專利名稱：充放電系統(tǒng)以及電動車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充放電系統(tǒng)以及電動車輛，尤其涉及能夠從車輛外部的電源對搭載于 車輛的行駛用的蓄電裝置進行充電、且能夠從蓄電裝置向車輛外部的電源或者車輛外部的 電負載進行供電的電動車輛的充放電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
日本特開2001-8380號公報(專利文獻1)公開了在電動汽車的電池和住宅之間 能夠相互進行電力傳遞的電力管理系統(tǒng)。在該電力管理系統(tǒng)中，在住宅側(cè)的主控制器中判 斷設(shè)為充電模式還是設(shè)為放電模式，從住宅側(cè)的充放電控制器經(jīng)由通信用天線向車輛側(cè)的 電池控制器發(fā)送充放電控制信號。而且，在車輛中，基于經(jīng)由通信用天線接收到的充放電控 制信號，執(zhí)行充電控制或放電控制(參照專利文獻1)。另外，對于上述那樣的能夠從住宅對電池充電的電動汽車的規(guī)格，在美國由“SAE 電動車輛傳導(dǎo)充電耦合器(SAE Electric Vehicle ConductiveCharge Coupler) ”(非專利 文獻1)制定，在日本由“電動汽車用傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求事項(電気自動車用二、乂” r ^ 7充電〉^ r A—般要求事項)”(非專利文獻2)制定。在該“SAE 電動車輛傳導(dǎo)充電耦合器(SAE Electric Vehicle ConductiveCharge Coupler)”以及“電動汽車用傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求事項(電気自動車用二、巧“八 ^充電〉^ r A—般要求事項)”中，作為一例規(guī)定了關(guān)于控制導(dǎo)頻的規(guī)格?？刂茖?dǎo)頻被 定義為經(jīng)由車輛側(cè)的控制電路對從內(nèi)部布線向車輛供給電力的EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment，電動車輛供電設(shè)備)的控制電路與車輛的接地部進行連接的控制線，基 于經(jīng)由該控制線進行通信的導(dǎo)頻信號，判斷充電電纜的連接狀態(tài)和/或能否從電源向車輛 供給電力、EVSE的額定電流等。專利文獻1 日本特開2001-8380號公報專利文獻2 日本特開平11-18307號公報專利文獻3 日本特開平3-273827號公報非專利文獻1 :SAE電動車輛傳導(dǎo)充電耦合器(SAE Electric VehicleConductive Charge Coupler)，SAEJ1772,國際汽車工程師學(xué)會(SAEInternational), 2001 年 11 月非專利文獻2 “日本電動車輛協(xié)會規(guī)格電動汽車用傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求事項 (日本電動車両協(xié)會規(guī)格電気自動車用二、巧"八7充電〉% f A—般要求事項)”，財 團法人日本電動車輛協(xié)會(財団法人日本電動車両協(xié)會)，2001年3月四日

發(fā)明內(nèi)容
在上述日本特開2001-8380號公報所公開的電力管理系統(tǒng)中，從住宅側(cè)的充放電 控制器經(jīng)由通信用天線向車輛側(cè)的電池控制器發(fā)送充放電控制信號，基于該充放電信號在 車輛中執(zhí)行充電控制以及放電控制的切換。但是，另行設(shè)置這樣的通信用天線會導(dǎo)致系統(tǒng) 的高成本化和/或控制裝置的復(fù)雜化。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠不另行設(shè)置通信用天線而從車輛外部設(shè)定 充電控制和放電控制的切換的充放電系統(tǒng)。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種能夠不另行設(shè)置通信用天線而從車輛外部 設(shè)定充電控制和放電控制的切換的電動車輛。根據(jù)本發(fā)明，一種車輛的充放電系統(tǒng)，其能夠從車輛外部的電源對搭載于車輛的 蓄電裝置充電、且能夠從蓄電裝置向車輛外部的電源或車輛外部的電負載供電，該充放電 系統(tǒng)具有電力變換裝置、控制裝置以及信號生成電路。電力變換裝置構(gòu)成為能夠在充電模 式和供電模式的任一模式下進行工作，所述充電模式是對從車輛外部的電源供給的電力進 行電壓變換并對蓄電裝置充電的模式，所述供電模式是對從蓄電裝置輸出的電力進行電壓 變換并向車輛外部的電源或電負載供給的模式?？刂蒲b置搭載于車輛，在充電模式和供電 模式的任一模式下控制電力變換裝置。信號生成電路設(shè)置在車輛的外部，生成控制信號 (導(dǎo)頻信號)，并將該生成的控制信號向控制裝置發(fā)送，所述控制信號是基于能夠經(jīng)由電力 電纜授受的電流的大小進行脈沖寬度調(diào)制的信號，所述電力電纜電連接車輛外部的電源與 車輛、或車輛外部的電負載與車輛。在此，信號生成電路以能夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜 還是供電用電纜的方式生成控制信號。并且，控制裝置按照從信號生成電路提供的控制信 號，在充電模式和供電模式的任一模式下控制電力變換裝置。優(yōu)選，電力電纜包括用于將該電力電纜連接于車輛外部的電源或電負載的插頭。 信號生成電路基于插頭的形狀，以能夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式 生成控制信號(導(dǎo)頻信號)。更加優(yōu)選，在插頭的形狀為公型時，信號生成電路將電力電纜作為充電用電纜而 生成控制信號。另外，更加優(yōu)選，在插頭的形狀為母型時，信號生成電路將電力電纜作為供電用電 纜而生成控制信號。另外，根據(jù)本發(fā)明，一種電動車輛，其能夠從車輛外部的電源對蓄電裝置充電、且 能夠從蓄電裝置向車輛外部的電源或車輛外部的電負載供電，所述蓄電裝置能夠向行駛用 的電動機供給電力，該電動車輛具有電力變換裝置和控制裝置。電力變換裝置構(gòu)成為能夠 在充電模式和供電模式的任一模式下進行工作，所述充電模式是對從車輛外部的電源供給 的電力進行電壓變換并對蓄電裝置充電的模式，所述供電模式是對從蓄電裝置輸出的電力 進行電壓變換并向車輛外部的電源或電負載供給的模式?？刂蒲b置按照從車輛外部提供的 控制信號(導(dǎo)頻信號)，在充電模式和供電模式的任一模式下控制電力變換裝置?？刂菩?號(導(dǎo)頻信號)是基于能夠經(jīng)由電力電纜授受的電流的大小被進行脈沖寬度調(diào)制、且以能 夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式而生成的信號，所述電力電纜電連接 車輛外部的電源與該電動車輛、或車輛外部的電負載與該電動車輛。優(yōu)選，電力電纜包括用于將該電力電纜連接于車輛外部的電源或電負載的插頭。 控制信號(導(dǎo)頻信號)為基于插頭的形狀以能夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜還是供電用電 纜的方式而生成的信號。更加優(yōu)選，在插頭的形狀為公型時，控制信號是將電力電纜作為充電用電纜而生 成的信號。另外，更加優(yōu)選，在插頭的形狀為母型時，控制信號是將電力電纜作為供電用電纜而生成的信號。在該發(fā)明中，信號生成電路生成基于能夠經(jīng)由電力電纜授受的電流的大小而進行 脈沖寬度調(diào)制的控制信號(導(dǎo)頻信號)，將該生成的控制信號向控制裝置發(fā)送。在此，信號 生成電路以能夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式生成上述控制信號，控 制裝置按照從信號生成電路提供的控制信號，在充電模式和供電模式中的任一模式下控制 電力變換裝置，因此使用通過信號生成電路生成的控制信號(導(dǎo)頻信號)，在車輛中執(zhí)行充 電模式和供電模式的切換。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠不另行設(shè)置通信用天線而從車輛外部設(shè)定充電控制以及 放電控制的切換。另外，根據(jù)本發(fā)明，使用控制信號同時將關(guān)于能夠經(jīng)由電力電纜授受的電 流的大小的信息和關(guān)于充電/供電模式的信息通知給車輛，因此能夠在電力電纜的連接之 后，迅速開始充電控制或放電控制。


圖1是本發(fā)明的實施方式的充放電系統(tǒng)的整體圖。圖2是表示圖1所示的電動車輛的構(gòu)成的框圖。圖3是用于更加詳細地說明充放電系統(tǒng)中的充電機構(gòu)的圖。圖4是表示圖3所示的充電用的電力電纜的插頭的圖。圖5是表示由控制導(dǎo)頻電路產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號的波形的圖。圖6是表示導(dǎo)頻信號的占空比和充電用的電力電纜能夠通電的電流的界限 (limit)之間的關(guān)系的圖。圖7是充電時的導(dǎo)頻信號和開關(guān)的時間圖。圖8是用于更加詳細地說明充放電系統(tǒng)中的放電機構(gòu)的圖。圖9是表示圖8所示的供電用的電力電纜的插頭的圖。圖10是表示導(dǎo)頻信號的占空比和供電用的電力電纜能夠通電的電流的界限之間 的關(guān)系的圖。圖11是供電時的導(dǎo)頻信號和開關(guān)的時間圖。圖12是用于說明在實際開始充電控制或供電控制之前的處理的流程圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，對于圖中相同或相當(dāng)部 分標(biāo)注相同附圖標(biāo)記而不重復(fù)其說明。圖1是本發(fā)明的實施方式的充放電系統(tǒng)的整體圖。參照圖1，充放電系統(tǒng)100具備 電動車輛 10、電力電纜 20A(20B)、住宅 30 和 CCID (Charging Circuit Interrupt Device, 充電電路中斷設(shè)備)40A GOB)。電動車輛10為作為搭載蓄電裝置和電動機作為行駛用動力 源的電動車輛，包括例如電動汽車、混合動力車輛和燃料電池車等。電動車輛10構(gòu)成為在 連接于電力電纜20A時能夠從住宅30經(jīng)由電力電纜20A對蓄電裝置充電。另外，電動車輛 10構(gòu)成為在連接于電力電纜20B時能夠從蓄電裝置經(jīng)由電力電纜20B向住宅30供電。電力電纜20A為用于從住宅30對搭載于電動車輛10的蓄電裝置充電的充電用電 纜。另外，電力電纜20A也作為電動車輛10和設(shè)置于電力電纜20A的CCID40A之間的通信介質(zhì)而使用。CCID40A設(shè)置于電力電纜20A。CCID40A經(jīng)由電力電纜20A與電動車輛10進 行通信，向電動車輛10通知電力電纜20A為充電用的電力電纜。另外，CCID40A —邊確認 電動車輛10的狀態(tài)一邊執(zhí)行電力電纜20A內(nèi)的電路的切斷/連接。另外，電動車輛10也可以通過電力電纜20B連接于住宅30。電力電纜20B為用于 從搭載于電動車輛10的蓄電裝置對住宅30供電的供電用電纜。另外，電力電纜20B也作 為電動車輛10和設(shè)置于電力電纜20B的CCID40B之間的通信介質(zhì)而使用。CCID40B設(shè)置于 電力電纜20B。CCID40B經(jīng)由電力電纜20B與電動車輛10進行通信，向電動車輛10通知電 力電纜20B為供電用的電纜。另外，CCID40B —邊確認電動車輛10的狀態(tài)一邊執(zhí)行電力電 纜20B內(nèi)的電路的切斷/連接。圖2是表示圖1所示的電動車輛10的構(gòu)成的框圖。在該圖2中，作為一例示出了 電動車輛10包由混合動力車輛構(gòu)成的情況。參照圖2，電動車輛10包括發(fā)動機110、動力 分配裝置120、電動發(fā)電機130、150、減速器140、驅(qū)動軸160和驅(qū)動輪170。另外，電動車輛 10還包括蓄電裝置180、升壓轉(zhuǎn)換器190、變換器(inverter，逆變器)200、210、AC/DC轉(zhuǎn)換 器 220、接入口 (inlet) 230 和 ECU (Electric Control Unit，電子控制單元)240。發(fā)動機110以及電動發(fā)電機130、150連接于動力分配裝置120。而且，電動車輛 10通過來自發(fā)動機110以及電動發(fā)電機150中的至少一方的驅(qū)動力進行行駛。發(fā)動機110 所產(chǎn)生的動力由動力分配裝置120分配到2條路徑。即，一條是經(jīng)由減速器140向驅(qū)動輪 160傳遞的路徑，另一條是向電動發(fā)電機130傳遞的路徑。電動發(fā)電機130是交流旋轉(zhuǎn)電機，例如是三相交流同步電動機。電動發(fā)電機130使 用由動力分配裝置120分配來的發(fā)動機110的動力來進行發(fā)電。例如，在蓄電裝置180的充 電狀態(tài)(以下也稱為“SOCGtate OfCharge)")變得低于預(yù)確定的值時，發(fā)動機110啟動， 通過電動發(fā)電機130進行發(fā)電。并且，由電動發(fā)電機130發(fā)電所得的電力通過變換器200 從交流變換為直流，由升壓轉(zhuǎn)換器190將其降壓而蓄積于蓄電裝置180。電動發(fā)電機150是交流旋轉(zhuǎn)電機，例如是三相交流同步電動機。電動發(fā)電機150使 用在蓄電裝置180中所蓄積的電力以及由電動發(fā)電機130發(fā)電所得的電力中的至少一方來 產(chǎn)生車輛的驅(qū)動力。而且，電動發(fā)電機150的驅(qū)動力經(jīng)由減速器140被傳遞至驅(qū)動輪160。另外，在車輛的制動時等，使用車輛的動能驅(qū)動電動發(fā)電機150，使電動發(fā)電機 150作為發(fā)電機而工作。由此，電動發(fā)電機150作為將制動能量變換為電力的再生制動器而 工作。并且，由電動發(fā)電機150發(fā)電所得的電力被蓄積于蓄電裝置180。動力分配裝置120包括行星齒輪，該行星齒輪包括太陽輪、小齒輪、行星架和齒 圈。小齒輪與太陽輪以及齒圈嚙合。行星架以能夠自轉(zhuǎn)的方式支撐小齒輪并且連接于發(fā)動 機110的曲軸。太陽輪連接于電動發(fā)電機130的旋轉(zhuǎn)軸。齒圈連接于電動發(fā)電機150的旋 轉(zhuǎn)軸以及減速器140。蓄電裝置180是能夠再充電的直流電源，例如包括鎳氫或鋰離子等的二次電池。 在蓄電裝置180中，除由電動發(fā)電機130、150發(fā)電所得的電力外，還蓄積從住宅30(圖1) 供給并從接入口 230輸入的電力。另外，作為蓄電裝置180，也能采用大容量的電容器。升壓轉(zhuǎn)換器190基于來自E⑶240的控制信號，將提供給變換器200、210的直流電 壓調(diào)整為蓄電裝置180的電壓以上。升壓轉(zhuǎn)換器190例如由升壓斬波電路構(gòu)成。變換器200基于來自ECU240的控制信號，將由電動發(fā)電機130發(fā)電所得的電力變換為直流電力并向升壓轉(zhuǎn)換器190輸出。變換器210基于來自ECU240的控制信號，將從升 壓轉(zhuǎn)換器190供給的電力變換為交流電力并向電動發(fā)電機150輸出。另外，在發(fā)動機110啟 動時，變換器210將從升壓轉(zhuǎn)換器190供給的電力變換為交流電力并向電動發(fā)電機130輸 出。另外，變換器210在車輛的制動時或在下坡等加速度降低時，將由電動發(fā)電機150發(fā)電 所得的電力變換為直流電力并向升壓轉(zhuǎn)換器190輸出。AC/DC轉(zhuǎn)換器220在執(zhí)行從住宅30(圖1)向蓄電裝置180充電的充電模式時，將 經(jīng)由連接于接入口 230的充電用的電力電纜20A (圖1)從住宅30供給的充電電力(交流) 變換為直流而向蓄電裝置180輸出。另外，AC/DC轉(zhuǎn)換器220在執(zhí)行從蓄電裝置180向住 宅30供電的供電模式時，將從蓄電裝置180輸出的電力(直流)變換為交流，向連接于接 入口 230的供電用的電力電纜20B(圖1)輸出。接入口 230是用于將電力電纜20A或20B連接于電動車輛10的接口。接入口 230， 如果連接了電力電纜20A或20B，則向E⑶240通知該情況。另外，接入口 230在連接了充電 用的電力電纜20A時，將從電力電纜20A供給的充電電力向AC/DC轉(zhuǎn)換器220提供。另外， 接入口 230在連接了供電用的電力電纜20B時，將從AC/DC轉(zhuǎn)換器220接受的電力向電力 電纜20B輸出。而且，接入口 230在電力電纜20A(20B)和E⑶240之間傳遞信號。E⑶240生成用于驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器190以及變換器200、210的控制信號，將該生成 的控制信號向升壓轉(zhuǎn)換器190以及變換器200、210輸出。另外，E⑶240在充電模式時，以 使得從接入口 230接受充電電力并對蓄電裝置180充電的方式生成用于驅(qū)動AC/DC轉(zhuǎn)換器 220的控制信號并向AC/DC轉(zhuǎn)換器220輸出。而且，ECU240在供電模式時，以使得從蓄電裝 置180輸出的電流變換為交流并使其向接入口 230輸出的方式生成用于驅(qū)動AC/DC轉(zhuǎn)換器 220的控制信號，將該生成的信號向AC/DC轉(zhuǎn)換器220輸出。圖3是用于更加詳細地說明該充放電系統(tǒng)100中的充電機構(gòu)的圖。參照圖3，在 從住宅30對電動車輛10充電時，電動車輛10和住宅30通過充電用的電力電纜20A連接。 電力電纜20A包括連接器310、插頭320和CCID40A。住宅側(cè)的插頭320A連接于設(shè)置于住 宅30的插座400A。從電源402(例如系統(tǒng)電源)向插座400A供給交流電力。車輛側(cè)的連接器310連接于電動車輛10的接入口 230。在連接器310設(shè)置有限位 開關(guān)312，當(dāng)連接器310連接于接入口 230時，限位開關(guān)312工作。而且，信號電平伴隨限位 開關(guān)312的工作而變化的電纜連接信號PISW輸入到電動車輛10的E⑶M0。CCID40A包括CCID繼電器330、控制導(dǎo)頻電路332A和電源電路340。CCID繼電器 330設(shè)置于電力電纜20A內(nèi)的電力線對，由控制導(dǎo)頻電路332A進行接通/斷開。電源電路 340連接于CCID繼電器330和控制導(dǎo)頻電路332A之間的電力線對。而且，電源電路340將 在插頭320A連接于插座400A時從電源402供給的電力變換為控制導(dǎo)頻電路332A的工作 電力并向控制導(dǎo)頻電路332A輸出?？刂茖?dǎo)頻電路332A經(jīng)由連接器310和接入口 230向車輛的E⑶240輸出導(dǎo)頻信號 CPLT。該導(dǎo)頻信號CPLT為用于向車輛的E⑶240通知電力電纜20A能夠通電的電流界限， 并且基于由E⑶240操作的導(dǎo)頻信號CPLT的電位從E⑶240遠程操作CCID繼電器330的信 號。而且，控制導(dǎo)頻電路332A基于導(dǎo)頻信號CPLT的電位變化來控制CCID繼電器330。控制導(dǎo)頻電路332A包括振蕩器334、電阻元件Rl和電壓傳感器336。振蕩器334 從電源電路340接受電力而工作。并且，振蕩器334在由電壓傳感器336檢測到的導(dǎo)頻信號CPLT的電位在規(guī)定的電位Vl (例如12V)附近時輸出非振蕩的信號，如果導(dǎo)頻信號CPLT 的電位從Vl下降，則輸出以規(guī)定的頻率(例如IkHz)以及占空因數(shù)(duty circle)進行振 蕩的信號。另外，導(dǎo)頻信號CPLT的電位，如后所述，通過由E⑶240的電阻電路380切換電 阻值而被操作。另外，占空因數(shù)是基于電力電纜20A能夠通電的電流界限而設(shè)定的。而且， 如果導(dǎo)頻信號CPLT的電位降低至規(guī)定的電位V3(例如6V)附近，則控制導(dǎo)頻電路332A使 CCID繼電器330接通。另一方面，在車輛側(cè)，在接入口 230和AC/DC轉(zhuǎn)換器220 (圖2)之間的電力線上設(shè) 置有DFR(Dead Front Relay,固定面板繼電器)350和LC濾波器360。DFR350是用于進行 接入口 230和AC/DC轉(zhuǎn)換器220的電連接/電切斷的繼電器，由來自E⑶240的控制信號進 行接通/斷開。即，在執(zhí)行從住宅30向蓄電裝置180充電的充電模式時，DFR350接通，接 入口 230與AC/DC轉(zhuǎn)換器220電連接。LC濾波器360設(shè)置在DFR350和接入口 230之間，防 止與AC/DC轉(zhuǎn)換器220的開關(guān)工作相應(yīng)而產(chǎn)生的高頻的噪音向電力電纜20A輸出。電壓傳感器370在充電模式時，檢測電源402的電壓VAC，向E⑶240輸出該檢測 值。電流傳感器372在充電模式時，檢測從電源402供給的電流IAC，向ECU240輸出該檢測 值。ECU240包括電阻電路380、輸入緩沖器382,384和CPU(ControlProcessing Unit, 中央處理單元)386。電阻電路380包括下拉電阻R2、R3和開關(guān)SW1、SW2。下拉電阻R2以 及開關(guān)SW1，串聯(lián)連接于對導(dǎo)頻信號CPLT進行通信的控制導(dǎo)頻線Ll和車輛地線388之間。 下拉電阻R3以及開關(guān)SW2也串聯(lián)連接于控制導(dǎo)頻線Ll和車輛地線388之間。并且，開關(guān) SffU SW2根據(jù)來自CPU386的控制信號而接通/斷開。由該電阻電路380操作導(dǎo)頻信號CPLT的電位。具體而言，當(dāng)連接器310連接于接 入口 230時，由CPU386接通開關(guān)SW1，電阻電路380通過下拉電阻R2使導(dǎo)頻信號CPLT的電 位降低至規(guī)定的電位V2(例如9V)。并且，當(dāng)在車輛中充電準(zhǔn)備完成時，由CPU386接通開關(guān) Sff2,電阻電路380通過下拉電阻R2、R3使導(dǎo)頻信號CPLT的電位降低至規(guī)定的電位V3。這 樣，通過使用電阻電路380操作導(dǎo)頻信號CPLT的電位，能夠從E⑶240遠程操作CCID40A的 CCID繼電器330。輸入緩沖器382接收控制導(dǎo)頻線Ll的導(dǎo)頻信號CPLT，并向CPU386輸出該接收到 的導(dǎo)頻信號CPLT。輸入緩沖器384從連接于連接器310的限位開關(guān)312的信號線L3接收 電纜連接信號PISW，并向CPU386輸出該接收到的電纜連接信號PISW。另外，由E⑶240對信號線L3施加電壓，當(dāng)連接器310連接于接入口 230時，通過 使限位開關(guān)312接通，信號線L3的電位變?yōu)榻拥仉娖健＜?，電纜連接信號PISW是在連接器 310連接于接入口 230時變?yōu)長(邏輯低)電平、在非連接時變?yōu)镠(邏輯高)電平的信號。CPU386基于電纜連接信號PISW和導(dǎo)頻信號CPLT判定電源402與車輛的連接。具 體而言，CPU386基于從輸入緩沖器384接收的電纜連接信號PISW檢測接入口 230與連接 器310的連接，基于從輸入緩沖器382接收的導(dǎo)頻信號CPLT的有無輸入來檢測插頭320A 與插座400A的連接。CPU386在基于電纜連接信號PISW檢測到接入口 230和連接器310連接時，接通 開關(guān)SW1。由此，導(dǎo)頻信號CPLT的電位從Vl開始下降，從而使導(dǎo)頻信號CPLT振蕩，CPU386 基于導(dǎo)頻信號CPLT的占空因數(shù)，檢測能夠從電力電纜20A受電的電流的界限。
當(dāng)檢測到能夠從電力電纜20A受電的電流的界限、蓄電裝置180的充電準(zhǔn)備完成 時，CPU386接通開關(guān)SW2。由此，導(dǎo)頻信號CPLT的電位下降至V3，在CCID40A中CCID繼電 器330被接通。此后，CPU386接通DFR350。由此，來自電源402的電力被提供到AC/DC轉(zhuǎn) 換器220 (圖2)，基于由電壓傳感器370檢測到的電壓VAC以及由電流傳感器372檢測到的 電流IAC，通過CPU386執(zhí)行蓄電裝置180的充電控制。圖4是表示圖3所示的充電用的電力電纜20A的插頭320A的圖。參照圖4，設(shè)置 于該充電用的電力電纜20A的插頭320A由公型插頭構(gòu)成。即，通過將插頭320A插入住宅 30的插座400A (圖3)中，從而將電力電纜20A連接于住宅30。圖5是表示由控制導(dǎo)頻電路332A產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號CPLT的波形的圖。參照圖5， 導(dǎo)頻信號CPLT按規(guī)定的周期T振蕩。這里，基于能夠通過電力電纜20A從住宅30向車輛 供給的電流(電流界限)，設(shè)定導(dǎo)頻信號CPLT的脈沖寬度Ton。而且，根據(jù)由脈沖寬度Ton 相對于周期T之比表示的占空比，從控制導(dǎo)頻電路332A向車輛的E⑶240通知電力電纜20A 的電流界限。另外，電流界限根據(jù)每種電力電纜而確定，若電力電纜的種類不同則電流界限也 不同，所以導(dǎo)頻信號CPLT的占空比也不同。而且，車輛的E⑶M0，通過經(jīng)由控制導(dǎo)頻線接收 從設(shè)置于電力電纜20A的控制導(dǎo)頻電路332A發(fā)送的導(dǎo)頻信號CPLT，并檢測該接收到的導(dǎo)頻 信號CPLT的占空比，從而能夠檢測能夠從電力電纜20A受電的電流的界限。圖6是表示導(dǎo)頻信號CPLT的占空比和充電用的電力電纜20A能夠通電的電流的 界限之間的關(guān)系的圖。參照圖6，與電力電纜20A的電流界限相應(yīng)地，導(dǎo)頻信號CPLT的占空 比不同。而且，在電動車輛10的CPU386中，通過檢測從CCID40A發(fā)送來的導(dǎo)頻信號CPLT 的占空比，從而能夠在電動車輛10中檢測電力電纜20A的電流界限。圖7是充電時的導(dǎo)頻信號CPLT以及開關(guān)SW1、SW2的時間圖。參照圖7，在時刻tl， 當(dāng)電力電纜20A的插頭320A連接于住宅30側(cè)的插座400A時，控制導(dǎo)頻電路332A從電源 402接受電力并產(chǎn)生導(dǎo)頻信號CPLT。另外，在該時刻，電力電纜20A的連接器310沒有連接于車輛側(cè)的接入口 230，導(dǎo)頻 信號CPLT的電位為Vl (例如12V)，導(dǎo)頻信號CPLT處于非振蕩狀態(tài)。在時刻t2，如果連接器310連接于接入口 230，則由于電阻電路380的下拉電阻R2 而使導(dǎo)頻信號CPLT的電位下降至V2 (例如9V)。于是，在時刻t3，控制導(dǎo)頻電路332A使導(dǎo) 頻信號CPLT振蕩。然后，當(dāng)在車輛的CPU386中基于導(dǎo)頻信號CPLT的占空比檢測到電力電 纜20A的電流界限、充電控制的準(zhǔn)備完成時，在時刻t4，由CPU386接通開關(guān)SW2。于是，由 于電阻電路380的下拉電阻R3使導(dǎo)頻信號CPLT的電位進一步下降至V3 (例如6V)。而且，在導(dǎo)頻信號CPLT的電位下降至V3時，由控制導(dǎo)頻電路332A接通CCID40A 的CCID繼電器330。此后，在車輛中接通DFR350，并執(zhí)行從電源402向蓄電裝置180的充 H1^ ο圖8是用于更加詳細地說明該充放電系統(tǒng)100中的放電機構(gòu)的圖。參照圖8，在 從電動車輛10向住宅30供電時，電動車輛10和住宅30通過供電用的電力電纜20B連接。 電力電纜20B包括連接器310、插頭320B和CCID40B。車輛側(cè)的連接器310與充電用的電 力電纜20A通用化。住宅側(cè)的插頭320B，如后所述，其形狀與充電用的電力電纜20A不同。 插頭320B連接于設(shè)置于住宅30的插座400B。在插座400B連接有住宅30內(nèi)的電負載404。
CCID40B，在圖3所示的充電用的電力電纜20A中的CCID40A的構(gòu)成中還包括蓄電 部342，并代替控制導(dǎo)頻電路332A而包括控制導(dǎo)頻電路332B。電源電路340連接于連接器 310和CCID繼電器330之間的電力線對。而且，電源電路340將在連接器310連接于電動 車輛10的接入口 230時從電動車輛10供給的電力變換為控制導(dǎo)頻電路332B的工作電力 并將其向蓄電部342輸出。蓄電部342在連接器310連接于接入口 230時，通過從電動車輛10供給的電力而 被供電。即，從電動車輛10向住宅30的電負載404供電時，不能從住宅30側(cè)確?？刂茖?dǎo) 頻電路332B的工作電力。因此，在電力電纜20B的上次使用時利用來自電動車輛10的供 電電力對蓄電部342充電，并確保在電動車輛10開始供電之前的控制導(dǎo)頻電路332B的工 作電力?？刂茖?dǎo)頻電路332B的構(gòu)成與CCID40A中的控制導(dǎo)頻電路332A —樣，但是控制導(dǎo) 頻電路332B能夠以區(qū)分于控制導(dǎo)頻電路332A所產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號CPLT的方式生成導(dǎo)頻信 號CPLT。例如，控制導(dǎo)頻電路332B生成與控制導(dǎo)頻電路332A所生成的導(dǎo)頻信號CPLT電 位不同的導(dǎo)頻信號CPLT。具體而言，控制導(dǎo)頻電路332B生成包括與控制導(dǎo)頻電路332A所 產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號CPLT的可得電位Vl V3分別對應(yīng)的電位V4 V6(V4 Φ VI、V5 Φ V2、 V6 Φ V3)的導(dǎo)頻信號CPLT。另外，為了在控制導(dǎo)頻電路332A所生成的導(dǎo)頻信號CPLT和控制導(dǎo)頻電路332B所 生成的導(dǎo)頻信號CPLT中設(shè)置電位差，可以在控制導(dǎo)頻電路332A和控制導(dǎo)頻電路332B中使 振蕩器334的輸出電位不同，也可以在電阻元件Rl的電阻值上設(shè)置差異。另一方面，在車輛側(cè)，當(dāng)連接器310連接于接入口 230時，由CPU386接通開關(guān)SW1， 電阻電路380通過下拉電阻R2使導(dǎo)頻信號CPLT的電位從V4下降至V5。接著，當(dāng)在車輛 中供電準(zhǔn)備完成時，由CPU386接通開關(guān)SW2，電阻電路380通過下拉電阻R2、R3使導(dǎo)頻信 號CPLT的電位下降至規(guī)定的電位V6。這樣，在從電動車輛10向住宅30的電負載404供電 時，也使用電阻電路380來操作導(dǎo)頻信號CPLT的電位，由E⑶240遠程操作CCID40B的CCID 繼電器330。而且，CPU386，基于由電壓傳感器370檢測到的電壓VAC和由電流傳感器372檢測 到的電力IAC，執(zhí)行從蓄電裝置180向住宅30的電負載404的供電控制。圖9是表示圖8所示的供電用的電力電纜20B的插頭320B的圖。參照圖9，設(shè)置 于該供電用的電力電纜20B的插頭320B由母型插頭構(gòu)成。與充電用的電力電纜20A的插 頭320A不同而將插頭320B設(shè)為母型是為了使插頭320B成為電力的輸出端子。圖10是表示導(dǎo)頻信號CPLT的占空比和供電用的電力電纜20B能夠通電的電流的 界限之間的關(guān)系的圖。參照圖10，導(dǎo)頻信號CPLT的占空比，被分割為與在充電用的電力電 纜20A中所使用的區(qū)域(dl d7)不同的區(qū)域(d7 d9)。與充電用的電力電纜20A同樣 地，與電力電纜20B的電流界限相應(yīng)地，導(dǎo)頻信號CPLT的占空比不同。而且，在電動車輛10 的CPU386中，通過檢測從CCID40B發(fā)送來的導(dǎo)頻信號CPLT的占空比，從而能夠在電動車輛 10中檢測電力電纜20B的電流界限。圖11是供電時的導(dǎo)頻信號CPLT以及開關(guān)SW1、SW2的時間圖。參照圖11，在時刻 tl，當(dāng)連接器310連接于接入口 230時，由于電阻電路380的下拉電阻R2而使導(dǎo)頻信號CPLT 的電位從V4下降至V5。于是，在時刻t2，CCID40B的控制導(dǎo)頻電路332B使導(dǎo)頻信號CPLT振蕩。然后，當(dāng)在車輛的CPU386中基于導(dǎo)頻信號CPLT的占空比檢測到電力電纜20B的電 流界限、供電控制的準(zhǔn)備完成時，在時刻t3，由CPU386接通開關(guān)SW2。于是，由于電阻電路 380的下拉電阻R3使導(dǎo)頻信號CPLT的電位進一步下降至V6。而且，當(dāng)導(dǎo)頻信號CPLT的電位下降至V6時，由控制導(dǎo)頻電路332B接通CCID40B 的CCID繼電器330。此后，在車輛中接通DFR350，執(zhí)行從蓄電裝置180向住宅30的電負載 404的供電。圖12是用于說明實際開始充電控制或供電控制之前的處理的流程圖。參照圖12， 當(dāng)由用戶將電力電纜20A連接于住宅30的插座400A或者將電力電纜20B連接于住宅30 的插座400B時(步驟S10)，在電力電纜側(cè)執(zhí)行CCID繼電器330的熔接檢查(步驟S20)。 另外，在充電用的電力電纜20A中，使用通過將插頭320A連接于插座400A而從電源402供 給的電力來進行工作，在供電用的電力電纜20B中，使用蓄積于CCID40B的蓄電部342中的 電力來進行工作。另外，在該時刻，僅進行CCID繼電器330的熔接檢查，CCID繼電器330并 不被驅(qū)動(斷開狀態(tài))。接下來，當(dāng)由用戶將電力電纜20A或20B的連接器310連接于電動車輛10的接入 口 230時(步驟S30)，電動車輛10的E⑶240基于電纜連接信號PISW檢測電力電纜的連接 (步驟S40中是)。接著，當(dāng)檢測到電力電纜的連接時，ECU240基于導(dǎo)頻信號CPLT的電位 來確定車輛的控制模式(步驟S50)。具體而言，如果導(dǎo)頻信號CPLT的電位為VI，則ECUMO 將控制模式設(shè)為充電模式，如果導(dǎo)頻信號CPLT的電位為V4，則ECU240將控制模式設(shè)為供電 模式。接下來，E⑶240執(zhí)行CCID繼電器330的熔接檢查(步驟S60)。另外，沒有特別進 行圖示，但是當(dāng)判定為CCID繼電器330已熔接時，E⑶240輸出警告并結(jié)束處理。接下來， ECU240執(zhí)行DFR350的熔接檢查處理(步驟S70)。另外，沒有特別進行圖示，但是在判定為 DFR350已熔接的情況下，E⑶240也輸出警告并結(jié)束處理。當(dāng)DFR熔接檢查結(jié)束時，ECU240使DFR350接通(步驟S80)。然后，當(dāng)DFR350接 通時，E⑶240使用導(dǎo)頻信號CPLT向電力電纜的控制導(dǎo)頻電路332A(或者332B)通知CCID 繼電器330的接通指令，由控制導(dǎo)頻電路332A(或者332B)接通電力電纜的CCID繼電器 330 (步驟 S90)。此后，基于來自電壓傳感器370的電壓VAC以及來自電流傳感器372的電流IAC 的各檢測值，與控制模式相應(yīng)地，實際執(zhí)行從電源402向蓄電裝置180的充電或者從蓄電裝 置180向住宅30的電負載404的供電(步驟S100)。如上所述，在該實施方式中，控制導(dǎo)頻電路332A、332B生成導(dǎo)頻信號CPLT，并將該 生成的導(dǎo)頻信號CPLT向電動車輛10的E⑶240發(fā)送。這里，控制導(dǎo)頻電路332A、332B以能 夠區(qū)分電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式生成導(dǎo)頻信號CPLT。具體而言，具有 公型插頭320A的電力電纜20A的控制導(dǎo)頻電路332A，生成能夠在車輛側(cè)將電力電纜識別 為充電用的電力電纜的導(dǎo)頻信號CPLT，具有母型插頭320B的電力電纜20B的控制導(dǎo)頻電 路332B，生成能夠在車輛側(cè)將電力電纜識別為供電用的電力電纜的導(dǎo)頻信號CPLT。而且， 電動車輛10的ECUM0，按照從控制導(dǎo)頻電路332A、332B提供的導(dǎo)頻信號CPLT，在充電模式 以及供電模式中的任一模式下控制AC/DC轉(zhuǎn)換器220，因此使用導(dǎo)頻信號CPLT在車輛中執(zhí) 行充電模式和供電模式的切換。
因此，根據(jù)本實施方式，能夠不另行設(shè)置通信用天線而從車輛外部設(shè)定充電控制 和供電控制的切換。另外，根據(jù)本實施方式，使用導(dǎo)頻信號CPLT對車輛通知關(guān)于充電模式/ 供電模式的信息，所以能夠在電力電纜20A或20B的連接之后迅速地開始充電控制或供電 控制。另外，在上述的實施方式中，設(shè)為了能夠通過使導(dǎo)頻信號CPLT的電位不同，區(qū)分 控制導(dǎo)頻電路332A所生成的導(dǎo)頻信號CPLT和控制導(dǎo)頻電路332B所生成的導(dǎo)頻信號CPLT， 但是也可以設(shè)為能夠通過使信號的占空比不同，區(qū)分控制導(dǎo)頻電路332A所生成的導(dǎo)頻信 號CPLT和控制導(dǎo)頻電路332B所生成的導(dǎo)頻信號CPLT。另外，在上文中，分別構(gòu)成了充電用的電力電纜20A和供電用的電力電纜20B，但 是也可以不按照充電用和供電用來區(qū)分電力電纜，而是例如在CCID等中設(shè)置充電/供電切 換開關(guān)而切換用途。此時，也可以通過與切換開關(guān)相應(yīng)地切換導(dǎo)頻信號CPLT的電位和/或 占空比，從而能夠以充電和供電進行區(qū)分的方式生成導(dǎo)頻信號CPLT。另外，在上文中，設(shè)為了電動車輛10能夠使用AC/DC轉(zhuǎn)換器220在蓄電裝置180 和住宅30之間授受電力，但是也可以不設(shè)置專用的轉(zhuǎn)換器，而是通過將來自接入口 230的 電力線對分別連接于電動發(fā)電機130、150的中性點，由變換器200、210調(diào)整中性點之間的 電壓，從而能夠在電動車輛10和住宅30之間授受電力。另外，在上文中，將電動車輛10設(shè)為了搭載發(fā)動機和電動發(fā)電機作為行駛用的動 力源的混合動力車輛，但是本發(fā)明的適用范圍不限定于混合動力車輛，也包括沒有搭載發(fā) 動機的電動汽車和搭載了燃料電池作為直流電源的燃料電池車等。另外，在上文中，AD/DC轉(zhuǎn)換器220與本發(fā)明中的“電力變換裝置”對應(yīng)，E⑶240與 本發(fā)明中的“控制裝置”對應(yīng)。另外，控制導(dǎo)頻電路332A、332B與本發(fā)明中的“信號生成電 路”對應(yīng)。應(yīng)該認為，本次所公開的實施方式在所有方面都是例示的而非限定性的。本發(fā)明 的范圍不由上述的實施方式的說明而由權(quán)利要求表示，包括與權(quán)利要求等同的意思以及范 圍內(nèi)所進行的全部的變更。附圖標(biāo)記的說明10 電動車輛 20A、20B 電力電纜 30 住宅40A.40B CCID 110 發(fā)動機 120 動力分配裝置130、150 電動發(fā)電機 140 減速器 160 驅(qū)動軸170驅(qū)動輪180蓄電裝置 190升壓轉(zhuǎn)換器200、210 變換器 220 AC/DC 轉(zhuǎn)換器 230 接入口MOECU 310 連接器 312 限位開關(guān)320A.320B 插頭 330CCID繼電器 332A、332B控制導(dǎo)頻電路334振蕩器336、370 電壓傳感器340 電源電路342 蓄電部 350 DFR 360 LC濾波器 372 電流傳感器380 電阻電路 382、384 輸入緩沖器 386 CPU388 車輛地線 400A、400B 插座 402 電源404 電負載Rl 電阻元件R2、R3 下拉電阻SffU SW2開關(guān)Ll控制導(dǎo)頻線L3信號線。
權(quán)利要求
1.一種車輛的充放電系統(tǒng)，其能夠從車輛外部的電源(40 對搭載于車輛(10)的蓄電 裝置(180)充電、且能夠從所述蓄電裝置向所述電源或車輛外部的電負載(404)供電，該充 放電系統(tǒng)具有電力變換裝置O20)，其構(gòu)成為能夠在充電模式和供電模式的任一模式下進行工作，所 述充電模式是對從所述電源供給的電力進行電壓變換并對所述蓄電裝置充電的模式，所述 供電模式是對從所述蓄電裝置輸出的電力進行電壓變換并向所述電源或所述電負載供給 的模式；控制裝置O40)，其搭載于所述車輛，在所述充電模式和所述供電模式的任一模式下控 制所述電力變換裝置；和信號生成電路(332A、332B)，其設(shè)置在所述車輛的外部，生成控制信號(CPLT)，并將該 生成的控制信號向所述控制裝置發(fā)送，所述控制信號是基于能夠經(jīng)由電力電纜(20A、20B) 授受的電流的大小進行脈沖寬度調(diào)制的信號，所述電力電纜(20A、20B)電連接所述電源與 所述車輛、或所述電負載與所述車輛，所述信號生成電路，以能夠區(qū)分所述電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式生 成所述控制信號，所述控制裝置，按照從所述信號生成電路提供的所述控制信號，在所述充電模式和所 述供電模式的任一模式下控制所述電力變換裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電系統(tǒng)，其中，所述電力電纜包括用于將該電力電纜連接于所述電源或所述電負載的插頭(320A、 320B)，所述信號生成電路，基于所述插頭的形狀，以能夠區(qū)分所述電力電纜是充電用電纜還 是供電用電纜的方式生成所述控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電系統(tǒng)，其中，在所述插頭的形狀為公型時，所述信號生成電路將所述電力電纜作為充電用電纜而生 成所述控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充放電系統(tǒng)，其中，在所述插頭的形狀為母型時，所述信號生成電路將所述電力電纜作為供電用電纜而生 成所述控制信號。
5.一種電動車輛，其能夠從車輛外部的電源(40 對蓄電裝置(180)充電、且能夠從所 述蓄電裝置向所述電源或車輛外部的電負載(404)供電，所述蓄電裝置(180)能夠向行駛 用的電動機(150)供給電力，該電動車輛具有電力變換裝置O20)，其構(gòu)成為能夠在充電模式和供電模式的任一模式下進行工作，所 述充電模式是對從所述電源供給的電力進行電壓變換并對所述蓄電裝置充電的模式，所述 供電模式是對從所述蓄電裝置輸出的電力進行電壓變換并向所述電源或所述電負載供給 的模式；和控制裝置040)，其按照從車輛外部提供的控制信號(CPLT)，在所述充電模式和所述 供電模式的任一模式下控制所述電力變換裝置，所述控制信號，是基于能夠經(jīng)由電力電纜(20A、20B)授受的電流的大小被進行脈沖寬 度調(diào)制、且以能夠區(qū)分所述電力電纜是充電用電纜還是供電用電纜的方式而生成的信號，所述電力電纜O0A、20B)電連接所述電源與該電動車輛、或所述電負載與該電動車輛。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動車輛，其中，所述電力電纜包括用于將該電力電纜連接于所述電源或所述電負載的插頭(320Α、 320Β)，所述控制信號為基于所述插頭的形狀以能夠區(qū)分所述電力電纜是充電用電纜還是供 電用電纜的方式而生成的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動車輛，其中，在所述插頭的形狀為公型時，所述控制信號是將所述電力電纜作為充電用電纜而生成 的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動車輛，其中，在所述插頭的形狀為母型時，所述控制信號是將所述電力電纜作為供電用電纜而生成 的信號。
全文摘要
具有公型插頭(320A)的電力電纜(20A)的控制導(dǎo)頻電路(332A)，生成能夠在車輛側(cè)將電力電纜識別為充電用的電力電纜的導(dǎo)頻信號(CPLT)。另一方面，具有沒有圖示的母型插頭的電力電纜的控制導(dǎo)頻電路，生成能夠在車輛側(cè)將電力電纜識別為供電用的電力電纜的導(dǎo)頻信號(CPLT)。車輛的ECU(240)，按照導(dǎo)頻信號(CPLT)在充電模式和供電模式的任一模式下控制AC/DC轉(zhuǎn)換器。
文檔編號H02J7/00GK102106056SQ20098012851
公開日2011年6月22日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者市川真士, 石川哲浩 申請人:豐田自動車株式會社