Search

JP-2026077284-A - 車両の充電装置

JP2026077284AJP 2026077284 AJP2026077284 AJP 2026077284AJP-2026077284-A

Abstract

【課題】ＤＣ充電とＡＣ充電のインレットを共有する車両において、ＡＣ充電中に、ＤＣ充電リレーが接続状態になることを抑制する。 【解決手段】充電インレット５０は、交流充電コネクタ５３０と直流充電コネクタ６３０に共有される。駆動回路７５は、ＡＮＤ回路７４からＨｉ信号が入力されると、ＤＣ充電リレーＤＣＲを接続し、Ｌｏ信号が入力されるとＤＣ充電リレーＤＣＲを遮断する。ＡＮＤ回路７４は、ＮＯＴ回路７３からＨｉ信号が入力され、かつ、コントローラ７６からＨｉ信号が入力されたとき、Ｈｉ信号を出力する。充電インレット５０の電力入力端子Ｐ１，Ｐ２に印加された交流電圧は、制御回路７０のフィル７１を通過し整流回路７２で整流され、ＮＯＴ回路７３にＨｉ信号が出力される。ＮＯＴ回路７３は、Ｈｉ信号をＬｏ信号に反転してＡＮＤ回路７４に出力する。 【選択図】図１

Inventors

  • 淺羽 浩太郎

Assignees

  • トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (5)

  1. 直流充電コネクタおよび交流充電コネクタに共有される充電インレットと、 前記充電インレットの電力入力端子にＤＣ充電リレーを介して電気的に接続され、前記直流充電コネクタから供給される直流電力をバッテリに供給する直流充電系統と、 前記電力入力端子にＡＣ充電リレーを介して電気的に接続され、前記交流充電コネクタから供給される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する交流充電系統と、 前記ＤＣ充電リレーの開閉を制御する制御回路と、を有し、 前記制御回路は、前記電力入力端子に交流電力が供給されているとき、前記ＤＣ充電リレーの接続を禁止する、車両の充電装置。
  2. 前記電力入力端子に共有電力線が接続されており、 前記直流充電系統は、前記共有電力線に接続する直流電力線を含み、 前記交流充電系統は、前記共有電力線に接続する交流電力線を含み、 前記制御回路は、前記共有電力線を流れる電力が交流電力である場合、前記ＤＣ充電リレーの接続を禁止する、請求項１に記載の車両の充電装置。
  3. 前記制御回路は、 前記電力入力端子に交流電圧が印加されたとき、所定周波数以上の前記交流電圧を通過させる、あるいは、設定周波数帯の前記交流電圧を通過させる、フィルタと、 前記フィルタから出力された交流電圧を整流する整流回路と、 前記整流回路の電圧信号を反転するＮＯＴ回路と、 前記ＮＯＴ回路の出力信号および前記ＤＣ充電リレーの制御信号が入力されるＡＮＤ回路と、 前記ＡＮＤ回路の出力信号に基づいて前記ＤＣ充電リレーを駆動する駆動回路と、を含む、請求項１または請求項２に記載の車両の充電装置。
  4. 前記ＤＣ充電リレーの制御信号は、前記ＤＣ充電リレーを接続するとき、ハイレベル信号とされ、前記ＤＣ充電リレーを遮断するとき、ローレベル信号とされ、 前記駆動回路は、ハイレベル信号が入力されたとき、前記ＤＣ充電リレーを接続状態にする、請求項３に記載の車両の充電装置。
  5. 前記ＤＣ充電リレーおよび前記ＡＣ充電リレーを制御する制御装置を、さらに備え、 前記制御装置は、 前記充電インレットに前記直流充電コネクタが接続されているとき、前記ＤＣ充電リレーを接続するとともに前記ＡＣ充電リレーを遮断する制御信号を出力し、 前記充電インレットに前記交流充電コネクタが接続されているとき、前記ＤＣ充電リレーを遮断するとともに前記ＡＣ充電リレーを接続する制御信号を出力し、 前記制御回路に設けたコントローラは、前記ＤＣ充電リレーを接続する制御信号を受信すると、ハイレベル信号を前記ＡＮＤ回路に出力する、請求項４に記載の車両の充電装置。

Description

本開示は、車両の充電装置に関する。 特開２０１３－２３００２２号公報（特許文献１）には、車両外部の直流（ＤＣ）電源および車両外部の交流（ＡＣ）電源に接続可能な電動車両が開示されている。以下、交流を「ＡＣ」、直流を「ＤＣ」と称する場合がある。特許文献１に開示された電動車両は、ＤＣ充電コネクタに接続可能なＤＣインレットと、ＡＣ充電コネクタに接続可能なＡＣインレットを備える。ＤＣインレットにＤＣ充電コネクタが接続されると、ＤＣインレットとバッテリの間に配置されたリレー（ＤＣ充電リレー）が接続されるとともに、ＡＣインレットとバッテリの間に配置されたリレー（ＡＣ充電リレー）が遮断され、ＤＣ電源による充電（ＤＣ充電）が可能になる。ＡＣインレットにＡＣ充電コネクタが接続されると、ＤＣ充電リレーが遮断されるとともに、ＡＣ充電リレーが接続され、ＡＣ電源による充電（ＡＣ充電）が可能になる。 特開２０１３－２３００２２号公報 本実施の形態に係る充電装置を搭載した車両の概略的な全体構成図である。制御回路における、ＮＯＴ回路の出力信号を説明する図である。制御回路における、ＡＮＤ回路の出力信号を説明する図である。 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 図１は、本実施の形態に係る充電装置を搭載した車両１の概略的な全体構成図である。本実施の形態に係る車両１は、エンジン（内燃機関）を備えない電気自動車（ＢＥＶ）である。車両１は、エンジンを備えた、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。車両１は、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）２０と、動力伝達ギヤ３０と、駆動輪４０と、システムメインリレーＳＭＲと、バッテリ１００と、監視モジュール１１０と、充電ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００と、制御ＥＣＵ３００とを備える。充電ＥＣＵ２００および制御ＥＣＵ３００は、本開示の「制御装置」の一例に相当する。 ＭＧ２０は、たとえば埋込構造永久磁石同期電動機（ＩＰＭモータ）であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ２０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギヤ３０を介して駆動輪４０に伝達される。 車両１の制動時には、駆動輪４０によりＭＧ２０が駆動され、ＭＧ２０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ２０は、車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ２０における回生制動力により生じた回生電力は、バッテリ１００に蓄えられる。 ＰＣＵ１０は、ＭＧ２０とバッテリ１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ１０は、たとえば、制御ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。 システムメインリレーＳＭＲは、バッテリ１００とＰＣＵ１０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。システムメインリレーＳＭＲが制御ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて接続（閉成）されている場合、バッテリ１００とＰＣＵ１０との間で電力の授受が行なわれ得る。また、後述するＤＣ充電およびＡＣ充電が可能になる。一方、システムメインリレーＳＭＲが制御ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて遮断（開放）されている場合、バッテリ１００とＰＣＵ１０との間の電気的な接続が遮断される。 バッテリ１００は、ＭＧ２０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ１００は、再充電が可能な直流電源（二次電池）であり、複数個の単電池（電池セル）が電気的に直列に接続された組電池である。単電池は、たとえば、リチウムイオン電池であってよい。 監視モジュール１１０は、バッテリ１００の電圧ＶＢ、バッテリ１００の温度ＴＢ、バッテリ１００に入出力される電流ＩＢを検知する。そして、監視モジュール１１０は、バッテリ１００のＳＯＣ（State of Charge）を算出する。電圧ＶＢ、ＳＯＣ等の情報は、充電ＥＣＵ２００、制御ＥＣＵ３００に出力される。 車両１は充電インレット５０を備えており、バッテリ１００は外部充電が可能とされている。充電インレット５０は、交流充電コネクタ５３０と直流充電コネクタ６３０が接続可能とされている。充電インレット５０は、交流充電コネクタ５３０と直流充電コネクタ６３０に共有される。 ＡＣ充電設備５００は、電力系統（商用電源）５１０から供給される交流電力（ＡＣ電力）を、交流充電コネクタ５３０を介して、車両１に供給する。交流充電コネクタ５３０から供給される電力は、たとえば、周波数が５０～６０[Ｈｚ]、電圧が１００～２４０[Ｖ]のＡＣ電力であってよい。ＡＣ充電設備５００において、充電ケーブルには、ＣＰＬＴ回路５２０が設けられている。なお、ＡＣ充電設備５００は、ＣＰＬＴ回路５２０が充電ステーションの内部に設けられたものであってよく、ＣＰＬＴ回路５２０を備えない充電ケーブルを、たとえば、家庭用のコンセントに接続するものであってもよい。 ＤＣ充電設備６００は、電力系統（商用電源）６１０の交流電力（ＡＣ電力）を直流電力（ＤＣ電力）に変換する急速充電器６２０を備える。急速充電器６２０から出力されるＤＣ電力が、直流充電コネクタ６３０を介して、車両１に供給される。急速充電器６２０には、出力されるＤＣ電力の電圧、電流、および上限電流（上限電力）等を制御する充電電力制御回路が設けられている。 充電インレット５０は、電力入力端子Ｐ１，Ｐ２を有する。電力入力端子Ｐ１，Ｐ２は、交流充電コネクタ５３０および直流充電コネクタ６３０から、電力が供給される端子である。たとえば、電力入力端子Ｐ１，Ｐ２は、ＡＣ電力の場合、Ｈｏｔ端子やＣｏｌｄ端子であってよい。電力入力端子Ｐ１，Ｐ２は、ＤＣ電力の場合、正極端子や負極端子であってよい。充電インレット５０は、信号端子Ｐ３を有する。信号端子Ｐ３は、Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ信号（ＰＩＳＷ信号）、ＣＰＬＴ（Control pilot）信号、ＣＡＮ（Controller Area Network）信号、等を、交流充電コネクタ５３０および直流充電コネクタ６３０と充電ＥＣＵ２００との間で授受するための端子である。図１では、信号端子Ｐ３は１個であるが、ＰＩＳＷ信号とＣＰＬＴ信号を用いて信号の授受を行う場合、二つの信号端子が設けられてよい。 電力入力端子Ｐ１には、電力線Ｌ１１が接続され、電力入力端子Ｐ２は、電力線Ｌ１２が接続される。電力線Ｌ１１および電力線Ｌ１２をまとめて電力線Ｌ１とも称する。電力線Ｌ１（電力線Ｌ１１．Ｌ１２）は、本開示の「共通電力線」の一例に相当する。 電力線Ｌ１１は電力線Ｌ２１に接続され、電力線Ｌ１２は電力線Ｌ２２に接続される。電力線Ｌ２１と電力線Ｌ２２をまとめて電力線Ｌ２とも称する。電力線Ｌ２（電力線Ｌ２１，Ｌ２２）には、ＤＣ充電リレーＤＣＲが設けられている。ＤＣ充電リレーＤＣＲは、後述する制御回路７０によって、開閉が制御される。ＤＣ充電リレーＤＣＲが閉成されると、電力線Ｌ２の導通が接続される。ＤＣ充電リレーＤＣＲが開成されると、電力線Ｌ２の導通が遮断される。電力線Ｌ２（電力線Ｌ２１，Ｌ２２）は、本開示の「直流電力線」の一例に相当する。 電力線Ｌ２１は、システムメインリレーＳＭＲを介して電力線Ｌ４１に接続され、電力線Ｌ２２は、システムメインリレーＳＭＲを介して電力線Ｌ４２に接続される。電力線Ｌ４１は、バッテリ１００の正極線であってよく、電力線Ｌ４２は、バッテリの負極線であってよい。電力線Ｌ４１と電力線Ｌ４２をまとめて電力線Ｌ４とも称する。 充電インレット５０に直流充電コネクタ６３０が接続され、ＤＣ充電リレーＤＣＲおよびシステムメインリレーＳＭＲが接続状態になると、ＤＣ充電設備６００から供給されるＤＣ電力によって、バッテリ１００が充電（ＤＣ充電）可能になる。電力線Ｌ１、電力線Ｌ２、および、ＤＣ充電リレーＤＣＲが、本開示の「直流充電系統」の一例に相当する。 電力線Ｌ１１は電力線Ｌ３１に接続され、電力線Ｌ１２は電力線Ｌ３２に接続される。電力線Ｌ３１と電力線Ｌ３２をまとめて電力線Ｌ３とも称する。電力線Ｌ３は、車載充電器６０において、ＡＣ充電リレーＡＣＲを介して、ＡＣ／ＤＣコンバータ６１に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ６１は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電力変換器である。ＡＣ／ＤＣコンバータ６１から出力されたＤＣ電力は、電力線Ｌ３を流れ、システムメインリレーＳＭＲを介して、電力線Ｌ４に供給される。 充電インレット５０に交流充電コネクタ５３０が接続され、ＡＣ充電リレーＡＣＲおよびシステムメインリレーＳＭＲが接続状態になると、ＡＣ充電設備５００から供給されるＡＣ電力が車載充電器６０（ＡＣ／ＤＣコンバータ６１）によってＤＣ電力に変換され、バッテリ１００が充電（ＡＣ充電）可能になる。電力線Ｌ１、電力線Ｌ３、車載充電器６０（ＡＣ充電リレーＡＣＲ、ＡＣ／ＤＣコンバータ６１）が、本開示の「交流充電系統」の一例に相当する。 制御ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリとを含む。制御ＥＣＵ３００は、監視モジュール１１０、充電ＥＣＵ２００から受ける信号、図示しない各種センサからの信号（たとえば、アクセル開度信号、車速信号、等）、メモリに記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、ＰＣＵ１０、等の各機器を制御し、車両１の走行を制御する。なお、監視モジュール、各ＥＣＵ間の通信は、たとえば、ＣＡＮ通信によって行われてよい。 充電ＥＣＵ２００は、ＣＰＵとメモリを含む。充電ＥＣＵ２００は、監視モジュール１１０から受信した信号、充電インレット５０の信号端子Ｐ３に接続された信号線ＳＬから受信した充電設備の情報、等を用いて、バッテリ１００の充電を制御する。 信号線ＳＬは、交流充電コネクタ５３０（ＡＣ充電設備５００）および直流充電コネクタ６３０（ＤＣ充電設備６００）と充電ＥＣＵ２００との間で信号を伝送する。たとえば、ＡＣ充電設備５００が、ＰＩＳＷ方式の場合（ＣＰＬＴ回路５２０を備えない場合）、交流充電コネクタ５３０が充電インレット５０に接続されると、信号線ＳＬからＰＩＳＷ信号が充電ＥＣＵ２００に送信される。充電ＥＣＵ２００は、受信したＰＩＳＷ信号の電位、あるいは、電位の変化に基づいて、充電インレット５０に交流充電コネクタ５３０が接続されたことを検知する。充電ＥＣＵ２００は、ＰＩＳＷ信号に基づいて、ＡＣ充電設備５００から出力される電力の電圧および最大電流を検知する。 たとえば、ＡＣ充電設備５００がＣＰＬＴ方式である場合、信号線ＳＬからＰＩＳＷ信号が充電ＥＣＵ２００に送信される。充電ＥＣＵ２００は、受信したＰＩＳＷ信号によって、充電インレット５０に交流充電コネクタ５３０が接続されたことを検知する。そして、充電ＥＣＵ２００は、ＣＰＬＴ回路５２０にＣＰＬＴ信号（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号）を送信するよう要求し、ＣＰＬＴ回路５２０から受信したＰＷＭ信号に基づいて、ＡＣ充電設備５００から出力される電力の電圧、最大電流を検知する。なお、この場合、充電インレット５０には、ＰＩＳＷ信号とＣＰＬＴ信号の二つの信号端子が設けられ、信号線ＳＬも二つであってよい。 充電ＥＣＵ２００は、信号線ＳＬから入力された信号に基づいて、充電インレット５０に交流充電コネクタ５３０が接続されたことを検知したとき、ＤＣ充電リレーＤＣＲを遮断し、ＡＣ充電リレーＡＣＲを接続するとともにシステムメインリレーＳＭＲを接続する。そして、充電ＥＣＵ２００が、ＡＣ充電設備５００の電圧、最大