JP2022117704A - 充電ケーブル、それを備えた充電システム、および、車両の充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電ケーブルに追加の信号線を設けることなく、充電ケーブルに生じた異常の内容を車両に通知することである。
【解決手段】充電ケーブル３は、充電ケーブルの異常を検出する異常検出部と、コントロールパイロット信号線Ｌ３に第１のコントロールパイロット信号を出力することによって、充電ケーブル３の定格電流を車両１に通知するＣＣＩＤ制御部３３８とを備える。第１のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値に固定された上で、デューティ比が所定範囲内で制御されることにより定格電流を通知する信号である。ＣＣＩＤ制御部３３８は、異常検出部により異常が検出された場合には、検出された異常の内容を車両１に通知するための第２のコントロールパイロット信号をコントロールパイロット信号線に出力する。第２のコントロールパイロット信号は、第１のコントロールパイロット信号とはデューティ比が異なる信号である。
【選択図】図８

Description

本開示は、充電ケーブル、それを備えた充電システム、および、車両の充電方法に関する。

特開２０１９－１２９６７１号公報（特許文献１）に開示された車両は、プラグイン充電を制御する制御装置を備える。この制御装置は、充電器と車両とが充電ケーブルにより接続された場合に、コネクタがインレットに挿入されることで診断可能となる充電器の異常の有無を診断する。そして、制御装置は、充電器に異常があると診断されたときに、異常情報を外部機器（外部サーバなど）に送信する。

特開２０１９－１２９６７１号公報 特開２０１７－１４３６９３号公報

車両と充電器とを接続する充電ケーブルに異常が生じる可能性がある。充電ケーブルが自身の異常を検出した場合、その旨を充電ケーブルから車両に通知することが考えられる。通知を受けた車両が外部（車両のユーザ、充電器を管理するサーバなど）に異常を報知することにより、充電ケーブルに生じた異常の内容に応じた対策を取ることができる。

しかしながら、従来、充電ケーブルに生じた異常の詳細な内容を充電ケーブルから車両に通知することは困難であった。これは、充電ケーブルが特定の充電規格に準拠しているためである。たとえば、充電規格に規定されていない信号線を異常の内容を通知するために新たに追加することは実際上できない。従来の充電規格に準拠しつつ、充電ケーブルに生じた異常の詳細な内容を充電ケーブルから車両に通知することが望ましい。

本開示は、上記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、充電ケーブルに追加の信号線を設けることなく、充電ケーブルに生じた異常の内容を車両に通知することである。

（１）本開示の第１の局面に係る充電ケーブルは、車両と充電設備との間を電気的に接続するように構成されている。充電ケーブルは、充電ケーブルの異常を検出する異常検出部と、コントロールパイロット信号線と、コントロールパイロット信号線に第１のコントロールパイロット信号を出力することによって、充電ケーブルの定格電流を車両に通知する制御部とを備える。第１のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値に固定された上で、デューティ比が所定範囲内で制御されることにより定格電流を通知する信号である。制御部は、異常検出部により異常が検出された場合には、検出された異常の内容を車両に通知するための第２のコントロールパイロット信号をコントロールパイロット信号線に出力する。第２のコントロールパイロット信号は、第１のコントロールパイロット信号とは周波数およびデューティ比のうちの少なくとも一方が異なる信号である。

（２）第２のコントロールパイロット信号は、デューティ比が所定範囲外で制御されることによって、異常の内容を通知する信号である。

（３）第２のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値を含まない範囲で制御されることによって、異常の内容を通知する信号である。

上記（１）～（３）の構成によれば、第１のコントロールパイロット信号と第２のコントロールパイロット信号との間で周波数および／またはデューティ比を変更することによって、コントロールパイロット信号線を用いた車両への通知内容（充電ケーブルの定格電流／充電ケーブルの異常の内容）を切り替えることができる。したがって、充電ケーブルに追加の信号線を設けることなく、充電ケーブルに生じた異常の内容を車両に通知できる。

（４）第２のコントロールパイロット信号は、第１信号と、第１信号の後に出力される第２信号とを含む。第１信号は、デューティ比が所定範囲外に制御されることによって、充電ケーブルから車両への通知内容の切替を表す信号である。第２信号は、デューティ比が所定範囲内に制御されることによって、異常の内容を通知する信号である。

上記（４）の構成によれば、第２のコントロールパイロット信号が第１信号と第２信号とを含み、第２信号に先立って第１信号が出力される。これにより、充電ケーブルから車両への通知内容の切替を車両が認識できる。そのため、第１のコントロールパイロット信号と第２号とで共通のデューティ比を用いることが可能になる。その結果、充電ケーブルの異常の内容を通知するのに用いられるデューティ比の範囲を広く確保することが可能になる。

（５）異常検出部により検出される異常は、第１異常と第２異常とに分類される。制御部は、異常が第１異常である場合には、車両の充電停止を伴うように、異常の検出後、直ちに第２のコントロールパイロット信号をコントロールパイロット信号線に出力する。一方で、制御部は、異常が第２異常である場合には、車両の充電終了後に第２のコントロールパイロット信号をコントロールパイロット信号線に出力する。

上記（５）の構成によれば、第１異常（緊急対応を要する異常）が発生した場合には、直ちに車両の充電を停止させる一方で、第２異常（緊急対応を要さない異常）が発生した場合には、車両の充電終了まで充電を継続できる。

（６）本開示の第２の局面に係る充電システムは、上記の充電ケーブルと、車両とを備える。車両は、異常の内容をユーザに報知するインターフェースと、異常の内部を外部サーバに送信する通信モジュールとのうちの少なくとも一方を含む。

上記（６）の構成によれば、ユーザまたは外部サーバが充電ケーブルの異常の内容に応じた適切な対応（充電ケーブルの修理など）を取ることが可能になる。

（７）本開示の第２の局面に係る車両の充電方法は、コントロールパイロット信号線を含む充電ケーブルを用いた充電方法である。充電方法は、第１および第２のステップを含む。第１のステップは、充電ケーブルの異常が検出されていない場合に、コントロールパイロット信号線を伝達する第１のコントロールパイロット信号を用いて、充電ケーブルの定格電流を車両に通知するステップである。第２のステップは、充電ケーブルの異常が検出された場合に、コントロールパイロット信号線を伝達する第２のコントロールパイロット信号を用いて、充電ケーブルの異常の内容を車両に通知するステップである。第１のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値に固定された上で、デューティ比が所定範囲内で制御されることにより定格電流を通知する信号である。第２のコントロールパイロット信号は、第１のコントロールパイロット信号とは周波数およびデューティ比のうちの少なくとも一方が異なる信号である。

上記（７）の方法によれば、上記（１）の構成と同様に、充電ケーブルに追加の信号線を設けることなく、充電ケーブルに生じた異常の内容を車両に通知できる。

本開示によれば、充電ケーブルに追加の信号線を設けることなく、充電ケーブルに生じた異常の内容を車両に通知できる。

本開示の実施の形態１に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。 充電ケーブルの外観を示す図である。 充電システムのプラグイン充電に関連する回路構成の一例を図である。 コントロールパイロット信号の制御の一例を示すタイミングチャートである。 コントロールパイロット信号の周波数およびデューティ比の規定範囲を説明するための図である。 実施の形態１においてコントロールパイロット信号に割り当てられる情報の全体像を示す図である。 実施の形態１におけるコントロールパイロット信号への異常の通知内容の割り当てを示す概念図である。 実施の形態１における充電ケーブルの異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例における充電ケーブルの異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。 実施の形態２においてコントロールパイロット信号に割り当てられる情報の全体像を示す図である。 実施の形態２におけるコントロールパイロット信号への異常の通知内容の割り当てを示す概念図である。 実施の形態２における充電ケーブルの異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。 実施の形態３におけるコントロールパイロット信号のデューティ比の変化を説明するための図である。 実施の形態３における充電ケーブルの異常通知に関連する処理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１］
＜充電システムの構成＞
図１は、本開示の実施の形態１に係る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１００は、車両１と、充電設備２と、充電ケーブル３とを備える。

車両１は、プラグイン充電が可能に構成された車両であり、たとえばプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）である。車両１は、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）であってもよいし、プラグイン燃料電池車（ＰＦＣＶ：Plug-in Fuel Cell Vehicle）であってもよい。

車両１は、ＨＭＩ（Human Machine Interface）１８と、通信モジュール１９とを備える。ＨＭＩ１８は、たとえば車載ディスプレイであり、各種情報を車室内のユーザに報知可能に構成されている。また、車両１は、通信モジュール１９を用いることによって、充電システム１００の外部に設置されたサーバ９（充電設備２の管理サーバなど）に各種情報を送信できる。情報の送信先は、サーバ９に代えてまたは加えて、ディーラ等に設置された修理ツール（図示せず）であってもよいし、ユーザの携帯端末（スマートホンなど）であってもよい。

充電設備２は、ＡＣ方式の給電設備であり、いわゆる「普通充電器」である。充電設備２は、外部電源２０（図３参照）から供給される交流電力を車両１に供給することが可能に構成されている。充電設備２は、たとえば、住宅の外壁等に設けられた充電器であるが、充電スタンドに設置された充電器であってもよい。

充電ケーブル３は、ＡＣ方式のケーブルであり、車両１と充電設備２とを電気的に接続するように構成されている。

図２は、充電ケーブル３の外観を示す図である。本実施の形態における充電ケーブル３は、所定の充電規格、より具体的には、ＩＥＣ６１８５１等の国際標準規格に準拠したケーブルである。充電ケーブル３は、充電コネクタ３１と、ケーブル部３２と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）ボックス３３と、コンセントプラグ３４とを含む。

充電コネクタ３１は、車両１のインレット１３（図３参照）に挿入されるように構成されている。充電コネクタ３１は、正極端子Ｔ１と、負極端子Ｔ２と、コントロールパイロット端子Ｔ３と、接地端子Ｔ４と、コネクタ接続端子Ｔ５との５つの端子を含む。

ケーブル部３２は、充電コネクタ３１とＣＣＩＤボックス３３とコンセントプラグ３４とを電気的に接続する。ＣＣＩＤボックス３３は、後述する電流遮断機構を含む構造体である。コンセントプラグ３４は、充電設備２に設けられたコンセント２１（図３参照）に接続されるように構成されている。

図３は、充電システム１００のプラグイン充電に関連する回路構成の一例を図である。車両１は、電圧センサ１１と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２と、インレット１３と、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、コントロールパイロット線Ｌ３と、接地線Ｌ４と、接続信号線Ｌ５とを含む。

充電コネクタ３１は、前述の５端子を含む。正極端子Ｔ１は、車両１の電力線ＡＣＬ１と充電ケーブル３のケーブル部３２とを電気的に接続する。負極端子Ｔ２は、車両１の電力線ＡＣＬ２と充電ケーブル３のケーブル部３２とを電気的に接続する。コントロールパイロット端子Ｔ３は、コントロールパイロット線Ｌ３に電気的に接続されている。接地端子Ｔ４は、接地線Ｌ４に電気的に接続されている。コネクタ接続端子Ｔ５は、接続信号線Ｌ５に電気的に接続されている。

ＣＣＩＤボックス３３は、ＣＣＩＤリレー３３１と、電流センサ３３２と、電圧センサ３３３と、漏電検知器３３４と、コントロールパイロット回路３３５と、電磁コイル３３６と、温度センサ３３７と、ＣＣＩＤ制御部３３８とを含む。

ＣＣＩＤリレー３３１は、ケーブル部３２に電気的に接続されている。ＣＣＩＤリレー３３１の導通状態／非導通状態は、コントロールパイロット回路３３５による制御によって切り替えられる。ＣＣＩＤリレー３３１が非導通状態である場合、充電ケーブル３内で電路が遮断される。ＣＣＩＤリレー３３１が導通状態である場合、充電設備２（系統電源などの外部電源２０）から車両１へと交流電力を供給することが可能になる。

電流センサ３３２は、ケーブル部３２を流れる交流電流を検出し、その検出値をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。これにより、ＣＣＩＤ制御部３３８は、充電ケーブル３における過電流の発生を検知できる。

電圧センサ３３３は、充電設備２から供給される交流電力の電圧を検出し、その検出値をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。

漏電検知器３３４は、ケーブル部３２に電気的に接続されている。漏電検知器３３４は、充電ケーブル３における漏電の発生を検知すると、その旨をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。具体的には、漏電検知器３３４は、対となるケーブル部３２に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を検出し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。なお、図示しないが、漏電検知器３３４により漏電が検知されると、ＣＣＩＤ制御部３３８からの制御指令に従って電磁コイル３３６への給電が遮断され、ＣＣＩＤリレー３３１が非導通状態となる。

コントロールパイロット回路３３５は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴをコントロールパイロット線Ｌ３に出力する。コントロールパイロット信号ＣＰＬＴは、コントロールパイロット回路３３５からＥＣＵ１２に充電ケーブル３の定格電流を通知するための信号である。

電磁コイル３３６は、コントロールパイロット回路３３５による制御によってＣＣＩＤリレー３３１の接点の開放／閉成を行う。

温度センサ３３７は、ＣＣＩＤボックス３３内の温度（たとえば各構成要素が実装された基板の温度）を検出し、その検出値をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。これにより、ＣＣＩＤ制御部３３８は、ＣＣＩＤボックス３３の過度の温度上昇を検知できる。

ＣＣＩＤ制御部３３８は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリと、入出力ポートとを含む。ＣＣＩＤ制御部３３８は、上記各センサの検出値に基づいて、コントロールパイロット回路３３５を制御する。

より詳細には、コントロールパイロット回路３３５は、電圧センサ３３５ａと、発振回路３３５ｂと、抵抗Ｒ７とを含む。電圧センサ３３５ａは、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位を検出し、その検出値をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。発振回路３３５ｂは、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定電位（たとえば１２Ｖ）である場合にはコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを非発振とする。一方、発振回路３３５ｂは、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定電位よりも低下した場合（たとえば９Ｖまで低下した場合）には、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴを特定の周波数（この例では１ｋＨｚ）およびデューティ比で発振させる。

コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比は、充電設備２から充電ケーブル３を介して車両１に供給可能な最大電流（定格電流）に基づいて設定される。定格電流は、充電ケーブルの仕様に応じて定められており、充電ケーブルの種類が異なれば定格電流も異なり得る。コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比によって、コントロールパイロット回路３３５から車両１のＥＣＵ１２へ充電ケーブル３の定格電流が通知される。ＥＣＵ１２は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比に基づいて、車両１が供給を受けることが可能な最大電流を検知できる。

コントロールパイロット信号ＣＰＬＴは、ＥＣＵ１２からＣＣＩＤリレー３３１を遠隔操作するための信号としても使用される。具体的には、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＥＣＵ１２によって操作される。定格電流の通知後に、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＥＣＵ１２の操作によってさらに低下した場合（たとえば６Ｖまで低下した場合）、コントロールパイロット回路３３５は、電磁コイル３３６へ電流を供給する。これにより、電磁コイル３３６は電磁力を発生させる。その結果、ＣＣＩＤリレー３３１の接点が閉成され、ＣＣＩＤリレー３３１が導通状態になる。すなわち、充電ケーブル３を介して充電設備２から車両１への電力供給が可能になる。

充電コネクタ３１は、前述の５端子（Ｔ１～Ｔ５）に加えて、温度センサ３１１と、接続検出回路３１２と、押しボタン３１３とを含む。一方、車両１のＥＣＵ１２は、抵抗回路１２１と、入力バッファ１２２，１２３と、電源ノード１２４と、プルアップ抵抗Ｒ３と、ＣＰＵ１２５とを含む。インレット１３は抵抗Ｒ４を含む。

温度センサ３１１は、充電コネクタ３１内の温度（たとえば正極端子Ｔ１および負極端子Ｔ２の温度）を検出し、その検出値をＣＣＩＤ制御部３３８に出力する。これにより、ＣＣＩＤ制御部３３８は、充電コネクタ３１の過度の温度上昇を検知できる。

接続検出回路３１２は、抵抗Ｒ５，Ｒ６と、スイッチＳＷ３とを含む。抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とは、接続信号線Ｌ５と接地線Ｌ４との間に直列に接続されている。スイッチＳＷ３は抵抗Ｒ６に並列に接続されている。スイッチＳＷ３は、たとえばリミットスイッチである。スイッチＳＷ３の接点は、充電コネクタ３１がインレット１３に確実に嵌合された状態で閉成される。充電コネクタ３１がインレット１３から取り外された状態（または充電コネクタ３１とインレット１３との嵌合が不確実な状態）では、スイッチＳＷ３の接点は開放される。また、充電コネクタ３１をインレット１３から取り外す際にユーザにより押しボタン３１３が操作される。スイッチＳＷ３の接点は、押しボタン３１３が操作されることによっても開放される。

接続信号線Ｌ５は、充電コネクタ３１とインレット１３との接続状態を示す接続信号ＰＩＳＷを伝達する。充電コネクタ３１がインレット１３から取り外された状態では、接続信号線Ｌ５がプルアップ抵抗Ｒ３を介して電源ノード１２４に接続されるので、接続信号ＰＩＳＷはハイレベルになる。充電コネクタ３１がインレット１３に接続された状態では、接続信号線Ｌ５が充電コネクタ３１内の抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して接地線Ｌ４に接続されるので（プルダウン）、接続信号ＰＩＳＷはローレベルになる。

抵抗回路１２１は、車両１からコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作するための回路である。より詳細には、抵抗回路１２１は、プルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを含む。プルダウン抵抗Ｒ１およびスイッチＳＷ１は、コントロールパイロット線Ｌ３と車両アースＧＮＤとの間に直列に接続されている。プルダウン抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２も、コントロールパイロット線Ｌ３と車両アースＧＮＤとの間に直列に接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２の各々の導通／非導通は、ＣＰＵ１２５からの制御指令によって制御される。

入力バッファ１２２は、コントロールパイロット線Ｌ３上を伝達されるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを受け、そのコントロールパイロット信号ＣＰＬＴをＣＰＵ１２５に出力する。入力バッファ１２３は、接続信号線Ｌ５上を伝達される接続信号ＰＩＳＷを受け、その接続信号ＰＩＳＷをＣＰＵ１２５に出力する。

電圧センサ１１は、電力線ＡＣＬ１と電力線ＡＣＬ２との間の交流電圧（充電設備２から供給される交流電力の電圧）を検出し、その検出値をＣＰＵ１２５に出力する。

ＣＰＵ１２５は、入力バッファ１２３から接続信号ＰＩＳＷを受けるとともに、入力バッファ１２２からコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。ＣＰＵ１２５は、接続信号ＰＩＳＷの電位レベルに基づいて、インレット１３への充電コネクタ３１の接続状態を検出する。充電コネクタ３１がインレット１３に接続されている場合に、ＣＰＵ１２５は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴを用いてＣＣＩＤリレー３３１を遠隔操作する。コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの制御について、以下、より詳細に説明する。

＜コントロールパイロット信号＞
図４は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの制御の一例を示すタイミングチャートである。図４には接続信号ＰＩＳＷの変化も併せて図示されている。図４の横軸は経過時間を表す。縦軸は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位と、接続信号ＰＩＳＷの電位とを表す。

図３および図４を参照して、初期時刻ｔ０では、充電コネクタ３１がインレット１３に接続されていないとする。接続信号ＰＩＳＷの電位はＵ０であり、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ０である。ＣＣＩＤリレー３３１は非道通状態である。

時刻ｔ１においてインレット１３に充電コネクタ３１が接続されると、接続信号ＰＩＳＷの電位がＵ０からＵ１に低下するとともに、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ０からＶ１に低下する。これにより、ＣＣＩＤ制御部３３８は、充電コネクタ３１がインレット１３に接続されたことを検知する。

時刻ｔ２において、ＣＣＩＤ制御部３３８は、電位の上限値をＶ１として、所定の周波数およびデューティ比でコントロールパイロット信号ＣＰＬＴが発振するように、コントロールパイロット回路３３５（発振回路３３５ｂ）を制御する。ＣＰＵ１２５は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を検出することによって、充電ケーブル３の定格電流を取得する。

時刻ｔ３において、電力供給開始に先立つ準備のための所定の処理（充電準備）が完了すると、ＣＰＵ１２５は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御することによって、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位をＶ１からＶ２に引き下げる。そうすると、発振中のコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電位の上限値がＶ２になる。これに伴い、ＣＣＩＤ制御部３３８は、ＣＣＩＤリレー３３１を非道通状態から導通状態へと切り替える。その結果、充電設備２から車両１へと交流電力を供給することが可能になる。

図５は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数およびデューティ比の規定範囲を説明するための図である。前述の国際標準規格（ＩＥＣ６１８５１等）においては、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数として特定の固定値（１ｋＨｚ）を用いることが規定されている。

また、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比としては、１０％から９６％までの範囲内の値を用いることが規定されている。デューティ比が１０％から８５％までの範囲内である場合、定格電流は、デューティ比ｄに０．６Ａを乗じた値により表される。一方、デューティ比が８５％から９６％までの範囲内である場合、定格電流は、デューティ比ｄから６４％を差し引き、さらに２．５Ａを乗じた値により表される。

＜充電ケーブルの異常＞
以下では理解を容易にするため、充電ケーブル３側の制御主体をＣＣＩＤ制御部３３８に代えて単に充電ケーブル３と記載し、車両１側の制御主体をＣＰＵ１２５に代えて単に車両１と記載する。

充電ケーブル３が自身の異常を検出した場合、その旨を充電ケーブル３から車両１に通知することが考えられる。通知を受けた車両１が通信モジュール１９を用いて外部（図示しないが、車両１のユーザ、充電設備２を管理するサーバなど）に異常発生を報知することにより、充電ケーブル３に生じた異常の内容に応じた対策を取ることができる。

しかし、従来、充電ケーブル３に生じた異常の詳細な内容を充電ケーブル３から車両１に通知することは困難であった。これは、図３～図５にて説明したように、充電ケーブル３が特定の充電規格（国際標準規格）に準拠しているためである。充電規格に規定されていない信号線を異常の内容を通知するために新たに追加することは実際上できない。従来の充電規格に準拠しつつ、充電ケーブル３に生じた異常の詳細な内容を充電ケーブル３から車両１に通知することが望ましい。

そこで、本実施の形態においては、充電ケーブル３に異常が生じた場合に、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比のなかで、定格電流の通知に使用されていないデューティ比を充電ケーブル３の異常の内容毎に割り当てる構成を採用する。

図６は、実施の形態１においてコントロールパイロット信号ＣＰＬＴに割り当てられる情報の全体像を示す図である。実施の形態１においては、図５にて説明したデューティ比の範囲外、すなわち、１％以上かつ１０％未満の範囲ｄ１（１％≦ｄ１＜１０％の範囲）、および／または、９６％超かつ１００％未満の範囲ｄ２（９６％＜ｄ２≦１００％の範囲）が充電ケーブル３の異常の内容を通知するために割り当てられる。

図７は、実施の形態１におけるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴへの異常の通知内容の割り当てを示す概念図である。この例では、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比１％毎に別の種類の異常が割り当てられている。デューティ比が１％である場合、充電ケーブル３に第１の異常が発生したことを表す。デューティ比が２％である場合、充電ケーブル３に第２の異常が発生したことを表す。デューティ比が３％である場合、充電ケーブル３に第３の異常が発生したことを表す。デューティ比が４％以上の場合についても同様である。

第１～第９の異常は、充電コネクタ３１の過度の温度上昇、ＣＣＩＤボックス３３内に収容された基板の過度の温度上昇、充電ケーブル３における漏電、充電ケーブル３における過電流などの様々な異常を含み得る。

なお、この例では、デューティ比が１％以上かつ１０％未満の範囲ｄ１内である場合について説明したが、９６％超かつ１００％未満の範囲ｄ２を用いてもよい。また、これら２つの範囲ｄ１，ｄ２を両方を用いてもよいし、範囲ｄ１の一部と範囲ｄ２の一部とを組み合わせて用いててもよい。

＜制御フロー＞
図８は、実施の形態１における充電ケーブル３の異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。このフローチャート（および後述する各フローチャート）は、たとえば、充電ケーブル３がインレット１３に接続された状態である場合に予め定められた演算周期毎に繰り返し実行される。各ステップは、充電ケーブル３（ＣＣＩＤ制御部３３８）によるソフトウェア処理により実現されるが、充電ケーブル３内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。

Ｓ１１において、充電ケーブル３は、充電ケーブル３の異常が検出されたかどうかを判定する。前述した４通りの異常の例に説明すると、充電コネクタ３１の過度の温度上昇は温度センサ３１１を用いて検出できる。ＣＣＩＤボックス３３内に収容された基板の過度の温度上昇は温度センサ３３７を用いて検出できる。充電ケーブル３における漏電は漏電検知器３３４を用いて検出できる。充電ケーブル３における過電流は電流センサ３３２を用いて検出できる。

充電ケーブル３の異常が検出されていない場合（Ｓ１１においてＮＯ）、充電ケーブル３は、図５に示した通常時の範囲内（１０％から９６％までの範囲内）のデューティ比を用いて、充電ケーブル３の定格電流を車両１に通知する（Ｓ１２）。このときのコントロールパイロット信号は、本開示に係る「第１のコントロールパイロット信号」に相当する。

一方、充電ケーブル３の異常が検出された場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、充電ケーブル３は、Ｓ１１にて検出された異常の内容（種別）を特定する（Ｓ１３）。そして、充電ケーブル３は、特定された異常の内容に応じた値に、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を設定する（Ｓ１４）。このときのコントロールパイロット信号は、本開示に係る「第２のコントロールパイロット信号」に相当する。

これにより、車両１は、充電ケーブル３に異常が生じたことを認識できるとともに、どのような異常が発生したのかも認識できる。その結果、車両１は、たとえば、充電ケーブル３に生じた異常の内容に応じてプラグイン充電を中止したり、充電ケーブル３の修理が必要である旨をユーザまたは外部のサーバに報知したりすることができる。この報知には、通信モジュール１９に代えてまたは加えて車載ディスプレイなどのＨＭＩ１８を用いてもよい。

以上のように、実施の形態１においては、充電ケーブル３の定格電流の通知用に割り当てられていないデューティ比の範囲が充電ケーブル３の異常の内容を通知するために割り当てられる。すなわち、既存のコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの用途を広げ、充電ケーブル３の異常内容の通知にもコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを活用する。これにより、実施の形態１によれば、充電ケーブル３に追加の信号線を設けることなく、充電ケーブル３に生じた異常の内容を車両１に通知できる。

［実施の形態１の変形例］
図９は、実施の形態１の変形例における充電ケーブル３の異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。本変形例においては、Ｓ１３にて異常の内容が特定された後、充電ケーブル３から車両１への通知タイミングが異常の内容に応じて設定される。より詳細には、本変形例におけるフローチャートは、Ｓ１５～Ｓ１７の処理をさらに含む点において、実施の形態１におけるフローチャート（図８参照）と異なる。

Ｓ１５において、充電ケーブル３は、充電ケーブル３に生じた異常が緊急対応を要するものであるかどうかを判定する。前述の例では、充電ケーブル３における漏電または過電流は緊急対応を要するものに分類できる（第１異常）。一方、充電コネクタ３１またはＣＣＩＤボックス３３の温度上昇は、その度合いに依存し得るものの、緊急対応を要さないものに分類できる（第２異常）。このように、緊急対応を要する異常がどうかに関する情報は予め定められ、充電ケーブル３（ＣＣＩＤ制御部３３８）に与えられている。

充電ケーブル３に生じた異常が緊急対応を要するものである場合（Ｓ１５においてＹＥＳ）、充電ケーブル３は、実施の形態１と同様に、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を異常の内容に応じた値に設定することにより、直ちに車両１に異常の内容を通知する（Ｓ１４）。

これに対し、充電ケーブル３に生じた異常が緊急対応を要するものでない場合（Ｓ１５においてＮＯ）には、充電ケーブル３は、プラグイン充電が完了するまでは通常通りの充電制御を継続する（Ｓ１６においてＮＯ、Ｓ１７）。プラグイン充電が完了すると（Ｓ１６においてＹＥＳ）、充電ケーブル３は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を異常の内容に応じた値に設定することにより、車両１に異常の内容を通知する（Ｓ１４）。

以上のように、本変形例によれば、充電ケーブル３に生じた異常が緊急対応を要するものでない場合には、異常内容の通知タイミングをプラグイン充電の終了後とする。これにより、より確実に車両１のプラグイン充電を完了することが可能になる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、充電ケーブル３に生じた異常内容の通知にコントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を用いる構成について説明した。実施の形態２においては、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数を用いる構成について説明する。

図１０は、実施の形態２においてコントロールパイロット信号ＣＰＬＴに割り当てられる情報の全体像を示す図である。前述の通り、通常時にはコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数は１ｋＨｚに固定されている。本実施の形態では、１ｋＨｚ以外の周波数、好ましくは１ｋＨｚよりも高い周波数が充電ケーブル３の異常の内容を通知するために割り当てられる。

図１１は、実施の形態２におけるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴへの異常の通知内容の割り当てを示す概念図である。この例では、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数１ｋＨｚ毎に別の種類の異常が割り当てられている。すなわち、周波数が２ｋＨｚである場合、充電ケーブル３に第１の異常が発生したことを表す。周波数が３ｋＨｚである場合、充電ケーブル３に第２の異常が発生したことを表す。周波数が４ｋＨｚである場合、充電ケーブル３に第３の異常が発生したことを表す。周波数が５ｋＨｚ以上の場合についても同様である。

図１２は、実施の形態２における充電ケーブル３の異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。Ｓ２１の処理は、実施の形態１における異常検出処理（図８のＳ１１の処理）と同等である。

充電ケーブル３の異常が検出されていない場合（Ｓ２１においてＮＯ）、充電ケーブル３は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数を特定値（＝１ｋＨｚ）に固定したまま、図５に示した通常時の範囲内（１０％から９６％までの範囲内）のデューティ比を用いて、充電ケーブル３の定格電流を車両１に通知する（Ｓ２２）。

一方、充電ケーブル３の異常が検出された場合（Ｓ２１においてＹＥＳ）、充電ケーブル３は、Ｓ２１にて検出された異常の内容を特定する（Ｓ２３）。そして、充電ケーブル３は、特定された異常の内容に応じた値にコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数を設定する（Ｓ２４）。コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比は特に限定されるものではないが、たとえば、通常時の範囲内（１０％から９６％までの範囲内）の決められた値に設定できる。

これにより、車両１は、充電ケーブル３に異常が生じたことを認識できるとともに、どのような異常が発生したのかも認識できる。その結果、車両１は、たとえば、充電ケーブル３に生じた異常の内容に応じてプラグイン充電を中止したり、充電ケーブル３の修理が必要である旨をユーザに報知したりすることができる。

以上のように、実施の形態２においては、充電ケーブル３の定格電流を通知する際には使用されない周波数が充電ケーブル３の異常の内容に応じて割り当てられる。実施の形態２によっても既存のコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを用いるため、実施の形態１と同様に、充電ケーブル３に追加の信号線を設けることなく、充電ケーブル３に生じた異常の内容を車両１に通知できる。

なお、実施の形態１と実施の形態２とを適宜組み合わせることもできる。すなわち、充電ケーブル３の異常の内容を通知する際に、充電ケーブル３の定格電流の通知用に使用されていない周波数とデューティ比とを組み合わせて使用してもよい。

［実施の形態３］
実施の形態３においては、通常時の範囲内のデューティ比を用いて、充電ケーブル３の異常の内容を通知可能な構成について説明する。

図１３は、実施の形態３におけるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比の変化を説明するための図である。図１３において、横軸は経過時間を表す。縦軸は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を表す。

初期時刻ｔ１０においては充電ケーブル３の異常は検出されておらず、正常にプラグイン充電が行われている状況を想定する。このとき、車両１（ＣＰＵ１２５）は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を検出することによって、充電ケーブル３の定格電流を取得している。デューティ比は通常時の１０％から９６％までの範囲内（たとえば２０％）である。

時刻ｔ１１において充電ケーブル３の異常が検出されると、充電ケーブル３（ＣＣＩＤ制御部３３８）は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常時の範囲外に一時的に変化させる。図１２に示す例では、デューティ比が通常時の下限値（１０％）よりも低い値（たとえば８％）に引き下げされる。これにより、車両１は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を用いた通知内容が、充電ケーブル３の定格電流に関する情報から充電ケーブル３の異常内容に関する情報へと切り替えられたことを認識できる。

時刻ｔ１２において、ＣＣＩＤ制御部３３８は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常時の範囲内の値（たとえば４０％）に戻す。このとき、充電ケーブル３の異常の内容毎に異なるデューティ比が割り当てられている。したがって、実施の形態１と同様に、車両１は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比によって、充電ケーブル３の異常の内容を取得できる。

通常時におけるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比の範囲は、１０％～９６％と広く、全範囲の大部分を占めている（図５参照）。そのため、実施の形態１にて説明したようにコントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常時の範囲外の値に変更することによって充電ケーブル３の異常の内容を通知しようとする場合、狭い範囲内でデューティ比を高精度に制御することが要求される。たとえば図７にて説明したようにデューティ比１％～９％の範囲で１％毎に別の種類の異常が割り当てられる場合、充電ケーブル３は、１％よりも高精度にデューティ比を制御することが求められる。よって、充電ケーブル３の設計に高い難易度が要求され得る。

これに対し、実施の形態３においては、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比に通常時の範囲内の値が用いられるため、充電ケーブル３の異常内容の通知に使用可能な範囲が広い。よって、実施の形態１と比べて広いデューティ比毎（たとえばデューティ比３％毎、５％毎など）に別の種類の異常を割り当てることができる。そうすると、デューティ比の制御に許容される誤差が大きくなるため、充電ケーブル３の設計難易度を低下させることができる。

図１４は、実施の形態３における充電ケーブル３の異常通知に関連する処理を示すフローチャートである。Ｓ３１，Ｓ３２の処理は、実施の形態１における対応する処理（図８のＳ１１，Ｓ１２の処理）と同等である。

充電ケーブル３の異常が検出された場合（Ｓ３１においてＹＥＳ）、充電ケーブル３は、Ｓ３１にて検出された異常の内容を特定する（Ｓ３３）。充電ケーブル３は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常の範囲外の値に一時的に設定する（Ｓ３４）。これにより、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比による通知内容が充電ケーブル３の定格電流から充電ケーブル３の異常内容へと切り替わったことが車両１に通知される。このときのコントロールパイロット信号は、本開示に係る「第２のコントロールパイロット信号の第１信号」に相当する。

Ｓ３５において、充電ケーブル３は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常の範囲内に定められた異常内容に応じた値に設定する。これにより、車両１は、充電ケーブル３に異常が生じたことを認識できるとともに、どのような異常が発生したのかも認識できる。なお、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの周波数は通常時の値（１ｋＨｚ）に固定できる。このときのコントロールパイロット信号は、本開示に係る「第２のコントロールパイロット信号の第２信号」に相当する。

以上のように、実施の形態３においては、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を通常の範囲外に一時的に切り替えられたことをトリガとして、デューティ比による通知内容が切り替えられる。これにより、通常の範囲内のデューティ比を用いて充電ケーブル３の異常内容を通知することが可能になる。実施の形態３においても既存のコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを用いるため、実施の形態１，２と同様に、充電ケーブル３に追加の信号線を設けることなく、充電ケーブル３に生じた異常の内容を車両１に通知できる。

実施の形態３においても、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比による通知内容の切替を表す信号が、周波数が通常時の値（１ｋＨｚ）とは異なる信号であってもよい。

なお、温度センサ３１１、電流センサ３３２、漏電検知器３３４および温度センサ３３７の各々は、本開示に係る「異常検出部」に相当する。ＣＣＩＤ制御部３３８は、本開示に係る「制御部」に相当する。

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、１１ 電圧センサ、１２ ＥＣＵ、１２１ 抵抗回路、１２２，１２３ 入力バッファ、１２４ 電源ノード、１３ インレット、１８ ＨＭＩ、１９ 通信モジュール、２ 充電設備、２０ 外部電源、２１ コンセント、３ 充電ケーブル、３１ 充電コネクタ、３１１ 温度センサ、３１２ 接続検出回路、３１３ ボタン、３２ ケーブル部、３３ ＣＣＩＤボックス、３３１ リレー、３３２ 電流センサ、３３３ 電圧センサ、３３４ 漏電検知器、３３５ コントロールパイロット回路、３３５ａ 電圧センサ、３３５ｂ 発振回路、３３６ 電磁コイル、３３７ 温度センサ、３３８ ＣＣＩＤ制御部、３４ コンセントプラグ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力線、Ｌ３ コントロールパイロット線、Ｌ４ 接地線、Ｌ５ 接続信号線、Ｒ１，Ｒ２ プルダウン抵抗、Ｒ３ プルアップ抵抗、Ｒ４～Ｒ７ 抵抗、ＳＷ１～ＳＷ３ スイッチ、Ｔ１ 正極端子、Ｔ２ 負極端子、Ｔ３ コントロールパイロット端子、Ｔ４ 接地端子、Ｔ５ コネクタ接続端子、１００ 充電システム。

Claims (7)

1. 車両と充電設備との間を電気的に接続するように構成された充電ケーブルであって、
   前記充電ケーブルの異常を検出する異常検出部と、
   コントロールパイロット信号線と、
   前記コントロールパイロット信号線に第１のコントロールパイロット信号を出力することによって、前記充電ケーブルの定格電流を前記車両に通知する制御部とを備え、
   前記第１のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値に固定された上で、デューティ比が所定範囲内で制御されることにより前記定格電流を通知する発信信号であり、
   前記制御部は、前記異常検出部により前記異常が検出された場合には、前記異常の内容を前記車両に通知するための第２のコントロールパイロット信号を前記コントロールパイロット信号線に出力し、
   前記第２のコントロールパイロット信号は、前記第１のコントロールパイロット信号とは周波数およびデューティ比のうちの少なくとも一方が異なる信号である、充電ケーブル。
2. 前記第２のコントロールパイロット信号は、デューティ比が前記所定範囲外で制御されることによって、前記異常の内容を通知する信号である、請求項１に記載の充電ケーブル。
3. 前記第２のコントロールパイロット信号は、周波数が前記特定値を含まない範囲で制御されることによって、前記異常の内容を通知する信号である、請求項１に記載の充電ケーブル。
4. 前記第２のコントロールパイロット信号は、第１信号と、前記第１信号の後に出力される第２信号とを含み、
   前記第１信号は、デューティ比が前記所定範囲外に制御されることによって、前記充電ケーブルから前記車両への通知内容の切替を表す信号であり、
   前記第２信号は、デューティ比が前記所定範囲内に制御されることによって、前記異常の内容を通知する信号である、請求項１に記載の充電ケーブル。
5. 前記異常検出部により検出される前記異常は、第１異常と第２異常とに分類され、
   前記制御部は、
   前記異常が前記第１異常である場合には、前記車両の充電停止を伴うように、前記異常の検出後、直ちに前記第２のコントロールパイロット信号を前記コントロールパイロット信号線に出力する一方で、
   前記異常が前記第２異常である場合には、前記車両の充電終了後に前記第２のコントロールパイロット信号を前記コントロールパイロット信号線に出力する、請求項１～４のいずれか１項に記載の充電ケーブル。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の充電ケーブルと、
   前記車両とを備え、
   前記車両は、前記異常の内容をユーザに報知するインターフェースと、前記異常の内部を外部サーバに送信する通信モジュールとのうちの少なくとも一方を含む、充電システム。
7. コントロールパイロット信号線を含む充電ケーブルを用いた車両の充電方法であって、
   前記充電ケーブルの異常が検出されていない場合に、前記コントロールパイロット信号線を伝達する第１のコントロールパイロット信号を用いて、前記充電ケーブルの定格電流を前記車両に通知するステップと、
   前記充電ケーブルの異常が検出された場合に、前記コントロールパイロット信号線を伝達する第２のコントロールパイロット信号を用いて、前記充電ケーブルの異常の内容を前記車両に通知するステップとを含み、
   前記第１のコントロールパイロット信号は、周波数が特定値に固定された上で、デューティ比が所定範囲内で制御されることにより前記定格電流を通知する信号であり、
   前記第２のコントロールパイロット信号は、前記第１のコントロールパイロット信号とは周波数およびデューティ比のうちの少なくとも一方が異なる信号である、車両の充電方法。
   

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