(57)【要約】【課題】ＤＣ充電規格が異なる車輌及び充電スタンド間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンドによるバッテリ充電を低コストで実現する中継機を提供する。【解決手段】バッテリ４１を搭載した車輌４と、充電ケーブル２を通じて直流を供給することにより該バッテリ４１を充電する充電スタンド１との間で充電に係る制御信号を中継する中継機５に、車輌４との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部３２ｂと、車輌４との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部３２ｃと、充電スタンド１との間で矩形波のパイロット信号を送受信するパイロット信号通信部３２ｄと、パイロット信号に重畳した制御信号を送受信するインバンド通信部３３と、各通信部の動作を制御する制御部３２ａとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルを通じて直流を供給することにより該バッテリを充電する充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継する中継機において、
前記充電スタンドとの間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部と、
前記パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部と、
前記車輌との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部と、
前記車輌との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部と、
前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部に送信させ、前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部に送信させる制御部と
を備えることを特徴とする中継機。
【請求項２】
各通信部に給電する電源を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の中継機。
【請求項３】
前記バッテリを充電するための交流が出力する交流出力部を絶縁する絶縁部を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中継機。
【請求項４】
前記充電スタンドから前記バッテリへの給電を遮断する遮断スイッチを備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の中継機。
【請求項５】
バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機を備える
ことを特徴とするコネクタ装置。
【請求項６】
車輌に搭載されたバッテリに直流を供給する充電ケーブルにおいて、
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機を備える
ことを特徴とする充電ケーブル。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機と、
該中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する充電スタンドと
を備えることを特徴とする給電システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の中継機と、
該中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する充電スタンドと、
前記中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する車輌と
を備えることを特徴とする給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌及び充電スタンドの間でバッテリ充電に係る制御信号を中継する中継機、該中継機を備えたコネクタ装置、充電ケーブル及び給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりや地球温暖化対策のため、モータ及びエンジンを併用したハイブリッド自動車（HEV:Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle）が普及している。またエンジンを備えず、電動モータで駆動する電気自動車（EV:electric vehicle）が普及している。
【０００３】
モータを駆動するためのバッテリの充電方法としてはＡＣ充電と、ＤＣ充電とがある。ＤＣ充電の方式としてはチャデモ（CHAdeMO）規格及びコンボ（Combo）方式がある。チャデモ規格に準拠した充電スタンドはＤＣ充電用コネクタを有し、車輌との通信をＣＡＮ（Controller Area Network）通信にて行う。一方、コンボ方式に準拠した充電スタンドはＤＣ充電用コネクタ及びＡＣ充電用コネクタを有し、車輌との通信をインバンド通信にて行う。インバンド通信は、簡単な情報通信に利用される矩形波の制御信号に周波数２〜３０ＭＨｚの制御信号を重畳させて行う通信方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３５６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＤＣ充電の両規格が共に採用された場合、自動車メーカは２種類のＤＣ充電規格に対応しなければならず、開発コストが増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＤＣ充電規格が異なる車輌及び充電スタンド間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンドによるバッテリ充電を低コストで実現する中継機を提供することにある。
また、前記中継機を備えたコネクタ装置、充電ケーブル及び給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る中継機は、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルを通じて直流を供給することにより該バッテリを充電する充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継する中継機において、前記充電スタンドとの間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部と、前記パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部と、前記車輌との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部と、前記車輌との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部と、前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部に送信させ、前記アナログ制御通信部及び前記ＣＡＮ通信部にて受信した制御信号に応じた信号を前記パルス信号通信部及び前記インバンド通信部に送信させる制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、車輌及び充電スタンドは、異なる通信方式で制御信号を送受信する。中継機は車輌と、充電スタンドとの間で制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの制御信号の送受信を可能にする。具体的には、充電スタンドとの間ではパルス信号通信部又はインバンド通信部を用いて制御信号を送受信し、中継機は、車輌との間ではアナログ制御通信部又はＣＡＮ通信部を用いて制御信号を送受信することにより、制御信号を中継する。
【０００９】
本発明に係る中継機は、各通信部に給電する電源を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、電源から給電されて各通信部が動作する。特に充電スタンド及びバッテリ以外の電源を備えることにより、中継機における電力供給の安全性を向上させることが可能である。
【００１１】
本発明に係る中継機は、前記バッテリを充電するための交流が出力する交流出力部を絶縁する絶縁部を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、絶縁部が交流出力部を絶縁している。従って交流出力部から交流が外部へ供給される不測の事態を防止することが可能である。
【００１３】
本発明に係る中継機は、前記充電スタンドから前記バッテリへの給電を遮断する遮断スイッチを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、車輌又は充電スタンド、若しくは中継機に異常があった場合、遮断スイッチによって、充電スタンドからバッテリへの給電を遮断することが可能である。
【００１５】
本発明に係るコネクタ装置は、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置において、上述のいずれか一つの中継機を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、バッテリを搭載した車輌と、充電ケーブルとを接続するコネクタ装置が、制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの間で制御信号の送受信を可能にする。
【００１７】
本発明に係る充電ケーブルは、車輌に搭載されたバッテリに直流を供給する充電ケーブルにおいて、上述のいずれか一つの中継機を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、車輌に搭載されたバッテリに電力を供給する充電ケーブルが、制御信号を中継することにより、車輌と、充電スタンドとの間で制御信号の送受信を可能にする。
【００１９】
本発明に係る給電システムは、上述のいずれか一つの中継機と、該中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する充電スタンドとを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、充電スタンド及び中継機を備えたシステムで上述の機能を実現する。
【００２１】
本発明に係る給電システムは、上述のいずれか一つの中継機と、該中継機との間でパルス波の制御信号を送受信するパルス信号通信部及び該パルス波の制御信号に重畳した他の制御信号を送受信するインバンド通信部を有する充電スタンドと、前記中継機との間でアナログの制御信号を送受信するアナログ制御通信部及び前記中継機との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信するＣＡＮ通信部を有する車輌とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、充電スタンド、車輌及び中継機を備えたシステムで上述の機能を実現する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＤＣ充電規格が異なる車輌と、充電スタンドとの間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンドによるバッテリ充電を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】給電システムの細部を示したブロック図である。
【図３】アナログ制御通信部の細部を示した回路図である。
【図４】パイロット信号通信部の細部を示した回路図である。
【図５】給電制御の手順を示したフローチャートである。
【図６】給電制御の手順を示したフローチャートである。
【図７】給電制御の手順を示したフローチャートである。
【図８】給電制御の手順を示したフローチャートである。
【図９】変形例に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る給電システムの一構成例を示したブロック図、図２は給電システムの細部を示したブロック図である。本実施の形態１に係る給電システムは、充電ケーブル２を介してバッテリ充電を行う充電スタンド１と、充電ケーブル２を車輌４に接続するためのコネクタ装置３と、外部からの電力で充電できるハイブリッド自動車、電気自動車等の車輌４とを備える。
【００２６】
＜充電スタンド＞
充電スタンド１は、交流電源６から供給された交流を直流に変換するインバータ１１を備える。インバータ１１は、図２に示すようにＡＣ／ＤＣ変換部１１ａを有する。ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａは例えば２００Ｖ三相交流を直流に変換する絶縁型のコンバータ回路である。ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａは、交流を直流に変換する整流回路、整流された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、変換された高周波交流を昇圧するトランス、トランスによって昇圧された昇圧交流を直流に変換する整流回路とで構成されている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａの上流側には、サージ電圧、過電流、過電圧等からＡＣ／ＤＣ変換部１１ａを保護する保護回路１１ｂが設けられている。
ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａと、保護回路１１ｂとの間には、交流電源６と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａとの間をオンオフするリレーＬ１１が設けられている。
【００２７】
また、充電スタンド１は、バッテリ充電用の交流を出力する安全回路１４を備える。
【００２８】
更に、充電スタンド１は、車輌４との間で後述の中継機５を介して制御信号を送受信することによりバッテリ充電の制御を行う充電制御部１２及びインバンド通信部１３を備える。充電制御部１２は、車輌４との間で、バッテリ４１の充電に係るパイロット信号と、パイロット信号に重畳させた制御信号とを中継機５を介して送受信することで充電制御を行う装置である。充電制御部１２は、制御部１２ａと、パイロット信号通信部（パルス信号通信部）１２ｄと、地絡検知部１２ｂとを備える
【００２９】
制御部１２ａは、パイロット信号通信部１２ｄの動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイコンである。制御部１２ａは、パイロット信号通信部１２ｄを用いて、制御信号の送受信を行う。
パイロット信号通信部１２ｄは、中継機５との間で、矩形波のパイロット信号を送受信する回路である。パイロット信号通信部１２ｄは、充電の開始、停止に係る情報を送受信する。詳細は後述する。
インバンド通信部１３は、パイロット信号に重畳させた制御信号を送受信する回路である。インバンド通信部１３は、充電スタンド１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。詳細は後述する。
【００３０】
地絡検知部１２ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換部１１ａの出力端子に接続され、充電経路の短絡を検知する回路である。地絡検知部１２ｂは、充電経路の短絡を検知した場合、短絡を通知する信号を制御部１２ａへ出力する。
【００３１】
＜充電ケーブル＞
充電ケーブル２は、２本の給電線２１、パイロット信号線２２及びグランド線２３を備える。２本の給電線２１の一端はインバータ１１に接続され、他端はコネクタ装置３のＤＣ給電端子に接続されている。パイロット信号線２２の一端はパイロット信号通信部１２ｄに接続され、他端はコネクタ装置３が備える後述のパイロット信号通信部（パルス信号通信部）３２ｄに接続されている。グランド線２３の一端は充電スタンド１側で接地されており、他端はコネクタ装置３のグランド端子に接続されている。
【００３２】
＜コネクタ装置＞
コネクタ装置３は、充電ケーブル２の先端に接続可能である。コネクタ装置３は、車輌４のインレット４０に挿入され、充電スタンド１と、車輌４とを電気的に接続するためのものである。コネクタ装置３は例えば、ガングリップ型の把持部、車輌４のインレット４０に接続するための挿し込みガイド、車輌４とのロックを行うラッチ等を備える。コネクタ装置３の接続部分は、車輌４のインレット４０に接続可能な形状であり、インレット４０との接続部分にはアナログの制御信号が入出力する制御信号端子、ＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号が入力するＣＡＮ通信端子、充電スタンド１から供給される直流圧を出力するＤＣ給電端子、グランド端子等が設けられている。またコネクタ装置３は車輌４と、充電スタンド１との間で充電に係る制御信号を中継する中継機５を備える。中継機５の詳細は後述する。中継機５はコネクタ装置３に固定的に設けても良いし、着脱自在に設けても良い。例えば、充電ケーブル２に標準的に付属したコネクタの接続部分と、車両４のインレット４０との互換性が無く、嵌合できないような場合、中継機５に、コネクタ装置３の接続部分に嵌合する第１接続部と、車輌４のインレット４０に嵌合する第２接続部とを備えて、互換アダプタとして構成すると良い。この場合、標準のコネクタに、互換アダプタとしての中継機５を接続したものがコネクタ装置３になる。
【００３３】
＜車輌＞
車輌４は、コネクタ装置３に接続されるインレット４０及び電気自動車を駆動するためのバッテリ４１を備える。インレット４０は、コネクタ装置３に接続可能な形状を有しており、接続部分にはコネクタ装置３のＤＣ給電端子、制御信号端子、ＣＡＮ通信端子、グランド端子に接続する端子が設けられている。ＤＣ給電端子には、リレーＬ４を介してバッテリ４１に接続されており、充電スタンド１から供給された直流によってバッテリ４１が充電される構成になっている。
【００３４】
また、車輌４は、充電スタンド１との間で中継機５を介して制御信号を送受信することによりバッテリ充電の制御を行う充電制御部４２を備える。充電制御部４２は、充電スタンド１との間で、バッテリ４１の充電に係るアナログの制御信号と、ＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号とを中継機５を介して送受信することで充電制御を行う装置である。充電制御部４２は、制御部４２ａと、アナログ制御通信部４２ｂと、ＣＡＮ通信部４２ｃとを備える。
【００３５】
制御部４２ａは、充電制御部４２の各構成部の動作を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイコンである。制御部４２ａは、アナログ制御通信部４２ｂ及びＣＡＮ通信部４２ｃを用いて、制御信号の送受信を行う。
アナログ制御通信部４２ｂは、中継機５との間でアナログの制御信号を送受信する回路である。アナログ制御通信部４２ｂは、充電の開始、停止に係る情報を送受信する。詳細は後述する。
ＣＡＮ通信部４２ｃは、中継機５との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信する回路である。ＣＡＮ通信部４２ｃは、充電スタンド１１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。詳細は後述する。
【００３６】
＜中継機＞
中継機５は、充電制御部３２と、インバンド通信部３３と、電源３４とを備える。充電制御部３２は、充電スタンド１との間で、バッテリ４１の充電に係るパイロット信号と、該パイロット信号に重畳させた制御信号とを送受信すると共に、車輌４との間で、バッテリ４１の充電に係るアナログの制御信号と、ＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号とを送受信することにより、制御信号の中継を行う装置である。充電制御部３２は、制御部３２ａと、アナログ制御通信部３２ｂと、ＣＡＮ通信部３２ｃと、パイロット信号通信部３２ｄとを備える。
【００３７】
制御部３２ａは、充電制御部３２の各構成部の動作を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイコンである。制御部３２ａは、パイロット信号通信部３２ｄを用いて、充電スタンド１と制御信号の送受信を行い、アナログ制御通信部３２ｂ及びＣＡＮ通信部３２ｃを用いて、車輌４と制御信号の送受信を行う。また、制御部３２ａは、インバンド通信部３３の動作を制御することによって、パイロット信号に重畳させた制御信号の送受信を行う。
【００３８】
アナログ制御通信部３２ｂは、車輌４との間でアナログの制御信号を送受信する回路である。
図３はアナログ制御通信部３２ｂ，４２ｂの細部を示した回路図である。アナログ制御線４３は少なくとも５本の通信線４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅを有する。
第１の通信線４３ａの一端は中継機５側の１２Ｖ電源に接続され、他端は車輌４側で接地されている。中継機５側の第１の通信線４３ａには該通信線４３ａをオンオフするリレーＬ１が設けられ、車輌４側の第１の通信線４３ａには抵抗器Ｒ１及びフォトカプラの発光素子が直列接続されている。詳細にはリレーＬ１の一端は１２Ｖ電源の正極に接続され、リレーＬ１の他端は抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。抵抗器Ｒ１の他端はフォトカプラＰ１を構成する発光素子の一端が接続され、該発光素子の他端は接地されている。第１アナログ制御通信部はリレーＬ１のオンオフを制御することにより、フォトカプラＰ１をオンオフさせることができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部３２ｂへ出力することができる。
【００３９】
第２の通信線４３ｂの一端は中継機５側で接地され、他端は抵抗器Ｒ１の前記一端に接続されている。中継機５側の第２の通信線４３ｂには、該通信線４３ｂをオンオフするリレーＬ２が設けられている。車輌４側の第２の通信線４３ｂには抵抗器Ｒ２及びフォトカプラＰ２が直列接続されている。詳細にはリレーＬ２の一端は中継機５側で接地され、リレーＬ２の他端は抵抗器Ｒ２の一端に接続されている。フォトカプラＰ２を構成する発光素子の一端は抵抗器Ｒ１の前記一端に接続され、該発光素子の他端は抵抗器Ｒ２の他端に接続されている。第１アナログ制御通信部はリレーＬ２のオンオフを制御することにより、フォトカプラＰ２をオンオフさせることができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部３２ｂへ出力することができる。
【００４０】
第３の通信線４３ｃの一端は中継機５側で接地され、他端は車輌４側の電源電位に接続されている。車輌４側の第３の通信線４３ｃには抵抗器Ｒ３及びフォトカプラＰ３が直列接続されている。詳細にはフォトカプラＰ３を構成する発光素子の一端は車輌４側の電源電位に接続され、該発光素子の他端は抵抗器Ｒ３の一端に接続されている。抵抗器Ｒ３の他端は通信線４３ｃに接続され、中継機５側で接地されている。なお、充電ケーブル２及びコネクタ装置３が正常であれば、フォトカプラＰ３はオン状態にある。第３の通信線４３ｃを廃することも可能である。
【００４１】
第４の通信線４３ｄの一端は中継機５側の１２Ｖ電源の正極に接続され、他端は車輌４側で接地されている。中継機５側の第４の通信線４３ｄにはフォトカプラＰ４及び抵抗器Ｒ４が直列接続され、車輌４側の第４の通信線４３ｄにはスイッチＳＷ１が設けられている。詳細にはフォトカプラＰ４を構成する発光素子の一端は１２Ｖ電源に接続され、発光素子の他端は抵抗器Ｒ４の一端に接続されている。抵抗器Ｒ４の他端はスイッチＳＷ１の一端に接続され、スイッチＳＷ１の他端は車輌４側で接地されている。アナログ制御通信部４２ｂはスイッチＳＷ１をオンオフさせることによって、フォトカプラＰ４をオンオフ制御することができ、アナログの制御信号をアナログ制御通信部３２ｂへ出力することができる。
【００４２】
第５の通信線４３ｅはグランド線であり、該通信線４３ｅの一端は中継機５側で接地され、該通信線４３ｅの他端は車輌４側で接地されている。
【００４３】
ＣＡＮ通信部３２ｃは、車輌４との間でＣＡＮ通信プロトコルに従って制御信号を送受信する回路である。ＣＡＮ通信部３２ｃは充電スタンド１１及びバッテリ４１に係る情報、充電電流量等の情報を送受信する。
【００４４】
パイロット信号通信部３２ｄは、充電スタンド１との間で矩形波の制御信号を送受信する回路である。
図４はパイロット信号通信部３２ｄ、４２ｄの細部を示した回路図である。パイロット信号通信部１２ｄは、パイロット信号を出力するＣＰＬＴ（Control Pilot）出力部１２ｅ、及びパイロット信号を検出するＣＰＬＴ検出部１２ｆを有する。
ＣＰＬＴ出力部１２ｅは矩形波のパイロット信号を生成する回路である。ＣＰＬＴ出力部１２ｅは、パイロット信号の電圧レベルを変化させることにより、充電に係る制御信号を送受信する。パイロット信号はパイロット信号線２２を介して車両に送信される。ＣＰＬＴ出力部１２ｅは、矩形波の信号を生成する発振器１２ｇを備える。発振器１２ｇの一端は接地され、発振器１２ｇの他端は抵抗器Ｒ５の一端に接続されている。抵抗器Ｒ５の他端はパイロット信号線２２に接続されている。また、抵抗器Ｒ５の他端にはコンデンサＣ１の一端が接続され、コンデンサＣ１の他端は接地されている。発振器１２ｇの動作は制御部３２ａによって制御される。
ＣＰＬＴ検出部１２ｆは、パイロット信号線２２の電圧を検出し、検出結果を制御部１２ａに与える回路である。
【００４５】
車輌４側に設けられたＣＰＬＴ制御部３２ｅは、ＣＰＬＴ信号の電圧レベルを変化させる回路である。ＣＰＬＴ制御部３２ｅは、アノードがパイロット信号線２２に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードに一端が接続された抵抗器Ｒ６，Ｒ７とを備える。抵抗器Ｒ６の他端は接地されている。抵抗器Ｒ７の他端はスイッチＳＷ２の一端に接続され、スイッチＳＷ２の他端は接地されている。またダイオードＤ１のアノードの一端にはコンデンサＣ２の一端が接続され、コンデンサＣ２の他端は接地されている。スイッチＳＷ２のオンオフは制御部４２ａによって制御される。スイッチＳＷ２をオンオフを制御することによって、パイロット信号の電圧レベルを変更することができ、充電に係る制御信号を受電スタンドから中継機５へ送信することができる。
ＣＰＬＴ検出部３２ｆは、パイロット信号線２２の電圧を検出することで、パイロット信号を受信する。
【００４６】
また、中継機５は、充電制御部３２及びインバンド通信部３３に給電する電源３４を備える。電源３４は、好ましくは例えば中継機５に搭載された蓄電池である。なお、電源３４は、車輌４に搭載されたバッテリ４１から出力される電圧を用いて定電圧を生成する装置であっても良い。また、充電スタンド１から出力される直流の電圧を用いて定電圧を生成する装置であっても良い。
【００４７】
更に、中継機５は、充電スタンド１から交流を出力するための交流給電線２１の端部に相当する交流出力部２４を絶縁する絶縁部３１を備える。絶縁部３１は、不測の事態で充電スタンド１からコネクタ装置３を介して外部へ交流が供給される場合に備え、絶縁破壊等がおきず、確実に絶縁できる部材で構成される。例えば、絶縁部３１は交流出力部２４を覆う絶縁性の樹脂部材である。
より好ましくは、コネクタ装置３とインレット４０とが接続されたことを検知した場合、充電制御部３２が充電スタンド１において、交流の出力を停止させる信号を充電スタンド１へ送信し、充電スタンド１による交流の出力を停止させると良い。
【００４８】
図５乃至図７は、給電制御の手順を示したフローチャートである。図中、細線の横矢印はアナログの制御信号の送受信を示し、太線の横矢印はＣＡＮ通信プロトコルに従った制御信号の送受信を示している。また、太線破線の横矢印はパイロット信号の送受信を示し、点線の横矢印はインバンド通信による制御信号の送受信を示している。
コネクタ装置３がインレット４０に嵌合されていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、充電スタンド１の制御部１２ａは、９Ｖのパイロット信号を車輌４へ出力せず、コネクタ装置３がインレット４０に嵌合された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、９Ｖのパイロット信号を車輌４へ出力する（ステップＳ１２）。なお、充電スタンド側が電力供給可能状態になった時に９Ｖ一定から９Ｖ発振遷移される。
中継機５の制御部３２ａは、ＣＰＬＴ検出部３２ｆによって、９Ｖのパイロット信号を検出することでコネクタ装置３の嵌合を検知する（ステップＳ１３）。コネクタ装置３の嵌合が検知された場合、制御部３２ａは、第１充電開始信号を車輌４へ出力する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部３２ａはアナログ制御通信部３２ｂに制御命令を与え、リレーＬ１をオン状態に制御する。リレーＬ１がオン状態になると、フォトカプラＰ１がオン状態になる。
【００４９】
車輌４の制御部４２ａは充電開始操作を検知する（ステップＳ１５）。具体的には、アナログ制御通信部４２ｂはフォトカプラＰ１の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ１の受光素子によってフォトカプラＰ１がオン状態であることを検出する。フォトカプラＰ１がオン状態になった場合、アナログ制御通信部４２ｂは、充電開始操作があったことを示す信号を制御部４２ａに与える。制御部３２ａは該信号を受信することで、充電開始操作を検知する。
【００５０】
次いで、中継機５の制御部３２ａは絶縁状態の確認を行い、コネクタ装置３をロックする（ステップＳ１６）。そして、制御部３２ａは絶縁状態の確認結果をＣＰＬＴ制御部３２ｅにて充電スタンド１へ出力する（ステップＳ１７）。
【００５１】
充電スタンド１の制御部１２ａは、車輌４側から送信された絶縁状態の確認結果をＣＰＬＴ検出部１２ｆにて検出することによって取得し（ステップＳ１８）、絶縁状態の確認結果を図示しない記憶部に記憶する。
【００５２】
次いで、車輌４側の制御部４２ａはＣＡＮ通信部４２ｃによるＣＡＮ通信を開始させ、通信が開始されることを示す制御信号を中継機５へ送信する（ステップＳ３１）。中継機５の制御部３２ａはゲートウェイ処理を行い（ステップＳ３２）、通信が開始されることを示す制御信号を充電スタンド１へ送信する。具体的には、制御部３２ａは、インバンド通信部３３に制御命令を与え、通信が開始されることを示す制御信号をインバンド通信にて充電スタンド１へ送信させる。充電スタンド１の制御部１２ａは中継機５から通信開始を示す制御信号を受信すると、インバンド通信部１３によるインバンド通信を開始させる（ステップＳ３３）。
【００５３】
車輌４及び充電スタンド１間で通信が成立すると、車輌４の制御部４２ａはＣＡＮ通信部４２ｃに制御命令を与え、バッテリ情報をＣＡＮ通信にて中継機５に送信させる（ステップＳ３４）。中継機５の制御部３２ａは、ゲートウェイ処理によってバッテリ情報を充電スタンド１へ中継する（ステップＳ３５）。つまり、制御部３２ａは、ＣＡＮ通信部３２ｃにてバッテリ情報を受信し、インバンド通信部３３に制御命令を与えることによって、バッテリ情報をインバンド通信にて充電スタンド１へ送信する。バッテリ情報には、例えば最大電圧、電池容量、最大充電時間等の情報が含まれる。
【００５４】
充電スタンド１の制御部１２ａは中継機５から送信されたバッテリ情報をインバンド通信部１３にて受信し（ステップＳ３６）、バッテリ４１に充電スタンド１が適合しているか否かを判定する（ステップＳ３７）。充電対象のバッテリ４１が充電スタンド１に適合していると判定した場合、制御部１２ａはインバンド通信部１３に制御命令を与えることによって、充電スタンド１に関する充電スタンド情報をインバンド通信にて中継機５へ送信させる（ステップＳ３８）。充電スタンド情報には、例えば最大電圧、最大電流等の情報が含まれる。
【００５５】
中継機５の制御部３２ａは、ゲートウェイ処理によって充電スタンド情報を車輌４へ中継する（ステップＳ３９）。つまり、制御部３２ａは、インバンド通信部３３にて充電スタンド情報を受信し、ＣＡＮ通信部３２ｃに制御命令を与えることによって、充電スタンド情報をＣＡＮ通信プロトコルに従って車輌４へ送信する。
【００５６】
車輌４側の制御部４２ａは、ＣＡＮ通信部４２ｃにて充電スタンド情報を受信し（ステップＳ４０）、充電スタンド情報に基づいて、充電スタンド１にバッテリ４１が適合しているか否かを判定する（ステップＳ４１）。適合していると判定した場合、車輌４の制御部４２ａはアナログ制御通信部４２ｂにて充電許可信号を充電スタンド１へ出力する（ステップＳ４２）。具体的には、制御部４２ａはアナログ制御通信部４２ｂに制御命令を与え、スイッチＳＷ１をオン状態にする。スイッチＳＷ１がオン状態になると、フォトカプラＰ４がオン状態になる。
【００５７】
中継機５側の制御部３２ａは充電許可信号を検知する（ステップＳ４３）。具体的には、アナログ制御通信部３２ｂはフォトカプラＰ４の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ４の受光素子によってフォトカプラＰ４がオン状態であることを検出した場合、フォトカプラＰ４がオン状態になったことを示す信号を制御部３２ａへ出力する。制御部３２ａは該信号を受信することで、充電許可信号を検知する。充電許可信号を検知した制御部３２ａは、ＣＰＬＴ制御部３２ｅに制御命令を与えることによって、車輌４側の充電準備が完了したことをパイロット信号によって充電スタンド１へ通知する（ステップＳ４４）。具体的には、制御部３２ａはＣＰＬＴ制御部３２ｅのスイッチＳＷ２をオン状態にすることでパイロット信号の電圧を９Ｖから６Ｖに低下させる。充電スタンド１側の制御部１２ａは、ＣＰＬＴ検出部１２ｆにて車輌４側で充電の準備が完了した旨の通知を検知する（ステップＳ４５）。具体的には制御部１２ａはＣＰＬＴ検出部１２ｆにてパイロット信号の電圧が６Ｖに低下したことを検出することにより、充電の準備を検知する。
【００５８】
車輌４側の充電準備が完了したことを検知した制御部１２ａは、車輌４のリレーＬ４を閉鎖すべき旨を示した通知情報をインバンド通信部１３にて車輌４へ送信する（ステップＳ５１）。
【００５９】
中継機５側の制御部３２ａはインバンド通信部３３にて通知情報を受信する（ステップＳ５２）。次いで、制御部３２ａは、アナログ制御通信部３２ｂにて第２充電開始信号を出力する（ステップＳ５３）。具体的にはアナログ制御通信部３２ｂはリレーＬ２をオン状態に制御する。リレーＬ２がオン状態になると、フォトカプラＰ２がオン状態になる。
【００６０】
中継機５の制御部４２ａは、第２充電開始信号を検知する（ステップＳ５４）。具体的には、アナログ制御通信部４２ｂはフォトカプラＰ２の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ２の受光素子によってフォトカプラＰ２がオン状態であることを検出し、フォトカプラＰ２がオン状態にあることを示す信号を制御部４２ａに与える。制御部４２ａは該信号を受信することによって、第３充電開始信号を検知する。そして、制御部４２ａは、車輌４側のリレーＬ４を閉じる（ステップＳ５５）。
【００６１】
次いで、制御部４２ａは、充電命令をＣＡＮ通信部４２ｃにて中継機５に送信する（ステップＳ５６）。中継機５の制御部３２ａは、ＣＡＮ通信部３２ｃにて充電命令を受信する（ステップＳ５７）。そして、制御部３２ａは、インバンド通信部３３にて充電命令を充電スタンド１へ送信する（ステップＳ５８）。
【００６２】
充電スタンド１の制御部１２ａは、インバンド通信部１３にて充電命令を受信し（ステップＳ５９）、インバータ１１を動作させてバッテリ４１への給電を行う（ステップＳ６０）。
【００６３】
充電中において、車輌４の制御部４２ａはバッテリ４１の状態を監視し、充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ６１）。充電を完了していないと判定した場合（ステップＳ６１：ＮＯ）、制御部４２ａは処理をステップＳ５６に戻し、充電を継続する。
【００６４】
充電を完了したと判定した場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、制御部４２ａは、ＣＡＮ通信部４２ｃにて給電停止を要求する給電停止信号を充電スタンド１に送信する（ステップＳ７１）。中継機５の制御部３２ａは第１ＣＡＮ通信部にて給電停止信号を受信する（ステップＳ７２）。給電停止信号を受信した制御部３２ａは、給電停止の要求をパイロット信号通信部３２ｄにて中継機５へ送信する（ステップＳ７３）。具体的には制御部３２ａはＣＰＬＴ制御部３２ｅのスイッチＳＷ２をオフ状態にすることでパイロット信号の電圧レベルを９Ｖに変更する。
【００６５】
充電スタンド１の制御部１２ａは、ＣＰＬＴ検出部にて給電停止要求信号を検知する（ステップＳ７４）。次いで、制御部１２ａはインバータ１１の動作を停止させて給電を停止させる（ステップＳ７５）。
【００６６】
車輌４の制御部４２ａは、給電の停止を確認した後、車輌４のリレーＬ４を開く（ステップＳ７６）。そして、制御部４２ａは、アナログ制御通信部４２ｂにて充電停止信号を中継機５へ出力する（ステップＳ７７）。具体的には制御部４２ａはアナログ制御通信部４２ｂに与え、スイッチＳＷ１をオフ状態にする。スイッチＳＷ１がオフ状態になると、フォトカプラＰ４もオフ状態になる。
【００６７】
中継機５の制御部３２ａは充電停止信号を検知する（ステップＳ７８）。具体的にはアナログ制御通信部３２ｂはフォトカプラＰ４の電圧状態を監視しており、フォトカプラＰ４の受光素子によってフォトカプラＰ４がオフ状態であることを検出した場合、フォトカプラＰ４がオフ状態になったことを示す信号を制御部３２ａへ出力する。制御部３２ａは該信号を受信することで、充電停止信号を検知する。
【００６８】
充電停止信号を検知した制御部３２ａは、充電を終了するために必要な処理を実行する（ステップＳ７９）。例えば、制御部３２ａはリレーＬ１，Ｌ２をオフにする等の処理を実行する。
【００６９】
次いで、充電スタンド１の制御部１２ａは、コネクタ装置３のロック状態を解除する（ステップＳ８０）。そして、制御部１２ａはインバンド通信部１３によるＣＡＮ通信を終了させる（ステップＳ８１）。
【００７０】
次いで、中継機５の制御部３２ａはＣＡＮ通信部３２ｃ及びインバンド通信部３３によるＣＡＮ通信及びインバンド通信を停止させ（ステップＳ８２）、車輌４側の制御部４２ａはＣＡＮ通信部４２ｃによるＣＡＮ通信を終了させ（ステップＳ８３）、処理を終える。
【００７１】
このように構成された中継機５、コネクタ装置３及び給電システムにおいては、ＤＣ充電規格が異なる車輌４と、充電スタンド１との間で充電に係る制御信号を中継することにより、規格が異なる充電スタンド１によるバッテリ充電を低コストで実現することができる。
【００７２】
また、ユーザの車輌４が充電スタンド１のＤＣ充電規格に対応していないと、バッテリ４１を充電できず、規格に適合した充電スタンド１を探す間に電欠を起こす可能性があるが、本発明によれば斯かる問題を解決することができる。
【００７３】
更に、交流出力部２４を絶縁部３１によって確実に絶縁しているため、交流出力部２４から交流電圧が外部へ供給される不測の事態を防止することが可能である。
【００７４】
更にまた、蓄電池である電源３４を備えることにより、中継機５における電力供給の安全性を向上させることができる。更にまた、蓄電池である電源３１を備えることにより、中継機５における電力供給の安全性を向上させることができる。なお、蓄電池は外部電源からも充電可能である。また、蓄電池以外でも、商用電力などから供給されるＡＣ電力による起動や、太陽電池で電源を供給など、複数の方法がある。
【００７５】
（変形例）
図９は変形例に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。変形例に係る給電システムは実施の形態１と同様の充電スタンド１、充電ケーブル２、コネクタ装置３及び車輌４を備える。変形例に係るコネクタ装置３は更に給電線２１をオンオフする遮断スイッチ３５を中継機１０５に備える。遮断スイッチ３５のオンオフは、充電制御部３２によって制御される。例えば、充電制御部３２は、充電の許可があるまで遮断スイッチ３５をオフ状態にしておき、充電スタンド１及び車輌４との通信によって充電の許可が確認できた場合、遮断スイッチ３５をオン状態にするように遮断スイッチ３５のオンオフを制御する。充電制御部３２は、充電スタンド１又は車輌４から異常検知信号を受信した場合、又は図示しないセンサで過電流、過電圧、短絡等を検出した場合、遮断スイッチ３５をオン状態に制御するようにしても良い。
このように遮断スイッチ３５を備えることによって、給電システムの安全性を向上させることができる。
給電システムのその他の構成、作用及び効果は実施の形態１で説明した給電システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７６】
（実施の形態２）
図１０は実施の形態２に係る給電システムの一構成例を示したブロック図である。実施の形態２に係る給電システムは実施の形態１と同様の充電スタンド１、充電ケーブル２０２、コネクタ装置２０３及び車輌４を備える。ただし、中継機２０５がコネクタ装置２０３では無く、充電ケーブル２０２の途中に設けられている点が実施の形態１と異なる。
給電システムのその他の構成、作用及び効果は実施の形態１で説明した給電システムと同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
なお、実施の形態１及び２では中継機２０５をコネクタ装置２０３及び充電ケーブル２０２に設ける例を説明したが、給電経路の他の箇所に中継機を設けても良い。例えば、充電スタンドに設けても良いし、車輌のインレットに設けても良い。また、コネクタ装置又はインレットに着脱可能なアダプタとして構成しても良い。
【００７７】
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、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。
具体的には、本充電スタンドに充電開始ボタンを配置していないが、配置する場合もある。その場合、ボタンが押されるまでは、パイロット信号が９Ｖ発振しないなど、充電可否に影響を与えるものとする。
また、インバンド通信に認証、課金などのデータを付与する場合、中継器で処理することが可能である。その為に、中継器を内蔵したコネクタ装置にカードリーダなどの個人情報を特定する機能や電子マネー決済機能などを設けても良い。
また、充電スタンド内のインバータ（１１）や充電制御部（１２）、コネクタ装置内の充電制御部（３２）、車輌内の充電制御部（４２）内に複数の機能を一体化させているが、別のユニットとしても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１  充電スタンド
２  充電ケーブル
３  コネクタ装置
４  車輌
５  中継機
６  交流電源
１１  インバータ
１１ａ  ＡＣ／ＤＣ変換部
１１ｂ  保護回路
１２  充電制御部
１２ａ  制御部
１２ｂ  地絡検知部
１２ｄ  パイロット信号通信部（パルス信号通信部）
１２ｅ  ＣＰＬＴ出力部
１２ｆ  ＣＰＬＴ検出部
１２ｇ  発振器
１３  インバンド通信部
１４  安全回路
２１  給電線
２２  パイロット信号線
２３  グランド線
２４  交流出力部
３１  絶縁部
３２  充電制御部
３２ａ  制御部
３２ｂ  アナログ制御通信部
３２ｃ  ＣＡＮ通信部
３２ｄ  パイロット信号通信部（パルス信号通信部）
３２ｅ  ＣＰＬＴ出力部
３２ｆ  ＣＰＬＴ検出部
３３  インバンド通信部
３４  電源
３５  遮断スイッチ
４０  インレット
４１  バッテリ
４２  充電制御部
４２ａ  制御部
４２ｂ  アナログ制御通信部
４２ｃ  ＣＡＮ通信部
４３  アナログ制御線
４３ａ  第１の通信線
４３ｂ  第２の通信線
４３ｃ  第３の通信線
４３ｄ  第４の通信線
４３ｅ  第５の通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014124034.tif 000009
【図８】
2014124034.tif 000010
【図９】
2014124034.tif 000011
【図１０】
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