充放电系统以及电动车辆的制作方法

专利名称：充放电系统以及电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及充放电系统以及电动车辆，尤其涉及能够从车辆外部的电源对搭载于 车辆的行驶用的蓄电装置进行充电、且能够从蓄电装置向车辆外部的电源或者车辆外部的 电负载进行供电的电动车辆的充放电系统。
背景技术：
日本特开2001-8380号公报(专利文献1)公开了在电动汽车的电池和住宅之间 能够相互进行电力传递的电力管理系统。在该电力管理系统中，在住宅侧的主控制器中判 断设为充电模式还是设为放电模式，从住宅侧的充放电控制器经由通信用天线向车辆侧的 电池控制器发送充放电控制信号。而且，在车辆中，基于经由通信用天线接收到的充放电控 制信号，执行充电控制或放电控制(参照专利文献1)。另外，对于上述那样的能够从住宅对电池充电的电动汽车的规格，在美国由“SAE 电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric Vehicle ConductiveCharge Coupler) ”(非专利 文献1)制定，在日本由“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自動車用二、乂” r ^ 7充電〉^ r A—般要求事項)”(非专利文献2)制定。在该“SAE 电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric Vehicle ConductiveCharge Coupler)”以及“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自動車用二、巧“八 ^充電〉^ r A—般要求事項)”中，作为一例规定了关于控制导频的规格。控制导频被 定义为经由车辆侧的控制电路对从内部布线向车辆供给电力的EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment，电动车辆供电设备)的控制电路与车辆的接地部进行连接的控制线，基 于经由该控制线进行通信的导频信号，判断充电电缆的连接状态和/或能否从电源向车辆 供给电力、EVSE的额定电流等。专利文献1 日本特开2001-8380号公报专利文献2 日本特开平11-18307号公报专利文献3 日本特开平3-273827号公报非专利文献1 :SAE电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric VehicleConductive Charge Coupler)，SAEJ1772,国际汽车工程师学会(SAEInternational), 2001 年 11 月非专利文献2 “日本电动车辆协会规格电动汽车用传导充电系统一般要求事项 (日本電動車両協会規格電気自動車用二、巧"八7充電〉% f A—般要求事項)”，财 团法人日本电动车辆协会(財団法人日本電動車両協会)，2001年3月四日

发明内容
在上述日本特开2001-8380号公报所公开的电力管理系统中，从住宅侧的充放电 控制器经由通信用天线向车辆侧的电池控制器发送充放电控制信号，基于该充放电信号在 车辆中执行充电控制以及放电控制的切换。但是，另行设置这样的通信用天线会导致系统 的高成本化和/或控制装置的复杂化。
因此，本发明的目的在于提供一种能够不另行设置通信用天线而从车辆外部设定 充电控制和放电控制的切换的充放电系统。另外，本发明的其他目的在于提供一种能够不另行设置通信用天线而从车辆外部 设定充电控制和放电控制的切换的电动车辆。根据本发明，一种车辆的充放电系统，其能够从车辆外部的电源对搭载于车辆的 蓄电装置充电、且能够从蓄电装置向车辆外部的电源或车辆外部的电负载供电，该充放电 系统具有电力变换装置、控制装置以及信号生成电路。电力变换装置构成为能够在充电模 式和供电模式的任一模式下进行工作，所述充电模式是对从车辆外部的电源供给的电力进 行电压变换并对蓄电装置充电的模式，所述供电模式是对从蓄电装置输出的电力进行电压 变换并向车辆外部的电源或电负载供给的模式。控制装置搭载于车辆，在充电模式和供电 模式的任一模式下控制电力变换装置。信号生成电路设置在车辆的外部，生成控制信号 (导频信号)，并将该生成的控制信号向控制装置发送，所述控制信号是基于能够经由电力 电缆授受的电流的大小进行脉冲宽度调制的信号，所述电力电缆电连接车辆外部的电源与 车辆、或车辆外部的电负载与车辆。在此，信号生成电路以能够区分电力电缆是充电用电缆 还是供电用电缆的方式生成控制信号。并且，控制装置按照从信号生成电路提供的控制信 号，在充电模式和供电模式的任一模式下控制电力变换装置。优选，电力电缆包括用于将该电力电缆连接于车辆外部的电源或电负载的插头。 信号生成电路基于插头的形状，以能够区分电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式 生成控制信号(导频信号)。更加优选，在插头的形状为公型时，信号生成电路将电力电缆作为充电用电缆而 生成控制信号。另外，更加优选，在插头的形状为母型时，信号生成电路将电力电缆作为供电用电 缆而生成控制信号。另外，根据本发明，一种电动车辆，其能够从车辆外部的电源对蓄电装置充电、且 能够从蓄电装置向车辆外部的电源或车辆外部的电负载供电，所述蓄电装置能够向行驶用 的电动机供给电力，该电动车辆具有电力变换装置和控制装置。电力变换装置构成为能够 在充电模式和供电模式的任一模式下进行工作，所述充电模式是对从车辆外部的电源供给 的电力进行电压变换并对蓄电装置充电的模式，所述供电模式是对从蓄电装置输出的电力 进行电压变换并向车辆外部的电源或电负载供给的模式。控制装置按照从车辆外部提供的 控制信号(导频信号)，在充电模式和供电模式的任一模式下控制电力变换装置。控制信 号(导频信号)是基于能够经由电力电缆授受的电流的大小被进行脉冲宽度调制、且以能 够区分电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式而生成的信号，所述电力电缆电连接 车辆外部的电源与该电动车辆、或车辆外部的电负载与该电动车辆。优选，电力电缆包括用于将该电力电缆连接于车辆外部的电源或电负载的插头。 控制信号(导频信号)为基于插头的形状以能够区分电力电缆是充电用电缆还是供电用电 缆的方式而生成的信号。更加优选，在插头的形状为公型时，控制信号是将电力电缆作为充电用电缆而生 成的信号。另外，更加优选，在插头的形状为母型时，控制信号是将电力电缆作为供电用电缆而生成的信号。在该发明中，信号生成电路生成基于能够经由电力电缆授受的电流的大小而进行 脉冲宽度调制的控制信号(导频信号)，将该生成的控制信号向控制装置发送。在此，信号 生成电路以能够区分电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式生成上述控制信号，控 制装置按照从信号生成电路提供的控制信号，在充电模式和供电模式中的任一模式下控制 电力变换装置，因此使用通过信号生成电路生成的控制信号(导频信号)，在车辆中执行充 电模式和供电模式的切换。因此，根据本发明，能够不另行设置通信用天线而从车辆外部设定充电控制以及 放电控制的切换。另外，根据本发明，使用控制信号同时将关于能够经由电力电缆授受的电 流的大小的信息和关于充电/供电模式的信息通知给车辆，因此能够在电力电缆的连接之 后，迅速开始充电控制或放电控制。


图1是本发明的实施方式的充放电系统的整体图。图2是表示图1所示的电动车辆的构成的框图。图3是用于更加详细地说明充放电系统中的充电机构的图。图4是表示图3所示的充电用的电力电缆的插头的图。图5是表示由控制导频电路产生的导频信号的波形的图。图6是表示导频信号的占空比和充电用的电力电缆能够通电的电流的界限 (limit)之间的关系的图。图7是充电时的导频信号和开关的时间图。图8是用于更加详细地说明充放电系统中的放电机构的图。图9是表示图8所示的供电用的电力电缆的插头的图。图10是表示导频信号的占空比和供电用的电力电缆能够通电的电流的界限之间 的关系的图。图11是供电时的导频信号和开关的时间图。图12是用于说明在实际开始充电控制或供电控制之前的处理的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于图中相同或相当部 分标注相同附图标记而不重复其说明。图1是本发明的实施方式的充放电系统的整体图。参照图1，充放电系统100具备 电动车辆 10、电力电缆 20A(20B)、住宅 30 和 CCID (Charging Circuit Interrupt Device, 充电电路中断设备)40A GOB)。电动车辆10为作为搭载蓄电装置和电动机作为行驶用动力 源的电动车辆，包括例如电动汽车、混合动力车辆和燃料电池车等。电动车辆10构成为在 连接于电力电缆20A时能够从住宅30经由电力电缆20A对蓄电装置充电。另外，电动车辆 10构成为在连接于电力电缆20B时能够从蓄电装置经由电力电缆20B向住宅30供电。电力电缆20A为用于从住宅30对搭载于电动车辆10的蓄电装置充电的充电用电 缆。另外，电力电缆20A也作为电动车辆10和设置于电力电缆20A的CCID40A之间的通信介质而使用。CCID40A设置于电力电缆20A。CCID40A经由电力电缆20A与电动车辆10进 行通信，向电动车辆10通知电力电缆20A为充电用的电力电缆。另外，CCID40A —边确认 电动车辆10的状态一边执行电力电缆20A内的电路的切断/连接。另外，电动车辆10也可以通过电力电缆20B连接于住宅30。电力电缆20B为用于 从搭载于电动车辆10的蓄电装置对住宅30供电的供电用电缆。另外，电力电缆20B也作 为电动车辆10和设置于电力电缆20B的CCID40B之间的通信介质而使用。CCID40B设置于 电力电缆20B。CCID40B经由电力电缆20B与电动车辆10进行通信，向电动车辆10通知电 力电缆20B为供电用的电缆。另外，CCID40B —边确认电动车辆10的状态一边执行电力电 缆20B内的电路的切断/连接。图2是表示图1所示的电动车辆10的构成的框图。在该图2中，作为一例示出了 电动车辆10包由混合动力车辆构成的情况。参照图2，电动车辆10包括发动机110、动力 分配装置120、电动发电机130、150、减速器140、驱动轴160和驱动轮170。另外，电动车辆 10还包括蓄电装置180、升压转换器190、变换器(inverter，逆变器)200、210、AC/DC转换 器 220、接入口 (inlet) 230 和 ECU (Electric Control Unit，电子控制单元)240。发动机110以及电动发电机130、150连接于动力分配装置120。而且，电动车辆 10通过来自发动机110以及电动发电机150中的至少一方的驱动力进行行驶。发动机110 所产生的动力由动力分配装置120分配到2条路径。即，一条是经由减速器140向驱动轮 160传递的路径，另一条是向电动发电机130传递的路径。电动发电机130是交流旋转电机，例如是三相交流同步电动机。电动发电机130使 用由动力分配装置120分配来的发动机110的动力来进行发电。例如，在蓄电装置180的充 电状态(以下也称为“SOCGtate OfCharge)")变得低于预确定的值时，发动机110启动， 通过电动发电机130进行发电。并且，由电动发电机130发电所得的电力通过变换器200 从交流变换为直流，由升压转换器190将其降压而蓄积于蓄电装置180。电动发电机150是交流旋转电机，例如是三相交流同步电动机。电动发电机150使 用在蓄电装置180中所蓄积的电力以及由电动发电机130发电所得的电力中的至少一方来 产生车辆的驱动力。而且，电动发电机150的驱动力经由减速器140被传递至驱动轮160。另外，在车辆的制动时等，使用车辆的动能驱动电动发电机150，使电动发电机 150作为发电机而工作。由此，电动发电机150作为将制动能量变换为电力的再生制动器而 工作。并且，由电动发电机150发电所得的电力被蓄积于蓄电装置180。动力分配装置120包括行星齿轮，该行星齿轮包括太阳轮、小齿轮、行星架和齿 圈。小齿轮与太阳轮以及齿圈啮合。行星架以能够自转的方式支撑小齿轮并且连接于发动 机110的曲轴。太阳轮连接于电动发电机130的旋转轴。齿圈连接于电动发电机150的旋 转轴以及减速器140。蓄电装置180是能够再充电的直流电源，例如包括镍氢或锂离子等的二次电池。 在蓄电装置180中，除由电动发电机130、150发电所得的电力外，还蓄积从住宅30(图1) 供给并从接入口 230输入的电力。另外，作为蓄电装置180，也能采用大容量的电容器。升压转换器190基于来自E⑶240的控制信号，将提供给变换器200、210的直流电 压调整为蓄电装置180的电压以上。升压转换器190例如由升压斩波电路构成。变换器200基于来自ECU240的控制信号，将由电动发电机130发电所得的电力变换为直流电力并向升压转换器190输出。变换器210基于来自ECU240的控制信号，将从升 压转换器190供给的电力变换为交流电力并向电动发电机150输出。另外，在发动机110启 动时，变换器210将从升压转换器190供给的电力变换为交流电力并向电动发电机130输 出。另外，变换器210在车辆的制动时或在下坡等加速度降低时，将由电动发电机150发电 所得的电力变换为直流电力并向升压转换器190输出。AC/DC转换器220在执行从住宅30(图1)向蓄电装置180充电的充电模式时，将 经由连接于接入口 230的充电用的电力电缆20A (图1)从住宅30供给的充电电力(交流) 变换为直流而向蓄电装置180输出。另外，AC/DC转换器220在执行从蓄电装置180向住 宅30供电的供电模式时，将从蓄电装置180输出的电力(直流)变换为交流，向连接于接 入口 230的供电用的电力电缆20B(图1)输出。接入口 230是用于将电力电缆20A或20B连接于电动车辆10的接口。接入口 230， 如果连接了电力电缆20A或20B，则向E⑶240通知该情况。另外，接入口 230在连接了充电 用的电力电缆20A时，将从电力电缆20A供给的充电电力向AC/DC转换器220提供。另外， 接入口 230在连接了供电用的电力电缆20B时，将从AC/DC转换器220接受的电力向电力 电缆20B输出。而且，接入口 230在电力电缆20A(20B)和E⑶240之间传递信号。E⑶240生成用于驱动升压转换器190以及变换器200、210的控制信号，将该生成 的控制信号向升压转换器190以及变换器200、210输出。另外，E⑶240在充电模式时，以 使得从接入口 230接受充电电力并对蓄电装置180充电的方式生成用于驱动AC/DC转换器 220的控制信号并向AC/DC转换器220输出。而且，ECU240在供电模式时，以使得从蓄电装 置180输出的电流变换为交流并使其向接入口 230输出的方式生成用于驱动AC/DC转换器 220的控制信号，将该生成的信号向AC/DC转换器220输出。图3是用于更加详细地说明该充放电系统100中的充电机构的图。参照图3，在 从住宅30对电动车辆10充电时，电动车辆10和住宅30通过充电用的电力电缆20A连接。 电力电缆20A包括连接器310、插头320和CCID40A。住宅侧的插头320A连接于设置于住 宅30的插座400A。从电源402(例如系统电源)向插座400A供给交流电力。车辆侧的连接器310连接于电动车辆10的接入口 230。在连接器310设置有限位 开关312，当连接器310连接于接入口 230时，限位开关312工作。而且，信号电平伴随限位 开关312的工作而变化的电缆连接信号PISW输入到电动车辆10的E⑶M0。CCID40A包括CCID继电器330、控制导频电路332A和电源电路340。CCID继电器 330设置于电力电缆20A内的电力线对，由控制导频电路332A进行接通/断开。电源电路 340连接于CCID继电器330和控制导频电路332A之间的电力线对。而且，电源电路340将 在插头320A连接于插座400A时从电源402供给的电力变换为控制导频电路332A的工作 电力并向控制导频电路332A输出。控制导频电路332A经由连接器310和接入口 230向车辆的E⑶240输出导频信号 CPLT。该导频信号CPLT为用于向车辆的E⑶240通知电力电缆20A能够通电的电流界限， 并且基于由E⑶240操作的导频信号CPLT的电位从E⑶240远程操作CCID继电器330的信 号。而且，控制导频电路332A基于导频信号CPLT的电位变化来控制CCID继电器330。控制导频电路332A包括振荡器334、电阻元件Rl和电压传感器336。振荡器334 从电源电路340接受电力而工作。并且，振荡器334在由电压传感器336检测到的导频信号CPLT的电位在规定的电位Vl (例如12V)附近时输出非振荡的信号，如果导频信号CPLT 的电位从Vl下降，则输出以规定的频率(例如IkHz)以及占空因数(duty circle)进行振 荡的信号。另外，导频信号CPLT的电位，如后所述，通过由E⑶240的电阻电路380切换电 阻值而被操作。另外，占空因数是基于电力电缆20A能够通电的电流界限而设定的。而且， 如果导频信号CPLT的电位降低至规定的电位V3(例如6V)附近，则控制导频电路332A使 CCID继电器330接通。另一方面，在车辆侧，在接入口 230和AC/DC转换器220 (图2)之间的电力线上设 置有DFR(Dead Front Relay,固定面板继电器)350和LC滤波器360。DFR350是用于进行 接入口 230和AC/DC转换器220的电连接/电切断的继电器，由来自E⑶240的控制信号进 行接通/断开。即，在执行从住宅30向蓄电装置180充电的充电模式时，DFR350接通，接 入口 230与AC/DC转换器220电连接。LC滤波器360设置在DFR350和接入口 230之间，防 止与AC/DC转换器220的开关工作相应而产生的高频的噪音向电力电缆20A输出。电压传感器370在充电模式时，检测电源402的电压VAC，向E⑶240输出该检测 值。电流传感器372在充电模式时，检测从电源402供给的电流IAC，向ECU240输出该检测 值。ECU240包括电阻电路380、输入缓冲器382,384和CPU(ControlProcessing Unit, 中央处理单元)386。电阻电路380包括下拉电阻R2、R3和开关SW1、SW2。下拉电阻R2以 及开关SW1，串联连接于对导频信号CPLT进行通信的控制导频线Ll和车辆地线388之间。 下拉电阻R3以及开关SW2也串联连接于控制导频线Ll和车辆地线388之间。并且，开关 SffU SW2根据来自CPU386的控制信号而接通/断开。由该电阻电路380操作导频信号CPLT的电位。具体而言，当连接器310连接于接 入口 230时，由CPU386接通开关SW1，电阻电路380通过下拉电阻R2使导频信号CPLT的电 位降低至规定的电位V2(例如9V)。并且，当在车辆中充电准备完成时，由CPU386接通开关 Sff2,电阻电路380通过下拉电阻R2、R3使导频信号CPLT的电位降低至规定的电位V3。这 样，通过使用电阻电路380操作导频信号CPLT的电位，能够从E⑶240远程操作CCID40A的 CCID继电器330。输入缓冲器382接收控制导频线Ll的导频信号CPLT，并向CPU386输出该接收到 的导频信号CPLT。输入缓冲器384从连接于连接器310的限位开关312的信号线L3接收 电缆连接信号PISW，并向CPU386输出该接收到的电缆连接信号PISW。另外，由E⑶240对信号线L3施加电压，当连接器310连接于接入口 230时，通过 使限位开关312接通，信号线L3的电位变为接地电平。即，电缆连接信号PISW是在连接器 310连接于接入口 230时变为L(逻辑低)电平、在非连接时变为H(逻辑高)电平的信号。CPU386基于电缆连接信号PISW和导频信号CPLT判定电源402与车辆的连接。具 体而言，CPU386基于从输入缓冲器384接收的电缆连接信号PISW检测接入口 230与连接 器310的连接，基于从输入缓冲器382接收的导频信号CPLT的有无输入来检测插头320A 与插座400A的连接。CPU386在基于电缆连接信号PISW检测到接入口 230和连接器310连接时，接通 开关SW1。由此，导频信号CPLT的电位从Vl开始下降，从而使导频信号CPLT振荡，CPU386 基于导频信号CPLT的占空因数，检测能够从电力电缆20A受电的电流的界限。
当检测到能够从电力电缆20A受电的电流的界限、蓄电装置180的充电准备完成 时，CPU386接通开关SW2。由此，导频信号CPLT的电位下降至V3，在CCID40A中CCID继电 器330被接通。此后，CPU386接通DFR350。由此，来自电源402的电力被提供到AC/DC转 换器220 (图2)，基于由电压传感器370检测到的电压VAC以及由电流传感器372检测到的 电流IAC，通过CPU386执行蓄电装置180的充电控制。图4是表示图3所示的充电用的电力电缆20A的插头320A的图。参照图4，设置 于该充电用的电力电缆20A的插头320A由公型插头构成。即，通过将插头320A插入住宅 30的插座400A (图3)中，从而将电力电缆20A连接于住宅30。图5是表示由控制导频电路332A产生的导频信号CPLT的波形的图。参照图5， 导频信号CPLT按规定的周期T振荡。这里，基于能够通过电力电缆20A从住宅30向车辆 供给的电流(电流界限)，设定导频信号CPLT的脉冲宽度Ton。而且，根据由脉冲宽度Ton 相对于周期T之比表示的占空比，从控制导频电路332A向车辆的E⑶240通知电力电缆20A 的电流界限。另外，电流界限根据每种电力电缆而确定，若电力电缆的种类不同则电流界限也 不同，所以导频信号CPLT的占空比也不同。而且，车辆的E⑶M0，通过经由控制导频线接收 从设置于电力电缆20A的控制导频电路332A发送的导频信号CPLT，并检测该接收到的导频 信号CPLT的占空比，从而能够检测能够从电力电缆20A受电的电流的界限。图6是表示导频信号CPLT的占空比和充电用的电力电缆20A能够通电的电流的 界限之间的关系的图。参照图6，与电力电缆20A的电流界限相应地，导频信号CPLT的占空 比不同。而且，在电动车辆10的CPU386中，通过检测从CCID40A发送来的导频信号CPLT 的占空比，从而能够在电动车辆10中检测电力电缆20A的电流界限。图7是充电时的导频信号CPLT以及开关SW1、SW2的时间图。参照图7，在时刻tl， 当电力电缆20A的插头320A连接于住宅30侧的插座400A时，控制导频电路332A从电源 402接受电力并产生导频信号CPLT。另外，在该时刻，电力电缆20A的连接器310没有连接于车辆侧的接入口 230，导频 信号CPLT的电位为Vl (例如12V)，导频信号CPLT处于非振荡状态。在时刻t2，如果连接器310连接于接入口 230，则由于电阻电路380的下拉电阻R2 而使导频信号CPLT的电位下降至V2 (例如9V)。于是，在时刻t3，控制导频电路332A使导 频信号CPLT振荡。然后，当在车辆的CPU386中基于导频信号CPLT的占空比检测到电力电 缆20A的电流界限、充电控制的准备完成时，在时刻t4，由CPU386接通开关SW2。于是，由 于电阻电路380的下拉电阻R3使导频信号CPLT的电位进一步下降至V3 (例如6V)。而且，在导频信号CPLT的电位下降至V3时，由控制导频电路332A接通CCID40A 的CCID继电器330。此后，在车辆中接通DFR350，并执行从电源402向蓄电装置180的充 H1^ ο图8是用于更加详细地说明该充放电系统100中的放电机构的图。参照图8，在 从电动车辆10向住宅30供电时，电动车辆10和住宅30通过供电用的电力电缆20B连接。 电力电缆20B包括连接器310、插头320B和CCID40B。车辆侧的连接器310与充电用的电 力电缆20A通用化。住宅侧的插头320B，如后所述，其形状与充电用的电力电缆20A不同。 插头320B连接于设置于住宅30的插座400B。在插座400B连接有住宅30内的电负载404。
CCID40B，在图3所示的充电用的电力电缆20A中的CCID40A的构成中还包括蓄电 部342，并代替控制导频电路332A而包括控制导频电路332B。电源电路340连接于连接器 310和CCID继电器330之间的电力线对。而且，电源电路340将在连接器310连接于电动 车辆10的接入口 230时从电动车辆10供给的电力变换为控制导频电路332B的工作电力 并将其向蓄电部342输出。蓄电部342在连接器310连接于接入口 230时，通过从电动车辆10供给的电力而 被供电。即，从电动车辆10向住宅30的电负载404供电时，不能从住宅30侧确保控制导 频电路332B的工作电力。因此，在电力电缆20B的上次使用时利用来自电动车辆10的供 电电力对蓄电部342充电，并确保在电动车辆10开始供电之前的控制导频电路332B的工 作电力。控制导频电路332B的构成与CCID40A中的控制导频电路332A —样，但是控制导 频电路332B能够以区分于控制导频电路332A所产生的导频信号CPLT的方式生成导频信 号CPLT。例如，控制导频电路332B生成与控制导频电路332A所生成的导频信号CPLT电 位不同的导频信号CPLT。具体而言，控制导频电路332B生成包括与控制导频电路332A所 产生的导频信号CPLT的可得电位Vl V3分别对应的电位V4 V6(V4 Φ VI、V5 Φ V2、 V6 Φ V3)的导频信号CPLT。另外，为了在控制导频电路332A所生成的导频信号CPLT和控制导频电路332B所 生成的导频信号CPLT中设置电位差，可以在控制导频电路332A和控制导频电路332B中使 振荡器334的输出电位不同，也可以在电阻元件Rl的电阻值上设置差异。另一方面，在车辆侧，当连接器310连接于接入口 230时，由CPU386接通开关SW1， 电阻电路380通过下拉电阻R2使导频信号CPLT的电位从V4下降至V5。接着，当在车辆 中供电准备完成时，由CPU386接通开关SW2，电阻电路380通过下拉电阻R2、R3使导频信 号CPLT的电位下降至规定的电位V6。这样，在从电动车辆10向住宅30的电负载404供电 时，也使用电阻电路380来操作导频信号CPLT的电位，由E⑶240远程操作CCID40B的CCID 继电器330。而且，CPU386，基于由电压传感器370检测到的电压VAC和由电流传感器372检测 到的电力IAC，执行从蓄电装置180向住宅30的电负载404的供电控制。图9是表示图8所示的供电用的电力电缆20B的插头320B的图。参照图9，设置 于该供电用的电力电缆20B的插头320B由母型插头构成。与充电用的电力电缆20A的插 头320A不同而将插头320B设为母型是为了使插头320B成为电力的输出端子。图10是表示导频信号CPLT的占空比和供电用的电力电缆20B能够通电的电流的 界限之间的关系的图。参照图10，导频信号CPLT的占空比，被分割为与在充电用的电力电 缆20A中所使用的区域(dl d7)不同的区域(d7 d9)。与充电用的电力电缆20A同样 地，与电力电缆20B的电流界限相应地，导频信号CPLT的占空比不同。而且，在电动车辆10 的CPU386中，通过检测从CCID40B发送来的导频信号CPLT的占空比，从而能够在电动车辆 10中检测电力电缆20B的电流界限。图11是供电时的导频信号CPLT以及开关SW1、SW2的时间图。参照图11，在时刻 tl，当连接器310连接于接入口 230时，由于电阻电路380的下拉电阻R2而使导频信号CPLT 的电位从V4下降至V5。于是，在时刻t2，CCID40B的控制导频电路332B使导频信号CPLT振荡。然后，当在车辆的CPU386中基于导频信号CPLT的占空比检测到电力电缆20B的电 流界限、供电控制的准备完成时，在时刻t3，由CPU386接通开关SW2。于是，由于电阻电路 380的下拉电阻R3使导频信号CPLT的电位进一步下降至V6。而且，当导频信号CPLT的电位下降至V6时，由控制导频电路332B接通CCID40B 的CCID继电器330。此后，在车辆中接通DFR350，执行从蓄电装置180向住宅30的电负载 404的供电。图12是用于说明实际开始充电控制或供电控制之前的处理的流程图。参照图12， 当由用户将电力电缆20A连接于住宅30的插座400A或者将电力电缆20B连接于住宅30 的插座400B时(步骤S10)，在电力电缆侧执行CCID继电器330的熔接检查(步骤S20)。 另外，在充电用的电力电缆20A中，使用通过将插头320A连接于插座400A而从电源402供 给的电力来进行工作，在供电用的电力电缆20B中，使用蓄积于CCID40B的蓄电部342中的 电力来进行工作。另外，在该时刻，仅进行CCID继电器330的熔接检查，CCID继电器330并 不被驱动(断开状态)。接下来，当由用户将电力电缆20A或20B的连接器310连接于电动车辆10的接入 口 230时(步骤S30)，电动车辆10的E⑶240基于电缆连接信号PISW检测电力电缆的连接 (步骤S40中是)。接着，当检测到电力电缆的连接时，ECU240基于导频信号CPLT的电位 来确定车辆的控制模式(步骤S50)。具体而言，如果导频信号CPLT的电位为VI，则ECUMO 将控制模式设为充电模式，如果导频信号CPLT的电位为V4，则ECU240将控制模式设为供电 模式。接下来，E⑶240执行CCID继电器330的熔接检查(步骤S60)。另外，没有特别进 行图示，但是当判定为CCID继电器330已熔接时，E⑶240输出警告并结束处理。接下来， ECU240执行DFR350的熔接检查处理(步骤S70)。另外，没有特别进行图示，但是在判定为 DFR350已熔接的情况下，E⑶240也输出警告并结束处理。当DFR熔接检查结束时，ECU240使DFR350接通(步骤S80)。然后，当DFR350接 通时，E⑶240使用导频信号CPLT向电力电缆的控制导频电路332A(或者332B)通知CCID 继电器330的接通指令，由控制导频电路332A(或者332B)接通电力电缆的CCID继电器 330 (步骤 S90)。此后，基于来自电压传感器370的电压VAC以及来自电流传感器372的电流IAC 的各检测值，与控制模式相应地，实际执行从电源402向蓄电装置180的充电或者从蓄电装 置180向住宅30的电负载404的供电(步骤S100)。如上所述，在该实施方式中，控制导频电路332A、332B生成导频信号CPLT，并将该 生成的导频信号CPLT向电动车辆10的E⑶240发送。这里，控制导频电路332A、332B以能 够区分电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式生成导频信号CPLT。具体而言，具有 公型插头320A的电力电缆20A的控制导频电路332A，生成能够在车辆侧将电力电缆识别 为充电用的电力电缆的导频信号CPLT，具有母型插头320B的电力电缆20B的控制导频电 路332B，生成能够在车辆侧将电力电缆识别为供电用的电力电缆的导频信号CPLT。而且， 电动车辆10的ECUM0，按照从控制导频电路332A、332B提供的导频信号CPLT，在充电模式 以及供电模式中的任一模式下控制AC/DC转换器220，因此使用导频信号CPLT在车辆中执 行充电模式和供电模式的切换。
因此，根据本实施方式，能够不另行设置通信用天线而从车辆外部设定充电控制 和供电控制的切换。另外，根据本实施方式，使用导频信号CPLT对车辆通知关于充电模式/ 供电模式的信息，所以能够在电力电缆20A或20B的连接之后迅速地开始充电控制或供电 控制。另外，在上述的实施方式中，设为了能够通过使导频信号CPLT的电位不同，区分 控制导频电路332A所生成的导频信号CPLT和控制导频电路332B所生成的导频信号CPLT， 但是也可以设为能够通过使信号的占空比不同，区分控制导频电路332A所生成的导频信 号CPLT和控制导频电路332B所生成的导频信号CPLT。另外，在上文中，分别构成了充电用的电力电缆20A和供电用的电力电缆20B，但 是也可以不按照充电用和供电用来区分电力电缆，而是例如在CCID等中设置充电/供电切 换开关而切换用途。此时，也可以通过与切换开关相应地切换导频信号CPLT的电位和/或 占空比，从而能够以充电和供电进行区分的方式生成导频信号CPLT。另外，在上文中，设为了电动车辆10能够使用AC/DC转换器220在蓄电装置180 和住宅30之间授受电力，但是也可以不设置专用的转换器，而是通过将来自接入口 230的 电力线对分别连接于电动发电机130、150的中性点，由变换器200、210调整中性点之间的 电压，从而能够在电动车辆10和住宅30之间授受电力。另外，在上文中，将电动车辆10设为了搭载发动机和电动发电机作为行驶用的动 力源的混合动力车辆，但是本发明的适用范围不限定于混合动力车辆，也包括没有搭载发 动机的电动汽车和搭载了燃料电池作为直流电源的燃料电池车等。另外，在上文中，AD/DC转换器220与本发明中的“电力变换装置”对应，E⑶240与 本发明中的“控制装置”对应。另外，控制导频电路332A、332B与本发明中的“信号生成电 路”对应。应该认为，本次所公开的实施方式在所有方面都是例示的而非限定性的。本发明 的范围不由上述的实施方式的说明而由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范 围内所进行的全部的变更。附图标记的说明10 电动车辆 20A、20B 电力电缆 30 住宅40A.40B CCID 110 发动机 120 动力分配装置130、150 电动发电机 140 减速器 160 驱动轴170驱动轮180蓄电装置 190升压转换器200、210 变换器 220 AC/DC 转换器 230 接入口MOECU 310 连接器 312 限位开关320A.320B 插头 330CCID继电器 332A、332B控制导频电路334振荡器336、370 电压传感器340 电源电路342 蓄电部 350 DFR 360 LC滤波器 372 电流传感器380 电阻电路 382、384 输入缓冲器 386 CPU388 车辆地线 400A、400B 插座 402 电源404 电负载Rl 电阻元件R2、R3 下拉电阻SffU SW2开关Ll控制导频线L3信号线。
权利要求
1.一种车辆的充放电系统，其能够从车辆外部的电源(40 对搭载于车辆(10)的蓄电 装置(180)充电、且能够从所述蓄电装置向所述电源或车辆外部的电负载(404)供电，该充 放电系统具有电力变换装置O20)，其构成为能够在充电模式和供电模式的任一模式下进行工作，所 述充电模式是对从所述电源供给的电力进行电压变换并对所述蓄电装置充电的模式，所述 供电模式是对从所述蓄电装置输出的电力进行电压变换并向所述电源或所述电负载供给 的模式；控制装置O40)，其搭载于所述车辆，在所述充电模式和所述供电模式的任一模式下控 制所述电力变换装置；和信号生成电路(332A、332B)，其设置在所述车辆的外部，生成控制信号(CPLT)，并将该 生成的控制信号向所述控制装置发送，所述控制信号是基于能够经由电力电缆(20A、20B) 授受的电流的大小进行脉冲宽度调制的信号，所述电力电缆(20A、20B)电连接所述电源与 所述车辆、或所述电负载与所述车辆，所述信号生成电路，以能够区分所述电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式生 成所述控制信号，所述控制装置，按照从所述信号生成电路提供的所述控制信号，在所述充电模式和所 述供电模式的任一模式下控制所述电力变换装置。
2.根据权利要求1所述的充放电系统，其中，所述电力电缆包括用于将该电力电缆连接于所述电源或所述电负载的插头(320A、 320B)，所述信号生成电路，基于所述插头的形状，以能够区分所述电力电缆是充电用电缆还 是供电用电缆的方式生成所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的充放电系统，其中，在所述插头的形状为公型时，所述信号生成电路将所述电力电缆作为充电用电缆而生 成所述控制信号。
4.根据权利要求2所述的充放电系统，其中，在所述插头的形状为母型时，所述信号生成电路将所述电力电缆作为供电用电缆而生 成所述控制信号。
5.一种电动车辆，其能够从车辆外部的电源(40 对蓄电装置(180)充电、且能够从所 述蓄电装置向所述电源或车辆外部的电负载(404)供电，所述蓄电装置(180)能够向行驶 用的电动机(150)供给电力，该电动车辆具有电力变换装置O20)，其构成为能够在充电模式和供电模式的任一模式下进行工作，所 述充电模式是对从所述电源供给的电力进行电压变换并对所述蓄电装置充电的模式，所述 供电模式是对从所述蓄电装置输出的电力进行电压变换并向所述电源或所述电负载供给 的模式；和控制装置040)，其按照从车辆外部提供的控制信号(CPLT)，在所述充电模式和所述 供电模式的任一模式下控制所述电力变换装置，所述控制信号，是基于能够经由电力电缆(20A、20B)授受的电流的大小被进行脉冲宽 度调制、且以能够区分所述电力电缆是充电用电缆还是供电用电缆的方式而生成的信号，所述电力电缆O0A、20B)电连接所述电源与该电动车辆、或所述电负载与该电动车辆。
6.根据权利要求5所述的电动车辆，其中，所述电力电缆包括用于将该电力电缆连接于所述电源或所述电负载的插头(320Α、 320Β)，所述控制信号为基于所述插头的形状以能够区分所述电力电缆是充电用电缆还是供 电用电缆的方式而生成的信号。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，在所述插头的形状为公型时，所述控制信号是将所述电力电缆作为充电用电缆而生成 的信号。
8.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，在所述插头的形状为母型时，所述控制信号是将所述电力电缆作为供电用电缆而生成 的信号。
全文摘要
具有公型插头(320A)的电力电缆(20A)的控制导频电路(332A)，生成能够在车辆侧将电力电缆识别为充电用的电力电缆的导频信号(CPLT)。另一方面，具有没有图示的母型插头的电力电缆的控制导频电路，生成能够在车辆侧将电力电缆识别为供电用的电力电缆的导频信号(CPLT)。车辆的ECU(240)，按照导频信号(CPLT)在充电模式和供电模式的任一模式下控制AC/DC转换器。
文档编号H02J7/00GK102106056SQ20098012851
公开日2011年6月22日 申请日期2009年6月3日 优先权日2008年7月25日
发明者市川真士, 石川哲浩 申请人:丰田自动车株式会社