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JP5555004B2 - 充電ケーブル、車両、および車両の充電システム - Google Patents

充電ケーブル、車両、および車両の充電システム Download PDF

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Description

本発明は、車両の蓄電池へ充電する際に使用され、充電電流値等を調整できる充電ケーブル、車両、および車両の充電システムに関する。
電動車両の蓄電池に、住宅用交流電源から、充電ケーブルを用いて充電するに関し、ＣＰＬ信号(発振信号)を使用して定格電流値を車載充電器に送る方法は、規格で定められている。例えば、規格はＳＡＥＪ１７７２を準拠している。
従来のＣＣＩＤ(Charging Circuit Interrupt Device)規格の充電ケーブルは、ＣＰＵおよび漏電遮断機能を有しているが、住宅等のブレーカ容量に基づくパルス信号を出しているだけで、充電電流を調整できるものではない。
本願に関わる先行技術文献としては、下記の特許文献１、２がある。
特許文献１には、充電ケーブル中に、充電時間帯を指定するクイック／エコノミー釦、深夜電力料金の所定の時間帯の前または後に拡張するか否かを選択する拡張有／無釦等の充電開始時間等を設定可能なタイマの開示がなされている。
特許文献２には、電力ケーブル内の発振器からのパイロット信号を、車両の充電システムの起動信号として利用することが記載されている。
特開２００９−１００５６９号公報(段落００５４〜００５６、０１１１〜０１２０、図５、図１１等) 特開２００９−１７１７３３号公報(段落００４６〜００５０、図４等)
ところで、従来の充電ケーブルでは、充電する時間帯を設定できるものの、電動車両の蓄電池に充電する電流は設定できない。そのため、家電の使用状況に合わせて調整できない。また、家電の使用状況に合わせて早く充電完了させたい等の細かい充電の優先順位付けは不可能である。さらに、電気自動車専用のブレーカを引いていない場所では、充電電流がコンセント定格の例えば１５Ａに達し、ブレーカが落ちるおそれがある。
一方、これらの問題がない充電電流を制御できる充電器は設置型のため、持ち運びできず不便である。
さらに、充電に際しての実充電電流値が表示される充電ケーブルは見あたらず、ブレーカ・コンセント定格電流に対する充電電流の大きさをユーザが知るすべがない。
本発明は上記実状に鑑み、ブレーカ・コンセントの定格電流、家電使用状況等に合わせられ、早く充電させたい等の充電優先順位付けができるとともに、充電時の異常電流等の充電状態を認知可能である充電ケーブル、車両、および車両の充電システムの提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明の請求項１に関わる充電ケーブルは、外部電源と車両との間で電力を授受する電力線を備え、該電力線を介して前記外部電源と前記車両とが接続され前記車両に充電する充電ケーブルであって、前記車両に充電する際の設定充電電流値が入力される入力部と、前記車両へ供給可能な前記外部電源の定格電流の範囲内におけるパルス幅で発振信号を発生させる発振器と、前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を調整するパルス幅調整手段と、交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」を充電の最大供給電流値とし、前記設定充電電流値を、前記最大供給電流値の範囲内の値とする第１充電電流設定手段と、前記入力部により入力された前記設定充電電流値と実際の充電電流値とを表示部で表示する表示手段とを備え、前記表示部に、前記ブレーカ定格電流及び前記家電で使用中の電流が表示されている。
請求項１に関わる充電ケーブルによれば、充電ケーブルで車両への充電電流を設定できる。そのため、家電の使用状況に合わせたり、複数台の車両の充電等の際に、所望の充電電流に設定できる。また、充電ケーブルなので持ち運び可能である。
また、設定充電電流値が「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」＝充電の最大供給電流値の範囲内の値とされるので、ブレーカ落ちの迷惑をかけなくて済む。
また、利用者は充電電流値が分かるので、家電に回せる電流値を算出できる。また、設定充電電流値、実際の充電電流値が分かるので、異常であることも分かる。
本発明の請求項２に関わる充電ケーブルは、請求項１記載の充電ケーブルにおいて、前記交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行うとともに、充電中の複数の前記車両の充電ケーブルの間で通信手段により通信を行い、お互いの前記各充電ケーブルの使用電流が分かるようにし、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、前記設定充電電流値で設定される前記各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定する第２充電電流設定手段を備えている。
請求項２に関わる充電ケーブルによれば、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、設定充電電流値で設定される各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定するので、ブレーカ落ちの迷惑をかけなくて済む。また、家電の使用状況に合わせて、充電電流を調整できる。
本発明の請求項３に関わる充電ケーブルは、請求項１または請求項２記載の充電ケーブルにおいて、前記パルス幅調整手段は、前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように入力信号を発生する入力信号発生手段と、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を前記入力信号に応じて調整する調整手段とで構成されている。
請求項３に関わる充電ケーブルによれば、充電ケーブルで車両への充電電流を設定できる。そのため、家電の使用状況に合わせたり、複数台の車両の充電等の際に、所望の充電電流に設定できる。また、充電ケーブルなので持ち運び可能である。
本発明の請求項４に関わる充電ケーブルは、請求項１から請求項３何れか記載の充電ケーブルにおいて、ロック状態に操作された場合、前記入力部からの入力を受け付け不可とする一方、アンロック状態に操作された場合、前記入力部から入力された設定充電電流値を受け付けるキーロック手段を備えている。
請求項４に関わる充電ケーブルによれば、入力部から設定充電電流値を入力し設定する際の誤操作を確実に防止できる。
本発明の請求項５に関わる充電ケーブルは、請求項１から請求項４何れか記載の充電ケーブルにおいて、前記入力部は、外ケースの外面より凹んで形成されている。
請求項５に関わる充電ケーブルによれば、入力部は、外装をなす外ケースの外面より凹んで形成されるので、意図せぬ誤操作を未然に防ぐことが可能である。
本発明の請求項６に関わる車両は、外部電源から充電ケーブルによって充電電流をもって充電されるバッテリを備える車両であって、請求項１から請求項５何れか記載の充電ケーブルの発振器から出力された前記設定充電電流値に対応するパルス幅の発振信号に従って、前記充電電流の大きさを、当該パルス幅に応じた大きさとする充電電流調整手段を備えている。
請求項６に関わる車両によれば、充電ケーブルの発振器から出力された設定充電電流値に対応して、充電電流の大きさを決定できる。
本発明の請求項７に関わる車両の充電システムは、外部電源から充電ケーブルによって充電電流をもって充電される車両の充電システムであって、前記車両に充電する際の設定充電電流値が入力される入力部と、前記車両へ供給可能な前記外部電源の定格電流の範囲内におけるパルス幅で発振信号を発生する発振器と、前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を調整するパルス幅調整手段と、前記発振器から出力された前記設定充電電流値に対応するパルス幅の発振信号に従って、前記充電電流の大きさを、当該パルス幅に応じた大きさとする充電電流調整手段と、交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」を充電の最大供給電流値とし、前記設定充電電流値を、前記最大供給電流値の範囲内の値とする第１充電電流設定手段と、前記入力部により入力された前記設定充電電流値と実際の充電電流値とを表示部で表示する表示手段とを備え、前記表示部に、前記ブレーカ定格電流及び前記家電で使用中の電流が表示されている。
請求項７に関わる車両の充電システムによれば、入力部から入力された設定充電電流値に対応して、充電電流の大きさを決定できるため、家電の使用状況に合わせたり、複数台の車両の充電等の際に、所望の充電電流に設定できる。
また、設定充電電流値が「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の充電の最大供給電流値の範囲内の値とされるので、ブレーカ落ちの迷惑をかけなくて済む。
また、利用者は充電電流値が分かるので、家電に回せる電流値を算出できる。また、設定充電電流値、実際の充電電流値が分かるので、異常であることも分かる。
本発明の請求項８に関わる車両の充電システムは、請求項７記載の車両の充電システムにおいて、交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行うとともに、充電中の複数の前記車両の充電ケーブルの間で通信手段により通信を行い、お互いの前記各充電ケーブルの使用電流が分かるようにし、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、前記設定充電電流値で設定される前記各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定する第２充電電流設定手段を備えている。
請求項８に関わる充電ケーブルによれば、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、設定充電電流値で設定される各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定するので、ブレーカ落ちの迷惑をかけなくて済む。また、家電の使用状況に合わせて、充電電流を調整できる。
本発明の請求項９に関わる車両の充電システムは、請求項７または請求項８記載の車両の充電システムにおいて、前記パルス幅調整手段は、前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように入力信号を発生する入力信号発生手段と、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を前記入力信号に応じて調整する調整手段とで構成されている。
請求項９に関わる車両の充電システムによれば、入力部から入力された設定充電電流値に対応して、充電電流の大きさを決定できるため、家電の使用状況に合わせたり、複数台の車両の充電等の際に、所望の充電電流に設定できる。
本発明の請求項１０に関わる車両の充電システムは、請求項７から請求項９何れか記載の車両の充電システムにおいて、ロック状態に操作された場合、前記入力部からの入力を受け付け不可とする一方、アンロック状態に操作された場合、前記入力部から入力された設定充電電流値を受け付けるキーロック手段を備えている。
請求項１０に関わる車両の充電システムによれば、入力部から設定充電電流値を入力し設定する際の誤操作を確実に防止できる
本発明の請求項１１に関わる車両の充電システムは、請求項７から請求項１０何れか記載の車両の充電システムにおいて、前記入力部は、外装をなす外ケースの外面より凹んで形成されている。
請求項１１に関わる車両の充電システムによれば、入力部は、外装をなす外ケースの外面より凹んで形成されるので、意図せぬ誤操作を未然に防ぐことが可能である。
本発明によれば、ブレーカ・コンセントの定格電流、家電使用状況等に合わせられ、早く充電させたい等の充電優先順位付けができるとともに、充電時の異常電流等の充電状態を認知可能である充電ケーブル、車両、および車両の充電システムを実現できる。
本発明に係わる実施形態の電気自動車の要部の概略構成を示す概念的上面図である。 図１の電気自動車のＡ方向矢視図である。 (ａ)は、実施形態のＥＶのバッテリに住宅用交流電源から充電する際に使用される充電ケーブルを示す矢視図であり、(ｂ)は、(ａ)の充電ケーブルの充電設定・表示コントローラの拡大図である。 実施形態のＥＶへの充電を制御する充電設定・表示コントローラの内部構成とＥＶの充電構成を示す図である。 実施形態のＣＰＬ信号のデューティ比とＥＶのバッテリに充電する充電電流値の大きさとの関係を表す図である。 実施形態の充電ケーブルを用いるＥＶ１への充電の制御である定常制御の流れを示す図である。 実施形態の充電ケーブルを用いるＥＶ１への充電の制御の一例を示すタイムチャートである。 実施形態の充電電流を変える場合の充電電流可変制御の流れを示す図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係わる実施形態の電気自動車１の要部の概略構成を示す概念的上面図であり、図２は、図１の電気自動車１のＡ方向矢視図である。
＜実施形態の電気自動車(車両)１の構成＞
実施形態の電気自動車１(以下、ＥＶ１と称す)は、その前両側部に、操舵輪の右前輪２ｒ、左前輪２ｌが備わり、後両側部に右後輪３ｒ、左後輪３ｌが備わっている。右前輪２ｒ、左前輪２ｌは、運転者がステアリングホイール(ハンドル)を操作することで、ステアリングシャフト等を介して、操舵される。
ＥＶ１は、右前輪２ｒ、左前輪２ｌで駆動するＦＦ車(Front Engine Front Drive：前輪駆動車)であり、右前輪２ｒ、左前輪２ｌを駆動する駆動源のモータ９と、モータ９の駆動力が伝達され減速する減速ギアＧと、減速ギアＧから減速後の駆動力が入力され左・右前輪２ｌ、２ｒの速度差を調整する差動装置Ｄとが設けられている。なお、本実施形態では、モータ９として交流モータを使用しているが、その他のモータを使用してもよい。
ＥＶ１は、モータ９の駆動に係る構成要素として、モータ９のエネルギ源であるバッテリ４と、バッテリ４のセルバランス制御、充放電の制御等を行う充電コントローラ４ｃと、制御用電子回路、インバータ等を有し、モータ９を制御するモータコントローラ９ｃとを備えている。
ＥＶ１は、その電源に係る構成要素として、エネルギ源のバッテリ４と、バッテリ４に外部の充電スタンドから急速充電が行われる際に使用される急速充電コネクタ４ｋと、住宅用交流電源のコンセントからのバッテリ４への充電に際して使用されるプラグインコネクタ４ｐと、プラグインコネクタ４ｐからバッテリ４への充電を住宅用交流電源の交流から直流に変換して行う高周波方式のＡＣ−ＤＣコンバータの充電器１３と、バッテリ４に接続され高電圧を低電圧に変換して各サブシステム等にそれぞれ必要な電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ１１とを備えている。
図３(ａ)は、ＥＶ１のバッテリ４に住宅用交流電源から充電する際に使用される充電ケーブル５を示す矢視図であり、図３(ｂ)は、図３(ａ)の充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６の拡大図である。
充電ケーブル５は、バッテリ４へ供給可能なブレーカの定格電流の範囲内の電流の大きさに基づくパルス幅のＣＰＬ信号（発振信号）を用いて、充電電流を制御する充電ケーブルである。充電ケーブル５は、例えば、充電に際して、ユーザが設定した充電電流値、充電時刻、実際の充電電流値を表示可能な７セグメントインジケータなどをもつＣＣＩＤケーブルである。
充電ケーブル５は、ユーザによる充電情報の設定、充電情報に係わる表示、充電の制御等が行われる充電設定・表示コントローラ６と、充電設定・制御部６にケーブル(電力線)ｃ１を介して接続され、住宅用交流電源(外部電源)ＡＣ(図４参照)のコンセント(図示せず)にユーザにより差し込まれるプラグ５ｐ１と、充電設定・表示コントローラ６にケーブル(電力線)ｃ２を介して接続され、ＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐにユーザにより差し込まれる車両用プラグ５ｐ２とを備えている。
充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６(図３(ｂ)参照)は、ＥＶ１への充電の設定に係わる機能として、ユーザが充電に際して充電電流値(設定充電電流値)を設定する際に回動させる充電電流設定ボリウム(入力部)６ａと、ユーザが充電電流を設定するに際してロックを解除するために押下するとともに充電電流値を設定後にロックして設定を確定する際に押下される電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂと、充電電流設定ボリウム６ａで設定した充電電流が表示される設定電流表示部(表示部)６ｃと、ＥＶ１の充電に際して実際に充電される電流の値(実際の充電電流値)が表示される実電流表示部(表示部)６ｄとを有している。
充電電流設定ボリウム６ａを設けているので、ユーザが細かく電流値を設定可能である。なお、充電電流設定ボリウム６ａに代えて、押しボタンとすれば、例えば２bit(ビット)で４通りの充電電流値を設定可能であり、ボタン操作だけなので簡単な操作で、かつ、回路構成が簡単となる。
さらに、充電設定・表示コントローラ６は、ユーザがＥＶ１の充電に際して充電開始・終了時刻等の設定を行う充電時刻設定パネル７を具えており、充電時刻設定パネル７は、ユーザが充電開始・終了時刻等を設定するために押下する時刻設定ボタン７ａと、ユーザが充電開始・終了時刻等を設定するに際してロックを解除するために押下するとともに充電開始・終了時刻等を設定した後にロックし設定値を確定する際に押下する時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン７ｂと、時刻設定ボタン７ａで設定した時刻が表示される設定時刻表示部７ｃとを有している。
なお、時刻設定ボタン７ａは、押しボタンに代えて、回動させて設定するボリウムとしてもよい。
ここで、充電設定・表示コントローラ６の操作部のボタン、ボリウムが、充電設定・表示コントローラ６の外装をなす外ケース６Ｋの外面６Ｋ１より突き出ている場合、障害物に当たると設定が変わってしまうおそれがある。そこで、充電設定・表示コントローラ６の操作部のボタン、ボリウムは外ケース６Ｋの外面６Ｋ１より突き出ない凹んだ構造としている。
具体的には、充電設定・表示コントローラ６の操作部に相当する充電電流設定ボリウム６ａ、電流キーロックＯＮ／ＯＦＦ釦６ｂ、時刻設定ボタン７ａ、および時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン７ｂは、充電設定・表示コントローラ６の外ケース６Ｋの外面６Ｋ１より突き出ない凹んだ構造に形成している。
なお、ユーザが、充電電流設定ボリウム６ａを操作し易いように、図３(ｂ)の二点鎖線で示すように、外ケース６Ｋの充電電流設定ボリウム６ａが配置される凹部を充電電流設定ボリウム６ａより離して大きく形成してもよい。
加えて、操作部が意図せず障害物に当たって、設定が変わることを避けるため、前記したように、充電電流を設定するに際してのキーロック機能の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを備えるとともに、充電時刻を設定するに際してのキーロック機能の時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン７ｂを備えている。
これにより、充電電流・時刻設定時、変更時は、電流・時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ、７ｂを押下してロックを解除してから設定、変更する構成としている。そして、設定電流・時刻の入力後、ロックボタンの電流・時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ、７ｂを押すことで、入力信号とするとともにロックし、設定電流・時刻の変更時には、ロックボタンの電流・時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ、７ｂを再度押して解除する構成としたので、充電ケーブル５が障害物に当たって設定が変わることを確実に避けることができる。
＜充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６の内部構成＞
次に、充電ケーブル５におけるＥＶ１の充電を制御する充電設定・表示コントローラ６の内部構成について、図４を用いて説明する。図４は、ＥＶ１への充電を制御する充電設定・表示コントローラ６の内部構成とＥＶ１の充電構成１Ｓを示す図である。
ユーザが、充電ケーブル５の一方のプラグ５ｐ１(図３(ａ)参照)を住宅用交流電源ＡＣのコンセントに差し込むとともに、他方の車両用プラグ５ｐ２(図３(ａ)参照)をＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐ(図１、２参照)に差し込むことで、図４に示すように、住宅用交流電源ＡＣと充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６とＥＶ１の充電構成１Ｓとが接続される。
充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６は、ＥＶ１への充電を統括的に制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)(パルス幅調整手段、表示手段、調整手段、キーロック手段)８ｂと、ＣＰＵ８ｂの記憶部であるメモリ８ｃと、住宅用交流電源ＡＣから供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換してＣＰＵ８ｂに加えるＡＣ／ＤＣコンバータと、電圧の情報をＣＰＵ８ｂに送信する電圧計８ａと、ＣＰＵ８ｂからの出力信号に応じたパルス幅のＣＰＬ信号(発振信号)を発生するＣＰＬ出力部(発振器)８ｄとを有している。なお、住宅用交流電源ＡＣから供給される電源電圧は、図４に示す位置に設けられるＡＣ／ＤＣコンバータ内で測定され、ＣＰＵ８ｂへ送信される。
ＣＰＬ信号のパルス幅の変更は、既存の手法を用いることができ、ＣＰＵ８ｂ、発振回路等にて可能である。なお、ＣＰＬ出力部８ｄは、住宅用交流電源ＡＣ(外部電源)の定格電流の範囲内におけるパルス幅でＣＰＬ信号(発振信号)を発生させる。
また、充電設定・表示コントローラ６は、住宅用交流電源ＡＣとＥＶ１の充電構成１Ｓとを結ぶ結線ｋ１を充電モード(漏電チェック、充電中)の開始／終了の指示に従うとともに、漏電時・非漏電時にオン／オフするリレー８ｅと、リレー８ｅを駆動するリレー駆動部８ｆと、結線ｋ１からの漏電を検出する漏電検出回路８ｇとを有している。
そして、充電設定・表示コントローラ６は、充電設定・表示コントローラ６への入力に係わる構成として、図３(ｂ)に示す充電設定・表示コントローラ６の入力部である電流・時刻キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ、７ｂ、充電電流設定ボリウム６ａ、および時刻設定ボタン７ａの操作情報(設定充電電流値)に対応する入力信号を発生し、ＣＰＵ８ｂに出力するためのキー入力部(入力部、パルス幅調整手段、入力信号発生手段)８ｈを有している。
また、充電設定・表示コントローラ６は、充電の表示に係わる構成として、ＣＰＵ８ｂからの表示情報を受信し、図３(ｂ)に示す充電設定・表示コントローラ６の表示部である設定電流表示部６ｃ、実電流表示部６ｄ、および設定時刻表示部７ｃに表示する表示部(表示手段)８ｉを有している。なお、実電流表示部６ｄに表示される実際のバッテリ４への充電電流値は、ＥＶ１の充電器１３から充電の情報をＣＰＵ８ｂが得ることで、表示している。
その他、充電設定・表示コントローラ６は、ＣＰＬ出力部８ｄの端子ｔ１と端子ｔ２との間を切り替えるスイッチＳＷ１と、抵抗Ｒ１とを有している。なお、ＣＰＬ出力部８ｄの端子ｔ１からはＣＰＬ信号の発振信号が出力される一方、ＣＰＬ出力部８ｄの端子ｔ２からは定電圧の信号が出力される。
＜ＥＶ１の充電のための充電構成１Ｓ＞
次に、ＥＶ１の充電の際に使用されるＥＶ１の充電構成１Ｓについて、説明する。
図４に示すＥＶ１の充電構成１Ｓは、前記した図１のバッテリ４、充電器１３および充電コントローラ４ｃと、充電コントローラ４ｃからの充電の指示情報でオンするとともに充電停止の指示情報でオフするスイッチＳＷ２とを有している。
その他、ＥＶ１の充電構成１Ｓは、充電制御回路を構成する構成要素として、抵抗Ｒ２、Ｒ３、ダイオード、バッファ(Buffer)等を有している。
＜充電ケーブル５を用いたＥＶ１への充電＞
充電ケーブル５を用いたＥＶ１のバッテリ４への充電に際しては、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６のＣＰＬ出力部８ｄが、ＣＰＵ８ｂからのバッテリ４への充電電流の指示情報により、バッテリ４へ供給可能な定格電流の大きさに基づいて、バッテリ４に充電する電流の大きさを示すパルス幅のＣＰＬ信号(発振信号)を発生し、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６からＥＶ１の充電コントローラ４ｃに送信する。
充電ケーブル５のＣＰＬ出力部８ｄからのＣＰＬ信号を受信したＥＶ１の充電コントローラ４ｃは、住宅用交流電源ＡＣから付与される電源電圧から、ＣＰＬ信号に基づいて、充電器１３により、図５に示すように、ＣＰＬ信号のデューティ比(パルス幅)に応じた充電電流を、ＥＶ１のバッテリ４に供給する。具体的には、車載の充電器１３の入力電流制限値をＣＰＬ信号のデューティ比で規定している。
なお、図５は、ＣＰＬ信号のデューティ比とＥＶ１のバッテリ４に充電する充電電流値の大きさとの関係を表す図である。
そして、ユーザは、充電電流を設定する場合、充電開始前、充電中に拘らず、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下しロックを解除し、充電電流設定ボリウム６ａで所望の充電電流値を設定後、電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下して設定した充電電流値を確定するとともにロックをかけることで、充電電流の設定が可能である。
＜操作者(ユーザ)が設定する充電電流の切換えに応答しない構成と操作者への報知手法＞
ユーザの設定による充電電流の切換えが行われると問題が起こる場合がある。例えば、家庭用電源のブレーカが落ちる等の場合を考慮し、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６に次の構成を付加する。
第１の機能として、ユーザが、ブレーカ定格電流に基づいて、予め充電ケーブル５の充電電流設定ボリウム６ａを用いて家電で使用する最大使用電流を設定し、 ブレーカ定格電流−最大使用電流 ＞＝ 設定充電電流 の範囲内で、充電電流設定ボリウム６ａを用いて充電電流(設定充電電流)を設定できることとする。このとき、最大使用電流を設定するに際し、住宅用交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、家電で使用している電流を充電ケーブル５に表示するとよい。
第２の機能として、住宅用交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、「ブレーカ定格電流−家電使用電流(家電で使用中の電流)」を上限に、充電の最大供給電流値を設定し、この最大供給電流値の範囲内で、充電電流設定ボリウム６ａを用いて充電電流を設定できるものとする。
または、ブレーカ定格電流の範囲内で、充電電流の最大電流値を、上記のようにセーブするモードとセーブをかけずにブレーカを落としてしまうモードとを選択できることとする。
このように、第１の機能、第２の機能とも、住宅用交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、ブレーカ定格電流と家電で使用中の電流(家電使用電流)を、充電ケーブル５で表示可能(表示機能)とするとよい。
第３の機能として、第２の機能の追加機能として、一つのブレーカより、複数台のＥＶ１に充電する場合でも、ブレーカの定格電流を超えないようにするために、充電中の複数の充電ケーブル５の間でも充電ケーブル５の通信手段(図示せず)で通信を行い、お互いの使用電流が分かるようにする。
そして、(ブレーカ定格電流−家電使用電流)÷充電台数分 で、各ＥＶ１に充電する最大電流値をセーブする機能をもつこととする。
充電ケーブル５は、これらの第１の機能〜第３の機能の何れかを備えてもよいし、第１の機能〜第３の機能のうちの何れか一つ以上を備えてもよい。これらの第１の機能〜第３の機能のうちの何れかを選択できるようにしてもよい。
＜充電ケーブル５を用いる充電の制御＞
次に、充電ケーブル５を用いるＥＶ１への充電の制御について、説明する。
＜充電ケーブル５を用いるＥＶ１への充電の定常制御＞
まず、充電ケーブル５を用いる充電のメイン制御である定常制御について、該充電の定常制御の流れを示す図６に従って、適宜、図７を参照して説明する。図７は、充電ケーブル５を用いるＥＶ１への充電の制御の一例を示すタイムチャートである。
図６のＳ１０１で、ユーザが、充電ケーブル５のプラグ５ｐ１(図３(ａ)参照)を住宅用交流電源ＡＣ(図４参照)のコンセントに差し込むことで、充電ケーブル５が住宅用交流電源ＡＣに接続され、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６による充電の定常制御が開始される(図７の時刻ｔ１)。続いて、充電設定・表示コントローラ６のＣＰＵ８ｂ(図４参照)は、充電の定常制御開始のためのメモリ８ｃ等の初期設定を行う(Ｓ１０２)。
続いて、ＣＰＵ８ｂがキーロックＯＮ状態とし(Ｓ１０３)、ユーザが意図することなく充電電流が変わらないようにする。図４のＣＰＬ出力部８ｄの端子ｔ１にスイッチＳＷ１が接続され、発振のないＡＶの信号が出力(図７の時刻ｔ２)され(Ｓ１０４)、充電ケーブル５の充電設定・表示コントローラ６が立ち上げられる。
続いて、ＣＰＵ８ｂは、充電設定・表示コントローラ６の立ち上げが完了したか判断する(Ｓ１０５)。
充電設定・表示コントローラ６の立ち上げが完了していない場合(図６のＳ１０５でＮｏ)、Ｓ１０５を継続する。
図６のＳ１０５で、充電設定・表示コントローラ６の立ち上げが完了したと判断された場合(Ｓ１０５でＹes)、ユーザが充電ケーブル５の車両用プラグ５ｐ２(図３(ａ)参照)をＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐ(図１、図２参照)に差し込むことで、図４のＣＰＬ出力部８ｄの端子ｔ１からの電圧ＡＶが、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との分圧のＢＶになった(図７の時刻ｔ３)か否か判断される(Ｓ１０６)。
ユーザが充電ケーブル５の車両用プラグ５ｐ２をＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐに差し込んでおらず、ＣＰＬ出力部８ｄからのＣＰＬ信号の電圧がＡＶからＢＶになっていない場合(Ｓ１０６でＮｏ)、Ｓ１０６を継続する。
一方、図６のＳ１０６で、ユーザが充電ケーブル５の車両用プラグ５ｐ２(図３(ａ)参照)をＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐに差し込み、図４のＣＰＬ出力部８ｄからのＣＰＬ信号の電圧がＡＶからＢＶになったと判断された場合(Ｓ１０６でＹes)、スイッチＳＷ１が端子ｔ２に切り替えられ、ＣＰＬ出力部８ｄからＢＶのＣＰＬ信号(発振信号)が出力(図７の時刻ｔ４)される(Ｓ１０７)。
続いて、図４に示す充電コントローラ４ｃから充電開始の信号がスイッチＳＷ２に送信され、スイッチＳＷ２がオンされ、ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧ＢＶが、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧のＣＶになった(図７の時刻ｔ５)か否か判断される(Ｓ１０８)。
ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧ＢＶがＣＶになっていない場合(Ｓ１０８でＮｏ)、Ｓ１０８が継続される。
一方、図６のＳ１０８で、スイッチＳＷ２がオンされ、ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧ＢＶがＣＶになった(図７の時刻ｔ５)と判断された場合(Ｓ１０８でＹes)、図４のリレー８ｅがオンされ(Ｓ１０９)、充電が開始される。
続いて、Ｓ１１０において、図４に示す充電コントローラ４ｃから充電終了の信号がスイッチＳＷ２に送信され、スイッチＳＷ２がオフされ、ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧が、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧のＣＶから、抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧であるＢＶになった(図７の時刻ｔ６)か否か判断される。すなわち、充電コントローラ４ｃから充電終了の情報が発せられた否か判断される。
ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧がＣＶからＢＶになっていない場合(Ｓ１１０でＮｏ)、充電コントローラ４ｃから充電終了の情報が発せられておらず、充電継続中であり、Ｓ１１０を継続する。
一方、図６のＳ１１０で、ＣＰＬ信号(発振信号)の電圧がＣＶからＢＶになったと判断された場合(Ｓ１１０でＹes)、図４のリレー８ｅがオフされる(Ｓ１１１)。そして、ユーザが、図３(ａ)の充電ケーブル５の車両用プラグ５ｐ２をＥＶ１のプラグインコネクタ４ｐから抜く(図７の時刻ｔ７)とともに、充電ケーブル５のプラグ５ｐ１を住宅用交流電源ＡＣ(図４参照)のコンセントから抜き(図７の時刻ｔ８)、充電ケーブル５を用いた充電の作業が終了する(図６のＳ１１２)。
以上が、図６に示す充電ケーブル５を用いるＥＶ１への充電の定常制御の流れである。
＜充電ケーブル５を用いて充電電流を変える場合の充電電流可変制御＞
次に、ユーザが、図３(ｂ)の充電ケーブル５の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ、充電電流設定ボリウム６ａを用いて充電電流を変える場合の制御である充電電流可変制御について、該充電電流可変制御の流れを示す図８に従って説明する。
図８のＳ２０１で、ユーザが、充電電流を設定しようと、図３(ｂ)の充電設定・表示コントローラ６の充電電流設定ボリウム６ａを操作した場合、図４のキー入力部８ｈから操作信号がＣＰＵ８ｂに送信され、割り込み制御回路(図示せず)から割り込み要求信号がＣＰＵ８ｂに出力される。これにより、充電中においてもユーザの電流設定が可能である。
ここで、ユーザが、充電電流を設定する場合、操作が正しく行われ、電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下しロックを解除した後に充電電流設定ボリウム６ａを操作し充電電流値を設定する場合と、操作を誤り、電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを操作することなく充電電流設定ボリウム６ａのみを操作し充電電流値を設定する場合がある。
続いて、Ｓ２０２において、図４の漏電検出回路８ｇを用いて、充電用の結線ｋ１に漏電があるか否か検出される(図７の時刻ｔ９からｔ１０の間)。図７では、時刻ｔ１１で漏電が発生し、時刻ｔ１２で漏電が回復した場合を示している。
漏電がある場合(Ｓ２０２でＹes)、図４のリレー８ｅがオフ(図７の時刻ｔ１１)され(Ｓ２０３)、終了する。
一方、図８のＳ２０２で、充電用の結線ｋ１に漏電がないと判断された場合(Ｓ２０２でＮｏ)、図４のＣＰＵ８ｂでキーロックされているか否か判断される(Ｓ２０４)。すなわち、Ｓ２０４において、ユーザが図３(ｂ)の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下しロックを解除しておらず、キーロックされている状態か否か判断される。
キーロックされている場合(Ｓ２０４でＹes)、その旨が図３(ｂ)の設定電流表示部６ｃに表示されるので、ユーザが図３(ｂ)の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下しロック解除し(Ｓ２０５)、「キーロックが解除されたので充電電流を設定して下さい」旨が、図３(ｂ)の設定電流表示部６ｃ等に表示される(Ｓ２０６)。その後、ユーザは、充電ケーブル５の表示部の「キーロックが解除されたので充電電流を設定して下さい」の表示により、図３(ｂ)の充電設定・表示コントローラ６の充電電流設定ボリウム６ａを操作し、充電電流値を設定する。すると、再び、図８のＳ２０１に移行する。
一方、図８のＳ２０４で、キーロックされていないと判断された場合(Ｓ２０４でＮｏ)、 すなわち、ユーザが操作を正しく行い、電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下しロックを解除した場合、ユーザが図３(ｂ)の充電電流設定ボリウム６ａを回して、充電電流値を変更したか否か判断される(Ｓ２０７)。
充電電流値が変更された場合(Ｓ２０７でＹes)、ＣＰＵ８ｂは、ユーザが設定した電流値に対応するデューティ比(図５参照)をＣＰＬ出力部８ｄのＣＰＬ信号に設定し(Ｓ２０８)、ユーザが図３(ｂ)の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下する(Ｓ２０９)ことで設定した充電電流値が確定するととともにキーロックされ、図３(ｂ)の充電ケーブル５の表示部の設定電流表示部６ｃ等にユーザが設定した電流値が充電電流と設定された旨、表示され(Ｓ２１０)、終了する。
一方、図８のＳ２０７で、充電電流が変更されていないと判断された場合(Ｓ２０７でＮｏ)、ユーザが図３(ｂ)の電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂを押下する(Ｓ２０９)とキーロックされ、図３(ｂ)の充電ケーブル５の表示部の設定電流表示部６ｃに現在、設定されている電流値が充電電流と設定された旨、表示され(Ｓ２１０)、終了する。
以上が、図８に示す充電ケーブル５を用いて充電電流を変える場合の充電電流可変制御である。
なお、図８で説明した例と異なり、ロック状態でユーザにより電流値等が入力された場合も、ユーザにより入力された電流値等を一旦記憶し、その後、ユーザにより電流キーロックＯＮ／ＯＦＦボタン６ｂ(図３(ｂ)参照)を押下された場合に、ロック状態を解除し、一旦記憶された電流値等の入力を受け付けるようにしてもよい。
＜作用効果＞
上記構成によれば、充電ケーブル５を用いて、ブレーカ定格以下の電流値を細かく設定することができるので、家電使用状況に合あわせて、充電電流を調整できる。例えば、複数台のＥＶ１を充電する際に、それぞれの充電電流値をブレーカが落ちない範囲で設定できる。例えば、１５Ａのブレーカ定格電流に対して、１０Ａと５Ａなどのように充電できる。
複数台のＥＶ１を充電する場合、どのＥＶ１を早く充電完了させたいなどの充電優先順位付けができる。
また、従来の充電電流を制御できる設置型充電器は持ち運びできないが、充電ケーブル５は持ち運び可能である。
さらに、ＥＶ専用のブレーカを引いていない場所でも、充電ケーブル５で電流値を小さく設定すればコンセント定格の１５Ａに達しないため、ブレーカ落ちの迷惑をかけなくて済む。
また、ユーザは充電電流が分かることによって、家電に回せる電流値を算出できる。
そして、設定充電電流値、実充電電流値が分かれば、ブレーカ定格電流に基づき家電の使用状態から、異常が発生していることも認識可能である。
このように、充電ケーブル５の中に、充電電流を調整可能な調整装置を設けたので、家庭用電源からの充電時に、家庭用ブレーカの定格電流の範囲内で充電電流を調整でき、ＥＶ１の充電へのニーズと家電使用状況とをユーザ(操作者)が任意に調整することが可能となり、１台のＥＶ１の早期充電や、小電流による複数台のＥＶ１の充電も充電ケーブルにより可能となる。
なお、前記実施形態では、車両として、電気自動車を例示して説明したが、バッテリを有する車両であれば、プラグインハイブリッド車等、電気自動車以外の車両にも幅広く有効に適用可能である。
１ 電気自動車(車両)
４ バッテリ
４ｃ 充電コントローラ(充電電流調整手段)
５ 充電ケーブル
６ａ 充電電流設定ボリウム(入力部)
６ｃ 設定電流表示部(表示部)
６ｄ 実電流表示部(表示部)
６Ｋ 外ケース
６Ｋ１ 外面
８ｂ ＣＰＵ(パルス幅調整手段、調整手段、表示手段、キーロック手段)
８ｄ ＣＰＬ出力部(発振器)
８ｈ キー入力部(入力部、パルス幅調整手段、入力信号発生手段)
８ｉ 表示部(表示手段)
１３ 充電器(充電電流調整手段)
ＡＣ 住宅用交流電源(外部電源)
ｃ１、ｃ２ ケーブル(電力線)

Claims (11)

  1. 外部電源と車両との間で電力を授受する電力線を備え、該電力線を介して前記外部電源と前記車両とが接続され前記車両に充電する充電ケーブルであって、
    前記車両に充電する際の設定充電電流値が入力される入力部と、
    前記車両へ供給可能な前記外部電源の定格電流の範囲内におけるパルス幅で発振信号を発生させる発振器と、
    前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を調整するパルス幅調整手段と、
    交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」を充電の最大供給電流値とし、前記設定充電電流値を、前記最大供給電流値の範囲内の値とする第１充電電流設定手段と、
    前記入力部により入力された前記設定充電電流値と実際の充電電流値とを表示部で表示する表示手段とを備え、
    前記表示部に、前記ブレーカ定格電流及び前記家電で使用中の電流が表示される
    ことを特徴とする充電ケーブル。
  2. 請求項１記載の充電ケーブルにおいて、
    前記交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行うとともに、充電中の複数の前記車両の充電ケーブルの間で通信手段により通信を行い、お互いの前記各充電ケーブルの使用電流が分かるようにし、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、前記設定充電電流値で設定される前記各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定する第２充電電流設定手段を
    備えたことを特徴とする充電ケーブル。
  3. 請求項１または請求項２記載の充電ケーブルにおいて、
    前記パルス幅調整手段は、
    前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように入力信号を発生する入力信号発生手段と、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を前記入力信号に応じて調整する調整手段とで構成される
    ことを特徴とする充電ケーブル。
  4. 請求項１から請求項３何れか記載の充電ケーブルにおいて、
    ロック状態に操作された場合、前記入力部からの入力を受け付け不可とする一方、
    アンロック状態に操作された場合、前記入力部から入力された設定充電電流値を受け付けるキーロック手段を備える
    ことを特徴とする充電ケーブル。
  5. 請求項１から請求項４何れか記載の充電ケーブルにおいて、
    前記入力部は、外装をなす外ケースの外面より凹んで形成される
    ことを特徴とする充電ケーブル。
  6. 外部電源から充電ケーブルによって充電電流をもって充電されるバッテリを備える車両であって、
    請求項１から請求項５何れか記載の充電ケーブルの発振器から出力された前記設定充電電流値に対応するパルス幅の発振信号に従って、前記充電電流の大きさを、当該パルス幅に応じた大きさとする充電電流調整手段を備える
    ことを特徴とする車両。
  7. 外部電源から充電ケーブルによって充電電流をもって充電される車両の充電システムであって、
    前記車両に充電する際の設定充電電流値が入力される入力部と、
    前記車両へ供給可能な前記外部電源の定格電流の範囲内におけるパルス幅で発振信号を発生する発振器と、
    前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を調整するパルス幅調整手段と、
    前記発振器から出力された前記設定充電電流値に対応するパルス幅の発振信号に従って、前記充電電流の大きさを、当該パルス幅に応じた大きさとする充電電流調整手段と、
    交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行い、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」を充電の最大供給電流値とし、前記設定充電電流値を、前記最大供給電流値の範囲内の値とする第１充電電流設定手段と、
    前記入力部により入力された前記設定充電電流値と実際の充電電流値とを表示部で表示する表示手段とを備え、
    前記表示部に、前記ブレーカ定格電流及び前記家電で使用中の電流が表示される
    ことを特徴とする車両の充電システム。
  8. 請求項７記載の車両の充電システムにおいて、
    交流電源ＡＣの電源系統側と通信を行うとともに、充電中の複数の前記車両の充電ケーブルの間で通信手段により通信を行い、お互いの前記各充電ケーブルの使用電流が分かるようにし、「ブレーカ定格電流−家電で使用中の電流」の電流を、前記設定充電電流値で設定される前記各車両に充電する電流の合計電流の最大値に設定する第２充電電流設定手段を
    備えることを特徴とする車両の充電システム。
  9. 請求項７または請求項８記載の車両の充電システムにおいて、
    前記パルス幅調整手段は、
    前記入力部により入力された設定充電電流値に対応するように入力信号を発生する入力信号発生手段と、前記発振器により発生する発振信号の前記パルス幅を前記入力信号に応じて調整する調整手段とで構成される
    ことを特徴とする車両の充電システム。
  10. 請求項７から請求項９何れか記載の車両の充電システムにおいて、
    ロック状態に操作された場合、前記入力部からの入力を受け付け不可とする一方、
    アンロック状態に操作された場合、前記入力部から入力された設定充電電流値を受け付けるキーロック手段を備える
    ことを特徴とする車両の充電システム。
  11. 請求項７から請求項１０何れか記載の車両の充電システムにおいて、
    前記入力部は、外装をなす外ケースの外面より凹んで形成される
    ことを特徴とする車両の充電システム。
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