JP5942837B2 - 中継機、コネクタ装置、充電ケーブル及び給電システム - Google Patents

中継機、コネクタ装置、充電ケーブル及び給電システム Download PDF

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Description

本発明は、車輌及び充電スタンドの間でバッテリ充電に係る制御信号を中継する中継機、該中継機を備えたコネクタ装置、充電ケーブル及び給電システムに関する。
近年、環境意識の高まりや地球温暖化対策のため、モータ及びエンジンを併用したハイブリッド自動車（HEV:Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle）が普及している。またエンジンを備えず、電動モータで駆動する電気自動車（EV:electric vehicle）が普及している。
モータを駆動するためのバッテリの充電方法としてはＡＣ充電と、ＤＣ充電とがある。ＤＣ充電の方式としてはチャデモ（CHAdeMO）規格及びコンボ（Combo）方式がある。チャデモ規格に準拠した充電スタンドはＤＣ充電用コネクタを有し、車輌との通信をＣＡＮ（Controller Area Network）通信にて行う。一方、コンボ方式に準拠した充電スタンドはＤＣ充電用コネクタ及びＡＣ充電用コネクタを有し、車輌との通信をインバンド通信にて行う。インバンド通信は、簡単な情報通信に利用される矩形波の制御信号に周波数２〜３０ＭＨｚの制御信号を重畳させて行う通信方式である。
特開２０１１−１３５６５３号公報
ところで、ＤＣ充電の両規格が共に採用された場合、自動車メーカは２種類のＤＣ充電規格に対応しなければならず、開発コストが増加するという問題がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＤＣ充電規格が異なる車輌及び充電スタンド間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンドによるバッテリ充電を低コストで実現する中継機を提供することにある。
また、前記中継機を備えたコネクタ装置、充電ケーブル及び給電システムを提供することを目的とする。
本発明に係る中継機は、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルを通じて直流を供給することにより該バッテリを充電する充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継する中継機において、前記充電スタンドとの間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部と、前記充電スタンドとの間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部と、前記車輌との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部と、前記パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部と、前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部に送信させ、前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部に送信させる制御部とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、車輌及び充電スタンドは、異なる通信方式で制御信号を送受信する。中継機は車輌と、充電スタンドとの間で制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの制御信号の送受信を可能にする。具体的には、中継機は、充電スタンドとの間ではアナログ制御通信部又はＣＡＮ通信部を用いて制御信号を送受信し、車輌との間ではパルス信号通信部又はインバンド通信部を用いて制御信号を送受信することにより、制御信号を中継する。
本発明に係る中継機は、各通信部に給電する電源を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、電源から給電されて各通信部が動作する。特に充電スタンド及びバッテリ以外の電源を備えることにより、中継機における電力供給の安全性を向上させることが可能である。
本発明に係る中継機は、前記バッテリを充電するための交流が入力する車輌側端子を絶縁する絶縁部を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、絶縁部が車輌側端子を絶縁している。従って車輌側端子からバッテリ電流が外部へ供給される不測の事態を防止することが可能である。
本発明に係る中継機は、前記充電スタンドから前記バッテリへの給電を遮断する遮断スイッチを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、車輌又は充電スタンド、若しくは中継機に異常があった場合、遮断スイッチによって、充電スタンドからバッテリへの給電を遮断することが可能である。
本発明に係るコネクタ装置は、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置において、上述のいずれか一つの中継機を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置が、制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの間で制御信号の送受信を可能にする。
本発明に係る充電ケーブルは、車輌に搭載されたバッテリに直流を供給する充電ケーブルにおいて、上述のいずれか一つの中継機を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、車輌に搭載されたバッテリに電力を供給する充電ケーブルが、制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの間で制御信号の送受信を可能にする。
本発明に係る給電システムは、上述のいずれか一つの中継機と、該中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部、及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する充電スタンドとを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、充電スタンド及び中継機を備えたシステムで上述の機能を実現する。
本発明に係る給電システムは、上述のいずれか一つの中継機と、該中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する充電スタンドと、前記中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する車輌とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、充電スタンド、車輌及び中継機を備えたシステムで上述の機能を実現する。
本発明によれば、ＤＣ充電規格が異なる車輌と、充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンドによるバッテリ充電を低コストで実現することができる。
実施の形態１に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。 給電システムの細部を示したブロック図である。 アナログ制御通信部の細部を示した回路図である。 パイロット信号通信部の細部を示した回路図である。 給電制御の手順を示したフローチャートである。 給電制御の手順を示したフローチャートである。 給電制御の手順を示したフローチャートである。 給電制御の手順を示したフローチャートである。 変形例に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。 実施の形態２に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る給電システムの一構成例を示したブロック図、図２は給電システムの細部を示したブロック図である。本実施の形態１に係る給電システムは、充電ケーブル２を介してバッテリ充電を行う充電スタンド１と、充電ケーブル２を車輌４に接続するためのコネクタ装置３と、外部からの電力で充電できるハイブリッド自動車、電気自動車等の車輌４とを備える。
＜充電スタンド＞
充電スタンド１は、交流電源６から供給された交流を直流に変換するインバータ１１を備える。インバータ１１は、図２に示すようにＡＣ／ＤＣ変換部１１ａを有する。ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａは例えば２００Ｖ三相交流を直流に変換する絶縁型のコンバータ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａは、交流を直流に変換する整流回路、整流された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、変換された高周波交流を昇圧するトランス、トランスによって昇圧された昇圧交流を直流に変換する整流回路とで構成されている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａの下流側には、サージ電圧、過電流、過電圧等からＡＣ／ＤＣ変換部１１ａを保護する保護回路１１ｂが設けられている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａの上流側には、交流電源６と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａとの間をオンオフするリレーＬ１１が設けられている。
また、充電スタンド１は、車輌４との間で後述の中継機５を介して制御信号を送受信することによりバッテリ充電の制御を行う充電制御部１２を備える。充電制御部１２は、車輌４との間で、バッテリ４１の充電に係るアナログの制御信号と、ＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号とを中継機５を介して送受信することで充電制御を行う装置である。充電制御部１２は、制御部１２ａと、アナログ制御通信部１２ｂと、ＣＡＮ通信部１２ｃと、地絡検知部１２ｄとを備える。
制御部１２ａは、充電制御部１２の各構成部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイコンである。制御部１２ａは、アナログ制御通信部１２ｂ及びＣＡＮ通信部１２ｃを用いて、制御信号の送受信を行う。
アナログ制御通信部１２ｂは、中継機５との間でアナログの制御信号を送受信する回路である。アナログ制御通信部１２ｂは、充電の開始、停止に係る情報を送受信する。詳細は後述する。
ＣＡＮ通信部１２ｃは、中継機５との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信する回路である。ＣＡＮ通信部１２ｃは、充電スタンド１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。詳細は後述する。
地絡検知部１２ｄは、ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａの出力端子に接続され、充電経路の短絡を検知する回路である。地絡検知部１２ｄは、充電経路の短絡を検知した場合、短絡を通知する信号を制御部１２ａへ出力する。
＜充電ケーブル＞
充電ケーブル２は、２本の給電線２１、アナログ制御線２２、ＣＡＮ通信線２３及びグランド線を備える。２本の給電線２１の一端はインバータ１１に接続され、他端はコネクタ装置３のＤＣ給電端子に接続されている。アナログ制御線２２の一端はアナログ制御通信部１２ｂに接続され、他端はコネクタ装置３が備える後述のアナログ制御通信部３２ｂに接続されている。ＣＡＮ通信線２３も同様にして、その一端はＣＡＮ通信部１２ｃに接続され、他端はコネクタ装置３が備える後述のＣＡＮ通信部３２ｃに接続されている。グランド線の一端は充電スタンド１側で接地されており、他端はコネクタ装置３のグランド端子に接続されている。
＜コネクタ装置＞
コネクタ装置３は、充電ケーブル２の先端に接続可能である。コネクタ装置３は、車輌４のインレット４０に挿入され、充電スタンド１と、車輌４とを電気的に接続するためのものである。コネクタ装置３は例えば、ガングリップ型の把持部、車輌４のインレット４０に接続するための挿し込みガイド、車輌４とのロックを行うラッチ等を備える。コネクタ装置３の接続部分は、車輌４のインレット４０に接続可能な形状であり、インレット４０との接続部分には制御信号が入出力する制御信号端子、充電スタンド１から供給される直流電圧を出力するＤＣ給電端子、グランド端子等が設けられている。またコネクタ装置３は車輌４と、充電スタンド１との間で充電に係る制御信号を中継する中継機５を備える。中継機５はコネクタ装置３に固定的に設けても良いし、着脱自在に設けても良い。例えば、充電ケーブル２に標準的に付属したコネクタの接続部分と、車両４のインレット４０との互換性が無く、嵌合できないような場合、中継機５に、コネクタ装置３の接続部分に嵌合する第１接続部と、車輌４のインレット４０に嵌合する第２接続部とを備えて、互換アダプタとして構成すると良い。この場合、標準のコネクタに、互換アダプタとしての中継機５を接続したものがコネクタ装置３になる。
中継機５の詳細は後述する。
＜車輌＞
車輌４は、コネクタ装置３に接続されるインレット４０及び電気自動車を駆動するためのバッテリ４１を備える。インレット４０は、コネクタ装置３に接続可能な形状を有しており、接続部分にはコネクタ装置３のＤＣ給電端子、制御信号端子、グランド端子に接続する端子と、車輌４に交流が入力するＡＣ給電端子４０ａ（車輌側端子、図１参照）とが設けられている。ＤＣ給電端子は、リレーＬ４を介してバッテリ４１に接続されており、充電スタンド１から供給された直流によってバッテリ４１が充電される構成になっている。バッテリ４１には交流によってバッテリ４１を充電する充電器４１ａが接続されており、交流を供給することが可能な他の充電スタンドを用いることで、交流によるバッテリ充電を行うこともできる。
また、車輌４は、充電スタンド１との間で中継機５を介して制御信号を送受信することによりバッテリ充電の制御を行う充電制御部４２及びインバンド通信部４３を備える。
充電制御部４２は中継機５との間で、バッテリ充電に係る矩形波のパイロット信号を送受信する回路であり、制御部４２ａと、パイロット信号通信部（パルス信号通信部）４２ｄとを備える。
制御部４２ａは、パイロット信号通信部４２ｄの動作を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイコンである。制御部４２ａは、パイロット信号通信部４２ｄを用いて、制御信号の送受信を行う。
パイロット信号通信部４２ｄは、中継機５との間で、矩形波のパイロット信号を送受信する回路である。パイロット信号通信部４２ｄは、充電の開始、停止に係る情報を送受信する。詳細は後述する。
インバンド通信部４３は、パイロット信号に重畳させた制御信号を送受信する回路である。インバンド通信部４３は、充電スタンド１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。詳細は後述する。
＜中継機＞
中継機５は、充電制御部３２と、インバンド通信部３３と、電源３４とを備える。充電制御部３２は、充電スタンド１との間で、バッテリ４１の充電に係るアナログの制御信号と、ＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号とを送受信すると共に、車輌４との間で、パイロット信号と、該パイロット信号に重畳させた制御信号とを送受信することにより、制御信号の中継を行う装置である。充電制御部３２は、制御部３２ａと、アナログ制御通信部３２ｂと、ＣＡＮ通信部３２ｃと、パイロット信号通信部（パルス信号通信部）３２ｄとを備える。
制御部３２ａは、充電制御部３２の各構成部の動作を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイコンである。制御部３２ａは、アナログ制御通信部３２ｂ及びＣＡＮ通信部３２ｃを用いて、充電スタンド１と制御信号の送受信を行い、パイロット信号通信部３２ｄを用いて、車輌４と制御信号の送受信を行う。また、制御部３２ａは、インバンド通信部３３の動作を制御することによって、パイロット信号に重畳させた制御信号の送受信を行う。
アナログ制御通信部３２ｂは、車輌４との間でアナログの制御信号を送受信する回路である。
図３はアナログ制御通信部１２ｂ，３２ｂの細部を示した回路図である。アナログ制御線２２は５本の通信線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを有する。
第１の通信線２２ａの一端は充電スタンド１側の１２Ｖ電源に接続され、他端は中継機５側で接地されている。充電スタンド１側の第１の通信線２２ａには該通信線２２ａをオンオフするリレーＬ１が設けられ、中継機５側の第１の通信線２２ａには抵抗器Ｒ１及びフォトカプラの発光素子が直列接続されている。詳細にはリレーＬ１の一端は１２Ｖ電源の正極に接続され、リレーＬ１の他端は抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。抵抗器Ｒ１の他端はフォトカプラＰ１を構成する発光素子の一端が接続され、該発光素子の他端は接地されている。アナログ制御通信部１２ｂはリレーＬ１のオンオフを制御することにより、フォトカプラＰ１をオンオフさせることができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部３２ｂへ出力することができる。
第２の通信線２２ｂの一端は充電スタンド１側で接地され、他端は抵抗器Ｒ１の前記一端に接続されている。充電スタンド１側の第２の通信線２２ｂには、該通信線２２ｂをオンオフするリレーＬ２が設けられている。中継機５側の第２の通信線２２ｂには抵抗器Ｒ２及びフォトカプラＰ２が直列接続されている。詳細にはリレーＬ２の一端は充電スタンド１側で接地され、リレーＬ２の他端は抵抗器Ｒ２の一端に接続されている。フォトカプラＰ２を構成する発光素子の一端は抵抗器Ｒ１の前記一端に接続され、該発光素子の他端は抵抗器Ｒ２の他端に接続されている。アナログ制御通信部１２ｂはリレーＬ２のオンオフを制御することにより、フォトカプラＰ２をオンオフさせることができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部３２ｂへ出力することができる。
第３の通信線２２ｃの一端は充電スタンド１側で接地され、他端は中継機５側の電源電位に接続されている。中継機５側の第３の通信線２２ｃには抵抗器Ｒ３及びフォトカプラＰ３が直列接続されている。詳細にはフォトカプラＰ３を構成する発光素子の一端は中継機５側の電源電位に接続され、該発光素子の他端は抵抗器Ｒ３の一端に接続されている。抵抗器Ｒ３の他端は通信線２２ｃに接続され、接地されている。なお、充電ケーブル２及びコネクタ装置３が正常であれば、フォトカプラＰ３はオン状態にある。第３の通信線２２ｃを廃することも可能である。
第４の通信線２２ｄの一端は充電スタンド１側の１２Ｖ電源の正極に接続され、他端は中継機５側で接地されている。充電スタンド１側の第４の通信線２２ｄにはフォトカプラＰ４及び抵抗器Ｒ４が直列接続され、中継機５側の第４の通信線２２ｄにはスイッチＳＷ１が設けられている。詳細にはフォトカプラＰ４を構成する発光素子の一端は１２Ｖ電源に接続され、発光素子の他端は抵抗器Ｒ４の一端に接続されている。抵抗器Ｒ４の他端はスイッチＳＷ１の一端に接続され、スイッチＳＷ１の他端は中継機５側で接地されている。アナログ制御通信部３２ｂはスイッチＳＷ１をオンオフさせることによって、フォトカプラＰ４をオンオフ制御することができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部１２ｂへ出力することができる。
第５の通信線２２ｅはグランド線であり、該通信線２２ｅの一端は充電スタンド１側で接地され、該通信線２２ｅの他端は中継機５側で接地されている。
ＣＡＮ通信部３２ｃは、車輌４との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信する回路である。ＣＡＮ通信部３２ｃは、充電スタンド１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。
パイロット信号通信部３２ｄは、車輌４との間で矩形波の制御信号を送受信する回路である。
図４はパイロット信号通信部３２ｄ，４２ｄの細部を示した回路図である。パイロット信号通信部３２ｄは、パイロット信号を出力するＣＰＬＴ（Control Pilot）出力部３２ｅ、及びパイロット信号を検出するＣＰＬＴ検出部３２ｆを有する。
ＣＰＬＴ出力部３２ｅは矩形波のパイロット信号を生成する回路である。ＣＰＬＴ出力部３２ｅは、パイロット信号の電圧レベルを変化させることにより、充電に係る制御信号を送受信する。パイロット信号はパイロット信号線を介して車両に送信される。ＣＰＬＴ出力部３２ｅは、矩形波の信号を生成する発振器３２ｇを備える。発振器３２ｇの一端は接地され、発振器３２ｇの他端は抵抗器Ｒ５の一端に接続されている。抵抗器Ｒ５の他端はパイロット信号線に接続されている。また、抵抗器Ｒ５の他端にはコンデンサＣ１の一端が接続され、コンデンサＣ１の他端は接地されている。発振器３２ｇの動作は制御部３２ａによって制御される。
ＣＰＬＴ検出部３２ｆは、パイロット信号線の電圧を検出し、検出結果を制御部３２ａに与える回路である。
車輌４側に設けられたＣＰＬＴ制御部４２ｅは、ＣＰＬＴ信号の電圧レベルを変化させる回路である。ＣＰＬＴ制御部４２ｅは、アノードがパイロット信号線に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードに一端が接続された抵抗器Ｒ６，Ｒ７とを備える。抵抗器Ｒ６の他端は接地されている。抵抗器Ｒ７の他端はスイッチＳＷ２の一端に接続され、スイッチＳＷ２の他端は接地されている。またダイオードＤ１のアノードの一端にはコンデンサＣ２の一端が接続され、コンデンサＣ２の他端は接地されている。スイッチＳＷ２のオンオフは制御部４２ａによって制御される。スイッチＳＷ２をオンオフを制御することによって、パイロット信号の電圧レベルを変更することができ、充電に係る制御信号を車輌４から中継機５へ送信することができる。
ＣＰＬＴ検出部４２ｆは、パイロット信号線の電圧を検出することで、パイロット信号を受信する。
また、中継機５は、充電制御部３２及びインバンド通信部３３に給電する電源３４を備える。電源３４は、好ましくは例えば中継機５に搭載された蓄電池である。なお、電源３４は、車輌４に搭載されたバッテリ４１から出力される電圧を用いて定電圧を生成する装置であっても良い。また、充電スタンド１から出力される直流の電圧を用いて定電圧を生成する装置であっても良い。
更に、中継機５は、コネクタ装置３がインレット４０に接続された場合に、インレット４０のＡＣ給電端子４０ａを絶縁する絶縁部３１を備える。絶縁部３１は、不測の事態で車輌４から充電器４１ａを介してコネクタ装置３へ交流が供給される場合に備え、絶縁破壊等がおきず、確実に絶縁できる部材で構成される。例えば、絶縁部３１はＡＣ給電端子４０ａを覆う絶縁性の樹脂部材である。
より好ましくは、コネクタ装置３とインレット４０とが接続されたことを検知した場合、充電制御部３２が充電器４１ａの動作を停止させる信号を車輌４へ送信し、充電器４１ａの動作を停止させると良い。また、車輌４のＡＣ給電端子４０ａと嵌合できないようにコネクタ装置３を構成しても良い。
図５乃至図７は、給電制御の手順を示したフローチャートである。図中、細線の横矢印はアナログの制御信号の送受信を示し、太線の横矢印はＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号の送受信を示している。また、太線破線の横矢印はパイロット信号の送受信を示し、点線の横矢印はインバンド通信による制御信号の送受信を示している。
充電スタンド１の制御部１２ａは図示しない充電開始ボタンの操作状態を監視しており、充電開始ボタンがオン操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。充電開始ボタンが操作されていないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御部１２ａは再びステップＳ１１の処理を実行し、待機する。充電開始ボタンがオン操作されたと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部１２ａは第１充電開始信号を中継機５へ出力する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部１２ａはアナログ制御通信部１２ｂに制御命令を与え、リレーＬ１をオン状態に制御する。リレーＬ１がオン状態になると、フォトカプラＰ１がオン状態になる。
中継機５の制御部３２ａは充電開始操作を検知する（ステップＳ１３）。具体的には、アナログ制御通信部３２ｂはフォトカプラＰ１の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ１の受光素子によってフォトカプラＰ１がオン状態であることを検出する。フォトカプラＰ１がオン状態になった場合、アナログ制御通信部３２ｂは、充電開始操作があったことを示す信号を制御部３２ａに与える。制御部３２ａは該信号を受信することで、充電開始操作を検知する。
充電開始操作を検知した制御部３２ａはパイロット信号通信部３２ｄ及びインバンド通信部３３を起動し（ステップＳ１４）、中継機５と車両４が嵌合されている場合、パイロット信号通信部３２ｄに制御命令を与え、９Ｖのパイロット信号を車輌４へ出力する（ステップＳ１５）。なお、嵌合をしていない場合は、パイロット信号の電圧は１２Ｖで一定である(図示せず)。また、インバンド通信部３３の起動は、充電開始操作検知時と図５で記載しているが、９Ｖのパイロット信号出力時でも問題は無い。
車輌４側の制御部４２ａは、ＣＰＬＴ検出部４２ｆによって、９Ｖのパイロット信号を検出することでコネクタ装置３の嵌合を検知する（ステップＳ１６）。コネクタ装置３の嵌合が検知された場合、制御部４２ａは絶縁状態の確認を行い、コネクタをロックする（ステップＳ１７）。次いで、制御部４２ａは絶縁状態の確認結果をＣＰＬＴ制御部４２ｅにて中継機５へ出力する（ステップＳ１８）。
中継機５の制御部３２ａは、車輌４側から送信された絶縁状態の確認結果をＣＰＬＴ検出部３２ｆにて検出することによって取得し（ステップＳ１９）、絶縁状態の確認結果を図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２０）。そして、制御部３２ａはコネクタ装置３をロックする（ステップＳ２１）。
次いで、絶縁状態の確認結果を出力した車輌４側の制御部４２ａはインバンド通信部４３によるインバンド通信を開始させ、通信が開始されることを示す制御信号を中継機５へ送信する（ステップＳ３１）。中継機５の制御部３２ａはゲートウェイ処理を行い（ステップＳ３２）、通信が開始されることを示す制御信号を充電スタンド１へ送信する。具体的には、制御部３２ａは、ＣＡＮ通信部３２ｃに制御命令を与え、通信が開始されることを示す制御信号をＣＡＮ通信プロトコルに従って充電スタンド１へ送信させる。充電スタンド１の制御部１２ａは中継機５から通信開始を示す制御信号を受信すると、ＣＡＮ通信部１２ｃによるＣＡＮ通信を開始させる（ステップＳ３３）。
車輌４及び充電スタンド１間で通信が成立すると、車輌４の制御部４２ａはインバンド通信部４３に制御命令を与え、バッテリ情報をインバンド通信にて中継機５に送信させる（ステップＳ３４）。中継機５の制御部３２ａは、ゲートウェイ処理によってバッテリ情報を充電スタンド１へ中継する（ステップＳ３５）。つまり、制御部３２ａは、インバンド通信部３３にてバッテリ情報を受信し、ＣＡＮ通信部３２ｃに制御命令を与えることによって、バッテリ情報をＣＡＮ通信プロトコルにて充電スタンド１へ送信する。バッテリ情報には、例えば最大電圧、電池容量、最大充電時間等の情報が含まれる。
充電スタンド１の制御部１２ａは中継機５から送信されたバッテリ情報をＣＡＮ通信部１２ｃにて受信し（ステップＳ３６）、バッテリ４１に充電スタンド１が適合しているか否かを判定する（ステップＳ３７）。充電対象のバッテリ４１が充電スタンド１に適合していると判定した場合、制御部１２ａはＣＡＮ通信部１２ｃに制御命令を与えることによって、充電スタンド１に関する充電スタンド情報をＣＡＮ通信プロトコルに従って中継機５へ送信させる（ステップＳ３８）。充電スタンド情報には、例えば最大電圧、最大電流等の情報が含まれる。
中継機５の制御部３２ａは、ゲートウェイ処理によって充電スタンド情報を車輌４へ中継する（ステップＳ３９）。つまり、制御部３２ａは、ＣＡＮ通信部３２ｃにて充電スタンド情報を受信し、インバンド通信部３３に制御命令を与えることによって、充電スタンド情報をインバンド通信にて車輌４へ送信する。
車輌４側の制御部４２ａは、インバンド通信部４３にて充電スタンド情報を受信し（ステップＳ４０）、充電スタンド情報に基づいて、充電スタンド１にバッテリ４１が適合しているか否かを判定する（ステップＳ４１）。適合していると判定した場合、制御部４２ａはＣＰＬＴ制御部４２ｅに制御命令を与えることによって、車輌４側の充電準備が完了したことをパイロット信号によって中継機５へ通知する（ステップＳ４２）。具体的には、制御部４２ａはＣＰＬＴ制御部４２ｅのスイッチＳＷ２をオン状態にすることでパイロット信号の電圧を９Ｖから６Ｖに低下させる。中継機５の制御部３２ａは、ＣＰＬＴ検出部３２ｆにて車輌４側で充電の準備が完了した旨の通知を検知する（ステップＳ４３）。具体的には制御部３２ａはＣＰＬＴ検出部３２ｆにてパイロット信号の電圧が６Ｖに低下したことを検出することにより、充電の準備を検知する。
次いで、中継機５の制御部３２ａはアナログ制御通信部３２ｂにて充電許可信号を充電スタンド１へ出力する（ステップＳ４４）。具体的には、制御部３２ａはアナログ制御通信部３２ｂに制御命令を与え、スイッチＳＷ１をオン状態にする。スイッチＳＷ１がオン状態になると、フォトカプラＰ４がオン状態になる。
充電スタンド１側の制御部１２ａは充電許可信号を検知し（ステップＳ４５）、充電許可信号を検知した制御部１２ａはコネクタ装置３をロックする（ステップＳ４６）。具体的には、アナログ制御通信部１２ｂはフォトカプラＰ４の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ４の受光素子によってフォトカプラＰ４がオン状態であることを検出した場合、フォトカプラＰ４がオン状態になったことを示す信号を制御部１２ａへ出力する。制御部１２ａは該信号を受信することで、充電許可信号を検知する。
ステップＳ４３で充電許可信号を出力した中継機５の制御部３２ａは絶縁状態の確認結果をＣＡＮ通信部３２ｃにて充電スタンド１へ送信する（ステップＳ５１）。充電スタンド１の制御部１２ａはＣＡＮ通信部１２ｃにて確認結果を受信する（ステップＳ５２）。
一方、ステップＳ４２で車輌４側の充電準備が完了したことを通知した制御部４２ａは充電に必要な充電電流を要求するための要求情報をインバンド通信部４３にて中継機５へ送信する（ステップＳ５３）。中継機５の制御部３２ａはインバンド通信部３３にて充電の要求情報を受信し、記憶する（ステップＳ５４）。
一方、ステップＳ５２で絶縁確認結果を受信した充電スタンド１側の制御部１２ａは、アナログ制御通信部１２ｂにて第２充電開始信号を出力する（ステップＳ５５）。具体的にはアナログ制御通信部１２ｂはリレーＬ２をオン状態に制御する。リレーＬ２がオン状態になると、フォトカプラＰ２がオン状態になる。
中継機５の制御部３２ａは、第２充電開始信号を検知する（ステップＳ５６）。具体的には、アナログ制御通信部３２ｂはフォトカプラＰ２の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ２の受光素子によってフォトカプラＰ２がオン状態であることを検出し、フォトカプラＰ２がオン状態にあることを示す信号を制御部３２ａに与える。制御部３２ａは該信号を受信することによって、第２充電開始信号を検知する。
第２充電開始信号を検知した制御部３２ａは、車輌４のリレーＬ４を閉鎖すべき旨を示した通知情報をインバンド通信部３３にて車輌４へ送信する（ステップＳ５７）。車輌４側の制御部４２ａはインバンド通信部４３にて通知情報を受信し（ステップＳ５８）、制御部４２ａは、車輌４側のリレーＬ４を閉じる（ステップＳ５９）。
ステップＳ５５で第２充電開始信号を出力した充電スタンド１側の制御部１２ａは、リレーＬ４の閉鎖状態を確認する（ステップＳ６０）。
一方、ステップＳ５７で車輌４のリレーＬ４を閉鎖すべき旨を通知した中継機５の制御部３２ａは、充電命令をＣＡＮ通信部３２ｃにて充電スタンド１に送信する（ステップＳ６１）。充電スタンド１の制御部１２ａは、ＣＡＮ通信部１２ｃにて充電命令を受信し（ステップＳ６２）、インバータ１１を動作させてバッテリ４１への給電を行う（ステップＳ６３）。
充電中において、車輌４の制御部４２ａはバッテリ４１の状態を監視し、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ７１）。充電を完了していないと判定した場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、充電制御を継続する。なお、図８のフローチャートはステップＳ７１の処理を繰り返し実行する処理になっているが、実際にはバッテリ４１の充電状態に応じた充電電流の要求を車輌４から充電スタンド１へ送信することによって、充電制御を継続している。
充電を完了したと判定した場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、制御部４２ａは、給電停止の要求をパイロット信号通信部４２ｄにて中継機５へ送信する（ステップＳ７２）。具体的には制御部４２ａはＣＰＬＴ制御部４２ｅのスイッチＳＷ２をオフ状態にすることでパイロット信号の電圧レベルを９Ｖに変更する。
中継機５の制御部３２ａは、ＣＰＬＴ検出部３２ｆにて給電停止要求信号を検知する（ステップＳ７３）。次いで、制御部３２ａはＣＡＮ通信部３２ｃにて給電停止信号を充電スタンド１に要求する（ステップＳ７４）。充電スタンド１の制御部１２ａはＣＡＮ通信部１２ｃにて給電停止信号を検知し（ステップＳ７５）、インバータ１１の動作を停止させて給電を停止させる（ステップＳ７６）。
また、中継機５の制御部３２ａは、アナログ制御通信部３２ｂにて充電停止信号を充電スタンド１へ出力する（ステップＳ７７）。具体的には制御部３２ａはアナログ制御通信部３２ｂに与え、スイッチＳＷ１をオフ状態にする。スイッチＳＷ１がオフ状態になると、フォトカプラＰ４もオフ状態になる。
充電スタンド１の制御部１２ａは充電停止信号を検知する（ステップＳ７８）。具体的にはアナログ制御通信部１２ｂはフォトカプラＰ４の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ４の受光素子によってフォトカプラＰ４がオフ状態であることを検出した場合、フォトカプラＰ４がオフ状態になったことを示す信号を制御部１２ａへ出力する。制御部１２ａは該信号を受信することで、充電停止信号を検知する。
充電停止信号を検知した制御部１２ａは、充電を終了するために必要な処理を実行し（ステップＳ７９）する。
次いで、中継機５の制御部３２ａは、コネクタ装置３のロック状態を解除する（ステップＳ８０）。そして、車輌４の制御部４２ａは、車輌４側のリレーＬ４を開く（ステップＳ８１）。
次いで、制御部１２ａはＣＡＮ通信部１２ｃによるＣＡＮ通信を終了させる（ステップＳ８２）。
次いで、中継機５の制御部３２ａはＣＡＮ通信部３２ｃ及びインバンド通信部３３によるＣＡＮ通信及びインバンド通信を停止させ（ステップＳ８３）、車輌４側の制御部４２ａはインバンド通信部４３によるインバンド通信を終了させ（ステップＳ８４）、処理を終える。
このように構成された中継機５、コネクタ装置３及び給電システムによれば、ＤＣ充電規格が異なる車輌４と、充電スタンド１との間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンド１によるバッテリ充電を低コストで実現することができる。
また、ユーザの車輌４が充電スタンド１のＤＣ充電規格に対応していないと、バッテリ４１を充電できず、規格に適合した充電スタンド１を探す間に電欠を起こす可能性があるが、本実施の形態によれば斯かる問題を解決することができる。
更に、ＡＣ給電端子４０ａを絶縁部３１によって確実に絶縁しているため、ＡＣ給電端子４０ａからバッテリ電流が外部へ供給される不測の事態を防止することが可能である。
更にまた、蓄電池である電源３４を備えることにより、中継機５における電力供給の安全性を向上させることができる。なお、蓄電池は外部電源からも充電可能である。また、蓄電池以外でも、商用電力などから供給されるＡＣ電力による起動や、太陽電池で電源を供給など、複数の方法がある。
（変形例）
図９は変形例に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。変形例に係る給電システムは実施の形態１と同様の充電スタンド１、充電ケーブル２、コネクタ装置１０３及び車輌４を備える。変形例に係るコネクタ装置１０３は更に給電線２１をオンオフする遮断スイッチ３５を中継機１０５に備える。遮断スイッチ３５のオンオフは、充電制御部３２によって制御される。例えば、充電制御部３２は、充電の許可があるまで遮断スイッチ３５をオフ状態にしておき、充電スタンド１及び車輌４との通信によって充電の許可が確認できた場合、遮断スイッチ３５をオン状態にするように遮断スイッチ３５のオンオフを制御する。また、充電制御部３２は、充電スタンド１又は車輌４から異常検知信号を受信した場合、又は図示しないセンサで過電流、過電圧、短絡等を検出した場合、遮断スイッチ３５をオン状態に制御するようにしても良い。
このように遮断スイッチ３５を備えることによって、給電システムの安全性を向上させることができる。
給電システムのその他の構成、作用及び効果は実施の形態１で説明した給電システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
（実施の形態２）
図１０は実施の形態２に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。実施の形態２に係る給電システムは実施の形態１と同様の充電スタンド１、充電ケーブル２０２、コネクタ装置２０３及び車輌４を備える。ただし、中継機２０５がコネクタ装置２０３では無く、充電ケーブル２の途中に設けられている点が実施の形態１と異なる。
給電システムのその他の構成、作用及び効果は実施の形態１で説明した給電システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
なお、実施の形態１及び２では中継機５をコネクタ装置１０３及び充電ケーブル２０２に設ける例を説明したが、給電経路の他の箇所に中継機を設けても良い。例えば、充電スタンドに設けても良いし、車輌のインレットに設けても良い。また、コネクタ装置又はインレットに着脱可能なアダプタとして構成しても良い。
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、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。
また、インバンド通信に認証、課金などのデータを付与する場合、中継機で処理することが可能である。その為に、中継機を内蔵したコネクタ装置にカードリーダなどの個人情報を特定する機能や電子マネー決済機能などを設けても良い。
また、充電スタンド内のインバータ（１１）や充電制御部（１２）、コネクタ装置内の充電制御部（３２）、車輌内の充電制御部（４２）内に複数の機能を一体化させているが、別のユニットとしても良い。
１ 充電スタンド
２ 充電ケーブル
３ コネクタ装置
４ 車輌
５ 中継機
６ 交流電源
１１ インバータ
１１ａ ＡＣ／ＤＣ変換部
１１ｂ 保護回路
１２ 充電制御部
１２ａ 制御部
１２ｂ アナログ制御通信部
１２ｃ ＣＡＮ通信部
１２ｄ 地絡検知部
２１ 給電線
２２ アナログ制御線
２２ａ 第１の通信線
２２ｂ 第２の通信線
２２ｃ 第３の通信線
２２ｄ 第４の通信線
２２ｅ 第５の通信線
２３ ＣＡＮ通信線
３１ 絶縁部
３２ 充電制御部
３２ａ 制御部
３２ｂ アナログ制御通信部
３２ｃ ＣＡＮ通信部
３２ｄ パイロット信号通信部（パルス信号通信部）
３２ｅ ＣＰＬＴ出力部
３２ｆ ＣＰＬＴ検出部
３２ｇ 発振器
３３ インバンド通信部
３４ 電源
３５ 遮断スイッチ
４０ インレット
４０ａ ＡＣ給電端子（車輌側端子）
４１ バッテリ
４１ａ 充電器
４２ 充電制御部
４２ａ 制御部
４２ｄ パイロット信号通信部（パルス信号通信部）
４２ｅ ＣＰＬＴ制御部
４２ｆ ＣＰＬＴ検出部
４３ インバンド通信部

Claims (8)

  1. バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルを通じて直流を供給することにより該バッテリを充電する充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継する中継機において、
    前記充電スタンドとの間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部と、
    前記充電スタンドとの間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部と、
    前記車輌との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部と、
    前記パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部と、
    前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部に送信させ、前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部に送信させる制御部と
    を備えることを特徴とする中継機。
  2. 各通信部に給電する電源を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の中継機。
  3. 前記バッテリを充電するための交流が入力する車輌側端子を絶縁する絶縁部を備える
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中継機。
  4. 前記充電スタンドから前記バッテリへの給電を遮断する遮断スイッチを備える
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の中継機。
  5. バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置において、
    請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機を備える
    ことを特徴とするコネクタ装置。
  6. 車輌に搭載されたバッテリに直流を供給する充電ケーブルにおいて、
    請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機を備える
    ことを特徴とする充電ケーブル。
  7. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機と、
    該中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部、及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する充電スタンドと
    を備えることを特徴とする給電システム。
  8. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機と、
    該中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する充電スタンドと、
    前記中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する車輌と
    を備えることを特徴とする給電システム。
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