JP2019176610A - 充放電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両における充電用の電源コネクタが外部の電源に接続されてから充電が可能になるまでの時間を短縮すること。【解決手段】電動車両の充放電システムが、充電用の電源コネクタが外部のＡＣ電源又はＤＣ電源に接続されたことを検出した場合に起動信号を送信する電源接続Ｉ／Ｆ装置と、起動信号を受信した場合に起動して、蓄電池の充電に関わる他装置の電源のオン及びオフの制御、並びに、蓄電池に対するＡＣ電力又はＤＣ電力の充放電の監視を共通のハードウェア資源を用いて実行する電源制御兼充放電監視装置と、を１つのユニット内に有する充放電管理装置と、充放電管理装置とは別体のユニットである、モータ駆動装置を制御する駆動制御装置と、電源制御兼充放電監視装置の制御を受けて蓄電池に対するＡＣ電力の充放電を制御するＡＣ充放電制御装置とを具備する。【選択図】図１

Description

本開示は、電動車両の充電及び放電のシステムに関する。

電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電動車両（以下単に「ＥＶ」という）は、充電及び放電が可能なバッテリを搭載し、バッテリに充電された電力を用いてモータを駆動し、走行する。そのため、ＥＶは、外部電源からバッテリに電力を充電する機構を備える。外部電源からの充電には、商用電源を備える充電ステーションから供給されるＤＣ電力を用いて急速に充電するＤＣ（Direct Current）充電と、家庭用電源から供給されるＡＣ（Alternating Current）電力を用いて充電するＡＣ充電とがある。昨今のＥＶは、ＤＣ充電とＡＣ充電の両方に対応しているものも多い。

しかし、充電のためにＥＶと外部電源とを繋ぐインタフェースの仕様は、変更される場合や、各国で異なる場合もある。特許文献１には、このような仕様変更に伴うコスト増加を抑制する技術が開示されている。

特許第５２５８９２０号公報

特許文献１に開示されている充放電システムは、ＡＣ充電時、次のように動作する（特許文献１の図２及び図４を参照）。
ステップＳ１において、ＡＣコネクタに外部ＡＣコネクタが接続されることでＡＣ充放電動作が開始すると、ＡＣ接続検出回路が外部ＡＣコネクタの接続を検出して、ＡＣ接続検出信号を制御電源監視装置に与える。
ステップＳ２において、ＡＣ接続検出信号を受けた制御電源監視装置は、ＡＣ充放電時にはＥＶ充放電監視装置、車載充放電制御器およびバッテリ監視装置４の制御電源をオンする。
ステップＳ３において、ＥＶ充放電監視装置も制御電源監視装置によって起動され、車載充放電制御器のＡＣ充放電制御装置が出力する給電情報（例えば外部の交流電源の電圧や周波数）を受ける。
ステップＳ４において、ＥＶ充放電監視装置は、バッテリ監視装置が出力する充電状態（ＳＯＣ：state of charge）等のバッテリ情報を受ける。
ステップＳ５において、ＥＶ充放電監視装置は、バッテリ監視装置からのバッテリ情報を受け、バッテリに充電が必要な場合は、バッテリ監視装置にコンタクタのオン指示を与える。
ステップＳ６において、ＥＶ充放電監視装置は、ＡＣ充放電制御装置が出力する給電情報およびバッテリ監視装置４からのバッテリ情報に基づいて、ＡＣ充放電制御装置による充放電制御を指示する。
ステップＳ７において、ＥＶ充放電監視装置は、バッテリ監視装置が出力するバッテリ情報に基づいて、バッテリの充電が終了したか否かを判定し、充電が終了した場合にはステップＳ８に進み、充電が終了していない場合にはステップＳ６以下の動作を繰り返す。
ステップＳ８において、ＥＶ充放電監視装置がＡＣ充放電制御装置に充電終了を指示し、ステップＳ９において、バッテリ監視装置に対してコンタクタのオフ指示を与え、ＡＣ充放電を終了する。

しかしながら、特許文献１に開示されている充放電システムは、上述のとおり、制御電源監視装置がＡＣ接続検出信号を受けて、ＥＶ充放電監視装置の制御電源をオンにするという構成であるため、ＡＣ接続検出信号が送信されてからＥＶ充放電監視装置の起動が完了するまでにタイムラグが発生する。すなわち、ＡＣコネクタが外部ＡＣコネクタに接続されてからＡＣ充電が実際に可能になるまでにタイムラグが発生する。これは、ＤＣコネクタが外部ＤＣコネクタに接続される場合も同様である。

本開示の目的の１つは、ＥＶの充電用の電源コネクタが外部電源に接続されてから充電が可能になるまでの時間を短縮できる充放電システムを提供することである。

一態様に係る充放電システムは、蓄電池に充電された電力を駆動源にモータを駆動して走行する電動車両の充放電システムであって、充電用の電源コネクタが外部のＡＣ（Alternating Current）電源又はＤＣ（Direct Current）電源に接続されたことを検出した場合に起動信号を送信する電源接続インタフェース装置と、前記起動信号を受信した場合に起動して、前記蓄電池の充電に関わる他装置の電源のオン及びオフの制御、並びに、前記蓄電池に対するＡＣ電力又はＤＣ電力の充放電の監視を共通のハードウェア資源を用いて実行する電源制御兼充放電監視装置と、を１つのユニット内に有する充放電管理装置と、前記充放電管理装置とは別体のユニットであり、前記モータを駆動するモータ駆動装置を制御する駆動制御装置と、前記充放電管理装置とは別体のユニットであり、前記電源制御兼充放電監視装置の制御を受けて、前記蓄電池に対するＡＣ電力の充放電を制御するＡＣ充放電制御装置と、を具備する。

本開示によれば、ＥＶの充電用の電源コネクタが外部電源に接続されてから充電が可能になるまでの時間を短縮できる充放電システムを提供できる。

本実施の形態に係る充放電システムを備えるＥＶの構成の例を示す図。 電源制御兼充放電監視装置の全体処理の例を示すフローチャート。 電源制御兼充放電監視装置におけるＡＣ充電制御の例を示すフローチャート。 電源制御兼充放電監視装置におけるＤＣ充電制御の例を示すフローチャート。 電源制御兼充放電監視装置におけるＥＶ駆動制御の例を示すフローチャート。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

図１は、本実施の形態に係る充放電システムを備えるＥＶ１の構成の一例を示す図である。図１において、太線は電力線を示し、細線及び破線は信号線を示す。また、細線の信号線は、破線の信号線よりも、高い通信セキュリティを有することを示す。なお、通信セキュリティの詳細については後述する。

ＥＶ１は、充放電に関わるシステム（充放電システム）として、蓄電池１１、コンタクタ１２、蓄電池監視装置１３、モータ駆動装置１４、モータ１５、始動装置１６、ＥＶ駆動制御装置１７、ＤＣコネクタ１８、ＡＣコネクタ１９、ＡＣ充放電制御装置２０、及び充放電管理装置１００を備える。なお、充放電システムは、必ずしもこれら全ての構成要素を備える必要は無い。例えば、充放電システムは、充放電管理装置１００、ＥＶ駆動制御装置１７及びＡＣ充放電制御装置２０のみを備えても良い。

充放電管理装置１００は、電源制御兼充放電監視装置１０１、及び電源接続Ｉ／Ｆ（Interface）装置１０２を、１ユニット内に備える。電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２は、ＡＣ接続検出回路１０３、ＤＣ接続検出回路１０４、ＡＣ通信制御装置１０５、及びＤＣ通信制御装置１０６を有する。なお、１ユニットである充放電管理装置１００は、ＥＶ駆動制御装置１７及びＡＣ充放電制御装置２０とは別体のユニットである。

＜ＥＶの概要＞
次に、ＥＶ１が備える各装置について説明する。

蓄電池１１は、充電及び放電が可能な電池（二次電池）である。蓄電池１１は、複数のセルバッテリから構成される。セルバッテリは、例えば、リチウムイオン電池である。

コンタクタ１２は、電力線３０１ａ、３０２ａ、３０３と蓄電池１１との間の電力の流れのオンとオフを切り換えるいわゆるスイッチである。充電時にコンタクタ１２がオンされた場合、電力が電力線３０１ａ、３０２ａから蓄電池１１へ流入する。放電時にコンタクタ１２がオンされた場合、電力が蓄電池１１から電力線３０３へ流出する。コンタクタ１２がオフされた場合、蓄電池１１と電力線３０１ａ、３０２ａ、３０３との間の電力の流れが遮断される。

蓄電池監視装置１３は、信号線４１１を介してコンタクタ１２と、信号線４１２を介して蓄電池１１と、信号線４０５を介して電源制御兼充放電監視装置１０１と接続されている。蓄電池監視装置１３は、信号線４０５を介して電源制御兼充放電監視装置１０１から受信した起動信号をトリガーに起動する。蓄電池監視装置１３は、蓄電池１１を監視及び制御する。具体的には、蓄電池監視装置１３は、信号線４０５を介して電源制御兼充放電監視装置１０１から受信したコンタクタ１２のオン／オフの指示に応じて、信号線４１１を介してコンタクタ１２のオン／オフを切り換える。

また、蓄電池監視装置１３は、信号線４１２を介して蓄電池１１の状態を監視し、蓄電池１１の状態を示す情報（以下「蓄電池状態情報」という）を生成する。蓄電池状態情報は、例えば、蓄電池１１の最大充電量、蓄電池１１の現時点の充電量、蓄電池１１の温度等を含む。蓄電池監視装置１３は、生成した蓄電池状態情報を、信号線４０５を介して、ＥＶ駆動制御装置１７、ＡＣ充放電制御装置２０、及び電源制御兼充放電監視装置１０１の少なくとも１つへ送信する。なお、信号線４１２は、例えば、蓄電池１１の充放電電流、電池電圧、又は温度などを検出するセンサ（不図示）からの検出結果を蓄電池監視装置１３へ伝達する信号線である。

モータ駆動装置１４は、電力線３０３を介してコンタクタ１２と、信号線４１３を介してＥＶ駆動制御装置１７と接続されている。モータ駆動装置１４は、コンタクタ１２がオンの場合に蓄電池１１から電力線３０３を介して供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、モータ１５に供給する。また、モータ駆動装置１４は、信号線４１３を介してＥＶ駆動制御装置１７から受信したモータ駆動の制御に関する信号（以下「モータ駆動制御信号」という）に基づいて、モータ１５の駆動を制御する。例えば、モータ駆動装置１４は、モータ駆動制御信号に応じて、モータ１５に供給する電力量を調整する。

モータ１５は、モータ駆動装置１４から供給された電力を用いて駆動する。モータ１５の駆動がＥＶ１の走行に関する各機構に伝達され、ＥＶ１が走行する。

始動装置１６は、信号線５０１を介して電源制御兼充放電監視装置１０１及びＥＶ駆動制御装置１７と接続されている。始動装置１６は、例えば、イグニションキー又はスタートボタンである。始動装置１６は、運転者等によってオンされると、信号線５０１を介して、電源制御兼充放電監視装置１０１及びＥＶ駆動制御装置１７に起動信号（以下「第３の起動信号」という）を送信する。また、始動装置１６は、運転者等によってオフされると、信号線５０１を介して、電源制御兼充放電監視装置１０１及びＥＶ駆動制御装置１７に停止信号を送信する。なお、不図示の他の装置も信号線５０１を介して始動装置１６と接続されている。当該他の装置には、ＥＶ１の外部と無線通信を行う通信装置なども含まれる。

ＥＶ駆動制御装置１７は、信号線５０１を介して始動装置１６と、信号線４１３を介してモータ駆動装置１４と、信号線４０５を介して電源制御兼充放電監視装置１０１、ＡＣ充放電制御装置２０及び蓄電池監視装置１３と、接続されている。ＥＶ駆動制御装置１７は、信号線５０１を介して電源制御兼充放電監視装置１０１から受信した起動信号をトリガーに起動する。ＥＶ駆動制御装置１７は、運転者の運転操作に応じたモータ駆動制御信号を、信号線４１３を介してモータ駆動装置１４に送信する。また、ＥＶ駆動制御装置１７は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３から蓄電池状態情報を受信してよい。

ＤＣコネクタ１８は、電力線３０２ａを介してコンタクタ１２と接続されている。また、ＤＣコネクタ１８は、電力線３０２ａから分岐した電力線３０２ｂを介してＤＣ接続検出回路１０４と接続されている。また、ＤＣコネクタ１８は、信号線５０４を介してＤＣ通信制御装置１０６と接続されている。ＤＣコネクタ１８は、外部ＤＣ電源のコネクタ（図示せず）と接続可能な構成である。ＤＣコネクタ１８を外部ＤＣ電源のコネクタに接続することにより、ＤＣ充電が開始される。外部ＤＣ電源のコネクタは、例えば、直接ＤＣ充電が可能な急速充電ステーションのコネクタである。

ＡＣコネクタ１９は、電力線３０１ａを介してＡＣ充放電制御装置２０と接続されている。また、ＡＣコネクタ１９は、電力線３０１ａから分岐した電力線３０１ｂを介してＡＣ接続検出回路１０３と接続されている。また、ＡＣコネクタ１９は、信号線５０３を介してＡＣ通信制御装置１０５と接続されている。ＡＣコネクタ１９は、外部ＡＣ電源のコネクタ（図示せず）と接続可能な構成である。ＡＣコネクタ１９を外部ＡＣ電源のコネクタに接続することにより、ＡＣ充電が開始される。外部ＡＣ電源のコネクタは、例えば、家庭用のＡＣ電源のコネクタである。

ＡＣ充放電制御装置２０は、ＡＣコネクタ１９とコンタクタ１２との間を結ぶ電力線３０１ａの間に配置されている。ＡＣ充放電制御装置２０は、信号線４０５を介して、電源制御兼充放電監視装置１０１、ＥＶ駆動制御装置１７、及び蓄電池監視装置１３と接続されている。ＡＣ充放電制御装置２０は、信号線４０５を介して電源制御兼充放電監視装置１０１から受信した起動信号をトリガーに起動する。ＡＣ充放電制御装置２０は、ＡＣ充電時であってコンタクタ１２がオンの場合、電力線３０１ａを介して供給されたＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、蓄電池１１へ供給（充電）する。すなわち、ＡＣ充放電制御装置２０は、ＡＣ／ＤＣ変換器を含む。なお、ＡＣ充放電制御装置２０は、蓄電池１１に蓄積されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、電力線３０１ａを介してＡＣコネクタ１９の接続先の装置へ供給（放電）してもよい。

なお、本実施の形態では、説明の簡略化のため、電源制御兼充放電監視装置１０１から信号線４０５を分岐させて、蓄電池監視装置１３、ＥＶ駆動制御装置１７およびＡＣ充放電制御装置２０に接続する構成を例示したが、電源制御兼充放電監視装置１０１から、蓄電池監視装置１３、ＥＶ駆動制御装置１７およびＡＣ充放電制御装置２０に対して、それぞれ別個に信号線が接続される構成でも良い。

＜充放電管理装置＞
充放電管理装置１００は、ＥＶ１が備える蓄電池１１の充電及び放電を管理する装置である。次に、充放電管理装置１００が備える各装置について説明する。

ＡＣ接続検出回路１０３は、電力線３０１ｂを介してＡＣコネクタ１９と接続されており、信号線４０１を介して電源制御兼充放電監視装置１０１と接続されている。ＡＣ接続検出回路１０３は、ＡＣコネクタ１９が外部ＡＣ電源のコネクタと接続され、ＡＣ電力が電力線３０１ｂを介して供給された場合、信号線４０１を介して電源制御兼充放電監視装置１０１へ起動信号（以下「第１の起動信号」という）を送信する。

ＤＣ接続検出回路１０４は、電力線３０２ｂを介してＤＣコネクタ１８と接続されており、信号線４０２を介して電源制御兼充放電監視装置１０１と接続されている。ＤＣ接続検出回路１０４は、ＤＣコネクタ１８が外部ＤＣ電源のコネクタと接続され、ＤＣ電力が電力線３０２ｂを介して供給された場合、信号線４０２を介して電源制御兼充放電監視装置１０１へ起動信号（以下「第２の起動信号」という）を送信する。

ＡＣ通信制御装置１０５は、信号線５０３を介してＡＣコネクタ１９と接続されており、信号線４０３を介して電源制御兼充放電監視装置１０１と接続されている。ＡＣ通信制御装置１０５は、ＡＣコネクタ１９が接続されている外部ＡＣ電源の管理装置（図示せず）と電源制御兼充放電監視装置１０１との間の通信を制御する。

ここで、信号線５０３は、信号線４０３よりも高い通信セキュリティを有する。その理由は次の通りである。すなわち、信号線５０３は外部に露出しているＡＣコネクタ１９に接続されているため、悪意のある者が、ＡＣコネクタ１９を介して信号線５０３に不正信号を入力でき得る。他方、信号線４０３は充放電管理装置１００内に収容されているため、悪意のある者が信号線４０３に不正信号を入力することは困難である。そこで、例えば、信号線５０３には、比較的高コストであるが高い通信セキュリティであるＣＡＮ ＦＤ（Controller Area Network with Flexible Data rate）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）又はＰＬＣ（Power Line Communications）を用い、信号線４０３には、比較的低い通信セキュリティであるが低コストであるＣＡＮ（Controller Area Network）を用いる。または、ＡＣ通信制御装置１０５は、信号線５０３を流れるデータを暗号化し、信号線４０３を流れるデータを暗号化しない。このように、外部に露出している装置と接続されている信号線５０３には、高コストであるが高い通信セキュリティの構成を採用し、それ以外の信号線４０３には、低い通信セキュリティであるが低コストの構成を採用することにより、通信セキュリティと製品コストとのバランスを適切に保つことができる。

ＤＣ通信制御装置１０６は、信号線５０４を介してＤＣコネクタ１８と接続されており、信号線４０４を介して電源制御兼充放電監視装置１０１と接続されている。ＤＣ通信制御装置１０６は、ＤＣコネクタ１８が接続されている外部ＤＣ電源の管理装置と電源制御兼充放電監視装置１０１との間の通信を制御する。また、ＡＣ通信制御装置１０５の場合と同様、信号線５０４は、信号線４０４よりも高い通信セキュリティを有する。例えば、信号線５０４にはＣＡＮ ＦＤ又はＥｔｈｅｒｎｅｔを用い、信号線４０４にはＣＡＮを用いる。なお、信号線５０４は、例えばＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）等、各国の急速充放電の規格に定められたものであってよい。

なお、本実施の形態では、説明の簡略化のため、信号線５０３と信号線５０４とをそれぞれ１本の信号線として記載したが、これらの信号線５０３、５０４は、複数の信号線で構成されていても良い。例えば、信号線５０４は、アナログ線およびＣＡＮ通信線から構成されていても良い。このとき、アナログ線は、ＤＣコネクタ１８に外部ＤＣ電源のコネクタが接続されたことを検出するための勘合検知信号を伝達するものである。ＣＡＮ通信線は、充放電に必要な情報（蓄電池１１の情報、急速充電ステーションの設備情報、異常の有無情報など）を伝達するものである。このような場合、少なくとも、充放電に関する重要な情報を伝達するＣＡＮ通信線を、ＣＡＮ ＦＤ等の高い通信セキュリティを有する信号線とすることが好ましい。

図１に示すように、ＡＣ接続検出回路１０３、ＤＣ接続検出回路１０４、ＡＣ通信制御装置１０５、及びＤＣ通信制御装置１０６は、電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２として一体化されている。この一体化により、充放電管理装置１００を、様々な充放電の規格に柔軟に対応させることができる。例えば、電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２を、充放電の規格に対応するものに置き換えることにより、充放電管理装置１００を、その充放電の規格に対応させることができる。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０１を介してＡＣ接続検出回路１０３と、信号線４０２を介してＤＣ接続検出回路１０４と、信号線４０３を介してＡＣ通信制御装置１０５と、信号線４０４を介してＤＣ通信制御装置１０６と、接続されている。また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、ＥＶ駆動制御装置１７、ＡＣ充放電制御装置２０、及び蓄電池監視装置１３と接続されている。また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線５０１を介して始動装置１６と接続されている。

ここで、信号線５０１は、信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５よりも高い通信セキュリティを有する。その理由は次の通りである。すなわち、信号線５０１は外部に露出している始動装置１６に接続されているため、悪意のある者が、始動装置１６を介して信号線５０１に不正信号を入力でき得る。他方、信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５は充放電管理装置１００及びＥＶ１内に収容されているため、悪意のある者が信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５に不正信号を入力することは困難である。そこで、例えば、信号線５０１には、比較的高コストであるが高い通信セキュリティであるＣＡＮ ＦＤ又はＥｔｈｅｒｎｅｔを用い、信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５には、比較的低い通信セキュリティであるが低コストであるＣＡＮを用いる。または、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線５０１を流れるデータを暗号化し、信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を流れるデータを暗号化しない。このように、外部に露出している装置と接続されている信号線５０１には、高コストであるが高い通信セキュリティの構成を採用し、それ以外の信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５には、低い通信セキュリティであるが低コストの構成を採用することにより、通信セキュリティと製品コストとのバランスを適切に保つことができる。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０１を介してＡＣ接続検出回路１０３から受信した第１の起動信号、信号線４０２を介してＤＣ接続検出回路１０４から受信した第２の起動信号、又は、信号線５０１を介して始動装置１６から受信した第３の起動信号をトリガーに起動する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、第１の起動信号を受信した場合、ＡＣ充電制御を行う。ＡＣ充電制御において、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、蓄電池監視装置１３及びＡＣ充放電制御装置２０に起動信号を送信する。これにより、蓄電池監視装置１３及びＡＣ充放電制御装置２０が起動する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、第２の起動信号を受信した場合、ＤＣ充電制御を行う。ＤＣ充電制御において、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、蓄電池監視装置１３に起動信号を送信する。これにより、蓄電池監視装置１３が起動する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、第３の起動信号を受信した場合、ＥＶ駆動制御を行う。ＥＶ駆動制御において、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、蓄電池監視装置１３及びＥＶ駆動制御装置１７に起動信号を送信する。これにより、蓄電池監視装置１３及びＥＶ駆動制御装置１７が起動する。なお、ＡＣ充電制御、ＤＣ充電制御及びＥＶ駆動制御の更なる詳細については後述する（図３、図４、図５参照）。

このように、本実施の形態に係る電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＡＣ接続検出回路１０３から直接第１の起動信号を受信して起動し、ＡＣ充電に関する他の装置に対して起動信号を送信する構成を採ることにより、ＡＣコネクタ１９を接続してからＡＣ充電が可能になるまでの待ち時間を短縮できる。これはＤＣ充電においても同様である。すなわち、本実施の形態に係る電源制御兼充放電監視装置１０１の構成によれば、例えば特許文献１のように、制御電源監視装置とＥＶ充放電監視装置とを別個に設け、起動信号を受信した制御電源監視装置が、ＥＶ充放電監視装置に対して起動信号を送信し、その起動信号を受信したＥＶ充放電監視装置が起動して、充電に関する他の装置に対して起動信号を送信する構成と比較して、充電が可能になるまでの待ち時間を短縮できる。

また、本実施の形態に係る電源制御兼充放電監視装置１０１によれば、電源制御兼充放電監視装置１０１に信号線４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を直接接続できるので、例えば特許文献１のように、制御電源監視装置とＥＶ充放電監視装置とを別個に設ける場合と比較して、信号線の本数を減らすことができる。

なお、図１に示すように、電源制御兼充放電監視装置１０１と電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２とは、充放電管理装置１００として一体化されている。これにより、ＥＶ１を、様々な充放電の規格に柔軟に対応させることができる。例えば、充放電管理装置１００を、充放電の規格に対応するものに置き換えることにより、ＥＶ１を、その充放電の規格に対応させることができる。したがって、従来であれば、ＥＶ１を充放電の規格に対応させるために発生する、ＥＶ１内の各装置（例えば蓄電池監視装置１３、ＥＶ駆動制御装置１７、ＡＣ充放電制御装置２０）の変更コストを抑制できる。

また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＤＣコネクタ１８が接続された外部ＤＣ電源の種類（例えばコネクタの形状）に応じて、ＤＣ通信制御装置１０６と外部ＤＣ電源の管理装置との間（信号線５０４）において使用する通信プロトコルを切り換えてもよい。これにより、充放電の規格毎に通信プロトコルが異なる場合であっても、充放電管理装置１００において通信プロトコルの違いを吸収できるため、上記同様、ＥＶ１内の各装置の変更コストを抑制できる。

＜電源制御兼充放電監視装置の全体処理＞
次に、図２のフローチャートを参照しながら、電源制御兼充放電監視装置１０１の全体処理について説明する。なお、本処理は、電源制御兼充放電監視装置１０１が、ＡＣ接続検出回路１０３から送信される第１の起動信号、ＤＣ接続検出回路１０４から送信される第２の起動信号、又は始動装置１６から送信される第３の起動信号を受信して起動した後に実行される処理である。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、第１の起動信号、第２の起動信号又は第３の起動信号の何れを受信したのかを判定する（Ｓ１０１）。

第１の起動信号を受信したと判定した場合（Ｓ１０１：第１）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＡＣ充電制御を実行する（Ｓ１０２）。これにより、ＡＣコネクタ１９が接続されたタイミングで送信される第１の起動信号をトリガーに、電源制御兼充放電監視装置１０１は、直ちに起動してＡＣ充電制御を開始するため、ＡＣコネクタ１９を接続してからＡＣ充電が可能になるまでの待ち時間が短縮される。

第２の起動信号を受信したと判定した場合（Ｓ１０１：第２）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＤＣ充電制御を実行する（Ｓ１０３）。これにより、ＤＣコネクタ１８が接続されたタイミングで送信される第２の起動信号をトリガーに、電源制御兼充放電監視装置１０１は、直ちに起動してＤＣ充電制御を開始するため、ＤＣコネクタ１８を接続してからＤＣ充電が可能になるまでの待ち時間が短縮される。

第３の起動信号を受信したと判定した場合（Ｓ１０１：第３）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＥＶ駆動制御を実行する（Ｓ１０４）。これにより、始動装置１６がオンされたタイミングで送信される第３の起動信号をトリガーに、電源制御兼充放電監視装置１０１は、直ちに起動してＥＶ駆動制御を開始するため、始動装置１６をオンしてからＥＶ１が駆動するまでの待ち時間が短縮される。

＜ＡＣ充電制御＞
次に、図３に示すフローチャートを参照しながら、電源制御兼充放電監視装置１０１におけるＡＣ充電制御について説明する。すなわち、以下の説明は、図２のＡＣ充電制御（Ｓ１０２）の詳細に相当する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３に起動信号を送信する（Ｓ２０１）。これにより、蓄電池監視装置１３が起動する。なお、起動した蓄電池監視装置１３は、信号線４０５を介して蓄電池状態情報を電源制御兼充放電監視装置１０１へ送信する。

また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介してＡＣ充放電制御装置２０に起動信号を送信する（Ｓ２０２）。これにより、ＡＣ充放電制御装置２０が起動する。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池監視装置１３から受信した蓄電池状態情報に基づいて、蓄電池１１に充電が必要であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。例えば、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池１１が満充電でない場合、充電を必要と判定し、蓄電池１１が満充電である場合、充電を不要と判定する。充電を不要と判定した場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、本処理を終了する（ＥＮＤ）。

充電を必要と判定した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３にコンタクタ１２のオン指示を送信する（Ｓ２０４）。蓄電池監視装置１３は、この指示を受信し、コンタクタ１２をオンにする。これにより、蓄電池１１への電力の流入（充電）が可能になる。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＡＣ通信制御装置１０５を介して外部ＡＣ電源の管理装置から充電制御信号を受信し、その受信した充電制御信号をＡＣ充放電制御装置２０へ送信する（Ｓ２０５）。外部ＡＣ電源の管理装置は、例えば、ＡＣコネクタ１９と外部ＡＣ電源との間に接続された、ＳＡＥ Ｊ１７７２規格に準拠する充電ケーブル（ＥＶＳＥ）であり、その充電ケーブルが充電制御信号を送信しても良い。ＡＣ充放電制御装置２０は、蓄電池監視装置１３から受信した蓄電池状態情報と、電源制御兼充放電監視装置１０１から受信した充電制御信号とに基づいて、外部ＡＣ電源から供給されるＡＣ電力と、変換したＤＣ電力の蓄電池１１への供給とを制御する。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、充電が完了するまで待機し（Ｓ２０６：ＮＯ）、充電が完了した場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、本処理を終了する（ＥＮＤ）。

以上の処理により、電源制御兼充放電監視装置１０１は、外部ＡＣ電源から供給された電力を、蓄電池１１に充電できる。

＜ＤＣ充電制御＞
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、電源制御兼充放電監視装置１０１におけるＤＣ充電制御について説明する。すなわち、以下の説明は、図２のＤＣ充電制御（Ｓ１０３）の詳細に相当する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３に起動信号を送信する（Ｓ３０１）。これにより、蓄電池監視装置１３が起動する。なお、起動した蓄電池監視装置１３は、信号線４０５を介して蓄電池状態情報を電源制御兼充放電監視装置１０１へ送信する。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池監視装置１３から受信した蓄電池状態情報に基づいて、蓄電池１１に充電が必要であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。充電を不要と判定した場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、本処理を終了する（ＥＮＤ）。

充電を必要と判定した場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３にコンタクタ１２のオン指示を送信する（Ｓ３０３）。蓄電池監視装置１３は、この指示を受信し、コンタクタ１２をオンにする。これにより、蓄電池１１への電力の流入（充電）が可能になる。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池監視装置１３から受信した蓄電池状態情報を、ＤＣ通信制御装置１０６を介して、外部ＤＣ電源の管理装置へ送信する（Ｓ３０４）。外部ＤＣ電源の管理装置は、例えば、急速充電ステーションである。外部ＤＣ電源の管理装置は、蓄電池状態情報に基づいて、ＤＣ電力の供給を制御する。これにより、ＤＣ電力が適切に蓄電池１１に充電される。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、充電が完了するまで待機し（Ｓ３０５：ＮＯ）、充電が完了した場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、本処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、電源制御兼充放電監視装置１０１は、充電中、蓄電池管理装置から定期的に蓄電池状態情報を受信し、外部ＤＣ電源の管理装置へ送信してよい。

以上の処理により、電源制御兼充放電監視装置１０１は、外部ＤＣ電源から供給された電力を、蓄電池１１に充電できる。

＜ＥＶ駆動制御＞
次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、電源制御兼充放電監視装置１０１におけるＥＶ駆動制御について説明する。すなわち、以下の説明は、図２のＥＶ駆動制御（Ｓ１０４）の詳細に相当する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して蓄電池監視装置１３に起動信号を送信する（Ｓ４０１）。これにより、蓄電池監視装置１３が起動する。なお、起動した蓄電池監視装置１３は、信号線４０５を介して蓄電池状態情報を電源制御兼充放電監視装置１０１に送信する。

また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介してＥＶ駆動制御装置１７に起動信号を送信する（Ｓ４０２）。これにより、ＥＶ駆動制御装置１７が起動する。

次に、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池監視装置１３から受信した蓄電池状態情報に基づいて、蓄電池１１から放電が可能であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。例えば、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池１１における充電量が所定の閾値以上である場合、放電が可能である判定し、蓄電池１１の充電量が所定の閾値未満である場合、放電が不可能であると判定する。

蓄電池１１からの放電が不可能であると判定した場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、放電が不可能であることを示す信号（以下「放電不可信号」という）をＥＶ駆動制御装置１７へ送信し（Ｓ４０４）、本処理を終了する（ＥＮＤ）。

蓄電池１１からの放電が可能であると判定した場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、電源制御兼充放電監視装置１０１は、信号線４０５を介して、放電が可能であることを示す信号（以下「放電可能信号」という）をＥＶ駆動制御装置１７へ送信する（Ｓ４０５）。なお、ＥＶ駆動制御装置１７は、この放電可能信号を受信し、蓄電池監視装置１３にコンタクタ１２のオン指示を送信する。これにより、蓄電池１１からモータ駆動装置１４へＤＣ電力が供給され、モータ１５が駆動する。

電源制御兼充放電監視装置１０１は、始動装置１６から、信号線５０１を介して、停止信号を受信するまで待機し（Ｓ４０６：ＮＯ）、停止信号を受信した場合（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、本処理を終了する（ＥＮＤ）。

以上の処理により、電源制御兼充放電監視装置１０１は、蓄電池１１に蓄積されている電力を、モータ駆動装置１４へ供給できる。

＜本実施の形態のまとめ＞
本実施の形態では、充放電管理装置１００は、電源制御兼充放電監視装置１０１と、電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２とを備える。電源接続Ｉ／Ｆ装置１０２は、外部ＡＣ電源に接続された場合に第１の起動信号を送信するＡＣ接続検出回路１０３と、外部ＤＣ電源に接続された場合に第２の起動信号を送信するＤＣ接続検出回路１０４と、外部ＡＣ電源の管理装置との通信を制御するＡＣ通信制御装置１０５と、外部ＤＣ電源の管理装置との通信を制御するＤＣ通信制御装置１０６と、を有する。電源制御兼充放電監視装置１０１は、第１の起動信号又は前記第２の起動信号を受信した場合に起動し、受信した起動信号が第１の起動信号である場合、ＡＣ通信制御装置１０５を介してＡＣ電源の管理装置と通信を行い、ＡＣ電源から供給されるＡＣ電力の蓄電池１１への充電を監視し、受信した起動信号が第２の起動信号である場合、ＤＣ通信制御装置１０６を介してＤＣ電源の管理装置と通信を行い、ＤＣ電源から供給されるＤＣ電力の蓄電池１１への充電を監視する。

これにより、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＡＣ接続検出回路１０３から直接第１の起動信号を受信して起動し、ＡＣ充電に関するＥＶ１内の他装置に対して直ちに起動信号を送信できる。よって、ＡＣコネクタ１９を接続してからＡＣ充電が可能になるまでの待ち時間を短縮できる。また、電源制御兼充放電監視装置１０１は、ＤＣ接続検出回路１０４から直接第２の起動信号を受信して起動し、ＤＣ充電に関するＥＶ１内の他装置に対して直ちに起動信号を送信できる。よって、ＤＣコネクタ１８を接続してからＤＣ充電が可能になるまでの待ち時間を短縮できる。

また、本実施の形態では、外部ＡＣ電源の管理装置とＡＣ通信制御装置１０５との間、及び、外部ＤＣ電源の管理装置とＤＣ通信制御装置１０６との間の通信の方が、電源制御兼充放電監視装置１０１とＡＣ通信制御装置１０５との間、及び、電源制御兼充放電監視装置１０１とＤＣ通信制御装置１０６との間の通信よりも、通信セキュリティレベルが高い。すなわち、外部に露出している装置と接続されている信号線には、高コストであるが高い通信セキュリティの構成を採用し、それ以外の信号線には、低い通信セキュリティであるが低コストの構成を採用する。これにより、通信セキュリティと製品コストとのバランスを適切に保つことができる。

上記の実施の形態の説明に用いた電源制御兼充放電監視装置１０１、ＡＣ通信制御装置１０５、ＤＣ通信制御装置１０６、及びＥＶ駆動制御装置１７等は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本開示は、蓄電池の充電及び放電を管理する充放電管理装置に好適である。

１ ＥＶ
１１ 蓄電池
１２ コンタクタ
１３ 蓄電池監視装置
１４ モータ駆動装置
１５ モータ
１６ 始動装置
１７ ＥＶ駆動制御装置
１８ ＤＣコネクタ
１９ ＡＣコネクタ
２０ ＡＣ充放電制御装置
１００ 充放電管理装置
１０１ 電源制御兼充放電監視装置
１０２ 電源接続Ｉ／Ｆ装置
１０３ ＡＣ接続検出回路
１０４ ＤＣ接続検出回路
１０５ ＡＣ通信制御装置
１０６ ＤＣ通信制御装置

Claims (6)

1. 蓄電池に充電された電力を駆動源にモータを駆動して走行する電動車両の充放電システムであって、
   充電用の電源コネクタが外部のＡＣ（Alternating Current）電源又はＤＣ（Direct Current）電源に接続されたことを検出した場合に起動信号を送信する電源接続インタフェース装置と、前記起動信号を受信した場合に起動して、前記蓄電池の充電に関わる他装置の電源のオン及びオフの制御、並びに、前記蓄電池に対するＡＣ電力又はＤＣ電力の充放電の監視を共通のハードウェア資源を用いて実行する電源制御兼充放電監視装置と、を１つのユニット内に有する充放電管理装置と、
   前記充放電管理装置とは別体のユニットであり、前記モータを駆動するモータ駆動装置を制御する駆動制御装置と、
   前記充放電管理装置とは別体のユニットであり、前記電源制御兼充放電監視装置の制御を受けて、前記蓄電池に対するＡＣ電力の充放電を制御するＡＣ充放電制御装置と、
   を具備する、
   充放電システム。
2. 前記電源コネクタと前記電源接続インタフェース装置との間の通信の方が、前記電源接続インタフェース装置と前記電源制御兼充放電監視装置との間の通信よりも、通信セキュリティレベルが高い、
   請求項１に記載の充放電システム。
3. 前記電源接続インタフェース装置は、
   前記電源コネクタが前記ＡＣ電源に接続されたことを検出した場合に、前記電源制御兼充放電監視装置に第１の起動信号を送信するＡＣ接続検出回路と、
   前記電源コネクタが前記ＤＣ電源に接続されたことを検出した場合に、前記電源制御兼充放電監視装置に第２の起動信号を送信するＤＣ接続検出回路と、
   前記ＡＣ電源の管理装置との通信を制御するＡＣ通信制御装置と、
   前記ＤＣ電源の管理装置との通信を制御するＤＣ通信制御装置と、を有し、
   前記電源制御兼充放電監視装置は、
   前記第１の起動信号を受信した場合、前記蓄電池の状態を監視する蓄電池監視装置及び前記ＡＣ充放電制御装置の電源をオンにし、前記ＡＣ通信制御装置を介して前記ＡＣ電源の管理装置と通信を行い、
   前記第２の起動信号を受信した場合、前記蓄電池監視装置の電源をオンにし、前記ＤＣ通信制御装置を介して前記ＤＣ電源の管理装置と通信を行う、
   請求項２に記載の充放電システム。
4. 前記電源制御兼充放電監視装置は、
   前記電動車両の始動装置が操作された場合に前記始動装置から送信される第３の起動信号を受信した場合に起動し、前記蓄電池監視装置の電源をオンにする、
   請求項３に記載の充放電システム。
5. 前記始動装置と前記電源制御兼充放電監視装置との間の通信の方が、前記電源制御兼充放電監視装置と前記蓄電池監視装置との間の通信よりも、通信セキュリティレベルが高い、
   請求項４に記載の充放電システム。
6. 前記電源制御兼充放電監視装置は、
   前記ＤＣ電源に接続された前記電源コネクタの種類に応じて、前記ＤＣ通信制御装置と前記ＤＣ電源の管理装置との間において使用する通信プロトコルを切り換える、
   請求項３に記載の充放電システム。

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