JP6394665B2 - 充電装置及び充電装置の制御方法 - Google Patents

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Description

この発明は、充電装置及びその制御方法に関し、特に、車両の外部に設けられる給電設備から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電するための充電装置及びその制御方法に関する。
特開2013−38996号公報(特許文献1)は、車両外部の給電設備(充電スタンド)から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電可能な車両用充電装置を開示する(以下、車両の外部に設けられる給電設備による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。)。
この車両用充電装置は、車両に搭載され、充電ケーブルを通じて給電設備とやり取りされるパイロット信号(CPLT信号)を用いて、給電設備に対して給電(外部充電)を要求する。具体的には、車両用充電装置の制御手段は、パイロット信号の電位を変化させることによって、給電設備に対して給電を要求する(特許文献1参照)。
特開2013−38996号公報
上記の車両用充電装置では、充電装置(車両)においてパイロット信号の電位を操作することにより充電装置から給電設備(充電スタンド)に対して給電が要求され、給電要求に応じて給電設備から充電装置(車両)への給電が開始される。
しかしながら、給電設備によっては、給電設備の仕様上、充電装置からの給電要求に基づくことなく給電を開始するものもある。このような給電設備については、給電要求に基づいて給電設備から給電を受ける仕様となっている上記のような車両用充電装置では、給電設備が正常(給電設備の仕様)であるのか異常であるのか不明であり、給電設備が異常である可能性があるので、外部充電が不許可とされ得る。このような給電設備についても、給電設備が正常であれば、外部充電を許可することが望ましい。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、充電装置からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備からも外部充電を実行可能とする充電装置及びその制御方法を提供することである。
本開示の充電装置は、車両の外部に設けられる給電設備から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電するための充電装置であって、インレットと、制御装置とを備える。インレットは、充電ケーブルに設けられるコネクタと接続可能に構成される。制御装置は、コネクタがインレットと接続されている場合に、給電設備から充電ケーブルを通じて受けるパイロット信号(パイロット信号CPLT)の電位を操作することによって、給電設備に対して給電を要求するとともに蓄電装置の充電を許可するように構成される。そして、制御装置は、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない状況を確認したときは、蓄電装置の充電を許可する。
また、本開示の制御方法は、車両の外部に設けられる給電設備から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電する充電装置の制御方法である。充電装置は、充電ケーブルに設けられるコネクタと接続可能に構成されたインレットを備える。そして、制御方法は、コネクタがインレットと接続されている場合に、給電設備から充電ケーブルを通じて受けるパイロット信号(パイロット信号CPLT)の電位を操作することによって、給電設備に対して給電を要求するとともに蓄電装置の充電を許可するステップと、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始が検知された場合、コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されると、蓄電装置の充電を許可するステップとを含む。
上記の充電装置及び制御方法においては、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始が検知された場合、コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されると、給電設備は給電及びその停止ができるように正常に作動しているものと判断され、外部充電が許可される。したがって、この充電装置及び制御方法によれば、充電装置からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備からも外部充電を実行することができる。
制御装置は、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されないときは、蓄電装置の充電を不許可とする。
コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されないときは、給電設備において、たとえば給電経路に設けられているリレーが閉固着している等の異常が発生している可能性があるので、外部充電が不許可とされる。したがって、この充電装置によれば、給電設備の異常により充電装置からの給電要求に基づくことなく給電が行なわれてしまう場合に、外部充電を不許可とすることができる。
制御装置は、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、パイロット信号の電位を操作することによって給電設備に対して給電の停止を要求する。そして、給電の停止要求に従って給電設備からの給電電圧の出力が停止したときは、制御装置は、蓄電装置の充電を許可する。
この充電装置によれば、制御装置によるパイロット信号の電位操作に連動して給電設備が正常に作動するか否かを判断することができる。
制御装置は、コネクタがインレットと接続された状態において給電設備から給電電圧が出力されていない場合に、給電設備から給電電圧が出力されていないことの履歴を残す。そして、制御装置は、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、上記の履歴が有るときは蓄電装置の充電を許可する。
この充電装置によれば、制御装置によりパイロット信号の電位を操作することなく、給電設備が正常に作動しているか否かを判断することができる。
本開示によれば、充電装置からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備からも外部充電を行なうことができる。
実施の形態1に従う充電装置が適用される車両の概略構成図である。 車両のECU及びインレット、並びに図1に示した給電設備の回路構成を示した図である。 車両が、規格に準拠した給電設備と接続される場合の、給電電圧、パイロット信号、及びコネクタ接続信号の変化の様子を示すタイムチャートである。 車両からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備(A)の動作例を示した図である。 車両からの給電要求に基づくことなく給電を開始する他の給電設備(B)の動作例を示した図である。 ECUのCPUにより実行される外部充電可否判定処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両が、図4で動作説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第1のタイムチャートである。 実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両が、図4で動作説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第2のタイムチャートである。 実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両が、図5で動作説明した給電設備(B)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第1のタイムチャートである。 実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両が、図5で動作説明した給電設備(B)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第2のタイムチャートである。 実施の形態2におけるECUのCPUにより実行される外部充電可否判定処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態2に従う充電装置を搭載した車両が、図4で説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第1のタイムチャートである。 実施の形態2に従う充電装置を搭載した車両が、図4で説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧及び各種信号の変化の様子を示す第2のタイムチャートである。
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、図中同一又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。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に従う充電装置が適用される車両100の概略構成図である。図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレー(以下「SMR(System Main Relay)」とも称する。)120と、パワーコントロールユニット(以下「PCU(Power Control Unit)」とも称する。)140と、動力出力装置150と、駆動輪160とを備える。また、車両100は、充電器200と、充電リレー210と、インレット220と、電子制御装置(以下「ECU(Electronic Control Unit)」とも称する。)300とをさらに備える。
蓄電装置110は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置110は、動力出力装置150において発電される電力を受けて充電される他、車両100の外部に設けられる給電設備から外部充電時に供給される電力を受けて充電される。蓄電装置110として、電気二重層キャパシタ等も採用可能である。SMR120は、蓄電装置110とPCU140との間に設けられ、蓄電装置110とPCU140との電気的な接続/切離を行なうためのリレーである。
PCU140は、蓄電装置110から電力を受けて動力出力装置150を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、PCU140は、動力出力装置150に含まれるモータを駆動するためのインバータや、インバータに供給される直流電圧を蓄電装置110の電圧以上に昇圧するコンバータ等を含んで構成される。動力出力装置150は、駆動輪160を駆動するための動力を出力する装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置150は、駆動輪160を駆動するモータ等を含んで構成される。
インレット220は、車両100の外部に設けられる給電設備の充電ケーブルのコネクタと接続可能に構成される。この図1では、インレット220は、給電設備400の充電ケーブル440に設けられるコネクタ410と接続されている。給電設備による外部充電中、インレット220は、給電設備の充電ケーブルを通じて供給される電力を受け、その受けた電力を充電器200へ出力する。
インレット220とECU300との間には信号線L1,L2が設けられる。信号線L1は、車両100とインレット220に接続される給電設備との間で所定の情報をやり取りするためのパイロット信号CPLTを伝達するための信号線である。信号線L2は、インレット220と給電設備のコネクタとの接続状態を示すコネクタ接続信号PISWを伝達するための信号線である。パイロット信号CPLT、及びコネクタ接続信号PISWについては後述する。
充電器200は、充電リレー210を通じて蓄電装置110に電気的に接続される。充電器200は、ECU300からの指令に従って、インレット220に入力される電力を、蓄電装置110の充電電圧を有する電力に変換する。充電器200によって電力変換された電力は、充電リレー210を通じて蓄電装置110へ供給され、蓄電装置110が充電される。充電リレー210は、充電器200と蓄電装置110との間に設けられ、ECU300からの信号ENに基づいて、充電器200と蓄電装置110との電気的な接続/切離を行なう。
ECU300は、CPU(Central Processing Unit)、処理プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、各種信号を入出力するための入出力ポート等(いずれも図示せず)を含む。ECU300は、ROMに記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理、及び/又は専用の電子回路によるハードウェア処理により、所定の演算処理を実行する。
この図1では、車両100のインレット220が給電設備400のコネクタ410と接続され、給電設備400から車両100へ電力が供給される例が示されている。給電設備400は、コネクタ410と、EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)430と、充電ケーブル440とを含む。
EVSE430は、電源510に接続される。電源510は、たとえば商用系統電源である。EVSE430は、充電スタンド内に設けられるものとするが、充電ケーブル440の途中に設けられてもよい。EVSE430は、電源510から充電ケーブル440を通じた車両100への電力の供給/遮断を制御する。このEVSE430は、たとえば、アメリカ合衆国の「SAE J1772(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler)」の要求仕様を満たすものである。
EVSE430は、CCID(Charging Circuit Interrupt Device)450と、CPLT制御回路470とを含む。CCID450は、電源510から車両100への給電経路に設けられるリレーであり、CPLT制御回路470によって制御される。
CPLT制御回路470は、車両100のECU300と通信されるパイロット信号CPLTを生成し、充電ケーブル440に含まれる専用の信号線を通じてECU300へ出力する。パイロット信号CPLTは、ECU300において電位が操作され、CPLT制御回路470は、パイロット信号CPLTの電位に基づいてCCID450を制御する。すなわち、ECU300においてパイロット信号CPLTの電位を操作することによって、ECU300からCCID450を遠隔操作することができる。
図2は、車両100のECU300及びインレット220、並びに図1に示した給電設備400の回路構成を示した図である。図2を参照して、給電設備400のEVSE430は、CCID450及びCPLT制御回路470に加えて、制御部460と、電磁コイル471と、漏電検出器480とをさらに含む。CPLT制御回路470は、発振装置472と、抵抗R20と、電圧センサ473とを含む。
CCID450(以下「CCIDリレー450」とも称する。)は、車両100への給電経路に設けられ、CPLT制御回路470によって制御される。CCIDリレー450が開放状態のときは、給電経路が遮断され、CCIDリレー450が閉成状態のときは、電源510から充電ケーブル440を通じて車両100へ電力を供給可能な状態となる。
CPLT制御回路470は、コネクタ410及びインレット220を通じてECU300へパイロット信号CPLTを出力する。上述のように、パイロット信号CPLTは、車両100のECU300によって電位が操作され、ECU300からCCIDリレー450を遠隔操作するための信号として使用される。CPLT制御回路470は、パイロット信号CPLTの電位に基づいてCCIDリレー450を制御する。また、パイロット信号CPLTは、CPLT制御回路470からECU300へ充電ケーブル440の定格電流を通知するための信号としても使用される。
制御部460は、CPUと、記憶装置と、入出力ポート等とを含み(いずれも図示せず)、各種センサ及びCPLT制御回路470の信号の入出力を行なうとともに、CPLT制御回路470の動作を制御する。
発振装置472は、コネクタ410と車両100のインレット220とが非接続であるとき、電位がV0であって非発振のパイロット信号CPLTを出力する。コネクタ410がインレット220と接続されることによってパイロット信号CPLTの電位がV0よりも低いV1になり、EVSE430において車両100への給電の準備が完了すると、発振装置472は、規定の周波数(たとえば1kHz)及びデューティサイクルでパイロット信号CPLTを発振させる。
パイロット信号CPLTのデューティサイクルは、充電ケーブル440の定格電流に応じて設定される。車両100のECU300は、CPLT制御回路470から信号線L1を通じ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440の定格電流を検知することができる。
パイロット信号CPLTの電位がV1よりもさらに低いV2に低下すると、CPLT制御回路470は、電磁コイル471へ電流を供給する。CPLT制御回路470から電磁コイル471に電流が供給されると、電磁コイル471が電磁力を発生し、CCIDリレー450は閉成状態となる。これにより、充電ケーブル440を通じて車両100のインレット220に給電電圧(電源510からの電圧)が印加される。
漏電検出器480は、車両100への給電経路に設けられ、給電経路における漏電の有無を検出する。具体的には、漏電検出器480は、給電経路を構成する電力線対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。漏電検出器480により漏電が検出されると、電磁コイル471への給電が停止され、CCIDリレー450は開放状態となる。
コネクタ410内には、抵抗R6,R7及びスイッチSW3が設けられる。抵抗R6,R7及びスイッチSW3は、車両100のECU300に設けられる電源ノード350及びプルアップ抵抗R4、並びにインレット220に設けられる抵抗R5とともに、コネクタ410とインレット220との接続状態を検知する回路を構成する。
抵抗R6,R7は、信号線L2と接地線L3との間に直列に接続される。スイッチSW3は、抵抗R7に並列に接続される。スイッチSW3は、コネクタ410に設けられる押しボタン415と連動する。押しボタン415が押されていないときは、スイッチSW3は閉成状態であり、押しボタン415が押されると、スイッチSW3は開放状態となる。抵抗R5は、インレット220内において、信号線L2と接地線L3との間に接続される。
このような回路構成により、コネクタ410とインレット220とが未接続の場合には、電源ノード350の電圧及びプルアップ抵抗R4、並びに抵抗R5によって定まる電位(V3)を有する信号がコネクタ接続信号PISWとして信号線L2に生じる。コネクタ410とインレット220とが接続された状態(押しボタン415は非操作)では、電源ノード350の電圧及びプルアップ抵抗R4、並びに抵抗R5,R6によって定まる電位(V4)を有する信号がコネクタ接続信号PISWとして信号線L2に生じる。コネクタ410とインレット220とが接続された状態で押しボタン415が操作されると、電源ノード350の電圧及びプルアップ抵抗R4、並びに抵抗R5〜R7によって定まる電位(V5)を有する信号がコネクタ接続信号PISWとして信号線L2に生じる。したがって、ECU300は、コネクタ接続信号PISWの電位を検知することによって、コネクタ410とインレット220との接続状態を検出することができる。
ECU300は、上述の電源ノード350及びプルアップ抵抗R4に加えて、CPU310と、抵抗回路320と、入力バッファ330,340とをさらに含む。抵抗回路320は、プルダウン抵抗R2,R3と、スイッチSW2とを含む。プルダウン抵抗R2及びスイッチSW2は、パイロット信号CPLTが通信される信号線L1と車両アース360との間に直列に接続される。プルダウン抵抗R3は、信号線L1と車両アース360との間に接続される。スイッチSW2は、CPU310からの信号S2に応じてオン/オフされる。この抵抗回路320は、信号線L1を通じて通信されるパイロット信号CPLTの電位を操作するための回路である。
抵抗回路320が信号線L1、インレット220及びコネクタ410を通じてCPLT制御回路470に電気的に接続された状態において、スイッチSW2がオフ(遮断状態)されているときは、パイロット信号CPLTの電位は、プルダウン抵抗R3によって定まる電位(V1)となる。スイッチSW2がオン(導通状態)されると、パイロット信号CPLTの電位は、プルダウン抵抗R2,R3によって定まる電位(V2)となる。
入力バッファ330は、信号線L1からパイロット信号CPLTをCPU310に取り込むための回路である。入力バッファ340は、信号線L2からコネクタ接続信号PISWをCPU310に取り込むための回路である。
CPU310は、入力バッファ330からパイロット信号CPLTを受け、入力バッファ340からコネクタ接続信号PISWを受ける。CPU310は、コネクタ接続信号PISWの電位を検知し、コネクタ接続信号PISWの電位に基づいてコネクタ410とインレット220との接続状態を検知する。また、CPU310は、パイロット信号CPLTの発振状態及びデューティサイクルを検知することによって、充電ケーブル440の定格電流を検出する。
さらに、CPU310は、コネクタ410とインレット220とが接続されている場合に、信号S2(スイッチSW2)を制御してパイロット信号CPLTの電位を操作することにより、給電設備400に対して給電及びその停止を要求する。具体的には、CPU310は、信号S2をオンにしてパイロット信号CPLTの電位をV1からV2に変化させることによって、給電設備400に対して給電を要求する。また、CPU310は、信号S2をオフにしてパイロット信号CPLTの電位をV2からV1に変化させることによって、給電設備400に対して給電の停止を要求する。
信号S2がオンされることによりEVSE430においてCCIDリレー450が閉成状態になると、給電設備400からインレット220を通じて充電器200に給電電圧が与えられる。そして、所定の充電準備処理の完了後、CPU310は、充電器200に対して制御信号を出力する。これにより、充電器200が作動し、電源510による外部充電が実行される。
上述のように、給電設備400に設けられるEVSE430は、たとえば、SAE J1772によって定められる規格の要求仕様を満たすものである。以下、EVSE430を備える給電設備400は、「規格に準拠した給電設備400」とも称される。
図3は、車両100が、規格に準拠した給電設備400と接続される場合の、給電電圧VAC、パイロット信号CPLT、及びコネクタ接続信号PISWの変化の様子を示すタイムチャートである。図3において、横軸は時間を示す。給電電圧VACは、給電設備400から供給される電圧(交流)であり、具体的には、給電設備400のコネクタ410に現れる電圧である。パイロット信号CPLTの電位は、給電設備400側で検出される電位であり、具体的には、CPLT制御回路470の電圧センサ473の検出値である。コネクタ接続信号PISWについては、「OFF」はインレット220とコネクタ410とが非接続であることを示し、「ON」はインレット220とコネクタ410とが接続されていることを示す。
図3とともに図2を参照して、時刻t1において、コネクタ410がインレット220に接続されるものとする。時刻t1以前においては、コネクタ410とインレット220とが非接続であるのでパイロット信号CPLTの電位はV0であり、給電電圧VACは0Vである。
時刻t1において、コネクタ410がインレット220に接続されると、パイロット信号CPLTの電位はV1に低下する。これにより、EVSE430において、コネクタ410とインレット220との接続が認識され、時刻t2において、車両100への給電の準備が完了するとパイロット信号CPLTが発振する。
その後、車両100において、外部充電を実行するための所定の準備処理が完了すると、時刻t3において、CPU310が信号S2をオフからオンに切替える。これにより、抵抗回路320のスイッチSW2がオンとなり、パイロット信号CPLTの電位がV2となる。これに応じて、給電設備400においてCCIDリレー450が閉成状態となり、給電設備400から給電電圧VACが出力される。
このように、規格に準拠した給電設備400によって外部充電が行なわれる場合には、パイロット信号CPLTの発振中(給電設備400において給電準備ができていることを示す。)に、車両100においてパイロット信号CPLTの電位を操作することにより、車両100から給電設備400に対して給電が要求される。そして、車両100からの給電要求に応じて、給電設備400においてCCIDリレー450が閉じられ、給電設備400から車両100への給電電圧VACの出力が開始される。
しかしながら、給電設備によっては、給電設備の仕様上、車両からの給電要求に基づくことなく給電を開始するものもある。このような給電設備については、給電要求に基づいて給電設備から給電を受ける仕様となっている車両では、給電設備が正常(給電設備の仕様)であるのか異常(たとえばCCIDリレーの閉固着)であるのか不明であり、給電設備が異常である可能性があるので、外部充電が不許可とされ得る。
図4は、車両からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備の動作例を示した図である。この図4は、図3に示したタイムチャートに対応するものである。以下では、図4に示すような動作を示す給電設備を「給電設備(A)」と称する。また、この図4では、後述の図6に示される特別な処理を実行しない車両が給電設備(A)に接続されている場合の動作が示される。
図4を参照して、時刻t11において、給電設備(A)のコネクタが車両のインレットに接続されるものとする。時刻t11以前においては、パイロット信号CPLTの電位はV0であり、給電電圧VACは0Vである。
時刻t11において、給電設備(A)のコネクタが車両のインレットに接続されると、パイロット信号CPLTの電位はV1に低下する。これにより、給電設備(A)において、コネクタとインレットとの接続が認識され、時刻t12において、車両への給電の準備が完了するとパイロット信号CPLTが発振する。
この給電設備(A)は、車両への給電の準備が完了すると、パイロット信号CPLTを発振させて給電の準備ができたことを車両へ通知するとともに、給電電圧VACを出力する。すなわち、この給電設備(A)では、時刻t13においてパイロット信号CPLTの電位がV2に低下するのを待つことなく、すなわち車両からの給電要求を受けることなく、パイロット信号CPLTの発振が開始する時刻t12において、給電設備から車両へ給電電圧VACが出力される。
また、図5は、車両からの給電要求に基づくことなく給電を開始する他の給電設備の動作例を示した図である。この図5も、図3に示したタイムチャートに対応するものである。以下では、図5に示すような動作を示す給電設備を「給電設備(B)」と称する。また、この図5でも、後述の図6に示される特別な処理を実行しない車両が給電設備(B)に接続されている場合の動作が示される。
図5を参照して、時刻t21において、給電設備(B)のコネクタが車両のインレットに接続されるものとする。この給電設備(B)は、コネクタがインレットに接続される前に、たとえば、外部充電を実行するための認証が行なわれたタイミングで、パイロット信号CPLTを発振させるとともに給電電圧VACを出力する。すなわち、この給電設備(B)でも、時刻t22においてパイロット信号CPLTの電位がV2に低下するのを待つことなく、すなわち車両からの給電要求を受けることなく、給電設備から給電電圧VACが出力される。
これらのような給電設備(A),(B)は、車両からの給電要求を受けることなく給電設備から給電電圧VACを出力するものであり、給電要求に基づいて給電設備から給電を受ける仕様となっている車両において、外部充電が不許可とされ得る。すなわち、給電設備へ給電を要求することなく給電設備から給電電圧VACを受ける車両からすれば、上記のような給電設備(A),(B)については、給電設備が正常(給電設備の仕様)であるのか異常(たとえばCCIDリレーの閉固着)であるのか不明であり、給電設備が異常である可能性があるので、外部充電が不許可とされ得る。
そこで、この実施の形態1に従う充電装置が適用される車両100では、給電設備に対して給電を要求することなく給電電圧VACの出力開始が検知された場合、規格に従うシーケンスとは別に、パイロット信号CPLTの電位を操作することによって、給電設備に対して給電の停止が要求される。そして、給電の停止要求に従って給電設備からの給電が停止したときは、給電設備のCCIDリレーが正常に作動していると判断され、車両100において外部充電が許可される。このように、給電設備に対して給電を要求することなく給電電圧VACの出力開始が検知された場合、給電設備のコネクタがインレット220と接続された状態において給電設備からの給電が無い状況が確認されると、給電設備は給電及びその停止ができるように正常に作動しているものと判断され、外部充電が許可される。したがって、この実施の形態1によれば、車両100からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備からも外部充電を実行することができる。
図6は、ECU300のCPU310により実行される外部充電可否判定処理の手順を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、パイロット信号CPLTの発振開始(パイロット信号CPLTの入力開始時に発振していた場合には入力開始)をCPU310が検知すると開始される。
図6を参照して、パイロット信号CPLTの発振開始が検知されると、CPU310は、給電設備から給電電圧VACが印加されているか否かを判定する(ステップS10)。特に図示しないが、たとえば充電器200とインレット220との間に配線される電力線対ACL1,ACL2(図1,図2)間の電圧を検出する電圧センサが設けられ、その電圧センサの検出値に基づいて給電電圧VACが印加されているか否かが判定される。
ステップS10において給電電圧VACが印加されていないと判定されると(ステップS10においてNO)、CPU310は、外部充電を実行するための所定の準備処理が完了した後、信号S2をオンにするとともに外部充電の実行を許可する(ステップS20)。すなわち、CPU310は、パイロット信号CPLTの電位をV1からV2に低下させることによって、給電設備に対して給電を要求するとともに外部充電の実行を許可する。パイロット信号CPLTの電位がV1からV2に低下すると、給電設備においてCCIDリレーが閉じられ、給電設備から車両100へ給電電圧VACが印加される。その後、CPU310は、充電リレー210を閉じるとともに充電器200を駆動することによって外部充電を開始する(ステップS30)。
なお、車両100が、規格に準拠した給電設備400から給電を受ける場合には、上記のステップS10,S20,S30の順に処理が流れ、外部充電が許可されることとなる。
ステップS10において、信号S2がオンされていないにも拘わらず、すなわち給電設備へ給電が要求されていないにも拘わらず、給電設備から給電電圧VACが印加されていると判定されると(ステップS10においてYES)、CPU310は、信号S2を一旦オンにし(ステップS40)、その後、信号S2をオフにする(ステップS50)。すなわち、CPU310は、パイロット信号CPLTの電位をV1からV2に一旦低下させ、その後、パイロット信号CPLTの電位をV2からV1に変化させることにより、給電設備に対して給電の停止を要求する。
その後、CPU310は、給電設備から給電電圧VACが印加されているか否かを再度判定する(ステップS60)。給電電圧VACが印加されていなければ(ステップS60においてNO)、ステップS50における給電停止要求に応じて給電設備においてCCIDリレーが正常にオフしたものと判断され、ステップS20へ処理が移行される。すなわち、信号S2がオンされ、外部充電の実行が許可される。
一方、ステップS60において、給電電圧VACが印加されていると判定されると(ステップS60においてYES)、CPU310は、給電設備が異常であると判断し、外部充電を不許可とする(ステップS70)。この場合は、ステップS50において給電設備に対して給電の停止が要求されたにも拘わらず、給電電圧VACが継続して印加されているので、給電設備においてCCIDリレーの閉固着等の異常が生じていると判断され、外部充電が不許可とされる。具体的には、充電リレー210(図1)のオン及び充電器200(図1)の作動が禁止される。
図7,図8は、この実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両100が、図4で動作説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧VAC及び各種信号の変化の様子を示すタイムチャートである。図7は、給電設備(A)が正常であると判断される場合のタイムチャートを示し、図8は、給電設備(A)が異常であると判断される場合のタイムチャートを示す。
図7を参照して、図4でも説明したように、この給電設備(A)では、パイロット信号CPLTの電位がV2に低下するのを待つことなく、すなわち車両100からの給電要求を受けることなく、パイロット信号CPLTの発振が開始する時刻t32において、給電設備(A)から車両100へ給電電圧VACが出力される。
この実施の形態1における車両100では、給電設備(A)に対して給電を要求する前に給電設備(A)から給電電圧VACの出力が検出された場合には、パイロット信号CPLTの電位をV1からV2に一旦低下させ(時刻t33)、その後、パイロット信号CPLTの電位をV2からV1にすることにより、給電設備(A)に対して給電の停止が要求される(時刻t34)。
図7に示されるように、時刻t34において、パイロット信号CPLTの電位がV2からV1に変化したことに応じて給電電圧VACの出力が停止すると、パイロット信号CPLTの電位操作に応じて給電設備(A)が正常に作動しているものと判断され、給電設備(A)による外部充電が許可される。すなわち、時刻t35において、CPU310によりパイロット信号CPLTの電位がV2に操作され、給電設備(A)においてCCIDリレーが閉じられることにより給電設備(A)から車両100へ給電電圧VACが出力される。
一方、図8を参照して、時刻t34において、パイロット信号CPLTの電位がV2からV1に変化しても、給電設備(A)からの給電電圧VACの出力が停止しない場合は、時刻t35において、給電設備(A)は異常(CCIDリレーの閉固着)であると判断される。この場合は、外部充電は不許可とされ、その後、ユーザによりインレット220からコネクタを取り外す等の処置が採られる(図示せず)。
図9,図10は、この実施の形態1に従う充電装置を搭載した車両100が、図5で動作説明した給電設備(B)に接続される場合の、給電電圧VAC及び各種信号の変化の様子を示すタイムチャートである。図9は、給電設備(B)が正常であると判断される場合のタイムチャートを示し、図10は、給電設備(B)が異常であると判断される場合のタイムチャートを示す。
図9を参照して、図5でも説明したように、この給電設備(B)でも、パイロット信号CPLTの電位がV2に低下するのを待つことなく、すなわち車両100からの給電要求を受けることなく、コネクタがインレット220に接続される時刻t41よりも前から、パイロット信号CPLTが発振するとともに給電設備(B)から給電電圧VACが出力される。
時刻t41において、給電設備(B)のコネクタがインレット220に接続されると、車両100において給電電圧VACの出力が検出される。すなわち、車両100において、給電設備(B)に対して給電が要求される前に、給電設備(B)からの給電電圧VACの出力が検出される。時刻t41以降は、図7における時刻t32以降と同じであり、時刻t43において、パイロット信号CPLTの電位がV2からV1に変化したことに応じて給電電圧VACの出力が停止すると、給電設備(B)が正常に作動しているものと判断され、給電設備(B)による外部充電が許可される。
一方、図10を参照して、時刻t43において、パイロット信号CPLTの電位がV2からV1に変化しても、給電設備(B)からの給電電圧VACの出力が停止しない場合は、時刻t44において、給電設備(B)は異常(CCIDリレーの閉固着)であると判断される。この場合は、外部充電は不許可とされ、その後、ユーザによりインレット220からコネクタを取り外す等の処置が採られる(図示せず)。
以上のように、この実施の形態1においては、給電設備に対して給電を要求することなく給電電圧VACの出力開始が検知された場合、パイロット信号CPLTの電位を操作することによって、給電設備に対して給電の停止が要求される。そして、給電の停止要求に従って給電設備からの給電が停止したときは、給電設備が正常に作動していると判断され、車両100において外部充電が許可される。したがって、この実施の形態1によれば、車両100からの給電要求に基づくことなく給電を開始する給電設備(A),(B)からも外部充電を実行することができる。
また、この実施の形態1によれば、車両100のECU300によるパイロット信号CPLTの電位操作に連動して給電設備が正常に作動するか否かを判断することができる。
[実施の形態2]
上記の実施の形態1では、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧VACが検知された場合、CPU310により信号S2を操作することによってパイロット信号CPLTの電位が操作される。そして、パイロット信号CPLTの電位操作に応じて給電設備からの給電電圧VACの出力が停止した場合には、給電設備が正常であると判断され、車両100において外部充電が許可される。
この実施の形態2では、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧VACが検知された場合、信号S2を操作することなく外部充電の可否を判断する手法が示される。具体的には、給電設備のコネクタが車両のインレットと接続された状態において給電設備からの給電電圧VACが検知されていないとき、電圧無履歴フラグ(後述)がオンされる。そして、給電設備に対して給電を要求することなく給電電圧VACが検知された場合に、電圧無履歴フラグがオンされていれば、給電設備は給電電圧VACの出力及びその停止ができるように正常に作動しているものと判断され、外部充電の実行が許可される。
電圧無履歴フラグは、給電設備において給電の準備が未完了であり、給電設備が給電電圧VACを出力していないことを示すフラグである。給電設備においては、車両への給電の準備が完了すると、パイロット信号CPLTが発振する。車両からの給電要求を受けることなく給電電圧VACを出力する給電設備においては、車両への給電の準備が完了すると、パイロット信号CPLTが発振するとともに、その後の車両からの給電要求を待つことなく給電電圧VACが出力される。一方で、車両からの給電要求を待つことなく給電電圧VACが出力される場合、給電設備においてCCIDリレーの閉固着等の異常が生じている可能性もある。
そこで、車両からの給電要求なしに給電電圧VACの出力が検知された場合に、それ以前に給電電圧VACが出力されていない状況が確認されるときは、電圧無履歴フラグがオンされる。この電圧無履歴フラグを参照することにより、車両からの給電要求なしに給電電圧VACの出力が検知された場合に、給電設備が異常であって給電電圧VACが常時出力されているのか、それとも給電設備が仕様通りに正常に作動しているのかを判断することができる。そして、車両からの給電要求なしに給電電圧VACの出力が検知された場合に、電圧無履歴フラグがオンされているときは、給電設備が正常に作動していると判断され、外部充電が許可される。
なお、この実施の形態2では、車両のインレットに給電設備のコネクタが接続される前から、パイロット信号CPLTが発振し、かつ、給電電圧VACが出力される給電設備(B)(図5)に対しては、外部充電の可否を判断することはできない。この実施の形態2では、インレットに給電設備のコネクタが接続された後に、パイロット信号CPLTが発振し、かつ、給電電圧VACが出力される給電設備(A)(図4)に対して、外部充電の可否を判断することができる。
実施の形態2に従う充電装置が適用される車両の全体構成は、図1に示した車両100と同じである。
図11は、実施の形態2におけるECU300のCPU310により実行される外部充電可否判定処理の手順を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、パイロット信号CPLTの入力開始をCPU310が検知すると開始される。
図11を参照して、パイロット信号CPLTの入力開始が検知されると、CPU310は、電圧無履歴フラグをリセット(オフ)する(ステップS105)。そして、CPU310は、給電設備から給電電圧VACが印加されているか否かを判定する(ステップS110)。給電電圧VACが印加されていなければ(ステップS110においてNO)、CPU310は、パイロット信号CPLTが発振しているか否かを判定する(ステップS120)。パイロット信号CPLTが発振していないときは(ステップS120においてNO)、CPU310は、電圧無履歴フラグをオンにし(ステップS130)、ステップS110へ処理を戻す。
ステップS120においてパイロット信号CPLTが発振していると判定されると(ステップS120においてYES)、CPU310は、外部充電を実行するための所定の準備処理が完了した後、信号S2をオンにするとともに外部充電の実行を許可する(ステップS140)。すなわち、CPU310は、パイロット信号CPLTの電位をV1からV2に低下させることによって、給電設備に対して給電を要求するとともに外部充電の実行を許可する。パイロット信号CPLTの電位がV2に低下すると、給電設備においてCCIDリレーが閉じられ、給電設備から車両100へ給電電圧VACが印加される。その後、CPU310は、充電リレー210を閉じるとともに充電器200を駆動することによって外部充電を開始する(ステップS150)。
なお、車両100が、規格に準拠した給電設備400から給電を受ける場合には、上記のステップS110,S120,S140の順に処理が流れ、外部充電が許可されることとなる。
ステップS110において、給電電圧VACが印加されていると判定されると(ステップS110においてYES)、CPU310は、電圧無履歴フラグがオンされているか否かを判定する(ステップS160)。電圧無履歴フラグがオフの場合には(ステップS160においてNO)、給電設備のコネクタがインレット220と接続された状態において給電設備からの給電が無い状況が確認できないので、CPU310は、給電設備が異常(たとえばCCIDリレーの閉固着)であると判断し、外部充電の実行を不許可とする(ステップS170)。
一方、ステップS160において電圧無履歴フラグがオンであると判定されると(ステップS160においてYES)、給電設備のコネクタがインレット220と接続された状態において給電設備からの給電が無い状況が確認できるので、給電設備は正常である(CCIDリレーが正常動作している)と判断される。その後、CPU310は、ステップS140へ処理を移行し、信号S2がオンされ、外部充電の実行が許可される。
図12,図13は、実施の形態2に従う充電装置を搭載した車両100が、図4で説明した給電設備(A)に接続される場合の、給電電圧VAC及び各種信号の変化の様子を示すタイムチャートである。図12は、給電設備(A)が正常であると判断される場合のタイムチャートを示し、図13は、給電設備(A)が異常であると判断される場合のタイムチャートを示す。
図12を参照して、時刻t51において、給電設備(A)のコネクタが車両100のインレット220に接続されると、パイロット信号CPLTの電位はV1に低下する。この時点で、給電設備(A)において車両100への給電の準備は完了しておらず、パイロット信号CPLTは非発振であり、給電電圧VACも0である。
その後、時刻t52において、車両100への給電の準備が完了すると、パイロット信号CPLTが発振するとともに給電電圧VACが印加される。すなわち、上述のように、給電設備(A)では、パイロット信号CPLTの電位がV2に低下するのを待つことなく、すなわち車両100からの給電要求を受けることなく、パイロット信号CPLTの発振が開始する時刻t52において、給電設備(A)から車両100へ給電電圧VACが出力される。
ここで、時刻t51からt52の間においては、パイロット信号CPLTが非発振であり、給電電圧VACも0である。そして、時刻t52において、パイロット信号CPLTが発振するとともに給電電圧VACも出力される。このように、時刻t52において、車両100からの給電要求を受けることなく給電電圧VACの出力が検知された場合において、電圧無履歴フラグを参照することによって時刻t51〜t52において給電電圧VACが出力されていない状況が確認されるときは、給電設備(A)は正常である(CCIDリレーが正常動作している)と判断され、給電設備(A)による外部充電が許可される。
一方、図13を参照して、給電設備(A)において異常(CCIDリレーの閉固着)が発生しており、時刻t51において給電設備(A)のコネクタがインレット220に接続される前から給電電圧VACが発生しているものとする。そして、時刻t51において、コネクタがインレット220に接続されると、直ちに給電電圧VACが検知される。このケースでは、図12に示したように給電電圧VACが出力されていない状況が確認されないので、時刻t54において、給電設備(A)が異常(CCIDリレーの閉固着)であると判定される。
以上のように、この実施の形態2においては、上記の電圧無履歴フラグが設けられる。そして、給電設備に対して給電を要求することなく給電設備からの給電電圧VACが検知された場合、電圧無履歴フラグがオンのときは、給電設備が正常であると判断され、外部充電の実行が許可される。したがって、この実施の形態2によれば、車両100のECU300においてパイロット信号CPLTの電位を特別に操作することなく、給電設備が正常に作動しているか否かを判断することができる。
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
100 車両、110 蓄電装置、120 SMR、140 PCU、150 動力出力装置、160 駆動輪、200 充電器、210 充電リレー、220 インレット、320 抵抗回路、330,340 入力バッファ、350 電源ノード、360 車両アース、400 給電設備、410 コネクタ、415 押しボタン、430 EVSE、440 充電ケーブル、450 CCIDリレー、460 制御部、470 CPLT制御回路、472 発振装置、473 電圧センサ、480 漏電検出器、510 電源、L1,L2 信号線、L3 接地線、R2〜R7,R20 抵抗、SW2,SW3 スイッチ。

Claims (5)

  1. 車両の外部に設けられる給電設備から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電するための充電装置であって、
    前記充電ケーブルに設けられるコネクタと接続可能に構成されたインレットと、
    前記コネクタが前記インレットと接続されている場合に、前記給電設備から前記充電ケーブルを通じて受けるパイロット信号の電位を操作することによって、前記給電設備に対して給電を要求するとともに前記蓄電装置の充電を許可するように構成された制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記給電設備に対して給電を要求することなく前記給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、前記コネクタが前記インレットと接続された状態において前記給電設備から給電電圧が出力されていない状況を確認したときは、前記蓄電装置の充電を許可する、充電装置。
  2. 前記制御装置は、前記給電設備に対して給電を要求することなく前記給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、前記コネクタが前記インレットと接続された状態において前記給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されないときは、前記蓄電装置の充電を不許可とする、請求項1に記載の充電装置。
  3. 前記制御装置は、前記給電設備に対して給電を要求することなく前記給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、前記パイロット信号の電位を操作することによって前記給電設備に対して給電の停止を要求し、給電の停止要求に従って前記給電設備からの給電電圧の出力が停止したときは、前記蓄電装置の充電を許可する、請求項1又は請求項2に記載の充電装置。
  4. 前記制御装置は、
    前記コネクタが前記インレットと接続された状態において前記給電設備から給電電圧が出力されていない場合に、前記給電設備から給電電圧が出力されていないことの履歴を残し、
    前記給電設備に対して給電を要求することなく前記給電設備からの給電電圧の出力開始を検知した場合、前記履歴が有るときは前記蓄電装置の充電を許可する、請求項1又は請求項2に記載の充電装置。
  5. 車両の外部に設けられる給電設備から充電ケーブルを通じて供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電する充電装置の制御方法であって、
    前記充電装置は、前記充電ケーブルに設けられるコネクタと接続可能に構成されたインレットを備え、
    前記制御方法は、
    前記コネクタが前記インレットと接続されている場合に、前記給電設備から前記充電ケーブルを通じて受けるパイロット信号の電位を操作することによって、前記給電設備に対して給電を要求するとともに前記蓄電装置の充電を許可するステップと、
    前記給電設備に対して給電を要求することなく前記給電設備からの給電電圧の出力開始が検知された場合、前記コネクタが前記インレットと接続された状態において前記給電設備から給電電圧が出力されていない状況が確認されると、前記蓄電装置の充電を許可するステップとを含む、充電装置の制御方法。
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