JP6308105B2 - 中継機 - Google Patents

Description

本発明は、交流充電スタンドからの交流電力を電動車両に供給するために、互いに規格の異なる電動車両と交流充電スタンドとの間を中継する中継機に関する。

近年、蓄電池と電動モータを搭載し電力によって走行する電動車両の普及が始まっている。電動車両の走行に必要な電力は、公共施設等に設置された充電スタンドから供給され、電動車両が備える蓄電池に蓄えられる。

ただし、充電スタンドの充電コネクタ、及び電動車両の充電口に関しては、複数の規格が存在している。このため、準拠する規格が互いに異なる場合には、充電コネクタを充電口に直接接続することができない。

そこで、互いに規格の異なる充電コネクタと充電口との間を中継する中継機が提案されている（例えば下記特許文献１を参照）。このような中継機は、充電スタンドの充電コネクタに接続される第１の接続部と、電動車両の充電口に接続される第２の接続部と、をそれぞれ備える。このような構成の中継機により、交流スタンドと電動車両とが接続される。

ところで、充電スタンドと電動車両とが接続され、充電が行われるにあたっては、両者の間で予め通信が行われる必要がある。例えば、充電スタンドから電動車両には、電流上限値等の情報が送信される。また、電動車両から充電スタンドに対しては、電力の出力を開始させるための充電許可信号が送信される。充電コネクタや充電口に関する規格には、このような通信の手順に関する仕様も定められている。

従って、中継機には、単に充電コネクタと充電口とを物理的に接続することだけではなく、電動車両との通信、及び充電スタンドとの通信をそれぞれ行うことが求められる。中継機が行う通信によって、充電スタンドから電動車両への電力の供給が開始され、且つ維持される。

特開２０１４−１２４０３３号公報

上記のように、充電スタンドと電動車両とが中継機を介して接続された状態であっても、中継機と充電スタンドとの間における通信（充電スタンドへの充電許可信号の送信）が先ず行われなければ、充電スタンドからの電力の供給は開始されない。従って、中継機は、上記のような通信を行うための電力を別途必要とする。しかしながら、充電スタンドは屋外に設置されていることが多く、例えば、コンセント（通信が不要な電力源）から中継機に電力を別途供給することが不可能である場合が多い。そこで、上記特許文献１に記載の中継機は、内部に蓄電池を備えており、当該蓄電池から供給される電力によって初期の充電許可信号の送信等が行われる構成となっている。

しかしながら、中継機の内部に蓄電池を備えた構成とした場合には、中継機の重量が大きくなってしまう。また、当該蓄電池において充電切れが生じてしまった場合には、充電スタンドから電動車両への電力の供給を行うことができない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部に蓄電池等の電源を備えることなく、交流充電スタンドからの交流電力を電動車両に供給することのできる中継機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る中継機は、交流充電スタンド（３００）からの交流電力を電動車両（２００）に供給するために、電動車両と交流充電スタンドとの間を中継する中継機（１００）であって、交流充電スタンドに接続される第１接続部（１３０）と、電動車両に接続される第２接続部（１２０）と、交流充電スタンドからの交流電力を直流電力に変換する電力変換部（１４０）と、交流充電スタンド及び電動車両のそれぞれと通信を行う制御部（１６０）と、交流充電スタンドと電動車両との間で直接通信が行われるよう、交流充電スタンドと電動車両とを繋ぐ直接通信経路（ＳＧＬ１０）と、を備える。また、直接通信経路を介して電動車両から交流充電スタンドへと充電許可信号が送信され、これにより交流充電スタンドからの交流電力の出力が開始されるまでの間は、制御部は起動されていない状態となっており、制御部は、交流充電スタンドからの交流電力の出力が開始された後、交流電力の供給を受けて起動されるように構成されている。

本発明に係る中継機が、電動車両及び交流充電スタンドに対して物理的に接続されると、直接通信経路によって交流充電スタンドと電動車両とが通信可能な状態となる。電動車両からは、交流充電スタンドに対して充電許可信号、すなわち、交流充電スタンドに交流電力の出力を開始させるための信号が送信される。

充電許可信号に応じ、交流充電スタンドによる交流電力の出力が開始されると、当該交流電力によって中継機の制御部が起動される。これにより、例えば、交流充電スタンドに交流電力の出力を維持させるために必要な通信を、制御部と交流充電スタンドとの間で行うことが可能な状態となる。また、電動車両に対して直流電力（電力変換部によって変換された電力）を供給するために必要な通信を、制御部と電動車両との間で行うことが可能な状態となる。

このように、本発明に係る中継機では、制御部が通信を行うための電力源として、蓄電池等の電源を内部に備えていない構成としながらも、交流充電スタンドから交流電力を出力させ、当該交流電力を直流電力に変換して電動車両に供給することができる。

尚、本発明に係る中継機の接続対象となる電動車両は、外部からは（交流電力ではなく）直流電力の供給を受ける構成でありながら、交流充電スタンドと通信することが可能なものである。例えば、ＩＥＣ６１８５１−１やＳＡＥＪ１７７２の規格に準拠した電動車両であれば、本発明に係る中継機によって交流充電スタンドからの充電を行うことが可能である。

本発明によれば、内部に蓄電池等の電源を備えることなく、交流充電スタンドからの交流電力を電動車両に供給することのできる中継機が提供される。

本発明の実施形態に係る中継機と、当該中継機によって接続される交流充電スタンド及び電動車両の構成を示す図である。 図１に示された中継機、交流充電スタンド、及び電動車両の内部構成を模式的に示す図である。 図１に示された中継機、交流充電スタンド、及び電動車両において実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示された中継機、交流充電スタンド、及び電動車両における通信状態の変化を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る中継機１００の構成、及び中継機１００によって中継（接続）される電動車両２００及び交流充電スタンド３００のそれぞれの構成について説明する。

先ず、電動車両２００について説明する。電動車両２００は、蓄電池２４０及び電動モータ（不図示）を内部に備えた車両である。電動車両２００は、蓄電池２４０に蓄えられた電力を電動モータに供給しながら、電動モータで生じた駆動力によって走行するように構成されている。電動車両２００は、ＩＥＣ６１８５１−１の規格に準拠したものとなっている。電動車両２００の車体２０１には供給口２１０が形成されている。供給口２１０は、直流充電スタンド（不図示）が備える充電コネクタが接続される部分である。

通常、電動車両２００の蓄電池２４０に充電が行われる際には、先ず直流充電スタンドの充電コネクタが供給口２１０に接続される。その状態で、直流充電スタンドと電動車両との間で所定の通信が行われた後、直流充電スタンドからの直流電力が電動車両２００に供給される。当該直流電力は蓄電池２４０に蓄えられる。

ただし、上記のように直流電力を供給するための直流充電スタンドは、交流電力を供給するための交流充電スタンド３００に比べて、現時点では未だ普及が進んでいない。本実施形態に係る中継機１００は、比較的広く普及している交流充電スタンド３００と、電動車両２００との間を中継し、交流充電スタンド３００からの交流電力を直流電力に変換して電動車両２００に供給するための装置である。

車体２０１の内部には、制御装置２６０が備えられている。制御装置２６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースを備えたコンピュータシステムである。制御装置２６０は、直流充電スタンドと通信を行い、充電の開始等を制御するためのものである。

車体２０１の内部（供給口２１０の内側）には、直流充電スタンドから供給される直流電力を蓄電池２４０に伝達するための一対の導線が配置されている。当該導線は、電動車両２００と中継機１００とが接続された状態において、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２の一部を構成するものである（図２参照）。

また、車体２０１の内部（供給口２１０の内側）には、直流充電スタンド（又は中継機１００や交流充電スタンド３００）との通信経路となる複数の通信線も配置されている。当該通信線は、電動車両２００と中継機１００とが接続された状態において、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成するものである（図２参照）。

交流充電スタンド３００について説明する。交流充電スタンド３００は、電動車両に交流電力を供給するための所謂充電ステーションとして、公共施設の屋外などに設置されるものである。交流充電スタンド３００は、ＩＥＣ６２１９６−２の規格に準拠したものとなっている。つまり、交流充電スタンド３００から電力が供給される対象としては、電動車両２００のように直流電力が供給口２１０から供給されるような車両ではなく、交流電力が供給口から供給されるような車両が想定されている。交流充電スタンド３００は、本体部３０１と、充電ケーブル３１０と、充電コネクタ３２０と、を備えている。

本体部３０１は、地面に立設される部分であって、交流電力源３４０を内部に備えている。交流電力源３４０は、電力系統から供給された交流電力を、電圧変換等を行い規格に準じた電力としてから出力する装置である。

また、本体部３０１の内部には、ＣＰＬＴ信号発信部３５０が備えられている。ＣＰＬＴ信号発信部は、矩形波状の電気信号であるＣＰＬＴ信号を生成し、出力する部分である。後に説明するように、ＣＰＬＴ信号は外部（電動車両２００や中継機１００）に向けて送信される信号であって、交流充電スタンド３００から送信可能な電流の上限値等の情報を示すものとなっている。

充電ケーブル３１０は、交流電力源３４０から出力された交流電力を、後述の充電コネクタ３２０を経由して外部に出力するためのケーブルである。充電ケーブル３１０の内部には、電力を伝達するための一対の導線が配置されている。当該導線は、交流充電スタンド３００と中継機１００とが接続された状態において、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２の一部を構成するものである（図２参照）。

また、充電ケーブル３１０の内部には、電動車両（又は中継機１００や電動車両２００）との通信経路となる複数の通信線も配置されている。当該通信線は、交流充電スタンド３００と中継機１００とが接続された状態において、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成するものである（図２参照）。

充電コネクタ３２０は、電動車両の供給口（又は中継機１００の供給口１３０）に挿入されるコネクタであって、充電ケーブル３１０の端部に接続されている。電動車両の充電が行われる際には、使用者は充電コネクタ３２０を把持しながら電動車両の供給口に挿入する。充電コネクタ３２０の内部には不図示のロック機構が備えられている。電動車両の供給口に充電コネクタ３２０が挿入されると、ロック機構がロック状態となって、充電コネクタ３２０が電動車両の供給口から抜けてしまうことが防止される。

充電コネクタ３２０にはロック解除ボタン３２２が備えられている。ロック解除ボタン３２２は、使用者の操作によってロック機構のロック状態を解除し、充電コネクタ３２０を供給口から取り外し得る状態とするためのボタンである。使用者は、ロック解除ボタン３２２を押しながらであれば充電コネクタ３２０を引き抜くことができる。

充電ケーブル３１０の内部と同様、充電コネクタ３２０の内部にも、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２の一部を構成する一対の導線が配置されている。また、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成する通信線も配置されている。

中継機１００について説明する。既に述べたように、中継機１００は、比較的広く普及している交流充電スタンド３００と、電動車両２００との間を中継し、交流充電スタンド３００からの交流電力を直流電力に変換して電動車両２００に供給するための装置である。中継機１００は、本体部１０１と、充電ケーブル１１０と、充電コネクタ１２０と、供給口１３０とを備えている。

本体部１０１は矩形の容器である。本体部３０１の内部には、交流電力を伝達するための一対の導線が配置されている。当該導線は、中継機１００と交流充電スタンド３００とが接続された状態において、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２の一部を構成するものである（図２参照）。

また、本体部３０１の内部には、直流電力を伝達するための一対の導線が配置されている。当該導線は、電動車両２００と中継機１００とが接続された状態において、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２の一部を構成するものである（図２参照）。

更に、本体部３０１の内部には、交流充電スタンド３００や電動車両２００との通信経路となる複数の通信線も配置されている。当該通信線は、電動車両２００、中継機１００、及び交流充電スタンド３００が接続された状態において、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成するものである（図２参照）。

上記の他、本体部１０１は、コンバータコンバータ１４０と、制御装置１６０とをその内部に備えている。コンバータコンバータ１４０は、交流充電スタンド３００から供給された交流電力を、直流電力に変換して出力するための装置である。コンバータコンバータ１４０は、交流電力が入力される一対の入力端子１４１、１４２と、直流電力を出力する一対の出力端子１４３、１４４とを備えている。

図２に示されるように、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２の端部が、それぞれ入力端子１４１、１４２に接続された状態となっている。また、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２の端部が、それぞれ出力端子１４３、１４４に接続された状態となっている。

制御装置１６０は、制御装置２６０と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースを備えたコンピュータシステムである。制御装置１６０は、交流充電スタンド３００や電動車両２００と通信を行い、充電の開始等を制御するためのものである。当該制御の具体的な内容については、後に説明する。

充電ケーブル１１０は、コンバータコンバータ１４０から出力された直流電力を、後述の充電コネクタ１２０を経由して外部に出力するためのケーブルである。充電ケーブル１１０の内部には、電力を伝達するための一対の導線が配置されている。当該導線は、電動車両２００と中継機１００とが接続された状態において、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２の一部を構成するものである（図２参照）。

また、充電ケーブル１１０の内部には、電動車両２００との通信経路となる複数の通信線も配置されている。当該通信線は、電動車両２００と中継機１００とが接続された状態において、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成するものである（図２参照）。

充電コネクタ１２０は、電動車両２００の供給口１３０に挿入されるコネクタであって、充電ケーブル１１０の端部に接続されている。電動車両２００の充電が行われる際には、使用者は充電コネクタ１２０を把持しながら電動車両２００の供給口１３０に挿入する。充電コネクタ１２０の内部には不図示のロック機構が備えられている。電動車両２００の供給口１３０に充電コネクタ１２０が挿入されると、ロック機構がロック状態となって、充電コネクタ１２０が供給口１３０から抜けてしまうことが防止される。

充電コネクタ１２０にはロック解除ボタン１２２が備えられている。ロック解除ボタン１２２は、使用者の操作によってロック機構のロック状態を解除し、充電コネクタ１２０を供給口から取り外し得る状態とするためのボタンである。使用者は、ロック解除ボタン１２２を押しながらであれば充電コネクタ１２０を引き抜くことができる。

充電ケーブル１１０の内部と同様、充電コネクタ１２０の内部にも、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２の一部を構成する一対の導線が配置されている。また、信号伝達経路ＳＧＬ１０や信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０の一部を構成する通信線も配置されている。

供給口１３０は、交流充電スタンド３００が備える充電コネクタ３２０が接続される部分である。供給口１３０は、ＩＥＣ６２１９６−２の規格に準拠した車両が備える供給口と同様に構成されている。このため、供給口１３０に充電コネクタ３２０が挿入されると、充電コネクタ３２０が備えるロック機構によってロック状態となる。

交流充電スタンド３００の充電コネクタ３２０が中継機１００の供給口１３０に挿入され、且つ、中継機１００の充電コネクタ１２０が電動車両２００の供給口２１０に挿入された状態（以下、かかる状態を「中継状態」とも称する）における全体の構成について、図２を参照しながら説明を補足する。

中継状態においては、コンバータコンバータ１４０と蓄電池２４０とが直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２によって接続された状態となる。また、コンバータコンバータ１４０と交流電力源３４０とも交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２によって接続された状態となる。ただし、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２のうち本体部３０１の内部にある部分には、それぞれリレーＲＬ３１、ＲＬ３２が配置されており、これらはいずれも開状態となっている。このため、交流電力源３４０から出力される交流電力は、中継状態となっても直ちにはコンバータ１４０には入力されない。

信号伝達経路ＳＧＬ１０の一端は制御装置２６０の信号入力端子２６１に接続されており、他端はＣＰＬＴ信号発信部３５０に接続されている。信号入力端子２６１は、ＣＰＬＴ信号発信部３５０から発信されたＣＰＬＴ信号を制御装置２６０が受信するための端子である。

接地経路ＧＬ１０の一端は制御装置２６０の接地端子２６３に接続されており、他端は設置されている。ＣＰＬＴ信号発信部３５０は、信号伝達経路ＳＧＬ１０と接地経路ＧＬ１０との間を繋ぐように配置されている。このため、ＣＰＬＴ信号発信部３５０によって発信されたＣＰＬＴ信号は、信号伝達経路ＳＧＬ１０を通じて伝達される。

中継機１００の内部には、信号伝達経路ＳＧＬ１１が配置されている。信号伝達経路ＳＧＬ１１は、一端が信号伝達経路ＳＧＬ１０に接続されており、他端が制御装置１６０の信号入力端子１６１に接続されている。信号入力端子１６１は、ＣＰＬＴ信号発信部３５０から発信されたＣＰＬＴ信号を制御装置１６０が受信するための端子である。

また、中継機１００の内部には、信号伝達経路ＳＧＬ１２が配置されている。信号伝達経路ＳＧＬ１２は、一端が信号伝達経路ＳＧＬ１０に接続されており、他端が制御装置１６０の信号入出力端子１６７に接続されている。信号入出力端子１６７は、ＣＰＬＴ信号発信部３５０から発信されたＣＰＬＴ信号を制御装置１６０が受信するための端子である。また、後に説明するように、電動車両２００に向けてＣＰＬＴ信号を出力するための端子でもある。

更に、中継機１００の内部には、接地経路ＧＬ１１が配置されている。接地経路ＧＬ１１は、一端が接地経路ＧＬ１０に接続されており、他端が制御装置１６０の接地端子１６３に接続されている。

信号伝達経路ＳＧＬ１０のうち、信号伝達経路ＳＧＬ１１が接続されている部分と、信号伝達経路ＳＧＬ１２が接続されている部分との間には、リレーＲＬ１１が配置されている。また、信号伝達経路ＳＧＬ１１の途中にはリレーＲＬ１２が配置されている。リレーＲＬ１１及びリレーＲＬ１２は、いずれも制御装置１６０によってその開閉が制御される。尚、両者の動作は互いにリンクしており、リレーＲＬ１１及びリレーＲＬ１２のうち一方が開状態となると、他方が閉状態となるように制御される。中継状態となった直後においては、リレーＲＬ１１は閉状態となっており、リレーＲＬ１２は開状態となっている。

信号伝達経路ＳＧＬ２０は、電動車両２００から交流充電スタンド３００まで伸びる信号線であって、その一端が制御装置２６０の信号出力端子２６２に接続されている。また、制御装置２６０の内部には５Ｖ出力ライン２６４が配置されており、５Ｖ出力ライン２６４と信号出力端子２６２とが抵抗Ｒ２１を介して繋がれている。

中継機１００の内部には、信号伝達経路ＳＧＬ２１が配置されている。信号伝達経路ＳＧＬ２１は、一端が信号伝達経路ＳＧＬ２０に接続されており、他端が制御装置１６０の信号出力端子１６２に接続されている。また、制御装置１６０の内部には５Ｖ出力ライン１６４が配置されており、５Ｖ出力ライン１６４と信号出力端子１６２とが抵抗Ｒ１１を介して繋がれている。

また、中継機１００の内部には、信号伝達経路ＳＧＬ２２が配置されている。信号伝達経路ＳＧＬ２２は、一端が信号伝達経路ＳＧＬ２０に接続されており、他端が制御装置１６０の信号入力端子１６８に接続されている。信号入力端子１６８は、信号伝達経路ＳＧＬ２０のうち、後述のリレーＲＬ１３よりも充電コネクタ１２０側の部分の電位を測定するための端子である。

信号伝達経路ＳＧＬ２０のうち、信号伝達経路ＳＧＬ２１が接続されている部分と、信号伝達経路ＳＧＬ２２が接続されている部分との間には、リレーＲＬ１３が配置されている。また、充電コネクタ１２０の内部には、信号伝達経路ＳＧＬ２０と接地経路ＧＬ１０とを接続する信号線が形成されており、当該信号線の途中にリレーＲＬ１４が配置されている。

リレーＲＬ１３及びリレーＲＬ１４は、いずれも制御装置１６０によってその開閉が制御される。尚、両者の動作は互いにリンクしており、リレーＲＬ１３及びリレーＲＬ１４のうち一方が開状態となると、他方が閉状態となるように制御される。中継状態となった直後においては、リレーＲＬ１３は閉状態となっており、リレーＲＬ１４は開状態となっている。

尚、図２に示されるように、電動車両２００、中継機１００、及び交流充電スタンド３００の内部には、これまでに説明したもの以外の信号線や抵抗、スイッチ等が配置されている。これらについては、制御装置１６０等によって行われる制御やそれに伴う各部の動作を説明する際において、必要に応じて説明を加えることとする。

図３、及び必要に応じて図２、図４を参照しながら、中継状態となった直後以降において実行される制御について説明する。

最初のステップＳ０１では、中継状態となったことが交流充電スタンド３００により判定される。かかる判定は、信号伝達経路ＳＧＬ１０の電位を不図示の電位計で計測することによって行われる。具体的には、以下のように判定が行われる。

接続状態となる前には、ＣＰＬＴ信号発信部３５０は、±１２Ｖの振幅を有する１ＫＨｚの矩形波を出力している。また、±１２Ｖの電圧が印可された信号伝達経路ＳＧＬ１０は回路の一部を構成しない状態であるから、電流が流れない。このため、交流充電スタンド３００においては、信号伝達経路ＳＧＬ１０の電位の最大値として１２Ｖが計測される状態となっている。

交流充電スタンド３００の内部では、信号伝達経路ＳＧＬ１０の途中に抵抗Ｒ３７が配置されている。また、電動車両２００の内部では、信号伝達経路ＳＧＬ１０と接地経路ＧＬ１０とが抵抗Ｒ２３を介して接続されている。

このため、接続状態となった後は、ＣＰＬＴ信号発信部３５０、抵抗Ｒ３７、及び抵抗Ｒ２３が閉じた回路内に配置された状態となるため、当該回路を電流が流れる。その結果、信号伝達経路ＳＧＬ１０のうち抵抗Ｒ３７と抵抗Ｒ２３との間の部分における最大電位は、分圧によって１２Ｖから９Ｖへと低下する。交流充電スタンド３００は、このような電位の低下を検知して、接続状態となったと判定する。

接続状態となったことの判定は、電動車両２００の制御装置２６０でも行われる（ステップＳ０２）。かかる判定は、信号出力端子２６２の電位を不図示の電位計で計測することによって行われる。具体的には、以下のように判定が行われる。

接続状態となる前には、信号出力端子２６２から先の信号伝達経路ＳＧＬ２０は回路の一部を構成しない状態であるから、電流が流れない。このため、信号出力端子２６２の電位は、５Ｖ出力ライン２６４と同一の電位（５Ｖ）となっている。

充電コネクタ３２０の内部では、信号伝達経路ＳＧＬ２０と接地経路ＧＬ１０とが抵抗Ｒ３５を介して接続されている。また、これと並列に、信号伝達経路ＳＧＬ２０と接地経路ＧＬ１０とが抵抗Ｒ３４、Ｒ３６を介して接続されている。更に、抵抗Ｒ３４と抵抗Ｒ３６とを繋ぐ信号線と、接地経路ＧＬ１０とが、スイッチＳＷ３２を介して接続されている。

このため、接続状態となった後は、５Ｖ出力ライン２６４、抵抗Ｒ２１、及び抵抗Ｒ３５等が閉じた回路内に配置された状態となるため、当該回路を電流が流れる。その結果、信号出力端子２６２における電位は、分圧によって５Ｖよりも小さな所定の電位へと低下する。制御装置２６０は、このような電位の低下を検知して、接続状態となったと判定する。

ステップＳ０１及びＳ０２において、上記のように接続状態となったと判定されると、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、充電コネクタ３２０が供給口１３０に正しく装着されているかどうか、すなわち、充電コネクタ３２０のロック機構がロック状態となっているかどうかが、電動車両２００の制御装置２６０によって判定される。

本実施形態では、ロック機構がロック状態のときにはスイッチＳＷ３２が閉状態となり、ロック機構がロック状態でないときにはスイッチＳＷ３２が開状態となるように構成されている。このため、ロック機構の状態によって、信号伝達経路ＳＧＬ２０を含む回路の状態が変化し、信号出力端子２６２の電位が変化する。制御装置２６０は、信号出力端子２６２の電位を計測することにより、ロック機構がロック状態となっているかどうかを判定する。

ロック機構がロック状態となっていると判定されれば、ステップＳ０４に移行する。ロック機構がロック状態となっていないと判定されれば、ステップＳ０３の判定が繰り返される。つまり、ロック状態となるまで処理が中断される。

ステップＳ０４に移行したということは、電動車両２００と中継機１００との物理的な接続、及び、中継機１００と交流充電スタンド３００との物理的な接続が、いずれも正常に行われているということである。このため、ステップＳ０４以降では、充電を開始するために必要な通信が行われる。

ステップＳ０４に移行した時には、ＣＰＬＴ信号発信部３５０から送信されたＣＰＬＴ信号が、信号伝達経路ＳＧＬ１０を通じて伝達され、制御装置２６０の信号入力端子２６１に入力されている。ステップＳ０４では、ＣＰＬＴ信号が正常であるかどうかが制御装置２６０によって判定される。具体的には、信号入力端子２６１に入力されているＣＰＬＴ信号のピーク電圧が正常な範囲となっているかどうか、及び、ＣＰＬＴ信号のＤｕｔｙ（Ｈｉ状態の時間とＬｏ状態の時間との比率）が正常な範囲となっているかどうかが判定される。

尚、ＣＰＬＴ信号は、その矩形波のピーク電圧を電動車両２００側で変化させることによって、コネクタが接続されたこと（ステップＳ０２）や充電の許可（後述のステップＳ０６）を交流充電スタンド３００へと伝達するために用いられる信号である。また、そのＤｕｔｙによって、交流充電スタンド３００から供給可能な電流の上限値を電動車両２００へと伝達するためにも用いられる信号である。

ステップＳ０４においてＣＰＬＴ信号が正常であると判定された場合には、ステップＳ０６に移行する。ＣＰＬＴ信号が正常でないと判定された場合には、ステップＳ０５に移行して、必要なエラー処理（使用者に対する報知等）がなされる。その後、図３に示される処理は中断され、電動車両２００への充電は行われない。尚、ステップＳ０３及びステップＳ０４が実行される順序は逆であってもよい。

図４（Ａ）には、ステップＳ０４からステップＳ０６に移行する直前の時点における状態が模式的に示されている。正常なＣＰＬＴ信号により、交流充電スタンド３００からは、電動車両２００に供給し得る電流の上限値に関する情報（矢印ＡＲ０１）が電動車両２００に向けて伝達される。

このとき、交流充電スタンド３００からの電力の出力は未だ行われておらず、且つ中継機１００に対する電流の供給は一切行われていないのであるから、制御装置１６０は起動されていない状態となっている。しかしながら、電流の上限値に関する情報は、制御装置１６０を介することなく、信号伝達経路ＳＧＬ１０及び接地経路ＧＬ１０を介して電動車両２００に伝達されるので、この時点で制御装置１６０が起動されている必要はない。

ステップＳ０６では、電動車両２００から交流充電スタンド３００に向けて充電を許可する旨の信号が伝達される。具体的には、制御装置２６０により、電動車両２００の内部にあるスイッチＳＷ２１（図２参照）が開状態から閉状態に切り替えられる。スイッチＳＷ２１は、信号伝達経路ＳＧＬ１０と接地経路ＧＬ１０とを接続する信号線の途中において、抵抗Ｒ２２と直列に並ぶように配置されたスイッチである。

スイッチＳＷ２１が閉状態となると、抵抗Ｒ２３と並列に抵抗Ｒ２２が接続された状態となる。その結果、信号伝達経路ＳＧＬ１０の最大電位は更に低下して、９Ｖから６Ｖへと変化する。交流充電スタンド３００は、このような電位の低下を検知して、電動車両２００から充電の開始が許可されたと判定する。

図４（Ｂ）には、ステップＳ０６が完了した時点における状態が模式的に示されている。交流充電スタンド３００からは、電動車両２００に供給し得る電流の上限値に関する情報（矢印ＡＲ０１）が電動車両２００に向けて引き続き伝達されている。また、電動車両２００からは、充電を許可する信号（矢印ＡＲ０２）が交流充電スタンド３００に向けて伝達されている。これらはいずれも、起動されていない制御装置１６０を介することなく、信号伝達経路ＳＧＬ１０及び接地経路ＧＬ１０を介して伝達される。

ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、充電の許可を受けた交流充電スタンド３００から交流電力の出力が開始される。具体的には、リレーＲＬ３１、ＲＬ３２が、いずれも開状態から閉状態に切り替えられる。その結果、交流電力源３４０から出力された交流電力が、直流電力伝達経路ＤＣＬ１、ＤＣＬ２を介してコンバータ１４０へと供給され始める。

図４（Ｃ）には、ステップＳ０７が完了した時点における状態が模式的に示されている。交流充電スタンド３００からの電流の上限値に関する情報は、電動車両２００に向けて引き続き直接送信されており、電動車両２００からの充電の許可は、交流充電スタンド３００に向けて引き続き直接送信されている。

交流充電スタンド３００から出力された交流電力（矢印ＡＲ２１）は、中継機１００のコンバータ１４０に供給されている。ただし、この時点ではコンバータ１４０は起動されていなので、コンバータ１４０による電力変換は行われず、電動車両２００に対する直流電力の供給も行われない。

図２に示されるように、制御装置１６０には、一対の電力入力端子１６５、１６６が備えられている。本体部１０１の内部において、電力入力端子１６５は直流電力伝達経路ＤＣＬ１に接続されており、電力入力端子１６６は直流電力伝達経路ＤＣＬ２に接続されている。

このため、交流充電スタンド３００から出力された交流電力は、制御装置１６０の電力入力端子１６５、１６６にも供給される。制御装置１６０は、かかる交流電力の供給を受けて起動される（ステップＳ０８）。

ステップＳ０８に続くステップＳ１２では、起動された制御装置１６０が有する５Ｖ出力ライン１６４から、５Ｖの電圧が出力され始める。かかる電圧は、抵抗Ｒ１１を介して信号出力端子１６２から出力された後、信号伝達経路ＳＧＬ２１を介して信号伝達経路ＳＧＬ２０へと出力される。尚、抵抗Ｒ１１の抵抗値は、抵抗Ｒ２１の抵抗値と同一である。

このため、信号伝達経路ＳＧＬ２０には、制御装置２６０の信号出力端子２６２と、制御装置１６０の信号出力端子１６２とから、同一の電圧が出力されている。

その後、ステップＳ１２では、ステップＳ０２において制御装置２６０によって行われる処理（接続状態となったことの判定）と同一の処理が、制御装置１６０によって行われる。つまり、５Ｖ出力ライン１６４、抵抗Ｒ１１、及び抵抗Ｒ３５等が閉じた回路内に配置された状態となったこと、すなわち接続状態となったことが、信号出力端子１６２の電位の変化に基づいて制御装置１６０により判定される。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、ステップＳ０３において制御装置２６０によって行われる処理（充電コネクタ３２０のロック機構がロック状態となっているかどうかの判定）と同一の処理が、制御装置１６０によって行われる。つまり、スイッチＳＷ３２が閉状態となっていること、すなわちロック状態となっていることが、信号出力端子２６２の電位に基づいて制御装置１６０により判定される。

ロック機構がロック状態となっていると判定されれば、ステップＳ１４に移行する。ロック機構がロック状態となっていないと判定されれば、ステップＳ１３の判定が繰り返される。つまり、ロック状態となるまで処理が中断される。

ステップＳ１４では、ステップＳ０４において制御装置２６０によって行われる処理（ＣＰＬＴ信号が正常であるかどうかの判定）と同一の処理が、制御装置１６０によって行われる。

このとき、リレーＲＬ１２は開状態であるから、ＣＰＬＴ信号発信部３５０から送信されたＣＰＬＴ信号は、信号入力端子１６１には入力されない。一方、信号入出力端子１６７と信号伝達経路ＳＧＬ１０とは繋がった状態となっているので、ＣＰＬＴ信号は信号入出力端子１６７に入力されている。

制御装置１６０は、信号入出力端子１６７に入力されているＣＰＬＴ信号を監視しながら、ＣＰＬＴ信号のピーク電圧が正常な範囲となっているかどうか、及び、ＣＰＬＴ信号のＤｕｔｙが正常な範囲となっているかどうかを判定する。

ステップＳ１４においてＣＰＬＴ信号が正常であると判定された場合には、ステップＳ１６に移行する。ＣＰＬＴ信号が正常でないと判定された場合には、ステップＳ１５に移行して、必要なエラー処理（使用者に対する報知等）がなされる。その後、図３に示される処理は中断され、電動車両２００への充電は行われない。尚、ステップＳ１３及びステップＳ１４が実行される順序は逆であってもよい。

ステップＳ１６では、ステップＳ０６において制御装置２６０によって行われる処理（充電の許可）と同一の処理が、制御装置１６０によって行われる。具体的には、制御装置１６０により、本体部１０１の内部にあるスイッチＳＷ１１（図２参照）が開状態から閉状態に切り替えられる。スイッチＳＷ１１は、信号伝達経路ＳＧＬ１１と接地経路ＧＬ１１とを接続する信号線の途中において、抵抗Ｒ１２と直列に並ぶように配置されたスイッチである。抵抗Ｒ１２の抵抗値は、抵抗Ｒ２２の抵抗値と同一である。

また、本体部１０１の内部では、信号伝達経路ＳＧＬ１０と接地経路ＧＬ１０とが抵抗Ｒ１３を介して接続されている。抵抗Ｒ１３の抵抗値は、抵抗Ｒ２３の抵抗値と同一である。ステップＳ１６においてスイッチＳＷ２１が閉状態となると、抵抗Ｒ１３と並列に抵抗Ｒ１２が接続された状態となる。ただし、この時点ではリレーＲＬ１２が開状態となっているので、スイッチＳＷ２１が開状態となっても、信号伝達経路ＳＧＬ１０を介して伝達されているＣＰＬＴ信号は何ら影響を受けない。

ステップＳ１６が完了した時点においては、電動車両２００のうち抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、及びスイッチＳＷ２１が含まれる回路部分の状態と、中継機１００のうち抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、及びスイッチＳＷ１１が含まれる回路部分の状態とが、互いに同一になっている。

換言すれば、信号伝達経路ＳＧＬ１０、信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０に繋がる電動車両２００の内部回路と、信号伝達経路ＳＧＬ１０、信号伝達経路ＳＧＬ２０、及び接地経路ＧＬ１０に繋がる中継機１００の内部回路とは、交流充電スタンド３００側から見れば同一の状態となっている。このため、ステップＳ１６が完了した時点における中継機１００の状態は、交流充電スタンド３００に対して充電を許可する準備（信号伝達経路ＳＧＬ１０の電位を６Ｖとするための準備）が完了した状態ということもできる。

ステップＳ１６に続くステップＳ２１では、リレーＲＬ１１、ＲＬ１２、ＲＬ１３、ＲＬ１４の状態が、制御装置１６０によって切り替えられる。具体的には、リレーＲＬ１１の状態が閉状態から開状態へと切り替えられて、これとリンクするリレーＲＬ１２の状態が開状態から閉状態へと切り替えられる。同時に、リレーＲＬ１３の状態が閉状態から開状態へと切り替えられて、これとリンクするリレーＲＬ１４の状態が開状態から閉状態へと切り替えられる。

図４（Ｄ）には、ステップＳ２１が完了した時点における状態が模式的に示されている。電動車両２００と交流充電スタンド３００とを直接繋いでいた信号伝達経路ＳＧＬ１０は、リレーＲＬ１１によって遮断された状態となっている。一方、交流充電スタンド３００のＣＰＬＴ信号発信部３５０と、中継機１００の制御装置１６０とは、信号伝達経路ＳＧＬ１０及び信号伝達経路ＳＧＬ１１を介して繋がった状態となっている。

このため、電動車両２００に供給し得る電流の上限値に関する情報（矢印ＡＲ０１）は、交流充電スタンド３００から電動車両２００には伝達されず、中継機１００の制御装置１６０に伝達されることとなる。

また、ステップＳ２１が完了した以降は、信号伝達経路ＳＧＬ１０における最大電位は、電動車両２００によってではなく中継機１００によって６Ｖの状態が維持される。つまり、充電を許可する信号（矢印ＡＲ０２）は電動車両２００からは送信されず、中継機１００の制御装置１６０から送信され交流充電スタンド３００へと伝達される。このように、制御装置１６０から交流充電スタンド３００へと伝達される信号は、本来は電動車両２００から直接送信されるべき信号を、制御装置１６０が疑似的に生成して送信している（疑似許可信号）ということもできる。

交流充電スタンド３００から出力される交流電力（矢印ＡＲ２１）は、引き続きコンバータ１４０及び制御装置１６０へと供給され続ける。このため、制御装置１６０が起動された状態も引き続き維持される。

また、電動車両２００の制御装置２６０は、信号出力端子２６２の電位が５Ｖとなったことを検知し、これにより、供給口２１０に対する充電コネクタの接続が解除されたと判定する（実際には、供給口２１０には充電コネクタ１２０が接続されたままである）。尚、ステップＳ２１におけるリレーＲＬ１１等の切換えは、ステップＳ０６が実行されてから３秒間が経過するよりも早いタイミングにおいて実行される。これは、充電を許可してから３秒間が経過したにも拘らず蓄電池２４０への充電が開始されないことに伴って、電動車両２００の制御装置２６０により何らかのエラー処理が行われてしまうことを防止するためである。

ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、電動車両２００に対して直流電力の供給を開始するための所定の処理が実行される。かかる処理は、ＩＥＣ６１８５１−２３又はＳＡＥ Ｊ１７７２の規格に準拠した一連の手順であって、充電コネクタ１２０内のスイッチＳＷ１２を制御装置１６０が切り換えること等によって実行される。所定の手順で処理が実行されると、電動車両２００から、充電を許可する旨の信号が制御装置１６０に送信される。

これに応じて、制御装置１６０によってコンバータ１４０が起動される。コンバータ１４０は、入力端子１４１、１４２に入力された交流電力を直流電力に変換し、出力端子１４３、１４４から出力する。出力端子１４３、１４４から出力された直流電力は、交流電力伝達経路ＡＣＬ１、ＡＣＬ２を介して電動車両２００に供給され、蓄電池２４０に充電される。

図４（Ｅ）には、ステップＳ２２が完了した時点における状態が模式的に示されている。図４（Ｄ）と同様に、図４（Ｅ）でも、電動車両２００に供給し得る電流の上限値に関する情報（矢印ＡＲ０１）は、交流充電スタンド３００から中継機１００の制御装置１６０へと伝達されている。また、充電を許可する信号（矢印ＡＲ０２）は、中継機１００の制御装置１６０から送信され交流充電スタンド３００へと伝達されている。交流充電スタンド３００から出力される交流電力は、引き続きコンバータ１４０及び制御装置１６０へと供給され続ける。このため、制御装置１６０が起動された状態も引き続き維持される。交流充電スタンド３００から出力される交流電力（矢印ＡＲ２１）は、引き続きコンバータ１４０及び制御装置１６０へと供給され続ける。

また、制御装置１６０から電動車両２００に向けて、電動車両２００に供給し得る電流の上限値に関する情報（矢印ＡＲ１３）が伝達される。具体的には、交流充電スタンド３００から信号入力端子１６１に入力されているＣＰＬＴ信号と同一のＣＰＬＴ信号が、信号入出力端子１６７から出力され、制御装置２６０の信号入力端子２６１へと入力される。

充電を許可する信号（矢印ＡＲ１４）は電動車両２００から送信され、中継機１００の制御装置１６０へと伝達される。ここでいう充電を許可する信号とは、スイッチＳＷ２１の切換えによる信号入出力端子１６７の電位の変化である。

以上のように、本実施形態に係る中継機１００では、接続状態となった直後においては、電動車両２００と交流充電スタンド３００とが、信号伝達経路ＳＧＬ１０及び接地経路ＧＬ１０を介して直接通信する。当該通信に基づいて、交流充電スタンド３００から交流電力の出力が開始される。

中継機１００の制御装置１６０は、それまでは起動されていない状態となっており、交流充電スタンド３００から出力される交流電力の供給を受けて起動される。

その後は、制御装置１６０が交流充電スタンド３００と通信することにより、交流充電スタンド３００から交流電力が出力されている状態が維持される。また、制御装置１６０が電動車両２００の制御装置２６０と通信することにより、中継機１００から電動車両２００に直流電力が供給されている状態が維持される。

このため、中継機１００の制御装置１６０を起動するための電源を別途確保することなく、交流充電スタンド３００から電動車両２００に電力を供給することが可能となっている。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００：中継機
１２０：充電コネクタ
１３０：供給口
１４０：コンバータ
１６０：制御装置
ＳＧＬ１０：信号伝達経路
２００：電動車両
２６０：制御装置
３００：交流充電スタンド

Claims (3)

1. 交流充電スタンド（３００）からの交流電力を電動車両（２００）に供給するために、互いに規格の異なる前記電動車両と前記交流充電スタンドとの間を中継する中継機（１００）であって、
   前記交流充電スタンドに接続される第１接続部（１３０）と、
   前記電動車両に接続される第２接続部（１２０）と、
   前記交流充電スタンドからの交流電力を直流電力に変換する電力変換部（１４０）と、
   前記交流充電スタンド及び前記電動車両のそれぞれと通信を行う制御部（１６０）と、
   前記交流充電スタンドと前記電動車両との間で直接通信が行われるよう、前記交流充電スタンドと前記電動車両とを繋ぐ直接通信経路（ＳＧＬ１０）と、を備え、
   前記直接通信経路を介して前記電動車両から前記交流充電スタンドへと充電許可信号が送信され、これにより前記交流充電スタンドからの交流電力の出力が開始されるまでの間は、前記制御部は起動されていない状態となっており、
   前記制御部は、前記交流充電スタンドからの交流電力の出力が開始された後、当該交流電力の供給を受けて起動されるように構成されていることを特徴とする中継機。
2. 前記制御部が起動された後においては、
   前記直接通信経路を遮断するための第１処理と、
   前記電動車両から送信される前記充電許可信号と同一の信号である疑似許可信号を、前記制御部から前記交流充電スタンドに向けて送信するための第２処理と、
   前記交流充電スタンドからの交流電力を前記電力変換部によって直流電力に変換し、当該直流電力を前記電動車両に供給するための第３処理と、が、前記制御部によって実行されることを特徴とする、請求項１に記載の中継機。
3. 前記第１処理は、前記電動車両から前記充電許可信号が送信されて始めてから、所定期間内に実行されることを特徴とする、請求項２に記載の中継機。

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