JPWO2010150359A1 - 充電ケーブルおよび電動車両の充電システム - Google Patents

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Abstract

充電ケーブル(300)は、車両インレット(270)に接続可能に構成された充電コネクタ(310)を備える。充電コネクタ(310)は、充電コネクタ(310)を充電口(270)にロックするロックボタン(712)と、ロックボタン(712)の操作に応じて、コントロールパイロット線(L1)および接地線(L2)を接続した第1の状態と、ケーブル接続信号線(L3)および接地線(L2)を接続した第2の状態とを切換可能に構成されたリミットスイッチ(312)と、リミットスイッチ(312)を介して接続される信号線の信号に応じて駆動可能に構成された点灯装置(W1)とを含む。

Description

この発明は、充電ケーブルおよび電動車両の充電システムに関し、より特定的には、車両駆動用の蓄電装置を車両外部の電源から充電可能に構成された電動車両に充電を行なうために用いられる充電ケーブルおよび電動車両の充電システムに関する。
環境に配慮した車両として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池車などの電動車両が近年注目されている。これらの電動車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機関を動力源として搭載した車両であり、燃料電池車は、車両駆動用の直流電源として、燃料電池を搭載した車両である。
このような電動車両においては、車両駆動用の蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。特に、一般家庭に供給される商用電源(たとえば100Vあるいは200Vといった、比較的低い電圧の供給源)により電動車両に搭載された蓄電装置を充電する技術が注目されている。
このような電動車両の充電システムについては、「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler)」(非特許文献1)において、車両インレットおよび充電用のコネクタに関する標準規格が記載されており、異なる車両間においても充電ケーブルおよびコネクタを共通して使用できることが推奨されている。
「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler)」、(アメリカ合衆国)、エスエーイー規格(SAE Standards)、エスエーイー インターナショナル(SAE International)、2001年11月
ここで、上述した電動車両を夜間に充電開始しようとするときには、車両インレットの周囲が暗くては充電コネクタを車両インレットに接続することが困難となる。これには、充電コネクタに車両インレットを照らすための照明装置を設けることで、充電コネクタを接続する作業を容易にすることができる。
また、蓄電装置の状態を表示するための表示装置を設ける構成とすれば、現在の蓄電装置が、充電中および充電完了のいずれかを把握することが可能となるため、ユーザの利便性を高めることができる。
しかしながら、これらの機能を実現させるためには、照明装置および表示装置に電源電圧を供給するための専用の電源および配線が必要となる。特に、この専用の電源および配線を充電コネクタに内蔵させた場合には、充電コネクタに収容する回路規模を増大させる可能性がある。
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、簡易な構成で点灯装置を駆動可能な充電ケーブルおよび電動車両の充電システムを提供することである。
この発明のある局面に従えば、充電ケーブルは、電動車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電するために、電源を電動車両に接続する。充電ケーブルは、電動車両に設けられた充電口に接続可能に構成された充電コネクタと、電源に接続可能に構成されたプラグと、充電コネクタおよびプラグの間に設けられた電線部とを備える。電線部は、電源から電動車両へ電力を供給するための電力線と、電動車両に供給される電力の情報を示すコントロール信号を通信するための第1の制御線と、車両アースに接続される接地線とを含む。充電コネクタは、充電コネクタを充電口にロックするロックボタンと、ロックボタンの操作に応じて、第1の制御線および接地線を接続した第1の状態と、充電ケーブルの接続状態を示す接続信号を通信するための第2の制御線および接地線を接続した第2の状態とを切換可能に構成された切換回路と、第1の状態および第2の状態の少なくとも一方において、対応する制御線の信号に応じて駆動可能に構成された点灯装置とを含む。
好ましくは、ロックボタンは、ロック状態とリリース状態とに操作可能である。切換回路は、リリース状態において第1の状態となり、ロック状態において第2の状態となる。
好ましくは、第2の制御線は、充電コネクタが充電口に接続されているときに、蓄電装置の充電の実行状態に応じて接続信号の電位を変更可能に構成される。点灯装置は、切換回路と接地線との間に設けられるとともに、充電口を照らすように構成される。
好ましくは、第2の制御線は、充電コネクタが充電口に接続されているときに、蓄電装置の充電の実行状態に応じて接続信号の電位を変更可能に構成される。点灯装置は、切換回路と第2の制御線との間に設けられる。
この発明の別の局面に従えば、電動車両の充電システムは、電動車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電可能に構成される。電動車両の充電システムは、電源を電動車両に接続する充電ケーブルと、電動車両に設けられ、充電ケーブルを接続可能に構成された充電口と、電動車両に設けられ、充電ケーブルの接続状態を示す接続信号を生成可能に構成された接続信号生成回路と、充電ケーブルに搭載され、電動車両に供給される電力の情報を示すコントロール信号を生成して電動車両へ送信可能に構成された充電装置とを備える。充電ケーブルは、充電口に接続可能に構成された充電コネクタと、電源に接続可能に構成されたプラグと、充電コネクタおよびプラグの間に設けられた電線部とを含む。電線部は、電源から電動車両へ電力を供給するための電力線と、コントロール信号を通信するための第1の制御線と、車両アースに接続される接地線とを含む。充電コネクタは、充電コネクタを充電口にロックするロックボタンと、ロックボタンの操作に応じて、第1の制御線および接地線を接続した第1の状態と、接続信号を通信するための第2の制御線および接地線を接続した第2の状態とを切換可能に構成された切換回路と、第1の状態および第2の状態の少なくとも一方において、対応する制御線の信号に応じて駆動可能に構成された第1の点灯装置とを含む。
好ましくは、ロックボタンは、ロック状態とリリース状態とに操作可能である。切換回路は、リリース状態において第1の状態となり、ロック状態において第2の状態となる。
好ましくは、接続信号生成回路は、充電コネクタが充電口に接続されているときに、蓄電装置の充電の実行状態に応じて接続信号の電位を変更可能に構成される。第1の点灯装置は、切換回路と接地線との間に設けられるとともに、充電口を照らすように構成される。
好ましくは、接続信号生成回路は、充電コネクタが充電口に接続されているときに、蓄電装置の充電の実行状態に応じて接続信号の電位を変更可能に構成される。第1の点灯装置は、切換回路と第2の制御線との間に設けられる。
好ましくは、充電口は、第2の状態において、第2の制御線の接続信号に応じて駆動可能に構成された第2の点灯装置を含む。
この発明によれば、簡易な構成で、点灯装置を駆動可能な充電ケーブルおよび電動車両の充電システムを実現できる。
本実施の形態に従う電動車両の充電システムの概略図である。 図1に示した充電機構をより詳細に説明するための図である。 図2に示したコントロールパイロット回路によって発生されるパイロット信号の波形の例を示した図である。 充電開始時におけるパイロット信号およびスイッチのタイミングチャートである。 本実施の形態1に従う充電ケーブルの外観の概略を示した図である。 充電ケーブルの一部と車両側のECUとの接続部分について示した図である。 実施の形態1の変形例に従う充電ケーブルの構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態2に従う充電ケーブルおよび電動車両の充電システムの構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態3に従う充電ケーブルおよび電動車両の充電システムの構成を示す回路図である。
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、本実施の形態に従う電動車両10の充電システムの概略図である。なお、電動車両10は、外部電源により充電可能な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。電動車両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。
図1を参照して、電動車両10は、車両駆動の発生に用いられる電力を蓄える蓄電装置150と、駆動力発生用のモータジュネレータ(以下「MG(Motor Generator)」とも称する。)120と、蓄電装置150に蓄えられた電力を用いてMG120を駆動制御するモータ駆動装置180と、MG120によって発生された駆動力が伝達される車輪130と、電動車両10の全体動作を制御する制御装置(以下「ECU(Electronic Control Unit)」とも称する。)170とを備える。
さらに、電動車両10は、外部電源からの充電を行なうために、電動車両10のボディーに設けられた車両インレット270と、リレー190と、蓄電装置150を外部電源によって充電するための電力変換器160とを備える。電力変換器160は、リレー190を介し電力線ACL1,ACL2によって車両インレット270と接続され、さらに蓄電装置150と接続される。電力線ACL1とACL2の間には、電圧センサ182が設置される。電圧センサ182による電圧(外部電源からの電圧)の検出は、ECU170に入力される。また、充電ケーブル300側から出力されるケーブル接続信号PISWおよびパイロット信号CPLTが、車両インレット270を介して、ECU170に入力される。
蓄電装置150は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置150は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される。また、蓄電装置150は、蓄電装置150に接続される電力線間に接続された電圧センサ(図示しない)および、正極側もしくは負極側の電力線に接続された電流センサ(図示しない)をさらに含み、当該センサによって検出された出力電圧,電流信号がECU170に入力される。
充電用の電力変換器160は、ECU170によって制御されて、充電ケーブル300を介し、車両インレット270,電力線ACL1,ACL2およびリレー190を経由して伝達された外部電源402からの交流電力を、蓄電装置150を充電するための直流電力に変換する。なお、外部電源402からの給電電力によって、蓄電装置150を直接充電する構成とすることも可能であり、この場合には、電力変換器160の配置が省略される。
モータ駆動装置180は、ECU170によって制御されて、蓄電装置150の蓄積電力を、MG120を駆動制御するための電力に変換する。代表的にはMG120が永久磁石型の三相同期電動機で構成され、モータ駆動装置180は、三相インバータにより構成される。MG120の出力トルクは、図示しない動力分割機構や減速機等を介して、車輪130に伝達されて、電動車両10を走行させる。
MG120は、電動車両10の回生制動動作時には、車輪130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、モータ駆動装置180を用いて蓄電装置150の充電電力とすることができる。
また、MG120の他に、エンジン(図示しない)が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびMG120を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置150を充電することも可能である。
充電ケーブル300は、車両側の充電コネクタ310と、外部電源側のプラグ320と、充電回路遮断装置(以下「CCID(Charging Circuit Interrupt Device)」とも称する。)330と、それぞれの機器間を接続して電力および制御信号を入出力する電線部340とを備える。電線部340は、プラグ320とCCID330間を接続する電線部340aと充電コネクタ310とCCID330間を接続する電線部340bとを含む。
充電コネクタ310は、電動車両10のボディーに設けられた車両インレット270に接続可能に構成される。充電コネクタ310の内部には、充電コネクタ310の接続を検出するリミットスイッチが設けられる(図示せず)。充電コネクタ310が車両インレット270に接続されると、リミットスイッチが作動し、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されたことを示すケーブル接続信号PISWがECU170に入力される。
プラグ320は、たとえば家屋に設けられた電源コンセント400に接続される。電源コンセント400には、外部電源402(たとえば系統電源)から交流電力が供給される。
CCID330は、CCIDリレー332と、コントロールパイロット回路334とを含む。CCIDリレー332は、充電ケーブル300内の電力線対に設けられる。CCIDリレー332は、コントロールパイロット回路334によってオン/オフ制御される。そして、CCIDリレー332がオフされているときは、充電ケーブル300内で電路が遮断される。一方、CCIDリレー332がオンされると、外部電源402から電動車両10へ電力の供給が可能になる。
コントロールパイロット回路334は、充電コネクタ310および車両インレット270を介して車両のECU170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、コントロールパイロット回路334から車両のECU170へ充電ケーブル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、ECU170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ECU170からCCIDリレー332を遠隔操作するための信号としても使用される。そして、コントロールパイロット回路334は、パイロット信号CPLTの電位変化に基づいてCCIDリレー332をオン/オフ制御する。すなわち、パイロット信号CPLTは、ECU170およびCCID330の間で授受される。
図2は、図1に示した充電機構をより詳細に説明するための図である。
図2を参照して、CCID330は、CCIDリレー332およびコントロールパイロット回路334に加えて、電磁コイル606と、漏電検出器608と、CCID制御部610と、電圧センサ650と、電流センサ660とを含む。また、コントロールパイロット回路334は、発振器602と、抵抗素子R1と、電圧センサ604とを含む。
CCID制御部610は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、記憶装置と、入出力バッファと、表示器とを含み、各センサおよびコントロールパイロット回路334との信号の入出力を行なうとともに、充電ケーブル300の充電動作の制御および管理を行なう。
発振器602は、電圧センサ604によって検出されるパイロット信号CPLTの電位が規定の電位V1(たとえば12V)近傍のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号CPLTの電位がV1から低下すると、規定の周波数(たとえば1kHz)およびデューティー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、後述のように、車両側のECU170からも操作できる。また、デューティーサイクルは、外部電源402から充電ケーブルを介して車両へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。
図3は、図2に示したコントロールパイロット回路334によって発生されるパイロット信号CPLTの波形の例を示した図である。
図3を参照して、パイロット信号CPLTは、前述のようにパイロット信号CPLTの電位がV1から低下すると、規定の周期Tで発振する。ここで、外部電源402から充電ケーブル300を介して電動車両10へ供給可能な定格電流に基づいてパイロット信号CPLTのパルス幅Tonが設定される。すなわち、周期Tに対するパルス幅Tonの比で示されるデューティーによって、パイロット信号CPLTを用いてコントロールパイロット回路334から電動車両10のECU170へ定格電流が通知される。
なお、定格電流は、充電ケーブル毎に定められており、充電ケーブルの種類が異なれば定格電流も異なる。したがって、充電ケーブル毎にパイロット信号CPLTのデューティーも異なることになる。
電動車両10のECU170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のデューティーに基づいて、外部電源402から充電ケーブル300を介して車両へ供給可能な定格電流を検知することができる。
再び図2を参照して、ECU170によってパイロット信号CPLTの電位が規定の電位V3(たとえば6V)近傍に低下すると、コントロールパイロット回路334は、電磁コイル606へ電流を供給する。電磁コイル606は、コントロールパイロット回路334から電流が供給されると電磁力を発生し、CCIDリレー332をオン状態にする。
漏電検出器608は、CCID330内部の充電ケーブルの電力線対に設けられ、漏電の有無を検出する。具体的には、漏電検出器608は、電力線対に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を監視し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。なお、特に図示しないが、漏電検出器608により漏電が検出されると、電磁コイル606への給電が遮断され、CCIDリレー332がオフされる。
電圧センサ650は、充電ケーブル300の外部電源側のプラグ320が電源コンセント400に差し込まれ外部電源402に接続されたことを検知し、CCID制御部610に通知する。また、電流センサ660は、電力線に流れる充電電流を検知することにより、実際に外部電源402から電動車両10に対して充電が開始されたことを検知し、CCID制御部610に通知する。
一方、車両側において、ECU170は、抵抗回路502と、入力バッファ504,506と、CPU508とを含む。抵抗回路502は、プルダウン抵抗R2,R3と、スイッチSW1,SW2とを含む。プルダウン抵抗R2およびスイッチSW1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512との間に直列に接続される。プルダウン抵抗R3およびスイッチSW2も、コントロールパイロット線L1と車両アース512との間に直列に接続される。そして、スイッチSW1,SW2は、それぞれCPU508からの制御信号S1,S2に応じてオン/オフされる。
この抵抗回路502は、車両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。すなわち、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されると、制御信号S2に応じてスイッチSW2がオンされ、抵抗回路502は、プルダウン抵抗R3によってパイロット信号CPLTの電位を規定の電位V2(たとえば9V)に低下させる。また、電動車両10においてリレーの溶着チェック等が完了すると、制御信号S1に応じてスイッチSW1がオンされ、抵抗回路502は、プルダウン抵抗R2,R3によってパイロット信号CPLTの電位を規定の電位V3(たとえば6V)に低下させる。このように、抵抗回路502を用いてパイロット信号CPLTの電位を操作することにより、ECU170からCCIDリレー332を遠隔操作することができる。
このパイロット信号CPLTの電位が、0Vから規定の電位V1へ変化することを検出することにより、CCID制御部610は、充電ケーブル300のプラグ320が電源コンセント400に接続されたことを検知することができる。また、このパイロット信号CPLTの電位が規定の電位V1からV2へ変化することを検出することにより、CCID制御部610は、充電ケーブル300の充電コネクタ310が電動車両10の車両インレット270に接続されたことを検知することができる。
さらに、ECU170は、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されたことを示すケーブル接続信号PISWを生成するための接続信号生成回路514を含む。接続信号生成回路514は、電源ノード510と、プルアップ抵抗R4と、スイッチSW3とを含む。プルアップ抵抗R4およびスイッチSW3は、電源ノード510とケーブル接続信号PISWが通信されるケーブル接続信号線L3との間に直列に接続される。スイッチSW3は、CPU508からの制御信号PILに応じてオン/オフされる。
なお、充電コネクタ310の内部において、ケーブル接続信号線L3およびコントロールパイロット線L1と車両アース512に接続される接地線L2との間には、プルダウン抵抗R6およびリミットスイッチ312が直列に接続される。リミットスイッチ312は、接地線L2とコントロールパイロット線L1およびケーブル接続信号線L3との接続を切換可能に構成される。また、車両インレット270の内部において、ケーブル接続信号線L3および接地線L2の間には、プルダウン抵抗R5が接続される。
このような構成において、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されていないとき、接続信号生成回路514内部のスイッチSW3をオンすることにより、ケーブル接続信号線L3には、電源ノード510の電圧とプルアップ抵抗R4と車両インレット270内部のプルダウン抵抗R5とによって分圧された電圧が発生する。
これに対して、充電コネクタ310は車両インレット270に接続されているときには、リミットスイッチ312が接地線L2とケーブル接続信号線L3とを電気的に接続することによってケーブル接続信号線L3の電位は、電源ノード510の電圧とプルアップ抵抗R4とプルダウン抵抗R5,R6とによって定まる電圧となる。すなわち、ケーブル接続信号線L3の電位は、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されているときと非接続時とで変化する。
入力バッファ504は、コントロールパイロット線L1のパイロット信号CPLTを受け、その受けたパイロット信号CPLTをCPU508へ出力する。入力バッファ506は、ケーブル接続信号線L3からケーブル接続信号PISWを受け、その受けたケーブル接続信号PISWをCPU508へ出力する。
CPU508は、ケーブル接続信号PISWおよびパイロット信号CPLTに基づいて外部電源402と電動車両10との接続を判定する。具体的には、CPU508は、入力バッファ506から受けるケーブル接続信号PISWに基づいて車両インレット270と充電コネクタ310との接続を検出し、入力バッファ504から受けるパイロット信号CPLTの入力有無に基づいてプラグ320と電源コンセント400との接続を検出する。
そして、CPU508は、ケーブル接続信号PISWに基づき車両インレット270と充電コネクタ310との接続が検出されると、制御信号S2を活性化する。これにより、パイロット信号CPLTの電位がV1から低下することによってパイロット信号CPLTが発振する。そして、CPU508は、パイロット信号CPLTのデューティーサイクルに基づいて、外部電源402から電動車両10へ供給可能な定格電流を検出する。
定格電流が検出されると、CPU508は、制御信号S1を活性化する。これにより、パイロット信号CPLTの電位がV3まで低下し、CCID330においてCCIDリレー332がオンされる。その後、CPU508は、リレー190(図1)をオンさせる。これにより、充電用の電力変換器160(図1)に外部電源402からの交流電力が与えられ、外部電源402から蓄電装置150(図1)への充電準備が完了する。そして、CPU508が充電用の電力変換器160(図1)に対し制御信号を出力して電力変換を行うことにより、蓄電装置150(図1)への充電が実行される。
次に、パイロット信号CPLTの電位変化を図4を用いて説明する。図4は、充電開始時におけるパイロット信号CPLTおよびスイッチSW1,SW2のタイミングチャートである。
図4および図2を参照して、時刻t1において、充電ケーブル300のプラグ320が外部電源402の電源コンセント400に接続されると、外部電源402からの電力を受けてコントロールパイロット回路334がパイロット信号CPLTを発生する。
なお、この時刻t1では、充電ケーブル300の充電コネクタ310は車両インレット270に接続されておらず、パイロット信号CPLTの電位はV1(たとえば12V)であり、パイロット信号CPLTは非発振状態である。パイロット信号CPLTの電位がV1に変化することを検出することにより、CCID制御部610は、プラグ320が電源コンセント400に接続されたことを検出することができる。
時刻t2において、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されると、ケーブル接続信号PISWに基づいて充電コネクタ310と車両インレット270との接続が検出される。それに応じて、CPU508によってスイッチSW2がオンされる。そうすると、抵抗回路502のプルダウン抵抗R3によってパイロット信号CPLTの電位はV2(たとえば9V)に低下する。
パイロット信号CPLTの電位がV2に低下することにより、CCID制御部610は、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されたことを検知することができる。そして、時刻t3において、コントロールパイロット回路334がパイロット信号CPLTを発振させる。
パイロット信号CPLTが発振状態になると、CPU508において、パイロット信号CPLTのデューティーに基づき定格電流が検出される。その後、車両側の充電制御の準備が完了すると、時刻t4において、CPU508によりスイッチSW1がオンされる。そうすると、抵抗回路502のプルダウン抵抗R2およびR3によってパイロット信号CPLTの電位はV3(たとえば6V)にさらに低下する。
そして、パイロット信号CPLTの電位がV3に低下すると、コントロールパイロット回路334から電磁コイル606へ電流が供給され、CCID330のリレー332がオンされる。その後、前述のようにCPU508の制御により、外部電源402から蓄電装置150の充電が実行される。
上記図4に示したパイロット信号CPLTの電位変化については、エスエーイー規格(SAE Standards)により規格化されているため、異なるメーカ,自動車においても、充電を行なう際には同様の電位変化となるように制御される。したがって、異なるメーカ,自動車間でも充電ケーブルを共用することが可能となっている。
なお、本実施の形態において、パイロット信号CPLTが「コントロール信号」に相当し、ケーブル接続信号PISWが「接続信号」に相当する。そして、コントロールパイロット線L1が「第1の制御線」に相当し、ケーブル接続信号線L3が「第2の制御線」に相当し、接地線L2が「接地線」に相当する。
また、上記の説明では外部電源側のプラグ320を車両側充電コネクタ310より先に接続した場合を示したが、車両側充電コネクタ310を外部電源側のプラグ320より先に接続した場合であっても、電動車両10側のCPU508は、CCID330からのパイロット信号CPLTの受信確認後にスイッチSW2をオンさせるので、パイロット信号CPLTの電位変化は図4と同様になる。
[実施の形態1]
以下では、本発明の実施の形態1に従う充電ケーブル300の構成を図5および図6を用いて説明する。
図5は、本実施の形態1に従う充電ケーブル300の外観の概略を示した図である。
図5を参照して、充電ケーブル300は、車両外部の電源に接続するためのプラグ320と、CCID330と、電線部340と、充電コネクタ310とを備える。充電コネクタ310は、車両に接続する接続部713を有する。接続部713が接続する方向と同じ方向に光を放射するように点灯装置が充電コネクタ310に設けられている。
好ましくは、充電コネクタ310は、電線部340の一方端に接続される。電線部340の他方端には、電源に接続するための接続ユニットとしてプラグ320が接続される。電線部340における充電コネクタ310とプラグ320との間には、CCID330が設けられる。
充電コネクタ310には、ロックボタン712が設けられている。充電コネクタ310を車両に一旦接続すると、その後引き抜くように力が加わっても充電コネクタ310が抜けないように、図示しないロック機構が設けられている。ロックボタン712を押せば、接続された充電コネクタ310を車両から分離させることが可能となる。
接続部713またはその近傍に点灯装置を設けることで、夜間の充電開始時の充電コネクタ310を車両に接続する作業が容易となる。
図6は、充電ケーブル300の一部と車両側のECU170との接続部分について示した図である。図6は、図2に示した構成の一部を簡易的に示し、点灯装置として発光ダイオード素子を設ける位置を示したものである。
図2、図6を参照して、電動車両10に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電するために、該電源を電動車両10に接続する充電ケーブル300を説明する。
充電ケーブル300は、車両インレット270に接続可能に構成された充電コネクタ310と、電源に接続するためのプラグ320と、充電コネクタ310およびプラグ320の間に設けられた電線部340とを備える。
電線部340は、電源から電動車両10へ電力を供給するための電力線(図示せず)と、パイロット信号CPLTを通信するためのコントロールパイロット線L1と、車両アース512に接続される接地線L2とを含む。
充電コネクタ310は、コントロールパイロット線L1と接地線L2との間に直列に接続されたリミットスイッチ312、プルダウン抵抗R6および点灯装置W1を含む。
リミットスイッチ312は、接地線L2とコントロールパイロット線L1およびケーブル接続信号線L3との接続を切換可能に構成される。具体的には、リミットスイッチ312がI側に制御されると、コントロールパイロット線L1が接地線L2と電気的に接続される。これに対して、リミットスイッチ312がII側に制御されると、ケーブル接続信号線L3が接地線L2と電気的に接続される。
そして、リミットスイッチ312と接地線L2との間には、プルダウン抵抗R6および点灯装置W1が設けられている。点灯装置W1は、たとえば発光ダイオード素子を用いたランプにより構成され、点灯/点滅/消灯の状態を表示する。したがって、リミットスイッチ312がI側に制御された場合には、コントロールパイロット線L1のパイロット信号CPLTの電位が印加されることによって、点灯装置W1が点灯する。また、リミットスイッチ312がII側に制御された場合には、ケーブル接続信号線L3のケーブル接続信号PISWの電位が印加されることによって、点灯装置W1が点灯する。すなわち、点灯装置W1は、電動車両10の充電に関して規格化されている信号CPLT,PISWを利用して点灯可能に構成される。
ここで、リミットスイッチ312をI側およびII側のいずれに接続するかの制御は、充電コネクタ310に設けられたロックボタン712の操作に応じて行なわれる。ロックボタン712は、上述したように、ロック状態とリリース状態とに操作可能である。ロックボタン712を押すとロックボタン712はリリース状態となり、充電コネクタ310を電動車両10から外すことが可能となる。ロックボタン712を離すと、ロックボタン712はロック状態となり、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されていれば、充電コネクタ310が抜けないようにロックされる。リミットスイッチ312は、ロックボタン712のリリース状態においてI側に制御され、ロックボタン712のロック状態においてII側に制御される。
このような構成としたことにより、充電コネクタ310の接続前にロックボタン712を押すことにより、リミットスイッチ312がI側に制御されて、コントロールパイロット線L1が接地線L2に接続される。これにより、パイロット信号CPLTの電位を受けて点灯装置W1が点灯する。この場合、点灯装置W1は、充電コネクタ310の接続部713が接続する方向と同じ方向を照らすための照明として機能する。
そして、充電コネクタ310を車両インレット270に接続した後にロックボタン712を離すことにより、リミットスイッチ312がII側に制御されて、ケーブル接続信号線L3が接地線L2に接続される。これにより、点灯装置W1がコントロールパイロット線L1から電気的に分離されるため、点灯装置W1は消灯する。すなわち、点灯装置W1は、上述した照明としての機能に加えて、ユーザに充電コネクタ310がロックされたことを報知するための報知部としても機能する。
なお、充電コネクタ310および車両インレット270の嵌合が不完全であるために、充電コネクタ310が車両インレット270にロックされていない状態では、リミットスイッチ312はI側に制御される。そのため、コントロールパイロット線L1の電位(パイロット信号CPLTの電位)は、規定の電位V1(たとえば12±0.6V)よりも低下する。このとき、CCID330は、この電位の低下を電圧センサ604(図2)で検出することにより、充電コネクタ310および車両インレット270が半嵌合状態であることを判定することができる。すなわち、車両のECU170および充電ケーブル300のCCID330の双方で充電コネクタ310および車両インレット270の接続判定を行なうことが可能となる。その結果、充電コネクタ310および車両インレット270が半嵌合状態であるときには蓄電装置の充電が実行されるのを禁止することができる。
次に、ロックボタン712がロック状態となり、充電コネクタ310が車両インレット270にロックされると、以下に述べるように、ケーブル接続信号線L3の電位(ケーブル接続信号PISWの電位)に応じて点灯装置W1が点灯/消灯する。
具体的には、充電コネクタ310の接続後においては、ケーブル接続信号PISWの電位は、CPU508(図示せず)から出力される制御信号PILに応じてECU170内部に設けられたスイッチSW3のオン/オフが制御されるのに従って変化する。
この制御信号PILは、蓄電装置に充電が実行中であるときにH(論理ハイ)レベルとなり、蓄電装置の非充電時にL(論理ロー)レベルとなる信号である。したがって、蓄電装置に充電が実行中であるときには、スイッチSW3がHレベルの制御信号PILを受けてオンされることにより、電源ノード510の電圧とプルアップ抵抗R4と接地線L2に接続されるプルダウン抵抗R5,R6とによって定まる電圧が、ケーブル接続信号線L3に発生する。これにより、このケーブル接続信号線L3に発生した電位を受けて点灯装置W1が点灯する。
その一方で、蓄電装置に充電が行なわれていないときには、スイッチSW3がLレベルの制御信号PILを受けてオフされるため、ケーブル接続信号線L3の電位は接地レベルとなる。したがって、点灯装置W1が消灯する。
すなわち、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されているときには、ケーブル接続信号PISWは、蓄電装置に充電が実行されているときにHレベルとなり、非充電時にLレベルとなる。そして、このケーブル接続信号PISWの電位を受けて点灯装置W1が点灯/消灯する。この場合、点灯装置W1は、蓄電装置の充電の実行状態を表示する表示部として機能する。
このように、本実施の形態1では、点灯装置W1は、充電コネクタ310の接続前においては電動車両10の夜間充電をサポートするための照明ならびに充電コネクタ310のロックを報知するための報知部として機能する。また、充電コネクタ310の接続後においては、点灯装置W1は、蓄電装置の充電の実行状態を表示する表示部として機能するように構成される。なお、このような構成は、パイロット信号CPLTおよびケーブル接続信号PISWの電位を、充電コネクタ310の接続状態に応じて選択的に点灯装置W1に印加することにより実現される。このように電動車両10の充電に関して規格化されている信号を利用して点灯装置W1を点灯させることにより、照明装置用の専用電源や専用配線の設置が不要となる。この結果、充電コネクタに収容する回路規模が大きくなるのを回避することができる。
さらに、ロックボタン712の操作状態に応じてリミットスイッチ312の接続切換えを制御する構成としたことにより、操作部を新たに追加することなく点灯装置W1を点灯させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態では、車両側のCPU508からスイッチSW3へ出力される制御信号PILについて、蓄電装置に充電が実行中であるときにHレベルに活性化される信号とする構成を説明したが、さらに、充電コネクタ310および車両インレット270の半嵌合状態を検出したときには、制御信号PILを、所定周期でHレベルとLレベルとが切替わるパルス信号とする構成としても良い。この場合には、点灯装置W1が当該所定周期で点滅することから、蓄電装置の充電に異常が発生したことを表示することが可能となる。すなわち、点灯装置W1は、蓄電装置の実行状態として、充電中、非充電時および充電異常の3つの状態を表示することができる。
[実施の形態1の変形例]
図7は、実施の形態1の変形例に従う充電ケーブルの構成を示す回路図である。図7を参照して、本変形例に従う充電ケーブル300Aは、図6に示した充電ケーブル300と比較して、充電コネクタ310に代えて充電コネクタ310Aを含む点で異なる。
充電コネクタ310Aは、充電コネクタ310Aを車両インレット270にロックするロックボタン712と、ロックボタン712の操作に応じてコントロールパイロット線L1および接地線L2を接続するスイッチ314と、ロックボタン712の操作に応じてケーブル接続信号線L3および接地線L2を接続するスイッチ316とを備える。
スイッチ314は、リリース状態においてコントロールパイロット線L1と接地線L2とを電気的に接続し、ロック状態においてコントロールパイロット線L1と接地線L2とを電気的に分離する。
スイッチ316は、スイッチ314と相補に作動する。すなわち、スイッチ316は、リリース状態においてケーブル接続信号線L3と接地線L2とを電気的に分離し、ロック状態においてケーブル接続信号線L3と接地線L2とを電気的に接続する。このように、スイッチ314およびスイッチ316は、ロックボタン712の操作に応じて相補に作動することにより、図6でのリミットスイッチ312と同様の切換機能を実現するものである。
そして、スイッチ314,316と接地線L2との間には、プルダウン抵抗R6および点灯装置W1が共通して設けられている。したがって、本変形例においても、点灯装置W1は、充電コネクタ310の接続前においては電動車両10の夜間充電をサポートするための照明ならびに充電コネクタ310のロックを報知するための報知部として機能するとともに、充電コネクタ310の接続後においては、蓄電装置の充電の実行状態を表示する表示部として機能する。
[実施の形態2]
図8は、本発明の実施の形態2に従う充電ケーブルおよび電動車両10の充電システムの構成を示す回路図である。図8を参照して、本実施の形態2に従う充電ケーブル300Bは、図6に示した充電ケーブル300と同じものである。一方、車両側において、充電ケーブルに接続される車両インレット270を、車両インレット270Bに変更した点で異なる。
車両インレット270Bは、ケーブル接続信号線L3と接地線L2との間に直列接続されたプルダウン抵抗R5および点灯装置W2を含む。
点灯装置W2は、たとえば発光ダイオード素子を用いたランプからなる。車両インレット270Bは、図示は省略するが、充電ケーブル300Bに接続される接続部と、その接続部に水や粉塵などが侵入するのを防止するための蓋とを含む。点灯装置W2は、この蓋の近傍に設けられる。
このような構成において、点灯装置W2は、ケーブル接続信号線L3の電位(ケーブル接続信号PISWの電位)に応じて点灯/消灯する。具体的には、ECU170は、上述したように、接続信号生成回路514として、電源ノード510と、プルアップ抵抗R4と、CPU508からの制御信号PILに応じてオン/オフされるスイッチSW3とを含む。本構成において、スイッチSW3がオンされたときには、ケーブル接続信号線L3の電位(ケーブル接続信号PISWの電位)は、充電コネクタ310が車両インレット270に接続されているときと非接続時とで変化する。このケーブル接続信号PISWの電位が点灯装置W2に印加されることにより、点灯装置W2が点灯する。これにより、点灯装置W2は、ユーザを車両インレット270に誘導するための誘導灯として機能する。
このようにケーブル接続信号PISWを利用して点灯装置W2を点灯させることにより、誘導灯用の専用電源や専用配線を設けることなく、夜間の充電開始時の充電コネクタ310を電動車両10に接続する作業が容易となる。
なお、本実施の形態では、充電コネクタ310および車両インレット270の各々に点灯装置を設ける構成について示したが、車両インレット270のみに点灯装置W2を設ける構成としてもよい。この場合、点灯装置W2は、上述したように誘導灯として機能するとともに、蓄電装置の充電の実行状態を表示する表示部として機能する。
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に従う充電ケーブルおよび電動車両10の充電システムの構成を示す回路図である。図9を参照して、本実施の形態3に従う充電ケーブル300Cは、図8に示した充電ケーブル300Bと比較して、充電コネクタ310に代えて、充電コネクタ310Cを含む点で異なる。一方、車両インレット270Cは、図8に示した車両インレット270Bと同じものである。
充電コネクタ310Cは、コントロールパイロット線L1と接地線L2との間に直列に接続されたリミットスイッチ312およびプルダウン抵抗R6と、点灯装置W1とを含む。
リミットスイッチ312は、上述したように、ロックボタン712の操作に応じて、接地線L2とコントロールパイロット線L1およびケーブル接続信号線L3との接続を切換可能に構成される。
点灯装置W1は、このリミットスイッチ312とケーブル接続信号線L3との間に設けられる。したがって、リミットスイッチ312がII側に制御されたとき、すなわち、ロックボタン712がロック状態となり、充電コネクタ310Cが車両インレット270にロックされたときに、ケーブル接続信号線L3の電位が点灯装置W1に印加される。
このような構成において、蓄電装置に充電が実行中であるときには、ケーブル接続信号線L3に発生した電位を受けて点灯装置W1が点灯する。一方、蓄電装置に充電が行なわれていないときには、ケーブル接続信号線L3の電位が接地レベルとなるため、点灯装置W1が消灯する。すなわち、点灯装置W1は、ケーブル接続信号PISWの電位を受けて点灯/消灯することにより、蓄電装置の充電の実行状態を表示する表示部として機能する。
このように点灯装置W1を、リミットスイッチ312およびケーブル接続信号線L3の間に設ける構成としたことにより、充電コネクタ310Cが車両インレット270にロックされている場合にのみ点灯装置W1は点灯可能となる。したがって、リミットスイッチ312および接地線L2の間に点灯装置W1を設ける構成と比較して、充電コネクタ310Cおよび車両インレット270が半嵌合状態である場合に点灯装置W1が点灯することがない。したがって、充電コネクタ310Cおよび車両インレット270の半嵌合状態を、蓄電装置の充電中と誤って認識されるのを防止することができる。
その一方で、リミットスイッチ312および接地線L2の間に点灯装置W1を設ける構成と比較して、点灯装置W1は、車両インレットを照らす照明の機能を有さないが、車両インレット270Cに設けられた点灯装置W2が誘導灯として機能することから、電動車両の夜間充電をサポートすることができる。
なお、上述した各実施の形態では、充電ケーブルの中間部にCCIDを設けたが、中間部でなくてもよく、電動車両に接続する充電コネクタとCCIDとが一体化されていても良いし、外部電源に接続するプラグとCCIDとが一体化されていても良い。
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、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、充電ケーブルおよび電動車両の充電システムに適用することができる。
10 電動車両、120 MG、130 車輪、150 蓄電装置、160 電力変換器、180 モータ駆動装置、182 電圧センサ、190 リレー、270,270B,270C 車両インレット、300,300A〜300C 充電ケーブル、310,310A,310C 充電コネクタ、312 リミットスイッチ、314,316 スイッチ、320 プラグ、332 リレー、334 コントロールパイロット回路、340,340a,340b 電線部、400 電源コンセント、402 外部電源、502 抵抗回路、504,506 入力バッファ、510 電源ノード、512 車両アース、602 発振器、604,650 電圧センサ、606 電磁コイル、608 漏電検出器、610 CCID制御部、660 電流センサ、712 ロックボタン、713 接続部、CPLT パイロット信号、L1 コントロールパイロット線、L2 接地線、L3
ケーブル接続信号線、PISW ケーブル接続信号、R1 抵抗素子、R2,R3,R5,R6 プルダウン抵抗、R4 プルアップ抵抗、SW1〜SW3 スイッチ、W1,W2 点灯装置。

Claims (9)

  1. 電動車両(10)に搭載された蓄電装置(150)を車両外部の電源(402)から充電するために、前記電源(402)を前記電動車両(10)に接続する充電ケーブル(300,300A〜300C)であって、
    前記電動車両(10)に設けられた充電口(270)に接続可能に構成された充電コネクタ(310,310A,310C)と、
    前記電源(402)に接続可能に構成されたプラグ(320)と、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)および前記プラグ(320)の間に設けられた電線部(340)とを備え、
    前記電線部(340)は、
    前記電源(402)から前記電動車両(10)へ電力を供給するための電力線(ACL1,ACL2)と、
    前記電動車両(10)に供給される電力の情報を示すコントロール信号を通信するための第1の制御線(L1)と、
    車両アース(512)に接続される接地線(L2)とを含み、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)は、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)を前記充電口(270)にロックするロックボタン(712)と、
    前記ロックボタン(712)の操作に応じて、前記第1の制御線(L1)および前記接地線(L2)を接続した第1の状態と、前記充電ケーブル(300,300A〜300C)の接続状態を示す接続信号を通信するための第2の制御線(L3)および前記接地線(L2)を接続した第2の状態とを切換可能に構成された切換回路(312)と、
    前記第1の状態および前記第2の状態の少なくとも一方において、対応する制御線の信号に応じて駆動可能に構成された点灯装置(W1)とを含む、充電ケーブル。
  2. 前記ロックボタン(712)は、ロック状態とリリース状態とに操作可能であって、
    前記切換回路(312)は、前記リリース状態において前記第1の状態となり、前記ロック状態において前記第2の状態となる、請求の範囲第1項に記載の充電ケーブル。
  3. 前記第2の制御線(L3)は、前記充電コネクタ(310,310A)が前記充電口(270)に接続されているときに、前記蓄電装置(150)の充電の実行状態に応じて前記接続信号の電位を変更可能に構成され、
    前記点灯装置(W1)は、前記切換回路(312)と前記接地線(L2)との間に設けられるとともに、前記充電口(270)を照らすように構成される、請求の範囲第2項に記載の充電ケーブル。
  4. 前記第2の制御線(L3)は、前記充電コネクタ(310C)が前記充電口(270)に接続されているときに、前記蓄電装置(150)の充電の実行状態に応じて前記接続信号の電位を変更可能に構成され、
    前記点灯装置(W1)は、前記切換回路(312)と前記第2の制御線(L3)との間に設けられる、請求の範囲第2項に記載の充電ケーブル。
  5. 電動車両(10)に搭載された蓄電装置(150)を車両外部の電源(402)から充電可能に構成された電動車両の充電システムであって、
    前記電源(402)を前記電動車両(10)に接続する充電ケーブル(300,300A〜300C)と、
    前記電動車両(10)に設けられ、前記充電ケーブル(300,300A〜300C)を接続可能に構成された充電口(270)と、
    前記電動車両(10)に設けられ、前記充電ケーブル(300,300A〜300C)の接続状態を示す接続信号を生成可能に構成された接続信号生成回路(514)と、
    前記充電ケーブル(300,300A〜300C)に搭載され、前記電動車両(10)に供給される電力の情報を示すコントロール信号を生成して前記電動車両(10)へ送信可能に構成された充電装置(330)とを備え、
    前記充電ケーブル(300,300A〜300C)は、
    前記充電口(270)に接続可能に構成された充電コネクタ(310,310A,310C)と、
    前記電源(402)に接続可能に構成されたプラグ(320)と、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)および前記プラグ(320)の間に設けられた電線部(340)とを含み、
    前記電線部(340)は、
    前記電源(402)から前記電動車両(10)へ電力を供給するための電力線(ACL1,ACL2)と、
    前記コントロール信号を通信するための第1の制御線(L1)と、
    車両アース(512)に接続される接地線(L2)とを含み、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)は、
    前記充電コネクタ(310,310A,310C)を前記充電口(270)にロックするロックボタン(712)と、
    前記ロックボタン(712)の操作に応じて、前記第1の制御線(L1)および前記接地線(L2)を接続した第1の状態と、前記接続信号を通信するための第2の制御線(L3)および前記接地線(L2)を接続した第2の状態とを切換可能に構成された切換回路(312)と、
    前記第1の状態および前記第2の状態の少なくとも一方において、対応する制御線の信号に応じて駆動可能に構成された第1の点灯装置(W1)とを含む、電動車両の充電システム。
  6. 前記ロックボタン(712)は、ロック状態とリリース状態とに操作可能であって、
    前記切換回路(312)は、前記リリース状態において前記第1の状態となり、前記ロック状態において前記第2の状態となる、請求の範囲第5項に記載の電動車両の充電システム。
  7. 前記接続信号生成回路(514)は、前記充電コネクタ(310,310A)が前記充電口(270)に接続されているときに、前記蓄電装置(150)の充電の実行状態に応じて前記接続信号の電位を変更可能に構成され、
    前記第1の点灯装置(W1)は、前記切換回路(312)と前記接地線(L2)との間に設けられるとともに、前記充電口(270)を照らすように構成される、請求の範囲第6項に記載の電動車両の充電システム。
  8. 前記接続信号生成回路(514)は、前記充電コネクタ(310C)が前記充電口(270)に接続されているときに、前記蓄電装置(150)の充電の実行状態に応じて前記接続信号の電位を変更可能に構成され、
    前記第1の点灯装置(W1)は、前記切換回路(312)と前記第2の制御線(L3)との間に設けられる、請求の範囲第6項に記載の電動車両の充電システム。
  9. 前記充電口(270)は、前記第2の状態において、前記第2の制御線(L3)の前記接続信号に応じて駆動可能に構成された第2の点灯装置(W2)を含む、請求の範囲第7項または第8項に記載の電動車両の充電システム。
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