JP2021187165A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電コネクタの意図しない取り外しを防止しつつ、充電コネクタの取り外しの利便性を高める。【解決手段】車両１は、充電ケーブル８の先端に設けられた充電コネクタ８１とインレット２との接続のロック状態とアンロック状態とを切り替えるロック機構３を備える。車両１は、タイマー充電が可能に構成されている。ＥＣＵ１０は、充電コネクタ８１がインレット２に接続されてからタイマー充電の充電開始時刻までの間、ロック機構３をロック状態に維持する。ＥＣＵ１０は、タイマー充電の充電終了時刻が到来することでバッテリ６の充電を終了する場合、ロック機構３をロック状態からアンロック状態に切り替える。ＥＣＵ１０は、アンロック状態への切り替え後、充電コネクタ８１がインレット２に接続されたままタイマー充電の次の充電開始時刻が到来した場合には、ロック機構３をアンロック状態からロック状態に切り替える。【選択図】図４

Description

本開示は、車両に関し、より特定的には、外部から充電ケーブルを介して供給される電力により車載の蓄電装置を充電することが可能な車両に関する。

近年、充電ケーブルを介して供給される電力による充電（外部充電）が可能な車両である、プラグインハイブリッド車、電気自動車等の普及が進んでいる。これらの車両には一般に、充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタを接続するためのインレットが設けられている。

充電コネクタとインレットとの接続をロック（固定）状態にしたりアンロック（解放）状態にしたりするロック機構を備える車両が知られている。たとえば特開２０１３−１８９０７５号公報（特許文献１）は、車両側から充電要求が出力されている間のみロック機構をロック状態に制御する制御モードを有する。

特開２０１３−１８９０７５号公報 特開２０１２−０４４８４６号公報

外部充電の一種として、予め定められた充電スケジュールに従って蓄電装置を充電するタイマー充電が知られている。タイマー充電において、ユーザが充電コネクタをインレットに接続した時点でロック機構をロック状態にしない場合、タイマー充電の充電開始時刻が到来する前に第三者によって誤って（または意図的に）充電コネクタが取り外される可能性がある。そうすると、ユーザが所望したタイマー充電を実施できなくなる可能性がある。

その一方で、ユーザが充電コネクタをインレットに接続してから充電が完了するまで常にロック機構をロック状態に維持する場合、ユーザが充電コネクタを取り外したい状況（たとえば外出予定）が充電完了前に生じてもロック機構がロック状態のままであり得る。その結果、充電コネクタの取り外しの利便性（作業性）が低くなる可能性がある。

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、充電コネクタの意図しない取り外しを防止しつつ、充電コネクタの取り外しの利便性を高めることである。

本開示のある局面に従う車両は、外部から充電ケーブルを介して供給される電力により車載の蓄電装置を充電することが可能である。車両は、インレットと、充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタとインレットとの接続のロック状態とアンロック状態とを切り替えるロック機構と、ロック機構を制御する制御装置とを備える。車両は、予め定められた充電スケジュールに従って蓄電装置を充電するタイマー充電が可能に構成されている。制御装置は、充電コネクタがインレットに接続されてからタイマー充電の充電開始時刻までの間、ロック機構をロック状態に維持する。制御装置は、タイマー充電の充電終了時刻が到来することで蓄電装置の充電を終了する場合、ロック機構をロック状態からアンロック状態に切り替える。制御装置は、アンロック状態への切り替え後、充電コネクタがインレットに接続されたままタイマー充電の次の充電開始時刻が到来した場合には、ロック機構をアンロック状態からロック状態に切り替える。

上記構成によれば、充電コネクタの接続後、タイマー充電の充電開始時刻までの間、ロック機構をロック状態に維持することで、充電コネクタの意図しない取り外しを防止できる。また、タイマー充電の充電終了時刻が到来することで蓄電装置の充電を終了する場合、（後述するように蓄電装置の充電が完了していなくても）、ロック機構をアンロック状態に切り替える。これにより、外出するユーザが充電コネクタを取り外す際の利便性を高めることができる。

本開示によれば、充電コネクタの意図しない取り外しを防止しつつ、充電コネクタの取り外しの利便性を高めることができる。

本開示の実施の形態に係る車両を含む充電システムの全体構成を概略的に示す図である。 充電システムの構成をより詳細に示すブロック図である。 本実施の形態におけるロック機構の制御の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態におけるロック機構の制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本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、その説明は繰り返さない。

［実施の形態］
＜車両構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る車両を含む充電システムの全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、充電システム１００は、車両１と、充電ケーブル８と、充電設備９とを含む。図１には、車両１と充電設備９とが充電ケーブル８により電気的に接続された状況が示されている。これにより、充電設備９から充電ケーブル８を介して車両１に電力が供給され、車両１に搭載されたバッテリ６（図２参照）が充電される。このような充電は「外部充電」とも呼ばれる。

車両１は、たとえば電気自動車である。ただし、車両１は、外部充電が可能に構成された車両であれば、プラグインハイブリッド車または燃料電池車などであってもよい。

充電設備９は、たとえば、ユーザの家庭等に設けられたユーザ専用の充電器である。ただし、充電設備９は、公共の充電スタンド（充電ステーションとも呼ばれる）に設けられた充電器であってよい。

図２は、充電システム１００の構成をより詳細に示すブロック図である。図２を参照して、充電設備９は、この例では直流（ＤＣ：Direct Current）充電器である。充電設備９はＡＣ／ＤＣ変換器９１を含む。充電ケーブル８は、充電コネクタ８１と、給電線ＰＬ０，ＮＬ０とを含む。

ＡＣ／ＤＣ変換器９１は、系統電源９００から電力線を介して供給される交流電力を、車両１に搭載されたバッテリ６（後述）を充電するための直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器９１による電力変換は、力率改善のためのＡＣ／ＤＣ変換と、電圧レベル調整のためのＤＣ／ＤＣ変換との組み合わせによって実行され得る。ＡＣ／ＤＣ変換器９１から出力された直流電力は充電ケーブル８の給電線ＰＬ０，ＮＬ０を介して車両１に供給される。

なお、充電設備９がＤＣ充電器（いわゆる急速充電器）であることは必須ではない。充電設備９は、交流電力を車両１に供給する、いわゆる普通充電器であってもよい。その場合には、充電設備９は、系統電源９００からの交流電力の電圧レベルを調整し、調整後の交流電力を車両１に供給する。

車両１は、インレット２と、充電リッド２１と、ロック機構３と、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と、電圧センサ４１と、電流センサ４２と、充電リレー５１，５２と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５３，５４と、バッテリ６と、ＰＣＵ（Power Control Unit）７１と、モータジェネレータ７２と、動力伝達ギヤ７３と、駆動輪７４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０とを備える。

インレット（充電ポートとも呼ばれる）２は、充電ケーブル８の先端に設けられた充電コネクタ８１を嵌合等の機械的な連結を伴って挿入することが可能に構成されている。充電コネクタ８１の挿入に伴い、給電線ＰＬ０とインレット２の正極側の接点との間の電気的な接続が確保されるとともに、給電線ＮＬ０とインレット２の負極側の接点との間の電気的な接続が確保される。また、インレット２と充電コネクタ８１とが接続されることで、車両１のＥＣＵ１０と充電設備９の制御装置（図示せず）とがＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格に従って各種指令およびデータを相互に送受信することが可能になる。

充電リッド２１は、ＥＣＵ１０からの指令に従って開閉可能に構成されている。充電リッド２１は、閉じた状態ではインレット２を覆い隠す。一方、充電リッド２１が開いた状態では、インレット２に充電ケーブル８の充電コネクタ８１を接続可能になる。

ロック機構３は、ＥＣＵ１０からの指令に従って、充電コネクタ８１とインレット２との接続の機械的なロック（施錠）／アンロック（解錠）を行う。なお、ロック機構３は、充電リッド２１のロック／アンロックを行うように構成されていてもよい。

電圧センサ４１は、充電リレー５１，５２よりもインレット２側において、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に電気的に接続されている。電圧センサ４１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間の直流電圧を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。電流センサ４２は、電力線ＰＬ１を流れる電流を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、電圧センサ４１および電流センサ４２による検出結果に基づき、充電設備９から車両１への供給電力（バッテリ６の充電電力）を算出できる。

充電リレー５１は、電力線ＰＬ１に電気的に接続されている。充電リレー５２は、電力線ＮＬ１に電気的に接続されている。ＳＭＲ５３は、電力線ＰＬ１とバッテリ６の正極との間に電気的に接続されている。ＳＭＲ５４は、電力線ＮＬ１とバッテリ６の負極との間に電気的に接続されている。ＥＣＵ１０からの指令に従って充電リレー５１，５２が閉成され、かつＳＭＲ５３，５４が閉成されると、インレット２とバッテリ６との間での電力伝送が可能となる。

バッテリ６は、複数のセルを含む組電池である。各セルは、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。バッテリ６は、車両１の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、バッテリ６は、モータジェネレータ７２により発電された電力を蓄える。なお、バッテリ６に代えて、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを採用してもよい。

ＰＣＵ７１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１とモータジェネレータ７２との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ７１は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、ＥＣＵ１０からの指令に従ってモータジェネレータ７２を駆動する。

モータジェネレータ７２は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ７２の出力トルクは、動力伝達ギヤ７３を通じて駆動輪７４に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ７２は、車両１の制動動作時には、駆動輪７４の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ７２による発電電力は、ＰＣＵ７１によってバッテリ６の充電電力に変換される。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ１２と、入出力ポート（図示せず）とを含む。ＥＣＵ１０は、各センサ等からの信号に応じて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。なお、ＥＣＵ１０は、機能毎に複数のＥＣＵに分割して構成されていてもよい。

＜タイマー充電＞
本実施の形態においてＥＣＵ１０により実行される主要な制御として、充電設備９から充電ケーブル８を介して供給される電力によりバッテリ６を充電する外部充電が挙げられる。ＥＣＵ１０は、充電ケーブル８を介した通信により充電設備９側の制御回路（図示せず）と協調しながら外部充電のための一連の処理を進める。特に、本実施の形態において、ＥＣＵ１０は、外部充電の一種である「タイマー充電」を実行する。タイマー充電とは、予め定められた充電スケジュールに従って実行される外部充電である。

タイマー充電の充電スケジュールは、たとえば電気料金に基づいて定められる。１日のなかで深夜帯の電気料金が最も安価である場合、深夜帯にバッテリ６の充電（車両１への電力供給）が行われる。一例として、タイマー充電の充電開始時刻は午後１１時（２３時）であり、タイマー充電の充電終了時刻は午前８時である。

タイマー充電において、ユーザが充電コネクタ８１をインレット２に接続した時点でロック機構３をロック状態にしない場合、タイマー充電の充電開始時刻が到来する前に第三者によって誤って（または意図的に）充電コネクタ８１が取り外される可能性がある。そうすると、ユーザが所望した時間帯にタイマー充電を実施できなくなり得る。

その一方で、ユーザが充電コネクタ８１をインレット２に接続してからバッテリ６の充電が完了するまで常にロック機構３をロック状態に維持し続ける場合、ユーザが充電コネクタ８１を取り外したい状況が充電完了前に生じたとしてもロック機構３がロック状態のままであり得る。その結果、充電コネクタ８１の取り外し作業の利便性が低くなる可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、ロック機構３のロック状態／アンロック状態をタイマー充電の充電スケジュールに合わせて適宜切り替える。具体的には、バッテリ６が満充電状態になる前にタイマー充電の充電終了時刻が到来し、さらに、充電コネクタ８１がインレット２に接続されたまま次の充電開始時刻が到来する場合に、ＥＣＵ１０は、以下のようにロック機構３を制御する。

（１）充電コネクタ８１がインレット２に接続されてからタイマー充電の充電開始時刻までの間、ロック機構３をロック状態にする。（２）タイマー充電の充電終了時刻が到来した場合、ロック機構３をロック状態からアンロック状態に切り替える。（３）充電コネクタ８１がインレット２に接続されたまま次の充電開始時刻が到来した場合、ロック機構３をアンロック状態からロック状態に切り替える。以下、この制御について詳細に説明する。

＜ロック機構の制御＞
図３は、本実施の形態におけるロック機構３の制御の一例を示すタイムチャートである。図３において、横軸は経過時間を表す。縦軸は、上にバッテリ６の充電状態（ＯＮ＝充電、ＯＦＦ＝充電停止）を表し、下にロック機構３のロック状態／アンロック状態を表す。

図３を参照して、初期時刻ｔ０では、充電コネクタ８１がインレット２に接続されていない状態である。時刻ｔ１において、ユーザが充電コネクタ８１をインレット２に接続する。そうすると、ロック機構３が動作し、充電コネクタ８１とインレット２との接続をロックする。

その後、タイマー充電の充電開始時刻ｔ２が到来すると、充電設備９から車両１への電力供給が開始され、バッテリ６の充電が始まる。バッテリ６の充電が続くが、この例では、バッテリ６の充電が完了する前（バッテリ６が満充電状態に至る前）にタイマー充電の充電終了時刻ｔ３が到来する。そうすると、充電設備９から車両１への電力供給が停止され、バッテリ６の充電が一旦終了する。さらに、ロック機構３が充電コネクタ８１とインレット２との接続をアンロックする。これにより、インレット２から充電コネクタ８１を引き抜く（抜去する）操作が可能になるものの、ユーザは抜去操作を行わないものとする。

充電コネクタ８１とインレット２とが接続されたまま時間が経過し、タイマー充電の次の充電開始時刻ｔ４が到来する。そうすると、ロック機構３が再び動作し、充電コネクタ８１とインレット２との接続をロックする。

図３に示す例では、次の充電終了時刻ｔ６に先立つ時刻ｔ５において、バッテリ６の充電が完了する（バッテリ６が満充電状態に至る）。そうすると、バッテリ６の充電が終了するとともに、ロック機構３が充電コネクタ８１とインレット２との接続をアンロックする。その後、ユーザがインレット２から充電コネクタ８１を引き抜く（時刻ｔ７）。

このように、本実施の形態においては、充電コネクタ８１がインレット２に接続されると、ロック機構３を用いて充電コネクタ８１とインレット２との接続がロックされる。これにより、タイマー充電の充電開始時刻ｔ２までの間、第三者による充電コネクタ８１の取り外し（たとえば、いたずら目的の取り外し）を防止できる。

また、タイマー充電の充電終了時刻ｔ３が到来すると、たとえバッテリ６の充電が完了していなくても、ロック機構３を用いて充電コネクタ８１とインレット２との接続がアンロックされる。これにより、ユーザが車両１に乗って外出する際に充電コネクタ８１を容易に取り外すことが可能になり、ユーザにとっての利便性が向上する。

一方で、ユーザが外出しないままタイマー充電の次の充電開始時刻ｔ４が到来すると、ロック機構３を用いて充電コネクタ８１とインレット２との接続がロックされる。これにより、ユーザが意図しない、バッテリ６の充電中の充電コネクタ８１の取り外しを防止できる。

＜制御フロー＞
図４は、本実施の形態におけるロック機構３の制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば、予め定められた演算周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。各ステップは、ＥＣＵ１０によるソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ１０に作製されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

図４を参照して、Ｓ１において、ＥＣＵ１０は、充電コネクタ８１がインレット２に接続されているかどうかを判定する。ＥＣＵ１０は、たとえば、充電ケーブル８を介して伝送される信号（電圧レベル）を受信している場合に、充電コネクタ８１がインレット２に接続されていると判定できる。充電コネクタ８１がインレット２に接続されていない場合（Ｓ１においてＮＯ）、ＥＣＵ１０は、処理をメインルーチンに戻す。

充電コネクタ８１がインレット２に接続されている場合（Ｓ１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ロック機構３を制御することで、充電コネクタ８１とインレット２との接続をロックする（Ｓ２）（図３の時刻ｔ１参照）。

Ｓ３において、ＥＣＵ１０は、タイマー充電の充電開始時刻が到来したかどうかを判定する。充電開始時刻の到来前である場合（Ｓ３においてＮＯ）には処理がメインルーチンに戻される。タイマー充電の充電開始時刻が到来すると（Ｓ３においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、充電設備９から供給される電力によるバッテリ６の充電を開始する（Ｓ４）（図３の時刻ｔ２参照）。

Ｓ５において、ＥＣＵ１０は、バッテリ６の充電が完了したか（バッテリ６が満充電されたか）どうかを判定する。ユーザがバッテリ６の充電を停止するための手動操作（たとえば充電停止ボタンの押下操作）を行った場合にも、バッテリ６の充電が完了したと判定してもよい。なお、バッテリ６の満充電とは、バッテリ６のＳＯＣが１００％に達する場合に限定されず、バッテリ６のＳＯＣが１００％未満の目標値に達する場合も含み得る。

バッテリ６の充電が完了していない場合（Ｓ５においてＮＯ）、ＥＣＵ１０は、処理をＳ８に進め、タイマー充電の充電終了時刻が到来したかどうかを判定する。充電終了時刻の到来前である場合（Ｓ８においてＮＯ）、ＥＣＵ１０は、処理をＳ４に戻す。これにより、Ｓ４，Ｓ５，Ｓ８の処理が繰り返されることで、バッテリ６の充電が継続される。

タイマー充電の充電終了時刻が到来すると（Ｓ８においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、バッテリ６の充電を停止する（Ｓ９）。そして、ＥＣＵ１０は、ロック機構３を制御することで、充電コネクタ８１とインレット２との接続をアンロックする（Ｓ１０）（図３の時刻ｔ３参照）。

Ｓ１１において、ＥＣＵ１０は、タイマー充電の次の充電開始時刻が到来したかどうかを判定する。ＥＣＵ１０は、次の充電開始時刻が到来するまで待機する（Ｓ１１においてＮＯ）。タイマー充電の次の充電開始時刻が到来した場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、処理をＳ１２に進める。

Ｓ１２において、ＥＣＵ１０は、充電コネクタ８１がインレット２に接続されたままであるかどうかを判定する。充電コネクタ８１がインレット２に接続されたままである場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ロック機構３を制御することで、充電コネクタ８１とインレット２との接続をロックする（Ｓ１３）。さらに、ＥＣＵ１０は、処理をＳ４に戻し、バッテリ６の充電を再開する（図３の時刻ｔ４参照）。

なお、充電コネクタ８１がインレット２に接続されていない場合（Ｓ１２においてＮＯ）、ＥＣＵ１０は、処理をメインルーチンに戻す。

また、Ｓ５にてバッテリ６の充電が完了した場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、バッテリ６の充電を停止する（Ｓ６）。そして、ＥＣＵ１０は、ロック機構３を制御することで、充電コネクタ８１とインレット２との接続をアンロックする（Ｓ７）（図３の時刻ｔ５参照）。その後、処理がメインルーチンに戻される。

以上のように、本実施の形態においては、充電コネクタ８１がインレット２に接続されると、充電コネクタ８１とインレット２との接続がロックされるので、タイマー充電の充電開始時刻ｔ２を待っている間の第三者による充電コネクタ８１の取り外しを防止できる。また、バッテリ６の充電が完了する前にタイマー充電の充電終了時刻ｔ３が到来した場合、充電コネクタ８１とインレット２との接続がアンロックされる。そのため、ユーザが特段の追加操作なく、充電コネクタ８１を容易に取り外して外出することが可能になる。逆に、ユーザが外出しない場合には、タイマー充電の次の充電開始時刻ｔ４が到来すると、充電コネクタ８１とインレット２との接続がロックされる。よって、バッテリ６の充電中の充電コネクタ８１の取り外しを防止できる。

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。本開示の範囲は、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。

１ 車両、２ インレット、２１ 充電リッド、３ ロック機構、１０ ＥＣＵ、１１ プロセッサ、１２ メモリ、４１ 電圧センサ、４２ 電流センサ、５１，５２ 充電リレー、５３，５４ ＳＭＲ、６ バッテリ、７１ ＰＣＵ、７２ モータジェネレータ、７３ 動力伝達ギヤ、７４ 駆動輪、８ 充電ケーブル、８１ 充電コネクタ、９ 充電設備、９１ ＡＣ／ＤＣ変換器、１００ 充電システム、９００ 系統電源、ＮＬ０，ＰＬ０ 給電線、ＮＬ１，ＰＬ１ 電力線。

Claims (1)

1. 外部から充電ケーブルを介して供給される電力により車載の蓄電装置を充電することが可能な車両であって、
   インレットと、
   前記充電ケーブルの先端に設けられた充電コネクタと前記インレットとの接続のロック状態とアンロック状態とを切り替えるロック機構と、
   前記ロック機構を制御する制御装置とを備え、
   前記車両は、予め定められた充電スケジュールに従って前記蓄電装置を充電するタイマー充電が可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記充電コネクタが前記インレットに接続されてから前記タイマー充電の充電開始時刻までの間、前記ロック機構を前記ロック状態に維持し、
   前記タイマー充電の充電終了時刻が到来することで前記蓄電装置の充電を終了する場合、前記ロック機構を前記ロック状態から前記アンロック状態に切り替え、
   前記アンロック状態への切り替え後、前記充電コネクタが前記インレットに接続されたまま前記タイマー充電の次の充電開始時刻が到来した場合には、前記ロック機構を前記アンロック状態から前記ロック状態に切り替える、車両。
   

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