JP2018110472A - 充放電システム、パワーコンディショナ及びケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの着脱時に着脱位置から移動することなく充放電運転を開始又は停止させることが可能な充放電システムを得ること。【解決手段】電気自動車用パワーコンディショナ１と、電気自動車２に搭載され、ケーブルレセプタクル２０に接続された電池２２と、電気自動車用パワーコンディショナ１と電気自動車２とを接続するケーブル３とを備え、ケーブル３の先端にはケーブルレセプタクル２０に接続されるケーブルコネクタ４が設けられ、ケーブルコネクタ４は、電池２２との機械的な接続を開放する接続解除スイッチ４０と、電池２２の間で充電及び放電の制御に必要な設定を行う制御スイッチ４１とを備える充放電システム１００である。【選択図】図２

Description

本発明は、充放電システム、パワーコンディショナ及びケーブルに関する。

電気自動車は、電気自動車を駆動する電気モーターと、この電気モーターに供給する電力を蓄える駆動用電池である蓄電池とを備える。従来、系統からの電力により電気自動車の蓄電池を充電し、この蓄電池からの放電によって宅内に設置された電気機器への電力供給を行う、宅内に設置されたパワーコンディショナが知られている。なお、系統の停電時には、このパワーコンディショナの内蔵補助電池を電源として制御回路を動作させて宅内の電気機器に電力を供給可能であるため、災害時に代表される非常時における電力の確保が可能である。

従来技術の一例である特許文献１には、蓄電装置を搭載した車両と、車両の外部電源から供給される電力を蓄電装置に伝達するための充電ケーブルとを備え、蓄電装置を充電する車両の充電システムが開示されており、この充電システムには充電ケーブルの充電コネクタに設置された操作スイッチの操作信号に基づいて、充電装置が充電を行なう際の充電情報を設定しており、充電時の操作性の向上を図ることが可能である。

国際公開第２０１０／１２２６４７号

しかしながら、上記の従来技術によれば、コネクタの着脱時に充放電運転を開始又は停止させるために、電気自動車から離れた位置のパワーコンディショナ本体の操作キー又は宅内の表示器の操作キーを操作する必要がある。そのため、充放電運転を開始又は停止させるために、コネクタの着脱時に着脱位置から移動することを要する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コネクタの着脱時に着脱位置から移動することなく充放電運転を開始又は停止させることが可能な充放電システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の充放電システムは、パワーコンディショナと、電気自動車に搭載され、ケーブルレセプタクルに接続された電池と、前記パワーコンディショナと前記電気自動車とを接続するケーブルとを備え、前記ケーブルの先端には前記ケーブルレセプタクルに接続されるケーブルコネクタが設けられ、前記ケーブルコネクタは、前記電池との機械的な接続を開放する接続解除スイッチと、前記電池の間で充電及び放電の制御に必要な設定を行う制御スイッチとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コネクタの着脱時に着脱位置から移動することなく充放電運転を開始又は停止させることが可能な充放電システムを得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る充放電システムの一構成例を示す模式図 実施の形態１に係る充放電システムの一構成例を示す図 実施の形態１に係る充放電システムの一動作例を示すシーケンス図 実施の形態３に係る充放電システムの一構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る充放電システム、パワーコンディショナ及びケーブルを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る充放電システムの一構成例を示す模式図である。図１に示す充放電システム１００は、電気自動車用パワーコンディショナ１と、電気自動車２と、電気自動車用パワーコンディショナ１と電気自動車２とを接続するケーブル３と、ケーブル３の先端に設けられたケーブルコネクタ４と、宅内に設けられた表示器５と、電気自動車用パワーコンディショナ１と表示器５とを接続するケーブル６とを含む。電気自動車用パワーコンディショナ１は、操作スイッチ１０を備える。電気自動車２は、ケーブル３が接続されるケーブルレセプタクル２０を備える。ケーブルコネクタ４は、接続解除スイッチ４０と、制御スイッチ４１とを備える。表示器５は、操作スイッチ５０を備える。

図２は、本発明の実施の形態１に係る充放電システムの一構成例を示す図である。図２に示す充放電システム１００は、電気自動車用パワーコンディショナ１と、電気自動車２とを含む。電気自動車用パワーコンディショナ１にはケーブル３が接続されている。ケーブル３の先端にはケーブルコネクタ４が設けられている。また、電気自動車用パワーコンディショナ１には、宅内に設けられた表示器５が接続されている。

電気自動車用パワーコンディショナ１と電気自動車２との接続時には、電気自動車２に設けられたケーブルレセプタクル２０とケーブルコネクタ４とが接続される。

表示器５は、タッチパネルの操作キー５１を含む表示モニタ５２と、操作スイッチ５０と、マイコン５３と、通信用ドライバＩＣ５４とを備える。表示器５と、電気自動車用パワーコンディショナ１とは、ケーブル６で接続されている。

ユーザは、操作スイッチ５０又は操作キー５１を操作することで、電気自動車用パワーコンディショナ１の設定操作を行う。また、ユーザは、表示モニタ５２により電気自動車用パワーコンディショナ１の運転状態を視認することができる。充放電動作の開始と停止との切替をはじめとする電気自動車用パワーコンディショナ１の設定操作は、表示器５の操作スイッチ５０又は操作キー５１にて行われる。操作スイッチ５０又は操作キー５１における操作情報は、表示器５内のマイコン５３に入力され、通信用ドライバＩＣ５４及び電気自動車用パワーコンディショナ１の通信用ドライバＩＣ１１を介してマイコン１４に入力される。マイコン１４は、電気自動車用パワーコンディショナ１の運転を制御する。

電気自動車用パワーコンディショナ１は、操作スイッチ１０と、制御回路１２と、コンバータ回路１３と、プルアップ抵抗１６と、高電圧の配線１７とを備える。制御回路１２は、通信用ドライバＩＣ１１と、マイコン１４と、通信用ドライバＩＣ１５とを備える。制御回路１２は、電気自動車２の制御回路２１と制御信号及び通信信号を送受信する。また、操作スイッチ１０は、マイコン１４と接地とを開閉する。プルアップ抵抗１６の一端は、マイコン１４と操作スイッチ１０との間に接続されている。高電圧の配線１７は、プルアップ抵抗１６の他端に接続されている。

コンバータ回路１３は、外部交流電源である系統７からの交流を直流に変換して電気自動車２の電池２２に電力を供給し、又は、電池２２からの電力を宅内の図示しない機器に供給する。

ケーブルコネクタ４は、接続解除スイッチ４０と、制御スイッチ４１と、レバー４２と、プルアップ抵抗４３と、高電圧の配線４４とを備える。制御スイッチ４１は、電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４と接地とを開閉する。レバー４２は、ケーブルレセプタクル２０の嵌合用切欠き部２０ａと嵌合している。プルアップ抵抗４３の一端は、電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４と制御スイッチ４１との間に接続されている。高電圧の配線４４は、プルアップ抵抗４３の他端に接続されている。ケーブルコネクタ４は、電気自動車２側のケーブルレセプタクル２０に挿入されており、充放電終了後に接続解除スイッチ４０を押すと、ケーブルコネクタ４とケーブルレセプタクル２０との嵌合が解除され、ケーブルコネクタ４をケーブルレセプタクル２０から取り外すことができる。

電気自動車２は、ケーブルレセプタクル２０と、制御回路２１と、電池２２とを備える。制御回路２１は、通信用ドライバＩＣ２３と、マイコン２４とを備える。通信用ドライバＩＣ２３は、電気自動車用パワーコンディショナ１の制御回路１２の通信用ドライバＩＣ１５と通信を行う。なお、ケーブルレセプタクル２０には嵌合用切欠き部２０ａが設けられている。

なお、ユーザは、運転の開始及び停止といった簡単な操作であれば、電気自動車用パワーコンディショナ１に設けられた操作スイッチ１０によって行うことが可能である。操作スイッチ１０が開いた状態では、マイコン１４には、高電圧の配線１７からプルアップ抵抗１６を介して高電圧が入力され、マイコン１４は“Ｈｉｇｈ”信号を認識する。操作スイッチ１０が閉じた状態では、マイコン１４は接地されて“Ｌｏｗ”信号を認識する。

制御スイッチ４１は、運転開始及び運転停止を切り替えるスイッチであり、充放電時における着脱部分であるケーブルコネクタ４に装着されている。制御スイッチ４１は、接続解除スイッチ４０の設置位置の近くに配されている。

ユーザが制御スイッチ４１を押すと、電気自動車用パワーコンディショナ１の充電中又は放電中にはその動作を停止し、電気自動車用パワーコンディショナ１の停止中には以前の運転状態を再開させることが可能である。ここで、以前の運転状態は、自動モードの場合には、図示しない宅内の負荷である機器の動作状態に応じて電気自動車２へ充電し、又は電気自動車２から放電する運転状態である。制御スイッチ４１が開いた状態では、マイコン１４には、高電圧の配線４４からプルアップ抵抗４３を介して高電圧が入力され、マイコン１４は“Ｈｉｇｈ”信号を認識する。制御スイッチ４１が閉じた状態では、マイコン１４は接地され、マイコン１４は“Ｌｏｗ”信号を認識する。

ユーザが電気自動車２に乗車して外出する場合には、電気自動車用パワーコンディショナ１の充電又は放電を停止させた後に、ケーブルコネクタ４を電気自動車２のケーブルレセプタクル２０から外すことを要する。ケーブルコネクタ４を外す際には、接続解除スイッチ４０の操作を要する。充電又は放電を停止させるスイッチが、ケーブルコネクタ４上であって、且つ接続解除スイッチ４０の近くに配置されていると、操作を連続して行うことが可能である。

ユーザが電気自動車２で外出して帰宅した場合には、電気自動車用パワーコンディショナ１のケーブル３のケーブルコネクタ４を電気自動車２のケーブルレセプタクル２０にまず接続し、充電又は放電を開始させる。充電又は放電を開始させることができる操作スイッチである制御スイッチ４１が、ケーブルコネクタ４上に配置され、特に接続解除スイッチ４０の近くに配置されていると、接続後にすぐに操作を行うことができる。

図３は、本実施の形態１に係る充放電システムの一動作例を示すシーケンス図である。図３には、ケーブルコネクタ４を電気自動車２側のケーブルレセプタクル２０に挿入後、電気自動車２内の電池２２からの放電の開始又は停止を行った後、電気自動車２が外出し、不在期間を経てその後帰宅し、再度放電の開始をする際のシーケンスを示している。

ユーザの操作により、放電開始指示が表示器５の操作スイッチ５０又は操作キー５１からマイコン５３に入力される（Ｓ１１）。マイコン５３は、放電開始を通信用ドライバＩＣ５４及び通信用ドライバＩＣ１１を介して電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４に通知する（Ｓ１２）。なお、Ｓ１２以後、マイコン５３は、マイコン１４と随時通信を行い、表示器５の表示モニタ５２には随時、充放電の状況が表示されている（Ｓ１３）。マイコン１４には放電開始指示が入力される（Ｓ３１）。マイコン１４は、放電開始を通信用ドライバＩＣ１５及び通信用ドライバＩＣ２３を介して電気自動車２のマイコン２４に通知する（Ｓ３２）。これにより、マイコン２４は、放電開始を検知する（Ｓ４１）。マイコン２４は、放電運転開始の条件が整っている場合には、通信用ドライバＩＣ２３及び通信用ドライバＩＣ１５を介して電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４に放電開始許可を通知する（Ｓ４２）。放電開始許可を受け取ったマイコン１４は、放電開始電流を出力し、電気自動車用パワーコンディショナ１は、放電運転を開始する（Ｓ３３）。なお、マイコン１４とマイコン５３とは、通信用ドライバＩＣ１１及び通信用ドライバＩＣ５４を介して随時通信を行っており、このときの運転状態は、表示器５の表示モニタ５２に表示されている。

放電運転を停止する際に、従来は、上記のシーケンスを繰り返していたが、本実施の形態の構成では、制御スイッチ４１を使用することができる。

ユーザが制御スイッチ４１を押すと、放電停止指示が入力され（Ｓ２１）、マイコン１４に放電停止が通知される（Ｓ２２）。マイコン１４には放電停止指示が入力される（Ｓ３４）。この放電停止が一時的なものである場合には、再度制御スイッチ４１を押すことにより、放電運転を簡単な操作で再開することができる。このように動作することで、放電運転の停止に際して、表示器５の操作スイッチ５０又は操作キー５１の操作が不要である。

マイコン１４は、放電停止をマイコン２４に通知する（Ｓ３５）。これにより、マイコン２４は、放電停止を検知する（Ｓ４３）。マイコン２４は、放電運転停止の条件が整っている場合には、通信用ドライバＩＣ２３及び通信用ドライバＩＣ１５を介して電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４に放電停止を通知する（Ｓ４４）。これにより、電気自動車用パワーコンディショナ１は放電を停止する（Ｓ３６）。なお、マイコン１４とマイコン５３とは、通信用ドライバＩＣ１１及び通信用ドライバＩＣ５４を介して随時通信を行っており、このときの運転状態は、表示器５の表示モニタ５２に表示されている。

放電停止後、ユーザが電気自動車２に乗車して外出し、電気自動車２の不在期間を経てその後帰宅し、再度放電開始を行う場合にも、ケーブルコネクタ４にある制御スイッチ４１を使用することが可能である。

ユーザが制御スイッチ４１を押すと、放電開始指示が入力され（Ｓ２３）、マイコン１４に放電開始が通知される（Ｓ２４）。マイコン１４には放電開始指示が入力される（Ｓ３７）。マイコン１４は、放電開始を通信用ドライバＩＣ１５及び通信用ドライバＩＣ２３を介して電気自動車２のマイコン２４に通知する（Ｓ３８）。これにより、マイコン２４は、放電開始を検知する（Ｓ４５）。マイコン２４は、放電運転開始の条件が整っている場合には、通信用ドライバＩＣ２３及び通信用ドライバＩＣ１５を介して電気自動車用パワーコンディショナ１のマイコン１４に放電開始許可を通知する（Ｓ４６）。放電開始許可を受け取ったマイコン１４は、放電開始電流を出力し、電気自動車用パワーコンディショナ１は、放電運転を開始する（Ｓ３９）。このように動作することで、放電運転の開始に際して、表示器５の操作スイッチ５０又は操作キー５１の操作が不要である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ユーザは、宅内の表示器５の操作スイッチ５０又は操作キー５１を操作することなく、電気自動車用パワーコンディショナ１のケーブル３のケーブルコネクタ４に設けられた制御スイッチ４１を使用して、図３に示すシーケンスで放電を開始させることができる。

実施の形態２．
運転開始及び運転停止の切り替えといった簡単な操作は、ケーブルコネクタ４にある制御スイッチ４１でも行うことが可能である。制御スイッチ４１の開閉信号は、ケーブル３が接続される充放電器側、すなわち図１，２における電気自動車用パワーコンディショナ１に出力させることができる。本発明は、電気自動車用パワーコンディショナ１に接続される形態に限定されるものではなく、ケーブル３及びケーブルコネクタ４を備える充放電機器とし、制御スイッチ４１の開閉信号を入力可能な他の充放電器に接続してもよい。

制御スイッチ４１は、接続解除スイッチ４０の設置位置から２０ｍｍ以内に配置されていることが好ましい。これは、成人がケーブルコネクタ４を操作する場合には片手の親指で操作することが一般的であるため、ケーブルコネクタ４を片手で握った状態で、制御スイッチ４１及び接続解除スイッチ４０の双方を操作する際の操作性を考慮したものである。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る充放電システムの一構成例を示す図である。図４には、端子９を有する電気自動車用パワーコンディショナ１ａに操作スイッチ付き部品８を接続した構成が示されている。本実施の形態におけるケーブルコネクタ４ａは、制御スイッチ４１、プルアップ抵抗４３及び高電圧の配線４４を有していない点が、実施の形態１に示すケーブルコネクタ４と異なる。本実施の形態３においては、制御スイッチ４１ａは、ケーブルコネクタ４の筐体表面に設けられ、電気自動車用パワーコンディショナ１ａの端子９に接続されている。

操作スイッチ付き部品８は、制御スイッチ４１に相当する制御スイッチ４１ａと、電気自動車用パワーコンディショナ１ａの高電圧の配線１７にプルアップ抵抗４３ａを介して接続された配線８ａと、電気自動車用パワーコンディショナ１ａで接地される配線８ｂとを備える。制御スイッチ４１ａは、ケーブルコネクタ４の接続解除スイッチ４０の近くに配することが可能である。

操作スイッチ付き部品８の一動作例について説明する。制御スイッチ４１ａが開いた状態では、マイコン１４には、高電圧の配線１７からプルアップ抵抗４３ａを介して高電圧が入力されるため、マイコン１４は“Ｈｉｇｈ”信号を認識する。制御スイッチ４１ａが閉じた状態では、マイコン１４は接地されるため、マイコン１４は“Ｌｏｗ”信号を認識する。

このように、図４に示す構成によっても本発明を実現することができ、実施の形態１で説明した構成と同様の効果を奏することができる。

なお、操作スイッチ付き部品８は、ケーブル３及びケーブルコネクタ４の外郭に沿って配しているが、本実施の形態では、ケーブルコネクタ４から離れた場所に配することも可能である。

従来技術では、充電ケーブルを介して、外部電源から供給される電力により電気自動車に充電を行う充電システムにおける電気自動車から家庭への放電に際して、充電コネクタに設置された操作スイッチを用いて充電に必要な情報を設定することができない。

また、従来技術では、充電コネクタを電磁自動車から切り離す際に操作する解除ボタンが解除以外の機能も備えており、解除ボタンのオンオフ操作を繰り返し行って特定の機能の設定を行うため、誤操作を招きやすい。

また、運転の開始及び停止を行う操作ボタンは、パワーコンディショナ本体に設けられており、運転、すなわち充電又は放電を停止させるためには、電気自動車から離れた位置のパワーコンディショナ本体の操作ボタンを押しに行き、充電ケーブルを抜くことを要し、運転、すなわち充電又は放電を再開させるには、電気自動車に充電ケーブルを挿しこんだ後に電気自動車から離れた位置のパワーコンディショナ本体の操作ボタンを押しに行くことを要した。

以上説明した実施の形態１から３によれば、離れた位置の操作ボタンを操作することなく、パワーコンディショナの運転の開始及び停止の操作設定を簡単に行うことができる。

以上説明した実施の形態１から３では、電気自動車用パワーコンディショナを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 電気自動車用パワーコンディショナ、２ 電気自動車、３，６ ケーブル、４，４ａ ケーブルコネクタ、５ 表示器、７ 系統、８ 操作スイッチ付き部品、８ａ，８ｂ，１７，４４ 配線、９ 端子、１０，５０ 操作スイッチ、１１，１５，２３，５４ 通信用ドライバＩＣ、１２，２１ 制御回路、１３ コンバータ回路、１４，２４，５３ マイコン、１６，４３，４３ａ プルアップ抵抗、２０ ケーブルレセプタクル、２０ａ 嵌合用切欠き部、２２ 電池、４０ 接続解除スイッチ、４１，４１ａ 制御スイッチ、４２ レバー、５１ 操作キー、５２ 表示モニタ、１００ 充放電システム。

Claims (9)

1. パワーコンディショナと、
   電気自動車に搭載され、ケーブルレセプタクルに接続された電池と、
   前記パワーコンディショナと前記電気自動車とを接続するケーブルとを備え、
   前記ケーブルの先端には前記ケーブルレセプタクルに接続されるケーブルコネクタが設けられ、
   前記ケーブルコネクタは、
   前記電池との機械的な接続を開放する接続解除スイッチと、
   前記電池の間で充電及び放電の制御に必要な設定を行う制御スイッチとを備えることを特徴とする充放電システム。
2. 前記接続解除スイッチと前記制御スイッチとの間隔が２０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
3. 前記制御スイッチは、前記ケーブルコネクタの筐体表面に設けられ、
   前記パワーコンディショナの端子に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充放電システム。
4. 電気自動車に搭載された電池に、ケーブルレセプタクルを介して接続されるケーブルコネクタが先端に設けられたケーブルが接続されたパワーコンディショナであって、
   前記ケーブルコネクタは、
   前記電池との機械的な接続を開放する接続解除スイッチと、
   前記電池との間で充電及び放電の制御に必要な設定を行う制御スイッチとを備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
5. 前記接続解除スイッチと前記制御スイッチとの間隔が２０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項４に記載のパワーコンディショナ。
6. 前記制御スイッチは、前記ケーブルコネクタの筐体表面に設けられ、
   前記パワーコンディショナの端子に接続されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のパワーコンディショナ。
7. 電気自動車に搭載された電池に、ケーブルレセプタクルを介して接続されるケーブルコネクタが先端に設けられたケーブルであって、
   前記ケーブルコネクタは、
   前記電池との機械的な接続を開放する接続解除スイッチと、
   前記電池との間で充電及び放電の制御に必要な設定を行う制御スイッチとを備えることを特徴とするケーブル。
8. 前記接続解除スイッチと前記制御スイッチとの間隔が２０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項７に記載のケーブル。
9. 前記制御スイッチは、前記ケーブルコネクタの筐体表面に設けられ、
   パワーコンディショナの端子に接続されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のケーブル。

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