(57)【要約】【課題】車両内に適したＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃを利用できる電力供給システム及びそれを備える車両を提供する。【解決手段】電力供給システム１０は、本体部２０と、複数本のハーネス４０を介して電気的に接続されたＵＳＢコネクタ部５０とを備えている。本体部２０は、受電装置２００に電力を供給する電源２１と、演算装置２２と、過電流検出器２３と、本体部コネクタ３０とを備えている。ＵＳＢコネクタ部５０は、ＣＣ端子制御部５１と、スイッチ５２と、本体部２０とハーネス４０を介して接続する第１のコネクタ６０と、受電装置２００と接続しＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃに対応する第２のコネクタ７０を備えている。受電装置２００の接続判断から給電開始まで、ＵＳＢコネクタ部５０のみで実現できるため、ハーネス４０は４本で済み、ハーネス４０の重量及びコストの増加が抑えることができる。【選択図】図３
2019164716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に準拠して電力を受ける受電装置に電力を供給可能な電力供給システムであって、
当該電力供給システムは、本体部と、当該本体部と複数本のハーネスを介して接続されたＵＳＢコネクタ部と、を含み、
前記本体部は、
電源からの電力の供給制御を行う演算装置と、
前記電源からの過電流を検出する過電流検出器と、を有し、
前記複数本のハーネスが、前記電源及び前記過電流検出器に接続された電力線と、受電装置との通信を行う信号線とを個別に収納し、
前記ＵＳＢコネクタ部は、
ＣＣ端子に接続される前記受電装置との認証を行うＣＣ端子制御部と、
前記電力線に接続され、前記ＣＣ端子制御部の認証信号に基づき、前記電力線を介した電力供給のオン・オフを切り替えるスイッチと、を含む、
電力供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給システムであって、
前記複数本のハーネスが、前記電力線に相当するＶＢＵＳ線およびＧＮＤ線と、前記信号線に相当するＤ＋線およびＤ−線の各々を個別に収納する４本のハーネスから構成される、
電力供給システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力供給システムであって、
前記過電流検出器が第１の過電流検出器であり、
前記ＵＳＢコネクタ部が、過電流検出時に前記スイッチをオンにして、前記ＵＳＢコネクタ部内の前記電力線を接地する第２の過電流検出器を更に備える、
電力供給システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力供給システムを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力供給システム及びそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データ送信も電力供給も１本で行えるＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃが普及してきている。当該ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃを利用して安全に電力を供給する技術が知られている（特許文献１及び２）。
【０００３】
特許文献１は、ケーブルが挿入されるレセプタクルから負荷回路へと延びるバスラインと、ネゴシエーションによって供給電圧を決定するとともに、バススイッチを制御する受電側コントローラと、バススイッチのオフ状態において、バススイッチよりも負荷回路側のバスラインの短絡を検出する受電装置であり、受電装置における短絡を安全に検出可能として、給電装置が受電装置をＵＳＢ−ＴｙｐｅＣのデバイスと認識しなくなるため、速やかに給電を停止できることが開示されている。
【０００４】
特許文献２は、バッテリと、給電装置からケーブルを介してバス電圧を受け、バッテリを充電する充電回路と、給電装置との間で通信し、前記バス電圧の目標値を指示するコントローラと、を備え、コントローラは、前記受電装置の状態に応じて、バス電圧の目標値を適応的に変化させる受電装置であり、時々刻々と状態が変化する受電装置に対して、好ましいバス電圧を適応的に供給することができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−０１１４４２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３８８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、ＵＳＢ  ＰＤ規格またはＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格のどちらにも準拠でき、確実に速やかにＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃであるか否かを認識して、受電装置に電力を供給することが開示されているが、車両への適用については特に述べておらず、車両への適用に際して発生し得る問題点について触れていないという課題がある。
【０００７】
本開示は、車両内に適したＴｙｐｅ−Ｃ  ＵＳＢを利用できる電力供給システム及びそれを備える車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の電力供給システムは、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に準拠して電力を受ける受電装置に電力を供給可能な電力供給システムであって、当該電力供給システムは、本体部と、当該本体部と複数本のハーネスを介して接続されたＵＳＢコネクタ部と、を含み、前記本体部は、電源からの電力の供給制御を行う演算装置と、前記電源からの過電流を検出する過電流検出器と、を有し、前記複数本のハーネスが、前記電源及び前記過電流検出器に接続された電力線と、受電装置との通信を行う信号線とを個別に収納し、前記ＵＳＢコネクタ部は、ＣＣ端子に接続される前記受電装置との認証を行うＣＣ端子制御部と、前記電力線に接続され、前記ＣＣ端子制御部の認証信号に基づき、前記電力線を介した電力供給のオン・オフを切り替えるスイッチと、を含む。
【０００９】
本開示の車両は、前記電力供給システムを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ＵＳＢコネクタ部に接続する受電装置に対する認証を、本体部から独立したＵＳＢコネクタ部のＣＣ端子制御部で行うことができるため、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃを有する受電装置の接続判断から給電開始まで、ＵＳＢコネクタ部のみで実現できる。これにより、本体部とＵＳＢコネクタ部との間のハーネスは４本で済む。そして、電力供給システムを車両内に搭載してもハーネスが４本で済むため、ハーネスの重量及びコストの増加が抑えることができ、車両内の配線に適している。さらに、本体部では、過電流検出器による電源の遮断のみを行うため、既存のＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ非対応構成を流用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】既存のＵＳＢコネクタを示す正面図、（ａ）ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ａ、（ｂ）ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃである。
【図２】従来技術の充電器と受電装置との接続を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る電力供給システムの一例を示すブロック図である。
【図４】ＣＣ端子制御部の機能を説明したブロック図である。
【図５】本実施形態の電力供給システムを車両に適用した一例を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態に係る電力供給システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る電力供給システム及びそれを備える車両を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１３】
以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（従来技術）
図１及び図２を用いて、従来技術の課題を説明する。
【００１５】
ＵＳＢコネクタは種々のタイプが商品化されており、ここでは、Ｔｙｐｅ−ＡとＴｙｐｅ−Ｃについて説明する。図１（ａ）に示される通り、Ｔｙｐｅ−Ａは、ＶＢＵＳ、ＧＮＤ、Ｄ−、Ｄ＋の４信号で構成され、図１（ｂ）に示される通り、Ｔｙｐｅ−Ｃは、ＶＢＵＳ、ＧＮＤ、Ｄ−、Ｄ＋、ＣＣ１、ＣＣ２の最低限必要な６信号で構成されている。即ち、Ｔｙｐｅ−Ａではハーネスが４本で構成され、Ｔｙｐｅ−Ｃではハーネスが６本で構成されている。
【００１６】
ユーザの所持するスマートフォンなどの電子機器（受電装置）１がＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃに対応する機種である場合、電子機器１に電力を供給する電源部２の電源部コネクタはそれに対応して６端子（２４ピン）が設けられている。
【００１７】
一方、電源部２と離れた位置で電子機器１と接続する場合、当該接続を行う電源部２のＵＳＢ用コネクタ３と受電装置１用のＵＳＢコネクタ４とはハーネス５を介して行うことになる（図２参照）。Ｔｙｐｅ−Ｃの普及に伴って、車両内にも搭載要望が高まりつつあるが、Ｔｙｐｅ−Ｃの６信号対応によりハーネス５が６本必要であるため、車両内でハーネス５を配線させると、軽量化を目指す車両に対してハーネス重量、コストの増加に繋がってしまうという課題がある。そこで、本発明者は、重量及びコストを増加させない、従来型の４本ハーネスで対応できる本実施形態の電力供給システムを発明した。
【００１８】
（第１の実施形態）
図３〜図５に基づいて電力供給システムの第１の実施形態を説明する。
【００１９】
電力供給システム１０は、車両１００に搭載されＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に準拠して電力を受ける受電装置２００に電力を供給可能なシステムであり、本体部２０と、複数本のハーネス４０を介して電気的に接続されたＵＳＢコネクタ部５０とを備えている。
【００２０】
受電装置２００は、車両内の各種機器や、充電のために接続されるスマートフォン、タブレット、ノートパソコン、デジタルカメラなどの搭乗者が所有する電池駆動型の電子機器であり、ＵＳＢコネクタ部５０を介して電力の供給を受けることができる。
【００２１】
本体部２０は、受電装置２００に電力を供給する電源２１と、電源２１からの電力の供給制御を行う演算装置２２と、電源２１からの過電流を検出する過電流検出器２３と、本体部コネクタ３０とを備えている。電源２１は、ユーザの所持する受電装置２００への電源供給を行う。演算装置２２は、ＣＰＵを有する中央処理演算装置であり、本体部２０を統括制御する。過電流検出器２３は、過電流状態になったことを検出した場合、信号（ｆａｕｌｔ）を送る。
【００２２】
電源２１と過電流検出器２３は、本体部コネクタ３０と電力線２５で接続され、演算装置２２は、本体部コネクタ３０と電力線２５及び信号線２６により接続されている。より詳述すると、電源２１と過電流検出器２３は、本体部コネクタ３０の本体部ＶＢＵＳ端子３１とＶＢＵＳ線２５ａで電気的に接続されている。また、演算装置２２は、電源２１及び過電流検出器２３と接続され、本体部コネクタ３０の本体部ＧＮＤ端子３２ともＧＮＤ線２５ｂで電気的に接続されている。さらに、演算装置２２は、本体部コネクタ３０の本体部Ｄ＋端子３３とＤ＋線２６ａを介して、そして、本体部コネクタ３０の本体部Ｄ−端子３４とＤ−線２６ｂを介してそれぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
電力線２５は、受電装置２００に電力を供給するために必要な線であり、本体部２０ではＶＢＵＳ線２５ａとＧＮＤ線２５ｂで構成され、信号線２６は、通信を行うために必要な線であり、本体部２０では、Ｄ＋線２６ａとＤ−線２６ｂで構成されている。
【００２４】
第１の実施形態の電力供給システム１０のＵＳＢコネクタ部５０は、受電装置２００との認証を行うＣＣ（Configuration Channel）端子制御部５１と、ＣＣ端子制御部５１の認証信号に基づき、電力供給のオン・オフを切り替えるスイッチ５２と、本体部２０とハーネス４０を介して接続する第１のコネクタ６０と、受電装置２００と接続しＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃに対応する第２のコネクタ７０を備えている。
【００２５】
ＣＣ端子制御部５１は、第２のコネクタ７０のＣＣ端子７５、７６の接続方向検知と受電装置２００が有効な接続相手かを判断し、有効な接続相手である場合、給電可能と判断して、スイッチ５２をオンにする。
【００２６】
図４に基づいてＣＣ端子制御部５１を詳述すると、ＵＳＢコネクタ部５０は、ＤＦＰ （Downstream Facing Port）と呼ばれ構成部を備え、受電装置２００は、ＵＦＰ(Upstream Facing Port)と呼ばれ構成部を備える。ＤＦＰには抵抗Ｒｐが設けられ、ＵＦＰには抵抗Ｒｄが設けられている。抵抗Ｒｐ及び抵抗ＲｄがＣＣ１、ＣＣ２のどちらが接続されているかを検出し、受電装置２００が接続されていることと、ＵＳＢの表裏を検出する。
【００２７】
Ｒｐ、Ｒｄの値から、お互いに相手が有効な接続であるかを判断する。そして、ＤＦＰはＲｐの値から、ＵＦＰ（受電装置２００）の電源供給能力（高速充電可能であるかなど）を認識する。次に、有効な接続と判断された場合、ＤＦＰのＣＣ端子制御部５１はスイッチ５２をオンにし、ＶＢＵＳ線に電源を供給する。電力供給システム１０は受電装置２００の電源供給能力の範囲内で、受電を開始する。
【００２８】
第１のコネクタ６０には、第１ＶＢＵＳ端子６１と、第１ＧＮＤ端子６２と、第１Ｄ＋端子６３と、第１Ｄ−端子６４とが設けられている。また、第２のコネクタ７０には、第２ＶＢＵＳ端子７１と、第２ＧＮＤ端子７２と、第２Ｄ＋端子７３と、第２Ｄ−端子７４と、ＣＣ１端子７５と、ＣＣ２端子７６とが設けられている。６端子の第２のコネクタ７０は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃの６信号に対応可能である。
【００２９】
ＵＳＢコネクタ部５０には、本体部２０と同様に電力線５５と信号線５６が配線されている。電力線５５の一つであるＶＢＵＳ線５５ａは第１ＶＢＵＳ端子６１とスイッチ５２を介して第２ＶＢＵＳ端子７１とを接続し、他の電力線５５であるＧＮＤ線５５ｂは、第１ＧＮＤ端子６２と第２ＧＮＤ端子７２とを接続している。信号線５６の一つであるＤ＋線５６ａは、第１Ｄ＋端子６３と第２Ｄ＋端子７３とを、他の信号線５６であるＤ−線５６ｂは、第１Ｄ−端子６４と第２Ｄ−端子７４とを接続している。ＣＣ端子制御部５１は、第２のコネクタ７０のＣＣ１端子７５と信号線５６であるＣＣ１線５６ｃを介して、そして、ＣＣ２端子７６と信号線５６であるＣＣ２線５６ｄを介して、それぞれ接続されている。
【００３０】
本体部２０とＵＳＢコネクタ部５０とは、ハーネス４０を介して接続されている。ハーネス４０は４本からなり、電力線に相当するＶＢＵＳ線４１及びＧＮＤ線４２と、信号線に相当するＤ＋線４３及びＤ−線４４とを備え、電力線と信号線を個別に収納している。ＶＢＵＳ線４１は、本体部２０の本体部ＶＢＵＳ端子３１と第１のコネクタ６０の第１ＶＢＵＳ端子６１とを接続し、ＧＮＤ線４２は、本体部ＧＮＤ端子３２と第１ＧＮＤ端子６２とを接続し、Ｄ＋線４３は、本体部Ｄ＋端子３３と第１Ｄ＋端子６３と接続し、Ｄ−線４４は、本体部Ｄ−端子３４と第１Ｄ−端子６４と接続している。
【００３１】
車両１００において、本体部２０は、例えば図５に示すように運転席１０１の横側に配置され地図などの表示する表示部等を有するナビゲーション本体内１０２に収納され、ＵＳＢコネクタ部５０は、ナビゲーション本体１０２とハーネス４０を収納する車内ハーネス１０３を介して接続されている後部座席側に配置されるコネクタ装置１０４内に収納されている。ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃに対応する受電装置２００は、ＵＳＢコネクタ部５０に接続することで、車両１００内で充電可能となる。
【００３２】
本実施形態の電力供給システム１０は、ＵＳＢコネクタ部５０の第２コネクタ７０に接続する受電装置２００に対する認証を、本体部２０から独立してＵＳＢコネクタ部５０のＣＣ端子制御部５１で行うことができるため、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃを有する受電装置２００の接続判断から給電開始まで、ＵＳＢコネクタ部５０のみで実現できる。
【００３３】
これにより、本体部２０とＵＳＢコネクタ部５０との間のハーネス４０は４本で済む。そして、電力供給システム１０を車両１００内に搭載してもハーネス４０が４本で済むため、ハーネス４０の重量及びコストの増加が抑えることができ、車両１００内の配線に適している。ハーネス４０は最長約２ｍになることもあるが、ハーネス４０の本数増加を抑えて車両１００の軽量化に貢献できる。
【００３４】
さらに、本体部２０では、過電流検出器２３による電源２１の遮断のみを行うため、既存のＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃ非対応構成を流用することが可能である。
【００３５】
（第２の実施形態）
図６に基づいて、第２の実施形態を説明する。
【００３６】
第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、ＵＳＢコネクタ部５０内に過電流検出器とさらなるスイッチを設けた点である。本体部２０の過電流検出器２３を第１の過電流検出器２３ａ、ＵＳＢコネクタ部５０の過電流検出器を第２の過電流検出器５３、ＵＳＢコネクタ部５０のスイッチ５２を第１のスイッチ５２ａ、追加されたスイッチを第２のスイッチ５２ｂとして説明する。
【００３７】
第２の過電流検出器５３をＵＳＢコネクタ部５０に設けたことで、過電流発生時は、ＵＳＢコネクタ部５０の第２の過電流検出器５３の信号を用いて、第２のスイッチ５２ｂをオンにして、電力線であるＶＢＵＳ線５５ａを強制的に接地（ショート）することができる。当該接地は、本体部２０の第１の過電流検出器２３ａにより検出され、電源２１を遮断することができる。
【００３８】
本体部２０の第１の過電流検出器２３ａは、一般的に精度の悪い機器で構成されていることが多いが、第２の実施形態の電力供給システム１０では、第１の過電流検出器２３ａの精度が悪くても遮断することが可能となり、コスト削減に繋がる。そして、第２の過電流検出器５３との組み合わせにより、過電流検出精度がより増すことになる。また、過電流に対して機能を分離させることで、４本配列のハーネス４０を実現させている。
【００３９】
以上、図面を参照して本開示に係る電力供給システム及びそれを備える車両の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本開示の電力供給システム及びそれを備える車両は、車両内でＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃに対応する受電装置を利用する分野に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  電力供給システム
２０  本体部
２１  電源
２２  演算装置
２３  過電流検出器
２３ａ  第１の過電流検出器
３０  本体部コネクタ
４０  ハーネス
４１  ＶＢＵＳ線（電力線）
４２  ＧＮＤ線（電力線）
４３  Ｄ＋線（信号線）
４４  Ｄ−線（信号線）
５０  ＵＳＢコネクタ部
５１  ＣＣ端子制御部
５２  スイッチ
５２ａ  第１のスイッチ
５２ｂ  第２のスイッチ
５３  第２の過電流検出器
６０  第１のコネクタ
７０  第２のコネクタ
１００  車両
２００  受電装置
【図１】
2019164716.tif 000003
【図２】
2019164716.tif 000004
【図３】
2019164716.tif 000005
【図４】
2019164716.tif 000006
【図５】
2019164716.tif 000007
【図６】
2019164716.tif 000008