JPWO2013057775A1 - 給電コネクタ、車両および給電コネクタの認識方法 - Google Patents

Abstract

車両（１００）には、充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電位が変更される接続信号線（Ｌ３）と、充電ケーブルからパイロット信号ＣＰＬＴが伝達されるコントロールパイロット線（Ｌ１）とが設けられる。給電コネクタ（６００）は、充電ケーブルの代わりに車両に取り付けられる。給電コネクタ（６００）は、接続信号線（Ｌ３）に接続される第１接続部（６０１）と、第１接続部（６０１）およびコントロールパイロット線（Ｌ１）に接続される第２接続部（６０２）とを備える。

Description

本発明は、給電コネクタ、車両および給電コネクタの認識方法に関し、特に、充電ケーブルの代わりに給電コネクタが車両に取り付けられたことを認識するための技術に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。

ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する。）から車載の蓄電装置の充電（以下、単に「外部充電」とも称する。）が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられたコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。

このような外部充電が可能な車両においては、スマートグリッドなどに見られるように、車両を電力供給源として考え、車両外部の一般の電気機器に対して車両から電力を供給する構想が検討されている。また、キャンプや屋外での作業などで電気機器を使用する場合の電源として、車両が使用される場合もある。

特開２０１０−０３５２７７号公報（特許文献１）は、充電ケーブルを用いて車両に搭載されたバッテリを充電することができる車両について、車両外部の電気負荷の電源プラグが接続可能な、充電ケーブルとは異なる給電専用の電力ケーブルを用いて、車両からの電力を電気負荷に供給することができる充放電システムを開示する。

特開２０１０−０３５２７７号公報

特開２０１０−０３５２７７号公報（特許文献１）に開示されたシステムにおいては、電力ケーブルからのパイロット信号に基づいて充電モードおよび給電モードの判定が行なわれる。

しかしながら、判定精度を向上するためには、２重以上の判定系統を備えることが望ましい。この点に関し、パイロット信号のみに基づいて充電モードと給電モードとを判定するシステムでは、判定精度の向上に改善の余地があった。

ある実施例において、給電コネクタは、充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電圧が変更される接続信号線と、充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線とが設けられた車両に取り付けられる。給電コネクタは、接続信号線に接続される第１の接続部と、第１の接続部およびコントロールパイロット線に接続される第２の接続部とを備える。

この構成によると、接続信号線とコントロールパイロット線とが接続される。これにより、一例として、接続信号線の電位の変化パターンとコントロールパイロット線の電位の変化パターンとが同じであるか否かに基づいて、給電コネクタが取り付けられたことを判定できる。すなわち、接続信号線と、コントロールパイロット線とを含む２重の判定系統を用いて、給電コネクタが取り付けられたか否かを判定できる。よって、給電コネクタが取り付けられたか否かを誤判定する確率を低くできる。その結果、給電コネクタが取り付けられたか否かの判定精度を向上できる。

別の実施例において、給電コネクタは、第１の接続部と第２の接続部との間に設けられた第１のスイッチと、第１の接続部とグラウンドとの間に設けられた第２のスイッチとをさらに備える。

この構成によると、第１のスイッチを開くことにより、コントロールパイロット線を接続信号線から遮断し、コントロールパイロット線の電位と接続信号線の電位とを異なるものとすることができる。逆に、第１のスイッチを閉じることにより、コントロールパイロット線を接続信号線に接続し、コントロールパイロット線の電位と接続信号線の電位とを同じにできる。一方、第２のスイッチを閉じることによって、接続信号線を接地し、接続信号線の電位を低下させることができる。逆に、第２のスイッチを開くことによって、接続信号線をグラウンドから遮断し、接続信号線の電位を増大できる。このような第１のスイッチと第２のスイッチとを用いて、接続信号線の電位とコントロールパイロット線の電位とを変化させることができる。

さらに別の実施例において、第１のスイッチは、第２のスイッチが閉じると開き、第２のスイッチが開くと閉じる。

この構成によると、第１のスイッチを第２のスイッチと連動させることにより、接続信号線とコントロールパイロット線とがともに正常であれば、接続信号線の電位の変化と、コントロールパイロット線の電位の変化とを同期させることができる。したがって、車両は、接続信号線の電位の変化と、コントロールパイロット線の電位の変化とが同期していることを検出することによって、給電コネクタが車両に接続されたことを認識できる。

さらに別の実施例において、第１のスイッチは、第２のスイッチが閉じると閉じ、第２のスイッチが開くと開く。

この構成によると、第１のスイッチを第２のスイッチと連動させることにより、接続信号線とコントロールパイロット線とがともに正常であれば、接続信号線の電位の変化と、コントロールパイロット線の電位の変化とを同期させることができる。したがって、車両は、接続信号線の電位の変化と、コントロールパイロット線の電位の変化とが同期していることを検出することによって、給電コネクタが車両に接続されたことを認識できる。

さらに別の実施例において、第２のスイッチは、ノーマリークローズである。
この構成によると、例えば利用者が何等操作をしなければ、第２のスイッチは閉じられる。したがって、給電コネクタを車両に接続した場合、少なくとも接続信号線の電位を低下できる。車両は、接続信号線の電位の低下を検出することにより、何等かのコネクタが車両に接続されたことを認識できる。

さらに別の実施例において、給電コネクタは、第１の接続部とグラウンドとの間において第２のスイッチと直列に接続された第３のスイッチをさらに備える。第３のスイッチは、少なくとも給電コネクタを車両から取り外す際に、利用者により操作される。

この構成によると、第２のスイッチに加えて、第３のスイッチが設けられる。これにより、接続信号線の電位を変化させて給電コネクタを取り外す行為を検出するために操作される第３のスイッチとは異なる第２のスイッチを操作して、給電コネクタが取り付けられたことを検出できる。したがって、給電コネクタが取り付けられたことを検出する際には、給電コネクタを取り外すための第３のスイッチが操作されることを避けることができる。その結果、給電コネクタを誤って取り外すことを避けることができる。

さらに別の実施例において、給電コネクタは、第１の接続部と第２の接続部との間に設けられたスイッチをさらに備える。

この構成によると、スイッチを開くことにより、コントロールパイロット線を接続信号線から遮断し、コントロールパイロット線の電位と接続信号線の電位とを異なるものとすることができる。逆に、スイッチを閉じることにより、コントロールパイロット線を接続信号線に接続し、コントロールパイロット線の電位と接続信号線の電位とを同じにできる。このようなスイッチを用いて、コントロールパイロット線の電位を変化させることができる。

さらに別の実施例において、給電コネクタは、第１の接続部とグラウンドとの間に設けられたスイッチをさらに備える。

この構成によると、スイッチを閉じることによって、接続信号線を接地し、接続信号線の電位およびコントロールパイロット線の電圧を低下させることができる。逆に、スイッチを開くことによって、接続信号線をグラウンドから遮断し、接続信号線の電位およびコントロールパイロット線の電圧を増大できる。このようなスイッチを用いて、接続信号線の電位とコントロールパイロット線の電位とを変化させることができる。

さらに別の実施例において、車両は、充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電圧が変更される接続信号線と、充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線と、接続信号線の電位の変化パターンとコントロールパイロット線の電位の変化パターンとから、給電コネクタが取り付けられたことを認識する認識装置とを備える。

この構成によると、接続信号線と、コントロールパイロット線とを含む２重の判定系統を用いて、給電コネクタが取り付けられたか否かを判定できる。よって、給電コネクタが取り付けられたか否かを誤判定する確率を低くできる。その結果、給電コネクタが取り付けられたか否かの判定精度を向上できる。

さらに別の実施例において、給電コネクタは、接続信号線に接続される第１の接続部と、第１の接続部およびコントロールパイロット線に接続される第２の接続部とを含む。車両は、接続信号線の電位を変化させる変化装置をさらに備える。

この構成によると、接続信号線の電位とコントロールパイロット線の電位とを同期させて変化できる。したがって、接続信号線の電位の変化パターンとコントロールパイロット線の電位の変化パターンとが同じであると、給電コネクタが取り付けられたことを認識できる。

さらに別の実施例において、変化装置は、接続信号線の電位を所定のパターンで変化させる。

この構成によると、接続信号線の電位とコントロールパイロット線の電位とが、所定のパターンで同期して変化すると、給電コネクタが取り付けられたことを認識できる。

さらに別の実施例において、給電コネクタは、充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電圧が変更される接続信号線と、充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線とが設けられた車両に取り付けられる。給電コネクタの認識方法は、接続信号線の電位の変化パターンを検出するステップと、コントロールパイロット線の電位の変化パターンを検出するステップと、接続信号線の電位の変化パターンとコントロールパイロット線の電位の変化パターンとから、給電コネクタが取り付けられたことを認識するステップとを備える。

この構成によると、接続信号線と、コントロールパイロット線とを含む２重の判定系統を用いて、給電コネクタが取り付けられたか否かを判定できる。よって、給電コネクタが取り付けられたか否かを誤判定する確率を低くできる。その結果、給電コネクタが取り付けられたか否かの判定精度を向上できる。

給電コネクタが取り付けられたか否かを判定する判定系統として、接続信号線と、コントロールパイロット線とを含む２重の判定系統が用いられる。よって、給電コネクタが取り付けられたか否かを誤判定する確率を低くできる。その結果、給電コネクタが取り付けられたか否かの判定精度を向上できる。

車両の全体ブロック図である。 充電ケーブルを説明するためのブロック図である。 充電ケーブルの代わりにインレットに給電コネクタを取り付けた状態を示す図である。 給電コネクタの概略図である。 第１の実施の形態の給電コネクタを説明するためのブロック図である。 電位の変化パターンを示す図である。 第１の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 図５に示す給電コネクタの変形例（その１）を示す図である。 図５に示す給電コネクタの変形例（その２）を示す図である。 図５に示す給電コネクタの変形例（その３）を示す図である。 図５に示す給電コネクタの変形例（その４）を示す図である。 第２の実施の形態の給電コネクタを示す図である。 電源ノードの電圧の変化パターンの一例を示す図である。 図１２に示す給電コネクタの変形例（その１）を示す図である。 図１２に示す給電コネクタの変形例（その２）を示す図である。 第２の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。 図１２に示す給電コネクタの変形例（その３）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

車両および充電ケーブルの説明
図１は、本実施の形態に従うハイブリッド車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、エンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０、１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

蓄電装置１１０は、いずれも図示しないが電圧センサおよび電流センサを含み、これらのセンサによって検出された、蓄電装置１１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢをＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方は、蓄電装置１１０の正極端およびＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１に接続され、他方のリレーは蓄電装置１１０の負極端および接地線ＮＬ１に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、車両１００は、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよく、燃料電池車であってもよい。

車両１００は、外部電源５００からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための構成として、電力変換装置２００と、充電リレーＣＨＲ２１０と、接続部であるインレット２２０とを含む。

インレット２２０には、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０が接続される。そして、外部電源５００からの電力が、充電ケーブル４００を介して車両１００に伝達される。

充電ケーブル４００は、充電コネクタ４１０に加えて、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、充電コネクタ４１０およびプラグ４２０とを接続する電力線４４０とを含む。電力線４４０には、外部電源５００からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置（以下、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）とも称する。）４３０が介挿される。

電力変換装置２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット２２０に接続される。また、電力変換装置２００は、ＣＨＲ２１０を介して、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２によって蓄電装置１１０に接続される。

電力変換装置２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤによって制御され、インレット２２０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０の充電電力に変換する。また、後述するように、電力変換装置２００は、蓄電装置１１０からの直流電力またはモータジェネレータ１３０，１３５により発電されてＰＣＵ１２０で変換された直流電力を交流電力に変換して、車両外部へ給電することも可能である。電力変換装置２００は、充電および給電の双方向の電力変換が可能な１つの装置であってもよいし、充電用の装置および給電用の装置を個別の装置として含むものであってもよい。

ＣＨＲ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２によって制御され、電力変換装置２００と蓄電装置１１０との間の電力の供給と遮断とを切換える。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００の接続状態を示す信号ＰＩＳＷを充電コネクタ４１０から受ける。また、ＥＣＵ３００は、充電ケーブル４００のＣＣＩＤ４３０からパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。ＥＣＵ３００は、図２で後述するように、これらの信号に基づいて充電動作を実行する。

なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

図２は、図１における充電動作を説明するためのブロック図である。なお、図２において、図１と同じ参照符号が付された重複する要素についての説明は繰り返さない。

図２を参照して、ＣＣＩＤ４３０は、ＣＣＩＤリレー４５０と、ＣＣＩＤ制御部４６０と、コントロールパイロット回路４７０と、電磁コイル４７１と、漏電検出器４８０と、電圧センサ４８１と、電流センサ４８２とを含む。また、コントロールパイロット回路４７０は、発振回路４７２と、抵抗Ｒ２０と、電圧センサ４７３とを含む。

ＣＣＩＤリレー４５０は、充電ケーブル４００内の電力線４４０に介挿される。ＣＣＩＤリレー４５０は、コントロールパイロット回路４７０によって制御される。そして、ＣＣＩＤリレー４５０が開放されているときは、充電ケーブル４００内で電路が遮断される。一方、ＣＣＩＤリレー４５０が閉成されると、外部電源５００から車両１００へ電力が供給される。

コントロールパイロット回路４７０は、充電コネクタ４１０およびインレット２２０を介してＥＣＵ３００へパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。このパイロット信号ＣＰＬＴは、コントロールパイロット回路４７０からＥＣＵ３００へ充電ケーブル４００の定格電流を通知するための信号である。また、パイロット信号ＣＰＬＴは、ＥＣＵ３００によって操作されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいて、ＥＣＵ３００からＣＣＩＤリレー４５０を遠隔操作するための信号としても使用される。そして、コントロールパイロット回路４７０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位変化に基づいてＣＣＩＤリレー４５０を制御する。

上述のパイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷ、ならびに、インレット２２０および充電コネクタ４１０の形状，端子配置などの構成は、たとえば、米国のＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）や国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission：ＩＥＣ）等において規格化されている。

ＣＣＩＤ制御部４６０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサおよびコントロールパイロット回路４７０の信号の入出力を行なうとともに、充電ケーブル４００の充電動作を制御する。

発振回路４７２は、電圧センサ４７３によって検出されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位（たとえば、１２Ｖ）のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が上記の規定の電位から低下したとき（たとえば、９Ｖ）は、ＣＣＩＤ制御部４６０により制御されて、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティサイクルで発振する信号を出力する。

なお、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、ＥＣＵ３００によって操作される。また、デューティサイクルは、外部電源５００から充電ケーブル４００を介して車両１００へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。

パイロット信号ＣＰＬＴは、上述のようにパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位から低下すると、規定の周期で発振する。ここで、外部電源５００から充電ケーブル４００を介して車両１００へ供給可能な定格電流に基づいてパイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅が設定される。すなわち、この発振周期に対するパルス幅の比で示されるデューティによって、パイロット信号ＣＰＬＴを用いてコントロールパイロット回路４７０から車両１００のＥＣＵ３００へ定格電流が通知される。

なお、定格電流は、充電ケーブル毎に定められており、充電ケーブル４００の種類が異なれば定格電流も異なる。したがって、充電ケーブル４００毎にパイロット信号ＣＰＬＴのデューティも異なることになる。

ＥＣＵ３００は、コントロールパイロット線Ｌ１を介して受信したパイロット信号ＣＰＬＴのデューティに基づいて、充電ケーブル４００を介して車両１００へ供給可能な定格電流を検知することができる。

ＥＣＵ３００によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位がさらに低下されると（たとえば、６Ｖ）、コントロールパイロット回路４７０は、電磁コイル４７１へ電流を供給する。電磁コイル４７１は、コントロールパイロット回路４７０から電流が供給されると電磁力を発生し、ＣＣＩＤリレー４５０の接点を閉じて導通状態にする。

漏電検出器４８０は、ＣＣＩＤ４３０内部において充電ケーブル４００の電力線４４０の途中に設けられ、漏電の有無を検出する。具体的には、漏電検出器４８０は、対となる電力線４４０に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を検出し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。なお、特に図示しないが、漏電検出器４８０により漏電が検出されると、電磁コイル４７１への給電が遮断され、ＣＣＩＤリレー４５０の接点が開放されて非導通状態となる。

電圧センサ４８１は、充電ケーブル４００のプラグ４２０がコンセント５１０に差し込まれると、外部電源５００から伝達される電源電圧を検知し、その検出値をＣＣＩＤ制御部４６０に通知する。また、電流センサ４８２は、電力線４４０に流れる充電電流を検知し、その検出値をＣＣＩＤ制御部４６０に通知する。

充電コネクタ４１０内には、抵抗Ｒ２５，Ｒ２６およびスイッチＳＷ２０を含む接続検知回路４１１が含まれる。抵抗Ｒ２５，Ｒ２６は、接続信号線Ｌ３と接地線Ｌ２との間に直列に接続される。スイッチＳＷ２０は、抵抗Ｒ２６に並列に接続される。

スイッチＳＷ２０は、たとえばリミットスイッチであり、充電コネクタ４１０がインレット２２０に確実に嵌合された状態で接点が閉じられる。充電コネクタ４１０がインレット２２０から切り離された状態、および充電コネクタ４１０とインレット２２０との嵌合状態が不確実な場合には、スイッチＳＷ２０の接点が開放される。また、スイッチＳＷ２０は、充電コネクタ４１０に設けられて充電コネクタ４１０をインレット２２０から取り外す際にユーザによって操作される操作部４１５が操作されることによっても接点が開放される。

充電コネクタ４１０がインレット２２０から切り離された状態では、ＥＣＵ３００に含まれる電源ノード３５０の電圧、プルアップ抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１５によって定まる電圧信号が接続信号ＰＩＳＷとして接続信号線Ｌ３に発生する。また、充電コネクタ４１０がインレット２２０に接続された状態では、嵌合状態および操作部４１５の操作状態などに対応して、抵抗Ｒ１０，Ｒ１５，Ｒ２５，Ｒ２６の組み合わせによる合成抵抗に応じた電圧信号が接続信号線Ｌ３に発生する。すなわち、充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０がインレット２２０に取り付けられると、接続信号線Ｌ３の電位が変更される。

ＥＣＵ３００は、接続信号線Ｌ３の電位（すなわち、接続信号ＰＩＳＷの電位）を検出することによって、充電コネクタ４１０の接続状態および嵌合状態を判定することができる。

車両１００においては、ＥＣＵ３００は、上記の電源ノード３５０、プルアップ抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１５に加えて、ＣＰＵ３１０と、抵抗回路３２０と、入力バッファ３３０，３４０とをさらに含む。

抵抗回路３２０は、プルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを含む。プルダウン抵抗Ｒ１およびスイッチＳＷ１は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信されるコントロールパイロット線Ｌ１とグラウンド（車両アース）３６０との間に直列に接続される。プルダウン抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２も、コントロールパイロット線Ｌ１と車両アース３６０との間に直列に接続される。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれＣＰＵ３１０からの制御信号Ｓ１，Ｓ２に従って導通または非導通に制御される。

この抵抗回路３２０は、車両１００側からパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作するための回路である。

入力バッファ３３０は、コントロールパイロット線Ｌ１のパイロット信号ＣＰＬＴを受け、その受けたパイロット信号ＣＰＬＴをＣＰＵ３１０へ出力する。入力バッファ３４０は、充電コネクタ４１０の接続検知回路４１１に接続される接続信号線Ｌ３から接続信号ＰＩＳＷを受け、その受けた接続信号ＰＩＳＷをＣＰＵ３１０へ出力する。なお、接続信号線Ｌ３には上記で説明したようにＥＣＵ３００から電圧がかけられており、充電コネクタ４１０のインレット２２０への接続によって、接続信号ＰＩＳＷの電位が変化する。ＣＰＵ３１０は、この接続信号ＰＩＳＷの電位を検出することによって、充電コネクタ４１０の接続状態および嵌合状態を検出する。

ＣＰＵ３１０は、入力バッファ３３０，３４０から、パイロット信号ＣＰＬＴおよび接続信号ＰＩＳＷをそれぞれ受ける。ＣＰＵ３１０は、接続信号ＰＩＳＷの電位を検出し、充電コネクタ４１０の接続状態および嵌合状態を検出する。また、ＣＰＵ３１０は、パイロット信号ＣＰＬＴの発振状態およびデューティサイクルを検知することによって、充電ケーブル４００の定格電流を検出する。

そして、ＣＰＵ３１０は、接続信号ＰＩＳＷの電位およびパイロット信号ＣＰＬＴの発振状態に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御信号Ｓ１，Ｓ２を制御することによって、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作する。これによって、ＣＰＵ３１０は、ＣＣＩＤリレー４５０を遠隔操作することができる。そして、充電ケーブル４００を介して外部電源５００から車両１００への電力の伝達が行なわれる。

ＣＰＵ３１０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２間に設けられる電圧センサ２３０で検出される、外部電源５００からの供給される電圧ＶＡＣを受ける。

図１および図２を参照して、ＣＣＩＤリレー４５０の接点が閉じられると、電力変換装置２００に外部電源５００からの交流電力が与えられ、外部電源５００から蓄電装置１１０への充電準備が完了する。ＣＰＵ３１０は、電力変換装置２００に対し制御信号ＰＷＤを出力することによって、外部電源５００からの交流電力を蓄電装置１１０が充電可能な直流電力に変換する。そして、ＣＰＵ３１０は、制御信号ＳＥ２を出力してＣＨＲ２１０の接点を閉じることにより、蓄電装置１１０への充電を実行する。

第１の実施の形態
上述のような外部充電が可能な車両においては、スマートグリッドなどに見られるように、車両を電力供給源として考え、車両外部の一般の電気機器に対して車両から電力を供給する構想が検討されている。また、キャンプや屋外での作業などで電気機器を使用する場合の電源として、車両が使用される場合もある。

本実施の形態においては、蓄電装置１１０に蓄えられた電力、もしくは、エンジン１６０の駆動による発電電力が、給電コネクタ６００を介して電気機器７００に供給される。

図３を参照して、給電コネクタ６００は、図１で説明した充電ケーブル４００の充電コネクタ４１０の端子部と同様の形状を有する端子部を備えており、車両１００のインレット２２０に充電ケーブル４００に代えて接続することが可能である。

給電コネクタ６００には、図４の概略図に示されるように、嵌合部６０５、操作部６１５および操作部６２０が設けられる。嵌合部６０５は、インレット２２０に嵌合することができるように、インレット２２０に対応した形状を有する。また、操作部６１５を押下することによって、インレット２２０との嵌合状態が解除される。操作部６２０については後述する。

給電コネクタ６００には、外部の電気機器７００の電源プラグ７１０を接続することができる出力部６１０が設けられる。出力部６１０を給電コネクタ６００と別体に構成し、出力部６１０と給電コネクタ６００とをケーブルで接続するようにしてもよい。

給電コネクタ６００がインレット２２０に接続されると、車両１００において給電動作が実行され、インレット２２０および給電コネクタ６００を通して、車両１００からの電力が電気機器７００へ供給される。

図５は、図４の給電コネクタを用いた場合の給電動作を説明するためのブロック図である。なお、図５において、図１および図２と同じ参照符号が付された重複する要素についての説明は繰り返さない。

図５を参照して、給電コネクタ６００がインレット２２０に接続されると、車両１００側の電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と出力部６１０とが電力伝達部６０６を介して電気的に接続される。

給電コネクタ６００は、接続信号線Ｌ３に接続される第１接続部６０１と、第１接続部６０１およびコントロールパイロット線Ｌ１に接続される第２接続部６０２と、接地線Ｌ２に接続される第３接続部６０３と、接続回路６０４とを備える。

第１接続部６０１は、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられると、接続信号線Ｌ３に電気的に接続される。第２接続部６０２は、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられると、コントロールパイロット線Ｌ１に電気的に接続される。第３接続部６０３は、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられると、接地線Ｌ２に電気的に接続される。

接続回路６０４は、第１接続部６０１と第２接続部６０２とを接続する。したがって、接続回路６０４は、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられると、接続信号線Ｌ３とコントロールパイロット線Ｌ１とを接続する。

給電コネクタ６００は、抵抗Ｒ３０，Ｒ３１およびスイッチＳＷ３０をさらに含む。給電コネクタ６００がインレット２２０に接続されると、抵抗Ｒ３０，Ｒ３１が接続信号線Ｌ３と接地線Ｌ２との間に直列に接続される。

スイッチＳＷ３０は、抵抗Ｒ３１と並列に接続される。スイッチＳＷ３０は、給電コネクタ６００がインレット２２０に確実に嵌合された状態で接点が閉じられる。すなわち、スイッチＳＷ３０はノーマリークローズである。スイッチＳＷ３０はノーマリーオープンであってもよい。給電コネクタ６００がインレット２２０から切り離された状態、および給電コネクタ６００とインレット２２０との嵌合状態が不確実な場合には、スイッチＳＷ３０の接点が開放される。また、スイッチＳＷ３０は、操作部６１５が操作されることによっても接点が開放される。したがって、スイッチＳＷ３０の状態は、給電コネクタ６００を車両１００に取り付ける際、ならびに、給電コネクタ６００を車両１００から取り外す際に変化する。

ＣＰＵ３１０は、給電コネクタ６００がインレット２２０に接続されると、抵抗Ｒ１０，Ｒ１５，Ｒ３０，Ｒ３１の組み合わせにより定まる合成抵抗によって、給電コネクタ６００の接続状態および嵌合状態を判定することができる。

給電コネクタ６００は、スイッチＳＷ３０に加えて、スイッチＳＷ１０およびスイッチＳＷ２０をさらに備える。スイッチＳＷ１０は、接続回路６０４上において、第１接続部６０１と第２接続部６０２との間に設けられる。スイッチＳＷ１０は、ノーマリーオープンである。スイッチＳＷ１０がノーマリークローズであってもよい。

スイッチＳＷ２０は、第１接続部６０１とグラウンド（車両アース）３６０との間に設けられる。より具体的には、スイッチＳＷ２０は、第１接続部６０１とグラウンド３６０との間において、スイッチＳＷ３０と直列に接続される。本実施の形態において、スイッチＳＷ２０はノーマリークローズである。スイッチＳＷ２０がノーマリーオープンであってもよいが、スイッチＳＷ２０はノーマリークローズであることが好ましい。

スイッチＳＷ１０およびスイッチＳＷ２０は、操作部６２０が操作されることによって、連動する。操作部６２０が利用者により操作されると、スイッチＳＷ１０が閉じ、スイッチＳＷ２０が開く。操作部６２０が操作されなければ、スイッチＳＷ１０が開き、スイッチＳＷ２０が閉じる。

操作部６２０が利用者により操作されると、スイッチＳＷ１０が開き、スイッチＳＷ２０が開くようにしてもよい。すなわち、操作部６２０が操作されなければ、スイッチＳＷ１０が閉じ、スイッチＳＷ２０が閉じるようにしてもよい。スイッチＳＷ１０およびスイッチＳＷ２０は、接続信号線Ｌ３の電位とコントロールパイロット線Ｌ１の電位とを変化させるために設けられる。

図６に、接続信号線Ｌ３の電位とコントロールパイロット線Ｌ１の電位とを示す。インレット２２０に充電コネクタ４１０および給電コネクタ６００のいずれも接続されていない、時間ｔ１よりも前においては、接続信号線Ｌ３の電位は、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１５によって定まる電位Ｖｃ１である。コントロールパイロット線Ｌ１はどの電源にも接続されていないため、コントロールパイロット線Ｌ１の電位は所定の電位Ｖｐ１（たとえばＶｐ１＝０）である。

時間ｔ１において給電コネクタ６００がインレット２２０に接続された後、接続信号線Ｌ３の電位は、操作部６２０が操作されていなければ、抵抗Ｒ１０、抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ３０によって定まる電位Ｖｃ２まで低下する。コントロールパイロット線Ｌ１の電位は、操作部６２０が操作されていなければ、スイッチＳＷ１０が開いているため、所定の電位Ｖｐ１のままである。

時間ｔ２において利用者が操作部６２０を操作し、スイッチＳＷ２０を開くとともに、スイッチＳＷ１０を閉じると、接続信号線Ｌ３の電位は、抵抗Ｒ１０、抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ３０に加えて抵抗Ｒ３１によって定まる電位Ｖｃ３まで増大する。コントロールパイロット線Ｌ１は接続信号線Ｌ３に接続されるため、コントロールパイロット線Ｌ１の電位は、接続信号線Ｌ３の電位と同じ電位Ｖｃ３まで増大する。

その後、ｔ３において利用者が操作部６２０から指を離してスイッチＳＷ２０を閉じるとともに、スイッチＳＷ１０を開くと、接続信号線Ｌ３の電位は電位Ｖｃ２まで低下するとともに、コントロールパイロット線Ｌ１の電位は電位Ｖｐ１まで低下する。

ＣＰＵ３１０は、このような、接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンとコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンとから、給電コネクタ６００が取り付けられたことを認識する。より具体的には、接続信号線Ｌ３の電位とコントロールパイロット線Ｌ１の電位とが同期して増大し、その後同期して低下すると、ＣＰＵ３１０は、給電コネクタ６００が取り付けられたことを認識する。給電コネクタ６００が取り付けられたことを認識するための電位の変化パターンをこれに限定されない。利用者が所定のパターンで操作部６２０を複数回（たとえば２回、もしくは３回と７回の組合せ）操作することによって得られる電位の変化パターンが検出されたときに、給電コネクタ６００が取り付けられたことを認識するようにしてもよい。

図５に戻って、ＣＰＵ３１０は、給電コネクタ６００が接続されていることを認識すると、ＣＨＲ２１０を閉成するとともに、電力変換装置２００に給電動作をさせるように制御して、蓄電装置１１０からの電力を外部の電気機器７００へ供給する。

さらに、蓄電装置１１０のＳＯＣが低下した場合、あるいは、ユーザからの指示があった場合には、ＣＰＵ３１０は、エンジン１６０を駆動してモータジェネレータ１３０により発電を行ない、その発電電力を電気機器７００へ供給する。

図７を参照して、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられたことを認識するためにＥＣＵ３００で実行される処理について説明する。以下に説明する処理は、ＣＰＵ３１０に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって実現される。一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンおよびコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンが検出される。接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンとコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンとから、給電コネクタ６００が取り付けられたことが認識される。

一例として、接続信号線Ｌ３の電位とコントロールパイロット線Ｌ１の電位とが同時に増大し、その後同時に低下すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、給電コネクタ６００が取り付けられたことが認識される。

上記に説明した実施の形態ではスイッチＳＷ２０に加えてスイッチＳＷ１０が設けられていたが、ＣＰＵ３１０がコントロールパイロット線Ｌ１の電位を高い精度で検出可能であるならば、図８に示すように、スイッチＳＷ１０を設けずに、スイッチＳＷ２０のみを設けてもよい。

また、スイッチＳＷ２０とスイッチＳＷ３０とを個別に設ける代わりに、図９に示すように、スイッチＳＷ３０をスイッチＳＷ２０として利用してもよい。

さらに、図１０に示すように、操作部６２０とは別の操作部６２２をさらに設け、スイッチＳＷ１０とスイッチＳＷ２０とを連動させずに、独立させてもよい。この場合、所定のパターンで利用者がスイッチＳＷ１０とスイッチＳＷ２０をと夫々操作することにより、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられたことをＣＰＵ３１０に認識させてもよい。

さらに、図１１に示すように、スイッチＳＷ１０をノーマリーオープンとする代わりに、スイッチＳＷ２０と同様にノーマリークローズとしてもよい。この場合、操作部６２０を利用者が操作してスイッチＳＷ１０を開くとともにスイッチＳＷ２０を開くと、接続信号線Ｌ３の電位が電位Ｖｃ２から電位Ｖｃ３まで増大するとともに、コントロールパイロット線Ｌ１の電位が電位Ｖｃ２からＶｐ１まで変化（例えば低下）する。その後、スイッチＳＷ１０が閉じるとともに、スイッチＳＷ２０が閉じると、接続信号線Ｌ３の電位が電位Ｖｃ３から電位Ｖｃ２まで低下するとともに、コントロールパイロット線Ｌ１の電位が電位Ｖｐ１からＶｃ２まで変化（例えば増大）する。このような電位の変化パターンが検出されると、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられたと認識されるようにしてもよい。

第２の実施の形態
以下、第２の実施の形態について説明する。図１２に示すように、本実施の形態においてはスイッチＳＷ１０は設けられずに接続信号線Ｌ３とコントロールパイロット線Ｌ１とが接続されている。接続信号線Ｌ３とコントロールパイロット線Ｌ１との間には抵抗が設けられてもよい。本実施の形態においては、スイッチＳＷ２０も設けられない。

さらに、本実施の形態において、接続信号線Ｌ３の電位は、所定のパターンで変化される。一例として、接続信号線Ｌ３に接続された電源ノード３５２は、図１３に示すように、デューティ比が所定のパターンで変化するように電圧を変更する。これにより、接続信号線Ｌ３の電位が変化される。デューティ比を変更する代わりに、電圧の波形の周波数を変更するようにしてもよい。任意のアナログ波形が出力されてもよい。

電源ノード３５２が出力電圧を変更する代わりに、図１４に示すように、一定の電圧を出力する電源ノード３５４を設けるとともに、接続信号線Ｌ３上に設けられたスイッチＳＷ４０を開閉してもよい。図１５に示すように、抵抗Ｒ１５と並列に設けられたスイッチＳＷ４２を開閉することによって、接続信号線Ｌ３の電位を変更してもよい。

本実施の形態において、ＣＰＵ３１０は、接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンとコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンとが同じであると、給電コネクタ６００が取り付けられたことを認識する。

図１６を参照して、本実施の形態において、給電コネクタ６００がインレット２２０に取り付けられたことを認識するためにＥＣＵ３００で実行される処理について説明する。以下に説明する処理は、ＣＰＵ３１０に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって実現される。一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）２００にて、接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンおよびコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンが検出される。接続信号線Ｌ３の電位の変化パターンとコントロールパイロット線Ｌ１の電位の変化パターンとが同じであると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、Ｓ２０４にて、給電コネクタ６００が取り付けられたことが認識される。

上記した実施例では、接続信号線Ｌ３とコントロールパイロット線Ｌ１とが直接接続されていたが、図１７に示すように、抵抗Ｒ３０と抵抗Ｒ３１との間に、コントロールパイロット線Ｌ１を接続するようにしてもよい。この場合、接続回路６０４上に抵抗を設けてもよい。

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説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、２２０ インレット、３００ ＥＣＵ、３１０ ＣＰＵ、３２０ 抵抗回路、３３０，３４０ 入力バッファ、３５０，３５２，３５４ 電源ノード、３６０ グラウンド、４００ 充電ケーブル、４１０ 充電コネクタ、４１１ 接続検知回路、４１５ 操作部、４２０ プラグ、４４０ 電力線、４５０ リレー、４６０ 制御部、４７０ コントロールパイロット回路、４７１ 電磁コイル、４７２ 発振回路、４７３ 電圧センサ、４８０ 漏電検出器、４８１ 電圧センサ、４８２ 電流センサ、５００ 外部電源、５１０ コンセント、６００ 給電コネクタ、６０１ 第１接続部、６０２ 第２接続部、６０３ 第３接続部、６０４ 接続回路、６０５ 嵌合部、６０６ 電力伝達部、６１０ 出力部、６１５，６２０，６２２ 操作部、７００ 電気機器、７１０ 電源プラグ、Ｌ１ コントロールパイロット線、Ｌ２ 接地線、Ｌ３ 接続信号線、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１０，Ｒ１５，Ｒ２５，Ｒ２６，Ｒ３０，Ｒ３１ 抵抗、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１０，ＳＷ２０，ＳＷ３０，ＳＷ４０，ＳＷ４２ スイッチ。

Claims (12)

1. 充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電位が変更される接続信号線と、前記充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線とが設けられた車両に取り付けられる給電コネクタであって、
   前記接続信号線に接続される第１の接続部と、
   前記第１の接続部および前記コントロールパイロット線に接続される第２の接続部とを備える、給電コネクタ。
2. 前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に設けられた第１のスイッチと、
   前記第１の接続部とグラウンドとの間に設けられた第２のスイッチとをさらに備える、請求項１に記載の給電コネクタ。
3. 前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチが閉じると開き、前記第２のスイッチが開くと閉じる、請求項２に記載の給電コネクタ。
4. 前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチが閉じると閉じ、前記第２のスイッチが開くと開く、請求項２に記載の給電コネクタ。
5. 前記第２のスイッチは、ノーマリークローズである、請求項２に記載の給電コネクタ。
6. 前記第１の接続部とグラウンドとの間において前記第２のスイッチと直列に接続された第３のスイッチをさらに備え、
   前記第３のスイッチは、少なくとも前記給電コネクタを前記車両から取り外す際に、利用者により操作される、請求項２に記載の給電コネクタ。
7. 前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に設けられたスイッチをさらに備える、請求項１に記載の給電コネクタ。
8. 前記第１の接続部とグラウンドとの間に設けられたスイッチをさらに備える、請求項１に記載の給電コネクタ。
9. 充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電位が変更される接続信号線と、
   前記充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線と、
   前記接続信号線の電位の変化パターンと前記コントロールパイロット線の電位の変化パターンとから、給電コネクタが取り付けられたことを認識する認識装置とを備える、車両。
10. 前記給電コネクタは、
    前記接続信号線に接続される第１の接続部と、
    前記第１の接続部および前記コントロールパイロット線に接続される第２の接続部とを含み、
    前記車両は、前記接続信号線の電位を変化させる変化装置をさらに備える、請求項９に記載の車両。
11. 前記変化装置は、前記接続信号線の電位を所定のパターンで変化させる、請求項９に記載の車両。
12. 充電ケーブルのコネクタが取り付けられると電位が変更される接続信号線と、前記充電ケーブルからパイロット信号が伝達されるコントロールパイロット線とが設けられた車両に取り付けられる給電コネクタの認識方法であって、
    前記接続信号線の電位の変化パターンを検出するステップと、
    前記コントロールパイロット線の電位の変化パターンを検出するステップと、
    前記接続信号線の電位の変化パターンと前記コントロールパイロット線の電位の変化パターンとから、給電コネクタが取り付けられたことを認識するステップとを備える、給電コネクタの認識方法。

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