JP2015019542A - 電力供給システムおよび受電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザにとって分かりやすく、かつ操作が楽な動作モード切替が可能に構成された電力供給システムおよび受電設備を提供する。【解決手段】電力供給システムは、蓄電装置の電力を車両外部に出力することが可能に構成された車両１００と、電力線と通信線とを含む電力ケーブル２５０と、電力系統４００および電力ケーブル２５０と電力を授受可能に構成された分電盤３０２とを備える。分電盤３０２は、電力系統４００と車両１００とを系統連係させる第１モードと、電力系統４００を車両１００から切離し車両と家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部３１６と、操作部３１６の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセント３０６の供給元を電力系統４００と電力ケーブル２５０との間で切替えるとともに、通信線の切替えを行なう切替回路３１８とを含む。【選択図】図３

Description

この発明は、電力供給システムおよび受電設備に関し、特に、外部に給電可能な車両を含む電力供給システムおよびそのような車両からの電力を受電可能な受電設備に関する。

従来、非常時に車載されたバッテリの電力を家庭や外部負荷に供給する外部電力供給システムや、外部電源から電力を車両に供給するシステムが提案されている。

このような技術の一例として、たとえば、特開２０１３−９９１１４号公報は、通常時は家屋等に設けられた充放電管理システムによる制御下において車両と外部との間で相互に電力を伝達可能とし、非常時には充放電管理システムに依らず車両から外部に電力を供給可能とするような車両を開示する。

特開２０１３−９９１１４号公報 特開２０１３−５１７７２号公報

特開２０１３−９９１１４号公報に開示された構成では、通常時の動作モード（常用モード）と非常時の動作モード（非常用モード）とを切り替えるために、車両に接続するコネクタ部分の切替スイッチ、充放電スタンドに設けられた切替スイッチ、および家屋の分電盤に設けられた切替スイッチなどの複数のスイッチの操作が必要で、ユーザにとって操作が分かりにくかった。

また、これらの複数のスイッチは、家屋外と家屋内に分散して配置され、操作する場合に屋内と屋外を行き来しなければならず、ユーザにとって面倒であった。

この発明の目的は、ユーザにとって分かりやすく、かつ操作が楽な動作モード切替が可能に構成された電力供給システムおよび受電設備を提供することである。

この発明は、要約すると、電力供給システムであって、蓄電装置を搭載し、蓄電装置の電力を電力ケーブル接続口を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両と、電力ケーブル接続口に接続可能に構成され、車両から外部への給電開始信号を与えるためのスイッチを有する充放電コネクタと、充放電コネクタに一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブルと、家屋に設けられ、電力系統および電力ケーブルと電力を授受可能に構成された分電盤とを備える。分電盤は、電力系統と車両とを系統連係させる第１モードと、電力系統を車両から切離し車両と家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部と、操作部の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセントの供給元を電力系統と電力ケーブルとの間で切替えるとともに、通信線の切替えを行なう切替回路とを含む。

好ましくは、切替回路は、第２モードが選択された場合に、電力ケーブルと電力系統とを切離し、電力ケーブルとコンセントとを接続する第１のスイッチと、第２モードが選択された場合に、コンセントと電力系統とを切離す第２のスイッチと、信号を通常信号から非常用給電信号に切替える信号切替スイッチとを含む。

より好ましくは、信号切替スイッチは、プロキシメトリディテクション信号を切替える第３のスイッチと、コントロールパイロット信号を切替える第４のスイッチとを含む。

さらに好ましくは、第１〜第４のスイッチは、集合配置され、操作部の操作によって連動するように構成された連動スイッチである。

この発明は、他の局面では、蓄電装置を搭載し、蓄電装置の電力を電力ケーブル接続口を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両と電力を授受する受電設備であって、電力ケーブル接続口に接続可能に構成され、車両から外部への給電開始信号を与えるためのスイッチを有する充放電コネクタと、充放電コネクタに一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブルと、家屋に設けられ、電力系統および電力ケーブルと電力を授受可能に構成された分電盤とを備える。分電盤は、電力系統と車両とを系統連係させる第１のモードと、電力系統を車両から切離し車両と家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部と、操作部の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセントの供給元を電力系統と電力ケーブルとの間で切替えるとともに、通信線の切替えを行なう切替回路とを含む。

本発明によれば、常用モードと非常用モードとの間の切替操作がユーザにとって分かりやすく、かつ操作が楽になる。

本発明の実施の形態である車両および受電装置が適用される電力供給システムの構成を示した図である。 車両１００の構成を示したブロック図である。 本実施の形態の電力供給システムの信号ＰＩＳＷおよびＣＰＬＴの発生に関連する部分的構成を示した回路図である。 図３に対比して説明するための検討例の回路構成を示した図である。 図４の検討例の充放電コネクタ７２０の接続検出回路を抜き出して示した図である。 図３の充放電コネクタ２２０および分電盤３０２に配置された接続検出回路を抜き出して示した図である。 信号ＰＩＳＷの電位と接続状態との関係の一例を示す図である。 充電モードでのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。 常用モードでの放電時（Ｖ２Ｈ放電時）でのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷの波形図である。 非常用モードでの放電時でのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷの波形図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態である車両および受電装置が適用される電力供給システムの構成を示した図である。図１を参照して、電力供給システムは、車両１００と、充放電スタンド２００と、家屋３００に設けられた分電盤３０２とを含む。

車両１００には、電力ケーブル接続口６０（以下、インレット６０という）が設けられている。インレット６０には、充放電コネクタ２２０を接続することが可能である。

充放電スタンド２００は、充放電コネクタ２２０と分電盤３０２との間に配置される。充放電スタンドは、車両の駐車スペース近辺に配置されるが、家屋３００と駐車スペースが近い場合には、家屋内に配置したり分電盤３０２と一体化したりしてもよい。

常用モード（またはＶ２Ｈモード）は、家屋の通常コンセント３０４および非常用コンセント３０６で使用される電力および図示しない家屋の太陽光発電装置の発電電力を考慮した電力の不足と余剰に応じて、車両に家屋から充電を行ない、家屋が車両から電力供給を受ける。また、常用モードの制御は、時間帯によって電気料金が異なる場合に深夜に車両に充電を行ない、電力ピーク時に車両から家屋に電力を供給するような制御が行なわれるものであってもよい。

非常用モードでは、車両１００から充放電スタンド２００および分電盤３０２を経由して非常用コンセント３０６に給電が行なわれる。

車両１００から家庭に給電されるのは、たとえば交流１００Ｖまたは２００Ｖの電力であるが、電圧はこれに限られず適宜変更してもよい。

図２は、車両１００の構成を示したブロック図である。以下の実施の形態では車両がハイブリッド車両である場合について説明するが、本発明の車両はハイブリッド車両に限定されず、車両は電気自動車や燃料電池自動車であっても良い。

図２を参照して、車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、駆動輪６とを含む。

車両１００は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、コンバータ１０と、インバータ２１，２２と、制御装置５０とをさらに含む。また、車両１００は、電力変換装置３０と、コンセント３５と、インレット６０とをさらに含む。

車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行するハイブリッド車両である。エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２が発生した駆動力は、駆動輪６へ伝達される。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン２は、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を制御装置５０からの信号によって電気的に制御可能に構成されている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン２を始動することが可能な回転電機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力をモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いることができる。また、モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力を車両１００に接続される外部機器へ供給することができる。モータジェネレータＭＧ２は、主として車両１００の駆動輪６を駆動する回転電機として用いられる。

動力分割装置４は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。サンギヤは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアは、エンジン２のクランクシャフトに連結される。リングギヤは、駆動軸に連結される。動力分割装置４は、エンジン２の駆動力をモータジェネレータＭＧ１の回転軸に伝達される動力と、駆動軸に伝達される動力とに分割する。駆動軸は、駆動輪６に連結される。また、駆動軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸にも連結される。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、あるいはキャパシタなどによって構成される。蓄電装置Ｂは、コンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０からの電力によって充電される。

システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置Ｂとコンバータ１０との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置Ｂと電気システムとの電気的な接続／遮断を行なうためのリレーであり、制御装置５０によってオン／オフ制御される。

コンバータ１０は、蓄電装置Ｂからの電圧を昇圧して、インバータ２１，２２へ供給する。また、コンバータ１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電されインバータ２１，２２で整流された電圧を降圧して、蓄電装置Ｂを充電する。

インバータ２１，２２は、コンバータ１０に対して互いに並列に接続される。インバータ２１，２２は、制御装置５０からの信号によって制御される。インバータ２１，２２は、コンバータ１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。

電力変換装置３０は、インレット６０に接続される外部機器（図示せず）との間で電力を授受可能に構成される。さらに、電力変換装置３０は、車室内に設けられるコンセント３５に接続される電機機器へ電力を供給可能に構成される。電力変換装置３０は、インレット６０と、コンセント３５と、システムメインリレーＳＭＲおよびコンバータ間の正極線ＰＬ１，負極線ＮＬとに接続される。なお、電力変換装置３０は、蓄電装置ＢおよびシステムメインリレーＳＭＲ間の電力線に接続されてもよい。電力変換装置３０は、充電器３１と、給電用インバータ３２と、リレーＲＹ１，ＲＹ２とを含む。

充電器３１は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してインレット６０に接続され、リレーＲＹ１を介して正極線ＰＬ１，負極線ＮＬに接続される。充電器３１は、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて、インレット６０に接続された外部機器から供給される充電電力を蓄電装置Ｂの電圧レベルに変換して蓄電装置Ｂへ出力し、蓄電装置Ｂを充電する。以下では、外部機器の電力による蓄電装置Ｂの充電を「外部充電」とも称する。

給電用インバータ３２は、入力側が正極線ＰＬ１，負極線ＮＬに接続され、出力側がリレーＲＹ２と電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２とを介してインレット６０に接続される。さらに、給電用インバータ３２は、出力側がコンセント３５にも接続される。

給電用インバータ３２は、蓄電装置Ｂの蓄電電力をコンセント３５に接続された電機機器へ供給する供給電力に変換し、変換された電力を電機機器へ出力することができる。

給電用インバータ３２は、非常用モードでは、蓄電装置Ｂの蓄電電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電電力の少なくとも一方を図１の非常用コンセント３０６へ供給する供給電力に変換し、インレット６０に接続された充放電コネクタ２２０を経由して変換された電力を非常用コンセント３０６へ出力することができる。

給電用インバータ３２は、常用モードでは、蓄電装置Ｂの蓄電電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電電力の少なくとも一方をインレット６０に接続された図１の充放電コネクタ２２０を経由して家屋３００の分電盤３０２に供給する供給電力に変換し、変換された電力を通常コンセント３０４および非常用コンセント３０６へ出力することができる。

給電用インバータ３２では、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて電圧や上限電流が決定される。

本明細書では、蓄電装置Ｂの電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電電力の少なくとも一方を車両から車両外部の負荷や家庭に出力することを「給電」と称する。

リレーＲＹ１，ＲＹ２は、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて開閉する。リレーＲＹ１は、外部からの充電時に閉成され、外部への給電時に開放される。リレーＲＹ２は、外部からの充電時に開放され、外部への給電時に閉成される。

インレット６０は、車両１００の電力を外部負荷や家庭等へ給電するための給電口と、外部電源から車両１００を充電するための充電口を兼用可能に構成される。後述するように、インレット６０は、電力線が接続される端子と、信号線が接続される端子とを含む。信号線は、外部機器に接続されるケーブルのコネクタがインレット６０に接続されているか否かを検出するための信号線を含む。

制御装置５０は、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度等に基づいて駆動輪６に伝達される目標駆動力を決定する。そして、制御装置５０は、効率良く目標駆動力を出力することができる運転状態になるように、エンジン２、およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。さらに、制御装置５０は、インレット６０に外部負荷または外部電源が接続されると、電力変換装置３０およびリレーＲＹ１，ＲＹ２を制御することによって、外部からの充電と外部への給電を切替えて実行する。

図２には、車両１００が電力変換装置３０を含む例を示したが、このような構成に限定されるものではなく、他の方式で電力を出力する構成の車両であっても良い。たとえば、車両は、インバータ２１，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルを用いて、ステータコイルの中性点から電力を出力する構成であっても良い。

図３は、本実施の形態の電力供給システムの信号ＰＩＳＷおよびＣＰＬＴの発生に関連する部分的構成を示した回路図である。図３を参照して、車両１００は、抵抗Ｒ４，Ｒ５と、ＣＰＵ５１と、インレット６０とを含む。

充放電コネクタ２２０は、抵抗Ｒ６，Ｒ７と、スイッチ２２２（スイッチＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂ）とを含む。電力ケーブル２５０は、電力線対ＰＯＷＥＲと、信号ＰＩＳＷ，ＣＰＬＴを送信する信号線と、信号線の基準電位である接地電位ＧＮＤを与える信号線とを含む。充放電スタンド２００は、信号ＣＰＬＴに発振信号を与えるためのＣＰＬＴ発振回路２２８を含む。電力線対ＰＯＷＥＲは、インレット６０を介して図２の電力線対ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続される。

分電盤３０２は、切替回路３１８と、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１と、給電開始を指令するためのスイッチＳＷ１とを含む。

車両１００の抵抗Ｒ４は、定電圧ノード（たとえば５Ｖ）と、信号ＰＩＳＷの信号線との間に接続される。抵抗Ｒ５は、信号ＰＩＳＷの信号線と接地ノードとの間に接続される。この抵抗Ｒ４，Ｒ５と充放電コネクタ２２０および分電盤３０２中の抵抗の組合わせにより定まる合成抵抗によって接続信号ＰＩＳＷの電位が定まり、接続信号ＰＩＳＷが入力されるＣＰＵ５１において、充放電コネクタ２２０の接続状態や、接続ロックの解除、スイッチＳＷ１による給電要求等を検知することができる。

車両１００は、さらに、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ８、Ｒ９と、スイッチＳＷ２とを含む。これらの素子は、充放電スタンド２００のＣＰＬＴ発振回路２２８により生成されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位（コントロールパイロット線の電位）を操作するための回路である。抵抗Ｒ８は、コントロールパイロットＣＰＬＴが入力されるＣＰＵ５１の端子と接地ノードとの間に接続される。抵抗Ｒ８に並列に、直列接続されたスイッチＳＷ２および抵抗Ｒ９が接続される。スイッチＳＷ２は、ＣＰＵ５１によって駆動される。

スイッチＳＷ２を操作することによって、合成抵抗の抵抗値が変化し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が変化する。

ＣＰＵ５１は、接続信号ＰＩＳＷに基づいて、充放電コネクタ２２０の接続状態や、切替スイッチによる動作モード（非常用モード／常用モード）の選択状態、コネクタ部のロック解除ボタンによる接続ロックの解除等を検知する。

充放電コネクタ２２０の抵抗Ｒ６，Ｒ７、スイッチ２２２（スイッチＳＷ３ＡまたはＳＷ３Ｂ）は、インレット６０への充放電コネクタ２２０の接続状態を車両１００で検知するための回路である。

充放電コネクタ２２０と車両のインレット６０との接続のロックを解除するためのロック解除ボタン（図示せず）が利用者によりオン操作されると、スイッチＳＷ３ＡまたはＳＷ３Ｂの接点が開放される。そうすると、接続信号ＰＩＳＷの電位が所定量変化し、ロックが解除されたことがＣＰＵ５１へ通知される。

分電盤の切替回路３１８は、スイッチ３０８，３１０，３１２，３１４を含む。これらのスイッチは、連動して切り替わるように構成される。ユーザが操作部３１６（たとえば操作レバー）を操作することによってスイッチ３０８，３１０，３１２，３１４は一括して切り替えられる。なお、操作部として１つのスイッチが操作されれば、４つのスイッチを一括して切り替えるような回路を用いてもよい。

スイッチ３０８，３１０，３１２，３１４の各々の接点Ｎは常用モードで選択され、接点Ｅは非常用モードで選択される。常用モードでは、電力線ＰＯＷＥＲは、電力系統４００からの電力が供給される通常コンセント３０４および非常用コンセント３０６に接続される。非常用モードでは、電力線ＰＯＷＥＲは、電力系統４００からの電力が供給される通常コンセント３０４からは切り離され、非常用コンセント３０６にのみ接続される。

また、信号ＰＩＳＷの信号線は、分電盤３０２では、通常モードではオープン状態となっているが、非常用モードでは、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１およびスイッチＳＷ１からなる回路に接続される。

また、信号ＣＰＬＴの信号線は、分電盤３０２では、通常モードではＣＰＬＴ発振回路２２８に接続されるが、非常用モードでは、オープン状態となっている。

図４は、図３に対比して説明するための検討例の回路構成を示した図である。図４における車両１００の構成は、図３と同様であるので説明は繰返さない。

図４を参照して、充放電コネクタ７２０は、常用モードでコネクタ接続を検出するための接続回路と、非常用モードでコネクタ接続を検出するための接続回路と、これらの接続回路のいずれか一方を選択するための切替回路７２４とを含む。２つの接続検知回路は、充放電コネクタ７２０の接続状態を示す接続信号ＰＩＳＷを車両１００へ伝達するための信号線と切替回路７２４との間に並列に接続され、切替回路７２４によっていずれか一方が選択的に用いられる。

抵抗Ｒ６，Ｒ７、スイッチＳＷ３Ｂからなる接続検知回路は、常用モード時に選択的に用いられる回路である。すなわち、切替回路７２４を操作してユーザが常用モードを選択した時には、切替回路７２４のスイッチ７２８が接点Ｎ側に切替えられる。

抵抗Ｒ６，Ｒ７は、信号ＰＩＳＷの信号線とスイッチ７２８の接点Ｎとの間に直列に接続される。スイッチＳＷ３Ｂは、抵抗Ｒ７に並列に接続される。

抵抗Ｒ０，Ｒ６Ａ，Ｒ７Ａ、スイッチＳＷ１Ａ，ＳＷ３Ｃからなる接続検知回路は、非常用モード時に選択的に用いられる回路である。すなわち、切替回路７２４を操作してユーザが非常用モードを選択した時には、切替回路７２４のスイッチ７２８が接点Ｅ側に切替えられる。

抵抗Ｒ６Ａ，Ｒ７Ａは、信号ＰＩＳＷの信号線とスイッチ７２８の接点Ｅとの間に直列に接続される。直列に接続されたスイッチＳＷ３Ｃおよび抵抗Ｒ０は、抵抗Ｒ７Ａに並列に接続される。また、スイッチＳＷ１Ａは抵抗Ｒ０と並列接続される。

スイッチＳＷ３Ｃは、スイッチＳＷ３Ｂに連動して作動する。すなわち、ロック解除ボタンが利用者によりオン操作されると、スイッチＳＷ３ＣおよびスイッチＳＷ３Ｂの接点が開放される。そうすると、接続信号ＰＩＳＷの電位が所定量変化し、ロックが解除されたことがＣＰＵ５１へ通知される。

スイッチＳＷ１Ａは、利用者により操作され、非常モード時に車両１００からの給電開始をユーザが指示するためのスイッチである。ユーザの操作によりスイッチＳＷ１Ａが導通し、抵抗Ｒ７が短絡されることにより接続信号ＰＩＳＷの電位が所定量変化し、スイッチＳＷ１がオン操作されたことがＣＰＵ５１へ通知される。

スイッチ７２８は、接点Ｅ，Ｎの一方を選択して接地線ＧＮＤに接続する。
２つの接続検知回路の抵抗値は互いに異なるように設計されており、接続信号ＰＩＳＷの電位によって切替スイッチ７２８の選択状態がＣＰＵ５１へ通知される。

充放電スタンド７００は、ＣＰＬＴ発振回路２２８と、切替スイッチ７０２とを含む。ＣＰＬＴ発振回路２２８は、常用モードにおいて車両１００と情報をやり取りするためのパイロット信号ＣＰＬＴを生成する。たとえば、パイロット信号ＣＰＬＴを受ける車両１００のＣＰＵ５１においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、充放電スタンド７００に設けられる図示しない電源線用リレーが車両１００から遠隔操作される。また、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティー比を変化させることによって、家屋の電力パラメータ（たとえばＭＣＢの定格電流など）が車両１００へ通知される。

分電盤８０２は、切替スイッチ８１８を含む。切替スイッチ８１８は、非常用コンセント８０６を常用モードでは電力系統４００に接続し、非常用モードでは電力ケーブル７５０に接続する。

図４の検討例に示した構成では、ユーザは、常用モードから非常用モードに切り替えるためには、分電盤８０２に設けられたスイッチ８１８と、充放電スタンド７００に設けられたスイッチ７０２と、充放電コネクタ７２０に設けられた切替回路７２４を屋内、屋外を行き来しながら切り替えなければならなかった。

これに比べて、図３に示した本実施の形態の構成では、切り替え回路が分電盤３０２に集中配置されているので、ユーザが屋内と屋外を行き来する必要がない。また、四つのスイッチが連動して動くので、切り替え操作がユーザにわかりやすい。

図５は、図４の検討例の充放電コネクタ７２０の接続検出回路を抜き出して示した図である。図６は、図３の充放電コネクタ２２０および分電盤３０２に配置された接続検出回路を抜き出して示した図である。

図５および図６においてａ〜ｇは、各抵抗の抵抗値を示す。図６に示した回路と図５に示した回路は等価回路である。スイッチＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂ，ＳＷ３Ｃは、未操作ではオン状態であり、スイッチ押し下げ操作をするとオフ状態となるブレークスイッチである。スイッチＳＷ１，ＳＷ１Ａは、未操作ではオフ状態であり、スイッチ押し下げ操作をするとオン状態となるメークスイッチである。

常用モードでは、接点Ｎが選択され、スイッチ３１２はオフ状態であり、スイッチ７２８では抵抗Ｒ７側の回路が選択される。この時信号ＰＩＳＷの信号線と接地ノードとの間の抵抗は、ともにスイッチＳＷ３Ｂがオン状態では抵抗値はａとなり、オフ状態では抵抗値はａ＋ｂとなる。

非常用モードでは、接点Ｅが選択され、スイッチ３１２はオン状態であり、スイッチ７２８では、抵抗Ｒ７Ａ側の回路が選択される。この時信号ＰＩＳＷの信号線と接地ノードとの間の抵抗は、図５の回路では、スイッチＳＷ３Ｃがオン状態、スイッチＳＷ１Ａがオフ状態では抵抗値はｃ＋（ｄ×ｅ）／（ｄ＋ｅ）となる。一方、図６の回路では、スイッチＳＷ３Ａがオン状態、スイッチＳＷ１がオフ状態では抵抗値は（ａ×（ｆ＋ｇ））／（ａ＋ｆ＋ｇ）となる。

この状態で、スイッチＳＷ１，ＳＷ１Ａがオン状態に変化すると、信号ＰＩＳＷの信号線と接地ノードとの間の抵抗は、図５の回路では、抵抗値はｃとなる一方で、図６の回路では、抵抗値は（ａ×ｆ）／（ａ＋ｆ）となる。

また、スイッチＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂ，ＳＷ３Ｃがオフ状態に変化した時には、図５の回路は抵抗値はｃ＋ｄとなる一方で、図６の回路の抵抗値はａ＋ｂとなる。

つまり、以下の式が成立するようにｆ，ｇの値を決定すれば図６（実施の形態）の回路を図５（検討例）の回路と等価にすることができる。
ｃ＋（ｄ×ｅ）／（ｄ＋ｅ）＝（ａ×（ｆ＋ｇ））／（ａ＋ｆ＋ｇ） …（１）
ｃ＝（ａ×ｆ）／（ａ＋ｆ） …（２）
ｃ＋ｄ＝ａ＋ｂ …（３）
このように抵抗値を選択し、図３の構成とすることによって、非常用モード時に操作するスイッチを分電盤に集結させることができる。特にスイッチＳＷ１を屋内の分電盤に設置することができるので、図４のコネクタ部分に配置した検討例の場合と異なり、防水対策が容易でスイッチの種類も安価なスイッチを採用することが可能となる。

図７は、信号ＰＩＳＷの電位と接続状態との関係の一例を示す図である。なお、接続信号ＰＩＳＷの電位と接続状態との関係は、図７に示す関係に限定されず、種々に変形をしても良い。

図３および図７を参照して、抵抗Ｒ４，Ｒ５の各抵抗値は、車両１００のインレット６０に充放電コネクタ２２０が接続されていない状態（以下、「コネクタ未接続」とも称する。）であるときに接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ４から電位Ｖ５の間となるように設定される。ＣＰＵ５１は、接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ４から電位Ｖ５の間であることを検出することによって、接続状態が「コネクタ未接続」であることを検知することができる。

充放電コネクタ２２０が車両１００のインレット６０に接続されると、接続信号ＰＩＳＷの信号線および接地線ＧＮＤは、充放電コネクタ２２０の内部抵抗および分電盤の抵抗によって構成される接続検知回路に接続される。

スイッチＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂは、充放電コネクタ２２０に設けられたロック機構（図示せず）の状態を検出するためのスイッチである。このロック機構は、充放電コネクタ２２０がインレット６０から離脱しないために設けられる。利用者は、充放電コネクタ２２０をインレット６０に着脱するときは、充放電コネクタ２２０に設けられた操作ボタンを押し操作することによってロック機構を解除する。スイッチＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂは、操作ボタンが押し操作されると開放状態となり、押し操作が解除されると閉成状態となる。

抵抗Ｒ４〜Ｒ７，Ｒ１０，Ｒ１１の各抵抗値は、充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続され、かつ、充放電コネクタ２２０のロック機構が解除されている状態（以下、「コネクタ嵌合」とも称する。）であるときに接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ３から電位Ｖ４の間となるように設定される。ＣＰＵ５１は、接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ３から電位Ｖ４の間であることを検出することによって、接続状態が「コネクタ嵌合」であることを検知することができる。

抵抗Ｒ４〜Ｒ７の各抵抗値は、切替スイッチ２１０によって常用モードが選択され、かつ、充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続され、かつ、充放電コネクタ２２０のロック機構が作動している状態（以下、「通常時コネクタ接続」とも称する。）であるときに接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ２から電位Ｖ３の間となるように設定される。ＣＰＵ５１は、接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ１から電位Ｖ２の間であることを検出することによって、接続状態が「通常時コネクタ接続」であることを検知することができる。

抵抗Ｒ４〜Ｒ７，Ｒ１０，Ｒ１１の各抵抗値は、切替回路３１８によって非常用モードが選択され、かつ、充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続され、かつ、充放電コネクタ２２０のロック機構が作動している状態（以下、「非常時コネクタ接続」とも称する。）であるときに接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ１から電位Ｖ２の間となるように設定される。制御装置５０は、電位ＶＰが電位Ｖ１から電位Ｖ２の間であることを検出することによって、接続状態が「非常時コネクタ接続」であることを検知することができる。

なお、ＣＰＵ５１は、接続信号ＰＩＳＷの電位が電位Ｖ１を下回っているときに、接続信号ＰＩＳＷの信号線が車両１００のボディアースに短絡されている状態（以下、「地絡」とも称する。）であることを検知する。

図８は、充電モードでのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。充電モードでは、車両１００と充放電スタンド２００は、従来の充電専用の電力スタンドから電気自動車に充電が行なわれる場合と同様にコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを使用して通信を行なう。

図３および図８を参照して、時刻ｔ１において、インレット６０に充放電コネクタ２２０が接続されると、抵抗回路が接続されるため、信号ＣＰＬＴの電位は１２Ｖから９Ｖに変化する。続いて、時刻ｔ２においてＣＰＬＴ発振回路２２８が発振を開始する。このときの波形のデューティーサイクルによって、車両１００に出力可能な最大電流が車両に通信される。

時刻ｔ３において、車両が電力を受け入れ可能であることを示すためにスイッチＳＷ２が閉じられ、その信号ＣＰＬＴの振幅のハイレベルの電位は、９Ｖから６Ｖまたは３Ｖに変化する。そして時刻ｔ３〜ｔ４の間は充電が実行される。

時刻ｔ４では、送電網からの要求や充放電スタンドにおける手動設定の変更などによって、出力電流を低減するように波形のデューティーサイクルが変更されている。

時刻ｔ５では、車両側で充電終了したことに応じて、スイッチＳＷ２が開かれ、信号ＣＰＬＴの振幅のハイレベルの電位は再び９Ｖに戻る。その後、時刻ｔ６で充放電コネクタ２２０がインレット６０から取り外されたことに応じて発振は停止し、信号ＣＰＬＴは、１２Ｖ固定となる。

図９は、常用モードでの放電時（Ｖ２Ｈ放電時）でのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷの波形図である。図９には、上から順に信号ＣＰＬＴの波形、接続信号ＰＩＳＷの波形、車両からインレットを介して電力スタンドに供給されるＡＣ出力の電圧が示される。

図３、図９を参照して、時刻ｔ１０〜ｔ１１は充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されていない状態を示し、このとき信号ＣＰＬＴ（電力スタンド側）の電位は１２Ｖであり、信号ＰＩＳＷ（車両側）の電位はＶ５〜Ｖ４の範囲にある。

時刻ｔ１１において充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されると、信号ＣＰＬＴの電位は１２Ｖから９Ｖに変化し、信号ＰＩＳＷの電位は、Ｖ５〜Ｖ４の範囲からＶ４〜Ｖ３の範囲に変化する。

時刻ｔ１３において、家屋のＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などの制御装置が、放電要求を車両に対して行なう。放電要求は、たとえば、信号ＣＰＬＴに高周波の通信用信号を重畳させることによって車両に送信しても良いし、他の通信手段を設けて車両に通信しても良い。これをＣＰＵ５１が検出して、時刻ｔ１４において図２の給電用インバータ３２に交流１００Ｖの電圧を発生させる。

充放電スタンド２００では、図示しない電圧センサによって１００Ｖが出力されたことが検出される。これに応じてスタンド側ＥＣＵ２２９は、時刻ｔ１５においてＣＰＬＴ発振回路２２８に発振を開始させる。

図１０は、非常用モードでの放電時でのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷの波形図である。図１０には、上から順に信号ＣＰＬＴの波形、接続信号ＰＩＳＷの波形、車両からインレットを介して電力スタンドに供給されるＡＣ出力の電圧が示される。

図３、図１０を参照して、時刻ｔ２０〜ｔ２１は充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されていない状態を示し、このとき信号ＣＰＬＴ（電力スタンド側）の電位は１２Ｖであり、信号ＰＩＳＷ（車両側）の電位はＶ５〜Ｖ４の範囲にある。

時刻ｔ２１において充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されると、信号ＣＰＬＴの電位は１２Ｖから９Ｖに変化し、信号ＰＩＳＷの電位は、Ｖ５〜Ｖ４の範囲からＶ４〜Ｖ３の範囲に変化する。

時刻ｔ２２〜ｔ２３において、ユーザが分電盤３０２のスイッチＳＷ１を２回押すことによって、信号ＰＩＳＷに２回パルスが発生する。これをＣＰＵ５１が検出して、時刻ｔ２４において図２の給電用インバータ３２に交流１００Ｖの電圧を発生させる。この時は所定の上限電流（たとえば上限１５Ａ）で交流電力が供給される。

最後に、再び図２、図３等を参照して本実施の形態について総括する。本実施の形態の電力供給システムは、蓄電装置Ｂを搭載し、蓄電装置Ｂの電力を電力ケーブル接続口６０を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両１００と、電力ケーブル接続口６０に接続可能に構成される充放電コネクタ２２０と、充放電コネクタ２２０に一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブル２５０と、家屋３００に設けられ、電力系統４００および電力ケーブル２５０と電力を授受可能に構成された分電盤３０２とを備える。分電盤３０２は、電力系統４００と車両１００とを系統連係させる第１モードと、電力系統４００を車両１００から切離し車両と家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部３１６と、操作部３１６の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセント３０６の供給元を電力系統４００と電力ケーブル２５０との間で切替えるとともに、通信線の切替えを行なう切替回路３１８とを含む。

このように分電盤３０２に設けられた操作部３１６を操作するだけでモード切替えが完了するので、ユーザにとって屋内での操作のみとなり、操作が簡便となる。

好ましくは、切替回路３１８は、第２モードが選択された場合に、電力ケーブル２５０と電力系統４００とを切離し、電力ケーブル２５０とコンセント３０６とを接続する第１のスイッチ３０８と、第２モードが選択された場合に、コンセント３０６と電力系統４００とを切離す第２のスイッチ３１０と、信号を通常信号から非常用給電信号に切替える信号切替スイッチ（３１２，３１４）とを含む。

より好ましくは、信号切替スイッチは、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷを切替える第３のスイッチ３１２と、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴを切替える第４のスイッチ３１４とを含む。

さらに好ましくは、第１〜第４のスイッチ３０８，３１０，３１２，３１４は、集合配置され、操作部３１６の操作によって連動するように構成された連動スイッチである。

このような連動スイッチを使用することで、電力線と通信線の切替えが１操作で完了する。

この発明は、他の局面では、蓄電装置Ｂを搭載し、蓄電装置Ｂの電力を電力ケーブル接続口６０を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両１００と電力を授受する受電設備（２００，３０２）であって、電力ケーブル接続口６０に接続可能に構成される充放電コネクタ２２０と、充放電コネクタ２２０に一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブル２５０と、家屋に設けられ、電力系統４００および電力ケーブル２５０と電力を授受可能に構成された分電盤３０２とを備える。分電盤３０２は、電力系統４００と車両１００とを系統連係させる第１のモードと、電力系統４００を車両１００から切離し車両１００と家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部３１６と、操作部３１６の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセント３０６の供給元を電力系統４００と電力ケーブル２５０との間で切替えるとともに、通信線の切替えを行なう切替回路３１８とを含む。

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、上記した実施の形態の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。

２ エンジン、４ 動力分割装置、６ 駆動輪、１０ コンバータ、２１，２２ インバータ、３０ 電力変換装置、３１ 充電器、３２ 給電用インバータ、３５ コンセント、５０ 制御装置、６０ インレット、１００ 車両、１３２ 抵抗回路、２００，７００ 充放電スタンド、２１０，７０２，７２８，８１８ 切替スイッチ、２２０，７２０ 充放電コネクタ、２２２，３０８，３１０，３１２，３１４，７０２，７２８，８１８，ＳＷ１，ＳＷ１Ａ，ＳＷ２，ＳＷ３Ａ，ＳＷ３Ｂ，ＳＷ３Ｃ スイッチ、２２８ ＣＰＬＴ発振回路、２５０ 電力ケーブル、３００ 家屋、３０２，８０２ 分電盤、３０４ 通常コンセント、３０６ 非常用コンセント、３１６ 操作部、３１８，７２４ 切替回路、４００ 電力系統、Ｂ 蓄電装置、Ｄ１ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＮＬ 負極線、ＰＬ１ 正極線、ＲＹ１，ＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ２ リレー、ＳＭＲ システムメインリレー。

Claims (5)

1. 蓄電装置を搭載し、前記蓄電装置の電力を電力ケーブル接続口を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両と、
   前記電力ケーブル接続口に接続可能に構成される充放電コネクタと、
   前記充放電コネクタに一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を前記車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブルと、
   家屋に設けられ、電力系統および前記電力ケーブルと電力を授受可能に構成された分電盤とを備え、
   前記分電盤は、
   電力系統と前記車両とを系統連係させる第１モードと、前記電力系統を前記車両から切離し前記車両と前記家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部と、
   前記操作部の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセントの供給元を前記電力系統と前記電力ケーブルとの間で切替えるとともに、前記通信線の切替えを行なう切替回路とを含む、電力供給システム。
2. 前記切替回路は、
   前記第２モードが選択された場合に、前記電力ケーブルと前記電力系統とを切離し、前記電力ケーブルと前記コンセントとを接続する第１のスイッチと、
   前記第２モードが選択された場合に、前記コンセントと前記電力系統とを切離す第２のスイッチと、
   前記信号を通常信号から非常用給電信号に切替える信号切替スイッチとを含む、請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記信号切替スイッチは、
   プロキシメトリディテクション信号を切替える第３のスイッチと、
   コントロールパイロット信号を切替える第４のスイッチとを含む、請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記第１〜第４のスイッチは、集合配置され、前記操作部の操作によって連動するように構成された連動スイッチである、請求項３に記載の電力供給システム。
5. 蓄電装置を搭載し、前記蓄電装置の電力を電力ケーブル接続口を経由して車両外部に出力することが可能に構成された車両と電力を授受する受電設備であって、
   前記電力ケーブル接続口に接続可能に構成される充放電コネクタと、
   前記充放電コネクタに一端が接続され、電力線と充放電の制御に使用される信号を前記車両に対して送信する通信線とを含む電力ケーブルと、
   家屋に設けられ、電力系統および前記電力ケーブルと電力を授受可能に構成された分電盤とを備え、
   前記分電盤は、
   電力系統と前記車両とを系統連係させる第１のモードと、前記電力系統を前記車両から切離し前記車両と前記家屋との間で電力授受を行なう第２モードのいずれかを選択するためにユーザが操作する操作部と、
   前記操作部の操作に応じて、電気負荷が接続されるコンセントの供給元を前記電力系統と前記電力ケーブルとの間で切替えるとともに、前記通信線の切替えを行なう切替回路とを含む、受電設備。

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