JP2022098874A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力ケーブルのコネクタと車両のインレットとの接続をロック可能なロック装置を備える可搬式の充電装置において、充電装置の盗難防止機能を実現する。
【解決手段】可搬式の充電装置３は、電力ケーブルと、コネクタ３４と、コントローラ４０とを備える。コネクタ３４は、車両２のインレット１１との接続をロックするロック装置３５を含む。車両２は、ユーザの認証に関する車両情報を充電装置３のコントローラ４０へ送信可能である。コントローラ４０は、電源設備４から車両２への給電中は、ロック装置３５をロック状態にし、給電終了後、車両２から車両情報を取得し、車両情報に基づいて、ユーザが認証されていると判定すると、ロック装置３５をアンロック状態にする。
【選択図】図２

Description

本開示は、充電装置に関し、特に、車両外部の電源設備から車両へ電力を供給するための可搬式の充電装置に関する。

特許第５４１１０５９号公報（特許文献１）は、電力ケーブルに設けられるコネクタを車両のインレットに接続した場合に、コネクタとインレットとの接続をロック可能なインレット装置を開示する。このインレット装置では、車両において、電力ケーブルのコネクタが接続されるインレットの上方に、コネクタをインレットにロックするロック機構が設けられる。そして、インレット付近に電子キーを持ってきてユーザ認証が行なわれると、ロック機構の動作が許可又は実行される（特許文献１参照）。

特許第５４１１０５９号公報

電力ケーブルのコネクタと車両のインレットとの接続をロックするロック装置を車両側ではなく電力ケーブルのコネクタ側に設けることを規定する規格が知られている（例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）や充電に関する中国国家標準（ＧＢ／Ｔ）等）。これらの規格では、車両外部の充電装置は、固設されたスタンド型の充電装置を想定しているため、充電装置の盗難防止機能は設けられていない。このような充電装置が可搬式のものとなった場合には、充電装置の盗難防止機能を備えることが求められる。

本開示は、かかる課題を達成するためになされたものであり、本開示の目的は、電力ケーブルのコネクタと車両のインレットとの接続をロック可能なロック装置を備える可搬式の充電装置において、充電装置の盗難防止機能を実現することである。

本開示の充電装置は、可搬式の充電装置であって、車両外部の電源設備から車両へ電力を供給するための電力ケーブルと、電力ケーブルに設けられて車両のインレットに接続可能なコネクタと、制御装置とを備える。コネクタは、インレットとの接続状態をロック状態及びアンロック状態のいずれかに切替えるロック装置を含む。制御装置は、ロック装置を制御する。車両は、ユーザの認証に関する車両情報を制御装置へ送信可能に構成される。制御装置は、電源設備から車両への給電中は、ロック装置をロック状態に制御し、車両への給電終了後、車両から車両情報を取得する。そして、制御装置は、車両情報に基づいて、ユーザが認証されていると判定すると、ロック装置をアンロック状態に制御する。

上記の充電装置においては、車両への給電中は、ロック装置がロック状態になる。車両への給電が終了すると、制御装置は、車両から車両情報を取得し、取得された車両情報に基づいて、ユーザが認証されているかを判定する。そして、ユーザの認証が確認されれば、ロック装置がアンロック状態になる。すなわち、ユーザの認証が確認されなければ、ロック装置はアンロック状態にならない。したがって、この充電装置によれば、充電装置の盗難を防止することができる。

本開示の充電装置によれば、電力ケーブルのコネクタと車両のインレットとの接続をロック可能なロック装置を備える可搬式の充電装置において、充電装置の盗難防止機能を実現することができる。

本開示の実施の形態に従う可搬式の充電装置が用いられる充電システムの全体構成を示す図である。 図１に示す車両及び充電装置の構成を詳細に示すブロック図である。 コネクタの接続面の一例を示す図である。 コネクタの接続面の他例を示す図である。 充電装置のコントローラにより実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示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、図中同一又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。

図１は、本開示の実施の形態に従う可搬式の充電装置が用いられる充電システムの全体構成を示す図である。図１を参照して、充電システム１は、車両２と、可搬式の充電装置３と、電源設備４とを備える。

車両２は、図示しない蓄電装置を搭載した電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）である。なお、車両２は、充電装置３を用いて車両外部の電源設備４から蓄電装置を充電可能な車両であればよく、例えば、所謂プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）でもよいし、燃料電池車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）でもよい。

充電装置３は、可搬式のポータブル充電器であって、不使用時は車両２のトランク等に搭載されている。そして、例えば、外出先において車両外部の電源設備から蓄電装置の充電を行なう場合に、車両２から充電装置３を取り出して使用することができる。図１では、電源設備４の端子部５０（例えば電源コンセント）に充電装置３のプラグ３１を接続し、車両２のインレット１１に充電装置３のコネクタ３４を接続して、充電装置３を通じて電源設備４と車両２とを電気的に接続しようとする状況が示されている。

図２は、図１に示した車両２及び充電装置３の構成を詳細に示すブロック図である。図２を参照して、車両２は、インレット１１と、電圧センサ１２と、電流センサ１３と、充電リレー１４と、蓄電装置１５とを備える。また、車両２は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１６と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１７と、駆動輪１８と、充電ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、ドアロックＥＣＵ２２とをさらに備える。

インレット１１は、車両外部の電源設備４から充電装置３を通じて供給される電力を受電するための受電部であり、充電装置３の電力ケーブルに設けられるコネクタ３４を接続可能に構成されている。充電装置３のコネクタ３４がインレット１１に接続されることにより、充電装置３と車両２とが電気的に接続される。

また、充電装置３のコネクタ３４がインレット１１に接続されることにより、車両２の充電ＥＣＵ２０と充電装置３のコントローラ４０（後述）とが電力ケーブル内の通信線ＣＬを通じて接続される。この例では、通信線ＣＬとして、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信用の信号線が用いられる（後述）。これにより、車両２の充電ＥＣＵ２０と充電装置３のコントローラ４０との間で、通信線ＣＬを通じて各種情報（指令、メッセージ、データ等）をやり取りすることができる。

電圧センサ１２は、インレット１１から入力される電圧を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２０へ出力する。電流センサ１３は、インレット１１から入力される電流を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２０へ出力する。充電リレー１４は、インレット１１と蓄電装置１５との間の電力線に設けられ、充電ＥＣＵ２０により開閉が制御される。

蓄電装置１５は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１５は、たとえば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１５は、インレット１１から入力される電力を蓄えることができる。すなわち、蓄電装置１５は、充電装置３を用いて、車両外部の電源（電源設備４）により充電することができる。そして、蓄電装置１５は、蓄えられた電力をＰＣＵ１６へ供給することができる。また、蓄電装置１５は、蓄電装置１５の状態を検出する各種センサ（電圧センサ、電流センサ、温度センサ等）を備えており（図示せず）、その検出値を充電ＥＣＵ２０へ出力する。

ＰＣＵ１６は、蓄電装置１５から電力を受けてＭＧ１７を駆動する。ＰＣＵ１６は、ＭＧ１７を駆動するインバータを含む。なお、ＰＣＵ１６は、蓄電装置１５から受ける電力の電圧を昇圧してインバータに供給するコンバータを含んでもよい。

ＭＧ１７は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。ＭＧ１７は、ＰＣＵ１６によって駆動され、駆動輪１８を駆動するための回転力を発生する。なお、車両２の制動時には、ＭＧ１７は発電し、発電された電力は、ＰＣＵ１６を通じて蓄電装置１５に蓄えられる。

充電ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。充電ＥＣＵ２０は、電圧センサ１２、電流センサ１３、蓄電装置１５等から各種センサ信号を受け、メモリ（ＲＯＭ）に記憶されたプログラムに従って、充電装置３（電源設備４）による蓄電装置１５の充電を制御する。

また、充電ＥＣＵ２０は、充電装置３のコネクタ３４がインレット１１に接続されている場合に、インレット１１、コネクタ３４、及び充電装置３の電力ケーブル内の通信線ＣＬを通じて、充電装置３のコントローラ４０と通信することができる。

ドアロックＥＣＵ２２も、ＣＰＵ等のプロセッサと、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。ドアロックＥＣＵ２２は、メモリ（ＲＯＭ）に記憶されたプログラムに従って、ユーザの照合処理を実行する。そして、ユーザが認証された場合に、ドアロックＥＣＵ２２は、ユーザからのドアアンロック指示に従ってドアをアンロック状態に制御する。なお、ユーザの照合処理は、充電ＥＣＵ２０で行なってもよいし、別のＥＣＵで行なってもよい。

なお、充電ＥＣＵ２０及びドアロックＥＣＵ２２の処理については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。なお、充電ＥＣＵ２０及びドアロックＥＣＵ２２は、統合して１つのＥＣＵで実装されてもよい。

充電装置３は、プラグ３１と、電力線ＡＣＬと、電圧センサ３２と、ＡＣ／ＤＣ変換器３３と、電力線ＰＬ，ＮＬと、コネクタ３４と、ロック装置３５と、通信線ＣＬと、コントローラ４０とを含む。

電圧センサ３２、ＡＣ／ＤＣ変換器３３、及びコントローラ４０は、単一の筐体（図示せず）内に設けられる。電力線ＡＣＬ、及び電力線ＰＬ，ＮＬは、電力ケーブルによって構成される。通信線ＣＬは、電力線ＰＬ，ＮＬとともに電力ケーブル内に配線される。

プラグ３１は、車両２の外部に設けられる電源設備４の端子部５０（例えば電源コンセント）に接続可能に構成されている。電力線ＡＣＬは、電源設備４からプラグ３１を通じて供給される交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器３３へ伝送する。電圧センサ３２は、電力線ＡＣＬ間の電圧を検出し、その検出値をコントローラ４０へ出力する。

ＡＣ／ＤＣ変換器３３は、電力線ＡＣＬを通じて受ける交流電力を、車両２の蓄電装置１５を充電するための直流電力に変換する。プラグ３１が端子部５０に接続されることで、ＡＣ／ＤＣ変換器３３は、プラグ３１及び電力線ＡＣＬを通じて電源設備４から交流電力を受けることができる。ＡＣ／ＤＣ変換器３３は、例えば、絶縁トランスを含む絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバータによって構成される。

コネクタ３４は、車両２のインレット１１に嵌合可能に構成されている。コネクタ３４がインレット１１に接続されることにより、ＡＣ／ＤＣ変換器３３により変換された直流電力を車両２へ供給することができる。また、コネクタ３４は、インレット１１に接続されると、接続を示す信号をコントローラ４０へ出力する。

ロック装置３５は、コネクタ３４に設けられる。ロック装置３５は、コントローラ４０からの指示に従って、コネクタ３４とインレット１１との接続状態をロック状態及びアンロック状態のいずれかに切替える。コネクタ３４とインレット１１との接続をロックするロック機構は、種々の機構を採用可能であり、例えば、ＣＨＡｄｅＭＯや中国国家標準（以下「ＧＢ／Ｔ規格」と称する。）で採用されている電気式のロック機構を用いることができる。この場合、作動電力は、電源設備４からの電力を用いて充電装置３内で生成される。

コントローラ４０は、ＣＰＵ等のプロセッサ４１と、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）４２と、各種信号を入出力するための入出力ポート４３とを含んで構成される。コントローラ４０は、電圧センサ３２等から受ける各種センサ信号、並びにメモリ４２のＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、ＡＣ／ＤＣ変換器３３による電力変換動作を制御する。

また、コントローラ４０は、コネクタ３４とインレット１１との接続状態を示す接続信号をコネクタ３４から受ける。そして、コントローラ４０は、メモリ４２のＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、コネクタ３４がインレット１１に接続されている場合に、車両２の充電ＥＣＵ２０から通信線ＣＬを通じて取得される車両２側の情報に基づいて、ロック装置３５を制御する。以下、コントローラ４０によるロック装置３５の制御について、詳しく説明する。

本実施の形態の充電システム１では、ＣＨＡｄｅＭＯやＧＢ／Ｔ規格等のように、コネクタ３４とインレット１１との接続状態をロック状態及びアンロック状態のいずれかに切替えるロック装置３５が、車両２のインレット１１ではなく充電装置３のコネクタ３４に設けられている。

ＣＨＡｄｅＭＯやＧＢ／Ｔ規格等では、車両外部の充電装置は、固設されたスタンド型の充電装置を想定しているため、充電装置の盗難防止機能は特に設けられていない。このような充電装置が可搬式のものとなった場合には、充電装置の盗難を防止するための機能を備えることが求められる。

そこで、本実施の形態では、充電装置３は可搬式のものであるところ、本実施の形態に従う充電装置３では、コントローラ４０は、電源設備４から車両２への給電（蓄電装置１５の充電）が終了すると、車両２から通信線ＣＬを通じて車両情報を取得する。この車両情報は、ユーザが認証されているか否かを判定可能な情報を含む。例えば、車両情報は、車両２に近づいたユーザが保持しているキーの照合状態を示す情報や、キー照合後のドアのロック状態を示す情報等を含む。

そして、キー照合が成立しており、又はドアがアンロック状態であると、コントローラ４０は、ユーザが認証されていると判断し、ロック装置３５をアンロック状態に制御する。すなわち、車両２からの上記車両情報に基づいて、ユーザが認証されていないと判定された場合は、ロック装置３５はアンロック状態にならない。これにより、充電装置３の盗難を防止することができる。

図３は、コネクタ３４の接続面の一例を示す図である。この例では、ＣＨＡｄｅＭＯ方式の電力伝送規格に適合した例が示されている。図３を参照して、コネクタ３４は、端子Ｔ１～Ｔ１０を含む。

端子Ｔ５，Ｔ６は、それぞれ電力線ＮＬ，ＰＬに接続される。端子Ｔ１は、グランド線に接続され、端子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０は、各種信号線に接続される。端子Ｔ８，Ｔ９は、ＣＡＮ通信用の信号線に接続される。端子Ｔ３は、空き端子である。

コネクタ３４がこのようなＣＨＡｄｅＭＯ方式の電力伝送規格に適合したものである場合、本実施の形態では、端子Ｔ８，Ｔ９を通じて、車両２から充電装置３のコントローラ４０へ上記の車両情報（キーの照合状態を示す情報や、キー照合後のドアのロック状態を示す情報等）が送信される。すなわち、この例では、ＣＡＮ通信用の信号線が通信線ＣＬ（図２）として用いられる。

図４は、コネクタ３４の接続面の他例を示す図である。この例では、ＧＢ／Ｔ規格のＤＣ（Direct Current）充電方式の電力伝送規格に適合した例が示されている。図４を参照して、コネクタ３４は、端子Ｔ１１～Ｔ１９を含む。

端子Ｔ１１，Ｔ１２は、それぞれ電力線ＰＬ，ＮＬに接続される。端子Ｔ１３は、グランド線に接続され、端子Ｔ１４，Ｔ１５は、ＣＡＮ通信用の信号線に接続される。端子Ｔ１６，Ｔ１７は、各種信号線に接続され、端子Ｔ１８，Ｔ１９は、低圧の補助電源線に接続される。

コネクタ３４がこのようなＧＢ／Ｔ規格のＤＣ充電方式の電力伝送規格に適合したものである場合、本実施の形態では、端子Ｔ１４，Ｔ１５を通じて、車両２から充電装置３のコントローラ４０へ上記の車両情報が送信される。すなわち、この例でも、ＣＡＮ通信用の信号線が通信線ＣＬ（図２）として用いられる。

このように、ＣＨＡｄｅＭＯやＧＢ／Ｔ規格では、車両と車両外部の充電装置との間でＣＡＮ通信を行なうための信号線が設けられている。そこで、本実施の形態の充電システム１では、これらの規格に準じたＣＡＮ通信用の信号線（通信線ＣＬ）を用いて、ユーザの認証に関する車両情報が車両２から充電装置３のコントローラ４０へ送信される。そして、充電装置３において、コントローラ４０が、車両２から受ける上記車両情報に基づいて、コネクタ３４に設けられるロック装置３５を制御することができる。

図５は、充電装置３のコントローラ４０により実行される処理の手順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に示される一連の処理は、コネクタ３４と車両２のインレット１１との接続が検知されると開始される。

図５を参照して、コネクタ３４とインレット１１との接続が検知されると、コントローラ４０は、ロック装置３５（図２）を作動させ、ロック装置３５をロック状態に制御する（ステップＳ１０）。ロック装置３５によりコネクタ３４とインレット１１との接続がロックされると、コントローラ４０は、ＡＣ／ＤＣ変換器３３へ駆動信号を出力し、充電装置３（電源設備４）による車両２の蓄電装置１５の充電を開始する（ステップＳ２０）。

その後、蓄電装置１５の充電が終了すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、コントローラ４０は、通信線ＣＬ（ＣＡＮ通信線）を通じて、車両２の車両情報を車両２から取得する（ステップＳ４０）。上述のように、この車両情報は、ユーザが認証されているか否かを判定可能な情報を含んでいる。具体的には、車両情報は、車両２に近づいたユーザが保持しているキーの照合状態を示す情報や、キー照合後のドアのロック状態を示す情報等を含んでいる。

次いで、コントローラ４０は、取得された車両情報に基づいて、キーの照合状態及びドアのロック状態を確認する（ステップＳ５０）。そして、キー照合が成立していると判定されるか、又はドアがアンロック状態であると判定された場合に（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、コントローラ４０は、ユーザが認証されているものと判断して、ロック装置３５によるコネクタ３４とインレット１１との接続のロックを解除する（ステップＳ６０）。これにより、ロック装置３５によるコネクタ３４とインレット１１との接続は、アンロック状態となる。

他方、ステップＳ５０において、キー照合が成立しておらず、かつ、ドアがロック状態であると判定されている場合は（ステップＳ５０においてＮＯ）、コントローラ４０は、ステップＳ６０へ処理を移行しない。すなわち、この場合は、コントローラ４０は、ユーザが認証されていないと判断して、ロック装置３５をアンロック状態にはせず、ロック装置３５のロック状態を継続する。これにより、ユーザが認証されていない状況で、充電終了に伴ないロック装置３５がアンロック状態になることにより、コネクタ３４がインレット１１から取り外されて充電装置３が持ち去られるのを防止することができる。

以上のように、この実施の形態においては、充電装置３による車両２の蓄電装置１５の充電中は、充電装置３においてロック装置３５がロック状態に制御される。充電が終了すると、車両２から通信線ＣＬを通じて充電装置３のコントローラ４０へ車両情報が送信される。そして、車両情報に基づいてユーザの認証が確認されると、ロック装置３５がアンロック状態になる。すなわち、ユーザの認証が確認されなければ、ロック装置３５はアンロック状態にならない。したがって、この実施の形態によれば、充電装置３の盗難を防止することができる。

今回開示された実施の形態は、全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。本開示により示される技術的範囲は、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 充電システム、２ 車両、３ 充電装置、４ 電源設備、１１ インレット、１２，３２ 電圧センサ、１３ 電流センサ、１４ 充電リレー、１５ 蓄電装置、１６ ＰＣＵ、１７ ＭＧ、１８ 駆動輪、２０ 充電ＥＣＵ、２２ ドアロックＥＣＵ、３１ プラグ、３３ ＡＣ／ＤＣ変換器、３４ コネクタ、３５ ロック装置、４０ コントローラ、４１ プロセッサ、４２ メモリ、４３ 入出力ポート、５０ 端子部、ＡＣＬ，ＮＬ，ＰＬ 電力線、ＣＬ 通信線、Ｔ１～Ｔ１９ 端子。

Claims (1)

1. 可搬式の充電装置であって、
   車両外部の電源設備から車両へ電力を供給するための電力ケーブルと、
   前記電力ケーブルに設けられ、前記車両のインレットに接続可能なコネクタとを備え、
   前記コネクタは、前記インレットとの接続状態をロック状態及びアンロック状態のいずれかに切替えるロック装置を含み、さらに、
   前記ロック装置を制御する制御装置を備え、
   前記車両は、ユーザの認証に関する車両情報を前記制御装置へ送信可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記電源設備から前記車両への給電中は、前記ロック装置をロック状態に制御し、
   前記車両への給電終了後、前記車両から前記車両情報を取得し、
   前記車両情報に基づいて、ユーザが認証されていると判定すると、前記ロック装置をアンロック状態に制御する、充電装置。
   

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