JP4781425B2 - 車両と家屋間の電力供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、電源を備えた車両及び家屋の間で、電力を供給するシステムに関する。
従来より、車両に設けられた外部電源接続用のコネクタと、家屋に設けられている商用電源のコンセントとを、電源ケーブルで接続して、商用電源から車両への電力供給を可能とするいわゆるプラグイン電力供給を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
プラングイン電力供給を行うことによって、モータを駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車に備えられたバッテリを、家屋から供給される商用電源の電力により充電することができる。そして、特許文献１には、家屋に設けられたコンセントからの電力の盗難を防止するために、車両と家屋の電源供給部との間で認証を行い、認証の成立を条件として家屋から車両へのプラグイン電力供給を許可するようにした構成が記載されている。
また、車両に設けられた商用電源と同一形状のコンセントに、車両に搭載されたバッテリから商用電源と同等の交流電力を生成して出力するようにした、いわゆるプラグアウト電力供給を行うシステムが提案されている（例えば、特開２００６−２０４４５公報参照）。
特開２００８−６１４３２号公報 特開２００６−２０４４５号公報
上述したように、プラグイン電力供給を行うシステムとプラグアウト電力供給を行うシステムが提案されているが、両システムを組み合わせた構成は開示されていない。
そこで、本発明は、電源を備えた車両と家屋間のプラグイン及びプラグアウトの電力供給の態様を双方化し、電源である燃料電池やバッテリ等の温度管理の方法の向上を目指したものであり、かつ、電力を有効に制御することができる車両と家屋間の電力供給システムを提供することを目的とする。
本発明の上記目的を達成するためになされたものであり、車両用電源を有する車両と、家屋用電源を有する家屋との間を、双方向の電力供給を可能とし、且つ、着脱自在に接続する電源接続手段と、前記車両用電源の状態を検出する車両電源状態検出手段と、前記家屋用電源の状態を検出する家屋電源状態検出手段と、前記電源接続手段により、前記車両と前記家屋とが、双方向の電力供給を可能として接続された状態にあるときに、前記車両電源状態検出手段により検出される前記車両用電源の状態と、前記家屋状態検出手段により検出される前記家屋用電源の状態とに基づいて、前記車両用電源から前記家屋に電力を供給するプラグアウト電力供給と、前記家屋用電源から前記車両に電力を供給するプラグイン電力供給とを切換える電力供給制御手段とを備える。
かかる本発明によれば、前記電力供給制御手段により、前記車両用電源の状態と前記家屋用電源の状態とに基づいて、前記車両用電源から前記家屋に電力を供給するプラグアウト電力供給と、前記家屋用電源から前記車両に電力を供給するプラグイン電力供給とを切換えることによって、前記車両用電源と前記家屋用電源の能力を相互に補完して、前記車両用電源と前記家屋用電源から供給される電力を有効に活用することができる。また、前記車両用電源の温度を適正として、前記車両用電源の性能を安定化することができる。
そして、前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記燃料電池が発電により自己の温度を上昇させる暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記燃料電池の発電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする。
従来は、前記燃料電池が暖気運転を行なう際には、暖機運転に伴なって発生する発電電力を消費する必要があった。そして、該発電電力を前記車両に備えられた電装機器で消費することができないときには、該発電電力を熱に変えるための大きな抵抗器を前記車両に備えて、該発電電力を該抵抗器で消費させる必要があった。そして、この場合は、前記燃料電池で発電された電力が無駄に消費されると共に、大きな抵抗器を備えることによる体積増加とコストアップが必須となる。
そこで、前記電力供給制御手段は、前記燃料電池の発電電力を前記家屋に供給して、前記家屋側で消費させる。これにより、前記燃料電池の発電電力により前記家屋内の家電製品等の電気負荷を作動させたり該発電電力を電力会社に売却等して、前記燃料電池の発電電力を有効に利用することができる。また、前記燃料電池の発電電力を消費させるために前記車両に備えられる抵抗器を小型化してコストダウンを図ることができる。
また、本発明の別の態様は、前記車両は、少なくともモータにより駆動輪を駆動する車両であり、前記車両用電源は蓄電手段であって、前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記蓄電手段が放電により自己の温度を上昇させる第１の暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記蓄電手段の放電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記蓄電手段の暖気運転を行なう際には、暖機運転に伴なって発生する放電電力を消費する必要がある。そして、該放電電力を前記車両に備えられた電装機器で消費することができないときには、該放電電力を熱に変えるための大きな抵抗器を前記車両に備えて、該放電電力を該抵抗器で消費させる必要がある。そして、この場合は、前記蓄電手段から放電される電力が無駄に消費されると共に、大きな抵抗器を備えることによる体積増加とコストアップが必須となる。
そこで、前記電力供給制御手段は、前記蓄電手段の放電電力を前記家屋に供給して、前記家屋側で消費させる。これにより、前記蓄電手段の放電電力により前記家屋内の家電製品等の電気負荷を作動させたり該放電電力を電力会社に売却等して、前記蓄電手段の放電電力を有効に利用することができる。また、前記蓄電手段の放電電力を消費させるために前記車両に備えられる抵抗器を小型化してコストダウンを図ることができる。
また、前記別の態様において、前記車両は、モータ及びエンジンにより駆動輪を駆動するハイブリッド車両であり、前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記蓄電手段が前記第１の暖機運転を行なっていることが検出されたとき、又は、前記エンジンの作動により前記モータが発電機として動作し、前記蓄電手段が前記モータの発電電力による充電により自己の温度を上昇させる第２の暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記蓄電手段の放電電力又は前記モータの発電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記燃料電池が前記第１の暖気運転又は前記第２の暖気運転を行なう際には、これらの暖機運転に伴なって発生する電力を消費する必要がある。そして、発生する電力を前記車両に備えられた電装機器で消費することができないときには、該電力を熱に変えるための大きな抵抗器を前記車両に備えて、該電力を該抵抗器で消費させる必要がある。そして、この場合は、前記蓄電手段の放電電力と前記モータの発電電力が無駄に消費されると共に、大きな抵抗器を備えることによる体積増加とコストアップが必須となる。
そこで、前記電力供給制御手段は、前記蓄電手段の放電電力と前記モータの発電電力を前記家屋に供給して、前記家屋側で消費させる。これにより、前記蓄電手段の放電電力や前記モータの発電電力により前記家屋内の家電製品等の電気負荷を作動させたり該放電電力や発電電力を電力会社に売却等して、前記蓄電手段の放電電力と前記モータの発電電力を有効に利用することができる。また、前記蓄電手段の放電電力と前記モータの発電電力を消費させるために前記車両に備えられる抵抗器を小型化してコストダウンを図ることができる。
また、前記電力供給制御手段は、前記家屋電源状態検出手段により、前記家屋用電源の出力電圧が所定レベル以下に低下していることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記車両用電源から前記家屋に供給される電力により前記家屋用電源の出力電力の不足を補うことを特徴とする。
かかる発明によれば、前記家屋における電力消費の増加や停電等により、前記家屋用電源の出力電圧が低下したときに、前記プラグアウト電力供給を行うことによって、前記家屋用電源からの出力電力の不足を補うことができる。
また、前記車両は、シフトレバーの位置がパーキングであることを検出するシフト位置検出手段と、駆動輪を駆動するモータと、該モータへの電力供給が可能な状態と不能な状態とを切換えるモータスイッチとを有し、前記シフト位置検出手段によりシフト位置がパーキングであることが検出され、且つ、前記モータスイッチにより前記モータへの電力供給が不能な状態となっていることを条件として、前記電源接続手段により、前記車両と前記家屋間を双方向の電力供給を可能として接続することを許可する電源接続許可手段を備えたことを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記車両のシフトレバーの位置がパーキングであって、前記モータスイッチにより前記モータへの電力供給が不能な状態であるときは、前記車両を発進させることができない。そして、前記電源接続許可手段により、このように前記車両を発進させることができない状態であることを条件として、前記電源接続手段による前記車両と前記家屋との接続を許可することによって、前記電源接続手段により前記車両と前記家屋とが接続された状態で、前記車両が誤発進することを確実に防止することができる。
本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本発明を燃料電池車両に適用した場合の車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図である。
図１を参照して、燃料電池車両１ａは、車両用電源として燃料電池２０とバッテリ２１（例えばリチウムイオンバッテリ）とキャパシタ２３を備え、これらの車両用電源から供給される電力により、ＰＤＵ（Power Drive Unit）４０から、駆動輪（図示しない）に接続されたモータ４１に駆動電力が供給される。
燃料電池車両１ａには、さらに、燃料電池２０及びキャパシタ２３とＰＤＵ４０との間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０及びＰＤＵ４０とバッテリ２１との間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１及びバッテリ２１と電装補機４３（燃料電池２０に反応をガスを供給する反応ガス供給装置や、空調装置、燃料電池２０を冷却／加熱するための冷媒循環回路に冷媒を循環させるウォータポンプ等）間に接続されたＰＤＵ４２、ＰＤＵ４０への電力供給を遮断するためのモータスイッチ３５（本発明の切換手段に相当する）、プラグ差込口１０（本発明の外部電源コネクタに相当する）、プラグ差込口１０の差込口を開閉する開閉蓋１０ａ、及び燃料電池車両１ａと家屋７０との間の電力供給を制御するコントローラ６０が備えられている。
燃料電池２０には、燃料電池２０の温度、端子間電圧、出力電流、反応ガス（本実施の形態では水素と空気）の供給圧力等の、燃料電池２０の状態を検出する燃料電池センサ５０が設けられている。
バッテリ２１には、バッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流等を検出するバッテリセンサ５２が設けられている。また、キャパシタ２３には、キャパシタ２３の温度、端子間電圧、出力電流等を検出するキャパシタセンサ５１が設けられている。
コントローラ６０ａは、マイクロコンピュータ（図示しない）等により構成された電子ユニットである。該マイクロコンピュータが燃料電池車両１ａと家屋７０間の電力供給用の制御プログラムを実行することによって、コントローラ６０は、車両電源状態検出手段６１ａ、電力供給制御手段６２ａ、ＰＬＣ（Power Line Carrier、高速電力線通信）通信手段６３、及び電源接続許可手段６４として機能する。
コントローラ６０ａには、燃料電池センサ５０による燃料電池２０の温度、端子間電圧、出力電流、反応ガスの供給圧力等の検出信号ＦＣ_sと、キャパシタセンサ５１によるキャパシタ２３の温度、端子間電圧、出力電流等の検出信号ＵＣ_s等の検出信号ＵＣ_sと、バッテリセンサ５２によるバッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流等の検出信号ＢＴ_sとが入力される。
また、コントローラ６０ａから出力される制御信号によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＰＤＵ４２、モータスイッチ３５、開閉蓋１０ａ、反応ガス供給装置、ウォータポンプ等の作動が制御される。
車両電源状態検出手段６１ａは、燃料電池センサ５０から出力される検出信号ＦＣ_sに基づいて、燃料電池２０の温度、端子間電圧、出力電流、発電電力等を検出する。また、車両電源状態検出手段６１ａは、キャパシタセンサ５１から出力される検出信号ＵＣ_sに基づいて、キャパシタ２３の温度、端子間電圧、出力電流、ＳＯＣ（State Of Charge、満充電時の充電量を１００％としたときの残充電量）等を検出する。また、車両用電源状態検出手段６１ａは、バッテリセンサ５２から出力される検出信号ＢＴ_sに基づいて、バッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流、ＳＯＣ等を検出する。
電力供給制御手段６２ａは、車両電源状態検出手段６１ａにより検出される燃料電池２０及びバッテリ２１の状態と、後述する家屋電源状態検出手段８１により検出される家屋７０での商用電源の状態とに基づいて、家屋７０から燃料電池車両１ａに電源ケーブル１００を介して電力を供給するプラグイン電力供給と、燃料電池車両１ａから家屋７０に電源ケーブル１００を介して電力を供給するプラグアウト電力供給とを切換える。
ＰＬＣ通信手段６３は、燃料電池車両１ａのコントローラ６０と、後述する家屋７０のコントローラ８０との間で、電源ケーブル１００を含む電力線にデータを重畳させて通信を行う。
電源接続許可手段６４は、シフトレバー（図示しない）の位置を検出するシフト位置センサ（図示しない）の検出信号Ｓｈ_sにより、シフトレバーの位置がＰ（パーキング）であることが検出された状態で、運転者によりプラグ差込口１０の開閉蓋１０ａの開操作がなされたときに、モータスイッチ３５をＯＦＦ（遮断状態）として開閉蓋１０ａを開ける。
次に、家屋７０に備えられたコントローラ８０は、マイクロコンピュータ（図示しない）等により構成された電子ユニットである。該マイクロコンピュータが燃料電池車両１ａと家屋７０間の電力供給用の制御プログラムを実行することによって、コントローラ８０は、家屋電源状態検出手段８１及びＰＬＣ通信手段８２として機能する。
コントローラ８０は、電力使用メータ７３及び電力売却メータ７２を備えた配電ボックス７４を介して商用電源７５と接続されている。なお、商用電源７５から供給される電力を家屋７０内の電源コンセントに分配する配電ボックス７４は、本発明の家屋に備えられた家屋用電源に相当する。また、配電ボックス７４の商用電源７５との接続部は、電力線８５により電源コンセント７１と接続されている。
家屋電源状態検出手段８１は、電力使用メータ７２から出力される商用電源の電圧や使用電力等の検出信号Ｐi_sと、電力売却メータ７３から出力される商用電源への売却電力等の検出信号Ｐo_sとにより、家屋７０における商用電源の状態を検出する。また、ＰＬＣ通信手段８２は、電力線８５にデータを重畳させて、燃料電池車両１ａとの間で通信を行う。
次に、図２〜図５に示したフローチャートに従って、電力供給制御手段６２ａ及び電源接続許可手段６４による処理について説明する。
図２のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４及びＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２１は、電源接続許可手段６４による処理である。電源接続許可手段６４は、燃料電池車両１ａの使用者（運転者）が、燃料電池車両１ａに備えられた開閉蓋１０ａの開スイッチ（図示しない）を操作したときに、ＳＴＥＰ１で、シフトレバーの位置がＰ（パーキング）になっているか否かを、シフト位置センサからの検出信号Ｓh_sにより判断する。なお、シフトレバーの位置がＰであるときには、機械式ブレーキにより燃料電池車両１ａが制動された状態となっている。
そして、シフトレバーの位置がＰであったときはＳＴＥＰ２に進み、電源接続許可手段６４は、モータスイッチ３５をＯＦＦしてＰＤＵ４０への電力供給を遮断する。これにより、燃料電池車両１ａは、機械式ブレーキにより制動されると共に、モータ４１による駆動輪の駆動が不能な状態とされる。
電源接続許可手段６４は、このように、燃料電池車両１ａが、機械式ブレーキにより制動されると共に、モータ４１による駆動輪の駆動が不能な状態となっているときに、ＳＴＥＰ３に進んで開閉蓋１０ａを開ける。これにより、プラグ差込口１０に、電源ケーブル１００のプラグ１０１を挿すことが可能となる。一方、ＳＴＥＰ１で、シフトレバーの位置がＰになっていなかったときにはＳＴＥＰ２０に分岐し、電源接続許可手段６４は、開閉蓋１０ａによりプラグ差込口１０を閉めたままに維持する。そして、ＳＴＥＰ２１に進んで処理を終了する。この場合には、使用者によるプラグ差込口１０へのプラグ１０１の差込が禁止される。
続くＳＴＥＰ４以降は、電力供給制御手段６２ａによる処理である。電力供給制御手段６２ａは、ＳＴＥＰ４で、家屋７０のコントローラ８０との間で、ＰＬＣ通信が可能となったか否かを確認することにより、電源ケーブル１００により、燃料電池車両１ａのプラグ差込口１０と家屋７０の電源コンセント７１が接続されたか否かを判断する。
そして、燃料電池車両１ａのプラグ差込口１０と家屋７０の電源コンセント７１とが接続されたときにＳＴＥＰ５に進み、電力供給制御手段６２ａは、家屋電源状態検出手段８１からＰＬＣ通信手段８２を用いてＰＬＣ通信により送信される家屋７０における商用電源の電圧が、電圧低下判定レベル（例えば通常の商用電源の出力電圧の８５％、または一般家庭の契約電力の上限に達すると予測されるとき）以下となっているか否かを判断する。
家屋７０における商用電源の電圧が電圧低下判定レベル以下に低下しているときは、図３のＳＴＥＰ６に進む。一方、家屋７０における商用電源の電圧が電圧低下判定レベルよりも高いときには、ＳＴＥＰ３０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、車両電源状態検出手段６１ａにより検出される燃料電池２０の温度が０℃以上であるか否かを判断する。
そして、燃料電池２０の温度が０℃以上であるとき（この場合は、燃料電池２０の暖気運転は不要）は図５のＳＴＥＰ７０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、バッテリ２１の充電の要否を判断してバッテリ２１を充電する。一方、燃料電池２０の温度が０℃よりも低いとき（この場合は、燃料電池２０の暖気運転が必要）には、ＳＴＥＰ３１に進み、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の暖気運転を開始して図３のＳＴＥＰ６に進む。図３のＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ１１は、燃料電池２０の暖気運転の処理である。
次に、図３を参照して、家屋７０における商用電源の電圧が電圧低下判定レベル以下に低下しているときの処理について説明する。
電力供給制御手段６２ａは、ＳＴＥＰ６で、車両電源状態検出手段６１ａにより検出されるバッテリ２１のＳＯＣが３５％以上であるか否かを判断する。そして、バッテリ２１のＳＯＣが３５％以上であったときはＳＴＥＰ７に進み、電力供給制御手段６２ａは、バッテリ２１の出力電力からＰＤＵ４２により商用電源７５の出力電力と同仕様の電力を生成して、プラグ差込口１０に出力する。これにより、バッテリ２１の出力電力がＰＤＵ４２を経由して家屋７０に供給され（プラグアウト電力供給）、家屋７０における商用電力の供給がアシストされる。
そして、このように、バッテリ２１の出力電力により生成した商用電源と同仕様の電力を供給したときに、ＳＴＥＰ８で家屋７０における商用電源の電圧が電圧低下判定レベルよりも高くなるときは、プラグアウト電力供給が十分であるので、ＳＴＥＰ６に戻り、バッテリ２１の出力電力のみによるプラグアウト電力出力を継続する。
一方、ＳＴＥＰ８で、家屋７０における商用電源の電圧が電圧判定レベル以下となったときには、プラグアウト電力供給が不十分である。そこで、この場合はＳＴＥＰ９に進み、電力供給制御手段６２ａは、ウォータポンプを起動し、ＳＴＥＰ１０で燃料電池補機による燃料電池２０に対する反応ガスの供給を開始する。
そして、電力供給制御手段６２ａは、ＳＴＥＰ１１で、燃料電池２０の出力電力からＰＤＵ４２により商用電源７５と同仕様の電力を生成して、プラグ差込口１０に出力する。これにより、燃料電池２０に出力電力がＰＤＵ４２を経由して家屋７０に供給され（プラグアウト電力供給）、家屋７０における商用電力の供給がアシストされる。そして、ＳＴＥＰ１２に進み、電力供給制御手段６２ａは処理を終了する。
次に、図４を参照して、燃料電池２０の暖気運転の処理について説明する。電力供給制御手段６２ａは、ＳＴＥＰ３２で、車両電源状態検出手段６１ａにより検出される燃料電池２０の発電電力（暖気電力）が、車両電源状態検出手段６１ａにより検出されるバッテリ２１の受電量（充電可能な電力の最大値）よりも大きいか否かを判断する。なお、燃料電池２０の暖気運転は、例えば、燃料電池２０の発電電力を１０〜３０kw程度に設定して、１０〜６０秒程度作動させることによって行われる。
ここで、燃料電池２０の発電電力がバッテリ２１の受電量以下であるときは、燃料電池２０の発電電力をバッテリ２１の充電により全て消費させることができる。そのため、この場合はＳＴＥＰ４０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の発電電力をバッテリ２１の充電によって消費させる。そして、ＳＴＥＰ３６に進んで、電力供給制御手段６２ａは処理を終了する。
一方、ＳＴＥＰ３２で、燃料電池２０の発電電力がバッテリ２１の受電量よりも大きいときには、燃料電池２０の発電電力をバッテリ２１の充電のみで消費させることはできない。そこで、この場合はＳＴＥＰ３３に進み、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の発電電力が、電装補機４３の消費電力とバッテリ２１の受電量との合計よりも大きいか否かを判断する。
ここで、燃料電池２０の発電電力が、電装補機の消費電力とバッテリ２１の受電量との合計以下であるときは、燃料電池２０の発電電力を、電装補機による電力消費とバッテリ２１の充電により全て消費させることができる。そのため、この場合はＳＴＥＰ５０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の消費電力を、電装補機による電力消費とバッテリ２１の充電とによって消費させる。そして、ＳＴＥＰ３６に進んで、電力供給制御手段６２は処理を終了する。
一方、ＳＴＥＰ３３で、燃料電池２０の発電電力が電装補機の消費電力とバッテリの受電量との合計よりも大きいときには、燃料電池２０の発電電力を、電装補機による電力消費とバッテリ２１の充電のみで、全て消費させることができない。そこで、この場合はＳＴＥＰ３４に進み、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の発電電力が、家屋７０内で使用されている家電製品（本発明の電気負荷に相当する）の消費電力と電装補機の消費電力とバッテリ２１の受電量との合計よりも大きいか否かを判断する。
ここで、燃料電池２０の発電電力が、家屋７０内で使用されている家電製品の消費電力と電装補機４３の消費電力とバッテリ２１の受電量との合計以下であるときは、燃料電池２０の発電電力を、家屋７０内で使用されている家電製品による電力消費と電装補機４３の電力消費とバッテリ２１の充電とにより全て消費させることができる。
そのため、この場合はＳＴＥＰ６０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の発電電力の一部からＰＤＵ４２により商用電源７５と同仕様の電力を生成して、プラグ差込口１０に出力する。これにより、燃料電池２０の出力電力の一部がＰＤＵ４２を経由して家屋７０に供給され（プラグアウト電力供給）、家屋７０の電気製品により有効に消費される。そして、ＳＴＥＰ６０に進んで、電力供給制御手段６２ａは処理を終了する。
一方、ＳＴＥＰ３４で、燃料電池２０の発電電力が、家屋７０内で使用されている電気製品の消費電力と電装補機４３の消費電力とバッテリ２１の受電量との合計よりも大きいときには、燃料電池２０の発電電力を、家屋７０内で使用されている電気製品の電力消費と電装補機４３の電力消費とバッテリ２１の充電のみで、全て消費させることができない。
そこで、この場合はＳＴＥＰ３５に進み、電力供給制御手段６２ａは、燃料電池２０の発電電力を、バッテリ２１の充電と電装補機４３の電力消費と家屋７０内で使用されている電気製品の電力消費と、燃料電池２０の出力端子間に接続された抵抗器（図示しない）による電力消費と、家屋７０から商用電力線（ＡＣ１００Ｖ等）へのリターン（電力の売却）によって消費する。そして、ＳＴＥＰ３６に進み、電力供給制御手段６２ａは処理を終了する。
次に、図５を参照して、バッテリ２１の充電処理について説明する。ＳＴＥＰ７０で、電力供給制御手段６２ａは、車両電源状態検出手段６１ａにより検出されるバッテリ２１のＳＯＣが９０％以上であるか否かを判断する。
そして、バッテリ２１のＳＯＣが９０％以上であったときは、バッテリ２１の充電量が十分であるため、ＳＴＥＰ７１に進み、電力供給制御手段６２ａはバッテリ２１を充電せずに処理を終了する。
一方、ＳＴＥＰ７０でバッテリ２１のＳＯＣが９０％よりも少なかったときにはＳＴＥＰ８０に分岐し、電力供給制御手段６２ａは、家屋７０から電源ケーブル１００を介して供給される電力を、ＰＤＵ４２により直流電力に変換してバッテリ２１に供給する。これにより、電力供給制御手段６２ａは、続くＳＴＥＰ８１でバッテリ２１を充電し、続くＳＴＥＰ８２で、バッテリ２１のＳＯＣが９０％以上となったときにＳＴＥＰ７１に進んで処理を終了する。
なお、本実施の形態では、本発明の車両用電源として、燃料電池２０とリチウムイオンバッテリ２１を示したが、車両用電源としてキャパシタや他の種類のバッテリを搭載した車両と家屋との間で、電力供給を行う場合であっても本発明の適用が可能である。
また、本実施の形態では、燃料電池の暖気運転を行なう場合に、燃料電池の発電電力により生成した電力を家屋に供給して、家屋で使用されている電気製品に消費させる処理を行ったが、かかる処理を行わない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、本発明の車両として燃料電池を搭載した燃料電池車両を示したが、電気車両やハイブリッド電気車両等、電源を備えた車両であれば、本発明の適用が可能である。以下、本発明を電気車両とハイブリッド電気車両に適用した実施形態について説明する。
先ず、図６を参照して、本発明を電気車両に適用した実施形態について説明する。図６は、本発明を電気車両（ＥＶ，Electric Vehicle）１ｂに適用した場合の車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図を示している。なお、上述した図１の燃料電池車両１ａａについての実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
電気車両１ｂは、本発明の車両用電源としてバッテリ２１（例えばリチウムイオン電池、本発明の蓄電手段に相当する）を備え、バッテリ２１から供給される電力により、ＰＤＵ４０からモータ４１に駆動電力が供給される。
コントローラ６０ｂは、マイクロコンピュータ（図示しない）等により構成された電子ユニットである。該マイクロコンピュータが電気車両１ｂと家屋７０間の電力供給用の制御プログラムを実行することによって、コントローラ６０ｂは、車両電源状態検出手段６１ｂ、電力供給制御手段６２ｂ、ＰＬＣ通信手段６３、及び電源接続許可手段６４として機能する。
コントローラ６０ｂには、バッテリセンサ５２によるバッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流等の検出信号ＢＴ_2が入力される。また、コントローラ６０ｂから出力される制御信号によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＰＤＵ４２、モータスイッチ３５、開閉蓋１０ａ等の作動が制御される。
車両状態検出手段６１ｂは、バッテリ２１から出力される検出信号ＢＴ_sに基づいて、バッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流、ＳＯＣ等を検出する。電力供給制御手段６２ｂは、車両電源状態検出手段６１ｂにより検出されるバッテリ２１の状態と、家屋電源状態検出手段８１により検出される家屋７０での商用電源の状態とに基づいて、プラグイン電力供給とプラグアウト電力供給とを切換える。
電力供給制御手段６２ｂは、電源ケーブル１００により電気車両１ｃのプラグ差込口１０と家屋７０の電源コンセント７１が接続されているときに、バッテリ２１のＳＯＣが９０％未満であるときには、プラグイン電力供給を行う。そして、これにより、家屋から供給される電力によってバッテリ２１を充電する。
なお、この充電によりバッテリ２１の温度が上昇する。そのため、電力供給制御手段６２ｂは、バッテリ２１を充電することによって、バッテリ２１のＳＯＣを増大させると共に、バッテリ２１を暖気することができる。
また、電力供給制御手段６２ｂは、バッテリ２１のＳＯＣが１００％に近く、バッテリ２１をさらに充電することができないときに、バッテリ２１の温度が所定の下限温度以下となったときには、バッテリ２１を放電させてプラグアウト電力供給を行い、バッテリ２１の放電電力を家屋７０に供給する。そして、この放電によりバッテリ２１を暖気する（バッテリ２１の暖気運転）。
次に、図７を参照して、本発明をハイブリッド電気車両に適用した実施形態について説明する。図７は、本発明をハイブリッド電気車両（ＨＥＶ，Hybrid Electric Vehicle）１ｃに適用した場合の車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図を示している。なお、上述した図１の燃料電池車両１ａａについての実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
ハイブリッド電気車両１ｃは、本発明の車両用電源としてバッテリ２１（例えばリチウムイオン電池、本発明の蓄電手段に相当する）を備え、バッテリ２１から供給される電力により、ＰＤＵ４０からモータ４１に駆動電力が供給される。
モータ４１の回転軸はエンジン９０の回転軸と直結されており、エンジン９０とモータ４１の駆動力は、トランスミッション９１を介して車輪９２，９２に伝達される。モータ４１は三相交流の電動機及び発電機として動作する。そして、エンジン９０が停止しているときは、モータ４１の駆動力がトランスミッション１２を介して車輪９２，９２に伝達され、エンジン９０が駆動している状態では、エンジン１０によってモータ４１が回転されて、モータ４１は発電機として機能する。
エンジンコントローラ９５は、マイクロコンピュータ（図示しない）等により構成された電子ユニットである。エンジンコントローラ９５には、エンジン９０から出力されるエンジン回転数、吸気管負圧、水温等の検出信号と、アクセルペダル９６の踏み込み角度の検出信号とが入力される。そして、エンジンコントローラ９５は、これらの検出信号のレベルに応じてエンジン９０に供給する燃料の量や点火時期を算出し、エンジン９０に供給する燃料と点火時期の制御信号を出力する。
また、エンジンコントローラ９５は、モータ４１の動作の制御も行う。エンジンコントローラ９５は、ＰＤＵ４０に対して、モータ４１の出力を指示する制御信号を出力する。また、コントローラ６０ｃからエンジンコントローラ９５に対して、モータ４１の発電量を指示する信号が出力され、この信号に応じて、エンジンコントローラ９５は、エンジン９０に供給する燃料と点火時期の制御信号を出力する。
モータ４１にはロータの角度センサ９３が設けられており、ＰＤＵ４０は、角度センサ９３によるロータの検出角度に基づいて、モータ４１に出力する駆動電圧を出力し、また、モータ４１から出力される発電電力を直流電力に変換する。
コントローラ６０ｃは、マイクロコンピュータ（図示しない）等により構成された電子ユニットである。該マイクロコンピュータがハイブリッド電気車両１ｃと家屋７０間の電力供給用の制御プログラムを実行することによって、コントローラ６０ｃは、車両電源状態検出手段６１ｃ、電力供給制御手段６２ｃ、ＰＬＣ通信手段６３、及び電源接続許可手段６４として機能する。
コントローラ６０ｃには、バッテリセンサ５２によるバッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流等の検出信号ＢＴ_sが入力される。また、コントローラ６０ｃから出力される制御信号によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＰＤＵ４２、モータスイッチ３５、開閉蓋１０ａ等の作動が制御される。
車両状態検出手段６１ｃは、バッテリ２１から出力される検出信号ＢＴ_sに基づいて、バッテリ２１の温度、端子間電圧、出力電流、ＳＯＣ等を検出する。電力供給制御手段６２ｃは、車両電源状態検出手段６１ｃにより検出されるバッテリ２１の状態と、家屋電源状態検出手段８１により検出される家屋７０での商用電源の状態とに基づいて、プラグイン電力供給とプラグアウト電力供給とを切換える。
電力供給制御手段６２ｃは、電源ケーブル１００により電気車両１ｃのプラグ差込口１０と家屋７０の電源コンセント７１が接続されているときに、バッテリ２１のＳＯＣが９０％未満であるときには、プラグイン電力供給を行う。そして、これにより、家屋から供給される電力によってバッテリ２１を充電する。
なお、この充電によりバッテリ２１の温度が上昇する。そのため、電力供給制御手段６２ｂは、バッテリ２１を充電することによって、バッテリ２１のＳＯＣを増大させると共に、バッテリ２１を暖気することができる。
また、電力供給制御手段６２ｃは、バッテリ２１のＳＯＣが１００％に近く、バッテリ２１をさらに充電することができないときに、バッテリ２１の温度が所定の下限温度以下となったときには、バッテリ２１を放電させてプラグアウト電力供給を行い、バッテリ２１の放電電力を家屋７０に供給する。そして、この放電によりバッテリを暖気する（バッテリ２１の第１の暖気運転）。
さらに、電力供給制御手段６２ｃは、バッテリ２１のＳＯＣが低いために放電によるバッテリ２１の暖気ができず、且つ、家屋７０における電力供給に余裕がないためにプラグイン電力によりバッテリ２１を充電することができないときには、エンジン９０を始動してモータ４１を発電機として動作させる。そして、電力供給制御手段６２ｃは、モータ４１の発電電力によりバッテリ２１を充電すると共に、モータ４１の発電電力の一部をプラグアウト電力供給によって家屋７０に供給する（バッテリ２１の第２の暖気運転）。
これにより、充電によりバッテリ２１が暖気されると共に、プラグアウト電力供給により家屋７０における商用電源の供給をアシストすることができる。
また、本実施の形態では、車両のシフトレバーの位置がＰ（パーキング）であって、モータへの電力供給が遮断された状態であるときに、電源ケーブルにより車両と家屋間の接続を許可する電源接続許可手段を備えたシステムを示したが、電源接続許可手段を備えない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
燃料電池車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図。 燃料電池車両と家屋間の接続許可の処理と、燃料電池車両から家屋へのプラグアウト電力供給の判断処理のフローチャート。 燃料電池車両から家屋へのプラグアウト電力供給の処理のフローチャート。 燃料電池の暖気運転に伴なう発電電力の消費処理のフローチャート。 家屋から燃料電池車両へのプラグイン電力供給によるバッテリ充電処理のフローチャート。 電気車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図。 ハイブリッド車両と家屋間の電力供給システムの全体構成図。
符号の説明
１…燃料電池車両１ａ０…プラグ差込口、２０…燃料電池、２１…バッテリ、２３…キャパシタ、３５…モータスイッチ、４１…モータ、５０…燃料電池センサ、５１…キャパシタセンサ、５２…バッテリセンサ、６０…（燃料電池車両に備えられた）コントローラ、６１…車両電源状態検出手段、６２…電力供給制御手段、６３…ＰＬＣ通信手段、６４…電源接続許可手段、７０…家屋、７１…電源コンセント、７５…商用電源、８０…（家屋に備えられた）コントローラ、８１…家屋電源状態検出手段、８２…ＰＬＣ通信手段、１００…電源ケーブル

Claims (5)

  1. 車両用電源を有する車両と、家屋用電源を有する家屋との間を、双方向の電力供給を可能とし、且つ、着脱自在に接続する電源接続手段と、
    前記車両用電源の状態を検出する車両電源状態検出手段と、
    前記家屋用電源の状態を検出する家屋電源状態検出手段と、
    前記電源接続手段により、前記車両と前記家屋とが、双方向の電力供給を可能として接続された状態にあるときに、前記車両電源状態検出手段により検出される前記車両用電源の状態と、前記家屋状態検出手段により検出される前記家屋用電源の状態とに基づいて、前記車両用電源から前記家屋に電力を供給するプラグアウト電力供給と、前記家屋用電源から前記車両に電力を供給するプラグイン電力供給とを切換える電力供給制御手段とを備え、
    前記車両は、少なくともモータにより駆動輪を駆動する車両であり、
    前記車両用電源は蓄電手段であって、
    前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記蓄電手段が放電により自己の温度を上昇させる第１の暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記蓄電手段の放電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする車両と家屋間の電力供給システム。
  2. 請求項１記載の車両と家屋間の電力供給システムにおいて、
    前記車両は、モータ及びエンジンにより駆動輪を駆動するハイブリッド車両であり、
    前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記蓄電手段が前記第１の暖気運転を行なっていることが検出されたとき、又は、前記エンジンの作動により前記モータが発電機として動作し、前記蓄電手段が前記モータの発電電力による充電により自己の温度を上昇させる第２の暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記蓄電手段の放電電力又は前記モータの発電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする車両と家屋間の電力供給システム。
  3. 車両用電源を有する車両と、家屋用電源を有する家屋との間を、双方向の電力供給を可能とし、且つ、着脱自在に接続する電源接続手段と、
    前記車両用電源の状態を検出する車両電源状態検出手段と、
    前記家屋用電源の状態を検出する家屋電源状態検出手段と、
    前記電源接続手段により、前記車両と前記家屋とが、双方向の電力供給を可能として接続された状態にあるときに、前記車両電源状態検出手段により検出される前記車両用電源の状態と、前記家屋状態検出手段により検出される前記家屋用電源の状態とに基づいて、前記車両用電源から前記家屋に電力を供給するプラグアウト電力供給と、前記家屋用電源から前記車両に電力を供給するプラグイン電力供給とを切換える電力供給制御手段とを備え、
    前記車両用電源は燃料電池であり、
    前記電力供給制御手段は、前記車両電源状態検出手段により、前記燃料電池が発電により自己の温度を上昇させる暖気運転を行なっていることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記燃料電池の発電電力を前記家屋側で消費させることを特徴とする車両と家屋間の電力供給システム。
  4. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の車両と家屋間の電力供給システムにおいて、
    前記電力供給制御手段は、前記家屋電源状態検出手段により、前記家屋用電源の出力電圧が所定レベル以下に低下していることが検出されたときに、前記プラグアウト電力供給を行って、前記車両用電源から前記家屋に供給される電力により前記家屋用電源の出力電力の不足を補うことを特徴とする車両と家屋間の電力供給システム。
  5. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の車両と家屋間の電力供給システムにおいて、
    前記車両は、シフトレバーの位置がパーキングであることを検出するシフト位置検出手段と、駆動輪を駆動するモータと、該モータへの電力供給が可能な状態と不能な状態とを切換える切換手段とを有し、
    前記シフト位置検出手段によりシフトレバーの位置がパーキングであることが検出され、且つ、前記切換手段により前記モータへの電力供給が不能な状態となっていることを条件として、前記電源接続手段により、前記車両と前記家屋間を双方向の電力供給を可能として接続することを許可する電源接続許可手段を備えたことを特徴とする車両と家屋間の電力供給システム。
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