(57)【要約】【課題】電気自動車にコネクタを接続した時点で、電電気自動車にコネクタが接続されたことを判定可能な充放電装置を実現する。【解決手段】蓄電池を搭載する車両の充電口に接続されるコネクタを備え、コネクタを充電口に接続することにより、蓄電池に対する充放電を行う充放電装置であって、充電口にコネクタが接続されることにより、車両側の電源電圧が印加されるアナログ線と、充電口にコネクタが接続されることにより、車両側の接地電圧（ＦＧ）が印加される接地線（３２ｆ）と、接地線（３２ｆ）に配置されており、接地線（３２ｆ）を流れる電流の電流値を検出する電流検出器（５１）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】
蓄電池を搭載する車両の充電口に接続されるコネクタを備え、前記コネクタを前記充電口に接続することにより、前記蓄電池に対する充放電を行う充放電装置であって、
アナログ信号を送受信するための信号線であって、前記充電口に前記コネクタが接続されることにより、前記車両側の電源からの電圧が印加される信号線と、
前記充電口に前記コネクタが接続されることにより、前記車両側において接地される接地線と
を含み、前記信号線から前記接地線へと繋がる接続回路と、
前記接続回路に配置されており、前記接続回路を流れる電流の電流値を検出する電流検出部と
を備えることを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
前記接続回路には、前記接地線へ電流を流入させるとともに、充電準備作業のシーケンスの進展に伴い前記接地線へ流入させる電流量が変化する他の信号線が接続されており、
前記シーケンスを参照し、かつ、前記電流検出部の検出結果に基づき、前記シーケンスが正常に実行されているか否かを判定する判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の充放電装置。
【請求項３】
前記電流検出部は、前記接地線の、前記コネクタから前記充電口に向かう第１方向に流れる電流及び前記充電口から前記コネクタに向かう第２方向に流れる電流の各電流値を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の充放電装置。
【請求項４】
前記電流検出部は、前記第１方向に流れる電流を検出する第１フォトカプラ及び前記第２方向に流れる電流を検出する第２フォトカプラを含むことを特徴とする請求項３に記載の充放電装置。
【請求項５】
前記コネクタが前記充電口にロックされた後または前記充放電装置と前記車両とのＣＡＮ通信が開始した後、前記電流検出部の検出結果の如何にかかわらず、前記コネクタが前記充電口に接続されたものと判定する判定部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に対して充放電を行うための充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄ガスによる環境負荷が大きい内燃機関を用いた自動車に代わって、電力により駆動する電気自動車が普及し始めている。電気自動車には、走行時に用いられる電力を蓄える大容量の蓄電池が搭載されている。
【０００３】
電気自動車は、充放電装置から蓄電池に対する充放電が行われる。充放電装置は、コネクタを電気自動車に設けられる充電口に接続し、電気自動車に搭載された蓄電池に対する充放電を行う。
【０００４】
特許文献１には、ＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）仕様に準拠する、充電器と電気自動車とのインターフェース構成が用いられた充電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１４９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＨＡｄｅＭＯ仕様の充電システムにおける充電シーケンスは以下のとおりとなっている。
【０００７】
まず、ユーザによって、充電器のスタートボタンが押されることにより、充電シーケンスが始まる。スタートボタンが押されると、充電器は、充電開始信号を電気自動車側へ送るためのリレー（ｄ１）（「ｄ１」は、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様において当該リレーに対して一般的に使用されている記号である。以下、ＣＨＡｄｅＭＯ仕様において特定の要素に対して一般的に使用されている記号を（ ）とともに付記する。）をオンする。電気自動車では、充電開始信号が送られてくると、フォトカプラ（ｆ）が励起される。これにより、電気自動車は充電操作が開始されたことを認識し、各種情報をＣＡＮ（Controller Area Network）通信によって充電器へ送る。その後、充電器と電気自動車との間でＣＡＮ通信や他の信号の授受を行いつつ絶縁確認試験等の充電準備動作を進め、充電準備動作が完了すると、充電を開始することになる。
【０００８】
ところが、上記充電シーケンスによれば、充電器が電気自動車との接続を確認できるのは、電気自動車側からＣＡＮ通信による情報を受け取った段階となる。そして、ＣＡＮ通信を開始するためには、ユーザが、事前に充電器のコネクタを電気自動車の充電口へ接続した上で、充電器のスタートボタンを押す必要がある。そのため、ユーザは、まず充電器側へ歩み寄り充電器のコネクタを手に取り、次にこのコネクタを持って電気自動車側へ移動して電気自動車の充電口へコネクタを接続し、再び、電気自動車側から充電器側に戻り、充電器のスタートボタンを押して充電シーケンスを開始させなければならない。ユーザにしてみれば非常に手間な作業である。
【０００９】
仮に、上述の手順、すなわち、スタートボタンを押してリレー（ｄ１）をオンしてフォトカプラ（ｆ）を励起させた後にＣＡＮ通信を行う、といった手順を経ることなく、電気自動車にコネクタを接続した時点で、充電器において接続確認ができるようになれば、このような、充電器と電気自動車との間を行ったり来たりする、手間な作業をユーザに強いる必要のない充電シーケンスを構築することが可能となる。
【００１０】
一方、充電器のリレー（ｄ１）のオン動作を、ユーザによるスタートボタンの押下をトリガーとするのではなく、例えば周期的に行うことにより、上記充電シーケンスを実行させてＣＡＮ通信によって接続確認を行うことも可能ではある。しかし、このようにすると、リレー（ｄ１）をオンしてからＣＡＮ通信開始までに時間を要するために接続確認までのタイムラグが発生してしまう。さらに、上記充電シーケンスを実行すると、電気自動車側の補機バッテリの電力消費を消費することになるので、補機バッテリが充電不足となるおそれも懸念される。このため、接続確認のためにリレー（ｄ１）をオンすることは時間的にもコスト的にも無駄が多い。
【００１１】
また、充電器は、充電器による充電作業のスケジュール管理などを行う上位装置によって制御される場合もある。この場合においても、上記充電シーケンスを実行させなければ接続確認をできないと、充電開始を上位装置が判断したときには、とりあえず上記充電シーケンスを実行させてみて接続確認を行わなければならない。そのため、上位装置による制御が非効率となるとともに、上位装置側による充電器の運用スケジュールを立てることも困難となる。
【００１２】
上記の課題に鑑み、本発明の一態様は、電気自動車にコネクタを接続した時点で、電気自動車にコネクタが接続されたことを判定可能な充放電装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る充放電装置は、蓄電池を搭載する車両の充電口に接続されるコネクタを備え、前記コネクタを前記充電口に接続することにより、前記蓄電池に対する充放電を行う充放電装置であって、アナログ信号を送受信するための信号線であって、前記充電口に前記コネクタが接続されることにより、前記車両側の電源からの電圧が印加される信号線と、前記充電口に前記コネクタが接続されることにより、前記車両側において接地される接地線とを含み、前記信号線から前記接地線へと繋がる接続回路と、前記接続回路に配置されており、前記接続回路を流れる電流の電流値を検出する電流検出部とを備える。
【００１４】
上記構成によれば、充電口にコネクタが接続されると、接地線に電流が流れる。電流検出部が接地線に流れる電流を検出することにより、コネクタが車両の充電口に接続された状態であると判定することができる。
【００１５】
前記接続回路には、前記接地線へ電流を流入させるとともに、充電準備作業のシーケンスの進展に伴い前記接地線へ流入させる電流量が変化する他の信号線が接続されており、
前記シーケンスを参照し、かつ、前記電流検出部の検出結果に基づき、前記シーケンスが正常に実行されているか否かを判定する判定部を備えることが好ましい。
【００１６】
前記電流検出部は、前記接地線の、前記コネクタから前記充電口に向かう第１方向に流れる電流及び前記充電口から前記コネクタに向かう第２方向に流れる電流の各電流値を検出することが好ましい。
【００１７】
前記電流検出部は、前記第１方向に流れる電流を検出する第１フォトカプラ及び前記第２方向に流れる電流を検出する第２フォトカプラを含むことが好ましい。
【００１８】
前記コネクタが前記充電口にロックされた後または前記充放電装置と前記車両とのＣＡＮ通信が開始した後、前記電流検出部の検出結果の如何にかかわらず、前記コネクタが前記充電口に接続されたものと判定する判定部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、電気自動車にコネクタを接続した時点で、電気自動車にコネクタが接続されたことを判定可能な充放電装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る充放電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】コネクタと充電口との間のインターフェース構成を示す概略図である。
【図３】一対のフォトカプラの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００２２】
本実施形態は、充放電装置と、この充放電装置により充放電される車両とからなるシステムに関するものである。本実施形態において、充放電装置及び車両は、ＣＨＡｄｅＭＯ方式による充放電を行うものであり、車両は電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））である。
【００２３】
ただし、本発明は、ＣＨＡｄｅＭＯ以外の方式、例えばコンボ（Combined Charging System）方式にも適用可能である。また、本発明が対象とする車両は、電気自動車に限定されず、プラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle））であってもよい。
【００２４】
本実施形態について図１〜図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る充放電装置１の概略構成を示すブロック図である。充放電装置１は、充放電装置本体１０と、コネクタ２０と、ケーブル３０と、を備えている。図１に示すように、コネクタ２０が車両（電気自動車）４０の充電口４１に接続されることにより、車両４０に搭載された蓄電池（図示省略）の充放電が行われる。充放電装置１は、公共施設や民間事業者の施設内や、一般住宅やマンションの駐車場等に設置される。
【００２６】
なお、充放電装置１は、車両４０の蓄電池への充電を行うとともに、車両４０の蓄電池を放電し、車両４０から家庭等の施設への給電を行うもの（Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）システム）である。
【００２７】
充放電装置本体１０は、車両４０に搭載された蓄電池を充放電するためのものである。充放電装置本体１０は、商用電力系統（図示省略）に接続されており、商用電力系統から供給される電力を用いて車両４０の蓄電池を充電する。
【００２８】
コネクタ２０は、車両４０の充電口４１に接続されるものである。コネクタ２０は、車両４０の蓄電池の充放電時、車両４０の充電口４１にロックされて充電口４１から外れない機構を有している。この機構によるロックは、充放電装置１の充放電動作の停止により、解除される。
【００２９】
ケーブル３０は、一端が充放電装置本体１０に接続され、他端にコネクタ２０が設けられている。ケーブル３０には、動力線３１、アナログ線３２及びＣＡＮ信号線３３が含まれている。
【００３０】
動力線３１は、車両４０の蓄電池を充放電するために、充放電装置本体１０からコネクタ２０に、及びコネクタ２０から充放電装置本体１０に電力を供給するものである。
【００３１】
アナログ線３２及びＣＡＮ信号線３３は、車両４０の蓄電池を充放電する際、充放電装置本体１０とコネクタ２０との間でやり取りされる各種の信号を送受信するものである。アナログ線３２では、アナログ信号が送受信される。アナログ線３２及びＣＡＮ信号線３３を通してやり取りされる信号については後述する。
【００３２】
図２は、車両４０の充電口４１に充放電装置１のコネクタ２０が接続された場合における、コネクタ２０と充電口４１との間のインターフェース構成を示す概略図である。図２に示したインターフェース構成は、ＣＨＡｄｅＭＯ規格書等により知られている構成であるため、その構成及び動作についての詳細な説明を省略する。以下では、充放電装置１の特徴部分を説明するために参照すべき個所を中心に説明することとする。
【００３３】
図２に示すように、充放電装置１側には、リレー（ｄ１）１０１、リレー（ｄ２）１０２、フォトカプラ（ｊ）１０３及びＣＡＮ回路１０４が設けられている。車両４０側には、車両コンタクタ２０１、フォトカプラ（ｆ）２０２、フォトカプラ（ｇ）２０３、フォトカプラ（ｈ）２０４、フォトカプラ（ｋ）２０５、ＣＡＮ回路２０６及び抵抗（Ｒ４）２０７が設けられている。なお、抵抗（Ｒ４）２０７が設けられていない構成であっても構わない。
【００３４】
また、充放電装置１と車両４０との間には、正電位側ライン３１ａ及び負電位側ライン３１ｂからなる上述の動力線３１、充放電コネクタ１２Ｖ線３２ａ（電源線）、第１作業開始停止線３２ｂ、第２作業開始停止線３２ｃ、充放電コネクタ接続確認線３２ｄ、作動許可禁止線３２ｅ及び接地線３２ｆからなる上述のアナログ線３２、並びに、上述のＣＡＮ信号線３３が設けられている。なお、充放電コネクタ１２Ｖ線３２ａは、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に従うインターフェース構成に選択的に付加されるオプション機能構成３００に含まれるものである。補助蓄電池３０１は、車両４０のシステム駆動等に用いられる、周知の補機バッテリであり、車両４０の走行時に用いられる電力を蓄える大容量の蓄電池とは別途、車両４０に搭載されるものである。車両１２Ｖ（ＶＢ）は補助蓄電池３０１から供給される。また、スイッチ３０２は通常オンされており、例えば停電時に、補助蓄電池３０１に蓄えられた電力が充放電コネクタ１２Ｖ線３２ａを通して充放電装置１側に供給される。充放電装置１は、補助蓄電池３０１から供給される電力を用いて、充放電装置１の充放電動作を制御する制御部を稼働する。なお、回り込み防止回路３０３は、充放電装置１２Ｖ（ＶＡ）から充放電コネクタ１２Ｖ線３２ａを介して車両４０に電力が供給されてしまうことを防止するための回路である。
【００３５】
ここで注目すべきは、充放電装置１側には、図２に示すように、接地線３２ｆに接続された電流検出器５１（電流検出部）及び判定回路５２（判定部）がさらに設けられた点である。電流検出器５１は、充電口４１へのコネクタ２０の接続後における、充放電コネクタ接続確認線３２ｄに流れる電流を検出する。判定回路５２は、電流検出器５１の検出結果に基づき、充電口４１へのコネクタ２０の接続を判定する。
【００３６】
充放電装置１の充電を行うための準備作業においては、従来であれば、図２に示すように、まず、充放電装置１側のリレー（ｄ１）１０１をオンすると、車両４０側のフォトカプラ（ｆ）２０２が駆動し、車両４０はリレー（ｄ１）１０１のオンを検出する。車両４０は、リレー（ｄ１）１０１のオンを検出すると、充放電装置１とのＣＡＮ通信を開始するために、ＣＡＮ信号線３３を通して信号を送信する。充放電装置１は、車両４０からのＣＡＮ通信の信号を受信すると、車両４０にＣＡＮ通信の信号を送信する。
【００３７】
このようにして充放電装置１と車両４０との間のＣＡＮ通信が成立した後、充放電装置１は車両４０から作動許可禁止線３２ｅを介して充電許可信号を受信し、ロック機構によってコネクタ２０を充電口４１にロックする。
【００３８】
次に、充放電装置１は、リレー（ｄ２）１０２をオンして、充放電装置１の準備が完了したことを、第２作業開始停止線３２ｃを介して、車両４０に伝え、充電準備作業を終了する。
【００３９】
上述した通り、従来であれば、充放電装置１側では、充電口４１へのコネクタ２０の接続は、ＣＡＮ回路１０４とＣＡＮ回路２０６との間におけるＣＡＮ通信によって認識される。このため、ユーザが、充放電装置１に車両４０の蓄電池の充電を開始させるためには、コネクタ２０を充放電装置１側から車両４０側へと持参し、車両４０にコネクタ２０を接続した後、再び、車両４０側から充放電装置１に戻り、充放電装置１に設けられたスタートボタンを操作することにより、充放電装置１に車両４０の蓄電池の充電を開始させるのが通常であった。
【００４０】
これに対し、電流検出器５１を設けることにより、充放電装置１では、ＣＡＮ通信を行ったり、ユーザがスタートボタンを操作したりすることなく、充電口４１へのコネクタ２０の接続を判定することができる。以下、電流検出器５１及び電流検出器５１に接続された判定回路５２の構成及び機能について説明する。
【００４１】
電流検出器５１は、図２に示すように、接地線３２ｆに接続されており、接地線３２ｆを流れる電流の電流値を検出する。電流検出器５１は、接地線３２ｆを、Ｘ１方向及びＸ２方向のいずれの方向に流れる電流であっても、それらの電流値を検出可能である。
【００４２】
充放電装置１のコネクタ２０が車両４０の充電口４１に接続されると、ＶＢ（車両１２Ｖ）から接地線３２ｆ介してＦＧ（フレームグランド）までの経路が形成される。具体的には、ＶＢ→フォトカプラ（ｈ）２０４の発光ダイオード→充放電コネクタ接続確認線３２ｄ→接地線３２ｆ→ＦＧを結ぶ経路である。言い換えれば、充放電コネクタ接続確認線３２ｄから接地線３２ｆへと繋がる接続回路が構成されることになる。この接続回路上の上記経路（以下、「電流伝達経路」と称する。）の形成により、充放電コネクタ接続確認線３２ｄ及び接地線３２ｆに電流が流れることになる。
【００４３】
電流検出器５１は、この電流の電流値を検出し、検出された電流値を示す検出信号ｓ１を出力する。判定回路５２は、検出信号ｓ１の出力により、充放電装置１のコネクタ２０が車両４０の充電口４１に接続された状態であると判定することができる。
【００４４】
さらに、判定回路５２は、検出信号ｓ１に加えて、上述した充電準備作業のシーケンスを含むシーケンス情報も入力される。判定回路５２は、シーケンス情報を参照することにより、上述した充電準備作業のシーケンスが現在どのステップまで進んでいるか、特定可能である。判定回路５２は、電流検出器５１から検出信号ｓ１が入力されると、シーケンス情報を参照し、現在実施されているステップを特定する。判定回路５２は、検出信号ｓ１が示す電流値が、特定されたステップにて接地線３２ｆに流れる電流の電流値として妥当であるか否かを判定する。妥当であると判定された場合には、その判定結果は、判定信号ｓ２の出力により、充放電装置１に通知される。
【００４５】
例えば、リレー（ｄ１）１０１及びリレー（ｄ２）１０２がともにオンした場合、ＶＡ→第１作業開始停止線３２ｂ→フォトカプラ（ｇ）２０３の発光ダイオード→第２作業開始停止線３２ｃ→接地線３２ｆ→ＦＧを結ぶ経路が形成される。言い換えれば、第１作業開始停止線３２ｂから接地線３２ｆへと繋がる接続回路が構成されることになる。判定回路５２は、検出信号ｓ１が示す電流値が、リレー（ｄ１）１０１及びリレー（ｄ２）１０２がともにオンするステップにて接地線３２ｆに流れる電流の電流値として妥当であるか否かを判定する。妥当であると判定すれば、判定回路５２は、判定信号ｓ２を出力する。このようにして、リレー（ｄ１）１０１及びリレー（ｄ２）１０２が正常にオンしているか否かについて判定可能である。作動許可禁止線３２ｅを介した充電許可信号の送受信についても、同様に判定可能である。
【００４６】
つまり、充電準備作業のシーケンスの進展に伴い、接地線３２ｆと接地線３２ｆに繋がる他のアナログ線３２とから構成される接続回路は変化する。この接続回路の変化に伴い、接地線３２ｆへ流入する電流量及びその方向も変化する。したがって、判定回路５２は、シーケンス情報と、電流検出器５１により検出される電流量及びその電流方向とに基づき、充電準備作業のシーケンスが正常に実行されているか否かを判定することができる。
【００４７】
なお、接地線３２ｆに流れる電流の電流値検出は、上述の電流検出器５１に代えて、コンパレータや高ＣＴＲのフォトカプラを用いたり、Ａ／Ｄ変換後の電流値をＣＰＵで計測したりしても良い。
【００４８】
例えば、上述の電流検出器５１に代えて、図３に示すように、第１フォトカプラ５３１及び第２フォトカプラ５３２からなる一対のフォトカプラ５３（電流検出部）を用いても良い。第１フォトカプラ５３１はＸ１方向に流れる電流を検出し、第２フォトカプラ５３２はＸ２方向に流れる電流を検出する。第１フォトカプラ５３１及び第２フォトカプラ５３２はそれぞれ、検出信号ｓ１を判定回路５２に出力する。
【００４９】
判定回路５２は、充放電装置１のコネクタ２０が車両４０の充電口４１に接続された状態であると判定した後にコネクタロックがかかると、それ以後はコネクタロックが解除されるまで、検出信号ｓ１の出力の有無にかかわらず、充放電装置１のコネクタ２０が車両４０の充電口４１に接続された状態であると判定すれば良い。また、コネクタロック後とはせずに、ＣＡＮ通信確立後としても良い。コネクタロック後またはＣＡＮ通信確立後であれば、コネクタ２０が充電口４１に接続された状態であることは明らかだからである。こうすることにより、接地線３２ｆに流れる電流変動により検出信号ｓ１の出力が停止した場合でも、判定回路５２による誤判定を招くことはない。
【００５０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述の実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
接地線３２ｆに流れる電流の検出は、上述の電流検出器５１に代えて、コンパレータや高ＣＴＲのフォトカプラを用いたり、Ａ／Ｄ変換後の電流値をＣＰＵで計測したりしても良い。
【００５２】
また、充放電装置１は、車両４０の蓄電池への充電を行う充電装置、車両４０の蓄電池を放電し、車両４０から家庭等の施設への給電を行う放電装置であっても構わない。
【符号の説明】
【００５３】
１  充放電装置、１０  充放電装置本体、２０  コネクタ、３０  ケーブル、３１  動力線、３１ａ  正電位側ライン、３１ｂ  負電位側ライン、３２  アナログ線（信号線）、３２ａ  充放電コネクタ１２Ｖ線、３２ｂ  第１作業開始停止線、３２ｃ  第２作業開始停止線、３２ｄ  充放電コネクタ接続確認線、３２ｅ  作動許可禁止線、３２ｆ  接地線、３３  ＣＡＮ信号線、４０  車両、４１  充電口、５１  電流検出器（電流検出部）、５２  判定回路（判定部）、５３  一対のフォトカプラ（電流検出部）、１０１  リレー（ｄ１）、１０２  リレー（ｄ２）、１０３  フォトカプラ（ｊ）、２０１  車両コンタクタ、２０２  フォトカプラ（ｆ）、２０３  フォトカプラ（ｇ）、２０４  フォトカプラ（ｈ）、２０５  フォトカプラ（ｋ）、１０４、２０６  ＣＡＮ回路、２０７  Ｒ４抵抗、３００  オプション機能構成、５３１  第１フォトカプラ、５３２  第２フォトカプラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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