特開 2024-71350 充電給電装置及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024071350

(43)【公開日】2024-05-24

(54)【発明の名称】充電給電装置及び車両

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240517BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20240517BHJP

   B60L 53/20 20190101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 A

H02J7/00 302A

B60L53/14

B60L53/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023182207

(22)【出願日】2023-10-24

(31)【優先権主張番号】202211425131.5

(32)【優先日】2022-11-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】松山 剛法

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503AA07

5G503BA01

5G503BB02

5G503CC02

5G503FA06

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BC21

5H125BC24

5H125DD02

5H125FF16

(57)【要約】

【課題】車両からのＡＣ給電機能について、充電中に給電することができる充電給電装置及び車両を達成すること。
【解決手段】充電給電装置２は、バッテリ３と、インレット４１を介して接続される三相交流電源６からバッテリ３を充電し、かつ、バッテリ３の電力をインレット４１から外部機器に給電可能な充電給電器４と、充電給電器４の充電給電動作を制御するＥＣＵ５と、を備え、充電給電器４は、ＰＦＣ回路４６と、ＰＦＣ回路４６の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、外部機器とは別の機器と接続可能なコンセントへ切り替え可能である第１リレー群４３と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリと、
第１接続部を介して接続される電力供給源から前記バッテリを充電し、かつ、前記バッテリの電力を前記第１接続部から外部機器に給電可能な充電給電器と、
前記充電給電器の充電給電動作を制御する制御部と、を備え、
前記充電給電器は、
力率改善回路と、
前記力率改善回路の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、前記外部機器とは別の機器と接続可能な第２接続部へ切り替え可能である第１リレー群と、を含む、
充電給電装置。

【請求項2】

前記充電給電器は、前記第１リレー群に接続された２つの電圧線に設けられ、一方を電圧線に接続させ、他方を中性線に接続させる第２リレー群を備える、請求項１に記載の充給電装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の充電給電装置を備えた車両であって、
前記第１接続部は、前記外部機器のコネクタが接続される充電給電用のインレットであり、
前記第２接続部は、前記車両の車室内に設けられたコンセントである、
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電給電装置及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載するモビリティにおける充電及び給電に関する研究開発が行われている。また、近年、車両からのＡＣ（交流電流）給電及び充電機能が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－３１２３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、二次電池を搭載するモビリティにおける充電及び給電に関する技術においては、車両からのＡＣ給電機能について、既存の給電システムは、ＡＣインバータを搭載し、切替リレーユニットを用いて給電先を車室内／車室外を切り替える手法を取っている。しかし、既存の給電システムは、部品追加のためのコストの増加、追加の部品レイアウト、充電中には給電ができない等の課題が生じていた。

【0005】

本願は、上記課題の解決のため、車両からのＡＣ給電機能について、充電中に給電することができる充電給電装置及び車両を達成することを目的とする。そして、本願は、延いてはエネルギーの効率化に寄与することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る充電給電装置は、バッテリと、第１の接続部を介して接続される電力供給源から前記バッテリを充電し、かつ、前記バッテリの電力を前記第１接続部から外部機器に給電可能な充電給電器と、前記充電給電器の充電給電動作を制御する充電制御部と、を備え、前記充電給電器は、力率改善回路と、前記力率改善回路の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、前記外部機器とは別の機器と接続可能な第２接続部へ切り替え可能である第１リレー群と、を含む。

【0007】

また、前記充電給電器は、前記第１リレー群に接続された２つの電圧線に設けられ、一方を電圧線に接続させ、他方を中性線に接続させる第２リレー群を備えることが好ましい。

【0008】

本開示の一態様に係る車両は、充電給電装置を備えた車両であって、前記第１接続部は、前記外部機器のコネクタが接続される充電給電用のインレットであり、前記第２接続部は、前記車両の車室内に設けられたコンセントである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、車両からのＡＣ給電機能について、充電中に給電することができる充電給電装置及び車両を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態に係る充電給電装置の充電給電動作の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照し、本発明の充電給電装置及び車両の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。車両１は、例えば、エンジンを有しない、いわゆるＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であってもよいし、エンジンを有するＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であってもよい。

【0012】

車両１は、電力供給源としての三相交流電源６からバッテリ３を充電可能であり、バッテリ３の電力を外部機器へ給電可能な充電給電装置２を備える。充電給電装置２は、バッテリ３と、充電給電器４と、ＥＣＵ５と、を備える。

【0013】

バッテリ３は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する放電と、電気エネルギーを化学エネルギーに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、バッテリ３として、電極間をリチウムイオンが移動することで充電及び放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

【0014】

充電給電器４は、インレット４１と、コンセント４２と、第１リレー群４３と、ＥＭＣフィルタ４４と、第２リレー群４５と、力率改善回路（ＰＦＣ回路）４６と、を備える。充電給電器４は、インレット４１を介して接続される三相交流電源６からバッテリ３を充電し、かつ、バッテリ３の電力をインレット４１又はコンセント４２から外部機器に給電可能である。

【0015】

ＥＣＵ５は、充電給電器４を用いたバッテリ３の充電給電に関する制御を担うマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５は、各種センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種プログラムやデータを記憶するＲＡＭやＲＯＭ、上記プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵ、及びＣＰＵの演算処理結果に応じて各種制御信号を生成する駆動回路等のハードウェアで構成されるマイクロコンピュータである。具体的には、ＥＣＵ５は、第１リレー群４３、第２リレー群４５、ＰＦＣ回路４６等における切り替え、モード選択等を制御する。

【0016】

インレット４１は、車両１の車室外に設けられ、外部機器のコネクタが接続される充電給電用のインレットである。

【0017】

コンセント４２は、車両１の車室内に設けられたコンセントである。コンセント４２は、例えば、コネクタ７を介して、インレット４１に接続される外部機器とは別の機器と接続される。

【0018】

第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４を備える。図１では、スイッチＫ３及びスイッチＫ４がＯＦＦの状態を示す。第１リレー群４３は、ＰＦＣ回路４６の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、インレット４１に接続される外部機器とは別の機器と接続可能なコンセント４２へ切り替え可能である。

【0019】

ＥＭＣフィルタ４４は、フィルタ回路であり、三相交流電源６の交流出力に含まれるノイズを除去する。なお、ＥＭＣフィルタ４４は、インレット４１／コンセント４２と、第１リレー群４３との間に配置されてもよい。

【0020】

第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びＫ２を備える。第２リレー群４５は、第１リレー群４３に接続された２つの電圧線に設けられ、一方を電圧線に接続させ、他方を中性線に接続させる。図１では、スイッチＫ１及びスイッチＫ２がＯＦＦの状態を示す。

【0021】

第２リレー群４５は、充電時において、ＥＣＵ５の制御に従って、スイッチＫ１及びＫ２をＯＦＦすることによって電流位相を三相に切り替え、スイッチＫ１及びＫ２をＯＮすることによって電流位相を単相に切り替える。また、第２リレー群４５は、車室外への給電時において、ＥＣＵ５の制御に従って、スイッチＫ１及びＫ２をＯＮすることによってＰＦＣ回路４６全体をインバータ回路として使用することができる。

【0022】

ＰＦＣ回路４６は、第２リレー群４５とバッテリ３との間に接続され、三相４線方式のブリッジレス力率改善回路である。ＰＦＣ回路４６は、コイルＬ、整流回路、インバータ回路等を備える。なお、本実施形態では、ＰＦＣ回路４６は、三相４線方式のブリッジレス力率改善回路であるが、三相３線方式のブリッジレス力率改善回路であってもよい。

【0023】

また、ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＮを備える。ＰＦＣ回路４６は、ＥＭＣフィルタ４４からの交流電力を直流電力に整流するとともに、ＰＦＣ回路４６に流れる交流電流をインレット４１からの交流電圧の正弦波に近づけることによって力率を改善する。また、ユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＮは、力率改善回路として動作するとともに、インバータ回路としても動作する。

【0024】

ＰＦＣ回路４６は、力率改善回路として動作するモードとして、動作モードＰＦＣ１、動作モードＰＦＣ２、動作モードＰＦＣ３及び動作モードＰＦＣ－Ｎを有する。また、ＰＦＣ回路４６は、インバータ回路として動作するモードとして、動作モードＩＮＶ１、動作モードＩＮＶ２、動作モードＩＮＶ１－１、動作モードＩＮＶ１－２、動作モードＩＮＶ２－１及び動作モードＩＮＶ２－２を有する。

【0025】

図２は、本実施形態に係る充電給電装置２の充電給電動作の例を示す図である。充電給電装置２は、充電のみを行う場合、単相６．６ｋＷ及び三相１０ｋＷの２つの方式によって、三相交流電源６からバッテリ３への充電を行うことができる。

【0026】

単相６．６ｋＷでの充電において、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＮにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＦＦにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＰＦＣ１で動作させ、ユニットＬ２を動作モードＰＦＣ１で動作させ、ユニットＬ３を動作モードＰＦＣ２で動作させ、ユニットＮを動作モードＰＦＣ２で動作させる。これにより、充電給電装置２は、単相６．６ｋＷ方式により、三相交流電源６からバッテリ３への充電を行うことができる。

【0027】

三相１０ｋＷでの充電において、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＦＦにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＦＦにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＰＦＣ１で動作させ、ユニットＬ２を動作モードＰＦＣ２で動作させ、ユニットＬ３を動作モードＰＦＣ３で動作させ、ユニットＮを動作モードＰＦＣ－Ｎで動作させる。これにより、充電給電装置２は、三相１０ｋＷ方式により、三相交流電源６からバッテリ３への充電を行うことができる。

【0028】

また、充電給電装置２は、単相での給電のみを行う場合、車室内／車室外３．５ｋＷ、車室外３．５から７ｋＷ及び車室内３．５ｋＷの３つの方式によって、バッテリ３から外部機器へ給電を行うことができる。

【0029】

車室内／車室外３．５ｋＷでの給電において、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＦＦにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＮにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＩＮＶ１－１で動作させ、ユニットＬ２を動作モードＩＮＶ２－１で動作させ、ユニットＬ３を動作モードＩＮＶ２－２で動作させ、ユニットＮを動作モードＩＮＶ１－２で動作させる。これにより、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によってインバータ動作を行うことによって、インレット４１及びコンセント４２の両方を介して電力を車室内及び車室外に給電することが可能になる。

【0030】

車室外３．５から７ｋＷでの給電において、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＮにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＦＦにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＩＮＶ１で動作させ、ユニットＬ２を動作モードＩＮＶ１で動作させ、ユニットＬ３を動作モードＩＮＶ２で動作させ、ユニットＮを動作モードＩＮＶ２で動作させる。これにより、充電給電装置２は、車室外に給電を行う際にＰＦＣ回路４６全体をインバータ回路として使用することができ、車室外３．５から７ｋＷ方式によって、バッテリ３から外部機器へ給電することが可能になる。

【0031】

車室内３．５ｋＷでの給電において、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＦＦにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＮにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＯＦＦで動作させ、ユニットＬ２を動作モードＩＮＶ１で動作させ、ユニットＬ３を動作モードＩＮＶ１で動作させ、ユニットＮを動作モードＯＦＦで動作させる。これにより、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によってインバータ動作を行うことによって、コンセント４２を介して電力を車室内に給電することが可能になる。

【0032】

充電給電装置２は、充電中に給電する場合、単相３．３ｋＷで充電し、車室内３．５ｋＷで給電することができる。

【0033】

充電中に給電する場合、第２リレー群４５は、スイッチＫ１及びスイッチＫ２をＯＦＦにし、第１リレー群４３は、スイッチＫ３及びスイッチＫ４をＯＮにする。ＰＦＣ回路４６は、ユニットＬ１を動作モードＰＦＣで動作させ、ユニットＬ２を動作モードＩＮＶで動作させ、ユニットＬ３を動作モードＩＮＶで動作させ、ユニットＮを動作モードＰＦＣで動作させる。

【0034】

よって、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によるインバータ動作及び力率改善動作を同時に行うことができる。これにより、充電給電装置２は、バッテリ３へ単相３．３ｋＷ方式によって充電を行いながら、車室内３．５ｋＷ方式によってコンセント４２への給電を行うことが可能になる。

【0035】

本実施形態によれば、例えば、以下の効果が奏される。
充電給電装置２は、バッテリ３と、インレット４１を介して接続される三相交流電源６からバッテリ３を充電し、かつ、バッテリ３の電力をインレット４１から外部機器に給電可能な充電給電器４と、充電給電器４の充電給電動作を制御するＥＣＵ５と、を備え、充電給電器４は、ＰＦＣ回路４６と、ＰＦＣ回路４６の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、外部機器とは別の機器と接続可能なコンセントへ切り替え可能である第１リレー群４３と、を含む。

【0036】

すなわち、本実施形態によれば、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６及び第１リレー群４３を備え、ＰＦＣ回路４６の内の複数の電圧線の内の２つ電圧線の出力先を、第１リレー群４３によってコンセント４２に切り替え可能とする。

【0037】

よって、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によるインバータ動作及び力率改善動作を同時に行うことにより、バッテリ３への単相充電を行いながら、コンセント４２への給電を行うことが可能になる。更に、充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によってインバータ動作を行うことによって、インレット４１及びコンセント４２の両方を介して電力を外部に給電することが可能になる。

【0038】

また、従来、バッテリへの単相充電を行いながら、車室内のコンセントへの給電を行う場合、充電給電装置は、車室内のコンセントへの給電を行うために、追加でＡＣインバータ回路を設けていた。一方、本実施形態に係る充電給電装置２は、ＰＦＣ回路４６によるインバータ動作及び力率改善動作を行うことにより、従来のＡＣインバータ回路が不要となり、充電給電装置２における部品の数を削減し、製造コスト及び部品レイアウトの手間を削減することができる。

【0039】

また、充電給電器４は、第１リレー群４３に接続された２つの電圧線に設けられ、一方を電圧線に接続させ、他方を中性線に接続させる第２リレー群４５を備える。このような構成により、充電給電装置２は、車室内への給電を行わない状況において、バッテリ３への単相又は三相での充電を切替えることができる。また、充電給電装置２は、車室内への給電を行わない状況において、車外に給電を行う際にＰＦＣ回路４６全体をインバータ回路として使用することができ、例えば、３．５から７ｋＷの外部給電を行うことが可能になる。

【0040】

また、充電給電装置２を備えた車両１は、第１接続部として、外部機器のコネクタが接続される充電給電用のインレット４１と、第２接続部として、車両１の車室内に設けられたコンセント４２と、を備える。このような構成により、車両１は、インレット４１を介してバッテリ３への単相充電を行いながら、コンセント４２への給電を行うことが可能になる。また、車両１は、インレット４１及びコンセント４２の両方を介して電力を外部に給電することが可能になる。

【0041】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ 車両
２ 充電給電装置
３ バッテリ
４ 充電給電器
５ ＥＣＵ（制御部）
６ 三相交流電源（電力供給源）
４１ インレット（第１接続部）
４２ コンセント（第２接続部）
４３ 第１リレー群
４４ ＥＭＣフィルタ
４５ 第２リレー群
４６ ＰＦＣ回路

【図1】

【図2】