JP6031695B2 - 電動車両の外部給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、車外の電気機器に電力を供給する電動車両の外部給電装置に関する。

電気自動車やハイブリッド車などの電動車両において、高電圧の駆動用バッテリの直流（ＤＣ）電力を交流（ＡＣ）電力に変換し、車内に設置されたアクセサリーコンセントを介して、車内の電気機器に電力を供給するシステムが実用化されている。

特開平１１−１７８２４１号公報 特許第４７８１１３６号公報

上述したシステムでは、車両外部にコンセントが設置されていないため、電力を車外の電気機器に供給することは容易ではなく、車両外部にコンセントを設置したとしても、単に設置しただけでは、感電や漏電などの事故のおそれがある。又、上述した車内のアクセサリーコンセントを介して、車外の電気機器に電力を供給することは可能であるが、その状態では車両の走行が可能であり、電気機器の引きずり等の事故のおそれがある。

このように、車外の電気機器へ電力を容易且つ安全に供給することができる外部給電装置が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、車外の電気機器へ電力を容易且つ安全に供給することができる電動車両の外部給電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電動車両の外部給電装置は、
電動車両を駆動するためのバッテリと、
前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
前記電動車両の車内に設けられ、前記インバータからの出力を供給する第１のコンセントと、
前記インバータから見て、前記第１のコンセントより下流に接続されて、前記インバータからの出力をオン又はオフするリレーと、
前記インバータから見て、前記リレーより下流に接続されて、前記電動車両の車外に露出され、家庭用電源の電力を充電ケーブルを介して供給する充電ガンが接続可能な充電口と、
前記バッテリと前記インバータとの間と、前記リレーと前記充電口との間とに接続されることにより、直列接続された前記インバータと前記リレーとに対し並列に接続され、前記充電ガンを介して供給される家庭用電源の交流電力を直流電力に変換して前記バッテリへ充電を行う車載充電器と、
第２のコンセントを有し、前記充電口に接続されるアダプタと、
前記リレーと前記インバータと前記車載充電器とを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記充電口への前記アダプタの接続が検知されると、前記リレーをオン状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントと共に前記充電口から供給し、
前記充電口への前記アダプタの接続及び前記充電口への前記充電ガンの接続のいずれとも検知されなければ、前記リレーをオフ状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントから供給する一方、前記充電口からは供給せず、
前記充電口への前記充電ガンの接続が検知されると、前記リレーをオフ状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントから供給する一方、前記車載充電器により前記充電ガンから前記バッテリへ充電を行うことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電動車両の外部給電装置は、
上記第１の発明に記載の電動車両の外部給電装置において、
前記制御手段は、前記充電口への前記アダプタの接続が検知されると、前記電動車両の走行を禁止することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電動車両の外部給電装置は、
上記第１又は第２の発明に記載の電動車両の外部給電装置において、
前記電動車両の車内に設けられてユーザーが操作可能であり、前記インバータからの出力をオン又はオフする出力要求スイッチを更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、車外に露出された充電口へのアダプタの接続が検知された場合のみ、充電口から電力を供給するので、車外の電気機器へ電力を容易に供給可能とすると共に、感電や漏電等の事故を防止することができる。

第２の発明によれば、車外に露出された充電口へのアダプタの接続が検知された場合、電動車両の走行を禁止とすることで、アダプタを接続したままの走行を防止することができる。

本発明に係る電動車両の外部給電装置を説明する概略図である。 本発明に係る電動車両の外部給電装置の実施形態の一例を説明するブロック図である。 本発明に係る電動車両の外部給電装置で実施する手順を説明するフローチャートである。 図２に示した普通充電口における接続信号を説明する回路図である。

以下、本発明に係る電動車両の外部給電装置の実施形態について、図１〜図３を参照して説明を行う。なお、ここでは、電動車両として、電気自動車を例示するが、エンジン（内燃機関）も備えるハイブリッド車などにも、本発明は適用可能である。

（実施例１）
図１は、本実施例の電動車両の外部給電装置を説明する概略図であり、図２は、本実施例の電動車両の外部給電装置を説明するブロック図であり、図３は、本実施例の電動車両の外部給電装置で実施する手順を説明するフローチャートである。又、図４は、図２に示した普通充電口における接続信号を説明する回路図である。

電気自動車である車両１０は、その駆動のために高電圧の駆動用バッテリ１１を有しており、駆動用バッテリ１１へ電力を供給するための充電口として、急速充電口（図示省略）と普通充電口１２とを有している。普通充電口１２を介して、駆動用バッテリ１１への充電を行う際には、家庭用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）の電力を、充電ケーブルを介して供給する充電ガン（図示省略）を普通充電口１２に接続することで、車両１０が備える車載充電器１３で、ＡＣ１００ＶからＤＣ電圧へ変換して、駆動用バッテリ１１への充電を行っている。なお、本発明で言う充電口とは、普通充電口１２を指すものとする。

本実施例において、車外にある電気機器３０を接続する場合、普通充電口１２に挿入可能なアダプタ２０、つまり、一端が上記充電ガンと互換性がある形状のアダプタ２０を用いており、電気機器３０の電源ケーブル３１をアダプタ２０に接続すると共に、図２に示す本実施例の電動車両の外部給電装置を用いることで、車外への電力の供給を可能としている。このアダプタ２０は、充電ガンと同様に、防水構造としている。又、アダプタ２０は、充電ガンと互換性のある形状に形成された一端とは反対側の他端に電気機器が接続されるコンセント（第２のコンセント）を有している。

本実施例の電動車両の外部給電装置は、図２に示すように、駆動用バッテリ１１に加えて、駆動用バッテリ１１のＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する（例えば、ＤＣ電圧をＡＣ１００Ｖに変換して出力する）ＡＣインバータ１４と、車両１０の車内に設けられ、ＡＣインバータ１４からの出力を供給する車内用コンセント１５（第１のコンセント）と、ＡＣインバータ１４から見て、車内用コンセント１５より下流に接続され、ＡＣインバータ１４からの出力をオン又はオフするリレー１７と、ＡＣインバータ１４から見て、リレー１７より下流に接続されると共に、車両１０の車外に露出して設けられ、ＡＣインバータ１４からの出力を供給する普通充電口１２と、ＡＣインバータ１４やリレー１７などを制御する車両コントローラ１６（制御手段）とを有している。

従来、ＡＣインバータ１４からの出力は、車内用コンセント１５へ供給していたが、本実施例では、更に、リレー１７を介して、普通充電口１２へも供給できるように構成しており、普通充電口１２に電気機器３０を接続する場合、つまり、アダプタ２０を介して、電気機器３０を接続する場合には、以下の手順により、充電用の普通充電口１２を供給用の車外コンセントとして流用するようにしている。

ここで、図２に示すブロック図と共に、図３に示すフローチャートを参照して、充電用の普通充電口１２を供給用の車外コンセントとして使用する手順を説明する。

車両コントローラ１６において、ＡＣ出力要求信号Ｓｇ１がオン状態であるかどうかを確認し（ステップＳ１）、オン状態である場合は、ステップＳ２へ進み、オン状態でない場合（オフ状態である場合）は、ステップＳ３へ進む。ＡＣ出力要求信号Ｓｇ１は、車両１０に備えられているＡＣ出力要求スイッチ（図示省略）をドライバが操作することにより、車両コントローラ１６へ送信される。

ＡＣ出力要求信号Ｓｇ１がオン状態である場合、車両コントローラ１６からＡＣインバータ１４へＡＣインバータ駆動信号Ｓｇ２を送信し、ＡＣインバータ１４を駆動して、ＡＣインバータ１４からの出力を行う（ステップＳ２）。つまり、ＡＣインバータ１４で駆動用バッテリ１１からのＤＣ電圧をＡＣ１００Ｖへ変換して出力する。このとき、基本的には、ＡＣインバータ１４からの出力は、車内用コンセント１５から供給可能となっている。つまり、ＡＣ出力要求スイッチによりＡＣ出力要求信号Ｓｇ１がオン状態であれば、車内用コンセント１５からは、ＡＣインバータ１４からの出力が常に供給可能となっている。

一方、ＡＣ出力要求信号Ｓｇ１がオン状態でない場合、車両コントローラ１６からＡＣインバータ１４へＡＣインバータ駆動信号Ｓｇ２は送信されないので、ＡＣインバータ１４は停止した状態を維持し、車内用コンセント１５からの給電は行えない状態である（ステップＳ３）。

次に、車両コントローラ１６において、接続信号Ｓｇ３がオン状態であるかどうかを確認し（ステップＳ４）、オン状態である場合、つまり、普通充電口１２にアダプタ２０を接続している場合は、ステップＳ５、Ｓ６へ進み、オン状態でない場合（オフ状態である場合）、つまり、普通充電口１２にアダプタ２０を接続していない場合は、ステップＳ７へ進む。普通充電口１２では、普通充電口１２にアダプタ２０を接続すると、例えば、普通充電口１２に設けたスイッチにより接続信号Ｓｇ３がオン状態となるように構成している。これにより、普通充電口１２にアダプタ２０を接続しているかどうかを確認することができる。

普通充電口１２にアダプタ２０を接続している場合、例えば、駆動モータのトルクをゼロとすることにより、車両１０の走行を禁止すると共に（ステップＳ５）、車両コントローラ１６からリレー１７へリレー駆動信号Ｓｇ４を送信し、リレー１７をオン状態として、ＡＣインバータ１４と外部給電用となる普通充電口１２とを電気的に接続している（ステップＳ６）。つまり、普通充電口１２にアダプタ２０を接続しているときの走行を禁止して、ＡＣインバータ１４からの出力を、車内用コンセント１５と共に普通充電口１２から供給可能としている。この結果、ＡＣインバータ１４を駆動している場合には、アダプタ２０に接続した車外の電気機器３０へ電力を安全に供給可能としている。

一方、普通充電口１２にアダプタ２０を接続していない場合、車外の電気機器３０を引きずる等の事故のおそれはないので、車両１０の走行を許可している（ステップＳ７）。又、このとき、リレー１７はオフ状態を維持しているので、ＡＣインバータ１４を駆動していても、ＡＣインバータ１４からの出力は、車内用コンセント１５のみから供給可能であり、普通充電口１２へは供給されず、感電や漏電等の事故を防止することができる。

従って、本実施例では、車両１０の普通充電口１２にアダプタ２０を接続することで、車外の電気機器３０へＡＣ電力を容易に供給可能としている。このとき、アダプタ２０の普通充電口１２への接続を検知した場合のみ、普通充電口１２からＡＣ電力を供給するので、アダプタ２０を介して、車外の電気機器３０にＡＣ電力を容易に供給可能とすると共に、感電や漏電等の事故を防止することができる。又、アダプタ２０の普通充電口１２への接続を検知した場合、車両１０を走行禁止とすることで、電気機器３０の引きずり等の事故を防止することができる。又、車両１０の普通充電口１２を車外への給電用のコンセントとして流用し、充電ガンと互換性がある形状のアダプタ２０を普通充電口１２に接続して用いるので、装置構成を大きく変更すること無く、車外の電気機器３０へ電力を容易に供給することができる。

なお、上記ステップＳ４の判断は、上記ステップＳ２の判断に関わらず、つまり、ＡＣインバータ１４の駆動の有無に関わらず、行われる。そのため、ＡＣインバータ１４が駆動していなくても、普通充電口１２にアダプタ２０を接続しているときは、車両１０の走行を禁止して、電気機器３０の引きずり等の事故を防止することができる。

又、普通充電口１２に設けたスイッチは、家庭用電源を供給する充電ガンとアダプタ２０とを区別して検知できる構成としてもよい。充電ガンとアダプタ２０とを区別することにより、ＡＣインバータ１４が駆動している状態で充電ガンを接続した場合には、リレー１７が駆動されないため（オフ状態であるため）、普通充電口１２において、充電ガンからの充電とＡＣインバータ１４からの給電が同時に行われることはなく、充電ガンから駆動用バッテリ１１へ充電しながら、車内用コンセント１５を使用することが可能である。

この具体的な構成の一例として、図４の回路図に示す構成が挙げられる。図４は、普通充電口１２に充電ガン２１が接続された状態を示している。接地線ＰＥに対して、車両１０側には抵抗Ｒ４、Ｒ５が、充電ガン側にはスイッチＳ３、抵抗Ｒ６、Ｒ７が設けられている。車両コントローラ１６は、基準電圧ＶＤＣに対する抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７による分圧（接続信号Ｓｇ３）を検知することにより、充電ガン２１の接続検知を行っている。例えば、充電ガン２１が接続されていないときは、抵抗Ｒ４、Ｒ５による分圧を検知することにより、充電ガン２１が接続されていないことを検知し、充電ガン２１が接続されているときは、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６による分圧を検知することにより、充電ガン２１が接続されていることを検知している。ここで、スイッチＳ３は、充電ガン２１を接続したときにオンとなるものであり、充電ガン２１の解除ボタン（図示省略）を押下することにより、スイッチＳ３はオフとなる。この場合、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７による分圧を検知することにより、充電ガン２１が接続されている状態で、充電を停止することになる。

充電ガン２１に対し、アダプタ２０にも充電ガン２１と同様にスイッチＳ３、抵抗Ｒ６、Ｒ７が設けられているが（図示省略）、充電ガン２１の抵抗Ｒ６、Ｒ７と、アダプタ２０の抵抗Ｒ６、Ｒ７とを異なる抵抗値に設定すれば、車両コントローラ１６は、充電ガン２１が接続された場合と、アダプタ２０が接続された場合とで異なる分圧（接続信号Ｓｇ３）を検知することになり、充電ガン２１とアダプタ２０との接続の区別が可能となる。

又、駆動用バッテリ１１が急速充電されているときであっても、ＡＣ出力要求スイッチによりＡＣ出力要求信号Ｓｇ１がオン状態であり、かつ、普通充電口１２にアダプタ２０を接続して、接続信号Ｓｇ３がオン状態である場合には、普通充電口１２及びアダプタ２０を介して、車外に設置された電気機器３０へＡＣ電力を供給するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施例では電気自動車を例示したが、ハイブリッド車も、駆動用バッテリ、ＡＣインバータ、車内用コンセント、車両コントローラを備えており、このような構成に、更に、上述したリレーを設けると共に、普通充電口に替わる車外コンセント（第２のコンセント）を設ければ、本実施例をそのまま適用することができる。この場合は、車外コンセントに対して電気機器の電源ケーブルを直接又は変換プラグを介して間接的に接続した場合に、その接続を検知し、リレーをオン状態として電気機器へＡＣ電力を供給する。

本発明は、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両において、外部の電気機器へ電力を供給する外部給電装置として好適なものである。

１１ 駆動用バッテリ
１２ 普通充電口
１４ ＡＣインバータ
１５ 車内用コンセント
１６ 車両コントローラ
１７ リレー

Claims (3)

1. 電動車両を駆動するためのバッテリと、
   前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
   前記電動車両の車内に設けられ、前記インバータからの出力を供給する第１のコンセントと、
   前記インバータから見て、前記第１のコンセントより下流に接続されて、前記インバータからの出力をオン又はオフするリレーと、
   前記インバータから見て、前記リレーより下流に接続されて、前記電動車両の車外に露出され、家庭用電源の電力を充電ケーブルを介して供給する充電ガンが接続可能な充電口と、
   前記バッテリと前記インバータとの間と、前記リレーと前記充電口との間とに接続されることにより、直列接続された前記インバータと前記リレーとに対し並列に接続され、前記充電ガンを介して供給される家庭用電源の交流電力を直流電力に変換して前記バッテリへ充電を行う車載充電器と、
   第２のコンセントを有し、前記充電口に接続されるアダプタと、
   前記リレーと前記インバータと前記車載充電器とを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記充電口への前記アダプタの接続が検知されると、前記リレーをオン状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントと共に前記充電口から供給し、
   前記充電口への前記アダプタの接続及び前記充電口への前記充電ガンの接続のいずれとも検知されなければ、前記リレーをオフ状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントから供給する一方、前記充電口からは供給せず、
   前記充電口への前記充電ガンの接続が検知されると、前記リレーをオフ状態として、前記インバータからの出力を前記第１のコンセントから供給する一方、前記車載充電器により前記充電ガンから前記バッテリへ充電を行うことを特徴とする電動車両の外部給電装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の外部給電装置において、
   前記制御手段は、前記充電口への前記アダプタの接続が検知されると、前記電動車両の走行を禁止することを特徴とする電動車両の外部給電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動車両の外部給電装置において、
   前記電動車両の車内に設けられてユーザーが操作可能であり、前記インバータからの出力をオン又はオフする出力要求スイッチを更に備えることを特徴とする電動車両の外部給電装置。

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