特許 7729300 車両制御装置、それを備えた車両および車両の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-18

(45)【発行日】2025-08-26

(54)【発明の名称】車両制御装置、それを備えた車両および車両の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/66 20190101AFI20250819BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250819BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20250819BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250819BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20250819BHJP

【ＦＩ】

B60L53/66

B60L50/60

B60L58/12

H02J7/00 P

B60L53/14

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022158108

(22)【出願日】2022-09-30

(65)【公開番号】P2024051780

(43)【公開日】2024-04-11

【審査請求日】2024-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 友也

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１９１０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１６２６４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－９９１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／０２８９０６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－ ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

Ｈ０２Ｊ ７／００－ ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－ ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の外部に設けられた充電設備から供給される電力により前記車両に搭載された蓄電装置を充電するための制御を実行する車両制御装置であって、
充電規格に定められた通信シーケンスに従って前記充電設備との間での信号の送受信を制御するプロセッサを備え、
前記プロセッサは、前記充電設備から前記車両への電力供給の開始に先立ち、前記充電設備から充電許可を取得するための第１信号を前記充電設備に送信し、
前記第１信号は、前記充電設備から前記車両への充電条件を示す充電フレームを含み、
前記プロセッサは、
前記充電許可を取得した場合、前記充電設備からの電力供給による前記蓄電装置の充電制御を開始する一方で、
前記充電許可を取得しなかった場合、前記充電許可の取得を再び試行するために前記第１信号のうちの一部が修正された第２信号を前記充電設備に送信する、車両制御装置。

【請求項2】

前記第１信号は、前記車両から前記充電設備への放電条件を示す放電フレームを更に含み、
前記第１信号と前記第２信号との差異は、前記放電フレームである、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記第２信号は、前記充電フレームと、前記放電フレームとを含み、
前記第２信号における前記放電条件には無効値が設定されている、請求項２に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記第２信号は、前記充電フレームを含む一方で、前記放電フレームを含まない、請求項２に記載の車両制御装置。

【請求項5】

前記放電条件は、各々前記充電規格に定められた、放電電圧の下限値と、放電電流の上限値と、放電下限電池残容量と、放電シーケンス管理番号とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２～４のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項6】

前記第１信号は、前記充電規格において必須ではないと定められた任意条件を示す任意フレームを更に含み、
前記第１信号と前記第２信号との差異は、前記任意フレームである、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項7】

前記第２信号は、前記充電フレームと、前記任意フレームとを含み、
前記第２信号における前記任意条件には無効値が設定されている、請求項６に記載の車両制御装置。

【請求項8】

前記第２信号は、前記充電フレームを含む一方で、前記任意フレームを含まない、請求項６に記載の車両制御装置。

【請求項9】

前記任意条件は、前記車両の識別番号およびサービスコードのうちの少なくとも一方を含む、請求項６～８のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項10】

前記第１信号は、前記車両から前記充電設備への放電条件を示す放電フレームを更に含み、
前記第１信号における前記充電条件および前記放電条件のうちの少なくとも一方は、前記充電規格において必須ではないと定められた任意項目を含み、
前記第１信号と前記第２信号との差異は、前記任意項目である、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項11】

前記第２信号は、前記充電フレームと、前記放電フレームとを含み、
前記第２信号における前記任意項目には無効値が設定されている、請求項１０に記載の車両制御装置。

【請求項12】

前記任意項目は、充電上限電池残容量、放電終了目安時間および車両供給可能電力量のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０または１１に記載の車両制御装置。

【請求項13】

前記第１信号と前記第２信号との差異は、前記充電規格に定められた情報と、前記充電規格よりも前に規格化された従来規格に定められた情報との差異である、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項14】

前記第１信号は、前記充電規格の充電シーケンス管理番号を含み、
前記第２信号は、前記従来規格の充電シーケンス管理番号を含む、請求項１３に記載の車両制御装置。

【請求項15】

前記第１信号は、各々前記充電規格に定められた、充電電圧の上限値および充電電流の上限値うちの少なくとも一方を含み、
前記第２信号は、各々前記従来規格に定められた、充電電圧の上限値および充電電流の上限値のうちの少なくとも一方を含む、請求項１３に記載の車両制御装置。

【請求項16】

前記プロセッサは、
前記第２信号を前記充電設備に送信しても前記充電許可を取得しなかった場合、第３信号を前記充電設備に送信し、
前記第３信号を前記充電設備に送信しても前記充電許可を取得しなかった場合、第４信号を前記充電設備に送信し、
前記第４信号を前記充電設備に送信しても前記充電許可を取得しなかった場合、第５信号を前記充電設備に送信し、
前記第１信号は、
前記車両から前記充電設備への放電条件を示す放電フレームと、
前記充電規格において必須ではないと定められた任意条件を示す任意フレームとを更に含み、
前記第１信号における前記充電条件および前記放電条件のうちの少なくとも一方は、前記充電規格において必須ではないと定められた任意項目を含み、
前記第１信号と前記第２信号との差異は、前記放電フレームであり、
前記第１信号と前記第３信号との差異は、前記任意フレームまたは前記任意項目であり、
前記第１信号と前記第４信号との差異は、前記充電規格に定められた情報と、前記充電規格よりも前に規格化された従来規格に定められた情報との差異である、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項17】

請求項１に記載の車両制御装置を備える、車両。

【請求項18】

車両の外部に設けられた充電設備から供給される電力により前記車両に搭載された蓄電装置を充電する、車両の制御方法であって、
充電規格に定められた通信シーケンスに従って前記車両と前記充電設備との間で信号を送受信するステップを含み、
前記送受信するステップは、
前記充電設備から前記車両への電力供給の開始に先立ち、前記充電設備から充電許可を取得するための第１信号を前記車両から前記充電設備に送信するステップと、
前記車両が前記充電許可を取得した場合、前記充電設備からの電力供給を開始するステップと、
前記車両が前記充電許可を取得しなかった場合、前記充電許可の取得を再び試行するために前記第１信号のうちの一部が修正された第２信号を前記車両から前記充電設備に送信するステップとを含む、車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両制御装置、それを備えた車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、車両外部に設けられた充電設備から供給される電力により車載の蓄電装置を充電する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－１２７２９６号公報（特許文献１）に開示された車両制御装置は、車両と充電器との間で送受信される信号の入出力を行うように構成された入出力部と、蓄電装置を充電するための規定の通信シーケンスに従って入出力部を介した信号の送受信を制御する制御部とを備える。通信シーケンスでは、車両が充電器から受信した信号が表す内容に基づいて車両が通信シーケンスを進めることが規定されている。制御部は、充電器から受信した信号が予め定められた特定信号である場合には、特定信号が表す内容に拘わらず通信シーケンスを進める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１２７２９６号公報

【文献】特開２０２０－１０８２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、電気自動車、プラグインハイブリッド車等の車両の充電は、充電規格に定められた一連の処理を車両と充電設備とが協働して実行することにより進められる。その際、充電規格に定められた通信シーケンスに従って車両と充電設備との間で各種信号が送受信される。車両と充電設備とは、当該通信シーケンスを実行することで、通信リンクを確立したり充電条件を決定したり充電準備の成否を相互に確認したりすることができる。

【0005】

市場には様々な充電設備が存在する。一部の充電設備では、車両と充電設備との相互接続性に起因して車両を充電できない場合がある。より特定的には、たとえ車両が充電規格に定められた通信シーケンスに従って信号を送受信していたとしても、充電設備側の要因で充電が許可されない場合がある。この場合の相互接続性低下の主要因は、一部の充電設備の製造業者が充電規格に独自の基準を導入したり充電規格を独自に解釈したりしているためと推測される。車両のユーザにとっての利便性の観点からは、できるだけ多くの充電設備で車両を充電可能にすることが望ましい。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的の１つは、多くの充電設備での車両の充電を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本開示の一態様に係る車両制御装置は、車両の外部に設けられた充電設備から供給される電力により車両に搭載された蓄電装置を充電するための制御を実行する。車両制御装置は、充電規格に定められた通信シーケンスに従って充電設備との間での信号の送受信を制御するプロセッサを備える。プロセッサは、充電設備から車両への電力供給の開始に先立ち、充電設備から充電許可を取得するための第１信号を充電設備に送信する。第１信号は、充電設備から車両への充電条件を示す充電フレームを含む。プロセッサは、充電許可を取得した場合、充電設備からの電力供給による蓄電装置の充電制御を開始する一方で、充電許可を取得しなかった場合、充電許可の取得を再び試行するために第１信号のうちの一部が修正された第２信号を充電設備に送信する。

【0008】

（２）第１信号は、車両から充電設備への放電条件を示す放電フレームを更に含む。第１信号と第２信号との差異は、放電フレームである。（３）第２信号は、充電フレームと、放電フレームとを含む。第２信号における放電条件には無効値が設定されている。（４）第２信号は、充電フレームを含む一方で、放電フレームを含まない。（５）放電条件は、各々充電規格に定められた、放電電圧の下限値と、放電電流の上限値と、放電下限電池残容量と、放電シーケンス管理番号とのうちの少なくとも１つを含む。

【0009】

（６）第１信号は、充電規格において必須ではないと定められた任意条件を示す任意フレームを更に含む。第１信号と第２信号との差異は、任意フレームである。（７）第２信号は、充電フレームと、任意フレームとを含む。第２信号における任意条件には無効値が設定されている。（８）第２信号は、充電フレームを含む一方で、任意フレームを含まない。（９）任意条件は、車両の識別番号およびサービスコードのうちの少なくとも一方を含む。

【0010】

（１０）第１信号は、車両から充電設備への放電条件を示す放電フレームを更に含む。第１信号における充電条件および放電条件のうちの少なくとも一方は、充電規格において必須ではないと定められた任意項目を含む。第１信号と第２信号との差異は、任意項目である。（１１）第２信号は、充電フレームと、放電フレームとを含む。第２信号における任意項目には無効値が設定されている。（１２）任意項目は、充電上限電池残容量、放電終了目安時間および車両供給可能電力量のうちの少なくとも１つを含む。

【0011】

（１３）第１信号と第２信号との差異は、充電規格に定められた情報と、充電規格よりも前に規格化された従来規格に定められた情報との差異である。（１４）第１信号は、充電規格の充電シーケンス管理番号を含む。第２信号は、従来規格の充電シーケンス管理番号を含む。（１５）第１信号は、各々充電規格に定められた、充電電圧の上限値および充電電流の上限値うちの少なくとも一方を含む。第２信号は、各々従来規格に定められた、充電電圧の上限値および充電電流の上限値のうちの少なくとも一方を含む。

【0012】

上記（１）の構成においては、充電許可を取得しなかった場合、第２信号が充電設備に送信され、充電許可の取得を再び試行される。第２信号は、上記（２）～（１５）に記載されているように第１信号のうちの一部が修正された信号である。第２信号であれば充電設備が処理可能である場合、車両と充電設備との相互接続性が確保されて充電設備が車両に充電許可を与える可能性がある。よって、上記（１）の構成によれば、多くの充電設備で車両を充電できる。

【0013】

（１６）プロセッサは、第２信号を充電設備に送信しても充電許可を取得しなかった場合、第３信号を充電設備に送信し、第３信号を充電設備に送信しても充電許可を取得しなかった場合、第４信号を充電設備に送信し、第４信号を充電設備に送信しても充電許可を取得しなかった場合、第５信号を充電設備に送信する。第１信号は、車両から充電設備への放電条件を示す放電フレームと、充電規格において必須ではないと定められた任意条件を示す任意フレームとを更に含む。第１信号における充電条件および放電条件のうちの少なくとも一方は、充電規格において必須ではないと定められた任意項目を含む。第１信号と第２信号との差異は、放電フレームである。第１信号と第３信号との差異は、任意フレームまたは任意項目である。第１信号と第４信号との差異は、充電規格に定められた情報と、充電規格よりも前に規格化された従来規格に定められた情報との差異である。

【0014】

上記（１６）の構成においては、充電許可を取得しなかった場合、第２信号に限らず、第３信号および第４信号が送信される。後に詳細に説明するように、第２信号～第４信号は、充電設備が処理可能である可能性が高い順に送信される。よって、上記（１６）の構成によれば、一層多くの充電設備で車両を充電できる。

【0015】

（１７）本開示の他の一態様に係る車両は、上記（１）の車両制御装置を備える。

【0016】

上記（１７）の構成によれば、多くの充電設備で充電可能な車両を提供できる。

【0017】

（１８）本開示の更に他の一態様に係る車両の制御方法は、車両の外部に設けられた充電設備から供給される電力により車両に搭載された蓄電装置を充電する。車両の制御方法は、充電規格に定められた通信シーケンスに従って車両と充電設備との間で信号を送受信するステップを含む。送受信するステップは、第１～第３のステップを含む。第１のステップは、充電設備から車両への電力供給の開始に先立ち、充電設備から充電許可を取得するための第１信号を車両から充電設備に送信するステップである。第２のステップは、車両が充電許可を取得した場合、充電設備からの電力供給を開始するステップである。第３のステップは、車両が充電許可を取得しなかった場合、充電許可の取得を再び試行するために第１信号のうちの一部が修正された第２信号を車両から充電設備に送信するステップである。

【0018】

上記（１８）の方法によれば、上記（１）の構成と同様に、多くの充電設備で車両を充電できる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、多くの充電設備で車両を充電できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示の実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。

【図2】車両および充電設備の構成を示すブロック図である。

【図3】車両と充電設備との通信シーケンスの概要を示すシーケンス図である。

【図4】本実施の形態における通信シーケンスの処理手順を示すフローチャートである。

【図5】５種類の再試行信号の特徴を説明するための図である。

【図6】５種類の再試行信号に含まれるフレームの構造を概略的に示す図である。

【図7】チャデモ方式におけるＣＡＮプロトコルに従う通信シーケンスの処理手順を示すフローチャートである。

【図8】図７のフローチャートに示される処理手順の続きを示すフローチャートである。

【図9】ＣＡＮプロトコルにおけるフレーム構造の概要を示す図である。

【図10】本実施例における第ｎ再試行信号を説明するための第１図である。

【図11】放電フレームの詳細を示す図である。

【図12】本実施例における第ｎ再試行信号を説明するための第２図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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、その説明は繰り返さない。

【0022】

［実施の形態］
＜充電システムの全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。充電システム１００は、車両１と、充電設備２と、充電ケーブル３とを備える。図１には、車両１と充電設備２とが充電ケーブル３により電気的に接続された状態が示されている。この状態で充電設備２から車両１への電力供給が行われる（いわゆる外部充電制御）。

【0023】

車両１は、たとえば電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。車両１は、外部充電を行うように構成された車両であれば、たとえばプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよいし、燃料電池車（ＦＣＥＶ：Fuel Cell Electric Vehicle）であってもよい。

【0024】

充電設備２は、たとえば公共の充電スタンドに設けられたＥＶＰＳ（Electric Vehicle Power Station）である。充電設備２は、本実施の形態では急速充電に対応するＤＣ（Direct Current）充電器である。充電設備２から車両１への供給電力の大きさは特に限定されない。

【0025】

図２は、車両１および充電設備２の構成を示すブロック図である。充電設備２は、系統電源４からの供給電力（交流電力）を、車両１に搭載されたバッテリ１４の充電電力（直流電力）に変換する。充電設備２は、電力線ＡＣＬと、ＡＣ／ＤＣ変換器２１と、電圧センサ２２と、給電線ＰＬ０，ＮＬ０と、制御回路２０とを含む。

【0026】

電力線ＡＣＬは、系統電源４からの交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器２１へ伝送する。ＡＣ／ＤＣ変換器２１は、電力線ＡＣＬ上の交流電力を、車両１に搭載されたバッテリ１４を充電するための直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器２１から出力された直流電力は、正極側の給電線ＰＬ０および負極側の給電線ＮＬ０によって供給される。電圧センサ２２は、給電線ＰＬ０と給電線ＮＬ０との間の電圧を検出し、その検出結果を制御回路２０に出力する。

【0027】

制御回路２０は、プロセッサと、メモリと、ストレージと、入出力インターフェイス（いずれも図示せず）とを含む。プロセッサは、電圧センサ２２により検出された電圧、車両１からの信号、メモリに記憶されたデータおよびストレージに格納されたプログラム（マップ等を含み得る）に基づいて、車両１との通信を制御するとともに、ＡＣ／ＤＣ変換器２１による電力変換動作を制御する。

【0028】

車両１は、インレット１１と、充電線ＰＬ１，ＮＬ１と、電圧センサ１２１と、電流センサ１２２と、充電リレー（ＣＨＲ：Charge Relay）１３１，１３２と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１３３，１３４と、バッテリ１４と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１５と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１６と、動力伝達ギヤ１７１と、駆動輪１７２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０とを備える。

【0029】

インレット１１は、嵌合等の機械的な連結を伴って充電ケーブル３のコネクタ３１を挿入可能に構成されている。コネクタ３１の挿入に伴い、給電線ＰＬ０とインレット１１の正極側の接点との間の電気的な接続が確保されるとともに、給電線ＮＬ０とインレット１１の負極側の接点との間の電気的な接続が確保される。また、インレット１１とコネクタ３１とが充電ケーブル３により接続されることで、車両１のＥＣＵ１０と充電設備２の制御回路２０とがＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信プロトコルに従う通信により各種信号（要求、指令、メッセージ、フレームなど）を相互に送受信することが可能になる。

【0030】

電圧センサ１２１は、充電リレー１３１，１３２よりもインレット１１側において、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間に電気的に接続されている。電圧センサ１２１は、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間の直流電圧を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。電流センサ１２２は、たとえば充電線ＰＬ１に設けられている。電流センサ１２２は、充電線ＰＬ１を流れる電流を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、電圧センサ１２１および電流センサ１２２による検出結果に基づき、充電設備２からの供給電力（バッテリ１４の充電量）を算出できる。

【0031】

充電リレー１３１は充電線ＰＬ１に接続され、充電リレー１３２は充電線ＮＬ１に接続されている。充電リレー１３１，１３２の閉成／開放は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて制御される。充電リレー１３１，１３２が閉成され、かつＳＭＲ１３３，１３４が閉成されると、インレット１１とバッテリ１４との間での電力伝送が可能な状態となる。

【0032】

バッテリ１４は、車両１の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、バッテリ１４は、モータジェネレータ１６により発電された電力を蓄える。バッテリ１４は、複数のセル１４０を含む組電池である。各セル１４０は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の二次電池である。なお、バッテリ１４は、本開示に係る「蓄電装置」に相当する。バッテリ１４に代えて電気二重層キャパシタなどのキャパシタを「蓄電装置」として用いてもよい。

【0033】

バッテリ１４の正極は、ＳＭＲ１３３を経由してノードＮＤ１に電気的に接続されている。ノードＮＤ１は、充電線ＰＬ１および電力線ＰＬ２に電気的に接続されている。同様に、バッテリ１４の負極は、ＳＭＲ１３４を経由してノードＮＤ２に電気的に接続されている。ノードＮＤ２は、充電線ＮＬ１および電力線ＮＬ２に電気的に接続されている。ＳＭＲ１３３，１３４の閉成／開放は、ＥＣＵ１０からの指令に応じて制御される。

【0034】

バッテリ１４には、電圧センサ１４１と、電流センサ１４２と、電池温度センサ１４３とが設けられている。電圧センサ１４１は、バッテリ１４の電圧を検出する。電流センサ１４２は、バッテリ１４に入出力される電流を検出する。電池温度センサ１４３は、バッテリ１４の温度を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、電圧センサ１４１および／または電流センサ１４２による検出結果に基づいて、バッテリ１４のＳＯＣ（State Of Charge）を算出できる。

【0035】

ＰＣＵ１５は、電力線ＰＬ２，ＮＬ２とモータジェネレータ１６との間に電気的に接続されている。ＰＣＵ１５は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、ＥＣＵ１０からの指令に従ってモータジェネレータ１６を駆動する。

【0036】

モータジェネレータ１６は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備えた永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１６の出力トルクは、動力伝達ギヤ１７１を通じて駆動輪１７２に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ１６は、車両１の制動動作時には、駆動輪１７２の回転力によって発電できる。モータジェネレータ１６による発電電力は、ＰＣＵ１５によってバッテリ１４の充電電力に変換される。

【0037】

ＥＣＵ１０は、制御回路２０と同様に、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ストレージ１０３と、入出力インターフェイス１０４とを含む。ストレージ１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリである。ストレージ１０３には、ＯＳ（Operating System）を含むシステムプログラムと、制御演算に必要なコンピュータ読み取り可能なコードを含む制御プログラムとが格納されている。プロセッサ１０１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）である。プロセッサ１０１は、システムプログラムおよび制御プログラムを読み出してメモリ１０２に展開して実行することで、車両１の制御（本実施の形態では特に外部充電制御）に関する様々な演算処理を実現する。入出力インターフェイス１０４は、ＥＣＵ１０と他の機器（この例では充電設備２であるが、サーバ、ユーザ端末なども含まれ得る）との間の各種データを入出力する。なお、ＥＣＵ１０は、機能ごとに複数のＥＣＵに分割されていてもよい。

【0038】

＜通信シーケンス概要＞
外部充電制御において、ＥＣＵ１０のプロセッサ１０１は、充電規格に定められた通信シーケンスに従って充電設備２との間でのメッセージの送受信を制御する。以下、通信シーケンスの一例を説明する。

【0039】

図３は、車両１と充電設備２との通信シーケンスの概要を示すシーケンス図である。図中、左側に充電設備２の制御回路２０により実行されるシーケンス処理が示され、右側に車両１のＥＣＵ１０により実行されるシーケンス処理が示されている。以下では簡単のため、ＥＣＵ１０により実行される処理の実行主体を車両１と記載し、制御回路２０により実行される処理の実行主体を充電設備２と記載する。

【0040】

図３に示される通信シーケンスは、車両１と充電設備２とが充電ケーブル３により電気的に接続された上で、車両１と充電設備２との間の通信を実現するための低圧電源が投入された場合に開始される。

【0041】

まず、車両１と充電設備２とのハンドシェイクが行われる（ＳＱ１，ＳＱ２）。ハンドシェイクメッセージは、準拠する通信シーケンス（通信プロトコル）のバージョン番号に関する情報を含んでもよい。さらに、車両１と充電設備２との間で互いを識別するためのメッセージが送受信される（ＳＱ３，ＳＱ４）。互いの識別に成功すると、車両１と充電設備２との間の通信リンクが確立される。

【0042】

次に、車両１は、充電設備２から車両１への充電条件を示す「充電フレーム」を充電設備２に送信する（ＳＱ５）。充電条件は、たとえば、充電上限電圧、充電下限電圧、充電上限電流、充電下限電流、充電指令電流値、充電シーケンス管理番号などの項目を含む。充電条件は、これらの項目のうちの一部のみを含んでもよい。充電設備２は、車両１からの充電フレームに応答して、充電設備２の充電条件（充電設備２から車両１への電力供給条件）を示す充電フレームを車両１に送信する（ＳＱ６）。充電設備２の充電条件は、車両１の充電条件と同様の項目を含み得る。

【0043】

続いて、車両１は、車両１から充電設備２への放電条件を示す「放電フレーム」を充電設備２に送信する（ＳＱ７）。放電フレームは、Ｖ２Ｇ（Vehicle to Grid）時またはＶ２Ｈ（Vehicle to Home）時に使用されるものであるが、車両１の充電に際しても放電フレームは送受信され得る。放電条件は、たとえば、放電上限電圧、放電下限電圧、放電上限電流、放電下限電流、放電下限容量、放電シーケンス管理番号などの項目を含む。放電条件は、これらの項目のうちの一部のみを含んでもよい。充電設備２は、車両１からの放電フレームに応答して、充電設備２の放電条件（車両１から充電設備２への電力供給条件）を示す放電フレームを車両１に送信する（ＳＱ８）。充電設備２の放電条件は、車両１の放電条件と同様の項目を含み得る。

【0044】

さらに、車両１は、充電規格上、必須ではないと定められた「任意フレーム」を充電設備２に送信する（ＳＱ９）。任意フレームは、典型的には車両１の充放電に関連する周辺情報であり、たとえば、車両１の識別コード（車両ＩＤ）、車両１のサービスコード、車両１の製造業者の識別コード（メーカコード）などの項目を含む。同様に、充電設備２は、充電設備２の任意フレームを車両１に送信する（ＳＱ１０）。充電設備２の任意フレームは、車両１の任意フレームと同様の項目を含み得る。

【0045】

なお、図３では、充電フレーム、放電フレーム、任意フレームの順に送信される例を説明した。しかし、放電フレームおよび任意フレームの送信は必須ではない。また、充電フレーム、放電フレームおよび任意フレームは他の順序で送信されてもよい。後述する例のように、充電フレーム、放電フレームおよび任意フレームは一括で送信されてもよい。また、車両１から充電設備２に各フレームを先に送信すると説明した。しかし、充電設備２から車両１に各フレームを先に送信してもよい。

【0046】

３種類のフレームの送受信が終了して車両１および充電設備２の両方の充電準備が完了すると、車両１は、充電要求メッセージを充電設備２に送信する（ＳＱ１１）。充電設備２は、充電要求メッセージに応答して充電許可メッセージを車両１に送信する（ＳＱ１２）。これにより、充電準備が完了し、車両１の充電（充電設備２から車両１への電力供給）が開始される。なお、充電許可メッセージは、充電設備２が充電開始を通知するメッセージを含み得る。

【0047】

その後、バッテリ１４が満充電に至るなどして所定の充電中止条件が成立すると、車両１は、充電中止メッセージを充電設備２に送信する（ＳＱ１３）。充電設備２は、車両１からの充電中止メッセージに応答して、充電中止メッセージを車両１に送信する（ＳＱ１４）。

【0048】

＜相互接続性の低下＞
図３にて説明したように、充電規格に定められた通信シーケンスは、車両１と充電設備２との間で基本的に交互に信号（メッセージ、フレームなど）のやり取りを行いながら進められる。たとえ車両１が充電規格に定められた通信シーケンスに従って信号を送信していたとしても、充電設備２が受信した信号を適切に処理せず、充電が許可されない場合がある。このような相互接続性低下の主な要因は、市場に存在する様々な充電設備のうちの一部の充電設備が充電規格に正しく準拠していない（たとえば、充電設備の製造業者が充電規格に独自の基準を導入したり充電規格を独自に解釈したりしている）ためと推測される。車両１のユーザにとっての利便性の観点からは、できるだけ多くの充電設備２で車両１を充電可能であることが望ましい。

【0049】

そこで、本実施の形態において、車両１は、充電設備２から充電許可メッセージを取得しなかった場合、充電許可メッセージの取得を再び試行するための「再試行信号」を充電設備２に送信する。再試行信号とは、上記３種類のフレーム（充電フレーム、放電フレームおよび任意フレーム）のうちの一部が修正されたものである。なお、修正は変更および削除を含み得る。

【0050】

充電設備２が３種類のフレームを含む最初の信号は処理できないが再試行信号であれば適切に処理可能である場合、充電許可メッセージが生成されて充電設備２から車両１に送信され得る。そうすると、充電設備２を用いて車両１を充電することが可能になる。以下、再試行信号を送信する処理について、フローチャートを参照しながら詳細に説明する。

【0051】

＜処理フロー＞
図４は、本実施の形態における通信シーケンスの処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、予め定められた条件成立時（たとえば車両１と充電設備２とが充電ケーブル３により接続された場合に制御周期ごと）に実行される。各ステップは、車両１のＥＣＵ１０によるソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ１０内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

【0052】

Ｓ１において、車両１は、車両１と充電設備２との間でハンドシェークおよび互いの識別を行い、車両１と充電設備２との通信リンクを確立する（図３のＳＱ１～ＳＱ４）。

【0053】

Ｓ２において、車両１は、充電規格に定められた通信シーケンスに従う正規信号を充電設備２との間でを送受信する。具体的には、車両１は、充電フレーム、放電フレームおよび任意フレームを含む信号（１つの信号にまとめられていてもよいし、複数の信号に分割されていてもよい）を充電設備２に送信する。正規信号は、本開示に係る「第１信号」に相当する。また、車両１は、充電フレーム、放電フレームおよび任意フレームを含む信号を充電設備２から受信する（図３のＳＱ５～ＳＱ１０）。

【0054】

Ｓ３において、車両１は、充電設備２から充電許可メッセージを取得したかどうかを判定する。充電許可メッセージを取得した場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、車両１は、充電要求メッセージを充電設備２に送信することで車両１の充電を開始する（Ｓ４、図３のＳＱ１１，ＳＱ１２）。

【0055】

Ｓ５において、車両１は、所定の充電中止条件が成立したかどうかを判定する。充電中止条件が成立するまでは充電が継続され（Ｓ５においてＮＯ）、充電中止条件が成立すると（Ｓ５においてＹＥＳ）、車両１は、充電中止メッセージを充電設備２に送信することによって車両１の充電を中止する（Ｓ６、図３のＳＱ１３，ＳＱ１４）。

【0056】

ここで、Ｓ３にて充電設備２から充電許可メッセージが取得されなかった場合（Ｓ３においてＮＯ）、車両１は、処理をＳ７に進め、後述する第ｎ再試行信号（ｎ＝１～５、初期値ｎ＝１）を充電設備２に送信することによって、充電設備２からの充電許可メッセージの取得を再び試行する。第ｎ再試行信号の各々は本開示に係る「第２信号」に相当する。

【0057】

Ｓ８において、車両１は、充電設備２から充電許可メッセージを取得したかどうかを判定する。充電許可メッセージを取得した場合（Ｓ８においてＹＥＳ）、車両１は、処理をＳ４に進め、充電要求メッセージを充電設備２に送信することで車両１の充電を開始する。

【0058】

これに対し、充電設備２から充電許可メッセージを取得しなかった場合（Ｓ８においてＮＯ）、車両１は、充電設備２から充電許可メッセージを取得するための全試行が終了したかどうかを判定する（Ｓ９）。未送信の再試行信号が残っている場合（Ｓ９においてＮＯ）、車両１は、ｎを１だけインクリメントし（Ｓ１０）、第ｎ再試行信号を充電設備２に送信する（Ｓ７）。全ての再試行信号の送信が終了した場合、すなわち第５再試行信号を送信しても充電許可メッセージが取得されなかった場合（Ｓ９においてＹＥＳ）、車両１は、一連の処理を終了する。

【0059】

＜再試行信号＞
図５は、５種類の再試行信号の特徴を説明するための図である。前述のように、第ｎ再試行信号は、充電フレーム、放電フレームおよび任意フレームのうちの少なくとも１つのフレームが、正規信号に含まれる通常のフレーム（図４のＳ２の処理で送信されるフレーム）と異なる。図６は、第ｎ再試行信号に含まれるフレームの構造を概略的に示す図である。図５および図６を参照して、再試行信号は、データの送信先などを制御するためのヘッダと、データ本体であるペイロードと、データの破損などを検査するためのトレーラとを含む。

【0060】

第１再試行信号とは、放電フレームのペイロードに無効値を設定したものである。無効値は、通常のフレームでは使用され得ない値であってもよいし、充電規格に定められた範囲外（正規の範囲外）の値であってもよい。無効値は適宜設定され得る。典型的には無効値が全てゼロ（後述する例では８ビットが全てゼロ＝０ｘ００）に設定されるが、無効値は他の値（たとえば８ビットが全て１＝０ｘＦＦ）であってもよい。無効値がゼロの場合、第１再試行信号は、通常の充電フレームと、ペイロードが全てゼロの放電フレームと、通常の任意フレームとを含む。

【0061】

第２再試行信号とは、放電フレームを送信しないものである。すなわち、第２再試行信号は、通常の充電フレームと、通常の任意フレームとを含む一方で、放電フレームを含まない。

【0062】

第３再試行信号とは、充電フレームおよび放電フレームのうちの少なくとも一方のフレームのペイロードに含まれる任意項目（充電規格上、必須ではない項目）に無効値を設定したものである。複数の任意項目が存在する場合、一部の任意項目のみに無効値が設定され、残りの任意項目には通常値が設定されてもよい。あるいは、任意フレームのペイロードに無効値が設定されてもよい。無効値は適宜設定され得る。典型的には無効値がゼロに設定されるが、無効値は他の値であってもよい。無効値がゼロの場合、第３再試行信号は、任意項目がゼロに設定されたいずれかのフレーム（１種類であってもよいし、２種類であってもよい）と、通常の他のフレームとを含む。

【0063】

第４再試行信号とは、任意フレームを送信しないものである。すなわち、第４再試行信号は、通常の充電フレームと、通常の放電フレームとを含む一方で、任意フレームを含まない。

【0064】

第５再試行信号とは、３種類のフレームのうちの少なくとも１つのフレームのペイロード（充電条件、放電条件などの項目）の一部に従来の充電規格（従来規格）に準拠する値を設定したものである。たとえば、充電フレームのペイロードにおいて、充電電圧の上限値および／または充電電流の上限値に、従来規格に準拠する上限値が設定される。複数の該当項目が存在する場合、一部の項目のみに従来規格の値が設定され、残りの項目には通常値（新たな充電規格に準拠した値）が設定されてもよい。第５再試行信号は、従来規格に準拠するように変更されたいずれかのフレーム（１種類であってもよいし、２種類であってもよいし、３種類であってもよい）と、通常の他のフレームとを含む。

【0065】

なお、再試行信号が放電フレームおよび任意フレームを含むことは必須ではない。たとえば、第１再試行信号、第３再試行信号および第５再試行信号は、充電フレームおよび放電フレームを含む一方で、任意フレームを含まなくてもよい。第２再試行信号は充電フレームのみを含んでもよい。第４再試行信号が充電フレームのみを含んでもよい。

【0066】

以上のように、本実施の形態においては、充電規格に定められた通信シーケンスに従って正規信号を充電設備２に送信しても充電設備２から充電許可メッセージが取得されなかった場合に、車両１は、正規信号の一部が変更された再試行信号を充電設備２に送信する。再試行信号は、正規信号のなかの充電に必ずしも必須ではない一部分、具体的には、充電フレームのなかの任意項目、放電フレームまたは任意フレームを変更または削除したものである。充電設備２が再試行信号であれば処理可能である場合、車両１と充電設備２との相互接続性が確保されて充電設備２が車両１に充電許可メッセージを送信し得る。よって、本実施の形態によれば、多くの充電設備２で車両１を充電することが可能になる。

【0067】

なお、図４～図６では５種類の再試行信号が送信される例について説明した。しかし、車両１は、必ずしも５種類の再試行信号の全てを充電設備２に送信しなくてもよい。車両１は、第１再試行信号のみを送信してもよいし、他のいずれか１種類の再試行信号のみを送信してもよい。車両１は、２～４種類の再試行信号のみを送信してもよい。つまり、車両１は、５種類の再試行信号のうちの少なくとも１つを充電設備２に送信すればよい。また、車両１から充電設備２への第ｎ再試行信号の送信順序は適宜変更可能である。

【0068】

車両１は、第１再試行信号および／または第２再試行信号を第３再試行信号～第５再試行信号よりも先に送信することが望ましい。放電フレームの処理に対応していない古い充電設備２は、受信した放電フレームを、いわばノイズとして処理し得る。そのような充電設備２に関しては、第１再試行信号または第２再試行信号の送信により相互接続性が確保される可能性が高い。その結果、相互接続性が確保されれば第３～第５再試行信号を送信しなくて済むので、再試行信号のやり取りに要する時間を短縮できる。

【0069】

車両１は、第３再試行信号および／または第４再試行信号を第５再試行信号よりも先に送信することが望ましい。これは、古い充電設備２では、任意項目に無効値を設定するか任意フレームを送信しないことで相互接続性が確保される可能性の方が、従来規格値を設定することで相互接続性が確保される可能性よりも高いためである。

【0070】

車両１は、たとえば、第１再試行信号、第３再試行信号、第５再試行信号を、この順に送信してもよい。言い換えれば、車両１は、第２再試行信号および第４再試行信号については送信を省略してもよい。この場合、ペイロードの一部分を他の値（無効値または従来規格値）に置き換える変更だけで済むため、フレーム全体を削除するのと比べて、車両１のＥＣＵ１０へのソフトウェア（プログラム）の実装を容易に実現できる。

【0071】

［実施例］
本実施例では、車両１と充電設備２とがチャデモ（ＣＨＡｄｅＭＯ）方式でＣＡＮプロトコルに従って通信する構成例について説明する。

【0072】

図７は、チャデモ方式におけるＣＡＮプロトコルに従う通信シーケンスの処理手順を示すフローチャートである。図８は、図７のフローチャートに示される処理手順の続きを示すフローチャートである。チャデモでは充電開始前情報交換処理において上記３種類のフレームが送信される。

【0073】

図９は、ＣＡＮプロトコルにおけるフレーム構造の概要を示す図である。３種類のフレームの各々は、ＳＯＦ（Start Of Frame）と、データ内容、送信ノードの識別、通信調停の優先順位などを示す識別子ＩＤと、フレームタイプ（データフレーム／リモートフレームの区別）を示すＲＴＲ（Remote Transmission Request）と、データフィールドのバイト数（ＤＬＣ：Data Length Code）などを示すコントロールフィールドと、データフィールドと、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いたフレームチェックシーケンスと、受信ノードが応答を返すためのアクノリッジメントＡＣＫと、ＥＯＦ（End Of Frame）とを含む。なお、ＳＯＦ、ＩＤ、ＲＴＲおよびコントロールフィールドは、図６に示したヘッダに相当する。データフィールドはペイロードに相当する。ＣＲＣ、ＡＣＫおよびＥＯＦは、トレーラに相当する。

【0074】

図１０は、本実施例における第ｎ再試行信号を説明するための第１図である。識別子ＩＤが１００番台（１００～１０２）のフレームは充電フレームである。識別子ＩＤが２００番台（２００，２０１）のフレームは放電フレームである。図１１は、放電フレームの詳細を示す図である。

【0075】

図１０および図１１を参照して、車両１は、ＩＤ＝１０２の充電フレームに含まれるデータフィールドの０バイト目に、充電シーケンス管理番号として従来規格の番号を代入してもよい。車両１は、当該データフィールドの１～３バイト目に、充電電圧上限値および充電電流上限値として従来規格の値を代入してもよい。具体例として、充電電流上限値を４００Ａから１２５Ａに変更してもよい。これらは第５再試行信号の例である。

【0076】

車両１は、ＩＤ＝２００の放電フレームに含まれるデータフィールドの０～７バイト目に全てゼロなどの無効値を代入してもよい。これは第１再試行信号の一例である。車両１は、ＩＤ＝２００の放電フレームを送信しなくてもよい。これは第２再試行信号の一例である。車両１は、当該データフィールドの０バイト目の放電電流上限値および４，５バイト目の放電電圧下限値として従来規格の値を代入してもよい。これらは第５再試行信号の例である。車両１は、当該データフィールドの７バイト目の充電上限電池残容量にゼロなどの無効値を代入してもよい。これは第３再試行信号の一例である。

【0077】

同様に、車両１は、ＩＤ＝２０１の放電フレームに含まれるデータフィールドの０～７バイト目に無効値を代入してもよい。これは第１再試行信号の他の一例である。車両１は、ＩＤ＝２０１の放電フレームを送信しなくてもよい。これは第２再試行信号の他の一例である。車両１は、当該データフィールドの０バイト目に、Ｖ２Ｈ充放電シーケンス管理番号として従来規格の番号を代入してもよい。これは第５再試行信号の他の一例である。車両１は、当該データフィールドの１，２バイト目の放電終了目安時間および／または３，４バイト目の車両供給可能電力量に無効値を代入してもよい。これらは第３再試行信号の他の例である。

【0078】

図１２は、本実施例における第ｎ再試行信号を説明するための第２図である。識別子ＩＤが７００番台（７１０～７１２，７１８）のフレームは、車両ＩＤまたはサービスコードを通知するための任意フレームである。車両１は、ＩＤ＝７１０の任意フレームに含まれるデータフィールドの０バイト目～７バイト目に全てゼロなどの無効値を代入してもよい。他のＩＤ＝７１１，７１２，７１８の任意フレームについても同様である。これらは第３再試行信号の他の例である。あるいは、車両１は、ＩＤ＝７１０～７１２，７１８の任意フレームを送信しなくてもよい。これは第４再試行信号の一例である。

【0079】

なお、図１０～図１２にて説明した再試行信号は例示にすぎず、他の項目に関する修正による再試行信号も生成可能であることを確認的に記載する。

【0080】

本実施例ではチャデモ方式を例に説明したが、本開示を適用可能な充電規格はチャデモ方式に限定されない。本開示は、ＧＢ／Ｔ方式、コンボ方式（ＣＣＳ１／ＣＣＳ２）、テスラ方式などの他の急速充電規格にも適用可能である。当業者であれば、本開示に従って他の急速充電規格のどのフレームに修正（変更または削除）を加えればよいかを容易に理解できるであろう。

【0081】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0082】

１００ 充電システム、１ 車両、１０ ＥＣＵ、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１０３ ストレージ、１０４ 入出力インターフェイス、１１ インレット、１２１ 電圧センサ、１２２ 電流センサ、１３１，１３２ 充電リレー、１４ バッテリ、１４０ セル、１４１ 電圧センサ、１４２ 電流センサ、１４３ 電池温度センサ、１５ ＰＣＵ、１６ モータジェネレータ、１７１ 動力伝達ギヤ、１７２ 駆動輪、２ 充電設備、２０ 制御回路、２１ ＡＣ／ＤＣ変換器、２２ 電圧センサ、３ 充電ケーブル、３１ コネクタ、４ 系統電源、ＡＣＬ，ＮＬ２，ＰＬ２ 電力線、ＮＤ１，ＮＤ２ ノード、ＮＬ０，ＰＬ０ 給電線、ＮＬ１，ＰＬ１ 充電線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】