例えば、給電量に応じた電気料金を車両のオーナーに課したいが、給電量は充電器でカウントしたい場合、充電器とそれに接続する車両との対応関係を記録しておく必要がある。
どの車両がどの充電器に接続されているかを特定する方法としては、車両と充電器とを通信線で接続し、この通信ケーブルを介して、接続相手の識別情報を受信する技術が知られている。
例えば、特許文献1では、PLC(Power Line Communication:電力線搬送通信)技術を用いて、車両と充電器の接続を媒介する電力線を、通信線としても利用している。このように、車両と充電器を接続する電力線そのものを介して接続相手の識別情報を受信することで、車両がどの充電器に接続されているかを間違いなく知ることができる。
特開2006−262570号公報
しかし、特許文献1に記載の技術は、電力線を介して電力が供給されているときに識別情報を受信することを前提としている。このため、電力供給時に発生するノイズが電力線に乗ってしまい、そのノイズに対処するために、複雑な構成のPLCモデムを使用しなければならない。複雑な構成のPLCモデムを使用すれば、通信のための構成に必要なコストが増大してしまう。
このような問題は、電力線を介して車両と充電器との間で通信を行う場合に、送受信する情報が識別情報でなくとも発生する。
本発明は上記点に鑑み、車外の充電器から車両の二次電池へ充電を行うための電力線を用いて通信を行う技術において、通信のための構成をより簡易化できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、車両に搭載される車載充電装置(1)と前記車両の外部の充電器(2)とを備えた車両用充電制御システムであって、
前記充電器(2)は:電源(30)からの充電用の電力を搬送するための第1充電器側電力線(36)と、前記車載充電装置(1)側に設けられた電力線(10、14)と接続するための接続端子(42)と、前記第1充電器側電力線(36)から前記接続端子(42)まで前記電源(30)からの電力を搬送するための第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)とを接続する接続状態と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)との接続を遮断する非接続状態との間で切り替わる切替手段(31a〜31c)と、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を通信線として用いる充電器側通信部(41、34)と、前記切替手段(31a〜31c)を制御する充電器側制御部(33)と、を備え、前記車載充装置(1)は:前記接続端子(14)に接続されるための第1車両側電力線(10、14)と、前記第1車両側電力線(10、14)が搬送する充電用の電力の供給を受けて充電される二次電池(11)と、前記第1車両側電力線(10、14)を通信線として用いる車両側通信部(17)と、を備え、前記充電器側制御部(33)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、前記充電器側通信部(41、34)と前記車両側通信部(17)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記第1車両側電力線(10、14)を介して互いに通信し、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)と前記車両側通信部(17)が通信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする車両用充電制御システム。
このように、充電器側通信部(41、34)と車両側通信部(17)は、第1車両側電力線(10、14)が接続端子(42)に接続された後、切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および第1車両側電力線(10、14)を介して互いに通信し、充電器側制御部(33)は、充電器側通信部(41、34)と車両側通信部(17)が通信した後に、切替回路(31a〜31c)を接続状態とする。
このように充電器側通信部(41、34)と車両側通信部(17)との間の通信は、切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、すなわち、第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および第1車両側電力線(10、14)に充電用の電圧が印加されないうちに、実行される。したがって、給電用の電圧によるノイズを除去する等、給電用の電圧に対応するための複雑な処理を行う必要なく、電力線を用いた通信が実現するので、通信のための構成をより簡易化することができる。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用充電制御システムにおいて、前記車載充電装置(1)は、車両側制御部(19)を備え、前記充電器側通信部(41、34)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記充電器側通信部(41、34)から送信された前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記第1車両側電力線(10、14)を介して、前記車両側通信部(17)に送信し、前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付け、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする。
このように、第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および第1車両側電力線(10、14)を介して充電器側通信部(41、34)から車両側通信部(17)に、当該接続端子(42)に対応する端子識別情報が送信される。そして、車両側制御部(19)は、車両側通信部(17)が受信した当該接続端子(42)に対応する端子識別情報と、自車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けることで、自車両がどの接続端子(42)から給電を受けているかを特定する情報を作成することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車両用充電制御システムにおいて、前記車載充電装置(1)からも前記充電器(2)からも離れたセンタ(6)を備え、前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けた後、それら互いに対応付けられた識別情報の組を前記センタ(6)に送信し、前記センタ(6)は、前記互いに対応付けられた識別情報の組を受信したことに基づいて、受信した前記識別情報の組中の端子識別情報に対応する前記接続端子(42)から給電を行うことを許可する充電許可信号(160)を、前記充電器(2)に送信し、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記センタ(6)から前記充電許可信号を受信したことに基づいて、受信した前記充電許可信号に従って、前記接続端子(42)に対応する前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする。
このように、車両側制御部(19)は、受信した接続端子(42)に対応する端子識別情報と、自車両に対応する車両識別情報との組を、センタ(6)に送信し、センタ(6)が、受信した端子識別情報に対応する接続端子(42)から給電を行うことを許可する充電許可信号(160)を、充電器(2)に送信することで、充電器(2)は、どの接続端子にどの車両が接続したかの情報が車両側において確実に特定された後に、二次電池の充電を開始することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の車両用充電制御システムにおいて、前記車載充電装置(1)からも前記充電器(2)からも離れたセンタ(6)を備え、前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けた後、前記端子識別情報に対応する前記接続端子(42)から給電を行うよう命令する充電要求信号(760)を、前記充電器側通信部(34)に送信し、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記車両側制御部(19)から前記充電要求信号を受信したことに基づいて、受信した前記充電要求信号に従って、前記接続端子(42)に対応する前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする。
このように、車両側制御部(19)は、受信した接続端子(42)に対応する端子識別情報と、自車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けた後、当該端子識別情報に対応する接続端子(42)から給電を行うよう命令する充電要求信号(760)を、充電器側通信部(34)に送信し、充電器側制御部(33)は、送信された充電要求信号を受信したことに基づいて、当該接続端子(42)に対応する切替回路(31a〜31c)を接続状態とする。したがって、充電器(2)は、どの接続端子にどの車両が接続したかの情報が車両側において確実に特定された後に、二次電池の充電を開始することができる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の車両用充電制御システムにおいて、前記充電器側制御部(33)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、前記車両側通信部(17)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記車両に対応する車両識別情報を、前記第1車両側電力線(10、14)および前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を介して、前記充電器側通信部(34)に送信し、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(34)が前記車両に対応する車両識別情報を受信した後に、前記切替手段(31a〜31c)を接続状態とし、また、前記充電器側通信部(34)が受信した前記車両識別情報と、前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、を対応付けることを特徴とする。
このように、第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および第1車両側電力線(10、14)を介して車両側通信部(17)から充電器側通信部(34)に、当該車両に対応する車両識別情報が送信される。そして、充電器側制御部(33)は、充電器側通信部(34)が受信した当該車両識別情報と、その車両識別情報の送信に用いられた第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および第1車両側電力線(10、14)を接続する接続端子(42)に対応する端子識別情報と、を互いに対応付けることで、当該車両がどの接続端子(42)から給電を受けているかを特定する情報を作成することができる。
また、請求項6に記載の発明は、車両に搭載された二次電池(11)に前記車両の外部から充電を行うための充電器であって、電源(30)からの充電用の電力を搬送するための第1充電器側電力線(36)と、前記車両側に設けられた電力線(10、14)と接続するための接続端子(42)と、前記第1充電器側電力線(36)から前記接続端子(42)まで前記電源(30)からの電力を搬送するための第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)とを接続する接続状態と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)との接続を遮断する非接続状態との間で切り替わる切替手段(31a〜31c)と、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を通信線として用いる充電器側通信部(41、34)と、前記切替手段(31a〜31c)を制御する充電器側制御部(33)と、を備え、前記充電器側制御部(33)は、前記車両側に設けられた電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、前記充電器側通信部(41、34)は、前記車両側に設けられた電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記車両側に設けられた電力線(10、14)を介して前記車両と通信し、前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両と通信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする充電器である。
このように、本発明の特徴は、車両用充電制御システムを構成する充電器としても捉えることができる。
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態に係る車両用充電制御システムの構成図である。 プラグ14の断面図である。 第1実施形態における車両用充電制御システムの作動のシーケンス図である。 第1実施形態における車両側の作動を示すフローチャートである。 第1実施形態における充電器側の作動を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る車両用充電制御システムの構成図である。 第2実施形態における車両用充電制御システムの作動のシーケンス図である。 第2実施形態における車両側の作動を示すフローチャートである。 第2実施形態における充電器側の作動を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る車両用充電制御システムの構成図である。 第3実施形態における車両用充電制御システムの作動のシーケンス図である。 第3実施形態における車両側の作動を示すフローチャートである。 第3実施形態における充電器側の作動を示すフローチャートである。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係る車両用充電制御システムは、車両に搭載される車載充電装置1、当該車両の外部に設置された充電器2を有している。充電器2は、例えば複数の有料駐車場のそれぞれに1つずつ設置されている。センタ6は、車載充電装置1からも充電器2からも離れたセンタ6を備えている。
本実施形態においては、車載充電装置1を搭載した車両が充電器2の設置された駐車場に停められ、車両と充電器2とが電力線で接続され、その電力線を介して充電器2から車両の二次電池へと充電が行われる。そしてその充電の直前に、充電による電力料金の課金のために、上記電力線を介して充電器2と車載充電装置1とが通信を行い、また、車載充電装置1とセンタ6との間、およびセンタ6と充電器2との間で通信が行われる。
以下、車載充電装置1、充電器2、センタ6の構成について説明する。まず、車載充電装置1は、2本の車内電力線10、電池11、AC/DCコンバータ12、リレー回路13、2本の車外電力線14、プラグ15、プラグイン検出部16、車両側通信部17、無線通信部18、および車両側制御部19を備えている。
車内電力線10は、車両内に供給された充電用の電力をリレー回路13、AC/DCコンバータ12、電池11へ供給するための電力線である。本実施形態では、この車内電力線10は通信線としても用いられる。
電池11は、繰り返し充電可能な二次電池であり、車両と充電器2とが電力線によって接続されたとき、この電力線を介して充電器2から電池11への充電が行われる。車両は、この電池11に蓄積された電力を走行エネルギーとして利用する。具体的には、電池11は、電池11の電力をエネルギーとして図示しないモータを駆動させ、このモータの駆動力で車両を走行させる。このように、電池11に蓄えられた電力をエネルギー源として走行する車両としては、電気自動車(EV)およびハイブリッド自動車(HV)が知られている。電気自動車の場合は、電池11に蓄えられた電力で駆動するモータの駆動力のみで自車両を走行させ、ハイブリッド自動車の場合は、電池11に蓄えられた電力で駆動するモータの駆動力と内燃機関の駆動力で自車両を走行させる。なお、ハイブリッド自動車のうち、電力線を介して車外の充電器2から電池11に充電可能なものを、特にプラグインハイブリッド自動車(PHV)という。
AC/DCコンバータ12は、リレー回路13から受けた交流電流を直流電流に変換して電池11に供給する周知の回路である。
リレー回路13は、制御部19の制御に従って、車内電力線10とAC/DCコンバータ12との接続のオープンおよびクローズを切り替える周知の回路である。
車外電力線14は、車内電力線10とプラグ15とを電気的に接続する電力線である。
つまり、車外電力線14は、車載充電装置1と充電器2とを接続するための媒介用電力線である。本実施形態では、この車外電力線14も通信線として用いられる。
プラグ15は、後述する充電器2のプラグ受けに差し込まれることで、充電器2側の電力線と接続する部材である。図2の断面図に示す通り、プラグ15は、樹脂製のプラグケース50、2本の導電金属製の差し込みピン51、52、棒部材53、導電部材54、およびバネ55を備えており、その内部に車外電力線14の先端が収容されている。
2本の差し込みピン51、52は、樹脂製プラグケース50に互いに平行に固定され、樹脂製プラグケース50の内部から外部に突出している。樹脂製プラグケース50の内部では、差し込みピン51、52のそれぞれの端部に、車外電力線14のそれぞれが接続されている。この差し込みピン51、52のうち、プラグケース50の外部に突出している部分が、充電器2のプラグ受けに差し込まれることになる。
棒部材53は、差し込みピン51と差し込みピン52の間に配置され、差し込みピン51、52とほぼ平行に延びた棒状の樹脂部材である。この棒部材53は、プラグケース50に対して摺動可能に配置されており、その摺動方向は、棒部材53の長手方向である。
また、棒部材53には、その長手方向に対して垂直な方向に広がった係止部53aが設けられている。棒部材53が図2に示す配置にあるとき、この係止部53aとプラグケース50とが当接することで、それ以上棒部材53が外部に突出できないようになっている。
また、棒部材53が図2に示す配置にあるとき、差し込みピン51、52のプラグケース50から突出している部分の長手方向の長さよりも、棒部材53のプラグケース50から突出している部分の長手方向の長さの方が、長くなっている。
導電部材54は、棒部材53のプラグケース50内部側の端部に固定された導電金属性の板状部材である。導電部材54の板面は、棒部材53の長手方向に垂直となっている。この導電部材54は棒部材53に固定されているので、棒部材53と共に移動可能となっており、図2に示すような配置のとき、導電部材54と2本の車外電力線14とが接続して導通する。
バネ55は、プラグケース50内に収容され、その一端は導電部材54に固定され、他端は、プラグケース50の、差し込みピン51、52、棒部材53が突出する側の端部とは反対側の端部に、固定されている。このようになっていることで、バネ55は、導電部材54が図2に示す配置にあっても、図2に示す配置よりも左側にあっても、導電部材54を右方向に付勢し、ひいては、棒部材53をプラグケース50から突出する方向に付勢している。
以上のような構成を有するプラグ15は、プラグ受けに差し込まれておらず、棒部材53が外部から力を受けていない状態では、棒部材53の配置は図2に示すようになっており、その結果、2本の車外電力線14が導電部材54を介して導通している。
また、プラグ15がプラグに差し込まれるとき、プラグ15をプラグ受けに近づけていくと、まず棒部材53の先端がプラグ受けに当接し、さらにプラグ15をプラグ受けに近づけると、棒部材53の先端がプラグ受けに押されてプラグケース50の内部に少し押し込まれる。すると、導電部材54がバネ55の方向に移動し、車外電力線14との導通が遮断される。この結果、2本の車外電力線14の間の導通が遮断される。
その後、さらに車外電力線14をプラグ受けに近づけると、差し込みピン51、差し込みピン52の先端がプラグ受けの穴に入り込み、差し込みピン51、差し込みピン52がプラグ受けの電力線と導通し始める。この時点で、既に2本の車外電力線14の間の導通は遮断されているので、車外電力線14がショートすることはない。その後、さらに車外電力線14をプラグ受けに近づけることで、プラグ15が完全にプラグ受けに差し込まれる。
プラグイン検出部16は、プラグ15の棒部材53、導電部材54、バネ55の機構を利用して、プラグ15がプラグ受けに差し込まれたか否かを判定する回路である。
具体的には、プラグイン検出部16は、2本の車内電力線10の間に電圧を印加することで、2本の車外電力線14が導通しているか否かを検出し、導通しなくなったときに、プラグ15がプラグ受けに差し込まれたことを示すプラグイン検出信号を制御部19に出力する。上述の通り、プラグ15がプラグ受けに差し込まれていないときには、2本の車外電力線14が互いに導通しているので、2本の車内電力線10も車外電力線14を介して互いに導通している。そして、プラグ15がプラグ受けに差し込まれているときには、2本の車外電力線14が互いに導通しないので、2本の車内電力線10も互いに導通していない。なお、プラグイン検出部16から車内電力線10への印加電圧は、電池11の充電用の電圧に比べて遙かに小さく、かつ、電力線を用いた通信に悪影響を及ぼさないほど小さくなるように設定する。
通信部17は、2本の車内電力線10に接続された通信装置であり、充電器2と通信するために、この車内電力線10および車外電力線14を通信線として用いる。この通信部17の構成としては、通常のPLCモデムに比べて、簡易なものを用いることができる。例えば、通常のPLCモデムは、電力供給のために車内電力線10および車外電力線14に印加された電圧に由来するノイズを低減するための構成を備えているが、本実施形態の通信部17は、そのような構成がなくともよい。通信部17としては、例えば、PLCでない種々のシリアル通信規格に従った通信デバイスを用いることができる。そのようなシリアル通信規格としては、イーサネット(登録商標)上のTCP/IPに従った通信規格、RS−232Cに従った通信規格、車内LANとして用いられるCAN(Controller Area Network)に従った通信規格等がある。あるいは、より単純に、車内電力線10、車外電力線14を介して矩形波の数で情報を送信するようになっていてもよい。
無線通信部18は、携帯電話通信等に用いられる無線基地局と無線接続し、この基地局を介してセンタ6と通信するための周知の無線インターフェースである。
制御部19は、CPU、RAM、ROM等を備えたマイクロコンピュータを含む装置である。CPUは、ROMに記録されたプログラムを実行し、その実行の際に、必要に応じてRAM、ROM等からデータを読み出し、RAMにデータを書き込み、プラグイン検出部16から信号を受け取り、リレー回路13、通信部17、無線通信部18を制御する。なお、制御部19のROMには、車両IDが記録されている。この車両IDは、車載充電装置1を搭載する車両を他の車両と区別して表すための車両識別情報である。制御部19の作動の詳細については後述する。
次に、充電器2の構成について説明する。充電器2は、1台の充電親機3と、複数台の充電子機4a〜4cとを備えている。充電子機4a〜4cは、駐車場の複数の駐車マスのそれぞれに1台ずつ設置され、対応する駐車マスに停められた車両と電力線を介して接続可能となっている。充電親機3は、充電子機4a〜4cのそれぞれについて、当該充電子機4a〜4cに接続されている車両の電池へ給電を行うか否かを制御する装置である。
より具体的には、充電親機3は、電源30、リレー回路31a〜31c、無線通信部32、充電器側制御部33、第1充電器側電力線36、および親機内電力線37a〜37cを備えている。
電源30は、車両の電池への電力供給源となる装置であり、例えば、外部の商用電源(例えば、電力会社の提供する送電線に接続された変圧器)から交流電力を受け、受けた交流電力を第1充電器側電力線36に送出する回路である。
リレー回路31a〜31c(切替回路の一例に相当する)は、それぞれ充電子機4a〜4cに対応するリレー回路である。具体的には、リレー回路31aは、第1充電器側電力線36と親機内電力線37aとの接続のオープンおよびクローズを切り替え、リレー回路31bは、第1充電器側電力線36と親機内電力線37bとの接続のオープンおよびクローズを切り替え、リレー回路31cは、第1充電器側電力線36と親機内電力線37cとの接続のオープンおよびクローズを切り替える。このようになっていることで、リレー回路31a〜31cのそれぞれは、2充電器側電力線37a〜37cのうち接続先の電力線と、第1充電器側電力線36とを接続する接続状態と、それらの接続を遮断する非接続状態との間で切り替わるようになっている。
無線通信部32は、携帯電話通信等に用いられる無線基地局と無線接続し、この基地局を介してセンタ6と通信するための周知の無線インターフェースである。
制御部33は、CPU、RAM、ROM等を備えたマイクロコンピュータを含む装置である。CPUは、ROMに記録されたプログラムを実行し、その実行の際に、必要に応じてRAM、ROM等からデータを読み出し、RAMにデータを書き込み、リレー回路31a〜31c、無線通信部32を制御する。この制御部33の作動の詳細については後述する。
第1充電器側電力線36は、電源30からの充電用の電力を、リレー回路31a〜31cのそれぞれに搬送するための電力線である。
親機内電力線37a〜37cは、それぞれが一端でリレー回路31a〜31cに接続され、他端で充電子機4a〜4cに接続されている。
充電子機4a〜4cの構成は、接続先の親機内電力線が異なっている点以外は、同じ構成となっている。具体的には、充電子機4a〜4cのそれぞれは、2本の子機内電力線40、1個の充電器側通信部41、および1個のプラグ受け42を備えている。
子機内電力線40は、親機内電力線37a〜37cのうち、対応する親機内電力線(充電子機4a内の子機内電力線40なら親機内電力線37a)と一端で接続しており、他端で、プラグ受け42と接続している。したがって、子機内電力線40は、接続先の親機内電力線からプラグ受け42まで電力を搬送することができるようになっている。また子機内電力線40は、通信線としても利用される。
通信部41は、2本の子機内電力線40に接続された通信装置であり、車載充電装置1の通信部17と通信するために、子機内電力線40を通信線として用いる。この通信部41の構成としては、通信部17と同様に、通常のPLCモデムに比べて、簡易なものを用いることができる。なお、通信部41は、図示しない記憶媒体(例えばROM、フラッシュメモリ)を有しており、この記憶媒体には、当該通信部41が搭載される充電子機の充電子機IDが記録されている。この充電子機IDは、当該充電子機を他の充電子機と区別して表すための識別情報である。1つの充電子機には1つのプラグ受け42が備えられているだけなので、充電子機IDはプラグ受け42を他のプラグ受け42と区別して表すための端子識別情報でもある。そして通信部41は、接続する子機内電力線40に対して、間隔を空けて繰り返し(例えば定期的に1秒周期で)自機の充電子機IDを送出するようになっている。
プラグ受け42は、プラグ15の差し込みピン51、52が差し込み可能な構造となっており、差し込みピン51、52が差し込まれたとき、車外電力線14と子機内電力線40とを(プラグ15を介して)接続させる構造を有している。
次に、センタ6の構成について説明する。センタ6は、広域通信ネットワーク(例えばインターネット)に接続されており、この広域通信ネットワークおよび上述の基地局を介して車両1、充電親機3と通信することができるようになっている。また、センタ6は、図示しない記憶媒体および制御部等を備えている。
記憶媒体は、磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等の、書き込み可能な不揮発性の記憶媒体である。この記憶媒体には、車両ID毎に、その車両の複数の充電機会に渡る総充電電力量または充電に対する総課金額が記録されるようになっている。
制御部は、CPU、RAM、ROM等を備えたマイクロコンピュータを含む装置である。CPUは、ROMに記録されたプログラムを実行し、その実行の際に、必要に応じてRAM、ROM、上述の記憶媒体等からデータを読み出し、RAM、上述の記憶媒体にデータを書き込み、車載充電装置1、充電親機3と通信を行う。このような制御部の処理により、センタ6の後述する作動が実現する。
次に、上記のような構成の車両用充電制御システムの作動について、図3〜図5を用いて説明する。図3は、車両用充電制御システムの作動のシーケンス図であり、図4は、車載充電装置1の作動を示すフローチャートであり、図5は、充電親機3の作動を示すフローチャートである。
まず、図3に示すように、車載充電装置1のプラグ15が充電子機4a〜4cのいずれにも差し込まれていない状態において、車載充電装置1の制御部19は、リレー回路13をオープンの状態(非接続状態)にしており、また、充電親機3の制御部33は、各リレー回路31a〜31cをオープンの状態にしている。
このとき、車載充電装置1の制御部19は、図4のステップ210で、プラグイン検出部16からプラグイン検出信号を受けたか否かで、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたか否か(プラグインしたか否か)を判定し、プラグインしたと判定するまで、ステップ210の判定処理を繰り返す。
またこのとき、充電親機3の制御部33は、図5のステップ310で、センタ6から充電子機IDの信号および充電許可信号を受信したか否かを判定する。本事例では、この時点ではまだ充電子機IDの信号および充電許可信号を受信していないので、受信するまでステップ310の判定を繰り返す。
その後、車載充電装置1が搭載された車両のユーザが、充電器2の設置された駐車場に車両を停め、車載充電装置1の車外電力線14およびプラグ15を車両から引き出し、プラグ15を充電子機4a〜4cのうち充電子機4aのプラグ受け42に差し込んだとする(ステップ110)。
また、図2に用いて説明した通り、プラグ15の差し込みピン51、52がプラグ受け42に差し込まれる前に、まずプラグ15の棒部材53(図2参照)がプラグケース50内に押し込まれることで、2本の車外電力線14が互いに導通しなくなり、その結果、プラグイン検出部16は、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたことを示すプラグイン検出信号を車載充電装置1の制御部19に出力する。
すると制御部19は、図4のステップ210で、プラグインした、すなわち、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたと判定し、続いてステップ220で、接続先の充電子機4aから充電子機IDを受信したか否かを判定し、受信したと判定するまでステップ220の判定を繰り返す。この時点では、まだ充電子機IDを受信していないので、受信したと判定するまでステップ220の判定が繰り返される。
プラグ15がプラグ受け42に完全に差し込まれると、充電子機4aの子機内電力線40と車外電力線14は、プラグ15を介して導通するが、この時点では、リレー回路31aがオープンの状態にあるので、電源30から車外電力線14、車内電力線10に電圧は印加されない。
なお、既に説明した通り、充電子機4a〜4cの通信部41は、接続する子機内電力線40に対して定期的に自機の充電子機IDを送出するようになっている。したがって、車外電力線14と子機内電力線40とが導通した直後の送出タイミングで、子機内電力線40から子機内電力線40に送出された充電子機IDの信号120は、車外電力線14および車内電力線10を介して通信部17に到達し、通信部17は、この充電子機IDを受信し、制御部19に出力する。
すると制御部19は、ステップ220で、充電子機IDを受信したと判定し、続いてステップ230で、受信した充電子機IDと、自機のROMに記録されている車両IDとを互いに対応付ける。すなわち、当該充電子機IDと当該車両IDとの組からなるデータをRAM中に作成する。さらに制御部19は、無線通信部18を用いて、この当該充電子機IDと当該車両IDとの組からなるデータの信号130を、センタ6に送信する。続いてステップ240では、センタ6から充電許可信号を受信するまで待つ。
この信号130を受信したセンタ6は、受信した信号130中に充電子機IDと車両IDとを、1組のデータとして記憶媒体に記録する(ステップ140)。このようになっていることで、センタ6では、充電子機IDと車両IDの組を複数個記録することができ、それによって、どの車両がどの充電子機(すなわちプラグ受け42)に接続されているかの情報を、集中的にセンタ6で管理することができる。
続いてセンタ6は、車載充電装置1から受信した信号130中の車両IDに基づいて、当該車両IDに対応する車両を特定し、その車両に対して、充電を許可するための充電許可信号150を、送信する。
それとほぼ同時にセンタ6は、車載充電装置1から受信した信号130中の充電子機IDに基づいて、当該充電子機IDに対応する充電子機4aを備えた充電器2を特定し、さらに、この充電器2の充電親機3に対して、充電許可信号と当該充電子機IDの信号とから成る信号160を、送信する。なお、センタ6の記憶媒体には、充電子機ID、その充電子機IDに対応する充電子機、およびその充電子機と接続する充電親機の情報が、充電子機ID毎にあらかじめ記録されている。
なお、センタ6は、信号130を受信したときには必ず信号150、160を送信するようになっていてもよいし、そうではなく、信号130を受信したときに、車両の認証を試み、その認証に成功した場合に限り、信号150、160を送信するようになっていてもよい。認証を試みる場合は、センタ6の記憶媒体には、あらかじめ、車両ID毎に充電可能な充電子機IDが登録されており、センタ6は、受信した信号130中の充電子機IDが、受信した信号130中の車両IDに対して登録されているか否かで、認証が成功したか否かを判定するようになっていてもよい。
車載充電装置1は、無線通信部18を介して充電許可信号150を受信すると、ステップ240で充電許可信号を受信したと判定し、続いてステップ250で、リレー回路13をクローズの状態(接続状態)に切り替え(ステップ170)、図4の処理を終了する。なお、ステップ250でリレー回路13をクローズの状態(接続状態)に切り替える前には、プラグイン検出部16を制御して、プラグイン検出部16から車内電力線10に電圧を印加することを停止させてもよい。
また、充電親機3の制御部33は、無線通信部32を介して信号160を受信すると、ステップ310で、センタ6から充電子機IDの信号および充電許可信号を受信したと判定し、続いてステップ320に進む。
ステップ320では、直前に受信した信号160中に含まれる充電子機IDを読み出し、読み出した充電子機IDに対応するリレー回路(充電子機4aの充電子機IDならリレー回路31a)をクローズの状態(接続状態)に切り替え(ステップ180)、その後図5の処理を終了する。
これにより、電源30からの充電用の交流電力が、第1充電器側電力線36、リレー回路31a、親機内電力線37a、子機内電力線40、プラグ受け42、プラグ15、車外電力線14、車内電力線10、リレー回路13をこの順に通ってAC/DCコンバータ12に到達し、AC/DCコンバータ12でその交流が直流に変換され、その直流によって電池11に対して充電が始まる(ステップ190)。
以上説明した通り、充電子機4aの通信部41と車両側の通信部17は、プラグ15を介して車外電力線14が充電子機4aのプラグ受け42に接続された後、リレー回路31aが接続状態となって車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに充電用の電源30の電圧が印加される前に、すなわち、どのような種類の電力供給用の電圧も車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに全く印加されていない状態で、それら車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40を介して互いに通信する。そして、充電器側制御部33は、充電器側通信部41と車両側通信部17が通信した後に、リレー回路31aおよびリレー回路13を接続状態とすることで、通信部17と通信部41との通信路に電力供給用の電圧を印加すると共に電力供給用の電流を流すことができる。
このように、充電器側通信部41と車両側通信部17との間の通信は、リレー回路31aが接続状態となる前に、すなわち、車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに給電用の電圧が印加されないうちに、実行される。したがって、給電用の電圧によるノイズを除去する等、給電用の電圧に対応するための複雑な処理を行う必要なく、電力線を用いた通信が実現するので、通信のための構成を、従来のPLCモデムよりも簡易化することができる。
また、車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aを介して充電器側通信部41から車両側通信部17に、プラグ受け42に対応する端子識別情報として、充電子機4aの充電子機IDの信号120が送信される。そして、車両側制御部19は、車両側通信部17が受信した信号120中の充電子機IDと、自車両を表す車両IDと、を互いに対応付けることで、自車両がどの充電子機4aのプラグ受け42から給電を受けているかを特定する情報を作成することができる。
また、車両側制御部19は、充電器側通信部41から受信した充電子機IDと、自車両を表す車両IDとの組を、センタ6に送信し、センタ6が、受信した充電子機IDと車両IDの組の一方(すなわち充電子機ID)に対応する充電子機4aのプラグ受け42から給電を行うことを許可する充電許可信号を含む160を、充電親機3に送信することで、充電親機3は、どの接続端子にどの車両が接続したかの情報が車両側において確実に特定された後に、その車両の電池11の充電を開始することができる。
また、センタ6が、充電子機IDと車両IDの組を含む信号130を受信したときに、その信号130を用いて車両の認証を試みるようになっている場合、車載充電装置1の制御部19は、認証が成功してセンタ6から充電許可信号150を受信しない限り、ステップ240を繰り返し続け、リレー回路13をクローズすることはなく、また、充電親機3の制御部33は、認証が成功してセンタ6から充電許可信号を含む信号160を受信しない限り、ステップ310を繰り返し続け、リレー回路31aをクローズすることはない。したがって、認証に失敗した場合には、電池11の充電は実行されないので、不正な充電を防止することができる。
なお、図4の処理が終了した後、制御部19は、図示しないセンサによって電池11が満充電となったことを検出した場合、または、車載充電装置1の図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、リレー回路13をオープンの状態に制御し、その後に図4の処理をステップ210から再開するようになっていてもよい。
また、図5の処理が終了した後、制御部33は、充電先の電池11が満充電となったことを検出した場合、または、充電子機4aの図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、または、プラグ15がプラグ受け42から取り外されたことを検出した場合、リレー回路31aをオープンの状態に切り替え、さらに、オープンの状態に切り替えたリレー回路31aに対応する充電子機4aの充電子機IDと、そのリレー回路31aを介して供給された電力量との組から成る信号を、センタ6に送信し、その後に図5の処理をステップ310から再開するようになっていてもよい。
そして、センタ6は、充電親機3から受信した充電子機IDと供給電力量から成る信号を受信すると、受信した信号中の充電子機IDに対応する車両IDを、図3のステップ140で記録したデータに基づいて特定し、特定した車両IDの総充電電力量または総課金額を、受信した信号中の供給電力量に従って増加させる。このようにすることで、ある車両がどの充電器のどの充電子機から充電されようとも、その車両の複数の充電機会に渡る車両IDの総充電電力量または総課金額を記録することができる。
なお、本実施形態においては、親機内電力線37a〜37cおよび子機内電力線40が第2充電器側電力線に相当し、車内電力線10および車外電力線14が、車載充電装置側に設けられた第1車両側電力線に相当し、通信部41が充電器側通信部に相当する。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について、図6〜図9を参照して説明する。図6は、本実施形態における車両用充電制御システムの構成図である。本実施形態の車両用充電制御システムが第1実施形態の車両用充電制御システムと構成上異なる点は、本実施形態の車両用充電制御システムはセンタ6(図1参照)を含んでいない点、本実施形態の車載充電装置1はセンタ6と通信するための無線通信部18(図1参照)を備えていない点、および、本実施形態の充電親機3はセンタ6と通信するための無線通信部32(図1参照)を備えておらず、通信部34を備えている点である。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
充電親機3に備えられた通信部34(本実施形態における充電器側通信部に相当する)は、図示しない3つの通信ポート34a〜34cを備えており、そのうちの1つのポート34aに対して信号の入出力を行うことで、リレー回路31aから充電子機4aまでの2本の親機内電力線37aを通信線として用いて通信することができ、またもう1つのポート34bに対して信号の入出力を行うことで、リレー回路31bから充電子機4bまでの2本の親機内電力線37bを通信線として用いて通信することができ、またもう1つのポート34cに対して信号の入出力を行うことで、リレー回路31cから充電子機4cまでの2本の親機内電力線37cを通信線として用いて通信することができる。この通信部41の構成としては、車載充電装置1の通信部17と同様に、通常のPLCモデムに比べて、簡易なものを用いることができる。そして通信部34は、ポート34a〜34cで受信した信号を、その信号がどのポートで受信したかを示す信号と共に、制御部33に出力するようになっている
次に、本実施形態における車両用充電制御システムの作動について、図7〜図9を用いて説明する。図7は、車両用充電制御システムの作動のシーケンス図であり、図8は、車載充電装置1の作動を示すフローチャートであり、図9は、充電親機3の作動を示すフローチャートである。
まず、図7に示すように、車載充電装置1のプラグ15が充電子機4a〜4cのいずれにも差し込まれていない状態において、車載充電装置1の制御部19は、リレー回路13をオープンの状態(非接続状態)にしており、また、充電親機3の制御部33は、各リレー回路31a〜31cをオープンの状態にしている。
このとき、車載充電装置1の制御部19は、図8のステップ510で、図4のステップ210と同様、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたか否か(プラグインしたか否か)を判定し、プラグインしたと判定するまで、ステップ510の判定処理を繰り返す。
またこのとき、充電親機3の制御部33は、図9のステップ610で、ポート34a〜34cのうち、同じポートから充電子機IDの信号および充電子機IDの信号を受信したか否かを判定する。本事例では、この時点ではまだ充電子機IDの信号および充電許可信号を受信していないので、受信するまでステップ610の判定を繰り返す。
その後、車載充電装置1が搭載された車両のユーザが、図5のステップ110と同様、プラグ15を充電子機4a〜4cのうち充電子機4aのプラグ受け42に差し込んだとする(ステップ410)。
すると制御部19は、プラグイン検出部16からプラグイン検出信号を受け、図8のステップ510で、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたと判定し、続いてステップ520で、通信部17を用いて、自車両の車両IDを含む信号(例えば信号430)を、車内電力線10に間隔を空けて繰り返し(例えば定期的に1秒周期で)通信部34宛に送出し始め、続いてステップ530に進み、通信部17を介して充電子機4aからリレークローズ命令を受信するまで待つ。なお、リレークローズ命令を待っている間も、車両IDを含む信号の送信を繰り返し続ける。
また、第1実施形態と同様、各通信部41は、接続する子機内電力線40に対して繰り返し自機の充電子機IDの信号(例えば信号420)を(通信部34宛に)送信するようになっている。
プラグ15がプラグ受け42に完全に差し込まれると、充電子機4aの子機内電力線40と車外電力線14は、プラグ15を介して導通するが、この時点では、リレー回路31aがオープンの状態にあるので、電源30から車外電力線14、車内電力線10に電圧は印加されない。そして、この状態の車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに、通信部17から車両IDの信号が繰り返し送出されると共に、通信部41から充電子機IDの信号が繰り返し送出されることになる。
そこで、通信部17および通信部41は、電力線において車両IDの信号と充電子機IDの信号の衝突を防ぐために、互いの送信タイミングをずらすようにする。タイミングをずらして信号の衝突を防ぐ技術としては、周知の技術(例えば、CSMA/CD方式、CSMA/CA方式)を採用することができる。
このようにして車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに送出された車両IDおよび充電子機IDは、充電親機3の通信部34によって受信される。具体的には、通信部34は、ポート34aから当該車両IDおよび当該充電子機IDを受信し、それらを制御部33に出力する。
すると制御部33は、ステップ610で、同じポート34aから充電子機IDの信号および充電子機IDの信号を受信したと判定し、続いてステップ620に進み、通信部34を制御して、ステップ610の肯定判定の対象となったポート34aから、親機内電力線37aに、通信部17宛のリレークローズ命令の信号440を送出させる。このリレークローズ命令の信号440についても、車両IDの信号および充電子機IDの信号と衝突しないように、周知の技術で送出タイミングをずらす。
なお、制御部33は、同じポート34aから充電子機IDの信号および充電子機IDの信号を受信したと判定したときには必ずステップ620に進むようになっていてもよいし、そうではなく、同じポート34aから充電子機IDの信号および充電許可信号を受信したと判定したときに、当該車両の認証を試み、その認証に成功した場合に限り、ステップ620に進み、認証に失敗した場合には、再度ステップ610を実行するようになっていてもよい。認証を試みる場合は、制御部33のROMまたはフラッシュメモリには、あらかじめ、車両ID毎に充電可能な充電子機IDが登録されており、制御部33は、受信した充電子機IDが、受信した車両IDに対して登録されているか否かで、認証が成功したか否かを判定するようになっていてもよい。
続いてステップ630では、受信した充電子機IDに対応するリレー回路31aをクローズの状態に切り替える(図7のステップ450)。これにより、親機内電力線37a、子機内電力線40、車外電力線14、車内電力線10に、電力供給のための電源30の電圧が印加され始める。ステップ630の後、図9の処理を終了する。
また、通信部34から送信されたリレークローズ命令の信号440は、通信部17が受信して制御部19に出力する。すると制御部19は、ステップ530で、充電親機3からリレークローズ命令を受信したと判定し、続いてステップ540に進み、リレー回路13をクローズの状態に切り替え(図7のステップ460)、その後図8の処理を終了する。なお、ステップ540でリレー回路13をクローズの状態に切り替える前には、プラグイン検出部16を制御して、プラグイン検出部16から車内電力線10に電圧を印加することを停止させてもよい。
これにより、電源30からの充電用の交流電力が、第1充電器側電力線36、リレー回路31a、親機内電力線37a、子機内電力線40、プラグ受け42、プラグ15、車外電力線14、車内電力線10、リレー回路13をこの順に通ってAC/DCコンバータ12に到達し、AC/DCコンバータ12でその交流が直流に変換され、その直流によって電池11に対して充電が始まる(ステップ470)。
以上説明した通り、充電子機4aの通信部41および車両側の通信部17は、プラグ15を介して車外電力線14が充電子機4aのプラグ受け42に接続された後、リレー回路31aがクローズ状態となって車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに充電用の電源30の電圧が印加される前に、すなわち、どのような種類の電力供給用の電圧も車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40、親機内電力線37aに全く印加されていない状態で、それら車外電力線車内電力線10、車外電力線14、子機内電力線40を介して、充電親機3の通信部34と通信する。そして、充電器側制御部33は、通信部34と通信部17、通信部41が通信した後に、リレー回路31aおよびリレー回路13を接続状態とすることで、通信部17、通信部41、通信部34の通信路に電力供給用の電圧を印加すると共に電力供給用の電流を流すことができる。
また、車内電力線10、車外電力線14、親機内電力線37a、子機内電力線40を介して車両側通信部17から通信部34に、当該車両の車両IDが送信され、同じ電力線を介して通信部41から通信部34に、当該充電子機4aの充電子機IDが送信される。そして、充電器側制御部33は、充電器側通信部34が同じポート34aから受信した車両IDおよび充電子機IDと、を互いに対応付けることで、当該車両がどの充電子機のプラグ受け42から給電を受けているかを特定する情報を作成することができる。
また、充電親機3の制御部33が、充電子機IDと車両IDを同じポート34aから受信したときに、充電子機IDと車両IDを用いて車両の認証を試みるようになっている場合、車載充電装置1の制御部19は、認証が成功して制御部33からリレークローズ命令450を受信しない限り、ステップ530を繰り返し続け、リレー回路13をクローズすることはなく、また、充電親機3の制御部33は、認証が成功しない限り、ステップ610を繰り返し続け、リレー回路31aをクローズすることはない。したがって、認証に失敗した場合には、電池11の充電は実行されないので、不正な充電を防止することができる。
なお、図8の処理が終了した後、制御部19は、図示しないセンサによって電池11が満充電となったことを検出した場合、または、車載充電装置1の図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、リレー回路13をオープンの状態に制御し、その後に図8の処理をステップ510から再開するようになっていてもよい。
また、図9の処理が終了した後、制御部33は、充電先の電池11が満充電となったことを検出した場合、または、充電子機4aの図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、または、プラグ15がプラグ受け42から取り外されたことを検出した場合、リレー回路31aをオープンの状態に切り替え、充電した車両の車両IDの総充電電力量または総課金額を、充電に用いた充電子機4aの供給電力量に従って増加させる。このようにすることで、ある車両がどの充電器のどの充電子機から充電されようとも、その車両の複数の充電機会に渡る車両IDの総充電電力量または総課金額を記録することができる。
なお、本実施形態においては、親機内電力線37a〜37cが第2充電器側電力線に相当し、車内電力線10および車外電力線14が、車載充電装置側に設けられた第1車両側電力線に相当し、通信部34が充電器側通信部に相当する。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態について、図10〜図13を参照して説明する。図10は、本実施形態における車両用充電制御システムの構成図である。本実施形態の車両用充電制御システムが第1実施形態の車両用充電制御システムと構成上異なる点は、本実施形態の充電器2は充電親機と充電子機に分かれておらず、単一のプラグ受け42のみを有している点である。このような充電器2の使用例としては、例えば、大規模商業施設に設けられた大規模駐車場の各駐車マスに1個ずつ設置し、充電に対しては課金しないような例がある。
本実施形態の充電器2は、図10に示すように、電源30、1個のリレー回路31a、制御部33、通信部34、2本の第1充電器側電力線36、2本の第2充電器側電力線38、および1個のプラグ受け42を有している。
電源30は、第1、第2実施形態の電源30と同じものであってもよいし、充電器2の外部に設けられ、1個で複数の充電器2に充電用の電力を供給するようになっていてもよい。
リレー回路31a、制御部33、第1充電器側電力線36、第2充電器側電力線38、およびプラグ受け42は、第2実施形態と同じものを用いる。ただし、第2充電器側電力線38はプラグ受け42に直接接続されている。
通信部34は、第2実施形態と異なり、有するポートは1つのみであり、当該ポートに対して信号の入出力を行うことで、リレー回路31aからプラグ受け42までの2本の第2充電器側電力線38を通信線として用いて通信することができるようになっている。この通信部34の構成としては、車載充電装置1の通信部17と同様に、通常のPLCモデムに比べて、簡易なものを用いることができる。
次に、本実施形態における車両用充電制御システムの作動について、図11〜図13を用いて説明する。図11は、車両用充電制御システムの作動のシーケンス図であり、図12は、車載充電装置1の作動を示すフローチャートであり、図13は、充電器2の制御部33の作動を示すフローチャートである。
まず、図11に示すように、車載充電装置1のプラグ15が充電器2に差し込まれていない状態において、車載充電装置1の制御部19は、リレー回路13をオープンの状態(非接続状態)にしており、また、充電器2の制御部33は、リレー回路31aをオープンの状態にしている。
このとき、車載充電装置1の制御部19は、図12のステップ810で、図4のステップ210と同様、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたか否か(プラグインしたか否か)を判定し、プラグインしたと判定するまで、ステップ810の判定処理を繰り返す。
またこのとき、充電器2の制御部33は、図13のステップ910で、通信部34を介して充電器ID要求コマンドを受信したか否かを判定する。本事例では、この時点ではまだ充電器ID要求コマンドを受信していないので、受信するまでステップ910の判定を繰り返す。
その後、車載充電装置1が搭載された車両のユーザが、図5のステップ110と同様、プラグ15を充電器2のプラグ受け42に差し込んだとする(ステップ710)。すると制御部19は、プラグイン検出部16からプラグイン検出信号を受け、図12のステップ810で、プラグ15がプラグ受け42に差し込まれたと判定し、続いてプラグ15がプラグ受け42に完全に差し込まれるのに要する程度の時間(例えば1秒)だけ待ち、その後ステップ820に進む。
プラグ15がプラグ受け42に完全に差し込まれると、第2充電器側電力線38と車外電力線14は、プラグ15を介して導通するが、この時点では、リレー回路31aがオープンの状態にあるので、電源30から車外電力線14、車内電力線10に電圧は印加されない。
そしてステップ820で制御部19は、通信部17を用いて、制御部34を宛先とする充電器ID要求コマンド720を、車内電力線10に送出し、続いてステップ830に進み、通信部17を介して通信部34から充電器IDを受信するまで待つ。
ここで、充電器IDとは、充電器2を他の充電器と区別して表す識別情報である。制御部33は、充電器2の充電器IDの情報をROMに記憶している。1つの充電器2には1つのプラグ受け42が備えられているだけなので、充電器IDはプラグ受け42を他のプラグ受けと区別して表すための端子識別情報でもある。
通信部34がこの充電器ID要求コマンド720を受信すると、制御部33は、ステップ910で、通信部34を介して充電器ID要求コマンドを受信したと判定し、続いてステップ920に進み、通信部34を用いて、通信部17を宛先とする充電器2の充電器IDの信号730を、第2充電器側電力線38に送出する。さらに続いてステップ930で、通信部34を介して通信部17からリレークローズ命令を受信するまで待つ。
通信部17がこの充電器IDの信号730を受信すると、制御部33は、ステップ830で、通信部17を介して充電器IDを受信したと判定し、続いてステップ840で、無線通信部18を用いて、自車両の車両IDと、受信した充電器IDとの組を含んだ信号740を、センタ6に送信する。続いてステップ850では、センタ6から充電許可信号を受信するまで待つ。
この信号750を受信したセンタ6は、受信した信号750中に充電器IDと車両IDとを、1組のデータとして記憶媒体に記録する(ステップ745)。このようになっていることで、センタ6では、充電器IDと車両IDの組を複数個記録することができ、それによって、どの車両がどの充電器(すなわちプラグ受け42)に接続されているかの情報を、集中的にセンタ6で管理することができる。このように記録された充電器2と車両との関係を、Webサービス等の方法でユーザに提供することで、大型駐車場のどの位置の充電器2にどの車両が停められているのかを、ユーザが知ることが可能となる。
続いてセンタ6は、車載充電装置1から受信した信号740中の車両IDに基づいて、当該充電子機IDに対応する車両を特定し、その車両に対して、充電を許可するための充電許可信号750を、送信する。
車載充電装置1の制御部19は、無線通信部18を介して充電許可信号750を受信すると、ステップ850で充電許可信号を受信したと判定し、続いてステップ860で、通信部17を用いて、通信部34宛のリレークローズ命令の信号760を、車内電力線10に送出する。
さらに制御部19は、続いてステップ870で、リレー回路13をクローズの状態に切り替え(ステップ770)、図12の処理を終了する。なお、ステップ870でリレー回路13をクローズの状態に切り替える前には、プラグイン検出部16を制御して、プラグイン検出部16から車内電力線10に電圧を印加することを停止させてもよい。
また、充電器2の制御部33は、通信部34を介してリレークローズ命令の信号760を受信すると、ステップ930で、リレークローズ命令を受信したと判定し、続いてステップ940に進み、リレー回路31aをクローズの状態に切り替え(ステップ780)、その後図13の処理を終了する。
これにより、電源30からの充電用の交流電力が、第1充電器側電力線36、リレー回路31a、第2充電器側電力線38、プラグ受け42、プラグ15、車外電力線14、車内電力線10、リレー回路13をこの順に通ってAC/DCコンバータ12に到達し、AC/DCコンバータ12でその交流が直流に変換され、その直流によって電池11に対して充電が始まる(ステップ790)。
以上説明した通り、充電器2の通信部34と車両側の通信部17は、プラグ15を介して車外電力線14がプラグ受け42に接続された後、リレー回路31aが接続状態となって車外電力線車内電力線10、車外電力線14、第2充電器側電力線38に充電用の電源30の電圧が印加される前に、すなわち、どのような種類の電力供給用の電圧も車外電力線車内電力線10、車外電力線14、第2充電器側電力線38に全く印加されていない状態で、それら車外電力線車内電力線10、車外電力線14、第2充電器側電力線38を介して互いに通信する。そして、充電器側制御部33は、通信部34と通信部17が通信した後に、リレー回路31aおよびリレー回路13を接続状態とすることで、通信部17と通信部34との通信路に電力供給用の電圧を印加すると共に電力供給用の電流を流すことができる。
このように、通信部34と通信部17との間の通信は、リレー回路31aが接続状態となる前に、すなわち、車外電力線車内電力線10、車外電力線14、第2充電器側電力線38に給電用の電圧が印加されないうちに、実行される。したがって、給電用の電圧によるノイズを除去する等、給電用の電圧に対応するための複雑な処理を行う必要なく、電力線を用いた通信が実現するので、通信のための構成を、従来のPLCモデムよりも簡易化することができる。
また、車外電力線車内電力線10、車外電力線14、第2充電器側電力線38を介して通信部34から車両側通信部17に、プラグ受け42に対応する端子識別情報として、充電器2の充電器IDの信号730が送信される。そして、車両側制御部19は、車両側通信部17が受信した信号730中の充電器IDと、自車両を表す車両IDと、を互いに対応付けることで、自車両がどの充電器2のプラグ受け42から給電を受けているかを特定する情報を作成することができる。
また、制御部19は、受信した充電器IDと、自車両の車両IDとを互いに対応付けた後、それら識別情報の組の一方(すなわち充電器ID)に対応するプラグ受け42から給電を行うよう命令するリレークローズ命令760(充電要求信号の一例に相当する)を、充電器側通信部34に送信し、充電器側制御部33は、送信された充電要求信号を受信したことに基づいて、当該プラグ受け42に対応するリレー回路31aを接続状態とする。したがって、充電器2は、どの接続端子にどの車両が接続したかの情報が車両側において確実に特定された後に、二次電池の充電を開始することができる。
なお、図12の処理が終了した後、制御部19は、図示しないセンサによって電池11が満充電となったことを検出した場合、または、車載充電装置1の図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、リレー回路13をオープンの状態に制御し、その後に図12の処理をステップ810から再開するようになっていてもよい。
また、図13の処理が終了した後、制御部33は、充電先の電池11が満充電となったことを検出した場合、または、充電器2の図示しない操作部に対してユーザが充電終了の操作を行った場合、または、プラグ15がプラグ受け42から取り外されたことを検出した場合、リレー回路31aをオープンの状態に切り替え、さらに、図13の処理をステップ910から再開するようになっていてもよい。
なお、本実施形態においては、車内電力線10および車外電力線14が、車載充電装置側に設けられた第1車両側電力線に相当し、通信部34が充電器側通信部に相当する。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。
(1)例えば、上記実施形態では、電力線10、14、40、37a〜37c、38、36は単相2線式のものを採用したが、単相3線式のものであってもよいし、他の方式の電力線であってもよい。
(2)また、第1実施形態において、センタ6が、充電子機IDと車両IDの組を含む信号130を受信したときに、その信号130を用いて認証を試みるのではなく、信号130を受信すれば常に信号150、160を送信するようになっている場合、車載充電装置1の制御部19は、ステップ220で充電子機IDの受信を待っているときに、所定の時間以上充電子機IDを受信しない場合は、ステップ250に進み、リレー回路13をクローズの状態に切り替えてもよい。このようにすることで、プラグ15が、通信機能を持たない通常の家庭用コンセントのプラグ受けに差し込まれた場合に、ステップ220で無限ループとなって充電不可能となってしまうことを防ぐことができる。
(3)同様に、第2実施形態において、充電親機3の制御部33が、充電子機IDの信号420と車両IDの信号430を同じポートから受信したときに、それらIDを用いて認証を試みるのではなく、それらIDを同じポートから受信すれば常にステップ620に進むようになっている場合、車載充電装置1の制御部19は、ステップ530でリレークローズ命令の受信を待っているときに、所定の時間以上リレークローズ命令を受信しない場合は、ステップ540に進み、リレー回路13をクローズの状態に切り替えてもよい。このようにすることで、プラグ15が、通信機能を持たない通常の家庭用コンセントのプラグ受けに差し込まれた場合に、ステップ530で無限ループとなって充電不可能となってしまうことを防ぐことができる。
(4)また、上記各実施形態において、制御部19は、プラグインしたと判定した直後に、車内電力線10に電力供給用の電圧が印加されているか否かを判定し、印加されていれば、直ちにリレー回路13をクローズしてもよい。このようにすることでも、通常の家庭用の電源プラグ受けにプラグ15が差し込まれた場合でも、電池11が電力供給を受けることができる。
(5)また、上記各実施形態において、第1充電器側電力線と第2充電器側電力線とを接続する接続状態と、第1充電器側電力線と第2充電器側電力線との接続を遮断する非接続状態との間で切り替わる切替手段として、第1充電器側電力線と第2充電器側電力線との接続のオープンおよびクローズを切り替える充電器側リレー回路31a〜31cが例示されているが、切替手段は、これら充電器側リレー回路31a〜31cに限らず、他のものを用いてもよい。
(6)また、上記各実施形態では、車載充電装置1側に設けられた電力線と接続するための接続端子として、プラグ受け42が示されている。しかし、このような接続端子としては、プラグ受け42以外のものを用いてもよい。例えば、車外電力線14が、常時充電器2に取り付けられており、車外電力線14の車載充電装置1側の先端に、プラグが取り付けられており、充電時にはそのプラグを、車載充電装置1に設けられたプラグ受けに接続するようになっていてもよい。この場合は、車外電力線14は充電器2に属し、車外電力線14の車載充電装置1側の先端に設けられたプラグが、充電器2の接続端子の一例に相当することになる。
(7)また、第2実施形態では、通信部41は、プラグ15とプラグ受け42との接続の有無に関わらず、常時制御部33に対して充電子機IDを送信するようになっているが、プラグ15とプラグ受け42との接続が実現したときに、充電子機IDを送信し始めるようになっていてもよい。
(8)また、第2実施形態では、通信部41は必ずしも充電子機IDを通信部34に送信する必要はない。その場合、制御部33は、車両IDを受信したポート34aを特定し、特定したポート34aから、その車両IDに対応する車両が接続された充電子機4a(およびプラグ受け42)を特定することができる。この場合、制御部33は、充電子機4a〜4cとポート34a〜34cとの対応関係の情報をあらかじめ記憶している。
(9)また、上記各実施形態において、制御部19は、ステップ210、510におけるプラグインしたか否かの判定を省略し、ステップ220、520から処理を開始するようになっていてもよい。なぜなら、ステップ220で充電子機IDを受信したと判定した場合、および、ステップ530でリレークローズ命令を受信したと判定した場合、必ずプラグ15がプラグ受け42に接続されているからである。ただし、第2実施形態においては、プラグイン判定のある方が、プラグ15とプラグ受け42とが接続していないのに無駄に車両ID信号を送信してしまうことがない。
(10)また、上記実施形態では、あるプラグ受け42に設即された車両に対応する車両識別情報(車両ID)と、当該プラグ受け42に対応する端子識別情報(充電器ID、充電子機ID)とを対応付けることで、車両の認証、車両毎の課金、および、車両位置特定を行っている。しかし、これら識別情報の対応付けは、車両の認証、車両毎の課金、車両位置特定等の目的以外の目的のために実行されていてもよい。
(11)また、上記各実施形態では、電力線10、14、40、37a〜37c、38を用いて送受信されていたのは、車両に対応する車両識別情報およびプラグ受け42に対応する端子識別情報であったが、送受信される情報は、これら以外のどのような情報であってもよい。例えば、充電器2が急速充電を行うか通常の充電速度の充電を行うかを選択する信号が、車載充電装置1から充電器2に送信されるようになっていてもよい。
(12)また、リレー回路13は常にクローズの状態であってもよい。その場合であっても、AC/DCコンバータ12からリレー回路13側に電圧が印加されることはなく、また、リレー回路31aがクローズしていれば、電源30の電圧は通信部17と通信部41との間の通信路に電圧を印加することはない。
(13)また、上記実施形態おいては、通信部17、34、41、およびプラグイン検出部16には、電力線10,14,40、37a、38に電源30からの充電用の電力が供給されているときに、その充電用の電力に対して自機の内部回路を保護するための周知の保護回路を備えていてもよい。
(14)また、上記第1、第2実施形態では、車両の接続先の充電子機は、充電子機4aであったが、接続先が充電子機4aではなく充電子機4bまたは充電子機4cであってもよい。その場合、作動の内容は、各実施形態の説明において、「a」を「b」または「c」に読み替えたものとなる。
(15)また、上記の実施形態において、制御部19、制御部33がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア(例えば回路構成をプログラムすることが可能なFPGA)を用いて実現するようになっていてもよい。
1 車載充電装置
2 充電器
3 充電親機
4a〜4c 充電子機
6 センタ
10 車内電力線
11 電池
14 車外電力線
15 プラグ
17 通信部
30 電源
31a〜31c リレー回路
34 通信部
36 第1充電器側電力線
37a〜37c 親機内電力線
38 第2充電器側電力線
40 子機内電力線
41 通信部
42 プラグ受け

Claims (6)

  1. 車両に搭載される車載充電装置(1)と前記車両の外部の充電器(2)とを備えた車両用充電制御システムであって、
    前記充電器(2)は:
    電源(30)からの充電用の電力を搬送するための第1充電器側電力線(36)と、
    前記車載充電装置(1)側に設けられた電力線(10、14)と接続するための接続端子(42)と、
    前記第1充電器側電力線(36)から前記接続端子(42)まで前記電源(30)からの電力を搬送するための第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)と、
    前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)とを接続する接続状態と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)との接続を遮断する非接続状態との間で切り替わる切替手段(31a〜31c)と、
    前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を通信線として用いる充電器側通信部(41、34)と、
    前記切替手段(31a〜31c)を制御する充電器側制御部(33)と、を備え、
    前記車載充電装置(1)は:
    前記接続端子(14)に接続されるための第1車両側電力線(10、14)と、
    前記第1車両側電力線(10、14)が搬送する充電用の電力の供給を受けて充電される二次電池(11)と、
    前記第1車両側電力線(10、14)を通信線として用いる車両側通信部(17)と、を備え、
    前記充電器側制御部(33)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、
    前記充電器側通信部(41、34)と前記車両側通信部(17)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記第1車両側電力線(10、14)を介して互いに通信し、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)と前記車両側通信部(17)が通信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする車両用充電制御システム。
  2. 前記車載充電装置(1)は、車両側制御部(19)を備え、
    前記充電器側通信部(41、34)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記充電器側通信部(41、34)から送信された前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記第1車両側電力線(10、14)を介して、前記車両側通信部(17)に送信し、
    前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付け、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする請求項1に記載の車両用充電制御システム。
  3. 前記車載充電装置(1)からも前記充電器(2)からも離れたセンタ(6)を備え、
    前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けた後、それら互いに対応付けられた識別情報の組を前記センタ(6)に送信し、
    前記センタ(6)は、前記互いに対応付けられた識別情報の組を受信したことに基づいて、受信した前記識別情報の組中の端子識別情報に対応する前記接続端子(42)から給電を行うことを許可する充電許可信号(160)を、前記充電器(2)に送信し、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記センタ(6)から前記充電許可信号を受信したことに基づいて、受信した前記充電許可信号に従って、前記接続端子(42)に対応する前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする請求項2に記載の車両用充電制御システム。
  4. 前記車両側制御部(19)は、前記車両側通信部(17)が受信した前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、前記車両に対応する車両識別情報と、を互いに対応付けた後、前記端子識別情報に対応する前記接続端子(42)から給電を行うよう命令する充電要求信号(760)を、前記充電器側通信部(34)に送信し、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(34)が前記車両側通信部(17)に前記接続端子(42)に対応する端子識別情報を送信した後に、前記車両側制御部(19)から前記充電要求信号を受信したことに基づいて、受信した前記充電要求信号に従って、前記接続端子(42)に対応する前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする請求項2に記載の車両用充電制御システム。
  5. 前記充電器側制御部(33)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、
    前記車両側通信部(17)は、前記第1車両側電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記車両に対応する車両識別情報を、前記第1車両側電力線(10、14)および前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を介して、前記充電器側通信部(34)に送信し、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(34)が前記車両に対応する車両識別情報を受信した後に、前記切替手段(31a〜31c)を接続状態とし、また、前記充電器側通信部(34)が受信した前記車両識別情報と、前記接続端子(42)に対応する端子識別情報と、を対応付けることを特徴とする請求項1に記載の車両用充電制御システム。
  6. 車両に搭載された二次電池(11)に前記車両の外部から充電を行うための充電器であって、
    電源(30)からの充電用の電力を搬送するための第1充電器側電力線(36)と、
    前記車両側に設けられた電力線(10、14)と接続するための接続端子(42)と、
    前記第1充電器側電力線(36)から前記接続端子(42)まで前記電源(30)からの電力を搬送するための第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)と、
    前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)とを接続する接続状態と、前記第1充電器側電力線(36)と前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)との接続を遮断する非接続状態との間で切り替わる切替手段(31a〜31c)と、
    前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)を通信線として用いる充電器側通信部(41、34)と、
    前記切替手段(31a〜31c)を制御する充電器側制御部(33)と、を備え、
    前記充電器側制御部(33)は、前記車両側に設けられた電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続される前は、前記切替手段(31a〜31c)を非接続状態とし、
    前記充電器側通信部(41、34)は、前記車両側に設けられた電力線(10、14)が前記接続端子(42)に接続された後、前記切替手段(31a〜31c)が接続状態となる前に、前記第2充電器側電力線(37a〜37c、38、40)および前記車両側に設けられた電力線(10、14)を介して前記車両と通信し、
    前記充電器側制御部(33)は、前記充電器側通信部(41、34)が前記車両と通信した後に、前記切替回路(31a〜31c)を接続状態とすることを特徴とする充電器。
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