JP2013169097A - 電動車両および給電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】車室内にコンセントが設けられた電動車両において、電動車両から車両外部の負荷へ電力を供給する際の無用な電力消費を抑制する。
【解決手段】車両100は、給電モードにおいて、車載蓄電装置110からの電力を電力変換装置200によって交流電力に変換して、インレット220から出力する。負荷900は、ケーブル400を介してインレット220と電気的に接続されることにより、車両100から電力の供給を受けることができる。車両100は、車室内にコンセント250を有する。給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600は、車載蓄電装置110からの電力を消費して動作する。ECU300は、給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器が検出されたときには、通常の給電制御とは異なり、給電の制限あるいは、ユーザへの警告出力を実行する。
【選択図】図1

Description

この発明は、電動車両およびそれを備える給電システムに関し、より特定的には、車載電力源から出力された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電動車両では、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への回生制動により発生した電力を蓄電装置に回収する。
特開2009−225587号公報(特許文献1)には、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、車載蓄電装置が充電される、いわゆるプラグインタイプの電動車両が記載されている。特許文献1では、外部電源による充電の際とは逆方向の電力変換を行なうことによって、蓄電装置から放電された直流電力を交流電力に変換する構成が記載されている。
さらに、特許文献1には、このように変換された交流電力を取り出すためのACコンセントを車室内に設けることが記載されている。これにより、蓄電装置からの放電電力によって、ACコンセントに接続された電気機器を作動させることが可能である。
特開2009−225587号公報
特許文献1に記載される電動車両では、蓄電装置の放電電力を変換した交流電力を、充電ケーブルを介して車両外部へ供給することも可能である。以下では、このような、車両から車両外部へ電力を供給する動作を「給電動作」と称し、給電動作を実行する車両の動作モードを「給電モード」と称する。
給電モードを有する電動車両については、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て、電動車両からの電力によって車両外部の負荷に電力を供給する構想が検討されている。たとえば、負荷の電力消費ピーク時に、電動車両から負荷に電力を供給することによって、商用系統電源のピーク電力を抑えることによって、省エネルギ効果を高めることが提案されている。
特許文献1に記載されたような車室内にACコンセントを設けた電動車両では、給電モードにおいて、車室内のACコンセントからも電力が供給される。したがって、ユーザが取り外すのを忘れた電気機器がACコンセントに接続されたままの状態で給電動作が実行されると、車両外部の負荷に加えて、当該電気機器も電力を消費する。これにより、車両に蓄積された電気エネルギの活用効率が低下することにより、省エネルギ効果が低下する虞がある。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであって、この発明の目的は、車室内にコンセントが設けられた電動車両において、電動車両から車両外部の負荷へ電力を供給する際の無用な電力消費を抑制することにより、車載電力源からの電力を有効に活用することである。
この発明のある局面では、電動車両は、車載された電力源と、車両外部との間で電力を授受するための電力ノードと、電力ノードから車両外部に向けて交流電力を出力する給電モードにおいて電力源から供給された電力を所定の交流電力に変換するための電力変換装置と、電力変換装置および電力ノードの間の電力経路に接続されたコンセントと、検出手段と、制御手段とを含む。検出手段は、給電モードにおいて、電力ノードから車両外部に向けて交流電力を出力する給電モードにおいて、コンセントに接続された電気機器を検出する。制御手段は、検出手段によって電気機器が検出されたか否かに応じて、給電モードにおける制御動作を切換える。
好ましくは、制御手段は、検出手段によって電気機器が検出されたときに、電力源の電力による給電の制限、および、ユーザに対する警告出力の少なくとも一方を実行し、検出手段によって電気機器が検出されないときには、警告出力を行うことなく電力源による給電を実行する。
さらに好ましくは、電動車両は、車室内の乗員有無を検知するための第1の検出器をさらに含む。制御手段は、給電モードにおいて、検出手段によって電気機器が検出されたときであっても、第1の検出器によって乗員が検知されたときには、警告出力を行うことなく電力源による給電を実行する。
また好ましくは、検出手段は、給電モードにおいて、コンセントからの電力消費の有無に応じて、コンセントに接続された電気機器を検出する。
さらに好ましくは、検出手段は、給電モードにおいて、電力変換装置からの出力電流と、電力ノードに流れる電流との差に基づいて、コンセントに接続された電気機器を検出する。
あるいは、さらに好ましくは、電力ノードは、給電モードにおいて、制御手段との間で通信可能なコントローラを有する負荷システムと電気的に接続される。そして、検出手段は、給電モードにおいて、電力変換装置からの出力電流と、コントローラから取得した電力ノードから負荷システムへの出力電流との差に基づいて、コンセントに接続された電気機器を検出する。
さらに好ましくは、電動車両は、コンセントに接続された電気機器が作動時に発する高周波ノイズを検出するための第2の検出器をさらに含む。そして、検出手段は、給電モードにおいて、第2の検出器による検出結果に応じて、コンセントに接続された電気機器を検出する。
さらに好ましくは、電動車両は、電力変換装置および電力ノードの間の電力経路に介挿接続された開閉器をさらに含む。そして、検出手段は、給電モードにおいて、開閉器を開放され、かつ、電力源からの給電が開始された状態において、コンセントに接続された電気機器を検出する。
好ましくは、電動車両は、コンセントへの電気機器のプラグの装着有無を検出するための検出機構をさらに含む。そして、検出手段は、給電モードにおいて、検出機構の検出結果に応じて、コンセントに接続された電気機器を検出する。
この発明の異なる局面では、給電システムは、車載された電力源を有する電動車両と、負荷とを含む。負荷は、電動車両が車両外部に向けて交流電力を出力する給電モードにおいて、電動車両から電力を供給される。電動車両は、電力源から供給された電力を所定の交流電力に変換するための電力変換装置と、車両外部との間で電力を授受するための電力ノードと、電力変換装置および電力ノードの間の電力経路に接続されたコンセントと、コンセントに接続された電気機器を検出するための検出手段と、制御手段とを含む。制御手段は、検出手段によって電気機器が検出されたか否かに応じて、給電モードにおける制御動作を切換える。
好ましくは、制御手段は、検出手段によって電気機器が検出されたときに、電力源からの給電の制限、ならびに、電動車両のユーザおよび負荷のユーザの少なくとも一方に対する警告出力の少なくとも一方を実行する一方で、検出手段によって電気機器が検出されないときには、警告出力を行うことなく電力源からの給電を実行する。
また好ましくは、給電システムにおいて、電力ノードおよび負荷の間は、ケーブルによって電気的に接続される。
この発明によれば、車室内にコンセントが設けられた電動車両において、電動車両から車両外部の負荷へ電力を供給する際の無用な電力消費を抑制することにより、車載電力源からの電力を有効に活用することができる。
実施の形態1に係る電動車両および、当該電動車両を含んで構成される給電システムの構成例を説明するための概略ブロック図である。 実施の形態1に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートである。 実施の形態1の変形例1に係る電動車両および、当該電動車両を含んで構成される給電システムの構成例を説明するための概略ブロック図である。 実施の形態1の変形例1に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートである。 実施の形態1の変形例2に係る電動車両の構成例を説明するための概略ブロック図である。 実施の形態1の変形例2に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートである。 実施の形態2に係る電動車両の構成例を説明するための概略ブロック図である。 実施の形態2に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートである。 実施の形態3に係る電動車両における給電モードでの制御処理の第1の例を説明するフローチャートである。 実施の形態3に係る電動車両における給電モードでの制御処理の第2の例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。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動車両および、当該電動車両を含んで構成される給電システムの構成例を説明するための概略ブロック図である。
図1を参照して、給電システムは、車両100と、負荷900とを含む。図1の例示では、車両100は、ケーブル400の装着によって、車両外部の負荷900と電気的に接続されるように構成される。すなわち、ケーブル400を経由して、車両100と車両外部(負荷900)との間で電力が伝達される。
車両100は、車載蓄電装置からの電力によって走行可能な「電動車両」である。車両100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。以下では、車両100として、ハイリッド自動車、特に、外部電源によって蓄電装置110を充電可能な、いわゆる、プラグインタイプのハイブリッド自動車を例示する。外部電源は、代表的には、商用系統電源500によって構成される。
車両100は、動力出力装置105と、車載された蓄電装置110と、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)300とを含む。蓄電装置110は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
動力出力装置105は、ECU300からの駆動指令に基づいて車両100の駆動力を発生する。動力出力装置105が発生した駆動力は、車両100の駆動輪(図示せず)へ伝達される。なお、駆動指令は、車両100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。
ハイブリッド自動車では、動力出力装置105は、エンジン106およびモータジェネレータ107を含む。たとえば、動力出力装置105は、エンジン106およびモータジェネレータ107の出力の一方または両方を駆動輪に対して出力するように構成される。動力出力装置105は、蓄電装置110の出力電力をモータジェネレータ107の出力トルクを制御するための電力に変換する電力変換器(図示せず)を有するように構成される。
さらに、ハイブリッド自動車では、動力出力装置105は、エンジン106の出力によって蓄電装置110の充電電力を発生するための、図示しない発電機および電力変換器(インバータ)を有するように構成されることが一般的である。この場合には、エンジン106ならびに、これらの発電機および電力変換器(以下、「エンジン106等」とも称する)によって、車載された「電力源」が構成される。
したがって、車両100は、少なくとも蓄電装置110を、車載された「電力源」として備える。ハイブリッド自動車では、蓄電装置110およびエンジン106によって「電力源」が構成され得る。
また、車両100が電気自動車である場合には、エンジン106の配置が省略されて、動力出力装置105は、モータジェネレータ107の出力によって、車両100の駆動力を発生する。この場合には、「電力源」は蓄電装置110によって構成される。また、車両100が燃料電池自動車である場合には、蓄電装置110および図示しない燃料電池によって、「電力源」が構成される。
ECU300は、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、蓄電装置110および車両100の各機器の制御を行なう。これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、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。
ECU300は、車両100の各動作モードにおいて、車載機器を統合的に制御するように構成される。たとえば、車両100が走行する走行モードにおいて、ECU300は、車両100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100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、ECU300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105の駆動指令を生成する。また、ECU300は、蓄電装置110からの電圧および電流の検出値に基づいて、蓄電装置110の充電状態(SOC:State of Charge)を演算するように構成される。
車両100は、車両外部との間で電力を授受可能に構成される。車両100は、車両外部との間で電力を授受する動作モードとして、外部電源によって車載の蓄電装置110を充電する動作モード(以下、「充電モード」と称する)および、車載の「電力源」から供給された電力を交流電力に変換して車両外部へ出力する給電モードを有する。これにより、車両100を外部電源によって外部充電するだけでなく、車両100の電力源からの電力を、車両外部の負荷に対して供給することができる。すなわち、スマートグリッドなどに見られるように、車両100を電力供給源とした給電システムを構成することが可能となる。
車両100は、充電モードおよび給電モードのための構成として、電力変換装置200、インレット220、および電力線ACL1,ACL2を含む。
インレット220は、車両外部との間で電力を授受するための「電力ノード」に対応する。電力変換装置200は、給電モードにおいて、「電力源」から供給された電力、具体的には、蓄電装置110の放電および/またはエンジン106等の発電による直流電力を、交流電力に変換して電力線ACL1に出力する。電力変換装置200は、電力線ACL1を介して、インレット220に接続される。
給電モードでは、インレット220には、ケーブル400のコネクタ410が接続される。インレット220および負荷900の間をケーブル400によって接続することによって、車両100から負荷900に対して電力を供給することができる。
負荷900は、電気機器700のプラグ710が装着されるコンセント720を含む。コンセント720に対して、ケーブル400のプラグ420が電気的に接続されることによって、負荷900を構成する電気機器700は、車両100から電力の供給を受けることができる。
あるいは、負荷900は、家屋800に設けられたHEMS(Home Energy Management System)等のエネルギ管理システムを含む。この場合には、当該エネルギ管理システムの電気的接点810に対して、ケーブル400のプラグ420が電気的に接続されることにより、エネルギ管理システムを介して、家屋800内の電気機器に、車両100から電力を供給することが可能である。
図1の構成例では、充電モードおよび給電モードの間で、ケーブル400および電力変換装置200が共用される。すなわち、充電モードでは、ケーブル400は、車両100および外部電源(たとえば、商用系統電源500)の間を電気的に接続する。具体的には、ケーブル400のコネクタ410が車両100のインレット220と接続される一方で、ケーブル400のプラグ420は、商用系統電源500のコンセント510と接続される。これにより、外部電源からの電力によって、車載された蓄電装置110を充電することができる。
あるいは、負荷900を構成するエネルギ管理システムを介して、外部電源(商用系統電源、家庭用蓄電池、太陽電池、ガス発電機等)からの電力によって、車両100の蓄電装置110を充電することも可能である。この場合には、充電モードにおいて、ケーブル400は、車両100および負荷900の間を電気的に接続する。具体的には、ケーブル400のコネクタ410が車両100のインレット220と接続される一方で、ケーブル400のプラグ420は、エネルギ管理システムの電気的接点810と接続される。
ケーブル400は、コネクタ410およびプラグ420に加えて、コネクタ410およびプラグ420を接続する電力線440を含む。
コネクタ410には、操作部415および切換スイッチ417が設けられる。操作部415は、コネクタ410をインレット220から取り外す際にユーザによって操作される。具体的には、ユーザが操作部415を押下することによって、コネクタ410の嵌合部(図示せず)とインレット220との嵌合状態が解除される。
切換スイッチ417は、給電モードおよび充電モードを切換えるためのスイッチである。切換スイッチ417は、ユーザが給電モードおよび充電モードのいずれか一方を選択できるように構成される。
切換スイッチ417によって充電モードが選択されると、車両100は、車両外部から供給された電力によって、蓄電装置110を充電するように動作する。一方で、切換スイッチ417によって給電モードが選択されると、車両100は、車両100の電力源からの電力を、車両外部の負荷に対して供給するように動作する。
給電モードでは、車両100は、基本的には、蓄電装置110を電力源として、蓄電装置110からの放電電力を、車両外部への供給電力に変換してインレット220から出力する。あるいは、車両100は、エンジン106等を電力源として、給電モードの動作を実行することも可能である。この場合には、エンジン106等によって発生された蓄電装置110を充電するための直流電力が、電力変換装置200によって、車両外部への供給電力へさらに変換される。
車両100が、蓄電装置110およびエンジン106等の両方を「電力源」として搭載する構成である場合には、コネクタ410には、給電モードの電力源を選択するための切換スイッチ(図示せず)がさらに設けられる。あるいは、この切換スイッチは、車室内に設けてもよい。蓄電装置110の放電、および、エンジン106の駆動による発電のいずれによっても給電モードの動作が実行できる車両では、車両外部への長時間の給電が可能となることが期待できる。
図1の構成例では、給電モードで用いられる電力変換装置200は、充電モードでは、給電モードにおける電力変換とは逆方向の電力変換を実行する。具体的には、電力変換装置200は、充電モードでは、外部電源からの交流電力を、蓄電装置110を充電するための直流電力に変換する。このように、電力変換装置200は、双方向の電力変換を可能に構成することによって、充電モードおよび給電モードに共用することができる。
あるいは、図1の構成例とは異なり、充電モード用の電力変換装置と給電モード用の電力変換装置とを別個に設ける構成も可能である。この場合には、給電モード用の電力変換装置200は、直流電力から交流電力への電力変換を実行する。さらに、電力変換装置200と並列に、交流電力から直流電力への電力変換を実行するための電力変換装置(図示せず)が、蓄電装置110およびインレット220の間に設けられる。
さらに、車両100の車室内には、商用交流電力を取出すためのコンセント250が配置される。コンセント250は、電力線ACL2によって、電力線ACL1と電気的に接続される。
コンセント250に電気機器600のプラグ610を差し込むことにより、電力線ACL1に伝達される交流電力を、電力線ACL2およびコンセント250を経由して、電気機器600へ供給することができる。充電モードおよび給電モードのいずれにおいても、電力線ACL1は交流電圧を伝達しているから、コンセント250に接続された電気機器600は作動可能である。
電力線ACL1には、電力変換装置200の出力電流I1を検出するための電流センサ302と、インレット220の出力電流I2を検出するための電流センサ304とが設けられる。電流センサ302,304によって検出された電流値は、ECU300へ伝達される。
車両100には、さらに、報知器310が設けられる。報知器310は、液晶モニタ等の表示画面や音声出力用のスピーカによって構成される。報知器310は、ECU300からの制御指示に従って、ユーザへの視覚的情報および/または聴覚的情報を出力する。
ECU300は、インレット220に対するコネクタ410の接続が検出されている場合には、車両走行を禁止するとともに、切換スイッチ417への操作に従って、給電モードおよび充電モードの一方を選択する。さらに、ECU300は、給電モードおよび充電モードにおいて、電力変換装置200の動作を制御するための信号PWDを発生する。
充電モードでは、ECU300は、外部充電のための許可条件が成立するのに応答して、充電指示を発生する。充電指示が発生されると、電力変換装置200は、信号PWDに応じて、蓄電装置110を充電するための電力変換(AC→DC)を開始する。そして、蓄電装置110が満充電状態となったり、ユーザによって指示された充電量・充電時間による充電が完了すると、ECU300は、充電終了を指示する。これに応じて、電力変換装置200は、動作を停止する。
給電モードでは、ECU300は、給電のための許可条件が成立するのに応答して、給電指示を発生する。給電指示には、電力源を選択するための指示(たとえば、エンジン106の始動指示、あるいは、蓄電装置110に設けられた図示しない開閉器のオンオフ)が含まれる。給電指示が発生されると、電力変換装置200は、信号PWDに応じて、車両外部へ供給される交流電圧を発生するための電力変換(DC→AC)を開始する。そして、蓄電装置110のSOC低下等によって電力源からの電力出力が困難な状態となったり、ユーザ操作によって給電の終了が指示されたりすると、ECU300は、給電終了を指示する。これに応じて、電力変換装置200は、動作を停止する。
なお、図1においては、ECU300として1つの制御装置を設ける構成としているが、動力出力装置105用の制御装置や蓄電装置110用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
図2は、本発明の実施の形態1に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートである。図2に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図2を参照して、ECU300は、ステップS100により、インレット220に対するコネクタ410の接続有無を検出する。たとえば、コネクタ410から伝達される電気信号に基づいてステップS100の判定を実行することができる。この場合には、コネクタ410の嵌合部およびインレット220が正常に嵌合しているときに、コネクタ410に内蔵された回路から、車両100に対して当該電気信号が出力されるような構成とすることができる。
あるいは、コネクタ410の嵌合部がインレット220に正常に嵌合しているときに作動するように構成されたリンク機構をインレット220に設けることも可能である。この場合には、当該リンク機構の出力に基づいて、ステップS100の判定を実行することができる。
ECU300は、コネクタ410がインレット220に接続されているとき(S100のYES判定時)には、ステップS110により、ユーザが給電を指示しているか否かを判定する。たとえば、ユーザによる切換スイッチ417の操作に応じて、ステップS110の判定が実行される。
コネクタ410がインレット220に接続されていないとき(S100のNO判定時)、あるいは、ユーザが給電を指示していないとき(S110のNO判定時)には、給電モードが開始されることはないので、以下の処理は省略される。
ECU300は、ユーザが給電を指示しているとき(S110のYES判定時)には、ステップS120に処理を進めて、電力変換装置200による電力変換機能(DC→AC)をオンする。これにより、蓄電装置110の放電および/またはエンジン106等の発電による直流電力が、交流電力に変換されて電力線ACL1に出力される。この結果、給電が開始される。
図1から理解されるように、給電開始によって、電力線ACL1に出力された交流電力は、インレット220およびケーブル400を経由して負荷900に供給されるのみならず、電力線ACL2を介してコンセント250からも取り出すことができる。
したがって、給電モードにおいて、ユーザが取り外すのを忘れた電気機器600がコンセント250に接続されたままの状態では、負荷900への供給電力に加えて、当該電気機器600も電力を無用に消費する。これにより、車両100の電力源からの出力された電力の活用効率が低下することにより、省エネルギ効果が低下する虞がある。
ECU300は、給電が開始されると、ステップS151により、コンセント250へ接続された電気機器(以下、「コンセント接続機器」とも称する)を検出する処理を実行する。ステップS151では、コンセント250から電力が消費されているかどうかに基づいて、コンセント接続機器を検出する。
給電モードにおいて、コンセント250から電力が消費されている場合には、電力変換装置200の出力電流I1から、コンセント接続機器による消費電流を差し引いた残りの電流が、インレット220から出力される。このため、電流差(I1−I2)によって、コンセント接続機器の有無を検出できることが理解される。すなわち、実施の形態1では、電流センサ302,304およびECU300(S151の処理機能)が、「検出手段」に対応する。
ECU300は、ステップS151では、給電モードにおける電流差(I1−I2)に基づいて、コンセント250から電力が消費されているかどうかを判定する。たとえば、電流差(I1−I2)が、所定の閾値Ithよりも高いときに、コンセント接続機器有りと判定される。一方で、(I1−I2)<Ithのときには、コンセント接続機器無しと判定される。
ECU300は、コンセント接続機器が検出されないとき(S151のNO判定時)には、ステップS200に処理を進めて、通常の給電制御を実行する。すなわち、車載の電力源からの出力電力を交流電力に変換して、負荷900へ供給する制御が継続的に実行される。
これに対して、ECU300は、コンセント接続機器が検出されないとき(S151のNO判定時)には、ステップS210に処理を進めて、コンセント接続機器への対応制御として、ステップS200とは異なる制御動作を実行する。
たとえば、ECU300は、ステップS210では、無用な電力消費を伴う給電の継続を避けるために、車両100からの給電を制限する。代表的には、電力変換装置200を停止させることによる給電動作の中止によって、給電が制限される。あるいは、無駄に消費される電力を低減するために、電力変換装置200の出力電力を低下することによって、給電を制限してもよい。このように、本実施の形態での「給電の制限」は、給電動作の中止および給電電力の低減の双方を含む概念である。
なお、ステップS210では、「コンセントに接続された電気機器が電力を消費しているため、給電を一旦制限する」旨のメッセージを、ユーザに対して報知器310から出力することが好ましい。
あるいは、ステップS210において、報知器310により警告を出力した上で、給電動作そのものはステップS200と同等に実行する制御動作とすることも可能である。この警告は、「コンセントに接続された電気機器が電力を消費しているため、給電のエネルギ効率が低下している」旨をユーザに知らせるものであれば、任意の態様とすることができる。
このようにすると、車両100の給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600によってユーザが意図しない電力消費が発生している状態が継続することを予防できる。この結果、給電モードにおける無用な電力消費を防止して、車載の電力源からの電力を有効に活用することができる。
[実施の形態1の変形例1]
以下に示す実施の形態1の変形例では、電力消費状態にあるコンセント接続機器の検出態様の他の例を説明する。
図3は、実施の形態1の変形例1に係る電動車両および、当該電動車両を含んで構成される給電システムの構成例を説明するための概略ブロック図である。
図3を図1と比較して、実施の形態1の変形例1では、負荷900が、車両100のECU300との間で通信機能を有するコントローラ912を有するように構成されている。すなわち、負荷900は、HEMS等が想定される。ECU300およびコントローラ912の間は、無線通信によって情報を授受するように構成されてもよく、ケーブル400を介した電力線通信によって情報を授受するように構成されてもよい。
実施の形態1の変形例1に係る構成では、負荷900のコネクタ910が、ケーブル400のプラグ420と接続されることにより、車両100および負荷900の間で電力の授受が可能となる。
コネクタ910には、車両100および負荷900の間の電流ILを検出するための電流センサ306が配置される。すなわち、実施の形態1の変形例に係る構成では、インレット220からの出力電流I2を測定するための電流センサ304(図1)に代えて、車両100から負荷900への入力電流ILを測定するための電流センサ306が設けられている。
電流センサ306によって検出された電流値は、コントローラ912へ入力される。さらに、上述の通信機能によって、ECU300は、負荷900の電流ILを取得することができる。
給電モードにおいて、コンセント250から電力が消費されている場合には、電流I1から、コンセント接続機器による消費電流を差し引いた残りの電流が負荷900へ入力される。このため、電流差(I1−IL)によって、コンセント接続機器の有無を検出できることが理解される。
負荷900は、商用系統電源500からの電力と、車両100から供給される電力とを図示しない分源盤に受ける。あるいは、太陽電池、蓄電池、ガス発電機等の他の電力源(図示せず)からの電力が、分電盤にさらに入力されてもよい。コントローラ912は、電力源間での電力配分を制御する機能を有する。
負荷900のコンセント720に対して電気機器700のプラグ710が接続されると、電気機器700は、コントローラ912によって制御された電力の供給を受けて作動することができる。
また、負荷900は、商用系統電源500からの電力をコネクタ910に出力することができる。このため、車両100および負荷900がケーブル400によって接続されている状態で、給電モ−ドおよび充電モードの両方を実行することができる。
負荷900は、報知器905をさらに含む。報知器905は、車両側の報知器310と同様に、液晶モニタ等の表示画面や音声出力用のスピーカによって構成される。報知器905は、コントローラ912からの制御指示に従って、ユーザへの視覚的情報および/または聴覚的情報を出力する。
図4には、実施の形態1の変形例1に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートが示される。図4に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図4を図2と比較して、実施の形態1の変形例1に係る電動車両の給電モードでは、ECU300は、図2のステップS151に代えて、ステップS152を実行することによって、コンセント接続機器を検出する。
ECU300は、ステップS152により、給電モードにおける、電力変換装置200の出力電流I1と、負荷900への入力電流ILとの電流差(I1−IL)に基づいて、コンセント250から電力が消費されているかどうかを判定する。たとえば、(I1−IL)>Ithのときに、コンセント接続機器有りと判定される一方で、(I1−I2)<Ithのときには、コンセント接続機器無しと判定される。すなわち、ステップS152においても、ステップS151と同様に、コンセント250から電力が消費されているかどうかに基づいて、コンセント接続機器が検出される。
図4において、ECU300によるコンセント接続機器の検出処理(S152)以外の制御処理は、図2(実施の形態1)と同様であるので詳細な説明は繰返さない。なお、ステップS210によるユーザへの警告については、車両100の報知器310に代えて、負荷900の報知器905から出力することも可能である。あるいは、報知器310および報知器905の両方から、警告を出力することも可能である。なお、実施の形態1に係る構成においても、負荷900および車両100の間で情報の通信が可能で、かつ、負荷900に報知器905が設けられている場合には、ユーザへの警告を報知器905から出力することが可能である点について、確認的に記載する。
以上説明したように、実施の形態1の変形例1に係る構成では、コンセント接続機器を検出するための検出器(たとえば、電流センサ)の一部が車両100の外部(負荷900)に配置されていても、実施の形態1と同様に、給電モード中にコンセント接続機器の有無を検出することができる。すなわち、実施の形態1の変形例1では、電流センサ302,306、ECU300および負荷900の間の通信機能、ならびに、ECU300(S152の処理機能)が、「検出手段」に対応する。
これにより、実施の形態1と同様に、車両100の給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600によってユーザが意図しない電力消費が発生している状態が継続することを予防できる。この結果、給電モードにおける無用な電力消費を防止して、車載の電力源からの電力を有効に活用することができる。
[実施の形態1の変形例2]
図5は、実施の形態1の変形例2に係る電動車両の構成例を説明するための概略ブロック図である。図5には、車両100およびケーブル400の構成が示されている一方で、負荷900の記載は省略されている。ケーブル400は、給電モードでは、図1または図3に示した負荷900に対して電気的に接続されている。
図5を図1および図3と比較して、実施の形態1の変形例2では、車両100における検出器(センサ)の配置が異なる。具体的には、実施の形態1(図1)およびその変形例1(図3)での電流センサ302,304,306に代えて、高周波ノイズセンサ260が配置される。
高周波ノイズセンサ260は、電気機器600が作動時に発生する電磁波ノイズを検出するように構成されており、公知の機構を適宜採用することが可能である。実施の形態1の変形例2に係る車両では、実施の形態1およびその変形例1のような電流比較ではなく、コンセント250からの電力消費によって作動する電気機器600からの高周波ノイズの検出によって、コンセント接続機器を検出する。
好ましくは、電力線ACL1には、電力線ACL2と接続されるノードよりもインレット220側に、給電リレー(開閉器)230が介挿接続される。給電モードにおいて、給電リレー230をオフすることにより、インレット220から電力を出力しない状態において、コンセント250から電力を出力することが可能となる。これにより、コンセント接続機器の検出を、インレット220からの給電を開始する前に実行することが可能となる。
図6には、実施の形態1の変形例2に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートが示される。図6に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図6を図2と比較して、実施の形態1の変形例2に係る電動車両の給電モードでは、ECU300は、図2のステップS151に代えて、ステップS154を実行することによって、コンセント接続機器を検出する。
ECU300は、ステップS154により、電力変換装置200からの交流電力の出力を開始した状態(S120)において、高周波ノイズセンサ260の出力に基づいて、コンセント接続機器の有無を判定する。コンセント接続機器の有無に応じた制御動作は、基本的には、実施の形態1およびその変形例1と同様である。
具体的には、ECU300は、コンセント接続機器が検出されないときには(S154のNO判定時)、ステップS200に処理を進めて、通常の給電制御を実行する。この場合には、給電リレー230をオンするとともに、電力変換装置200が出力する交流電力を負荷900へ供給する制御が、継続的に実行される。
一方、ECU300は、コンセント接続機器が検出されると(S154のYES判定時)、ステップS210に処理を進めて、コンセント接続機器への対応制御として、ステップS200とは異なる制御動作を実行する。
ステップS210において、報知器310および/または905により警告を出力した上で、給電動作そのものはステップS200と同等に継続する制御動作とする場合には、給電リレー230はオンされる。また、ステップS210において、車両100からの給電を制限する場合に、給電動作を中止するときには、給電リレー230のオフを維持した上で、電力変換装置200は停止される。また、車両100からの給電の制限として、給電電力が低減されるときには、給電リレー230はオンされる。
以上説明したように、実施の形態1の変形例2に係る構成では、コンセント接続機器を検出するための検出器として電流センサを配置することなく、実施の形態1およびその変形例と同様に、給電モード中にコンセント接続機器の有無を検出することができる。すなわち、実施の形態1の変形例2では、高周波ノイズセンサ260は「第2の検出器」に対応し、ECU300(S154の処理機能)が「検出手段」に対応する。
これにより、実施の形態1およびその変形例1と同様に、車両100の給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600によってユーザが意図しない電力消費が発生している状態が継続することを予防できる。この結果、給電モードにおける無用な電力消費を防止して、車載の電力源からの電力を有効に活用することができる。
さらに、実施の形態1およびその変形例1とは異なり、車両外部への給電開始前に、コンセント接続機器の有無を判断することによって、車載の電力源からの電力をさらに有効に活用することができる。
[実施の形態2]
実施の形態1およびその変形例1,2では、コンセント250に接続された電気機器600が実際に電流を消費している状態を検出することによって、コンセント接続機器を検出した。実施の形態2では、電力消費の有無に拘らず、コンセント250に対して電気機器600のプラグ610が物理的に接続されているか否かに基づいて、コンセント接続機器を検出する構成例を説明する。
図7は、実施の形態2に係る電動車両の構成例を説明するための概略ブロック図である。図7においても、負荷900の記載は省略されている。図7に示した車両100は、給電モードにおいて、ケーブル400を経由して、図1または図3に示した負荷900に対して電気的に接続されている。
図7を図1、図3および図5と比較して、実施の形態2の構成では、車両100における検出器(センサ)の配置が異なる。具体的には、実施の形態1(図1)およびその変形例1(図3)での電流センサ302,304,306、ならびに、実施の形態1の変形例2(図5)での高周波ノイズセンサ260に代えて、コンセント250に接触式センサ255が設けられる。
接触式センサ255は、電気的な出力によらず、コンセント250に対して電気機器600のプラグ610が差し込まれているかどうか、すなわち、コンセント250へのプラグ610の装着有無を、プラグ接触面に対する物理的な接触の有無によって検出する。したがって、接触式センサ255は、「検出機構」に対応する。接触式センサ255の出力は、ECU300へ伝達される。
あるいは、プラグ610がコンセント250に差し込まれたときに、コンセントの内部で変位が生じるような機構を設けるとともに、当該機構の変位に基づいて、コンセント250へのプラグ610の装着有無を検出するように、「検出機構」を構成してもよい。
このようにすると、コンセント250に対するプラグ610の物理的な接触あるいは連結に応答して、電気機器600による電流消費の有無に拘らず、コンセント250に対する電気機器600の接続を検出することが可能となる。
図8には、実施の形態2に係る電動車両における給電モードでの制御処理を説明するフローチャートが示される。図8に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図8を図2と比較して、実施の形態2に係る電動車両の給電モードでは、ECU300は、図2のステップS151に代えて、ステップS156を実行することによって、コンセント接続機器を検出する。好ましくは、ステップS156は、電力変換装置200によって交流電力が出力される前に実行される。
ECU300は、ステップS156により、接触式センサ255の出力に基づいて、コンセント接続機器の有無を判定する。コンセント接続機器の有無に応じた制御動作は、基本的には、実施の形態1およびその変形例1,2と同様である。
具体的には、ECU300は、コンセント接続機器が検出されないときには(S156のNO判定時)、ステップS200に処理を進めて、通常の給電制御を実行する。これにより、電力変換装置200が始動されて、車両の電力源からの直流電力を交流電力に変換する動作が開始される。そして、負荷900へ供給する制御が継続的に実行される。
一方で、ECU300は、コンセント接続機器が検出されると(S154のYES判定時)、ステップS210に処理を進めて、コンセント接続機器への対応制御として、ステップS200とは異なる制御動作を実行する。すなわち、図2のステップS210と同様に、車両100からの給電が制限されるか、あるいは、報知器310および/または905により警告を出力した上で、給電動作は継続される。
以上説明したように、実施の形態2に係る構成によっても、車両100の給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600を検出することができる。したがって、実施の形態1およびその変形例1,2と同様に、給電モードにおいて、コンセント250に接続された電気機器600によってユーザが意図しない電力消費が発生している状態が継続することを予防できる。
特に、実施の形態2では、実施の形態1およびその変形例1,2とは異なり、コンセント250からの電力消費が生じていなくてもコンセント接続機器を検出できる。これにより、給電モードにおいて、車載の電力源からの電力をさらに有効に活用することができる。
また、電流センサの配置によってコンセント接続機器を検出する構成では、実際に無用の電力消費が生じている場面に絞って対応できる利点がある一方で、低消費電力の機器を検出するためには、電流センサの高精度化によるコスト増加が問題となる虞がある。これに対して、実施の形態2によれば、比較的安価な構成を実現することが可能となる。
[実施の形態3]
実施の形態1およびその変形例1,2、ならびに実施の形態2では、コンセント接続機器を検出した場合には、一律に通常の給電モードとは異なる制御動作を実行することとした。しかしながら、車両100にユーザが乗車している場合には、ユーザが意図して当該コンセント接続機器を使用している可能性がある。したがって、実施の形態3では、給電モードにおける乗員有無に基づいて制御動作を切換える制御処理を説明する。
実施の形態3に係る電動車両では、図1、図3、図5および図7に示されるように、実施の形態1およびその変形例1,2ならびに実施の形態2に係る電動車両のいずれかにおいて、乗員検出センサ350がさらに配置される。
乗員検出センサ350は、たとえば、座席に設けられた荷重センサや、乗員を検出するように配置された赤外線センサあるいは車載カメラによって構成される。また、イグニッション(IG)スイッチやアクセサリ(ACC)スイッチのオン時に、乗員の存在を検出する構成としてもよい。この場合には、IGスイッチあるいはACCスイッチが、乗員検出センサ350としても用いられることになる。乗員検出センサ350は、「第1の検出器」に対応する。
ECU300は、乗員検出センサ350の出力に基づいて、車両100の車室内にユーザがいるかどうか、すなわち、乗員の有無を判定することができる。
図9は、本発明の実施の形態3に係る電動車両における給電モードでの制御処理の第1の例を説明するフローチャートである。図9には、実施の形態1およびその変形例1,2に係る車両に、乗員検出センサ350がさらに配置されている場合の例が示される。図9に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図9を参照して、ECU300は、図1と同様のステップS100〜S120の処理に従って、コネクタ410がインレット220に接続された状態でユーザから給電が指示されると、給電を開始する。
さらに、ECU300は、ステップS140に処理を進めて、乗員検出センサ350の出力に基づいて、乗員の有無を検出する。ECU300は、乗員が検出されない場合(S140のNO判定時)には、ステップS150に処理を進めて、コンセント接続機器の有無を判定する。ステップS150は、図2、4および6で説明した、ステップS151、S152およびS154のいずれかによって構成される。ステップS150による判定結果、すなわち、コンセント接続機器の有無に応じた制御動作(S200,S210)については、これまでに説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
一方で、ECU300は、乗員が検出された場合(S140のYES判定時)には、ステップS150をスキップして、ステップS200に処理を進める。したがって、車両100にユーザが乗車している場合には、コンセント250に電気機器600が接続されているか否かに関らず、車両100からの負荷900への給電が継続される。すなわち、仮にコンセント接続機器が存在していても、その使用がユーザ意思に基づくものとみなして、通常の放電制御が実行される。
図10は、本発明の実施の形態3に係る電動車両における給電モードでの制御処理の第2の例を説明するフローチャートである。図10には、実施の形態2に係る車両に、乗員検出センサ350がさらに配置されている場合の例が示される。図10に示すフローチャートに従う制御処理は、車両100の非走行時に、ECU300によって所定周期毎に繰返し実行される。
図10を参照して、ECU300は、ステップS100,S110の処理に続いて、ステップS156によるコンセント接続機器の検出処理を実行する前に、ステップS140の処理を実行する。図9で説明したように、ステップS140では、乗員検出センサ350の出力に基づいて、乗員の有無が判定される。
ECU300は、乗員が検出されない場合(S140のNO判定時)には、ステップS156に処理を進める。図8で説明したように、ステップS156では、接触式センサ255の出力に基づき、コンセント250に対して電気機器600のプラグ610が装着されているか否かの判定によって、コンセント接続機器が検出される。ステップS156による判定結果、すなわち、コンセント接続機器の有無に応じた制御動作(S200,S210)については、図8で説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
一方で、ECU300は、乗員が検出された場合(S140のYES判定時)には、ステップS156をスキップして、ステップS200に処理を進める。したがって、車両100にユーザが乗車している場合には、コンセント250に対して電気機器600のプラグ610が装着されているか否かに関らず、給電が開始される。すなわち、仮にコンセント接続機器が存在しても、その使用がユーザ意思に基づくものとみなして、通常の放電制御が実行される。
以上説明したように、実施の形態3に係る車両の給電モードによれば、車両100に乗員がいる場合には、実施の形態1およびその変形例1,2ならびに実施の形態2で説明した、コンセント接続機器の有無の自動的な検出に基づく給電動作の変更制御を非実行として、常時、通常の給電動作を実行することができる。
これにより、ユーザによって電気機器がコンセント250に接続されている場合に、給電の制限や警告出力が起動されることが防止できるので、ユーザの利便性の低下を避けることができる。
以上の実施の形態では、本発明が適用される車両として、プラグインタイプのハイブリッド自動車を例示したが、車両の構成は、車載された電力源からの出力電力によって、車両外部の負荷に電力を供給することが可能であれば、特に限定されることはない。すなわち、シリーズ式のハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池自動車などに対しても、本実施の形態に係る給電モードの制御を適用することができる。電力源についても、給電モードにおいて電力を出力可能であれば、その種類は特に限定されるものではない。
また、給電モードにおいて車両から電力を供給される負荷900についても、実施の形態での例示に限定されるものではなく、任意の電力消費要素を適用することができる。たとえば、他の車両の車載蓄電装置を負荷とする、車両間の充電においても本実施の形態に係る給電モードの制御を適用することができる。
また、本実施の形態では、車両100および負荷900の間をケーブル400によって電気的に接続する構成を例示したが、車両100および負荷900の間は、非接触のまま電磁的に結合して電力を授受する構成とすることも可能である。たとえば、負荷900側および車両100側のそれぞれにコイルを設けて、コイル間の磁気結合あるいは共鳴現象によって、電力を入出力する構成を、ケーブル400に代えて用いることも可能である。このような構成では、車載されたコイルが「電力ノード」に対応する。
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特許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。
この発明は、車両から車両外部の負荷へ電力を供給する動作モードおよび、車室内に設けられたコンセントを有する車両に適用することができる。
100 車両、105 動力出力装置、106 エンジン、107 モータジェネレータ、110 蓄電装置、200 電力変換装置、220 インレット、230 給電リレー、250 コンセント、255 接触式センサ、260 高周波ノイズセンサ、302,304,306 電流センサ、310,905 報知器(警告)、350 乗員検出センサ、400 ケーブル、410 コネクタ(ケーブル)、415 操作部、417 切換スイッチ(給電/充電)、420,610,710 プラグ、440,ACL1,ACL2,ACL1,ACL2 電力線、500 商用系統電源(外部電源)、510 コンセント(商用系統電源)、600,700 電気機器、720 コンセント、800 家屋、810 電気的接点、900 負荷、910 コネクタ(負荷)、912 コントローラ、I1 出力電流(電力変換装置)。

Claims (12)

  1. 車載された電力源と、
    車両外部との間で電力を授受するための電力ノードと、
    前記電力ノードから車両外部に向けて交流電力を出力する給電モードにおいて、前記電力源から供給された電力を前記交流電力に変換するための電力変換装置と、
    前記電力変換装置および前記電力ノードの間の電力経路に接続されたコンセントと、
    前記給電モードにおいて前記コンセントに接続された電気機器を検出するための検出手段と、
    前記検出手段によって前記電気機器が検出されたか否かに応じて、前記給電モードにおける制御動作を切換えるための制御手段とを備える、電動車両。
  2. 前記制御手段は、前記検出手段によって前記電気機器が検出されたときに、前記電力源の電力による給電の制限、および、ユーザに対する警告出力の少なくとも一方を実行し、前記検出手段によって前記電気機器が検出されないときには、前記警告出力を行うことなく前記電力源による給電を実行する、請求項1記載の電動車両。
  3. 車室内の乗員有無を検知するための第1の検出器をさらに備え、
    前記制御手段は、前記給電モードにおいて、前記検出手段によって前記電気機器が検出されたときであっても、前記第1の検出器によって乗員が検知されたときには、前記警告出力を行うことなく前記電力源による給電を実行する、請求項1または2記載の電動車両。
  4. 前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記コンセントからの電力消費の有無に応じて、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両。
  5. 前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記電力変換装置からの出力電流と、前記前記電力ノードに流れる電流との差に基づいて、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項4記載の電動車両。
  6. 前記電力ノードは、前記給電モードにおいて、前記制御手段との間で通信可能なコントローラを有する負荷システムと電気的に接続され、
    前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記電力変換装置からの出力電流と、前記コントローラから取得した前記電力ノードから前記負荷システムへの出力電流との差に基づいて、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項4記載の電動車両。
  7. 前記コンセントに接続された前記電気機器が作動時に発する高周波ノイズを検出するための第2の検出器をさらに備え、
    前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記第2の検出器による検出結果に応じて、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項4記載の電動車両。
  8. 前記電力変換装置および前記電力ノードの間の電力経路に介挿接続された開閉器をさらに備え、
    前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記開閉器を開放され、かつ、前記電力源からの給電が開始された状態において、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項7記載の電動車両。
  9. 前記コンセントへの前記電気機器のプラグの装着有無を検出するための検出機構をさらに備え、
    前記検出手段は、前記給電モードにおいて、前記検出機構の検出結果に応じて、前記コンセントに接続された電気機器を検出する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両。
  10. 車載された電力源を含む電動車両と、
    前記電動車両が車両外部に向けて交流電力を出力する給電モードにおいて、前記電動車両から電力を供給されるように構成された負荷とを備え、
    前記電動車両は、
    前記電力源から供給された電力を前記交流電力に変換するための電力変換装置と、
    車両外部との間で電力を授受するための電力ノードと、
    前記電力変換装置および前記電力ノードの間の電力経路に接続されたコンセントと、
    前記コンセントに接続された電気機器を検出するための検出手段と、
    前記検出手段によって前記電気機器が検出されたか否かに応じて、前記給電モードにおける制御動作を切換えるための制御手段とを含む、給電システム。
  11. 前記制御手段は、前記検出手段によって前記電気機器が検出されたときに、前記電力源からの給電の制限、ならびに、前記電動車両のユーザおよび前記負荷のユーザの少なくとも一方に対する警告出力の少なくとも一方を実行する一方で、前記検出手段によって前記電気機器が検出されないときには、前記警告出力を行うことなく前記電力源からの給電を実行する、請求項10記載の給電システム。
  12. 前記電力ノードおよび前記負荷の間は、ケーブルによって電気的に接続される、請求項10または11記載の給電システム。
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