JP2023026860A - 給電システム、及び給電方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の放電口に接続された放電アセンブリを用いて、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することができる給電システム及び給電方法を提供する。【解決手段】給電システムが、建物100に交流電力を供給するように構成される。給電システムは、車両200が備えるインレット210(放電口)に接続可能に構成される放電アセンブリ500を備える。放電アセンブリ500は、接続されたインレット210から電力が入力される第1端部P51と、交流電力を出力する第2端部P52とを備える。放電アセンブリ500の第2端部P52と建物100とが単相3線式配線で接続されている。【選択図】図1

Description

本開示は、給電システム、及び給電方法に関する。
特許第5123419号公報(特許文献1)には、車両のインレットに接続されたコネクタが充電用コネクタと給電用コネクタとのいずれであるかを識別する技術が開示されている。
特許第5123419号公報
近年、建物の非常用電源として車両(特に、電動車)が注目されている。V2H(Vehicle to Home)機能を備える車両は、停電した建物に対して電力を供給することができる。そして、車両にV2H機能を付与するために、放電コネクタのような放電アセンブリを車両の放電口に接続することがある。たとえば、上記特許文献1では、放電アセンブリとして給電用コネクタが開示されている。
建物では、電圧が異なる複数種の交流電力が使用されることが多い。しかし、上記特許文献1に開示される放電アセンブリ(給電用コネクタ)では、車両の放電口(インレット)から単一の電力が取り出される。このため、車両から取り出された電力によって、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することは困難である。
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、その目的は、車両の放電口に接続された放電アセンブリを用いて、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することである。
本開示の第1の観点に係る給電システムは、建物に交流電力を供給するように構成される。この給電システムは、車両が備える放電口に接続可能に構成される放電アセンブリを備える。放電アセンブリは、接続された放電口から電力が入力される第1端部と、交流電力を出力する第2端部とを備える。放電アセンブリの第2端部と建物とが単相3線式配線で接続されている。
上記構成では、放電アセンブリの第2端部と建物とが単相3線式配線で接続されるため、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することができる。これにより、異なる電圧の交流電力を建物で使用できるようになる。
建物の例としては、住宅、工場、学校、病院、商業施設が挙げられる。
上記の給電システムは、放電アセンブリから建物に供給される電力を出力する第1電力経路と、電力系統から建物に供給される電力を出力する第2電力経路とのうち、一方を接続して他方を遮断する切替装置をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、建物が電力系統から電力の供給を受けられなくなった場合に、建物は、車両から放電アセンブリを介して電力の供給を受けやすくなる。
上記建物内に分電盤が設けられてもよい。切替装置は、電力系統から分電盤に電力が供給されている間は、第2電力経路を接続状態に維持し、電力系統から分電盤に電力が供給されなくなったときに、第2電力経路を遮断して第1電力経路を接続するように構成されてもよい。
上記構成によれば、電力系統から分電盤に電力が供給されなくなったときに、電力経路が自動的に切り替えられる。このため、ユーザが手動で切替装置を操作する手間が軽減される。
上記建物内に、切替装置から単相交流電力が入力される第1コンセント及び第2コンセントが設けられてもよい。第1コンセントは、電圧95V以上150V以下の単相交流電力を出力してもよい。第2コンセントは、電圧190V以上300V以下の単相交流電力を出力してもよい。
上記構成によれば、建物内で、駆動電圧が単相交流200V付近の電気機器と、駆動電圧が単相交流100V付近の電気機器とを使用できるようになる。
放電アセンブリの第2端部と建物とをつなぐ上記単相3線式配線は、第1電圧線、第2電圧線、及び中性線を含んでもよい。そして、車両が、第1電圧線及び中性線間と第2電圧線及び中性線間との各々に単相交流電圧を印加してもよい。
上記構成によれば、単相3線式配線を通じて、異なる電圧の単相交流電力を建物に供給しやすくなる。
上記放電アセンブリは、単相2線式配線を単相3線式配線に変換する変換装置をさらに備えてもよい。放電アセンブリの第1端部と変換装置とは単相2線式配線で接続されてもよい。変換装置と放電アセンブリの第2端部とは単相3線式配線で接続されてもよい。
上記構成によれば、放電アセンブリの第2端部と建物とを単相3線式配線で接続しやすくなる。
上記放電アセンブリの第1端部から第2端部まで単相3線式配線でつながっていてもよい。こうした構成によっても、放電アセンブリの第2端部と建物とを単相3線式配線で接続しやすくなる。
上記放電アセンブリは、上述した第1端部及び第2端部を有する放電コネクタであってもよい。こうした構成によれば、放電コネクタ単体が放電アセンブリとして機能するため、放電アセンブリを小型化しやすくなる。
あるいは、上記放電アセンブリは、放電コネクタと、放電コネクタに電気的に接続された回路を内蔵する筐体と、放電コネクタと筐体とをつなぐケーブルとをさらに備えてもよい。そして、放電コネクタが放電アセンブリの第1端部を有し、筐体が放電アセンブリの第2端部を有してもよい。
上記構成では、第1端部を有する放電コネクタと第2端部を有する筐体とがケーブルを介して接続されているため、車両の放電口に接続可能な放電アセンブリの入力端(第1端部)と、建物に接続される放電アセンブリの出力端(第2端部)とを離れた位置に配置させることが容易になる。このため、配置の自由度が高くなる。また、放電回路の一部を筐体に収容できるため、放電コネクタを小型化しやすくなる。
放電アセンブリの第1端部は、当該放電アセンブリの要求電圧値を示すコネクタ信号を車両側へ出力する検出端子を備えてもよい。こうした構成によれば、車両が、放電アセンブリに対応する電圧(すなわち、放電アセンブリが要求する電圧)を、放電アセンブリに印加しやすくなる。
上記コネクタ信号は、上記要求電圧値に加えて、放電アセンブリと放電口との状態を示す電位信号であってもよい。放電アセンブリは、当該放電アセンブリと放電口との状態に応じて検出端子の電位を変化させる検出回路をさらに備えてもよい。こうした構成によれば、車両が、放電アセンブリと放電口との状態(たとえば、接続の有無)を認識しやすくなり、適切なタイミングで放電アセンブリに電力を供給しやすくなる。
本開示の第2の観点に係る給電方法は、建物に交流電力を供給するように構成される給電システムの運転モードが、車両から建物に交流電力を供給する第1運転モードと、電力系統から建物に交流電力を供給する第2運転モードとのいずれであるかを判断することと、車両が備える放電口に放電アセンブリが接続されているか否かを判断することと、放電口に放電アセンブリが接続され、かつ、給電システムの運転モードが第1運転モードである場合に、車両から放電アセンブリに電力を供給するとともに放電アセンブリから単相3線式配線を通じて建物に単相交流電力を供給することとを含む。
上記方法によっても、前述した給電システムと同様、車両の放電口に接続された放電アセンブリを用いて、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することが可能になる。
なお、車両は、電動車(以下、「xEV」とも称する)であってもよい。xEVは、電力を動力源の全て又は一部として利用する車両である。xEVには、BEV(電気自動車)、PHEV(プラグインハイブリッド車)、及びFCEV(燃料電池車)が含まれる。
本開示によれば、車両の放電口に接続された放電アセンブリを用いて、電圧が異なる複数種の交流電力を建物に供給することが可能になる。
本開示の実施の形態に係る給電システムの全体構成図である。 図1に示した給電システムの回路構成図である。 図2に示した切替装置周辺の構成を示す図である。 図1及び図2に示した充放電装置周辺の構成を示す図である。 図4に示した車載インバータの回路構成例を示す図である。 図4に示した車載充電器の回路構成例を示す図である。 図1及び図2に示した放電アセンブリ及び車両インレットの概略的な回路構成を示す図である。 本開示の実施の形態に係る給電システムの、自立運転モードにおける車両と放電アセンブリと分電盤との接続態様を示す図である。 図1及び図2に示した放電アセンブリの、自立運転モードにおける起動(放電開始)及び停止(放電停止)のシーケンスを示すタイムチャートである。 図1に示した車両インレットに接続可能な100Vコネクタについて説明するための図である。 図10に示した100Vコネクタの概略的な回路構成を示す図である。 図10に示した100Vコネクタの起動(放電開始)及び停止(放電停止)のシーケンスを示すタイムチャートである。 PISW信号(コネクタ信号)について説明するための図である。 本開示の実施の形態に係る給電方法を示すフローチャートである。 変形例に係る切替装置によって実行される処理を示すフローチャートである。 図7に示した構成の変形例を示す図である。 図2に示した給電システムの回路構成の変形例を示す図である。 図1に示した放電アセンブリの変形例を示す図である。
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。以下では、電子制御ユニット(Electronic Control Unit)を、「ECU」と称する。車両電力システム(Electric Vehicle Power System)を、「EVPS」と称する。電力制御システム(Power Conditioning System)を、「PCS」と称する。また、交流を「AC」、直流を「DC」と称する場合がある。
図1は、この実施の形態に係る給電システムの全体構成図である。図1を参照して、この実施の形態に係る給電システムは、車両から屋内配線に給電を行なうV2H(Vehicle to Home)に適用される。V2Hは、大きくはカテゴリ1~4に分類される。カテゴリ1では、車両が、電力系統とは接続(系統連系)せず、建物が備える屋内配線に接続された自立専用コンセントに電力の供給を行なう。自立専用コンセントは、屋内に配置されている、電力系統から切り離された専用コンセントである。たとえば電力系統の停電時に、車両から自立専用コンセントに電力が供給される。カテゴリ2では、車両と電力系統とは直接的には接続(系統連系)しないが、切替装置によって電力系統と車両とが切り替えられ、電力系統又は車両から建物に電力の供給が行なわれる。カテゴリ3では、車両が電力変換装置を介して電力系統と接続(系統連系)し、建物内の配線に電力の供給を行なう。ただし、カテゴリ3では、電力系統への電力の逆潮流は行なわれない。カテゴリ4では、車両が電力変換装置を介して電力系統と接続(系統連系)し、建物内の配線に電力の供給を行なう。カテゴリ4では、電力系統への電力の逆潮流も行なわれる。なお、電力系統は、電力事業者から電力使用者に電力を供給するための送配電網システム(商用電力系統)である。停電は、入力電圧の範囲以下となる電源電圧の低下を意味する。
この実施の形態に係る給電システムは、カテゴリ2及び4のV2Hを実行するように構成される。具体的には、この実施の形態に係る給電システムは、車両200と、放電アセンブリ500とを含み、車両200から供給される交流電力を放電アセンブリ500を通じて建物100に供給するように構成される。放電アセンブリ500は、放電用連結システムのうち車両200のインレット210に接続される部分に相当する。放電アセンブリ500の構成については後述する。
この実施の形態では、建物100が住宅である。建物100は、電力系統PGから電力の供給を受ける分電盤110を備える。電力負荷700は、分電盤110と電気的に接続可能に構成される。詳細は後述するが、建物100は、電力負荷700に電力を供給するための設備を備える。電力負荷700は、建物100内で使用される電気機器(たとえば、家庭用電気機械器具)を含む。電力負荷700の例としては、照明器具、空調設備、調理器具、情報機器、テレビ、冷蔵庫、洗濯機が挙げられる。
車両200としては、放電の機能を備えた任意の車両を採用可能であるが、この実施の形態では、エンジン(内燃機関)を備えない電気自動車(BEV)を車両200として採用する。車両200は、インレット210(車両インレット)と、充放電装置220と、バッテリ230と、ECU250とを備える。インレット210、バッテリ230は、それぞれ本開示に係る「放電口」、「蓄電装置」の一例に相当する。インレット210は、放電用連結システムのうち車両200内に固定されている部分に相当する。バッテリ230は、たとえば二次電池を含む。二次電池の例としては、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池が挙げられる。バッテリ230は、液系二次電池、全固体二次電池、組電池、及び電気二重層キャパシタからなる群より選択される1以上の蓄電装置を含んでもよい。車両200は、バッテリ230に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成される。車両200は、バッテリ230から電力の供給を受ける電動モータ(図示せず)を備え、電動モータによって生成される動力によって走行する。バッテリ230は、駆動用の車載電池に相当する。
放電アセンブリ500は、車両200が備えるインレット210に接続可能に構成される。放電アセンブリ500は、放電コネクタ511と、放電コネクタ511に電気的に接続されたEVPS回路を内蔵するEVPSボックス520(筐体)と、放電コネクタ511とEVPSボックス520とをつなぐケーブル512とを備える。放電アセンブリ500は、車両200のインレット210に接続可能に構成される第1端部P51と、建物100へ交流電力を出力する第2端部P52とを有する。この実施の形態に係る放電アセンブリ500では、放電コネクタ511が、放電アセンブリ500の第1端部P51を有する。第1端部P51に接続されたインレット210から第1端部P51に電力が入力される。また、EVPSボックス520が、放電アセンブリ500の第2端部P52を有する。詳細は後述するが、放電アセンブリ500の第2端部P52は、建物100の屋内配線と電気的に接続されている。
EVPSボックス520は、EVPSの本体部に相当する。EVPSは、車両の充電及び放電をコントロールするように構成される。充電は、EVPSから車両に電力を供給することである。充電された電力は、駆動用の車載電池及び/又は車載機器へ供給される。放電は、車両の発電機及び/又は駆動用の車載電池からEVPSを介して電力負荷に電力を供給することである。EVPSボックス520は表示器を備えてもよい。放電アセンブリ500は、EVPSと充放電ケーブルアセンブリとを含んで構成される。充放電ケーブルアセンブリは、車両とEVPSとを連結するケーブルアセンブリであり、車両と連結する充放電コネクタを含む。放電アセンブリ500では、放電コネクタ511が充放電コネクタとして機能する。また、ケーブル512は、充放電ケーブルとして機能する。
放電コネクタ511は、ラッチ解除ボタン511aと、放電開始スイッチ511bと、モード切替スイッチ511cと、ラッチ511dとをさらに備える。
ラッチ解除ボタン511aは、インレット210に対する放電コネクタ511のラッチを解除したり、放電コネクタ511とインレット210との状態(接続状態/嵌合状態/未嵌合状態)を車両200(たとえば、ECU250)に検知させたりする機能を持つ。以下、放電コネクタ511とインレット210との状態を、「コネクタ状態」とも称する。ラッチ511dは、インレット210と係合して放電コネクタ511をインレット210に固定(ラッチ)するように構成される。たとえば、インレット210に形成された凹部にラッチ511dの先端が引っ掛かることによって、放電コネクタ511がラッチされる。ラッチ511dはラッチ解除ボタン511aに連動する。ユーザによってラッチ解除ボタン511aが押されるとラッチが解除される。
ユーザがラッチ解除ボタン511aを押さずに放電コネクタ511をインレット210に挿入して放電コネクタ511とインレット210とを嵌合させると、放電コネクタ511とインレット210とが電気的に接続された状態でラッチ511dによって固定される。このコネクタ状態は、「接続状態」である。接続状態では、インレット210に放電コネクタ511が挿入され、かつ、両者の全ての端子が電気的に接続されており、かつ、放電コネクタ511がラッチされている。接続状態でユーザがラッチ解除ボタン511aを押すと、ラッチ511dによる固定が解除される。このコネクタ状態は、「嵌合状態」である。嵌合状態では、インレット210に放電コネクタ511が挿入され、両者の全ての端子が電気的に接続されているが、放電コネクタ511がラッチされていない。嵌合状態でユーザがインレット210から放電コネクタ511を引き抜くと、コネクタ状態が「未嵌合状態」になる。未嵌合状態は、接続状態及び嵌合状態のいずれでもない状態である。コネクタ状態が接続状態又は嵌合状態であるときには、ECU250によって車両200の走行が禁止される。
放電開始スイッチ511bは、PISW信号(端子CSの信号)を変化させることで車両200(たとえば、ECU250)に放電開始を検知させる機能を持つ。この実施の形態では、PISW信号が電位信号である。PISW信号の詳細については後述する(図13参照)。
モード切替スイッチ511cは、給電システムの運転モードを切り替える機能を持つ。ユーザは、モード切替スイッチ511cを操作することにより、所望の運転モードを選択することができる。この実施の形態に係る給電システムは、2つの運転モードで運転可能であり、より具体的には、常用モードと自立運転モードとのうち、モード切替スイッチ511cによって選ばれた1つの運転モードで運転するように構成される。ただし、後述する切替開閉器525(図2)によって正しい電路が選択されていない場合には、充放電が実行されない。この実施の形態では、モード切替スイッチ511c及び切替開閉器525がユーザによって手動操作される。切替開閉器525は、モード切替スイッチ511cと連動してもよい。ただしこれに限られず、モード切替スイッチ511cが割愛され、切替開閉器525のみによって給電システムの運転モードが切り替えられてもよい。また、切替開閉器525は電子制御されてもよい。たとえば、電力系統PGの停電時に、切替開閉器525によって自動的に自立運転モード用放電路が接続されてもよい。
常用モードでは、EVPSボックス520に内蔵されるEVPSのエネルギーマネジメント機能によって車両200の充放電制御が実行される。車両200の充放電制御は、EVPSボックス520からCPLT(Control pilot)及びHLC(High Level Communication)による通信によって実行される。CPLTは、たとえば規格「IEC/TS 62763:2013」で定義される。CPLT信号は、車両とEVPSとの間の通信で用いられるPWM(Pulse Width Modulation)信号である。詳細は後述するが、モード切替スイッチ511cによって常用モードと自立運転モードとが切り替えられることにより、放電コネクタ511内の抵抗値(Proximity detection信号抵抗)とCPLT線の接続/非接続とが切り替わる。常用モードのときはCPLT線が接続し、自立運転モードのときはCPLT線が非接続となる。HLCは、車両とEVPSとの間で双方向に情報をやり取りするデジタル通信である。充放電制御において車両及びEVPSに関する情報が、HLCによって双方向にやり取りされる。常用モードにおける制御信号は、たとえば規格「IEC61851-1:2010」、「ISO/IEC 15118-2:2014」、及び「ISO/IEC 15118-3:2015」に準拠する。EVPSボックス520は、常用モードにおいて、外部サーバ(図示せず)からの情報(指令を含む)に基づいてエネルギーマネジメントを行なうように構成されてもよい。
この実施の形態では、モード切替スイッチ511c及び切替開閉器525によって常用モードが選択されている状態でユーザが放電アセンブリ500の放電コネクタ511をインレット210に接続すると、自動的に充放電が実行される。ただしこれに限られず、ユーザがEVPSボックス520(たとえば、表示器のような操作部)を手動操作することにより、充放電の開始/停止を行なってもよい。また、車両200が放電アセンブリ500に対して充放電の開始/停止を要求してもよい。
自立運転モードでは、車両200と放電アセンブリ500とが接続され、車両200が放電アセンブリ500を介して建物100内の分電盤110に電力を供給する。自立運転モードでは、放電アセンブリ500と電力系統PGとが接続(系統連系)されない。
この実施の形態では、ユーザが、モード切替スイッチ511c及び切替開閉器525を自立運転モードに切り替えて、放電アセンブリ500の放電コネクタ511をインレット210に接続し、放電開始スイッチ511bに所定の操作を行なうと、車両200が、放電開始を認識し、放電を開始する。放電開始後、所定の放電停止条件が成立すると、車両200が、放電停止を認識し、放電を停止する。放電停止後、ユーザは、モード切替スイッチ511c及び切替開閉器525を常用モードに戻す。自立運転モードにおいて放電が停止されたときに、EVPSボックス520の表示器が、モード切替スイッチ511c及び切替開閉器525を常用モードに戻すことをユーザに促してもよい。
図2は、この実施の形態に係る給電システムの回路構成図である。図1とともに図2を参照して、分電盤110は、主幹111と、切替装置112と、過電流遮断器113及び114と、漏電遮断器115とを備える。主幹111は、電力系統PGから電力の供給を受け、車両200に向けた電路(充電路)と切替装置112に向けた電路とに電力を分配する。主幹111は単相3線式配線L40Aを介して切替装置112と電気的に接続されている。
放電アセンブリ500には、第1端部P51(インレット210)と第2端部P52とをつなぐ充電路が設けられている。充電路は単相2線式配線L30を介して建物100内の分電盤110と接続されている。単相2線式配線L30は、単相2線式配線L40Bを介して、分電盤110内の主幹111と電気的に接続されている。単相2線式配線L40Bには漏電遮断器115が配置されている。電力系統PGからの交流電力は漏電遮断器115を経て充電路に入力される。漏電遮断器115は、漏電を検出したときに充電路の接続を断つように構成される。漏電遮断器115は、充電用漏電遮断器に相当する。この実施の形態では、漏電遮断器115として過電流保護機能付き漏電遮断装置を採用する。漏電遮断器115は、高感度高速型の漏電遮断器である。
EVPSボックス520は、開閉装置521と、警報装置522と、変換装置523と、漏電遮断器524と、切替開閉器525と、PCS526と、保護装置527と、開閉装置531と、制御装置532とを備える。
開閉装置531は充電路に配置されている。開閉装置531は、充電路の接続/遮断を切り替えるように構成される。開閉装置531は充電用開閉装置に相当する。開閉装置531は、開閉装置521が放電路を接続している間(放電中)は、充電路を接続(閉路)しないようにインターロックされている。
制御装置532は、車両200のECU250との間で制御信号をやり取りするように構成される。制御装置532はECU250とデータ通信(たとえば、CPLT及びHLC)を行なう。制御装置532は、プロセッサを備えるコンピュータであってもよい。制御装置532は、開閉装置531を制御するように構成される。制御装置532は、車両200との通信により充電を行なう状態が成立しているときにのみ開閉装置531によって充電路を接続(閉路)し、それ以外の状態では、開閉装置531によって充電路を遮断(開路)する。また、制御信号及びデータ通信の少なくとも一方が正常でない場合には、制御装置532は、開閉装置531によって充電路を遮断する。制御装置532は、車両200との通信により、充電制御だけでなく放電制御も実行する。
放電アセンブリ500には、第1端部P51(インレット210)と切替開閉器525とをつなぐ放電路(以下、「共通放電路」とも称する)が設けられている。開閉装置521は、共通放電路の接続/遮断を切り替えるように構成される。開閉装置521は、放電用開閉装置に相当する。開閉装置521は、開閉装置531が充電路を接続している間(充電中)は、共通放電路を接続(閉路)しないようにインターロックされている。
警報装置522は、開閉装置521と変換装置523との間に配置され、車両200側の地絡を検出したときに、たとえば異常表示又は警報により異常を通知するように構成される。
変換装置523は、車両200に接続される電路を建物100向けの屋内電路に変換するように構成される。変換装置523は、屋内電路変換装置に相当する。この実施の形態では、変換装置523が絶縁トランスを備える。電路の接地は、正常な接続状態のどの場合においても一点接地となるようにする。この実施の形態では、高抵抗中性点接地方式を採用する。
漏電遮断器524は、変換装置523と切替開閉器525との間に配置され、建物100側の地絡及び漏電を検出したときに共通放電路を遮断するように構成される。漏電遮断器524は、放電用漏電遮断器に相当する。この実施の形態では、漏電遮断器524として過電流保護機能付き漏電遮断装置を採用する。漏電遮断器524は、高感度高速型の漏電遮断器である。この実施の形態では、変換装置523と漏電遮断器524とが同一筐体に収容される。
切替開閉器525は、自立運転モード用放電路(以下、「第1放電路」とも称する)と常用モード用放電路(以下、「第2放電路」とも称する)とを切り替えるように構成される。第1及び第2放電路は、異なる経路で切替開閉器525と第2端部P52とをつなぐ電路である。この実施の形態では、切替開閉器525がユーザによって操作される。切替開閉器525は、ユーザが選んだ放電路(第1放電路と第2放電路とのいずれか)のみを接続する。
第1放電路は、単相3線式配線L10を介して、建物100内の分電盤110と直接的に接続される。このため、車両200から変換装置523を経て屋内電路側に供給される電力がそのまま建物100側へ出力される。
第2放電路は単相3線式配線L20を介して建物100内の分電盤110と接続されている。単相3線式配線L20にはPCS526及び保護装置527が設けられている。系統連系時には、車両200から供給される交流電力がPCS526及び保護装置527を介して分電盤110に供給される。PCS526は、たとえば絶縁トランスのような電力変換回路を備える。保護装置527は保護リレーを備える。また、保護装置527は逆電力検出機能を有する。
この実施の形態では、放電アセンブリ500の第2端部P52と建物100とが、上記の単相3線式配線L10,L20及び単相2線式配線L30で接続されている。電力系統PGは分電盤110を介して放電アセンブリ500の第2端部P52に充電電力を供給する。詳しくは、分電盤110から充電路(単相2線式配線L30)へ交流電力が出力される。また、放電アセンブリ500の第2端部P52においては第1放電路(単相3線式配線L10)及び第2放電路(単相3線式配線L20)の各々から分電盤110へ交流電力が出力される。以下、第1放電路から分電盤110へ出力される交流電力を「第1AC出力」、第2放電路から分電盤110へ出力される交流電力を「第2AC出力」と称する。
第1AC出力は分電盤110の切替装置112に入力される。さらに、切替装置112には、電力系統PGからの交流電力が単相3線式配線L40Aを通じて入力される。単相3線式配線L40Aには過電流遮断器114が配置されている。過電流遮断器114は過電流を検出したときに電路を遮断する。切替装置112は、電力系統PGからの電力と放電アセンブリ500からの第1AC出力(自立運転の電源)とを切り替えるように構成される。第1AC出力(自立運転の電源)が電力系統PGに流れ込むことがないように、切替装置112は、両方の接点が同時にONしないような物理構造を有する。この実施の形態では、切替装置112がユーザによって操作される。
第2AC出力は分電盤110の過電流遮断器113を介して単相3線式配線L40Aに入力される。過電流遮断器113は、PCS526の出力保護と分電盤110の配線保護とを行なうように構成される。過電流遮断器113は、過電流を検出したときに電路を遮断する。常用モードでは第2放電路が接続される。これにより、車両200が放電アセンブリ500及び分電盤110を介して電力系統PGと接続(系統連系)され、第2AC出力によってエネルギーマネジメントが行なわれる。
図3は、切替装置112周辺の構成を示す図である。図2とともに図3を参照して、切替装置112には、単相3線式配線L10と単相3線式配線L40Aとが接続されている。単相3線式配線L10は、電圧線L11と、電圧線L12と、中性線L13とを含む。電圧線L11、電圧線L12、中性線L13は、それぞれ本開示に係る「第1電圧線」、「第2電圧線」、「中性線」の一例に相当する。単相3線式配線L40Aは、電圧線L41と、電圧線L42と、中性線L43とを含む。切替装置112は、単相3線式配線L50を介して第1~第3コンセントTo1~To3と接続されている。単相3線式配線L50は、電圧線L51と、電圧線L52と、中性線L53とを含む。第1~第3コンセントTo1~To3は、たとえば建物100内に設置される。
切替装置112は、放電アセンブリ500から入力された電力(より詳しくは、車両200から放電アセンブリ500を経て入力された電力)を出力する第1電力経路と、電力系統PGから入力された電力を出力する第2電力経路とのうち、一方を接続して他方を遮断するように構成される。切替装置112は、ユーザが選んだ電力経路(第1電力経路と第2電力経路とのいずれか)のみを接続する。ユーザは、自立運転モードを実行する前に、切替装置112によって第1電力経路を接続する。また、ユーザは、常用モードを実行する前に、切替装置112によって第2電力経路を接続する。モード切替スイッチ511cによって運転モードが切り替えられたときに、EVPSボックス520の表示器がユーザに切替装置112の切替えを促してもよい。
切替装置112が第1電力経路を接続することは、切替装置112によって単相3線式配線L10と単相3線式配線L50とが電気的に接続されることを意味する。切替装置112が第1電力経路を接続しているときには、放電アセンブリ500から切替装置112に入力された電力が切替装置112から第1~第3コンセントTo1~To3へ出力される。また、切替装置112が第2電力経路を接続することは、切替装置112によって単相3線式配線L40Aと単相3線式配線L50とが電気的に接続されることを意味する。切替装置112が第2電力経路を接続しているときには、電力系統PGから切替装置112に入力された電力が切替装置112から第1~第3コンセントTo1~To3へ出力される。
切替装置112は、電圧線L51,L52及び中性線L53を通じてAC100V及びAC200Vの電力を出力するように構成される。切替装置112が第1電力経路又は第2電力経路を接続すると、車両200(放電アセンブリ500)又は電力系統PGから供給される交流電力によって、電圧線L51と中性線L53との間にAC100Vの電圧が印加され、電圧線L52と中性線L53との間にAC100Vの電圧が印加される。
第1~第3コンセントTo1~To3に関しては、電圧線L51、電圧線L52、中性線L53と電気的に接続されたコンセント端子(刃受け)をそれぞれ「L1」、「L2」、「PE」と表記する。図3中に示すように、第1コンセントTo1はL1(第1電圧端子)、L2(第2電圧端子)、及びPE(グランド端子)を備える。第2コンセントTo2は1つのL1(電圧端子)と2つのPE(グランド端子)とを備える。第3コンセントTo3は1つのL2(電圧端子)と2つのPE(グランド端子)とを備える。第1コンセントTo1はL1及びL2間にAC200Vを出力する。第2コンセントTo2はL1及びPE間にAC100Vを出力する。第3コンセントTo3はL2及びPE間にAC100Vを出力する。第1コンセントTo1は、定格電圧250V・定格電流20Aの単相AC200V用コンセントであってもよい。第2コンセントTo2及び第3コンセントTo3の各々は、定格電圧125V・定格電流15Aの単相AC100V用コンセントであってもよい。
上記のように、単相3線式配線L50によってAC100V/AC200Vを出力することができる。第1~第3コンセントTo1~To3は、図1に示した電力負荷700の電源として機能し得る。たとえば、第1コンセントTo1を用いて、駆動電圧200Vの電気機器を駆動することができる。また、第2コンセントTo2又は第3コンセントTo3を用いて、駆動電圧100Vの電気機器を駆動することができる。また、複数のコンセントを同時に使用することで、駆動電圧が異なる複数種の電気機器を駆動することも可能である。この実施の形態に係る給電システムでは、放電アセンブリ500の第2端部P52と建物100とが単相3線式配線L10で接続されている。このため、電力系統PGから分電盤110に100V/200Vの単相交流電力が供給されなくなっても、第1~第3コンセントTo1~To3は、車両200から100V/200Vの単相交流電力の供給を受けることができる。
再び図1を参照して、充放電装置220はバッテリ230を充電するように構成される。具体的には、充放電装置220は、車両外部からインレット210に供給される交流電力を直流電力に変換(AC/DC変換)し、直流電力をバッテリ230へ出力するように構成される。また、充放電装置220はバッテリ230の電力を車両外部へ放電するように構成される。具体的には、充放電装置220は、バッテリ230から供給される直流電力を交流電力に変換(DC/AC変換)し、交流電力をインレット210へ出力するように構成される。
図4は、充放電装置220周辺の構成を示す図である。図4を参照して、充放電装置220とバッテリ230との間にはSMR(System Main Relay)231が設けられている。SMR231は、充放電装置220とバッテリ230とをつなぐ電路の接続/遮断を切り替えるように構成される。インレット210とバッテリ230との間で電力の授受が行なわれるときには、ECU250によってSMR231が閉状態(接続状態)にされる。バッテリ230には、BMS(Battery Management System)232が設けられている。BMS232は、バッテリ230の状態を検出する各種センサを含み、検出結果をECU250へ出力する。ECU250は、BMS232の出力に基づいてバッテリ230の状態(たとえば、温度、電流、電圧、SOC(State Of Charge)、及び内部抵抗)を取得することができる。
インレット210は、車体に設けられた開口部211に配置されている。開口部211を開閉するようにリッド212が設けられている。リッド212は、開閉機構213(たとえば、ヒンジ)を介して車体と連結されることによって、開口部211を開閉可能に構成される。インレット210は、リッド212が開いた状態で使用される。リッド212が閉じた状態では、リッド212が開口部211(インレット210を含む)を覆うことにより、インレット210の使用が禁止される。この実施の形態に係るインレット210はACインレットである。すなわち、インレット210を用いてバッテリ230を充電するときには、車両外部からインレット210に交流電力が入力される。
ECU250は、充放電装置220を制御するように構成される。ECU250はコンピュータであってもよい。ECU250は、プロセッサ251、RAM(Random Access Memory)252、記憶装置253、及びタイマ254を備える。この実施の形態では、ECU250において記憶装置253に記憶されているプログラムをプロセッサ251が実行することで、車両200における各種制御が実行される。ただし、車両200における各種制御は、ソフトウェアによる実行に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で実行することも可能である。なお、ECU250が備えるプロセッサの数は任意であり、所定の制御ごとにプロセッサが用意されてもよい。
充放電装置220は、インレット210とバッテリ230との間に、互いに並列に接続されたACインバータ221A、ACインバータ221B、及び充電器222を備える。ACインバータ221A及び221Bは、別々の筐体に収容されてもよいし、同じ筐体に一緒に収容されてもよい。
ACインバータ221Aとインレット210との間には、放電リレー223Aが設けられている。放電リレー223Aは、ACインバータ221Aからインレット210への放電経路の接続/遮断を切り替えるように構成される。また、ACインバータ221Bとインレット210との間には、放電リレー223Bが設けられている。放電リレー223Bは、ACインバータ221Bからインレット210への放電経路の接続/遮断を切り替えるように構成される。以下では、区別しない場合は、ACインバータ221A及び221Bの各々を「ACインバータ221」とも称する。
図5は、ACインバータ221の回路構成例を示す図である。図4とともに図5を参照して、ACインバータ221は、インバータ11~13と絶縁回路14とを含む。インバータ11~13の各々は、4つのスイッチング素子を含むフルブリッジ回路を含む。インバータ11~13のうち最もインレット210側に位置するインバータ13は、2つのリアクトルと、1つの平滑コンデンサとをさらに含む。インバータ11~13に含まれる各スイッチング素子は、ECU250によって制御される。絶縁回路14は、第1コイル14a及び第2コイル14bを含む絶縁トランスである。
インバータ11は、バッテリ230側から入力される直流電力を高周波の交流電力に変換する。絶縁回路14は、インバータ11の出力(交流電力)をコイル巻数比に応じた比率で変圧してインバータ12に伝達する。インバータ12は、絶縁回路14から受ける交流電力を整流してインバータ13へ出力する。インバータ13は、インバータ12から受ける直流電力を所定の周波数の交流電力に変換してインレット210側に出力する。
上記のように、ACインバータ221は、バッテリ230側から入力される直流電力を所定の周波数の交流電力に変換してインレット210側に出力するように構成される。なお、図5に示した回路構成は一例であり、適宜変更可能である。公知の車載インバータから任意の回路構成が採用されてもよい。車載インバータは、車両に内蔵され、駆動用の車載電池の直流電力を交流電力に変換し、電気機器にAC電源を供給する装置である。ACインバータ221は、バッテリ230とインレット210との間で双方向に電力変換可能に構成されてもよいし、一方向(バッテリ230からインレット210への方向)のみに電力変換可能に構成されてもよい。
再び図4を参照して、ACインバータ221A、221Bには、それぞれ監視ユニット224A、224Bが設けられている。監視ユニット224A、224Bは、それぞれACインバータ221A、221Bの状態(たとえば、電圧、電流、及び温度)を検出する各種センサを含み、検出結果をECU250へ出力する。ECU250は、監視ユニット224A及び224Bの出力に基づいてACインバータ221A及び221Bを制御する。これにより、各インバータからインレット210へ出力される電力(すなわち、充放電装置220の放電電力)が調整される。ECU250は、ACインバータ221A及び221Bの各々の電流を監視し、電流が所定の許容電流値(たとえば、15A)を超えそうなインバータに対して電流制限を実行するように構成されてもよい。各インバータとインレット210との間の配線の詳細については後述する(図7参照)。
ECU250は、放電リレー223A、223Bを遮断状態にすることによって、それぞれACインバータ221A、221Bをインレット210から切り離すことができる。この実施の形態では、放電リレーがインバータごとに設けられている。このため、各インバータを個別にインレット210から切り離すことができる。放電リレーが遮断状態になると、その放電リレーに対応するインバータからインレット210への放電が禁止される。なお、放電リレーの数は任意である。放電リレーは、複数のインバータをまとめてインレットから切り離すように配置されてもよい。
ACインバータ221A及び221Bの各々は、初期(たとえば、出荷時)に設定された周波数の交流電力が出力されるように交流電力の周波数を調整するように構成されてもよい。あるいは、ECU250が、地域ごとの適切な周波数の交流電力が各インバータから出力されるように、車両200の位置に基づいてACインバータ221A及び221Bを制御してもよい。ECU250は、ユーザによって任意の周波数を設定できるように構成されてもよい。
充電器222とバッテリ230との間(より特定的には、SMR231よりも充電器222側)には、充電リレー223Cが設けられている。充電リレー223Cは、充電器222からバッテリ230への充電経路の接続/遮断を切り替えるように構成される。充電リレー223Cが遮断状態になると、インレット210から充電器222を経てバッテリ230に電力を供給することが禁止される。
図6は、充電器222の回路構成例を示す図である。図4とともに図6を参照して、充電器222は、インバータ21~23と絶縁回路24とを含む。インバータ21~23の各々は、4つのスイッチング素子を含むフルブリッジ回路を含む。インバータ21~23のうち最もインレット210側に位置するインバータ21は、フィルタ回路21aと平滑コンデンサ21bとをさらに含む。フィルタ回路21aは、交流電力に含まれる高周波ノイズを除去する。インバータ21~23に含まれる各スイッチング素子は、ECU250によって制御される。絶縁回路24は、第1コイル24a及び第2コイル24bを含む絶縁トランスである。
インバータ21は、インレット210側から入力される交流電力を整流してインバータ22へ出力する。インバータ22は、インバータ21から受ける直流電力を高周波の交流電力に変換する。絶縁回路24は、インバータ22の出力(交流電力)をコイル巻数比に応じた比率で変圧してインバータ23に伝達する。インバータ23は、絶縁回路24から受ける交流電力を整流してバッテリ230側に出力する。
上記のように、充電器222は、インレット210側から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ230側に出力するように構成される。なお、図6に示した回路構成は一例であり、適宜変更可能である。充電器222は、バッテリ230とインレット210との間で双方向に電力変換可能に構成されてもよいし、一方向(インレット210からバッテリ230への方向)のみに電力変換可能に構成されてもよい。双方向に電力変換可能な充電器222は、放電用の電力変換回路として使用できる。このため、充電器222が双方向に電力変換可能に構成される形態では、ACインバータ221AとACインバータ221Bとのいずれか一方を割愛して、代わりに充電器222を用いてもよい。
再び図4を参照して、充電器222には監視ユニット224Cが設けられている。監視ユニット224Cは、充電器222の状態(たとえば、電圧、電流、及び温度)を検出する各種センサを含み、検出結果をECU250へ出力する。ECU250は監視ユニット224Cの出力に基づいて充電器222を制御する。これにより、充電器222からバッテリ230へ出力される電力(すなわち、バッテリ230の充電電力)が調整される。
再び図1を参照して、放電アセンブリ500の第1端部P51(放電コネクタ511の先端部)は、端面F1にコネクタ端子を有する。第1端部P51の端面F1は、車両200のインレット210に接続される面(接続面)に相当する。端面F1に設けられたコネクタ端子は、端子L1と、端子L2と、端子PEと、端子CSと、端子CPとを含む。
端子L1及びL2は、車両200から交流電力が入力される2つの端子に相当する。端子L1がHOT側端子であり、端子L2がCOLD側端子である。以下、端子L1を「AC1」、端子L2を「AC2」とも表記する。端子PEはグランド端子(以下、「GND」とも表記する)に相当する。端子CSは、コネクタ状態(接続状態/嵌合状態/未嵌合状態)の検出(Proximity detection)のための端子(以下、「PISW」とも表記する)に相当する。端子CSは、コネクタ状態を示す電位信号(以下、「PISW信号」とも称する)を車両200側に出力する。端子CPは、CPLTのための端子(以下、「CPLT」とも表記する)に相当する。
インレット210は、放電コネクタ511の上記各端子(端子L1、L2、PE、CS、CP)に対応する端子を有する。以下では、双方の対応関係を明確にするため、放電コネクタ511の端子L1、L2、PE、CS、CPに対応するインレット210の端子も、AC1、AC2、GND、PISW、CPLTと称する。放電コネクタ511とインレット210とが嵌合された状態においては、放電コネクタ511のAC1、AC2、GND、PISW、CPLTが、それぞれインレット210のAC1、AC2、GND、PISW、CPLTに接触し、双方の端子が電気的に接続される。放電コネクタ511の端子及びインレット210への嵌合構造は、たとえば規格「IEC62196-2:2011」に規定されるType1に準拠してもよい。
インレット210に放電コネクタ511が接続されると、車両200の単相3線式配線と放電アセンブリ500の単相3線式配線とが接続される。図7は、自立運転モードにおける車両200と放電アセンブリ500と分電盤110との接続態様を示す図である。
図1~図4とともに図7を参照して、車両200は、インレット210のAC1、AC2、及びGNDに接続される単相3線式配線L60(すなわち、電圧線L61、電圧線L62、及び中性線L63)を備える。また、放電アセンブリ500は、放電コネクタ511(第1端部P51)のAC1、AC2、及びGNDに接続される単相3線式配線L70(すなわち、電圧線L71、電圧線L72、及び中性線L73)を備える。インレット210に放電コネクタ511が接続されると、車両200の単相3線式配線L60がAC1、AC2、及びGNDを介して放電アセンブリ500の単相3線式配線L70と接続される。
車両200において、インレット210のAC1及びGNDはそれぞれ電圧線L61及び中性線L63を介してACインバータ221Aに接続されている。インレット210のAC2及びGNDはそれぞれ電圧線L62及び中性線L63を介してACインバータ221Bに接続されている。また、インレット210のGNDは、中性線L63を介して、車両200の車体に接地されている(ボデーアース)。単相3線式配線L60には、ACインバータ221A及び221Bから単相交流電力が供給され、単相3線式配線L60に供給される単相交流電力はAC1、AC2、及びGNDを介して単相3線式配線L70に伝達される。
放電アセンブリ500において、単相3線式配線L70は、放電コネクタ511(第1端部P51)と変換装置523とをつないでいる。変換装置523は、車両200に接続される単相3線式配線L70を単相3線式配線L10(屋内電路)に変換する。単相3線式配線L70と単相3線式配線L10とは、変換装置523によって絶縁される。ただし、単相3線式配線L70に供給される交流電力は変換装置523を介して単相3線式配線L10に伝達される。この実施の形態では、変換装置523は変圧しない。しかしこれに限られず、変換装置523は変圧するように構成されてもよい。また、変換装置523はフィルタ回路を含んでもよい。
自立運転モードでは、変換装置523が単相3線式配線L10を介して分電盤110内の切替装置112と電気的に接続される。ACインバータ221A及び221Bの各々は、バッテリ230(図4)から直流電力の供給を受けてインレット210側へ交流電力を出力するように構成される。インレット210におけるAC1とGNDとの間には、バッテリ230からACインバータ221Aを経て第1交流電力が出力される。インレット210におけるAC2とGNDとの間には、バッテリ230からACインバータ221Bを経て第2交流電力が出力される。放電アセンブリ500の第1端部P51には、第1端部P51に接続されたインレット210から第1交流電力及び第2交流電力が入力される。第1交流電力及び第2交流電力は、インレット210から第1端部P51に入力され、単相3線式配線L70を通じて、変換装置523に伝達される。さらに、第1交流電力及び第2交流電力は、変換装置523によって単相3線式配線L10に伝達され、単相3線式配線L10を通じて、第2端部P2、さらには切替装置112に伝達される。この実施の形態に係る自立運転モードでは、第1交流電力によって電圧線L11と中性線L13との間にAC100Vの電圧が印加されるとともに、第2交流電力によって電圧線L12と中性線L13との間にAC100Vの電圧が印加される。
図8は、放電アセンブリ500及びインレット210の概略的な回路構成を示す図である。図1~図4とともに図8を参照して、車両200においては、車体(グランド)と信号線L64との間に基準電圧が付与されており、信号線L64はPISWに接続されている。そして、PISW信号(PISW電位)は信号線L64を介してECU250に入力される。放電コネクタ511(第1端部P51)とインレット210とが電気的に接続されると、PISWとGNDとが放電アセンブリ500の回路(たとえば、後述する検出回路540A又は540B)を介してつながるように閉回路(以下、「PISW回路」とも称する)が形成される。これにより、PISWの電位が変化する。放電アセンブリ500が電源を持っていなくても、PISW回路によってPISW信号が生成される。ECU250は、PISW信号(PISW電位)に基づいてコネクタ状態を判別できる。
放電アセンブリ500は、検出回路540A及び540Bと、スイッチS3A及びS3Bとを備える。スイッチS3Aは、制御装置532とCPLTとの接続/遮断を切り替えるように構成される。スイッチS3Bは、検出回路540Aと検出回路540Bとを切り替えるように構成される。スイッチS3BによってPISW回路に接続される検出回路が切り替えられる。スイッチS3A及びS3Bはモード切替スイッチ511cに連動する。スイッチS3A及びS3Bは、互いに連動し、一緒に動作する。
モード切替スイッチ511cによって自立運転モードが選択されると、スイッチS3Aが制御装置532とCPLTとを遮断し、スイッチS3Bが検出回路540Aを接続する。これにより、PISWとGNDとが検出回路540Aを介して電気的に接続される。他方、モード切替スイッチ511cによって常用モードが選択されると、スイッチS3Aが制御装置532とCPLTとを接続し、スイッチS3Bが検出回路540Bを接続する。これにより、制御装置532とCPLTとが信号線L75を介して電気的に接続されるとともに、PISWに接続された信号線L74が検出回路540Bを介して中性線L73(GND)と電気的に接続される。車両200においては、CPLTが信号線L65を介してECU250と接続されている。信号線L65にはCPLT回路650が設けられている。CPLT回路650は、ECU250によって制御されるスイッチを含む。ECU250は、CPLT回路650によって生成したCPLT信号を制御装置532へ送信できる。制御装置532とCPLTとが電気的に接続されることによって、制御装置532とECU250との間でデータ通信(CPLT)を行なうことが可能になる。
検出回路540Aは、電気抵抗R1A,R2A,R3A及びスイッチS1A,S2Aを含む。信号線L74は、PISWから電気抵抗R1Aを経て2つの分岐路L741A及びL742Aに分岐し、分岐路L741A及びL742Aが合流してスイッチS3Bに接続されている。電気抵抗R2Aは分岐路L741Aに配置され、電気抵抗R3A及びスイッチS1Aは分岐路L742Aに配置されている。電気抵抗R2Aと電気抵抗R3Aとは並列に配置されている。電気抵抗R3AとスイッチS1Aとは直列に配置されている。また、スイッチS2Aは、電気抵抗R3Aに対して並列に配置されている。
検出回路540Bは、電気抵抗R1B,R2B及びスイッチS1Bを含む。信号線L74は、PISWから電気抵抗R1Bを経て2つの分岐路L741B及びL742Bに分岐し、分岐路L741B及びL742Bが合流してスイッチS3Bに接続されている。電気抵抗R2Bは分岐路L741Bに配置され、スイッチS1Bは分岐路L742Bに配置されている。
スイッチS1A及びS1Bの各々は、放電アセンブリ500のラッチ解除ボタン511a(図1)に連動して開閉する。スイッチS1A及びS1Bの各々は、ラッチ解除ボタン511aが押されていないときには閉状態(導通状態)になり、ラッチ解除ボタン511aが押されているときには開状態(遮断状態)になる。また、スイッチS2Aは、放電アセンブリ500の放電開始スイッチ511b(図1)に連動して開閉する。スイッチS2Aは、放電開始スイッチ511bがOFFのときには閉状態(導通状態)になり、放電開始スイッチ511bがONのときには開状態(遮断状態)になる。この実施の形態では、ユーザが放電開始スイッチ511bを押している間は放電開始スイッチ511bがONになり、ユーザが放電開始スイッチ511bを離すと放電開始スイッチ511bはOFFになる。ユーザがラッチ解除ボタン511a及び放電開始スイッチ511bのいずれも操作していないときには、スイッチS1A、S1B、及びS2Aが全て閉状態になっている。すなわち、スイッチS1A、S1B、及びS2Aの各々はノーマリオン型のスイッチに相当する。
検出回路540A及び540Bは、給電システムの運転モードを判別するための回路として機能する。詳しくは、検出回路540Aと検出回路540Bとでは抵抗値(合成抵抗)が異なる。図8中に示されるように、検出回路540Aにおいて電気抵抗R1A、R2A、R3Aはそれぞれ20Ω、460Ω、20Ωの抵抗値を有する。一方、検出回路540Bにおける電気抵抗R1B、R2Bは、図8中に示すように、それぞれ150Ω、330Ωの抵抗値を有する。検出回路540AがPISW回路に接続された場合と検出回路540BがPISW回路に接続された場合とではPISWの電位が異なる。このため、ECU250は、PISW信号(PISW電位)に基づいて、モード切替スイッチ511cによって選択された給電システムの運転モード(自立運転モード/常用モード)を判別できる。この実施の形態では、常用モードで接続される検出回路540Bの抵抗値を、規格「IEC61851-1:2010 AnnexB」に規定される充電コネクタ内の抵抗値と同じにしている。エネルギーマネジメントモードにおいて共通の抵抗値が使用されることで、エネルギーマネジメントモードにおいて充電/放電が切り替わっても、ユーザの手動操作(たとえば、充電モードと放電モードとを切り替える操作)が不要になり、EVPSが自動でエネルギーマネジメントを行なうことが可能になる。
検出回路540A及び540Bの各々は、放電コネクタ511(第1端部P51)が接続状態/嵌合状態/未嵌合状態のいずれの状態であるかを判別するための回路(Proximity detection回路)としても機能する。スイッチS1A,S1B,S2Aが開状態になると、スイッチS1A,S1B,S2Aが閉状態のときよりも検出回路540A,540Bの抵抗値(合成抵抗)が上昇し、それに伴いPISWの電位も上昇する。ECU250は、PISW信号(PISW電位)に基づいて、スイッチS1A、S1B、及びS2Aの各々の状態(ひいては、ラッチ解除ボタン511a及び放電開始スイッチ511bの各々の状態)を判別できる。
放電アセンブリ500において、ラッチ解除ボタン511aは、車両200からの放電を停止するためのスイッチとして機能する。また、自立運転モードにおいては、放電開始スイッチ511bが、車両200からの放電を開始するためのスイッチとして機能する。
自立運転モードでは、コネクタ状態が接続状態であるときにユーザが放電開始スイッチ511bに所定の操作を行なうと、車両200(ECU250)が、放電開始を認識し、放電を開始する。この実施の形態では、ユーザが放電開始スイッチ511bを2度ONすることにより、放電が開始される。放電中にラッチ解除ボタン511aが押され、コネクタ状態が嵌合状態又は未嵌合状態になると、車両200(ECU250)が、放電停止を認識し、放電を停止する。
図9は、自立運転モードにおける放電アセンブリ500の起動(放電開始)及び停止(放電停止)のシーケンスを示すタイムチャートである。図9において、線D1はPISWの電位を示し、線D2はインレット210から放電アセンブリ500側に出力される交流電力を示す。
図1~図4とともに図9を参照して、ユーザがラッチ解除ボタン511aを押しながら放電コネクタ511をインレット210に挿入すると、コネクタ状態が未嵌合状態から嵌合状態になり、PISWの電位が低下する。その後、ユーザがラッチ解除ボタン511aを離すと、コネクタ状態が嵌合状態から接続状態になり、PISWの電位がさらに低下する。コネクタ状態が接続状態になってから所定時間(たとえば、500ms)経過すると、放電開始スイッチ511bの操作が有効になる。そして、ユーザが放電開始スイッチ511bをON状態にするとPISWの電位が上昇する。その後、ユーザが放電開始スイッチ511bをOFF状態に戻すとPISWの電位も戻る。コネクタ状態が接続状態であるときに、図9に示す順序、すなわちON、OFF、ON、OFFの順序で、ユーザが放電開始スイッチ511bを操作すると、ECU250が、PISWの電位に基づいて放電開始を認識し、放電を開始する。ノイズによる誤作動を抑制するため、ECU250における放電開始スイッチ511bの認識は、ON/OFF操作に対応する電圧が所定時間(たとえば、50ms~3000ms)継続した場合に有効とする。
車両200からの放電はECU250によって実行される。具体的には、ECU250は、前述した第1交流電力及び第2交流電力がインレット210から放電アセンブリ500側に出力されるように、充放電装置220を制御する。また、放電中はSMR231(図4)が閉状態に制御される。放電開始操作から放電開始までの期間Tsは任意に設定できる。ECU250は、期間Tsにおいて所定の処理(たとえば、断線チェックのような放電前検査)を実行してもよい。期間TsにおいてSMR231が開状態から閉状態に切り替えられてもよい。
放電中にラッチ解除ボタン511aが押されると、コネクタ状態が接続状態から嵌合状態になり、PISWの電位が上昇する。コネクタ状態が嵌合状態になると、ECU250が、PISWの電位に基づいて放電停止を認識し、放電を停止する。放電停止操作から放電停止までの期間Teは、規格「IEC61851-1」に規定される期間であってもよい。
再び図1~図4とともに図8を参照して、PISW信号(PISW電位)は、上述したコネクタ状態及びスイッチ状態に加えて、インレット210に電気的に接続された放電コネクタの要求電圧値も示す。詳しくは、インレット210は、複数種の放電コネクタに接続可能に構成される。この実施の形態では、前述した放電アセンブリ500に加えて、以下に説明する放電アセンブリ500Aも、インレット210に接続され得る。放電アセンブリ500と放電アセンブリ500Aとでは、要求電圧値が異なる。放電アセンブリ500の要求電圧値は200Vであり、放電アセンブリ500Aの要求電圧値は100Vである。以下、放電アセンブリ500、放電アセンブリ500Aを、それぞれ「200Vコネクタ」、「100Vコネクタ」とも称する。
図10は、100Vコネクタについて説明するための図である。以下では、200Vコネクタとの相違点を中心に、100Vコネクタについて説明する。
図10を参照して、放電アセンブリ500Aは、放電コネクタ511(第1端部P51A)及び第2端部P52Aを有する。第1端部P51AのAC1、AC2は、それぞれ電圧線L71A、L72Aに接続されている。第1端部P51AのGNDは、グランド線L73Aに接続されている。インレット210に放電アセンブリ500Aの放電コネクタ511が接続されると、車両200の電圧線L61,L62がそれぞれ放電アセンブリ500Aの電圧線L71A,L72Aと接続される。放電アセンブリ500Aにおいて、電圧線L71A及びL72Aは、放電コネクタ511と変換装置523Aとをつないでいる。変換装置523Aは、車両200に接続される電圧線L71A及びL72Aを単相2線式配線L10A(屋内電路)に変換する。放電アセンブリ500Aの第2端部P52Aと分電盤110Aとは単相2線式配線L10Aで接続されている。
自立運転モードでは、変換装置523Aが単相2線式配線L10Aを介して分電盤110A内の切替装置112Aと電気的に接続される。そして、放電アセンブリ500Aがインレット210に接続されたことを認識したECU250は、電圧線L11Aと電圧線L12Aとの間に100Vの単相交流電力が出力されるように、ACインバータ221A及び221Bを制御する。100Vの単相交流電力は、単相2線式配線L10Aを通じて、切替装置112Aに伝達される。切替装置112Aは、建物100内に設置された単相2線用のコンセントTo4へ100Vの単相交流電力を出力する。コンセントTo4に関しては、電圧線L11A、電圧線L12Aと電気的に接続されたコンセント端子をそれぞれ「L1」、「L2」と表記する。コンセントTo4は、L1、L2、及びグランド端子を備える。コンセントTo4はL1及びL2間に100Vの単相交流電力を出力する。
図11は、100Vコネクタの概略的な回路構成を示す図である。図11を参照して、放電アセンブリ500Aは、検出回路540A(図8)に代えて検出回路540Cを備える。インレット210に放電アセンブリ500Aが接続され、モード切替スイッチ511cによって自立運転モードが選択されると、PISW回路に検出回路540Cが接続される。検出回路540Cは、電気抵抗R1C,R2C,R3C及びスイッチS1C,S2Cを含む。スイッチS1C、S2Cは、それぞれラッチ解除ボタン511a、放電開始スイッチ511bに連動して開閉する。検出回路540Cは、基本的には図8に示した検出回路540Aに準ずる構成を有するが、以下の点で検出回路540Aとは異なる。
検出回路540Aと検出回路540Cとでは抵抗値が異なる。図11中に示されるように、検出回路540Cにおいて電気抵抗R1C、R2C、R3Cは、それぞれ39Ω、430Ω、51Ωの抵抗値を有する。検出回路540A及び540Cの各々における各抵抗値は、後述する電位マップM2に合わせて設定されている。また、検出回路540A及び540Cに含まれる各電気抵抗は、規格「IEC61851-1:2010 AnnexB」に規定される充電コネクタ内の電気抵抗とは異なる抵抗値に設定される。こうすることで、ECU250はPISW信号(PISW電位)に基づいて充電コネクタと放電コネクタとを判別できる。
検出回路540Cにおいて、スイッチS1Cはノーマリオン型のスイッチであり、スイッチS2Cはノーマリオフ型のスイッチである。スイッチS2Cは、放電開始スイッチ511bがONのときには閉状態になり、放電開始スイッチ511bがOFFのときには開状態になる。
図12は、100Vコネクタの起動(放電開始)及び停止(放電停止)のシーケンスを示すタイムチャートである。図12において、線D1AはPISWの電位を示し、線D2Aはインレット210から放電アセンブリ500A側に出力される交流電力を示す。
図10及び図11とともに図12を参照して、放電アセンブリ500Aのシーケンスは、基本的には、図9に示した放電アセンブリ500のシーケンスと同じである。ただし、ユーザが放電開始スイッチ511bをON状態にするとPISWの電位は下降する。ユーザが放電開始スイッチ511bをOFF状態に戻すとPISWの電位も戻る。コネクタ状態が接続状態であるときに、図12に示す順序、すなわちON、OFF、ON、OFFの順序で、ユーザが放電開始スイッチ511bを操作すると、ECU250が、PISWの電位に基づいて放電開始を認識し、放電を開始する。
図13は、PISW信号(PISW電位)について説明するための図である。図13を参照して、PISW電位に関する電位マップM1は、充電規格「IEC61851-1」に規定される電位レンジごとの判定値を示している。0~4.7Vの範囲において、電位レンジ1.359~1.639V、2.553~2.944V、4.301~4.567Vに対しては、それぞれ接続状態、嵌合状態、未嵌合状態のようなコネクタ状態が、判定値として定義されている。これら以外の電位レンジは未定義である。
PISW電位に関する電位マップM2は、制御で使用される制御マップであり、図4に示したECU250の記憶装置253に記憶されている。電位マップM2においては、電位レンジごとに、放電コネクタのコネクタ状態、スイッチ状態、及び要求電圧値と給電システムの運転モードとが定められている。インレット210に対して放電コネクタが電気的に接続されたときに、ECU250は、電位マップM2を用いることで、PISW信号から上記放電コネクタのコネクタ状態、スイッチ状態、及び要求電圧値と給電システムの運転モードとを取得できる。また、ECU250は、PISW信号に基づいて、インレット210に対して放電コネクタが電気的に接続されているか否かを判断できる。
電位マップM2においては、電位レンジ0.0~1.2Vに対して、自立運転モードにおいて放電コネクタが接続状態であることを示す電位レンジ(以下、「第1接続レンジ」とも称する)が割り当てられている。電位レンジ1.2~2.0Vに対しては、常用モードにおいて放電コネクタが接続状態であることを示す電位レンジ(以下、「第2接続レンジ」とも称する)が割り当てられている。以下、区別しない場合は、第1接続レンジ及び第2接続レンジの各々を、「接続レンジ」と称する。
電位レンジ2.0~3.5Vに対しては、放電コネクタが嵌合状態であることを示す電位レンジ(以下、「嵌合レンジ」とも称する)が割り当てられている。電位レンジ3.5~4.7Vに対しては、放電コネクタが未嵌合状態であることを示す電位レンジ(以下、「未嵌合レンジ」とも称する)が割り当てられている。
電位マップM2においては、充電規格「IEC61851-1」において未定義の電位レンジ0.0~1.2Vに対して第1接続レンジが割り当てられている。こうすることで、ECU250が充電コネクタと放電コネクタとを判別しやすくなる。第1接続レンジは、以下に説明する3つの電位レンジ(0.0~0.4V/0.4~0.7V/0.7~1.2V)にさらに分割されている。
電位レンジ0.0~0.4Vに対しては、インレット210に接続された放電コネクタの要求電圧値が200Vであることを示す電位レンジ(以下、「200Vレンジ」とも称する)が割り当てられている。PISW電位が200Vレンジに属することは、インレット210に接続された放電コネクタが200Vコネクタであることを意味する。電位レンジ0.7~1.2Vに対しては、インレット210に接続された放電コネクタの要求電圧値が100Vであることを示す電位レンジ(以下、「100Vレンジ」とも称する)が割り当てられている。PISW電位が100Vレンジに属することは、インレット210に接続された放電コネクタが100Vコネクタであることを意味する。100Vコネクタ(図11)と200Vコネクタ(図8)とで抵抗値が異なることによって、各コネクタがインレット210に接続されたときのPISW電位も異なるようになる。100Vレンジ及び200Vレンジの各々は、インレット210に接続された放電コネクタの要求電圧値に加えて、当該放電コネクタの放電開始スイッチがOFF状態であることも示す。
電位レンジ0.4~0.7Vに対しては、放電開始スイッチがON状態であることを示す電位レンジ(以下、「放電開始レンジ」とも称する)が割り当てられている。200Vコネクタでは放電開始スイッチ511bに連動するスイッチS2A(図8)がノーマリオン型のスイッチであるため、放電開始スイッチ511bがOFF状態からON状態になると、PISW電位は上昇する。100Vコネクタでは放電開始スイッチ511bに連動するスイッチS2C(図11)がノーマリオフ型のスイッチであるため、放電開始スイッチ511bがOFF状態からON状態になると、PISW電位は下降する。
図14は、ECU250によって実行される自立運転モードでの放電開始に係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に示される処理は、車両200の停車中(ただし、充電中及び放電中を除く)において繰り返し実行される。
図1~図13とともに図14を参照して、S101では、ECU250がPISW信号(PISW電位)を取得する。続くS102では、ECU250が、PISW信号に基づいて、インレット210に放電コネクタが接続されたか否かを判断する。コネクタ状態が接続状態になると、S102においてYESと判断され、処理がS103に進む。S103では、給電システムの運転モードが自立運転モードであるか否かを、ECU250が判断する。給電システムの運転モードが常用モードである場合には(S103にてNO)、処理は最初のステップ(S101)に戻る。また、S102においてNOと判断された場合にも、処理が最初のステップ(S101)に戻る。常用モードでは、図14に示す処理ではなく、前述したEVPSのエネルギーマネジメント機能が主体となる処理によって充放電制御が実行される。
給電システムの運転モードが自立運転モードである場合には(S103にてYES)、処理がS104に進む。S104では、インレット210に接続された放電コネクタの要求電圧値が100Vと200Vとのいずれであるかを、ECU250が判断する。なお、ユーザは、自立運転モードを実行する前に、切替装置112(図2)によって第1電力経路を接続する。このため、自立運転モードでは、車両200から放電アセンブリ500を経て建物100(より特定的には、単相3線式配線L10)に供給される電力が切替装置112から第1~第3コンセントTo1~To3(図3)へ出力される。
ECU250は、図13に示した電位マップM2を用いて、S101で取得したPISW信号から、インレット210の状態(たとえば、コネクタ状態)と、インレット210に接続された放電コネクタの情報(たとえば、スイッチ状態及び要求電圧値)と、給電システムの運転モード(自立運転モード/常用モード)とを取得する。ECU250は、PISW電位が未嵌合レンジと嵌合レンジと接続レンジとのいずれに属するかに基づいて、コネクタ状態(未嵌合状態/嵌合状態/接続状態)を判別できる。また、ECU250は、PISW電位が放電開始レンジに属するか否かに基づいて、ユーザによって放電開始スイッチが操作されたか否かを判別できる。さらに、ECU250は、PISW電位が100Vレンジと200Vレンジとのいずれに属するかに基づいて、放電コネクタの要求電圧値(100V/200V)を判別できる。PISW電位が200Vレンジに属することは、インレット210に接続された放電コネクタが単相3線式コネクタ(図7に示した200Vコネクタ)であることを意味する。ECU250は、PISW電位が第1接続レンジと第2接続レンジとのいずれに属するかに基づいて、給電システムの運転モード(自立運転モード/常用モード)を判別できる。
S104において放電コネクタの要求電圧値が200Vであると判断された場合には、ECU250は、S111において、ユーザによってAC200V放電開始操作(図9に示したON、OFF、ON、OFFの順の放電開始スイッチ操作)が行なわれたか否かを判断する。そして、ユーザによってAC200V放電開始操作が行なわれると(S111にてYES)、ECU250が、S112において、200Vの単相交流電力をインレット210から200Vコネクタ側に出力する。
具体的には、図7に示したインレット210のAC1及びAC2間に200Vの単相交流電力が出力されるように、ECU250がACインバータ221A及び221Bを制御する。これにより、図3に示した単相3線式配線L10に100V/200Vの単相交流電圧が印加される。この実施の形態では、ACインバータ221A及び221Bの各々が、要求電圧値の2分の1に相当する交流電圧(AC100V)を印加することで、AC1及びAC2間にAC200Vを印加する。これにより、図3に示した電圧線L11(第1電圧線)及び中性線L13間と電圧線L12(第2電圧線)及び中性線L13間との各々に単相交流電圧が印加される。そして、建物100内の第1コンセントTo1、第2コンセントTo2、第3コンセントTo3に、それぞれ200V、100V、100Vの単相交流電力が出力される。
S104において放電コネクタの要求電圧値が100Vであると判断された場合には、ECU250は、S121において、ユーザによってAC100V放電開始操作(図12に示したON、OFF、ON、OFFの順の放電開始スイッチ操作)が行なわれたか否かを判断する。そして、ユーザによってAC100V放電開始操作が行なわれると(S121にてYES)、ECU250が、S122において、100Vの単相交流電力をインレット210から100Vコネクタ側に出力する。
具体的には、図10に示したインレット210のAC1及びAC2間に100Vの単相交流電力が出力されるように、ECU250がACインバータ221A及び221Bを制御する。この実施の形態では、ECU250が、ACインバータ221AのみでAC1及びAC2間にAC100Vを印加し、ACインバータ221Bを電圧未印加の状態(導通状態)にすることで、AC1及びAC2間にAC100Vを印加する。これにより、建物100内のコンセントTo4に100Vの単相交流電力が出力される。ただしこれに限られず、ACインバータ221A及び221Bの各々が、要求電圧値の2分の1に相当する交流電圧(AC50V)を印加することで、AC1及びAC2間にAC100Vを印加してもよい。
上記のS112又はS122において放電が開始されると、図14に示す一連の処理は終了する。開始された放電は、所定の放電停止条件が成立すると終了する。所定の放電停止条件が成立した場合には、ECU250が、インレット210から放電コネクタへの放電を停止させるようにACインバータ221A及び221Bを制御する。放電中にコネクタ状態が嵌合状態又は未嵌合状態になると上記放電停止条件が成立することは、前述のとおりである。また、バッテリ230のSOCが所定SOC値以下になった場合にも、上記放電停止条件は成立する。ただしこれに限られず、放電停止条件は任意に設定できる。
以上説明したように、この実施の形態に係る給電方法は、給電システムの運転モードが、車両200から建物100に交流電力を供給する自立運転モード(第1運転モード)と、電力系統PGから建物100に交流電力を供給する常用モード(第2運転モード)とのいずれであるかを判断すること(S103)と、車両200が備えるインレット210に放電アセンブリ500が接続されているか否かを判断すること(S102及びS104)と、インレット210に放電アセンブリ500が接続され、かつ、給電システムの運転モードが第1運転モードである場合に(S102及びS103の両方でYES、かつ、S104にて「200V」)、車両200から放電アセンブリ500に電力を供給するとともに放電アセンブリ500から単相3線式配線L10を通じて建物100に単相交流電力を供給すること(S112)とを含む。こうした給電方法によれば、車両200のインレット210に接続された放電アセンブリ500を用いて、電圧が異なる複数種の交流電力を建物100に供給することが可能になる。
上記実施の形態では、切替装置112がユーザによって操作される。しかしこれに限られず、切替装置112は、ユーザからの指示によらず、自らの判断で電力経路の切替えを行なってもよい。たとえば、切替装置112は、電力系統PGから分電盤110に電力が供給されている間は、第2電力経路(すなわち、電力系統PGから建物100に供給される電力を出力する電力経路)を接続状態に維持し、電力系統PGから分電盤110に電力が供給されなくなったときに、第2電力経路を遮断して第1電力経路(すなわち、放電アセンブリ500から建物100に供給される電力を出力する電力経路)を接続するように構成されてもよい。具体的には、切替装置112は、制御回路と、電力経路を切り替えるアクチュエータとを備えてもよい。そして、切替装置112の制御回路が、以下に説明する図15に示す処理を実行することによりアクチュエータを制御してもよい。
図15は、変形例に係る切替装置112によって実行される処理を示すフローチャートである。図15を参照して、S201では、切替装置112が、電力系統PGから分電盤110に電力が供給されているか否かを判断する。たとえば、図2に示した主幹111又は単相3線式配線L40Aに電力センサ(たとえば、電流センサ又は電圧センサ)が設置されてもよい。そして、切替装置112は、電力センサの出力に基づいて、電力系統PGから分電盤110に電力が供給されているか否かを判断してもよい。
電力系統PGから分電盤110に電力が供給されている場合には(S201にてYES)、切替装置112は、S202において第2電力経路を接続する。これにより、電力系統PGから建物100(より特定的には、単相3線式配線L40A)に供給される電力が切替装置112から第1~第3コンセントTo1~To3(図3)へ出力される。他方、電力系統PGから分電盤110に電力が供給されていない場合には(S201にてNO)、切替装置112は、S203において第1電力経路を接続する。これにより、車両200から放電アセンブリ500及び単相3線式配線L10を経て建物100に供給される電力が切替装置112から第1~第3コンセントTo1~To3(図3)へ出力される。電力経路の切替え(S202及びS203)は、制御回路がアクチュエータを駆動することによって行なわれる。切替装置112は、図15に示す処理を所定周期で繰り返し実行することによって、電力系統PGから分電盤110への電力供給の有無を監視してもよい。
放電コネクタの判別に使用される制御マップは、図13に示した電位マップM2に限られない。たとえば、ECU250は、0.0~1.2V以外の電位レンジを用いて、放電コネクタの要求電圧値を検出してもよい。より具体的には、充電規格「IEC61851-1」において未定義の電位レンジである1.639~2.553Vと2.944~4.301Vと4.567~4.700Vとのいずれかに、100Vレンジ、200Vレンジ、及び放電開始レンジを含む接続レンジを割り当ててもよい。
上記実施の形態では、放電アセンブリ500の第1端部P51から第2端部P52まで単相3線式配線でつながっている(図7参照)。しかしこれに限られず、放電アセンブリ内の変換装置によって単相2線式配線が単相3線式配線に変換されてもよい。図16は、図7に示した構成の変形例を示す図である。
図16を参照して、車両200Bはインレット210Bと交流電源220Bとを備える。交流電源220Bは、インレット210BのAC1及びAC2間に交流電圧を印加するように構成される。交流電源220Bは、電圧線L61B及びL62Bを介してインレット210BのAC1及びAC2と電気的に接続されている。インレット210BのGNDは、グランド線L63Bを介して、車両200Bの車体に接地されている(ボデーアース)。交流電源220Bは、車載バッテリ(たとえば、図2に示したバッテリ230)と電力変換回路とを含んで構成される。交流電源220Bの電力変換回路は、双方向に電力変換可能に構成された車載充電器(たとえば、図6に示した充電器222)であってもよいし、車載インバータ(たとえば、図5に示したACインバータ221)であってもよい。
放電アセンブリ500Bは変換装置523Bを備える。変換装置523Bは、屋内電路変換装置に相当する。放電アセンブリ500Bの第1端部P51Bと変換装置523Bとは単相2線式配線(電圧線L71B及びL72Bの2線)で接続されている。変換装置523Bと放電アセンブリ500Bの第2端部P52Bとは単相3線式配線(電圧線L11,L12及び中性線L13の3線)で接続されている。変換装置523Bは、上記単相2線式配線を上記単相3線式配線に変換するように構成される。
図16に示す例では、変換装置523Bが、1次コイルTL1、2次コイルTL2a、及び2次コイルTL2bを含む絶縁トランスである。変換装置523Bの1次側(第1端部P51B側)は、単相2線式配線(電圧線L71B及びL72B)と接続されている。第1端部P51BのAC1、AC2は、それぞれ電圧線L71B、L72Bに接続されている。第1端部P51BのGNDは、グランド線L73Bに接続されている。電圧線L71B及びL72B間には1次コイルTL1が接続されている。変換装置523Bの2次側(第2端部P52B側)は、単相3線式配線L10(電圧線L11,L12及び中性線L13)と接続されている。そして、単相3線式配線L10は、変換装置523Bから放電アセンブリ500Bの第2端部P52Bを通って切替装置112に接続されている。電圧線L11及び中性線L13間には2次コイルTL2aが接続されている。電圧線L12及び中性線L13間には2次コイルTL2bが接続されている。変換装置523Bにおいては、たとえばインレット210Bから1次コイルTL1に印加された電圧の2分の1に相当する交流電圧が2次コイルTL2a及びTL2bの各々に伝達される。図16に示す例では、1次コイルTL1にAC200Vが印加され、2次コイルTL2a及びTL2bの各々にAC100Vが印加される。
上記実施の形態に係る給電システムは、カテゴリ2及び4のV2Hを実行するように構成される。ただしこれに限られず、給電システムは、カテゴリ2及び3のV2Hを実行するように構成されてもよい。また、給電システムは、カテゴリ1~4のいずれかのV2Hのみを実行するように構成されてもよい。
図17は、図2に示した給電システムの回路構成の変形例を示す図である。図17を参照して、この変形例に係る給電システムでは、第2放電路が割愛され、カテゴリ2のV2Hのみが実行される。
上記実施の形態では、放電アセンブリの第2端部と屋内の分電盤とが単相3線式配線で接続されている。しかしこれに限られず、放電アセンブリの第2端部と屋内の自立専用コンセントとが単相3線式配線で直接接続されてもよい。自立運転モードでは、車両が放電アセンブリを介して自立専用コンセントに電力を供給してもよい。
放電コネクタ単体が放電アセンブリとして機能してもよい。図18は、図1に示した放電アセンブリの変形例を示す図である。図18を参照して、この変形例では、放電コネクタ511Cが第1端部P51C及び第2端部P52Cを有する。放電コネクタ511Cは、図2に示したEVPSボックス520と同様の回路を内蔵し、放電アセンブリとして機能する。ただし、図2に示した機能の一部を割愛して回路を簡素化してもよい。放電コネクタ511Cの第2端部P52Cと建物100(より特定的には、屋内の分電盤110)とは単相3線式配線L10で接続されている。
放電コネクタの構成は、図1に示した構成に限られない。たとえば、放電開始スイッチ511bは割愛可能である。放電開始のトリガは任意に設定できる。たとえば、コネクタ状態が接続状態になってから所定時間が経過すると、放電が開始されてもよい。また、車両に設けられたスイッチをユーザが操作すると、放電が開始されてもよい。
上記実施の形態では、単相3線式配線でAC100V/AC200Vを出力する例を示しているが、単相3線式配線で出力される電圧は適宜変更可能である。たとえば、単相3線式配線でAC110V/AC220V、AC115V/AC230V、又はAC120V/AC240Vを出力してもよい。
上記実施の形態では、車両のインレットに2種類の電圧(100V/200V)の放電コネクタが接続可能であるが、車両のインレットは3種類以上の電圧の放電コネクタに接続可能であってもよい。また、上記実施の形態では、車両インレットから放電コネクタへ交流電力が出力される。しかしこれに限られず、車両インレットから放電コネクタへ直流電力が供給され、放電コネクタにおいてDC/AC変換が行なわれてもよい。上記実施の形態及び各変形例において、車両はBEVには限られず、他のxEV(たとえば、PHEV又はFCEV)であってもよい。
上記実施の形態では、給電システムが2つの運転モード(常用モード/自立運転モード)で運転可能に構成される。ただしこれに限られず、給電システムは、3つ以上の運転モードで運転可能に構成されてもよい。また、給電システムから給電を受ける建物は、住宅に限られず、住宅以外の建物(たとえば、工場、学校、病院、又は商業施設)であってもよい。
上記の各種変形例は任意に組み合わせて実施されてもよい。
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。本発明の範囲は、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及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。
100 建物、110,110A 分電盤、112,112A 切替装置、200,200B 車両、210 インレット、220 充放電装置、220B 交流電源、221A,221B ACインバータ、222 充電器、223A,223B 放電リレー、223C 充電リレー、230 バッテリ、231 SMR、250 ECU、500,500A,500B 放電アセンブリ、511 放電コネクタ、512 ケーブル、520 EVPSボックス、523,523A,523B 変換装置、532 制御装置、540A,540B,540C 検出回路、700 電力負荷、L10 単相3線式配線、L11,L12 電圧線、L13 中性線、M2 電位マップ、P51 第1端部、P52 第2端部、PG 電力系統、To1 第1コンセント、To2 第2コンセント、To3 第3コンセント。

Claims (12)

  1. 建物に交流電力を供給する給電システムであって、
    車両が備える放電口に接続可能に構成される放電アセンブリを備え、
    前記放電アセンブリは、
    接続された前記放電口から電力が入力される第1端部と、
    交流電力を出力する第2端部とを備え、
    前記放電アセンブリの前記第2端部と前記建物とが単相3線式配線で接続されている、給電システム。
  2. 前記放電アセンブリから前記建物に供給される電力を出力する第1電力経路と、電力系統から前記建物に供給される電力を出力する第2電力経路とのうち、一方を接続して他方を遮断する切替装置をさらに備える、請求項1に記載の給電システム。
  3. 前記建物内には分電盤が設けられており、
    前記切替装置は、前記電力系統から前記分電盤に電力が供給されている間は、前記第2電力経路を接続状態に維持し、前記電力系統から前記分電盤に電力が供給されなくなったときに、前記第2電力経路を遮断して前記第1電力経路を接続する、請求項2に記載の給電システム。
  4. 前記建物内には、前記切替装置から単相交流電力が入力される第1コンセント及び第2コンセントが設けられており、
    前記第1コンセントは、電圧95V以上150V以下の単相交流電力を出力し、
    前記第2コンセントは、電圧190V以上300V以下の単相交流電力を出力する、請求項2又は3に記載の給電システム。
  5. 前記放電アセンブリの前記第2端部と前記建物とをつなぐ前記単相3線式配線は、第1電圧線、第2電圧線、及び中性線を含み、
    前記車両が、前記第1電圧線及び前記中性線間と前記第2電圧線及び前記中性線間との各々に単相交流電圧を印加する、請求項1~4のいずれか一項に記載の給電システム。
  6. 前記放電アセンブリは、単相2線式配線を単相3線式配線に変換する変換装置をさらに備え、
    前記放電アセンブリの前記第1端部と前記変換装置とは単相2線式配線で接続されており、
    前記変換装置と前記放電アセンブリの前記第2端部とは単相3線式配線で接続されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の給電システム。
  7. 前記放電アセンブリの前記第1端部から前記第2端部まで単相3線式配線でつながっている、請求項1~5のいずれか一項に記載の給電システム。
  8. 前記放電アセンブリは、前記第1端部及び前記第2端部を有する放電コネクタである、請求項1~7のいずれか一項に記載の給電システム。
  9. 前記放電アセンブリは、放電コネクタと、前記放電コネクタに電気的に接続された回路を内蔵する筐体と、前記放電コネクタと前記筐体とをつなぐケーブルとをさらに備え、
    前記放電コネクタが前記第1端部を有し、
    前記筐体が前記第2端部を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の給電システム。
  10. 前記第1端部は、前記放電アセンブリの要求電圧値を示すコネクタ信号を前記車両側へ出力する検出端子を備える、請求項1~9のいずれか一項に記載の給電システム。
  11. 前記コネクタ信号は、前記要求電圧値に加えて、前記放電アセンブリと前記放電口との状態を示す電位信号であり、
    前記放電アセンブリは、当該放電アセンブリと前記放電口との状態に応じて前記検出端子の電位を変化させる検出回路をさらに備える、請求項10に記載の給電システム。
  12. 建物に交流電力を供給するように構成される給電システムの運転モードが、車両から前記建物に交流電力を供給する第1運転モードと、電力系統から前記建物に交流電力を供給する第2運転モードとのいずれであるかを判断することと、
    前記車両が備える放電口に放電アセンブリが接続されているか否かを判断することと、
    前記放電口に前記放電アセンブリが接続され、かつ、前記給電システムの運転モードが前記第1運転モードである場合に、前記車両から前記放電アセンブリに電力を供給するとともに前記放電アセンブリから単相3線式配線を通じて前記建物に単相交流電力を供給することと、
    を含む、給電方法。
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JP5123419B1 (ja) 2011-08-30 2013-01-23 トヨタ自動車株式会社 車両から外部の被給電装置への給電用コネクタ、同コネクタの識別方法、同コネクタの識別システム、及び同コネクタを利用する給電システム、並びに同システムにおいて給電可能な車両
US10994625B2 (en) * 2018-10-15 2021-05-04 Mitsubishi Electric Corporation Energy display system, display device, and energy display method
JP6918877B2 (ja) * 2019-08-30 2021-08-11 本田技研工業株式会社 充放電管理装置および車両

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