JP2024057354A - 充放電システム - Google Patents

Abstract

【課題】接続対象の駆動用蓄電池を搭載している車両に搭載された補機電池以外の外部電源から起動電力を取り出せ、かつシーケンス回路の安全停止機能が阻害されることを防止する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、駆動用蓄電池２１を充放電する。シーケンス回路１３は、電動車２０との充放電シーケンスを実行する。制御部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１とシーケンス回路１３を制御する。制御電源生成部１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が接続された電力線または外部電源入力部１６から取得される電力をもとに、シーケンス回路１３と制御部１４に供給する制御電源を生成する。外部電源入力部１６に外部電源ケーブル５０が接続された状態で、電動車２０との間の接地線が充放電時に２重化されないように設計されている。【選択図】図４

Description

本開示は、電動車用の充放電システムに関する。

近年、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などの電動車が普及してきている。それに伴い、電動車と住宅との間で電力を授受するためのＶ２Ｈ（Vehicle to Home）機器が普及してきている。

Ｖ２Ｈ機器を有する電力変換システムとして、図２（詳細な説明は後述する）に示されるマルチ入力の電力変換システムがある。複数の直流電源（車載蓄電池、太陽電池、定置蓄電池）は、各々のＤＣ／ＤＣコンバータを介して高圧の直流バスで結合され、系統連系の双方向インバータと接続される。連系運転時には、太陽電池からの発電電力は、例えばインバータの外側の負荷や、直流バスで接続された定置蓄電池などに供給される。また、電気料金が安価な夜間に商用電力系統（以下単に、系統と呼ぶ）から定置蓄電池に充電し、宅内負荷の消費が増加する昼間に放電するピークシフト運転を行うことも可能である。

各コンバータは、各直流電源（車載蓄電池、太陽電池、定置蓄電池）と直流バス間で電力の入出力を制御する。インバータは、系統と直流バス間の電力の入出力を制御する。これらの制御の協調制御もしくは分散制御により、所望の方向に電力が制御される。

図２に示されるＶ２Ｈを有する電力変換システムは、ＣＨＡｄｅＭＯ協議会で制定されたＶ２Ｈガイドライン（電動自動車用充放電システムガイドライン Ｖ２Ｈ ＤＣ版 ＥＶＰＳ－００２）（以下、単にＶ２Ｈガイドラインと呼ぶ）に準拠している。電動車の駆動用蓄電池を、定置蓄電池のように用いることで、余剰電力を充電したり、宅内負荷の増大時に放電して、宅内負荷への電力供給をアシストすることができる。

電動車とＥＶ用の電力変換装置との間では、主回路のみならず、Ｖ２Ｈガイドラインで規定された信号線および通信線を共有する。ＥＶ用の電力変換装置内にもシーケンス回路を搭載し、シーケンス制御を行うことで、運転要求～充放電～運転停止を行う。

ここで注意が必要なのは、定置蓄電池と異なり電動車の駆動用蓄電池の利用には、ＥＶ用の電力変換装置でシーケンス制御を経てからでしか、駆動用蓄電池とＥＶ用の電力変換装置の主回路の電気的接続が行われないことである。つまり、シーケンス制御がある程度進んでからでないと、コンタクタ（リレー）を介して、電動車の駆動用蓄電池とＥＶ用の電力変換装置の主回路が電気的な接続状態にならないことである。これは、定置蓄電池と異なり、電動車の駆動用蓄電池はＥＶ用の電力変換装置との接続が非固定であり、可動ケーブルを使用したエンドユーザによる接続が必要であることから、電気的接続の確実性、短絡、地絡などの安全検証を行った後に接続を行うためである。つまり、定置蓄電池と異なり、電動車の駆動用蓄電池をＥＶ用の電力変換装置の起動電力として用いることができない。ＥＶ用の電力変換装置は基本的に、Ｖ２Ｈを有する電力変換システム内の電力（系統から取り込んだ電力でもよい）を用いて起動する必要がある。

系統が健全な状態、または停電時であっても太陽電池や定置蓄電池から電力供給を受けることができる状態であれば、ＥＶ用の電力変換装置の起動に問題はない。これに対して、Ｖ２Ｈを有する電力変換システム全体で電源を喪失した場合（停電で、かつ太陽電池や定置蓄電池から電力供給を受けられない場合、以降、システムの全電源喪失状態と呼ぶ）では、電動車の駆動用蓄電池から起動電力を取得できない。したがって、ＥＶ用の電力変換装置の起動に問題が生じる。

一般的にこのような全電源喪失状態は、台風や大雪などの災害発生後の長期停電時などに発生する。災害発生後の長期停電時には定置蓄電池が枯渇状態になりやすい。また、悪天候により太陽電池が発電不足になりやすい。このような環境下であっても、電力変換システムから電動車を切り離し、非災害地域まで自走し、駆動用蓄電池を充電し、その後、電力変換システムまで自走で戻り、電動車が電力変換システムに接続できるＶ２Ｈを有する電力変換システムは、レジリエンスの面で大きなアドバンテージを持つ。同様に非災害地域外からの電源救護の電動車を受け入れできることは言うまでもない。

全電源喪失状態においてＥＶ用の電力変換装置を起動するために、電力変換装置内に起動用の電池を備える方法や、電動車のアクセサリーソケットからアクセサリ電源を取り出す方法が考えられる。アクセサリ電源は、電動車に駆動用蓄電池と別に搭載されている補機バッテリ（例えば、１２Ｖ出力の鉛蓄電池）から供給される。

特許文献１には、車両の補機バッテリを、Ｖ２Ｈ機器を有する電力変換システムの起動電源として用いることで、停電で、かつ電力変換システム側に電源を有さない状態で起動する方法が開示されている。これは、Ｖ２Ｈガイドラインに策定された車両の補機バッテリの利用例に対応している。ただし特許文献１は、接続対象の駆動用蓄電池を搭載している電動車（以下本明細書では、対向車と呼ぶ）に搭載された補機バッテリから起動電源を取り出すことを前提としている。

Ｖ２Ｈガイドラインで推奨されている回路構成例として、電動車のアクセサリーソケットと、電力変換システム（以下適宜、充放電システムとも呼ぶ）の外部起動電源入力部（以下、外部電源入力部と呼ぶ）を、外部起動電源入力ケーブル（以下、外部電源ケーブルと呼ぶ）で接続する例が示されている（図３参照（詳細な説明は後述する））。外部電源ケーブルはマイナス線を有さず、車両のグランドと充放電システムのグランドは充放電ケーブルの接地線を介して導通する。

対向車と充放電システムが充放電ケーブルで接続された状態で、第１リレーＤ１、第２リレーＤ２のターンオンを含むシーケンス制御が完了すると、主回路での充放電動作が可能となる。対向車の補機バッテリからシーケンス回路などを起動するための起動電源を取り出すために、対向車と外部電源ケーブルで接続されている状態において、車両側グランドと外部入力側を外部電源ケーブルを介してマイナス線で導通させていると、充放電ケーブルの損傷などで充放電ケーブルを通る接地線が断線した場合、外部電源ケーブルのマイナス線が迂回接地線として働いてしまう。その結果、Ｖ２Ｈガイドラインでの信号回路およびシーケンスに備わった安全停止機能が充放電システム側、車両側とも働かず、接地線の断線検知にもとづく停止要件を満たせない設計となってしまう。そのため、車両側グランドと外部入力側を外部電源ケーブルを介してマイナス線で導通させない仕様となっている。つまり、安全停止機能としての第１リレーＤ１、第２リレーＤ２のオフ、作動許可信号のオフは、接地線が単一であることを前提に成り立っている。

特開２０１７－１４３７１０号公報

対向車の補機バッテリから電源を取り出せない場合もありうる。例えば、対向車が１２Ｖのアクセサリ電源を出力するアクセサリーソケットを標準で備えていない場合や、アクセサリーソケットを備えていても充放電コネクタを接続した状態（ＣＨＡｄｅＭＯでの充放電利用時）では使用できない場合などが挙げられる。また、全電源喪失状態を起こすような台風災害などが発生している悪天候の状態において、車内のアクセサリーソケットに外部電源ケーブルを接続し、窓やドアから外部電源ケーブルを取り出し、充放電システムに接続することは困難な作業になる。

これらの課題に対して、対向車と別の車両のアクセサリーソケットから電源を取り出すことや、１２Ｖ出力可能なポータブル電源から電源を取り出すことが考えられる。以下、本明細書では、対向車以外の車両、および車両以外のポータブル電源や発電機を含めて、対向車以外で、外部から充放電システムに電源を供給できる機器を総称して非対向車と呼ぶ。

前述の通り、車両側のアクセサリーソケットと充放電システム側の外部電源入力部をマイナス線で接続しない回路構成を前提とする場合、対向車以外の外部電源と外部電源ケーブルで接続してもマイナス極が導通しないため電流が流れず、電源を取り出すことはできない。

これに対して、外部電源ケーブルにマイナス線を追加すると、対向車の補機バッテリから電力を取り出す際、回り込み電流の発生や接地線の多重化により、充放電ケーブルを通る接地線の断線検知が正しく行えず、Ｖ２Ｈガイドラインに適合しない設計となってしまう。

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、接続対象の駆動用蓄電池を搭載している車両に搭載された補機電池以外の外部電源から起動電力を取り出せ、かつシーケンス回路の安全停止機能が阻害されない充放電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の充放電システムは、電動車の駆動用蓄電池を充放電ケーブルを介して充放電可能な充放電システムであって、前記駆動用蓄電池を充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電動車との充放電シーケンスを実行するためのシーケンス回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記シーケンス回路を制御する制御部と、外部から電源供給を受けるための外部電源入力部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが接続された電力線または前記外部電源入力部から取得される電力をもとに、前記シーケンス回路と前記制御部に供給する制御電源を生成する制御電源生成部と、を備える。前記外部電源入力部に外部電源ケーブルが接続された状態で、前記電動車との間の接地線が充放電時に２重化されないように設計されている。

本開示によれば、接続対象の駆動用蓄電池を搭載している車両に搭載された補機電池以外の外部電源から起動電力を取り出せ、かつシーケンス回路の安全停止機能が阻害されない充放電システムを実現することができる。

実施の形態に係る充放電装置の構成例１を説明するための図である。 実施の形態に係る充放電装置の構成例２を説明するための図である。 実施例１に係る電動車と充放電装置の内部構成を示す図である。 実施例２に係る電動車と充放電装置の内部構成を示す図である。 回り込み防止回路の構成例１を示す図である。 回り込み防止回路の構成例２を示す図である。 シーケンス回路に設けられる電流検出回路の設置場所の一例を示す図である。 回り込み防止回路の構成例３を示す図である。 図９（ａ）－（ｂ）は、外部電源ケーブルの構成例１を示す図である。 外部電源ケーブルの構成例２を示す図である。

（構成例１）
図１は、実施の形態に係る充放電装置１０の構成例１を説明するための図である。充放電装置１０は、電動車２０と、宅内の系統２の受電点または負荷４とを連携するためのＶ２Ｈ機器である。充放電装置１０は、Ｖ２Ｈガイドラインに準拠した充放電インターフェイスおよびシーケンスを有する。

充放電装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、インバータ１２、シーケンス回路１３および制御部１４を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１とインバータ１２は電力主回路を構成する。充放電装置１０と電動車２０は、直流の充放電ケーブル３０で接続される。充放電ケーブル３０は、シーケンス回路１３および電力主回路と接続する充放電コネクタを有し、充放電装置１０に固定接続されている。充放電ケーブル３０の先端にはガンコネクタ３０ａが取り付けられており、ユーザがガンコネクタ３０ａを電動車２０のインレットに差し込むことにより、充放電装置１０と電動車２０が接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の一端は充放電ケーブル３０を介して電動車２０に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の他端はインバータ１２に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電動車２０に搭載された駆動用蓄電池を充放電するための双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。

インバータ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と分電盤３との間に接続される双方向インバータである。インバータ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１から入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤３に出力することができる。分電盤３には系統２および負荷４が接続される。負荷４は宅内の負荷の総称である。インバータ１２は、系統２から分電盤３を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１１に出力することもできる。

シーケンス回路１３は、電動車２０との充放電シーケンスを実行するための回路であり、Ｖ２Ｈガイドラインに準拠した回路である。シーケンス回路１３は、電動車２０に搭載された駆動用蓄電池の充放電の開始／停止、電力量、電流方向などを、ハンドシェイクしながら動作させるための信号回路と通信回路を含む。制御部１４は充放電装置１０全体を統括的に制御する。シーケンス回路１３と制御部１４の詳細な構成は後述する。

（構成例２）
図２は、実施の形態に係る充放電装置１０の構成例２を説明するための図である。構成例１は充放電装置１０がインバータ１２を含み、分電盤３に直接接続される構成であったが、構成例２は充放電装置１０がインバータ１２を含まず、ハイブリッド蓄電システム（創蓄連携システムとも呼ぶ）を介して分電盤３に接続される構成である。充放電装置１０とハイブリッド蓄電システムは直流結合され、Ｖ２Ｈガイドラインに準拠した充放電インターフェイスおよびシーケンスを有する電力変換システムを構成する。

ハイブリッド蓄電システムは、太陽電池６、定置蓄電池７および電力変換装置４０を備える。電力変換装置４０は、太陽電池６と定置蓄電池７のパワーコンディショナであり、太陽電池６用のＤＣ／ＤＣコンバータ４１、定置蓄電池７用のＤＣ／ＤＣコンバータ４２、インバータ４３および制御部４４を備える。

太陽電池６は、直列接続された複数の太陽電池モジュール（太陽光パネル）を含む。各太陽電池モジュールは、直列接続された複数の太陽電池セルを含む。太陽電池セルは、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接、直流電力に変換することができる。太陽電池セルとして、ヘテロ接合太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物系太陽電池などを使用することができる。

太陽電池６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と接続され、発電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４１に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、太陽電池６と直流バスＢｄｃとの間に接続され、太陽電池６から出力される直流電力の電圧を調整して直流バスＢｄｃに出力するコンバータである。例えば、昇圧チョッパで構成される。

定置蓄電池７は直流電力の充放電が可能であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池などの蓄電池を備える。なお蓄電池の代わりに、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを備えていてもよい。

定置蓄電池７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２により充放電制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、定置蓄電池７と直流バスＢｄｃの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。

インバータ４３は、直流バスＢｄｃと分電盤３との間に接続される双方向インバータである。インバータ４３は、直流バスＢｄｃから入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤３に出力することができる。インバータ４３は、系統２から分電盤３を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バスＢｄｃに出力することもできる。また停電時、インバータ４３は、直流バスＢｄｃから入力される直流電力を交流電力に変換し、ＡＣコンセント５に自立出力することもできる。

制御部４４は電力変換装置４０を統括的に制御する。制御部４４は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ回路、ロジック回路、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェアなどのプログラムを利用できる。

制御部４４は、太陽電池６の出力電力が最大になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１をＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御することができる。制御部４４は、太陽電池６の出力電圧と出力電力の関係をもとに、太陽電池６の出力電力を最大にするための電圧指令値を生成する。

制御部４４は例えば、山登り法にしたがい動作電圧を所定のステップ幅で変化させて最大出力動作点を探索する。具体的には制御部４４は、太陽電池モジュールのＰ－Ｖ曲線の最大出力動作点の低圧側では、現在の動作電圧を高圧側にシフトさせるための電圧指令値を生成し、最大出力動作点の高圧側では、現在の動作電圧を低圧側にシフトさせるための電圧指令値を生成する。制御部４４は、最大出力動作点を捉えると最大出力動作点を維持するように電圧指令値を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、生成された電圧指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

制御部４４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を制御して、定置蓄電池７を充放電制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、制御部４４から設定される電流指令値または電圧指令値に基づき、定置蓄電池７の定電流（ＣＣ）放電、定電圧（ＣＶ）放電、定電流充電または定電圧充電を行う。なお、定置蓄電池７を太陽電池６の発電量および負荷４の電力消費量の少なくとも一方に追従させて運転させる場合、制御部４４は、直流バスＢｄの電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ４２の電流指令値を生成する。

制御部４４はインバータ４３の基本制御として、直流バスＢｄｃの電圧が目標値を維持するようにインバータ４３を制御する。具体的には制御部４４は、直流バスＢｄｃの電圧を検出し、検出したバス電圧を目標値に一致させるための電流指令値を生成する。直流バスＢｄｃの電圧が目標値より高い場合はインバータ４３の出力電力を上昇させるための電流指令値を生成し、直流バスＢｄｃの電圧が目標値より低い場合はインバータ４３の出力電力を低下させるための電流指令値を生成する。インバータ４３は、生成された電流指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

直流バスＢｄｃの電圧の目標値は、系統２の電圧より高く、かつ系統２の電圧に近い値に設定されることが望ましい。インバータ４３の入力電圧と出力電圧の差が小さいほど、インバータ４３の変換効率が高くなる。例えば、系統２の電圧がＡＣ２００Ｖの場合、直流バスＢｄｃの電圧の目標値はＤＣ３３０～３６０Ｖ程度に設定される。

電力変換装置４０の制御部４４と充放電装置１０の制御部１４は通信線で接続される。電力変換装置４０の制御部４４は、充放電装置１０の制御部１４に、電動車２０に搭載された駆動用蓄電池を充放電するための電流指令値または電圧指令値を送信することができる。

図２では、充放電装置１０がハイブリッド蓄電システムを介して分電盤３に接続される構成を示したが、ハイブリッド蓄電システムではなく、太陽光発電システム（定置蓄電池７とＤＣ／ＤＣコンバータ４２を含まず）を介して分電盤３に接続される構成でもよい。また、蓄電システム（太陽電池６とＤＣ／ＤＣコンバータ４１を含まず）を介して分電盤３に接続される構成でもよい。

図３は、実施例１に係る電動車２０と充放電装置１０の内部構成を示す図である。電動車２０は、駆動用蓄電池２１、制御部２２、補機電池２３、コンタクタＲｃ、駆動リレーＲｄ、インレット２６、アクセサリーソケット２７および車両側のシーケンス回路を備える。車両側のシーケンス回路は、第１フォトカプラＰＣ１、第２フォトカプラＰＣ２、トランジスタＱ１、第１抵抗Ｒ１－第４抵抗Ｒ４、接続検出回路２４およびＣＡＮ（Controller Area Network）通信部２５を含む。図３には電動車２０の構成要素として、駆動用蓄電池２１の充放電に関連する構成要素のみを示している。

充放電装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、シーケンス回路１３および制御部１４に加えて、制御電源生成部１５、外部電源入力部１６および操作部１８をさらに含む。シーケンス回路１３は、第１リレーＤ１、第２リレーＤ２、第３フォトカプラＰＣ３、第５抵抗Ｒ５－第６抵抗Ｒ６、接続検出回路１３ａおよびＣＡＮ通信部１３ｂを含む。制御部１４は、接続制御部１４ａおよび充放電制御部１４ｂを含む。

電動車２０の制御部２２および充放電装置１０の制御部１４はそれぞれ、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ回路、ロジック回路、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源として、ファームウェアなどのプログラムを利用できる。

接続制御部１４ａは、充放電ケーブル３０を介した充放電装置１０と電動車２０間の充放電シーケンスを制御する。充放電制御部１４ｂは、電動車２０に搭載された駆動用蓄電池２１と、宅内の電源または負荷４との間の充放電を制御する。例えば充放電制御部１４ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に電流指令値を設定して、駆動用蓄電池２１への充電電流または駆動用蓄電池２１からの放電電流を制御することができる。

駆動用蓄電池２１は、複数のセルを含む充放電可能な蓄電池であり、主に走行用モータを駆動するための電源として使用される。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セルなどを用いることができる。なお蓄電池の代わりに、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを用いてもよい。また、燃料電池セルやスターリングエンジンなどのような放電のみ可能な電源およびこれらの電源と駆動用蓄電池２１を併設したものを使用してもよい。電動車２０と充放電装置１０が充放電ケーブル３０で接続されている状態では、駆動用蓄電池２１はコンタクタＲｃを介して、充放電装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続される。

補機電池２３は、主に電動車２０内の補機に電源を供給するための電源であり、一般的に１２Ｖの鉛電池が使用される。一方、充放電装置１０側のシーケンス回路１３で使用される１２Ｖの直流電圧は、制御電源生成部１５で生成される。

制御電源生成部１５は、第１降圧コンバータ、昇圧コンバータおよび第２降圧コンバータを含む。充放電システムの構成例１の場合、第１降圧コンバータは、電力線Ｌ０から取得される電圧（具体的には、インバータ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の高圧直流バス、電動車２０とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の高圧直流電路、またはインバータ１２に備わる解列リレーより系統２側の交流電路から取得される電圧）を降圧して、制御電圧（例えば２５Ｖの直流電圧）を生成する。充放電システムの構成例２の場合、第１降圧コンバータは、電力線Ｌ０から取得される電圧（具体的には、インバータ４３とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の高圧直流バスＢｄｃ、電動車２０とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の高圧直流電路、またはインバータ４３に備わる解列リレーより系統２側の交流電路から取得される電圧）を降圧して、制御電圧（例えば２５Ｖの直流電圧）を生成する。

昇圧コンバータは、電動車２０のアクセサリーソケット２７と充放電装置１０の外部電源入力部１６が外部電源ケーブル５０で接続された状態で、補機電池２３から供給される１２Ｖの直流電圧を昇圧して、制御電圧（例えば２３Ｖの直流電圧）生成する。第２降圧コンバータは、第１降圧コンバータまたは昇圧コンバータから供給される制御電圧を、１２Ｖの直流電圧に降圧する。制御電源生成部１５は、シーケンス回路１３に１２Ｖの直流電圧を供給する。

なお、制御電源生成部１５には、１２Ｖ以外の直流電圧に降圧する別の降圧コンバータも含まれている。例えば、制御部１４の電源電圧に５Ｖが使用される場合、当該降圧コンバータは、５Ｖの直流電圧を生成して制御部１４に供給する。

充放電システムの構成例１の場合、系統連系時はインバータ１２の外側から起動電源を得て、ユーザの運転要求（操作部１８のボタン操作など）に応じて、インバータ１２が起動し、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１１とシーケンス回路１３が起動する。シーケンス回路１３が電動車２０のシーケンス回路とシーケンスを開始することで、シーケンス途中から電動車２０のコンタクタＲｃが閉じて充放電装置１０の主回路が導通する。この状態から、インバータ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の直流バス、もしくは電動車２０とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の直流電路からも電源の取り込みが可能となる。

充放電システムの構成例２の場合、系統連系時はインバータ４３の外側から起動電源を得て、ユーザの運転要求（操作部１８のボタン操作など）に応じて、インバータ４３が起動し、インバータ４３が直流バスＢｄｃを昇圧制御する。これにより、充放電装置１０は直流バスＢｄｃから電源を取り込み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、シーケンス回路１３および制御部１４が起動する。シーケンス回路１３が電動車２０のシーケンス回路とシーケンスを開始することで、シーケンス途中から電動車２０のコンタクタＲｃが閉じて充放電装置１０の主回路が導通する。この状態から、電動車２０とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の直流電路からも電源の取り込みが可能となる。なお、電力変換装置４０の筐体から制御電源線を充放電装置１０の筐体へ接続し、制御電源線を介して供給される電力を用いて起動してもよい。

充放電システムの構成例１、２のいずれにおいても、高圧直流バスまたは直流電路から電源を取り込んでいれば、系統２で電圧低下または停電が発生しても、分散型直流電源（太陽電池６、定置蓄電池７、駆動用蓄電池２１）からの電力で制御電源を維持できる。したがって、充放電装置１０における電力変換機能および保護機能を安全に制御することができる。

電動車２０と充放電装置１０を接続する充放電ケーブル３０には、電力線Ｌ０、第１作動開始停止線Ｌ１、第２作動開始停止線Ｌ２、コネクタ接続確認線Ｌ３、作動許可禁止線Ｌ４、接地線Ｌ５およびＣＡＮ通信線Ｌ６が含まれている。なお、ＣＡＮ通信線Ｌ６はツイストペア線で構成される。

シーケンス回路１３の基本となる回路構成とシーケンスは、Ｖ２Ｈガイドラインに定義されている。

第１作動開始停止線Ｌ１は、充放電装置１０から電動車２０に運転開始要求を通知し、電動車２０が当該通知を受けて、電動車２０側の充放電シーケンスを開始することに使用される信号線である。具体的には第１作動開始停止線Ｌ１は、充放電装置１０の制御電源生成部１５で生成された制御電源（ＤＣ１２Ｖ）と、電動車２０のグランド間を、充放電装置１０側で第１リレーＤ１、電動車２０側で第１抵抗Ｒ１、第１フォトカプラＰＣ１のダイオードを介して接続する。第１フォトカプラＰＣ１のトランジスタは制御部２２に接続され、制御部２２は第１フォトカプラＰＣ１のダイオード（即ち、第１作動開始停止線Ｌ１）が導通しているか否かを検出することができる。

第２作動開始停止線Ｌ２は、充放電装置１０から電動車２０に充放電開始要求を通知し、電動車２０が当該通知を受けて、コンタクタＲｃの閉判断を行うための信号線である。加えて、充放電装置１０からの運転停止要求に対して、コンタクタＲｃを開放するために使用される。

第２作動開始停止線Ｌ２は、第１作動開始停止線Ｌ１の第１リレーＤ１と第１抵抗Ｒ１との間の分岐点と、充放電装置１０のグランド間を、電動車２０側で第２フォトカプラＰＣ２のダイオード、第２抵抗Ｒ２、充放電装置１０側で第２リレーＤ２を介して接続する。第２フォトカプラＰＣ２のトランジスタは制御部２２に接続され、制御部２２は第２フォトカプラＰＣ２のダイオード（即ち、第２作動開始停止線Ｌ２）が導通しているか否かを検出することができる。

コンタクタＲｃの駆動コイルの両端は、第１作動開始停止線Ｌ１と第２作動開始停止線Ｌ２にそれぞれ接続される。当該駆動コイルと第２作動開始停止線Ｌ２間に駆動リレーＲｄが接続される。

コネクタ接続確認線Ｌ３は、主に電動車２０側で、充放電コネクタが接続されている状態で誤発進しないようにコネクタ接続の有無を検出するために使用される信号線である。なお、充放電装置１０側でもコネクタ接続の有無が検出されてもよい。

コネクタ接続確認線Ｌ３は、電動車２０の補機電池２３と、充放電装置１０のグランド間を、電動車２０側で接続検出回路２４、第３抵抗Ｒ３、充放電装置１０側で第５抵抗Ｒ５、接続検出回路１３ａを介して接続する。電動車２０側の接続検出回路２４は例えば、フォトカプラで構成することができる。当該フォトカプラのトランジスタは制御部２２に接続される。制御部２２は当該フォトカプラのダイオード（即ち、コネクタ接続確認線Ｌ３）が導通しているか否かを検出することにより、電動車２０と充放電装置１０間の物理的・電気的な接続の有無を判定することができる。

充放電装置１０側の接続検出回路１３ａは例えば、フォトカプラで構成することができる。当該フォトカプラのトランジスタは接続制御部１４ａに接続される。接続制御部１４ａは当該フォトカプラのダイオード（即ち、コネクタ接続確認線Ｌ３）が導通しているか否かを検出することにより、電動車２０と充放電装置１０間の物理的・電気的な接続の有無を判定することができる。なお、充放電装置１０側の接続検出回路１３ａは省略可能である。

作動許可禁止線Ｌ４は、電動車２０側が、第１フォトカプラＰＣ１や車両の状態（シフトポジション、パワーオンモード、電池状態など）をもとに、充放電装置１０に対して作動許可や運転中に作動禁止を通知するための信号線である。

作動許可禁止線Ｌ４は、充放電装置１０の制御電源生成部１５で生成された制御電源（ＤＣ１２Ｖ）と、電動車２０のグランド間を、充放電装置１０側で第３フォトカプラＰＣ３のダイオード、第６抵抗Ｒ６、電動車２０側で第４抵抗Ｒ４、トランジスタＱ１を介して接続する。制御部２２はトランジスタＱ１をオン／オフ制御して、作動許可禁止線Ｌ４の導通／非導通を制御することができる。

ＣＡＮ通信線Ｌ６は、電動車２０側のＣＡＮ通信部２５と充放電装置１０側のＣＡＮ通信部１３ｂを接続し、電動車２０と充放電装置１０間でそれぞれの仕様値、状態値などをやり取りするために使用される通信線である。

接地線Ｌ５は、上記の各種信号線の共通接地線となる。電動車２０側では補機電池２３のマイナス電位（シャシグランドと同電位）およびシーケンス回路の制御電源グランドと接続される。充放電装置１０ではシーケンス回路１３の制御電源グランドおよび保護接地線と接続される。

Ｖ２Ｈガイドラインでは、接地線Ｌ５が断線した場合は電動車２０および充放電装置１０のそれぞれが受動的に検知して、充放電動作を停止させることが要求されている。また、疑似接地線が形成されないことが要求されている。疑似接地線が形成されてしまうと、接地線Ｌ５が断線しても各種信号の迂回経路ができてしまい、誤作動に繋がる。

例えば、第１リレーＤ１および第２リレーＤ２が閉状態の場合において、接地線Ｌ５が断線しても疑似接地線が形成されていると、第１作動開始停止線Ｌ１および第２作動開始停止線Ｌ２に電流が流れ、作動許可状態が継続される。また、トランジスタＱ１がオン状態の場合において、接地線Ｌ５が断線しても疑似接地線が形成されていると、作動許可禁止線Ｌ４に電流が流れ、通電状態が継続される。つまり、電動車２０では作動許可状態が続いていると判断し、充放電装置１０では作動許可状態が続いていると判断されることで双方が停止判断されない状態になる。

充放電装置１０の外部電源入力部１６は、電力変換システム内の非常用蓄電池を含むすべての分散型電源および系統２が喪失した状態において、電動車２０の補機電池２３やその他の外部電源から起動電力を得るための取込口である。電動車２０のアクセサリーソケット（アクセサリ電源ソケット）２７は、車両で一般的に用いられる１２Ｖ供給のインターフェイスである。

外部電源ケーブル５０は、電動車２０と充放電装置１０の両方に脱着可能なケーブルであり、停電時などの非常時における充放電装置１０の起動に使用される。外部電源入力部１６と電動車２０のアクセサリーソケット２７とを外部電源ケーブル５０で接続することで、非常時に、充放電装置１０の起動電力を、電動車２０の補機電池２３から取り出すことができる。

外部電源入力部１６はＶ２Ｈガイドラインでは必須要素ではなく、オプションである。Ｖ２Ｈガイドラインでは、アクセサリーソケット２７と外部電源入力部１６間をプラス線のみで接続することが前提となっている。これは、アクセサリーソケット２７と外部電源入力部１６間のマイナス線が疑似接地線となり、各種信号の迂回経路となることを防止する趣旨であると考えられる。実施例１では、外部電源ケーブル５０に、後述する図９（ｂ）に示すマイナス極が導通しない外部電源ケーブル５０ｂ、または後述する図１０に示すマイナス極を非導通に切り替えることができる外部電源ケーブル５０を使用することで、この要請を満たすことができる。

接続制御部１４ａは、シーケンス回路１３での信号の読み取り、信号の設定、ＣＡＮ通信の送受信を、規定されたシーケンスに従って制御する。充放電制御部１４ｂは、当該シーケンスの各ステップに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１およびシーケンス回路１３を制御して、駆動用蓄電池２１の充放電制御を行う。図１に示した構成例１では、充放電制御部１４ｂはインバータ１２を制御することもできる。

図４は、実施例２に係る電動車２０と充放電装置１０の内部構成を示す図である。実施例２では、どの種類の外部電源ケーブル５０を使用してもよい。外部電源入力部１６のプラス極とマイナス極は、回り込み防止回路１７を介して制御電源生成部１５に結合される。このように回り込み防止回路１７は、外部電源入力部１６と回り込み防止回路１７との間に接続され、電動車２０と充放電装置１０間の疑似接地線の形成を防止する。

回り込み防止回路１７のマイナス極は整流回路またはスイッチ（開閉器（リレー）、半導体スイッチなど）の少なくとも一方を介してグランドに接続される。グランド電位は、接地線Ｌ５の電位と同電位であり、電動車２０のシャシグランドとも同電位である。回り込み防止回路１７のプラス極は整流回路またはスイッチの少なくとも一方を介して制御電源生成部１５に接続される。

前記したように、制御電源生成部１５は、電力線Ｌ０から電力を取得できる場合、電力線Ｌ０からの電力が、外部電源入力部１６からの電力よりも優先されるように設計されている。制御電源生成部１５は、電力線Ｌ０から電力を取得できない場合、外部電源入力部１６からの電力を用いて充放電装置１０の起動電源を生成する。

図５は、回り込み防止回路１７の構成例１を示す図である。プラス線に第１整流回路が接続され、マイナス線に第２整流回路が接続される。第１整流回路と第２整流回路は電流の方向を制限する回路であり、図５に示す例では、第１整流回路として第１ダイオードＤｉ１が使用され、第２整流回路として第２ダイオードＤｉ２が使用されている。

回り込み防止回路１７のプラス線に挿入される第１ダイオードＤｉ１は、アノードが外部電源入力部１６のプラス極、カソードが制御電源生成部１５のプラス極に接続され、回り込み防止回路１７のプラス線に流れる電流が、駆動用蓄電池２１などの外部電源から充放電装置１０の方向に流れるように整流する。

回り込み防止回路１７のマイナス線に挿入される第２ダイオードＤｉ２は、アノードが制御電源生成部１５のマイナス極、カソードが外部電源入力部１６のマイナス極に接続され、回り込み防止回路１７のマイナス線に流れる電流が、充放電装置１０から駆動用蓄電池２１などの外部電源の方向に流れるように整流する。

これにより、電動車２０と充放電装置１０間の疑似接地線の形成（接地線における電動車２０から充放電装置１０に戻る電流）を防止することができる。また、制御電源生成部１５から意図しない経路に電流が流れて、シーケンス回路１３の誤作動を誘発する回り込み電流の発生を防止することができる。回り込み防止回路１７の構成例１は、回路構成がシンプルであり、低コストで実現が可能である。

図６は、回り込み防止回路１７の構成例２を示す図である。プラス線に第１スイッチＲＹ１が接続され、マイナス線に第２スイッチＲＹ２が接続される。制御部１４は、疑似接地線または回り込み回路が発生し得る条件または状態において、第１スイッチＲＹ１または第２スイッチＲＹ２の少なくとも一方を開放制御する。電流経路を開放することで、疑似接地線または回り込み回路の経路を確実に遮断することができる。

制御部１４は、第１スイッチＲＹ１または第２スイッチＲＹ２の少なくとも一方を、疑似接地線または回り込み回路が発生しうる複数の電源発生時、つまり充放電装置１０の主回路の起動直後に開放してもよい。

第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２に、２連１駆動方式のリレーが採用されている場合、第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２はプラス極とマイナス極の同時制御のみとなる。一方、第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２に、１連１駆動方式のリレーが２つ使用されている場合、第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２を片極毎に個別制御することができる。

非常時において、ユーザは、外部電源ケーブル５０の一端を充放電装置１０の外部電源入力部１６に接続し、外部電源ケーブル５０の他端を電動車２０（対向車）のアクセサリーソケット２７に接続する。ユーザは、電動車２０のパワースイッチなどを操作して、アクセサリーソケット２７から１２Ｖの電源を取り出す。加えて、ユーザは、電動車２０と充放電装置１０との間で充放電動作できるように、充放電ケーブル３０を電動車２０のインレット２６に接続する。

充放電装置１０の制御電源生成部１５は、外部電源ケーブル５０で接続された外部電源で起動する。外部電源から供給される１２Ｖの電圧で制御電源生成部１５が起動すると、制御部１４に必要な電源が確保され、充放電装置１０の起動操作に必要なマイコンや操作部１８（ボタン、パイロットランプ、表示器などを含む）が使用できる状態になる。ここで、操作可能になったことを示すパイロットランプが点灯すると、操作可能な状態になったことが、ユーザにとって分かりやすい。このとき、充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５と外部電源ケーブル５０のマイナス線はいずれも同電位であり、実質的に電動車２０の接地線が２重化された状態になっている。

充放電装置１０の制御部１４は、制御電源生成部１５から電源電圧の供給を受けて、第１リレーＤ１を閉じて電動車２０側に運転開始要求を通知する。電動車２０側の制御部２２は、運転開始要求を受けると作動許可禁止線Ｌ４を導通させて作動を許可する。充放電装置１０の制御部１４は、第１リレーＤ１を閉じて電動車２０側に充放電動作要求を通知する。電動車２０側の制御部２２は、運転開始要求を受けるとコンタクタＲｃを閉路して、主回路に駆動用蓄電池２１の電力を供給する。

これにより、電力線Ｌ０から制御電源生成部１５に電力が供給され、制御電源生成部１５は、当該電力を降圧して１２Ｖの制御電源を生成する。制御電源が電動車２０側と充放電装置１０側に現れ、かつ充放電を停止できなくなる回路が形成されるのは、この時点（電力線Ｌ０が導通する時点）である。よって、シーケンスにおいてコンタクタＲｃが閉路され、制御電源が確保できる状態になった時点で、制御部１４は、第１スイッチＲＹ１と第２スイッチＲＹ２を開放し、疑似接地線または回り込み回路の形成を防止する。

なお、起動前の状態において第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２を閉路しておかないと、外部電源から充放電装置１０を起動できない。したがって、第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２にはノーマルクローズ型のリレーを用いる。充放電装置１０に外部電源が供給される前の段階では、制御部１４内のマイコンが起動していないため、ノーマルクローズ型のリレーを用いる必要がある。ノーマルクローズ型のリレーは、駆動コイルに電流が流れていない待機状態で閉路している。

また、コンタクタＲｃが閉路され、主回路から制御電源が確保できる状態になった時点で、外部電源が切り離され、充放電状態に入った後に補機電池２３から電源が供給され続けることがないため、補機電池２３の過放電（いわゆるバッテリ上がり）を防止することができる。非対向車に搭載された外部電源と接続されている場合も同様である。

このように、主回路から制御電源を確保できる状態になった時点で外部電源を切り離すことで、確実な疑似接地線または回り込み回路の経路遮断を、必要なタイミングで実施することができる。さらに、高圧な充放電状態での接地線断線の見逃しを防止することができる。また、不要なバッテリ上がりを防止することができる。

別の制御例では、制御部１４は、第１スイッチＲＹ１を、疑似接地線または回り込み回路が発生しうる複数の電源発生時、つまり充放電装置１０の主回路の起動直後に開放する。制御部１４は、接続先が対向車か非対向車であるかを、ユーザの起動操作により判別し、判別結果に応じて起動直後の時点で、第２スイッチＲＹ２を閉継続するか、開放するかを切り分ける。

接続先が非対向車の場合、非対向車と充放電装置１０間には、両者のシーケンス回路の接続処理が発生しないため、複数の電源があっても誤作動につながる回り込み回路は形成されない。よって、マイナス極を起動直後に開放する必要性は低い。また、制御電源生成部１５で１２Ｖの制御電源が生成されるまでは、非対向車の外部電源と接続していないと、制御部１４内のマイコンが停止し、シーケンスを継続できない。接続先が非対向車の場合、特に第２スイッチＲＹ２を開放する必要もないため閉路のままにしておいてもよいし、プラス極と同様のタイミングで開路してもよい。

一方、接続先が対向車の場合、ユーザの起動操作で即時開放する。例えば、操作部１８に「対向車からの起動電源で運転開始」、「非対向車からの起動電源で運転開始」のような、識別ボタンやインターフェイスを設ける。外部から電源を取り込んでから運転開始までの間に、ユーザが「対向車からの起動電源で運転開始」を選択すると、制御部１４は第２スイッチＲＹ２を開放する。

第２スイッチＲＹ２が開放されると、充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５が、単一の接地線として使用されることとなる。つまり、充放電状態に至る前のシーケンス開始直後から単一の接地線Ｌ５の断線検知が可能となり、接地線Ｌ５の断線時には、より安全な停止が可能となる。２連１駆動方式のリレーが採用され、第１スイッチＲＹ１と第２スイッチＲＹ２が同時制御される場合より、早いタイミングから単一の接地線Ｌ５の断線検知が可能となる。

また、マイナス極が常時閉路する使用環境においては、第１スイッチＲＹ１を制御電源生成部１５の起動時に開放することで、外部電源の不要な電力消費やバッテリ上がりを防ぐことができる。主回路の起動後は、電力線Ｌ０からの電力で制御電源を生成可能になるため、外部電源を切り離しても問題ない。また、後述する電流検出回路や電流センサが不要なため、コストを抑えることができる。また、自動判別処理にかかる時間が発生しない分、迅速に運転開始することができる。

さらに別の制御例では、制御部１４は、第１スイッチＲＹ１を、疑似接地線または回り込み回路が発生しうる複数の電源発生時、つまり充放電装置１０の主回路の起動直後に開放する。制御部１４は、接続先が対向車か非対向車であるかを自動判別し、判別結果に応じて起動直後の時点で、第２スイッチＲＹ２を閉継続するか、開放するかを切り分ける。

制御部１４は、外部電源から充放電装置１０を起動する際の制御負荷の起動時（負荷変動時）における、外部電源ケーブル５０のマイナス線および充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５に流れる２つの電流変化の同期性および大きさから、接地線が２重化されている状態か、単一の状態であるかを判別する。充放電装置１０を起動する際の制御負荷として、制御部１４内のマイコンや操作部１８を使用することができる。２つの電流変化の同期性とは、接地線とマイナス線の経路に電流検出回路を設けて、それぞれの電流検出回路で検出される電流の同期性を指す。

接地線が２重化されている状態とは、外部電源ケーブル５０の接続先が対向車で、外部電源ケーブル５０のマイナス線が疑似接地線を形成している状態を指す。接地線が単一の状態とは、外部電源ケーブル５０の接続先が非対向車で、外部電源ケーブル５０のマイナス線が疑似接地線を形成していない状態を指す。

図７は、シーケンス回路１３に設けられる電流検出回路の設置場所の一例を示す図である。図７では、第１電流検出回路１９ａは、回り込み防止回路１７と制御電源生成部１５を繋ぐマイナス線に設置されている。なお、第１電流検出回路１９ａは、外部電源入力部１６のマイナス極と制御電源生成部１５のマイナス極（シーケンス回路１３のグランド電位）の間のマイナス線であれば、どの位置に設置されてもよい。第２電流検出回路１９ｂは、接地線Ｌ５に設置されている。

電流検出回路は、通電レベルを検知できればよく、電流センサである必要はない。電流検出回路は例えば、シャント抵抗またはホール素子、電流－電圧変換回路、コンパレータで構成されてもよい。例えば、コンパレータは、マイナス線または接地線Ｌ５に流れる電流が、ある一定電流より大きければローレベルを、一定電流以下であればハイレベルを出力する。電流検出回路を使用する場合、電流センサを使用する場合に比べて、簡易な回路で構築でき、低コスト化できる。

ユーザの操作を許可するまでの間、制御部１４は、比較的大きな負荷をＯＮ／ＯＦＦする。例えば、操作部１８のパイロットランプを点滅させて操作部１８の負荷の軽／重を定期的に切り替える。制御部１４は、第１電流検出回路１９ａと第２電流検出回路１９ｂのそれぞれの出力結果が、ハイレベルであるかローレベルであるかを時系列に監視する。パイロットランプの制御タイミングにおいて、第１電流検出回路１９ａおよび第２電流検出回路１９ｂのいずれの出力結果も同じタイミングで、期待するハイレベルまたはローレベルに変化している場合、制御部１４は、充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５と外部電源ケーブル５０のマイナス線が２重化状態にあると判定する。第１電流検出回路１９ａおよび第２電流検出回路１９ｂの出力結果の変化は、パイロットランプの負荷変動に対応している。

このように制御部１４は、第１電流検出回路１９ａおよび第２電流検出回路１９ｂの出力結果の変化タイミングの差異が、所定の範囲内であれば、２つの電流変化が同期していると判定する。２つの電流変化が同期している場合、制御部１４は、充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５と外部電源ケーブル５０のマイナス線が２重化状態にあると判定し、接続先が対向車であると判定する。

シーケンス回路１３内に、第１電流検出回路１９ａまたは第２電流検出回路１９ｂの一方のみが設置されてもよい。この場合、制御部１４は、あらかじめ既知の負荷を作動させ、期待電流より低ければ、分流されていると判定し、接続先が対向車であると判定する。

外部電源ケーブル５０の接続先が対向車である場合、制御部１４は第２スイッチＲＹ２を開放する。これにより、充放電装置１０の運転開始要求前の時点から接地線の２重化が解消され、接地線Ｌ５の断線時に、シーケンス制御を受動的に停止できる状態を確保できる。

次にユーザは、充放電装置１０の操作部１８を操作して（例えば、「非常時放電運転ボタン」を押下して）、電動車２０の駆動用蓄電池２１から負荷４（例えば冷蔵庫、照明などの家電）へ給電するための放電運転を要求する。

接続制御部１４ａは、ユーザの操作を受け付けると、シーケンス回路１３の第１リレーＤ１をターンオンし、対向車に対して運転開始（つまり車両側のシーケンス開始）を要求する。電動車２０の制御部２２は、運転開始要求を受けるとＣＡＮ通信を開始し、電動車２０と充放電装置１０の双方で仕様値と状態を相互確認する。電動車２０の制御部２２は、確認に成功すると作動許可禁止線Ｌ４を導通させる。電動車２０の接続制御部１４ａは、作動許可禁止線Ｌ４が導通すると、充放電装置１０が駆動用蓄電池２１を充放電できるように、第２リレーＤ２をターンオンして、コンタクタＲｃを閉可能な状態にする。

第２リレーＤ２のターンオンにより第２作動開始停止線Ｌ２が導通すると、電動車２０の制御部２２は、コンタクタＲｃをターンオンする。これにより、駆動用蓄電池２１と充放電装置１０が直流電路で接続される。充放電システム側では、電力線Ｌ０が導通すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１とインバータ１２／４３との間の直流バスの電圧が上昇し、インバータ１２／４３が動作できる状態になる。充放電制御部１４ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、インバータ１２／４３を制御して充放電動作を行う。

直流バスの電圧が上昇し、電力線Ｌ０からの電力で制御電圧の生成が可能な状態になると、制御電源生成部１５は、電力線Ｌ０からの電力で、制御部１４およびシーケンス回路１３に供給する制御電圧を生成する。前述したように電力線Ｌ０の電力から生成する制御電圧を、外部電源の電力から生成する制御電圧より高くしておくことで、外部電源ケーブル５０が接続された状態でも、外部電源から制御電源生成部１５に電流が流れることを防止できる。また、回り込み防止回路１７のプラス線に第１ダイオードＤｉ１が接続されているため、制御電源生成部１５から補機電池２３へも電流が流れない。

さらに、シーケンス途中のステップにおいて、直流バスの電圧が上昇し、電力線Ｌ０からの電力で制御電源を生成することは既知である。シーケンス途中の特定のステップで回り込み防止回路１７の第１スイッチＲＹ１を開放することで、補機電池２３との接続状態を継続することによるバッテリ上がりを防止することにもつながる。

上記の例では、系統２の外側または直流バスからの電力で制御電源を生成しているが、電動車２０とＤＣ／ＤＣコンバータ１１間の直流電路からの電力で制御電源を生成してもよい。この場合、直流バスの電圧が上昇する前に制御電源を得ることができる。このように制御電源の供給元として、電力線Ｌ０のいずれの位置から電力を取得してもよい。

以上の方法によれば、充放電動作時の接地線の２重化を、外部電源ケーブル５０の接続先が対向車と自動判別し、運転開始要求をした時点で排除することができる。また、対向車の補機電池２３のバッテリ上がりを防止することができる。

外部電源ケーブル５０の接続先が非対向車である場合、制御部１４は第２スイッチＲＹ２を閉路のまま維持し、ユーザの運転開始要求を受け付ける。これは、接地線の２重化が発生せず回り込み回路が形成されない、第１スイッチＲＹ１を開放すると運転開始のための制御電力を喪失する、ためである。

ユーザの運転開始要求を受け付けてシーケンスが開始されると、電動車２０の駆動用蓄電池２１と充放電装置１０との直流電路が接続され、制御電源生成部１５は、電力線Ｌ０からの電力で制御電源の生成が可能になる。この状態になると、制御部１４は第１スイッチＲＹ１と第２スイッチＲＹ２の両方を開放する。非対向車と外部電源ケーブル５０で接続されていても、対向車に回り込み電流は発生しないが、非対向車との接続状態を維持すると、非対向車のバッテリ上がりや無駄な電力消費につながるため、非対向車との接続を解消する。

以上の方法によれば、充放電状態に至る前のシーケンス開始直後から単一の接地線Ｌ５の断線検知が可能となり、接地線Ｌ５の断線時には、より安全な停止が可能となる。接続先が対向車であるか非対向車であるかを、ユーザ操作にもとづき判別する例と比較して、回路設計が複雑化するが、ユーザ操作が介在しないため、ヒューマンエラーが発生しない。

上記の例では、外部電源ケーブル５０の接続先が対向車であるか非対向車であるかの自動判別を電流検出回路を用いて行ったが、電流センサを用いて行ってもよい。この場合、充放電ケーブル３０の接地線Ｌ５または外部電源ケーブル５０のマイナス線の少なくとも一方に電流センサを設ける。

接地線Ｌ５に電流センサが設けられる場合、制御部１４は、操作部１８の負荷を動作させた際、電流が検出されれば接続先を非対向車と判定し、電流が検出されなければ接続先を対向車と判定する。外部電源ケーブル５０のマイナス線に電流センサが設けられる場合、制御部１４は、操作部１８の負荷を動作させた際に検出される電流が既知電流より小さければ、接地線Ｌ５にも分流されているため、接続先を対向車と判定する。検出される電流が既知電流以上であれば、接地線Ｌ５に分流されていないため、接続先を非対向車と判定する。

第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２に、２連１駆動方式のリレーが採用されている場合、第１スイッチＲＹ１および第２スイッチＲＹ２の開放タイミングは同時になる。この場合、第１スイッチＲＹ１と第２スイッチＲＹ２が個別制御され、接続先が対向車と判別した直後に第２スイッチＲＹ２が開放される場合と比較し、第２スイッチＲＹ２の開放タイミングが遅くなる。すなわち、第２スイッチＲＹ２の開放タイミングが運転開始要求前から、充放電開始直前の電力線Ｌ０からの電力で制御電源を生成開始する時点まで後退する。ただし、充放電開始後は、接地線の２重化が解消され、接地線断線により、充放電状態が停止困難となる状態は発生しない。このように、２連１駆動方式のリレーが採用される場合、部品コストを抑えつつ安全性を担保することができる。

図８は、回り込み防止回路１７の構成例３を示す図である。回り込み防止回路１７の構成例３は、図５の構成例１と図６の構成例２を組み合わせた構成であり、複数の電源間のより確実な回り込み防止を実現できる。

図９（ａ）－（ｂ）は、外部電源ケーブル５０の構成例１を示す図である。図９（ａ）に示す非対向車用の外部電源ケーブル５０ａは、プラス線５０ｐとマイナス線５０ｎの２線が内装され、プラス極とマイナス極の両方がそれぞれ導通するようになっている。図９（ｂ）に示す対向車用の対向車用の外部電源ケーブル５０ｂは、プラス極のみが導通するようになっている。ユーザは、接続先が対向車か非対向車かに応じて、２つの外部電源ケーブル５０ａ、５０ｂを使い分ける。

対向車用の外部電源ケーブル５０ｂで対向車と接続されると、対向車の補機電池２３とマイナス極が物理的に接続されない。なお、ケーブル径を小さくすると破損の危険性が上がるため、ケーブル自体はプラス線５０ｐの１線に限定されない。電気的に導通しないマイナス線があってもよい。いずれにしてもマイナス極が電気的に導通しない仕組みであればよい。コストと耐久性の観点から判断すればよい。

非対向車用の外部電源ケーブル５０ａと対向車用の外部電源ケーブル５０ｂをどのような仕様にするか、どのような販売形態にするかは、コストと耐久性の観点から判断される。例えば、ほとんどのユーザが対向車から非常時の起動電力を得ているとのマーケティングデータがある場合、商品に標準添付するケーブルを対向車用の外部電源ケーブル５０ｂとし、非対向車用の外部電源ケーブル５０ａをオプションとして別売してもよい。すなわち、ユースケースの割合に応じて、どちらを標準品とし、どちらをオプション品とするかを判断すればよい。なお、両者を区別しやすいように、非対向車用の外部電源ケーブル５０ａと対向車用の外部電源ケーブル５０ｂのケーブルやプラグを色分けしてもよい。

非対向車用の外部電源ケーブル５０ａと対向車用の外部電源ケーブル５０ｂを用意することは、最も簡単な回り込み防止の実現方法であり、ユーザの誤操作により接地線が２重化されることを簡単に防止できる。すなわち、対向車と接続する場合、ケーブル自体で物理的にマイナス極を接続させない外部電源ケーブル５０ｂを使用することで、回り込みを防止できる。一方、非対向車と接続する場合、プラス極とマイナス極の両方が導通する外部電源ケーブル５０ａを使用することで、非対向車から起動電力を得ることができる。

非対向車用の外部電源ケーブル５０ａをオプションケーブルとして用意しておけば、ユーザが操作部１８の操作で迷うことが必然的になくなる。充放電装置１０内に講じた対向車と非対向車の自動判別機能やユーザの運転開始要求の受付機能を省略することもできる。

図１０は、外部電源ケーブル５０の構成例２を示す図である。外部電源ケーブル５０の構成例２では、プラス線５０ｐとマイナス線５０ｎの２線が内装される。プラス線５０ｐは常時導通し、マイナス線５０ｎは導通／非導通を手動スイッチＳＷ１で切り替えることができる。手動スイッチＳＷ１は、ケーブル上にあってもよいし、車両側のシガープラグ上にあってもよいし、充放電装置１０側のプラグ上にあってもよい。ユーザが設定を忘れないように視認容易な位置であれば、手動スイッチＳＷ１の設置位置は限定されない。

外部電源ケーブル５０の構成例２では、１種類の外部電源ケーブル５０で対向車と非対向車にそれぞれ対応できる。特に、起動電力を得る接続先が対向車か非対向車かのマーケティングデータがない場合に有効である。

以上説明したように本実施の形態によれば、対向車と非対向車の両方から起動電力を取り出すことができ、かつ疑似接地線または回り込み回路が形成されず、シーケンス回路１３の安全停止機能が阻害されない充放電システムを実現することができる。

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

非対向車用の外部電源ケーブル５０ａと対向車用の外部電源ケーブル５０ｂの使い分け、または外部電源ケーブル５０の手動スイッチＳＷ１の切り替え操作を、ユーザが充分に理解するための環境が整備されている場合、実施例１の構成を採用可能である。当該環境が整備されている場合において、実施例２の構成を採用すれば、より確実に疑似接地線または回り込み回路の形成を防止することができる。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
電動車（２０）の駆動用蓄電池（２１）を充放電ケーブル（３０）を介して充放電可能な充放電システム（１０）であって、
前記駆動用蓄電池（２１）を充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）と、
前記電動車（２０）との充放電シーケンスを実行するためのシーケンス回路（１３）と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）と前記シーケンス回路（１３）を制御する制御部（１４）と、
外部から電源供給を受けるための外部電源入力部（１６）と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）が接続された電力線または前記外部電源入力部（１６）から取得される電力をもとに、前記シーケンス回路（１３）と前記制御部（１４）に供給する制御電源を生成する制御電源生成部（１５）と、を備え、
前記外部電源入力部（１６）に外部電源ケーブル（５０）が接続された状態で、前記電動車（２０）との間の接地線が充放電時に２重化されないように設計されていることを特徴とする充放電システム（１０）。
これによれば、外部電源入力部（１６）に、どのような起動電源が接続された場合でも、疑似接地線または回り込み回路の形成を防止することができる。
［項目２］
前記外部電源入力部（１６）と前記制御電源生成部（１５）との間に接続された回り込み防止回路（１７）をさらに備え、
前記回り込み防止回路（１７）は、
プラス線に、前記外部電源ケーブル（５０）を介して接続された外部電源から前記充放電システム（１０）の方向に電流が流れるように整流する第１整流回路（Ｄｉ１）と、
マイナス線に、前記充放電システム（１０）から前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路（Ｄｉ２）と、を有することを特徴とする項目１に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、疑似接地線または回り込み回路の形成を、簡単かつ低コストで防止することができる。
［項目３］
前記外部電源入力部（１６）と前記制御電源生成部（１５）との間に接続された回り込み防止回路（１７）をさらに備え、
前記回り込み防止回路（１７）は、
プラス線とマイナス線にそれぞれ接続されたスイッチ（ＲＹ１、ＲＹ２）を有することを特徴とする項目１に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、電流経路を開放可能とすることで、疑似接地線または回り込み回路の経路を確実に遮断することができる。
［項目４］
前記制御部（１４）は、前記電力線で前記駆動用蓄電池（２１）と導通した時点で、前記スイッチ（ＲＹ１、ＲＹ２）をターンオフすることを特徴とする項目３に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、疑似接地線または回り込み回路の経路を、必要なタイミングで遮断することができる。
［項目５］
前記制御部（１４）は、
前記プラス線に接続されたスイッチ（ＲＹ１）を、前記電力線で前記駆動用蓄電池（２１）と導通した時点で、ターンオフし、
前記マイナス線に接続されたスイッチ（ＲＹ２）を、
前記外部電源が前記電動車（２０）に搭載された補機電池（２３）である場合、前記電力線で前記駆動用蓄電池（２１）と導通した時点で、ターンオフし、
前記外部電源が前記電動車（２０）に搭載された補機電池（２３）以外の外部電源である場合、オン状態を維持するか、前記プラス線に接続されたスイッチに同期してターンオフすることを特徴とする項目３に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、充放電シーケンス開始直後から、接地線（Ｌ５）の断線検知が可能となる。また、外部電源における不要なバッテリ上がりを防止することができる。
［項目６］
前記制御部（１４）は、前記外部電源が前記電動車（２０）に搭載された補機電池（２３）であるか否かを、前記接地線（Ｌ５）または前記マイナス線の少なくとも一方に設けられた電流検出回路（１９ａ、１９ｂ）の出力結果、またはユーザ操作にもとづき判別することを特徴とする項目５に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、電流経路を遮断するタイミングを適切に判定することができる。電流検出回路（１９ａ、１９ｂ）の出力結果にもとづき接続先を判別する場合、ユーザによる誤操作が発生しない。
［項目７］
前記外部電源入力部（１６）と前記制御電源生成部（１５）との間に接続された回り込み防止回路（１７）をさらに備え、
前記回り込み防止回路（１７）は、
プラス線に、前記外部電源ケーブル（５０）を介して接続された外部電源から前記充放電システム（１０）の方向に電流が流れるように整流する第１整流回路（Ｄｉ１）と、
マイナス線に、前記充放電システム（１０）から前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路（Ｄｉ２）と、
前記プラス線と前記マイナス線にそれぞれ接続されたスイッチ（ＲＹ１、ＲＹ２）と、
を有することを特徴とする項目１に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、疑似接地線または回り込み回路の形成を、より確実に防止することができる。
［項目８］
前記外部電源ケーブル（５０）として、
起動用の外部電源が前記電動車（２０）に搭載された補機電池（２３）である場合に使用すべき、マイナス極が絶縁されている外部電源ケーブル（５０ｂ）と、
前記外部電源が前記電動車（２０）に搭載された補機電池（２３）以外の外部電源である場合に使用すべき、マイナス極が導通している外部電源ケーブル（５０ａ）の２種類が用意されていることを特徴とする項目１から７のいずれか１項に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、簡易な方法で疑似接地線または回り込み回路の形成を防止することができる。
［項目９］
前記外部電源ケーブル（５０）は、マイナス極の導通／非導通を切り替え可能なスイッチ（ＳＷ１）を有することを特徴とする項目１から７のいずれか１項に記載の充放電システム（１０）。
これによれば、１種類のケーブルで、どのような外部電源にも対応することができる。

２ 系統、 ３ 分電盤、 ４ 負荷、 ５ ＡＣコンセント、 ６ 太陽電池、 ７ 定置蓄電池、 １０ 充放電装置、 １１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、 １２ インバータ、 １３ シーケンス回路、 １３ａ 接続検出回路、 １３ｂ ＣＡＮ通信部、 １４ 制御部、 １４ａ 接続制御部、 Ｂｄｃ 直流バス、 １４ｂ 充放電制御部、 １５ 制御電源生成部、 １６ 外部電源入力部、 １７ 回り込み防止回路、 １８ 操作部、 １９ａ 第１電流検出回路、 １９ｂ 第２電流検出回路、 ２０ 電動車、 ２１ 駆動用蓄電池、 ２２ 制御部、 ２３ 補機電池、 ２４ 接続検出回路、 ２５ ＣＡＮ通信部、 ２６ インレット、 ２７ アクセサリーソケット、 ３０ 充放電ケーブル、 ４０ 電力変換装置、 ４１，４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、 ４３ インバータ、 ４４ 制御部、 ５０ 外部電源ケーブル、 ５０ｐ プラス線、 ５０ｎ マイナス線、 Ｌ０ 電力線、 Ｌ１ 第１作動開始停止線、 Ｌ２ 第２作動開始停止線、 Ｌ３ コネクタ接続確認線、 Ｌ４ 作動許可禁止線、 Ｌ５ 接地線、 Ｌ６ ＣＡＮ通信線、 Ｄ１ 第１リレー、 Ｄ２ 第２リレー、 Ｒｃ コンタクタ、 Ｒｄ 駆動リレー、 ＰＣ１ 第１フォトカプラ、 ＰＣ２ 第２フォトカプラ、 ＰＣ３ 第３フォトカプラ、 Ｑ１ トランジスタ、 Ｒ１ 第１抵抗、 Ｒ２ 第２抵抗、 Ｒ３ 第３抵抗、 Ｒ４ 第４抵抗、 Ｒ５ 第５抵抗、 Ｒ６ 第６抵抗、 Ｄｉ１ 第１ダイオード、 Ｄｉ２ 第２ダイオード、 ＲＹ１ 第１スイッチ、 ＲＹ２ 第２スイッチ、 ＳＷ１ 手動スイッチ。

Claims (9)

1. 電動車の駆動用蓄電池を充放電ケーブルを介して充放電可能な充放電システムであって、
   前記駆動用蓄電池を充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記電動車との充放電シーケンスを実行するためのシーケンス回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記シーケンス回路を制御する制御部と、
   外部から電源供給を受けるための外部電源入力部と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータが接続された電力線または前記外部電源入力部から取得される電力をもとに、前記シーケンス回路と前記制御部に供給する制御電源を生成する制御電源生成部と、を備え、
   前記外部電源入力部に外部電源ケーブルが接続された状態で、前記電動車との間の接地線が充放電時に２重化されないように設計されていることを特徴とする充放電システム。
2. 前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
   前記回り込み防止回路は、
   プラス線に、前記外部電源ケーブルを介して接続された外部電源から前記充放電システムの方向に電流が流れるように整流する第１整流回路と、
   マイナス線に、前記充放電システムから前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
3. 前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
   前記回り込み防止回路は、
   プラス線とマイナス線にそれぞれ接続されたスイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
4. 前記制御部は、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、前記スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の充放電システム。
5. 前記制御部は、
   前記プラス線に接続されたスイッチを、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、ターンオフし、
   前記マイナス線に接続されたスイッチを、
   前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池である場合、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、ターンオフし、
   前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池以外の外部電源である場合、オン状態を維持するか、前記プラス線に接続されたスイッチに同期してターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の充放電システム。
6. 前記制御部は、前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池であるか否かを、前記接地線または前記マイナス線の少なくとも一方に設けられた電流検出回路の出力結果、またはユーザ操作にもとづき判別することを特徴とする請求項５に記載の充放電システム。
7. 前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
   前記回り込み防止回路は、
   プラス線に、前記外部電源ケーブルを介して接続された外部電源から前記充放電システムの方向に電流が流れるように整流する第１整流回路と、
   マイナス線に、前記充放電システムから前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路と、
   前記プラス線と前記マイナス線にそれぞれ接続されたスイッチと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
8. 前記外部電源ケーブルとして、
   起動用の外部電源が前記電動車に搭載された補機電池である場合に使用すべき、マイナス極が絶縁されている外部電源ケーブルと、
   前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池以外の外部電源である場合に使用すべき、マイナス極が導通している外部電源ケーブルの２種類が用意されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の充放電システム。
9. 前記外部電源ケーブルは、マイナス極の導通／非導通を切り替え可能なスイッチを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の充放電システム。

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