JP6132011B2

JP6132011B2 - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP6132011B2
Application number: JP2015509995A
Authority: JP
Inventors: 山本　直樹; 直樹山本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: JPWO2014162883A1; US20160059720A1; CN105142957A; WO2014162883A1; EP2982535A1; US9884562B2; EP2982535A4

Description

本発明は、車両用電源装置に係り、特に、バッテリの充放電状態を使用者に容易に認識させる技術に関する。

従来より、車両に高圧のバッテリを搭載し、このバッテリより出力される直流電力をインバータにより交流電力に変換して、アクセサリコンセントへ電力を供給するようにした車両用電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、電源装置を車載することにより、車両内で電気機器を作動させることができるので、例えば、携帯電話の充電器を接続すれば、車両内で携帯電話を充電することが可能になる。

特開２００４−２７６６７２号公報

しかしながら、車載されたバッテリからアクセサリコンセントを介して電気機器へ放電中であることを表示しようとした場合、このバッテリから電気機器へ放電中であることを示す表示と、外部電源又は外部充電器を用いたバッテリの充電中であることを示す表示とを、使用者が誤認混同してしまう可能性がある。

本発明の目的は、バッテリが充電中であるか、バッテリから電気機器への放電中であるかを使用者に明瞭に判別させ、誤認混同を防止させることができる車両用電源装置を提供することである。

本発明の態様に係る車両用電源装置は、充放電可能なバッテリを備え、モータを駆動源として走行可能な車両に搭載される車両用電源装置であって、バッテリから電気機器へ放電するための外部出力端子と、バッテリが充電中であることを示す充電マーク、及びバッテリから電気機器へ放電中であることを示す放電マークを表示するマーク表示手段とを備え、充電マーク及び放電マークのそれぞれはプラグを模擬した形状とし、互いに逆方向を指し示す端子を有することを特徴とする。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を含む車両システム及びその周辺機器の一例を示すブロック図である。図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るバッテリの充電時の状況を示す概略図である。図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るバッテリから電気機器への放電時の状況を示す概略図である。図３は、本発明の実施の形態に係るインストルメントパネル内の表示の一例を示す概略図である。図４は、本発明の実施の形態に係る充電マーク及び放電マークの表示の一例を示す概略図である。図５は、本発明の実施の形態に係る充電マーク及び放電マークが想起させるイメージを示す概略図である。図６（ａ）は、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の一例を示す概略図である。図６（ｂ）は、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の他の一例を示す概略図である。図７（ａ）は、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の一例を示す概略図である。図７（ｂ）は、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の他の一例を示す概略図である。図８は、本発明の実施の形態の第３の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の一例を示す概略図である。図９は、本発明の実施の形態の第４の変形例に係る充電マーク及び放電マークの表示の一例を示す概略図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

また、本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を含む車両システムは、電気自動車、ハイブリッド自動車、及びプラグインハイブリッド自動車等の、モータを駆動源として走行可能な車両に搭載することができる。本発明の実施の形態では、電気自動車に搭載した場合を例に挙げて説明する。

本発明の実施の形態に係る車両システム１００は、図１に示すように、充電ケーブル７０より供給される電力を入力する第１充電ポート４３と、この第１充電ポート４３を介して供給された電力を充電し、必要に応じて、充電した電力を放電するバッテリパック１０と、第１充電ポート４３より供給される電力を変換、昇圧してバッテリパック１０に供給する電力供給部４１とを備える。

バッテリパック１０は、高圧の直流電力を充放電可能なバッテリ１１と、このバッテリ１１の充放電を制御するバッテリ電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）１２と、バッテリ１１の接続線の接続、遮断を切り替えるリレー１３とを備える。バッテリＥＣＵ１２は、バッテリ１１の充電状態を監視し、リレー１３の接続、遮断を切り替えて、バッテリ１１の充放電を制御する。また、バッテリ１１の充電状態を示す信号を、後述する車両ＥＣＵ３１に送信する。

また、車両システム１００は、バッテリパック１０より出力される直流電力を交流電力に変換し、且つ、所望の電圧（例えば、５０Ｈｚ、ＡＣ１００Ｖ）に変換するＤＣ／ＡＣインバータ２１と、このＤＣ／ＡＣインバータ２１より出力された交流電力を外部の電気機器（外部機器）６０に供給するための接続部であるプラグソケット（外部出力端子）２２を更に備える。

また、車両システム１００は、車両を走行させるための駆動モータ５１と、バッテリパック１０より出力される直流電力を交流電力に変換して駆動モータ５１に供給するインバータ５２と、バッテリパック１０より出力される直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３より出力される電力により作動する弱電計装機器５４を更に備える。弱電計装機器５４は、例えば、１２Ｖバッテリ、ヘッドランプ、ワイパー、各種の計器、ナビゲーションシステム、車内照明機器、及び各種のコントローラ等である。

また、車両システム１００は、車両システム１００全体を総括的に制御する車両電子制御ユニット（車両ＥＣＵ）３１を更に備える。車両ＥＣＵ３１には、携帯電話等の外部機器との間で各種の通信を行う通信装置３７と、ランプユニット３６と、スピーカユニット３５と、車両電源スイッチ３２と、外部出力スイッチ３３と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）装置３４が接続されている。車両ＥＣＵ３１には、更に、電力供給部４１と、ＤＣ／ＡＣインバータ２１と、バッテリＥＣＵ１２と、インバータ５２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３が接続されている。

通信装置３７は、例えばバッテリ１１の充電開始時、充電中又は充電終了時や、バッテリ１１から電気機器６０への放電開始時、放電中又は放電終了時等に、外部機器との間で通信を行い、バッテリ１１の充放電の状態を通知する。

ランプユニット３６は、例えばバッテリ１１の充電開始時、充電中又は充電終了時や、バッテリ１１から電気機器６０への放電開始時、放電中又は放電終了時等に、車内又は車外の適所に設置したランプを点灯させることにより、バッテリ１１の充放電の状態を乗員に知らせる。

スピーカユニット３５は、例えばバッテリ１１の充電開始時、充電中又は充電終了時や、バッテリ１１から電気機器６０への放電開始時、放電中又は放電終了時等に、車内又は車外の適所に設置したスピーカより警報音を発することにより、バッテリ１１の充放電の状態を乗員に知らせる。

車両電源スイッチ３２は、車両システム１００の起動、停止を切り替えるためのプッシュ式のスイッチである。

外部出力スイッチ３３は、プッシュ式のスイッチであり、この外部出力スイッチ３３を操作することにより、プラグソケット２２より電力を出力するか否かを切り替えることができる。外部出力スイッチ３３をオンとした場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ２１より交流電力が出力され、外部出力スイッチ３３をオフとした場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ２１より交流電力は出力されない。

Ｉ／Ｆ装置３４は、各種表示器の表示態様を設定するためのインターフェースであり、例えば、充放電のマーク（シンボル）の表示態様を使用者のニーズに合わせて変更することができる。

更に、車両システム１００は、急速充電用の電力供給装置９０と接続される第２充電ポート４４と、この第２充電ポート４４とバッテリパック１０との間の接続、遮断を切り替えるリレー４２を備える。充電時間に余裕が無い場合には、リレー４２をオンとした状態で第２充電ポート４４より供給される電力をバッテリ１１に充電することができる。

充電ケーブル７０は、外部電源８０と接続するための電源プラグ７３と、コントロールボックス７２、及び第１充電ポート４３と接続するための充電プラグ７１を備える。外部電源８０は、商用電源８２（例えば、ＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚ）と、電源コンセント８１を備える。そして、電源コンセント８１と電源プラグ７３を接続し、且つ充電プラグ７１を第１充電ポート４３に接続することにより、商用電源８２より出力される交流電力を第１充電ポート４３に供給することができる。

なお、上述した車両ＥＣＵ３１及びバッテリＥＣＵ１２は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

本発明の実施の形態において、駆動モータ５１を駆動させて車両を走行させる際には、車両ＥＣＵ３１の制御によりバッテリ１１の電力をインバータ５２に供給し、更にこのインバータ５２を作動させることにより、三相の交流電力を発生させ、この交流電力を駆動モータ５１（三相交流モータ）に供給してこの駆動モータ５１を駆動させる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３を作動させることにより、ヘッドライト、ワイパー等の弱電計装機器５４を駆動させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る車両用電源装置のバッテリパック１０に搭載されるバッテリ１１を充電する際の動作を説明する。

使用者は、充電ケーブル７０の充電プラグ７１を車両システム１００の第１充電ポート４３に差し込み、更に、電源プラグ７３を外部電源８０の電源コンセント８１に差し込む。すると、商用電源８２より出力される電力が充電ケーブル７０を介して第１充電ポート４３に供給され、更に、電力供給部４１に供給される。

このようなバッテリ１１の充電の状況を図２（ａ）に模式的に示すと、充電ケーブル７０の充電プラグ７１は車両１０１に向けて差し込まれ、外部電源８０側から車両１０１側へ電気が流れる。即ち、充電プラグ７１の差し込み方向と、電気の流れる方向とは同じ向きとなる。

また、図１に示したバッテリパック１０に設けられているバッテリＥＣＵ１２は、バッテリ１１の充電状態を監視し、このバッテリ１１が充電可能な状態である場合には、この旨の情報を車両ＥＣＵ３１に出力する。更に、リレー１３をオン状態とする。車両ＥＣＵ３１は、電力供給部４１に対して、バッテリ１１への充電を実行する指令信号を出力する。この電力供給部４１は、この指令信号を受けた場合には、第１充電ポート４３より供給された交流電力を所望の電圧に昇圧し、更に、直流電力に変換してバッテリ１１に出力する。これにより、バッテリ１１に電力を充電することができる。バッテリ１１の充電が完了した場合には、充電プラグ７１を取り外す。

なお、急速充電する場合には、第２充電ポート４４に急速充電用の電力供給装置９０を接続することにより、短時間での充電を行うことができる。

次に、本発明の実施の形態に係る車両システム１００の、プラグソケット２２への電力の供給、停止の制御に関する動作を説明する。

使用者が外部出力スイッチ３３をオンとすると、この操作信号は車両ＥＣＵ３１に出力され、この車両ＥＣＵ３１の制御により、ＤＣ／ＡＣインバータ２１のオン指令、及び駆動指令が出力される。その結果、バッテリ１１の電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１に供給され、更にＤＣ／ＡＣインバータ２１が作動して、直流電力が交流電力（例えば、５０Ｈｚ、ＡＣ１００Ｖ）に変換される。そして、プラグソケット２２に供給される。従って、電気機器６０のコンセントプラグ６１をプラグソケット２２に差し込むことにより、電気機器６０を作動又は充電させることができる。

このようなバッテリ１１から電気機器６０への放電の状況を図２（ｂ）に模式的に示すと、電気機器６０のコンセントプラグ６１は車両１０１に向けて差し込まれ、車両１０１（バッテリ１１）側から電気機器６０側へ電気が流れる。即ち、電気機器６０のコンセントプラグ６１の差し込み方向と、電気が流れる方向とは逆向きとなる。なお、プラグソケット２２は、車内に設けられていても良く、車外に設けられていても良い。

一方、図１に示した外部出力スイッチ３３をオフとすることにより、プラグソケット２２への電力供給を停止させることができる。即ち、外部出力スイッチ３３がオフとされると、この指令信号が車両ＥＣＵ３１に出力され、この車両ＥＣＵ３１の制御により、ＤＣ／ＡＣインバータ２１への電力供給が停止され、且つ、このＤＣ／ＡＣインバータ２１の作動が停止するので、プラグソケット２２への電力供給が停止される。

なお、電気機器６０への放電が、外部電源８０等を用いたバッテリ１１の充電と同時に行われる場合、電気機器６０への電力は、バッテリ１１から供給されるように制御しても良く、外部電源８０等からバッテリ１１を介さずに供給させるように制御しても良い。

本発明の実施の形態に係る車両ＥＣＵ３１は、バッテリ１１が充電中であることを示す充電マーク（充電シンボル）と、バッテリ１１から電気機器６０へ放電中であることを示す放電マーク（放電シンボル）を表示するマーク表示手段としての機能を有する。充電マーク及び放電マークは、例えばインストルメントパネル等の使用者が認識可能な位置に表示する。

図３に、充電マーク２及び放電マーク３がインストルメントパネル１内に表示されている場合を示す。充電マーク２はバッテリ１１の充電時に点灯し、それ以外の時は消灯する。放電マーク３はバッテリ１１から電気機器６０への放電時に点灯し、それ以外の時は消灯する。バッテリ１１の充電及びバッテリ１１から電気機器６０への放電が同時に行われている場合には、充電マーク２及び放電マーク３の双方が点灯する。

図４に示すように、充電マーク２及び放電マーク３のそれぞれは、プラグを模擬した形状とされ、本発明の実施の形態においては、コンセントプラグを模擬した形状とされている。そして、充電マーク２及び放電マーク３のそれぞれは、互いに逆方向を指し示す端子２ａ，３ａを有する。即ち、充電マーク２の端子２ａは右向きであり、右方向を指し示している。一方、放電マーク３の端子３ａは左向きであり、左方向を指し示している。更に、充電マーク２は左側に配置され、放電マーク３が右側に配置されている。充電マーク２の端子２ａ側と、放電マーク３の端子３ａ側が対向するように配置されている。

このような充電マーク２及び放電マーク３を表示することにより、図５に示すようなバッテリ１１の充放電の状況（イメージ）を使用者に想起させることができる。即ち、充電マーク２の端子２ａが指し示す方向と、放電マーク３の端子３ａが指し示す方向を逆向きとしているので、充電プラグ７１を車両１０１へ差し込む方向と、電気機器６０のコンセントプラグ６１を車両１０１へ差し込む方向とが車両１０１に対して逆向きである状況を容易に想起させることができる。

また、一般的な回路図では、左側に電源を配置し、電気の流れは左から右に向かうというのが原則（鉄則）である。そこで、充電マーク２の端子２ａが指し示す方向を右向きとすることで、バッテリ１１及び車両１０１の左側に外部電源８０が配置され、電気の流れが左側の外部電源８０から右側のバッテリ１１及び車両１０１へ向かう状況を使用者に容易に想起させることができる。一方、放電マーク３の端子３ａが指し示す方向を左向きとすることで、電気機器６０の左側に電源としてのバッテリ１１及び車両１０１が配置され、電気の流れが左側のバッテリ１１及び車両１０１から右側の電気機器６０へ向かう状況を使用者に容易に想起させることができる。更に、充電マーク２を左側とし、放電マーク３を右側とすることで、左側の外部電源８０からバッテリ１１及び車両１０１へ、更にバッテリ１１及び車両１０１から電気機器６０へと、バッテリ１１の充電及び放電の状況を含む全体として、電気の流れが連続して左側から右側へ向かう状況を使用者に容易に想起させることができる。

更に、充電マーク２の端子２ａ側と、放電マーク３の端子３ａ側とを対向させることにより、図５に示すように、充電マーク２と放電マーク３との間に１つの車両１０１及びバッテリ１１が介在する状況を使用者に容易に想起させることができる。

このように、本発明の実施の形態に係る車両用電源装置によれば、充電マーク２及び放電マーク３のそれぞれが端子２ａ，３ａを有するプラグ形状を模擬し、充電マーク２及び放電マーク３のそれぞれの端子２ａ，３ａが指し示す方向を逆向きとしたことにより、充電プラグ７１を車両１０１に向けて差し込む方向と、電気機器６０のコンセントプラグ６１を車両に向けて差し込む方向とが逆向きである状況を使用者に容易に想起させることができる。よって、使用者は、充電マーク２を見たときにはバッテリ１１が充電中であること、及び放電マーク３を見たときにはバッテリ１１から電気機器６０への放電中であることを明瞭に判別することができ、バッテリ１１が充電中であるか、バッテリ１１から電気機器６０への放電中であるかを誤認混同することを防止することができる。

また、右向きの端子２ａを有する充電マーク２を左側に表示し、左向きの端子３ａを有する放電マーク３を右側に表示することにより、左側に電源を配置し、電気の流れは左側から右側へ向かうという回路図の鉄則にしたがった表示となる。したがって、使用者は、充電マーク２を見たときにはバッテリ１１が充電中であること、及び放電マーク３を見たときにはバッテリ１１から電気機器６０への放電中であることをより明瞭に判別することができる。

また、充電マーク２の端子２ａ側と、放電マーク３の端子３ａ側とが対向するように表示することにより、図５に示すように、充電マーク２と放電マーク３との間に車両１０１及びバッテリ１１が介在する状況を使用者に想起させることができる。この結果、使用者は、充電マーク２を見たときにはバッテリ１１が充電中であること、及び放電マーク３を見たときにはバッテリ１１から電気機器６０への放電中であることをより明瞭に判別することができる。

（第１の変形例）
また、充電マーク２及び放電マーク３の表示位置は図４に示すものに限定されない。例えば、図６（ａ）に示すように、端子２ａが右向きの充電マーク２を右側に配置し、端子３ａが左向きの放電マーク３を左側に表示しても良い。また、図６（ｂ）に示すように、充電マーク２及び放電マーク３が上下に表示されていても良い。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような配置であっても、端子２ａ，３ａが指し示す方向が逆向きであるので、充電時の充電プラグ７１の差し込み方向と、放電時の電気機器６０のコンセントプラグ６１の差し込み方向が逆向きである状況を容易に想起させることができる。

なお、図４の充電マーク２及び放電マーク３の端子２ａ，３ａが指し示す方向がそれぞれ逆向きとなるように、充電マーク２の端子２ａが左向きを指し示し、放電マーク３の端子３ａが右向きを指し示す構成であっても良い。この場合、少なくとも端子２ａ，３ａが指し示す方向が逆向きであるから、これらの充電マーク２及び放電マーク３のそれぞれが充電、放電のいずれを示すかを使用者が予め認識しておけば、充電マーク２及び放電マーク３の表示をみたときに明瞭に判別することができる。

（第２の変形例）
また、充電マーク２及び放電マーク３の形状としては、商用電源用のコンセントプラグを模擬した形状としたもの限定されず、一方向を指し示すことが可能な形状であれば、他の形状であっても良い。また、充電マーク２及び放電マーク３の形状は、同じ種類に限られず、異なる種類であっても良い。

例えば、図７（ａ）に示すように、充電マーク４を、普通充電器のガンの充電プラグを模擬した形状として、放電マーク３を、コンセントプラグを模擬した形状としても良い。充電マーク４の端子４ａは右向きであり、右方向を指し示している。

また、図７（ｂ）に示すように、充電マーク５を、急速充電器のガンの充電プラグを模擬した形状として、放電マーク３を、コンセントプラグを模擬した形状としても良い。充電マーク５の端子５ａ右向きであり、右方向を指し示している。

また、図４では、２端子の充電マーク２及び放電マーク３を示したが、３端子以上の充電マーク及び放電マークを表示しても良い。

（第３の変形例）
また、図８に示すように、普通充電器のガンの形状である充電マーク４及び急速充電器のガンの形状である充電マーク５等、複数のマークを表示可能とし、普通充電時及び急速充電時で表示を切り替えても良い。

また、車両１０１に複数のコンセント（プラグソケット）が設けられている場合、図８に示すように、各コンセントに対応して複数の放電マーク３ｘ，３ｙを表示しても良い。この場合、各放電マーク３ｘ，３ｙを個別に認識できるように番号を付したり、色や形状を変更したりしても良い。

（第４の変形例）
また、充電中であるか、放電中であるかを使用者に対してより認識し易くさせるために、充電マーク２及び放電マーク３の他に、充電マーク２及び放電マーク３の近傍に文字列や記号等を更に表示しても良い。例えば図９に示す例では、放電マーク３の下部に「ＡＣ−ＯＮ」の文字列を表示している。

特願２０１３−０７９６０４号（出願日：２０１３年４月５日）の全内容は、ここに援用される。

以上、本発明の実施の形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

１…インストルメントパネル
２，４，５…充電マーク
２ａ，３ａ，４ａ，５ａ…端子
３，３ｘ，３ｙ…放電マーク
１０…バッテリパック
１１…バッテリ
１２…バッテリＥＣＵ
１３…リレー
２１…ＤＣ／ＡＣインバータ
２２…プラグソケット
３１…車両ＥＣＵ
３２…車両電源スイッチ
３３…外部出力スイッチ
３４…Ｉ／Ｆ装置
３５…スピーカユニット
３６…ランプユニット
３７…通信装置
４１…電力供給部
４２…リレー
４３…第１充電ポート
４４…第２充電ポート
５１…駆動モータ
５２…インバータ
５３…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…弱電計装機器
６０…電気機器
６１…コンセントプラグ
７０…充電ケーブル
７１…充電プラグ
７２…コントロールボックス
７３…電源プラグ
８０…外部電源
８１…電源コンセント
８２…商用電源
９０…電力供給装置
１００…車両システム

Claims

充放電可能なバッテリを備え、モータを駆動源として走行可能な車両に搭載され、電気機器の放電プラグを前記車両に差し込むことで、前記車両に設けられたバッテリから前記電気機器へ電気が流れて前記バッテリを放電し、
外部電源と接続された充電ケーブルの充電プラグを前記車両に差し込むことで、前記外部電源から前記バッテリへ電気が流れて前記バッテリを充電する車両用電源装置において、
前記バッテリが充電中であることを示す充電マーク、及び前記バッテリが放電中であることを示す放電マークを表示するマーク表示手段
を備え、
前記充電マークはプラグを模擬した形状とし、前記外部電源と接続された充電ケーブルの充電プラグを前記車両に差し込む方向を指し示す端子を有し、
前記放電マークはプラグを模擬した形状とし、前記電気機器の放電プラグを前記車両に差し込む方向を指し示す端子を有し、
前記充電マークの端子と前記放電マークの端子は互いに逆方向を指し示すことを特徴とする車両用電源装置。
前記充電マークの端子が右向きであり、
前記放電マークの端子が左向きであり、
前記充電マークが前記放電マークの左側に表示される
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
前記充電マークの端子側と、前記放電マークの端子側とが対向することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用電源装置。