JP2015039267A

JP2015039267A - 充電システム、車両および充電設備

Info

Publication number: JP2015039267A
Application number: JP2013169632A
Authority: JP
Inventors: 大輔植尾; Daisuke Ueo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: JP6142729B2; US9889758B2; EP3036128A2; CN105473372A; US20160207409A1; EP3036128B1; CN105473372B; WO2015025201A2; WO2015025201A3

Abstract

【課題】コネクタの半嵌合状態をユーザに報知することが可能な充電システムおよび車両を提供する。【解決手段】充電システムは、蓄電装置が搭載されるとともに、蓄電装置に充電を行なうためのインレット６０が設けられた車両と、インレット６０に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態でインレット６０に接続され得る充放電コネクタ２２０と、充放電コネクタ２２０の接続状態が完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置５０と、制御装置５０の検出結果に基づいて充放電コネクタ２２０の接続が半嵌合状態である場合には充放電コネクタ２２０の接続異常をユーザに報知する表示器３０６とを備える。【選択図】図４

Description

この発明は、充電システムおよび車両に関し、特に車両外部から充電接続部を経由して車載の蓄電装置に充電を行なうことが可能に構成された車両の充電システムに関する。

近年、外部から車載の蓄電装置に充電が可能に構成された電気自動車やプラグインハイブリッド自動車が見られる。

特開２０１３−０８５３３５号公報（特許文献１）には、簡素かつ効率的な構成で、ユーザの利便性を向上可能な車両の充電システムが開示されている。この充電システムでは、充電器は、外部電源からの電力を蓄電装置の充電電力に変換可能に構成される。パワーマネジメントＥＣＵは、蓄電装置の残容量に基づいて、予め定められた所定電力で蓄電装置を充電したときの充電時間を演算するとともに、ユーザにより入力部に入力される充電終了予定時刻および充電時間に応じて充電開始時刻を設定する。パワーマネジメントＥＣＵは、充電開始時刻に到達したときには、所定電力を蓄電装置に供給するように充電器を制御する。

特開２０１３−０８５３３５号公報特開２０１３−０８１３２４号公報

上記の文献に記載された充電システムでは、ユーザが、充電開始時に車両のインレットに充電コネクタを接続する。近年、災害時などに電気自動車等から家庭に電力を供給する試みも行なわれている。ここで、ユーザが、コネクタをインレットに接続したときに、コネクタがインレットに半嵌合された状態となる場合がある。従来の充電システムでは、半嵌合状態をユーザに報知する手段がない。このため、ユーザは、充電や放電をするための準備が整ったと勘違いし、充電や放電が正常になされているとして放置される可能性がある。

この発明の目的は、コネクタの半嵌合状態をユーザに報知することが可能な充電システム、車両および充電設備を提供することである。

この発明は、要約すると、充電システムであって、蓄電装置が搭載されるとともに、蓄電装置に充電を行なうための充電接続部が設けられた車両と、充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で充電接続部に接続され得る接続器と、接続器の接続状態が完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて接続器の接続が半嵌合状態である場合には接続器の接続異常をユーザに報知する報知部とを備える。

好ましくは、検出部は、車両に設けられ、接続器から充電接続部を介して与えられる第１信号および第２信号に基づいて接続器の接続状態を検出する。検出部は、第１信号および第２信号のいずれか一方が半嵌合状態を示す場合には、報知部を起動させる。

より好ましくは、第１信号は、充電接続部への接続器の接続の有無を示す信号であり、車両および充電設備の双方で検出することが可能である。第２信号は、充電接続部への接続器の接続の有無に加えて接続器の接続状態が完全嵌合状態か半嵌合状態かを示す信号であり、車両では検出することが可能であり、充電設備では検出することが不可能である。車両の制御装置は、第２信号の状態を検出した後に、通信によって第２信号の状態を充電設備に送信する。

より好ましくは、第１信号は、コントロールパイロット信号であり、第２信号は、プロキシメトリディテクション信号である。

より好ましくは、検出部は、車両に配置された制御装置である。充電システムは、家屋に設けられ、制御装置と通信することによって第２信号の状態を取得し、取得した第２信号の状態に基づいて報知部を制御するＨＥＭＳをさらに備える。

より好ましくは、接続器は、第１端子部および第２端子部と、充電接続部から接続器が脱落しないように掛止する掛止部と、ユーザが掛止部を操作する操作部とを含む。充電接続部は、第１端子部に対応する第３端子部と、第２端子部に対応する第４端子部とを含む。第１信号は、第１端子部および第３端子部を通る。操作部は、掛止部が充電接続部に正常に掛止された状態から掛止を解除する操作を行なった場合に第２信号を半嵌合状態を示すように変化させる送信スイッチを兼ねる。第２信号は、第２端子部および第４端子部を通じて、充電接続部側に伝達される。

この発明は、他の局面では、車両であって、蓄電装置と、蓄電装置に車両外部から充電を行なうための充電接続部と、充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で充電接続部に接続され得る接続器の接続状態が、完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置とを備える。制御装置は、接続器の接続状態が半嵌合状態である場合には、接続器の接続が異常であることをユーザに報知する報知部を作動させる。

この発明は、さらに他の局面では、蓄電装置と、蓄電装置に車両外部から充電を行なうための充電接続部と、充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で充電接続部に接続され得る接続器の接続状態が、完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置とを含む車両に充電を行なう充電設備であって、制御装置と通信を行なって、接続器の接続状態を取得するＨＥＭＳと、ＨＥＭＳによって制御され、接続器の接続状態が半嵌合状態である場合には、接続器の接続が異常であることをユーザに報知する報知部とを備える。

この発明によれば、コネクタの半嵌合状態が発生した場合に、ユーザが知ることができるため、長時間気が付かずに放置されることが防止できる。

本発明の実施の形態である車両および受電装置が適用される電力供給システムの構成を示した図である。車両１００の構成を示したブロック図である。図１に示した充放電コネクタ２２０の外観図である。充放電コネクタ２２０、充放電スタンド２００および家屋３００の概略構成を示した図である。車両および家屋で実行される充電開始時の制御を説明するためのフローチャートである。充放電コネクタ２２０がインレット６０に完全に接続された嵌合状態の場合の、充電動作を説明するためのタイムチャートである。充放電コネクタ２２０とインレット６０とが半嵌合状態の場合の充電動作について説明するため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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態である車両および受電装置が適用される電力供給システムの構成を示した図である。図１を参照して、電力供給システムは、車両１００と、充放電スタンド２００と、家屋３００に設けられた分電盤３０２と、分電盤に接続されたＨＥＭＳ（home energy management system）３０５と、表示器３０６を含む。分電盤３０２には、コンセントなどを介して電気負荷３０４が接続されている。

車両１００には、電力ケーブル接続口６０（以下、インレット６０という）が設けられている。インレット６０には、充放電コネクタ２２０を接続することが可能である。

充放電スタンド２００は、充放電コネクタ２２０と分電盤３０２との間に配置される。充放電スタンドは、車両の駐車スペース近辺に配置されるが、家屋３００と駐車スペースが近い場合には、家屋内に配置したり分電盤３０２と一体化したりしてもよい。

常用モード（またはＶ２Ｈモード）では、ＨＥＭＳ３０５は、家屋の電気負荷３０４で使用される電力および家屋３００の太陽電池３０１の発電電力を考慮した電力の不足と余剰に応じて、車両に家屋から充電を行ない、家屋が車両から電力供給を受ける。また、常用モードの制御は、時間帯によって電気料金が異なる場合に深夜に車両に充電を行ない、電力ピーク時に車両から家屋に電力を供給するような制御が行なわれるものであってもよい。

非常用モードでは、車両１００から充放電スタンド２００および分電盤３０２を経由して家屋３００に給電が行なわれる。

車両１００から家庭に給電されるのは、たとえば交流１００Ｖまたは２００Ｖの電力であるが、電圧はこれに限られず適宜変更してもよい。

表示器３０６は、ＨＥＭＳ３０５の制御の下、太陽電池３０１の発電状況や電気負荷の消費電力や車両との接続状態等を表示する。

図２は、車両１００の構成を示したブロック図である。以下の実施の形態では車両がハイブリッド車両である場合について説明するが、本発明の車両はハイブリッド車両に限定されず、車両は電気自動車や燃料電池自動車であっても良い。

図２を参照して、車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、駆動輪６とを含む。

車両１００は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、コンバータ１０と、インバータ２１，２２と、制御装置５０と、ＨＬＣ（ＨｉｇｈＬｅｖｅｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ユニット１０４と、電力変換装置３０と、コンセント３５と、インレット６０とをさらに含む。ＨＬＣユニット１０４は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴに高周波の波形を重畳させて通信を行なうためのユニットである。

車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行するハイブリッド車両である。エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２が発生した駆動力は、駆動輪６へ伝達される。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン２は、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を制御装置５０からの信号によって電気的に制御可能に構成されている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン２を始動することが可能な回転電機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力をモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いることができる。また、モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力を車両１００に接続される外部機器へ供給することができる。モータジェネレータＭＧ２は、主として車両１００の駆動輪６を駆動する回転電機として用いられる。

動力分割装置４は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。サンギヤは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアは、エンジン２のクランクシャフトに連結される。リングギヤは、駆動軸に連結される。動力分割装置４は、エンジン２の駆動力をモータジェネレータＭＧ１の回転軸に伝達される動力と、駆動軸に伝達される動力とに分割する。駆動軸は、駆動輪６に連結される。また、駆動軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸にも連結される。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、あるいはキャパシタなどによって構成される。蓄電装置Ｂは、コンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０からの電力によって充電される。

システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置Ｂとコンバータ１０との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置Ｂと電気システムとの電気的な接続／遮断を行なうためのリレーであり、制御装置５０によってオン／オフ制御される。

コンバータ１０は、蓄電装置Ｂからの電圧を昇圧して、インバータ２１，２２へ供給する。また、コンバータ１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電されインバータ２１，２２で整流された電圧を降圧して、蓄電装置Ｂを充電する。

インバータ２１，２２は、コンバータ１０に対して互いに並列に接続される。インバータ２１，２２は、制御装置５０からの信号によって制御される。インバータ２１，２２は、コンバータ１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。

電力変換装置３０は、インレット６０に接続される外部機器（図示せず）との間で電力を授受可能に構成される。さらに、電力変換装置３０は、車室内に設けられるコンセント３５に接続される電機機器へ電力を供給可能に構成される。電力変換装置３０は、インレット６０と、コンセント３５と、システムメインリレーＳＭＲおよびコンバータ間の正極線ＰＬ１，負極線ＮＬとに接続される。なお、電力変換装置３０は、蓄電装置ＢおよびシステムメインリレーＳＭＲ間の電力線に接続されてもよい。電力変換装置３０は、充電器３１と、給電用インバータ３２と、リレーＲＹ１，ＲＹ２とを含む。

充電器３１は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してインレット６０に接続され、リレーＲＹ１を介して正極線ＰＬ１，負極線ＮＬに接続される。充電器３１は、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて、インレット６０に接続された外部機器から供給される充電電力を蓄電装置Ｂの電圧レベルに変換して蓄電装置Ｂへ出力し、蓄電装置Ｂを充電する。以下では、外部機器の電力による蓄電装置Ｂの充電を「外部充電」とも称する。

給電用インバータ３２は、入力側が正極線ＰＬ１，負極線ＮＬに接続され、出力側がリレーＲＹ２と電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２とを介してインレット６０に接続される。さらに、給電用インバータ３２は、出力側がコンセント３５にも接続される。

給電用インバータ３２は、蓄電装置Ｂの蓄電電力をコンセント３５に接続された電機機器へ供給する供給電力に変換し、変換された電力を電機機器へ出力することができる。

給電用インバータ３２は、常用モードの放電時および非常用モードでは、蓄電装置Ｂの蓄電電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電電力の少なくとも一方を供給電力に変換し、インレット６０に接続された充放電コネクタ２２０を経由して変換された電力を家屋等へ出力することができる。

給電用インバータ３２では、制御装置５０からの制御信号に基づいて電圧や上限電流が決定される。

本明細書では、蓄電装置Ｂの電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電電力の少なくとも一方を車両から車両外部の負荷や家庭に出力することを「給電」と称する。

リレーＲＹ１，ＲＹ２は、制御装置５０からの信号ＣＭＤに基づいて開閉する。リレーＲＹ１は、外部からの充電時に閉成され、外部への給電時に開放される。リレーＲＹ２は、外部からの充電時に開放され、外部への給電時に閉成される。

インレット６０は、車両１００の電力を外部負荷や家庭等へ給電するための給電口と、外部電源から車両１００を充電するための充電口を兼用可能に構成される。図４で後に説明するように、インレット６０は、電力線が接続される端子Ｔ９，Ｔ１０と、信号ＰＩＳＷおよびＣＰＬＴを送信する信号線が接続される端子Ｔ３，Ｔ４とを含む。プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷは、外部機器に接続されるケーブルのコネクタがインレット６０に嵌合されているか否かを車両側で検出するための信号である。コントロールパイロット信号ＣＰＬＴは、コネクタがインレットに接続されているか否かを示すとともに、電力ケーブルの容量などを通信するための信号である。

制御装置５０は、アクセル開度やブレーキ踏込量、車両速度等に基づいて駆動輪６に伝達される目標駆動力を決定する。そして、制御装置５０は、効率良く目標駆動力を出力することができる運転状態になるように、エンジン２、およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。さらに、制御装置５０は、インレット６０に外部負荷または外部電源が接続されると、電力変換装置３０およびリレーＲＹ１，ＲＹ２を制御することによって、外部からの充電と外部への給電を切替えて実行する。

図２には、車両１００が電力変換装置３０を含む例を示したが、このような構成に限定されるものではなく、他の方式で電力を出力する構成の車両であっても良い。たとえば、車両は、インバータ２１，２２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータコイルを用いて、ステータコイルの中性点から電力を出力する構成であっても良い。

図３は、図１に示した充放電コネクタ２２０の外観図である。図３を参照して、充放電コネクタ２２０は電線部３４０によって充放電スタンド２００に接続されている。また、充放電コネクタ２２０は、操作ボタン３１４と、カプラ部３１５と、係止爪３１６とを含む。

カプラ部３１５には、複数の接続端子（図示せず）が設けられ、車両１００のインレット６０に接続されることによって、電線部３４０内の電力線、接地線および信号線が、車両１００側の電力線、接地線および信号線と接続される。

本実施の形態においては、操作ボタン３１４は、充放電コネクタ２２０の抜け防止のための係止爪３１６を動作させるためのボタンであり、操作ボタン３１４の操作に連動して係止爪３１６が動作する。係止爪３１６は、抜け防止のための掛止部として働く。

具体的には、充放電コネクタ２２０がインレット６０に完全に接続されて嵌合状態になると、車両１００側の係止爪受け部（図示せず）に係止爪３１６が引っ掛かり、充放電コネクタ２２０がインレット６０から誤って抜けてしまうことが防止される。そして、操作ボタン３１４が押下されると、係止爪３１６が係止爪受け部から外れることによって、充放電コネクタ２２０をインレット６０から引き抜くことが可能となる。

図４は、充放電コネクタ２２０、充放電スタンド２００および家屋３００の概略構成を示した図である。

図４を参照して、家屋３００は、ＨＥＭＳ３０５と、分電盤３０２と、表示器３０６と、電気負荷３０４とを含む。分電盤３０２は、ＨＥＭＳ３０５によって制御され、電力系統４００、図示しない太陽電池または車両１００から電力を受電し、電気負荷３０４に供給する。ＨＥＭＳ３０５は、電力需給状況や車両との接続状態を示す情報を表示器３０６に表示させる。

充放電スタンド２００は、ＨＬＣユニット２０４と、スタンド制御部２０６と、ＣＰＬＴ発振回路２０２と、リレー２０８とを含む。

充放電コネクタ２２０は、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ５，Ｔ７，Ｔ８と、操作ボタン３１４と、係止爪３１６と、スイッチＳＷ１２と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とを含む。

抵抗Ｒ１１と、抵抗Ｒ１２とは、端子Ｔ１と端子Ｔ５との間に直列に接続されている。抵抗Ｒ１２に対してスイッチＳＷ１２が並列に接続されている。

充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されると、端子Ｔ１は、端子Ｔ３と接続され、端子Ｔ２は、端子Ｔ４と接続され、端子Ｔ５は、端子Ｔ６と接続され、端子Ｔ７は、端子Ｔ９と接続され、端子Ｔ８は、端子Ｔ１０と接続される。

端子Ｔ３は、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの信号線に接続されており、この信号線には、制御装置５０の内部においてプルアップ抵抗Ｒ１０およびＣＰＵ５１が接続されている。ＣＰＵ５１は、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの電圧を検出することによって、充放電コネクタ２２０が未接続状態、半嵌合状態、嵌合状態のいずれであるのかを検知することができる。

端子Ｔ４は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの信号線に接続されており、この信号線は制御装置５０の内部のＣＰＵ５１に接続されている。

端子Ｔ６は、接地電位ＧＮＤを与える信号線に接続されている。また、端子Ｔ６は、抵抗Ｒ１３を介して端子Ｔ３とも接続されている。端子Ｔ９，Ｔ１０はそれぞれ、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続されている。

充放電コネクタ２２０に内蔵されたスイッチＳＷ１２は、操作ボタン３１４および係止爪３１６の動作に連動して導通または非導通の状態とされる。充放電コネクタ２２０とインレット６０が嵌合状態の場合には、係止爪３１６が係止爪受け部に引っ掛かった状態となり、このときスイッチＳＷ１２は非導通状態となる。

一方、充放電コネクタ２２０とインレット６０が半嵌合状態の場合には、係止爪３１６が係止爪受け部に押し上げられた状態、すなわち、操作ボタン３１４が押された状態となり、この状態においては、スイッチＳＷ１２は導通状態となる。

このような構成の車両の充電システムにおいては、充電ケーブルのコネクタが車両のインレットに確実に接続されていることが、充電を実行するための条件とされる場合がある。これは、コネクタの接続が緩かったり、ユーザによって充電中にコネクタが取り外されたりした場合に、通電中にコネクタの端子部が離れてしまうことによって端子間でアークが発生し、それによって機器の破損や故障を誘発してしまうことを防止するためである。

そのため、たとえば、図３に示した充放電コネクタ２２０のような構成においては、充放電コネクタ２２０の端子部がインレット６０の端子部と接続している状態（すなわち、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴのレベル変化）に加えて、充放電コネクタ２２０の係止爪３１６が確実に係止爪受け部に引っ掛かった状態（すなわち、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷオン）であることが、充電実行の条件とされる場合がある。このような条件とすることによって、充電中に誤ってコネクタがインレットから外れてしまうことが防止できる。さらに、充電途中でユーザがコネクタを外そうとした場合であっても、係止爪を動作させるためにユーザにより操作ボタンが操作された時点で電力供給が停止されるので、コネクタの端子部がインレットの端子部から離れる際には、すでに非通電状態となっており、アーク等の発生が防止できる。

一方、このような充電実行条件の場合には、コネクタの接続が不完全であると充電が実行されない。一例を具体的に説明する。

まず、コネクタを接続し始めた際には、以下（１）〜（３）の順番で端子の接続やコネクタの嵌合が変化していく。

（１）端子Ｔ４と端子Ｔ２とが先に接触する。端子Ｔ４または端子Ｔ２の一方が筒状に形成されており、他方の端子がその中に一部入りこむ。

（２）上記（１）の状態で係止部３１６は、インレット６０に形成された溝部にはまり込んでおらず、スイッチSW１２の状態は、操作部３１４が押された状態と同じ状態となる。

（３）上記（２）の際、図３のカプラ部３１５は、インレットに形成された環状の溝部に一部はまり込んでいる。その結果、充放電コネクタ２２０は、外観上、インレットに接続されたように見える。

上記の（３）の状態が、コネクタの接続が不完全な状態である。なお、完全な状態とは、上記（３）の状態からさらに、コネクタを押し込むことで、係止部３１６がインレットに形成された溝部にはまり、ＳＷ１２がＯＦＦとなる。

したがって、ユーザによるコネクタの接続が不十分であったり、あるいは、端子部の接触不良等が生じていたりすることによって、完全に嵌合状態となっていない場合には充電が実行されず、それにユーザが気付かないままであると、ユーザが、充電が完了したと思って車両を運転しようとした時点では充電が全く行なわれていないという状態が起こり得る。

このような場合には、ユーザが、充電ケーブルを取り外したあとに、充電が実行されていないことに気付くことがある。そうすると、車両を使用するときに充電不足であるなどの不都合が生じ得る。

そこで、本実施の形態においては、充電ケーブルを用いて外部充電が可能な車両の充電システムにおいて、充電ケーブルのコネクタの接続が不十分である場合には、ユーザに報知する。特に、車両でコネクタの接続状態を報知しても、ユーザが気が付かずに家屋に入ってしまった場合でも、家屋の表示器３０６でコネクタの半嵌合を報知することにより、ユーザは充電が行なわれていないことを認識することが可能となる。

しかし、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷは、充放電コネクタ２２０から充放電スタンド２００には送信されていない。したがって、表示器３０６に充放電コネクタ２２０の接続状態を表示させるためには、車両側から充放電スタンド２００および家屋３００側に向けて、充放電コネクタ２２０の接続状態を送信する必要がある。

そこで、本実施の形態では、車両１００および充放電スタンド２００にそれぞれＨＬＣユニット１０４，２０４を設け、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴに、ＣＰＵ５１が検出した充放電コネクタ２２０の接続状態を示す情報を重畳させて車両から充放電スタンド２００に送信する。なお、本実施の形態では、ＨＬＣユニットを設けたが、代わりにＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ユニットを設けて電力線でこの情報を送信してもよく、無線通信ユニットを設けて無線でこの情報を送信してもよい。

図５は、車両および家屋で実行される充電開始時の制御を説明するためのフローチャートである。なお、車両からの給電開始時にも同様な制御によってコネクタが半嵌合であることを報知することが可能である。

図４、図５を参照して、処理が開始されると、車両では、制御装置５０がステップＳ１０において充放電コネクタ２２０がインレット６０に挿入されたか否かを検出する。ステップＳ２１０に示すように、ユーザが充放電コネクタ２２０をインレット６０に挿入した場合には、ステップＳ２０に処理が進められ、車両が起動する。

一方、ＨＥＭＳ３０５は、ステップＳ１１０において、スタンド制御部２０６がコントロールパイロット信号ＣＰＬＴの電圧を検出することによって充放電コネクタ２２０の接続があるか否かを検出し、スタンド制御部２０６からその結果を受信している。ステップＳ１１０において車両のインレット６０に充放電コネクタ２２０が接続されたと判断された場合には、ステップＳ１２０に処理が進められる。

ステップＳ３０およびステップＳ１２０では、車両と充放電スタンドとの間でコントロールパイロット信号ＣＰＬＴを用いたＨＬＣ通信が試みられ、ＨＬＣ通信が成立するか否かが判断される。ＨＬＣ通信が成立しない場合には、ステップＳ３０からステップＳ１０に処理が戻され、ステップＳ１２０からステップＳ１１０に処理が戻される。

ステップＳ３０およびステップＳ１２０においてＨＬＣ通信が成立したと判断された場合には、ステップＳ３０からステップＳ４０に処理が進められ、ステップＳ１２０からステップＳ１３０に処理が進められる。

ステップＳ４０では、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの状態、すなわち充放電コネクタ２２０が完全嵌合か半嵌合かを示す情報を、車両のＨＬＣユニット１０４から充放電スタンド２００のＨＬＣユニット２０４に送信する。ステップＳ１３０では、ＨＬＣユニット２０４がこの情報を受信する。受信した情報は、スタンド制御部２０６を経由してＨＥＭＳ３０５に送信される。

車両では、ステップＳ４０の処理が終了すると、ステップＳ５０においてプロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＦＦ（コネクタ半嵌合を示す状態）であるか否かが判断される。プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＮ状態であればステップＳ６０に処理が進められ通常充電処理が開始される。一方、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＦＦ状態であればステップＳ７０に処理が進められ、充電終了となる。

一方、ＨＥＭＳ３０５は、ステップＳ１３０の処理が終了すると、ステップＳ１４０において車両側から受信した情報に基づいて、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＦＦ（コネクタ半嵌合を示す状態）であるか否を判断する。プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＮ状態であればステップＳ６０に処理が進められ通常充電処理が開始される。一方、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがＯＦＦ状態であればステップＳ１５０に処理が進められ、ＨＥＭＳ３５０は、表示器３０６にユーザに対する通知処理を行なわせ、ステップＳ１６０において充電処理を終了する。

ステップＳ１５０で通知処理が行なわれると、ステップＳ３１０において表示器３０６にコネクタが半嵌合であることが表示される。たとえば、表示器３０６に、「充電できません。コネクタをしっかり差し込んでください。」などのメッセージが表示される。なお、音声や警告音などで報知してもよい。この表示などによって、ステップＳ２２０においてユーザは充放電コネクタ２２０が半嵌合であることを認知することができる。そして、ユーザは、必要に応じて車両のところに戻り、充放電コネクタ２２０を挿入しなおしたりすることができる。

図６は、充放電コネクタ２２０がインレット６０に完全に接続された嵌合状態の場合の、充電動作を説明するためのタイムチャートである。図６および後述する図７においては、横軸には時間が示され、縦軸にはパイロット信号ＣＰＬＴの電位、信号ＰＩＳＷの電位、充電リレーの状態、充電処理の状態および表示器の状態が示される。

図４および図６を参照して、時刻ｔ１０になるまでは、充放電コネクタ２２０は、車両１００に接続されておらず、充放電スタンド２００にも電源が入っていない状態である。この状態においては、リレー２０８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、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの電位は、Ｖ１１（＞０Ｖ）である。

時刻ｔ１０において、充放電スタンド２００にも電源がオンされると、ＣＰＬＴ発振回路２０２がパイロット信号ＣＰＬＴを発生する。

なお、この時刻ｔ１０では、充放電コネクタ２２０はインレット６０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、充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続されると、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によって、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの電位が低下する。図６においては、充放電コネクタ２２０とインレット６０が嵌合状態であるので、スイッチＳＷ１２が開放され、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２によってプロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの電位はＶ１３まで低下する。これによって、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがオンとなり、ＣＰＵ５１によって、充放電コネクタ２２０とインレット６０との接続が検出される。

このとき、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴの信号線が接続されるので、図示しないプルダウン抵抗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、スタンド制御部２０６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、ＣＰＬＴ発振回路２０２は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴを発振させる。

ＣＰＵ５１は、パイロット信号ＣＰＬＴが発振されたことを検出すると、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティによって、充電ケーブルの定格電流を検出する。

そして、ＣＰＵ５１は充電動作を開始するために図示しないプルダウン抵抗を接続することによって、パイロット信号ＣＰＬＴのハイレベル電位をＶ３（たとえば６Ｖ）に低下させる（図６中の時刻ｔ１３以降）。

この時に、並行してＣＰＵ５１は、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷのレベルに基づいて検出した充放電コネクタ２２０とインレット６０との接続状態を示す情報を時刻ｔ１２〜ｔ１３の間にＨＬＣユニット１０４に送信させる。

ＨＥＭＳ３０５は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴ自体で示されるコネクタ接続状態とＨＬＣ通信で送信されたプロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷで判定されたコネクタ接続状態とが両方とも充電に適した状態である場合に、充電可能であると判断し、時刻ｔ１４において、リレー２０８を導通させる。

その後、図示しない車両側の電圧センサによって、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に交流電圧が検出されると、制御装置５０によって、リレーＲＹ１（図２）の接点が閉じられるとともに充電器３１（図２）が制御されて、蓄電装置Ｂ（図２）の充電が開始される（図４中の時刻ｔ１５）。充電処理実行中は、表示器３０６には何も表示させないか、または充電状況等が表示される。

蓄電装置Ｂの充電が進み、蓄電装置Ｂが満充電となったことが判定されると、ＣＰＵ５１は、充電処理を停止する（図６中の時刻ｔ１６）とともに、図示しないプルダウン抵抗を切り離す（図６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、リレー２０８が非導通状態とされて（図６中の時刻ｔ１８）充電動作が終了する。

図７は、充放電コネクタ２２０とインレット６０とが半嵌合状態の場合の充電動作について説明するためのタイムチャートである。

図４および図７を参照して、時刻ｔ２０において充放電スタンド２００が電源オンとされ、時刻ｔ２１において、充放電コネクタ２２０がインレット６０に接続される。

ところが、図７においては、充放電コネクタ２２０とインレット６０との接続が不十分であるので、スイッチＳＷ１２が閉じたままであり、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷの電位はＶ１２になる。そうすると、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴはコネクタが接続されたことを示すが、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷはオフ（半嵌合）のままとなる。

これにより、ＣＰＵ５１は、充放電コネクタ２２０とインレット６０とが半嵌合状態であることを検出する。

スタンド制御部２０６は、時刻ｔ２１においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ２に低下したことを検出したことに応じて、パイロット信号ＣＰＬＴを発振状態とする（図７中の時刻ｔ２２）。しかしながら、ＣＰＵ５１は、充放電コネクタ２２０が半嵌合状態であることを検出しているために、図示しないプルダウン抵抗を接続せずパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３まで低下されないため、リレー２０８が閉成されず充電操作は開始されない。

一方で、ＣＰＵ５１は、時刻ｔ２２〜ｔ２３の間に、ＨＬＣユニット１０４を用いてスタンド制御部２０６にプロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷがオフ（すなわち、半嵌合状態）であることを示す情報を送信する。そして、この状態が予め定められた期間だけ継続したことに応答して、ＣＰＵ５１は、半嵌合状態のために充電動作が実行できないと判断し時刻ｔ２３において充電を中止する。

また、時刻ｔ２３においては、ＨＥＭＳ３０５が半嵌合状態であることを示す情報をスタンド制御部２０６から得て、表示器３０６にメッセージを表示する。メッセージは、たとえば「充電できません。コネクタの接続を確認してください。」など、コネクタの接続が異常であり、再接続を促す旨のメッセージであればどのようなものであってもよい。

ユーザは、このメッセージによって、コネクタの接続に問題があることを認識し、時刻ｔ２４においてコネクタを一旦引き抜きその後再接続する。再接続後は、図６に示したタイムチャートのように充電が開始される。

以上説明したように、本実施の形態の充電システムは、コネクタがインレットに半嵌合状態であった場合にも、ユーザに報知することが可能であるので、たとえば、夜間にコネクタをインレットに挿入し、朝気が付くと充電ができていないといった不都合を防ぐことができる。

最後に、再び図２、図４等を参照して本実施の形態について総括する。本実施の形態の充電システムは、蓄電装置Ｂが搭載されるとともに、蓄電装置Ｂに充電を行なうための充電接続部（ケーブル接続口またはインレット６０）が設けられた車両１００と、インレット６０に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態でインレット６０に接続され得る充放電コネクタ２２０と、充放電コネクタ２２０の接続状態が完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置５０と、制御装置５０の検出結果に基づいて充放電コネクタ２２０の接続が半嵌合状態である場合には充放電コネクタ２２０の接続異常をユーザに報知する表示器３０６とを備える。

好ましくは、制御装置５０は、車両１００に設けられ、充放電コネクタ２２０からインレット６０を介して与えられる第１信号および第２信号に基づいて充放電コネクタ２２０の接続状態を検出する。制御装置５０は、第１信号および第２信号のいずれか一方が半嵌合状態を示す場合には、表示器３０６を起動させる。

より好ましくは、第１信号は、インレット６０への充放電コネクタ２２０の接続の有無を示す信号であり、車両１００および充放電スタンド２００の双方で検出することが可能である。第２信号は、インレット６０への充放電コネクタ２２０の接続の有無に加えて充放電コネクタ２２０の接続状態が完全嵌合状態か半嵌合状態かを示す信号であり、車両１００では検出することが可能であり、充放電スタンド２００では検出することが不可能である。車両の制御装置５０は、第２信号の状態を検出した後に、通信によって第２信号の状態を充放電スタンド２００に送信する。

より好ましくは、第１信号は、コントロールパイロット信号ＣＰＬＴであり、第２信号は、プロキシメトリディテクション信号ＰＩＳＷである。

より好ましくは、制御装置５０は、車両１００に配置された制御装置である。充電システムは、家屋３００に設けられ、スタンド制御部２０６を経由して制御装置５０と通信することによって第２信号の状態を取得し、取得した第２信号の状態に基づいて表示器３０６を制御するＨＥＭＳ３０５をさらに備える。

より好ましくは、図４に示すように、充放電コネクタ２２０は、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２と、インレット６０から充放電コネクタ２２０が脱落しないように掛止する掛止部３１６と、ユーザが掛止部３１６を操作する操作部３１４とを含む。インレット６０は、第１端子Ｔ１に対応する第３端子Ｔ３と、第２端子Ｔ２に対応する第４端子Ｔ４とを含む。第１信号は、第１端子部および第３端子部を通る。操作部３１４は、掛止部３１６がインレット６０に正常に掛止された状態から掛止を解除する操作を行なった場合に第２信号を半嵌合状態を示すように変化させる送信スイッチを兼ねる。第２信号は、第２端子Ｔ２および第４端子Ｔ４を通じて、インレット６０側に伝達される。

この実施の形態は、他の局面では、車両１００に関する。車両１００は、蓄電装置Ｂと、蓄電装置Ｂに車両外部から充電を行なうためのインレット６０と、インレット６０に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態でインレット６０に接続され得る充放電コネクタ２２０の接続状態が、完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置５０とを備える。制御装置５０は、充放電コネクタ２２０の接続状態が半嵌合状態である場合には、充放電コネクタ２２０の接続が異常であることをユーザに報知する表示器３０６を作動させる。

この実施の形態は、さらに他の局面では、蓄電装置Ｂと、蓄電装置Ｂに車両外部から充電を行なうためのインレット６０と、インレット６０に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態でインレット６０に接続され得る充放電コネクタ２２０の接続状態が、完全嵌合状態か半嵌合状態かを検出する制御装置５０とを含む車両１００に充電を行なう充電設備である充放電スタンド２００および家屋３００を開示する。充放電スタンド２００および家屋３００は、制御装置５０と通信を行なって、充放電コネクタ２２０の接続状態を取得するＨＥＭＳ３０５と、ＨＥＭＳ３０５によって制御され、充放電コネクタ２２０の接続状態が半嵌合状態である場合には、充放電コネクタ２２０の接続が異常であることをユーザに報知する表示器３０６とを備える。

以上の構成を採用することにより、ユーザが半嵌合状態で気が付かないまま時間が経過してしまうのを防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、充電時の半嵌合状態を報知することを例示したが、車両から家屋に給電する際も同様な構成で半嵌合状態を報知することが可能である。

また、本実施の形態では、通信手段として、コントロールパイロット信号に信号を重畳させるＨＬＣ通信を使用することを例示したが、半嵌合状態を車両から充電設備側に通信する通信手段としては、電力線に信号を重畳するＰＬＣ通信を使用しても良く、また無線通信などを使用しても良い。

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。

２エンジン、４動力分割装置、６駆動輪、１０コンバータ、２１，２２インバータ、３０電力変換装置、３１充電器、３２給電用インバータ、３５コンセント、５０制御装置、６０インレット、１００車両、１０４，２０４ＨＬＣユニット、２００充放電スタンド、２０２発振回路、２０６スタンド制御部、２０８，ＲＹ１，ＲＹ２リレー、２２０充放電コネクタ、３００家屋、３０１太陽電池、３０２分電盤、３０４電気負荷、３０６表示器、３１４操作ボタン、３１５カプラ部、３１６係止爪、３４０電線部、４００電力系統、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２電力線、Ｂ蓄電装置、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、ＮＬ負極線、ＰＩＳＷプロキシメトリディテクション信号、ＰＬ１正極線、Ｒ１０〜Ｒ１２抵抗、ＳＭＲシステムメインリレー、ＳＷ１２スイッチ、Ｔ１〜Ｔ１０端子。

Claims

蓄電装置が搭載されるとともに、前記蓄電装置に充電を行なうための充電接続部が設けられた車両と、
前記充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で前記充電接続部に接続され得る接続器と、
前記接続器の接続状態が前記完全嵌合状態か前記半嵌合状態かを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記接続器の接続が前記半嵌合状態である場合には前記接続器の接続異常をユーザに報知する報知部とを備える、充電システム。
前記検出部は、車両に設けられ、前記接続器から前記充電接続部を介して与えられる第１信号および第２信号に基づいて前記接続器の接続状態を検出し、
前記検出部は、前記第１信号および前記第２信号のいずれか一方が前記半嵌合状態を示す場合には、前記報知部を起動させる、請求項１に記載の充電システム。
前記第１信号は、前記充電接続部への前記接続器の接続の有無を示す信号であり、車両および充電設備の双方で検出することが可能であり、
前記第２信号は、前記充電接続部への前記接続器の接続の有無に加えて前記接続器の接続状態が前記完全嵌合状態か前記半嵌合状態かを示す信号であり、車両では検出することが可能であり、充電設備では検出することが不可能であり、
前記車両の制御装置は、前記第２信号の状態を検出した後に、通信によって前記第２信号の状態を前記充電設備に送信する、請求項２に記載の充電システム。
前記第１信号は、コントロールパイロット信号であり、
前記第２信号は、プロキシメトリディテクション信号である、請求項２に記載の充電システム。
前記検出部は、前記車両に配置された制御装置であり、
家屋に設けられ、前記制御装置と通信することによって前記第２信号の状態を取得し、取得した前記第２信号の状態に基づいて前記報知部を制御するＨＥＭＳをさらに備える、請求項２に記載の充電システム。
前記接続器は、
第１端子部および第２端子部と、
前記充電接続部から前記接続器が脱落しないように掛止する掛止部と、
前記ユーザが前記掛止部を操作する操作部とを含み、
前記充電接続部は、
前記第１端子部に対応する第３端子部と、
前記第２端子部に対応する第４端子部とを含み、
前記第１信号は、前記第１端子部および前記第３端子部を通り、
前記操作部は、前記掛止部が前記充電接続部に正常に掛止された状態から掛止を解除する操作を行なった場合に前記第２信号を前記半嵌合状態を示すように変化させる送信スイッチを兼ね、
前記第２信号は、前記第２端子部および前記第４端子部を通じて、前記充電接続部側に伝達される、請求項２に記載の充電システム。
蓄電装置と、
前記蓄電装置に車両外部から充電を行なうための充電接続部と、
前記充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で前記充電接続部に接続され得る接続器の接続状態が、前記完全嵌合状態か前記半嵌合状態かを検出する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記接続器の接続状態が前記半嵌合状態である場合には、前記接続器の接続が異常であることをユーザに報知する報知部を作動させる、車両。
蓄電装置と、前記蓄電装置に車両外部から充電を行なうための充電接続部と、前記充電接続部に着脱可能とされ、充電が可能な完全嵌合状態および充電が許可されない半嵌合状態で前記充電接続部に接続され得る接続器の接続状態が、前記完全嵌合状態か前記半嵌合状態かを検出する制御装置とを含む車両に充電を行なう充電設備であって、
前記制御装置と通信を行なって、前記接続器の接続状態を取得するＨＥＭＳと、
前記ＨＥＭＳによって制御され、前記接続器の接続状態が前記半嵌合状態である場合には、前記接続器の接続が異常であることをユーザに報知する報知部とを備える、充電設備。