(57)【要約】【課題】自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる、車両に搭載されるバッテリのための充電装置を提供する。【解決手段】充電スタンド１は、電気自動車４との間で所定の制御信号をやり取りすると共に車載バッテリ６への充電電力の供給を行う給電モジュール１０と、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査するための検査モジュール２０とを備えている。検査モジュール２０は、電気自動車４の代わりに給電モジュール１０との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、車載バッテリ６の代わりに充電電力の供給を受けることによって、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査する。【選択図】図４
2014036553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリのための充電装置であって、
前記車両との間で所定の制御信号をやり取りすると共に前記バッテリへの充電電力の供給を行う給電手段と、
前記車両の代わりに前記給電手段との間で前記所定の制御信号をやり取りすると共に、前記バッテリの代わりに前記給電手段から前記充電電力の供給を受けることによって、前記給電手段が正常に動作可能であるか否かを検査する検査手段と
を備える、車両に搭載されるバッテリのための充電装置。
【請求項２】
前記給電手段に電気的に接続される第１接続手段と、
前記検査手段に電気的に接続される第２接続手段と
をさらに備え、
前記第１接続手段と前記第２接続手段とが接続されると、前記給電手段と前記検査手段との間で前記所定の制御信号および前記充電電力が伝達される、請求項１に記載の車両に搭載されるバッテリのための充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載されるバッテリのための充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）や電気モータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）が普及してきている。これら電気自動車やプラグインハイブリッド車には、電気モータを駆動する電力を蓄えるためのバッテリが搭載されており、バッテリへの充電を行うための各種充電装置が開発されている。
【０００３】
現在、最も一般的な充電装置では、車両と充電装置とを専用の充電ケーブルによって接続し、当該充電ケーブルを経由して車両と充電装置との間の制御信号のやり取りやバッテリへの充電電力の供給が行われる。
【０００４】
上記のような充電装置において、何らかの異常が発生して充電装置による車載バッテリへの充電動作が正常に行われない場合には、その異常の発生箇所を正確に特定する必要がある。例えば、特許文献１には、車両と充電装置とを接続する充電ケーブルの異常を検出可能な発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６１９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、異常の原因が充電ケーブル以外にある場合にはその箇所を特定することができず、何らかの異常が発生して充電動作が正常に行われない場合に、それが充電装置側の異常であるのか、それとも車両側の異常であるのかを判別することができない。そのため、自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる充電装置が望まれる。
【０００７】
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる、車両に搭載されるバッテリのための充電装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両に搭載されるバッテリのための充電装置は、車両との間で所定の制御信号をやり取りすると共にバッテリへの充電電力の供給を行う給電手段と、車両の代わりに給電手段との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、バッテリの代わりに給電手段から充電電力の供給を受けることによって、給電手段が正常に動作可能であるか否かを検査する検査手段とを備える。
【０００９】
また、給電手段に電気的に接続される第１接続手段と、検査手段に電気的に接続される第２接続手段とをさらに備え、第１接続手段と第２接続手段とが接続されると、給電手段と検査手段との間で所定の制御信号および充電電力が伝達されるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る車両に搭載されるバッテリのための充電装置によれば、自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に係る充電スタンドを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る充電スタンドの内部構成を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る充電スタンドの自己診断動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態に係る充電スタンドの自己診断動作を実行する際の内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態．
この発明の実施の形態に係る充電スタンド１を図１に示す。
充電スタンド１は、電力系統から供給される単相２００〜２４０Ｖの交流電力を車載バッテリ６への充電に適した単相１００Ｖの交流電力に変換して出力する機能を有している。充電スタンド１から延びる充電ケーブル２の先端には充電コネクタ３が取り付けられており、充電コネクタ３を電気自動車４の車両インレット５に挿入すると、充電スタンド１と電気自動車４との間で所定の制御信号のやり取りが行われると共に、充電スタンド１から車載バッテリ６への充電電力の供給が行われる。また、充電スタンド１は、自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断する機能を有しており、当該自己診断動作を実行する際に使用する模擬車両インレット７を備えている。
【００１３】
（１．充電スタンドの内部構成）
充電スタンド１の内部構成を図２に模式的に示す。充電スタンド１は、ＳＡＥＪ１７７２標準規格（SAE Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler参照）に準拠して構成されており、電気自動車４との間で所定の制御信号をやり取りすると共に車載バッテリ６への充電電力の供給を行う給電モジュール１０を備えている。また、充電スタンド１は、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査するための検査モジュール２０を備えている。給電モジュール１０の構成は上記標準規格におけるＥＶ電気機器側の構成に対応し、検査モジュール２０の構成は上記標準規格における車両側の構成に対応する。
【００１４】
（２．給電モジュールの内部構成）
給電モジュール１０は、電力変換ユニット１１と、電圧検出ユニット１２と、給電制御ユニット１３とを備えている。また、給電モジュール１０は４本の信号線Ｌ１〜Ｌ４を有しており、それぞれＡＣ電力線Ｌ１、Ｌ２、機器接地線Ｌ３、制御パイロット線Ｌ４と名付けられている。ＡＣ電力線Ｌ１、Ｌ２は電力変換ユニット１１に接続されており、機器接地線Ｌ３は充電ユニット１の筐体に接地されており、制御パイロット線Ｌ４は抵抗Ｒ１を介して給電制御ユニット１３に接続されている。
【００１５】
また、各信号線Ｌ１〜Ｌ４の一端は、充電コネクタ３の各端子Ｐ１〜Ｐ４に電気的に接続されている。なお、充電コネクタ３の端子Ｐ５は、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ７およびスイッチＳＷ３を介して機器接地線Ｌ３に接続されている。スイッチＳＷ３は、充電コネクタ３のラッチ・アンド・リリース・ボタン８と機械的に連動しており、充電コネクタ３がインレットに挿入された状態でユーザによってラッチ・アンド・リリース・ボタン８が操作されると開状態となり、それ以外の時は閉状態である。
【００１６】
電力変換ユニット１１は、電力系統から供給される単相２００〜２４０Ｖの交流電力を単相１００Ｖの交流電力に変換し、ＡＣ電力線Ｌ１、Ｌ２に出力する。
【００１７】
電圧検出回路１２は、制御パイロット線Ｌ４上の制御信号の電圧を検出し、給電制御ユニット１３に出力する。
【００１８】
給電制御ユニット１３は、充電スタンド１が車載バッテリ６への充電動作を行う際には、制御パイロット線Ｌ４を経由して電気自動車４との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、電力変換ユニット１１を制御することによって充電スタンド１から車載バッテリ６への充電電力の供給を制御する。また、給電制御ユニット１３は、充電スタンド１が自己診断動作を実行する際には、制御パイロット線Ｌ４を経由して次に述べる検査モジュール２０の検査制御ユニット２４との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、電力変換ユニット１１を制御することによって検査モジュール２０に充電電力を供給する。
【００１９】
（３．検査モジュールの内部構成）
検査モジュール２０は、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査するためのモジュールであり、電気自動車４の代わりに給電モジュール１０との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、車載バッテリ６の代わりに給電モジュール１０から充電電力の供給を受ける。検査モジュール２０は、電圧・周波数検出ユニット２１と、電圧検出ユニット２２と、電圧検出ユニット２３と、検査制御ユニット２４とを備えている。また、検査モジュール２０は５本の信号線Ｌ１’〜Ｌ５’を有しており、それぞれチャージャー線Ｌ１’、Ｌ２’、シャーシ接地線Ｌ３’、制御パイロット線Ｌ４’、近接検知線Ｌ５’と名付けられている。チャージャー線Ｌ１’、Ｌ２’は電圧検出ユニット２３に接続されており、シャーシ接地線Ｌ３’は充電ユニット１の筐体に接地されており、制御パイロット線Ｌ４’は電圧・周波数検出ユニット２１に接続されており、近接検知線Ｌ５’は電圧検出ユニット２２に接続されている。
【００２０】
また、制御パイロット線Ｌ４’の途中にはダイオードＤ１が接続されており、ダイオードＤ１のカソード側とシャーシ接地線Ｌ３’との間には、抵抗Ｒ３が接続されると共に、抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ２とが直列に接続されている。スイッチＳＷ２は、検査制御ユニット２４によって制御され、通常は開状態である。また、近接検知線Ｌ５’には、抵抗Ｒ４を介して＋５Ｖの直流電源Ｖｏが接続されている。
【００２１】
さらに、各信号線Ｌ１’〜Ｌ５’の一端は、模擬車両インレット７の各端子Ｐ１’〜Ｐ５’に電気的に接続されている。また、模擬車両インレット７の内部における近接検知線Ｌ５’とシャーシ接地線Ｌ３’との間には、抵抗Ｒ５が接続されている。
【００２２】
電圧・周波数検出ユニット２１は、制御パイロット線Ｌ４’上の制御信号（パイロット信号）の電圧および周波数を検出し、検査制御ユニット２４に出力する。
【００２３】
電圧検出ユニット２２は、近接検知線Ｌ５’上の電圧を検出し、検査制御ユニット２４に出力する。
【００２４】
電圧検出ユニット２３は、チャージャー線Ｌ１’、Ｌ２’に供給される充電電力の電圧を検出し、検査制御ユニット２４に出力する。
【００２５】
検査制御ユニット２４は、制御パイロット線Ｌ４’を経由して給電モジュール１０の給電制御ユニット１２との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、電圧・周波数検出ユニット２１、電圧検出ユニット２２、および電圧検出ユニット２３からの出力信号を監視することによって、給電モジュール１０による充電電力の供給動作が正常に行われるか否かを検査する。
【００２６】
次に、この実施の形態に係る充電スタンド１における、自身が正常に動作可能であるか否かを検査する自己診断動作について、図３〜４を参照して説明する。なお、以下に説明する自己診断動作において、給電モジュール１０と検査モジュール２０との間で行われる動作は、充電スタンド１が車載バッテリ６への充電を行う際に給電モジュール１０と電気自動車４との間で行われる動作と同様のものであり、検査モジュール２０が電気自動車４の代わりに給電モジュール１０との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、車載バッテリ６の代わりに充電電力の供給を受ける。
【００２７】
まず、充電スタンド１が自己診断動作を行う際には、ユーザによって充電コネクタ３が模擬車両インレット７に挿入される（図３：ステップＳ１）。その結果、充電コネクタ３の各接点Ｐ１〜Ｐ５が模擬車両インレット７の各接点Ｐ１’〜Ｐ５’と電気的に接続され、図４に模式的に示されるように、給電モジュール１０側の各信号線Ｌ１〜Ｌ５と検査モジュール側の各信号線Ｌ１’〜Ｌ５’とが電気的に接続される。
【００２８】
この際、近接検知線Ｌ５とＬ５’が接続されることによって、当初から形成されていた直流電源Ｖｏから抵抗Ｒ４、Ｒ５を経由してシャーシ接地に至る電流経路と並列に、直流電源Ｖｏから抵抗Ｒ６、スイッチＳＷ３を経由して接地に至る電流経路が新たに形成され、電圧検出ユニット２２によって検出される電圧が変化する。検査制御ユニット２４は、電圧検出ユニット２２によって検出される当該電圧の変化によって、充電コネクタ３が模擬車両インレット７に挿入されたことを検知し、図示しないドライブ・インターロック機構を作動させることによって充電コネクタ３を模擬車両インレット７内に固定する（ステップＳ２）。
【００２９】
また、制御パイロット線Ｌ４とＬ４’が接続されることによって、給電制御ユニット１３から抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３を経由してシャーシ接地線Ｌ３’に至る電流経路が形成される。給電制御ユニット１３は、初期状態では＋１２Ｖの直流電圧を制御パイロット線Ｌ４上に出力しており、検査制御ユニット２４は、当該＋１２Ｖの直流電圧が抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、および抵抗Ｒ３で分圧された電圧が電圧・周波数検出ユニット２１によって検出されるか否かを確認することによって、給電制御ユニット１３が初期状態において正常な制御信号を出力しているか否かを検査する（ステップＳ３）。
【００３０】
一方、給電制御ユニット１３は、電圧検出ユニット１２によって検出される電圧が初期状態の＋１２Ｖから上記分圧された電圧に変化したことによって、充電コネクタ３が模擬車両インレット７に挿入されたことを検知する（ステップＳ４）。そして、＋／−１２Ｖの方形波を制御パイロット線Ｌ４上に出力し、給電ユニット１０が充電電力を供給可能な状態にあることを示す（ステップＳ５）。
【００３１】
この際、検査ユニット２０は、上記の方形波が抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、および抵抗Ｒ３で分圧された信号が電圧・周波数検出ユニット２１によって検出されるか否かを確認することによって、給電制御ユニット１３が正常な制御信号を出力しているか否かを検査する（ステップＳ６）。
【００３２】
給電制御ユニット１３が正常な制御信号を出力していることが確認されると、検査ユニット２０は、スイッチＳＷ２を閉状態に制御し、給電ユニット１０からの充電電力の供給を受け入れ可能な状態にあることを示す（ステップＳ７）。スイッチＳＷ２が閉状態になると、抵抗Ｒ３と並列に抵抗Ｒ２が接続されるため、電圧検出ユニット１２によって検出される電圧が低下する。
【００３３】
この際、給電制御ユニット１３は、電圧検出ユニット１２によって検出される上記電圧の低下によって、検査ユニット２０が充電電力の供給を受け入れ可能な状態にあることを検知する（ステップＳ８）。そして、電圧検出手段１２によって検出される方形波の高サイドが抵抗Ｒ１〜Ｒ３、およびダイオードＤ１によって決まる所定の値であり、かつ低サイドが−１２Ｖであることを確認することによって、機器接地線Ｌ３とシャーシ接地線Ｌ３’とが正しく接続されていることを確認する（ステップＳ９）。
【００３４】
次に、検査制御ユニット２４は、給電制御ユニット１３から出力されて電圧・周波数検出ユニット２１によって検出される方形波のデューティ・サイクルを測定し、給電制御ユニット１３が正常なデューティ・サイクルを有する制御信号を出力しているか否かを検査する（ステップＳ１０）。
【００３５】
次に、給電制御ユニット１３は、制御信号の出力を継続したまま電力変換ユニット１１を制御し、ＡＣ電力線Ｌ１、Ｌ２上に所定の充電電力（１００Ｖの単相交流電力）を出力する（ステップ１１）。
【００３６】
この際、検査制御ユニット２４は、ＡＣ電力線Ｌ１、Ｌ２と接続されているチャージャー線Ｌ１’、Ｌ２’に供給される充電電力の電圧を電圧検出ユニット２３によって検出し、給電モジュール１０が正常な充電電力を供給しているか否かを検査する（ステップＳ１２）。
【００３７】
最後に、検査制御ユニット２４は、自身が上記ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ１０、Ｓ１２で行った検査において異常が発見されたか否かを調べ、検査結果を表示パネル（図示せず）上に表示する（ステップＳ１３）。ユーザは、表示パネルを確認することによって自己診断動作の結果を知ることができ、充電スタンド１に異常があるか否かを判断することができる。
【００３８】
以上説明したように、この実施の形態に係る充電スタンド１は、電気自動車４との間で所定の制御信号をやり取りすると共に車載バッテリ６への充電電力の供給を行う給電モジュール１０と、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査するための検査モジュール２０とを備えている。検査モジュール２０は、電気自動車４の代わりに給電モジュール１０との間で所定の制御信号をやり取りすると共に、車載バッテリ６の代わりに充電電力の供給を受けることによって、給電モジュール１０が正常に動作可能であるか否かを検査する。これにより、充電スタンド１は、自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる。
【００３９】
上記の実施の形態では、本発明をＳＡＥＪ１７７２標準規格に準拠して構成された充電スタンド１を例に説明したが、本発明の適用可能な範囲はこれに限定されるものではなく、その他の各種充電スタンドにおいても、本発明と同様の方法によって自身が正常に動作可能であるか否かを自己診断することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  充電スタンド（充電装置）、３  充電コネクタ（第１接続手段）、４  電気自動車（車両）、６  車載バッテリ（バッテリ）、７  模擬車両インレット（第２接続手段）、１０  給電モジュール（給電手段）、２０  検査モジュール（検査手段）。
【図１】
2014036553.tif 000003
【図２】
2014036553.tif 000004
【図３】
2014036553.tif 000005
【図４】
2014036553.tif 000006