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JP2018019541A - 接続検知装置 - Google Patents

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Koichi Furushima
耕一 古島
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Abstract

【課題】車両に設けられたインレットと充電装置に設けられたコネクタとが接続されていることを示す接続信号を受信できなくなった場合であっても、インレットとコネクタとが接続されているか否かを判定可能な接続検知装置を提供する。【解決手段】制御装置30は、DCインレット14とコネクタ210とが接続されていることを示す接続信号を受信すると、DCインレット14とコネクタ210とが接続されたと判定する。制御装置30は、接続信号の受信が途絶するとともにCAN通信が途絶すると、DCインレット14とコネクタ210との接続が解除されたと判定する。【選択図】図1

Description

この発明は、接続検知装置に関し、特に、車両に設けられたインレットと充電装置に設けられたコネクタとの接続を検知する接続検知装置に関する。
特開平5−328619号公報(特許文献1)は、車両と車両外部の充電装置とを備える充電システムを開示する。この充電システムにおいて、充電装置は、車両に接続するためのコネクタを含む。コネクタ内には、コネクタが車両に接続されたことを検知するためのスイッチが設けられている。スイッチは、信号線を介して充電装置内の制御部に接続されている。コネクタが車両に接続されることによってスイッチの状態が切り替わると、信号線を介して制御部に送信される信号の状態が変化する。充電装置内の制御部は、信号線を介して受信される信号の状態を監視することによって、コネクタが車両に接続されているか否かを判定することができる(特許文献1参照)。
特開平5−328619号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示される充電システムにおいて、コネクタが車両に接続されていることを示す信号を伝えるための信号線が断線すると、仮にコネクタが車両に接続されていたとしても、制御部は、コネクタが車両に接続されていることを検知できなくなる。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両に設けられたインレットと充電装置に設けられたコネクタとが接続されていることを示す接続信号を受信できなくなった場合であっても、インレットとコネクタとが接続されているか否かを判定可能な接続検知装置を提供することである。
この発明に従う接続検知装置は、車両に設けられたインレットと充電装置に設けられたコネクタとの接続を検知する。接続検知装置は、第1の信号線と、第2の信号線と、制御装置とを備える。第1の信号線は、インレットとコネクタとが接続されていることを示す接続信号を伝えるための信号線である。第2の信号線は、インレット及びコネクタを介して車両と充電装置との間でCAN(Controller Area Network)通信を行なうための信号線である。制御装置は、第1の信号線を介して接続信号を受信するとともに第2の信号線を介してCAN通信を行なうように構成されている。制御装置は、接続信号を受信すると、インレットとコネクタとが接続されたと判定する。制御装置は、接続信号の受信が途絶するとともにCAN通信が途絶すると、インレットとコネクタとの接続が解除されたと判定する。
この接続検知装置においては、一旦、接続信号によってコネクタとインレットとが接続されていると判定された後は、第2の信号線を介してCAN通信が確立している限り、コネクタがインレットに接続されていると判定される。したがって、この接続検知装置によれば、第1の信号線が断線することによって接続信号が受信されなくなったとしても、第2の信号線を介したCAN通信の状態を監視することによってコネクタがインレットに接続されているか否かを判定することができる。
この発明によれば、接続信号を受信できなくなった場合であっても、インレットとコネクタとが接続されているか否かを判定可能な接続検知装置を提供することができる。
車両を含む充電システムの全体構成図である。 コネクタの、DCインレットとの接続面を示す図である。 図2に示すコネクタのIII−III断面図である。 溶着診断の手順を説明するための図である。 DCインレットとコネクタとの接続検知の処理手順を示すフローチャートである。 DCインレットとコネクタとの接続解除検知の処理手順を示すフローチャートである。
以下、この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、図中同一又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。
[車両の構成]
図1は、本実施の形態に従う車両を含む充電システムの全体構成図である。図1を参照して、充電システム1は、車両100と、DC急速充電スタンド200と、充電ケーブル205とを含む。車両100は、充電ケーブル205を介してDC急速充電スタンド200に接続可能である。車両100は、DC急速充電スタンド200に接続された状態で、DC急速充電スタンド200から電力供給を受けることができる。
車両100は、蓄電装置2と、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gと、電圧センサ4,12と、コンデンサ6と、インバータ8と、モータジェネレータ10と、DCインレット14と、充電リレーDCR−B,DCR−Gと、制御装置30とを含む。
蓄電装置2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2は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。蓄電装置2は、充電リレーDCR−B,DCR−G及びシステムメインリレーSMR−B,SMR−Gを介してDCインレット14に接続されている。また、蓄電装置2は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gを介してインバータ8に接続されている。
蓄電装置2は、車両100の駆動力を生成するための電力をインバータ8に供給する。インバータ8は、蓄電装置2から供給された電力を用いてモータジェネレータ10を駆動する。モータジェネレータ10は、車両100の駆動力を生成する。
システムメインリレーSMR−Bは、蓄電装置2の正極と電力線PLとの間に接続されている。システムメインリレーSMR−Gは、蓄電装置2の負極と電力線NLとの間に接続されている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されることによって、蓄電装置2とインバータ8とは電気的に接続される。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの少なくとも一方が開放されることによって、蓄電装置2とインバータ8とは電気的に遮断される。
コンデンサ6は、平滑コンデンサである。コンデンサ6は、電力線PLと電力線NLとの間に接続されている。コンデンサ6は、電力線PLと電力線NLとの間の電圧変動を低減する。電圧センサ4は、コンデンサ6の電圧VLを検知する。電圧センサ4は、検知した電圧VLを示す信号を制御装置30に出力する。
DCインレット14は、充電ケーブル205のコネクタ210を接続可能に構成される。コネクタ210については、後程詳しく説明する。DCインレット14は、コネクタ210を介してDC急速充電スタンド200から電力供給を受ける。DCインレット14が受けた電力は、蓄電装置2の充電に用いられる。
コネクタ210がDCインレット14に接続されると、制御装置30は、DCC信号線16を介して、DCインレット14にコネクタ210が接続されていることを示す接続信号を受信する。接続信号は、たとえば、コネクタ210がDCインレット14に接続されるのに応じて車両100において生成される。また、制御装置30は、コネクタ210、DCインレット14、及びCAN信号線18を介して、DC急速充電スタンド200との間でCAN通信を行なう。
充電リレーDCR−Bは、DCインレット14の正極とノード22との間に接続されている。充電リレーDCR−Gは、DCインレット14の負極とノード24との間に接続されている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されている状態で、さらに充電リレーDCR−G,DCR−Bの両方が閉成されることによって、DCインレット14と蓄電装置2とは電気的に接続される。システムメインリレーSMR−B,SMR−G、及び、充電リレーDCR−B,DCR−Gの少なくともいずれかが開放されることによって、DCインレット14と蓄電装置2とは電気的に遮断される。
制御装置30は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、及び入出力バッファ(いずれも不図示)を含む。制御装置30は、各センサ等からの入力信号に応じて、車両100の動作を制御する。なお、制御装置30による制御は、ソフトウェアにより実現されてもよいし、専用のハードウェア(電子回路)により実現されてもよい。
図2は、コネクタ210の、DCインレット14との接続面を示す図である。図3は、図2に示すコネクタ210のIII−III断面図である。図2及び図3を参照して、コネクタ210の接続面には複数の凹部(たとえば、凹部211,217,219)が形成されている。複数の凹部の各々には、端子が設けられている。各端子は、コネクタ210がDCインレット14に接続されると、DCインレット14に設けられた複数のソケット(不図示)のうち対応するソケットに接続される。
凹部217には、正極パワー端子218が設けられている。凹部219には、負極パワー端子220が設けられている。DCインレット14は、正極パワー端子218及び負極パワー端子220を介してDC急速充電スタンド200から電力供給を受ける。
凹部211には、たとえば、CAN用端子212,214、及び、DCC用端子216が設けられている。CAN用端子212,214は、コネクタ210がDCインレット14に接続されると、CAN信号線18(図1)と電気的に導通する。DCC用端子216は、コネクタ210がDCインレット14に接続されると、DCC信号線16(図1)と電気的に導通する。CAN用端子212,214の長さと、DCC用端子216の長さとは等しい。
[DCC信号線の断線により生じ得る問題の解決]
充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方において溶着が発生すると、意図しないタイミングで、DCインレット14に蓄電装置2の電圧が印加される可能性がある。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されている状態において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着すると、制御装置30により、充電リレーDCR−B,DCR−Gの開放指示が出されていたとしても、蓄電装置2とDCインレット14とが電気的に導通する可能性があるためである。そこで、車両100においては、たとえば、DC急速充電スタンド200から供給された電力による蓄電装置2の充電完了後、充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断が行なわれる。
図4は、溶着診断の手順を説明するための図である。図4を参照して、横軸は時間を示し、上方から順に、充電リレーDCR−Bの状態、充電リレーDCR−Gの状態、及び、電圧センサ12の検知結果を示す。なお、溶着診断中は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成状態に制御される。
時刻t0〜t1において、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が開放状態になるように制御する。この場合に、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着しているとすると、電圧センサ12は蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着していると診断する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着していることはないと診断する。
時刻t2〜t3において、制御装置30は、充電リレーDCR−Bが閉成状態になるように制御するとともに、充電リレーDCR−Gが開放状態になるように制御する。この場合に、充電リレーDCR−Gが溶着しているとすると、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−Gが溶着していると診断する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−Gは溶着していないと診断する。
時刻t4〜t5において、制御装置30は、充電リレーDCR−Bが開放状態になるように制御するとともに、充電リレーDCR−Gが閉成状態になるように制御する。この場合に、充電リレーDCR−Bが溶着しているとすると、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−Bが溶着していると診断する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−Bも溶着していないと診断する。
充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断は、充電終了後にコネクタ210がDCインレット14に接続された状態で行なわれる。したがって、仮に充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していたとしても、ユーザが溶着診断中にDCインレット14に触れることはない。溶着診断の結果、充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していると診断されると、制御装置30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの閉成を禁止する。これにより、充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していたとしても、溶着診断後に蓄電装置2の電圧がDCインレット14に印加されることはない。
溶着診断が完了する前にコネクタ210がDCインレット14から取り外されると、制御装置30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの閉成を禁止する。たとえば、コネクタ210がDCインレット14から取り外された場合に、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gが閉成されているときは、制御装置30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gを開放する。万が一、充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していた場合に、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gが閉成されていると、露出可能なDCインレット14に蓄電装置2の電圧が印加されるからである。
仮に、車両100において、制御装置30は、DCC信号線16を介した接続信号の受信が途絶するのに応じて即座に、コネクタ210がDCインレット14から取り外されたと判定するものとする。この場合には、溶着診断が完了する前にDCC信号線16が断線すると、コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されていたとしても、コネクタ210がDCインレット14から取り外されたと判定されるため、制御装置30は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの閉成を禁止する。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの閉成が禁止されると、車両100は、蓄電装置2に蓄えられた電力を用いた走行をすることができない。
溶着診断が完了する前にDCC信号線16が断線したとしても、コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されているのであれば、制御装置30は、溶着診断を行なうのが望ましい。コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されていれば、電圧が印加されたDCインレット14がユーザに対して露出することはないからである。そして、溶着診断が完了し、充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していないと判定されれば、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの閉成が禁止されないため、車両100は、蓄電装置2に蓄えられた電力を用いて走行することができる。
したがって、たとえば、このような問題を解決するために、DCC信号線16が断線したとしても、コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されているか否かを判定することは重要である。
本実施の形態に従う車両100において、制御装置30は、DCC信号線16を介した接続信号の受信が途絶するとともに、CAN信号線18を介したCAN通信が途絶した場合に、初めてDCインレット14とコネクタ210との接続が解除されたと判定する。
車両100においては、一旦、DCC信号線16の接続信号に基づいてコネクタ210とDCインレット14とが接続されていると判定された後は、CAN信号線18を介してCAN通信が行なわれている限り、コネクタ210がDCインレット14に接続されていると判定される。したがって、車両100によれば、DCC信号線16が断線することによって接続信号が受信されなくなったとしても、CAN信号線18を介したCAN通信の状態を監視することによってコネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されているか否かを判定することができる。
特に、車両100においては、上述のように、CAN用端子212,214の長さと、DCC用端子216の長さとは等しい(図3)。したがって、CAN用端子212,214とDCインレット14との接続が維持された状態で、DCC用端子216とDCインレット14との接続だけが断線以外の理由で解除される可能性は低い。よって、車両100によれば、CAN信号線18を介したCAN通信の状態を監視することによって、コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されているか否かを判定することができる。
たとえば、溶着診断完了前にDCC信号線16が断線したとしても、コネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されている場合には(CAN通信が継続されている場合には)、充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断を完了させることによって、車両100が蓄電装置2に蓄えられた電力を用いて走行できなくなる事態が回避される。
次に、車両100における、DCインレット14とコネクタ210との接続検知、及びDCインレット14とコネクタ210との接続解除検知の具体的処理手順について説明する。
[接続検知及び接続解除検知の処理手順]
図5は、DCインレット14とコネクタ210との接続検知の処理手順を示すフローチャートである。図5を参照して、このフローチャートに示される処理は、DCインレット14にコネクタ210が接続されていると判定されていない場合に制御装置30により繰り返し実行される。なお、制御装置30は、DCインレット14とコネクタ210との接続検知後、DCインレット14とコネクタ210との接続解除を検知すると、再び図5のフローチャートに示される処理を実行する。
制御装置30は、DCC信号線16を介して接続信号を受信したか否かを判定する(ステップS100)。接続信号を受信していないと判定されると(ステップS100においてNO)、処理はリターンに移行する。
一方、接続信号を受信したと判定されると(ステップS100においてYES)、制御装置30は、DCインレット14にコネクタ210が接続されたと判定する(ステップS110)。車両100によれば、接続信号の受信の有無を判定するだけで、容易にDCインレット14とコネクタ210との接続を検知することができる。
図6は、DCインレット14とコネクタ210との接続解除検知の処理手順を示すフローチャートである。図6を参照して、このフローチャートに示される処理は、DCインレット14にコネクタ210が接続されていると判定されている場合に制御装置30により繰り返し実行される。
制御装置30は、DCC信号線16を介した接続信号の受信が途絶したか否かを判定する(ステップS200)。接続信号の受信が途絶していないと判定されると(ステップS200においてNO)、制御装置30は、DCインレット14とコネクタ210とが接続中であると判定する(ステップS230)。
一方、接続信号の受信が途絶していると判定されると(ステップS200においてYES)、制御装置30は、CAN信号線18を介したCAN通信が途絶したか否かを判定する(ステップS210)。CAN通信が途絶していないと判定されると(ステップS210においてNO)、制御装置30は、DCインレット14とコネクタ210とが接続中であると判定する(ステップS230)。
一方、CAN通信が途絶していると判定されると(ステップS210においてYES)、制御装置30は、DCインレット14とコネクタ210との接続が解除されたと判定する(ステップS220)。
このように、本実施の形態に従う車両100において、制御装置30は、DCC信号線16を介した接続信号の受信が途絶するとともに、CAN信号線18を介したCAN通信が途絶した場合に(接続信号の受信とCAN通信との両方が途絶した場合に)、初めてDCインレット14とコネクタ210との接続が解除されたと判定する。したがって、車両100によれば、一旦、コネクタ210とDCインレット14とが接続されていると判定された後に、DCC信号線16が断線することによって接続信号が受信されなくなったとしても、CAN信号線18を介したCAN通信の状態を監視することによってコネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されているか否かを判定することができる。
そして、たとえば、充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断完了前にDCC信号線16が断線したとしても、CAN通信の状態によりコネクタ210がDCインレット14に物理的に接続されていると判断される場合には充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断を完了させることによって、車両100が蓄電装置2に蓄えられた電力を用いて走行できなくなる事態が回避される。
なお、上記実施の形態においては、車両100において、DCインレット14とコネクタ210との接続及び接続解除が検知される構成を説明した。しかしながら、DCインレット14とコネクタ210との接続及び接続解除を検知する主体はこれに限定されない。たとえば、DC急速充電スタンド200において、DCインレット14とコネクタ210との接続及び接続解除が検知されることとしてもよい。この場合には、DC急速充電スタンド200に含まれる制御装置が、図5,6に示される処理と同様の処理を実行する。
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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
1 充電システム、2 蓄電装置、4,12 電圧センサ、6 コンデンサ、8 インバータ、10 モータジェネレータ、14 DCインレット、16 DCC信号線、18 CAN信号線、22,24 ノード、30 制御装置、100 車両、200 DC急速充電スタンド、205 充電ケーブル、210 コネクタ、211,217,219 凹部、212,214 CAN用端子、216 DCC用端子、218 正極パワー端子、220 負極パワー端子、SMR−B,SMR−G システムメインリレー、DCR−B,DCR−G 充電リレー、PL,NL 電力線。

Claims (1)

  1. 車両に設けられたインレットと充電装置に設けられたコネクタとの接続を検知する接続検知装置であって、
    前記インレットと前記コネクタとが接続されていることを示す接続信号を伝えるための第1の信号線と、
    前記インレット及び前記コネクタを介して前記車両と前記充電装置との間でCAN(Controller Area Network)通信を行なうための第2の信号線と、
    前記第1の信号線を介して前記接続信号を受信するとともに前記第2の信号線を介して前記CAN通信を行なうように構成された制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記接続信号を受信すると、前記インレットと前記コネクタとが接続されたと判定し、
    前記接続信号の受信が途絶するとともに前記CAN通信が途絶すると、前記インレットと前記コネクタとの接続が解除されたと判定する、接続検知装置。
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