JP7165026B2 - 充放電制御方法および充放電装置 - Google Patents

Description

本発明は、充放電制御方法および充放電装置に関する。

従来の充放電装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の充放電装置は、電動車の充放電を行う充放電器と、ケーブル付きのコネクタとを備える。充放電器と電動車とは、コネクタを介して電力線、制御線および通信線が接続される。制御線にはリレーが介装されており、このリレーをオンさせることで通信線を介した相互のＣＡＮ通信が可能になる。

特許文献１に記載の充放電装置は、コネクタが電動車に接続されていることを検出する接続検出器を備えているので、リレーをオンさせてＣＡＮ通信を行うことなく、コネクタの接続状態を確認することができる。

特許第５６４２２２６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の充放電装置は、制御線に含まれるコネクタ接続確認線に電圧が印加されていることを前提にしたものであるため、コネクタ接続確認線に電圧が印加されていない電動車の場合、接続検出器が機能しないという問題がある。すなわち、上記特許文献１に記載の充放電装置は、コネクタが電動車に接続されていないのか、接続されているのにコネクタ接続確認線に電圧が印加されていないのかを判別することができない。このため、上記特許文献１に記載の充放電装置は、汎用性が高いとはいえない。

一方で、コネクタ接続確認線に電圧が印加されていない電動車の場合、充放電装置は、リレーをオンさせてＣＡＮ通信を行うことで、コネクタと電動車との接続状態を確認することができる。しかしながら、接続状態を確認するたびにリレーを動作させることになるので、例えば、数秒間に何度も接続状態を確認しようとするとリレーが劣化してしまう。このため、リレーの寿命の観点から、定期的な接続状態の確認を行うことができないという問題がある。

また、手動で接続状態を設定できる充放電装置の場合、コネクタ接続確認線に電圧が印加されていない電動車であっても、リレーをオンさせることなく接続状態を確認することができる。しかしながら、この場合、必要な操作が増えて操作性が悪化するだけでなく、自動充放電動作の運転の妨げになるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、リレーの寿命に配慮しつつ、自動充放電動作の運転を妨げることなく、汎用性の高い充放電制御方法および充放電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る充放電制御方法は、
充放電装置を用いて電動車の充放電動作を行う充放電制御方法であって、
現在時刻が予め設定された、前記充放電装置による前記充放電動作の運転時間帯に含まれるか否かを判定する第１ステップと、
前記運転時間帯において、前記充放電装置の制御線に介装されたリレーをオンさせて、前記電動車に前記充放電装置に対する通信を開始させる第２ステップと、
前記通信に基づいて、前記充放電装置のコネクタが前記電動車に接続されているか否かを判定する第３ステップと、
前記コネクタがロックされた状態であるか否かを判定する第４ステップと、
前記第３ステップで前記コネクタが前記電動車に接続されていると判定した場合、または前記第４ステップで前記コネクタがロックされた状態であると判定した場合に、前記電動車の充放電を開始する第５ステップと、を含むことを特徴とする。

この構成では、現在時刻が予め設定された、充放電装置による充放電動作の運転時間帯に含まれる場合にのみリレーをオンさせ、現在時刻が上記運転時間帯に含まれない場合にはリレーをオンさせないので、リレーの動作回数を必要最低限に抑えることができる。

この構成によれば、第１～第５ステップまで人手を介することなく実行できるので、自動充放電動作の運転を妨げることがない。また、この構成によれば、制御線に含まれるコネクタ接続確認線に電圧が印加されていない電動車にも対応しているので、汎用性が高い。

上記充放電制御方法において、
前記第３ステップで前記コネクタが前記電動車に接続されていないと判定した場合に、前記電動車のユーザに対して通知を行うステップを含むことが好ましい。

この構成によれば、ユーザに、コネクタが電動車に接続されていないことを気付かせることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る充放電装置は、
電動車に対して充放電動作を行う充放電装置であって、
電力線、通信線、およびリレーが介装された制御線と、
前記電力線、前記通信線および前記制御線を前記電動車に接続するためのコネクタと、
前記電力線を介して前記電動車の充放電動作を行う電力変換部と、
前記通信線を介して前記電動車と相互に通信を行う通信部と、
前記制御線を介して前記電動車に制御指令を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記充放電動作を行う運転時間帯を記憶する記憶部と、
現在時刻が前記運転時間帯に含まれるか否かを判定する第１判定部と、
前記運転時間帯に前記リレーをオンさせて、前記電動車に前記通信を開始させるための前記制御指令を出力するシーケンス回路部と、
前記通信に基づいて、前記コネクタが前記電動車に接続されているか否かを判定する第２判定部と、
前記コネクタがロックされた状態であるか否かを判定する第３判定部と、
前記第２判定部で前記コネクタが前記電動車に接続されていると判定された場合、または前記第３判定部で前記コネクタがロックされた状態であると判定された場合に、前記電力変換部に前記充放電動作を開始させる充放電制御部と、を備えることを特徴とする。

この構成では、現在時刻が予め設定された、充放電装置による充放電動作の運転時間帯に含まれる場合にのみリレーをオンさせ、現在時刻が上記運転時間帯に含まれない場合にはリレーをオンさせないので、リレーの動作回数を必要最低限に抑えることができる。

この構成によれば、人手を介することなく電力変換部に充放電動作を開始させることができるので、自動充放電動作の運転を妨げることがない。また、この構成によれば、制御線に含まれるコネクタ接続確認線に電圧が印加されていない電動車に対しても自動充放電動作の運転を行うことができるので、汎用性が高い。

上記充放電装置は、通知部をさらに備え、
前記通知部は、前記第２判定部で前記コネクタが前記電動車に接続されていないと判定された場合に、前記第２判定部の制御下で前記電動車のユーザに対して通知を行うことが好ましい。

この構成によれば、ユーザに、コネクタが電動車に接続されていないことを気付かせることができる。

本発明によれば、リレーの寿命に配慮しつつ、自動充放電動作の運転を妨げることなく、汎用性の高い充放電制御方法および充放電装置を提供することができる。

本発明に係る充放電装置のブロック図である。 本発明の制御部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る充放電装置と電動車との接続関係を示す図である。 本発明に係る充放電制御方法のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る充放電制御方法および充放電装置の実施形態について説明する。

［充放電装置］
図１に、本発明の一実施形態に係る充放電装置１００を示す。充放電装置１００は、電気自動車、プラグインハイブリッド車等の電動車２００に対して自動充放電運転を行う。充放電装置１００は、本体１０と、ケーブル付きコネクタ２０と、電力線２１（２１ａ，２１ｂ）と、通信線２２（２２ａ，２２ｂ）と、リレーｄ１が介装された制御線２３（２３ａ～２３ｅ）とを備える。

本体１０は、電力変換部３０と、通信部４０と、制御部５０と、通知部６０とを備え、例えば屋外に設置される。なお、通知部６０は、本体１０から離れた場所に設置することができ、例えば、屋内に設置することができる。

コネクタ２０は、電力線２１、通信線２２および制御線２３を電動車２００に接続するよう構成されている。コネクタ２０は、電動車２００に接続された状態において、ロックされた状態とロックされていない状態とをとる。本体１０には、手動で操作するロックボタンとロック解除ボタンとが設けられている（いずれも図示略）。コネクタ２０が電動車２００に接続された状態において、ロックボタンが操作されるとコネクタ２０はロックされた状態になり、ロック解除ボタンが操作されるとコネクタ２０はロックされていない状態（ロック解除された状態）になる。

電力変換部３０は、電力線２１を介し、電動車２００に対して充放電動作（充電動作および／または放電動作）を行うよう構成されている。電力変換部３０は、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータからなる。

通信部４０は、通信線２２を介して電動車２００と相互に通信（本実施形態では、ＣＡＮ通信）を行うよう構成されている。具体的には、制御部５０の制御下でリレーｄ１がオンすると、通信部４０は電動車２００と相互のＣＡＮ通信が可能になる。通信部４０が受信した電動車２００に関する情報は、制御部５０が共有する。

制御部５０は、例えば、マイコンおよび／または専用のＩＣからなり、制御線２３を介して電動車２００に制御指令を出力するよう構成されている。制御部５０は、図２に示すように、充放電制御部５１と、シーケンス回路部５２と、第１判定部５３と、第２判定部５４と、第３判定部５５と、記憶部５６とを含む。

充放電制御部５１は、電力変換部３０の充放電動作を制御する。例えば、充放電制御部５１は、所定の運転時間帯に自動で電力変換部３０に充放電動作を開始させたり、電力変換部３０の充電動作と放電動作とを切り替えたりする。運転時間帯は充放電装置１００が自動充放電運転を行う時間帯であり、電動車２００のユーザは充放電装置１００において予め運転時間帯（例えば、開始時刻と終了時刻）を設定することができる。

シーケンス回路部５２は、電力変換部３０に充放電動作を開始させる際に、電動車２００に各種制御指令を出力するよう構成されている。シーケンス回路部５２は、図３に示すように、リレーｄ１、リレーｄ２、フォトカプラｊ、電源（本実施形態では、１２Ｖの電源）等を備える。シーケンス回路部５２の動作については後述するが、一例を挙げると、シーケンス回路部５２は、運転時間帯にリレーｄ１をオンさせて、電動車２００にＣＡＮ通信を開始させるための制御指令を出力する。

第１判定部５３は、計時手段により現在時刻を計測し、現在時刻が運転時間帯に含まれるか否かを判定する。第２判定部５４は、電動車２００からのＣＡＮ通信に基づいて、コネクタ２０が電動車２００に接続された状態か否かを判定する。第３判定部５５は、コネクタ２０が電動車２００にロックされた状態であるか否かを判定する。図２では、第１判定部５３、第２判定部５４および第３判定部５５を別々に図示しているが、少なくとも１つの判定部が、第１判定部５３、第２判定部５４および第３判定部５５のすべての機能を有していてもよい。

第１判定部５３は、運転時間帯ではない時も判定を行うが、第２判定部５４および第３判定部５５は、運転時間帯にのみ判定を行う。第２判定部５４でコネクタ２０が電動車２００に接続されていると判定された場合、または第３判定部５５でコネクタ２０がロックされた状態であると判定された場合に、充放電制御部５１は、電力変換部３０に充放電動作を開始させる。

記憶部５６は、充放電装置１００が自動充放電運転を行う運転時間帯を記憶する。本実施形態では、運転時間帯を１日で最大３つまで設定できる。このように、運転時間帯の数を制限することで、リレーｄ１が過度に動作するのを抑制することができる。また、記憶部５６は、コネクタ２０の現在の状態、すなわちコネクタ２０がロックされた状態なのかロックされていない状態なのかを記憶する。

再び図１を参照して、通知部６０は、制御部５０（具体的には、第２判定部５４）でコネクタ２０が電動車２００に接続されていないと判定された場合に、電動車２００のユーザに対して通知を行う。通知部６０は、例えば、ＬＥＤおよび／またはブザー等の視覚的および／または聴覚的な通知手段で構成される。また、通知部６０が本体１０から離れて設置される場合、通知部６０は、有線接続のリモートコントローラで通知したり、無線接続のリモートコントローラ（例えば、スマートフォンのアプリ）で通知したりすることができる。

［充放電制御方法］
図４に、本発明の一実施形態に係る充放電制御方法のフローチャートを示す。本実施形態に係る充放電制御方法は、充放電装置１００を用いて電動車２００の充放電を行うものである。

充放電装置１００が本実施形態に係る充放電制御方法を開始させると、第１判定部５３が、計時手段により現在時刻を計測し、記憶部５６を参照して現在時刻が運転時間帯に含まれるか否かを判定する（Ｓ１）。このステップＳ１は、本発明の第１ステップに相当する。

第１判定部５３で現在時刻が運転時間帯に含まれないと判定された場合（Ｓ１でＮＯ）、充放電装置１００は充放電制御方法を一旦終了させた後に、再び充放電制御方法を開始させる。すなわち、現在時刻が運転時間帯に含まれない場合、所定の周期でステップＳ１の判定が繰り返される。

第１判定部５３で現在時刻が運転時間帯に含まれると判定された場合（Ｓ１でＹＥＳ）、シーケンス回路部５２は、制御線２３ａに介装されたリレーｄ１をオンさせる（Ｓ２）。リレーｄ１がオンすると、シーケンス回路部５２から制御線２３ａを介して電動車２００に制御指令（１２Ｖの電圧信号）が出力される。このステップＳ２は、本発明の第２ステップに相当する。

電動車２００側は、当該制御指令によりフォトカプラｆがオンし、リレーｄ１のオンを認識する。リレーｄ１のオンを認識した電動車２００は、通信線２２ａ，２２ｂを介してＣＡＮ通信を行い、充放電装置１００の通信部４０に、蓄電池２０１に関する情報を送信する。蓄電池２０１に関する情報には、例えば、電池容量、最大電圧、最大充放電時間等が含まれる。

充放電装置１００側では、第２判定部５４が、電動車２００からのＣＡＮ通信に基づいて、コネクタ２０が電動車２００に接続された状態か否かを判定する（Ｓ３）。例えば、第２判定部５４は、通信部４０が蓄電池２０１に関する情報を所定時間内に受信した場合、コネクタ２０が電動車２００に接続された状態であると判定し（Ｓ３でＹＥＳ）、通信部４０が蓄電池２０１に関する情報を所定時間内に受信しなかった場合、コネクタ２０が電動車２００に接続された状態ではないと判定する（Ｓ３でＮＯ）。このステップＳ３は、本発明の第３ステップに相当する。

第２判定部５４でコネクタ２０が電動車２００に接続された状態であると判定された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、充放電装置１００は自動充放電運転を開始する（Ｓ４）。このステップＳ４は、本発明の第５ステップに相当する。

自動充放電運転を開始すると、通信部４０は、通信線２２ａ，２２ｂを介してＣＡＮ通信を行い、電動車２００に電力変換部３０に関する情報（例えば、最大出力電流、最大出力電圧等）を送信する。

電力変換部３０に関する情報を受信した電動車２００は、トランジスタｋをオンさせて、充放電装置１００に準備完了通知を出力する。充放電装置１００側は、準備完了通知によりフォトカプラｊがオンすることで、電動車２００側の準備が整ったことを認識し、絶縁診断を実施する。なお、コネクタ２０がロックされていない状態の場合、充放電装置１００は、絶縁診断を実施する前に自動的にコネクタ２０をロックする。

絶縁診断を実施したシーケンス回路部５２は、制御線２３ｂに介装されたリレーｄ２をオンさせる。リレーｄ２がオンすると、電動車２００側は、フォトカプラｇがオンすることでリレーｄ２のオンを認識する。リレーｄ２のオンを認識した電動車２００は、リレーｅをオンさせ、コンタクタｃをオンさせる。これにより、充放電装置１００の電力変換部３０と電動車２００の蓄電池２０１との間で、電力の授受が可能となる。

一方で、第２判定部５４でコネクタ２０が電動車２００に接続された状態ではないと判定された場合（Ｓ３でＮＯ）、通知部６０は、第２判定部５４の制御下で、電動車２００のユーザに対して通知を行う（Ｓ５）。通知部６０は、例えば、ＬＥＤおよび／またはブザー等の視覚的および／または聴覚的な通知手段で通知を行う。

次いで、第３判定部５５は、記憶部５６を参照して、コネクタ２０が電動車２００にロックされた状態であるか否かを判定する（Ｓ６）。上記のとおり、記憶部５６は、コネクタ２０がロックされた状態なのかロックされていない状態なのかを記憶している。このステップＳ６は、本発明の第４ステップに相当する。

例えば、通知部６０による通知が行われた後、ユーザがコネクタ２０を電動車２００に接続した上でロックボタンを操作した場合、第３判定部５５は、コネクタ２０がロックされた状態であると判定し（Ｓ６でＹＥＳ）、充放電装置１００は自動充放電運転を開始する（Ｓ４）。

一方、例えば、ユーザが通知部６０の通知に気付かずにコネクタ２０が電動車２００に接続されなかった場合、または、ユーザがコネクタ２０を電動車２００に接続したもののロックボタンを操作し忘れた場合、第３判定部５５は、コネクタ２０がロックされた状態ではないと判定する（Ｓ６でＮＯ）。

次いで、第１判定部５３が、計時手段により現在時刻を計測し、記憶部５６を参照して現在時刻が運転時間帯に含まれるか否かを判定する（Ｓ７）。第１判定部５３で現在時刻が運転時間帯に含まれると判定された場合（Ｓ７でＹＥＳ）、第３判定部５５は、コネクタ２０がロックされた状態であるか否かを判定する（Ｓ６）。

一方で、第１判定部５３で現在時刻が運転時間帯に含まれないと判定された場合（Ｓ７でＮＯ）、充放電装置１００は充放電制御方法を一旦終了させた後に、再び充放電制御方法を開始させる。

結局、本実施形態に係る充放電装置１００および充放電制御方法によれば、現在時刻が予め設定された運転時間帯に含まれる場合にのみリレーｄ１をオンさせ、現在時刻が運転時間帯に含まれない場合にはリレーｄ１をオンさせないので、リレーｄ１の動作回数を必要最低限に抑えることができる。

本実施形態に係る充放電装置１００および充放電制御方法によれば、一定の条件下では、コネクタ２０がロックされた状態であるか否かにかかわらず、人手を介することなく電力変換部３０に充放電動作を開始させることができる。すなわち、本実施形態では、ユーザがコネクタ２０をロックし忘れた場合であっても、運転時間帯の前にコネクタ２０が電動車２００に接続された状態であれば、自動充放電運転を行うことができる。

本実施形態に係る充放電装置１００および充放電制御方法によれば、制御線２３ｃ（コネクタ接続確認線）に電圧が印加されていない電動車２００に対しても自動充放電運転を行うことができる。したがって、本実施形態に係る充放電装置１００および充放電制御方法は、比較的汎用性が高いといえる。

本実施形態に係る充放電装置１００および充放電制御方法によれば、運転時間帯においてコネクタ２０が電動車２００に接続されていない場合、通知部６０による通知が行われるので、コネクタ２０が電動車２００に接続されていないことを運転時間帯にユーザに気付かせることができる。

以上、本発明に係る充放電装置１００および充放電制御方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、充放電装置１００において通知部６０を省略したり、上記実施形態の充放電制御方法においてユーザに対して通知を行うステップ（Ｓ５）を省略したりすることができる。

上記実施形態の充放電制御方法においては、ステップＳ７でＹＥＳの場合、ステップＳ６に移行しているが、ステップＳ５に移行してもよい。

１００ 充放電装置
１０ 本体
２０ コネクタ
２１（２１ａ，２１ｂ） 電力線
２２（２２ａ，２２ｂ） 通信線
２３（２３ａ～２３ｅ） 制御線
３０ 電力変換部
４０ 通信部
５０ 制御部
５１ 充放電制御部
５２ シーケンス回路部
５３ 第１判定部
５４ 第２判定部
５５ 第３判定部
５６ 記憶部
６０ 通知部
２００ 電動車
２０１ 蓄電池

Claims (4)

1. 充放電装置を用いて電動車の充放電動作を行う充放電制御方法であって、
   現在時刻が予め設定された、前記充放電装置による前記充放電動作の運転時間帯に含まれるか否かを判定する第１ステップと、
   前記充放電装置のコネクタの接続状態を確認するために、前記運転時間帯において、前記充放電装置の制御線に介装されたリレーをオンさせて、前記電動車に前記充放電装置に対する通信を開始させる一方、前記現在時刻が前記運転時間帯に含まれない場合には前記リレーをオンさせない第２ステップと、
   前記運転時間帯において、前記通信に基づいて、前記コネクタが前記電動車に接続されているか否かを判定する第３ステップと、
   前記第３ステップの後の前記運転時間帯において、前記コネクタがロックされた状態であるか否かを判定する第４ステップと、
   前記第３ステップで前記コネクタが前記電動車に接続されていると判定した場合、または前記第４ステップで前記コネクタがロックされた状態であると判定した場合に、前記電動車の充放電を開始する第５ステップと、を含む
   ことを特徴とする充放電制御方法。
2. 前記第３ステップで前記コネクタが前記電動車に接続されていないと判定した場合に、前記電動車のユーザに対して通知を行うステップを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御方法。
3. 電動車に対して充放電動作を行う充放電装置であって、
   電力線、通信線、およびリレーが介装された制御線と、
   前記電力線、前記通信線および前記制御線を前記電動車に接続するためのコネクタと、
   前記電力線を介して前記電動車の充放電動作を行う電力変換部と、
   前記通信線を介して前記電動車と相互に通信を行う通信部と、
   前記制御線を介して前記電動車に制御指令を出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記充放電動作を行う運転時間帯を記憶する記憶部と、
   現在時刻が前記運転時間帯に含まれるか否かを判定する第１判定部と、
   前記コネクタの接続状態を確認するために、前記運転時間帯に前記リレーをオンさせて、前記電動車に前記通信を開始させるための前記制御指令を出力する一方、前記現在時刻が前記運転時間帯に含まれない場合には前記リレーをオンさせないシーケンス回路部と、
   前記運転時間帯において、前記通信に基づいて、前記コネクタが前記電動車に接続されているか否かを判定する第２判定部と、
   前記第２判定部による判定後の前記運転時間帯において、前記コネクタがロックされた状態であるか否かを判定する第３判定部と、
   前記第２判定部で前記コネクタが前記電動車に接続されていると判定された場合、または前記第３判定部で前記コネクタがロックされた状態であると判定された場合に、前記電力変換部に前記充放電動作を開始させる充放電制御部と、を備える
   ことを特徴とする充放電装置。
4. 通知部をさらに備え、
   前記通知部は、前記第２判定部で前記コネクタが前記電動車に接続されていないと判定された場合に、前記第２判定部の制御下で前記電動車のユーザに対して通知を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の充放電装置。

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