JP5873365B2 - 給電システム - Google Patents

Description

この発明は、給電システムに関する。

従来、例えば、系統電源の電力によって運転される燃料電池システムに対して、系統電源の停電時には、この燃料電池システムのインバータに燃料電池車両の蓄電池を接続し、燃料電池システムのインバータに接続された負荷装置に燃料電池車両から給電する電力供給システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４５２０９５９号公報

ところで、上記従来技術に係る電力供給システムによれば、系統電源の停電時には燃料電池システムのインバータを制御する制御装置に対しても電源が必要であり、この電源を予め燃料電池システムに備える場合には、システムが大型化してしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、システム構成が大型化することを防止し、外部への給電を統合的に制御することが可能な給電システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る給電システムは、電動車両（例えば、実施の形態での燃料電池車両１１）と、該電動車両に着脱可能な外部給電装置（例えば、実施の形態でのインバータ装置１２）と、を備える給電システムであって、前記電動車両は、電源（例えば、実施の形態での燃料電池スタック２１、バッテリ２２）と、前記電源の電力により駆動する走行用モータ（例えば、実施の形態での走行用モータ２４）と、補機用電源（例えば、実施の形態での１２Ｖバッテリ２９）と、前記補機用電源の電力により作動する制御手段（例えば、実施の形態での制御装置３４）と、を備え、前記外部給電装置は、前記電源に接続されている前記電動車両の給電口（例えば、実施の形態での給電口１１ａ）に嵌合可能な給電コネクタ（例えば、実施の形態での給電コネクタ１２ａ）と、前記給電口に嵌合した前記給電コネクタから出力される電力を変換する電力変換手段（例えば、実施の形態でのインバータ８１）と、前記給電口と前記給電コネクタとの嵌合によって接続状態となる補機用電源ライン（例えば、実施の形態でのＩＧＰ信号の信号線）によって前記補機用電源から供給される電力により作動し、前記電力変換手段の電力変換動作を制御する電力制御手段（例えば、実施の形態でのインバータ制御装置８２）と、前記電力変換手段の入力電圧を検出する検出部（例えば、実施の形態でのインバータ電圧センサ８４）と、を備え、前記電力制御手段は、前記制御手段から出力された給電実行信号を取得した場合に前記電力変換手段の電力変換動作を作動させ、前記給電実行信号を取得していない場合に前記電力変換手段の電力変換動作を停止させ、前記電力制御手段は、前記電力変換手段の異常発生を示す異常情報を前記制御手段へと出力可能であり、前記異常情報は、前記制御手段から前記電力制御手段へと出力される信号（例えば、実施の形態でのＶＣＣ信号）の電圧を分圧して得られる、前記電力変換手段の前記入力電圧に応じた信号（例えば、実施の形態でのＶＩＮＶ信号）の電圧に基づき検知される。

さらに、本発明の請求項２に係る給電システムでは、前記制御手段から前記電力制御手段へと出力される信号（例えば、実施の形態でのＶＣＣ信号）の電圧は、前記補機用電源から供給される電力による電圧を分圧して得られる。

さらに、本発明の請求項３に係る給電システムでは、前記制御手段は、前記電動車両が備えたイグニッションスイッチがオンとされることで、前記給電実行信号を出力する。
さらに、本発明の請求項４に係る給電システムでは、前記電動車両は、前記電源と前記外部給電装置との接続を遮断可能な外部給電コンタクタ（例えば、実施の形態でのプリチャージコンタクタ５１、正極側外部給電コンタクタ５３、負極側外部給電コンタクタ５４）を備え、前記制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンとされることで、前記外部給電コンタクタを遮断から接続に切り替え、前記給電実行信号を出力する。

本発明の請求項１に係る給電システムによれば、電力制御手段の電源を電動車両の外部に備える必要無しに、システム構成が大型化および複雑化することを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、電動車両から外部給電装置を介した外部負荷への給電を制御手段によって統合的かつ集中的に制御することができる。

さらに、制御手段は、例えば異常情報を取得した場合に給電実行信号の出力を停止することができ、異常発生時に迅速かつ容易に電力変換手段の電力変換動作を停止させることができる。

本発明の請求項４に係る給電システムによれば、制御手段は、外部給電コンタクタによって電動車両の電源から外部給電装置への給電を制御することができ、例えば異常発生時には迅速かつ的確に外部給電装置への給電を停止することができる。

本発明の実施の形態に係る給電システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムのインバータ電圧センサにより検出されるインバータ電圧（検出値）ＶＩとＥＣＵにおいて取得されるＶＩＮＶ信号の電圧との対応関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る給電システムのＶＣＣ信号およびＩＧＰ信号およびインバータ出力許可信号の変化の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る給電システムについて添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態による給電システム１０は、例えば図１に示すように、燃料電池車両１１と、この燃料電池車両１１とは別体に設けられたインバータ装置１２と、を備えて構成され、外部の交流機器などの外部負荷１３に対して電力を供給する。

燃料電池車両１１は、例えば、車両後部のトランクルーム内などに燃料電池車両１１の電源に接続された給電口１１ａを備え、インバータ装置１２をトランクルーム内などに搭載可能である。
インバータ装置１２は、例えば、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに着脱可能に嵌合される給電コネクタ１２ａを備えている。
そして、給電コネクタ１２ａは、後述するように、給電口１１ａに設けられた複数の端子に電気的に接続可能な複数のコネクタピンを備えている。

燃料電池車両１１とインバータ装置１２とは、燃料電池車両１１の給電口１１ａにインバータ装置１２の給電コネクタ１２ａが嵌合され、この嵌合に伴って給電口１１ａの複数の端子に給電コネクタ１２ａの複数のコネクタピンが接続されることによって、電気的に接続される。

また、インバータ装置１２は、例えば、外部負荷１３を電気的に接続可能な電力出力部１２ｂを備え、給電コネクタ１２ａから入力された燃料電池車両１１の直流電力を交流電力に変換して、この変換後の交流電力を電力出力部１２ｂから外部負荷１３に供給可能である。

燃料電池車両１１は、例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２と、電圧調整器（ＶＣＵ）２３と、走行用モータ２４と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２５と、エアポンプ２６と、エアポンプ用インバータ（ＡＰＩＮＶ）２７と、ダウンバータ（ＤＶ）２８と、１２Ｖバッテリ２９と、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３と、制御装置３４と、を備えて構成されている。

燃料電池スタック２１は、例えば、陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。そして、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。

燃料電池スタック２１のカソードには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２６から供給可能であり、アノードには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が高圧の水素タンク（図示略）などから供給可能である。
そして、反応ガスの供給時に、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流電力を発生する。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。

バッテリ２２は、例えば、高圧系のリチウムイオン型などの２次電池であり、電圧調整器２３を介して燃料電池スタック２１に接続されている。

電圧調整器２３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、燃料電池スタック２１とバッテリ２２との間での電力の授受に対して電圧調整を行なう。
なお、電圧調整器２３は、例えば、バッテリ２２側に平滑コンデンサ２３ａを備えている。

走行用モータ２４は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のＤＣブラシレスモータであって、パワードライブユニット２５による制御に応じて力行運転および発電運転可能である。
例えば、走行用モータ２４は、各相のコイルに交流の相電流が通電されることで力行運転を行ない、変速機（Ｔ／Ｍ）２４ａを介して駆動輪Ｗを駆動する。また、燃料電池車両１１の減速時などにおいて駆動輪側から駆動力が伝達されることで発電運転（回生運転）を行ない、発電電力（回生電力）を出力する。

パワードライブユニット２５は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータを備えて構成されている。

このインバータは、例えば走行用モータ２４の力行運転時において、制御装置３４から出力されるＰＷＭ信号に基づき、各相毎に対をなす各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、走行用モータ２４の各相のコイルへの通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。

一方、例えば走行用モータ２４の発電運転時において、インバータは、走行用モータ２４のロータの回転角に基づいて同期がとられたゲート信号に応じて各スイッチング素子をオン（導通）／オフ（遮断）させ、走行用モータ２４から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。

エアポンプ２６は、例えば、エアポンプ用インバータ２７から出力される交流電力によって回転駆動されるポンプ駆動用モータ（図示略）を備える電動コンプレッサであって、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を反応ガスとして燃料電池スタック２１のカソードに供給する。

エアポンプ用インバータ２７は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどであり、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、バッテリ２２から電圧調整器２３を介して供給される直流電力あるいは燃料電池スタック２１から供給される直流電力によって、エアポンプ２６のポンプ駆動用モータを回転駆動し、ポンプ駆動用モータの回転数を制御する。

ダウンバータ２８は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備え、バッテリ２２の高圧の端子間電圧あるいは燃料電池スタック２１から電圧調整器２３を介して印加される高圧の電圧を低圧の所定電圧（１２Ｖ）まで降圧して、降圧後の所定電圧の電力によって１２Ｖバッテリ２９を充電する。

１２Ｖバッテリ２９は、例えば、制御装置３４および各種補機類からなる電気負荷を駆動するための低圧の所定電圧の電力を出力する。

バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１は、例えば、バッテリ２２と、電圧調整器２３およびダウンバータ２８との間に設けられている。
バッテリプリチャージ部３０は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ４１およびプリチャージ抵抗４２により構成されている。

バッテリコンタクタ部３１は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）においてバッテリ２２の正極端子に接続された正極側バッテリコンタクタ４３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）においてバッテリ２２の負極端子に接続された負極側バッテリコンタクタ４４と、により構成されている。
そして、バッテリプリチャージ部３０は、正極側バッテリコンタクタ４３の両端に（つまり、正極側バッテリコンタクタ４３に並列に）接続されている。

外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３は、例えば、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１と、給電口１１ａとの間に設けられている。
外部給電プリチャージ部３２は、例えば、直列に接続されたプリチャージコンタクタ５１およびプリチャージ抵抗５２により構成されている。

外部給電コンタクタ部３３は、例えば、燃料電池車両１１の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）において正極側バッテリコンタクタ４３に接続された正極側外部給電コンタクタ５３と、負極側の高圧ライン（ＨＶ−）において負極側バッテリコンタクタ４４に接続された負極側外部給電コンタクタ５４と、により構成されている。
そして、外部給電プリチャージ部３２は、正極側外部給電コンタクタ５３の両端に（つまり、正極側外部給電コンタクタ５３に並列に）接続されている。

そして、各コンタクタ４１，４３，４４，５１，５３，５４は、例えば、制御装置３４から出力される制御信号に基づき、導通および遮断を切り替え可能である。

制御装置３４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路により構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６１を備えている。

ＥＣＵ６１は、例えば、パワードライブユニット２５の電力変換動作を制御することによって走行用モータ２４の力行運転および発電運転を制御する。
例えば、ＥＣＵ６１は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、走行用モータ２４の目標トルクを算出し、実際に走行用モータ２４から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、走行用モータ２４に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。

ＥＣＵ６１は、例えば、エアポンプ用インバータ２７の電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器２３の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池スタック２１への反応ガスの供給および燃料電池スタック２１の発電量を制御する。

ＥＣＵ６１は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ制御装置８２から出力される信号などに基づき、バッテリ２２を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。

例えば、ＥＣＵ６１は、イグニッションスイッチ７１およびパワースイッチ７２などの各指令信号と、速度センサ７３およびアクセルペダル開度センサ７４およびブレーキペダルスイッチ（図示略）などの各検出信号とに基づき、燃料電池車両１１の運転状態を制御する。

なお、イグニッションスイッチ７１は、運転者の操作に応じて燃料電池車両１１の起動および停止を指示する指令信号（ＩＧＳＷ）を出力する。
また、パワースイッチ７２は、運転者の操作に応じて燃料電池スタック２１の起動（例えば、エアポンプ２６の起動など）を指示する指令信号（ＰＳＷ）を出力する。

また、速度センサ７３は、燃料電池車両１１の速度を検出する。
また、アクセルペダル開度センサ７４は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量（アクセル開度）を検出する。
また、ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。

また、例えば、ＥＣＵ６１は、バッテリ２２の端子間電圧（バッテリ電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ７５および電流ＩＢを検出するバッテリ電流センサ７６および温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ７７の各検出信号に基づき、残容量ＳＯＣ（State Of Charge）などの各種の状態量を算出する。
そして、算出した各種の状態量に基づいて、バッテリプリチャージ部３０およびバッテリコンタクタ部３１の導通および遮断を制御することによって、バッテリ２２の充電および放電を制御する。

なお、ＥＣＵ６１には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池車両１１の各種の状態を表示する計器類からなるメータ７８が接続されている。

さらに、ＥＣＵ６１は、後述するように、燃料電池車両１１に接続されたインバータ装置１２への給電およびインバータ装置１２の電力変換動作を制御するとともに、インバータ装置１２の異常有無を検知する。
例えば、ＥＣＵ６１は、外部給電プリチャージ部３２および外部給電コンタクタ部３３の導通および遮断を制御することによって、インバータ装置１２への給電を制御する。

インバータ装置１２は、例えば、少なくとも１つ以上のインバータ８１と、インバータ制御装置８２と、を備えて構成されている。

インバータ８１は、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路および平滑コンデンサなどを備え、インバータ制御装置８２から出力されるスイッチング指令信号に基づき、各スイッチング素子のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。これによって、燃料電池車両１１に設けられた給電口１１ａに嵌合された給電コネクタ１２ａを介して燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を外部負荷１３に供給可能である。
なお、インバータ８１は、例えば、平滑コンデンサ８１ａを介して外部給電コンタクタ部３３に接続されている。

インバータ制御装置８２は、例えば、燃料電池車両１１のＥＣＵ６１から供給される制御用電力によって作動し、ＥＣＵ６１から出力される各種の指令信号に応じて、インバータ８１の電力変換動作および給電コネクタ１２ａの電磁ロック８３の動作を制御することによって外部負荷１３への給電を制御する。

また、インバータ制御装置８２は、例えば、インバータ８１の入力電圧（インバータ電圧ＶＩ）を検出するインバータ電圧センサ８４の検出信号に基づき、インバータ装置１２の状態に係る情報の信号（例えば、後述するインバータ電圧のＶＩＮＶ信号など）を出力する。

インバータ制御装置８２は、例えば、給電コネクタ１２ａに備えられた各コネクタピンＰ１〜Ｐ１０に接続された各端子と、給電コネクタ１２ａの電磁ロック８３を駆動するための電力を供給する電磁ロック８３の入力端子Ｐ１１に接続された端子と、給電コネクタ１２ａに設けられたマイクロスイッチなどの断線検知回路（図示略）の出力端子Ｐ１２に接続された端子と、を備えている。

そして、燃料電池車両１１の給電口１１ａは、給電コネクタ１２ａの各コネクタピンＰ１〜Ｐ１０に接続される各端子を備え、制御装置３４のＥＣＵ６１は、適宜の信号線によって給電口１１ａの各端子に接続された各端子を備えている。

なお、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ２は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるインバータ出力許可信号、つまりインバータ装置１２から外部負荷１３への電力の出力許可を指示する信号の供給に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ４は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１およびインバータ制御装置８２において接地された電位を示すＬＧ信号、つまり燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電の許可および禁止を指示する信号の供給に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ５は、例えば、燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）の負極側の高圧ライン（ＨＶ−）に接続され、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への負極側の高圧の給電に用いられる。
また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ６は、例えば、燃料電池車両１１の電源（例えば、燃料電池スタック２１と、バッテリ２２となど）の正極側の高圧ライン（ＨＶ＋）に接続され、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への正極側の高圧の給電に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ７は、例えば、インバータ制御装置８２から制御装置３４のＥＣＵ６１へと出力されるＳＴＯＰ／ＣＯＮＮＥＣＴ信号（以下、単に、ＣＯＮＮＥＣＴ信号と呼ぶ）、つまり給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合有無を示す嵌合信号の供給に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ８は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるＶＣＣ信号、つまりＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧に応じた所定の制御用電圧（５Ｖ）の信号の供給に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ９は、例えば、インバータ制御装置８２から制御装置３４のＥＣＵ６１へと出力されるＶＩＮＶ信号、つまりインバータ電圧センサ８４により検出されたインバータ電圧（検出値）ＶＩに応じた電圧の信号の供給に用いられる。

また、給電コネクタ１２ａのコネクタピンＰ１０は、例えば、制御装置３４のＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるＩＧＰ信号、つまりＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される制御用電圧に応じた所定の制御用電圧（１２Ｖ）の信号の供給に用いられる。

なお、ＶＣＣ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ８に接続されたＶＣＣ信号電圧ラインＬＨによってＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと所定の制御用電圧を印加する。

ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）は、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、この制御装置３４を駆動するために１２Ｖバッテリ２９から供給される電力による所定電圧（１２Ｖ）をインバータ制御装置８２に具備されるＡ／Ｄコンバータ（図示略）の基準電圧に相当する電圧に分圧して得られる。

また、ＶＩＮＶ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ９に接続されるＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬによってインバータ制御装置８２からＥＣＵ６１へと、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電状態に応じた電圧を印加する。
なお、ＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬは、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、所定のプルアップ抵抗ＲＬによってＶＣＣ信号電圧ラインＬＨに接続されている。

そして、ＶＩＮＶ信号の電圧は、例えば図２に示すように、燃料電池車両１１の制御装置３４において、ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）を、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電状態、例えばインバータ電圧（検出値）ＶＩに応じて分圧して得られる。
例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとが正常に嵌合している状態において、インバータ電圧（検出値）ＶＩがゼロから所定の最大電圧Ｖａまでの正常電圧範囲内である場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧は０．５（Ｖ）〜４．５（Ｖ）の電圧範囲内となる。

また、例えば下記表１に示すように、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いの高圧ライン（ＨＶ＋，ＨＶ−）が接続されていない場合（非嵌合）や、インバータ装置１２におけるＶＩＮＶ信号電圧ラインＬＬやインバータ電圧センサ８４などで断線が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧はＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）に等しくなる。
また、例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いの高圧ライン（ＨＶ＋，ＨＶ−）が短絡している場合や、インバータ装置１２におけるインバータ電圧センサ８４などで短絡が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号の電圧はゼロとなる。

また、ＣＯＮＮＥＣＴ信号は、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合によって接続状態となるコネクタピンＰ７に接続されるＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡによってインバータ制御装置８２からＥＣＵ６１へとＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの接続状態に応じた電圧を印加する。
なお、ＣＯＮＮＥＣＴ信号電圧ラインＬＡは、例えば、燃料電池車両１１の制御装置３４において、所定のプルアップ抵抗ＲＡによってＶＣＣ信号電圧ラインＬＨに接続されている。

そして、ＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧は、例えば上記表１に示すように、燃料電池車両１１の制御装置３４において、ＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）をＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの接続状態に応じて分圧して得られる。
例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとが正常に嵌合している場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧は１（Ｖ）〜４（Ｖ）の電圧範囲内となる。

また、例えば、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの間で正極側および負極側の互いのＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡが接続されていない場合（非嵌合）や、インバータ装置１２においてＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡの断線が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧はＶＣＣ信号の所定の制御用電圧（５Ｖ）に等しくなる。
また、例えば、ＣＯＮＮＥＣＴ信号ラインＬＡで短絡が生じている場合に、ＥＣＵ６１において取得されるＣＯＮＮＥＣＴ信号の電圧はゼロとなる。

つまり、例えば上記表１に示すように、ＶＩＮＶ信号およびＣＯＮＮＥＣＴ信号において短絡が生じている場合（ショート）に、ＥＣＵ６１において取得されるＶＩＮＶ信号およびＣＯＮＮＥＣＴ信号の各電圧はゼロとなる。

本実施の形態による給電システム１０は上記構成を備えており、次に、この給電システム１０の動作、特に、ＥＣＵ６１の動作について説明する。

例えば図３に示すように、時刻ｔ１において、給電口１１ａと給電コネクタ１２ａとの嵌合状態でイグニッションスイッチ７１がオンとされると、指令信号ＩＧＳＷはオフから燃料電池車両１１の起動を指示するオンに切り替わる。
このとき、ＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと出力されるＶＣＣ信号およびＩＧＰ信号がオフからオンに切り替わり、ＥＣＵ６１からインバータ制御装置８２へと供給される各制御用電圧に応じた所定の各制御用電圧（５Ｖ），（１２Ｖ）がインバータ制御装置８２に印加開始される。

そして、時刻ｔ２において、例えばインバータ制御装置８２などから出力される外部給電要求、つまり燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電の実行要求を取得すると、時刻ｔ３において、バッテリプリチャージ部３０のプリチャージコンタクタ４１と負極側バッテリコンタクタ４４とを遮断から接続に切り替える。これによって、バッテリプリチャージ部３０のプリチャージ抵抗４２による通電（プリチャージ）を開始する。

そして、時刻ｔ４において、プリチャージコンタクタ４１を接続から遮断に切り替えるとともに、正極側バッテリコンタクタ４３を遮断から接続に切り替える。

そして、時刻ｔ５において、例えば、外部給電プリチャージ部３２のプリチャージコンタクタ５１と負極側外部給電コンタクタ５４とを遮断から接続に切り替える。これによって、外部給電プリチャージ部３２のプリチャージ抵抗５２による通電（プリチャージ）を開始する。

そして、時刻ｔ６において、例えば、プリチャージコンタクタ５１を接続から遮断に切り替えるとともに、正極側外部給電コンタクタ５３を遮断から接続に切り替えると、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電の実行を指示するインバータ出力許可信号を出力する。
これによって、燃料電池車両１１からインバータ装置１２への高圧の給電を開始する。

ここで、インバータ制御装置８２は、例えば、ＥＣＵ６１から出力されるインバータ出力許可信号を取得していない場合にはインバータ８１の電力変換動作を停止させており、このインバータ出力許可信号を取得した場合にインバータ８１の電力変換動作を作動させる。

上述したように、本実施の形態による給電システム１０によれば、インバータ制御装置８２の電源を燃料電池車両１１の外部に備える必要無しに、システム構成が大型化および複雑化することを防止し、装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、燃料電池車両１１からインバータ装置１２を介した外部負荷１３への給電を、車両側の制御装置３４によって統合的かつ集中的に制御することができる。

さらに、例えば、ＶＩＮＶ信号の電圧が所定の電圧範囲内を逸脱しているなどに基づいて、インバータ８１の異常を検知した場合には、車両側の制御装置３４によって給電の実行を指示するインバータ出力許可信号の出力を停止することができ、異常発生時に迅速かつ容易にインバータ８１の電力変換動作を停止させることができる。

さらに、車両側の制御装置３４の指示に応じた各コンタクタ５１，５３，５４の遮断および接続によって燃料電池車両１１からインバータ装置１２への給電を制御することができ、例えば異常発生時には迅速かつ的確にインバータ装置１２への給電を停止することができる。

なお、上述した実施の形態において、給電システム１０は燃料電池車両１１を備えるとしたが、これに限定されず、燃料電池車両１１の代わりに、例えばハイブリッド車両などの他の電動車両を備えてもよい。
これに伴い、インバータ装置１２に給電する車両側の電源は、燃料電池スタック２１やバッテリ２２の他に、電動車両に搭載されたキャパシタや内燃機関により駆動される発電機などであってもよい。

１０ 給電システム
１１ 燃料電池車両（電動車両）
１１ａ 給電口
１２ インバータ装置（外部給電装置）
１２ａ 給電コネクタ
２１ 燃料電池スタック（電源）
２２ バッテリ（電源）
２４ 走行用モータ
２９ １２Ｖバッテリ（補機用電源）
３４ 制御装置（制御手段）
５１ プリチャージコンタクタ（外部給電コンタクタ）
５３ 正極側外部給電コンタクタ（外部給電コンタクタ）
５４ 負極側外部給電コンタクタ（外部給電コンタクタ）
７１ イグニッションスイッチ
８１ インバータ（電力変換手段）
８２ インバータ制御装置（電力制御手段）
８４ インバータ電圧センサ（検出部）

Claims (4)

1. 電動車両と、該電動車両に着脱可能な外部給電装置と、を備える給電システムであって、
   前記電動車両は、
   電源と、
   前記電源の電力により駆動する走行用モータと、
   補機用電源と、
   前記補機用電源の電力により作動する制御手段と、を備え、
   前記外部給電装置は、
   前記電源に接続されている前記電動車両の給電口に嵌合可能な給電コネクタと、
   前記給電口に嵌合した前記給電コネクタから出力される電力を変換する電力変換手段と、
   前記給電口と前記給電コネクタとの嵌合によって接続状態となる補機用電源ラインによって前記補機用電源から供給される電力により作動し、前記電力変換手段の電力変換動作を制御する電力制御手段と、
   前記電力変換手段の入力電圧を検出する検出部と、を備え、
   前記電力制御手段は、前記制御手段から出力された給電実行信号を取得した場合に前記電力変換手段の電力変換動作を作動させ、前記給電実行信号を取得していない場合に前記電力変換手段の電力変換動作を停止させ、
   前記電力制御手段は、前記電力変換手段の異常発生を示す異常情報を前記制御手段へと出力可能であり、
   前記異常情報は、前記制御手段から前記電力制御手段へと出力される信号の電圧を分圧して得られる、前記電力変換手段の前記入力電圧に応じた信号の電圧に基づき検知されることを特徴とする給電システム。
2. 前記制御手段から前記電力制御手段へと出力される信号の電圧は、前記補機用電源から供給される電力による電圧を分圧して得られることを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
3. 前記制御手段は、前記電動車両が備えたイグニッションスイッチがオンとされることで、前記給電実行信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の給電システム。
4. 前記電動車両は、前記電源と前記外部給電装置との接続を遮断可能な外部給電コンタクタを備え、
   前記制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンとされることで、前記外部給電コンタクタを遮断から接続に切り替え、前記給電実行信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の給電システム。

Images