JP2013233022A - 車両用給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】衝突による電力ケーブルからの漏電のおそれを低減することができ、かつ、走行中に電力ケーブルが拾う外部電波によるカーラジオの雑音の発生を抑制することができる車両用給電システムを提供する。
【解決手段】本発明は、バッテリ１６から供給される直流電流を交流電流に変換する給電用インバータ２６と、給電用インバータ２６により変換された交流電流の車両外への供給を制御するコントロールボックス２８と、バッテリ１６、モータ用インバータ８及び給電用インバータ２６に接続され、バッテリ１６からモータ用インバータ８及び給電用インバータ２６への直流電流の供給を切り替えるジャンクションボックス１０と、ジャンクションボックス１０と給電用インバータ２６とを接続する電力ケーブル３０とを備え、ジャンクションボックス１０は、車両１が走行可能状態である場合に、電力ケーブル３０への直流電流の供給を遮断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用給電システムに係わり、より詳細には、電力供給設備等の外部設備を介することなく、車両のバッテリから家電製品等の車外機器に電力を直接供給可能な車両用給電システムに関する。

従来より、電気自動車やハイブリッド自動車等、バッテリから電気モータに電力を供給し、この電気モータにより車輪を駆動する車両が知られている。

近年、これらの電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された、バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムも提案されている。例えば、接続装置を介して車両と住宅内の電力線との間において電力を授受可能なように構成された電力システムが知られている（特許文献１）。

また、自然災害などによる停電時に、駐車スペースに設置された電力供給設備を介して電気自動車のバッテリから外部系統設備に電力を供給するものも知られている（特許文献２）。

特開２００８−０５４４３９号公報 特開２００７−２５２１１７号公報

車両のバッテリから電力供給設備等の外部設備を介して車両外へ給電する場合、給電を行う場所が限定されてしまう。外部設備を介さずに任意の場所で、車両のバッテリから家電製品を含む車外機器に電力を直接供給するためには、バッテリから供給される直流電流を商用電源電圧（例えば１００Ｖ）の交流電流に変換する給電用インバータや、給電用インバータにより変換された交流電流を、コンセントを介して出力するコントロールボックス等の電装品を車両に搭載する必要がある。この場合、コントロールボックスに設けられたコンセントには、家電製品のコンセントプラグが抜き差しされることから、コントロールボックスは乗員がアクセスしやすい位置（例えば車室内）に配置されるのが望ましい。また、コスト低減や電力損失低減等の観点から、給電用インバータとコントロールボックスとを接続するケーブルの長さを短くするため、給電用インバータはコントロールボックスの近傍に配置されることが望ましい。

ところで、バッテリが車両前方のモータルームに配置され、給電用インバータが車両後方の荷室に配置される場合には、車両前方から車両後方にわたって長い電力ケーブルが配索される。バッテリと給電用インバータとを接続する電力ケーブルには、バッテリから高電圧（例えば３００Ｖ）の電流が通電される。このため、例えば車両の衝突時に、給電用インバータや電力ケーブルが損傷し、給電用インバータ内部の高電圧回路や電力ケーブルの導線が露出すると、これらの露出した高電圧回路や導線への接触、あるいは車体構造への漏電が発生する可能性がある。

また、長い電力ケーブルがアンテナとなって、外部電波を拾い、車両の走行中にカーラジオに雑音が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、衝突による電力ケーブルからの漏電のおそれを低減することができ、かつ、走行中に電力ケーブルが拾う外部電波によるカーラジオの雑音の発生を抑制することができる車両用給電システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の車両用給電システムは、車輪を駆動する電気モータと、上記電気モータに電力を供給するバッテリと、上記バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換するモータ用インバータとを有する車両に搭載され、上記バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムであって、上記バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換する給電用インバータと、上記給電用インバータにより変換された交流電流の車両外への供給を制御する制御装置と、上記バッテリ、上記モータ用インバータ及び上記給電用インバータに接続され、上記バッテリから上記モータ用インバータ及び上記給電用インバータへの直流電流の供給を切り替える切替手段と、上記切替手段と前記給電用インバータとを接続する電力ケーブルと、を備え、上記切替手段及び上記給電用インバータのうちの一方が車両前部に配置され、他方が車両後部に配置され、上記切替手段は、上記車両が走行可能状態である場合に、上記電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断することを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、切替手段及び給電用インバータが車両の前後に分かれて配置されているため、電力ケーブルが車両の前後間の長い距離にわたって配索される。そして、車両が走行可能状態である場合に、切替手段によって、電力ケーブルへの直流電流の供給が遮断される。これにより、車両の走行中には、長い電力ケーブルに高電圧電流が印加されない。その結果、車両が走行中に衝突しても、電力ケーブルからの漏電のおそれを低減することができる。また、長い電力ケーブルがアンテナとして外部電波を拾っても、車両の走行中は電力ケーブルが電気的に遮断されているため、カーラジオの雑音の発生を抑制することができる。

なお、車両前部は、例えば乗員室の前方であり、車両後部は、例えば乗員室の後方である。また、車両前部は、車両前後方向の中央に配置されたバッテリよりも前方であるとよく、車両後部は、車両前後方向の中央に配置されたバッテリよりも後方であるとよい。

また、本発明において好ましくは、上記切替手段は、上記車両のイグニッションがＯＮ状態である場合、及び、シフトレンジがパーキング状態から解除されている場合の一方又は双方の場合に、上記電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断する。

車両のイグニッションがＯＮ状態である場合、又は、シフトレンジがパーキング状態に設定されている場合を、電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断する条件とすれば、車両の走行中の電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断することができる。

また、本発明において好ましくは、上記電気モータ、上記モータ用インバータ及び上記切替手段は、車両前部に配置され、上記給電用インバータ及び制御手段は、車両後部に配置される。

前輪駆動車の場合、駆動輪に近い車両前部にモータルームを設け、このモータルームに電気モータ、モータ用インバータ及び切替手段を配置するのが望ましい。一方、給電用インバータ及び制御手段は、車両後部の例えば荷室に配置すれば、制御手段に対する車両外部からの給電操作が容易となる。

また、本発明において好ましくは、上記切替手段は、上記車両のイグニッションがＯＮ状態である場合、及び、シフトレンジのパーキング状態が解除されている場合の少なくとも一方の場合において、給電要求操作が実行されたときに、上記電力ケーブルへの直流電流の供給遮断状態を維持する。

このように、車両が走行可能状態であるときに、給電要求操作が行われても、電力ケーブルへの直流電流の供給遮断状態は維持される。このため、走行中に電力ケーブルに高電圧電流が印加されることを防止することができる。

本発明の車両用給電システムによれば、衝突による電力ケーブルからの漏電のおそれを低減することができ、かつ、走行中に電力ケーブルが拾う外部電波によるカーラジオの雑音の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の全体構造を示す概略平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアを示す平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムのブロック図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムの動作を説明するフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して、本発明の駐車支援装置の実施形態を説明する。
まず、図１により、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の全体構造を示す概略平面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両１は、動力源としてモータユニットを搭載する電気自動車である。車両１の車体前部（車室の前方）にあるモータルーム２には、駆動輪４（図１の例では左右の前輪）を駆動するモータユニット６が搭載されている。更に、モータ用インバータ８、ジャンクションボックス１０、及び、バッテリチャージャ１２が、モータルーム２に配置されている。

また、車体の中央部から後部にかけて、車室フロアの下方に、平面視がほぼＴ字状となるように形成されたバッテリ搭載フレーム１４が設けられている。モータに電力を供給するバッテリ１６は、このバッテリ搭載フレーム１４上に搭載される。

また、車体の後部左側面には、充電レセプタクル１８が設けられている。この充電レセプタクル１８は、充電ケーブル２０を介してバッテリチャージャ１２に接続されている。充電ケーブル２０は、車室フロアの下面側において、バッテリ１６に沿って配索される。

更に、車両１の車体後部（車室の後方）に、荷室フロア２２が設けられている（図１において一部を図示する）。この荷室フロア２２の上面側に、凹部２４が形成されている。この凹部２４の中に、バッテリ１６から供給される直流電流を商用電源電圧（例えば１００Ｖ）の交流電流に変換するインバータ２６と、インバータ２６により変換された交流電流の車両外への供給を制御する制御装置であるコントロールボックス２８とが配置される。インバータ２６とジャンクションボックス１０とを接続する電力ケーブル３０は、充電ケーブル２０と共に、車室フロアの下面側において、バッテリ１６に沿って配索される。

さらに、図２を参照して、給電システムの電装品の配置の詳細を説明する。図２は、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアを示す平面図である。

図２は、荷室フロア２２の凹部２４に配置されたインバータ２６及びコントロールボックス２８を示す平面図である。この図２に示すように、荷室フロア２２の上面側には、ほぼ円形の平面形状を有する凹部２４が形成されている。この凹部２４としては、例えば、従来の車両の荷室フロア２２に設けられているスペアタイヤパンを流用することができる。そして、インバータ２６及びコントロールボックス２８は、凹部２４の底面２４ａ上に、車幅方向に並べて配置されている。

コントロールボックス２８の筐体としてのコントロールボックスケース２８ａ上面には、車外への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための操作スイッチ２８ｂと、インバータから出力された交流電流を出力する給電端子であるコンセント２８ｃとが設けられている。

車内のコンセント２８ｃには、コンセント２８ｃと車外機器とを接続するための接続手段接続である接続ケーブル３４の一端のプラグが差し込まれる。コンセント２８ａは、商業電源用の規格のコンセントである。接続ケーブルは、商業電源用の規格品であり、例えば、市販のテーブルタップでもよいし、家電製品のプラグコードでもよい。インバータ２６から供給された交流電流は、このコンセント２８ｃから、変圧器、インバータ又は周波数変換器といった外部設備を介することなく、家電製品等の車外機器に電力を直接供給される。

次に、図３により、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の電気的構成を説明する。図３は、本発明の実施形態による車両用給電システムのブロック図である。

図３に示すように、ジャンクションボックス１０は、バッテリ１６、モータ用インバータ１０、及びインバータ２６に接続され、バッテリ１６からモータ用インバータ１０及びインバータ２６への直流電流の供給を切替える。

モータ用インバータ８は、ジャンクションボックス１０を介してバッテリ１６から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータユニット６に供給する。このモータユニット６により発生される駆動力は、トランスアクスル等の動力伝達機構を介して駆動輪４に伝達される。

バッテリチャージャ１２は、充電レセプタクル１８から充電ケーブル２０を介して供給された電力により、バッテリ１６を充電する。即ち、充電スタンド等の外部電源から引き出された充電コードの先端に設けられた充電プラグを、充電レセプタクル１８に接続することにより、充電ケーブル２０及びバッテリチャージャ１２を介してバッテリ１６が充電される。

インバータ２６は、電力ケーブル３０を介してジャンクションボックス１０に接続されている。このインバータ２６は、バッテリ１６からジャンクションボックス１０及び電力ケーブル３０を介して供給される直流電流を、商用電源電圧（例えば１００Ｖ）の交流電流に変換し、出力ケーブル３２を介してコントロールボックス２８に出力する。

コントロールボックス２８は、出力ケーブル３２を介してインバータ２６に接続されており、インバータ２６により変換された交流電流の車両外への供給を制御する。

さらに、車両用給電システムは、車両１に搭載された各種システムを制御する車両制御モジュール（ＶＣＭ：Vehicle Control Module）６０によって制御される。車両制御モジュール６０には、イグニション（ＩＧ：ignition）６１から、イグニション６１の設定状態を示す信号が入力される。イグニション６１がシリンダタイプである場合、車両制御モジュール６０は、イグニション６１がＡＣＣ（アクセサリ：accessory）に設定されていときに、車両が走行不能状態であると判断してもよいし、イグニション６１がＩＧ（ＯＮ、スタート）に設定されているときに、車両が走行不能状態であると判断してもよい。また、イグニション６１がプッシュスタートタイプの場合には、車両制御モジュール６０は、スタートボタンが押下されてＯＮ状態であるときに、走行不能状態と判断するとよい。

また、車両制御モジュール６０には、シフトレンジ６２からレンジの設定状態を示す信号が入力される。車両制御モジュール６０は、シフトレバーがパーキング（Ｐ：parking）ポジションに設定されているときに、走行不能状態と判断してもよいし、又は、パーキングボタンが押下されたＯＮ状態であるときに、走行不能状態と判断してもよい。さらに、車両制御モジュール６０は、イグニション６１の設定がＯＮ状態であり、かつ、シフトレンジ６２がパーキングに設定されている場合にのみ、車両が走行不能状態であると判断してもよい。

また、車両制御モジュール６０は、表示装置６４に所望の情報を表示させる。表示装置６４は、車室内のインスツルメントパネルのメータ内に配置されてもよいし、コントロールボックス２８に配置されてもよい。

次に、図４のフローチャートを参照して、本発明の実施形態による車両用給電システムの動作例を説明する。
車両１のバッテリ１６から車外機器に給電を行おうとする使用者は、まず、コントロールボックス２８に設けた操作スイッチ２８ｂをＯＦＦからＯＮに切り替える操作を行う（Ｓ４０１）。なお、車両制御モジュール６０は、コントロールボックス２８のコンセント２８ｃに接続ケーブルのプラグが接続されたことの検出を以て、操作スイッチ２８ｂの操作に代えてもよい。コンセント２８ｃへのプラグの着脱は、コンセント２８ｃに着脱センサを設けることによって機械的に又は電気的に検出するとよい。

続いて、車両制御モジュール６０は、車両１が走行不能状態であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。ここでは、車両制御モジュール６０は、車両制御モジュール６０は、イグニション６１の設定がＯＦＦ状態であり、かつ、シフトレンジ６２がパーキングに設定されている場合にのみ、車両１が走行不能状態であると判断する。すなわち、車両制御モジュール６０は、車両のイグニッション６１がＯＮ状態である場合、及び、シフトレンジ６２のパーキング状態が解除されている場合の少なくとも一方の場合において、切替手段であるジャンクションボックス１０において電力ケーブル３０への直流電流の供給を遮断する。

車両制御モジュール６０は、車両１が走行不能状態であると判断した場合（Ｓ４０２で「ｎｏ」の場合）、表示装置６４に、給電できない理由として、イグニション６１の設定がＯＮ状態である旨、及び、シフトレンジ６２がパーキングから解除されている旨を表示させる。例えば、表示装置６４に、「ＩＧキーをＯＦＦにし、レンジをＰに設定してください」と表示させるとよい。かかる表示に基づいて、使用者は、給電を行うために必要な、表示された操作を行うことができる。

なお、車両制御モジュール６０は、イグニション６１の設定がＯＮ状態である場合に、車両１が走行可能状態であると判断してもよい。その場合、表示装置６４に、「ＩＧキーをＯＦＦにしてください」と表示するとよい。また、車両制御モジュール６０は、シフトレンジ６２がパーキングから解除されている場合に、車両１が走行可能状態であると判断してもよい。その場合、表示装置６４に、「レンジをＰに設定してください」と表示するとよい。

続いて、車両制御モジュール６０は、ジャンクションボックス１０において電力ケーブル３０への直流電流の供給を遮断する（Ｓ４０５）。これにより、車両の走行中には、電力ケーブル３０に高電圧電流が印加されない。このため、車両が走行中に衝突しても、電力ケーブル３０からの漏電のおそれを低減することができる。また、電力ケーブルがアンテナとして外部電波を拾っても、車両の走行中は電力ケーブル３０が電気的に遮断されているため、カーラジオの雑音の発生を抑制することができる。

一方、イグニション６１の設定がＯＮ状態であり、かつ、シフトレンジ６２がパーキングに設定されている場合（Ｓ４０２で「ｙｅｓ」の場合）、車両制御モジュール６０は、車両が走行不能状態と判断する。その場合、車両制御モジュール６０は、ジャンクションボックス１０において、バッテリ１６と給電用インバータ２６とを接続させる（Ｓ４０３）。これにより、給電用インバータ２６への給電ルート（電力ケーブル３０）に高電圧電流が通電される。

そして、車両制御モジュール６０は、コントロールボックス２８の操作スイッチ２８ｂがＯＮからＯＦＦに切り替えられるまで（Ｓ４０４）、ジャンクションボックス１０に、電力ケーブル３０に高電圧電流を通電させる。

上述の実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。上述の実施形態では、電気自動車の例について説明したが、本発明は電気自動車に限定されない。本発明は、ハイブリッド車のような車両にも適用することができる。

また、上述の実施形態では、車両前部に切替手段を配置し、車両後部に給電用インバータを配置した例を説明したが、本発明では、車両後部に切替手段を配置し、車両前部に給電用インバータを配置してもよい。

１ 車両
２ モータルーム
４ 駆動輪
６ モータユニット
８ モータ用インバータ
１０ ジャンクションボックス
１２ バッテリチャージャ
１４ バッテリ搭載フレーム
１６ バッテリ
１８ 充電レセプタクル
２０ 充電ケーブル
２２ 荷室フロア
２４ 凹部
２４ａ 底面
２６ インバータ
２８ コントロールボックス
２８ａ コントロールボックスケース
２８ｂ 操作スイッチ
２８ｃ コンセント
３０ 電力ケーブル
３２ 出力ケーブル
６０ 車両制御装置（ＶＣＭ）
６１ イグニション（ＩＧ）
６２ シフトレンジ
６３ 絶縁抵抗モニタ

Claims (4)

1. 車輪を駆動する電気モータと、上記電気モータに電力を供給するバッテリと、上記バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換するモータ用インバータとを有する車両に搭載され、上記バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムであって、
   上記バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換する給電用インバータと、
   上記給電用インバータにより変換された交流電流の車両外への供給を制御する制御装置と、
   上記バッテリ、上記モータ用インバータ及び上記給電用インバータに接続され、上記バッテリから上記モータ用インバータ及び上記給電用インバータへの直流電流の供給を切り替える切替手段と、
   上記切替手段と前記給電用インバータとを接続する電力ケーブルと、
   を備え、
   上記切替手段及び上記給電用インバータのうちの一方が車両前部に配置され、他方が車両後部に配置され、
   上記切替手段は、上記車両が走行可能状態である場合に、上記電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断する
   ことを特徴とする車両用給電システム。
2. 上記切替手段は、上記車両のイグニッションがＯＮ状態である場合、及び、シフトレンジがパーキング状態から解除されている場合の一方又は双方の場合に、上記電力ケーブルへの直流電流の供給を遮断する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用給電システム。
3. 上記電気モータ、上記モータ用インバータ及び上記切替手段は、車両前部に配置され、
   上記給電用インバータ及び制御手段は、車両後部に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用給電システム。
4. 上記切替手段は、上記車両のイグニッションがＯＮ状態である場合、及び、シフトレンジのパーキング状態が解除されている場合の少なくとも一方の場合において、給電要求操作が実行されたときに、上記電力ケーブルへの直流電流の供給遮断状態を維持する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用給電システム。

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