JP2024048130A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源から車両への充電時に、異常の有無を誤診断されてしまうことを防止可能な技術を提供する。【解決手段】車両は、バッテリと、バッテリから外部負荷へ電力を供給可能に構成されている給電部と、外部電源によるバッテリの充電のための充電コネクタが着脱される充電インレットを有する充電ポートユニットと、充電ポートユニットが有する可動部の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、給電部から外部負荷へ電力を供給する外部給電処理が実行されるときには、充電ポートユニットの可動部を制御して、充電インレットに充電コネクタが接続されることを物理的に禁止する。【選択図】図４

Description

本明細書で開示する技術は、車両に関する。

車両が備える充電インレットに充電コネクタを接続することで、外部電源を用いて車両が備えるバッテリを充電する技術が知られている。また、バッテリから外部負荷へ電力を供給可能な給電部を備えた車両が知られている。なお、関連する技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１５－１００１８５号公報

給電部を介してバッテリから外部負荷へ電力供給することに起因して、充電インレットの端子に電圧変動が発生する場合がある。また、充電コネクタを充電インレットに接続して充電を開始しようとする場合に、充電ケーブルに各種の異常（例：ＣＣＩＤリレー溶着など）が発生しているか否かを診断する場合がある。すると、給電部からの電力供給中に充電コネクタを充電インレットに接続して診断が実行されると、充電インレットの端子の電圧変動によって、充電ケーブルに異常が発生していると誤診断されてしまう場合がある。その結果、充電が禁止されてしまうおそれがある。

本明細書が開示する車両は、バッテリと、バッテリから外部負荷へ電力を供給可能に構成されている給電部と、外部電源によるバッテリの充電のための充電コネクタが着脱される充電インレットを有する充電ポートユニットと、充電ポートユニットが有する可動部の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、給電部から外部負荷へ電力を供給する外部給電処理が実行されるときには、充電ポートユニットの可動部を制御して、充電インレットに充電コネクタが接続されることを物理的に禁止する。

上記構成によると、外部給電処理が実行されるときには、充電インレットに充電コネクタを接続することができない状態とすることができる。これにより、外部給電処理中に、充電ケーブルの異常有無の診断が実行されてしまうことを防止できる。外部給電処理に起因して、異常が発生していると誤診断されてしまう事態を抑制することが可能となる。

充電システム１の全体構成の概略図である。 充電ポートユニット１１の構成を説明する図である。 充電ポートユニット１１の構成を説明する図である。 実施例１における車両１０の動作を説明するフローチャートである。 実施例２における車両１０の動作を説明するフローチャートである。

本明細書が開示する一例の車両では、充電ポートユニットの可動部は、充電インレットを覆う閉鎖位置と、充電インレットを露出させる開放位置と、の間で移動可能に構成されている蓋体をさらに備えていてもよい。充電ポートユニットの可動部は、蓋体を閉鎖位置に固定するロック装置をさらに備えていてもよい。制御部は、蓋体が閉鎖位置にある状態で外部給電処理が開始されたときは、ロック装置を作動させて蓋体を閉鎖位置に固定するとともに、外部給電処理が継続されている間はロック装置の作動解除を禁止してもよい。この構成によれば、外部給電処理中において、充電インレットを蓋体で覆っている状態を維持することができる。外部給電処理中に、充電インレットに充電コネクタを接続することができない状態とすることが可能となる。

本明細書が開示する一例の車両では、充電ポートユニットは、蓋体を閉鎖位置と開放位置との間で移動させる第１アクチュエータをさらに備えていてもよい。制御部は、蓋体が開放位置にある状態で外部給電処理が開始されたときは、第１アクチュエータを作動させて蓋体を閉鎖位置へ移動させてもよい。この構成によれば、外部給電処理が開始されたときに蓋体が開放位置にある場合には、蓋体を自動で閉じることができる。外部給電処理中に充電インレットに充電コネクタを接続できない状態を、確実に作り出すことが可能となる。

本明細書が開示する一例の車両では、充電ポートユニットの可動部は、充電コネクタと係合する係合位置と、充電コネクタとの係合が解除される解除位置と、の間を移動可能に構成された係合部材を備えていてもよい。充電ポートユニットの可動部は、係合部材を係合位置と解除位置との間で移動させる第２アクチュエータを備えていてもよい。制御部は、外部給電処理が開始されるとともに、充電インレットに充電コネクタが接続されていないときは、第２アクチュエータを作動させて係合部材を係合位置へ移動させてもよい。この構成によれば、外部給電処理が開始されたときに充電コネクタが接続されていない場合には、係合部材を係合位置へ自動で移動させることができる。係合位置に位置している係合部材によって、充電インレットへの充電コネクタの接続を阻害することができる。これにより、外部給電処理中において、充電インレットに充電コネクタを接続できない状態を作り出すことが可能となる。

（充電システム１の構成）
図１に、充電システム１の全体構成の概略図を示す。充電システムは、車両１０、充電ケーブル３０および外部電源４０を備える。車両１０は、バッテリ１７からの電力によって走行可能な車両であれば、その構成は特に限定されるものではない。車両１０には、たとえばハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車が含まれる。車両１０は、充電ポートユニット１１、フィルタ回路１２、電圧計１３、リレー１４、電力変換回路１５、コンデンサ１６、バッテリ１７、制御部１８、給電部１９、を備える。

図２および図３を用いて、充電ポートユニット１１の構成を説明する。図２および図３は、充電ポートユニット１１の概略拡大図である。図２は、蓋体２０が、充電インレット２５を覆う閉鎖位置にある状態を示している。図３は、蓋体２０が、充電インレット２５を露出させる開放位置にある状態を示している。

充電ポートユニット１１は、蓋体２０、第１モータ２１、ロック装置２２、係合部材２３、第２モータ２４、充電インレット２５、を備える。第１モータ２１は、蓋体２０を閉鎖位置と開放位置との間で移動させるアクチュエータである。ロック装置２２は、ロックピン２２ｐを備えている。図２に示すように、ロックピン２２ｐを蓋体２０に係合させることで、蓋体２０を閉鎖位置に固定することができる。

係合部材２３は、係合位置Ｐ１（図３、点線）と、解除位置Ｐ２（図３、実線）と、の間を移動可能に構成されている。第２モータ２４は、係合部材２３を、係合位置Ｐ１と解除位置Ｐ２との間で移動させるアクチュエータである。充電コネクタ３１が充電インレット２５に接続されている場合に、係合部材２３を係合位置Ｐ１に位置させることで、係合部材２３を充電コネクタ３１と係合させることができる（図１参照）。これにより、充電コネクタ３１と充電インレット２５との接続をロックすることができる。また、係合部材２３を解除位置Ｐ２に位置させることで、係合部材２３と充電コネクタとの係合を解除することができる。

充電インレット２５は、外部電源４０によるバッテリ１７の充電のための充電コネクタ３１が着脱される部位である。充電インレット２５は、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２を備えている。図１に示すように、第１端子Ｔ１と電力変換回路１５の交流第１端子ＡＴ１とは、第１電力線Ｌ１によって接続されている。第２端子Ｔ２と電力変換回路１５の交流第２端子ＡＴ２とは、第２電力線Ｌ２によって接続されている。

充電インレット２５と電力変換回路１５との接続経路上には、フィルタ回路１２ａ、電圧計１３、リレー１４、フィルタ回路１２ｂが配置されている。フィルタ回路１２ａおよび１２ｂは、電力変換回路１５等に含まれるノイズを除去し、車外へのノイズ流出を防ぐ回路である。フィルタ回路１２ａおよび１２ｂは、基準電圧部位ＧＮＤに接続されている。フィルタ回路１２ａおよび１２ｂには様々な回路構成を採用することができるため、詳細な説明は省略する。

電圧計１３は、交流電圧を検出する部位である。電圧計１３は、高位基準電圧部位ＶＨ－ＧＮＤに接続されている。すなわち、充電インレット２５の第２端子Ｔ２は、電圧計１３を介して高位基準電圧部位ＶＨ－ＧＮＤに接続されている。リレー１４は、Ｃ接点リレーである。リレー１４によって、電力変換回路１５の接続先を、充電インレット２５と給電部１９との間で択一的に選択することができる。

電力変換回路１５は、交流第１端子ＡＴ１と交流第２端子ＡＴ２との間に印加される交流電力と、直流第１端子ＤＴ１と直流第２端子ＤＴ２との間に印加される直流電力と、の間で電力変換可能な電力変換回路である。電力変換回路１５は、例えば既知のＰＦＣ（power factor correction）回路であってもよい。電力変換回路１５の回路には既知の構成を用いることができるため、詳細な説明を省略する。

直流第１端子ＤＴ１は、正極線ＰＬを介してバッテリ１７に接続されている。直流第２端子ＤＴ２は、負極線ＮＬを介してバッテリ１７に接続されている。バッテリ１７は、再充電可能な直流電源である。バッテリ１７は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池のような二次電池を含んで構成される。負極線ＮＬは、高位基準電圧部位ＶＨ－ＧＮＤに接続されている。正極線ＰＬには高圧電圧ＶＨが出力されている。高圧電圧ＶＨは、例えば４００Ｖ程度であってよい。また、電力変換回路１５とバッテリ１７との接続経路上に、各種の不図示の回路（例：ＤＣＤＣコンバータ）が配置されていてもよい。コンデンサ１６は、直流第１端子ＤＴ１と直流第２端子ＤＴ２との間に接続されている。コンデンサ１６は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧変動を平滑化する機能を有する。

給電部１９は、各種の外部負荷５０が接続可能な部位である。給電部１９には、例えば、単層１００Ｖのコンセントを使用することができる。給電部１９は、バッテリ１７から外部負荷５０へ電力を供給可能に構成されている。具体的には、バッテリ１７の直流電力を電力変換回路１５によって家庭用の単層交流電力に変換し、給電部１９から出力する。

制御部１８は、図示しない各センサからの検出信号を受けるとともに、車両１０に含まれる各機器に制御信号を出力することで車両全体を制御する。また制御部１８は、充電ポートユニット１１が有する可動部（蓋体２０、第１モータ２１、ロック装置２２、係合部材２３、第２モータ２４）の動作を制御する。なお図１では、各種の信号経路を点線の矢印で示している。

充電ケーブル３０は、充電コネクタ３１、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３２、プラグ３３、電線部３４、を備える。プラグ３３は、外部電源４０の電源コンセント４２に接続される。充電コネクタ３１は、車両１０の充電インレット２５に接続される。電線部３４は、外部電源４０からの電力を車両１０に伝達するための電力線である。

ＣＣＩＤ３２は、ＣＣＩＤ制御部３５およびＣＣＩＤリレー３６を備えている。ＣＣＩＤ制御部３５は、各種の充電制御を行うための部位である。ＣＣＩＤ制御部３５は、ＣＣＩＤリレー３６の開閉制御を行う。またＣＣＩＤ制御部３５は、充電インレット２５の第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２の電圧を検出する。ＣＣＩＤリレー３６は、電線部３４上に設けられ、ＣＣＩＤ制御部３５によって制御される。ＣＣＩＤリレー３６が開放されているときは、充電ケーブル３０内の電力経路が遮断される。一方、ＣＣＩＤリレー３６が閉成されると、外部電源４０から車両１０への電力供給が可能となる。

外部電源４０は、交流電源４１および電源コンセント４２を備えている。交流電源４１には、例えば、電気事業者が提供する交流系統電源を用いてもよい。

（車両１０の動作）
図４のフローチャートを用いて、車両１０の動作を説明する。図４の処理は、例えば、イグニションスイッチがオンにされることによって実行開始される。ステップＳ１０において、制御部１８は、給電部１９から外部負荷５０へ電力を供給する外部給電処理が実行開始されるか否かを判断する。この判断は、例えば、不図示の外部給電スイッチがオンされることに応じて行われてもよい。否定判断される場合（Ｓ１０：ＮＯ）には待機し、肯定判断される場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）にはステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０において、制御部１８は、蓋体２０が閉鎖位置にあるか否かを判断する。当該判断は、不図示のセンサによって行ってもよいし、第１モータ２１の状態に基づいて行ってもよい。肯定判断される場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ４０へ進む。

ステップＳ４０において、制御部１８は、ロック装置２２を作動させて蓋体２０を閉鎖位置に固定する（図２参照）。またステップＳ５０において、制御部１８は、ロック装置２２の作動解除を禁止する。すなわち、ロックピン２２ｐが蓋体２０に係合している状態を、ユーザの操作によって解除することができない状態とする。このとき例えば、運転席のディスプレイ（不図示）に、蓋体２０のロックを解除できない旨の情報を表示してもよい。

ステップＳ６０において、制御部１８は、外部給電処理が終了されたか否かを判断する。この判断は、例えば、不図示の外部給電スイッチがオフされることに応じて行われてもよい。否定判断される場合（Ｓ６０：ＮＯ）には待機し、肯定判断される場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）にはステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０において、制御部１８は、ロック装置２２の作動解除を許可する。例えば、運転席のディスプレイ（不図示）に、蓋体２０のロック解除が可能になった旨の情報を表示してもよい。そしてステップＳ１０へ戻る。

一方、ステップＳ２０において、蓋体２０が閉鎖位置にない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、蓋体２０が開放位置にある状態で外部給電処理が開始されたときであると判断され、ステップＳ８０へ進む。ステップＳ８０において、制御部１８は、充電インレット２５に充電コネクタ３１が接続されているか否かを判断する。当該判断は、不図示の信号線によって充電ケーブル３０から送信されてくる信号の有無を検出することによって行われてもよい。充電コネクタ３１が接続されている場合（Ｓ８０：ＹＥＳ）にはステップＳ１０へ戻り、充電コネクタ３１が接続されていない場合（Ｓ８０：ＮＯ）にはステップＳ９０へ進む。ステップＳ９０において、制御部１８は、第２モータ２４を作動させて係合部材２３を係合位置Ｐ１へ移動させる（図３参照）。

ステップＳ１００において、制御部１８は、外部給電処理が終了されたか否かを判断する。否定判断される場合（Ｓ１００：ＮＯ）には待機し、肯定判断される場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）にはステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０において、制御部１８は、第２モータ２４を作動させて係合部材２３を解除位置Ｐ２へ退避させる（図３参照）。そしてステップＳ１０へ戻る。

（課題および効果）
まず、課題を説明する。充電ケーブル３０は、充電コネクタ３１を充電インレット２５に接続したときに、充電ケーブル３０に各種の異常が発生しているか否かを診断する機能を備えている。一例として、充電ケーブル３０は、ＣＣＩＤリレー３６の溶着の有無を診断する。具体的には、充電コネクタ３１の接続時にＣＣＩＤ制御部３５によって、第１端子Ｔ１の電圧と基準電圧部位ＧＮＤのグランド電圧との間の電圧、および、第２端子Ｔ２の電圧と基準電圧部位ＧＮＤのグランド電圧との間の電圧が検出される。そして、検出電圧が予め定められたしきい値を超過する場合には、ＣＣＩＤリレー３６に溶着が発生していると判断される。この場合、ＣＣＩＤ制御部３５は、充電ケーブル３０による充電を禁止する。

また、バッテリ１７から給電部１９を介して外部負荷５０へ電力供給する外部給電処理の実行中には、電力変換回路１５のスイッチング動作により、直流の高圧電圧ＶＨが単層交流の１００Ｖ電圧に変換される。このスイッチング動作により発生した電圧の揺れが、基準電圧部位ＧＮＤに伝達する。この伝達時に、高位基準電圧部位ＶＨ－ＧＮＤに電圧が生じる。そして高位基準電圧部位ＶＨ－ＧＮＤは、電圧計１３を介して、充電インレット２５の第２端子Ｔ２に接続している。従って、外部給電処理の実行中には、第２端子Ｔ２に電圧が発生している状態となる。

すると外部給電処理の実行中に、充電インレット２５に充電ケーブル３０を接続する場合には、第２端子Ｔ２に電圧が発生している状態で、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２の電圧値が検出されることになる。よって、検出電圧がしきい値を超過してしまい、ＣＣＩＤリレー３６に溶着が発生していると誤検出されてしまう恐れがある。その結果、充電ケーブル３０による充電ができなくなる懸念がある。このような問題を解決するために、外部給電処理の実行中に第２端子Ｔ２に電圧を発生させないように、充電回路構成の変更や追加を行うことが考えられる。しかし充電回路構成の変更・追加は、開発コストや製造コストの増大を招くため、好ましくない。

そこで本明細書の技術では、蓋体２０が閉鎖位置にある状態（Ｓ２０：ＹＥＳ）で外部給電処理が開始（Ｓ１０：ＹＥＳ）されたときは、ロック装置２２を作動させて蓋体２０を閉鎖位置に固定する（Ｓ４０）。また、外部給電処理が継続されている間は、ロック装置２２の作動解除を禁止する（Ｓ５０）。これにより、外部給電処理中において、充電インレット２５を蓋体２０で覆っている状態を維持することができる。外部給電処理中に充電インレット２５に充電コネクタ３１を接続することを禁止することができるため、外部給電処理中に充電ケーブル３０の異常有無の診断が実行されてしまうことを防止できる。充電回路構成の変更・追加を行うことなく、ＣＣＩＤリレー３６に溶着が発生していると誤検出されてしまう事態を防止することが可能となる。

また本明細書の技術では、外部給電処理が開始されたときに充電コネクタ３１が接続されていない場合（Ｓ８０：ＮＯ）には、係合部材２３を係合位置Ｐ１へ自動で移動させることができる（Ｓ９０、図３参照）。蓋体２０が開いている場合においても、係合位置Ｐ１に位置している係合部材２３によって、充電インレット２５への充電コネクタ３１の接続を阻害することができる。これにより、外部給電処理中において、充電インレット２５に充電コネクタ３１を接続できない状態を作り出すことが可能となる。よって、ＣＣＩＤリレー３６に溶着が発生していると誤検出されてしまう事態を防止することが可能となる。

図５のフローチャートを用いて、実施例２における車両１０の動作を説明する。実施例２（図５）のフローと実施例１（図４）のフローとの共通部位には、同一符号を付すことで、説明を省略する。また実施例特有のステップには、符号の末尾に「ａ」を付すことで区別する。

蓋体２０が閉鎖位置にない場合（Ｓ２０：ＮＯ）において、充電インレット２５に充電コネクタ３１が接続されていない場合（Ｓ８０：ＮＯ）には、ステップＳ８５ａへ進む。ステップＳ８５ａにおいて、制御部１８は、第１モータ２１を作動させて蓋体２０を閉鎖位置へ移動させる。その後ステップＳ４０へ進み、ロック装置２２を作動させて蓋体２０を閉鎖位置に固定する（図２参照）。

（効果）
実施例２の技術では、外部給電処理が開始されたときに蓋体２０が開放位置にある場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、蓋体２０を自動で閉じることができる。外部給電処理中に充電インレットに充電コネクタを接続できない状態を、確実に作り出すことが可能となる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

（変形例）
蓋体２０、ロック装置２２、係合部材２３の構造は特に限定されず、様々な構造を採用することが可能である。

１：充電システム １０：車両 １１：充電ポートユニット １５：電力変換回路 １７：バッテリ １８：制御部 １９：給電部 ２０：蓋体 ２３：係合部材 ２５：充電インレット ３０：充電ケーブル ３２：ＣＣＩＤ ３５：ＣＣＩＤ制御部 ３６：ＣＣＩＤリレー ４０：外部電源 ５０：外部負荷

Claims (4)

1. バッテリと、
   前記バッテリから外部負荷へ電力を供給可能に構成されている給電部と、
   外部電源による前記バッテリの充電のための充電コネクタが着脱される充電インレットを有する充電ポートユニットと、
   前記充電ポートユニットが有する可動部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記給電部から前記外部負荷へ電力を供給する外部給電処理が実行されるときには、前記充電ポートユニットの前記可動部を制御して、前記充電インレットに前記充電コネクタが接続されることを物理的に禁止する、車両。
2. 前記充電ポートユニットの前記可動部は、
   前記充電インレットを覆う閉鎖位置と、前記充電インレットを露出させる開放位置と、の間で移動可能に構成されている蓋体と、
   前記蓋体を前記閉鎖位置に固定するロック装置と、
   をさらに備えており、
   前記制御部は、前記蓋体が前記閉鎖位置にある状態で前記外部給電処理が開始されたときは、前記ロック装置を作動させて前記蓋体を閉鎖位置に固定するとともに、前記外部給電処理が継続されている間は前記ロック装置の作動解除を禁止する、請求項１に記載の車両。
3. 前記充電ポートユニットは、前記蓋体を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動させる第１アクチュエータをさらに備えており、
   前記制御部は、前記蓋体が前記開放位置にある状態で前記外部給電処理が開始されたときは、前記第１アクチュエータを作動させて前記蓋体を閉鎖位置へ移動させる、請求項２に記載の車両。
4. 前記充電ポートユニットの前記可動部は、
   前記充電コネクタと係合する係合位置と、前記充電コネクタとの係合が解除される解除位置と、の間を移動可能に構成された係合部材と、
   前記係合部材を前記係合位置と前記解除位置との間で移動させる第２アクチュエータと、
   を備えており、
   前記制御部は、前記外部給電処理が開始されるとともに、前記充電インレットに前記充電コネクタが接続されていないときは、前記第２アクチュエータを作動させて前記係合部材を前記係合位置へ移動させる、請求項１に記載の車両。
   

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