電流供給システム、電流検出装置および電流供給装置
【課題】施設において使用される電流を検出するための装置を導入するに際し、施設自体への施工を避ける。
【解決手段】電流検出装置は、施設に設けられた電力量計から、施設において使用される電流を検出し、検出された電流に応じて電流容量を設定し、設定された電流容量を充電ケーブルのＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）に伝達する。ＣＣＩＤは、電流容量を、車両のＥＣＵに伝達する。
【解決手段】電流検出装置は、施設に設けられた電力量計から、施設において使用される電流を検出し、検出された電流に応じて電流容量を設定し、設定された電流容量を充電ケーブルのＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）に伝達する。ＣＣＩＤは、電流容量を、車両のＥＣＵに伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流供給システム、電流検出装置および電流供給装置に関し、特に、施設において用いられる電流に応じて、車両に供給される電流の容量を設定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車など、電動モータを駆動源として用いる車両が知られている。このような車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリおよびキャパシタなどの蓄電装置が搭載される。たとえばバッテリには、回生制動時に発電された電力、もしくは車両に搭載された発電機が発電した電力が蓄えられる。ところで、たとえば商用電源など、車両の外部の電源から車両に搭載されたバッテリに電力を供給して充電する車両もある。
【０００３】
しかしながら、車両のバッテリを充電することによって、家屋等の施設において使用される電流が、契約電流（契約アンペア、契約容量とも呼ばれる）を超える場合があり得る。
【０００４】
このような問題に対処する技術の１つとして、特開２００８−１３６２９１号公報（特許文献１）は、住宅内電力負荷への電力と、電動車両用蓄電器への充電電力との和が、外部から住宅に供給される電力の許容値を超えないように充電電力を制御する、電動車両充電電力マネジメントシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３６２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００８−１３６２９１号公報においては、第８段落および図１に記載のように、配電盤と住宅内電力負荷との間に設けられた電力検出装置によって、住宅内電力負荷の電力負荷状況が検出される。したがって、特開２００８−１３６２９１号公報に記載の電動車両充電電力マネジメントシステムを導入するにあたり、配電盤に対して電力検出装置を接続するための工事が必要となる。一般的に、配電盤に接続された幹線は、家屋の内部に配設されるため、配電盤に対して電力検出装置を接続するにあたっては、壁に穴を開けるなど、家屋自体に工事を施す必要がある。しかしながら、家屋に工事の余地が無い場合や、居住者が工事を好まない場合もあり得る。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、施設自体への施工を避けることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、電流供給システムは、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置と、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出する電流検出装置とを備える。電流供給装置は、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を、車両に伝達する。
【０００９】
この構成によると、電流供給装置から、車両に、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が伝達される。施設において使用される電流は、電流検出装置により、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための電流検出装置を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００１０】
別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定し、設定された容量を電流供給装置に伝達する。
【００１１】
この構成によると、電流検出装置が設定した電流容量を、電流供給装置を介して車両に伝達できる。
【００１２】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定する。
【００１３】
この構成によると、車両の充電時に施設において使用される電流が契約電流を超えないようにできる。
【００１４】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計の回転円盤の回転速度から、施設において使用される電流を検出する。
【００１５】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【００１６】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計に取り付けられる。
この構成によると、電力量計自体には改良を施さずに電力量計に取り付けられた電流検出装置により、施設において使用される電流を検出できる。
【００１７】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出するための検出手段と、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定するための設定手段と、設定された容量を、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置に伝達するための伝達手段とを備える。
【００１８】
この構成によると、車両に、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が設定される。施設において使用される電流は、電流検出装置により、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための電流検出装置を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００１９】
さらに別の実施例において、検出手段は、電力量計の回転円盤の回転速度から、施設において使用される電流を検出する。
【００２０】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【００２１】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計に取り付けられる。
この構成によると、電力量計自体には改良を施さずに電力量計に取り付けられた電流検出装置により、施設において使用される電流を検出できる。
【００２２】
さらに別の実施例において、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置は、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を、車両に伝達するための伝達手段を備える。施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。
【００２３】
この構成によると、電流供給装置から、車両に、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が伝達される。これにより、車両の充電電流を、施設において使用される電流に応じて制限できる。施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための設備を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００２４】
さらに別の実施例において、施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で車両に供給される電流の容量が設定される。
【００２５】
この構成によると、車両の充電時に、施設において使用される電流が契約電流を超えないようにできる。
【００２６】
さらに別の実施例において、施設において使用される電流は、電力量計の回転円盤の回転速度から検出される。
【００２７】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】車両の充電系統の全体を示す概略図である。
【図２】車両の電気システムを示す概略図である。
【図３】充電ケーブルを示す図である。
【図４】パイロット信号ＣＰＬＴを示す図である。
【図５】充電ケーブルのＣＣＩＤを示す図である。
【図６】パイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を決定するために用いられるマップを示す図である。
【図７】電流検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３０】
図１に示すように、車両１０には、家屋等の施設２０を介して、商用電源３０から電力が供給される。施設２０から車両１０には、電流供給装置としての充電ケーブル４０を介して電力、すなわち電流が供給される。
【００３１】
施設２０には、周知の電力量計２２が設けられる。電力量計２２は、現字形であってもよく、指針形であってもよい。電力量計２２の種類は特定のものに限定されない。電力量計２２には、電流検出装置５０が取り付けられる。
【００３２】
車両１０は、モータジェネレータ１００と、インバータ１１０と、コンバータ１２０と、バッテリ２００と、充電器３００と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４００とを備える。車両１０に、内燃機関等のエンジン、または燃料電池を搭載するようにしてもよい。
【００３３】
モータジェネレータ１００は、一例として、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。モータジェネレータ１００は、バッテリ２００に蓄えられた電力により駆動する。モータジェネレータ１００には、コンバータ１２０により昇圧され、インバータ１１０により直流から交流に変換された電力が供給される。モータジェネレータ１００の駆動力は、駆動輪１３０に伝えられる。
【００３４】
車両１０の回生制動時には、駆動輪１３０によりモータジェネレータ１００が駆動され、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。これによりモータジェネレータ１００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、インバータ１１０により交流から直流に変換された後、バッテリ２００に蓄えられる。
【００３５】
バッテリ２００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ２００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ２００には、モータジェネレータ１００の他、車両の外部の商用電源３０から供給される電力が充電される。バッテリ２００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いるようにしてもよい。
【００３６】
図２を参照して、バッテリ２００の正極端子および負極端子には、充電器３００が接続される。充電器３００は、バッテリ２００に供給する電力の電圧および電流を制御する。充電器３００からバッテリ２００には、直流電流が供給される。すなわち、充電器３００は、交流電流を直流電流に変換する。また、充電器３００は、電圧を昇圧する。充電器３００をハイブリッド車の外部に設置するようにしてもよい。
【００３７】
充電器３００は、インレット６００に接続される充電ケーブル４０を介して、外部の電源と接続される。充電器３００を介してバッテリ２００が外部の電源に接続される。
【００３８】
ＥＣＵ４００は、インバータ１１０、コンバータ１２０および充電器３００を制御する。ＥＣＵ４００は、充電ケーブル４０が車両１０に供給する電流の容量（最大値）以下の電流が、車両１０に供給されるように、充電器３００を制御する。
【００３９】
図３を参照して、充電ケーブル４０について説明する。充電ケーブル４０は、コネクタ７１０と、プラグ７２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）７３０とを含む。充電ケーブル４０は、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）に相当する。
【００４０】
充電ケーブル４０のコネクタ７１０は、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続される。コネクタ７１０には、スイッチ７１２が設けられる。充電ケーブル４０のコネクタ７１０が、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続された状態でスイッチ７１２が閉じると、充電ケーブル４０のコネクタ７１０が、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴを、ＥＣＵ４００が検出する。コネクタ信号ＣＮＣＴを検出したことにより、ＥＣＵ４００は、コネクタ７１０がインレット６００に接続されたことを検出する。
【００４１】
スイッチ７１２は、充電ケーブル４０のコネクタ７１０をハイブリッド車のインレット６００に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ７１０に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。
【００４２】
充電ケーブル４０のプラグ７２０は、施設２０に設けられたコンセント２４に接続される。コンセント２４には、ハイブリッド車の外部の商用電源３０から交流電力が供給される。
【００４３】
ＣＣＩＤ７３０は、リレー７３２を有する。リレー７３２が開いた状態では、ハイブリッド車の外部の商用電源３０からハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー７３２が閉じた状態では、ハイブリッド車の外部の商用電源３０からハイブリッド車へ電力を供給可能になる。リレー７３２の状態は、充電ケーブル４０のコネクタ７１０がハイブリッド車のインレット６００に接続された状態でＥＣＵ４００により制御される。ＣＣＩＤ７３０は、充電ケーブル４０のプラグ７２０がコンセント２４に接続されると起動する。ＣＣＩＤ７３０は、ハイブリッド車の外部の商用電源３０から供給される電力により作動する。
【００４４】
さらに、ＣＣＩＤ７３０は、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。図４に示すように、パイロット信号ＣＰＬＴは、所定のデューティ比（パルス幅）を有する。パイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比により、充電ケーブル４０の電流容量（充電ケーブル４０が供給可能な電流の最大値）が車両１０に伝達される。
【００４５】
図５を参照して、ＣＣＩＤ７３０についてさらに説明する。ＣＣＩＤ７３０は、受信部７３４と、記憶部７３６と、電流容量決定部７３８と、デューティ比決定部７４０と、ＣＰＬＴ出力部７４２とを含む。
【００４６】
受信部７３４は、電流検出装置５０から、無線通信または有線通信により、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量を受信する。記憶部７３６は、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量を記憶する。
【００４７】
電流容量決定部７３８は、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量と、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量とのうち、小さい方の電流容量を選択する。
【００４８】
デューティ比決定部７４０は、選択された電流容量に応じてパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を決定する。一例として、図６に示すマップに基づいて、デューティ比が決定される。なお、電流容量とデューティ比との関係は、ＳＡＥ Ｊ１７７２において規格化されているため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。
【００４９】
図５に戻って、ＣＰＬＴ出力部７４２は、決定されたデューティ比で発振するパイロット信号ＣＰＬＴをパイロット線に出力する。これにより、充電容量が車両１０に伝達される。したがって、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量が、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量よりも小さい場合は、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量が、車両１０に伝達される。
【００５０】
ＥＣＵ４００は、充電ケーブル４０から供給される電流が、パイロット信号ＣＰＬＴによって伝達された電流容量以下になるように、バッテリ２００の充電電力を制御する。
【００５１】
図７を参照して、電流検出装置５０についてさらに説明する。電流検出装置５０は、電力量計２２に取り付けられるための保持具としての吸盤８００，８０１と、発光部８０２と、受光部８０４と、回転速度算出部８０６と、電流算出部８０８と、データ記憶部８１０と、電流容量設定部８１２と、発信部８１４とを含む。
【００５２】
一例として、吸盤８００は、電力量計２２の上面に対して吸着するよう設けられ、吸盤８０１は、電力量計２２の前面に対して吸着するように設けられる。なお、吸盤の数は２つに限定されず、任意の数の吸盤が設けられる。また、電力量計２２自体に改良を施す必要がなければ、吸盤以外の任意の保持具を用いて、電流検出装置５０を電力量計２２に取り付けてもよい。さらに、電流検出装置５０を電力量計２２の前面もしくは付近に配置できるのであれば、電流検出装置５０を電力量計２２に取り付けなくてもよい。
【００５３】
発光部８０２は、電力量計２２の回転円盤２６の外周に刻まれた目盛りに向けて、たとえばレーザ光を照射する。発光部８０２は、電流検出装置５０内において上下方向の位置が微調整可能であるように設けられる。受光部８０４は、回転円盤２６からの反射光を受光する。受光部８０４は、電流検出装置５０内において上下方向の位置が微調整可能であるように設けられる。
【００５４】
回転速度算出部８０６は、受光部８０４が受けた反射光に基づいて、回転円盤２６の回転速度を算出する。たとえば、回転円盤２６の円周を１００等分した目盛りのうちの１点は黒く塗りつぶされていて光を反射しないので、反射光を受光する間隔が大きくなる周期を計測することにより、回転円盤２６が１回転するのに要する時間が計測できる。あるいは、反射光を受光する間隔から、回転円盤２６が１回転するのに要する時間が計測できる。
【００５５】
回転円盤２６が１回転するのに要する時間から、回転円盤２６の回転速度が得られる。なお、反射光に基づいて回転速度を算出する方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。
【００５６】
電流算出部８０８は、回転円盤２６の回転速度から、施設２０において使用されてる電流を算出する。一例として、電力量計２２が現字形であり、計器定数が３００［rev/kwh］であり、施設２０に供給される電圧が１００［Ｖ］であると仮定する。この場合、回転円盤２６の回転速度が３６０［rev/h］（１回転に要する時間が１０秒）であれば、施設２０において使用される電力は、回転速度／計器定数＝３６０／３００＝１．２［kw］である。したがって、施設２０において使用される電流は、１２００／１００＝１２［A］である。このように、施設２０において使用される電流は、周知の方法を利用して算出された電力を電圧で除算することにより得られる。
【００５７】
施設２０において使用される電流は、施設２０内部の電気機器（たとえばテレビ、空調装置、ドライヤ、冷蔵庫、調理器具など）により使用される電流と、施設２０を介して車両１０に供給される電流とを含む。
【００５８】
データ記憶部８１０は、利用者によって予め入力された施設２０の契約電流等を記憶する。電流容量設定部８１２は、施設２０において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で、車両に供給される電流の容量を設定する。
【００５９】
一例として、施設２０において使用される電流が、契約電流よりも所定の値だけ小さい第１のしきい値まで到達すると、充電ケーブル４０によって車両１０に供給される電流の容量が、予め定められた初期値から零に変更される。その後、施設２０において使用される電流が、第１のしきい値よりも所定の値だけ小さい第２のしきい値まで到達すると、充電ケーブル４０によって車両１０に供給される電流の容量が、零から初期値に変更される。初期値は、たとえば、充電ケーブル４０の定格の電流容量よりも大きい値である。第２のしきい値は、好ましくは、第１のしきい値から、充電ケーブル４０の定格の電流容量を減算した値よりも低い。なお、電流容量設定部８１２によって電流容量を設定する方法はこれに限定されない。
【００６０】
発信部８１４は、施設２０において使用される電流に応じて設定された電流容量を、ＣＣＩＤ７３０の受信部７３４に向けて、無線通信または有線通信により送信する。
【００６１】
なお、発信部８１４が、施設２０において使用される電流を表す信号を、ＣＣＩＤ７３０の受信部７３４に向けて送信するとともに、ＣＣＩＤ７３０において、施設２０において使用される電流に応じて電流容量を設定するようにしてもよい。
【００６２】
以上のように、施設において使用される電流に応じて電流容量を設定するために施設において使用される電流を検出するに際し、施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００６３】
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て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。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 車両、２０ 施設、２２ 電力量計、２４ コンセント、２６ 回転円盤、３０ 商用電源、４０ 充電ケーブル、５０ 電流検出装置、１００ モータジェネレータ、１１０ インバータ、１２０ コンバータ、１３０ 駆動輪、２００ バッテリ、３００ 充電器、６００ インレット、７１０ コネクタ、７１２ スイッチ、７２０ プラグ、７３２ リレー、７３４ 受信部、７３６ 記憶部、７３８ 電流容量決定部、７４０ デューティ比決定部、７４２ ＣＰＬＴ出力部、８００，８０１ 吸盤、８０２ 発光部、８０４ 受光部、８０６ 回転速度算出部、８０８ 電流算出部、８１０ データ記憶部、８１２ 電流容量設定部、８１４ 発信部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流供給システム、電流検出装置および電流供給装置に関し、特に、施設において用いられる電流に応じて、車両に供給される電流の容量を設定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車など、電動モータを駆動源として用いる車両が知られている。このような車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリおよびキャパシタなどの蓄電装置が搭載される。たとえばバッテリには、回生制動時に発電された電力、もしくは車両に搭載された発電機が発電した電力が蓄えられる。ところで、たとえば商用電源など、車両の外部の電源から車両に搭載されたバッテリに電力を供給して充電する車両もある。
【０００３】
しかしながら、車両のバッテリを充電することによって、家屋等の施設において使用される電流が、契約電流（契約アンペア、契約容量とも呼ばれる）を超える場合があり得る。
【０００４】
このような問題に対処する技術の１つとして、特開２００８−１３６２９１号公報（特許文献１）は、住宅内電力負荷への電力と、電動車両用蓄電器への充電電力との和が、外部から住宅に供給される電力の許容値を超えないように充電電力を制御する、電動車両充電電力マネジメントシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３６２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００８−１３６２９１号公報においては、第８段落および図１に記載のように、配電盤と住宅内電力負荷との間に設けられた電力検出装置によって、住宅内電力負荷の電力負荷状況が検出される。したがって、特開２００８−１３６２９１号公報に記載の電動車両充電電力マネジメントシステムを導入するにあたり、配電盤に対して電力検出装置を接続するための工事が必要となる。一般的に、配電盤に接続された幹線は、家屋の内部に配設されるため、配電盤に対して電力検出装置を接続するにあたっては、壁に穴を開けるなど、家屋自体に工事を施す必要がある。しかしながら、家屋に工事の余地が無い場合や、居住者が工事を好まない場合もあり得る。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、施設自体への施工を避けることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、電流供給システムは、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置と、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出する電流検出装置とを備える。電流供給装置は、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を、車両に伝達する。
【０００９】
この構成によると、電流供給装置から、車両に、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が伝達される。施設において使用される電流は、電流検出装置により、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための電流検出装置を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００１０】
別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定し、設定された容量を電流供給装置に伝達する。
【００１１】
この構成によると、電流検出装置が設定した電流容量を、電流供給装置を介して車両に伝達できる。
【００１２】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定する。
【００１３】
この構成によると、車両の充電時に施設において使用される電流が契約電流を超えないようにできる。
【００１４】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計の回転円盤の回転速度から、施設において使用される電流を検出する。
【００１５】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【００１６】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計に取り付けられる。
この構成によると、電力量計自体には改良を施さずに電力量計に取り付けられた電流検出装置により、施設において使用される電流を検出できる。
【００１７】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出するための検出手段と、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を設定するための設定手段と、設定された容量を、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置に伝達するための伝達手段とを備える。
【００１８】
この構成によると、車両に、施設において使用される電流に応じて、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が設定される。施設において使用される電流は、電流検出装置により、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための電流検出装置を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００１９】
さらに別の実施例において、検出手段は、電力量計の回転円盤の回転速度から、施設において使用される電流を検出する。
【００２０】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【００２１】
さらに別の実施例において、電流検出装置は、電力量計に取り付けられる。
この構成によると、電力量計自体には改良を施さずに電力量計に取り付けられた電流検出装置により、施設において使用される電流を検出できる。
【００２２】
さらに別の実施例において、施設から車両へ電流を供給する電流供給装置は、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量を、車両に伝達するための伝達手段を備える。施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。
【００２３】
この構成によると、電流供給装置から、車両に、施設において使用される電流に応じて設定された、電流供給装置が車両に供給する電流の容量が伝達される。これにより、車両の充電電流を、施設において使用される電流に応じて制限できる。施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出するための設備を導入できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００２４】
さらに別の実施例において、施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で車両に供給される電流の容量が設定される。
【００２５】
この構成によると、車両の充電時に、施設において使用される電流が契約電流を超えないようにできる。
【００２６】
さらに別の実施例において、施設において使用される電流は、電力量計の回転円盤の回転速度から検出される。
【００２７】
この構成によると、施設において使用される電流を検出するために、電力量計の回転円盤の回転速度が利用される。回転円盤は外部から視認できるとともに、回転円盤の外周部には目盛りが刻まれているため、回転円盤の回転速度は電力量計の外部から検出可能である。したがって、電力量計自体への改良も避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】車両の充電系統の全体を示す概略図である。
【図２】車両の電気システムを示す概略図である。
【図３】充電ケーブルを示す図である。
【図４】パイロット信号ＣＰＬＴを示す図である。
【図５】充電ケーブルのＣＣＩＤを示す図である。
【図６】パイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を決定するために用いられるマップを示す図である。
【図７】電流検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３０】
図１に示すように、車両１０には、家屋等の施設２０を介して、商用電源３０から電力が供給される。施設２０から車両１０には、電流供給装置としての充電ケーブル４０を介して電力、すなわち電流が供給される。
【００３１】
施設２０には、周知の電力量計２２が設けられる。電力量計２２は、現字形であってもよく、指針形であってもよい。電力量計２２の種類は特定のものに限定されない。電力量計２２には、電流検出装置５０が取り付けられる。
【００３２】
車両１０は、モータジェネレータ１００と、インバータ１１０と、コンバータ１２０と、バッテリ２００と、充電器３００と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４００とを備える。車両１０に、内燃機関等のエンジン、または燃料電池を搭載するようにしてもよい。
【００３３】
モータジェネレータ１００は、一例として、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。モータジェネレータ１００は、バッテリ２００に蓄えられた電力により駆動する。モータジェネレータ１００には、コンバータ１２０により昇圧され、インバータ１１０により直流から交流に変換された電力が供給される。モータジェネレータ１００の駆動力は、駆動輪１３０に伝えられる。
【００３４】
車両１０の回生制動時には、駆動輪１３０によりモータジェネレータ１００が駆動され、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。これによりモータジェネレータ１００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、インバータ１１０により交流から直流に変換された後、バッテリ２００に蓄えられる。
【００３５】
バッテリ２００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ２００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ２００には、モータジェネレータ１００の他、車両の外部の商用電源３０から供給される電力が充電される。バッテリ２００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いるようにしてもよい。
【００３６】
図２を参照して、バッテリ２００の正極端子および負極端子には、充電器３００が接続される。充電器３００は、バッテリ２００に供給する電力の電圧および電流を制御する。充電器３００からバッテリ２００には、直流電流が供給される。すなわち、充電器３００は、交流電流を直流電流に変換する。また、充電器３００は、電圧を昇圧する。充電器３００をハイブリッド車の外部に設置するようにしてもよい。
【００３７】
充電器３００は、インレット６００に接続される充電ケーブル４０を介して、外部の電源と接続される。充電器３００を介してバッテリ２００が外部の電源に接続される。
【００３８】
ＥＣＵ４００は、インバータ１１０、コンバータ１２０および充電器３００を制御する。ＥＣＵ４００は、充電ケーブル４０が車両１０に供給する電流の容量（最大値）以下の電流が、車両１０に供給されるように、充電器３００を制御する。
【００３９】
図３を参照して、充電ケーブル４０について説明する。充電ケーブル４０は、コネクタ７１０と、プラグ７２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）７３０とを含む。充電ケーブル４０は、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）に相当する。
【００４０】
充電ケーブル４０のコネクタ７１０は、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続される。コネクタ７１０には、スイッチ７１２が設けられる。充電ケーブル４０のコネクタ７１０が、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続された状態でスイッチ７１２が閉じると、充電ケーブル４０のコネクタ７１０が、ハイブリッド車に設けられたインレット６００に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴを、ＥＣＵ４００が検出する。コネクタ信号ＣＮＣＴを検出したことにより、ＥＣＵ４００は、コネクタ７１０がインレット６００に接続されたことを検出する。
【００４１】
スイッチ７１２は、充電ケーブル４０のコネクタ７１０をハイブリッド車のインレット６００に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ７１０に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。
【００４２】
充電ケーブル４０のプラグ７２０は、施設２０に設けられたコンセント２４に接続される。コンセント２４には、ハイブリッド車の外部の商用電源３０から交流電力が供給される。
【００４３】
ＣＣＩＤ７３０は、リレー７３２を有する。リレー７３２が開いた状態では、ハイブリッド車の外部の商用電源３０からハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー７３２が閉じた状態では、ハイブリッド車の外部の商用電源３０からハイブリッド車へ電力を供給可能になる。リレー７３２の状態は、充電ケーブル４０のコネクタ７１０がハイブリッド車のインレット６００に接続された状態でＥＣＵ４００により制御される。ＣＣＩＤ７３０は、充電ケーブル４０のプラグ７２０がコンセント２４に接続されると起動する。ＣＣＩＤ７３０は、ハイブリッド車の外部の商用電源３０から供給される電力により作動する。
【００４４】
さらに、ＣＣＩＤ７３０は、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。図４に示すように、パイロット信号ＣＰＬＴは、所定のデューティ比（パルス幅）を有する。パイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比により、充電ケーブル４０の電流容量（充電ケーブル４０が供給可能な電流の最大値）が車両１０に伝達される。
【００４５】
図５を参照して、ＣＣＩＤ７３０についてさらに説明する。ＣＣＩＤ７３０は、受信部７３４と、記憶部７３６と、電流容量決定部７３８と、デューティ比決定部７４０と、ＣＰＬＴ出力部７４２とを含む。
【００４６】
受信部７３４は、電流検出装置５０から、無線通信または有線通信により、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量を受信する。記憶部７３６は、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量を記憶する。
【００４７】
電流容量決定部７３８は、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量と、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量とのうち、小さい方の電流容量を選択する。
【００４８】
デューティ比決定部７４０は、選択された電流容量に応じてパイロット信号ＣＰＬＴのデューティ比を決定する。一例として、図６に示すマップに基づいて、デューティ比が決定される。なお、電流容量とデューティ比との関係は、ＳＡＥ Ｊ１７７２において規格化されているため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。
【００４９】
図５に戻って、ＣＰＬＴ出力部７４２は、決定されたデューティ比で発振するパイロット信号ＣＰＬＴをパイロット線に出力する。これにより、充電容量が車両１０に伝達される。したがって、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量が、充電ケーブル４０の種類毎に予め定められた定格の電流容量よりも小さい場合は、施設２０において使用される電流に応じて定められた電流容量が、車両１０に伝達される。
【００５０】
ＥＣＵ４００は、充電ケーブル４０から供給される電流が、パイロット信号ＣＰＬＴによって伝達された電流容量以下になるように、バッテリ２００の充電電力を制御する。
【００５１】
図７を参照して、電流検出装置５０についてさらに説明する。電流検出装置５０は、電力量計２２に取り付けられるための保持具としての吸盤８００，８０１と、発光部８０２と、受光部８０４と、回転速度算出部８０６と、電流算出部８０８と、データ記憶部８１０と、電流容量設定部８１２と、発信部８１４とを含む。
【００５２】
一例として、吸盤８００は、電力量計２２の上面に対して吸着するよう設けられ、吸盤８０１は、電力量計２２の前面に対して吸着するように設けられる。なお、吸盤の数は２つに限定されず、任意の数の吸盤が設けられる。また、電力量計２２自体に改良を施す必要がなければ、吸盤以外の任意の保持具を用いて、電流検出装置５０を電力量計２２に取り付けてもよい。さらに、電流検出装置５０を電力量計２２の前面もしくは付近に配置できるのであれば、電流検出装置５０を電力量計２２に取り付けなくてもよい。
【００５３】
発光部８０２は、電力量計２２の回転円盤２６の外周に刻まれた目盛りに向けて、たとえばレーザ光を照射する。発光部８０２は、電流検出装置５０内において上下方向の位置が微調整可能であるように設けられる。受光部８０４は、回転円盤２６からの反射光を受光する。受光部８０４は、電流検出装置５０内において上下方向の位置が微調整可能であるように設けられる。
【００５４】
回転速度算出部８０６は、受光部８０４が受けた反射光に基づいて、回転円盤２６の回転速度を算出する。たとえば、回転円盤２６の円周を１００等分した目盛りのうちの１点は黒く塗りつぶされていて光を反射しないので、反射光を受光する間隔が大きくなる周期を計測することにより、回転円盤２６が１回転するのに要する時間が計測できる。あるいは、反射光を受光する間隔から、回転円盤２６が１回転するのに要する時間が計測できる。
【００５５】
回転円盤２６が１回転するのに要する時間から、回転円盤２６の回転速度が得られる。なお、反射光に基づいて回転速度を算出する方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰り返さない。
【００５６】
電流算出部８０８は、回転円盤２６の回転速度から、施設２０において使用されてる電流を算出する。一例として、電力量計２２が現字形であり、計器定数が３００［rev/kwh］であり、施設２０に供給される電圧が１００［Ｖ］であると仮定する。この場合、回転円盤２６の回転速度が３６０［rev/h］（１回転に要する時間が１０秒）であれば、施設２０において使用される電力は、回転速度／計器定数＝３６０／３００＝１．２［kw］である。したがって、施設２０において使用される電流は、１２００／１００＝１２［A］である。このように、施設２０において使用される電流は、周知の方法を利用して算出された電力を電圧で除算することにより得られる。
【００５７】
施設２０において使用される電流は、施設２０内部の電気機器（たとえばテレビ、空調装置、ドライヤ、冷蔵庫、調理器具など）により使用される電流と、施設２０を介して車両１０に供給される電流とを含む。
【００５８】
データ記憶部８１０は、利用者によって予め入力された施設２０の契約電流等を記憶する。電流容量設定部８１２は、施設２０において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で、車両に供給される電流の容量を設定する。
【００５９】
一例として、施設２０において使用される電流が、契約電流よりも所定の値だけ小さい第１のしきい値まで到達すると、充電ケーブル４０によって車両１０に供給される電流の容量が、予め定められた初期値から零に変更される。その後、施設２０において使用される電流が、第１のしきい値よりも所定の値だけ小さい第２のしきい値まで到達すると、充電ケーブル４０によって車両１０に供給される電流の容量が、零から初期値に変更される。初期値は、たとえば、充電ケーブル４０の定格の電流容量よりも大きい値である。第２のしきい値は、好ましくは、第１のしきい値から、充電ケーブル４０の定格の電流容量を減算した値よりも低い。なお、電流容量設定部８１２によって電流容量を設定する方法はこれに限定されない。
【００６０】
発信部８１４は、施設２０において使用される電流に応じて設定された電流容量を、ＣＣＩＤ７３０の受信部７３４に向けて、無線通信または有線通信により送信する。
【００６１】
なお、発信部８１４が、施設２０において使用される電流を表す信号を、ＣＣＩＤ７３０の受信部７３４に向けて送信するとともに、ＣＣＩＤ７３０において、施設２０において使用される電流に応じて電流容量を設定するようにしてもよい。
【００６２】
以上のように、施設において使用される電流に応じて電流容量を設定するために施設において使用される電流を検出するに際し、施設において使用される電流は、施設に設けられた電力量計から検出される。一般的に、電力量計は、施設の外部から電力量を確認できるように、屋外に設けられる。よって、施設において使用される電流を、施設に設けられた電力量計から検出することにより、施設自体には加工を施さずに、施設において使用される電流を検出できる。その結果、施設自体への施工を避けることができる。
【００６３】
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て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。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 車両、２０ 施設、２２ 電力量計、２４ コンセント、２６ 回転円盤、３０ 商用電源、４０ 充電ケーブル、５０ 電流検出装置、１００ モータジェネレータ、１１０ インバータ、１２０ コンバータ、１３０ 駆動輪、２００ バッテリ、３００ 充電器、６００ インレット、７１０ コネクタ、７１２ スイッチ、７２０ プラグ、７３２ リレー、７３４ 受信部、７３６ 記憶部、７３８ 電流容量決定部、７４０ デューティ比決定部、７４２ ＣＰＬＴ出力部、８００，８０１ 吸盤、８０２ 発光部、８０４ 受光部、８０６ 回転速度算出部、８０８ 電流算出部、８１０ データ記憶部、８１２ 電流容量設定部、８１４ 発信部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施設から車両へ電流を供給する電流供給装置と、
前記施設において使用される電流を、前記施設に設けられた電力量計から検出する電流検出装置とを備え、
前記電流供給装置は、
前記施設において使用される電流に応じて設定された、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を、前記車両に伝達する、電流供給システム。
【請求項２】
前記電流検出装置は、
前記施設において使用される電流に応じて、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定し、
前記設定された容量を前記電流供給装置に伝達する、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項３】
前記電流検出装置は、前記施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定する、請求項２に記載の電流供給システム。
【請求項４】
前記電流検出装置は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から、前記施設において使用される電流を検出する、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項５】
前記電流検出装置は、前記電力量計に取り付けられる、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項６】
施設において使用される電流を、前記施設に設けられた電力量計から検出するための検出手段と、
前記施設において使用される電流に応じて、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定するための設定手段と、
前記設定された容量を、前記施設から車両へ電流を供給する電流供給装置に伝達するための伝達手段とを備える、電流検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から、前記施設において使用される電流を検出する、請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記電流検出装置は、前記電力量計に取り付けられる、請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項９】
施設から車両へ電流を供給する電流供給装置であって、
前記施設において使用される電流に応じて設定された、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を、前記車両に伝達するための伝達手段を備え、
前記施設において使用される電流は、前記施設に設けられた電力量計から検出される、電流供給装置。
【請求項１０】
前記施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で前記車両に供給される電流の容量が設定される、請求項９に記載の電流供給装置。
【請求項１１】
前記施設において使用される電流は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から検出される、請求項９に記載の電流供給装置。
【請求項１】
施設から車両へ電流を供給する電流供給装置と、
前記施設において使用される電流を、前記施設に設けられた電力量計から検出する電流検出装置とを備え、
前記電流供給装置は、
前記施設において使用される電流に応じて設定された、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を、前記車両に伝達する、電流供給システム。
【請求項２】
前記電流検出装置は、
前記施設において使用される電流に応じて、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定し、
前記設定された容量を前記電流供給装置に伝達する、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項３】
前記電流検出装置は、前記施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定する、請求項２に記載の電流供給システム。
【請求項４】
前記電流検出装置は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から、前記施設において使用される電流を検出する、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項５】
前記電流検出装置は、前記電力量計に取り付けられる、請求項１に記載の電流供給システム。
【請求項６】
施設において使用される電流を、前記施設に設けられた電力量計から検出するための検出手段と、
前記施設において使用される電流に応じて、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を設定するための設定手段と、
前記設定された容量を、前記施設から車両へ電流を供給する電流供給装置に伝達するための伝達手段とを備える、電流検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から、前記施設において使用される電流を検出する、請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記電流検出装置は、前記電力量計に取り付けられる、請求項６に記載の電流検出装置。
【請求項９】
施設から車両へ電流を供給する電流供給装置であって、
前記施設において使用される電流に応じて設定された、前記電流供給装置が前記車両に供給する電流の容量を、前記車両に伝達するための伝達手段を備え、
前記施設において使用される電流は、前記施設に設けられた電力量計から検出される、電流供給装置。
【請求項１０】
前記施設において使用される電流が契約電流未満となる範囲内で前記車両に供給される電流の容量が設定される、請求項９に記載の電流供給装置。
【請求項１１】
前記施設において使用される電流は、前記電力量計の回転円盤の回転速度から検出される、請求項９に記載の電流供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８５３４９（Ｐ２０１３−８５３４９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２７７８（Ｐ２０１１−２２２７７８）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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