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JP7440327B2 - 中継アダプタおよび充電システム - Google Patents
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JP7440327B2 - 中継アダプタおよび充電システム - Google Patents

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Description

本発明は、中継アダプタおよび充電システムに関する。
従来、一般的な家庭においては、家の屋内に設けられた配電盤から分岐して照明、コンセントを介してエアコン、家電などの電気機器に対して電力供給が行われている。近年、屋外に設けられた充電装置を配電盤と電気的に接続し、充電装置を介して、プラグインハイブリッドなどの電動車両に対して電力供給が行われている(特許文献1参照)。
特開2005-133847号公報
しかしながら、家の電気機器の使用状態は、昼間、夜間、深夜で変化するものである。特に、夜間は、電気機器の多くが使用されるため、電気機器に対する使用電力量が多くなる。一方、充電装置は、電動車両からの充電要求があれば、要求に応じて配電盤から電力を供給するものであり、電気機器の使用状態を考慮するものではない。従って、夜間に電動車両に対する電力供給が行われると、配電盤の供給可能電力量を上回るおそれがあり、電気機器の使用に影響を与えるという問題があった。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配電盤から電力が供給される電気機器の使用に対する影響を抑制しつつ、電動車両に電力を供給することができる中継アダプタおよび充電システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明における中継アダプタは、充電装置を介して配電盤から電力を電動車両に供給する充電経路のうち、前記充電装置と前記電動車両との間に電気的に接続される中継アダプタであって、前記配電盤の幹線の幹線電流値を取得する電流値取得部と、前記幹線電流値に基づいて前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給における設定電流値を設定するアダプタ制御部と、を備えることを特徴とする。
また、上記中継アダプタは、前記アダプタ制御部は、前記電流値取得部で取得した前記幹線電流値に所定電流値を加えた値が所定閾値以下の場合に、前記所定電流値を前記設定電流値とする、ものである。
また、上記中継アダプタは、前記充電経路において前記中継アダプタより上流側の接続部と嵌合し、電気的に接続する第1接続部と、前記充電経路において前記中継アダプタより下流側の接続部と嵌合し、電気的に接続する第2接続部と、前記第1接続部および前記第2接続部の嵌合状態を電気的に監視する嵌合監視部と、をされに備え、前記アダプタ制御部は、前記嵌合監視部により、前記第1接続部と前記上流側の接続部との嵌合および前記第2接続部と前記下流側の接続部との嵌合がされたと判断すると、前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給を許可する、ものである。
また、上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明における充電システムは、配電盤と電動車両との間に配置され、前記配電盤からの電力を前記電動車両に供給する充電経路を構成する充電装置と、前記充電経路のうち、前記充電装置と前記電動車両との間に電気的に接続される中継アダプタであって、前記配電盤の幹線の幹線電流値を取得する電流値取得部と、前記幹線電流値に基づいて前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給における設定電流値を変更するアダプタ制御部と、を有する中継アダプタと、を備える、ことを特徴とする。
本発明に係る中継アダプタおよび充電システムは、配電盤から電力が供給される電気機器の使用に対する影響を与えることを抑制しつつ、電動車両に電力を供給することができるという効果を奏する。
図1は、実施形態における充電システムを示す図である。 図2は、実施形態における充電システムの中継アダプタあり接続状態を示すブロック図である。 図3は、実施形態における充電システムの中堅アダプタあり接続状態の詳細を示す詳細ブロック図である。 図4は、実施形態における充電システムのフロー図である。 図5は、実施形態における充電システムのフロー図である。 図6は、実施形態における充電システムの中継アダプタなし接続状態を示すブロック図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る情報通信端末について説明する。図1は、実施形態における充電システムを示す図である。図2は、実施形態における充電システムの中継アダプタあり接続状態を示すブロック図である。図3は、実施形態における充電システムの中継アダプタあり接続状態の詳細を示す詳細ブロック図である。なお、図3は、図2において図示されている要素の一部を省略、または簡略化している。
本実施形態における充電システム1は、図1に示すように、家100の屋外に設置されており、電動車両200に対して電力を供給するものである。充電システム1は、充電装置2と、中継アダプタ3とを備える。
家100は、図2に示すように、交流電源である商用電源300からの電力(交流電力)を家100の電気機器107に対して供給する配電盤101が設けられている。配電盤101は、商用電源300からの電力を家100の屋内に分配し、電気的に接続されている電気機器107に供給するものである。配電盤101は、電流センサ102と、主幹ブレーカ103と、分岐ブレーカ104と、自家発電連携用ブレーカ105とを有する。電流センサ102は、幹線電流値Imを検出するものである。幹線電流値Imは、配電盤100を介して家100に供給されている瞬間電流値である。本実施形態における電流センサ102は、無線により中継アダプタ3に対して幹線電流値Imを供給するものであるが、これに限定されるものではなく、有線により幹線電流値Imを中継アダプタ3に供給してもよい。主幹ブレーカ103は、幹線101aに配置されており、予め設定された配電盤100の供給可能電力量を超えた場合に、商用電源300からの電力供給を遮断するものである。分岐ブレーカ104は、幹線101aから分岐する分岐線101bに配置されており、予め設定された分岐線101bの供給可能電力量を超えた場合に、幹線からの電力供給を遮断するものであり、通常、ベランダ、屋内の部屋などにそれぞれ対応して複数設けられている。ここで、各分岐線101bは、コンセント106や、照明など電気機器107などと電気的に接続されている。コンセント106は、例えば、200Vの交流電力を供給でき、電力供給用端子、保護接地用端子を有する。自家発電連携用ブレーカ105は、主幹ブレーカ103の上流側において幹線101aから分岐する発電連携用線101cに配置されており、予め設定された発電連携用線101cの供給可能電力量を超えた場合に、商用電源300からの各種電池108に対する電力供給または各種電池108からの配電盤100に対する電力供給を遮断するものである。ここで、発電連携用線101cは各種電池108が電気的に接続されており、各種電池108は少なくとも、太陽電池、燃料電池、蓄電池を少なくとも1以上含むものである。
充電装置2は、配電盤100と電動車両200との間に配置され、配電盤100からの電力を電動車両200に供給するものである。本実施形態における充電装置2は、図3に示すように、中継アダプタ3とともに、充電装置2を介して配電盤100から電力を電動車両200に供給する充電経路Sを構成する。充電装置2は、中継アダプタ3がなくとも、配電盤100から電力を電動車両200に供給することができ、単独で充電経路Sを構成する。充電装置2は、プラグ21と、コントロールボックス22(以下、「CCID22」と称する)と、充電コネクタ23とを有する。
プラグ21は、コンセント106に電気的に接続されるものであり、充電装置2に配電盤100からの電力を充電装置2に対して供給するものである。プラグ21は、コンセント106の電力供給用端子と電気的に接続される電力供給接点およびコンセント106の保護接地用端子と電気的に接続される保護接地用端子とを有する。
コントロールボックス22は、配電盤100からの電力を電動車両200に対して供給する際の、供給開始(充電開始)、供給終了(充電終了)を制御するものであり、少なくとも発振器22aと、リレー22bとを有する。発振器22aは、第1パイロット信号SP1を出力するものであり、コントロールボックス22の図示しないボックス制御部により制御される。発振器22aは、抵抗R1を介して充電コネクタ23のパイロット信号用端子23aと電気的に接続されるとともに、充電コネクタ23の保護接地用端子23bと電気的に接続される。リレー22bは、プラグ21の電力供給端子と、充電コネクタ23の第1電力供給用端子23dとの間の通電遮断、およびプラグ21の保護接地用端子と、充電コネクタ23の第2電力供給用端子23eとの間の通電遮断を行うものである。なお、コントロールボックス22のハードウェア構成は、例えば、既存の電子部品を基板に実装することで実現する電気回路であり、その説明は省略する。
充電コネクタ23は、中継アダプタ3に接続される場合において、アダプタインレット31に電気的に接続されるものであり、電動車両200に接続される場合において、車両インレット201に電気的に接続されるものである。充電コネクタ23は、少なくともパイロット信号用端子23aと、保護接地用端子23bと、嵌合検出信号用端子23cと、第1電力供給用端子23dと、第2電力供給用端子23eと、スイッチ23fとを有する。パイロット信号用端子23aは、発振器22aと電気的に接続される。保護接地用端子23bは、発振器22aを介してパイロット信号用端子23aと電気的に接続されるとともに、抵抗R2,R3を介して嵌合検出信号用端子23cと電気的に接続される、第1電力供給用端子23dおよび第2電力供給用端子23eは、リレー22bを介して、プラグ21の電力供給端子および保護接地用端子にそれぞれ電気的に接続されている。スイッチ23fは、抵抗R3と並列して設けられており、常時OFFであり、充電コネクタ23に対して中継アダプタ3のアダプタインレット31または電動車両200の車両インレット201が嵌合することで機械的にONとなるものである。
中継アダプタ3は、充電経路Sのうち、本実施形態では、充電装置2と電動車両200との間に電気的に接続されるものである。中継アダプタ3は、充電装置2に対して着脱自在であり、充電経路Sに設けられることで、配電盤100からの電力を電動車両200に供給する際に、配電盤100の供給可能電力量に応じた電力供給を行うものである。中継アダプタ3は、図1に示すように、充電装置2とは別個のものであり、充電装置2の先端、すなわち充電コネクタ23に嵌合することで使用される。中継アダプタ3は、少なくともアダプタインレット31と、アダプタコネクタ32と、通信部33と、嵌合監視部34と、入力監視制御部35と、出力監視制御部36と、アダプタ制御部37と、AC/DC変換部38aと、DC/DC変換部38bと、アダプタ蓄電池38cとを有する。なお、中継アダプタ3のハードウェア構成は、例えば、既存の電子部品を基板に実装することで実現する電気回路であり、その説明は省略する。
アダプタインレット31は、図2および図3に示すように、配電盤100からの電力を電動車両200に供給する際において、中継アダプタ3を電動車両200に嵌合する前に予め充電コネクタ23に電気的に接続されるものである。アダプタインレット31は、充電経路Sにおいて中継アダプタ3よりも上流側の接続部、本実施形態では充電コネクタ23と嵌合し、電気的に接続するものである。中継アダプタ3は、アダプタインレット31が充電コネクタ23と電気的に接続されることで、充電装置2に嵌合される。アダプタインレット31は、車両インレット201と同一形状であり、少なくともパイロット信号用端子31aと、保護接地用端子31bと、嵌合検出信号用端子31cと、第1電力供給用端子31dと、第2電力供給用端子31eとを有する。パイロット信号用端子31aは、パイロット信号用端子23aと電気的に接続することで、パイロット信号用端子23aともに接点CP1を構成する。保護接地用端子31bは、保護接地用端子23bと電気的に接続することで、保護接地用端子23bともに接点PE1を構成する。嵌合検出信号用端子31cは、嵌合検出信号用端子23cと電気的に接続することで、嵌合検出信号用端子23cともに接点CS1を構成する。第1電力供給用端子31dは、第1電力供給用端子23dと電気的に接続することで、第1電力供給用端子23dともに接点L11を構成する。第2電力供給用端子31eは、第2電力供給用端子23eと電気的に接続することで、第2電力供給用端子23eともに接点L21を構成する。
アダプタコネクタ32は、配電盤100からの電力を電動車両200に供給する際において、車両インレット201に電気的に接続されるものである。アダプタコネクタ32は、充電経路Sにおいて中継アダプタ3よりも下流側の接続部、本実施形態では車両インレット201と嵌合し、電気的に接続するものである。中継アダプタ3は、アダプタコネクタ32が車両インレット201と電気的に接続されることで、電動車両200に嵌合される。アダプタコネクタ32は、充電コネクタ23と同一形状であり、少なくともパイロット信号用端子32aと、保護接地用端子32bと、嵌合検出信号用端子32cと、第1電力供給用端子32dと、第2電力供給用端子32eとを有する。パイロット信号用端子32aは、パイロット信号用端子201aと電気的に接続することで、パイロット信号用端子201aともに接点CP2を構成する。保護接地用端子32bは、保護接地用端子201bと電気的に接続することで、保護接地用端子201bともに接点PE2を構成する。嵌合検出信号用端子32cは、嵌合検出信号用端子31cと電気的に接続されており、嵌合検出信号用端子201cと電気的に接続することで、嵌合検出信号用端子201cともに接点CS2を構成する。第1電力供給用端子32dは、第1電力供給用端子31dと電気的に接続されており、第1電力供給用端子201dと電気的に接続することで、第1電力供給用端子201dともに接点L12を構成する。第2電力供給用端子32eは、第2電力供給用端子31eと電気的に接続されており、第2電力供給用端子201eと電気的に接続することで、第2電力供給用端子201eともに接点L22を構成する。
通信部33は、配電盤100の幹線101aの幹線電流値Imを取得する電流取得部である。通信部33は、無線により、電流センサ102と電気的に接続されており、電流センサ102により検出された幹線電流値Imを取得するものである。通信部33は、アダプタ制御部37と電気的に接続されており、周期的に電流センサ102と通信し、幹線電流値Imがアダプタ制御部37に出力される。
嵌合監視部34は、アダプタインレット31と充電コネクタ23との嵌合状態、およびアダプタコネクタ32と車両インレット201との嵌合状態を監視することで、充電装置2と中継アダプタ3との嵌合状態および中継アダプタ3と電動車両200との嵌合状態を検出するものである。嵌合監視部34は、嵌合検出信号用端子31cと嵌合検出信号用端子32cとの間と電気的に接続されており、嵌合検出信号を検出するものである。嵌合監視部34は、アダプタ制御部37と接続されており、嵌合検出信号SMがアダプタ制御部37に出力される。
入力監視制御部35は、充電装置2から出力される第1パイロット信号SP1を監視し、制御するものである。入力監視制御部35は、少なくとも入力制御部35aと、スイッチ35b,35cとを備える。入力制御部35aは、パイロット信号用端子31aと電気的に接続されており、第1パイロット信号SP1が入力される。入力制御部35aは、アダプタ制御部37と電気的に接続されており、アダプタ制御部37に制御されるものである。スイッチ35bは、パイロット信号用端子31aとダイオードD1との間に設けられており、常時OFFであり、入力制御部35aからのON信号によりONとなることで、パイロット信号用端子31aと保護接地用端子31bとを電気的に接続する。スイッチ35cは、抵抗R5と保護接地用端子31bとの間に設けられており、常時OFFであり、入力制御部35aからのON信号によりONとなることで、ダイオードD1および抵抗R5を介して、パイロット信号用端子31aと保護接地用端子31bとを電気的に接続する。
出力監視制御部36は、電動車両200に出力される第2パイロット信号SP2を監視し、制御するものである。出力監視制御部36は、少なくとも出力制御部36aと、発振器36bとを有する。出力制御部36aは、パイロット信号用端子32aと電気的に接続されており、第2パイロット信号SP2が入力される。出力制御部36aは、発振器36bと電気的に接続されており、発振器36bを制御するものである。出力制御部36aは、アダプタ制御部37と電気的に接続されており、アダプタ制御部37に制御されるものである。発振器36bは、第2パイロット信号SP2を出力するものであり、抵抗R6を介してアダプタコネクタ32のパイロット信号用端子32aと電気的に接続されるとともに、アダプタコネクタ32の保護接地用端子32bと電気的に接続される。
アダプタ制御部37は、中継アダプタ3を制御するものである。アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに基づいて充電経路Sによる電動車両200に対する電力供給における設定電流値Icを設定するものである。また、アダプタ制御部37は、通信部33で取得した幹線電流値Imに所定電流値を加えた値が所定閾値以下の場合に、所定電流値を設定電流値Icとするものでもある。本実施形態におけるアダプタ制御部37は、幹線電流値Imに所定電流値である第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値IT以下の場合に第1電流値Ix1を設定電流値Icとし、幹線電流値Imに第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値ITを超える場合に、幹線電流値Imに所定電流値である第2電流値Ix2(>Ix1)を加えた値が電流閾値IT以下の場合に第2電流値Ix2を設定電流値Icとし、幹線電流値Imに第2電流値Ix2を加えた値が電流閾値ITを超える場合に、幹線電流値Imに所定電流値である第3電流値Ix3(>Ix2)を加えた値が電流閾値IT(>IT2)以下の場合に第3電流値Ix3を設定電流値Icとするものである。また、アダプタ制御部37は、嵌合監視部34により、アダプタインレット31と充電コネクタ23との嵌合、およびアダプタコネクタ32と車両インレット201との嵌合がされたと判断すると、充電経路Sによる電動車両200に対する電力供給を許可するものである。
AC/DC変換部38aは、中継アダプタ3に供給される配電盤100からの電力を交流電力から直流電力に変換するものである。AC/DC変換部38aは、入力側に、アダプタインレット31の第1電力供給用端子31dおよび第2電力供給用端子31eが電気的に接続されている。AC/DC変換部38aは、出力側に、DC/DC変換部38bおよびアダプタ蓄電池38cが電気的に接続されている。DC/DC変換部38bは、AC/DC変換部38aあるいはアダプタ蓄電池38cから供給される直流電力を中継アダプタ3の駆動に必要な直流電圧・直流電流に変換するものである。DC/DC変換部38bは、入力側に、AC/DC変換部38aおよびアダプタ蓄電池38cが電気的に接続されている。DC/DC変換部38bは、出力側に、中継アダプタ3のアダプタ制御部37などが電気的に接続されている。アダプタ蓄電池38cは、AC/DC変換部38aからDC/DC変換部38bに直流電力が供給されていない場合に、直流電力を供給するものである。
電動車両200は、車両蓄電池203に蓄えられた電力を用いて、少なくとも動力を発生する車両であり、例えば、プラグインハイブリッド(PHV)車両、電気車両などが含まれる。電動車両200は、少なくとも車両インレット201と、車両充電器202と、車両蓄電池203とを有する。
車両インレット201は、中継アダプタ3に嵌合される場合にアダプタコネクタ32に電気的に接続されるものであり、充電装置2に嵌合される場合に充電コネクタ23に電気的に接続されるものである。車両インレット201は、少なくともパイロット信号用端子201aと、保護接地用端子201bと、嵌合検出信号用端子201cと、第1電力供給用端子201dと、第2電力供給用端子201eと、スイッチ201fと、車両電源201gを有する。パイロット信号用端子201aは、パイロット信号用端子32aと電気的に接続することで、パイロット信号用端子32aともに接点CP2を構成する。保護接地用端子201bは、保護接地用端子32bと電気的に接続することで、保護接地用端子32bともに接点PE2を構成する。嵌合検出信号用端子201cは、嵌合検出信号用端子32cと電気的に接続することで、嵌合検出信号用端子32cともに接点CS2を構成する。第1電力供給用端子201dは、第1電力供給用端子32dと電気的に接続することで、第1電力供給用端子32dともに接点L12を構成する。第2電力供給用端子201eは、第2電力供給用端子32eと電気的に接続することで、第2電力供給用端子32eともに接点L22を構成する。パイロット信号用端子201aおよび保護接地用端子201bは、ダイオードD2および抵抗R2を介して電気的に接続されている。保護接地用端子201bおよび嵌合検出信号用端子201cは、抵抗R8を介して電気的に接続され、車両電源201gおよび抵抗9を介して、抵抗R8と並列に電気的に接続されている。スイッチ201fは、抵抗R7と保護接地用端子201bとの間に設けられており、常時OFFであり、電動車両200の図示しない充電制御部からのON信号によりONとなることで、ダイオードD2および抵抗R7を介して、パイロット信号用端子201aと保護接地用端子201bとを電気的に接続する。
車両充電器202は、少なくとも車両蓄電池203の充電制御を行うものである。車両充電器202は、車両インレット201と車両蓄電池203との間に配置され、それぞれに電気的に接続されている。
車両蓄電池203は、電動車両200に搭載されているモータなどの電気機器に電力を供給するものである。車両蓄電池203は、充電経路Sにより配電盤100から供給された電力により充電されるものであり、電動車両200に発電機が搭載されている場合は、発電機が発生した電力により充電されるものである。
次に、中継アダプタ3を用いた充電システム1による電動車両200に対する充電について説明する。図4は、実施形態における充電システムのフロー図である。図5は、実施形態における充電システムのフロー図である。なお、図4における「1」は、図5における「1」と接続し、図4における「2」は、図5における「2」と接続する。
まず、ユーザは、充電装置2の充電コネクタ23に対して、中継アダプタ3のアダプタインレット31を嵌合し、充電コネクタ23の各端子23a~23eとアダプタインレット31の各端子31a~31eとをそれぞれ電気的に接続する。この場合、中継アダプタ3は、嵌合監視部34のみが動作する待機状態である。ここ状態では、コントロールボックス22は、充電装置2が中継アダプタ3を介して電動車両2と電気的に接続されていないので、発振器22aを所定状態、例えば+12Vの直流電圧を出力するように制御し、第1パイロット信号SP1、すなわちCP1-PE1間の電圧が+12Vとなる。また、嵌合検出信号SM、すなわちPE1-CS1間(PE2-CS2間)電圧が0V、スイッチ35bはOFF、発振器36bは非発振状態である。
次に、ユーザは、電動車両200の車両インレット201に対して、中継アダプタ3のアダプタコネクタ32を嵌合し、アダプタコネクタ32の各端子32a~32eと車両インレット201の各端子201a~201eとをそれぞれ電気的に接続する。この場合、嵌合検出信号SMが変化し、すなわちPE1-CS1間(PE2-CS2間)電圧が、0Vから例えば直流電圧の+1.5Vとなる。
まず、嵌合監視部34は、嵌合検出信号SMが所定電圧SMTであるか否かを判定する(ステップST1)。ここで、所定電圧SMTは、直流電圧の+1.5Vである。
次に、中継アダプタ3は、嵌合監視部34により嵌合検出信号SMが所定電圧SMTであると判定する(ステップST1:YES)と、AC/DC変換部38aあるいはアダプタ蓄電池38cから供給される直流電力をアダプタ制御部37などに供給し、動作を開始し、作動状態となる。なお、嵌合監視部34は、嵌合検出信号SMが所定電圧SMTでないと判定する(ステップST1:NO)と、嵌合検出信号SMが所定電圧SMTとなるまで、ステップST1を繰り返す。
次に、アダプタ制御部37は、発振器36bを所定状態とする(ステップST2)。ここでは、アダプタ制御部37は、出力監視制御部36により、発振器36bを制御し、例えば+12Vの直流電圧を出力するように制御し、第2パイロット信号SP2、すなわちCP2-PE2間の電圧が+9Vとなる。この状態では、充電装置2に嵌合している中継アダプタ3が電動車両200に嵌合しているが、充電装置2および中継アダプタ3を介して電動車両200に対して配電盤100からの電力を供給しないこととなる。
次に、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1が所定電圧SPT1であるか否かを判定する(ステップST3)。ここで、所定電圧SPT1は、直流電圧の+12Vである。
次に、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1が所定電圧SPT1であると判定する(ステップST3:YES)と、スイッチ35bをONとする(ステップST4)。ここでは、アダプタ制御部37は、入力監視制御部35によりスイッチ35bをONとし、第1パイロット信号SP1が変化し、+12Vから+9Vとなる。この場合、コントロールボックス22は、第1パイロット信号SP1が変化することで、発振器22aを所定状態から変化、例えば、ハイレベル+12Vおよびローレベル-12VのPWM信号を出力するように変化させる。これにより、第1パイロット信号は、ハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号となる。この状態では、充電装置2に嵌合している中継アダプタ3が電動車両200に嵌合しており、充電装置2および中継アダプタ3を介して電動車両200に対して配電盤100からの電力を供給できる、すなわち許可することとなる。なお、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1が所定電圧SPT1でないと判定する(ステップST3:NO)と、第1パイロット信号SP1が所定電圧SPT1となるまで、ステップST3を繰り返す。
次に、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1のパルス幅を計測する(ステップST5)。ここでは、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1、すなわちPWM信号のハイレベル期間のパルス幅を計測させる。
次に、アダプタ制御部37は、供給可能最大電流値Imaxを算出する(ステップST6)。ここでは、アダプタ制御部37は、第1パイロット信号SP1の周期、例えば1msおよび計測したパルス幅の割合に基づいて、デューティー比を算出する。アダプタ制御部37は、デューティー比に基づいて、コントロールボックス22が供給可能な最大電流である供給可能最大電流値Imaxを算出し、図示しない記憶部に記憶する。供給可能最大電流値Imaxは、デューティー比に基づいた式、例えば、デューティー比=I/0.6(I=6A~51A)、またはデューティー比=I/2.5+64(51A~80A)から算出される。なお、一般的なコントロールボックス22は、デューティー比が例えば25%で変更ができない。
次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imを取得する(ステップST7)。ここでは、アダプタ制御部37は、通信部33を介して電流センサ102が検出した幹線電流値Imを取得する。
次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第1電流値Ix1、例えば15Aを加えた値が電流閾値IT、例えば、20A以下であるか否かを判定する(ステップST8)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値Icを大きい値に設定できるか否かを判定する。
次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST8:YES)と、設定電流値Icを第1電流値Ix1とする(ステップST9)。
また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値ITを超えると判定する(ステップST8:No)と、幹線電流値Imに第2電流値Ix2、例えば9Aを加えた値が電流閾値IT以下であるか否かを判定する(ステップST10)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値Icを第1電流値Ix1よりも小さい値に設定できるか否かを判定する。
次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第2電流値Ix2を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST10:YES)と、設定電流値Icを第2電流値Ix2とする(ステップST11)。
また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第2電流値Ix2を加えた値が電流閾値ITを超えると判定する(ステップST10:No)と、幹線電流値Imに第3電流値Ix3、例えば6Aを加えた値が電流閾値IT以下であるか否かを判定する(ステップST12)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値Icを第1電流値Ix1よりもさらに小さい値に設定できるか否かを判定する。
次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第3電流値Ix3を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST12:YES)と、設定電流値Icを第1電流値Ix1とする(ステップST13)。
次に、アダプタ制御部37は、設定電流値Icが設定されると、設定電流値Icが供給可能最大電流値Imaxを超えるか否かを判定する(ステップST14)。
次に、アダプタ制御部37は、設定電流値Icが供給可能最大電流値Imaxを超えると判定する(ステップST14:YES)と、設定電流値Icを供給可能最大電流値Imaxとする(ステップST15)。なお、設定電流値Icが供給可能最大電流値Imax以下であると判定する(ステップST14:NO)と、設定電流値Icを維持する。
次に、アダプタ制御部37は、設定電流値Icに基づいて発振器36bの発振制御を行う(ステップST16)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値Icが0以外の場合に、出力監視制御部36により発振器36bを制御し、設定電流値Icに基づいたパルス幅のハイレベル+12Vおよびローレベル-12VのPWM信号を発振器36bに出力させる。これにより、第2パイロット信号SP2は、設定電流値Icに基づいたパルス幅のハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号となる。電動車両200の充電制御部は、車両インレット201に入力される第2パイロット信号がハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号であると、スイッチ201fをONとする。従って、第2パイロット信号SP2は、設定電流値Icに基づいたパルス幅のハイレベル、例えば+6V、ローレベル-12VのPWM信号となる。この状態では、充電装置2に嵌合している中継アダプタ3が電動車両2に嵌合しており、充電装置2および中継アダプタ3を介して電動車両2に対して配電盤100からの電力を設定電流値Icに基づいて供給できることとなる。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態を判定する(ステップST17)。ここでは、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態に基づいて、充電装置2および中継アダプタ3を介して電動車両2に対して配電盤100からの電力を実際に供給してもよいか否か、すなわち充電を開始してもよいか否かを判定する。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態が、ハイレベル+6V、ローレベル-12VのPWM信号であると判定する(ステップST18:A)と、スイッチ35cをONとする。ここでは、アダプタ制御部37は、出力監視制御部36により監視されている第2パイロット信号SP2に基づいて、電動車両200が充電可能状態となったと判定すると、入力監視制御部35によりスイッチ35cをONとし、充電を開始する。この場合、スイッチ35cがONとなることで、第1パイロット信号SP1がハイレベル、例えば+6V、ローレベル-12VのPWM信号となり、コントロールボックス22は、リレー22bをONとし、配電盤100からの電力、すなわち交流電力が電動車両2に対して実際に供給され、パルス幅に対応する電流値の範囲で車両充電器202を介して車両蓄電池203に充電される。なお、中継アダプタ3は、配電盤100からの電力により、AC/DC変換部38aを介してアダプタ蓄電池38cが充電され、AC/DC変換部38aおよびDC/DC変換部38bを介して、アダプタ制御部37などに供給される。
また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第3電流値Ix3を加えた値が電流閾値ITを超えると判定する(ステップST12:No)と、発振器36bを所定状態とする(ステップST19)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値を0Aとすると判定すると、出力監視制御部36による発振器36bが+12Vの直流電圧を出力する状態を維持するので、第2パイロット信号SP2、すなわちCP2-PE2間の電圧が+9Vが維持される。
次に、アダプタ制御部37は、所定時間t2を経過した否かを判定する(ステップST20)。
次に、アダプタ制御部37は、所定時間t2を経過したと判定する(ステップST20:YES)と、スイッチ35bをOFFとする(ステップST21)。この場合は、アダプタ制御部37は、設定電流値を0Aと判定することが長時間継続した場合、中継アダプタ3を待機状態に戻す。なお、アダプタ制御部37は、所定時間t2を経過していないと判定する(ステップST20:NO)と、第2パイロット信号SP2の状態を再度判定する(ステップST17)。
また、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態が、直流電圧+9Vまたはハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号であると判定する(ステップST18:B)と、所定時間t1を経過したか否かを判定する(ステップST22)。ここでは、アダプタ制御部37は、スイッチ201fがONとなる前であり、電動車両200が配電盤100からの電力の供給について許可していない状態と判定すると、所定時間t1を計測する。
次に、アダプタ制御部37は、所定時間t1を経過したと判定する(ステップST22:YES)と、スイッチ201fがONとなるまで、ステップST7~ステップST17を繰り返す。なお、アダプタ制御部37は、所定時間t1を経過していないと判定する(ステップST22:NO)と、第2パイロット信号SP2の状態を再度判定する(ステップST17)。
また、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態が、直流電圧+12Vまたはハイレベル+12V、ローレベル-12VのPWM信号であると判定する(ステップST18:C)と、スイッチ35bをOFFとする(ステップST23)。ここでは、アダプタ制御部37は、スイッチ201fがONとなる前であり、中継アダプタ3が電動車両200との嵌合が解除された状態と判定すると、中継アダプタ3を待機状態に戻す。
次に、アダプタ制御部37は、充電開始となった後、幹線電流値Imを取得する(ステップST24)。次に、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST25:YES)と、設定電流値Icを第1電流値Ix1とする(ステップST26)。また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第1電流値Ix1を加えた値が電流閾値ITを超えると判定し(ステップST25:NO)、幹線電流値Imに第2電流値Ix2を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST27:YES)と、設定電流値Icを第2電流値Ix2とする(ステップST28)。また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第2電流値Ix2を加えた値が電流閾値ITを超えると判定し(ステップST27:NO)、幹線電流値Imに第3電流値Ix3を加えた値が電流閾値IT以下であると判定する(ステップST29:YES)と、設定電流値Icを第3電流値Ix3とする(ステップST30)。次に、アダプタ制御部37は、設定電流値Icが設定されると、設定電流値Icが供給可能最大電流値Imaxを超えると判定する(ステップST31:YES)と、設定電流値Icを供給可能最大電流値Imaxとし(ステップST32)、設定電流値Icが供給可能最大電流値Imax以下であると判定する(ステップST31:NO)と、設定電流値Icを維持する。次に、アダプタ制御部37は、設定電流値Icに基づいて発振器36bの発振制御を行う(ステップST33)。ここでは、アダプタ制御部37は、充電開始後、すなわち充電中においても、設定電流値Icが0以外の場合に、出力監視制御部36により発振器36bを制御し、設定電流値Icに基づいたパルス幅のハイレベル+12Vおよびローレベル-12VのPWM信号を発振器36bに出力させる。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態を判定する(ステップST34)。ここでは、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態に基づいて、充電中であるか否かを判定する。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態が、ハイレベル+6V、ローレベル-12VのPWM信号であると判定する(ステップST34:A)と、所定時間t1を経過したか否かを判定する(ステップST35)。ここでは、アダプタ制御部37は、充電中であると判定すると、所定時間t1を計測する。
次に、アダプタ制御部37は、所定時間t1を経過したと判定する(ステップST35:YES)と、第2パイロット信号が変化するまで、ステップST24~ステップST34を繰り返す。なお、アダプタ制御部37は、所定時間t1を経過していないと判定する(ステップST35:NO)と、第2パイロット信号SP2の状態を再度判定する(ステップST34)。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2の状態が、ハイレベル+12V、ローレベル-12VのPWM信号またはハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号であると判定する(ステップST34:B)と、スイッチ35cをOFFとする(ステップST36)。ここでは、アダプタ制御部37は、車両蓄電池203が満充電となった場合に電動車両200の充電制御部によりスイッチ201fがOFFとされた状態、充電装置2と中継アダプタ3との嵌合状態が維持できなくなり、スイッチ23fが機械的にOFFとなったことで、嵌合検出信号SMが変化、例えば+2.8Vとなったことで、スイッチ201fがOFFとされた状態であると判定すると、配電盤100からの電力の供給終了、すなわち充電停止とすべくスイッチ35cをOFFとする。
次に、アダプタ制御部37は、発振器36bを所定状態とする(ステップST37)。ここでは、アダプタ制御部37は、出力監視制御部36により発振器36bを+12Vの直流電圧を出力するように制御する。これにより、満充電の場合は、第1パイロット信号SP1がハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号となり、コントロールボックス22は、リレー22bをOFFとし、配電盤100からの電力の電動車両200に対する供給を終了、すなわち充電停止とする。なお、第2パイロット信号SP2が直流電圧+9Vとなる。一方、スイッチ23fが機械的にOFFとなった場合は、第1パイロット信号SP1がハイレベル+9V、ローレベル-12VのPWM信号となり、コントロールボックス22は、リレー22bをOFFとし、配電盤100からの電力の電動車両200に対する供給を終了、すなわち充電停止とする。なお、第2パイロット信号SP2が直流電圧+12Vとなり、嵌合検出信号SMが0Vとなる。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2が所定電圧SPT2であるか否かを判定する(ステップST38)。ここで、所定電圧SPT2は、直流電圧の+12Vである。
次に、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2が所定電圧SPT2であると判定する(ステップST38:YES)と、スイッチ35bをOFFとする(ステップST39)。この場合は、アダプタ制御部37は、中継アダプタ3を待機状態に戻す。なお、アダプタ制御部37は、第2パイロット信号SP2が所定電圧SPT2でないと判定する(ステップST38:NO)と、ステップST7~ステップST38を繰り返す。
また、アダプタ制御部37は、幹線電流値Imに第3電流値Ix3を加えた値が電流閾値ITを超えると判定する(ステップST29:No)と、スイッチ35cをOFFとする(ステップST40)。
次に、アダプタ制御部37は、発振器36bを所定状態とする(ステップST41)。ここでは、アダプタ制御部37は、設定電流値を0Aとすると判定すると、出力監視制御部36により発振器36bを+12Vの直流電圧を出力するように制御する。これにより、第1パイロット信号SP1がハイレベル+9V、ローレベル+12VのPWM信号となり、コントロールボックス22は、リレー22bをOFFとし、配電盤100からの電力の電動車両200に対する供給を終了、すなわち充電停止とする。なお、第2パイロット信号SP2が直流電圧+6Vとなり、電動車両200の充電制御部がスイッチ201fをOFFとして、第2パイロット信号が直流電圧+9Vに変化する。
また、充電システム1は、中継アダプタ3を用いなくても、配電盤100からの電力を電動車両200に供給することができる。図6は、実施形態における充電システムの中継アダプタなし接続状態を示す図である。図6に示すように、充電コネクタ23を中継アダプタ3のアダプタインレット31に嵌合せず、直接車両インレット201に嵌合することもできる。この場合、パイロット信号用端子23aは、パイロット信号用端子201aと電気的に接続することで、パイロット信号用端子201aともに接点CPを構成する。保護接地用端子23bは、保護接地用端子201bと電気的に接続することで、保護接地用端子201bともに接点PEを構成する。嵌合検出信号用端子23cは、嵌合検出信号用端子201cと電気的に接続することで、嵌合検出信号用端子201cともに接点CSを構成する。第1電力供給用端子23dは、第1電力供給用端子201dと電気的に接続することで、第1電力供給用端子201dともに接点L1を構成する。第2電力供給用端子23eは、第2電力供給用端子201eと電気的に接続することで、第2電力供給用端子201eともに接点L2を構成することとなる。
嵌合検出信号SMは、すなわちPE-CS間電圧が、充電装置2および電動車両200が非嵌合で0V、充電装置2および電動車両200が半嵌合でスイッチ23fがOFFの状態で+2.8V、充電装置2および電動車両200が嵌合でスイッチ23fがONの状態で+1.5Vと変化する。コントロールボックス22は、嵌合検出信号SMが+1.5Vの状態において、パイロット信号SP、すなわちCP-PE間電圧を変化させ、電動車両200の充電制御部によりスイッチ201fのON・OFFを制御することで、供給開始、供給終了を行うこともできる。
以上のように、実施形態における中継アダプタ3は、充電経路Sの一部として用いることで、幹線電流値Imに基づいた電動車両200に対する配電盤100からの電力供給を行う、すなわち配電盤100に対するデマンドコントロールを行うことができる。従って、配電盤100から電力が供給される電気機器107の使用に対する影響を与えることを抑制しつつ、電動車両200に電力を供給することができる。
また、既存の充電装置2に中継アダプタ3を嵌合することで、配電盤100に対するデマンドコントロールを行うことができるので、デマンドコントロールが搭載されている充電装置2を新たに購入することがなく、安価に配電盤100に対するデマンドコントロールを実現できる充電システム1を提供することができる。
また、既存の充電装置2は、中継アダプタ3を用いなくても、電動車両200に対して、配電盤100からの電力を供給することができるので、配電盤100から電力が供給される電気機器107の使用に対する影響を与える懸念がある場合にのみ、中継アダプタ3を使用すればよいので、ユーザが充電システム1を購入する際の選択肢を増加することができる。
また、アダプタ制御部37は、嵌合監視部34により、充電装置2および中継アダプタ3が嵌合されたと判断すると、充電経路Sによる電動車両200に対する電力供給を許可するので、確実に、電動車両200に対して、配電盤100からの電力を供給することができる。
また、本実施形態における電流閾値ITは、固定としたがこれに限定されるものではなく、配電盤100の状況に応じて変化してもよい。例えば、各種電池108において発電電池が含まれる場合は、発電電池により配電盤100に出力できる供給電流値を別途電流センサにより検出し、電流閾値ITを変更してもよい。
1 充電システム
2 充電装置
21 プラグ
22 コントロールボックス
23 充電コネクタ
3 中継アダプタ
31 アダプタインレット
32 アダプタコネクタ
33 通信部
34 嵌合監視部
35 入力監視制御部
36 出力監視制御部
37 アダプタ制御部
100 家
101 配電盤
102 電流センサ
106 コンセント
200 電動車両
201 充電インレット
202 車両充電器
203 車両蓄電池
200 商用電源

Claims (4)

  1. 充電装置を介して配電盤から電力を電動車両に供給する充電経路のうち、前記充電装置と前記電動車両との間に電気的に接続される中継アダプタであって、
    前記配電盤の幹線の幹線電流値を取得する電流値取得部と、
    前記幹線電流値に基づいて前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給における設定電流値を設定するアダプタ制御部と、
    を備えることを特徴とする中継アダプタ。
  2. 前記アダプタ制御部は、前記電流値取得部で取得した前記幹線電流値に所定電流値を加えた値が所定閾値以下の場合に、前記所定電流値を前記設定電流値とする、
    請求項1に記載の中継アダプタ。
  3. 前記充電経路において前記中継アダプタより上流側の接続部と嵌合し、電気的に接続する第1接続部と、
    前記充電経路において前記中継アダプタより下流側の接続部と嵌合し、電気的に接続する第2接続部と、
    前記第1接続部および前記第2接続部の嵌合状態を電気的に監視する嵌合監視部と、
    をされに備え、
    前記アダプタ制御部は、前記嵌合監視部により、前記第1接続部と前記上流側の接続部との嵌合および前記第2接続部と前記下流側の接続部との嵌合がされたと判断すると、前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給を許可する
    請求項1または2に記載の中継アダプタ。
  4. 配電盤と電動車両との間に配置され、前記配電盤からの電力を前記電動車両に供給する充電経路を構成する充電装置と、
    前記充電経路のうち、前記充電装置と前記電動車両との間に電気的に接続される中継アダプタであって、
    前記配電盤の幹線の幹線電流値を取得する電流値取得部と、
    前記幹線電流値に基づいて前記充電経路による前記電動車両に対する電力供給における設定電流値を変更するアダプタ制御部と、
    を有する中継アダプタと、
    を備えることを特徴とする充電システム。
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