JP2016181974A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両との間で充電制御信号を送受信して、充電制御を行う充電装置において、充電コネクタと車両の嵌合情報を、車両と共有することができる技術を提供すること。
【解決手段】車両４に接続される充電コネクタ３と、車両４との間で充電制御信号を送受信して、充電制御を行う制御部７を備えた充電装置であって、前記充電コネクタ３の先端には、車両４と充電コネクタ３の嵌合時に、車両側コネクタ３に形成した係止爪係合部９と係止する係止爪８を備え、前記充電コネクタ２の外周側には、前記係止爪８の動きと連動する押圧ボタン１０を備え、前記押圧ボタン１０の動きを検出する検出手段を有し、前記制御部７は、前記充電制御信号に基づいて、車両側コネクタ３が車両４に接続されていることを検出した後、前記検出手段の検出結果に基づいて、車両側コネクタ３と車両４の嵌合判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電制御信号を介して車両への充電制御を行う充電装置に関するものである。

充電装置の充電コネクタに、５本の端子（充電電力出力端子としての２つのＬ端子、接地されたＧＮＤ端子、充電制御端子としてのＣ端子、嵌合検出端子としてのＦ端子）を備え、このＦ端子を、充電コネクタの嵌合検出用に用いる技術が開示されている（特許文献１）。

具体的に、特許文献１には、使用後の充電コネクタが、充電装置の充電コネクタ収納部に正しく収納されたことを検出するために、充電コネクタ収納部内でＦ端子と接続するＦ端子受金具に、常時一定の電圧を印加しておき、この電位変化等を利用する技術が開示されている。

しかし、この特許文献１の技術は、使用後の充電コネクタを収納する充電コネクタ収納部内で、常時印加されたＦ端子受金具の存在を前提とするものであり、車両に充電を行う際に、充電コネクタと車両の嵌合状態を、充電装置側で検出することはできない。

なお、一般的な従来技術では、このＦ端子は、図５に示すように、車両１０１に備えた嵌合線１０２と繋がり、車両側の制御部１０４に嵌合情報を提供する手段として使用されている。具体的には、車両１０１の電圧印加手段１０３からこの嵌合線１０２に電圧を印加して、その電位によって嵌合判定が行われている。

しかし、図５に示す従来技術では、嵌合線１０２が、充電装置１０５には引き込まれておらず、充電装置１０５側では、この嵌合線の電位変化に基づく嵌合情報を入手することができない。

具体的には、車両１０１側では、この嵌合線１０２の電位変化に基づいて、充電コネクタ１０６の嵌合状態を、正常嵌合（Ｒ３−Ｒ５−ＢＴ）と、半嵌合（Ｒ３−Ｒ５−Ｒ４）とに区別して検出することができるのに対し、充電装置側では、Ｃ端子を介して車両側と通信される充電制御信号の電位変化に基づいて、充電コネクタ１０６と接続コネクタ１０７が接続されていることが検出できるに留まる。

なお、充電中の充電コネクタ１０６の外れ落ち防止を防止するために、図６に示すように、充電コネクタ１０６の先端上部に係止爪１０８を設け、この係止爪１０８を、車両側の接続コネクタ１０７に形成した係止爪係合部１０９に係止させて、嵌合させる構造が広く採用されている。

この構造において、図７に示すように、充電コネクタ１０６が接続コネクタ１０７から外れおちないまでも、係止爪１０８と係止爪係合部１０９が正しい位置で係合しておらず、係止爪１０８が持ち上がった状態にある場合、充電コネクタ１０６の内部では、図５に示すように、係止爪１０８と連動するＢＴ部分の接続が解除された状態（以下、半嵌合）となっている。通常の車両では、安全確保のため、半嵌合での閉路動作（制御部１０４によるＳＷ１のＯＮ動作）を禁止している。

このため、従来技術では、充電コネクタ１０６が半嵌合状態にあって、車両内の充電情報表示装置には半嵌合を知らせる表示がなされている場合でも、充電装置側の充電情報表示装置には、接続中である旨を知らせる表示しかなされず、不都合であるという問題があった。具体的には、通常、前記のように、車両側の制御部は、半嵌合の状態ではＳＷ１の閉路を行わない設計がなされているため、充電は開始されないが、充電装置側の充電情報表示装置には、接続中である旨が表示されているため、ユーザーが半嵌合状態に気が付かないまま所定時間経過してしまう等の不都合があった。

特開２０１４−２２０９０４号公報

本発明の目的は前記の問題を解決し、車両との間で充電制御信号を送受信して、充電制御を行う充電装置において、充電コネクタと車両の嵌合情報を、車両と共有することができる技術を提供することである。

本発明では、上記の課題を解決する手段として、車両に接続される充電コネクタと、車両との間で充電制御信号を送受信して、充電制御を行う制御部を備えた充電装置において、前記充電コネクタの先端上部には、車両と充電コネクタの嵌合時に、車両側コネクタに形成した係止爪係合部と係止する係止爪を備え、前記係止爪の動きを検出する検出手段と、該検出手段と前記制御部を結ぶ通信手段を有し、前記制御部は、前記充電制御信号の電位変化に基づいて、車両側コネクタが車両に接続されていることを検出した後、前記通信手段を介して入力された前記検出手段の検出結果に基づいて、車両側コネクタと車両の嵌合判定を行うという構成を採用したことを技術的特徴とするものである。

請求項２記載の発明のように、前記充電コネクタが、充電電力出力端子としてのＬ端子およびＮ端子、電気的に接地されたＧＮＤ端子、充電制御端子としてのＣ端子、嵌合検出端子としてのＦ端子を有し、前記充電コネクタの内部には、前記Ｆ端子と接続する嵌合線と、前記係止爪の動きと連動して該嵌合線の電位を変化させる開閉スイッチを備え、前記検出手段が、この嵌合線と、開閉スイッチと、嵌合線の電位を検出する電位検出部からなるものとすることが好ましい。

請求項３記載の発明のように、前記車両へ電力供給を行う電力供給線に流れる電流を測定する電流検出手段を備え、前記制御部は、前記充電制御信号の電位変化が検出されていない場合に、電力供給線に所定値以上の電流が流れたことに基づいて、車両側コネクタが車両に接続されていることを検出した後、前記検出手段の検出結果に基づいて、車両側コネクタと車両の嵌合判定を行う構成を併存させることもできる。

上記構成からなる本発明によれば、車両と充電コネクタの嵌合時に、車両側コネクタに形成した係止爪係合部と係止する係止爪の動きに基づく嵌合情報を充電装置側でも得ることができ、充電コネクタと車両の嵌合情報を車両と共有することができる。

実施形態１の充電装置を示す概略構成図である。 実施形態１の充電装置を示す概略構成図である。 充電コネクタを示す断面図である。 実施形態２の充電装置を示す概略構成図である。 従来の充電装置を示す概略構成図である。 正常に嵌合した状態にある充電コネクタと接続コネクタの断面図である。 半嵌合状態にある充電コネクタと接続コネクタの断面図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

（実施形態１）
本実施形態の充電装置は、図１および図２に示すように、充電装置本体１と充電ケーブル２と充電コネクタ３から構成される。車両４に搭載された車載電池５の充電は、充電コネクタ３と、車両４に形成された接続コネクタ６とを嵌合させた状態で行われる。

本実施形態の充電装置は、充電制御の規格でいう「モード２型」の車両（充電開始前に、車両側の充電開始制御回路と車両充電装置側のとの間でＣＰＬＴ信号の送受信を行いながら、充電ケーブルの接続状況をチェックした後に充電が開始される車両）の充電に用いられるものであり、車両との間で充電制御信号（ＣＰＬＴ信号）を送受信して充電制御（リレーの開閉や、デューティ比制御等）を行う制御部７を備えている。

充電コネクタ３の先端上部には、図３に示すように、係止爪８を備えている。また、車両４の接続コネクタ６には、係止爪係合部９が形成され、充電コネクタ３と接続コネクタ６が正しく嵌合している場合には、係止爪８が係止爪係合部９と係止して、不意の外力等により充電コネクタ３が接続コネクタ６から外れない構造となっている。

充電コネクタ３の外周側には、押圧ボタン１０を備えている。この押圧ボタン１０は、前記の係止爪８と連結されており、押圧ボタン１０を押した場合、係止爪８が定位置から上方に持ち上げられる。充電コネクタ３が前記の嵌合状態にある場合には、押圧ボタン１０を押して係止爪８を上方に持ち上げることで、引き抜きが可能となる。

充電コネクタ３は、充電電力出力端子としての２つのＬ端子、接地されたＧＮＤ端子、充電制御端子としてのＣ端子、嵌合検出端子としてのＦ端子を有している。２つのＬ端子は電力供給線１１と、ＧＮＤ端子はアース線１２と、Ｃ端子は充電制御信号線１３と、Ｆ端子は内部嵌合線１４と、それぞれ接続し、これらのうち電力供給線１１、アース線１２、充電制御信号線１３は、充電ケーブル２を介して、充電装置本体１に引き込まれている。接続コネクタ６は、前記の各端子と接続する５つのプラグを有している。

内部嵌合線１４は、Ｆ端子を介して車両４側に嵌合情報を提供するための車両用嵌合線２１に接続される。
また、充電コネクタ３には充電ケーブル２を介して、充電装置本体方向に向けて引き込出される検出線２０が引き込まれ、後述する開閉スイッチ１７の接点ａに接続されている。

充電装置本体１には、検出線２０に電圧（例えば、常時４Ｖ）を印加する電圧印加部１５と、検出線２０の電位を検出する電位検出部１６を備えている。検出線２０には、抵抗Ｒ６が挿入されている。検出手段は検出線２０、開閉スイッチ１７、電位検出部１６によって構成されている。なお、検出手段は充電コネクタ内部に設けることもできる。この場合には、電圧印加部１５及び電位検出部１６を充電コネクタ内に設け、電位検出部１６は検出結果を無線通信により制御部７に送信する。その電源は充電コネクタ内の電力供給線１１から取ることができる。

なお、車両４側にも、車両用嵌合線２１に電圧（例えば、常時５Ｖ）を印加する電圧印加部１８と、車両用嵌合線２１の電位を検出する電位検出部１９を備えている。車両用嵌合線２１には、抵抗Ｒ３が挿入されている。

充電コネクタ３の内部には、押圧ボタン１０の動きと連動して検出線１４の電位を変化させる開閉スイッチ１７を備えている。
開閉スイッチ１７は、充電コネクタ３の内部から充電装置本体方向に向けて引き込出される検出線２０に接続する接点ａと、充電コネクタ３の内部から車両方向に引き込出される内部嵌合線１４に接続する接点ｂと、アース線１２に接続する接点ｃを有している。

内部嵌合線１４には、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４が直列に挿入されており、開閉スイッチ１７は、抵抗Ｒ４と並列に挿入されている。

作業者が押圧ボタン１０を押すと、前記のように係止爪８が定位置から上方に持ち上げられ、充電コネクタ３の内部では、図１に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、開いた状態となる。
一方、作業者が押圧ボタン１０から手を放すと、係止爪８が下がって定位置に戻り、充電コネクタ３の内部では、図２に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、閉じた状態となる。
ただし、充電コネクタ３と車両４が、半嵌合（係止爪と係止爪係合部が正しい位置で係合しておらず、係止爪が持ち上がった状態）となっている場合には、作業者が押圧ボタン１０から手を放しても、接点ａ〜ｃは、図１に示すように開いた状態となっている。

以下、本実施形態の充電装置を用いた嵌合判定の流れを、車両側での嵌合判定と、充電装置本体側での嵌合判定に分けて、それぞれ、具体的に説明する。なお、印加電圧は、適宜変更することができる。

（車両側での嵌合判定）
車両用嵌合線２１には、車両４の電圧印加部１８から、常時、定電圧（以下、実施形態では５Ｖ）が印加され、電位検出部１９がその電位を検出している。

充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に嵌め込まれていない状態では、電流が流れず、内部抵抗による電圧降下は生じないため、電位検出部１９は５Ｖを検出する。

充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に嵌め込まれ、正常に嵌合した場合には、作業者が押圧ボタン１０から手を放すと、係止爪８が下がって定位置に戻り、充電コネクタ３の内部では、図２に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、閉じた状態となり、Ｒ５−ＢＴ側に電流が流れて電圧が降下し、電位検出部１９は例えば３Ｖを検出する。

充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に嵌め込まれたものの、半嵌合となっている場合には、作業者が押圧ボタン１０から手を放しても、係止爪８が下がらず、充電コネクタ３の内部では、図１に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、開いた状態となり、Ｒ５−Ｒ４側に電流が流れて電圧が降下し、電位検出部１９は例えば１Ｖを検出する。

電位検出部１９の検出結果は、車両側制御部２２に送られる。

検出結果が「正常嵌合（本実施形態では、３Ｖ検出）」の場合には、車両側制御部２２は、ＳＷ１を閉路する。これにより、ＣＰＬＴ信号が６Ｖに遷移して、制御部７がリレー２３を閉じる制御を行い、充電が開始される。

検出結果が「半嵌合（本実施形態では、１Ｖ検出）」の場合には、車両側制御部２２は、ＳＷ１を閉路せず、エラー表示（もしくは通知）を行う。

（充電装置本体側での嵌合判定）
検出線２０には、充電装置本体１の電圧印加部１５から、常時、定電圧（以下、実施形態では４Ｖ）が印加され、電位検出部１６がその電位を検出している。

制御部７は、充電制御信号（以下、ＣＰＬＴ信号）を生成する回路を内蔵している。充電装置本体１に車両４が接続されていない状態では、図１，２のＡ点の電位、以下、ＣＰＬＴ電位が１２Ｖとなるよう設計されている。充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に嵌め込まれると、車両側の抵抗Ｒ１により電圧が降下して、ＣＰＬＴ電位は９Ｖとなる。制御部７は、ＣＰＬＴ電位が９Ｖになったことを検出すると、モード２型の車両４が接続されたことを検知する。

ＣＰＬＴ電位が９Ｖになったことを検出すると、続いて、制御部７は、嵌合判定を開始する。なお、ＣＰＬＴ電位が１２Ｖの状態では、嵌合判定は行われないため、接続コネクタに接続前（ＣＰＬＴ＝１２Ｖ）に、充電コネクタを押圧しても、正常嵌合、半嵌合の判定は行なわない。

充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に正常に嵌合している場合には、図２に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、閉じた状態となっているため、Ｒ６−ＢＴに電流が流れ、電位検出部１６は例えば２Ｖを検出し、制御部７は嵌合が正常であることを判定する。
充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に半嵌合している場合には、図１に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、開いた状態となっているため電圧降下は起きず、電位検出部１６は印加電圧の５Ｖを検出し、制御部７は嵌合が半嵌合であることを判定する。
これにより充電器側においても、車両側で行う嵌合判定と同じ開閉スイッチ１７を検出することにより、車両側と一致した嵌合判定を行なうことができ、充電装置本体１で半嵌合の警告表示等を行うことができる。

なお、充電装置本体１の電圧印加部１５からの電圧印加が、車両用嵌合線２１に影響を及ぼすと、車両側制御部２２に誤作動を及ぼす恐れがあるが、本実施形態では、検出線２０はアース線１２と繋がり閉回路を形成し、充電コネクタ３内の内部嵌合線１４は０Ｖとなるため、前記の誤作動を心配することなく、充電装置本体側での嵌合判定を行うことができる。

（実施形態２）
本実施形態の充電装置は、充電制御の規格でいう「モード２型」「モード１型（充電開始前にＣＰＬＴ信号の送受信は行われず、充電開始ボタンの押圧により（もしくは、車両の接続後直ちに）充電が開始される車両）」の車両の何れにも充電可能なものである。

「モード１型」の車両が接続された場合には、ＣＰＬＴ電位は変化しないため、制御部７は、実施形態１のように、ＣＰＬＴ電位の変化に基づく車両の接続検出を行うことはできないが、本実施形態では、図４に示すように、上記実施形態１の充電装置本体１に、更に、電流検出手段２４と充電開始ボタン２５を備えることにより、「モード１型」の車両が接続された場合にも、車両の接続検出を可能としている。

以下、本実施形態の充電装置を用いた嵌合判定の流れを具体的に説明する。なお、（車両側での嵌合判定）は、上記実施形態１と同様であるため、省略する。
印加電圧は、適宜変更することができる。
（充電装置本体側での嵌合判定）
検出線２０には、充電装置本体１の電圧印加部１５から、常時、定電圧（以下、実施形態では４Ｖ）が印加され、電位検出部１６がその電位を検出している。

「モード１型」の車両が接続されて、充電開始ボタン２５が押圧されるとリレー２３が閉路して、充電が開始される。

制御部７は、ＣＰＬＴ信号を生成する回路を内蔵しているが、「モード１型」の車両が接続された場合には、ＣＰＬＴ信号の電位変化は検出されない。この状態において、電流検出手段２４が、所定値以上の電流を検出すると、制御部７は、モード１型の車両４が接続されたことを検知する。電流検出手段２４により検出される電流とは、充電コネクタと車両とが接続された際に電力供給線１１に流れる電流である。正常嵌合の場合には例えば１Ａ以上、半嵌合の場合にも１Ａ未満の暗電流が流れるため、本実施形態では、この電流を検出して、嵌合判定の開始信号としている。

モード１型の車両４が接続されたことを検知すると、続いて、制御部７は、嵌合判定を開始する。

充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に正常に嵌合している場合には、図２に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、閉じた状態となっているため、Ｒ６−ＢＴに電流が流れ、電位検出部１６は例えば２Ｖを検出し、制御部７は嵌合が正常であることを判定する。
充電コネクタ３が、車両４の接続コネクタ６に半嵌合している場合には、図１に示すように、接点ａ〜ｃがそれぞれ、開いた状態となっているため電圧降下は起きず、電位検出部１６は印加電圧の５Ｖを検出し、制御部７は嵌合が半嵌合であることを判定する。
これにより充電器側においても、車両側で行う嵌合判定と同じ開閉スイッチ１７を検出することにより、車両側と一致した嵌合判定を行なうことができ、充電装置本体１で半嵌合の警告表示等を行うことができる。

１ 充電装置本体
２ 充電ケーブル
３ 充電コネクタ
４ 車両
５ 車載電池
６ 接続コネクタ
７ 制御部
８ 係止爪
９ 係止爪係合部
１０ 押圧ボタン
１１ 電力供給線
１２ アース線
１３ 充電制御信号線
１４ 嵌合線
１５ 電圧印加部
１６ 電位検出部
１７ 開閉スイッチ
１８ 電圧印加部
１９ 電位検出部
２０ 充電装置用嵌合線
２１ 車両用嵌合線
２２ 車両側制御部
２３ リレー
２４ 電流検出手段
２５ 充電開始ボタン１０１ 車両
１０２ 嵌合線
１０３ 電圧印加手段
１０４ 制御部
１０５ 充電装置
１０６ 充電コネクタ
１０７ 接続コネクタ
１０８ 係止爪
１０９ 係止爪係合部

Claims (3)

1. 車両に接続される充電コネクタと、車両との間で充電制御信号を送受信して、充電制御を行う制御部を備えた充電装置であって、
   前記充電コネクタの先端には、車両と充電コネクタの嵌合時に、車両側コネクタに形成した係止爪係合部と係止する係止爪を備え、
   前記係止爪の動きを検出する検出手段を有し、
   前記制御部は、前記充電制御信号の電位変化に基づいて、車両側コネクタが車両に接続されていることを検出した後、前記検出手段の検出結果に基づいて、車両側コネクタと車両の嵌合判定を行うことを特徴とする充電装置。
2. 前記充電コネクタには、
   充電装置本体より所定電圧が印加された検出線が引き込まれ、
   前記充電コネクタの内部には、
   前記係止爪の動きと連動して該検出線の電位を変化させる開閉スイッチを備え、
   前記検出手段が、この検出線と、開閉スイッチと、検出線の電位を検出する電位検出部からなることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
3. 前記車両へ電力供給を行う電力供給線に流れる電流を測定する電流検出手段を備え、
   前記制御部は、前記充電制御信号の電位変化が検出されていない場合に、
   電力供給線に所定値以上の電流が流れたことに基づいて、車両側コネクタが車両に接続されていることを検出した後、前記検出手段の検出結果に基づいて、車両側コネクタと車両の嵌合判定を行うことを特徴とする請求項１記載の充電装置。