JP2013034329A - 車載ゲートウェイ制御装置及び車両充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車載ゲートウェイ制御装置及び車両充電システムに関し、ゲートウェイ機能の不必要な作動を回避することで無駄な電力消費を低減することにある。
【解決手段】外部充電機器に一端が接続されたケーブルの他端のコネクタが接続される差込口と、差込口に一端が接続された電力線に接続し、外部充電機器からケーブル及び電力線を介した電力供給により充電される車載バッテリと、電力線に接続し、外部充電機器からケーブル及び電力線を介して供給される通信データを中継して車載機器へ送信する車載ゲートウェイ手段と、を備える車両の車載ゲートウェイ制御装置において、車載ゲートウェイ手段への電力供給／停止を切り替える起動スイッチを設け、差込口へのコネクタの接続状態を判定し、起動スイッチが車載ゲートウェイ手段への電力供給を許容する状態にあるとき、コネクタの接続状態に応じて、車載ゲートウェイ手段による中継機能を許可／制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載ゲートウェイ制御装置及び車両充電システムに係り、特に、外部充電機器からの電力供給により車載バッテリを充電すると共に、その外部充電機器からの通信データを車載ゲートウェイ手段で中継して車載機器へ向けて送信するうえで好適な車載ゲートウェイ制御装置及び車両充電システムに関する。

従来、外部充電機器（例えば家屋に設置される商用電源）からの電力供給により車両に搭載された車載バッテリを充電するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムは、外部充電機器のコンセントと、車両に設けられた差込口と、が充電ケーブルを介して互いに接続されることにより、外部充電機器から充電ケーブルを介して車載バッテリへ電力を供給することで車載バッテリを充電することができる。

また、上記のシステムにおいて、車両と外部充電機器とは、電力線を介して車載バッテリを充電する際に、制御線を介してデータ通信を行うことができる。具体的には、車両は、車載バッテリの充電に関する制御を行う制御回路を備えている。この制御回路は、外部充電機器から充電ケーブルを介して供給される発振信号であるパイロット信号を制御線を通じて受信することができ、その受信したパイロット信号に基づいて充電ケーブルの接続状態や外部充電機器から車載バッテリへの電力供給の可否などを判別することができる。例えば、パイロット信号が受信されなくなった場合は、充電ケーブルの接続がコネクタ外しにより解除されたと判定し、車載バッテリへの充電制御を停止する。

また、上記の如く制御線を利用したＰＬＴ通信以外にも、充電ケーブルが接続される差込口と車載バッテリとを繋ぐ電力線を利用して、車両と外部充電機器とを通信させること（電力線通信）が考えられる。この電力線通信では、例えば、車載バッテリを充電したときの充電量や充電料金を示すデータ、或いは、車載バッテリを充電した者（車両運転者や車両所有者など）の認証データなどを授受することが可能である。かかる構成では、電力線上を流通したデータをそのデータに基づいて制御を行う特定の車載電子制御ユニットに送るため、電力線と、車載電子制御ユニットが接続される車載通信線（例えばＣＡＮなど）と、の間にデータ中継を行う車載ゲートウェイ手段を設けることが考えられる。

特開２０１０−８１６６１号公報

ところで、上記した車載ゲートウェイ手段では、メイン電源がオンとなることによりゲートウェイ機能が作動する。しかし、外部充電機器からの充電ケーブルが差込口に接続されていないときは、外部充電機器から電力線を介してデータが供給されないので、メイン電源がオン状態にある場合に常に車載ゲートウェイ手段によるゲートウェイ機能が通常どおり作動するのは、電力消費の観点から適切でない。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ゲートウェイ機能の不必要な作動を回避することで、無駄な電力消費を低減することが可能な車載ゲートウェイ制御装置及び車両充電システムを提供することを目的とする。

上記の目的は、外部充電機器に一端が接続されたケーブルの他端に設けられたコネクタが接続される差込口と、前記差込口に一端が接続された電力線に接続し、前記外部充電機器から前記ケーブル及び該電力線を介して電力供給されることにより充電される車載バッテリと、前記電力線に接続し、前記外部充電機器から前記ケーブル及び該電力線を介して供給される通信データを中継して所定車載機器へ向けて送信する車載ゲートウェイ手段と、を備える車両に搭載されるゲートウェイ制御装置であって、前記車載ゲートウェイ手段への電力供給／停止を切り替える起動スイッチと、前記差込口への前記コネクタの接続状態を判定する接続状態判定手段と、前記起動スイッチが前記車載ゲートウェイ手段への電力供給を許容する状態にあるとき、前記接続状態判定手段により判定される前記接続状態に応じて、前記車載ゲートウェイ手段による前記通信データの中継機能を許可／制限するゲートウェイ制御手段と、を備える車載ゲートウェイ制御装置により達成される。

本発明によれば、ゲートウェイ機能の不必要な作動を回避することで、無駄な電力消費を低減することができる。

本発明の一実施例である車載ゲートウェイ制御装置を備える車両充電システムの構成図である。 本実施例の車載ゲートウェイ制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例の車載ゲートウェイ制御装置において実現される一例のタイムチャートである。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である車載ゲートウェイ制御装置１０を備える車両充電システムの構成図を示す。この車両充電システムは、車載ゲートウェイ制御装置１０と、外部充電機器（ＥＶＳＥ；Electric Vehicle Supply Equipment）１２と、を備えている。車載ゲートウェイ制御装置１０は、車載バッテリ１４を有する車両１６に搭載されている。車両１６は、外部充電機器１２を用いて車載バッテリ１４が充電されるプラグイン車両である。車載バッテリ１４は、充放電可能な高圧の直流電源であり、例えばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。車載バッテリ１４は、外部充電機器１２からの電力により充電可能であると共に、車載ジェネレータなどの発電電力により充電可能である。

外部充電機器１２は、ガソリンスタンドやコンビニ，車両修理工場，一般家庭などに設置された充電スタンドであり、例えば電源コンセントを介して接続された外部電源（例えば商用電源）を用いて、後述の充電ケーブルを介して接続された車両１６の車載バッテリ１４を充電することが可能である。外部充電機器１２は、また、状態が所定周期で変化するパルス信号であるコントロールパイロット信号（以下、ＣＰＬＴ信号と称す）を生成することが可能であると共に、所定の通信データを生成することが可能である。

ＣＰＬＴ信号は、車両１６へ電力供給を行う外部充電機器１２の制御回路と車両１６の制御回路との間で通信される信号であって、例えば外部充電機器１２から車両１６への電力供給の可否や外部充電機器１２の定格電流などを示す外部充電機器１２から車両１６へ充電処理を行ううえで必要な信号である。また、所定の通信データは、例えば車載バッテリ１４を充電する者の入力ＩＤデータや充電量，充電料金などを示す外部充電機器１２から車両１６への充電内容に関わるデータなどである。

外部充電機器１２には、充電ケーブル１８の一端が接続される。充電ケーブル１８には、少なくとも、外部充電機器１２からの電力が流通する電力線と、ＣＰＬＴ信号が流通する信号線と、が含まれる。外部充電機器１２は、充電ケーブル１８の電力線を利用して車載バッテリ１４を充電させると共に車載機器との間で上記した所定の通信データを通信することが可能であり、また、充電ケーブル１８の信号線を利用してＣＰＬＴ信号を車載機器に供給することが可能である。

充電ケーブル１８の他端には、車両１６側と接続するためのコネクタ２０が設けられている。コネクタ２０は、充電ケーブル１８に含まれる線に接続する端子を有する雄型コネクタである。車両１６は、充電ケーブル１８の他端に設けられたコネクタ２０が接続される差込口２２を有している。差込口２２は、充電ケーブル１８に含まれる線に対応した数だけ端子を有する雌型のインレットである。差込口２２は、車載バッテリ１４が配置される車両部位の近傍（例えば車体後部や車体側部，車体前部など）に設けられている。差込口２２は、充電ケーブル１８の電力線と接続する電源端子２２ａと、充電ケーブル１８の信号線と接続する信号端子２２ｂと、を有している。

差込口２２の電源端子２２ａと車載バッテリ１４とは、電力線２４を介して接続されている。電力線２４には、外部充電機器１２との電力線通信についてゲートウェイ機能を発揮する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ−Ａと称す）２６が接続されている。電力線２４には、充電ケーブル１８の電力線に流れた、外部充電機器１２からの電力と通信データとが重畳して流れる。外部充電機器１２からの電力は、電力線２４を介して車載バッテリ１４に供給される。車載バッテリ１４には、外部充電機器１２からの電力が直流電圧に変換されて供給される。また、外部充電機器１２からの通信データは、ＥＣＵ−Ａ２６に供給される。

ＥＣＵ−Ａ２６には、また、車載通信線２８を介してＥＣＵ−Ｂ３０及びＥＣＵ−Ｃ３２が接続されている。車載通信線２８は、ＥＣＵ２６，３０，３２の間で双方向にデータ授受することが可能な例えばＣＡＮ通信線である。ＥＣＵ３０，３２は、例えば、車載バッテリ１４の充電をする者が自車両の所有者や運転者等であるか否かの認証を行う照合ＥＣＵ、或いは、充電量や充電料金を計数する若しくはその表示を行うＥＣＵなどである。ＥＣＵ−Ａ２６は、外部充電機器１２から充電ケーブル１８及び電力線２４を介して供給される上記した通信データを中継してＥＣＵ３０，３２へ送信するゲートウェイ機能を有する。

また、差込口２２の信号端子２２ｂとＥＣＵ−Ａ２６とは、信号線３４を介して直接に接続されている。信号線３４には、充電ケーブル１８の信号線に流れたＣＰＬＴ信号が流れる。外部充電機器１２からのＣＰＬＴ信号は、ＥＣＵ−Ａ２６に供給される。ＥＣＵ−Ａ２６は、信号線３４の状態に基づいて、外部充電機器１２からのＣＰＬＴ信号の有無を判定して、外部充電機器１２に一端が接続された充電ケーブル１８の他端のコネクタ２０が差込口２２に接続されているか否かを判別する。また、コネクタ２０が差込口２２に接続されていると判別した場合は、更に、そのＣＰＬＴ信号の内容などに基づいて、外部充電機器１２から車両１６への電力供給の可否や外部充電機器１２の定格電流などを判定する。

ＥＣＵ−Ａ２６には、また、メイン電源３６が接続される。メイン電源３６は、ＥＣＵ−Ａ２６を起動するためすなわちＥＣＵ−Ａ２６による車載バッテリ１４の充電制御及び通信データの中継機能を実行するために必要な電源（例えば１２ボルト電源）である。メイン電源３６は、起動スイッチの状態に応じてＥＣＵ−Ａ２６への電力供給（電圧出力）がオン／オフされる電源である。この起動スイッチは、例えば充電者の操作により手動的に或いは差込口２２への充電ケーブル１８の差し込みが可能であるか否か（例えば、差込口２２を覆う車体に設けられたカバーが開放されるか閉じられるか否か）により自動的に、メイン電源３６からＥＣＵ−Ａ２６への電力供給を許可するか停止するかを切り替えるためのスイッチである。

次に、本実施例の車載ゲートウェイ制御装置１０を備えるシステムの動作について説明する。図２は、本実施例の車載ゲートウェイ制御装置１０においてＥＣＵ−Ａ２６が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図３は、本実施例の車載ゲートウェイ制御装置１０において実現される一例のタイムチャートを示す。

本実施例において、充電者は、車両１６の車載バッテリ１４への充電を希望する際、外部充電機器１２に一端が接続された充電ケーブル１８の他端のコネクタ２０を車両１６の差込口２２に差し込んで接続する。また、外部充電機器１２から車載バッテリ１４への充電が行われる際、上記の起動スイッチが、メイン電源３６からＥＣＵ−Ａ２６への電力供給を停止状態から許可状態へ移行されるので、メイン電源３６がオンされる。

起動スイッチが停止状態にあることでメイン電源３６がオフされている場合、メイン電源３６からＥＣＵ−Ａ２６への電力供給が停止されるので、ＥＣＵ−Ａ２６は、メイン電源３６がオフされていると判別し（ステップ１００における否定判定時）、例えばエッジ受信などのイベント発生を検知する機能を除いて各機能を停止する停止モード（スリープモード）となる（ステップ１０２）。

一方、起動スイッチが許可状態にあることでメイン電源３６がオンされている場合、メイン電源３６からＥＣＵ−Ａ２６へ電力が供給されるので、そのＥＣＵ−Ａ２６は、メイン電源３６がオンされていると判別し（ステップ１００における肯定判定時）、次に、信号線３４の状態から外部充電機器１２からのＣＰＬＴ信号を受信したか否かを判別する（ステップ１０４）。

ＥＣＵ−Ａ２６がＣＰＬＴ信号を受信するのは、外部充電機器１２に一端が接続された充電ケーブル１８の他端のコネクタ２０が車両１６の差込口２２に接続されている場合に限定されるので、ＥＣＵ−Ａ２６は、ＣＰＬＴ信号を受信していると判別した場合は、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれるインレット接続状態に車両１６があると判定する（ステップ１０６）。そして、ＥＣＵ−Ａ２６は、車両１６がインレット接続状態にあると判定した場合は、外部充電機器１２からの通信データをＥＣＵ３０，３２へ中継するゲートウェイ機能を通常どおり許可するモード（ゲートウェイ許可モード）となる（ステップ１０８）。かかるゲートウェイ許可モードが実現されると、ＥＣＵ−Ａ２６は、ゲートウェイ機能を作動させ、外部充電機器１２から電力線２４を介して通信データが供給された場合に、その通信データを中継して車載通信線２８へＥＣＵ３０，３２宛で送信する。

一方、ＥＣＵ−Ａ２６は、ＣＰＬＴ信号を受信していないと判別した場合は、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれていないインレット非接続状態に車両１６があると判定する（ステップ１１０）。そして、ＥＣＵ−Ａ２６は、車両１６がインレット非接続状態にあると判定した場合は、上記のゲートウェイ機能を許可せず、例えば内部クロックの不動作を含む機能制限を行う待機モード（低消費電力モード）となる（ステップ１１２）。かかる待機モードが実現されると、ＥＣＵ−Ａ２６は、ゲートウェイ機能を実施しないので、消費電力が低減される。

このように、本実施例の車載ゲートウェイ制御装置１０において、ＥＣＵ−Ａ２６は、メイン電源３６がオフされているときは停止モードとなると共に、メイン電源３６がオンされているときは、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれるインレット接続時にゲートウェイ許可モードとなり、一方、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれないインレット非接続時に待機モードとなる。

差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれているときは、ＥＣＵ−Ａ２６は、充電ケーブル１８の一端が接続する外部充電機器１２から電力線２４を介して通信される通信データを受信することが可能であり、かつ、ＥＣＵ３０，３２に対してその通信データを中継することが可能である。一方、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれていないときは、ＥＣＵ−Ａ２６は、外部充電機器１２から通信データ自体が送信されないので、当然にその通信データの受信処理自体を行うことは不要であり、その通信データの中継処理自体を行うことは不要である。

従って、本実施例の車載ゲートウェイ制御装置１０によれば、メイン電源３６がオン状態にあるとき、差込口２２に外部充電機器１２側の充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれている場合は、ＥＣＵ−Ａ２６によるゲートウェイ機能を通常どおり作動させることができる一方、メイン電源３６がオン状態にあっても、差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれていない場合は、ＥＣＵ−Ａ２６によるゲートウェイ機能の作動を停止させることができるので、ＥＣＵ−Ａ２６によるゲートウェイ機能の不必要な作動を回避することができ、これにより、無駄な電力消費を低減することが可能となっている。

また、ＥＣＵ−Ａ２６は、仮にメイン電源３６がオン状態にあっても、車両１６の差込口２２に充電ケーブル１８のコネクタ２０が差し込まれるまでは、待機モードを維持し、その後、そのコネクタ接続が実現されて始めてゲートウェイ許可モードとなる。また、その後、メイン電源３６がオン状態にある場合において、差込口２２に差し込まれたコネクタ２０がその差込口２２から抜かれるまでは、ゲートウェイ許可モードを維持し、その後、コネクタ接続が解除されて待機モードとなる。すなわち、充電ケーブル１８のコネクタ２０の、車両１６の差込口２２への挿脱に応じて、ＥＣＵ−Ａ２６の待機モードとゲートウェイ許可モードとは切り替わる。この点、本実施例によれば、メイン電源３６がオン状態にされていても、充電者の操作によるコネクタ２０の差込口２２への挿脱だけで、ＥＣＵ−Ａ２６のモードを待機モードとゲートウェイ許可モードとで切り替えることができるので、その切り替えを手間なく容易にかつ車外操作で実現することが可能である。

ところで、上記の実施例においては、充電ケーブル１８が特許請求の範囲に記載した「ケーブル」に、ＥＣＵ−Ｂ３０及びＥＣＵ−Ｃ３２が特許請求の範囲に記載した「所定車載機器」に、ＥＣＵ−Ａ２６が特許請求の範囲に記載した「車載ゲートウェイ手段」に、メイン電源３６をオン／オフさせる起動スイッチが特許請求の範囲に記載した「起動スイッチ」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ−Ａ２６が、図２に示すルーチン中ステップ１０４，１０６，１１０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「接続状態判定手段」が、ステップ１０８，１１２の処理を実行することにより「ゲートウェイ制御手段」が、それぞれ実現されている。

尚、上記の実施例においては、外部充電機器１２から車両１６のＥＣＵ−Ａ２６への通信データの通信を、車載バッテリ１４へ供給する電力が流通する電力線２４を用いて行い、ＥＣＵ−Ａ２６に外部充電機器１２からＥＣＵ−Ｂ，ＥＣＵ−Ｃへの通信データの中継を行わせることとしているが、かかる通信データの通信を信号線３４を用いて行い、ＥＣＵ−Ａ２６に外部充電機器１２からＥＣＵ−Ｂ，ＥＣＵ−Ｃへの通信データの中継を行わせることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、車両１６の差込口２２への充電ケーブル１８のコネクタ２０の接続をＥＣＵ−Ａ２６が判定するのに、外部充電機器１２から送信されるＣＰＬＴ信号の有無に基づいて行うこととしているが、例えば車両１６の差込口２２近傍にそのコネクタ接続の有無を検知するセンサなどを設け、かつ、そのセンサ信号をＥＣＵ−Ａ２６に取り込んで、ＥＣＵ−Ａ２６にそのセンサ信号に基づいてコネクタ接続の有無を判定させることとしてもよい。

１０ 車載ゲートウェイ制御装置
１２ 外部充電機器
１４ 車載バッテリ
１６ 車両
１８ 充電ケーブル
２０ コネクタ
２２ 差込口
２４ 電力線
２６ ＥＣＵ−Ａ
２８ 車載通信線
３４ 信号線

Claims (5)

1. 外部充電機器に一端が接続されたケーブルの他端に設けられたコネクタが接続される差込口と、前記差込口に一端が接続された電力線に接続し、前記外部充電機器から前記ケーブル及び該電力線を介して電力供給されることにより充電される車載バッテリと、前記電力線に接続し、前記外部充電機器から前記ケーブル及び該電力線を介して供給される通信データを中継して所定車載機器へ向けて送信する車載ゲートウェイ手段と、を備える車両に搭載されるゲートウェイ制御装置であって、
   前記車載ゲートウェイ手段への電力供給／停止を切り替える起動スイッチと、
   前記差込口への前記コネクタの接続状態を判定する接続状態判定手段と、
   前記起動スイッチが前記車載ゲートウェイ手段への電力供給を許容する状態にあるとき、前記接続状態判定手段により判定される前記接続状態に応じて、前記車載ゲートウェイ手段による前記通信データの中継機能を許可／制限するゲートウェイ制御手段と、
   を備えることを特徴とする車載ゲートウェイ制御装置。
2. 前記ゲートウェイ制御手段は、前記起動スイッチが前記車載ゲートウェイ手段への電力供給を許容する状態にあるとき、前記接続状態判定手段により前記コネクタが前記差込口に接続されていると判定される場合は、前記車載ゲートウェイ手段を前記中継機能を許可する作動状態とし、一方、前記コネクタが前記差込口に接続されていないと判定される場合は、前記車載ゲートウェイ手段を前記中継機能を制限する待機状態とすることを特徴とする請求項１記載の車載ゲートウェイ制御装置。
3. 前記外部充電機器は、状態変化する所定信号を出力する充電器であり、
   前記接続状態判定手段は、前記外部充電機器から前記ケーブルを介して入力される前記所定信号に基づいて、前記接続状態を判定することを特徴とする請求項１又は２記載の車載ゲートウェイ制御装置。
4. 前記差込口に一端が接続され、前記外部充電機器から前記ケーブルを介して入力される前記所定信号が流通する信号線を備え、
   前記接続状態判定手段は、前記信号線に前記所定信号が流通するか否かに基づいて、前記接続状態を判定することを特徴とする請求項３記載の車載ゲートウェイ制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項記載の車載ゲートウェイ制御装置を有する車両と、
   前記外部充電機器と、
   を含む車両充電システム。

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