(57)【要約】【課題】利用者の安全性を簡易な構成で確保できる充放電システムを提供する。【解決手段】充放電システム１は、電動車両２０と充放電器１１と、両者を着脱自在に接続する接続部４０とを具備する。電動車両２０は、電力線２２Ａ，２２Ｂ上に順列に設置され、開閉動作により電力線２２Ａ，２２Ｂの遮断及び通電を切り替える第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を備える。電動車両２０の車両ＥＣＵ２７は、接続部４０による接続時に、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の閉動作に時間差をもたせつつ、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を閉状態に制御する。また、接続部４０による離脱時に、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の開動作に時間差をもたせつつ第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を開状態に制御する。【選択図】図１
2017135794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両（２０）と、
充放電器（１１）と、
前記電動車両と前記充放電器とを着脱自在に接続する接続部（４０）と、
を具備し、
前記電動車両は、
蓄電池（２１）と、
前記接続部を介して前記充放電器と前記蓄電池との間で電力供給を行う充放電電力線（２２Ａ，２２Ｂ）と、
前記充放電電力線上に順列に設置され、開閉動作により前記充放電電力線の遮断及び通電を切り替える第１開閉器（ＲＬ１）及び第２開閉器（ＲＬ２）と、
前記第１開閉器及び前記第２開閉器の動作を制御する制御部（２７）と、
を備え、
前記制御部は、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが接続されるとき、前記第１開閉器及び前記第２開閉器の閉動作に時間差をもたせつつ前記第１開閉器及び前記第２開閉器を閉状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池とを電気的に接続させ、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが離脱されるとき、前記第１開閉器及び前記第２開閉器の開動作に時間差をもたせつつ前記第１開閉器及び前記第２開閉器を開状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池との電気的な接続を解除する、
充放電システム（１）。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第１開閉器の動作を制御する第１制御部（３７）と、
前記第２開閉器の動作を制御する第２制御部（３８）と、を有し、
前記第１制御部及び前記第２制御部の少なくとも一方が、開閉器の動作状態を一定時間保持できる保持回路（３５）を有する、
請求項１に記載の充放電システム。
【請求項３】
前記第１制御部及び前記第２制御部が、直流電源（３６）と、電力変換装置（３１，３２）と、開閉器制御回路（３３，３４）と、を有し、
前記電力変換装置は、一対の入力端子の一方が第１電力線（５３Ａ）により前記直流電源の正極側と接続され、一対の入力端子の他方が第２電力線（５３Ｂ）により前記直流電源の負極側と接続され、
前記開閉器制御回路は、第３電力線（５４Ａ）により前記電力変換装置の一対の出力端子の一方に接続され、第４電力線（５４Ｂ）により前記電力変換装置の一対の出力端子の他方に接続されており、
前記保持回路は、第１ダイオード（Ｄ１）、第２ダイオード（Ｄ２）、抵抗（Ｒ１）、第１コンデンサ（Ｃ０）及び第２コンデンサ（Ｃ１）を有し、
前記第１ダイオードは、前記第１電力線上において、前記直流電源から前記電力変換装置の方向に電流が流れる向きで設けられ、
前記抵抗及び前記第２コンデンサは、前記第１電力線における前記第１ダイオードと前記電力変換装置の入力端子との間の位置と、前記第２電力線との間にて直列に接続され、
前記第２ダイオードは、前記抵抗と前記第２コンデンサとの中間位置と、前記第１電力線における前記抵抗の接続位置より前記電力変換装置側の位置との間にて、前記第１電力線側に向けて電流が流れるように接続され、
前記第１コンデンサは、前記第３電力線と前記第４電力線との間に接続される、
請求項２に記載の充放電システム。
【請求項４】
前記第１開閉器が前記充放電電力線のうち前記接続部側に設けられ、前記第２開閉器が前記充放電電力線のうち前記蓄電池側に設けられ、
前記充放電電力線の前記第２開閉器の設置位置と前記蓄電池との間の位置に、前記電動車両の主機（３０）へ電力を供給する主機電力線（２８Ａ，２８Ｂ）が接続される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の充放電システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが電気的に接続されるとき、先に前記第２開閉器を閉状態に制御し、次に前記第１開閉器を閉状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池とを電気的に接続させ、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが離脱されるとき、先に前記第１開閉器を開状態に制御し、次に前記第２開閉器を開状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池との電気的な接続を解除する、
請求項４に記載の充放電システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが電気的に接続されるとき、前記電動車両と前記充放電器との間の充放電動作の実施条件を満たした時点（Ｔ２）から第１期間（Ｔ３−Ｔ２）経過後に前記第２開閉器を閉状態に制御し、前記実施条件を満たした時点から前記第１期間より長い第２期間（Ｔ４−Ｔ２）経過後に前記第１開閉器を閉状態に制御し、
前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが離脱されるとき、前記電動車両と前記充放電器との間の充放電制御が停止された時点（Ｔ８）から第３期間（Ｔ１０−Ｔ８）経過後に前記第１開閉器を開状態に制御し、前記充放電制御が停止された時点から前記第３期間より長い第４期間（Ｔ１１−Ｔ８）経過後に前記第２開閉器を開状態に制御する、
請求項５に記載の充放電システム。
【請求項７】
前記電動車両は、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：小型電動車両）である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の充放電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）、小型電動車両（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＬＥＶ）、プラグイン・ハイブリッド車（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＶ）などの電動車両は、一般に外部の充放電器と接続された状態において、車両内の蓄電池と充放電器との間で電力の授受が行われる（例えば特許文献１）。この際の電動車両と充放電器との接続には、脱着自在のコネクタ等を用いて両者が接続される。
【０００３】
このような電動車両の充放電システムにおいて、車両の蓄電池の充電時間を短縮化させる急速充電方式が検討されている。急速充電では高出力・高電圧の電力を用いるため、利用者の安全性を確保すべくＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やＣｏｍｂｏなどの共通規格が提案されている。これらの規格により、充放電システムに用いるコネクタの規格や充電方法、通信方法などの統一化が図られている。例えば、上記の共通規格の仕様に対応するコネクタは、電磁ロックや機械式ラッチ、複数のインタフェース線などの感電防止構造を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電動車両のうちＬＥＶなど比較的小型のものは、比較的出力が小さいまたは、電圧が低い蓄電池を電源として用いることができる。このため、上記の共通規格の仕様に対応するコネクタのような専用品を用いずに、既成部品を用いるなどの簡易な構成によって利用者の安全性を確保できることが望ましい。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、利用者の安全性を簡易な構成で確保できる充放電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る充放電システム（１）は、電動車両（２０）と、充放電器（１１）と、前記電動車両と前記充放電器とを着脱自在に接続する接続部（４０）と、を具備し、前記電動車両は、蓄電池（２１）と、前記接続部を介して前記充放電器と前記蓄電池との間で電力供給を行う充放電電力線（２２Ａ，２２Ｂ）と、前記充放電電力線上に順列に設置され、開閉動作により前記充放電電力線の遮断及び通電を切り替える第１開閉器（ＲＬ１）及び第２開閉器（ＲＬ２）と、前記第１開閉器及び前記第２開閉器の動作を制御する制御部（２７）と、を備える。前記制御部は、前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが接続されるとき、前記第１開閉器及び前記第２開閉器の閉動作に時間差をもたせつつ前記第１開閉器及び前記第２開閉器を閉状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池とを電気的に接続させ、前記接続部により前記電動車両と前記充放電器とが離脱されるとき、前記第１開閉器及び前記第２開閉器の開動作に時間差をもたせつつ前記第１開閉器及び前記第２開閉器を開状態に制御して、前記充放電器と前記蓄電池との電気的な接続を解除する。
【０００８】
この構成により、既存の充放電回路に開閉器を二重化して設けるという簡易な構成によって、開閉器の溶着時であってもレセプタクルに電圧が発生しないように構成でき、上記の共通規格の仕様に対応するコネクタなどの専用品と同様の安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、利用者の安全性を簡易な構成で確保できる充放電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る充放電システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１中の車両ＥＣＵの構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る充放電システムにおける、充放電スタンドと電動車両との接続時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る充放電システムにおける、充放電スタンドと電動車両との接続時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図５は、本実施形態に係る充放電システムにおける、充放電スタンドと電動車両との離脱時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態に係る充放電システムにおける、充放電スタンドと電動車両との離脱時の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
まず図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る充放電システム１の構成について説明する。充放電システム１は、電動車両２０に搭載される蓄電池２１の充放電を行うものである。図１に示すように、充放電システム１は、充放電スタンド１０と、電動車両２０とを備える。
【００１３】
充放電スタンド１０は、例えば電動車両２０が駐車される駐車場などに設置され、駐車中の電動車両２０の蓄電池２１との間の電力授受を制御する装置である。充放電スタンド１０は、例えば系統の電力や電池に蓄えられた電力、太陽光発電などの電力源から出力される電力を電動車両２０の蓄電池２１に充電し、電動車両２０の移動のエネルギー源を供給することができる。また、充放電スタンド１０は、外部給電モードを有し、災害時や停電時には電動車両２０の蓄電池２１から放電する電力を外部に給電することができる。
【００１４】
充放電スタンド１０は、直流電圧による充放電が可能な電動車両２０との間の電力授受を制御する要素として、充放電器１１と充放電器ＥＣＵ１２とを備える。充放電器１１は、電動車両２０と充放電スタンド１０との間で電力の双方向変換を行う電力変換装置である。充放電器１１は、一対の電力線１３Ａ，１３Ｂと接続され、電力線１３Ａ，１３Ｂの先端には充放電カプラ４１が接続されている。充放電器１１は、充放電カプラ４１が電動車両２０のレセプタクル４２に装着されることで、電力線１３Ａ，１３Ｂを介して電動車両２０の蓄電池２１と電気的に接続され、蓄電池２１との間で電力授受が可能となる。
【００１５】
充放電器ＥＣＵ１２は、電動車両２０と充電または放電を行う際に、電動車両２０との通信や充放電器１１の制御を行う。充放電器ＥＣＵ１２は、充放電スタンド１０の充放電カプラ４１が電動車両２０のレセプタクル４２に装着されることで、電動車両２０の車両ＥＣＵ２７と電気的に接続されて通信が可能となる。
【００１６】
充放電スタンド１０の充放電カプラ４１と、電動車両２０のレセプタクル４２とが、充放電スタンド１０（充放電器１１）と電動車両２０とを着脱自在に接続する接続部４０として機能するものである。
【００１７】
電動車両２０は、蓄電池２１に蓄えられた電力をモータなどの主機３０に供給し、主機３０で生じた駆動力によって走行する車両である。電動車両２０としては、電気自動車（ＥＶ）、小型電動車両（ＬＥＶ）、プラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＶ）などが挙げられる。このうちＬＥＶは、ＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やＣｏｍｂｏなどの共通規格より比較的低出力の蓄電池２１を電源として用いることができる車両であるため、本実施形態に係る充放電システム１には特に適している。
【００１８】
図１に示すように、電動車両２０は、蓄電池２１と、車両ＥＣＵ２７（制御部）と、主機インバータ２９と、主機３０とを備える。
【００１９】
蓄電池２１は、電動車両２０の走行用の電力を蓄えるためのリチウムイオンバッテリである。蓄電池２１の定格電圧は、電動車両２０がＬＥＶの場合、例えば７２［Ｖ］である。電動車両２０の内部には、一対の電力線２２Ａ，２２Ｂ（充放電電力線）が設けられている。充放電スタンド１０の充放電カプラ４１が電動車両２０のレセプタクル４２に接続されるときには、電力線２２Ａはその一端が充放電スタンド１０の電力線１３Ａに接続され、他端が蓄電池２１に接続された状態となっている。また、電力線２２Ｂは、その一端が充放電スタンド１０の電力線１３Ｂに接続され、他端が蓄電池２１に接続された状態となっている。
【００２０】
電動車両２０への充電が行われる際には、充放電スタンド１０の充放電器１１から出力された直流電力が、充放電スタンド１０側の電力線１３Ａ，１３Ｂ、及び、電動車両２０側の電力線２２Ａ，２２Ｂを介して蓄電池２１へと供給される。また、電動車両２０からの放電が行われる際には、蓄電池２１から出力された直流電力が、電動車両２０側の電力線２２Ａ，２２Ｂ、及び、充放電スタンド１０側の電力線１３Ａ，１３Ｂを介して充放電器１１へと供給される。つまり、電力線２２Ａ，２２Ｂは、接続部４０を介して充放電器１１と蓄電池２１との間で電力供給を行うことができる。
【００２１】
電力線２２Ａ上には、開閉動作により電力線２２Ａの遮断及び通電を切り替えるリレー２３及びリレー２５が順列に設置されている。リレー２３は、電力線２２Ａのうち接続部４０（レセプタクル４２）側に設けられ、リレー２５は、電力線２２Ａのうち蓄電池２１側に設けられている。同様に、電力線２２Ｂ上にも、開閉動作により電力線２２Ａの遮断及び通電を切り替えるリレー２４及びリレー２６が順列に設置されている。リレー２４は、電力線２２Ｂのうち接続部４０（レセプタクル４２）側に設けられ、リレー２６は、電力線２２Ｂのうち蓄電池２１側に設けられている。
【００２２】
リレー２３，２４，２５，２６は、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが接続され、蓄電池２１の充放電が行われる際にはいずれも閉状態とされる。また、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが離脱されるとき、レセプタクル４２における電圧印加を防止すべくいずれも開状態とされる。リレー２３及びリレー２４が同じタイミングで動作するよう構成されており、以降ではリレー２３及びリレー２４を纏めて第１リレーＲＬ１（第１開閉器）ともいう。同様に、リレー２５及びリレー２６が同じタイミングで動作するよう構成されており、以降ではリレー２５及びリレー２６を纏めて第２リレーＲＬ２（第２開閉器）ともいう。リレー２３，２４，２５，２６の開閉動作は車両ＥＣＵ２７によって制御される。
【００２３】
電力線２２Ａ，２２Ｂのうち第２リレーＲＬ２の設置位置と蓄電池２１との間の位置に、電動車両２０の主機３０へ電力を供給するための一対の電力線２８Ａ，２８Ｂ（主機電力線）の一端が接続されている。より詳細には、電力線２２Ａのうち第２リレーＲＬ２の設置位置と蓄電池２１の正極側との間の位置に一方の電力線２８Ａが接続され、電力線２２Ｂのうち第２リレーＲＬ２の設置位置と蓄電池２１の負極側との間の位置に他方の電力線２８Ｂが接続されている。電力線２８Ａ，２８Ｂの他端は、共に主機インバータ２９に接続されている。
【００２４】
主機インバータ２９は、蓄電池２１から電力線２２Ａ，２２Ｂ及び電力線２８Ａ，２８Ｂを介して供給される直流電力を交流電力に変換して主機３０に供給する電力変換装置である。主機３０は、例えばモータなど蓄電池２１から供給される電力によって駆動する回転電機である。
【００２５】
車両ＥＣＵ２７は、充放電スタンド１０との間で蓄電池２１の充放電を行うときに、充放電スタンド１０との通信や第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の動作制御を行う。車両ＥＣＵ２７は、充放電スタンド１０の充放電カプラ４１が電動車両２０のレセプタクル４２に装着されることで、充放電スタンド１０の充放電器ＥＣＵ１２と電気的に接続されて通信が可能となる。より詳細には、図１に示すように、充放電器ＥＣＵ１２から充放電カプラ接続信号を受信するのに応じて、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の開閉動作を個別に制御する。
【００２６】
特に本実施形態では、車両ＥＣＵ２７は、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが接続されるときには、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の閉動作に時間差をもたせつつ第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を閉状態に制御する。より詳細には、先に第２リレーＲＬ２を閉状態に制御し、次に第１リレーＲＬ１を閉状態に制御して、充放電器１１と蓄電池２１とを電気的に接続させる。
【００２７】
また、車両ＥＣＵ２７は、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが離脱されるとき、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の開動作に時間差をもたせつつ第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を開状態に制御する。より詳細には、先に第１リレーＲＬ１を開状態に制御し、次に第２リレーＲＬ２を開状態に制御して、充放電器１１と蓄電池２１との電気的な接続を解除する。
【００２８】
車両ＥＣＵ２７の具体的な構成の一例を図２に示す。車両ＥＣＵ２７は、第１電力変換装置３１と、第２電力変換装置３２（電力変換装置）と、第１リレー制御回路３３と、第２リレー制御回路３４（開閉器制御回路）とを有する。
【００２９】
第１電力変換装置３１及び第２電力変換装置３２は、直流電源３６から供給される直流電力の電圧を変換して出力する。第１電力変換装置３１は、一対の入力端子の一方が電力線５１Ａにより直流電源３６の正極側と接続され、一対の入力端子の他方が電力線５１Ｂにより直流電源３６の負極側と接続されている。同様に、第２電力変換装置３２は、一対の入力端子の一方が電力線５３Ａ（第１電力線）により直流電源３６の正極側と接続され、一対の入力端子の他方が電力線５３Ｂ（第２電力線）により直流電源３６の負極側と接続されている。
【００３０】
第１リレー制御回路３３は、第１リレーＲＬ１の動作を制御する。第１リレー制御回路３３は、電力線５２Ａにより第１電力変換装置３１の一対の出力端子の一方に接続され、電力線５２Ｂにより第１電力変換装置３１の一対の出力端子の他方に接続されており、第１電力変換装置３１から供給される直流電力によって作動する。第１リレー制御回路３３は、充放電カプラ接続信号などの各種入力情報に基づき、第１リレーＲＬ１に開動作または閉動作を行わせるための第１リレードライブ信号を第１リレーＲＬ１に出力する。
【００３１】
第２リレー制御回路３４は、第２リレーＲＬ２の動作を制御する。第２リレー制御回路３４は、電力線５４Ａ（第３電力線）により第２電力変換装置３２の一対の出力端子の一方に接続され、電力線５４Ｂ（第４電力線）により第２電力変換装置３２の一対の出力端子の他方に接続されており、第２電力変換装置３２から供給される直流電力によって作動する。第２リレー制御回路３４は、充放電カプラ接続信号などの各種入力情報に基づき、第２リレーＲＬ２に開動作または閉動作を行わせるための第２リレードライブ信号を第２リレーＲＬ２に出力する。第１リレー制御回路３３及び第２リレー制御回路３４は、マイコンなどで構成されＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースを備えたコンピュータシステムとして構成される。
【００３２】
電力線５２Ａ及び電力線５４Ａに印加される電圧は、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の駆動に用いる第１リレー電圧及び第２リレー電圧として、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２にそれぞれ供給される。
【００３３】
第１電力変換装置３１、第１リレー制御回路３３、及び直流電源３６が、第１リレーＲＬ１の動作を制御する第１リレー制御部３７（第１制御部）として機能するものである。第２電力変換装置３２、第２リレー制御回路３４、及び直流電源３６が、第２リレーＲＬ２の動作を制御する第２リレー制御部３８（第２制御部）として機能するものである。
【００３４】
図２に示すように、第２リレー制御部３８は、第２リレーＲＬ２の動作状態を保持するための保持回路３５を有する。保持回路３５は、ダイオードＤ１（第１ダイオード）、ダイオードＤ２（第２ダイオード）、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ０（第１コンデンサ）、及び、コンデンサＣ１（第２コンデンサ）を有する。ダイオードＤ１は、電力線５３Ａ上において、直流電源３６から第２電力変換装置３２の方向に電流が流れる向きで設けられる。抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１は、電力線５３ＡにおけるダイオードＤ１と第２電力変換装置３２の入力端子との間の位置と、電力線５３Ｂとの間にて直列に接続されている。ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との中間位置と、電力線５３Ａにおける抵抗Ｒ１の接続位置より第２電力変換装置３２側の位置との間にて、電力線５３Ａ側に向けて電流が流れるように接続されている。コンデンサＣ０は、電力線５４Ａと電力線５４Ｂとの間に接続されている。
【００３５】
第２リレー制御部３８は、このような回路構成の保持回路３５を有することにより、直流電源３６からの電力供給が無い状態でも、第２リレードライブ信号及び第２リレー電圧の出力を一定期間継続させることができ、第２リレーＲＬ２の動作状態を保持できる。
【００３６】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る充放電システム１における、充放電スタンド１０と電動車両２０との接続時の動作について説明する。図４のタイミングチャートには、（Ａ）充放電カプラ接続信号、（Ｂ）充放電許可信号、（Ｃ）充放電電流、（Ｄ）第１リレーＲＬ１、（Ｅ）第２リレーＲＬ２の時間推移が示されている。図３のフローチャートは、車両ＥＣＵ２７及び充放電器ＥＣＵ１２により例えば所定周期ごとに実施される。以下、図４のタイミングチャートを参照しつつ、図３のフローチャートに沿って説明する。
【００３７】
ステップＳ１１では、車両ＥＣＵ２７により、充放電カプラ４１のロックを検出したか否かが判定される。車両ＥＣＵ２７は、充放電器ＥＣＵ１２から入力される充放電カプラ接続信号に基づき、充放電カプラ４１がレセプタクル４２に装着されロックされた状態であることを検出することができる。充放電カプラ接続信号は例えば電圧値であり、充放電カプラ４１がレセプタクル４２にロックされている状態と、このロック状態が解除されている状態とで電圧値が変化する信号である。車両ＥＣＵ２７は、充放電カプラ接続信号の電圧の変化を読み取ることによって、充放電カプラ４１のロックを検出することができる。ステップＳ１１の判定の結果、充放電カプラ４１のロックを検出した場合にはステップＳ１２に進み、そうでない場合には本制御フローを終了する。
【００３８】
ここで、図４（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１以前では充放電カプラ接続信号が０［Ｖ］であり、充放電カプラ４１がレセプタクル４２にロックされていない未接続状態である。時刻Ｔ１以降において、充放電カプラ接続信号が正値に変化するため、車両ＥＣＵ２７は、充放電カプラ４１がレセプタクル４２にロックされている接続状態を検知することができる。
【００３９】
ステップＳ１２では、車両ＥＣＵ２７により、電動車両２０と充放電器１１との間の充放電制御（充放電動作）の実施条件が成立しているか否かが判定される。充放電制御の実施条件とは、例えば蓄電池２１の充電率や、充放電スタンド１０の動作状況などの各種条件を含むことができる。ステップＳ１２の判定の結果、実施条件が成立している場合にはステップＳ１３に進み、そうでない場合には本制御フローを終了する。図４の例では、時刻Ｔ２以降において充放電制御の実施条件が成立している。
【００４０】
ステップＳ１３では、車両ＥＣＵ２７により、第２リレーＲＬ２が閉状態（ショート）に制御される。車両ＥＣＵ２７は、例えば、ステップＳ１２において充放電制御の実施条件が成立した時点（図４の時刻Ｔ２）から所定の第１期間（図４ではＴ３−Ｔ２）経過後に第２リレーＲＬ２を閉状態に制御する。ステップＳ１３の処理が完了するとステップＳ１４に進む。
【００４１】
ステップＳ１４では、車両ＥＣＵ２７により、第１リレーＲＬ１が閉状態（ショート）に制御される。車両ＥＣＵ２７は、例えば、ステップＳ１２において充放電制御の実施条件が成立した時点（図４の時刻Ｔ２）から所定の第２期間（図４ではＴ４−Ｔ２）経過後に第１リレーＲＬ１を閉状態に制御する。ステップＳ１４の処理が完了するとステップＳ１５に進む。
【００４２】
ここで、図４（Ｅ）に示すように、時刻Ｔ３において第２リレーＲＬ２が閉状態に制御され、開放状態から感動状態に切り替えられている。また、図４（Ｄ）に示すように、時刻Ｔ３より時間ｔだけ遅い時刻Ｔ４において、第１リレーＲＬ１が閉状態に制御され、開放状態から感動状態に切り替えられている。
【００４３】
ステップＳ１５では、充放電器ＥＣＵ１２により、電動車両２０と充放電器１１との間の充放電制御が開始される。充放電器ＥＣＵ１２は、充放電許可信号に基づき、充放電制御を許可できる状態か否かを判定できる。充放電許可信号は例えば電圧値であり、充放電許可状態か否かで電圧値が変化する信号である。充放電許可信号は、例えば図１に示すように、充放電器ＥＣＵ１２と車両ＥＣＵ２７との間の相互通信によって生成される信号である。充放電許可信号は、充放電器ＥＣＵ１２及び車両ＥＣＵ２７の双方で充放電制御を実施できる状態のとき、充放電許可状態を示す電圧値を出力することができ、充放電器ＥＣＵ１２及び車両ＥＣＵ２７の少なくとも一方で何らかのエラーが発生し、充放電制御を実施できない状態のとき、充放電停止状態を示す電圧値を出力することができる。充放電器ＥＣＵ１２は、充放電許可信号の電圧の変化を読み取ることによって、充放電許可状態を検出することができる。充放電器ＥＣＵ１２は、充放電許可状態を検出すると、充放電器１１を制御して、蓄電池２１との間で充放電制御を開始し、充放電スタンド１０側の電力線１３Ａ，１３Ｂ、及び、電動車両２０側の電力線２２Ａ，２２Ｂに充放電電流が流れる。ステップＳ１５の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【００４４】
ここで図４（Ｂ）に示すように、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２が閉状態に制御された後の時刻Ｔ５において、充放電許可信号が０［Ｖ］から正値に変化して充放電停止状態から充放電許可状態に遷移する。そして、時刻Ｔ６において充放電器ＥＣＵ１２により充放電器１１の動作が開始され、時刻Ｔ７において充放電器１１からの充電電流が所定値まで増加されて蓄電池２１に供給されている。
【００４５】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る充放電システム１における、充放電スタンド１０と電動車両２０との離脱時の動作について説明する。図６のタイミングチャートの概略構成は図４のタイミングチャートと同様である。以下、図６のタイミングチャートを参照しつつ、図５のフローチャートに沿って説明する。
【００４６】
ステップＳ２１では、車両ＥＣＵ２７により、充放電カプラ４１のロック解除を検出したか否かが判定される。車両ＥＣＵ２７は、充放電器ＥＣＵ１２から入力される充放電カプラ接続信号に基づき、充放電カプラ４１のロック解除を検出できる。より詳細には、充放電カプラ４１に設けられる近接スイッチが押下されると、レセプタクル４２にラッチされている部分が解除されるため、充放電カプラ４１をレセプタクル４２から抜去することが可能となる。車両ＥＣＵ２７は、このときの充放電カプラ接続信号の電圧の変化を読み取ることによって、充放電カプラ４１のロック解除を検出することができる。ステップＳ２１の判定の結果、充放電カプラ４１のロック解除を検出した場合にはステップＳ２２に進み、そうでない場合には本制御フローを終了する。
【００４７】
ここで、図６（Ａ）に示すように、時刻Ｔ８以前では充放電カプラ接続信号が正値であり、充放電カプラ４１がレセプタクル４２にロックされている接続状態である。時刻Ｔ８において充放電カプラ接続信号がステップ状に減少変化するため、車両ＥＣＵ２７は、充放電カプラ４１がロック解除され、かつ、未だレセプタクル４２に挿入されている抜去準備状態を検知することができる。
【００４８】
ステップＳ２２では、充放電器ＥＣＵ１２により、電動車両２０と充放電器１１との間の充放電制御が停止される。車両ＥＣＵ２７は、ステップＳ２１におけるロック解除の検出に応じて充放電許可信号を充放電停止状態に変化させる。充放電器ＥＣＵ１２は、充放電許可信号の変化に応じて、充放電器１１を制御して、蓄電池２１との間の充放電制御を停止させる。ステップＳ２２の処理が完了するとステップＳ２３に進む。
【００４９】
ステップＳ２３では、車両ＥＣＵ２７により、充放電電流が０［Ａ］まで低減したか否かが判定される。ステップＳ２２における充放電制御の停止動作によって、電力線２２Ａ，２２Ｂに流れる充放電電流が徐々に０［Ａ］まで減少してゆく。車両ＥＣＵ２７は、このときの充放電電流の推移を監視することで、充放電電流が０［Ａ］まで低減したことを検出できる。ステップＳ２２の判定の結果、充放電電流が０［Ａ］まで低減した場合にはステップＳ２３に進み、そうでない場合には充放電電流が０［Ａ］に低減するまで待機する。
【００５０】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ８において、充放電許可信号が充放電許可状態から充放電停止状態へ変化するのに伴って、（Ｃ）に示すように充放電電流が徐々に減少し始め、時刻Ｔ９において０［Ａ］まで低減している。
【００５１】
ステップＳ２４では、車両ＥＣＵ２７により、第１リレーＲＬ１が開状態（オープン）に制御される。車両ＥＣＵ２７は、例えば、ステップＳ２２において電動車両２０と充放電器１１との間の充放電制御が停止された時点（図６の時刻Ｔ８）から所定の第３期間（図６ではＴ１０−Ｔ８）経過後に第１リレーＲＬ１を開状態に制御する。ステップＳ２４の処理が完了するとステップＳ２５に進む。
【００５２】
ステップＳ２５では、車両ＥＣＵ２７により、第２リレーＲＬ２が開状態（オープン）に制御される。車両ＥＣＵ２７は、例えば、ステップＳ２２において電動車両２０と充放電器１１との間の充放電制御が停止された時点（図６の時刻Ｔ８）から所定の第４期間（図６ではＴ１１−Ｔ８）経過後に第２リレーＲＬ２を開状態に制御する。ステップＳ２５の処理が完了すると、充放電カプラ４１がレセプタクル４２から安全に抜去できる状態となり、本制御フローを終了する。
【００５３】
ここで、図６（Ｄ）に示すように、時刻Ｔ１０において第１リレーＲＬ１が開状態に制御され、感動状態から解放状態に切り替えられている。また、図６（Ｅ）に示すように、時刻Ｔ１０より時間ｔだけ遅い時刻Ｔ１１において、第２リレーＲＬ２が開状態に制御され、感動状態から解放状態に切り替えられている。その後、時刻Ｔ１２において、充放電カプラ接続信号が抜去準備状態から未接続状態に切り替えられ、充放電カプラ４１がレセプタクル４２から安全に抜去できる状態となっている。
【００５４】
次に、本実施形態に係る充放電システム１の効果について説明する。
【００５５】
本実施形態の充放電システム１において、電動車両２０の車両ＥＣＵ２７は、接続部４０（充放電カプラ４１及びレセプタクル４２）により電動車両２０と充放電スタンド１０とが接続されるとき、第１リレーＲＬ１（リレー２３，２４）及び第２リレーＲＬ２（リレー２５，２６）の閉動作に時間差をもたせつつ、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を閉状態に制御して、充放電スタンド１０の充放電器１１と電動車両２０の蓄電池２１とを電気的に接続させる。また、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが離脱されるとき、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の開動作に時間差をもたせつつ第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２を開状態に制御して、充放電器１１と蓄電池２１との電気的な接続を解除する。ここで、第１リレーＲＬ１のリレー２３，２４と、第２リレーＲＬ２のリレー２５，２６とは、電動車両２０内の電力線２２Ａ，２２Ｂ上にそれぞれ順列に設置される。
【００５６】
また、本実施形態では、第１リレーＲＬ１のリレー２３，２４が電力線２２Ａ、２２Ｂのうち接続部４０側に設けられ、第２リレーＲＬ２のリレー２５，２６が電力線２２Ａ，２２Ｂのうち蓄電池２１側に設けられる。車両ＥＣＵ２７は、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが電気的に接続されるとき、先に第２リレーＲＬ２を閉状態に制御し、次に第１リレーＲＬ１を閉状態に制御して、充放電器１１と蓄電池２１とを電気的に接続させる。また、接続部４０により電動車両２０と充放電スタンド１０とが離脱されるとき、先に第１リレーＲＬ１を開状態に制御し、次に第２リレーＲＬ２を開状態に制御して、充放電器１１と蓄電池２１との電気的な接続を解除する。
【００５７】
上記構成により、接続部４０の充放電カプラ４１とレセプタクル４２が取り外され、電動車両２０の蓄電池２１と充放電スタンド１０の充放電器１１とが離脱した状態において、電力線２２Ａ，２２Ｂ上のリレー２３〜２６が開状態とされる。これにより、電力線２２Ａ，２２Ｂの通電を遮断でき、電力線２２Ａ，２２Ｂの端部に設けられ、このとき外部に露出している電動車両２０のレセプタクル４２に電圧が印加することを防止できる。
【００５８】
ここで、リレー２３〜２６には一般に接点溶着が生じる場合がある。例えば、接点に電流が流れている状態において接点を開放した場合、発生するアーク熱によって接点表面の接触抵抗が増加し、接触面が溶融し溶着する現象が起こる。また、チャタリングやバイブレーションによる高頻度開閉での連続したアークによっても、接点溶着が発生することがある。接点溶着が発生すると、リレーの接点が開離せず復帰不良となる。そして、回路上のリレー２３〜２６すべてに接点溶着が生じると、回路の通電を充分に遮断することができなくなり、レセプタクル４２に電圧が出力されるため、利用者の感電など安全性が損なわれる虞がある。
【００５９】
本実施形態では、電力線２２上に設けるリレー２３，２４，２５，２６を第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２の２群に分け、各郡ごとの開閉動作に時間差を持たせ、開閉タイミングをずらしている。これにより、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２のうち一方のリレー群が溶着した場合でも、他方のリレー群は溶着を回避できるので、すべてのリレーが同時に溶着するのを防ぐことができる。したがって、一方のリレー群に接点溶着が生じる事態が発生したとしても、他方のリレー群は動作可能な状態を保持できるので、電力線２２Ａ，２２Ｂの通電を確実に遮断することができる。この結果、接続部４０の充放電カプラ４１とレセプタクル４２を取り外した状態において、外部に露出するレセプタクル４２に電圧が出力されることを確実に防止でき、利用者の安全性を確保できる。
【００６０】
なお、電動車両の充電方法に係るＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やＣｏｍｂｏなどの共通規格でも、このような安全性を確保すべく、充放電システムに用いるコネクタの規格や充電方法、通信方法などの統一化が図られている。しかし、この共通規格の仕様に対応するコネクタは、電磁ロックや機械式ラッチ、複数のインタフェース線などの感電防止構造を備える旨が規定されており、複雑な構成を要する。これに対して、本実施形態は、既存の充放電回路にリレー２３〜２６を二重化して設けるという簡易な構成によって、リレー溶着時であってもレセプタクルに電圧が発生しないように構成でき、上記の共通規格の仕様に対応するコネクタなどの専用品と同様の安全性を確保することができる。以上より、この結果、本実施形態の充放電システム１は、利用者の安全性を簡易な構成で確保することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態の充放電システム１において、車両ＥＣＵ２７は、第１リレーＲＬ１の動作を制御する第１リレー制御部３７と、第２リレーＲＬ２の動作を制御する第２リレー制御部３８と、を有し、第２リレー制御部３８は、第２リレーＲＬ２の動作状態を一定時間保持できる保持回路３５を有する。
【００６２】
図２を参照して説明したように、本実施形態では、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８は、共に単一の車両ＥＣＵ２７の一部として構成され、共通の直流電源３６によって作動するものである。このため、突発的に直流電源３６からの電力供給が停止すると、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２が共に作動できなくなる状況が起こり得る。このとき、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８が両方とも保持回路３５を有していない場合には、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２が同時に閉状態に遷移する状が考えられ、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２が同時に接点溶着する虞がある。
【００６３】
これに対して本実施形態では、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８のうち一方の第２リレー制御部３８のみが保持回路３５を有することにより、突発的に直流電源３６からの電力供給が停止する状況が発生したとしても、第２リレー制御部３８は第２リレーＲＬ２の動作制御を電力供給停止後の一定期間は継続させることができる。したがって、本実施形態では、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８への電力供給が共に停止されたときや低下したときにおいても、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の開動作及び閉動作に時間差をもたせ、動作タイミングを適切にずらすことが可能となる。これにより、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２が同時に接点溶着することをより一層確実に防止でき、充放電器１１と蓄電池２１との電気的な接続を確実に解除させることができる。
【００６４】
また、本実施形態の充放電システム１において、電動車両２０は、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：小型電動車両）であることが好ましい。電動車両２０のうちＬＥＶなど比較的小型のものは、上記の共通規格より比較的出力が小さいまたは、電圧が低い蓄電池を電源として用いることができる。このため、充放電システムに上記の共通規格の仕様に対応するコネクタのような専用品を用いることなく、本実施形態に係る充放電システム１により、利用者の安全性を簡易な構成で確保するという本実施形態の効果を最大限に発揮できる。
【００６５】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【００６６】
上記実施形態では、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８は、共に単一の車両ＥＣＵ２７の一部として構成され、共通の直流電源３６によって作動するものを例示したが、この代わりに、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８のそれぞれが異なるＥＣＵの一部として構成され、異なる電源によって個別に作動する構成としてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、保持回路３５を第２リレー制御部３８のみに設ける構成を例示したが、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８の少なくとも一方が保持回路３５を備えていればよい。例えば、上記実施形態とは反対に保持回路３５を第１リレー制御部３７に設ける構成としてもよいし、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８の両者に設けて動作状態を保持できる持続時間を異ならせる構成としてもよい。なお、第１リレー制御部３７及び第２リレー制御部３８のうち、充放電カプラ４１の装着時に先にオンし（閉状態に切り替え）、抜去時に後からオフする（開状態に切り替える）方のリレーの制御部に保持回路３５を設けるのが好ましい。このため、上記実施形態では、充放電カプラ４１の装着時に先にオンし、抜去時に後からオフする第２リレーＲＬ２を制御する第２リレー制御部３８に保持回路３５が設けられている。
【００６８】
また、保持回路３５の回路構成は、制御対象であるリレーの動作状態を保持できる機能を発揮できれば、図２に例示したもの以外の回路構成としてもよい。例えば、上記実施形態では、保持回路３５が、第２電力変換装置３２の後段側（第２リレー制御回路３４側）に設けられるコンデンサＣ０を含む構成を例示したが、コンデンサＣ０を除外し、第２電力変換装置３２の前段側（直流電源３６側）に設けられるダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ１、及び、コンデンサＣ１のみとしてもよい。なお、保持回路３５は、コンデンサＣ０を含むことにより、リレーの動作状態を保持できる時間を長くすることができる。
【００６９】
また、第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２の開閉動作は、両者の開閉タイミングに時間差があればよく、上記実施形態と順番を入れ替えてもよいし、時間差ｔを適宜増減してもよい。
【００７０】
また、第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２の設置位置は、上記実施形態のように電力線２２Ａ，２２Ｂ上の電力線２８Ａ，２８Ｂの接続位置より接続部４０側に纏めて設置する構成とは別のものに変更してもよい。例えば、第１リレーＲＬ１及び第２リレーＲＬ２の両方を、電力線２２Ａ，２２Ｂ上の電力線２８Ａ，２８Ｂの接続位置より蓄電池２１側の一方に纏めて設置してもよい。または、電力線２２Ａ，２２Ｂのうち第１リレーＲＬ１の設置位置と第２リレーＲＬ２の設置位置との間の位置に電力線２８Ａ，２８Ｂを接続し、これにより、第１リレーＲＬ１を電力線２８Ａ，２８Ｂの接続位置より接続部４０側、第２リレーＲＬ２を蓄電池２１側に分けて設置してもよい。また、第１リレーＲＬ１と第２リレーＲＬ２に含まれるリレーの数は２個以外としてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１：充放電システム
１１：充放電器
２０：電動車両
２１：蓄電池
２２Ａ，２２Ｂ：電力線（充放電電力線）
２７：車両ＥＣＵ（制御部）
２８Ａ，２８Ｂ：電力線（主機電力線）
３０：主機
３１：第１電力変換装置
３２：第２電力変換装置（電力変換装置）
３３：第１リレー制御回路
３４：第２リレー制御回路（開閉器制御回路）
３５：保持回路
３６：直流電源
３７：第１リレー制御部（第１制御部）
３８：第２リレー制御部（第２制御部）
４０：接続部
５３Ａ：電力線（第１電力線）
５３Ｂ：電力線（第２電力線）
５４Ａ：電力線（第３電力線）
５４Ｂ：電力線（第４電力線）
Ｄ１：ダイオード（第１ダイオード）
Ｄ２：ダイオード（第２ダイオード）
Ｒ１：抵抗
Ｃ０：コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃ１：コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｔ３−Ｔ２  第１期間
Ｔ４−Ｔ２  第２期間
Ｔ１０−Ｔ８  第３期間
Ｔ１１−Ｔ８  第４期間
ＲＬ１：第１リレー（第１開閉器）
ＲＬ２：第２リレー（第２開閉器）
【図１】
2017135794.tif 000003
【図２】
2017135794.tif 000004
【図３】
2017135794.tif 000005
【図４】
2017135794.tif 000006
【図５】
2017135794.tif 000007
【図６】
2017135794.tif 000008