JP5373408B2 - 電気自動車の充電システム、電気自動車の充電装置、電気自動車の充電用コンセント装置、および電気自動車の充電ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の充電システム、電気自動車の充電装置、電気自動車の充電用コンセント装置、および電気自動車の充電ケーブルに関するものである。

無権限者への給電を防止する電気自動車への充電システムとしては、特許文献１に記載のものが知られている。この従来例において、電気自動車にはトランスポンダキーのＩＤに対する認証成立を条件に動作するイモビライザシステムが導入され、充電装置には、特定の車両のトランスポンダキーのＩＤを読み取ることのできるイモビライザＩＤ読取部が配置される。

充電装置による電気自動車への充電は、まず、電気自動車を充電装置に接続された充電ケーブルに接続した後、充電装置側のイモビライザＩＤ読取部にトランスポンダキーを読み込ませることにより行われ、読み込まれたＩＤは、電力線通信を使用して車両側に送信された後、車両のシステムで認証の可否が判定される。車両での認証が成立すると、認証成立結果が再び充電装置に送出され、充電装置からの給電が開始される。

特開２００７-２５２０１６号公報

しかし、上述した従来例において、充電操作にトランスポンダキーの使用を要するために、操作性が悪いという欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、操作性の低下を招くことなく充電装置の不正使用を防止できる電気自動車の充電システムを提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、上記システムに使用可能な充電装置、およびコンセント装置、さらには、充電ケーブルの提供にある。

本発明によれば上記目的は、
充電装置１と電気自動車側接続装置２とをいずれか一方が備えるプラグ１０と他方が備えるコンセント部８を介して接続し、充電権限の認証成立に基づいて電気自動車３を充電する電気自動車の充電システムであって、
電気自動車側接続装置２の充電装置１への接続部に、充電権限者を示すＩＤを格納するＲＦＩＤタグ４が配置されるとともに、
充電装置１の電気自動車側接続装置２との接続部には、前記ＲＦＩＤタグ４に格納されたＩＤに基づいて充電権限を認証するＲＦＩＤ認証部５が配置され、
かつ、前記ＲＦＩＤタグ４とＲＦＩＤ認証部５には、プラグ１０の栓刃１０ｃがコンセント部８のコンタクト１２に接触する程度まで接近してコンセント部８のプラグ差込口がプラグ１０により閉塞されたときに相互に交信が初めて可能となる交信可能距離、およびプラグ１０とコンセント部８のそれぞれにおける位置が設定され、
ＲＦＩＤ認証部５での充電権限の認証成立を充電装置１の電気自動車側接続装置２との接続部への通電開始の条件とする電気自動車の充電システムを提供することにより達成される。

電気自動車３への充電は、充電装置１と電気自動車側接続装置２とを接続して行われ、充電装置１の電気自動車側接続装置２との接続部、すなわち、図１（ｂ）に示すように充電ケーブル９が充電装置１の一部として脱離不能に連結されている場合、あるいは充電装置１本体から着脱自在であっても、充電装置１の付属品として一体に管理される場合には、充電ケーブル９の先端に形成されるプラグ、あるいは充電パドル等にＲＦＩＤ認証部５が配置され、上記充電ケーブル９の先端が連結される電気自動車側接続装置２（この場合は電気自動車３の受電部３ａ）にＲＦＩＤタグ４が固定される。

上記ＲＦＩＤ認証部５は、図１（ａ）に示すように、充電ケーブル９が電気自動車３側に脱離不能に固定され、あるいは電気自動車３に対して着脱自在であっても、電気自動車３の付属品として電気自動車３とともに搬送され、充電ケーブル９を含めて電気自動車側接続装置２と考えられる場合には、充電装置１の充電ケーブル９に対する接続部に形成され、ＲＦＩＤタグ４は、充電ケーブル９の充電装置１への接続プラグ１０等の配線接続器に固定される。

充電装置１と電気自動車３の電気的接続部にＲＦＩＤタグ４とＲＦＩＤ認証部５を設けるこの発明において、接続作業に伴う接続部同士の接近に伴い、ＲＦＩＤタグ４に対するＲＦＩＤ認証部５での認証動作が行われる。この結果、給電操作のたびに認証用の携帯器等を用意する必要がないばかりか、例えば携帯器、あるいは充電装置１に対するスイッチ操作、または携帯器を読み取り部に翳す等のＩＤ通知のための特別な操作が不要となるために、操作性の低下を招かない。

さらに、充電装置１からの給電は、ＲＦＩＤ認証部５での認証を条件とするために、権限のない者による充電装置１の不正使用を確実に防止することができる。

加えて、ＲＦＩＤ認証部５に複数のＲＦＩＤタグ４のＩＤを登録可能に形成すると、例えば、充電権限を登録した契約車両にのみ充電権限を付与することが簡単な構成で可能になる。

また、給電時の電流により充電中か否かを判定し、判定結果を格納する充電判定部６と、
充電判定部６が充電中情報を格納しているときにＲＦＩＤ認証部５とＲＦＩＤタグ４との交信が不能になった際に適宜の警報を出力する警報出力部７とを有する充電システムを構成すると、悪戯、あるいは何等かの事故によるケーブル抜けのために給電が停止した際に利用者に知らせることができる。

さらに、
前記ＲＦＩＤ認証部５とＲＦＩＤタグ４は、相互の接続部における接続開始以後に交信可能な位置に配置した充電システムを構成することにより、上述した従来例の他の問題点の解決ができる。すなわち、上述した従来例は、ＩＤ認証のために、充電装置１にイモビライザＩＤ読取部、ＩＤの車両への送信手段等、種々の手段を設ける必要があるために、構造が複雑になるという欠点を有する。複雑性の回避は、充電装置側におけるトランスポンダキーへの認証成立を条件に給電を開始するように構成することにより実現可能とも考えられるが、トランスポンダキーへの認証のみによって給電を開始すると、小児、児童がトランスポンダキーを持ち出す等して充電装置の近傍に位置させた状態でプラグ差し込み口に導電体を挿入することによる感電事故の発生のおそれが生じるために、プラグの挿入検出等を通電の条件に加える必要が生じ、結果構造の複雑性を回避できない。

この点、上述した構成をとると、プラグ１０によるプラグ差し込み口の閉塞等の条件がＲＦＩＤの交信距離の制限により間接的に付加されるために、構造の複雑性を招くことなく感電事故を有効に防止できる。

また、上記充電システムには、
コンセント部８に接続される充電ケーブル９を介して、充電権限の認証成立に基づいて電気自動車３を充電する充電装置１であって、
コンセント部８近傍に配置され、前記充電ケーブル９のプラグ１０に配置されて充電権限者を示すＩＤを格納するＲＦＩＤタグ４の前記ＩＤに基づいて充電権限を認証するＲＦＩＤ認証部５と、
ＲＦＩＤ認証部５からの充電権限の認証成立をコンセント部８への通電開始の条件とする充電制御部１１と、
を有し、
かつ、前記ＲＦＩＤ認証部５には、プラグ１０の栓刃１０ｃがコンタクト１２に接触する程度まで接近してコンセント部８のプラグ差込口がプラグ１０により閉塞されたときにＲＦＩＤタグ４との交信が初めて可能となる交信可能距離、およびコンセント部８における位置が設定される充電装置１が使用でき、これらをコンセントケース１５に格納したコンセント装置を構成すると、家屋外壁面等にコンセント装置を設置するだけで充電システムを構成できる。
なお、本発明によれば、
充電装置１と電気自動車側接続装置２とを接続し、電気自動車３を充電する電気自動車の充電システムであって、
電気自動車側接続装置２の充電装置１への接続部にＲＦＩＤタグ４が配置されるとともに、
充電装置１の電気自動車側接続装置２との接続部には、前記ＲＦＩＤタグ４を認証するＲＦＩＤ認証部５が配置され、
かつ、ＲＦＩＤ認証部５での認証成立を電気自動車側接続装置２との接続部への通電開始の条件とする電気自動車の充電システムや、
コンセント部８に接続される充電ケーブル９を介して電気自動車３を充電する充電装置１であって、
コンセント部８近傍に配置され、前記充電ケーブル９のプラグ１０に配置されるＲＦＩＤタグ４を認証するＲＦＩＤ認証部５と、
ＲＦＩＤ認証部５からの認証成立をコンセント部８への通電開始の条件とする充電制御部１１と、
を有する電気自動車の充電装置を提供することも可能である。
さらに、本発明によれば、
電気自動車３に接続される充電ケーブル９がプラグイン接続される充電用コンセント装置であって、
前記充電ケーブル９が接続されるコンタクト１２と、
充電用電源１３からコンタクト１２への配線経路を断接するスイッチ１４と、
充電ケーブル９のプラグ１０に配置されるＲＦＩＤタグ４を認証するＲＦＩＤ認証部５と、
ＲＦＩＤ認証部５からの認証成立をスイッチ１４の閉成動作の条件とする充電制御部１１と、
をコンセントケース１５に収容した電気自動車の充電用コンセント装置や、
両端に充電装置１と電気自動車３への配線接続器１６を備え、
充電装置１に配置したＲＦＩＤ認証部５との交信可能なＲＦＩＤタグ４を充電装置１への配線接続器１６に配置した電気自動車の充電ケーブルを提供することも可能である。

本発明によれば、操作性の低下を招くことなく充電装置の不正使用を防止することができる。

本発明を示す図で、（ａ）は充電ケーブルが電気自動車側接続装置となる場合を示す図、（ｂ）は充電ケーブルが充電装置の一部となる場合を示す図、（ｃ）は本発明の他の実施の形態を示す図である。 図１（ａ）の要部のブロック図である。 コンセント装置の動作を示すフローチャートである。 図１（ｃ）のコンセント装置を示すブロック図である。 コンセント装置の動作を示すフローチャートである。

図１（ａ）に示すように、充電システムは、充電装置１として動作するコンセント装置に充電ケーブル９を使用して電気自動車３に充電用電源１３から給電し、電気自動車３を充電するように構成される。充電ケーブル９の一端に固定される配線接続器１６を電気自動車３の受電口３ａに連結して受電口３ａに充電電源の電力を供給すると、給電されたＡＣ電力は充電制御回路３ｂでＡＣ／ＤＣ変換等された後、バッテリ３ｃに供給され、バッテリ３ｃの充電が行われる。

図２に示すように、充電ケーブル９のコンセント装置との連結端にはプラグ１０が固定される。プラグ１０はターミナル１０ａを介して充電ケーブル９を導き入れたプラグケース１０ｂに栓刃１０ｃを保持して形成され、プラグケース１０ｂにＲＦＩＤタグ４が固定される。

ＲＦＩＤタグ４は、後述するＲＦＩＤ認証部５からのリクエスト信号により電力供給を受けて動作する制御部４ａ、および送受信回路４ｂを有する。また、ＲＦＩＤタグ４には、ＲＦＩＤタグ４固有のＩＤが格納されており、リクエスト信号が適正なものである場合、制御部４ａはＩＤ格納部４ｃからＩＤを読み込んで送受信回路４ｂを経由して無線出力する。

一方、コンセント装置は、ターミナル１ｂを介して充電用電源１３の通電経路に接続されるコンセント内配線を有し、このコンセント内配線に、上記プラグ１０の栓刃１０ｃに圧接するコンタクト１２が接続される。また、コンタクト１２はコンセントケース１５に保持され、コンセントケース１５内に制御部１７と、制御部１７により制御されて動作するＲＦＩＤ認証部５、および充電制御部１１が収容される。

制御部１７等は、コンセント内配線に接続される電源調整部１８から給電されて動作し、さらに、コンセント内配線は、上記充電制御部１１により操作されるリレー、あるいは半導体リレーからなるスイッチ１４により断接される。

ＲＦＩＤ認証部５は、ＩＤ格納部５ａと、送受信回路５ｂにより受信したＩＤをＩＤ格納部５ａ内に記憶されたＩＤと比較し、一致する場合に認証成立信号を出力する認証部５ｃとを有し、制御部１７は、所定時間ピッチで送受信回路５ｂにリクエスト信号をセットし、アンテナ５ｄから出力し、ＲＦＩＤタグ４からのレスポンスを待つ。

上述したように、リクエスト信号を受信した充電ケーブル９側のＲＦＩＤタグ４は、レスポンスとして送受信回路４ｂからＩＤを送信する。ＲＦＩＤタグ４からのレスポンス信号をＲＦＩＤ認証部５が受信し、認証部５ｃが認証成立信号を出力すると、制御部１７は、充電制御部１１にリレー駆動信号をセットし、スイッチ１４を閉成する。スイッチ１４の閉成によりコンセント内配線に通電が開始され、電気自動車３の充電が開始される。

これに対し、ＲＦＩＤタグ４からのレスポンスが認証部５ｃで認証されなかった場合、制御部１４は充電制御部１１へのリレー駆動信号を停止してスイッチ１４を開成し、充電を停止する。

スイッチ１４は、開成時にコンセント内配線の電圧線、すなわち、１００Ｖ給電時の非接地線、単層３線２００Ｖ給電時の双方の配線を切断するように介装されるために、充電ケーブル９のプラグ１０が接続されていない状態、すなわち、コンセント部８のプラグ差し込み口が開放されている状態でコンタクト１２に導体を接触させても感電することはない。

また、ＲＦＩＤタグ４とＲＦＩＤ認証部５とはプラグ１０の栓刃１０ｃがコンタクト１２に接触する程度まで接近したときに相互に交信可能な位置に配置される。この結果、プラグ１０を接近させた状態では通電状態とならないために、プラグ１０を持ってコンタクト１２に導体を接触させた場合でも感電する虞がない。

図３にコンセント装置の動作フローを示す。運用開始とともに、制御部１７は所定時間隔、例えば１０秒おきに送受信回路５ｂにリクエスト信号をセットし（ステップ１００）、送受信回路５ｂから出力した後（ステップ１０１）、ＲＦＩＤタグ４からのレスポンスを監視する（ステップ１０２）。

所定時間にＲＦＩＤタグ４からのレスポンスが検出されると（ステップ１０３）、認証部での認証動作を行い、認証が成立すると（ステップ１０４）、充電制御部１１にリレー駆動信号をセットしてスイッチ１４を閉成して充電を開始し（ステップ１０５）、制御が初期状態に復帰する。

これに対し、ステップ１０３で所定時間内にＲＦＩＤタグ４からのレスポンスがなかった場合、または、レスポンスがあっても認証部５ｃにおける認証が成立しなかった場合には、スイッチ１４を遮断制御してリレーを開成し（ステップ１０６）、充電を終了する。

図１（ｃ）、図３に本発明の他の実施の形態を示す。なお、この実施の形態の説明において、上述した実施の形態の構成要素と実質的に同一の構成要素は、図中に同一符号を付して説明を省略する。

この実施の形態は、充電ケーブル９がコンセント部８から抜け落ち、または抜け落ちる虞があるときに警報を出力するようにした変形で、コンセント装置は、コンセント内配線の電流値を検出する電流検出部１９と、制御部１７に制御される警報出力部７、および充電判定部６とを有する。充電判定部６は、電流検出部１９における検出電流値が制御部１７等で消費される電流値になり、あるいは所定の閾値を下回った場合に非充電中と判定して「非充電中」フラグを保持し、この電流値を超えた場合に「充電中」フラグをセットして保持する。

図５に図４のコンセント装置の動作を示す。まず、制御開始とともに、充電判定部６での保持値が「非充電中」にセットされ（ステップ２００）、次いで、制御部１７は所定の時間間隔で送受信回路５ｂにリクエスト信号をセットし（ステップ２０１）、送受信回路５ｂから出力した後（ステップ２０２）、ＲＦＩＤタグ４からのレスポンスを監視する（ステップ２０３）。

所定時間にＲＦＩＤタグ４からのレスポンスが検出されると（ステップ２０４）、認証部５ｃでの認証動作を行い、認証が成立すると（ステップ２０５）、スイッチ１４を閉成して充電を開始し（ステップ２０６）、次いで、フラグ内容の確認のために、電流検出部１９からの検出電流を確認する（ステップ２０７）。充電判定部６による電流検出部１９の確認の結果、現在の状態と充電判定部６での保持値が相違する場合には、保持値を書き換え（ステップ２０９、２１０）、リクエスト信号発信ルーチンに復帰する。

一方、ステップ２０４でＲＦＩＤタグ４からの所定時間内のレスポンスがなかった場合、あるいはレスポンスはあっても認証部５ｃでの認証が成立しなかった場合には、まず、制御部１７は充電判定部６の保持値を問い合わせる（ステップ２２０）。ステップ２０４でレスポンスがないにもかかわらず、ステップ２２０で充電判定部６が「充電中」を保持している場合は、充電中に充電ケーブル９が何らかの原因で抜け落ちたことを意味するために、この場合、警報出力部７に警報信号を出力し、アラーム等を吹鳴させ（ステップ２２１）、スイッチ１４を開成して給電を停止する（ステップ２２２）。

また、ステップ２２０で充電判定部６が「非充電中」を保持している場合には、充電終了を意味するために、警報出力部７を作動させることなくスイッチ１４を開成して給電を停止し、さらに充電判定部６の保持値を「非充電中」にセットしてリクエスト信号発信ルーチンに復帰する。

１ 充電装置
２ 電気自動車側接続装置
３ 電気自動車
４ ＲＦＩＤタグ
５ ＲＦＩＤ認証部
６ 充電判定部
７ 警報出力部
８ コンセント部
９ 充電ケーブル
１０ プラグ
１１ 充電制御部
１２ コンタクト
１３ 充電用電源
１４ スイッチ
１５ コンセントケース
１６ 配線接続器

Claims (6)

1. 充電装置と電気自動車側接続装置とをいずれか一方が備えるプラグと他方が備えるコンセント部を介して接続し、充電権限の認証成立に基づいて電気自動車を充電する電気自動車の充電システムであって、
   電気自動車側接続装置の充電装置への接続部に、充電権限者を示すＩＤを格納するＲＦＩＤタグが配置されるとともに、
   充電装置の電気自動車側接続装置との接続部には、前記ＲＦＩＤタグに格納されたＩＤに基づいて充電権限を認証するＲＦＩＤ認証部が配置され、
   かつ、前記ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤ認証部には、プラグの栓刃がコンセント部のコンタクトに接触する程度まで接近してコンセント部のプラグ差込口がプラグにより閉塞されたときに相互に交信が初めて可能となる交信可能距離、およびプラグとコンセント部のそれぞれにおける位置が設定され、
   ＲＦＩＤ認証部での充電権限の認証成立を充電装置の電気自動車側接続装置との接続部への通電開始の条件とする電気自動車の充電システム。
2. 給電時の電流により充電中か否かを判定し、判定結果を格納する充電判定部と、
   充電判定部が充電中情報を格納しているときにＲＦＩＤ認証部とＲＦＩＤタグとの交信が不能になった際に適宜の警報を出力する警報出力部とを有する請求項１記載の電気自動車の充電システム。
3. 前記充電装置は、充電用電源からコンタクトへの配線経路の電圧線を断接するスイッチを有する請求項１または２記載の電気自動車の充電システム。
4. コンセント部に接続される充電ケーブルを介して、充電権限の認証成立に基づいて電気自動車を充電する充電装置であって、
   コンセント部近傍に配置され、前記充電ケーブルのプラグに配置されて充電権限者を示すＩＤを格納するＲＦＩＤタグの前記ＩＤに基づいて充電権限を認証するＲＦＩＤ認証部と、
   ＲＦＩＤ認証部からの充電権限の認証成立をコンセント部への通電開始の条件とする充電制御部と、
   を有し、
   かつ、前記ＲＦＩＤ認証部には、プラグの栓刃がコンタクトに接触する程度まで接近してコンセント部のプラグ差込口がプラグにより閉塞されたときにＲＦＩＤタグとの交信が初めて可能となる交信可能距離、およびコンセント部における位置が設定される電気自動車の充電装置。
5. 電気自動車に接続される充電ケーブルがプラグイン接続される充電用コンセント装置であって、
   前記充電ケーブルが接続されるコンタクトと、
   充電用電源からコンタクトへの配線経路を断接するスイッチと、
   充電ケーブルのプラグに配置されて充電権限者を示すＩＤを格納するＲＦＩＤタグの前記ＩＤに基づいて充電権限を認証するＲＦＩＤ認証部と、
   ＲＦＩＤ認証部からの充電権限の認証成立をスイッチの閉成動作の条件とする充電制御部と、
   をコンセントケースに収容し、
   かつ、前記ＲＦＩＤ認証部には、プラグの栓刃がコンタクトに接触する程度まで接近してプラグ差込口がプラグにより閉塞されたときにＲＦＩＤタグとの交信が初めて可能となる交信可能距離、およびコンセントケースにおける位置が設定される電気自動車の充電用コンセント装置。
6. 両端に充電装置と電気自動車への配線接続器を備え、
   前記充電装置への配線接続器は、充電装置に形成されたコンセント部に接続可能なプラグであり、
   前記プラグには、充電権限者を示すＩＤを格納し、コンセント部の近傍に配置された充電装置側のＲＦＩＤ認証部との交信が可能なＲＦＩＤタグが配置され、
   かつ、前記ＲＦＩＤタグには、プラグの栓刃がコンタクトに接触する程度まで接近してコンセント部のプラグ差込口がプラグにより閉塞されたときにＲＦＩＤ認証部との交信が初めて可能となる交信可能距離、およびプラグにおける位置が設定される電気自動車の充電ケーブル。

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