JP2015142442A - 車両用充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両からの放電の際の操作を確実に行うことができ、かつスイッチの損傷を抑制することが可能な車両用充電装置を提供する。【解決手段】車体９０に設けられた充放電ポート９１を介して供給される電流によって車体９０に搭載された蓄電池３２を充電する充電モードと、蓄電池９２に蓄電された電力を充放電ポート９１を介して放電する放電モードとを有する車両９に接続され、車両９に電圧の異なる電気信号を供給することにより充電モードと放電モードとを切り替えさせることが可能な車両用充電装置１は、充放電ポート９１に着脱される充放電コネクタ２と、充放電コネクタ２に一端部が接続されたケーブル３と、ケーブル３の他端部に接続されたスタンド４とを備え、使用者が充電モード又は放電モードを選択するための選択スイッチ４０がスタンド４０に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動用蓄電池（以下、蓄電池とする）の充電のための電流を供給することが可能な車両用充電装置に関し、特に蓄電池からの放電による電力を外部に供給可能な車両用充電装置に関する。

従来、車両に搭載された蓄電池に対して充電を行うと共に、蓄電池に蓄電された電力を放電させて外部に供給可能な充放電管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような充放電管理システムは、例えば災害による停電時に家庭内の電化製品を稼働させる場合や、低コストな深夜電力を有効に利用して充電を行うと共に、電力需要の大きい日中に蓄電池からの放電により電力を賄い、電気料金の削減を図る場合に有効な手段として有用視されている。

特許文献１に記載された充放電管理システム(Home Energy Management System：ＨＥＭＳ)は、自動車技術者協会(Society of Automotive Engineers：ＳＡＥ)により制定されたＪ１７７２規格に準拠したものであり、車両に接続される充放電コネクタを備えている。この充放電コネクタには、通常用（充電用）の信号経路と非常用（放電用）の信号経路とを切り替え可能なスイッチ（ＳＷ１）と、非常用の信号経路が選択された場合に使用者が車両の充放電制御部に放電開始を指示するためのスイッチ（ＳＷ２）とが設けられている。

また、Ｊ１７７２規格では、充放電コネクタが車両の接続部から不用意に離脱することを防止するための突起の係合を解除するリリースボタンを充放電コネクタに設けるべきことが規定されている。リリースボタンが押されると、充放電コネクタを車両の接続部から離脱させることが可能となると共に、車両の充放電制御部がリリースボタンが押されたことを検知し、蓄電池への充電電流又は蓄電池からの放電電流を実質的にゼロにする。

特開２０１３−９９１１４号公報（段落［０１２５］〜［０１３４］、図２）

特許文献１に記載の充放電コネクタは、車両への充電及び車両からの放電を切り替えるスイッチ（ＳＷ１）と、放電開始を指示するためのスイッチ（ＳＷ２）と、リリースボタンとが設けられる。このため、充放電コネクタにおけるスイッチの配置が複雑化し、操作ミスが発生しやすくなる。また、車両側における放電の準備が完了していない状態で放電開始を指示するためのスイッチが操作された場合には、放電が開始されないこととなる。またさらに、充放電コネクタが車両の駐車スペースに放置された場合には、入出庫の際に充放電コネクタが車輪に踏まれること等により、各スイッチが損傷して操作不能となったり防水性が損なわれるおそれもある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両からの放電の際の操作を確実に行うことができ、かつスイッチの損傷を抑制することが可能な車両用充電装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、車体に設けられた充放電ポートを介して供給される電流によって前記車体に搭載された蓄電池を充電する充電モードと、前記蓄電池に蓄電された電力を前記充放電ポートを介して放電する放電モードとを有する車両に接続され、前記車両に電圧の異なる電気信号を供給することにより前記充電モードと前記放電モードとを切り替えさせることが可能な車両用充電装置であって、前記充放電ポートに着脱される充放電コネクタと、前記充放電コネクタに一端部が接続されたケーブルと、前記ケーブルの他端部に接続された本体とを備え、使用者が前記充電モード又は前記放電モードを選択するための選択スイッチが前記本体に設けられた、車両用充電装置を提供する。

本発明に係る車両用充電装置によれば、車両からの放電の際の操作を確実に行うことができ、かつスイッチの損傷を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る車両用充電装置の使用状態の一例を示す概略図である。 車両の充放電ポート、及びこの充放電ポートに嵌合した充放電コネクタを示す概略図である。 車両用充電装置及び車両の回路構成を示す回路ブロック図である。 コントローラにおいて検出される第５端子の電圧レベルと、充放電コネクタの嵌合状態及びリリースボタンの操作状態との関係を示す電圧分布マップである。 放電モードにおける第５端子の電圧レベルの時間的な変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態に係る車両用充電装置を、図１〜図５を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車両用充電装置の使用状態の一例を示す概略図である。

この車両用充電装置１は、車両９の車体９０に設けられた充放電ポート９１に着脱される充放電コネクタ２と、充放電コネクタ２に一端部が接続されたケーブル３と、ケーブル３の他端部に接続された本体としてのスタンド４とを備えている。スタンド４は、車両９の駐車スペース９ａの近傍に設置されている。また、スタンド４には、使用者（ユーザー）によって操作される選択スイッチ４０が設けられている。ここで、使用者は、例えば車両９の運転者である。本実施の形態では、スタンド４が自立型である場合について説明するが、例えば壁等に吊り下げられる壁掛け型であってもよい。

スタンド４は、家屋５内に設置された配電盤５０に接続されている。配電盤５０は、電力会社の発電施設からの電力の供給を受けるための系統電力網６に接続されている。車両用充電装置１は、配電盤５０を介して系統電力網６からの電力を車両９に供給し、車体９０に搭載された蓄電池９２を充電することが可能である。蓄電池９２に蓄電された電力は、インバータ９３を介して電動モータ９４に供給される。電動モータ９４は、車両９を駆動する駆動力を発生させる。

また、車両用充電装置１は、蓄電池９２から放電される電力を配電盤５０を介して家屋５内の複数の電力負荷５１に供給することが可能である。電力負荷５１としては、例えば空調装置や照明装置、あるいはテレビジョン受像機や冷蔵庫等の各種の電化製品が挙げられる。配電盤５０は、複数の電力負荷５１に系統電力網６からの電力を供給するか、あるいは車両９の蓄電池９２からの電力を供給するかを切り替えることが可能である。

図２は、車両９の充放電ポート９１、及びこの充放電ポート９１に嵌合した充放電コネクタ２を示す概略図である。

充放電コネクタ２は、コネクタハウジング２０と、コネクタハウジング２０の先端部に設けられた充放電プラグ２１と、充放電ポート９１への着脱時に押し込み操作されるリリースボタン２２１と、リリースボタン２２１の押し込み操作に応動する係合爪２２２と、リリースボタン２２１が押された際に開状態となるスイッチ２３と、係合爪２２２を付勢する弾性体２４とを備えている。図２では、コネクタハウジング２０の一部を破断して、その内部を図示している。

リリースボタン２２１と係合爪２２２とは、連結軸２２３によって連結されている。本実施の形態では、リリースボタン２２１、係合爪２２２、及び連結軸２２３が一体である。連結軸２２３は、コネクタハウジング２０に設けられた支持ピン２０１に軸支され、支持ピン２０１を中心として揺動可能である。図２では、リリースボタン２２１が押し込み操作されていないときの状態を実線で示し、リリースボタン２２１が押し込み操作されたときの状態を仮想線（二点鎖線）で示している。

充放電ポート９１には、充放電プラグ２１が挿入される円筒状のソケット９１０が設けられている。ソケット９１０の外周面には、充放電コネクタ２の係合爪２２２が係合する係合突起９１６が設けられている。弾性体２４は、係合爪２２２を係合突起９１６に係合する方向に付勢している。

充放電プラグ２１がソケット９１０に挿入されると、係合爪２２２が係合突起９１６の傾斜面９１６ａに当接して押し上げられ、係合突起９１６を乗り越える。これにより、係合爪２２２が係合突起９１６に係合し、充放電プラグ２１のソケット９１０からの離脱が規制される。また、係合爪２２２が係合突起９１６を乗り越える際には、連結軸２２３が揺動し、リリースボタン２２１がスイッチ２３の可動部２３１に当接してスイッチ２３が開状態となる。

一方、充放電プラグ２１をソケット９１０から離脱させる際には、リリースボタン２２１を押し込み操作して係合爪２２２と係合突起９１６との係合を解除する。これにより、充放電プラグ２１をソケット９１０から引き抜くことが可能となる。

充放電プラグ２１のソケット９１０には、後述する複数の端子が設けられている。充放電プラグ２１がソケット９１０に挿入されると、これらの端子同士が接触し、電気的に導通する。蓄電池９２の充電時には、充放電プラグ２１側の端子からソケット９１０側の端子に充電電流が供給される。一方、蓄電池９２の放電時には、ソケット９１０側の端子から充放電プラグ２１側の端子に放電電流が出力される。

図３は、車両用充電装置１及び車両９の回路構成を示す回路ブロック図である。

充放電コネクタ２には、第１電力端子２１１と、第２電力端子２１２と、グランド端子２１３と、パイロット信号端子２１４と、嵌合検知信号端子２１５とが、充放電プラグ２１内に設けられている。充放電プラグ２１がソケット９１０に挿入されると、第１電力端子２１１、第２電力端子２１２、グランド端子２１３、パイロット信号端子２１４、及び嵌合検知信号端子２１５が、ソケット９１０内の第１乃至第５端子９１１〜９１５にそれぞれ接続される。

嵌合検知信号端子２１５には、コネクタハウジング２０内に配置された抵抗器Ｒ１が接続されている。抵抗器Ｒ１には、リリースボタン２２１が押し込み操作されたときに開状態となる前述のスイッチ２３が並列に接続されている。スイッチ２３は、リリースボタン２２１が押し込み操作されていないときに閉状態となり、抵抗器Ｒ１の両端を電気的に短絡する。本実施の形態では、抵抗器Ｒ１の抵抗値が３３０Ωである。以下の説明では、抵抗器Ｒ１の両端部におけるスイッチ２３との接続点（節点）のうち、嵌合検知信号端子２１５側とは反対側の接続点を節点２５とする。

ケーブル３は、第１電力端子２１１に接続された第１電力線３１と、第２電力端子２１２に接続された第２電力線３２と、グランド端子２１３に接続されたグランド線３３と、パイロット信号端子２１４に接続された第１信号線３４と、嵌合検知信号端子２１５に接続された第２信号線３５とを有している。

スタンド４は、制御装置４１及び充放電用開閉装置４２を有している。充放電用開閉装置４２には、第１電力線３１及び第２電力線３２が接続されている。また、スタンド４には、Ｌ相電力線４０１、Ｎ相電力線４０２、及びアース線４０３の一端部が引き込まれ、Ｌ相電力線４０１及びＮ相電力線４０２が充放電用開閉装置４２に接続されている。Ｌ相電力線４０１、Ｎ相電力線４０２、及びアース線４０３の他端部は、配電盤５０（図１に示す）に接続されている。充放電用開閉装置４２が閉状態となると、第１電力線３１とＬ相電力線４０１と電気的に導通すると共に、第２電力線３２とＮ相電力線４０２とが電気的に導通する。

充放電用開閉装置４２は、コイル４２０と、コイル４２０への通電時に閉状態となる第１接点部４２１及び第２接点部４２２とを有している。制御装置４１からコイル４２０に電流が供給されると、第１接点部４２１が閉状態となり、この第１接点部４２１を介して第１電力線３１とＬ相電力線４０１とが電気的に導通する。また同様に、制御装置４１からコイル４２０に電流が供給されると、第２接点部４２２が閉状態となり、この第２接点部４２２を介して第２電力線３２とＮ相電力線４０２とが電気的に導通する。一方、コイル４２０への通電が停止されると、第１接点部４２１及び第２接点部４２２が開状態となり、第１電力線３１とＬ相電力線４０１、及び第２電力線３２とＮ相電力線４０２の導通が遮断される。

制御装置４１は、車両９側との通信を行う通信回路部４１１と、節点２５と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を切り替える切替回路部４１２とを有している。また、制御装置４１の近傍には、スイッチ回路４３及び通信抵抗器Ｒｃが配置されている。

通信回路部４１１は、ＰＷＭ信号出力端子４１１ａと、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂと、モニタ入力端子４１１ｃとを有している。ＰＷＭ信号出力端子４１１ａは、パルス幅を変調することにより、車両９側との通信を行うための端子である。ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂからは直流の＋１２Ｖの電圧が出力される。モニタ入力端子４１１ｃは、第１信号線３４の電圧をモニタするための端子である。

ＰＷＭ信号出力端子４１１ａ及びＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂは、スイッチ回路４３の接続状態に応じて、いずれか一方が通信抵抗器Ｒｃの一端に接続される。スイッチ回路４３の接続状態は、制御装置４１によって制御される。通信抵抗器Ｒｃの他端には、第１信号線３４が電気的に接続されている。本実施の形態では、通信抵抗器Ｒｃの抵抗値が１０００Ωである。

切替回路部４１２は、第１接地抵抗器Ｒｇ１、第２接地抵抗器Ｒｇ２、及び第３接地抵抗器Ｒｇ３を有し、これらを切り替えることで、節点２５と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を３段階に切り替え可能である。本実施の形態では、第１接地抵抗器Ｒｇ１の抵抗値が１５０Ω、第２接地抵抗器Ｒｇ２の抵抗値が９１Ω、第３接地抵抗器Ｒｇ３の抵抗値が４３Ωである。

車両９は、前述の充放電ポート９１、蓄電池９２、インバータ９３、及び電動モータ９４の他に、充放電回路９５、コントローラ９６、直流電源９７、スイッチ９８、及び第１乃至第４抵抗器Ｒ９１〜Ｒ９４を有している。

蓄電池９２は、例えば複数のセルを有するリチウムイオン電池からなる。インバータ９３は、蓄電池９２から出力される直流電圧をＰＷＭ制御によりスイッチングし、電動モータ９４にモータ電流を供給する。電動モータ９４は、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet：埋込磁石型）モータからなり、車両９を駆動する。

車両９は、充放電ポート９１を介して供給される電流によって蓄電池９２を充電する充電モードと、蓄電池９２に蓄電された電力を充放電ポート９１を介して放電する放電モードとを有している。充電モードでは、充放電回路９５が第１端子９１１及び第２端子９１２を介して車両用充電装置１側から供給される交流電流を直流電流に変換し、蓄電池９２に供給する。放電モードでは、充放電回路９５が蓄電池９２から出力される直流電流を交流電流に変換し、第１端子９１１及び第２端子９１２を介して車両用充電装置１側に出力する。

車両９を充電モードとするか放電モードとするかは、スタンド４の選択スイッチ４０の操作により、使用者によって選択される。車両用充電装置１は、嵌合検知信号端子２１５を介して車両９のコントローラ９６に電圧の異なる電気信号を供給することにより、充電モードと放電モードとを切り替えさせることが可能である。このモード切り替えの詳細については後述する。

ソケット９１０の第３端子９１３と第５端子９１５との間には、第１抵抗器Ｒ９１が接続されている。ソケット９１０の第４端子９１４と接地電位との間には、第２抵抗器Ｒ９２が接続されている。また、ソケット９１０の第４端子９１４と接地電位との間には、第３抵抗器Ｒ９３及びスイッチ９８が直列に接続されている。スイッチ９８が閉状態である場合には、第３抵抗器Ｒ９３の一端が接地電位に接続され、スイッチ９８が開状態である場合には、第３抵抗器Ｒ９３の一端と接地電位との接続が遮断される。スイッチ９８は、コントローラ９６によって開状態と閉状態とが切り換えられる。初期状態では、スイッチ９８が開状態である。

直流電源９７は、第４抵抗器Ｒ９４を介して充放電ポート９１の第５端子９１５に所定の電圧を供給する。本実施の形態では、この所定の電圧が＋５Ｖである。また、本実施の形態では、第１抵抗器Ｒ９１及び第２抵抗器Ｒ９２の抵抗値が共に２７００Ω、第３抵抗器Ｒ９３の抵抗値が１３００Ω、第４抵抗器Ｒ９４の抵抗値が３３０Ωである。

コントローラ９６には、第４端子９１４及び第５端子９１５が電気的に接続されている。コントローラ９６は、内蔵するＡＤコンバータにより、第５端子９１５の電圧レベルを検出可能である。

図４は、コントローラ９６において検出される第５端子９１５の電圧レベルと、充放電コネクタ２の嵌合状態及びリリースボタン２２１の操作状態等との関係を示す電圧分布マップである。この電圧分布マップには、電圧レベルの高い方から順に、第１領域ＶＲ１、第２領域ＶＲ２、第３領域ＶＲ３、第４領域ＶＲ４、及び第５領域ＶＲ５が定義されている。

第５端子９１５の電圧レベルが第１領域ＶＲ１にあるとき、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合されていない未嵌合状態であると判断する。第５端子９１５の電圧レベルが第２領域ＶＲ２にあるとき、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合され、かつリリースボタン２２１が押し込み操作された状態であると判断する。また、第５端子９１５の電圧レベルが第３領域ＶＲ３にあるとき、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合され、リリースボタン２２１が押し込み操作されておらず、かつ選択スイッチ４０により充電モードが選択された状態であると判断する。

第５端子９１５の電圧レベルが第４領域ＶＲ４又は第５領域ＶＲ５にあるとき、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合され、リリースボタン２２１が押し込み操作されておらず、かつ放電モードが選択された状態であると判断する。コントローラ９６は、第５端子９１５の電圧レベルが所定時間内に複数回に亘り、第４領域ＶＲ４と第５領域ＶＲ５との間を往復した場合に、蓄電池９２からの放電を開始する。

第１領域ＶＲ１は、例えば３．６〜４．８Ｖの領域である。第２領域ＶＲ２は、例えば２．０〜３．６Ｖの領域である。第３領域ＶＲ３は、例えば１．２〜２．０Ｖの領域である。第４領域ＶＲ４は、例えば０．８〜１．２Ｖの領域である。第５領域ＶＲ５は、例えば０．１〜０．７Ｖの領域である。

（車両用充電装置１及び車両９の充電モードにおける動作）
車両用充電装置１の制御装置４１は、選択スイッチ４０により充電モードが選択されたとき、節点２５と接地電位との間に第１接地抵抗器Ｒｇ１を介在させる。このとき、制御装置４１は、スイッチ回路４３を制御して、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態を維持している。

この状態で、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されていない場合には、パイロット信号端子２１４が開放されているため、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧は１２Ｖとなる。その後、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されると、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂと接地電位との間には、通信抵抗器Ｒｃと車両９側の第２抵抗器Ｒ９２とが直列に接続されるので、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧は、約９Ｖ（１２（Ｖ）×２７００（Ω）／（１０００＋２７００）（Ω）＝８．８（Ｖ））となる。これにより、制御装置４１は充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されたことを検知し、必要に応じて自己診断を実行し、制御装置４１自体の機能および性能に異常がないことを確認する。

また、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されてリリースボタン２２１が押し込み操作されていない場合、車両９の直流電源９７と接地電位との間には、第４抵抗器Ｒ９４と、第１抵抗器Ｒ９１及び第１接地抵抗器Ｒｇ１の並列抵抗とが介在する。第１抵抗器Ｒ９１（２７００Ω）及び第１接地抵抗器Ｒｇ１（１５０Ω）の並列抵抗値は、１４２Ωであるので、コントローラ９６によって検出される第５端子９１５の電圧レベルは、約１．５Ｖ（５（Ｖ）×１４２（Ω）／（３３０＋１４２）（Ω））となる。この電圧レベルは、電圧分布マップの第３領域ＶＲ３に属するため、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合され、リリースボタン２２１が押し込み操作されておらず、かつ選択スイッチ４０により充電モードが選択された状態であると判断する。これにより、車両９のコントローラ９６は、充電モードで動作する。

また、上記の自己診断が正常裡に完了した場合、制御装置４１は、スイッチ回路４３を制御して、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態から、ＰＷＭ信号出力端子４１１ａが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態に切り換える。これにより、制御装置４１の通信回路部４１１と車両９のコントローラ９６との通信が可能となり、車両用充電装置１と車両９との間で、車両用充電装置１から供給可能な充電電流の上限値等の情報の交換が行われる。

コントローラ９６は、蓄電池９２の充電の準備が完了すると、スイッチ９８を閉状態とする。これにより、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧が約６Ｖとなる。制御装置４１は、この電圧の変化によって車両９側の充電の準備が完了したことを検知し、充放電用開閉装置４２のコイル４２０に電流を供給する。コイル４２０への電流の供給により、第１接点部４２１及び第２接点部４２２が閉状態となり、Ｌ相電力線４０１と第１電力線３１、及びＮ相電力線４０２と第２電力線３２がそれぞれ電気的に導通し、充放電回路９５を介して充電電流が蓄電池９２に供給され、蓄電池９２が充電される。

蓄電池９２の充電が完了すると、コントローラ９６は、スイッチ９８を開状態とする。これにより、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧が約９Ｖに戻る。制御装置４１は、この電圧の変化によって蓄電池９２の充電が完了もしくは中断したことを検知し、充放電用開閉装置４２のコイル４２０への電流供給を停止し、第１接点部４２１及び第２接点部４２２を閉状態とする。

（車両用充電装置１及び車両９の放電モードにおける動作）
車両用充電装置１の制御装置４１は、選択スイッチ４０により放電モードが選択されたとき、節点２５と接地電位との間に第２接地抵抗器Ｒｇ２を介在させる。このとき、制御装置４１は、スイッチ回路４３を制御して、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態を維持している。上記のように、この状態で充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されると、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧は１２Ｖから約９Ｖとなる。これにより、制御装置４１は上記のように必要に応じて自己診断を実行する。

また、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されてリリースボタン２２１が押し込み操作されていない場合、車両９の直流電源９７と接地電位との間には、第４抵抗器Ｒ９４と、第１抵抗器Ｒ９１及び第２接地抵抗器Ｒｇ２の並列抵抗とが介在する。第１抵抗器Ｒ９１（２７００Ω）及び第２接地抵抗器Ｒｇ２（９１Ω）の並列抵抗値は８８Ωであるので、コントローラ９６によって検出される第５端子９１５の電圧レベルは、約１．０５Ｖ（５（Ｖ）×８８（Ω）／（３３０＋８８）（Ω））となる。この電圧レベルは、電圧分布マップの第４領域ＶＲ４に属するため、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合され、リリースボタン２２１が押し込み操作されておらず、かつ選択スイッチ４０により放電モードが選択された状態であると判断する。これにより、車両９のコントローラ９６は、放電モードで動作する。

また、上記の自己診断が正常裡に完了した場合、制御装置４１は、スイッチ回路４３を制御して、ＤＣ１２Ｖ出力端子４１１ｂが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態から、ＰＷＭ信号出力端子４１１ａが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態に切り換える。これにより、制御装置４１の通信回路部４１１と車両９のコントローラ９６との通信が可能となり、車両用充電装置１と車両９との間で、車両用充電装置１が車両９から受け入れ可能な放電電流の上限値等の情報の交換が行われる。

コントローラ９６は、蓄電池９２の放電の準備が完了すると、スイッチ９８を閉状態とする。これにより、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧が約６Ｖとなる。制御装置４１は、この電圧の変化によって車両９側の放電の準備が完了したことを検知する。つまり、この電圧の変化は、車両９から放電を開始することが可能であることを示す、本発明の「放電開始信号」の一例である。

制御装置４１は、この電圧の変化（放電開始信号）を受け付けたとき、ケーブル３及び充放電コネクタ２を介して放電を開始すべき放電開始指示信号を車両９に付与する。本実施の形態では、制御装置４１の切替回路部４１２において、第５端子９１５と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を変化させ、コントローラ９６で検出される第５端子９１５の電圧レベルを変化させることで、放電開始指示信号を車両９に付与する。

より具体的には、節点２５と接地電位との間に第３接地抵抗器Ｒｇ３を介在させて第５端子９１５の電圧レベルを第５領域ＶＲ５とする動作を例えば２回繰り返す。節点２５と接地電位との間に第３接地抵抗器Ｒｇ３が介在すると、車両９の直流電源９７と接地電位との間には、第４抵抗器Ｒ９４と、第１抵抗器Ｒ９１及び第３接地抵抗器Ｒｇ３の並列抵抗とが介在する。第１抵抗器Ｒ９１（２７００Ω）及び第３接地抵抗器Ｒｇ３（４３Ω）の並列抵抗値は４２．３Ωであるので、コントローラ９６によって検出される第５端子９１５の電圧レベルは、約０．５７Ｖ（５（Ｖ）×４２．３（Ω）／（３３０＋４２．３）（Ω））となる。この電圧レベルは、電圧分布マップの第５領域ＶＲ５に属する。

図５は、放電モードにおける第５端子９１５の電圧レベルの時間的な変化の一例を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は第５端子９１５の電圧レベルを、それぞれ示している。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されていない未嵌合状態である。時刻ｔ１で充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合され、ソケット９１０内の第１乃至第５端子９１１〜９１５が充放電プラグ２１の各端子（第１電力端子２１１、第２電力端子２１２、グランド端子２１３、パイロット信号端子２１４、及び嵌合検知信号端子２１５）に接続されると、第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第２領域ＶＲ２に含まれる電圧（２．７６Ｖ）に下がる。これにより、コントローラ９６は、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されことを検知する。ただし、この状態は、充放電コネクタ２の係合爪２２２が係合突起９１６に乗り上げた状態であり、スイッチ２３は開状態である。

続いて、時刻ｔ２で充放電プラグ２１がソケット９１０の最奥部まで挿入されると、係合爪２２２が係合突起９１６を乗り越え、スイッチ２３が閉状態となる。これにより、第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第４領域ＶＲ４に含まれる電圧に下がる。これにより、コントローラ９６は、充放電ポート９１に充放電コネクタ２が嵌合されてリリースボタン２２１が押し込み操作されておらず、かつ選択スイッチ４０により放電モードが選択された状態であると判断する。

コントローラ９６は、第５端子９１５の電圧レベルの変化によって放電モードであることを認識すると、蓄電池９２に蓄えられている電力量等を確認し、蓄電池９２からの放電を開始することが可能な状態になったとき、スイッチ９８を閉状態とする。これにより、スタンド４における制御装置４１のモニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧が約６Ｖとなる。

制御装置４１は、この電圧の変化によって車両９側の放電の準備が完了したことを検知し、充放電用開閉装置４２のコイル４２０に電流を供給する。また、制御装置４１は、切替回路部４１２において節点２５と接地電位との間に介在する抵抗を第２接地抵抗器Ｒｇ２から第３接地抵抗器Ｒｇ３に切り替え（時刻ｔ３）、所定時間経過後に第３接地抵抗器Ｒｇ３から第２接地抵抗器Ｒｇ２に戻し（時刻ｔ４）、その所定時間経過後に再度第２接地抵抗器Ｒｇ２から第３接地抵抗器Ｒｇ３に切り替え（時刻ｔ５）、そのさらに所定時間経過後に再び第３接地抵抗器Ｒｇ３から第２接地抵抗器Ｒｇ２に戻す（時刻ｔ６）。

前述のように、切替回路部４１２において節点２５に第２接地抵抗器Ｒｇ２が接続されると第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第４領域ＶＲ４に含まれる電圧（約１．０５Ｖ）となり、切替回路部４１２において節点２５に第３接地抵抗器Ｒｇ３が接続されると第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第５領域ＶＲ５に含まれる電圧（約０．５７Ｖ）となる。この電圧レベルの変化が、コントローラ９６に対して制御装置４１が付与する放電開始指示信号となる。

コントローラ９６は、この放電開始指示信号を受け付けると、充放電回路９５を制御し、蓄電池９２に蓄えられた電力を充放電回路９５を介して車両用充電装置１側に放電する。この際、充放電回路９５は、蓄電池９２から出力される直流電流をスイッチングし、例えば１００Ｖ・６０Ｈｚの交流に変換する。

車両用充電装置１側に放電された電力は、Ｌ相電力線４０１及びＮ相電力線４０２を介して配電盤５０に供給され、家屋５内の複数の電力負荷５１で消費される。

また、時刻ｔ７において充放電コネクタ２のリリースボタン２２１が押し込み操作されると、スイッチ２３が開状態となり、第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第２領域ＶＲ２に含まれる電圧に上昇する。これにより、コントローラ９６は、充放電回路９５を制御して、蓄電池９２から放電される電流を実質的にゼロにする。その後、時刻ｔ８において充放電コネクタ２が充放電ポート９１から離脱すると、第５端子９１５の電圧レベルが電圧分布マップの第１領域ＶＲ１に含まれる電圧までさらに上昇する。この電圧レベルの変化により、コントローラ９６は、充放電コネクタ２が充放電ポート９１から離脱したことを検知する。

なお、特に図をもって説明しないが、時刻ｔ６からｔ７までの時間領域において、たとえば使用者あるいは車両９の運転者があらかじめコントローラ９６に指示した、蓄電池９２の予定された放電電力量が完了するか、あるいは残存させるべき所定の蓄電電力量までの放電が終了すると、コントローラ９６はスイッチ９８を開状態とする。これにより、モニタ入力端子４１１ｃに入力される電圧が約９Ｖとなる。制御装置４１は、この電圧の変化によって車両９側の放電行為が終了したことを検知する。ただし、この場合でも制御装置４１は、充放電コネクタ２が充放電ポート９１に嵌合されている限り、ＰＷＭ信号出力端子４１１ａが通信抵抗器Ｒｃに接続された状態を維持し、ＰＷＭ信号を車両９に送信し続けることで、車両９からの放電の再開に備えることが望ましい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。

（１）充電モードと放電モードとを切り替える選択スイッチ４０がスタンド４に設けられているので、充放電コネクタ２に設けられるスイッチ類はリリースボタン２２１のみとなる。これにより、充放電コネクタ２におけるスイッチ類の配置が複雑化することを防止することができ、操作ミスの発生を抑制できるため、車両からの放電の際の操作を確実に行うことができると共に、仮に選択スイッチ４０が充放電コネクタ２に設けられた場合に比較して、選択スイッチ４０の損傷を抑制することができる。また、スイッチ類の増加による充放電コネクタ２の大型化を回避することも可能となる。またさらに、充放電コネクタ２を、放電機能を有していない車両用充電装置のものと共用することができ、低コスト化に寄与することが可能となる。

（２）制御装置４１は、車両９から放電を開始することが可能であることを示す放電開始準備信号を受け付けたとき、放電を開始すべき放電開始指示信号を車両９のコントローラ９６に付与するので、車両９側において放電の準備が完了していない状態で放電開始指示信号を付与してしまうことがない。つまり、例えば従来の充放電システムのように放電開始を指示するためのスイッチを使用者が操作する場合には、車両９側において放電の準備が完了していない状態で放電開始を指示するためのスイッチ操作がされてしまうことがあり、このような場合には放電が開始されないこととなっていたが、本実施の形態によれば、このような事態を回避することが可能となる。また、使用者が放電開始を指示するためのスイッチ操作を行う必要がないので、使用者の操作負担を軽減することも可能となる。

（３）制御装置４１は、車両９の直流電源９７から所定の電圧が供給される充放電ポート９１の第５端子９１５と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を変化させることで、放電開始指示信号を車両９に付与するので、制御装置４１の構成が簡素化される。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］車体（９０）に設けられた充放電ポート（９１）を介して供給される電流によって前記車体（９０）に搭載された蓄電池（９２）を充電する充電モードと、前記蓄電池（９２）に蓄電された電力を前記充放電ポート（９１）を介して放電する放電モードとを有する車両（９）に接続され、前記車両（９）に電圧の異なる電気信号を供給することにより前記充電モードと前記放電モードとを切り替えさせることが可能な車両用充電装置（１）であって、前記充放電ポート（９１）に着脱される充放電コネクタ（２）と、前記充放電コネクタ（２）に一端部が接続されたケーブル（３）と、前記ケーブル（３）の他端部に接続された本体（４）とを備え、使用者が前記充電モード又は前記放電モードを選択するための選択スイッチ（４０）が前記本体（４）に設けられた、車両用充電装置（１）。

［２］前記本体（４）は、前記選択スイッチ（４０）によって前記放電モードが選択された場合に、前記車両（９）から放電を開始することが可能であることを示す放電開始準備信号を受け付けたとき、前記車両（９）に放電を開始すべき放電開始指示信号を付与する、上記［１］に記載の車両用充電装置（１）。

［３］前記本体（４）は、前記車両（９）の直流電源（９７）から所定の電圧が供給される前記充放電ポート（９１）の端子（９１５）と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を変化させることで、前記放電開始指示信号を前記車両（９）に付与する、上記［２］に記載の車両用充電装置（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、本体としてのスタンド４が据え置き型である場合について説明したが、例えば本体を車両９に積載して持ち運ぶことが可能なポータブル型としてもよい。この場合、例えば外出先において蓄電池９２から供給される電力により、各種の電化製品を稼働させることが可能となる。

１…車両用充電装置
２…充放電コネクタ
３…ケーブル
４…スタンド（本体）
９…車両
４０…選択スイッチ
９０…車体
９１…充放電ポート
９２…蓄電池
９７…直流電源
２１１…第１電力端子
２１２…第２電力端子
２１３…グランド端子
２１４…パイロット信号端子
２１５…嵌合検知信号端子
９１１〜９１５…第１乃至第５端子
Ｒｇ１〜Ｒｇ３…第１乃至第３接地抵抗器

Claims (3)

1. 車体に設けられた充放電ポートを介して供給される電流によって前記車体に搭載された蓄電池を充電する充電モードと、前記蓄電池に蓄電された電力を前記充放電ポートを介して放電する放電モードとを有する車両に接続され、前記車両に電圧の異なる電気信号を供給することにより前記充電モードと前記放電モードとを切り替えさせることが可能な車両用充電装置であって、
   前記充放電ポートに着脱される充放電コネクタと、
   前記充放電コネクタに一端部が接続されたケーブルと、
   前記ケーブルの他端部に接続された本体とを備え、
   使用者が前記充電モード又は前記放電モードを選択するための選択スイッチが前記本体に設けられた、
   車両用充電装置。
2. 前記本体は、前記選択スイッチによって前記放電モードが選択された場合に、前記車両から放電を開始することが可能であることを示す放電開始準備信号を受け付けたとき、前記車両に放電を開始すべき放電開始指示信号を付与する、
   請求項１に記載の車両用充電装置。
3. 前記本体は、前記車両の直流電源から所定の電圧が供給される前記充放電ポートの端子と接地電位との間に介在する抵抗の抵抗値を変化させることで、前記放電開始指示信号を前記車両に付与する、
   請求項２に記載の車両用充電装置。
   

Images