JP4858348B2

JP4858348B2 - 電気自動車の充電装置

Info

Publication number: JP4858348B2
Application number: JP2007199964A
Authority: JP
Inventors: 直人鈴木; 資浩中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP2009038872A

Description

本発明は、外部電力から充電を行う電気自動車の充電装置に関する。

近年、バッテリと電気モータの組み合わせを動力源とする環境負荷の少ない電気自動車が注目されている。また、平坦な道で低負荷の時やバッテリの充電量が多い時にはモータのみの走行（以下、ＥＶ走行）とし、坂道などの高負荷の時やバッテリの充電量が少ない時にはエンジンとモータの併用による走行とするハイブリッド車が注目されている。

近年、更なる地球環境保護のために商用電源などの車両外部の電源から電力によりバッテリが充電されるハイブリッド車の登場が望まれている。このようなハイブリッド車において比較的安価な夜間電力を有効に利用するため、車両と外部電源がケーブルによって長時間接続された状態が長く続くことがある。また、ＥＶ走行を長く確保すべくバッテリの容量が大きく設定されるため、電源の電力供給能力によっては充電時間が長くなる可能性がある。その結果、車両と外部電源が接続された期間中に車両の所有者は車両から離れる可能性が高い。

第三者のいたずらによって外部電源と車両の充電口の接続がはずされる場合も想定される。この場合、バッテリの充電量が不足し、ＥＶ走行できる距離が短くなるという問題がある。そのため、電気自動車の充電中に第三者による上記の不正行為等を防止するために電気自動車の充電装置に関する技術が提案されてきた。

従来の電気自動車の充電装置に関する技術として、特許文献１には、ドアロックの操作による車両の盗難防止のセキュリティが作動しているときに、外部電源と車両の充電口を接続する充電コネクタが外された場合に警報を発する構成が示されている。特許文献２には、ドアが施錠された車両の充電中に充電コネクタが接触を検出した場合に、警報信号を発する構成が示されている。特許文献３には、車両の充電状況を室内にて監視して、充電中の異常を室内コントローラの警告手段により異常を通報する構成が示されている。特許文献４には、車両のバッテリが取り外されたり、バッテリの電源線が切断されたりした場合に、遠隔地にいる人に異常を通報する構成が示されている。

特開平１０−１７８７０１号公報特開平０９−１０７６０５号公報特開平０９−２３３７２０号公報特開２００３−３１２３９５号公報

従来技術において、車両の所有者による外部電源と充電口の接続の解除を正常な操作とみなすためにドアのロックを開錠する操作が必要であったり、車両の所有者と第三者による操作を区別せずに、充電装置の状態の変化を検知した場合に警報を発してまうなどの課題があった。

本発明は、車両の所有者と第三者による操作を簡略な手段で区別して、外部電源と車両の充電口の接続状態の検出が行える電気自動車の充電装置を提供することを目的とする。

本発明は、充電電力を受け入れるための充電口と、前記充電電力により充電されるバッテリと、を備え、前記バッテリの電力により駆動されるモータにより走行する電気自動車において、前記充電口と外部電源との接続状態を検出する接続状態検出手段と、車両キーと前記電気自動車に搭載された通信手段との無線通信が不可能な場合において、前記接続状態検出手段にて接続状態の変化が検出されたことで、異常操作を検出する異常操作検出手段と、を含み、前記車両キーは、電気自動車のドアのロックおよびアンロックを制御するものを兼用し、前記電気自動車が指定された位置にある場合には前記車両キーと前記通信手段の無線通信可能な範囲を、前記電気自動車が指定された位置以外にある場合よりも広くすることを特徴とする。

また、前記通信手段により制御される発信部と受信部とを有し、前記発信部は前記充電口から所定距離内に限定して無線通信可能であるように配置されることが好適である。

また、さらに内燃機関と、該内燃機関に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、該燃料タンク燃料を供給するための給油口と、を有し、前記充電口は車両の一の面に設けられ、前記給油口は車両の他の面に設けられ、前記所定距離内に前記給油口を含まないことが好適である。

また、前記接続状態検出手段は、前記充電口と前記外部電源の接続が解除されたことを検出する手段であることが好適である。

また、前記通信手段は、前記車両キーと車室外に限定して無線通信可能であることが好適である。

また、異常操作が検出された場合に、接続状態の変化を通報する通報手段を有することが好適である。

本発明によれば、車両キーと通信制御手段の無線通信の状態を区別することにより、車両の所有者と第三者の区別を容易にすることが出来る。これにより、第三者による操作を防止することが出来る。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、下記の実施形態は、平坦な道で低負荷の時やバッテリの充電量が多い時にはモータのみの走行（以下、ＥＶ走行）とし、坂道などの高負荷の時やバッテリの充電量が少ない時にはエンジンとモータの併用による走行とするハイブリッド車の充電装置を適用して説明する。また、車両キーと無線通信する通信手段として、車両キーと車両の無線通信による電子式ＩＤコードの照合結果をもとに、ドアロック／アンロックの制御等をするスマートエントリーシステムを用いる。

図1は、本実施形態の車両１０を示す図である。本実施形態の車両１０は、電力により駆動されるモータ１２と、モータに電力を供給するためのバッテリ１４と、バッテリに電力を充電する充電口１６を備えている。加えて、ガソリン等の燃料を使用する内燃機関であるエンジン１８と、エンジンの燃料を貯蔵する燃料タンク２０と、燃料タンクに燃料を給油するための給油口２２を有する。ここで、車両１０は一の側面に充電口１６を有し、他の側面に給油口２２を有している。また、モータ１２又はエンジン１８により駆動されるタイヤ２４と、車両１０と無線通信する車両キー２６が示してある。

充電口１６には、外部電源としての交流１００ボルト或いは交流２００ボルトの商用電源２８が充電コネクタ３０を介して接続される。充電口１６と外部電源２８の接続状態を検出する接続状態検出手段４８については後述する。給油口２２には、ガソリンスタンドにおけるガソリン供給装置３２が給油ホース３４を介して接続される。

図２を用いて、車両キー２６と車両１０の無線通信による電子式ＩＤコードの照合結果をもとに、ドアのロック／アンロックの制御等をするスマートエントリーシステムを用いた本実施形態のシステム構成について説明する。このシステムは、車両キー２６と、車両１０に搭載された通信制御手段４０と、通信制御手段により制御される発信部４２と受信部４４より構成される。通信制御手段４０と発信部４２と受信部４４により、通信手段を構成する。車両キー２６と車両１０の無線通信による電子式ＩＤコードの照合結果をもとに、通信制御部４０は車両制御手段４６と通信を行い車両のシステムを制御する。車両制御手段４６の制御として、例えば、車両の電源の起動、イモビライザーの動作、車両ドアの施錠・開錠、ＧＰＳによる車両の位置判定などの制御がなされる。

本実施形態における受信部４４は、ドアのロック／アンロックの制御等をするスマートエントリーシステムの無線通信信号の受信部とは別に設ける。これにより、充電口１６と外部電源２８の異常操作の検出と、ドアのロック／アンロックの制御とを、スマートエントリーシステムのＩＤコードを共通にしておきながら独立して行うことが出来る。

通信制御手段４０は、車両キー２６との電子式ＩＤコードの照合、及び、車両キー２６（又は車両の所有者）の位置確認を行うためリクエスト信号を発信部４２に出力する。発信部４２はリクエスト信号を所定の周期で、例えば０．３秒毎に車室内又は車室外に発信し、車両キー２６を検知するための検知エリアを図３に示すように形成する。図３において、車両１０の前方方向を矢印で示すとともに、車両の後方に充電口１６と給油口２２が示されている。車室内にて車両キー２６を検知する車室内検知エリア６０が発信部４２ａにより形成されと、車両の左右のドア及びバックドアから所定距離にて車両キー２６を検知するドア検知エリア６２ｂ・６２ｃ・６２ｄがそれぞれ発信部４２ｂ・４２ｃ・４２ｄにより形成され、充電口１６から所定距離の範囲で車両キー２６を検知する充電口検知エリア６４が発信部４２ｅにより形成されている。このドア検知エリア６２の発信部４２ｂ・４２ｃ・４２ｄと充電口検知エリア６４の発信部４２ｅは、例えばそれぞれの発信部４２から約０．７−１．０メートルの限定した距離で形成される。車両キー２６の検知エリアを、車室内検知エリア６０とドア検知エリア６２と充電口検知エリア６４を合わせた範囲にすることにより、車両キー２６を持っている運転手が車室内にいる状態で、同乗者などに充電の開始又は終了の操作をしてもらうことが出来る。

車両キー２６を検知する検知エリアは、図４に示すように、ドア検知エリア６２と充電口検知エリア６４の車室外に限定した範囲で形成することも好適である。これにより、車両の所有者が車室内で作業をしている場合に、第三者が充電口１６と外部電源２８の接続状態を変化させる行為を防止することが出来る。

また、図５に示すように、車両キー２６を検知する検知エリアを充電口１６から限定した所定距離内で無線通信可能な充電口検知エリア６４のみで形成することも好適である。これにより、充電口１６の近傍にいる車両キーの所有者のみが充電口１６と外部電源２８の接続状態を変化させることが出来る。

充電口１６から所定距離内で車両キーと無線通信可能な充電口検知エリアは、所定距離内に給油口２２を含まない。このように無線通信可能な所定距離を設定することにより、充電作業と給油作業を同時に行う場合、運転者が車両の一面において外部電源２８と車両１０の接続をした後に、車両の他の面に移動して給油作業を行うことが考えられる。充電口に形成された充電口検知エリア６４が給油口２２を含んでしまうと、給油作業中に充電口側でいたずらされる可能性が高い。すなわち、車両１０の一方の側面に充電口１６が構成され、他方の側面に給油口２２が構成されている本実施形態において、一方の側面から他の側面の状況を把握することが困難であるため問題となる。充電口検知エリア６４が給油口２２を含まないように構成することでこの問題を解消できる。

この図３−図５の検知エリア範囲の設定は、充電場所に応じて、車両の所有者が任意に設定できるようにすることも好適である。

ドア検知エリア６２と充電口検知エリア６４の範囲は、家の駐車場など指定された位置に駐車されている場合にはその検知エリアを拡大して、家の全体を含む範囲まで拡大することも好適である。指定された位置に車両が駐車されているかは、車両制御手段４６のＧＰＳによる車両の位置判定により行う。例えば、家の住所を指定し家の駐車場にて充電を行う場合に、検知エリアが家を含む範囲まで拡大されるため、家に車両キー２６があれば車両の充電に際して車両キー２６を持ち歩く必要がなくなる。

リクエスト信号を受信した車両キー２６は電子式ＩＤコードを発信し、受信部４４はこのＩＤコードを受信する。通信制御手段４０は、受信部４４が受信したＩＤコードの判別・照合を行い、車両制御手段４６、異常操作検出手段４９、通報手段５０に作動指示信号を送信する。

いずれの検知エリアで車両キー２６を検知したのかの判断は、それぞれの発信部４２からのリクエスト信号に異なるコード信号を付与することによって判断する。また、それぞれの発信部４２からのリクエスト信号の周期に位相差を設けることによって判断してもよいし、車両キー２６から発信する電波の指向性を受信部４４で判断してもよい。

以上のように、発信部４２からのリクエスト信号を車両キー２６が受信し、車両キーからの電子式ＩＤコードの発信を受信部４４が受信することにより、車両キー２６は通信制御手段４０と無線通信を行う。車両キー２６と通信制御手段４０が無線通信している状態において車両になされる行為を、車両の所有者による正常な行為とみなして許容する。一方、無線通信が出来ていない状態になされる行為を、第三者による異常な行為とみなし許容しない。

接続状態検出手段４８について説明する。外部電源２８と充電口１６の接続状態により異なる信号を発する信号線を、充電コネクタ３０と充電口１６の間に設ける。この信号線の信号（充電口１６から接続状態検出手段４８に向かう矢印）により、接続状態検出手段４８は接続状態を検出する。なお、充電コネクタ３０と充電口１６に非接触スイッチを設けることにより、接続状態を検出してもよい。接続状態検出手段４８で検出されるのは、充電口１６と外部電源２８の非接続から接続への状態変化と、接続から非接続への状態変化の両方である。

非接続から接続への状態変化と接続から非接続への状態変化の両方を接続状態検出手段４８は検出するため、バッテリ１４への電力の充電の開始と終了を確実に制限することが出来る。これにより、バッテリ１４の充電を望まない場合に第三者により勝手に充電が開始される事態や、バッテリ１４の充電が不十分な状態で充電が終了する事態を防止することが出来る。また、充電の開始と終了の際に車両キー２６と通信制御手段４０が無線通信をするので、充電開始又は終了の時間、充電された電力量及び電力料金を車両キー２６又は車両制御手段４６に記憶させることが出来る。なお、図２において充電される電力は、外部電源２８、充電口１６、接続状態検出手段４８、バッテリ１４を結ぶ太線で示している。

異常操作検出手段４９、通報手段５０と車両制御手段４６について説明する。異常操作検出手段４９は、通信制御手段４０から車両キー２６との無線通信の有無の情報と、接続状態検出手段４８における接続状態の変化の情報が入力される。異常操作検出手段４９に入力された接続状態の変化は、充電口１６と外部電源２８の接続状態の変化を車両キー２６と通信制御手段４０が無線通信可能な場合には正常と判定され、無線通信不可能な場合には異常と判定される。この判定により、異常操作を検出できる。接続状態の変化が異常と判定された場合には通報手段５０に異常操作の情報が入力され、通報手段５０は車両制御手段４６に異常操作の情報を通報する。通報された情報に基づき、車両制御手段４６は警告を発する。警告方法として、車両のランプを点滅させたり、警告音を発生させたりする。外部電源２８側で警告してもよい。また、予め車両制御手段４６に登録されているセキュリティーセンター、携帯電話に通知することも好適である。

次に、図６を用いて本実施形態の制御方法について説明する。最初に、接続状態検出手段４８にて接続状態の変化があるかを検出する（ステップＳ１００）。接続状態の変化が検出されなかった場合（ステップＳ１００：ＮＯ）は、再び接続状態の変化があるか否か検出する。接続状態の変化が検出された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）は、車両が指定位置にあるかを判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２は、車両制御手段４６におけるＧＰＳによる位置が判定される。ここで、車両が指定位置にない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）は、発信部４２から所定の通信範囲が車両キー２６の検知エリアとなり、この範囲で車両キー２６と制御部は無線通信を行える（ステップＳ１０４）。一方、車両が指定位置にある場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）は、車両が指定位置にない場合に比べて検知エリアを拡大し、車両キー２６と制御部が無線通信できる範囲を拡大させる（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０４又はステップＳ１０６の通信範囲で無線通信が出来るか否かを判定する（ステップＳ１０８）。車両キー２６と通信制御手段４０が無線通信できないと判定された場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）は、ステップＳ１００での接続状態の変化を第三者による行為、すなわち異常操作検出手段４９により異常操作判定され、通報手段５０に異常操作の情報が伝達され（ステップＳ１１０）、通報手段５０により予め設定された警告方法で警告を発するように異常を通報する（ステップＳ１１２）。これにより、第三者による充電口１６と外部電源２８の接続状態の変化が許容されない。一方、車両キー２６と通信制御手段４０が無線通信可能と判定された場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）は、ステップＳ１００での状態変化が車両の所有者による行為、すなわち正常な操作であると異常操作検出手段４９で判定される。以上により、本実施形態の制御は終了する。

本実施形態の制御方法では、充電口１６と外部電源２８の接続状態を最初に判定（ステップＳ１００）した後に、車両キー２６と通信制御手段４０の通信可能の判定（ステップＳ１０８）を行うが、この判定の順番は逆であってもよい。先に、車両キー２６と通信制御手段４０の通信が可能か否かを判定する場合は、通信不能な場合には充電口１６と充電コネクタ３０の接続状態の変化を物理的に制限して、通信可能な場合に物理的制限を解除して接続状態の変化を許容することが好適である。

なお、上記の実施形態では本発明の適用の単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。

本実施形態では、車両キー２６と通信制御手段４０にスマートエントリーシステムを用いたが、その他の無線通信手段でもよい。また、車両が指定された位置にある場合には、無線通信ができない場合であっても警告を発さない構成とすることも好適である。車両が指定された位置（家の敷地内など）にある場合は、第三者による行為の可能性は少なく車両の所有者による行為であると考えられ、無線通信可能な状態と擬制することができる。また、異常操作検出の解除スイッチを設けることも好適である。例えば、解除スイッチにより異常操作検出が一定時間解除された場合は、無線通信可能な状態であると擬制することが出来る。

また、ハイブリッド車両の構成として、ハイブリッド車両の一の面に充電口を備え、他の面に給油口を設けた構成を用いたが、その他の構成でもよい。例えば、充電口が車両の前方に設けられ、給油口が車両の側面に設けられる車両の構成や、充電口が車両の後方に設けられ、給油口が車両の前方に設けられる車両の構成などがある。

本実施形態ではハイブリッド車両を用いたが、車両に電力を充電する充電口を有し、充電口が外部電源と接続された状態が存在する車両であれば何でも良い。駆動源としてのエンジンを有さない電気自動車であっても良い。

また、本実施形態では外部電源と車両の充電口とを充電コネクタを介して接続したが、その他の構成であっても良い。例えば、外部充電器から延びるケーブルを車両に接続して充電するものであって、外部充電器と車両とを通信可能に構成する。ここで、車両が特定の外部充電器と通信が確立されたことを、車両が指定された位置にある場合とみなしてもよい。また、この通信にはケーブル内の電力線を介した通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）を利用することが好適である。

実施形態に係る車両の全体構成と外部電源と給油装置を示す図である。実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。実施形態に係る検知エリアの第一の態様を示す図である。実施形態に係る検知エリアの第二の態様を示す図である。実施形態に係る検知エリアの第三の態様を示す図である。実施形態に係る充電装置のフローチャートである。

符号の説明

１０車両、１２モータ、１４バッテリ、１６充電口、１８エンジン、２０燃料タンク、２２給油口、２４タイヤ、２６車両キー、２８外部電源、３０充電コネクタ、３２給油装置、３４給油ホース、４０通信制御手段、４２発信部、４４受信部、４６車両制御手段、４８接続状態検出手段、４９異常操作検出手段、５０通報手段、６０車室内検知エリア、６２ドア検知エリア、６４充電口検知エリア。

Claims

充電電力を受け入れるための充電口と、前記充電電力により充電されるバッテリと、を備え、前記バッテリの電力により駆動されるモータにより走行する電気自動車において、
前記充電口と外部電源との接続状態を検出する接続状態検出手段と、
車両キーと前記電気自動車に搭載された通信手段との無線通信が不可能な場合において、前記接続状態検出手段にて接続状態の変化が検出されたことで、異常操作を検出する異常操作検出手段と、
を含み、
前記車両キーは、電気自動車のドアのロックおよびアンロックを制御するものを兼用し、
前記電気自動車が指定された位置にある場合には前記車両キーと前記通信手段の無線通信可能な範囲を、前記電気自動車が指定された位置以外にある場合よりも広くすることを特徴とする電気自動車の充電装置。
請求項１の電気自動車の充電装置において、
前記通信手段により制御される発信部と受信部とを有し、
前記発信部は前記充電口から所定距離内に限定して無線通信可能であるように配置される電気自動車の充電装置。
請求項２に記載の電気自動車の充電装置において、
さらに内燃機関と、該内燃機関に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、該燃料タンク燃料を供給するための給油口と、を有し、
前記充電口は車両の一の面に設けられ、
前記給油口は車両の他の面に設けられ、
前記所定距離内に前記給油口を含まない電気自動車の充電装置。
請求項１−３の何れか一つに記載の電気自動車の充電装置において、
前記接続状態検出手段は、前記充電口と前記外部電源の接続が解除されたことを検出する手段である電気自動車の充電装置。
請求項１−４のいずれか一つに記載の電気自動車の充電装置において、
前記通信手段は、前記車両キーと車室外に限定して無線通信可能である電気自動車の充電装置。
請求項１−５のいずれか一つに記載の電気自動車の充電装置において、
異常操作が検出された場合に、接続状態の変化を通報する通報手段を有する電気自動車の充電装置。