JP2013094026A

JP2013094026A - 電力供給システムおよび車両

Info

Publication number: JP2013094026A
Application number: JP2011236059A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Mizuno; 朋行水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: JP5630419B2

Abstract

【課題】外部電源の停電時に車両からの電力を車両外部の負荷へ確実に供給可能な電力供給システムおよび車両を提供する。
【解決手段】電力供給システムは、車両１０と、車両１０からの電力を車両外部の負荷装置４００に供給するための給電装置２００，３００とを備える。車両１０は、発電部１００，１３５と、発電部１００，１３５からの電力を給電装置２００，３００へ供給するための給電部１２０と、外部電源５００の停電時、発電部１００，１３５からの電力を負荷装置４００の駆動電力に変換するように、給電部１２０を制御するためのＥＣＵ１３０とを含む。ＥＣＵ１３０は、外部電源５００の停電時、電圧および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って供給するように給電部１２０を制御し、かつ、負荷装置４００が起動したときに負荷装置４００に供給される電力の仕様を負荷仕様として検出する。
【選択図】図４

Description

この発明は、電力供給システムおよび車両に関し、より特定的には、車両からの電力を車両外部の負荷へ供給するための技術に関する。

電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。このような車両では、発進時や加速時などに蓄電装置から電動機に電力を供給して車両駆動力を発生する一方で、降坂走行時や減速時などに電動機の回生制動により発生した電力を蓄電装置に供給する。

このような車両において、商用系統電源などの車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する）と電気的に接続されて蓄電装置の充電（以下、単に「外部充電」とも称する）が可能な構成が提案されている。たとえば、家屋に設けられたコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能な、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることができる。

このような外部充電が可能な車両においては、スマートグリッドなどに見られるように、車両を電力供給源として考え、車両外部の負荷に対して車両から電力を供給する構想が検討されている。

たとえば特開２０１０−１５４６３７号公報（特許文献１）は、電源を備えた車両と家屋とを電源ケーブルによって接続することにより、車両と家屋との間で双方向に電力供給が可能な電力供給システムを開示する。特許文献１においては、車両には、電力供給を制御するためのコントローラが設けられる。この車両のコントローラは、家屋に設けられたコントローラとの間で電源ケーブルを含む電力線にデータを重畳させて通信を行なう。車両のコントローラは、車両と家屋とが電源ケーブルによって接続されると、家屋のコントローラから送信される家屋における商用電源の電圧、車両用電源の充電状態などに基づいて、車両用電源から家屋に電力を供給するプラグアウト電力供給と、家屋用電源から車両に電力を供給するプラグイン電力供給とを切換える。

特開２０１０−１５４６３７号公報特開２００１−００８３８０号公報

上記の特許文献１のように、車両用電源から家屋に電力の供給が可能な構成においては、商用電源の停電が発生した場合には、車両を商用電源の非常用電源として用いて家屋に電力を供給することが考えられる。しかしながら、特許文献１では、商用電源の停電時には家屋のコントローラの動作が停止（シャットダウン）してしまうため、車両のコントローラに対して家屋における商用電源の電圧を送信することができない。このような事態となると、車両のコントローラは、家屋用電源の状態を知ることができないため、車両用電源から家屋に供給すべき電力の仕様（供給電力の周波数および電圧）を決定することができない。その結果、車両は、車両用電源の電力を家屋内の家電製品を駆動するのに適した電力に変換することができず、車両用電源から家屋に電力を供給することが困難となる。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部電源の停電時に車両からの電力を車両外部の負荷へ確実に供給可能な電力供給システムおよび車両を提供することである。

この発明のある局面に従えば、電力供給システムは、車両と、車両からの電力を車両の外部の負荷に供給するための給電装置とを備える。負荷は、外部電源から電力の供給を受ける一方で、外部電源の停電時には車両からの電力を受けて駆動するように構成される。車両は、発電部と、発電部からの電力を給電装置へ供給するための給電部と、外部電源の停電時、発電部からの電力を負荷の駆動電力に変換するように、給電部を制御するための制御装置とを含む。制御装置は、外部電源の停電時、電圧および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って供給するように給電部を制御し、かつ、負荷が起動したときに負荷に供給される電力の仕様を負荷の駆動電力に関する仕様として検出する。制御装置は、検出した駆動電力に関する仕様に基づいて給電部を制御する。

好ましくは、制御装置は、一の仕様の電力を供給するごとに負荷が起動したか否かを判定し、負荷が起動したと判定されたときに負荷に供給される電力の仕様を、負荷の駆動電力に関する仕様として検出する。

好ましくは、所定の順序は、電圧が低い仕様の電力から順に負荷に供給されるように設定される。

この発明の別の局面に従えば、車両の外部の負荷に電力を供給するための車両であって、発電部と、発電部からの電力を負荷へ供給するための給電部と、外部電源の停電時、発電部からの電力を負荷の駆動電力に変換するように、給電部を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、外部電源の停電時、電圧および周波数の少なくとも一方が異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って供給するように給電部を制御し、かつ、負荷が起動したときに負荷に供給されている電力の仕様を負荷の駆動電力に関する仕様として検出する。制御装置は、検出した駆動電力に関する仕様に基づいて給電部を制御する。

好ましくは、所定の順序は、電力が低い仕様の電力から順に負荷に供給されるように設定される。

好ましくは、発電部は、再充電可能な蓄電装置を含む。給電部は、蓄電装置から放電される電力を負荷の駆動電力に変換する。

好ましくは、車両は、駆動力源としての内燃機関をさらに含む。発電部は、再充電可能な蓄電装置と、内燃機関の出力を用いて発電するように構成された発電機とを含む。給電部は、蓄電装置から放電される電力および発電機によって発電された電力の少なくとも一方を負荷の駆動電力に変換する。

この発明によれば、外部電源の停電時、車両からの電力を車両外部の負荷へ確実に供給することができる。

本発明の実施の形態に従う電力供給システムの概略構成図である。図１における車両の構成を説明する図である。外部電源が停電している場合の電力供給システムを示す図である。本発明の実施の形態による電力供給システムの非常用発電モードでの動作を説明する図である。車両の記憶部に格納されている送電パターンの一例を示す図である。本発明の実施の形態による電力供給システムにおける車両の動作を説明するフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、本発明の実施の形態に従う電力供給システムの概略構成図である。
図１を参照して、電力供給システムは、車両１０と、充電スタンド２００と、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）３００と、負荷装置４００と、車両１０の外部の電源（以下、「外部電源」とも称する）５００と、配電盤５１０とを備える。

本発明の実施の形態に従う車両１０は、外部電源５００によって車載蓄電装置を充電可能な、いわゆる、プラグインタイプの電動車両である。なお、電動車両の構成は、車載蓄電装置からの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。車両１０には、たとえばハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などが含まれる。

車両１０は、蓄電装置１００と、動力出力装置１３５と、車両１０の全体動作を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit)１３０と、通信部１４０と、記憶部１４５（図２参照）とを含む。

蓄電装置１００は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置１００を構成してもよい。図１には、車両１０のうちの蓄電装置１００の充放電制御に関連するシステム構成が記載されている。蓄電装置１００には、蓄電装置１００の電圧および電流を検出するための電池センサ（図示せず）が設けられる。

監視ユニット１０５（図２参照）は、蓄電装置１００に設けられた電池センサの出力に基づいて、蓄電装置１００の状態値を検出する。すなわち、状態値は、蓄電装置１００の電圧および／または電流を含む。上述のように、蓄電装置１００として代表的に二次電池が用いられるため、蓄電装置１００の電圧および電流について、以下では電池電圧および電池電流とも称する。また、電池電圧および電池電流を包括的に「電池データ」とも総称する。

動力出力装置１３５は、蓄電装置１００に蓄えられた電力を用いて車両１０の駆動力を発生する。具体的には、動力出力装置１３５は、ＥＣＵ１３０からの駆動指令に基づいて車両１０の駆動力を発生し、その発生した駆動力を車両１０の駆動輪（図示せず）へ出力する。なお、駆動指令は、車両１０の走行中において、要求された車両駆動力あるいは車両制動力に基づいて生成される制御指令である。具体的には、ＥＣＵ１３０は、車両１０の車両状態やドライバ操作（アクセルペダルの踏込み量、シフトレバーのポジション、ブレーキペダルの踏込み量など）に応じて、車両１０全体で必要な車両駆動力および車両制動力を算出する。そして、ＥＣＵ１３０は、要求された車両駆動力または車両制動力を実現するように、動力出力装置１３５の駆動指令を生成する。

また、動力出力装置１３５は、ＥＣＵ１３０から発電指令を受けると、車両外部の負荷装置４００へ供給するための電力を発生し、その発生した電力を給電部１２０へ出力する。なお、発電指令は、後述する非常用発電モードにおいて、負荷装置４００へ供給する電力の発生を指示するための制御指令である。

図２を参照して、車両１０（図１）の構成についてさらに説明する。
図２を参照して、動力出力装置１３５は、電力変換ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１５０と、モータジェネレータ１６０，１６５と、動力伝達ギヤ１７５と、エンジン１７０と、駆動輪１８０とを含む。

ＰＣＵ１５０は、蓄電装置１００に接続される。蓄電装置１００は、車両１０の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１５０に供給する。また、蓄電装置１００は、モータジェネレータ１６０，１６５で発電された電力を蓄電する。具体的には、ＰＣＵ１５０は、コンバータ１５２と、インバータ１５４，１５６と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

コンバータ１５２は、ＥＣＵからの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１およびＮＬ１と電力線ＰＬ２およびＮＬ１の間で電圧変換を行なう。

インバータ１５４，１５６は、電力線ＰＬ２およびＮＬ１に対して並列に接続される。インバータ１５４，１５６は、ＥＣＵ１３０からの制御信号ＰＭＩ１，ＰＭＩ２に基づいて、コンバータ１５２から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１６０，１６５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１およびＮＬ１の間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１６０，１６５は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１６０，１６５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１７５を介して駆動輪１８０に伝達されて、車両１０を走行させる。モータジェネレータ１６０，１６５は、車両１０の回生制動時には、駆動輪１８０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１５０によって蓄電装置１００の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１６０，１６５は、動力伝達ギヤ１７５を介してエンジン１７０とも結合される。そして、ＥＣＵ１３０により、モータジェネレータ１６０，１６５およびエンジン１７０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１６０，１６５は、エンジン１７０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１００を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１６５を専ら駆動輪１８０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１６０を専らエンジン１７０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図２においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。

また、本実施の形態においては、車両１０は、上述のように、ハイブリッド自動車を例として説明するが、車両１０の構成が、エンジン１７０により駆動される発電機からの発電電力、および／または、蓄電装置１００からの電力を用いて車両外部の負荷装置へ電力の供給が可能な車両であればその構成は限定されない。すなわち、車両１０は、図２のようなエンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車のほかに、車両駆動力は発生しないがエンジンにより発電を行なう発電機が設けられる車両、エンジンを搭載しない電気自動車あるいは燃料電池自動車などを含む。

車両１０は、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１００を充電するための構成として、車両１０のボディーに設けられたインレット１１２と、充電部１１０と、充電リレー１１６とをさらに含む。なお、外部電源５００は、代表的には単相交流の商用系統電源により構成される。ただし、商用系統電源に代えて、もしくは商用系統電源に加えて、住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力によって外部電源の電力が供給されてもよい。

インレット１１２には、充電ケーブル２１４の充電コネクタ２１２が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル２１４を介して車両１０に伝達される。

充電部１１０は、外部電源５００からの電力を受けて蓄電装置１００を充電するための装置である。充電部１１０は、インレット１１２と蓄電装置１００との間に設けられる。充電部１１０は、ＥＣＵ１３０からの制御指令ＰＷＤ１に従って、充電ケーブル２１４を介して、インレット１１２を経由して伝達された外部電源５００からの交流電力を、蓄電装置１００を充電するための直流電力に変換する。

充電部１１０と蓄電装置１００との間には、電力線ＰＬ３およびＮＬ３に介挿接続された充電リレー１１６が設けられる。充電リレー１１６は、ＥＣＵ１３０からのリレー制御信号ＳＥ１に応答して、オンオフされる。充電リレー１１６は、蓄電装置１００の充電経路を遮断可能な開閉装置の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置を充電リレー１１６に代えて適用することができる。

ＥＣＵ１３０は、外部電源５００による蓄電装置１００の充電時、充電部１１０を制御するための制御指令ＰＷＤ１を生成し、その生成した制御指令ＰＷＤ１を充電部１１０へ出力する。このとき、ＥＣＵ１３０は、充電ケーブル２１４の電線部に設けられた、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（図示せず）から受けるパイロット信号に基づいて、外部電源５００の種類を特定し、その特定された外部電源５００の種類に応じて充電部１１０を制御する。

また、車両１０は、車両外部の負荷装置４００（図１）へ電力を供給するための構成として、車両１０のボディーに設けられたインレット１２２と、給電部１２０と、給電リレー１２６とをさらに含む。

インレット１２２には、給電ケーブル２２４の給電コネクタ２２２が接続される。そして、蓄電装置１００からの放電電力、および／または動力出力装置１３５（モータジェネレータ１６０）からの発電電力が、給電ケーブル２２４を介して負荷装置４００に伝達される。すなわち、蓄電装置１００および／または動力出力装置１３５（モータジェネレータ１６０）は、車両外部への供給電力を発生するための「発電部」を構成する。

給電部１２０は、蓄電装置１００からの放電電力および／または動力出力装置１３５からの発電電力を受けて車両外部の負荷装置４００へ給電するための装置である。給電部１２０は、ＥＣＵ１３０からの制御指令ＰＷＤ２に従って、電力線ＰＬ３およびＮＬ３を経由して伝達された蓄電装置１００からの放電電力および／または動力出力装置１３５からの発電電力（いずれも直流電力）を、車両外部の負荷装置４００を駆動するための交流電力に変換する。

給電部１２０と蓄電装置１００との間には、電力線ＰＬ３およびＮＬ３に介挿接続された給電リレー１２６が設けられる。給電リレー１２６は、ＥＣＵ１３０からのリレー制御信号ＳＥ２に応答して、オンオフされる。給電リレー１２６は、蓄電装置１００および／または動力出力装置１３５からの放電経路を遮断可能な開閉装置の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置を給電リレー１２６に代えて適用することができる。

ＥＣＵ１３０は、いずれも図１および図２には図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１０および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアにより処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ１３０は、監視ユニット１０５からの電池データ（電池電圧および電池電流）に基づいて、蓄電装置１００の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）を演算する。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率（０〜１００％）で示したものである。なお、蓄電装置１００のＳＯＣの算出については、公知の任意の手法を適用できるので、詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１３０は、ＰＣＵ１５０、充電部１１０、充電リレー１１６、給電部１２０および給電リレー１２６を制御するための制御指令を生成して出力する。

ＥＣＵ１３０は、通信部１４０を介して、車両外部の充電スタンド２００およびＨＥＭＳ３００にそれぞれ設けられた通信部２４０，３５０との間で無線または有線により通信する。そして、ＥＣＵ１３０は、充電スタンド２００およびＨＥＭＳ３００の通信部２４０，３５０から送信された情報を記憶部１４５に格納する。

なお、車両１０、充電スタンド２００およびＨＥＭＳ３００の間の通信には、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）を用いることができる。この場合、通信部１４０，２４０，３５０はＰＬＣユニットにより構成され、電力線を介して情報を伝達する。

以上のように、本発明の実施の形態に従う車両１０は、車載蓄電装置１００を外部電源５００により充電可能であるとともに、車両１０から車両外部の負荷装置４００へ電力を供給可能に構成される。以下の説明では、外部電源５００による蓄電装置１００の充電を「外部充電」とも記し、車両外部への蓄電装置１００からの放電電力および／または動力出力装置１３５（モータジェネレータ１６０）により発電された電力の供給を「外部給電」とも表記する。

なお、本実施の形態においては、外部充電を行なうことは必須ではなく、エンジンからの駆動力のみで走行する車両の場合には、外部充電を行なう構成は設けられなくてもよい。

また、図１および図２に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行なう構成としてもよい。

再び図１を参照して、充電スタンド２００は、外部充電を行なうための、充電ケーブル２１４、充電コネクタ２１２およびリレー２１０を含む。また、充電スタンド２００は、外部給電を行なうための、給電ケーブル２２４、給電コネクタ２２２およびリレー２２０を含む。充電スタンド２００は、コントローラ２３０および通信部２４０をさらに含む。充電スタンド２００は、給電線２１６，２２６により家屋６００などの建物内に設置された配電盤５１０と電気的に接続される。

充電ケーブル２１４の一端はリレー２１０に接続され、他端は充電コネクタ２１２に接続される。給電ケーブル２２４の一端はリレー２２０に接続され、他端は給電コネクタ２２２に接続される。充電ケーブル２１４および給電ケーブル２２４は充電スタンド２００から分離可能であってもよい。あるいは、車両１０に設けられた充電ケーブルおよび給電ケーブルを用いて充電スタンド２００と車両１０とを接続してもよい。

また、図１においては、充電ケーブル２１４および充電コネクタ２１２と、給電ケーブル２２４および給電コネクタ２２２とを個別に設ける構成としているが、１つのケーブルおよび１つのコネクタを充電および給電を切替えて使用する構成としてもよい。この場合、車両１０側においても、インレット１１２，１２２は、充電および給電を切替え可能な１つのインレットにまとめられる。

外部充電時には、充電コネクタ２１２が車両１０のインレット１１２に接続され、リレー２１０が閉じられた状態で、家屋６００の配電盤５１０および給電線２１６を介して外部電源５００から車両１０に電力を供給する。これに対して、外部給電時には、給電コネクタ２２２が車両１０のインレット１２２に接続され、リレー２２０が閉じられた状態で、車両１０から給電線２２６を介して家屋６００に電力を供給する。リレー２１０，２２０の開閉動作は、コントローラ２３０によって制御される。

コントローラ２３０は、一例として、ＣＰＵなどから構成される。コントローラ２３０は、車両１０のＥＣＵ１３０との間で通信部２４０，１４０を介して無線もしくは有線により通信可能に構成される。また、コントローラ２３０は、ＨＥＭＳ３００のＣＰＵ３４０との間で通信部２４０，３５０を介して無線もしくは有線により通信可能に構成される。

コントローラ２３０は、リレー２１０および２２０の状態（開けられた状態か閉じられた状態か）を示す信号を、ＨＥＭＳ３００のＣＰＵ３４０および車両１０のＥＣＵ１３０に送信する。すなわち、コントローラ２３０は、外部充電および外部給電のいずれが選択されたかを示す信号をＣＰＵ３４０およびＥＣＵ１３０に送信する。

ＨＥＭＳ３００は、家屋６００の内部または外部に設置される。ＨＥＭＳ３００は、給電線２２６により配電盤５１０および充電スタンド２００と電気的に接続される。ＨＥＭＳ３００は、ＤＣ／ＡＣコンバータ３１０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３２０と、ＣＰＵ３４０と、通信部３５０とを含む。

ＡＣ／ＤＣコンバータ３２０は、充電スタンド２００から供給される交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＡＣコンバータ３１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３２０により変換された直流電力を、交流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３２０およびＤＣ／ＡＣコンバータ３１０は、充電スタンド２００の通信部２４０から送信される外部充電および外部給電のいずれが選択されたかを示す信号に基づいてＣＰＵ３４０が生成する制御信号により制御される。

負荷装置４００は、配電盤５１０を介して外部電源５００から電力を受けて動作する任意の電気機器である。負荷装置４００は、たとえば家屋６００であってもよいし、個別の電化製品であってもよい。または、負荷装置４００は、車両１０以外の他の車両であってもよい。

ここで、図１に示す電力供給システムにおいて、外部電源５００が停電した場合には、負荷装置４００への電力供給が遮断される。このような外部電源５００の停電時には、外部電源５００に代えて車両１０を電力供給源とみなして、車両１０から負荷装置４００に電力を供給する。以下の説明では、車両１０を外部電源５００の非常用電源として用いて外部給電を行なうモードを「非常用発電モード」と称する。これに対して、外部電源５００の正常時において外部給電および外部充電を行なうモードを「通常モード」と称する。

非常用発電モードにおいては、給電側である車両１０は、受電側である負荷装置４００の仕様に合致した仕様の交流電力を発電する必要がある。この負荷装置４００の仕様（以下、「負荷仕様」とも称する）は、負荷装置４００の駆動電力に関する仕様であり、外部電源５００の周波数および電圧を含む。一例として、外部電源５００が商用系統電源である場合、通常、商用系統電源の周波数は５０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚである。また、商用系統電源が生成する商用交流電圧は１００Ｖまたは２００Ｖである。

通常モード時には、車両１０のＥＣＵ１３０は、通信部１４０，２４０，３５０を介してＨＥＭＳ３００および充電スタンド２００との間で通信を行なうことにより、負荷仕様を取得することができる。そして、車両１０は、取得した負荷仕様に応じた適切な交流電力を発生して負荷装置４００に供給することができる。

一方、外部電源５００の停電発生後は、上記のような通信機能が正常に作動しなくなるため、車両１０のＥＣＵ１３０は、もはや負荷仕様を得ることができない。したがって、車両１０は、負荷装置４００に応じた適切な周波数および電圧の交流電力を発生して負荷装置４００に供給することができない。このような外部電源５００が停電した場合の問題点について、図３を用いて説明する。

図３は、外部電源５００が停電している場合の電力供給システムを示す図である。
図３を参照して、ＨＥＭＳ３００は、負荷仕様である外部電源５００の周波数および電圧を発電パラメータに設定する。発電パラメータは、通信部３５０，２４０，１４０を介して車両１０のＥＣＵ１３０に送信されると、ＥＣＵ１３０によって車両１０における給電動作に用いられる。具体的には、ＥＣＵ１３０は、蓄電装置１００からの放電電力を、発電パラメータにより規定される交流電力に変換して車両外部へ供給する。また、ＥＣＵ１３０は、動力出力装置１３５により発電された直流電力を、発電パラメータにより規定される交流電力に変換して車両外部へ供給する。

しかしながら、外部電源５００の停電が発生すると、図３に示すように、ＨＥＭＳ３００および充電スタンド２００への電力供給が遮断されるため、ＨＥＭＳ３００の通信部３５０および充電スタンド２００の通信部２４０の動作が停止する。したがって、ＨＥＭＳ３００または充電スタンド２００から車両１０へ発電パラメータを送信することができなくなる。

一方、車両１０においては、外部電源５００の停電が検知されると、ＥＣＵ１３０は、通常モードをオフ状態とする一方で、非常用発電モードをオン状態とする。そして、非常用発電モードがオンされると、ＥＣＵ１３０は、蓄電装置１００および／または動力出力装置１３５からの直流電力を車両外部の負荷装置４００を駆動するのに適した交流電力に変換するように、給電部１２０における電力変換動作を制御する。しかしながら、上記のように、ＥＣＵ１３０は、交流電力の周波数および電圧を規定するための発電パラメータを得ることができないため、給電部１２０を制御することができない。

このような問題点を解消するため、本実施の形態による電力供給システムでは、外部電源５００の停電によって非常用発電モードがオンすると、ＥＣＵ１３０は、最初に、電圧および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って負荷装置４００に供給するように給電部１２０を制御する。このとき、ＥＣＵ１３０は、一の電力の仕様ごとに、負荷装置４００が起動したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１３０は、負荷装置４００が起動したと判定されたときに負荷装置４００に供給される電力の仕様を、負荷仕様として検出する。ＥＣＵ１３０は、その検出した負荷仕様を発電パラメータとして用いて給電動作を実行する。これにより、車両１０は、取得した負荷仕様に応じた適切な交流電力を発生して負荷装置４００に供給することができる。

図４は、本発明の実施の形態による電力供給システムの非常用発電モードでの動作を説明する図である。

図４を参照して、外部電源４００の停電が発生したことにより非常用発電モードがオンすると、車両１０は、複数の仕様の電力を所定の順序に従って発生して負荷装置４００に供給する。この複数の電力の仕様および所定の順序は、送電パターンとして予め車両１０内の記憶部１４５に格納されている。図５には、記憶部１４５に格納されている送電パターンの一例を示す。

図５を参照して、送電パターンは、周波数および電圧の少なくとも一方が異なる複数（ｎ個（ｎは自然数））の仕様から構成されている。このｎ個の仕様は、電圧の低い仕様の電力から順に負荷装置４００に供給されるように順序付けられている。さらに、各電圧において、周波数が異なる電力が負荷装置４００に供給されるように設定されている。

たとえば外部電源５００が商用系統電源である場合、ｎ個の仕様の電圧は、１００Ｖから２００Ｖまで所定電圧（たとえば１０Ｖ）ずつ増えるように設定される。そして、電圧ごとに、周波数５０ｋＨｚの電力と周波数６０ｋＨｚの電力とが含まれる。なお、図５では、周波数５０ｋＨｚの電力が周波数６０ｋＨｚの電力よりも順番が先となるように設定されているが、この順序は逆であってもよい。

図５に示すように、電圧の低い仕様の電力から順に負荷装置４００に供給することにより、負荷装置４００にいきなり過大な電圧が入力されて、負荷装置４００が損傷するのを防止することができる。また、負荷装置４００に供給する電力の電圧を徐々に増加させることにより、電力の仕様を変えたときに負荷装置４００への供給電圧が急変して、負荷装置４００に大きな損傷を与えるのを防止することができる。

図４に戻って、ＥＣＵ１３０は、送電パターンに従って負荷装置４００に電力が供給されるように、給電部１２０における電力変換動作を制御する。給電部１２０によって生成され、車両外部に出力された電力は、ＨＥＭＳ３００を経由して負荷装置４００に供給される。

このとき車両外部では、負荷装置４００に供給される電力の仕様が、負荷装置４００の仕様（負荷仕様）と一致する場合には、負荷装置４００に電源が投入されて負荷装置４００が起動する。そして、負荷装置４００が起動することによって、車両１０と負荷装置４００との間に通電経路が形成されて、この通電経路に電流が流れる。

車両１０においては、ＥＣＵ１３０は、この通電経路が形成されたか否かを、給電部１２０とインレット１２２との間に配設された電力線に介挿された電流センサ１９０により検出する。具体的には、電流センサ１９０は、電力線を流れる電流ＩＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ１３０へ出力する。ＥＣＵ１３０は、電流ＩＡＣが零である場合、すなわち、通電経路が形成されていない場合には、負荷装置４００が起動していないと判断する。

一方、電流ＩＡＣが零でない場合、すなわち、通電経路が形成されている場合には、ＥＣＵ１３０は、負荷装置４００が起動したと判断する。ＥＣＵ１３０は、負荷装置４００が起動したと判断されたときに負荷装置４００に供給されている電力の仕様（周波数および電圧）を負荷仕様（発電パラメータ）として検出する。

図６は、本発明の実施の形態による電力供給システムにおける車両の動作を説明するフローチャートである。

図６を参照して、ステップＳ０１により外部電源５００の停電が発生すると、ＨＥＭＳ３００の通信部３５０および充電スタンド２００の通信部２４０の動作が停止する。これにより、ＨＥＭＳ３００および充電スタンド２００と車両１０との間における通信が遮断される。

車両１０においては、ステップＳ０２により、ＥＣＵ１３０は、給電コネクタ２２２がインレット１２２に接続されることによって充電スタンド２００と車両１０とが接続されたことによって、非常用発電モードがオンされたか否かを判定する。非常用発電モードがオンされていない場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、処理はステップＳ０２に戻される。そして、非常用発電モードがオンされると（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ１３０は、記憶部１４５に格納されている送電パターン（図５）を読み出す。そして、ＥＣＵ１３０は、読み出した送電パターンに従って給電部１２０を制御することにより、車両１０から負荷装置４００に供給するための交流電力を発生する。

具体的には、最初に、ＥＣＵ１３０は、ステップＳ０３により、蓄電装置１００の放電電力および／または動力出力装置１３５の発電電力を、第１番目の仕様により規定される交流電力に変換するように、給電部１２０を制御する。そして、ＥＣＵ１３０は、ステップＳ０４により、電流センサ１９０により検出された電流ＩＡＣに基づいて、車両１０と負荷装置４００との間に通電経路が形成されたか否かを判定する。電流ＩＡＣが零の場合（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ１３０は、車両１０と負荷装置４００との間に通電経路が形成されていない、すなわち、負荷装置４００が起動していないと判定する。この場合、ＥＣＵ１３０は、第１番目の仕様が負荷仕様に一致していないと判断する。そして、ステップＳ０５に進み、ＥＣＵ１３０は、送電パターンにおける第２番目の仕様に基づいて給電部１２０を制御する。

これに対して、電流ＩＡＣが零でない場合（ステップＳ０４のＮＯ判定時）、ＥＣＵ１３０は、車両１０と負荷装置４００との間に通電経路が形成された、すなわち、負荷装置４００が起動したと判定する。この場合、ＥＣＵ１３０は、第１番目の仕様が負荷仕様に一致していると判断する。そして、ＥＣＵ１３０は、ステップＳ１０により、この第１番目の仕様を発電パラメータに設定する。ＥＣＵ１３０は、その設定した発電パラメータ（負荷仕様）に基づいて給電部１２０の電力変換動作を制御することにより、車両１０から負荷装置４００に供給するための交流電力を発生する。

ステップＳ０５により車両１０から第２番目の仕様により規定される交流電力を発生すると、ＥＣＵ１３０は、ステップＳ０６により、電流センサ１９０からの電流ＩＡＣに基づいて、車両１０と負荷装置４００との間に通電経路が形成されたか否かを判定する。電流ＩＡＣが零の場合（ステップＳ０５のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ１３０は、負荷装置４００が起動していないと判定する。この場合、ＥＣＵ１３０は、第２番目の仕様が負荷仕様に一致していないと判断し、送電パターンにおける第３番目の仕様に基づいて給電部１２０を制御する。

これに対して、電流ＩＡＣが零でない場合（ステップＳ０６のＮＯ判定時）、ＥＣＵ１３０は、負荷装置４００が起動したと判定する。この場合、ＥＣＵ１３０は、第２番目の仕様が負荷仕様に一致していると判断し、ステップＳ１０に進み、この第２番目の仕様を発電パラメータに設定する。

ＥＣＵ１３０は、上記の手順に従って、送電パターンに定められる複数（ｎ個）の仕様の電力を上から順に発生して負荷装置４００に供給するとともに、一の仕様の電力を発生するごとに負荷装置４００が起動したか否かを判定する。

そして、ステップＳ０７によって第ｎ番目の仕様に基づいて給電部１２０を制御したときに、負荷装置４００が起動していないと判断された場合（ステップＳ０８のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１３０は、ダイアグとして、車両１０から負荷仕様に応じた適切な電力を供給することができない（給電不能）旨をユーザに報知する。

本実施の形態においては、蓄電装置１００および動力出力装置１３５（モータジェネレータ１６０）が「発電部」に相当し、給電部１２０が「給電部」に相当し、ＥＣＵ１３０が「制御装置」に相当する。また、ＨＥＭＳ３００および充電スタンド２００が「給電装置」に相当する。

以上説明したように、本発明の実施の形態による電力供給システムによれば、外部電源の停電時には、車両から電圧および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って負荷装置に供給するとともに、一の電力の仕様ごとに負荷装置が起動したか否かを判定することにより、負荷装置の駆動電力に関する仕様（負荷仕様）を取得することができる。これにより、負荷仕様に応じた適切な電力を車両から供給することが可能となる。この結果、外部電源の停電時における非常用発電を確実に実行し、負荷装置を安定的に駆動できる。

また、本発明の実施の形態による電力供給システムによれば、外部給電時に用いられる負荷仕様は、車両から負荷装置に電力を供給したときの車両内の電流センサの検出値に基づいて取得されるため、外部電源の停電時において充電スタンドおよびＨＥＭＳと車両との間で通信不能な状態となった場合においても、車両は負荷仕様を取得することができる。また、電力供給システムに充電スタンドおよびＨＥＭＳと車両との間での通信機能が備えられていない場合であっても、車両は負荷仕様を取得することができる。

なお、図１および図２においては、充電部１１０および給電部１２０を個別の装置として説明したが、充電および給電の双方向の電力変換が可能な１つの電力変換部を設ける構成としてもよい。

また、図１においては、充電スタンド２００およびＨＥＭＳ３００の各々に通信部を設ける構成を例示したが、充電スタンド２００およびＨＥＭＳ３００のいずれか一方に車両１０と通信するための通信部を設ける構成としてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０車両、１００蓄電装置、１０５監視ユニット、１１０充電部、１１２，１２２インレット、１１６充電リレー、１２０給電部、１２６給電リレー、１３５動力出力装置、１４０，２４０，３５０通信部、１４５記憶部、１５２コンバータ、１５４，１５６インバータ、１６０，１６５モータジェネレータ、１７０エンジン、１７５動力伝達ギヤ、１８０駆動輪、１９０電流センサ、２００充電スタンド、２１０，２２０リレー、２１２充電コネクタ、２１４充電ケーブル、２１６，２２６給電線、２２２給電コネクタ、２２４給電ケーブル、２３０コントローラ、３００ＨＥＭＳ、３１０ＡＣ／ＤＣコンバータ、３２０ＤＣ／ＡＣコンバータ、３４０ＣＰＵ、４００負荷装置、４１０開閉器、５００外部電源、５１０配電盤、６００家屋。

Claims

車両と、
前記車両からの電力を前記車両の外部の負荷に供給するための給電装置とを備え、
前記負荷は、外部電源から電力の供給を受ける一方で、前記外部電源の停電時には前記車両からの電力を受けて駆動するように構成され、
前記車両は、
発電部と、
前記発電部からの電力を前記給電装置へ供給するための給電部と、
前記外部電源の停電時、前記発電部からの電力を前記負荷の駆動電力に変換するように、前記給電部を制御するための制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記外部電源の停電時、電圧および周波数の少なくとも一方が互いに異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って供給するように前記給電部を制御し、かつ、前記負荷が起動したときに前記負荷に供給される電力の仕様を前記負荷の駆動電力に関する仕様として検出するとともに、前記検出した駆動電力に関する仕様に基づいて前記給電部を制御する、電力供給システム。
前記制御装置は、一の仕様の電力を供給するごとに前記負荷が起動したか否かを判定し、前記負荷が起動したと判定されたときに前記負荷に供給される電力の仕様を、前記負荷の駆動電力に関する仕様として検出する、請求項１に記載の電力供給システム。
前記所定の順序は、電圧が低い仕様の電力から順に前記負荷に供給されるように設定される、請求項１または２に記載の電力供給システム。
車両の外部の負荷に電力を供給するための車両であって、
発電部と、
前記発電部からの電力を前記負荷へ供給するための給電部と、
外部電源の停電時、前記発電部からの電力を前記負荷の駆動電力に変換するように、前記給電部を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源の停電時、電圧および周波数の少なくとも一方が異なる複数の仕様の電力を所定の順序に従って供給するように前記給電部を制御し、かつ、前記負荷が起動したときに前記負荷に供給されている電力の仕様を前記負荷の駆動電力に関する仕様として検出するとともに、前記検出した駆動電力に関する仕様に基づいて前記給電部を制御する、車両。
前記制御装置は、一の仕様の電力を供給するごとに前記負荷が起動したか否かを判定し、前記負荷が起動したと判定されたときに前記負荷に供給される電力の仕様を、前記負荷の駆動電力に関する仕様として検出する、請求項４に記載の車両。
前記所定の順序は、電力が低い仕様の電力から順に前記負荷に供給されるように設定される、請求項４または５に記載の車両。
前記発電部は、再充電可能な蓄電装置を含み、
前記給電部は、前記蓄電装置から放電される電力を前記負荷の駆動電力に変換する、請求項４から６のいずれか１項に記載の車両。
前記車両は、駆動力源としての内燃機関をさらに含み、
前記発電部は、
再充電可能な蓄電装置と、
前記内燃機関の出力を用いて発電するように構成された発電機とを含み、
前記給電部は、前記蓄電装置から放電される電力および前記発電機によって発電された電力の少なくとも一方を前記負荷の駆動電力に変換する、請求項４から６のいずれか１項に記載の車両。