JP6927901B2 - 電動車用充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車に設けられた充電口に充電コネクタが接続されているか否かを判定する機能を備えた電動車用充電装置に関する。

電気自動車（ＥＶ，Electric Vehicle）およびプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ，Plug-in Hybrid Vehicle）等の電動車の普及に伴い、近年、公共施設および大型ショッピングモール等の駐車場に電動車用充電装置が設置されるケースが増えてきている。しかしながら、導入およびメンテナンスのコストが高価である等の理由から、その数は十分とは言えない。このため、充電が完了した後も電動車用充電装置が占有され続けると、充電を要する他の電動車の充電の機会が失われることがある。

この点、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に準拠した電動車用充電装置は、充電コネクタが電動車の充電口に接続されると該充電口から接続状態確認用の直流電圧を受け取るよう構成されている（例えば、非特許文献１参照）。したがって、このタイプの電動車用充電装置は、直流電圧の受け取りの有無に基づいて、電動車に接続され続けているか否か（すなわち、占有され続けているか否か）を判定することができる。

"Chademo Association - EV Fast Charging Organisation「技術概要」"、[online]、CHAdeMO協議会、[平成30年1月10日検索]、インターネット<URL：https://www.chademo.com/ja/technology/technology-overview/>

しかしながら、電動車は、接続状態確認用の直流電圧を充電が完了した後も出力し続けているとは限らない。したがって、この直流電圧だけに頼っていては、充電が完了した電動車に占有され続けているか否かを正確に判定できない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態を常に正確に判定することができる電動車用充電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動車用充電装置は、充電コネクタと、充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態を判定する接続状態判定部とを備えたものであって、充電コネクタは、該充電コネクタの姿勢を検知する姿勢検知部を有し、接続状態判定部は、姿勢検知部で検知された姿勢を判定基準のひとつとして接続状態を判定することを特徴とする。

ＣＨＡｄｅＭＯ規格等の特定の充電規格に準拠した充電コネクタは、電動車の充電口に接続されたときの姿勢が車種によらずほぼ同一となる。したがって、充電コネクタの姿勢を判定基準のひとつとすることにより、充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態を正確に判定することができる。

上記電動車用充電装置の充電コネクタが、充電口に接続されているときに該充電口から接続状態確認用の直流電圧を受け取るよう構成されている場合、接続状態判定部は、充電コネクタが直流電圧を受け取っているか否かを判定基準のひとつとして接続状態を判定することが好ましい。

また、上記電動車用充電装置の充電コネクタが、該充電コネクタと充電口とが接続されているときに該充電口に設けられた凹部または凸部に係合するラッチ部を有している場合、接続状態判定部は、ラッチ部が係合しているか否かを判定基準のひとつとして接続状態を判定することが好ましい。

これらの構成によれば、充電コネクタの姿勢のみで判定する場合に比べ、充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態をさらに正確に判定することができる。なお、これらの構成は、併用することができる。

上記電動車用充電装置の接続状態判定部の具体的な構成としては、例えば、（１ａ）充電コネクタが直流電圧を受け取っている場合、および（１ｂ）充電コネクタが直流電圧を受け取っておらず、ラッチ部が係合しており、かつ姿勢が予め定められた姿勢である場合は、充電コネクタが充電口に接続されていると判定し、（２ａ）充電コネクタが直流電圧を受け取っておらず、かつラッチ部が係合していない場合、および（２ｂ）充電コネクタが直流電圧を受け取っておらず、かつ姿勢が予め定められた姿勢ではない場合は、充電コネクタが充電口に接続されていないと判定する、との構成が考えられる。

また、上記電動車用充電装置が、使用されていない充電コネクタを収容するためのコネクタ収容部をさらに備えている場合、該コネクタ収容部は、充電口に接続されているときとは異なる姿勢をとった充電コネクタを収容するよう構成されていることが好ましい。

この構成によれば、収容部に収容された状態と電動車の充電口に接続された状態とを区別することができ、誤った判定を防ぐことができる。

本発明によれば、充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態を常に正確に判定することができる電動車用充電装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る電動車用充電装置の外観を示す（Ａ）正面図、および（Ｂ）側面図である。 本発明の実施例に係る電動車用充電装置のブロック図である。 充電コネクタの（Ａ）側面図、および（Ｂ）正面図である。 充電コネクタの姿勢検知部によって検知される姿勢に関する図である。 実施例における接続状態判定部の動作を示すフロー図である。 本発明の第１変形例に係る電動車用充電装置のブロック図である。 第１変形例における接続状態判定部の動作を示すフロー図である。 本発明の第２変形例に係る電動車用充電装置のブロック図である。 第２変形例における接続状態判定部の動作を示すフロー図である。

以下、添付の図１〜図５を参照しながら、本発明に係る電動車用充電装置の実施例について説明する。

［実施例］
図１に、本発明の実施例に係る電動車用充電装置１０Ａを示す。同図に示すように、電動車用充電装置１０Ａは、箱型の本体部１１Ａと、本体部１１Ａの一側面に一端が設けられたケーブル１２Ａと、同じく本体部１１Ａの一側面に設けられたコネクタ収容部１９と、ケーブル１２Ａの他端に設けられた充電コネクタ１３Ａとを備えている。この他、電動車用充電装置１０Ａは、充電開始／停止を指令するためのボタンや動作状態等を表示するためのディスプレイも備えている。

図２に示すように、電動車用充電装置１０Ａの本体部１１Ａは、電源部１４、通信部１５および接続状態判定部１６Ａを備えている。

電源部１４は、充電コネクタ１３Ａに設けられたピンＰ１，Ｐ２を介して電動車２０の本体部２２に搭載されたバッテリ２３に比較的高電圧の直流電力を供給し、これにより該バッテリ２３を充電する。通信部１５は、充電コネクタ１３Ａに設けられたピンＰ３，Ｐ４を介して電動車２０の本体部２２に搭載されたバッテリ管理部２４と通信を行い、電源部１４がバッテリ２３を充電する際に必要となる各種情報をやり取りする。接続状態判定部１６Ａについては後述する。

図２および図３に示すように、充電コネクタ１３Ａは、ユーザが該充電コネクタ１３Ａを電動車２０の充電口２１に着脱させる際に握るグリップ部１３Ａ−１と、正面から見たときの形状が略円形の先端部１３Ａ−２とからなる。そして、先端部１３Ａ−２は、姿勢検知部１７およびラッチ部１８を有している。また、先端部１３Ａ−２は、充電口２１との電気的な接続のためのピンＰ１〜Ｐ１０も有している。ただし、本発明に関係しないピンＰ６〜Ｐ１０については、図示および明細書における説明を省略する。

ラッチ部１８は、先端部１３Ａ−２の外周面から突出するように付勢されている。充電コネクタ１３Ａが充電口２１に差し込まれると、ラッチ部１８は、充電口２１側に設けられた凹部または凸部によって押し込まれながら該凹部または凸部に係合（ラッチ）する。

また、ラッチ部１８は、係合しているか否かに関する信号を接続状態判定部１６Ａに出力する。ラッチ部１８が出力する信号は、充電コネクタ１３Ａが充電口２１に接続されているか否かを示しているとも言える。

姿勢検知部１７は、先端部１３Ａ−２の適当な位置に内蔵された低加速度センサからなる。姿勢検知部１７は、充電コネクタ１３Ａの姿勢を検知するとともに、検知した姿勢に対応する信号を接続状態判定部１６Ａに出力する。例えば、姿勢検知部１７は、ラッチ部１８が１２時の位置にあるときに、「姿勢角θ＝０°」を示す信号を出力する。言い換えると、姿勢検知部１７は、ラッチ部１８から先端部１３Ａ−２の中心に向かう方向が鉛直方向（重力方向）に一致するときに、「姿勢角θ＝０°」を示す信号を出力する（図４（Ｂ）参照）。同様に、姿勢検知部１７は、ラッチ部１８から先端部１３Ａ−２の中心に向かう方向と鉛直方向とが−１０°をなすときに、「姿勢角θ＝−１０°」を示す信号を出力し（同図（Ａ）参照）、これらが＋１０°をなすときに、「姿勢角θ＝＋１０°」を示す信号を出力する（同図（Ｃ）参照）。

後で詳細に説明するが、接続状態判定部１６Ａは、この姿勢角θを判定基準のひとつとして充電コネクタ１３Ａが充電口２１に接続されているか否かを判定する。このため、コネクタ収容部１９は、充電コネクタ１３Ａが充電口２１に接続されている状態とコネクタ収容部１９に収容されている状態とを区別するために、充電口２１に接続されているときとは異なった姿勢となるように充電コネクタ１３Ａを収容することが好ましい。本実施例では、コネクタ収容部１９に収容されているときの充電コネクタ１３Ａの姿勢角θは、＋２０°である。

充電コネクタ１３Ａは、充電口２１に接続されると、ピンＰ５を介して補機バッテリの出力電圧である直流の１２［Ｖ］を受け取るよう構成されている。前述した通り、ピンＰ１，Ｐ２は、電源部１４とバッテリ２３との電気的な接続のためのピンであり、ピンＰ３，Ｐ４は、通信部１５とバッテリ管理部２４との電気的な接続のためのピンである。

続いて、接続状態判定部１６Ａによる接続状態の判定について説明する。

図５に示すように、接続状態判定部１６Ａは、従来の接続判定と同様、充電コネクタ１３Ａが充電口２１から接続状態確認用の直流電圧１２［Ｖ］を受け取っているか否かを判定する（ステップＳ１−１）。充電コネクタ１３Ａが直流電圧１２［Ｖ］を受け取っている場合、接続状態判定部１６Ａは、判定結果を「接続されている」とする（ステップＳ１−２）。一方、充電コネクタ１３Ａが直流電圧１２［Ｖ］を受け取っていない場合、接続状態判定部１６Ａは、ステップＳ１−３を実行する。

ステップＳ１−３において、接続状態判定部１６Ａは、ラッチ部１８が係合しているか否かを判定する。ラッチ部１８が係合している場合、接続状態判定部１６Ａは、ステップＳ１−４を実行する。一方、ラッチ部１８が係合していない場合、接続状態判定部１６Ａは、判定結果を「接続されていない」とする（ステップＳ１−５）。

ステップＳ１−４において、接続状態判定部１６Ａは、充電コネクタ１３Ａの姿勢が予め定められた特定姿勢であるか否かを判定する。本実施例では、姿勢角θが±０°である場合に特定姿勢であるとの判定をする。充電コネクタ１３Ａの姿勢が特定姿勢である場合、接続状態判定部１６Ａは、判定結果を「接続されている」とする（ステップＳ１−２）。一方、充電コネクタ１３Ａの姿勢が特定姿勢ではない場合、接続状態判定部１６Ａは、判定結果を「接続されていない」とする（ステップＳ１−５）。

なお、上記の特定姿勢は、予め定められた「遊び」を含んでいてもよい。例えば、接続状態判定部１６Ａは、姿勢角θが±５°の範囲である場合に特定姿勢であるとの判定をしてもよい。特定姿勢に許容範囲を設定することで、電動車２０の駐車位置が水平ではないこと等に起因する接続状態の誤判定を回避することができる。また、接続状態判定部１６Ａは、接続状態の誤判定を回避するため、予め定められた一定時間（例えば、数秒〜数十秒）の間、姿勢角θが許容範囲内に収まり続けていた場合に限って判定結果を「接続されている」とすることが好ましい。

このように、本実施例に係る電動車用充電装置１０Ａによれば、充電コネクタ１３Ａが接続状態確認用の直流電圧を受け取っていなくても、ラッチ部１８が係合しているか否かと充電コネクタ１３Ａの姿勢が特定姿勢であるか否かとに基づいて、充電コネクタ１３Ａと充電口２１との接続状態を判定することができる。

なお、特定姿勢であるか否かの判定（ステップＳ１−４）に加え、ラッチ部１８が係合しているか否かを判定（ステップＳ１−３）することにしたのは、ユーザが充電コネクタ１３Ａを手に持っているときに充電コネクタ１３Ａの姿勢がたまたま特定姿勢になっただけで「接続されている」との誤った判定がなされるのを防ぐためである。一方、ラッチ部１８が係合しているか否かを判定するだけでは、電動車２０に設けられた充電口２１と同形状の、充電口２１ではないソケット（係合口）に充電コネクタ１３Ａが接続されている場合に、ラッチ部１８が係合しているとの判定がなされ、その結果、「（電動車２０に）接続されている」との誤判定が必ずなされてしまうが、本実施例のように、充電コネクタ１３Ａの姿勢が特定姿勢であるか否かを判定基準のひとつに追加すれば、姿勢が同一である場合を除き、この誤判定を防ぐことができる。

続いて、添付の図６〜図９を参照しながら、本発明に係る電動車用充電装置の変形例について説明する。

［第１変形例］
図６に、本発明の第１変形例に係る電動車用充電装置１０Ｂを示す。同図に示すように、電動車用充電装置１０Ｂは、本体部１１Ｂ、ケーブル１２Ｂおよび充電コネクタ１３Ｂを備えている。本体部１１Ｂは、接続状態判定部１６Ａの代わりに接続状態判定部１６Ｂを備えている点において本体部１１Ａと相違し、ケーブル１２Ｂは、ラッチ部１８に関する信号線を含まない点においてケーブル１２Ａと相違し、充電コネクタ１３Ｂは、ラッチ部１８に関する信号線が引き出されていない点において充電コネクタ１３Ａと相違するが、これら以外の点において、電動車用充電装置１０Ｂは電動車用充電装置１０Ａと共通する。

図７に示すように、接続状態判定部１６Ｂは、実施例におけるステップＳ１−１に相当するステップＳ２−１、およびステップＳ１−４に相当するステップＳ２−３を実行することにより、充電コネクタ１３Ｂが充電口２１に接続されているか否かを判定する。逆に言うと、接続状態判定部１６Ｂは、ラッチ部１８が係合しているか否かを判定基準のひとつとしない。

本変形例に係る電動車用充電装置１０Ｂによれば、充電コネクタ１３Ｂが接続状態確認用の直流電圧を受け取っていなくても、充電コネクタ１３Ｂの姿勢が特定姿勢であるか否かに基づいて、充電コネクタ１３Ｂと充電口２１との接続状態を判定することができる。

ただし、本変形例では、ユーザが充電コネクタ１３Ｂを手に持っているときに充電コネクタ１３Ｂの姿勢がたまたま特定姿勢になると「接続されている」との誤った判定がなされるので、注意が必要である。

［第２変形例］
図８に、本発明の第２変形例に係る電動車用充電装置１０Ｃを示す。同図に示すように、電動車用充電装置１０Ｃは、本体部１１Ｃ、ケーブル１２Ｃおよび充電コネクタ１３Ｃを備えている。本体部１１Ｃは、接続状態判定部１６Ａの代わりに接続状態判定部１６Ｃを備えている点において本体部１１Ａと相違し、ケーブル１２Ｃは、接続状態確認用の直流電圧に関する信号線を含まない点においてケーブル１２Ａと相違し、充電コネクタ１３Ｃは、接続状態確認用の直流電圧に関する信号線が引き出されていない点において充電コネクタ１３Ａと相違するが、これら以外の点において、電動車用充電装置１０Ｃは電動車用充電装置１０Ａと共通する。

図９に示すように、接続状態判定部１６Ｃは、実施例におけるステップＳ１−３に相当するステップＳ３−１、およびステップＳ１−４に相当するステップＳ３−２を実行することにより、充電コネクタ１３Ｃが充電口２１に接続されているか否かを判定する。逆に言うと、接続状態判定部１６Ｃは、充電コネクタ１３Ｃが接続状態確認用の直流電圧を受け取っているか否かを判定基準のひとつとしない。

本変形例に係る電動車用充電装置１０Ｃによれば、充電コネクタ１３Ｃが接続状態確認用の直流電圧を受け取っているか否かに関わらず、ラッチ部１８が係合しているか否かと充電コネクタ１３Ｃの姿勢が特定姿勢であるか否かとに基づいて、充電コネクタ１３Ｃと充電口２１との接続状態を判定することができる。

［その他の変形例］
上記実施例および変形例における充電コネクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの姿勢を検知する手段は、低加速度センサに限定されない。また、上記実施例および変形例における姿勢角θの閾値（±５°）、およびコネクタ収容部１９に収容されているときの充電コネクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの姿勢角θ（＋２０°）も単なる一例に過ぎない。

また、本発明は、充電コネクタを介して電動車に搭載されたバッテリを充電する電動車用充電装置だけでなく、充放電コネクタを介して電動車に搭載されたバッテリの放電電力を受電するとともに他の負荷（例えば、家庭用負荷）に供給する機能を併せ持った電動車用充放電装置にも適用できることはいうまでもない。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 電動車用充電装置
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 本体部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ ケーブル
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 充電コネクタ
１３Ａ−１ グリップ部
１３Ａ−２ 先端部
１４ 電源部
１５ 通信部
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 接続状態判定部
１７ 姿勢検知部
１８ ラッチ部
１９ コネクタ収容部
２０ 電動車
２１ 充電口
２２ 本体部
２３ バッテリ
２４ バッテリ管理部

Claims (2)

1. 充電コネクタと、前記充電コネクタと電動車に設けられた充電口との接続状態を判定する接続状態判定部とを備えた電動車用充電装置であって、
   前記充電コネクタは、該充電コネクタの姿勢を検知する姿勢検知部と、該充電コネクタと前記充電口とが接続されているときに該充電口に設けられた凹部または凸部に係合するラッチ部とを有し、かつ前記充電口に接続されているときに該充電口から接続状態確認用の直流電圧を受け取るよう構成されており、
   前記接続状態判定部は、
   （１ａ）前記充電コネクタが前記直流電圧を受け取っている場合、および（１ｂ）前記充電コネクタが前記直流電圧を受け取っておらず、前記ラッチ部が係合しており、かつ前記姿勢検知部で検知された姿勢が予め定められた姿勢である場合は、前記充電コネクタが前記充電口に接続されていると判定し、
   （２ａ）前記充電コネクタが前記直流電圧を受け取っておらず、かつ前記ラッチ部が係合していない場合、および（２ｂ）前記充電コネクタが前記直流電圧を受け取っておらず、かつ前記姿勢検知部で検知された姿勢が予め定められた姿勢ではない場合は、前記充電コネクタが前記充電口に接続されていないと判定する
   ことを特徴とする電動車用充電装置。
2. 使用されていない前記充電コネクタを収容するためのコネクタ収容部をさらに備え、
   前記コネクタ収容部は、前記充電口に接続されているときとは異なる姿勢をとっている前記充電コネクタを収容するよう構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動車用充電装置。

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