JP5168430B1 - 車両、電力供給システム、給電装置および車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
車両(10)は、インレット(112)に接続される給電ケーブル(214)を介して外部電源から供給された電力を受けて蓄電装置(100)を充電するための充電部(110)と、蓄電装置(100)からの電力をインレット(112)を通して給電ケーブル(214)へ供給するための放電部(120)と、放電リレー(122)と、充電リレー(114)とを備える。ECU(130)は、放電動作を終了するときには、放電リレー(122)に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における電力線(ACL1,ACL2)の状態に基づいて放電リレー(122)の溶着を判定する。一方、ECU(130)は、放電動作を開始するときには、放電リレー(122)に閉成指令を出力するとともに、閉成指令の出力中における放電リレー(122)の溶着の判定を不実行とする。
【選択図】図2
【選択図】図2
Description
この発明は、車両および電力供給システムに関し、より特定的には、車両からの電力を車両外部の負荷へ供給するための技術に関する。
電動機によって車両駆動力を発生可能に構成された、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両では、当該電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置が搭載されている。このような車両では、発進時や加速時などに蓄電装置から電動機に電力を供給して車両駆動力を発生する一方で、降坂走行時や減速時などに電動機の回生制動により発生した電力を蓄電装置に供給する。
このような車両において、商用系統電源などの車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する)と電気的に接続されて蓄電装置の充電(以下、単に「外部充電」とも称する)が可能な構成が提案されている。たとえば、家屋に設けられたコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能な、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることができる。
たとえば特開2011−15567号公報(特許文献1)は、蓄電装置と、蓄電装置の電力により走行用の回転電機を駆動するインバータと、外部電源の電力により蓄電装置を充電するための充電装置とを備える電動車両を開示する。この特許文献1において、充電装置は、蓄電装置とインバータとの間の経路を遮断しないように、外部電源から蓄電装置への給電経路を開閉するリレーを含む。充電装置はさらに、インバータのスイッチング動作中に、リレーを開状態に制御しつつ、リレーの溶着を判定する制御装置を含む。
上記のような外部充電が可能な車両においては、スマートグリッドなどに見られるように、車両を電力供給源として考え、車両外部の負荷に対して車両から電力を供給する構想が検討されている。
車両外部の負荷への電力供給を行なうための構成として、車両は、蓄電装置からの電力を車両外部の負荷に供給するための放電装置をさらに備える。この放電装置には、蓄電装置から車両外部への給電経路を開閉するリレーが設けられる。上記の構成において、外部電源からの電力により前記蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えるときには、充電装置内のリレーおよび放電装置内のリレーのオン/オフ(閉成/開放)を制御する。
このような車両においては、放電動作時に蓄電装置からの電力が充電装置に流れ込むこと、および、充電動作時に外部電源からの電力が放電装置に流れ込むことを防止するために、充電装置および放電装置の各々においてリレーの溶着の有無を判定する必要がある。
たとえば、放電動作の開始時に放電装置内のリレーの溶着を判定するのに加えて、充電動作を開始するときにも放電装置内のリレーの溶着を判定する構成とすれば、放電動作を開始した後に発生した溶着についても検出することができ、リレーの信頼性を高めることができる。
しかしながら、その一方で、リレーの溶着判定を実行する頻度を増やしたことに伴なってリレーの動作回数も増えてしまうため、リレーの耐久性を低下させる虞がある。また、溶着判定の頻度を確保するためには、より耐久性の高いリレーを車両に搭載することが必要となり、コストアップとなってしまう。
それゆえ、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、外部電源からの電力により車載蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成された車両およびそれを備えた電力供給システムにおいて、充電動作および放電動作を切換えるための開閉装置の耐久性の低下を抑制しつつ、開閉装置の溶着を判定することである。
この発明のある局面に従えば、車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達するための電力線と、電力線に介挿接続され、蓄電装置と車両外部との電気的接続および遮断が可能に構成された開閉装置と、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を終了するときには開閉装置の溶着を判定する一方で、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を開始するときには開閉装置の溶着の判定を非実行とする制御装置とを備える。
好ましくは、制御装置は、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を終了するときには、開閉装置に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における電力線の状態に基づいて開閉装置の溶着を判定する。
好ましくは、車両は、外部電源からの電力により蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成される。制御装置は、充電動作または放電動作を終了するための開放指令の出力中における電力線の状態に基づいて、開閉装置の溶着を判定する。
好ましくは、車両は、車両と車両外部とを電気的に接続するための接続部と、接続部に接続されるケーブルを介して外部電源から供給された電力を受けて蓄電装置を充電するための充電部と、蓄電装置からの電力を接続部を通してケーブルへ供給するための放電部とをさらに備える。開閉装置は、放電部と接続部とを結ぶ第1の電力線に介挿接続された第1の開閉部と、蓄電装置と充電部とを結ぶ第2の電力線に介挿接続された第2の開閉部とを含む。制御装置は、放電動作を終了するときには、第1の開閉部に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における第1の電力線の状態に基づいて第1の開閉部の溶着を判定する。
好ましくは、制御装置は、充電動作を終了するときには、第2の開閉部に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における第2の電力線の状態に基づいて第2の開閉部の溶着を判定する。
この発明の別の局面に従えば、電力供給システムは、車両と、車両と車両外部との間で電力を伝達するための給電装置とを備える。給電装置は、車両に設けられた接続部に接続されるケーブルを介して外部電源からの電力を車両に伝達するとともに、ケーブルを介して車両からの電力を外部負荷に伝達することが可能に構成される。車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達するための電力線と、電力線に介挿接続され、蓄電装置と車両外部との電気的接続および遮断が可能に構成された開閉装置と、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を終了するときには開閉装置の溶着を判定する一方で、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を開始するときには開閉装置の溶着の判定を非実行とする制御装置とを含む。
好ましくは、車両は、ケーブルを介して外部電源から供給された電力を受けて蓄電装置を充電するための充電部と、蓄電装置からの電力を接続部を通してケーブルへ供給するための放電部とをさらに含む。開閉装置は、放電部と接続部とを結ぶ第1の電力線に介挿接続された第1の開閉部と、蓄電装置と充電部とを結ぶ第2の電力線に介挿接続された第2の開閉部とを含む。制御装置は、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作を終了するときには、第1の開閉部に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における第1の電力線の状態に基づいて第1の開閉部の溶着を判定する一方で、放電動作を開始するときには、第1の開閉部に閉成指令を出力するとともに、第1の開閉部の溶着の判定を非実行とする。
好ましくは、制御装置は、外部電源からの電力により蓄電装置を充電する充電動作を終了するときには、第2の開閉部に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における第2の電力線の状態に基づいて第2の開閉部の溶着を判定する一方で、充電動作を開始するときには、第2の開閉部に閉成指令を出力するとともに、第2の開閉部の溶着の判定を非実行とする。
好ましくは、給電装置は、ケーブルを用いて車両との間で電力線通信が可能に構成される。給電装置は、第1の開閉部に対する開放指令の出力中におけるケーブルの状態に基づいて第1の開閉部の溶着を判定し、その判定結果を制御装置に送信する。
この発明の別の局面に従えば、再充電可能な蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達可能に構成された車両の制御方法であって、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を終了するときには、蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達するための電力線に介挿接続された開閉装置に開放指令を出力するとともに、開放指令の出力中における電力線の状態に基づいて開閉装置の溶着を判定するステップと、蓄電装置および車両外部の間の電力の伝達を開始するときには、開閉装置に閉成指令を出力するとともに、閉成指令の出力中における開閉装置の溶着の判定を非実行とするステップとを備える。
この発明によれば、外部電源からの電力により車載蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成された車両およびそれを備えた電力供給システムにおいて、充電動作および放電動作を切換えるための開閉装置の耐久性の低下を抑制しつつ、開閉装置の溶着を判定することができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図1は、本発明の実施の形態に従う電力供給システムの概略構成図である。
図1を参照して、電力供給システムは、車両10と、充電スタンド200と、HEMS(Home Energy Management System)300と、負荷装置400と、車両10の外部の電源(以下、「外部電源」とも称する)500と、配電盤510とを備える。
図1を参照して、電力供給システムは、車両10と、充電スタンド200と、HEMS(Home Energy Management System)300と、負荷装置400と、車両10の外部の電源(以下、「外部電源」とも称する)500と、配電盤510とを備える。
本発明の実施の形態に従う車両10は、外部電源500によって車載蓄電装置を充電可能な、いわゆる、プラグインタイプの電動車両である。なお、電動車両の構成は、車載蓄電装置からの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。車両10には、たとえばハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車などが含まれる。
車両10は、蓄電装置100と、動力出力装置135と、車両10の全体動作を制御するためのECU(Electronic Control Unit)130と、PLC(Power Line Control)ユニット140とを含む。
蓄電装置100は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置100を構成してもよい。図1には、車両10のうちの蓄電装置100の充放電制御に関連するシステム構成が記載されている。蓄電装置100には、蓄電装置100の電圧および電流を検出するための電池センサ(図示せず)が設けられる。
動力出力装置135は、蓄電装置100に蓄えられた電力を用いて車両10の駆動力を発生する。具体的には、動力出力装置135は、ECU130からの駆動指令に基づいて車両10の駆動力を発生し、その発生した駆動力を車両10の駆動輪(図示せず)へ出力する。なお、駆動指令は、車両10の走行中において、要求された車両駆動力あるいは車両制動力に基づいて生成される制御指令である。具体的には、ECU130は、車両10の車両状態やドライバ操作(アクセルペダルの踏込み量、シフトレバーのポジション、ブレーキペダルの踏込み量など)に応じて、車両10全体で必要な車両駆動力および車両制動力を算出する。そして、ECU130は、要求された車両駆動力または車両制動力を実現するように、動力出力装置135の駆動指令を生成する。
また、動力出力装置135は、ECU130から発電指令を受けると、車両外部の負荷装置400へ供給するための電力を発生し、その発生した電力を放電部120へ出力する。なお、発電指令は、後述する放電動作において、負荷装置400へ供給する電力の発生を指示するための制御指令である。
図2を参照して、車両10(図1)の構成についてさらに説明する。
図2を参照して、動力出力装置135は、システムメインリレー145と、電力変換ユニット(PCU:Power Control Unit)150と、モータジェネレータ160,165と、動力伝達ギヤ175と、エンジン170と、駆動輪180とを含む。
図2を参照して、動力出力装置135は、システムメインリレー145と、電力変換ユニット(PCU:Power Control Unit)150と、モータジェネレータ160,165と、動力伝達ギヤ175と、エンジン170と、駆動輪180とを含む。
PCU150は、蓄電装置100に接続される。蓄電装置100は、車両10の駆動力を発生させるための電力をPCU150に供給する。また、蓄電装置100は、モータジェネレータ160,165で発電された電力を蓄電する。具体的には、PCU150は、コンバータ152と、インバータ154,156と、コンデンサC1,C2とを含む。
コンバータ152は、ECU130からの制御信号PWCに基づいて、電力線PL1およびNL1と電力線PL2およびNL1の間で電圧変換を行なう。
インバータ154,156は、電力線PL2およびNL1に対して並列に接続される。インバータ154,156は、ECU130からの制御信号PMI1,PMI2に基づいて、コンバータ152から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ160,165をそれぞれ駆動する。
コンデンサC1は、電力線PL1およびNL1の間に設けられ、電力線PL1およびNL1の間の電圧変動を減少させる。
蓄電装置100とPCU150との間には、電力線PL1,NL1に介挿接続されたシステムメインリレー145が設けられる。システムメインリレー145は、ECU130からのリレー制御信号SE1に応答して、オンオフされる。システムメインリレー145は、蓄電装置100の充放電経路を遮断可能な「開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をシステムメインリレー145に代えて適用することができる。
モータジェネレータ160,165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160,165の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ175を介して駆動輪180に伝達されて、車両10を走行させる。モータジェネレータ160,165は、車両10の回生制動時には、駆動輪180の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU150によって蓄電装置100の充電電力に変換される。
また、モータジェネレータ160,165は、動力伝達ギヤ175を介してエンジン170とも結合される。そして、ECU130により、モータジェネレータ160,165およびエンジン170が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ160,165は、エンジン170の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置100を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ165を専ら駆動輪180を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ160を専らエンジン170により駆動される発電機として用いるものとする。
なお、図2においては、モータジェネレータが2つ設けられる構成が例示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが1つの場合、あるいは2つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。
車両10は、外部電源500からの電力によって蓄電装置100を充電するための構成として、車両10のボディーに設けられたインレット112と、充電部110と、充電リレー114とをさらに含む。なお、外部電源500は、代表的には単相交流の商用系統電源により構成される。ただし、商用系統電源に代えて、もしくは商用系統電源に加えて、住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力によって外部電源の電力が供給されてもよい。
インレット112には、給電ケーブル214の給電コネクタ212が接続される。そして、外部電源500からの電力が給電ケーブル214を介して車両10に伝達される。なお、図1および図2に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行なう構成としてもよい。
充電部110は、外部電源500からの電力を受けて蓄電装置100を充電するための装置である。充電部110は、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット112に接続される。また、充電部110は、充電リレー114を介して、電力線PL3,NL3によって蓄電装置100に接続される。
充電部110は、ECU130からの制御指令PWD1に従って、インレット112から供給される交流電力を、蓄電装置100を充電するための直流電力に変換する。
充電部110と蓄電装置100との間には、電力線PL3およびNL3に介挿接続された充電リレー114が設けられる。充電リレー114は、ECU130からのリレー制御信号SE2に応答して、オンオフされる。具体的には、充電リレー114は、ECU130からの閉成指令を示すリレー制御信号SE2に応答してオン(閉成)されるとともに、ECU130からの開放指令を示すリレー制御信号SE2に応答してオフ(開放)される。充電リレー114は、蓄電装置100の充電経路を遮断可能な開閉装置の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置を充電リレー114に代えて適用することができる。
ECU130は、外部電源500による蓄電装置100の充電時、充電部110を制御するための制御指令PWD1を生成し、その生成した制御指令PWD1を充電部110へ出力する。このとき、ECU130は、給電ケーブル214の電線部に設けられた、外部電源500からの電力の供給および遮断を切換えるためのPLCユニット(図示せず)から受けるパイロット信号に基づいて、外部電源500の種類を特定し、その特定された外部電源500の種類に応じて充電部110を制御する。
また、車両10は、蓄電装置100からの直流電力またはモータジェネレータ160,165により発電されてPCU150で変換された直流電力を車両外部の負荷装置400(図1)へ供給するための構成として、放電部120と、放電リレー122とをさらに含む。
すなわち、本実施の形態に従う車両10は、車載蓄電装置100を外部電源500により充電可能であるとともに、車両10からの電力を車両外部の負荷装置400へ供給可能に構成される。以下の説明では、外部電源500による蓄電装置100の充電を「充電動作」とも記し、蓄電装置100からの放電電力および/または動力出力装置135(モータジェネレータ160)により発電された電力の供給を「放電動作」とも表記する。
さらに、本実施の形態では、給電ケーブル214は、充電および放電の両方を切換えて使用することができる。給電ケーブル214の給電コネクタ212は、外部充電に用いられる充電ケーブルの充電コネクタの端子部と同様の形状を有する端子部を備えており、車両10のインレット112に接続することが可能である。なお、給電コネクタ212には、充電コネクタの構成に加えて、切換スイッチが設けられる。切換スイッチは、充電動作と放電動作とを切換えるためのスイッチである。この切換スイッチが「放電」に切換えられることによって、車両10は放電動作を行なう。
具体的には、蓄電装置100からの放電電力、および/または動力出力装置135(モータジェネレータ160)からの発電電力が、給電ケーブル214を介して負荷装置400に伝達される。すなわち、蓄電装置100および/または動力出力装置135(モータジェネレータ160)は、車両外部への供給電力を発生するための「発電装置」に対応する。
放電部120は、蓄電装置100からの放電電力および/または動力出力装置135からの発電電力を受けて車両外部の負荷装置400へ給電するための装置である。放電部120は、放電リレー122を介して、電力線PL5およびNL5によって電力線ACL1,ACL2に接続される。また、放電部120は、電力線PL4,NL4介して、電力線PL3,NL3によって蓄電装置100に接続される。
放電部120は、ECU130からの制御指令PWD2に従って、電力線PL3およびNL3,PL4およびNL4を経由して伝達された蓄電装置100からの放電電力および/または動力出力装置135からの発電電力(いずれも直流電力)を、車両外部の負荷装置400を駆動するための交流電力に変換する。
放電部120と電力線ACL1,ACL2との間には、電力線PL5およびNL5に介挿接続された放電リレー122が設けられる。放電リレー122は、ECU130からのリレー制御信号SE3に応答して、オンオフされる。具体的には、放電リレー122は、ECU130からの閉成指令を示すリレー制御信号SE3に応答してオン(閉成)されるとともに、ECU130からの開放指令を示すリレー制御信号SE3に応答してオフ(開放される)。放電リレー122は、蓄電装置100および/または動力出力装置135からの放電経路を遮断可能な開閉装置の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置を放電リレー122に代えて適用することができる。
ECU130は、いずれも図1および図2には図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両10および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアにより処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
ECU130は、図示しない電池センサから送出される蓄電装置100の電圧および電流に基づいて、蓄電装置100の充電状態(SOC:State of Charge)を演算する。SOCは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率(0〜100%)で示したものである。なお、蓄電装置100のSOCの算出については、公知の任意の手法を適用できるので、詳細な説明は省略する。
ECU130は、電力線ACL1,ACL2に結合されたPLCユニット140を介して、車両外部の充電スタンド200に設けられたPLCユニット230(図1)との間で電力線を介して情報を伝達する。
ECU130は、給電ケーブル214の接続状態を示す信号PISWを給電コネクタ212から受ける。また、ECU130は、給電ケーブル214のPLCユニット230からパイロット信号CPLTを受ける。ECU130は、図3で後述するように、これらの信号に基づいて充電動作を実行する
再び図1を参照して、充電スタンド200は、上記の充電動作および放電動作を行なうための、給電ケーブル214、給電コネクタ212およびリレー210,220を含む。充電スタンド200は、PLCユニット230をさらに含む。充電スタンド200は、家屋600などの建物内に設置された配電盤510と電気的に接続される。
再び図1を参照して、充電スタンド200は、上記の充電動作および放電動作を行なうための、給電ケーブル214、給電コネクタ212およびリレー210,220を含む。充電スタンド200は、PLCユニット230をさらに含む。充電スタンド200は、家屋600などの建物内に設置された配電盤510と電気的に接続される。
給電ケーブル214の一端は2つに分岐されてリレー210,220にそれぞれ接続され、他端は給電コネクタ212に接続される。給電ケーブル214は充電スタント200から分離可能であってもよい。また、1つのケーブルおよび1つのコネクタを充電および放電を切換えて使用する構成としているが、充電ケーブルおよび充電コネクタと、放電ケーブルおよび放電コネクタとを個別に設ける構成としてもよい。
充電動作時には、給電コネクタ212が車両10のインレット112に接続され、リレー210が閉じられた状態で、家屋600の配電盤510を介して外部電源500から車両10に電力を供給する。これに対して、放電動作時には、給電コネクタ212が車両10のインレット112に接続され、リレー220が閉じられた状態で、車両10から家屋600に電力を供給する。リレー210,220の開閉動作は、PLCユニット230によって制御される。
HEMS300は、家屋600の内部または外部に設置される。HEMS300は、配電盤510および充電スタンド200と電気的に接続される。HEMS300は、DC/ACコンバータ310と、AC/DCコンバータ320と、蓄電池330とを含む。
AC/DCコンバータ320は、充電スタンド200から供給される交流電力を直流電力に変換する。DC/ACコンバータ310は、AC/DCコンバータ320により変換された直流電力を、交流電力に変換する。AC/DCコンバータ320およびDC/ACコンバータ310は、充電スタンド200のPLCユニット230から送信される充電動作および放電動作のいずれが選択されたかを示す信号に基づいて制御される。これにより、放電動作を行なう際には、充電スタンド200を経由して車両10から供給される電力がAC/DCコンバータ320を介して蓄電池330に供給される。
蓄電池330は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池が適用される。蓄電池330には、車両10からの電力の他、家屋600に設置された太陽電池パネル(図示せず)によって発電された電力が供給され得る。さらに、蓄電池330には、外部電源500からの電力が供給され得る。一例として、昼間の電気料金よりも安い深夜電力時間帯の電力を蓄電池330に供給する。この場合、DC/ACコンバータ310は、外部電源500から供給される交流電力を蓄電池330の充電電力に変換する。
負荷装置400は、配電盤510を介して外部電源500から電力を受けて動作する任意の電気機器である。負荷装置400は、たとえば家屋600であってもよいし、個別の電化製品であってもよい。または、負荷装置400は、車両10以外の他の車両であってもよい。
図3は、本実施の形態による車両10の充電動作および放電動作を説明するためのブロック図である。なお、図3において、図1および2と同じ参照符号が付された重複する要素についての説明は繰り返さない。
図3を参照して、PLCユニット230は、給電コネクタ212およびインレット112を介してECU130へパイロット信号CPLTを出力する。このパイロット信号CPLTは、PLCユニット230からECU130へ給電ケーブル214の定格電流を通知するための信号である。また、パイロット信号CPLTは、ECU130によって操作されるパイロット信号CPLTの電位に基づいて、ECU130から給電ケーブル214内の電力線に介挿されるCCIDリレー(図示せず)を遠隔操作するための信号としても使用される。PLCユニット230は、パイロット信号CPLTの電位変化に基づいてCCIDリレーを制御する。
上述のパイロット信号CPLTおよび接続信号PISWの構成は、たとえば、米国のSAE(Society of Automotive Engineers)や日本電動車両協会等において規格化されている。
PLCユニット230は、パイロット信号CPLTの電位が規定の電位(たとえば、12V)のときには非発振の信号を出力し、パイロット信号CPLTの電位が上記の規定の電位から低下したとき(たとえば、9V)は、PLCユニット230により制御されて、規定の周波数(たとえば1kHz)およびデューティサイクルで発振する信号を出力する。
なお、パイロット信号CPLTの電位は、ECU130によって操作される。また、デューティサイクルは、外部電源500から給電ケーブル214を介して車両10へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。具体的には、パイロット信号CPLTのパルス幅は、外部電源500から給電ケーブル214を介して車両10へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。この発振周期に対するパルス幅の比で示されるデューティによって、パイロット信号CPLTを用いてPLCユニット230から車両10のECU130へ定格電流が通知される。
ECU130は、コントロールパイロット線L1を介して受信したパイロット信号CPLTのデューティに基づいて、給電ケーブル214を介して車両10へ供給可能な定格電流を検知することができる。ECU130によってパイロット信号CPLTの電位が低下されると(たとえば、6V)、PLCユニット230は、CCIDリレーの接点を閉じて導通状態にする。
給電コネクタ212内には、抵抗R20,R25およびスイッチSW10を含む接続検知回路が含まれる。抵抗R20,R25は、接続信号線L3と接地線L2との間に直列に接続される。スイッチSW10は、抵抗R25に並列に接続される。
スイッチSW10は、たとえばリミットスイッチであり、給電コネクタ212がインレット112に確実に嵌合された状態で接点が閉じられる。給電コネクタ212がインレット112から切り離された状態、および給電コネクタ212とインレット112との嵌合が不確実な場合には、スイッチSW10の接点が開放される。また、スイッチSW10は、給電コネクタ212に設けられて給電コネクタ212をインレット112から取り外す際にユーザによって操作される操作部213が操作されることによっても接点が開放される。
給電コネクタ212がインレット112から切り離された状態では、ECU130に含まれる電源ノード186の電圧、プルアップ抵抗R10、ならびにインレット112に設けられた抵抗R15によって定まる電圧信号が接続信号PISWとして接続信号線PISWに発生する。また、給電コネクタ212がインレット112に接続された状態では、嵌合状態および操作部213の操作状態などに対応して、抵抗R15,R20,R25の組み合わせによる合成抵抗に応じた電圧信号が接続信号線L3に発生する。
ECU130は、接続信号線L3の電位(すなわち、接続信号PISWの電位)を検出することによって、給電コネクタ212の接続状態および嵌合状態を判定することができる。
車両10においては、ECU130は、上記の電源ノード186およびプルアップ抵抗R10に加えて、CPU180と、抵抗回路182と、入力バッファ184とをさらに含む。
抵抗回路182は、パイロット信号CPLTが通信されるコントロールパイロット線L1と車両アース188との間に接続される。抵抗回路182は、CPU310からの制御信号に従って車両10側からパイロット信号CPLTの電位を操作するための回路である。
入力バッファ184は、給電コネクタ212の接続検知回路に接続される接続信号線L3から接続信号PISWを受け、その受けた接続信号PISWをCPU180へ出力する。なお、接続信号線L3には上記で説明したようにECU130から電圧がかけられており、給電コネクタ212のインレット112への接続によって、接続信号PISWの電位が変化する。CPU180は、この接続信号PISWの電位を検出することによって、給電コネクタ212の接続状態および嵌合状態を検出する。
また、CPU180は、パイロット信号CPLTの発振状態およびデューティサイクルを検出することによって、給電ケーブル214の定格電流を検出する。
そして、CPU180は、接続信号PISWの電位およびパイロット信号CPLTの発振状態に基づいて、抵抗回路182を制御することによって、パイロット信号CPLTの電位を操作する。これによって、CPU180は、CCIDリレーを遠隔操作することができる。そして、給電ケーブル214を介して外部電源500から車両10へ電力が伝達される。
CPU180は、電力線ACL1,ACL2の間に設けられる電圧センサ116で検出される、外部電源500から供給される電圧VACを受ける。
以上の構成において、CCIDリレーの接点が閉じられると、充電部110に外部電源500からの交流電力が与えられて、外部電源500から蓄電装置100への充電準備が完了する。CPU180は、充電部110に対し制御信号PWD1を出力することによって、外部電源500からの交流電力を蓄電装置100の充電電力に変換する。そして、リレー制御信号SE2(閉成指令)を出力して充電リレー114の接点を閉じることにより、蓄電装置100への充電を実行する。
さらに、蓄電装置100のSOCが所定の満充電状態に到達した場合、あるいはユーザから指示があった場合には、CPU180は、充電リレー114の接点を開放するとともに、充電部110に電力変換を停止させるように制御して、充電動作を終了する。
以上説明した充電動作から放電動作に切換えるためには、給電コネクタ212に設けられた切換スイッチ215を「充電」から「放電」に切換える。給電コネクタ212には、切換スイッチ215に加えて、接続検知回路において、抵抗R30およびスイッチSW20がさらに設けられる。
直列接続された抵抗R30およびスイッチSW20は、接続検知回路の抵抗R20に並列に接続される。スイッチSW20は、切換スイッチ215と連動しており、切換スイッチ215が「放電」に設定されているときに閉成され、「充電」に設定されているときに開放される。
このような構成により、切換スイッチ215が「充電」に設定されている場合には、上述したように、抵抗R10,R15,R20,R25の組み合わせで定まる合成抵抗により変化する接続信号PISWの電位に基づいて、給電コネクタ212の接続状態および嵌合状態が認識され、充電動作が実行される。
一方、切換スイッチ215が「放電」に設定されている場合には、スイッチSW20が閉成されることによって、抵抗R40が合成抵抗に加えられる。給電コネクタ212が嵌合状態(すなわち、スイッチSW10が閉成状態)では、抵抗R15,R20,R30が接続信号線L3と接地線L2との間に並列に接続されるので、接続信号線L3の電位(すなわち、接続信号PISWの電位)は、切換スイッチ215が「充電」に設定された場合と比較して低下する。このように、給電コネクタ212が嵌合状態になった場合の接続信号於PISWの電位が、切換スイッチ215が「充電」に設定されている場合と、切換スイッチ215が「放電」に設定されている場合とで異なる値となるので、CPU180は、充電動作および放電動作の切換えを認識することができる。
そして、CPU180は、放電動作に設定されたことを認識すると、リレー制御信号SE2(開放指令)を出力して充電リレー114の接点を開放するとともに、リレー制御信号SE3(閉成指令)を出力して放電リレー122の接点を閉じる。さらに、CPU180は、放電部120に放電動作させるように制御して、蓄電装置100からの電力を車両外部の負荷装置400へ供給する。さらに、蓄電装置100のSOCが低下した場合、あるいは、ユーザからの指示があった場合には、エンジン170を駆動してモータジェネレータ160により発電し、その発電電力を負荷装置400へ供給する。
[放電リレーの溶着判定]
以上説明したように、本実施の形態においては、インレット112に給電コネクタ212が接続された場合には、接続信号PISWの電位を変化させることによって、ECU130に充電動作および放電動作の切換えを認識させる。
以上説明したように、本実施の形態においては、インレット112に給電コネクタ212が接続された場合には、接続信号PISWの電位を変化させることによって、ECU130に充電動作および放電動作の切換えを認識させる。
そして、充電動作から放電動作へ切換える場合には、ECU130は、リレー制御信号SE3(閉成指令)を出力することにより放電リレー122の接点を閉じる一方で、リレー制御信号SE2(開放指令)を出力することにより充電リレー114の接点を開放することにより、電力線ACL1,ACL2と電力線PL3,NL3との間に放電部120を接続する。これにより、蓄電装置100からの放電電力および/または動力出力装置135(モータジェネレータ160)により発電された電力を、放電部120を経由して電力線ACL1,ACL2に伝達するための放電経路が形成される。
さらに、放電動作から充電動作へ切換える場合には、ECU130は、リレー制御信号SE3(開放指令)を出力することにより放電リレー122の接点を開放する一方で、リレー制御信号SE2(閉成指令)を出力することにより充電リレー114の接点を閉じることにより、電力線ACL1,ACL2と電力線PL3,NL3との間に充電部110を接続する。これにより、外部電源500からの電力を、充電部110を経由して電力線PL3,NL3に伝達するための充電経路が形成される。
しかしながら、放電リレー122の接点が溶着している場合には、放電リレー122を介して放電部120と電力線ACL1,ACL2とが電気的に接続されている状態となるため、このような状態で充電部110に充電動作を開始させると、外部電源500からの交流電力が放電リレー122を介して放電部120に流れ込む事態が生じる。このような事態が生じると、放電部120に設けられ、蓄電装置100の電圧を交流電圧(たとえば、AC100V)に変換するACインバータの出力側に電圧がかかってしまい、ACインバータを損傷させる虞がある。したがって、放電部120の損傷を防止するためには、放電リレー122の接点の溶着の有無を判定する必要がある。
ここで、放電リレー122の溶着を判定する手法としては、蓄電装置100とPCU150との間に設けられたシステムメインリレー145(図2)の溶着判定に倣って、放電動作を開始するときに、放電リレー122の溶着を判定することが可能である。
しかしながら、放電動作の開始時に放電リレー122の溶着を判定する構成とすると、放電動作の実行中に放電リレー122の接点が溶着した場合には、もはやこの溶着を検出することができない。そのため、当該放電動作の終了後に充電動作が実行される場合において、上述した放電部120に電圧がかかる事態を回避することができない。
このような事態は、放電動作の開始時に加えて、充電動作の開始時においても放電リレー122の溶着を判定することによって回避できる。しかしながら、放電動作の開始時および充電動作の開始時の各々において放電リレー122の溶着を判定する構成とすると、充電動作を開始するために、放電リレー122をオンオフさせる動作が別途必要となる。そうなると、放電リレー122の動作回数が増えるため、放電リレー122の耐久性を低下させる虞がある。また、充電動作の処理に遅れが生じる虞もある。
そこで、本実施の形態では、放電動作の開始時には放電リレー122の溶着を判定せずに、放電動作の終了時に放電リレー122の溶着を判定する。これによれば、放電動作を終了した後に充電動作を実行する場合には、放電動作の終了時において放電リレー122が溶着していないことが判定されているため、外部電源500からの電力が放電リレー122を介して放電部120に流れ込むことがない。
また、放電動作を終了した後に再び放電動作を行なう場合には、前回の放電動作の終了時に行なわれた放電リレー122の溶着の有無の判定結果を、そのまま放電動作の開始時に放電リレー122の溶着の有無の判定結果とみなすことができる。したがって、放電動作の開始時に改めて放電リレー122の溶着を判定することなく、直ちに放電動作を開始することができる。
さらに、このように放電動作の終了時に放電リレー122の溶着を判定することによって、充電動作に切換える場合および再び放電動作を行なう場合のいずれにおいても、放電リレー122の溶着の判定が不要となるため、放電リレー122の動作回数が低減される。したがって、放電リレー122の耐久性を向上することができる。
図4は、本実施の形態による車両における放電リレー122の溶着判定を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。図4のフローチャートは、CPU180に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図4を参照して、車両10のECU130は、ステップS10では、接続信号PISWの電位に基づいて、インレット112に給電コネクタ212が接続されていると判定する。さらに、ECU130は、接続信号PISWの電位に基づいて、切換スイッチ215が「放電」に設定されていると判定する。
そして、処理がステップS20に進められて、ECU130は、充電スタンド200内のPLCユニット230から放電動作の開始を要求する放電要求を受信する。この放電要求は、たとえば、給電コネクタ212がインレット112に接続され、かつ、ユーザにより給電コネクタ212に設けられた切換スイッチ215が「放電」に設定された場合に、活性化される信号である。あるいは、放電要求は、給電コネクタ212がインレット112に接続され、かつ、ユーザにより給電コネクタ212に設けられた切換スイッチ215が「放電」に設定されている状態において、充電スタンド200またはHEMS300に設けられた放電動作の実行を指示するためのスイッチがユーザにより操作されたときに、活性化するようにしてもよい。
ECU130は、ステップS30では、放電動作を開始する。ECU130は、放電部120を放電動作させるように制御するとともに、必要に応じてエンジン170を駆動して発電動作を実行する。
ECU130は、ステップS30による放電動作の実行中において、ステップS40により、充電スタンド200内のPLCユニット230から放電終了要求を受信すると、放電動作の終了処理を行なう。この放電終了要求は、たとえば、上記の放電動作の実行を指示するためのスイッチに対する操作が解除されたとき、または当該スイッチがユーザからの操作を受け付けない場合に活性化する信号である。
ECU130は、放電動作の終了処理では、放電部120を構成するACインバータの動作を停止させるとともに、放電リレー122の接点を開放する。そして、ECU130は、ステップS50により、この放電動作の終了処理において、放電リレー122の溶着を判定する。そして、放電リレー122の溶着の有無を判定すると、ステップS60により、放電部120を構成するACインバータを動作停止とすることにより、放電動作を終了する。
図5は、図4のステップS50の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。 図2および図3を参照して、放電リレー122は、放電部120と電力線ACL1とを結ぶ電力線PL5に介挿接続されたリレーRY1と、放電部120と電力線ACL2とを結ぶ電力線NL5に介挿接続されたリレーRY2とを含む。
本実施の形態では、ECU130は、これらの2つのリレーRY1,RY2の接点を開放するリレー制御信号SE3(開放指令)を交互に出力し、片方のリレーが開放(オフ)されているときの電力線ACL1,ACL2間の電圧VACを検出することによって溶着の有無を判定する。
具体的には、図5を参照して、ECU130は、ステップS501により、リレー制御信号SE3を出力することにより、リレーRY2の接点を開放(オフ)する。ECU130は、ステップS502では、リレーRY2の接点が開放された状態での電力線ACL1,ACL2に供給される交流電圧VACを電圧センサ116により検出する。そして、ECU130は、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いか否かを判定する。なお、しきい値Vthは、車両10と車両外部との間で電力の供給が遮断されているか否かを判別するための判定値である。
交流電圧VACがしきい値Vthまで低下していないとき(ステップS502のNO判定時)には、ECU130は、ステップS505により、リレーRY2が溶着していると判定する。そして、ECU130は、ステップS506に進み、リレーRY1の接点を開放(オフ)する。
これに対して、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いとき(ステップS502のYES判定時)には、ECU130は、ステップS503により、リレーRY2が溶着していない、すなわちリレーRY2が正常と判定する。次に、ECU130は、リレーRY2の接点を閉じる(オン)する一方で、リレーRY1の接点を開放(オフ)する。
ECU130は、ステップS507では、ステップS504またはS506によりリレーRY1の接点が閉じられた状態での電力線ACL1,ACL2に供給される交流電圧VACを電圧センサ116により検出する。そして、ECU130は、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いか否かを判定する。
交流電圧VACがしきい値Vthまで低下していないとき(ステップS507のNO判定時)には、ECU130は、ステップS509により、リレーRY1が溶着していると判定する。一方、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いとき(ステップS507のYES判定時)には、ECU130は、ステップS508により、リレーRY1が溶着していない、すなわちリレーRY1が正常と判定する。そして、ECU130は、ステップS510に進み、放電リレー122(リレーRY1,RY2)の溶着の判定結果をPLCユニット140によって、充電スタンド200のPLCユニット230へ送信する。充電スタンド200またはHEMS300は、受信した放電リレー122の溶着の判定結果を図示しない報知部を用いて、ユーザに報知する。
(変形例)
なお、図5では、車両10のECU130が放電リレー122の溶着を判定する構成について説明したが、充電スタンド200またはHEMS300側で放電リレー122の溶着を判定する構成としても同様の効果を得ることができる。
なお、図5では、車両10のECU130が放電リレー122の溶着を判定する構成について説明したが、充電スタンド200またはHEMS300側で放電リレー122の溶着を判定する構成としても同様の効果を得ることができる。
図6は、放電リレー122の溶着の判定を充電スタンド200で行なう場合の溶着判定を説明するためのブロック図である。なお、図6において、図3と同じ参照符号が付された重複する要素についての説明は繰り返さない。
図6を参照して、充電スタンド200Aは、図3において説明した充電スタンド200の構成に加えて、電圧センサ232が設けられる。この電圧センサ232は、給電ケーブル214内の電力線に接続され、電力線に供給される交流電力の電圧VACを検出し、その検出値をPLCユニット230へ出力する。PLCユニット230は、放電動作の終了処理において、電圧センサ232の検出値VACに基づいて放電リレー122の溶着の有無を判定する。そして、PLCユニット230は、放電リレー122の溶着の判定結果を車両10のPLCユニット140に送信する。
図7は、図6における充電スタンド200Aにおける放電リレー122の溶着判定を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。図7のフローチャートは、充電スタンド200A内のCPU(図示せず)に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図7を参照して、ECU130は、図5と同様の方法によって、放電リレー122を構成する2つのリレーRY1,RY2の接点を開放するリレー制御信号SE3を交互に出力する。充電スタンド200Aは、片方のリレーが開放(オフ)されているときの電圧センサ232の検出値VACに基づいて溶着の有無を判定する。
具体的には、図7を参照して、車両10のECU130は、ステップS200では、接続信号PISWの電位に基づいて、インレット112に給電コネクタ212が接続されていると判定する。さらに、ECU130は、接続信号PISWの電位に基づいて、切換スイッチ215が「放電」に設定されていると判定する。
充電スタンド200Aでは、ステップS100によりインレット112に給電コネクタ212が接続されると、ステップS110により、PLCユニット230は、車両10のPLCユニット140に放電要求を送信する。
車両10のECU130は、ステップS210により、充電スタンド200A内のPLCユニット230から放電動作の開始を要求する放電要求を受信すると、ステップS220により放電動作を開始する。ECU130は、放電部120を放電動作させるように制御するとともに、必要に応じてエンジン170を駆動して発電動作を実行する。充電スタンド200Aは、給電ケーブル214を経由して伝達される車両10からの電力をHEMS300へ供給する。HEMS300は、車両10からの電力を負荷装置400へ供給する。
充電スタンド200Aでは、PLCユニット230は、車両10における放電動作の実行中において、ステップS130により、車両10のPLCユニット140に放電終了要求を送信する。
ECU130は、PLCユニット140により放電終了要求を受信すると、放電動作の終了処理を行なう。ECU130は、放電部120を構成するACインバータの動作を停止させるとともに、放電リレー122の接点を開放する。
充電スタンド200AのPLCユニット230は、ステップS140により、この放電動作の終了処理において、放電リレー122の溶着を判定する。PLCユニット230は、ECU240による放電リレー122の制御の実行中における電圧センサ232の検出値VACに基づいて、放電リレー122の溶着を判定する。
具体的には、ECU130は、図5のステップS501,S504およびS506と同様の処理により、充電リレー114を構成するリレーRY1,RY2の接点を交互に開放させる。充電スタンド200A内のPLCユニット230は、図5のステップS502,S503,S505およびS507〜S509と同様の処理により、電圧センサ232により検出される交流電圧VACとに基づいてリレーRY1,RY2の溶着を判定する。
そして、PLCユニット230は、ステップS150に進み、放電リレー122(リレーRY1,RY2)の溶着の判定結果を、図示しない報知部を用いてユーザに報知するとともに、車両10のPLCユニット140へ送信する。車両10のECU130は、ステップS260により、PLCユニット140を介して放電リレー122の溶着の判定結果を受信する。
なお、本実施の形態では、電力線に供給される交流電力の電圧VACに基づいて、放電リレー122の溶着を判定する構成について説明したが、電力線に供給される交流電力の電流に基づいて放電リレー122の溶着を判定する構成としてもよい。すなわち、電力線に供給される交流電力の電圧および/または電流に基づいて、放電リレー122の溶着を判定することが可能である。本発明では、電力線の電圧および電流を包括的に「電力線の状態」とも総称する。
[充電リレーの溶着判定]
図4〜図7では、放電動作の終了時に放電リレー122の溶着を判定することによって、放電動作から充電動作に切換えられる際に、溶着した放電リレー122を介して放電部120に電圧がかかるのを回避した。
図4〜図7では、放電動作の終了時に放電リレー122の溶着を判定することによって、放電動作から充電動作に切換えられる際に、溶着した放電リレー122を介して放電部120に電圧がかかるのを回避した。
なお、このようなリレーの溶着による弊害は、充電動作から放電動作に切換える場面においても発生し得る。充電リレー114の接点が溶着している場合には、充電リレー114を介して充電部110と電力線PL3,NL3とが電気的に接続されている状態となるため、このような状態で放電部120に放電動作を開始させると、蓄電装置100からの電力および/または動力出力装置135で発電された電力が充電リレー114を介して充電部110に流れ込む事態が生じるためである。したがって、上記の放電リレー122と同様に、充電リレー114についても溶着の判定が必要となる。
その一方で、充電動作の開始時および放電動作の開始時の各々において充電リレー114の溶着を判定する構成とすると、充電リレー114の動作回数が増えるため、充電リレー114の耐久性を低下させる虞がある。また、放電動作の処理に遅れが生じる虞もある。
したがって、本実施の形態では、充電リレー114を保護する観点から充電リレー114の溶着判定を実行する。
図8は、本実施の形態による車両における充電リレー114の溶着判定を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。図8のフローチャートは、CPU180に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図8を参照して、車両10のECU130は、ステップS300では、接続信号PISWの電位に基づいて、インレット112に給電コネクタ212が接続されていると判定する。さらに、ECU130は、接続信号PISWの電位に基づいて、切換スイッチ215が「充電」に設定されていると判定する。
そして、処理がステップS310に進められて、ECU130は、充電スタンド200内のPLCユニット230から充電動作の開始を要求する充電要求を受信する。この充電要求は、たとえば、給電コネクタ212がインレット112に接続され、かつ、ユーザにより給電コネクタ212に設けられた切換スイッチ215が「充電」に設定された場合に、活性化される信号である。あるいは、充電要求は、給電コネクタ212がインレット112に接続され、かつ、ユーザにより給電コネクタ212に設けられた切換スイッチ215が「充電」に設定されている状態において、充電スタンド200またはHEMS300に設けられた充電動作の実行を指示するためのスイッチがユーザにより操作されたときに、活性化するようにしてもよい。
ECU130は、ステップS320では、充電動作を開始する。ECU130は、充電部110を充電動作させるように制御する。
ECU130は、ステップS320による充電動作の実行中において、ステップS340により、充電スタンド200内のPLCユニット230から充電終了要求を受信すると、充電動作の終了処理を行なう。この充電終了要求は、たとえば、蓄電装置100のSOCが所定の満充電状態に到達した場合に活性化される信号である。あるいは、放電終了要求は、上記の充電動作の実行を指示するためのスイッチに対する操作が解除されたとき、または当該スイッチがユーザからの操作を受け付けない場合に、活性化するようにしてもよい。
ECU130は、充電動作の終了処理では、充電部110を構成するACインバータの動作を停止させるとともに、充電リレー114の接点を開放する。そして、ECU130は、ステップS340により、この充電動作の終了処理において、充電リレー114の溶着を判定する。そして、充電リレー114の溶着の有無を判定すると、ステップS350により、充電部110を構成するACインバータを動作停止とすることにより、充電動作を終了する。
図9は、図8のステップS340の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。図2および図3を参照して、充電リレー114は、蓄電装置100と充電部110とを結ぶ電力線PL3に介挿接続されたリレーRY3と、蓄電装置100と充電部110とを結ぶ電力線NL3に介挿接続されたリレーRY4とを含む。
本実施の形態では、ECU130は、これらの2つのリレーRY3,RY4の接点を開放するリレー制御信号SE2(開放指令)を交互に出力し、片方のリレーが開放(オフ)されているときの電力線ACL1,ACL2間の電圧VACを検出することによって溶着の有無を判定する。
具体的には、図9を参照して、ECU130は、ステップS401により、リレー制御信号SE2を出力することにより、リレーRY4の接点を開放(オフ)する。ECU130は、ステップS402では、リレーRY4の接点が開放された状態での電力線ACL1,ACL2に供給される交流電圧VACを電圧センサ116により検出する。そして、ECU130は、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いか否かを判定する。なお、しきい値Vthは、車両10と車両外部との間で電力の供給が遮断されているか否かを判別するための判定値である。
交流電圧VACがしきい値Vthまで低下していないとき(ステップS402のNO判定時)には、ECU130は、ステップS405により、リレーRY4が溶着していると判定する。そして、ECU130は、ステップS406に進み、リレーRY3の接点を開放(オフ)する。
これに対して、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いとき(ステップS402のYES判定時)には、ECU130は、ステップS403により、リレーRY4が溶着していない、すなわちリレーRY4が正常と判定する。次に、ECU130は、リレーRY4の接点を閉じる(オン)する一方で、リレーRY3の接点を開放(オフ)する。
ECU130は、ステップS407では、ステップS404またはS406によりリレーRY3接点が開放された状態での電力線ACL1,ACL2に供給される交流電圧VACを電圧センサ116により検出する。そして、ECU130は、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いか否かを判定する。
交流電圧VACがしきい値Vthまで低下していないとき(ステップS407のNO判定時)には、ECU130は、ステップS409により、リレーRY3が溶着していると判定する。一方、交流電圧VACがしきい値Vthよりも低いとき(ステップS507のYES判定時)には、ECU130は、ステップS408により、リレーRY3が溶着していない、すなわちリレーRY3が正常と判定する。そして、ECU130は、ステップS410に進み、充電リレー114(リレーRY3,RY4)の溶着の判定結果をPLCユニット140によって、充電スタンド200のPLCユニット230へ送信する。充電スタンド200またはHEMS300は、受信した充電リレー114の溶着の判定結果を図示しない報知部を用いて、ユーザに報知する。
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、外部電源からの電力により車載蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成された車両において、充電動作および放電動作を切換えるための開閉装置(充電リレーおよび放電リレー)の溶着判定に要する開閉装置の動作回数を低減することができる。この結果、開閉装置の耐久性の低下を抑制することができる。
また、開閉装置の耐久性の低下が抑制されたことによって、耐久性に優れた車両およびそれを備える電力供給システムを安価で構築することが可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、車載蓄電装置と車両外部との間で電力変換を行なう電力変換装置の一形態として、蓄電装置および車両外部の間に、充電部および放電部を並列に設置する構成を示したが、図10に示すように、これらを一体化した双方向電力変換器に対しても、本発明は適用可能である。
図10は、双方向電力変換器を用いて、蓄電装置および車両外部の間で電力を伝達するように構成された電力供給システムの概略構成図である。図10を参照して、車両100は、充電部110および放電部120(図2)に代えて、電力変換部115を備える。
電力変換部115は、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット112に接続される。また、電力変換部115は、リレー111を介して、電力線PL3およびNL3によって蓄電装置100に接続される。
電力変換部115は、ECU130からの制御信号PWD1によって制御され、インレット112から供給される交流電力を蓄電装置100の充電電力に変換する。また、電力変換部115は、ECU130からの制御信号PWD2によって制御され、蓄電装置100からの直流電力および/またはモータジェネレータ160,165により発電されPCU150で変換された直流電力を交流電力に変換して、車両外部へ給電することも可能である。
リレー111は、ECU130からのリレー制御信号SE2によって制御され、電力変換部115と蓄電装置100との間の電力の供給と遮断とを切換える。なお、図10では、電力線PL3およびNL3にリレー111を介挿接続する構成としたが、電力線ACL1,ACL2にリレー111を介挿接続する構成としてもよい。
ECU130は、電力変換部115における電力変換動作(充電動作または放電動作)の開始時にはリレー111の溶着を判定せずに、電力変換動作の終了時にリレー111の溶着を判定する。具体的には、ECU130は、リレー制御信号SE2(開放指令)を出力することによりリレー111の接点を開放することにより、蓄電装置100と電力変換部115との間の電路を遮断する。ECU130は、このリレー制御信号SE2の出力中における電力線PL3およびNL3の状態に基づいて、リレー111の溶着を判定する。これによれば、前回の電力変換動作の終了時にリレー111が溶着しているか否かを判定しているため、電力変換動作の開始時に改めてリレー111を開閉する動作回数を減らすことができる。したがって、リレー111の溶着判定に要するリレー111の動作回数を低減できるため、リレー111を小型化することが可能となる。
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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
この発明は、車両からの電力を車両外部の負荷へ供給する電力供給システムに適用することができる。
10 車両、100 蓄電装置、110 充電部、111 リレー、112 インレット、114 充電リレー、116,232 電圧センサ、120 放電部、122 放電リレー、135 動力出力装置、140,230 PLCユニット、145 システムメインリレー、150 PCU、152 コンバータ、154,156 インバータ、160,165 モータジェネレータ、170 エンジン、175 動力伝達ギヤ、180 駆動輪、182 抵抗回路、184 入力バッファ、186 電源ノード、188 車両アース、200,200A 充電スタンド、210,220 リレー、212 給電コネクタ、213 操作部、214 給電ケーブル、215 切換スイッチ、310 AC/DCコンバータ、320 DC/ACコンバータ、330 蓄電池、400 負荷装置、500 外部電源、510 配電盤、600 家屋。
Claims (11)
- 再充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達するための電力線と、
前記電力線に介挿接続され、前記蓄電装置と前記車両外部との電気的接続および遮断が可能に構成された開閉装置と、
前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を終了するときには前記開閉装置の溶着を判定する一方で、前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を開始するときには前記開閉装置の溶着の判定を非実行とする制御装置とを備え、
前記車両は、外部電源からの電力により前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成され、
前記制御装置は、前記充電動作または前記放電動作を終了するときには、前記開閉装置に開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記電力線の状態に基づいて前記開閉装置の溶着を判定する、車両。 - 前記車両と前記車両外部とを電気的に接続するための接続部と、
前記接続部に接続されるケーブルを介して前記外部電源から供給された電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電部と、
前記蓄電装置からの電力を前記接続部を通して前記ケーブルへ供給するための放電部とをさらに備え、
前記開閉装置は、
前記放電部と前記接続部とを結ぶ第1の電力線に介挿接続された第1の開閉部と、
前記蓄電装置と前記充電部とを結ぶ第2の電力線に介挿接続された第2の開閉部とを含み、
前記制御装置は、前記放電動作を終了するときには、前記第1の開閉部に前記開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第1の電力線の状態に基づいて前記第1の開閉部の溶着を判定する、請求項1に記載の車両。 - 前記制御装置は、前記充電動作を終了するときには、前記第2の開閉部に前記開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第2の電力線の状態に基づいて前記第2の開閉部の溶着を判定する、請求項2に記載の車両。
- 車両と、前記車両と車両外部との間で電力を伝達するための給電装置とを備えた電力供給システムであって、
前記給電装置は、前記車両に設けられた接続部に接続されるケーブルを介して外部電源からの電力を前記車両に伝達するとともに、前記ケーブルを介して前記車両からの電力を外部負荷に伝達することが可能に構成され、
前記車両は、
再充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記車両外部との間で電力を伝達するための電力線と、
前記電力線に介挿接続され、前記蓄電装置と前記車両外部との電気的接続および遮断が可能に構成された開閉装置と、
前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を終了するときには前記開閉装置の溶着を判定する一方で、前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を開始するときには前記開閉装置の溶着の判定を非実行とする制御装置と、
前記ケーブルを介して前記外部電源から供給された電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電部と、
前記蓄電装置からの電力を前記接続部を通して前記ケーブルへ供給するための放電部とを含み、
前記開閉装置は、
前記放電部と前記接続部とを結ぶ第1の電力線に介挿接続された第1の開閉部と、
前記蓄電装置と前記充電部とを結ぶ第2の電力線に介挿接続された第2の開閉部とを含み、
前記制御装置は、前記蓄電装置からの電力を前記外部負荷に供給する放電動作を終了するときには、前記第1の開閉部に開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第1の電力線の状態に基づいて前記第1の開閉部の溶着を判定する一方で、前記放電動作を開始するときには、前記第1の開閉部に閉成指令を出力するとともに、前記第1の開閉部の溶着の判定を非実行とする、電力供給システム。 - 前記制御装置は、前記外部電源からの電力により前記蓄電装置を充電する充電動作を終了するときには、前記第2の開閉部に前記開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第2の電力線の状態に基づいて前記第2の開閉部の溶着を判定する一方で、前記充電動作を開始するときには、前記第2の開閉部に前記閉成指令を出力するとともに、前記第2の開閉部の溶着の判定を非実行とする、請求項4に記載の電力供給システム。
- 前記給電装置は、前記ケーブルを用いて前記車両との間で電力線通信が可能に構成され、
前記給電装置は、前記第1の開閉部に対する前記開放指令の出力中における前記ケーブルの状態に基づいて前記第1の開閉部の溶着を判定し、その判定結果を前記制御装置に送信する、請求項5に記載の電力供給システム。 - 車両と車両外部との間で電力を伝達するための給電装置であって、
前記車両は、
再充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記車両外部との間で電力を伝達するための電力線と、
前記電力線に介挿接続され、前記蓄電装置と前記車両外部との電気的接続および遮断が可能に構成された開閉装置と、
前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を終了するときには前記開閉装置の溶着を判定する一方で、前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を開始するときには前記開閉装置の溶着の判定を非実行とする制御装置とを含み、
前記車両は、外部電源からの電力により前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置からの電力を前記外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成され、
前記制御装置は、前記充電動作または前記放電動作を終了するときには、前記開閉装置に開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記電力線の状態に基づいて前記開閉装置の溶着を判定し、
前記給電装置は、
前記車両に設けられた接続部に接続されるケーブルを介して外部電源からの電力を前記車両に伝達するとともに、前記ケーブルを介して前記車両からの電力を外部負荷に伝達可能に構成され、
前記制御装置による前記開閉装置の溶着の判定結果を報知するための報知部を備える、給電装置。 - 前記車両は、
前記ケーブルを介して前記外部電源から供給された電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電部と、
前記蓄電装置からの電力を前記接続部を通して前記ケーブルへ供給するための放電部とをさらに含み、
前記開閉装置は、
前記放電部と前記接続部とを結ぶ第1の電力線に介挿接続された第1の開閉部と、
前記蓄電装置と前記充電部とを結ぶ第2の電力線に介挿接続された第2の開閉部とを含み、
前記制御装置は、前記放電動作を終了するときには、前記第1の開閉部に前記開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第1の電力線の状態に基づいて前記第1の開閉部の溶着を判定する、請求項7に記載の給電装置。 - 前記制御装置は、前記充電動作を終了するときには、前記第2の開閉部に前記開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記第2の電力線の状態に基づいて前記第2の開閉部の溶着を判定する、請求項8に記載の給電装置。
- 前記給電装置は、前記制御装置との間で通信可能に構成され、前記制御装置から前記開閉装置の溶着の判定結果を受信する、請求項7から9のいずれか1項に記載の給電装置。
- 再充電可能な蓄電装置と車両外部との間で電力を伝達可能に構成された車両の制御方法であって、
前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を終了するときには、前記蓄電装置と前記車両外部との間で電力を伝達するための電力線に介挿接続された開閉装置に開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記電力線の状態に基づいて前記開閉装置の溶着を判定するステップと、
前記蓄電装置および前記車両外部の間の電力の伝達を開始するときには、前記開閉装置に閉成指令を出力するとともに、前記閉成指令の出力中における前記開閉装置の溶着の判定を非実行とするステップとを備え、
前記車両は、外部電源からの電力により前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置からの電力を外部負荷に供給する放電動作とを切換えて実行可能に構成され、
前記開閉装置の溶着を判定するステップは、前記充電動作または前記放電動作を終了するときには、前記開閉装置に開放指令を出力するとともに、前記開放指令の出力中における前記電力線の状態に基づいて前記開閉装置の溶着を判定する、車両の制御方法。
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