JP5692021B2

JP5692021B2 - 車両用充電装置

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Publication number: JP5692021B2
Application number: JP2011257279A
Authority: JP
Inventors: 昌美兼安; 崇史甲斐; 博之柳沢; 伊藤　宏幸; 宏幸伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: CN103138332B; CN103138332A; US9481324B2; JP2013115850A; US20130134936A1

Description

本発明は、所謂プラグインハイブリッド車（Plug-in Hybrid Vehicle）や電気自動車等の、走行用の駆動源として電動機を有する車両に充電するための車両用充電装置に関する。

近年、環境問題に配慮して、車両の走行のための駆動源として電動機を用いた車両が普及しつつある。このような車両に対して充電を行うための充電スタンドとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１に記載の充電スタンドは、スタンド本体に複数の収容空所を設け、それぞれの収容空所にコンセントユニットを収容して構成されている。この充電スタンドでは、スタンド本体に接続された複数の電気自動車を同時に充電することが可能である。

特開２０１１−１８２６４０号公報

ところで、充電を行う際に車両が引き込む充電電流は、車種によって様々である。複数の車両に同時に充電可能な充電スタンドでは、仮に大きな充電電流を引き込む車両ばかりが接続された場合に必要となる最大の電力に合わせて電力供給会社との契約を行うと、電気料金が嵩み、結果として充電スタンドの利用者の負担が大きくなるため、プラグインハイブリッド車や電気自動車等の利用の拡大が妨げられることとなる。一方、電力供給会社との契約アンペア数が低い場合には、充電スタンドに接続された複数の車両のうち、一部の車両には充電を全く行えない場合が生じ得る。

いみじくも、近年では、充電スタンド側と車両側との通信仕様等を定めた国際規格であるＳＡＥＪ１７７２に準拠した車両が増えてきている。この規格に準拠した車両であれば、車両側との通信によって車両に供給する充電電流を調節したり、他の車両に充電電流を割り当てるために一時的に充電を停止したりすることにより、充電スタンドに接続された複数の車両間の充電量を調整することができるが、この規格に準拠していない車両に対しては、このような調整を行うことができない。

そこで、本発明は、通信によって充電の停止と再開を制御することができない車両に対しても、充電の停止と再開を制御することが可能な車両用充電装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、コネクタ端子から出力される電流の変化によってコネクタの離脱又は離脱の準備操作が行われたことを検知し、この検知に基づいて蓄電池への充電を停止する車両に対して充電を行う車両用充電装置であって、前記車両に対して充電を行う充電手段と、前記コネクタが嵌合され、かつ前記離脱の準備操作が行われていない状態で、前記コネクタ端子から出力される電流の経路を切り替えることにより前記電流を変化させ、前記車両に前記充電用のリレーを開状態とさせる模擬動作手段とを有する車両用充電装置を提供する。

また、前記模擬動作手段は、前記コネクタ端子から出力される電流の経路を遮断することにより、前記車両に前記コネクタの離脱を検知させるとよい。

また、前記模擬動作手段は、前記コネクタ端子から出力される電流が、前記準備操作が行われたときの電流と等しくなるように前記電流の経路を切り替え、前記車両に前記コネクタの離脱の準備操作を検知させるとよい。

本発明によれば、通信によって充電の停止と再開を制御することができない車両に対しても、充電の停止と再開を制御することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用充電装置を示す概略構成図である。車両用充電装置、及び車両を示す概略構成図である。充電コネクタの構成を示す正面図である。第１の実施の形態に係る車両用充電装置及び車両の概略の構成例を示す回路図である。第２の実施の形態に係る車両用充電装置及び車両の概略の構成例を示す回路図である。第３の実施の形態に係る車両用充電装置及び車両の概略の構成例を示す回路図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る車両用充電装置及び車両用充電システムの一例を、図１〜図４を参照して説明する。

（車両用充電装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用充電装置を示す概略構成図である。

この車両用充電装置１は、充電コネクタ１１が先端部に設けられた充電ガン１２と、充電ガン１２の内部にて充電コネクタ１１に接続された充電ケーブル１３と、充電ケーブル１３及び充電コネクタ１１を介して後述する車両９への充電を行う装置本体１０とを備えて構成されている。装置本体１０には、２００Ｖの商用電源が電源ケーブル１４を介して供給されている。車両用充電装置１の各部の仕様は、ＳＡＥＪ１７７２に準拠している。

この車両用充電装置１は、例えば高速道路のサービスエリアや商業施設の駐車場、あるいは集合住宅の駐車場等に設けられた充電スタンドに複数台設置され、不特定の利用者に充電サービスを提供する。装置本体１０は、駐車場等の地面に自立して設置される。

充電ガン１２にはリリースボタン１２０及び係合部としての係止突起１２０ａが設けられている。係止突起１２０ａは、リリースボタン１２０の押し込み操作に連動して動作するように構成されている。

（車両用充電システムの構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る車両用充電装置の使用状態を示す概略構成図である。

車両用充電装置１に接続された車両９は、車体９０に走行用の駆動源として電動機９６を搭載した電気自動車である。また、車体９０には、充電コネクタ１１に嵌合される車両側コネクタ９１と、車両側コネクタ９１の入力端子に接続された充電制御回路９２と、充電制御回路９２を制御する制御装置９３と、蓄電池９４と、蓄電池９４に蓄えられた電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりスイッチングされたモータ電流として電動機９６に供給するインバータ９５と、電動機９６の出力を変速して前輪９８に伝達する変速機９７とが搭載されている。

電動機９６は、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Motor：埋込磁石型モータ）からなる。蓄電池９４は、例えば複数のセルを有するリチウムイオン電池からなる。

なお、車両９は、電動機９６に加え、ガソリン等の揮発性の液体を燃料とする内燃機関（エンジン）を駆動源として備えたプラグインハイブリッド車であってもよい。また、変速機９７の出力を後輪９９に伝達する後輪駆動車であってもよい。

充電ガン１２の係止突起１２０ａ（図１参照）は、車両側コネクタ９１に係合（掛かり合うこと）し、充電コネクタ１１の車両側コネクタ９１からの意図しない離脱を抑止するように構成されている。係止突起１２０ａは、リリースボタン１２０の押し込み操作と連動するように連結されており、リリースボタン１２０を押すことにより係止突起１２０ａと車両側コネクタ９１との係合が解除され、充電コネクタ１１の抜き取り操作が可能となる。

（充電コネクタ１１の構成）
図３は、車両用充電装置１の充電コネクタ１１の構成を端子側から示す正面図である。

充電コネクタ１１は、ハウジング１１０と、車両９の充電のための電圧を出力する一対の充電電流出力端子としてのＬ端子１１１及びＮ端子１１２と、電気的に接地されたＧＮＤ端子１１３と、充電制御端子としてのＣ端子１１４と、車両側コネクタ９１との嵌合を検知するための嵌合検知端子としてのＰ端子１１５とを有している。

（車両用充電装置１の回路構成）
図４は、車両用充電装置１、ならびに車両９側の車両側コネクタ９１，充電制御回路９２，制御装置９３，蓄電池９４の概略の構成例を示す回路図である。

車両用充電装置１の装置本体１０は、車両９側への充電電流の供給及び遮断等を制御する制御部２０を有している。制御部２０は、例えば予め記憶されたプログラムに従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びその周辺回路からなる。

制御部２０は、装置本体１０に設けられたリレー回路２１のオン（継電）又はオフ（遮断）を制御する。制御部２０及びリレー回路２１は、本発明の充電手段の一例である。リレー回路２１は、第１接点部２１ａと、第２接点部２１ｂと、第１接点部２１ａ及び第２接点部２１ｂを動作させるためのコイル２１ｃとを有し、コイル２１ｃに制御部２０から電流が供給されたときは第１接点部２１ａ及び第２接点部２１ｂがオン状態（閉状態）となり、コイル２１ｃに電流が供給されないときは、第１接点部２１ａ及び第２接点部２１ｂが共にオフ状態（開状態）となる。

リレー回路２１の第１接点部２１ａは、電源ケーブル１４の電圧線１４０ａと、装置本体１０に充電ケーブル１３を介して接続された充電コネクタ１１のＬ端子１１１との間に設けられている。また、第２接点部２１ｂは、電源ケーブル１４の中性線１４０ｂと装置本体１０に充電ケーブル１３を介して接続された充電コネクタ１１のＮ端子１１２との間に設けられている。これにより、制御部２０からコイル２１ｃに電流が供給されると、電圧線１４０ａとＬ端子１１１、及び中性線１４０ｂとＮ端子１１２がそれぞれ導通状態となる。

第１接点部２１ａとＬ端子１１１との間の配線には、電流センサ２４が設けられている。電流センサ２４は、例えばホール素子センサからなり、Ｌ端子１１１から出力される電流を検出して、その電流値を示す検出信号を制御部２０に出力する。

また、制御部２０は、装置本体１０に設けられた切替回路２２を制御する。切替回路２２は、第１コイル２２１及び第２コイル２２２を備え、第１コイル２２１及び第２コイル２２２への電流の供給を個別に制御することにより、第１〜第６接点２２ａ〜２２ｆの間の接続状態を切り替え可能である。

第１コイル２２１の非通電時には、第１接点２２ａと第２接点２２ｂとが接続された状態となり、第１コイル２２１の通電時には、第１接点２２ａと第３接点２２ｃとが接続された状態となる。また、第２コイル２２２の非通電時には、第４接点２２ｄと第６接点２２ｅｆとが接続された状態となり、第２コイル２２２の通電時には、第４接点２２ｄと第５接点２２ｅとが接続された状態となる。装置本体１０の初期状態（車両９に接続されていない状態）では、第１コイル２２１及び第２コイル２２２が共に非通電である。

第１接点２２ａは、充電ケーブル１３を介して、充電ガン１２内に配置されたスイッチ１２１に接続されている。スイッチ１２１は、充電ガン１２のリリースボタン１２０に連動し、リリースボタン１２０が押されていない通常時に導通状態となり、リリースボタン１２０が押されると絶縁状態となる２つの接点１２１ａ，１２１ｂを有している。接点１２１ａは、切替回路２２の第１接点２２ａに接続され、接点１２１ｂは充電コネクタ１１のＰ端子１１５に接続されている。

第２接点２２ｂには、装置本体１０に設けられた第１の抵抗器Ｒ_１の一端が接続されている。第１の抵抗器Ｒ_１の他端は、電圧出力部２３に接続されている。電圧出力部２３は、電圧線１４０ａ及び中性線１４０ｂから供給される交流電流を例えば直流の５Ｖに変換して出力する直流電源である。また、第１の抵抗器Ｒ_１の抵抗値は、例えば２７００Ωである。

第３接点２２ｃと第４接点２２ｄとは、切替回路２２内で接続されている。また、第５接点２２ｅは、切替回路２２の内外の他の何れの回路素子にも接続されておらず、電気的にアイソレート（絶縁）されている。

また、第６接点２２ｆには、第２の抵抗器Ｒ_２の一端が接続されている。第２の抵抗器Ｒ_２の他端は電気的に接地され、電源ケーブル１４のグランド線１４０ｃと同電位（基準電位）とされている。第２の抵抗器Ｒ_２の抵抗値は例えば３３０Ωである。

また、スイッチ１２１には、第３の抵抗器Ｒ_３が並列に接続されている。第３の抵抗器Ｒ_３の一端は接点１２１ａに接続され、他端は接点１２１ｂに接続されている。第３の抵抗器Ｒ_３の抵抗値は、例えば１５０Ωである。

これにより、装置本体１０の初期状態では、第１の抵抗器Ｒ_１がスイッチ１２１を介してＰ端子１１５に接続（短絡）される。この初期状態において、電圧出力部２３は、第１の抵抗器Ｒ_１、切替回路２２（第２接点２２ｂ及び第１接点２２ａ）、及びスイッチ１２１を介して、Ｐ端子１１５から電圧を出力可能である。

また、第２コイル２２２が非通電のままで第１コイル２２１に通電されると、第２の抵抗器Ｒ_２の一端がスイッチ１２１を介してＰ端子１１５に接続（短絡）される。またさらに、第１コイル２２１及び第２コイル２２２が共に通電されると、スイッチ１２１の接点１２１ａが第５接点２２ｅに接続（短絡）される。

切替回路２２の第２接点２２ｂには、第２接点２２ｂの電圧（基準電位との電位差）を検出する第１の電圧計Ｖ_１が接続されている。また、切替回路２２の第６接点２２ｆには、第６接点２２ｆの電圧（基準電位との電位差）を検出する第２の電圧計Ｖ_２が接続されている。

第１の電圧計Ｖ_１及び第２の電圧計Ｖ_２としては、例えばアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータを用いてもよく、所定の電圧値との大小を比較するコンパレータを用いてもよい。第１の電圧計Ｖ_１及び第２の電圧計Ｖ_２で検出した電圧値を示す検出信号は、制御部２０に出力される。

また、制御部２０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されたパルス信号により、充電電流の許容電流値等の情報を車両９側へ送信する通信機能を有している。制御部２０からの送信信号は、通信用抵抗器Ｒｃを介して充電コネクタ１１のＣ端子１１４から車両９側に出力される。また制御部２０は、通信用抵抗器ＲｃのＣ端子１１４側の電圧をモニタすることが可能である。この通信用抵抗器Ｒｃは、ＳＡＥＪ１７７２に準拠した車両との通信を行うためのものである。

（車両９側の構成）
車両側コネクタ９１は、第１端子９１１，第２端子９１２，第３端子９１３，第４端子９１４，及び第５端子９１５を有している。車両側コネクタ９１が充電コネクタ１１に嵌合すると、第１端子９１１がＬ端子１１１に、第２端子９１２がＮ端子１１２に、第３端子９１３がＧＮＤ端子１１３に、第４端子９１４がＣ端子１１４に、第５端子９１５がＰ端子１１５に、それぞれに接続される。第５端子９１５は、本発明のコネクタ端子の一例である。第３端子９１３と第５端子９１５の間には、第４の抵抗器Ｒ_４が接続されている。第４の抵抗器Ｒ_４の抵抗値は、例えば２７００Ωである。

充電制御回路９２は、整流回路部９２１と、リレー回路９２２と、直流電源９２３と、第５の抵抗器Ｒ_５とを有している。第５の抵抗器Ｒ５の抵抗値は、例えば、３３０Ωである。直流電源９２３は、その出力の電源電圧が例えば５Ｖである。第５の抵抗器Ｒ_５は、一端が直流電源９２３に接続され、他端が第５端子９１５に接続されている。直流電源９２３は、車両９の車種によって、電源電圧を常時出力する場合と、車両用充電装置１から充電電圧が印加されているとき、及び運転者によって操作されるイグニッションスイッチがオンのときに電源電圧を出力する場合との、２つの場合がある。

整流回路部９２１は、車両側コネクタ９１の第１端子９１１及び第２端子９１２に接続されている。整流回路部９２１は、第１端子９１１及び第２端子９１２から入力される交流電流を整流してリレー回路９２２に出力する。整流回路部９２１は、例えばダイオードブリッジ回路からなる。なお、整流回路部９２１とリレー回路９２２との間には、充電開始時における突入電流を制限する突入電流制限回路等をさらに設けてもよい。

リレー回路９２２は、制御装置９３によってオン（閉状態）又はオフ（開状態）が制御される。リレー回路９２２がオンすると、第１端子９１１及び第２端子９１２から供給される電力によって蓄電池９４が充電される。

第５の抵抗器Ｒ_５はまた、その一端が制御装置９３に接続されている。制御装置９３は、第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧（基準電位との電位差）を検出可能である。

なお、本実施の形態における車両９は、ＳＡＥＪ１７７２に準拠しておらず、車両用充電装置１との通信機能を有していないので、車両用充電装置１の制御部２０からＣ端子１１４に出力される送信信号は制御装置９３に入力されない。車両が通信機能を有している場合には、制御部２０が車両側との通信が成立したことを以て充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１に嵌合されたことを検知できるが、車両が通信機能を有していない場合には、他の方法によって充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検出する必要がある。

本実施の形態では、第１の電圧計Ｖ_１によって検出した電圧に基づいて、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知する。次に、この嵌合検出方法について説明する。

（嵌合検出方法）
充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１に嵌合されていない未嵌合状態では、切替回路２２が、第１接点２２ａと第２接点２２ｂとが接続された第１の接続状態にある。

この未嵌合状態では、第２接点２２ｂに第１の抵抗器Ｒ_１を介して電圧出力部２３から直流の＋５Ｖが供給される一方、第１接点２２ａにスイッチ１２１を介して接続されたＰ端子１１５は絶縁された状態であるので、第１の電圧計Ｖ_１によって検出される第２接点２２ｂの電圧、すなわちＰ端子１１５の電圧は＋５Ｖとなる。

直流電源９２３が、車両用充電装置１から充電電圧が印加されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電源電圧を出力する場合、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１に嵌合されると、この時点では直流電源９２３が電源電圧を出力していないので、電圧出力部２３から供給される電圧により第１の抵抗器Ｒ_１及び第４の抵抗器Ｒ_４に電流Ｉ_１が流れ、第１の電圧計Ｖ_１によって検出される第２接点２２ｂの電圧は、第１の抵抗器Ｒ_１における電圧降下によって未嵌合状態よりも低下する。本実施の形態において、第１の抵抗器Ｒ_１及び第４の抵抗器Ｒ_４の抵抗値を同じにしているので、第１の電圧計Ｖ_１によって検出される電圧は、電圧出力部２３の出力電圧の２分の１である＋２．５Ｖとなる。制御部２０は、この電圧の変化によって、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知することができる。

一方、直流電源９２３が常時電源電圧を出力する場合でも、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１に嵌合されると、第１の電圧計Ｖ_１によって検出される電圧が＋５Ｖから＋４．５１Ｖに変化するので、制御部２０は、この電圧の変化によって充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知することができる。

また、制御部２０は、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１とが嵌合された際の電圧の変化量によって、車両９の直流電源９２３が常時電源電圧を出力するか、車両用充電装置１から充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電源電圧を出力するかを判別することができる。より具体的には、制御部２０は、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１とが嵌合された際の電圧計Ｖ_１の検出電圧が＋２．５Ｖであれば、嵌合した車両が車両用充電装置１から充電電圧が印加されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電源電圧を出力する車両であると判別できる。ただし、当該電圧が例えば＋４．５１Ｖであっても、ただイグニッションスイッチがオンになっている状況かもしれないため、必ずしも直流電源９２３が常時電源電圧を出力する車両であるとは判別できない。しかしこの場合でも、充電における安全性の担保には何ら問題はない。制御部２０は、この判別結果を記憶する。

制御部２０は、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知すると、リレー回路２１のコイル２１ｃに電流を供給し、第１接点部２１ａ及び第２接点部２１ｂを共にオンさせる。これにより、車両用充電装置１は、Ｌ端子１１１及びＮ端子１１２からの充電電流の出力が可能な状態となる。また、充電電圧が印加されたことから、直流電源９２３が電源電圧を出力する。

また、制御部２０は、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知したとき、直ちに切替回路２２の第１コイル２２１に電流を供給し、切替回路２２を、第１接点２２ａと第３接点２２ｃとが接続された第２の接続状態に切り替える。これにより、第１の抵抗器Ｒ_１とＰ端子１１５との接続が遮断され、第２の抵抗器Ｒ_２とＰ端子１１５とがスイッチ１２１を介して接続される。

この第２の接続状態への切り替えは、車両９側の制御装置９３が、充電ガン１２のリリースボタン１２０が押されたことを検知することができるようにするための処置である。次に、充電コネクタ１１の車両側コネクタ９１からの離脱、及びその準備操作としてのリリースボタン１２０の押し込み操作が行われたことを検知する方法について説明する。

（離脱及びその準備操作の検出方法）
利用者によってリリースボタン１２０が押された場合、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から抜かれる可能性が高いので、活線状態でＬ端子１１１と第１端子９１１、及びＮ端子１１２と第２端子９１２が離間することによるスパークの発生等を抑えるべく、制御装置９３は、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱する前に、蓄電池９４への充電を停止する。本実施の形態では、リレー回路９２２をオフ状態にすることにより、蓄電池９４への充電を停止する。車両９側でこの措置が実施されない場合は、制御部２０は、リレー回路２１をオフ状態にする。

なお、車両９側で蓄電池９４への充電を停止する際には、リリースボタン１２０が押されたことを検知したとき、直ちにリレー回路９２２をオフ状態にしてもよいが、充電電流をわずかな電流値（例えば、０．１〜１Ａ）に低減させたのち、リレー回路９２２をオフ状態にしてもよい。これにより、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との間に発生する火花を低減し、充電コネクタ１１及び車両側コネクタ９１の損傷を低減できる。また、リレー回路９２２におけるリレー溶着を低減することも可能となる。

リリースボタン１２０が押されると、スイッチ１２１の接点１２１ａと接点１２１ｂとの接続が解除され、第５の抵抗器Ｒ_５の一端から接地電位までの抵抗値が変化するので、第５の抵抗器Ｒ_５を介して第５端子９１５から出力される電流が変化する。制御装置９３は、この電流の電流値の変化に伴う第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧の変化によって、リリースボタン１２０が押されたことを検知する。

より具体的には、第５の抵抗器Ｒ_５の他端から接地電位までの抵抗値が、リリースボタン１２０が押される前の抵抗値（第２の抵抗器Ｒ_２と第４の抵抗器Ｒ_４の並列抵抗値）から、第２の抵抗器Ｒ_２及び第３の抵抗器Ｒ_３の直列抵抗と第４の抵抗器Ｒ_４との並列抵抗値に変化し、第５の抵抗器Ｒ_５の一端から接地電位までの抵抗値が大きくなる。この結果、第５の抵抗器Ｒ_５を流れる電流Ｉ_２の電流値が変化するので、第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧が変化する。制御装置９３は、この電圧の変化によってリリースボタン１２０が押されたことを検知し、リレー回路９２２をオフ状態にする。

また、装置本体１０の制御部２０は、第２の電圧計Ｖ_２によって検出される切替回路２２の第６接点２２ｆの電圧の変化によって、リリースボタン１２０が押されたことを検知する。つまり、第５の抵抗器Ｒ_５の一端から接地電位までの抵抗値がリリースボタン１２０が押されることにより変化し、これに伴って第２の抵抗器Ｒ_２を流れる電流が変動するので、第６接点２２ｆの電圧の変化によってリリースボタン１２０が押されたことを検知する。制御部２０は、この検知に基づいて前述のようにリレー回路２１のコイル２１ｃへの電流の供給を停止し、第１接点部２１ａ及び第２接点部２１ｂを共に開状態とする。例えば、第６接点２２ｆの電圧は、リリースボタン１２０が押される前後で、＋１．５１Ｖから＋０．８６Ｖに低下する。

また、制御装置９３は、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱したことを検知し、この離脱を検知したときにもリレー回路９２２をオフ状態にする機能を有している。このような動作は、例えば制御装置９３が第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧をサンプリングする１周期の間にリリースボタン１２０が押され、かつ充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱した場合に生じ得る。

充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱したことは、リリースボタン１２０が押されたときと同様、第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧の変化によって検知することができる。つまり、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱すると、第５端子９１５から車両用充電装置１側に電流が流れなくなるので、第５の抵抗器Ｒ_５を流れる電流Ｉ_２が減少し、これに伴って第５の抵抗器Ｒ_５における電圧降下が小さくなり、第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧が変化する。制御装置９３は、この電圧の変化によって、充電コネクタ１１の離脱を検知し、この検知に基づいてリレー回路９２２をオフ状態にする。

また、制御部２０は、充電コネクタ１１の離脱によって第２の抵抗器Ｒ_２に電流が流れなくなるので、これに伴う第２の電圧計Ｖ_２によって、充電コネクタ１１の離脱を検出する。具体的には、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱すると、第６端子２２ｆの電圧が接地電位に等しくなるので、この電圧の変化を第２の電圧計Ｖ_２によって検出し、リレー回路２１のコイル２１ｃへの電流の供給を停止する。

（充電中断方法）
車両用充電装置１は、車両９に異常を報知させることなく、車両９への充電を中断する充電中断機能を備えている。つまり、単に車両用充電装置１のリレー回路２１をオフにするだけでは、車両９が系統電源の停電あるいは車両用充電装置１の故障と認知して運転者等に異常を報知し、その後の充電の再開を行えなくなる場合があるが、この充電中断機能によれば、一定時間の経過後に、充電を再開することが可能である。

この充電中断機能は、車両９の制御装置９３に充電コネクタ１１の離脱を疑似的に検知させることにより行い、制御部２０及び切替回路２２からなる模擬動作手段によって実現される。この模擬動作手段による充電中断の動作は、例えば充電スタンドの負荷増大により電力使用量が定格を超えそうになったとき等に、充電スタンド全体を統括する統括コントローラからの指令を受けて実行される。

この指令は、図略の信号線を介して制御部２０に伝達される。制御部２０は、車両９への充電を中断すべき指令を受けると、切替回路２２の第２コイル２２２に電流を供給する。なお、この際、第１コイル２２１には電流が供給されており、第１接点２２ａと第３接点２２ｃが接続されている。第２コイル２２２の通電により、切替回路２２は、第４接点２２ｄと第６接点２２ｆとの接続が遮断されると共に、第４接点２２ｄと第５接点２２ｅが接続された第３の接続状態となる。

前述のように、第５接点２２ｅは他の何れの回路素子にも接続されていないので、切替回路２２の第２コイル２２２に電流を供給することにより、Ｐ端子１１５から車両用充電装置１側に流れ込む電流の行き場がなくなる。すなわち、第５端子９１５から出力される電流の経路が遮断され、車両用充電装置１側に電流が流れ込まなくなるので、第５の抵抗器Ｒ_５を流れる電流Ｉ_２が減少し、これに伴って第５の抵抗器Ｒ_５における電圧降下が小さくなり、第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧が変化する。制御装置９３は、この電圧の変化によって、実際には充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱していないのに、充電コネクタ１１が離脱したと判断し、前述のようにリレー回路９２２をオフ状態にする。

また、制御部２０は、電流センサ２４によって車両９への充電電流の出力が停止もしくは低減したことを確認した後、リレー回路２１をオフ状態にする。これにより、車両９のリレー回路９２２、及び車両用充電装置１のリレー回路２１が共にオフ状態となり、充電中断状態となる。

（充電待機処理方法）
車両９への充電を中断したまま車両を待機させる際の車両用充電装置１側の処理は、車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力するか、あるいは車両用充電装置１から充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに直流電源９２３の電圧を出力するかによって異なる。

車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力する場合、制御部２０は、リレー回路２１をオフにしたまま第１コイル２２１に通電し、第２コイル２２２に通電しない第２の接続状態とする。これにより、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から実際に離脱した際に、第２の電圧計Ｖ_２によって車両９及び車両用充電装置１が充電コネクタ１１の離脱を検知することが可能となる。

一方、車両９が、充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電圧を出力する場合、制御部２０は、第１コイル２２１及び第２コイル２２２への電流の供給を遮断し、切替回路２２を第１の接続状態とする。これにより、制御部２０は、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から実際に離脱した際に、これを検知することが可能となる。ここで、第１コイル２２１及び第２コイル２２２への電流遮断は、一定時間毎に間歇的に実行してもよく、また充電スタンド全体を統括する統括コントローラからの指令を受けて実行してもよい。

また、イグニッションスイッチがオンにされた場合には、制御部２０が第１の電圧計Ｖ_１によって検出される電圧の変化によってこれを検知し、第１コイル２２１に通電して切替回路２２を第２の接続状態とする。これにより、車両９は、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１とが嵌合状態にあることを検知でき、この嵌合状態のまま車両９が走行することを防止することができる。

（充電再開処理方法）
車両９への充電の再開は、例えば充電スタンド全体を統括する統括コントローラからの指令を受けて実行される。この指令を受けた際の制御部２０の処理は、車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力するか、あるいは車両用充電装置１から充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに直流電源９２３の電圧を出力するかによって異なる。

車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力する場合、制御部２０は、一旦第２コイル２２２に通電し、その所定時間後に第２コイル２２２への電流の供給を遮断する。第２コイル２２２への通電時間は、車両９が確実に切替回路２２の接続状態の変化（第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧の変化）を認識できる時間であり、例えば１秒以上、望ましくは３〜５秒である。これにより、車両用充電装置１（制御部２０及び切替回路２２からなる模擬動作手段）は、充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から一旦離脱し再び嵌合した状態を車両９の制御装置９３に疑似的に検知させる。この措置は、車両９側に確実に充電を再開させるための措置である。

制御部２０は、第２コイル２２２への電流の供給を遮断した後、直ちにリレー回路２１をオン状態とする。また、車両９側でも充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１に嵌合されたと判断し、リレー回路９２２をオン状態とする。これにより、車両９への充電が再開される。

一方、車両９が、充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電圧を出力する場合、制御部２０は、切替回路２２の接続状態を第１の接続状態としたまま、リレー回路２１をオン状態とする。これに応じて直流電源９２３が電源電圧を出力し、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合を検知した車両９はリレー回路９２２をオン状態とし、車両９への充電が再開される。制御部２０は、電流センサ２４によって充電が再開されたことを確認し、この充電状態で直流電源９２３の電圧が出力されたことを第１の電圧計Ｖ_１によって検知すると、第１コイル２２１に通電し、切替回路２２を第２の接続状態とする。

切替回路２２を第２の接続状態とすることにより、制御部２は、第２の電圧計Ｖ_２によって、充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１との嵌合及び離脱を検知可能な状態となる。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。

（１）充電コネクタ１１と車両側コネクタ９１とが実際には嵌合されている状態で、車両９に充電コネクタ１１が離脱したと認識させることにより、車両９に異常を報知させることなく、その後に充電を再開できる状態で、充電を中断することができる。

（２）充電を再開する際には、車両用充電装置１の利用者（車両９の運転者等）による何らかの操作を要することなく、制御部２０及び切替回路２２の動作によって、充電を再開することができる。

（３）充電スタンドでは、複数の車両への充電の負荷が増大して電力使用量が定格を超えそうになったとき等に、一部の車両への充電を一時的に停止することで、電力使用量が定格を超えることを回避できると共に、他の一部の車両には充電を継続することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。図５は、第２の実施の形態に係る車両用充電装置１Ａ、ならびに車両９側の車両側コネクタ９１，充電制御回路９２，制御装置９３，蓄電池９４の概略の構成例を示す回路図である。図５において、第１の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

第１の実施の形態では、切替回路２２の第５接点２２ｅが絶縁された状態であったが、本実施の形態では、切替回路２２の第５接点２２ｅと第２の抵抗器Ｒ_２との間に第６の抵抗器Ｒ_３０が接続されている。この他の構成は第１の実施の形態と共通である。第６の抵抗器Ｒ_３０の抵抗値は、第３の抵抗器Ｒ_３の抵抗値と同じであり、例えば１５０Ωである。

第１の実施の形態では、充電を中断する際に、車両９に充電コネクタ１１が離脱したと認識させたが、本実施の形態では、制御部２０及び切替回路２２からなる模擬動作手段によって、車両９に充電ガン１２のリリースボタン１２０（図１参照）が押されたと認識させる。充電中断時、充電待機時、及び充電再開時における模擬動作手段の動作は、第１の実施の形態と同じである。

充電中断時に第２コイル２２２に通電し、切替回路２２が第３の接続状態となると、Ｐ端子１１５がスイッチ１２１、切替回路２２、第６の抵抗器Ｒ_３０、及び第２の抵抗器Ｒ_２を介して装置本体１０の基準電位に接続される。充電中断時には、リリースボタン１２０が押されていないので、スイッチ１２１の２つの接点１２１ａ，１２１ｂは短絡された状態である。従って、Ｐ端子１１５と装置本体１０の基準電位との間の抵抗値は、第６の抵抗器Ｒ_３０及び第２の抵抗器Ｒ_２の抵抗値を合計したもの（例えば１５０Ω＋３３０Ω＝４８０Ω）となる。

この抵抗値は、切替回路２２の第２の接続状態において、リリースボタン１２０が押された場合のＰ端子１１５と装置本体１０の基準電位との間の抵抗値と同じである。従って、切替回路２２が第３の接続状態となると、車両９の制御装置９３は、実際にはリリースボタン１２０が押されていないのに、リリースボタン１２０が押された（スイッチ１２１が開状態となった）と判断し、前述のようにリレー回路９２２をオフ状態にする。制御部２０は、電流センサ２４によって車両９への充電電流の出力が停止もしくは低減したことを確認し、リレー回路２１をオフ状態にする。

この後、制御部２０は、車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力する場合には、第２コイル２２２への電流の供給を遮断して、切替回路２２を第２の接続状態にし、車両９に充電を待機させる。また、車両９が、充電電流が供給されているとき及びイグニッションスイッチがオンのときに電圧を出力する場合には、第１コイル２２１及び第２コイル２２２への電流の供給を遮断して、切替回路２２を第１の接続状態とし、車両９に充電を待機させる。前述のように、第１コイル２２１及び第２コイル２２２への電流遮断は、一定時間毎に間歇的に実行してもよく、また充電スタンド全体を統括する統括コントローラからの指令を受けて実行してもよい。

充電再開時には、車両９が直流電源９２３の電圧を常時出力する場合、制御部２０が一旦第２コイル２２２に通電し、その所定時間後に第２コイル２２２への電流の供給を遮断する。第２コイル２２２への通電時間は、車両９が確実に切替回路２２の接続状態の変化（第５の抵抗器Ｒ_５の一端の電圧の変化）を認識できる時間であり、例えば１秒以上、望ましくは３〜５秒である。これにより、車両用充電装置１（制御部２０及び切替回路２２からなる模擬動作手段）は、リリースボタン１２０が一旦押され、その後戻された状態を車両９の制御装置９３に疑似的に検知させる。

制御部２０は、第２コイル２２２への電流の供給を遮断した後、直ちにリレー回路２１をオン状態とする。また、車両９側でも、リリースボタン１２０が一旦押されて戻されたと判断し、リレー回路９２２をオン状態とする。これにより、車両９への充電が再開される。

このように、本実施の形態によれば、リリースボタン１２０が実際には押されていない状態で、車両９にリリースボタン１２０が押されたと認識させることにより、車両９に異常を報知させることなく、その後に充電を再開できる状態で、充電を中断することができる。また、充電を再開する際には、車両用充電装置１の利用者（車両９の運転者等）による何らかの操作を要することなく、制御部２０及び切替回路２２の動作によって、充電を再開することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図６を参照して説明する。図６は、第３の実施の形態に係る車両用充電装置１Ｂ、ならびに車両９側の車両側コネクタ９１，充電制御回路９２，制御装置９３，蓄電池９４の概略の構成例を示す回路図である。図６において、第１及び第２の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

本実施の形態では、切替回路２２が、第１コイル２２１及び第２コイル２２２に加え、第３コイル２２３を有している。また、第１〜第６接点２２ａ〜２２ｆに加え、第７接点２２ｇ、第８接点２２ｈ、第９接点２２ｉを有している。第７接点２２ｇは、第５接点２２ｅと切替回路２２内で接続されている。第８接点２２ｈは、切替回路２２の内外の他の何れの回路素子にも接続されておらず、電気的にアイソレート（絶縁）されている。第９接点２２ｉには、第６の抵抗器Ｒ_３０の一端が接続されている。

本実施の形態に係る切替回路２２によれば、第１コイル２２１及び第２コイル２２２に通電されたとき、充電コネクタ１１の離脱を模擬した状態となるか、リリースボタン１２０が押されたことを模擬した状態となるかを、第３コイル２２３の通電又は非通電によって切り替えることが可能となる。第３コイル２２３の通電時には、第７接点２２ｇが第８接点２２ｈに接続され、この状態で第１コイル２２１及び第２コイル２２２に通電されると、充電コネクタ１１の離脱を模擬した状態となる。また、第３コイル２２３の非通電時には、第７接点２２ｇが第９接点２２ｉに接続され、この状態で第１コイル２２１及び第２コイル２２２に通電されると、リリースボタン１２０が押されたことを模擬した状態となる。

これにより、例えば車両９の車種によって、第３コイル２２３に通電するかしないかを切り替えることができる。また、例えばリリースボタン１２０が押された後に充電コネクタ１１が車両側コネクタ９１から離脱した状態を模擬することも可能となる。

このように、本実施の形態によっても、第１及び第２の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記第１乃至第３の実施の形態では、切替回路２２の機能を複数のリレー素子によって実現したが、これに限らず、切替回路２２の機能をトランジスタ等の半導体スイッチング素子によって実現してもよい。また、上記第１乃至第３の実施の形態では、車両９側における蓄電池９４への充電の実行又は停止をリレー回路９２２の閉成又は開成により切り替える場合について説明したが、これに限らず、例えばパワートランジスタ等の半導体スイッチング素子のオン又はオフにより、充電の実行又は停止を切り替えてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…車両用充電装置、２…制御部、９…車両、１０…装置本体、１１…充電コネクタ、１２…充電ガン、１３…充電ケーブル、１４…電源ケーブル、２０…制御部（充電手段、模擬動作手段）、２１…リレー回路（充電手段）、２１ａ…第１接点部、２１ｂ…第２接点部、２１ｃ…コイル、２２…切替回路（充電手段、模擬動作手段）、２２ａ〜２２ｉ…第１〜第９接点、２３…電圧出力部、２４…電流センサ、９０…車体、９１…車両側コネクタ、９２…充電制御回路、９３…制御装置、９４…蓄電池、９５…インバータ、９６…電動機、９７…変速機、９８…前輪、９９…後輪、１１０…ハウジング、１１１…Ｌ端子、１１２…Ｎ端子、１１３…ＧＮＤ端子、１１４…Ｃ端子、１１５…Ｐ端子、１２０…リリースボタン、１２０ａ…係止突起、１２１…スイッチ、１２１ａ，１２１ｂ…接点、１４０ａ…電圧線、１４０ｂ…中性線、１４０ｃ…グランド線、２２１…第１コイル、２２２…第２コイル、２２３…第３コイル、９１１〜９１５…第１〜第５端子（コネクタ端子）、９２１…整流回路部、９２２…リレー回路、９２３…直流電源、９２４…スイッチ、Ｒ_１…第１の抵抗器、Ｒ_２…第２の抵抗器、Ｒ_３…第３の抵抗器、Ｒ_３０…第６の抵抗器、Ｒ_４…第４の抵抗器、Ｒ_５…第５の抵抗器、Ｒｃ…通信用抵抗器、Ｖ_１…第１の電圧計、Ｖ_２…第２の電圧計

Claims

コネクタ端子から出力される電流の電流値の変化によってコネクタの離脱又は離脱の準備操作が行われたことを検知し、この検知に基づいて蓄電池への充電を停止する車両に対して充電を行う車両用充電装置であって、
前記車両に対して充電を行う充電手段と、
前記コネクタが嵌合され、かつ前記離脱の準備操作が行われていない状態で、前記コネクタ端子から出力される電流の経路を切り替えることにより前記電流値を変化させ、前記車両に前記蓄電池への充電を停止させる模擬動作手段とを有する
車両用充電装置。
前記模擬動作手段は、前記コネクタ端子から出力される電流の経路を遮断することにより、前記車両に前記コネクタの離脱を検知させる、
請求項１に記載の車両用充電装置。
前記模擬動作手段は、前記コネクタ端子から出力される電流の電流値が、前記準備操作が行われたときの電流値と等しくなるように前記電流の経路を切り替え、前記車両に前記コネクタの離脱の準備操作を検知させる、
請求項１に記載の車両用充電装置。
前記模擬動作手段は、前記コネクタ端子から出力される電流の経路を遮断するか、前記コネクタ端子から出力される電流の電流値が、前記準備操作が行われたときの電流値と等しくなるように前記電流の経路を切り替えるかを選択可能である、
請求項１に記載の車両用充電装置。