JP5867726B2 - 電源供給システムおよびこれに用いる電源供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の車載バッテリの蓄電電力を、車外の電源供給装置により変換して、車外の各種機器、例えば一般住宅等の各種機器に電源として供給する電源供給システム、およびこのシステムに用いる前記電源供給装置に関するものであり、より詳細には、電気自動車内の電子制御装置（ＥＣＵ）と電源供給装置との間で前記電源の供給に関するメッセージをＣＡＮ（Controller Area Network）通信により送受信して前記電源の供給を行う電源供給システムおよびこれに用いる電源供給装置に関するものである。

電気自動車には電動モータのみを駆動源とする車両と、駆動源として電動モータとエンジンとを有するハイブリッド車両とがある。いずれのタイプの電気自動車においても、電動モータに電力を供給するために蓄電デバイスとしての大容量の車載バッテリを搭載している。車載バッテリを制御するバッテリー制御ユニットをはじめ、充電制御ユニットおよび車両内外の充電器等の間の通信は、ＣＡＮ通信に基づいて行われる（特許文献１参照）。

近年、こうした車載バッテリが有する蓄電能力により、車載バッテリの蓄電電力を例えば一般住宅等のテレビ、洗濯機、パソコン等の機器に対する電源として利用することが注目されている。例えば、こうした車載バッテリは、満充電されていると、一般家庭が日常で使用する電力の２日分程度を賄うことができるほどの大容量である。

こうした中、電源供給装置により、車載バッテリの蓄電電力を変換して一般住宅等の機器に供給する電源供給システムが、実用化されており、電気自動車内の電子制御装置（ＥＣＵ）と電源供給装置との間でＣＡＮ通信によりメッセージを送受信し、電源供給装置から一般住宅等の機器へ電源の供給を行うようになっている。

特開２０１２−０５０１５６号公報

従来の電源供給システムでは、車外側の電源供給装置と車内側の電子制御装置との間でＣＡＮ通信によりメッセージを送受信し、その送受信に基づき、電源供給装置が車載バッテリの蓄電電圧（例えば直流４００Ｖ）を低電圧（例えば交流１００Ｖ）に変換したうえで一般住宅等の機器に供給するが、電源供給装置側では、外乱ノイズ等の影響により、メッセージのいずれかがたとえ１つでも通信途絶すると、異常が発生したと診断し、一般住宅等の機器への電源供給を強制的に停止させている。

しかしながら、メッセージの中には、車載バッテリの電圧情報等のように、電源供給を停止させるまでの必要もないメッセージも含まれている。このようなメッセージが通信途絶その他により欠如した場合までも、車載バッテリの蓄電電力を一般住宅等の機器に電源として利用できなくなるとすると、例えば停電により、代わりに車載バッテリの蓄電電力を利用しようとしたユーザに多大な不利益を蒙らせることにもなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のメッセージのうち、特定の重要なメッセージを除き、それ以外の電源供給を停止させるまでの必要もないメッセージについては、通信途絶その他により欠如しても、車載バッテリの蓄電電力を一般住宅等の機器の電源として利用可能とした電源供給システムおよびこれに用いる電源供給装置を提供することを解決すべき課題としている。

（１）本発明第１に係る電源供給システムは、車両側の車載バッテリと、少なくとも前記車載バッテリからの放電動作の制御を行う電子制御装置と、前記車載バッテリの蓄電電力を変換して車外の機器にその電源として供給する電源供給装置とを備え、前記電子制御装置と前記電源供給装置とは両者間でパケット通信によりメッセージの送受信を行い、この送受信により、前記電源供給装置が前記車外の機器に電源供給動作およびその供給動作の停止を行う電源供給システムにおいて、前記電源供給装置は、前記電子制御装置との間でパケット通信により送受信する複数のメッセージのうち、少なくとも前記車載バッテリに対する放電許可および放電停止を含むメッセージ（メッセージ１）の受信が途絶したときには、前記車外の機器への電源供給動作を停止し、それ以外のメッセージ（メッセージ２）の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続することを特徴とする。

本発明第１によれば、メッセージ１の受信が途絶したときは、車外の機器への電源供給動作を停止する一方、メッセージ２の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続するので、ユーザは、例えば住宅への商用電源が停電しているなどしていても、電気自動車側から車載バッテリの蓄電電力を車外の機器の電源に利用することができるようになる。

本発明第１において、好ましい態様は、前記電源供給装置が、前記メッセージ１を所定時間内に受信できなかった場合に、前記車外の機器への電源供給動作を停止する。

（２）本発明第２に係る電源供給装置は、前記（１）の電力供給システムに用いる電源供給装置であって、前記メッセージ１の受信が途絶したときは、前記車外の機器への電源供給動作を停止し、前記メッセージ２の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続することを特徴とする。

本発明第２において、好ましい態様は、当該電源供給装置全体を制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵにより制御されて前記電子制御装置とパケット通信する通信インタフェースと、前記ＣＰＵにより制御されて前記蓄電電力を変換するコンバータと、を少なくとも備え、前記ＣＰＵは、前記コンバータを制御することにより前記車載バッテリの蓄電電力を変換して、前記車外の機器に電源として供給し、また、前記電子制御装置と前記通信インタフェースを介してパケット通信すると共に、このパケット通信により受信したメッセージに前記メッセージ１が含まれていなければ、前記コンバータの変換動作を停止させて、前記車外の機器への電源供給動作を停止させると共に、前記パケット通信により受信したメッセージに前記メッセージ１が含まれていれば、前記コンバータの変換動作を停止させず、前記車外の機器への電源供給動作を継続させる。

本発明第２において、より好ましい態様は、前記ＣＰＵにより点灯される表示ランプを備え、前記ＣＰＵは、前記メッセージ１を受信すると、前記表示ランプを点灯制御する。

なお、パケット通信（パケット単位で通信）としては、ＣＡＮ通信が好ましく用いられる。

本発明によれば、電源供給装置と電子制御装置との間でのパケット通信によるメッセージの通信途絶が起きた場合、その通信途絶したメッセージがメッセージ１であれば、車外の機器への電源供給動作を停止するが、通信途絶したメッセージがメッセージ２であれば、車外の機器への電源供給動作を継続することができるので、ユーザは、電気自動車側の車載バッテリの蓄電電力を車外の機器の電源に利用することができるようになる。

図１は、本発明の実施形態に係る電源供給システムのブロック図である。 図２は、前記電力供給システムにおけるシステム動作の説明に供するフローチャートである。 図３は、図１の電力供給システムに用いる電源供給装置の詳細なブロック図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電源供給システムおよびこれに用いる電源供給装置を説明する。図１および図２を参照して電源供給システムを説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電源供給システムのブロック図、図２は、前記電力供給システムにおけるシステム動作の説明に供するフローチャートである。

図１を参照して、本実施形態の電源供給システムを説明する。図１において、（車内）とは電気自動車等の車載バッテリを備えた車両の内部を示し、（車外）とは車両の外部を示している。以下、車両として電気自動車を例に説明すると、電気自動車は、車内に車載バッテリ１と、車載バッテリの充電および放電動作の制御を行う電子制御装置２とを備える。電源供給装置３は、車外にあって、車載バッテリ１とは放電用の電力ケーブルで接続され、また、電子制御装置２とはＣＡＮ通信線で接続されている。電源供給装置３は、電気自動車の外部において、電子制御装置２との間でＣＡＮ通信によりメッセージの送受信を行うと共に、この送受信により、車載バッテリ１の蓄電電力を変換し、この変換した蓄電電力を車外の機器４に電源として供給する。なお、電気自動車には前記放電ケーブルが接続される電力用のコネクタ５と、ＣＡＮ通信線が接続される通信用のコネクタ６とが例えば車体側面に適宜に装備されている。電源供給装置３からの電力ケーブルとＣＡＮ通信線は、それぞれ、コネクタ５，６に接続される。この接続態様の図示はしないが、本発明は、この接続態様に限定されない。また、電源供給装置３は、車外の機器４とは電源線で接続される。その接続態様の図示はしないが、本発明は、この接続態様に限定されない。

ここで、車外の機器４とは、車外で電源供給装置３から電源の供給を受ける機器であり、例えばテレビ、エアコン、パソコン、電気掃除機、その他の各種機器があり、また、国、地域により各種機器の作動電圧の値や、作動電圧が直流、交流であることに、特に限定されない。図示はしないが、電源供給装置３と車外の機器４との接続は、互いに電源線をプラグとコンセントとにより接続するとよい。

電気自動車には複数の電子制御装置が搭載されており、それらの制御対象には、各種圧力、例えば、ステアリングやサスペンションなどの走行制御，パワーウィンドウなどの車体制御，エアバッグなどの安全系制御，さらにカーナビやオーディオなどのマルチメディア制御などがある。

そして、実施形態の電子制御装置２は、そうした車内の各種制御を行うことができる電子制御装置を兼ねるものであってもよいし、そうした制御とは別に電源供給装置との間で車載バッテリ１に関するＣＡＮ通信を制御する専用の電子制御装置としてもよく、特にその使用形態には限定されない。

電子制御装置２は、その内部の構成ブロックについて特に図示しないが、ＣＰＵ、各種のメモリ、ＣＡＮ通信インタフェース、等を具備する。ＣＰＵは、メモリに格納する制御プログラムを実行することで、車載バッテリ１の蓄電電圧や、その他をモニタしたり、ＣＡＮ通信インタフェースを介して電源供給装置３との間でＣＡＮ通信してメッセージを送信、受信を制御したりする。

ＣＡＮ通信により扱うメッセージは、複数あり、それらメッセージを、本実施形態では、２種類のメッセージに分類する。１つは、通信途絶等によりＣＡＮバス上で欠如すると、一定の条件下で電源供給装置３から車外の機器４への電源供給動作を停止するメッセージ１と、もう１つは、通信途絶等によりＣＡＮバス上で欠如しても、電源供給装置３から車外の機器４への電源供給動作を継続するメッセージ２とがある。

メッセージ１は、車載バッテリ１の放電許可、放電停止および異常を示すメッセージであり、通信途絶等により欠如すると、電源供給装置３から車外の機器４への電源供給動作を停止させるメッセージである。電子制御装置２は、車載バッテリ１の状態をモニタしており、車載バッテリの蓄電電圧が十分高くて、放電できる状態にあり、そのときは放電許可とするメッセージ１、また、放電させることができないときは放電停止とするメッセージ１、電源供給装置３等になんらかの異常があるときは、電源供給装置３に異常情報としてメッセージ１を送信する。

メッセージ２は、モニタ情報としてバッテリ電圧、バッテリ入力電流などのメッセージ２−１や、充電時間、バッテリ残容量等などのメッセージ２−２などがあるが、実施形態では、それらメッセージ２−１や、２−２など、通信途絶等によりＣＡＮバス上で欠如しても、電源供給装置３から車外の機器４への電源供給動作を継続するメッセージをメッセージ２と総称している。電子制御装置２は、これらメッセージ２を電源供給装置３に送信する。

次に、図２を参照して、電源供給システムによる電源供給動作を説明する。図２のフローチャートにおける各ステップは、電源供給装置３内部のＣＰＵ（電源供給側ＣＰＵ）が実行する。

ステップｎ１において、電源供給装置３が車両に接続されたか否かを判定する。この接続の判定は、具体的には、例えば電源供給装置３の電力ケーブルやＣＡＮ通信線が前記電気自動車に装備されたコネクタ５，６に接続されたか否かであり、電源供給装置３の電源供給側ＣＰＵは前記接続の状態を例えば図示略のセンサの検出結果により判定してもよく、この検出信号によりステップｎ１の判定を行うようにしてもよい。

ステップｎ１で電源供給装置３が車両に接続されて、ＹＥＳと判定すると、ステップｎ２に移行する。

ステップｎ２において、車載バッテリ１が電源供給装置３に放電中であるか否かを判断する。この放電中か否かの判定は、具体的には、例えば、電子制御装置２から電源供給装置３に対してＣＡＮ通信により車載バッテリ１の放電に関する情報を送信し、電源供給装置３の電源供給側ＣＰＵは、この情報に基づいて車載バッテリ１が放電中か否かの判定を行うようにしてもよい。

ステップｎ２で車載バッテリ１が電源供給装置３に放電中であり、ＹＥＳと判定すると、ステップｎ３に移行する。

ステップｎ３において、メッセージ１の受信が途絶している状態が一定時間Ｔ１継続したか否かを判定する。メッセージ１は、少なくとも前記したように、車載バッテリ１の放電を許可する放電許可のメッセージと、車載バッテリ１の放電を停止する放電停止のメッセージと、電源供給装置３等に何等かの異常があることを示すメッセージを含む。

ステップｎ３でメッセージ１の受信が途絶している状態が一定時間Ｔ１継続すると、ＹＥＳと判定して、ステップｎ４に移行する。

ステップｎ４において、例えば、車載バッテリ１の蓄電電力を変換するコンバータから車外の機器４に電源として供給する動作を停止すると共に、ランプを点灯して、ユーザに知らせる。

ステップｎ３でメッセージ１の受信が途絶していても、その途絶の状態が一定時間Ｔ１継続していないときは、ＮＯと判定して、ステップｎ５に移行する。これらメッセージ１は、ノイズ等により欠如する場合もあるため、前記一定時間Ｔ１内にメッセージ１の送信を複数回、繰り返すことで、メッセージ１の受信を正確にしている。

ステップｎ５において、メッセージ２の受信が途絶している状態が一定時間Ｔ２（＞Ｔ１）継続したか否かを判定する。メッセージ２は、前記したように、車載バッテリ１の電圧、入力電流、放電時間、残容量等を示すメッセージである。

ステップｎ５において、メッセージ２の受信が途絶している状態が一定時間Ｔ２（＞Ｔ１）継続していると、ＹＥＳと判定すると、ステップｎ６に移行する。ステップｎ５でメッセージ１の受信途絶の判定時間Ｔ１をステップ５での判定時間Ｔ２よりも短期間としているのは、メッセージ１の通信途絶状態が長期間に継続するのは好ましくないからである。ステップ５の判定時間Ｔ２が長いのは、比較的、長期間の間、通信途絶しても電源供給動作に特に影響しないからである。

ステップｎ６で、車外の機器４への電源供給動作を継続すると共に、メッセージ２の受信が途絶した履歴をメモリに格納する。なお、この履歴の格納は必ずしも行う必要はない。

以上のフローチャートにより、実施形態の電源供給システムでは、メッセージ１，２のうち、蓄電電力の放電許可および放電停止を含むメッセージ１の受信が途絶したときは、電源供給装置から車外の機器への電源供給動作を停止する。一方、メッセージ２の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続することができるので、メッセージ２が通信途絶しても、ユーザは、例えば住宅への商用電源が停電しているなどにより、代わりに電気自動車側から車載バッテリの蓄電電力を車外の機器の電源に利用することができるようになる。

図３を参照して電源供給装置３の詳細な構成を説明する。

実施形態の電源供給装置３は、車載バッテリ１の蓄電電圧を電圧変換して車外の機器４の作動電圧に変換するコンバータ３ａと、電子制御装置２に内蔵する図示略のＣＰＵとの間でＣＡＮ通信をするＣＰＵ３ｂと、ＣＰＵ３ｂにその作動電源を供給する電源ＩＣ３ｃと、メッセージ１が通信途絶した場合に点灯してユーザにメッセージ１の通信途絶を表示するランプ３ｄと、ＣＰＵ３ｂと電子制御装置２のＣＰＵとの間のＣＡＮ通信のためのＣＡＮ通信インタフェース３ｅと、ＣＰＵ３ｂの制御プログラムの記憶領域や、ＣＰＵ３ｂの動作に必要なデータ領域等を備えるメモリ３ｆと、を備える。コンバータ３ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータのいずれも含む。

ＣＰＵ３ｂは、メモリ３ｆに格納する制御プログラムに従い、図２に示すフローチャートを実行する。

ＣＰＵ３ｂは、車外の機器４が例えば交流１００Ｖであれば、コンバータ３ａを制御して車載バッテリ１の蓄電電圧を交流１００Ｖの低電圧に変換し、コンバータ３ａから車外の機器４に交流１００Ｖの低電圧を供給する。

また、ＣＰＵ３ｂは、電子制御装置２側とＣＡＮ通信インタフェース３ｅを介してＣＡＮ通信すると共に、このＣＡＮ通信により受信したメッセージにメッセージ１が含まれていなければ、コンバータ３ａの電圧変換動作を停止させて、車外の機器４への電源供給動作を停止させる。

また、ＣＰＵ３ｂは、ＣＡＮ通信により受信したメッセージのうちメッセージ１が含まれていれば（メッセージ２が含まれていなくとも）、コンバータ３ａの電圧変換動作を停止させず、車外の機器４への電源供給動作を継続させる。

そして、ＣＰＵ３ｂは、メッセージ１に異常情報が含まれていれば、車外の機器４への電源供給動作を停止させると共に、ランプ３ｄを点灯させてユーザに前記異常情報の発生を知らせる。

以上説明したように、本実施形態では、電源供給装置３がＣＡＮ通信により受信するメッセージのうち、蓄電電力の放電許可、放電停止および異常情報を含むメッセージ１の受信が途絶したときは、電源供給装置３から車外の機器４への電源供給動作が停止されるので、例えば電子制御装置２が電源供給装置３に対して車載バッテリ１が過電圧状態などで車載バッテリからの放電を停止しているというメッセージ１を送信しているのに、当該メッセージ１が通信途絶した場合に、その放電停止に対応して車外の機器４への電源供給動作を停止することができる。一方、それ以外のメッセージ２の受信が途絶しても前記車外の機器４への電源供給動作を継続することができるので、ユーザは、例えば住宅への商用電源が停電しているなどにより、代わりに電気自動車の車載バッテリ１の蓄電電力を車外の機器４の電源に利用することができるようになる。

１ 車載バッテリ
２ 電子制御装置
３ 電源供給装置
４ 車外の機器

Claims (6)

1. 車両側の車載バッテリと、少なくとも前記車載バッテリからの放電動作の制御を行う電子制御装置と、前記車載バッテリの蓄電電力を変換して車外の機器にその電源として供給する電源供給装置とを備え、前記電子制御装置と前記電源供給装置とは両者間でパケット通信によりメッセージの送受信を行い、この送受信により、前記電源供給装置が前記車外の機器に電源供給動作およびその供給動作の停止を行う電源供給システムにおいて、
   前記電源供給装置は、前記電子制御装置との間でパケット通信により送受信する複数のメッセージのうち、少なくとも前記車載バッテリに対する放電許可および放電停止を含むメッセージ（メッセージ１）の受信が途絶したときには、前記車外の機器への電源供給動作を停止し、それ以外のメッセージ（メッセージ２）の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続することを特徴とする電源供給システム。
2. 前記電源供給装置が、前記メッセージ１を所定時間内に受信できなかった場合に、前記車外の機器への電源供給動作を停止する請求項１に記載の電源供給システム。
3. 請求項１または２に記載の電力供給システムに用いる電源供給装置であって、前記メッセージ１の受信が途絶したときは、前記車外の機器への電源供給動作を停止し、前記メッセージ２の受信が途絶しても前記車外の機器への電源供給動作を継続することを特徴とする電源供給装置。
4. 当該電源供給装置全体を制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵにより制御されて前記電子制御装置とパケット通信する通信インタフェースと、前記ＣＰＵにより制御されて前記蓄電電力を変換するコンバータと、を少なくとも備え、
   前記ＣＰＵは、前記コンバータを制御することにより前記車載バッテリの蓄電電力を変換して、前記車外の機器に電源として供給し、また、前記電子制御装置と前記通信インタフェースを介してパケット通信すると共に、このパケット通信により受信したメッセージに前記メッセージ１が含まれていなければ、前記コンバータの変換動作を停止させて、前記車外の機器への電源供給動作を停止させると共に、前記パケット通信により受信したメッセージに前記メッセージ１が含まれていれば、前記コンバータの変換動作を停止させず、前記車外の機器への電源供給動作を継続させる、請求項３に記載の電源供給装置。
5. 前記ＣＰＵにより点灯される表示ランプをさらに備え、前記ＣＰＵは、前記メッセージ１を受信すると、前記表示ランプを点灯制御する請求項４に記載の電源供給装置。
6. 前記パケット通信がＣＡＮ通信である請求項１ないし４のいずれかに記載の電源供給装置。

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