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JP2010093957A - 車両の充電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】車両で利用される無線通信への悪影響を防止することが可能な車両の充電システムを提供する。
【解決手段】車両外部装置のループコイル６から車両に搭載される車載バッテリ２５に非接触充電を行うためのコイル５を有し、所定の条件が成立したときに充電開始要求信号及び充電停止要求信号を車両外部装置に送信する車両側充電制御装置２４を備える車両の充電システムであって、車両側充電制御装置２４は、車両のドアが施錠されると、充電開始要求信号を車両外部装置に送信する。また、車両側充電制御装置２４は、充電中に車両のドアが開錠された場合、および、車両のドアが開放された場合に充電停止要求信号を車両外部装置に送信する。
【選択図】図２

Description

この発明は、電気自動車等の車両の充電システムに関するものである。
二次電池を搭載したハイブリッド車両や電気自動車等の車両にあっては、プラグインタイプの充電システムなど、車両の外部電源から充電可能な充電システムが知られている。
この種の充電システムにおいては、従来、１次コイルを駐車スペースに埋設して設ける一方、２次コイルを車両側に設けて、駐車時に非接触で二次電池を充電する充電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１２６１２０号公報
しかしながら、上述した従来の車両の充電システムは、１次コイルと２次コイルとの電磁結合により非接触で電力を供給する構成であるため、１次コイルから輻射される磁界によって、車両で利用される無線通信などに悪影響を及ぼす虞があるという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、車両で利用される無線通信への悪影響を防止することが可能な車両の充電システムを提供するものである。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両の外部に設けられた車両外部装置（例えば、実施の形態における駐車設備側充電装置２）の１次側コイル（例えば、実施の形態におけるループコイル６）から車両（例えば、実施の形態における車両３）に搭載される二次電池（例えば、実施の形態における車載バッテリ２５）に非接触充電を行うための２次側コイル（例えば、実施の形態におけるコイル５）を有し、所定の条件が成立したときに充電開始要求信号及び充電停止要求信号を車両外部装置に送信する制御手段（例えば、実施の形態における車両側充電制御装置２４）を備える車両の充電システムであって、前記制御手段は、車両のドアが施錠されたときに、前記充電開始要求信号を前記車両外部装置へ送信することを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、車両の外部に設けられた車両外部装置（例えば、実施の形態における駐車設備側充電装置２）の１次側コイル（例えば、実施の形態におけるループコイル６）から車両（例えば、実施の形態における車両３）に搭載される二次電池（例えば、実施の形態における車載バッテリ２５）に非接触充電を行うための２次側コイル（例えば、実施の形態におけるコイル５）を有し、所定の条件が成立したときに充電開始要求信号及び充電停止要求信号を車両外部装置に送信する制御手段（例えば、実施の形態における車両側充電制御装置２４）を備える車両の充電システムであって、前記制御手段は、充電中に車両のドアの開錠、又は、車両のドアの開放のうち何れか一方が検出されたときに前記充電停止要求信号を前記車両外部装置へ送信することを特徴とする。
請求項１に記載した発明によれば、例えば、所定の駐車スペース等に車両が駐車され、ユーザが降車するためのドアの開放および閉塞が行われ、さらに、ドアの施錠を行うべくセキュリティコードを発信するキーレスエントリーやスマートキーなどによる施錠操作が行われると、制御手段により充電開始要求信号を車両外部装置へ送信して車両に２次電池を充電するための電力供給が開始される。したがって、施錠を行う際のセキュリティコードの発信時に１次コイルから磁界が輻射されず、車両側でのセキュリティコードの受信が妨害されるのを防止できるため、ユーザが車両を離れる際に確実な施錠を行い、駐車時のセキュリティ向上を図ることができる効果がある。
請求項２に記載した発明によれば、充電中にユーザによる車両のドアの開錠、又は、車両のドアの開放のうち少なくとも何れか一方が検出された場合に充電停止要求信号が車両外部装置に送信されるので、ドアの開錠、又は、ドアの開放の少なくとも何れか一方が検出された時点で充電が停止されて、例えば、エンジンを始動させる際にイモビライザのトランスポンダ通信やその他の車内通信等が、充電時の電磁界により阻害されるのを確実に防止することができる効果がある。
次に、この発明の実施の形態における車両の充電システムについて図面を参照しながら説明する。
図１は、この実施の形態における充電システム１の概略構成を示すものであり、主に車外に設けられる駐車設備側充電装置２と、車両３に搭載される車両側充電装置４と、非接触で電力の授受を行うコイル５（二次側コイル）およびループコイル６（一次側コイル）を備えて構成されている。車両３には、コイル５と車両側充電装置４とが搭載されており、電磁結合によりコイル５に電流が流れることによって車両３に搭載された二次電池である車載バッテリ２５（図２参照）が充電可能になっている。
駐車設備側充電装置２は、コインパーキングなどの駐車設備に設けられるものであり、ループコイル６が接続されている。このループコイル６は、駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置又は埋設され、所定の通電によって磁界を発生するように構成されている。このループコイル６は、駐車スペースへの車両の進入を検知するともに、車両側に設けられたコイル５との間で非接触による電力の受け渡しやデータの送受信を行う。
また、駐車設備側充電装置２は、充電用および車両検知用の回路構成として、図２に示すように、電源装置１０、設備側充電制御装置１１、同調回路１２、送信回路１３、および、受信回路１４を備えて構成されている。
電源装置１０は、外部の商用電源などに接続されて、駐車設備側充電装置２で使用する電力を供給する装置であり、設備側充電制御装置１１へ駆動電力を供給している。また、電源装置１０は、発振回路１５を備えており設備側充電制御装置１１の制御指令に基づいて所定周波数の電流をループコイル６へ通電する。さらに電源装置１０は、上記所定周波数の電流として、車両検知用の周波数（例えば１５０〜１６０ｋＨｚ程度）に設定された比較的小さい電流と、充電用の周波数（例えば、１３０ｋＨｚ程度）に設定された比較的大きな電流とをそれぞれ出力可能になっている。なお、電流の大きさはパルス幅などにより調整可能とされている。
同調回路１２は、ループコイル６の入出力に利用する周波数帯（例えば、１３０〜１６０ｋＨｚ程度）の設定を後述する車両側の同調回路２０およびコイル５などの回路構成に応じて変更して最適化するものであり、設備側充電制御装置１１の制御指令に基づいて調整される。
送信回路１３は、設備側充電制御装置１１の制御指令に基づきループコイル６を介して車両側充電装置４に同期信号などの信号を送信するものである。なお、同期信号には、駐車スペースにおいて充電が可能であることを示す充電用コードが含まれる。
受信回路１４は、電源装置１０によって車両検知用の電流が出力されている場合には、ループコイル６の磁界変化による電圧変化を車両検知信号として受信し、車両３の進入が検知されて送信回路１３により同期信号が送信された場合には、車両側から送信された同期／起動コード信号（応答信号）を受信して、それぞれ受信した信号を設備側充電制御装置１１へ出力する。
設備側充電制御装置１１は、電源装置１０からループコイル６に対して車両検知用の電流を通電している際に、受信回路１４の受信結果に基づいて駐車スペースへの車両３の進入を検知する。また、車両３の進入を検知すると、送信回路１３を介して進入した車両３に対して同期信号を出力する。
さらに設備側充電制御装置１１は、電源装置１０の出力を切替制御してループコイル６へ出力される電流を適宜変更する切替制御部１６を備え、受信回路１４の受信結果に基づき駐車スペースへ車両３の進入を検知し、所定の充電条件を満たすと、この切替制御部１６によって、電源装置１０から出力される電流を、車両検知用の電流から充電用の電流へ切替える制御を行う。また、設備側充電制御装置１１は、切替制御部１６により充電用の電流に切り替えている時間やその際の通電量に基づいて車両３の車載バッテリ２５への充電量を算出して、この充電量の情報をコインパーキングの料金精算を行う精算装置１７へ出力可能に構成されている。
精算装置１７は、上述した充電量の情報以外に、設備側充電制御装置１１より車両３の進入を検出した検出信号が入力されるように構成されている。精算装置１７は検出信号が入力されると所定時間後に車両３の出庫を規制するロック板１８を上げるためにロック板１８の駆動機構１９へ制御指令を出力する。また、出庫の際にユーザによる精算手続が適正に完了すると、車両３の出庫を許可すべくロック板１８を下げて解除するように駆動機構１９へ制御指令を出力する。
一方、車両側充電装置４は、同調回路２０、受信回路２１、送信回路２２、充電回路２３、車両側充電制御装置２４、および、車載バッテリ２５を備えて構成されたものであり、車両３のフロアパネル下面などのループコイル６に対向して電磁結合可能な位置に設置されたコイル５が接続されている。
同調回路２０は、コイル５で利用する所定の周波数帯域を高効率化するいわゆる共振回路を構成するものである。なお、この同調回路２０の周波数帯域は車両３のメーカや車種毎に独自に設定する場合が多い。
受信回路２１は、コイル５により受信した同期信号を検出して車両側充電制御装置２４へ出力する。
送信回路２２は、車両側充電制御装置２４の制御指令に従って、車両３の充電仕様が判別可能なＩＤ、より具体的にはメーカ、車種、グレードなどを判別可能な情報や、充電割合の情報や、充電開始要求などが適宜に含まれる応答信号（同期・起動コード）などをコイル５を介して駐車設備側充電装置２へ送信する。
充電回路２３は、コイル５に誘起された電流を整流すると共に、リチウムイオン電池などの二次電池である車載バッテリ２５の端子電圧および電流を監視しつつ定電圧定電流制御などの充電制御を行う。
車両側充電制御装置２４は、車両３に設けられた車両側充電装置４において種々の制御指令を行うものであり、充電条件を入力するために車両３のインスツルメントパネルなどに設けられた節約充電スイッチ（ＳＷ）２７および自動充電許可スイッチ（ＳＷ）２８が接続されている。節約充電スイッチ２７がＯＮ状態に保持されている場合、車両側充電制御装置２４は節約充電モードで充電制御を行い、また、自動充電許可スイッチ２８がＯＮ状態に保持されている場合には、駐車スペースに車両３を駐車すると自動的に充電を開始するように充電制御を行う。ここで、上述した節約充電モードとは、単位時間当たりの充電効率が比較的高く迅速に充電が行える５０％〜７０％程度の充電容量で車載バッテリ２５の充電をストップするモードである。なお、この節約充電モードが選択されていない場合には、車載バッテリ２５は満充電となるまで充電が継続される。
車両側充電制御装置２４は、受信回路２１より同期信号が入力され、さらに、車両３のドアロックが施錠されると、上述した応答信号を送信回路２２から駐車設備側充電装置２へ出力させる。また、車両側充電制御装置２４には、車載バッテリ２５の端子電圧や電流積算値などを検出するためのセンサ（図示せず）が接続され、このセンサの検出結果に基づいてバッテリ残量を判定するように設定されている。そして、車両側充電制御装置２４は、充電条件や判定したバッテリ残量に応じて駐車設備側充電装置２に対して充電を停止させる充電停止要求信号の送信制御を行う。
さらに車両側充電制御装置２４は、車載バッテリ２５の充電中に車両３のドアが開放されたことがドアスイッチ（図示略）により検出されると、送信回路２２を介して駐車設備側充電装置２に対して充電停止要求信号を送信する。
ここで、図５は車両入庫後の充電開始までのタイミングチャートおよび駐車設備側充電装置２におけるループコイル６の端子間における電圧波形を示すものである。時刻ｔ１から同期／起動コードが駐車設備側充電装置２から車両３へ送信され、時刻ｔ２で車両３から駐車設備側充電装置２へ車両情報を含む応答信号が送信されて時刻ｔ３に送信が終了している。そして、時刻ｔ４に駐車設備側充電装置２から電力が送信されて充電が開始される。
なお、図２に示すように自動充電許可スイッチ２８や節約充電スイッチ２７などに代えて、カスタマイズユニット（ＵＮＩＴ）３０により充電条件を変更可能に構成してもよい。このカスタマイズユニット３０には、例えば、ステアリングホイールなどに設置される操作入力手段（図示略）が接続されるとともに、メータパネルなどに配置されるインフォメーションディスプレイ（図示略）が接続されて、このインフォメーションディスプレイに表示される充電容量や充電時間などの設定項目や自動充電の許可項目などを上記操作入力手段を介してユーザに選択入力させることでより細かい充電条件設定を行うことができるものである。これにより、充電の停止タイミングをより細かく設定することができる。
この実施の形態の充電システム１は上述した構成を備えており、次に、この充電システム１における動作を図３，４のフローチャートを参照しながら説明する。
図３は、車両側充電制御装置２４における制御処理のフローチャートであり、まず、ステップＳ１００においては、ドアロックが行われたか否かを判定する。ステップＳ１００における判定結果が「Ｎｏ」（ドアロックされていない）である場合は、ステップＳ１００の処理を繰り返す。ステップＳ１００における判定結果が「Ｙｅｓ」（ドアロックが行われた）である場合は、ステップＳ１０１に進む。
ステップＳ１０１においては、駐車設備側充電装置２より充電リクエスト用コード（充電用コード）の受信があるか否かを判定する。
ステップＳ１０１における判定結果が「Ｎｏ」（充電用コードの受信なし）である場合は、充電可能な駐車設備ではないため本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０１における判定結果が「Ｙｅｓ」（充電用コード受信あり）である場合は、
ステップＳ１０２においては、自動充電許可スイッチ２８がＯＮか否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「Ｎｏ」（ＯＦＦ）である場合は、ユーザに自動充電の意思がないので、本ルーチンの実行を一旦終了する。
ステップＳ１０２における判定結果が「Ｙｅｓ」（ＯＮ）である場合はステップＳ１０３に進み充電開始要求信号を送信する。
次に、ステップＳ１０４においては、ドアの開放（ドア開）が検出されたか否かを判定する。
ステップＳ１０４における判定結果が「Ｎｏ」（ドア閉塞）である場合は、ステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０４における判定結果が「Ｙｅｓ」（ドア開放）である場合は、ステップＳ１０５に進み駐車設備側充電装置２へ充電停止要求信号を送信する。
次に図４のフローチャートを参照しながら、上述した車両側の図３のフローチャートに対応する設備側充電制御装置１１における制御処理を説明する。
まず、ステップＳ２０１において、車両３が入庫したか否かを判定する。
ステップＳ２０１における判定結果が「Ｎｏ」（未入庫）である場合は、ステップＳ２０１の処理を繰り返す。
ステップＳ２０１における判定結果が「Ｙｅｓ」（入庫）である場合は、ステップＳ２０２に進み車両３の出庫を禁止すべくロック板１８を上げる。
次いで、ステップＳ２０３において充電リクエスト用コード（同期・起動コード）を車両３へ送信する。
ステップＳ２０４においては、応答信号が受信されたか否かを判定する。
ステップＳ２０４における判定結果が「Ｎｏ」（受信なし）である場合は、ステップＳ２１２へ進む。
ステップＳ２０４における判定結果が「Ｙｅｓ」（受信あり）である場合は、ステップＳ２０５に進み充電開始要求があるか否かを判定する。
ステップＳ２０５における判定結果が「Ｎｏ」（充電開始要求なし）である場合はステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０５における判定結果が「Ｙｅｓ」（充電開始要求あり）である場合はステップＳ２０６へ進み、充電の開始設定を行い充電用の出力に切替えて充電を開始し、ステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０７においては、充電停止要求があるか否かを判定する。
ステップＳ２０７における判定結果が「Ｎｏ」（充電停止要求なし）である場合はステップＳ２０７の処理を繰り返す。
ステップＳ２０７における判定結果が「Ｙｅｓ」（充電停止要求あり）である場合は、ステップＳ２０８へ進み充電停止するとともに充電量を算出してステップＳ２０９へ進む。
一方、ステップＳ２１２においては、所定時間経過したか否かを判定する。
ステップＳ２１２における判定結果が「Ｎｏ」（経過していない）である場合は、ステップＳ２０４へ進み上述した処理を繰り返す。
ステップＳ２１２における判定結果が「Ｙｅｓ」（経過した）である場合は、ステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０９においては、精算装置１７において精算操作があるか否かを判定する。
ステップＳ２０９における判定結果が「Ｎｏ」である場合は、ステップＳ２０３に戻り上述した処理を繰り返す。
ステップＳ２０９における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合は、ステップＳ２１０へ進み精算処理を行い、その後ステップＳ２１１においてロック板１８を下げて（解除して）この一連の処理を終了する。
なお、図４のフローチャートでは、充電中に車両３のドアが開放されると車両側充電装置４から駐車設備側充電装置２へ充電停止要求信号を送信する場合について説明したが、この構成に限られるものではなく、例えば、充電中にドアロックの解除が検出された場合や、ドア開放およびドアロック解除のうち少なくとも何れか一方が検出された場合に充電停止要求信号を駐車設備側充電装置２へ送信するようにしても良い。ドア開放およびドアロック解除のうち少なくとも何れか一方が検出された場合に充電停止要求信号を駐車設備側充電装置２へ送信する構成とした場合、ドア開放およびドアロック解除のうち少なくとも何れか一方が検出されれば充電が停止されるため、ユーザが車両３に乗車してエンジン始動する際にイモビライザ等のトランスポンダによる通信時に確実に充電停止状態とすることができる。
したがって、上述の実施の形態によれば、駐車スペースに車両３が駐車され、ユーザが降車するためのドアの開放および閉塞が行われ、さらに、ドアの施錠を行うべくセキュリティコード（例えば、搬送波が１２５ｋＨｚ程度）を発信するキーレスエントリーやスマートキーなどによる施錠操作が行われると、車両側充電制御装置２４により充電開始要求信号が駐車設備側充電装置２へ送信されて、駐車設備側充電装置２から車両３に車載バッテリ２５を充電するための電力供給が開始される。この結果、ドア閉塞の際のキーレスエントリーやスマートキーなどのセキュリティコード発信時にループコイル６から磁界が輻射されず、車両側におけるセキュリティコードなどの受信が妨害されるのを防止できるため、ユーザが車両３を離れる際に確実な施錠を行い、駐車時のセキュリティ向上を図ることができる。
また、ユーザが車両３のドアロックを解除した場合つまり、ユーザが車両３に乗り込む直前に充電停止要求信号を車両３の外部に送信するので、例えば、車両３に乗り込んでエンジンを始動させる際にイモビライザのトランスポンダ通信やその他の車内通信等が、充電に係る電磁界により阻害されるのを確実に防止することができる。
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、駐車設備側充電装置２は精算装置１７を備えないコインパーキング以外の住宅や共用の駐車場などの駐車設備に設けるようにしても良い。そして、住宅や共用の駐車場で充電を行う際には、予め設備側に登録されたＩＤ等を持つ車両のみ充電を行うようにすればよく、この際、ＩＤ等を前述のコイル５、ループコイル６を介した通信により送信すればよい。これにより精算装置を有しない駐車設備においても不正な充電を防止することができる。
本発明の実施の形態における充電システムの概略構成図である。 本発明の実施の形態における充電システムのブロック図である。 本発明の実施の形態における車両側の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における駐車設備側の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における充電開始に係る送受信のタイミングチャートである。
符号の説明
１ 充電システム
２ 駐車設備側充電装置（車両外部装置）
３ 車両
５ コイル（２次側コイル）
６ ループコイル（１次側コイル）
２４ 車両側充電制御装置（制御手段）
２５ 車載バッテリ（二次電池）

Claims (2)

  1. 車両の外部に設けられた車両外部装置の１次側コイルから車両に搭載される二次電池に非接触充電を行うための２次側コイルを有し、所定の条件が成立したときに充電開始要求信号及び充電停止要求信号を車両外部装置に送信する制御手段を備える車両の充電システムであって、
    前記制御手段は、車両のドアが施錠されたときに、前記充電開始要求信号を前記車両外部装置へ送信することを特徴とする車両の充電システム。
  2. 車両の外部に設けられた車両外部装置の１次側コイルから車両に搭載される二次電池に非接触充電を行うための２次側コイルを有し、所定の条件が成立したときに充電開始要求信号及び充電停止要求信号を車両外部装置に送信する制御手段を備える車両の充電システムであって、
    前記制御手段は、充電中に車両のドアの開錠、又は、車両のドアの開放のうち少なくとも何れか一方が検出されたときに前記充電停止要求信号を前記車両外部装置へ送信することを特徴とする車両の充電システム。
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