JP2022137772A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部充電中のコンセントの使用に関して、ユーザの利便性を向上させることである。【解決手段】AC充電時において、マイルームモードが無効(OFF)である場合には(S2においてNO)、ECUは、制御モードを充電モードにする(S3)。AC充電時において、マイルームモードが有効(ON)であり(S2においてYES)、かつ、インレットからAC100Vの電力が供給されている場合には(S5においてYES)、ECUは、制御モードを第1マイルームモードにする(S9)。AC充電時において、マイルームモードが有効(ON)であり(S2においてYES)、かつ、インレットからAC200Vの電力が供給されている場合には(S5においてNO)、ECUは、制御モードを第2マイルームモードにする(S15)。【選択図】図2
Description
本開示は、車両外部の電源から電力を受けて車載のバッテリを充電する外部充電が可能に構成された車両に関する。
国際公開第2012/056516号(特許文献1)には、車両外部の外部電源からインレットに受けた交流(AC:Alternating current)電力を、車内に設けられたコンセントに出力可能に構成された車両が開示されている。
特許文献1に開示されたような、車内にコンセントが設けられた車両では、車両外部の電源から電力を受けて車載のバッテリを充電する外部充電の実行中に、車内に持ち込んだ電気機器をコンセントに接続して使用することが考えられる。
しかしながら、市場には、たとえば、AC100Vの電力を供給する外部電源と、AC200Vの電力を供給する外部電源とが混在する場合がある。この場合には、車両がいずれの外部電源から電力の供給を受けるかによって、コンセントに供給される電力の電圧が異なる。一般に、コンセントは、その定格電圧に対応して定められた形状を有するが、上記の場合には、形状に適合しない電圧がコンセントに供給され得る。そうすると、コンセントに接続された電気機器に、電気機器が対応する電圧とは異なる電圧が供給され、電気機器を故障させる虞がある。そのため、異なる電圧の電力を供給する外部電源が市場に存在する場合には、外部充電中にコンセントを使用可能にすることができず、ユーザの利便性の低下を招いていた。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部充電中のコンセントの使用に関して、ユーザの利便性を向上させることである。
この開示に係る車両は、車両外部の電源から電力を受けて車載のバッテリを充電する外部充電が可能に構成された車両である。車両は、電源から供給される交流電力を受けるインレットと、交流電力の電圧を検出する電圧センサと、交流電力をバッテリの充電電力に変換してバッテリを充電するように構成された電力変換装置と、インレットと電力変換装置とを電気的に接続する電力線と、電力線から供給される所定の定格電圧の交流電力を出力するためのコンセントと、電力線とコンセントとの間に設けられ、電力線とコンセントとを電気的に接続する第1状態と、電力線とコンセントとを電気的に遮断する第2状態とを切り替え可能に構成されたリレーと、リレーを制御する制御装置とを備える。外部充電の実行時において、制御装置は、電圧センサの検出電圧が所定の定格電圧に応じた値である場合には、リレーを第1状態に制御し、検出電圧が所定の定格電圧に応じた値でない場合には、リレーを第2状態に制御する。
上記構成によれば、電圧センサの検出値、すなわち、車両外部の電源からインレットに供給される交流電力の電圧が、所定の定格電圧(たとえばAC100V)に応じた値である場合には、制御装置は、リレーを第1状態に制御する。これにより、交流電力がコンセントに供給されて、外部充電中のコンセントの使用が可能となる。一方、電圧センサの検出値が、所定の定格電圧に応じた値でない場合には、制御装置は、リレーを第2状態に制御する。これにより、コンセントと電力線とが電気的に遮断されるので、交流電力がコンセントに供給されず、外部充電中のコンセントの使用が不可となる。上記のような制御が実行されることにより、コンセントは、所定の定格電圧の交流電力を供給することが可能となる。つまり、車両外部の電源からインレットに所定の定格電圧の交流電力が供給される場合には、外部充電中に車内のコンセントを使用可能にすることができる。よって、外部充電中のコンセントの使用が一律に不可とされる場合に比べ、ユーザの利便性を向上させることができる。
本開示によれば、外部充電中のコンセントの使用に関して、ユーザの利便性を向上させることができる。
以下、本開示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り返さない。
図1は、本実施の形態に係る車両1の構成を示す図である。本実施の形態に係る車両1は、電気自動車である。なお、車両1は、外部充電が可能であればよく、電気自動車に限られるものではない。たとえば、車両1は、プラグインハイブリッド自動車または燃料電池自動車であってもよい。
図1を参照して、車両1は、バッテリ10と、システムメインリレー(以下「SMR(System Main Relay)」とも称する)20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)30と、モータジェネレータ40と、動力伝達ギヤ50と、駆動輪55と、インレット60と、双方向充電器70と、コンセント80と、マイルームモードスイッチ85と、ECU(Electronic Control Unit)90とを備える。本実施の形態に係る車両1は、車両外部のAC充電設備210から供給される交流電力を用いてバッテリ10を充電するAC充電が可能に構成される。
バッテリ10は、駆動電源(すなわち動力源)として車両1に搭載される。バッテリ10は、積層された複数の電池を含んで構成される。電池は、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である。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池(全固体電池)であってもよい。
SMR20は、バッテリ10とPCU30とを接続する電力線PL,NLに設けられる。SMR20は、ECU90からの制御信号に従って、閉成状態と開放状態とを切り替える。
PCU30は、ECU90からの制御信号に従って、バッテリ10に蓄えられた直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ40に供給する。また、PCU30は、モータジェネレータ40が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ10に供給する。PCU30は、たとえば、インバータと、インバータに供給される直流電圧をバッテリ10の出力電圧以上に昇圧するコンバータとを含んで構成される。
モータジェネレータ40は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ40のロータは、動力伝達ギヤ50を介して駆動輪55に機械的に接続される。モータジェネレータ40は、PCU30からの交流電力を受けることにより、車両1を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータジェネレータ40によって生成された運動エネルギーは、動力伝達ギヤ50に伝達される。一方で、車両1を減速させるときや、車両1を停止させるときには、モータジェネレータ40は、車両1の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。モータジェネレータ40で生成された交流電力は、PCU30によって直流電力に変換されてバッテリ10に供給される。これにより、回生電力をバッテリ10に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ40は、バッテリ10との間での電力の授受(すなわち、バッテリ10の充放電)を伴なって、車両1の駆動力または制動力を発生するように構成される。
インレット60は、AC充電設備210の充電ケーブル220の先端に設けられた充電コネクタ230が接続可能に構成される。AC充電を行なう際に、インレット60に充電コネクタ230が接続される。
AC充電設備210は、交流電源240に接続されており、交流電源240の交流電力を充電ケーブル220を介してインレット60に供給する。
双方向充電器70は、インレット60から交流電力を受けてバッテリ10を充電するように構成される。具体的には、双方向充電器70は、インレット60から供給される交流電力を、ECU90からの制御信号に基づいてバッテリ10の充電電力に変換する。また、双方向充電器70は、双方向に電力変換可能に構成され、バッテリ10から受ける電力を交流電力に変換してコンセント80に供給することができる。
双方向充電器70は、電力変換装置71と、第1リレー72と、第2リレー73と、電圧センサ74とを含む。
電力変換装置71は、バッテリ10とインレット60との間に電気的に接続されている。電力変換装置71は、たとえば、いずれも図示しないが、AC/DC変換部、DC/AC変換部、および、絶縁トランス等を含む。電力変換装置71は、インレット60から受けた交流電力を、ECU90からの制御信号に基づいてバッテリ10の充電電力に変換する。また、電力変換装置71は、バッテリ10の蓄電電力をコンセント80に供給するための電力(たとえば、AC100V)に変換し、変換された電力をコンセント80へ出力する。
第1リレー72は、電力変換装置71とインレット60とを接続する電力線CPL1,CNL1に設けられる。第1リレー72は、ECU90からの制御信号に従って、閉成状態と開放状態とを切り替える。第1リレー72は、AC充電を実行する場合に、閉成状態にされる。
第2リレー73は、電力線CPL1,CNL1とコンセント80とを電気的に接続する電力線CPL2,CNL2に設けられる。電力線CPL2,CNL2の一端は、電力変換装置71と第1リレー72との間の電力線CPL1,CNL1に電気的に接続されている。電力線CPL2,CNL2の他端は、コンセント80に電気的に接続されている。第2リレー73は、ECU90からの制御信号に従って、閉成状態と開放状態とを切り替える。第2リレー73は、コンセント80を使用するための操作、たとえば、マイルームモードスイッチ85がON操作された場合に、閉成状態にされる。
電圧センサ74は、電力変換装置71と第1リレー72との間の電力線CPL1,CNL1間の電圧V1を検出する。AC充電時においては、電圧センサ74は、インレット60から電力線CPL1,CNL1に供給される交流電力の電圧V1を検出する。電圧センサ74は、検出結果を示す信号をECU90に出力する。
マイルームモードスイッチ85は、車両1の備えるマイルームモードを有効にするためのスイッチである。車両1は、AC充電に関する制御モードの1つとして、マイルームモードを有する。マイルームモードとは、車両1の車室をユーザの自室(マイルーム)として利用するモードである。マイルームモードでは、たとえば、ユーザがエアコンを作動させたり、オーディオ機器を作動させたり、ユーザが持ち込んだ電気機器をコンセント80に接続して使用したりすることができる。ユーザは、たとえば、マイルームモードを有効にして、AC充電中にバッテリ10を充電しながら車室をマイルームとして使用することができる。マイルームモードスイッチ85がON操作されると、マイルームモードスイッチ85は、ON信号を出力する。このON信号は、ECU90に入力される。ON信号を受信すると、ECU90は、マイルームモードを有効にする。マイルームモードスイッチ85がOFF操作されると、マイルームモードスイッチ85は、OFF信号を出力する。このOFF信号は、ECU90に入力される。OFF信号を受信すると、ECU90は、マイルームモードを無効にする。なお、本実施の形態に係る車両1は、第1マイルームモードおよび第2マイルームモードの2つのマイルームモードを有する。その詳細については後述する。
コンセント80は、車室内に設けられる。本実施の形態においては、コンセント80は、AC100Vを定格電圧とするコンセントであり、これに応じた形状を有する。たとえば、AC充電の実行中において、マイルームモードが有効(ON)にされていると、第2リレー73が閉成状態にされて、インレット60(AC充電設備210)からの交流電力の一部がコンセント80に供給される。AC充電の実行中において、マイルームモードが無効(OFF)にされていると、第2リレー73が開放状態にされて、コンセント80に電力が供給されない。車両1のユーザは、マイルームモードを有効にすることで、コンセント80を使用することができる。
ECU90は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力ポートとを含む(いずれも図示せず)。メモリは、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含み、CPUにより実行されるプログラム等を記憶する。CPUは、ROMに格納されているプログラムをRAMに展開して実行する。CPUは、入出力ポートから入力される各種信号、およびメモリに記憶された情報に基づいて、所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両1が所望の状態となるように各機器を制御する。たとえば、ECU90は、SMR20,PCU30、電力変換装置71、第1リレー72および第2リレー73を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
ここで、市場には、たとえば、AC100Vの電力を供給する充電設備と、車両1にAC200Vの電力を供給する充電設備とが混在する場合がある。すなわち、AC充電設備210には、AC100Vの電力を供給する充電設備と、AC200Vの電力を供給する充電設備とが含まれる場合がある。電力変換装置71は、インレット60からAC100Vの電力を受けた場合でも、インレット60からAC200Vの電力を受けた場合でも、受けた交流電力をバッテリ10の充電電力に変換することが可能である。
しかしながら、たとえば、コンセント80は、その定格電圧が定められている。たとえば、ユーザは、コンセントの形状、および/または、定格電圧や最大電力の表記に基づいて、コンセントの定格電圧(たとえば、AC100VまたはAC200V)を認識することができる。AC充電設備210に、AC100Vの電力を供給する充電設備と、AC200Vの電力を供給する充電設備とが含まれていると、車両1がいずれのAC充電設備210から電力の供給を受けるかによって、コンセント80に供給される電力の電圧が異なる。すなわち、コンセント80の形状に適合しない電圧がコンセント80に供給され得る。そうすると、コンセント80に接続された電気機器に、電気機器が対応する電圧とは異なる電圧が供給され、電気機器を故障させる虞がある。
より具体的には、本実施の形態に係るコンセント80は、上述したとおり、AC100Vを供給するコンセントである。ユーザがコンセント80にAC100Vに対応した電気機器を接続している場合に、インレット60からAC200Vが供給されると、コンセント80に接続された電気機器が故障してしまう。これに対する対策として、たとえば、マイルームモード中(ON時)に、コンセント80の使用を禁止することが考えられるが、マイルームモード中にコンセント80が使用できないことは、ユーザの利便性を低下させてしまう。
そこで、本実施の形態に係る車両1において、ECU90は、AC充電が開始されると、電圧センサ74の検出値に基づいて、AC充電設備210からインレット60に供給される電力の電圧がAC100Vであるか、AC200Vであるかを判断する。そして、ECU90は、AC充電設備210からインレット60にAC100Vの電力が供給されていると判断した場合には、第2リレーを閉成状態にして、コンセント80の使用を可能にする。一方、ECU90は、AC充電設備210からインレット60にAC200Vの電力が供給されていると判断した場合には、第2リレーを開放状態にして、コンセント80の使用を不可にする。以下、図2のフローチャートを参照しながら具体的に説明する。
図2は、AC充電を開始するための操作(以下「充電開始操作」とも称する)が行なわれた場合に実行される処理の手順を示すフローチャートである。充電開始操作は、たとえば、AC充電設備210に設けられたスタートボタンに対する操作であってもよいし、車両1のHMI(Human Machine Interface)装置に表示されたスタートボタンに対する操作であってもよい(いずれも図示せず)。図2のフローチャートに示される処理は、充電開始操作が行なわれた際に、充電開始操作が行なわれたことを検知したECU90により実行される。図2に示すフローチャートの各ステップ(以下ステップを「S」と略す)は、ECU90によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がECU90内に作製されたハードウェア(電子回路)によって実現されてもよい。
S1において、ECU90は、AC充電設備210との間で、AC充電設備210の給電可能電力の情報やバッテリ10の受電可能電力の情報等を含む所定の情報を相互にやり取りする情報交換処理を実行した後に、第1リレー72を閉成状態にして、AC充電を開始する。これにより、AC充電設備210からインレット60に電力が供給される。インレット60に供給された電力は、インレット60から電力線CPL1,CNL1を介して電力変換装置71に供給される。
S2において、ECU90は、マイルームモードが有効になっているか(ONに設定されているか)否かを判断する。マイルームモードがONに設定されていれば、AC充電中にコンセント80が使用される可能性がある。マイルームモードがOFFに設定されていれば、AC充電中にコンセント80が使用される可能性がない。マイルームモードがOFFに設定されていると判断すると(S2においてNO)、ECU90は、処理をS3に進める。マイルームモードがONに設定されていると判断すると(S2においてYES)、ECU90は、処理をS5に進める。
S3において、ECU90は、AC充電に関する制御モードを充電モードに設定して、AC充電を継続する。充電モードは、車室をマイルームとして使用することを許可せずに、AC充電を行なうモードである。S3における充電においては、マイルームモードは無効であり、コンセント80は使用されないので、AC充電設備210からAC100VおよびAC200Vのいずれの電力が供給された場合であっても、供給される電力に起因してコンセント80に接続された機器を故障させるという問題は生じない。車室をマイルームとして使用することを許可しないことによって、マイルームとして使用することを許可する場合に比べて、AC充電の効率を向上させることができる。
S5において、ECU90は、電圧センサ74の検出値に基づいて、インレット60(すなわちAC充電設備210)からAC100Vの電力が供給されているか否かを判断する。インレット60からAC100Vの電力が供給されていると判断すると(S5においてYES)、ECU90は、処理をS7に進める。一方、インレット60からAC200Vの電力が供給されていると判断すると(S5においてNO)、ECU90は、処理をS13に進める。
S7において、ECU90は、コンセント80の使用を可と判断する。第2リレー73を閉成状態にした場合に、コンセント80には、コンセント80の定格電圧に適合するAC100Vの電力が供給されることになるためである。そして、ECU90は、処理をS9に進める。
S9において、ECU90は、AC充電に関する制御モードを第1マイルームモードに設定して、AC充電を継続する。この場合に、ECU90は、第2リレー73を閉成状態にする。第1マイルームモードは、コンセント80の使用を含む全てのマイルーム機能の使用を許可するモードである。S9におけるAC充電においては、コンセント80に電気機器を接続したとしても、コンセント80にはAC100Vの電力が供給されているので、電気機器に故障を生じさせることを抑制することができる。
S13において、ECU90は、コンセント80の使用を不可と判断する。第2リレー73を閉成状態にした場合に、コンセント80には、コンセント80の定格電圧に適合しないAC200Vの電力が供給されることになるためである。そして、ECU90は、処理をS15に進める。
S15において、ECU90は、AC充電に関する制御モードを第2マイルームモードに設定して、AC充電を継続する。この場合に、ECU90は、第2リレー73を開放状態にする。第2マイルームモードは、コンセント80の使用を除く全てのマイルーム機能の使用を許可するモードである。すなわち、第2マイルームモードは、第1マイルームモードに対して、コンセント80の使用が制限される。これにより、仮にユーザが電気機器をコンセント80に接続したとしても、コンセント80に電力が供給されていないので、電気機器の定格電圧と異なる電圧の電力が供給されて、故障に至ることが抑制される。
S19において、ECU90は、AC充電の終了を判断するための終了条件が成立したか否かを判断する。終了条件は、たとえば、予め設定されたAC充電の終了時刻が到来したという条件、バッテリ10のSOCが予め設定されたSOCに到達したという条件、および/または、バッテリ10が満充電状態になったという条件を含む。終了条件が成立していない場合には(S19においてNO)、ECU90は、AC充電を継続させる。終了条件が成立した場合には(S19においてYES)、ECU90は、処理を終了させる。
以上のように、本実施の形態に係る車両1は、AC充電に関する制御モードとして、充電モード、第1マイルームモード、および、第2マイルームモードを含む。車両1のECU90は、AC充電を開始すると、マイルームモードが有効であるか否かを判断する。マイルームモードが無効である場合には、ECU90は、制御モードを充電モードに設定してAC充電を行なう。これにより、AC充電の効率を向上させることができる。
マイルームモードが有効であり、かつ、インレット60からAC100Vの電力が供給されている場合には、ECU90は、制御モードを第1マイルームモードに設定してAC充電を行なう。これにより、バッテリ10を充電しながら、コンセント80の使用を含めた全てのマイルーム機能を使用することができる。
マイルームモードが有効であり、かつ、インレット60からAC200Vの電力が供給されている場合には、ECU90は、制御モードを第1マイルームモードに設定してAC充電を行なう。これにより、バッテリ10を充電しながら、コンセント80の使用を除くマイルーム機能を使用することができる。
このように、AC充電中に一律にコンセント80の使用を不可とすることなく、AC充電の状況に応じてAC充電に関する制御モードを選択する。これにより、コンセント80の使用を可としても、供給される電力に起因してコンセント80に接続された電気機器を故障に至らせないと判断される場合には、コンセント80を使用することができる。それゆえに、AC充電中のコンセント80の使用に関して、ユーザの利便性を向上させることができる。
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。本開示の範囲は、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。
1 車両、10 バッテリ、20 SMR、30 PCU、40 モータジェネレータ、50 動力伝達ギヤ、55 駆動輪、60 インレット、70 双方向充電器、71 電力変換装置、72 第1リレー、73 第2リレー、74 電圧センサ、80 コンセント、85 マイルームモードスイッチ、90 ECU、210 AC充電設備、220 充電ケーブル、230 充電コネクタ、240 交流電源、CNL1,CNL2,CPL1,CPL2,NL,PL 電力線。
Claims (1)
- 車両外部の電源から電力を受けて車載のバッテリを充電する外部充電が可能に構成された車両であって、
前記電源から供給される交流電力を受けるインレットと、
前記交流電力の電圧を検出する電圧センサと、
前記交流電力を前記バッテリの充電電力に変換して前記バッテリを充電するように構成された電力変換装置と、
前記インレットと前記電力変換装置とを電気的に接続する電力線と、
前記電力線から供給される所定の定格電圧の交流電力を出力するためのコンセントと、
前記電力線と前記コンセントとの間に設けられ、前記電力線と前記コンセントとを電気的に接続する第1状態と、前記電力線と前記コンセントとを電気的に遮断する第2状態とを切り替え可能に構成されたリレーと、
前記リレーを制御する制御装置とを備え、
前記外部充電の実行時において、前記制御装置は、前記電圧センサの検出電圧が前記所定の定格電圧に応じた値である場合には、前記リレーを前記第1状態に制御し、前記検出電圧が前記所定の定格電圧に応じた値でない場合には、前記リレーを前記第2状態に制御する、車両。
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