JP5708790B2 - アダプタ、ならびにそれを用いて電力供給を行なう車両および方法 - Google Patents

アダプタ、ならびにそれを用いて電力供給を行なう車両および方法 Download PDF

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Description

本発明は、アダプタ、ならびにそれを用いて電力供給を行なう車両および方法に関し、より特定的には、車両により発生される電力を外部の電気機器に供給する技術に関する。
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)から車載の蓄電装置の充電(以下、単に「外部充電」とも称する。)が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられたコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。
このような外部充電が可能な車両においては、スマートグリッドなどに見られるように、車両を電力供給源として考え、車両外部の一般の電気機器に対して車両から電力を供給する構想が検討されている。また、キャンプや屋外での作業などで電気機器を使用する場合の電源として、車両が使用される場合もある。
特開2010−035277号公報(特許文献1)は、充電ケーブルを用いて車両に搭載されたバッテリを充電することができる車両について、車両外部の電気負荷の電源プラグが接続可能な、充電ケーブルとは異なる給電専用の電力ケーブルを用いて、車両からの電力を電気負荷に供給することができる充放電システムを開示する。
特開2010−035277号公報
しかしながら、特開2010−035277号公報(特許文献1)に開示されたシステムにおいては、充電用および給電用のケーブルとが個別に必要となり、充電時と給電時とで使用する電力ケーブルを取り換える必要がある。そのため、2種類のケーブルを用意するためにコストが増加するとともに、ケーブルの取り換えのためにユーザの操作が煩雑になってしまうおそれがある。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電が可能な車両において、充電用の電力ケーブルを用いて車両から外部の電気機器に電力を供給するための変換アダプタを提供することである。
本発明によるアダプタは、充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能な車両において、蓄電装置を含む電力源からの電力を、充電ケーブルを用いて車両外部の電気機器に供給する際に用いるアダプタである。アダプタは、外部充電時に充電ケーブルにおいて外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、第1の接続部と電気的に接続されるとともに、電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部とを備える。
好ましくは、アダプタは、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、給電を指示する信号を生じさせるように構成された信号生成部をさらに備える。車両は、給電を指示する信号に応答して、電力源からの電力を、車両に接続された充電ケーブルを介して電気機器に供給する。
好ましくは、車両は、電力源からの電力を変換して充電ケーブルへ供給するための電力変換装置と、電力変換装置を制御するための第1の制御装置とを含む。充電ケーブルは、第1の制御装置と信号の授受が可能な第2の制御装置を含む。信号生成部は、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、アダプタと充電ケーブルとの接続を示す信号を第2の制御装置へ供給して、第2の制御装置に給電を指示する信号を第1の制御装置へ出力させる。第1の制御装置は、給電を指示する信号に応答して、電力変換装置を駆動することによって、電力源からの電力を電気機器に供給する。
好ましくは、信号生成部は、第2の制御装置に接続される信号経路の電位を変化させることによって、アダプタと充電ケーブルとの接続を示す信号を第2の制御装置へ供給する。
好ましくは、信号生成部は、抵抗器を含み、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、抵抗器を介して信号経路を接地に電気的に接続する。
好ましくは、信号生成部は、スイッチを含み、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、スイッチを介して信号経路を接地に電気的に接続する。
好ましくは、充電ケーブルは、信号経路と接地との間の導通と非導通とを切換えるように構成された切換部を含む。信号生成部は、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、切換部の導通状態を変化させることができるように構成された作動部材を含む。
好ましくは、切換部は、スイッチである。スイッチは、アダプタと充電ケーブルとが接続されていない状態においては導通状態である。作動部材は、アダプタが充電ケーブルに接続されることによって、スイッチを非導通状態にする。
好ましくは、信号生成部は、第2の制御装置から充電ケーブルにおける一対の電力伝達経路を用いて伝送される信号の受信に応答した信号を、アダプタと充電ケーブルとの接続を示す信号として第2の制御装置に出力することによって、第2の制御装置に給電を指示する信号を第1の制御装置へ出力させる。
好ましくは、信号生成部は、第2の制御装置から、一対の電力伝達経路のうちの一方の電力伝達経路に伝送される高周波信号の一部を分岐し、当該分岐された信号を第2の制御装置に出力するように構成されたバイパス回路を含む。
好ましくは、信号生成部は、第2の制御装置から、一対の電力伝達経路のうちの一方の電力伝達経路に伝送される高周波信号を、他方の電力伝達経路に通過させるように構成されたフィルタ回路を含む。
好ましくは、給電を指示する信号は、外部充電が行なわれる際に、第2の制御装置から第1の制御装置へ充電ケーブルの電流容量についての情報を伝達するために用いられるパイロット信号を利用して出力される。
好ましくは、給電を指示する信号は、外部充電の際に使用されるパイロット信号の周波数とは異なる周波数を用いて出力される。
好ましくは、給電を指示する信号は、外部充電の際に使用されるパイロット信号の電位とは異なる電位を用いて出力される。
好ましくは、車両は、電力源からの電力を変換して充電ケーブルへ供給するための電力変換装置と、電力変換装置を制御するための制御装置とを含む。信号生成部は、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって、充電ケーブルに含まれる信号線を介して、給電を指示する信号を制御装置へ出力する。制御装置は、給電を指示する信号に応答して、電力変換装置を駆動することによって、電力源からの電力を電気機器に供給する。
好ましくは、信号生成部は、制御装置から充電ケーブルの一対の電力伝達経路を通して伝送される信号の受信に応答した信号を、給電を指示する信号として制御装置へ出力する。
本発明による車両は、充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能であり、かつ充電ケーブルにアダプタを接続することによって外部の電気機器への給電が可能な車両である。車両は、蓄電装置を含む電力源と、外部充電の際に充電ケーブルを接続するためのインレットと、電力源からの電力を変換してインレットへ供給するための電力変換装置と、電力変換装置を制御するための第1の制御装置とを備える。アダプタは、外部充電時に充電ケーブルにおいて外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、第1の接続部と電気的に接続されるとともに、電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部とを含む。第1の制御装置は、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって生じる給電を指示する信号の受信に応答して、電力変換装置を駆動して電力源からの電力を電気機器に供給する。
好ましくは、電力源は、内燃機関と、内燃機関によって駆動されることによって発電するように構成された回転電機とをさらに含む。回転電機によって発電された発電電力が、充電ケーブルおよびアダプタを介して電気機器に供給される。
本発明による方法は、充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能な車両において、充電ケーブルにアダプタを接続することによって、蓄電装置を含む電力源からの電力を外部の電気機器への給電する方法である。車両は、外部充電の際に充電ケーブルを接続するためのインレットと、電力源からの電力を変換してインレットへ供給するための電力変換装置とを含む。アダプタは、外部充電時に充電ケーブルにおいて外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、第1の接続部と電気的に接続されるとともに、電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部とを含む。方法は、充電ケーブルをインレットに接続するステップと、アダプタの第1の接続部に充電ケーブルを接続するステップと、電気機器の電源プラグをアダプタの第2の接続部に接続するステップと、アダプタと充電ケーブルとが接続されることによって生じる、給電を指示する信号を受信するステップと、給電を指示する信号に応答して、電力変換装置を制御することによって、電力源からの電力を電気機器へ供給するステップとを備える。
本発明に従う変換アダプタを用いることによって、外部充電に用いる充電用の電力ケーブルを用いて、車両から外部の電気機器への電力供給を行なうことが可能となる。
本実施の形態に従う車両の充電システムの全体ブロック図である。 図1における充電機構の詳細図の一例である。 外部充電が行なわれる場合の、充電制御を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態の概要を説明するための概略図である。 本実施の形態に従うアダプタの概略を示す図である。 図5のアダプタを説明するための図である。 本実施の形態に従うアダプタの他の例の概略図である。 実施の形態1において、アダプタを用いることによって、充電ケーブルにより給電を行なう場合の回路の詳細図である。 実施の形態1における、給電時の制御を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態1において、CCID制御部で実行される、パイロット信号の周波数選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態1において、車両ECUで実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態1の変形例における、給電時の制御を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態1の変形例において、CCID制御部で実行される、パイロット信号の電圧選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態1の変形例において、車両ECUで実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。 信号生成部の第1の例を説明するための図である。 信号生成部の第2の例を説明するための図である。 信号生成部の第3の例を説明するための図である。 信号生成部の第4の例を説明するための図である。 図18におけるバイパス回路の第1の例を説明するための図である。 図18におけるバイパス回路の第2の例を説明するための図である。 図18において、CCID制御部で実行される、パイロット信号の周波数選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 信号生成部の第5の例を説明するための図である。 実施の形態2において、アダプタを用いることによって、充電ケーブルにより給電を行なう場合の回路の詳細図である。 実施の形態2において、車両ECUで実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[充電システムの説明]
図1は、実施の形態1に従う車両10の充電システムの概略図である。図1においては、外部電源402からの電力を用いて車両10に搭載された蓄電装置150を充電する場合について説明する。
なお、車両10は、外部電源により充電可能な蓄電装置からの電力によって走行可能であれば、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などが含まれる。また、充電可能な蓄電装置が搭載された車両であれば、たとえば内燃機関によって走行する車両にも適用可能である。
図1を参照して、車両10は、インレット270と、電力変換装置160と、リレー155と、蓄電装置150と、駆動部20と、車両ECU(Electronic Control Unit)170と、電圧センサ182とを備える。駆動部20は、モータ駆動装置180と、モータジュネレータ(以下「MG(Motor Generator)」とも称する。)120と、駆動輪130と、エンジン140と、動力分割機構145とを含む。
インレット270には、充電ケーブル300に備えられるコネクタ310が接続される。
電力変換装置160は、電力線ACL1,ACL2によってインレット270と接続される。さらに、電力変換装置160は、リレー155を介して蓄電装置150と接続される。そして、電力変換装置160は、車両ECU170からの制御信号PWEに基づいて、車両の外部電源402から供給される交流電力を、蓄電装置150が充電可能な直流電力に変換して、蓄電装置150に供給する。
蓄電装置150は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置150は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
蓄電装置150は、電力変換装置160から供給される直流電力を蓄える。蓄電装置150は、MG120を駆動するモータ駆動装置180に接続され、車両を走行するための駆動力の発生に用いられる直流電力を供給する。また蓄電装置150は、MG120で発電された電力を蓄電する。
また、蓄電装置150は、いずれも図示しないが、蓄電装置150の電圧を検出するための電圧センサ、および、蓄電装置150に入出力される電流を検出するための電流センサをさらに含み、これらのセンサによって検出された電圧,電流の検出値を車両ECU170へ出力する。
モータ駆動装置180は、蓄電装置150およびMG120に接続される。そして、モータ駆動装置180は、車両ECU170によって制御されて、蓄電装置150から供給される電力を、MG120を駆動するための電力に変換する。モータ駆動装置180は、たとえば三相インバータを含んで構成される。
MG120は、モータ駆動装置180と、動力分割機構145を介して駆動輪130とに接続される。MG120は、モータ駆動装置180から供給された電力を受けて、車両10を走行させるための駆動力を発生する。また、MG120は、駆動輪130からの回転力を受けて交流電力を発生するとともに、車両ECU170からの回生トルク指令によって回生制動力を発生する。MG120は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータとY結線された三相コイルを有するステータとを備える三相交流電動発電機を含んで構成される。
MG120は、動力分割機構145を介してエンジン140とも接続される。車両ECU170により、エンジンおよびMG120の駆動力が最適な比率となるように制御が実行される。また、MG120は、エンジン140により駆動されることによって、発電機として動作することもできる。MG120による発電電力は、蓄電装置150に蓄電される。あるいは、MG120による発電電力は、後述するようにインレット270を通して車両外部の電気機器に供給され得る。
電圧センサ182は、電力線ACL1とACL2との間に接続され、外部電源402から供給される電力の電圧を検出する。そして、電圧センサ182は、その電圧の検出値VACを車両ECU170に出力する。
リレー155は、電力変換装置160と蓄電装置150とを結ぶ経路に介挿される。リレー155は、車両ECU170からの制御信号SEによって制御され、電力変換装置160と蓄電装置150との間の電力の供給と遮断とを切換える。なお、本実施の形態においては、リレー155が個別に設けられる構成としているが、蓄電装置150または電力変換装置160の内部にリレー155が含まれる構成としてもよい。
車両ECU170は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の受信や各機器への制御指令の出力を行なうとともに、車両10および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
車両ECU170は、充電ケーブル300から、インレット270を介して、接続信号CNCTおよびパイロット信号CPLTを受ける。また、車両ECU170は、電圧センサ182から受電電力の電圧検出値VACを受ける。
車両ECU170は、蓄電装置150内に設置されたセンサ(図示せず)から電流、電圧、温度に関する検出値の入力を受け、蓄電装置150の充電状態を示す状態量(以下「SOC(State of Charge)」とも称する。)の算出を行なう。
そして、車両ECU170は、これらの情報に基づいて、蓄電装置150を充電するために、電力変換装置160およびリレー155などを制御する。
充電ケーブル300は、車両側の端部に設けられたコネクタ310と、外部電源側の端部に設けられたプラグ320と、充電回路遮断装置(以下、「CCID(Charging Circuit Interrupt Device)」とも称する。)330と、それぞれの機器間を接続して電力および制御信号を入出力する電線部340とを備える。
電線部340は、プラグ320とCCID330との間を接続する電線部340Aと、コネクタ310とCCID330との間を接続する電線部340Bとを含む。また、電線部340は、外部電源402からの電力を伝達するための電力線341を含む。
充電ケーブル300は、外部電源402(たとえば商用電源)のコンセント400と充電ケーブル300のプラグ320によって接続される。また、車両10のボディに設けられたインレット270と充電ケーブル300のコネクタ310とが接続され、車両の外部電源402からの電力が車両10へ伝達される。充電ケーブル300は、外部電源402および車両10に着脱可能である。
コネクタ310の内部には、コネクタ310の接続を検知する接続検知回路312が設けられ、インレット270とコネクタ310との接続状態を検知する。接続検知回路312は、接続状態を表わす接続信号CNCTを、インレット270を経由して、車両10の車両ECU170へ出力する。
接続検知回路312については、図1に示すようなリミットスイッチとする構成とし、コネクタ310をインレット270に接続したときに、接続信号CNCTの電位が接地電位(0V)となるようにしてもよい。あるいは、接続検知回路312を所定の抵抗値を有する抵抗器(図示しない)とする構成とし、接続時に接続信号CNCTの電位を所定の電位に低下させるようにしてもよい。いずれの場合においても、車両ECU170は、接続信号CNCTの電位を検出することによって、コネクタ310がインレット270に接続されたことを検出する。
CCID330は、CCIDリレー332と、コントロールパイロット回路334とを含む。CCIDリレー332は、充電ケーブル300内の電力線341に介挿される。CCIDリレー332は、コントロールパイロット回路334によって制御される。そして、CCIDリレー332が開放されているときは、充電ケーブル300内で電路が遮断される。一方、CCIDリレー332が閉成されると、外部電源402から車両10へ電力が供給される。
コントロールパイロット回路334は、コネクタ310およびインレット270を介して車両ECU170へパイロット信号CPLTを出力する。このパイロット信号CPLTは、コントロールパイロット回路334から車両ECU170へ充電ケーブル300の定格電流を通知するための信号である。また、パイロット信号CPLTは、車両ECU170によって操作されるパイロット信号CPLTの電位に基づいて、車両ECU170からCCIDリレー332を遠隔操作するための信号としても使用される。そして、コントロールパイロット回路334は、パイロット信号CPLTの電位変化に基づいてCCIDリレー332を制御する。
上述のパイロット信号CPLTおよび接続信号CNCT、ならびに、インレット270およびコネクタ310の形状,端子配置などの構成は、たとえば、米国のSAE(Society of Automotive Engineers)や日本電動車両協会等において規格化されている。
図2は、図1に示した充電回路をより詳細に説明するための図である。なお、図2において、図1と同じ参照符号が付された重複する要素についての説明は繰り返さない。
図2を参照して、CCID330は、CCIDリレー332およびコントロールパイロット回路334に加えて、電磁コイル606と、漏電検出器608と、CCID制御部610と、バッテリ615と、電圧センサ650と、電流センサ660とをさらに含む。また、コントロールパイロット回路334は、発振装置602と、抵抗R20と、電圧センサ604とを含む。
CCID制御部610は、いずれも図示しないが、CPUと、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサおよびコントロールパイロット回路334の信号の入出力を行なうとともに、充電ケーブル300の充電動作を制御する。CCID制御部610は、CCID330に内蔵されるバッテリ615から電源が供給される。
発振装置602は、電圧センサ604によって検出されるパイロット信号CPLTの電位が規定の電位(たとえば、12V)のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号CPLTの電位が上記の規定の電位から低下したとき(たとえば、9V)は、CCID制御部610により制御されて、規定の周波数(たとえば1kHz)およびデューティサイクルで発振する信号を出力する。
なお、パイロット信号CPLTの電位は、図3で後述するように、車両ECU170によって操作される。また、デューティサイクルは、外部電源402から充電ケーブル300を介して車両10へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。
パイロット信号CPLTは、上述のようにパイロット信号CPLTの電位が規定の電位から低下すると、規定の周期で発振する。ここで、外部電源402から充電ケーブル300を介して車両10へ供給可能な定格電流に基づいてパイロット信号CPLTのパルス幅が設定される。すなわち、この発振周期に対するパルス幅の比で示されるデューティによって、パイロット信号CPLTを用いてコントロールパイロット回路334から車両10の車両ECU170へ定格電流が通知される。
なお、定格電流は、充電ケーブル毎に定められており、充電ケーブル300の種類が異なれば定格電流も異なる。したがって、充電ケーブル300毎にパイロット信号CPLTのデューティも異なることになる。
車両ECU170は、コントロールパイロット線L1を介して受信したパイロット信号CPLTのデューティに基づいて、充電ケーブル300を介して車両10へ供給可能な定格電流を検知することができる。
車両ECU170によってパイロット信号CPLTの電位がさらに低下されると(たとえば、6V)、コントロールパイロット回路334は、電磁コイル606へ電流を供給する。電磁コイル606は、コントロールパイロット回路334から電流が供給されると電磁力を発生し、CCIDリレー332の接点を閉じて導通状態にする。
漏電検出器608は、CCID330内部において充電ケーブル300の電力線341の途中に設けられ、漏電の有無を検出する。具体的には、漏電検出器608は、対となる電力線341に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を検出し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。なお、特に図示しないが、漏電検出器608により漏電が検出されると、電磁コイル606への給電が遮断され、CCIDリレー332の接点が開放されて非導通状態となる。
電圧センサ650は、充電ケーブル300のプラグ320がコンセント400に差し込まれると、外部電源402から伝達される電源電圧を検知し、その検出値をCCID制御部610に通知する。また、電流センサ660は、電力線341に流れる充電電流を検知し、その検出値をCCID制御部610に通知する。
コネクタ310内に含まれる接続検知回路312は、上述のように、たとえばリミットスイッチであり、コネクタ310がインレット270に接続された状態で接点が閉じられ、コネクタ310がインレット270から切り離された状態で接点が開放される。
コネクタ310がインレット270から切り離された状態では、車両ECU170に含まれる電源ノード511の電圧およびプルアップ抵抗R10によって定まる電圧信号が接続信号CNCTとして接続信号線L3に発生する。また、コネクタ310がインレット270に接続された状態では、接続信号線L3が接地線L2と短絡されるため、接続信号線L3の電位は接地電位(0V)となる。
なお、接続検知回路312は抵抗器(図示せず)とすることも可能である。この場合には、コネクタ310がインレット270に接続された状態では、電源ノード511の電圧およびプルアップ抵抗R10と、この抵抗器とによって定まる電圧信号が、接続信号線L3に発生する。
接続検知回路312が、上記のようにリミットスイッチ,抵抗器のいずれの場合であっても、コネクタ310がインレット270に接続されたときと、切り離されたときとで、接続信号線L3に発生する電位(すなわち、接続信号CNCTの電位)が変化する。したがって、接続信号線L3の電位を検出することによって、車両ECU170は、コネクタ310の接続状態を検出することができる。
車両10においては、車両ECU170は、上記の電源ノード511およびプルアップ抵抗R10に加えて、抵抗回路502と、入力バッファ504,506と、CPU508とをさらに含む。
抵抗回路502は、プルダウン抵抗R1,R2と、スイッチSW1,SW2とを含む。プルダウン抵抗R1およびスイッチSW1は、パイロット信号CPLTが通信されるコントロールパイロット線L1と車両アース512との間に直列に接続される。プルダウン抵抗R2およびスイッチSW2も、コントロールパイロット線L1と車両アース512との間に直列に接続される。そして、スイッチSW1,SW2は、それぞれCPU508からの制御信号S1,S2に従って導通または非導通に制御される。
この抵抗回路502は、車両10側からパイロット信号CPLTの電位を操作するための回路である。
入力バッファ504は、コントロールパイロット線L1のパイロット信号CPLTを受け、その受けたパイロット信号CPLTをCPU508へ出力する。入力バッファ506は、コネクタ310の接続検知回路312に接続される接続信号線L3から接続信号CNCTを受け、その受けた接続信号CNCTをCPU508へ出力する。なお、接続信号線L3には上記で説明したように車両ECU170から電圧がかけられており、コネクタ310のインレット270への接続によって、接続信号CNCTの電位が変化する。CPU508は、この接続信号CNCTの電位を検出することによって、コネクタ310の接続状態を検出する。
CPU508は、入力バッファ504,506から、パイロット信号CPLTおよび接続信号CNCTをそれぞれ受ける。
CPU508は、接続信号CNCTの電位を検出し、コネクタ310の接続状態を検出する。
また、CPU508は、パイロット信号CPLTの発振状態およびデューティサイクルを検知することによって、上述のように充電ケーブル300の定格電流を検出する。
そして、CPU508は、接続信号CNCTの電位およびパイロット信号CPLTの発振状態に基づいて、スイッチSW1,SW2の制御信号S1,S2を制御することによって、パイロット信号CPLTの電位を操作する。これによって、CPU508は、CCIDリレー332を遠隔操作することができる。そして、充電ケーブル300を介して外部電源402から車両10への電力の伝達が行なわれる。
図1および図2を参照して、CCIDリレー332の接点が閉じられると、電力変換装置160に外部電源402からの交流電力が与えられ、外部電源402から蓄電装置150への充電準備が完了する。CPU508は、電力変換装置160に対し制御信号PWEを出力することによって、外部電源402からの交流電力を蓄電装置150が充電可能な直流電力に変換する。そして、CPU508は、制御信号SEを出力してリレー155の接点を閉じることにより、蓄電装置150への充電を実行する。
図3は、図2の充電システムにおける充電制御を説明するためのタイムチャートである。図3の横軸には時間が示され、縦軸には外部電源402へのプラグ320の接続状態、パイロット信号CPLTの電位、接続信号CNCTの電位、スイッチSW1,SW2の状態、CCIDリレー332の状態、および充電処理の実行状態が示される。
図2および図3を参照して、時刻t10になるまでは、充電ケーブル300は、車両10および外部電源402のいずれにも接続されていない状態である。この状態においては、スイッチSW1,SW2およびCCIDリレー332はオフの状態であり、パイロット信号CPLTの電位は0Vである。また、接続信号CNCTの電位は、V11(>0V)である。
時刻t10において、充電ケーブル300のプラグ320が外部電源402のコンセント400に接続されると、コントロールパイロット回路334がパイロット信号CPLTを発生する。
なお、この時刻t10では、充電ケーブル300のコネクタ310はインレット270に接続されていない。また、パイロット信号CPLTの電位はV1(たとえば12V)であり、パイロット信号CPLTは非発振状態である。
時刻t11において、コネクタ310がインレット270に接続されると、接続検知回路312によって、接続信号CNCTの電位が低下する。
そして、CPU508は、接続信号CNCTの電位が低下したことを検出することによって、コネクタ310とインレット270との接続を検出する。それに応じて、CPU508によって制御信号S1が活性化されて、スイッチSW1がオンされる。そうすると、抵抗回路502のプルダウン抵抗R1によってパイロット信号CPLTの電位はV2(たとえば9V)に低下する。
時刻t12において、CCID制御部610によってパイロット信号CPLTの電位がV2に低下したことが検出される。これに応じて、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTを発振周期Tchr(=1/Fchr)で発振させる。なお、Fchrは発振周波数を示す。
CPU508は、パイロット信号CPLTが発振されたことを検出すると、上述のようにパイロット信号CPLTのデューティによって、充電ケーブル300の定格電流を検出する。
そして、CPU508は充電動作を開始するために制御信号S2を活性化させてスイッチSW2をオンする。これに応じて、プルダウン抵抗R2によって、パイロット信号CPLTの電位がV3(たとえば6V)に低下する(図3中の時刻t13)。
このパイロット信号CPLTの電位がV3に低下したことが、CCID制御部610によって検出されると、時刻t14においてCCIDリレー332の接点が閉じられて、外部電源402からの電力が充電ケーブル300を介して車両10に伝達される。
その後、車両10において交流電圧VACが検出されると、CPU508によってリレー155(図1)の接点が閉じられるとともに、電力変換装置160(図1)が制御されることによって、蓄電装置150(図1)の充電が開始される(図3中の時刻t15)。
蓄電装置150の充電が進み、蓄電装置150が満充電となったことが判定されると、CPU508は充電処理を終了する(図3中の時刻t16)。そして、CPU508は、制御信号S2を非活性化してスイッチSW2を非導通状態とする(図3中の時刻t17)。これによって、パイロット信号CPLTの電位がV2となり、それに応じて充電処理が停止されるとともにCCIDリレー332が非導通状態とされて(時刻t18)、充電動作が終了する。その後、CPU508が、制御信号S1を非活性化してスイッチSW1を非導通状態とすることによって、システムが遮断される。
[実施の形態1]
上記のように外部充電が可能な車両では、商用電源などの車両外部の電源からの電力を車両の蓄電装置に蓄えることが可能である。
一方で、いわゆるスマートグリッドのように、車両を電力供給源として考え、車両に蓄えられた電力を車両外部の電気機器や電力網へ供給することが検討されている。また、キャンプや屋外での作業などで電気機器を使用する場合の電源として、車両が使用される場合もある。
この場合、図4に示されるように、外部充電を行なう際に用いる充電ケーブル300を利用して車両からの電力供給を行なうことができれば、電気機器接続用のアウトレットを別個に設ける必要がなく車両側の改造の必要性が不要または削減できるだけでなく、給電専用の電力ケーブルを準備する必要がないので好適である。
そこで、実施の形態1においては、図4の下段に示されるように、外部充電の際に用いる充電ケーブル300のプラグ320、および車両外部の電気機器700の電源プラグ710が接続可能であり、充電ケーブル300を介して車両10からの電力を車両外部の電気機器700へ給電(以下、「外部給電」とも称する。)可能とするための変換用のアダプタ800を提供する。
このアダプタ800を接続することによって、以下で説明されるように、車両10の電力変換装置160で、電力源である蓄電装置150に蓄積された直流電力を電気機器700が使用可能な交流電力(たとえば、AC100V,200Vなど)に変換し、変化された電力を電気機器700へ供給する。
なお、車両10の電力源としては、上記の蓄電装置150の他に、図1に示したようなエンジン140を有するハイブリッド自動車の場合は、電力源にはエンジン140およびモータジェネレータ120が含まれる。この場合には、エンジン140によってモータジェネレータ120を駆動して発生された発電電力(交流電力)を、モータ駆動装置180および電力変換装置160を用いて、電気機器700が使用可能な交流電力に変換し、電気機器700へ電力を供給する。さらに、図1には図示しないが、車両10に含まれる補機装置に電源電圧を供給するための補機バッテリからの電力を用いることも可能である。あるいは、車両10が燃料電池車の場合には、燃料電池によって発電された電力を供給することも可能である。
したがって、実施の形態1において、電力変換装置160は、上述した外部電源402からの電力を蓄電装置150への充電電力に変換する機能に加えて、車両10に蓄えられた電力、および/または、車両10で生成された電力を外部の電気機器700の駆動電力に変換する機能を有することが必要である。なお、電力変換装置160として、外部充電と外部給電の双方向の電力変換動作が可能な1つの電力変換装置を設けるようにしてもよいし、外部充電を専用に行なう電力変換装置と、外部給電を専用に行なう電力変換装置とを個別に設けるようにしてもよい。
図5は、図4で説明したような、外部給電を行なう際に用いるアダプタ800の例を示す概略図である。
図4および図5を参照して、アダプタ800は、充電ケーブル300のプラグ320を接続するための接続部801と、外部電気機器700の電源プラグ710を接続するための接続部805とを有する。
充電ケーブル300側の接続部801には、プラグ320の端子が接続される端子部802が設けられる。また、接続部801には、アダプタ800とプラグ320との接続を表わす信号を伝達するための端子803がさらに設けられる。プラグ320には、図6に示されるように、端子803に対応した端子部322が設けられる。そして、プラグ320とアダプタ800とを接続した場合に、端子803と端子部322とが電気的に結合される。
また、電気機器700側の接続部805には、電気機器700の電源プラグ710の端子形状に対応した端子部806が設けられる。この端子部806の形状は、たとえば、使用する電圧(100V,200Vなど)や、使用する国の規格に適合した形状とされる。
なお、図5においては、接続部801,805は同じ筐体内に収納された一体構造となっている場合の例を示すが、たとえば、図7に示されるアダプタ800#のように、充電ケーブル300側のコネクタ810と、電気機器700側のコネクタ820とが分離され、それらが、電力伝達媒体であるケーブル830によって結合されるような構成とすることもできる。
次に、アダプタ800を用い、充電ケーブル300を用いて車両10から電気機器700へ給電する際の回路構成について説明する。
図8は、実施の形態1に従うアダプタ800を用いて給電を行なう場合の回路の詳細図である。車両10の構成は図2と同様であり、図8においては車両10および充電ケーブル300における構成要素の一部は図示されていない。なお、図8において、図2と重複する要素の説明は繰り返さない。
図8を参照して、アダプタ800は、接続部801,805に加えて、信号生成部850を備える。
信号生成部850は、アダプタ800に充電ケーブル300のプラグ320が接続されると、充電ケーブル300の信号線L4に電気的に接続される。信号生成部850は、信号線L4に接続されると、充電ケーブル300のCCID制御部610に対して、充電ケーブル300とアダプタ800との接続を示す信号CNCT2を提供する。なお、信号生成部850の具体的な例は図15以降で説明するが、CPUを有する制御装置であってもよいし、所望の機能を発揮する制御回路であってもよい。信号生成部850が駆動用の電源電圧を必要とする場合には、当該電源電圧は、アダプタ800に内蔵されたバッテリ(図示せず)から供給される。
CCID制御部610は、信号生成部850からの信号CNCT2に基づいて、充電ケーブル300とアダプタ800とが接続されているか否かを判定する。CCID制御部610は、充電ケーブル300とアダプタ800とが接続されていると判定した場合には、パイロット信号CPLTを、外部充電時とは異なる周波数および/または電位を用いて車両ECU170へ出力する。これによって、CCID制御部610は、車両ECU170へ、給電動作を行なわせることができる。
図9は、実施の形態1における給電制御を説明するためのタイムチャートである。図9の横軸には時間が示され、縦軸にはアダプタ800の接続状態、パイロット信号CPLTの電位、接続信号CNCTの電位、接続信号CNCT2の状態、スイッチSW1,SW2の状態、CCIDリレー332の状態、および給電処理の実行状態が示される。
図8および図9を参照して、時刻t20までは、充電ケーブル300はインレット270に接続されていない状態である。この状態においては、スイッチSW1,SW2およびCCIDリレー332はオフの状態であり、パイロット信号CPLTの電位は0Vである。また、接続信号CNCTの電位は、V11(>0V)であり、接続信号CNCT2はオフの状態である。
時刻t20において、充電ケーブル300がインレット270に接続されると、CCID330はパイロット信号CPLTを発生する。なお、この時刻t20では、パイロット信号CPLTの電位はV1(たとえば12V)であり、パイロット信号CPLTは非発振状態である。
また、充電ケーブル300が接続されると、接続検知回路312によって、接続信号CNCTの電位が低下する。CPU508は、接続信号CNCTの電位が低下したことを検出することによって、充電ケーブル300がインレット270へ接続されたことを検出する。それに応じて、CPU508によって制御信号S1が活性化されてスイッチSW1がオンされる(時刻t21)。そうすると、図3での説明と同様に、抵抗回路502のプルダウン抵抗R1によってパイロット信号CPLTの電位はV2(たとえば9V)に低下する。
時刻t22において、アダプタ800に充電ケーブル300のプラグ320が接続されると、アダプタ800の信号生成部850がオンの状態になる。これによって、CCID制御部610は、アダプタ800に充電ケーブル300のプラグ320が接続されたことを認識する。これに応答して、CCID制御部610は、図3の外部充電の場合における発振周期Tchrよりも長い発振周期Tsup(=1/Fsup)で、パイロット信号CPLTを発振させる。すなわち、Tchr<Tsup(Fchr>Fsup)である。さらに時刻t22において、CCID制御部610は、CCIDリレー332を閉成する。
CPU508は、パイロット信号CPLTが発振されたことを検出するが、上述のように、給電動作の場合にCCID330から出力されるパイロット信号CPLTの発振周波数Fsupは充電動作の場合の発振周波数Fchrより低いので、この発振周波数の違いに基づいて、CPU508は、充電ケーブル300にアダプタ800が接続されたこと、および給電動作が指示されたことを認識する。
そして、CPU508は、リレー155の接点を閉じるとともに、電力変換装置160(図1)を制御することによって、蓄電装置150(図1)から電気機器700への電力の供給を開始する(時刻t23)。
その後、時刻t24において、充電ケーブル300からアダプタ800が切り離されて接続信号CNCT2がオフになると、CCID制御部610によってパイロット信号CPLTの発振が停止される(時刻t25)。これに応答して、CPU508は給電処理を停止するとともに、スイッチSW1をオフとする(時刻t26)。その後、時刻t27にて、CCID制御部610によりCCIDリレー332が遮断される。
図10は、実施の形態1において、CCID制御部610で実行される、パイロット信号CPLTの周波数選択制御処理を説明するためのフローチャートである。図10および以降で説明される図13,21のフローチャートは、CCID制御部610に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図8および図10を参照して、CCID制御部610は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)300にて、接続信号CNCT2を取得する。そして、CCID制御部610は、S310にて、接続信号CNCT2がオンであるか否か、すなわち充電ケーブル300とアダプタ800とが接続されたか否かを判定する。なお、後述するように、充電ケーブル300とアダプタ800との接続により、接続信号CNCT2の電位が変化するような場合には、このS310においては、CCID制御部610は、接続信号CNCT2の電位が所定のレベルに変化したことによって、接続信号CNCT2がオンとなったと判定する。
接続信号CNCT2がオフの場合(S310にてNO)は、CCID制御部610は、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されておらず、通常の外部充電のモードであると認識する。そして、CCID制御部610は、S330にて、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltを、外部充電を行なうための周波数Fchrに設定して、パイロット信号CPLTを発振させる。
一方、接続信号CNCT2がオンの場合(S310にてYES)は、CCID制御部610は、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されており、外部給電を行なうモードであると認識する。そして、CCID制御部610は、S320にて、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltを、外部充電の場合の周波数Fchrより低い周波数Fsup(Fsup<Fchr)に設定して、パイロット信号CPLTを発振させる。
図11は、実施の形態1において、車両ECU170で実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。図11および以降で説明される図14,24のフローチャートは、車両ECU170のCPU508に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図8および図11を参照して、CPU508は、S100にて、パイロット信号CPLTが発振しているか否かを判定する。
パイロット信号CPLTが発振していない場合(S100にてNO)は、充電ケーブル300がインレット270に接続されていないので、CPU508は処理を終了する。
パイロット信号CPLTが発振している場合(S100にてYES)は、CPU508は、充電ケーブル300がインレット270に接続されていることを認識し、S110にて、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltを取得する。
次に、CPU508は、S120にて、取得した発振周波数Fcpltが、充電動作の場合の発振周波数Fchrであるか否かを判定する。なお、S120における判定においては、取得した発振周波数Fcpltが充電動作時の発振周波数Fchrと完全に一致している必要はなく、発振周波数Fcpltと発振周波数Fchrとの差が所定の範囲内に入っていればよい(|Fcplt−Fchr|<α1)。
発振周波数Fcpltが発振周波数Fchrである場合(S120にてYES)は、CPU508は、充電ケーブル300にアダプタ800が接続されていないと認識する。そして、処理がS130に処理が進められて、CPU508は、図3で説明したような充電処理を実行する。
一方、発振周波数Fcpltが発振周波数Fchrでない場合(S120にてNO)は、処理がS140に進められて、CPU508は、取得した発振周波数Fcpltが、給電動作時の発振周波数Fsupであるか否かを判定する。なお、この場合にも、S120での判定の場合と同様に、取得した発振周波数Fcpltが給電動作時の発振周波数Fsupと完全に一致している必要はなく、発振周波数Fcpltと発振周波数Fsupとの差が所定の範囲内に入っていればよい(|Fcplt−Fsup|<α2)。
発振周波数Fcpltが発振周波数Fsupである場合(S140にてYES)は、CPU508は、充電ケーブル300にアダプタ800が接続されていると認識する。そして、処理がS150に進められ、図9で説明したような給電処理を実行する。
一方、発振周波数Fcpltが発振周波数Fsupでない場合(S140にてNO)は、CPU508は、充電動作であるか給電動作であるかが判定できないため、処理を終了する。
このような処理に従って制御を行なうことによって、外部充電が可能な車両において、充電ケーブル用の変換アダプタを用いて、充電ケーブルにより車両からの電力を車両外部の電気機器に供給することができる。
なお、上記の例では、アダプタ800が充電ケーブル300に接続された場合のパイロット信号CPLTの発振周波数Fsupが、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されていない場合の発振周波数Fchrより小さい場合(すなわち、発振周期が長い場合)について説明したが、それとは逆に、発振周波数Fsupが発振周波数Fchrより大きくなるように設定してもよい。
[実施の形態1の変形例]
上記の実施の形態1においては、アダプタが充電ケーブルに接続された場合と、接続されない場合とで、パイロット信号CPLTの発振周波数を変更することによって、車両側のCPUに、充電動作を行なわせるか給電操作をおこなわせるかを認識させる構成について説明した。
実施の形態1の変形例においては、パイロット信号CPLTの周波数に代えて、パイロット信号CPLTの電位を充電動作時に用いる電位とは異なる電位とすることによって、充電動作と給電動作のいずれを実行するかを認識させる構成について説明する。
図12は、実施の形態1の変形例における給電時の制御を説明するためのタイムチャートである。図12においては、実施の形態1の図9と同様に、横軸には時間が示され、縦軸にはアダプタ800の接続状態、パイロット信号CPLTの電位、接続信号CNCTの電位、接続信号CNCT2の状態、スイッチSW1,SW2の状態、CCIDリレー332の状態、および給電処理の実行状態が示される。
図8および図12を参照して、時刻t30にて、充電ケーブル300がインレット270に接続されると、CCID330はパイロット信号CPLTを発生する。なお、この時刻t30では、パイロット信号CPLTの電位はV1(たとえば12V)であり、パイロット信号CPLTは非発振状態である。
また、充電ケーブル300が接続されると、接続検知回路312によって、接続信号CNCTの電位が低下する。CPU508は、接続信号CNCTの電位が低下したことを検出することによって、充電ケーブル300がインレット270へ接続されたことを検出する。それに応じて、CPU508によって制御信号S1が活性化されてスイッチSW1がオンされる(時刻t31)。そうすると、図3での説明と同様に、抵抗回路502のプルダウン抵抗R1によってパイロット信号CPLTの電位はV2(たとえば9V)に低下する。
時刻t32において、アダプタ800に充電ケーブル300のプラグ320が接続されると、アダプタ800の信号生成部850がオンの状態になる。これによって、CCID制御部610は、アダプタ800に充電ケーブル300のプラグ320が接続されたことを認識する。これに応答して、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTの電位を、充電ケーブル300が接続された場合の電位V1よりも大きい電位V4(たとえば、15V)として出力する。車両ECU170のCPU508は、パイロット信号CPLTの電位がV4であることを検出することによって、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されたことを認識する。なお、このとき、スイッチSW1の制御信号S1については、活性化されたままでもよいし、非活性にされてもよい。
そして、CCID制御部610はパイロット信号CPLTを発振させる。このときの発振周波数は、すでにパイロット信号CPLTの電位によってアダプタ800が接続されていることを認識できているので、外部充電の場合と同様の発振周期Tchrと同じであってもよいし、異なっていてもよい。その後、CCID制御部610は、CCIDリレー332を閉成する。
CPU508は、パイロット信号CPLTの発振を検出すると、リレー155および電力変換装置160を制御することによって、電気機器700への給電動作を実行する(図12の時刻t33)。
その後、時刻t34にて、ユーザによって、アダプタ800が充電ケーブル300から切り離されると、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTの発振を停止する。これに応答して、CPU508によって給電処理が終了される(図12の時刻t35)とともに、CCID制御部610によってCCIDリレー332が開放される(図12の時刻t36)。
図13は、実施の形態1の変形例において、CCID制御部610で実行される、パイロット信号CPLTの電圧選択制御処理を説明するためのフローチャートである。図13は、実施の形態1の図10で説明したフローチャートの、ステップS320,S330が、それぞれS320A,S330Aに置き換わったものとなっている。図13において、図10と重複するステップの説明は繰り返さない。
図8および図13を参照して、接続信号CNCT2がオフである、すなわち、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されていないと判定された場合(S310にてNO)は、S330Aにて、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTの電位Vcpltを、外部充電を行なうための電位V1に設定してパイロット信号CPLTを発振させる。
一方、接続信号CNCT2がオンである、すなわち、アダプタ800が充電ケーブル300に接続されていると判定された場合(S310にてNO)は、CCID制御部610は、S320Aにて、パイロット信号CPLTの電位Vcpltを、外部給電を行なうための電位V4に設定してパイロット信号CPLTを発振させる。
図14は、実施の形態1の変形例において、車両ECU170で実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。
図8および図14を参照して、CPU508は、S200にて、接続信号CNCTの電位が低下しているか否かを判定する。
接続信号CNCTの電位が低下していない場合(S200にてNO)は、充電ケーブル300がインレット270に接続されていないので、CPU508は処理を終了する。
接続信号CNCTの電位が低下している場合(S200にてYES)は、処理がS210に進められて、CPU508は、パイロット信号CPLTの電位Vcpltを取得する。
次に、CPU508は、S220にて、取得した電位Vcpltが、充電動作時の電位V1以下であるか否か(Vcplt≦V1)を判定する。
電位VcpltがV1以下である場合(S220にてYES)は、CPU508は、充電ケーブル300にアダプタ800が接続されていないと認識する。そして、処理がS230に処理が進められて、CPU508は、図3で説明したような充電処理を実行する。
一方、電位VcpltがV1より大きい場合(S220にてNO)は、充電ケーブル300にアダプタ800が接続されていると認識する。そして、処理がS240に進められて、CPU508は、図11で説明したような給電処理を実行する。
このような処理に従って制御を行なうことによって、外部充電が可能な車両において、充電ケーブル用の変換アダプタを用いて、充電ケーブルにより車両からの電力を車両外部の電気機器に供給することができる。
[信号生成部の具体例]
上記においては、アダプタに含まれる信号生成部は、アダプタと充電ケーブルとが接続されているときにオンの信号を出力し、アダプタと充電ケーブルとが接続されていないときにオフの信号を出力するような制御回路である場合について説明した。次に、図15〜図22を用いて、アダプタに含まれる信号生成部の具体例のバリエーションについて説明する。
(例1)
図15は、抵抗R30を有する信号生成部850Aを含むアダプタ800Aを説明するための図である。
図15を参照して、充電ケーブル300における信号線L4には、プルアップ抵抗R21を介して電源ノード616から電源が供給される。アダプタ800Aが充電ケーブル300に接続されていないときは、信号線L4の電位は、電源ノード616によって定められる電位となる。
アダプタ800Aが充電ケーブル300に接続されると、信号線L4は、信号生成部850Aに含まれる抵抗R30を介して接地に接続される。これによって、信号線L4の電位は、電源ノード616の電位を抵抗R21,R30で分圧した電位に低下する。
CCID制御部610は、このような信号線L4の電位の変化を検出することによって、アダプタ800Aが充電ケーブル300に接続されたことを検出する。
(例2)
図16は、スイッチSW10を有する信号生成部850Bを含むアダプタ800Bを説明するための図である。
図16を参照して、図15と同様に、充電ケーブル300における信号線L4には、プルアップ抵抗R21を介して電源ノード616から電源が供給される。アダプタ800Bが充電ケーブル300に接続されていないときは、信号線L4の電位は、電源ノード616によって定められる電位となる。
アダプタ800Bが充電ケーブル300に接続されると、信号線L4は、信号生成部850Bに含まれるスイッチSW10を介して接地に接続される。これにより、信号線L4の電位は接地電位まで低下する。
CCID制御部610は、このような信号線L4の電位の変化を検出することによって、アダプタ800Bが充電ケーブル300に接続されたことを検出する。
(例3)
図17は、信号生成部として、充電ケーブル300に含まれる切換部であるスイッチ321を動作させる作動部材860を有するアダプタ800Cを説明するための図である。
図17を参照して、信号線L4は、プラグ320に含まれるスイッチ321を介して、充電ケーブル300内において接地に接続される。また、信号線L4には、図15と同様に、充電ケーブル300における信号線L4には、プルアップ抵抗R21を介して電源ノード616から電源が供給される。
スイッチ321は、たとえば、アダプタ800Cが充電ケーブル300に接続されていない状態で接点が閉成される。したがって、アダプタ800Cが未接続の場合には、信号線L4の電位は接地電位となる。
作動部材860は、図5のアダプタ800で示された端子803に代えて設けられる、たとえば棒状の部材である。作動部材860は、アダプタ800Cが充電ケーブル300のプラグ320と接続されると、プラグ320内のスイッチ321の接点を直接または間接的に開放する。これによって、信号線L4が接地から切り離される。そうすると、信号線L4の電位が、接地電位から電源ノード616によって定められる電位に上昇する。
CCID制御部610は、このような信号線L4の電位の変化を検出することによって、アダプタ800Cが充電ケーブル300に接続されたことを検出する。
なお、図17においては、スイッチ321は、充電ケーブル300にアダプタ800Cが非接続のときに閉成されアダプタ800Cが接続のときに開放される構成であったが、それとは反対に、充電ケーブル300にアダプタ800Cが非接続のときに開放されアダプタ800Cが接続のときに閉成される構成としてもよい。
(例4)
図18は、信号生成部としてバイパス回路870が設けられるアダプタ800Dを説明するための図である。
図18を参照して、バイパス回路870は、車両10から電気機器700への電力線341の一方と接地との間に電気的に接続される。また、バイパス回路870は、アダプタ800Dが充電ケーブル300と接続されると、充電ケーブル300の信号線L4とも接続される。
バイパス回路870は、たとえば、図19に示される回路871、あるいは図20に示される回路872のような構成を有する。
図19に示される回路871は、電力線341の一方および信号線L4にそれぞれ電気的に接続される端子50,51の間に直列に接続された抵抗R50,R51を含む。抵抗R50,R51の接続ノードは接地に接続される。
また、図20に示される回路872は、端子50と接地との間に直列に接続された、コイルL50、コンデンサC50、および抵抗R55を含む。コンデンサC50および抵抗R55の接続ノードは、端子51に接続される。
図18を再び参照して、このような構成において、CCID制御部610は、バイパス回路870が接続される電力線に対して高周波信号Vinを印加する。電力線341が通電されている場合には、その電源電圧に高周波信号Vinが重畳される。
バイパス回路870は、図19および図20に示すような回路によって、高周波信号Vinに対応した信号Voutを生成する。そして、この生成された信号Voutが、信号線L4を通して、CCID制御部610に伝達される。
CCID制御部610は、信号線L4において、バイパス回路870で生成された信号Voutを検出することによって、アダプタ800Dが充電ケーブル300に接続されたことを検出する。
図21は、図18に示すバイパス回路870を用いた場合の、CCID制御部610で実行される、パイロット信号CPLTの周波数選択制御処理を説明するためのフローチャートである。
図18および図21を参照して、CCID制御部610は、S400にて、継続的にまたは所定の期間ごとに、一方の電力線に対して高周波信号Vinを印加する。そして、CCID制御部610は、S410にて、高周波信号Vinを印加している間に、信号線L4において、バイパス回路870からの出力信号Voutの有無を検出する。
出力信号Voutが検出されない場合(S410にてNO)は、CCID制御部610は、アダプタ800Dが充電ケーブル300に接続されていないと認識する。そして、処理がS440に進められ、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltを、外部充電を行なうための周波数Fchrに設定してパイロット信号CPLTを発振させる。
一方、出力信号Voutが検出された場合(S410にてYES)は、CCID制御部610は、アダプタ800Dが充電ケーブル300に接続されていると認識する。そして、処理がS430に進められ、CCID制御部610は、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltを、外部充電の場合の周波数Fchrより低い周波数Fsup(Fsup<Fchr)に設定してパイロット信号CPLTを発振させる。
車両ECU170においては、図11で説明したように、パイロット信号CPLTの発振周波数Fcpltに基づいて、充電処理と給電処理とが切換えられる。
(例5)
図22は、信号生成部としてフィルタ回路870Aが設けられるアダプタ800Eを説明するための図である。
図22を参照して、フィルタ回路870Aは、車両10と電気機器700とを結ぶ電力線341の間に電気的に接続される。フィルタ回路870Aは、たとえば、電力線341により伝達される電源周波数よりも高い特定の周波数の信号を通過させる、ハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタである。このため、フィルタ回路870Aは、一方の電力線に印加された高周波信号を、他方の電力線へ通過させることができる。
CCID制御部610は、一方の電力線に対して高周波信号を印加する。このとき、アダプタ800Eが充電ケーブル300に接続されている場合は、印加された高周波信号がフィルタ回路870Aにより通過され。他方の電力線341に現れる。したがって、CCID制御部610は、一方の電力線に対して高周波信号を印加している間に、他方の電力線においてこの高周波信号を検出することによって、アダプタ800Eが充電ケーブル300に接続されていることを検出する。
[実施の形態2]
実施の形態1においては、充電ケーブルに備えられたCCIDによって、充電ケーブルにアダプタが接続されていることを検出し、CCIDから出力されるパイロット信号の周波数および/または電位を変化させることによって、充電動作と給電動作とを切換える構成について説明した。
しかしながら、外部充電を行なう場合の充電ケーブルとして、このCCIDが備えられないものが用いられる場合がある。
そこで、実施の形態2においては、CCIDを有さない充電ケーブルを用いて車両からの電力を、車両外部の電気機器へ供給する構成について説明する。
図23は、実施の形態2において、アダプタ800Fを用いることによって、充電ケーブル300Aにより給電を行なう場合の回路の詳細図である。
図23を参照して、充電ケーブル300Aは、実施の形態1において説明した充電ケーブル300のようなCCID330を有しない。そのため、車両ECU170のCPU508には、パイロット信号CPLTは入力されない。
このような構成において、外部充電を行なう場合には、車両ECU170は、一般的に、接続信号CNCTと、外部電源から電力線ACL1,ACL2間に供給される電源電圧の有無とによって、充電動作を行なうか否かを決定する。
アダプタ800Fに含まれる信号生成部850Cは、充電ケーブル300A内の信号線L5を介して車両ECU170のCPU508と直接接続され、CPU508に接続信号CNCT2を提供する。CPU508は、接続信号CNCT2に基づいて、アダプタ800Fが充電ケーブル300Aに接続されていることを検出して、充電動作と給電動作とを切換える。
図24は、実施の形態2において、車両ECU170で実行される、充電処理および給電処理の切換制御処理を説明するためのフローチャートである。
図24を参照して、車両ECU170のCPU508は、S500にてアダプタ800Fからの接続信号CNCT2を取得する。CPU508は、S510にて、接続信号CNCT2がオンであるか否かを判定する。
接続信号CNCT2がオフの場合(S510にてNO)は、処理がS530に進められ、CPU508は、充電処理を実行する。
一方、接続信号CNCT2がオンの場合(S510にてYES)は、処理がS520に進められ、CPU508は、給電処理を実行する。
なお、上記の信号生成部850Cの具体的な構成としては、上述の具体例のバリエーションが適用可能である。
あるいは、信号生成部850Cは、充電ケーブル300におけるCCID330のパイロット信号CPLTに相当する信号が出力可能な制御回路を有するものであってもよい。この場合には、充電ケーブル300Aの信号線L5は、インレット270において、コントロールパイロット線L1に接続される。そして、信号生成部850Cは、実施の形態1で説明したように、外部充電時に用いるパイロット信号の周波数Fchrとは異なる周波数Fsupを有する信号を、充電ケーブル300Aを介して車両ECU170へ出力する。この信号により、CPU508は、アダプタ800Fが充電ケーブル300Aに接続されていることを検出して、充電動作と給電動作とを切換える。
以上のように、CCIDを有さない充電ケーブルの場合においても、アダプタに備えられた信号生成部からの信号を、直接車両ECUで検出することによって、充電ケーブルを用いて車両からの電力を外部の電気機器へ供給することが可能となる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 車両、20 駆動部、50,51,803 端子、120 モータジェネレータ、130 駆動輪、140 エンジン、145 動力分割機構、150 蓄電装置、155,332 リレー、160 電力変換装置、170 車両ECU、180 モータ駆動装置、182,604,650 電圧センサ、270 インレット、300,300A 充電ケーブル、310,810,820 コネクタ、312 接続検知回路、320 プラグ、321,SW1,SW2,SW10 スイッチ、322,802,806 端子部、330 CCID、334 コントロールパイロット回路、340,340A,340B 電線部、341,ACL1,ACL2 電力線、400 コンセント、402 外部電源、502 抵抗回路、504,506 入力バッファ、508 CPU、511,616 電源ノード、512 車両アース、602 発振装置、606 電磁コイル、608 漏電検出器、610 CCID制御部、615 バッテリ、660 電流センサ、700 電気機器、710 電源プラグ、800,800A〜800F アダプタ、801,805 接続部、830 ケーブル、850,850A〜850C 信号生成部、860 作動部材、870 バイパス回路、870A フィルタ回路、871,872 回路、C50 コンデンサ、L1 コントロールパイロット線、L2 接地線、L3〜L5 接続信号線、L50 コイル、R1,R2,R10,R20,R21,R30,R50,R51,R55 抵抗。

Claims (16)

  1. 充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能な車両において、前記蓄電装置を含む電力源からの電力を、前記充電ケーブルを用いて前記車両外部の電気機器に供給する際に用いるアダプタであって、
    外部充電時に前記充電ケーブルにおいて前記外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、
    前記第1の接続部と電気的に接続されるとともに、前記電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部と、
    前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、給電を指示する信号を生じさせるように構成された信号生成部とを備え、
    前記車両は、前記電力源からの電力を変換して前記充電ケーブルへ供給するための電力変換装置と、前記電力変換装置を制御するための第1の制御装置とを含み、
    前記充電ケーブルは、前記第1の制御装置と信号の授受が可能な第2の制御装置を含み、
    前記信号生成部は、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、前記アダプタと前記充電ケーブルとの接続を示す信号を前記第2の制御装置へ供給して、前記第2の制御装置に前記給電を指示する信号を前記第1の制御装置へ出力させ、
    前記第1の制御装置は、前記給電を指示する信号に応答して、前記電力変換装置を駆動することによって、前記電力源からの電力を前記電気機器に供給する、アダプタ。
  2. 前記信号生成部は、前記第2の制御装置に接続される信号経路の電位を変化させることによって、前記アダプタと前記充電ケーブルとの接続を示す信号を前記第2の制御装置へ供給する、請求項1に記載のアダプタ。
  3. 前記信号生成部は、抵抗器を含み、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、前記抵抗器を介して前記信号経路を接地に電気的に接続する、請求項2に記載のアダプタ。
  4. 前記信号生成部は、スイッチを含み、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、前記スイッチを介して前記信号経路を接地に電気的に接続する、請求項2
    に記載のアダプタ。
  5. 前記充電ケーブルは、前記信号経路と接地との間の導通と非導通とを切換えるように構成された切換部を含み、
    前記信号生成部は、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、前記切換部の導通状態を変化させることができるように構成された作動部材を含む、請求項2に記載のアダプタ。
  6. 前記切換部は、スイッチであり、
    前記スイッチは、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されていない状態においては導通状態であり、
    前記作動部材は、前記アダプタが前記充電ケーブルに接続されることによって、前記スイッチを非導通状態にする、請求項5に記載のアダプタ。
  7. 前記信号生成部は、前記第2の制御装置から前記充電ケーブルにおける一対の電力伝達経路を用いて伝送される信号の受信に応答した信号を、前記アダプタと前記充電ケーブルとの接続を示す信号として前記第2の制御装置に出力することによって、前記第2の制御装置に前記給電を指示する信号を前記第1の制御装置へ出力させる、請求項1に記載のアダプタ。
  8. 前記信号生成部は、前記第2の制御装置から、前記一対の電力伝達経路のうちの一方の電力伝達経路に伝送される高周波信号の一部を分岐し、当該分岐された信号を前記第2の制御装置に出力するように構成されたバイパス回路を含む、請求項7に記載のアダプタ。
  9. 前記信号生成部は、前記第2の制御装置から、前記一対の電力伝達経路のうちの一方の電力伝達経路に伝送される高周波信号を、他方の電力伝達経路に通過させるように構成されたフィルタ回路を含む、請求項7に記載のアダプタ。
  10. 前記給電を指示する信号は、外部充電が行なわれる際に、前記第2の制御装置から前記第1の制御装置へ前記充電ケーブルの電流容量についての情報を伝達するために用いられるパイロット信号を利用して出力される、請求項1に記載のアダプタ。
  11. 前記給電を指示する信号は、外部充電の際に使用される前記パイロット信号の周波数とは異なる周波数を用いて出力される、請求項10に記載のアダプタ。
  12. 前記給電を指示する信号は、外部充電の際に使用される前記パイロット信号の電位とは異なる電位を用いて出力される、請求項10に記載のアダプタ。
  13. 充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能な車両において、前記蓄電装置を含む電力源からの電力を、前記充電ケーブルを用いて前記車両外部の電気機器に供給する際に用いるアダプタであって、
    外部充電時に前記充電ケーブルにおいて前記外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、
    前記第1の接続部と電気的に接続されるとともに、前記電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部と、
    前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって、前記充電ケーブルに含まれる信号線を介して、給電を指示する信号として前記アダプタと前記充電ケーブルとの接続を示す信号を出力する信号生成部とを備え、
    前記車両は、前記電力源からの電力を変換して前記充電ケーブルへ供給するための電力変換装置と、前記電力変換装置を制御するための制御装置とを含み、
    前記制御装置は、前記給電を指示する信号に応答して、前記電力変換装置を駆動するこ
    とによって、前記電力源からの電力を前記電気機器に供給する、アダプタ。
  14. 充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能であり、かつ前記充電ケーブルにアダプタを接続することによって外部の電気機器への給電が可能な車両であって、
    前記アダプタは、
    外部充電時に前記充電ケーブルにおいて前記外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、
    前記第1の接続部と電気的に接続されるとともに、前記電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部とを含み、
    前記車両は、
    前記蓄電装置を含む電力源と、
    外部充電の際に前記充電ケーブルを接続するためのインレットと、
    前記電力源からの電力を変換して前記インレットへ供給するための電力変換装置と、
    前記電力変換装置を制御するための第1の制御装置とを備え、
    前記第1の制御装置は、前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって生じる給電を指示する信号の受信に応答して、前記電力変換装置を駆動して前記電力源からの電力を前記電気機器に供給する、車両。
  15. 前記電力源は、
    内燃機関と、
    前記内燃機関によって駆動されることによって発電するように構成された回転電機とをさらに含み、
    前記回転電機によって発電された発電電力が、前記充電ケーブルおよび前記アダプタを介して前記電気機器に供給される、請求項14に記載の車両。
  16. 充電ケーブルを介して外部電源から供給された電力を用いて搭載された蓄電装置を充電する外部充電が可能な車両において、前記充電ケーブルにアダプタを接続することによって、前記蓄電装置を含む電力源からの電力を外部の電気機器への給電する方法であって、
    前記車両は、
    外部充電の際に前記充電ケーブルを接続するためのインレットと、
    前記電力源からの電力を変換して前記インレットへ供給するための電力変換装置とを含み、
    前記アダプタは、
    外部充電時に前記充電ケーブルにおいて前記外部電源に接続される電源プラグを接続することが可能な第1の接続部と、
    前記第1の接続部と電気的に接続されるとともに、前記電気機器の電源プラグを接続することが可能な第2の接続部とを含み、
    前記方法は、
    前記充電ケーブルを前記インレットに接続するステップと、
    前記アダプタの前記第1の接続部に前記充電ケーブルを接続するステップと、
    前記電気機器の電源プラグを前記アダプタの前記第2の接続部に接続するステップと、
    前記アダプタと前記充電ケーブルとが接続されることによって生じる、給電を指示する信号を受信するステップと、
    前記給電を指示する信号に応答して、前記電力変換装置を制御することによって、前記電力源からの電力を前記電気機器へ供給するステップとを備える、方法。
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